KR100801108B1 - 무단자동변속장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무단자동변속장치에 관한 것으로서,
동력원에 직접 연결된 입력축(1)과; 이 입력축(1)을 감싸는 형태의 중공 변속조정축(2)과; 토오크 컨버터 요소를 포함하는 변속조정부(201, 202, 203))와; 이 변속조정부(201, 202, 203) 측방에 배치되는 변속부(301, 302, 303)를 포함하여 구성되는 자동무단변속장치에 있어서, 상기 입력축(1) 상에 있어 변속부(301, 302, 303) 쪽 선단에 선 기어(335)를 형성하고, 상기 변속조정축(2) 상에 있어 변속부(301, 302, 303) 쪽 선단에는 선 기어(335)를 둘러싸는 형태의 링 기어(331)를 형성하는 동시에, 상기 출력축(3) 상에 있어 변속부(301, 302, 303) 쪽 선단에는 다수의 고정핀(332)을 동일 원주상으로 형성하고, 이들 고정핀(332) 상에 상기 선 기어(335) 및 링 기어(331)와 맞물리는 유성기어(334)를 장착하여 상기 변속부(301, 302, 303)를 구성함으로써, 토오크 컨버터를 응용한 자동무단변속장치에 있어 전진주행 초기의 역주행 경향을 배제할 수 있다.
토오크 컨버터, 무단변속장치, 자동무단변속장치.

Description

무단자동변속장치{stepless automatic speed changing apparatus}
도 1 은 종래 구조의 자동무단변속장치 구조도,
도 2 는 본 발명 제 1 실시예에 따른 자동무단변속장치의 횡단면도,
도 3 은 본 발명 제 2 실시예에 따른 자동무단변속장치의 횡단면도,
도 4 는 본 발명 제 3 실시예에 따른 자동무단변속장치의 횡단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 입력축 2 : 변속조정축
3 : 출력축 5 : 증속축
100, 101, 102, 103 : 자동무단변속장치
200, 201, 202, 203 : 변속조정부
300. 301, 302, 303 : 변속부
402, 403 : 증속부
본 발명은 무단자동변속장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 토오크 컨버터(torque converter)를 응용한 자동무단변속장치에 있어 전진주행 초기의 역주 행 경향을 배제한 합리적 구조의 자동무단변속장치에 관한 발명이다.
동력원으로부터의 회전력을 일정 속도비로 변환하는 작업, 즉 변속 작업을 수행함에 있어 여러 단계의 번거로운 변속 과정을 거치지 않고 부하에 따라 자동으로 무단 변속하기 위한 연구가 계속된 결과, 오늘날 몇 가지 유형의 자동무단변속장치가 개발되기에 이르렀다.
토오크 컨버터를 응용한 형태의 자동무단변속장치가 그 대표적 예로서, 구조적으로 비교적 단순하여 비용 부담이 작으면서도 비교적 적절한 무단 변속 작업이 가능하다.
그러나, 토오크 컨버터를 응용한 형태의 이러한 자동무단변속장치는 전진주행 초기에 나타나는 역주행 경향의 문제점을 안고 있는데, 그에 관하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
토오크 컨버터를 응용한 종래 구조의 자동무단변속장치 구조도인 도 1 에 나타낸 바와 같이, 엔진 등의 동력원(도시하지 않음)에 직접 연결된 입력축(1)으로부터의 회전력은 터빈(turbine)(22) 및 임펠러(impeller)(21) 등을 포함하는 변속조정부(200)와 선 기어(sun gear)(35) 및 유성기어(33) 등을 포함하는 변속부(300)를 거치는 동안 적정 속도비로 변환된 다음 출력축(3)으로 최종 전달된다.
변속장치 관련분야에 널리 인식되어 있듯이, 토오크 컨버터를 응용한 상기 도시한 바의 변속과정에 있어 그 속도비 관계를 수식으로 나타내면 다음과 같다.
i = -ZS/ZR + {(ZR + ZS)/ZS}·(y/x) ---------------- (1)
여기서, i 는 변속비, ZS 는 선 기어(35)의 이빨 수, ZR 은 링 기어(ring gear)(36)의 이빨 수, x 는 입력축(1)의 회전수, y 는 변속조정축(2)의 회전수를 각각 나타낸다.
