KR19980035862A - 무단변속 동력전달방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진 또는 모터 등의 기판 가동에 의하여 전달되는 동력을 조절하여 구동입력축에서 피동출력축에 전달하는 무단변속동력전달방법 및 장치에 관한 것으로, 동력전달기구로써 유성기어메카니즘을 이용하되 상기 동력전달기구에 동력제어기구로써의 유성기어메카니즘을 연결구성하여 동력전달기구의 회전구동력을 전달받게 하고 이 동력제어기구가 구동입력축의 회전구동력을 전달 받는 토크컨버터의 순방향 회전구동으로 제어하게 되면서 동력전달기구의 회전구동력을 비례적으로 제어함에 의해 구동입력축에 발생한 회전구동력이 효과적으로 무단변속되어 피동출력축에 전달되도록 하는데 그 특징이 있다.

Description

무단변속동력전달방법 및 그 장치

제1도는 종래의 동력전달관계를 구체적으로 도시한 실시예

제2도 및 제3도는 본 발명에 의한 동력전달관계를 구체적으로 도시한 실시예,

제4도 및 제5도는 본 발명에 의한 동력전달관계를 구체적으로 도시한 다른 실시예,

제6도는 제2도의 동력전달관계를 개략적으로 보여주는 또 다른 실시예,

제7도는 제3도의 동력전달단계를 개략적으로 보여주는 또 다른 실시예,

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1:구동입력축2:피동출력축

5:토크컨버터10:동력전달기구

13,13',23:선기어14,24:유성기어 캐리어

15,25:유성기어군16,16a,26:링기어

20:동력제어기구30:정,역회전동력전달기구

33a,33b:제1,2선기어35a,35b:제1, 2유성기어군

40:일방향클러치

본 발명은 엔진 또는 모터 등의 기관 가동에 의하여 전달되는 동력을 조절하여 구동입력축에서 피동출력축에 전달하는 무단변속동력전달방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진 등의 기관가동에 의해 움직이는 자동차류나, 모터 등의 기관가동에 의해 작동하는 산업기계기구류에 있어 필수적으로 엔진 또는 모터 등의 가동에 의해 구동하는 구동입력축의 회전구동력을 단속하기 위하여 클러치가 반드시 사용되며, 이를 변속기 입력축에 전달하여 변속기에서 변속을 행한 후, 그 변속된 상태를 피동출력축에 전달되도록 하는 동력전달과 변속기능을 행하고 있다. 즉 현행의 방법에서는 클러치작용과 변속작용을 별개의 수단에 의하여 행하고 있는 특징이 있다.

이러한 동력단속을 위한 클러치장치는 조작방식 또는 구조에 따라 여러 가지로 구분은 되어 있으나 수동변속장치는 모두 조작자의 조작에 의해 이루어지고 있다. 특히 이러한 조작은 기관으로부터 출력되는 구동입력축의 회전수에 관계없이 필요에 따라 클러치를 단속해야 하므로 클러치장치의 조작에 의한 기관의 기동부하를 유발시키며 자동차의 경우 클러치 패드 교환의 불편성과 클러치 조작을 위한 숙련된 기술이 필요하다.

또한 자동변속장치에 있어서 이에 사용되는 유체클러치는 유체에 의한 간접전달방식인 토크컨버터에 의한 동력전달이므로 연료의 소모량이 많아 연비를 크게 저하시키고 있다.

다른 한편으로는 이러한 종래의 동력전달수단은 구동입력축의 회전수를 변화시켜 피동출력축에 전달하기 위한 수단으로 반드시 다수의 기어군을 동반한 변속장치를 이용해야 하며, 이러한 변속장치는 여러단계로 구분되어 있기 때문에 속도의 증, 감을 비례적으로 변경시킬 수 없는 등의 근본적으로 변속에 단수가 있어야 하는데 기인하는 많은 문제점이 노출되고 있다.

이러한 종래의 클러치장치와 변속장치의 이용상의 문제점 및 자동변속장치에 역시 이용되고 있는 변속장치의 단점을 근본적으로 제거하고자 동력전달기구로써 유성기어메카니즘을 이용하되 이를 제어함으로써 구동입력축에서 발생한 회전구동력이 클러치기능 및 변속기능을 공히 행할 수 있도록 한 기술이 개시된 바 있다.

이러한 발명에서 이용되는 유성기어메카니즘이라 함은 기관으로부터 출력되는 동력을 전달받는 구동입력축에 고정설치되는 제1기어와 동력출력을 행하는 피동력 출력축에 고정설치되는 제2기어 사이에 다수의 공전 또는 자전을 행할 수 있는 다수의 아이들기어와 치합시키되 이 아이들기어들은 아이들기어 캐리어로써 연결되도록 하는 일련의 기어구성메카니즘을 말한다.

