KR20020019361A - 무단변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모든 차량에 적용될 수 있도록 고안된 무단변속기이다. 외부의 엔진 회전력이 입력축에 전달되고, 다수의 볼을 매개체로 하여 입력축의 회전력은 경사회전체에 전달되어, 연결봉을 매개체로 하여 경사회전체의 소정의 원주상과 피스톤을 연결하면 경사각(α)에 상응하여 각각의 피스톤은 입력축이 1회전하는 동안 입력축상에서 1회 왕복운동을 하면서 요동회전체를 요동회전을 시킨다. 이때 각각의 요동회전체에서 일정방향의 회전력만을 추출하는 크럿치를 통하여 각각의 요동회전체의 회전력은 기어(15a)를 거쳐 제1출력측기어에 전달되고, 다음으로 댐핑스프링으로 안정된 회전력은 캐리어에 전달된다. 여기서 입력축의 선기어를 통한 회전력과 합류되어 제2출력측기어에 출력된다.

한편 엔진가속링크와 변속링크를 동시에 당기는 시소레버의 힘과 플라이웨이트의 원심력에 의한 푸쉬로드의 축방향의 힘과 리턴스프링(41c,41g)압축력이 평형을 이룰 때 경사각(α)이 결정되어 운전자의 의지가 반영된 변속비가 자동으로 이루어 진다.

Description

무단변속기{Continuously variable transmission}

본 발명은 자동차에서 사용되는 무단변속기이다. 일반적으로 차량을 움직이게 하는 동력원으로는 엔진을 사용하고 있다. 자동차는 출발할 때, 등판 길을 오를 때와 같이 때로는 큰 힘을 필요하기도하고, 고속도로를 주행할 때와 같이 때로는 큰 힘보다 빠른 속도가 필요하기도 하다.

그러나 엔진의 출력범위는 제한적인 힙과 속도범위를 갖고 있다. 그래서 이를 보완하기 위하여 엔진과 구동바퀴 사이에 변속기구를 두어 큰 힘이 필요할 때는 변속비(변속비는 식 Rms=No/Ni으로 정의한다. : 변속비=Rms, 변속기의 입력회전수= Ni, 변속기의 출력회전수=No)를 적게 하고, 다시 말하면 감속비(감속비는 식 Rrs=Ni/No :감속비=Rrs, 변속기의 입력회전수=Ni, 변속기의 출력회전수=No)를 크게 하여 사용하고, 빠르기가 요구될 때에는 변속비를 크게 하여 사용한다. 상기의 변속기구로서는 수동변속기, 자동변속기, 무단변속기로 대별할 수 있다.

수동변속기는 엔진과 변속기 사이에 크럿치를 설치해야함에도 제작비는 가장싸고 효율이 좋아서 소형승용차에서부터 대형상용차에까지 사용되어지고 있으나, 변속단계가 소형승용차의 4단계(후진주행제외)에서부터 대형상용차의 16단계까지 되어있어 도로의 상황에 따라 적절한 단계의 변속비를 얻기 위해서는 운전석에 설치되어 있는 변속레버 와 크럿치를 작동하여야 하는 불편함 때문에 자동변속기와 무단변속기의 발전을 가져왔다.

일반적으로 자동변속기에는 반자동변속기(semiautomatic transmission)와 전자동변속기(full automatic transmission)가 있다. 전자는 수동변속기에 변속레버와 크럿치를 작동하는 액튜에이터를 부착하고 가속페달, 엔진회전수, 변속기의 입출력회전수 등을 검출하는 센서를 부착 측정된 신호를 연산하고 그 결과를 액튜에이터에 지령하여 적절한 변속단으로 변속되는 것이며, 후자는 유체토오크컨버터와 유성기어(planetary gear)등을 두어 토오크컨버터의 무단변속구간과 유성기어요소인 링기어(ring gear), 캐리어(carrier)등에 유압으로 작동되는 브레이크나 크럿치를 두어 운전상황에 따라 자동으로 변속된다. 그러나 이들은 변속시 충격 등이 발생 승차감을 나쁘게 하고. 토오크컨버터를 이용한 변속기에서는 특성상 응답성이 비선형적으로 응답을 함으로서 미세조작을 어렵게 한다. 즉 토오크컨버터를 채용한 차량을 평탄하고 기울기가 없는 곳에 세우고 변속레버를 전진(D)이나 후진(R)위치에 놓으면 차량은 진행한다, 또한 변속레버를 전진(D)으로 하여도 차량이 정지하고 있을 정도의 경사지에 차량을 세우고 차량을 조금만 이동하려고 엔진가속페달을 천천히 조금식 밟아 가면 초기에는 차량은 움직이지 않고 있다가 어느 순간 반응을 보이기 시작하는데 생각보다는 빠른속도로 움직이는 것을 느낄 수 있다. 그러므로선형적인 응답이 기대되고 변속시 충격이 없는 이상적인 무단변속기가 요구된다.

