KR20050013994A

KR20050013994A - 카트와 같은 육상 차량용 동력전달 장치

Info

Publication number: KR20050013994A
Application number: KR10-2004-7018830A
Authority: KR
Inventors: 라우멘 안토노브; 귈라우메 다진
Original assignee: 안토노브 오토모티브 테크놀로지즈 비.브이.
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2005-02-05
Also published as: ES2270083T3; DE60306775D1; RU2004137663A; FR2840043A1; CN1656327A; TW200307096A; JP2005534868A; US20050202926A1; AR039814A1; EP1509707B1; DE60306775T2; CN100394070C; US7229379B2; JP4351154B2; ATE333058T1; AU2003260544A1; WO2003100292A1; FR2840043B1; EP1509707A1

Abstract

본 발명은 카트와 같은, 육상 차량용 동력전달 장치에 관한 것이다. 제1 기어를 위해, 플라이웨이트(131)는 클러치(11)를 결합하여 입력 요소(3)를 유성 기어(5)와 연결시키는 동안 이에 따라 링 기어(6)가 자유 휠(9)에 의해 고정된다. 제2 기어비를 위해서, 플라이웨이트(131)는 링(111)에 대해 클러치(12)가 결합되고 이런 식으로 동시에 클러치(11)가 결합해제되는 방향으로 나선형 톱니의 축방향 추력에 대해 링 기어(6)를 가압한다. 유성 기어(5)가 그 자유 휠(8)에 의해 고정되는 동안에, 링 기어(6) 상에서의 톱니로부터의 추력은 감소되고 입력 요소(3)에서 링 기어(6)로의 동력전달이 이루어진다. 속도가 더 증가함에 따라, 플라이웨이트(131)가 더 상승하여, 예비응력 부여된 스프링(121)을 압축하고, 클러치(11) 결합 방향으로 링(116)을 가압하여, 직접 구동을 형성한다. 본 발명은 특히 카트에서의 경제적 성능을 생성하는데 사용될 수 있다.

Description

카트와 같은 육상 차량용 동력전달 장치{TRANSMISSION DEVICE FOR A LAND VEHICLE, SUCH AS A CART}

본 발명은 육상 차량(land vehicles)용 동력전달 장치에 관한 것으로, 특히 "무면허(unlicensed)" 하위 카테고리 차량과 같은 소형 자동차용 동력전달 장치에 관한 것이다. 용량 및/또는 출력이 작은 엔진을 장착하고 그리고/또는 최대 속도가 제한적이며 어떤 국가에서는 국가 법규에 따라 운전 면허를 갖지 않은 사람들이 운전할 수 있는 경차들이 하위 카테고리 차량으로 알려져 있다.

본 발명은 보다 구체적으로는, 이용 가능한 기어비의 수에 대해 특히 간단한 구조를 갖는 동력전달 장치에 관한 것이다.

거의 모든 자동 동력전달 장치는, 차동(differential) 기구를 사용하고 특히 유성 기어 트레인(planetary gear train)을 사용하며, 유성 기어 트레인에서 브레이크, 클러치 및/또는 자유 휠(free wheel)과 같은 선택적 커플링 수단이 사용되어 각 유성 기어 세트에 의해 공급되는 기어비를 변화시킨다. 통상적으로 유성 기어 트레인은 두 개의 기어 중 하나를 제공하며, 두 개의 기어 중 하나는 기어 트레인에 의해 두 개의 맞물려진 회전 요소를 함께 커플링하는 클러치를 사용하여 얻어지는 직접 구동(direct drive) 기어이다. 둘 이상의 기어를 제공하는 유성 기어 트레인이 있지만, 이 경우 이들은 실제로 적어도 두 세트의 유성 기어에 상응하는,셋 이상의 맞물려진 회전 요소를 갖는 대개 "복합" 유성 기어 트레인이다. 따라서, 3 개의 기어로 된 동력전달 장치를 생성하기 위해 두 세트의 유성 기어가 현재 요구되고 있다.

또한, 자동 제어는 특히 복잡하고 비용이 많이 든다.

유럽 특허 제0 683 877호는, 전달되는 토크와 이 토크에 비례하는 작동력(actuating force)을 측정하기 위해, 나선형 톱니의 축방향 추력(thrust)을 사용하여 자동 제어가 단순화된 자동 동력전달 장치에 관한 것이다. 이 작동력은, 유성 기어 트레인이 감소 유닛으로서 동작할 때 유성 기어 트레인의 입력과 출력 사이에서 직접-구동(direct-drive) 클러치를 개방 유지시킨다. 이 시간 동안에, 기어 트레인의 제3 요소는 자유 휠에 의해 고정된다(immobilised). 직접-구동 클러치는, 회전 속도가 충분하여 원심 플라이웨이트(flyweight)가 톱니의 축방향 추력을 극복할 수 있는 경우에 원심 플라이웨이트의 작용에 의거 폐쇄된다.

