KR0131034B1

KR0131034B1 - 무단 변속장치

Info

Publication number: KR0131034B1
Application number: KR1019940032109A
Authority: KR
Inventors: 김원창
Original assignee: 김원창
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1998-04-13
Also published as: KR960018294A

Abstract

본 발명은 산업장비의 동력전달장치에 있어서 출력되는 동력을 임의적으로 변속하여 주도록 하되 기어변환 없이 변속비를 무단계로 변속이 가능하며 따라서 변속시 입력되는 동력을 차단시키지 않고 변속이 가능하도록 한 무단 변속장치에 관한 것으로 서로 연결 작동되는 2단의 차동장치와 상기 각 차동장치 사이를 서로 다른 감속비를 갖는 고변속부와 저변속부로 이루어진 기어배열을 통하여 동시 연결 작동되도록 하되 동시 작동되는 역학관계에 의하여 변속기능이 이루어 지도록 하는 것이다. 따라서 종래의 자동변속기의 경우보다 다소 간단하며 최적의 변속비로 엔진의 출력을 전달하므로 연비 및 경제성 향상에 많은 도움을 줄 수 있으며 차량의 승차감 향상 및 운전의 편의성을 가져다 준다.

Description

무단 변속장치

제1도는 본 발명의 전체적인 구성상태를 보여주는 구성상태도.

제2도는 본 발명의 다른 실시예의 전체적인 구성상태도.

제3도는 본 발명의 좌,우 시이드기어의 회전수 관계 그래프.

제4도의 (a),(b),(c)는 본 발명의 원리 설명을 위한 레크와 피니언의 작동 상태도로서,

제5도는 차동장치의 구성상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 차동장치부 101 : 입력축

