WO2016208813A1 - 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기 - Google Patents

차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기 Download PDF

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WO2016208813A1
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shaft
auxiliary
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main shaft
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이철우
조용찬
박찬희
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한국지질자원연구원
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Definitions

  • the present invention relates to a transmission, and more particularly, to a hybrid transmission combining a differential gear and a continuously variable transmission that transmits power in a gear type at a low speed and transmits power through a continuously variable transmission at a high speed.
  • Transmission is a transmission that converts the power of the engine to the required rotational force according to the speed.
  • Devices such as vehicles, excavators, and mechanical pumps operate using engine-generated power and require stronger torque and lower rotation at low speeds, and higher speeds require higher rotations than torque. It is the transmission that plays a role.
  • a typical vehicle transmission consists of a gear shifting stage 1 to 5.
  • the reduction gear ratio is largely set to exert a strong force
  • the gear ratio is similar to the engine speed to maintain or accelerate at medium and high speeds.
  • the fifth gear called overdrive, consists of a gear ratio lower than the engine speed for driving at high speeds.
  • These transmissions have a manual method that operates directly according to whether a human clutch is operated and an automatic method that directly shifts the mission according to the speed by hydraulic pressure.
  • CVT continuously variable transmission
  • automatic transmissions have the disadvantages of complicated structure and high price, especially fuel consumption ratio is higher than the manual type, and continuously variable transmissions can continuously use a specific rpm that generates the highest force because the gear ratio changes continuously.
  • fuel consumption ratio is higher than the manual type
  • continuously variable transmissions can continuously use a specific rpm that generates the highest force because the gear ratio changes continuously.
  • the present invention has been made to improve the problems of the prior art as described above, while combining a transmission gear, a differential gear (Differential Gear) and a continuously variable transmission (CVT) to form a transmission while performing a shift through a differential gear at a low speed and smooth It is an object of the present invention to provide a complex transmission combining a differential gear and a continuously variable transmission that provides torque, and at high speed, can perform a shift through the continuously variable transmission to provide a smooth rotation speed.
  • the present invention facilitates smooth shifting to the continuously variable transmission by adjusting the rotational direction of the auxiliary shaft to the same as the rotational direction of the secondary shaft by the continuously variable transmission before the continuously variable transmission operates at high speed.
  • Another object is to provide a combined transmission that combines a differential gear with a continuously variable transmission suitable for a large vehicle.
  • Transmission housing in the transmission for transmitting to the required rotational force according to the speed while transmitting the power generated by the engine, Transmission housing; A main shaft connected to the engine in a state of being embedded in the transmission housing and rotating by power; An auxiliary shaft formed in the transmission housing and separated from the main shaft; An output shaft connected directly to the main shaft or connected to the main shaft via the auxiliary shaft to draw out from the transmission housing and output rotational force; A transmission gear unit configured to vary the rotational speed of the output shaft by connecting the main shaft and the auxiliary shaft in a geared manner and connecting at a set gear ratio; A continuously variable transmission unit configured to vary the rotational speed of the output shaft while connecting the main shaft and the auxiliary shaft in a continuously variable type; A differential gear unit connecting the main shaft and the auxiliary shaft to the output shaft in a differential gear type and varying the rotational speed of the output shaft according to the rotational speed of the auxiliary shaft while rotating by the main shaft
  • the differential gear unit, the output side gear is fixed to the output shaft in the same body to rotate with the output shaft, consisting of a conical bevel gear;
  • An auxiliary side gear fixed to the auxiliary shaft by the same body to rotate together with the auxiliary shaft through the transmission gear unit or the continuously variable transmission unit, and to face the output side gear in a symmetrical state; Rotating the output side gear while revolving around the output side gear and the auxiliary side gear while being engaged with the output side gear and the auxiliary side gear, the rotation of the auxiliary side gear by the rotation of the auxiliary shaft.
  • a pair of pinion gears for rotating the output side gears while rotating by rotation Coaxially coupled with the auxiliary shaft so as to be idling, it is rotated by the main shaft or locked to the auxiliary shaft by the sleeve unit and rotates together with the auxiliary shaft, connected to the pinion gears and the output side gear
  • a ring gear for revolving the pinion gears along a circumference of the auxiliary side gear A differential gear case fixed to the ring gear in the same state in which the pinion gears are rotatably coupled to each other to rotate together with the ring gear;
  • a main shaft gear that is engaged with the ring gear in a state rotatably coupled to the main shaft and is locked to the main shaft by the sleeve unit to transmit rotational force of the main shaft to the ring gear. Can be.
  • the transmission gear unit may include: a first gear fixed to the main shaft in the same body and constantly rotating together with the main shaft; And engaged with the first gear in an idlely coupled state with the auxiliary shaft and idling by the first gear or locked to the auxiliary shaft by the sleeve unit to rotate together with the auxiliary shaft, the first gear And a second gear configured to reduce the rotational speed of the second shaft to increase the rotational speed of the output side gear while reducing the rotational speed of the auxiliary shaft.
  • the second gear is preferably formed with a larger diameter than the ring gear.
  • the sleeve unit may include: a first sleeve installed on the main shaft and disposed adjacent to the main shaft gear to lock the main shaft gear to the main shaft; A second sleeve installed between the ring gear and the transmission gear unit to lock the ring gear to the auxiliary shaft or to lock the transmission gear unit to the auxiliary shaft; And a third sleeve installed on the auxiliary shaft so as to be adjacent to the continuously variable transmission unit to transmit rotational force through the continuously variable transmission unit to the auxiliary shaft.
  • the fixed shaft unit is fixed to the transmission housing while being penetrated by the auxiliary shaft to allow rotation of the auxiliary shaft, and locks the auxiliary shaft by the operation of the sleeve unit to rotate the auxiliary shaft.
  • a second fixed shaft fixed to the transmission housing while being adjacent to the main shaft gear and locked to the main shaft gear to stop the rotation of the ring gear while stopping the rotation of the main shaft gear can be configured to include.
  • the continuously variable transmission unit may include: a main sheave fixed to the main shaft in the same body and rotating together with the main shaft, the outer diameter being variable; And an auxiliary sheave connected to the main sheave by a belt in an idle state coupled to the auxiliary shaft, the idle sheave being rotated by the rotation of the main sheave or locked to the auxiliary shaft by the sleeve unit to rotate the auxiliary shaft. It can be configured to include.
  • a compound transmission combining a differential gear and a continuously variable transmission a transmission for transmitting the power generated by the engine to the wheel while shifting to the required rotational force according to the speed, the transmission housing;
  • a main shaft connected to the engine in a state of being embedded in the transmission housing and rotating by power;
  • An auxiliary shaft formed in the transmission housing and separated from the main shaft;
  • An output shaft connected directly to the main shaft or connected to the main shaft via the auxiliary shaft to draw out from the transmission housing and output rotational force;
  • a transmission gear unit configured to vary the rotational speed of the output shaft by connecting the main shaft and the auxiliary shaft in a geared manner and connecting at a set gear ratio;
  • a continuously variable transmission unit configured to vary the rotational speed of the output shaft while connecting the main shaft and the auxiliary shaft in a continuously variable type;
  • a differential gear unit connecting the main shaft and the auxiliary shaft to the output shaft in a differential gear type and varying the rotational speed of the output shaft according to the rotational speed of the auxiliary shaft while
  • the rotary sink gear set may be operated by the sleeve unit before the main shaft and the auxiliary shaft are connected by the continuously variable transmission unit, and the rotation direction of the secondary shaft may be rotated by the continuously variable transmission unit. The same can be rotated.
  • the differential gear unit, the output side gear is fixed to the output shaft in the same body to rotate with the output shaft, consisting of a conical bevel gear;
  • the auxiliary shaft is fixed to the auxiliary shaft and rotates together with the auxiliary shaft through the transmission gear unit, the continuously variable gear unit, the reverse gear set, or the rotary sink gear set, and faces the symmetrical state with the output side gear.
  • Side gears Rotating the output side gear while revolving around the output side gear and the auxiliary side gear while being engaged with the output side gear and the auxiliary side gear, the rotation of the auxiliary side gear by the rotation of the auxiliary shaft.
  • a pair of pinion gears for rotating the output side gears while rotating by rotation Coaxially coupled with the auxiliary shaft so as to be idling, it is rotated by the main shaft or locked to the auxiliary shaft by the sleeve unit and rotates together with the auxiliary shaft, connected to the pinion gears and the output side gear
  • a ring gear for revolving the pinion gears along a circumference of the auxiliary side gear A differential gear case fixed to the ring gear in the same state in which the pinion gears are rotatably coupled to each other to rotate together with the ring gear;
  • a main shaft gear that is engaged with the ring gear in a state rotatably coupled to the main shaft and is locked to the main shaft by the sleeve unit to transmit rotational force of the main shaft to the ring gear. Can be.
  • the rotating sink gear set may include: a main sink gear fixed to the main shaft in the same body and constantly rotating together with the main shaft; An auxiliary sink gear fixed to the auxiliary shaft so as to be idling and rotated by the main sink gear, and locked together with the auxiliary shaft by the sleeve unit to rotate together with the auxiliary shaft; And an idle gear that rotates the auxiliary sink gear in the same direction as the main sink gear while rotating by the main sink gear while being engaged between the main sink gear and the auxiliary sink gear.
