KR20230074295A - 변속기 조립체 및 방법 - Google Patents

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조 지. 비야레알
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조 지. 비야레알
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Abstract

변속기 조립체는 동력원으로부터 입력 토크를 수용하도록 구성된 링 기어, 링 기어에 커플링되고 제 1 축 주위에서 회전하도록 구성되며 하우징 및 하우징에 회전 가능하게 커플링되는 스파이더 기어를 포함하는 캐리어 조립체, 스파이더 기어와 맞물림 결합되는 캐리어 출구 기어를 포함하며 출력 토크를 구동 샤프트로 전달하도록 구성되는 캐리어 출구 샤프트, 스파이더 기어와 맞물림 결합되는 제어 기어를 포함하는 제어 샤프트, 및 제어 샤프트에 커플링되며 제어 샤프트의 회전에 저항하도록 제어 샤프트에 저항 토크를 제공하고 구동 샤프트와 입력 샤프트 사이의 기어비를 변화시키도록 구성되는 하중 적용기를 포함한다.

Description

변속기 조립체 및 방법{TRANSMISSION ASSEMBLY AND METHOD}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 그 전체가 원용에 의해 본 출원에 포함되는, 2016년 6월 13일자로 출원되고 발명의 명칭이 "변속기 조립체 및 방법"인 미국 가 출원 일련번호 62/349,295 호의 이득을 주장한다.
연방 지원 연구 또는 진전에 관한 진술
해당 없음.
변속기는 동력원(예를 들어, 입력 샤프트)에 커플링된 입력 장치로부터 입력 회전 토크 및 회전 속도를 수용하고, 입력 장치로부터 수용된 회전 토크 및 속도를 변환하고, 변환된 회전 토크 및 회전 속도를 출력 장치(예를 들어, 출력 샤프트)로 전달한다. 예를 들어, 몇몇 용례에서 변속기는 출력 장치의 회전 속도가 입력 장치의 회전 속도와 상이하도록 입력 장치로부터 수용된 회전 속도를 변환 또는 조정하며, 이 경우에 입력 및 출력 장치의 회전 속도의 비율이 변속기의 속도 또는 기어비를 정의한다. 변속기는 자동차, 건설 기계, 발전 시스템 및 기타 산업 기계를 포함한 다양한 용례에 사용된다.
몇몇 용례에서, 변속기는 입력 장치와 출력 장치 사이의 복수의 개별적이고 선택 가능한 기어비를 포함한다. 이들 용례에서, 변속기의 바람직한 기어비는 수동 변속기에서 수동으로 선택되고 자동 변속기에서 자동으로 선택될 수 있다. 다른 용례에서, 변속기는 무단 변속기(CVT)와 같은 연속적인 기어비 범위를 통해 원활하게 변경되도록 구성된다. 특정 용례에서, CVT는 출력 장치의 회전 속도를 연속적으로 변화시키면서 입력 샤프트가 일정한 회전 속도를 유지하게 구성되어, 입력 장치에 커플링된 동력원이 바람직한 회전 속도, 예컨대 최적의 동력 또는 연료 효율을 제공하는 회전 속도로 작동하게 한다.
몇몇 용례에서, CVT는 한 쌍의 회전 가능한 풀리와 마찰 결합하는 벨트 또는 체인을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 풀리는 회전 가능한 풀리들 사이의 기어비를 변화시키기 위해 연속적으로 조정 가능한 외경을 포함한다. 이들 CVT가 전통적인 자동 및 수동 변속기에서 연동 기어 치들(teeth) 사이의 결합 대신에 벨트와 풀리 사이의 마찰 결합에 의존한다는 점을 고려하면, 몇몇 CVT는 이들이 입력 장치와 출력 장치 사이에서 전달할 수 있는 토크 양이 제한될 수 있다. 또한, 다른 CVT 설계는 상대적으로 많은 수의 가동 부품을 포함하여, 이들의 내구성을 제한하고 설계, 제작, 유지 및 수리에 드는 노력과 비용을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 개선된 변속기 조립체 및 방법에 관한 것이다.
변속기 조립체의 실시예는 동력원으로부터 입력 토크를 수용하도록 구성된 링 기어, 링 기어에 커플링되고 제 1 축 주위에서 회전하도록 구성되며 하우징 및 하우징에 회전 가능하게 커플링되는 스파이더 기어를 포함하는 캐리어 조립체, 스파이더 기어와 맞물림 결합되는 캐리어 출구 기어를 포함하며 출력 토크를 구동 샤프트로 전달하도록 구성되는 캐리어 출구 샤프트, 스파이더 기어와 맞물림 결합되는 제어 기어를 포함하는 제어 샤프트, 및 제어 샤프트에 커플링되며 제어 샤프트의 회전에 저항하도록 제어 샤프트에 저항 토크를 제공하고 구동 샤프트와 입력 샤프트 사이의 기어비를 변화시키도록 구성되는 하중 적용기(load applicator)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 스파이더 기어는 제 1 축과 직각인 제 2 축 주위에서 회전하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 하중 적용기는 유압 펌프를 포함한다. 특정 실시예에서, 하중 적용기는 링 기어에 대한 입력 토크의 인가에 응답하여 제어 샤프트에 저항 토크를 제공하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 제어 샤프트에 대한 저항 토크의 인가에 응답하여 제어 샤프트가 캐리어 출구 샤프트의 회전 속도와 상이한 회전 속도로 회전한다. 몇몇 실시예에서, 변속기 조립체는 하중 적용기에 커플링되고 하중 적용기로부터 제어 샤프트에 가해지는 저항 토크의 양을 제어하도록 구성되는 하중 제어기를 더 포함한다. 몇몇 실시예에서, 변속기 조립체는 하중 제어기 및 하중 적용기에 커플링되는 유압 회로를 더 포함하며, 하중 적용기는 펌프를 포함하며, 하중 제어기는 유압 회로를 통한 유체 흐름을 제어 가능하게 제한하도록 구성되는 밸브를 포함한다. 특정 실시예에서, 변속기 조립체는 하중 제어기와 신호 통신하고 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 하중 제어기를 작동시키도록 구성되는 제어기를 더 포함한다. 특정 실시예에서, 변속기 조립체는 캐리어 출구 샤프트에 토크를 제어 가능하게 가하도록 구성되는 토크 적용기를 더 포함한다. 몇몇 실시예에서, 변속기 조립체는 하중 제어기 및 하중 적용기에 커플링되는 유압 회로를 더 포함하며, 하중 적용기는 유압 회로에 유동적으로 커플링되는(fluidically coupled) 펌프를 포함하며, 토크 적용기는 유압 회로에 유동적으로 커플링되는 모터를 포함하고 유압 회로 내의 유압 유체의 압력을 회전 토크로 변환시키도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 변속기 조립체는 유압 회로에 유동적으로 커플링되는 바이패스 회로, 및 바이패스 회로에 유동적으로 커플링되고 바이패스 밸브가 개방 위치에 있을 때 토크 적용기를 바이패스하도록 유압 회로 내에 유체 흐름을 허용하도록 구성되는 바이패스 밸브를 더 포함한다. 특정 실시예에서, 변속기 조립체는 스파이더 기어와 캐리어 조립체의 하우징 사이에 커플링되는 롤러 베어링을 더 포함한다.
