KR0154062B1 - 차량용 무단 변속장치 - Google Patents

Abstract

외경이 가변되는 구동풀리와 피동풀리를 벨트로 연결하여 변속을 실현하면서 출발시 구동륜으로부터 변속장치로 전달되는 접지 저항을 차단시켜 출발 성능을 향상시키므로 엔진의 연비와 동력성능을 더욱 향상시키기 위하여, 엔진에서 출력되는 토오크 변동에 따라서 입력축의 비틀림 진동을 흡수하는 댐핑작용으로 토오크 변환시키는 토셔널 댐퍼와, 상기 토셔널 댐퍼와 직결되는 입력축에 장착되고 마찰부재의 선택적 작동에 의하여 차량의 전후진 방향을 결정하는 정역회전 제어수단과, 상기 정역회전 제어수단에서 결정된 정역회전의 출력을 구동풀리로 전달·차단하는 작용과, 상기 정역회전 제어수단에서 결정된 정역회전의 출력을 구동풀리와 피동풀리의 상대적 외경변환으로 벨트와의 접촉 반경 변화에 따른 변속 출력을 출력축으로 전달·차단하는 작용 중 어느 한 작용을 하는 동력연결부재와, 상기 동력연결부재에 의하여 출력축으로 전달되는 출력을 종감속시켜 양측으로 장착되는 구동축을 구동시키는 종감속수단을 포함하는 차량용 무단 변속장치.

Description

차량용 무단 변속장치

제1도는 본 발명에 관련하는 제1실시예의 구성도.

제2도는 본 발명에 적용되는 풀리 외경변위 발생수단의 단면도.

제3도는 본 발명에 관련하는 제2실시예의 구성도이다.

본 발명은 차량용 무단 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 출력 성능을 향상시켜 엔진의 연비 및 동력 성능을 향상시킬 수 있는 차량용 무단 변속장치에 관한 것이다.

차량의 변속장치는 엔진의 구동력을 구동륜에 전달하는 기능을 갖고 있으며, 이러한 변속장치에는 운전자의 의지대로 직접 변속단을 선택하는 수동 변속장치와, 차량의 주행 조건에 따라 자동적으로 변속이 이루어지는 자동 변속장치, 그리고 각 변속단 사이에 특정한 변속 영역없이 무한대의 단으로 변속이 이루어지는 무단 변속장치로 대별된다.

상기 무단 변속장치는 유압을 이용하는 자동 변속장치의 단점을 보완하여 연비 및 동력성능 그리고 중량면에서 큰 장점을 갖으며, 입력축과 출력축의 상대적인 회전비를 이용한다.

즉, 입력축에 장착되는 구동풀리와 출력축에 장착되는 피동풀리를 벨트로 연결하고 이들 구동풀리와 피동풀리를 유압제어하여 이들의 외경을 상대적으로 변화시키는 방식이 통상적으로 사용되고 있다.

이러한 무단 변속장치, 특히 F-F 방식 차량에 적용되는 무단 변속장치는 구동풀리와 피동풀리의 상대적인 외경변환과 벨트 전동으로 변속을 실현하는데, 입력축과 출력축이 각각 일체로 형성되어 출발시 구동륜의 접지 저항으로 인하여 출발 성능의 저하에 따른 엔진의 연비 및 동력 성능이 저하되는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 상기와 같이 외경이 가변되는 구동풀리와 피동풀리를 벨트로 연결하여 변속을 실현하면서 출발시 구동륜으로부터 변속장치로 전달되는 접지 저항을 차단시켜 출발 성능을 향상시키므로 엔진의 연비와 동력 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 차량용 무단 변속장치를 제공하는 것이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 차량용 무단 변속장치는 엔진에서 출력되는 토오크 변동에 따라서 입력축의 비틀림 진동을 흡수하는 댐핑작용으로 토오크 변환시키는 토셔널 댐퍼와, 상기 토셔널 댐퍼와 직결되는 입력축에 장착되고 마찰부재의 선택적 작동에 의하여 차량의 전후진 방향을 결정하는 정역회전 제어수단과, 상기 정역회전 제어수단에서 결정된 정역회전의 출력을 구동풀리로 전달·차단하는 작용과, 상기 정역회전 제어수단에서 결정된 정역회전의 출력을 구동풀리와 피동풀리의 상대적 외경변환으로 실현하는 변속 출력을 출력축으로 전달·차단하는 작용 중 어느 한 작용을 하는 동력연결부재와, 상기 동력연결부재에 의하여 출력축으로 전달되는 출력을 종감속시켜 양측으로 장착되는 구동축을 구동시키는 종감속수단을 포함한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의하여 보다 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 관련하는 제1실시예의 구성도로서, 도면 부호 1을 토셔널 댐퍼(1)라 지칭한다.

