KR101882857B1 - 복수 개의 기어 박스로 이루어지는 불연속 가변 변속기 - Google Patents

복수 개의 기어 박스로 이루어지는 불연속 가변 변속기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 메인클러치(10)와 연결되는 제1입력축(211), 제1입력축(211)의 동축을 따라 마련되는 제1입력기어(212), 제1입력축(211) 일측으로 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 제1출력축(221), 제1출력축(221)의 동축을 따라 마련되되 제1입력기어(212) 각각과 치합되는 제1출력기어(222), 복수 개의 제1출력기어(222) 사이에 배치되는 제1셀렉터(230)로 이루어지는 제1불연속가변변속기(20); 제2입력축(411)의 동축을 따라 마련되는 제2입력기어(412), 제2입력축(411) 일측으로 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 제2출력축(421), 제2출력축(421)의 동축을 따라 마련되되 제2입력기어(412) 각각과 치합되는 제2출력기어(422), 복수 개의 제2출력기어(422) 사이에 배치되는 제2셀렉터(430)로 이루어지는 제2불연속가변변속기(40); 제1출력축(221)의 일측 단부에 마련되는 제1구동기어(31), 제1구동기어(31)와 치합되는 제1피동기어(32), 제1피동기어(32) 및 제2입력축(411) 사이에 마련되는 제1클러치(33):를 포함하는 복수 개의 기어 박스로 이루어지는 불연속 가변 변속기를 제공한다.

Description

복수 개의 기어 박스로 이루어지는 불연속 가변 변속기{Discretely variable transmission composed of multiple gear boxes}
본 발명은 엔진에서 생성되는 동력을 특정 변속비로 변환시키는 변속기에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 복수 개의 불연속 기어 치합으로 기어박스를 구성하되 이들 기어박스 상호 간을 복수 개의 클러치로 매개하여 무단변속기에 근접하는 다단 변속이 가능한 불연속 가변 변속기에 관한 것이다.
변속기는 엔진의 동력을 속도에 따라 필요한 회전력으로 바꾸어 전달하는 장치로서, 운전자의 클러치와 셀렉터 조작에 따라 기어비가 바뀌는 수동변속기와 전자회로의 도움으로 속도에 따라 복수 개의 클러치를 작동하여 기어비가 자동으로 변환되는 자동변속기로 구분되는데, 조작방식의 번거로움으로 인해 근래에는 대형 화물차와 같은 특수 차량을 제외하면 대부분 자동변속기를 채용하고 있다.
자동변속기는 수동변속기에 비해 변속충격이 작은 장점은 있으나 연비면에서 수동변속기에 비해 현저히 낮은 단점이 있어 이에 대안으로 제안되고 있는 것이 대한민국 등록특허 제1284322호에 개시된 것과 같은 자동화 수동변속기(Automated Manual Transmission)가 있다. 자동화 수동변속기는 주행 중에 엑츄에이터에 의해 자동적으로 변속이 이루어진다는 점에서 자동변속기와 유사하나, 자동변속기에 비해 우수한 동력 전달 효과로 인해 연비를 현저히 개선할 수 있다는 장점이 있다.
하지만, 자동화 수동변속기는 엑츄에이터에 의해 자동적으로 변속이 이루어지는 과정 중에 동력이 단절되는 순간(Shifting time)이 필연적으로 나타나고, 이에 따라 주행 중 토크 저하로 인해 자동차가 후방으로 끌어당기는 듯한 변속 충격(Shifting shock) 현상이 수반되는 문제가 있다. 이러한 변속 충격 현상을 현저히 개선할 수 있는 방식으로 제안된 것이 무단변속기(Continuously Variable Transmission, CVT)이다.
무단변속기는 기어를 통해 변속을 하는 종래 방식과 달리 벨트를 사용하여 연속적인 변속이 가능하다는 점에서, 주행 중 변속 충격이 없을 뿐 아니라 최고 출력을 생성할 수 있는 특정 RPM을 지속적으로 사용할 수 있어 연비가 개선되는 장점을 가지고 있다. 하지만, 현재 제안되고 있는 무단변속기의 경우 토로이드(Toroid)와 디스크 또는 벨트와 풀리 사이의 마찰력을 이용하는 방식이라는 점에서 한계 허용 토크가 떨어져 트럭과 같은 대형차에는 적용할 수 없는 한계가 있었다.
