KR20160057301A - 방향 선택 메커니즘을 갖는 무단 변속 트랜스미션 - Google Patents

방향 선택 메커니즘을 갖는 무단 변속 트랜스미션 Download PDF

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KR20160057301A
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planetary gear
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테진더 싱
보리스 버그만
알보 제이. 시스메츠
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지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스 엘엘씨
지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스 엘엘씨
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Abstract

마찰 및 바이너리 토크 전달 장치 양자를 갖는 방향 선택 메커니즘을 구비한 무단 변속 자동 트랜스미션. 상기 트랜스미션은 유성 기어 조립체의 링 기어를 구동하는 토크 컨버터를 구비한다. 유성 조립체의 태양 기어는 가변비 장치의 입력부를 구동한다. 일 실시예에서, 마찰 브레이크는 유성 기어 캐리어와 고정식 하주이 또는 그라운드 사이에 배치되며, 후진 이동방향을 제공하도록 결합된다. 링 기어와 유성 캐리어 사이에는 바이너리 클러치가 배치되며, 이는 결합시에 유성 기어 조립체를 로킹하며 전진 이동방향을 제공한다. 다른 실시예에서, 유성 기어 캐리어와 고정식 하우징 또는 그라운드 사이에는 바이너리 브레이크가 배치되며, 이는 후진 이동방향을 제공하도록 결합되고, 링 기어와 유성 캐리어 사이에는 마찰 클러치가 배치되어, 이는 결합시에 유성 기어 조립체를 로킹하며 전진 이동방향을 제공한다.

Description

방향 선택 메커니즘을 갖는 무단 변속 트랜스미션{CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION WITH DIRECTION SELECTION MECHANISM}
본 개시내용은 자동차용 무단 변속 자동 트랜스미션에 관한 것으로, 특히 바이너리 클러치를 갖는 방향 선택 메커니즘을 구비한 자동차용 무단 변속 자동 트랜스미션에 관한 것이다.
본란에서의 기재는 본 개시내용에 관한 배경 정보를 단지 제공하며, 종래기술을 구성할 수 있거나, 구성하지 않을 수 있다.
무단 변속 트랜스미션(CVT)은 예외적인 토크 및 속도 엔진과, 로드 매칭을 제공한다. 이러한 고유한 특징으로 인해 그리고 연료 경제성에 대한 증가되는 강조로 인해, 대량 판매 시장에서 의도된 특히 낮은 마력 차량에서 대응하는 대중성을 갖고 있다.
따라서, 최근에는 중량 및 복잡성을 감소시키는 한편, 성능, 효율 및 투박함을 최적하도록 이와 같은 트랜스미션 타입에 상당한 공학 노력이 가해지고 있다. 이는 트랜스미션의 무단 변속부, 즉 트윈 풀리 및 벨트 구성체 또는 배리에이터에 지향된 개발 노력뿐만 아니라, 이러한 구성요소가 연료 경제성 및 성능에 상당히 영향을 미치는 점을 고려하면 전진 및 후진 및 다수의 모드(속도비)를 제공하는 관련된 구성요소에 지향된 개발 노력이다.
특히, 대부분의 자동 트랜스미션, 즉 유성 기어 타입 및 무단 변속 타입 양자는 마찰 팩 클러치 및 브레이크를 이용한다. 이러한 장치가 비교적 낮은 패키지를 통해 상당한 토크를 전달할 수 있지만, 이러한 장치가 제1 및 제2 복수의 인터리브형 플레이트 또는 디스크를 포함하기 때문에, 그 중 하나의 복수 개는 일반적으로 회전하고 있을 것이고, 다른 하나는 장치가 결합되지 않을 때 고정될 것이며, 이는 스핀 손실을 발생시키고, 그 손실은 장치를 가로지르는 속도차가 크면 상당한 크기를 가질 수 있다. 여기서, 마찰 팩 클러치 및 브레이크의 개수를 최소화하는 것은 본질적으로 트랜스미션 효율을 개선시키는 접근법이다.
본 발명은 2개의 토크 전달 장치, 즉 클러치 및 브레이크를 갖는 방향 선택 메커니즘(direction selection mechanism)을 구비한 무단 변속 트랜스미션을 제공한다. 상기 트랜스미션은 원동기의 출력부에 결합된 입력부와, 댐퍼를 통해 단일 유성 기어 조립체의 링 기어를 구동하도록 결합된 출력부를 갖는 토크 컨버터를 구비한다. 상기 유성 조립체의 태양 기어는 무단 변속비 장치(continuously variable ratio device)의 입력부 또는 구동 풀리를 구동하도록 결합된다. 제1 실시예에서, 상기 유성 기어 캐리어와 고정식 하우징 또는 그라운드 사이에는 마찰 브레이크가 배치되며, 이는 후진 이동방향을 제공하도록 결합된다. 상기 링 기어와 유성 캐리어 사이에는 바이너리 클러치가 배치되며, 이는 결합시에 상기 유성 기어 조립체를 로킹하며 전진 이동방향을 제공한다. 제2 및 제3 실시예에서, 상기 유성 기어 캐리어와 고정식 하우징 또는 그라운드 사이에는 바이너리 브레이크가 배치되며, 이는 후진 이동방향을 제공하도록 결합되고, 상기 링 기어와 상기 유성 캐리어 사이에는 마찰 클러치가 배치되어, 이는 결합시에 상기 유성 기어 조립체를 로킹하며 전진 이동방향을 제공한다.
