KR101822262B1 - 차량의 변속기 - Google Patents

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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 차량의 변속기에 관한 것으로, 입력축에 회전이 구속되도록 장착되고, 일단부가 클러치측으로 선택적으로 이동되면서 상기 클러치의 결합을 해제시키도록 마련된 릴리즈부; 및 상기 입력축에 상대회전이 가능하도록 장착되고, 상기 릴리즈부의 타단부와 선택적으로 결합되어 회전이 구속되며, 회전 구속시 상기 입력축의 토크진동을 흡수하도록 마련된 펜듈럼디스크;를 포함하는 차량의 변속기가 소개된다.

Description

차량의 변속기 {TRANSMISSION FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 변속기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 입력축의 비틀림 진동을 저감시키기 위한 장치가 구비된 차량의 변속기에 관한 것이다.
차량에는 엔진의 동력축인 크랭크축으로부터 차량의 주행속도 등에 따라 차축의 물림기어를 다양하게 변경하는 변속기가 마련될 수 있으며, 엔진 동력축에 대한 클러치의 결합 및 해제가 일어나면서 회전속도가 서로 다른 두 물체가 연결되어 동기화됨에 따라 변속기 입력축으로 충격 및 비틀림에 의한 진동이 발생한다.
이러한 변속과정상의 충격 및 진동은 탑승자에게 불쾌감을 유발할 수 있으며, 변속기 입력축의 비틀림 및 휘어짐 등의 변형을 유발할 수 있어 내구성 문제를 야기하는 원인이 될 수 있는 바, 변속기입력축에 발생될 수 있는 진동을 저감시키는 것은 차량의 변속기에 있어서 중요한 과제가 된다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2010-0114759 A1
본 발명은 변속기의 입력축에 발생하는 비틀림 진동을 효과적으로 저감시키는 것과 동시에 변속성능을 효과적으로 향상시킬 수 있는 차량의 변속기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 변속기는 입력축에 회전이 구속되도록 장착되고, 일단부가 클러치측으로 선택적으로 이동되면서 상기 클러치의 결합을 해제시키도록 마련된 릴리즈부; 및 상기 입력축에 상대회전이 가능하도록 장착되고, 상기 릴리즈부의 타단부와 선택적으로 결합되어 회전이 구속되며, 회전 구속시 상기 입력축의 토크진동을 흡수하도록 마련된 펜듈럼디스크;를 포함한다.
상기 릴리즈부는 상기 입력축에 슬라이딩 가능하도록 마련되며, 상기 클러치측으로 슬라이딩되어 상기 클러치의 결합이 해제될 때 상기 타단부는 상기 펜듈럼디스크와 이격되어 결합 해제되도록 마련될 수 있다.
상기 릴리즈부를 상기 펜듈럼디스크측으로 가압하도록 마련된 탄성부; 및 변속시 상기 릴리즈부를 상기 클러치측으로 슬라이딩시키도록 마련된 액츄에이터;를 더 포함할 수 있다.
상기 릴리즈부의 상기 타단부 및 상기 펜듈럼디스크 상호간 접촉부위에는 마찰부가 형성되어 결합시 마찰력에 의해 상기 펜듈럼디스크의 회전이 구속되도록 마련될 수 있다.
상기 펜듈럼디스크에는 상기 입력축에 상대회전 가능하도록 장착되는 플레이트, 상기 플레이트에 장착된 펜듈럼 및 상기 플레이트와 펜듈럼을 함께 관통하는 가이드피봇이 포함되고, 상기 펜듈럼 및 상기 플레이트에는 상기 가이드피봇에 의해 관통된 위치에 가이드홈이 마련되며, 상기 펜듈럼은 상기 가이드홈내에서 제한적으로 자유이동하는 가이드피봇에 의해 상기 플레이트에 대한 상대운동이 제한되도록 마련될 수 있다.
