KR100469839B1 - 기어식 무단 변속 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 변속기에 관한 것으로, 기어의 상시 물림 상태에서 변속 작용이 원활하고, 원만하게 이루어 질수 있도록 하기 위한 기어식 무단 변속기에 관한 것이며, 주축(21)으로 토크가 입력이 되면 주축(21)에 구성된 컨트롤 레버(61)에 토크가 전이되어 컨트롤 레버(61)과 연결된 유성기어 캐리어(51)(52)에 전이되고 컨트롤기어(302)(303)내의 유성기어 캐리어(51)(52)의 위치 변화에 따라 컨트롤 케이싱(12)의 일 측 및 타 측에 치합된 사이드 기어(37),(38)에 토크의 배분이 일어나며, 사이드 기어(37)(38))와 일체로 된 링 기어(31)(32)를 통해 아이들 기어(35)(36)로 전이되고, 다시 부축(22)의 링 기어(33)(34)로 전이되며, 링 기어(33)(34)와 일체로 된 사이드 기어(39)(301)는 컨트롤 케이싱(13)의 일측 및 타 측에 구성되어 컨트롤 기어(304)(305)와 치합하고, 토크는 컨트롤 기어(304)(305) 내에 구성된 유성 기어(43)(44) 캐리어의 위치 변화에 따라 배분된 컨트롤 레버(62)에 전이되고, 컨트롤 레버(62)과 연결된 부축(22)으로 토크를 출력하는 구조로 이루어 지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 무단 변속장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기어의 상시물림 상태 하에서 무단으로 변속 작용이 자유롭게 이루어 질 수 있도록 된 기어 식 무단 변속장치에 관한 것이다.
차량을 운행시키기 위한 구동력은 작은 크기로 큰 힘을 내는 내연기관으로부터 나오지만 최대 토크 영역의 변화폭이 적으며 중속 정도에서 엔진의 회전력이 최대가 되는 특징이 있어, 이 같은 문제점을 해결하기 위해, 동력을 효율적으로 사용하고 토크 영역의 변화폭을 극대화 시키는 변속기가 개발 되었다.
상기의 변속기는 수동 변속기 ,자동변속기, 무단변속기 등으로 구분되며 주축과 부축을 평행하게 배치시키고 다수의 기어를 장착하여 기어 비 에 의해 가속, 감속이 이루어지도록 된 수동 변속기는 운전자가 직접 차량 주행 조건에 맞게 변속을 해야 하는 번거로움이 있고, 유체 클러치와 유성기어의 작용으로 변속작용이 자동적으로 수행 될 수 있도록 된 자동변속기는 연료 소모율이 떨어지고 구조가 복잡하여 수동식 변속기와 마찬가지로 기어의 단수가 지정되어 있어 변속 시 변속 충격이 발생하며, 근래에 대두되고 있는 이상적인 변속기의 기능을 가진 무단 변속장치는 변속 매체가 벨트인 폴리 형 구조와 변속 매체가 롤러인 디스크 형 구조로 이루어 져 있으며 큰 토크를 견디지 못하며 내구성에 약한 문제점이 있다.기존의 변속기는 출력축 및 입력축을 중심으로 기어 배치하여 두 기어의 치합에 의해 한개의 기어비를 형성하는 방식으로 이루진다. 이 경우는 정해진 잇수를 가진 기어끼리의 조합에 의하여 변속을 하는 것이므로 변속에 한계가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같이 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 기어의 상시물림 상태 하에서 주어진 변속 패턴에 따라, 최상 변속비와 최소 변속 비 사이를 연속적으로 무단 계 변속을 실시함은 물론 동력 전달의 효율성을 극대화 시킨 기어식 무단변속 장치를 제공하고자 하는 목적을 가지고 있다.