KR101525318B1

KR101525318B1 - 유성기어열 장치를 이용하는 무단변속기 및 무단변속기 동력제어방법

Info

Publication number: KR101525318B1
Application number: KR1020130134444A
Authority: KR
Inventors: 김상현; 이상헌; 김택성
Original assignee: 엘에스엠트론 주식회사
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2015-06-02
Also published as: KR20150052702A

Abstract

본 발명은 유성기어열 장치를 이용하는 무단변속기 및 무단변속기 동력제어방법에 대한 발명이다. 더욱 상세하게는 트랙터 등과 같은 작업 차량에 적합한 무단 변속기에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 유성기어열 장치를 이용하는 무단변속기로서, 상기 엔진에 의해 회전하는 구동 입력축과, 유압모터의 유압조절을 통해 출력되는 동력의 크기를 조절하며, 상기 구동입력축을 중심축으로 설치되는 유성기어열 장치부와, 내부유압을 조절하여 출력되는 동력의 크기를 조절하는 유압식 무단 변속기 유닛과, 복수의 기어와 클러치로 구성되어 상기 유성기어열 장치부에서 출력되는 동력을 제1피동축에 전달하는 부변속부를 포함하고, 상기 유성기어열 장치부는 제1태양기어와 링기어 구동기어에 입력된 동력이 캐리어와 제2태양기어를 통해 출력되는 것을 특징으로 무단변속기를 제공한다.

Description

유성기어열 장치를 이용하는 무단변속기 및 무단변속기 동력제어방법 {THE CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION USING PLANETARY GEAR TRAIN DEVICE AND ELECTRONIC POWER CONTROL METHOD ABOUT THE SAME}

본 발명은 유성기어열 장치를 이용하는 무단변속기 및 무단변속기 동력제어방법에 대한 발명이다. 더욱 상세하게는 트랙터 등과 같은 작업 차량에 적합한 무단 변속기에 관한 것이다.

일반적으로, 무단변속기는 그 동력전달매체에 따라 그 종류를 분류할 수 있고, 그 중 동력전달매체로서 벨트를 사용하는 벨트식 무단변속기는 풀리와 풀리를 연결하는 벨트를 이용하여 동력을 전달하게 된다. 이때, 풀리와 풀리를 연결하는 벨트에는 일정한 텐션이 유지되어야 하고, 풀리와 벨트간에는 일정한 마찰력이 작용하여 미끄럼이 발생되지 않도록 하여야 한다. 따라서 종래의 벨트식 무단변속기는 풀리와 벨트간의 필연적인 미끄럼에 의해 정확한 동력전달이 불가능하고, 전달동력의 크고 작음에 관계없이 항상 일정한 벨트의 텐션을 갖도록 구성되어 에너지낭비가 유발되며, 동력전달경로의 전환시 벨트의 텐션변화에 의해 전동능력의 차이가 발생되는 등의 문제가 있어 주로 중소형 승용차에 적용하고 있다.

한편, 회전원판과 롤러가 접촉하며 형성된 유막의 점착 마찰력을 동력전달의 매체로 이용하는 토로이달식은 동력 전달시 효율이 높고, 비교적 큰 동력을 전달할 수 있는 장점이 있으나, 회전원판과 롤러의 접촉에 의한 내구성 확보에 문제와 유막에 의한 점착 마찰력을 생성하기 위한 전용 윤활유가 경제적인 경쟁력을 갖기 못한 점 등 문제가 있다.

또한, 순수유압식 무단변속기의 경우 적절한 토크 하에서 고출력 동력전달이 가능하고, 속도비 전 영역에서 무단 가변으로 편리한 작동을 할 수 있는 장점이 있으나, 실제 차량적용시 불필요하게 무겁고 큰 부피를 갖으며 기본 변속기와 효율면에서 비교할 때 낮은 효율성을 지닌다는 단점을 가지고 있다.

따라서, 종래의 기계유압식 무단변속기는 고속주행시 그 효율을 높이기 위하여 기계동력전달장치를 활용하여 동력을 전달하며, 저속에서 고토크 출발시나 무단변속이 필요시 유압동력전달장치를 통하여 동력을 전달하며 변속을 하는 구조로 되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 기계유압식 무단변속기는 유압동력전달장치의 크기를 유압식 무단변속기 보다 적은 크기로 사용할 수 있으나, 차량의 요구되는 속도와 토크를 맞추기 위하여 기계동력 전달장치의 변속단수가 많아지고 변속단수가 늘어남에 따른 기어트레인 구조가 복잡하여지는 등의 단점이 있으며, 운전중 변속 및 가속을 위한 유압동력전달장치의 작동시 적절한 제어를 위하여 추가적인 제어장치가 필요로 하게 된다.

결국, 종래의 트랙터와 같은 작업 차량의 동력 전달 시스템으로서 기계식 무단변속기는 부피를 적게하고 동력 전달이 좋은 유성기어열 장치를 이용한 유압식 무단 변속기(HST)와 기계식 차동장치가 조합된 유압 기계식 변속기(HMT)가 이용되고 있다. 기존 작업 차량은 한 쌍 이상의 유성기어와 무단변속기를 이용하여 동력 전달 경로를 2개 이상으로 한 다경로 변속기를 이용하는 것이 일반적인데, 이는 1개의 동력발생경로를 갖는 무단변속기를 이용함으로써 전체 변속기를 무단화한 무단 변속기이다.

상기의 종래 유성기어열 장치를 이용한 무단변속기는 속도 절환(切換) 경계지점에서 속도 차이가 발생하고 클러치 절환(切換)시 변속 충격이 발생하는 문제점이 있다. 또한 단순 유성기어를 사용하므로 최대 출력 토크에 한계가 있다.

