KR20150079049A

KR20150079049A - Vehicle for continuously variable transmission

Info

Publication number: KR20150079049A
Application number: KR1020130169004A
Authority: KR
Inventors: 서광모
Original assignee: 서광모
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2015-07-08

Abstract

The present invention is to provide a continuously variable transmission for a vehicle, which can remove power loss in low rpm as an output is performed by operation of a power source and engagement of a gear, improve an output and performance of a vehicle in dynamically automatic transmission in accordance with driving condition or resistance in high rpm. According to the present invention, a continuously variable transmission for a vehicle comprises: a housing; an input shaft rotationally supported by the housing; a planetary gear assembly consisting of a sun gear, a plurality of planetary gears, a carrier, and a ring gear, and fixating the sun gear on the output shaft; an output shaft rotationally supported by the housing and fixated on the rotational center of the carrier of the planetary gear assembly; a power transmission means to transmit rotational power of the input shaft to the ring gear of the planetary gear assembly; and a forward and reverse one-way rotation machine converting a rotational direction of the ring gear of the planetary gear assembly to a clockwise or counter-clockwise direction to be rotated only in one direction.

Description

[0001] VEHICLE FOR CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION [0002]

본 발명은 차량용 무단변속장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유성기어와 토크컨버터 또는 원심클러치를 이용하여 저회전에서 고회전으로 자동 무단변속을 구현함으로써 구동차량의 등판능력, 가속성, 최고속도의 성능 등을 향상시킬 수 있는 차량용 무단변속장치에 관한 것이다. The present invention relates to a continuously variable transmission for a vehicle, and more particularly, to a continuously variable transmission for a vehicle, which uses a planetary gear, a torque converter or a centrifugal clutch to implement an automatic continuously variable transmission at low rotation, The present invention relates to a continuously variable transmission for a vehicle.

일반적으로 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진을 동력원으로 하는 자동변속 타입의 동력전달장치는 엔진과 자동변속기 사이에 클러치 장치와 토크컨버터(Torgue Converter)가 구비되어 있다.BACKGROUND ART [0002] In general, an automatic transmission type power transmission apparatus using a gasoline engine or a diesel engine as a power source is provided with a clutch device and a torque converter between an engine and an automatic transmission.

상기 토크컨버터는 임펠러(Impeller), 터빈(Turbine) 및 록 업 클러치(Lock up Clutch)로 구성되고, 내부에 오일이 가득 채워진 구성으로, 엔진에 의하여 임펠러가 회전을 시작하면 내부에 가득 찬 오일의 원심력 작용으로 임펠러와 마주하고 있는 터빈을 회전시키게 되며, 이로써 차량의 저항에 따라 자동적이고 또한 연속적으로 구동력을 변화시켜 자동 변속이 이루어지도록 하는 기능을 수행한다.The torque converter is composed of an impeller, a turbine, and a lock-up clutch. When the impeller starts to rotate by the engine, The centrifugal force acts to rotate the turbine facing the impeller, thereby automatically and continuously changing the driving force according to the resistance of the vehicle, thereby performing automatic shifting.

그러나 이러한 자동변속 타입의 동력전달장치는, 차량이 정지한 상태에서도 엔진은 계속 구동하므로, 800rpm 이하에서는 아이들링(공회전) 상태가 되도록 하고 있으며, 이 아이들링 상태에서는 클러치 장치와 토크컨버터 장치에 의해 동력전달이 이루어지지 않도록 하고 있다.However, in the automatic transmission type power transmitting apparatus, even when the vehicle is stopped, the engine continues to be driven, so that the engine is idling (idling) at 800 rpm or less. In this idling state, .

따라서, 아이들링 없이 바로 기동하는 전기차량용 동력전달장치에 적용하기에는 동력전달 효율이 매우 낮고 장치가 복잡하여 부적합하다.Therefore, the power transmission efficiency is very low and the apparatus is complicated and is not suitable for application to a power transmission apparatus for an electric vehicle that starts up without idling.

또한, 전기모터를 동력원으로 하는 종래의 감속기 타입의 동력전달장치는 자동 변속이 이루어지지 않아 자동변속 차량에 비하여 등판능력, 가속성 최고속도의 성능이 현저히 떨어지는 단점이 있다.In addition, the conventional reduction gear type power transmission device using an electric motor as a power source is disadvantageous in that automatic shifting is not performed and the performance of the backing up ability and the maximum acceleration speed is remarkably lower than that of an automatic transmission.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명자는 대한민국 등록특허 10-1338512호(토크컨버터를 이용한 무단변속장치)와, 등록특허 10-1338513호(원심클러치를 이용한 무단변속장치)를 발명한 바 있다.In order to solve such a problem, the present inventor has invented Korean Patent No. 10-1338512 (continuously variable transmission using a torque converter) and No. 10-1338513 (continuously variable transmission using a centrifugal clutch).

일반적으로 알려져 있는 바와 같이 유성기어의 토크는,As is generally known, the torque of the planetary gear,

Tp : 캐리어토크, Tp: carrier torque,

Tr : 링기어토크Tr: Ring gear torque

Ti : 선기어토크Ti: sun gear torque

일 때, Tp = Tr + Ti 관계에 있다., The relationship Tp = Tr + Ti is satisfied.

상기의 관계식으로부터, 예를 들어 유성기어조립체의 기어비를 링기어 3 : 선기어 1 : 유성기어 1로 설정한 경우, 캐리어토크(Tp)는 3+1 이므로 4가 된다.From the above relationship, for example, when the gear ratio of the planetary gear assembly is set to the ring gear 3: sun gear 1: planetary gear 1, the carrier torque Tp is 3 + 1,

그런데, 상기의 등록특허에 개시된 무단변속장치는, 모두 출력축이 링기어와 연결된 것이므로, 링기어토크(Tr)는 곧 출력 토크가 되고, 상기의 관계식으로부터 링기어토크(Tr)는, 4-1 이므로, 출력 토크는 3이 된다.However, since the output shaft is connected to the ring gear, the ring gear torque Tr immediately becomes the output torque, and the ring gear torque Tr is 4-1 The output torque is 3.

따라서, 캐리어를 출력축과 연결한 것에 비하여 출력 토크가 낮은 단점이 있다.Therefore, the output torque is lower than when the carrier is connected to the output shaft.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 동력원의 기동과 동시에 기어의 맞물림으로 출력이 이루어져 저rpm(회전수)에서의 동력 손실을 없앨 수 있고, 고rpm에서는 차량의 주행상태나 저항에 따라 다이나믹하게 자동변속을 하여 차량의 출력 및 성능을 향상시킬 수 있음과 동시에, 출력축의 토크를 더욱 향상시킬 수 있는 차량용 무단변속장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a power transmission device capable of eliminating power loss at low rpm The present invention is to provide a vehicle continuously variable transmission capable of improving the output and performance of a vehicle by automatically shifting dynamically according to the running state or resistance and further improving the torque of the output shaft.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하우징; 상기 하우징에 회전지지된 입력축; 선기어, 복수의 유성기어, 캐리어 및 링기어로 이루어지고, 상기 선기어를 상기 입력축에 고정한 유성기어조립체: 상기 하우징에 회전지지되고, 상기 유성기어조립체의 캐리어의 회전중심에 고정된 출력축; 상기 입력축의 회전동력을 상기 유성기어조립체의 링기어에 전달하기 위한 동력전달수단; 및 상기 유성기어조립체의 링기어의 회전방향을 시계방향 또는 반시계방향으로 전환하여 일방향으로만 회전하도록 구속하는 정,역일방향회전기구를 포함하는 차량용 무단변속장치에 특징이 있다. According to an aspect of the present invention, An input shaft rotatably supported on the housing; A planetary gear assembly comprising a sun gear, a plurality of planetary gears, a carrier, and a ring gear, the sun gear being fixed to the input shaft; an output shaft rotatably supported by the housing and fixed to a center of rotation of the carrier of the planetary gear assembly; Power transmission means for transmitting the rotational power of the input shaft to the ring gear of the planetary gear assembly; And a forward and reverse unidirectional rotating mechanism for restricting rotation of the ring gear of the planetary gear assembly in a clockwise or counterclockwise direction to rotate in only one direction.

또한, 본 발명의 상기 동력전달수단은, 터빈, 임펠러 및 록업클러치로 이루어지며, 상기 임펠러를 상기 입력축에 고정하고, 상기 터빈을 유성기어조립체의 링기어에 고정한 토크컨버터인 차량용 무단변속장치에 특징이 있다.The power transmitting means of the present invention is characterized by being a torque converter comprising a turbine, an impeller and a lockup clutch, fixing the impeller to the input shaft, and fixing the turbine to the ring gear of the planetary gear assembly .

또한, 본 발명의 상기 동력전달수단은, 원심추, 로터 및 드럼으로 이루어지며, 상기 로터를 상기 입력축에 고정하고, 상기 드럼을 상기 유성기어조립체의 링기어에 고정한 원심클러치인 차량용 무단변속장치에 특징이 있다.The power transmission means of the present invention is a centrifugal clutch constituted by a centrifugal weight, a rotor and a drum, which fixes the rotor to the input shaft and fixes the drum to the ring gear of the planetary gear assembly. Feature.