  • the reverse gear set may include: a main reverse gear fixed to the main shaft in the same body and constantly rotating together with the main shaft; And the auxiliary side gear being engaged with the main reversing gear in a state of being coupled to the auxiliary shaft so as to be idling and idling by the main reversing gear or locked to the auxiliary shaft by the sleeve unit to rotate together with the auxiliary shaft. It may be configured to include; a secondary reverse gear for rotating the output side gear reversely through the pinion gear.
  • the auxiliary reverse gear is composed of a diameter smaller than the main reverse gear to increase the rotational speed of the auxiliary shaft and the auxiliary side gear, and comprises a diameter smaller than the diameter of the ring gear constituting the differential gear unit. Therefore, the rotation speed of the auxiliary shaft and the auxiliary side gear may be greater than the rotation speed of the ring gear.
  • the transmission gear unit may include: a first gear fixed to the main shaft in the same body and constantly rotating together with the main shaft; Engaged with the first gear in an idlely coupled state to the auxiliary shaft and idling by the first gear or locked to the auxiliary shaft by the sleeve unit to rotate together with the auxiliary shaft, And a second gear configured to reduce the rotation speed and increase the rotation speed of the output side gear while reducing the rotation speed of the auxiliary shaft.
  • the sleeve unit may be installed between the ring gear of the differential gear unit and the transmission gear unit while being installed on the auxiliary shaft to lock the ring gear to the auxiliary shaft, or the transmission gear unit to the auxiliary shaft.
  • a third sleeve disposed between the continuously variable transmission unit and the rotary sink gear set to lock the auxiliary shaft to the continuously variable transmission unit or to lock the rotary sink gear set to the secondary shaft. It may be configured to include.
  • the sleeve unit is installed in the main shaft while being installed adjacent to the main shaft gear of the differential gear unit, while locking the main shaft gear to the main shaft while the power of the main shaft to the ring gear It may further comprise a fourth sleeve for transmitting or blocking the power of the main shaft while allowing the idle of the main shaft gear.
  • the continuously variable transmission unit may include: a main sheave fixed to the main shaft in the same body and rotating together with the main shaft, the outer diameter being variable; And an auxiliary sheave connected to the main sheave by a belt in an idle state coupled to the auxiliary shaft, the idle sheave being rotated by the rotation of the main sheave or locked to the auxiliary shaft by the sleeve unit to rotate the auxiliary shaft. It can be configured to include.
  • the hybrid transmission combining the differential gear and the continuously variable transmission performs shifting through the transmission gear unit and the differential gear unit at a low stage requiring a large amount of torque and a small number of revolutions.
  • the high stage requiring the rotation speed by performing the shift through the continuously variable transmission unit and the differential gear unit, only the advantages of each unit can be combined to provide an optimum shift efficiency.
  • the present invention according to the first embodiment can be reduced in the continuously variable transmission unit because it is not necessary to reverse and low-speed transmission by the continuously variable transmission unit, three-speed gear set and the reverse gear through the combination of the differential gear unit and the sleeve unit. Three-speed and reverse shifting can be performed without a set.
  • the rotation direction of the auxiliary shaft is rotated in the opposite direction to the main shaft at the low end, and in the high stage to which the continuously variable transmission unit is applied, the first shift to the continuously variable transmission unit because Low friction can be applied to reduce friction loss.
  • the present invention according to the second embodiment is the same as the rotation direction of the auxiliary shaft by the continuously variable transmission unit by switching the rotation direction of the auxiliary shaft through the rotary sink gear set before the continuously variable transmission unit operating at high speed. This allows more smooth shifting when shifting from high gear to the continuously variable transmission unit.
  • the present invention according to the second embodiment can arbitrarily adjust the reduction ratio according to the reverse shift as the reverse gear set for reverse is installed.
  • the auxiliary reverse gear is configured to have a smaller diameter than the ring gear of the differential gear unit, the auxiliary side gear can rotate the output side gear while rotating at a higher rotation speed than the ring gear.
  • a clutch effect may be expected when the gear is shifted while controlling the operation of the fourth sleeve by cutting off or transmitting power between the main shaft and the output shaft. Can be.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a hybrid transmission combining a differential gear and a continuously variable transmission according to the present invention.
  • Figure 2 is an operating state diagram showing the first gear shift and the second gear shift of the first embodiment according to the present invention.
  • Figure 3 is an operating state diagram showing the three-speed and four-speed shift of the first embodiment according to the present invention.
  • Figure 4 is an operating state diagram showing the reverse shift of the first embodiment according to the present invention.
  • Figure 5 is a block diagram showing a second embodiment of a combined transmission combining a differential gear and a continuously variable transmission according to the present invention.
  • Figure 6 is an operating state diagram showing the first gear shift and the second gear shift of the second embodiment according to the present invention.
  • FIG. 7 is an operating state diagram showing a three-speed shift and a four-speed shift of the second embodiment according to the present invention.
  • Embodiments according to the concept of the present invention may be variously modified and may have various forms, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the present specification or application. However, this is not intended to limit the embodiments in accordance with the concept of the present invention to a particular disclosed form, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
  • the hybrid transmission 1 combining the differential gear and the continuously variable transmission includes a transmission housing H, a main shaft 10, an auxiliary shaft 20, and an output shaft 30), the transmission gear unit 100, the continuously variable transmission unit 200, the differential gear unit 300, the sleeve unit 400 and may be configured to include a fixed shaft unit (500).
  • the composite transmission of the present invention can be applied to a conventional vehicle, and can also be applied to any device that requires a transmission while operating with the power of the engine, such as an excavator or a submersible pump.
  • Transmission housing (H) is a component of the present invention is built, it is installed adjacent to the engine (e) and the power running member not shown.
  • the power performing member is a wheel that moves the vehicle body through the rotational force when the application target is a vehicle, and a shaft that performs drilling or pumping when the application target is an excavator or an underwater pump.
  • the main shaft 10 is rotated by the power of the engine e, and is connected to the engine e through a power transmission member c such as a clutch or a torque converter, as shown in FIG. 1, and a transmission housing ( It is rotatably installed in H), and rotates by the power of the engine e.
  • a power transmission member c such as a clutch or a torque converter, as shown in FIG. 1
  • a transmission housing It is rotatably installed in H), and rotates by the power of the engine e.
  • the auxiliary shaft 20 is rotatably installed in the transmission housing H while being separated from the main shaft 10 as shown in FIG. 1, and the transmission gear unit 100 or the continuously variable transmission unit 200 to be described later.
  • the differential gear unit 300 is connected to the main shaft 10 and the output shaft 30.
  • the output shaft 30 is a member that is connected to a wheel (not shown) to rotate the aforementioned power performing member while transmitting power of the engine e.
  • the output shaft 30 is connected to the main shaft 10 and the auxiliary shaft 20 through the transmission gear unit 100, the continuously variable transmission unit 200, or the differential gear unit 300, which will be described later, depending on the driving speed. Directly connected to the main shaft 10 or connected to the main shaft 10 via the auxiliary shaft 20 to operate the power performing member while rotating forward or reverse.
  • the transmission gear unit 100 is a component that transmits the power of the main shaft 10 to the auxiliary shaft 20 by connecting the main shaft 10 and the auxiliary shaft 20 in a geared manner.
  • the transmission gear unit 100 is a mechanical transmission member constituted by a conventional manual transmission.
  • the transmission gear unit 100 may be configured to include a first gear 110 and a second gear 120 as shown in FIG.
  • the first gear 110 is fixed to the main shaft 10 in the same manner, and is constantly rotated together with the main shaft 10.
  • the second gear 120 is engaged with the first gear 110 in a state of being coupled to the auxiliary shaft 20 through a bearing so that the second gear 120 is idling or by the second sleeve 420 which will be described later. While locked, it rotates with the auxiliary shaft 20.
  • the second gear 120 has a diameter larger than the ring gear 340 to be described later, as shown in Figure 1, the second gear 120 than the rotation speed of the auxiliary shaft 20 by the ring gear 340 ), The rotation speed of the auxiliary shaft 20 is reduced.
  • the continuously variable transmission unit 200 is a component that performs a high speed shift of the output shaft 30 while continuously connecting the main shaft 10 and the auxiliary shaft 20 to the continuously variable type.
  • the continuously variable transmission unit 200 includes a main sheave 210, an auxiliary sheave 220, and a belt 230, as in a conventional continuously variable transmission (CVT).
  • CVT continuously variable transmission
  • the main sheave 210 is fixed to the same as the main shaft 10, the outer diameter is variable while rotating.
  • the auxiliary sheave 220 is the outer diameter is variable in the state coupled to the auxiliary shaft 20 to be idle rotationally, connected to the main sheave 210 through the belt 230 to idle or third sleeve 430 to be described later It is locked to the auxiliary shaft 20 by rotating the auxiliary shaft 20.
  • the auxiliary sheave 220 rotates the auxiliary shaft 20 at high speed while the rotation speed increases as the outer diameter of the main sheave 210 expands.