대한민국 특허 공개 공보 제10-2013-0097120호는 유성기어세트를 구비하는 멀티-무단변속기(CVT) 구동 시스템을 제공하는 것으로, 상기 구동 시스템은 유성기어세트를 직접 구동시키거나 또는 동력전달 장치를 통해 유성기어세트를 구동시키기 위해 회전 동력원의회전 동력을 이용한다. 무단변속기(CVT)는 유성기어세트의 두 개의 출력축과 피구동 부하 사이에 개별적으로 설치되고, 이에 따라, 피구동 부하의 휠 세트는 조합된 공통 부하를 구동하도록 구동 속도비와 구동 토크의 변화를 임의적으로 실행할 수 있다. 두 개의 무단변속기의 출력 단부 사이에는, 슬립 커플링 토크를 갖는 이중축 커넥팅 장치로 구성된 제한된 슬립 차동장치 또는 안정화 장치가 실제의 필요성에 따라 추가로 설치될 수 있다. 이에 따라, 두 개의 부하 사이에 차동 작동이 실행될 때 안정화 장치는 구동 시스템의 작동을 안정화시키는 작용을 할 수 있다. 하지만 상기 발명은 1개의 동력발생경로를 갖는 무단변속기를 이용함으로써 전체 변속기를 무단화한 무단 변속기이다. 상기의 유성기어열 장치를 이용한 무단변속기는 속도 절환(切換) 경계지점에서 속도 차이가 발생하고 클러치 절환(切換)시 변속 충격이 발생하는 문제점이 있다. 또한 단순 유성기어를 사용하므로 최대 출력 토크에 한계가 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 연속적으로 무단변속이 가능하고, 클러치 절환(切換)시 변속 충격이 최소화된 유성기어열을 이용하는 무단변속기와 상기 무단변속기의 동력제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

종래의 기계유압식 무단변속기는 유압동력전달장치의 크기를 유압식 무단변속기 보다 적은 크기로 사용할 수 있으나, 차량의 요구되는 속도와 토크를 맞추기 위하여 기계동력 전달장치의 변속단수가 많아지고 변속단수가 늘어남에 따른 기어트레인 구조가 복잡하여지는 등의 단점이 있으며, 운전중 변속 및 가속을 위한 유압동력전달장치의 작동시 적절한 제어를 위하여 추가적인 제어장치가 필요로 하게 된다.

상기의 종래 유성기어열 장치를 이용한 무단변속기는 속도 절환(切換) 경계지점에서 속도 차이가 발생하고 클러치 절환(切換)시 변속 충격이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 주된 동력을 제공하는 엔진과 별도로 유압모터를 통한 동력전달을 통하여 일정한 변속단계에서도 운전자가 원하는 다양한 속도구현을 제공한다.

우선, 엔진 동력의 경우 엔진을 통해 생성된 동력은 제1태양기어를 통해 유성기어열 장치에 입력이 되고, 제1태양기어에 입력된 동력은 유성기어를 통해 캐리어와 제2태양기어로 전달되어 출력된다. 하지만 이와같은 동력전달만으로는 사용자의 다양한 속도요구를 충족시키는데 한계가 있다. 따라서 본 발명은 유압모터를 별도로 장착하고 상기의 유압모터가 생성한 동력을 링기어에 전달할 수 있게 구성함으로써 별도의 기어변속등의 조작 없이 일정한 기어변속에서 사용자가 원하는 속도구현이 가능하게 할 수 있다.

이를 통해 본 발명은 기어변속의 조작없이 일정한 기어변속에서 사용자가 원하는 속도구현기능이 가능하도록 하여 속도 절환(切換) 경계지점에서 속도 차이를 최소화 할 수 있게 하였고, 이에 따라 클러치 전환시 변속 충격이 적도록 함을 제공 가능하여 종래의 문제점을 해결하였다.

또한 종래의 유성기어열을 이용한 무단변속기는 단순 유성기어를 사용하므로 최대 출력 토크에 한계가 있다. 본 발명은 유성기어열 장치의 유성기어를 복합유성기어로 구성하여 최대 출력 토크를 증대시키는 발명을 제공한다.

상기의 복합유성기어는 유성기어 1부와 유성기어 2부로 구성되어 있으며 유성기어 1부와 유성기어 2부는 일체의 유성기어로 구성되며 각 부의 잇수를 달리하는 것을 특징으로 한다. 작업의 성격에 따라 복합유성기어의 각부 잇수를 달리 구성하여 적절한 동력 출력을 유도할 수 있다.

즉, 본 발명은 작업의 성격에 따라 복합유성기어의 유성기어 1부와 유성기어 2부의 잇수를 달리하여 적절한 동력 출력을 제공할 수 있다.

종래의 유성기어열 창치에서 변형된 유성기어열 장치에 유압모터를 추가한 구성으로 그 구성의 복잡성이 증대하여 조립성 및 관리성의 증대가 필요하다.

유성기어열 장치를 지속적으로 관리하게 사용하기 위해 윤활 효과가 유지, 보완할 필요성이 있다. 본 발명은 주축과 제2 태양기어가 만나는 지점에 제2태양기어 중공축을 형성하였고, 상기 제2태양기어 중공축 내부에 유로(110)를 형성하였다. 상기 유로(110) 내부에는 오일이 저장되어 있고, 유성기어열이 움직이면서 캐리어 및 유성기어 축을 통해 전달되는 오일을 통해 유성기어 장치의 윤활이 가능해 진다.

