KR19980016977A - 차량용 무단 변속장치 - Google Patents

Abstract

무단 변속기구와 전진 3속 후진 1속의 변속기구를 동시에 적용하여 변속범위를 크게 확대시키고, 전륜 구동형 차량에 용이하에 적용할 수 있도록 한 차량의 무단 변속장치를 제공할 목적으로;

소정의 길이를 갖는 엔진의 출력축 선단으로 장착되어 엔진으로부터 출력되는 회전동력의 토오크를 변환하는 토오크 컨버터와; 중공축으로서 상기 출력축의 외측에 회전 간섭없도록 배치되어 그 일측단이 상기 토오크 컨버터의 터어빈 런너에 직결되는 제 1 축상의 엔진과 토오크 컨버터 사이와, 이 제 1 축의 하측에 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되는 제2축의 선단부에 배치되어 무단 변속을 행하는 무단 변속기구와; 전진 3속 및 후진 1속의 변속단을 갖는 복합 유성기어셋트로서 상기 제2축상에 배치되어 변속을 행하는 변속기구와; 상기 변속기구로부터 출력되는 회전 동력을 2차에 걸쳐 종감속시키는 종감속기구와; 를 포함하여 이루어지는 차량용무단 변속장치를 제공한다.

Description

차량용 무단 변속장치

제1도는 본 발명에 의한 제1실시예의 구성도.

제2도는 본 발명에 적용되는 무단 변속기구의 구성도.

제3도는 본 발명에 적용되는 변속기구의 속도비를 레버 해석으로 설명하기 위한 도면.

제4도는 본 발명에 의한 제2 실시예의 구성도이다.

본 발명은 차량용 무단 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무단 변속기구와 전진 3속 후진 1속의 변속기구를 동시에 적용하여 변속범위를 크게 확대시키며 전륜 구동형 차량에 적용이 용이하도록 한 차량의 무단 변속장치에 관한 것이다.

차량의 변속장치는 엔진의 출력과 회전속도를 구동륜에 필요한 수준으로 변환시켜 전달하는 기능을 갖고 있는데, 이러한 변속장치에는 운전자의 의지대로 운전자가 직접 변속단을 선택하는 수동 변속장치와, 차량의 주행조건에 따라 자동적으로 변속이 이루어지는 자동 변속장치와, 각 변속단 사이에 특정한 변속 영역이 없이 무단으로 연속적인 변속이 이루어지는 무단 변속장치로 대별된다.

상기와 같은 변속장치에 있어서, 본 발명은 유압을 이용하는 자동 변속장치의 단점을 보완하여 연비 및 동력 전달성능, 그리고 중량면에서 큰 장점을 갖는 무단 변속장치에 관계하며, 이의 무단 변속장치는 입력축과 출력축에 장착되는 풀리의 직경변위를 이용하는 방식이 주로 사용되고 있다.

그러나 종래 무단 변속장치에 있어서는 단순히 구동 및 종동풀리의 직경 가변에 의한 무단 변속만 이루어지도록 형성하고 있는 바, 그 변속범위가 한정되어 엔진의 출력을 효과적으로 이용하지 못한다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 무단 변속기구와 전진 3속 후진 1속의 변속기구를 동시에 적용하여 변속범위를 크게 확대시킴은 물론 전륜 구동형 차량에 적용이 용이하도록 한 차량용 무단 변속장치를 제공함에 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은 소정의 길이를 갖는 엔진의 출력축 선단으로 장착되어 엔진으로부터 출력되는 회전동력의 토오크를 변환하는 토오크 컨버터와;

중공축으로서 상기 출력축의 외측에 회전 간섭 없도록 배치되어 그 일측단이 상기 토오크 컨버터의 터어빈 런너에 직결되는 제1 축상의 엔진과 토오크 컨버터 사이와, 이 제 1 축의 하측에 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되는 제 2 축의 선단부에 배치되어 무단 변속을 행하는 무단 변속기구와;

전진 3속 및 후진 1 속의 변속단을 갖는 복합 유성기어셋트로서 상기 제2축상에 배치되어 변속을 행하는 변속기구와;

상기 변속기구로부터 출력되는 회전 동력을 2차에 걸쳐 종감속시키는 종감속기구와;

를 포함하여 이루어지는 차량용 무단 변속장치를 제공함에 그 특징이 있다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 의한 제1 실시예의 구성도로서, 엔진(2)의 회전동력은 토오크 컨버터(4)로 입력되어 이에 토오크 변환이 이루어지게 되는데, 이의 토오크 컨버터(4)는 소정의 길이를 갖는 엔진의 출력축(6)의 선단에 배치되어 이의 출력축(6)과 연결되는 펌프 임펠러(8)가 엔진측을 향하게 된다.

