KR19980038119A - 무단 변속 장치 - Google Patents

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KR19980038119A
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Abstract

본 발명은 모든 기어가 연결된 상태에서 입력축으로 입력되는 동력을 출력축에 걸린 부하에 따라 변속하여 출력축에 전달할 수 있으며, 후진 구동역시 간단한 방법으로 이루어 질 수 있도록 구성된 무단변속장치에 관한 것이다.

Description

무단 변속 장치
본 발명은 무단변속장치에 관한 것으로, 특히 변속시 기어의 이탈이나 교체하는 행위없이 입력축으로 입력되는 동력을 모든 기어가 연결된 상태에서 출력축에 걸리는 부하상태에 따라 변속하여 출력축에 전달할 수 있으며, 후진 구동 역시 간단한 방법으로 무단변속, 또는 후진고정 변속비로 변속할수 있도록 구성된 무단변속장치에 관한 것이다.
본 발명은 상기와 같은 여러가지 문제점에 비추어 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 복잡한 기구들을 사용하지 않고 부하의 변동에 신속히 대응할 수 있으며, 회전력도 가장 원만하게 전달할 수 있음은 물론, 간단한 구성으로서 전진 및 후진을 무단변속할 수 있도록 함으로써, 제작경비 절감 효과는 물론 내구성을 좋게 하는 데 있다.전달하는 변속시스템과, 출력축의 부하 상태에 대응하는 회전비를 자동 조정할 수 있는 변속조정시스템과, 각기 다른 4가지의 후진시스템을 구비하여 후진을 무단 변속할 수 있도록 구성되어 있다.
도 1 내지 도 10은 본 발명 무단변속장치의 제 1 실시예로서,
10 : 변속조정시스템 12 : 입력축18 : 임펠러하우징 20 : 임펠러
26 : 고정축 28 : 일방향 클러치
216 : 후진유성기어 218 : 후진캐리어
220 : 후진링기어 222 : 후진브레이크
226 : 직접클러치 312 : 후진선기어
314 : 후진유성기어 316 : 후진캐리어
324 : 직접클러치 412 : 후진선기어축
414 : 후진선기어 416 : 후진유성기어
418 : 후진유성기어 420 : 후진캐리어
422 : 후진링기어 424 : 후진브레이크
428 : 직접클러치 512 : 후진선기어
514 : 후진유성기어 516 : 후진유성기어
518 : 후진캐리어 520 : 후진링기어
522 : 후진브레이크 526 : 직접클러치
이하, 본 발멍의 변속조정시스템과, 이것을 여러가지 실시예의 변속시스템에 따라 연결 구성하여 이루어진 무단변속장치에 대하여 설명한다. 즉, 변속시스템은 그 구성을 여러가지로 취할 수 있으며, 그에 따라 변속조정시스템을 적절히 연결 구성하여 무단변속을 행할 수가 있다.
변속조정시스템(10)은 공지된 장치인 자동변속기의 토오크컨버터를 응용한 것으로서, 통상의 자동변속기에서는 기관에서 발생된 동력이 토오크컨버터를 경유해서 변속기의 입력축으로 구동력이 전달되지만, 본 발명에서는 기관에서 발생된 동력이 입력축으로 바로 전달되고 입력축의 회전력이 기어 셋트를 통해 감속된 회전에 의한 큰 회전력으로 임펠러에 전달되는 방법이 있다.
변속조정시스템(10)의 구성을 상세히 설명한다.고정축(26)을 설치하고, 고정축(26)과 스테이터(24) 사이에는 일방향클러치(28)를 삽입 설치하여 스테이터(24)가 역회전 하는 것을 방지시켜 준다.
본 발명 제 1 실시예의 변속시스템(110)에는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 기관의 동력이 입력되는 입력축(12)과 이와 일체로 입력선기어(112)가 형성된다. 입력선기어(112)의 외측으로는 제 1유성기어(114)를 치합시키고, 제 1유성기어(114)와 일체로 제 2유성기어(116)를 형성시킨다. 제 1유성기어(114)와 제 2유성기어(116)는 출력캐리어(118,120) 내에서 회전이 자유롭도록 설치한다. 제 2유성기어(116)의 내측으로는 조정선기어(122)를 치합시키고, 조정선기어(122)는 연결축(14)과 일체로 형성시킨다.