  • the differential gear unit 300 is a component that performs the shift while varying the transmission direction or the gear ratio of the rotational force while connecting the output shaft 30 and the main shaft 10 and the auxiliary shaft 20.
  • Differential gear is a device that properly distributes and rotates the number of revolutions of both wheels of a vehicle as is known, and a pair of pinion gears engaged with a pair of side gears connected to the left and right wheels is connected to the side gears by ring gears. It is a device that rotates the side gear while turning the circumference, and increases the rotational speed of the other side gear while the pinion gear rotates as resistance of one wheel is applied.
  • the differential gear unit 300 includes an output side gear 310, an auxiliary side gear 320, a pair of pinion gears 330, a ring gear 340, and a differential gear case 350. ) And the main shaft gear 360.
  • the output side gear 310, the auxiliary side gear 320 and the pair of pinion gears 330 are bevel gears in the same shape as each other shown in FIG.
  • the output side gear 310 is fixed to the output shaft 30 in the same body and rotates together with the output shaft 30.
  • the auxiliary side gear 320 is fixed to the auxiliary shaft 20 by the same body and rotates together with the auxiliary shaft 20.
  • the pair of pinion gears 330 are meshed vertically to the output side gear 310 and the auxiliary side gear 320 as shown in FIG. 1 and output side gear 310 by ring gear 340 which will be described later. And rotating the output side gear 310 while revolving around the auxiliary side gear 320, and rotating the auxiliary side gear 110 by the auxiliary shaft 20 while rotating the output side gear 310. To vary.
  • the ring gear 340 is engaged with the main shaft gear 360 to be described below in a state of being coupled to the auxiliary shaft 20 through a bearing so as to be idling, and to rotate the main shaft gear 360. It is locked to the auxiliary shaft 20 by the second sleeve 420 to be idle or described later and rotates together with the auxiliary shaft 20.
  • the ring gear 340 is connected to the pinion gears 330 through a differential gear case 350 to be described later to revolve the pinion gears 330 through rotation.
  • the ring gear 340 is configured as a diameter smaller than the second gear 120 as described above, the auxiliary by the ring gear 340 than the rotational speed of the auxiliary shaft 20 by the second gear 120 The rotation speed of the shaft 20 is made large.
  • the differential gear case 350 is fixed to the ring gear 340 in a pair and rotates together with the ring gear 340, and the pinion gears 330 are idling at each end. To be combined.
  • the pinion gears 330 rotate around the output side gear 310 and the auxiliary side gear 320 while rotating together with the ring gear 340 by the differential gear case 350, and the auxiliary shaft 20
  • the rotational speed of the output side gear 310 is varied while rotating by the auxiliary side gear 110.
  • the main shaft gear 360 is engaged with the ring gear 340 in a state in which the main shaft gear 360 is rotatably coupled to the main shaft 10 through a bearing.
  • the main shaft gear 360 is locked to the main shaft 10 by the first sleeve 410 to be described later, and rotates together with the main shaft 10 to transmit the rotational force of the main shaft 10 to the ring gear 340. do.
  • the sleeve unit 400 is a medium connected when the rotational force of the main shaft 10 is transmitted to the auxiliary shaft 20, that is, the aforementioned main shaft gear 360, the ring gear 340, the second gear 120, and the auxiliary sheave. A component for selectively transmitting rotational force to the 220 and the first fixed shaft 510 to be described later.
  • the sleeve unit 400 may include a first sleeve 410, a second sleeve 420, and a third sleeve 430.
  • the first sleeve 410 is installed on the main shaft 10 to lock the main shaft gear 360 to the main shaft 10 while moving in the axial direction under the control of the driver.
  • the first sleeve 410 is rotated together by locking the main shaft gear 360 to the main shaft 10 in the first, second and third stages of low speed shift and four or more high speed shifts, and the main shaft in the reverse shift.
  • the gear 360 is separated from the main shaft 10 and idled.
  • the second sleeve 420 is installed between the ring gear 340 and the second gear 120 while being installed on the auxiliary shaft 20 and is controlled by the driver.
  • the second gear 120 is locked to the auxiliary shaft 20.
  • the second sleeve 420 locks the ring gear 340 to the auxiliary shaft 20 at the first speed shift, locks the second gear 120 to the auxiliary shaft 20 at the second speed and the reverse speed, and Non-operation at high speeds of four or more gears.
  • the third sleeve 430 is installed on the auxiliary shaft 20 and locked in the auxiliary sheave 220 of the continuously variable transmission unit 200 while moving along the axial direction under the control of the driver.
  • the rotational force of the main shaft 10 transmitted to the 220 is transmitted to the auxiliary shaft 20, and the rotation of the auxiliary shaft 20 is stopped while locking the auxiliary shaft 20 to the first fixed shaft 510 to be described later. Let's do it.
  • the fixed shaft unit 500 restrains the rotation of the auxiliary shaft 20 to rotate the differential gear unit 300 only through the rotational force of the main shaft 10 or output the restraint of the rotation of the main shaft gear 360 described above. It is a component that reversely rotates the power performance member by changing the rotational direction of the shaft 30.
  • the fixed shaft unit 500 may be configured to include a first fixed shaft 510 and a second fixed shaft 520 as shown in FIG.
  • the first fixed shaft 510 is a component that stops the rotation of the auxiliary shaft 20 together with the third sleeve 430.
  • the first fixed shaft 510 is fixed to the transmission housing H while being adjacent to the third sleeve 430, and the auxiliary shaft 20 is moved through the movement of the third sleeve 430. ) Is stopped to stop the rotation of the auxiliary shaft 20.
  • the third sleeve 430 locks the auxiliary sheave 220 to the auxiliary shaft 20 at a high speed shift of four or more stages, and locks the auxiliary shaft 20 to the first fixed shaft 510 at three speeds. The rotation of the auxiliary shaft 20 and the auxiliary side gear 320 is stopped.
  • the second fixed shaft 520 is a component that stops the rotation of the main shaft gear 360 and is installed in the transmission housing H to lock the rotation of the main shaft gear 360 while operating under the control of the driver.
  • the second fixed shaft 520 stops the rotation by locking the main shaft gear 360 in the reverse shift.
  • the first sleeve 410 locks the main shaft gear 360 to the main shaft 10 as shown in FIG. 2I, and the second sleeve 420 is the ring gear 340. ) Is locked to the auxiliary shaft 20.
  • the ring gear 340, the auxiliary shaft 20, and the auxiliary side gear 320 rotate at the same rotational speed, and the pair of pinion gears 330 are in a non-rotating state with the ring gear 340 and the differential gear.
  • the output shaft 30 is rotated by rotating the output side gear 310 while revolving around the output side gear 310 and the auxiliary side gear 320 together with the case 350.
  • the first sleeve 410 locks the main shaft gear 360 to the main shaft 10
  • the second sleeve 420 is connected to the second gear ( 120 is locked to the auxiliary shaft 20.
  • the second gear 120 is rotated by the first gear 110 to rotate the auxiliary shaft 20 and the auxiliary side gear 320 at a reduced speed than the ring gear 340, a pair of pinions
  • the gear 330 revolves with the ring gear 340 and rotates in the direction of the arrow while increasing the rotation of the output side gear 310 by the reduced speed of the auxiliary side gear 320.
  • the first sleeve 410 locks the main shaft gear 360 to the main shaft 10 as shown in FIG. 3 (III), and the third sleeve 430 has the first fixed shaft.
  • the rotation of the auxiliary shaft 20 is stopped while being locked at 510.
  • auxiliary shaft 20 and the auxiliary side gear 320 are stopped from rotating, and the pair of pinion gears 330 rotate together with the ring gear 340 and rotate in the direction of the arrow while output side gear 310 is rotated. Increase the rotation of).
  • the first sleeve 410 locks the main shaft gear 360 to the main shaft 10 as shown in (IV) of FIG. 3, and the third sleeve 430 is the auxiliary sheave. Locked to (220) while transmitting the rotational force of the main shaft 10 to the auxiliary shaft (20).
  • the auxiliary shaft 20 and the auxiliary side gear 320 rotate the pinion gear 330 while rotating in the opposite direction to the ring gear 340
  • the pair of pinion gear 330 is a ring gear 340 While rotating together with the output side gear 310 to rotate while at the same time rotated in the direction of the arrow by the auxiliary side gear 320 to increase the rotation of the output side gear 310.
  • the first sleeve 410 is disconnected from the main shaft gear 360 and blocks the power of the main shaft 10 transmitted to the main shaft gear 360.
  • the second sleeve 420 locks the second gear 120 to the auxiliary shaft 20.
  • the second fixed shaft 520 locks the main shaft gear 360 to stop the rotation.
  • the auxiliary shaft 20 and the auxiliary side gear 320 are rotated by the first gear 110 and the second gear 120, the ring gear 340 is the main shaft gear 360 is the main shaft ( As it is separated from the 10) is fixed to the second fixed shaft 520 does not rotate.
  • the pair of pinion gears 330 rotates the output side gear 310 while rotating in the direction of the arrow by the auxiliary side gear 320 while the idle state is stopped together with the ring gear 340.
  • L R is becomes more and increases, more and less O R than 2D R
  • L R is the continuously-variable transmission unit Um more passes to 200 (-) when you get increased to a value of O R is more It will increase.