상기한 유성기어메카니즘을 이용하는 종래의 무단변속동력전달방법에 대하여 제1도를 참조하여 살펴보면, 기관의 가동에 의하여 회전하는 구동입력축(1)의 정회전구동을 선기어(13)에 정회전 전달하게 하고, 이 선기어(B)의 정회전구동력은 유성기어군(15)을 역회전구동하도록 하되 상기 유성기어군(15)에 축설된 유성기어 캐리어(14)에는 피동출력축(2)을 연결하여 유성기어 캐리어(14)의 정회전구동력이 피동출력축(2)에 전달되도록 한다.

이때 상기 역회전구동력하는 유성기어군(15)에 치합된 링기어(16)의 회전구동력을 피니언(18)을 통하여 제어하도록 하여 유성기어 캐리어(14)를 통해서 전달되는 피동출력축(2)의 회전구동력을 제어할 수 있도록 구성된다.

이러한 상기 피니언(18)에 의한 링기어(16)의 제어는 피니언(18)을 토크컨버터나 유압모터 등의 별도의 장치(T)를 이용하여 제어하는 것에 의해 가능하게 되는데, 이를 좀더 구체적으로 살펴보면 상기한 동력전달장치는 기관의 가동에 의해 최초 구동입력축(1)의 정회전-선기어(13)의 정회전-유성기어군(15)의 역회전-링기어(16)의 역회전으로 유성기어 캐리어(14)에 연결된 피동출력축(2)은 정지상태가 되고 이 상태에서 링기어(16)에 치합된 정회전상태의 피니언(18)을 토크컨버터나 유압모터 등의 별도의 장치(1)에 의해 서서히 역방향으로 감속, 정지 역회전시키므로 이에 치합된 링기어(16)가 역회전, 감속, 정회전 구동하게 되면 이 링기어의 비례적제어에 의해 유성기어 캐리어(14)가 서서히 정회전구동하면서 피동출력축(2)을 제어하는 상태로 출력하게 된다.

그러나 상기한 종래기술은 상기 링기어(16)에 치합된 피니언(18)의 정회전구동을 토크컨버터나 유압모터 등에 의해 감속-정지-역회전시키게 됨에 있어 상기 피니언(18)의 정회전방향의 감속을 이루기 위해서는 토크컨버터나 유압모터의 감속구동이 필요하게 되는데 이때 정방향으로 공급되는 동력을 감속하여 변환시킴에 따른 부하발생, 열발생 등에 의해 동력손실이 발생되게 되고 특히 토크컨버터에 있어 감속의 경우 동력의 입력과 출력의 속도차가 크게되어 그 속도제어가 용이하지 못하게 되는 문제점이 있게 된다.

따라서 본 발명은 상기한 종래기술이 갖는 문제점을 근본적으로 해결하고자 창출된 것으로서, 동력전달기구로써 이용되는 유성기어메카니즘에 동력제어기구로써의 유성기어메카니즘을 연결구성함에 의해 토크컨버터나 유압모터 등의 순방향의 제어가 이루어져 구동입력축에 발생한 회전구동력이 효과적으로 무단연속되어 피동출력축에 전달되도록 하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 방법에 대해 살펴보면, 기관의 가동에 의하여 회전하는 동력전달기구는 구동입력축의 회전구동력을 선기어에 전달하게 하고, 이 선기어의 회전구동력은 유성기어군을 회전구동하도록 하며 상기 유성기어군에 축설되어 있는 유성기어 캐리어상에 피동출력축을 연결하여 유성기어 캐리어의 회전구동력으로 전달되도록 한다.

이때 상기 유성기어군에 치합된 링기어를 동력제어기구에 연결하여 회전구동력을 전달받게 하되 이를 상기 구동입력축의 회전구동력을 받아 순방향 회전하는 토크컨버터에 의해 제어하여 회전구동하게 하고 동력제어기구의 회전구동력은 상기 링기어를 제어하여 이 링기어의 회전구동력을 제어하므로써 유성기어 캐리어를 통해서 피동출력축의 회전구동력(회전수)을 제어하거나 유성기어 캐리어 또는 선기어를 동력제어기구에 연결하여 이를 제어하여 피동출력축의 회전구동력을 제어하는 상태로 출력하게 되는 동력전달 방법을 제공한다.

상기한 본 발명의 방법에 있어 동력제어기구로써의 유성기어메카니즘은 동력전달기구로써의 유성기어 메카니즘과 분리구성하는 방법과 일체로 구성하는 방법이 있는데 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전자의 방법은 동력제어기구가 구동입력축의 회전구동력을 선기어에 전달하게 하고 이 선기어의 회전구동력은 유성기어군을 회전구동하도록 하며 상기 유성기어군에 축설되어 있는 유성기어 캐리어에 동력제어기구의 피니언이 연결된 보조출력축을 연결하여 유성기어 캐리어의 회전구동력이 보조출력축으로 전달되도록 하되 상기 구동입력축의 회전구동력을 받아 순방향회전하는 토크컨버터가 유성기어군에 치합된 정지상태의 링기어를 피니언을 통해 제어하도록 하여 이 링기어 회전구동력을 제어함으로써 유성기어 캐리어를 통해 보조출력축의 회전구동력을 제어하고 이 보조출력축의 회전구동력은 동력전달기구의 링기어를 피니언을 통해 제어하도록 하여 이 링기어의 회전구동력을 제어함으로써 유성기어 캐리어를 통해 피동출력축의 회전구동력(회전수)를 제어하는 상태로 출력하게 된다.