유성기어열 장치를 사용하는 목적 중에는 그 체적이 작으면서, 동력전달 효율이 높다는 것에 있다. 본 발명은 유성기어열 장치의 체적을 줄이기 위하여 유성기어 2부에만 링기어가 맞물려 회전할 수 있도록 구성하였다. 상기 유성기어 1부와 2부는 일체로 구성되어 있어 상기 유성기어 2부에만 링기어가 맞물려 있어도 유성기어 1부를 통해 캐리어로 유압모터의 동력이 전달될 수 있으며 부피를 줄일 수 있는 설계가 가능해진다.

이상 살펴본 바에 따르면 본 발명은 우선, 속도 절환(切換) 경계지점에서 속도 차이를 최소화 하여 클러치 전환시 변속 충격이 적도록 함을 제공한다.

유성기어열 장치를 사용하여 무단변속기의 부피를 줄이고 높은 동력 전달 효율을 제공할 뿐만 아니라, 상기 유성기어열 장치의 유성기어를 복합 유성기어로 구성하여 최대 출력토크를 증대시키는 발명을 제공한다.

제 1 도는 본 발명에 따른 무단변속기 구성도.
제 2 도는 본 발명에 따른 무단변속기의 동력 제어 방법 순서도.
제 3 도는 본 발명에 따른 무단변속기의 상기 유성기어열 장치부(1000)에 입력된 동력이 부변속부에 전달되는 단계에 대한 동력 제어 방법 순서도.
제 4 도는 본 발명에 따른 무단변속기의 부변속부에 입력된 동력의 감속비가 상기 부변속부에서 절환(切換)되는 단계에 대한 동력 제어 방법 순서도.
제 5 도는 본 발명에 따른 무단변속기의 상기 부변속부에서 절환(切換)된 감속비 값의 동력이 전후진부에 전달되는 단계에 대한 동력 제어 방법 순서도.
제 6도는 본 발명에 따른 무단변속기의 상기 전후진부에 전달된 동력이 제2감속부에 입력되어 감속비 값이 2차 감속 이루어지는 단계에 대한 동력 제어 방법 순서도.
제 7 도는 무단변속기를 장착한 차량의 주행 속도에 따른 유압식 무단변속기 유닛의 스트로크(STROKE) 및 효율을 나타낸 그래프.
제 8 도는 본 발명에 따른 무단변속기의 주행 속도에 따른 토크(TORQUE)를 나타낸 그래프.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.

이하에서, 발명의 이해를 돕기 위해 도면부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되어 있다 하더라도 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기의 구성을 도시한 것이다. 도 1에 따르면 본 발명은 유성기어열 장치를 이용하는 무단변속기에 있어서, 상기 엔진에 의해 회전하는 구동 입력축(1)과, 유압모터의 유압조절을 통해 출력되는 동력의 크기를 조절하며, 상기 구동입력축(1)을 중심축으로 설치되는 유성기어열 장치부(1000)와, 내부유압을 조절하여 출력되는 동력의 크기를 조절하는 상기 유압식 무단 변속기 유닛(2000)과, 복수의 기어와 클러치로 구성되어 상기 유성기어열 장치부(1000)에서 출력되는 동력을 제1피동축(3300)에 전달하는 부변속부(3000)를 포함하고, 상기 유성기어열 장치부(1000)는 제1태양기어(1200)와 링기어 구동기어(810)에 입력된 동력이 캐리어(1700)와 제2태양기어(1300)를 통해 출력되는 것을 특징으로 무단변속기를 제공한다.

구동입력축(1)의 최 상류측에는 제1태양기어가 고정설치되고, 중간에는 유압식 무단변속기 유닛 구동기어가 고정설치 된다. 구동 입력축의 최하류측에는 작업 차량의 작업 장치를 구동시키는 작업장치 구동축이 클러치를 통해 연결된다. 클러치를 통해 작업 장치 구동축이 구동 입력축에 연결되는 작업 장치를 승하강시키는 작업을 수행할 수 있다.

본 명세서에서 사용하는 용어 "상류"는 하나의 부재에 의해서 동력이 입력되는 측을 의미하며, 용어 "하류"는 상기 부재로부터 입력된 동력이 전달되어 가는 측을 의미한다.

유압식 무단변속기 유닛은 유압펌프와 유압 모터를 구비한다. 엔진에 의해 구동하는 구동입력축(1)의 회전력이 기어를 통해 유압식 무단변속기 유닛 입력축으로 전달되고 유압펌프는 유압식 무단변속기 유닛 입력축의 구동력에 의해 구동한다.

구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 부변속부(3000)는, 상기 캐리어(1700)로 부터 동력을 전달받아 상기 제1피동축(3300)으로 출력하는 제1변속부(3100)와, 상기 제2태양기어(1300)로부터 동력을 전달받아 상기 제1 피동축(3300)으로 출력하는 제2 변속부(3200)를 포함하며, 변속시점에서 상기 제1변속부(3100) 또는 제2 변속부(3200)가 선택적으로 상기 제1 피동축(3300)에 연결되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 무단변속기의 동력 제어 방법을 설명한다.