이러한 공지의 장치를 사용하면 제어는 확실히 간단해지고 에너지를 덜 소비하지만, 반면에 간단한 유성 기어 트레인은 단지 두 개의 기어를 제공할 뿐이다.

유성 기어 트레인은 이론적으로 다수의 기어비를 제공할 수 있지만, 두 개의 기어 사이에 변화와 관련된 복잡성이 주어지면 둘 이상을 얻기는 실제로 불가능하다.

본 발명의 다른 목적은, 차동 기구에서 하나의 기어에서 다른 기어로 변화시키는데 요구되는 수단이 상당히 단순화된 동력전달 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 단지 세 개의 맞물려진 요소를 갖는 간단한 차동 기구로 둘 이상의 기어비를 제공할 수 있는 동력전달 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 다수의 기어가 특히 간단한 구조와 개선된 기계적 효율을 갖고 사용될 수 있게 하는 동력전달 장치를 제공하는 것이다.

다른 목적은 경제적으로 제조될 수 있는 특히 가벼운 동력전달 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 이들 목적의 전부 또는 일부를 충족시키기 위해서, 특히 육상 차량용 자동 동력전달 장치는,

회전 입력 요소 및 회전 출력 요소와,

제3 톱니형(toothed) 요소와 각각 맞물리는 제1 및 제2 톱니형 요소와,

회전 입력 요소와 회전 출력 요소중 제1 요소를 제1 및 제2 톱니형 요소와 각각 선택적으로 커플링하기 위한 제1 및 제2 커플링 수단과,

회전 입력 요소 및 회전 출력 요소 중 제2 요소를 제3 톱니형 요소와 선택적으로 커플링하기 위한 제3 커플링 수단과,

제1 및 제2 톱니형 요소를 각각 선택적으로 고정시키기 위한 제1 및 제2 정지 수단과,

제1 커플링 수단용 제1 액추에이터와,

제1 커플링 수단이 결합 상태 및 결합해제 상태에 있을 수 있고 제2 커플링 수단이 결합해제되어 있는 제1 위치와, 제1 커플링 수단이 결합해제되어 있고 제2 커플링 수단이 결합 상태에 있는 제2 위치에 있을 수 있는 제2 액추에이터를 포함한다.

본 발명에 따른 동력전달 장치는, 단일 유성 기어 트레인으로 세 개의 기어가 쉽게 얻어질 수 있도록 해준다. 이를 위해, 대개 회전 입력 요소(예를 들면 입력 샤프트)인 제1 회전 요소는, 제1 커플링 수단에 의해 제1 톱니형 요소와 결합되거나, 제2 커플링 수단에 의해 제2 톱니형 요소와 결합되거나, 또는 제1 및 제2 커플링 수단에 의해 동시에 제1 및 제2 톱니형 요소와 결합되며, 이런 방식으로 직접 구동을 달성한다.

제1 및 제2 커플링 수단이 결합해제되는 제4 상태는 중립에 상당할 수 있다.

제1 위치에서 본 발명에 따라 제공되는 제2 액추에이터는 제1 액추에이터에 의해 중립 또는 제1 기어비의 선택을 가능하게 하며, 제2 위치는 제1 커플링 수단이 결합해제되고 제2 커플링 수단이 결합 상태에 있는 제2 기어비에 상당한다.

양호하게는, 제2 위치에서 제1 커플링 수단이 결합해제되는 것을 보장하기 위해, 제2 액추에이터는 제1 커플링 수단을 매개로 제1 액추에이터에 추력을 가한다. 따라서, 제2 액추에이터에 가해진 힘은, 제2 커플링 수단을 결합 상태로 위치시키며, 제1 커플링 수단의 결합해제 방향으로 제1 액추에이터에 작용하도록 사용된다.

본 발명의 한 실시예에서, 제2 액추에이터는, 제1 및 제2 커플링 수단이 결합 상태에 있는 제3 위치에 있을 수 있다.

이러한 기능은, 제2 액추에이터를 그 제2 위치를 넘어 이동시켜, 제1 커플링 수단을 제1 액추에이터에 대해 가압하는 제3 액추에이터에 제2 액추에이터가 작용하여, 정지부를 만나서 카운터베어링으로서 작용함으로써 양호하게 달성된다.

동시에, 제1 액추에이터는 차량의 이동에 있어서 점진적인 세팅을 위해 적합한 제1 제어 수단과 연관되는 것이 양호하다. 이러한 것은 엔진과 동력전달 장치 사이의 입력 클러치를 제거한다. 이러한 것는 중량, 비용 및 크기에 있어서 상당한 절감을 나타낸다. 이러한 제1 제어 수단은 원심형인 것이 양호하다. 이는 복귀 스프링에 대항하여 제1 커플링 수단에 작용할 수 있지만, 이것이 중요한 것은 아니다. 반대로, 엔진이 공회전(idling) 속도에 있을 때 제1 커플링 수단에서의 특정한 "항력(drag)"이 양호할 수 있는 바, 이로 인해 엔진이 공회전 상태일 때 차량이 매우 낮은 속도로 전진 이동할 수 있게 된다. 운전자는 브레이크 페달을 조작함으로써 이러한 매우 느린 이동을 방지할 수 있다.