후자의 방법은 동력제어기구가 동력전달기구의 선기어와 링기어 사이에 유성기어군을 병설하여 상기 구동입력축의 회전구동력을 동력전달기구의 선기어에 전달하게 하고 이 선기어의 회전구동력은 동력전달기구의 유성기어군과 동력제어기구의 유성기어군을 동시에 회전구동하도록 하되 상기 구동입력축의 회전구동력을 받아 순방향회전하는 토크컨버터가 상기 동력제어기구의 유성기어군에 축설되어 있는 정지상태의 유성기어 캐리어를 제어하도록 하여서 이 유성기어이 회전구동력을 제어함으로써 동력전달기구의 링기어와 유성기어 캐리어를 통해 피동출력축의 회전구동력(회전수)를 제어하는 상태로 출력하게 된다.

이때 상기에서는 동력전달기구의 링기어를 제어하여 피동출력축의 회전구동력을 제어하는 경우를 위주로 살펴보았으나 동력전달기구의 유성기어 캐리어 또는 선기어를 제어하여 피동출력축의 회전구동력을 제어할 수 있음은 물론이고 상기 동력전달기구를 제어하는 동력제어기구의 제어 있어서도 링기어 또는 유성기어 캐리어 또는 선기어를 제어하여 적용하는 형태로 다양하게 적용할 수 있게 됨을 밝혀둔다.

한편 본 발명은 피동출력축상에 정, 역 회전동력전달기구로써 이용되는 유성기어메카니즘을 구성하여 정, 역 회전구동하게 되는 방법을 제공하게 되는데, 이는 피동출력축의 회전구동력을 선기어에 전달하게 하고 이 선기어의 회전구동력은 제1 유성기어군과 이에 치합된 제2 유성기어군을 회전구동하도록 하며 상기 제1, 2 유성기어군에 축설되어 있는 유성기어 캐리어상에 출력축을 연결하여 유성기어 캐리어의 회전구동력이 출력축으로 전달되도록 하되 상기 제2 유성기어군에 치합된 제2 선기어를 가압패드에 의해 고정시켜 유성기어 캐리어를 통해서 출력축을 정회전 상태로 출력하게 되고 상기 제2 유성기어군에 치합된 링기어를 가압패드에 의해 고정시켜 유성기어 캐리어를 통해서 출력축을 역회전 상태로 출력하게 된다.

이러한 본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 동력전달기구로써의 유성기어메카니즘과 동력전달제어기구로써의 유성기어메카니즘을 분리구성하는 경우를 제2도에 도시된 것을 참조하여 살펴보면, 기관의 가동에 의하여 회전하는 동력전달기구(10)는 구동입력축(1)의 회전구동력을 선기어(13)에 전달하게 하고, 이 선기어(13)의 회전구동력은 유성기어군(15)을 회전구동하도록 하며 상기 유성기어군(15)에 축설된 유성기어 캐리어(14)에는 피동 출력축(2)을 연결하여 유성기어 캐리어(14)의 회전구동력이 피동출력축(2)에 전달되도록 하되 상기 유성기어군(15)에 치합된 링기어(16)를 피니언(18)을 통해 동력제어기구(20)에 연결되도록 한다.

이때 상기 동력제어기구(20)는 구동입력축(1)의 회전구동력을 선기어(23)에 전달하게 하고, 이 선기어(23)의 회전구동력은 유성기어군(25)을 회전구동하도록 하며 상기 유성기어군(25)에 축설되어 있는 유성기어 캐리어(24)에 상기 동력전달기구(10)의 피니언(18)이 연결된 보조출력축(12)을 연결하여 유성기어 캐리어(24)의 회전동력이 출력축(12)으로 전달되도록 하되 상기 구동입력축(1)의 회전구동력을 받아 순방향 회전하는 토크컨버터(5)가 유성기어군(25)에 치합된 정지상태의 링기어(26)를 피니언(28)을 통해 역회전 하도록 하여 이 링기어(26)의 회전구동력을 제어함으로서 유성기어 캐리어(24)를 통해 보조출력축(12)의 회전구동력을 제어하고 이 출력축(12)의 회전구동력은 동력전달기구(10)의 링기어(16)를 피니언(18)을 통해 제어하도록 하여 이 링기어(16)가 회전구동력을 제어함으로써 유성기어 캐리어(14)를 통해 피동력출력축(2)의 회전구동력(회전수)을 제어하는 상태를 출력하게 구성된다.

또한 동력전달기구로써의 유성기어 메카니즘과 동력제어기구로써의 유성기어메카니즘을 일체 구성하는 경우를 제3도에 도시된 것을 참조하여 살펴보면, 기관의 가동에 의하여 회전하는 동력전달기구(10)는 구동입력축(1)의 회전구동력을 선기어(13')에 전달하게 하고, 이 선기어(13')의 회전구동력은 유성기어군(15)을 회전구동하도록 하며 상기 유성기어군(15)에 축설된 유성기어 캐리어(14)에는 피동출력축(2)을 연결하며 유성기어 캐리어(14)의 회전구동력이 피동출력축(2)에 전달되도록 한다.

