KR0143618B1 - 무단 변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동력원에서 발생된 동력을 단차없이 구동수단으로 변속전달하는 무단변속기에 관한 것으로, 엔진의 회전력을 1차적으로 변속시키는 변속기구(2)와 이 변속기구(2)에서 부터 전달된 회전력과 엔진의 회전력을 동시에 전달받아 선택적으로 변속제어하는 변속제어기구(4)로 이루어지고, 상기 변속기구(2)가 입력축(1)에 설치된 선마찰차(5)와; 이 선마찰차(5)의 주위에 배치되어 이 선마찰차(5)로 부터 회전력을 전달받도록 된 다수개의 원뿔형 유성롤러(6); 및 이들 유성롤러(6)의 바깥쪽에 배치되어 각 유성롤러(6)의 표면과 소정의 압력으로 접촉을 하도록 되어 있으면서 유성롤러(6)의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되어 있는 링마찰차(7)로 구성되고, 상기 변속제어기구(4)가 출력축(3)에 설치된 트랜스퍼 드리븐기어(18)와, 유성기어장치(19) 및 제1클러치(C1)로 이루어지는 저속용 제어수단 및, 제2클러치(C2)로 이루어지는 고속용제어수단으로 구성되어져서, 전체 변속기의 크기를 작게 할 수가 있고, 동력전달이 우수하며, 변속범위를 넓게 할 수가 있는 것이다.

Description

무단변속기(Transmission for indefinitely variable speed changing)

제1도는 본 발명에 따른 무단변속기의 구조를 도시한 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 무단변속기가 중립상태에 있을때 본 발명의 선마찰차와 링마찰차가 유성롤러에 위치하는 상태를 도시한 개략도.

제3도의 (a)는 본 발명에 따른 무단변속기가 중립상태에서 출력하기 시작하는 저속 1레벨에 있는 상태를 도시한 개략도.

제3도의 (b)는 본 발명에 따른 무단변속기가 저속 2레벨에 있는 상태를 도시한 개략도.

제3도의 (c)는 본 발명에 따른 무단변속기가 저속 3레벨에 있는 상태를 도시한 개략도.

제4도의 (a)는 본 발명에 따른 무단변속기가 고속 1레벨에 있는 상태를 도시한 개략도.

제4도의 (b)는 본 발명에 따른 무단변속기가 고속 2레벨에 있는 상태를 도시한 개략도.

제4도의 (c)는 본 발명에 따른 무단변속기가 고속 3레벨에 있는 상태를 도시한 개략도.

제5도는 본 발명의 무단변속기가 중립, 저속 및 고속레벨로 절환되는 경우에 작동되는 작동요소를 각 레벨에 따라 나타낸 표.

제6도는 본 발명의 구성에 따라 유성기억유닛에서 출력되는 속도 관계식을 도시한 그래프이다.

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 입력축 2 : 변속기구

3 : 구동축 4 : 변속제어기구

5 : 선마찰차 6 : 유성롤러

7 : 링마찰차 8 : 지지캐리어

9 : 출력캐리어 10 : 이동수단

11 : 이동수단 12 : 베어링

13 : 변속기하우징 14 : 원뿔체

15 : 원뿔체 16 : 체결구

17 : 트랜스퍼 드라이브기어 18 : 트랜스퍼 드리븐기어

19 : 유성기어유닛 20 : 선기어

21 : 피니언기어 22 : 마찰판

23 : 마찰판 24 : 캐리어

25 : 직렬기어 26 : 고속기어

27 : 링기어 28 : 출력기어

29 : 차동기어 30 : 중심축

본 발명은 동력발생장치에서 부터 구동수단으로 전달되는 동력을 변속시키는 변속장치에 관한 것으로, 특히 사이즈가 컴팩트하고 동력전달효율이 우수하며, 변속범위가 넓어질 수 있도록 2개의 원추형 마찰차를 이용한 무단변속기에 관한 것이다.

일반적으로 각종 구동수단은 동력을 발생시키는 동력발생수단의 회전력과 회전속도를 구동수단의 부하와 가동상태에 알맞도록 그 출력을 조절하기 위해 변속기를 사용하고 있다.

이러한 목적으로 사용되는 변속기는 대게 구동수단의 구동상태에 따라 적절하게 수동으로 변속단을 조절하도록 된 수동변속기와, 구동장치의 구동상태에 따라 변속단이 자동으로 조절되는 자동변속기가 있는 바, 이들 변속기들은 각기 나름대로의 장점이 있기 때문에 필요에 따라 적절한 것으로 선택사용되고 있으며, 특히 이들 변속기를 차량에 사용하는데 있어서는 편리함등의 이유로 인하여 자동변속기가 점진적으로 많이 사용되고 있는 추세이다.

그러나, 자동변속기도 구동장치의 구동상태, 즉 차량등의 주행상태에 따라 소정의 변속구간을 정해두고 여러가지 작동요소가 선택적으로 작동하면서 자동적으로 변속이 이루어지도록 하고 있다. 따라서 대부분의 자동변속기는 다수개의 유성기어유닛과 이들 유성기어유닛의 각 구성요소에 대한 동작을 제어하는 다수개의 작동요소, 및 이들 작동요소를 제어하기 이한 복잡한 제어장치가 구비되어야 하므로 그 구성이 복잡할 뿐만 아니라, 부피가 크기 때문에 하나의 모델로 이루어진 자동변속기를 모든 구동수단에 범용적으로 설치하기가 곤란하다는 불편함이 있고, 또한 근본적으로 자동변속기의 부피가 커기 때문에 차량과 같은 구동수단에 설치하는 경우에 설치공간을 많이 차지하게 되므로 차량의 제작과정에서 이러한 자동변속기를 설치하는데 어려움이 있었다.

또한, 기존의 자동변속기는 그 변속과정이 선형적으로 이루어지지 않기 때문에 어느하나의 변속단에서 다른 변속단으로의 절환이 연속적으로 이루어지지 못하여 동력발생장치인 엔진에 무리가 가해지게 되고, 그 변속시에 발생하는 충격과 진동으로 인해 승차감이 좋지 않게 된다는 문제점이 있었다.

이러한 자동변속기의 문제점들을 해소시키기 위한 방안으로서, 변속이 차량의 주행상태에 따라 연속적으로 이루어지게 하여 변속시에 발생하는 충격과 진동등으로 인한 승차감의 해소와 엔진의 무리한 작동을 방지하기 할 수 있도록한 무단변속기가 미국특허 제4,641,548호와 같은 발명으로 제안되어 있다.

그러나 이러한 발명의 무단변속기는 다수개의 디스크와 피스톤과 같은 작동요소를 사용하고 있으므로, 그 부피가 크고 동력전달 효율을 증대시키기 위해 다수개의 무단변속장치를 동일축선상에 배치시킨 구조로 되어 있기 때문에 변속기의 길이가 길어져서 설치공간의 제약을 많이 받는 승용차에 적용시키기가 용이하지 못한 문제점이 있고, 또한 비용이 고가이기 때문에 경제적인 측면에서도 바람직하지 못한 문제점이 있었다.

