KR100412808B1 - 건식벨트를 갖춘 무단변속기의 동력전환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건식벨트를 갖춘 무단변속기의 동력전환장치에 관한 것으로, 엔진으로부터 구동력을 받아 회전하는 입력축과 이로부터 구동력을 전달받아 출력축으로 전달하는 제2연결축 사이에 유압식으로 작동되어 동력의 전달 및 해제를 제어하는 클러치를 구비함으로써, 초기 발진시 입력축으로부터 출력축에 이르는 투웨이 클러치를 경유한 동력의 전달경로로부터 투웨이 클러치를 경유하지 않고 구동풀리와 종동풀리를 경유한 정상 상태로의 전환시 발생되는 충격을 줄일 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전자 파우더 클러치(12)의 작동으로 엔진(10)으로부터 입력축(14)에 전달되는 구동력이, 상기 입력축(14)과 연동되는 구동풀리(16)와 복합고무벨트(18)를 매개로 연동되는 종동풀리(20)에 의해 출력축(22)에 전달되거나, 상기 입력축(14)과 연동되는 제2연결축(40)상에 설치된 유압식 클러치(54)를 매개로 출력축(22)으로 전달되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

건식벨트를 갖춘 무단변속기의 동력전환장치{power converting device for continuously variable transmission with dry-type belt}

본 발명은 무단변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초기 발진 시점으로부터 차속이 소정에 도달하기 이전까지 엔진으로부터 발생된 구동력을 변속기의 출력축으로 전달하는 구성요소를 기계식에서 유압식으로 변경시켜 동력전달모드의 전환시 발생되는 충격을 방지할 수 있도록 하는 건식벨트를 갖춘 무단변속기의 동력전환장치에 관한 것이다.

일반적으로 무단변속기는 자동변속기와는 달리 주어진 변속패턴에 따라 최상의 변속비와 최소의 변속비 사이를 연속적으로 무한대의 단으로 변속시킴으로써 엔진으로부터 발생된 구동력을 최대한 이용할 수 있도록 하여 우수한 동력성능과 연비향상을 구현할 수 있도록 하는 장치이다.

그리고, 상기와 같은 무단변속기의 장점으로는 운전이 용이하며 변속시 발생하는 충격이 거의 없고, 차량의 주행조건에 알맞도록 변속되어 동력성능이 향상되며, 최저 연비소모에 따라 주행이 가능하도록 변속패턴에 따라 운전되어 연비의 향상을 도모하는 한편, 엔진의 출력특성을 최대한 발휘하여 파워트레인의 통합제어를도모할 수 있는 것을 들 수 있다.

한편, 상기와 같은 무단변속기는 크게 벨트구동에 따라 동력전달이 이루어지는 벨트 구동형과, 전단저항이 큰 오일에 의해 금속면 사이에 유막을 형성시켜 동력을 전달하는 트랙션 구동형 및, 유압펌프에서 생성된 유체동력을 기계적인 동력으로 전환시켜 동력전달이 이루어지는 유압모터와 유압펌프의 조합형으로 구분된다.

여기서, 상기 벨트 구동형 무단변속기에는 벨트의 형태에 따라 건식의 고무벨트형과 습식의 금속벨트형 내지 금속체인형으로 구분되는 데, 상기 고무벨트형의 건식 무단변속기는 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(10)으로부터 생성된 구동력을 전자 파우더 클러치(12)를 매개로 전달받는 변속기의 입력축(14)과, 이 입력축(14)으로부터 구동력을 전달받아 회전되는 구동풀리(16)와, 이 구동풀리(16)에 건식의 복합고무벨트(18)를 매개로 구동력을 전달받아 회전되는 종동풀리(20), 이 종동풀리(20)에 연결되어 구동력을 차축으로 전달하는 변속기의 출력축(22)을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 입력축(14)에는 전진과 후진시 각각 상기 구동풀리(16)로 전달되는 회전력을 정/역방향으로 전환되도록 하는 싱크로기구(24)와, 이 싱크로기구(24)를 중심으로 양측에 전진기어(26)와 후진기어(28)가 각각 구비되어 있는 바, 상기 전진기어(26)는 아이들축(30)상에 설치된 제1아이들기어(32)와 치합되고, 상기 후진기어(28)는 구동풀리(16)를 지지하고 있는 제1연결축(34)상에 설치된 제1연결기어(36)와 치합되며, 이 제1연결기어(36)는 상기 아이들축(30)상에 설치된 제2아이들기어(38)와 치합되어 있다.

