KR100279348B1

KR100279348B1 - Gyroscope continuously variable transmission

Info

Publication number: KR100279348B1
Application number: KR1019970056491A
Authority: KR
Inventors: 엄태관
Original assignee: 정주호; 대우자동차주식회사
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 2001-03-02
Also published as: KR19990034795A

Abstract

본 발명은 자이로스코프식 무단변속기구에 관한 것으로, 입력축의 회전속도에 따라 출력축의 회전 속도가 선형적으로 변속될 수 있도록 하기 위해, 엔진(1)으로부터 동력을 전달받아 구동되는 입력축(3)의 회전력을 베벨기어부(5)에 의해 받아 상기 입력축(3)에 대해 수직인 회전축을 가지며 회전되는 회전체(7)와, 상기 회전체(7)를 감싸고, 일측부가 상기 입력축(3)과 연결되어 있고, 타측부가 상기 입력축(3)과 동일한 축선방향으로 설치된 출력축(11)과 연결되어, 상기 입력축(3) 및 출력축(11)에 대해 하우징(30) 내측에서 회전가능하게 설치된 회전전달체(13) 및, 상기 회전전달체(13)가 상기 입력축(3) 및 출력축(11)을 회전축으로 하여 회전시키는 한편, 상기 회전전달체(13)의 회전속도를 제어할 수 있는 제어수단(15)으로 이루어짐으로써, 변속기구의 구조를 간단화시킨 것이다.The present invention relates to a gyroscope continuously variable transmission mechanism, in order to allow the rotation speed of the output shaft to be linearly shifted according to the rotation speed of the input shaft, Receiving a rotational force by the bevel gear portion 5 has a rotary shaft perpendicular to the input shaft (3) and the rotating body (7), the rotating body (7) wrapped around, one side is connected to the input shaft (3) The other side is connected to the output shaft 11 provided in the same axial direction as the input shaft (3), the rotational carrier is installed rotatably inside the housing 30 with respect to the input shaft (3) and the output shaft ( 13) and the rotation carrier 13 is made up of a control means 15 for rotating the input shaft 3 and the output shaft 11 as a rotation axis, and controlling the rotational speed of the rotation carrier 13. By the structure of the transmission mechanism Which will screen.

Description

Gyroscope type transmission mechanism for indefinitely variable speed changing

본 발명은 자이로스코프식 무단변속기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 자이로스코프 장치를 사용하여 입력축의 회전속도에 따라 출력축의 회전 속도가 선형적으로 변속될 수 있도록 한 자이로스코프식 무단변속기구에 관한 것이다.The present invention relates to a gyroscope continuously variable transmission mechanism, and more particularly, to a gyroscope continuously variable transmission mechanism in which a rotation speed of an output shaft can be linearly shifted according to the rotation speed of an input shaft using a gyroscope apparatus. It is about.

일반적으로, 변속기는 입력축의 동력을 출력축에 가해지는 부하 상태에 따라 출력축에서 여러가지 다른 값의 속도를 얻기 위한 목적으로 사용되는 것인 바, 대부분의 경우 변속기에 있어서는 변속기가 구현할 수 있는 변속비의 범위가 넓을수록 보다 다양한 출력 부하에 대응할 수 있게 된다.In general, the transmission is used to obtain a variable speed of the output shaft according to the load applied to the output shaft. In most cases, the transmission has a range of transmission ratios that can be realized. The wider it is, the wider the output load can be.

그러나, 동일한 변속단 수에서 변속비의 범위를 넓히는 경우에, 서로 이웃하는 각 변속단 사이의 변속비 차이가 커지게 되어 변속시 발생되는 충격이 커지게 되어 부드러운 변속이 이루어지지 않게 된다.However, when the range of the speed ratio is widened at the same number of speed stages, the difference in speed ratios between neighboring speed stages becomes large, and the impact generated during shifting becomes large, thereby preventing smooth shifting.

