KR100936831B1 - 정유압 기계식 무단 변속기 - Google Patents

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Abstract

정유압 기계식 변속기는 유성 연동 기어 세트(10)와, 차량 또는 고정 설비의 동작 범위를 증가시키기 위해, 샤프트(26)에 결합된 2속 파워 시프트 변속기, 낮은 출력 속도에서 토크를 증가시키는 저단 기어 및 높은 최대 출력 속도를 허용하는 고단 기어로 이루어진 속도 제어 장치(31, 32, 33, 35)와, 낮은 출력 속도에서 상기 유압식 브랜치(22, 24)에 인가되는 토크를 제한하기 위해, 상기 유압식 브랜치 입력에 접속되는 에너지 흡수 장치 및 에너지 흡수량을 제어하는 제어 장치를 포함하는 발진 보조 장치(70)와, 상기 유압식 브랜치 입력에 결합되어, 상기 메인 출력 샤프트가 최대 속도의 미리 선택된 백분율로 동작할 때 상기 유압식 브랜치를 록시키고 모든 파워가 상기 기계식 브랜치를 통과하도록 동작하는 록업 브레이크(80)와, 유성 연동 조타 시스템을 포함한다.
Figure R1020047007840
변속기, 유성연동기어세트, 속도 제어 장치, 발진 보조 장치, 록업 브레이크, 유성 연동 조타 시스템

Description

정유압 기계식 무단 변속기{HYDRO-MECHANICAL CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION}
본 발명은 차량 추진 시스템 또는 기계식 및 유압식 파워 시스템을 결합한 고정 설비 구동에 유용한 구동 시스템에 관한 것이다.
유압식 구동 시스템은 대형 차량 또는 고정 설비용으로 통용되고 있다. 그러나, 출력 속도가 소정의 기어 설정에서 증가함에 따라, 유압식 구동의 효율은 대응하여 감소된다. 이로 인해, 기어 설정의 상반부에서 유압식 구동을 행하는 것은 비효율적으로 된다. 이러한 문제점은 다중 기어 설정을 가짐으로써 극복될 수 있지만, 결과적으로 생성된 변속기의 복잡성으로 인해 유압식 구동을 이용하는 이점이 반감된다.
유압식 구동 시스템의 대안으로서 기계식 구동 시스템이 있다. 그러나, 종래의 기계식 구동 시스템은 유압식 구동에서 밝혀진 것과 같은 무한 속도비를 허용하지 않는 불연속적인 기어비로 제한된다. 전속 출력에서 엔진과 변속기 사이의 다량의 전력관리가 변속기 효율성을 위해 필요하다. 순수한 기계식 구동은 불연속적인 속도비로 인해 엔진의 유효전력의 효율적인 이용을 보증하기에 부적절하며, 한편 순수한 유압식 구동은 본질적으로 높은 동작속도에서 불량한 효율을 갖는다.
연료의 가격 상승 및 더욱 엄격한 배기가스 요건에 따라, 종래의 유압식 및 기계식 구동 시스템 대신에, 대형 및 소형 차량뿐만 아니라 고정 설비용의 더욱 효율적인 구동 시스템을 요구하고 있다.
본 발명의 목적은 유압식 및 기계식 파워 시스템을 결합하여 대형 및 소형 차량과 고정 설비용의 더욱 효율적인 구동 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 결합된 구동 시스템의 사용을 최적화시키는 변속 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 확대된 속도 및 토크 범위에 대한 2속 또는 다속 시프트 온 더 플라이 기어박스(shift-on-the-fly gearbox)를 구비한 결합된 구동 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 차동 출력 속도 요구에 적용될 때 결합된 구동 시스템용의 개량된 조타 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 차량 또는 고정 설비에 유압식 및 기계식 파워의 결합을 제공하도록 유성 연동 기어 시스템(planetary gear system)을 사용하는 정유압 기계식 무단 변속기(HMCVT)를 포함한다.
HMCVT는 차량 또는 고정 설비의 동작 파라미터를 확장하기 위해 2속 유성 연동 클러치 시스템을 포함할 수도 있다.
HMCVT는 2속 유성 연동 클러치 시스템을 갖거나 갖지 않고 작업하는 유성 연동 조타 시스템을 추가로 포함할 수도 있다.