상술한 바와 같은 구성으로 이루어진 차량의 변속기에 따르면, 입력축에 발생하는 비틀림 진동을 효과적으로 저감시키는 것과 동시에 변속성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
특히, 클러치를 해제하는 릴리즈부에 선택적으로 결합하는 펜듈럼디스크를 구비함으로써 입력축에 발생되는 토크진동을 효과적으로 저감시킴과 동시에 변속시 결합이 해제되어 반응성을 향상시킴으로써 변속성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
또한, 릴리즈부는 입력축상에서 슬라이딩되어 클러치를 해제시키는 순간 펜듈럼디스크와의 결합이 해제되도록 마련됨으로써, 별도의 제어시스템이 구비될 필요없이 변속시 클러치 해제와 동시에 펜듈럼디스크의 구속을 해제하여 변속성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 릴리즈부와 펜듈럼디스크는 마찰식 결합을 하도록 마련됨으로써, 릴리즈부의 슬라이딩에 따라 별도의 결합장치 없이 효과적으로 펜듈럼디스크의 결합 및 해제상태가 결정될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 변속기에서 펜듈럼디스크가 릴리즈부와 결합된 상태를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 변속기에서 펜듈럼디스크가 릴리즈부와 결합 해제된 상태를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 변속기에서 펜듈럼디스크를 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 1 내지 3과 같이, 본 발명에 따른 차량의 변속기는 입력축(30)에 회전이 구속되도록 장착되고, 일단부(255)가 클러치(150)측으로 선택적으로 이동되면서 상기 클러치(150)의 결합을 해제시키도록 마련된 릴리즈부(250); 및 상기 입력축(30)에 상대회전이 가능하도록 장착되고, 상기 릴리즈부(250)의 타단부(260)와 선택적으로 결합되어 회전이 구속되며, 회전 구속시 상기 입력축(30)의 토크진동을 흡수하도록 마련된 펜듈럼디스크(350);를 포함한다.
이를 구체적으로 살펴보면, 릴리즈부(250)는 입력축(30)에 회전이 구속되도록 장착되고, 일단부(255)가 클러치(150)측으로 선택적으로 이동되면서 상기 클러치(150)의 결합을 해제시키도록 마련된다.
본 발명의 클러치(150)는 바람직하게는 마찰식 클러치로서, 판스프링(180) 및 압력판(170)에 의해 클러치디스크(160)가 가압되어 엔진동력축(20)의 회전체(40)와 결합상태를 유지하되, 릴리즈부(250)의 일단부(255)가 클러치(150)측으로 이동되면 판스프링(180)에 의한 가압이 제거되어 해제상태를 이루게 된다. 도 1은 클러치(150)가 결합된 상태이며, 도 2는 릴리즈부(250)의 일단부(255)가 클러치(150)측으로 이동되어 클러치(150)가 해제된 상태를 도시한 것이다.
릴리즈부(250)는 클러치(150)가 장착된 입력축(30)에 회전이 구속되도록 장착된다. 바람직하게는 입력축(30)이 스플라인 축을 이루며 릴리즈부(250)는 보스에 해당되어 입력축(30)에 그 회전이 구속되도록 장착된다.
한편, 릴리즈부(250)의 일단부(255)는 클러치(150)를 마주하는 단부로서 바람직하게는 서로 접촉된 상태로서 변속에 따라 일단부(255)가 이동되면 지연시간 없이 클러치(150)를 해제시킬 수 있도록 마련된다. 일단부(255)는 중앙으로부터 연장되어 이동되거나 릴리즈부(250) 자체가 이동되면서 일단부(255)가 이동되도록 마련될 수 있다.
한편, 펜듈럼디스크(350)는 상기 입력축(30)에 상대회전이 가능하도록 장착되고, 상기 릴리즈부(250)의 타단부(260)와 선택적으로 결합되어 회전이 구속되며, 회전 구속시 상기 입력축(30)의 토크진동을 흡수하도록 마련된다.
구체적으로, 펜듈럼디스크(350)는 원판 형상의 디스크로 마련됨이 바람직하고, 더 바람직하게는 제한된 상대운동이 가능한 복수의 펜듈럼(370)이 장착될 수 있다. 한편, 펜듈럼디스크(350)는 입력축(30)에 장착되되 상대회전이 가능하도록 마련됨으로써 입력축(30)과 서로 다른 회전상태를 이루도록 마련된다.
또한, 펜듈럼디스크(350)는 릴리즈부(250)의 타단부(260)에 선택적으로 결합되도록 마련되는데, 따라서 릴리즈부(250)는 클러치(150)와 펜듈럼디스크(350) 사이에 위치됨이 바람직하다. 입력축(30)에 회전이 구속된 릴리즈부(250)의 타단부(260)와 펜듈럼디스크(350)가 결합되면, 펜듈럼디스크(350)의 회전이 릴리즈부(250)에 구속되므로, 결과적으로 펜듈럼디스크(350)의 회전이 입력축(30)에 구속되는 것이다.