그리고, 기타 여러가지의 무단변속기가 제안되어 있기는 하지만 이들 무단변속기의 일부는 내부의 변속기어가 전부 일반 기어형태로 되어 있는 것이 있기는 하지만, 이와 같이 일반 형태의 기어를 사용하여서 변속이 무단으로 이루어지게 하기 위해서 각각의 기어에 무리가 많이 가해지게 되어 기어가 쉽게 파손되어진다는 문제점이 있고, 변속과정이 원활하지 못하다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 제 문제점들을 해소시켜 부피가 작고 그 작동요소가 작아 구성이 간단하며, 동력전달효율이 우수하면서 제어가 간단하고 변속범위가 넓은 무단변속기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무단변속기는, 엔진에서 발생된 동력을 전달하는 입력축에 결합설치되어 입력축에 함께 회전하면서 축방향을 따라 이동할 수 있도록 설치된 선마찰차와, 이 선기어의 주위에 원주방향을 따라 소정의 간격을 두고 배치되어 있으면서 원추형으로 이루어진 다수개의 유성롤러, 이들 유성롤러의 외면에 소정의 압력으로 접촉하도록 배치되어 이동수단에 의해 유성롤러의 길이방향을 따라 이동하도록 되어 있음과 더불어 유성롤러의 길이방향을 따른 이동에 의해 이 유성롤러의 작동지름이 가변되어져서 유성롤러의 공전속도가 달라지게 함으로써 출력속도가 가변되어지게 하는 링마찰차 및, 상기 선기어의 주우에 배치된 다수개의 유성기어를 상호연결시켜 지지하면서 유성롤러에서 변속된 회전력을 전달하는 캐리어로 이루어지는 변속기구에 의해 1차 변속이 이루어지도록 되어 있고, 이러한 변속기구에 의해 이루어진 1차 변속이 상기 캐리어를 통해서 변속제어기루로 출력되어져서 상기 변속기구와 변속제어기구의 상호조합에 의해 최종적으로 원하는 바의 1차 변속이 이루어지도록 되어 있다.

그리고, 상기 변속기구를 이루는 원추형의 유성롤러는 2개의 원뿔체가 서로 결합된 구조로 되어 있으면서, 상기 2개의 원뿔체가 서로 원활하게 회전하도록 되어 있고, 한쪽 원뿔체의 내접원과 다른 한쪽 원뿔체의 외접원이 입력축과 평행을 이루도록 배치되어, 상기 입력축에서 부터 다수개의 유성롤러를 이루는 한쪽 원뿔체의 내접원과 다른 한쪽 원뿔체의 외접원사이의 거리가 유성롤러의 길이전체에 걸쳐서 동일하도록 되어 있으므로써, 고정된 지름을 갖는 선마찰차와 링마찰차가 상기 유성롤러의 안쪽과 바깥쪽에서 동일한 압력으로 접한 상태에서 유성롤러의 길이방향을 따라 이동할 수 있도록 되어 있고, 이와 같이 선마찰차와 링마찰차가 유성롤러의 길이방향을 따라 이동함으로써 상기 선마찰차와 링마찰차에 각각 접하는 원뿔체의 지름이 이 유성롤러의 원추형면을 따라 선형적으로 가변되어지게 되고, 이와 같이 유성롤러의 지지지름이 가변되어짐에 따라 그 공전속도도 선형적으로 가변되어져서 이 유성롤러를 연결시키는 출력캐리어를 통해서 출력되어지도록 되어 있다.

한편, 상기 변속제어기구는 출력축에 연결설치된 유성기어유닛 및 이 유성기어유닛의 작동을 제어하는 제1클러치로 이루어지는 저속용 제어기구와, 역시 상기 출력축에 설치된 제2클러치로 이루어지는 고속용 제어수단으로 구성되어 있으면서, 상기 저속용 제어수단을 이루는 유성기어유닛과 고속용 제어수단을 이루는 제2클러치의 각각이 상기 변속기구의 출력캐리어와 병렬상태로 직접연결되어 있는 한편, 상기 유성기어유닛은 제1클러치를 통하여 상기 엔진으로부터 동력을 전달받는 입력축과도 직접연결되어 상기 유성기어유닛에는 변속기구에서 제어된 회전력과 엔진의 회전력이 동시에 입력되어져 2개의 입력단을 갖는 구조로 이루어져 있다.

이러한 변속제어기구의 고속용제어기구와 저속용제어기구의 선택적 작동에 따라 상기 변속기구를 통해서 1차적으로 변속출력되는 회전속도가 변속제어기구에서 상기 제1클러치가 작동되는 경우와 제2클러치가 작동되는 경우에 따라서 그 최종적인 변속이 이루어져 출력되어지도록 되어 있다.

즉, 상기 저속용의 제1클러치가 록크작동되는 경우에는 상기 변속기구에서 변속된 회전력과 엔진의 회전력이 유성기어유닛으로 함께 입력되게 되고, 이 유성기어유닛에서는 변속기구에는 입력되는 회전속도와 엔진에서 부터 전달된 회전속도의 크기에 따라 적절한 조합비로 조합된 회전속도를 출력시키게 된다. 따라서, 동일한 엔진의 회전속도를 전달받아 작동하는 상기 변속기구에서 링마찰차가 유성롤러의 표면을 따라 이동하여 이 링마찰차와접촉하는 유성롤러의 지름이 달라지면 이에 따라 변속기구의 출력 회전속도가 달라지게 되므로, 이와 같이 변속된 회전속도가 상기 변속제어기구의 유성기어유닛으로 전달되어져 그에 따르 변속상태가 달라지도록 되어 있다.

즉, 상기 유성기어유닛에서는 변속기구에서 이루어진 1차 변속력과 엔진의 회전력이 조합변속되어져 그 변속결과가 출력축으로 전달되어지게 되므로, 상기 변속기구에서 유성기어유닛으로 입력되는 회전속도가 달라짐에 따라 출력속도가 가변되어지게 되는 것이다.

이러한 유성기어유닛의 작동은 상기 제1클러치를 록크작동시켜서 상기 변속기구에서 부터 변속된 회전력과 상기 엔진의 회전력이 함께 전달되어지게 함으로써 이루어지게 되는 것이다.

한편, 상기 제1클러치의 록크를 해제시키고 그 대신 제2클러치를 록크작동시키면 상기 저속용 제어기구의 유성기어유닛에 엔진의 회전력이 전달되어지지 않게 되므로 이 유성기어유닛은 아이들링상태로 되고, 상기 변속기구에서 출력되는 회전력이 제2클러치를 통해서 출력축으로 직접전달되어지도록 되어 있다. 따라서 이러한 상태에서는 상기 변속기구에서 변속된 출력이 중간에서 다시 변속되어지지 않고 제1클러치를 통해서 그대로 출력축으로 전달되어지므로 상기 제1클러치가 록크작동된 경우 보다 더 빠른 속도의 회전력이 출력되어지게 된다.