이에 따라, 본 발명의 일 관점은 무단 변속 자동 트랜스미션을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은 마찰 브레이크와 바이너리 클러치를 갖는 무단 변속 트랜스미션을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은 마찰 브레이크, 바이너리 클러치 및 단일 유성 기어 조립체를 갖는 무단 변속 트랜스미션을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은 토크 컨버터, 마찰 브레이크, 바이너리 클러치 및 단일 유성 기어 조립체를 갖는 무단 변속 트랜스미션을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은 토크 컨버터, 가변비 장치, 마찰 브레이크, 바이너리 클러치 및 단일 유성 기어 조립체를 갖는 무단 변속 트랜스미션을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은 유성 기어 조립체, 유성 기어 캐리어와 고정식 하우징 사이에서 후진을 제공하는 마찰 브레이크, 및 바이너리 클러치를 갖는 무단 변속 트랜스미션을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은 단일 유성 기어 조립체, 마찰 브레이크, 및 유성 기어 조립체를 로킹하며 전진방향을 제공하는 바이너리 클러치를 갖는 무단 변속 트랜스미션을 제공하는 것이다.
본원에 제공된 설명으로부터 또 다른 관점, 이점 및 적용 영역이 명백해질 것이다. 그 설명 및 특정례는 단지 예시를 위해 의도된 것으로서, 본 개시내용의 범위를 제한할 의도의 것이 아니다.
본원에 제공된 도면은 단지 예시를 위해 의도된 것으로서, 본 개시내용의 범위를 제한할 의도의 것이 아니다.
도 1은 본 발명을 포함하는 무단 변속 트랜스미션의 제1 실시예에 대한 전체 단면도,
도 2는 본 발명을 포함하는 무단 변속 트랜스미션의 제2 실시예에 대한 파단 단면도,
도 3은 본 발명을 포함하는 무단 변속 트랜스미션의 제3 실시예에 대한 파단 단면도,
도 4는 본 발명을 포함하는 무단 변속 트랜스미션의 제3 실시예에 대한 파단 단부도.
하기의 설명은 단지 예시로서, 본 개시내용, 적용 또는 용도를 제한할 의도의 것이 아니다.
도 1을 참조하면, 2개의 토크 전달 장치를 갖는 자동차용 무단 변속 자동 트랜스미션을 도시하며, 참조부호 "10"으로 지칭된다. 무단 변속 자동 트랜스미션(10)은 복수의 개구, 플랜지, 표면 및 특징부를 갖는 주조 금속의 다수 부품 하우징(12)을 구비하며, 이는 무단 변속 자동 트랜스미션(10)의 각종 부품을 수용, 위치설정, 지지 및 보호한다. 상기 자동 트랜스미션(10)은 입력 펌프(18), 출력 터빈(22) 및 스테이터(24)를 갖는 토크 컨버터 조립체(16)를 구동하는 입력 샤프트 또는 부재(14)를 구비한다. 터빈(22)은 댐퍼(28)를 구동하도록 결합되며, 상기 댐퍼(28)는 터빈 샤프트 또는 부재(30) 상에 파일롯되며 스플라인 세트(34)를 통해 댐퍼(28)에 의해 구동되도록 결합된다.
터빈 샤프트 또는 부재(30)는 중공형이며, 복수의 반경방향 포트(42)를 통해 자동 트랜스미션 내에 확산되는 가압된 유압 유체를 공급받는 축방향 통로(40)를 형성한다. 터빈 샤프트 또는 부재(30)는 그 단부에서 니들 베어링 조립체(44)와 같은 한 쌍의 마찰 방지 베어링에 의해 지지된다. 또한, 터빈 샤프트 또는 부재(30)는 그 외주부 둘레에 배치된 수형 스플라인 또는 기어 치형부(48)를 갖는 위치설정 플랜지 또는 숄더(46)를 구비한다.
터빈 샤프트 또는 부재(30) 상에는 유성 기어 조립체(50)가 플랜지 또는 숄더(46)의 반경방향으로 인접한다. 유성 기어 조립체(50)는 터빈 샤프트(30) 둘레에 동심으로 배치되며, 태양 기어(52), 유성 기어 캐리어(54) 및 환형 링 기어(58)를 구비한다. 유성 기어 캐리어(54)는 태양 기어(52)와 환형 링 기어(58)와 일정하게 맞물리는 복수의 자유 회전가능한 유성 기어(56)를 구비한다. 유성 기어 캐리어(54)는 파형의 복잡한 형상을 가지며, 터빈 샤프트 또는 부재(30) 근방의 숄더 상에 수형 또는 외측의 스플라인 또는 기어 치형부(59)를 구비하며, 터빈 샤프트 또는 부재(30) 상에 파일롯된다.
