KR100256579B1 - 차량용 무단 변속장치 - Google Patents

Abstract

구성이 간단하면서도 4륜 구동을 실현할 수 있으며, 센터 디프렌셜의 적용으로 전, 후륜에 걸리는 부하에 따라 적절한 동력분배가 이루어질 수 있도록 한 차량용 무단 변속장치를 제공할 목적으로; 엔진의 출력단과 연결되어 엔진으로부터 출력되는 회전동력의 토오크를 변환하여 출력하는 발진수단과; 상기 발진수단의 후측 출력단에 배치되어 차량의 전, 후진 방향을 제어하는 전, 후진 제어수단과; 상기 전, 후진 제어수단의 출력측에 배치되어 무단 변속을 행하는 무단 변속수단과; 상기 무단 변속수단의 출력측에 배치되어 전, 후륜측으로 동력을 차동 분배하는 센터 디프렌셜과; 상기 센터 디프렌셜로부터 동력을 전달받아 좌,우 전륜으로 동력을 차동 분배하는 전륜 디프렌셜과; 상기 센터 디프렌셜로부터 동력을 전달받아 좌, 우 후륜으로 동력을 차동 분배하는 후륜 디프렌셜과; 를 포함하여 이루어지는 차량용 무단 변속장치를 제공한다.

Description

차량용 무단 변속장치

본 발명은 차량용 무단 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구성이 간단하면서도 4륜 구동을 실현할 수 있으며, 우수한 가속성능과, 연비를 높일 수 있는 차량용 무단 변속장치에 관한 것이다.

차량의 변속장치는 엔진의 구동력을 구동륜에 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.

그리고 상기와 같은 무단 변속장치를 이용하여 전륜 또는 후륜을 구동시키고, 필요에 따라서는 4륜 구동을 실시할 수 있도록 하고 있다.

그러나 상기와 같이 4륜 구동을 위하여는 복잡한 구성으로 이루어지게 되어 그 제작이 용이하지 못하고, 제조원가를 상승시킨다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 구성이 간단하면서도 4륜 구동을 실현할 수 있으며, 센터 디프렌셜의 적용으로 전,후륜에 걸리는 부하에 따라 적절한 동력분배가 이루어질 수 있도록 한 차량용 무단 변속장치를 제공함에 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 엔진의 출력단과 연결되어 엔진으로부터 출력되는 회전동력의 토오크를 변환하여 출력하는 발진수단과; 상기 발진수단의 후측 출력단에 배치되어 차량의 전, 후진 방향을 제어하는 전, 후진 제어수단과; 상기 전, 후진 제어수단의 출력측에 배치되어 무단 변속을 행하는 무단 변속수단과; 상기 무단 변속수단의 출력측에 배치되어 전, 후륜측으로 동력을 차동 분배하는 센터 디프렌셜과; 상기 센터 디프렌셜로부터 동력을 전달받아 좌,우 전륜으로 동력을 차동 분배하는 전륜 디프렌셜과; 상기 센터 디프렌셜로부터 동력을 전달받아 좌, 우 후륜으로 동력을 차동 분배하는 후륜 디프렌셜과; 를 포함하여 이루어지는 차량용 무단 변속장치를 제공한다.

제1도는 본 발명에 의한 제1 실시예의 무단 변속장치 구성도,

제2도는 본 발명에 적용되는 무단 변속기구의 단면도,

제3도는 본 발명에 의한 제2 실시예의 무단 변속장치의 구성도,

제4도는 본 발명에 의한 제3 실시예의 무단 변속장치의 구성도,

제5도는 본 발명에 의한 제4 실시예의 무단 변속장치의 구성도,

제6도는 본 발명에 의한 제5 실시예의 무단 변속장치의 구성도,

제7도는 본 발명에 의한 제6 실시예의 무단 변속장치의 구성도이다.

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

제1도는 본 발명에 의한 무단 변속장치의 구성도로서, 엔진(2)으로부터 발생된 회전동력은 이의 출력단에 배치된 발진수단(4)인 토셔널 댐퍼에 전달된다.

상기에서 발진수단(4)는 엔진(2)의 회전동력을 전달 및 차단하거나 토오크 변환이 이루어질 때의 비틀림 진동을 흡수하는 수단으로서, 흔하게는 토오크 컨버터 또는 토셔널 댐퍼를 예로 들수가 있으며, 이들 중 그 어느 것을 사용하여도 좋으나, 본 발명의 제1 실시예에서는 토셔널 댐퍼를 적용한 것으로 예시하였다.