102 : 출력축 110 : 제1차동장치

111 : 입력피니언 112 : 입력링기어

113 : 제1차동기어케이스 114 : 제1차동피니언

115 : 제1좌사이드기어 116 : 제1좌축

117 : 제1우사이드기어 118 : 제1우축

120 : 제2차동장치 121 : 출력피니언

122 : 출력링기어 123 : 제2차동기어케이스

124 : 제2차동피니언 125 : 제2좌사이드기어

126 : 제2좌축 127 : 제2우사이드기어

128 : 제2우축 200 : 조절장치부

210 : 기어셋트A 220 : 기어셋트 B

300 : 제어장치부 310 : 제1브레이크장치

320 : 제2브레이크장치 311,321 : 브레이크디스크

312,322 : 브레이크패드 313 : 일방향클러치

330 : 회전수제어장치

본 발명은 자동차나 기타 산업장비의 동력전달장치에 관한 것으로 더욱 구체적으로 설명하면 동력을 전달함에 있어 출력되는 동력을 임의적으로 변속하여 주도록 하되 기어변환 없이 변속비를 무단계료 변속이 가능하며 따라서 변속시 입력되는 동력을 차단시키지 않고 변속이 가능하도록 한 무단 변속장치에 관한 것이다. 통상적으로 널리 사용되는 종래의 변속기는 다단계의 바율로 형성된 기어가 다수개 혼합 설치된 것으로써 변속시 입력측과 출력측 기어를 서로 다른 비율로 연결되도록 하여 츨력축의 회전속도를 변화시켜 주도록 하는 장치로 이루어져 있다. 그러나 이와같은 종래의 변속기 장치는 수동으로 일일이 기어를 변환시켜 주어야 하며, 이때 반드시 입력측의 동력을 차단시켜 주어야 하므로 동력 차단을 위한 클러치 장치가 필요하였다. 이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 개발된 장치가 자동변속기장치로서 운전자가 기어변환을 하는 대신 기계 자체적으로 변환이 이루어 지도록 한 것이다. 상기 종래의 자동변속장치는 종래의 수동 변속기와 마찬가지로 다단계의 비율을 갖는 기어가 다수개 구비되어 있으며 자동 변속은 차량마다 설정된 속도와 가속페달을 밟는 정도에 따라 자동적으로 최적의 기어가 선택되어 연결되도록 하고 있다. 그러나 이와같은 종래의 자동변속장치 역시 수동변속장치와 동일하게 다단계의 비율을 갖는 다수의 기어가 구비되어 있는 것으로서 장치가 복잡하고 중량이 매우 크며, 기어 변속이 단계적으로 이루어져 승차감의 고도화에 저해요인이 되었다. 또한 선행 기술로서 일본 특개소 50-130965호에서 2단계의 차동장치가 상호결합되어 무단변속기능을 갖도록 한 것이 제안되었으나 실적용에 있어 임의로 변속을 조절하기 위한 부수장치가 없어 실적용이 되지 않고 있다. 이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 본 발명에서는 변속비를 무단계로 변속이 가능하며, 임의 변속시 입력되는 동력을 차단시키지 않고 연속적으로 변속이 가능하도록 한 무단 변속장치를 제공하는데 그목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 서로 연결 작동되는 2단의 차동장치와 상기 각 차동장치 사이를 서로 다른 감속비를 갖는 고변속부와 저변속부로 이루어진 기어배열을 통하여 동시 연결 작동되도록 하되 동시 작동되는 역학관계에 의하여 변속기능이 이루어지도록 하는 것이다. 상기 본 발명의 특징은 기어변속이 저단기어에서부터 고단기어까지 단계적으로 이루어지는 것이 아니라, 연속적으로 이루어지고, 동력을 단속시킬 필요가 없는 것을 특징으로 한다. 따라서 종래의 자동변속기의 경우보다 다소 간단하며 최적의 변속비로 엔진의 출력을 전달하므로 연비 및 경제성 향상에 많은 도움을 줄 수 있으며 차량의 승차감 향상 및 운전의 편의성을 가져다 준다. 또한 클러치로 엔진의 출력을 단속시킨 종래의 변속장치와는 달리 기어장치내부에서 출력을 차단시켜 주어서 클러치가 필요 없으며 따라서 클러치 페달도 제어할 필요가 없다. 다만, 본 발명에서는 변속의 제어기능을 하도록 브레이크장치나 유체 클러치 및 전자클러치의 작동을 통하여 고변속부와 저변속부에의 할당율을 연속적으로 제어해 주도록 해야 한다. 이와 같은 본 발명의 역학적 기본 원리를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제4도는 차동장치의 기본 원리인 래크 A(11)와 래크 B(12) 및 피니온(13)의 구동장치에서 작용력과 변위량 및 하중과의 관계를 셜명한 것이다. 즉 (a)와 같이 마찰이 없는 실린더(10)내에 설치된 2개의 래크(11)(12)와 상기 2개의 래크 사이에서 상,하 작동되는 피니온(13)을 통하여 설명한다. (b)도와 같이 양측의 래크(11)(12)에 걸리는 하중이 동일한 상태에서 피니온(13)의 중심축을 들어 올리면 양쪽의 래크(11)(2)가 동시에 올라가게 된다. 하지만 (c)도에 도시된 바와 같이 한쪽 래크 A(11)에 물체(14)를 놓아 하중을 주게 되면 나머지 래크 B(12)만 올라가게 된다. 이때 올라가는 래크B(12)의 변위는 올라가는 변위의 2배가 된다. 이와 같은 래크와 피니언의 작용 효과를 무한히 확장하여 구성된 장치가 본 발명에서 응용하고자 하는 일반적인 차동기어장치이다. 제5도는 통상의 차동기어장치의 내부 구성상태를 보여주는 단면도로서 동력입력축(20)에 고정된 피니온기어(21)와; 상기 피니온기어(21)에 결합되어 전달되는 동력을 수직방향으로 바꾸어 전달하는 링기어(22)와 상기 링기어(22)에 의해 함께 작동되는 차등기어케이스(23)와 상기 차등기어케이스(23)의 내부에 설치되는 베벨기어뭉치로 구성된 것이다. 상기 배벨기어뭉치는 차동기어케이스(23)에 회전측이 고정되어 함께 구동되는 2개의 차동피니언(24)(25)와 상기 차동피니언(24)(25)에 맞물리어 구동되며, 외부로 동력을 전달하는 2개의 사이드기어(26)(27)로 구성된 것이다. 상기 사이드기어(26)(27)에는 각각 출력축A(28)과 출력축B(29)가 고정되어 있다. 이와같은 장치는 상기 제4도에 도시된 래크와 피니온에 의한 작용과 동일한 작용이 이루어지는 것이다.

