KR20020062067A

KR20020062067A - 높은 변속효율과 내구성을 갖는 무단 변속장치

Info

Publication number: KR20020062067A
Application number: KR1020010003292A
Authority: KR
Inventors: 신혁철
Original assignee: 신혁철
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2002-07-25
Also published as: WO2002057650A3; AU2002225500A1; WO2002057650A2

Abstract

본 발명은 차량의 바퀴에 걸리는 부하에 따라 토크 컨버터의 펌프와 터빈의 회전속도의 변화량에 따라 캐리어 입력-링기어 출력 방식의 변속 시스템에서 유성기어의 공전량을 제어함에 의해 연속적인 변속이 이루어지며 변속효율과 내구성이 우수하고 기어비 설정폭이 넓은 무단 변속장치 및 그의 변속방법에 관한 것이다.

본 발명의 기관에서 제1동력이 입력될 때 출력 부하에 따라 토크를 변화시켜 제1동력전달라인을 통하여 제2동력을 발생하는 변속제어 시스템과, 제1동력전달라인에 동축으로 삽입된 제2동력전달라인을 통하여 제1회전속도로 제1동력이 인가되고 제1동력전달라인을 통하여 유성기어를 회전 가능하게 지지하는 캐리어로 제2회전속도로 제2동력이 인가될 때, 제1 및 제2 회전속도 차이가 발생하는 경우 제2회전속도에 대응한 유성기어의 공전량을 회전속도 차이에 비례한 유성기어의 자전량으로 감속시켜 유성기어를 지지하는 캐리어로 변속출력을 발생하는 캐리어 입력-링기어 출력 방식 변속 시스템과, 토크 컨버터와 변속 시스템 사이의 제2동력전달라인에 설치되어 무단 변속장치를 전진, 후진 및 중립 모드 중 하나로 설정하기 위한 모드선택 시스템으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

높은 변속효율과 내구성을 갖는 무단 변속장치{Continuously Variable Transmission Having High Transmission Efficiency and Durability}

본 발명은 무단 변속장치 및 그 변속방법에 관한 것으로, 특히 차량의 바퀴에 걸리는 부하에 따라 토크 컨버터의 펌프와 터빈의 회전속도의 변화량에 따라 캐리어 입력-링기어 출력 방식의 변속 시스템에서 유성기어의 공전량을 제어함에 의해 연속적인 변속이 이루어지며 정숙성과 변속효율 및 내구성이 우수하고 기어비 설정폭이 넓은 무단 변속장치 및 그의 변속방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 구동력은 차량의 무게나 도로의 상황 및 주행속도 등에 따라 크게 변화하므로 이에 대응하고자 자동차에는 엔진의 구동력을 상황에 맞추어 적절하게 변화시키는 변속장치를 설치하여 사용하여 왔다.

이와 같은 자동차의 변속장치는 엔진과 구동축의 사이에 설치되어 엔진의 구동력을 구동륜에 전달하는 기능을 갖는 것으로 운전자의 의지대로 직접 변속단을 선택하는 수동 변속장치와, 자동차의 주행조건에 따라 자동적으로 변속이 이루어지는 자동변속장치와, 각 변속단 사이에 특정한 변속 영역이 없이 무단으로 연속적인 변속이 이루어지는 무단 변속장치로 나누어진다.

수동변속장치는 구조가 간단하고 내구성의 뛰어나며 변속효율이 높고 전달용량이 큰 장점이 있으나, 운전중 차속에 따라 계속적으로 변화하는 변속단을 운전자가 직접 조작해야 하며 소음/진동이 크다는 문제가 있다. 따라서, 운전에 익숙하지 못한 운전자의 경우에는 변속조작에 미숙하여 각종 사고를 유발시키는 가장 큰 문제점이 있었으며 숙련된 운전자라고 하여도 장시간 운전시에는 피로감을 빨리 느끼게 되었다.

한편 자동 변속장치는 유성기어장치를 제어하는 다판 클러치와 밴드 브레이크로 유성기어장치(선기어, 캐리어, 링기어)중 한 요소를 고정시키면, 동력의 입력요소와 출력요소 간에 일정한 기어비를 얻을 수 있고, 또 이들 가운데 두 요소를 서로간에 고정시키면 일체가 되어 회전하며, 어느 것도 고정시키지 않으면 동력이전달되지 않는 중립상태로 설정된다.

따라서, 자동 변속장치는 수동식 클러치 조작기구가 생략되어 가속 페달과 브레이크 페달만으로 기어의 이탈 없이 자동변속을 할 수는 있으나, 다판 클러치와 밴드 브레이크로 유성기어장치를 고정 제어하기 위한 유압 및 전자 제어 구조가 매우 복잡하여 내구성이 떨어지고, 특히 제조비용이 높으며 변속 효율이 낮은 문제점이 있었다. 또한 자동 변속장치는 속도가 업시프트 또는 다운 시프트될 때 각 변속단별 변속비의 차이에 따라 변속 충격이 존재한다.

더욱이, 종래의 수동 및 자동 변속장치는 일정한 기어비로 고정되어 작동하므로 최적의 출력과 연비를 사용하기 어려운 단점이 있어 변속기를 다단화하고 있으나, 기기의 중량과 원가가 증대되어 한계가 있다.

또한 일반적으로 무단 변속장치는 자동변속장치의 단점인 변속충격을 제거함과 동시에 원가절감과 연비의 개선을 주된 목적으로 개발된 것이다.

종래에 개발된 무단 변속방식으로는 입력축과 출력축에 장착되는 풀리의 직경변위를 이용하는 벨트/풀리식 방식이 주로 사용되고 있으나, 저속 및 고속에서 연비가 나쁘고 이에 따른 배출가스 발생량도 높고, 동력전달용 벨트의 사용에 따른 내구성 저하, 소음/진동 발생 및 슬립현상으로 인하여 큰 토크 전달이 요구되는 대형차에는 적용이 어려운 문제점이 있었다.

또한, 트로이달 방식의 무단 변속장치는 변속효율은 우수하나 내구성이 취약하고 구조가 복잡하며 제조비용이 높다.

한편, 한국특허공고 제97-8224호에 개시된 무단 변속장치는 토크 컨버터에서변환된 토크의 제1출력과 엔진의 제2출력을 단순 유성기어장치의 2입력으로 사용하고, 유성 캐리어를 출력으로 사용한 구조에 의해 제1 및 제2 출력의 회전수 차이에 따라 차속이 비례적으로 가감될 수 있게 하였다.

그러나, 상기 선행특허는 엔진의 동력을 비대칭적으로 분리된 주축과 부축의 2개의 동력전달축을 사용하여 동력의 전달과 변속이 이루어지므로 변속장치 전체의 구조가 커지고 복잡하게 되며, 이에 따라 동력 전달/변속 효율과 내구성이 떨어지는 문제가 있다.

한편, 본 출원인은 상기 기어방식의 무단 변속장치의 장단점을 분석하고 장점은 살리면서 단점을 제거하기 위하여 한국특허공개 제98-87621호에 무단 변속장치를 제안하였다.

상기 무단 자동변속장치는 선기어 입력-고정바 출력 방식으로서, 상기 선행기술은 토크 컨버터의 펌프와 터빈의 회전속도의 차에 의해서 유성기어의 공전량이 제어되어 차량의 주행상태에 따라 변속비를 제어할 수 있다. 그러나, 이 기술은 단지 선기어 입력-고정바 출력 방식으로 고정바와 일체로된 출력기어로 변속출력을 발생하므로 전진 주행에만 사용 가능한 원론적인 기술만을 제시하였고, 무단 변속장치로서 기능을 갖추는 데 필수적인 전진, 후진 및 중립 모드 선택을 위한 구성에 대하여는 제안이 이루어지지 못하였다.

그리고 자동차용 변속기는 광범위한 변속 폭이 요구되고 있으나 상기의 선행기술은 기어비로 변속폭의 확장은 가능하나 이런 경우 웜기어의 회전속도가 증가하여, 마찰계수가 존재하는 웜기어는 불리한 면을 갖는다. 또한 상기 선행기술은 고정바를 사용하여 변속부 전체를 지지하고 있으므로 내구성이 다소 떨어지는 문제를 안고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 기본목적은 변속제어 시스템과 캐리어 입력-링기어 출력 방식의 변속 시스템으로 이루어지는 무단 변속장치에 주행모드를 선택하는 모드선택 시스템을 매우 간단한 구조로 구비하여 완전하게 전진, 후진 및 중립 모드의 선택이 효율적으로 이루어질 수 있는 무단 변속장치 및 그의 변속방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 차량의 주행상태에 따라 발생되는 토크 컨버터의 펌프와 터빈의 회전속도 차이에 기초하여 캐리어 입력-링기어 출력 방식의 변속 시스템에서 웜기어로 유성기어의 공전량을 제어함에 의해 연속적으로 변속비를 제어할 수 있는 변속 시스템을 매우 간단한 구조로서 실현시켜 가격 경쟁력과 생산성이 우수한 무단 변속장치 및 그의 변속방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 변속 시스템이 캐리어 입력-링기어 출력 방식으로 장치의 구조가 대칭구조를 이루고 있고, 변속 시스템에 대한 입력이 캐리어로 직결되므로 내구성이 높고 소음이 낮으며, 기어가 치합된 상태에서 연속적으로 기어비 변속이 이루어질 수 있어 정숙성과 내구성 및 변속효율이 우수한 기어결합 방식의 무단 변속장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 유성기어를 공전시키기 위하여 기관의 동력을 토크 컨버터를 통하여 토크 변환하여 캐리어로 입력시키는 메인 동력전달라인과, 출력베벨기어와 웜기어를 통하여 유성기어와 결합된 웜휠을 유성기어의 공전방향과 반대방향으로 자전시키기 위하여 기관의 동력을 입력 베벨기어로 입력시키는 동력전달 제어라인으로 이루어지는 2라인 동력전달에 의해 유성기어의 공전량과 자전량이 제어되어 변속이 이루어지는 새로운 무단 자동 변속방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 유성기어의 공전량을 링기어를 통하여 출력함에 의해 변속비 폭이 양호한 무단 변속장치 및 그의 변속방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 변속제어를 위해 토크 변환이 이루어지는 변속제어 시스템과, 변환된 토크에 따라 변속이 이루어지는 변속 시스템 및 주행모드를 선택하는 모드선택 시스템이 최소한의 전자적 제어를 필요로 하여 개발기간이 단축될 수 있고, 보수유지가 쉽게 이루어질 수 있는 무단 변속장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 무단 변속방법을 설명하기 위한 무단 변속장치를 나타낸 개략도,