그리고 발진수단(4)의 출력단을 형성하는 제1축(6)상에 배치되는 전, 후진 제어수단(8)는 동기장치로 이루어지는데, 이의 전, 후진 제어수단(8)은 제1축(6)상에 이의 축과 연동되는 클러치 허브(12)를 포함하는 슬리이브(14)와, 이의 클러치 허브(12) 좌우측으로 전, 후진용 클러치 기어(16)(18)가 일체로 형성되는 전, 후진 입력기어(20)(22)로 이루어진다.

또한, 상기 제1축(6)과 평행하게 배치되는 제2축(24)에는 상기 전, 후진 입력기어(20)(22)와 치합되는 전, 후진 기어(26)(28)가 형성된다.

물론 상기 후진 입력기어(22)와 후진 기어(28) 사이에는 아이들링 기어(30)가 배치됨은 물론이다.

이에 따라 슬리이브(14)가 전진용 클러치 기어(16)와 치합되면 전진 입력기어(20)를 구동시키게 되고, 후진용 클러치 기어(18)와 치합되면 후진 입력기어(22)를 구동시킴으로써, 전, 후진 제어를 하게 된다.

그리고 상기 전, 후진 제어수단(8)의 출력단인 제2축(24)의 말단부와 상기 제2축(24)과 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되는 제3축(32)상에 배치되는 무단 변속수단(34)는 상기 제2축(24)에 장착되는 구동풀리(36)와, 제3축(32)상에 배치되는 종동풀리(38)와, 상기 양 풀리(36)(38)를 연결하는 벨트(40)를 포함하여 이루어진다.

상기에서 구동 및 종동풀리(36)(38)는 엔진(2)의 구동력에 의하여 발생되는 유압에 의하여 제어되면서 그의 외경이 가변되어 변속작용을 행할 수 있게 되는데, 제2도는 그것을 가능하게 하는 일 실시예의 구성을 보여주고 있다.

즉, 구동풀리(36)는 고정측 풀리(42)와 가변측 풀리(44)로 이루어지는데, 상기 가변측 풀리(44)는 제2축(24)상에서 좌우 이동할 수 있는 상태로 결합되고 있다.

그리고 상기 가변측 풀리(44)측에는 케이싱 부재(46)가 설치되어 이들 사이에 유압 쳄버(48)를 형성하고 있으며, 이 유압쳄버(48)는 제2축(24)에 형성된 유로(50)를 통하여 엔진의 구동력에 의해 생성되는 압력유체가 공급될 수 있도록 되어 있다.

그리고 종동풀리(38)는 상기와 마찬가지로 고정측 풀리(52)와 가변측 풀리(54)로 이루어지되, 상기 고정측 풀리(52)가 제3축(32)에 일체로 형성된다.

또한, 가변측 풀리(54)는 상기 제3축(32)상에서 좌우 이동할 수 있도록 결합되고, 이의 가변측 풀리(54) 일측에는 케이싱 부재(56)가 설치되어 유압쳄버(58)를 형성하고 있으며, 상기 유압쳄버(58)에는 제3축(32)에 형성된 유로(60)를 통하여 엔진의 구동력에 의해 생성되는 압력유체가 공급될 수 있도록 되어 있다.

물론 상기 구동 및 종동풀리(36)(38)의 구성은 상기 구성에 한정되는 것은 아니고 이의 구성으로부터 용이하게 발명할 수 있는 것은 모두 포함한다.

그리고 상기 제3축(32)의 말단부에는 출력기어(62)가 장착되며, 이의 드라이브 기어(62)는 상기 제3축(32)과 평행하게 차체 길이방향으로 배치되는 제4축(64)상에 회전 가능하게 배치되는 제5축(66) 전단부에 형성되는 드라이븐 기어(68)와 치합되어 상기 제5축(66)의 말단부로 형성되는 센터 디프렌셜(70)로 동력을 전달하게 된다.

상기 센터 디프렌셜(70)은 공지에서와 같이, 4개의 구동 및 피동 피니언(72)(74),(76)(78)로 이루어지되, 상기 한쌍의 구동 피니언(72)(74)은 제5축(66)과 연결이 이루어지며, 피동 피니언(76)(78)중 어느 하나의 피동 피니언(78)은 상기 제4축(64)과 연결되어 전륜측으로 동력을 전달하게 되며, 나머지 하나의 피동 피니언(78)은 이에 일체로 형성되는 출력기어(80)를 통해 후륜측으로 동력을 전달하게 된다.

