KR20150016521A - 유성 기어 자력 제어 구동식 무단 변속 기구 - Google Patents

Abstract

원활한 무단 변속을 가능하게 하는 유성 기어식 무단 변속 기구의 제공. 상하로 캠산(cam peak)을 가진 캠암(cam arm)(2)을 지지하는 링형의 외주 지지 프레임(5)과, 상기 캠암을 밀어내는 것을 도모하는 캠을 가진 아우터 캠(3)을 컨트롤 기어(6)에 의해 맞물리게 한 부재의 내측에, 원웨이 기구(機構)를 구비하는 대소 유성 기어(parent/child planet gears)(7)와 상기 대소 유성 기어의 소기어에 맞물리게 한 파워 롤러를 구비한 푸시 기어(1)를 지지하는 지지 프레임(4)을 설치하고, 상기 대소 유성 기어의 대기어에 태양 기어를 맞물리게 한다. 지지 프레임(4)을 회전시켜 푸시 기어(1)의 파워 롤러를 외주 지지 프레임(5) 내벽면으로 가압하고, 대소 유성 기어(7)를 자전(自轉) 정지, 공전(公轉) 구동시켜, 태양 기어에 의한 구동을 얻는다. 컨트롤 기어(6)의 회동에 의해 외주 지지 프레임(5)의 캠암(2)을 밀어내고, 푸시 기어(1)를 밀어넣고, 대소 유성 기어(7)에 자전 구동을 가하여 태양 기어에 회전력을 가산한다.

Description

유성 기어 자력 제어 구동식 무단 변속 기구{PLANETARY GEAR SELF-ACTUATED CONTROL DRIVE-TYPE CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION MECHANISM}

본 발명은, 동력 전달 사이에서의 무단 변속 기구(機構)에 관한 것이다.

무단 변속 기구에서는, 실용적인 벨트식 CVT는 2축 구성에 의한 입출력간 마찰 구동이며, 또한 토로이달식(toroidal type) CVT도 입출력간의 파워 롤러 마찰 구동이며, 많은 마찰 손실의 문제가 있으며, 양쪽 모두, 변속 영역 이동에는 더욱 마찰 저항이 확대하여, 마찰 손실이 증가하지만 실제로 사용되고 있다.

마찰 저항이 적은 유성(planetary) 기어 구성에서의 회전 전달 방식은, 각 기어비가 고정된 록업(lock up) 수단에 의한 단계적 변속 방법이며 무단 변속을 얻기에는 실용적인 면에서 불충분했다.

그러나, 유성 기어 구성에서의, 링 기어를 제어 구동한 입력 측 유성 기어 공전(公轉) 구동 방법에서는, 태양 기어를 출력으로 한 구동 방법이 증속 비율을 가장 높게 얻을 수 있으며, 유성 기어 공전 구동 시에 링 기어의 회전을 브레이크 제어, 또는 별도의 동력에서의 가변 제어 구동하는 방식에 의해 무단 변속은 가능하게 되지만, 안정된 로 기어드(low geared)로부터, 마찰이나, 다른 동력 부하를 항상 계속적으로 가하지 않으면 안되는 문제점이 있었다.

무단 변속기로서의 사용에 있어서, 이 문제점은 큰 마찰 장치나 동력 부하 장치가 없으면, 링 기어의 무단계로 원활한 회동(回動) 제어를 행할 수 없는 문제가 있었다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 1조(組)의 유성 기어 구성에서의 변속 회전 전달 방식은, 링 기어로의 브레이킹 제어나, 다른 동력에서의 제어 구동 등의 구성이 복잡하며 규모가 커지고, 간단하며 안정된 로 기어드로부터의 원활한 무단 변속 구성을 얻을 수 없는 점이다.

본 발명은, 도면의 1조의 유성 기어 구성에서의 무단계 변속을 가능하게 한 구성이며, 입력 회전력, 출력 측 부하, 및 캠암에 의해 안정된 로 기어드로부터의 원활한 무단 변속을 실현한, 무단 변속 기구를 가장 주요한 특징으로 한다.

