KR20150123158A - 3가지 모드 무단 트랜스미션 - Google Patents

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KR20150123158A
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gear set
transmission
planetary
torque transmission
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에드워드 더블유. 밀렛
크레이그 에스. 로스
춘하오 제이. 리
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지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스 엘엘씨
지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스 엘엘씨
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Abstract

자동차용 3가지 모드 무단 트랜스미션(CVT)은 풀리 및 벨트 조립체 또는 다른 무단 유닛에 연결된 선택적인 속도 변경 장치를 구비한다. 상기 풀리 및 벨트 조립체는 유성 기어 세트 배열체에 연결된다. 일반적으로, 상기 유성 기어 세트 배열체는 2개의 유성 기어 세트, 2개의 브레이크 및 2개의 클러치를 구비한다. 상기 유성 기어 세트 배열체는 최종 구동 유닛에 연결된다. 상기 클러치 및 브레이크의 결합은 CVT의 3가지 작동 모드를 제공한다.

Description

3가지 모드 무단 트랜스미션{THREE MODE CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION}
본 개시내용은 자동 트랜스미션에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전륜 또는 후륜 구동 자동차용 3가지 모드 무단 트랜스미션에 관한 것이다.
본란에서는 본 개시내용에 관한 배경기술을 단지 제공하며, 종래기술을 구성할 수도 있고 구성하지 않을 수도 있다.
일반적으로, 무단 트랜스미션(continuously variable transmission: CVT)은 엔진 또는 전기 모터와 같은 로터리 파워 소스(rotary power source)를 이중 기어 최종 구동 유닛(double gear final drive unit)에 작동가능하게 결합하는 벨트 및 풀리 시스템(belt and pulley system)을 구비한다. 일반적으로, 벨트 및 풀리 시스템은 콘 페어들(cone pairs) 사이에서 연장되는 토크 전달 벨트 또는 체인을 갖는 제1 및 제2 쌍의 풀리 콘(pulley cone)들을 구비한다. 각각의 풀리 콘 페어(pulley cone pair)는 축방향 고정형 풀리 부재와, 축방향 가동형 풀리 부재를 구비한다. 각각의 가동형 풀리 부재는 유압 시스템에 의해 고정형 풀리 부재에 대해 축방향으로 조절가능하다. 유압 시스템은 1차 및 2차 유압 압력을 해당하는 가동형 풀리 부재에 제공함으로써, 무단 트랜스미션의 출력/입력비를 교대로 제어하는 제1 및 제2 풀리 콘 페어의 런닝 반경(running radius)을 조절한다. 콘의 운동은 입력 속도 대 출력 속도의 비를 단차없이(steplessly) 또는 연속적으로(continuously) 변경한다. 무단 트랜스미션의 경우, 작지만 효율적인 비율 변경이 달성될 수 있다. 이는 임의의 비율 변경이 단차 값(step values)인 고정형 기어비와는 대조적이다.
이들 CVT가 효율적이지만, 이는 대략 7가지의 전체 속도비로 제한된다. 보다 높은 전체 속도비는 CVT 질량, 효율 및 비용에 부정적인 영향을 미치는 보다 큰 풀리를 필요로 한다. 따라서, 증가된 전체 속도비를 포함하는 충분한 성능 특성을 제공하면서, 축방향 길이 및 질량을 최소화하는 개선된 CVT 설계에 대한 필요성이 있다.
자동차용으로 3가지 모드 무단 트랜스미션이 제공된다. 상기 3가지 모드 무단 트랜스미션은 풀리 및 벨트 조립체에 연결된 선택적인 속도 변경 장치를 구비한다. 또한, 상기 풀리 및 벨트 조립체는 유성 기어 세트 배열체에 연결된다. 일반적으로, 상기 유성 기어 세트 배열체는 2개의 유성 기어 세트, 2개의 브레이크 및 2개의 클러치를 구비한다. 상기 유성 기어 세트 배열체는 최종 구동 유닛에 연결된다.
일례에서, 무단 트랜스미션은 입력 부재, 출력 부재, 상기 입력 부재에 상호 연결된 무단 유닛(continuously variable unit), 및 상기 무단 유닛에 그리고 상기 출력 부재에 연결된 기어박스를 구비한다. 상기 기어박스는 2개 이상의 고정된 연결부에 의해 제2 유성 기어 세트에 연결된 제1 유성 기어 세트, 상기 무단 유닛과 상기 제1 및 제2 유성 기어 세트 사이에 연결된 2개의 토크 전달 기구, 및 상기 제1 및 제2 유성 기어 세트와 고정 부재 사이에 연결된 2개의 토크 전달 기구를 구비한다. 4개의 상기 토크 전달 기구 중 2개의 결합은 상기 무단 트랜스미션에 3가지 별개의 작동 모드를 제공한다.
또 다른 예에서, 상기 제1 유성 기어 세트는 제1 부재, 제2 부재 및 제3 부재를 구비하고, 상기 제2 유성 기어 세트는 제1 부재, 제2 부재 및 제3 부재를 구비한다.
