KR20170084093A - Cvt가 제공된 구동트레인 - Google Patents

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KR20170084093A
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cvt
coupled
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장-프랑소와 디온
장-로버트 데스메울
레미 트램블레
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트랜스미션 씨브이티코프 인코포레이티드
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Abstract

본 개시에는 최종 구동기의 입력부와 원동기의 출력부 사이의 연결을 위한 구동트레인이 기술되고, 구동트레인은, 원동기의 출력부에 연결되는 입력부 및 출력부를 포함하는 CVT; 원동기의 출력부에 연결되는 제1 입력부, CVT의 출력 디스크에 결합되는 제2 입력부 및 출력부를 가진 파워 믹서; 파워 믹서의 출력부에 연결되는 입력부 및 최종 구동기의 입력부에 연결되는 출력부를 가진 3-속도 변속기를 포함한다.

Description

CVT가 제공된 구동트레인{DRIVETRAIN PROVIDED WITH A CVT}
본 개시는 전반적으로 자동차 구동트레인들에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 개시는 CVT(Continuously Variable Transmission)가 제공된 구동트레인에 관한 것이다.
CVT들은 상한과 하한 사이의 무수히 많은 기어비들을 통해 변화시킬 수 있는 공지의 변속 장치들이다. 또한, 공지의 토로이달 CVT들은 디스크들 사이에 동력을 전달하는 디스크 및 롤러 배치구조를 포함하고, 하나의 디스크는 입력부이며 다른 디스크는 출력부이다. 이러한 변속기는 변속기 비율들이 정밀하게 조절되어야 할 경우 이용된다.
그러나, 자동차에서 필요로 하는 비율 범위에 의하면, 전체 비율 범위를 커버하기 위한 CVT를 위해 요구되는 크기는 일부 자동차에서 그것을 위치시킬 수 없을 정도로 크다.
도 1은 제1 예시적 실시예에 따른 CVT를 포함하는 구동트레인의 개략적인 블록 다이어그램으로, 구동트레인은 중립 구성으로 도시된다.
도 2는 저속 구성으로 도시된 도 1의 구동트레인의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 3은 저속 구성의 최대 속도로 도시된 도 1의 구동트레인의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 4는 중속 구성으로 도시된 도 1의 구동트레인의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 5는 중속 구성의 최대 속도로 도시된 도 1의 구동트레인의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 6은 고속 구성으로 도시된 도 1의 구동트레인의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 7은 역방향 구성으로 도시된 도 1의 구동트레인의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 8은 제2 예시적 실시예에 따른 CVT를 포함하는 구동트레인의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 9는 제3 예시적 실시예에 따른 CVT를 포함하는 구동트레인의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 10은 제4 예시적 실시예에 따른 CVT가 제공된 구동트레인의 개략적인 도면으로, 2개의 전진 속도 및 1개의 후진 속도가 제공되며 구동트레인은 중립 구성으로 도시된다.
도 11은 저속 구성의 도 10의 구동트레인을 도시한다.
도 12는 저속 구성에서 고속 변화로 예측되는 도 10의 구동트레인을 도시한다.
도 13은 고속 구성의 도 10의 구동트레인을 도시한다.
도 14는 저속 구성에서 역방향 변화로 예측되는 도 10의 구동트레인을 도시한다.
도 15는 역방향 구성의 도 10의 구동트레인을 도시한다.
목적은 전반적으로 CVT가 제공되는 개선된 구동트레인을 제공하는 것이다.
보다 상세하게, 예시적인 실시예에 따르면, 원동기의 출력부와 최종 구동기의 입력부 사이의 연결을 위한 구동트레인이 제공된다. 구동트레인은 원동기의 출력부에 연결되는 입력부와 출력부를 포함하는 CVT 및 CVT의 출력부에 연결되는 입력부 및 최종 구동기의 입력부에 연결가능한 출력부를 포함하고, 변속기는 변속기의 입력부와 최종 구동기의 입력부 사이에 제공되는 제1 및 제2 캐스케이딩 선택 기구들을 포함한다. 제1 및 제2 캐스케이딩 선택 기구들은, 제2 선택 기구의 위치가 뒤이은 바람직한 구성(next desirable configuration)에 의거하여 제어기에 의해 변화될 수 있도록 구성되고 제어된다.
단수형 표현(a 또는 an)의 이용이 청구항들 및/또는 명세서에서 용어 "포함하는"과 함께 이용될 때, 그것은 "하나"를 의미할 수 있지만, 그것은 또한 "하나 이상", "적어도 하나" 및 "하나 또는 하나 초과"의 의미와도 일치한다. 유사하게, "다른(another)"이란 용어는 적어도 2번째 이상을 의미할 수 있다.
본 명세서 및 청구항(들)에 이용된 용어 "포함하는(comprising)" (및 "포함하다"와 같은 "포함하는"의 임의 형태), "가지는(having)" (및 "가지다"와 같은 "가지는"의 임의 형태), "구비하는(including)" (및 "구비하다"와 같은 "구비하는"의 임의 형태) 또는 "함유하는(containing)" (및 "함유하다"와 같은 "함유하는"의 임의 형태)은, 포괄적이거나(inclusive) 제한이 없으며(open-ended), 추가적이거나 언급되지 않은 요소들 또는 프로세스 단계들을 배제하지 않는다.