HMCVT는 유압식 펌프 변위 대 유압식 모터 변위의 비가 작을 때 구동 펌프에 적용되는 토크를 제한하기 위해 발진 보조 장치를 포함할 수도 있다.
HMCVT는 변속기 출력이 최대 속도의 미리 선택된 백분율로 동작할 때, 유압식 브랜치를 잠그고 모든 파워가 기계식 브랜치를 통과하도록 동작하는 유압식 브랜치 입력에 결합된 록업 브레이크(lockup brake)를 추가로 포함할 수도 있다. 록업 브레이크는 발진 보조 장치와 결합하여 단일 장치로 될 수 있다.
HMCVT는 기계식 브랜치를 통해 흐르는 재순환 파워(recirculating power)를 진행시키지 않고 변속기 출력이 동작의 역방향으로 동작하도록 동작하는 재순환 방지 리버서 장치(anti-recirculating reverser device)를 추가로 포함할 수도 있다.
2속 유성 연동 클러치, 유성 연동 조타 시스템, 발진 보조 장치, 록업 브레이크 및 재순환 방지 리버서 장치는 소정의 HMCVT에서 개별적으로 또는 2 이상의 임의의 조합으로 사용될 수 있다.
본 발명은 구성 및 동작 방법 뿐만 아니라 추가의 목적 및 이점에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 볼 때 이하의 상세한 설명으로부터 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 다중 유성 연동 기어를 구비한 유성 연동 기어 세트를 나타내는 도면.
도 2는 모든 선택적인 구성요소를 구비한 RSC 구성의 HMCVT의 블록도.
도 3은 RSC 구성의 HMCVT의 블록도.
도 4는 SCR 구성의 HMCVT의 블록도.
도 5는 SRC 구성의 HMCVT의 블록도.
도 6은 2속 클러치를 구비한 RSC 구성의 HMCVT의 블록도.
도 7은 유성 연동 조타 시스템을 구비한 RSC 구성의 HMCVT의 블록도.
도 8은 발진 보조 장치를 구비한 RSC 구성의 HMCVT의 블록도.
도 9는 록업 브레이크를 구비한 RSC 구성의 HMCVT의 블록도.
도 10은 스퍼 기어 리버서를 구비한 RSC 구성의 HMCVT의 블록도.
도 11은 베벨 기어 리버서를 구비한 RSC 구성의 HMCVT의 블록도.
도 12는 기계식 단절 리버서를 구비한 RSC 구성의 HMCVT의 블록도.
정유압 기계식 무단 변속기(HMCVT)는 유압식 펌프 및 모터를 사용하는 유압식 구동 브랜치와, 샤프트 및/또는 기어를 사용하여 각 브랜치로부터의 파워를 단일 출력으로 재결합하는 병렬 기계식 구동 브랜치 사이의 입력 전력을 분리하도록 설계된다.
HMCVT는 도 1에 나타내는 바와 같은 유성 연동 기어 세트(10)를 기초로 한다. 유성 연동 기어 세트(10)는 4개의 부품, 즉 캐리어(12), 다수의 유성 연동 기어(14), 내부 링 기어(15, 16) 및 선(sun) 기어(18)로 이루어진다. 링 기어(15, 16) 및 선 기어(18)는 유성 연동 기어(14)를 통해 접속된다. 유성 연동 기어(14)는 또한 캐리어(12)에 접속된다. 도 1에서, 3개의 유성 연동 기어(14a∼14c)가 사용되고, 필요한 경우 3개 이상을 사용할 수도 있다. 전환 기어(transfer gear,16)는 유성 연동 기어 세트의 일부라고 적절히 간주되지 않지만, 하기에서 설명하는 것처럼 유성 연동 기어 세트로부터 토크를 전달하는 하나의 방법으로서 선택적으로 포함될 수 있다.
유성 연동 기어 세트(10)는 전환 기어(13) 및 전환 기어(16)을 통하여 유압식 구동 펌프(22)에 접속된다(도2 참조). 유성 연동 기어 세트는 또한 메인 샤프트(26) 및 변속기 입력(40)에 접속된다. 유성 연동 기어 세트(10)가 변속기 내에서 어떻게 접속되는지를 설명하기 위한 이러한 논의의 목적으로 3개의 문자 코드(R = 링 기어; S = 선 기어; C = 캐리어 기어)가 채택되어 있고, 첫번째 문자는 유성 연동 기어 세트(10)의 어느 부분이 유압식 구동 펌프(22)에 접속되어 있는지를 나타내며, 두번째 문자는 유성 연동 기어 세트(10)의 어느 부분이 메인 샤프트(26)에 접속되어 있는지를 나타내고, 마지막 문자는 유성 연동 기어 세트(10)의 어느 부분이 엔진으로부터의 입력(40)에 접속되어 있는지를 나타낸다.
