KR100695836B1 - 자동 변속기의 오일 펌프 배치 구조 - Google Patents

자동 변속기의 오일 펌프 배치 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는 벨트식 무단 변속기용 오일 펌프로서 베인 타입의 오일 펌프를 적용하더라도 안정된 초기 토출압 특성을 확보 가능한 자동 변속기의 오일 펌프 배치 구조를 제공하는 데 있다.
벨트식 무단 변속기를 수장하는 변속기 하우징 내에 입력측 변속 요소의 축심과, 차동 기어의 축심과, 오일 펌프의 축심이 각각 다른 위치에 배치된 자동 변속기의 오일 펌프 배치 구조에 있어서, 오일 펌프를 베인 타입으로 하고, 오일 펌프를 입력측 변속 요소가 점유하는 제1 점유원 및 차동 기어가 점유하는 제3 점유원보다도 오일 팬측이며, 제1 점유원과 오일 펌프가 점유하는 제2 점유원과의 공통 접선보다 하방이고, 또한 제3 점유원과 상기 제2 점유원의 공통 접선보다 하방에 배치하였다.
오일 펌프, 차동 기어, 오일 팬, 변속기 하우징, 베인 펌프

Description

자동 변속기의 오일 펌프 배치 구조 {OIL PUMP POSITIONING STRUCTURE FOR AUTOMATIC TRANSMISSION}
도1은 일실시예에 관한 자동 변속기를 도시하는 개략 단면도.
도2는 일실시예에 관한 변속기 케이스를 커버 케이스측으로부터 본 도면.
도3은 일실시예에 관한 변속기 케이스를 토크 컨버터 케이스측으로부터 본 도면.
도4는 일실시예에 관한 베인 펌프의 배치 범위에 대해 설명하는 개략도.
도5는 일실시예에 관한 베인 펌프 주변의 부분 확대도.
도6은 일실시예에 관한 차량이 전후 방향으로 기울어진 경우의 변속기 케이스 내의 오일면 상태를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 변속기 하우징
120 : 변속기 케이스
400 : 벨트식 무단 변속 기구
410 : 제1 풀리
600 : 차동 기어
700 : 베인 펌프
710 : 오일 스트레이너
[문헌 1]
일본 특허 공개 제2004-92865호 공보
본 발명은 자동 변속기의 오일 펌프 배치 구조에 관한 것이다.
종래, 오일 펌프의 배치 구조로서, 특허 문헌 1에 기재된 기술이 개시되어 있다. 이 공보에는 자동 변속기로서 벨트식 무단 변속기가 설치되고, 오일 펌프는 오일 팬 내에 배치되어 있다.
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 기술에 있어서는, 오르막길 혹은 내리막길에서 엔진을 정지하고 차량을 장시간 주차한 경우, 오일 팬 내의 오일면 변화에 의해 오일 펌프 자체가 오일면 상측에 노출되어 버린다. 여기서, 베인 타입의 오일 펌프를 적용한 경우에는, 베인 자체를 오일의 원심력에 의해 유압실 내주면에 접촉시키고, 이에 의해 액밀하게 함으로써 펌프 성능을 확보하고 있다. 이 때, 오일 펌프 내의 오일이 줄어들면, 적절한 베인 압박력을 확보할 수 없어 엔진 시동시에 안정된 초기 토출압 특성을 얻는 것이 곤란하였다.
본 발명은 상기 문제에 착안하여 이루어진 것으로, 벨트식 무단 변속기용 오 일 펌프로서 베인 타입의 오일 펌프를 적용하더라도, 안정된 초기 토출압 특성을 확보 가능한 자동 변속기의 오일 펌프 배치 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
벨트식 무단 변속기를 수장(收裝)하는 변속기 하우징 내에 입력측 변속 요소의 축심과, 차동 기어의 축심과, 오일 펌프의 축심이 각각 다른 위치에 배치된 자동 변속기의 오일 펌프 배치 구조에 있어서, 오일 펌프를 베인 타입으로 하고, 오일 펌프를 입력측 변속 요소가 점유하는 제1 점유원 및 차동 기어가 점유하는 제3 점유원보다도 오일 팬측이며, 제1 점유원과 오일 펌프가 점유하는 제2 점유원과의 공통 접선보다 하방이고, 또한 제3 점유원과 상기 제2 점유원과의 공통 접선보다 하방에 배치되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 자동 변속기를 실시하기 위한 가장 양호한 형태를 도면을 기초로 설명한다. 또, 이하의 설명에서 이용하는 도면은 발명의 사상을 명료하게 하기 위한 개략도이며, 정확한 구성을 나타내는 것은 아니다.