변속기 조립체의 실시예는 동력원으로부터 입력 토크를 수용하도록 구성된 링 기어, 링 기어에 커플링되는 캐리어 조립체, 캐리어 조립체에 커플링되며 출력 토크를 구동 샤프트로 전달하도록 구성된 캐리어 출구 샤프트, 캐리어 조립체에 커플링되는 제어 기어를 포함하는 제어 샤프트, 제어 샤프트에 커플링되며 제어 샤프트의 회전에 저항하기 위해 제어 샤프트에 저항 토크를 제공하도록 구성되는 하중 적용기, 하중 적용기에 커플링되며 하중 적용기로부터 제어 샤프트에 가해지는 저항 토크의 양을 제어하도록 구성되는 하중 제어기, 및 하중 제어기 및 하중 적용기에 커플링되는 유압 회로를 포함하며, 하중 적용기가 유압 회로에 유동적으로 커플링되는 펌프를 포함하며 하중 제어기가 유압 회로를 통한 유체 흐름을 제어 가능하게 제한하도록 구성되는 밸브를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 캐리어 조립체는 하우징, 및 하우징에 회전 가능하게 커플링되는 스파이더 기어를 포함하며, 캐리어 출구 샤프트는 스파이더 기어와 맞물림 결합되는 캐리어 출구 기어를 포함하며 제어 샤프트는 스파이더 기어와 맞물림 결합되는 제어 기어를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 변속기 조립체는 캐리어 조립체의 스파이더 기어와 하우징 사이에 커플링되는 롤러 베어링을 더 포함한다.
자동차 시스템의 실시예는 원동기, 입력 샤프트에 의해 원동기에 회전 가능하게 커플링되는 변속기, 및 변속기에 회전 가능하게 커플링되는 구동 샤프트를 포함하며, 변속기는 입력 샤프트와 구동 샤프트 사이에 기어식 커플링을 제공하며, 변속기는 입력 샤프트와 구동 샤프트 사이에 무단 변속 기어비를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 변속기는 원동기로부터 입력 토크를 수용하도록 구성된 링 기어, 링 기어에 커플링되고 제 1 축 주위에서 회전하도록 구성되며 하우징 및 하우징에 회전 가능하게 커플링되는 스파이더 기어를 포함하는 캐리어 조립체, 스파이더 기어와 맞물림 결합되는 캐리어 출구 기어를 포함하는 캐리어 출구 샤프트, 스파이더 기어와 맞물림 결합되는 제어 기어를 포함하는 제어 샤프트, 및 제어 샤프트에 커플링되며 제어 샤프트의 회전에 저항하도록 제어 샤프트에 저항 토크를 제공하고 구동 샤프트와 입력 샤프트 사이의 기어비를 변화시키도록 구성되는 하중 적용기를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 변속기는 캐리어 조립체의 캐리어 출구 샤프트에 커플링되는 후진 기어를 더 포함한다. 특정 실시예에서, 자동차 시스템은 하중 적용기에 유동적으로 커플링되는 유압 회로, 유압 회로에 유동적으로 커플링되며 하중 적용기로부터 제어 샤프트에 가해진 저항 토크의 양을 제어하도록 구성되며 유압 회로를 통한 유체 흐름을 제어 가능하게 제한하도록 구성되는 밸브를 포함하는 하중 제어기, 및 하중 제어기와 신호 통신하며 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 하중 제어기를 작동시키도록 구성되는 제어기를 더 포함한다. 특정 실시예에서, 자동차 시스템은 캐리어 출구 샤프트에 토크를 제어 가능하게 가하도록 구성되는 토크 적용기를 더 포함하며, 토크 적용기는 유압 회로에 유동적으로 커플링되는 모터를 포함하며 유압 회로 내의 유압 유체의 압력을 회전 토크로 변환시키도록 구성된다.
예시적인 실시예의 상세한 설명을 위해서 첨부 도면이 참조될 것이다.
도 1은 본 명세서에 개시된 원리에 따른 변속기 조립체의 실시예를 포함한 자동차 시스템의 개략도이며;
도 2는 도 1의 변속기 조립체의 정면도이며;
도 3은 본 명세서에 개시된 원리에 따른 도 1의 변속기 조립체의 캐리어 조립체의 하우징의 실시예의 사시도이며;
도 4는 본 명세서에 개시된 원리에 따른 도 1의 변속기 조립체의 캐리어 조립체의 실시예의 분해도이며;
도 5는 본 명세서에 개시된 원리에 따라서 제 1 위치에 도시된 변속기 조립체의 다른 실시예의 사시도이며;
도 6은 제 2 위치에 도시된 도 5의 변속기 조립체의 사시도이며;
도 7은 제 3 위치에 도시된 도 5의 변속기 조립체의 사시도이다.
다음의 도면 및 설명에서, 동일 부분은 전형적으로 명세서 및 도면 전반에 걸쳐 동일한 참조 부호로 표시된다. 도면은 반드시 축척을 따를 필요가 없다. 개시된 실시예의 특정 특징은 축척대로 또는 다소 개략적인 형태로 과장하여 도시될 수 있으며, 종래 요소의 몇몇 상세는 명확성 및 간결성을 위해 도시되지 않을 수 있다. 본 개시는 상이한 형태의 실시예에 적용될 수 있다. 특정 실시예가 상세하게 설명되고 도면에 도시되며, 본 개시는 개시의 원리에 관한 예시로 고려되어야 하고 본 명세서에서 예시하고 설명한 것으로 본 개시를 제한하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 후술되는 실시예의 상이한 교시는 원하는 결과를 생성하기 위해 개별적으로 또는 임의의 적합한 조합으로 사용될 수 있음을 충분히 인식해야 한다.
달리 명시되지 않는 한, 다음의 논의 및 청구범위에서, 용어 "포함하는(including 및 comprising)"은 개방형 말미 방식으로 사용되므로 "포함하지만 그에 한정되지 않는"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. "연결하다", "결합하다", "커플링하다", "부착하다"라는 용어 또는 요소들 간의 상호 작용을 설명하는 임의의 다른 용어의 모든 형태의 임의의 사용은 상호 작용을 요소들 간의 직접적인 상호 작용으로 한정하는 의미가 아니며 설명된 요소들 간의 간접적인 상호 작용도 또한 포함할 수 있다. 위에서 언급된 다양한 특성뿐만 아니라 아래에서 더 상세히 설명되는 다른 특징 및 특성은 실시예에 대한 다음의 상세한 설명을 읽고 첨부 도면을 참조함으로써 당업자에게 쉽게 자명해질 것이다.
