KR20130130102A - 3-speed continuously variable transmission for vehicle - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a three-stage continuously variable transmission for vehicle and, more specifically, to a three-stage continuously variable transmission capable of securing a wide shift range while reducing the shift range of a pulley. For the forementioned, the present invention includes: an input shaft, a continuously variable shifting unit in which a continuously variable shift is performed by the variability of a diameter by connecting a drive pulley and a vertical motion pulley which receive rotary power from the input shaft by a belt; a complex planet gear set which is comprised of four rotation elements and in which any one rotation element is directly connected to the continuously variable shift unit and the other rotation element is directly connected to an output shaft; a first external gear which is arranged on the input shaft; and a second external gear which is interlocked with the first external gear, wherein the second external gear is directly connected with the planet carrier of the complex planet gear set.

Description

차량용 3단 무단 변속기{3-SPEED CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION FOR VEHICLE}3-speed continuously variable transmission for vehicle {3-SPEED CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 3단 무단 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풀리의 변속 범위를 축소함과 동시에 넓은 변속 범위를 확보할 수 있는 차량용 3단 무단 변속기에 관한 것이다.The present invention relates to a three-speed continuously variable transmission for a vehicle, and more particularly, to a three-speed continuously variable transmission for a vehicle capable of securing a wide speed range while reducing the speed range of a pulley.

일반적으로 차량의 변속 장치는 엔진의 구동력을 구동륜에 전달하는 기능을 갖고 있는데, 이러한 변속 장치에는 운전자의 의지대로 운전자가 직접 변속단을 선택하는 수동 변속 장치와, 차량 주행 조건에 따라 자동적으로 변속이 이루어지는 자동 변속 장치와, 각 변속단 사이에 특정한 변속 영역이 없이 무단으로 연속적인 변속이 이루어지는 무단 변속 장치로 대분된다.In general, the transmission of the vehicle has a function of transmitting the driving force of the engine to the drive wheels, which includes a manual transmission in which the driver directly selects a shift stage at the driver's will, and automatically shifts according to the driving conditions of the vehicle. It consists of the automatic transmission which consists of, and the continuously variable transmission which carries out continuous transmission continuously without the specific speed change area | region between each transmission stage.

특히 상기 무단 변속 장치는 연비 및 동력 전달 성능 및 중량면에서 큰 장점을 갖는 것으로, 입력축과 출력축에 장착되는 풀리의 직경 범위를 이용하는 방식이 주로 사용된다.In particular, the continuously variable transmission has great advantages in terms of fuel efficiency, power transmission performance, and weight, and a method using a diameter range of a pulley mounted on an input shaft and an output shaft is mainly used.

그러나, 종래에 의한 무단 변속 장치는 풀리의 직경 변화에 따라 변속비가 결정됨으로써 그의 변속폭이 극히 작은 범위로 제한된다.However, in the conventional continuously variable transmission, the speed change ratio is determined according to the change in the diameter of the pulley, so that the speed change range is limited to an extremely small range.

도 1은 종래기술에 의한 차량용 2단 무단 변속기를 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이 도 1의 (a)의 경우, 입력축(IN)으로부터 전달되는 회전 동력이 구동 풀리(d1) 및 종동 풀리(d2)를 통하여 변속이 이루어지고, 부변속부(T1)를 통하여도 변속이 이루어지도록 구성된다. 이때, 상기 부변속부(T1)는 제1 유성기어 세트(PG1) 및 제2 유성기어 세트(PG2)로 이루어진다. 아울러, 제1 브레이크(B1), 제2 브레이크(B2) 및 제1 클러치(C1)가 포함된다.1 shows a two-speed continuously variable transmission for a vehicle according to the prior art. As shown in FIG. 1A, the rotational power transmitted from the input shaft IN is shifted through the driving pulley d1 and the driven pulley d2, and also through the sub transmission part T1. The shift is configured to be made. In this case, the sub transmission part T1 includes a first planetary gear set PG1 and a second planetary gear set PG2. In addition, the first brake B1, the second brake B2, and the first clutch C1 are included.

한편, 도 1의 (b)의 경우, 입력축(IN)으로부터 전달되는 회전 동력이 구동 풀리(d3) 및 종동 풀리(d4)를 통하여 변속이 이루어지고, 부변속부(T2)를 통하여도 변속이 이루어지도록 구성된다. 이때, 상기 부변속부(T2)는 제1 브레이크(B1), 제2 브레이크(B2) 및 제1 클러치(C1)를 포함하는 하나의 유성기어 세트로 구성된다.Meanwhile, in FIG. 1B, the rotational power transmitted from the input shaft IN is shifted through the driving pulley d3 and the driven pulley d4, and the shift is also performed through the sub transmission T2. Configured to be made. In this case, the sub transmission part T2 is configured by one planetary gear set including the first brake B1, the second brake B2, and the first clutch C1.