이러한 이유로 인해, 일반적으로 널리 사용되고 있는 차량용 수동 변속기와 자동 변속기의 변속단수가 점차 증가하는 추세이다. 그러나, 통상의 변속기에 있어서, 변속비의 수가 증가하게 되면 변속기의 구조가 복잡해질 뿐만 아니라 자동 변속기의 경우 제어 수단이 복잡해지고 수동 변속기에서는 변속단이 증가함에 따라 그 조작이 어려워지게 되는 문제점이 있었다.For this reason, the number of transmission stages of the manual transmission and the automatic transmission which are generally widely used are gradually increasing. However, in a conventional transmission, when the number of transmission ratios is increased, not only the structure of the transmission is complicated, but also the control means are complicated in the case of the automatic transmission, and in the manual transmission, there is a problem that its operation becomes difficult as the speed is increased.

이에 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 출력축에 가해지는 부하의 크기에 따라 일일히 제어 수단을 작동시키지 않고서도 자동적으로 출력축에 가해지는 부하의 크기에 따라 연속적으로 변속이 이루어지게 한 자이로스코프식 무단변속기구를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, it is possible to continuously shift according to the size of the load applied to the output shaft automatically without operating the control means in accordance with the size of the load applied to the output shaft Its purpose is to provide a gyroscope continuously variable transmission.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 엔진으로부터 동력을 전달받아 구동되는 입력축의 회전력을 베벨기어부에 의해 받아 상기 입력축에 대해 수직인 회전축을 가지며 회전되는 회전체와, 상기 회전체를 감싸고, 일측부가 상기 입력축과 연결되어 있고, 타측부가 상기 입력축과 동일한 축선방향으로 설치된 출력축과 연결되어, 상기 입력축 및 출력축에 대해 하우징 내측에서 회전가능하게 설치된 회전전달체 및, 상기 회전전달체가 상기 입력축 및 출력축을 회전축으로 하여 회전시키는 한편, 상기 회전전달체의 회전속도를 제어할 수 있는 제어수단으로 구성되어 있다.In order to achieve the above object, the present invention, the rotating body receives a rotational force of the input shaft driven by receiving power from the engine by the bevel gear unit and has a rotating shaft perpendicular to the input shaft, and wraps the rotating body, A rotational carrier having one side connected to the input shaft and the other side connected to an output shaft provided in the same axial direction as the input shaft, the rotational carrier being rotatably installed inside the housing with respect to the input shaft and the output shaft, and the rotary carrier being the input shaft and the output shaft. It is made up of a control means for rotating the rotating shaft while controlling the rotational speed of the rotating carrier.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 무단변속기구는, 엔진이 가동되어 입력축에 동력이 가해지면, 회전체는 입력축에 대해 베벨기어부를 매개로 하여 수직방향으로 회전되는 한편, 회전 중인 회전체를 수용하는 회전전달체의 상하부에 상기 제어수단이 상기 입력축에 대해 수직한 방향으로 힘을 가하면, 상기 회전전달체는 자이로스코프 작용에 의해 입력축과 동일한 축선 방향으로 회전되며, 이와 동시에 상기 회전전달체에 고정연결된 출력축도 회전된다.In the continuously variable transmission mechanism of the present invention configured as described above, when the engine is operated and the power is applied to the input shaft, the rotor rotates in a vertical direction with respect to the input shaft via a bevel gear part, while receiving a rotating body that is rotating. When the control means exerts a force in a direction perpendicular to the input shaft to the upper and lower parts of the carrier, the rotary carrier is rotated in the same axis direction as the input shaft by a gyroscope, and at the same time the output shaft fixedly connected to the rotary carrier is also rotated. .