제1 및 제2 정지 수단은 양호하게는 ("일방 클러치"로도 알려져 있는) 자유 휠이며, 자유 휠은 어떠한 특정한 제어도 요구하지 않는다는 장점을 갖는다.

마지막으로, 역전 수단이 제공될 수 있으며, 역전 수단은, 활성화될 때 제2 액추에이터를 그 제1 위치에 직접 또는 간접적으로 유지한다. 이는 동력전달 장치가 역 작동 중에 높은 기어비를 형성하는 것을 방지한다.

본 발명의 다른 특징 및 장점들은 비제한적 실시예에 관한 하기의 설명으로부터 명확해질 것이다.

도1은 중립에 놓여있는 본 발명에 따른 자동 동력전달 장치의 축방향 단면도의 절반이다.

도2는 제1 기어에서 동작하는 도1에 따른 장치의 축방향 단면도(역전 수단이 더 이상 도시되어 있지 않은 것을 제외)이다.

도3 및 도4는, 도2의 상부와 유사한 절반 도면으로서, 장치가 제2 및 제3 기어에서 각각 동작할 때의 도면이다.

도1에 도시된 실시예에서, 동력전달 장치는 주로 차동 기구(1)에 의해 구성되며, 차동 기구(1)는,

단지 부분적으로 도시되어 있으며, 상기 기구의 일반적인 X-축을 따라서 연장되며 병진이동과 회전운동을 할 수 없는 특히 고정자(stator) 샤프트(21)를 포함하는 하우징 요소(2)와,

상기 하우징 요소(2)에 대해 병진이동할 수 없으며, 상기 고정자 샤프트(21)의 일 단부를 지나서 일반적인 X-축 상에 중심 설정되며 차량 구동 엔진의 샤프트에 도시되지 않은 방식으로 직접 또는 간접적으로 연결되도록 의도된 디스크를 도시된 예에서는 포함하는 회전 입력 요소(3)와,

차량의 휠에 적어도 간접적으로 연결되도록 의도된 회전 출력 요소(4)와,

상기 고정자 샤프트(21)의 주위에 X-축을 따라서 배열되며, 상기 X-축의 주위에서 그것에 대해 회전할 수 있는 회전 태양(sun) 요소(5)와,

링 기어(6)를 형성하며, X-축 주위에 끼워맞춰지고, 태양 요소(5)와 고정자 샤프트(21) 주위에 배열되는 회전 요소와,

유성(planet) 캐리어(7)를 형성하며, 일반 X-축에 대해 편심적인 저널(journel)(71)들을 상기 X-축의 주위에 균일하게 분포하여 지지하는 회전 요소로서, 이 회전 요소 상에서 유성 피니언(72)은 자유롭게 회전하고 태양 요소(5) 및 링 기어(6)와 맞물림되어 그것들과 유성 기어 트레인을 형성하는, 회전 요소와,

하우징 요소(2)에 대해 입력 요소(3)에 대해서와 반대 방향으로 태양 요소(5)가 회전하는 것을 방지하는 제1 자유 휠(8)과,

링 기어(6)가 하우징 요소(2)에 대해 입력 요소(3)에 대해서와 반대 방향으로 회전하는 것을 방지하는 제2 자유 휠(9)과,

상기 입력 요소(3)와 태양 요소(5)를 X-축 주위에 선택적으로 회전으로 커플링하는 제1 마찰 커플링 수단(11)과,

상기 입력 요소(3)와 링 기어(6)를 X-축 주위에 선택적으로 회전으로 결합시키는 제2 마찰 커플링 수단(12)을 포함한다.

마찰 커플링 수단(11, 12)은 습식 멀티디스크 클러치들이다. 이들 클러치를 형성하기 위해, 입력 요소(3)는, X-축 주위에 왕관부(crown)를 형성하고 축방향으로 위치 설정되는 일련의 리브(31)를 구비한다. 리브(31)로 된 왕관부는, 태양 휠(5)에 부착되는 외부 스플라인(51)을 둘러싸며, 링 기어(6)에 부착되는 내부 스플라인(61)에 의해 둘러싸인다. 제1 마찰 커플링 수단(11)은 리브(31) 및 스플라인(51)과 교대로(alternately) 회전 커플링되는 디스크 적층체(stack)를 포함한다. 제2 마찰 커플링 수단(12)은 리브(31) 및 스플라인(61)과 교대로 회전 커플링되는 디스크 적층체를 포함한다.

또한, 동력전달 장치는 X-축 주위로 중심조정되는 링에 의해 형성되는 제1 액추에이터(111)를 구비하며, 상기 액추에이터는 리브(31)가 관통하여 연장되는 개구(112)를 구비한다. 제1 액추에이터(111)는 리브(31)상에 축방향으로 끼워맞춰져 슬라이딩된다.

