KR20060132612A - 무단 변속기 - Google Patents

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KR20060132612A
KR20060132612A KR1020067011391A KR20067011391A KR20060132612A KR 20060132612 A KR20060132612 A KR 20060132612A KR 1020067011391 A KR1020067011391 A KR 1020067011391A KR 20067011391 A KR20067011391 A KR 20067011391A KR 20060132612 A KR20060132612 A KR 20060132612A
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KR
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epicyclic
drive shaft
variator
final drive
driven
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KR1020067011391A
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English (en)
Inventor
로버트 앤드류 올리버
알란 펠딩
Original Assignee
토로트랙 (디벨로프먼트) 리미티드
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Abstract

연속 가변 변속기(CVT)는 가변비 유닛("베리에이터"), 베리에이터(V)의 대향 측부에 연결되는 두 개의 입력부(A2, S2)를 가지는 제 1 에피사이클릭(18), 베리에이터의 대향 측부에 연결되는 부품(A1, S1) 및 원동기(12)에 의해 구동되는 입력부(C1)를 가지는 제 2 에피사이클릭(16), 최종 구동 샤프트(14), 저단으로 최종 구동 샤프트에 상기 제 1 에피사이클릭의 출력부에 선택적으로 연결하기 위한 저단 클러치(L), 제 1 에피사이클릭(18)의 출력부(C2)에 연결되고 베리에이터에 연결되거나 연결가능하고(F,R) 고단 클러치(F)에 의해 고단으로 최종 구동 샤프트에 연결가능한 제 3의 혼합 에피사이클릭(20)을 포함하고, 고단 및 저단이 하나 이상의 베리에이터 비율로 일치하고 베리에이터가 저단 및 고단에서 반대 방향으로 작동하는, 무단 변속기(CVT)가 제공된다.

Description

무단 변속기 {CONTINUOUSLY VARIABLE RATIO TRANSMISSION}
본 발명은 무단 변속기("CVTs")에 관한 것이다.
본 발명은 특히 이러한 변속기를 산업용 또는 농업용 차량, 예를 들면, 트랙터에 이용가능한데, 이러한 차량들은 저속으로 매우 높은 토크가 필요하고 종종 차량이 저속으로 전방 및 후방으로 왕복할 수 있지만, 고속, 저토크 상태에 대한 후진 고단(high reverse regimes)에 대해서도 요구된다.
본 발명의 제 1 양태에 따라,
(a) 가변비 유닛("베리에이터");
(b) 베리에이터의 대향 측부에 연결되는 두 개의 입력부를 가지는 제 1 에피사이클릭(first epicyclic);
(c) 베리에이터의 대향 측부에 연결되는 부품 및 원동기에 의해 구동되는 입력부를 가지는 제 2 에피사이클릭;
(d) 최종 구동 샤프트;
(e) 저단으로 최종 구동 샤프트에 상기 제 1 에피사이클릭의 출력부를 선택적으로 연결하기 위한 저단 클러치(low regime clutch);
(f) 제 1 에피사이클릭의 출력부에 연결되고 베리에이터에 연결되거나 연결가능하고 고단 클러치에 의해 고단으로 최종 구동 샤프트에 연결가능한 제 3의 혼합 에피사이클릭을 포함하고,
고단 및 저단이 하나 이상의 베리에이터 비율(rate)로 일치하고 베리에이터가 저단 및 고단에서 반대 방향으로 작동하는, 무단 변속기(CVT)가 제공된다.
바람직하게는, 고단 및 저단의 작동 범위가 중복된다.