즉, 종래기술에 의한 차량용 2단 무단 변속기는 전진 2속 및 후진 1속을 구현하기 위하여 클러치 1개 및 브레이크 2개가 필수적으로 요구된다.In other words, the two-speed continuously variable transmission for a vehicle according to the prior art is essentially required one clutch and two brakes in order to implement two forward speeds and one reverse speed.

그리고, 상기 무단 변속 장치의 성능 향상을 위하여 보다 넓은 변속 범위를 갖는 것이 요구되나, 풀리 사이즈를 증대시켜야 함에도 불구하고, 풀리의 크기 증대 시 한계가 존재하며, 유성 기어 변속단 3단 이상을 구현하기 위해서는 도 1에 도시한 바와 같이 구성된 부변속부 이외의 마찰 요소가 더욱 추가되어야 하지만 전장 증대로 인하여 탑재성이 불리하여 3단 유성기어 구조의 적용이 어렵다는 문제점을 내포한다.And, in order to improve the performance of the continuously variable transmission, it is required to have a wider speed range, but despite the need to increase the size of the pulley, there is a limit in increasing the size of the pulley, and to implement three or more stages of the planetary gear shift stage In order to add a friction element other than the sub transmission part configured as shown in FIG.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 유성기어를 이용한 복합 유성기어 세트를 구비하여 풀리비와 유성기어의 변속비로 전체 변속 범위를 증대시키는데 있다.
Therefore, the present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is to increase the overall speed range by the ratio of the pulley ratio and the planetary gear having a composite planetary gear set using planetary gears.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 3단 무단 변속기는 입력축, 상기 입력축으로부터 회전 동력을 제공받는 구동 풀리와 종동 풀리가 벨트로 연결되어서 직경 가변으로 인하여 무단 변속이 이루어지도록 형성되는 무단 변속부, 4개의 회전 요소로 이루어지고 이 중 어느 하나의 회전 요소가 상기 무단 변속부와 직결되고 다른 하나의 회전 요소가 출력축에 직결되는 복합 유성기어 세트, 상기 입력축 상에 배치되는 제1 외접 기어 및 상기 제1 외접 기어와 치합되는 제2 외접 기어를 포함하고, 상기 제2 외접 기어는 상기 복합 유성기어 세트의 유성 캐리어에 직결되는 것을 특징으로 한다.The three-speed continuously variable transmission for a vehicle according to the embodiment of the present invention for achieving the above object is formed such that the endless speed change is made due to the variable diameter by connecting the input shaft, the driving pulley and the driven pulley provided with rotational power from the input shaft. A continuously variable transmission portion, a compound planetary gear set having four rotating elements, one of which is directly connected to the continuously variable transmission, and another of which is directly connected to the output shaft, and a first circumference disposed on the input shaft. And a second external gear meshed with the first external gear, wherein the second external gear is directly connected to the planet carrier of the composite planetary gear set.

또한, 상기 복합 유성기어 세트는 상기 종동 풀리에 직결되는 제1 선기어, 변속기 케이스에 가변 고정되는 제2 선기어, 상기 변속기 케이스에 가변 고정되는 유성 캐리어, 상기 출력축에 직결되는 링기어로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The composite planetary gear set may include a first sun gear directly connected to the driven pulley, a second sun gear variably fixed to the transmission case, a planetary carrier variably fixed to the transmission case, and a ring gear directly connected to the output shaft. do.

또한, 상기 유성 캐리어는 제1 브레이크에 의하여 상기 변속기 케이스와 가변 고정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the planetary carrier is variably fixed to the transmission case by a first brake.

또한, 상기 유성 캐리어는 상기 제2 외접 기어와 직결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the planetary carrier is characterized in that it is directly connected to the second external gear.

또한, 상기 제2 선기어는 제2 브레이크에 의하여 상기 변속기 케이스와 가변 고정되는 것을 특징으로 한다.The second sun gear may be variably fixed to the transmission case by a second brake.

또한, 상기 유성 캐리어와 링기어는 다이렉트 클러치에 의해 동시에 직결되어서 출력축에 가변 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the planetary carrier and the ring gear is directly connected at the same time by a direct clutch, it is characterized in that it is variably connected to the output shaft.

