KR100509673B1 - 차량용 파워트레인 - Google Patents
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Abstract
자동차의 파워트레인은, 연소 엔진과 같은 원동기, 토크를 차륜에 전달하는 자동 기어박스, 원동기와 기어박스 사이의 마찰 클러치, 여러 센서로 부터 신호를 받아들이는 컴퓨터 처리되는 제어유닛 및 상기 제어유닛의 신호에 응하여 클러치 또는 기어박스를 작동하는 하나 이상의 액터를 포함한다. 기어박스의 기어비를 선택하고 선택된 기어로 기어박스를 변속하는 액터는 두 개의 변속기를 가지는데 각각의 변속기는 액터의 독립 전기 모터로 부터 토크를 수용하는 워엄 기어조합과 각각의 워엄 기어 조합에서 기어박스의 가동성 부품으로 운동을 전달하는 평 기어조합을 포함한다.
적어도 하나의 변소기어에서 워엄 기어조합과 평기어 조합 사이의 연결부는, 신호를 제어유닛으로 전달하는 하나이상의 센서와 공동 작용하는 댐퍼로 이루어질 수 있다.
Description
본 발명은 차량 특히 차량용 파워트레인을 개선시키는 것에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 차량용 파워트레인내서 자동으로 작동되는 변속기 (이하 기어박스라고 함) 및 자동으로 작동되는 (예를 들어, 마찰 클러치 또는 록업(lock-up) 또는 바이패스 클러치기능을 가진 유압식 토크 컨버터와 같은) 토크전달장치를 작동하기 위한 장치를 개선시키는 것에 관련된다.
종래기술에 의하면, 한개이상의 센서들, 전자회로 및 다른 감지장치로 부터 신호를 수신하고 한 개이상의 액터(actor)들로 신호를 전달하는 제어장치에 의해 자동화된 기어박스 또는 클러치가 작동되며, 특정 기어비를 선택하고 선택된 기어비로 전이하기 위해 상기 액터가 기어박스를 직접 작동시킨다. (예를 들어, 내연 엔진 또는 차량의 하이브리드 원동기와 같은) 원동기 및 차량용 파워트레인에 내장된 기어박스의 입력부품사이에서 자동 클러치 또는 자동 토크전달장치에 의해 전달되어야 하는 토크를 자동으로 선택하기 위한 수단으로서 상기 액터들이 이용된다. 기어박스 또는 클러치의 작동부품과 하나 이상의 액터 사이의 연결부는 하나이상의 구동장치를 포함할 수 있다. 예를들어, 기어박스를 작동하기 위한 장치는, (컴퓨터 처리되는 전자회로와 같은 )제어장치, 제 1 구동장치를 통하여 기어박스의 기어비를 선택하기 위한 부품을 작동시키는 제 1 액터 및 제 2 구동장치를 통하여 기어박스를 선택된 기어비로 전이하는 부품을 작동시키는 제 2 액터를 가진다. 우선 주어진 기어비를 선택하고 다음에 기어박스를 선택된 기어비로 전이하기 위해 상기 기어박스의 부품이 이용될 수 있다.
상기 액터는 유압작동식 액터이다. 상기 클러치, 또는 기어박스의 작동 장치가 가지는 단점에 의하면, 유압작동식 액터가 과도한 공간을 점유하고 다수의 부품들로 구성된다. 그 결과 클러치 또는 기어박스의 제조비용 및 체적에 영향을 주고 클러치 또는 기어박스의 작동장치에 관한 제조비용 및 체적에 영향을 주며, 전체 파워트레인의 제조비용과 체적에 영향을 미친다. 일반적으로, 유압작동식 액터는 가압유체를 위한 축압기, 다수의 밸브, 도관, 여러개의 실린더와 피스톤 조립품 및 그 밖의 부품들을 포함한다.
자동으로 작동되는 토크전달 장치 및 기어박스를 포함한 종래기술의 파워트레인이 가지는 또 다른 단점에 의하면, 자동화된 클러치에 의해 전달어야 하는 토크를 자동으로 선택하거나 기어박스를 전이하기 위해 고려되어야 하는 속도, 가속거리 및 다른 매개변수를 감지하는 센서들이 상기 파워트레인에 적용하기에 너무 크고 신뢰도가 떨어지며 감도가 불충하다는 것이다.
본 발명의 목적은, 파워트레인의 하나 이상의 자동 부품을 위한 새롭고 개선된(소형이고 간단하며 경제적인) 작동장치를 차량용 파워트레인에 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 자동 기어박스, 즉 자동 토크전달 장치, 예를들면 내연 엔진이나 다른 원동기와 자동/수동 작동 기어박스 사이의 마찰 클러치 또는 유압식 토크 컨버터를 작동(특정 기어비를 선택하고 이 선택된 기어비로 변속)하기 위한 새롭고 개선된 장치를 파워트레인에 제공하는 것이다.
본 발명은, 자량 운전자의 조작을 단순화시키고 차량 탑승자의 승차감과 안전도를 높이는 파워트레인을 제공한다.
본 발명의 또다른 목적은, 위에서 개략적으로 설명한 파워트레인에서 사용될 수 있는 새롭고 개선된 자동 기어박스를 제공하는 것이다.
본 발명은 새롭고 개선된 자동 기어박스/자동 토크전달 장치와 이 장치의 작동 장치를 결합한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 새롭고 개선된, 즉 소형이고 단순하며 신뢰성 있고 경제적인 차량용 파워트레인을 제공하는 것이다.
본 발명은, 위에서 개략적으로 설명한 파워트레인에서 사용하기 위한 새롭고 개선된 신호 발생 장치를 제공한다.
본 발명의 또다른 목적은 승용차나 트럭과 같은, 차량용 파워트레인에서 자동 기어박스 또는/자동 토크전달 장치의 가동성 부품과 하나이상의 액터 사이에서 사용하기 위한 새롭고 개선된 변속기를 제공하는 것이다.
본 발명은, 위에서 개략적으로 설명한 파워트레인을 장착한 차량을 제공한다.
본 발명의 다른 목적은, 차량용 파워트레인에서 자동 기어박스 또는 자동 토크전달 장치를 작동하는 새롭고 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 차량용 파워트레인의 자동 부품의 작동장치를 사용하기 위한 새롭고 개선된 속도 감지 및 표시 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 차량용 파워트레인에 내장된 자동 클러치 및 기어박스를 작동장치를 사용하기 위한 새롭고 개선된 액터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 차량용 파워트레인에 내장된 자동 기어박스, 즉 자동 토크전달 장치를 작동하는 새롭고 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, (내연기관 또는 하이브리드 원동기와 같은) 원동기, 복수개의 (중립기어비, 후진기어비 및 두 개이상의 전진기어와 같은) 기어비들을 가지고 자동으로 작동되는 기어박스 및 상기 원동기로부터 상기 기어박스로 토크를 전달하기 위한 클러치 및 상기 기어박스를 작동하기 위한 (마찰클러치 또는 바이패스 또는 록업클러치를 가진 유체토크컨버터와 같은) 작동수단을 가진다. 상기 작동수단은 신호를 입력하고 출력하는 전자제어장치, 신호들을 상기 전자제어장치에 전달하는 한 개이상의 센서들을 포함한 감지장치 및 기어비를 선택하고 기어박스를 선택된 기어비로 전이하기 위하여 상기 전자제어장치로부터 전달된 신호들에 응답하는 한 개이상의 액터들을 가진다. 상기 한 개이상의 액터들이 제 1 및 제 2 구동장치들을 포함하고, 상기 제 2 구동장치로부터 기어비를 선택하기 위한 상기 기어박스의 제 2축까지 운동을 전달하는 제 2 변속기를 포함하며, 상기 제 2축에 의해 선택된 기어비로 상기 기어박스를 전이시키고 기어박스의 일부분을 형성하는 제 1축이 구성되고, 상기 제 1축 및 상기 제 1 구동장치사이에 제 1 변속기를 포함한다.
또한 상기 감지장치가 추가로 상기 전자제어장치에 신호를 전달하기 위해 배열된 (원동기용 전자회로와 같은) 전자회로들을 가진다.
한 개이상의 상기 변속기는 1단 변속기이거나 다단 변속기로 구성될 수 있다. 예를 들어, 한 개이상의 상기 변속기가 웜 기어연결부, 스퍼기어연결부, 베벨기어연결부 및 하이포이드 기어연결부 중에서 선택된다.
또한 상기 한 개이상의 액터가 하우징을 포함하고, 상기 구동장치들중 한 개의 일부분 및 변속기의 적어도 일부분에 대해 상기 하우징내에 고정된 상기 구동장치로부터 운동이 전달될 수 있다. 또한 한 개이상의 구동장치에 의해 구동되는 변속기의 일부분이 상기 하우징에 수용된다. 상기 구동장치들 및 각 변속기의 일부분이외에 액터의 하우징내에 상기 감지장치의 적어도 일부분이 배열된다.
한 개이상의 구동장치들이 d-c 모터, a-c 모터, 트래블링-웨이브 모터, 스위치식 저항모터 및 스테핑 모터와 같은 전기모터를 포함한다.
상기 제 1 및 제 2 구동장치들이 서로 평행하거나 90도의 각도와 같이 서로 경사구조를 이루는 축들을 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 구동장치들이 제 1 축 및 제 2 축주위에서 회전운동하는 제 1 출력축 및 제 2 출력축과 같은 부재들을 포함하고, 웜휠을 가진 웜기어연결부가 상기 변속기들에 포함되며, 상기 웜휠과 상기 축들이 동일평면에 배열될 수 있다. 다수의 파워트레인내에서, 구성부품들의 상기 배열에 의해 파워트레인의 작동수단을 위해 이용될 수 있는 공간이 절감될 수 있다.
선택적으로 웜휠들 및 회전부재의 평면이 다른 웜휠 및 각 회전부재의 평면과 평행하게 배열될 수 있다.
또한 상기 평면들이 다른 평면에 대해 (직각과 같은 ) 정해진 각도로 경사를 이루며 배열될 수 있다.
전기모터와 관련하여, 한 개이상의 상기 구동장치들이 스태핑 전자석과 같은 전자석을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 원동기, 복수개의 기어비들을 가지고 자동으로 작동되는 기어박스 및 상기 원동기로부터 상기 기어박스로 토크를 전달하기 위한 클러치 및 상기 기어박스를 작동하기 위한 작동수단을 가지고, 상기 작동수단은 신호를 입력하고 출력하는 전자제어장치, 신호들을 상기 전자제어장치에 전달하는 한 개이상의 센서들을 포함한 감지장치 및 기어비를 선택하고 기어박스를 선택된 기어비로 전이하기 위하여 상기 전자제어장치로부터 전달된 신호들에 응답하는 한 개이상의 액터들을 가진다. 상기 한 개이상의 액터들이 제 1 및 제 2 구동장치들을 포함하고, 회전운동하며 기어비를 선택하기 위한 기어박스의 제 2축이 구성되며, 상기 제 2 구동장치(104)로부터 상기 제 2 축까지 회전운동을 전달하고 제 2웜 기어연결부를 가진 제 2 변속기를 포함하며, 상기 제 2 축에 의해 선택된 기어비로 상기 기어박스를 전이시키고 기어박스의 일부분을 형성하며 회전운동하는 제 1 축이 구성되고, 상기 제 1 축 및 상기 제 1 구동장치사이에 배열되고 제 1웜기어연결부를 가진 제 1 변속기를 포함한다.
추가로 상기 감지장치가 상기 전자제어장치에 신호를 전달하기 위한 한 개이상의 전자회로들을 가질 수 있다. 한 개이상의 상기 변속기들이 추가로 각 웜기어연결부와 직렬로 연결된 한 개이상의 기어연결부를 포함한다.
추가로 포함된 상기 기어연결부들이 피봇운동하는 기어세그먼트 및 기어세그먼트와 맞물린 기어를 포함한 기어열로 구성되고, 상기 기어가 스퍼기어, 베벨기어 및 하이포이드기어중에서 선택될 수 있다. 상기 기어세그멘트 및 축사이에 형상구속기능의 연결부가 상기 변속기들에 추가로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 기어세그멘트는 상기 축들중 한 개와 일체로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 원동기, 복수개의 기어비들을 가지고 자동으로 작동되는 기어박스 및 상기 원동기로부터 상기 기어박스로 토크를 전달하기 위한 클러치 및 상기 기어박스를 작동하기 위한 작동수단을 가지고, 상기 작동수단은 신호를 입력하고 출력하는 전자제어장치, 신호들을 상기 전자제어장치에 전달하는 한 개이상의 센서들을 포함한 감지장치 및 기어비를 선택하고 기어박스를 선택된 기어비로 전이하기 위하여 상기 전자제어장치로부터 전달된 신호들에 응답하는 한 개이상의 액터들을 가지고, 상기 한 개이상의 액터들이 제 1 및 제 2 구동장치들을 포함하고, 축방향으로 운동하고 기어비를 선택하기 위한 기어박스의 제 2축이 구성되며, 상기 제 2 구동장치로부터 상기 제 2축까지 축방향운동을 전달하고 제 2웜기어연결부를 가진 제 2변속기를 포함하며, 상기 제 2축에 의해 선택된 기어비로 상기 기어박스를 전이시키고 기어박스의 일부분을 형성하며 회전운동하는 제 1축이 구성되고, 제 1 축 및 상기 제 1구동장치사이에 배열되며 제 1웜기어연결부를 가진 제 1변속기를 포함한다.
선택적으로 상기 한 개이상의 액터들이 제 1 및 제 2 구동장치들을 포함하고, 회전운동하며 기어비를 선택하기 위한 기어박스의 제 2축이 구성되며, 상기 제 2구동장치로부터 제 2축까지 운동을 전달하고 제 2웜기어연결부를 가진 제 2변속기를 포함하며, 상기 제 2축에 의해 선택된 기어비로 상기 기어박스를 전이시키고 기어박스의 일부분을 형성하며 축방향으로 운동하는 제 1축이 구성되고, 상기 제 1축 및 상기 제 1구동장치사이에 배열되며 제 1웜기어연결부를 가진 제 2 변속기를 포함할 수 있다.
또한 상기 한 개이상의 액터들이 제 1 및 제 2구동장치들을 포함하고, 축방향으로 운동하며 기어비를 선택하기 위한 기어박스의 제 2축이 구성되며, 상기 제 2구동장치로부터 제 2 축까지 운동을 전달하고 제 2웜기어연결부를 가진 제 2변속기를 포함하며, 상기 제 2축에 의해 선택된 기어비로 상기 기어박스를 전이시키고 기어박스의 일부분을 형성하며 축방향으로 운동하는 제 1축이 구성되고, 상기 제 1축 및 상기 제 2구동장치사이에 배열되며 제 1 웜기어연결부를 가진 제 1변속기를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 원동기, 복수개의 기어비들을 제공하는 기어박스, 원동기 및 기어박스사이에서 가변토크를 전달하는 클러치 및, 상기 기어박스 및 클러치중 한 개를 작동시키기 위한 작동수단을 포함하고, 상기 작동수단이 신호들을 수신하고 전달하기 위한 전자제어장치, 상기 전자제어장치에 신호들을 전달하는 감지장치 및 작동장치를 포함하며, 상기 작동장치가 상기 기어박스 및 클러치중 한 개를 작동시키기 위해 상기 전자제어장치의 신호에 응답하는 한 개이상의 액터들, 구동장치와, 상기 기어박스 및 클러치중 한 개 및 상기 구동장치사이에 배열된 변속기를 포함하고, 상기 변속기가 서로에 대해 회전운동하는 두 개이상의 원판요소, 상기 원판요소들사이에 배열되고 토크를 전달하는 에너지저장요소, 상기 원판요소들위에 제공되고 톱니형상을 가진 돌출부들 및 상기 돌출부들의 운동을 감지하기 위한 속도감지기능의 센서들을 포함한다.
상기 원판요소의 주변부에 돌출부들을 가지고, 상기 센서들에 의해 상기 감지장치의 일부분이 형성되며, 상기 원판요소들의 서로에 대한 회전운동의 크기를 확인하기 위해 상기 센서가 배열된다.
신호들을 수신하고 전달하기 위한 전자제어장치 및 상기 전자제어장치의 신호들에 응답하는 액터를 포함하고, 상기 액터가 한 개이상의 구동장치, 파워트레인을 구성하는 (예를 들어, 자동으로 작동하는 기어박스내에서 회전운동하거나 축방향으로 운동하는 축과 같은) 운동장치들사이에 배열된 변속기를 포함한다. 상기 변속기가 구동장치들로부터 상기 운동장치까지 동력전달경로내에 배열된 두 개이상의 원판요소들을 포함하고, 상기 원판요소들의 (반경방향으로 가장 외측에 위치한 영역의) 주변영역들이 복수개의 자극들을 가진 자성화부분을 포함하며, 상기 자극들이 자기장을 형성하고 상기 원판요소들의 원주방향으로 서로 이격되며, 상기 원판요소들은 원판요소들이 서로에 대해 회전운동하는 것을 억제하고 탄성 및 토크전달기능을 가진 (예비압축된 한쌍의 코일스프링과 같은) 에너지저장요소를 포함하고, 상기 자기장을 감지하기 위한 한 개이상의 센서들을 포함하며, 상기 두 개이상의 원판요소들 중 한 개이상의 회전속도 및 상기 원판요소들의 서로에 대한 회전운동크기에 관한 한 개이상의 변수들을 나타내는 신호가 상기 센서에 의해 발생된다.
상기 한 개이상의 센서들이 상기 전자제어장치로 신호들을 전달한다.
상기 원판요소들이 미리 정해진 평면들내에 배열되고, 상기 원판요소들의 원주방향으로 서로 교번하며 배열된 S극 및 N극에 의해 상기 자극들이 구성되며, 상기 원판요소들이 서로에 대해 정해진 개시각위치들을 가지고, 상기 평면들과 수직인 두 개의 방향들중 한 개의 방향으로 자기력선들이 연장되고 상기 자기력선들을 가진 자기장을 형성하기 위하여 상기 개시각위치에서 상기 원판요소들중 제 1 원판요소의 S극 및 N극이 상기 원판요소들중 제 2 원판요소의 S극 및 N극에 대해 미리 정해진 위치들을 가지며, 상기 에너지저장요소의 억제작용에 대해 상기 개시각위치로부터 상기 원판요소들이 서로에 대해 회전운동하는 것에 응답하여 상기 자기력선들이 상기 두 개의 방향들중 다른 한 개의 방향으로 연장되고 자기력선들이 한 개 이상의 센서들에 의해 감지된다.
또한 상기 원판요소들의 개시각위치에서 없어지고 상기 개시각위치로부터 멀어지며 이루어지는 상기 원판요소들의 회전운동에 응답하여 형성되는 자기장의 성분이 제공되고, 자기장의 상기 성분을 감지하며 상기 개시각위치들로부터 멀어지며 형성되는 상기 원판요소들의 회전운동크기를 나타내는 신호들이 상기 센서들에 의해 발생된다. 상기 원판요소들중 제 1 원판요소의 주변영역이 교번되게 배열된 복수개의 S극 및 N극들을 가지고, 상기 원판요소들중 제 2 원판요소의 주변영역이 서로 다른 자극들을 가지고 원형을 이루며 근접하게 배열된 돌출부들을 포함하며, 상기 원판요소들의 정해진 개시각위치들에서 상기 제 1 원판요소의 자극들이 반대극성을 가진 상기 제 2 원판요소의 돌출부들과 서로 근접하게 배열되고, 상기 원판요소들이 상기 개시각위치들로부터 멀어지며 서로에 대해 회전운동하는 것에 응답하여 상기 자기장의 변화를 나타내는 신호들이 상기 센서들에 의해 발생된다. 상기 제 1원판요소의 주변영역 및 상기 센서사이에 돌출부의 일부분이 구성된다.