이때 상기 동력전달기구(10)의 선기어(13')와 링기어(16') 사이에는 일측으로 동력제어기구(20)의 유성기어군(25)을 병설하여 상기 선기어(13')의 회전구동력은 동력전달기구(10)의 유성기어군(15)과 동력제어기구(20)의 유성기어군(25)을 동시에 회전구동하도록 하되 상기 구동입력축(1)의 회전구동력을 받아 순방향 회전하는 토크컨버터(5)가 상기 동력제어기구(20)의 유성기어군(25)에 축설되어 있는 정지 상태의 유성기어 캐리어(24)를 정회전 하도록 하여 이 동력제어기구(20)의 유성기어 캐리어의 회전구동력을 제어하므로써 동력전달기구(10)의 링기어(16')와 유성기어 캐리어(14)를 통해 피동출력축(2)의 회전구동력(회전수)을 제어하는 상태로 출력하게 구성된다.

한편, 본 발명은 제4도 및 제5도에서와 같이 동력전달기구의 피동출력축상에 정, 역 회전동력전달기구를 구성하여 정회전 또는 역회전으로 구동작동하게 되는데, 이는 피동출력축(2)의 회전구동력을 선기어(33a)에 전달하게 하고 이 선기어(33a)의 회전구동력은 제1 유성기어군(35a)과 이에 치합된 제2 유성기어군(35b)을 회전구동하도록 하며 상기 제1, 2 유성기어군(35a)(35b)에 축설되어 있는 유성기어 캐리어(34)상에 출력축(3)을 연결하여 유성기어 캐리어(34)의 회전구동력이 출력축(3)으로 전달되도록 하되 상기 제2 유성기어군(35b)에 치합된 제2 선기어(33b)를 가압패드(39)에 의해 고정시켜 유성기어 캐리어(34)를 통해서 출력축(3)을 정회전 상태로 출력하게 되고 상기 제2 유성기어군(36)에 치합된 링기어(36)를 가압패드(38)에 의해 고정시켜 유성기어 캐리어(34)를 통해서 출력축(3)을 역회전 상태로 출력하게 구성된다.

이때 상기 동력전달기구(10)와 역회전동력전달기구(30)의 사이의 피동출력축(2) 상에는 일방향 클러치(40)가 설치구성되어 피동출력축(2)의 역회전(미끄러짐)을 방지하게 된다.

이러한 본 발명의 작동 및 제효과에 대하여 살펴보기로 한다.

먼저 동력전달기구(10)와 동력제어기구(20)를 분리구성하는 경우를 살펴보면, 제2도에서와 같이 기관의 가동에 의하여 일정한 방향으로 회전구동하는 구동입력축(1)의 회전구동력은 동력전달기구(10)의 선기어(13)를 동일방향으로 정회전시키게 된다.

이러한 선기어(13)의 회전에 의해 이에 치합된 유성기어군(15)들은 각각 그 자리에서 열방향으로 공회전을 하게 되므로 유성기어(15)에 일체로 축착된 유성기어 캐리어(14)는 회전작동을 하지 않게 되나,링기어(16)는 자유로운 상태로 역회전을 하게 된다.

이러한 링기어(16)의 역회전은 피니언(18)을 정회전 작동시키게 되고 이 피니언(18)의 정회전구동으로써 이에 연결된 동력제어기구(20)의 보조출력축(12)은 정방향으로 회전을 시작하게 되므로 상기 출력축(12)에 일체로 축착된 동력제어기구(20)의 유성기어 캐리어(24)가 정방향으로의 회전을 시작하게 되나 링기어(26)는 회동작동을 하지 않게 된다.

이때 구동입력축(1)의 회전구동력을 받는 보조입력축(11)은 그 회전구동력이 동력제어기구(20)의 선기어(23)를 동일방향으로 정회전시키게 됨과 동시에 상기 동력제어기구(20)의 링기어(26)에 치합된 피니언(28)을 회전시키게 되는 토크컨버터(5)를 정회전시키게 된다.

이와 같이 상기 보조입력축(11)에 의해 서서히 정회전하는 토크컨버터(5)는 순방향의 회전구동력으로 서서히 동력제어기구(20)의 피니언(28)을 정지상태에서 회전시키게 되면 이에 링기어(26)는 서서히 역방향으로 회전구동되어 그 회전속도가 증가되는 상태가 된다.

이렇게 링기어(28)의 역회전속도가 증가하는 상태가 되면 이에 치합된 유성기어군(25)이 링기어(26)의 내주를 따라 회전을 시작하게 되고 이에 정회전하고 있는 유성기어 캐리어(24)가 감속하게 된다.

이러한 유성기어 캐리어(24)의 감속회전으로 보조출력축(12)을 통해 동력전달기구(10)의 피니언(18)의 정방향회전력이 감소하기 시작하게 되므로 결국 동력전달기구(10)의 링기어(16)는 역방향의 회전속도가 감소되는 상태가 된다.