즉 출력축A(28) 또는 출력축B(29) 중 어느 한쪽에 부하를 주면 출력되는 동력은 부하가 적은 쪽의 출력축으로 동력이 전달된다. 상기 출력축A(28)와 출력축B(29)의 회전과 링기어(22)의 회전을 식으로 나타내면 다음과 같다.

[차동장치의 작동 원리식]

링기어(22)의 회전수 = 1/2(출력축A(28)의 회전수) + 1/2(출력축B(29)의 회전수)

이와 같은 원리에 의하여 본 발명의 작동은 이루어지는 것으로서 두 개의 차동기어뭉치 사이에 동력전달 경로를 두 갈래로 형성하되 하나의 경로는 감속비를 작게 하고, 다른 하나는 감속비를 크게 하여 연결되도록 한다. 또한 상기 양측의 전달경로에 대한 역학적 할당율을 외부에서 임의로 조절하여 줌으로써 이에 따른 동력전달 경로의 변화가 이루어지게 되며, 이에 따라 출력축의 감속비가 변화되도록 함을 특징으로 하는 것이다. 이하 상기의 기본 원리에 의한 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 일실시예의 기본적 내부 구성 상태를 보여 주는 구조도이다. 본 발명은 크게 차동장지부와 조절장치부와 제어장치부로 대별되어 구성된다. 차동장치부는 2개의 차동장치로서 동력 분배부인 제1차동장치(110)와 동력 합력부인 제2차동장치(120)를 구성요소로 한다. 조절장치부는 상기 2개의 차동장치 사이에서 동력전달의 조절작용을 하는 장치로써 서로 다른 감속비를 갖는 기어셋트A(210)와 기어셋트B(220)가 상호 결합되어 연동되도록 구성된다. 또한 제어장치부로서 제1브레이크장치(310)와 제2브레이크장치(320)가 설치되어 구성된다. 본 발명의 실시예로서 상기 조절장치는 각각 1 : 1의 등속비를 갖는 기어셋트A(210)와; 8 : 1의 큰 감속비를 갖는 기어셋트B(220)가 별도로 결합 구성된다. 상기 제1차동장치(110)는 입력축(101)으로부터 동력을 전달받아 동력을 분배하는 기능을 하는 부분으로서 차등기어케이스(113)에 축이 지지되는 제1차동피니언(114) 2개와 상기 2개의 제1차등피니언(114)과 상호 결합되며 각각의 동력축인 제1좌측(116)에 고정된 제1좌사이드기어(115)와 제1우측(118)에 고정된 제1우사이드기어(117)를 구성요소로 한다.

또한 상기 차동기어케이스(113)와 고정되어 작동되는 입력링기어(112)는 상기 입력축(101)에 고정된 입력피니언(111)과 맞물려 있다. 상기 제2차동장치(120)는 조절장치부인 기어셋트A(210)와 기어셋트B(220)로부터 각각 입력되는 동력을 전달받아 등력을 합력하는 기능을 하는 부분으로서 차등기어케이스(123)에 회전축이 지지되는 제2차동피니언(124) 2개와 상기 2개의 제2차동피니언(124)과 상호 결합되며 각각의 동력축인 재2좌측(126)에 고정된 제2우사이드기어(127)를 구성요소로 한다. 또한 상기 차동기어케이스(123)와 고정되어 작동되는 출력링기어(122)는 출력축(102)에 고정된 출력피니언(121)과 맞물려 있다. 제1차동장치(110)에서 출력되는 동력은 제1좌측(126)와 제1우측(118)을 통해서 출력되게 된다. 즉 제1차동장치(110)의 제1좌사이드기어(115)와 연결된 제1좌측(116)에는 1 : 1의 등속비를 갖는 기어셋트A(210)를 연결시키고, 제1우사이드기어(117)와 연결된 제1우측(118)에는 8 : 1의 큰 감속비를 갖는 기어셋트B(220)를 연결시킨다.