그리고 상기 펌프 임펠러(6)와 대향 배치되어 분출되는 오일에 의하여 함께 회전하는 터어빈 런너(10)와; 이들 펌프 임펠러(8)와 터어빈 런너(10) 사이에 배치되어 오일의 흐름을 바꾸어 주는 스테이터(12)를 포함하여 이루어진다.

이에 따라 엔진(2)의 회전 동력이 회전을 하면 이의 회전 동력이 출력축(6)을 통해 토오크 컨버터(4)의 펌프 임펠러(6)로 전달되어 이에 충진된 오일을 분출시켜 터어빈 런너(10)로 공급하게 된다.

그러면 터어빈 런너(10)로 공급된 오일은 이를 구동시킨 다음 스테이터(12)로 유입되며, 스테이너(12)로 유입된 오일은 그 방향을 바꾸어 다시 펌프 임펠러(8)로 유입되는 작용을 반복하게 되는데, 이때 스테이터(12)의 회전에 의하여 스테이터(12)가 분담하는 터어빈 런너(10)의 회전력과 펌프 임펠러(8)의 회전력과의 사이에 차이가 생겨 토오크 변환이 이루어지게 되는 것이다.

그리고 상기 터어빈 런너(10)에 직결되는 제 1 축(14)는 중공축으로 이루어져 상기 출력축(6)상에 회전 간섭없이 배치되며, 이의 후단 즉, 엔진(2)과 토오크 컨버터(4) 사이와, 상기 제 1 축(14)의 일측에 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되는 제2축(16)의 선단에는 구동풀리(18)와 종동풀리(20), 그리고 상기 구동 및 종동풀리(18)(20)을 상호 연결하는 벨트(22)를 포함하여 이루어지는 무단 변속기구(24)가 배치된다.

이의 무단 변속기구(24)는 상기 구동 및 종동풀리(18)(20)의 상호 보완적인 직경 가변에 의하여 무단 변속을 실시하게 된다.

상기에서 구동풀리(18)는 제2도에서와 같이, 고정측 풀리(26)와 가변측 풀리(28)로 이루어지는데, 고정측 풀리(26)는 제 1축(12)과 일체로 형성되어 있으며, 가변측 풀리(28)는 이 제 1 축(14) 상에서 좌,우 이동할 수 있는 상태로 결합되고 있다.

상기 가변측 풀리(28)측에는 케이싱 부재(30)가 설치되어 이들 사이에 유압챔버(32)를 형성하고 있다.

이 유압챔버(32)는 제 1 축(12)에 형성된 유로(34)를 통하여 엔진의 구동력에 의해 생성되는 압력유체가 공급될 수 있도록 되어 있다.

그리고 종동풀리(20)는 상기와 마찬가지로 고정측 풀리(36)와 가변측 풀리(38)로 이루어지되, 상기 고정측 풀리(36)는 제 2축(14) 에 일체로 형성되며, 가변측 풀리(38)는 상기 제 2 축(14)상에서 좌우 이동할 수 있도록 결합되고, 이의 가변측 풀리(38)에는 케이싱 부재(40)가 개재되어 유압챔버(42)를 형성하고 있으며, 상기 유압챔버(42)에는 제 2축(14)에 형성된 유로(44)를 통하여 엔진의 구동력에 의해 생성되는 압력유체가 공급될 수 있도록 되어 있다.

물론 상기 구동 및 종동 풀리(18)(20)의 구성은 상기 구성에 한정되는 것은 아니고 이의 구성으로부터 용이하게 발명할 수 있는 것은 모두 포함된다.