또 다른 예에서, 상기 제1 유성 기어 세트의 제2 부재는 상기 2개의 고정된 연결부 중 하나에 의해 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재에 직접 연결되고, 상기 제1 유성 기어 세트의 제3 부재는 상기 2개의 고정된 연결부 중 다른 하나에 의해 상기 제2 유성 기어 세트의 제2 부재에 직접 연결된다.
또 다른 예에서, 상기 출력 부재는 상기 제1 유성 기어 세트의 제3 부재 및 상기 제2 유성 기어 부재의 제2 부재에 직접 연결된다.
또 다른 예에서, 상기 4개의 토크 전달 기구 중 첫 번째는 상기 무단 유닛을 상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재와 선택적으로 연결하기 위한 제1 클러치이다.
또 다른 예에서, 상기 4개의 토크 전달 기구 중 두 번째는 상기 무단 유닛을 상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재와 선택적으로 연결하기 위한 제2 클러치이다.
또 다른 예에서, 상기 4개의 토크 전달 기구 중 세 번째는 상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재를 상기 고정 부재와 선택적으로 연결하기 위한 제1 브레이크이다.
또 다른 예에서, 상기 4개의 토크 전달 기구 중 네 번째는 상기 제1 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재를 상기 고정 부재와 선택적으로 연결하기 위한 제2 브레이크이다.
또 다른 예에서, 상기 제1 부재들은 태양 기어이고, 상기 제2 부재들은 유성 캐리어이고, 상기 제3 부재는 링 기어이다.
또 다른 예에서, 상기 제1 유성 기어 세트의 제2 부재는 상기 2개의 고정된 연결부 중 하나에 의해 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재에 직접 연결되고, 상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재는 상기 2개의 고정된 연결부 중 다른 하나에 의해 상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재에 직접 연결된다.
또 다른 예에서, 상기 출력 부재는 상기 제2 유성 기어 세트의 제2 부재에 직접 연결된다.
또 다른 예에서, 상기 4개의 토크 전달 기구 중 첫 번째는 상기 무단 유닛을 상기 제1 유성 기어 세트의 제3 부재와 선택적으로 연결하기 위한 제1 클러치이다.
또 다른 예에서, 상기 4개의 토크 전달 기구 중 두 번째는 상기 무단 유닛을 상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재 및 상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재와 선택적으로 연결하기 위한 제2 클러치이다.
또 다른 예에서, 상기 4개의 토크 전달 기구 중 세 번째는 상기 제1 유성 기어 세트의 제3 부재를 상기 고정 부재와 선택적으로 연결하기 위한 제1 브레이크이다.
또 다른 예에서, 상기 4개의 토크 전달 기구 중 네 번째는 상기 제1 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재를 상기 고정 부재와 선택적으로 연결하기 위한 제2 브레이크이다.
또 다른 예에서, 상기 제1 유성 기어 세트는 상기 제2 유성 기어 세트와 반경방향으로 적층되고, 상기 제1 유성 기어 세트는 제1 부재를 구비하고, 상기 제2 유성 기어 세트는 제3 부재를 구비하고, 상기 제1 및 제2 유성 기어 세트는 공통의 유성 캐리어 부재와, 상기 제1 유성 기어 세트의 링 기어 및 상기 제2 유성 기어 세트의 태양 기어로서 기능하는 공통 부재를 공유한다.
또 다른 예에서, 상기 4개의 토크 전달 기구 중 첫 번째는 상기 무단 유닛을 상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재와 연결하도록 선택적으로 결합가능하고, 상기 4개의 토크 전달 기구 중 두 번째는 상기 무단 유닛을 상기 공통 부재와 연결하도록 선택적으로 결합가능하고, 상기 4개의 토크 전달 기구 중 세 번째는 상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재를 상기 고정 부재와 연결하도록 선택적으로 결합가능하고, 상기 4개의 토크 전달 기구 중 네 번째는 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재를 상기 고정 부재와 연결하도록 선택적으로 결합가능하고, 그리고 상기 출력 부재는 상기 공통의 유성 캐리어 부재에 연결된다.
본원에 제공된 설명으로부터 또 다른 영역의 적용성이 명백할 것이다. 설명 및 특정례는 단지 예시의 목적으로 의도된 것으로서, 본 개시내용의 범위를 제한할 의도의 것이 아니다.
본원에 기재된 도면은 단지 예시의 목적으로 의도된 것으로서, 본 개시내용의 범위를 제한할 의도의 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 파워트레인의 개략도,
도 2는 본 발명의 원리에 따른 예시적인 트랜스미션의 개략적인 레버 다이아그램,
도 3은 본 발명의 원리에 따른 트랜스미션의 또 다른 실시예에 대한 개략도,
도 4는 본 발명의 원리에 따른 트랜스미션의 또 다른 실시예에 대한 개략도,
도 5는 본 발명의 원리에 따른 트랜스미션의 또 다른 실시예에 대한 개략도,
도 6은 본 발명의 원리에 따른 트랜스미션의 또 다른 실시예에 대한 개략도,
도 7은, 도 1-6에 도시한 트랜스미션의 다수의 전진 및 하나 이상의 후진 속도비 또는 기어비를 생성하도록 각종 토크 전달 요소의 결합 상태의 일례를 제공하는 진리표.
하기의 설명은 단지 예시이며, 본 개시내용, 적용 또는 용도를 제한할 의도의 것이 아니다.
