KR20140016813A

KR20140016813A - 트랜스미션

Info

Publication number: KR20140016813A
Application number: KR1020130078448A
Authority: KR
Inventors: 하이 슈
Original assignee: 지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스 엘엘씨
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2014-02-10
Also published as: DE102013214457A1; US8888645B2; CN103573953B; CN103573953A; KR101502778B1; DE102013214457B4; US20140038761A1

Abstract

CVT는 입력 부재; 출력 부재; 상기 입력 부재에 회전식으로 결합된 입력 디스크; 출력 기어를 갖는 출력 디스크; 상기 입력 디스크와 상기 출력 디스크 사이에 배치되며 상기 입력 디스크로부터 상기 출력 디스크로 토크를 전달하도록 구성된 롤러; 상기 출력 기어와 서로 맞물린 카운터 기어; 및 상기 출력 기어에 연결되는 유성 기어 세트를 구비한다. 상기 유성 기어 세트는 링 기어, 캐리어 부재 및 태양 기어를 갖는다. 상기 링 기어는 상기 카운터 기어에 회전식으로 결합된다. 상기 카운터 기어와 상기 유성 기어 세트는 상기 출력 디스크와 동일 평면 상에 있다.

Description

트랜스미션{SIMPLE PLANETARY GEARSET CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION}

본 개시내용은 자동 트랜스미션에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단순한 유성 기어 세트 배열체를 갖는 무단 변속 트랜스미션(continuously variable transmission)에 관한 것이다.

본란에서의 기재내용은 본 개시내용에 관한 배경 정보를 제공하며, 종래기술을 구성할 수 있거나 구성하지 않을 수 있다.

일반적으로, 무단 변속 트랜스미션("CVT")은 엔진 또는 전기 모터와 같은 로터리 동력원과 최종 구동 유닛 사이의 베리에이터(variator)를 작동가능하게 결합하는 기어링(gearing)을 구비한다. 베레에이터는 입력 속도 대 출력 속도의 비("베리에이터 비")를 무단(stepless)으로 또는 연속(continuous)으로 변경할 수 있는 로터리 입력 디스크 및 로터리 출력 디스크를 구비한다. CVT에 의해 제공되는 전체의 속도비는 베리에이터 비와 그와 관련된 기어링의 함수이다. 출력 디스크는 대응하는 기어와 맞물려서 구동하는 외부 기어 치형부를 구비한다. 결국, 기어는 최종 구동 유닛에 기능적으로 결합된 출력 샤프트 또는 레이샤프트에 기능적으로 결합된다.

트랜스미션 축방향 길이 및 질량은, 그 출력 밀도(power density) 및 효율에 상당히 영향을 미친다. 따라서, 충분한 성능 특성을 제공하면서 축방향 길이 및 질량을 최소화하는 개선된 CVT 설계에 대한 필요성이 남아 있다.

CVT는 입력 부재; 출력 부재; 상기 입력 부재에 회전식으로 결합된 입력 디스크; 출력 기어를 갖는 출력 디스크; 상기 입력 디스크와 상기 출력 디스크 사이에 배치되며 상기 입력 디스크로부터 상기 출력 디스크로 토크를 전달하도록 구성된 롤러; 상기 출력 기어와 서로 맞물린 카운터 기어; 및 상기 출력 기어에 연결되는 유성 기어 세트를 구비한다. 상기 유성 기어 세트는 링 기어, 캐리어 부재 및 태양 기어를 갖는다. 상기 링 기어는 상기 카운터 기어에 회전식으로 결합된다, 상기 카운터 기어와 상기 유성 기어 세트는 상기 출력 디스크와 동일 평면 상에 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 유성 기어 세트는 상기 카운터 기어 내에 반경방향으로 안착된다.

본 발명의 다른 예에서, 상기 카운터 기어는 상기 링 기어와 일체 형성된다.

본 발명의 또 다른 예에서, 상기 CVT는 상기 유성 기어 세트의 캐리어 부재를 고정 부재에 선택적으로 연결하기 위한 브레이크를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 예에서, 상기 CVT는 상기 링 기어를 상기 태양 기어와 선택적으로 연결하기 위한 클러치를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 예에서, 상기 CVT는 상기 태양 기어와 공통 회전을 위해 연결된 제1 구동 기어와, 상기 제1 구동 기어와 서로 맞물린 제1 종동 기어를 더 포함하며, 상기 제1 종동 기어는 상기 출력 부재에 결합된다.

본 발명의 또 다른 예에서, 상기 CVT는 상기 출력 부재에 결합되는 제2 구동 기어와, 상기 제2 구동 기어와 서로 맞물린 제2 종동 기어를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 예에서, 상기 유성 기어 세트는 단순한 유성 기어 세트이다.