상기 제 1 원판요소의 자극들 및 상기 제 2 원판요소의 돌출부들이 공통평면내에 위치한다. 상기 돌출부들이 상기 제 1 원판요소의 자극들을 둘러싸이고, 상기 제 1 원판요소의 수직방향으로 상기 돌출부들이 연장된다.
센서들이 상기 전자제어장치로 신호들을 전달하고, 상기 에너지정요소에 의해 반대방향으로 저장되는 에너지량의 함수로서 상기 원판요소들의 서로에 대한 회전운동크기가 상기 신호들에 의해 표시될 수 있다.
본 발명의 특징들이 청구항에서 권리로서 청구된다. 구조와 작동방법 및 조립 설치방법에 관해 개선된 파워트레인의 여러 가지 중요한 특징들은 도면을 참고하여 선호되는 실시예들에 대한 상세한 설명에 의해 이해된다.
도 1 은 파워트레인을 포함하는 모터 차량의 평면도이다. 파워트레인은 원동기(1)(내연기관) 자동 변속기(하기 설명에서 다른 변속기와 구별하기 위해 기어박스(gear box)(3)라 함)와 토크전달장치(2)를 포함한다. 토크전달장치는 출력부품(캠 샤프트(cam shaft) 또는 크랭크 샤프트(crank shaft))에서 기어박스(3)의 입력부품 또는 축에 토크를 전달한다. 기어박스(3)의 출력부품은 차동장치(4)를 구동하고 차동장치는 구동 휠(6)의 축(5)을 구동한다.
적어도 하나의 축(5)과 구동 휠(6)은 적어도 하나의 (도 1에 도시되지 않은) 센서가 RPM을 나타내는 신호를 발생시키는데 사용된다. 상기 센서는 종래의 엔티블록 시스템(Antiblock system; ABS) 같은 하나이상의 전자장치로 차량의 속도를 감지하기 위해 이용된다.
자동 기어박스(3)를 작동하는 장치는 전자제어장치(7)를 포함하고, 전자제어장치(7)는 상기 센서로 부터 신호를 수렴하는 적어도 하나의 신호 수감장치를 포함하여 속도를 나타내는 정보를 감지하고 표시하고 처리한다. 전자제어장치(7)에 전달된 신호는 기어박스(3) 부품(입력축과 또는 출력부)의 RPM을 나타내는 정보를 제공하도록 처리된다.
내연기관 대신에 원동기(1)는 전기모터, 플라이휠, 프리휠(free wheel), 연속 기관 같은 하이브리드(hybrid) 구동일 수 있다.
상기 토크전달시스템(2)는 마찰 클러치이다. 그러나 토크전달장치는 자분 클러치, 다판 클러치, 유체 클러치 또는 다른 적절한 토크전달장치으로 구성된다. 클러치 디스크의 마찰 라이닝(lining)에서 마모를 자동으로 보상하기 위한 장치가 제공된 클러치를 사용할 수 있다. 상기 클러치 디스크는 기어박스의 회전하는 입력 부품에 토크를 전달한다. 미국특허 제 5,450,934 호(폴 마우커(paul maucher)에 의해 "마찰 클러치" 의 명칭으로 1995년 9.19에 특허됨)는 마찰 클러치를 설명하는데 여기에서 압력판의 축 위치는 클러치 디스크의 마찰 라이닝에서의 마모에 따라 자동으로 조절된다. 미국특허 제 5,377,796 호(오스왈드 프리드만(oswald friedman)과 요한 제켈(Johann Jackel)에 의해 회전구동과 구동장치 사이 힘을 전달하기 위한 장치"라는 명칭으로 1995년 1월 3일 특허됨)은 유압 토크 컨버터를 설명하고 유압 토크 컨버터는 바이패스(bypass) 또는 락업(lock up) 클러치를 포함하고 도 1 의 마찰 클러치(2) 대신에 사용된다. 상기 출원에서 언급한 미국특허 출원의 명세서는 여기에서 참고로 한다.
자동 기어박스(3)를 작동시키는 장치는 상기 언급한 전자제어장치(7)와 액터(8)를 포함하는 작동장치를 포함한다. 액터(8)는 컨덕터(conductor) 장치(12)를 통해 전자제어장치(7)에서 신호를 수용하고 그런 신호는 기어박스(3)의 특정 기어 비 선택을 결정할 뿐만 아니라 상기 선택된 기어 비로 전이를 결정한다.
도 1 은 제 2 액터(11)를 보여주고 제 2 액터(11)는 신호를 받아서 전자제어장치(7)에 보내 토크를 선택하도록 하고 토크전달장치(2)는 원동기(1)에서 기어박스(3)의 입력부품으로 도크를 전달한다(토크전달장치(2)은 (수동 보다는)자동 마찰 클러치로서 전자제어장치(7)의 출력에서 나오는 신호에 따라 작동된다) 그래서 전자제어장치(7)는 소위 통합 제어장치이고 신호를 액터(8)에 보내어 자동 기어박스(3)를 작동하게 할 뿐만 아니라 신호를 제 2 액터(11)에 보내어 자동 마찰 클러치(2)를 작동하게 한다.
원동기(1)를 위해 적절한 전자회로를 실현하는 방식으로 전자제어장치(7)를 설계할 수 있다. 그러나, 도 1 은 독립된 제어장치(모터회로)(20)를 보여주고 제어장치(모터회로)(20)는 컨덕터 장치(15, 22)에 의해 (신호를 받아 신호를 보내기 위해) 전자제어장치(7)에 연결된다.
액터(8)를 위한 전자제어장치(7)는 기어박스(3)를 작동시키고 액터(11)를 위한 제어장치(보이지 않음)는 마찰 클러치를 작동시키고 또다른 제어장치(20)는 원동기(1)를 제어한다. 출원중인 미국특허 제 08/788,011 호는 제 08/393,316 의 분할출원이고 독일특허 제 1 950 4847에 해당한다.
2개 이상 제어장치(7,20)사이의 연결은 컨덕터 장치 또는 다른 데이터 또는 신호 전달장치를 포함한다. 각 제어장치는 하나이상의 센서, 전자회로 등을 포함하는 감지장치로 부터 신호를 받는다. 실제 작동점의 변수를 나타내는 신호를 전달하거나 실제 작동점에 변수를 나타내는 신호를 전달한다.
또, 데이터 라인 또는 데이터 버스를 통해 하나이상의 제어장치(7, 20)의 입력장치에 연결할 수 있다.
상기 전자제어장치(7)는 컴퓨터(보이지 않음)를 포함하고 컴퓨터는 신호 또는 정보를 수용하고 처리하고 기억하고, 보내고, 표시하고 또는 전달하고 상기 신호 또는 정보는 전자제어장치(7)의 입력장치와 연결된 전자회로 또는 센서에 의해 공급된다. 도 1 에서처럼 전자제어장치(7)의 출력장치는 신호를 액터(8,11)와 원동기를 위한 전자 회로장치(제어장치)(20)와 하나이상의 신호 부가 처리장치에 보낸다.
마찰 클러치(2)는 원동기(1)의 크랭크 샤프트 또는 캠 샤프트에 의해 구동된 플라이 휠(2a)에 배치된다. 플라이휠(2a)은 일체형 플라이 휠로 구성되거나 조합형 플라이 휠로 구성된다. 조합형 플라이 휠은 제 1 플라이휠, 제 2 플라이휠과 이들 사이의 하나이상의 감쇄기를 포함한다. 폴 마우커에 의한 미국특허 제 5,450,934)의 도면 35와 상기 출원의 양수인의 다른 미국특허를 참고로 한다.
플라이휠(2a)은 시동기어(2b)를 포함하고 마찰 클러치(2)가 부분적으로 연결될 때 토크를 클러치 디스크(2c)에 전달하여 클러치 디스크(2c)는 토크를 기어박스(3)의 회전하는 입력부품에 전달한다. 마찰 클러치(2)가 연결될 때 클러치 디스크(2c)의 마찰 라이닝은 플라이휠(2a)과 압력판(2d)사이에 고정되고 압력판(2d)은 다이아프램스프링(2f)에 의해 작용된다. 마찰 클러치(2)가 자기 조정 형식이라면 클러치 디스크(2c)의 마찰 라이닝에서 마모를 보상하기에 필요한 범위까지 플라이휠(2a) 방향으로 압력판(2d)을 자동으로 전이하기 위한 장치를 포함한다. 그런 자기 조정 클러치는 적어도 하나의 센서를 포함하고 이 센서는 클러치 디스크(2c)의 마찰 라이닝에서 마모량을 감지하고 압력판(2c)과 다이아프램(2f)의 필요한 축 조정을 하게 한다.
마찰 클러치(2)를 연결하고 분리하는 장치(9)는 베어링(bearing)(10)을 포함하고 베어링(10)은 다이아프램스프링(2f)의 부품을 형성하는 텅(tongue)의 축 변위에 영향을 주어 압력판(2d)에서 스프링(2f) 외주부분의 작용을 결정한다. 액터(11)는 연결/분리 장치(9)에 의해 마찰 클러치(2)를 조정하는 장치로서 제공한다. 그런 조정은 액터(11)와 장치(9)사이에 전자유압, 공압, 기계, 자석 또는 전기모터 연결에 의해 영향을 받는다. 베어링(10)은 마찰 클러치(2)의 회전 부분과 기어박스의 입력 부품이 동축일 필요가 없다. 마찰 클러치(2)는 소위 풀 형식(pull type) 또는 푸시 형식(push type) 마찰 클러치이다. 도 1의 액터(11)와 마찰 클러치(2)사이 정확한 작동연결은 상기 발명의 부분이 아니다.
액터(8)는 하나이상의 출력 부품을 제공하고 출력부품은 기어박스(3)의 하나이상의 가동(회전 또는 축 운동)요소(축)에 운동을 전달한다. 예를 들어, 제 1 요소(축방향으로 이동하는 축 또는 회전하는 축)는 원하는 기어비(전자제어장치(7)에서 신호에 의해 결정되거나 작동자에 의해 초기화된)를 선택하도록 한다. 제 2 요소(축방향으로 이동하는 축 또는 회전하는 축)는 기어박스(3)는 선택된 기어로 전이하게 한다. 요소의 특징과 갯수는 기어박스(3)의 설계에 의존한다.
기어박스의 다른 형식은 중심축으로 제공되고 중심축은 축운동 또는 각운동을 수행함으로써 원하는 기어비를 선택하도록 하고 각운동 또는 축운동을 수행함으로써 선택된 기어로 전이하게 한다. 그런 변속기를 위한 액터는 제 1 출력 부품과 제 2 출력부품을 포함하고, 제 1 출력 부품은 중앙축이 회전운동을 하게 하고 제 2 출력 부품은 중앙축이 다른 형식의 운동(축운동)을 수행한다. 그래서 기어비의 선택은 축운동을 포함하고 선택된 기어로 전이는 중앙축의 회전운동을 포함하고 반대로 가능하다.
기어박스의 다른 형식은 다수의 축을 포함하고 하나는 원하는 기어비의 선택을 위한 것이고 다른 것은 선택된 기어로 전이하기 위한 것이다. 양 축은 동일한 운동(회전 또는 축방향)을 수행하거나 축의 각각은 다른 축에 의해 수행되는 운동과 다른 운동을 수행한다.
기어박스의 다른 형식은 각 기어비를 위한 한 조의 전이로드를 위한 한 조의 전이로드를 사용한다. (원하는 기어비에 관한) 선택된 로드는 기어박스를 선택된 기어로 전이하기 위해 축방향으로 이동하게 한다.
상기 축과 로드는 기어박스의 내부부품을 구성하거나 내부 부품에 운동을 전달하도록 제공한다. 부품은 기어박스의 케이스에 고정되거나 케이스로 확장된다. 그래서 액터(8)는 기어박스(3)의 케이스에 완전히 고정되거나 케이스의 외부에 위치한 부품에 운동을 전달한다. 그래서 부품은 원하는 기어비를 선택해서 선택된 기어를 전이하거나 상기 선택된 기어에서 상이한 기어의 선택과 상이한 기어로 전이하게 설계된다. 기어박스의 작동부품이 단일(중앙)축, 다수 독립된 축 또는 다수의 독립된 전이로드를 포함하든 않하든 상관없이 액터(8)는 그런 작동을 수행한다.
신호전달 컨덕터(12)는 액터(8)로 전자제어장치(7)에 연결하고 그런 컨덕터는 신호를 전자제어장치(7)에서 액터(8)로 신호를 전달한다. 신호는 작동신호를 포함하고 신호는 하나이상의 센서에서 나온다. (신호는 액터(8)의 부분이거나 액터(8)와 연결되고 기어박스(3)의 다양한 조건에서 정보를 제공한다) 전자제어장치(7)는 일정간격 또는 필요할 때 신호를 액터(8)의 저장장치에 보낸다. 반대도 가능하다.
또 컨덕터(13,14)는 센서, 전자회로 또는 다른 것과 같은 감지장치의 하나이상의 부품을 전자제어장치(7)에 연결하도록 제공한다. 감지장치의 부품과의 연결은 연속적이거나 일시적이고 일정기간에만 설치할 수 있다.
제어장치(20)는 감지장치의 부품을 구성한다. 감지장치의 다른 부품은 전자 엔티 블록 시스템(ABS), 전자 엔티 슬립 시스템 등을 포함한다. 감지장치의 센서는 차량의 다수의 변수를 나타내는 신호 발생을 위한 하나이상의 센서를 포함한다. 센서는 원동기(1)의 RPM을 감지하고 휠(6)의 RPM을 감지하고 원동기에서 트로틀 밸브(1a)의 플랩(flap) 각 위치를 감지하고 가속페달의 위치를 감지한다.
컨덕터(15)는 캔(CAN)버스 같은 데이터 버스와 전자제어장치(7)를 연결하고 데이터 버스는 차량 또는 전자회로에 관한 시스템 데이터를 공급한다. 일반적으로 다수의 전자회로는 컴퓨터 장치에 의해 상호 연결된다.
자동 기어박스는 차량의 작동자에 의한 명령에 따라 선택된 기어 또는 기어 비로 전이되는 방식으로 설계된다; 그런 전이는 손잡이를 눌러서 개시되고 스위치의 위치 또는 조건 변화시킴으로써 개시되거나 중립(N), 주차(P), 후진(R), 디렉트(Direct)(D) 또는 전진 기어비(1,2,3,4,5)를 선택하는 회전가능한 선택기(40)(레버)를 변화시켜 개시된다. 기어박스가 높거나 낮은 기어로 전이되는 것을 나타내는 신호를 발생하거나 수동 또는 자동 기어비 선택장치에 의해 선택된 다음 기어비를 나타내는 신호를 발생하는 장치를 포함하는 차량을 구비할 수 있다. 도 차량은 기어박스의 유효한(회동 선택되고 전이된) 기어비를 나타내는 장치(전자 전이 레버)를 제공한다.
차량의 다른 형식에서, 자동 기어박스는 기어비가 작동변수에 의존해 선택되는 방식으로 계획된다. 즉 기어비의 선택은 완전 자동이다. 또 선택기어로 자동전이는 특성치, 특성곡선 또는 특성선도와 센서 신호에 기초로해서 발생한다. 그래서 센서에서의 신호 강도 또는 특성은 초기치에 도달하거나 초과해서 기어박스는 작동자의 작동없이 상이한 기어로 자동전이된다.
예로, 중립위치(N)는 도 1 의 좌측 상단에 보여지고 기어박스(3)의 입력과 출력요소 사이의 운동 또는 힘전달 연결이 중지되는 상황이다. 선택기(40)의 위치(p)는 차량이 주차되는 상황이다. 즉 하나이상의 브래이크를 사용하여 차량이 경사진 표면에서 정지해 있는 것을 보장하는 기어로 기어박스(3)를 전이한다. 엔진 시동 장치(50)에서 점화키(51)의 후퇴에 따라 선택기(46)를 위치(p)로 자동 전이할 수 있다. 물론 위치(p)로 자동 전이는 점화 키(51)가 시동장치(50)의 키 홀(key hole)에서 후퇴되면 일어나지 않고 차량의 속도를 증가시키거나 그런 상황에서 위치(p)로 전이는 차량에 손상을 주거나 운전자를 위험하게 할 수 있다.
또 선택기(40)는 디렉트(D), 중립(N), 제 1 기어(1) 등과 같이 원하는 기어비로 수동 전이하기 전에 위치(M)로 이동한다. 선택기(40)는 스위치 또는 다른 수동 기어비 선택과 전이장치에 의해 대체된다.
도 1 의 차량이 센서(24)와 함께 작동하는 전자식 가속페달(23)을 가지고, 센서(24)는 컨덕터(25)를 통해 신호를 전자회로(20)에 전달한다. 원동기(1)로 공급되는 연료 공급률, 점화시기, 분사 시기 또는 트로틀 밸브(1a)의 위치를 조절하기 위하여 센서(24)로부터 전자회로(20)까지 신호들이 제공된다.
상기 컨덕터(22)에 의해 원동기(1)를 위한 전자회로(20)가 전자제어장치(7)에 연결된다. 마찰클러치(2)를 위하여 선택적으로 제공되는 전자회로(30)가 컨덕터(15)에 의해 전자제어장치(7)와 연결된다. 트로틀밸브의 위치 또는 설정을 선택하기 위해, 컨덕터(21)는 전자회로(20)로부터 트로틀밸브로 신호를 전달한다. 도 1 의 차량에서 가속페달(23)에 직접적인 기계적 연결은 불필요하다.
운전자가 적절한 시동장치(모터)에 의해 원동기(1)를 시동하고 원동기용 전자회로(20)를 작동하기 위하여 시동장치(50)와 점화키(51)가 이용된다.
도 2를 참고할 때, 도 1의 액터(8)를 대체하기 위하여 도 1의 차량에서 이용될 수 있는 액터(100)가 상세히 도시되고, (도 2에서 부분적으로 도시된)기어박스의 기어비를 선택하고 기어박스를 선택된 기어로 전이하기 위하여 상기 액터(100)가 전자제어장치(7)와 연결되어 전자제어장치에 의해 액터(100)의 작동이 제어된다. 액터(100)에 의해 작동되는 기어박스가 서로 평행하고 기어비들을 선택하기 위한 축(101) 및 선택된 기어로 전이하기 위한 축(102)을 가진다. 축(101,102)들은 정해진 각도로 회전되어야 한다.
액터(100)는 출력축(105)을 가진 (전기모터와 같은) 제 1 구동장치(103) 및 출력축(120)을 가진 (전기모터와 같은) 제 2 구동장치(104)를 포함한다. 제 1 구동장치(103)의 출력축(105)으로부터 기어박스의 축(101)으로 운동을 전달하기 위한 다단식 제 1 변속기가 이용되고, 제 2 구동장치(104)의 출력축(120)과 기어박스의 축(102)사이에서 운동을 전달하기 위한 다단식 제 2 변속기가 이용된다.
제 1 변속기의 제 1 단은 웜기어연결부를 포함하고, 회전운동하는 출력축(105)위에 배열된 웜(107) 및 상기 웜(107)과 결합하여 축(109)주위에서 회전운동하는 웜휠(108)이 상기 웜기어연결부를 구성한다. 제 1 변속기의 제 2 단은 스퍼기어연결부를 포함하고, 상기 축(109)주위에서 회전운동하도록 웜휠(108)에 고정되고 동축을 이루는 스퍼기어(110)가 상기 스퍼기어연결부를 구성한다. 스퍼기어(110)의 톱니(110a)는 기어세그먼트(111a)의 톱니(112)와 맞물리고, 기어박스의 축(101)에 고정된 레버(111)의 일부분이 상기 기어세그먼트에 의해 형성된다. 출력축(105)의 축(130)은 웜휠(108)의 평면내에 배열된다.