또한, 상기 변속기의 입력축(14)상에 설치된 전진기어(26)는 제2연결축(40)상에 설치된 투웨이 클러치(42)와 치합되고, 이 제2연결축(40)상에 설치된 제2연결기어(44)는 상기 변속기의 출력축(22)상에 설치된 제3연결기어(46)와 치합되며, 이 제3연결기어(46)로부터 다소 이격된 위치에서 상기 출력축(22)상에 설치된 제4연결기어(48)는 상기 투웨이 클러치(42)와 치합되어 있다.

따라서, 상기와 같이 구성된 종래의 건식벨트를 갖춘 무단변속기는 정방향으로의 구동시, 상기 엔진(10)으로부터 전자 파우더 클러치(12)를 통해 입력축(14)으로 전달된 구동력은 먼저 상기 전진기어(26)를 매개로 하여 이에 치합된 상기 제1아이들기어(32)를 통해 아이들축(30)으로 전달되고, 이 아이들축(30)상에 설치된 제2아이들기어(38)와 치합된 제1연결기어(36)를 매개로 이를 설치하고 있는 제1연결축(34)을 통해 구동풀리(16)로 전달되며, 이 구동풀리(16)로 전달된 구동력은 상기 복합고무벨트(18)를 매개로 종동풀리(20)에 연결된 출력축(22)으로 전달된다.

또한, 다른 한편으로는, 상기 입력축(14)으로 전달된 구동력이 전진기어(26)와 치합된 투웨이 클러치(42)를 통해 제2연결축(40)으로 전달되고, 이 제2연결축(40)상에 설치된 상기 제2연결기어(44)를 통해 이에 치합된 제3연결기어(46)를 매개로 상기 출력축(22)으로 전달된다.

여기서, 상기 투웨이 클러치(42)의 외륜은 상기 입력축(14)상에 설치된 전진기어(26)와, 상기 출력축(22)상에 설치된 제4연결기어(48)와 각각 치합되어 있으며, 상기 투웨이 클러치(42)의 내륜은 상기 제2연결축(40)상에 구동력의 전달이 가능하도록 슬립이음방식으로 결합되어 있다.

그 결과, 상기 엔진(10)으로부터 전자 파우더 클러치(12)를 통해 입력축(14)으로 전달된 구동력은, 제1연결축(34)을 통해 구동풀리(16)와 종동풀리(20)를 거쳐 출력축(22)으로 전달되는 제1경로와, 상기 투웨이 클러치(42)를 통해 제2연결축(40)을 거쳐 출력축(22)으로 전달되는 제2경로를 통해 각각 출력축(22)으로 전달되는 데, 이와 같이 차량의 주행에 필요한 구동력이 엔진(10)으로부터 입력축(14)을 거쳐 출력축(22)으로 전달됨에 있어 상기의 두 가지 경로중 선택된 하나의 경로를 통해 구동력이 출력축(22)에 전달될 수 있게 되는 것은 상기 투웨이 클러치(42)가 가지는 특성에 의해 결정되는 것이다.

