KR20050101181A - 베벨 마찰 링 기어 - Google Patents

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Abstract

베벨 마찰 링 기어(bevel friction ring gear)는 베벨 마찰 링 기어의 출력(output) 뒤에 제공되어지는 후진기어(reverse gear)를 포함하며, 상기 후진기어는 상기 베벨 마찰 링 기어와 연속하여 연결되어진다.

Description

베벨 마찰 링 기어{BEVEL FRICTION RING GEARING}
본 발명은 후진기어(reverse gear)에 연결된 베벨 마찰 링 기어(bevel friction ring gear)에 관한 것이다.
종종, 자동차에서, 특히 대규모로 사용하기 위하여 적당한 지속형 가변 변속기(continuously variable transmission, CVT)를 배열하는 것이 가능하다. 베벨 마찰 링 기어는 그와 같은 지속형 가변 변속기 이며, 후진기어를 갖는 베벨 마찰 링 기어를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
상기 발명에 의해 제안되는 해결책은 상기 베벨 마찰 링 기어와 연속적으로 위치되며, 출력(output) 뒤에 제공되어지는 후진기어를 갖는 베벨 마찰 링 기어이다. 그와 같은 배열은 상기 베벨 마찰 링 기어가 일정한 회전방향으로 작동되어질 수 있고, 그것이 각각 상기 마찰 링의 구동(drive) 또는 조정(adjustment)에 의해 베벨 마찰 링 기어를 위한 유익한 효과를 도입하는 장점을 한 측부 상에 제공한다. 게다가, 이와 같은 배열은 또한 지속적으로 상기 후진기어를 변화시킬 수 있다.
본 발명의 추가적인 장점, 목적 및 성질들은 첨부되는 도면을 참조하여 설명되어진다.
도 1 은 베벨 마찰 링 기어 및 후진기어를 포함하는 제 1 배열에 대한 도시.
도 2 는 베벨 마찰 링 기어 및 후진기어를 포함하는 제 2 배열에 대한 도시.
본 발명에 이용되는 것처럼, “연속(in series)”, “앞(front)” 및 “뒤(back)”라는 용어들은 베벨 마찰 링을 포함하는 구동 장치(drive train) 내에서 힘의 흐름과 관련된다. 따라서 상기 후진기어는 상기 구동 장치 내의 엔진으로부터 떨어져 있는 베벨 마찰 링 기어의 측부 상에 연속으로 제공되어진다.
상기 후진기어는 유동 기어(epicyclic gearing)를 포함하는 것이 선호되며, 상기 유동 기어는 유동 기어의 하나 이상의 기어 부재를 운반하고, 하우징(housing) 또는 회전 기어 부재(revolving gear member) 중 하나에 대하여 고정되기에 적합하게 된 하나 이상의 회전 기어를 갖는다. 그와 같은 배열은 필요에 따라서, 입력(input)이 회전할 때, 즉 상기 베벨 마찰 링 기어의 회전동안에 상기 회전하는 기어 부재를 하나 또는 다른 방식으로 고정함으로써 이동될 수 있는 후진기어를 제공하며, 그렇게 함으로써 상기 고정 작용(fixing operation)은 적당한 커플링(couplings) 또는 동기장치(synchronizers)를 이용하는 적당한 보호(care)에 의해 수행되어질 수 있다. 그와 같은 이동 가능성은 전동율(transmission ratio)이 회전 조건에서 단지 변화될 수 있는 베벨 마찰 링 기어의 필요에 특별히 적합하게 된다.
상기 후진기어는 플래닛 기어(planet gears), 선기어(sun gear) 및 외측 링 기어(outer ring gear)를 가지는 플래니터리 기어(planetary gear)를 특정적으로 포함할 수 있으며, 그것의 제 1 기어 부재(first gear member)는 상기 베벨 마찰 링 기어의 출력에 영향이 있도록 연결되어지고, 그것의 제 2 기어 부재(second gear member)는 상기 베벨 마찰 링 기어 및 상기 후진기어를 포함하는 전체 배열의 출력에 영향이 있도록 연결되어지며, 반면에 제 3 기어 부재는 최소한 1 자유도 정도로 하우징에 대하여 고정될 수 있다. 플래니터리 기어는 기어 부재들-외측 링 기어, 선기어, 플래닛 기어 중 하나가 결정될 때, 후자가 스스로 회전할 수 있는 그들의 능력을 유지해야 하는 유리한 성질을 가지며, 다른 기어 부재들은 제공되어진 전동율에 따라 상호작용 하면서, 계속하여 회전할 수 있도록 허용되어진다. 더욱 상세하게는, 하나의 기어 부재가 최소한 1 자유도 정도로 적당하게 고정되어질 때, 남아있는 2개의 기어 부재들 사이의 상대적인 속도는 실질적으로 변화되어지며, 따라서 상대적인 속도 내에서의 이와 같은 변화는 상기 후진기어를 구동하는데 이용될 수 있다.