본 발명의 또 다른 예에서, 상기 출력 디스크는 중앙 말단부를 구비하며, 상기 출력 기어는 상기 중앙 말단부의 외주를 따라 배치된다.

본원에 제공된 설명으로부터 또 다른 적용 영역이 명백해질 것이다. 그 설명 및 특정례는 단지 단지 예시를 목적으로 하며, 본 개시내용의 범위를 제한할 의도의 것이 아니다.

본원에 기술된 도면은 단지 예시를 목적으로 하며, 본 개시내용의 범위를 제한할 의도의 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 CVT를 갖는 자동차용 파워트레인에 대한 개략적인 다이아그램.

하기의 설명은 단지 예시적인 것이며, 본 개시내용, 적용 또는 용도를 제한한 의도의 것이 아니다.

도 1은 자동차용 파워트레인(10)을 도시한다. 전체적으로, 파워트레인(10)은 트랜스미션(14)과 상호 연결된 엔진(12)을 구비한다. 엔진(12)은 본 개시내용의 범위로부터 벗어나지 않고서 종래의 가솔린, 디젤 또는 플렉스 연료 내연기관, 하이브리드 엔진 또는 전기 모터일 수 있다. 엔진(12)은, 예컨대 플렉스플레이트(flexplate)(미도시) 또는 다른 연결 장치 혹은 유체역학적 장치(hydrodynamic device) 또는 론치 클러치(launch clutch)와 같은 시동 장치(starting device)(15)를 통해 트랜스미션(14)에 구동 토크를 공급한다.

트랜스미션(14)은 토로이덜형 무단 변속 트랜스미션(toroidal-type continuously variable transmission: CVT)이다. 트랜스미션(14)은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서 토로이덜형 무한 트랜스미션(toroidal-type infinitely variable transmission:IVT)일 수 있다. 트랜스미션(14)은, 트랜스미션(14)의 각종 부품을 봉입 및 보호하는 일반적으로 주조된 금속 하우징(16)을 구비한다. 하우징(16)은 이러한 부품을 위치설정 및 지지하는 각종 개구, 통로, 숄더 및 플랜지를 구비한다. 일반적으로 말하면, 트랜스미션(14)은 트랜스미션 입력 샤프트(20)와 트랜스미션 출력 샤프트(22)를 구비한다. 트랜스미션 입력 샤프트(20)와 트랜스미션 출력 샤프트(22) 사이에는, 트랜스미션 입력 샤프트(20)와 트랜스미션 출력 샤프트(22) 사이에서 전진 및후진 속도비 또는 기어비를 제공하도록 구성된 기어박스(24)가 연결된다. 트랜스미션 입력 샤프트(20)는 엔진(12)과 기능적으로 상호 연결되어 엔진(12)으로부터 입력 토크 또는 파워를 수용한다. 트랜스미션 출력 샤프트(22)는 최종 구동 유닛(25)과 연결되는 것이 바람직하다. 트랜스미션 출력 샤프트(22)는 최종 구동 유닛(25)에 구동 토크를 제공한다.

일반적으로, 트랜스미션(14)은 3개의 트랜스퍼 기어 세트, 단순한 유성 기어 조립체, 클러치, 브레이크, 베리에이터 및 몇 개의 샤프트, 퀼 또는 다른 구동 부재를 구비한다. 예를 들면, 트랜스미션(14)은 베리에이터(26)를 구비한다. 베리에이터(26)는 토로이덜형 레이스 롤링 타입의 베레이이터로 기술된다. 그러나, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서 각종 다른 타입의 베리에이터가 이용될 수 있다. 베리에이터(26)는 제1 입력 디스크(28)와 제2 입력 디스크(30)를 구비한다. 제1 입력 디스크(28)는 토로이덜 외부면 또는 제1 입력 레이스(28A)를 구비하고, 제2 입력 디스크(30)는 토로이덜 외부면 또는 제2 입력 레이스(30A)를 구비한다. 제1 및 제2 입력 레이스(28A, 30A)들 사이에는 출력 디스크(32)가 배치된다. 출력 디스크(32)는 토로이덜 외부면 또는 제1 출력 레이스(32A) 및 토로이덜 외부면 또는 제2 출력 레이스(32B)를 구비한다. 제1 출력 레이스(32A)는 제1 입력 레이스(28A)의 반대편에 배치되고, 제2 출력 레이스(32B)는 제2 입력 레이스(30A)의 반대편에 배치된다. 제1 입력 레이스(28A)와 제1 출력 레이스(32A)는 제1 토로이덜 캐비티(38)를 형성하도록 연동하고, 제2 입력 레이스(30A)와 제2 출력 레이스(32B)는 제2 토로이덜 캐비티(40)를 형성하도록 연동한다. 디스크(28, 30, 32) 각각은 베리에이터 샤프트(42)에 의해 형성된 공통 회전축을 공유한다. 베리에이터 샤프트(42)는 트랜스미션 입력 샤프트(20)에 기능적으로 상호 연결되므로, 엔진(12)으로부터 구동 토크를 수용한다. 입력 디스크(28, 30)는 베리에이터 샤프트(42)에 회전식으로 결합되고, 복수의 롤러(50, 52)를 거쳐 출력 디스크(32)에 구동 토크를 전달한다.