모든 선택적인 구성요소가 접속되어 있는 RSC 구성의 전체 HMCVT 시스템이 도 2에 도시되어 있다. RSC 구성에서, 입력 파워가 전환 기어(13,16)를 통하여 가변 유압식 구동 펌프(22)로 전달되고, 선 기어(18)는 메인 샤프트(26) 및 전환기어(19)를 통해 통합(combiner) 기어(20), 즉 전환 기어에 접속된다. 통합 기어(20)는 또한 가변 유압식 구동 모터(24)에 접속된다. 메인 엔진(도시 생략)으로부터 HMCVT로의 입력(40)은 캐리어(12)에 의해 수신된다.
도2에서 도시되고 하기에서 설명되는 본 발명의 부가 구성요소는 록업 브레이크(lock up brake, 80), 2-속 출력 샤프트(36), 발진 보조 장치(70), 고속 클러치(34), 저속 클러치(32), 2속 시프팅 유성 연동 기어 세트(30), 두 개의 유성 연동 조타 시스템(52a, 52b), 조타 시스템 펌프(56), 및 제로 샤프트(58)를 포함한다.
RSC 실시예의 상세도면인 도3에서 보듯이, 4개의 전환기어(13,16,19,20)만이 유압식 및 기계식 브랜치를 통하여 입력으로부터 메인 출력까지 파워를 전달하는 데 요구된다, 즉, 두 개의 전환 기어(13,16)는 입력을 유압식 브랜치에 전달하며, 두 개의 전환 기어(19,20)는 유압식 및 기계식 브랜치로부터의 출력을 메인 출력에 결합시킨다.
SCR 구성의 HMCVT 시스템이 도 4에 도시되어 있다. SCR 구성에서, 유압식 구동 펌프(22)는 유성 연동 기어 세트(10)의 선 기어(18)에 접속되고, 캐리어(12)는 메인 샤프트(26)를 통해 전환 기어(19)에 접속된다. 통합 기어(20)는 또한 유압식 구동 모터(24)에 접속된다. HMCVT로의 입력(40)은 링 기어(15,16)에 의해 수신된다.
SRC 구성의 HMCVT 시스템이 도 5에 도시되어 있다. SRC 구성에서, 유압식 구동 펌프(22)는 유성 연동 기어 세트(10)의 선 기어(18)에 접속되고, 링 기어(15)는 메인 샤프트(26) 및 전환 기어(19)를 통해 통합 기어(20)에 접속된다. 통합 기어(20)는 또한 유압식 구동 모터(24)에 접속된다. HMCVT로의 입력(40)은 캐리어(12)에 의해 수신된다.
이론적으로는, 캐리어(12), 링 기어(15, 16) 또는 선 기어(18)는 임의의 조합으로 입력(40), 구동 펌프(22) 및 메인 샤프트(26)에 접속될 수 있다. 그러나, 상기 3개의 구성은 대형 차량용 변속기로 적용하기 위하여 가장 실제적인 것으로 테스트하였다.
수학적으로는, 본 명세서에서 개시된 HMCVT에서 유압식 시스템(구동 펌프(22) 및 구동 모터(24)를 포함하고 있음)으로부터의 파워가 기계식 시스템(메인 샤프트(26)를 포함하고 있음)과 결합하여 총 파워의 100%와 같게 되어 효율 손실이 더 생기도록 파워가 분리되는 것을 알 수 있다. 또한, 기계식 파워의 백분율이 출력 속도가 증가함에 따라 증가하고 유압식 파워가 대응하여 감소하는 것을 알 수 있다. 그 결과, 전적으로 유압식 또는 전적으로 기계식 변속기보다 입력 에너지(40)를 더욱 효율적으로 사용하는 것이 된다.
또한, 링 기어(15,16)와 선 기어(18) 사이의 토크비는 링 기어(15,16)와 선 기어(18) 사이의 기어비에만 의존하는 것을 알 수 있다. 이것은 HMCVT의 최종 기어비가 링 기어(15,16)와 선 기어(18)의 선택에 의해 설정될 수 있는 것을 의미한다.