[제1 실시예]
우선, 본 실시예에 있어서의 자동 변속기의 구성을 설명한다.
[자동 변속기의 개략]
도1은 본 발명의 자동 변속기를 도시하는 개략 단면도이다. 변속기 하우징(100)은 사이드 커버(110)와 변속기 케이스(120)와 토크 컨버터 케이스(130)로 구성된다. 변속기 하우징(100) 내에는 엔진으로부터의 토크를 증폭시키는 토크 컨버터(200)와, 발진 클러치를 갖는 전후진 절환 기구(300)와, 입출력 사이에서 무단 변속하는 벨트식 무단 변속 기구(400)와, 아이들러 기어(500)와, 차동 기어(600)를 구비하고 있다. 또한, 각 장치로의 압력유나 윤활유를 공급하는 기구로서, 베인 펌프(700)와, 오일 스트레이너(710)와, 제어 밸브 유닛(720)과, 오일 쿨러(730)(도2 참조)를 구비하고 있다.
토크 컨버터(200)는 엔진 출력축(10)에 접속되는 펌프 임펠러와, 변속기 입력축(20)에 접속되는 터빈 러너와, 내부의 작동유의 흐름을 조절하는 고정자와, 고속 주행시에 직접 동력을 전달하기 위한 로크업 클러치로 구성된다.
전후진 절환 기구(300)는 엔진측과 연결되는 동시에 전진 클러치를 갖는 선 기어와, 후진 브레이크와 연결된 캐리어와, 제1 풀리(410)와 연결되는 동시에 전진 클러치를 갖는 링 기어를 갖는 유성 기어 기구로 구성되어 있다. 또, 유성 기어 기구는 싱글 피니온형 또는 더블 피니온형의 유성 기어로 해도 좋으며 특별히 한정되지 않는다.
벨트식 무단 변속 기구(400)는 전후진 절환 기구(300)로부터 입력된 회전과 일체로 회전하는 제1 풀리(410)[가동 풀리(410a) 및 고정 풀리(410b)]와, 구동륜을 소정의 감속비로 일체로 회전하는 제2 풀리(420)[가동 풀리(420a) 및 고정 풀리(420b)]와, 각 풀리의 홈 사이에 권취된 벨트(430)로 구성되어 있다. 제2 풀리(420)에 설치된 제2 풀리축(30)의 단부에는 출력 기어(40)가 고정되고, 아이들러 기어(500)에 맞물리게 된다. 또, 제1 풀리(410)는 본 발명의 입력측 변속 요소에 상당한다.
아이들러 기어(500)에는 차동 기어(600)의 2개의 피니온이 고정되고, 이들 피니온에 좌우로부터 각각 사이드 기어가 맞물리게 된다. 각 사이드 기어에는 구동 샤프트가 연결되어 좌우의 구동륜을 구동하도록 구성되어 있다.
베인 펌프(700)는 회전자와, 이 회전자에 편심하여 부착되는 캠 링과, 회전자와 캠 링에 의해 구성되는 오일실을 구획하는 베인으로 구성되어 있다. 베인은 회전자의 홈에 끼워 넣어지고, 그 내측은 회전자 중심축과 각 홈에 설치된 오일 경로에 공급되는 작동유가 회전자 회전시의 원심력에 의해 베인을 캠 링으로 압박한다. 이 구성에 의해, 베인을 스프링에 의해 캠 링으로 압박하는 구성에 비해 부품 개수가 적고, 또한 장기 수명화를 도모할 수 있다. 회전자의 토크 컨버터(200)측 단부에는 피동 스프로킷(701)이 고정되고, 변속기 입력축(20)과 일체로 회전하는 구동 스프로킷(50)에 체인(51)을 통해 연결된다.