무단변속기는 여러 종류가 있고 지금도 많은 전문가들이 여러 종류의 무단변속기를 개발 개선을 하고 있는데 그 중에서 차량에 적용되고 있는 것은 주로 밸트식이 있고 일부는 토로이달식으로 알려져 있다. 밸드식 무단변속기의 기본적인 원리는 입력축에는 가변구동풀리를 출력축에는 가변피동풀리를 두고 밸트를 매개로 하여 회전력을 전달하고, 풀리피치의 가변 수단에는 유압 등을 이용하고 있고, 한쌍의 가변풀리만으로서는 차량에서 요구되는 폭넓은 변속비 구간에 대응할 수 없음으로서 자동변속기와 유사하게 유성기어를 채용하는 경우도 있으며 제어방법도 자동변속기와 같이 복잡하다. 토로이달식 무단변속기의 기본적인 원리는 입력축과 출력축에 전동체를 설치하고 그사이에 매개 전동체를 설치하여 매개전동체의 축방향의 기울은 정도에 따라 무단계의 변속비를 얻는다. 이 또한 차량에서 요구되는 변속비 구간을 대응할 수 없음으로서 밸트식과 같이 유성기어 등을 적용하여 해결하며 제어방법 또한 복잡하다.

무단변속기에는 종류도 많고 방법도 다양하다 그러나 상용화되어 있는 것은 밸트식이 주류를 이루고 있으나 그것도 소형승용차에 적용되고 있는 것이 고작이다. 이것은 구동체와 매개체간의 슬립(slip)과 매개체와 피동체간의 슬립이 발생할 수 있는 마찰력을 이용하기 때문에 효율에 한계가 있다. 효율을 좋도록 하려면 변속기 본체가 켜져야 한다. 이러한 문제점을 단적으로 나타나는 것은 무단변속기에 관한 특허출원 중에서 무단변속기의 콤팩트화를 과제로 한 것이 많은 양을 차지하고 있다.

상기와 같이 무단변속기는 이상적인 변속방법이기는 하나 모든 차량에 적용하려면 한계가 있고 개선되어야할 문제가 많다.

본 발명에서는 상기와 같은 종래기술의 한계를 뛰어 넘는 혁신적인 형식의 무단변속기를 제안함을 목적으로 한다. 그 첫째는 무단변속기의 적용범위를 소형승용차에서부터 대형상용차에 이르기까지 적용이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다. 그 둘째는 광범위한 무단변속비의 범위를 제공함을 목적으로 한다. 변속비가 0 즉 감속비가 무한대를 제공하여 차량이 출발할 때 충격 없이 가장 이상적으로 출발할 수 있는 기어드 뉴트럴(geared neutral) 발진이 가능하게 하는 것이며. 그 셋째는 제조원가 및 운행비용 절감이다. 단일 무단변속구간으로 이루어짐으로써 변속구간간의 이동이나 변속단간의 이동을 자동으로 하기 위한 센서ㆍ연산장치ㆍ액츄에이터 같은 복잡한 제어장치가 필요 없게되어 제조원가가 절약되며, 엔진의 고효율 범위를 이용함으로서 운행경비를 절약 할 수 있다.

도 1은 FF 차량용 무단변속기의 측면 단면도, 실시 예.

도 2는 FF 차량용 무단변속기의 측면 단면도, 변형 예1.

도 3은 FF 차량용 무단변속기의 측면 단면도, 변형 예2.

도 4는 FR 차량용 무단변속기의 측면 단면도, 변형 예3.

도 5는 FR 차량용 무단변속기의 측면 단면도, 변형 예4.

도 6은 무단변속기의 측면 단면도, 변형 예5.

도 7은 무단변속기의 측면 단면도. 변형 예6.

도 8 내지 도 10은 도 1 내지 7의 보기 A의 도면 및 시소레버시스템 약도.

도 11은 도 1 내지 7의 단면 B-B의 단면도.

도 12는 도 1 내지 7의 단면 C-C의 단면도.

도 13은 도 1, 3, 4, 6, 7의 단면 D-D의 단면도.

도 14는 도 1 내지 5의 단면 E-E의 단면도.

도 15는 도 1 내지 5의 및 도 7의 단면 F-F의 단면도.

도 16은 도 1 내지 5의 및 도 7의 단면 G-G의 단면도.

도 17은 도 1, 2, 6, 7의 단면 H-H 단면도.

도 18은 도 2, 5의 단면 I-I의 단면도.