그러므로, 상기 제2클러치가 록크장동하는 경우에는 최종적인 출력이 제1클러치가 록크작동된 경우보다 고속에서 작동하게 되고, 상기 변속기구의 출력 회전속도가 증가되어짐에 따라 점진적으로 고속상태로 되어지게 되는 것이다.

이하 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 무단변속기의 실시예를 도시한 개략도로서, 본 발명의 무단변속기는 도시된 바와 같이 엔진(E)에서 발생된 동력을 전달하는 입력축(1)에 설치된 변속기구(2)와, 이 변속기구(2)와 동력을 전달할 수 있도록 연결되어서 변속이 완료된 회전력을 출력시키는 출력축(3)에 설치된 변속제어기구(4)로 이루어져 있다.

상기에서 변속기구(2)는 엔진(E)으로 부터 동력을 전달받아 구동하는 입력축(1)에 스플라인등과 같은 결합방법으로 입력축(1)과 함께 회전하면서 입력축(1)의 길이 방향을 따라 이동할 수 있도록 된 선마찰차(5)와, 이 선마찰차(5)의 주위에 원주방향을 따라 소정의 간격을 두고 배치되어 있으면서, 상기 선마찰차(5)와 소정의 압력으로 밀착설치되어 이 선마찰차(5)로 부터 마찰력에 의해 발생하는 회전력을 전달받도록 된 다수개의 원뿔형 유성롤러(6); 이들 유성롤러(6)의 바깥쪽에 배치되어 각 유성롤러(6)의 표면과 소정의 압력으로 접촉을 하도록 되어 있으면서 유성롤러(6)의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되어 있는 링마찰차(7) 및; 상기 다수개의 유성롤러(6)를 원주방향으로 서로 연결시켜 지지하면서 이들 유성롤러(6)에서 변속된 회전력을 출력시키는 지지캐리어(8)와 출력캐리어(9)로 구성되어 있다.

상기 선마찰차(5)와 링마찰차(7)는 각각 제1이동수단(10)와 제2이동수단(11)에 의해 입력축(1)의 길이방향을 따라 이동할 수 있도록 되어 있고, 상기 제1이동수단(10)은 선마찰차(7)와 베어링(12)등을 매개하여 자유롭게 회전할 수 있도록 설치되어 있으며, 상기 제2이동수단(11)은 변속기하우징(13)의 내부에 설치되 구조로 되어 있다.

그리고, 이들 이동수단(10,11)은 유압실린더나 솔레노이드기구 또는 워엄기어등과 같은 수단으로 이루어질 수 있는 바, 그 선택은 변속기의 제작상태에 알맞게 취사선택할 수가 있는 것이다.

한편, 상기 유성롤러(6)는 2개의 원뿔체(14,15)가 서로 길이방향으로 연결된 구조로 되어 있으면서, 원뿔체(14,15)의 지름이 큰 쪽이 서로 맞닿아 있는 구조로 되어 있고, 이들 2개의 원뿔체(14,15)는 서로에 대해 길이 방향으로는 소정의 간격 만큼 이동할 수가 있으면서 서로 상대회전을 하지 않고 일체로 회전하도록 결합된 구조로 이루어져 있다.

여기서, 상기 2개의 원뿔체(14,15)가 서로에 대해 길이방향으로 이동하는 경우에 그 이동이 자유롭도록 하기 위해 원뿔체(14,15)의 결합 내면에 보오스플라인등과 같은 체결구(6)를 사용하여 결합시킬 수가 있다.

또한, 상기 유성롤러(6)를 이루는 하나의 원뿔체(14)는 선마찰차(5)에 외접하고 다른 하나의 원뿔체(15)는 링마찰차(7)에 내접하도록 되어 있으면서, 상기한 바와 같이 일정한 크기의 지름을 갖는 선마찰차(5)와 링마찰차(7)가 각각의 이동수단(10,11)에 의해 길이방향을 따라 지름이 다른 즉 원추형으로 이루어진 다수개의 유성롤러(6)의 외면에 균일한 압력으로 접촉하면서 이동할 수 있도록 하기 위해, 제1도에 도시된 바와 같이 상기 각 유성롤러(6)의 내면(S1)과 외면(S)이 입력축(1)과 평형을 이루도록 배치시켜야만 한다.

그리고, 상기 유성롤러(6)는 제1도에 도시된 바와 같이 그 중심을 통과하도록 설치된 중심축(30)을 중심으로 하여 자유롭게 자전할 수 있는 구조로 되어 있는 바, 이와 같이 중심축(30)이 유성롤러(6)의 내부를 관통하도록 설치된 경우에는 상기 중심축(30)과 유성롤러(6) 사이에 베어링등을 내장시켜, 유성롤러(6)가 자유롭게 회전할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 유성롤러(6)의 중심축(30)은 제1도에 도시된 바와 같이 유성롤러(6)의 몸체와 별개로 형성시킬 수도 있지만, 중심축(30)을 유성롤러(6)이 몸체와 일체로 형성시켜 중심축(30)이 유성롤러(6)의 몸체 외부로 돌출되어지도록 형성시킬 수도 있다. 이러한 경우에는 중심축(30)의 회전이 원활해지게 하기 위한 베어링등과같은 수단을 유성롤러(6)의 몸체외부로 돌출된 중심축(30)의 전후에 설치해 주면 된다.

그리고, 상기 지지캐리어(8)와 출력캐리어(9)는 상기 중심축(30)의 앞뒤에 각각 설치되어 유성롤러(6)가 선마찰차(5)와 링마찰차(7)사이의 정위치에 위치하도록 해주면서 이들 마찰차(5,7)에 대해 소정의 압력으로 접촉된 상태가 유지되도록 지지해 주도록 되어 있고, 상기 출력캐리어(9)에는 유성롤러(6)에서 변속된 회전력을 변속제어기구(4)로 전달하는 트랜스퍼 드라이브기어(17:transfer drive gear)가 구비되어 있다.

따라서, 상기 입력축(1)이 회전함에 따라 선마찰차(5)가 회전하면, 이 선마찰차(5)와 유성롤러(6)사이의 밀착력에 의해 유성롤러(6)로 선마찰차(5)의 회전력이 전달되어 함께 회전하게 되고, 이때 상기 유성롤러(6)의외부에 배치된 링마찰차(7)가 유성롤러(6)를 소정의 압력으로 지지하고 있으면서 이 링마찰차(7)는 회전을 하지 않게 되어 있으므로, 결국 상기 유성롤러(6)는 선마찰차(5)로 부터 회전력을 전달받아 상기 회전축(16)을 중심으로 하여 자전을 하면서 상기 링마찰차(7)의 내면을 따라 공전을 하게 된 다. 즉 상기 유성롤러(6)는 자전을 하면서 공전을 하게 되는데, 이 공전속도가 바로 유성롤러(6)에서 변속된 결과에 해당하는 것이다.

그리고, 상기 유성롤러(6)의 변속작동이 연속적으로 이루어지면서 선형적으로 이루어지게 되는 과정은, 상기 선마찰차(5)와 링마찰차(7)가 각각의 이동수단(10,11)에 의해 유성롤러(6)를 구성시키는 원뿔체(14,15)의 표면을 따라 이동함에 따라 이루어지게 된다.