본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여 입력축에 연결되며, 중앙부에 축 홈을 형성하고, 내부 일측에 중공을 형성하는 주축; 출력축에 연결되며, 중앙부에 축 홈을 형성하고, 내부 일측에 중공을 형성하는 부축; 컨트롤 케이싱에 회전 가능하게 고정되고, 동력 배분수단이 형성되며, 링기어와 서로 맞물려 고정점을 형성하는 컨트롤기어; 상기 컨트롤기어와 직각의 방향으로 맞물리며, 주축과 부축(22)에 설치되는 사이드기어; 상기 사이드기어와 일체로 형성되며, 일측에는 저속기어열로 치합되고, 타측에는 고속기어열로 치합되는 링기어; 상기 링기어의 사이에 맞물리도록 설치되며, 그 축에 일방향 클러치가 설치되는 아이들기어; 및 상기 컨트롤기어의 내부에 설치되어 가변점을 형성하는 동력 배분수단; 으로 구성되며, 상기 동력 배분수단은 상기 주축과 부축의 중공축에 랙크 기어를 설치하고, 상기 랙크기어에 맞물리게 피니언 기어를 설치하며, 상기 피니언기어와 치합되도록 기어를 가지는 컨트롤 레버를 유성기어 캐리어에 편심 고정 시키며, 상기 컨트롤기어 내에 선기어를 설치하고, 상기 선기어의 둘레를 맞물려 돌도록 유성기어와 컨트롤 링 기어를 서로 치합하게 설치하며, 상기 유성기어 캐리어를 유성기어에 설치하며, 상기의 주축 및 부축의 일 측에는 저속을 내는 기어비를 가진 링기어와 아이들 기어가 치합되고, 타 측에는 고속을 내는 기어비를 가진 링기어와 아이들 기어가 치합되는 것을 특징으로 하는 기어식 무단 변속장치를 제공한다.
도 1은 기어 식 무단 변속장치의 저속일 때 의 구성을 나타내기 위한 개략도.
도 2는 기어 식 무단 변속장치의 고속일 때 의 구성을 나타내기 위한 개략도.
도 3은 주축(21) 및 부축(22) 의 변속수단을 나타낸 개략도.
도 4는 컨트롤 기어의 단면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 >
1 : 케이싱 11 :케이싱 12, 13 : 컨트롤 케이싱 .
2 : 축 21 : 주축 22 : 부축.
3 : 기어 31, 32, 33, 34 : 링기어
35, 36 : 아이들기어 37, 38, 39, 301 : 사이드기어
302, 303, 304, 305 : 컨트롤 기어 306, 307 : 피니언 기어
4 : 유성 기어 41, 42, 43, 44 : 유성기어
45, 46, 47, 48 : 컨트롤 링 기어 49, 401, 402, 403 : 선 기어
5 : 유성 기어 캐리어 51, 52, 53, 54 : 유성 기어 캐리어
6 : 컨트롤 레버 61, 62 : 컨트롤 레버
7 : 랙크 기어 71, 72 : 랙크 기어
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이 컨트롤케이싱(12)에 회전 가능하게 고정되는 주축(21)과 다른 컨트롤케이싱(13)에 회전가능하게 고정되는 부축(22)이 저속과 고속의 기어열에 고정되어 회전한다.
그리고 컨트롤 케이싱(12)(13)과 사이드 기어(37)(38)(39)(301)들이 고정된다. 주축(21)이 고정되는 컨트롤케이싱(12)에 사이드 기어(37)(38)가 회전 가능하게 고정되고, 상기 사이드기어(37)(38)가 연결된 주축(21)에 입력축의 링기어(31)(32)를 고정한다. 상기 사이드기어(37)와 링기어(31)가 일체로 형성되어 주축(21)의 회전에 따라 같이 회전하며, 사이드기어(38)와 링기어(32)가 일체로 형성되어 주축(21)의 회전에 따라 같이 회전한다.
상기 주축(21)에서 링기어(31)(32)의 잇수는 저속열의 링기어(32)보다 고속열의 링기어(31)의 잇수가 많도록 형성한다.