이제, 도 1을 참조하면, 자동차 또는 자동차 시스템(10)의 실시예가 도시된다. 도 1이 자동차 시스템(10)의 동력 또는 구동 열(train)만을 예시하고 있지만, 자동차 시스템(10)은 외부 몸체, 섀시(chassis), 서스펜션 등과 같은 다른 구성요소(도시되지 않음)를 포함하는 것으로 이해된다. 이러한 실시예에서, 자동차 시스템(10)은 일반적으로, 동력원 또는 원동기(12), 입력 장치(14), 변속기(100), 출력 장치(16), 차동 장치(18), 한 쌍의 축(20), 및 한 쌍의 휠(22)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 원동기(12)는 연료원(도시되지 않음)에 의해 제공된 화학 에너지를 주어진 회전 속도에서의 회전 토크를 포함하는 기계 에너지로 전환하도록 구성된 내연 기관이다. 다른 실시예에서, 원동기(예를 들어, 원동기(12))는 전기 모터와 같은 다른 유형의 동력원을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 변속기(100)는 차동 장치(18) 및/또는 휠(22)을 포함하지 않는 구동 열에 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 입력 장치(14)는 원동기(12) 및 변속기(100)에 커플링되는 입력 샤프트(14)를 포함한다. 이러한 배열에서, 기계 에너지는 원동기(12)로부터 입력 샤프트(14)로 제공되어, 제 1 또는 입력 회전 속도(14S)로의 입력 샤프트(14)의 회전을 초래한다.
차량 시스템(10)의 출력 장치(16)는 변속기(100)에 커플링된 출력 또는 구동 샤프트(16)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 변속기(100)는 일반적으로, 입력 샤프트(14)로부터 수용된 입력 회전 속도(14S)를 구동 샤프트(16)의 제 2 또는 출력 회전 속도(16S)로 전환하도록 구성되며, 여기서 출력 회전 속도(16S)는 입력 회전 속도(14S)와 다를 수 있다. 특히, 출력 회전 속도(16S)는 변속기(100)가 무단 변속기를 포함하도록 입력 회전 속도(14S)에 대해 연속적으로 변할 수 있다. 환언하면, 변속기(100)는 입력 샤프트(14)와 출력 샤프트(16) 사이에서 무단 변속 기어비(즉, 출력 회전 속도(16S)로 나눈 입력 회전 속도(14S))를 제공하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 출력 회전 속도(16S)는 입력 회전 속도(14S)가 실질적으로 일정하게 유지되는 동안 연속적으로 조정되거나 변경될 수 있다. 또한,이러한 실시예에서, 변속기 조립체는 입력 샤프트(14)와 구동 샤프트(16) 사이에서 동력을 전달하기 위한 벨트 또는 유사한 기구(체인 등)에 의존함이 없이 무단 변속 기어비를 제공하는 기어식 무단 변속기를 포함한다.
이러한 실시예에서, 구동 샤프트(16)는 차동 장치(18)에 커플링되며, 차동 장치(18)는 출력 회전 속도(16S)에서 출력 샤프트(16)로부터의 회전 토크를 수용하고 한 쌍의 축(20)들 사이의 출력 샤프트(16)로부터의 회전 토크(22)를 분할하도록 구성되며, 축은 그에 커플링된 휠(22)을 통해 표면과 마찰 결합된다. 특정 실시예에서, 차동 장치(18)는 각각의 축(20)이 상이한 회전 속도로 회전하게 하면서 축(20)들 사이의 회전 토크를 분할하도록 구성된다. 또한, 특정 실시예에서 차동 장치(18)는 각각의 휠(22)과 표면 사이의 견인력 정도에 따라서 축(20)들 사이의 구동 샤프트(16)로부터 수용된 토크를 불균일하게 분배하도록 구성된다. 변속기(100)가 자동차 시스템(10)의 일부로서 본 명세서에서 설명되지만, 일반적으로 변속기(100)는 산업 장비(예를 들어, 굴착 장치, 크레인, 트랙터, 압연기 등), 발전 시스템(예를 들어, 풍력 발전기, 수력 발전기 등), 해양 시스템 및 기타 기계 시스템을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 다른 용례에 사용될 수 있다.
이러한 실시예에서, 자동차 시스템(10)은 추가로, 원동기(12) 및 변속기(100) 모두와 신호 통신하는 제어 시스템 또는 파워트레인(powertrain) 제어기(50)를 포함한다. 파워트레인 제어기(50)는 원동기(12) 및 변속기(100)의 작동을 제어 또는 관리하는 것을 돕도록 구성된다. 파워트레인 제어기(50)는 제어기(50)가 동력 시스템(12) 및 변속기(100)의 작동을 관리할 때 파워트레인 제어기(50)에 대한 제어 시스템 입력을 포함하는 자동차 시스템(10)의 다양한 매개변수를 측정하는 하나 이상의 센서를 포함한다. 이러한 실시예에서, 파워트레인 제어기(50)는 원동기(12)의 분당 속도 또는 회전수(RPM), 자동차 시스템(10)의 속도, 원동기(12)로의 공기 및/또는 연료 흐름을 제어하는 스로틀의 위치, 원동기(12)로부터의 토크 인가에 응답하는 휠(22)의 회전에 대한 하중 또는 저항, 시스템(10)의 회전비(입력 RPM 대 출력 RPM의 비)뿐만 아니라 현재 회전비 대 최대 회전비의 백분율, 및 시스템의(마일/갤런(miles/gallon)으로 측정된) 연료 경제성을 측정한다. 다른 실시예에서, 파워트레인 제어기(50)는 위에서 설명된 매개변수뿐만 아니라 위에서 열거되지 않은 추가의 매개변수 중 하나 이상을 측정할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 차량 시스템(10)의 변속기(100)의 실시예가 도시된다. 이러한 실시예에서, 변속기(100)는 일반적으로, 입력 기어(102), 캐리어 조립체(110), 하중 적용기(140), 캐리어 출구 샤프트(150), 토크 적용기(160) 및 변속기 출력 기어(170)를 포함한다. 입력 기어(102)는 그의 외부 표면에 배치된 복수의 원주 방향으로 이격된 기어 치를 포함하고 입력 샤프트(14)의 종단부에 커플링된다. 도 2 내지 도 4의 실시예에서, 입력 샤프트(14)는 입력 샤프트(14)의 중심축 또는 종축을 따라 각도 오정렬 또는 굽힘을 허용하는 피봇 가능한 조인트(예를 들어, U-조인트)(14J)를 포함한다. 구동 샤프트(16)는 유사하게, 구동 샤프트(16)의 중심축 또는 종축을 따라 각도 오정렬 또는 굽힘을 허용하는 피봇 조인트(예를 들어, U-조인트)(16J)를 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서, 샤프트(14 및 16)는 각각 조인트(14J 및 16J)를 포함하지 않을 수 있다.
이러한 실시예에서, 캐리어 조립체(110)는 링 기어(112), 링 기어(112)에 부착된 하우징(114), 복수의 스파이더 기어(spider gear)(116) 및 스파이더 기어(116)들 사이에서 연장하는 스파이더 기어 샤프트 또는 핀(118)을 포함한다. 캐리어 조립체(110)의 링 기어(112)는 링 기어(112)와 입력 기어(102) 사이에 직접적인 기계식 또는 기어식 연결을 제공하기 위해 입력 기어(102)의 치와 맞물리는 원주 방향으로 이격된 복수의 치를 포함한다. 따라서 링 기어(112)에 부착된 하우징(114)은 링 기어(112)에 회전 가능하게 고정된다. 이러한 실시예에서, 링 기어(112)는 중심 개구(112A)를 포함하며, 하우징(114)은 제 1 또는 캐리어 축(115)(도 2에 도시됨) 주위에 원주 방향으로 이격된 한 쌍의 스파이더 기어 개구(114A), 및 캐리어 축(115)에 의해 교차되는 제어 샤프트 개구(114B)를 포함한다.
