KR19990076210A - 펌프저항 제어 무단변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펌프저항 제어 무단변속기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진이나 모터 등의 동력발생장치로 부터 동력을 전달받아 차륜등의 구동장치에 동력을 전달하는 동력전달장치를 오일펌프의 저항력으로 제어함으로서, 동력발생장치로부터 구동장치로 전달되는 회전력을 무단으로 변속시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 본 발명에 의한 펌프저항 제어 무단변속기는, 오일펌프(3)의 흡입구(31)와 토출구(32)에는 토출구(32)로 토출된 오일이 흡입구(31)를 통해 오일펌프(3)로 흡입되도록 오일순환유로(8)가 연결되고, 상기 오일순환유로(8)의 소정위치에는 오일순환유로(8)와 오일펌프(3)로 순환되는 오일의 순환을 제어하는 밸브(2)가 설치된 압력조절장치(4)와,

엔진이나 모터 등의 동력발생장치(6)로부터 동력을 전달받아 차륜 등의 구동장치(7)에 회전력을 전달하며, 상기 압력조절장치(4)에 의해 회전력이 제어되는 동력전달장치(5)로 이루어 지는 것을 특징으로 한다.

Description

펌프저항 제어 무단변속기

본 발명은 펌프저항 제어 무단변속기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진이나 모터 등의 동력발생장치로 부터 동력을 전달받아 차륜등의 구동장치에 동력을 전달하는 동력전달장치를 오일펌프의 저항력으로 제어함으로서, 동력발생장치로부터 구동장치로 전달되는 회전력을 무단으로 변속시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

일반적으로 변속기(transmission)는 클럿치와 추진축사이에 설치되어 자동차의 주행상태 변화에 따른 기관의 회전력을 증대시키거나 감소시키는데 사용되며, 자동차를 후진시키기 위한 역전장치도 갖추고 있다.

또한, 기관을 조정할 때나 기관을 워엄 업(warm-up)시키기 위해 기관과 구동륜과의 연결을 일정시간 동안 끊어두는 역할도 하며, 일반적으로 유단변속기와 무단변속기로 나누어진다.

상기 유단변속기는 수동식과 자동식이 있으며, 이 유단변속기는 기관의 회전속도에 따른 변속비가 극히 제한되어 있고, 가속성능이 좋으면 연비가 나쁘고 연비가 좋으면 가속성능이 저하되는 등의 문제점을 지니고 있으나, 무단변속기는 기관의 회전속도와 거의 무관하게 변속비를 선택할 수 있다.

상기와 같은 유단변속기의 문제를 해결하기 위한 방법으로는 다단화에 의한 변속비의 광역화 방법을 생각할 수 있으며, 이것을 만족하기 위한 것이 무단변속기이고, 동력성능과 연비특성에서 양쪽의 균형을 취한 최적의 제어가 가능하다.

무단변속기를 사용할 경우 기관의 운전상태는 무단변속기의 제어 가능한 변속비범위(최대변속비↔최소변속비)내에서는 출력속도와 전혀관계 없다. 따라서 이론적으로는 항상 최적의 회전속도영역(최저연비, 최저소음, 최저 유해배출물)에서 운전되도록 할 수 있다.

도 1에서는 3속 자동변속기(100)와 무단변속기(1)의 최대구동선도를 나타낸 것으로 그림중의 사선부분(b)만큼 무단변속기의 구동력이 우수하다.

