KR100792856B1 - 무단 변속기의 변속장치 - Google Patents

무단 변속기의 변속장치 Download PDF

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KR100792856B1
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윤주웅
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 엔진으로부터 구동력을 전달받아 회전하는 회전축(10)상에 설치된 고정쉬브(12)와; 상기 고정쉬브(12)와 대향된 위치에서 상기 회전축(10)상에서 축방향을 따라 이동가능하게 설치된 이동쉬브(14); 상기 고정쉬브(12)와 상기 이동쉬브(14) 사이에서 마찰에 의해 구동력을 전달하도록 설치된 벨트부재(16); 상기 이동쉬브(14)의 배면에서 상기 회전축(10)에 대해 축방향으로 이동가능하게 설치된 제1실린더(18); 상기 제1실린더(18)의 배면에서 상기 회전축(10)에 대해 축방향으로 이동가능하게 설치된 제2실린더(20); 상기 제2실린더(20)의 배면에서 상기 회전축(10)에 고정되어, 내부 공간을 상기 제1실린더(18)에 의해 형성되는 제1압력실(24)과, 상기 제2실린더(20)에 의해 형성되는 제2압력실(26)로 각각 분할하는 외벽부재(22); 상기 제2실린더(20)의 선단에 설치되어 상기 제2압력실(26)내에 작동압의 인가시 상기 제1실린더(18)와 접촉되어 일체로 회전하도록 전면부에 마찰재(30)를 갖춘 중량체(28); 상기 회전축(10)의 내부에서 상기 제1압력실(26)과 연통되는 제1유압경로(40)와, 상기 제2압력실(28)과 연통되는 제2유압경로(42); 상기 제1압력실(24)과 제2압력실(26)의 내부로 작동압을 선택적으로 인가하도록 솔레노이드(46)에 의해 스풀(48)의 이동이 조절되는 유량조절밸브(44); 상기 벨트부재(16)의 위치를 검출하기 위한 비접촉식 위치검출센서(50) 및; 상기 위치검출센서(50)로부터 입력되는 신호에 따라 상기 솔레노이드(46)의 작동을 제어하여 상기 제1압력실(24)과 제2압력실(26)내로 작동압의 유동경로를 조절하는 제어유니트(52)를 포함하 여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

무단 변속기의 변속장치{shifting device for continuously variable transmission}
도 1은 본 발명에 따른 무단 변속기의 변속장치의 구성을 도시한 도면.
도 2 내지 도 4는 유량조절밸브의 작동 상태의 변화를 각각 도시한 도면.
본 발명은 무단 변속기의 변속장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동쉬브의 배면에 형성되는 압력실을 복수개로 분할하고, 이 압력실내에 제공되는 작동압의 제어에 따라 중량체가 가지는 관성에너지를 회전축의 운동에너지로 변환시키도록 하는 무단 변속기의 변속장치에 관한 것이다.
일반적으로 무단 변속기는 자동 변속기와는 달리 주어진 변속패턴에 따라 최고의 변속비와 최저의 변속비 사이를 연속적으로 무한대의 단으로 변속시킴으로써 엔진으로부터 발생된 구동력을 최대한 이용할 수 있도록 하여 우수한 동력성능과 연비향상을 구현할 수 있도록 하는 장치이다.
종래 벨트 구동형 무단 변속기의 변속장치는 엔진으로부터 구동력을 전달받 는 유성기어셋트와 연결된 입력 회전축상에 설치된 구동풀리에 구비된다.
즉, 구동풀리측 고정쉬브가 회전축상에 구비되고, 상기 고정쉬브와 대향되고 배면에 압력실을 형성하는 이동쉬브가 상기 압력실내 압력의 변화에 의해 상기 회전축의 축방향을 따라 이동가능하게 설치된다.
그리고, 상기 고정쉬브와 상기 이동쉬브 사이에는 이들과의 마찰에 의해 종동풀리측으로 구동력을 전달하는 벨트부재가 설치된다.