"대략(about)"이라는 용어는, 값이 값을 결정하는데 채용되는 장치 또는 방법에 대한 에러의 고유한 편차를 포함한다는 것을 나타내기 위해 이용된다.
"원동기(prime mover)"라는 표현은, 본 명세서 및 청구범위에서, 내연 엔진, 터빈 엔진 또는 임의의 다른 기계적인 동력 발생 요소 또는 어셈블리로서 해석되어야 한다.
CVT(Continuously Variable Transmission)(무단변속기)를 나타내는 표현 "토로이달 CVT(Toroidal CVT)"가 본 명세서에서 듀얼-캐비티 풀 토로이달 CVT(dual-cavity full toroidal CVT)를 설명하는데 이용되는 동안, 이러한 표현은, 본 명세서 및 청구범위에서, 예를 들면, 하프-토로이달 CVT(half-toroidal CVT)와 단일 캐비티 토로이달 CVT(single cavity toroidal CVT)와 같은 임의의 형태의 토로이달 CVT로서 해석되어야 한다.
CVT와 관련하여 본 명세서에서 사용되는 "오버드라이브(overdrive)"라는 표현은, 본 명세서 및 청구범위에서, CVT 출력 속도가 CVT 입력 속도보다 빠르게 되도록 CVT 비(무단변속비)가 정해진 상태로 해석되어야 한다는 것에 유의하여야 한다.
CVT와 관련하여 본 명세서에서 사용되는 "언더드라이브(underdrive)"라는 표현은, 본 명세서 및 청구범위에서, CVT 출력 속도가 CVT 입력 속도보다 느리도록 CVT 비가 정해진 상태로 해석되어야 한다는 것에 유의하여야 한다.
또한, 클러치 기술과 관련하여 본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 "고정 디스크(fixed disk)"라는 표현은, 클러치 구동 부재(clutch driving member)를 구성하는 임의의 요소 또는 요소들의 그룹으로서 간주될 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 유사하게, 클러치 기술과 관련하여 본 명세서 및 청구범위에서 사용된 "가동 디스크(movable disk)"라는 표현은 클러치 피구동 부재(clutch driven member)를 구성하는 임의의 요소 또는 요소들의 그룹으로서 간주될 수 있다는 것에 유의하여야 한다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 "구동트레인(drivetrain)"이라는 용어는 개재 기구(intervening mechanism)로서 해석되어야 하고, 이에 의해 동력이, 원동기에 더하여 이러한 기구뿐만 아니라, 원동기로부터 최종 구동기로 전달된다.
"연결된(connected)" 및 "결합된(coupled)"이라는 표현은 상호교환가능하고, 본 명세서 및 청구범위에서, 기계적인 부품들 또는 구성품들 사이에 임의의 협력적인 또는 수동적인 연합을 포함하도록 폭넓게 해석되어야 한다. 예를 들면, 이러한 부품들은 직접적인 연결 또는 결합에 의해 함께 조립되거나 추가적인 부품들을 이용하여 간접적으로 연결 또는 결합될 수 있다. 또한, 연결 및 결합은, 예를 들면 자기장 등을 이용하여 원격적일 수 있다.
"입력부(input)"라는 표현은, 본 명세서 또는 청구범위에서, 샤프트와 같은 특정 부품과 관계없이, 물체, 어셈블리, 시스템 또는 기구의 가동 부품을 포함하는 것으로서, 그로부터 또는 다른 어셈블리, 시스템 또는 기구로부터 기계적인 작업을 수용하는데 이용되는 것으로 해석되어야 한다. 유사하게, "출력부(output)"라는 표현은 기계적인 작업을 전달하는데 이용되는 유사한 부품을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
"기어비(gear ratio)"라는 표현은, 청구범위와 명세서에서, 기계, 시스템 또는 어셈블리의 입력부에서의 회전 속도와 그의 출력부의 회전 속도 사이의 비를 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다.
CVT가 제공된 구동트레인의 다른 목적들, 장점들 및 특징점들은, 도면을 참조하여 단지 예시로서 주어지는 그의 예시적인 실시예들의 아래의 비한정적인 설명을 읽음으로써 보다 명확해질 것이다.
전반적으로 언급하면, 예시적인 실시예들은 최종 구동기의 입력부와 원동기의 출력부 사이의 연결을 위한 구동트레인을 설명하고, 구동트레인은 제1 및 제2 캐스케이딩 선택 기구들이 제공된 변속기 및 CVT를 포함하고, 제2 선택 기구의 위치는 뒤이은 바람직한 구성에 의거하여 제어기에 의해 변화될 수 있다.
이제, 첨부된 도면들 중 도 1을 보다 상세하게 참조하여 예시적 실시예에 대하여 설명할 것이다.
구동트레인(drivetrain)(10)은, 출력 샤프트(14)가 제공된 원동기(prime mover)(12); 및 원동기(12)의 샤프트(14)에 연결된 2개의 상호연결된 입력 디스크들(18, 20), 출력 디스크(22) 및 입력 디스크들(18, 20)과 출력 디스크(22) 사이에 제공되는 6개의 롤러들(24)(4개만이 도시됨)을 가진 듀얼-캐비티 토로이달 CVT(dual-cavity toroidal CVT)(16)를 포함한다. CVT(16)는 그의 입력부과 출력부 사이에 일차적인 연속적 범위의 기어비들을 제공하도록 구성된다.
