KR101349498B1

KR101349498B1 - 차량용 3단 무단 변속기

Info

Publication number: KR101349498B1
Application number: KR1020110145697A
Authority: KR
Inventors: 김태훈
Original assignee: 현대 파워텍 주식회사
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2014-01-09
Also published as: KR20130130102A

Abstract

본 발명은 차량용 3단 무단 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풀리의 변속 범위를 축소함과 동시에 넓은 변속 범위를 확보할 수 있는 차량용 3단 무단 변속기에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 입력축, 상기 입력축으로부터 회전 동력을 제공받는 구동 풀리와 종동 풀리가 벨트로 연결되어서 직경 가변으로 인하여 무단 변속이 이루어지도록 형성되는 무단 변속부, 4개의 회전 요소로 이루어지고 이 중 어느 하나의 회전 요소가 상기 무단 변속부와 직결되고 다른 하나의 회전 요소가 출력축에 직결되는 복합 유성기어 세트, 상기 입력축 상에 배치되는 제1 외접 기어 및 상기 제1 외접 기어와 치합되는 제2 외접 기어를 포함하고, 상기 제2 외접 기어는 상기 복합 유성기어 세트의 유성 캐리어에 직결되는 것을 특징으로 하는 차량용 3단 무단 변속기를 제공한다.

Description

차량용 3단 무단 변속기{3-SPEED CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 3단 무단 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풀리의 변속 범위를 축소함과 동시에 넓은 변속 범위를 확보할 수 있는 차량용 3단 무단 변속기에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 변속 장치는 엔진의 구동력을 구동륜에 전달하는 기능을 갖고 있는데, 이러한 변속 장치에는 운전자의 의지대로 운전자가 직접 변속단을 선택하는 수동 변속 장치와, 차량 주행 조건에 따라 자동적으로 변속이 이루어지는 자동 변속 장치와, 각 변속단 사이에 특정한 변속 영역이 없이 무단으로 연속적인 변속이 이루어지는 무단 변속 장치로 대분된다.

특히 상기 무단 변속 장치는 연비 및 동력 전달 성능 및 중량면에서 큰 장점을 갖는 것으로, 입력축과 출력축에 장착되는 풀리의 직경 범위를 이용하는 방식이 주로 사용된다.

그러나, 종래에 의한 무단 변속 장치는 풀리의 직경 변화에 따라 변속비가 결정됨으로써 그의 변속폭이 극히 작은 범위로 제한된다.

도 1은 종래기술에 의한 차량용 2단 무단 변속기를 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이 도 1의 (a)의 경우, 입력축(IN)으로부터 전달되는 회전 동력이 구동 풀리(d1) 및 종동 풀리(d2)를 통하여 변속이 이루어지고, 부변속부(T1)를 통하여도 변속이 이루어지도록 구성된다. 이때, 상기 부변속부(T1)는 제1 유성기어 세트(PG1) 및 제2 유성기어 세트(PG2)로 이루어진다. 아울러, 제1 브레이크(B1), 제2 브레이크(B2) 및 제1 클러치(C1)가 포함된다.

한편, 도 1의 (b)의 경우, 입력축(IN)으로부터 전달되는 회전 동력이 구동 풀리(d3) 및 종동 풀리(d4)를 통하여 변속이 이루어지고, 부변속부(T2)를 통하여도 변속이 이루어지도록 구성된다. 이때, 상기 부변속부(T2)는 제1 브레이크(B1), 제2 브레이크(B2) 및 제1 클러치(C1)를 포함하는 하나의 유성기어 세트로 구성된다.

즉, 종래기술에 의한 차량용 2단 무단 변속기는 전진 2속 및 후진 1속을 구현하기 위하여 클러치 1개 및 브레이크 2개가 필수적으로 요구된다.