X-축 주위로 분포되고 회전 입력 요소(3)에 의해 X-축 주위로 회전 구동되는 일련의 원심형 플라이웨이트(118) 형태로 제1 제어 수단(113)이 또한 제공된다. X-축 주위로의 입력 요소(3)의 회전에 의해 생성되는 원심력의 효과에 의해, 플라이웨이트는, 도시된 공회전(idle) 위치로부터 도2에서 볼 수 있는 상승 위치로 피봇될 수 있다. 플라이웨이트(118)가 공회전 위치에 있을 때, 제1 액추에이터(111) 자체는 리브(31)가 시작되는 요소(3)의 반경방향 표면에 대해 얹혀지는 공회전 위치에 있을 수 있다. 한편, 플라이웨이트(118)가 도2에 도시된 상승 위치에 있을 때, 제1 액추에이터(111)는 각 플라이웨이트의 돌출부(114)에 의해 제1 커플링 수단(11)의 디스크 적층체에 대해 가압된다.

동력전달 장치는 또한 제1 액추에이터(111)에 대해 반대측에 있는 커플링 수단(11, 12)을 커버(cover)하는 컵(62)으로 구성되는 제2 액추에이터를 구비한다. 컵(62)은 링 기어(6)에 부착되며, 상기 링 기어는 X-축에 평행하게 슬라이딩할 수 있다. 링 기어(6)의 기어 톱니(63)는, 축방향으로 배열되며, 링 기어(6)의 축방향 위치에 관계없이 유성 피니언(72)과 완전히 맞물림되도록 충분히 길다. 제2 액추에이터(62)는,스플라인(61)에 결합되는 톱니를 그 외측 에지 주위에 갖는 링(122)을 또한 구비한다. 링 기어(6)에 부착되는 면(69)과 링(122) 사이에는 압축 스프링(121)이 개재된다. 스프링(121)은 디스크 및 제1 액추에이터(111)를 향해 링(122)을 되가압한다. 링(122) 상의 톱니는 링 기어(6)에 부착된 디스크 상의 톱니보다 반경방향으로 길다. 공회전 상태에 있을 때 스프링(121)은, 링(122)의 연장된 톱니가 소정의 예비응력 하에서 링 기어(6) 상의 쇼울더(64)에 얹혀질 때까지링(122)을 가압한다. 쇼울더(64)는, 링(122)이 축방향으로 유지되는 스플라인(61)의 깊은 부분과 커플링 수단(12)의 디스크의 톱니를 수용할 수 있는 얕은 부분 사이에 천이부를 형성한다.

상기 동력전달 장치는, 리브(31)의 반경방향 내측에 끼워지는 슬라이딩 링에 의해 구성되는 제3 제어 부재(116)를, 제1 마찰 커플링 수단(11)의 디스크 적층체에 대해 제1 액추에이터(111)와 축방향으로 반대되는 측에 또한 구비한다. 상기 제3 액추에이터(116)는, 리브(31) 상에 고정된 정지 부시(117)에 의해 리브(31)를 이탈하는 것이 방지된다. 상기 정지 부시(117)에 의해 정해지는 한계 위치로부터, 제3 제어 부재(116)는, 제1 커플링 수단(11)의 디스크 적층체를 제1 액추에이터(111) 쪽으로 가압하도록 리브(31) 상을 슬라이딩할 수 있다.

동력전달 장치는 제2 제어 수단(13)을 또한 구비하며, 이 제2 제어 수단(13)은 유성 캐리어(7)에 의해 X-축 주위로 회전 구동되고 따라서 출력 요소(4)의 회전 속도에 비례하는 속도로 회전 구동되는 원심형 플라이웨이트(131)를 구비한다. X-축 주위에서 유성 캐리어(7)의 회전 속도 및 그로 인한 플라이웨이트(131)의 회전 속도가 링 기어(6)의 속도와 대체로 다르므로, 상기 플라이웨이트(131)는 추력(thrust) 베어링(133)을 매개로 해서 링 기어(6)의 단부면(end face)(66)에 얹혀진 돌출부(132)를 갖는다.

플라이웨이트(131)가 (도1에 도시된 바와 같이) 공회전 상태에 있을 때, 쇼울더(64)에 얹혀진 링(122)과 제1 제어 부재(111) 사이의 거리는 제2 마찰 커플링 수단(12)이 결합해제 상태에 있도록 한다. 플라이웨이트(131)가 원심력의 작용 하에서 상승할 때, 보다 상세히 후술되고 도3 및 도4에 도시하듯이, 링 기어(6) 및 특히 컵(62)을 포함하는 제2 액추에이터는, 제1 액추에이터(111)를 향해서 가압되고 따라서 제2 마찰 커플링 수단(12)의 디스크 적층체를 압축하려는 경향이 있는 방향으로 가압된다.

