KR20000019120A - 무단 변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동력원에서 발생된 동력을 구동수단으로 단차없이 전달하는 무단변속기에 관한 것으로, 엔진으로부터 받은 동력을 선기어와 유성기어의 조합으로 이루어진 ＜도1＞과 같은 변속기에 의해 무단으로 변속하는 장치이다. 엔진으로부터의 동력은 링기어를 통해 유성기어로 전해지고 이 때 유성기어의 회전 속도를 유압펌프속의 유체의 순환 운동 속도를 조절함으로써 펌프내의 압력을 제어하여 출력축인 선기어의 속도를 무단으로 변속 가능하게 한 것이다. 또한 후진 역회전을 위해서도 다른 구조의 변형이나 추가없이 선기어축과 유성기어 캐리어사이에 유압펌프를 두어 이의 유동속도 조절을 통해 선기어의 후진회전 변속을 가능하게 하였다. 이러한 구조로 이루어진 본 발명의 무단 변속기는 크기가 아주 작고 단순하며 동력전달이 유체의 유동을 통해 이루어지므로 동력전달시 발생하는 기어의 충격도 감소되고, 변속범위가 후진에서 고속까지 무한대의 폭을 가지고 있다.

Description

무단 변속기

본 발명은 엔진으로부터 구동수단에 전달되는 동력을 무단으로 변속하는 장치에 관한 것으로, 크기가 작고 구조가 단순하며 제어가 쉽고, 변속범위를 크게한 무단변속에 관한 것이다.

일반적으로 자동차와 같은 구동수단은 동력을 발생시키는 동력발생수단의 회전력과 회전속도를 구동수단의 부하와 가동상태에 알맞도록 그 출력을 조절하기 위해 변속기를 사용하고 있다. 이러한 변속기는 수동으로 조절하는 수동변속기와 구동상태에 따라 자동으로 조절되는 자동변속기가 있다. 이 자동변속기도 주행상태에 따라 자동으로 변속이 되지만 이 또한 일정변속구간이 있으므로 어느정도의 단차가 발생하게 된다. 이 자동변속기는 다수개의 유성기어유닛과 다수개의 클러치, 또 복잡한 제어장치 등 구조가 복잡하기 때문에 크기가 커지고 경제적인 점에서도 고가인 단점이 있다. 또 이러한 자동변속기와 함께 무단변속기가 많이 개발되고 있다. 무단 변속기는 변속이 연속적으로 이루어져 변속충격과 진동이 없고 엔진의 최적사용이 가능하다. 하지만 무단변속기는 다수개의 롤러 또는 벨트를 사용하는데 이의 동력전달이 불확실하고 내구성에도 문제가 된다. 또 다수개의 디스크와 피스톤과 같은 작동요소가 있어 구조가 복잡하고 크기도 커지며 고가인 점등 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소하는데 유성기어 캐리어(3)의 속도를 유압펌프(7,8)를 사용해 제어하여 부피가 작고 작동요소도 작아 구조가 단순하고 간결하며, 유압펌프의 압력 조절을 통해 제어를 쉽게 하고 클러치없이도 정지에서 고속, 후진까지의 변속폭을 높이는 데 그 목적이 있다.

도 1 - 무단 변속기의 구조도

도 2 - 유압펌프의 구조도

*도면의 주요부분에 대한 설명

1:링기어, 2:유성기어, 3:캐리어, 4:선기어, 5:동력 입력축, 6:출력축,

7:유압펌프1, 8:유압펌프2, 9:밸브1, 10:밸브2, 11:브레이크1,

12:브레이크2, 13:변속기 케이스, 14:전자제어 장치, 15:내부구동기어

본 발명의 구성을 보면 먼저 동력원에서 동력을 전달하는 입력축(5), 이 입력축은 링기어(1)와 연결되어 있으며 이 링기어가 구동함에 따라 유성기어(2)와 선기어(4)가 구동된다. 그리고 유성기어 캐리어(3)와 변속기 케이스(13)사이에 유압펌프1(7)이 고정되어 있고 이때 펌프의 내부구동기어(15)는 유성기어 캐리어축(3)에 물려 있다. 선기어축(6)과 유성기어 캐리어(3)사이에도 같은 방식의 유압펌프2(8)를 둔다. 이때는 펌프의 내부기어는 선기어축(6)에 물려 있다. 이 각각의 펌프는 흡입구와 배출구가 연결되어 있으며 흡입구와 배출구사이에는 밸브(9,10)가 있다. 즉 펌프가 구동될 때는 배출구의 유체가 밸브를 지나 다시 흡입구로 흡입되는 순환 운동을 하게 된다. 이 밸브의 작용에 의해 유압펌프1(7)은 링기어(1)와 유성기어 캐리어(3)의 상대속도를 제어하게 되고 유압펌프2(8)는 유성기어 캐리어(3)와 선기어(4)의 상대속도를 제어하게 된다. 실제 작동과 함께 설명하면 다음과 같다.