다음, 본 발명 제 1실시예에서의 후진시스템에 대하여 설명한다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 변속시스템(110)의 출력캐리어(118,120)와 출력축(124) 사이에 구성되어 있다. 변속시스템(110)의 출력캐리어(118,120)과 일체로 후진선기어축(212)을 설치하고 후진선기어축(212)과 일체로 후진선기어(214)를 형성시킨다. 후진선기어(214)의 외측으로는 후진 유성기어(216)를 치합시키고, 후진유성기어(216)는 후진캐리어(218) 내에서 회전이 자유롭도록 설치한다. 후진유성기어(216)의 외측으로는 후진링기어(220)를 치합시키고 후진링기어(220)는 출력축(124)과 일체로 형성시킨다. 후진캐리어(218)의 외측으로는 후진브레이크(222)를 설치한다. 그리고, 출력축(124)과 후진선기어축(212) 사이에는 직접클러치(226)를 설치하여 직접클러치(226) 작동시 출력캐리어(118,120)와 출력축(124)이 연결되도록 한다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 변속시스템(110)의 출력캐리어(118,120)와 출력축(124) 사이에 구성되어 있다. 출력축(124)과 일체로 후진선기어(312)를 형성시킨다. 후진선기어(312)의 외측으로는 후진유성기어(314)를 치합시키고 후진유성기어(314)는 후진캐리어(316) 내에서 회전이 자유롭도록 설치한다. 후진유성기어(314)의 외측으로는 후진링기어(318)를 치합시키고 후진링기어(318)는 변속시스템(110)의 출력캐리어(118,120)와 일체로 연결시킨다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 변속시스템(110)의 출력캐리어(118,120)와 출력축(124) 사이에 구성되어 있다. 변속시스템(110)의 출력캐리어(118,120)와 일체로 후진선기어축(412)을 설치하고 후진선기어축(412)과 일체로 후진선기어(414)을 형성시킨다. 후진선기어(414)의 외측으로는 후진유성기어(416)를 치합시키고, 후진유성기어(416)와 인접하여 또 다른 후진유성기어(418)를 치합시킨다. 이 두 후진유성기어(416,418)는 후진캐리어(420) 내에서 회전이 자유롭도록 설치한다. 후진캐리어(420)는 출력축(124)과 일체로 형성시킨다. 후진유성기어(418)의 외측으로는 후진링기어(422)를 치합시키고, 후진링기어(422)의 외측으로는 후진브레이크(424)를 설치한다. 또한, 후진선기어축(412)과 후진캐리어(420) 사이에 직접클러치(428)를 설치하여 직접클러치(428) 작동시 출력캐리어(118,120)와 출력축(124)이 연결되도록 한다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 변속시스템(110)의 출력캐리어(118,120)와 출력축(124) 사이에 구성되어 있다. 출력축(124)과 일체로 후진선기어(512)를 형성시킨다. 후진선기어(512)의 외측으로는 후진유성기어(514)를 치합시기고 후진유성기어(514)와 인접하여 또 다른 후진유성기어(516)를 치합시킨다. 이 두 후진유성기어(514,516)는 회전이 자유롭도록 후진캐리어(518)내에 설치하고 후진캐리어(518)는 변속시스템(110)의 출력캐리어(118,120)와 일체로 연결시킨다. 그리고, 후진유성기어(516)의 외측으로는 후진링기어(520)를 치합시키고 후진링기어(520)의 외측으로는 후진브레이크(522)를 설치한다. 또한, 후진캐리어(518)와 출력축(124)사이에 직접클러치(526)를 설치하여 직접클러치(526) 작동시 출력캐리어(118,120)와 출력축(124)이 연결되도록 한다.본 후진시스템(RⅣ)을 구성하는 기어셋트는 1조의 더블 피니언형 유성기어셋트이다.