예를 들면, 제1 캐비티(38)는 복수의 롤러(50)를 구비하고, 제2 캐비티(40)는 복수의 롤러(52)를 구비한다. 일반적으로, 제1 및 제2 캐비티(38, 40) 각각은 2개 또는 3개의 롤러(50, 52)를 구비하지만, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서 임의 개수의 롤러가 사용될 수 있다. 롤러(50, 52) 각각은 롤러 축 둘레에서 회전을 위해 장착되며, 입력 디스크(28, 30)로부터 출력 디스크(32)로 구동을 전달하도록 그와 관련된 입력 및 출력 디스크(28, 30, 32)의 토로이덜 레이스(28A, 32A, 32B, 30A)에 대해 롤링한다. 베리에이터 구동비를 변경하는 것은 롤러(50, 52)의 세차운동(precession)에 의해 성취되므로, 롤러 축이 롤러 축의 경사를 베리에이터 축으로 변경하도록 회전할 수 있다. 롤러(50, 52)의 세차 운동은 롤러(50, 52)에 의해 레이스(28A, 32A, 32B, 30A)에 대해 추적되는 경로의 반경 변화를 초래하므로, 입력 디스크(28, 30)와 출력 디스크(30) 사이의 베리에이터 구동비의 변화를 초래한다.

출력 디스크(32)는 레이스(32A, 32B)들 사이에 배치된 중앙의 반경방향 말단부(54)를 구비한다. 말단부(54)는 제1 트랜스퍼 기어 쌍(58)의 베리에이터 출력부 또는 구동 기어(56)를 구비한다. 구동 기어(56)는 출력 디스크(32)의 말단부(54)의 외부에 연결되거나 또는 그와 일체 형성된다. 구동 기어(56)는 제1 트랜스퍼 기어 쌍(58)의 카운터 또는 종동 기어(60)와 상호 맞물린다. 제1 트랜스퍼 기어 쌍(58)의 카운터 기어(60)는 단순한 유성 기어 조립체(62)의 링 기어(62A)에 결합되어 링 기어(62A)를 구동한다. 카운터 기어(60)는 스플라인 연결, 용접, 볼트 또는 핀에 의해 링 기어(62A)에 연결될 수 있거나, 또는 링 기어(62A)와 일체 형성될 수 있다. 더욱이, 카운터 기어(60)는 링 기어(62A)로부터 축방향으로 약간 오프셋될 수 있다. 또한, 단순한 유성 기어 조립체(62)는 유성 기어 캐리어(62B), 태양 기어 부재(62C), 및 유성 기어 세트(62B) 내에 회전가능하게 지지 및 지탱되는 복수의 유성 기어(62D)를 구비한다. 유성 기어(62D) 각각은 태양 기어(62C)와 링 기어(62A)와 일정하게 맞물린다. 단순한 유성 기어 조립체(62)의 유성 기어 캐리어(62B)는 마찰 브레이크(66)의 제1 샤프트, 퀼 또는 부재(64)를 통해 결합된다. 마찰 브레이크(66)의 작동은 단순한 유성 기어 조립체(62)의 유성 기어 캐리어(62B)를 하우징(16)에 접지시킨다.

태양 기어(62C)는 제2 샤프트, 퀼 또는 구동 부재(66)를 통해 제2 트랜스퍼 기어 쌍(70)의 제1 또는 구동 기어(68)에 결합된다. 제2 샤프트, 퀼 또는 구동 부재(66)의 연장부(66A)는 마찰 클러치(72)의 일측부에 연결된다. 마찰 클러치(72)의 타측부는 제3 샤프트, 퀼 또는 구동 부재(74)를 통해 단순한 유성 기어 조립체(62)의 링 기어(62A)에 연결된다. 마찰 브레이크(71)의 작동은 제2 트랜스퍼 기어 쌍(70)의 제1 또는 구동 기어(68)를 단순한 유성 기어 조립체(62)의 링 기어(62A)를 연결시킨다.