부축(22)이 고정되는 컨트롤케이싱(13)에 사이드기어(39)(301)가 회전가능하게 고정되고, 상기 사이드기어(39)(301)가 연결된 부축(22)에 출력축의 링기어(33)(34)를 고정한다. 상기 사이드기어(39)와 링기어(33)가 일체로 형성되어 부축(22)의 회전에 따라 같이 회전하며, 사이드기어(301)와 링기어(34)가 일체로 형성되어 부축(22)의 회전에 따라 같이 회전한다.
상기 부축(22)에서 링기어(33)(301)의 잇수는 저속열의 링기어(34)보다 고속열의 링기어(301)의 잇수가 적도록 형성한다.
그리고 상기 주축(21)의 링기어(32)와 부축(22)의 링기어(34) 사이에는 아이들기어(35)가 맞물려 회전하도록 고정한다. 또한 마찬가지로 주축(21)의 링기어(31)와 부축(22)의 링기어(33) 사이에 아이들기어(36)가 서로 맞물려 회전하도록 형성한다.
본 고안의 무단변속장치에서 저속기어열은 링기어(32)(34)와 아이들기어(35)가 맞물려 구성되고, 고속기어열은 링기어(31)(33)와 아이들기어(35)가 맞물려 구성된다.
상기 아이들기어(35)(36)의 축에는 공지의 일방향 클러치가 설치되어 역회전을 방지하며, 이러한 구성은 일반적이다.
이와 같이 주축(21)과 부축(22)에 적절히 기어비가 구성된 링 기어(31)(32)(33)(34)들이 아이들 기어(35)(36)에 의해 상시물림 상태로 치합되고, 상기 링기어는 케이싱(11)에 베어링으로 지지된다.
상기 링기어(31)(32)(33)(34)는 사이드 기어(37)(38)(39)(301)와 일체로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 사이드 기어(37)(38)(39)(301)는 각각 컨트롤 기어(302)(303)(304)(305)와 서로 직각을 이루며 치합되도록 설치된다.
상기의 주축(21)과 부축(22)의 중앙부에 형성되는 축홈과 주축(21)과 부축(22)의 직교 상태로 있는 컨트롤 기어(302)(303)(304)(305) 축이 일직선 상에 위치하도록 설치한다.
상기 컨트롤 기어(302)(303)(304)(305)에는 동력 배분수단이 형성되어 있고, 그 상세 구성을 살펴보면, 상기 컨트롤 기어(302)(303)(304)(305)의 내부에 홈을 형성하여 상기 홈의 내부에 유성 기어 캐리어(51)(52)(53)(54) 와 연결된 컨트롤 레버(61)(62)는 상기의 주축(21) 및 부축(22)에 연결되어 있다.
또한, 주축(21)과 부축(22)에 중공축이 형성되어 랙크 기어(71)(72)가 구성되어 있고, 상기 랙크 기어(71)(72)에 피니언기어(306)(307)와 치합되어 설치된다. 상기 피니언 기어(306)(307)는 컨트롤 레버(61)(62) 기어에 치합되어 설치되며, 상기 컨트롤레버(61)(62)는 컨트롤기어(302)(303)(304)(305) 내에 형성된 유성 기어 캐리어(51)(52)(53)(54)에 연결된다.
상기 랙크기어(71)(72)는 외부 컨트롤 장치와 연결하여 제어한다.
상기 컨트롤 기어(302)(303)(304)(305)내의 컨트롤 링 기어(45)(46)(47)(48)와 유성 기어(41)(42)(43)(44)와 선기어(49)(401)(402)(403)가 치합되어 있다.