펜듈럼디스크(350)와 릴리즈부(250)가 결합되면 입력축(30)에 발생되는 토크진동이 펜듈럼디스크(350)에 미치는데, 펜듈럼디스크(350)는 이를 흡수하여 입력축(30)에 형성되는 토크진동을 저감시키게 된다.
한편, 변속기가 변속상황에 해당되면 클러치(150)가 해제되어 입력축(30)으로 전달되는 엔진의 토크가 일시적으로 차단되고, 변속단이 변경됨에 따라 입력축(30)의 회전속도가 변하고, 이후 클러치(150)가 다시 결합되어 토크전달이 이루어진다.
변속단이 변경되는 경우 종전의 변속단과 기어비가 상이한 변속단이 입력축(30)과 회전속도 동기화를 이루게 되는데, 이 때 입력축(30)의 회전속도가 목표값으로 빠르게 변경될수록 변속단의 동기치합에 소요되는 시간이 단축될 수 있다.
또한, 클러치(150)가 해제된 뒤 다시 결합되는 경우 엔진과 입력축(30)의 회전속도가 서로 상이한 상태로서 입력축(30)의 회전속도가 엔진의 회전속도에 빠르게 동기화되어 정상적인 토크전달이 이루어지도록 하는 것이 중요하다.
하지만, 변속단 변경시 펜듈럼디스크(350)가 입력축(30)에 구속된 상황이라면 펜듈럼디스크(350)에 의해 입력축(30)의 회전속도 변화가 지연되어 동기치합이 지연될 수 있으며, 클러치(150)가 결합되면서 입력축(30)과 엔진 동력축(20)의 회전속도가 동기되는 과정에서 펜듈럼디스크(350)가 입력축(30)에 구속되면 입력축(30)의 회전속도변화를 흡수하여 동기를 지연시키게 되는 바, 입력축(30)의 회전속도 동기화에 소요되는 시간을 지연시켜 변속성능을 저해할 수 있는 것이다.
이에 따라, 본 발명은 입력축(30)의 토크진동이 저감되어야 하는 상황에서는 펜듈럼디스크(350)가 릴리즈부(250)에 결합되어 입력축(30)에 발생되는 토크진동을 흡수하도록 하고, 입력축(30)의 회전속도 등이 신속히 동기화될 것이 요구되는 상황에서는 릴리즈부(250)와의 결합이 해제되어 입력축(30)의 회전속도 동기화를 저해하지 않도록 하여 변속성능이 감소되는 것을 효과적으로 방지하는 것이다.
도 1에는 클러치(150)가 결합상태에 해당되고, 펜듈럼디스크(350)가 릴리즈부(250)의 타단부(260)와 결합되어 입력축(30)에 회전이 구속된 상태로서 입력축(30)에 발생되는 토크진동을 흡수하는 상태가 도시되어 있으며, 도 2에는 릴리즈부(250)에 의해 클러치(150)가 해제되고 펜듈럼디스크(350)와 릴리즈부(250)간의 결합이 해제되어 변속기의 변속이 원활히 이루어지도록 본 발명이 구현된 상태가 도시되어 있다.
한편, 도 1 내지 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 변속기는 상기 릴리즈부(250)가 상기 입력축(30)에 슬라이딩 가능하도록 마련되며, 상기 클러치(150)측으로 슬라이딩되어 상기 클러치(150)의 결합이 해제될 때 상기 타단부(260)는 상기 펜듈럼디스크(350)와 이격되어 결합 해제되도록 마련된다.
구체적으로, 릴리즈부(250)는 상기 입력축(30)에 대해 스플라인 결합되어 슬라이딩 가능하도록 마련됨이 바람직하며, 클러치(150) 해제시 릴리즈부(250)가 클러치(150)측으로 슬라이딩됨으로써 일단부(255)가 클러치(150)를 가압하도록 마련된다.
릴리즈부(250)는 유압에 의해 슬라이딩되거나 물리적인 기계조작에 의해 슬라이딩되는 등 다양한 방식으로 슬라이딩될 수 있다.
한편, 릴리즈부(250)의 타단부(260)와 결합되는 펜듈럼디스크(350)는 릴리즈부(250)가 클러치(150)측으로 슬라이딩되면 타단부(260)와 이격되면서 결합이 해제된다. 이에 따라, 특별한 제어장치 또는 결합장치 없이도 클러치(150) 해제시 자동적으로 릴리즈부(250)에 의한 펜듈럼디스크(350)의 회전 구속이 해제되어 입력축(30)의 회전속도 동기지연을 방지함으로써 변속성능 감소를 방지할 수 있는 것이다.