또한, 구동트레인(10)은, ⅰ) 기어 트레인(28)을 통해 원동기(12)의 샤프트(14)에, 그리고 ⅱ) 기어 트레인(32)과 출력 드럼(30)을 통해 CVT(16)의 출력 디스크(22)에 결합되는 파워 믹서(power mixer)(26)를 포함한다. 구동트레인은, 예를 들면, 자동차의 차동장치(differential), 최종 구동기(final drive)(36)에 연결되는 출력부(output)와 파워 믹서(26)에 결합되는 입력부를 가진 3-속도 변속기(three-speed transmission)를 더 포함한다.
제어기(35)는 원동기(12), CVT(16) 및 변속기(34)에 연결되어 이들로부터 데이터를 수신하거나/수신하고 이들 요소들을 제어한다.
토로이달 CVT의 작동은, 통상의 기술자에게 잘 알려진 것으로 생각되기 때문에, 간결성을 위해, 본 명세서에서는 그 작동에 대해 설명하지 않을 것이라는 점에 유의하여야 한다.
파워 믹서(26)는, 본 명세서에서, 기어 트레인(28)을 통해 원동기에 연결되는 제1 입력부를 형성하는 태양기어(sun)(38), 유성기어들(planets)(42)과 연계되며 기어 트레인(32)을 통해 CVT(16)의 출력부에 연결되는 제2 입력부를 형성하는 유성 캐리어(planet carrier)(40) 및 파워 믹서(26)의 출력부를 형성하며 변속기(34)에 연결되는 링(ring)(44)이 제공된 유성 기어 트레인(planetary gear train)으로서 개시된다.
따라서, 통상의 기술자에게 자명한 바와 같이, 링(44)의 속도는, 유성 기어 배치구조의 여러 기어들 사이의 기어비와 그의 제1 및 제2 입력부들의 속도의 함수이다.
또한, 통상의 기술자라면, 파워 믹서(26)의 목적이 그의 2개의 입력부의 조합인 출력부를 발생시키는 것이라는 것을 이해할 것이다. 따라서, 다른 기계적인 배치구조가 이용될 수 있다. 구동트레인의 기계적 요구조건들에 의거하여 파워 믹서의 여러 기어비들을 결정하는 것은 통상의 기술자가 도달가능한 범위 내인 것으로 생각된다는 것에 주목하여야 한다.
3-속도 변속기(34)는, 파워 믹서(26)의 출력부에 결합되는 입력부를 가진 3-위치 마찰 클러치(three-position friction clutch)(48), 최종 구동기(36)에 연결되는 출력 샤프트(50), 제1 및 제2의 3-위치 도그 클러치들(first and second three-position dog clutches)(52, 54), 저속 기어 트레인(low-speed gear train)(56), 중속 기어 트레인(medium-speed gear train)(58), 고속 기어 트레인(high-speed gear train)(60) 및 역방향 기어 트레인(reverse gear train)(62)을 포함한다.
3-위치 마찰 클러치(48) 및 3-위치 도그 클러치들(52, 54)은 제1 및 제2 캐스케이딩 선택 기구들(cascading selection mechanisms)로 간주될 수 있고, 그 이유는 이를 통해 그들이 그의 입력부로부터 출력부로 동력을 전달하도록 기어 트레인을 선택하기 때문이다.
클러치(48)는, 파워 믹서(26)의 링 기어(44)에 연결되는 고정 디스크(64), 제1 도그 클러치(52)에 결합되는 제1 가동 디스크(66) 및 제2 도그 클러치(54)에 결합되는 제2 가동 디스크(68)를 포함한다.
제1 도그 클러치(52)는, 역방향 기어 트레인(62)에 결합되는 제1 고정 디스크(70), 중속 기어 트레인(58)에 결합되는 제2 고정 디스크(72) 및 마찰 클러치(48)의 가동 디스크(66)에 결합되는 가동 디스크(74)를 포함한다.
제2 도그 클러치(54)는, 고속 기어 트레인(60)에 결합되는 제1 고정 디스크(76), 저속 기어 트레인(56)에 결합되는 제2 고정 디스크(78) 및 마찰 클러치(48)의 가동 디스크(68)에 결합되는 가동 디스크(80)를 포함한다.
기어 트레인들(56-62) 모두는 출력 샤프트(50)에 장착되는 각각의 기어를 포함한다.
따라서, 동력은, a) 가동 디스크(66)가 고정 디스크(64)와 맞물리며 가동 디스크(74)가 고정 디스크(70)와 맞물릴 때, 역방향 기어 트레인(62)을 통해; b) 가동 디스크(66)가 고정 디스크(64)와 맞물리며 가동 디스크(74)가 고정 디스크(72)와 맞물릴 때, 중속 기어 트레인(58)을 통해; c) 가동 디스크(68)가 고정 디스크(64)와 맞물리며 가동 디스크(80)가 고정 디스크(76)와 맞물릴 때, 고속 기어 트레인(60)을 통해; 그리고, d) 가동 디스크(68)가 고정 디스크(64)에 맞물리며 가동 디스크(80)가 고정 디스크(78)와 맞물릴 때, 저속 기어 트레인(56)을 통해, 파워 믹서(26)의 출력부로부터 최종 구동기(36)로 전달된다.