또한, 상기 회전축에는 상기 압력실로 유압의 인가를 위한 유압통로가 형성되고, 상기 유압통로로의 유압의 인가 및 해제는 제어유니트의 제어에 따라 동작되는 유량조절밸브에 의해 이루어진다.
그런데, 상기와 같은 구조의 종래 무단 변속기의 변속장치에서는 가속주행의 구간에서 정속주행의 구간으로의 변속시 고속으로 회전하고 있던 회전축이 가지는 구동력을 효과적으로 활용할 수 없다는 단점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 이동쉬브의 배면에 형성되는 압력실을 복수개의 실린더를 매개로 분할하고, 이 압력실내에 제공되는 작동압의 제어에 따라 중량체가 가지는 관성에너지를 회전축의 운동에너지로 변환시킴으로써 연료의 소모율을 낮추고, 복수개의 실린더의 작동에 의해 가속구간과 정속구간 사이에서 서지없이 정확한 변속을 수행할 수 있도록 하는 무단 변속기의 변속장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진으로부터 구동력을 전달받아 회전하는 회전축상에 설치된 고정쉬브와;
상기 고정쉬브와 대향된 위치에서 상기 회전축상에서 축방향을 따라 이동가능하게 설치된 이동쉬브;
상기 고정쉬브와 상기 이동쉬브 사이에서 마찰에 의해 구동력을 전달하도록 설치된 벨트부재;
상기 이동쉬브의 배면에서 상기 회전축에 대해 축방향으로 이동가능하게 설치된 제1실린더;
상기 제1실린더의 배면에서 상기 회전축에 대해 축방향으로 이동가능하게 설치된 제2실린더;
상기 제2실린더의 배면에서 상기 회전축에 고정되어, 내부 공간을 상기 제1실린더에 의해 형성되는 제1압력실과, 상기 제2실린더에 의해 형성되는 제2압력실로 각각 분할하는 외벽부재;
상기 제2실린더의 선단에 설치되어 상기 제2압력실내에 작동압의 인가시 상기 제1실린더와 접촉되어 일체로 회전하도록 전면부에 마찰재를 갖춘 중량체;
상기 회전축의 내부에서 상기 제1압력실과 연통되는 제1유압경로와, 상기 제2압력실과 연통되는 제2유압경로;
상기 제1압력실과 제2압력실의 내부로 작동압을 선택적으로 인가하도록 솔레 노이드에 의해 스풀의 이동이 조절되는 유량조절밸브;
상기 벨트부재의 위치를 검출하기 위한 비접촉식 위치검출센서 및;
상기 위치검출센서로부터 입력되는 신호에 따라 상기 솔레노이드의 작동을 제어하여 상기 제1압력실과 제2압력실내로 작동압의 유동경로를 조절하는 제어유니트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 엔진으로부터 구동력을 전달받아 회전하는 회전축(10)상에 고정쉬브(12)가 설치되고, 상기 고정쉬브(12)와 대향된 위치에서 이동쉬브(14)가 상기 회전축(10)상에서 축방향을 따라 이동가능하게 설치되며, 상기 고정쉬브(12)와 상기 이동쉬브(14) 사이에서 마찰에 의해 구동력을 전달하는 벨트부재(16)가 설치된다.
상기 이동쉬브(14)의 배면에는 제1실린더(18)가 상기 회전축(10)에 대해 축방향으로 이동가능하게 설치되고, 상기 제1실린더(18)의 배면에는 제2실린더(20)가 상기 회전축(10)에 대해 축방향으로 이동가능하게 설치되며, 상기 제2실린더(20)의 배면에는 외벽부재(22)가 상기 회전축(10)에 고정되어, 상기 이동쉬브(14)의 외주면과 상기 제1실린더(18)의 외주면 및 상기 제2실린더(20)의 외주면을 각각 기밀있게 수용한다.
이에 따라, 상기 제1실린더(18)와 외벽부재(22) 사이의 공간에서 제1압력실(24)이 형성되고, 상기 제2실린더(20)와 외벽부재(22) 사이의 공간에서 제2압력실 (26)이 형성된다.