본 발명은 유성기어열 장치를 이용하는 무단변속기에 있어서, 상기 엔진에 의해 회전하는 구동 입력축(1)과, 유압모터의 유압조절을 통해 출력되는 동력의 크기를 조절하며, 상기 구동입력축(1)을 중심축으로 설치되는 유성기어열 장치부(1000)와, 내부유압을 조절하여 출력되는 동력의 크기를 조절하는 유압식 무단 변속기 유닛(2000)과, 상기 유성기어열 장치부(1000)에서 출력되는 동력을 상기 제1피동축(3300)에 전달하는 부변속부(3000)와, 상기 제1피동축(3300)의 회전에 의해 전달되는 동력으로 운동되고, 상기 제2피동축으로 동력을 전달하는 전후진부(4000)와, 상기 전후진후의 제2피동축(4300)을 통해 전달되는 동력의 감속비를 2차 감속시키는 제2감속부(5000)를 포함하는 무단변속기에 대한 동력 제어 방법에 있어서,

i) 엔진 동력을 제공하기 위하여 시동하는 단계(s100);

ii) 엔진 제어 모듈을 통한 시동 명령에 의해 상기 엔진을 운전하여 엔진 동력을 제공하는 단계(s200);

iii) 엔진에서 발생한 엔진 동력이 상기 유성기어열 장치부(1000)로 입력되는 단계(s300);

ⅳ) 상기 유압모터 제어부(910)의 유압모터 제어모듈이 유압모터동 명령을 내릴 것을 결정하여 유압모터 시동명령이 내려질 경우 유압모터가 운전하여 유압모터동력을 제공하는 단계(s400);

ⅴ) 유압모터에서 생성된 동력이 유성기어열 장치부(1000)에 입력되는 단계(s500);

ⅵ) 상기 유성기어열 장치부(1000)에 입력된 동력이 부변속부(3000)에 전달되는 단계(s600);

ⅶ) 상기 부변속부(3000)에 입력된 동력의 감속비가 상기 부변속부(3000)에서 절환(切換)되는 단계(s700);

ⅷ) 상기 부변속부(3000)에서 절환(切換)된 감속비 값의 동력이 전후진부(4000)에 전달되는 단계(s800);

ⅸ) 상기 전후진부(4000)에 전달된 동력이 제2감속부(5000)에 입력되어 감속비 값이 2차 감속 이루어지는 단계(s900);

ⅹ) 제2감속부(5000)에서 절환(切換)된 동력이 최종출력피니언을 통해 출력되어 차륜으로 전달되는 단계(s1000);

를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기 동력 제어 방법을 제공한다.

상기 제1 피동축(3300)은, 상기 3단 구동기어(3430) 및 상기 4단 구동기어(3440)와 동시에 연결되는 3-4단 피동기어(3520)와 상기 1단 구동기어(3410) 및 상기 2단 구동기어(3420)와 동시에 연결되는 1-2단 피동기어(3510)와, 후진피동기어(4410)에 동력을 전달하는 후진 구동기어(4411)와, 전진피동기어(4420)에 동력을 전달하는 전진 구동기어(4421)가 설치되는 것을 특징으로 한다.

캐리어(1700)에는 1-3단 구동기어(3510)가 형성되며, 제2태양기어(1300)에는 2-4단 구동기어(3460)가 형성된다.

도 3을 참조하면 본 발명은 상기 무단변속기의 유성기어열 장치부(1000)에 입력된 동력이 부변속부(3000)에 전달되는 단계에 대한 동력 제어 방법에 있어서,

ⅰ) 상기 엔진에서 발생한 엔진 동력이 제1 태양기어(1200)로 입력되는 단계 (s610);

ⅱ) 상기 유압모터 제어부(910)의 유압모터 제어모듈이 유압모터시동 여부를 결정하여 유압모터 시동시 유압모터가 운전하여 유압모터동력을 제공하는 단계 (s620);

ⅲ) 유압모터에서 제공된 단계에서 생성된 상기 유압모터동력이 링기어 구동기어(810)에 입력되는 단계(s630);

ⅳ) 링기어 구동기어(810)를 통해 전달된 유압모터의 동력이 링기어(800)로 전달되는 단계(s640);

ⅴ) 링기어(800)에 전달된 유압모터동력 및 제1태양기어(200)에서 전달된 엔진동력이 유성기어(1400)로 전달되는 단계(s650);

ⅵ) 유성기어(1400)에 전달된 동력이 캐리어(1700) 및 제2 태양기어(1300)으로 전달되어 출력되는 단계(s660);

를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기의 상기 유성기어열 장치부(1000)에 입력된 동력이 부변속부(3000)에 전달되는 단계에 대한 동력 제어 방법을 제공한다.

엔진이 회전하여 구동입력축(1)을 회전시키면, 구동입력축의 회전구동력과 유압식 무단변속기 유닛(2000)에 의해 생성되는 회전구동력이 유성기어(1400)을 통해 합성되고, 그 합성 구동력이 캐리어(1700) 및 제2태양기어(1300)을 회전 구동시킨다.

상기 제1변속부(3100)는, 상기 1단 구동기어(3410)와, 상기 3단 구동기어(3430)와, 상기 캐리어(1700)와 맞물려 회전하는 1-3단 구동기어(3450)와, 상기 1-3단 구동기어와 연결되는 1-3단 피동기어(3530)와, 1-3단 구동축을 회전시키는 제1클러치(3111)와 제3클러치(3113)를 포함하며 상기 제2 변속부(3200)는, 상기 2단 구동기어(3420)와, 상기 4단 구동기어(3440)와, 상기 제2태양기어(1300)와 맞물려 회전하는 2-4단 구동기어(3460)와, 상기 2-4단 구동기어(3460)와 연결되는 2-4단 피동기어(3540)와, 2-4단 구동축을 회전시키는 제2클러치(3112)와 제4클러치(3114)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명은 무단변속기의 상기 부변속부(3000)에 입력된 동력의 감속비가 상기 부변속부(3000)에서 절환되는 단계에 대한 동력 제어 방법을 제공한다.