이렇게 링기어(16)의 회전속도가 감소하는 상태가 되면 구동입력축(1)의 회전구동력에 의해 회전하는 동력전달기구(10)의 선기어(13)에 의해 유성기어군(15)이 선기어(13)의 외주를 따라 회전을 시작하게 된다.

이러한 유성기어군(15)의 회전은 결국 유성기어 캐리어(14)에 미치게 되므로 유성기어 캐리어(14)를 통해서 피동출력축(2)으로 회전구동력이 전달되어 피동출력축(2)이 회전구동을 시작하는 시점이 되는 것이다.

이때에는 링기어(16)는 역방향으로 감속하면서 공전을 하는 것이되므로 피동출력축(2)의 최초 회전구동력은 서서히 저속에서 시작되어 링기어(16)의 역방향회전이 감소되면 될수록 피동출력축(2)의 회전구동력을 상승되는 것임을 알 수 있다.

이러한 최초의 운동전달이 발생한 시점 이후에 동력제어기구(20)는 구동입력축(1)의 회전구동력을 직접전달 받는 토크컨버터(5)의 순방향 회전구동력 증가에 의하여 피니언(28)과 치합된 링기어(26)를 정지상태에서 비레적으로 역회전구동시키므로 보조출력축(12)의 회전구동력이 미치어 정회전하던 유성기어 캐리어(24)가 정방향의 회전과 정지하는 단계를 거치면서 역회전으로 서서히 회전하는 과정을 거치게 된다.

이러한 과정이 진행되는 것은 동력제어기구(20)의 보조출력축(12)과 치합된 동력전달기구(10)의 피니언(18)을 정방향으로의 회전과 정지된 상태를 거쳐 역회전을 실현하게 되면서 링기어(16)의 회전을 역시 자유회전에서 감속으로 그리고 정지상태로 거쳐 역회전으로 반전시켜 주게 되고 이러한 링기어(16)의 회전변화에 의해 유성기어군(15)은 링기어(16)의 회전구동력의 영향을 받게 된다.

이러한 영향은 유성기어군(15)의 회전의 증가가 되므로 증가되는 만큼의 고속회전력이 비례적으로 유성기어 캐리어(14)를 통해 피동출력축(2)에 전달되게 되는 것이다.

그리고 구동입력축(1)의 감속은 토크컨버터(5)의 회전이 동력제어기구(20)에 미치는 영향이 감소로 됨으로서 이는 동력전달기구(10)의 링기어(16)의 제어크기가 감소되어 결국 피동출력축(2)의 회전이 감소되는 것은 당연하다.

여기서 피동출력축(2)에 부하가 증가될 경우 예컨대 자동차가 언덕에 진입하여 주행하는 경우를 살펴보면 언덕에 진입하여 부하가 증가하면 이를 상쇄하기 위한 토르크의 증가가 필요하여 이는 피동력축(2)의 감속으로 나타난다. 즉 피동출력축(2)이 필요 토르크에 이르기까지 계속 감속하게 되면 동력전달기구(10), 동력제어기구(20), 토크컨버터(5)의 감속이 차례로 이루어져 토르크와 속도의 발란스가 이루어지게 되고 이렇게 하여 필요 토르크가 확보되는 속도의 시점에서 차는 주행하여 언덕을 오르게 되는 것이다.

한편 상기한 본 발명은 동력전달기구(10)의 유성기어 캐리어(14)를 피동출력축(2)에, 링기어(16)는 동력제어기구(20)의 유성기어 캐리어(24)에, 동력제어기구(20)의 링기어(26)는 토크컨버터(5)에 연결하여 동력전달기구(10)의 링기어 (16)를 제어하도록 하므로 무단변속을 이루게 되나 이는 꼭 상기에서와 같이 한정되는 것만이 아니고 필요에 따라 제6도에서와 같이 동력전달기구(10)의 링기어(16)를 피동출력축(2)에 유성기어 캐리어(14)는 동력제어기구(20)의 유성기어 캐리어(24)에 연결하여 동력전달기구(10)의 유성기어 캐리어(24)를 제어하도록 사용가능하게 되는데 이때에는 구동입력축(1)의 회전구동력이 피동출력축(2)에 역방향으로 전달되게 된다.

상기와 같이 본 발명의 연결구성은 다양하게 그 조정상태를 변환하여 사용가능하게 됨을 밝혀둔다.

다음은 동력전달기구(10)와 동력제어기구(20)를 일체 구성하는 경우를 살펴보면, 제3도에서와 같이 기관의 가동에 의하여 일정한 방향으로 회전구동하는 구동입력축(1)의 회전구동력은 동력전달기구(10)의 선기어(13')를 동일방향으로 정회전시키게 된다.

이와 같이 상기 선기어(13')의 회전에 의해 이에 치합된 동력전달기구(10)의 유선기어군(15)과 동력제어기구(20)의 유성기어군(25)들은 각각 그 자리에서 역방향으로 공회전하게 되므로 유성기어군(15)(25)에 각각 일체로 축착된 유성기어 캐리어(14)(24)는 회전작동을 하지 않게 되나, 링기어(16')는 자유로운 상태로 역회전을 하게 된다.

