KR200425278Y1 - 무단 변속기 - Google Patents

Abstract

종래의 자동차용 무단 변속기가 엔진으로부터 전달되는 동력을 증대하는 역할을 하는 토오크 컨버터, 전/후진 절환용 클러치 및 유성 기어부, 무단 변속부 등으로 구성되어 있어서 일반 자동 변속기에 비하여 제조 원가가 비싸고 탑재성이 불리한 점이 있기 때문에, 본 고안은, 엔진에 연결된 무단 변속부로부터의 동력이 유성기어의 한 구성 요소에 입력으로서 작용되고 동시에 엔진으로부터 직접 동력을 받는 기어부로부터의 동력이 유성기어의 다른 한 구성 요소에 입력으로서 작용되도록 하고 전자 제어를 통하여 무단 변속부의 변속비를 설정함으로써, 전진 구동, 후진 구동 또는 공전이 가능하게 되어 토오크 컨버터 및 전/후진 절환용 클러치를 필요로 하지 않도록 한 자동차용 무단 변속기에 관한 것이다.

변속기, 무단 변속

Description

무단 변속기 { Continuously Variable Transmission }

제1도는 종래의 무단 변속기가 개략적으로 도시된 구성도.

제2도, 제3도, 제4도는 본 발명에 의한 무단 변속기가 개략적으로 도시된 구성도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

31 : 입력축 32 : 구동 기어

33 : 구동 풀리 34 : 종동 풀리

35 : 벨트 36 : 출력축

37 : 종동 기어 38 : 썬기어

39 : 캐리어 40 : 유성기어부

41 : 링기어 42 : 디퍼렌셜

43 : 피니언 기어

본 고안은 종래의 무단 변속기를 구성하는 유성 기어부와 무단 변속부를 결합함으로써 구조를 단순화한 무단 변속기에 관한 것이다.
종래의 무단 변속기의 한 종류인 벨트 구동 방식에 의한 무단 변속기의 경우에는, 도 1에 도시된 바와 같이 엔진(1)으로부터 전달되는 동력을 증대시키는 토오크 컨버터(11), 전/후진 절환을 하는 유성기어부(12)와 전자 클러치(13), 상기 유성기어부(12)의 출력축에 설치된 구동 풀리(14)와, 상기 구동 풀리(14)와 일정 정도 이격되게 설치되고 구동 풀리(14)에 의해 회전되는 종동 풀리(15)와, 상기 구동 풀리(14)의 회전력을 종동 풀리(15)로 전달하되 그 접촉 반경의 차이를 이용하여 속도를 무단으로 변화시키는 벨트(16)와, 상기 종동 풀리(15)에 연결되어 디퍼렌셜에 동력을 전달하는 복수개의 기어로 구성된 기어 트레인(17), 그리고 좌/우측 바퀴(20)의 회전 속도차를 허용하는 디퍼렌셜(18) 등으로 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 종래의 무단 변속기는 엔진(1)의 동력이 전달되면 벨트(16)가 구동 풀리(14)와 종동 풀리(15)에 결합된 상태에서, 풀리 작동용 실린더에 공급되는 유압을 조절함으로써 벨트(16)와 양측 풀리(14,15)의 접촉 반경을 변화시켜 최저단에서 최고단까지 무단으로 변속시키도록 되어 있다.
엔진(1)의 동력이 변속기(10) 측으로 전달될 때 상기 토오크 컨버터(11)에 의하여 동력이 증대되어 전달되면, 상기 유성 기어부(12)에 설치된 전자 클러치(13)의 작동에 의하여 전진 또는 후진 상태가 결정되고, 상기 벨트(16)가 구동 풀리(14) 및 종동 풀리(15)에 결합된 상태에서 조금씩 이동됨으로써 종동 풀리(15)의 회전 속도를 무단으로 변화시키게 된다.
종동 풀리(15)가 회전되면 그 회전력은 기어 트레인(17)에 의해 디퍼렌셜(18)로 전해지게 되고, 디퍼렌셜(18)은 전달된 동력을 좌/우측 바퀴(20)에 동일하게 전달한다.
이와 같은 무단 변속기는 벨트(16)의 풀리(14,15)와의 접촉 반경의 변화를 이용하여 무단으로 변속하게 되므로 변속에 따른 충격, 즉 변속 쇼크를 방지할 수 있는 이점이 있다.