태양 기어(52)는 유성 기어 조립체(50)의 출력 기어이며, 상호연결된 수형 및 암형 스플라인 세트(66)를 통해 가변비 장치(60)의 제1 풀리 조립체의 허브(62)에 결합된다. 링 기어(58)는 유성 기어 조립체(50)의 입력 기어이며, 몇 개의 동심으로 배치되며 상호연결된 구성요소를 통해 터빈 샤프트 또는 부재(30)에 결합된다. 외측 스플라인 또는 기어 세트(72)를 통해 평탄한 원형의 디스크(76)가 환형 링 기어(58)에 결합됨으로써, 상호연결된 수형 및 암형 스플라인 세트(78)를 통해 축방향 슬라이딩 클러치 허브 또는 칼라(76)에 회전가능하게 결합된다. 클러치 허브 또는 칼라(76)는 터빈 샤프트 또는 부재(30)의 플랜지 또는 숄더(46) 상의 수형 스플라인(48)에 의해 상보적으로 결합되는 내측 또는 암형 스플라인 또는 기어 치형부(80)를 구비하므로, 터빈 샤프트 또는 부재(30)의 플랜지 또는 숄더(46) 상의 수형 스플라이(48) 상에서 슬라이딩하도록 회전가능하게 결합된다.
하기의 단락은 전진 기어 및 차량 이동을 제공하는 자동 트랜스미션(10)의 환형의 링 기어(58)와 유성 기어 캐리어(54) 사이에 작동가능하게 배치된 바이너리 클러치를 기술한다. 본 명세서 및 청구범위를 통해 사용된 바와 같이, 용어 "바이너리(binary)"는 본질적으로 2가지 작동 상태 또는 위치, 즉 온(on) 또는 결합이므로 토크를 전달하는 상태와, 오프(off) 또는 비결합이므로 토크를 전달하지 않는 상태를 갖는 클러치 또는 브레이크를 지칭한다.
또한, 클러치 허브 또는 칼라(76)는 시프트 포크(84)를 자유 회전가능하게 수용하는 원형의 채널 또는 그루브(82)를 구비한다. 이로써, 시프트 포크(84)는 전지식, 유압식 또는 공압식 중 하나일 수 있는 2-상태 서보 오퍼레이터 또는 액추에이터(90)에 제공되는 전기, 유압 또는 공압 에너지에 응답하여 축방향으로 평행이동하는 축방향 평행이동 서보 출력 샤프트 또는 부재(86)에 고정된다. 활성화되거나 또는 비활성화될 수 있는 제1 상태에서, 서보 출력 부재(86)는 리트랙트되고, 클러치 허브 또는 칼라(76)는 도 1에 도시한 위치에 있다. 활성화되거나 또는 비활성화될 수 있는 제2 상태에서, 서보 출력 부재(86)는 연장되고, 클러치 허브 또는 칼라(76)는 좌측으로 이동한다. (링 기어(58)에 결합되는) 평탄한 원형의 디스크(74)와 터빈 샤프트 또는 부재(30) 사이의 상호연결을 유지하지만, 클러치 허브 또는 칼라(76) 상의 내측의 암형 스플라인 또는 기어 치형부(80)는 유성 기어 캐리어(54) 상의 수형 스플라인 또는 기어 치형부(59)와 결합하며, 이들 구성요소 모두를 함께 연결한다. 이러한 작용은 자동 트랜스미션(10)에 전진방향을 제공한다.
환형 링 기어(58)의 외주부 둘레에는 마찰 브레이크 조립체(100)가 배치된다. 마찰 브레이크 조립체(100)는 유성 기어 캐리어(54)에 고정되며, 제1 복수의 마찰 클러치 디스크(108)의 내부 상의 유사한 복수의 수형 스플라인(106)과 결합하는 복수의 수형 스플라인(104)을 구비한다. 외측 또는 수형 스플라인(112)을 갖는 제2 복수의 반동 플레이트(110)는 제1 복수의 클러치(108)와 인터리브(interleave)되며, 이는 하우징(12)에 고정되도록 그 내에 형성된 유사한 복수의 암형 스플라인(114)에 의해 고정 유지되도록 결합한다. 전기식, 유압식 또는 공압식 오퍼레이터 또는 액추에이터(116)는 마찰 브레이크 조립체(100)와 축방향으로 정렬된다. 오퍼레이터 또는 액추에이터(116)가 비활성화되면, 마찰 브레이크 조립체(100)는 해제(비압축)되어, 이를 통해 토크가 전달되지 않는다. 오퍼레이터 또는 액추에이터(116)가 활성화되면, 마찰 브레이크 조립체(100)가 압축되어 토크가 전달됨으로써, 유성 기어 조립체(50)의 유성 기어 캐리어(54)를 하우징(그라운드)에 연결하므로, 자동 트랜스미션(10)에 후진방향을 제공한다.