중립상태는 직접클러치(226)와 후진브레이크(222)를 해제시킨 상태로서, 기관의 동력이 출력축(124)을 회전시키지 못하고 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 공회전 되고 있는 상태이다. 즉, 출력캐리어(118,120)와 일체인 후진선기어축(212)과 출력축(124) 사이에 설치된 직접클러치(226)를 해제시켜주면, 변속시스템(110)과 출력축(124)과의 동력이 차단된다.방향으로 회전하게 된다.
출력캐리어(118,120)와 일체인 후진선기어축(212)과 출력축(124) 사이에 설치된 직접클리치(226)를 작동시키면 된다.어(118,120)가 직접클러치(226)를 통해 연결된 출력축(124)의 부하에 의해 정지되어 있으므로 입력선기어(112)와 반대방향인 B방향으로 회전한다. 제 1유성기어(114)의 회전에 의해 제 1터어빈(22)에 작용하는 저항보다 클 경우 임펠러(20)로 부터 전달되는 터어빈(22)의 회전력이 터어빈(22)에 작용되는 저항과 평형을 이룰 때까지 출력축(124)을 가속하게 된다.
후진 I 상태에서는 직접클러치(226)를 해제시키고 후진캐리어(218) 상에 설치된 후진브레이크(222)를 작동시킨다.향으로 감속하여 회전시킨다. 조정선기어(122)와 일체로 연결된 연결축(14)과, 연결축(14)과 일체로 형성된 임펠러하우징(18)과, 임펠러하우징(18)과 일체인 임펠러(20)도 방향 A로 감속되어 회전한다.후진출발 상태이다.에 작용되고 터어빈(22)과 일체로 연결된 조정축(16)과, 조정축(16)과 일체로 연결된 출력캐리어(118,120) 및 후진선기어축(212)을 통해 후진선기어(214)에 전달되고, 후진유성기어(216)를 통해 출력축(124)과 일체인 후진링기어(220)를 구동시키게 됨으로써 후진시 큰 회전력을 출력측(124)에 구동시키게 되어 가속성 및 효율이 좋아지고 후진시에도 부드럽고 정숙한 주행을 할 수 있게 된다.
후진Ⅱ상태에서는, 직접클러치(324)를 해제시키고, 후진캐리어(316)상에 설치된 후진브레이크(320)를 작동시킨다.템(RⅡ)을 통해 출력축(124)으로 동력이 전달되는 과정에 대해서만 설명하기로 한다.
후진Ⅲ 상태에서는, 직접클러치(428)을 해제시키고, 후진링기어(422)상에 설치된 후진브레이크(424)를 작동 시킨다.
본 후진Ⅲ 상태에서 변속시스템(110) 및 변속조정시스템(10)에서의 회전방향과 동력전달 과정은 전술한 후진시스템(RⅠ) 작동에 의한 후진 Ⅰ상태와 같으므로 생략하기로 하고, 여기서는 후진시스템(RⅢ)을 통해 출력축(124)으로 동력이 전달되는 과정에 대해서만 설명하기로 한다.
도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 변속시스템(110)의 출력캐리어(118, 120)의 회전을 통해 출력캐리어(118, 120)와 일체로 연결된 후진선기어축(412)은 출력캐리어(118, 120)와 같은 A방향으로 회전하고, 후진선기어축(412)과 일체로 연결된 후진선기어(414)도 같은 A방향으로 회전한다. 후진선기어(414)가 회전하면서 이와 치합되어 있는 후진유성기어(416)를 반대방향인 B방향으로 회전시키고 후진유성기어(416)는 인접하여 치합되어 있는 또 다른 후진유성기어(418)를 A방향으로 회전시키게 된다. 후진유성기어(418)는 후진유성기어(418)의 외측에 치합되어 있는 후진링기어(422)를 회전시키려 하나 후진링기어(422)가 후진브레이크(424)의 작동으로 정지되어 있으므로 후진캐리어(420)를 B방향으로 회전시키게 된다. 후진캐리어(420)와 일체로 연결된 출력축(124)도 B방향으로 회전하게 된다.