도 1-2를 참조하면, 자동차용 파워트레인은 참조부호 10으로 지칭된다. 파워트레인(10)은 트랜스미션(14)과 상호연결되는 엔진(12)을 구비한다. 엔진(12)은 본 개시내용의 범위로부터 벗어나지 않고서, 종래의 가솔린, 디젤, 플렉스 연료 내연기관, 하이브리드 엔진 또는 전기 모터, 혹은 임의의 다른 타입의 원동기일 수 있다. 엔진(12)은, 예컨대 플렉스플레이트(미도시) 또는 다른 연결 장치 또는 유체역학적 장치(hydrodynamic device)(토크 컨버터) 또는 론치 클러치(launch clutch)와 같은 스타팅 장치(15)를 통해 트랜스미션(14)에 구동 토크를 공급한다.
트랜스미션(14)은 가변 직경 풀리(variable diameter pulley) 또는 시브 구동(heave drive) 무단 트랜스미션(CVT)이다. 일반적으로, 트랜스미션(14)은, 트랜스미션(14)의 각종 부품을 봉입하고 보호하는 전형적인 주조, 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, 선택적인 속도 변경 장치(23), 풀리 조립체 또는 무단 유닛(24), 및 기어박스(26)가 연결되어, 트랜스미션 입력 샤프트(20)와 트랜스미션 출력 샤프트(22) 사이의 전진 및 후진 속도비 또는 기어비를 제공하도록 연동한다. 트랜스미션 입력 샤프트(20)는 스타팅 장치(15)를 통해 엔진(12)과 기능적으로 상호연결되어 엔진(12)으로부터 입력 토크 또는 파워를 수용한다. 트랜스미션 입력 샤프트(20)는 최종 구동 유닛(28)과 연결되는 것이 바람직하다. 트랜스미션 출력 샤프트(22)는 최종 구동 유닛(28)에 구동 토크를 제공한다. 최종 구동 유닛(28)은 차동장치, 액슬 샤프트 및 로드 휠(미도시)을 구비할 수 있다.
트랜스미션 입력 샤프트(20)는 속도 변경 장치(23)에 연결된다. 변형 실시예에서, 속도 변경 장치(23)는 트랜스미션(14)에서 생략된다. 속도 변경 장치(23)뿐만 아니라, 후술된 각종 기어박스(26) 구성은 레버 다이아그램 포맷으로 도시된다. 레버 다이아그램은 맞물림 기어 세트(meshing gear sets) 또는 유성 기어 세트(planetary gear sets)와 같은 기계적 장치의 구성요소에 대한 개략적인 도시이다. 각각의 별개 레버는 유성 기어 세트 또는 맞물린 기어 페어를 나타낸다. 유성 기어의 3가지 기본적인 기계적 구성요소가 노드에 의해 각각 나타내어지는 한편, 기어 페어는 접지에 고정된 노드에 의해 나타낸 회전 변경 및 노드에 의해 나타낸다. 유성 기어 세트에서, 하나의 노드는 태양 기어를 나타내고, 하나는 유성 기어 캐리어를 나타내고, 하나는 링 기어를 나타낸다. 맞물린 기어 페어(meshed gear pair)에서, 하나의 노드는 제1 기어를 나타내고, 하나는 제2 기어를 나타내고, 세 번째는 맞물린 기어들 사이의 회전 방향 변경을 나타낸다. 일부 경우에, 2개의 레버는 3개 이상의 노드(일반적으로, 4개 노드)를 갖는 단일 레버로 조합될 수 있다. 예를 들면, 2개의 상이한 레버 상의 2개의 노드가 고정된 연결을 통해 상호연결되면, 이들은 단일 레버 상의 단일 노드로서 나타낼 수 있다. 각각의 레버의 노드들 사이의 상대 거리는 각각의 해당하는 기어 세트의 링 대 태양 비를 나타내도록 이용될 수 있다. 결국, 이들 레버비는 적절한 비(ratio) 및 비 진행(ratio progression)을 성취하기 위해 트랜스미션의 기어비를 변경하는데 이용된다. 각종 유성 기어 세트의 노드들 사이의 기계적 커플링 또는 상호연결부는 얇은 수평 라인에 의해 도시되고, 클러치 및 브레이크와 같은 토크 전달 장치는 인터리브된 핑거로서 나타낸다. 레버 다이아그램에 대한 포맷, 목적 및 용도에 대한 또 다른 설명은 Benford 및 Leising에 의한 SAE Paper 810102, "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis"에서 볼 수 있다.