도 2는 도 1의 A-A선을 따라 취한 실제의 변속 시스템에 대한 단면도,

도 3은 도 2에서 링기어를 제거한 상태의 변속 시스템을 보여주는 사시도,

도 4는 도 3의 분해 사시도,

도 5은 변속제어 시스템과 변속 시스템 사이에 모드선택 시스템이 결합된 본 발명의 제1실시예에 따른 무단 변속장치를 나타낸 개략도,

도 6 내지 도 9는 변속 시스템의 후단에 모드선택 시스템이 결합된 본 발명의 제2 내지 제5 실시예에 따른 무단 변속장치를 나타낸 개략도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 변속제어 시스템102 : 펌프하우징

104 : 펌프임펠러106 : 터빈

108 : 스테이터110 : 조정축

112 : 고정축114 : 일방향클러치

116 : 록-업 클러치300 : 변속시스템

302 : 입력축110a,302a,314a,316a ; 스플라인

304 : 입력베벨기어306 : 출력베벨기어

308 : 웜기어지지축310, 310' : 웜기어

312 : 캐리어312a ; 캐리어 커버

312b ; 캐리어 몸체314, 314' : 웜휠

316, 316' : 유성기어100a ; 토크 컨버터

320 : 링기어322 : 제1아이들베벨기어

324 : 제2아이들베벨기어326 : 지지축

330 : 출력축

600, 610, 620, 630, 640 : 모드선택 시스템

601 : 출력선기어602 : 출력싱글형 유성기어

603 : 출력링기어604-604e : 밴드브레이크

605-605e : 다판클러치606a,606b : 출력더블형 유성기어

607-607c : 출력더블형 유성기어 캐리어

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기관에서 발생된 제1동력이 입력될 때 출력에 걸리는 부하에 따라 회전력과 회전속도를 변화시켜 제1동력전달라인을 통하여 제2동력을 발생하는 변속제어 시스템과, 상기 제1동력전달라인에 동축으로 삽입된 제2동력전달라인을 통하여 제1회전속도로 제1동력이 인가되고 상기 제1동력전달라인을 통하여 유성기어를 회전 가능하게 지지하는 캐리어로 제2회전속도로 제2동력이 인가될 때, 제1 및 제2 회전속도 사이에 차이가 발생하는 경우 제2회전속도에 대응하여 발생되는 유성기어의 공전량을 상기 회전속도 차이에 비례한 유성기어의 자전량으로 감속시켜 유성기어를 지지하는 캐리어로 변속출력을 발생하는 캐리어 입력-링기어 출력 방식 변속 시스템과, 상기 토크 컨버터와 변속 시스템사이의 제2동력전달라인에 설치되어 무단 변속장치를 전진, 후진 및 중립 모드 중 하나로 설정하기 위한 모드선택 시스템으로 구성되며, 상기 변속제어 시스템과 변속 시스템 사이에는 변속 시스템의 출력에 작용하는 부하와 출력에 전달되는 회전력이 평형을 이룰 때까지 토크 변환과 기어 변속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 무단 변속장치를 제공한다.

상기 변속 시스템은 상기 제1동력전달라인의 선단부에 일체로 형성되어 제1동력이 인가되는 제1베벨기어와, 상기 제1베벨기어와 직각으로 치합된 제2베벨기어와, 양단이 회전 가능하게 지지되며 상기 제2베벨기어가 중간부분에 일체로 형성된 웜기어지지축과, 각각 상기 웜기어지지축의 양단부에 일체로 형성되며 서로 반대방향의 나선이 형성되어 상기 제1동력과 동일한 방향으로 회전되는 제1 및 제2 웜기어와, 커버에 상기 제2동력전달라인의 선단부가 연결되어 제2동력이 전달되고 커버와 결합되는 컵형 캐리어 몸체의 대향한 양측벽에 상기 웜기어지지축의 양단부가 회전 가능하게 지지되는 캐리어와, 각각 상기 캐리어의 바닥면에 회전 가능하게 설치되며 제1 및 제2 웜기어에 각각 대각으로 치합되어 상기 제1동력과 반대방향으로 회전되는 제1 및 제2 웜휠과, 각각 상기 제1 및 제2 웜휠의 내주부에 결합되어 웜휠과 일체로 회전되며, 각각 외측이 캐리어 몸체의 양측벽에 절개된 한쌍의 창을 통하여 외부로 일부가 돌출된 제1 및 제2 유성기어와, 내주부가 상기 제1 및 제2 유성기어의 외측에 대각으로 치합된 링형상의 링기어와, 상기 링기어에 일체로 형성되어 변속된 출력이 얻어지는 출력축으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 상기 제1 및 제2 회전속도가 동일하게 되는 고속 회전시에 상기 펌프임펠러 하우징과 제1동력전달라인 사이에 설치되어 펌프임펠러 하우징과 제1동력전달라인을 일체화시기 위한 록-업 클러치를 더 포함하며, 이 경우 터빈의 회전속도와 동일한 속도로 변속장치 출력이 발생된다.

상기 변속 시스템은 상기 제2회전속도가 제1회전속도보다 작은 경우 회전속도 차이에 비례하여 변속출력의 회전속도를 증가시키고 변속출력의 회전력을 감소시키도록 연속적으로 기어 변속비가 변경된다.

또한, 상기 변속 시스템은 상기 제2동력전달라인을 통하여 캐리어로 제2동력을 전달하여 제1 및 제2 유성기어를 공전시키기 위한 메인 동력전달라인과, 상기 제1동력전달라인을 통하여 제1베벨기어로 제1동력을 전달하여 제2베벨기어, 웜기어지지축, 제1 및 제2 웜기어, 제1 및 제2 웜휠을 통하여 웜휠과 스플라인 결합된 제1 및 제2 유성기어를 유성기어의 공전방향과 반대방향으로 자전시키기 위한 동력전달 제어라인으로 구성되며, 상기 캐리어를 통하여 입력된 제2동력이 제1 및 제2 유성기어의 공전량과 자전량을 제어함에 따라 연속적으로 기어 변속이 이루어진 후 링기어를 통하여 변속된 출력이 발생된다.

더욱이, 상기 기관의 회전속도와 회전력이 증가하는 것에 따라 펌프임펠러와 터빈의 회전속도 차이는 더욱더 증가하고, 터빈에 전달되는 회전력이 증가되어, 터빈에 전달되는 회전력이 터빈에 작용하는 부하보다 커지게 될 때 펌프임펠러로부터 터빈에 전달되는 회전력이 터빈에 작용하는 부하와 평형을 이룰 때까지 터빈의 회전속도가 증가한다.

터빈의 회전속도 증가로 제1베벨기어와 선기어의 회전속도 차이가 연속적으로 감소하면 제2베벨기어와, 제1 및 제2 웜기어와, 제1 및 제2 웜휠을 통하여 제1 및 제2 유성기어의 공전방향과 반대방향의 자전 회전속도도 순차적으로 감속되어 기어비가 저단에서 고단으로 연속적으로 변화한다.

또한, 상기 변속 시스템의 출력에 작용하는 부하가 증가하게 되면 터빈의 회전속도는 감속되고 펌프임펠러에서 터빈에 전달되는 회전력은 증가하여, 펌프임펠러와 터빈 사이의 회전속도 차이가 증가하여 제1 및 제2 웜기어를 제1동력과 동일한 방향으로 증속 회전시키며, 상기 제1 및 제2 유성기어는 제1동력과 반대방향으로 자전 증속하여 기어비를 고단에서 저단으로 연속 변화시킨다.