즉, 먼저 상기 링마찰차(7)가 위치고정된 상태에서 상기 이동수단(10)에 의해 선마찰차(5)가 유성롤러(6)를 이루는 원뿔체(14)의 내면을 타고 이동하면, 상기 선마찰차(5)와 원뿔체(14)가 서로 접촉하는 지점의 지름이 가변되어지게 된다. 따라서 일정한 지름을 갖고서 일정한 속도로 회전하는 선마찰차(5)가 마찰력을 이용해 강제 회전시켜야 하는 원뿔체(14)의 지름이 가변되어지게 되므로, 이 지름의 원주상을 따라 회전하게 되는 상기 원뿔체(14)의 횐전(자전)속도가 가변되어지게 되는 것이다. 이러한 작동과정을 제1도를 참조하여 살펴보자면, 상기 선마찰차(5)가 원뿔체(14)의 지름이 큰쪽으로 이동해 가면, 링마찰차(7)에 대한 지지점이 고정되어 있기 때문에 전체 유성롤러(6)의 자전속도가 느려지게 되고, 유성롤러(6)의 자전속도가 느려짐에 따라 링마찰차(7)의 내면을 따라 공정하는 회전속도도 느려지게 되는 것이다.

따라서, 상기한 바와 반대로 선마찰차(5)가 원뿔체(14)의 지름이 작은 쪽으로 이동해 가면, 선마찰차(5)에 의해 회전하는 유성롤러(6)의 지름이 작아지기 때문에 유성롤러(6)가 빠른 속도로 자전하게 되고, 이와 같이 유성롤러(6)의 자전속도가 빨라지면 링마찰차(7)의 내면에 접촉하여 공전하는 속도도 빨라지게 되는 것이다.

그 다음 단계로서, 상기 선마찰차(5)의 위치가 고정되고 그 대신 유성롤러(6)를 바깥쪽에서 지지해 주고 있는 링마찰차(7)가 유성롤러(6)의 다른쪽 원뿔체(15)를 타고 이동하면, 상기 선마찰차(5)로 부터 원뿔체(14)로 전달된 자전속도는 동일하지만, 링마찰차(7)의 내부에 지지되어 공전하는 유성롤러(6)의 이동거리가 링마찰차(7)와 접하고 있는 지점의 지름에 비례하여 줄어들거나 커지면서 변속이 이루어지게 되고, 이 변속결과가 상기 출력캐리어(9)를 통해서 외부로 전달되어지게 된다.

상기한 바와 같은 변속과정에서, 상기 원뿔체(14,15)의 지름이 선형적으로 가변되어지기 때문에 그에 따라 변속도 선형적으로 이루어지게 되므로, 결국 본 발명에 따른 변속기는 전체적으로 동일한 엔진의 RPM에서 선형적인 변속이 가능하게 되는 것이다.

그리고 본 발명에 따른 무단변속기는, 상기한 바와 같은 과정에서 상기 원뿔체(14,15)의 지름이 선형적으로 가변되어지고, 또한 상기 선마찰차(5)가 원뿔체(14)의 길이방향을 따라 이동하는 경우와 링마찰차(7)가 다른 원뿔체(15)의 길이방향을 따라 이동하는 경우의 각각에서 변속이 이루어지게 되므로, 상기 변속기구(2)에서 2단계의 변속이 이루어지게 되어 그 만큼 변속범위가 증대되어지는 것이다.

한편, 상기한 바와 같이 변속된 회전력은 원주방향으로 배치된 다수개의 유성롤러(6)와 함께 회전하도록 이들 유성롤러(6)를 상호 연결시키는 출력캐리어(9)를 통해서 변속제어기구(4)로 전달되어지게 된다.

한편, 상기 변속제어기구(4)는 출력축(3)에 설치된 트랜스퍼 드리븐 기어(18:transfer driven gear)와, 유성기어장치(19) 및 제1클러치(C1)로 이루어지는 저속용 제어수단 및, 제2클러치(C2)로 이루어지는 고속용 제어수단으로 구성되어 있으면서, 상기 트랜스퍼 드리븐 기어(18)는 상기 출력캐리어(9)의 트랜스퍼 드리븐 기어(17)와 서로 맞물려져 상기 변속기구(2)에서 변속된 회전속도를 변속제어기구(4)쪽으로 전달해 주도록 되어 있다.

그리고, 상기 트랜스퍼 드리븐 기어(18)는 저속용 제어수단을 이루는 유성기어유닛(19)과 고속용 제어수단을 이루는 제2클러치(C2)에 각각 서로 병렬연결된 구조로 이루어져 있는데, 여기서 상기 유성기어유닛(19)은 그 선기어(20)가 상기 트랜스퍼 드리븐 기어(18)와 직접 연결되고, 그 피니언기어(21)로 구성된 캐리어는 제1클러치(C1)의 한쪽 마찰판(22)과 연결되어 있으며, 상기 제1클러치(C1)의 다른쪽 마찰판(23)은 캐리어(24)와 직결기어(25)를 통해서 입력축(1)에 설치된 고속기어(26)와 직접연결되어 있는 한편, 상기 유성기어유닛(19)의 링기어(27)는 출력축(3)과 연결된 구조로 되어 있다.

따라서, 상기 유성기어유닛(19)은 구동력을 전달받는 입력단이 상기 선기어(20)와 피니언기어(21)의 2개 요소로 이루어져 있고, 그 출력단은 출력축(3)과 연결된 링기어(27)가 되는 것이다.

그러므로, 상기 변속기구(2)에서 1차 변속되어 유성기어유닛(19)의 선기어(20)로 입력되는 회전속도와 상기 입력축(1)에서 부터 고속기어(26)와 직결기어(25) 및 제1클러치(C1)를 통해서 유성기어유닛(19)의 피니언기어(21)로 입력된 회전속도가 이들 속도차에 따라 상기 유성기어유닛(19)의 선기어(20)와 피니언기어(21) 및 링기어(27)의 상호작동에 의해 변속되게 되고, 이렇게 변속된 회전속도가 링기어(27)를 통해서 출력축(3)으로 전달되어지게 되는 것이다.

이상에서와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 변속기가 무단으로 변속과정이 이루어지는 각단계의 과정은 다음과 같다.

여기서 각 변속단이 이루어지게 하기 위해 작동하는 각각의 작동요소의 작동관계는 제5도에 도시한 표와 같다.

즉, 본 발명에 따른 무단변속기는 엔진(E)의 구동력이 상기 변속기구(2)에서 1차적으로 변속이 이루어지게 하고, 이 1차적으로 변속된 회전속도가 상기 변속제어기구(4)로 전달되어지게 하여 원하는 바의 최종 변속을 얻도록 되어 있는 바, 이러한 변속과정에서 중립과 저속에서 부터 중속에 이르는 과정은 상기 제1클러치(C1)를 록크작동시켜서 이루어지게 하고, 중속에서 부터 고속까지의 과정은 상기 제1클러치(C1)는 해제시키면서 그 대신 상기 제2클러치(C2)를 록크작동시키는 경우에 이루어지도록 되어 있다.