상기의 특징적 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 토크컨버터가 동작하지 않는 저rpm 구간에서는 입력축의 회전이 유성기어조립체에 의해 출력축으로 전달되어 차량을 저속주행시킬 수 있어 저rpm구간에서의 동력 손실이 없고, 고rpm 구간에서는 입력축의 회전이 토크컨버터를 통해 유성기어조립체로 전달되어, 차량의 주행속도를 증가시킴과 동시에, 차량의 주행상태 또는 차량의 저항에 따라 자동변속이 다이나믹하게 이루어지므로 구동차량의 등판능력, 가속성, 최고속도의 성능 등을 향상시킬 수 있다.According to the present invention having the characteristic features described above, the rotation of the input shaft is transmitted to the output shaft by the planetary gear assembly at a low rpm during which the torque converter is not operated, so that the vehicle can be driven at low speed, The rotation of the input shaft is transmitted to the planetary gear assembly through the torque converter to increase the running speed of the vehicle and the automatic shifting is performed dynamically according to the running state of the vehicle or the resistance of the vehicle. Ability to back up, acceleration, maximum speed, and so on.

또한 본 발명은 출력축이 유성기어조립체의 캐리어와 연결된 것이므로, 종래의 출력축이 유성기어조립체의 링기어에 연결된 무단변속장치에 비하여 출력 토크를 더욱 향상시킬 수 있는 유용한 발명인 것이다.Further, since the output shaft is connected to the carrier of the planetary gear assembly, the present invention is a useful invention that can further improve the output torque as compared with the continuously variable transmission in which the conventional output shaft is connected to the ring gear of the planetary gear assembly.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 토크컨버터를 이용한 무단변속장치를 나타낸 단면도.
도 2a 내지 도 2c는 도 1의 A-A선 단면도로서, 전,후진 주행시 유성기어조립체의 회전방향을 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 토크컨버터를 이용한 무단변속장치의 입력축과 출력축의 회전수 변화를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 토크컨버터를 이용한 무단변속장치에서 토크컨버터의 출력토크 변화를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 원심클러치를 이용한 무단변속장치를 나타낸 단면도.
도 6a 내지 도 6c는 도 5의 B-B선 단면도로서, 전,후진 주행시 유성기어조립체의 회전방향을 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 원심클러치를 이용한 무단변속장치의 입력축과 출력축의 회전수 변화를 나타낸 그래프.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 원심클러치를 이용한 무단변속장치에서 원심클러치의 출력토크 변화를 나타낸 그래프.1 is a sectional view showing a continuously variable transmission using a torque converter according to a first embodiment of the present invention;
FIGs. 2A to 2C are cross-sectional views taken along line AA of FIG. 1, and are cross-sectional views illustrating the rotational direction of the planetary gear assembly when driving forward and backward.
3 is a graph showing changes in the number of revolutions of the input shaft and the output shaft of the continuously-variable transmission device using the torque converter according to the first embodiment of the present invention.
4 is a graph showing changes in output torque of a torque converter in a continuously variable transmission using a torque converter according to the first embodiment of the present invention.
5 is a sectional view showing a continuously variable transmission using a centrifugal clutch according to a second embodiment of the present invention.
Figs. 6A to 6C are cross-sectional views taken along the line BB of Fig. 5, showing cross-sectional views illustrating the rotational directions of the planetary gear assemblies during forward and backward travel;
7 is a graph showing changes in the number of revolutions of the input shaft and the output shaft of the continuously-variable shifting device using the centrifugal clutch according to the second embodiment of the present invention.
8 is a graph showing changes in output torque of a centrifugal clutch in a continuously variable transmission using a centrifugal clutch according to a second embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 차량용 무단변속장치에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1 실시예로서, 토크컨버터를 이용한 차량용 무단변속장치를 나타낸 단면도이다. 도시된 바와 같이 본 실시예의 무단변속장치는 속이 빈 원통 형상의 하우징(110)을 구비한다. 하우징(110)은 무단변속장치의 케이스에 해당하는 것으로, 차량에 고정설치된다.1 is a sectional view of a continuously variable transmission for a vehicle using a torque converter according to a first embodiment of the present invention. As shown in the drawings, the continuously variable transmission of the present embodiment includes a housing 110 having a hollow cylindrical shape. The housing 110 corresponds to the case of the continuously variable transmission, and is fixed to the vehicle.

하우징(110)의 일측에는 전기모터의 회전동력이 입력되는 입력축(120)이 설치되는 것으로, 입력축(120)은 하우징(110) 내에서 회전 자유롭게 설치되어 일단이 외부로 노출된다.An input shaft 120 through which the rotational power of the electric motor is input is installed on one side of the housing 110. The input shaft 120 is rotatably installed in the housing 110 and one end thereof is exposed to the outside.

상기 하우징(110) 내의 입력축(120)에는 유성기어조립체(130)와 동력전달수단인 토크컨버터(140)가 설치되고, 유성기어조립체(130)에는 출력축(150)이 설치된다.A planetary gear assembly 130 and a torque converter 140 as power transmission means are installed in the housing 110 and an output shaft 150 is installed in the planetary gear assembly 130.

유성기어조립체(130)는 선기어(131), 복수개의 유성기어(132), 캐리어(133) 및 링기어(134)가 조립되어 이루어지는 주지의 구성으로서, 선기어(131)는 입력축(120)과 함께 회전하도록 입력축(120)에 고정하고, 링기어(134)는 하우징(110)측에 고정하고 캐리어(133)는 입력축(120)에 회전지지시켜 설치한다.The planetary gear assembly 130 includes a sun gear 131, a plurality of planetary gears 132, a carrier 133 and a ring gear 134. The sun gear 131 is coupled with the input shaft 120 The ring gear 134 is fixed to the housing 110 side and the carrier 133 is rotatably supported on the input shaft 120.

토크컨버터(140)는, 입력축(120)의 회전동력을 유성기어조립체(130)에 전달하기 위한 동력전달수단으로서, 터빈(141), 임펠러(142) 및 록업클러치(143)로 이루어지는 주지의 구성이다.The torque converter 140 is a power transmission means for transmitting the rotational power of the input shaft 120 to the planetary gear assembly 130. The torque converter 140 includes a turbine 141, an impeller 142, and a lockup clutch 143 to be.

따라서, 터빈(141)은 입력축(120)에 회전지지시켜 유성기어조립체(130)의 링기어(134)와 고정함으로써 함께 회전하도록 구성하고, 임펠러(142)는 상기 입력축(120)에 고정하여 함께 회전하도록 설치한다.The turbine 141 is rotatably supported on the input shaft 120 and fixed together with the ring gear 134 of the planetary gear assembly 130 so that the turbine 141 rotates together with the impeller 142 fixed to the input shaft 120 Install it to rotate.

이러한 토크컨버터(140)는, 주지된 바와 같이 임펠러(142)의 회전수가 일정회전수에 도달하면 내부에 채워진 유체(기름)의 원심력에 의해 임펠러(142)로부터 터빈(141)으로 회전동력이 전달되고, 임펠러(142)와 터빈(141)의 회전속도가 비슷할 경우, 록업클러치(143)가 작동하여 임펠러(142)와 터빈(141)의 회전비를 1:1로 유지할 수 있도록 되어 있으며, 이 록업클러치(143)가 작동하는 회전수를 동력원(엔진)의 회전수 1000~4000rpm 범위 내에서 임의로 설정할 수 있도록 되어 있다. As is well known, when the number of revolutions of the impeller 142 reaches a predetermined number of revolutions, the torque converter 140 transmits rotational power from the impeller 142 to the turbine 141 by the centrifugal force of the fluid (oil) Up clutch 143 is operated to maintain the rotation ratio of the impeller 142 and the turbine 141 at a ratio of 1: 1 when the rotational speeds of the impeller 142 and the turbine 141 are similar to each other, The number of revolutions at which the clutch 143 is operated can be set arbitrarily within the range of the number of revolutions of the power source (engine) 1000 to 4000 rpm.

출력축(150)은, 유성기어조립체(130)의 캐리어(133)의 회전중심에 고정하고 하우징(110)에 회전지지시켜 일단이 외부로 노출되게 설치한다.The output shaft 150 is fixed to the center of rotation of the carrier 133 of the planetary gear assembly 130 and rotatably supported by the housing 110 so that one end of the output shaft 150 is exposed to the outside.

한편, 유성기어조립체(130)의 링기어(134)가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전방향을 전환하여 일방향으로만 회전하도록 구속하는 정,역일방향회전기구(160)를 구비한 것으로, 정,역일방향회전기구(160)는, 상기 유성기어조립체(130)의 링기어(134)와 하우징(110) 사이에 설치하는 것이 바람직하다.The ring gear 134 of the planetary gear assembly 130 is provided with a forward and reverse one-way rotating mechanism 160 for restricting rotation of the ring gear 134 in a clockwise or counterclockwise direction to rotate in only one direction. The reverse unidirectional rotating mechanism 160 is preferably installed between the ring gear 134 of the planetary gear assembly 130 and the housing 110.