상기 제2실린더(20)의 선단에는 상기 제2압력실(26)내에 작동압의 인가시 상기 제1실린더(18)의 돌출단(18a)과 접촉되는 중량체(28)가 구비되는 바, 상기 중량체(28)의 전면에는 상기 돌출단(18a)과의 접촉시 마찰력을 높여주는 마찰재(30)가 설치된다.
이 경우, 상기 외벽부재(22)는 상기 이동쉬브(14)의 외주면과 상기 제1실린더(18)의 외주면 및 상기 중량체(28)의 외주면과 각각 면착되어 내부 공간에 대한 기밀을 유지하는 바, 이를 위해 상기 이동쉬브(14)와 상기 제1실린더(18) 및 상기 중량체(28)의 외주에는 상기 외벽부재(22)와의 기밀유지를 위한 오일링(R)과 압력링(R')이 설치된다.
여기서, 상기 제1실린더(18)는 상기 회전축(10)에 대해 스플라인 결합되는 제1허브(32)를 매개로 지지되고, 상기 제2실린더(20)는 상기 회전축(10)에 대해 스플라인 결합되는 제2허브(34)를 매개로 지지되며, 상기 제2허브(34)에는 베어링(36)이 설치되고, 상기 베어링(36)에는 상기 제2실린더(20)와의 사이에 비틀림 댐퍼(38)가 설치된다.
그리고, 상기 회전축(10)의 내부에는 상기 제1압력실(26)과 연통되는 제1유압경로(40)가 형성되고, 상기 제2압력실(28)과 연통되는 제2유압경로(42)가 형성된다.
또한, 상기 제1압력실(24)과 제2압력실(26)의 내부로 작동압을 선택적으로 인가하는 유량조절밸브(44)는 솔레노이드(46)의 제어에 따라 이동하는 제1랜드부 (48a)와 그루브(48b) 및 제2랜드부(48c)를 일체로 갖춘 스풀(48)과, 이 스풀(48)의 상기 제2랜드부(48c)를 탄발지지하는 리턴 스프링(50)을 구비하고 있다.
이 경우, 상기 유량조절밸브(44)는 상기 제1유압경로(40)와 독립적으로 연통되는 제1출력포트(44a)와, 상기 제2유압경로(42)와 독립적으로 연통되는 제2출력포트(44b)를 갖추는 바, 상기 제1출력포트(44a)와 제2출력포트(44b)에 대한 작동압의 경로 조절은 상기 스풀(48)의 제1랜드부(48a)와 그루브(48b), 제2랜드부(48c) 및, 상기 제1랜드부(48a)를 관통하는 연통통로(48d)에 의해 조절된다.
또한, 상기 유량조절밸브(44)에는 상기 제1유압경로(40)와 제2유압경로(42)로의 작동압을 제공하는 제1입력포트(44c)와 제2입력포트(44d)를 구비하고 있다.
아울러, 상기 제2출력포트(44b)와 제2입력포트(44d)는 각각 작동압의 유동 경로를 따라 유동 단면적이 점진적으로 확장되는 디퓨져 형상을 하고 있다.
또한, 상기 고정쉬브(12)와 이동쉬브(14) 사이의 공간에는 상기 벨트부재(16)의 위치를 검출하기 위한 비접촉식 위치검출센서(50)가 설치되어 있는 바, 상기 위치검출센서(50)는 주행중 가속구간을 지나 정속주행의 구간에 되면, 이를 검출하여 제어유니트(52)에 출력하고, 상기 제어유니트(52)는 솔레노이드(46)의 작동을 제어하여 상기 제1압력실(24)과 제2압력실(26)의 내부에 동시에 작동압이 공급되도록 한다.
따라서, 주행중 가속구간에서 상기 제1압력실(24)로의 작동압이 공급될 때에는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제어유니트(52)의 제어에 따른 상기 솔레노이드(46)의 작동으로 상기 스풀(48)이 우측으로 이동하게 되면, 상기 제2출력포트(44b) 는 제2랜드부(48c)에 의해 차단되고, 상기 제1출력포트(44a)만이 그루브(48b)에 의해 상기 제1입력포트(44c) 및 제2입력포트(44d)와 동시에 연통되어진다.