이때, 회전전달체의 상하부위에 힘을 가하는 제어수단은 회전전달체의 회전력을 선형적으로 제어시키기 위해, 가압시키는 힘을 가감하기에 용이한 구조로 되어 있다. 즉, 회전전달체의 회전속도는 상기의 힘 크기에 따라 달라지는 바, 이 제어수단을 통해 회전전달체의 회전속도가 선형적으로 제어되고, 아울러 출력축의 회전속도도 선형적으로 변속될 수 있는 것이다.At this time, the control means for applying a force to the upper and lower portions of the rotary carrier has a structure that is easy to add or decrease the pressing force in order to control the rotational force of the rotary carrier linearly. That is, the rotational speed of the rotational carrier varies depending on the magnitude of the force. Through this control means, the rotational speed of the rotational carrier is linearly controlled, and the rotational speed of the output shaft can also be linearly shifted.

따라서, 이러한 무단 변속기구를 변속기에 설치하여 사용하면, 동력의 변속이 단속없이 이루어지게 되고, 전체적으로 변속기의 구조가 간단해지게 되어, 변속기의 가격이 저렴하게 될 수 있는 잇점이 있는 것이다.Therefore, when the CVT is installed and used in the transmission, the shift of the power is made without interruption, the structure of the transmission is simplified as a whole, and the cost of the transmission can be reduced.

도 1은 본 발명에 따른 자이로스코프식 무단변속기구를 도시한 도면이고,1 is a view showing a gyroscope continuously variable transmission according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 무단변속기구의 작동상태를 나타내기 위한 개략적인 구성도이다.Figure 2 is a schematic configuration diagram for showing the operating state of the continuously variable transmission according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1-엔진 3-입력축1-engine 3-input shaft

5-베벨기어부 7-회전체5-Bevel Gear Part 7-Rotator

11-출력축 13-회전전달체11-output shaft 13-rotator

15-제어수단 21-피스톤15 control means 21 piston

23-실린더 30-하우징23-cylinder 30-housing

31,37-등속조인트 33-연결축31,37-constant joint 33-connection shaft

35-연결돌출부35-connection protrusion

이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 자세하게 설명한다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 자이로스코프식 무단변속기구의 개략적인 구성도가 도시되어 있는 바, 본 발명에 따른 무단변속기구는, 엔진(1)으로부터 동력을 전달받아 구동되는 입력축(3)의 회전력을 베벨기어부(5)에 의해 받아 상기 입력축(3)에 대해 수직인 회전축을 가지며 회전되는 회전체(7)와, 상기 회전체(7)를 감싸고, 일측부가 상기 입력축(3)과 연결되어 있고, 타측부가 상기 입력축(3)과 동일한 축선방향으로 설치된 출력축(11)과 연결되어, 상기 입력축(3) 및 출력축(11)에 대해 하우징(30) 내측에서 회전가능하게 설치된 회전전달체(13) 및, 상기 회전전달체(13)가 상기 입력축(3) 및 출력축(11)을 회전축으로 하여 회전시키는 한편, 상기 회전전달체(13)의 회전속도를 제어할 수 있는 제어수단(15)으로 구성되어 있다.1 and 2 show a schematic configuration diagram of a gyroscope continuously variable transmission mechanism according to the present invention. The continuously variable transmission mechanism according to the present invention includes an input shaft 3 driven by receiving power from the engine 1. Receiving a rotational force by the bevel gear portion 5 has a rotary shaft perpendicular to the input shaft (3) and the rotating body (7), the rotating body (7) wrapped around, one side is connected to the input shaft (3) The other side is connected to the output shaft 11 provided in the same axial direction as the input shaft (3), the rotational carrier is installed rotatably inside the housing 30 with respect to the input shaft (3) and the output shaft ( 13) and the rotary carrier 13 rotates the input shaft 3 and the output shaft 11 as the rotary shaft, and control means 15 for controlling the rotational speed of the rotary carrier 13. It is.

여기에서, 상기 회전체(7)는 소정의 무게를 가지는 플라이휠(7a)이 회전축인 중심봉(7b)의 상하부에 각각 고정되는 것으로 이루어져 있고, 이 회전체(7)의 상하부위는 상기 회전전달체(13)의 베어링(19)을 매개로 하여 지지되어 있다.Here, the rotor 7 is composed of a flywheel (7a) having a predetermined weight is fixed to the upper and lower portions of the center rod (7b) of the rotation axis, respectively, the upper and lower portions of the rotor 7 is the rotary carrier ( It is supported via the bearing 19 of 13).