제 2 변속기의 제 1 단은 웜기어연결부를 포함하고, 제 2 구동장치(104)의 출력축(120)과 동축을 이루며 구동되는 웜(121) 및 웜(121)과 맞물리고 축(109)과 평행한 축주위에서 회전운동하는 웜휠(122)이 상기 웜기어연결부를 구성한다. 제 2 변속기의 제 2 단은 스퍼기어연결부를 포함하고, 웜휠(122)과 동축을 이루며 구동되는 스퍼기어(123) 및, 스퍼기어(123)의 톱니와 맞물리는 톱니(125)를 가진 기어세그먼트(124a)가 스퍼기어연결부를 구성한다. 기어박스의 축(102)에 고정된 레버(124)의 일부분이 상기 기어세그먼트(124a)에 의해 형성된다. 출력축(120)의 축(131)은 웜휠(122)과 동일 평면내에 배열된다. 웜휠(122)은 웜휠(108)과 같은 평면에 있거나, 웜휠(108)과 축(130)의 평면과 평행한 평면에 있거나 웜휠(108)의 평면에 상대적으로 기울어진 평면이다.
제 1 및 제 2 구동장치(103,104)는 스테이터(stator)(132,133)를 가진다. 상기 구동장치(103,104)들을 작동하고 정지하기 위한 신호들이 도 1의 전자제어장치(7)에 해당하는 (도 2에 도시되지 않은) 제어장치에 의해 제공된다.
구동장치(103, 104)의 전기모터는 d-c 모터, a-c 모터, 트래블링-웨이브 모터(travelling-wave motor), 스위치식 저항모터(switched reluctance motor) 또는 스테핑 모터(stepping motor)로 구성된다.
스퍼기어(110,123)는 베벨(bevel)기어, 하이포이드(hypoid)기어 또는 다른 적절한 기어로 대체될 수 있고, 각 기어세그먼트(111a,124a)의 톱니는 베벨기어, 하이포이드기어 또는 다른 기어의 톱니와 맞물리도록 선택된다.
제어장치는 출력축(105)과 웜(107)을 회전시키기 위해 전자제어장치(7)가 제 1 구동장치(103)의 운동을 개시할 때, 제 1 구동장치(103)가 정지할 때까지 기어세그먼트(111a) 및 레버(111)에 의해 제 1 축(101)의 각위치를 변화(따라서 기어박스가 미리 선택된 기어로 전이)시키기 위하여 웜(107)은 웜휠(108) 및 스퍼기어(110)를 회전시킨다. 유사하게 출력축(120) 및 웜(121)을 회전시키기 위하여 제 2 구동장치(104)의 작동이 개시되어 제 2 축(102)의 각위치가 변화된다. 웜(121)은 웜휠(122) 및 스퍼기어(123)를 회전시키고 그 결과 기어세그먼트(124a) 및 레버(124)에 의해 제 2 축(102)의 각위치를 변화( 따라서 기어박스의 기어비를 선택)한다.
도 2의 액터(100)를 위한 필요공간은 다른 형태의 기어박스들과 조합하여 상기 도 2의 액터(100)가 만족스럽게 이용될 수 있고, 기어비를 선택하기 위한 축(102) 및 기어박스를 기어로 전이하기 위한 축(101)은 서로 평행하게 배열된다. 또한 (스테이터(132,133)의 출력축(105,120)에 형성된 축(130,131)들이 서로 평행하게 배열된다. 또한 상기 축(130,131)들이 직각 또는 경사각(30° 내지 150°)을 형성하도록 상기 스테이터들이 배열될수 있다.
액터(100)의 하우징(140)이 (도 1의 전자제어장치(7)와 같은 )제어장치의 일부분 또는 전자장치의 일부분을 포함하도록 상기 하우징이 구성된다. 본 발명의 범위내에서 제어장치 또는 동력전자장치를 위한 별도의 하우징이 제공된다. 액터(100)의 하우징(140)은 직접(나사, 볼트 또는 분리가능한 다른 고정장치에 의해) 플랜지에 고정되거나 축(101,102)을 포함하는 기어박스의 케이스에 직접 고정된다. 종래기술의 기어박스에 의해 구성되는 상기 기어박스가 평행한 두 개의 축들을 가지고, 원하는 기어비를 선택하기 위하여 한 개의 축이 회전하고, 기어박스를 선택된 기어로 전이하기 위해 다른 한 개의 축이 회전한다. 기어박스가 선택된 기어로부터 전이되거나 선택된 기어로 전이되는 동안 동력이 전달되지 않는다. 수동식 기어비선택 및 전이를 위한 수단에서 상기 액터(100)의 하우징(140)이 상기 기어박스의 케이싱이 고정된다.
(스퍼기어연결부와 직렬연결된 웜기어연결부를 포함한)상기 변속기들이 하우징(140)내에 포함되고 제 1 및 제 2 구동장치(103,104)의 스테이터(132,133)들이 상기 하우징(140)에 구성된다. 상기 스테이터들이 상기 하우징(140)의 외부에 고정되고 하우징(140)내부에서 웜(107,121)에 토크를 전달하기 위해 상기 출력축(105,120)들이 하우징내부로 연장된다. 상기 하우징은 한 개 또는 두 개의 개구부를 가지고 개구부를 통해 상기 축(101,102)들이 하우징내부로 연장된다.
또한 기어박스를 선택기어로 전이하기 위한 축(101)에 토크를 전달하기 위하여, 기어박스의 케이스내부로 연장되는 (제 1 변속기의) 제 1 출력요소가 기어세그먼트(111a)에 의해 회전되고, 기어비를 선택하기 위한 축(102)에 토크를 전달하기 위하여 기어박스의 케이스내부로 연장되는 (제 2 변속기의) 제 2 출력요소가 기어세그먼트(124a)에 의해 회전되도록 액터(100)가 기어박스에 조립될수 있다. 상기 출력요소들과 각 축(101,102)들은 형상구속(form-locking)기능의 연결부로서 구성되어 출력요소들과 축(101,102)들이 마찰연결된다.
도 2a를 참고할 때, 기어박스내부에서 액터(8,100)에 의해 작동될 수 있는 기어전이게이트(gate)(190)가 개략도시된다. 상기 기어전이게이트(190)는 기어전이경로(191)와 기어비선택경로(192)를 포함한다. 서로 다른 기어비를 선택하기 위한 기어박스의 운동부품은 기어비선택경로(192)를 따라 이동하고 선택된 기어전이경로(191)에 정렬되며, 다음에 선택된 기어전이경로(191)를 따라 이동하여 기어박스는 후진(R)기어 또는 전진기어들중 한 개에 의해 작동된다. 도 2a에 도시된 기어전이게이트(190)를 가진 기어박스는 5개의 기어들(1단내지 5단까지)을 가진다. 필요한 경우에 기어박스를 후진기어로 작동하기 위해 (실선의 구성을 선택적으로 수정할수 있고 점선으로 도시된)별도의 기어전이경로(193)가 제공된다.
도 2a는 본 발명에 따라 한 개이상의 액터에 의해 작동되는 기어박스의 여러 실시예들중 한 개를 도시한다. 예를 들어, 도 2a의 기어전이세트(190)는 4개 또는 6개의 전진기어들을 가진 게이트로 대체된다. 액터(8,100)에 의해 작동되어야 하는 기어박스의 구조에 따라 상기 기어비선택경로(192), 기어전이경로(191,193)의 구성이 수정될 수 있다.
도 3은 기어비를 선택하고 기어를 선택하는 운동이 기어박스의 중앙축(205)에 전달되는 액터를 도시한다. 원하는 기어비를 선택하기 위해 상기 중앙축(205)이 축방향으로 이동하고 특정기어로 전이하기 위해 상기 중앙축(205)이 각운동을 수행한다.
회전운동하는 출력축(206)을 가지고 전기모터와 같은 제 1 구동장치(201)가 상기 액터(200)에 구성되고, 적합한 베어링(207a,207b)들내에서 상기 출력축이 저널이음된다. 제 1 구동장치(201)와 중앙축(205)사이에서 다단변속기의 제 1 단을 형성하는 웜(208)과 상기 출력축(206)이 일체구성된다. (도 5a의) 축(260)주위에서 회전하는 웜휠(209)과 웜(208)이 맞물리고 상기 축(260)은 중앙축(205)과 평행하다. 웜휠(209)은 스퍼기어(210)와 동축이고, 상기 웜휠(209)에 의해 제 1구동장치(201) 및 중앙축(205)사이에서 변속기의 제 2단을 형성하는 스퍼기어(210)로 토크가 전달된다. 레버(211)의 일부분을 형성하는 기어세그먼트(211a)의 톱니(212)들과 스퍼기어(210)의 톱니(210a)들이 맞물리고, 중앙축(205)의 각위치를 변경시키기 위해 상기 레버(211)가 이용된다. 스퍼기어(210)는 웜휠(209)과 일체구성된다. 레버(211)와 중앙축(205)사이의 연결부에 의해 중앙축이 축방향으로 운동하고 중앙축(205)은 레버(211)의 모든 각운동을 공유한다. 예를 들어, 중앙축(205)위에 형성되고 축방향으로 평행한 외부톱니 및 중앙축을 둘러싸는 레버(211)내에서 짝을 이루는 내부톱니에 의해 상기 연결부가 구성된다.
액터(209)의 (전기모터와 같은) 제 2 구동장치(202)가 출력축(220)을 가지고, 한 개이상의 베어링(221)들내에서 상기 출력축(220)이 저널이음되고, 상기 출력축(220)은 제 2 변속기의 제 1 단을 형성하는 웜(222)을 가지며 상기 웜(222)은 (도 4의)웜휠(223a)과 맞물린다. 웜휠(223a)은 스퍼기어(224)와 동축이고, 제 2 변속기의 제 2 단을 형성하는 스퍼기어(224)로 상기 웜휠(223a)에 의해 토크가 전달되고, 제 2 변속기는 추가로 기어세그먼트(223a)를 가진 레버(232)를 포함하며, 상기 기어세그먼트(232a)는 스퍼기어(224)와 맞물린다. 스퍼기어(224)는 웜휠(223a)과 일체구성된다.
레버(232)의 피봇회전운동에 응답하여 중앙축(205)을 축방향으로 이동시키는 형상구속기능(form-locking)의 연결부가 포크(236)를 포함하고, 중앙축(205)의 축방향으로 이격된 두 개의 원형 칼라(241,242)들사이에 배열된 암(arm)들이 상기 포크에 포함된다. 상기 포크(230)는 레버(232)의 피봇운동을 공유하고 축(231)위에 장착되며, 중앙축(205), 출력축(220)에 대해 상기 축(231)이 수직으로 배열되고, 상기 축(231)은 월휠(209) 및 스퍼기어(210)의 공통축(260)에 대해 수직으로 배열된다.
제 1 및 제 2 구동장치(201, 202)는 평행한 스테이터(203,204)를 포함하고, 스테이터(203,204)는 액터(200)의 하우징(240)에 볼트체결되거나 고정된다. 예를 들어, 한 개이상의 플랜지들이 상기 하우징(240)에 제공되고, 스테이터(203,204)들은 나사고정요소들에 의해 플랜지에 고정된다. 하우징(240)은 출력축(260,220)을 위한 개구부를 가진다. 상기 변속기들의 단들을 형성하는 웜기어연결부 및 스퍼기어연결부들이 하우징(240)내에 구성된다.
도 5a를 참고할 때, 액터(200)의 하우징(240)내에 장착도니 스터브(stub)(261)를 포함하고 상기 축(260)을 가진 공통축위에 웜휠(209) 및 스퍼기어(210)가 장착된다. 제 1 구동장치(201)의 출력축(206) 및 웜(209)의 공통축과 상기 축(260)이 수직으로 배열된다.
도 5b를 참고할 때, 웜휠(209)과 스퍼기어(210)사이 즉 중앙축(205) 및 제 1 구동장치(201)사이에서 토크를 전달하는 연결부가 도시된다.
축방향으로 서로 이격되고 동축을 가진 원판요소(270a,270b)들을 포함한 원판요소(270)이 상기 웜휠(209)과 동축을 가지고, 스퍼기어(210)의 축(275)과 일체 구성된 상기 원판요소(270)이 웜휠과 근접하게 배열된다. 압축된 에너지저장요소(273)을 위한 창(window)(272)이 상기 원판요소(271)에 포함되고, (도 6A 및 도 6B에 도시된) 요홈(274)내부로 상기 에너지저장요소(273)가 연장되며, 원판요소(270)의 원판요소(270a,270b)의 표면내에 상기 요홈이 제공된다. 상기 에너지저장요소(273)은 코일스프링이고, 에너지저장요소(273)들이 최소량의 에너지를 저장하는 각위치들로부터 (웜휠(209) 및 스퍼기어(210)와 같은) 상기 원판요소(270)과 원판요소(271)이 서로에 대해 회전운동될 때 상기 코일스프링이 추가로 에너지를 저장한다.
감쇄기를 구성하는 원판요소(270), 원판요소(271) 및 에너지저장요소(273)에 의해 웜휠(209)과 스퍼기어(210)가 서로에 대해 형성하는 각변위가 억제된다. 웜휠(209)의 회전운동에 대해 스퍼기어(210)의 저항이 에너지저장요소(273)의 예비응력을 초과할 때만 웜휠(209)과 스퍼기어(210)가 서로에 서로에 대해 회전운동한다.
도 5C를 참고할 때, 원판요소(270) 및 원판요소(271)의 원형요소(270b)가 원주에서 원형으로 배열된 톱니(277,276)들을 가지고, 상기 톱니들은 두 개의 정치식센서(278,279)들과 근접한 거리에 이격되어 배열된다. (웜휠(209) 및 스퍼기어(210)에 구성된)원판요소(270) 및 원판요소(271)의 서로에 대한 회전속도, 각변위 및 가속도를 나타내는 신호가 상기 센서들에 의해 발생된다. 톱니(277,276)들 및 인접한 센서(278,279)는 두 개의 홀 제너레이터(Hall generator)를 구성할수 있다. 선택적으로 상기 센서는 동일한 신호를 발생시키는 유동센서들을 이용할 수 있다.
또한 광학센서가 이용될 수 있다. 예를 들어, 톱니(277)에 의해 차단되는 빔(beam)을 방사하도록 배열된 (전자기발광원과 같은) 발광원이 제 1 광학센서에 구성되고, 원판요소(270)의 가속도 또는 각속도 및 차단주기 및 차단시간을 나타내는 신호들을 발생시키는 수신기에 의해 상기 차단작용이 감시된다. 원판요소(271)의 가속도 또는 각운동 또는 속도를 감시하기 위해 유사한 광학센서가 이용될 수 있다. 센서(278,279) 등에 의해 전달된 신호들이 전자제어장치(7)내에서 처리되고, 도 5b 및 도 5c의 구성을 포함한 액터가 전자제어장치에 의해 작동된다.
도 6a 및 도 6b를 참고할 때, 원판요소(270) 및 원판요소(271)사이에서 동일한 거리에 위치한 네 개의 코일스프링인 에너지저장요소(273)가 구성되고, 상기 원판요소(271)의 창(272) 및 원판요소(270a,270b)의 요홈(274)내에 상기 에너지저장요소가 장착된다. 원판요소(271)을 구성하는 반경방향의 외측부(275a)가 톱니(276)에 의해 형성된다. 용이한 이해를 위해 톱니(277)가 직선형의 코일스프링, 예를 들어, 원판요소(270) 및 원판요소(271)의 공통축에 대한 곡률중심들을 가지고 곡선으로 형성된 코일스프링들과 같은 곡선형 코일스프링으로 대체될 수 있다. 또 4개의 각각의 코일스프링은 두 개 이상의 코일스프링쌍으로 대체될 수 있고 상기 스프링은 서로 고정된다. 미국특허 제 5,377,796 호의 도 2 에서 아치형 코일스프링으로 보여주고 각 코일스프링은 서로 고정된다.
다른 형식의 탄성장치(탄성 중합체의 합성 플라스틱 재료의 블록 같은)가 코일스프링대신에 사용될 수 있다.
개선된 파워트레인은 작동장치의 특징을 가지고, 상기 작동장치는 볼프강 레이크(Wolfgang Reik) 등에 의한 미국특허출원 제 08/815,349 호(독일출원 제 196 27 980 호에 해당)에서 보여주고 브크하르트 크레믈린(Burkhart Kremmling) 등에 의한 미국특허출원 제 08/836,847 (변속기와 토크전달장치의 작동을 위한 장치를 포함하는 차량)(독일출원 제 195 33 640 호에 해당)에서 보여준다. 상기 출원중인 미국특허출원의 공개내용은 본 발명에서 참고로 한다.
도 7,도 8 및 도 9를 참고할 때, 액터(300)의 특징이 도시되고, 액터(300)는 기어박스(301)의 케이스(303)에 고정되고, 상기 기어박스에 하중이 가해질 때 기어박스는 서로 다른 기어로 전이되지 않는다. 액터(300)에 의해 기어박스(301)에서 서로 다른 기어비가 선택되고 서로 다른 기어로 전이되는 작용이 자동화된다. 도 7을 참고할 때, 케이스(303)에 하우징(302)를 고정하기 위한 나사(304)가 도시된다. 한개이상의 플랜지를 갖는 케이스 또는 하우징(302)이 제공된다. 상기 플랜지는 하우징(302) 및 케이스(303)에 탈착될 수 있다. 예를 들어, 액터(300)는 부가될 수 있는 조립품으로 설계될 수 있고 부가 조립품은 기어비의 선택과 기어전이를 위한 장치를 수동으로 작동하기 위한 종래기술의 돔(dome) 또는 벨(bell)대신에 수동으로 전이되는 기어박스의 케이스(303)에 고정된다.
액터(300)은 (전기모터와 같은)두 개의 구동장치(398,399)를 포함하고, 하우징(302)내에서 분리된 변속기들에 의해 기어비를 선택하고 기어를 전이하기 위한 수단이 상기 구동장치들과 연결된다. (제 3 전기모토와 같은)제 3 구동장치가 상기 액터(300)에 제공될 수 있고, 도 1 의 차량에 구성된 파워트레인내에서 마찰 클러치(2)와 같은 적합한 토크전달장치에 의해 전달되는 토크가 상기 구동장치에 의해 변화된다. 그러나, 상기 구성은 본 출원에 공개된 모든 액터들에 적용되고, 전류 또는 유체(공압 또는 유압)작동식 구동장치들에 의해 작동되지 않는 한 개이상의 구동장치들이 상기 액터에 구성된다.
도 8 및 도 9에 도시된 구동장치(398,399)들은 전기모터이고, 상기 전기모터는 액터(300)의 하우징(302)에 수용되고 서로 평행한 출력축(306,305)들을 포함한다. 도 7 에서 출력축(305,306)들은 도면에 대해 수직으로 연장된다. 구동장치(399)에 의해 구동되는 변속기의 제 1 단은 웜(307)을 포함하고, 상기 웜은 출력축(305)과 동축이고 출력축에 고정된다. 웜(307)은 웜휠(308)과 맞물려 회전하고, 웜휠은 도 5b, 5c, 6a, 6b에 도시된 유사한 감쇄기를 포함한다.