그리고, 상기 무단 변속 장치의 성능 향상을 위하여 보다 넓은 변속 범위를 갖는 것이 요구되나, 풀리 사이즈를 증대시켜야 함에도 불구하고, 풀리의 크기 증대 시 한계가 존재하며, 유성 기어 변속단 3단 이상을 구현하기 위해서는 도 1에 도시한 바와 같이 구성된 부변속부 이외의 마찰 요소가 더욱 추가되어야 하지만 전장 증대로 인하여 탑재성이 불리하여 3단 유성기어 구조의 적용이 어렵다는 문제점을 내포한다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 유성기어를 이용한 복합 유성기어 세트를 구비하여 풀리비와 유성기어의 변속비로 전체 변속 범위를 증대시키는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 3단 무단 변속기는 입력축, 상기 입력축으로부터 회전 동력을 제공받는 구동 풀리와 종동 풀리가 벨트로 연결되어서 직경 가변으로 인하여 무단 변속이 이루어지도록 형성되는 무단 변속부, 4개의 회전 요소로 이루어지고 이 중 어느 하나의 회전 요소가 상기 무단 변속부와 직결되고 다른 하나의 회전 요소가 출력축에 직결되는 복합 유성기어 세트, 상기 입력축 상에 배치되는 제1 외접 기어 및 상기 제1 외접 기어와 치합되는 제2 외접 기어를 포함하고, 상기 제2 외접 기어는 상기 복합 유성기어 세트의 유성 캐리어에 직결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복합 유성기어 세트는 상기 종동 풀리에 직결되는 제1 선기어, 변속기 케이스에 가변 고정되는 제2 선기어, 상기 변속기 케이스에 가변 고정되는 유성 캐리어, 상기 출력축에 직결되는 링기어로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유성 캐리어는 제1 브레이크에 의하여 상기 변속기 케이스와 가변 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유성 캐리어는 상기 제2 외접 기어와 직결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 선기어는 제2 브레이크에 의하여 상기 변속기 케이스와 가변 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유성 캐리어와 링기어는 다이렉트 클러치에 의해 동시에 직결되어서 출력축에 가변 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 외접 기어는 리버스 클러치에 의해 상기 입력축과 가변 연결되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 3단 무단 변속기에 의하면, 종래의 1단 무단 변속기와는 달리 유성기어를 이용한 복합 유성기어 세트를 구비하여 풀리비와 유성기어의 변속비로 전체 변속 범위를 증대함으로써 동력 성능 및 연비 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 후진 변속기구를 구동 출리 축에 배치하여 전장 단축에 의하여 탑재성이 향상된다.

도 1은 종래기술에 의한 차량용 2단 무단 변속기를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 3단 무단 변속기를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 3단 무단 변속기에 적용되는 마찰 요소 작동표이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 3단 무단 변속기를 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 3단 무단 변속기는 입력축(10), 상기 입력축(10)으로부터 동력을 제공받는 구동 풀리(D1)와 종동 풀리(D2)가 벨트로 연결되어서 직경 가변으로 인하여 무단 변속이 이루어지도록 형성되는 무단 변속부(T3), 4개의 회전 요소로 이루어지고 이 중 어느 하나의 회전 요소가 상기 무단 변속부(T3)와 직결되고 다른 어느 하나의 회전 요소가 출력축(20)에 직결되는 복합 유성기어 세트(T4), 상기 입력축(10) 상에 배치되는 제1 외접 기어(G1) 및 상기 제1 외접 기어(G1)와 치합되는 제2 외접 기어(G2)를 포함하고, 상기 제2 외접 기어(G2)는 상기 복합 유성기어 세트의 유성 캐리어(C)에 직결되도록 한다.

상기 복합 유성기어 세트(T4)는 제1 선기어(S1), 제2 선기어(S2), 유성 캐리어(C) 및 링기어(R)로 이루어진다. 여기서 상기 제1 선기어(S1)는 상기 종동 풀리(D2)와 직결되고, 상기 링기어(R)는 출력축(20)과 직결되며, 상기 유성 캐리어(C)는 제1 브레이크(B1)를 통해 변속기 케이스(30)와 가변 연결되고, 상기 제2 선기어(S2)는 제2 브레이크(B2)를 통해 변속기 케이스(30)와 가변 연결되며, 상기 유성 캐리어(C)와 링기어(R)의 사이를 선택적으로 연결 또는 해제하는 다이렉트 클러치(Cdr)는 연결 작동 시 4개의 회전요소를 일체로 회전하도록 하는 클러치로서 4개의 회전 요소 중 어느 2개의 회전 요소를 가변 연결하는 기능을 한다. 이때, 본 실시예에서는 도 2에 도시한 바와 같이 유성 캐리어(C)와 링기어(R)를 가변 연결하도록 하는 것을 예시한다.