이 토셔널 댐퍼(1)는 토오크 변동에 따라 회전축의 비틀림 진동을 흡수하는 장치로서, 회전축 즉, 엔진(3)의 크랭크 축 주위에 고무나 실리콘 오일 등을 거쳐 질량이 되는 스틸제의 링을 설치하여 고무의 탄성이나 오일의 점도를 이용하여 비틀림 진동을 흡수한다.

이러한 토셔널 댐퍼(1)와 직결되는 입력축(5)에는 정역회전 제어수단(7)이 장착되며, 이 정역회전 제어수단(7)은 더블 피니언 유성기어 셋트로 구성된다.

상기 더블 피니언 유성기어 셋트, 즉 정역회전 제어수단(7)의 선기어(9)는 출력단으로서 제1동력전달부재(11)에 연결된다. 이 선기어(9)와 외접하는 인너·아웃 피니언 기어(13,15)를 연결하는 유성캐리어(17)는 그 일측으로 입력축(5)에 직결되고, 다른 일측으로 제1마찰부재(C)를 개재하여 제1동력전달부재(11)에 선택적으로 연결된다. 그리고 상기 유성캐리어(17)에 의하여 연결되는 아웃 피니언 기어(15)와 내접하는 링기어(19)는 제2마찰부재(B)에 의하여 변속기 하우징(21)과 선택적으로 연결된다.

상기한 제1마찰부재(C)는 더블 피니언 유성기어 셋트, 즉 정역회전 제어수단(7)의 입력단인 유성캐리어(17)를 선기어(9)가 연결된 제1동력전달부재(11)에 직결시키므로 유성기어 셋트가 록킹되어 정방향의 제어를 가능케 하며, 제2마찰부재(B)는 정역회전 제어수단(7)의 링기어(19)를 변속기 하우징(21)에 고정시켜 역방향의 제어를 가능케 한다.

또한 제1마찰부재(C)는 클러치 수단으로서 통상의 다판 클러치를 사용할 수 있으며, 제2마찰부재(B)는 브레이크 수단으로서 통상의 다판 클러치 또는 밴드 브레이크를 사용할 수 있다.

이와 같이 제1,2마찰부재(C,B)의 제어에 의하여 결정된 정역방향의 출력은 제1동력전달부재(11)를 통하여 구동풀리(23)로 전달되는 데, 이러한 제1동력전달부재(11)에는 출발시 구동륜의 접지 저항이 정역회전 제어수단(7)으로 전달되는 것을 차단시킨 후 서서히 작동시켜 출발 성능을 향상시키도록 동력연결부재(25)가 장착된다. 이 동력연결부재(25)는 클러치 수단으로서 다판 클러치를 사용함이 바람직하며, 일명 스타팅 클러치라 지칭한다.

상기 동력연결부재(25)로 동력을 전달받는 상기한 구동풀리(23)는 벨트(27)에 의하여 피동풀리(29)와 연결되며, 이들 구동풀리(23)와 피동풀리(29)는 각각 외경이 가변되면서 변속 작용을 실행한다.

제2도는 상기 변속 작용을 실행케 하는 풀리 외경 변위발생수단의 일실시예의 구성을 도시하고 있다.

즉, 구동풀리(23)는 고정측 풀리(31)와 가변측 풀리(33)로 구성되며, 고정축 풀리(31)는 동력연결부재(11)가 장착된 제1동력전달부재(11)와 일체로 형성되고, 가변측 풀리(33)는 제1동력전달부재(11)에서 직선왕복 이동할 수 있도록 볼 스플라인(34)으로 결합된다.

그리고 가변측 풀리(33)의 일측에는 케이싱 부재(35)가 가변측 풀리(33)의 일측과 유압 챔버(39)를 형성한다. 이 유압 챔버(39)는 제1동력전달부재(11)에 형성된 유로(41)로 연결되어 엔진의 구동력에 의하여 생성되는 압력유체를 공급받는다. 따라서 유압 챔버(39)내의 유압에 의해 벨트(27)가 걸리게 되는 구동풀리(23)의 직경이 변화된다.

또한 피동풀리(29)는 상기한 구동풀리(23)와 마찬가지로 고정측 풀리(43)와 가변측 풀리(45)로 구성되며, 고정측 풀리(43)는 출력축(47)과 일체로 형성된다.

그리고 가변측 풀리(45)는 상기 출력축(47)상에서 직선왕복 이동할 수 있도록 볼 스플라인(48)으로 결합되며, 가변측 풀리(45)의 일측에는 케이싱부재(49)가 설치되어 가변측 풀리(45)의 일측과 케이싱 부재(49)사이에는 유압챔버(53)를 형성하며, 이 유압 챔버(53)는 출력축(47)에 형성된 유로(55)와 연결되어 엔진(3)의 구동에 의하여 생성되는 압력 유체가 공급된다. 따라서 벨트(27)가 걸리는 피동풀리(29)의 직경이 변화된다.