구체적으로, 본 발명은 상기 부변속부(3000)에 입력된 동력의 감속비가 상기 부변속부(3000)에서 절환(切換)되는 단계에 대한 동력 제어 방법에 있어서,

ⅰ) 상기 부변속부 제어부의 부변속부 제어모듈이 작동할 클러치를 결정하는 단계(s710);

ii) 상기 캐리어(1700)에서 출력된 동력이 상기 1-3단 구동기어(3450)에 전달되는 단계(s720);

ⅲ) 상기 1-3단 구동기어(3450)에 전달된 동력이 상기 1-3단 구동기어와 맞물려 회전하는 1-3단 피동기어(3530)를 통해 제1변속부(3100)에 전달되는 단계(s730);

ⅳ) 상기 제1변속부(3100)를 구성하는 제1클러치(3111)와 제3클러치(3113)가 상기 부변속부 제어모둘의 명령에 따라 1-3단 구동축을 회전시켜 1단 구동기어(3410) 또는 3단 구동기어(3430)에 동력을 전달하는 단계(s740);

ⅴ) 상기 1단 구동기어(3410) 또는 상기 3단 구동기어(3430)에 전달된 동력이 상기 1단 구동기어 또는 상기 3단 구동기어(3430)에 맞물려 회전하는 1-2단 피동기어(3510) 또는 3-4단 피동기어(3520)의 회전에 의하여 제1피동축(3300)에 전달되는 단계(s750);

를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 무단변속기의 부변속부(3000)에 입력된 동력의 감속비가 상기 부변속부(3000)에서 절환(切換)되는 단계에 대한 동력 제어 방법을 제공한다.

1단 구동시 제1변속부(3100)의 제1클러치(3111)가 1단 구동기어(3410)와 연결된다. 이에 따라서 1-3단 구동축의 회전 구동력이 1단 구동기어(3410)를 통해 1-2 피동기어(3510)로 전달되어 제1피동축(3300)을 회전시킨다.

상기 1-3단 구동기어(3450)와 상기 2-4단 구동기어(3460)는 제1피동축(3300)에 동력을 전달한다.

제1피동축(3300)의 회전에 의해 전후진부(4000)가 동력을 전달받는다.

상기 전후진부(4000)는, 제1피동축(3300)에 설치되는 후진 구동기어(4411)와, 상기 후진 구동기어(4411)와 맞물려 회전하는 상기 후진 아이들 기어(4412)와, 상기 제1피동축에 설치되는 전진 구동기어(4421)와, 상기 후진 아이들기어(4412)와 상기 전진 구동기어(4421)를 통해 전달되는 동력으로 회전하는 제2 피동축(4300)이 형성되고, 상기 제2 피동축(4300)을 회전시키는 제5클러치(3115)와, 제6클러치(3116)가 포함된 제3변속부(4330)와, 상기 제5클러치(3115)와 연결되는 후진 피동기어(4410)와, 상기 제6클러치(3116)와 연결되는 전진 피동기어(4420)를 포함한다.

전진 동작시, 제3변속부(4300)의 제6클러치(3116)가 전진 피동기어(4420)과 연결되고, 제5클러치(3115)는 후진 피동기어(4410)와 연결 해제 된다.

본 발명은 상기 제2피동축(4300)의 일측 말미에는 상기 제2감속부(5000)에 동력을 전달하는 전후진 출력기어(4510)가 설치되는 것을 특징으로 하는 무단변속기를 제공한다.

상기 제2감속부(5000)는, 상기 제2피동축(4300)의 일측 말미에 설치되어 있는 상기 전후진출력기어(4510)와, 제2감속부 피동축(5310)과, 상기 제2감속부 피동축의 일측에 설치되어 있는 제2감속부 피동축 피동기어(5311)와, 제2감속부 구동축(5320)과, 상기 제2감속부 구동축(5320)의 일측에 설치되어 있는 제2감속부 구동축 피동기어(5321)와, 상기 제2감속부 구동축(5320) 반대 일측에 설치되어 있는 제2감속부 구동축 구동기어(5322)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 6을 참조하면 본 발명은 무단변속기의 전후진부(4000)에 전달된 동력의 감속비가 상기 부변속부(3000)에서 절환되는 단계에 대한 동력 제어 방법을 제공한다.

구체적으로, 본 발명은 상기 전후진부(4000)에 전달된 동력이 제2감속부(5000)에 입력되어 감속비 값이 2차 감속 이루어지는 단계에 대한 동력 제어 방법에 있어서,

i) 상기 제2피동축(4300)이 회전하면서 전달되는 동력이 상기 제2피동축(4300)의 일측 말미에 설치된 전후진 출력기어(4510)를 통해 출력되는 단계(s910);

ii) 상기 전후진 출력기어(4510)를 통해 출력되는 동력이 상기 제2감속부 구동축 피동기어(5321)에 전달되는 단계(s920);

iii) 상기 제2감속부 구동축 피동기어(5321)에 전달되는 동력이 2차감속부 구동축(5320)을 통해 제2감속부 구동축 구동기어(5322)로 전달되는 단계(s930);

ⅳ) 상기 제2감속부 구동축 구동기어(5322)로 전달되는 동력이 제2감속부 피동축 피동기어(5311)로 전달되는 단계(s940);

ⅴ) 상기 제2감속부 피동축 피동기어(5311)로 전달되는 동력이 제2감속부 피동축 구동기어(5312)로 전달되는 단계(s950);

ⅵ) 상기 제2감속부 피동축 구동기어(5312)로 전달되는 동력이 최종출력 피니언 기어(5323)로 전달되는 단계(s960);

ⅶ) 상기 최종출력 피니언 기어(5323)로 전달되는 동력이 차륜으로 전달되는 단계(s970);

를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기의 상기 전후진부(4000)에 전달된 동력이 제2감속부(5000)에 입력되어 감속비 값이 2차 감속 이루어지는 단계에 대한 동력 제어 방법을 제공한다.