예컨대, 속도 변경 장치(23)는 제1 노드(23A), 제2 노드(23B) 및 제3 노드(23C)를 구비한다. 제1 노드(23A)는 트랜스미션 입력 샤프트(20)에 결합된다. 제2 노드(23B)는 접지에 고정되어 제1 기어(40)의 회전방향의 변경을 나타낸다. 제3 노드(23C)는 풀리 조립체(24)에 연결되는 제1 트랜스퍼 샤프트 또는 부재(29)에 결합된다. 제1 노드(23A)가 제1 기어를 나타내는 것이 바람직한 한편, 제3 노드(23C)는 제1 기어와 맞물린 제2 기어를 나타내는 것이 바람직하다. 기어는 동일 평면 상에 있거나, 또는 부분적으로 축방향으로 오프셋될 수 있다. 일 실시예에서, 속도 변경 장치(23)는 토크를 감소시키면서 트랜스미션 입력 샤프트(20)에 대한 제1 트랜스퍼 샤프트(29)의 속도를 증대시키는 증속 구동 속도 변경 장치(overdrive speed change device)(23)이다. 또 다른 실시예에서, 속도 변경 장치(23)는 토크를 증대시키면서 트랜스미션 입력 샤프트(20)에 대한 제1 트랜스퍼 샤프트(29)의 속도를 감소키는 감속 구동 속도 변경 장치(underdrive speed change device)(23)이다. 또 다른 실시예에서, 속도 변경 장치(23)는 트랜스미션(14)에서 생략된다. 본 실시예에서, 제1 트랜스퍼 샤프트(29)와 트랜스미션 입력 샤프트(20)는 함께 직접 결합되어 풀리 조립체(24)와 직접 연결하는 단일의 트랜스미션 입력 샤프트(20)를 형성하도록 동축에 있다.
풀리 조립체(24)는 제1 풀리 또는 시브 페어(30) 및 제2 풀리 또는 시브 페어(32)를 구비한다. 제1 풀리(30)는 제1 절두원추형 시브(30A), 및 상기 제1 절두원추형 시브(30A)와 축방향으로 정렬하는 제2 절두원추형 시브(30B)를 구비한다. 제2 시브(30B)는 트랜스미션 입력 샤프트(20)와 회전을 위해 직접 연결되고, 트랜스미션 입력 샤프트(20)와 일체 형성될 수 있다. 제1 시브(30A)는 유압 제어 시스템(미도시) 또는 다른 액추에이팅 시스템에 의해 제2 시브(30B)에 대해 축방향으로 이동가능하다. 시브(30A, 30B)는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서 축방향으로 전환될 수도 있다.
제2 풀리(32)는 제1 절두원추형 시브 또는 부재(32A), 및 상기 제1 절두원추형 시브 또는 부재(32A)와 축방향 정렬하는 제2 절두원추형 시브 또는 부재(32B)를 구비한다. 제2 시브(32B)는 제2 트랜스퍼 샤프트 또는 부재(34)와 회전을 위해 직접 연결되거나, 또는 제2 트랜스퍼 샤프트(34)와 일체 형성될 수 있다. 제1 시브(32A)는 유압 제어 시스템(미도시) 또는 다른 액추에이팅 시스템에 의해 제2 시브(32B)에 대해 축방향으로 이동가능하다. 시브(32A, 32B)는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서 축방향으로 전환될 수도 있다.
제1 풀리 쌍(30)과 제2 풀리 쌍(32) 사이에는, V자형 단면을 갖는 토크 전달 벨트 또는 체인(36)가 장착된다. 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서, 포지티브 결합 장치 또는 V자형이 아닌 벨트를 포함하는 다른 타입의 벨트가 채용될 수도 있다. 트랜스미션 입력 샤프트(20)로부터 연통된 구동 토크는 시브(30A, 30B)와 벨트(36) 사이의 마찰을 거쳐 전달된다. 입력 풀리(30) 대 출력 풀리(32)의 비는 시브들(30A, 30B) 사이 그리고 시브들(32A, 32B) 사이의 이격거리를 변경함으로써 조절된다. 예컨대, 풀리들(30, 32) 사이의 비율을 변경하기 위해, 시브들(30A, 30B) 사이의 축방향 거리가 시브(30B)를 향해 시브(30A)를 이동시킴으로써 감소될 수 있는 동시에, 시브들(32A, 32B) 사이의 축방향 거리는 시브(32B)로부터 멀어지게 시브(32A)를 이동시킴으로써 증가될 수 있다. 벨트(36)의 V자형 단면으로 인해, 벨트(36)는 제1 풀리(30) 상에서 높아지게 그리고 제2 풀리(32) 상에서 낮춰지게 주행한다. 따라서, 풀리(30, 32)의 유효 직경이 변하므로, 제1 풀리(30)와 제2 풀리(32) 사이의 전체 기어비를 변경시킨다. 풀리(30, 32)와 체인(36)의 길이 사이의 반경방향 거리가 일정하기 때문에, 풀리(30, 32)로부터 벨트(36)로 토크가 전달되는 것을 보장하도록 벨트(36) 상에 적절한 양의 인장력을 유지하기 위해, 시브(30A, 32A)의 운동이 동시에 발생해야 한다.
풀리 조립체(24)는 트랜스퍼 샤프트 또는 부재(34)를 거쳐 기어박스(26)에 토크를 전달한다. 기어박스(26)는 이후 상세하게 기술된 바와 같이 몇 가지의 유성 기어 세트 트랜스미션 또는 구성 중 하나를 포함한다. 기어박스(26)는 풀리 조립체(26)와 토크 스플리팅 장치(24)로부터 트랜스미션 출력 샤프트(22)에, 그 다음 최종 구동 유닛(28)에 토크를 출력한다.