도 19는 도 3, 4, 5의 단면 J-J의 단면도.

도 20은 도 6의 단면 K-K의 단면도.

도 21은 도 6의 단면 M-M의 단면도.

도 22는 도 6의 단면 N-N의 단면도.

도 23은 도 6의 단면 O-O의 단면도.

도 24는 기어(15)의 단품도.

도 25는 크럿치(17)의 단품도.

도 26은 크럿치 레버(21)의 단품도.

도 27은 요동회전체(23)의 단품도.

도 28은 입력축(3)의 단품도.

도 29는 가이드링(19)의 단품도.

도 30은 도 7의 P부 확대도.

도 31 내지 도 34는 경사회전체의 각α에 따른 제1출력측기어의 출력 특성도.

도 35는 경사회전체 각α와 엔진회전속도에 대한 제2출력측기어의 출력 특성도.

도 36는 링기어(5a), 유성기어(9), 입력축의 선기어(3b), 캐리어(7)의 약도.

도 37은 선기어(3b)와 캐리어(7)의 회전비에 따른 링기어(5)의 출력 속도비.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1:변속기하우징 2:베어링 3:입력축,제1축

4:스냅링 5:제2출력측기어 6:베어링

7:캐리어 8:베어링 9:유성기어

10:베어링 11:댐핑스프링 12:베어링

13:제1출력측기어 14:베어링 15:기어

16:베어링 17:도그크럿치 18:너트

19:가이드링 20:스러스트베어링 21:크럿치레버

22:스러스트베어링 23:요동회전체 24:스러스트베어링

25:피스톤 26:볼 27:연결봉

28:게이지 29:경사회전체 30:너트

31:홀더 32:베어링 34:스러스트베어링

41:로드어샘블 45:웨이트커버 47:웨이트

48:볼트 49:웨이트커버 50:베어링커버 플레이트

51:카운터레버링크 53:푸쉬로드 55:풀라이웨이트 축

57:슬레이브기어축,제2축 59:차동기어 61:시소레버시스템

63:전진 핀 65:후진 핀 67:요크 핀

69:블럭링 203:입력축,제1축 213:제1출력측기어

223:요동회전체 225:피스톤 303:입력축,제1축

329:경사회전체 331:홀더 332:베어링

334:스러스트베어링 403:입력축,제1축 405:제2출력측기어,출력축

406:베어링 503:입력축,제1축 603:입력축,제1축

623:요동회전체 625:피스톤 640:베어링

642:베어링 703:입력축,제1축 715:기어

717:디스크 719:오일써어킷트 링 721:피스톤

3a:스플라인 3b:선기어 3c:축

3d:구멍 3e:베어링레이스 3f:스플라인

3g:인너레이스 5a:링기어 5b:기어

7a:선기어축 7b:스프링시트 13a:링기어

13b:스프링시트 15a:기어 15b:도그

17a:스플라인 17b:도그 17c:홈

19a:홈 19b:홈 21a:팁

21b:축 21c:레치 23a:스플라인

23b:암나사 23c:베어링 레이스 25a:나사부

25b:스플라인부 25c:구면 홈 29a:아웃터레이스

31a:축 31b:레버 41a:볼조인트

41b:너트 41c:전진리턴스프링 41d:로드

41e:와셔 41f:와셔 41g:후진리턴스프링

41h:너트 41i:요크 51a:구멍

51b:구멍 51c:구멍 51d:구멍

53a:축 53b:축 61a:엔진가속폐달

61b:링크 61c:시소레버 61d:변속링크

61e:엔진가속링크 213a;기어 225a:나사부

331a:축 331b:레버 403a:스플라인

405c:스플라인 625a:베어링나사부 703h:유로

715b:유압크럿치 팩 715c:스플라인 717a:기어(715)측 디스크

717b:요동회전체(23)측 디스크

상기의 목적을 달성하기 위하여 FF차(FF차=엔진을 차량의 전방에 탑제하고 구동륜이 전륜인 차량)에는 트랜스액슬형을, FR차(FR차=엔진을 차량의 전방에 탑제하고 구동륜이 후륜인 차량)에는 일반 트랜스밋션형이 되도록 하였고, 각각의 변속기의 변속비는 엔진의 가감속 제어와 연동되어 자동으로 제어 되도록 하였다.

실시 예 (FF차용 트랜스액슬)

첨부한 도 1,도 8 내지 도 17, 도 24 내지 도 37을 통해서 개개의 구성 요소및 작용을 설명한다.