상기 모드선택 시스템은 상기 토크 컨버터와 변속 시스템 사이의 제2동력전달라인에 설치되어 모드선택에 따라 선택적으로 상기 제2동력전달라인을 고정시키기 위한 브레이크수단과, 상기 제2동력전달라인에 삽입되어 모드선택에 따라 선택적으로 동력이 전달되는 것을 차단하기 위한 클러치수단으로 구성되며, 상기 모드선택 시스템에서 전진모드일 때 브레이크수단은 오프(OFF)상태로 설정되고 클러치수단은 온(ON)상태로 설정되며, 후진모드일 때 브레이크수단은 온(ON)상태로 설정되고 클러치수단은 오프(OFF)상태로 설정되며, 중립모드일 때 브레이크수단과 클러치수단은 모두 오프(OFF)상태로 설정되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 기관에서 발생된 제1동력이 입력될 때 출력에 걸리는 부하에 따라 회전력과 회전속도를 변화시켜 제1동력전달라인을 통하여 제2동력을 발생하는 변속제어 시스템과, 상기 제1동력전달라인에 동축으로 삽입된 제2동력전달라인을 통하여 제1회전속도로 제1동력이 인가되고 상기 제1동력전달라인을 통하여 유성기어를 회전 가능하게 지지하는 캐리어로 제2회전속도로 제2동력이 인가될 때, 제1 및 제2 회전속도 사이에 차이가 발생하는 경우 제2회전속도에 대응하여 발생되는 유성기어의 공전량을 상기 회전속도 차이에 비례한 유성기어의 자전량으로 감속시켜 유성기어를 지지하는 캐리어로 변속출력을 발생하는 캐리어 입력-링기어 출력 방식 변속 시스템과, 상기 변속 시스템의 후단에 설치되어 무단 변속장치를 전진, 후진 및 중립 모드 중 하나로 설정하기 위한 모드선택 시스템으로 구성되며, 상기 출력에 작용하는 부하와 출력에 전달되는 회전력이 평형을 이룰 때까지 토크 변환과 기어 변속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 무단 변속장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명은 변속제어 시스템과 캐리어 입력-링기어 출력 방식의 변속 시스템을 구비하고 기관의 동력을 출력에 걸리는 부하에 따라 무단 변속된 출력을 발생하는 무단 변속장치의 무단 변속방법에 있어서, 상기 기관에서 발생된 제1동력이 상기 변속제어 시스템에 입력될 때 출력에 걸리는 부하에 따라 회전력과 회전속도를 변화시켜 제1동력전달라인을 통하여 제2동력을 발생하는 단계와, 상기 제1동력전달라인에 동축으로 삽입된 제2동력전달라인을 통하여 제1동력과 상기 변속제어 시스템으로부터 제1동력전달라인을 통하여 제2동력을 상기 변속 시스템의 제1베벨기어와 캐리어로 전달하는 단계와, 상기 제1동력의 제1회전속도와 제2동력의 제2회전속도 사이에 회전속도 차이가 발생하는 경우 제2회전속도에 대응하여 캐리어에 지지된 제1 및 제2 유성기어의 공전량에 따라 발생되는 변속출력에 상기 회전속도 차이에 비례하여 상기 변속출력의 공전속도를 감속시켜 유성기어와 치합된 링기어로부터 변속출력을 발생하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 무단 변속방법을 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 기관에서 발생된 제1동력이 토크 컨버터의 펌프임펠러에 입력될 때 터빈에 걸리는 부하에 따라 터빈으로 전달하는 회전력과 회전속도를 변화시켜 제1동력전달라인을 통하여 제2동력을 발생하는 단계와, 상기 제1동력전달라인에 동축으로 삽입된 제2동력전달라인을 통하여 제1동력과 상기 토크 변환기로부터 제1동력전달라인을 통하여 제2동력을 변속 시스템으로 전달하는 단계와, 상기 제2동력전달라인을 통하여 변속 시스템의 캐리어로 제2동력을 전달하여 제1 및 제2 유성기어를 공전시키는 단계와, 상기 제2동력전달라인을 통하여 제1베벨기어로 제1동력을 전달하여 제2베벨기어, 웜기어지지축, 제1 및 제2 웜기어, 제1 및 제2 웜휠을 통하여 제1 및 제2 유성기어를 공전방향과 반대방향으로 자전시키는 단계와, 상기 제1 및 제2 유성기어에 인가되는 공전량에서 자전량을 감속시켜 변속된 출력을 링기어를 통하여 발생하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 무단 변속방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 상기 토크 컨버터와 변속 시스템 사이에는 변속 시스템의 출력에 작용하는 부하와 출력에 전달되는 회전력이 평형을 이룰 때까지 토크 변환과 기어 변속이 이루어지며, 상기 평형을 이루기 위한 변속 시스템 출력의 회전력은 상기 토크 컨버터의 증가된 회전력에 변속 시스템의 증가된 회전력을 곱한 값으로 결정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 제1 및 제2 회전속도가 동일하게 되는 고속 회전시에상기 펌프임펠러 하우징과 제1동력전달라인 사이에 설치되어 펌프임펠러 하우징과 제1동력전달라인을 일체화시기 위한 록-업 클러치를 더 포함하며, 이 경우 터빈의 회전속도와 동일한 속도로 변속장치 출력이 발생되어 효율의 개선을 도모할 수 있다.

상기 변속 시스템은 상기 제1동력전달라인의 선단부에 일체로 형성된 제1베벨기어와, 상기 제1베벨기어와 직각으로 치합된 제2베벨기어와, 양단이 회전 가능하게 지지되며 상기 제2베벨기어가 중간부분에 일체로 형성된 웜기어지지축과, 각각 상기 웜기어지지축의 양단부에 일체로 형성되며 서로 반대방향의 나선이 형성되어 상기 제1동력과 동일한 방향으로 회전되는 제1 및 제2 웜기어와, 커버에 상기 제2동력전달라인의 선단부가 연결되고 커버와 결합되는 컵형 캐리어 몸체의 대향한 양측벽에 상기 웜기어지지축의 양단부가 회전 가능하게 지지되는 캐리어와, 각각 상기 캐리어의 바닥면에 회전 가능하게 설치되며 제1 및 제2 웜기어에 각각 대각으로 치합되어 상기 제1동력과 반대방향으로 회전되는 제1 및 제2 웜휠과, 각각 상기 제1 및 제2 웜휠의 내주부에 스플라인 결합에 의해 웜휠과 일체로 회전되며, 각각 외측이 캐리어 몸체의 양측벽에 절개된 한쌍의 창을 통하여 외부로 일부가 돌출된 제1 및 제2 유성기어와, 내주부가 상기 제1 및 제2 유성기어의 외측에 대각으로 치합된 링형상의 링기어와, 상기 링기어에 일체로 형성되어 변속된 출력이 얻어지는출력축으로 구성된다.

이 경우, 상기 변속 시스템은 상기 제2동력전달라인을 통하여 캐리어로 제2동력을 전달하여 제1 및 제2 유성기어를 공전시키기 위한 메인 동력전달라인과, 상기 제1동력전달라인을 통하여 제1베벨기어로 제1동력을 전달하여 제2베벨기어, 웜기어지지축, 제1 및 제2 웜기어, 제1 및 제2 웜휠을 통하여 웜휠과 스플라인 결합된 제1 및 제2 유성기어를 유성기어의 공전방향과 반대방향으로 자전시키기 위한 동력전달 제어라인으로 구성되며, 상기 캐리어를 통하여 입력된 제2동력이 제1 및 제2 유성기어의 공전량과 자전량을 제어함에 따라 연속적으로 기어 변속이 이루어진 후 링기어를 통하여 변속된 출력이 발생된다.

본 발명에서는 상기 기관의 회전속도와 회전력이 증가하는 것에 따라 펌프임펠러와 터빈의 회전속도 차이는 더욱더 증가하고, 터빈에 전달되는 회전력이 증가되어, 터빈에 전달되는 회전력이 터빈에 작용하는 부하보다 커지게 될 때 펌프임펠러로부터 터빈에 전달되는 회전력이 터빈에 작용하는 부하와 평형을 이룰 때까지 터빈의 회전속도가 증가한다.

그후 터빈의 회전속도 증가로 제1베벨기어와 선기어의 회전속도 차이가 연속적으로 감소하면 제2베벨기어와, 제1 및 제2 웜기어와, 제1 및 제2 웜휠을 통하여 제1 및 제2 유성기어의 공전방향과 반대방향의 자전 회전속도도 순차적으로 감속되어 기어비가 저단에서 고단으로 연속적으로 변화된다.

본 발명에 있어서는 상기 토크 컨버터와 변속 시스템 사이 또는 상기 변속 시스템의 후단에 설치되어 무단 변속장치를 전진, 후진 및 중립 모드 중 하나로 설정하기 위한 모드선택 시스템을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 모드선택 시스템은 예를들어, 상기 토크 컨버터와 변속 시스템 사이의 제2동력전달라인에 설치되어 모드선택에 따라 선택적으로 상기 제2동력전달라인을 고정시키기 위한 브레이크수단과, 상기 제2동력전달라인에 삽입되어 모드선택에 따라 선택적으로 동력이 전달되는 것을 차단하기 위한 클러치수단으로 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 기관에서 발생된 제1동력이 입력될 때 출력에 걸리는 부하에 따라 회전력과 회전속도를 변화시켜 제1동력전달라인을 통하여 제2동력을 발생하는 변속제어 시스템과, 상기 제1동력전달라인에 동축으로 삽입된 제2동력전달라인을 통하여 제1회전속도로 제1동력이 인가되고 상기 제1동력전달라인을 통하여 유성기어를 회전 가능하게 지지하는 캐리어로 제2회전속도로 제2동력이 인가될 때, 제1 및 제2 회전속도 사이에 차이가 발생하는 경우 제2회전속도에 대응하여 발생되는 유성기어의 공전량을 상기 회전속도 차이에 비례한 유성기어의 자전량으로 감속시켜 링기어로 변속출력을 발생하는 캐리어 입력-링기어 출력 방식 변속 시스템과, 상기 토크 컨버터와 변속 시스템 사이의 제2동력전달라인에 설치되어 무단 변속장치를 전진, 후진 및 중립 모드 중 하나로 설정하기 위한 모드선택 시스템으로 구성되며, 상기 변속제어 시스템과 변속 시스템 사이에는 변속 시스템의 출력에 작용하는 부하와 출력에 전달되는 회전력이 평형을 이룰 때까지 토크 변환과 기어 변속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 토크-스플릿 방식 무단 변속장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명은 변속제어 시스템과 캐리어 입력-링기어 출력 방식의 변속 시스템을 구비하고 기관의 동력을 출력에 걸리는 부하에 따라 무단 변속된 출력을 발생하는 무단 변속장치의 무단 변속방법에 있어서, 상기 기관에서 발생된 제1동력이 상기 변속제어 시스템에 입력될 때 출력에 걸리는 부하에 따라 회전력과 회전속도를 변화시켜 제1동력전달라인을 통하여 제2동력을 발생하는 단계와, 상기 제1동력전달라인에 동축으로 삽입된 제2동력전달라인을 통하여 제1동력과 상기 변속제어 시스템으로부터 제1동력전달라인을 통하여 제2동력을 상기 변속 시스템의 제1베벨기어와 캐리어로 전달하는 단계와, 상기 제1동력의 제1회전속도와 제2동력의 제2회전속도 사이에 회전속도 차이가 발생하는 경우 제2회전속도에 대응하여 캐리어에 지지된 제1 및 제2 유성기어의 공전량에 따라 발생되는 변속출력에 상기 회전속도 차이에 비례하여 상기 변속출력의 공전속도를 감속시켜 유성기어와 치합된 링기어로부터 변속출력을 발생하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 토크-스플릿 방식 무단 변속방법을 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 기관에서 발생된 제1동력이 토크 컨버터의 펌프임펠러에 입력될 때 터빈에 걸리는 부하에 따라 터빈으로 전달하는회전력과 회전속도를 변화시켜 제1동력전달라인을 통하여 제2동력을 발생하는 단계와, 상기 제1동력전달라인에 동축으로 삽입된 제2동력전달라인을 통하여 제1동력과 상기 토크 변환기로부터 제1동력전달라인을 통하여 제2동력을 변속 시스템으로 전달하는 단계와, 상기 제2동력전달라인을 통하여 변속 시스템의 캐리어로 제2동력을 전달하여 제1 및 제2 유성기어를 공전시키는 단계와, 상기 제2동력전달라인을 통하여 제1베벨기어로 제1동력을 전달하여 제2베벨기어, 웜기어지지축, 제1 및 제2 웜기어, 제1 및 제2 웜휠을 통하여 제1 및 제2 유성기어를 공전방향과 반대방향으로 자전시키는 단계와, 상기 제1 및 제2 유성기어에 인가되는 공전량에서 자전량을 감속시켜 변속된 출력을 링기어를 통하여 발생하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 무단 변속방법을 제공한다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 변속제어 시스템과 캐리어 입력-링기어 출력 방식의 변속 시스템으로 이루어지는 무단 변속장치에 주행모드를 결정하는 모드결정 시스템을 매우 간단한 구조로 구비하여 전진, 후진 및 중립 모드의 선택이 효율적으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명은 캐리어 입력-링기어 출력 방식으로 차량의 주행상태에 따라 발생되는 토크 컨버터의 펌프와 터빈의 회전속도 차이에 기초하여 웜기어로 유성기어의 공전량을 제어함에 의해 연속적으로 변속비를 제어할 수 있는 변속 시스템을 매우 간단한 구조로서 실현시켜 가격 경쟁력이 우수하며, 장치의 구조가 대칭구조를 이루고 있고 기어가 치합된 상태에서 연속적으로 기어비 변속이 이루어질 수 있어 정숙성과 내구성 및 변속효율이 우수하다.