만약 플래닛 기어들이 제 3 기어 부재를 구성한다면, 이것은 더욱 상세하게 만들어질 가능성이 있다. 만약 플래니터리 기어에서, 플래닛 기어들이 대응하는 선기어 주위에서 그들의 회전 자유도(rotational degree of freedom)로서 고정된다면, 외측 링 기어 및 선기어 사이의 회전 방향은, 만약 개개의 포워드 기어(forward gear)가 그것과 함께 회전하는 플래닛 기어에 의해, 필요한 곳에 적당한 방식으로 전동율이 선택되도록 하는 플래니터리 기어에 의해 달성되어진다면, 대응하는 후진기어를 달성하기 위하여 즉시 바꾸어진다.
베벨 마찰 링 기어 및 후진기어를 포함하는 전체 배열은, 상기 제 1 기어 부재가 베벨 마찰 링 기어의 구동된 베벨 기어(driven bevel gear)와 함께 회전하는 피니언(pinion)에 의해 구동되어진다면, 특별히 콤팩트한 구조가 된다. 그와 같은 배열은 전체 배열이 매우 콤팩트하고, 그 결과 현대의 자동차를 위해 매우 경제적인 구조가 되도록 베벨 마찰 링 기어 및 후진기어 사이에서 힘 또는 토크의 직접적 및 간접적 흐름을 보증한다.
마지막 요구사항에 대하여, 제 2 기어 부재가 그것이 연결되는 차동장치의 회전하는 캐리어와 함께 회전된다면, 그것은 추가적이거나 또는 택일적으로 장점이 될 수 있다. 특히 자동차에서 사용될 때, 주요한 차동장치(main differential)는 상기 후진기어가 상기 차동장치에 직접 및 간접적으로 통합되어질 수 있도록 유리하게 이용될 수 있으며, 그 결과 입력 측부(input side) 상의 후진기어의 디자인에 관계없이, 특히 베벨 마찰 링 기어와 함께 사용될 때 콤팩트한 구조가 된다.
특별히 보통의 동작에서, 상기 제 1 및 제 2 기어 부재들이 함께 고정되는 것은 장점이 된다. 후진기어에 대하여 이동 프로세스(shifting process)의 확실한 구현에 따라서, 그와 같은 조정은 또한 플래니터리 기어의 요구되는 동작 조건을 고정하기 위해 다른 목적들에 대하여 또한 장점으로서 이용될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 기어 부재가 함께 고정될 수 있기 때문에, 플래니터리 기어를 통한 힘의 직접적인 흐름은 이와 같은 동작 조건에서 상기 플래니터리 기어가 어떤 손실 없이 실질적으로 작동하고, 전체 배열이 포워드 기어에 대하여 매우 효율적이 되는 것을 보증한다. 제 3 기어 및 2개의 제 1 기어 부재들의 선택적인 고정은 상기 플래니터리 기어가 각각의 조건에서 안전하게 회전할 수 있도록 적절하게 결합되어지는 것이 선호된다. 이와 같은 태양에서, 상기 제 1 및 제 2 기어 부재가 플래니터리 기어의 선기어 및 외측 링 기어에 의해 각각 형성되어지고, 상기 제 3 기어 부재가 플래닛 기어들에 의해 형성되어지는 것이 특히 유리한데, 이것은 상기 기어 부재의 요구되는 상호작용(required interplay)을 매운 간단하고 콤팩트한 방법으로 달성하도록 한다.
이것은 상기 제 2 기어 부재가 차동장치의 회전하는 캐리어에 직접 연결되어질 때 또는 그것이 중요한 부분(integral part)으로서 형성되거나 그리고/또는 상기 제 1 기어 부재가 구동된 베벨 기어와 함께 회전하는 피니언에 의해 직접 구동되어질 때 특별히 적용된다. 그와 같은 배열에서, 전체 배열은 현저하게 콤팩트하게 될 수 있고, 그 결과 통상적인 자동차 구동에서 이용될 때, 상보적인 자동차 종류에서의 변화 및 대량생산에 의해, 서브콤팩트하게 이용될 수 있는 저가의 변속기(low-cost transmission)는 동일한 방향에서 동작되는 구동에 의해 구현되어진다.