또한, 상기 제1 외접 기어는 리버스 클러치에 의해 상기 입력축과 가변 연결되는 것을 특징으로 한다.
The first external gear may be variably connected to the input shaft by a reverse clutch.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 3단 무단 변속기에 의하면, 종래의 1단 무단 변속기와는 달리 유성기어를 이용한 복합 유성기어 세트를 구비하여 풀리비와 유성기어의 변속비로 전체 변속 범위를 증대함으로써 동력 성능 및 연비 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the three-speed continuously variable transmission for a vehicle according to the present invention, unlike a conventional single-speed continuously variable transmission, the planetary gear set includes a planetary gear set using planetary gears, thereby increasing the entire transmission range by the gear ratio of the pulley and the planetary gear. It can improve the power performance and fuel economy performance.

또한, 후진 변속기구를 구동 출리 축에 배치하여 전장 단축에 의하여 탑재성이 향상된다.Further, the reverse transmission mechanism is disposed on the drive exit shaft to improve the mountability by shortening the overall length.

도 1은 종래기술에 의한 차량용 2단 무단 변속기를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 3단 무단 변속기를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 3단 무단 변속기에 적용되는 마찰 요소 작동표이다.1 shows a two-speed continuously variable transmission for a vehicle according to the prior art.
Figure 2 shows a three-speed continuously variable transmission for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a friction element operation table applied to a three-speed continuously variable transmission for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 3단 무단 변속기를 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 3단 무단 변속기는 입력축(10), 상기 입력축(10)으로부터 동력을 제공받는 구동 풀리(D1)와 종동 풀리(D2)가 벨트로 연결되어서 직경 가변으로 인하여 무단 변속이 이루어지도록 형성되는 무단 변속부(T3), 4개의 회전 요소로 이루어지고 이 중 어느 하나의 회전 요소가 상기 무단 변속부(T3)와 직결되고 다른 어느 하나의 회전 요소가 출력축(20)에 직결되는 복합 유성기어 세트(T4), 상기 입력축(10) 상에 배치되는 제1 외접 기어(G1) 및 상기 제1 외접 기어(G1)와 치합되는 제2 외접 기어(G2)를 포함하고, 상기 제2 외접 기어(G2)는 상기 복합 유성기어 세트의 유성 캐리어(C)에 직결되도록 한다.Figure 2 shows a three-speed continuously variable transmission for a vehicle according to an embodiment of the present invention. As shown, a three-speed continuously variable transmission for a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention has an input shaft 10, a drive pulley D1 and a driven pulley D2 supplied with power from the input shaft 10 connected to each other by a belt. Endless speed change section (T3), which is formed to achieve a continuously variable transmission due to the variable, consisting of four rotating elements, any one of the rotating element is directly connected to the continuously variable transmission (T3) and any other rotating element is the output shaft The composite planetary gear set T4 directly connected to 20, a first external gear G1 disposed on the input shaft 10, and a second external gear G2 meshed with the first external gear G1 are disposed. And the second external gear G2 is directly connected to the planet carrier C of the compound planetary gear set.

상기 복합 유성기어 세트(T4)는 제1 선기어(S1), 제2 선기어(S2), 유성 캐리어(C) 및 링기어(R)로 이루어진다. 여기서 상기 제1 선기어(S1)는 상기 종동 풀리(D2)와 직결되고, 상기 링기어(R)는 출력축(20)과 직결되며, 상기 유성 캐리어(C)는 제1 브레이크(B1)를 통해 변속기 케이스(30)와 가변 연결되고, 상기 제2 선기어(S2)는 제2 브레이크(B2)를 통해 변속기 케이스(30)와 가변 연결되며, 상기 유성 캐리어(C)와 링기어(R)의 사이를 선택적으로 연결 또는 해제하는 다이렉트 클러치(Cdr)는 연결 작동 시 4개의 회전요소를 일체로 회전하도록 하는 클러치로서 4개의 회전 요소 중 어느 2개의 회전 요소를 가변 연결하는 기능을 한다. 이때, 본 실시예에서는 도 2에 도시한 바와 같이 유성 캐리어(C)와 링기어(R)를 가변 연결하도록 하는 것을 예시한다.The composite planetary gear set T4 includes a first sun gear S1, a second sun gear S2, a planet carrier C and a ring gear R. Here, the first sun gear S1 is directly connected to the driven pulley D2, the ring gear R is directly connected to the output shaft 20, and the planet carrier C is connected to the transmission through the first brake B1. Variablely connected to the case 30, the second sun gear (S2) is variably connected to the transmission case 30 through the second brake (B2), and between the planet carrier (C) and the ring gear (R) The direct clutch Cdr, which selectively connects or disconnects, serves to variably connect any two of the four rotating elements as a clutch for integrally rotating the four rotating elements in the connecting operation. In this case, as shown in FIG. 2, the planetary carrier C and the ring gear R are variably connected.