상기 정,역일방향회전기구(160)의 구성은 본 출원인의 등록특허 제10-1338512호와 등록특허 제10-1338513호에 기재된 구성과 동일하므로, 구체적인 구성 및 작용설명은 생략한다.The configuration of the forward and reverse rotation unit 160 is the same as that described in the Japanese Patent No. 10-1338512 and No. 10-1338513 of the present applicant, and a detailed description thereof will be omitted.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 무단변속장치는, 입력축(120)의 회전방향에 따라 차량을 전진주행 또는 후진주행시킬 수 있고, 전진주행의 경우는 토크컨버터(140)의 작동상태를 설정하는 것에 의해 저속변속구간과 고속무단변속구간으로 변속하거나, 상기 고속무단변속구간을 1단계 무단변속구간과 2단계 고속변속구간으로 나누어 변속할 수 있다.In the continuously variable transmission according to the first embodiment of the present invention, the vehicle can be moved forward or backward in accordance with the rotational direction of the input shaft 120. In the case of forward travel, the operating state of the torque converter 140 Speed shifting section and the high-speed continuously-variable shifting section, or by shifting the high-speed continuously-variable shifting section into a first-stage continuously variable shifting section and a second-stage high-speed shifting section.

예를 들면 저속변속구간은, 입력축(120)의 회전수 0~1000rpm일 때로 설정하고, 이 저속변속구간에서는 토크컨버터(140)의 임펠러(142)로부터 터빈(141)으로 회전동력이 전달되지 않도록 설정하면, 입력축(120)의 회전동력은 토크컨버터(140)를 통해 유성기어조립체(130)로 전달되지 않고, 유성기어조립체(130)로 직접 전달되므로, 유성기어조립체(130)의 감속비로 출력축(150)을 저속변속시킬 수 있다. For example, the low speed change period is set to be 0 to 1000 rpm of the rotation speed of the input shaft 120. In this low speed change period, the rotational power is not transmitted from the impeller 142 of the torque converter 140 to the turbine 141 The rotational power of the input shaft 120 is transmitted to the planetary gear assembly 130 without being transmitted to the planetary gear assembly 130 through the torque converter 140. Accordingly, Speed transmission 150 can be shifted to low speed.

고속무단변속구간은, 입력축(120)의 회전수 1000rpm 이상일 때로 설정하고, 이 고속무단변속구간에서는 토크컨버터(140) 내에 채워진 유체의 원심력의 작용으로 임펠러(142)에서 터빈(141)으로 회전동력이 전달되도록 하고 록업클러치(143)가 작동되지 않도록 설정하면, 터빈(141)의 회전동력이 유성기어조립체(130)에 전달되어 증속과 무단 자동변속을 가능하게 할 수 있다.In the high-speed continuously-variable transmission section, the centrifugal force of the fluid filled in the torque converter 140 causes the impeller 142 to rotate from the impeller 142 to the turbine 141, Up clutch 143 is not operated, the rotational power of the turbine 141 may be transmitted to the planetary gear assembly 130 to enable speedup and automatic automatic shifting.

그리고, 상기 고속무단변속구간을 1단계 무단변속구간과 2단계 고속변속구간으로 나누어 변속시키고자 하는 경우는, 예를 들어, 입력축(120)의 회전수 1000~2500rpm일 때를 1단계 무단변속구간으로 설정하고, 이 1단계 무단변속구간에서는 토크컨버터(140) 내에 채워진 유체의 원심력의 작용으로 임펠러(142)에서 터빈(141)으로 회전동력이 전달되도록 하고 록업클러치(143)가 작동되지 않도록 설정하면, 터빈(141)의 회전에 의해 유성기어조립체(150)의 증속과 무단 자동변속을 가능하게 할 수 있다.In the case where the high-speed continuously-variable shifting section is divided into a first-stage continuously variable transmission section and a second-stage high-speed transmission section, for example, when the rotational speed of the input shaft 120 is 1000 to 2500 rpm, In the first-stage continuously variable transmission section, the rotational power is transmitted from the impeller 142 to the turbine 141 by the action of the centrifugal force of the fluid filled in the torque converter 140, and the lockup clutch 143 is set The speed of the planetary gear assembly 150 and the automatic automatic transmission can be made possible by the rotation of the turbine 141.

또한, 입력축(120)의 회전수 2500rpm 이상일 때를 2단계 고속변속구간으로 설정하고, 이 2단계 고속변속구간에서는 토크컨버터(140)의 록업클러치(143)가 작동하도록 설정하면, 임펠러(142)와 터빈(141)의 회전비가 1:1이 되어 유성기어조립체(130)를 입력축(120)의 회전속도로 증속시키게 되므로 고속변속을 가능하게 할 수 있으며, 토크컨버터(140)의 유체로 인한 동력손실을 방지할 수 있다.When the lockup clutch 143 of the torque converter 140 is set to operate in the two-stage high-speed change period, the impeller 142 is set to be in the high- The rotational ratio of the planetary gear assembly 130 and the turbine 141 is 1: 1 and the speed of the planetary gear assembly 130 is increased to the rotational speed of the input shaft 120, Loss can be prevented.

이때, 유성기어조립체(130)의 선기어(131)와 링기어(134)의 감속기어비는 3:1로 설정하는 것이 바람직하다.At this time, the reduction gear ratio of the sun gear 131 and the ring gear 134 of the planetary gear assembly 130 is preferably set to 3: 1.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 제1 실시예에 따른 무단변속장치의 작동을 설명하면, 다음과 같다.The operation of the continuously-variable transmission according to the first embodiment of the present invention constructed as described above will now be described.

먼저, 전진주행의 저속변속구간은, 도 1에 도시된 바와 같이, 입력축(120)을 전진방향, 예를 들면 시계방향으로 0~1000rpm의 회전수로 회전시키게 되면, 입력축(120)에 고정된 토크컨버터(140)의 임펠러(142)가 동일한 시계방향으로 회전하게 되지만, 0~1000rpm의 저속에서는 차량의 하중 및 저항력에 비하여 유체(기름)의 원심력이 약하여 터빈(141)을 회전시키지 못하므로, 임펠러(142)의 회전동력은 터빈(141)을 통해 유성기어조립체(130)의 링기어(134)로 전달되지 않고 공회전만 하게 된다.First, as shown in FIG. 1, when the input shaft 120 is rotated in the forward direction, for example, in the clockwise direction at a rotation speed of 0 to 1000 rpm, the low speed transmission section of the forward travel is fixed to the input shaft 120 The impeller 142 of the torque converter 140 rotates in the same clockwise direction. However, at a low speed of 0 to 1000 rpm, the centrifugal force of the fluid (oil) is weaker than the load and resistance of the vehicle, The rotational power of the impeller 142 is not transmitted to the ring gear 134 of the planetary gear assembly 130 through the turbine 141 but is idly rotated.

따라서, 입력축(120)의 회전동력은 유성기어조립체(130)의 선기어(131)로만 전달되어 캐리어(133)에서 4:1로 감속된 후, 출력축(150)으로 출력된다.Accordingly, the rotational power of the input shaft 120 is transmitted only to the sun gear 131 of the planetary gear assembly 130, decelerated by 4: 1 in the carrier 133, and then output to the output shaft 150.

즉, 도 2a에 도시된 바와 같이 입력축(120)의 전진방향(시계방향) 회전으로 선기어(131)가 동일 시계방향으로 회전하고, 선기어(131)의 회전은 유성기어(132)를 통해 링기어(134)에 전달되어 링기어(134)를 반시계방향으로 회전시키려고 한다.2A, the sun gear 131 rotates in the same clockwise direction due to rotation of the input shaft 120 in the forward direction (clockwise direction), and the rotation of the sun gear 131 is transmitted to the ring gear 132 via the planetary gear 132, (134) to rotate the ring gear (134) in the counterclockwise direction.

이때, 정,역일방향회전기구(160)에 의해 링기어(134)가 반시계방향으로 회전하지 못하도록 하면, 링기어(134)는 정지된 상태가 되므로, 유성기어(132)는 정지된 링기어(134)를 따라 공전하게 되므로, 결국, 캐리어(133)가 회전하게 된다. At this time, when the ring gear 134 is prevented from rotating counterclockwise by the forward and reverse directions rotating mechanism 160, the ring gear 134 is stopped, So that the carrier 133 rotates.

유성기어조립체(130)의 기어비가 선기어 1 : 유성기어 1 : 링기어 3인 경우, 선기어(131)의 회전에 대한 캐리어(133)의 회전비는 4 : 1로 감속되므로, 캐리어(133)에 연결된 출력축(150)도 4 : 1로 감속되어 저속주행이 가능하게 된다.When the gear ratio of the planetary gear assembly 130 is sun gear 1: planetary gear 1: ring gear 3, the rotation ratio of the carrier 133 to the rotation of the sun gear 131 is reduced to 4: 1 so that it is connected to the carrier 133 The output shaft 150 is also decelerated to 4: 1 so that low-speed traveling is possible.