또한, 상기 제어수단(15)은 상기 하우징(30)에 설치되어 있으며, 상기 회전전달체(13)의 양측 상하부에 선형적으로 힘을 가할 수 있도록 압유에 의해 작동되는 피스톤(21)과 이 피스톤(21)을 감싸고 압유출입공(23a)이 형성된 실린더(23)로 이루어져 있다.In addition, the control means 15 is installed in the housing 30, the piston 21 and the piston (operated by pressure oil) so as to apply a force linearly to the upper and lower sides of the rotary carrier 13 21 is wrapped and consists of a cylinder (23) formed with a pressure oil inlet and outlet (23a).

그리고, 상기 베벨기어부(5)는 상기 입력축(3)과 동일선상에 있는 수평베벨기어(5a)와 상기 중심봉(7b)에 설치된 수직베벨기어(5b)로 구성되어 있는 바, 상기 수평베벨기어(5a)는 상기 입력축(3)과 등속조인트(31)를 매개로 연결된 연결축(33)상에 설치되어 있다.The bevel gear part 5 is composed of a horizontal bevel gear 5a and a vertical bevel gear 5b installed on the center bar 7b, which are in the same line as the input shaft 3, wherein the horizontal bevel gear (5a) is provided on the connecting shaft (33) connected via the input shaft (3) and the constant velocity joint (31).

또한, 상기 출력축(11)도 상기 회전전달체(13)의 측부에 돌출된 연결돌출부(35)에 등속조인트(37)를 매개로 연결되어 있다.In addition, the output shaft 11 is also connected via a constant velocity joint 37 to the connection protrusion 35 protruding to the side of the rotary carrier 13.

이때, 상기 등속조인트(31,37)와 상기 입력축(3) 및 출력축(11)의 연결구조는 스플라인(spline) 구조로 연결되어 있되, 상기 등속조인트(31,37)에 대해 상기 입력축(3) 및 출력축(11)은 전후로 왕복하도록 되어 있다.At this time, the connection structure of the constant velocity joints 31 and 37 and the input shaft 3 and the output shaft 11 are connected in a spline structure, but the input shaft 3 is connected to the constant velocity joints 31 and 37. And the output shaft 11 are reciprocated back and forth.

한편, 상기 피스톤(21)이 상기 회전전달체(13)에 힘을 가할 때, 접촉부분에서 심한 마모가 발생되지 않도록 상기 피스톤(21)의 로드(21a) 선단에 베어링(25)이 장착되어 있다.On the other hand, when the piston 21 exerts a force on the rotary carrier 13, the bearing 25 is mounted on the tip of the rod 21a of the piston 21 so that severe wear does not occur at the contact portion.

그리고, 상기 연결축(33)은 상기 회전전달체(13)에 베어링(39)을 매개로 지지되어 있고, 상기 입력축(3) 및 출력축(11)은 상기 하우징(30)에 베어링(41,43)을 매개로 지지되어 있다.The connecting shaft 33 is supported by the rotating carrier 13 via a bearing 39, and the input shaft 3 and the output shaft 11 are bearings 41 and 43 on the housing 30. It is supported by the media.

이러한 구조로 이루어진 본 발명의 무단변속기구의 작동 상태를 도 2에 도시된 개략적 구성도에 의해 설명하면 다음과 같다.The operation state of the continuously variable transmission of the present invention having such a structure will be described with reference to the schematic configuration shown in FIG.