가변비 장치(60)가 벨트 또는 체인 및 듀얼 풀리 장치이므로, 풀리(120A, 120B)들 사이의 무단 변속 구동비를 사전결정된 범위에 걸쳐 성취하는 종래의 가변비 장치 실시에 따라서, 2개의 가변 직경 풀리, 즉 제1 또는 구동 풀리(120A), 제 또는 종동 풀리(120B)와, 상기 풀리(120A 또는 120B) 중 하나의 유효 직경을 증가시키는 한편, 다른 하나를 감소시키고 그리고 그 반대로 하는 적절한 유압 오퍼레이터(124)와 가변 직경 풀리(120A, 120B) 양자를 부분적으로 둘러싸서 결합하는 벨트 또는 멀티링크 체인(122)을 구비한다. 제2 또는 종동 풀리(120B)는 프롭 샤프트, 차동 및 구동 액슬(모두 미도시)을 구비할 수 있는 최종 구동 조립체(128)를 구동하도록 결합된다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 2개의 토크 전달 장치를 포함하는 무단 변속 자동 트랜스미션의 제2 실시예가 도시되며, 참조부호 "200"으로 지칭된다. 제2 실시예의 무단 변속 자동 트랜스미션(200)은 도 1에 도시한 제1 실시예의 무단 변속 자동 트랜스미션(10)과 다수의 관점에서 유사하므로, 주조 금속의 다수 부품 하우징(12), 입력 펌프(18), 출력 터빈(22) 및 스테이터(24)를 갖는 토크 컨버터 조립체(16)를 구동하는 입력 샤프트 또는 부재(14)를 구비한다. 터빈(22)은 댐퍼(28)를 구동하도록 결합되며, 상기 댐퍼(28)는 터빈 샤프트 또는 부재(30') 상에 파일롯되며 상호연결된 수형 및 암형 스플라인 세트(34)를 통해 댐퍼(28)에 의해 구동되도록 결합된다.
터빈 샤프트 또는 부재(30')는 중공형이며, 복수의 반경방향 포트(42')를 통해 자동 트랜스미션 내에 확산되는 가압된 유압 유체를 공급받는 축방향 통로(40')를 형성한다. 터빈 샤프트 또는 부재(30')는 그 단부에서 니들 베어링 조립체(44)와 같은 한 쌍의 마찰 방지 베어링에 의해 지지되며, 그 중 하나가 도 2에 도시된다. 또한, 터빈 샤프트 또는 부재(30')의 종점은 그 외주부 둘레에 배치된 수형 스플라인 또는 기어 치형부(246)를 구비하여, 복잡하게 구성된 허브(250) 상의 암형 스플라인(248)을 결합하여 구동한다. 이로써, 허브(250)는 웰드(256)에 의해 환형의 클러치 허브 또는 하우징(254)에 결합된다. 클러치 허브 또는 하우징(254)은 내측(암형) 스플라인(258)을 구비한다.
유성 기어 조립체(260)는 허브(250)와 하우징(254)에 대체로 축방향으로 인접한다. 유성 기어 조립체(260)는 터빈 샤프트(30') 둘레에 동심으로 배치되며, 태양 기어(262), 유성 기어 캐리어(264) 및 환형 링 기어(268)를 구비한다. 유성 기어 캐리어(264)는 태양 기어(262)와 환형 링 기어(268)와 일정하게 맞물리는 복수의 자유 회전가능한 유성 기어(266)를 구비한다.
태양 기어(262)는 유성 기어 조립체(260)의 출력 기어이며, 상호연결된 수형 및 암형 스플라인 세트(276)를 통해 도 1에 도시한 가변비 장치(60)의 제1 풀리 조립체의 허브(120)를 구동하도록 결합된 중공형 샤프트, 퀼(quill) 또는 시브(sheave)(274)에 결합된다. 링 기어(268)는 유성 기어 조립체(260)의 입력 기어이며, 클러치 하우징(254)의 암형 스플라인(258)과 정합하는 외측 또는 수형 스플라인(276)을 구비한다. 클러치 하우징(254) 내의 적절한 그루브 내에 수용된 하나 이상의 스냅 링(278)은 그 적절한 축방향 위치에서 링 기어를 보유한다. 이로써, 클러치 하우징(254)은 스플라인(246, 248)뿐만 아니라, 복잡하게 구성된 허브(250)를 통해 터빈 샤프트 또는 부재(30')에 결합된다.
유성 기어 캐리어(264)는 롤러 베어링 조립체(280)에 의해 지지됨으로써, 중공형 샤프트 또는 퀼(274) 상에 지지 및 파일롯된다. 유성 기어 캐리어(264)는 클러치 허브 또는 하우징(254)을 지나 반경방향으로 연장되며, 그 외주부 둘레에서 외측 또는 수형 도그 클러치 치형부(284)를 구비하는 원형 연장부 또는 플랜지(282)를 구비한다. 유성 기어 캐리어(264)의 플랜지(282) 상에 도그 클러치 치형부(284)에 상보적으로 결합가능하도록 내측 또는 암형 도그 클러치 치형부(292)를 갖는 원형 슬리브(290)는 플랜지(282) 중 일측부에 있다. 원형 슬리브(290)는 그 외주부 둘레에 수형 또는 외측 스플라인(294)을 구비하며, 이는 하우징(12)의 내측부 상의 내측 또는 암형 스플라인(296)과 정합한다. 이에 따라, 원형 슬리브(290)는 비회전가능하지만, 축방향으로 자유롭게 평행이동한다. 원형 슬리브(290)의 일측부(도 2에서 볼 때의 우측부) 상에는 유압 액추에이터 조립체(300)가 배치된다.