즉, 차속이 대략 20km/H 내지 30km/H 이하인 초기 발진의 경우에는 상기 제1경로를 통해 출력축(22)으로 전달되는 구동력이 상기 구동풀리(16)와 종동풀리(20) 사이에 설치된 복합고무벨트(18)에서 발생되는 초기 슬립 등의 이유로 인해 상기 제2경로를 통해 출력축(22)으로 전달되는 구동력에 비해 작기 때문에, 초기 발진시 엔진(10)의 구동력은 제2경로를 통해 출력축(22)으로 전달되어 차량의 구동이 이루어지게 된다.

이에 반해, 차속이 대략 20km/H 내지 30km/H 이상인 정상 상태의 경우에는 상기 제1경로를 통해 출력축(22)으로 전달되는 구동력이 상기 제2경로를 통해 출력축(22)으로 전달되는 구동력에 비해 크기 때문에, 정상 상태에서의 엔진(10)의 구동력은 제1경로를 통해 출력축(22)으로 전달되어 차량의 구동이 이루어지게 된다.

그런데, 상기와 같은 구성의 무단변속기에서 초기 발진시 엔진(10)으로부터 입력축(14)으로 전달되는 구동력을 출력축(22)으로 투웨이 클러치(42)를 매개로 전달하다가, 차속이 소정치 이상으로 증가하면서 정상적인 상태인 구동풀리(16)와 종동풀리(20)를 매개로 출력축(22)으로 전달하게 되는 경우에는, 즉 상기 투웨이 클러치(42)에 의한 동력의 전달이 상기 구동풀리(16)와 종동풀리(20)를 매개로 하는 벨트구동으로 전환되는 시점에서는 동력전달을 위한 매개체의 변화로 인한 충격이 수반되는 단점이 있다.

또한, 동력전달의 전환시점에서 전달되는 구동력이 투웨이 클러치(42)가 가지는 용량을 초과하는 과부하의 작용시에는 투웨이 클러치(42)의 파손을 초래하는 단점이 있다.

아울러, 상기 투웨이 클러치(42)의 채택에 따른 무단변속기의 구성이 다소 복잡하게 이루어지는 단점도 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 엔진으로부터 구동력을 받아 회전하는 입력축과 이로부터 구동력을 전달받아 출력축으로 전달하는 제2연결축 사이에 유압식으로 작동되어 동력의 전달 및 해제를 제어하는 클러치를 구비함으로써, 초기 발진시 입력축으로부터 출력축에 이르는 투웨이 클러치를 경유한 동력의 전달경로로부터 투웨이 클러치를 경유하지 않고 구동풀리와 종동풀리를 경유한 정상 상태로의 전환시 발생되는 충격을 줄일 수 있도록 하는 건식벨트를 갖춘 무단변속기의 동력전환장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 전자 파우더 클러치의 작동으로 엔진으로부터 입력축에 전달되는 구동력이, 상기 입력축과 연동되는 구동풀리와 복합고무벨트를 매개로 연동되는 종동풀리에 의해 출력축에 전달되거나, 상기 입력축과 연동되는 제2연결축상에 설치된 유압식 클러치를 매개로 출력축으로 전달되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 건식벨트를 갖춘 무단변속기의 구성을 도시한 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 건식벨트를 갖춘 무단변속기의 구성을 도시한 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10-엔진 12-전자 파우더 클러치

14-입력축 16-구동풀리

18-복합고무벨트 20-종동풀리

22-출력축 24-싱크로기구

26-전진기어 28-후진기어

30-아이들축 32-제1아이들기어

34-제1연결축 36-제1연결기어

38-제2아이들기어 40-제2연결축

42-투웨이 클러치 44-제2연결기어

46-제3연결기어 48-제4연결기어

50-제5연결기어 52-베어링부재

54-유압식 클러치 56-변속제어유니트

58-제어밸브 60-오일펌프

62-연결용 관로 64-차속감지센서

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 건식벨트를 갖춘 무단변속기의 구성을 도시한 개략도인 바, 본 발명에 따른 실시예의 상세한 기술을 위해 종래 건식벨트를 갖춘 무단변속기의 구성을 도시한 도 1에서와 동일한 참조부위에는 동일한 참조부호를 병기하기로 한다.