수학적으로 상기 사항을 입증하기 위해 먼저, 이하의 용어를 정의한다: h - 유압식, m - 기계식, i - 입력, 특정 속도(Ox)는 x(x = h, m, i) 기어 속도 대 입력(i) 기어 속도의 비이다.
h-기어가 회전하지 않을 때 m-기어의 속도로서 상수 R을 정의하면: R=Om｜Oh=0이다. 그 후, Om=RS를 정의하며, 여기에서 S는 출력의 실제 속도를 (0 내지 1의 값으로) 반영한다. R 및 S는 유성 연동 기어 세트(10)의 실제 구성에 독립적인 식을 작성하는데 사용된다.
Om이 S에서 1차이기 때문에, S=1일 때 Oh=0이므로, Oh도 (1-S)의 함수로서 S에 따라 1차로 되어야 한다. S=1/R에서, Om=1이다. 이것은 S=1/R에서 i-기어와 m-기어가 동일한 속도로 회전하고 있는 것을 의미한다. 도 1의 유성 연동 기어 모델을 고려하면, 이것은 링 기어(15,16)와 선 기어(18)가 동일한 속도로 회전하고 있는 것을 의미한다. 이것이 일어나기 위해서는, 유성 연동 기어(14)가 회전되지 않아야 하며, 이것은 캐리어(12)가 링 기어(15,16) 및 선 기어(18)와 동일한 속도로 회전하고 있는 것을 의미한다.
더욱 일반적으로는, 유성 연동 기어 세트(10)의 상기 기어 중 어느 2개가 동일한 속도로 동작하고 있을 때, 그것은 서드(third) 기어이다. 이 결과를 이용하여, Oh=(R/R-1)(1-S)를 얻는다.
그 후, 파워는 Ph=1-S 및 Pm=S로 분리된다. 이것은 또한 S>1일 때 "오버드라이브" 및 S<0일 때 "리버스"인 두가지 형태의 파워 재순환이 일어날 수 있는 것을 의미한다.
실제의 HMCVT에서는, 통합 기어(20, 도2)와 유성 연동 기어 세트(10)는 구동 펌프(22) 및 구동 모터(24) 사이의 파워의 분배를 제어하기 위한 것이다. 출력 속도가 변화함에 따라, 구동 펌프(22)와 구동 모터(24) 사이의 파워 분리가 또한 상술한 바와 같이 변화된다. 상기 출력이 동작하지 않을 때(속도=0), 메인 샤프트(26)도 또한 동작하지 않는다(0 rpm). 출력이 변화함에 따라, 구동 펌프(22)는 유체를 펌프해야 하고, 초기에 모든 파워는 구동 펌프(22)와 구동 모터(24)로부터 유도된다. 출력 속도가 증가함에 따라, 메인 샤프트(26)와 (통합 기어(20)를 통해) 접속된 구동 모터(24)는 고속으로 회전해야 한다. 그 결과, 유성 연동 기어 시스템(10)의 영향 및 일정한 토크비를 유지할 필요성으로 인해, 구동 펌프 기어(RSC 구성에서, 링 기어(15,16))는 저속으로 회전한다.
HMCVT의 현저한 이점은 공통 샤프트(26)를 통해 변속기의 양단에서 구동 출력을 인에블시키도록 도 2 내지 도 5에 나타내는 바와 같이 구성된 시스템의 특유의 능력에 있다. 이것은 트랙 및/또는 차동 기어와 같은 2회의 구동에 이중 출력 샤프트를 필요로 하는 차량 또는 고정 설비에 특히 유용하다.
또한, 상기 출력 중 하나 또는 모두가 연결 또는 분리될 수 있어, 다중 출력 구동을 위해 구성될 때 전달 케이스에 대한 필요성을 제거한다.
HMCVT 속도는 임의의 종래의 방식으로 제어될 수 있으나, 출력 속도와 관련하여 파워 분리를 가장 최적화하는데는 전자 제어 시스템이 더 낫다. 더욱이, 전자 제어 시스템은 후술하는 2속 변속기 시스템, 유성 연동 조타 시스템, 발진 보조 장치, 록업 브레이크 및 재순환 방지 리버서의 제어 수단을 포함할 수도 있다.