컨트롤 기어(302)(303)(304)(305)는 사이드기어(37)(38)(39)(301)의 일측 및 타측 내에 주축(21)과 부축(22)에 지지되고 있는 컨트롤 케이싱(12)(13)에 지지되어 있으며, 컨트롤 기어(302)(303)(304)(305) 내에 구성된 유성 기어 캐리어(51)(52)(53)(54)와 연결된 컨트롤 레버(61)(62)는 상기의 주축(21) 및 부축(22)에 연결된다. 상기 피니언기어(306)(307)와 치합되도록 기어를 가지는 컨트롤 레버(61)(62)는 유성기어 캐리어(51)(52)(53)(54)에 편심 고정 시킨다.또한, 주축(21)과 부축(22)에 중공축이 형성되어 랙크 기어(71)(72)가 그 내부에서 왕복 가변운동을 하도록 설치되며, 상기 랙크기어(71)(72)와 맞물리는 피니언기어(306)(307)를 컨트롤레버(61)(62)의 기어에 맞물리도록 설치한다.상기 컨트롤레버(61)(62)는 컨트롤 기어(302)(303)(304)(305) 내의 유성 기어 캐리어(51)(52)(53)(54)에 연결되어 있고, 상기 유성기어 캐리어가 연결되는 상기 컨트롤기어(302)(303)(304)(305)내의 컨트롤 링 기어(45)(46)(47)(48)와 유성기어(41)(42)(43)(44)와 선기어(49)(401)(402)(403)가 치합되어 있다. 즉 다시설명하면, 상기 컨트롤기어(302)(303)(304)(305)내에 선기어(49)(401)(402)(403)를 설치하고, 상기 선기어의 둘레를 맞물려 돌도록 유성기어(41)(42)(43)(44)와 컨트롤 링 기어(45)(46)(47)(48)를 서로 치합하게 설치하며, 상기 유성기어 캐리어(51)(52)(53)(54)를 유성기어에 설치한다.이와 같이 구성된 기어 식 무단 변속장치는, 주축(21)의 랙크 기어(71)가 축 방향으로 왕복 가변이동을 하면, 상기 피니언 기어(306) 축이 왕복 가변회전 된다. 상기 피니언 기어(306)와 치합된 주축(21)으로 부터 입력된 토크가 전이된 컨트롤 레버(61)는 주축(21)의 축 방향으로 왕복 가변 회전되며, 상기 컨트롤 레버(61)와 연결된 유성 기어 캐리어(51)(52)에 의해 유성 기어(41)(42)가 컨트롤 기어(302)(303)의 컨트롤 링 기어(45)(46) 내에서 왕복 가변 회전하여 컨트롤 기어(302)(303) 축의 일측 및 타측으로 토크를 가변 분배 할 수 있도록 구성하였다.컨트롤 기어(302)(303) 일측 및 타측에는 사이드 기어(37)(38)가 치합되어 있고 상기 사이드 기어(37)(38)는 링기어(31)(32)와 일체로 구성되어 있으므로, 토크의 분배가 컨트롤 레버(61)의 위치에 따라 주축(21)의 일측 링 기어(31)와 타측 링 기어(32)에 전이 되도록 구성 하였다.또 주축(21)의 일측 링 기어(31)와 타측 링 기어(32)를 아이들 기어(35)(36)에 의해 부축(22)의 일측 링 기어(33)와 타 측 링 기어(34)가 치합 되어 있다.상기 부축(22)의 링 기어(33)(34)는, 사이드 기어(39)(301)와 일체로 구성되어 있으며, 사이드 기어(39)(301)는 컨트롤 기어(304)(305)와 치합되어 있고, 컨트롤 기어(304)(305) 축 에 구성된 유성기어 캐리어(53)(54)의 일측 및 타측으로 토크를 가변 분배 할 수 있도록 구성하였다.상기, 부축(22)의 랙크 기어(72)의 축 방향으로 왕복 가변 이동에 의해 피니언 기어(307) 축이 왕복 가변 회전되고, 피니언 기어(307)에 치합된 컨트롤 레버(62)로 컨트롤 기어(304)(305)내의 유성기어 캐리어(53)(54)로부터 토크가 전이되고, 컨트롤 레버(62)는 부축(22)의 축 방향으로 왕복 가변 회전하여 부축(22)으로 토크를 출력 하게 구성하였다.이로서, 주축(21) 및 부축(22)의 랙크 기어(71)(72)가 축 방향으로 왕복 가변 이동함에 따라 컨트롤 레버(61)(62)가 컨트롤 기어(302)(303)(304)(305) 내에 구성된 유성기어 캐리어(51)(52)(53)(54)의 위치를 왕복 가변 회전시킴으로서, 상기 주축(21)과 부축(22)에 적절하게 구성된 기어 비를 가진 링기어(31)(32)(33)(34)에 의해 토크를 가변 분배하여 기어 식 무단 변속이 이루어지게 되는 것이다.상기 외부의 제어장치에 의한 랙크기어의 이동에 따라 컨트롤 기어 내에 구성된 유성기어 캐리어의 위치가 가변되고, 상기 가변점이 저속기어열에 가까우면 저속기어열에 힘이 많이 분배되고, 상기 가변점이 고속기어열에 가까우면 고속기어 열에 힘이 많이 분배되어 변속이 된다.
