KR20000058751A - 차동기구와 원추형 마찰차, 링을 이용한 무단변속기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무단, 자동변속기구의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원추형 마찰차를 이용한 무단변속기구의 일단에 차동기어장치를 결합하여 변속영역의 증대 및 자동변속이 실행되는 구조에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 차동기어장치의 세개의 회전 요소중 차동기어장치의 몸체에 일정변속비를 갖는 베벨기어와 원추형 마찰차로 구성된 부축을 연결하고 나머지 회전 요소인 차동기어장치의 동일 축 선상에 입력축과 출력축을 위치한다. 그리고 원추형 마찰차와 차동기어장치의 몸체는 축방향 이송이 가능한 링을 연결한다.

링은 원추형 마찰차의 회전력과 차동기어장치 몸체의 구동반력에 의해 이송력이 발생되어 상시 자동변속이 이루어지는 특징이 있다.

Description

차동기구와 원추형 마찰차, 링을 이용한 무단변속기구 {Continuously var iable transmission using cone, ring and differencial gear unit.}

본 발명은 무단, 자동변속기구의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원추형 마찰차를 이용한 무단변속기구의 일단에 차동기어장치를 결합하여 변속영역의 증대 및 자동변속이 실행되는 구조에 관한 것이다.

일반적으로 동력전달장치는 클러치와 변속기구 그리고 제어기구가 조합되어 사용된다.

동력의 차단, 전달, 발진기능을 위한 클러치는 마찰 클러치, 원심클러치, 유체 전동 장치로 대분 되며, 자동변속 장치에는 유체 토크 컨버터의 적용이 일반적이다. 그러나 유체 토크 컨버터는 구조가 복잡하고 동력전달효율이 낮다.

입출력의 회전력을 변환하는 변속기구의 변속비 선정시 가속성능 및 연비의 상반되는 요소를 해결하는 최적의 방법으로 다단화 및 무단화가 필요하나, 다단화는 조작성, 신속성, 정확성등 변속의 실행이 어려워지고 부피 및 중량이 증가되며, 무단화는 변속을 위한 별도의 동력원과 변속영역이 좁다.

기어 변환 방식으로 수동변속기구에서는 일반적으로 원추형 클러치를 이용한 싱크로 매쉬 기구가 사용되며 운전 조건에 따라 적절한 변속비의 기어를 주축과 부축의 기어를 결합하여야 한다.

자동 변속 기구는 전자제어에 의하여 유성 기어와 직결 클러치, 원웨이 클러치, 브래이크 밴드등의 마찰 요소를 연결 또는 고정하여 변속이 이루어지므로 변속시 입출력의 속도 및 토크 변동으로 변속 쇼크가 발생된다.

무단변속기구는 유단변속기의 문제점을 개선 할수 있으나 일반적으로 자동변속기와 유사하게 엔진 회전 속도와 차속을 기준으로 가속 패달의 개도각에 의하여 변속이 제어되며 가속 초기에 가속 지연이 발생된다.

도 2의 메탈푸싱벨트타입 무단변속기구는 입력축과 출력축에 두 쌍의 원추형 디스크로 구성된 풀리와 금속판을 연결한 메탈 벨트 또는 다수의 금속제 링크를 연결한 체인으로 구성되어 있으며 각 풀리에 축력을 가하여 풀리와 벨트의 접촉반경을 변경하여 변속비를 제어한다.

도 3의 하프트로이달타입 무단변속기구는 입력축 디스크의 동력이 한쌍의 롤러에 의해 출력축 디스크에 전달되어 반대 방향으로 회전 구동하게 된다. 롤러를 대칭 방향으로 편심 시키면 디스크와 롤러 접촉면에서 구름방향으로 수직방향의 상대 미끄럼인 사이드 슬립이 생기고, 이것을 이용하여 롤러가 축의 둘레에 회전하는 힘(경전력)을 제어한다. 롤러는 고압 하에서 특수한 오일의 점성력에 의해 동력전달이 이루어지며 전자-유압장치가 사용 된다.

