KR101315823B1

KR101315823B1 - 연속 가변식 자동변속기

Info

Publication number: KR101315823B1
Application number: KR1020120070485A
Authority: KR
Inventors: 김태훈
Original assignee: 현대 파워텍 주식회사
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2013-10-08

Abstract

본 발명은, 엔진의 동력이 전달되는 제1입력축과, 제1입력축으로부터 엔진의 동력이 전달되는 제2입력축과, 제1입력축과 제2입력축 사이에 설치되어 변속작동을 행하는 벨트구동부와, 제2입력축에 연결되는 제1유성기어세트와, 제2입력축에 연결되고 제1유성기어세트의 외주면에 연결되며 출력축에 연결되는 제2유성기어세트와, 제1유성기어세트와 제2유성기어세트에 설치되고 전진2속 후진1속의 변속단을 구현하는 마찰요소를 포함하고, 마찰요소는, 제1유성기어세트와 케이스 사이에 설치되는 제1브레이크와, 제1유성기어세트를 제2유성기어세트에 연결하는 캐리어와 케이스 사이에 설치되는 제2브레이크와, 제2입력축과 제2유성기어세트의 제2유성기어 사이에 설치되는 클러치를 포함한다.

Description

연속 가변식 자동변속기 {CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION}

본 발명은 연속 가변식 자동변속기에 관한 것으로서, 특히, 변속기의 전장을 줄일 수 있는 연속 가변식 자동변속기에 관한 것이다.

일반적인 연속 가변 변속기(Continuously Variable Transmission : CVT)는 주어진 일정 범위 내에서 기어비를 무한대에 가까운 단계로 제어할 수 있는 변속기이다.

미리 정해진 몇 개의 단계로만 기어비를 제어할 수 있는 다른 변속기들과 대조적이어서 무단 변속기라고도 부른다.

CVT는 차량의 속도에 따라 가장 효율적인 회전수(RPM)로 엔진을 구동시키기 때문에 경제성이 우수한 것으로 평가받고 있다.

벨트 구동 방식 연속 가변 변속기의 구동방식은 두 개의 풀리 사이에 벨트를 걸어 동력을 전달한다.

엔진에 직접 동력 연결되는 입력축 상에 설치되어 회전 하는 풀리를 주동풀리라고 하고, 출력축 상에 설치되어 벨트에 의하여 주동풀리에 동력 연결되는 풀리를 종동풀리라 한다.

주동풀리와 출력축 사이에는 일반적인 유성기어세트 또는 라비뉴 타입의 유성기어세트가 설치되어 복수의 변속단을 구현하게 된다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2011-0033260호(2011년 3월 30일 공개, 발명의 명칭 : 벨트식 무단 변속기의 풀리 지지구조 및 벨트식 무단 변속기)에 개시되어 있다.

일반적인 연속 가변식 자동변속기는 주동풀리와 출력축 사이에 일반적인 유성기어세트 또는 라비뉴 타입의 유성기어세트가 설치되기 때문에 변속기의 전장을 줄이기 어려운 문제점이 있다.