변속기하우징(1)은 입력축(3), 슬레이브(slave)기어축(57), 홀더(31)의 축(31a), 차동창치(59)의 축을 회전이 자유롭도록 베어링(2,16,18,46)을 개재 할 수 있는 구멍 요소들과, 스러스트베어링(20)을 지지하는 요소와, 카운터레버링크(51) 구멍(51a,51c)의 회전축이 되는 구멍 요소와, 로드어샘블(41)의 중립위치를 정해주는 블럭링(69)을 고정하는 요소가 있고, 핀(63,65)을 외부에서 조작 할 수 있는 장치와, 변속링크(61d)가 외부로 통할 수 있는 장치와, 외부의 엔진 또는 구동원 등에 변속기를 설치할 수 있는 장치등으로 구성되어, 변속기 내부 부품의 분해 조립이 용이하고, 내부 부품을 보호하고, 부품간의 윤활이 원활하고 윤활유가 누설되지 않도록 구성한다. (도 1, 8, 9, 17 참고)

입력축(3)은 외부로부터의 회전력을 전달받는 스프라인(3a)과, 회전력을 전달하기 위한 선기어(3b)와 유니버셜조인트 요소인 인너레이스(3g)를 설치하고, 그 양단의 사이에는 양단의 지름 보다 훨신 큰 지름으로 되어 그 지름 안의 소정의 원주상에 등간격으로 기어(15)의 축(3c), 요동회전체(23)와 베어링(24)을 수용하는 베어링 레이스(3e), 크럿치레버(21)를 회전이 자유롭게 수용하는 구멍(3d), 피스톤(25)을 수용하는 스프라인 형식의 보어(3f)가 설치되고, 베어링(6,8)을 개재하여 제2출력측기어(5)와 캐리어(7)를 회전이 자유롭게 되어 있다. (도 1, 11 내지 17, 29 참고)

각각의 피스톤(25)은 나사(25a)부와 스프라인(25b)부로 되어있고 스프라인 끝단의 중심부에는 구면홈(25c)이 구성되어 있고, 나사부는 요동회전체(23)의 나사와 짝을 이루고 스프라인부는 입력축(3)의 보어(3f)에서 왕복운동 하도록 되어 있다.(도 1, 15, 16, 29 참고)

각각의 기어(15)는 기어(15a)와 도그(15b)로 구성되어 입력축(3)상의 각각의 축(3c)에 베어링(14)을 개재 회전이 자유롭도록 설치한다.(도 1, 13, 24, 29 참고)

각각의 요동회전체(23)는 스플라인(23a)과 스러스트베어링 레이스(23c)와 나사(23b)로 구성, 나사(23b)는 피스톤(25)의 나사가 짝이되며, 스플라인(23a)은 크럿치(17)의 스플라인(17a)과 짝이된다. (도 1, 14, 25, 27 참고)

각각의 도그크럿치(17)는 스플라인(17a), 도그(17b), 홈(17c)으로 구성되어, 도그(17b)는 도그(15b)와 짝을 이루며 홈(17c)은 레치(21c)와 짝이 된다. (도 1, 24, 25, 26 참고)

각각의 크럿치레버(21)는 팁(21a), 축(21b), 레치(21c)로 구성되어 축(21b)은 구멍(3d)에 회전이 자유롭게 수용되고 팁(21a)은 가이드링 홈(19a,19b)에 수용된다. (도 1, 14, 26, 29 참고)

가이드링(19)은 변속기하우징(1)에 고정되어 있으며 입력축(3)과는 회전이 자유로우며 홈(19a)과 홈(19b)부분으로 구성되어 홈(19a)부분에서는 크럿치(17)를 기어(15)에 체결시키고 홈(19b)부분에서는 단절시킨다. (도 1, 14, 28 참고)

입력축(3)의 회전력을 경사회전체(29)에 전달하는 매개채인 유니버셜조인트의 구성요소는 인너레이스(3g), 게이지(28), 다수의 볼(26), 아웃터레이스(29a)이다. (도 1, 17, 29 참고)

경사회전체(29)는 팽이모양의 회전체로서 넓은 단의 중심에는 유니버셜조인트의 아웃터레이스(29a)가 다수 설치되고 그 주변의 소정의 원주 상에는 등 간격으로 다수의 구면홈(29b)이 설치되어 있으며 다수의 구면홈(29b)의 중심과 아웃터레이스(29a)의 회전중심은 경사회전체(29)의 축에 직각이 되는 평면에 존재하며, 반대편의 좁은 단은 베어링(32,34)을 개재 홀더(31)에 회전이 자유롭도록 하여 너트(30)로 홀더(31)에서의 이탈을 방지한다.(도 1, 17 참고)