한편, 무단변속기가 가지는 장점을 활용하기 위하여 변형된 자동변속기로서 제안된 기술 중에 대한민국 등록특허 제1012469호와 같은 기술이 있다. 이 기술은 도 6에 개시된 것과 같이, 입력축(210) 및 출력축(320) 각각에 복수 개의 입력기어(220) 및 출력기어(310)를 배치시키되, 복수 개의 입, 출력기어(220, 310) 각각이 일정 단차를 가지면서 입, 출력축(210, 320)에 위치함에 그 기술적 특징이 있다.
즉, 직경을 달리하는 복수 개의 변속기어를 축상에 순차적으로 마련하여 연속하는 복수 개의 감속비를 구현함으로써, 무단변속기와 유사한 다단 변속을 통해 연비를 증진시킴과 동시에 주행 중 변속 충격을 최소화하는 것이다. 하지만, 이러한 기술이 접목되어 상용화된 변속기의 변속비가 대략 9단(5.5-3.33-2.31-1.66-1.21-1.0-0.86-0.72-0.6) 정도로서, 각 변속비 사이 간격이 일정하지 않음은 물론 저단에서 기어비 간격의 차이가 너무 크기 때문에 무단변속기와 유사한 다단 변속 효과를 기대하기 곤란하다.
게다가, 도 4와 같이 입, 출력축에 복수 개의 변속기어를 연속 배치하는 구성은 변속비를 9단 정도로 하더라도 변속기 자체의 크기 및 무게를 증대시킬 뿐 아니라 제작비용이 현저히 증가하게 되는데, 만일 이 장치를 무단변속기와 유사한 다단 변속 효과를 얻기 위해 변속비를 15단 또는 20단 이상으로 설계하게 되면 부피와 무게가 너무 증대되어 초대형 트레일러와 같은 특수 자동차가 아니면 자동차에 탑재하는 것 자체가 불가능한 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제1012469호 대한민국 등록특허 제1284322호 대한민국 등록특허 제1596007호
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 변속기 자체의 크기와 무게를 적절하게 유지하면서 무단변속기에 매우 근접한 다단 변속을 실현할 수 있고, 벨트가 아닌 기어를 사용하여 회전 동력을 전달함으로써 증대된 허용 토크를 가지는 변속기를 제공함에 있다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 엔진(1)의 메인입력축(2) 상에 마련되는 메인클러치(10); 메인클러치(10)와 연결되는 제1입력축(211), 점진적으로 직경을 달리하는 복수 개로 이루어져 제1입력축(211)의 동축을 따라 마련되는 제1입력기어(212), 제1입력축(211) 일측으로 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 제1출력축(221), 제1입력기어(212)와는 반대로 점진적으로 직경을 달리하는 복수 개로 이루어져 제1출력축(221)의 동축을 따라 마련되되 제1입력기어(212) 각각과 치합되는 제1출력기어(222), 복수 개의 제1출력기어(222) 사이에 배치되는 제1셀렉터(230)로 이루어지는 제1불연속가변변속기(20); 제1출력축(221)의 일측 단부에 마련되는 제1구동기어(31), 제1구동기어(31)와 치합되는 제1피동기어(32), 제1피동기어(32)와 축 연결되는 제1클러치(33): 제1클러치(33)와 연결되는 제2입력축(411), 점진적으로 직경을 달리하는 복수 개로 이루어져 제2입력축(411)의 동축을 따라 마련되는 제2입력기어(412), 제2입력축(411) 일측으로 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 제2출력축(421), 제2입력기어(412)와는 반대로 점진적으로 직경을 달리하는 복수 개로 이루어져 제2출력축(421)의 동축을 따라 마련되되 제2입력기어(412) 각각과 치합되는 제2출력기어(422), 복수 개의 제2출력기어(422) 사이에 배치되는 제2셀렉터(430), 제2출력축(421)의 일측 단부에 마련되는 제2피동기어(441), 제2입력축(411)의 일측 단부에 마련되되 제2피동기어(441)와 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 제2구동기어(442), 제2피동기어(441)와 제2구동기어(442) 사이에 배치되어 제2피동기어(441) 및 제2구동기어(442) 각각과 치합되는 제1아이들링기어(443), 제2출력기어(422)와 제2피동기어(441) 사이에 배치되는 제3셀렉터(450)로 이루어지는 제2불연속가변변속기(40); 제2피동기어(441)의 중심축을 통해 연장된 제2출력축(421)의 단부에 마련되는 제3구동기어(51), 제3구동기어(51)와 치합되되 차동기어(5)와 메인출력축(6)에 의해 연결되는 제3피동기어(52);를 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
상기 제1불연속가변변속기(20)에는, 제1입력축(211) 타측으로 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 제3출력축(241), 제1입력기어(212)와는 반대로 점진적으로 직경을 달리하는 복수 개로 이루어져 제3출력축(241)의 동축을 따라 마련되되 제1입력기어(212) 각각과 치합되는 제3출력기어(242), 복수 개의 제3출력기어(242) 사이에 배치되는 제4셀렉터(250)가 부가되고; 상기 제3출력축(241)의 일측 단부에는 제1구동기어(31)와 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되어 제1피동기어(32)와 치합되는 제4구동기어(35)가 부가되며; 상기 제2불연속가변변속기(40)에는, 제2입력축(411) 타측으로 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 제4출력축(461), 제2입력기어(412)과는 반대로 점진적으로 직경을 달리하는 복수 개로 이루어져 제4출력축(461)의 동축을 따라 마련되되 제2입력기어(412) 각각과 치합되는 제4출력기어(462), 복수 개의 제4출력기어(462) 사이에 배치되는 제5셀렉터(470)가 부가되고; 상기 제4출력축(461)의 일측 단부에는 제3구동기어(51)와 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되어 제3피동기어(52)와 치합되는 제5구동기어(53)가 부가될 수 있다.