도 1에는 클러치(150)가 결합상태에 해당하며 펜듈럼디스크(350)가 릴리즈부(250)와 결합되어 그 회전이 입력축(30)에 구속된 상태가 도시되어 있으며, 도 2에는 클러치(150) 해제를 위해 릴리즈부(250)가 클러치(150)측을 향해 슬라이딩됨과 동시에 타단부(260)가 펜듈럼디스크(350)와 이격되어 펜듈럼디스크(350)의 구속이 해제된 상태가 도시되어 있다.
한편, 도 1 내지 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 변속기는 상기 릴리즈부(250)를 상기 펜듈럼디스크(350)측으로 가압하도록 마련된 탄성부(270); 및 변속시 상기 릴리즈부(250)를 상기 클러치(150)측으로 슬라이딩시키도록 마련된 엑츄에이터(400);를 더 포함한다.
구체적으로, 탄성부(270)는 릴리즈부(250)를 상기 펜듈럼디스크(350)측으로 가압하도록 마련되어 펜듈럼디스크(350)를 마주하는 릴리즈부(250)의 타단부(260)가 펜듈럼디스크(350)에 밀착된 상태를 유지하도록 마련된다.
또한, 엑츄에이터(400)는 변속시 릴리즈부(250)를 클러치(150)측으로 슬라이딩시키도록 마련되어 클러치(150)를 해제시키도록 마련된다. 바람직하게는, 엑츄에이터(400)는 운전자의 변속장치 조작 또는 제어부의 명령에 의해 구동되며, 릴리즈부(250)의 유압을 조절하거나 레버를 작동시켜 릴리즈부(250)를 슬라이딩시키는 등 릴리즈부(250)의 종류에 따라 다양한 방식으로 마련될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 엑츄에이터(400)의 작동이 없는 경우 도 1에 도시된 바와 같이 탄성부(270)에 의해 릴리즈부(250)가 펜듈럼디스크(350)측에 밀착되어 클러치(150)가 결합상태를 유지함과 동시에 펜듈럼디스크(350)와 릴리즈부(250)간의 결합이 유지될 수 있도록 하고, 변속신호에 따라 엑츄에이터(400)가 작동되면 도 2에 도시된 바와 같이 릴리즈부(250)가 클러치(150)측으로 슬라이딩되어 일단부(255)가 클러치(150)를 가압하여 클러치(150)를 해제함과 동시에 펜듈럼디스크(350)와 릴리즈부(250)간의 결합이 해제되도록 하는 것이다.
한편, 도 1 내지 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 변속기는 상기 릴리즈부(250)의 상기 타단부(260) 및 상기 펜듈럼디스크(350) 상호간 접촉부위에 마찰부가 형성되어 결합시 마찰력에 의해 상기 펜듈럼디스크(350)의 회전이 구속되도록 마련된다.
구체적으로, 릴리즈부(250)는 펜듈럼디스크(350)를 마주보는 타단부(260)가 펜듈럼디스크(350)에 밀착됨으로써 결합관계를 형성하는데, 릴리즈부(250)와 펜듈럼디스크(350)가 접촉하는 부위에는 마찰면(265)이 형성되어 상호간 마찰식 결합을 이루도록 마련된다.
특히, 릴리즈부(250)의 타단부(260)에는 펜듈럼디스크(350)와의 마찰력을 증가시키기 위해 타부위에 비해 단면적이 크게 형성된 마찰부가 마련될 수 있다. 도 1 내지 2에는 이러한 마찰부가 형성된 릴리즈부(250)와 펜듈럼디스크(350)가 도시되어 있다.
릴리즈부(250)와 펜듈럼디스크(350)가 마찰식 결합을 이루게 되면 일순간에 펜듈럼디스크(350)의 회전이 구속되지 않고 슬립이 유도되면서 결합이 완료됨으로써, 펜듈럼디스크(350)의 결합시 발생될 수 있는 충격 등이 완화될 수 있고, 잦은 결합 및 해제에도 간단한 구조를 통해 원활한 결합 및 해제 전환이 가능하여 매우 유리하다.