본 발명은 무단변속기를 이용하는 차량에 있어서, 무단변속기의 구동입력축(1)은 작업장치와 연결되며, 상기 무단변속기를 사용하는 것을 특징으로 하는 차량 또한 포함한다.

도 7을 참조하여 본 실시예에 따르면 본 발명은, 1단 속도 영역에서 사용자의 동작에 의해 엔진의 출력이 증가하여 속도가 증가하면 스트로크가 일정하게 감소하도록 구성되어 있다. 유압식 무단기어 유닛(2000)의 스크로크 감소로 인해 캐리어(1700)와 제2태양기어(1300)의 회전속도는 각각 기설정된 비율로 변화한다.

1단에서 2단으로의 변속 시점으로 설정된 속도에 차량의 속도가 도달하면 캐리어(1700)와 제2태양기어(1300)의 회전속도는 그에 의해 각각 회전하는 1-3단 구동기어(3450)와 2-4단 구동기어(3460)이 제1피동축을 동일한 속도로 회전시킬 수 있는 출력을 내도록 조정된다.

위와 같은 출력의 조정은 감속부와 감속부에 구비되는 기어들의 기어비등을 적절히 조정하여 이루어 질 수 있다.

도 8을 참조하여 본 실시예에 따르면 본 발명은 변속기의 기어비가 저속으로 갈수록 고토크를 발휘하도록 구성되어 있다. 토크의 최대토크는 유압식 무단변속기 유닛(2000)의 용량의 한계점에 영향을 받는다.

1단에서 2단으로 변속 시점으로 설정된 속도에 차량의 속도가 달하면, 제1변속부(3100)의 1단 구동기어(3410)의 연결이 해제되는 동시에 제2변속부(3200)의 2단 구동기어(3420)가 연결된다.

따라서, 변속시 차량의 속도가 저하되거나, 변속과정에서 발생할 수 있는 충격이 거의 없게 된다.

본 실시예에 따른 변속기는 속도 영역에 관계없이 높은 효율을 가지고 변속 시점에서 속도의 연속성을 가지므로 변속시 충격이 거의 없다.

본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.

1. 구동입력축
800. 링기어
810. 링기어 구동기어
910. 유압모터 제어부
1000. 유성기어열 장치부
1200. 제1태양기어
1300. 제2태양기어
1400. 유성기어
1700. 캐리어
2000. 유압식 무단 변속기 유닛
3000. 부변속부
3100. 제1변속부
3200. 제2변속부
3111. 제1클러치
3112. 제2클러치
3113. 제3클러치
3114. 제4클러치
3115. 제5클러치
3116. 제6클러치
3300. 제1피동축
3410. 1단 구동기어
3420. 2단 구동기어
3430. 3단 구동기어
3440. 4단 구동기어
3450. 1-3단 구동기어
3460. 2-4단 구동기어
3510. 1-2단 피동기어
3520. 3-4단 피동기어
3530. 1-3단 피동기어
3540. 2-4단 피동기어
4000. 전후진부
4300. 제2피동축
4330. 제3변속부
4410. 후진 피동기어
4411. 후진 구동기어
4412. 후진 아이들기어
4420. 전진 피동기어
4421. 전진 구동기어
4510. 전후진 출력기어
5000. 제2감속부
5310. 제2감속부 피동축
5311. 제2감속부 피동축 피동기어
5312. 제2감속부 피동축 구동기어
5320. 제2감속부 구동축
5321. 제2감속부 구동축 피동기어
5322. 제2감속부 구동축 구동기어
5323. 최종 출력 피니언 기어