도 2를 참조하면, 기어박스(26)의 유성 기어 세트 트랜스미션 또는 구성을 레버 다이아그램 포맷으로 도시한다. 기어박스(26)는 4개의 노드 레버(40) 내에 배치된 제1 유성 기어 세트(50) 및 제2 유성 기어 세트(52)를 구비한다. 4개의 노드 레버(40)는 4가지의 노드, 즉 제1 노드(40A), 제2 노드(40B), 제3 노드(40C) 및 제4 노드(40D)를 구비한다. 노드(40A, 40B, 40C, 40D) 각각은 제1 유성 기어 세트(50) 및 제2 유성 기어 세트(52)의 태양 기어 부재, 유성 캐리어 부재 및 링 기어 부재 중 하나 이상을 나타낸다. 제1 유성 기어 세트(50)의 하나의 부재가 제2 유성 기어 세트(52)의 또 다른 부재와 직접 결합되면, 이들 2가지의 부재는 노드(40A, 40B, 40C, 40D) 중 단일의 하나에 의해 나타낸다.
트랜스미션 출력 샤프트 또는 부재(22)는 노드(40B)에 연속적으로 결합된다. 제1 클러치(54)는 노드(40D)를 제2 트랜스퍼 샤프트(34)와 선택적으로 연결한다. 제2 클러치(56)는 노드(40A)를 제2 트랜스퍼 샤프트(34)와 선택적으로 연결한다. 제1 브레이크(58)는 노드(40D)를 고정 부재 또는 트랜스미션 하우징(16)과 선택적으로 연결한다. 제2 브레이크(60)는 노드(40C)를 또 다른 고정 부재 또는 트랜스미션 하우징(16)과 선택적으로 연결한다.
도 3-7을 참조하면, 본 발명에 따른 기어박스(26)의 실시예들의 개략적인 레이아웃을 나타내는 스틱 다이아그램을 나타낸다. 도 3-7에서, 도 2의 레버 다이아그램으로부터의 넘버링이 이용된다. 클러치 및 커플링이 대응하게 제공되는 반면, 유성 기어 세트의 노드는 태양 기어, 링 기어, 유성 기어 및 유성 기어 캐리어와 같은 유성 기어 세트의 구성요소로서 나타낸다.
특히 도 3을 참조하면, 기어박스(26)의 구성에 대한 일례를 갖는 트랜스미션(100)이 도시된다. 트랜스미션(100)은 유성 기어 세트(50) 및 유성 기어 세트(52)를 구비한다. 유성 기어 세트(50)는 태양 기어 부재(50A), 유성 캐리어 부재(50B) 및 링 기어 부재(50C)를 구비한다. 유성 캐리어 부재(50B)는 유성 기어(50D) 세트(그 중 하나만이 도시됨)를 회전가능하게 지지한다. 유성 기어(50D) 각각은 태양 기어 부재(50A) 및 링 기어 부재(50C) 양자와 상호 맞물리도록 구성된다. 유성 기어 세트(52)는 태양 기어 부재(52A), 유성 캐리어 부재(52B) 및 링 기어 부재(52C)를 구비한다. 유성 캐리어 부재(52B)는 유성 기어(52D) 세트(그 중 하나만이 도시됨)를 회전가능하게 지지한다. 유성 기어(52D) 각각은 태양 기어 부재(52A) 및 링 기어 부재(52C) 양자와 상호 맞물리도록 구성된다. 따라서, 도 2의 레버(40)를 참조하면, 트랜스미션(100)에서, 노드(40A)는 태양 기어 부재(52A)를 나타내고, 노드(40B)는 링 기어 부재(50C) 및 유성 캐리어 부재(52B)를 나타내고, 노드(40C)는 유성 캐리어 부재(52B) 및 링 기어 부재(50C)를 나타내고, 노드(40D)는 태양 기어 부재(50A)를 나타낸다.
태양 기어 부재(50A)는 제1 샤프트 또는 상호연결 부재(62)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 캐리어 부재(50B)는 제2 샤프트 또는 상호연결 부재(64) 및 제3 샤프트 또는 상호연결 부재(66)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(50C)는 트랜스미션 출력 샤프트 또는 부재(22)와 공통 회전을 위해 연결된다. 태양 기어 부재(52A)는 제4 샤프트 또는 상호연결 부재(68)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 캐리어 부재(52B)는 출력 부재 또는 샤프트(22)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(52C)는 제3 샤프트 또는 상호연결 부재(66)와 공통 회전을 위해 연결된다.