따라서, 복합 유성기어 세트(T4)에서 전진 3단을 구현할 수 있게 되며 후진단은 복합 유성기어 세트(T4)의 유성 캐리어(C)로 제1 외접 기어(G1) 및 제2 외접 기어(G2)에 의해 역회전 동력이 입력되어 링기어(R)가 역회전 출력되도록 한다. 또한, 상기 제1 외접 기어(G1)는 상기 구동 풀리(D1) 축 상에 배치되어 리버스 클러치(Cr)에 의해 구동 풀리(D1) 축과 가변 연결되고 제2 외접 기어(G2)는 제1 외접 기어(G1)와 상시 물려 있으며 상기 유성 캐리어(C)와 연결되도록 한다.
Accordingly, it is possible to implement three forward stages in the composite planetary gear set T4 and the reverse stage is the planetary carrier C of the composite planetary gear set T4 and the first external gear G1 and the second external gear G2. By the reverse rotational power is input so that the ring gear (R) is output in reverse rotation. In addition, the first external gear G1 is disposed on the drive pulley D1 axis to be variably connected to the drive pulley D1 axis by a reverse clutch Cr, and the second external gear G2 is connected to the first external gear. It is always in bite with the gear G1 and is connected to the planet carrier C.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 3단 무단 변속기에 적용되는 마찰 요소 작동표이다. 도 3을 참조하면, 전진 1속의 경우, 제1 브레이크(B1)를 작동 제어하게 된다. 이때, 유성 캐리어(C)는 고정 요소로 작동하고, 제1 선기어(S1)가 입력 요소로 작동하여 링기어(R)를 통하여 출력축(20)으로 회전 동력이 출력된다.3 is a friction element operation table applied to a three-speed continuously variable transmission for a vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, in the case of the first forward speed, the first brake B1 is operated and controlled. In this case, the planetary carrier C operates as a fixed element, and the first sun gear S1 operates as an input element so that rotational power is output to the output shaft 20 through the ring gear R.

전진 2속의 경우, 제2 브레이크(B2)를 작동 제어하게 된다. 이때, 제2 선기어(S2) 및 제1 선기어(S1)가 고정 요소로 작동하고, 상기 유성 캐리어(C) 및 링기어(R)를 통하여 변속이 이루어진 후, 출력축(20)으로 2속의 속도비가 출력된다.In the case of the second forward speed, the second brake B2 is operated and controlled. At this time, the second sun gear (S2) and the first sun gear (S1) is operated as a fixed element, and after the shift is made through the planet carrier (C) and the ring gear (R), the speed ratio of the second speed to the output shaft (20) is Is output.

전진 3속의 경우, 다이렉트 클러치(Cdr)를 작동 제어하게 된다. 이때, 상기 다이렉트 클러치(Cdr)의 체결에 의해 상기 복합 유성기어 세트(T4)의 2개 요소 즉, 유성 캐리어(C) 및 링기어(R)가 직결되어 함께 회전하므로 상기 복합 유성기어 세트(T4)의 모든 회전 요소가 등속 회전하는 3속의 속도비가 링기어(R)를 통하여 출력축(20)으로 전달된다.In the third forward speed, the direct clutch Cdr is operated and controlled. At this time, two elements of the compound planetary gear set T4, that is, the planet carrier C and the ring gear R, are directly connected together and rotate together by the fastening of the direct clutch Cdr, so that the compound planetary gear set T4 is rotated together. The speed ratio of three speeds at which all the rotating elements of the constant rotation are the same speed is transmitted to the output shaft 20 through the ring gear (R).

후진 1속의 경우, 리버스 클러치(Cr)를 작동 제어하게 된다. 이때, 상기 리버스 클러치(Cr)의 체결에 의해 상기 입력축(10)과 제1 외접 기어(G1)가 직결된다. 따라서, 상기 제1 외접 기어(G1)와 치합되는 제2 외접 기어(G2)로 역회전 동력이 전달되어서 상기 유성 캐리어(C)로 입력이 된 후, 링기어(R)를 통하여 출력축(20)으로 후진 1속의 속도비가 출력된다.In the case of the reverse 1 speed, the reverse clutch Cr is operated and controlled. At this time, the input shaft 10 and the first external gear G1 are directly connected by the fastening of the reverse clutch Cr. Therefore, after the reverse rotational power is transmitted to the second external gear G2 meshed with the first external gear G1 and input to the planet carrier C, the output shaft 20 is connected through the ring gear R. The speed ratio of reverse 1 speed is output.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And all changes to the scope that are deemed to be valid.