또한, 엔진연비는 다단화에 의해서 도 2에서 보이는 무단변속기(1)를 표시하는 실선상의 검은 점(a)과 같이 최적 연료소비율에 가까운 특성을 선택할 수 있지만 다단변속기와는 다르게 무단변속기는 이것을 연속적으로 얻을 수 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 변속기들은 위에서 설명한 바와 같이 기관의 회전속도에 따른 변속비가 극히 제한되어 있고, 가속성능이 좋으면 연비가 나쁘고 연비가 좋으면 가속성능이 저하되는 등의 문제와, 다단을 변속시 동력전달이 일시적으로 차단되는 문제와, 변속기의 구조가 복잡하여 제품가격이 상승되게 되는 등의 문제점을 지니고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결 하기위한 것으로서, 본 발명의 목적은 변속기에 있어서 동력성능과 연비특성에 최적의 제어가 가능하도록 동력발생장치로 부터 동력을 전달받아 차륜등의 구동장치에 동력을 전달하는 동력전달장치를 오일펌프의 저항력으로 제어함으로서, 동력발생장치로부터 구동장치로 전달되는 회전력을 무단으로 변속시킬 수 있도록 하는 펌프저항 제어 무단변속기를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 오일펌프(3)의 흡입구(31)와 토출구(32)에는 토출구(32)로 토출된 오일이 흡입구(31)를 통해 오일펌프(3)로 흡입되도록 오일순환유로(8)가 연결되고, 상기 오일순환유로(8)의 소정위치에는 오일순환유로(8)와 오일펌프(3)로 순환되는 오일의 순환을 제어하는 밸브(2)가 설치된 압력조절장치(4)와,

엔진이나 모터 등의 동력발생장치(6)로부터 동력을 전달받아 차륜 등의 구동장치(7)에 회전력을 전달하며, 상기 압력조절장치(4)에 의해 회전력이 제어되는 동력전달장치(5)로 이루어 지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 3속 자동변속기와 무단변속기의 최대구동선도를 나타내는 그래프.

도 2는 3속 자동변속기와 무단변속기의 최적연비율을 나타내는 그래프.

도 3은 본 발명을 나타내는 계통도.

도 4는 본 발명의 주요구성요소인 압력조절장치를 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명의 일실시예를 나타내는 단면도.

도 6a는 본 발명의 이실시예를 나타내는 단면도이고,

도 6b는 도 6a에 도시된 A-A선 단면도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1. 무단변속기 2. 밸브 3. 오일펌프

4. 압력조절장치 5. 동력전달장치 6. 동력발생장치

7. 구동장치 8. 오일순환유로 31. 흡입구

32. 토출구 33. 펌프케이스 34. 구동기어

34a. 회전축 35. 드라이브기어 51. 차동기어케이스

52. 링기어 53. 1차사이드기어 54. 2차사이드기어

55. 상부피니언 56. 하부피니언 57. 링기어

58. 유성기어 59. 캐리어 60. 선기어

61. 피니언 71. 회전축 100. 3속 자동변속기

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 오일펌프(3)의 흡입구(31)와 토출구(32)에는 토출구(32)로 토출된 오일이 흡입구(31)를 통해 오일펌프(3)로 흡입되도록 오일순환유로(8)가 연결되고, 상기 오일순환유로(8)의 소정위치에는 오일순환유로(8)와 오일펌프(3)로 순환되는 오일의 순환을 제어하는 밸브(2)가 설치되어 압력조절장치(4)를 구성한다.

상기 압력조절장치(4)의 일측에는 오일펌프(3)의 출력회전축과 연결되는 동력전달장치(5)가 설치된다. 이 동력전달장치(5)는 엔진이나 모터 등의 동력발생장치(6)로부터 동력을 전달받아 차륜 등의 구동장치(7)에 회전력을 전달하며, 상기 압력조절장치(4)에 의해 회전력이 제어된다.

상기 오일펌프(3)는 일실시예로서 도 4에 도시된 바와 같이 흡입구(31)와 토출구(32)를 구비한 펌프케이스(33)의 내측에 구동기어(34)와 드라이브기어(35)가 맞물린 상태로 회전자유롭게 설치되어 있다. 본 발명에서는 오일펌프(3)를 상기 기어펌프를 설치한 것으로 도시하였으나, 기어펌프외에도 로타리펌프나, 플런저펌프, 베인펌프 등의 오일펌프를 설치하여도 작용효과면에서 아무런 지장이 없슴을 밝혀 둔다.