유압 액추에이터 조립체(300)는 그 내에 배치된 축방향 슬라이딩가능한 피스톤 및 시일 조립체(304)를 갖는 실린더 블록(302)을 구비한다. 피스톤 및 시일 조립체(304)는 원형 슬리브(290)와 인접하게 정렬하여, 수형 및 암형 도그 클러치 치형부(284, 292)와 결합하며 가압된 유압 유체가 실린더 블록(302)에 공급될 때 유성 기어 캐리어(264)의 회전을 방해한다. 이는 트랜스미션(200)에 후진 출력방향을 제공한다. 액추에이터 조립체(300)로부터 원형 슬리브(290)의 대향 측부 상에 배치된 복수의 리턴 스프링(306)(그 중 하나가 도 2에 도시)은 도 2의 우측으로 완형 슬리브(290)를 평행이동하는 바이어스력을 제공함으로써, 도그 클러치 치형부(284, 292)와 분리하여, 유압 유체 압력이 해제되고 유압 유체가 실린더 블록(302)으로부터 배출될 때 유성 기어 캐리어(264)에서 자유로워지므로, 후진을 분리한다.
유성 기어 조립체(260)를 다시 참조하면, 전진 클러치 조립체(310)는 허브(250), 하우징(254) 내에 대체로 배치되며, 유성 기어 조립체(260)에 인접하게 배치된다. 전진 클러치 조립체(310)는 태양 기어(262)에 고정되며, 제1 복수의 클러치 플레이트(318) 상의 암형 또는 내측 스플라인(316)과 상보적으로 결합하는 수형 또는 외측 스플라인(314)을 갖는 내측 허브(312)를 구비한다. 클러치 플레이트(318)는 제2 복수의 반동 플레이트(322) 내에 인터리브된다. 제2 복수의 반동 플레이트(322)는 클러치 허브 또는 하우징(254)의 암형 또는 내측 스플라인(258)과 상보적으로 결합하는 수형 또는 외측 스플라인(324)을 구비한다. 클러치 플레이트(318)와 반동 플레이트(322)의 적층체의 일단부(도 2에서 볼 때의 우측 단부)는 어플라이 플레이트(326)가 있고, 그 대향 단부에는 스냅 링(332)에 의해 축방향 위치에 고정되는 백킹 플레이트(328)가 있다.
유압 오퍼레이터 또는 액추에이터(340)의 환형 피스톤(336)은 어플라이 플레이트(326)에 인접하여 어플라이 플레이트(326)에 축방향 압축력을 제공한다. 액추에이터(340)는 밸런스형 액추에이터이므로, 일측부 상에 환형 피스톤(336)에 의해 형성되며 타측부 상에 복수의 압축 스프링(346)(그 중 하나만이 도 2에 도시)이 존재하는 고정된 형상의 원형 플레이트(344)에 의해 형성되는 제1 유체 충전식 보상 챔버(342)와, 일측부 상에서 환형 피스톤(336)에 의해 형성되며 타단부 상에서 허브(250)에 의해 형성되는 작동 챔버(348)를 구비한다. 작동 챔버(348) 둘레에 액밀식 시일을 제공하기에 적합한 O-링 시일(252)이 바람직하게 이용된다. 통로(354)를 통해 가압된 유압 유체를 작동 챔버(348)에 공급하는 것은 환형 피스톤(336)을 도 2의 좌측으로 평행이동함으로써 전진 클러치 조립체(310)와 결합하고, 이러한 압력의 해제는 압축 스프링(346)의 힘 하에서 환형 피스톤이 도 2의 우측으로 평행이동하게 함으로써 전진 클러치 조립체(310)를 분리한다.
도 1, 3 및 4를 참조하면, 본 발명의 2개의 토크 전달 장치를 포함하는 무단 변속 자동 트랜스미션의 제3 실시예가 도시되며, 참조부호 "400"으로 지칭된다. 제3 실시예의 무단 변속 자동 트랜스미션(400)은 도 1에 도시한 제1 실시예의 무단 변속 자동 트랜스미션(10) 및 도 2에 도시한 제2 실시예의 무단 변속 자동 트랜스미션(200)과 다수의 관점에서 유사하므로, 주조 금속의 다수 부품 하우징(12), 입력 펌프(18), 출력 터빈(22) 및 스테이터(24)를 갖는 토크 컨버터 조립체(16)를 구동하는 입력 샤프트 또는 부재(14)를 구비한다. 터빈(22)은 댐퍼(28)를 구동하도록 결합되며, 상기 댐퍼(28)는 터빈 샤프트 또는 부재(30') 상에 파일롯되며 상호연결된 수형 및 암형 스플라인 세트(34)를 통해 댐퍼(28)에 의해 구동되도록 결합된다.