상기 제1, 2불연속가변변속기(20, 40) 중 어느 하나는
Figure 112017081459548-pat00001
(N = 자연수 또는 소수/n = 0을 포함하는 자연수)의 순차적인 감속비를 가지고, 다른 하나는 자연수 또는 소수의 순차적인 감속비를 가질 수 있다.
본 발명은 종래 기술과 동일한 기어 및 셀렉터를 사용하더라도 무단변속기와 흡사한 보다 세분화된 변속비 생성이 가능함은 물론 1/2 이하의 부피 및 무게로서 종래 기술과 동일한 변속비 생성이 가능하고, 나아가 종래 무단변속기와 달리 기어 치합에 의해 변속이 이루어진다는 점에서 보다 큰 한계 허용 토크를 가지면서 다단 변속이 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 불연속 가변 변속기의 개략적인 일 구성도.
도 2 및 도 3 각각은 본 발명에 따른 불연속 가변 변속기의 개략적인 다른 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 불연속 가변 변속기의 개략적인 기어비-단수 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 불연속 가변 변속기(DVT)를 종래 무단변속기(CVT), 자동변속기(Auto), 수동변속기(Manual) 각각과 비교한 rpm-단수 변화에 따른 변속 충격 그래프.
도 6은 종래 다단 변속기의 일 구성도.
본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 불연속 가변 변속기의 개략적인 일 구성도로서, 본 발명은 도면에 개시된 것과 같이, 메인클러치(10), 상호 간에 일정 간격 이격되는 제1, 2불연속가변변속기(20, 40), 제1, 2불연속가변변속기(20, 40) 사이에 마련되는 제1클러치(33)를 포함하여 이루어지는 특징이 있다. 이하 이들 각각을 구체적으로 살펴본다.
메인클러치(10)는 엔진(1)에서 생성되는 동력 전달을 단속하는 수단으로, 엔진(1)의 메인입력축(2) 상에 마련된다. 도면부호 3은 토크 컨버터(Torque Converter)이다. 토크 컨버터(3)가 매개되면, 메인클러치(10)의 크기를 줄이는 것이 가능하며 정지상태에서 부드러운 출발이 가능하다.
제1불연속가변변속기(20)는 엔진(1)에서 생성되는 동력을 특정 변속비로 변환하는 기어박스로서, 제1입, 출력축(211, 221), 제1입, 출력기어(212, 222), 제1셀렉터(230)로 이루어질 수 있다.
제1입력축(211)은 메인클러치(10)와 연결된다. 제1입력기어(212)는 제1입력축(211)의 동축을 따라 마련되는 복수 개로 이루어지며, 점진적으로 직경을 달리하며 구성된다. 즉, 제1입력기어는 도 4에 개시된 것과 같이 불연속적으로 직경이 증가하거나 감소하여 다단으로 단차져 제1입력축에 마련된다.
제2출력축(221)은 제1입력축(211) 일측으로 일정 간격 이격되어 평행하게 배치된다. 제1출력기어(222)는 제1출력축(221)의 동축을 따라 마련되는 복수 개로 이루어지며, 제1입력기어(212)와는 반대로 점진적으로 직경을 달리하며 구성되어 제1입력기어(212) 각각과 치합된다. 즉, 제1출력기어는 도 4와 같이 제1입력기어에 대응하여 불연속적으로 직경이 증가하거나 감소하여 다단으로 단차져 제1출력축에 마련된다.