그리고, 상기 동력전달장치(5)는 도 5에 도시된 차동기어장치형태와 도 6a 도 6b에 도시된 유성기어장치형태의 것이 모두 사용될 수 있는데, 먼저 도 5에 도시된 차동기어장치형태의 동력전달장치(5)부터 살펴 보기로 한다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이 차동기어케이스(51)의 일측 외주연에는 동력발생장치(6)의 피니언(61)과 치합되는 링기어(52)가 설치되고, 상기 차동기어케이스(51)의 양측에는 1,2차사이드기어(53)(54)가 일정간격을 두고 회전가능하게 설치된다. 이때, 상기 1차사이드기어(53)에는 구동기어(34)의 회전축(34a)이 연결되고 2차사이드기어(54)는 구동장치(7)의 회전축(71)과 연결 설치되며, 상기 1,2차사이드기어(53)(54)의 상하에는 상하부피니언(55)(56)이 1,2차사이드기어(53)(54)와 치합되도록 설치되어 있다.

다음은, 도 6a 및 도 6b에 도시된 유성기어장치형태의 동력전달장치(5)에 대하여 그 구조를 살펴 보면 다음가 같다.

즉, 도 6a 및 도 6b에서 보는 바와 같이 내주연과 외주연에 나사부를 구비한 링기어(57)의 외주연에는 동력발생장치(6)의 피니언(61)이 치합되어 동력발생장치(6)의 동력을 링기어(57)에 전달하고, 상기 링기어(57)의 내측 중심부에는 구동장치(7)의 회전축(71)과 연결된 선기어(60)가 회전 가능하게 설치되며, 상기 링기어(57)의 내주연과 선기어(60)의 외주연 사이에는 구동기어(34)의 회전축(34a)과 연결된 캐리어(59)에 일정간격을 유지토록 설치된 2∼4개의 유성기어(58)가 일정간격을 유지하며 치합되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 3내지 도 5를 참고하여 본 발명의 일실시예부터 살펴 보기로 한다.

동력발생장치(6)로부터 동력전달장치(5)에 동력이 전달되면 동력발생장치(6)의 피니언(61)과 동력전달장치(5)의 링기어(52)가 맞물려있어서 링기어(52)가 설치된 차동기어케이스(51)가 "A"와 같이 회전하게 된다. 이때, 상기 차동기어케이스(51)에는 상하부피니언(55)(56)이 수직방향으로 설치되어서 차동기어케이스(51)와 함께 회전을 하게 된다.

상기와 같이 상하부피니언(55)(56)이 수직방향으로 설치되어 있는 차동기어케이스(51)가 회전하고 있는 상태에서 압력조절장치(4)의 밸브(2)를 개방하면 오일펌프(3)의 내측과 오일순환유로(8)에서 오일이 자유롭게 순환하게 되고, 상기와 같이 오일펌프(3)의 내측과 오일순환유로(8)상으로 오일이 순환됨에 따라 드라이브기어(35)와 구동기어(34)가 오일의 순환속도에 따라 원활하게 회전하게 된다.

이때, 1차사이드기어(53)와 연결된 회전축(34a)은 상기와 같이 오일이 원활하게 순환되므로 저항이 적은 상태이고, 타측 구동장치(7)와 연결되는 회전축(71)은 차륜등이 지면에 맞닿아서 저항이 크게 걸려 있는 상태이다.

상기와 같이 드라이브기어(35)와 구동기어(34)가 회전함에 따라 구동기어(34)의 회전축(34a)에 설치된 1차사이드기어(53)가 회전하게 되며 1차사이드기어(53)와 맞물린 상하부피니언(55)(56)이 회전을 하나, 1차사이드기어(53)측의 저항이 적고 반대편 2차사이드기어(54)측의 저항이 크므로 상기 상하부피니언(55)(56)는 2차사이드기어(54)의 상하방향으로 공전을 하게 되어 2차사이드기어(54)는 물론이고 회전축(71)의 회전이 불가능하여 차륜 등의 구동장치(7)에 동력을 전달할 수 없게 되는 것이다.

동력발생장치(6)의 동력이 동력전달장치(5)에 전달되고 있는 상태에서 상기 설명과 반대로 압력조절장치(4)의 밸브(2)를 폐쇄하면, 오일순환유로(8)와 오일펌프(3)의 내측으로 오일이 흐르지 않아서 드라이브기어(35)와 구동기어(34)에는 커다란 저항이 걸려 드라이브기어(35)와 구동기어(34)는 회전이 불가능한 정지상태가 된다.