＜ 정지시 ＞

정지시에는 출력축(6)이 고정되므로 따라서 선기어(4)가 고정되고 입력축(5)은 엔진의 출력에 의해 회전하고 있으므로 입력축(5)과 연결되어 있는 링기어(1)가 회전하고 그에 따라 유성기어 캐리어(3)가 구동방향으로 고속회전을 하게 된다. 이때는 유압펌프1(7)의 밸브1(9)을 최대한 열어 유체로 인한 저항을 줄여 캐리어(3)가 저항없이 회전할 수 있게 한다. 이렇게 함으로써 출력축(6)인 선기어(4)에 힘이 전달되지 않게 된다. 이를 효과적으로 하기 위해 브레이크1(11)을 설치하여 주행시는 구속하여 펌프의 기능을 수행하게 하고 정지시에는 브레이크1(11)을 해방시켜, 불구속시킴으로써 밸브를 최대한으로 열어도 유동저항에 의해 생기게 되는 부하를 감소시킬 수 있다.

＜ 전진시 ＞

정지시에서 전진으로 가는 경우를 보면 다음과 같다. 상기 설명과 같이 정지시에는 선기어(4)가 고정되고 링기어(1)와 유성기어 캐리어(3)가 고속으로 구동방향으로 회전하고 있다. 이때 브레이크1(11)이 해방된 상태이고 유압펌프1(7)은 불구속상태로 캐리어(3)의 회전방향에 동조된 상태이다. 여기서 전진시 브레이크1(11)을 작동하여 유압펌프1(7)을 구속하고 그 밸브1(11)을 조금씩 닫기 시작하면 펌프1(7)내의 유체의 순환운동이 저항을 받게 되고 결과적으로 순환속도가 느려지면서 펌프1의 배출구의 유압이 증가하게 된다. 이 유압이 출력축, 즉 선기어(4)를 구동하는데 필요로 하는 구동력 이상이 되면 캐리어(3)의 속도는 감소하게 되고 이와함께 선기어(4)는 입력축(5)의 구동방향과 반대방향으로 회전하기 시작한다. 밸브(9)가 많이 닫힐수록 유압이 증가하게 되고 캐리어(3)속도가 고에서 저로 됨에 따라 선기어(4) 즉 출력축(6)은 저에서 고로 회전속도가 증가하게 된다. 차량의 구동상태나 주행조건, 속도 등에 따라 밸브를 전자제어(14)하면 단차없이 무단으로 변속이 이루어지게 된다.

＜ 후진시 ＞

후진의 경우는 선기어(4)가 정지해 있을 때 링기어(1)의 회전에 따라 유성기어 캐리어(3)가 빠르게 돈다. 이 때 브레이크1(11)은 해방된 상태 그대로 두고 브레이크2(12)를 작동시켜 유압펌프2(8)를 구속시킨다. 그러면 유압펌프2(8)에는 유체의 고속순환 운동이 일어나게 된다. 그리고 밸브2(10)를 조금씩 닫기 시작하면 이 순환운동이 저항을 받아 느려지면서 펌프내 배출구의 유체압력이 증가하게 되고 이 압력이 출력축이 요하는 구동력을 이기면 캐리어가 회전하는 방향으로 회전하기 시작한다. 밸브가 많이 닫힐 수록 캐리어(3)에 대한 선기어(4)의 상대속도가 줄어들어 고속의 회전이 일어난다.

그리고 이들 밸브(9,10)에 대한 제어는 차량의 주행상태와 속도, 부하상태등에 따라 전자제어장치(14)에 의해 유압실린더나 솔레노이드 또는 웜기어 등과 같은 수단으로 제어된다.

이 무단 변속기는 이와 같이 구성요소가 단순하고 제어 또한 쉽다. 따라서 차량 경량화에 도움이 되며 또한 무단 변속의 작용에 기존의 무단 변속기와 같이 여러개의 클러치가 필요없어 엔진의 가장 효율적인 회전속도 영역에서 정지, 전진, 후진이 모두 가능함으로 연비향상에 큰 도움이 된다.

Claims (1)

1. 3개의 유성기어(2)와 1개의 유성기어 캐리어(3), 그리고 링기어(1)로 이루어진 기어 조합과 유성기어 캐리어(3)와 케이스(13)사이의 유압펌프1(7), 그리고 유성기어 캐리어(3)와 선기어 측(6)사이의 유압펌프2(8)로 구성되어 있으며 이들 유압펌프의 유체는 출구와 입구가 연결되어 순환작용을 하며 그 사이에 밸브(9,10)가 있어 이 밸브의 조절에 따라 변속이 무단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.