그리고, 상기 제1클러치(C1)를 록크 작동시키는 경우에 작동하게 되는 유성기어유닛(19)은 상기한 바와 같이 구동력이 전달되는 입력단이 선기어(20)와 피니언기어(21)의 2개 요소로 되어 있으므로, 그에 따른 특정 속도관계식이 성립되어지는 바, 즉, 상기한 바와 같이 선기어(20)와 피니언기어(21)에 구동력이 동시에 입력되고 링기어(27)를 통해서 그 변속된 출력이 전달되어지는 유성기어유닛(19)에서 얻어지는 속도관계식은,

(1+λ)W_C= λW_S+ W_R

여기서, λ = 선기어의 이빨수/링기어의 이빨수

W_C= 피니언기어를 연결시키는 캐리어의 회전속도

W_S= 선기어의 회전속도

W_R= 링기어의 회전속도

으로 표현되어진다.

이러한 유성기어의 속도관계식을 다시 정리하면,

W_R/W_C= -λ(W_S/W_C) + 1 + λ

로 나타내어진다.

제6도에 상기 관계식을 그래프로 나타낸 것이 도시되어 있는 바, 이 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 상기한 바와 같은 구동력의 입력단과 출력단을 갖는 유성기어유닛(19)에서는 피니언기어(21)의 속도비가 일정하므로, 상기 W_S즉 선기어(20)의 속도가 증가하면 W_R즉 링기어(27)의 속도가 줄어들게 되고, 이와 반대로 선기어(20)의 속도가 줄어들면 링기어(27)의 회전속도가 증가하게 되는 것이다.

그리고, 상기 피니언에 대한 선기어(20)의 회전속도비, 즉 W_S/W_C가 1+λ/λ 이상이 되면 W_R/W_C값이 음의 값이 된다. 이는 상기 W_C즉 피니언기어(21)와 연결된 캐리어의 회전속도값을 공통분모로 하고 있으므로 상기 선기어(20)의 속도 W_S의 값이 소정치 이상으로 증가하면 W_R가 음의 값으로 된다는 것을 나타내고, 이는 상기 링기어(27)의 회전이 반대로 되어진다는 것을 뜻한다. 이러한 상태는 제6도의 그래프에서 부터 쉽게 인식할 수 있다.

본 발명에 사용하는 유성기어유닛(19)에는 이상과 같은 작동상의 특징이 있는 것으로서, 이하의 설명에서는 이러한 유성기어유닛(19)을 사용하는 조건을 전제로 하여 각 변속상태에 따른 작동과정을 구체적으로 설명한다.

[중립상태(초기상태)]

본 발명에 따른 무단변속기의 중립상태는 2가지의 과정으로 이루어질 수 있는 바, 그 첫번째 작동과정은 제5도의 표에서 나타낸 바와 같이 상기 제1클러치(C1)와 제2클러치(C2)가 록크작동되지 않고 해제되어 있는 경우에, 상기 변속기구(2)의 출력캐리어(9)에 설치된 트랜스퍼 드리븐기어(18)를 통해서 변속기구(2)에서 부터 트랜스퍼 드리븐기어(19)로 동력이 전달되어도, 상기 제1클러치(C1)와 제2클러치(C2)가 각각 동력을 전달하지 않도록 해제되어 있는 상태이므로, 상기 트랜스퍼 드리븐기어(18)가 공회전하게 되어 출력축(3)으로 동력이 전달되어지지 않게 된다.

따라서 상기한 바와 같이 제1클러치(C1)와 제2클러치(C2)가 록크해제되어 있는 경우에는 출력축(3)으로 동력이 전달되지 않아 회전하지 않는 중립상태가 된다.

한편, 중립상태를 이루는 2번째의 작동과정은, 상기 제2클러치(C2)가 록크해제되고 저속용의 제1클러치(C1)만이 록크되어 있는 상태하에서, 제2도에 도시한 바와 가이 상기 선마찰차(5)가 유성롤러(6)를 구성하는 원뿔체(14)의 지름이 작은쪽 산단가까이에서 형성되는 중립선(C)상에 위치함과 더불어 상기 링마찰차(7)는 원뿔체(15)의 지름이 큰쪽 선단가까이에 위치하게 되면, 상기 변속기구(2)에서 1차 변속된 회전력이 상기 트랜스퍼 드라이기어(17)와 트랜스퍼 드리븐기어(18)를 통해서 상기 유성기어유닛(19)의 선기어(20)로 입력되어지고, 이와 동시에 록크 작동되어 있는 상기 제1클러치(C1)를 통해서 상기 입력축(1)의 회전력이 고속기어(26)와 직결기어(25) 및 상기 제1클러치(C1)를 통해서 유성기어유닛(19)의 피니언기어(21)로 입력되어지게 되므로, 상기 선기어(20)의 구동속도와 피니언기어(21)의 구동속도가 평형을 이루어 이들 선기어(20)와 피니언기어(21)가 함께 회전하면서 바깥쪽의 링기어(27)에는 동력을 전달하지 않게 된다.

따라서, 이 링기어(27)가 출력축(3)으로 동력을 전달하지 않게 되므로 출력축(3)이 구동되지 않는 중립상태가 되는 것이다.

즉, 상기 제1클러치(C1)가 록크 작동되어 있고 상기 선마찰차(5)가 원뿔체(14)의 중립선(C)에 위치함과 더불어 링마찰차(7)가 원뿔체(15)의 지름이 큰쪽 선단에 위치하게 되면, 이러한 상태의 변속기구(2)에서 1차 변속된 엔진의 회전력이 출력캐리어(9)와 트랜스퍼 드라이기어(17)와 트랜스퍼 드리븐기어(18)를 통해서 유성기어유닛(19)의 선기어(20)로 입력됨과 더불어, 상기 입력축(1)에 설치된 고속기어(26)와 직결기어(25) 및 제1클러치(C1)를 통해서 엔진의 회전력이 그대로 상기 유성기어유닛(19)의 피니언기어(21)에 입력되게 되는데, 이와 같이 변속기구(2)에서 1차 변속이 이루어진 회전력과 엔진의 회전력을 동시에 전달받은 유성기어유닛(19)에서는 선기어(20)의 회전속도가 이 선기어(20)의 주위에서 회전하는 피니언기어(21)의 회전속도를 조합변속하여 상기 선기어(20)와 피니언기어(21)가 함께 회전하면서 피니언기어(21)의 주위를 둘러싸고 있는 링기어(27)에는 동력을 전달하지 않게 된다. 따라서 상기 링기어(27)가 출력축(3)을 구동시키지 않게 되므로 중립상태가 되는 것이다.

그리고, 상기한 바와 같이 제1클러치(C1)가 록크된 상태에서 상기 링마찰차(7)의 위치는 고정된 상태에서 상기 선마찰차(5)가 원뿔체(14)의 중립선(C)에서 부터 지름이 큰 쪽으로 이동하면 정방향으로 변속이 이루어지고, 상기 선마찰차(5)가 중립선(C)을 중심으로 하여 원뿔체(14)의 지름이 작은 쪽으로 이동하면 역방향의 변속이 이루어지게 되는데, 이러한 정, 역방향의 방향 절환과정에 대해서는 나중에 다시 자세히 설명되어질 것이다.