태양 휠(5), 링 기어(6) 및 그 유성 캐리어(7)에 회전 장착되는 유성 피니언(72)에 의해 형성되는 유성 기어 트레인 상의 톱니는 나선형이며, 추진 토크가 전달될 때 링 기어(6)의 톱니(63)에서 유래하는 축방향 반응(reaction)이 제2 마찰 커플링 수단(12)을 해제하고 플라이웨이트(131)를 하방 가압하는 방향이 되도록 톱니의 경사 방향이 선택된다. 이 축방향 추력은 도2에서 화살표 P_A로 표시된다.

도1에 도시된 예에서, 동력전달 장치는, X-축 주위로 유성 캐리어(7)와 회전 커플링되지만 도시되지 않은 수동 제어 수단에 의해 유성 캐리어(7)에 대해 축방향으로 슬라이딩할 수도 있는 도그 클러치(141)를 포함하는 역전 시스템(14)을 또한 구비한다. 고정자 샤프트(21) 상의 베어링(73)에 의해 축방향으로 고정되는 유성 캐리어(7)에 대한 이러한 슬라이딩을 가능하게 하기 위해, 유성 캐리어와 도그 클러치(141)는 맞물려진 스플라인(74, 142)을 구비한다. 도그 클러치(141)는 그 반경방향 외면에 톱니(143)를 가지며, 이 톱니는 도1에서 실선으로 도시된 전방 위치에서 출력 요소(4)상의 대응 톱니(41)와 결합된다. 점선으로 부분 도시된 역전 위치에서, 톱니(143)는 역전 유동윤(idler) 기어(42)와 맞물림되며, 이 역전 아이들러 기어는 출력 요소(4)상의 제2 세트의 톱니(43)와 맞물림된다. 또한, 도그 클러치(141)는 정지 영역(144)을 가지며, 이 정지 영역은, 도그 클러치(141)가 역전 위치에 있을 때 도1에 점선으로 도시된 바와 같이 플라이웨이트(131)의 주위에 위치 설정되어 플라이웨이트가 그 하부 공회전 위치를 떠나지 못하게 한다. 하기에서 보다 명확하게 알 수 있듯이, 이는, 도그 클러치(141)가 역전 위치에 있을 때 동력전달 장치가 중립 또는 그 제1 기어비 이외의 기어비에서 작동하는 것을 방지한다.

동력전달 장치의 작동은 이제 보다 상세히 기술될 것이다.

도1에 도시된 상황에서, 회전 입력 요소(3)는 고정상태(stationary)이며, 따라서 플라이웨이트(118)는 하강된다. 제2 제어 수단(13)의 플라이웨이트(131) 또한 하강된다. 두 개의 마찰 커플링 수단(11, 12)은, 회전 입력 요소(3)가 출력 요소(4)에 대해 자유롭게 회전할 수 있도록 결합해제 상태에 있으며, 이는 중립에 해당된다. 그러나, 유성 캐리어(7)는 태양 휠(5) 및/또는 링 기어(6)가 동일 방향으로 회전하도록 초래하지 않으면서 역방향으로 회전할 수 없기 때문에, 주차 브레이크가 충분히 적용되지 않으면, 차량은 예를 들면 경사진 거리를 따라서 이동하는 것과 같은 역 방향 이동이 방지되며, 태양 휠(5)이나 링 기어(6)는 자유 휠(8, 9)에 의해 각각 그렇게 되는 것이 방지되므로 전술한 바와 같이 회전할 수 없다. 이는 때때로 한정된 운전 경험을 갖는 하위 카테고리 차량의 운전자에게 있어서 어려운 과제인 언덕 출발의 경우에 유익하다.

마찬가지로, 도그 클러치(141)가 역 위치로 가압되면, 차량은 전술한 것과 유사한 이유로 전방 이동이 방지된다. 이는 언덕 역 출발 동작에 있어서 유익하다.

이런 상황으로부터, 운전자가 엔진을 시동시키면, 직접 또는 간접적으로 (즉, 벨트나 기어 시스템을 매개로 하여) 하지만 영구적으로 차량의 엔진에 결합되는 회전 입력 요소(3)가 회전하기 시작하며, 제1 제어 수단(113)의 플라이웨이트는 도2에 도시된 바와 같이 상승하며, 이는 제1 액추에이터(111)의 반경방향 외측 부분이 제2 마찰 커플링 수단(12)의 디스크 적층체에 대해 가압하지 않지만 제3 액추에이터(116)에 대해 제1 커플링 수단(11)의 디스크를 압축하는 경향이 있다. 회전 입력 요소(3)가 엔진 공회전 속도에 상응하는 회전 속도로 X-축 주위로 회전할 때, 플라이웨이트의 원심력은 제1 마찰 커플링 수단(11)에 "항력"만 있도록 낮으며, 이는 태양 휠(5)에 특정한 양의 회전을 초래할 수도 있다. 차량 운전자가 엔진의 회전 속도를 증가시키면, 제1 제어 수단(113) 상의 플라이웨이트에서의 원심력은 점진적으로 증가하고, 제1 마찰 커플링 수단(11)의 증가하는 결합은 회전 입력 요소(3)와 태양 휠(5)을 점진적으로 함께 회전시킨다. 유성 캐리어(7)가 구동될 부하에 의해 고정되는 경향이 있으므로, 태양 요소(5)의 회전은 링 기어(6)에 있어서 역회전을 초래하는 경향이 있지만, 이는 제2 자유 휠(9)에 의해 방지되며, 따라서 링 기어(6)는 고정되고 유성 캐리어(7)는 태양 요소(5)와 동일한 방향으로 그러나 태양 요소(5)보다 훨씬 느린 속도로 회전 구동된다.