웜기어연결부(307,308)를 포함하는 변속기의 제 2 단을 구성하는 스퍼기어(315)를 위한 축(311)및 웜휠(308)사이에 감쇄기가 배열되고, 축방향으로 이격된 동축부분(309a,309b)들을 포함하는 원형의 원판요소가 상기 감쇄기에 구성되고, 상기 동축부분(309a,309b)들은 서로 회전할 수 없게 고정되고 또다른 원형의 원판요소(310)의 마주보는 측면위에 배열된다. 동축부분(309a)은 웜휠(308)과 일체형이다. 상기 동축부분(309a,309b)들을 회전하지 못하도록 고정하기 위한 장치는 리벳, 볼트 등을 포함한다. 예비압축되고 코일스프링과 같은 에너지저장요소(311)의 중앙부분을 위한 창(312)이 상기 원판요소(310)에 포함되고, 동축부분(309a,309b)의 인접표면들내에 위치한 요홈들내부로 상기 에너지저장요소(311)가 연장되어 동축부품(309a,309b) 및 원판요소(310)의 회전운동이 코일스프링에 의해 억제된다.
원판요소(310)이 축(313)에 일체로 구성되거나 회전할 수 없게 고정되며, 상기 축(313)은 웜휠(308)내부의 베어링슬리브(bearing sleev)(314)내에서 회전하고 스퍼기어(315)를 포함한다. 축(313)의 상단부는 하우징(302)의 내측부에 마찰방지베어링(316)내에 배열된다.
코일스프링(311)의 초기응력은 스퍼기어(315)에 대한 웜휠(308)의 회전운동 개시 시기를 결정한다. 예를 들어, 웜휠(308)에 의해 스퍼기어(315)가 추가로 회전운동하는 것이 멈추개에 의해 방지되고, 스퍼기어(315)(또는 스퍼기어(315)의 회전운동에 응답하여 회전하는 부품)가 상기 멈추개에 충돌하면 상기 감쇄기가 작동하고, 출력축(305)과 웜(307)의 회전운동에 응답하여 웜휠(308)과 동축부품(309a,309b)이 축(313)과 스퍼기어(315)에 대해 회전한다.
스퍼기어(315)는 중간의 스퍼기어(317)와 맞물리고 상기 스퍼기어(317)는 하우징(302)내에서 회전운동하고 기어박스(301)의 중앙축(320)위에서 또 다른 스퍼기어(318)와 맞물린다. 중간의 스퍼기어(317)는 축(321)위에 설치되고, 축은 내부레이스와 외부레이스사이에서 고리 형상으로 배열된 볼 또는 다른 적절한 롤링(rolling)부품을 가진 베어링 또는 마찰방지베어링(antifriction bearing)과 같은 베어링(322)에 의해 상기 축(321)이 하우징(302)내에서 회전가능하게 설치된다. 기어박스(301)의 중앙축(320)은 축방향의 평행한 외부톱니들을 가지고, 스퍼기어(318)내에서 짝을 이루는 내부기어의 톱니와 상기 외부톱니가 맞물리고, 즉 축(320)은 스퍼기어(318)의 모든 각운동을 공유한다.
구동장치(399)의 출력축(305)과 기어박스(301)의 중앙축(320)사이에 변속기가 구성되고, 스퍼기어(315,317,318)들로 구성된 스퍼기어연결부 및 웜(307) 및 웜휠(308)로 구성된 웜기어연결부와 상기 기어연결부들사이에 배열되고 동축부품(309a,309b), 원판요소(310) 및 에너지저장요소(311)로 구성되는 감쇄기가 상기 변속기에 구성된다. 스퍼기어연결부의 중간 스퍼기어(317)는 선택적으로 구성될 수 있다. 즉, 축(313) 및 중앙축(320)사이의 거리가 너무 멀어서 2개의 스퍼기어로 기어연결될 수 없는 경우에 중간의 스퍼기어가 사용할 수 있다. 도 8 에서처럼 중간축(320)과 축(313)사이의 거리를 감소하기 위해 상기 중간 스퍼기어(317)가 이용될 수 있다. 웜(307) 및 웜휠(308)과 중앙축(320)사이에 구성된 스퍼기어연결부에 관한 정확한 구성은 출력축(305)의 회전에 응답하여 중앙축(320)에 의해 수행되어야 하는 각 운동크기에 의존한다.
도시한 스퍼기어(318)는 스퍼기어(317,315)들의 톱니와 맞물리는 톱니들을 가진 기어세그멘트로 대체될 수 있고, 기어박스(301)의 기어비를 적합하게 선택하거나 선택된 기어로 적합하게 전이되기 위해 요구되는 각도만큼 중앙 축(320)이 회전되기 위한 원호를 따라 상기 기어세그먼트가 연장된다. 도 7내지 도 9의 실시예에 의하면, 중앙축(320)의 회전에 의해 선택된 기어로 또는 선택된 기어로부터 기어박스(301)가 전이된다.
원하는 기어비를 선택하기 위해 중앙축(320)은 축방향으로 이동하는 것이 불필요하다. 중앙축(320)을 회전할 수 없게 둘러싼 슬리브(330)의 축방향 전이운동은 구동장치(398)와 출력축(306)을 통해 (도 7,8,9 에 도시되지 않은)제어장치에 의해 개시된다. 출력 축(306)은 스퍼기어(352)에 고정된 웜휠(351)과 맞물리는 웜(350)을 포함한다. 스퍼기어(352)는 기어세그멘트(353)와 맞물리고, 상기 기어세그먼트는 중앙축(320)에 수직으로 확장된 축에 대해 회전할 수 있다. 축방향으로 이동할 수 있는 슬리브(330)에 둘러싸인 중앙축(320)이 슬리브의 각 위치를 변화시키고, 상기 슬리브는 두 개의 횡방향 암(340,341)을 가진다. 암(340)이 운동하여 기어박스(301)의 케이스(303)에서 기어전이 부품(342)들중 한 개와 정렬되고, 암(341)은 케이스(303)에서 기어전이 부품(343)과 일치하는 위치로 이동한다. 중앙축(320)위에 제공되고 슬리브(330)의 내부톱니와 맞물리며 축방향으로 연장되는 주변부의 톱니(331)들에 의해 중앙축(320)과 슬리브(330)사이의 형상구속기능의 연결부가 형성된다. 슬리브(330)의 그루브(groove)내부로 연장되고 축방향으로 평행한 외부키(key)들이 중앙축(320)에 제공되어 중앙축(320)과 슬리브(330)사이에서 토크가 전달되는 연결부가 형성된다.
(웜휠(351)과 동축이고 웜휠에 의해 회전하는)상기 스퍼기어(352)가 기어세그멘트(353)와 맞물린다. 슬리브(330)의 그루부(360)로 연장된 롤러(355a,355b)들을 위한 두 개의 레버(354a,354b)들이 상기 기어세그먼트에 포함된다. 따라서 스퍼기어(352)가 기어세그멘트(353)를 회전시킬 때 레버(354a,354b)에 의해 롤러(355a,355b)들이 중앙축(320)의 슬리브(330)의 축방향으로 이동한다. 웜(350), 웜휠(351)의 웜기어연결부 및 스퍼기어(353,353)들을 포함한 제 2 변속기의 작동에 영향을 주지않고 레버(354a, 354b)중 한 개가 생략될 수 있다.
(마찰 또는 마찰방지 베어링과 같은)베어링(371)내에 롤러(355a, 355b)의 스터브들이 배열되고, 상기 베어링은 기어세그멘트(353)의 레버(354a,354b)내에 제공된다.
출력축(306,305)의 각변위 또는 각변위시간을 감지하는 증감 센서가 구동장치(398,399)에 제공된다. 구동장치(398,399)의 전기 모터에서 전류 소비를 감지하여 제어장치에 신호를 전달하는 장치를 사용해서 중앙축(320)은 원하는 각 운동의 완료후 정지되고 슬리브(330)는 축(320)에 대한 원하는 축운동의 완료후 정지된다.
전자제어장치의 동력 출력 단계는 액터(300)의 하우징(302)과 통합된다. 그러나 전자제어장치의 동력 출력 단계를 액터(300)의 제어회로로 통합할 수 있다. 액터는 액터의 하우징(302)에 있는 소켓(socket)에 삽입하는 플러그(plug)를 갖는 케이블에 의해 에너지원(배터리 같은)에 연결할 수 있다.
도 7 은 축(313,321)을 위한 베어링(316,322)과 같은 구성품을 지지하고 하우징(302)에 배열된 캐리어(carrier)(370)를 나타낸다. 캐리어(370)는 부분적으로 합성 플라스틱 재료로 제조된다.
출력축(305, 306)은 서로 평행하다. 그러나 액터(300)는 서로 수직이거나 경사진 출력축을 포함하는 두 개 이상의 구동장치를 사용한다.
도 10과 11의 액터(400)는 두 개의 구동장치(401, 402)(즉, 전기모터)를 포함하고, 하중하에서는 전이되지 않는 기어박스의 자동 기어비 선택과 자동기어 전이에 영향을 준다.
액터(400)의 하우징(402a)는 도 7 에서 보인 것처럼 나사(304)에 의해 기어박스의 케이스에 고정된다. 액터(400)는 수동으로 작동되는 기어박스에 부착되는 조립품을 구성한다. 구동장치(401)는 기어박스를 선택된 기어로 전이되고 구동장치(402)는 원하는 기어비를 선택하도록 사용된다.
(전기모터와 같은) 제 3 구동장치가 엔진과 같은 원동기와 기어박스사이의 마찰 클러치 또는 다른 토크전달장치를 작동하도록 제공된다. 개선된 상기 액터는 전기, 유압, 공압 또는 다른 구동장치일 수 있다.
구동장치(401, 402)는 평행하게 구성될 수 있는 출력축(405, 406)을 포함한다. 출력축(405)은 웜휠(408)과 맞물리는 웜(407)을 포함한다. 웜휠(408)과 맞물리는 웜(407)을 포함한다. 웜휠(408)은 제 1 원판요소와 제 2 원판요소(410)을 포함하는 감쇄기에 의해 동축의 스퍼기어(415)를 위한 축(413)에 토크를 전달하고 제 1 원판요소는 웜휠(408)과 회전하는 이격부품(409a, 409b)을 포함하고 제 2 원판요소는 이격부품(409a, 409b)사이에 배열되며 축과 두 원판요소사이 (쌍을 이루는 코일스프링 과 같은)에너지저장요소에 고정된다. 에너지저장요소(411)은 원판요소(410)의 창(412)에 수용되고 이격부품(409a,409b)의 인접면에 제공된 요홈으로 확장한다.
(원판요소(410)과 기어(415)와 연결된) 축(413)은 이격부품(409a)내에서 슬리브(414)안에 배열되고 끝부분은 액터(400)의 하우징(402a)에 의해 포함된 베어링(416)에 저널(journal)이음된다. 원판요소(410)과 에너지저장요소(411)을 포함하는 감쇄기의 제 1 부품에서 이격부품(409a, 409b)은 회전할 수 없도록 리벳, 볼트 또는 다른 부품에 의해 서로 고정된다.
축(413), 기어(415) 또는 기어(415)에 의해 구동된 부품이 웜휠(408)을 갖는 기어(415)의 각 운동을 저지하는 멈추개에 부딪혔을 때, 웜휠(408)과 스퍼기어(415) 사이의 감쇄기가 작동한다(즉, 축(413)과 스퍼기어(415)에 대해 웜휠(408)을 회전하게 한다).
기어(415)는 액터(400)에 의해 작동되는 기어박스에서 중앙 축(420)의 각 위치를 변화시키는 기어세그멘트(418)와 맞물린다. 구동장치(401)와 중앙축(420) 사이의 변속기는 중간 스퍼기어(317)가 생략되고 스퍼기어(318)가 기어세그멘트(318)로 대체되는 것을 제외하곤 액터(300)의 구동장치(399)와 기어박스(301)의 중앙축 사이의 변속기와 유사하다.
중앙축(420)은 롤러(422, 423)를 위한 확장핀(421)이 제공된다. 롤러는 기어세그멘트(418)에서 제공된 트랙(425b,425a)을 따라 이동한다. 트랙(425a, 425b)은 중앙축(420)에 평행이다. 기어세그멘트(418)의 상기 구성에 의해 액터(400)의 하우징(402a)에 대해 중앙축(420)이 축방향으로 운동한다. 액터는 기어박스의 원하는 기어비를 선택하기 위해 필요하다. 동시에 중앙축(426)은 기어세그멘트(418)와 같이 각 운동을 한다.
선택된 중앙축(420)을 포함하는 기어박스의 전이와 선택된 기어에서 기어박스의 전이는 구동장치(401), 즉 웜휠(408)과 맞물리는 웜(407)을 포함하는 출력축(405)에 의해 개시된다. 웜(407)은 출력축(405)의 확장부를 구성한다. 웜휠(408)은 축(413)에 배열되고 부품(408,413)사이 토크전달 연결 또는 감쇄기의 설비 때문에 축(413)에 대해 회전한다. 감쇄기는 이격부품(409a,409b), 제 1 원판요소의 부품 사이의 제 2 원판요소(410), 두 원판요소들사이의 에너지저장요소(411)을 포함한다. 이격부품(409a)은 웜휠(408)에 고정되고 이격부품(409b)은 이격부품(409b)에 고정되고 원판요소(410)은 축(413)에 고정된다.
축(413)은 기어세그멘트(418)와 맞물리는 스퍼기어와 일체형이다.
중앙축(420)을 포함하는 기어박스의 기어비는 출력축(406)에 있는 웜(450)을 통해 구동장치(402)에 의해 선택된다. 웜(450)은 웜휠(451)과 맞물리고 웜휠(451)은 슬리브(452)(도 12)를 회전하도록 제공하는 허브(hub)를 포함하고 슬리브(452)는 중앙축(420)의 롤러 종동부(455a, 455b)를 위한 두 개의 헬리켈 그루브(453a, 453b)로 제공된다. 구동장치(401)가 공전되지만 구동장치(402)는 액터(400)를 위한 제어장치에서의 신호에 따라 작동될 때 롤러(422, 423)는 중앙축(420)을 회전하게 하지만 중앙축(420)은 웜휠(451)과 함께 슬리브(452)의 회전운동에 의해 축방향으로 이동된다. 즉 중앙축(420)은 원하는 기어비를 선택하게 된다.
롤러 종동부(455a, 455b)는 중앙축(420)을 통해 반경상으로 확장된 축(456)의 단부에 배열된다.
웜휠(451)은 베어링(461)에서 회전가능하고 베어링(461)은 하우징(402a)에 배열된다. 추가 베어링(460, 462)은 웜휠(451)과 기어세그멘트(418)사이에 제공된다.
(부품(409a,409b, 410, 411)의 구성과 유사한)감쇄기가 구동장치(402)와 중앙축(420)사이에서 변속기에 배열된다.
구동장치(401, 402)는 중앙축(420)의 (각운동과 축운동의)운동크기를 나타내는 신호를 전달하는 (도면에 도시되지 않은)증감센서와 함께 작동한다. 그런 증감 센서에 부가해서 액터(400)는 구동장치(401, 402)에 의한 에너지 소비를 감지하고 액터(400)를 위한 제어장치에 상응하는 신호를 전달하기 위한 장치를 제공한다.
제어 전자장치의 동력출력단은 액터(400)의 하우징(402a)에 통합될 수 있다. 대신 상기 동력출력단이 액터(400)를 위한 제어장치에 구성된다. 동력 출력단이 하우징(402a)에 배열되면 액터(400)는 콘센트에 연결할 수 있는 케이블을 제공하고 하우징(402a)의 소켓에 삽입하기 위한 플러그를 포함한다.
구동장치(401, 402), 웜(407, 450) 웜휠(408, 451)과 두 개의 웜 베어링을 위한 베어링은 하나의 모듈(module)로 구성될 수 있고 모듈은 하우징(462a)에 연결되거나 액터(400)에 통합될 수 있다.
출력축(405, 406)은 서로 평행일 필요가 없다. 또 웜휠(408, 451)은 평행한 두 개의 평면에 배열되는 것이 불필요하다. 예를 들어, 두 개의 웜휠은 동일한 평면 또는 경사진 평면에 배열될 수 있다.
도 13 은 액터(400)의 수정이다. 액터(400, 500) 사이의 차이점은 기어박스의 기어비 선택방식에 있다. 액터(500)에서 구동장치중 하나의 출력축(506)은 웜(550)을 포함한다. 웜(550)은 기어박스에서 중앙축(520)의 작은 반경 확장부에서 헬리켈 기어연결부(501)과 맞물리는 내부기어(502)를 갖는 웜휠과 맞물린다. 축(520)은 기어비를 선택하기 위해 축방향으로 이동하여 선택된 기어로 전이하기 위해 (기어세그멘트(560)에 의해) 회전하거나 선택된 기어에서 전이하기 위해 회전해야 한다. 직선 안내부(561)가 출력부(506)와 웜(550)의 회전에 대해 중앙축(520)을 축방향으로 이동하게 하는 동안 직선 안내부 기어세그멘트(560)에서 중앙축(520)으로 토크를 전달하도록 한다. 안내부(561)는 롤링 부품(563)(구형 롤링 부품)을 위한 축방향으로 평행한 트랙(562a, 562b)(그루브의 형태로)을 포함한다. 중앙축(520)은 웜(506)을 포함하는 웜 기어연결부와 내부기어(502)와 헬리켈 외부기어(501)를 포함하는 제 2 기어연결부에 의해 축방향으로 이동할 때 부품(563)은 기어세그멘트(560)에서 중앙축(520)으로 토크를 전달하고 각 트랙(562a, 562b)을 따라 회전한다.
중앙축(520)이 거의 수직 또는 수직으로 설치되는 식으로 액터(500)가 설치될 때 각 트랙(562a, 562b)을 따라 롤링 부품(563)의 불필요한 운동을 방지하기 위해 롤링부품(563)은 적절한 수용부에 고정되고 중앙축을 둘러싸는 기어세그멘트(560)의 부분(허브)에 중심을 맞춘다. 이것은 두 개의 탄성부품(564)(코일스프링 같은)을 사용해서 이루어지는데 이 탄성부품은 기어세그멘트(560)의 원형 내부 멈추개에 대해 작용하여 기어세그멘트 허브의 한계내에서 롤링 부품(563)을 포함하는 수용부를 유지한다.
도 13 의 구로는 중앙축(520)이 각위치와 축위치에서 기어세그멘트(560)의 허브내에서 안내되고 지지되도록 한다. 탄성 부품(564)은 기어세그멘트(560)에서 허브의 축 끝단 사이, 즉 중앙축(520)을 둘러싸는 기어세그멘트의 축 끝단 사이의 중간에 롤링 부품(563)을 위한 수용부를 유지하도록 한다. 선택된 기어로 기어박스의 전이가 완료될 때 트랙(562a, 562b)에 인접한 표면과 롤링부품(563) 사이의 간격은 기어세그멘트(560)에 대해 중앙축(520)의 축운동을 허용한다.
표 14 는 여러 가지 작동조합을 나타낸다. 이것은 원하는 기어비의 선택과 선택된 기어로 전이와 선택된 기어에서 전이 목적을 위한 자동 기어박스의 작동(원동기와 기어박스 같은)시스템에 의해 전달되는 토크의 자동 선택을 위한 토크전달장치의 작동을 위한 하나이상의 액터에 의해 수행된다.
표 14 는 3개의 액터를 포함하는 파워트레인을 나타낸다. 제 1 액터(K)는 토크전달장치(이하에서 클러치라 칭함)을 작동하고 제 2 액터(S)는 선택된 기어로 또는 선택된 기어에서 기어박스를 전이하고 제 3 액터(W)는 바라는 기어비를 선택한다.
표 14 는 두 개의 액터를 갖는 파워트레인을 나타내는데 제 1 액터(K+S)는 클러치 작동과 선택된 기어로 또는 선택된 기어에서 기어박스를 전이하고 제 2 액터(W)는 기어비를 선택한다. 표 14는 제 1 액터(K+W)가 클러치 작동과 기어비 선택을 하고 제 2 액터(S)가 전이를 하는 파워트레인을 나타낸다.