홀더(31)는 경사회전체(29)를 회전이 자유롭도록 수용하고 경사회전체(29)의 회전축이 유니벼셜 조인트 중심점를 중심으로 하여 회전하도록 홀더(31)의 양쪽으로 축(31a)을 설치하고 베어링(46)을 개재하여 변속기하우징(1)에 수용되어 회전이 자유롭게 하고, 암(31b)을 두어 경사각α를 조정하도록 하였다.(도 1, 17 참고)

각각의 연결봉(27)의 양단은 구면으로 되어있어, 일단은 피스톤(25)의 구면홈(25c)에 다른 일단은 경사회전체(29)의 구면홈(29b)에 회전은 가능하나 각각의 홈에서 이탈되지 않도록 설치되어 있다,(도 1, 16, 17 참고)

제1출력측기어(13)는 캐리어(7)의 축상에 베어링(10)을 개재하여 자유롭게 회전하도록 설치되고 링기어(13a), 스프링 시트(13b)로 구성되어 링기어(13a)는 다수의 기어(15a)를 내접하고 있다.(도 1, 12, 13, 24 참고)

캐리어(7)는 스프링 시트(7b), 유성기어축(7a)으로 구성되어 다수의 스프링(11)을 제1출력측기어(13)과 함께 수용하고, 각각의 유성기어(9)를 베어링(12)을 개재하여 수용하고, 베어링(8)을 개재하여 입력축(3)에 설치되어 있다. (도 1, 11, 12 참고)

유성기어(9)는 링기어(5a)에 내접되고, 선기어(3b)와 외접하고 있다. (도 1,11 참고)

제2출력측기어(5)는 링기어(5a)와 기어(5b)로 구성되어 입력축(3)상에 베어링(6)을 개재하여 자유롭게 회전하되록 설치되어 있다.(도 1 참조)

슬레이브기어축(57)은 슬레이브기어(57a, 57b)와 풀라이웨이트 축(55)이 동심으로 설치되어 있다. 그리고 슬레이브기어(57b)와 차동기어(59)의 링기어와 외접하여 구동륜에 동력을 전달한다.(도 1 참고)

플라이웨이트 축(55)에는 스프라인(55a)가 설치되어 웨이트커버(45, 49)에 회전력을 전달하고 커버는 다수의 웨이트(47)를 원주방향으로 안내하면서 회전 할 수 있도록 되어 있다.(도 1, 8 참고)

푸쉬로드(53)는 커버(49)와의 사이에 스러스트베어링(22)을 개재하여 축(55) 및 커버(49)와는 회전이 자유롭고, 축(55)을 따라 축(55)방향으로 자유롭게 이동이 가능하도록 중공으로 되어있으며, 카운터레버링크(51)와 회전이 자유롭도록 결합되는 축(53a)과, 변속링크(61d)와 연결되는 축(53b)을 두었다. (도 1,8,9,10, 참고)

카운터레버링크(51)는 4개의 구멍(51a, 51b, 51c, 51d)과 구멍(51b)과 직교하고 푸쉬로드(53)가 충분히 관통되는 1개의 구멍이 있으며 구멍(51a)은 변속기하우징에 핀(63)으로 회전운동을 할 수 있도록 고정할 수 있고 구멍(51b)은 장공으로 푸쉬로드의 축(53a)과 회전운동이 가능하고 구멍(51c)은 변속기하우징과 회전운동이 자유롭게 핀(65)로 연결할 수 있고, 구멍(51d)은 로드어샘블(41)의 요크(41i)에 핀(67)으로 회전이 자유롭게 연결된다.(도 1, 8, 9 참고)

로드어샘블(41)(rod assembly)의 로드(41d)의 중간부위는 블럭링(69)의 구멍은 자유롭게 통과하고 2개의 와셔(41f, 41e)의 구멍은 통과 안되도록 되어 있고, 로드(41d)의 중간에 블럭링(69)을 끼우고 그 양쪽에 각각 와셔(41f, 41e), 스프링(41g, 41b), 너트(41h, 41b), 요크(41i)와 볼조인트(41a)의 순서로 조립하고 볼조인트(41a)의 스페리컬베어링부의 구멍을 홀더암(31b)에 끼우고 너트(18)를 체결한다. (도 1, 10, 17 참고)

무단변속기의 변속비제어를 위한 외부 엔진과 연동되는 시소레버시스템(61)은 엔진가속페달(61a), 페달(61a)과 시소레버(61c)를 연결하는 링크(61b), 시소레버(61c)와 푸쉬로드(53)을 연결하는 변속링크(61d), 시소레버(61c)와 에진의 조속기와 연결하는 엔진가속링크(61e)로 구성되어 있으며 시소레버(61c)의 양단은 링크(61b)와 연결된 위치를 중심으로 하여 시소작용을 한다. (도 8, 9, 10 참고)