또한 상기 각각의 기어셋트A(210)와 기어셋트B(220)는 제2차동장치(120)의 양측인 제2좌측(126)과 제2우측(128)과 각각 연결한다. 본 발명의 다른 실시예로서 제2도에 도시된 바와같이 별도의 회전수를 설치 구성한다.

즉 제1차동장치(11)의 제1좌축(116)과 제1우축(118)에는 상기 양축의 회전수를 제어하는 장치로서 회전수제어장치(330)가 연결되어 있다. 상기 양측의 회전수를 제어장치인 회전수제어장치(330)는 제1차동장치(110)의 제1좌측(116)과 제1우측(118)에 동시에 결합되며 상기 양측의 회전을 반비례적으로 제어하도록 한다. 상기 회전수제어장치(330)에는 가변 충전식 유체클러치, 유체토크컨버터, 유체클러치, 브레이크장치를 설치할 수 있다. 제2차동장치(120)의 제2좌측(126)에는 제1브레이크장치(310)가 설치되어 있다. 상기 제1브레이크장치(310)는 상기 제2좌측(126)의 역회전을 방지하는 기능을 갖도록 하는 일방향클러치(313)와 상기 일방향클러치(313)에 고정설치되는 브레이크디스크(311)와 브레이크페드(312)로 구성된다. 또한 제1차동장치(110)의 제1우측(128)에는 제2브레이크장치(320)가 설치되어 있다. 상기 제2브레이크장치(320)은 브레이크디스크(321)과 브레이크패드(322)로 구성된 것으로 고속회전 출력을 가능하도록 기어셋트B(220)로의 동력전달을 완전 제어하도록 하여 over dirve 기능을 하도록 하는 것이다.

이와같이 구성된 본 발명 실시예의 작용 및 효과를 상세히 설명한다. 본 장치는 차동장치의 두가지 성질을 이용하여 작동되는 것이다. 즉 제1차동장치(110)에서는 동력의 분배가 이루어지고, 제2차동장치(120)에서는 두 동력을 다시 합하여 출력이 되도록 한다. 본 발명의 조절장치부의 기어셋트A(210)와 기어셋트B(220)의 기어비율이 각각 1:1 과 8:1의 기어비율로 구성되었을 경우를 해석해 본다. 제1좌측(116)이 1회전을 하게 되면 제2左측(126)도 1회전을 하게 되고, 제1右측(118)이 8회전을 하게 되면 제2右측(128)은 1회전을 하게 된다. 이와 같은 본 발명 장치의 변속 경로를 실시예를 들어 살펴보면 다음과 같다.

본 장치는 제1차동장치(110)의 제1좌사이드기어(115)와 제1우사이드기어(125)의 회전수의 차이에 의해 변속이 이루어진다.

** 제1차동장치(110)의 입력링기어(112)가 100회전을 했을 경우

상기 입력링기어(112)와 연결된 제1차동피니언(114)도 100회공전하게 됨

제1좌사이드기어(115)와 제1우사이드기어(117)의 회전수 관계는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

제1차동피니언(114)이 100회전할 때 ; 제1좌, 우사이드기어(115)(117)의 관계식은,

100 × 2 = 좌사이드기어회전수 + 우사이드기어회전수

y(우사이드기어의 회전수) = 200 - x(좌사이드기어회전수)

상기의 식을 그래프를 그려 보면 제3도에 도시된 바와 같다.