표 14 는 클러치를 작동하고 원하는 기어비를 선택하고 선택된 기어로 또는 선택된 기어에서 기어박스를 전이하는 하나의 액터(K+S+W)를 나타낸다.
표 14 에서처럼 하우징에 하나 두 개 또는 세 개의 액터를 갖는 제어장치를 조합할 수 있다. 대신에 제어장치는 하나이상의 액터를 위한 하우징에 관계없이 독립된 하우징에 배열될 수 있다. 액터를 위한 하우징 또는 분리된 제어장치를 위한 하우징은 차량의 샤시(chassis)에 설치되거나 기어박스의 케이스에 직접 설치할 수 있다.
도 5c 에서 에너지저장요소(273)의 저항에 대해 두 개의 회전부품(조합된 원판요소(270a, 270b)과 일체형 원판요소(271)같은)의 각 운동의 감지는 두 개의 분리된 센서(278, 279)의 사용을 포함한다. 에너지저장요소(273)은 하나이상의 코일스프링(도 6a, 6b)또는 스파이럴(spiral) 스프링의 코일, 토션(torsion) 스프링, 루프(loop) 스프링 또는 탄성 합성 플라스틱 스프링의 탄성 삽입물 같은 탄성 부품을 포함한다. 스프링의 정확한 물성치에 관계없이 에너지저장요소는 응력 상태 또는 비응력 상태로 배열될 수 있다. 또, 탄성부품을 사용하는 감쇄기는 일단 또는 다단 스프링 특성을 보이는 방식으로 배열되고 형성되고 조립되는 탄성부품을 사용할 수 있다. 부품(270a,270b, 271)의 각변위에 대해 센서에 의해 제공된 신호는 에너지 저장장치(273)의 압축량을 표시하기 위해 제어장치에 의해 처리된다. 결과 신호는 토크의 크기를 나타내고(신호는 토크의 크기에 비례하거나 동일한 것으로 표시된다) 토크는 감쇄기에 의해 전달된 것이다. 즉 각 구동장치(201)의 출력축(206)에 의해 공급된다.
단일센서에 의해 상기 원판요소(270a,270b), 원판요소(271)의 각변위를 감지할 수 있다. 두 개의 원판요소가 동일한 각운동(즉 동일한 속도)으로 회전할 때 두 개 원판요소들의 각변위를 표시하는 장치로서 단일센서가 이용된다. 단일센서와 감지되는 부품이 직접적으로 접촉되는 것이 회피되어야 할 때 자성특성 또는 감지될 수 있는 다른 특성에 의해 단일센서는 상기 변수들을 확인할 수 있다.
단일센서(605)와 작동하는 감지장치의 제 1 실시예가 도 15a 와 도 15b에 도시된다. 감지장치는 동축을 이루는 두 개의 원판요소(601,602)들을 포함하고, 원판요소(601,602)은 도 5c의 원판요소(270a,270b) 및 원판요소(271)를 대체할 수 있다. 반경방향으로 외측(주변)에 위치하고 자화되거나 자성을 가진 부분이 상기 각각의 원판요소(601,602)들에 포함된다. 상기 원판요소(601)는 (도 15a 와 도 15b에 도시되지 않은) 적어도 하나의 에너지저장요소에 대해 원판요소(602)에 토크를 전달한다. (도 17c-17d 와 도 18a-18b)에서 도시된 한쌍의 코일스프링과 같은) 에너지저장요소가 원판요소(601)과 함께 원판요소(602)의 회전운동을 억제한다. 즉 원판요소(601)의 회전운동에 대해 응답하여 원판요소(602)의 회전운동을 설정하면 에너지저장요소는 일부 압축된다.
원판요소(601,602)의 주변영역은 원형을 이루며 교번하는 S극과 N극들을 형성하도록 자화된다. 불연속적으로 링형상을 가지는 자석들이 원판요소(601,602)의 주변부분에 제공되고, 불연속적인 자석들이 각 주변부분에 고정된다. 예를 들어, 링형상의 자석들이 플라스토마그네틱(plastomagnetic) 재료 같은 자성재료로 제조된다. 선호되는 재료는 사마리움 코발트(samarium cobalt)와 같은 희토류 코발트 또는 페라이트를 포함한다. 원판요소(601,602)이 플라스토마그네틱 재료를 포함하면 자성재료가 합성 플라스틱 매트릭스(matrix) 또는 다른 적합한 매트릭스에 포함된다. 자석 이온(ion)은 분자들의 고리에 수용되는 플라스토마그네틱 재료를 사용할 수 있다.
원판요소(601,602)의 외측부분에 구성되는 N극과 S극의 수는 원하는 분해능에 의존한다. 두 원판요소(601,602)의 외측원주부에 4개의 자석 극을 제공되며 일반적으로 극의 수는 적어도 8개 16개 또는 32개이다. 인접한 자석극들은 서로 등간격으로 배열되는 것이 선호된다.
원판요소(601,602)는 압축되지 않을 때 도 15a의 위치를 가지고, 상기 위치에서 동일 자성의 S극(603a, 603b)과 N극(604a, 604b)이 배열된다. 자기장은 자기력선(606)을 가지고 자기력선(606)은 각 원판요소(601,602)의 평면에 위치한다.
(홀(Hall))제너레이터 또는 단극 홀 센서와 같은) 자화기능의 센서(605)가 원판요소(601,602)의 원주표면과 근접하게 위치하고 원판요소(601,602)의 평면에 수직으로 확장되는 (도 15b의) 자기력선(607)에 의해 자기장에만 작용하도록 배열되면, 상기 센서(605)는 자기력선(607)을 감지하고 자기력선(607)들의 형성에 응답하여 홀 전압(hall vottage)을 발생시킨다. 원판요소(601,602)의 주변영역에서 자석 극(S,N)들이 도 15a의 위치에 배열되면 상기 원판요소(601,602)들의 평면내에 자기력선(606)이 위치되기 때문에 상기 센서(605)는 신호를 발생시키지 않는다. 원판요소(601,602)들사이에 배열된 에너지저장요소의 저항하며 상기 원판요소(601,602)들이 서로에 대해 회전하면 센서(605)는 자기력선(607)을 감지하여 신호를 발생시키며, 신호는 제어장치(도 1 의 전자제어장치(7))에 전달된다. 센서(606)에서 발생되는 신호의 강도 또는 다른 특성은 원판요소(601,602)의 각변위를 표시한다. 즉 센서(605)에 의해 발생된 신호는 원판요소(601,602)들사이에 배열된 에너지저장요소에 의해 전달된 토크를 표시한다.
원판요소(601,602)들 중 한 개에 대해 다른 원판요소의 각변위가 발생하여 원판요소(601,602)의 주변부분에서 S극과 N극의 상호 위치가 도 15a의 위치와 일치하면, 자기력선(607)은 약해지거나 사라진다. 센서(605)로부터 발생한 신호가 결과적으로 약화되는 것이 제어장치에 의해 감지되고 기억되며 원판요소(601,602)의 각변위를 확인할 때 고려된다. 제어장치는 센서(605)의 신호를 수용한다. 원판요소(601,602)들중 하나의 각변위가 다른 원판요소에 대해 증가할 때 원판요소 사이 에너지저장요소의 응력(변형)은 증가하고 원판요소(601,602)의 회전에 저항하는 힘이 증가한다. (전기모터 같은) 각 구동장치의 하중이 증가하고 출력축의 RPM은 감소한다. 그 결과 제어장치를 이용하여 원판요소(601,602)의 각변위가 증가 또는 감소하거나 원판요소(601,602)사이에서 에너지저장요소의 응력이 초기치에 도달하거나 초과하는지를 확인하는 다른 모드가 제공된다.
발명의 범위내에서 원판요소(601과 602)의 원주부분에 불균일 분포 또는 불규칙한 자극들이 제공될 수 있다. 그 결과 원판요소(601,602)이 서로에 대한 각변위에 의해 균일하게 자화되지만 서로 다른 극들이 서로에 대해 정렬된다. 자기장의 연속적인 형성을 고려할 때, 원판요소(601,602)의 평면에서 횡방향으로 연장된 자기력선(607)에 의해 센서(605)의 신호가 영으로부터 개시된다. 따라서 원판요소(601,602)이 서로에 대해 지정된 개시 각 위치를 가질 때에만 자기장의 수직성분(607)의 변조가 발생하여 센서(605)의 신호에 관한 절대치는 영으로 감소한다.
센서(605)는 아날로그 또는 두 개의 단극 홀센서로서 구성된다. 센서(605)가 두 개의 단극 센서라면 두 신호의 XOR 연결 또는 상호연결은 출력신호의 원하는 센서 특성을 형성한다.
도 16a 의 선도(700)는 단극 홀센서인 센서(605)의 적용과 기능의 이해를 위해 제시된다. 이 곡선은 거리(S)의 함수이다. (즉 서로에 대해 원판요소(601,602)의 각변위의 함수이다) 선도(700)는 센서신호(702)와 신호 초기치(703, 704)를 가진다. 자기장의 강도(곡선 (701))가 초기치(704) 이하라면 센서(605)에 의해 전달된 신호는 수치(705)이다. 자기장강도(곡선(701))가 초기치(703)와 동일할 때 센서 신호의 수치(706)가 제공된다. 센서 신호의 수치(706)는 자기장강도(곡선(701))가 초기치(703) 아래로 떨어질때까지 불변이다. 상응하는 거리(S)에서 센서(605)의 신호는 수치(704)로 재설정된다.
도 16b 의 선도(710)는 거리(S)의 함수로서 자속강도를 표시하는 곡선(711)을 보인다. 즉 원판요소(601,602)의 각변위의 함이다. 자속강도(곡선(711))는 기본적으로 선형이고 아날로그 형태이다. 곡선(712)이 센서(605)의 신호를 나타내고 이 곡선은 도 16b 에서 선도(710)의 하단부에서 보여진다. 자속 강도(곡선(711)은 거리(S)에 비례하게 증가한다. 센서 신호(곡선(712))는 기본적으로 선형이고 선도(710)의 상반부에서 나타나는 증가하는 거리(S)의 함수로서 연속적으로 변한다.
도 16c 는 두 개의 단극 홀센서를 구성하는 센서(605)의 작동 형식을 나타내는 선도(720)를 보인다. 곡선(721)은 센서(605)의 궤적에서 자기장 강도를 나타낸다. 그리고 상기 자기장강도는 거리(S)의 함수로서 변한다. 상기 거리(S)는 에너지저장요소의 저항 방향으로 원판요소(601,602)의 각 운동량을 나타낸다. 선도(720)는 두 개의 센서신호(722, 723)와 신호초기치(724, 725, 726, 727)를 나타낸다. 자기장강도(곡선(721))가 초기치(724)이하이면 센서 신호(722)는 최대치를 가진다. 자기장강도(곡선(721)가 초기치(725)에 도달할 때 센서신호는 최소치이다. 센서신호의 최소치는 자기장강도(곡선(721)의 수치(724)이하로 감소할때까지 불변이다. 거리(S)(즉, 원판요소(601,602)의 각 운동변위에 대해)에서 센서 신호는 최대치로 재설정된다.
자기장강도(곡선(721)가 초기치이상으로 증가하면 센서신호(723)는 최대치이다. 자기장 강도(곡선(721))가 초기치에 도달하면 센서신호의 수치는 최소치로 변한다. 상기 센서신호의 수치는 자기장강도 (곡선(721))가 초기치(726)이하로 감소할때까지 불변이다. 상응하는 거리(S)에서 센서신호는 최대치로 된다.
XOR 연결을 이용하고 신호(722,723)를 기초하여 센서신호(728)가 확인된다.
도 17a 와 도 17b 는 도 15a 와 15b 에서의 감쇄기와 감지장치의 수정예이다. 도 17a 에서 제 1 원형 회전 부품(750)은 도 17c 와 17d 에서 보인 코일스프링쌍(780)에 해당하고 도 17b 에서 장치의 부분을 형성하고 탄성을 가지는 (도면에 도시되지 않은)저장에너지요소에 의해 토크를 제 2 원형 회전 부품(751)에 전달하며, 제 1 원판요소(770)은 동축인 제 2 원판요소(771)에 토크를 전달한다.
도 17a 의 원판요소(750)는 축방향으로 평행하고 원형으로 주변영역에 배열된 텅(tongue), 톱니, 러그(lug)의 형태의 돌출부(754)들을 포함한다. 원형으로 배열된 돌출부(754)들이 원판요소(751)의 원주표면을 둘러싸고 원형 부분은 항상 원판요소(751)과 정지센서(755) 사이에 위치한다. 돌출부(754)는 원판요소(751)위에서 축방향(도 17a에서 하향으로)으로 확장한다. 원판요소(750)의 여유부분(752)(돌출부(754)포함)과 원판요소(751)의 여유부분(753)은 자화 재료, 즉 강자성 재료로 제조된다. 원판요소(750,751)의 원주 방향으로 S극과 N극이 서로 교번하며 여유부분(752, 753)을 자화한다. 돌출부(754)는 N극 또는 S극을 제공하며 자화된다.
원판요소(750, 751)가 비응력 상태일 때(즉 지정된 개시 각 위치를 자유롭게 할 때) 여유부분(752)의 S극과 N극은 여유부분(753)의 균일하게 극성화된 부분위에 있다(즉 반경상 인접해 있다). 그래서 외부에서 볼 때 원판요소(750, 751)의 S극은 각각 유효한 자극이다.
도 17a 의 센서(755)는 여유부분(751)(돌출부(754)의 인접부분과 부가 또는 보조 자석(756) 사이에 위치한다. 센서(755)가 균일하게 자화된 여유부분(752, 753)과 정지한 보조 자석(756)사이에 위치하기 때문에, 원판요소(750, 751)이 지정된 개시 각 위치에 자유로울 때 센서(755)는 제어장치에 신호를 보내지 않는다. 자기장의 적용은 센서 인접지역에서 약하다. 보조자석에 의해 센서(755)의 궤적에서 자기장의 강도가 증가된다.
센서(755)는 돌출부(754)가 여유부분(753)에서 N극에서 위치할 때 신호를 보내지 않는다. 원판요소(750, 751)의 각 위치가 변할 때 여유부분(753)의 N극은 센서의 위치와 교차하는 자기력선의 전개로 S극에 대해 부분적으로 노출되어 원판요소(750, 751)의 각 위치가 개시 각 위치에서 출발하는 것을 나타내는 신호를 전달한다.
원판요소(770, 771)이 도 17b, 17c 와 17d의 위치에 배열될 때 상기 작용이 유사하다. 원판요소(770, 771)은 탄성부품(780)의 저항을 극복해서 서로 회전한다. 원판요소(770)의 여유부분(772)는 등거리 톱니형 돌출부(774)로 제공되고 돌출부(774)는 원판요소(771)의 여유부분을 등록하고 외방향으로 확장한다.
여유부분(772, 773)은 강자성재료와 같은 자화재료로 제조된다. 각 원판요소(770, 771)의 원주방향에서 볼 때 N극이 S극과 교번하며 여유부분을 자화한다. 돌출부(774)는 N극 또는 S극을 제공한다.
원판요소(770, 771)이 개시 각 위치가 자유로울 때 여유부분(772)의 S극 또는 N극은 여유부분(773)의 S 또는 N 극위에 있다. 외부에서 볼 때, 원판요소(770, 771)의 S극과 N극은 균일하게 또는 각각 독립적으로 작용하는 극으로 인지가능하다.
센서(776)은 원판요소(770)의 측면에서 원형 돌출부(774)에 인접해 있고 원판요소(770)은 인접 돌출부(774)와 선택적인 보조(영구)자석(775) 사이 원판요소(771)에서 전환한다. 원판요소(770,771)가 개시 각위치일 때 센서(776)로부터 (도 17b-17d에 도시되지 않은) 제어장치로 신호가 전달되지 않는다. 센서(776)의 면에서 원판요소(770, 771)의 자화가 균일하기 때문이다. 선택적인 보조자석(775)의 기능은 도 17a에서 자석(756)과 동일하다.
돌출부(774)에 의해 형성된 S극이 여유부분(773)의 N극 위에 있을 때 센서(776)의 체적에 횡단하는 자기력선사이에 부분적으로 노출된다. 원판요소(770, 771)가 더 이상 개시 각 위치가 아닌 것을 나타내는 신호를 센서가 전달한다.
도 18a, 18b, 18c 는 감쇄기-센서 조합의 실시예이다. 센서(820, 821)은 미분센서이고 두 개의 동축인 원판요소(800, 801)의 여유부분 또는 외주부분을 형성하는 원형으로 배열된 톱니형 돌출부(802,803)과 근접하게 위치한다. 탄성을 가진 에너지저장요소(805)(직선 등거리 코일스프링)는 지정된 개시 각 위치에서 원판요소(800,801)의 각 운동을 저항하고 돌출부(802)는 돌출부(803)위에 있다. 각 탄성부품(805)는 원판요소(800,801)의 인접창(816,811)으로 확장하여 원판요소(800,801)이 도 18a의 개시 각 위치에서 도 18b 의 상이한 각 위치로 회전할 때 각 창(810, 811)에서 하나이상의 단부(812)에 의해 변형된다. 탄성 부품(805)는 응력 상태로 설치될 수 있다. 즉 개시각 위치에서 원판요소(800, 801)의 각 운동에 저항을 제공한다.
차동 센서(820, 821)는 돌출부(802, 803)에 있는 두 부품을 포함한다. 돌출부(802, 803)를 포함하는 여유부는 강자성재료와 같은 자화재료로 만든다. 선택적으로 정지상태의 영구자석(822)이 센서(820, 821)뒤에 있다. 이 자석은 원판요소(800, 801)의 여유부분과 함께 센서(820, 821)가 제어장치에 신호를 보내고 상기 신호는 원판요소(800, 801)가 개시 각 위치 또는 개시 각 위에서의 각변위에서 시작하는 것을 나타낸다. 센서(820, 821)은 위치 RPM 또는 원판요소(800, 801)의 가속도를 나타내는 신호를 제공하도록 설계되고 설치된다.
도 19a 에서 곡선(850, 851)은 도 18a-18c 의 실시예에서 조합센서(820, 821)의 구성품에 의해 전달되는 신호를 나타낸다. 원판요소(800, 801)이 개시 각 위치에 있을 때 신호는 동일하다. 그러나 원판요소(800, 801)이 개시 각 위치를 이탈할 때 신호의 강도 또는 특성은 변한다. 곡선(860)은 센서(820, 821)의 구성 부품에서의 신호사이의 차이를 나타낸다. 펄스폭(862)은 원판요소(800, 801)의 각 변위를 나타낸다. 곡선(860)에 의해 나타난 신호강도가 제 1 초기치(870)을 초과할 때 센서에서의 신호(861) 강도 또는 다른 특성은 제 1 지정치(예를 들어, 영(zero))으로 설정된다. 곡선(860)에 의해 나타난 신호의 강도가 제 2 초기치(871)이하이면 신호(861)은 최대치 같은 제 2 지정치로 된다. 원판요소(801)이 멈추개 같은 것에 의해 정지될지라도 상기 장치는 원판요소(800)의 각변위를 감지하게 한다.
감쇄기와 센서의 상기 조합의 이점에 의하면, 구동장치가 기어박스의 구성품으로 하여금 특정기어비를 선택 또는 특정기어로 전이 또는 특정기어에서의 전이를 하기 위해 적용되는 힘이 보장된다. 또, 감쇄기와 센서의 조합은 마찰 클러치(2) 같은 자동 토크전달장치에 의해 전달된 토크를 변화 또는 선택하기에 필요한 힘의 크기를 보장하는데 이점이 있다.