이러한 저속변속구간에서는, 도 3의 그래프에 나타낸 저속변속곡선(a)과 같이, 출력축(150)의 회전수가 유성기어조립체(130)의 기어비에 의해 1차곡선으로 우상향하는 형태로 변속 된다.In this low-speed shifting section, the speed of rotation of the output shaft 150 is shifted to a shape that the speed of the output shaft 150 rises to a first-order curve by the gear ratio of the planetary gear assembly 130, as shown in the low-speed shift curve (a)

이어서, 고속변속구간은, 도 1 및 2b에 도시된 바와 같이, 입력축(120)의 회전수를 1000rpm 이상으로 증가시키면, 토크컨버터(140) 내에 채워진 유체의 원심력에 의해 임펠러(142)의 회전동력이 터빈(141)에 전달되고, 시계방향으로 회전하는 터빈(141)의 회전동력이 유성기어조립체(130)의 링기어(134)를 시계방향으로 회전시키게 된다.1 and 2B, when the rotational speed of the input shaft 120 is increased to 1000 rpm or more, the rotational speed of the impeller 142 due to the centrifugal force of the fluid filled in the torque converter 140 Is transmitted to the turbine 141 and the rotational power of the turbine 141 rotating clockwise rotates the ring gear 134 of the planetary gear assembly 130 clockwise.

따라서, 유성기어조립체(130)에 의한 회전동력에 더하여 토크컨버터(140)에 의한 회전동력이 추가됨에 따라, 출력축(150)에서의 회전수는 도 3의 그래프에 고속무단변속곡선(b)으로 나타낸 바와 같이, 2차곡선으로 우상향하는 형태로 무단변속이 이루어지게 된다.Accordingly, as the rotational power by the torque converter 140 is added to the rotational power by the planetary gear assembly 130, the number of rotations on the output shaft 150 is represented by the graph of FIG. 3 as the high speed stepless shifting curve b As shown, the continuously-variable shifting is performed in a form of upward-sloping with a quadratic curve.

이때, 고속무단변속구간에서는 토크컨버터(130)의 록업클러치(143)를 작동시키지 않은 상태로서, 토크컨버터(140)의 유체에 의해 동력이 전달되는 것이므로, 차량의 주행상태나 저항에 따라 무단변속이 자동으로 이루어짐에 따라, 다이나믹한 변속비를 가질 수 있다.In this case, since the lockup clutch 143 of the torque converter 130 is not operated and the power is transmitted by the fluid of the torque converter 140 in the high-speed continuously-variable shifting section, depending on the running state or resistance of the vehicle, The automatic transmission can have a dynamic transmission ratio.

즉, 유성기어조립체(130)의 링기어(134)는 전진주행시 주행환경에 따라 다이나믹한 부하가 걸리는데 이때 토크컨버터(140)는 입력축(120)의 rpm에 따라 일정한 토크를 가지고 있어 이 두 장치 사이에 힘의 평형을 이루려고 유성기어조립체(130)의 회전수가 부하에 따라 변화를 가지며, 이 회전수의 변화는 기어비를 변화시키기 때문에 다이나믹한 변속비를 가지며 입력축(120) 파워에 맞는 최고속도를 이상적으로 구현할 수 있다.That is, the ring gear 134 of the planetary gear assembly 130 is subject to a dynamic load depending on the driving environment at the time of forward traveling. At this time, the torque converter 140 has a constant torque according to the rpm of the input shaft 120, The number of rotations of the planetary gear assembly 130 varies depending on the load, and the change in the number of rotations changes the gear ratio so that the maximum speed corresponding to the power of the input shaft 120 can be made ideal .

이어서, 토크컨버터(140)의 록업클러치(143)가 입력축(120)의 회전수 2500rpm에서 작동하도록 설정하여 전진주행시의 고속변속구간을 1단계 무단변속구간과 2단계 고속변속구간으로 구분하여 변속시키는 경우를 설명한다.Next, the lockup clutch 143 of the torque converter 140 is set to operate at the number of revolutions of 2500 rpm of the input shaft 120, so that the high speed change section at the time of forward running is divided into a one-step continuously variable shifting section and a two- The case will be explained.

먼저, 1단계 무단변속구간은, 토크컨버터(140)의 록업클러치(143)가 작동하지 않는 구간으로서, 입력축(120)의 회전수 1000~2500rpm에서 도 3의 그래프에 나타낸 1단계 무단변속곡선(b-1)과 같이, 출력축(150)의 변속은 2차곡선으로 우상향 형태로 나타나고, 이어서 입력축(120)의 회전수가 2500rpm에 도달하면, 토크컨버터(140)의 록업클러치(143)가 작동하여 임펠러(142)와 터빈(141)의 회전비가 1:1 상태가 되므로, 유성기어조립체(130)의 링기어(134)를 일정하게 증속시키게 되므로, 도 3의 그래프에 나타낸 2단계 고속변속선(b-2)과 같이 1차곡선으로 우상향하는 형태로 고속변속 된다.The first-stage stepless speed change section is a section in which the lockup clutch 143 of the torque converter 140 is not operated. The first-stage stepless speed change section is a one-step stepless speed change curve shown in the graph of FIG. 3 at a rotation speed of 1000 to 2500 rpm of the input shaft 120 when the rotational speed of the input shaft 120 reaches 2500 rpm, the lockup clutch 143 of the torque converter 140 is operated The rotational speed ratio between the impeller 142 and the turbine 141 becomes 1: 1, so that the ring gear 134 of the planetary gear assembly 130 is constantly increased. Therefore, the two- b-2). < / RTI >

마지막으로, 차량의 후진주행에 대하여 설명한다. 후진주행은 도 1 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 입력축(120)을 반시계방향(후진방향)으로 예를 들면, 1000rpm 이하의 회전수로 회전시키게 되면, 입력축(120)의 회전수 1000rpm 이하에서는 토크컨버터(140)의 임펠러(142)가 공회전만 하므로, 토크컨버터(140)를 통해 유성기어조립체(130)로 회전동력이 전달되지 않는다.Finally, the backward travel of the vehicle will be described. 1 and 2C, when the input shaft 120 is rotated in the counterclockwise direction (reverse direction) at a rotational speed of, for example, 1000 rpm or less, the rotational speed of the input shaft 120 is 1000 rpm or less The rotational power is not transmitted to the planetary gear assembly 130 through the torque converter 140 because the impeller 142 of the torque converter 140 is idling.

즉, 도 2c에 도시된 바와 같이 입력축(120)이 반시계방향(후진방향)으로 회전하면, 선기어(131)가 동일한 반시계방향으로 회전하고, 선기어(131)의 회전은 유성기어(132)에 의해 링기어(134)를 시계방향으로 회전시키려고 한다. 2C, when the input shaft 120 rotates counterclockwise (backward direction), the sun gear 131 rotates counterclockwise in the same direction, and the rotation of the sun gear 131 is transmitted to the planetary gear 132, To rotate the ring gear 134 clockwise.

이때, 정,역일방향회전기구(160)에 의해 링기어(134)가 시계방향으로 회전하지 못하도록 하면, 링기어(134)는 정지된 상태가 되므로, 유성기어(132)가 자전하면서 링기어(134)를 따라 공전하게 되므로, 결국 캐리어(133)가 반시계방향으로 회전하게 된다. At this time, when the ring gear 134 is prevented from rotating in the clockwise direction by the forward and reverse directions rotation mechanism 160, the ring gear 134 is stopped, 134, so that the carrier 133 rotates in the counterclockwise direction.

따라서, 선기어(131)와 캐리어(134)의 회전비에 의해 출력축(150)은 4:1로 감속되어 저속 후진주행이 가능하게 된다.Therefore, the output shaft 150 is decelerated to 4: 1 by the rotation ratio of the sun gear 131 and the carrier 134, and low-speed reverse travel becomes possible.

이러한 후진주행시에는, 전진주행시의 저속변속구간과 회전방향만 다를 뿐, 도 3의 그래프에 나타낸 저속변속선(a)와 같이, 출력축(150)의 회전수가 유성기어조립체(130)의 기어비에 의해 1차곡선으로 우상향하는 형태로 변속 된다.3, the rotational speed of the output shaft 150 is changed by the gear ratio of the planetary gear assembly 130 (see FIG. 3) The curve is shifted to the form of a rightward upward curve.

이상에서와 같이 본 발명은 입력축(120)의 회전방향에 따라 차량을 전진 또는 후진주행시킬 수 있고, 전진주행시에는 도 3의 그래프에서와 같이 입력축(120)의 회전수에 따라, 저속변속구간과 고속무단변속구간으로 변속시킬 수 있는 것이므로, 저속변속구간에서는 종래의 토크컨버터 및 자동변속기를 이용하는 종래의 동력전달장치에 의한 변속곡선(c)에 비하여 아이들링 상태 및 손실구간에 따른 동력손실을 방지하여 에너지 효율을 높일 수 있다.As described above, according to the present invention, the vehicle can be driven forward or backward in accordance with the rotational direction of the input shaft 120. In the forward running, as shown in the graph of FIG. 3, according to the number of rotations of the input shaft 120, It is possible to prevent the power loss due to the idling state and the loss period compared with the speed change curve c of the conventional power transmission apparatus using the conventional torque converter and automatic transmission in the low speed change period Energy efficiency can be increased.