동시에, 출력 요소(7)의 회전 속도는 축방향 추력(P_A)의 반대 작용을 극복하기 위해 플라이웨이트(131)에 충분한 원심력을 발생하지 못한다. 이 동작은 제1 기어비에 상응한다.

유성 캐리어(7)의 회전 속도가 증가하면, 플라이웨이트(131)는 도3에 도시된 바와 같이 결국 상승하며, 제1 액추에이터(111)에 대한 제2 마찰 커플링 수단(12)의 압축 방향으로 링 기어(6)를 가압한다. 이 힘은 스프링(121)의 예비응력 힘보다 작으며 따라서 쇼울더(64)에 얹혀지는 링(122)은 링 기어(6)에 부착된 컵(62)과 함께 단일 유닛으로서 이동한다.

이러한 움직임의 시작시에, 축방향 추력(P_A)에 대해 플라이웨이트(131)에 의해 생성되는 초과 축방향 힘은 매우 작지만 마찰 커플링 수단(12)에 항력을 생성하기에는 딱 충분하다. 그러나, 이 항력은 태양 요소(5)에 의해 전달되는 힘을 감소시키며 따라서 축방향 추력(P_A)을 감소시킨다. 따라서, 마찰 커플링 수단(12)의 결합 방향으로의 축방향 힘은, 도3에 도시된 바와 같이 마찰 커플링 수단(12)이 제1 액추에이터(111)에 대해 상향 가압될 뿐 아니라 결국 회전 입력 요소(3)의 디스크에 대해 결국 접촉하도록 가압됨으로써 제1 마찰 커플링 수단(11)이 해제될 때까지 점진적으로 커진다. 따라서, 회전 입력 요소(3)의 움직임은 더이상 태양 요소(5)에 전달되지 않지만, 링 기어(6)에는 전달된다. 태양 요소(5)는 이후 역으로 회전하는 경향이 있지만, 그 자유 휠(8)에 의해 그러한 운동이 방지되며, 따라서 유성 캐리어(7)는 입력 요소(3)의 속도에 대해 제1 기어에서의 작동되는 경우보다 큰 새로운 회전 속도로 구동된다.

사실상, 차량에서 보다 높은 기어비로 변속할 때 항상 그러하듯이, 이동하는 차량에 의해 형성되는 부하의 관성은 기어 변속 과정 중에 출력의 (따라서 실시예에서의 유성 캐리어(7)의) 회전 속도의 상당한 변화에 대해 작용하므로, 새로운 기어비와 정합되도록 감소되는 것은 입력 요소(3)의 속도이다. 기어 변속 과정 도중의 회전 입력 요소(3)의 속도의 이러한 감소는 플라이웨이트(118)에서의 원심력을 감소시키며, 따라서 제2 액추에이터(62)에 의해 제2 마찰 커플링 수단(12)을 경유하여 제1 액추에이터(111)에 가해지는 추력을 통해서 플라이웨이트(118)의 하강을 돕는다.

출력 속도 및 그로 인한 유성 캐리어(7)의 속도가 계속 증가하면, 플라이웨이트(131)는 도4에 도시되어 있듯이 도3에 도시된 상황에서보다 점차적으로 많이 상승하며, 따라서 컵(62)은, 스프링(121)의 임계 강도가 초과된 다음 스프링(121)이 압축됨에 따라 왼쪽으로 더 가압된다. 링(122)은 쇼울더(64)로부터 멀리 이동하며, 컵(62) 상의 지지면(67)은 제1 마찰 커플링 수단(11)의 압축과 함께 제1 액추에이터(111) 쪽으로 제3 액추에이터(116)를 가압한다. 일단 시작되면, 이 움직임은 그것이 추력(P_A)의 추가 저하에 상당하므로 강화될 수 있을 뿐이다. 사실상, 이후의 토크의 일부가 태양 휠(5)에 의해 전달되며, 따라서 링 기어(6)의 톱니에 의해 전달되는 부분이 대응적으로 감소된다.