  • the rotation direction transmitted from the main shaft 10 of the hybrid transmission to the auxiliary shaft 20 according to the first embodiment rotates in opposite directions when the gear is a transmission medium, and the belt 230 is a transmission medium.
  • the differential gear unit 300 can transmit both of the bidirectional rotational force of the auxiliary shaft 20 to the output shaft 30 in one direction.
  • the hybrid transmission according to the first embodiment of the present invention can be shifted without a gear set for three-speed and reverse shifting, and shifts from three-speed to the continuously variable transmission unit 200 in three-speed.
  • the rotational speed is increased while the rotation L R of the auxiliary shaft 20 is 0, so that the high speed rotation of the continuously variable transmission unit 200 is performed. It can reduce the burden on the vehicle, and it can be applied from the minimum speed ratio to the maximum speed ratio.
  • the composite transmission of the present invention as described above can be applied to a transmission of a conventional vehicle, as well as can be widely applied to all devices that perform work through the rotational power of the engine, such as an excavator or submersible pump. .
  • the hybrid transmission 2 combining the differential gear and the continuously variable transmission according to the second embodiment of the present invention has a transmission housing (see FIG. 1), a main shaft 10, and an auxiliary shaft 20 as shown in FIG. 5. , Including output shaft 30, transmission gear unit 100, continuously variable transmission unit 200, differential gear unit 300, sleeve unit 400, reverse gear set 700 and rotating sink gear set 600. Can be configured.
  • the hybrid transmission 2 according to the second embodiment of the components of the transmission housing, the main shaft 10, the auxiliary shaft 20, the output shaft, the transmission gear unit 100, the continuously variable transmission unit 200, differential
  • the gear unit 300 is configured in the same manner as the first embodiment
  • the sleeve unit 400 ', the reverse gear set 700, and the rotary sink gear set 600 are configured differently from the first embodiment. . Therefore, detailed description of the same components as in the first embodiment is omitted.
  • the reverse gear set 700 is a component that operates only for the reverse shift, and may include a main reverse gear 710 and an auxiliary reverse gear 720 as shown in FIG. 5.
  • the main reversing gear 710 is fixed to the main shaft 10 in the same manner and is constantly rotated together with the main shaft 10, and the auxiliary reversing gear 720 is coupled to the auxiliary shaft 20 so as to be idling through a bearing. And locked to the auxiliary shaft 20 by the second sleeve 420 'which will be described later.
  • the auxiliary reverse gear 720 has a smaller diameter than the main reverse gear 710 to increase the rotational speed of the auxiliary shaft 20 and the auxiliary side gear 320.
  • the auxiliary reversing gear 720 has a diameter smaller than that of the ring gear 340 as shown in FIG. 5 so that the rotation speed of the auxiliary shaft 20 and the auxiliary side gear 320 is rotated by the ring gear 340.
  • the output side gear 310 is reversed by rotating the pinion gears 330 by rotating the pinion gears 330.
  • the rotary sink gear set 600 is a component for rotating the rotation direction of the main shaft 10 and the rotation direction of the auxiliary shaft 20 in the same manner.
  • the rotary sink gear set 600 may include a main sink gear 610, an auxiliary sink gear 620, and an idle gear 630 as shown in FIG. 5.
  • the main sink gear 610 is fixed to the main shaft 10 and rotated together with the main shaft 10, and the auxiliary sink gear 620 is coupled to the auxiliary shaft 20 so as to be idle through a bearing. It is locked to the auxiliary shaft 20 by the third sleeve 430 '.
  • the idle gear 630 is engaged between the main sink gear 610 and the auxiliary sink gear 620 to rotate the auxiliary sink gear 620 in the same direction as the main sink gear 610.
  • auxiliary sink gear 620 is rotated in the same direction as the main sink gear 610 by being connected to the main sink gear 610 through the idle gear 630.
  • the auxiliary shaft 20 rotates in the same direction as the main shaft 10 when the auxiliary shaft 20 is connected to the main shaft 10 through the continuously variable transmission unit 200, and also through the rotating sink gear set 600. When connected to 10) also rotates in the same direction as the main shaft (10).
  • the rotary sink gear set 600 is rotated by the continuously variable transmission unit 200 while the auxiliary shaft 20 is operated in the three-speed, which is the previous stage of the four-speed, in which the continuously variable transmission unit 200 operates. It is preferable to switch in the same direction.
  • the continuously variable transmission unit 200 may be shifted more smoothly since the auxiliary shaft 20 rotates in the same rotation direction before operation.
  • the sleeve unit 400 ′ according to the second embodiment is a medium connected when the rotational force of the main shaft 10 is transmitted to the auxiliary shaft 20, that is, the main shaft gear 360, the second gear 120, and the ring.
  • the gear 340, the auxiliary sheave 220 and the auxiliary reverse gear 720 to be described later is a component for selectively transmitting a rotational force.
  • the sleeve unit 400 ′ of the second embodiment includes a first sleeve 410 ′, a second sleeve 420 ′, a third sleeve 430 ′, and a fourth sleeve 440 as shown in FIG. 5. It can be configured to include.
  • the first sleeve 410 ′ is disposed between the ring gear 340 and the second gear 120 while being installed on the shaft of the auxiliary shaft 20, as shown in FIG. 5.
  • the gear 120 is locked to the auxiliary shaft 20.
  • the first sleeve 410 ′ locks the ring gear 340 to the auxiliary shaft 20 at the first gear shift, and locks the second gear 120 to the auxiliary shaft 20 at the second gearshift.
  • the second sleeve 420 ′ is installed on the shaft of the auxiliary shaft 20 and is disposed between the second gear 120 and the auxiliary reverse gear 720 to provide the auxiliary reverse gear 720. Lock the auxiliary shaft 20.
  • the second sleeve 420 ′ locks the auxiliary reverse gear 720 to the auxiliary shaft 20 at the reverse shift.
  • the third sleeve 430 ′ is installed between the auxiliary sink gear 620 and the auxiliary sheave 220 while being installed on the shaft of the auxiliary shaft 20.
  • the sheave 220 is locked to the auxiliary shaft 20.
  • the third sleeve 430 ′ locks the auxiliary sink gear 620 to the auxiliary shaft 20 at three speed shifts, and locks the auxiliary sheave 220 to the auxiliary shaft 20 at four or more speed shifts.
  • the fourth sleeve 440 is provided when the main shaft gear 360 is rotatably installed on the main shaft 10, and the main shaft gear 360 is fixed to the main shaft 10 in the same manner. If omitted, it is omitted.
  • the fourth sleeve 440 locks the main shaft gear 360 to the main shaft 10 at all shifts, and the clutch cuts off power between the main shaft gear 360 and the main shaft 10 before the shift of each stage.
  • the fourth sleeve 440 locks the main shaft gear 360 to the main shaft 10
  • the first sleeve 410 ′ is a ring gear ( Lock the 340 to the secondary shaft 20.
  • the ring gear 340, the auxiliary shaft 20, and the auxiliary side gear 320 rotate at the same rotational speed, and the pair of pinion gears 330 are output together with the ring gear 340 without rotation.
  • the output side gear 310 is rotated while revolving around the side gear 310 and the auxiliary side gear 320.
  • the fourth sleeve 440 locks the main shaft gear 360 to the main shaft 10 as shown in FIG. 6 (II), and the first sleeve 410 'is the second gear. Lock the 120 to the auxiliary shaft 20.
  • the second gear 120 is rotated by the first gear 110 to rotate the auxiliary shaft 20 and the auxiliary side gear 320 at a reduced speed than the ring gear 340, a pair of pinions
  • the gear 330 revolves with the ring gear 340 and rotates in the direction of the arrow while increasing the rotation of the output side gear 310 by the reduced speed of the auxiliary side gear 320.
  • the fourth sleeve 440 locks the main shaft gear 360 to the main shaft 10 as shown in (III) of FIG. 7, and the third sleeve 430 ′ is the auxiliary sink gear. Lock 620 to the secondary shaft 20.
  • the auxiliary sink gear 620 is rotated in the same direction as the main shaft 10 by the main sink gear 610 and the idle gear 630 while the auxiliary shaft 20 and the auxiliary side gear 320 are rotated in the same direction.
  • the rotation of the side gear 310 is increased.
  • the fourth sleeve 440 locks the main shaft gear 360 to the main shaft 10, and the third sleeve 430 'is auxiliary as shown in (IV) of FIG. Locked on the sheave 220 transmits the rotational force of the main shaft 10 to the auxiliary shaft (20).
  • the auxiliary shaft 20 and the auxiliary side gear 320 rotates the pinion gear 330 while rotating by the power of the continuously variable transmission unit 200, the pair of pinion gear 330 is a ring gear 340 ) Rotates the output side gear 310 while rotating in the direction of the arrow by the auxiliary side gear 320 while rotating the output side gear 310.
  • the fourth sleeve 440 locks the main shaft gear 360 to the main shaft 10
  • the second sleeve 420 ′ is the auxiliary reverse gear ( 720 is locked to the auxiliary shaft 20.