본 발명의 유성 기어 자력 제어 구동 무단 변속 기구는, 1조의 유성 기어 구성에서의 무단계 변속을, 입력 회전력, 출력 측 부하, 및 캠암에 의해 용이하면서도, 단순 구조로, 안정된 로 기어드로부터의 원활한 무단 변속을 가능하게 하였으므로, 다양한 회전 구동 전달에 대하여 포함시킬 수 있고, 또한 응용이 가능하게 되어, 벨트식 CVT 기구보다 소형인 장치를 필요로 하는 구동 기계에 이용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은, 유성 기어 자력 제어 구동식 무단 변속 기구의 구성과 방법 등을 나타낸 설명도(링 기어 등은 일부 생략함)이다(실시예 1).
도 2는, 푸시 기어(1a, 1b, 1c)에 구비된 파워 롤러(8)의 장착 위치를 변경하여, 외주 지지 프레임(5) 등의 직경을 작게 한, 유성 기어 자력 제어 구동식 무단 변속 기구를 나타낸 도면(링 기어 등은 일부 생략함)이다.
도 3은, 도 1에서의 대소 유성 기어(parent/child planet gears)(7a, 7b, 7c)의 반대 측에, 푸시 기어(1a, 1b, 1c)를 배치한, 유성 기어 자력 제어 구동식 무단 변속 기구를 나타낸 도면(링 기어 등은 일부 생략함)이다.
도 4는, 지렛대 구동을 도모하는 지지 프레임(4)으로 지지한 축(12)에, 푸시 기어(1a, 1b, 1c)를 장착한, 유성 기어 자력 제어 구동식 무단 변속 기구를 나타낸 도면(링 기어 등은 일부 생략함)이다.
도 5는, 도 2에서의 대소 유성 기어(7a, 7b, 7c)의 반대 측에서 지렛대 구동 도모하는 지지 프레임(4)으로 지지한 축(12)에, 푸시 기어(1a, 1b, 1c)를 장착한, 유성 기어 자력 제어 구동식 무단 변속 기구의 일부분을 나타낸 도면(링 기어 등은 일부 생략함)이다.

1조의 유성 기어 구성에서의 불가능한 무단 변속의 목적을, 입력 회전력으로 출력 측 부하와 캠암(2a, 2b, 2c, 2d)을 통한 대소 유성 기어 제어 구동에 의해, 변경 실시할 수 있도록 구성하였다.

실시예 1

도 1은, 본 발명의 유성 기어 자력 제어 구동식 무단 변속 기구의 일실시예의 하이 기어드(high geared) 영역을 나타낸 도면이며(링 기어 등은 일부 생략함), 1a, 1b, 1c는 푸시 기어, 2a, 2b, 2c, 2d는 캠암, 3은 아우터 캠, 4는 입력 측의 지지 프레임, 5는 외주 지지 프레임, 6은 콘트롤 기어, 7a, 7b, 7c는 원웨이 기구를 가진 대소 유성 기어, 8은 파워 롤러, 9는 출력 측의 태양 기어, 10은 대소 유성 기어의 원웨이 기구, 11은 중심축, 12는 지지 프레임에 지지한 축, r은 리프트량을 나타낸 것이다.

푸시 기어(1a, 1b, 1c)에 파워 롤러(8)를 구비하여 대소 유성 기어(7a, 7b, 7c)의 소기어와 서로 맞물리게 하고, 원웨이 기구(10)로 왕복 운동 가능하도록 하여, 양쪽 모두 지지 프레임(4)으로 지지하고, 캠암(2a, 2b, 2c, 2d)은 상하로 캠산을 가지고 외주 지지 프레임(5)으로 지지하고, 콘트롤 기어(6)와 아우터 캠(3)으로 캠암(2a, 2b, 2c, 2d)을 r로 나타낸 리프트량으로 밀어낸다.

지지 프레임(4)의 화살표 방향 입력 회전에 의해, 태양 기어(9)의 출력 측 부하를 통하여 대소 유성 기어(7a, 7b, 7c)의 대기어와 원웨이 기구(10)를 통한, 상기 대소 유성 기어(7a, 7b, 7c)의 소기어에 화살표 입력 회전력을 전달하여, 맞물리는 푸시 기어(1a, 1b, 1c)를 외주 방향으로 밀어내고, 파워 롤러(8)를 외주 지지 프레임(5)의 내벽면에서 가압하여 멈추게 하여 지지 프레임(4)을 일체로 회전시켜, 출력 측 부하를 외주 지지 프레임(5)의 내벽면에서 상쇄한 형태에 의한 입력 회전에 의해, 푸시 기어(1a, 1b, 1c)의 왕복 운동 정지를 도모하여 대소 유성 기어(7a, 7b, 7c)의 자전을 강제적으로 정지한 공전 구동을 얻는다.