본 발명은 유성기어의 공전량을 링기어를 통하여 출력함에 의해 기어비 설정폭이 넓고, 각 시스템이 최소한의 전자적 제어를 필요로 하여 개발기간이 단축될 수 있으며, 보수유지가 쉽게 이루어질 수 있다.

(실시예)

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 변속제어 시스템과, 변속제어 시스템에 연결 구성하여 이루어지는 무단 변속장치에 대하여 설명한다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 무단 변속방법을 설명하기 위한 무단 변속장치를 나타낸 개략도, 도 2는 도 1의 A-A선을 따라 취한 실제의 변속 시스템에 대한 단면도, 도 3은 도 2에서 링기어를 제거한 상태의 변속 시스템을 보여주는 사시도, 도 4는 도 3의 분해 사시도이다.

본 발명의 무단 변속장치는 크게 변속제어 시스템(100)과, 변속 시스템(300)과, 모드선택 시스템으로 구성된다.

우선 도 1 내지 도 4를 참고하여 변속제어 시스템(100)과 변속 시스템(300)의 연결 구성에 대하여 설명한다.

상기 변속제어 시스템(100)은 일반적으로 자동변속기 등에 토크 변환을 위해 사용되는 토크 컨버터를 응용한 것으로, 통상의 토크 컨버터는 기관에서 발생된 동력이 토크 컨버터를 경유해서 변속 시스템으로 전달되는 방식으로 이용된다.

그러나, 본 발명의 변속제어 시스템(100)에서는 동력전달이 이루어지므로 기관에서 발생된 제1동력이 바로 변속 시스템(300)으로 전달되는 제1라인, 즉 입력축(302)과 변속제어 시스템(100)의 토크 컨버터(100a)를 경유해서 토오크 변환된 제2동력을 변속 시스템(300)으로 전달되는 제2라인, 즉 조정축(110)으로 구성된다.

즉, 변속제어 시스템(100)으로 사용되는 토크 컨버터(100a)는 도 1에 도시된 바와같이 기관의 제1동력이 입력되는 입력축(302)이 펌프임펠러(104)와 일체로 형성된 펌프 하우징(102)에 스플라인 결합으로 일체로 형성된다. 상기 펌프임펠러(104)의 마주보는 위치에는 터빈(106)이 설치되고 펌프임펠러(104)와 터빈(106)의 사이에는 스테이터(108)가 위치되어 있다.

상기 스테이터(108)의 내측에는 중공의 고정축(112)을 설치하고 상기 고정축(112)과 스테이터(108) 사이에는 스테이터(108)의 역회전을 방지하고 일방향으로만 회전할 수 있도록 일방향 클러치(114)를 설치한다.

또한 상기 중공으로 된 고정축(112)은 동축적으로 중공으로 된 조정축(110)에 삽입 설치되어 하우징에 고정되고, 상기 조정축(110) 내부에는 동축적으로 입력축(302)이 회전 가능하게 설치된다. 상기 조정축(110)의 일단은 터빈(106)과 스플라인 결합에 의해 일체로 형성되고, 타단은 변속 시스템(300)의 캐리어(312), 구체적으로는 캐리어 커버(312a)와 일체로 형성되며, 상기 펌프 하우징(102)과 조정축(110) 사이에는 고속 회전시에 펌프 하우징(102)과 조정축(110)을 일체화시켜서 효율성을 높이기 위한 록-업 클러치(116)가 설치되어 있다.

한편, 본 발명의 변속 시스템(300)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와같이 기관의 제1동력이 입력되는 입력축(302)의 중간에는 펌프 하우징(102)과 일체로 결합하기 위한 스플라인(302a)이 외주부에 형성되고, 입력축(302)의 선단부에 일체로 입력베벨기어(304)가 일체로 형성되어 있다.

또한 상기 입력축(302)의 외주에 결합되어 토크 컨버터(100a)의 토크 변환된 제2동력을 전달하는 조정축(110)의 후단부는 터빈(106)과 스플라인 결합되는 스플라인(110a)이 형성되고, 그의 선단부는 디스크형 캐리어 커버(312a)의 중앙에 일체로 연결되고 커버는 캐리어 몸체(312b)에 고정볼트(312c)를 사용하여 고정된다.

따라서, 캐리어 커버(312a)와 캐리어 몸체(312b)는 후술하는 변속 시스템(300)을 이루는 각종 기어들을 그 내부에 안정되게 지지하는 하우징 역할을 하여 장치의 내구성과 신뢰성을 크게 향상시키며, 내부에서 발생된 소음이 외부로 유출되는 것을 최대한 억제하게 된다.

상기 입력베벨기어(304)에는 입력베벨기어(304)와 직각 교차하는 출력베벨기어(306)와 치합되고, 상기 출력베벨기어(306)는 웜기어지지축(308)의 대략 중간부분에 일체로 형성되어 고정된다.

또한 웜기어지지축(308)에는 상기 출력베벨기어(306)와 마주보며 자유로이 회전 가능하도록 제1아이들베벨기어(322)가 설치되며, 제1아이들베벨기어(322)의 상측으로는 입력베벨기어(304)와 직각으로 치합된다.

더욱이, 상기 입력베벨기어(304)와 마주보는 캐리어(312)의 중심에는 제2아이들베벨기어(324)가 지지축(326)에 자유로이 회전 가능하게 설치되며, 제2아이들베벨기어(324)에는 상기 출력베벨기어(306)와 제1아이들베벨기어(322)가 치합되어 있다.

그 결과 상기 4개의 베벨기어(304,306,322,324)는 양 측면에서 볼 때 마치자동차의 차동장치와 같은 대칭형 모양으로 치합되어 회전되므로 입력베벨기어(304)를 통하여 인가된 제1동력이 단지 출력베벨기어(306)를 통하여 다른 기어로 전달될지라도 회전 밸런스를 유지할 수 있어 편향된 힘의 전달에 따른 편마모가 발생되는 것을 막을 수 있고 장기적으로는 동력전달 효율의 저하를 방지하게 된다.

상기 웜기어지지축(308)의 양쪽에는 서로 반대방향으로 나선이 형성된 한쌍의 웜기어(310, 310')가 일체로 형성되고, 웜기어지지축(308)의 양단부는 컵형으로 이루어진 캐리어 몸체(312b)의 대향하는 양측벽에 도 2 및 도 4에 도시된 바와같이 자유로이 회전 가능하게 고정 설치된다.

또한, 상기 한쌍의 웜기어(310, 310')에는 각각 대각으로 웜휠(314, 314')이 치합되고, 상기 웜휠(314, 314')의 내주부 스플라인(314a,314a')에는 유성기어(316, 316')의 외주부 스플라인(316a,316a')과 스플라인 결합에 의해 일체로 형성되어 있다. 웜휠과 일체로 회전되는 유성기어(316,316')는 웜휠(314,314')과 함께 그의 중앙 관통구멍(316b,316b')이 각각 중앙에 캐리어 몸체(312b)의 바닥으로부터 돌출된 한쌍의 지지축(314b,314b')에 회전 가능하게 결합된다.

이 경우 웜휠(314,314')과 유성기어(316, 316') 사이에는 스플라인 결합방식 이외에도 일체형으로 성형하여 제작하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명에서 채용하고 있는 다른 부분의 스플라인 결합에 대하여도 주지된 다른 방식의 결합방법이 사용될 수 있다.

상기 한쌍의 유성기어(316, 316')의 외측은 캐리어 몸체(312b)의 양측벽에절개된 창(312d,312d')을 통하여 외부로 일부가 돌출되어 링기어(320)의 내주부와 치합되며, 링기어(320)와 일체로 형성된 출력축(330)으로부터 변속된 출력이 얻어진다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 무단 변속장치의 변속동작과 그에 따른 동력전달 과정을 이하에 상세하게 설명한다.

(저속 출발상태)

먼저 차량이 저속상태인 경우를 살펴보면 변속제어 시스템(100)과 변속 시스템(300)으로 구성된 무단 변속장치에 기관의 제1동력이 서서히 입력축(302)으로 입력되면 각각 입력베벨기어(304)와 토크 컨버터(100a)의 펌프임펠러(104)에 동력이 전달되어 입력축(302)의 회전방향과 같은 방향, 예를들어 반시계 방향으로 회전한다.

먼저, 상기 펌프임펠러(104)에 전달된 제1동력은 터빈(106)에 전달되고, 터빈(106)과 일체로 형성되어 있는 조정축(110)에 의해 캐리어(312)를 입력축(302)의 회전방향과 같은 방향으로 회전시킨다.