  • the auxiliary shaft 20 and the auxiliary side gear 320 rotates at a higher speed than the rotation speed of the main shaft 10 while rotating by the main reverse gear 710 and the auxiliary reverse gear 720, and a pair of The pinion gear 330 rotates in the direction of the arrow as the auxiliary side gear 320 rotates at a higher speed than the ring gear 340 while revolving together with the ring gear 340 to reversely rotate the output side gear 310.
  • the composite transmission according to the second embodiment of the present invention is a continuously variable gear unit because the rotation direction of the auxiliary shaft 20 is rotated in the same manner as the main shaft 10 at the three-speed transmission by the rotary sink gear set 600.
  • the reverse gear set 700 is provided separately, the reverse shift can be made more smoothly.
  • the present invention combines only the advantages of each unit by shifting through a transmission gear unit, a continuously variable transmission unit, and a differential gear unit, thereby providing optimum shifting efficiency, as well as an automobile transmission field, as well as an excavator requiring a variable rotation speed or torque. Applicable to the field or submersible pump field.

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Abstract

본 발명은 차량용 변속기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저속에서는 차동기어 및 변속기어를 통해 동력을 전달하고 고속에서는 무단변속기 및 차동기어를 통해 동력을 전달하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 많은 토크와 적은 회전수를 요구하는 저단에서는 차동기어유닛을 통해 변속을 수행하고, 상대적으로 적은 토크와 많은 회전수를 요구하는 고단에서는 무단변속기를 통해 변속을 수행함으로써 각 유닛의 장점만을 취합하여 최적의 변속효율을 제공할 수 있다.

Description

차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기
본 발명은 변속기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저속에서는 기어식으로 동력을 전달하고 고속에서는 무단변속기를 통해 동력을 전달하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기에 관한 것이다.
변속기(Transmission)는 알려진 바와 같이 엔진의 동력을 속도에 따라 필요한 회전력으로 바꾸어 전달하는 변속장치이다.
차량이나 굴착기, 기계식 펌프와 같은 장치들은 엔진에서 발생한 동력을 이용하여 작동하는 것으로 저속에서는 더 강한 토크와 낮은 회전을 필요로 하며, 속도가 빨라짐에 따라 토크보다는 고속의 회전이 필요하게 되는데, 이와 같은 역할을 수행하는 것이 변속기이다.
예컨대, 일반적인 자동차 변속기는 1단에서 5단까지의 변속단계로 이루어져 있다. 1단과 2단 기어에서는 힘을 세게 발휘하도록 감속비가 크게 설정되어 있고, 3단과 4단 기어에서는 중속과 고속에서 속도를 유지하거나 가속할 수 있도록 엔진 회전수와 비슷한 기어비로 되어 있다. 5단은 오버드라이브(Over Drive)라고 하여 고속에서의 주행을 위한 엔진 회전수보다 낮은 기어비로 이루어져 있다.
이러한 변속기는 사람의 클러치(Clutch) 조작 여부에 따라서 직접 조작하는 수동(Manual)방식과 유압으로 미션이 속도에 따라 맞는 변속을 직접 해주는 자동(Auto)방식이 있으며, 기어 대신에 벨트를 사용하여 연속적인 변속비를 얻을 수 있는 무단변속기(CVT : Continuously Variable Transmission)가 있다.
과거에는 수동방식이 주로 사용되었으나 조작방식의 번거로움으로 인하여 근래에는 자동변속기나 무단변속기가 주로 사용되고 있다.
이 중, 자동변속기는 구조가 복잡하고 가격이 비싸며, 특히 수동방식에 비해 연료소비율이 높은 단점이 있으며, 무단변속기는 기어비가 연속적으로 변하기 때문에 가장 높은 힘을 내는 특정 rpm을 계속적으로 사용할 수 있으므로 연비가 개선되는 장점이 있으나, 큰 힘을 전달하기에는 한계가 있어서 특히 출발 시나 저속에서 동력을 제대로 전달하지 못하고 내구성이 약한 단점이 있어서 경차에 주로 사용되는 한계가 있다.
따라서, 단일방식의 변속기에서 벗어나 각 변속기의 장점을 얻을 수 있는 새로운 복합변속기의 개발이 요구되고 있다.
한편, 상기와 같은 변속기는 굴착기나 수중펌프에도 적용되어 샤프트를 회전시키면서 시추 또는 지하수의 양수를 수행하는데, 이때에도 양수율의 유량변화나 시추성능을 변화시키기 위해서는 샤프트의 회전수나 토크를 원활하게 가변시켜야 하므로 새로운 복합변속기가 필요하다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0063339호
본 발명은 상기와 같은 선행기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 변속기어와 차동기어(Differential Gear) 및 무단변속기(CVT)를 결합하여 변속기를 구성하면서 저속에서는 차동기어를 통해 변속을 수행하여 원활한 토크를 제공하고, 고속에서는 무단변속기를 통해 변속을 수행하여 원활한 회전수를 제공할 수 있는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기를 제공하는 것이 그 목적이다.
또한, 본 발명은 고속에서 작동하는 무단변속기가 작동하기 이전에 보조샤프트의 회전방향을 무단변속기에 의한 보조샤프트의 회전방향과 동일하게 전환시킴으로써 무단변속기로의 원활한 변속을 도모하고, 변속비를 적절히 조절할 수 있게 하여 대형차량에 적합한 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기를 제공하는 것이 다른 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 의한 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기는, 엔진에서 발생하는 동력을 전달하면서 속도에 따라 필요한 회전력으로 변속시켜 전달하는 변속기에 있어서, 변속기 하우징; 상기 변속기 하우징에 내장된 상태로 상기 엔진에 연결되어 동력에 의해 회전하는 메인샤프트; 상기 변속기 하우징에 내장된 상태로 상기 메인샤프트와 분리된 상태를 이루는 보조샤프트; 상기 메인샤프트에 직접 연결되거나 상기 보조샤프트를 매개로 상기 메인샤프트에 연결되어 상기 변속기 하우징에서 인출되면서 회전력을 출력하는 출력샤프트; 상기 메인샤프트와 상기 보조샤프트를 기어식으로 연결하면서 설정된 기어비로 연결하여 상기 출력샤프트의 회전속도를 가변시키는 변속기어유닛; 상기 메인샤프트와 상기 보조샤프트를 무단변속식으로 연결하면서 상기 출력샤프트의 회전속도를 가변시키는 무단변속유닛; 상기 메인샤프트 및 상기 보조샤프트를 상기 출력샤프트와 차동기어식으로 연결하고, 상기 메인샤프트에 의해 회전하면서 상기 보조샤프트의 회전속도에 따라 상기 출력샤프트의 회전속도를 가변시키는 차동기어유닛; 상기 메인샤프트의 회전력을 상기 변속기어유닛을 통해 상기 차동기어유닛에 전달하거나 상기 무단변속유닛을 통해 상기 차동기어유닛에 전달하는 슬리브유닛; 및 상기 슬리브유닛을 통해 상기 보조샤프트의 회전을 구속하여 상기 메인샤프트의 회전력을 통해서만 상기 차동기어유닛을 회전시키거나, 상기 차동기어유닛 일부분의 회전을 구속하여 상기 출력샤프트의 회전방향을 전환시키는 고정축유닛;을 포함하여 구성될 수 있다.
예컨대, 상기 차동기어유닛은, 상기 출력샤프트에 동일체로 고정되어 상기 출력샤프트와 함께 회전하고, 원추형의 베벨기어로 이루어진 출력사이드기어; 상기 보조샤프트에 동일체로 고정되어 상기 변속기어유닛이나 상기 무단변속유닛을 통해 상기 보조샤프트와 함께 회전하고, 상기 출력사이드기어와 대칭상태를 이루면서 대면하는 보조사이드기어; 상기 출력사이드기어 및 상기 보조사이드기어에 치합된 상태로 상기 출력사이드기어와 상기 보조사이드기어의 둘레를 공전하면서 상기 출력사이드기어를 회전시키고, 상기 보조샤프트의 회전에 의한 상기 보조사이드기어의 회전에 의해 자전하면서 상기 출력사이드기어의 회전수를 가변시키는 한 쌍의 피니언기어; 상기 보조샤프트와 동축을 이루면서 공회전가능하게 결합되어 상기 메인샤프트에 의해 회전하거나 상기 슬리브유닛에 의해 상기 보조샤프트에 록킹되면서 상기 보조샤프트와 함께 회전하고, 상기 피니언기어들과 연결되어 상기 출력사이드기어와 상기 보조사이드기어의 둘레를 따라 상기 피니언기어들을 공전시키는 링기어; 상기 피니언기어들이 각각 공회전가능하게 결합된 상태로 상기 링기어에 동일체로 고정되어 상기 링기어와 함께 회전하는 차동기어케이스; 및 상기 메인샤프트에 공회전가능하게 결합된 상태로 상기 링기어에 치합되고, 상기 슬리브유닛에 의해 상기 메인샤프트에 록킹되면서 상기 메인샤프트의 회전력을 상기 링기어에 전달하는 메인샤프트기어;를 포함하여 구성될 수 있다.