1 자유도 정도로 하우징에 대하여 플래닛 기어의 회전하는 기어 캐리어 또는 제 3 기어 부재와 같은 고정을 위해, 마찰 또는 맞물리는 연결과 같은 매우 다양한 연결들이 그와 같은 고정을 위해 유리하게 이용될 수 있다. 마찰 연결들이 확실한 구현에 따라 회전하는 동안에 역으로 움직이는 것이 가능한 부드러운 전환을 허용하는 것이 특히 장점이 된다는 것이 알려졌다. 그러나 이것은 매우 큰 힘과 마찰 손실 때문에 어떤 응용에서는 장점이 아니며, 따라서 그와 같은 경우에는 엔진 및 베벨 마찰 링 기어 사이의 출발 클러치(starting clutch)는 장점이 될 수 있다. 클러치, 주요한 브레이크 슈(brake shoes), 동기장치(synchronizer) 및 잘 알려진 변속기와의 연결에서 현재 이용되는 유사한 배열들은 고정을 위해 적당하다.
도 1 및 2 각각에서 도시되어지는 배열은 베벨 마찰 링 기어(bevel friction ring gear, 1) 및 그곳에 연속하여 연결되어진 후진기어(reverse gear, 2)를 포함한다. 이와 같은 예시적인 실시예에서, 상기 베벨 마찰 링 기어들(1)은 실질적으로 동일한 구조(construction)이며, 각각은 서로 마주하기 위해 서로에게 축 방향으로 평행하게 배열되어진 입력 베벨 기어(input bevel gear, 3) 및 출력 베벨 기어(output bevel gear, 4)를 포함하며, 그것들 사이에서 마찰 링(friction ring, 5)은 가변 전동율(variable transmission ratio)이 상기 마찰 링(5)의 위치 함수로서 세팅될 수 있도록 갭(gap, 6) 내에서 옮겨질 수 있다. 이와 같은 예시적인 실시예에서, 상기 마찰 링(5)은 구동 베벨 기어(drive bevel gear, 3) 둘레에서 주위 그립(surrounding grip)을 형성하며, 반면에 구동된 베벨 기어(driven bevel gear, 4)는 출력 피니언(output pinion, 7)을 운반한다. 상기 베벨 마찰 링 기어들은 또한 그것들의 명확한 수행에 따라, 서로 다르게 배열되어질 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 1 의 예시적인 실시예에서, 상기 출력 피니언(7)은 플래니터리 기어(planetary gear, 10)의 선기어(sun gear, 9)를 운반하는 소조립품(subassembly, 8)과 직접 맞물린다. 도 2 에서 도시되어지는 배열은 또한 상기 출력 피니언(7)에 의해 구동되어지는 선기어(12)를 가지는 유성기어(11)를 포함한다. 이것은 상기 선기어(12)와 함께 회전하는 기어(gear, 14) 및 벨트(belt, 13)를 통해 달성되어진다. 충분한 운전 안전(operational safety)을 제공하는 힘의 전달(force transmission)을 내구력있게 보증하는 어떠한 공지된 벨트 또는 체인(chain) 배열은 상기 벨트(13)처럼 이용되어질 수 있다.
상기 2개의 플래니터리 기어(10 및 11)는 각각 한 측부(side) 상에서 상기 선기어(9 및 12)의 각자(respective one)와 맞물리고, 다른 측부 상에서 외측 링 기어(17 및 18)의 각자와 맞물리는 플래닛 기어들(planet gears, 15 및 16)을 포함한다.
도 1 에 도시되어지는 실시예에서, 외측 링 기어(17)는 차동장치(differential, 20)의 회전 기어(revolving gear, 19)에 직접 연결되어진다. 이와 같은 배열에서, 상기 플래니터리 기어(10) 및 그것의 결과로서 상기 후진기어(2)는 상기 차동장치(20) 상에 직접 놓인다. 따라서 이와 같은 배열은 현저하게 콤팩트한 구조(compact construction)이며, 구동 장치(drive train) 내의 기어 부재들의 수가 최소화될 수 있었으므로 매우 효율적임을 알 수 있었다. 상기 차동장치(20) 상에 직접 배열되는 후진기어(2)는 그것의 콤팩트한 구조 때문에 본 발명의 다른 특징들에 관계없이 또한 장점이 될 수 있다. 쉬는 동안, 출력 피니언(7)이 후진기어의 입력 기어와 직접 맞물리고, 상기 후진기어의 출력 기어가 차동장치의 회전하는 캐리어(revolving carrier)에 직접 연결되어지는 배열은, 그와 같은 배열이 단지 최소의 기어 부재(gear members)를 요구하고, 그 결과 매우 효율적이기 때문에, 베벨 마찰 링 기어에 의해 일어나는 방향 역전(direction reversal)에 의하여 현재의 자동차 엔진에 비하여 장점이 된다.