상기 회전수와 사례별 변속기능을 그래프와 함께 살펴본다.

## 상기 그래프에서 1:의 경우는 제1차동장치(110)의 제1좌사이드기어(115)의 회전수는 0이고, 제1차동장치(115)의 제1우사이드기어(117)의 회전수가 200이 되는 경우이다. 따라서 제1좌사이드기어(115)의 회전수가 0 이므로 제1좌측(116)은 들지 않게 되어 이에 연결된 기어셋트A(210)도 정지상태에 있고 상기 기어셋트A(210)와 연결된 제2좌사이드기어(125)도 정지상태에 있게 된다. 제1우사이드기어(117)의 회전수는 200이므로 이와 연결된 제1우측(118)의 회전수도 200이 되며, 이와 연결된 감속기인 기어셋트B(220)는 8 : 1의 비율로 감속하여 제2우사이드기어(127)에 전달하므로 상기 제2우사이드기어(127)은 25회전을 하게 된다. 따라서, 최종 출력되는 제2차동장치(120)내의 제2차동피니언(124)의 공전수, 즉 출력링기어(122)의 회전수는 1/2로 줄어 12.5회전 하게 된다.

따라서 처음에 입력된 100회전이 12,5회전으로 변속된 것이다. 즉 8 : 1의 변속이 이루어졌다.

### 상기 그래프에서 2:의 경우는 제1좌사이드기어(115)의 회전수가 50이고 제1우사이드기어(117)의 회전수가 150인 경우이다. 제1좌사이드기어(115)에 연결된 기어셋트A(210)는 제1좌사이드기어(115)의 50회전을 제2좌사이드기어(125)에 그대로 50회전을 전달한다. 제1우사이드기어(117)에 연결된 기어셋트B(220)는 150회 회전을 1/8로 감속시켜서 제2우사이드기어(127)에 18.75 회전을 한다.

식1에 의하여 최종 출력되는 제2링기어(122)의 회전수는,

즉, 제2링기어(122)은 약 34회전을 하게 된다.

### 상기 그래프에서 3:의 경우는 제1좌사이드기어(115)의 회전수가 100이고, 제1우사이드기어(117)의 회전수가 100일 경우이다. 제1좌사이드기어(115)에 연결된 기어셋트A(210)는 제1좌사이드기어(115)의 100회전을 제2좌사이드기어(125)에 그대로 100회전을 전달한다. 제1우사이드기어(117)에 연결된 기어셋트B(22)는 100 회전을 1/8로 감속시켜서 제2우사이드기어(127)에 12.5회전을 전달한다.

식1. 에 의하여 최종 출력되는 제2링기어(122)의 회전수는,

즉, 제2링기어(122)은 약56회전을 하게 된다.

처음에 입력된 100회전이 56회전으로 변속된 것이다.

즉, 1.78 : 1의 변속이 이루어졌다.

### 상기 그래프에서 4:의 경우는 제1좌사이드기어(115)의 회전수가 150이고, 제1우사이드기어(117)의 회전수가 50인 경우이다.

제1좌사이드기어(115)에 연결된 기어셋트A(210)는 제1좌사이드기어(115)의 150회전을 제2좌사이드기어(125)에 그대로 150회전을 전달한다.

제1우사이드기어(117)에 연결된 기어셋트B(220)는 50회전을 1/8로 감소시켜서 제2우사이드기어(127)에 6.25 회전을 전달한다.

따라서 최종 출력되는 제2링기어(122)의 회전수는,

즉, 1.28:1의 변속이 이루어졌다.

### 상기 그래프에서 5:의 경우는 제1좌사이드기어(115)의 회전수가 200이고, 제1우사이드기어(117)의 회전수가 0인 경우이다. 제1좌사이드기어(115)에 연결된 기어셋트A(210)는 제1좌사이드기어(115)의 200회전을 제2좌사이드기어(125)에 그대로 200회전을 전달한다. 제1우사이드기어(117)의 회전수가 0이므로 기어셋트B(220)도 정지상태가 되고 제2우사이드기어(127)도 정지상태가 된다.