베인 펌프(700)의 흡입구측에는 오일 스트레이너(710)가 설치되고, 토출구측에는 제어 밸브 유닛(720)이 설치된다. 제어 밸브 유닛(720)의 상면에는 복수의 전자 제어 밸브 및 각종 센서(유온 센서, 액압 센서 등)인 전자 부품(721)이 배치된다.
다음에, 변속기 케이스(120) 내의 벨트식 무단 변속 기구(400)와, 아이들러 기어(500)와, 차동 기어(600)와, 베인 펌프(700)의 배치에 대해 서술한다.
[변속기 케이스 내의 구성]
도2는 변속기 케이스(120)를 사이드 커버(110)측으로부터 본 도면이고, 도3은 변속기 케이스(120)를 토크 컨버터 케이스(130)측으로부터 본 도면이다. 도2, 도3에서, 벨트식 무단 변속 기구(400), 아이들러 기어(500), 차동 기어(600), 베인 펌프(700)는 개략적으로 원으로 표현한 것이다. 또한, 도2, 도3에 점선으로 나타내는 원은 벽을 사이에 두고 반대측에 수장된 장치를 도시한다.
도2에 도시한 바와 같이, 벨트식 무단 변속 기구(400)는 제1 수장실(121)에 수장된다. 벨트식 무단 변속 기구(400)는 제1 풀리(410)가 제1 수장실(121)의 전방측 하부에 수장되고, 제2 풀리(420)가 제1 수장실(121)의 후방측 상부에 수장된다. 또한, 제1 수장실(121)의 하부는 개구되어 있어, 각 장치를 윤활한 윤활유가 개구부로부터 오일 팬(740)으로 배출된다.
또한, 도3에 도시한 바와 같이 제2 수장실(122)에 아이들러 기어(500)와, 차동 기어(600)와 베인 펌프(700)가 수장된다.
차동 기어(600)는 제2 수장실(122)의 후방측 하부에 수장된다. 아이들러 기어(500)는 제2 풀리축(30)에 고정된 출력 기어(40)와, 차동 기어(600)에 맞물리도록 배치된다.
[베인 펌프의 배치]
다음에, 베인 펌프(700)의 배치에 대해 상세하게 서술한다.
베인 펌프(700)는 제1 풀리(410)와 차동 기어(600) 사이의 하부에 배치된다. 도4는 베인 펌프(700)의 배치 범위에 대해 설명하는 개략도이다. 각 원은 변속기 케이스(120)의 전후 방향으로 평행한 평면에 제1 풀리(410), 차동 기어(600) 및 베인 펌프(700)를 조사(照射)하였을 때에, 각 회전축을 중심으로 하여 각 장치가 원 내에 들어갈 수 있는 최소의 원을 그 장치의 점유원으로서 가정하여 도시한 것이다.
베인 펌프(700)는 제1 풀리(410)의 제1 점유원(411) 및 차동 기어(600)의 제3 점유원(601)보다도 오일 팬(740)측이며, 제1 풀리(410)의 제1 점유원(411)과 베인 펌프(700)의 제2 점유원(702)과의 공통 접선 및 차동 기어(600)의 제3 점유원(601)과 베인 펌프(700)와 제2 점유원(702)의 공통 접선보다 하방의 사선 부분에 배치된다.
또한 상기한 조건에다가, 베인 펌프(700)는 제2 점유원(702)이 제1 점유원과 제3 점유원의 양방에 접하는 위치에 배치된다.
도5는 베인 펌프(700) 주변의 부분 확대도이다.
베인 펌프(700)와 오일 스트레이너(710)는 일체로 구성되고, 오일 스트레이너(710)가 오일 팬(740)측에 배치된다. 또한, 베인 펌프(700)와 오일 스트레이너(710)는 오일 팬(740)에 저장되어 있는 작동유에 침지하도록 배치된다.
제어 밸브 유닛(720)은 오일 팬(740)측에 배치되고, 베인 펌프(700)의 토출구와 밀봉 부재(60)를 거쳐서 변속기 케이스(120) 내에 설치된 오일 경로(123)에 접속된다.
다음에, 작용을 설명한다.