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상기와 같이 구성된 종래의 무단 변속기는 고가의 구성 부품이 많아 원가가 상승하게 됨에 따라, 일반 자동 변속기에 비하여 연비의 향상, 변속 쇼크 방지 등의 장점을 가지고 있음에도 널리 적용되지 못하는 문제점이 있다.

본 고안은 엔진의 동력을 받아 무단 변속을 행하는 무단 변속부와, 엔진의 동력을 받아 일정한 기어비에 의하여 동력을 전달하는 기어부와, 상기 무단 변속부 및 기어부로부터 동시에 동력을 전달 받도록 설치된 유성 기어부로 설치하고 전자 제어를 통하여 무단 변속부의 변속비를 설정함으로써, 전진 구동, 후진 구동 또는 공전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 무단 변속기에 관한 것이다.
상기 유성 기어부에서 전진 구동, 후진 구동 또는 공전이 가능하게 됨에 따라 종래의 무단 변속기를 구성하고 있는, 전/후진 절환용 클러치(21)가 필요하지 않게 된다. 또한, 변속비가 증대되어 작동되므로 엔진의 동력을 증대시키는 토오크 컨버터를 설치할 필요가 없다.
이하, 본 고안의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 고안에 의한 무단 변속기는 도 2에 도시된 바와 같이 엔진(미 도시)의 동력이 직접 전달되어지는 입력축(31)에 설치된 구동 풀리(33)와, 상기 구동 풀리(33)와 일정 정도 이격되게 설치되고 구동 풀리(33)에 의해 회전되는 종동 풀리(34)와, 상기 구동 풀리(33)의 회전력을 종동 풀리(34)로 전달하되 그 접촉 반경의 차이를 이용하여 속도를 무단으로 변화시키는 금속 벨트(35)와, 상기 종동 풀리(34)가 설치되어진 출력축(36)과, 상기 출력축(36) 상에 설치되고 상기 입력축(31)에 설치된 구동 기어(32)에 의하여 구동되는 종동 기어(37)와, 상기 출력축(36) 상에 설치되어 있고 상기 종동 풀리(34) 및 상기 종동 기어(37)에 의하여 각각 썬기어(38) 및 캐리어(39)가 구동되어지도록 설치된 유성 기어부(40)와, 상기 유성 기어부(40)의 출력부인 링기어(41)의 구동력을 받아 회전하고 좌/우측 바퀴(미 도시)의 회전 속도차를 허용하는 디퍼렌셜(42)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 고안의 무단 변속기는 상기 무단 변속부의 종동 풀리(34)와 일정한 기어비로 회전하는 종동 기어(37)의 회전 속도비에 따라 전진 구동, 후진 구동 또는 공전 상태가 결정된다.
즉, 엔진의 동력이 입력축(31)을 통하여 상기 구동 풀리(33)에 전달되고, 종래의 무단 변속기와 동일한 원리에 의하여 상기 금속 벨트(35)는 전자제어로 작용되는 유압에 의해 구동 풀리(33) 및 종동 풀리(34) 면을 따라 변화되는 접촉 반경의 차이를 이용하여 종동 풀리(34)의 속도를 무단으로 변속하게 된다. 종동 풀리(34)가 회전하면 종동 풀리(34)에 연결된 유성 기어의 썬기어(38)를 구동하게 된다.
입력축(31)에 설치된 구동 기어(32)와 일정한 기어비로 연결되어 있는 종동 기어(37)는 유성 기어의 캐리어(39)를 구동하게 된다.
이때, 유성 기어의 출력부인 링 기어(41)는 종동 풀리(34)에 의해 구동되는 썬기어(38)와, 종동 기어(37)에 의해 구동되는 캐리어(39)의 회전 속도비에 의하여 회전 방향 및 속도가 결정된다.
따라서, 종동 풀리(34)에 의해 구동되는 썬기어(38)의 회전에 의한 캐리어(39)의 피니언 기어(43)의 회전 속도가, 종동 기어(37)에 의해 회전되는 캐리어(39)의 공전에 따른 피니언 기어(43)의 역 방향의 회전 속도가 동일한 경우에는, 썬기어(38)와 캐리어(39)는 회전하지만 링기어(41)는 정지한 상태를 유지하게 되어 공전 상태가 된다.
무단 변속부의 변속비가 변화하여 종동 풀리(34)의 회전 속도가 빨라지면 이에 의하여 구동되는 썬기어(38)의 회전 속도가 빨라지게 되어, 링기어(41)를 반대 방향으로 회전시키므로, 전진 구동의 상태가 된다.
반대로 종동 풀리(34)의 회전 속도가 느려지면 종동 기어(37)에 의하여 구동되는 캐리어(39)가 구동하게 되므로, 링기어(41)는 캐리어의 방향으로 회전하게 되어 후진 구동의 상태가 된다.