따라서, 캐리어(312)의 지지축(314b,314b')에 지지되어 있는 제1 및 제2 유성기어(316,316')는 모두 입력축(302)의 회전방향과 동일한 방향, 즉 반시계 방향으로 공전 회전하려 한다.

이 경우 유성기어(316,316')와 일체로 구성되어 있는 한쌍의 웜휠(314,314')은 각각 웜기어(310,310')와 치합되어 있어 웜휠(314,314')이 회전하지 못하도록 고정되어 있으므로(일반적으로 웜기어는 동력의 역 방향 전달이 불가능하여 웜휠에의한 회전이 불가능함), 그 결과 변속 시스템(300) 전체가 일체가 되어 입력축(302)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전하려 한다.

그러나, 유성기어(316,316')와 치합된 링기어(320)와 일체로 형성된 출력축(330)에 차량을 출발시키기 위한 부하가 걸리게 되면, 토크 컨버터(100a)의 펌프임펠러(104)에 입력되는 회전속도보다 터빈(106)은 느리게 회전하여 토크 변환된 제2동력이 캐리어(312)에 전달된다.

한편 기관의 제1동력이 입력축(302)을 통하여 입력베벨기어(304)에 전달되면, 입력베벨기어(304)와 치합되어 변속시스템(300)의 변속비를 제어하는 기능을 하는 출력베벨기어(306)와 이와 일체로 구성된 웜기어지지축(308)에도 동력이 전달되어, 웜기어지지축(308)은 도 1 및 도 2의 상부에서 볼 때 반시계 방향으로 회전하게 된다. 그 결과 웜기어지지축(308)과 일체로 형성된 웜기어(310,310') 또한 토크 컨버터(100a)의 펌프임펠러(104)와 터빈(106) 사이의 회전속도 차이에 의해 반시계 방향으로 회전된다.

그러므로 웜기어(310, 310')와 치합되어 있고 유성기어(316, 316')와 일체로 형성된 웜휠(314,314')은 각각 시계방향으로 서서히 자전 회전되어, 그 결과 유성기어(316,316')의 외측에 치합된 링기어(320)는 캐리어(312)의 반시계 방향 공전속도에 대응하는 유성기어(316, 316')의 반시계 방향 공전속도에서 유성기어(316, 316')의 시계방향 자전속도 만큼 감속됨과 동시에 토크 변환으로 증가된 회전력으로 입력축(302)의 회전 방향(반시계 방향)으로 회전하려 한다.

그런데, 토크 컨버터(100a)의 특성상 터빈(106)에 전달되는 회전력이 증가하면 터빈(106)의 회전속도는 감속되고, 터빈(106)에서 전달되는 증가된 회전력은 변속 시스템(300)을 경유하여 출력축(330)에 전달되는데, 이때 터빈(106)에 작용되는 부하가 터빈(106)에 전달되는 회전력보다 클 경우 차량은 정지 상태가 되며, 터빈(106)에 작용되는 부하와 터빈(106)에 전달되는 회전력이 평형을 이루며, 출력축(330)을 구동시키게 된다.

이 경우 계속하여 토크 컨버터(100a)로 입력되는 기관의 제1동력(회전속도와 회전력)이 증가하거나 또는 이와 반대로 터빈(106)의 부하가 감소하게 되면 터빈(106)에 작용되는 부하보다 터빈(106)에 전달되는 회전력이 더 크게 되어 차량은 저속 출발상태가 된다.

(저속에서 고속으로 증속상태)

여기서 저단에서 고단으로 무단 변속되는 과정을 살펴보면, 즉 기관의 회전속도와 회전력이 더욱더 증가하면, 토크 컨버터(100a)에서 펌프임펠러(104)와 터빈(106)의 회전속도 차이는 더욱더 커지고, 터빈(106)에 전달되는 회전력이 증가되며, 터빈(106)에 전달되는 회전력이 터빈에 작용하는 부하보다 커지게 된다. 이 경우 펌프임펠러(104)로부터 터빈(106)에 전달되는 회전력이 터빈(106)에 작용하는 부하와 평형을 이룰 때까지 터빈(106)의 회전속도가 증가하여 가속이 이루어진다.

따라서, 펌프임펠러(104)와 터빈(106)의 회전속도 차이는 점차적으로 줄어들어, 이는 입력베벨기어(304)와 캐리어(312)의 회전속도차로 전해지고 줄어든 회전속도의 차이에 의해 출력베벨기어(306)와 일체로 구성된 웜기어(310,310')는 반시계 방향으로 감속되어 자전 회전된다.

즉, 터빈(106)의 회전속도 증가로 입력베벨기어(304)와 선기어(318)의 회전속도 차이가 연속적으로 감소하면 웜기어(310, 310') 뿐 아니라 이와 치합된 웜휠(314,314') 및 유성기어(316,316')의 시계방향 자전 회전속도도 순차적으로 감속되어 기어비가 저단에서 고단으로 연속적으로 변화된다.

이때 터빈(106)에 작용하는 부하의 크기가 터빈에 전달되는 회전력보다 작거나 같을 경우, 터빈(106)의 회전속도는 펌프임펠러(104)의 회전속도와 같아짐으로 웜기어(310, 310')가 자전 회전하지 않아 변속제어 시스템(100) 전체가 일체가 되어 반시계 방향으로 회전하여 터빈(106)의 회전력이 출력축(330)의 회전력이 된다. 이러한 상태를 고속상태라고 한다.

이 경우 바람직하게는 도시되지 않은 제어장치로부터 고속상태를 검출하여 상기 펌프 하우징(102)과 조정축(110) 사이에 설치된 록-업 클러치(116)를 작동시킴에 의해 펌프 하우징(102)과 조정축(110)을 일체화(직결)시켜서 동력 전달의 효율성을 높일 수 있다.

(고속에서 저속으로 감속상태)

예를들어, 차량이 언덕을 오르는 상황과 같이 출력축(330)에 작용하는 부하가 증가하게 되면 터빈(106)의 회전속도는 감속되고 펌프임펠러(104)에서 터빈(106)에 전달되는 회전력은 증가하여, 펌프임펠러(104)와 터빈(106)의 회전속도의 차이가 증가하여 웜기어(310, 310')를 반시계 방향으로 증속 회전시킨다.

따라서, 웜휠(314, 314')과 일체로 구성된 유성기어(316, 316')는 입력축(302)의 회전과 반대방향으로 자전 증속하여 기어비를 고단에서 저단으로 연속 변화시키며, 터빈(106)에 작용하는 부하 크기를 줄여 터빈(106)에 전달되는 회전력과 평형을 이루면서 출력축(330)을 구동시킨다.

이와 같이 본 발명에서는 출력축(330)에 작용하는 부하와 출력축(330)에 전달되는 회전력이 평형을 이루는 방향으로 변속 시스템(300)의 기어변속이 이루어지며, 상기 부하와 평형을 이루기 위한 평형 회전력은 하기 수학식 1과 같이 정해진다.

평형 회전력 = 터빈에서 증가된 회전력×변속 시스템에서 증가된 회전력

따라서, 본 발명의 무단 변속장치는 저속시 큰 회전력으로 출력축을 구동시키게 되어 가속성 및 효율이 향상된다.

상기와 같이 본 발명에서는 기관의 제1동력이 입력될 때 토크 컨버터(100a)로부터 토크 변환이 이루어짐과 동시에 토크 변환에 반비례하는 터빈 회전속도의 가변 제어가 이루어진다.

그후 토크 변환 결과 변속 시스템(300)에 인가되는 터빈 회전속도와 펌프임펠러(즉, 입력축/입력베벨기어)의 회전속도 차이에 따라 유성기어의 공전방향과 반대방향의 자전속도를 제어하는 방식으로 변속 기어비를 연속적으로 변화시켜 출력의 회전속도와 이에 대응하는 토크를 가변 제어하여, 항상 토크 컨버터로 이루어지는 변속제어 시스템(100)과 변속 시스템(300) 사이에는 출력축(330)(터빈)에 작용하는 부하와 출력축(터빈)에 전달되는 회전력이 평형을 이루도록 제어가 이루어진다.

한편, 일반적으로 변속장치는 적어도 중립모드(Neutral Mode: N), 전진주행모드(Forward Drive Mode: D) 및 후진주행모드(Reverse Drive Mode: R)를 갖는 것이 필요하다.

상기한 본 발명의 무단 변속장치에 결합되어 사용 가능한 모드선택 시스템에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 변속제어 시스템과 변속 시스템 사이에 모드선택 시스템이 결합된 본 발명의 제1실시예에 따른 무단 변속장치를 나타낸 개략도이다.

(제1실시예)

이하에 도 5에 도시된 제1실시예에 따른 무단 변속장치를 설명한다. 제1실시예에 따른 무단 변속장치는 변속제어 시스템(100)과 변속 시스템(300) 사이에 모드선택 시스템(640)이 삽입되어 있는 예로서, 변속제어 시스템(100)과 변속 시스템(300)은 상기한 도 1에 도시된 기본구성과 동일하므로 이에 대하여는 상세한 설명을 생략한다.

즉, 제1실시예는 변속제어 시스템(100)과 변속 시스템(300) 사이의 조정축(110)에 캐리어(312)의 회전을 저지(즉, 캐리어의 고정)하기 위한 밴드브레이크 또는 다판브레이크(604)를 결합시킴과 동시에 변속 제어시스템(100)과 변속 시스템(300) 사이에 조정축(110)을 통하여 동력전달이 이루어지는 것을 단속시키기 위해 예를들어, 다판클러치(605)를 중간에 삽입 설치한다. 이 경우 브레이크와 클러치는 상기한 종류에 결코 한정되지 않으며, 유사한 기능을 갖는 다른 것도 사용 가능하다.

상기 제1실시예에서 전진주행모드(D)인 경우는 밴드브레이크(604)는 오프(OFF)상태로 설정되고 다판클러치(605)는 온(ON)상태로 설정되며, 후진주행모드(R)일 때 밴드브레이크(604)는 온(ON)상태로 설정되고 다판클러치(605)는 오프(OFF)상태로 설정되며, 중립모드(N)는 밴드브레이크(604)와 다판클러치(605)가 모두 오프(OFF)상태로 설정된다.