제1셀렉터(230)는 복수 개의 제1출력기어(222) 사이에 배치되며, 선택적으로 제1출력기어(222) 중의 어느 하나와 연결된다. 제1셀렉터는 미도시된 별도의 엑츄에이터에 의해 작동되며, 엑츄에이터의 작동은 전자제어장치에 의해 제어된다.
또한, 제1출력축(221)의 일측 단부에는 제1구동기어(31)가 마련되고, 제1구동기어(31)와 나란히 배치되는 제1피동기어(32)는 제1구동기어(31)와 치합되며, 제1피동기어(32)의 축은 제1클러치(33)와 연결되어 제1클러치의 입력축이 된다. 이에 따라, 제1불연속가변변속기에서 제어된 출력은 제1피동기어를 통해 제1클러치로 연결된다.
제2불연속가변변속기(40)는 전술한 제1불연속가변변속기(20)와 함께 엔진(1)에서 생성되는 출력을 특정 변속비로 변환시키는 기어박스로서, 제2입, 출력축(411, 421), 제2입, 출력기어(412, 422), 제2, 3셀렉터(430, 450)를 포함하여 이루어질 수 있다.
제2입력축(411)은 제1클러치(33)와 축 연결된다. 제2입력기어(412)는 제2입력축(411)의 동축을 따라 마련되는 복수 개로 이루어지며, 전술한 제1입력기어(212)와 대동소이하게 점진적으로 직경을 달리하며 구성된다.
제2출력축(421)은 제2입력축(411) 일측으로 일정 간격 이격되어 평행하게 배치된다. 제2출력기어(422)는 전술한 제1출력기어(212)와 대동소이하게 제2입력기어(412)와는 반대로 점진적으로 직경을 달리하는 복수 개로 이루어져 제2출력축(421)의 동축을 따라 마련되며, 제2입력기어(412) 각각과 치합된다.
제2셀렉터(430)는 복수 개의 제2출력기어(422) 사이에 배치되며, 선택적으로 제2출력기어(422) 중의 어느 하나와 연결된다. 제2셀렉터 역시 미도시된 별도의 엑츄에이터에 의해 작동되며, 엑츄에이터의 작동은 전자제어장치에 의해 제어됨은 대동소이하다.
한편, 제2출력축(421)의 일측 단부에는 제2피동기어(441)가 마련되고, 제2입력축(411)의 일측 단부에는 제2구동기어(442)가 마련되어 제2피동기어(441)와 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되며, 제2피동기어(441)와 제2구동기어(442) 사이에는 제1아이들링기어(443)가 마련되어 제2피동기어(441) 및 제2구동기어(442) 각각과 치합된다.
제3셀렉터(450)는 제2출력기어(422)와 제2피동기어(441) 사이에 배치되며, 제어신호에 따라 제3셀렉터(450)가 제2피동기어(441)와 연결되어, 제2피동기어(441)가 제1아이들링기어(443)와 치합되면 자동차는 후진한다.
또한, 제3구동기어(51)가 제2피동기어(441)의 중심축을 통해 연장된 제2출력축(421)의 단부에 마련되고, 메인출력축(6)과 연결되는 제3피동기어(52)가 제3구동기어(51)와 치합된다. 이에 따라 제1, 2불연속가변변속기(20, 40)에 의해 변속된 최종 출력이 차동기어(5)로 전달되어 자동차가 주행하게 되는 것이다.
한편, 본 발명은 도 2와 같이 제1, 2불연속가변변속기(20, 40) 각각에 별도의 제3, 4출력축(241, 461) 및 제3, 4출력기어(242, 462), 그리고 제4, 5셀렉터(250, 470)가 부가되는 경우를 배제하지 않는다.
제3출력축(241)은 제1입력축(211) 타측으로 일정 간격 이격되어 평행하게 배치된다. 제3출력기어(242)는 제1출력기어(222)와 대동소이하게 제1입력기어(212)와는 반대로 점진적으로 직경을 달리하는 복수 개로 이루어지며, 제3출력축(241)의 동축을 따라 마련되어 제1입력기어(212) 각각과 치합된다.
즉, 제1입력기어(212) 일측 및 타측에 제1, 3출력기어(222, 242)가 마련되어 치합되는 구조이다. 이때, 제4셀렉터(250)는 복수 개의 제3출력기어(242) 사이에 배치되며, 선택적으로 제3출력기어(242) 중의 어느 하나와 연결된다. 그리고, 제3출력축(241)의 일측 단부에는 제1구동기어(31)와 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 제4구동기어(35)가 마련되어 제1피동기어(32)와 치합된다.