이와 같은 상태에서 구동입력축(1)의 회전구동력에 의하여 작동하는 토크컨버터(5)가 순방향의 회전구동력으로 서서히 동력제어기구(20)의 유성기어 캐리어(24)를 정지상태에서 정회전시키게 되면 이에 축착된 유성기어군(25)이 링기어(16')의 내주를 따라 회전을 시작하게 되고 이에 치합되어 역회전하는 링기어(16')를 서서히 정방향으로 회전구동시켜 그 회전속도가 감소되는 상태가 된다.

이렇게 링기어(16')의 회전속도가 감소하는 상태가 되면 구동입력축(1)의 회전구동력에 의해 회전하는 동력전달기구(10)의 선기어(13')에 의해 유성기어군(15)이 선기어(13')의 외주를 따라 회전을 시작하게 된다.

이러한 유성기어군(15)의 회전을 결국 유성기어 캐리어(14)에 미치게 되므로 유성기어 캐리어(14)를 통해서 피동출력축(2)으로 회전구동력이 전달되어 피동출력축(2)이 회전구동을 시작하는 시점이 되는 것이다.

이때에는 링기어(16')는 역방향으로 감속하면서 공전을 하는 것이되므로 피동출력축(2)의 최초 회전구동력은 서서히 저속에서 시작되어 링기어(16')의 역방향회전이 감소되면 될수록 피동출력축(2)이 회전구동력을 상승되는 것임을 알 수 있다.

이러한 최초의 운동전달이 발생한 시점 이후 동력제어기구(20)는 구동입력축(1)의 회전구동력을 직접전달받는 토크컨버터(5)의 순방향 회전구동력증가에 의하여 유성기어 캐리어(24)가 정지상태에서 정회전구동하는 과정을 거치게 되면서 동력제어기구(20)의 유성기어군(25)과 치합된 동력전달기구(10)의 링기어(16')를 감속회전과 정지된 상태를 거쳐 비례적으로 정방향으로의 역회전시키게 되므로 이러한 링기어(16')의 회전변화에 의해 유성기어군(15)은 회전의 증가가 되어 그 증가되는 만큼의 고속회전력이 비례적으로 유성기어 캐리어(14)를 통해 피동출력축(2)에 전달되어 무단변속을 이루게 되는 것이다.

또한 상기한 본 발명은 제7도에서와 같이 동력전달기구(10)의 유성기어군(15)과 동력제어기구(20)의 유성기어군(25)이 치합되는 위치의 선기어(13')와 링기어(16') 또는 동력전달기구(10)의 유성기어군(15) 동력제어기구(20)의 유성기어군(25)의 치차수비를 상이하게 구성하여 배열함으로써 변속이 가능하게 되는데, 제7도의 (가)는 동력제어기구(20)의 유성기어(25)가 치합되는 선기어(13')와 링기어(16')보다 동력전달기구(10)의 유성기어군(15)이 치합되는 선기어(13')와 링기어(16')의 치차수비가 많기 때문에 결국 피동출력축(2)으로 출력되는 회전수비는 구동입력축(1)의 회전수보다 적게 출력되게 되고, (나)는 동력제어기구(20)의 유성기어군(15)이 치합되는 선기어(13')와 링기어(16') 보다 동력전달기구(10)의 유성기어군(15)이 치합되는 선기어(13')와 링기어(16')의 치차수비가 적기 때문에 결국 피동출력축(10)으로 출력되는 회전수비는 구동입력축(1)의 회전수보다 많게 출력됨을 알 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예 외에도 다양하게 치차수비를 변형구성하여 배열함으로써 변속이 가능하게 됨을 밝혀둔다.

한편, 본 발명은 제4도 및 제5도에 도시된 바와 같이 피동출력축(2)상에 일방향 클러치(40)가 구비되어 피동출력축(2)의 역회전(미끄러짐)이 방지되기 때문에 정, 역회전동력전달기구(30)를 구비하여서 출력축(3)을 정회전 또는 역회전 상태로 동력을 전달하게 되는데 이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 정회전의 상태로 피동출력축(2)의 동력을 출력축(3)에 전달하는 경우는 정, 역회전동력전달기구(30)의 제2 선기어(33b)를 가압패드(39)로 고정하여 가능하게 되는데, 이는 동력전달기구(10)에 의해 무단변속되어 일정한 방향으로 회전구동하는 피동출력축(2)의 회전구동력은 정, 역회전동력전달기구(30)의 제1 선기어(33a)를 동일방향으로 정회전 시키게 되고 이 선기어에 치합된 제1 유성기어군(35a)은 역방향으로 회전구동하게 되고 이 제1 유성기어군에 치합된 제2 유성기어군(35b)은 정방향으로 회전구동하게 된다.