먼저 사용자가 모드선택 시스템(640)을 조작하여 전진주행모드(D)로 설정한 경우는 조정축(110)을 통하여 캐리어(312)로 동력전달이 이루어지고, 캐리어(312)가 회전 가능한 상태이므로 상기한 기본구성에 대한 동작과 동일하게 전진주행이 이루어지므로 이에 대하여는 생략한다.

후진주행모드(R)로 설정한 경우 다판클러치(605)가 오프이므로, 캐리어(312)에 동력이 전달되지 않으며 더욱이 밴드브레이크(604)에 의해 캐리어(312)의 회전이 고정된 상태에 있다.

이 경우 입력축(302)으로부터 토크 컨버터(100a)를 통한 캐리어(312)로의 동력전달은 이루어지지 못하고, 단지 입력축(302), 입력베벨기어(304), 출력베벨기어(306), 웜기어지지축(308), 웜기어(310,310'), 웜휠(314,314'), 유성기어(316, 316'), 링기어(320) 및 출력축(330)을 통한 동력전달만이 이루어진다.

그런데 상기 유성기어(316,316')는 캐리어(312)가 고정된 상태에 있어 시계방향 자전만이 이루어지므로 유성기어(316,316')와 치합된 링기어(320)도 시계방향으로 회전하여 입력축(302)의 회전방향과 반대방향의 회전출력이 출력축(330)에서 얻어져 후진이 이루어진다.

중립모드(N)로 설정한 경우 밴드브레이크(604)와 다판클러치(605)가 오프이므로, 토크 컨버터(100a)로부터 캐리어(312)로 동력이 전달되지 않으며 캐리어(312)는 회전이 자유로운 상태에 있다.

상기 중립모드에서는 입력축(302)으로부터 토크 컨버터(100a)를 통한 캐리어(312)로의 동력전달은 이루어지지 못하고, 단지 입력축(302), 입력베벨기어(304), 출력베벨기어(306), 웜기어지지축(308), 웜기어(310,310'), 웜휠(314,314') 및 유성기어(316, 316')로 동력전달만이 이루어진다.

그런데 상기 유성기어(316,316')는 부하가 걸려 있는 링기어(320)로는 동력전달이 이루어지지 못하고, 그대신 아이들 상태에 있는 캐리어(312)가 반시계 방향으로 공회전하게 된다. 따라서, 차량은 출력축(330)에 동력이 전달되지 않아 정지상태를 유지한다.

이 경우 바람직하게는 엔진제어장치에서 중립모드를 판단하여 기관출력을 효율적으로 감속 제어하는 것이 좋다.

상기한 바와같이 본 발명에 따른 제1실시예의 무단 변속장치는 매우 간단하면서도 모드선택 또한 극히 간단한 최소한의 구조로 이루어지게 되어 전진, 후진 및 중립 모드의 선택이 효율적으로 이루어질 수 있는 무단 변속장치를 구현할 수 있게 되었다.

(제2 내지 제5 실시예)

한편, 본 발명의 제2 내지 제5실시예에 따른 무단 변속장치는 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같은 각종 모드선택 시스템(600-630)이 변속 시스템(300)의 출력축(330)에 결합되어 사용 가능한 예를 나타낸다.

도 6에 도시된 제2실시예에 따른 무단 변속장치에서는 모드선택 시스템(600)이 상기 변속 시스템(300)의 출력축(330)과 출력선기어(601)가 일체로 형성되고 상기 출력선기어(601) 외측에 출력싱글형 유성기어(602)와 출력링기어(603)가 치합되며, 상기 출력링기어(603)가 출력축(330)과 일체로 형성된다.

이 경우 모드선택을 위해 출력싱글형 유성기어(602)를 지지하는 캐리어(607)에는 밴드브레이크 또는 다판브레이크(604b)가 연결되고 상기 출력링기어(603)와 출력축(330) 사이에는 다판클러치(605b)가 설치된다.

상기 제2실시예의 모드선택 시스템(600)은 1조의 싱글 피니언형 유성기어세트를 이용하여 구성된다.

도 7에 도시된 제3실시예에 따른 무단 변속장치에서는 모드선택 시스템(610)이 상기 변속 시스템(300)의 출력축(330)에 출력링기어(603)가 일체로 형성되고, 상기 출력링기어(603) 내측에는 출력싱글형 유성기어(602)와 출력선기어(601)가 치합되어 연결되며, 상기 출력링기어(603)와 출력선기어(601) 사이에는 다판클러치(605c)와 연결되고, 출력싱글형 유성기어(602)는 캐리어(607a) 내에 회전이 자유롭게 지지되며 캐리어(607a)에는 밴드브레이크(604c)가 연결 설치되고 출력선기어(601)로부터 출력이 발생된다.

상기 제3실시예의 모드선택 시스템(610)은 1조의 싱글 피니언형 유성기어세트를 사용하여 구성된다.

도 8에 도시된 제4실시예에 따른 무단 변속장치에서는 모드선택 시스템(620)이 상기 변속 시스템(300)의 출력축(330)과 출력링기어(603)가 일체로 형성되고, 상기 출력링기어(603) 내측에는 출력더블형 유성기어(606a,606b)와 출력선기어(601)가 순차적으로 치합 연결되며, 상기 출력선기어(601)와 출력링기어(603) 사이에는 다판클러치(605d)와 연결되고 출력선기어(601)에는 밴드브레이크(604d)가 연결되며, 상기 출력더블형 유성기어(606a,606b)를 회전 가능하게 지지하는 출력더블형 유성기어캐리어(607b)로 출력이 발생되도록 형성한다.

상기 제4실시예의 모드선택 시스템(620)은 1조의 더블 피니언형 유성기어세트를 사용하여 구성된다.

도 9에 도시된 제5실시예에 따른 무단 변속장치에서는 모드선택 시스템(630)이 상기 변속시스템(300)의 출력축(330)에 출력선기어(601)가 연결되고, 출력축(330)과 출력링기어(603) 사이에 다판클러치(605e)가 설치되며, 상기 출력링기어(603) 내측에는 출력더블형 유성기어(606a,606b)와 출력선기어(601)가 치합 연결되며, 상기 출력링기어(603)에는 밴드브레이크(604e)가 연결되고 상기 출력더블형 유성기어(606a,606b)를 회전 가능하게 지지하는 출력더블형 유성기어캐리어(607c)로 출력이 발생되는 구조를 이룬다.

상기 제5실시예의 모드선택 시스템(630)은 1조의 더블 피니언형 유성기어세트를 사용하여 구성된다.

상기 제2 내지 제5실시예의 모드선택 시스템(600-630)은 제1실시예와 동일하게 모드설정이 이루어지게 된다. 즉 전진주행모드(D)인 경우 밴드브레이크(604b-604e)는 오프(OFF)상태로 설정되고 다판클러치(605b-605e)는 온(ON)상태로 설정되며, 후진주행모드(R)일 때 밴드브레이크(604b-604e)는 온(ON)상태로 설정되고 다판클러치(605b-605e)는 오프(OFF)상태로 설정되며, 중립모드(N)는 밴드브레이크(604b-604e)와 다판클러치(605b-605e)가 모두 오프(OFF)상태로 설정된다.

먼저, 도 6에 도시된 제2실시예의 모드선택 시스템(600)이 전진주행모드(D)로 설정된 경우 즉, 다판클러치(605)에 의해 선기어(601)와 링기어(603) 두 요소가 고정되면 모드선택 시스템(600) 전체가 일체가 되어 선기어(601)와 동일한 방향으로 회전되며, 그 결과 출력은 출력선기어(601)로 입력된 후 다판클러치(605b)를 통하여 링기어(603)로부터 발생된다.

또한, 다판클러치(605)를 해제하고 밴드브레이크(604)를 작동하여 후진주행모드(R)로 설정된 경우 캐리어(607)가 고정되어 있으므로 출력선기어(601)로 변속 시스템(300)의 반시계 방향 출력이 입력되면 유성기어(602)와 링기어(603)는 이와 반대인 시계방향 출력이 발생되어 후진이 이루어진다.

그리고, 밴드브레이크(604)와 다판클러치(605)를 모두 해제하여 중립모드(N)로 설정된 경우 출력선기어(601)로 입력된 출력은 부하가 걸려 있는 출력링기어(603)로 충분한 동력이 전달되지 못하여 차량은 정지상태를 유지하게 된다.

여기서 전진모드일 경우 유성기어 장치의 두 요소를 서로 고정하면 전체가 일체가 되어 회전하므로 앞에서 설명한 것에 한정되는 것은 아니다.

도 7에 도시된 제3실시예의 모드선택 시스템(610)이 전진주행모드(D)로 설정된 경우 즉, 다판클러치(605c)에 의해 선기어(601)와 링기어(603) 두 요소가 고정되면 모드선택 시스템(610) 전체가 일체가 되어 링기어(603)와 동일한 방향으로 회전되며, 그 결과 출력은 출력링기어(603)로 입력된 후 다판클러치(605c)를 통하여 선기어(601)로부터 발생된다.

또한, 다판클러치(605c)를 해제하고 밴드브레이크(604c)를 작동시켜 캐리어(607a)를 고정하는 후진주행모드(R)로 설정된 경우 링기어(603)로 변속 시스템(300)의 반시계 방향 출력이 입력되면 유성기어(602)도 반시계 방향으로 자전하여 링기어(603)는 이와 반대인 시계방향 출력이 발생되어 후진이 이루어진다.

이와 같이 제3실시예에서는 링기어(603)로부터 유성기어(602)를 통하여 선기어(601)로부터 역전 증속되는 후진출력이 발생하므로 빠른 후진이 요구되는 특수목적 차량에 적합하다.

그리고, 밴드브레이크(604c)와 다판클러치(605c)를 모두 해제하여 중립모드(N)로 설정된 경우 링기어(603)로 입력된 출력은 부하가 걸려 있는 선기어(601)로 충분한 동력이 전달되지 못하여 차량은 정지상태를 유지하게 된다.