최종 출력되는 제2링기어(122)의 회전수는,

즉 제2차동 피니언(124)은 100회전을 하게 된다.

따라서 1 : 1의 변속이 이루어졌다.

위의 5가지 단계를 살펴보면 8 : 1에서 1 : 1 까지 변속이 이루어짐을 알 수 있다. 이는 그래프상의 5개의 점을 임의로 채택해 변속비를 구한 것으로 그래프와 같이 연속적인 연속비를 갖게 된다. 즉 단계를 갖지 않는 무단계로 변속이 이루어지는 것이다. 이렇듯 본 장치는 8 : 1에서부터 1 : 1 까지 단계 없이 연속적으로 변속이 이루어진다. 그러나, 제2우사이드기어(127)에는 8 : 1의 감속 기어셋트B(220)가 설치됨으로 인해 토크가 8배로 0증가되어 전달되지만 제2사이드기어(125)에는 1 : 1의 등속 기어셋트A(210)로 인해 제2우사이드기어(127)가 갖는 토크의 1/8 크기로 회전하게 된다. 따라서 제2차동피니언(124)에 제2좌사이드기어(125)가 가지는 토크보다 더욱 큰 토크가 저항하고 있다면 (예:가파른 언덕을 올라갈 때, 급 출발시) 제2좌사이드기어(127)가 제2차동피니언(124)을 공전시키는 것이 아니라 제2좌사이드기어(125)를 거꾸로 회전시키게 할 것이다.

제2좌사이드기어(125)가 역회전을 하게 되면 제2차동피니언(124)에 회전력을 전달하지 못하므로 제2차동피니언(124)은 회전하지 않는다.

이와같은 현상을 방지하기 위해서 제2좌측(126)에 설치된 제1브레이크장치(310)에는 일방향으로만 회전가능하도록 하여 역회전을 방지하도록 한 일방향클러치(313)이 설치된 것이다. 상기 제1브레이크장치(310)는 일방향클러치(313)와 브레이크 시스템(312)(313)이 합쳐진 상태이므로 한 방향에 대해서만 임의대로 제동을 가할 수 있는 장치이다. 따라서 차가 전진을 해야 할 때는 제1브레이크장치(310)를 작동시켜서 제2좌사이드기어(125)가 역회전하지 못하도록 해야만 출발전진이 가능하다. 그러나 차가 정지할 때는 상기 제1브레이크장치(310)를 놓아서 제2좌사이드기어(125)가 자유로이 역회전하게 하여야 한다.

따라서 제2차동피니언(124)은 공전하지 않으므로 차가 전진하지 않는다. 차가 전진해야 할때는 제1브레이크장치(310)로 천천히 제등을 걸어주어 제2좌사이드기어의 역회전을 서서히 막아주면 차는 부드럽게 출발할 수 있다. 본 장치의 제1좌사이드기어(115)는 제1우사이드기어(117)보다 항상 더 큰 회전저항을 받는다. (1 : 1의 등속 기어셋트로 연결되어 있으므로) 따라서 제1좌사이드기어(115)는 회전하지 않거나 혹은 회전을 해도 제1우사이드기어(117)에 비해 아주 느린속도로 회전할 것이다. 따라서, 제1좌사이드기어(115)는 항상 제1우사이드기어(117)보다 회전수가 적게 된다.