상기 구성에 의하여 터어빈 런너(10)로부터 동력이 출력되면 구동풀리(18)와 종동풀리(20)의 외경변화에 따라 변속이 이루어지게 되는데, 그의 회전속도 변화조건은, 첫째, 구동풀리(18)와 종동풀리(20)의 외경이 동일할 때와, 둘째 구동풀리(18)의 외경이 종동풀리(20)의 직경 보다 큰 경우와, 셋째 구동풀리(18)의 직경이 종동풀리(20)의 직경보다 작은 경우로 나누어 생각할 수 있다.

첫째 조건으로 구동 및 종동(18)(20)의 외경이 동일한 경우에는 1 : 1의 변속비를 갖게 된다.

그리고 둘째로 구동풀리(18)의 외경이 종동풀리(20)의 직경 보다 큰 경우에는 구동풀리(18)의 회전수 보다 종동풀리(20)의 회전수가 커지기 때문에 증속이 이루어지게 되며, 셋째 구동풀리(18)의 외경이 종동풀리(20)의 직경보다 작아지는 경우에는 구동풀리(18)의 회전수가 종동풀리(20)의 회전수보다 작아지기 때문에 감속이 이루어지게 되는 것이다.

이러한 작용으로 주행레인지에서는 출발싯점부터 고속 주행까지 변속단 구분이 없는 점진적인 변속이 이루어지게 되는 것이다.

상기한 구동풀리(18)와 종동풀리(20)의 외경변화는 유압챔버(32)(42)로 공급되는 유압에 따라 결정되는데, 이러한 유압 제어는 통상적으로 무단 변속 차량에서 사용하고 있는 유압 제어 시스템을 사용하는 것으로 가능하게 되므로 그의 상세한 설명은 생략한다.

그리고 상기와 같이 무단 변속이 이루어진 상태로 제 2 축(14)으로 입력되는 회전동력은 이의 제 2 축(14)상에 배치되는 변속기구(48)로 전달된다.

상기에서 변속기구(48)는 전진 3속 후진 1속의 변속단을 갖는 복합 유성기어장치로 이루어지게 된다.

즉, 각각 제1, 2 마찰부재(C1)(C2)를 개재시켜 제2 축(14)와 연결되는 제1, 2 동력 전달부재(50)(52)의 후단부에 설치되어 선택적으로 입력요소로 작용하는 프론트 및 리어 선기어(54)(56)와, 상기 리어 선기어(56)와 상기 프론트 선기어(54)에 치합되는 숏 피니언(Short Pinion)(58)에 공통적으로 치합되는 롱 피니언(Long Pinion)(60)을 지지하면서 선택적으로 반력요소로 작용하는 유성캐리어(62)와, 상기 롱 피니언(60)의 외측으로 치합되어 출력요소로 작용하는 링기어(64)를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 유성 캐리어(62)와 제 2 동력 전달부재(52)는 제 3, 4 마찰부재(B1)(B2)를 개재시켜 변속기 하우징(66)에 연결된다,

상기에서 제1, 2 마찰부재(C1)(C2)는 클러치 수단으로 다판 클러치가 사용될 수 있으며, 제3, 4 마찰부재(B1)(B2)는 브레이크 수단으로 밴드 브레이크가 사용될 수 있다.

이에 따라 상기 마찰부재들의 선택적인 작동에 의하여 변속이 이루어지게 되는데, 이의 변속과정을 설명하면 전진 1속에서는 제 1 마찰부재(C1)와 제 3 마찰부재(B1)가 작동 제어되어 리어 선기어(54)가 입력요소로 작용하고, 유성 캐리어(62)가 반력요소로 작용하면서 전진 1 속의 변속이 이루어지게 된다.

그리고, 제 2 속에서는 제 1 마찰부재(C1)와 제 4 마찰부재(B4)가 작동 제어되어 리어 선기어(54)가 입력요소로 작용하고, 프론트 선기어(56)가 반력요소로 작용하면서 전진 2속의 변속이 이루어지고, 전진 3속에서는 제1, 2 마찰부재(C1)(C2)가 작동 제어되어 프론트 선기어(56)와 리어 선기어(54)가 동시에 입력요소로 작용하면서 전진 3 속의 변속을 행하게 된다.