따라서, 전자제어를 통하여 무단 변속부의 변속비를 제어함으로써 전진 구동, 후진 구동 및 공전의 상태를 설정할 수 있게 된다. 즉, 정지 상태에서는 유성 기어부의 출력축이 회전하지 않는 기어부의 출력 기어(37)와 종동 풀리(34)의 회전 속도비가 되도록, 무단 변속부의 변속비를 조절한다. 전진 구동의 경우에는 공전 상태의 기어비 보다 작은 기어비로 변경시키며, 차량 속도 및 엔진 쓰로틀 밸브의 개도에 따라 변속비를 설정함으로써, 연비의 향상 및 동력 성능을 위한 최적 조건이 되도록 제어한다. 후진 구동의 경우에는, 변속비를 공전 상태보다 큰 기어비로 설정하고, 차속이 일정 속도 이상인 경우에는 최대 변속비가 되도록 설정함으로써 엔진 브레이크의 효과가 크게 되도록 설정한다.
한편, 공전 상태에 가까워질수록 변속비는 무한대에 근접하게 되고, 이때, 유성 기어는 일정한 기어비에 의해 구동되는 종동 기어(37) 및 무단 변속부의 종동 풀리(34)에 의하여 구동되어지는데, 유성 기어의 출력부인 링기어(41)의 회전 속도는 정지 상태에 근접하게 되고, 그 구동력이 최대가 된다. 따라서, 발진시에 매우 큰 구동력이 전달되어지므로 동력 증대를 위한 토오크 컨버터가 없이도 발진이 가능하게 된다.
또한, 전/후진을 위한 변속 레버 조작시에는, 무단 변속부에서의 연속적인 변속에 의하여 구동력이 작용됨에 따라 공진 상태에서 전진 구동 또는 후진 구동의 상태로 변환되므로, 종래의 무단 변속기에서 발생하는 전/후진 절환 클러치의 순간적인 작동에 의한 변속 충격이 현저히 감소하게 된다.
이상에서 설명된 무단 변속기는 종동 기어의 기어비 변경 또는 회전 방향을 변경함으로써, 유성 기어의 출력부를 썬기어 또는 캐리어로 설정하고 입력 요소를 링기어와 캐리어 또는 썬기어와 링기어로 설정함으로써 동일한 기능을 가진 무단 변속기를 구성할 수 있다. 유성 기어부의 출력축의 회전 방향이 입력 조건에 의해 역방향으로 구동되는 경우에는 유성 기어의 출력부와 디퍼렌셜의 사이에 아이들러 기어를 설치하여 구동 방향을 변경한다.
그림 3은 종동 기어(57)의 회전 방향을 입력축과 반대 방향으로 구성하고 종동기어(57)가 유성기어의 썬기어(58)를 구동하고 종동 풀리(54)는 링기어(61)를 구동하는 경우의 무단 변속기의 예를 도시한 것이다.
한편, 무단 변속부가 벨트 구동 방식 대신 토로이달 방식으로 구성되는 경우에 있어서도 동일한 원리에 의하여 무단 변속기의 구성이 가능하다. 그림 4는 토로이달 방식의 무단 변속부(70)를 이용한 무단 변속기의 한 예를 도시한 것이다.////----본 고안은 엔진의 동력을 받아 무단 변속을 행하는 무단 변속부와, 엔진의 동력을 받아 일정한 기어비에 의하여 동력을 전달하는 기어부와, 상기 무단 변속부 및 기어부로부터 동시에 동력을 전달 받도록 설치된 유성 기어부로 설치하고 전자 제어를 통하여 무단 변속부의 변속비를 설정함으로써, 전진 구동, 후진 구동 또는 공전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 무단 변속기에 관한 것이다.
상기 유성 기어부에서 전진 구동, 후진 구동 또는 공전이 가능하게 됨에 따라 종래의 무단 변속기를 구성하고 있는, 전/후진 절환용 클러치(21)가 필요하지 않게 된다. 또한, 변속비가 증대되어 작동되므로 엔진의 동력을 증대시키는 토오크 컨버터를 설치할 필요가 없다.
이하, 본 고안의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 고안에 의한 무단 변속기는 도 2에 도시된 바와 같이 엔진(미 도시)의 동력이 직접 전달되어지는 입력축(31)에 설치된 구동 풀리(33)와, 상기 구동 풀리(33)와 일정 정도 이격되게 설치되고 구동 풀리(33)에 의해 회전되는 종동 풀리(34)와, 상기 구동 풀리(33)의 회전력을 종동 풀리(34)로 전달하되 그 접촉 반경의 차이를 이용하여 속도를 무단으로 변화시키는 금속 벨트(35)와, 상기 종동 풀리(34)가 설치되어진 출력축(36)과, 상기 출력축(36) 상에 설치되고 상기 입력축(31)에 설치된 구동 기어(32)에 의하여 구동되는 종동 기어(37)와, 상기 출력축(36) 상에 설치되어 있고 상기 종동 풀리(34) 및 상기 종동 기어(37)에 의하여 각각 썬기어(38) 및 캐리어(39)가 구동되어지도록 설치된 유성 기어부(40)와, 상기 유성 기어부(40)의 출력부인 링기어(41)의 구동력을 받아 회전하고 좌/우측 바퀴(미 도시)의 회전 속도차를 허용하는 디퍼렌셜(42)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 고안의 무단 변속기는 상기 무단 변속부의 종동 풀리(34)와 일정한 기어비로 회전하는 종동 기어(37)의 회전 속도비에 따라 전진 구동, 후진 구동 또는 공전 상태가 결정된다.