따라서 위에서 설명한 제3도의 3: 아래의 경우는 있을 수 없다.(4:와 5:의 경우는 제1좌사이드기어(115)가 제1우사이드기어(117)보다 회전수가 많은 경우이기 때문임.) 따라서 제1좌사이드기어(115)와 제1우사이드기어(117)의 회전수를 조절해 주는 회전수제어장치(330)가 필요하다. 상기 회전수제어장치(330)로는 브레이크 장치, 유체클러치, 유체토크컨버터, 가변충전식 유체클러치 등등을 이용하면 된다. 먼저 브레이크 장치의 경우, 제1우사이드기어(117)에 연결된 제1우측(118)에 브레이크장치(320)를 한다. 즉, 고속으로 변속을 할 때는 제1우측(118)의 브레이크 장치(320)로 임의의 회전저향을 주게 해서 제1좌사이드기어(115)를 회전하게 만들어 고속으로 변속한다. 엔진의 출력되는 토크, 엔진의 회전수, 가속 페달의 위치값을 프로그래밍된 컴퓨터에 입력해서 최적의 변속비가 출력되도록 제1우측(118) 브레이크 장치(320)의 재동력을 결정해서 최적의 주행이 되도록 한다. 이러한 브레이크 장치(320)를 사용하면 고속주행시 항상 마찰로써 제1우측(118)에 회전 저항을 가하기 때문에 마찰로 인한 동력의 손실이 생기게 된다. 동력의 손실을 없애기 위해서는 제1우측(118)에 회전저항을 주되 그 저항력을 제1좌측(116)을 가속시키는 동력으로 전환시키면 된다. 이는 유체클러치 혹은 유체 토크 컨버터를 이용하면 될 것이다. 제1우측(118)에는 유체 클러치 혹은 유체 토크 컨버터의 펌프에 연결하고 제1좌측(116)에는 터빈을 연결해서 제1우측(118)에는 펌프를 회전시키게 함으로써 회전 저항을 주게하여 고속으로 변속이 이루어지도록 하며 제1좌측(116)에는 터빈과 연결되어 있으므로 펌프의 회전이 터빈을 회전시켜 제1좌측(116)을 가속하게 되어 고속으로 변속이 이루어진다.

하지만 유체클러치 혹은 유체 토크 컨버터의 동력 전달율은 펌프의 회전속도에 의존하므로 최적의 무단변속을 할 수 없다. 최적의 무단변속을 하려면 임의대로 펌프와 터빈의 회전수를 조절을 해야 한다. 즉, 가변 충전식 유체클러치를 이용해서 제1우측(118)의 회전수(펌프)와 제1좌측(116)의 회전수(터빈)를 유랑에 의해서 임의대로 조절한다. 이 또한 엔진의 출력 토크, 엔진의 회전수, 가속페달의 위치 등을 프로그래밍된 컴퓨터에 입력해서 최적의 변속비가 나오도록 유량을 컴퓨터로 조절한다. 그러므로써 최적의 무단 변속기가 되는 것이다. 하지만 이러한 유체 커플링이나 유체 토크 컨버터 혹은 전자 클러치를 쓴다 해도 제1좌측(116)의 속도는 제1우측(118)의 속도보다 빠를 수 없다. 이러한 클러치 장치는 회전수를 전달할 뿐이지 배가 시키지는 못하기 때문이다. 그렇기 때문에 제3도의 3: 아래의 경우는 있을 수 없다. 즉, 1.78 : 1 이하의 고속변속을 불가능하다. 이 문제를 해결하기 위해서는 먼저 기술한 제1우측(118)의 브레이크 장치를 더불어 설명하면 된다. 즉, 1.78 : 1보다 고속의 변속을 요하는 경우, 제1우측(118)에 제동을 걸어서 제1좌측(116)만이 회전하게 하여서 1 : 1의 변속비를 만들어 낼 수 있다. 이때는 제1좌사이드기어(115)만이 자유로이 회전할 수 있도록 가변 충전식 유체 클러치(330)의 유량을 완전히 뺀다. (제3도의 5:)