예컨대, 상기 변속기어유닛은, 상기 메인샤프트에 동일체로 고정되어 상기 메인샤프트와 함께 상시 회전하는 제1 기어; 및 상기 보조샤프트에 공회전가능하게 결합된 상태로 상기 제1 기어에 치합되어 상기 제1 기어에 의해 공회전하거나 상기 슬리브유닛에 의해 상기 보조샤프트에 록킹되어 상기 보조샤프트와 함께 회전하고, 상기 제1 기어의 회전수를 감속시키는 기어비로 구성되어 상기 보조샤프트의 회전수를 감속시키면서 상기 출력사이드기어의 회전수를 증속시키는 제2 기어;를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 제2 기어는 상기 링기어보다 큰 직경으로 형성되는 것이 바람직하다.
예컨대, 상기 슬리브유닛은, 상기 메인샤프트에 설치되면서 상기 메인샤프트기어에 인접상태로 배치되어 상기 메인샤프트기어를 상기 메인샤프트에 록킹시키는 제1 슬리브; 상기 보조샤프트에 설치되면서 상기 링기어와 상기 변속기어유닛의 사이에 배치되어 상기 링기어를 상기 보조샤프트에 록킹시키거나 상기 변속기어유닛을 상기 보조샤프트에 록킹시키는 제2 슬리브; 및 상기 보조샤프트에 설치되면서 상기 무단변속유닛에 인접상태로 배치되어 상기 무단변속유닛을 통한 회전력을 상기 보조샤프트에 전달하는 제3 슬리브;를 포함하여 구성될 수 있다.
예컨대, 상기 고정축유닛은, 상기 보조샤프트에 의해 관통된 상태로 상기 변속기하우징에 고정되어 상기 보조샤프트의 회전을 허용하고, 상기 슬리브유닛의 작동에 의해 상기 보조샤프트와 록킹되면서 상기 보조샤프트의 회전을 정지시키는 제1 고정축; 및 상기 메인샤프트기어에 인접상태를 이루면서 상기 변속기하우징에 고정되고, 상기 메인샤프트기어에 밀착상태로 록킹되어 상기 메인샤프트기어의 회전을 정지시키면서 상기 링기어의 회전을 정지시키는 제2 고정축;을 포함하여 구성될 수 있다.
예컨대, 상기 무단변속유닛은, 상기 메인샤프트에 동일체로 고정되어 상기 메인샤프트와 함께 회전하며, 외경이 가변하는 메인쉬브; 및 상기 보조샤프트에 공회전가능하게 결합된 상태로 벨트에 의해 상기 메인쉬브에 연결되고, 상기 메인쉬브의 회전에 의해 공회전하거나 상기 슬리브유닛에 의해 상기 보조샤프트에 록킹되어 상기 보조샤프트를 회전시키는 보조쉬브;를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 의한 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기는, 엔진에서 발생하는 동력을 차륜에 전달하면서 속도에 따라 필요한 회전력으로 변속시켜 전달하는 변속기에 있어서, 변속기 하우징; 상기 변속기 하우징에 내장된 상태로 상기 엔진에 연결되어 동력에 의해 회전하는 메인샤프트; 상기 변속기 하우징에 내장된 상태로 상기 메인샤프트와 분리된 상태를 이루는 보조샤프트; 상기 메인샤프트에 직접 연결되거나 상기 보조샤프트를 매개로 상기 메인샤프트에 연결되어 상기 변속기 하우징에서 인출되면서 회전력을 출력하는 출력샤프트; 상기 메인샤프트와 상기 보조샤프트를 기어식으로 연결하면서 설정된 기어비로 연결하여 상기 출력샤프트의 회전속도를 가변시키는 변속기어유닛; 상기 메인샤프트와 상기 보조샤프트를 무단변속식으로 연결하면서 상기 출력샤프트의 회전속도를 가변시키는 무단변속유닛; 상기 메인샤프트 및 상기 보조샤프트를 상기 출력샤프트와 차동기어식으로 연결하고, 상기 메인샤프트에 의해 회전하면서 상기 보조샤프트의 회전속도에 따라 상기 출력샤프트의 회전속도를 가변시키는 차동기어유닛; 상기 메인샤프트의 회전력을 상기 변속기어유닛을 통해 상기 차동기어유닛에 전달하거나 상기 무단변속유닛을 통해 상기 차동기어유닛에 전달하는 슬리브유닛; 상기 메인샤프트의 회전 및 상기 슬리브유닛의 동력전달을 통해 상기 출력샤프트를 역회전시키는 후진기어 세트; 및 상기 슬리브유닛에 의해 작동하면서 상기 메인샤프트의 회전방향과 상기 보조샤프트의 회전방향을 동일하게 회전시키는 회전싱크기어 세트;를 포함하여 구성될 수 있다.
예컨대, 상기 회전싱크기어 세트는, 상기 메인샤프트와 상기 보조샤프트가 상기 무단변속유닛에 의해 연결되기 이전에 상기 슬리브유닛을 통해 작동하면서 상기 보조샤프트의 회전방향을 상기 무단변속유닛에 의한 회전방향과 동일하게 회전시킬 수 있다.
예컨대, 상기 차동기어유닛은, 상기 출력샤프트에 동일체로 고정되어 상기 출력샤프트와 함께 회전하고, 원추형의 베벨기어로 이루어진 출력사이드기어; 상기 보조샤프트에 동일체로 고정되어 상기 변속기어유닛이나 상기 무단변속유닛, 상기 후진기어 세트 또는 상기 회전싱크기어 세트를 통해 상기 보조샤프트와 함께 회전하고, 상기 출력사이드기어와 대칭상태를 이루면서 대면하는 보조사이드기어; 상기 출력사이드기어 및 상기 보조사이드기어에 치합된 상태로 상기 출력사이드기어와 상기 보조사이드기어의 둘레를 공전하면서 상기 출력사이드기어를 회전시키고, 상기 보조샤프트의 회전에 의한 상기 보조사이드기어의 회전에 의해 자전하면서 상기 출력사이드기어의 회전수를 가변시키는 한 쌍의 피니언기어; 상기 보조샤프트와 동축을 이루면서 공회전가능하게 결합되어 상기 메인샤프트에 의해 회전하거나 상기 슬리브유닛에 의해 상기 보조샤프트에 록킹되면서 상기 보조샤프트와 함께 회전하고, 상기 피니언기어들과 연결되어 상기 출력사이드기어와 상기 보조사이드기어의 둘레를 따라 상기 피니언기어들을 공전시키는 링기어; 상기 피니언기어들이 각각 공회전가능하게 결합된 상태로 상기 링기어에 동일체로 고정되어 상기 링기어와 함께 회전하는 차동기어케이스; 및 상기 메인샤프트에 공회전가능하게 결합된 상태로 상기 링기어에 치합되고, 상기 슬리브유닛에 의해 상기 메인샤프트에 록킹되면서 상기 메인샤프트의 회전력을 상기 링기어에 전달하는 메인샤프트기어;를 포함하여 구성될 수 있다.
예컨대, 상기 회전싱크기어 세트는, 상기 메인샤프트에 동일체로 고정되어 상기 메인샤프트와 함께 상시적으로 회전하는 메인싱크기어; 상기 보조샤프트에 공회전가능하게 고정되어 상기 메인싱크기어에 의해 회전하고, 상기 슬리브유닛에 의해 상기 보조샤프트에 록킹되면서 상기 보조샤프트와 함께 회전하는 보조싱크기어; 및 상기 메인싱크기어와 상기 보조싱크기어의 사이에 치합된 상태로 상기 메인싱크기어에 의해 회전하면서 상기 보조싱크기어를 상기 메인싱크기어와 동일한 방향으로 회전시키는 아이들기어;를 포함하여 구성될 수 있다.
예컨대, 상기 후진기어 세트는, 상기 메인샤프트에 동일체로 고정되어 상기 메인샤프트와 함께 상시적으로 회전하는 메인후진기어; 및 상기 보조샤프트에 공회전가능하게 결합된 상태로 상기 메인후진기어에 치합되어 상기 메인후진기어에 의해 공회전하거나 상기 슬리브유닛에 의해 상기 보조샤프트에 록킹되어 상기 보조샤프트와 함께 회전하면서 상기 보조사이드기어 및 상기 피니언기어를 통해 상기 출력사이드기어를 역회전시키는 보조후진기어;를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 보조후진기어는, 상기 메인후진기어보다 작은 직경으로 구성되어 상기 보조샤프트 및 상기 보조사이드기어의 회전수를 증속시키고, 상기 차동기어유닛을 구성하는 상기 링기어의 직경보다 작은 직경으로 구성되어 상기 링기어의 회전수보다 상기 보조샤프트 및 상기 보조사이드기어의 회전수를 많게 할 수 있다.
예컨대, 상기 변속기어유닛은, 상기 메인샤프트에 동일체로 고정되어 상기 메인샤프트와 함께 상시 회전하는 제1 기어; 상기 보조샤프트에 공회전가능하게 결합된 상태로 상기 제1 기어에 치합되어 상기 제1 기어에 의해 공회전하거나 상기 슬리브유닛에 의해 상기 보조샤프트에 록킹되어 상기 보조샤프트와 함께 회전하고, 상기 제1 기어의 회전수를 감속시키는 기어비로 구성되어 상기 보조샤프트의 회전수를 감속시키면서 상기 출력사이드기어의 회전수를 증속시키는 제2 기어;를 포함하여 구성될 수 있다.