또한 고속무단변속구간 또는 1단계 무단변속구간에서는 무단변속이 이루어짐과 동시에, 차량의 주행상태 또는 저항에 따라, 무단변속이 자동으로 다이나믹하게 이루어지게 되므로, 종래의 전기모터를 동력원으로 하는 동력전달장치에 비하여 구동차량의 등판능력, 가속성, 최고속도의 성능 등을 향상시킬 수 있다.Further, in the high-speed continuously-variable shifting section or the one-stage continuously variable shifting section, the continuously-variable shifting is performed and the continuously-variable shifting is automatically and dynamically performed in accordance with the running state or resistance of the vehicle. It is possible to improve the backlash capacity, acceleration, and performance of the maximum speed of the driven vehicle.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 무단변속장치는, 출력토크가 일반적인 전기모터 차량의 출력토크에 비하여 증가 된다.Further, in the continuously-variable transmission according to the first embodiment of the present invention, the output torque is increased as compared with the output torque of a general electric motor vehicle.

즉, 도 4는 동력원으로 전기모터를 사용하는 경우에 있어서, 입력축(120)의 회전수에 따른 토크컨버터(140)의 입력 및 출력토크와 저속구간의 출력토크를 나타낸 그래프로서, 전기모터 차량의 출력토크는 통상적인 전기모터의 토크곡선(L1)과 같은 형태로 나타난다.4 is a graph showing input and output torque of the torque converter 140 and output torque of the low speed section in accordance with the number of revolutions of the input shaft 120 when an electric motor is used as a power source, The output torque appears in the same form as the torque curve L1 of the conventional electric motor.

따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 무단변속장치에 있어서 토크컨버터(140)의 입력토크는 전기모터의 토크곡선(L1)과 비례하는 입력토크곡선(L2)와 같이 나타난다. 그리고, 이 입력토크곡선(L2)은 유성기어조립체(130)의 캐리어(133)로 출력이 연결되어 저속구간의 출력토크로 동시에 사용된다.Therefore, in the continuously variable transmission according to the first embodiment of the present invention, the input torque of the torque converter 140 appears as an input torque curve L2 proportional to the torque curve L1 of the electric motor. The input torque curve L2 is connected to the carrier 133 of the planetary gear assembly 130 and is used simultaneously with the output torque of the low speed section.

또한, 토크컨버터(140)만의 출력토크는 출력토크곡선(L3)와 같이, 입력축(120)의 회전수가 증가할수록 임펠러(142)와 터빈(141) 사이에서 작용하는 유체의 원심력에 의해 점점 증가하는 형태로 나타난다. 이때, 토크컨버터(140)의 록업클러치(143) 작동 위치, 예를 들면 입력축(120)의 회전수 2500rpm에서 록업클러치(143)를 작동시키지 않는 경우의 출력토크는 계속 증가(점선상태)하지만, 록업클러치(143)를 작동시키게 되면, 임펠러(142)와 터빈(141)의 회전비가 1:1상태가 되므로, 이 후의 토크컨버터(140)의 입력토크곡선(L2)과 같은 형태의 출력토크를 나타낸다.The output torque of only the torque converter 140 increases gradually as the output torque curve L3 increases due to the centrifugal force of the fluid acting between the impeller 142 and the turbine 141 as the number of rotations of the input shaft 120 increases . At this time, the output torque when the lock-up clutch 143 is not operated at the operating position of the lock-up clutch 143 of the torque converter 140, for example, the rotational speed of the input shaft 120 is 2500 rpm, When the lock-up clutch 143 is operated, the rotation ratio between the impeller 142 and the turbine 141 becomes 1: 1, so that the output torque in the form of the input torque curve L2 of the torque converter 140 .

따라서, 토크컨버터(140)를 이용한 무단변속장치는, 종래의 전기모터 차량의 출력토크에 비하여 토크컨버터(140)의 출력토크곡선(L3) 만큼 출력을 증대시킬 수 있다. 예를 들면, 입력축(120)의 회전수 2000rpm일 때의 종래 전기모터 차량의 출력토크는 "T1"이 되고, 본 발명의 출력토크는 T1+T2가 되므로, 출력토크가 더욱 증대되는 것이다.Thus, the continuously-variable shifting device using the torque converter 140 can increase the output by the output torque curve L3 of the torque converter 140 as compared with the output torque of the conventional electric motor vehicle. For example, the output torque of the conventional electric motor vehicle at the rotation speed of 2000 rpm of the input shaft 120 becomes "T1 ", and the output torque of the present invention becomes T1 + T2, so that the output torque is further increased.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 무단변속장치는 출력축(150)을 유성기어조립체(130)의 캐리어(133)와 연결한 것이므로, In the continuously variable transmission according to the first embodiment of the present invention, since the output shaft 150 is connected to the carrier 133 of the planetary gear assembly 130,

Tp : 캐리어토크, Tp: carrier torque,

Tr : 링기어토크Tr: Ring gear torque

Ti : 선기어토크Ti: sun gear torque

일 때, Tp = Tr + Ti 인 관계식으로부터, 예를 들어 유성기어조립체(130)의 기어비를 링기어 3 : 선기어 1 : 유성기어 1로 설정한 경우, 캐리어토크(Tp)는 3+1 이므로 4가 된다. 따라서, 출력축(150)을 링기어(134)와 연결하여 링기어토크(Tr)가 4-1 이므로 3인 종래기술에 비하여 출력축(150)의 출력 토크를 25％ 향상시킬 수 있다.When the gear ratio of the planetary gear assembly 130 is set to, for example, the ring gear 3: sun gear 1: planetary gear 1, the carrier torque Tp is 3 + 1, . Therefore, the output torque of the output shaft 150 can be increased by 25% as compared with the conventional art in which the output shaft 150 is connected to the ring gear 134 and the ring gear torque Tr is 4-1.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 원심클러치를 이용한 차량용 무단변속장치를 나타낸 단면도로서, 도시된 바와 같이 제2 실시예의 무단변속장치는 속이 빈 원통 형상의 하우징(210)을 구비한다. 하우징(210)은 무단변속장치의 케이스에 해당하는 것으로, 차량에 고정설치된다.FIG. 5 is a cross-sectional view of a continuously variable transmission for a vehicle using a centrifugal clutch according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the continuously variable transmission of the second embodiment includes a hollow cylindrical housing 210. The housing 210 corresponds to the case of the continuously-variable transmission, and is fixed to the vehicle.

하우징(210)의 일측에는 전기모터의 회전동력이 입력되는 입력축(220)이 설치되는 것으로, 입력축(220)은 하우징(210) 내에서 회전 자유롭게 설치되어 일단이 외부로 노출된다.An input shaft 220 through which the rotational power of the electric motor is input is installed on one side of the housing 210. The input shaft 220 is rotatably installed in the housing 210 and one end thereof is exposed to the outside.

상기 하우징(210) 내의 입력축(220)에는 유성기어조립체(230)와 동력전달수단인 원심클러치(240)가 설치되고, 유성기어조립체(230)에는 출력축(250)이 설치된다.A planetary gear assembly 230 and a centrifugal clutch 240 as power transmission means are installed in the housing 210 and an output shaft 250 is installed in the planetary gear assembly 230.

유성기어조립체(230)는 선기어(231), 복수개의 유성기어(232), 캐리어(233) 및 링기어(234)가 조립되어 이루어지는 주지의 구성으로서, 선기어(231)는 입력축(220)과 함께 회전하도록 입력축(220)에 고정하고, 링기어(234)는 하우징(210)측에 고정하고 캐리어(233)는 입력축(220)에 회전지지시켜 설치한다.The planetary gear assembly 230 includes a sun gear 231, a plurality of planetary gears 232, a carrier 233, and a ring gear 234. The sun gear 231 is coupled with the input shaft 220 The ring gear 234 is fixed to the housing 210 side and the carrier 233 is rotatably supported on the input shaft 220.

원심클러치(240)는, 입력축(220)의 회전동력을 유성기어조립체(230)에 전달하기 위한 동력전달수단으로서, 원심추(241), 로터(242) 및 드럼(243)으로 이루어지는 주지의 구성이다.The centrifugal clutch 240 is a power transmission means for transmitting the rotational power of the input shaft 220 to the planetary gear assembly 230 and includes a centrifugal weight 241, a rotor 242, and a drum 243 to be.

따라서, 원심추(241)가 설치되는 로터(242)는 입력축(220)에 고정하여 함께 회전하도록 설치하고, 드럼(243)은 입력축(220)에 회전지지시켜 유성기어조립체(230)의 링기어(234)와 고정하여 함께 회전하도록 설치한다.The rotor 242 having the centrifugal weight 241 is fixed to the input shaft 220 so as to rotate together with the drum 243. The drum 243 is rotatably supported on the input shaft 220 to rotate the ring gear 242 of the planetary gear assembly 230, (234) so as to rotate together.