예를 들어, 구동장치로 부터 자동기어박스 또는 자동 토크전달장치으로 전달되는 힘의 크기가 최대 허용치, 즉 부품의 손상 또는 파괴를 야기하는 수치에 도달하는 것을 방지하기 위하여, 감쇄기와 감지장치의 상태에서 센서에 의해 전달된 신호는 제어장치가 한개이상의 구동장치에 전달하는 신호로 처리된다.
도 20-22 는 액터(1000)을 나타낸다. 액터(1000)은 기어비를 선택하고 자동기어 박스를 선택된 기어로 진이하고 선택된 기어에서 전이하기 위해 사용된다. 액터(1000)은 제 1 과 제 2 구동장치(1001, 1002)를 포함하고 각각은 전기 모터를 구성한다. 구동장치(1001)은 제 1 변속기를 작동하고 변속기는 기어박스를 선택된 기어로 전이하고 선택된 기어에서 전이한다. 구동장치(1002)는 제 2 변속기를 작동하고 제 2 변속기는 기어박스의 기어비를 선택한다. 구동장치(1001, 1002)는 스테이터(stator)(1001a, 1002a)를 포함하고 스테이터는 원통형으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 스테이터(1001a) 또는 (1002a)는 하나이상의 평면 외부표면을 포함해서 다변형 단면형을 보여준다.
구동장치(1001, 1002)의 출력축(1003, 1004)는 변속기의 제 1 단계(웜기어연결부)의 부분을 형성하는 웜(1005, 1080)의 포함한다. 두 변속기의 제 2 단계는 스퍼 기어연결부를 이용하고 스퍼기어연결부들중 하나는 각 위치를 다른 하나는 기어박스 중앙축(1026)의 축 위치를 변화시킨다.
구동장치(1001)의 출력축(1003)에서 웜(1005)는 웜휠(1006)과 맞물려 토크를 감쇄기에 의해 스퍼기어(1009)에 전달하고 감쇄기의 제 1 원판요소(1007a- 1007b)은 웜휠(1006)의 톱니 확장부(1006a)로 부터 토크를 받고 감쇄기의 제 2 원판요소(1008)은 제 1 원판요소의 단면 사이에 배열되고, 에너지저장요소(1022)는 원판요소(1007a,1007b)와 부품(1008) 사이에서 작동한다. 감쇄기의 원판요소(1007)은 스퍼기어(1009)와 휠(1006)을 위한 축(1013)은 액터(1000)의 하우징(1021)에 제공된 베어링(1020)에서 저널된다. 감쇄기에서 제 1 원판요소(1007a, 1007b)는 서로 고정되어 있고 웜휠(1006)에 고정된다. 부분(1007a)는 웜휠(1006)와 일체로 될 수 있고 다른 부분(1007b)에 고정하는 볼트, 리벳 또는 다른 체결장치를 포함할 수 있다.
스퍼기어(1009)는 제 2 (중간)스퍼기어(1010)과 맞물리고 제 2 스퍼기어(1010)는 액터(1000)의 하우징(1021)에 회전할 수 있도록 설치된 축(1011)을 포함한다. 스퍼기어(1011)은 기어박스의 중앙축(1026)과 동축인 기어세그멘트(1012)와 맞물린다.
웜휠(1006)의 톱니 확장부(1006a)와 부분(1007a, 1007b)중 한 개사이에 구성되는 형상구속기능(form locking)의 연결부는 톱니모양, 그루브, 또는 채널 또는 나선모양의 맞물림을 형성하고, 상기 부분(1007a, 1007b)을 고정하는 체결장치는 부분(1007a)을 연결하는 헤드(head)와 부분(1007b)을 연결하는 생크(shank)를 갖는 볼트를 포함한다. 에너지저장요소(1022)는 원판요소(1008)에 제공된 창에 배열된다. 그리고 부분(1007a, 1007b)의 인접면에 제공된 홈으로 확장된다. 원판요소(1007a,1007b) 사이의 탄성 연결부는 적어도 두 개의 코일스프링 또는 다른 형식의 탄성부품은 포함한다. 상기 설명과 같이, 탄성부품(1022)는 항상 응력을 받는 상태로 설치될 필요는 없다. 축(1013)의 끝단은 하우징(1021)의 베어링(1020)에 프레스(press) 끼워맞춤이다. 상기 축(1013)은 요소(1006, 1007a, 1008, 1007b, 1009)를 지지한다.
웜휠(1006)은 열가소성 재료로 구성되고 에너지저장요소(1022)는 웜휠(1006) 재료의 열 팽창계수 보다 낮은 재료(금속, 고무, 합성 플라스틱 재료)로 구성된다. 엄 휠(1006)과 스퍼기어(1009)사이 감쇄기 원판요소(1007a-1007b)의 부분을 형성하는 내부기어에 끼워 맞춰진 톱니 또는 스플라인(spline)형 확장부로 웜휠(1006)이 제공될 때 상기 재료가 바람직한 연결 간격을 허용한다. 연결간격이 진핸되는 온도가 액터(100)이 사용될 때 지배적인 온도이하면 바람직한 연결간격이 이루어진다. 감쇄기의 원판요소(1007a-100b,1008)은 금속 또는 합성 플라스틱 재료로 구성된다.
액터(1000)의 수정예에 의하면, 스퍼기어(1009)와 감쇄기의 입력원판요소(부분(1007a)) 사이의 채널, 톱니 또는 그루브 연결은 연결간격이 상대적으로 작게 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 그 결과 상대적으로 높은 열 팽창계수를 갖는 재료로 스퍼기어(1009)가 구성되고 축(1009)를 둘러싸는 내부 나사 허브는 낮은 열팽창 계수를 갖는 재료로 구성된다.
도시한 기어(1009,1110)은 스퍼기어이고 웜휠(1006)에서 기어세그멘트(1012)로 토크를 전달다. 대신에 기어(1009, 1010) 또는 기어(1010)과 기어세그멘트(1012)사이에 중간 기어가 사용될 수 있다. 기어세그멘트(1012)는 기어박스에서 중앙축(1026)의 외부 톱니(1025)와 맞물리는 내부톱니(1012a)를 포함한다. 기어박스를 다른 기어로 전이하기 위해 기어세그멘트(1012)는 맞물리는 톱니부분(1012a, 1025)에 의해 중앙축(1026)을 회전하게 하여 축(1026)은 암(1027)의 각 위치를 변화시킨다. 추가로 맞물리는 톱니부분(1012a, 1025)는 중앙축(1026)이 기어세그멘트(1012)의 내부 톱니부분(1012a)을 축방향으로 이동시키고 부품(1012, 1026) 사이에서 토크전달을 중지하지 않고도 기어비를 선택할 수 있다. 즉 중앙축(1026)이 바라는 기어비를 선택할 때, 기어전이기능을 가진 암(1027)의 각위치는 불변이다. 암(1027)은 중앙축(1026)과 같이 축운동을 한다.
톱니(앞서 언급한 톱니, 그루브 또는 채널 연결)는 기어세그멘트(1012)와 중앙축(1026) 사이 토크를 전달하고 축(1026)의 중심을 맞추기 위해 제공한다. 축(1026)은 액터(1000)의 하우징에 고정된 축(1028)에 의해 안내된다. 지지부(1029)는 하우징(1021)에 제공되고 기어박스의 중앙축(1026)과 같이 축운동에 대해 기어 세그멘트(1012)를 지지하도록 한다. 기어세그멘트(1012)가 중앙축(1026)과 같이 회전할지라도(즉 축(1026)이 기어세그멘트(1012)에 의해 회전할지라도) 기어세그멘트는 중앙축의 축운동을 하지 않는다. 축(1026)이 안내축(1028)의 종방향 운동에 의해 축운동의 변화를 야기시키면 외부축(1025)는 기어세그멘트(1012)의 내부 톱니(1012a)를 따라 미끄러진다.
액터(1000)의 구동장치(1002)는 중앙축(1026)의 축운동, 즉 기어박스에서 바라는 기어 비의 선택을 개시한다. 구동장치(1002)와 출력축(1004)는 웜휠(1031)과 맞물리는 웜(1080)을 구동한다. 웜휠은 스퍼기어를 회전하고 스퍼기어는 축(1034)와 일체형 또는 축(1034)에 배열된 기어세그멘트(1033)와 맞물리고 상기 축(1034)는 액터(1000)의 하우징(1021)에 저널이음된다.
기어세그멘트(1033)는 하나이상의 리벳, 나사 또는 다른 체결장치에 의해 확장부(1031a)와 회전할 수 없도록 연결한다. 대신에 확장부(1031a)는 기어세그멘트(1033)과 일체형일 수 있다. 확장부(1031a)의 자유단은 포크(1030)의 프롱(1030a, 1030b) 사이의 공간으로 확장되고 포크는 중앙축(1026)에 회전할 수 없도록 고정되고 축방향 운동을 할 수 없다. 웜(1080)은 구동장치(1002)의 출력축(1004)에 의해 회전되고 웜휠(1031)은 기어(1032)를 회전시키고 기어(1032)는 기어세그멘트(1033)을 회전시켜 확장부(1031a)는 포크(1030)과 안내부재(1028)의 중앙축(1026)을 축방향으로 이동시켜 특정 기어비를 선택한다. 프롱(1030a, 1030b)이 중앙축(1026)의 각 위치에서 확장부(1031a)와 연결되도록 포크(1030)의 크기가 결정된다. 선택된 기어로 기어박스를 전이하거나 선택된 기어에서 전이하기 위해 중앙축(1026)이 필요하다.
웜휠(1031)과 기어(1032)가 하우징(1021)에 저널이음되는 축(1035)에 배열된다. 확장부(1031a)는 기어세그멘트(1033)과 일체형으로 구성될 수 있다. 포크(1030)는 일체형이거나 프롱(1030a, 1030b)는 분리가능한 부품일 수 있다. 상기 부품은 중앙축(1026)을 둘러싸는 칼라 또는 슬리브에 탈착이 가능하게 고정되어 중앙축(1026)에 고정된다. 웜 기어연결부(1080, 1031)과 스퍼기어연결부를 포함하는 변속기와 출력축(1004)에 의해 기어세그멘트(1033)을 회전하기 위해 신호를 구동장치가 수용할 때 안내 부재(1028)을 따라 축(1026)이 이동한다.
하우징(1021)은 적절한 멈추개가 제공되는데 멈추개는 중앙축(1026)의 축 또는 각 운동량의 제한하는데 사용된다. 대신에 그런 멈추개는 중앙축(1026)을 포함하는 기어 박스의 경우에 제공된다. 중앙축(1026)의 축 또는 각변위를 방지하여 기어박스의 작동신뢰성과 기어박스와 액터(1000)을 포함하는 조립품의 소형화를 위해 멈추개가 제공된다.
하우징(1021)은 볼트, 나사 핀 또는 다른방식, 즉 도 7 에서 언급한 방식으로 기어박스의 케이스에 고정된다. 고정장치가 나사, 볼트 또는 다른 체결장치를 포함하면 체결장치의 생크는 하우징(1021)에서 구멍을 통해 확장되고 기어박스의 케이스에 탭(tap) 구멍으로 확장되고 체결장치의 헤드(head)는 기어박스의 케이스에 대해 하우징(1021)에 압력을 가한다. 기어박스의 케이스뿐만 아니라 액터(1000)의 하우징(1021)에 구동장치(1001, 1002)의 스테이터(1001a, 1002a)를 고정하기 위해 나사 또는 다른 체결장치(예를 들어, 볼트와 너트)를 사용할 수 있다. 구동장치(1001, 1002)의 출력축(1003, 1004)가 서로에 대해 평행하거나 웜휠(1006)의 축이 중앙축(1026)에 실제 평행하면 중앙축(1026)을 포함하는 기어박스와 액터(1000)을 포함하는 조립품이 소형화될 수 있다. 축(1003, 1004)가 웜휠(1006)과 중앙축(1026)에 수직이라면 추가적으로 공간이 축소된다. 또 웜휠(1031)과 기어세그멘트(1033)의 축은 출력축(1003, 1004)와 중앙축(1026)에 수직이다. 축방향 구성에 의해 구성이 소형화된다.
도 23 내지 도 26을 참고할 때, 회전각운동 및 축방향운동을 하는 중앙축(1111)을 포함하고 자동으로 작동되는 기어박스를 가진 파워트레인(1100)의 일부분이 도시된다. 파워트레인(1100)의 액터가 제 1 구동장치(1101) 및 제 2 구동장치(1102)를 포함하고, 제 1 구동장치(1101)는 중앙축(1111)의 각위치를 변화시켜 기어박스를 선택된 기어로 전이시키고, 제 2 구동장치(1102)는 중앙축(1111)을 축방향으로 이동시켜 원하는 기어비를 선택할수 있다.
웜휠(1104)와 맞물리는 웜(1103)과 제 1 구동장치(1101)의 출력축이 일체로 구성된다. 웜휠(1104)은 감쇄기(damper)에 의해 스퍼기어(1109)로 토크를 전달하고, 웜휠(1104)과 회전할 수 없게 결합된 동축부분(1105,1106)들을 가진 제 1 원판요소, 상기 동축부분(1105,1106)들사이에 배열되고 스퍼기어(1109)의 축(1108)에 고정된 제 2 원판요소, 상기 실시예들의 설명과 같이 두 개의 동축부분들사이에 설치되고 예비응력을 받는 한 개이상의 (코일스프링과 같은) 에너지저장요소가 상기 감쇄기에 포함된다. 상기 스퍼기어(1109)는 축(1108)과 일체구성될 필요는 없다.
스퍼기어(1109)는 기어세그먼트(1110)와 맞물리고, (전기모터와 같은) 제 1 구동장치(1101)의 작동에 응답하여 상기 중앙축(1111)의 각위치가 상기 기어세그먼트(1110)에 의해 변화되어 기어박스가 선택된 기어로 전이된다. (도 23, 도 24 및 도 26에 도시된 확장부(1112a,1112b)와 같이) 기어전이를 위한 한 개이상의 확장부들이 중앙축(1111)에 구성되고, (포크, 로드(rod), 바(bar)와 같은) 기어박스의 기어전이요소(1130)내부에 제공된 소켓(1113)내부로 상기 확장부들이 삽입될 수 있다. 예를 들어, 전진기어로 전이하기 위해 확장부(1112a)가 이용되고 후진기어로 전이하기 위해 확장부(1112b)가 이용되도록 구성된다.
제 2 구동장치(1102)는 전기모터에 의해 구성되고, 제 2 구동장치의 출력축은 웜(1120)과 일체로 구성되며, 축(1122)위에서 웜휠(1121)이 웜(1120)과 맞물리고, 상기 축(1122)은 스퍼기어(1123)를 가지며, 스퍼기어가 확장부(1124)를 가지고, 상기 중앙축(1111)의 소켓(1125)내부로 상기 확장부가 연장된다. 기어세그먼트(1110)의 모든 각위치 즉 기어세그먼트(1110)에 구성된 확장부(1112a,1112b)들의 기어전이위치에서 웜휠(1121) 및 중앙축(1111)사이에서 축방향운동을 위한 연결부가 작동하도록 확장부(1124) 및 소켓(1125)의 크기들이 결정된다. 웜(1120), 웜휠(1121) 및 스퍼기어(1123)에 의해 형성되는 중앙축(1111)의 변위에 응답하여 확장부(1112a,1112b)가 정해진 축방향을 수행해야 한다.
소켓(1125)이 밀링머신 또는 다른 방법에 의해 중앙축(1111)으로부터 재료를 제거하여 형성된다.
도 24를 참고할 때, 중앙축(1111)의 모든 축방향위치에서 스퍼기어(1109) 및 기어세그먼트(1110)의 톱니들이 맞물린상태를 유지하도록 상기 스퍼기어 및 기어세그먼트의 축방향크기들이 선택된다. 한 개이상의 리벳 또는 나사체결장치(1132) 또는 용접, 점용접, 마찰용접, 레이져 용접 또는 납땜에 의해 상기 중앙축(1111)이 기어세그멘트(1111)와 고정상태로 연결된다. 확장부(1112a, 1112b)들은 기어세그멘트(1110)들과 일체구조로 구성될 필요는 없고, 기어세그멘트는 금속판을 압단기로 대량 생산된다. 예를 들어, 기어세그멘트(1110)의 기본 형태는 금속판으로부터 블랭크(blank)를 분리해서 얻고, 블랭크는 압단기 또는 업세팅(upsetting) 또는 절단기계에 의해 처리된다.
도 25를 참고할 때, 확장부(1124)가 웜휠(1121)과 일체로 구성되고, 웜휠(1121)은 축(1122)위에서 회전운동한다. 도 26을 참고할 때, 중앙축(1111)과 기어세그먼트(1110)를 포함한 모듈이 제공되고, (체결장치(1132)에 의해 중앙축(1111)의 단부에 기어세그먼트가 고정되며, 기어박스의 케이싱내에서 상기 중앙축(1111)이 회전운동 및 축방향운동을 하도록 장착되고, 웜휠(1121)의 확장부(1124) 또는 상기 웜휠에 의해 회전되는 부품의 확장부가 상기 중앙축의 소켓(1125)에 수용된다.
도 23을 참고할 때, 확장부(1124)에 의해 중앙축(1111)의 축방향위치가 결정되면 기어세그먼트(1110)의 확장부(1112a)가 소켓(1125)들중 한 개의 내부로 연장된다. 중앙축(1111)이 기어세그먼트(1110)에 의해 회전하면 (로드(갱)와 같은) 기어전이요소(1130)가 확장부(1112a)에 의해 이동하여 기어박스가 선택된 기어로 전이된다. 즉 도 2a를 참고할 때, 기어비선택경로(192)를 따라 중앙축(1111)이 축방향으로 운동하면, 확장부(1112b)가 후진운동(R)을 위한 기어전이경로(191) 또는 기어전이경로(193)에 일치되거나 확장부(1112a)가 전진운동(1-5)을 위한 기어전이경로(191)들중 한 개와 일치한다. 확장부(1112a,1112b)를 이동시키기 위해 상기 기어세그먼트(1110)가 중앙축(1111)주위에서 이동하여, 기어박스가 (확장부(1112b)에 의해 후진기어로 전이되거나 (확장부(1112a)에 의해) 전진기어들중 한 개로 전이된다. 감쇄기의 동축부분(1105,1106) 및 원판요소(1107)과 웜휠(1104)이 축(1140)에 의해 회전가능하게 지지되고, 구동장치(1101,1102)들 및 해당 변속기를 포함한 액터의 하우징내에 상기 축(1140)이 장착된다. 웜휠(1104)과 기어세그먼트(1110) 사이에서 감쇄기의 동축부분(1105,1106) 및 원판요소(1109)이 웜휠(1104) 및 기어세그먼트(1110)에 연결되는 구성이 도 20 내지 도 22의 구성과 동일하다.