이상의 구성에 있어서는 외부로부터의 구동력에 의하여 입력축(3)이 회전하게되면, 유니버셜조인트의 요소인 다수의 볼(26)을 매개로 하여 경사회전체(29)가 입력축(3)과 같은 속도로 회전하게되고 입력축(3)에 수용되어 있는 다수의 피스톤은 경사회전체(29)의 경사각α에 따라 연결봉(27)을 매개체로 하여 일회전을 주기로 축방향으로 왕복운동을 하며 요동회전체(23)는 요동회전을 하게되며, 각각의 요동회전체(23)의 스플라인(23a)상에 설치된 도그크럿치(17)는 크럿치레버(21)의 팁(21a)이 가이드링 홈(19a)을 지나는 동안 기어(15)의 도그(15b)와 체결되어 요동회전체(23)의 회전력을 제1출력측기어(13)에 전달하며, 경사각α의 변화에 따라 전달 속도를 달리한다. 예를 들어 경사각α가 90도의 경우는 입력축(3)이 회전을 하여도 피스톤(25)은 왕복운동을 정지하고 있어 제1출력측기어(13)는 입력축(3)과 같은 방향과 속도로 회전하고, 경사각α가 90도 이상의 경우는 도 31, 도 32과 같이 입력축(3)이 회전하면 각각의 피스톤(25)은 왕복운동을 하여 요동회전체(23)는 요동회전을 한다 이때 각각의 요동회전체(23), 도그크럿치(17), 크럿치레버(21)의 거동은 제1출력측기어(13)를 입력축과 같은 방향으로 회전시키려는 속도를 삭감시키는 작용한다. 반대로 경사각α가 90도 이하의 경우는 도 33, 도 34과 같이 입력축(3)의 속도보다 증가시켜 제1출력측기어(13)에 전달한다. 제1출력측기어(13)의 회전력은 댐핑스프링(11)을 통하여 안정된 출력으로 캐리어(7)에 전달되며, 입력축의 선기어(3b)에 대한 캐리어(7)의 속도비에 따라 제2출력측기어(5)의 출력이 도 35, 도 36, 도 37과 같이 결정되어 슬레이브기어(57a,57b)와 차동기어(59)를 통하여 구동륜에 동력을 전달한다.

한편 핀(63)과 핀(65)으로 카운트레버링크(51)를 고정하면 경사각α가 도 35, 도 37의 (다)의 위치에 고정되어, 엔진가속페달(61a)을 밟아도 변속링크(61d)는 작동하지 않고 엔진가속링크(61e)만 작동되어 엔진의 회전속도만이 가감속되며, 핀(65)을 제거하면 도 9와 같이 핀(63)을 중심으로 카운트레버링크(51)의 회전이 가능하게 되어 가속페달(61a) 밟으면 변속링크(61d)와 엔진가속링크(61e)가 동시에 작동되어 로드어샘블(41)을 통하여 경사회전체의 경사각α가 도 35, 도 37의 (다, 가)구간에서 작동하여 전진 방향의 변속비를 증가시키고 엔진의 속도 또한 증가시킨다. 가속 초기에는 상대적으로 엔진 속도가 증가하지만 점차적으로 출력측 기어의 속도 증가에 의하여 플라이웨이트축의 속도 증가가 플라이웨이트(47)의 원심력에 의하여 푸시로드(53)에 영향을 주어 상대적으로 엔진 속도를 감소시키는 방향으로 엔진가속링크(61e)를 작동시킨다. 이와 같이 엔진가속페달을 밟는 것만으로 적절한 변속비로 차량은 전진주행을 하게 된다. 반대로 도 10과 같이 핀(65)을 삽입하여 카운터레버링크(51e)의 고정축이 되도록 핀(63)을 제거하고 엔진가속페달(61a)를 밟으면 경사각α는 도 35, 도 37의 (다, 라) 구간에서 작동하여 차량은 후진주행을 한다. (도 8, 9, 10, 35, 36, 37 참고)

변형 예1 (FF차용 트랜스액슬)

첨부한 도면을 통해서 구성과 작용을 설명한다. 실시 예로부터 제1출력측기어의 링기어(13a)에 다수의 기어(15a)가 내접되었으나, 제1출력측기어의 기어(213a)가 기어(15a)와 외접하도록 개설하고, 입력축(3)을 입력축(213)으로 형상을 바꾸어 개설하고, 요동회전체의 암나사(23b)를 암나사(223b)로, 나사(25a)를 나사(225a)로 나선의 방향을 바꾸었다. 그 외의 사항은 상기한 실시 예의 내용과 같다. (도 2, 14, 15, 18, 27 참고)

변형 예2 (FF차용 트랜스액슬)