후진Ⅳ 상태에서는, 직접클러치(526)를 해제시키고, 후진링기어(520)상에 설치된 후진브레이크(522)를 작동 시킨다.서 제 12 실시예까지에서, 변속조정시스템의 설치 구조 및 작동방법은 제 1 실시예의 변속조정시스템과 동일하므로 변속조정시스템에 대한 구성과 작동방법의 설명은 생략하고, 변속시스템 또한 구성상의 차이는 있으나 제 1 실시예와 비교하여 작동방법이나 변속과정의 원리가 유사하기 때문에 구체적인 설명은 생략한다. 마찬가지로, 후진시스템의 설치구성도 제 1 실시예에서와 같이 동일하고 그 작동방법이나 변속과정의 원리가 유사하기 때문에 구체적인 설명은 생략한다.
표
참고로, 표 및 도면에서 사용되는 주요 요소의 부호 표기의 설명은 다음과 같다.
I :임펠러 T : 터어빈R R R다. 동일 구성요소에 대한 두자리 번호는 일체형을 의미하는 것으로서, 12는 우측 부위를, 21은 좌측 부위를 나타낸다. 특히, C12(또는 C21)는 일체형 유성기어를 지지하는 일체형 캐리어의 제 1부분(또는 제 2부분)을 나타낸다. 물론, 분리형 싱글(S) 유성기어를 지지하는 캐리어를 싱글형 캐리어로, 분리형 더블(D) 유성기어를 지지하는 캐리어는 더블형 캐리어로서 약칭한다. 그리고, 후진시스템(RI ∼ RⅣ)에 사용되는 유성기어셋트는 후진선기어(SR), 후진캐리어(CR) 및 후진링기어(CR)로 구성되어 있다.(A) - (T)(I) 구성의 예가 도 14D에 도시되어 있다. 여기서, (T)와 (I)의 횡적 배치를 반대로 한 구성, 즉 (A)-(I)(T)의 구성의 예가 도14E에 도시되어 있다.
마찬가지로, 입력요소의 대칭성을 고려하여 그 입력요소를 바꾸어준 구성에 있어서, 임펠러와의 동력 연결선상에 설치하는 후진시스템을 결합하면 (T)와 (I)를 출력축 쪽에 위치시킬 수가 있으며, 그와 같은 (B) - (T)(I) 구성의 예가 도 14F에 도시되어 있다. 이기서,(T)와 (I)의 횡적 배치를 반대로 한 구성, 즉 (B) - (I)(T)의 구성의 예가 도 14G에 도시되어 있다.
특허청구 범위의 기재에 있어서, 일체형 제 1,2 유성기어 간의 잇수비, 각 기어 간의 기어비에 대한 기재를 하지는 않았지만, 본 발명의 작동원리상 또는 필요에 따라 도면을 참조하면 충분히 본 발명의 실시예를 이해할 수 있으므로 그 기어비의 기재를 생략하였다 하여 본 발명의 범위가 제한될 수 없음은 말할 나위도 없다.
이상과 같이 본 발명의 무단변속장치는 모든 기어가 연결된 상태에서도 부하의 변동에 신속히 대응할 수 있으며, 회전력도 가장 원만하게 전달할수 있음은 물론, 간단한 구성으로서 전진 및 후진을 무단변속할 수 있도록 함으로써, 제작경비 절감 효과를 낼수 있으며 구성이 간단하기 때문에 내구성이 좋은 효과가 있다.