한편, 도 3과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 변속기에서 상기 펜듈럼디스크(350)에는 상기 입력축(30)에 상대회전 가능하도록 장착되는 플레이트(360), 상기 플레이트(360)에 장착된 펜듈럼(370) 및 상기 플레이트(360)와 펜듈럼(370)을 함께 관통하는 가이드피봇(380)이 포함되고, 상기 펜듈럼(370) 및 상기 플레이트(360)에는 상기 가이드피봇(380)에 의해 관통된 위치에 가이드홈(390)이 마련되며, 상기 펜듈럼(370)은 상기 가이드홈(390)내에서 제한적으로 자유이동하는 가이드피봇(380)에 의해 상기 플레이트(360)에 대한 상대운동이 제한되도록 마련된다.
구체적으로, 펜듈럼디스크(350)의 베이스를 이루는 플레이트(360)는 원판형상으로 마련되어 입력축(30)에 의해 관통된 형상으로 마련된다. 한편, 펜듈럼(370)은 복수로 구비되어 플레이트(360)의 반경방향을 따라 상호 등간격을 이루도록 마련됨이 바람직하다.
또한, 상기 펜듈럼(370)과 플레이트(360)에는 가이드홈(390)이 마련되는데, 가이드피봇(380)은 원기둥형상으로 마련되어 펜듈럼(370)과 플레이트(360)의 가이드홈(390)을 동시에 관통하도록 마련되어 플레이트(360)에 대한 펜듈럼(370)의 이동범위를 제한하는 역할을 한다.
펜듈럼(370), 플레이트(360), 가이드피봇(380) 및 가이드홈(390)의 형상은 설계적인 측면에서 다양하게 결정될 수 있다. 가이드피봇(380)은 가이드홈(390)에 의해 제한되는 영역내에서 자유롭게 이동이 가능하다.
따라서, 펜듈럼(370)은 가이드피봇(380)과 가이드홈(390)의 관계에서 이동의 제한이 없는 상황에서는 플레이트(360)에 대해 상대운동이 허용되나, 펜듈럼(370) 및 플레이트(360)에 형성된 가이드홈(390)의 상대위치에 따라 가이드피봇(380)의 이동이 제한되면 펜듈럼(370) 또한 이동이 제한된다.
즉, 펜듈럼(370)은 가이드피봇(380) 및 가이드홈(390)에 의해 결정되는 제한된 범위에서 플레이트(360)에 대한 상대운동이 허용됨으로써, 입력축(30)에 발생되는 토크진동에 의한 회전가속도 발생시 이를 흡수하도록 이동되어 입력축(30)에 발생되는 토크진동의 영향을 흡수하는 것이다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
150 : 클러치 250 : 릴리즈부
270 : 탄성부 350 : 펜듈럼디스크

Claims (5)

  1. 입력축에 회전이 구속되도록 장착되고, 일단부가 클러치측으로 선택적으로 이동되면서 상기 클러치의 결합을 해제시키도록 마련된 릴리즈부; 및
    상기 입력축에 상대회전이 가능하도록 장착되고, 상기 릴리즈부의 타단부와 선택적으로 결합되어 회전이 구속되며, 회전 구속시 상기 입력축의 토크진동을 흡수하도록 마련된 펜듈럼디스크;를 포함하고,
    상기 릴리즈부는 상기 입력축에 슬라이딩 가능하도록 마련되며, 상기 클러치측으로 슬라이딩되어 상기 클러치의 결합이 해제될 때 상기 타단부는 상기 펜듈럼디스크와 이격되어 결합 해제되도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 변속기.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 릴리즈부를 상기 펜듈럼디스크측으로 가압하도록 마련된 탄성부; 및
    변속시 상기 릴리즈부를 상기 클러치측으로 슬라이딩시키도록 마련된 액츄에이터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 릴리즈부의 상기 타단부 및 상기 펜듈럼디스크 상호간 접촉부위에는 마찰부가 형성되어 결합시 마찰력에 의해 상기 펜듈럼디스크의 회전이 구속되도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 변속기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 펜듈럼디스크에는 상기 입력축에 상대회전 가능하도록 장착되는 플레이트, 상기 플레이트에 장착된 펜듈럼 및 상기 플레이트와 펜듈럼을 함께 관통하는 가이드피봇이 포함되고,
    상기 펜듈럼 및 상기 플레이트에는 상기 가이드피봇에 의해 관통된 위치에 가이드홈이 마련되며, 상기 펜듈럼은 상기 가이드홈내에서 제한적으로 자유이동하는 가이드피봇에 의해 상기 플레이트에 대한 상대운동이 제한되도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 변속기.
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