콘트롤 기어(6)와 아우터 캠(3)에 의해 캠암(2a, 2b, 2c, 2d)을 밀어내고, 파워 롤러(8)가 외주 지지 프레임(5)의 내벽면과 캠암(2a, 2b, 2c, 2d)을 통과할 때마다, 원웨이 기구(10)를 통한 푸시 기어(1a, 1b, 1c)를 왕복 구동시켜, 대소 유성 기어(7a, 7b, 7c)에 강제적인 자전 구동력을 무단계로 가함으로써, 상기 대소 유성 기어(7a, 7b, 7c)의 대기어의 자전 및 공전 구동을 가능하도록 제어할 수 있다.

도 1에 있어서, 캠암(2a, 2b, 2c, 2d)을 r로 나타낸 리프트량으로 밀어낸 입력으로는, 입력 회전력에 의해, 각 파워 롤러(8)를 캠암(2a, 2b, 2c, 2d)을 통과시킬 때마다 푸시 기어(1a, 1b, 1c)를 화살표 방향으로 밀어넣고, 원웨이 기구(10)를 통한 왕복 구동을 순차적으로 행하고, 대소 유성 기어(7a, 7b, 7c)의 소기어를 화살표 입력 역방향으로 자전 구동하고, 원웨이 기구(10)를 통하여, 자전 및 공전하는 대소 유성 기어(7a, 7b, 7c)의 대기어에 상기 입력 역 방향의 자전 구동력을 가하고, 출력 측 태양 기어(9)의 입력 방향 회전에, 또한 무단계로 가산 가속하여, 하이 기어드 영역까지를 얻을 수 있다(링 기어는 입력 일대일 회전보다 서서히 지연되어 정지 영역으로 구동된다).

도 2도 마찬가지로, 도 4에서는 지지 프레임(4)에 의해 지지하는 축(12)을 지점(支点)으로 하여 푸시 기어(1a, 1b, 1c)가 동일하게 중심축 방향으로, 도 3에서는 지지 프레임(4)으로 지지하는 축(12)을 지점으로 하여 푸시 기어(1a, 1b, 1c)가 중심축 반대 방향으로. 도 5에서는 지지 프레임(4)으로 지지하는 축(12)을 지점으로 하여, 각 파워 롤러(8)는 중심축 방향으로, 푸시 기어(1a, 1b, 1c)가 외주 방향으로 구동된다.

도 1에서, 콘트롤 기어(6)로, 아우터 캠(3)을 화살표 우측 방향으로 외주 지지 프레임(5)의 화살표 좌측 방향의 회동에 의해, 캠암(2a, 2b, 2c, 2d)의 외주 지지 프레임(5) 내에 수납한 입력으로는, 입력 회전력으로, 출력 측 태양 기어(9)의 부하와 맞물리는 대소 유성 기어(7a, 7b, 7c)로부터의 원웨이 기구(10)를 통한, 상기 대소 유성 기어(7a, 7b, 7c)의 소기어의 회전력으로, 맞물리는 푸시 기어(1a, 1b, 1c)를 외주 방향으로 밀어내고, 파워 롤러(8)를 외주 지지 프레임(5)의 내벽면에 가압하여 멈추게 하고, 푸시 기어(1a, 1b, 1c)의 왕복 구동을 정지시킨 입력 일대일 구동을 도모하고, 맞물리는 대소 유성 기어(7a, 7b, 7c)의 자전을 정지시킨 공전 구동에 의한, 맞물리는 출력 측 태양 기어(9)와 링 기어를 대소 유성 기어(7a, 7b, 7c)가 무는 형태의 입력에서의 일대일 구동을 통하여, 입력과 일대일인 안정된 로 기어드를 얻을 수 있다.

이러한, 콘트롤 기어(6)에 의한, 아우터 캠(3)과 외주 지지 프레임(5)의 회동 수단에 의해, 캠암(2a, 2b, 2c, 2d)의 리프트량의 변경을 도모하여 하이 기어드 영역이나 로 기어드 영역으로의 변경을, 입력중이나 입력 정지 상태에서도 순간적으로 저항이 적은 상태에서 변경할 수 있다.