제4출력축(461)은 제2입력축(411) 타측으로 일정 간격 이격되어 평행하게 배치된다. 제4출력기어(462)는 제2출력기어(422)와 대동소이하게 제2입력기어(412)와는 반대로 점진적으로 직경을 달리하는 복수 개로 이루어지며, 제4출력축(461)의 동축을 따라 마련되어 제2입력기어(412) 각각과 치합된다.
제3출력기어(242)와 대동소이하게, 제2입력기어(412) 일측 및 타측에 제2, 4출력기어(222, 462)가 마련되어 치합되는 구조이다. 이때, 제5셀렉터(470)는 복수 개의 제4출력기어(462) 사이에 배치되며, 선택적으로 제4출력기어(462) 중의 어느 하나와 연결된다. 제4출력축(461)의 일측 단부에는 제3구동기어(51)와 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 제5구동기어(53)가 마련되어 제3피동기어(52)와 치합된다. 즉, 입력축 양쪽에 출력축 두 개를 평행하게 배치함으로써, 변속기의 전체 길이를 줄이는 것이 가능하다.
도 3은 본 발명에 따른 또 다른 불연속가변변속기 조합으로서, 구체적으로 도 1에 개시된 제2불연속가변변속기(40)와 도 2에 개시된 제1불연속가변변속기(20) 조합에 별도의 제3불연속가변속기(60) 및 제2클러치(73)를 부가한 특징이 있다. 이미 설명한 부분은 생략하고 별도로 부가된 부분만을 살펴본다.
제3불연속가변변속기(60)는 제3입력축(611) 및 제3입력기어(612), 제5출력축(621) 및 제5출력기어(622), 제6출력축(641) 및 제6출력기어(642), 제6, 7셀렉터(630, 670)를 포함한다.
제3입력축(611)는 제1클러치(33)와 연결된다. 제3입력기어(612)는 점진적으로 직경을 달리하는 복수 개로 이루어져 제3입력축(611)의 동축을 따라 마련된다. 제5출력축(621) 및 제6출력축(641) 각각은 제3입력축(611)의 일측 및 타측 각각으로 일정 간격 이격되어 평행하게 배치된다.
제5출력기어(622) 및 제6출력기어(642) 각각은 제3입력기어(612)와는 반대로 점진적으로 직경을 달리하는 복수 개로 이루어져 제5출력축(621) 및 제6출력축(641) 각각의 동축을 따라 마련되며, 각각이 제3입력기어(612)와 치합된다. 제6, 7셀렉터(630, 670) 각각은 복수 개의 제5출력기어(622) 및 제6출력기어(642)각 사이에 배치되어, 제어신호에 따라 각 제5출력기어(622) 및 제6출력기어(642) 중 어느 하나와 연결된다.
또한, 제6출력축(621)의 일측 단부에는 제6구동기어(71)가 마련되고, 제7출력축(641)의 일측 단부에는 제6구동기어(71)와 일정 간격 이격되어 배치되는 제7구동기어(75)가 마련되며, 제6구동기어(71)와 제7구동기어(75) 사이에는 제6, 7구동기어(71, 75) 각각과 치합되는 제4피동기어(72)가 마련되고, 제2클러치(73)는 이 제4피동기어(72)와 제2입력축(411) 사이에 배치된다.
도 3의 실시예는 엔진(1)에서 생성되는 동력이 제1, 2, 3불연속가변변속기(20, 40, 60) 각각에 의해 변속되고, 이에 따른 최종 출력이 차동기어(5)로 전달되어 자동차를 전진시키거나 후진시키게 된다. 도 2 및 도 3 각각에 있어 엔진(1)과 메인클러치(10) 사이에는, 도 1과 같이 토크 컨버터(3)가 마련될 수 있음은 물론이다.
본 발명에 있어 제1, 2불연속가변변속기(20, 40)가 제1클러치(33)에 의해 매개될 때, 제1, 2불연속가변변속기(20, 40) 중 어느 하나는
Figure 112017081459548-pat00002
(N = 자연수 또는 소수/n = 0을 포함하는 자연수)의 순차적인 감속비를 가지고, 다른 하나는 자연수 또는 소수의 순차적인 감속비를 가지는 구성으로 이루어질 수 있다. 이러한 감속비 구성은 도 3과 같이 제2클러치(73)를 매개로 제3불연속가변변속기(60)가 부가되는 경우도 동일하게 적용될 수 있다.