이러한 원심클러치(240)는, 주지된 바와 같이 입력축(220)과 함께 회전하는 로터(242)의 회전수가 일정회전수에 도달하면 원심력에 의해 원심추(241)가 드럼(243)에 밀착하여 로터(242)의 회전동력이 드럼(243)에 전달되기 시작하고, 로터(242)의 회전수가 더욱 증가하여 일정회전수에 도달하면 원심추(241)와 드럼(243) 사이의 밀착력이 더욱 커져 로터(242)와 드럼(243)의 회전비를 1:1로 유지시킬 수 있도록 되어 있다.When the number of rotations of the rotor 242 rotating together with the input shaft 220 reaches a predetermined number of revolutions, the centrifugal clutch 240 is brought into close contact with the drum 243 by centrifugal force, The rotational power of the rotor 242 starts to be transmitted to the drum 243 and when the number of rotations of the rotor 242 further increases to reach a predetermined number of rotations, the adhesion between the centrifugal weight 241 and the drum 243 becomes greater, The rotation ratio of the drum 242 and the drum 243 can be maintained at 1: 1.

이러한 원심클러치(240)는, 통상적으로 원심추(241)가 드럼(243)에 밀착하기 시작하는 로터(242)의 회전수를 800~1000rpm 범위내에서 설정할 수 있고, 로터(242)와 드럼(243)의 회전비가 1:1이 되는 회전수를 1000~4000rpm 범위 내에서 임의로 설정할 수 있도록 되어 있다.Such a centrifugal clutch 240 can set the number of revolutions of the rotor 242 in which the centrifugal weight 241 starts to closely contact the drum 243 within a range of 800 to 1000 rpm and the rotor 242 and the drum 243 can be arbitrarily set within a range of 1000 to 4000 rpm.

출력축(250)은, 상기 유성기어조립체(230)의 캐리어(233)와 동일 회전중심을 가지도록 캐리어(233)의 회전중심부에 고정하여 입력축(220)에 회전지지시키고, 하우징(210)에 회전지지시켜 일단을 외부로 노출시킨 감속출력축(270)과 한 쌍의 감속기어(271,272)로 연결함으로써 출력축(250)의 회전비를 감속시켜 출력할 수 있도록 한다.The output shaft 250 is fixed to the center of rotation of the carrier 233 so as to have the same center of rotation as the carrier 233 of the planetary gear assembly 230 and rotatably supported on the input shaft 220, The reduction ratio of the output shaft 250 is reduced by connecting the reduction output shaft 270 and the pair of reduction gears 271 and 272.

한편, 유성기어조립체(230)의 링기어(234)가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전방향을 전환하여 일방향으로만 회전하도록 구속하는 정,역일방향회전기구(260)를 구비한 것으로, 정,역일방향회전기구(260)는, 상기 유성기어조립체(230)의 링기어(234)와 하우징(210) 사이에 설치하는 것이 바람직하다.The ring gear 234 of the planetary gear assembly 230 is provided with a forward and reverse one-way rotating mechanism 260 for restricting rotation of the ring gear 234 in the clockwise or counterclockwise direction to rotate in only one direction. It is preferable that the reverse unidirectional rotating mechanism 260 is installed between the ring gear 234 of the planetary gear assembly 230 and the housing 210.

상기 정,역일방향회전기구(260)의 구성은 역시, 본 출원인의 등록특허 제10-1338512호와 등록특허 제10-1338513호에 기재된 구성과 동일하므로, 구체적인 구성 및 작용설명은 생략한다. The configuration of the forward and reverse rotation mechanism 260 is the same as that described in the Japanese Patent Application Nos. 10-1338512 and 10-1338513 of the present applicant, and therefore the detailed configuration and operation will be omitted.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 무단변속장치는, 입력축(220)의 회전방향에 따라 차량을 전진주행 또는 후진주행시킬 수 있고, 전진주행의 경우는 원심클러치(240)의 작동상태에 따라, 저속변속구간, 무단변속구간 및 고속변속구간으로 나누어 변속할 수 있다.In the continuously variable transmission according to the second embodiment of the present invention, the vehicle can be advanced or backwardly traveled in accordance with the rotational direction of the input shaft 220. In the case of forward travel, the state of operation of the centrifugal clutch 240 Accordingly, the transmission can be divided into a low speed transmission section, a continuously-variable transmission section, and a high-speed transmission section.

예를 들면 저속변속구간은, 입력축(220)의 회전수 0~1000rpm일 때로 설정하고, 이 저속변속구간에서는 원심클러치(240)의 원심추(241)에 의한 원심력이 작용하지 않도록 설정하면, 로터(242)가 공회전만 하므로 입력축(220)의 회전동력은 원심클러치(240)를 통해 유성기어조립체(230)로 전달되지 않고, 유성기어조립체(230)측으로만 전달되어 유성기어조립체(230)의 감속비로 출력축(250)을 저속변속시킬 수 있다.For example, the low speed change period is set to be the number of rotations of the input shaft 220 of 0 to 1000 rpm. In this low speed change period, if the centrifugal force by the centrifugal weight 241 of the centrifugal clutch 240 is set not to act, The rotational power of the input shaft 220 is not transmitted to the planetary gear assembly 230 through the centrifugal clutch 240 but only to the planetary gear assembly 230 side, The output shaft 250 can be shifted at a low speed with a reduction ratio.

무단변속구간은, 입력축(220)의 회전수 1000~2000rpm일 때로 설정하고, 무단변속구간에서는 원심클러치(240)의 원심추(241)에 의한 원심력이 작용하도록 설정하면, 로터(242)의 회전에 따른 원심추(241)의 원심력에 의해 원심추(241)가 드럼(243)에 접촉하게 되고, 이 접촉에 의한 마찰력으로 드럼(243)이 회전하게 된다. 이때 마찰력은 원심추(241)의 원심력에 비례하여 작용하므로, 로터(242)의 회전속도에 따라 드럼(243)이 변속되고, 이 드럼(243)의 회전동력이 유성기어조립체(230)에 전달되어 증속과 무단 자동변속을 가능하게 할 수 있다.When the centrifugal weight 241 of the centrifugal clutch 240 is set to act on the centrifugal force in the continuously-variable shifting section, the rotation of the rotor 242 The centrifugal weight 241 is brought into contact with the drum 243 by the centrifugal force of the centrifugal weight 241 according to the rotation of the drum 243 and the drum 243 is rotated by the frictional force generated by the contact. Since the frictional force acts in proportion to the centrifugal force of the centrifugal weight 241, the drum 243 is shifted in accordance with the rotational speed of the rotor 242, and the rotational power of the drum 243 is transmitted to the planetary gear assembly 230 Thereby enabling speedup and automatic automatic shifting.

또한, 입력축(220)의 회전수 2000rpm 이상일 때를 고속변속구간으로 설정하고, 이 고속변속구간에서는 원심클러치(240)의 원심추(241)에 의한 원심력이 최대로 작용하여 원심추(241)가 드럼(243)에 강하게 밀착되도록 함으로써 터빈(242)과 드럼(241)의 회전비가 1:1이 되도록 설정하면, 입력축(220)의 회전동력이 그대로 유성기어조립체(230)에 전달되어 유성기어조립체(230)의 기어비로 증속시키게 되므로 고속변속을 가능하게 할 수 있으며, 원심클러치(240)의 원심력으로 인한 동력손실을 방지할 수 있다.The centrifugal weight 241 of the centrifugal clutch 240 functions as the maximum centrifugal force, so that the centrifugal weight 241 rotates in the high speed- The rotational power of the input shaft 220 is directly transmitted to the planetary gear assembly 230 so that the rotational force of the input shaft 220 is directly transmitted to the planetary gear assembly 230, Speed shifting can be performed, and power loss due to the centrifugal force of the centrifugal clutch 240 can be prevented.

이때, 유성기어조립체(230)의 선기어(231)와 링기어(234)의 감속기어비는 3:1로 설정하는 것이 바람직하다.At this time, the reduction gear ratio of the sun gear 231 of the planetary gear assembly 230 and the ring gear 234 is preferably set to 3: 1.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 제2 실시예에 따른 원심클러치를 이용한 차량용 무단변속장치의 작동을 설명하면, 다음과 같다.The operation of the vehicular continuously variable transmission using the centrifugal clutch according to the second embodiment of the present invention constructed as described above will be described below.