통상의 기술자라면, 제1 및 제2 선택 기구들의 캐스케이딩 관계(cascading relationship) 덕분에, 그리고 저속 및 고속 기어 트레인들(56, 60)보다 상이한 도그 클러치로부터 중속 기어 트레인(58)이 선택되기 때문에, 뒤이은 적절한 구성 변화를 예측하는 제어기(35)는, 이하에서 설명하는 바와 같이, 도그 클러치들(52, 54)을 제어할 수 있다.
통상의 기술자라면, 도 1이 매우 개략적이고, 구동트레인(10)의 적절한 작동을 위해 많은 다른 요소들을 필요로 한다는 것을 이해할 것이다.
이제, 첨부된 도면들 중 도 2 내지 도 7을 참조하여 구동트레인(10)의 작동에 대하여 설명할 것이다.
첨부된 도면들 중 도 2에는 저속 모드의 구동트레인이 도시된다. 실제로, 가동 디스크(68)가 고정 디스크(64)에 맞물리며 가동 디스크(80)가 고정 디스크(78)와 맞물리기 때문에, 동력은 저속 기어 트레인(56)을 통해 파워 믹서(26)로부터 최종 구동기(36)로 전달된다.
즉, 저속 기어 트레인(56)은, CVT(16)와 협력하여, 최종 샤프트(50)와 원동기(12)의 출력부 사이에 제1의 이차적인 연속적 기어비를 선택적으로 제공하도록 구성된다.
CVT의 롤러들(24)은 언더드라이브 위치(underdrive position)에서 도시된다. 따라서, 사용자는, 원동기(12)의 속도를 증가시키거나/증가시키고 롤러들(24)의 위치를 변화시켜 CVT의 비를 변화시킴으로써, 출력 샤프트(50)의 속도를 증가시킬 수 있다.
도 3에서, 롤러들(24)은 오버드라이브 위치로(overdrive position) 이동하였고, 이에 의해, 원동기(12)의 출력 샤프트의 속도를 변화시키지 않고, 출력 샤프트(50)의 속도가 증가하게 된다. 출력 샤프트(50)의 속도를 계속 증가시키기 위한 뒤이은 논리적 단계는 저속 범위로부터 중속 범위로 변화시키는 것이기 때문에, 도그 클러치(52)의 가동 디스크(74)는 고정 디스크(72)와 접하도록 위치되고, 이에 의해 뒤이은 적절한 기어 변화를 준비한다. 가동 디스크(68)는 고정 디스크(64)에 여전히 맞물려 있기 때문에, 저속 기어 트레인(56)은 여전히 작동 중이라는 것에 주목하라.
뒤이은 작동은, 가동 디스크(68)가 고정 디스크(64)로부터 점진적으로 맞물림 해제되는 동안, 가동 디스크(66)를 고정 디스크(64)에 점진적으로 맞물리도록 하는 것이다. CVT(16)의 비가 동시에 변화될 수 있기 때문에, 진동 없이 이러한 속도 변화를 달성하는 것이 가능하게 된다.
도 4에는 중속 모드에 있는 구동트레인(10)이 도시된다. 가동 디스크(74)는 고정 디스크(72)에 맞물리고, 가동 디스크(66)는 고정 디스크(64)에 맞물리고, 롤러들(24)은 언더드라이브 위치로 복귀한다. 롤러들(24)의 정확한 위치는 자동차의 속도에 의거하며 제어기에 의해 결정되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 동력은 중속 기어 트레인(58)을 통해 출력 샤프트(50)로 전달된다. 따라서, 사용자는 원동기(12)의 속도를 증가시키거나/증가시키고 롤러들(24)의 위치를 변화시켜 CVT의 비를 변화시킴으로써 출력 샤프트(50)의 속도를 증가시킬 수 있다.
즉, 중속 기어 트레인(56)은, CVT(16)와 협력하여, 최종 샤프트(50)와 원동기(12)의 출력부 사이의 제2의 이차적인 연속적 기어비를 선택적으로 제공하도록 구성된다.
도 5에서, 롤러들(24)은 오버드라이브 위치로 이동되었고, 이에 의해 출력 샤프트(50)의 속도를 증가시킨다. 출력 샤프트(50)의 속도를 계속 증가시키기 위한 뒤이은 논리적 단계는, 중속 범위로부터 고속 범위로 변화시키는 것이기 때문에, 도그 클러치(54)의 가동 디스크(80)는 고정 디스크(76)와 접하도록 위치되고, 이에 의해 기어 변화를 준비한다. 가동 디스크(66)는 여전히 고정 디스크(64)에 맞물려 있기 때문에, 중속 기어 트레인(58)은 여전히 작동 중이라는 것에 주목하라.
뒤이은 작동은, 가동 디스크(66)를 고정 디스크(64)로부터 점진적으로 맞물림 해제시키는 동안, 가동 디스크(68)를 고정 디스크(64)에 점진적으로 맞물리게 하는 것이다. CVT(16)의 비가 동시에 변화될 수 있기 때문에, 진동 없이 이러한 속도 변화를 달성하는 것이 가능하게 된다.
도 6에는 고속 모드에 있는 구동트레인(10)이 도시된다. 가동 디스크(80)는 고정 디스크(78)에 맞물리고, 가동 디스크(68)는 고정 디스크(64)에 맞물리고, 롤러들(24)은 언더드라이브 위치로 복귀한다. 롤러들(24)의 정확한 위치는 자동차의 속도에 의거하며 제어기에 의해 결정되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 동력은 고속 기어 트레인(60)을 통해 출력 샤프트(50)로 전달된다. 따라서, 사용자는, 원동기(12)의 속도를 증가시키거나/증가시키고 롤러들(24)의 위치를 변화시켜 CVT의 비를 변화시킴으로써, 출력 샤프트(50)의 속도를 그의 최대 속도로 증가시킬 수 있다.