상기 식(1)에 나타난 바와 같이, + 를 경계로 한 식의 앞부분, 즉 -ZS/ZR 이 존재하는 관계로, 적어도 그 뒷부분 값이 +ZS/ZR 에 이르기까지 변속비는 음(-)의 값을 나타낼 수밖에 없다.
변속비가 음(-)의 값을 나타낸다 하는 것은 출력축(3)의 회전방향이 입력축(1)과 반대임을 의미하며, 이를 바꾸어 말하면, 입력축(1)이 전진주행임에도 불구하고 출력축(3)은 그 반대인 역주행 경향을 나타낸다는 뜻이다.
비록 짧은 시간 동안에 국한된 경향이라고는 하지만, 토오크 컨버터를 응용한 상기와 같은 종래 구조의 자동무단변속장치에 있어 전진주행 초기의 역주행 경향은 기계 장치로서의 안전성과 결부된 중대 문제라 할 수 있다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 토오크 컨버터를 응용한 자동무단변속장치에 있어 전진주행 초기의 역주행 경향이 없는 합리적 구조의 자동무단변속장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 또한, 상기 토오크 컨버터를 응용한 형태의 자동무단변속장치에 있어 증속 또는 감속 민감도가 향상된 구조의 자동무단변속장치를 제공하는 데 부수적 목적을 두고 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 변속조정부 내 터빈에 그 일측단이 결합된 변속조정축 상에 있어 변속부 쪽 선단에 링 기어가 형성된 구조를 채택함으로써 달성된다.
이는 변속조정축 상에 있어 변속부 쪽 선단에 다수의 유성기어가 장착된 종래 구조의 자동무단변속장치(도 1 참조)와는 구조적으로 명백히 상이한 점으로서, 본 발명에 따른 자동무단변속장치가 갖는 구조적 특징이라 할 수 있다.
이하, 본 발명 실시예의 자동무단변속장치를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.
본 발명 제 1 실시예에 따른 자동무단변속장치의 횡단면도인 도 2 에 나타낸 바와 같이, 자동무단변속장치(101)는, 일측단은 동력원에 직접 연결되며 타측단은 출력축(3) 중앙부에 상대회전 가능 상태로 결합된 입력축(1)과; 이 입력축(1)을 감싸는 형태의 중공 변속조정축(2)과; 이 변속조정축(2) 상에 있어 상기 동력원 쪽으로 결합되며 오일 흡입구(272) 및 오일 통로(227)를 구비한 고정축(225)과, 상기 입력축(1) 상에 있어 동력원 쪽으로 결합된 커버(223)와, 이 커버(223)와 일체로 형성되며 상기 고정축(225) 상에 상대회전 가능 상태로 결합된 임펠러(221)와, 이 임펠러(221)와 마주보는 상태로 상기 변속조정축(2) 상에 결합된 터빈(222)과, 이들 터빈(222)과 임펠러(221) 사이에 위치하며 일방향 베어링(273)을 매개로 상기 고정축(225) 상에 결합된 스테이터(stator)(226)와, 상기 커버(223), 임펠러(221) 및 터빈(222) 등과 상기 입력축(1)의 일측단부를 둘러싸는 형태로서 상기 고정축 (225)과 일체로 형성된 하우징(224)을 포함하는 변속조정부(201)와; 이 변속조정부(201)를 관통하여 외부로 연장된 상기 입력축(1) 및 변속조정축(2)의 타측단과 유성기어(334)를 포함하는 변속부(301)를 포함하여 구성되는 자동무단변속장치에 있어서, 상기 입력축(1) 상에 있어 변속부(301) 쪽 선단에 선 기어(335)를 형성하고, 상기 변속조정축(2) 상에 있어 변속부(301) 쪽 선단에는 선 기어(335)를 둘러싸는 형태의 링 기어(331)를 형성하는 동시에, 상기 출력축(3) 상에 있어 변속부(301) 쪽 선단에는 다수의 고정핀(332)(도면상으로는, 서로 마주보는 형태로 배치된 2 개의 고정핀)을 동일 원주상으로 형성하여, 이들 고정핀(332) 상에 상기 선 기어(335) 및 링 기어(331)와 맞물리는 유성기어(334)를 장착함으로써 상기 변속부(301)를 구성한 특징이 있다.
도시한 바와 같이, 본 발명 제 1 실시예의 자동무단변속장치(101)의 경우, 상기 변속조정축(2) 상에 있어 변속부(301) 쪽 선단이 링 기어(331)로 형성되는 동시에, 상기 출력축(3) 상에 있어 변속부(301) 쪽 선단은 캐리어(carrier)(333)로 형성된다.