Claims

삭제
삭제
유성기어열 장치를 이용하는 무단변속기에 있어서,
엔진에 의해 회전하는 구동 입력축(1)과,
유압모터의 유압조절을 통해 출력되는 동력의 크기를 조절하며, 상기 구동입력축(1)을 중심축으로 설치되는 유성기어열 장치부(1000)와,
내부유압을 조절하여 출력되는 동력의 크기를 조절하는 유압식 무단 변속기 유닛(2000)과,
복수의 기어와 클러치로 구성되어 상기 유성기어열 장치부(1000)에서 출력되는 동력을 제1피동축(3300)에 전달하는 부변속부(3000)를 포함하고,
상기 유성기어열 장치부(1000)는 제1태양기어(1200)와 링기어 구동기어(810)에 입력된 동력이 캐리어(1700)와 제2태양기어(1300)를 통해 출력되며,
상기 부변속부(3000)는,
상기 캐리어(1700)로 부터 동력을 전달받아 상기 제1피동축(3300)으로 출력하는 제1변속부(3100)와, 상기 제2태양기어(1300)로부터 동력을 전달받아 상기 제1 피동축(3300)으로 출력하는 제2 변속부(3200)를 포함하며, 변속시점에서 상기 제1변속부(3100) 또는 상기 제2 변속부(3200)가 선택적으로 상기 제1 피동축(3300)에 연결되며,
상기 제1 피동축(3300)은,
3단 구동기어(3430) 및 4단 구동기어(3440)와 동시에 연결되는 3-4단 피동기어(3520)와 1단 구동기어(3410) 및 2단 구동기어(3420)와 동시에 연결되는 1-2단 피동기어(3510)와, 후진피동기어(4410)에 동력을 전달하는 후진 구동기어(4411)와, 전진 피동기어(4420)에 동력을 전달하는 전진 구동기어(4421)가 설치되는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
유성기어열 장치를 이용하는 무단변속기에 있어서,
엔진에 의해 회전하는 구동 입력축(1)과,
유압모터의 유압조절을 통해 출력되는 동력의 크기를 조절하며, 상기 구동입력축(1)을 중심축으로 설치되는 유성기어열 장치부(1000)와,
내부유압을 조절하여 출력되는 동력의 크기를 조절하는 유압식 무단 변속기 유닛(2000)과,
복수의 기어와 클러치로 구성되어 상기 유성기어열 장치부(1000)에서 출력되는 동력을 제1피동축(3300)에 전달하는 부변속부(3000)를 포함하고,
상기 유성기어열 장치부(1000)는 제1태양기어(1200)와 링기어 구동기어(810)에 입력된 동력이 캐리어(1700)와 제2태양기어(1300)를 통해 출력되며,
상기 부변속부(3000)는,
상기 캐리어(1700)로 부터 동력을 전달받아 상기 제1피동축(3300)으로 출력하는 제1변속부(3100)와, 상기 제2태양기어(1300)로부터 동력을 전달받아 상기 제1 피동축(3300)으로 출력하는 제2 변속부(3200)를 포함하며, 변속시점에서 상기 제1변속부(3100) 또는 상기 제2 변속부(3200)가 선택적으로 상기 제1 피동축(3300)에 연결되며,
상기 제1변속부(3100)는,
1단 구동기어(3410)와, 3단 구동기어(3420)와, 상기 캐리어(1700)와 맞물려 회전하는 1-3단 구동기어(3450)와, 상기 1-3단 구동기어(3450)와 연결되는 1-3단 피동기어(3530)와, 1-3단 구동축을 회전시키는 제1클러치(3111)와 제3클러치(3113)를 포함하며,
상기 제2 변속부(3200)는,
2단 구동기어(3420)와, 4단 구동기어(3440)와, 상기 제2태양기어(1300)와 맞물려 회전하는 2-4단 구동기어(3460)와, 상기 2-4단 구동기어(3460)와 연결되는 2-4단 피동기어(3540)와, 2-4단 구동축을 회전시키는 제2클러치(3112)와 제4클러치(3114)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
제 4항에 있어서,
상기 제1피동축(3300)의 회전에 의해 전달되는 동력으로 운동되는 전후진부(4000)가 포함되는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
제 5항에 있어서,
상기 전후진부(4000)는,
상기 제1피동축(3300)에 설치되는 후진 구동기어(4411)와, 상기 후진 구동기어(4411)와 맞물려 회전하는 상기 후진 아이들 기어(4412)와, 상기 제1피동축에 설치되는 전진 구동기어(4421)와, 상기 후진 아이들기어(4412)와 상기 전진 구동기어(4421)를 통해 전달되는 동력으로 회전하는 제2 피동축(4300)이 형성되고,
상기 제2 피동축(4300)을 회전시키는 제5클러치(3115)와, 제6클러치(3116)가 포함된 제3변속부(4330)와, 상기 제5클러치(3115)와 연결되는 후진 피동기어(4410)와, 상기 제6클러치(3116)와 연결되는 전진 피동기어(4420)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
제 6항에 있어서,
상기 제2피동축(4300)의 일측 말미에는 제2감속부(5000)에 동력을 전달하는 전후진 출력기어(4510)가 설치되는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
제 7항에 있어서,
상기 제2감속부(5000)는,
상기 제2피동축(4300)의 일측 말미에 설치되어 있는 상기 전후진출력기어(4510)와, 제2감속부 피동축(5310)과, 상기 제2감속부 피동축의 일측에 설치되어 있는 제2감속부 피동축 피동기어(5311)와, 제2감속부 구동축(5320)과, 상기 제2감속부 구동축(5320)의 일측에 설치되어 있는 제2감속부 구동축 피동기어(5321)와, 상기 제2감속부 구동축(5320) 반대 일측에 설치되어 있는 제2감속부 구동축 구동기어(5322)로 구성되는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
제 3항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 무단변속기를 사용하는 것을 특징으로 하는 무단변속기를 이용하는 차량.
유성기어열 장치를 이용하는 무단변속기에 있어서,
i) 엔진 동력을 제공하기 위하여 시동하는 단계(s100);
ii) 엔진 제어 모듈을 통한 시동 명령에 의해 상기 엔진을 운전하여 엔진 동력을 제공하는 단계(s200);
iii) 상기 엔진에서 발생한 상기 엔진 동력이 유성기어열 장치부(1000)로 입력되는 단계(s300);