즉, 고속 기어 트레인(60)은, CVT(16)와 협력하여, 최종 샤프트(50)와 원동기(12) 사이에 제3의 이차적인 연속적 기어비를 선택적으로 제공하도록 구성된다.
뒤이은 단계는 중속 기어 트레인(58)이 맞물리기에 유리한 레벨로 속도를 감소시키는 것일 수 있기 때문에, 가동 디스크(74)를 고정 디스크(72)와 연결되도록 유지시키는 것이 흥미롭다는 것에 주목하여야 한다.
도 7에는 역방향 모드(reverse mode)의 구동트레인(10)이 설명된다. 실제로, 가동 디스크(74)는 고정 디스크(70)에 맞물리며 가동 디스크(66)는 고정 디스크(64)에 맞물린다. 따라서, 동력은 역방향 기어 트레인(reverse gear train)(62)을 통해 출력 샤프트(50)로 전달된다.
즉, 역방향-속도 기어 트레인(62)은, CVT(16)과 협력하여, 최종 샤프트(50)와 원동기(12)의 출력부 사이에 제4의 이차적인 연속적 기어비를 선택적으로 제공하도록 구성된다.
도 2 내지 도 7을 참조하여 구동트레인의 작동에 대해 앞서 자세히 설명하는 동안, 구동트레인의 기계적 구성품들의 작동의 다른 시퀀스가 달성될 수 있다.
통상의 기술자라면, 제어기(35)가 구동트레인(10)을 적절하게 제어하기 위해 원동기, 클러치들, 도그 클러치들 및 CVT와 같은 구동트레인(10)의 여러 기계적 요소들에 연결된다는 것을 이해할 것이다.
구동트레인(10)의 이용에 따라 구동트레인(10)의 기어 트레인들의 여러 기어비들을 결정하는 것은 통상의 기술자가 도달가능한 범위내인 것으로 생각된다는 것에 주목하여야 한다.
통상의 기술자라면, 구동트레인(10)이 본 명세서에서 전술되었으며 개략적으로 도시되었다는 것을 이해할 것이다. 또한, 구동트레인(10)에는 많은 변화들이 이루어질 수 있다. 비한정적인 예시들로서, 믹서(26)의 여러 입력부들과 출력부의 상호연결이 상이하거나 다른 기계적 기구(미도시)가 원동기와 CVT의 동력을 혼합하는데 이용될 수 있다. 또한, 도그 클러치들(52, 54)은 다른 클러치 기술들에 의해 대체될 수 있다.
이제, 첨부된 도면들 중 도 8을 참조하여, 제2 예시적인 실시예에 따른 구동트레인(100)에 대하여 설명할 것이다. 도 1 내지 도 7의 구동트레인(100) 및 구동트레인(10)은 많은 유사점들을 공유하기 때문에, 이들 사이의 차이점들에 대해서만 이하 설명할 것이라는 것에 유의하여야 한다.
전반적으로 언급하면, 구동트레인들(10, 100) 사이의 주요 차이점들은, 도그 클러치들의 상이한 구성에 있어서, 구동트레인(100)에서 혼합 기구(mixing mechanism)가 결여되어 있다는 것이며 최종 기어 트레인(101)이 추가되어 있다는 것이다.
도 8로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, 3-위치 클러치(104)의 고정 디스크는 CVT(16)의 출력부에 연결되어 있지만 원동기(12)의 출력부에는 연결되어 있지 않다. 따라서, 보다 적은 기계적 부품을 필요로 한다. 변속기(34)의 도그 클러치들(52, 54)(도 1 내지 7 참조)이 각각의 기어 트레인에 연결되는 2개의 출력부들과 3-위치 클러치(48)의 각각의 가동 디스크에 연결되는 하나의 입력부를 가진 것으로 간주되면, 도 8의 변속기(102)의 도그 클러치들(106, 108)은 최종 기어 트레인(101)에 연결되는 출력부 및 각각의 기어 트레인에 연결되는 2개의 입력부들을 가진 것으로 간주될 수 있다.
실제로, 저속 및 고속 기어 트레인들(110, 112)은 클러치(106)의 각각의 고정 디스크에 연결되고, 클러치(106)의 중앙 가동 디스크는 최종 기어 트레인(101)에 연결된다. 유사하게, 중속 및 역방향-속도 기어 트레인들(114, 116)은 클러치(108)의 각각의 고정 디스크에 연결되고, 클러치(108)의 중앙 가동 디스크는 최종 기어 트레인(101)에 연결된다. 이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 최종 기어 트레인(101)은 클러치들(106, 108)의 출력부를 최종 구동기(36)에 상호연결시킨다.
물론, 통상의 기술자라면, 저속 및 고속 기어 트레인들이 동일한 클러치(106)에 연결되며 중속 기어 트레인이 다른 클러치(108)상에 위치되기 때문에, 그리고 제2 선택 기구로서 간주될 수 있는 클러치들(106, 108)은 제1 선택 기구로서 간주될 수 있는 클러치(104)로부터 캐스케이딩(cascading)되어 있기 때문에, 변속기의 작동은, 상술한 변속기(10)의 작동과 유사하고, 그 작동은 간결성을 위해 본 명세서에서 반복되지 않을 것이다.