여기서 전진모드일 경우 유성기어장치의 두 요소를 서로 고정하면 전체가 일체가 되어 회전하므로 앞에서 설명한 실시예에 한정되는 것은 아니고 변형이 가능하다.

도 8에 도시된 제4실시예의 모드선택 시스템(620)이 전진주행모드(D)로 설정된 경우 즉, 다판클러치(605d)에 의해 선기어(601)와 링기어(603) 두 요소가 고정되면 모드선택 시스템(620) 전체가 일체가 되어 링기어(603)와 동일한 방향으로 선기어(601)와 캐리어(607c)가 회전되며, 그 결과 출력은 출력링기어(603)로 입력된 후 다판클러치(605d)를 통하여 선기어(601)로부터 발생된다.

또한, 다판클러치(605d)를 해제하고 밴드브레이크(604d)를 작동시켜 선기어(601)를 고정하는 후진주행모드(R)로 설정된 경우 링기어(603)로 변속 시스템(300)의 반시계 방향 출력이 입력되면 선기어(601)가 고정되어 있으므로 유성기어(606a)는 시계방향으로 회전되고, 유성기어(606b)는 반시계 방향으로 회전하여 캐리어(607b)는 이와 반대인 시계방향 출력이 발생되어 후진이 이루어진다.

그리고, 밴드브레이크(604d)와 다판클러치(605d)를 모두 해제하여 중립모드(N)로 설정된 경우 링기어(603)로 입력된 출력은 유성기어(606a,606b)와 선기어(601)를 공회전시키게 되어 부하가 걸려 있는 캐리어(607b)는 회전되지 않고 차량은 정지상태를 유지하게 된다.

여기서 전진모드일 경우 유성기어장치의 두 요소를 서로 고정하면 전체가 일체가 되어 회전하므로 앞에서 설명한 것만으로 한정되는 것은 아니다.

도 9에 도시된 제5실시예의 모드선택 시스템(630)이 전진주행모드(D)로 설정된 경우 즉, 다판클러치(605e)에 의해 선기어(601)와 링기어(603) 두 요소가 고정되면 모드선택 시스템(630) 전체가 일체가 되어 링기어(603) 및 선기어(601)와 동일한 방향으로 캐리어(607c)가 회전되어 캐리어(607c)에서 출력이 발생된다.

또한, 다판클러치(605e)를 해제하고 밴드브레이크(604e)를 작동시켜 링기어(603)를 고정하는 후진주행모드(R)로 설정된 경우 선기어(601)로 변속 시스템(300)의 반시계 방향 출력이 입력되면 유성기어(606a)는 시계방향으로 회전하고유성기어(606b)은 반시계 방향의 회전이 고정된 링기어(603)에 의해 저지되어, 따라서 캐리어(607c)가 이와 반대인 시계방향 출력이 발생되어 후진이 이루어진다.

그리고, 밴드브레이크(604d)와 다판클러치(605d)를 모두 해제하여 중립모드(N)로 설정된 경우 선기어(601)로 입력된 출력은 각각 유성기어(606a,606b)를 공회전시키게 되어 부하가 걸려 있는 캐리어(607c)는 회전되지 않고 차량은 정지상태를 유지하게 된다.

이와 같이 본 발명의 무단 변속장치는 변속 시스템(300)의 출력에 단순히 유성기어장치(601-603,606a,606b,607a-607c)와 다판클러치(605b-605e) 및 밴드브레이크(604b-604e)의 적절한 조합으로 이루어진 모드선택 시스템(600-630)의 결합에 의해 전진, 후진 및 중립 모드의 선택이 효율적으로 이루어질 수 있는 무단 변속장치를 구현할 수 있게 되었다.

더욱이, 본 발명의 무단 변속장치는 본 발명의 기본 정신을 해치지 않는 범위내에서 상기한 실시예에 국한되지 않고 다른 종류의 모드선택 시스템과 결합되어 사용될 수 있다.

또한, 상기한 실시예에서는 본 발명의 무단 변속장치로서 후륜 구동형을 예로들어 설명하였으나, 예를들어 변속제어 시스템(100)과 변속 시스템(300) 사이에 다양한 모드선택 시스템을 결합하고 이와 연결된 변속기 출력기어에 아이들기어와 차동링기어를 통하여 전륜 액슬축에 연결하는 전륜 구동형으로 변형시키는 것도 당업자에게는 용이하게 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 무단 변속장치는 모든 기어가 연결된 상태에서도 부하의 변동에 신속히 대응할 수 있어 통상적인 주행모드와 경사길이나 험준한 길의 운행에도 편리하고 편안하게 고효율의 변속이 이루어진다.

본 발명은 차량의 주행상태에 따라 발생되는 토크 컨버터의 펌프와 터빈의 회전속도 차이에 기초하여 캐리어 입력-링기어 출력 방식의 변속 시스템에서 웜기어로 유성기어의 공전량을 제어함에 의해 연속적으로 변속비를 제어할 수 있어 변속 시스템을 매우 간단한 구조로서 실현시켜 가격 경쟁력과 생산성이 우수하다.

본 발명의 변속 시스템은 캐리어가 컵형 캐리어 몸체와 디스크형 캐리어 커버로 이루어진 원통형 용기 구조를 갖고 있어 그 내부에 수용되는 각종 기어들을 안정되게 지지할 수 있고, 내부에서 발생된 소음이 외부로 배출되는 것을 최소한으로 억제할 수 있게 된다. 따라서, 장치의 신뢰성과 내구성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

또한 메인 동력전달라인 및 동력전달 제어라인의 장치 구조가 각각 대칭구조를 이루고 있고 전체적으로도 대칭구조를 이루고 있어 동력전달에도 무리가 따르지 않게 되어 정숙성과 내구성 및 변속효율이 높게 된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 변속을 위한 별도의 제어장치가 필요 없어 구조가 간단하여 저렴한 가격으로 생산이 가능하고 조작이 미숙한 초보자도 사용이 편리하며 모든 기어가 연결된 상태에서도 부하의 변동에 신속히 대응할 수있으며 회전력도 가장 원만하게 전달할 수 있음은 물론 무단 변속이 가능하여 제품의 효율성을 증대시키고 내구성이 향상되는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims

기관에서 발생된 제1동력이 입력될 때 출력에 걸리는 부하에 따라 회전력과 회전속도를 변화시켜 제1동력전달라인을 통하여 제2동력을 발생하는 변속제어 시스템과,

상기 제1동력전달라인에 동축으로 삽입된 제2동력전달라인을 통하여 제1회전속도로 제1동력이 인가되고 상기 제1동력전달라인을 통하여 유성기어를 회전 가능하게 지지하는 캐리어로 제2회전속도로 제2동력이 인가될 때, 제1 및 제2 회전속도 사이에 차이가 발생하는 경우 제2회전속도에 대응하여 발생되는 유성기어의 공전량을 상기 회전속도 차이에 비례한 유성기어의 자전량으로 감속시켜 유성기어를 지지하는 캐리어로 변속출력을 발생하는 캐리어 입력-링기어 출력 방식 변속 시스템과,

상기 토크 컨버터와 변속 시스템 사이의 제2동력전달라인에 설치되어 무단 변속장치를 전진, 후진 및 중립 모드 중 하나로 설정하기 위한 모드선택 시스템으로 구성되며,

상기 변속제어 시스템과 변속 시스템 사이에는 변속 시스템의 출력에 작용하는 부하와 출력에 전달되는 회전력이 평형을 이룰 때까지 토크 변환과 기어 변속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 무단 변속장치.
제1항에 있어서, 상기 변속 시스템은

상기 제1동력전달라인의 선단부에 일체로 형성되어 제1동력이 인가되는 제1베벨기어와,

상기 제1베벨기어와 직각으로 치합된 제2베벨기어와,

양단이 회전 가능하게 지지되며 상기 제2베벨기어가 중간부분에 일체로 형성된 웜기어지지축과,

각각 상기 웜기어지지축의 양단부에 일체로 형성되며 서로 반대방향의 나선이 형성되어 상기 제1동력과 동일한 방향으로 회전되는 제1 및 제2 웜기어와,

커버에 상기 제2동력전달라인의 선단부가 연결되어 제2동력이 전달되고 커버와 결합되는 컵형 캐리어 몸체의 대향한 양측벽에 상기 웜기어지지축의 양단부가 회전 가능하게 지지되는 캐리어와,

각각 상기 캐리어의 바닥면에 회전 가능하게 설치되며 제1 및 제2 웜기어에 각각 대각으로 치합되어 상기 제1동력과 반대방향으로 회전되는 제1 및 제2 웜휠과,

각각 상기 제1 및 제2 웜휠의 내주부에 결합되어 웜휠과 일체로 회전되며, 각각 외측이 캐리어 몸체의 양측벽에 절개된 한쌍의 창을 통하여 외부로 일부가 돌출된 제1 및 제2 유성기어와,

내주부가 상기 제1 및 제2 유성기어의 외측에 대각으로 치합된 링형상의 링기어와,

상기 링기어에 일체로 형성되어 변속된 출력이 얻어지는 출력축으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무단 변속장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 회전속도가 동일하게 되는 고속 회전시에 상기 펌프임펠러 하우징과 제1동력전달라인 사이에 설치되어 펌프임펠러 하우징과 제1동력전달라인을 일체화시기 위한 록-업 클러치를 더 포함하며, 터빈의 회전속도와 동일한 속도로 변속장치 출력이 발생되는 것을 특징으로 하는 무단 변속장치.
제2항에 있어서, 상기 변속 시스템은 상기 제2회전속도가 제1회전속도보다 작은 경우 회전속도 차이에 비례하여 변속출력의 회전속도를 증가시키고 변속출력의 회전력을 감소시키도록 연속적으로 기어 변속비가 변경되는 것을 특징으로 하는 무단 변속장치.
제2항에 있어서, 상기 변속 시스템은