더욱이, 클러치(54, 56) 및 브레이크(58, 60)를 구비하는 토크 전달 기구는, 샤프트 또는 상호연결 부재, 유성 기어 세트의 부재, 및 하우징에 대한 선택적인 상호연결을 허용한다. 토크 전달 기구는 마찰, 도크 또는 싱크로나이저 타입의 기구 등이다. 예컨대, 제1 클러치(54)는 제2 트랜스퍼 샤프트(34)를 제1 샤프트 또는 상호연결 부재(62) 및 태양 기어(50A)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제2 클러치(56)는 제2 트랜스퍼 샤프트(34)를 제4 샤프트 또는 상호연결 부재(68) 및 태양 기어(52A)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제1 브레이크(54)는 부재(62) 및 그에 따른 태양 기어(50A)의 상대 회전을 구속하기 위해 제1 샤프트 또는 상호연결 부재(62)를, 트랜스미션 하우징(16)에 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제2 브레이크(60)는 부재(64) 및 그에 따른 캐리어 부재(50B) 및 링 기어(52C)의 상대 회전을 구속하기 위해 제2 샤프트 또는 상호연결 부재(64)를, 트랜스미션 하우징(16)에 연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
특히 도 4를 참조하면, 기어박스(26)의 변형 구성을 갖는 트랜스미션(200)이 도시된다. 트랜스미션(200)은 유성 기어 세트(50) 및 유성 기어 세트(52)를 구비한다. 도 2의 레버(40)를 참조하면, 트랜스미션(200)에서, 노드(40A)는 태양 기어 부재(50A) 및 태양 기어 부재(52A)를 나타내고, 노드(40B)는 유성 캐리어 부재(52B)를 나타내고, 노드(40C)는 유성 캐리어 부재(50B) 및 링 기어 부재(52C)를 나타내고, 노드(40D)는 링 기어 부재(50C)를 나타낸다.
태양 기어 부재(50A)는 제1 샤프트 또는 상호연결 부재(202) 및 제2 샤프트 또는 상호연결 부재(204)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 캐리어 부재(50B)는 제3 샤프트 또는 상호연결 부재(206)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(50C)는 제4 샤프트 또는 상호연결 부재(208)와 공통 회전을 위해 연결된다. 태양 기어 부재(52A)는 제1 샤프트 또는 상호연결 부재(202)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 캐리어 부재(52B)는 출력 부재 또는 샤프트(22)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(52C)는 제3 샤프트 또는 상호연결 부재(206)와 공통 회전을 위해 연결된다.
더욱이, 클러치(54, 56) 및 브레이크(58, 60)를 구비하는 토크 전달 기구는, 샤프트 또는 상호연결 부재, 유성 기어 세트의 부재, 및 하우징에 대한 선택적인 상호연결을 허용한다. 토크 전달 기구는 마찰, 도크 또는 싱크로나이저 타입의 기구 등이다. 예컨대, 제1 클러치(54)는 제2 트랜스퍼 샤프트(34)를 제4 샤프트 또는 상호연결 부재(208) 및 링 기어(50C)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제2 클러치(56)는 제2 트랜스퍼 샤프트(34)를 제2 샤프트 또는 상호연결 부재(204) 및 태양 기어(50A, 52A)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제1 브레이크(58)는 부재(208) 및 그에 따른 링 기어(50C)의 상대 회전을 구속하기 위해 제4 샤프트 또는 상호연결 부재(208)를, 트랜스미션 하우징(16)에 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제2 브레이크(60)는 부재(206) 및 그에 따른 캐리어 부재(50B) 및 링 기어(52C)의 상대 회전을 구속하기 위해 제3 샤프트 또는 상호연결 부재(206)를, 트랜스미션 하우징(16)에 연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
특히 도 5를 참조하면, 기어박스(26)의 변형 구성을 갖는 트랜스미션(300)이 도시된다. 트랜스미션(300)은 유성 기어 세트(52)와 반경방향으로 적층된 유성 기어 세트(50)를 구비한다. 본원에서 반경방향으로 적층된 것은 유성 기어 세트(50, 52)가 (도 3-4에서 링 기어(50C) 및 태양 기어(52A)의 조합에 대응하는) 공통 부재(301)를 공유하고, (도 3-4에서 유성 캐리어(50B) 및 유성 캐리어(52B)의 조합에 대응하는) 공유된 캐리어 부재(303)에 의해 지지되는 유성 기어(50D, 52D)를 가짐을 의미한다. 공통 부재(301) 및 공통의 캐리어 부재(303)는 제1 및 제2 유성 기어 세트(50, 52) 사이에 2개의 고정된 연결부를 포함한다. 공통 부재(301)는 내부면 상의 기어 치형부와, 기어의 외부면 상의 기어 치형부를 갖는 기어이다. 도 2에서의 레버(40)를 참조하면, 트랜스미션(300)에서, 노드(40A)는 공통 부재(301)를 나타내고, 노드(40B)는 공통의 캐리어 부재(303)를 나타내고, 노드(40C)는 링 기어 부재(52C)를 나타내고, 노드(40D)는 태양 기어 부재(50A)를 나타낸다.
태양 기어 부재(50A)는 제1 샤프트 또는 상호연결 부재(302)와 공통 회전을 위해 연결된다. 공통의 캐리어 부재(303)는 제2 샤프트 또는 상호연결 부재(304) 및 출력 샤프트 또는 부재(22)와 공통 회전을 위해 연결된다. 공통 부재(301)는 제3 샤프트 또는 상호연결 부재(306)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(52C)는 제4 샤프트 또는 상호연결 부재(308)와 공통 회전을 위해 연결된다.