중앙축(1111)의 각 축방향위치에서 기어세그먼트(1110)(또는 기어세그먼트(1110)를 대체하는 기어)와 맞물린 상태를 유지하는 기어세그먼트에 의해 상기 스퍼기어(1109)가 대체될 수 있다. 중앙축(1111)의 각 축방향위치에서 기어세그먼트(1110) 및 스퍼기어(1109)가 서로 맞물린 상태를 유지하는 한 기어세그먼트(1110)의 축방향길이가 스퍼기어(1109)의 축방향길이를 초과할 수 있다. (예를 들어, 확장부(1112a)와 같은)한개의 확장부에 의해 기어박스가 중립기어, 후진기어 및 1-3,1-4,1-5, 1-6와 같은) 전진기어로 전이되도록 기어박스가 구성될 때 상기 확장부(1112a,1112b)들중 한 개가 생략될 수 있다. 중앙축(1111)이 허용된 축방향운동 및 각운동을 하도록 제한하는 (베어링슬리브와 같은) 안내부가 기어박스의 케이스에 포함된다. 제 2 구동장치(1102)의 스테이터와 구동장치(1101,1102)를 포함하는 액터의 하우징내에 상기 축(1122)이 장착된다. 웜휠(1104)과 스퍼기어(1123)를 위하여 축(1122)에 대해 횡방향으로 배열되고 중앙축(1111)의 각 축방향위치에서 소켓(1125)으로 확장되는 원통형부품에 의해 확장부(1124)가 구성될 수 있다. 선택적으로 도 25를 참고할 때, 상기 확장부(1124)는 원통형이외에 상대적으로 얇은 판의 몸체로 구성되어 스퍼기어(1123)와 웜휠(1121)의 동일한 각변위에 의해 중앙축(1111)은 동일한 축방향운동을 형성할수 있다. (중립위치로부터 운동에 응답하여) 확장부(1124)의 유효반경이 일정하게 유지되어, 중앙축(1111)의 축방향운동에 대한 확장부(1124)의 각변위는 선형관계를 유지하고, 중앙축(1111)의 각 축방향위치에서 확장부(1124)의 원주부 및 소켓(1125)과 접하는 표면사이의 간격이 일정하기 때문에 상기 선형관계가 유리하다.
도 27 및 도 28을 참고할 때, (구동장치(1101,1102)와 같은) 전기모터 및 (중앙축(1111)과 같은) 축사이에서 탄성구조체를 통해 동력의 전달장치가 제공된다. 예를 들어, 걸쇠, 돌출요소(tongue), 스터브와 같은 돌출부(1105a)에 의해 원판형상의 동축부분(1105)이 원판형상의 동축부분(1106)과 형상구속상태로 결합한다. 상기 동축부분(1105,1106)들사이에 원판형상의 원판요소(1107)이 배열된다. 동축부분(1105)이 내부기어(1180)를 가지고, 도 23의 웜휠(1104)과 같은 웜휠의 외부톱니와 상기 내부기어가 맞물린다. 상기 원판요소(1107)이 내부기어(1181)를 가진 동축의 칼라(1107a)를 포함하고, 도 23의 축(1108)과 상기 내부기어(1181)가 형상구속상태로 결합된다.
코일스프링으로 형성되는 탄성부품(1184)을 위한 컵(cupped)부분(1182,1183)이 상기 동축부분(1105,1106)에 구성된다. 탄성부품(1184)의 중앙부분을 위한 창(1185)이 상기 원판요소(1107)에 제공된다. 탄성부품(1184)들이 약간 예비응력상태로 배열될 때, (동축부분(1105,1106) 및 원판요소(1107)의 원주방향을 따르는) 컵부분(1182,1183)의 길이가 탄성부품(1184)의 축방향길이 동일하거나 근사하다.
동축부분(1105,1106)과 원판요소(1107)이 서로에 대해 회전할 때, 탄성부품(1184)은 추가로 에너지를 저장하고 토크를 동축부분(1105)으로부터 원판요소(1107)으로 전달한다. 전달되어야 하는 토크가 원판요소(1184)의 초기응력을 초과할 때만 탄성부품(1184)의 압축이 형성되도록 탄성부품(1184)의 초기응력이 선택된다. 토크가 계속해서 증가하면 탄성부품(1184)은 증가된 토크에 비례해서 변형되고, 증가된 토크가 임계치에 도달할 때 탄성부품(1184)의 회선은 서로 인접해서 탄성부품(1184)은 비압축상태의 고체로서 작용한다. 제 1 구동장치(1101)에 의해 적용된 하중이 지정치에 도달할 때 상기 작용이 발생한다. 웜휠(1104)에 의해 동축부분(1105)에 전달된 토크가 계속해서 증가하면, 상기 동축부분(1105,1106)들, 원판요소(1107)과 탄성부품(1184)은 더 이상 감쇄기로서 작동하지 못하고 웜휠(1104)과 축(1108)사이에서 형상구속(form-locking)연결부로서 작동한다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 자동화된 기어연결부를 포함하는 파워트레인이 간단하고 소형이며 비용이 적게 들며 상대적으로 적은 개수의 부품들로 구성되고 제조공장내에서 신속하고 예측가능하게 조립되고 차량내에 신속하게 예측 가능하게 설치되도록 구성되고 조립된다. 또한 파워트레인은 상대적으로 작은 점유공간을 차지하고 현재 이용되는 기어박스를 다소 간단하고 적은 비용으로 수정하거나 개발되는 기어박스를 가져야 한다.
도 29에서 도 32까지를 참고로 하면, 액터(1202)는 기어박스(1201)에 고정된다. 액터(1202)는 (전기모터와 같은)두 개의 구동장치들(1203, 1204) 및 구동장치의 출력요소들을 기어박스(1201)의 해당하는(기어비 선택 및 기어변속) 구성부품들과 결합시키는 변속기들로 구성된다. 기어박스(1201)의 중심축(1205)는 선택된 기어로 또는 선택된 기어로 부터 변속이 이루어지도록 각 위치를 변경하고, 상기 운동은 축(1207)을 회전시키는 웜 기어연결부(1206)를 작동시키는 구동장치(1203)에 의해 개시되며, 상기 축(1207)은 중심축(1205)와 회전가능한 슬리브(1210)의 각 위치를 변경가능한 기어세그멘트(1209)와 맞물려 스퍼기어(1208)에 토크를 전달한다. 슬리브(1210)와 축(1205)사이의 비회전식 연결은 직경방향으로 확장구성되는 핀(1211)을 구성한다.
중심축(1205)는 기어박스(1201)의 소요 기어비를 선택하도록 축방향으로 이동되어야만 한다. 상기 이동은 축(1213)을 회전하는 웜 기어연결부(1212)를 구동하는 구동장치(1204)의 출력요소에 의해 개시된다. 후자는 상대적으로 짧은 레버 또는 확장부(1214)에 고정상태로 연결되며, 상기 확장부의 자유단부는 슬리브(1210)에 고정된 포크(1215)의 프롱들 사이의 공간내로 확장구성된다. 따라서, 웜 기어연결부(1212)가 축(1213)의 각 위치를 변경할 때, 레버(1214)는 축(1213)에 형성된 축 주위로 회전되고 슬리브(1210) 및 핀(1211)에 의해 축방향으로 중심축(1205)를 이동시킨다.
구동장치(1204)가 기어박스(1201)을 위한 기어비를 선택하는 과정 즉 중심축(1205)가 레버(1214)의 회전운동에 반응하여 슬리브(1210)과 축방향으로 이동할 때, 기어세그멘트(1209)는 기어(1208)에 대하여 미끄럼운동을 하지만 맞물려 있고 중심축(1205)의 각 위치는 불변상태가 유지된다. 구성을 보면, 기어박스(1201)이 3단 또는 4단 전진기어비(forward ratio)(도 2a를 참조)로 변속이 이루어져야 할때, 중심축(1205)는 축위치 중간에 있다고 판단된다; 상기 축이 1 단 또는 2단 전진기어로 변속되기 위해 상기 축은 축방향으로 제 1 단부위치(예를들어 축(1205)에 형성되는 축이 실제로 수직이면 상부 단부위치)로 이동되고, 축(1205)는 축방향으로 후진(R)기어 또는 5단 전지기어(forward gear)로 변속되기 전에 다른 단부위치(예를들어 하부위치)로 이동된다.
구동장치(1203, 1204)는 액터(1202)의 하우징내에서 (도면에 도시되지 않은) 소켓내로 삽입가능한 플러그 및 케이블에 의해 (예를들어 차량의 축전지와 같은) 에너지공급원에 연결될 수 있다.
슬리브(1210)의 장점을 보면, 상기 슬리브에 의해 액터(1202)를 기어박스(1201)의 중심축(1205)의 한쪽단부에서 모듈(module)로 조립이 가능해진다. 상기 장점은 파워트레인 제조업체에게 매우 바람직한데, 중심축(1205)의 일부가 적절하게 설치된 기어박스의 케이스(case)로 부터 확장구성되고, 핀(1211)에 의해 또는 슬리브(1210)가 축(1205)의 각 운동을 공유하고 후자가 슬리브의 축방향운동을 공유하는 다른 적합한 방법으로 슬리브(1210)와 비회전적 결합이 준비되게 기어박스가 조립 및 설치되기 때문이다. 상기 기어박스들은 중심축이 변속 돔(shifting dome) 또는 일체화된 모듈의 일부가 아닌 기어박스들과는 다르다.
액터(1202)는 기어박스(1201)에 의해 구성되는 제 2 기 조립모듈에 결합가능한 제 1 기 조립모듈로서 구성될 수 있다. 원동기(1), 토크전달 장치(2), 그리고 기어박스(1201)을 포함하는 파워트레인을 완성하는 필요한 모든 것들을 보면, 슬리브(1210)를 중심축(1205)위로 미끄럼운동시키고, 핀(1211) 또는 다른 적합한 방법으로 상기 부품들을 서로 확실히 고정시키는 것이다. 마지막 단계는 액터(1202)의 하우징을 기어박스(1201)의 케이스에 고정 또는 볼트연결을 포함한다. 도 32 을로 보면 추가로 씰요소(1216)을 나타내고, 상기 씰링요소는 외부 물질이 액터(1202)의 하우징내로 침투하는 것을 방지하도록 슬리브(1210) 주위에 위치하는 것이 선호된다.
도 33 에서 도 38 까지의 도면은 본 발명을 구성하는 추가의 파워트레인을 나타낸다. 기어박스는 케이스(1301)로 구성되고, 기어박스를 선택된 기어로 변속하기 위해 축방향(1307)으로 이동시켜야만 제 1 축(1303)과 소요기어비를 선택하기 위해 각운동(화살표 1306)을 수행하는 제 2 축(1305)로 구성된다. 축(1303, 1305)의 구성부분들은 기어박스의 케이스(1301)로 부터 확장구성된다. 액터의 하우징부분(1311a)은 축(1303, 1305)와 케이스(1301) 내에 이미 설치된 베어링들을 가지고 완전히 조립된(또는 적어도 실제로 완전히 조립된)기어 박스의 케이스(1301)에 고정될 수 있는 또 다른 방법으로서 간주될 수 있다. 즉 액터의 하우징(1311a, 1311b)을 기어박스의 케이스(1301)에 고정시키는 고정장치들은 축(1303, 1035)을 위한 베어링들을 구소하는 상기 케이스(1301) 위에 장착될 필요는 없다. 따라서 파워트레인이 단순화되고, 액터는 완전히 조립된 기어박스의 케이스(1301)에 부착 가능한 부착식 부품 또는 조립품을 구성할 수 있다.
도 33 에서 도 38 까지에 나타난 구조를 구성하는 파워트레인의 또 다른 특징에 의하면,
제 2 변속단계 및 축방향 공차를 보상하기 위해 추가의 인트레이닝(entraining) 요소를 통한 기어변속축의 작동,
축방향 변위의 상대적으로 작은 변동에 의해 이유없이 영향을 받지 않는 형태의 기어연결부에 의존하여 제 2 변속단계에 의해 기어변속축의 직접적 작동,
크랭크 루프(crank loop)에 의존하여 기어비 선택축의 작동이 제공된다.
도 33 및 도 34 를 보면, 기어박스의 케이스(1301)은 파워트레인의 토크전달장치(예를들어 마찰클러치)의 하우징 또는 벨(1302)와 연결된다. 상기 언급에서처럼, 기어박스의 기어변속축(1303)의 일부가 케이싱(1301)으로 부터 확장구성되고, 축방향 운동(화살표 1307) 및 각 운동(화살표 1304)를 위해 장착된다. 선택된 기어들로 이루어지는 축방향 변속은 축(1303)의 각변위(화살표 1304)에 응답하여 이루어진다. 소요기어 비를 선택하기 위해 축(1305)은 회전되어야 한다(화살표 1306), 상기 회전운동은 축(1303)의 축방향 운동(화살표 1307)을 발생시킨다.
케이스(1301)을 포함하는 기어박스는 두 개의 분리된 축(1303, 1305)가 그 축 주위에서 회전될 수 있고 축방향으로 이동가능한 단일(중심)축으로 교체될 수 있도록 수정될 수 있다; 상기 운동들 중의 하나가 소요 기어비를 선택하는데 이용되고 다른 운동이 소요기어로 변속되고 소요기어로 부터 변속되록 이용된다.
벨(1302)을 기어박스의 케이스(1301)에 고정하는 장치는 나사구조의 고정장치(1308)를 채용가능하다. 선(1309)는 부품(1301)과 부품(1302) 사이의 지지궤적을 나타내고, 상기 부품들은 표준 설계가 가능하여, 다른 변형예들이 도면에 도시된 방법으로 부품들(1301,1302)를 조립하는 것이 필요하다.
(도면에 도시되지 않은)내부의 중간부품이 토크전달 장치의 벨(1302)내에서 축(1303, 1305)의 구성부분들을 장착하도록 구성될 수 있다.
다수의 경우에서 고정장치(fastener)(1308)과 축(1303,1305) 사이의 거리는 파워트레인 마다 다소 광범위하게 변동하는 경향이 있다. 예를들어, 도 34 를 참고할 때, 파워트레인을 구성하는 다양한 구성부품의 현재 선호되는 분포를 나타낸다. 케이스(1301)은 고정장치(1308)에 의해 벨(1302)에 고정되고, 구성부품들(1301, 1302)는 추가로 액터의 하우징(1311a, 1311b)에 연결된다. 상기 하우징은 소요기어로 기어박스의 변속이 이루어지는 구동장치(기어모터(1312)를 참고)를 위한 제 1 부분(1311a) 및 기어비의 선택에 영향을 주는 구동장치(기어모터1313)를 위한 제 2 부분(1311b)로 구성된다.
특정 파워트레인내에서 제 2 와 제 5 단 사이의 범위 특히 기어변속 액터장치의 범위내에서 스텝다운(step-down)비를 가지는 제2 기어박스 단계에 의존하는 것이 유리하다. 상기 경우에서 스텝다운 비가 일정하기 때문에 종종 스퍼기어연결부를 선택하는 것이 바람직하다. 상기 기어연결부들의 이용은 다양한 구성부품들의 측부들의 정확한 상호 이격거리 및 서로에 대한 상기 축들의 경사와 관련하여 과도한 오차를 피해야 한다.
도 35 에 있어서, 액터는 기어박스를 선택된 기어들로 그리고 기어들로 부터 변속이 이루어지게 한다. 기어박스의 케이스(1301)은 액터를 위해 (상기 고정장치(1308)에 의해 케이스(1301)에 고정되는) 어댑터(adapter)(1314)을 이동시킨다. 후자는 상기 기어모터(1312)가 케이스(1301)의 인접부분에 근사하게 일치하도록 설계되는 기어모터를 포함한다. 추가로 필수불가결한 공차를 제외하고, 기어모터(1312)의 기어 또는 출력축에 형성되는 축은 축(1303)에 형성되는 축과 평행하다.
기어모터(1312)는 기어(1315) 및 기어세그멘트(1317)을 포함하는 기어트레인 또는 기어연결부를 위한 하우징 또는 케이싱(1316)을 이동시킨다. 기본적으로, 구성부품들(1315, 1317)의 축들사이의 이격거리는 과도한 공차가 부족하다. 제 2 기어연결부 및 구동장치(기어모터)(1312)을 위한 케이싱(1316)이 나사구조의 고정장치(1318)에 의해 어댑터에 고정된다.
기어세그멘트(1317)은 케이싱(1316)내의 축(1319)으로 부터 포크모양의 인트레이닝 부품(1320)에 토크를 전달하고, 상기 인트레이닝 부품은 기어박스의 축(1303)으로 부터 실제로 반경방향으로 확장구성되고 고정되는 레버(1321)의 일부에 대한 요홈(도 36)을 형성한다. 인트레이닝 부품(1320)을 포함하는 레버(1321)의 상기 부분(1322)은 볼록한 구조를 가져서 유극을 감소시키고, 도 36의 연결이 공차에 대해 덜 민감하게 된다. 또한 일정두께를 가지는 레버(1321)를 선택하는 것이 바람직하다(도 24의 부분(1124)을 참고한다.)
인트레이닝 부품(1320)은 선호적으로 축(1303)의 두 개의(예를들어 상부 및 하부) 축방향 단부위치(1323, 1324)내에서 레버(1321)에 의해 적절한 접촉이 이루어지도록 설계될 수 있다. 기어모터(1312)의 스테이터(1325)는 레버(1321)와 인트레이닝 부품(1320)의 회전운동 범위 외부에 위치된다.
도 33 내지 도 38의 파워트레인이 가지는 장점에 의하면, 파워트레인은 상대적으로 낮은 제조비용으로 제조 및 조립될 수 있다. 그래서, 케이싱(1316)은 판재 금속, 예를들어 다이캐스팅 알루미늄부품 또는 인젝션 몰드 플라스틱 부품으로서 대량생산이 가능하다. 기어세그멘트(1317)은 정밀 블랭킹 또는 정밀 절삭기계 내에서 대량생산이 가능하다. 인트레이닝 부품(1320)은 금속판재로 제조가능하고, 그 원형부분(1326)의 안정성은 용접도는 업셋팅(upsetting)에 의해 향상된다.
케이싱(1316)와 일체로 구성된 어댑터(1314)를 제조하고, 상기 복합부품의 상부 영역내에서 기어모터(1312)를 설치하는 것이 유리하다. 좀더 케이스(1301)내의 기어박스의 축(1303)위에 위치한 도 35 및 도 36의 포크모양의 부품(1320)를 장착하고 기어모터(1312)의 출력요소위에 위치한 레버(1321)를 장착하는 것이 가능하다. 또한 케이싱(1316)내에 구속된 기어연결부(1315, 1317)의 축들이 액터를 구성하는 하우징내에서 정확한 조립에 의하여 단순히 서로에 대해 적절한 위치설정이 이루어지는 것이 유리하다. 최종공장에서 과도한 공차가 구성부품들(1319, 1320, 1321)의 구성영역내에서 보상된다. 두 개의 분리된 구성부품으로 어댑터(1314)와 케이싱(1316)을 제조하여 파워트레인이 소형화된다. 내부기어를 비회전상태로 스퍼기어 및 짝을 이루는 기어세그멘트를 포함하는 단순한 기어연결부를 채용하고 축 또는 유사부품위에서 외부기어를 축방향으로 이동가능하게 결합할 때 공간 또는 비용이 추가로 감소된다.
도 37 은 액터의 일부가 선택된 기어들로 기어박스의 변속이 개시되는 것을 나타낸다. 액터하우징의 일부분(1311a)는 상기 나사구조의 고정장치(fastener)(1308)에 의해 기어박스의 케이스(1301)에 고정된다. 기어모터(1312)는 무게중심이 고정장치(1308)의 상부에서 수직으로 위치하도록 기어모터가 설치된다. 구동된 기어(1315)의 축은 기어박스의 축(1303)와 평행한 것이 선호된다.