첨부한 도면을 통해서 내용과 작용을 설명한다. 실시 예로부터 경사회전체(29)를 경사회전체(329)로 형상을 도넛형으로 개설하고, 입력축(3)의 형상을 입력축(303)으로 하여 베어링(332)을 개재하여 변속기하우징(1)에 수용시켰고, 홀더(31)를 홀더(331)로 개설하였으며 그 외의 구성과 작용은 상기한 실시 예와 같다. (도 3, 19 참고)

변형 예3 (FR차용 트랜스밋션)

첨부한 도면을 통해서 구성 및 작용을 설명한다. FR차에 적용할 목적으로 실시예로부터 경사회전체와 홀더는 변형 예2와 같이하고, 입력 축과 출력 축을 동일 축 선상으로 하기 위해 입력축(3)을 입력축(403)으로, 제2출력측기어(5)를 제2출력측기어(405)로 형상을 변경하였고, 외부의 회전력을 전달받기 위한 스플라인(403a)을 경사회전체(329)쪽으로 이동하였고, 입력축(403)과 제2출력측기어(405)사이에 베어링(406)을 개재하였고, 제2출력측기어에 동력을 외부로 전달하기 위한 스플라인(405c)을 설치하였으며 베어링(2)을 개재하여 변속기하우징(1)과 회전이 자유롭게 개설하고, 제2축의 기어(57b)와 차동기어(59)를 삭제하고 더불어 변속기 하우징도 개설하였으며 그 외 내용은 상기한 실시 예와 동일하다.(도 4 참고)

변형 예4 (FR차용 트랜스밋션)

첨부한 도면을 통해서 구성 및 작용을 설명한다. 변형 예3으로부터 제1출력측 기어(13)를 제1출력측기어(213)로 하였고, 입력축(403)의 형상이 입력축(503)으로 하였으며 그 외 내용은 상기한 변형 예3과 동일하다.(도 5 참고)

변형 예5

첨부한 도면을 통해서 내용 및 작용을 설명한다. 변속기 내부의 마찰저항을 최소로 하기 위하여 실시 예 및 변형 예1 내지 4의 구성내용에 베어링(640,642)을 추가 할 수 있는 내용으로, 관련부품의 변경내용은 입력축과, 요동회전체와, 피스톤에 베어링 레이스가 추가되며 그 외의 내용은 상기한 실시 예 및 변형 예1 내지 4를 따른다.(도 6 참고)

변형 예6

첨부한 도면을 통해서 구성 및 작용을 설명한다. 실시 예 및 변형 예1 내지4로부터 크럿치(17), 크럿치레버(21), 가이드링(19)과 도그(15b)를 제거하고 유압크럿치팩(715b), 오일써킷트링(719)을 추가하고 유로(703h)가 구성된 입력축(703)을 개설한다. 각각의 유압크럿치팩(715b)의 내부는 기어(715)의 스플라인(715c)과 요동회전체(23)의 스플라인(23a)과 연결할수 있는 디스크(717a) 디스크(717b)가 교차되어 있으며 이를 압착하기 위한 피스톤(721)이 구성되어 있으며 크럿치팩 내부로 유로가 형성되어 있다. 오일써킷트링(719)은 변속기하우징에 고정되어 있고 입력축(703)과는 자유롭게 회전한다. 오일서킷트링(719)의 P포트에 압력이 가해지면 입력축(703)의 유로를 통해 크럿치 팩(715b)에 압력이 가해진다. 입력축(703)이 회전하는 동안 각각의 크럿치 팩은 P포트를 통과하는 동한 유압 크럿치는 요동회전체(23)의 회전력을 기어(715)에 전달된다. 그외의 구성과 작용은 상기한 실시 예 및 각각의 변형 예와 같다.(도 7,23,30 참고)

첫째는 무단변속기의 적용 범위를 소형승용차 뿐만이 아니고 대형상용차까지 모든 차량에 적용을 확대 할 수 있는 것으로. 기존의 무단변속기가 슬립하기 쉬운 벨트나 롤러의 마찰력을 통한 간접적인 동력전달방식 채용하고 있기 때문에 도로를 주행하는 차량은 부품의 크기에 제한을 두지 않을 수 없으므로 무단변속기의 적용이 소형승용차에 한정되었지만 본 무단변속기는 기어가 동력을 전달하는 것과 같은 고효율의 도그크럿치나 유압크럿치를 통한 전달방식을 채용하여 무단변속기의 외형크기가 일반적인 수동변속기나 자동변속기의 크기로 제작이 가능하게 된다.