캐리어 조립체(110)의 각각의 스파이더 기어(116)는 스파이더 기어 샤프트(118)에 커플링되는 반면에 샤프트(118)는 하우징(114)에 부착되거나 커플링된다. 특히, 각각의 스파이더 기어(116)는 하우징(114)의 스파이더 기어 개구(114A) 중 하나에 수용된 스파이더 기어 베어링(120)에 커플링된다. 이러한 배열에서, 스파이더 기어 베어링(120)은 스파이더 기어 샤프트(118)에 대하여 스파이더 기어 축(117) 주위에서 스파이더 기어(116)의 회전을 허용하며, 여기서 샤프트(118)는 하우징(114)에 회전 가능하게 잠긴다. 이러한 실시예에서, 스파이더 기어(116)는 자동차(10)가 저속(정지 포함) 또는 고속에서 작동될 때 스파이더 기어 축(117) 주위에서 연속적으로 회전한다. 따라서, 차동 장치(18)(스파이더 기어를 또한 포함할 수 있음)와는 달리, 스파이더 기어 베어링(120)은 자동차(10)의 작동 수명 내내 고장이나 파괴 없이 스파이더 기어(116)의 연속적인 회전을 허용한다. 이러한 실시예에서, 스파이더 기어 베어링(120)은 스파이더 기어(116)의 신뢰성있는 연속 회전을 허용하는 롤러 베어링(120)(예를 들어, 니들 베어링 등)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 스파이더 기어 축(117)은 캐리어 축(115)과 직교하게 배치되고 교차하지만, 다른 실시예에서, 스파이더 기어 축(117)은 캐리어 축(115)과 교차할 필요는 없다.
이러한 실시예에서, 변속기(100)의 입력 기어(102)는 입력 샤프트(14)에 회전 가능하게 고정되거나 잠기며, 따라서 토크가 원동기(12)로부터 입력 샤프트(14)에 가해질 때 입력 회전 속도(14S)로 회전한다. 링 기어(112) 및 차례로 하우징(114)의 회전 속도는 입력 기어(102)와 링 기어(112) 사이의 기어비 또는 기어 치의 비에 의해 결정된다. 캐리어 조립체(110)는 캐리어 축(115) 주위에서 회전한다. 또한, 도 2 내지 도 4에 도시된 캐리어 조립체(110)의 하우징(114)의 실시예가 스파이더 기어(116) 및 스파이더 기어 샤프트(118)를 원주 방향으로 둘러싸지 않지만, 다른 실시예에서 하우징(114)은 하우징 기어(116) 및 샤프트(118)를 위한 일반적으로 원통형의 밀폐 케이스를 포함할 수 있다. 또한, 도 2 내지 도 4에 도시된 캐리어 조립체(110)의 실시예가 한 쌍의 스파이더 기어(116)를 포함하지만, 다른 실시예에서 조립체(110)는 단일 기어(116)를 포함한 다양한 수의 스파이더 기어(116)를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 스파이더 기어(116)는 스파이더 기어 축(117) 주위에서 (스파이더 기어 베어링(120)을 통해)자유롭게 회전하는 것이 허용되며, 여기서 축(117)은 스파이더 기어 샤프트(118)의 종축과 동축으로 배치된다.
이러한 실시예에서, 변속기(100)는 또한, 하중 적용기(140)와 커플링된 제어 샤프트(142)를 포함하며, 제어 샤프트(142)는 제어 샤프트(142)에 회전 가능하게 고정되는 그의 종단부에 제어 기어(144)를 포함한다. 하중 적용기(140)는 자동차 시스템(10)의 제어기(50)와 신호 통신하고 그에 커플링된 제어 샤프트(142)로 저항 또는 반응 토크를 선택적으로 제공하며, 여기서 제어 기어(144)는 제어 샤프트(142)의 종단부에 연결되거나 부착된다. 이러한 실시예에서, 하중 적용기(140)는 제어 샤프트(142)의 회전에 의해 동력이 제공되는 유압 펌프를 포함한다. 또한, 이러한 실시예에서, 토크 적용기(160)는 유압 모터를 포함한다.
이러한 실시예에서, 변속기(100)는 하중 적용기(140)와 토크 적용기(160) 사이에서 연장하는 유압 회로 또는 루프(146)를 포함함으로써 하중 적용기(140)와 토크 적용기(160) 사이의 유체 연통을 제공한다. 또한, 이러한 실시예에서 변속기(100)의 유압 회로(146)는 유체 또는 유압 저장조(147), 하중 제어기(148), 및 바이패스 밸브(149V)를 포함하는 바이패스 도관 또는 회로(149)를 포함한다. 이러한 배열에서, 유압 회로(146)는 하중 제어기(148), 하중 적용기(140), 바이패스 회로(149), 및 토크 적용기(160)에 유동적으로 커플링된다. 유압 저장조(147)는 유압 회로(146)를 위한 유압 유체원을 제공한다. 하중 제어기(148)는 유압 회로(146)를 통한 유체 흐름을 선택적으로 또는 제어 가능하게 제한함으로써 제어 샤프트(142)에 하중 또는 저항 토크를 가한다. 예를 들어, 하중 제어기(148)가 완전 폐쇄 위치에 배치되면, 유압 유체는 유압 회로(146) 및 하중 적용기(140)를 통해 흐르는 것이 제한됨으로써, 제어 샤프트(142)에 회전 가능하게 고정되는 적용기(140)의 회전자가 회전하는 것을 방지한다. 반대로, 하중 제어기(148)가 완전 개방 위치에 있을 때, 유체는 유압 회로(146)를 통해 자유롭게 흐르는 것이 허용되며 하중 적용기(140)는 제어 샤프트(142)가 회전하는 것을 제한하거나 방해하지 않는다. 또한, 하중 제어기(148)는 제어 샤프트(142)의 회전에 대한 제어된 또는 미리 결정된 정도의 저항을 가하는 완전 폐쇄 위치와 완전 개방 위치 사이에 복수의 위치를 포함한다. 이러한 실시예에서,하중 적용기(148)는 밸브를 포함하지만, 다른 실시예에서 하중 적용기(148)는 초크, 스로틀 또는 이를 통한 유체 흐름을 선택적으로 허용하는 다른 장치를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 실시예에서 하중 적용기(148)는 파워트레인 제어기(50)와 신호 통신한다. 이러한 배열에서, 하중 적용기(140)를 통해 제어 샤프트(142)에 가해지는 저항 토크 또는 하중의 정도는 파워트레인 제어기(50)를 사용하여 하중 적용기(148)를 통해 제어될 수 있다.