터빈 샤프트 또는 부재(30')는 중공형이며, 복수의 반경방향 포트(42')를 통해 자동 트랜스미션 내에 확산되는 가압된 유압 유체를 공급받는 축방향 통로(40')를 형성한다. 터빈 샤프트 또는 부재(30')는 그 단부에서 한 쌍의 부싱(44')에 의해 지지되며, 그 중 하나가 도 3에 도시된다. 또한, 터빈 샤프트 또는 부재(30')의 종점은 그 외주부 둘레에 배치된 수형 스플라인 또는 기어 치형부(404)를 구비하여, 복잡하게 구성된 허브(410) 상의 암형 스플라인(406)을 결합하여 구동한다. 이로써, 허브(410)는 상호연결된 수형 및 암형 스플라인 세트(414)에 의해 환형의 클러치 허브 또는 하우징(412)에 결합된다. 클러치 허브 또는 하우징(412)은 내측(암형) 스플라인(416)을 구비한다.
유성 기어 조립체(420)는 허브(410)와 클러치 하우징(412)에 대체로 축방향으로 인접한다. 유성 기어 조립체(420)는 터빈 샤프트(30') 둘레에 동심으로 배치되며, 태양 기어(422), 유성 기어 캐리어(424) 및 환형 링 기어(428)를 구비한다. 유성 기어 캐리어(424)는 태양 기어(422)와 환형 링 기어(428)와 일정하게 맞물리는 복수의 자유 회전가능한 유성 기어(426)를 구비한다.
태양 기어(422)는 유성 기어 조립체(420)의 출력 기어이며, 상호연결된 수형 및 암형 스플라인 세트(432)를 통해 도 1에 도시한 가변비 장치(60)의 제1 풀리 조립체의 허브(120)를 구동하도록 결합된 중공형 샤프트, 퀼 또는 시브(434)에 결합된다. 링 기어(428)는 유성 기어 조립체(420)의 입력 기어이며, 클러치 하우징(412) 내의 암형 스플라인(416)과 정합하는 외측 또는 수형 스플라인(436)을 구비한다. 링 기어(428)는 스냅 링(444)을 수용하는 주변 채널 또는 그루브(442)를 구비한다. 스냅 링(444)은 클러치 허브 또는 하우징(412)의 내부면 상의 암형 스플라인(416) 내에 형성된 채널 또는 그루브(446) 내에 수용되므로, 클러치 허브 또는 하우징(412)를 축방향으로 위치시켜 보유한다. 이로써, 클러치 허브 또는 하우징(412)은 스플라인(404, 406, 414)뿐만 아니라, 복잡하게 구성된 허브(410)를 통해 터빈 샤프트 또는 부재(30')에 결합된다.
유성 기어 캐리어(424)는 롤러 베어링 조립체(448)에 의해 지지됨으로써, 중공형 샤프트 또는 퀼(434) 상에 지지 및 파일롯된다. 유성 기어 캐리어(424)는 그 외주부 둘레에 배치된 복수의 굵은 외측 치형부(454)를 구비하는 축방향 오프셋 원형 플랜지, 휠 또는 허브(452)를 구비한다. 외측 치형부(454)의 측면은 반경방향 평면 내에 배치되는 것이 바람직하다. 도시한 실시예에서, 8개의 외측 치형부(454)가 휠 또는 허브(452)의 외주 상에 있지만, 예컨대 휠 또는 허브(452)의 직경 및 토크 부하에 따라서, 소망한다면 더 많거나 더 적은 치형부가 이용될 수 있다.
도 3 및 특히 도 4를 참조하면, 후진 바이너리 클러치 조립체(460)는 중공형 샤프트, 퀼 또는 시브(434)의 축에 평행한 축을 갖는 피봇 핀(464) 상에 배치된 기다란 폴(pawl)(462)을 구비한다. 토션 스프링(466)은 피보 핀(464) 둘레에 래핑되며, 하우징(12)과 기다란 폴(462)과 결합하는 단부를 갖는다. 토션 스프링(466)은 피봇 핀(464) 둘레에서, 치형부(454) 및 휠 또는 허브(452)로부터 멀어지게 기다란 폴(462)을 시계방향으로 바이어스한다. 피봇 핀(464) 반대편이며 휠 또는 허브(452)에 인접한 기다란 폴(462)의 단부는 휠 또는 허브(452)의 치형부(454)와 상보적으로 견고하게 결합하는 치형부(468)를 형성한다. 피봇 핀(464) 반대편이며 휠 또는 허브(452) 반대편인 기다란 폴(462)의 단부는 러그 또는 돌출부(472)를 형성한다.
후진 결합 유압 오퍼레이터 또는 액추에이터(480)는 기다란 폴(462)에 인접하고, 러그 또는 돌출부(472)와 연동한다. 유압 오퍼레이터 또는 액추에이터(480)는 대체로 기다란 폴(462)과 정렬되며, 하우징(12) 내의 상보적인 개구 내에 가압되는 원통형 액추에이터 가이드(482)를 구비한다. 액추에이터 가이드(482)는 기다란 폴(462)의 러그 또는 돌출부(472)를 수용하는 측벽 내에 슬롯(486) 또는 그와 유사한 개구 또는 절결부를 구비한다. 액추에이터(490)는 액추에이터 가이드(482) 내에서 축방향 평행이동을 위해 배치된다. 액추에이터(490)는 제1 소직경 영역 또는 부분(492), 제2 중간 절두원추형 영역 또는 부분(494) 및 제3 대직경 영역 또는 부분(496)을 형성한다.