ⅳ) 유압모터 제어부(910)의 유압모터 제어모듈이 유압모터시동 명령을 내릴 것을 결정하여 유압모터 시동명령이 내려질 경우 유압모터가 운전하여 유압모터동력을 제공하는 단계(s400);
ⅴ) 상기 유압모터에서 생성된 동력이 상기 유성기어열 장치부(1000)에 입력되는 단계(s500);
ⅵ) 상기 유성기어열 장치부(1000)에 입력된 동력이 부변속부(3000)에 전달되는 단계(s600);
ⅶ) 상기 부변속부(3000)에 입력된 동력의 감속비가 상기 부변속부(3000)에서 절환(切換)되는 단계(s700);
ⅷ) 상기 부변속부(3000)에서 절환(切換)된 감속비 값의 동력이 전후진부(4000)에 전달되는 단계(s800);
ⅸ) 상기 전후진부(4000)에 전달된 동력이 제2감속부(5000)에 입력되어 감속비 값이 2차 감속 이루어지는 단계(s900);
ⅹ) 상기 제2감속부(5000)에서 절환(切換)된 동력이 최종출력피니언을 통해 출력되어 차륜으로 전달되는 단계(s1000);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기에 대한 동력 제어 방법.
제 10항에 있어서,
상기 무단변속기의 유성기어열 장치부(1000)에 입력된 동력이 상기 부변속부(3000)에 전달되는 단계는,
ⅰ) 상기 엔진에서 발생한 상기 엔진 동력이 제1 태양기어(1200)로 입력되는 단계 (s610);
ⅱ) 상기 유압모터 제어부(910)의 상기 유압모터 제어모듈이 유압모터시동 여부를 결정하여 상기 유압모터 시동시 상기 유압모터가 운전하여 상기 유압모터동력을 제공하는 단계 (s620);
ⅲ) 상기 유압모터에서 제공된 단계에서 생성된 상기 유압모터동력이 링기어 구동기어(810)에 입력되는 단계(s630);
ⅳ) 상기링기어 구동기어(810)를 통해 전달된 상기 유압모터동력이 링기어(800)로 전달되는 단계(s640);
ⅴ) 상기 링기어(800)에 전달된 상기 유압모터동력 및 상기 제1태양기어(200)에서 전달된 상기 엔진동력이 유성기어(1400)로 전달되는 단계(s650);
ⅵ) 상기 유성기어(1400)에 전달된 동력이 캐리어(1700) 및 제2 태양기어(1300)으로 전달되어 출력되는 단계(s660);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기에 대한 동력 제어 방법.
제 10항에 있어서,
상기 부변속부(3000)에 입력된 동력의 감속비가 상기 부변속부(3000)에서 절환(切換)되는 단계는,
ⅰ) 부변속부 제어부의 부변속부 제어모듈이 작동할 클러치를 결정하는 단계(s710);
ii) 캐리어(1700)에서 출력된 동력이 1-3단 구동기어(3450)에 전달되는 단계(s720);
ⅲ) 상기 1-3단 구동기어(3450)에 전달된 동력이 상기 1-3단 구동기어(3450)와 맞물려 회전하는 1-3단 피동기어(3530)를 통해 제1변속부(3100)에 전달되는 단계(s730);
ⅳ) 상기 제1변속부(3100)를 구성하는 제1클러치(3111)와 제3클러치(3113)가 상기 부변속부 제어모둘의 명령에 따라 1-3단 구동축을 회전시켜 1단 구동기어(3410) 또는 3단 구동기어(3430)에 동력을 전달하는 단계(s740);
ⅴ) 상기 1단 구동기어(3410) 또는 상기 3단 구동기어(3430)에 전달된 동력이 상기 1단 구동기어 또는 상기 3단 구동기어(3430)에 맞물려 회전하는 1-2단 피동기어(3510) 또는 3-4단 피동기어(3520)의 회전에 의하여 제1피동축(3300)에 전달되는 단계(s750);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 무단변속기에 대한 동력 제어 방법.
제 10항에 있어서,
상기 부변속부(3000)에서 절환(切換)된 감속비 값의 동력이 상기 전후진부(4000)에 전달되는 단계는,
ⅰ) 전후진부 제어부의 전후진부 제어모듈이 제3변속부(4330)의 제5클러치(3115) 또는 제6클러치(3116) 작동을 결정하는 단계(s810);
ii) 상기 제5클러치(3115)의 작동 결정시 제1피동축(3300)에 전달된 동력이 후진 구동기어(4411)를 통해 후진 피동기어(4410)에 전달되는 단계(s820);
ⅲ) 상기 제6클러치(3116)의 작동 결정시 상기 제1피동축(3300)에 전달된 동력이 전진 구동기어(4421)를 통해 전진 피동기어(4420)에 전달되는 단계(s830);
iv) 상기 후진 피동기어(4410)에 전달되는 동력이 제2피동축(4300)을 회전시켜 전후진부 출력기어(4510)에 전달되는 단계(s840);
v) 상기 전진 피동기어(4420)에 전달되는 동력이 제2피동축(4300)을 회전시켜 전후진부 출력기어(4510)에 전달되는 단계(s850);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기에 대한 동력 제어 방법.
제 10항에 있어서,
상기 전후진부(4000)에 전달된 동력이 상기 제2감속부(5000)에 입력되어 감속비 값이 2차 감속 이루어지는 단계는,
i) 제2피동축(4300)이 회전하면서 전달되는 동력이 상기 제2피동축(4300)의 일측 말미에 설치된 전후진 출력기어(4510)를 통해 출력되는 단계(s910);
ii) 상기 전후진 출력기어(4510)를 통해 출력되는 동력이 상기 제2감속부 구동축 피동기어(5321)에 전달되는 단계(s920);
iii) 상기 제2감속부 구동축 피동기어(5321)에 전달되는 동력이 2차감속부 구동축(5320)을 통해 제2감속부 구동축 구동기어(5322)로 전달되는 단계(s930);
ⅳ) 상기 제2감속부 구동축 구동기어(5322)로 전달되는 동력이 제2감속부 피동축 피동기어(5311)로 전달되는 단계(s940);
ⅴ) 상기 제2감속부 피동축 피동기어(5311)로 전달되는 동력이 제2감속부 피동축 구동기어(5312)로 전달되는 단계(s950);
ⅵ) 상기 제2감속부 피동축 구동기어(5312)로 전달되는 동력이 최종출력 피니언 기어(5323)로 전달되는 단계(s960);
ⅶ) 상기 최종출력 피니언 기어(5323)로 전달되는 동력이 차륜으로 전달되는 단계(s970);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기에 대한 동력 제어 방법.