이 결과, 상기 제1출력포트(44a)를 통해 출력되는 작동압은 상기 제1유압경로(40)를 통해 제1압력실(24)내로 인가되고, 이에 따라 상기 이동쉬브(14)는 고정쉬브(12)를 향해 이동하여 벨트부재(16)를 회전축(10)의 중심으로부터 반경방향의 외측으로 이동시키게 되며, 이로 인해 상기 회전축(10)으로부터 출력되는 구동력은 벨트부재(16)를 통해 다른 회전축에 설치된 종동풀리(도시안됨)로 전달된다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 주행중 가속구간에서 정속주행의 구간으로 진입하면, 상기 위치검출센서(50)가 벨트부재(16)의 위치 검출을 통해 정속주행임을 판단하고 이를 제어유니트(52)에 출력하게 된다.
이에 따라 상기 제어유니트(52)의 제어에 따른 상기 솔레노이드(46)의 작동으로 상기 스풀(48)이 좌측으로 이동하게 되면, 상기 제1출력포트(44a)와 제2출력포트(44b)는 각각 상기 제1랜드부(48a)의 연통통로(48d)와 상기 그루브(48b)에 의해 상기 제1입력포트(44c) 및 제2입력포트(44d)에 대해 개별적으로 연통되어진다.
이 결과, 상기 제1출력포트(44a)를 통해 출력되는 작동압은 상기 제1유압경로(40)를 통해 제1압력실(24)내에 인가되고, 상기 제2출력포트(44b)를 통해 출력되는 작동압은 상기 제2유압경로(42)를 통해 제2압력실(26)내에 인가된다.
이에 따라, 상기 제2실린더(20)의 선단에 구비된 상기 중량체(28)의 마찰재(30)는 상기 제1실린더(18)의 돌출단(18a)과 접촉하게 되고, 가속구간에서 상기 회전축(10)과 일체로 회전하면서 상기 중량체(28)가 가지고 있던 관성에너지는 상기 제1실린더(18)의 돌출단(18a)을 통해 역으로 상기 회전축(10)으로 제공되며, 이로 인해 상기 회전축(10)의 회전속도는 상기 중량체(28)가 가지고 있는 관성에너지 만큼 커지게 된다.
이러한 과정에서 상기 유량조절밸브(44)의 스풀(48)이 솔레노이드(46)의 작동에 의해 좌측으로 이동하면서 상기 제1랜드부(48a)에 의해 제1출력포트(44a)가 일시적으로 폐쇄되어 제1압력실(24)내 작동압의 제공이 극히 짧은 시간(대략 1/100 ~ 1/1000 초) 동안 차단되면, 상기 제2실린더(20)와 상기 제2허브(34) 사이를 연결하는 비틀림 댐퍼(38)에서 제1실린더(18)의 회전속도와 제2실린더(20)의 회전속도 사이의 차이에 따른 쇽크를 흡수하게 된다.
이어, 상기 제1랜드부(48a)에 형성된 연통통로(48d)가 제1입력포트(44c)와 제1출력포트(44a) 사이를 교통시키게 되면, 상기 제1압력실(24)로의 정상적인 작동압의 공급을 가능하게 한다.
또한, 주행중 아이들시에는 상기 솔레노이드(46)의 제어에 따라 스풀(48)이 중립의 위치로 이동하게 된다.
이에 따라 상기 제1출력포트(44a)와 제1입력포트(44c) 및, 상기 제2출력포트(44b)와 제2입력포트(44d)는 상호 교통관계로 전환되고, 이때 상기 제1압력실(24)과 제2압력실(26)내 작동압은 제1입력포트(44c)와 제2입력포트(44d)를 통해 드레인된다.
이 경우, 이때 상기 유량조절밸브(44)로 제공되는 작동압은 제어유니트(52)의 제어에 따라 폐쇄되는 스위칭밸브(도시안됨)에 의해 차단됨은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 무단 변속기의 변속장치에 의하면, 가속주행시 엔진으로부터 회전축(10)에 전달된 운동에너지는 회전축(10)과 일체로 회전하는 제2실린더(20)에 설치된 중량체(28)에 흡수되어 저장되고, 상기 중량체(28)에 저장된 운동에너지는 정속주행시 제1실린더(18)를 통해 회전축(10)으로 제공될 수 있으므로, 연료의 소모율을 낮출 수 있게 된다.