또한, 액추에이터(490)는, 액추에이터(490)가 자유롭게 평행이동가능한 액추에이터 샤프트 또는 로드(502)를 수용하는 원통형 관통 통로(498)를 형성한다. 확장된 헤드 또는 플랜지(503)는 액추에이터 샤프트 또는 로드(502)의 좌측 단부에 있으며, 이는 액추에이터(490)의 평행이동을 제한한다. 액추에이터 압축 스프링(504)은 액추에이터 로드 또는 샤프트(502) 주위에 수용되며, 액추에이터 로드 또는 샤프트(502)가 끝나는 피스톤(510)으로부터 멀어지게, 액추에이터(490)를 도 4의 좌측으로 바이어스한다. 액추에이터 로드 또는 샤프트(502)는 피스톤(510) 내에 수용되며, 제2 확장된 헤드 또는 플랜지(506)에 의해 그 위치에 보유된다. 플러그(508)는 피스톤(510)의 단부를 밀봉한다. 피스톤(510)은 O-링 시일(512)과, 도 4에 도시한 최좌측 위치에서 액추에이터 가이드(482)와 접촉하는 스커트(516)를 구비하므로, 액추에이터(490)를 향해 그 평행이동을 제한한다. 리턴 압축 스프링(520)은 피스톤(510) 내에 배치되어, 도 4의 우측으로 바이어스한다. 밸브 바디(528) 내의 포트(526)를 통해 가압된 유압 유체(트랜스미션 오일)로 충전될 수 있는 유체 챔버(524)는 피스톤(510)의 우측에 있다.
후진이 선택되면, 트랜스미션(400)의 밸브 바디(528)는 유압 유체(트랜스미션 오일)를 유체 챔버(524)에 제공하여, 피스톤(510)을 좌측, 도 4에 도시한 위치로 평행이동한다. 피스톤(510)의 축방향 평행이동은 액추에이터(490)를 좌측으로 가압하는 액추에이터 압축 스프링(504)을 압축한다. 그러나, 기다란 폴(462)의 치형부(468)가 휠 또는 허브(452)의 치형부(454)들 사이에 공간 또는 간격으로 정렬되어 치형부(454)와 결합할 수 있을 때까지, 기다란 폴(462)의 러그 또는 돌출부(472)는 제2 중간 영역(494)에 인접하게 액추에이터(490)의 제1 소직경 영역(492)과 접촉 유지할 것이다. 이 상태에서, 액추에이터(490)를 통해 작동하는 액추에이터 압축 스프링(504)은 기다란 폴(462)을 반시계방향으로 계속하여 가압함으로써 휠 또는 허브(452)의 치형부(454)들 사이의 공간 또는 간격 내에 치형부(468)를 안착한다. 이것이 발생할 때, 액추에이터(490)는 좌측, 도 4에 도시한 위치로 그 평행이동을 완료할 것이고, 러그 또는 돌출부(472)는 액추에이터(490)의 제3 대직경 영역(496)과 접촉할 것이며, 휠 또는 허브(452)의 회전 및 유성 기어 캐리어(464)의 회전이 방해될 것이다. 이는 트랜스미션(400)에 후진방향을 제공한다.
유압 유체 압력이 해제되어 유압 유체가 유체 챔버(524)로부터 배출될 때, 피스톤(510)은 리턴 압축 스프링(520)에 의해 제공된 힘으로 인해 도 4의 우측으로 평행이동하고, 액추에이터 로드 또는 샤프트(502), 확장된 헤드(503) 및 액추에이터(490)는 피스톤(510)에 의해 우측으로 평행이동되고, 러그 또는 돌출부(472)는 액추에이터(490)의 제1 소직경 영역(492)을 만나고, 토션 스프링(464)에 의해 제공된 바이어스 힘으로 인해, 기다란 폴(462)은 휠 또는 허브(462)로부터 멀어지게(도 4에서 볼 때 시계방향) 이동함으로써, 휠 또는 허브(452) 및 유성 기어 캐리어(424)를 해제하고 후진을 종결한다.
기다란 폴(462) 및 특히 래치 치형부(468)가 천천히 회전할 때에 휠 또는 허브(452) 및 부착된 유성 기어 캐리어(424)의 회전을 정지할 수 있기 때문에, 차량이 저속으로 이동할 때 후진으로 변환하는 것이 가능하다. 마찬가지로, 차량이 후방으로 롤링할 때 후진으로부터 구동으로 변환하는 것이 가능하다.
유성 기어 조립체(420)를 참조하면, 전진 클러치 조립체(530)는 허브(410), 하우징(412) 내에 그리고 유성 기어 조립체(420)에 인접하게 대체로 배치된다. 전진 클러치 조립체(530)는 태양 기어(422)에 고정되며, 제1 복수의 클러치 플레이트(542) 상의 암형 또는 내측 스플라인(536)과 상보적으로 결합하는 수형 또는 외측 스플라인(534)을 갖는다. 클러치 플레이트(538)는 제2 복수의 반동 플레이트(542) 내에 인터리브된다. 제2 복수의 반동 플레이트(542)는 클러치 허브 또는 하우징(412)의 암형 또는 내측 스플라인(416)과 상보적으로 결합하는 수형 또는 외측 스플라인(544)을 구비한다. 클러치 플레이트(538)와 반동 플레이트(542)의 적층체의 일단부(도 3에서 볼 때의 우측 단부)는 어플라이 플레이트(546)가 있고, 그 대향 단부에는 스냅 링(552)에 의해 축방향 위치에 고정되는 백킹 플레이트(548)가 있다. 전진 클러치 조립체(530)가 결합되면, 트랜스미션(400)은 전진 모션을 제공한다.
