KR100256587B1 - 차량용 무단 변속기 - Google Patents

Abstract

구성을 간단하면서도 무단 변속영역의 폭을 크게 할 수 있도록 하여 엔진의 동력을 효과적으로 이용하여 동력 전달성능을 향상시키고, 벨트가 분담하는 하중을 양분시켜 분담토록 함으로써, 내구성을 향상시킬 수 있는 차량용 무단 변속장치를 제공할 목적으로; 엔진의 출력단과 연결되는 발진기구와; 상기 발진기구의 후측 출력단에 배치되어 차량의 전,후진 방향을 제어하는 전, 후진 제어기구와; 상기 전,후진 제어기구의 출력단에 배치되어 저속 및 고속으로의 변속을 제어하는 변속 제어부와; 상기 전,후진 제어기구의 출력단에 배치되는 구동풀리와, 상기 구동풀리와 소정의 간격을 두고 이격되어 배치되는 종동풀리와, 상기 구동 및 종동풀리를 연결하는 벨트로 이루어져 이들 풀리의 직경 가변으로 무단 변속을 행하는 무단 변속부와; 베벨 기어식 디프렌셜 기어로 이루어져 상기 변속 제어부와 무단 변속부의 출력단으로부터 입력되는 회전동력을 합성 출력하는 동력 합성부와; 를 포함하여 이루어지는 차량용 무단 변속장치를 제공한다.

Description

차량용 무단 변속기

본 발명은 차량용 무단 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구성을 간단하면서도 무단 변속영역의 폭을 크게 할 수 있도록 하여 엔진의 동력을 효과적으로 이용하여 동력 전달성능을 향상시키고, 벨트가 분단하는 하중을 양분시켜 분담토록 함으로써, 내구성을 향상시킬 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.

그러나 상기와 같이 벨트와 직경의 가변되는 풀리만을 이용하는 무단 변속부를 사용하는 무단 변속장치에 있어서는 그 무단 변속영역이 크게 한정되어 엔진의 동력을 효과적으로 이용하지 못한다는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 모든 회전 동력의 하중이 하나의 벨트에 의하여 전달됨으로써, 이에 따른 벨트의 수명이 단축됨은 물론 내구성을 크게 기대할 수 없다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 보다 구성을 간단하면서도 무단 변속영역의 폭을 크게 할 수 있도록 하여 엔진의 동력을 효과적으로 이용할 수 있도록 한 차량용 무단 변속장치를 제공함에 있다.

또한, 상기 엔진의 동력을 효과적으로 이용함으로써, 동력성능을 향상시키고, 벨트가 분담하는 하중을 양분시켜 분담토록 함으로써, 내구성을 향상시킬 수 있는 차량용 무단 변속장치를 제공함에 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 엔진의 출력단과 연결되는 발진기구와; 상기 발진기구의 후측 출력단에 배치되어 차량의 전,후진 방향을 제어하는 전, 후진 제어기구와; 상기 전, 후진 제어기구의 출력단에 배치되어 저속 및 고속으로의 변속을 제어할 수 있는 변속 제어부와; 상기 전,후진 제어기구의 출력단에 배치되는 구동풀리와, 상기 구동풀리와 소정의 간격을 두고 이격되어 배치되는 종동풀리와, 상기 구동 및 종동풀리를 연결하는 벨트로 이루어져 이들 풀리의 직경 가변으로 무단 변속을 행하는 무단 변속부와; 베벨 기어식 디프렌셜 기어로 이루어져 상기 변속 제어부와 무단 변속부의 출력단으로부터 입력되는 회전동력을 합성 출력하는 동력 합성부와; 를 포함하여 이루어지는 차량용 무단 변속장치를 제공한다.

제1도는 본 발명에 의한 제1 실시예의 무단 변속장치 구성도,

제2도는 본 발명에 적용되는 무단 변속부의 단면도,

제3도는 본 발명에 의한 제2 실시예의 무단 변속장치 구성도,

제4도는 본 발명에 의한 제3 실시예의 무단 변속장치 구성도,

제5도는 본 발명에 의한 제4 실시예의 무단 변속장치 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 발진기구(4)인 토오크 컨버터에 전달된다.