즉, 엔진의 동력이 입력축(31)을 통하여 상기 구동 풀리(33)에 전달되고, 종래의 무단 변속기와 동일한 원리에 의하여 상기 금속 벨트(35)는 전자제어로 작용되는 유압에 의해 구동 풀리(33) 및 종동 풀리(34) 면을 따라 변화되는 접촉 반경의 차이를 이용하여 종동 풀리(34)의 속도를 무단으로 변속하게 된다. 종동 풀리(34)가 회전하면 종동 풀리(34)에 연결된 유성 기어의 썬기어(38)를 구동하게 된다.
입력축(31)에 설치된 구동 기어(32)와 일정한 기어비로 연결되어 있는 종동 기어(37)는 유성 기어의 캐리어(39)를 구동하게 된다.
이때, 유성 기어의 출력부인 링 기어(41)는 종동 풀리(34)에 의해 구동되는 썬기어(38)와, 종동 기어(37)에 의해 구동되는 캐리어(39)의 회전 속도비에 의하여 회전 방향 및 속도가 결정된다.
따라서, 종동 풀리(34)에 의해 구동되는 썬기어(38)의 회전에 의한 캐리어(39)의 피니언 기어(43)의 회전 속도가, 종동 기어(37)에 의해 회전되는 캐리어(39)의 공전에 따른 피니언 기어(43)의 역 방향의 회전 속도가 동일한 경우에는, 썬기어(38)와 캐리어(39)는 회전하지만 링기어(41)는 정지한 상태를 유지하게 되어 공전 상태가 된다.
무단 변속부의 변속비가 변화하여 종동 풀리(34)의 회전 속도가 빨라지면 이에 의하여 구동되는 썬기어(38)의 회전 속도가 빨라지게 되어, 링기어(41)를 반대 방향으로 회전시키므로, 전진 구동의 상태가 된다.
반대로 종동 풀리(34)의 회전 속도가 느려지면 종동 기어(37)에 의하여 구동되는 캐리어(39)가 구동하게 되므로, 링기어(41)는 캐리어의 방향으로 회전하게 되어 후진 구동의 상태가 된다.
따라서, 전자제어를 통하여 무단 변속부의 변속비를 제어함으로써 전진 구동, 후진 구동 및 공전의 상태를 설정할 수 있게 된다. 즉, 정지 상태에서는 유성 기어부의 출력축이 회전하지 않는 기어부의 출력 기어(37)와 종동 풀리(34)의 회전 속도비가 되도록, 무단 변속부의 변속비를 조절한다. 전진 구동의 경우에는 공전 상태의 기어비 보다 작은 기어비로 변경시키며, 차량 속도 및 엔진 쓰로틀 밸브의 개도에 따라 변속비를 설정함으로써, 연비의 향상 및 동력 성능을 위한 최적 조건이 되도록 제어한다. 후진 구동의 경우에는, 변속비를 공전 상태보다 큰 기어비로 설정하고, 차속이 일정 속도 이상인 경우에는 최대 변속비가 되도록 설정함으로써 엔진 브레이크의 효과가 크게 되도록 설정한다.
한편, 공전 상태에 가까워질수록 변속비는 무한대에 근접하게 되고, 이때, 유성 기어는 일정한 기어비에 의해 구동되는 종동 기어(37) 및 무단 변속부의 종동 풀리(34)에 의하여 구동되어지는데, 유성 기어의 출력부인 링기어(41)의 회전 속도는 정지 상태에 근접하게 되고, 그 구동력이 최대가 된다. 따라서, 발진시에 매우 큰 구동력이 전달되어지므로 동력 증대를 위한 토오크 컨버터가 없이도 발진이 가능하게 된다.
또한, 전/후진을 위한 변속 레버 조작시에는, 무단 변속부에서의 연속적인 변속에 의하여 구동력이 작용됨에 따라 공진 상태에서 전진 구동 또는 후진 구동의 상태로 변환되므로, 종래의 무단 변속기에서 발생하는 전/후진 절환 클러치의 순간적인 작동에 의한 변속 충격이 현저히 감소하게 된다.
이상에서 설명된 무단 변속기는 종동 기어의 기어비 변경 또는 회전 방향을 변경함으로써, 유성 기어의 출력부를 썬기어 또는 캐리어로 설정하고 입력 요소를 링기어와 캐리어 또는 썬기어와 링기어로 설정함으로써 동일한 기능을 가진 무단 변속기를 구성할 수 있다. 유성 기어부의 출력축의 회전 방향이 입력 조건에 의해 역방향으로 구동되는 경우에는 유성 기어의 출력부와 디퍼렌셜의 사이에 아이들러 기어를 설치하여 구동 방향을 변경한다.
그림 3은 종동 기어(57)의 회전 방향을 입력축과 반대 방향으로 구성하고 종동기어(57)가 유성기어의 썬기어(58)를 구동하고 종동 풀리(54)는 링기어(61)를 구동하는 경우의 무단 변속기의 예를 도시한 것이다.
한편, 무단 변속부가 벨트 구동 방식 대신 토로이달 방식으로 구성되는 경우에 있어서도 동일한 원리에 의하여 무단 변속기의 구성이 가능하다. 그림 4는 토로이달 방식의 무단 변속부(70)를 이용한 무단 변속기의 한 예를 도시한 것이다.