이제, 첨부된 도면들 중 도 9를 참조하여, 제3 예시적 실시예에 따른 구동트레인(200)에 대하여 설명할 것이다. 도 8의 구동 트레인(100)과 구동 트레인(200)은 많은 유사점들을 공유하기 때문에, 이하에서는 이들 사이의 차이점들에 대해서만 설명할 것이다.
전반적으로 언급하면, 구동트레인(100, 200) 사이의 주요 차이점은, 기어(214)를 통해 원동기(102)의 출력부에, 그리고 클러치(104)를 통해 CVT(16)의 출력부에 저속 기어 트레인(210)을 연결하는 유성 기어 트레인(212)을 포함하는 저속 기어 트레인(210)과 관련되어 있다.
보다 상세하게, 유성 기어 트레인(212)은, 클러치(104)에 연결되는 태양기어(216), 기어(214)와 치합되는 링(218) 및 저속 기어 트레인(210)의 기어(222)에 연결되는 유성 캐리어(220)를 포함한다.
따라서, 통상의 기술자라면, CVT(16)의 출력부와 원동기(12) 사이의 속도 차동에 의거하여, 제로(zero)의 전진 속도가 달성될 수 있기 때문에, 저속도(low speed)는 최저속도로서 간주될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
앞서 언급한 바와 같이, 통상의 기술자라면, 저속 및 고속 기어 트레인들이 동일한 클러치(106)에 연결되며 중속 기어 트레인이 다른 클러치(108)상에 위치되기 때문에, 그리고, 제2 선택 기구로서 간주될 수 있는 클러치들(106, 108)이 제1 선택 기구로서 간주될 수 있는 클러치(104)으로부터 캐스케이딩되어 있기 때문에, 변속기(200)의 작동은 앞서 설명한 변속기(10)의 작동과 유사하고, 간결성을 위해 본 명세서에서는 반복되지 않을 것이다.
마지막으로, 도 10 내지 도 15를 참조하여 제4 예시적 실시예에 따른 구동트레인(300)에 대하여 설명할 것이다. 도 8의 구동트레인(100) 및 구동트레인(200)은 많은 유사점들을 공유하기 때문에, 이들 사이의 차이점들에 대해서만 이하 설명할 것이다.
전반적으로 언급하면, 구동트레인들(100, 300) 사이의 주요 차이점은 존재하는 전진 속도의 수치와 관련되어 있다. 실제로, 기어박스(302)는 저속도 및 고속도를 포함하지만 중속도가 결여되어 있다.
보다 상세하게, 기어박스(302)에는, 저속 기어 트레인(304), 고속 기어 트레인(306), 역방향-속도 기어 트레인(308), 3-웨이 마찰 클러치(three-way friction clutch)(310) 및 3-웨이 도그 클러치(three-way dog clutch)(312)가 제공된다. 통상의 기술자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 3-웨이 마찰 클러치(310) 및 도그 클러치(312)는 2개의 캐스캐이딩 선택 기구들(two cascading selection mechanisms)로서 간주될 수 있다.
기어박스(302)의 출력부는 기어(316)를 통해 최종 샤프트(314)에 연결된다. 최종 샤프트(314)는 자동차의 최종 구동기의 입력부로서 간주될 수 있다. 자동자의 종류에 따라, 최종 구동기는 선택적인 파킹 브레이크(parking brake)(318), 선택적인 4-휠 구동 클러치(four-wheel drive clutch)(320) 및 한쌍의 차동장치들(a pair of differentials)(322, 324)을 포함할 수 있다.
이제, 첨부된 도면들 중 도 11 내지 도 15를 참조하여, 구동트레인(300)의 작동에 대하여 설명할 것이다.
도 11에는 저 전진 속도 구성의 구동트레인(300)이 도시된다. 보다 상세하게, 동력이 저속 기어 트레인(304)을 통해 CVT(16)의 출력부로부터 최종 샤프트(314)로 전달되도록, 마찰 클러치(310)가 제어기(35)에 의해 제어된다.
이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 엔진 샤프트(14)의 회전 방향(화살표(300) 참조) 및 최종 샤프트(58)의 회전 방향(화살표(332) 참조)은 동일하다.
즉, 저속 기어 트레인(304)은, CVT(16)와 협력하여, 최종 샤프트(314) 및 원동기(12)의 출력부 사이에 제1의 이차적인 연속적 기어비를 선택적으로 제공하도록 구성된다.
도 12에는 도 11의 저속 구성의 구동트레인(300)으로서 고속 모드로 전환시키도록 준비된 기어박스(302)를 가진 구동트레인(300)이 도시된다. 실제로, 도그 클러치(312)는 고속 기어 변화를 위해 준비되도록 제어기(35)에 의해 제어된다. 구동트레인(300)의 뒤이은 구성 변화가 저속 모드로부터 고속 모드로 갈 것이라는 것을 제어기(35)가 결정할 때, 이러한 구성이 이루어진다. 예를 들면, 구동트레인이 저속 모드에 있는 동안, 제어기가 자동차의 속도가 증가하고 있다는 것을 검출하면, 이것이 발생한다.