상기에서 발진기구(4)는 엔진(2)의 회전동력을 전달 및 차단하거나 토오크 변환이 이루어질 때의 비틀림 진동을 흡수하는 기구로서, 흔하게는 토오크 컨버터또는 토셔널 댐퍼를 예로들수가 있으며, 이들 중 그 어느 것을 사용하여도 좋으나, 본 발명에서는 토오크 컨버터를 적용한 것으로 예시하였다.

그리고 발진기구(4)의 출력단을 형성하는 입력축(6)상에 배치되는 전,후진 제어기구(8)는 더블 피니언 유성기어 셋트가 적용되는데, 이의 선기어(10)가 상기 입력축(6)과 직결되며, 링기어(12)는 제1 마찰부재(14)를 개재시켜 가변적으로 상기 입력축(6)과 연결되어 선택적으로 입력요소로 작용할 수 있도록 하였으며, 제2 마찰부재(16)를 통해 변속기 하우징(18)과 가변적으로 연결되어 반력요소로 작용할 수 있도록 하였다.

또한, 상기 선기어(10)와 링기어(12) 사이에 치합되는 제1,2 피니언(20)(22)을 연결하는 유성캐리어(24)는 제1 동력전달부재(26)와 연결되어 출력요소로 작용하게 된다.

상기에서 제1 마찰부재(14)는 클러치 수단으로 통상의 다판 클러치가 사용될 수 있으며, 제2 마찰부재(16)는 브레이크 수단으로 통상의 밴드 브레이크가 사용될 수 있다.

그리고 상기 제1 동력 전달부재(26)상에는 변속 제어부(28)가 배치되는데, 이는 일반적인 수동 변속기의 동기장치로 이용되는 싱크로나이저 기구로서, 클러치 허브(30)가 상기 제1 동력전달부재(26)상에 일체로 형성되고, 이의 허브(30)의 외주연으로 전, 후 이동 가능하게 슬리이브(34)가 결합된다.

또한, 상기 클러치 허브(30)의 양측으로는 상기 슬리이브(34)의 전후 이동에 의하여 선택적으로 치합되는 클러치 기어(36)(38)를 포함하는 저속 및 고속 입력기어(40)(42)가 제1 동력전달부재(26)와는 회전 간섭됨이 없이 배치된다.

이에 따라 상기 슬라이브(34)를 저속측으로 이동시키면 이의 슬리이브(34)가 저속용 클러치 기어(36)와 치합되면서 동력을 전달하고, 슬리이브(34)를 고속측으로 이동시키면 이의 슬리이브(36)가 고속용 클러치 기어(38)와 치합되면서 동력을 전달하게 된다.

그리고 상기 제1 동력전달부재(26)의 단부와, 이의 제1 동력전달부재(26)와 소정의 간격을 두고 이격되는 제2 동력전달부재(44)상에 배치되는 무단 변속부(46)는 상기한 제1 동력전달부재(26)의 후단부에 연결되는 구동풀리(48)와, 제2 동력전달부재(44)에 배치되는 종동풀리(50)와, 상기 양 풀리(48)(50)를 연결하는 벨트(52)를 포함하여 이루어진다.

상기에서 구동 및 종동풀리(48)(50)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, 구동 풀리(48)는 고정측 풀리(54)와 가변측 풀리(56)로 이루어지는데, 고정측 풀리(54)는 제1 동력전달부재(26)과 일체로 형성되어 있으며, 가변측 풀리(56)는 이 제1 동력전달부재(26)상에서 좌우 이동할 수 있는 상태로 결합되고 있다.

상기 가변측 풀리(56)측에는 케이싱 부재(58)가 설치되어 이들 사이에 유압쳄버(60)를 형성하고 있다.

이 유압쳄버(60)는 제1 동력전달부재(26)에 형성된 유로(62)를 통하여 엔진의 구동력에 의해 생성되는 압력유체가 공급될 수 있도록 되어 있다.