본 발명의 제 2 양태에 따라,
(a) 가변비 유닛("베리에이터");
(b) 베리에이터의 대향 측부에 연결되는 두 개의 입력부를 가지는 제 1 에피사이클릭(first epicyclic);
(c) 베리에이터의 대향 측부에 연결되는 부품 및 원동기에 의해 구동되는 입력부를 가지는 제 2 에피사이클릭;
(d) 각각 베리에이터의 마주하는 측부에 연결되는 두 개의 교번 피동 회전 부재 중 하나에 의해 베리에이터와 연결가능한 최종 구동 샤프트; 및
(e) 최종 구동 샤프트에 제 1 에피사이클릭의 출력부를 선택적으로 연결하기 위해 최종 구동 샤프트와 제 1 에피사이클릭의 출력부 사이에 배치되는 제 1 클러치를 포함하는 무단 변속기(CVT)를 포함하고,
상기 변속기는
피동 회전 부재 중 하나 이상과 최종 구동 샤프트 사이에 배치되고 피동 회전 샤프트와 제 1 에피사이클릭의 출력부로부터의 입력을 수용하는 제 3의 혼합 에피사이클릭, 및
상기 하나의 피동 회전 부재를 제 3 에피사이클릭을 경유하여 최종 구동 샤프트에 선택적으로 연결하기 위해 하나의 피동 회전 부재와 최종 구동 샤프트 사이에 배치되는 제 2 클러치를 더 포함한다.
일 실시예에서 제 3 클러치는 다른 피동 회전 부재를 제 3 에피사이클릭을 경유하여 최종 구동 샤프트에 선택적으로 연결하기 위해 다른 피동 회전 부재와 최종 구동 샤프트 사이에 배치된다.
바람직하게는, 제 2 및 제 3 클러치는 하나의 피동 회전 부재와 제 3 에피사이클릭 사이 그리고 다른 피동 회전 부재와 제 3 에피사이클릭 사이에 각각 배치된다.
또 다른 실시예에서, 제 4 에피사이클릭은 다른 피동 회전 부재와 최종 구동 샤프트 사이에 배치되고 다른 피동 회전 샤프트와 제 1 에피사이클릭의 출력부로부터 입력부를 수용하며,
제 3 클러치는 다른 피동 회전 부재를 제 4 에피사이클릭을 경유하여 최종 구동 샤프트에 선택적으로 연결하기 위해 다른 피동 회전 부재와 최종 구동 샤프트 사이에 배치된다.
바람직하게는, 제 2 및 제 3 클러치는 제 3 에피사이클릭과 최종 구동 샤프트 그리고 제 4 에피사이클릭과 최종 구동 샤프트 사이에 각각 배치된다.
오직 예에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 특정 실시예들이 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 CVT의 제 1 실시예의 개략도이고,
도 2는 도 1의 변속기의 개략도로서, 변속 기어부를 더 상세하게 도시한 도면이며,
도 3은 제 1 실시예의 작동을 도시한 그래프이고,
도 4는 본 발명에 따른 CVT의 제 2 실시예의 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, CVT는 감속 기어부(12)를 거쳐 원동기에 연결되는 입력 샤프트(10), 출력 샤프트(14), 토로이달-레이스, 롤링-트랙션 형태의 베리에이터(V), 입력 에피사이클릭(16), 재순환 에피사이클릭(18) 및 혼합 에피사이클릭(20)을 가진다. 도면부호 "24, 26"은 베리에이터(V)의 대향 측부에 연결되는 샤프트를 표시하며, 이들은 감속 기어부(28, 30)를 경유하여 회전 부재(편의를 위해, "샤프트"로 칭함)로 연결되고 차례로 회전 부재(샤프트)는 입력 에피사이클릭(16)의 두 개의 부품(각각, 환형부(A1) 및 태양 기어(S1))에 연결되고, 나머지 부품(유성 캐리어(C1))은 입력 샤프트(10)에 연결된다.
샤프트(32, 34)는 또한 재순환 에피사이클릭(18)의 두 개의 부품(환형부(A2) 및 태양 기어(S2))에 연결되고, 제 3 부품(유성 캐리어(C2))은 저단 클러치(L)의 결합에 의해 감속 기어부(38)를 경유하여 출력 샤프트(14)에 연결된다.