따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 변속기의 전장을 줄일 수 있는 연속 가변식 자동변속기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은, 엔진의 동력이 전달되는 제1입력축; 상기 제1입력축으로부터 상기 엔진의 동력이 전달되는 제2입력축; 상기 제1입력축과 상기 제2입력축 사이에 설치되어 변속작동을 행하는 벨트구동부; 상기 제2입력축에 연결되는 제1유성기어세트; 상기 제2입력축에 연결되고 상기 제1유성기어세트의 외주면에 연결되며 출력축에 연결되는 제2유성기어세트; 및 상기 제1유성기어세트와 상기 제2유성기어세트에 설치되고 전진2속 후진1속의 변속단을 구현하는 마찰요소를 포함하고; 상기 마찰요소는, 상기 제1유성기어세트와 케이스 사이에 설치되는 제1브레이크; 상기 제1유성기어세트를 상기 제2유성기어세트에 연결하는 캐리어와 상기 케이스 사이에 설치되는 제2브레이크; 및 상기 제2입력축과 상기 제2유성기어세트의 제2유성기어 사이에 설치되는 클러치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 제1유성기어세트와 상기 제2유성기어세트는 하나의 플레이트로 이루어지는 상기 캐리어에 의해 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 제1유성기어세트는, 상기 마찰요소에 의해 구속 또는 해제되는 상기 제1선기어; 상기 제1선기어에 기어연결되고 상기 마찰요소에 의해 구속 또는 해제되는 제1유성기어; 및 상기 제1유성기어에 기어연결되고 상기 제2입력축에 연결되는 제1링기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 제2유성기어세트는, 상기 제1링기어에 기어연결되고 상기 제1유성기어와 연결되는 제2유성기어; 및 상기 제2유성기어에 기어연결되고 상기 출력축에 연결되는 제2링기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 제1링기어는 링 모양으로 형성되고, 상기 제1링기어의 내벽에는 상기 제1유성기어와 기어연결되는 링기어부가 형성되고, 상기 제1링기어의 외벽에는 상기 제2유성기어와 기어연결되는 선기어부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 제1유성기어와 상기 제2유성기어는 하나의 플레이트로 이루어지는 상기 캐리어에 회전 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 연속 가변식 자동변속기는 제1유성기어세트의 외주면에 제2유성기어세트가 연결되므로 변속기의 전장이 감소되어 변속기 설치에 소요되는 공간을 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 연속 가변식 자동변속기의 마찰요소는, 클러치가 제2입력축과 제2유성기어 사이에 설치되어 전진2속 후진1속의 변속단을 구현할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 연속 가변식 자동변속기의 캐리어는 하나의 플레이트로 이루어지고, 제1유성기어와 제2유성기어를 연결하므로 캐리어를 개수를 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 연속 가변식 자동변속기의 제1링기어는 링기어부 및 선기어부가 구비되므로 별도의 제2선기어가 생략되므로 부품수를 절감할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 가변식 자동변속기가 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 가변식 자동변속기의 제1유성기어세트 및 제2유성기어세트의 연결구조가 도시된 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 가변식 자동변속기의 레버해석이 도시된 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 가변식 자동변속기의 작동표이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 연속 가변식 자동변속기의 일 실시예를 설명한다.

이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 가변식 자동변속기가 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 가변식 자동변속기의 제1유성기어세트 및 제2유성기어세트의 연결구조가 도시된 단면도이도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 가변식 자동변속기의 레버해석이 도시된 그래프이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 가변식 자동변속기의 작동표이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 가변식 자동변속기는 엔진의 동력이 전달되는 제1입력축(12)과, 제1입력축(12)으로부터 엔진의 동력이 전달되는 제2입력축(14)과, 제1입력축(12)과 제2입력축(14) 사이에 설치되어 변속작동을 행하는 벨트구동부(30)와, 제2입력축(14)에 연결되는 제1유성기어세트(50)와, 제2입력축(14)에 연결되고 제1유성기어세트(50)의 외주면에 연결되며 출력축(92)에 연결되는 제2유성기어세트(70)와, 제1유성기어세트(50)와 제2유성기어세트(70)에 설치되고 전진2속 후진1속의 변속단을 구현하는 마찰요소(82, 84, 86)를 포함한다.

엔진이 구동되면 제1입력축(12)을 통해 전달되는 엔진의 동력이 벨트구동부(30)를 지나 제2입력축(14)에 의해 제1유성기어세트(50)에 공급된다.

이때, 벨트구동부(30)는 차량의 속도 변화에 따라 주동풀리(32)와 종동풀리(34)의 외경이 가변되므로, 제1입력축(12)으로부터 전달되는 엔진의 동력이 주동풀리(32), 벨트(36) 및 종동풀리(34)를 지나면서 가변되어 제2입력축(14)에 전달된다.

제2입력축(14)을 통해 전달되는 엔진의 동력은 제1유성기어세트(50) 및 제2유성기어세트(70)를 통과하여 출력축(92)을 통해 구동축(96)에 전달되며, 마찰요소(82, 84, 86)의 작동에 의해 전진2속 후진1속의 변속단을 구현할 수 있게 된다.

출력축(92)에는 주동기어(94)가 설치되고, 차동장치가 연결되는 구동축(96)에는 주동기어(94)와 기어연결되는 종동기어(98)가 설치된다.

제1유성기어세트(50)는, 마찰요소(82, 84, 86)의 제1브레이크(82)에 의해 구속 또는 해제되는 제1선기어(52)와, 제1선기어(52)에 기어연결되고 마찰요소(82, 84, 86)의 제2브레이크(84)에 의해 구속 또는 해제되는 제1유성기어(54)와, 제1유성기어(54)에 기어연결되고 제2입력축(14)에 연결되는 제1링기어(58)를 포함한다.

제2유성기어세트(70)는, 제1링기어(58)에 기어연결되고 제1유성기어(54)와 연결되는 제2유성기어(74)와, 제2유성기어(74)에 기어연결되고 출력축(92)에 연결되는 제2링기어(76)를 포함한다.