[저속에서 중속까지(전진)]

상기한 바와 같은 중립상태에서 상기 제1클러치(C1)가 록크작동되고, 제3도에서 나타낸 바와 같이, 상기 링마찰차(7)의 원뿔체(15)의 지름이 가장 큰쪽의 선단에 위치한 상태에서, 상기 선마찰차(5)가 원뿔체(14)의 중립선(C)에서 부터 지름이 큰 쪽으로 이동해 가면, 선마찰차(7)와 접촉하여 회전력을 전달받는 원뿔체(14)의 접촉부 지름이 점진적으로 크지게 되고, 이와 같이 선마찰차(5)로부터 회전력을 전달받아 회전하게 되는 유성롤러(6)의 작동지름이 점진적으로 커지면, 상기에서 이미 충분히 설명한 바와 같이 링마찰차(7)의 내면에 접촉하여 회전하는 유성롤러(6)의 공전속도가 점진적으로 감소하게 되어, 이렇게 감속된 변속기구(2)의 출력속도가 상기 트랜스퍼 드라이기어(17)와 트랜스퍼 드리븐기어(18)를 통해서 변속제어기구(4)에 구비되어 있는 유성기어유닛(19)의 선기어(20)로 입력되게 된다.

그리고, 상기한 바와 같이 변속기구(2)에서 출력되는 속도가 점진적으로 감소함에 따라 유성기어유닛(19)의 선기어(20)가 점진적으로 천천히 회전하게 되는데 비해 상기 피니언기어(21)로 입력되는 회전속도는 입력축(1)으로부터 일정한 속도로 전달되기 때문에, 그 결과 이 유성기어에서는 상기 식(2)와 제5도의 그래프에서 부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 피니언기어(21)의 주위에 배치되어 이 피니언기어(21)로 부터 회전력을 전달받아 회전하는 링기어(27)의 회전속도가 점진적으로 빨라지게 되는 것이다.

또한, 상기한 바와 같이 원뿔체(14)에 대해 선마찰차(5)가 이 원뿔체(14)의 지름이 큰쪽으로 완전히 이동한 후에, 상기 유성기어유닛(6)을 구성하는 다른 원뿔체(15)의 바깥쪽에 위치하고 있는 링마찰차(7)가 이 원뿔체(15)의 지름이 큰쪽에서 부터 지름이 점진적으로 작아지는 쪽으로 이동해 가면, 선마찰차(5)에서 부터 동일한 회전속도를 전달받아 링마찰차(7)의 내면을 타고 회전하는 유성롤러(6)의 공전속도가 더욱더 점진적으로 줄어들기 때문에, 전체적으로 변속기구(2)에서 출력되는 횐가 늦어지게 된다.

따라서, 이와 같이 낮은 속도로 회전하는 변속기구(2)로 부터 회전속도를 전달받아 회전하는 유성기어유닛(19)의 선기어(20)가 더욱 낮은 속도로 회전하게 되므로써, 상기 식(2)와 제5도의 표에서 볼 수 있는 바와 같이 선기어(20)의 회전속도가 더욱 느려짐에 따라 링기어(27)를 출력하는 회전속도의 회전속도가 더 빠른 속도로 회전하게 되는 것이다. 그리고, 이 레벨의 마지막 과정으로 변속기구(2)의 링마찰차(7)가 원뿔체(15)의 지름이 가장 작은 부분에 위치하게 되면 본 발명에 따른 변속기의 중속 상태가 되게 된다.

그러므로, 본 발명에 따른 무단변속기가 저속에서 부터 중속까지 변속되는 과정은, 상기에서 설명한 바와 같이 선마찰차(5)와 링마찰차(7)가 접촉하면서 변속시키는 원뿔체(14,15)의 지름이 선형적으로 가변되어지므로, 이에 따라 유성롤러(6)에 연결된 유성기어장치(19)를 통해서 배출되는 회전속도도 점진적으로 증가되어지게 되어, 저속상태에서 부터 중속까지의 변속이 무단으로 이루어지게 되는 것이다.

[중립에서 고속까지(전진)]

상기한 바와 같은 과정을 거치면서 중속까지 이르면, 제4도의 (a)에서 도시한 바와 같이 선마찰차(5)가 원뿔체(14)의 지름이 가장 큰쪽에 위치하게 되고 상기 링마찰차(7)이 유성롤러(6)의 지름이 가장 작은 쪽의 선단부에 위치하게 된다. 이 상태에서 상기 제1클러치(C1)의 록크작동을 해제시킴과 동시에 상기 제2클러치(C2)를 록크작동시킨 후, 제4도의 (b)와 (c)에서 도시한 바와 같이 상기 링마찰차(7)를 원뿔체(15)의 지름이 작은쪽에서 부터 지름이 큰쪽으로 이동시키고 그 다음, 상기 선마찰차(5)를 원뿔체(14)의 지름이 큰쪽에서 부터 지름이 작은 쪽으로 이동시키면, 이러한 변속기구(2)와 연결되어 변속제어하는 유성기어유닛(19)에서 부터 출력되는 회전속도가 더욱 증가하게 되어 상기 출력축(3)으로 배출되는 회전속도가 고속이 되어지게 된다.

이러한 작동과정은 상기한 바와 같이 제1클러치(C1)의 록크작동을 해제시킴과 동시에 상기 제2클러치(C2)를 록크작동시키면, 제1클러치(C1)의 물림이 해제되어 있기 때문에 상기 입력축(1)에서 부터 고속기어(26)와 직결기어(25)를 통해 유성기어유닛(19)의 피니언기어(21)로 회전력이 전달되지 않게 되고, 단지 상기 트랜스퍼 드리븐기어(18)와 하시 맞물림되어 있는 유성기어유닛(19)의 선기어(20)는 계속하여 회전력을 전달하지만, 유성기어유닛(19)이 전체적으로 아이들링상태가 되어 링기어(27)로 구동력이 전달되지 않게 된다.

이 상태에서 상기 변속기구(2)의 회전력이 트랜스퍼 드리븐기어(18)와 록크 작동된 뒤 제2클러치(C2)를 통해서 출력축(3)으로 전달되어지게 되는데, 이러한 과정에서는 상기 변속기구(2)에서 변속된 회전력이 상기 저속과정에서와 같이 재변속되지 않고 그대로 상기 제2클러치(C2)를 통해서 출력축(3)으로 전달되어지기 때문에, 상기 변속기구(2)에서 출력되는 회전속도가 증가하면 제2클러치(C2)를 통해서 회전력을 전달받는 출력축(3)의 회전속도가 동일한 비율로 증가하게 되는 것이다.