2속 변속기
HMCVT의 사용을 최적화하기 위한 추가의 변형예는 도 6에 나타내는 바와 같은 2속 유성 연동 클러치 시스템이다. 메인 샤프트(26)는 추가의 2속 시프팅 유성 연동부(30)의 입력에 접속된다. 파워는 시프팅 유성 연동 선 기어(31)를 통해 상기 시프팅 유성 연동부에 입력되어 시프팅 유성 연동 캐리어(35) 및 2속 출력 샤프트(36)를 통해 출력된다. 저속 동작에서는, 시프팅 유성 연동 링 기어(33)는 저속 클러치 또는 브레이크(32)에 의해 고정 유지되어 기어비를 감소시킨다. 고속 동작을 위한 고속 기어로의 시프팅은 브레이크(32)를 이완시키고 고속 클러치(34)를 1:1 기어비를 효율적으로 제공하도록 적용함으로써 달성된다.
2속 유성 연동 클러치 시스템은 운전자에게 유효 속도 및 토크의 확장된 범위를 제공한다. 그 결과물이 차량 또는 고정 설비용의 강화된 운전 엔벨로프(envelope)이다.
유성 연동 조타 시스템
HMCVT의 다른 유용한 변형예는 도 2 및 도 7에 나타내는 바와 같은 유성 연동 조타 시스템이다. 도시되어 있는 바와 같이, 파워가 메인 입력(40)으로부터 2개의 유성 연동 조타 기어 세트(52a, 52b)에 전달되고, 각 출력에 대한 하나의 파워가 변속기의 어느 한 쪽에서 구동한다. 두 개의 속도가 도2에서 도시된 대로 통합되는 경우에, 파워는 2속 출력 샤프트로부터 유성 연동 조타 기어 세트(52a, 52b)에 전달된다. 상기 조타 시스템은 또한 현재의 엔진 RPM에 관련하여 구동되는 폐쇄 루프 유압식 펌프(54)를 포함한다. 상기 펌프(54)의 출력은 제로(zero) 샤프트(58)라고 하는 크로스 샤프트 어셈블리(cross shaft assembly)를 구동시키는 유압식 모터(56)에 접속된다.
제로 샤프트(58)는 우측 및 좌측의 유성 연동 조타 기어 세트(52a, 52b)의 선 기어(60)에 접속되고, 좌측 및 우측 선 기어(60)는 모터(56)에 의해 반대 방향으로 구동된다. 따라서, 제로 샤프트(58)가 회전할 때, 차량 내부 구동의 속도는 감소하고 외부 구동의 속도는 증가한다.
유성 연동 조타 시스템의 결과는 직선 운동 중에 양호한 구동 특성을 유지하면서 고속 반응 시간을 제공하는 고정밀도 조타 시스템이다.
발진 보조 장치(LAD)
HMCVT의 하나의 특성은 저속 출력에서 펌프(22)가 매우 낮은 변위로 설정되고, 모터(24)가 높은 변위로 설정되는 것이다. 이론적으로는, 이것은 HMCVT의 유압식 브랜치를 통해 매우 큰 토크 증대를 야기할 수 있다. 그러나, 그러한 시나리오에서는, 생성된 유압은 상기 시스템이 견딜 수 있는 압력을 초과하게 된다. 따라서, 유압비는 압력을 허용 가능 레벨로 제한하도록 감소되어야 한다. 불행하게도, 이러한 교정 치수는 매우 저속에서의 출력 토크를 또한 감소시킨다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 발진 보조 장치(LAD)(70)라고 하는 에너지 흡수장치가 도 8에 나타내는 바와 같이 펌프(22)에 부착된다. LAD(70)는 유압식 브랜치를 구동하는 유성 연동 기어 세트(10)의 기어 요소에 초기 저항을 제공한다. 이러한 저항은 펌프(22)에 사용 가능한 토크를 제한하고, 기계식 브랜치가 매우 저속에서 풀 토크 출력에 도달하게 한다. 그 결과, 토크는 HMCVT의 출력에 유효하게 된다.
LAD(70)는 매우 저속에서만 필요하고, 속도가 증가함에 따라 점진적으로 제거되어야 한다. 도시되어 있는 바와 같이, LAD(70)는 변조된 브레이크 어셈블리이다. 그러나, 유체 결합(fluid coupling) 또는 토크 변환기와 같은 정유압 기계식장치를 포함하여 다른 장치가 사용될 수도 있다.