이러한 새로운 상황에서, 두 개의 마찰 커플링 수단(11, 12)은 결합 상태에 있으며, 입력 요소(3), 링 기어(6) 및 태양 요소(5)를 함께 결합시킨다. 이것이 직접 구동 상황이다. 유성 캐리어(7)는 또한 입력 요소(3), 태양 요소(5) 및 링 기어(6)의 통상적인 일반 속도로 회전한다. 제1 제어 수단(113) 상의 플라이웨이트(118)는 그 하강된 상태로 남아있다.

유성 캐리어(7)의 속도에 대한 입력 요소(3)의 속도를 감소시키는 방향으로의 다양한 기어 변속 과정 중에, 이 변화에 반대되는 경향의 축방향 추력의 각 변속 과정 동안의 점진적 감소는 그것이 이루어지자마자 새로운 기어비를 안정화시키는 효과를 갖는다. 따라서, 동일 엔진 토크에 대해서, 다운-시프팅(down-shifting)은 유성 캐리어(7)의 낮은 회전 속도에서만 발생할 수 있다.

다운-시프팅은 다음과 같이 이루어진다:

- 플라이웨이트(131)에 의해 발생된 힘이 추력(P_A)을 극복하고 스프링(121)을 압축하기에 딱 충분한 경우, 제1 마찰 커플링 수단(11)에서 슬립(slip)이 시작되기 시작할 때, 제3 기어로부터 제2 기어로의 변속이 시작된다. 이러한 슬립은 태양 요소(5)가 그 자유 휠(8)에 의해 고정될 때까지 느려지게 만든다. 이러한 고정은 축방향 추력(P_A)을 증가시키며, 플라이웨이트(131)는, 스프링(121)이 그 최소 예비응력 부여되는 위치로 이완되며, 따라서 도3에 도시된 바와 같이 그 위치로 가압된다.

- 이 상황으로부터, 플라이웨이트(131)의 힘이 더 저하되어서 입력 요소(3)와 링 기어(6) 사이에서 전달될 엔진 토크와 관련하여 제2 마찰 커플링 수단(12)을 충분히 압축하도록 축방향 추력(P_A)보다 불충분하게 커지면, 제2 마찰 커플링 수단(12)은 그 자유 휠(9)에 의해 고정될 때까지 슬립되기 시작한다. 이는 입력 요소(3)에서의 레이싱(racing)을 초래하며 따라서 플라이웨이트(118)에 의해 생성되는원심력의 증가를 초래하고, 제1 마찰 커플링 수단(11)은 따라서 제1 기어에서의 작동을 생성하도록 결합 상태로 복귀된다. 축방향 추력(P_A)은 증가되어 도2에 도시된 상황에서 종료되도록 플라이웨이트(131)를 완전히 하방 가압한다.

전술한 동력전달 장치는 그 지나친 단순함에도 불구하고, 소위 "킥-다운"으로 특징지워지는 장점을 가지며, 이는 운전자가 단지 가속기 페달을 누름에 따른 추력(P_A)의 결과적인 증가로 인해 낮은 기어로 변속할 수 있게 해준다.

유성 캐리어(7)가 입력 요소(3)보다 빨리 회전(엔진 제동 모드에서의 작동)하는 경향이 있을 때, 즉 차량 운전자가 가속기 페달을 해제하거나 차량이 내리막언덕을 이동하고 있을 때, 입력 요소(3)에 가해지는 토크는 네거티브가 되며, 축방향 추력(P_A)이 역전되어 결과적으로 플라이웨이트(131)가 제2 마찰 커플링 수단(12)과 심지어는 대개의 경우 스프링(121)을 그리고 이에 따라 제1 마찰 커플링 수단(11)도 압축되게 함으로써 직접 구동 동작을 달성하게 한다.

단순화의 이유로, 도2 내지 도4는 역전 장치(14)를 도시하지 않으며, 대신에 유성 캐리어(7)에 부착된 간단한 출력 기어 링(76)을 도시한다.

본 발명은 물론 본원에 개시 및 도시된 실시예에 한정되지 않는다.

예를 들면 제1 및 제3 액추에이터(111, 116)를 상호 분리하거나 또는 더 일반적으로 제1 마찰 커플링 수단(11)을 결합해제하는 경향이 있는 스프링과 같은 다른 복귀 스프링을 고려할 수 있다.

전술한 것과 다른 방식으로, 예를 들면 유성 캐리어(7)를 고정하며, 링 기어(6)를 자유 휠(9)로부터 해제(release)하여 출력 샤프트에 링 기어(6)를 연결하는 도그 클러치를 조작시킴으로써, 역전이 얻어질 수 있다.

두 개의 마찰 커플링 수단(11, 12)이 하나의 주위에 다른 하나가 배치되는 전술한 배치는 제한적이지 않으며, 상기 수단들은 예를 들면 축방향으로 정렬될 수 있다.