기어(1315)은 축(1303)가 축(1303)에 직접 고정되는 기어세그멘트(1326)에 의해 회전(도 33 의 화살표 1304)되게 만든다. 구동장치(1312) 및 기어(1315)은 액터하우징의 일부분(1311a)에 의해 케이스(1301)에 고정되고, 축(1303)는 내부 구성부품에 의해 벨(1302)에 고정되기 때문에, 상기 구성부품들이 축들 사이의 이격거리들은 다소 광범위내에서 변동한다. 상기 공차들의 바람지하지 않은 결과들을 감소시키거나 최소화하기 위해, 종종 1 밀리미터의 십분의 일 또는 몇십분의 일의 범위내의 공차들에 대해 민감하지 않거나 덜 민감한 기어연결부를 선택하는 것이 유리하다. 상기 기어연결부들의 예로서 적은 압력각(pressure angel)과 음의 단면 보정(negative profile correction)을 가지는 인볼류트 기어연결부(involute gearing)가 제공된다. 추가로, 종종 구동장치(1312)가 기어박스의 케이스(1301)에 근접하게 위치할 수 있도록 즉, 액터를 소형화하기 위해 크랭크 구조 또는 오프셋 기어세그멘트(1326)(도 37 참조)를 이용하는 것이 선호된다.
액터하우징의 일부(1311a)는 케이스(1301)에 완전한 부착시 플라스틱 커버(1327)(도 37)이 구성될 수 있다. 상기 커버는 윤활유 누출을 방지할 뿐만 아니라 기어치형요소(gear teeth)와 접촉상태로 먼지 또는 습기 유입을 방지한다. 커버(1327)의 외형은 축(1303)의 이동을 간섭하지 않는다. 적어도 액터하우징의 일부분(1311a)은 다이캐스팅 알루미늄 부품 또는 인젝션 몰딩 합성수지 부품으로 구성된다. 플라스틱 재료를 이용할 때, 필라멘트(filament)가 보강되거나 적합한 다른 보강방법이 이용될 수 있다. 커버(1327)는 또한 인젝션 몰딩 기계내에서 제조될 수 있다. 기어 세그먼트(1326)는 일체화된 컨버팅 단계(integrated converting step)을 가진 정밀 절삭기계내에서 생산되거나 생산될 수 있다.
도 38 에 있어서, 액터하우징의 또다른 부분(1311b)이 나타난다. 소요 기어비를 선택하는 구동장치(1313)이 모터레버(1329)와 연결된 출력축이 축(1305)와 평행하도록 (예를들어 볼트연결 또는 나사연결에 의해서) 하우징 부분(1311b)의 개방 하부면에 고정된다. 레버(1329)의 기어비 선택운동은 선택핀(1330)에 의해 기어박스의 기어비 선택축(1305)와 연결된 선택레버(1331)에 전달된다. 상기 목적을 위해, 레버(1331)은 레버(1329)의 선택핀(selector pin) (1330)을 위한 슬롯(slot)으로 구성된다. 슬롯의 폭은 선택 핀(1330)의 직경과 근사하여 구동장치(1313)의 출력요소와 축(1305) 사이의 공차가 감소될 수 있다.
레버(1329,1331)은 정밀 마무리 처리가 이루어지는 스탬핑(stamping)일 수 있다. 즉 선택레버(1331) 내에서 슬롯을 모아주는 표면이 될 수 있다. 다른 방법으로서, 상기 레버 또는 레버들은 적합 절밀절삭 또는 절단기계에 의해 생산될 수 있다.
상기 설명들은 최신지식을 적용하여, 다른 사람들이 종래기술의 관점으로 부터 분명히 차량내에서 사용가능한 파워트레인에 관한 기술에 대해 상기 기술한 사항의 일반적인 특징 및 필수적인 특징들을 구성하는 특징들을 빠뜨리지 않고 다양한 적용예들에 대해 적용가능한 본원발명의 요지를 설명하고, 상기 적용예들은 종속항들의 등가한 개념의 의미 및 범위내에서 이해된다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파워트레인을 가진 차량의 개략도.
도 2 는 본 발명의 파워트레인에서 사용될 수 있는 액터의 정면도.
도 2a 는 개선된 파워트레인에서 사용되는 자동 기어박스내에 구성된 기어 변속게이트의 개략도.
도 3 은 수정된 액터의 일부를 나타난 단면도.
도 4 는 도 3 에 도시된 액터의 다른 정면도.
도 5a 는 도 3 과 도 4 의 액터의 또다른 정면도.
도 5b 는 액터의 구동장치와 기어박스 부품 사이에 형성된 댐퍼를 포함하고 도 3, 4 및 5a 에 나타낸 액터를 수정한 다른 액터의 일부 단면도.
도 5c 는 도 5b 의 구조를 포함하는 액터를 도시한 상세도.
도 6a 와 6b 는 수정된 댐퍼의 상세도.
도 7 은 액터에 의해 작동될 수 있는 자동 기어박스와 액터를 포함하는 파워트레인의 한 부분을 나타낸 단면도.
도 8 은 도 7 의 액터-기어박스의 결합체의 단면도.
도 9 는 도 8 에 나타난 구조물의 다른 도면.
도 10 은 또다른 액터의 정면도.
도 11 은 도 10 에서 나타낸 액터의 상세단면도.
도 12 는 도 10과 11의 액터에 내장된 운동 전달 슬리브의 투시도.
도 13 은 다른 액터의 일부를 나타낸 단면도.
도 14 는 자동차에서 제어장치와 액터의 다양한 위치 및 액터용 제어장치와 액터의 여러 가지 조합을 나타낸 표.
도 15a 는 개선된 파워트레인에서 이용될 수 있는 댐퍼-센서 결합체를 나타낸 개략도.
도 15b 는 서로에 대해 다른 각 위치에서 댐퍼 부품을 가지는 도 15a 의 구조물을 나타낸 도면.
도 16a 는 도 15a 와 도 15b 의 댐퍼와 함께 이용되는 센서에 의해 발생된 신호의 성질을 나타내는 도면.
도 16b 는 수정된 센서에 의해 발생된 신호를 나타내는 도면.
도 16c 는 또다른 센서에 의해 발생된 신호를 나타내는 도면.
도 17a 는 도 15a 와 16b 에 나타낸 댐퍼-센서 결합체를 수정한 댐퍼-센서 결합체를 나타낸 도면.
도 17b 는 도 17a 의 댐퍼-센서 결합체를 수정한 도면.
도 17c 는 도 17b 에 나타낸 댐퍼의 상세도.
도 17d 는 서로에 대해 다른 각 위치에서 댐퍼의 두 원판요소를 가지는 도 17c 의 구조물을 나타낸 도면.
도 18a 는 도 17b 에서 17d 에 나타낸 댐퍼-센서 결합체를 수정한 댐퍼-센서 결합체를 나타낸 도면.
도 18b 는 서로에 대해 다른 각 위치에서 댐퍼의 두 원판요소를 가지는 도 18a 의 구조물을 나타낸 도면.
도 18c 는 도 18a 및 18b 에 나타낸 댐퍼-센서 결합체의 일부분을 확대단면도.
도 19a 는 도 18a 에서 18c 의 결합체에 이용할 수 있도록 장착된 센서에 의해 발생된 신호를 나타낸 도면.
도 19b 는 도 18a 내지 18c 의 센서로 부터 수신된 신호가 댐퍼의 원판요소의 각 운동에 따라 바뀌는 양상을 나타낸 도면.
도 20 은 다른 액터의 투시도.
도 21 은 도 20에 나타낸 액터의 다른 방향에서 본 투시도.
도 22 는 도 20 과 21에 나타낸 액터의 상세도.
도 23 은 자동 기어박스와 액터의 다른 결합체를 적용한 파워 트레인의 투시도.
도 24 는 도 23 에 나타낸 구조물을 다른 방향에서 본 확대투시도.
도 25 는 도 23 과 24 에 나타낸 기어박스의 제어축을 도시한 확대투시도.
도 26 은 도 23과 24의 파워 트레인의 상세도.
도 27 은 도 23 과 24에 나타낸 파워 트레인의 액터에 내장된 댐퍼의 축방향 단면도.
도 28 은 도 27 에 나타낸 댐퍼의 정면도.
도 29 는 액터와 자동 기어박스의 또다른 새로운 결합체를 적용한 파워 트레인의 일부를 나타낸 단면도.
도 30 은 도 29 에 나타낸 액터-기어박스 결합체의 구성부품의 평면도.
도 31 은 도 29 및 도30의 파워트레인에서 이용되는 기어박스 및 액터의 정면도.
도 32 는 도 29 에 나타낸 구조물의 다른 상세도.
도 33 은 도 1 에서 32에 나타낸 수정된 다양한 파워 트레인을 구성하는 파워 트레인 구성 부품의 투시도.
도 34 는 도 33의 구조물과 파워 트레인의 부가 구성부품을 나타낸 도면.
도 35 는 도 33 과 34 에 나타낸 파워 트레인의 일부 단면도.
도 36 은 도 35 의 구조물에서 한 부분을 상세하게 나타낸 평면도.
도 37 은 도 33 과 34 에 나타낸 파워 트레인의 또다른 정면도.
도 38 은 도 33 과 34 에 나타낸 구조물을 적용한 파워 트레인에서 구성부품의 특정 결합체를 나타낸 정면도.
* 부호설명
1 ... 원동기
2a ... 플라이휠 2b ... 시동 기어
2c ... 클러치 2d ... 압력판
3 ... 기어박스 4 ... 차동장치
5 ... 축 6 ... 구동휠
2, 30 .. 제어장치 8 ... 액터
Claims (25)
- 원동기(1), 복수개의 기어비들을 가지고 자동으로 작동되는 기어박스(3) 및 상기 원동기(1)로부터 상기 기어박스(3)로 토크를 전달하기 위한 클러치(2) 및 상기 기어박스를 작동하기 위한 작동수단을 가지고, 상기 작동수단은 신호를 입력하고 출력하는 전자제어장치(7), 신호들을 상기 전자제어장치(7)에 전달하는 한 개이상의 센서들을 포함한 감지장치 및 기어비를 선택하고 기어박스를 선택된 기어비로 전이하기 위하여 상기 전자제어장치(7)로부터 전달된 신호들에 응답하는 한개이상의 액터들을 가지며, 상기 한 개이상의 액터들이제 1 및 제 2 구동장치들(103,104)을 포함하고, 상기 제 2 구동장치(104)로부터 기어비를 선택하기 위한 상기 기어박스의 제 2축(102)까지 운동을 전달하는 제 2 변속기를 포함하며, 상기 제 2축(102)에 의해 선택된 기어비로 상기 기어박스를 전이시키고 기어박스의 일부분을 형성하는 제 1축(101)이 구성되고, 상기 제 1 축(101) 및 상기 제 1 구동장치(103)사이에 제 1 변속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 1 항에 있어서, 상기 감지장치가 추가로 상기 전자제어장치에 신호를 전달하기 위해 배열된 한 개이상의 전자회로들을 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 1 항에 있어서, 한 개이상의 상기 변속기는 1단 변속기임을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 1 항에 있어서, 한 개이상의 상기 변속기는 다단 변속기임을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 1 항에 있어서, 한 개이상의 상기 변속기가 (a) 웜 기어연결부, (b) 스퍼기어연결부, (c) 베벨기어연결부 및 (d) 하이포이드 기어연결부 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 1 항에 있어서, 상기 한 개이상의 액터가 하우징(140)을 포함하고, 상기 구동장치들중 한 개의 일부분 및 변속기의 적어도 일부분에 대해 상기 하우징내에 고정된 상기 구동장치로부터 운동이 전달되는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 1 항에 있어서, 상기 한 개이상의 액터가 하우징을 가지고, 상기 하우징내에 상기 감지장치의 적어도 일부분이 배열되는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 1 항에 있어서, 한 개이상의 구동장치들이 전기모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 8 항에 있어서, 상기 전기 모터는, (a) d-c 모터, (b) a-c 모터, (c) 트래블링-웨이브 모터, (d) 스위치식 저항모터 및 (e) 스테핑 모터중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 구동장치들이 서로 평행한 축들을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 구동장치들이 서로 경사구조를 이루는 축들을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 구동장치들(103,104)이 제 1 축(130) 및 제 2 축(131)주위에서 회전운동하는 제 1 출력축(105) 및 제 2 출력축(120)을 포함하고, 웜휠(108,122)을 가진 웜기어연결부가 상기 변속기들에 포함되며, 상기 웜휠과 상기 축들이 동일평면에 배열되는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 구동장치들(103,104)이 제 1 축(130) 및 제 2 축(131)주위에서 회전운동하는 제 1 출력축(105) 및 제 2 출력축(120)을 포함하고, 제 1 웜휠(108) 및 제 2 웜휠(122)을 가진 제 1 및 제 2 웜기어 연결부들이 상기 제 1 및 제 2 변속기들에 포함되며, 상기 제 1 축(130) 및 제 1 웜휠(108)이 제 1 평면내에 배열되고, 상기 제 2 축(131) 및 제 2 웜휠(122)이 제 2 평면내에 배열되며, 상기 평면들이 서로 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 구동장치들(103,104)이 제 1 축(130) 및 제 2 축(131)주위에서 회전하는 제 1 출력축(105) 및 제 2 출력축(120)을 포함하고, 제 1 웜휠(108) 및 제 2 웜휠(122)들을 가진 제 1 및 제 2 웜기어연결부들이 상기 제 1 및 제 2 변속기들에 포함되며, 상기 제 1 축(130) 및 제 1 웜휠(108)이 제 1 평면내에 배열되고, 상기 제 2 축(131) 및 제 2 웜휠(122)이 제 2 평면내에 배열되며, 상기 제 2 평면이 상기 제 1 평면에 대해 정해진 각도의 경사를 이루며 배열되는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 1 항에 있어서, 한 개이상의 상기 구동장치들이 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 15 항에 있어서, 상기 전자석은 스테핑 전자석임을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 원동기(1), 복수개의 기어비들을 가지고 자동으로 작동되는 기어박스(3) 및 상기 원동기(1)로부터 상기 기어박스(3)로 토크를 전달하기 위한 클러치(2) 및 상기 기어박스를 작동하기 위한 작동수단을 가지고, 상기 작동수단은 신호를 입력하고 출력하는 전자제어장치(7), 신호들을 상기 전자제어장치(7)에 전달하는 한개이상의 센서들을 포함한 감지장치 및 기어비를 선택하고 기어박스를 선택된 기어비로 전이하기 위하여 상기 전자제어장치(7)로부터 전달된 신호들에 응답하는 한 개이상의 액터들을 가지며, 상기 한 개이상의 액터들이제 1 및 제 2 구동장치(103,104)들을 포함하고, 회전운동하며 기어비를 선택하기 위한 기어박스의 제 2축(102)이 구성되며, 상기 제 2 구동장치(104)로부터 상기 제 2 축(102)까지 회전운동을 전달하고 제 2웜기어연결부를 가진 제 2 변속기를 포함하며, 상기 제 2 축(102)에 의해 선택된 기어비로 상기 기어박스를 전이시키고 기어박스의 일부분을 형성하며 회전운동하는 제 1 축(101)이 구성되고, 상기 제 1 축(101) 및 상기 제 1 구동장치(103)사이에 배열되고 제 1웜기어연결부를 가진 제 1 변속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 17 항에 있어서, 추가로 상기 감지장치가 상기 전자제어장치에 신호를 전달하기 위한 한 개이상의 전자회로들을 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 17 항에 있어서, 한 개이상의 상기 변속기들이 추가로 각 웜기어연결부와 직렬로 연결된 한 개이상의 기어연결부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 19 항에 있어서, 추가로 포함된 상기 기어연결부들이 피봇운동하는 기어세그먼트(111a,124a) 및 기어세그먼트와 맞물린 기어를 포함한 기어열로 구성되고, 상기 기어가 (a)스퍼기어(110,123), (b)베벨기어 및 (c)하이포이드기어중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 20 항에 있어서, 상기 기어세그멘트 및 축사이에 형상구속기능의 연결부가 상기 변속기들에 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 제 20 항에 있어서, 상기 기어세그멘트는 상기 축들중 한 개와 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 원동기(1), 복수개의 기어비들을 가지고 자동으로 작동되는 기어박스(3) 및 상기 원동기(1)로부터 상기 기어박스(3)로 토크를 전달하기 위한 클러치(2) 및 상기 기어박스를 작동하기 위한 작동수단을 가지고, 상기 작동수단은 신호를 입력하고 출력하는 전자제어장치(7), 신호들을 상기 전자제어장치(7)에 전달하는 한 개이상의 센서들을 포함한 감지장치 및 기어비를 선택하고 기어박스를 선택된 기어비로 전이하기 위하여 상기 전자제어장치(7)로부터 전달된 신호들에 응답하는 한 개이상의 액터들을 가지며, 상기 한 개이상의 액터들이제 1 및 제 2 구동장치들(103,104)을 포함하고, 축방향으로 운동하고 기어비를 선택하기 위한 기어박스의 제 2축이 구성되며, 상기 제 2 구동장치(104)로부터 상기 제 2축까지 축방향운동을 전달하고 제 2웜기어연결부를 가진 제 2변속기를 포함하며, 상기 제 2축에 의해 선택된 기어비로 상기 기어박스를 전이시키고 기어박스의 일부분을 형성하며 회전운동하는 제 1축이 구성되고, 제 1 축 및 상기 제 1구동장치사이에 배열되며 제 1웜기어연결부를 가진 제 1변속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 원동기(1), 복수개의 기어비들을 가지고 자동으로 작동되는 기어박스(3) 및 상기 원동기(1)로부터 상기 기어박스(3)로 토크를 전달하기 위한 클러치(2) 및 상기 기어박스를 작동하기 위한 작동수단을 가지고, 상기 작동수단은 신호를 입력하고 출력하는 전자제어장치(7), 신호들을 상기 전자제어장치(7)에 전달하는 한 개이상의 센서들을 포함한 감지장치 및 기어비를 선택하고 기어박스를 선택된 기어비로 전이하기 위하여 상기 전자제어장치(7)로부터 전달된 신호들에 응답하는 한 개이상의 액터들을 가지며, 상기 한 개이상의 액터들이제 1 및 제 2 구동장치들을 포함하고, 회전운동하며 기어비를 선택하기 위한 기어박스의 제 2축이 구성되며, 상기 제 2구동장치로부터 제 2축까지 운동을 전달하고 제 2웜기어연결부를 가진 제 2변속기를 포함하며, 상기 제 2축에 의해 선택된 기어비로 상기 기어박스를 전이시키고 기어박스의 일부분을 형성하며 축방향으로 운동하는 제 1축이 구성되고, 상기 제 1 축 및 상기 제 1구동장치사이에 배열되며 제 1웜기어연결부를 가진 제 2 변속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
- 원동기(1), 복수개의 기어비들을 가지고 자동으로 작동되는 기어박스(3) 및 상기 원동기(1)로부터 상기 기어박스(3)로 토크를 전달하기 위한 클러치(2) 및 상기 기어박스를 작동하기 위한 작동수단을 가지고, 상기 작동수단은 신호를 입력하고 출력하는 전자제어장치(7), 신호들을 상기 전자제어장치(7)에 전달하는 한 개이상의 센서들을 포함한 감지장치 및 기어비를 선택하고 기어박스를 선택된 기어비로 전이하기 위하여 상기 전자제어장치(7)로부터 전달된 신호들에 응답하는 한 개이상의 액터들을 가지며, 상기 한 개이상의 액터들이 제 1 및 제 2 구동장치들을 포함하고, 축방향으로 운동하며 기어비를 선택하기 위한 기어박스의 제 2축이 구성되며, 상기 제 2구동장치로부터 제 2 축까지 운동을 전달하고 제 2웜기어연결부를 가진 제 2변속기를 포함하며, 상기 제 2축에 의해 선택된 기어비로 상기 기어박스를 전이시키고 기어박스의 일부분을 형성하며 축방향으로 운동하는 제 1축이 구성되고, 상기 제 1축 및 상기 제 2구동장치사이에 배열되며 제 1 웜기어연결부를 가진 제 1변속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 파워트레인.
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