Claims (19)

  1. 임펠러, 터어빈 및 스테이터를 포함하여 출력축의 부하상태에 대응하는 회전비로 조정하는 변속조정시스템과, 기관에서 발생된 동력을 전달받아 변속하여 출력축에 전달하는 변속시스템을 구비하는 무단변속장치에 있어서, 입력축 및 출력축을 구비하고, 제 1,2 선기어와, 제 1,2 링기어와, 제 1,2 선기어 및 제 1,2 링기어에 치합하는 일체형 또는 분리형 유성기어를 지지하는 제 1,2 캐리어를 각각 갖는 2조의 유성기어 셋트중 각 셋트의 어느 한 동일 요소끼리를 제거한 2조의 기어 셋트를 구비하며, 상기 2조의 기어 셋트에서 선정된 각 구성요소를 임펠러와 터어빈에 각각 작동적으로 연결하고, 상기 2조의 기어 셋트에서 선정된 입력요소를 통해서 입력된 동력을 변속하여 출력축에 전달하는 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
  2. 제1 항에 있어서, 제1 및 제2유성기어를 일체로 하고, 제 1 선기어를 입력요소로 하고,
  3. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 유성기어를 일체로 하고, 제 2 링기어를 입력요소로 하고, 제 1 링기어를 임펠러에 작동적으로 연결하고, 일체형 캐리어를 터어빈과 출력축에 작동적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 유성기어를 일체로 하고, 일체형 캐리어를 입력요소로 하고,
  5. 제1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 유성기어를 일체로 하고, 일체형 캐리어를 입력요소로 하고, 제 2 링기어를 임펠러에 작동적으로 연결하고, 제 1 링기어를 터어빈과 출력축에 작동적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
  6. 제 1항에 있어서, 제 1 선기어를 입력요소로 하고, 제 2 선기어를 임펠러에 작동적으로 연결하고,
  7. 제 1 항에 있어서, 제 1 선기어를 입력요소로 하고, 싱글형 제 1 캐리어와 더블형 제 2 캐리어를 임펠러에 작동적으로 연결하고, 제 2 선기어를 터어빈과 출력축에 작동적으로 연결하는 것을 특징으로하는 무단변속장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 제 1 선기어를 입력요소로 하고, 더블형 제 1 캐리어와 싱글형 제 2 캐리어를 임펠러에 작동적으로 연결하고, 제 2 선기어를 터어빈과 출력축에 작동적으로 연결하는 것을 특징으로하는 무단변속장치.
  9. 제1항에 있어서, 제 1 링기어를 입력요소로 하고, 제 2 링기어틀 임펠러에 작동적으로 연결하고,
  10. 제1 항 있어서, 제 1 링기어를 입력요소로 하고, 싱글형 제 1 캐리어와 더블형 제 2 캐리어를 임펠러에 작동적으로 연결하고, 제 2 링기어를 터어빈과 출력축에 작동적으로 연결하는 것을 특징으로
  11. 제1항에 있어서, 제 1 링기어를 입력요소로 하고, 더블형 제 1 캐리어와 싱글형 제 2 캐리어를 임펠러에 작동적으로 연결하고, 제 2 링기어를 터어빈과 출력축에 작동적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 더블형 제 1 캐리어와 더블형 제 2 캐리어를 입력요소로 하고, 제 1 선기어를 임펠러에 작동적으로 연결하고, 제 2 선기어를 터어빈과 출력축에 작동적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 더블형 제 1 캐리어와 더블형 제 2 캐리어를 입력요소로 하고, 제 1 링기어를 임펠러에 작동적으로 연결하고, 제 2 링기어를 터어빈과 출력축에 작동적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서, 터어빈과 임펠러의 횡적 배치 구성을 서로 다르게 하는 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
  15. 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서, 입력의 대칭성을 고려하여, 입력요소, 터어빈과 임펠러의 연결구성을 서로 각각 다르게 하는 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
  16. 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서, 후진선기어, 싱글 피니언 기어 지지의 후진캐리어 및 후진링 기어로 이루어진 1조의 싱글 피니언형 유성기어 셋트를 구비하여, 후진선기어를 변속
  17. 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서, 후진선기어, 싱글 피니언 기어 지지의 후진캐리어 및 후진링기어로 이루어진 1조의 싱글 피니언형 유성기어 셋트를 구비하여, 후진링기어를 변속시
  18. 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서, 후진선기어, 더블 피니언 기어 지지의 후진캐리어 및 후진링기어로 이루어진 1조의 더블 피니언형 유성기어 셋트를 구비하여, 후진선기어를 변속시
  19. 제 1 항 내지 제 13 항증 어느 한 항에 있어서, 후진선기어, 더블 피니언 기어 지지의 후진캐리어 및 후진링기어로 이루어진 1조의 더블 피니언형 유성기어 셋트를 구비하여, 더블형 후진캐리어를
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