그리고 종동풀리(50)는 상기와 마찬가지로 고정측 풀리(64)와 가변측 풀리(66)로 이루어지되, 상기 고정측 풀리(64)가 제2 동력전달부재(52)에 일체로 형성된다.

또한, 가변측 풀리(66)는 상기 제2 동력전달부재(44)상에서 좌우 이동할 수 있도록 결합되고, 이의 가변측 풀리(66)에는 케이싱 부재(68)가 개재되어 유압쳄버(70)를 형성하고 있으며, 상기 유압쳄버(70)에는 제2 동력전달부재(44)에 형성된 유로(72)를 통하여 엔진의 구동력에 의해 생성되는 압력유체가 공급될 수 있도록 되어 있다.

물론 상기 구동 및 종동풀리(48)(50)의 구성은 상기 구성에 한정되는 것은 아니고 이의 구성으로부터 용이하게 발명할 수 있는 것은 모두 포함한다.

그리고 상기 무단 변속부(46)의 출력단인 제2 동력전달부재(44)상에 배치되어 상기 변속 제어부(28)의 출력측과 연결되는 동력 합성부(74)는 베벨기어식 디프렌셜기어로 이루어진다.

즉, 케이스(75) 내부 양측에는 사이드 피니언(76)(78)이 배치되어 일측 사이드 피니언(76)은 상기 제2 동력전달부재(44)와 연결되고, 타측 사이드 피니언(78)은 출력요소로서 제3 동력전달부재(80)와 연결되며, 이의 선단에 배치되는 출력기어(82)는 트랜스퍼 기어축(84)과 디프렌셜(86)을 통해 미도시한 구동축으로 동력을 전달하게 된다.

그리고 상기 사이드 피니언(76)(78) 사이에 피니언(88)(90)이 배치되어 케이스와 연결이 이루어지며, 상기 케이스(75)의 양측단에는 저속 및 고속기어(92)(94)를 형성하여 상기 변속 제어부(28)의 저속 및 고속 입력기어(40)(42)와의 사이에 아이들링 기어(96)(98)를 개재시켜 연결된다.

이에 따라 상기 동력 합성부(74)에서는 무단 변속부(46)를 통해 입력되는 회전동력을 변속 제어부(28)로부터 입력되는 회전수에 따라 무단 변속의 폭을 증대시키게 되는 것이다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 무단 변속장치는, 운전자가 먼저 저속으로 주행할 것인가, 고속으로 주행할 것인가를 결정하고, 미도시한 셀렉터 레버를 주행 "D" 레인지로 선택하면 제1 마찰부재(14)를) 작동 제어하게 된다.

그러면 입력축(6)의 동력이 선기어(10)과 링기어(12)를 통해 입력됨으로써, 더블 피니언 유성기어셋트가 직결되면서 유성캐리어(24)와 제1 동력 전달부재(26)를 통해 정회전 동력을 출력시키게 된다.

이와 같이 정,역회전 제어기구(8)로부터 동력이 출력되면, 이의 회전동력은 일부가 변속 제어부(28)를 통해 동력 합성부(74)로 입력된다.

그리고 이와 동시에 무단 변속부(46)로 입력되어 구동풀리(48)와 종동풀리(50)의 외경변화에 따라 무단 변속이 이루어져 동력 합성부(74)의 일측 사이드 피니언(76)를 통해 입력이 이루어진다.

상기에서 변속 제어부(28)의 작동설명은 상기에서 설명한바와 같이, 저속일 때에는 저속 입력기어(40)와 저속기어(92)를 통해 입력이 이루어지고, 고속 선택시에는 고속 입력기어(42)와 고속기어(94)를 통해 입력이 이루어진다.

그리고 무단 변속부(46)의 회전속도 변화조건은, 첫째, 구동풀리(48)와 종동풀리(50)의 외경이 동일할 때와, 둘째 구동풀리(48)의 외경이 종동풀리(50)의 직경보다 큰 경우와, 셋째 구동풀리(48)의 직경이 종동풀리(50)의 직경보다 작은 경우로 나누어 생각할 수 있다.