작동시에, 무단 변속 자동 트랜스미션(10, 200, 400)의 3가지 실시예 모두는 종래의 토크 전달 장치, 즉 바이너리, 예컨대 도그 클러치를 갖는 마찰 팩 클러치 또는 브레이크 중 하나의 교체로 인해 감소된 스핀 손실을 나타냄으로써, 발생된 마찰을 제거하고, 클러치 또는 브레이크가 비결합시에 상이한 속도로 회전하는 반동 플레이트와 클러치 디스크 사이에서 발생하는 에너지 (스핀) 손실을 동반한다.
본 발명의 설명은 단지 예시이며, 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않는 변형은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 이러한 변형은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않아야 한다.

Claims (10)

  1. 하우징;
    입력 부재;
    상기 입력 부재에 연결된 펌프를 갖는 토크 컨버터;
    스테이터, 터빈 및 터빈 샤프트;
    가변 직경 입력 풀리, 가변 직경 출력 풀리 및 상기 가변 직경 풀리들을 결합하는 체인을 갖는 가변비 장치(variable ratio device);
    태양 기어, 링 기어, 및 상기 태양 기어와 상기 링 기어와 일정하게 맞물리는 복수의 자유 회전가능한 유성 기어를 지지하는 유성 기어 캐리어를 갖는 유성 기어 조립체로서, 상기 터빈 샤프트는 상기 링 기어를 구동하고, 상기 태양 기어는 상기 가변 직경 입력 풀리를 구동하는, 상기 유성 기어 조립체;
    후진 방향을 제공하기 위해 상기 하우징과 유성 기어 캐리어 사이에 작동가능하게 배치된 제1 토크 전달 장치; 및
    전진 방향을 제공하기 위해 상기 링 기어와 상기 유성 기어 캐리어 사이에 작동가능하게 배치된 제2 토크 전달 장치
    를 조합하여 포함하는,
    무단 변속 자동 트랜스미션.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 토크 전달 장치는 복수의 인터리브형 클러치 디스크와 반동 플레이트를 갖는 마찰 브레이크인,
    무단 변속 자동 트랜스미션.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 토크 전달 장치는 도그 클러치인,
    무단 변속 자동 트랜스미션.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 토크 전달 장치는 복수의 인터리브형 클러치 디스크와 반동 플레이트를 갖는 마찰 브레이크인,
    무단 변속 자동 트랜스미션.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 토크 전달 장치는 도그 클러치인,
    무단 변속 자동 트랜스미션.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 출력 부재는 상기 트랜스미션에 윤활을 제공하기 위해 복수의 반경방향 포트를 갖는 중공형 샤프트인,
    무단 변속 자동 트랜스미션.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 토크 전달 장치 각각을 위한 액추에이터를 더 구비하는,
    무단 변속 자동 트랜스미션.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 토크 전달 장치는 브레이크이며, 그 외주부 둘레에 치형부를 갖는 플랜지, 상기 외주부 상에서 상기 치형부를 선택적으로 결합하는 래치를 갖는 폴(pawl), 및 상기 치형부와의 결합하여 상기 폴을 평행이동시키는 액추에이터를 구비하는,
    무단 변속 자동 트랜스미션.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가변 직경 출력 풀리에 의해 구동되는 최종 구동 조립체를 더 구비하는,
    무단 변속 자동 트랜스미션.
  10. 하우징;
    입력 부재;
    상기 입력 부재에 연결된 펌프를 갖는 토크 컨버터;
    출력 부재에 연결되는 터빈 및 스테이터;
    한 쌍의 가변 직경 풀리, 상기 풀리를 조절하기 위한 해당하는 쌍의 액추에이터, 및 상기 풀리를 둘러싸는 멀티링크 체인을 갖는 가변비 장치(variable ratio device);
    태양 기어, 링 기어, 및 상기 태양 기어와 상기 링 기어와 일정하게 맞물리는 복수의 자유 회전가능한 유성 기어를 지지하는 유성 기어 캐리어를 갖는 유성 기어 조립체로서, 상기 출력 부재는 상기 링 기어를 구동하고, 상기 태양 기어는 상기 가변 직경 풀리 중 하나에 결합되는, 상기 유성 기어 조립체;
    후진 방향을 제공하기 위해 상기 하우징과 유성 기어 캐리어 사이에 작동가능하게 배치된 제1 토크 전달 장치; 및
    전진 방향을 제공하기 위해 상기 링 기어와 상기 유성 기어 캐리어 사이에 작동가능하게 배치된 제2 토크 전달 장치
    를 조합하여 포함하는,
    무단 변속 자동 트랜스미션.
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