변속기(100)의 토크 적용기(160)는 유압 회로(146)를 통해 흐르는 유압 유체의 압력을 회전 토크로 전환시키고 회전 토크를 캐리어 출구 샤프트(150)에 가함으로써, 구동 샤프트(16)로 전달되는 토크 및 동력의 양을 증가시킨다. 이러한 방식으로, 토크 적용기(160)는 변속기(100)의 효율(입력 샤프트(14)와 구동 샤프트(16) 사이의 에너지 전달)을 증가시키도록 구성된다. 특히, 토크 적용기(160)는 자동차(10)가 정지 위치로부터 가속될 때 휠(22)에 가해지는 토크의 양을 증가시키도록 구성된다. 또한, 자동차(10)가 상대적으로 고속으로(예를 들어, 고속도로 속도 등에서)작동할 때, 회로(146)의 작동 유체가 토크 적용기(160)를 바이패스하게 허용하는 것이 바람직할 수 있는데, 이는 회로(146)의 유압 유체의 흐름에 대한 항력을 도입하거나 아니면 그 흐름을 방해할 수 있다. 따라서, 이러한 실시예에서 바이패스 회로(149)는 회로(146)의 유압 유체가 토크 적용기(160)를 선택적으로 바이패스하도록 구성된다.
구체적으로, 바이패스 밸브(149V)는 바이패스 회로(149)를 통한 유체 흐름을 제한하는 폐쇄 위치와 이를 통과하는 유체 흐름을 허용하는 개방 위치 사이에서 작동할 수 있다. 바이패스 밸브(149V)가 개방 위치에 있을 때, 회로(146) 내의 유압 유체는 바이패스 회로(149)를 통해 그에 따라 바이패스 토크 적용기(160)를 통해 흐를 수 있으며, 여기서 바이패스 회로(149)는 토크 적용기(160)보다 더 작은 저항을 이를 통과하는 유압 유체의 흐름에 제공한다. 이러한 실시예에서, 바이패스 밸브(149V)는 파워트레인 제어기(50)와 신호 통신하며, 여기서 파워트레인 제어기(50)는 밸브(149V)의 작동을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 파워트레인 제어기(50)는 자동차(10)가 미리 결정된 속도로 작동할 때 또는 원동기(12)에 가해진 하중이 미리 결정된 임계 값보다 더 작을 때 바이패스 밸브(149V)를 개방하도록 구성될 수 있다.
이러한 실시예에서 하중 적용기(140), 토크 적용기(160) 및 하중 제어기(148)가 유체 또는 유압 구성요소를 포함하지만, 다른 실시예에서 하중 적용기(140), 토크 적용기(160) 및 하중 제어기(148)는 기계식, 공압식 또는 전자 기계식 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다른 실시예에서 하중 적용기(140)는 기계식 클러치, 전기 작동기 또는 솔레노이드, 또는 저항 토크를 제어 샤프트(142)에 선택적으로 가하도록 구성된 다른 기구를 포함할 수 있다. 유사하게, 다른 실시예에서 토크 적용기(160)는 캐리어 출구 샤프트(150)에 토크를 가하도록 구성된 기계식 또는 전자 기계식 시스템을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 변속기(100)는 토크 적용기(160)를 포함하지 않을 수 있다.
이러한 실시예에서, 제어 샤프트(142) 및 제어 기어(144)는 캐리어 축(115)을 따라 연장하고 캐리어 축(115) 주위를 회전한다. 원주 방향으로 이격된 제어 기어(144)의 복수의 치는 대응하는 원주 방향으로 이격된 각각의 스파이더 기어(116)의 복수의 치와 맞물림으로써, 그 사이에 기어식 또는 메쉬형 커플링을 제공한다. 변속기(100)의 캐리어 출구 샤프트(150)는 캐리어 축(115)을 따라 연장하고 그 주위에서 회전하며, 토크 적용기(160)에 커플링된 단부 반대쪽의 출구 샤프트(150)의 종단부에 배치된 제 1 또는 측면 기어(152), 및 측면 기어(152)로부터 종 방향으로 이격된 제 2 또는 가변 출력 기어(154)를 포함한다. 측면 기어(152)의 원주 방향으로 이격된 복수의 치는 제어 기어(144)와 스파이더 기어(116) 사이의 커플링과 유사한 배열로 스파이더 기어(116)의 치와 맞물린다. 따라서, 캐리어 축(115) 주위에서의 캐리어 출구 샤프트(150)의 회전은 스파이더 기어축(117) 주위에서의 스파이더 기어(116)의 대응 회전을 초래한다. 전술한 바와 같이, 캐리어 출구 샤프트(150)는 링 기어(112)의 중심 개구(112A)를 통해 연장하여 링 기어(112)에 직접적으로 커플링되지 않는다.
이러한 실시예에서, 변속기(100)의 가변 출력 기어(154)는 변속기 출력 기어(170)의 원주 방향으로 이격된 복수의 치와 맞물리는 원주 방향으로 이격된 복수의 치를 포함하여 그 사이에 직접적인 기계식 또는 기어식 연결을 제공한다. 변속기 출력 기어(170)가 구동 샤프트(16)에 커플링되거나 부착되어, 구동 샤프트(16) 및 변속기 출력 기어(170)는 각각 가변 출력 기어(154)에 의해 구동될 때 출력 회전 속도(16S)로 회전한다. 이러한 실시예에서 변속기(100)가 가변 출력 기어(154) 및 변속기 출력 기어(170)를 포함하지만, 다른 실시예에서 구동 샤프트(16)는 기어 연동기 또는 커플링이 샤프트(16 및 150)들 사이에 배치되지 않도록 캐리어 출구 샤프트(150)에 직접적으로 커플링될 수 있다.
변속기(100) 및 자동차 시스템(10)의 작동 중에, 토크는 입력 기어(102)와 링 기어(112) 사이에 형성된 메시를 통해 원동기(12)로부터 캐리어 조립체(110)로 전달됨으로써 캐리어 축(115) 주위에서의 캐리어 조립체(110)의 회전을 초래한다. 캐리어 축(115) 주위에서의 스파이더 기어 샤프트(118)의 회전은 각각, 스파이더 기어(116)와 제어 기어(144) 및 측면 기어(152) 모두의 사이에 형성된 메시에 응답하여 캐리어 축(115) 주위에서의 스파이더 기어(116)와 제어 샤프트(142) 및 캐리어 출구 샤프트(150) 모두의 사이에 토크의 인가를 초래한다. 이러한 방식으로, 제어 샤프트(142) 및 캐리어 출구 샤프트(150)의 회전 속도는 각각, 제어 샤프트(142) 및 캐리어 출구 샤프트(150)의 회전에 저항하도록 작용하는 하중 적용기(140)로부터 샤프트(142)를 그리고 변속기 출력 기어(170)로부터 캐리어 출구 샤프트(150)를 제어하도록 가해진 저항 또는 반응 토크(142)에 의존한다. 따라서, 동일한 저항 토크가 제어 샤프트(142) 및 캐리어 출구 샤프트(150) 모두에 가해지면, 스파이더 기어(116)가 각각의 스파이더 기어 축(117)에 정지된 채로 유지되는 동안 제어 샤프트(142) 및 캐리어 출구 샤프트(150)는 캐리어 축(115) 주위에서 동일한 회전 속도로 회전한다. 역으로, 저항 토크가 제어 샤프트(142)와 캐리어 출구 샤프트(150) 사이에서 상이하다면, 스파이더 기어(116)는 스파이더 기어 축(117) 주위에서 회전하여 제어 샤프트(142)와 캐리어 출구 샤프트(150)가 상이한 회전 속도로 회전하게 한다. 전술한 바와 같이, 이러한 실시예에서 하중 적용기(140)에 의해 제어 샤프트(150)에 가해진 저항 토크의 정도는 하중 제어기(148)를 통해 제어된다.