따라서 종래의 무단변속기구는 별도의 동력원과 가압장치 및 과도한 압력을 방지하기 위한 센서와 제어기구가 필요하여 구조가 복잡하고, 과도한 기계적 스트레스로 대 용량의 변속기에는 적용이 어려운 문제점이 발생하게 되는 것 이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 1개 이상의 원추형 마찰차와 차동기어 장치를 사용하여 구조가 단순하고 변속영역의 증대 및 입출력 토크의 변화에 따라 정숙한 무단, 자동변속 및 대용량의 변속기구에 적합한 원추형 마찰차식 무단변속기의 구조를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차동기어 장치의 동일 축 선상에 입력축과 출력축을 위치하고 차동기어 장치의 몸체에 스크류 또는 스플라인을 구성하여 링을 설치한다.

원추형 마찰차는 입력축과 일정한 변속비를 갖는 부축에 설치되어 링에 회전력을 전달한다.

링의 외륜은 테이퍼 구조로 입력축의 회전시 회전력 및 이송력이 발생되며 또한 내륜은 원추형 마찰차와 반대 방향의 이송력을 갖도록 스크류 및 스프링을 설치한다.

차동기어 장치 몸체의 회전수를 Nc, 입력 회전수를 Ne, 출력 회전수를 Nt라 할때 Nt = 2Nc - Ne 이며 Ne가 일정 할 때 변속 영역은 일반 마찰차 구조의 2배가 되며 최대 변속비를 출력 0 까지 얻을수 있으므로 정지시 클러치를 이용한 동력의 차단이 없이 무단 자동 변속이 실행된다.

본 발명은 원추형 마찰차와 차동기어장치로 구성된 무단변속기로써 변속영역의 증대 및 자동변속이 실행되는 것에 특징이 있다.

도 1은 원추형 마찰차와 베벨기어식 차동기어장치의 조립 개략도

도 2은 종래의 메탈푸싱벨트식 무단변속기구의 개략도

도 3은 종래의 하프트로이달식 무단변속기구의 개략도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 원추형 마찰차 2 : 차동기어 장치

3 : 링 4 : 차동제한 기구

5 : 입력축 6 : 출력축

7 : 부축

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 원추형 마찰차(1), 차동기어 장치(2), 링(3)로 구성된 무단변속기의구조도로써, 입력축(5)과 출력축(6)을 차동기어 장치의 동일 축 선상에 위치하고, 나머지 몸체에는 링을 설치한다.

원추형 마찰차는 일정 변속비를 갖는 베벨기어 및 압력 스프링으로 구성된 부축에 1개 이상 설치되어 링을 회전시킨다.

링의 외륜은 테이퍼 구조로 입력축의 회전시 회전력 및 이송력이 발생되며 또한 내륜은 원추형 마찰차와 반대 방향의 이송력을 갖도록 스크류 및 스프링을 설치한다.

차동기어 장치에는 가속지연 방지 및 엔진브레이크작동시 급격한 감속을 방지하기 위한 차동제한장치(4)를 설치할 수 있다.

상기 구성에 의해 차동기어 장치는 입출력 토크의 차이를 회전력으로 변환하여 링의 전후 이송 반력을 발생하고 링기어의 추력에 의해 원추형 마찰차와 링의 위치를 자동 설정하여 무단 자동변속이 이루어지는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 별도의 가압장치 및 제어기구를 위한 동력원이 불필요 하므로 구조가 단순하고 내구성이 우수하여 대용량의 변속기에 적합하다. 또한 제작이 쉽고 소형경량으로 자동차, 공작기계, 전기모터, 운송장비등 적용범위가 다양하여 배기가스 감소, 에너지절약 및 편의성 향상의 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 입력축과 출력축 사이에 토크의 차이를 회전력으로 변환하는 차동기구와 부축에 원추형 마찰차를 설치하여 변속 영역이 크고, 자동변속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 무단변속기 구조.