상기 본 발명에 의한 기어 식 무단 변속장치는 동력을 차단하지 않은 상태에서 기어의 상시물림 상태를 유지하면서 변속이 가능하고, 변속 작용이 원활하고 원만하게 이루어 질수 있으며, 이로 인하여 저렴하고 간편한 그리고 동력 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.
Claims (4)
- 입력축에 연결되며, 중앙부에 축 홈을 형성하고, 내부 일측에 중공을 형성하는 주축(21);출력축에 연결되며, 중앙부에 축 홈을 형성하고, 내부 일측에 중공을 형성하는 부축(22);컨트롤 케이싱(12)(13)에 회전 가능하게 고정되고, 동력 배분수단이 형성되며, 링기어와 서로 맞물려 고정점을 형성하는 컨트롤기어(302)(303)(304)(305);상기 컨트롤기어(302)(303)(304)(305)와 직각의 방향으로 맞물리며, 주축(21)과 부축(22)에 설치되는 사이드기어(37)(38)(39)(301);상기 사이드기어(37)(38)(39)(301)와 일체로 형성되며, 일측에는 저속기어열로 치합되고, 타측에는 고속기어열로 치합되는 링기어(31)(32)(33)(34);상기 링기어(31)(32)(33)(34)의 사이에 맞물리도록 설치되며, 그 축에 일방향 클러치가 설치되는 아이들기어(35)(36); 및상기 컨트롤기어(302)(303)(304)(305)의 내부에 설치되어 가변점을 형성하는 동력 배분수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기어식 무단 변속장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 동력 배분수단은 상기 주축(21)과 부축(22)의 중공축에 랙크 기어(71)(72)를 설치하고, 상기 랙크기어(71)(72)에 맞물리게 피니언 기어(306)(307)를 설치하며, 상기 피니언기어(306)(307)와 치합되도록 기어를 가지는 컨트롤 레버(61)(62)를 유성기어 캐리어(51)(52)(53)(54)에 편심 고정 시키며, 상기 컨트롤기어(302)(303)(304)(305)내에 선기어(49)(401)(402)(403)를 설치하고, 상기 선기어의 둘레를 맞물려 돌도록 유성기어(41)(42)(43)(44)와 컨트롤 링 기어(45)(46)(47)(48)를 서로 치합하게 설치하며, 상기 유성기어 캐리어(51)(52)(53)(54)를 유성기어에 설치하는 것을 특징으로 하는 기어식 무단 변속장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기의 주축(21) 및 부축(22)의 일 측에는 저속을 내는 기어비를 가진 링기어(31)(33)와 아이들 기어(36)가 치합되고, 타 측에는 고속을 내는 기어비를 가진 링기어(32)(34)와 아이들 기어(35)가 치합되는 것을 특징으로 하는 기어식 무단 변속장치.
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