그리고 상기 제4축(64)으로부터 동력을 전달받는 전륜 디프렌셜(82)은 제4축(64)에 장착되어 있는 구동 피니언(84)과 디프렌셜 기어(86)가 치합되고, 이의 디프렌셜 기어(86)로 입력되는 회전동력은 4개의 베벨기어로 이루어지는 피니언(88)(90)(92)(94)의 작동에 의하여 좌,우 구동축(96)(98)을 통해 미도시한 전륜을 구동시키게 된다.

또한, 후륜 디프렌셜(100)은 상기 출력기어(80)를 통해 출력되는 회전동력을 제6축(102)을 통해 동력을 전달받아 분배하게 되는데, 상기 제6축(102)은 차체 길이방향으로 배치되어 그 전단부에 형성되는 기어(104)가 출력기어(80)와 치합되고, 후단으로 장착되어 있는 구동 피니언(106)이 디프렌셜 기어(108)과 치합되어 동력을 전달하게 된다.

상기와 같이 디프렌셜 기어(108)를 통해 입력되는 회전동력은 4개의 베벨기어로 이루어지는 피니언(110)(112)(114)(116)의 작동에 의하여 좌,우 구동축(118)(120)을 통해 미도시한 전륜을 구동시키게 된다.

상기에서 센터 디프렌셜(70) 및 전, 후 디프렌셜(82)(100)는 상기한 바와 같이 각각 4개의 베벨기어로 이루어지는 것으로서, 피동측에 걸리는 부하에 따라 차동적으로 동력을 분배하는 공지의 것이므로 상세한 작동설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 무단 변속장치는, 발진수단(4)로부터 출력되는 회전동력은 전, 후진 제어수단(8)에서 전, 후진이 결정되어 무단 변속수단(34)으로 전달된다.

그러면 이의 회전동력은 무단 변속수단(34)의 구동풀리(36)와 종동풀리(38)의 외경변화에 따라 무단 변속이 이루어지데 된다.

즉, 상기 무단 변속수단(34)의 회전속도 변화조건은, 첫째, 구동풀리(36)와 종동풀리(38)의 외경이 동일할 때와, 둘째 구동풀리(36)의 외경이 종동풀리(38)의 직경 보다 큰 경우와, 셋째 구동풀리(36)의 직경이 종동풀리(38)의 직경보다 작은 경우로 나누어 생각할 수 있다.

첫째 조건으로 구동 및 종동풀리(36)(38)의 외경이 동일한 경우에는 1 : 1의 변속비를 갖게된다.

그리고 둘째로 구동풀리(36)의 외경이 종동풀리(38)의 직경 보다 큰 경우에는 구동풀리(36)의 회전수 보다 종동풀리(38)의 회전수가 커지기 때문에 증속이 이루어지게 되며, 셋째 구동풀리(36)의 외경이 종동풀리(38)의 직경 보다 작아지는 경우에는 구동풀리(36)의 회전수가 종동풀리(38)의 회전수 보다 작아지기 때문에 감속이 이루어지게 되는 것이다.

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

상기와 같이 무단 변속이 이루어진 회전동력은 센터 디프렌셜(70)로 전달되어 전, 후륜으로부터 입력되는 부하 조건에 따라 차등 분배 또는 동속의 상태로 전, 후륜 디프렌셜(82)(100)로 분배되어 전, 후륜을 구동하게 되는 것이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예를 도시한 것으로서, 이는 상기 제1 실시예에 있어서, 발진수단(4)을 토오크 컨버터로 적용하고, 전, 후진 제어수단(8)을 멀티 클러치 형태로 형성한 것이다.

상기에서 발진수단(4)으로 사용되는 토오크 컨버터는 공지의 것인 바, 상세한 설명은 생략하며, 상기 전, 후진 제어수단(8)은 제1축(6)상에 이의 축(6)과 전, 후진 입력기어(20)(22)를 선택적으로 연결시켜 주는 제1, 2 마찰부재(120)(122)와, 상기 제2축(24)상에 배치되어 상기 전,후진 입력기어(20)(22)와 치합되는 전, 후진 기어(26)(28)를 포함하여 이루어진다.

따라서 상기 제1, 2 마찰부재(120)(122)의 선택적인 작동으로 전, 후진 제어가 이루어지게 되는 것이다.

도 4는 본 발명에 의한 제3 실시예를 도시한 것으로서, 이는 상기 제2 실시예에 있어서, 전, 후진 제어수단(8)을 더블 피니언 유성기어셋트로 형성한 것이다.