도 1에서는, 본 발명의 기본 구동 구성을 나타낸 것이며, 링 기어의 도면과 서면에서의 설명을 편의 상 생략하고 있으며, 실시 시에는, 대소 유성 기어(7a, 7b, 7c)의 구동 회전이 원활하며, 또한 링 기어에 포함시키는 것(각 대소 유성 기어에 새로이 피니언 기어를 장착하여 링 기어를 맞물리게 하는 등의 수단을 포함시키는 것)이 곤란한 경우를 제외하고, 대소 유성 기어(7a, 7b, 7c)에, 도 1이나, 도 2, 3, 4, 5에서 생략한 링 기어를 맞물리게 함으로써, 상기 링 기어의 일시적 회전 록 기능을 장착하여 오버 드라이브를 가능하게 할 수도 있고, 콘트롤 기어(6)의 전자적 또는 기계적 제어 등에 의해 풀오토매틱 무단 변속기로 만들 수 있다.

도 1에서, 대소 유성 기어(7a, 7b, 7c)의 반대 측에 푸시 기어(1a, 1b, 1c)를 배치한 도 3이나, 외주 지지 프레임(5)의 직경을 작게 하여 대소 유성 기어(7a, 7b, 7c)의 옆에 배치한 구성 등에 있어서의 전체 외주 직경을 작게 도모하거나, 아우터 캠(3)의 섀시 고정, 외주 지지 프레임(5)의 섀시 고정이나, 아우터 캠(3)의 직접 회동이 가능하고, 유성 기어 구성되어 있으므로, 어느 정도 부재나 위치를 변경 가능하며, 대소 유성 기어(7a, 7b, 7c)의 기어 비율을 크게 하고 태양 기어(9)의 기어 직경을 작게 할 수도 있고, 다른 원웨이 기구(10)를 포함하는 등, 캠암(2a, 2b, 2c, 2d)의 캠 형상, 각각의 부재의 크기나, 모양, 개수, 장착 각도나 위치, 이들을 지지하는 부재나, 베어링, 리턴 스프링 등의 장착은, 각각의 용도에 따라 변화한다.

[산업상 이용가능성]

1조의 유성 기어 구성에 의한, 1중심축으로 간단하면서 소형이며, 마찰 손실이 없는 무단 변속기가 되어, 마찰 구동하는 2축 CVT와는 다른 새로운 용도에 적용할 수 있다.

1a, 1b, 1c: 푸시 기어 2a, 2b, 2c, 2d: 캠암
3: 아우터 캠 4: 지지 프레임
5: 외주 지지 프레임 6: 콘트롤 기어
7a, 7b, 7c: 원웨이 기구를 가진 대소 유성 기어
8: 파워 롤러 9: 태양 기어
10: 원웨이 기구 11: 중심축
12: 축(지지 프레임으로 지지)
r: 리프트량

Claims (1)

1. 유성(planetary) 기어 구성에서의 링 기어 제어 구동 대신, 상하로 캠산(cam peak)을 가진 캠암을 지지하는 링형의 외주 지지 프레임과 아우터 캠을 콘트롤 기어로 서로 맞물리게 한 부재와, 원웨이 기구(機構)를 구비한 대소 유성 기어(parent/child planet gears)와, 상기 대소 유성 기어의 소기어에 맞물림 왕복 구동을 도모하는 파워 롤러를 구비한 푸시 기어를 지지한 입력 측 지지 프레임과, 상기 대소 유성 기어의 대기어에 출력 측의 태양 기어를 서로 맞물리게 한 구성이며,
   지지 프레임 입력에 의한 출력 측 태양 기어 부하를 통한 상기 대소 유성 기어 입력 방향 구동력으로, 상기 푸시 기어를 외주로 밀어내고, 상기 파워 롤러를 외주 지지 프레임의 내벽면으로 가압한 지지 프레임 일체의 푸시 기어 왕복 구동 정지 구동을 통한, 상기 대소 유성 기어 자전(自轉) 정지의 지지 프레임 일체의 공전(公轉) 구동에 의해, 출력 측 태양 기어의 입력 일대일 구동을 행하고, 상기 콘트롤 기어의 회동(回動)에 의해 캠암을 밀어내고, 지지 프레임 입력 회전력으로, 파워 롤러의 캠암 통과를 통하여 푸시 기어를 밀어넣고, 상기 원웨이 기구를 통한 왕복 구동을 도모하고, 상기 대소 유성 기어에 입력 회전 역방향 자전 구동력을 순차적으로 가하여, 출력 측 태양 기어에 입력 방향 회전력을 가산하는, 출력 측 부하와 캠암을 통한 입력 회전력으로 상기 대소 유성 기어의 공전과 자전 구동 제어를 가능하게 행하도록 하는,
   유성 기어 자력(自力) 제어 구동식 무단 변속 기구.

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