본 발명은 도면에 도시된 바와 같이, 엔진(10)으로부터 생성된 구동력을 전자 파우더 클러치(12)를 매개로 전달받는 변속기의 입력축(14)과, 이 입력축(14)으로부터 구동력을 전달받아 회전되는 구동풀리(16), 이 구동풀리(16)에 건식의 복합고무벨트(18)를 매개로 구동력을 전달받아 회전되는 종동풀리(20) 및, 이 종동풀리(20)에 연결되어 구동력을 차축으로 전달하는 변속기의 출력축(22)을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 입력축(14)에는 전진과 후진시 각각 상기 구동풀리(16)로 전달되는 회전력을 정/역방향으로 전환되도록 하는 싱크로기구(24)와, 이 싱크로기구(24)를 중심으로 양측에 전진기어(26)와 후진기어(28)가 각각 구비되어 있는 바, 상기 전진기어(26)는 아이들축(30)상에 설치된 제1아이들기어(32)와 치합되고, 상기 후진기어(28)는 구동풀리(16)를 지지하고 있는 제1연결축(34)상에 설치된 제1연결기어(36)와 치합되며, 이 제1연결기어(36)는 상기 아이들축(30)상에 설치된 제2아이들기어(38)와 치합되어 있다.

또한, 상기 입력축(14)과 평행한 상태로 이격되어 제2연결축(40)이 배치되어 있는 바, 이 제2연결축(40)에는 상기 전진기어(26)와 치합되어 일체로 회전하는 제5연결기어(50)가 설치되고, 이 제5연결기어(50)의 측부에는 상기 제2연결축(40)에 대해 베어링부재(52)를 매개로 공회전이 가능하게 제2연결기어(44)가 설치되며, 이 제2연결기어(44)는 상기 출력축(22)상에 설치된 제3연결기어(46)와 치합되어 있다.

한편, 상기 제2연결축(40)과 제2연결기어(44) 사이에는 유압에 의해 체결과 해지가 선택적으로 이루어지는 유압식 클러치(54)가 설치되어 있는 바, 이 유압식 클러치(54)는 변속제어유니트(56)로부터 제어를 받아 개폐작용을 하는 제어밸브(58)로부터 작동압을 인가 내지 해지받도록 되어 있으며, 이 제어밸브(58)는 상기 전자 파우더 클러치(12)의 작동과 연동되어 작동유에 압력을 인가하는 오일펌프(60)와 연결용 관로(62)를 매개로 연결되어 있다.

즉, 상기 변속제어유니트(56)는 차속에 따라 제어밸브(58)의 동작을 제어하여 상기 오일펌프(60)로부터 연결용 관로(62)를 매개로 전달되는 작동유의 유압을 유압식 클러치(54)에 선택적으로 인가 내지 해제될 수 있도록 한다.

이를 위해, 상기 변속제어유니트(56)는 차속감지센서(64)와 연결되어 있는 바, 상기 변속제어유니트(56)는 주행시 차속감지센서(64)로부터 현재의 차속을 입력받아 차속에 따라 상기 제어밸브(58)를 선택적으로 제어하여 유압식 클러치(54)의 체결 및 해방을 제어함으로써, 상기 제2연결축(40)상에 일체로 회전가능한 제5연결기어(50)와, 상기 제2연결축(40)상에 베어링부재(52)를 매개로 공회전이 가능한 제2연결기어(44) 사이의 동력 전달 내지 해제를 선택적으로 수반될 수 있게 한다.