록업 브레이크
HMCVT 동작 범위의 상한에서는, 모터(24)와 펌프(22) 사이의 변위비가, 펌프(22)에 사용 가능한 토크의 크기가 회전을 유지시키기에 불충한 포인트까지 감소한다. 유압식 펌프(22)의 속도를 0으로 한 상태에서는, 모든 파워는 배타적으로 기계식 브랜치를 통해 전달된다. 불행하게도, 대부분의 현재 시판되는 펌프 및 모터는 어느 정도의 내부 누설을 포함하고 있어, HMCVT가 순수한 100% 기계식 상태에 도달하지 못한다.
이러한 문제점은 펌프(22)가 동작 범위의 종단에서 회전하지 못하게 하도록 도 9에 나타내는 바와 같이 록업 브레이크(80)를 사용하여 해결될 수 있다. 록업 브레이트(80)는 펌프(22)를 구동하는 기어(10) 중 하나에 부착된다. 동작 범위의 상단에 도달할 때, 록업 브레이크(80)가 가동되어 HMCVT가 순수한 100% 기계식 모드에 도달하게 한다. 그 후, 록업 브레이크(80)는 HMCVT 동작 범위가 상부 영역을 벗어날 때 정지될 수 있다. 록업 브레이크(80)의 가동/정지 포인트는 HMCVT를 사용하는 차량 또는 고정 설비에 대한 동작 조건 및 파라미터에 의해 결정된다.
재순환 방지 리버서
변속기의 최종 출력의 방향을 역전시키는 가장 간단한 방법은 구동 모터를 역전시키는 것이다. 이것이 일어나면, 기계식 브랜치의 파워는 음(-)으로 되고, 유압식 브랜치의 파워는 입력 파워보다 커진다. 효율적으로 일어나는 것은 구동 모터 가 분리 속도의 기계식 출력의 방향을 역전시켜 파워 업스트림을 기계식 브랜치를 통해 공급해야 하는 것이다. 파워 식을 결정하기 위해, 유압식 브랜치는 기계식 브랜치로부터 재순환된 파워와 입력의 합과 동일한 파워량을 전달해야 한다.
증가된 전력 레벨을 수용하기 위해, 유압식 및 기계식 브랜치는 모두 항상 실용적이거나 바람직하지는 않은 증가된 구성요소의 강도 및/또는 크기를 가져야 한다. 따라서, 유압식을 보강할 필요성을 없애는 추가의 리버서 서브시스템이 바람직하다.
도 10 및 도 11에 나타내는 바와 같은 두 개의 잠재적인 리버서 서브시스템(90,100)은 입력에 역진 가능 기어의 설치를 각각 수반한다. 도 10에서 입력(40)은 두 개의 기어 세트(97, 98)중의 하나를 통하여 슬라이딩 클러치/싱크로나이저 어셈블리(sliding clutch/synchronizer assembly)(90,91)에 접속된다. 기어가 클러치/싱크로나이저(91)에 맞물림에 따라, 구동 펌프(22) 및 모터(24)를 포함하는 HMCVT 구성요소는 순방향 또는 역방향으로 회전한다. 스퍼 기어(91,97,98) (도 10참조) 또는 베벨 기어(101a, 101b, 101c) (도 11 참조)가 클러치/싱크로나이저(91, 92)에 사용될 수 있으나, 베벨 기어는 변속기의 메인축(최종 파워 출력)과 엔진 파워 출력 사이에 90도의 변화만 허용한다. 어느 경우에나, 유성 연동 조타 기어 세트(52a, 52b)(도 7 참조)가 존재하는 경우, 스퍼 기어와 베벨 기어는 미리 설정한 기어비 및 일정한 방향으로 파워 출력에 접속되므로, 조타는 클러치/싱크로나이저(90, 100)의 순방향/역방향에 무관하게 작용한다.