상기 제2동력전달라인을 통하여 캐리어로 제2동력을 전달하여 제1 및 제2 유성기어를 공전시키기 위한 메인 동력전달라인과,

상기 제1동력전달라인을 통하여 제1베벨기어로 제1동력을 전달하여 제2베벨기어, 웜기어지지축, 제1 및 제2 웜기어, 제1 및 제2 웜휠을 통하여 웜휠과 스플라인 결합된 제1 및 제2 유성기어를 유성기어의 공전방향과 반대방향으로 자전시키기 위한 동력전달 제어라인으로 구성되며,

상기 캐리어를 통하여 입력된 제2동력이 제1 및 제2 유성기어의 공전량과 자전량을 제어함에 따라 연속적으로 기어 변속이 이루어진 후 링기어를 통하여 변속된 출력이 발생되는 것을 특징으로 하는 무단 변속장치.
제2항에 있어서, 상기 기관의 회전속도와 회전력이 증가하는 것에 따라 펌프임펠러와 터빈의 회전속도 차이는 더욱더 증가하고, 터빈에 전달되는 회전력이 증가되어, 터빈에 전달되는 회전력이 터빈에 작용하는 부하보다 커지게 될 때 펌프임펠러로부터 터빈에 전달되는 회전력이 터빈에 작용하는 부하와 평형을 이룰 때까지 터빈의 회전속도가 증가하며,

터빈의 회전속도 증가로 제1베벨기어와 선기어의 회전속도 차이가 연속적으로 감소하면 제2베벨기어와, 제1 및 제2 웜기어와, 제1 및 제2 웜휠을 통하여 제1 및 제2 유성기어의 공전방향과 반대방향의 자전 회전속도도 순차적으로 감속되어 기어비가 저단에서 고단으로 연속적으로 변화되는 것을 특징으로 하는 무단 변속장치.
제2항에 있어서, 상기 변속 시스템의 출력에 작용하는 부하가 증가하게 되면 터빈의 회전속도는 감속되고 펌프임펠러에서 터빈에 전달되는 회전력은 증가하여, 펌프임펠러와 터빈 사이의 회전속도 차이가 증가하여 제1 및 제2 웜기어를 제1동력과 동일한 방향으로 증속 회전시키며, 상기 제1 및 제2 유성기어는 제1동력과 반대방향으로 자전 증속하여 기어비를 고단에서 저단으로 연속 변화시키는 것을 특징으로 하는 무단 변속장치.
제2항에 있어서, 상기 웜기어지지축에는 상기 제1베벨기어와 직각으로 치합되어 제2베벨기어와 마주보며 아이들 회전 가능하게 설치된 제1아이들베벨기어와,

상기 제1베벨기어와 대향한 캐리어의 중심에 상기 제2베벨기어 및 제1아이들베벨기어와 치합되어 아이들 회전 가능하게 설치된 제2아이들베벨기어를 더 포함하며,

상기 제1 및 제2 베벨기어와 제1 및 제2 아이들베벨기어는 대칭형 모양으로 치합되어 회전되는 것을 특징으로 하는 무단 변속장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한항에 있어서, 상기 모드선택 시스템은

상기 토크 컨버터와 변속 시스템 사이의 제2동력전달라인에 설치되어 모드선택에 따라 선택적으로 상기 제2동력전달라인을 고정시키기 위한 브레이크수단과,

상기 제2동력전달라인에 삽입되어 모드선택에 따라 선택적으로 동력이 전달되는 것을 차단하기 위한 클러치수단으로 구성되며,

상기 모드선택 시스템에서 전진모드일 때 브레이크수단은 오프(OFF)상태로 설정되고 클러치수단은 온(ON)상태로 설정되며, 후진모드일 때 브레이크수단은 온(ON)상태로 설정되고 클러치수단은 오프(OFF)상태로 설정되며, 중립모드일 때 브레이크수단과 클러치수단은 모두 오프(OFF)상태로 설정되는 것을 특징으로 하는 무단 변속장치.
기관에서 발생된 제1동력이 입력될 때 출력에 걸리는 부하에 따라 회전력과 회전속도를 변화시켜 제1동력전달라인을 통하여 제2동력을 발생하는 변속제어 시스템과,

상기 제1동력전달라인에 동축으로 삽입된 제2동력전달라인을 통하여 제1회전속도로 제1동력이 인가되고 상기 제1동력전달라인을 통하여 유성기어를 회전 가능하게 지지하는 캐리어로 제2회전속도로 제2동력이 인가될 때, 제1 및 제2 회전속도 사이에 차이가 발생하는 경우 제2회전속도에 대응하여 발생되는 유성기어의 공전량을 상기 회전속도 차이에 비례한 유성기어의 자전량으로 감속시켜 유성기어를 지지하는 캐리어로 변속출력을 발생하는 캐리어 입력-링기어 출력 방식 변속 시스템과,

상기 변속 시스템의 후단에 설치되어 무단 변속장치를 전진, 후진 및 중립 모드 중 하나로 설정하기 위한 모드선택 시스템으로 구성되며,

상기 출력에 작용하는 부하와 출력에 전달되는 회전력이 평형을 이룰 때까지 토크 변환과 기어 변속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 무단 변속장치.
제10항에 있어서, 상기 모드선택 시스템은 상기 변속 시스템의 출력축에 출력선기어가 일체로 형성되고, 상기 출력선기어 외측에 출력싱글형 유성기어와 출력링기어가 각각 치합되며, 상기 출력링기어가 출력축과 일체로 형성되고, 모드선택을 위해 출력싱글형 유성기어를 회전 가능하게 지지하는 캐리어에 브레이크수단이 결합되며, 상기 출력링기어와 출력축 사이에 클러치수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 무단 변속장치.
제10항에 있어서, 상기 모드선택 시스템은 상기 변속 시스템의 출력축에 출력링기어가 일체로 형성되고, 상기 출력링기어 내측에는 출력싱글형 유성기어와 출력선기어가 치합되어 연결되며, 상기 출력링기어와 출력선기어 사이에는 클러치수단과 연결되고, 출력싱글형 유성기어는 캐리어 내에 회전이 자유롭게 지지되며, 캐리어에 브레이크수단이 연결 설치되고 출력선기어로부터 출력이 발생되는 것을 특징으로 하는 무단 변속장치.
제10항에 있어서, 상기 모드선택 시스템은 상기 변속 시스템의 출력축과 출력링기어가 일체로 형성되고, 상기 출력링기어 내측에는 출력더블형 유성기어와 출력선기어가 치합 연결되며, 상기 출력선기어와 출력링기어 사이에 클러치수단과 연결되고 출력선기어에 브레이크수단 연결되며, 상기 출력더블형 유성기어를 회전 가능하게 지지하는 출력더블형 유성기어캐리어로 출력이 발생되는 것을 특징으로 하는 무단 변속장치.
제10항에 상기 모드선택 시스템은 상기 변속시스템의 출력축에 출력선기어가 연결되고, 출력축과 출력링기어 사이에 클러치수단이 설치되며, 상기 출력링기어 내측에 출력더블형 유성기어와 출력선기어가 순차적으로 치합 연결되며, 상기 출력링기어에 브레이크수단이 연결되고, 상기 출력더블형 유성기어를 회전 가능하게 지지하는 출력더블형 유성기어캐리어로부터 출력이 발생되는 것을 특징으로 하는 무단 변속장치.
변속제어 시스템과 캐리어 입력-링기어 출력 방식의 변속 시스템을 구비하고 기관의 동력을 출력에 걸리는 부하에 따라 무단 변속된 출력을 발생하는 무단 변속장치의 무단 변속방법에 있어서,

상기 기관에서 발생된 제1동력이 상기 변속제어 시스템에 입력될 때 출력에 걸리는 부하에 따라 회전력과 회전속도를 변화시켜 제1동력전달라인을 통하여 제2동력을 발생하는 단계와,

상기 제1동력전달라인에 동축으로 삽입된 제2동력전달라인을 통하여 제1동력과 상기 변속제어 시스템으로부터 제1동력전달라인을 통하여 제2동력을 상기 변속 시스템의 제1베벨기어와 캐리어로 전달하는 단계와,

상기 제1동력의 제1회전속도와 제2동력의 제2회전속도 사이에 회전속도 차이가 발생하는 경우 제2회전속도에 대응하여 캐리어에 지지된 제1 및 제2 유성기어의 공전량에 따라 발생되는 변속출력에 상기 회전속도 차이에 비례하여 상기 변속출력의 공전속도를 감속시켜 유성기어와 치합된 링기어로부터 변속출력을 발생하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 무단 변속방법.
기관에서 발생된 제1동력이 토크 컨버터의 펌프임펠러에 입력될 때 터빈에 걸리는 부하에 따라 터빈으로 전달하는 회전력과 회전속도를 변화시켜 제1동력전달라인을 통하여 제2동력을 발생하는 단계와,

상기 제1동력전달라인에 동축으로 삽입된 제2동력전달라인을 통하여 제1동력과 상기 토크 변환기로부터 제1동력전달라인을 통하여 제2동력을 변속 시스템으로전달하는 단계와,

상기 제2동력전달라인을 통하여 변속 시스템의 캐리어로 제2동력을 전달하여 제1 및 제2 유성기어를 공전시키는 단계와,

상기 제2동력전달라인을 통하여 제1베벨기어로 제1동력을 전달하여 제2베벨기어, 웜기어지지축, 제1 및 제2 웜기어, 제1 및 제2 웜휠을 통하여 제1 및 제2 유성기어를 공전방향과 반대방향으로 자전시키는 단계와,

상기 제1 및 제2 유성기어에 인가되는 공전량에서 자전량을 감속시켜 변속된 출력을 링기어를 통하여 발생하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 무단 변속방법.
제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 무단 변속장치는 변속 시스템의 출력에 작용하는 부하와 출력에 전달되는 회전력이 평형을 이룰 때까지 변속제어 시스템과 변속 시스템에서 각각 토크 변환이 이루어지며, 상기 평형을 이루기 위한 변속 시스템 출력의 회전력은 상기 변속제어 시스템의 증가된 회전력에 변속 시스템의 증가된 회전력을 곱한 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 무단 변속방법.
제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 제2동력전달라인에 설치된 브레이크장치와 클러치장치를 선택적으로 제어하여 무단 변속장치를 전진, 후진 및 중립 모드 중 하나로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속방법.