첫째 조건으로 구동 및 종동(48)(50)의 외경이 동일한 경우에는 1 : 1의 변속비를 갖게된다.

그리고 둘째로 구동풀리(48)의 외경이 종동풀리(50)의 직경 보다 큰 경우에는 구동풀리(48)의 회전수 보다 종동풀리(50)의 회전수가 커지기 때문에 증속이 이루어지게 되며, 셋째 구동풀리(48)의 외경이 종동풀리(50)의 직경 보다 작아지는 경우에는 구동풀리(48)의 회전수가 종동풀리(50)의 회전수 보다 작아지기 때문에 감속이 이루어지게 되는 것이다.

이러한 작용으로 주행레인지에서는 출발시점부터 고속 주행까지 변속단 구분이 없는 점진적인 변속이 이루어지면서 동력 합성부(74)로 입력이 이루어지게 되는 것이다.

그러면, 동력 합성부(74)에서는 무단 변속부(46)를 통해 입력되는 회전동력을 변속 제어부(28)로부터 입력되는 회전수에 따라 무단 변속의 폭을 증대시키게 되는 것이다.

즉, 일측 사이드 입력기어(76)로 입력되는 회전수와 케이스(75)를 구동시키는 회전수에 따라 출력측 사이드 피니언(78)으로 출력되는 변속폭은 상당히 커지는데, 이의 동력 합성부(74)로 이용되는 디프렌셜 기어의 작동은 공지기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

상기의 점을 고려하여 동력 합성부(74)로 입력되는 양측 회전 동력을 적절히 조절하면 원하는 무단 변속폭을 용이하게 얻을 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 의한 제2 실시예를 도시한 것으로서, 이는 변속 제어부(28)를 멀티 클러치 방식을 채택한 것으로서, 이는 저속 및 고속 입력기어(40)(42)를 제1 동력전달부재(26)와 각각의 클러치(100)(102)를 통해 가변적으로 연결하되 스프로켓으로 형성하고, 상기 저속 및 고속 입력기어(40)(42)와 저속 및 고속기어(42)를 각각 체인(106)(108)으로 연결한 것이다.

이에 따라 저속 및 고속으로의 전환시 클러치(100)(102)의 작동에 의하여 변환이 이루어지도록 한 것으로서, 이를 이용한 무단 변속과정은 제1 실시예와 동일하므로 생략한다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예를 도시한 것으로서, 이는 변속 제어부(28)를 상기 제1,2 실시예에서와는 달리 변속제어를 위한 하나의 회전동력만이 동력 합성부(74)로 입력되도록 한 것이다.

즉, 변속 제어 입력기어(110)를 제1 동력 전달부재(26)와 클러치(112)로 연결하고, 동력 합성부(74)의 케이스(75)에 형성되는 변속제어 기어(114)와 체인(116)으로 연결한 것이다.

그리고 도 5는 본 발명의 제4 실시예를 도시한 것으로서, 이는 변속 제어부(28)를 제3 실시예에서와 같이, 변속제어를 위한 하나의 회전동력만이 동력 합성부(74)로 입력되도록 한 것으로서, 기어 전동으로 입력이 이루어지도록 한 것이다.

즉, 변속 제어 입력기어(120)를 제1 동력 전달부재(26)와 클러치(122)로 연결하고, 동력 합성부(74)의 케이스(75)에 형성되는 변속제어 기어(124)와 아이들링기어(126)를 개재시켜 연결한 것이다.

상기와 같이 이루어지는 제3,4 실시예의 작동은 변속제어 입력이 한 개소로 이루어질 뿐 제1 실시예와 동일하므로 생략한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 무단 변속장치는 구성이 간단하면서도 무단 변속영역의 폭을 크게 할 수 있도록 하여 엔진의 동력을 효과적으로 이용할 수 있게 된다.