상기와 같이 구동기어(34)측에 저항이 커서 구동기어(34)를 비롯하여 회전축(34a)과 연결된 1차사이드기어(53)의 회전이 정지되나, 타측 2차사이드기어(54)는 저항이 적으므로 동력발생장치(6)로 부터 전달되는 회전력에 의해 차동기어케이스(51)와 함께 회전축(34a)을 중심으로 회전하게 되고, 이렇게 회전하는 차동기어케이스(51)에 수직방향으로 설치된 상하부피니언(55)(56)이 1,2차사이드기어(53)(54)와 맞물린 상태로 1,2차사이드기어(53)(54)의 외주연을 따라 회전하게 된다.

상기와 같이 1차사이드기어(53)는 저항이 커서 정지된 상태이고 타측 2차사이드기어(54)는 저항이 약한 상태이면서 회전하는 상하부피니언(55)(56)과 맞물려 있어서 2차사이드기어(54)가 회전되어 2차사이드기어(54)의 회전력이 회전축(71)을 통하여 구동장치(7)에 회전력을 전달하게 되는 것이다.

상기와 같이 압력조절장치(4)의 밸브(2)를 개폐하는 양에 따라 압력조절장치(4)의 압력(저항)이 조절되어 압력조절장치(4)의 저항의 강약에 따라 동력발생장치(6)에서 출력되는 회전력을 변속시켜서 구동장치(7)를 구동시키게 되는 것이다.

다음은 도 6a 및 도 6b를 참고하여 본 발명의 이실시예에 대하여 설명하기로 한다.

엔진 등의 동력발생장치(6)가 구동되어 동력발생장치(6)의 동력이 피니언(61)을 통하여 피니언(61)과 맞물린 링기어(57)에 전달되어 회전하게 되고, 링기어(57)가 회전함에 따라 링기어(57)의 내측에 치합된 유성기어(58)로 회전력이 전달되며, 유성기어(58)로 전달된 회전력은 유성기어(58)의 내주연에 맞물린 선기어(60)를 회전시켜 선기어(60)에 설치된 회전축(71)을 통하여 구동장치(7)로 회전력이 전달된다.

이와 같이 동력발생장치(6)의 회전력이 동력전달장치(5)의 링기어(57)로 전달되는 상태에서 압력조절장치(4)의 밸브(2)를 개방하면 오일펌프(3)의 내측과 오일순환유로(8)에서 오일이 자유롭게 순환하게 되고, 상기와 같이 오일펌프(3)의 내측과 오일순환유로(8)상으로 오일이 순환됨에 따라 오일펌프(3)내측의 드라이브기어(35)와 구동기어(34)가 오일의 순환속도에 따라 회전하게 된다.

이때, 상기 구동기어(34)의 회전축(34a)과 연결된 캐리어(59)는 상기와 같이 오일이 원활하게 순환되므로 저항이 적은 상태이고, 타측 구동장치(7)와 연결되는 회전축(71)은 차륜등이 지면에 맞닿아서 저항이 크게 걸려 있는 상태이다.

상기와 같이 회전축(34a)이 회전함에 따라 회전축(34a)에 설치된 캐리어(59)가 회전하게 되며 캐리어(59)에 회전가능하게 설치된 유성기어(58)가 링기어(57)의 내주연과 선기어(60)의 외주연 사이에서 회전하게 되는데, 캐리어(59)측의 저항이 적고 선기어(60)측의 저항이 크므로 상기 유성기어(58)는 선기어(60)의 외주연에서 공전만 하게 되어 선기어(60)는 물론이고 회전축(71)은 회전하지 않아 차륜 등의 구동장치(7)에 동력을 전달할 수 없게 되는 것이다.

동력발생장치(6)의 동력이 동력전달장치(5)에 전달되고 있는 상태에서 상기 설명과 반대로 압력조절장치(4)의 밸브(2)를 폐쇄하면, 오일순환유로(8)와 오일펌프(3)의 내측으로 오일이 흐르지 않아서 오일펌프(3)의 내측에 설치된 드라이브기어(35)와 구동기어(34)에는 커다란 저항이 걸려 드라이브기어(35)와 구동기어(34)는 회전이 불가능한 정지상태가 된다.