이러한 실시예에서, 동일한 저항 토크가 제어 샤프트(142) 및 캐리어 출구 샤프트(150)(동일한 하중 조건)에 가해지면, 캐리어 출구 샤프트(150)가 스파이더 기어 샤프트(118)와 동일한 회전 속도로 캐리어 축(115) 주위에서 회전하고 스파이더 기어(116)가 축(115) 주위에서 회전함으로써, 캐리어 조립체(110)와 캐리어 출구 샤프트(150)의 측면 기어(152) 사이에 1.0의 기어비를 제공한다. 그러나, 저항 토크가 변속기 출력 기어(170)로부터 캐리어 출구 샤프트(150)에 가해지는 동안 저항 토크(또는 저항 토크의 최소량만)가 적용기(140)로부터 제어 샤프트(142)에 가해지지 않으면, 캐리어 출구 샤프트(150)가 각각의 캐리어 축(115)에 정지된 채로 유지되어 있는 동안 제어 샤프트(142)는 캐리어 조립체(110)의 2 배의 회전 속도로 캐리어 축(115) 주위에서 회전함으로써, 캐리어 조립체(110)와 캐리어 출구 샤프트(150)의 측면 기어(152) 사이에 0.0의 기어비를 제공한다. 적용기(140)로부터 제어 샤프트(142)로의 저항 토크의 인가에 응답하여, 스파이더 기어(116)로부터의 토크는 캐리어 출구 샤프트(150)로 전달되기 시작함으로써 캐리어 샤프트(115) 주위에서의 샤프트(150)의 회전을 초래한다.
적용기(140)로부터 제어 샤프트(142)에 인가된 저항 토크의 양이 연속적으로 증가함에 따라, 캐리어 출구 샤프트(150)의 토크 및 회전 속도의 양도 대응하여 증가된다. 적용기(140)로부터 제어 샤프트(142)로의 임계 또는 최대 저항 토크의 인가에 응답하여, 캐리어 축(115) 주위에서의 캐리어 출구 샤프트(150)의 회전 속도가 축(115) 주위에서의 캐리어 조립체(110)의 회전 속도의 2 배로 증가되는 동안 제어 샤프트(142)가 캐리어 축(115) 주위에서 회전하는 것을 중지함으로써, 캐리어 조립체(110)와 캐리어 출구 샤프트(150)의 측면 기어(152) 사이에 2.0의 기어비를 제공한다. 따라서, 이러한 실시예에서 적용기(140)로부터 제어 샤프트(142)에 가해진 저항 토크의 정도를 변화시킴으로써 캐리어 조립체(110)와 캐리어 출구 샤프트(150)의 측면 기어(152) 사이의 기어비는 그에 대응하여 0.0과 2.0 사이에서 변화되어, 임의의 기어 또는 클러치를 결합/분리하지 않고, 그리고 벨트 및 풀리 조립체를 통한 토크 제한적 마찰 결합에 의존하지 않고 입력 샤프트(14)와 구동 샤프트(16) 사이에 무한 또는 무단 변속기를 제공한다.
구동 샤프트(16)의 출력 회전 속도(16S) 및 변속기(100)에 의해 제공된 전체 기어비는 원동기(12)로부터 입력 샤프트(14)에 제공된 토크, 입력 샤프트(14)의 입력 회전 속도(14S), 및 하중 적용기(140)로부터 제어 샤프트(142)에 가해진 저항 토크의 양에 의해 결정된다. 이러한 실시예에서, 제어기(50)는 위에서 확인된 측정 제어 매개변수에 응답하여 적용기(140)로부터 제어 샤프트(142)에 가해진 저항 토크의 양을 결정한다. 특히, 이러한 실시예에서 제어기(50)는 하중 제어기(148)의 위치를 조정 또는 제어하여 유압 회로(146)를 통한 유체 흐름에 대한 저항을 조정함으로써, 하중 적용기(140)로부터 제어 샤프트(142)에 가해진 저항 토크를 조정한다. 환언하면, 유압 회로(146)를 통한 유체 흐름에 대한 저항이 하중 제어기(148)를 폐쇄함으로써 증가됨에 따라, 하중 적용기(140)로부터 제어 샤프트(142)에 가해진 저항 토크의 양도 또한 증가된다. 또한, 제어 샤프트(142)에 가해진 저항 토크의 양이 계속 증가함에 따라, 입력 샤프트(14)와 구동 샤프트(16) 사이의 캐리어 조립체(110) 및 변속기(100)에 의해 제공된 기어비는 연속적으로 증가된다. 따라서, 이러한 실시예에서 캐리어 조립체(110) 및 변속기(100)는 기어식 커플링(예를 들어, 토크를 전달하기 위해 벨트, 체인 등에 의존하지 않는 커플링) 및 입력 샤프트(14)와 구동 샤프트(16) 사이의 무단 변속 기어비를 제공한다.
전술한 바와 같이, 몇몇 실시예에서 제어기(50)는 (하중 제어기(148)를 통해)적용기(140)에 의해 제어 샤프트(142)에 가해진 저항 토크를 증가시킴으로써, 시스템(10)의 속도를 증가시키기 위해 자동차 시스템(10)의 사용자 희망을 나타내는 스로틀 위치의 측정된 변화에 응답하여 캐리어 출구 샤프트(150)에 가해진 토크 및 구동 샤프트(16)의 회전 속도(16S)의 양을 증가시킨다. 몇몇 실시예에서, 제어기(50) 및 하중 제어기(148)는 예컨대, 변속기(100)의 기어비를 감소시킴으로써(즉, 입력 회전 속도(14S)와 출력 회전 속도(16S) 사이의 차이를 감소시킴으로써) 원동기(12)의 연료 경제성을 최대화하기 위해 하중 적용기(140)로부터 제어 샤프트(142)에 가해진 저항 토크를 조정한다. 또 다른 실시예에서, 제어기(50) 및 하중 제어기(148)는 휠(22)의 회전에 대한 하중 또는 저항의 측정된 증가에 응답하여 제어 샤프트(14)에 가해진 저항 토크를 증가시킴으로써, 캐리어 출구 샤프트(150) 및 구동 샤프트(16)로 전달되는 토크의 양을 증가시킨다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 도 1의 자동차 시스템(10)과 함께 사용하기 위한 변속기(200)의 다른 실시예가 도시된다. 변속기(200)는 도 2 내지 도 4의 변속기(100)와 공통인 특징을 포함하며, 공유된 특징은 유사하게 도면 부호가 병기된다. 도 5 내지 도 7의 실시예에서, 변속기(200)의 캐리어 출구 샤프트(150')는 그에 회전 가능하게 고정된 후진 기어(202)를 포함하며, 여기서 후진 기어(202)는 가변 출력 기어(154)에 인접하지만 종 방향으로 이격되게 배치된다. 또한, 변속기(200)는 후진 기어(202)와 맞물림 또는 기어 결합된 아이들러 기어(204)를 포함한다. 아이들러 기어(204)는 아이들러 샤프트(도 5 내지 도 7에 도시되지 않음) 상에 지지되고, 따라서 후진 기어(202)와 협력하여 자유롭게 회전하는 것이 허용된다.