도 13에는 고속 구성의 구동트레인(300)이 도시된다. 보다 상세하게, 동력이 고속 기어 트레인(306)을 통해 CVT(16)의 출력부로부터 최종 샤프트(314)로 전달되도록, 마찰 클러치(310) 및 도그 클러치(312)가 제어기(35)에 의해 제어된다.
이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 엔진 샤프트(14)의 회전 방향(화살표(330) 참조) 및 최종 샤프트(314)의 회전 방향(화살표(332) 참조)은 동일하다.
즉, 고속 기어 트레인(306)은, CVT(16)와 협력하여, 최종 샤프트(314)와 원동기(12)의 출력부 사이에 제2의 이차적인 연속적 기어비를 선택적으로 제공하도록 구성된다.
도 12와 유사한 도 14에는, 역방향 모드(reverse mode)로 전환시키도록 준비된 기어박스(302)를 가진 저속 구성의 구동트레인(300)이 도시된다.
실제로, 도그 클러치(312)는 역방향 속도 기어 변화를 위해 준비되도록 제어기에 의해 제어되었다. 구동트레인(300)의 뒤이은 적절한 구성 변화가 저속 모드로부터 역방향 모드로 갈 것이라는 것을 제어기(35)가 결정할 때, 이러한 구성이 이루어진다. 예를 들면, 구동트레인이 저속 모드에 있는 동안 제어기가 자동차의 속도가 감소하고 있다는 것을 검출하면, 이것이 발생한다.
도 15에는 역방향 속도 구성의 구동트레인(300)이 도시된다. 보다 상세하게, 마찰 클러치(310) 및 도그 클러치(312)는, 동력이 역방향-속도 기어 트레인(308)을 통해 CVT(16)의 출력부로부터 최종 샤프트(314)로 전달되도록 구성된다.
이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 엔진 샤프트(14)의 회전 방향(화살표(330) 참조) 및 최종 샤프트(58)의 회전 속도(화살표(334) 참조)은 반대이다.
즉, 역방향 기어 트레인(308)은, CVT(16)와 협력하여, 최종 샤프트(314)와 원동기(12)의 출력부 사이에 제3의 이차적인 연속적 기어비를 선택적으로 제공하도록 구성된다.
CVT가 제공된 구동트레인은 상술하고 첨부된 도면들에 도시된 구성과 부품들의 상세점들에 대한 그의 애플리케이션에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다. CVT가 제공된 구동트레인은 다른 실시예 및 여러 방식으로 실행될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 표현이나 용어는 설명을 위한 것이지 한정을 위한 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 그러므로, CVT가 제공된 구동트레인은, 그의 예시적인 실시예에 의해 상술되었지만, 그의 사상, 범주 및 본질을 벗어나지 않고 수정될 수 있다.

Claims (15)

  1. 최종 구동기의 입력부와 원동기의 출력부 사이의 연결을 위한 구동트레인에 있어서,
    상기 원동기의 출력부에 연결되는 입력부 및 출력부를 포함하는 CVT 및
    상기 CVT의 출력부에 연결되는 입력부 및 상기 최종 구동기의 입력부에 연결가능한 출력부를 가진 변속기를 포함하고, 상기 변속기는 상기 최종 구동기의 입력부와 상기 변속기의 입력부 사이에 제공되는 제1 및 제2 캐스케이딩 선택 기구들을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 캐스케이딩 선택 기구들은, 상기 제2 선택 기구의 위치가 뒤이은 바람직한 구성에 의거하여 제어기에 의해 변화될 수 있도록 구성되고 제어되는, 구동트레인.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 선택 기구는, 입력부 및 제1 및 제2 출력부들을 포함한 3-위치 마찰 클러치를 포함하는, 구동트레인.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 선택 기구는 제1 및 제2 클러치들을 포함하고, 각각은 상기 제1 선택 기구의 각각의 출력부에 연결되는 입력부를 포함하는, 구동트레인.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 클러치들은 도그 클러치들(dog clutches)인, 구동트레인.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 선택 기구의 제1 및 제2 클러치들 각각은 각각의 기어 트레인에 연결되는 제1 및 제2 출력부들을 포함하는, 구동트레인.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 선택 기구의 제1 클러치의 제1 및 제2 출력부들은, 저속 기어 트레인 및 고속 기어 트레인에 각각 연결되고, 상기 제2 선택 기구의 제2 클러치의 제1 및 제2 출력부들은, 중속 기어 트레인 및 역방향-속도 기어 트레인에 각각 연결되는, 구동트레인.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 저속 기어 트레인, 중속 기어 트레인, 고속 기어 트레인 및 역방향 기어 트레인은 상기 최종 구동기에 연결되는 출력부를 포함하는, 구동트레인.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 선택 기구는, a) 저속 기어 트레인과 고속 기어 트레인을 통해 각각 상기 제1 선택 기구의 제1 출력부에 연결되는 제1 및 제2 입력부들을 포함하는 제1 클러치 및 b) 중속 기어 트레인과 역방향-속도 기어 트레인을 통해 각각 상기 제1 선택 기구의 제2 출력부에 연결되는 제1 및 제2 입력부들을 포함하는 제2 클러치를 포함하는, 구동트레인.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 클러치들은 도그 클러치들인, 구동트레인.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 저속 기어 트레인은, 상기 3-위치 마찰 클러치의 제1 출력부에 연결되는 제1 입력부, 상기 원동기의 출력부에 연결되는 제2 입력부 및 출력부를 가진 유성 기어 트레인인, 구동트레인.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 변속기는, 상기 CVT의 출력부에 연결되는 제1 입력부, 상기 원동기의 출력부에 연결되는 제2 입력부 및 상기 제1 선택 기구의 입력부에 연결되는 출력부를 가진 파워 믹서(power mixer)를 포함하는, 구동트레인.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 파워 믹서는 유성 기어 트레인을 포함하는, 구동트레인.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 3-위치 마찰 클러치의 제1 출력부는 저속 기어 트레인을 통해 상기 최종 구동기의 입력부에 연결되고; 상기 제2 선택 기구는 상기 최종 구동기의 입력부에 연결되는 출력부 및 제1 및 제2 입력부들을 가진 3-위치 클러치를 포함하고; 상기 제1 입력부는 고속 기어 트레인을 통해 상기 3-위치 마찰 클러치의 제2 출력부에 연결되며 상기 제2 입력부는 역방향-속도 기어 트레인을 통해 상기 3-위치 마찰 클러치의 제2 출력부에 연결되는, 구동트레인.