제2입력축(14)을 통해 전달되는 엔진의 동력은 제1링기어(58)를 통해 입력되고, 제2유성기어(74) 및 제2링기어(76)를 통해 출력축(92)에 전달되어 주동기어(94) 및 종동기어(98)를 통해 구동축(96)에 전달된다.

이때, 마찰요소(82, 84, 86) 중에 제1브레이크(82) 또는 제2브레이크(84)의 작동에 의해 제1선기어(52), 제1유성기어(54) 및 제2유성기어(74)가 구속되거나 해제되므로 전진1속 또는 후진1속의 변속단을 구현할 수 있게 된다.

제1링기어(58)는 링 모양으로 형성되고, 제1링기어(58)의 내벽에는 제1유성기어(54)와 기어연결되는 링기어부(56)가 형성되고, 제1링기어(58)의 외벽에는 제2유성기어(74)와 기어연결되는 선기어부(72)가 형성된다.

제1링기어(58)의 내주면에는 링기어부(56)가 형성되고 제1링기어(58)의 외주면에는 선기어부(72)가 형성되므로 제1링기어(58)는 제1유성기어세트의 링기어 역할과 제2유성기어세트(70)의 선기어 역할을 동시에 행하게 된다.

상기한 바와 같이 제1유성기어세트(50)의 링기어와 제2유성기어세트(70)의 선기어가 일체로 형성되므로 제1유성기어세트(50)의 외주면에 제2유성기어세트(70)가 기어연결되어 변속기의 전장길이가 감소되고, 부품수가 점감되는 효과가 나타나게 된다.

또한, 제1유성기어(54)와 제2유성기어(74)는 하나의 플레이트로 이루어지는 캐리어(74a)에 회전 가능하게 연결되므로 캐리어(74a)의 개수를 줄일 수 있게 되고, 생략되는 캐리어의 두께만큼 변속기의 전장 길이를 줄일 수 있게 된다.

마찰요소(82, 84, 86)는, 제1선기어(52)와 케이스(10) 사이에 설치되는 제1브레이크(82)와, 제1유성기어(54)의 캐리어(74a)와 케이스(10) 사이에 설치되는 제2브레이크(84)와, 제2입력축(14)과 제2유성기어(74) 사이에 설치되는 클러치(86)를 포함한다.

제1브레이크(82)가 작동되면 제1선기어(52)가 구속되어 제1링기어(58)에 엔진의 동력이 전달될 때에 제1유성기어(54)가 제1선기어(52)의 외주면을 따라 공전하면서 변속작동을 행하게 된다.

제2브레이크(84)가 작동되면 제1유성기어(54) 및 제2유성기어(74)에 연결되는 캐리어(74a)가 구속된다.

따라서 제1링기어(58) 및 선기어부(72)를 통해 전달되는 엔진의 동력에 의해 제1유성기어(54)와 제2유성기어(74)가 자전하면서 역회전 동력을 전달하여 후진1속의 변속단을 구현하게 된다.

클러치(86)가 작동되면 제2입력축(14)과 제2유성기어(74)가 클러치(86)에 의해 연결된다.

따라서 제2입력축(14)을 통해 전달되는 엔진의 동력이 제2유성기어(74)에 전달되고, 제2링기어(76)를 지나 출력축(92)으로 전달되어 전진2속의 변속단을 구현하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 가변식 자동변속기의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

차량의 주행이 개시되면, 제1브레이크(82)가 작동되어 제1입력축(12)을 통해 전달되는 엔진의 동력은 주동풀리(32), 벨트(36) 및 종동풀리(34)를 지나 제1링기어(58)에 전달된다.

제1링기어(58)의 선기어부(72)에 전달되는 엔진의 동력은 제2유성기어(74) 및 제2링기어(76)를 지나 주동기어(94), 종동기어(98) 및 구동축(96)을 따라 구동휠에 전달되어 전진1속의 변속단을 구현하게 된다.

이때, 제1브레이크(82)의 작동에 의해 제1선기어(52)가 구속되므로 제1유성기어(54)는 제1선기어(52)의 외주면을 따라 공전하고, 제1유성기어(54)와 캐리어(74a)에 의해 연결되는 제2유성기어(74)가 선기어부(72)의 외주면을 따라 공전하면서 감속작동을 행하게 된다.

차량 속도가 증가하여 전진2속의 변속단이 요구되면, 제1브레이크(82)의 작동이 해제되고 클러치(86)가 작동되므로 제2입력축(12)과 제2유성기어(74a)가 연결된다.