즉, 선기어(124)가 상기 제1축(6)과 직결되며, 링기어(126)는 제3 마찰부재(128)를 개재시켜 가변적으로 상기 제1축(6)과 연결되어 선택적으로 입력요소로 작용할 수 있도록 하였으며, 제4 마찰부재(130)를 통해 변속기 하우징(132)과 가변적으로 연결되어 반력요소로 작용할 수 있도록 하였다.

또한, 상기 선기어(124)와 링기어(126) 사이에 치합되는 제1,2 피니언(134)(136)을 연결하는 유성캐리어(138)는 제1축(6)와 연결되어 출력요소로 작용하게 된다.

상기에서 제3 마찰부재(128)는 클러치 수단으로 통상의 다판 클러치가 사용될 수 있으며, 제4 마찰부재(130)는 브레이크 수단으로 통상의 밴드 브레이크가 사용될 수 있다.

상기의 구성에 의하여 제3 마찰부재(128)가 작동되면 직결되면서 전진이 이루어지고, 제4 마찰부재(130)가 작동되면 역회전의 출력이 이루어지면 후진이 이루어질 수 있게 되는데, 이의 전, 후진 작동관계는 공지기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

도 5는 본 발명에 의한 제4 실시예를 도시한 것으로서, 이는 상기 제3 실시예에 있어서, 무단 변속수단(34)을 마찰차로 형성한 것이다.

즉, 제1축(6)상에 한쌍의 곡면 마찰차(140)(142)와, 상기 곡면 마찰차(140)(142)의 외주 곡면부에 상호 보완적으로 마찰되면서 원동 곡면 마찰차(140)와 종동 곡면 마찰차(142)의 회전차를 가변시키는 한쌍의 중간 마찰차(144)(146)를 배치하여 이루어진다.

상기에서 원동 및 종동 곡면 마찰차(144)(146)는 서로 마주하는 부분의 외주연에 반원형의 곡면부가 이루어져 중간 마찰차(144)(146)의 전측부분이 원동 곡면마찰차(140)의 소직경부에 마찰되고, 후측부분이 종동 곡면 마찰차(142)의 대직경부와 접촉이 이루어지면 감속이 이루어지고, 상기와는 반대의 경우에 증속이 이루어지면서 무단 변속이 이루어지게 되는 것이다.

그리고 상기 피동 곡면 마찰차(142)의 일측부에는 드라이브 기어(148)를 형성하여 이의 드라이브 기어(148)를 통해 제출력이 이루어진다.

이에 따라 상기 제1,2,3 실시예의 제2축을 생략할 수 있게 되는 것이다.

도 6은 본 발명의 제5 실시예를 도시한 것으로서, 이는 무단 변속수단(34)을 상기 제4 실시예에서와 같이 마찰차 형태로 형성하되, 이의 무단 변속수단(34)을 제1축(6)상에 배치하고, 제2축(24)이 생략된 상태에서 동기장치로 이루어지는 전, 후진 제어수단(8)을 제1축(6)과 제3축(32)상에 배치한 것이다.

즉, 무단 변속수단(8)의 피동 곡면 마찰차(142)에서 연장되는 축(150)상에 상호 소정의 간격을 두고 전, 후진 입력기어(20)(22)를 형성하고, 제3축(32)상에 이의 축과 연동되는 클러치 허브(12)를 포함하는 슬리이브(14)와, 이의 클러치 허브(12) 좌우측으로 전, 후진용 클러치 기어(16)(18)가 일체로 형성되는 전, 후진기어(26)(28)로 이루어지는 것으로서, 이 동기기구의 작동은 제1 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

도 7은 본 발명에 의한 제6 실시예를 도시한 것으로서, 이는 상기 제5 실시예에 있어서, 동기기구 대신에 멀티 클러치를 적용한 것이다.