즉, 제1, 2, 3불연속가변변속기(20, 40, 60) 중 어느 하나는
Figure 112017081459548-pat00003
(N = 자연수 또는 소수/n = 0을 포함하는 자연수)의 순차적인 감속비를 가지고, 다른 두 개는 자연수 또는 소수의 순차적인 감속비를 가지는 구성으로 이루어지거나, 또는 제1, 2, 3불연속가변변속기(20, 40, 60) 중 어느 두 개가 전자와 같이 구성되고 나머지 하나가 후자와 같이 구성될 수 있을 것이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 보다 구체적인 예를 살펴본다. 먼저, 도 1의 경우 제1불연속가변변속기(20)에는 제1입,출력기어(212, 222)가 8개 마련되고, 제2불연속가변변속기(40)에는 제2입,출력기어(412, 422)가 10개 마련되며, 셀렉터가 5개 마련됨에 따라 총 20단에 이르는 전진기어의 조합이 가능하다.
만일, 도면 1에서 제1클러치(33)가 없으면 이는 수동변속기 9단과 동일한데 수동변속기 9단에 본 발명과 같이 제1클러치를 단순히 추가하는 것에 의해, 자동화 수동기어 9단과 같은 기어 개수, 셀렉터 수, 무게, 길이 및 부피로 11단이나 더 많은 20단의 기능이 가능한 것이다. 이를 도 6과 같은 종래 기술(도 6을 20단으로 설계)과 비교하면 기어 개수, 셀렉터 수, 무게, 길이 및 부피 각각이 반 이하로 줄일 수 있다.
이러한 구성의 본 발명에 있어 변속비를 종래 기술과 대비하면 그 차이는 더욱 확연해진다. 도 1에 있어 제1불연속가변변속기(20)의 변속비를 순차적으로 1, 2, 4, 8(각각
Figure 112017081459548-pat00004
,
Figure 112017081459548-pat00005
,
Figure 112017081459548-pat00006
,
Figure 112017081459548-pat00007
에 해당) 각각으로 설계하고, 제2불연속가변변속기(40)의 변속비를 순차적으로 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 각각을 설계한 경우에 각 셀렉터의 작동으로 인해 출력되는 변속비는 다음과 같다.
감속비 1의 경우 : 0.5-0.6-0.7-0.8-0.9
감속비 2의 경우 : 1.0-1.2-1.4-1.6-1.8
감속비 4의 경우 : 2.0-2.4-2.8-3.2-3.6
감속비 8의 경우 : 4.0-4.8-5.6-6.4-7.2
즉, 9단 수동기어와 동일한 입력 및 출력 기어 개수 및 기어셀렉터 개수로 이루어지더라도 기어의 도 4에 개시된 것과 같이 감속비 7.2 ~ 0.5 사이에서 매우 이상적으로 20단의 기어박스 기능을 수행하는 것이 가능해진다. 이는 도 6과 같은 구조의 9단 변속기를 채용하고 있는 벤츠 GLC 상용 모델의 경우 기어의 감속비 5.5 ~ 0.6 사이에서 출력 변속비가 5.5-3.33-2.31-1.66-1.21-1.0-0.86-0.72-0.6 범위 내에서 가능할 뿐 도 4와 같은 이상적인 그래프를 이루지 못한다는 것을 감안할 때 본 발명의 우수한 변속효과를 짐작할 수 있다.
만일, 도 1에 있어 제1불연속가변변속기(20)의 변속비를 순차적으로 1, 2, 4, 8로 지정하고, 제2불연속가변변속기(40)에 감속비 각각이 0.5-0.55-0.6-0.65-0.7-0.75-0.8-0.85-0.9로 이루어지는 9단의 입, 출력기어가 마련되는 경우 출력되는 변속비를 구하면 다음과 같다.
감속비 1의 경우 : 0.5-0.55-0.6-0.65-0.7-0.75-0.8-0.85-0.9
감속비 2의 경우 : 1.0-1.1-1.2-1.3-1.4-1.5-1.6-1.7-1.8
감속비 4의 경우 : 2.0-2.2-2.4-2.6-2.8-3.0-3.2-3.4-3.6
감속비 8의 경우 : 4.0-4.4-4.8-5.2-5.6-6.0-6.4-6.8-7.2
수동변속기 13단의 구조에 제1클러치를 추가함에 따라, 기어 감속비 7.2 ~ 0.5 범위 사이에서 36단에 이르는 기어박스 기능의 수행이 가능하다. 이를 달리 표현하면, 변속기 자체가 불연속한 복수 개의 기어로 이루어지더라도 무단변속기와 유사한 형태의 출력 곡선을 가질 수 있게 되는 것이다.
한편, 도 2는 제1불연속가변변속기(20)에 제1입,출력기어(212, 222)가 8개 마련되고, 제2불연속가변변속기(40)에는 제2입,출력기어(412, 422)가 14개 마련되며, 셀렉터가 6개 마련됨에 따라 총 28단에 이르는 전진기어의 조합이 가능하다.