이 캐리어(333) 상에 동일 원주상으로 상기 2 개의 고정핀(332)이 형성되며, 이들 고정핀(332)에 상기 유성기어(334)가 결합됨은 물론이다.
앞서 언급한 바와 같이, 본 발명 제 1 실시예의 자동무단변속장치(101)는 일견 상기 도 1 상에 나타난 종래 구조와 동일해 보이지만, 변속조정축(2) 상에 있어 변속부(301) 쪽 선단이 링 기어(331)로 형성된 점에 있어 서로 상이하며, 이는 속도비 관계식 면에 있어 다음과 같은 현저한 차이를 가져오게 된다.
우선, 상기 제 1 실시예의 자동무단변속장치를 통한 변속과정에 있어 그 속도비 관계를 수식으로 나타내면 다음과 같다.
i = ZS/(ZS+ZR) + {ZR/(ZS+ZR)}·(y/x) ---------------- (2)
여기서, i 는 속도비, ZS 는 선 기어(335)의 이빨 수, ZR 은 링 기어(331)의 이빨 수, x 는 입력축(1)의 회전수, y 는 변속조정축(2)의 회전수이다.
식(2)에 나타난 바와 같이, + 를 경계로 한 식의 어느 부분에도 상기 식(1)에서와 같은 음(-)의 값은 나타나지 않는다.
다시 말하자면, 종래 구조에서와 같은 전진주행 초기의 역주행 경향을 근본적으로 배제할 수 있다.
도 3 은 본 발명 제 2 실시예의 자동무단변속장치를 나타내는 횡단면도로서, 상기 제 1 실시예의 구조에다 증속부를 추가한 경우이다.
증속부(402)는 입력축(1)과 출력축(3) 사이의 속도비를 더욱 증대시키기 위한 것이며, 본 발명에 있어서는 이를 변속조정부(202)와 변속부(302) 사이에 삽입 배치한 특징이 있다.
이는 앞서 언급한 바 있는 증속 민감도 향상을 위한 특징적 배치로서, 상기 도 1 상의 출력축(3)에다 증속부를 연결, 설치했던 종래 구조의 증속부 배치에 비하여 더욱 민감한 속도 증폭성을 나타낸다.
도시한 바와 같이, 상기 증속부(402)는, 변속조정축(2) 상에 있어 증속부(402) 쪽 선단에 형성된 고정핀(542)에 결합되는 다수의 유성기어(543)와, 변속조 정축(2) 측방으로 배치된 증속축(5) 상에 있어 증속부(402)쪽 선단에 형성된 증속 선 기어(544)를 포함하는 구성으로 되어 있다.
상기 증속 선 기어(544)와 변속부(302) 쪽 링 기어(331) 사이를 연결하여 상호 일체화하는 증속축(5)의 중공부 내로는 상기 입력축(1)이 관통하게 된다.
증속부(402)를 구성하는 상기 유성기어(543) 바깥쪽으로 별도의 고정 링 기어(도면부호 없음)가 배치되어 있음은 물론이다.
도 4 는 본 발명 제 3 실시예의 자동무단변속장치를 나타내는 횡단면도로서, 상기 제 1 실시예의 구조에다 다른 형태의 증속부를 추가한 경우이다.
상기 증속부(403) 역시 입력축(1)과 출력축(3) 사이의 속도비를 더욱 증대시키기 위한 것으로서, 변속조정부(203)와 변속부(303) 사이에 삽입 배치된다.
도시한 바와 같이, 증속부(403)는, 변속조정축(2) 상에 있어 변속부(303) 쪽 선단에 형성된 링 기어(641)와, 동일 원주상으로 고정 배치된 외부 고정핀(642)에 결합되어 상기 링 기어(641)와 맞물리는 다수의 유성기어(643)와, 상기 변속부(303) 쪽 링 기어(331)의 반대쪽 선단에 형성된 증속 선 기어(644)를 포함하는 구성으로 되어 있다.
상기 증속 선 기어(644)와 링 기어(331) 사이를 연결하여 상호 일체화 구조로 하는 증속축(5)의 중공부 내로는 역시 상기 입력축(1)이 관통한다.