따라서, 상기에서 이미 충분히 설명한 바와 같이, 상기 선마찰차(5)가 원뿔체(14)의 한곳에 위치고정된 상태에서 상기 링마찰차(7)가 원뿔체(15)의 지름이 작은 쪽에서 부터 큰 쪽으로 이동해 가면, 상기 선마찰차(5)를 통해 유성롤러(6)로 입력되는 자전속도는 동일한데 반해, 상기 링마찰차(7)와의 마찰력에 의해 이 링마찰차(7)의 내면을 따라 공전하는 회전속도는 링마찰차(7)와 접촉하는 유성롤러(6)의 지름이 증가되면 될수록 더욱 증가하게 된다.

따라서 상기 링마찰차(7)가 원뿔체(15)의 지름이 큰쪽으로 이동해 가면 갈수록 유성기어유닛(6)을 지지하고 있는 출력캐리어(9)를 통해서 변속제어기구(4)로 전달되는 회전속도가 점진적으로 증가되어지게 되는 것이다.

이러한 과정을 거쳐 상기 링마찰차(7)가 원뿔체(15)의 지름이 가장 큰 쪽에 위치하게 되면, 링마찰차(7)의 이동은 정지되고 계속하여 선마찰차(5)가 상기 원뿔체(15)와 마주결합되어서 유성롤러(6)를 구성시키고 있는 원뿔체(14)의 지름이 큰 쪽에서 부터 지름이 작은 쪽에서 이동해 가게 되는데, 이 경우에는 구동측인 선마찰차(5)와 접촉하여 회전력을 전달받는 유성롤러(6)의 지름이 감소하는 상태가 되므로 구동력을 전달하는 선마찰차(5)으 지름이 고정되어 있으므로 이 선마찰차(5)로부터 구동력을 전달받는 유성롤러(6)의 지름이 줄어들면 이 유성롤러(6)의 자전속도가 당연히 증가하게 되고, 이 유성롤러(6)는 증가된 자전속도로 상기 링마찰차(7)의 내면을 따라 이동하면서 공전하게 되므로 그 공전속도가 증가하게 되는 것이다.

따라서, 상기 유성롤러(6)를 서로 연결시키고 있는 출력캐리어(9)의 회전속도가 증가하게 되고, 이 출력캐리어(9)의 회전속도가 트랜스퍼 드라이기어(17)와 트랜스퍼 드리븐기어(18)를 통해서 변속제어기구(4)의 제2클러치(C2)로 전달되어지며, 이 제2클러치(C2)에서는 저속시와 달리 재차 상기 변속기구(2)에서 전달되어온 회전력을 변속시키지 않고, 그대로 출력축(3)으로 전달하게 되어 있으므로, 결국 상기한 바와 같이 변속기구(2)에서 출력되는 회전속도가 증가하면 그 증가되는 만큼 전체 변속기에서 출력되는 회전속도가 증가되어지게 되는 것이다.

그리고, 이와 같이 변속기구(2)에서 전달된 회전력이 그대로 변속제어기구(4)에서 다시 변속되어지면서 감속되지 않으므로, 상기한 저속상태와 같이 유성기어유닛(19)을 통해 변속이 이루어지는 상태보다 더욱 고속으로 출력축(3)을 회전시킬 수가 있는 것이다. 따라서 상기에서 설명한 바와 같은 중속 상태에서 점진적으로 고속상태로 절환시킬 수 있는 것이다.

한편, 이러한 고속으로의 변속과정에서도 상기 유성롤러(6)의 지름이 선형적으로 증가되어지기 때문에, 이 유성롤러(6)의 출력을 전달받아 회전하는 상기 출력축(3)의 속도가 점진적으로 증가되어지게 되어 무단변속이 이루어지게 되는 것이다.

[역회전상태(후진)]

상기의 본 발명에 따른 무단변속기에서 그 구조적인 특징에 따른 작동과정을 설명하면서 이미 자세히 설명하고 또 제5도의 표와 제6도의 그래프에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 무단변속기의 출력축(3)을 역회전시키고자 하는 경우에는, 상기 제2클러치(C2)를 해제 작동시킨 상태에서 제1클러치(C1)를 록크 작동시키면, 이미 설명한 바 있는 중속까지의 변속과정에서와 마찬가지로, 상기 변속기구(2)에서 변속된 회전력이 유성기어유닛(19)의 선기어(20)로 입력됨과 더불어, 상기 입력축(1)의 회전력이 고속기어(26)와 직결기어(25) 및 제1클러치(C1)를 통해서 유성기어유닛(19)의 피니언기어(21)로 입력되어지게 된다.

따라서, 상기 식(2)에서 유성기어유닛(19)에 구비된 피니언기어(21)의 회전속도 W_C는 동일한 조건이므로, 상기 선기어(20)속도 W_S가 소정치 이상으로 증가하여, W_S/W_C값이 1+λ/λ 보다 커지면 W_S/W_C값이 음의 값이 된다. 이러한 상태는 상기 피니언기어(27)로 입력되는 회전속도 W_C가 양자 동일한 조건이므로, 결국 선기어(20)의 속도에 따라 출력속도가 결정되어지게 된다. 따라서, 이러한 선기어(20)의 정회전과 역회전의 임계선이 바로 상기 유성롤러(6)에 표시한 중립선(C)이 되어지는 것이다. 그러므로 상기 선마찰차(5)가 이 중립선(C)을 넘어서 지름이 작은 쪽으로 이동해 가면, 이 선마찰차(5)로 부터 구동력을 전달받아 회전하는 유성롤러(6)의 자전속도가 증가하게 되므로, 상기 링마찰차(7)의 내면을 따라 회전하는 유성롤러(6)의 공전속도가 증가하기 때문에 이 유성롤러(6)를 지지하고 있는 출력캐리어(9)에 구비된 트랜스퍼 드라이기어(17)의 원주속도가 증대되어지게 되므로, 이 트랜스퍼 드라이기어(17)와 연결된 선기어(20)의 회전속도가 상기한 임계치 이상으로 증대되어져, 상기에서 설명한 바와 같이 유성기어유닛(19)의 링기어(27)를 통해서 출력되어지는 회전방향이 역회전되어지게 되는 것이다.

한편, 고속정회전의 경우에도 제3도의 (다)에서와 같이 상기 선마찰차(5)가 중립선(C)을 넘어서까지 이동하지만, 이러한 고속정회전의 경우에는 선마찰차(5)가 상기 중립선(C)을 넘어서 원뿔체(14)지름이 최소인 지점으로 이동하면 최고속으로 변속되어지게 되고 역회전의 경우와 같이 출력축(3)이 역회전하지 않게 되는데, 이는 상기한 고속정회전의 경우에는 제2클러치(C2)가 록크작동되어지고 제1클러치(C1)는 해제작동되어지는데 반해, 역회전 작동시에는 상기 제1클러치(C1)가 록크 작동되고 제2클러치(C2)는 해제 작동되어지기 때문에 유성기어유닛(19)이 작동되어 이 유성기어유닛(19)에서 변속된 회전력이 출력축(3)으로 전달되는지 아닌지에 따라 정회전과 역회전이 결정되어지게 되므로 차이가 있는 것이다.