10: 입력축
20: 출력축
30: 변속기 케이스
C: 유성 캐리어
Cdr: 다이렉트 클러치
Cr: 리버스 클러치
B1: 제1 브레이크
B2: 제2 브레이크
D1: 구동 풀리
D2: 종동 풀리
G1: 제1 외접 기어
G2: 제2 외접 기어
R: 링기어
S1: 제1 선기어
S2: 제2 선기어
T3: 무단 변속부
T4: 복합 유성기어 세트10: input shaft
20: output shaft
30: transmission case
C: Planetary carrier
Cdr: Direct Clutch
Cr: reverse clutch
B1: first brake
B2: second brake
D1: drive pulley
D2: driven pulley
G1: first external gear
G2: second external gear
R: Ring Gear
S1: 1st sun gear
S2: 2nd sun gear
T3: continuously variable transmission
T4: Composite Planetary Gear Set

Claims (7)

입력축;
상기 입력축으로부터 회전 동력을 제공받는 구동 풀리와 종동 풀리가 벨트로 연결되어서 직경 가변으로 인하여 무단 변속이 이루어지도록 형성되는 무단 변속부;
4개의 회전 요소로 이루어지고 이 중 어느 하나의 회전 요소가 상기 무단 변속부와 직결되고 다른 하나의 회전 요소가 출력축에 직결되는 복합 유성기어 세트;
상기 입력축 상에 배치되는 제1 외접 기어; 및
상기 제1 외접 기어와 치합되는 제2 외접 기어를 포함하고,
상기 제2 외접 기어는 상기 복합 유성기어 세트의 유성 캐리어에 직결되는 것을 특징으로 하는 차량용 3단 무단 변속기.Input shaft;
A continuously variable transmission unit in which a driving pulley and a driven pulley which receive rotational power from the input shaft are connected by a belt to form a continuously variable transmission due to a variable diameter;
A composite planetary gear set having four rotary elements, any one of which is directly connected to the continuously variable transmission, and another one of which is directly connected to the output shaft;
A first external gear disposed on the input shaft; And
A second external gear meshed with the first external gear,
And the second external gear is directly connected to the planet carrier of the composite planetary gear set. 제1항에 있어서,
상기 복합 유성기어 세트는 상기 종동 풀리에 직결되는 제1 선기어, 변속기 케이스에 가변 고정되는 제2 선기어, 상기 변속기 케이스에 가변 고정되는 유성 캐리어, 상기 출력축에 직결되는 링기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 3단 무단 변속기.The method of claim 1,
The composite planetary gear set includes a first sun gear directly connected to the driven pulley, a second sun gear variably fixed to a transmission case, a planetary carrier variably fixed to the transmission case, and a ring gear directly connected to the output shaft. 3-speed continuously variable transmission. 제2항에 있어서,
상기 유성 캐리어는 제1 브레이크에 의하여 상기 변속기 케이스와 가변 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 3단 무단 변속기.3. The method of claim 2,
And the planetary carrier is variably fixed to the transmission case by a first brake. 제3항에 있어서,
상기 유성 캐리어는 상기 제2 외접 기어와 직결되는 것을 특징으로 하는 차량용 3단 무단 변속기.The method of claim 3,
And the planetary carrier is directly connected to the second external gear. 제4항에 있어서,
상기 제2 선기어는 제2 브레이크에 의하여 상기 변속기 케이스와 가변 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 3단 무단 변속기.5. The method of claim 4,
And the second sun gear is variably fixed to the transmission case by a second brake. 제5항에 있어서,
상기 유성 캐리어와 링기어는 다이렉트 클러치에 의해 동시에 직결되어서 출력축에 가변 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 3단 무단 변속기.The method of claim 5,
And the planetary carrier and the ring gear are connected directly to each other by a direct clutch and variably connected to the output shaft. 제6항에 있어서,
상기 제1 외접 기어는 리버스 클러치에 의해 상기 입력축과 가변 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 3단 무단 변속기.
The method according to claim 6,
And the first external gear is variably connected to the input shaft by a reverse clutch.
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