한편, 변속조정부(202, 203)와 변속부(302, 303) 사이에 증속부(402, 403)를 삽입 배치한 상기 본 발명 제 2 및 제 3 실시예의 자동무단변속장치에 있어서도 또한, 변속조정축(2) 상에 있어 변속부 쪽 선단이 링 기어(331) 구조를 갖는다는 공 통점으로 인하여 앞서 설명한 식(2)와 같은 속도비 관계식을 가지며, 결과적으로는, 상기 제 1 실시예의 경우와 마찬가지로 전진주행 초기의 역주행 경향이 나타나지 않는다.
이에 덧붙여, 필요에 따라서는 상기 변속조정부(202, 203)와 변속부(302, 303) 사이에 증속부 아닌 감속부를 삽입 배치할 수도 있음은 물론이다.
상기와 같이, 본 발명의 자동무단변속장치에 따르면, 토오크 컨버터를 응용한 형태의 자동무단변속장치 특유의 문제점인 전진주행 초기의 역주행 경향을 근본적으로 배제함으로써 관련 장치의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 변속조정부와 변속부로 구성되는 상기 구조의 자동무단변속장치에 있어 증속부를 출력축 쪽이 아닌 상기 변속조정부와 변속부 사이에 삽입 배치하는 구조를 택함으로써 증속 민감도 향상의 효과를 함께 얻을 수 있다.

Claims (5)

  1. 일측단은 동력원에 직접 연결되며 타측단은 출력축(3) 중앙부에 상대회전 가능 상태로 결합된 입력축(1)과; 이 입력축(1)을 감싸는 형태의 중공 변속조정축(2)과; 이 변속조정축(2) 상에 있어 상기 동력원 쪽으로 결합되며 오일 흡입구(272) 및 오일 통로(227)를 구비한 고정축(225)과, 상기 입력축(1) 상에 있어 동력원 쪽으로 결합되며 그 외주에 오일 배출구(228)가 구비된 커버(223)와, 이 커버(223)와 일체로 형성되며 상기 고정축(225) 상에 상대회전 가능 상태로 결합된 임펠러(221)와, 이 임펠러(221)와 마주보는 상태로 상기 변속조정축(2) 상에 결합된 터빈(222)과, 이들 터빈(222)과 임펠러(221) 사이에 위치하며 일방향 베어링(273)을 매개로 상기 고정축(225) 상에 결합된 스테이터(226)와, 상기 커버(223), 임펠러(221) 및 터빈(222)과 상기 입력축(1)의 일측단부를 둘러싸는 형태로서 상기 고정축(225)과 일체로 형성된 하우징(224)을 포함하는 변속조정부(201, 202, 203))와; 이 변속조정부(201)를 관통하여 외부로 연장된 상기 입력축(1) 및 변속조정축(2)의 타측단과 유성기어(334)를 포함하는 변속부(301, 302, 303)를 포함하여 구성되는 자동무단변속장치에 있어서, 상기 입력축(1) 상에 있어 변속부(301) 쪽 선단에 선 기어(335)를 형성하고, 상기 변속조정축(2) 상에 있어 변속부(301) 쪽 선단에는 선 기어(335)를 둘러싸는 형태의 링 기어(331)를 형성하는 동시에, 상기 출력축(3) 상에 있어 변속부(301) 쪽 선단에는 다수의 고정핀(332)을 동일 원주상으로 형성하여, 이들 고정핀(332) 상에 상기 선 기어(335) 및 링 기어(331)와 맞물리는 유성기어 (334)를 장착함으로써 상기 변속부(301)를 구성한 것을 특징으로 하는 자동무단변속장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변속조정부(202, 203)와 변속부(302, 303) 사이에 증속부(402, 403)를 배치한 것을 특징으로 하는 무단 자동 변속장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 증속부(402)는, 변속조정축(2) 상에 있어 증속부(402) 쪽 선단에 형성된 고정핀(542)에 결합되는 다수의 유성기어(543)와, 상기 변속조정축(2) 측방으로 배치된 중공 증속축(5) 상에 있어 증속부(402) 쪽 선단에 형성된 증속 선 기어(544)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동무단변속장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 증속부(403)는, 변속조정축(2) 상에 있어 증속부(403) 쪽 선단에 형성된 링 기어(641)와, 동일 원주상으로 고정 배치된 외부 고정핀(642)에 결합되어 링 기어(641)와 맞물리는 다수의 유성기어(643)와, 상기 변속조정축(2) 측방으로 배치된 중공 증속축(5) 상에 있어 증속부(403) 쪽 선단에 형성된 증속 선 기어(544)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동무단변속장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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