또한, 도 3은 제1불연속가변변속기(20)에 제1입,출력기어(212, 222) 및 제3출력기어(242) 각각이 8개 마련되고, 제2불연속가변변속기(40)에는 제2입,출력기어(412, 422)가 6개 마련되며, 제3불연속가변변속기(60)에는 제3입력기어(612) 및 제5, 6출력기어(622, 642) 각각이 8개 마련되고, 셀렉터가 6개 마련되며, 이에 부가하여 제2클러치(73)가 매개됨에 따라, 수동기어박스 11단과 같은 기어 개수와 셀렉터 개수로서 37단이나 더 많은 48단의 전진기어 조합이 가능한 특징이 있다.
도 5는 본 발명에 따른 불연속 가변 변속기(DVT)를 종래 무단변속기(CVT), 자동변속기(Auto), 수동변속기(Manual) 각각과 비교한 rpm-단수 변화에 따른 변속 충격 그래프를 보여준다. 도 5에 개시된 본 발명의 일례는 도 1에 개시된 20단 기어박스 구성이다.
이에 의하면, 본 발명은 동일한 단수 범위 내에서 종래 자동변속기 및 수동변속기와는 비교할 수 없을 정도로 변속 충격을 현저히 감소시킬 수 있으며, 무단변속기에 근접할 수 있는 다단 변속이 가능함을 알 수 있다. 이로 인해, 연비를 현저히 개선시킬 수 있으며, 나아가 기어 치합 구조로 변속이 이루어진다는 점에서 종래 무단변속기에 비해 한계 허용 토크를 크게 증가시킬 수 있어 트럭과 같은 대형 차량에의 적용도 충분히 가능한 특징이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
1 : 엔진 3 : 토크 컨버터
5 : 차동기어 10 : 메인클러치
20 : 제1불연속가변변속기 33 : 제1클러치
40 : 제2불연속가변변속기 60 : 제3불연속가변변속기
73 : 제2클러치

Claims (3)

  1. 엔진(1)의 메인입력축(2) 상에 마련되는 메인클러치(10);
    메인클러치(10)와 연결되는 제1입력축(211), 점진적으로 직경을 달리하는 복수 개로 이루어져 제1입력축(211)의 동축을 따라 마련되는 제1입력기어(212), 제1입력축(211) 일측으로 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 제1출력축(221), 제1입력기어(212)와는 반대로 점진적으로 직경을 달리하는 복수 개로 이루어져 제1출력축(221)의 동축을 따라 마련되되 제1입력기어(212) 각각과 치합되는 제1출력기어(222), 복수 개의 제1출력기어(222) 사이에 배치되는 제1셀렉터(230)로 이루어지는 제1불연속가변변속기(20);
    제1출력축(221)의 일측 단부에 마련되는 제1구동기어(31), 제1구동기어(31)와 치합되는 제1피동기어(32), 제1피동기어(32)와 축 연결되는 제1클러치(33):
    제1클러치(33)와 연결되는 제2입력축(411), 점진적으로 직경을 달리하는 복수 개로 이루어져 제2입력축(411)의 동축을 따라 마련되는 제2입력기어(412), 제2입력축(411) 일측으로 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 제2출력축(421), 제2입력기어(412)와는 반대로 점진적으로 직경을 달리하는 복수 개로 이루어져 제2출력축(421)의 동축을 따라 마련되되 제2입력기어(412) 각각과 치합되는 제2출력기어(422), 복수 개의 제2출력기어(422) 사이에 배치되는 제2셀렉터(430), 제2출력축(421)의 일측 단부에 마련되는 제2피동기어(441), 제2입력축(411)의 일측 단부에 마련되되 제2피동기어(441)와 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 제2구동기어(442), 제2피동기어(441)와 제2구동기어(442) 사이에 배치되어 제2피동기어(441) 및 제2구동기어(442) 각각과 치합되는 제1아이들링기어(443), 제2출력기어(422)와 제2피동기어(441) 사이에 배치되는 제3셀렉터(450)로 이루어지는 제2불연속가변변속기(40);
    제2피동기어(441)의 중심축을 통해 연장된 제2출력축(421)의 단부에 마련되는 제3구동기어(51), 제3구동기어(51)와 치합되되 차동기어(5)와 메인출력축(6)에 의해 연결되는 제3피동기어(52);를
    포함하는 복수 개의 기어 박스로 이루어지는 불연속 가변 변속기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1불연속가변변속기(20)에는, 제1입력축(211) 타측으로 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 제3출력축(241), 제1입력기어(212)와는 반대로 점진적으로 직경을 달리하는 복수 개로 이루어져 제3출력축(241)의 동축을 따라 마련되되 제1입력기어(212) 각각과 치합되는 제3출력기어(242), 복수 개의 제3출력기어(242) 사이에 배치되는 제4셀렉터(250)가 부가되고; 상기 제3출력축(241)의 일측 단부에는 제1구동기어(31)와 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되어 제1피동기어(32)와 치합되는 제4구동기어(35)가 부가되며; 상기 제2불연속가변변속기(40)에는, 제2입력축(411) 타측으로 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 제4출력축(461), 제2입력기어(412)과는 반대로 점진적으로 직경을 달리하는 복수 개로 이루어져 제4출력축(461)의 동축을 따라 마련되되 제2입력기어(412) 각각과 치합되는 제4출력기어(462), 복수 개의 제4출력기어(462) 사이에 배치되는 제5셀렉터(470)가 부가되고; 상기 제4출력축(461)의 일측 단부에는 제3구동기어(51)와 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되어 제3피동기어(52)와 치합되는 제5구동기어(53)가 부가되는; 것을 특징으로 하는 복수 개의 기어 박스로 이루어지는 불연속 가변 변속기.