  14. 원동기의 출력부와 최종 구동기의 입력부 사이의 연결을 위한 구동트레인에 있어서,
    상기 원동기의 출력부에 결합되는 입력부 및 출력부를 포함하는 CVT로서, CVT의 입력부와 출력부 사이에 일차적인 연속적 범위의 기어비들을 제공하도록 구성되는 CVT; 및
    변속기를 포함하고, 상기 변속기는,
    상기 CVT의 출력부에 연결되는 입력부 및 제1 및 제2 출력부들을 포함하는 제1 선택 기구;
    상기 제1 선택 기구의 제1 출력부와 상기 최종 구동기의 입력부 사이에 연결되는 제1 기어 트레인으로서, 상기 CVT와 협력하여, 상기 최종 구동기의 입력부와 상기 원동기의 출력부 사이에 제1의 이차적인 연속적 기어비를 선택적으로 제공하도록 구성되는 제1 기어 트레인;
    상기 최종 구동기에 연결되는 출력부 및 제1 및 제2 입력부들을 포함하는 제2 선택 기구;
    상기 제2 선택 기구의 제1 입력부와 상기 제1 선택 기구의 제2 출력부 사이에 연결되는 제2 기어 트레인으로서, 상기 CVT와 협력하여, 상기 원동기의 출력부와 상기 최종 구동기의 입력부 사이에 제2의 이차적인 연속적 기어비를 제공하도록 구성되는 제2 기어 트레인; 및
    상기 제2 선택 기구의 제2 입력부와 상기 제1 선택 기구의 제2 출력부 사이에 연결되는 제3 기어 트레인으로서, 상기 CVT와 협력하여, 상기 원동기의 출력부와 상기 최종 구동기의 입력부 사이에 제3의 이차적인 연속적 기어비를 선택적으로 제공하도록 구성되는 제3 기어 트레인을 포함하는, 구동트레인.
  15. 원동기의 출력부와 최종 구동기의 입력부 사이의 연결을 위한 구동트레인에 있어서,
    상기 원동기의 출력부와 결합되는 입력부 및 출력부를 포함하는 CVT로서, CVT의 입력부와 출력부 사이에 일차적인 연속적 범위의 기어비들을 제공하도록 구성되는 CVT; 및
    기어박스를 포함하고, 상기 기어박스는,
    상기 CVT의 출력부에 연결되는 입력부 및 제1 및 제2 출력부들을 포함하는 제1 선택 기구;
    상기 제1 선택 기구의 각각의 출력부에 연결되는 입력부 및 제1 및 제2 출력부들을 각각 가진 제1 및 제2 클러치들을 포함하는 제2 선택 기구;
    상기 제1 클러치의 제1 출력부와 상기 최종 구동기의 입력부 사이에 연결되는 제1 기어 트레인으로서, 상기 CVT와 협력하여, 상기 원동기의 출력부와 상기 최종 구동기의 입력부 사이에 제1의 이차적인 연속적 기어비를 선택적으로 제공하도록 구성되는 제1 기어 트레인;
    상기 제1 클러치의 제2 출력부와 상기 최종 구동기의 입력부 사이에 연결되는 제2 기어 트레인으로서, 상기 CVT와 협력하여, 상기 원동기의 출력부와 상기 최종 구동기의 입력부 사이에 제2의 이차적인 연속적 기어비를 선택적으로 제공하도록 구성되는 제2 기어 트레인;
    상기 제2 클러치의 제1 출력부와 상기 최종 구동기의 입력부 사이에 연결되는 제3 기어 트레인으로서, 상기 CVT와 협력하여, 상기 원동기의 출력부와 상기 최종 구동기의 입력부 사이에 제3의 이차적인 연속적 기어비를 선택적으로 제공하도록 구성되는 제3 기어 트레인; 및
    제2 클러치의 제2 출력부와 상기 최종 구동기의 입력부 사이에 연결되는 제4 기어 트레인으로서, 상기 CVT와 협력하여, 상기 원동기의 출력부와 상기 최종 구동기의 입력부 사이에 제4의 이차적인 연속적 기어비를 선택적으로 제공하도록 구성되는 제4 기어 트레인을 포함하는, 구동트레인.
KR1020177013230A 2014-11-10 2015-10-30 Cvt가 제공된 구동트레인 KR20170084093A (ko)

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