제2 트랜스퍼 기어 쌍(70)의 제1 또는 구동 기어(68)는 트랜스퍼 출력 부재(22)를 구동하도록 그 상에 배치, 결합하는 제2 또는 종동 기어(76)와 일정하게 맞물린다. 결국, 트랜스미션 출력 부재(22)는 제3 트랜스퍼 기어 쌍(82)의 최종 구동 피니언 기어(80)를 구동하도록 결합된다. 피니언 기어(80)는 최종 구동 링 기어(84)와 일정하게 맞물린다. 제3 트랜스퍼 기어 쌍(82)은 최종 구동 유닛(25)의 일부이다. 트랜스퍼 기어(82)는 트랜스미션(14)으로부터 로드 휠(92A, 92B)을 구동하는 차축 또는 프롭샤프트(propshafts)(90A, 90B)로 구동 토크를 전달한다.

후진 기어비를 제공하기 위해서는, 브레이크(66)가 결합되어 유성 기어 캐리어(62B)의 회전이 고정된다. 전진 기어비를 제공하기 위해서는, 클러치(72)가 결합되어 링 기어(62A)를 태양 기어(62C)에 연결한다. 전진 및 후진에서의 특정 기어비는 전술한 바와 같이 롤러(50, 52)의 세차 운동에 의해 성취된다.

트랜스미션(14)의 축방향 패키징을 최소화하기 위해, 단순한 유성 기어 세트(62)는 베리에이터(26)의 출력 디스크(32)와 동일 평면 상에 있고, 카운터 기어(60) 내에 안착된다. 예를 들면, 출력 디스크(32)는 제1 축(96) 둘레에서 회전하고, 단순한 유성 기어 세트(62)는 제2 축(98) 둘레에서 회전한다. 축(96, 98)은 서로 평행하다. 출력 디스크(32)의 축방향 단부 각각은 이러한 축(96, 98)을 직각으로 교차하는 가상 평면(100, 102)을 형성한다. 단순한 유성 기어 세트(62)는 평면(100, 102)들 사이에서 축(98) 상에 배치된다. 단순한 유성 기어 세트(62)가 카운터 기어(60) 내에 안착되는 경우, 트랜스미션(14)은 비용 및 질량을 감소시키는 한편, 트랜스미션(14)의 축방향 길이를 감소시킨다.

본 발명의 설명은 단지 예시이며, 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않는 변경이 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 이러한 변경은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않아야 한다.

Claims

입력 부재;
출력 부재;
상기 입력 부재에 회전식으로 결합된 입력 디스크;
출력 기어를 갖는 출력 디스크;
상기 입력 디스크와 상기 출력 디스크 사이에 배치되며 상기 입력 디스크로부터 상기 출력 디스크로 토크를 전달하도록 구성된 롤러;
상기 출력 기어와 서로 맞물린 카운터 기어; 및
상기 출력 기어에 연결되며, 링 기어, 캐리어 부재 및 태양 기어를 갖는 유성 기어 세트
를 포함하며,
상기 링 기어는 상기 카운터 기어에 회전식으로 결합되고,
상기 카운터 기어와 상기 유성 기어 세트는 상기 출력 디스크와 동일 평면 상에 있는,
트랜스미션.
제1항에 있어서,
상기 유성 기어 세트는 상기 카운터 기어 내에 반경방향으로 안착되는,
트랜스미션.
제1항에 있어서,
상기 카운터 기어는 상기 링 기어와 일체 형성되는,
트랜스미션.
제1항에 있어서,
상기 유성 기어 세트의 캐리어 부재를 고정 부재에 선택적으로 연결하기 위한 브레이크를 더 포함하는,
트랜스미션.
제4항에 있어서,
상기 링 기어를 상기 태양 기어와 선택적으로 연결하기 위한 클러치를 더 포함하는,
트랜스미션.
제5항에 있어서,
상기 태양 기어와 공통 회전을 위해 연결된 제1 구동 기어와, 상기 제1 구동 기어와 서로 맞물린 제1 종동 기어를 더 포함하며,
상기 제1 종동 기어는 상기 출력 부재에 결합되는,
트랜스미션.
제6항에 있어서,
상기 출력 부재에 결합되는 제2 구동 기어와, 상기 제2 구동 기어와 서로 맞물린 제2 종동 기어를 더 포함하는,
트랜스미션.
제1항에 있어서,
상기 유성 기어 세트는 단순한 유성 기어 세트인,
트랜스미션.
제1항에 있어서,
상기 출력 디스크는 중앙 말단부를 구비하며,
상기 출력 기어는 상기 중앙 말단부의 외주를 따라 배치되는,
트랜스미션.