즉, 상기 선마찰차(5)가 원뿔체(14)의 최소지름쪽으로 이동하여도 상기 제1클러치(C1)가 록크작동되지 않고 제2클러치(C2)가 록크되어 있으면, 상기 유성기어유닛(19)이 작동하지 않기 때문에 상기 식 (1)과 식 (2)가 적용되어지지 않게 되고, 상기 변속기구(2)에서 이루어진 변속상태가 그대로 제2클러치(C2)를 통해서 출력축(3)으로 전달되어지기 때문에, 전진고속시에는 상기 선마찰차(5)이 유성롤러(6)의 지름이 작은 쪽으로 이동함에 따라 증가되는 출력속도가 그대로 출력축(3)으로 전달되어져 궁극적으로 속도를 고속으로 증대시키게 되는 점에서 차이가 있는 것이다.

이와 같이, 본 발명에 따른 무단변속기는 정역회전의 절환을 위한 별도의 방향전환수단등을 사용하지 않고서, 단지 변속기구(2)에서 출력되는 회전속도만을 제어함으로써 정역회전의 절환이 이루어지게 되므로, 정역회전의 절환이 간단하고 부드러워지며, 또한 전체적으로 변속기의 구조가 간단해지며 컴팩트하게 할 수가 있는 것이다.

상기한 바와 같이 변속이 이루어져 출력되는 회전력은 출력축(3)의 선단에 구비되어 있는 출력기어(28)를 통해서 구동시키고자 하는 구동수단의 차동기어(29)등으로 전달되어져서, 차량등과 같은 구동수단에 부가된 부하의 상태에 따라 적절한 속도로 구동시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 무단변속기는 원추형의 유성롤러(6)를 이용한 변속기구(2)와, 이 변속기구(2)에 제1클러치(C1)와 유성기어유닛(19) 및 제2클러치(C2)로 이루어진 변속제어기구(4)가 연결되어 이루어진 구조로 되어 있으면서, 간단히 상기 변속기구(2)의 선마찰차(5)와 링마찰차(7)를 유성롤러(6)의 표면을 따라 선택적으로 이동시키기만 하면 그에 따라 무단으로 출력속도가 변속되어지게 되고, 또한 정회전과 역회전의 절환이 별도의 다른 기구를 추가적으로 설치하지 않고, 단지 상기한 선마찰차(5)의 위치를 원뿔체(14)의 지름이 작은 쪽으로 이동시키기만 하면, 출력되는 회전방향이 정회전과 역회전으로 절환이 이루어지게 되어 있기 때문에, 전체적으로 그 구조가 극히 간단해지게 되는 것이다. 따라서 차량과 같은 설치 공간이 넉넉하지 않은 구동수단에 설치하는 경우에도 부피로 인한 제약을 덜 받게 된다.

또한, 상기한 바와 같이 선마찰차(5)와 링마찰차(7)만 이동시키면 되므로 변속제어가 간편하며, 유성롤러(6)가 2개의 원뿔체(14,15)로 이루어져 있으면서 상기 선마찰차(5)와 링마찰차(7)가 이들 원뿔체(14,15)에 교대로 이동접촉하면서 2단계로 변속을 하기 때문에 변속범위를 크게할 수가 있는 잇점을 얻을 수 있다.

Claims (6)

1. 엔진(E)에서 부터 동력을 전달받는 입력축(1)상에 설치된 변속기구(2)와, 이 변속기구(2)와 연결되어 상기 변속기구(2)에서 변속된 회전력과 상기 입력축(1)에서 부터 변속되지 않은 엔진의 회전력을 각각 전달받아, 상기 변속기구(2)의 변속회전력과 엔진의 회전속도사이의 차이에 부합하는 변속이 이루어지게 하고, 그 변속된 회전력을 출력축(3)으로 전달하는 변속제어기구(4)로 이루어진 변속기에 있어서, 상기 변속기구(2)가 엔진(E)으로 부터 동력을 전달받아 구동하는 입력축(1)에 스플라인등과 같은 결합방법으로 입력축(1)과 함께 회전하면서 이동수단(10)에 의해 입력축(1)의 길이 방향을 따라 이동할 수 있도록 된 선마찰차(5)와; 이 선마찰차(5)의 주위에 원주방향을 따라 소정의 간격을 두고 배치되어 있으면서, 상기 선마찰차(5)와 소정의 압력으로 밀착설치되어 이 선마찰차(5)로 부터 마찰력에 의해 발생하는 회전력을 전달받아 자전 및 공저알 수 있게 설치된 다수개의 원뿔형 유성롤러(6); 이들 유성롤러(6)의 바깥쪽에 배치되어 각 유성롤러(6)의 표면과 소정의 압력으로 접촉을 하도록 되어 있으면서 상기 선마찰차(5)의 이동수단(10)과 별개로 되어 있는 이동수단(11)에 의해 유성롤러(6)의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되어 있는 링마찰차(7) 및; 상기 다수개의 유성롤러(6)를 원주방향으로 서로 연결시켜 지지하면서 이들 유성롤러(6)에서 변속된 회전력을 출력시키는 지지캐리어(8)와 출력캐리어(9)로 구성된 것을 특징으로 하는 무단변속기.
2. 제1항에 있어서, 상기 선마찰차(5)와 이동수단(10)이 서로자유롭게 회전할 수 있도록 회전수단을 매개하여 연결된 것을 특징으로 하는 무단변속기.
3. 제1항에 있어서, 상기 유성롤러(6)가 2개의 원뿔체(14,15)로 이루어져 있으면서 이들 원뿔체(14,15)의 지름이 큰 쪽이 서로 맞닿아 길이방향으로 결합된 구조로 된 것을 특징으로 하는 무단변속기.
4. 제3항에 있어서, 상기 2개의 원뿔체(14,15)가 서로에 대해 길이 방향으로는 소정의 간격 만큼 이동할 수가 있으면서 서로 상대회전을 하지 않고 일체로 회전하도록 결합된 것을 특징으로 하는 무단변속기.
5. 제4항에 있어서, 상기 2개의 원뿔체(14,15)의 결합 내면에 보울기 같은 체결구(16)로 이동이 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 무단변속기.
6. 제1항에 있어서, 상기 변속제어기구(4)가 변속기구(2)의 트랜스퍼 드라이브기어(17)가 서로 맞물리도록 된 트랜스퍼 드리븐 기어(18)와; 상기 트랜스퍼 드리븐기어(18)와 연결되어 있으면서 출력축(3)에 직접설치되어 있는 제2클러치(C2); 상기 입력축(1)에 설치된 고속기어(26)와 직결기어(25)를 통해 입력축(1)과 연결되도록 배치되어 엔진의 동력전달을 단속시키는 제1클러치(C1) 및; 상기 트랜스퍼 드리븐기어(18)와 상기 제1클러치(C1)에 각각 연결되어 변속기구(2)에 의해 변속된 회전속도와 엔진의 회전속도가 함께 전달되어 이들 양자의 속도차이에 부합하는 변속이 이루어지게 함과 더불어 그 변속된 회전력을 출력축(3)으로 전달하는 유성기어유닛(19)로 이루어진 것을 특징으로 하는 무단변속기.