이와 같이, 본 고안의 무단 변속기는 엔진의 동력을 직접 전달 받게 되는 기어부와 무단 변속부, 그리고 상기 두 부위로부터 동력을 전달 받아서 디퍼렌셜 측으로 동력을 전달하는 유성기어부에 의하여 구성됨으로써, 전자 제어를 통한 무단 변속부의 변속비를 조절함으로써 공전, 전진 구동 및 후진 구동이 가능하게 된다.
따라서, 종래의 무단 변속기에서 사용되는 전/후진 절환용 클러치, 구동력 증대를 위한 토오크 컨버터 등이 불필요하므로 구조 단순화에 따른 구성 부품의 감소, 중량 감소 및 원가 절감 등의 효과가 있다.

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Claims (1)

1. 엔진으로부터 동력을 받아 출력축의 속도를 차량이 필요로 하는 최적의 상태로 전달하여 주는 자동차용 무단 변속기에 있어서,

   엔진에 직접 연결되어 동력을 전달 받아 출력축의 속도를 무단으로 변화시키는 무단 변속부와, 상기 엔진에 직접 연결되고 일정한 기어비를 가진 기어부, 상기 무단 변속부의 출력축 및 상기 기어부로부터 동시에 동력을 전달 받도록 설치된 유성 기어부로 구성됨에 따라 토오크 컨버터 및 전/후진 절환용 클러치를 필요로 하지 않는 것을 특징으로 하는 자동차용 무단 변속기.

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