  3. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1, 2불연속가변변속기(20, 40) 중 어느 하나는
    Figure 112017081459548-pat00008
    (N = 자연수 또는 소수/n = 0을 포함하는 자연수)의 순차적인 감속비를 가지고, 다른 하나는 자연수 또는 소수의 순차적인 감속비를 가지는 것을 특징으로 하는 복수 개의 기어 박스로 이루어지는 불연속 가변 변속기.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210022919A (ko) 2019-08-21 2021-03-04 강명구 듀얼클러치에 의해 작동되는 불연속 가변 변속기

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109838510A (zh) * 2019-03-29 2019-06-04 牛清锋 并列交替输出换挡变速箱

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101012469B1 (ko) 2009-05-19 2011-02-08 (주)유티글로벌 다단 자동 변속기
KR101029422B1 (ko) * 2009-09-18 2011-04-14 강명구 연비효율 극대화를 위한 동축형 다중 클러치 변속기
KR101284322B1 (ko) 2012-04-30 2013-07-08 현대자동차주식회사 차량의 자동화 수동변속기
JP2015140127A (ja) * 2014-01-30 2015-08-03 アイシン・エーアイ株式会社 ハイブリッド車両用変速機
KR101596007B1 (ko) 2015-06-24 2016-02-19 한국지질자원연구원 샤프트의 회전방향 전환기능을 갖는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기
KR101765495B1 (ko) * 2015-11-24 2017-08-08 현대 파워텍 주식회사 자동변속장치

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2521771A (en) * 1947-08-08 1950-09-12 Potdevin Machine Co Selective gearing
US4527447A (en) * 1982-12-06 1985-07-09 Eaton Corporation Automatic mechanical transmission system
US4788889A (en) * 1987-03-19 1988-12-06 Eaton Corporation Mechanical transmission and control method therefor
JP3583021B2 (ja) * 1999-05-18 2004-10-27 株式会社クボタ 農用トラクタの走行変速装置
JP4695521B2 (ja) * 2006-02-14 2011-06-08 株式会社クボタ 作業車の走行変速構造
CN104763779A (zh) * 2014-01-07 2015-07-08 司建 一种具有简便编排逻辑能力的传动机构

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101012469B1 (ko) 2009-05-19 2011-02-08 (주)유티글로벌 다단 자동 변속기
KR101029422B1 (ko) * 2009-09-18 2011-04-14 강명구 연비효율 극대화를 위한 동축형 다중 클러치 변속기
KR101284322B1 (ko) 2012-04-30 2013-07-08 현대자동차주식회사 차량의 자동화 수동변속기
JP2015140127A (ja) * 2014-01-30 2015-08-03 アイシン・エーアイ株式会社 ハイブリッド車両用変速機
KR101596007B1 (ko) 2015-06-24 2016-02-19 한국지질자원연구원 샤프트의 회전방향 전환기능을 갖는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기
KR101765495B1 (ko) * 2015-11-24 2017-08-08 현대 파워텍 주식회사 자동변속장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210022919A (ko) 2019-08-21 2021-03-04 강명구 듀얼클러치에 의해 작동되는 불연속 가변 변속기
KR102260594B1 (ko) * 2019-08-21 2021-06-04 강명구 듀얼클러치에 의해 작동되는 불연속 가변 변속기

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