또한, 상기 엔진의 동력을 효과적으로 이용함으로써, 동력성능을 향상시키고, 벨트가 분담하는 하중을 양분시켜 변속 제어부와 분담토록 함으로써, 내구성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (7)

1. 엔진의 출력단과 연결되는 발진기구와; 상기 발진기구의 후측 출력단에 배치되어 차량의 전,후진 방향을 제어하는 것으로, 더블 피니언 유성기어셋트로 이루어지되, 선기어는 입력축과 직결되며, 링기어는 제1 마찰부재를 개재시켜 상기 입력축과 연결됨과 동시에 제2 마찰부재를 통해 변속기 하우징과 연결되며, 상기 선기어와 링기어 사이에 치합되는 제1,2 피니언을 연결하는 유성 캐리어는 제1 동력전달부재를 통해 무단 변속부와 연결되는 전, 후진 제어기구와; 상기 전,후진 제어기구의 출력단에 배치되어 저속 및 고속으로의 변속을 제어할 수 있는 것으로, 싱크로나이저 기구로서, 클러치 허브가 상기 제1 동력전달부재상에 일체로 형성되고, 이의 허브의 외주연으로 전,후 이동 가능하게 슬리이브가 결합되며, 상기 클러치 허브의 양측으로 상기 슬리이브의 전후 이동에 의하여 선택적으로 치합되는 클러치 기어를 구비하는 저속 및 고속 입력기어가 제1 동력전달부재와는 회전 간섭됨이 없이 배치되는 변속 제어부와; 상기 전,후진 제어기구의 출력단에 배치되는 구동풀리와, 상기 구동풀리와 소정의 간격을 두고 이격되어 배치되는 종동풀리와, 상기 구동 및 종동풀리를 연결하는 벨트로 이루어져 이들 풀리의 직경 가변으로 무단 변속을 향하는 무단 변속부와; 베벨 기어식 디프렌셜 기어로 이루어져 상기 변속 제어부와 무단 변속부의 출력단으로부터 입력되는 회전 동력을 합성 출력하는 것으로, 케이스 내부 양측에 사이드 피니언이 배치되어, 일측 사이드 피니언은 상기 제2 동력전달부재와 연결되고, 타측 사이드 피니언은 출력요소로서 제3 동력전달부재와 연결되며, 상기 사이드 피니언 사이에 피니언이 배치되어 케이스와 연결이 이루어지며, 상기 케이스의 에는 적어도 1개 이상의 변속 제어 기어를 형성하여 상기 변속 제어부의 변속 제어 입력기어와 연결되는 동력 합성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 무단 변속기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 마찰부재는 클러치 수단으로 다판 클러치를 포함하여 되고, 상기 제2 마찰부재는 브레이크 수단으로 밴드 브레이크를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 차량용 무단 변속기.
3. 청구항 1에 있어서, 변속 제어부는 저속과 고속 2개의 기어비로 동력 합성부에 입력될 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 차량용 무단 변속기.
4. 청구항 1 또는 3에 있어서, 상기 변속 제어부는 저속 및 고속 입력기어를 제1 동력전달부재와 각각의 클러치를 통해 가변적으로 연결하고, 상기 저속 및 고속 입력기어와 저속 및 고속 기어를 각각 체인으로 연결하여 구성한 것을 특징으로 하는 차량용 무단 변속기.
5. 청구항 1에 있어서, 변속 제어부는 1개의 기어비로 동력 합성부에 입력될 수 있도록 형성함을 특징으로 하는 차량용 무단 변속기.
6. 청구항 1 또는 5에 있어서, 변속 제어부는 변속 제어 입력기어를 제1 동력전달부재와 클러치로 연결하고, 동력 합성부의 케이스에 형성되는 변속 제어 기어와 체인으로 연결함을 특징으로 하는 차량용 무단 변속기.
7. 청구항 1 또는 5에 있어서, 변속 제어부는 하나의 변속 제어 입력기어를 제1 동력전달부재와 클러치로 연결하고, 동력 합성부의 케이스에 형성되는 변속 제어 기어와 아이들링 기어를 개재시켜 연결함을 특징으로 하는 차량용 무단 변속기.