따라서, 상기와 같이 구성된 건식벨트를 갖춘 무단변속기는, 정방향으로의 초기 발진시 상기 변속제어유니트(56)는 차속감지센서(64)로부터 현재의 차속이 대략 20km/H 내지 30km/H 이하인 경우를 감지하는 경우에는, 상기 제어밸브(58)를 개방시켜 오일펌프(60)로부터 공급되는 작동유를 연결용 관로(62)를 매개로 유압식 클러치(54)에 인가함으로써, 상기 제2연결축(40)상에 일체로 회전가능하게 설치된 제5연결기어(50)와, 상기 제2연결축(40)상에 베어링부재(52)를 매개로 공회전이 가능하게 설치된 제2연결기어(44) 사이를 연결시켜, 상기 입력축(14)의 전진기어(26)로부터 전달되는 구동력을 제5연결기어(50)와 유압식 클러치(54) 및 제2연결기어(44)를 통해 상기 제3연결기어(46)로 전달하여 상기 출력축(22)을 구동시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 변속제어유니트(56)는 현재의 차속이 대략 20km/H 내지 30km/H 이상인 경우에는 이를 차속감지센서(64)를 매개로 검출하여 상기 제어밸브(58)를 차단시키게 되고, 이 결과 상기 입력축(14)으로부터 제2연결축(40)을 거쳐 출력축(22)으로 전달되는 구동력의 전달은 차단되며, 상기 입력축(14)으로부터 구동풀리(16)와 복합고무벨트(18) 및 종동풀리(20)를 통한 출력축(22)으로의 구동력의 전달이 이루어지게 된다.

이와 같이, 상기 변속제어유니트(56)의 제어에 의한 유압식 클러치(54)의 체결 및 해제로 인해, 차속이 대략 20km/H 내지 30km/H 부근의 영역에서 전자 파우더 클러치(12)의 작동에 따른 입력축(14)의 회전이 출력축(22)으로 직접 전달되거나, 상기 구동풀리(16)와 종동풀리(20)를 거쳐 출력축(22)에 간접적으로 전달되는 것이 자연스럽게 전환될 수 있게 되면, 초기 발진에서 정상 상태의 주행으로의 전이과정에서 발생되는 충격을 효과적으로 감소시킬 수 있게 된다.

이는, 상기 변속제어유니트(56)가 제어밸브(58)를 듀티제어함으로써 유압식 클러치(54)에 인가되는 작동유의 압력을 서서히 증가 내지 감소시킴으로써 구현될 수 있는 것이다.

즉, 상기 변속제어유니트(56)는 제어밸브(58)를 듀티제어하여 유압식 클러치(54)로 인가되는 작동유의 압력을 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기와 같이 건식벨트를 갖춘 무단변속기에서는 종래 출력축(22)상에 설치되는 제4연결기어(48)가 불필요하게 되므로, 무단변속기의 구성을 비교적 단순화시킬 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 작용을 상세히 설명한다.

먼저, 차속이 대략 20km/H 내지 30km/H 이하인 초기 발진의 경우에는 상기 변속제어유니트(56)가 차속감지센서(64)를 매개로 이를 감지하고서 상기 제어밸브(58)에 개방신호를 출력하게 되고, 이 제어밸브(58)의 개방에 따라 상기오일펌프(60)로부터 공급되는 작동유가 연결용 관로(62)를 매개로 제어밸브(58)를 거쳐 유압식 클러치(54)에 작용하여 이를 체결시키게 된다.

이 결과, 상기 입력축(14)으로 전달된 구동력은 제2연결축(40)을 매개로 출력축(22)으로 인가되어 차량의 초기 발진에 필요한 구동력의 전달이 가능하게 된다.

이후, 차속이 대략 20km/H 내지 30km/H 이상이 정상 상태로 전이가 되면, 상기 변속제어유니트(56)가 차속감지센서(64)를 매개로 이를 감지하고서 상기 제어밸브(58)에 폐쇄신호를 출력하게 되고, 이 제어밸브(58)의 폐쇄에 따라 상기 유압식 클러치(54)에는 더 이상의 작동압의 인가가 이루어지지 않게 되어 유압식 클러치(54)의 체결이 해제된다.