이때 상기 제2 유성기어군(35b)의 외측에 치합된 링기어(36)는 자유로운 상태이고 내측에 치합된 제2 선기어(33b)는 고정된 상태이므로 상기 제2 유성기어군(33b)은 정방향 회전구동력에 의해서 제2 선기어(33b)의 외주를 따라 정회전하게 되고 이러한 제2 유성기어군의 정회전은 결국 유성기어 캐리어(34)에 미치게 되므로 유성기어 캐리어(34)를 통해서 출력축(3)으로 정회전구동력이 전달되어 출력되게 된다.

또한 역회전의 상태로 피동출력축(2)의 동력을 출력축(3)에 전달하는 경우는 정, 역회전동력전달기구(30)의 링기어(36)를 가압패드(38)로 고정하여 가능하게 되는데 이는 상술한 정회전상태와 비교하여 볼 때 피동출력축(2)에 의해 정방향 회전구동하는 제2 유성기어군(35b)이 고정된 상태의 링기어(36)내주를 따라 역회전하게 되어 이러한 제2 유성기어군 정회전은 결국 유성기어 캐리어(34)에 미치게 되므로 유성기어 캐리어(34)를 통해 출력축(3)으로 역회전구동력이 전달되어 출력되게 되는 것이다.

또한 본 발명은 제2도 및 제3도에서와 같이 동력전달기구(10)와 동력제어기구(20)가 연결설치된상태로 상기 동력제어기구(20)를 토크컨버터(50)에 의해 제어하도록 되어 상기 구동입력축(1)에서 공급되는 동력중 토크컨버터(5)를 통해 전달되지 못한 잔류동력이 동력전달기구(10)를 통해 모두 전달되게 되므로 동력의 효율적 이용이 가능하게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 있어서 동력전달기구(10)로써 유성기어 메카니즘의 링기어를 제어함에 있어 상기 링기어의 회전구동력(회전수)을 가변적으로 제어하여 클러치기능이 자동적으로 수반되는 무단변속을 이루게 되는데 이러한 유성기어메카니즘의 특징을 이용하여 무단변속기능을 수행함에 있어 별도의 동력제어기구(20)로써의 유성기어메카니즘을 상기 동력전달기구의 유성기어메카니즘에 접속하여 이 동력제어기구(20)의 링기어 또는 유성기어 캐리어를 자동적으로 토크컨버터의 순방향에 의한 회전구동으로 제어함에 의해 상기 동력전달기구(10)를 제어하도록 함으로써 부하방지, 열발생의 방지에 따른 동력손실을 최소화하게 되고 동력의 효율적 전달이 이루어져 종래의 클러치기능을 수반하는 무단변속의 기능을 효과적으로 구가하는 매우 유용한 발명으로써, 그 설계사양에 차량 및 일반산업기계기구에 제한 받지 않고 응용사용될 수 있을 것이다.

Claims (9)

1. 기관의 가동에 의하여 회전하는 구동입력축의 회전구동을 선기어에 전달하게 하고, 이 선기어의 회전구동력은 유성기어군을 회전구동하도록 하되 상기 유성기어군에 축설된 유성기어 캐리어 상에 피동출력축을 연결하여서 상기 유성기어군에 치합된 링기어의 회전력을 비례적으로 제어하므로 유성기어 캐리어를 통해 피동출력축의 회전구동력을 제어하거나 유성기어 캐리어 또는 선기어를 비례적으로 제어하여 피동출력축의 회전구동력을 제어하는 상태로 전달되도록 함에 있어서,

   상기 링기어에 동력제어기구를 연결하여 회전구동력을 전달받게 하되, 동력제어기구가 상기 구동입력축의 회전구동력을 전달받는 토크컨버터의 순방향회전구동으로 제어되면서 이 제어된 동력제어기구의 회전구동력이 상기 링기어의 자유회전력을 비레적으로 제어하도록 되는 것을 특징으로 하는 무단변속 동력전달방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 동력제어기구는 구동입력축의 회전구동력을 선기어에 전달하게 하고 이 선기어의 회전구동력은 유성기어군을 회전구동하도록 하며 상기 유성기어군에 축설되어 있는 유성기어 캐리어가 동력전달기구의 링기어와 연계구동되도록 하되 상기 구동입력축의 회전구동력을 받아 순방향으로 구동하는 토크컨버터가 유성기어군에 치합된 링기어를 제어하여 이 링기어의 회전구동력이 유성기어 캐리어를 통해 동력전달기구의 링기어의 자유회전력을 비례적으로 제어하도록 되는 것을 특징으로 하는 무단변속 동력전달방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 동력제어기구는 동력전달기구의 선기어와 링기어 사이에 유성기어군을 병설하여 구동입력축의 회전구동력을 받는 상기 선기어의 회전구동에 의해 회전구동하도록 하되 상기 구동입력축의 회전구동력을 받아 순방향 구동하는 토크컨버터가 상기 유성기어군에 축설되어 있는 유성기어 캐리어를 제어하여 이 유성기어의 회전구동력이 동력전달기구의 링기어의 자유회전력을 비레적으로 제어하도록 되는 것을 특징으로 하는 무단변속 동력전달방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 피동출력축의 회전구동력을 선기어에 전달하게 하고 이 선기어의 회전구동력은 제1 유성기어군과 이에 치합된 제2 유성기어군을 회전구동하도록 하며 상기 제1, 2 유성기어군에 축설되어 있는 유성기어 캐리어상에 출력축을 연결하여 유성기어 캐리어의 회전구동력이 출력축으로 전달되도록 하되 상기 제2 유성기어군에 치합된 제2 선기어 또는 링기어를 고정시켜 유성기어 캐리어를 통해서 출력축을 정회전 또는 역회전 상태로 출력하게 되는 것을 특징으로 하는 무단변속 동력전달방법.
5. 기관의 가동에 의하여 회전하는 구동입력축(1)의 회전구동을 선기어(13)에 전달하게 하고, 이 선기어(13)의 회전구동력은 유성기어군(15)을 회전구동하도록 하되 상기 유성기어군(15)에 축설된 유성기어 캐리어(14)에 피동출력축(2)을 연결하여서 상기 유성기어군(15)에 치합된 링기어(16)의 회전력을 비례적으로 제어하므로 유성기어 캐리어(14)를 통해서 피동출력축(2)의 회전구동력을 제어하거나 유성기어 캐리어(14) 또는 선기어(13)를 비례적으로 제어하여 피동출력축(2)의 회전구동력을 제어하는 상태로 전달되도록 하는 동력전달기구(10)에 있어서,