예컨대, 상기 슬리브유닛은, 상기 보조샤프트에 설치되면서 상기 차동기어유닛의 상기 링기어와 상기 변속기어유닛의 사이에 배치되어 상기 링기어를 상기 보조샤프트에 록킹시키거나 상기 변속기어유닛을 상기 보조샤프트에 록킹시키는 제1 슬리브; 상기 보조샤프트에 설치되면서 상기 후진기어 세트에 인접상태로 배치되어 상기 후진기어 세트를 상기 보조샤프트에 록킹시키는 제2 슬리브; 및 상기 보조샤프트에 설치되면서 상기 무단변속유닛과 상기 회전싱크기어 세트의 사이에 배치되어 상기 보조샤프트를 상기 무단변속유닛에 록킹시키거나 상기 회전싱크기어 세트를 상기 보조샤프트에 록킹시키는 제3 슬리브;를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 슬리브유닛은, 상기 메인샤프트에 설치되면서 상기 차동기어유닛의 상기 메인샤프트기어에 인접상태로 설치되고, 상기 메인샤프트기어를 상기 메인샤프트에 록킹시키면서 상기 메인샤프트의 동력을 상기 링기어에 전달하거나 상기 메인샤프트기어의 공회전을 허용하면서 상기 메인샤프트의 동력을 차단하는 제4 슬리브;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
예컨대, 상기 무단변속유닛은, 상기 메인샤프트에 동일체로 고정되어 상기 메인샤프트와 함께 회전하며, 외경이 가변하는 메인쉬브; 및 상기 보조샤프트에 공회전가능하게 결합된 상태로 벨트에 의해 상기 메인쉬브에 연결되고, 상기 메인쉬브의 회전에 의해 공회전하거나 상기 슬리브유닛에 의해 상기 보조샤프트에 록킹되어 상기 보조샤프트를 회전시키는 보조쉬브;를 포함하여 구성될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기는, 많은 토크와 적은 회전수를 요구하는 저단에서는 변속기어유닛 및 차동기어유닛을 통해 변속을 수행하고, 상대적으로 적은 토크와 많은 회전수를 요구하는 고단에서는 무단변속유닛 및 차동기어유닛을 통해 변속을 수행함으로써 각 유닛의 장점만을 취합하여 최적의 변속효율을 제공할 수 있다.
특히, 제1 실시예에 따른 본 발명은 무단변속유닛에 의한 후진변속 및 저단변속이 필요 없으므로 무단변속유닛을 경량화할 수 있고, 차동기어유닛 및 슬리브유닛의 조합을 통해 3단 기어세트 및 후진기어세트가 없이도 3단 변속과 후진 변속을 수행할 수 있다.
또한, 제1 실시예에 따른 본 발명은 보조샤프트의 회전방향이 저단에서는 메인샤프트와 반대방향으로 회전하고, 무단변속유닛이 적용되는 고단에서는 메인샤프트와 같은 방향으로 회전하므로 무단변속유닛으로 처음 변속할 때 저회전으로 적용되어 마찰손실을 감소시킬 수 있다.
그리고, 제2 실시예에 따른 본 발명은 고속에서 작동하는 무단변속유닛이 작동하기 이전에 회전싱크기어 세트를 통해 보조샤프트의 회전방향을 전환시켜 무단변속유닛에 의한 보조샤프트의 회전방향과 동일하게 전환시키므로 고단에서 무단변속유닛으로의 변속 시 좀 더 원활한 변속이 가능하다.
또한, 제2 실시예에 따른 본 발명은 후진을 위한 후진기어세트가 설치됨에 따라 후진변속에 따른 감속비를 임의로 조정할 수 있다.
또, 제2 실시예에 따른 본 발명은 보조후진기어가 차동기어유닛의 링기어보다 작은 직경으로 구성됨에 따라 보조사이드기어가 링기어보다 많은 회전수로 회전하면서 출력사이드기어를 역회전시킬 수 있다.
그리고 제2 실시예에 따른 본 발명은 제4 슬리브가 메인샤프트에 설치될 경우에는 메인샤프트와 출력샤프트간의 동력을 차단하거나 전달함에 따라 제4 슬리브의 작동을 제어하면서 기어를 변속하면 클러치효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기의 제1 실시예를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예의 1단 변속 및 2단 변속을 나타내는 작동상태도.
도 3은 본 발명에 따른 제1 실시예의 3단 변속 및 4단 변속을 나타내는 작동상태도.
도 4는 본 발명에 따른 제1 실시예의 후진 변속을 나타내는 작동상태도.
도 5는 본 발명에 따른 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기의 제2 실시예를 나타내는 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 제2 실시예의 1단 변속 및 2단 변속을 나타내는 작동상태도.
도 7은 본 발명에 따른 제2 실시예의 3단 변속 및 4단 변속을 나타내는 작동상태도.
도 8은 본 발명에 따른 제2 실시예의 후진 변속을 나타내는 작동상태도.
이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 제1 실시예에 의한 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 변속기하우징(H), 메인샤프트(10), 보조샤프트(20), 출력샤프트(30), 변속기어유닛(100), 무단변속유닛(200), 차동기어유닛(300), 슬리브유닛(400) 및 고정축유닛(500)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 본 발명의 복합변속기는 통상적인 차량에 적용될 수 있으며, 또한 굴착기나 수중펌프 등과 같이 엔진의 동력으로 작동하면서 변속기가 필요한 모든 장치에도 적용될 수 있다.
변속기하우징(H)은 본 발명의 구성품들이 내장되는 것으로, 엔진(e)과 미도시된 동력수행부재에 인접상태로 설치된다.
여기서, 동력수행부재는 적용대상이 차량일 경우에는 회전력을 통해 차체를 이동시키는 차륜이고, 적용대상이 굴착기나 수중펌프일 경우에는 시추나 펌핑을 수행하는 샤프트이다.
메인샤프트(10)는 엔진(e)의 동력에 의해 회전하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 클러치나 토크컨버터와 같은 동력전달부재(c)를 통해 엔진(e)에 연결되며, 변속기하우징(H)에 회전가능하게 설치되어 엔진(e)의 동력에 의해 회전한다.
보조샤프트(20)는 도 1에 도시된 바와 같이 메인샤프트(10)와 분리된 상태를 이루면서 변속기하우징(H)에 회전가능하게 설치되며, 후술되는 변속기어유닛(100)이나 무단변속유닛(200) 또는 차동기어유닛(300)을 통해 메인샤프트(10) 및 출력샤프트(30)와 연결된다.
출력샤프트(30)는 미도시된 차륜에 연결되어 엔진(e)의 동력을 전달하면서 전술한 동력수행부재를 회전시키는 부재이다.
이러한 출력샤프트(30)는 후술되는 변속기어유닛(100)이나 무단변속유닛(200) 또는 차동기어유닛(300)을 통해 메인샤프트(10) 및 보조샤프트(20)에 연결되며, 운전속도에 따라 메인샤프트(10)에 직접연결되거나 보조샤프트(20)를 매개로 메인샤프트(10)에 연결되어 정회전 또는 역회전하면서 동력수행부재를 작동시킨다.
변속기어유닛(100)은 메인샤프트(10)와 보조샤프트(20)를 기어식으로 연결하여 메인샤프트(10)의 동력을 보조샤프트(20)에 전달하는 구성요소이다.
즉, 변속기어유닛(100)은 통상의 수동식 변속기에 구성되는 기계식 변속부재이다.
이러한 변속기어유닛(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 제1 기어(110) 및 제2 기어(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 기어(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 메인샤프트(10)에 동일체로 고정되어 메인샤프트(10)와 함께 상시적으로 회전한다.
제2 기어(120)는 보조샤프트(20)에 베어링을 통해 공회전가능하게 결합된 상태로 제1 기어(110)에 치합되어 공회전하거나 후술되는 제2 슬리브(420)에 의해 보조샤프트(20)에 록킹되면서 보조샤프트(20)와 함께 회전한다.
여기서, 제2 기어(120)는 도 1에 도시된 바와 같이 후술되는 링기어(340)보다 큰 직경으로 구성되어 링기어(340)에 의한 보조샤프트(20)의 회전수보다 제2 기어(120)에 의한 보조샤프트(20)의 회전수를 작게한다.
이는 메인샤프트(10)에 의한 링기어(340)의 회전수보다 보조사이드기어(320)의 회전수를 감속시킴으로써 후술되는 출력사이드기어(310)의 회전수를 증속시키기 위함이다.
무단변속유닛(200)은 메인샤프트(10)와 보조샤프트(20)를 무단변속식으로 연결하면서 출력샤프트(30)의 고속변속을 수행하는 구성요소이다.
이러한 무단변속유닛(200)은 통상의 무단변속기(CVT : Continuously Variable Transmission)와 같이 메인쉬브(210), 보조쉬브(220) 및 벨트(230)를 포함하여 구성된다.