먼저, 전진주행의 저속변속구간은, 도 5 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 입력축(220)을 전진방향, 예를 들면 시계방향으로 0~1000rpm의 회전수로 회전시키게 되면, 원심클러치(240)의 로터(242)가 동일 시계방향으로 회전한다. 로터(242)가 0~1000rpm로 회전할 때에는 원심추(241)의 원심력이 작용하지 않도록 설정된 것이므로, 로터(242)만 공회전하고, 회전동력이 유성기어조립체(230)의 링기어(234)로 전달되지 않는다.5 and 6A, when the input shaft 220 is rotated in the advancing direction, for example, in the clockwise direction at a rotational speed of 0 to 1000 rpm, the low speed transmission section of the forward travel is rotated by the centrifugal clutch 240 The rotor 242 rotates in the same clockwise direction. Only the rotor 242 is idly rotated and the rotational power is transmitted to the ring gear 234 of the planetary gear assembly 230 by the centrifugal weight 241 It is not delivered.

따라서, 입력축(220)의 회전동력은 유성기어조립체(230)의 선기어(231)로만 전달되어 캐리어(233)에서 4:1로 감속된 후, 출력축(250)으로 출력된다.Therefore, the rotational power of the input shaft 220 is transmitted only to the sun gear 231 of the planetary gear assembly 230, decelerated to 4: 1 in the carrier 233, and then output to the output shaft 250.

즉, 도 6a에 도시된 바와 같이 입력축(220)의 전진방향(시계방향) 회전으로 선기어(231)가 동일 시계방향으로 회전하고, 선기어(231)의 회전은 유성기어(232)를 통해 링기어(234)에 전달되어 링기어(234)를 반시계방향으로 회전시키려고 한다.6A, the sun gear 231 rotates in the same clockwise direction due to the rotation of the input shaft 220 in the forward direction (clockwise direction), and the rotation of the sun gear 231 is transmitted through the planetary gear 232, (234) to rotate the ring gear 234 counterclockwise.

이때, 정,역일방향회전기구(260)에 의해 링기어(234)가 반시계방향으로 회전하지 못하도록 하면, 링기어(234)는 정지된 상태가 되므로, 유성기어(232)가 자전하면서 링기어(234)를 따라 공전하게 되므로, 결국, 캐리어(233)가 시계방향으로 회전하게 된다. At this time, when the ring gear 234 is prevented from rotating in the counterclockwise direction by the forward and reverse directions rotation mechanism 260, the ring gear 234 is stopped, So that the carrier 233 rotates in the clockwise direction.

유성기어조립체(230)의 기어비가 선기어 1 : 유성기어 1 : 링기어 3인 경우, 선기어의 회전에 대한 캐리어의 회전비는 4 : 1로 감속되므로, 캐리어(233)에 연결된 출력축(250)은 4 : 1로 감속되어 저속주행이 가능하게 된다.When the gear ratio of the planetary gear assembly 230 is sun gear 1: planetary gear 1: ring gear 3, the rotation ratio of the carrier to the rotation of the sun gear is reduced to 4: 1 so that the output shaft 250 connected to the carrier 233 is 4 : 1 so that low-speed travel is possible.

이러한 저속변속구간에서는, 도 7의 그래프에 나타낸 저속변속곡선(a)과 같이, 출력축(250)의 회전수가 유성기어조립체(230)의 기어비에 의해 1차곡선으로 우상향하는 형태로 변속 된다.In this low speed change period, the rotational speed of the output shaft 250 is shifted to a rightwardly upward curve by a primary curve according to the gear ratio of the planetary gear assembly 230, as shown in the low speed shift curve (a)

이어서, 무단변속구간은, 도 6b에 도시된 바와 같이, 입력축(220)의 회전수를 1000rpm 이상으로 증가시키면, 원심클러치(240)의 원심추(241)가 작동하여 드럼(243)에 밀착되므로, 드럼(243)을 회전시킬 수 있게 되고, 이로써 드럼(243)과 고정된 유성기어조립체(230)의 링기어(231)가 시계방향으로 회전하게 된다.6B, when the number of rotations of the input shaft 220 is increased to 1000 rpm or more, the centrifugal weight 241 of the centrifugal clutch 240 is actuated and brought into close contact with the drum 243 And the drum 243 can be rotated, whereby the ring gear 231 of the planetary gear assembly 230 fixed to the drum 243 is rotated in the clockwise direction.

따라서, 유성기어조립체(230)의 유성기어(232)에 의한 회전동력에 더하여 링기어(234)에 의한 회전동력이 추가됨에 따라, 출력축(250)에서의 회전수는 도 7의 그래프에 무단변속곡선(b-1)으로 나타낸 바와 같이, 2차곡선으로 우상향하는 형태로 무단변속이 이루어지게 된다.Accordingly, as the rotational power by the ring gear 234 is added in addition to the rotational power by the planetary gear 232 of the planetary gear assembly 230, the number of rotations at the output shaft 250 is represented by the graph of Fig. As shown by the curve (b-1), the continuously-variable shifting is performed in the form of a rightwardly upward curve with a quadratic curve.

이때, 무단변속구간에서는 원심클러치(240)의 원심추(241)에 의한 원심력으로 회전동력이 전달되는 것이므로, 차량의 주행상태나 저항에 따라 무단변속이 자동으로 이루어질 수 있고, 이로써 다이나믹한 변속비를 가질 수 있다.In this case, in the continuously-variable shifting section, since the rotational power is transmitted by the centrifugal force of the centrifugal weight 241 of the centrifugal clutch 240, the continuously-variable shifting can be automatically performed in accordance with the running state and resistance of the vehicle, Lt; / RTI >

즉, 유성기어조립체(230)의 링기어(234)는 전진주행시 주행환경에 따라 다이나믹한 부하가 걸리는데 이때 원심클러치(240)는 입력축(220)의 rpm에 따라 일정한 토크를 가지고 있어 이 두 장치 사이에 힘의 평형을 이루려고 유성기어조립체(230)의 회전수가 부하에 따라 변화를 가지며, 이 회전수의 변화는 기어비를 변화시키기 때문에 다이나믹한 변속비를 가지며 입력축(220) 파워에 맞는 최고속도를 이상적으로 구현할 수 있다.That is, the ring gear 234 of the planetary gear assembly 230 receives a dynamic load depending on the driving environment at the time of forward traveling. At this time, the centrifugal clutch 240 has a constant torque according to the rpm of the input shaft 220, The number of rotations of the planetary gear assembly 230 varies depending on the load and the change in the number of rotations changes the gear ratio so that the maximum speed corresponding to the power of the input shaft 220 can be made ideal .

이어서, 고속변속구간은, 입력축(220)의 회전수가 2000rpm 이상이 되면, 원심클러치(240)의 원심추(241)와 드럼(243) 사이의 마찰력이 더욱 커지게 되고, 이로써 로터(242)와 드럼(243)의 회전비가 1:1 상태가 되므로, 원심클러치(240)의 회전동력이 그대로 유성기어조립체(230)의 링기어(234)로 전달되어 도 7의 그래프에 나타낸 고속변속곡선(b-2)과 같이 1차곡선으로 우상향하는 형태로 고속변속 된다.The frictional force between the centrifugal weight 241 of the centrifugal clutch 240 and the drum 243 becomes larger when the number of rotations of the input shaft 220 is 2000 rpm or more. The rotational power of the centrifugal clutch 240 is directly transmitted to the ring gear 234 of the planetary gear assembly 230 so that the speed change curve b -2), the speed is shifted at a high speed in the form of a rightward upward curve.

마지막으로, 차량의 후진주행에 대하여 설명한다. 후진주행은 도 5 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 입력축(220)을 반시계방향(후진방향)으로 예를 들면, 1000rpm 이하의 회전수로 회전시키게 되면, 입력축(220)의 회전수 1000rpm 이하에서는 원심클러치(240)의 로터(242)만 공회전 하므로, 원심클러치(240)를 통해 유성기어조립체(230)로 회전동력이 전달되지 않는다.Finally, the backward travel of the vehicle will be described. 5 and 6C, when the input shaft 220 is rotated in the counterclockwise direction (reverse direction) at a rotational speed of, for example, 1000 rpm or less, the rotational speed of the input shaft 220 is 1000 rpm or less The rotational power is not transmitted to the planetary gear assembly 230 through the centrifugal clutch 240 because only the rotor 242 of the centrifugal clutch 240 is idling.

즉, 도 6c에 도시된 바와 같이 입력축(220)이 반시계방향(후진방향)으로 회전하면, 선기어(231)가 동일한 반시계방향으로 회전하고, 선기어(231)의 회전은 유성기어(232)에 의해 링기어(234)를 시계방향으로 회전시키려고 한다. 6 (c), when the input shaft 220 rotates counterclockwise (backward direction), the sun gear 231 rotates in the same counterclockwise direction, and the rotation of the sun gear 231 is transmitted to the planetary gear 232, To rotate the ring gear 234 in the clockwise direction.

이때, 정,역일방향회전기구(260)에 의해 링기어(234)가 시계방향으로 회전하지 못하도록 하면, 링기어(234)는 정지된 상태가 되므로, 유성기어(232)가 자전하면서 링기어(234)를 따라 공전하게 되므로, 결국 캐리어(233)가 반시계방향으로 회전하게 된다. At this time, when the ring gear 234 is prevented from rotating in the clockwise direction by the forward and reverse rotation mechanism 260, the ring gear 234 is stopped, and the ring gear 234 rotates while the planetary gear 232 rotates 234, so that the carrier 233 rotates in the counterclockwise direction.