도 12에 나타내는 리버서의 대체 서브시스템은 역전 유압식 동작 중에 기계식 브랜치를 분리하여, 변속기 하우징(도시 생략)으로의 기계식 출력을 록(lock)한다. 이 경우에, 입력 샤프트는 항상 동일한 방향으로 회전한다. 기계식 출력은 클 러치/싱크로나이저 어셈블리(112)에 의해 변속기 하우징 또는 메인 샤프트(26)에 선택적으로 결합될 수 있다. 기계식 출력이 메인 샤프트(26)에 접속될 때, 순방향 출력 속도가 결과로 생성된다. 기계식 출력이 상기 하우징에 접속될 때, 기계식 브랜치는 변속기에서 록된다. 그 후, 역전 출력 속도가 구동 모터의 방향을 역전시킴으로써 달성될 수 있다. 파워는 유압식 브랜치를 통해 배타적으로 흐르고, 기계식 브랜치를 통해 역으로 재순환될 수 없다.
따라서, 본 발명은 예시한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 이러한 설명은 제한할 의도로 설명한 것은 아니다. 예시된 실시예의 다양한 변형 뿐만 아니라 본 발명의 다른 실시예가 당업자에게는 이러한 설명을 참조하면 명백해진다. 따라서, 첨부하는 청구항은 본 발명의 범위 내에 있는 것과 같이 그러한 변형 또는 실시예를 커버하도록 의도된 것이다.

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  35. 차량 또는 고정설비용 정유압 기계식 무단변속기(HMCVT)에 있어서,
    상기 무단변속기는
    a) 제1 링기어, 제1 선기어, 및 제1 캐리어를 포함하는 입력유성연동 기어세트와;
    b) 상기 제1 링기어, 상기 제1 선기어, 및 상기 제1 캐리어 중의 퍼스트(first)장치에 결합되는 파워입력수단과;
    c) 메인샤프트를 포함하는 메인파워출력수단과;
    d) 제1 전환기어와;
    e) 상기 제1 전환기어와 함께 상기 입력유성연동 기어세트에 결합되는 제2 전환기어;
    f) 제3 전환기어와;
    g) 상기 메인파워 출력수단에 결합가능한 제4 전환기어와;
    h) 제1 유압식 펌프, 제1 유압식 모터, 및 유압식 구동출력을 포함하는 유압식 구동브랜치로서,
    ⅰ) 상기 제1 유압식 펌프는 가변변위형이며;
    ⅱ) 상기 제1 유압식 모터는 가변변위형이며;
    ⅲ) 상기 제1 유압식 펌프 및 상기 제1 유압식 모터는 폐쇄루프회로에서 상호결합되며;
    ⅳ) 상기 제1 유압식 펌프는 유압식 구동브랜치로의 파워입력을 수신하기 위해 상기 제1 및 상기 제2 전환기어를 통하여 상기 제1 링기어, 상기 제1 선 기어, 및 상기 제1 캐리어 중의 세컨드(second) 장치에 결합되며;
    ⅴ) 상기 유압식 구동출력은 상기 제3 전환기어에 결합되는 상기 제1 유압식 모터를 포함하며;
    ⅵ) 상기 유압식 브랜치는 상기 입력 및 출력수단이 선택된 상대속도에서 회전하게 하는 상기 유압식 모터 및 상기 유압식 펌프의 변위를 변화함에 의해서 가변 입력/출력 토크비를 생성하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 유압식 구동브랜치와;
    j) 고정된 기어비, 고정된 입력/출력 토크비, 기계식 구동출력을 갖으며, 상기 제1 링기어, 상기 제1 선기어, 및 상기 제1 캐리어 중 서드(third) 장치로부터 파워입력을 수신하도록 작동하고, 상기 기계식 구동출력이 상기 메인출력수단에 출력을 전달하도록 작동하는 기계식 구동브랜치;
    k) ⅰ) 상기 메인샤프트에 결합되는 입력;
    ⅱ) 저출력속도에서 토크를 증가시키는 낮은 기어범위;
    ⅲ) 높아진 출력속도를 허용하는 높은 기어범위;
    ⅳ) 저속클러치;
    ⅴ) 고속클러치;를 포함하며, 상기 저속클러치 및 상기 고속클러치는 상기 낮은 기어범위 및 상기 높은 기어범위 사이에서 시프팅(shifting)하는 데 작동하는 것을 특징으로 하는 2속 유성연동 클러치시스템; 및
    l) 하우징을 포함하며,
    상기 제3 전환기어 및 상기 제4 전환기어는 상기 유압식 브랜치로부터의 출력을 상기 기계식 브랜치로부터의 출력과 결합하도록 작동함으로써 상기 메인출력수단에 메인파워출력을 전달하여서, 출력속도가 유압식 파워의 상응하는 감소에 따라서 증가될 때 기계식 파워의 백분율이 증가되는 것을 특징으로 하는 정유압 기계식 무단변속기.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 메인출력수단이 상기 기계식 브랜치를 통해 재순환 파워흐름을 진행시키지 않고 역방향으로 동작하도록 작동하는 재순환방지 리버서장치를 부가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 정유압 기계식 무단변속기.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 재순환방지 리버서장치는 상기 기계식 구동출력을 상기 메인샤프트 또는 상기 하우징에 선택적으로 결합하도록 작동하는 클러치/싱크로나이저를 포함하고,
    상기 기계식 구동출력을 상기 메인샤프트에 결합하는 것은 결과적으로 순방향 작동을 발생시키고 상기 기계식 구동출력을 상기 하우징에 결합하는 것은 결과적으로 역방향 작동을 발생시킴으로써, 역방향 작동에서 파워는 상기 유압식 구동출력으로부터만 상기 메인샤프트 방향으로 흐르는 것을 특징으로 하는 정유압 기계식 무단변속기.