[유압 회로의 작용]
엔진이 구동하면 변속기 입력축(20)에 설치된 구동 스프로킷(50)과 체인(51)을 거쳐서 구동력이 피동 스프로킷(701)에 전달되어 베인 펌프(700)가 구동된다.
베인 펌프(700)가 구동되면, 오일 팬(740)에 저장되어 있는 오일은 오일 스트레이너(710)에 의해 이물질이 제거된 후 베인 펌프(700)에 공급된다.
베인 펌프(700)는 공급된 오일에 유압을 발생시켜 제어 밸브 유닛(720)에 공급한다.
제어 밸브 유닛(720)에서는 오일의 유압을 조절하여 각 장치에 작동유를 공급한다.
오일 쿨러(730)는 제어 밸브 유닛(720)으로부터 작동유로서 각 장치에 공급되지 않은 오일이나, 오일 팬(740)에 저장된 오일을 흡입하여, 오일 쿨러(730)의 흡입구에 설치된 필터에 의해 이물질을 제거하고, 오일 쿨러(730) 내의 오일 경로에 설치된 냉각 수로에 의해 오일을 냉각한 후에, 윤활유로서 각 장치에 공급된다.
[구동계의 작용]
토크 컨버터(200)는 엔진으로부터 전달된 구동력을 저속시에는 토크를 증대시키고, 또한 고속시에는 로크업 클러치를 체결하여 전후진 절환 기구(300)로 전달한다.
전후진 절환 기구(300)에서는 전진시에는 전진 클러치가 선 기어 및 링 기어를 일체로 체결하여 입력된 회전을 그대로 출력한다. 한편, 후진시에는 후진 브레이크가 캐리어를 변속기 케이스(120)에 고정하여 입력된 회전을 역회전으로 감속하여 출력한다.
벨트식 무단 변속 기구(400)에서는 제1 풀리(410)와 제2 풀리(420)의 가동 풀리 배면에 각각 유압에 의해 홈 폭을 변경하는 실린더실이 설치되어 있고, 벨트(430)를 압박하는 회전축 방향의 추력을 제어함으로써 벨트(430)의 유효 권취 직경을 변경하여 무단계로 변속한다.
벨트식 무단 변속 기구(400)에서 변속된 구동력은 출력 기어(40), 아이들러 기어(500), 차동 기어(600)를 거쳐서 구동륜으로 전달된다.
[경사시의 변속기 케이스 내의 오일면]
도6은 차량이 오르막길 혹은 내리막길 상에 있을 때의 변속기 케이스(120) 내의 오일면 상태를 도시한 도면이다. 또, 도면 중 오일면(900)은 차량이 수평 상태일 때의 오일면을 도시하고, 오일면(901)은 차량의 전방이 상승하여 기울어졌을 때의 오일면을, 오일면(902)은 차량의 후방이 상승하여 기울어졌을 때의 오일면을 도시한다.
차량의 전방이 상승하여 기울어지면, 오일면(901)에 도시한 바와 같이 변속기 케이스(120) 내의 전방측에서는 상대적으로 오일면이 하강하고, 후방측에서는 상대적으로 오일면이 상승한다. 반대로 차량의 후방이 상승하여 기울어지면, 오일면(902)에 도시한 바와 같이 변속기 케이스(120) 내의 전방측에서는 상대적으로 오일면이 상승하고, 후방측에서는 상대적으로 오일면이 하강한다.
본 실시예에 있어서의 베인 펌프(700)가 배치되는 위치는, 변속기 케이스(120)의 전후 방향 대략 중앙부이면서 또한 오일 스트레이너(710)의 상방 근방에 배치되므로, 차량이 전후로 기울어진 경우라도 베인 펌프(700)는 오일 속에 침지되어 있다.
다음에, 본 실시예의 자동 변속기의 오일 펌프 배치 구조의 효과를 설명한다.