상기와 같이 구동기어(34)측에 저항이 커서 구동기어(34)를 비롯하여 회전축(34a)과 연결된 캐리어(59)도 회전이 정지되나, 선기어(60)는 저항이 적으므로 동력발생장치(6)로 부터 전달되는 회전력에 의해 유성기어(58)가 회전하게 되고, 링기어(57)의 내주연과 선기어(60)의 외주연 사이에 치합되어 있는 유성기어(58)는 제자리에서 회전하여 선기어(60)가 회전하게 된다.

상기와 같이 선기어(60)로 전달된 회전력은 회전축(71)을 통해 구동장치(7)에 전달되어 차륜 등의 구동장치(7)를 구동시키게 되는 것으로, 상기와 같이 압력조절장치(4)의 밸브(2)를 개폐하는 량에 따라 압력조절장치(4)의 압력(저항)이 조절되어 압력조절장치(4)의 압력에 따라 동력발생장치(6)에서 출력되는 회전력을 변속시켜서 구동장치(7)를 구동시키게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 펌프저항 제어 무단변속기는, 엔진 등의 동력발생장치의 동력을 차륜 등의 구동장치로 회전력을 전달하는 동력전달장치가 오일펌프의 저항력에 따라 변속될 수 있도록 함으로서, 무단변속이 가능한 장점을 지니고 있는 것이다.

상기와 같이 무단변속이 가능함에 따라 기관의 전 운전영역에서 단시간 내에 최대 출력상태 또는 최저 연비상태로 제어할 수 있고, 변속 진행중에 기관의 구동력(추진력)이 노면에 전달되게 되어 변속 진행중에도 동력전달이 차단되지 않는 장점이 있다.

또한, 광역변속비를 사용하므로 가속성능이 개선되며, 언덕길을 주행시 기존의 어떤 형식의 변속기보다 유리하고, 변속시 충격이 전혀 없는 등의 장점을 지닌 매우 특출한 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 오일펌프(3)의 흡입구(31)와 토출구(32)에는 토출구(32)로 토출된 오일이 흡입구(31)를 통해 오일펌프(3)로 흡입되도록 오일순환유로(8)가 연결되고, 상기 오일순환유로(8)의 소정위치에는 오일순환유로(8)와 오일펌프(3)로 순환되는 오일의 순환을 제어하는 밸브(2)가 설치된 압력조절장치(4)와,

   엔진이나 모터 등의 동력발생장치(6)로부터 동력을 전달받아 차륜 등의 구동장치(7)에 회전력을 전달하며, 상기 압력조절장치(4)에 의해 회전력이 제어되는 동력전달장치(5)로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 펌프저항 제어 무단변속기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 동력전달장치(5)는 차동기어케이스(51)의 일측 외주연에는 동력발생장치(6)의 피니언(61)과 치합되는 링기어(52)가 설치되고, 상기 차동기어케이스(51)의 양측에는 1,2차사이드기어(53)(54)가 일정간격을 두고 회전가능하게 설치되며, 상기 1차사이드기어(53)에는 구동기어(34)의 회전축(34a)이 연결되고 2차사이드기어(54)는 구동장치(7)의 회전축(71)과 연결 설치되며, 상기 1,2차사이드기어(53)(54)의 상하에는 상하부피니언(55)(56)이 1,2차사이드기어(53)(54)와 치합되도록 설치된 것을 특징으로 하는 펌프저항 제어 무단변속기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 동력전달장치(5)는 동력발생장치(6)의 피니언(61) 일측에는 내주연과 외주연에 나사부를 구비한 링기어(57)가 피니언(61)과 외주연이 치합되게 설치되고, 상기 링기어(57)의 내측 중심부에는 구동장치(7)의 회전축(71)과 연결된 선기어(60)가 회전 가능하게 설치되며, 상기 링기어(57)의 내주연과 선기어(60)의 외주연 사이에는 구동기어(34)의 회전축(34a)과 연결된 캐리어(59)에 일정간격을 유지토록 설치된 2∼4개의 유성기어(58)가 일정간격을 유지하며 치합된 것을 특징으로 하는 펌프저항 제어 무단변속기.