더욱이, 클러치(54, 56) 및 브레이크(58, 60)를 구비하는 토크 전달 기구는, 샤프트 또는 상호연결 부재, 유성 기어 세트의 부재, 및 하우징에 대한 선택적인 상호연결을 허용한다. 토크 전달 기구는 마찰, 도크 또는 싱크로나이저 타입의 기구 등이다. 예컨대, 제1 클러치(54)는 제2 트랜스퍼 샤프트(34)를 제1 샤프트 또는 상호연결 부재(302) 및 태양 기어(50A)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제2 클러치(56)는 제2 트랜스퍼 샤프트(34)를 제3 샤프트 또는 상호연결 부재(306) 및 공통 부재(301)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제1 브레이크(58)는 부재(302) 및 그에 따른 태양 기어(50A)의 상대 회전을 구속하기 위해 제1 샤프트 또는 상호연결 부재(302)를, 트랜스미션 하우징(16)에 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제2 브레이크(60)는 부재(308) 및 그에 따른 링 기어(52C)의 상대 회전을 구속하기 위해 제4 샤프트 또는 상호연결 부재(308)를, 트랜스미션 하우징(16)에 연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
특히 도 6을 참조하면, 기어박스(26)의 변형 구성을 갖는 트랜스미션(400)이 도시된다. 트랜스미션(400)은 유성 기어 세트(50') 및 유성 기어 세트(52')를 구비한다. 유성 기어 세트(50')는 태양 기어 부재(50A) 및 링 기어 부재(50C)를 구비한다. 유성 기어 세트(52')는 태양 기어(52A)를 구비한다. 유성 기어 세트(50', 52')는 제1 유성 기어 세트(50D)(그 중 하나만이 도시됨)와, 제1 유성 기어 세트(50')와 관련된 제2 유성 기어 세트(50E)(그 중 하나만이 도시됨)를 회전가능하게 지지하고, 제2 유성 기어 세트(52')와 관련된 유성 기어 세트(52D)(그 중 하나만이 도시됨)를 회전가능하게 지지하는 조합된 유성 캐리어 부재(401)를 갖는다. 유성 기어(50D) 각각은 링 기어 부재(50C) 및 유성 기어(50E) 양자와 상호 맞물리도록 구성된다. 유성 기어(52D) 각각은 태양 기어(52A)와 상호 맞물리도록 구성된다. 도 2의 레버(40)를 참조하면, 트랜스미션(400)에서, 노드(40A)는 태양 기어 부재(52A)를 나타내고, 노드(40B)는 공통의 캐리어 부재(401)를 나타내고, 노드(40C)는 링 기어 부재(52C)를 나타내고, 노드(40D)는 태양 기어 부재(50A)를 나타낸다.
태양 기어 부재(50A)는 제1 샤프트 또는 상호연결 부재(402)와 공통 회전을 위해 연결된다. 공통의 유성 캐리어 부재(401)는 출력 샤프트 또는 부재(22)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(52C)는 제2 샤프트 또는 상호연결 부재(404)와 공통 회전을 위해 연결된다. 태양 기어 부재(52A)는 제3 샤프트 또는 상호연결 부재(406)와 공통 회전을 위해 연결된다.
더욱이, 클러치(54, 56) 및 브레이크(58, 60)를 구비하는 토크 전달 기구는, 샤프트 또는 상호연결 부재, 유성 기어 세트의 부재, 및 하우징에 대한 선택적인 상호연결을 허용한다. 토크 전달 기구는 마찰, 도크 또는 싱크로나이저 타입의 기구 등이다. 예컨대, 제1 클러치(54)는 제2 트랜스퍼 샤프트(34)를 제1 샤프트 또는 상호연결 부재(402) 및 태양 기어(50A)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제2 클러치(56)는 제2 트랜스퍼 샤프트(34)를 제3 샤프트 또는 상호연결 부재(406) 및 태양 기어(52A)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제1 브레이크(58)는 부재(402) 및 그에 따른 태양 기어(50A)의 상대 회전을 구속하기 위해 제1 샤프트 또는 상호연결 부재(402)를, 트랜스미션 하우징(16)에 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제2 브레이크(60)는 부재(404) 및 그에 따른 링 기어(50C)의 상대 회전을 구속하기 위해 제2 샤프트 또는 상호연결 부재(404)를, 트랜스미션 하우징(16)에 연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
도 7을 참조하면, 도 1-6에 도시한 트랜스미션의 다수의 전진 및 하나 이상의 후진 속도비 또는 기어비를 생성하도록 각종 토크 전달 요소의 결합 상태의 일례를 제공하는 진리표가 도시된다. 토크 전달 요소 또는 기구(클러치(54, 56) 및 브레이크(58, 60))의 결합 상태는 도 7의 표에서 적절한 박스 내에 "X"의 존재로 지시된다. 예컨대, 제2 브레이크(60)와 제1 클러치(54)를 결합함으로써 후진 기어비가 생성된다. 물론, 상술한 바와 같이 풀리 조립체(24)의 조절, 및 도 7에 도시한 바와 같이 토크 전달 요소 또는 기구 중 2가지 이상의 선택을 통해 본 발명의 트랜스미션에 의해 무한 개수의 비가 생성될 수 있다. 상술한 구성을 이용하면, 트랜스미션(14)은 4개의 전체 기어비를 갖는 풀리 세트를 이용하여 대략 14가지의 전체 기어비를 성취할 수 있다. 또한, 트랜스미션(14)은 3가지의 상이한 작동 모드를 제공한다.