또한, 상기 유압 챔버(53)내에는 탄성부재(56)을 개재시켜 구동 및 종동풀리(23)(29)와 벨트(27) 사이에 미끄럼이 발생하지 않도록 하였다.

상기 구동풀리(23)와 피동풀리(29)의 구성은 상기 구성에 한정되는 것은 아니고, 상기 구성으로부터 용이하게 발명할 수 있는 것을 모두 포함한다/

그리고 피동풀리(29)가 장착되는 출력축(47)에는 트랜스퍼 드라이브 기어(57)가 장착되며, 이 트랜스퍼 드라이브 기어(57)는 벨트(27)에 의하여 연결되는 구동풀리(23)와 피동풀리(39)에 의하여 출력되는 회전수를 감속시키는 종감속수단(59)과 연결된다.

이 종감속수단(59)은 감소기어(61)와 이에 치합되는 디프렌셜 기어(63)가 장착되는 차동장치(65)를 포함하여 구성된다.

상기 감속기어(61)는 트랜스퍼 드라이브 기어(57)에 치합되는 1차 감속기어(67)와 이 1차 감속기어(67)와 함께 회전하며 디프렌셜 기어(63)에 치합되는 2차 감속기어(69)로 구성된다.

그리고 차동장치(65)는 공지된 바와 같이, 트랜스퍼 케이스의 내부 좌우측에 배치되고 그 양단에 구동축(71,73)이 장착되는 한 쌍의 사이드 기어(75,77)와 이 사이드 기어(75,77)의 전후측 사이에 치합되는 한 쌍의 피니언 기어(79,81)로 구성된다.

이와 같이 이루어지는 무단 변속장치는 운전자가 셀렉트 레버(미도시)를 주 'D'레인지로 선택하게 되면 제1마찰부재(C)를 작동·제어하게 된다. 그러면 정역회전 제어수단(7)의 더블 피니언 유성기어 셋트가 록킹되면서 입력축(5)으로 전달되는 엔진(3)의 동력은 정역회전 제어수단(17)을 경유하여 제1동력전달부재(11)로 정방향의 회전 동력을 출력시키게 된다.

그러나 운전자가 셀렉트 레버로 후진 'R'레인지를 선택하게 되면 제1마찰부재(C)가 해제·제어되고, 제2마찰부재(B)가 작동·제어된다. 따라서 정역회전 제어수단(7)의 링기어(19)가 고정되면서 유성캐리어(17)로 전달되는 입력축(5)의 동력은 인너·아웃 피니언 기어(13,15)와 선기어(9)를 통하여 제1동력전달부재(11)로 역방향의 회전 동력을 출력시키게 된다.

상술한 바와 같이 주행 'D'레인지 및 후진 'R'레인지 선택시 정역회전 제어수단(7)에서 제1동력전달부재(11)로 정역회전의 동력이 출력되면, 클러치 수단인 동력연결부재(25)를 경유하여 벨트(27)로 연결된 구동풀리(23)와 피동풀리(29)의 외경변환에 따른 벨트(27)와의 접촉 반경의 변화로 변속이 이루어지게 된다.

이때, 동력연결부재(25)는 구동륜의 접지 저항을 극복하면서 결정된 정역회전의 동력을 구동풀리(23)로 서서히 전달되게 한다.

그리고 구동풀리(23)와 피동풀리(39)의 회전속도 변화조건은 첫째 구동풀리(23)와 피동풀리(29)의 외경이 동일한 경우와, 둘째 구동풀리(22)의 외경이 피동풀리(29)의 외경보다 큰 경우 그리고 셋째로 구동풀리(23)의 외경이 피동풀리(29)의 외경보다 작은 경우로 대별된다.

상기 회전속도 변화조건에서 첫째는 변속비가 1 : 1이 되며, 둘째는 구동풀리(23)의 회전수보다 피동풀리(29)의 회전수가 커지기 때문에 증속이 되고, 셋째는 구동풀리(23)보다 피동풀리(29)의 회전수가 작아지기 때문에 감속이 된다.

이러한 작용으로 주행 'D'레인지 및 후진 'R'레인지에서 출발시점부터 고속주행까지 변속단의 구분없이 점진적으로 변속이 이루어지게 된다.