이 결과, 상기 입력축(14)으로 전달된 구동력은 제1연결축(34)을 거쳐 구동풀리(16)로 전달되고, 이 구동풀리(16)와 복합고무벨트(18) 및 종동풀리(20) 사이의 연동관계에 의해 적절하게 변환된 구동력이 출력축(22)으로 전달되어 정상 상태의 주행에 필요한 구동력이 전달될 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 건식벨트를 갖춘 무단변속기의 동력전환장치에 의하면, 무단변속기의 작동시 초기 발진을 위한 구동력은 유압식 클러치(54)의 체결을 매개로 입력축(14)으로부터 출력축(22)으로 직접적으로 전달될 수 있으며, 정상 상태로의 전이가 완료된 이후에 필요로 하는 구동력은 유압식 클러치(54)가 해제된 상태에서 입력축(14)으로부터 구동풀리(16)와 종동풀리(20)를통해 적절하게 변환되어 전달될 수 있도록 됨으로써, 초기 발진에서 벨트구동으로 동력 전달이 전환되는 시점에서 발생되는 충격을 효과적으로 줄일 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (5)

1. 엔진(10)과 입력축(14) 사이에서 동력의 전달을 행하는 전자 파우더 클러치(12)와, 상기 입력축(14)과 연동되는 구동풀리(16), 상기 구동풀리(16)와 벨트를 매개로 연동되는 종동풀리(20)를 축지지하는 출력축(22), 상기 입력축(14)과 기어류의 치합에 따라 연동됨과 더불어 상기 출력축(22)과도 기어류의 치합을 매개로 연동되는 제2연결축(40), 상기 제2연결축(40)에 공회전되도록 설치된 제2연결기어(44), 상기 제2연결축(40)과 제2연결기어(44) 사이에 설치된 유압식 클러치(54), 상기 유압식 클러치(54)의 체결 및 해제를 조절하는 제어밸브(58) 및, 상기 제어밸브(58)의 작동을 차속에 따라 조절하는 변속제어유니트(56)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 건식벨트를 갖춘 무단변속기의 동력전환장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2연결축(40)은 상기 입력축(14)에 설치된 전진기어(26)와 치합되는 제5연결기어(50)를 갖추고, 상기 제2연결기어(44)는 상기 제2연결축(40)상에 베어링(52)을 매개로 공회전되도록 설치됨과 더불어 상기 출력축(22)에 설치된 제3연결기어(46)와 치합되는 것을 특징으로 하는 건식벨트를 갖춘 무단변속기의 동력전환장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 유압식 클러치(54)는 전자 파우더 클러치(12)와 연동되는 오일펌프(60)와 연결용 관로(62)를 매개로 연결되고, 이 연결용 관로(62)상에는 오일펌프(60)로부터 유압식 클러치(54)로 공급되는 작동유의 유동을 선택적으로 제한가능하게 하는 제어밸브(58)가 설치되는 것을 특징으로 하는 건식벨트를 갖춘 무단변속기의 동력전환장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 변속제어유니트(56)는 차속감지센서(64)로부터 현재의 차속을 검출받고서 차속이 대략 20km/H 내지 30km/H 이하인 경우에는 상기 제어밸브(58)를 개방시켜 상기 유압식 클러치(54)를 체결시키고, 차속이 대략 20km/H 내지 30km/H 이상인 경우에는 상기 제어밸브(58)를 폐쇄시켜 상기 유압식 클러치(54)를 해방시키도록 된 것을 특징으로 하는 건식벨트를 갖춘 무단변속기의 동력전환장치.
5. 제 3 항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 변속제어유니트(56)는 유압식 클러치(54)의 체결 및 해제의 과정에서 발생되는 충격을 줄일 수 있도록 상기 제어밸브(58)를 듀티제어하도록 된 것을 특징으로 하는 건식벨트를 갖춘 무단변속기의 동력전환장치.