(1) 베인 펌프(700)는 제1 풀리(410)의 제1 점유원(411) 및 차동 기어(600) 의 제3 점유원(601)보다도 오일 팬(740)측이며, 제1 풀리(410)의 제1 점유원(411)과 베인 펌프(700)의 제2 점유원(702)과의 공통 접선 및 차동 기어(600)의 제3 점유원(601)과 베인 펌프(700)와 제2 점유원(702)의 공통 접선보다 하방에 배치되므로, 차량이 전후로 경사진 경우에 있어서도 베인 펌프(700) 주변의 오일면 높이의 변화는 작다. 따라서, 차량이 경사진 경우에 있어서도 베인 펌프(700)는 오일에 침지되지 않게 될 가능성을 저감시킬 수 있다. 따라서, 엔진 정지시에 차량이 경사져 있어도 베인 펌프(700)의 회전자 내에 오일이 존재하므로, 베인 펌프(700)의 작동 초기에 있어서도 베인을 압박할 수 있어 엔진 시동시에 안정된 초기 토출압 특성을 얻을 수 있다. 따라서, 각 장치의 초동을 신속하게 행할 수 있어, 차량의 신속한 발진성을 확보할 수 있다.
(2) 베인 펌프(700)의 제2 점유원(702)이 제1 풀리(410)의 제1 점유원(411) 및 차동 기어(600)의 제3 점유원(601) 양쪽에 접하는 위치에 베인 펌프(700)를 배치하였으므로, 자동 변속 기구의 구성을 콤팩트하게 할 수 있다.
(3) 오일 스트레이너(710)는 베인 펌프(700)와 일체로 형성되므로, 상하 방향을 콤팩트하게 형성할 수 있다. 따라서, 자동 변속 기구의 상하 방향의 구성을 콤팩트하게 할 수 있고, 또한 경량화를 도모할 수 있다.
(4) 오일 스트레이너(710)는 베인 펌프(700)와 일체로 형성되므로, 오일 스트레이너(710)와 베인 펌프(700) 사이에 오일 경로를 설치할 필요가 없어 효율적으로 오일을 흡입할 수 있다. 따라서, 베인 펌프(700)의 고효율화를 실현할 수 있어, 연비 향상을 실현할 수 있다.
(5) 제어 밸브 유닛(720)을 오일 팬(740)측에 배치하였으므로, 베인 펌프(700)와 제어 밸브 유닛(720)을 연결하는 오일 경로를 짧게 형성할 수 있다. 따라서, 오일 경로 내에서의 유압 손실을 저감시킬 수 있으므로, 베인 펌프(700)의 고효율화를 실현할 수 있어 연비를 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 자동 변속기를 실시예를 기초로 설명해 왔지만, 구체적인 구성에 대해서는 이들 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위의 각 청구항에 관한 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 설계의 변경이나 추가는 허용된다.
본 발명에서는 벨트식 무단 변속의 경우 높은 압력이 요구되므로, 베인 타입의 오일 펌프를 탑재함으로써 펌프 효율을 향상시킬 수 있다. 이 때, 오르막길 혹은 내리막길에 엔진을 정지하고 장시간 주차한 경우라도 오일 펌프가 항상 오일면 내에 배치되므로, 베인의 압박력을 발생하는 오일을 확실하게 확보할 수 있다. 따라서, 초기 토출압 특성을 확보할 수 있다.

Claims (3)

  1. 벨트식 무단 변속기를 수장하는 변속기 하우징 내에 입력측 변속 요소의 축심과, 차동 기어의 축심과, 오일 펌프의 축심이 각각 다른 위치에 배치된 자동 변속기의 오일 펌프 배치 구조에 있어서,
    상기 오일 펌프를 베인 타입으로 하고,
    상기 오일 펌프는, 입력측 변속 요소가 점유하는 제1 점유원 및 차동 기어가 점유하는 제3 점유원보다도 오일 팬측에 있으며, 상기 제1 점유원과 상기 오일 펌프가 점유하는 제2 점유원과의 공통 접선보다 하방이고, 또한 상기 제3 점유원과 상기 제2 점유원과의 공통 접선보다 하방에서, 오일 팬 내의 작동유에 침지 배치되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 오일 펌프 배치 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 점유원을 상기 제1 점유원 및 제3 점유원의 양쪽에 접하는 위치에 배치한 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 오일 펌프 배치 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 자동 변속기의 제어 유압을 출력하는 제어 밸브 유닛을 상기 오일 팬측에 배치하는 동시에,
    상기 오일 펌프와 오일 스트레이너를 일체로 구성한 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 오일 펌프 배치 구조.
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