변속기(200)의 후진 기어(202) 및 아이들러 기어(204)는 입력 샤프트(14)에 대해 구동 샤프트(16)의 반대 회전 또는 역회전을 선택적으로 제공한다. 부가적으로, 이러한 실시예에서, 변속 출력 기어(170)는 가변 출력 기어(154) 및 후진 기어(202)와 선택적으로 결합하도록 캐리어 축(115)과 평행한 그의 종축을 따라 이동할 수 있다. 특히 도 5에 도시된 바와 같이, 변속 출력 기어(170)는 가변 출력 기어(154)와 맞물린 상태에서 제 1 위치를 차지할 수 있다. 제 1 위치에서, 변속기 출력 기어(170) 및 구동 샤프트(16)는 가변 출력 기어(154)의 회전에 응답하여 입력 샤프트(14)와 동일한 회전 방향(예를 들어, 제 1 회전 방향)으로 회전함으로써, 자동차(10)가 제 1 방향으로 이동하게 한다.
몇몇 용례에서, 자동차(10)가 제 1 방향과 반대인 제 2 또는 역방향으로 이동하게 하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 실시예에서, 자동차(10)를 역방향으로 이동시키기 위해 변속기 출력 기어(170)는 특히 도 6에 도시된 바와 같이, 아이들러 기어(204) 및 후진 기어(202) 쪽으로 종 방향으로(화살표(206)로 표시됨) 변위된다. 변속기 출력 기어(170)는 특히 도 7에 도시된 바와 같이, 변속기 출력 기어(170)가 아이들러 기어(204) 및 후진 기어(202)와 정렬된 제 2 위치(각각의 캐리어 축(115))에 배치될 때까지 화살표(206) 방향으로 변위된다. 제 2 위치에서, 변속기 출력 기어(170)는 아이들러 기어(204)와 맞물림 또는 기어 결합된다. 따라서, 제 2 위치에서 변속기 출력 기어(170) 및 구동 샤프트(16)는 가변 출력 기어(154)의 회전에 응답하여 입력 샤프트(14)와 반대인 회전 방향(예를 들어, 제 2 회전 방향)으로 회전함으로써, 자동차(10)가 역방향으로 이동하게 한다. 이러한 실시예에서, 변속기 출력 기어(170)는 기계식 연동 시스템을 사용하여 자동차(10)의 운전자에 의해 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 작동되지만, 다른 실시예에서 변속기 출력 기어(170)는 유압 또는 전기 기계식 시스템을 통해 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 작동될 수 있다.
바람직한 실시예가 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 범주 또는 교시를 벗어남이 없이 당업자에 의해 바람직한 실시예의 수정이 이루어질 수 있다. 본 명세서에서 설명된 실시예는 단지 예시적인 것이지 한정하려는 것이 아니다. 본 명세서에서 설명된 시스템, 장치 및 공정의 많은 변형 및 수정이 가능하며 본 개시의 범주 내에 있다. 예를 들어, 다양한 부품의 상대 치수, 다양한 부품을 만들기 위한 재료 및 기타 매개변수는 변할 수 있다. 따라서, 보호의 범주는 본 명세서에서 설명된 실시예로 한정되지 않고, 다음의 청구범위에 의해서만 한정되며, 그 범주는 청구범위의 요지의 모든 등가물을 포함해야 한다. 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 방법 청구항의 단계는 임의의 순서로 수행될 수 있다. 방법 청구항에 있는 단계 이전에 (a), (b), (c) 또는 (1), (2), (3)과 같은 식별자를 인용하는 것은 단계에 특정 순서를 의도하지도 명시하지도 않으며, 오히려 그러한 단계에 대한 후속 기준을 간단화하기 위해 사용된 것이다.

Claims (19)

  1. 변속기 조립체로서,
    동력원으로부터 입력 토크를 수용하도록 구성된 링 기어;
    링 기어에 커플링되고 제 1 축 주위에서 회전하도록 구성되며 하우징 및 하우징에 회전 가능하게 커플링되는 스파이더 기어를 포함하는 캐리어 조립체;
    스파이더 기어와 맞물림 결합되는 캐리어 출구 기어를 포함하며 출력 토크를 구동 샤프트로 전달하도록 구성되는 캐리어 출구 샤프트;
    스파이더 기어와 맞물림 결합되는 제어 기어를 포함하는 제어 샤프트;
    제어 샤프트에 커플링되며 제어 샤프트의 회전에 저항하도록 제어 샤프트에 저항 토크를 제공하고 구동 샤프트와 입력 샤프트 사이의 기어비를 변화시키도록 구성되는 하중 적용기;
    상기 캐리어 출구 샤프트에 토크를 제어 가능하게 인가하도록 구성되는 토크 적용기;
    상기 하중 적용기 및 하중 적용기로부터 제어 샤프트에 가해지는 저항 토크의 양을 제어하도록 구성되는 하중 제어기에 커플링되는 유압 회로;
    유압 회로에 유동적으로 커플링되는 바이패스 회로; 및
    상기 바이패스 회로에 유동적으로 커플링되고 바이패스 밸브가 개방 위치에 있을 때 토크 적용기를 바이패스하도록 유압 회로 내에 유체 흐름을 허용하도록 구성되는 바이패스 밸브; 를 포함하며,
    캐리어 출구 샤프트에 후진 기어가 커플링되고,
    하중 적용기는 유압 회로에 유동적으로 커플링되는 펌프를 포함하며, 토크 적용기는 유압 회로에 유동적으로 커플링되는 모터를 포함하고 유압 회로 내의 유압 유체의 압력을 회전 토크로 변환시키도록 구성되는
    변속기 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스파이더 기어는 제 1 축과 직각인 제 2 축 주위에서 회전하도록 구성되는
    변속기 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하중 적용기는 링 기어에 대한 입력 토크의 인가에 응답하여 제어 샤프트에 저항 토크를 제공하도록 구성되는
    변속기 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 샤프트에 대한 저항 토크의 인가에 응답하여 상기 제어 샤프트가 캐리어 출구 샤프트의 회전 속도와 상이한 회전 속도로 회전하는
    변속기 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하중 제어기는 유압 회로를 통한 유체 흐름을 제어 가능하게 제한하도록 구성되는 밸브를 포함하는
    변속기 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하중 제어기와 신호 통신하고 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 하중 제어기를 작동시키도록 구성되는 제어기를 더 포함하는
    변속기 조랍체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어 조립체의 스파이더 기어와 하우징 사이에 커플링되는 롤러 베어링을 더 포함하는
    변속기 조립체.