또한, 샤프트(32, 34)는 각각의 감속 기어부(40, 42) 및 각각의 고단의 전진 및 후진 클러치(F, R)를 경유하여 혼합 에피사이클릭(20)의 동일한 부품(유성 캐리 어(C3))에 선택적이고 교대로 연결가능하며, 에피사이클릭의 또 다른 부품(환형부(A3))는 재순환 에피사이클릭(18)의 출력부(유성 캐리어(C2))에 영구적으로 연결된다. 저단에서, 저단 클러치(L)가 결합되고 고단 전진 및 후진 클러치(F, R)가 분리된다. 저단에서, 동력은 에피사이클릭(18)을 통하여 재순환하고 라인 " L 결합된 출력"에 의해 도 3에 도시된 바와 같이, 베리에이터(V)가 베리에이터의 비율 범위의 일단으로부터 타단으로 진행할 때, 출력 샤프트(14)의 속도는 무한 "저단" 진행을 하나의 방향으로 유한 최대값으로부터 제로(zero)로 떨어지고나서 반대 방향으로 제 2 최대값으로 상승하도록 한다. 이러한 방식으로, 변속기는 단을 변화시키지 않고 후진 및 전진 사이에서 용이하게 왕복할 수 있다. 이는 가능하다면 단 변화를 회피하는 것이 바람직한 동안, 변속이 낮은 차량 속도로 높은 토크 레벨을 전달하는 트랙터 등과 같은 비 고속도로용 차량에 대해 중요하다.
출력 샤프트(14)의 특별한 전진 및 후진 속도 각각에 대해, 각각의 고단 전진 또는 후진 클러치(F, R)에 의해 연결된 경우, 혼합 에피사이클릭(20)으로부터의 출력이 저단 클러치(L)의 결합시 혼합 에피사이클릭(18)으로부터의 출력과 동일한, 즉 혼합 에피사이클릭(20)에 대한 두 개의 출력이 동일한 베리에이트 비율(약 4,000 rpm의 출력 샤프트 속도에 대응하는, 약 -0.68 및 -2.74)이 있다는 것을 도 3으로부터 볼 수 있다. 이는 "동기 비율(synchronous ratio)"로서 알려져 있고 이 비율에서 출력 샤프트(14)의 회전 방향에 따라 전진 또는 후진 클러치(F, R)가 결합되어 적합하게 저단 클러치(L)가 분리되어 전진 또는 후진 고단에 변속기가 위치한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전진 또는 후진 고단에서, 베리에이터 비율은 출력 샤프트(14)의 속도를 증가시키기 위해 저단 작동에 비해 반대 방향으로 조정된다. 이러한 단에서, 샤프트(32, 34) 중 하나의 구동부는 결합된 클러치(F 또는 R), 혼합 에피사이클릭(20)(출력 부품, 태양 기어(S3)) 및 감속 기어부(46)를 경유하여 출력 샤프트(14)에 연결된다.
제 2 실시예가 도 4에 도시되어 있다. 이는 제 1 실시예와 매우 유사하고 동일한 도면 부호는 대응하는 피쳐를 설명하기 위해 이용된다. 주요 차이점은 제 1 실시예의 단일 혼합 에피사이클릭(20)이 두 개의 혼합 에피사이클릭(20', 20'')으로 대체되고 각각의 부품(유성 캐리어)은 두 개의 샤프트(32, 34) 중 각각 하나에 연결되고, 에피사이클릭(20', 20'')의 각각의 추가 부품(태양 기어), 에피사이클릭(20', 20'')의 각각의 추가 부품(태양 기어)은 각각 전진 및 후진 고단 클러치(F, R)를 경유하여 출력 샤프트(14)에 선택적이고 교대로 연결가능하다. 제 1 실시예와 유사한 방식으로, 재순환 에피사이클릭(18)의 출력부는 전진 및 후진 혼합 에피사이클릭(20', 20")의 각각의 부품(환형부)에 연결가능하고 또한 저단 클러치(L)를 경유하여 출력 샤프트(14)에 연결가능하다. 전진 고단 또는 후진 고단이 동시 비율로 요구될 때, 적절한 전진 또는 후진 클러치(F, R)가 결합하고 저단 클러치(L)는 분리되어 적절한 혼합 에피사이클릭(20', 20'')의 출력부가 감속 기어부를 경유하여 출력 샤프트(14)에 연결된다.
본 발명은 전술한 실시예에 제한되지 않는다.