따라서, 선기어(231)와 캐리어(233)의 회전비에 의해 출력축(250)은 4:1로 감속되어 저속 후진주행이 가능하게 된다.Accordingly, the output shaft 250 is decelerated to 4: 1 by the rotation ratio of the sun gear 231 and the carrier 233, so that low-speed reverse travel is possible.

이러한 후진주행시에는, 전진주행시의 저속변속구간과 회전방향만 다를 뿐, 도 7의 그래프에 나타낸 저속변속선(a)와 같이, 출력축(250)의 회전수가 유성기어조립체(230)의 기어비에 의해 1차곡선으로 우상향하는 형태로 변속 된다.7, the rotational speed of the output shaft 250 is changed by the gear ratio of the planetary gear assembly 230 (i.e., the speed ratio of the output shaft 250 to the speed ratio of the output shaft 250) The curve is shifted to the form of a rightward upward curve.

이상에서와 같이 본 발명은 입력축(220)의 회전방향에 따라 차량을 전진 또는 후진주행시킬 수 있고, 전진주행시에는 도 7의 그래프에서와 같이 입력축(220)의 회전수에 따라, 저속변속구간, 무단변속구간 및 고속변속구간으로 변속시킬 수 있으며, 저속변속구간 및 무단변속구간에서는 종래의 토크컨버터 및 자동변속기를 이용하는 종래의 동력전달장치에 의한 변속곡선(c)에 비하여 아이들링 상태 및 손실구간에 따른 동력손실을 방지하여 에너지 효율을 높일 수 있다.As described above, according to the present invention, the vehicle can be driven forward or backward in accordance with the rotation direction of the input shaft 220. In the forward running, according to the rotation speed of the input shaft 220, Speed shifting section and the continuously-variable shifting section can be shifted to the continuously-variable shifting section and the high-speed shifting section. In the low-speed shifting section and the continuously-variable shifting section, compared with the shifting curve c of the conventional power transmitting apparatus using the conventional torque converter and automatic transmission, It is possible to prevent the power loss and increase the energy efficiency.

또한 무단변속구간에서는 무단변속이 이루어짐과 동시에, 차량의 주행상태 또는 저항에 따라, 무단변속이 자동으로 다이나믹하게 이루어지게 되므로, 종래의 전기모터를 동력원으로 하는 동력전달장치에 비하여 구동차량의 등판능력, 가속성, 최고속도의 성능 등을 향상시킬 수 있다.In addition, in the continuously-variable shifting section, the continuously-variable shifting is performed, and the continuously-variable shifting is automatically and dynamically performed in accordance with the running state or resistance of the vehicle. Therefore, compared with the power transmitting apparatus using a conventional electric motor as a power source, , Acceleration, maximum speed performance and the like can be improved.

또한, 본 발명의 무단변속장치는, 출력토크가 일반적인 전기모터 차량의 출력토크에 비하여 증가 된다.Further, in the continuously-variable transmission of the present invention, the output torque is increased in comparison with the output torque of a general electric motor vehicle.

즉, 도 8은 동력원으로 전기모터를 사용하는 경우에 있어서, 입력축(220)의 회전수에 따른 원심클러치(240)의 입력 및 출력토크와 저속구간의 출력토크를 나타낸 그래프로서, 전기모터 차량의 출력토크는 통상적인 전기모터의 토크곡선(L1)와 같은 형태로 나타난다.8 is a graph showing the input and output torques of the centrifugal clutch 240 and the output torque of the low speed section according to the number of revolutions of the input shaft 220 when an electric motor is used as a power source, The output torque appears in the same form as the torque curve L1 of the conventional electric motor.

따라서, 본 발명의 무단변속장치에 있어서 원심클러치(240)의 입력토크는 전기모터의 토크곡선(L1)과 대응하는 입력토크곡선(L2)과 같이 나타나고, 이 입력토크곡선(L2)은 유성기어조립체(230)의 링기어(234)로도 출력이 연결되어 저속구간의 출력토크로 동시에 사용된다.Therefore, in the continuously variable transmission of the present invention, the input torque of the centrifugal clutch 240 appears as the input torque curve L2 corresponding to the torque curve L1 of the electric motor, The output is also connected to the ring gear 234 of the assembly 230 and used simultaneously with the output torque of the low speed section.

또한, 원심클러치(240)만의 출력토크는 출력토크곡선(L3)와 같이, 입력축(220)의 회전수가 증가할수록 원심추(241)와 드럼(243) 사이에서 작용하는 마찰력이 점점 커지게 되므로, 2차곡선으로 우상향하는 형태로 나타나고, 입력축(220)의 회전수 2000rpm에서 로터(242)와 드럼(243)의 회전비가 1:1상태가 되므로, 이 후의 원심클러치(240)의 입력토크곡선(L2)과 같은 형태의 출력토크를 나타낸다.Since the frictional force acting between the centrifugal weight 241 and the drum 243 increases gradually as the number of rotations of the input shaft 220 increases as the output torque curve L3, only the output torque of the centrifugal clutch 240 is increased, And the rotation ratio between the rotor 242 and the drum 243 becomes 1: 1 at the rotation speed of 2000 rpm of the input shaft 220. Therefore, the input torque curve of the centrifugal clutch 240 L2). &Lt; / RTI >

따라서, 원심클러치(240)를 이용한 무단변속장치는, 종래의 전기모터 차량의 출력토크에 비하여 원심클러치(240)의 출력토크곡선(L3) 만큼 출력을 증대시킬 수 있다. 예를 들면, 입력축(220)의 회전수 1500rpm일 때의 종래 전기모터 차량의 출력토크는 "T1"이 되고, 본 발명의 출력토크는 T1+T2가 되므로, 출력토크가 더욱 증대되는 것이다.Thus, the continuously-variable shifting device using the centrifugal clutch 240 can increase the output by the output torque curve L3 of the centrifugal clutch 240 compared with the output torque of the conventional electric motor vehicle. For example, the output torque of the conventional electric motor vehicle at the rotation speed of 1500 rpm of the input shaft 220 becomes "T1 ", and the output torque of the present invention becomes T1 + T2.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 무단변속장치는 출력축(250)을 유성기어조립체(230)의 캐리어(233)와 연결한 것이므로, In the continuously variable transmission according to the second embodiment of the present invention, since the output shaft 250 is connected to the carrier 233 of the planetary gear assembly 230,

Tp : 캐리어토크, Tp: carrier torque,

Tr : 링기어토크Tr: Ring gear torque

Ti : 선기어토크Ti: sun gear torque

일 때, Tp = Tr + Ti 인 관계식으로부터, 예를 들어 유성기어조립체(230)의 기어비를 링기어 3 : 선기어 1 : 유성기어 1로 설정한 경우, 캐리어토크(Tp)는 3+1 이므로 4가 된다. 따라서, 출력축(250)을 링기어(234)와 연결하여 링기어토크(Tr)가 4-1 이므로 3인 종래기술에 비하여 출력축(250)의 출력 토크를 25％ 향상시킬 수 있다.When the gear ratio of the planetary gear assembly 230 is set to the ring gear 3: sun gear 1: planetary gear 1, the carrier torque Tp is 3 + 1, for example, Tp = Tr + . Therefore, the output torque of the output shaft 250 can be increased by 25% as compared with the conventional art in which the output shaft 250 is connected to the ring gear 234 and the ring gear torque Tr is 4-1.

지금까지 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to be illustrative of the present invention and not to be construed as limiting the scope of the present invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

110,210 : 하우징 120,220 : 입력축
130,230 : 유성기어조립체 140 : 토크컨버터
240 : 원심클러치 150,250 : 출력축
160,260 : 정,역일방향회전기구 110, 210: housing 120, 220:
130, 230: Planetary gear assembly 140: Torque converter
240: Centrifugal clutch 150, 250:
160,260: stationary, stationary one-way rotating mechanism

Claims

housing;
An input shaft rotatably supported on the housing;
A planetary gear assembly comprising a sun gear, a plurality of planetary gears, a carrier, and a ring gear, wherein the sun gear is fixed to the input shaft:
An output shaft rotatably supported on the housing and fixed to a rotation center of the carrier of the planetary gear assembly;
Power transmission means for transmitting the rotational power of the input shaft to the ring gear of the planetary gear assembly; And
And a forward and reverse unidirectional rotating mechanism for restricting rotation of the ring gear of the planetary gear assembly in a clockwise or counterclockwise direction so as to rotate in only one direction.

The power transmission apparatus according to claim 1, wherein the power transmission means is a torque converter comprising a turbine, an impeller, and a lockup clutch, the impeller being fixed to the input shaft, and the turbine being fixed to a ring gear of a planetary gear assembly Continuously variable transmission.

The planetary gear set according to claim 1, wherein the power transmitting means is a centrifugal clutch comprising a centrifugal weight, a rotor and a drum, fixing the rotor to the input shaft, and fixing the drum to the ring gear of the planetary gear assembly Continuously variable transmission for vehicles.