   상기 링기어(16)에 동력제어기구(20)를 연결하여 회전구동력을 전달받게하되, 상기 동력제어기구(20)를 구성하는 링기어(26)나 유성기어군(25)에 축설된 유성기어 캐리어(24)가 상기 구동입력축의 회전구동력을 전달받아 순방향 구동하는 토크컨버터의 제어에 의해 회전구동하게 되면서 이 제어된 동력제어기구(20)의 회전구동력이 상기 링기어(16)의 자유회전력을 비례적으로 제어하도록 되는 것을 특징으로 하는 무단변속 동력전달장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 동력제어기구(20)는 구동입력축(1)의 회전구동력을 선기어(23)에 전달하게 하고 이 선기어의 회전구동력은 유성기어군(25)을 회전구동하도록 하며 상기 유성기어군에 축설되어 있는 유성기어 캐리어(24)에 상기 동력전달기구(10)의 링기어(16)에 치합된 피니언(18)이 연결된 보조출력축(12)을 연결하여 유성기어 캐리어(24)의 회전구동력이 보조출력축(12)으로 전달되도록 하되 상기 구동입력축(1)의 회전구동력을 받아 순방향 회전하는 토크컨버터(5)가 유성기어군(24)에 치합된 링기어(26)를 피니언(28)을 통해 제어하면서 이 링기어(26)의 회전구동력이 유성기어 캐리어(24)를 통해 보조출력축(12)의 회전구동력을 비례적으로 제어하고 이 출력축의 회전구동력이 동력전달기구(10)의 링기어(16)의 자유회전력을 피니언(18)을 통해 비례적으로 제어하도록 되는 것을 특징으로 하는 무단변속 동력전달장치.
7. 제5항에 있어서,

   상기 동력제어기구(20)는 동력전달기구(10)의 선기어(13')와 링기어(16') 사이에 유성기어군(25)을 병설하여 구동입력축(1)의 회전구동력을 받는 상기 선기어(13')의 회전구동력이 동력전달기구(10)의 유성기어군(15)과 상기 유성기어군(25)을 동시에 회전구동하도록 하되 상기 구동입력축(1)의 회전구동력을 받아 순방향 회전하는 토크컨버터(5)가 유성기어 캐리어(24)를 순방향 제어하면서 이 유성기어 캐리어(24)의 회전구동력이 동력전달기구(10)의 링기어(16')의 자유회전력을 비례적으로 제어하도록 되는 것을 특징으로 하는 무단변속 동력전달장치.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,

   상기 피동출력축(2)의 회전구동력을 선기어(33a)에 전달하게 하고 이 선기어(33a)의 회전구동력은 제1 유성기어군(35a)과 이에 치합된 제2 유성기어군(35b)을 회전구동하도록 하며 상기 제1, 2 유성기어군에 축설되어 있는 유성기어 캐리어상(34)에 출력축(3)을 연결하여 유성기어 캐리어(34)의 회전구동력이 출력축(3)으로 전달되도록 하되 상기 제2 유성기어군(35a)에 치합된 제2 선기어(33b)를 가압패드(39)에 의해 고정시켜 유성기어 캐리어(34)를 통해서 축력축(3)을 정회전 상태로 출력하게 되고 상기 제2 유성기어군(35b)에 치합된 링기어를 가압패드(38)에 의해 고정시켜 유성기어 캐리어(34)를 통해서 출력축(3)을 역회전 상태로 출력하게 되는 것을 특징으로 하는 무단변속 동력전달장치.
9. 제6항 또는 제7항에 있어서,

   상기 피동출력축(2)상에는 일방향클러치(40)를 설치구성하여 역회전을 방지하도록 되는 것을 특징으로 하는 무단변속 동력전달장치.