Claims (7)

  1. (a) 가변비 유닛("베리에이터"),
    (b) 상기 베리에이터의 대향 측부에 연결되는 두 개의 입력부를 가지는 제 1 에피사이클릭,
    (c) 상기 베리에이터의 대향 측부에 연결되는 부품 및 원동기에 의해 구동되는 입력부를 가지는 제 2 에피사이클릭,
    (d) 최종 구동 샤프트,
    (e) 저단으로 상기 최종 구동 샤프트에 상기 제 1 에피사이클릭의 출력부를 선택적으로 연결하기 위한 저단 클러치,
    (f) 상기 제 1 에피사이클릭의 출력부에 연결되고 상기 베리에이터에 연결되거나 연결가능하고 고단 클러치에 의해 고단으로 상기 최종 구동 샤프트와 연결가능한 제 3의 혼합 에피사이클릭를 포함하며,
    상기 고단 및 저단은 하나 이상의 베리에이터 비율에서 일치하며 상기 베리에이터는 저단 및 고단에서 반대 방향으로 작동되는,
    무단 변속기(CVT).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고단 및 상기 저단의 작동 범위가 중복되는,
    무단 변속기(CVT).
  3. (a) 가변비 유닛("베리에이터"),
    (b) 상기 베리에이터의 대향 측부에 연결되는 두 개의 입력부를 가지는 제 1 에피사이클릭,
    (c) 상기 베리에이터의 대향 측부에 연결되는 부품 및 원동기에 의해 구동되는 입력부를 가지는 제 2 에피사이클릭,
    (d) 각각 상기 베리에이터의 대향 측부에 연결되는 두 개의 교번 피동 회전부재 중 하나에 의하여 상기 베리에이터에 연결가능한 최종 구동 샤프트, 및
    상기 제 1 에피사이클릭의 출력부에 상기 최종 구동 샤프트에 선택적으로 연결하기 위해 상기 최종 구동 샤프트와 상기 제 1 에피사이클릭의 출력부 사이에 배치되는 제 1 클러치를 포함하며,
    상기 변속기는
    상기 최종 구동 샤프트와 상기 피동 회전 부재 중 하나 이상 사이에 배치되고 상기 피동 회전 샤프트 및 상기 제 1 에피사이클릭의 출력부로부터 입력을 수용하기 위한 제 3의 혼합 에피사이클릭, 및
    상기 제 3 에피사이클릭을 경유하여 상기 최종 구동 샤프트에 상기 하나의 피동 회전 부재를 선택적으로 연결하기 위해 상기 최종 구동 샤프트와 상기 하나의 피동 회전 부재 사이에 배치되는 제 2 클러치를 더 포함하는,
    무단 변속기(CVT).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 3 에피사이클릭을 경유하여 상기 최종 구동 샤프트에 상기 다른 피동 회전 부재를 선택적으로 연결하기 위해 상기 최종 구동 샤프트와 상기 다른 피동 회전 부재 사이에 배치되는 제 3 클러치를 더 포함하는,
    무단 변속기(CVT).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 클러치는 상기 하나의 피동 회전 부재와 상기 제 3 에피사이클릭 그리고 상기 다른 피동 회전 부재와 상기 제 3 에피사이클릭 사이에 각각 배치되는,
    무단 변속기(CVT).
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 다른 피동 회전 부재와 상기 최종 구동 샤프트 사이에 배치되고 상기 제 1 에피사이클릭과 상기 다른 피동 회전 샤프트로부터 입력을 수용하는 제 4 에피사이클릭, 및
    상기 다른 피동 회전 부재를 상기 제 4 에피사이클릭을 경유하여 상기 피동 회전 부재에 선택적으로 연결하기 위해 상기 다른 피동 회전 부재와 상기 최종 구동 샤프트 사이에 배치되는 제 3 클러치를 더 포함하는,
    무단 변속기(CVT).
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 클러치는 상기 제 3 에피사이클릭과 상기 최종 구동 샤프트 그리고 상기 제 4 에피사이클릭과 상기 최종 구동 샤프트 사이에 각각 배치되는,
    무단 변속기(CVT).
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