즉, 엔진(1)이 가동되어 입력축(3)에 동력이 가해지고 입력축(3)이 도시된 X축선상에서 소정의 회전속도(ω_e)로 회전되면, 회전체(7)는 베벨기어부(5)를 매개로 하여 도시된 Y축선상에서 상기의 회전속도(ω_e)에 상기 베벨기어부(5)의 속도비를 곱한 값인 회전속도(ω_s)로 회전된다. 이때, 회전체(7)는 자전 운동을 하게 된다.That is, when the engine 1 is driven to apply power to the input shaft 3 and the input shaft 3 is rotated at a predetermined rotational speed ω _e on the illustrated X axis, the rotating body 7 is a bevel gear part ( 5) is rotated at the rotational speed ω _s which is a value obtained by multiplying the rotational speed ω _e by the speed ratio of the bevel gear portion 5 on the Y axis shown. At this time, the rotating body 7 is rotating.

이때, 상기 실린더(23) 내에 압유가 유입되어 피스톤(21)이 신장되고, 이 신장된 피스톤(21)이 상기 회전전달체(13)의 상하부에 각각 역방향의 소정의 힘(F)을 가하게 되면, 상기 회전전달체(13)는 도시된 Z축을 중심으로 회전하고자 하는 상태에 있게 된다.At this time, when the pressure oil flows into the cylinder 23 and the piston 21 is extended, and the extended piston 21 applies predetermined force F in the reverse direction to the upper and lower portions of the rotary carrier 13, respectively. The rotation carrier 13 is in a state to be rotated about the illustrated Z axis.

그러나, 상기 회전전달체(13)는 Z축을 중심으로 회전되지 않고, 오히려, X축을 회전축으로 하여 회전하는 소위 자이로스코프 운동을 하게 된다. 즉, 상기 회전전달체(13)의 회전력은 상기 출력축(11)으로 직접 전달되어 상기 출력축(11)은 소정의 회전속도(ω_p)로 회전된다.However, the rotary carrier 13 is not rotated about the Z axis, but rather, the so-called gyroscope movement is rotated around the X axis. That is, the rotational force of the rotary carrier 13 is directly transmitted to the output shaft 11 so that the output shaft 11 is rotated at a predetermined rotational speed (ω _p ).

따라서, 상기 회전체(7)가 회전되고 있는 상태에서, 회전 중인 회전체(7)를 수용하는 회전전달체(13)의 상하부에 상기 제어수단(15)이 상기 입력축(3)에 대해 수직한 방향으로 힘(F)을 가하면, 상기 회전전달체(13)는 자이로스코프 운동에 의해 입력축(3)과 동일한 축선 방향으로 회전되며, 이와 동시에 상기 회전전달체(13)에 고정연결된 출력축(11)도 회전되는 것이다.Accordingly, in the state in which the rotating body 7 is being rotated, the control means 15 is perpendicular to the input shaft 3 in the upper and lower portions of the rotating transmission body 13 which receives the rotating body 7 which is rotating. When the force F is applied, the rotary carrier 13 is rotated in the same axial direction as the input shaft 3 by a gyroscope movement, and at the same time, the output shaft 11 fixedly connected to the rotary carrier 13 is also rotated. will be.

한편, 상기한 기술 구성에 의해, 상기 제어수단(15)이 상기 출력축(11)의 회전속도를 제어하는 작용을 살펴보면 다음과 같다.On the other hand, by the above-described configuration, the control means 15 looks at the action of controlling the rotational speed of the output shaft 11 as follows.

먼저, 상기 출력축(11)의 회전 속도와 상기 제어수단(15)에 의해 발생되는 힘과의 관계식은 자이로스코프 원리에 의해 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.First, the relationship between the rotational speed of the output shaft 11 and the force generated by the control means 15 can be represented by Equation 1 by the gyroscope principle.