따라서 제2입력축(14)을 통해 전달되는 엔진의 동력은 제2유성기어(74)에 전달되고, 제2링기어(76)를 따라 출력축(92)에 전달되므로 전진2속의 변속단을 구현하게 된다.

운전자의 조작에 의해 후진1속의 변속단이 조작되면, 제1브레이크(82) 및 클러치(86)의 작동이 해제되고 제2브레이크(84)가 작동되므로 캐리어(74a)가 구속된다.

따라서 제1링기어(58) 및 선기어부(72)를 통해 입력되는 엔진의 동력은 제2유성기어(74) 및 제2링기어(76)를 따라 출력축(92)에 전달되는데, 캐리어(74a)가 구속되므로 제2유성기어(74)가 자전되면서 역회전 동력을 전달하여 후진1속의 변속단을 구현하게 된다.

여기서, 제1유성기어세트(50)와 제2유성기어세트(70)는 싱글유성기어세트로 이루어지고, 제1유성기어세트(50)의 외경 방향으로 나란히 제2유성기어세트(70)가 연결되므로 변속기의 전후방향 길이, 즉 전장이 짧아지게 되는 효과가 나타나게 된다.

이로써, 변속기의 전장을 줄일 수 있는 연속 가변식 자동변속기를 제공할 수 있게 된다.

본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

또한, 차량용 연속 가변식 자동변속기를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 차량이 아닌 다른 제품에도 본 발명의 연속 가변식 자동변속기가 사용될 수 있다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

12 : 제1입력축 14 : 제2입력축
30 : 벨트구동부 32 : 주동풀리
34 : 종동풀리 36 : 벨트
50 : 제1유성기어세트 52 : 제1선기어
54 : 제1유성기어 56 : 링기어부
58 : 제1링기어 70 : 제2유성기어세트
72 : 선기어부 74 : 제2유성기어
74a : 캐리어 76 : 제2링기어
82 : 제1브레이크 84 : 제2브레이크
86 : 클러치 92 : 출력축
94 : 주동기어 96 : 구동축
98 : 종동기어

Claims

엔진의 동력이 전달되는 제1입력축;
상기 제1입력축으로부터 상기 엔진의 동력이 전달되는 제2입력축;
상기 제1입력축과 상기 제2입력축 사이에 설치되어 변속작동을 행하는 벨트구동부;
상기 제2입력축에 연결되는 제1유성기어세트;
상기 제2입력축에 연결되고 상기 제1유성기어세트의 외주면에 연결되며 출력축에 연결되는 제2유성기어세트; 및
상기 제1유성기어세트와 상기 제2유성기어세트에 설치되고 전진2속 후진1속의 변속단을 구현하는 마찰요소를 포함하고;
상기 마찰요소는,
상기 제1유성기어세트와 케이스 사이에 설치되는 제1브레이크;
상기 제1유성기어세트를 상기 제2유성기어세트에 연결하는 캐리어와 상기 케이스 사이에 설치되는 제2브레이크; 및
상기 제2입력축과 상기 제2유성기어세트의 제2유성기어 사이에 설치되는 클러치를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 가변식 자동변속기.
제1항에 있어서,
상기 제1유성기어세트와 상기 제2유성기어세트는 하나의 플레이트로 이루어지는 상기 캐리어에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 연속 가변식 자동변속기.
제2항에 있어서, 상기 제1유성기어세트는,
상기 마찰요소에 의해 구속 또는 해제되는 제1선기어;
상기 제1선기어에 기어연결되고 상기 마찰요소에 의해 구속 또는 해제되는 제1유성기어; 및
상기 제1유성기어에 기어연결되고 상기 제2입력축에 연결되는 제1링기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 가변식 자동변속기.
제3항에 있어서, 상기 제2유성기어세트는,
상기 제1링기어에 기어연결되고 상기 제1유성기어와 연결되는 제2유성기어; 및
상기 제2유성기어에 기어연결되고 상기 출력축에 연결되는 제2링기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 가변식 자동변속기.
제4항에 있어서,
상기 제1링기어는 링 모양으로 형성되고, 상기 제1링기어의 내벽에는 상기 제1유성기어와 기어연결되는 링기어부가 형성되고, 상기 제1링기어의 외벽에는 상기 제2유성기어와 기어연결되는 선기어부가 형성되는 것을 특징으로 하는 연속 가변식 자동변속기.
제5항에 있어서,
상기 제1유성기어와 상기 제2유성기어는 하나의 플레이트로 이루어지는 상기 캐리어에 회전 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 연속 가변식 자동변속기.