도 2 에 따른 실시예에서는, 그와 대조적으로 상기 외측 링 기어(18)는 차동장치(23)의 회전 캐리어(22)와 맞물리는 출력 기어(21)에 연결되고, 함께 회전한다. 결과적인 방향 전환은 도 2 의 예시적인 실시예에서 중간축(intermediate shaft, 24) 상 또는 주위에서 배열되어지는 후진기어를 가지는 벨트 배열(belt arrangement, 13)에 의해 수용되어진다. 상기 차동장치(20) 상에 직접 놓이는 도 1 에서 제안되어지는 배열과 비교할 때, 중간축(24) 상에 배치되어지는 배열은 도 2 에서 도시되는 전체 배열이 그것의 공간 배열에 대하여 더 유연하게 디자인될 수 있는 장점을 제공한다. 이것은 상기 차동장치에 근접한 공간(space)이 제 3 소조립품 때문에 제한되어지는 환경에서 특별하게 장점이 된다. 중간축(2) 상에 상기 후진기어를 배열하는 것은 또한 본 발명의 다른 특징들에 관계없이 장점이 된다는 것을 알 수 있는데, 그 이유들 중의 하나는 회전 방향에서의 결과적인 변화이다. 이것은 베벨 마찰 링 기어들이 반대 방향의 회전을 갖는 외국 엔진들과 결합되어 사용되어질 때 특별히 적용된다. 그와 같은 경우에, 상기 벨트 배열(13)은 제거될 수 있으며, 상기 피니언(7)은 크라운 기어(14)와 맞물릴 수 있다. 분리된 출력 피니언(7)뿐만 아니라 상기 벨트 배열(13)이 함께 제거될 수 있도록 상기 샤프트(24) 상에 직접 배열되어지는 구동된 베벨 기어(4)를 갖는 것은 추가적인 장점이 될 수 있다.
게다가, 상기 베벨 마찰 링 기어(1)로부터 시작하는 입력 구동(input drive)이 각각의 선기어들(9 및 12)을 통하기 보다는 후진기어의 다른 기어 부재들을 통해 또는 외측 링 기어들(17 및 18)을 통해 수행되어질 수 있다는 것이 당업자에 명백할 것이다. 유사하게, 상기 후진기어가 각각 상기 외측 링 기어들(17 및 18)을 통해 구동되어지는 것이 절대적으로 필요한 것은 아니다. 대신에 상기 선기어들 또는 다른 기어 부재들은 이와 같은 목적을 위해 이용되어질 수 있다.
“포워드(forward)” 및 “백(back)”의 각각의 조건에서 안전하게 유지하는 도 1 및 2 에서 도시되어지는 예시적인 실시예를 위해, 고정 시스템들(fixation systems)은 기어 부재(gear member), 즉 이와 같은 예시적인 실시예에서는 플래닛 기어(15 및 16)를 운반하는 각각의 캐리어(25 및 26)가 단단하게 고정될 수 있도록 함으로써 제공되어진다. 게다가 고정 시스템들은 상기 플래니터리 기어(10 및 11) 각각의 2개 기어 부재를 서로에게 상대적으로 고정할 수 있도록 존재한다. 도 1 의 예시적인 실시예에서의 선기어(9) 및 외측 링 기어(17) 및 도 2 의 예시적인 실시예에서의 외측 링 기어(18) 및 플래닛 기어(16)의 회전 캐리어(26)들은 함께 선택적으로 고정되어진다.
상기 기어 부재들을 하우징(housing)에 또는 서로 상대적으로 고정하기 위해, 클러치(clutches), 주요한 브레이크 슈(primary brake shoes) 또는 동기장치(synchronizers)와 같은 다양한 고정 시스템들은 응용을 발견할 수 있다. 도시된 예시적인 실시예에서, 그와 같은 것들 중 3개가, 비록 그들이 확실한 필요에 따라 쉽게 교체될 수 있을지라도, 제공되어진다.
도 1 의 예시적인 실시예에서, 플래닛 기어(15)의 캐리어(25)는 상기 플래닛 기어(15)의 캐리어(25)와 차례로 맞물리는 브레이크 피니언(brake pinion, 28)을 선택적으로 감속시킬 수 있는 전자기 브레이크(electromagnetic brake, 27)에 의해 고정된다. 만약 이와 같은 배열에서, 회전 방향이 변화되어진다면, 상기 캐리어(25)가 선기어(9) 및 외측 링 기어(17)에 대하여 감속됨에 따라, 출력의 행정(travel) 또는 속도(speed)가 최종적으로 멈추고 방향을 바꿀 때까지 감소시키도록 상기 브레이크가 활성화되어진다.