또한, 후진의 경우에는 제2, 3 마찰부재(C2)(B1)이 작동되어 프론트 선기어(56)가 입력요소로 작용하고, 유성캐리어(62)가 반력요소로 작용하면서 후진 변속을 행하게된다.

상기와 같은 변속과정을 제3도와 같이 레버 해석법으로 설명하면, 레버(L)의 좌측단을 프론트 선기어(56)가 존재하는 제1노드(Node)(N1)로 하고, 인접한 위치를 유성 캐리어(62)가 존재하는 제2노드(N2)로 하며, 또 다른 인접한 위치를 링기어(64)가 존재하는 제3노드(N3)로 하고, 우측단을 리어선기어(54)가 존재하는 제4노드(N4)로 표시된다.

이에 따라 전진 1속에서는 리어 선기어(54)가 입력요소로 작용하고, 유성 캐리어(62)가 반력요소로 작용하게 되는 바, 제4노드(N4)의 입력 속도선과 제2노드(N2)를 연결하는 직선(L1)을 출력단이 되는 제3노드(N3)과 최단거리로 연결하여 얻어지는 선이 1 속의 출력 속도선(D1)이 된다.

그리고 제 2 속에서는 리어 선기어(54)가 입력요소로 작용하고, 프론트 선기어(56)가 반력요소로 작용하게 되는 바, 제4노드(N4)의 입력 속도선과 제1노드(N1)를 연결하는 직선(L2)을 출력단이 되는 제3노드(N3)와 최단거리로 연결하여 얻어지는 선이 2 속의 출력 속도선(D2)이 된다.

전진 3속에서는 프론트 선기어(56)와 리어 선기어(54)가 동시에 입력요소로 작용하게 되는 바, 제1노드(N1)와 제4노드(N4)를 통해 입력되는 입력 속도선을 연결하는 직선(L3)을 출력단이 되는 제3노드(N3)와 최단거리로 연결하여 얻어지는 선이 3 속의 출력 속도선(D3)이 된다.

또한, 후진의 경우에는 프론트 선기어(56)가 입력요소로 작용하고, 유성캐리어(62)가 반력요소로 작용하게 되는 바, 제1노드(N1)를 통해 입력되는 입력 속도선과 제2노드(N2)를 연결하는 직선(L4)을 출력단이 되는 제3노드(N3)와 최단거리로 연결하여 얻어지는 선이 후진 출력 속도선(R)이 된다.

이때 후진 출력선은 레버(L)를 기준으로 전진 1,2,3 속선과 반대방향으로 표시되는데, 이는 역회전이 이루어지기 때문이다.

그리고 상기와 같은 변속기구(48)를 통해 출력되는 출력은 이에 이웃하여 배치되는 종감속 기구(66)으로 전달된다.

상기에서 종감속기구(66)는 변속기구(48)의 출력단으로 배치되는 작은 기어(68)와, 차동 케이스에 일체로 형성되는 링기어(70)와, 상기 작은 기어(68)와 링기어(70) 사이로 배치되는 아이들러 기어(72)를 포함하여 이루어진다.

상기에서 아이들러 기어(72)를 적용한 것은 링기어(70)로 입력되는 회전 방향을 반환시켜 주기 위한 것이며, 이의 잇수를 작은 기어(68) 보다 작게 이루어져 1차 감속이 이루어지도록 하고, 이의 아이들러 기어(72)와 링기어(70) 사이에서 2차 감속이 이루어지도록 하였다.

이에 따라 상기 무단 변속기구(24)와 변속기구(48), 그리고 종감속기구(66)를 거치면서 변속 및 종감속이 이루어지게 되는 것이며, 이의 동력은 차동기구(74)로 입력되며, 이의 차동기구(74)는 공지와 같이 다수의 베벨기어(76)(78)(80)(82)로 이루어져 양측 구동륜(86)에 걸리는 부하 정도에 따라 차동기능을 수행하면서 동력을 전달하게 되는 것이다.

그리고 제4도는 본 발명에 의한 다른 실시예를 도시한 것으로서, 이는 무단 변속기구(24)의 구동풀리(18)를 출력축(6)에 직접 장착하되, 이에 토오크 컨버터(4) 대신에 토셔널 댐퍼(86)를 배치하고, 변속기구(48)의 출력측단에 클러치(88)를 배치한 것이다..