  8. 변속기 조립체로서,
    동력원으로부터 입력 토크를 수용하도록 구성된 링 기어;
    링 기어에 커플링되는 캐리어 조립체;
    캐리어 조립체에 커플링되며 출력 토크를 구동 샤프트로 전달하도록 구성된 캐리어 출구 샤프트;
    캐리어 조립체에 커플링되는 제어 기어를 포함하는 제어 샤프트;
    제어 샤프트에 커플링되며 제어 샤프트의 회전에 저항하기 위해 제어 샤프트에 저항 토크를 제공하도록 구성되는 하중 적용기;
    하중 적용기에 커플링되며 하중 적용기로부터 제어 샤프트에 가해지는 저항 토크의 양을 제어하도록 구성되는 하중 제어기;
    하중 제어기 및 하중 적용기에 커플링되는 유압 회로; 및
    캐리어 출구 샤프트에 커플링되는 후진 기어; 를 포함하며,
    상기 하중 적용기는 유압 회로에 유동적으로 커플링되는 펌프를 포함하며 상기 하중 제어기는 유압 회로를 통한 유체 흐름을 제어 가능하게 제한하도록 구성되는 밸브를 포함하는
    변속기 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 캐리어 조립체는
    하우징; 및
    상기 하우징에 회전 가능하게 커플링되는 스파이더 기어를 포함하며;
    상기 캐리어 출구 샤프트는 스파이더 기어와 맞물림 결합되는 캐리어 출구 기어를 포함하며 제어 기어는 스파이더 기어와 맞물림 결합되는
    변속기 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 캐리어 조립체의 스파이더 기어와 하우징 사이에 커플링되는 롤러 베어링을 더 포함하는
    변속기 조립체.
  11. 자동차 시스템(motor vehicle system)으로서,
    원동기;
    입력 샤프트에 의해 원동기에 회전 가능하게 커플링되는 변속기; 및
    변속기에 회전 가능하게 커플링되는 구동 샤프트;
    원동기로부터 입력 토크를 수용하도록 구성된 링 기어;
    링 기어에 커플링되고 제 1 축 주위에서 회전하도록 구성되며 하우징 및 하우징에 회전 가능하게 커플링되는 스파이더 기어를 포함하는 캐리어 조립체;
    스파이더 기어와 맞물림 결합되는 캐리어 출구 기어를 포함하는 캐리어 출구 샤프트;
    스파이더 기어와 맞물림 결합되는 제어 기어를 포함하는 제어 샤프트; 및
    제어 샤프트에 커플링되며 제어 샤프트의 회전에 저항하도록 제어 샤프트에 저항 토크를 제공하고 구동 샤프트와 입력 샤프트 사이의 기어비를 변화시키도록 구성되는 하중 적용기; 를 포함하며,
    상기 변속기는 입력 샤프트와 구동 샤프트 사이에 기어식 커플링을 제공하며,
    상기 변속기는 입력 샤프트와 구동 샤프트 사이에 무단 변속 기어비(continuously variable gear ratio)를 제공하고,
    상기 변속기는 캐리어 조립체의 캐리어 출구 샤프트에 커플링되는 후진 기어(reverse gear)를 포함하는
    자동차 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 하중 적용기에 유동적으로 커플링되는 유압 회로;
    상기 유압 회로에 유동적으로 커플링되며 상기 하중 적용기로부터 제어 샤프트에 가해진 저항 토크의 양을 제어하도록 구성되며 상기 유압 회로를 통한 유체 흐름을 제어 가능하게 제한하도록 구성되는 하중 제어기; 를 포함하고,
    상기 하중 제어기는 유압 회로를 통한 유체 흐름을 제어가능하게 제한하도록 구성된 밸브를 포함하고,
    상기 하중 제어기와 신호 통신하며 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 하중 제어기를 작동시키도록 구성되는 제어기를 더 포함하는
    자동차 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 캐리어 출구 샤프트에 토크를 제어 가능하게 인가하도록 구성되는 토크 적용기를 더 포함하며, 상기 토크 적용기는 유압 회로에 유동적으로 커플링되는 모터를 포함하며 유압 회로 내의 유압 유체의 압력을 회전 토크로 변환시키도록 구성되는
    자동차 시스템.
  14. 변속기 조립체로서,
    동력원으로부터 입력 토크를 수용하도록 구성된 링 기어;
    링 기어에 커플링되는 캐리어 조립체;
    캐리어 조립체에 커플링되며 출력 토크를 구동 샤프트로 전달하도록 구성된 캐리어 출구 샤프트;
    캐리어 조립체에 커플링되는 제어 기어를 포함하는 제어 샤프트;
    제어 샤프트에 커플링되며 제어 샤프트의 회전에 저항하기 위해 제어 샤프트에 저항 토크를 제공하도록 구성되는 하중 적용기;
    하중 적용기에 커플링되며 하중 적용기로부터 제어 샤프트에 가해지는 저항 토크의 양을 제어하도록 구성되는 하중 제어기;
    캐리어 출구 샤프트에 토크를 제어 가능하게 인가하도록 구성되는 토크 적용기;
    상기 하중 제어기 및 하중 적용기에 커플링되는 유압 회로;
    캐리어 출구 샤프트에 커플링되는 후진 기어;
    유압 회로에 유동적으로 커플링되는 바이패스 회로; 및
    상기 바이패스 회로에 유동적으로 커플링되고 바이패스 밸브가 개방 위치에 있을 때 토크 적용기를 바이패스하도록 유압 회로 내에 유체 흐름을 허용하도록 구성되는 바이패스 밸브를 포함하는
    변속기 조립체.
  15. 제 14 항에 있어서,
    하중 제어기는 하중 적용기로부터 제어 샤프트에 가해지는 저항 토크의 양을 제어하도록 구성되는
    변속기 조립체.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 하중 적용기는 유압 회로에 유동적으로 커플링되는 펌프를 포함하며 상기 하중 제어기는 유압 회로를 통한 유체 흐름을 제어 가능하게 제한하도록 구성되는 밸브를 포함하는
    변속기 조립체.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 토크 적용기는 유압 회로에 유동적으로 커플링되는 모터를 포함하며 유압 회로 내의 유압 유체의 압력을 회전 토크로 변환시키도록 구성되는
    변속기 조립체.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 캐리어 조립체는
    하우징; 및
    상기 하우징에 회전 가능하게 커플링되는 스파이더 기어; 를 포함하며,
    상기 캐리어 출구 샤프트는 스파이더 기어와 맞물림 결합되는 캐리어 출구 기어를 포함하며 상기 제어 기어는 스파이더 기어와 맞물림 결합되는
    변속기 조립체.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 캐리어 조립체의 스파이더 기어와 하우징 사이에 커플링되는 롤러 베어링을 더 포함하는
    변속기 조립체.
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