둘째는 감속비 무한대의 기어드 뉴트럴 발진방식이 채용되어 기존의 크럿치나 토오크컨버터가 없어도 차량의 발진이 부드럽고 운전의 정확성을 가져온다. 수동식변속기의 경우는 차량발진조작에 숙련을 요구한다. 경사지의 등판 발진시는 더욱 더 요구되며 이 때 연료 소모량도 많다. 토오크컨버터를 채용하고 있는 자동변속기는 변속레버를 전진이나 후진으로 하였을 때 초기 응답성을 좋도록 하기 위해서 항상 일정한 토오크를 최종 구동측에 전달하고 있다. 이로 인해 항상 브레이크를 사용하여야 한다. 그럼에도 불구하고 일정 이상의 경사지에서 등판 발진시 브레이크에서 악셀레이터페달로 발을 옮기는 순간 차량이 후퇴하는 현상이 있다. 그러나 본 무단변속기의 기어드 뉴트럴 발진방식은 수동변속기나 자동변속기와 같이 크럿치 조작도 필요 없으며 경사지에서 브레이크를 사용하지 않아도 차량의 후퇴현상이 없으며 악셀레이터 페달을 밟는 것으로 차량은 곧바로 출발이 가능하여 조작이 간편하다.

셋째는 에너지절감이 혁신적이다. 동력순환 방식 또는 병렬전달 방식을 이용 최소한의 에너지로 차량 출발이 가능하며 기존의 기계적 크럿치의 슬립이나 유체컨버터의 유체 슬립시 발생되는 에너지 낭비를 효과적으로 줄일 수 있는 방법이다. 또한 무단변속구간이 광범위하여 엔진의 연비성능이 좋은 범위에서 운전이 가능하다.

Claims (5)

1. 외부로부터의 회전력에 의하여 회전하고, 다수의 기어(15)와,다수의 피스톤(25)과, 피스톤의 왕복운동을 요동회전운동으로 변환하는 다수의 요동회전체(23)를 소정의 원주상의 등 간격으로 수용하고 있는 입력축과,

   상기 입력축의 회전에 따라 각각의 요동회전체 및 피스톤이 일정한 위상차를 가지며 변위가 가변 될 수 있는 수단으로 입력축과는 유니버셜조인트 형식으로 연결되어 입력축과 같은 속도로 회전하는 경사회전체(29)와, 경사회전체가 경사각α를 유지하면서 회전이 자유롭도록 지지하는 홀더(31)와, 경사회전체의 소정의 원주상의 위치와 피스톤을 연결하는 연결봉과,

   상기 각각의 요동회전체로부터 일정방향의 회전력을 추출하는 수단으로 다수의 기어(15)와 항상 물려있는 제1출력측기어(13)와, 입력축에 수용되어 있고 요동회전체의 회전력을 단속하는 다수의 도그크럿치 및 크럿치단속레버와, 크럿치단속레버의 팁을 안내하는 가이드링(19)과,

   상기 추출된 출력을 안정시키는 수단으로 제1출력측기어(13)와 캐리어(7) 사이에 부가된 단성체와,

   2차적인 변속수단 또는 동력순환수단 또는 동력의 병렬전달수단으로서 입력축상의 선기어, 유성기어(9), 캐리어, 제2출력측기어의 링기어가 이루는 유성기어유닛트의 기어열과,

   출력측의 속도를 감지하고 운전자의 의지를 감응하여 엔진과 연동으로 작동되어 변속비를 자동으로 제어하는 수단으로 시소레버시스템과, 풀라이웨이트에 의한 힘과 로드어셈블상의 스프링의 압축력이 균형을 이루어 상기의 경사각α를 결정하는 카운터레버링크와, 커운터레버링크와 홀더암을 연결하는 로드어셈블을 구비한 것을 특징으로 하는 무단변속기.
2. 제1항에 있어서 도넛형으로 구성된 경사회전체(329)와 홀더(331)를 개설하여 입력축(403,503)이 관통하도록 개설하고 제2출력측기어에 스플라인(405c)축을 설치하고 입력축(403,503)과 출력축(405)이 동일축상에 있는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서 각각의 요동회전체로부터 일정방향의 회전력을 추출하는 수단으로 유압크럿치가 개설된 각각의 기어(715)와, 유압크럿치의 작동은 외부로부터의 유체압력이 오일 써어킷트링(719)의 P포트(pump port) 와 T포트(tank port)를 통하고 입력축(703)에 형성된 유로(703h)를 통하며 입력축의 회전에 의하여 주기적으로 크럿치가 계합하여 회전력을 추출하는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서 피스톤의 마찰저항을 최소로 하기 위하여 베어링(640,642)을 구비한 것을 특징으로 하는 무단변속기
5. 제1항 또는 제2항에 있어서 제1출력측기어(213)를 개설한 것을 특징으로 하는 무단변속기