이는 장치의 오버 드라이브 기능으로써 고속도로 같은 등속도로 장거리를 가는 경우에는 적은 토크로도 등속도를 유지할 수 있으므로 이러한 오버드라이브 기능을 쓰게 되면 많은 연료를 절약할 수 있다. 또한 오버드라이브 작동시 1 : 1까지의 변속이 이루어질 수 있게 제1우측(118)에 천천히 제동을 걸어 주어야 하며, 최후에는 마찰 손실이 없도록 완전히 제1우측(118)을 정지시켜야 한다. 이러한 가변 충전식 유체클러치(혹은 유체 토크 컨버터)(330)의 유량과 제1우측(118)의 브레이크 장치의 제동력을 컴퓨터로 최적의 변속비가 산출되도록 컴퓨터로 제어를 하면 최적의 무단 변속장치가 될 것이다. 또한 제2좌사이드기어(125)의 역회전을 시키면 단순히 동력의 단속이 이루어지므로 더욱 단단한 무단 변속장치가 될 수 있다. 전진과 후진 기어 및 중립기어는 이 무단 변속장치 뒤에 설치하면 후진시의 변속도 전진시의 변속과 마찬가지로 무단 변속이 된다. 이상 살펴본 바와 같이 본 발명은 차동장치의 성질을 이용해서 동력을 분배하고 각각 다른 속도로 변속시킨 다음 상기 변속된 속도를 다시 차동장치로 합쳐서 최종변속된 동력을 얻을 수 있도록 하는 것으로서 출력부의 속도가 무단계적으로 변속이 이루어지도록 하며 변속시 입력부의 동력을 차단시키지 않고 직접 변속이 가능하도록 함으로써 여러 가지 다양한 동력전달 장치에 유용하게 적용시킬 수 있는 것이다.

Claims

입력축(101)으로부터 입력된 동력에 대하여 동력 분배부인 제1차동장치(110)와 동력 합력부인 제2차동장치(120)가 상호 연등되는 2개의 차동장치로 이루어진 차동장치부로 구성되어 무단 변속기능을 갖도록 하는 무단변속장치에 있어서, 상기 2개의 차동장치(110)(120)의 양사이드측에 각각 설치되며 상기 제1차동장치(110)에 의해 분배된 동력을 서로 다른 감속비로 제2차동장치(120)로 전달하도록 결합된 기어셋트A(210)와 기어셋트B(220)로 이루어진 조절장치부와; 상기 조절장치부를 제어하도록 제1브레이크장치(310)와 제2브레이크장치(320) 및 별도의 회전수제어장치(330)로 이루어진 제어장치부로 구성된 무단 변속장치.
제1항에 있어서, 상기 차동장치부와 조절장치부의 결합은 상기 제1차동장치(110)의 제1좌사이드기어(115)에 고정된 제1좌측(116)과 제2차동장치(120)의 제2좌측(126) 사이에는 1 : 1의 등속비를 갖는 기어셋트A(210)에 의하여 연결되고; 제1우사이드기어(117)와 연결된 제1우측(118)과 제2차동장치(120)의 제2우측(128)사이에는 8 : 1의 큰 감속비를 갖는 기어셋트B(220)에 의하여 연결됨을 특징으로 하는 무단변속장치.
제1항에 있어서, 상기 제어장치부는 제2차동장치(120)의 제2좌측(126)에 제1브레이크장치(310)와; 상기 제1차동장치(110)의 제1우측(128)에는 제2브레이크장치(320)가 각각 설치됨을 특징으로 하는 무단 변속장치.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1브레이크장치(310)는 제2차동장치(120)의 제2좌측(126)이 역회전됨을 방지하는 기능을 갖도록 하는 일방향클러치(313)와 상기 일방향클러치(313)에 고정 설치되는 브레이크디스크(311)와 브레이크패드(312)로 구성됨을 특징으로 하는 무단 변속장치.
제1항에 있어서, 상기제어장치부는 제1차동장치(110)의 제1좌측(116)과 제1우측(118)에 동시에 결합되며 상기 양측의 회전을 반비례적으로 제어하도록 한 회전수제어장치(330)에는 브레이크장치, 유체 클러치, 유체 토크 컨버터, 가변 충전식 유채 클러치중 어느 하나가 구비됨을 특징으로 하는 무단 변속장치.