따라서, 복합 유성기어 세트(T4)에서 전진 3단을 구현할 수 있게 되며 후진단은 복합 유성기어 세트(T4)의 유성 캐리어(C)로 제1 외접 기어(G1) 및 제2 외접 기어(G2)에 의해 역회전 동력이 입력되어 링기어(R)가 역회전 출력되도록 한다. 또한, 상기 제1 외접 기어(G1)는 상기 구동 풀리(D1) 축 상에 배치되어 리버스 클러치(Cr)에 의해 구동 풀리(D1) 축과 가변 연결되고 제2 외접 기어(G2)는 제1 외접 기어(G1)와 상시 물려 있으며 상기 유성 캐리어(C)와 연결되도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 3단 무단 변속기에 적용되는 마찰 요소 작동표이다. 도 3을 참조하면, 전진 1속의 경우, 제1 브레이크(B1)를 작동 제어하게 된다. 이때, 유성 캐리어(C)는 고정 요소로 작동하고, 제1 선기어(S1)가 입력 요소로 작동하여 링기어(R)를 통하여 출력축(20)으로 회전 동력이 출력된다.

전진 2속의 경우, 제2 브레이크(B2)를 작동 제어하게 된다. 이때, 제2 선기어(S2) 및 제1 선기어(S1)가 고정 요소로 작동하고, 상기 유성 캐리어(C) 및 링기어(R)를 통하여 변속이 이루어진 후, 출력축(20)으로 2속의 속도비가 출력된다.

전진 3속의 경우, 다이렉트 클러치(Cdr)를 작동 제어하게 된다. 이때, 상기 다이렉트 클러치(Cdr)의 체결에 의해 상기 복합 유성기어 세트(T4)의 2개 요소 즉, 유성 캐리어(C) 및 링기어(R)가 직결되어 함께 회전하므로 상기 복합 유성기어 세트(T4)의 모든 회전 요소가 등속 회전하는 3속의 속도비가 링기어(R)를 통하여 출력축(20)으로 전달된다.

후진 1속의 경우, 리버스 클러치(Cr)를 작동 제어하게 된다. 이때, 상기 리버스 클러치(Cr)의 체결에 의해 상기 입력축(10)과 제1 외접 기어(G1)가 직결된다. 따라서, 상기 제1 외접 기어(G1)와 치합되는 제2 외접 기어(G2)로 역회전 동력이 전달되어서 상기 유성 캐리어(C)로 입력이 된 후, 링기어(R)를 통하여 출력축(20)으로 후진 1속의 속도비가 출력된다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

10: 입력축
20: 출력축
30: 변속기 케이스
C: 유성 캐리어
Cdr: 다이렉트 클러치
Cr: 리버스 클러치
B1: 제1 브레이크
B2: 제2 브레이크
D1: 구동 풀리
D2: 종동 풀리
G1: 제1 외접 기어
G2: 제2 외접 기어
R: 링기어
S1: 제1 선기어
S2: 제2 선기어
T3: 무단 변속부
T4: 복합 유성기어 세트

Claims

입력축;
상기 입력축으로부터 회전 동력을 제공받는 구동 풀리와 종동 풀리가 벨트로 연결되어서 직경 가변으로 인하여 무단 변속이 이루어지도록 형성되는 무단 변속부;
4개의 회전 요소로 이루어지고 이 중 어느 하나의 회전 요소가 상기 무단 변속부와 직결되고 다른 하나의 회전 요소가 출력축에 직결되는 복합 유성기어 세트;
상기 입력축 상에 배치되는 제1 외접 기어; 및
상기 제1 외접 기어와 치합되는 제2 외접 기어를 포함하고,
상기 제2 외접 기어는 상기 복합 유성기어 세트의 유성 캐리어에 직결되며
상기 복합 유성기어 세트는 상기 종동 풀리에 직결되는 제1 선기어, 변속기 케이스에 가변 고정되는 제2 선기어, 상기 변속기 케이스에 가변 고정되는 유성 캐리어, 상기 출력축에 직결되는 링기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 3단 무단 변속기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 유성 캐리어는 제1 브레이크에 의하여 상기 변속기 케이스와 가변 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 3단 무단 변속기.
제3항에 있어서,
상기 유성 캐리어는 상기 제2 외접 기어와 직결되는 것을 특징으로 하는 차량용 3단 무단 변속기.
제4항에 있어서,
상기 제2 선기어는 제2 브레이크에 의하여 상기 변속기 케이스와 가변 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 3단 무단 변속기.
제5항에 있어서,
상기 유성 캐리어와 링기어는 다이렉트 클러치에 의해 동시에 직결되어서 출력축에 가변 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 3단 무단 변속기.
제6항에 있어서,
상기 제1 외접 기어는 리버스 클러치에 의해 상기 입력축과 가변 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 3단 무단 변속기.