Claims

특히 육상 차량용 자동 동력전달 장치이며,

회전 입력 요소(3)와 회전 출력 요소(4)와,

제3 톱니형 요소(7)와 각각 맞물림되는 제1 톱니형 요소(5) 및 제2 톱니형 요소(6)와,

상기 회전 입력 요소와 회전 출력 요소 중 제1 요소를 상기 제1 톱니형 요소(5) 및 제2 톱니형 요소(6)와 각각 선택적으로 커플링하기 위한 제1 커플링 수단(11) 및 제2 커플링 수단(12)과,

상기 두 회전 입력 요소 및 회전 출력 요소 중 제2 요소(4)를 상기 제3 톱니형 요소(7)와 선택적으로 커플링시키기 위한 제3 커플링 수단(74, 76)과,

상기 제1 톱니형 요소(5) 및 제2 톱니형 요소(6)를 각각 선택적으로 고정하기 위한 제1 정지 수단(8) 및 제2 정지 수단(9)과,

상기 제1 커플링 수단(11)용 제1 액추에이터(111)와,

상기 제1 커플링 수단(11)이 결합 상태 및 결합해제 상태에 있을 수 있고 제2 커플링 수단(12)이 결합해제되어 있는 제1 위치와, 제1 커플링 수단(11)이 결합해제되어 있고 제2 커플링 수단(12)이 결합 상태에 있는 제2 위치에 있을 수 있는 제2 액추에이터(62)를 포함하는 자동 동력전달 장치.
제1항에 있어서, 제2 위치에서, 상기 제2 액추에이터(62)는, 제1 커플링 수단(11)의 결합해제 방향으로 제1 액추에이터(111)에 추력을 가하는 것을 특징으로 하는 자동 동력전달 장치.
제2항에 있어서, 상기 추력은 제2 커플링 수단(12)을 매개로 하여 가해지는 것을 특징으로 하는 자동 동력전달 장치.
제3항에 있어서, 제1 액추에이터(111)는, 동시에, 결합 상태에 있는 제2 커플링 수단(12)에 대한 카운터베어링인 것을 특징으로 하는 자동 동력전달 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 액추에이터(62)는, 제1 커플링 수단(11) 및 제2 커플링 수단(12)이 결합 상태에 있는 제3 위치에 있을 수 있는 것을 특징으로 하는 자동 동력전달 장치.
제5항에 있어서, 그 제3 위치에서, 제2 액추에이터(62)는 제3 액추에이터(116)에 작용하며, 제3 액추에이터(116)는 제1 액추에이터(111)에 대해 제1 커플링 수단(11)을 가압하는 것을 특징으로 하는 자동 동력전달 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서, 제2 액추에이터(62)와 제2 커플링 수단(12) 사이의 예비응력 부여된 스프링(121)을 특징으로 하는 자동 동력전달 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서, 제2 액추에이터(62)가 그 제2 위치에서 그 제3 위치로 이동하기 위해 넘어서야 하는 임계 강도를 규정하기에 적합한 예비응력 부여된 스프링(121)을 특징으로 하는 자동 동력전달 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 액추에이터(111)에 대해 제1 커플링 수단(11)을 가압함으로써 제1 커플링 수단(11)을 결합 상태에 선택적으로 위치 설정하기에 적합한 제3 액추에이터(116)를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 동력전달 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 차량의 움직임을 점진적으로 설정하기 위한 제1 제어 수단(113)을 제1 액추에이터(111)에 대해 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 동력전달 장치.
제10항에 있어서, 상기 제1 제어 수단(113)은 원심형인 것을 특징으로 하는 자동 동력전달 장치.
제11항에 있어서, 상기 제1 제어 수단(113)은, 회전 입력 요소(3)의 속도에 민감하고 제1 커플링 수단(11)을 결합 상태에 두는 경향이 있는 원심 플라이웨이트(118)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동 동력전달 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 톱니형 요소(7) 및/또는 출력 요소(4)의 회전 속도에 민감한 원심 플라이웨이트(131)를 갖는 제2 제어 수단을 제2 액추에이터(62)에 대해 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 동력전달 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 위치에서 제1 위치로 제2 액추에이터(62)가 이동하는 방향으로 제2 액추에이터(62)에 대해 톱니에 의해 생성된 추력(P_A)을 가하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 동력전달 장치.
제14항에 있어서, 상기 제2 액추에이터(62)는 제2 톱니형 요소(6)에 부착된 것을 특징으로 하는 자동 동력전달 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 정지 요소(8)와 제2 정지 요소(9) 중 적어도 하나는 자유 휠인 것을 특징으로 하는 자동 동력전달 장치.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 톱니형 요소(5)는 태양 휠이고, 제2 톱니형 요소(6)는 링 기어이며, 제3 톱니형 요소(7)는 유성(planet) 캐리어이고, 상기 유성 캐리어 상에서 유성 피니언(72)은 태양 휠(5) 및 링 기어(6)와 맞물림되는 것을 특징으로 하는 자동 동력전달 장치.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 그 제1 위치에 적어도 간접적으로 선택적으로 제2 액추에이터(62)를 유지하는 역전 수단(14)을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 동력전달 장치.