그리고 상기 구동풀리(23)과 피동풀리(29)의 외경변화는 유압챔버(39,53)로 공급되는 유압에 따라 결정되는 데, 이러한 유압제어는 통상적으로 무단변속 차량에서 사용하고 있는 유압 제어시스템을 사용하는 것으로 가능하므로 그 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같은 작용으로 정역회전 제어수단(7)의 정역회전을 구동풀리(23)와 피동풀리(29)를 통하여 증감속하고, 이 출력이 출력축(47)의 트랜스퍼드라이브 기어(57)로 전달되면, 이와 치합된 제1,2감속기어(67,69)에 의하여 감속되고, 제2감속기어(69)와 치합된 디프렌셜 기어(63)를 통하여 차동장치(65)와 구동축(71,73)으로 전달된다.

한편 제3도는 본 발명에 따른 제2실시예의 구성도로서, 상기 제1실시예는 동력연결부재(25)를 정역회전 제어수단(7)과 구동풀리(23) 사이의 제1동력전달부재(11)에 장착하였으나, 제2실시예는 피동풀리(29)와 트랜스퍼 드라이브 기어(57) 사이의 출력축(47)에 장착한 것이다.

따라서 제1실시예의 동력연결부재(25)는 변속전 정역회전이 구동풀리(25)로 전달되는 것을 제어하지만, 제2실시예의 동력연결부재(25)는 변속된 정역회전이 종감속장치(59)로 전달되는 것을 제어한다.

따라서 주행 'D' 및 'R'레인지 선택시, 정역회전 제어수단(7)에서 결정된 정역회전의 동력은 벨트(27)로 연결되는 구동풀리(23)와 피동풀리(29)의 외경변환에 의하여 변속되고, 변속된 동력은 구동륜의 접지저항을 극복하면서 동력연결부재(25)에 의하여 트랜스퍼 드라이브 기어(57)로 서서히 전달되어, 감속기어(61) 및 차동장치(71)로 전달된다.

상기 동력연결부재(25)는 엔진(3)의 구동에 따라 발생되는 유압에 따라 작동 해제되는데, 이러한 유압제어는 통상적으로 사용하고 있는 유압제어시스템을 사용하는 것으로 가능하므로 그 상세한 설명은 생략한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 동력연결부재(25)로 정역회전 제어수단에 의하여 결정된 정역회전의 동력이 구동풀리로 전달되는 것을 제어하거나, 피동풀리에서 트랜스퍼 드라이브 기어로 전달되는 것을 제어하여 구동륜의 접지저항이 변속기로 전달되는 것을 차단시키고 차량을 출발시키므로 차량의 출발성을 향상시켜 연비와 동력성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 엔진에서 출력되는 토오크 변동에 따라서 입력축의 비틀림 진동을 흡수하는 댐핑작용으로 토오크 변환시키는 토셔널 댐퍼와, 상기 토셔널 댐퍼와 직결되는 입력축에 장착되고 마찰부재의 선택적 작동에 의하여 차량의 전후진방향을 결정하는 정역회전 제어수단과, 상기 정역회전 제어수단에서 결정된 정역회전의 출력을 구동풀리로 전달·차단하는 작용과, 상기 정역회전 제어수단에서 결정된 정역회전의 출력을 구동풀리와 피동풀리의 상대적 외경변환으로 벨트와의 접촉 반경의 변화에 의한 변속 출력을 출력축으로 전달·차단하는 작용 중 어느 한 작용을 하는 동력연결부재와, 상기 동력연결부재에 의하여 출력축으로 전달되는 출력을 종감속시켜 양측으로 장착되는 구동축을 구동시키는 종감속수단을 포함하는 차량용 무단 변속장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 정역회전 제어수단은 더블 피니언 유성기어 셋트로 형성하되, 선기어는 제1동력전달부재에 의하여 구동풀리와 연결되고, 피니언 기어를 연결하는 유성캐리어는 일측으로 입력축에 연결되고, 다른 일측으로 제1마찰부재를 개재하여 제1동력전달부재에 선택적으로 연결되고, 링기어는 제2마찰부재를 개재하여 변속기 하우징에 선택적으로 연결됨을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1마찰부재는 클러치 수단으로서 다판 클러치를 사용하는 차량용 무단 변속장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 제2마찰부재는 브레이크 수단으로서 다판 클러치 또는 밴드 브레이크를 사용하는 차량용 무단 변속장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 동력연결부재는 클러치 수단으로서 정역회전 제어수단과 구동풀리 사이의 동력전달을 단속하도록 제1동력전달부재에 장착됨을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 동력연결부재는 클러치 수단으로서 피동풀리와 종감속구 사이의 동력전달을 단속하도록 출력축에 장착됨을 특징으로 하는 차량용 무단 변속장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 종감속수단은 피동풀리를 장착하는 출력축에 장착되는 감속기어와, 상기 감속기어로부터 전달되는 구동력을 구동축으로 전달하는 차동장치를 포함하는 차량용 무단 변속장치.