상기에서 토셔널 댐퍼(86)는 토오크 변환에 따른 크랭크축의 비틀림 진동을 흡수할 수 있는 것이며, 클러치(88)는 상기 토셔널 댐퍼(86)가 동력 단속기능이 없기 때문에 부가적으로 배치되는 것으로서, 유압에 의하여 작동하는 것을 적용하는 것이 바람직하다.

이상에서와 같이, 본 발명의 무단 변속장치는 무단 변속기구로부터 무단 변속되어 출력되는 회전 동력을 변속기구에서 다시 3속으로 변속이 이루어지게 되는 것이다.

따라서, 단순히 풀리의 직경 가변에 의존하여 무단 변속이 이루어지도록 하는 종래 무단변속장치에 비하여 그 변속범위가 매우 크기 때문에 엔진의 출력을 효과적으로 이용함으로써, 동력 손실을 최소화하고, 연비향상에 기여할 수 있으며, 구조적으로 전륜 구동차량에 용이하게 적용할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (7)

1. 소정의 길이를 갖는 엔진의 출력축 선단으로 장착되어 엔진으로부터 출력되는 회전동력의 토오크를 변환하는 토오크 컨버터와;

   중공축으로서 상기 출력축의 외측에 회전 간섭 없도록 배치되어 그 일측단이 상기 토오크 컨버터의 터어빈 런너에 직결되는 제 1 축상의 엔진과 토오크 컨버터 사이와, 이 제 1 축의 하측에 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되는 제2축의 선단부에 배치되어 무단 변속을 행하는 무단 변속기구와;

   전진 3속 및 후진 1속의 변속단을 갖는 복합 유성기어셋트로서 상기 제2축상에 배치되어 변속을 행하는 변속기구와;

   상기 변속기구로부터 출력되는 회전 동력을 2차에 걸쳐 종감속시키는 종감속기구와;

   를 포함하여 이루어지는 차량용 무단 변속장치.
2. 제 1 항에 있어서, 무단 변속기구는 제1축상에 배치되는 구동풀리와 제2축의 선단으로 배치되는 종동풀리, 그리고 상기 구동 및 종동풀리를 상호 연결하는 벨트를 포함하여 이루어지며, 이들 풀리가 유압에 의하여 상호 보완적인 직경 가변에 의하여 무단 변속이 이루어지도록 형성함을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
3. 제 1 항에 있어서, 변속기구는 각각 제1, 2 마찰부재를 개재시켜 제 2 축과 연결되는 제1 , 2 동력 전달부재의 후단부에 배치되어 선택적으로 입력요소로 작용하는 프론트 및 리어 선기어와;

   상기 리어 선기어와 상기 프론트 선기어에 치합되는 숏 피니언에 공통적으로 치합되는 롱 피니언을 지지하면서 제 3 마찰부재를 개재시켜 변속기 하우징과 연결되어 선택적으로 반력요소로 작용하는 유성캐리어와;

   상기 롱 피니언의 외측으로 치합되어 출력요소로 작용하는 링기어와;

   상기 제 2 동력 전달부재와 변속기 하우징 사이에 배치되어 프론트 선기어를 선택적으로 반력요소로 작용토록 하는 제 3 마찰부재와;

   를 포함하여 이루어지는 차량용 무단 변속장치.
4. 제 3 항에 있어서, 제 1, 2 마찰부재는 클러치 수단으로 다판 클러치가 사용되고, 제 3, 4 마찰부재는 브레이크 수단으로 밴드 브레이크가 사용됨을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
5. 제 1 항에 있어서, 종감속기수는 변속기구의 출력단으로 배치되는 작은 기어와, 차동 케이스에 일체로 형성되는 링기어와, 상기 작은 기어와 링기어 사이로 배치되는 아이들러 기어를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
6. 제 5 항에 있어서, 아이들러 기어는 그의 잇수를 작은 기어 보다 작게 형성함을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
7. 제 1 항에 있어서, 출력축단에는 구동풀리를 직접 장착하고, 토오크 컨버터 대신에 토셔널 댐퍼를 배치하되, 변속기구의 출력측단에 클러치를 배치한 것을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.