본 발명의 기재는 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않는 변형이 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 이러한 변형은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어난 것으로 간주되지 않아야 한다.

Claims (10)

  1. 입력 부재;
    출력 부재;
    상기 입력 부재에 상호 연결된 무단 유닛(continuously variable unit); 및
    상기 무단 유닛에 그리고 상기 출력 부재에 연결된 기어박스
    를 포함하며,
    상기 기어박스는,
    2개 이상의 고정된 연결부에 의해 제2 유성 기어 세트에 연결된 제1 유성 기어 세트;
    상기 무단 유닛과 상기 제1 및 제2 유성 기어 세트 사이에 연결된 2개의 토크 전달 기구; 및
    상기 제1 및 제2 유성 기어 세트와 고정 부재 사이에 연결된 2개의 토크 전달 기구를 포함하고,
    4개의 상기 토크 전달 기구 중 2개의 결합은 상기 무단 트랜스미션에 3가지 별개의 작동 모드를 제공하는,
    무단 트랜스미션.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유성 기어 세트는 제1 부재, 제2 부재 및 제3 부재를 구비하고, 상기 제2 유성 기어 세트는 제1 부재, 제2 부재 및 제3 부재를 구비하고,
    상기 제1 유성 기어 세트의 제2 부재는 상기 2개의 고정된 연결부 중 하나에 의해 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재에 직접 연결되고, 상기 제1 유성 기어 세트의 제3 부재는 상기 2개의 고정된 연결부 중 다른 하나에 의해 상기 제2 유성 기어 세트의 제2 부재에 직접 연결되고,
    상기 출력 부재는 상기 제1 유성 기어 세트의 제3 부재 및 상기 제2 유성 기어 부재의 제2 부재에 직접 연결되는,
    무단 트랜스미션.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 4개의 토크 전달 기구 중 첫 번째는 상기 무단 유닛을 상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재와 선택적으로 연결하기 위한 제1 클러치이고,
    상기 4개의 토크 전달 기구 중 두 번째는 상기 무단 유닛을 상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재와 선택적으로 연결하기 위한 제2 클러치이고,
    상기 4개의 토크 전달 기구 중 세 번째는 상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재를 상기 고정 부재와 선택적으로 연결하기 위한 제1 브레이크이고,
    상기 4개의 토크 전달 기구 중 네 번째는 상기 제1 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재를 상기 고정 부재와 선택적으로 연결하기 위한 제2 브레이크인,
    무단 트랜스미션.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 부재들은 태양 기어이고, 상기 제2 부재들은 유성 캐리어이고, 상기 제3 부재는 링 기어인,
    무단 트랜스미션.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 유성 기어 세트의 제2 부재는 상기 2개의 고정된 연결부 중 하나에 의해 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재에 직접 연결되고, 상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재는 상기 2개의 고정된 연결부 중 다른 하나에 의해 상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재에 직접 연결되고,
    상기 출력 부재는 상기 제2 유성 기어 세트의 제2 부재에 직접 연결되고,
    상기 4개의 토크 전달 기구 중 첫 번째는 상기 무단 유닛을 상기 제1 유성 기어 세트의 제3 부재와 선택적으로 연결하기 위한 제1 클러치인,
    무단 트랜스미션.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 4개의 토크 전달 기구 중 두 번째는 상기 무단 유닛을 상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재 및 상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재와 선택적으로 연결하기 위한 제2 클러치인,
    무단 트랜스미션.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 4개의 토크 전달 기구 중 세 번째는 상기 제1 유성 기어 세트의 제3 부재를 상기 고정 부재와 선택적으로 연결하기 위한 제1 브레이크인,
    무단 트랜스미션.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 4개의 토크 전달 기구 중 네 번째는 상기 제1 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재를 상기 고정 부재와 선택적으로 연결하기 위한 제2 브레이크인,
    무단 트랜스미션.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 부재들은 태양 기어이고, 상기 제2 부재들은 유성 캐리어이고, 상기 제3 부재들은 링 기어인,
    무단 트랜스미션.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유성 기어 세트는 상기 제2 유성 기어 세트와 반경방향으로 적층되고, 상기 제1 유성 기어 세트는 제1 부재를 구비하고, 상기 제2 유성 기어 세트는 제3 부재를 구비하고, 상기 제1 및 제2 유성 기어 세트는 공통의 유성 캐리어 부재와, 상기 제1 유성 기어 세트의 링 기어 및 상기 제2 유성 기어 세트의 태양 기어로서 기능하는 공통 부재를 공유하고,
    상기 4개의 토크 전달 기구 중 첫 번째는 상기 무단 유닛을 상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재와 연결하도록 선택적으로 결합가능하고, 상기 4개의 토크 전달 기구 중 두 번째는 상기 무단 유닛을 상기 공통 부재와 연결하도록 선택적으로 결합가능하고, 상기 4개의 토크 전달 기구 중 세 번째는 상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재를 상기 고정 부재와 연결하도록 선택적으로 결합가능하고, 상기 4개의 토크 전달 기구 중 네 번째는 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재를 상기 고정 부재와 연결하도록 선택적으로 결합가능하고, 그리고 상기 출력 부재는 상기 공통의 유성 캐리어 부재에 연결되는,
    무단 트랜스미션.
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