또한, 이동쉬브(14)의 배면에 형성된 두 개의 제1,제2실린더(18,20)와 비틀림 댐퍼(38)의 작동에 의해 가속구간과 정속구간 사이에서 서지없이 정확한 변속을 할 수 있게 된다.

Claims (5)

  1. 엔진으로부터 구동력을 전달받아 회전하는 회전축(10)상에 설치된 고정쉬브(12)와;
    상기 고정쉬브(12)와 대향된 위치에서 상기 회전축(10)상에서 축방향을 따라 이동가능하게 설치된 이동쉬브(14);
    상기 고정쉬브(12)와 상기 이동쉬브(14) 사이에서 마찰에 의해 구동력을 전달하도록 설치된 벨트부재(16);
    상기 이동쉬브(14)의 배면에서 상기 회전축(10)에 대해 축방향으로 이동가능하게 설치된 제1실린더(18);
    상기 제1실린더(18)의 배면에서 상기 회전축(10)에 대해 축방향으로 이동가능하게 설치된 제2실린더(20);
    상기 제2실린더(20)의 배면에서 상기 회전축(10)에 고정되어, 내부 공간을 상기 제1실린더(18)에 의해 형성되는 제1압력실(24)과, 상기 제2실린더(20)에 의해 형성되는 제2압력실(26)로 각각 분할하는 외벽부재(22);
    상기 제2실린더(20)의 선단에 설치되어 상기 제2압력실(26)내에 작동압의 인가시 상기 제1실린더(18)와 접촉되어 일체로 회전하도록 전면부에 마찰재(30)를 갖춘 중량체(28);
    상기 회전축(10)의 내부에서 상기 제1압력실(26)과 연통되는 제1유압경로(40)와, 상기 제2압력실(28)과 연통되는 제2유압경로(42);
    상기 제1압력실(24)과 제2압력실(26)의 내부로 작동압을 선택적으로 인가하도록 솔레노이드(46)에 의해 스풀(48)의 이동이 조절되는 유량조절밸브(44);
    상기 벨트부재(16)의 위치를 검출하기 위한 비접촉식 위치검출센서(50) 및;
    상기 위치검출센서(50)로부터 입력되는 신호에 따라 상기 솔레노이드(46)의 작동을 제어하여 상기 제1압력실(24)과 제2압력실(26)내로 작동압의 유동경로를 조절하는 제어유니트(52)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 변속장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1실린더(18)는 상기 회전축(10)에 대해 스플라인 결합되는 제1허브(32)를 매개로 지지되고, 상기 제2실린더(20)는 상기 회전축(10)에 대해 스플라인 결합되는 제2허브(34)를 매개로 지지된 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 변속장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2허브(34)에는 베어링(36)이 설치되고, 상기 베어링(36)에는 상기 제2실린더(20)와의 사이에 비틀림 댐퍼(38)가 설치된 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 변속장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1실린더(18)에는 상기 제2압력실(26)내에 작동압의 인가시 상기 중량체(28)와 접촉되는 돌출단(18a)이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 변속장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유량조절밸브(44)는 상기 제1유압경로(40)와 독립적으로 연통되는 제1출력포트(44a)와, 상기 제2유압경로(42)와 독립적으로 연통되는 제2출력포트(44b), 내부에 작동압을 제공하는 제1입력포트(44c)와 제2입력포트(44d)를 갖추고;
    상기 스풀(48)은 상기 제1출력포트(44a)와 제2출력포트(44b)에 대한 작동압의 경로 조절을 위해 제1랜드부(48a)와 그루브(48b)와 제2랜드부(48c) 및 상기 제1랜드부(48a)를 관통하는 연통통로(48d)를 일체로 갖추며, 상기 제2랜드부(48c)는 리턴 스프링(50)에 의해 탄발지지되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 변속장치.
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