  38. 제 36 항에 있어서, 상기 클러치/싱크로나이저는 스퍼기어를 사용하는 것을 특징으로 하는 정유압 기계식 무단변속기.
  39. 제 36 항에 있어서, 상기 클러치/싱크로나이저는 베벨기어를 사용하는 것을 특징으로 하는 정유압 기계식 무단변속기.
  40. 제 35 항에 있어서,
    상기 제1 유압식 펌프에 인가되는 토크를 제한하기 위해, 상기 유압식 브랜치입력에 접속되는 에너지흡수장치를 포함하는 발진보조장치(LAD)를 부가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 정유압 기계식 무단변속기.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 에너지흡수장치는 상기 제1 유압식 펌프에 결합되는 상기 제1 링기어, 상기 제1 선기어, 및 상기 제1 캐리어기어 중의 상기 세컨드(second) 기어에 초기저항을 제공하는 것을 특징으로 하는 정유압 기계식 무단변속기.
  42. 제 40 항에 있어서,
    상기 에너지흡수장치는 브레이크 어셈블리인 것을 특징으로 하는 정유압 기계식 무단변속기.
  43. 제 40 항에 있어서,
    상기 에너지흡수장치는 유체역학장치인 것을 특징으로 하는 정유압 기계식 무단변속기.
  44. 제 35 항에 있어서,
    상기 유압식 브랜치를 역으로 록아웃하고 상기 기계식 브랜치를 통하도록 모든 파워를 가하도록 작동하며 상기 유압식 브랜치입력에 결합되는 록업브레이크를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 정유압 기계식 무단변속기.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 제1 유압식 펌프에 인가되는 토크를 제한하기 위해, 상기 유압식 브랜치입력에 접속되는 에너지흡수장치를 포함하는 발진보조장치(LAD)를 부가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 정유압 기계식 무단변속기.
  46. 제 35 항에 있어서, 유성연동 조타시스템을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 정유압 기계식 무단변속기.
  47. 제 46 항에 있어서, 상기 유성연동 조타시스템은
    a) 제2 유압식 펌프;
    b) 제2 유압식 모터;
    c) 상기 제2 유압식 모터에 결합되는 입력, 및 대향된 방향으로 동일속도에서 회전하도록 맞물린 두 개의 출력을 포함하는 제로샤프트 어셈블리;
    d) 상기 메인출력수단과 동축상에 정렬된 기어비, 상기 제로샤프트출력중의 하나에 결합된 제1 입력, 상기 메인샤프트에 결합된 제2 입력, 및 출력을 각각 구비한 두 개의 유성연동 조타기어세트를 포함하며,
    상기 두 개의 유성연동 조타기어세트의 상기 출력은 상기 차량 또는 고정설비의 대향측으로 지향되며, 상기 제2 유압식 펌프 및 상기 제2 유압식 모터는 상기 제로샤프트용으로 가용한 파워량을 제어하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 정유압 기계식 무단변속기.
  48. 제 47 항에 있어서, 상기 두 개의 유성연동 조타기어세트의 기어비는 상호에 대하여 동일한 것을 특징으로 하는 정유압 기계식 무단변속기.
  49. 제 35 항에 있어서, 상기 2속 유성연동 클러치시스템의 상기 높은 기어범위는 1:1 비율 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 정유압 기계식 무단변속기.
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