외측 링 기어(17) 및 선기어(9)의 고정은 상기 플래닛 기어(15)가 외측 링 기어(17) 및 선기어(9)에 대하여 고정되도록 브레이크(29)를 통해서 일어난다. 이와 같은 조건에서 상기 플래니터리 기어(10)가 매우 적은 손실을 가지고 작동함에 따라, 이와 같은 조건은 포워드 기어(forward gear)가 되도록 선호적으로 선택되어지고, 상기 브레이크(29)에 대응하는 브레이크가 예를 들면 캐리어(25)와 선기어(9) 및/또는 외측 링 기어(17) 사이에 또한 제공되어질 수 있다는 것이 명백하다. 유사하게, 플래니터리 기어(10)가 적절하게 고정되어지고(immobilized), 하나의 조각(piece)으로서 회전하기 위하여, 상기 플래닛 기어(15)가 캐리어(25)에 대하여 회전하는 것을 단지 방지하는 것이 충분할 수 있다.
도 2 의 예시적인 실시예에서, 선택적인 고정은 플래닛 기어들(16)을 운반하고, 그들과 함께 회전하는 캐리어(26)가 이와 같은 예시적인 실시예에서 하우징(32) 상에 고정되어지는 고정 기어(stationary gear, 31)에 대하여 또는 외측 링 기어(18)에 대하여 선택적으로 동조될 수 있도록(synchronized) 함으로써 동기장치(30)를 통해 수행되어진다. 이것에 의해 발생하는 메커니즘들은 도 1 의 예시적인 실시예에 관하여 이미 설명된 메커니즘들에 대응하고, 캐리어(26)는 외측 링 기어(18)보다는 선 기어(12)와 또한 동조될 수 있다는 것을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 베벨 마찰 링 기어(bevel friction ring gear, 1)와 연속적인 출력(output, 4) 뒤에 제공되어지는 후진기어(reverse gear, 2)를 가지는 베벨 마찰 링 기어(bevel friction ring gear, 1).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 후진기어는 유성 기어(epicyclic gearing)의 하나 이상의 기어 부재(gear member)를 운반하는 하나 이상의 회전 기어 캐리어(revolving gear carrier, 25, 26)를 가지는 유성 기어를 포함하며, 고정 캐리어(stationary carrier, 27, 32) 또는 회전 기어 부재(revolving gear member, 9, 17) 중 하나에 의해 빠르게 되도록 적응되어지는 것을 특징으로 하는, 베벨 마찰 링 기어.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 후진기어(2)는 플래닛 기어(planet gears, 15, 16), 선기어(sun gear, 9, 12) 및 외측 링 기어(outer ring gear, 17, 18)를 가지는 플래니터리 기어(planetary gear, 10, 11)를 포함하고, 그것의 제 1 기어 부재(first gear member, 9, 12)는 베벨 마찰 링 기어(1)의 출력(7)에 영향이 있도록 연결되어지고, 그것의 제 2 기어 부재(second gear member, 17, 18)는 상기 베벨 마찰 링 기어(1) 및 상기 후진기어(2)를 포함하는 전체 배열의 출력(20, 23)에 영향이 있도록 연결되어지며, 반면에 제 3 기어 부재(third gear member, 15, 16)는 최소한 1 자유도(one degree of freedom) 정도로, 캐리어 또는 하우징(27, 32)에 대하여 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 베벨 마찰 링 기어.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 3 기어 부재는 상기 플래닛 기어에 의해 형성되어지는 것을 특징으로 하는, 베벨 마찰 링 기어.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 기어 부재는 구동된 베벨 기어와 함께 회전하는 피니언(pinion, 7)에 의해 구동되어지는 것을 특징으로 하는, 베벨 마찰 링 기어.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 기어 부재는 그것이 연결되어진 차동장치(differential, 20)의 회전 캐리어(revolving carrier, 19)와 함께 회전되는 것을 특징으로 하는, 베벨 마찰 링 기어.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기어 부재들 중 2개, 선호적으로는 제 1 및 제 2 기어부재가 함께 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 베벨 마찰 링 기어.
  8. 제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 커플링(coupling, 29), 주요한 브레이크 슈(27, 28) 및/또는 동기장치(synchronizers, 30)는 고정을 위해 이용되어지는 것을 특징으로 하는, 베벨 마찰 링 기어.
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