상기와 같이 이루어지는 제2 내지 제6 실시예의 전체적인 작동관계는 제1 실시예와 거일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이상에서 설명한바와 같이, 본 발명의 무단 변속장치는 구성이 간단하면서도 4륜 구동을 실현할 수 있으며, 또한, 센터 디프렌셜의 적용으로 전, 후륜에 걸리는 부하에 따라 적절한 동력분배가 이루어짐으로써, 동력 전달성능을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (12)

1. 엔진의 출력단과 연결되어 엔진으로부터 출력되는 회전 동력의 토오크를 변환하여 출력하는 토오크 컨버터로 이루어지는 발진수단과; 상기 발진수단의 후측 출력단에 배치되어 차량의 전,후진 방향을 제어하는 것으로, 동기기구로서, 제1축상에 이의 축과 연동되는 클러치 허브를 포함하는 슬리이브와, 이의 클러치 허브 좌우측에 전,후진용 클러치 기어가 일체로 형성되어 배치되는 전,후진 입력기어와, 상기 제1축과 평행하게 배치되는 제2축상에 배치되어 상기 전,후진 입력기어와 치합되는 전,후진 기어를 구비하며, 상기 후진 입력기어와 후진 기어 사이에 아이들링 기어가 배치되는 전, 후진 제어수단과; 상기 전,후진 제어수단의 출력측에 배치되어 무단 변속을 행하는 것으로, 제2축의 말단부에 배치되는 구동풀리와, 상기 제2축과 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되는 제3축상에 배치되는 종동풀리와, 상기 양 풀리를 연결하는 벨트를 구비하여 된 무단 변속수단과; 상기 무단 변속수단의 출력측에 배치되어 전,후륜측으로 동력을 차동 분배하는 것으로, 각각 한쌍의 구동 및 피동 피니언을 구비하여 이루어지되, 상기 한쌍의 구동 피니언은 제5축과 연결이 이루어지며, 피동 피니언중 어느 하나의 피동 피니언은 상기 제4축과 연결되어 전륜측으로 동력을 전달하게 되며, 나머지 하나의 피동 피니언은 이에 일체로 형성되는 출력기어를 통해 후륜측으로 동력을 전달할 수 있도록 구성되는 센터 디프렌셜과; 상기 센터 디프렌셜로부터 동력을 전달받아 좌,우 전륜으로 동력을 차동 분배하는 전륜 디프렌셜과; 상기 센터 디프렌셜로부터 동력을 전달받아 좌,우 후륜으로 동력을 차동 분배하는 후륜 디프렌셜;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
2. 청구항1에 있어서, 상기 발진수단은 토셔널 댐퍼를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
3. 제1항에 있어서, 전,후진 제어수단은 멀티 클러치 형태로서, 제1축상에 이의 축과 전,후진 입력기어를 선택적으로 각각 연결시켜 주는 마찰부재와, 제2축상에 배치되어 상기 전,후진 입력기어와 치합되는 전,후진 기어를 포함하여 이루어지며, 상기 후진 입력기어와 후진 기어 사이에 아이들링 기어가 배치됨을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
4. 청구항1에 있어서, 전,후진 제어수단은 더블 피니언 유성기어셋트로서, 선기어가 상기 입력측 제1축과 직결되며, 링기어가 2개의 마찰부재를 개재시켜 제1축과 변속기 하우징에 가변적으로 연결되고, 유성 캐리어는 출력측 제1축과 연결되어 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
5. 청구항1에 있어서, 무단 변속수단은 한쌍의 곡면 마찰차와, 상기 곡면 마찰차의 외주 곡면부에 상호 보완적으로 마찰되면서 원동 곡면 마찰차와 종동 곡면 마찰차의 회전차를 가변시키는 한쌍의 중간 마찰차를 배치하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
6. 청구항1에 있어서, 전,후진 제어수단은 동기기구, 무단 변속수단은 벨트기구, 후륜 구동 단속수단은 다판 클러치로 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
7. 청구항1에 있어서, 전,후진 제어수단은 동기기구로서 제1축과 제2축상에 배치되고, 무단 변속수단은 벨트기구로서 제2축과 제3축상에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
8. 청구항1에 있어서, 전,후진 제어수단은 멀티 클러치 기구로서 제1축과 제2축상에 배치되고, 무단 변속수단은 벨트기구로서 제2축과 제3축상에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
9. 청구항1에 있어서, 전,후진 제어수단은 더블 피니언 유성기어셋트로서, 제1축상에 배치되고, 무단 변속수단은 벨트기구로서 제1축과 제3축상에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
10. 청구항1에 있어서, 전,후진 제어수단은 더블 피니언 유성기어셋트로서 제1축상에 배치되고, 무단 변속수단은 마찰차로서 제1축상에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
11. 청구항1에 있어서, 무단 변속수단은 마찰차 형태로서 제1축상에 배치되고, 전,후진 제어수단은 동기기구로서 제1축과 제3축상에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
12. 청구항1에 있어서, 무단 변속수단은 마찰차 형태로서 제1축상에 배치되고, 전,후진 제어수단은 멀티 클러치 기구로서 제1축과 제3축상에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.