Fl=I_sw_sw_p Fl = I _s w _s w _p

상기 수학식 1에 있어서, 상기 F는 상기 제어수단(15)의 피스톤(21)이 상기 회전전달체(13)에 가해지는 우력이고, 상기 l은 우력 F가 상기 회전체(7)에 가해질 때 이 우력 F 간의 이격거리, 상기 I_s는 상기 회전체(7)의 극관성모멘트, 상기 ω_s는 상기 회전체(7)의 회전속도 및, 상기 ω_p는 상기 출력축(11)의 회전속도이다. 이와같이 표현된 수학식 1을 출력축(11)의 회전속도(ω_p)에 대해 다시 정의하여 나타낸 관계식이 하기 수학식 2이다.In Equation 1, F is a force applied to the rotary carrier 13 by the piston 21 of the control means 15, and l is a force when the force F is applied to the rotor 7. The separation distance between the right-hand forces F, I _s is the polar moment of inertia of the rotor 7, ω _s is the rotational speed of the rotor 7, and ω _p is the rotational speed of the output shaft (11). Equation 1 expressed as above is defined again with respect to the rotational speed ω _p of the output shaft 11 is represented by Equation 2 below.

w_p=[l/(Isw_s)]Fw _{p = [l / (I} _s w _s)] F

즉, 상기 수학식 2에 의하면, 상기 우력 F간의 이격거리(l)와, 상기 회전체(7)의 극관성모멘트(I_s) 및, 상기 회전체(7)의 회전속도(ω_s)의 값을 일정하게 하면, 상기 출력축(11)의 회전속도(ω_p)는 상기 제어수단(15)의 가압 힘(F)의 크기에 따라 달라지는 것을 알 수 있다.That is, according to Equation 2, the separation distance l between the right-hand force F, the polar moment of inertia I _s of the rotating body 7, and the rotational speed ω _s of the rotating body 7. If the value is constant, it can be seen that the rotational speed ω _p of the output shaft 11 depends on the magnitude of the pressing force F of the control means 15.

그리고, 상기 제어수단(15)의 가압힘은 상기 실린더(23) 내의 압유가 상기 피스톤(21)을 미는 힘에 따라 달라지는 바, 실린더(23)내에서 유입되는 압유의 압력을 선형적으로 제어시킬 수 있으면, 상기 출력축(11)의 회전속도도 선형적으로 제어시킬 수 있게 되는 것이다.In addition, the pressurizing force of the control means 15 varies depending on the pressure of the hydraulic oil in the cylinder 23 to push the piston 21, thereby linearly controlling the pressure of the hydraulic oil flowing in the cylinder 23. If possible, the rotation speed of the output shaft 11 can also be controlled linearly.

따라서, 이상 설명한 본 발명에 따른 자이로스코프식 무단변속기구에 의하면, 자이로스코프 장치를 사용하여 입력축의 회전속도에 따라 출력축의 회전 속도가 선형적으로 변속될 수 있도록 하여, 변속기의 구조 및 이 변속기의 제어수단을 간단화시킨 데에 우수한 효과가 있는 것이다.Therefore, according to the gyroscope continuously variable transmission according to the present invention described above, the rotation speed of the output shaft can be linearly shifted according to the rotation speed of the input shaft using a gyroscope device, the structure of the transmission and the There is an excellent effect in simplifying the control means.

Claims

A rotating body (7) rotated with a rotating shaft perpendicular to the input shaft (3) by receiving the rotational force of the input shaft (3) driven by receiving power from the engine (1) by the bevel gear portion (5), and It encloses the whole (7), one side is connected to the input shaft (3), the other side is connected to the output shaft 11 provided in the same axial direction as the input shaft (3), the input shaft (3) and the output shaft (11) The rotary carrier 13 rotatably installed inside the housing 30 and the rotary carrier 13 rotates the input shaft 3 and the output shaft 11 as the rotary shaft, while the rotary carrier 13 Gyroscope continuously variable transmission consisting of a control means (15) to control the rotational speed of the).

2. The gyroscope continuously variable mechanism according to claim 1, wherein the rotary body (7) is formed by fastening a flywheel (7a) having a predetermined weight to upper and lower portions of the center rod (7b), which is a rotating shaft.

The piston 21 according to claim 1, wherein the control means (15) is provided in the housing (30) and is operated by pressure oil so as to apply a force linearly to both upper and lower sides of the rotary carrier (13). And a cylinder (23) formed around the piston (21) and formed with a hydraulic oil inlet / outlet (23a).