좀 더 구체적으로, 메인쉬브(210)는 메인샤프트(10)에 동일체로 고정되어 회전하면서 외경이 가변된다. 그리고 보조쉬브(220)는 보조샤프트(20)에 공회전가능하게 결합된 상태로 외경이 가변되고, 벨트(230)를 통해 메인쉬브(210)와 연결되어 공회전하거나 후술되는 제3 슬리브(430)에 의해 보조샤프트(20)에 록킹되어 보조샤프트(20)를 회전시킨다.
즉, 보조쉬브(220)는 메인쉬브(210)의 외경이 확장됨에 따라 회전수가 증가하면서 보조샤프트(20)를 고속회전시킨다.
차동기어유닛(300)은 출력샤프트(30)를 메인샤프트(10) 및 보조샤프트(20)와 연결하면서 회전력의 전달방향이나 기어비를 가변시키면서 변속을 수행하는 구성요소이다.
차동기어(Differential Gear)는 알려진 바와 같이 자동차 양쪽바퀴의 회전수를 적절히 분배하여 구동시키는 장치로서, 좌우차륜에 연결된 한 쌍의 사이드기어에 치합되는 한 쌍의 피니언기어가 링기어에 의해 사이드기어의 둘레를 공전하면서 사이드기어를 회전시키며, 어느 한 쪽 차륜에 저항이 걸림에 따라 피니언기어가 자전하면서 다른 한 쪽의 사이드기어의 회전수를 증가시키는 장치이다.
예컨대, 차동기어유닛(300)은 도 1에 도시된 바와 같이 출력사이드기어(310), 보조사이드기어(320), 한 쌍의 피니언기어(330), 링기어(340), 차동기어케이스(350) 및 메인샤프트기어(360)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 출력사이드기어(310), 보조사이드기어(320) 및 한 쌍의 피니언기어(330)는 도 1에 도시된 바와 같이 서로 동일한 형태에 베벨기어로 구성되어 대칭상태로 치합된다.
출력사이드기어(310)는 출력샤프트(30)에 동일체로 고정되어 출력샤프트(30)와 함께 회전한다.
보조사이드기어(320)는 보조샤프트(20)에 동일체로 고정되어 보조샤프트(20)와 함께 회전한다.
한 쌍의 피니언기어(330)는 도 1에 도시된 바와 같이 출력사이드기어(310) 및 보조사이드기어(320)에 수직상태로 치합되어 후술되는 링기어(340)에 의해 출력사이드기어(310) 및 보조사이드기어(320)의 둘레를 공전하면서 출력사이드기어(310)를 회전시키고, 보조샤프트(20)에 의한 보조사이드기어(110)의 회전에 의해 자전하면서 출력사이드기어(310)의 회전수를 가변시킨다.
링기어(340)는 도 1에 도시된 바와 같이 보조샤프트(20)에 베어링을 통해 공회전가능하게 결합된 상태로 후술되는 메인샤프트기어(360)에 치합되며, 메인샤프트기어(360)의 회전에 의해 공회전하거나 후술되는 제2 슬리브(420)에 의해 보조샤프트(20)에 록킹되어 보조샤프트(20)와 함께 회전한다.
이러한 링기어(340)는 후술되는 차동기어케이스(350)를 통해 피니언기어(330)들과 연결되어 회전을 통해 피니언기어(330)들을 공전시킨다.
여기서, 링기어(340)는 전술한 바와 같이 제2 기어(120)보다 작은 직경으로 구성되며, 제2 기어(120)에 의한 보조샤프트(20)의 회전수보다 링기어(340)에 의한 보조샤프트(20)의 회전수를 많게 한다.
차동기어케이스(350)는 도 1에 도시된 바와 같이 한 쌍을 이루면서 링기어(340)에 동일체로 고정되어 링기어(340)와 함께 회전하며, 각각의 단부에 피니언기어(330)들이 공회전가능하게 결합된다.
즉, 피니언기어(330)들은 차동기어케이스(350)에 의해 링기어(340)와 함께 회전하면서 출력사이드기어(310) 및 보조사이드기어(320)의 둘레를 공전하며, 보조샤프트(20)에 의한 보조사이드기어(110)의 회전에 의해 자전하면서 출력사이드기어(310)의 회전수를 가변시킨다.
메인샤프트기어(360)는 도 1에 도시된 바와 같이 메인샤프트(10)에 베어링을 통해 공회전가능하게 결합된 상태로 링기어(340)에 치합된다.
이러한 메인샤프트기어(360)는 후술되는 제1 슬리브(410)에 의해 메인샤프트(10)에 록킹되어 메인샤프트(10)와 함께 회전하면서 메인샤프트(10)의 회전력을 링기어(340)에 전달한다.
슬리브유닛(400)은 메인샤프트(10)의 회전력을 보조샤프트(20)에 전달할 때 연결된 매개체, 즉 전술한 메인샤프트기어(360), 링기어(340), 제2 기어(120), 보조쉬브(220) 및 후술되는 제1 고정축(510)에 선택적으로 회전력을 전달하는 구성요소이다.
이러한 슬리브유닛(400)은 도 1에 도시된 바와 같이 제1 슬리브(410), 제2 슬리브(420) 및 제3 슬리브(430)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 슬리브(410)는 메인샤프트(10)에 설치되어 운전자의 제어에 의해 축방향을 따라 이동하면서 메인샤프트기어(360)를 메인샤프트(10)에 록킹시킨다.
이러한 제1 슬리브(410)는 1단, 2단, 3단의 저속변속 및 4단 이상의 고속변속에서 메인샤프트기어(360)를 메인샤프트(10)에 록킹시켜 함께 회전시키고, 후진변속에서 메인샤프트기어(360)를 메인샤프트(10)와 분리시켜 공회전시킨다.
제2 슬리브(420)는 도 1에 도시된 바와 같이 보조샤프트(20)에 설치되면서 링기어(340)와 제2 기어(120)의 사이에 배치되어 운전자의 제어에 의해 링기어(340) 또는 제2 기어(120)를 보조샤프트(20)에 록킹시킨다.
이러한 제2 슬리브(420)는 1단 변속에서 링기어(340)를 보조샤프트(20)에 록킹시키고, 2단과 후진변속에서 제2 기어(120)를 보조샤프트(20)에 록킹시키며, 3단과 4단 이상의 고속변속에서는 미작동한다.
제3 슬리브(430)는 도 1에 도시된 바와 같이 보조샤프트(20)에 설치되면서 운전자의 제어에 의해 축방향을 따라 이동하면서 무단변속유닛(200)의 보조쉬브(220)에 록킹되면서 보조쉬브(220)로 전달된 메인샤프트(10)의 회전력을 보조샤프트(20)에 전달하며, 후술되는 제1 고정축(510)에 보조샤프트(20)를 록킹시키면서 보조샤프트(20)의 회전을 정지시킨다.
고정축유닛(500)은 보조샤프트(20)의 회전을 구속하여 메인샤프트(10)의 회전력을 통해서만 차동기어유닛(300)을 회전시키거나 전술한 메인샤프트기어(360)의 회전을 구속하면서 출력샤프트(30)의 회전방향을 전환시켜 동력수행부재를 역회전시키는 구성요소이다.
이러한 고정축유닛(500)은 도 1에 도시된 바와 같이 제1 고정축(510) 및 제2 고정축(520)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 고정축(510)은 제3 슬리브(430)와 함께 보조샤프트(20)의 회전을 정지시키는 구성요소이다.
이러한 제1 고정축(510)은 도 1에 도시된 바와 같이 제3 슬리브(430)와 인접상태를 이루면서 변속기하우징(H)에 고정되며, 제3 슬리브(430)의 이동을 통해 보조샤프트(20)를 록킹시켜서 보조샤프트(20)의 회전을 정지시킨다.
즉, 제3 슬리브(430)는 4단 이상의 고속변속에서 보조쉬브(220)를 보조샤프트(20)에 록킹시키며, 3단 변속에서 보조샤프트(20)를 제1 고정축(510)에 록킹시켜서 보조샤프트(20) 및 보조사이드기어(320)의 회전을 정지시킨다.
제2 고정축(520)은 메인샤프트기어(360)의 회전을 정지시키는 구성요소로서, 변속기하우징(H)에 설치되어 운전자의 제어에 의해 작동하면서 메인샤프트기어(360)의 회전을 록킹시킨다.
이러한 제2 고정축(520)은 후진변속에서 메인샤프트기어(360)를 록킹시켜서 회전을 정지시킨다.
상기와 같은 구성요소를 포함하는 본 발명의 제1 실시예에 따른 복합변속기(1)의 단수별 작동을 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
1단 변속 시, 도 2의 (I)에 도시된 바와 같이 제1 슬리브(410)는 메인샤프트기어(360)를 메인샤프트(10)에 록킹시키고, 제2 슬리브(420)는 링기어(340)를 보조샤프트(20)에 록킹시킨다.
이에 따라, 링기어(340)와 보조샤프트(20) 및 보조사이드기어(320)는 동일한 회전수로 회전하며, 한 쌍의 피니언기어(330)는 무회전상태로 링기어(340) 및 차동기어케이스(350)와 함께 출력사이드기어(310) 및 보조사이드기어(320)의 둘레를 공전하면서 출력사이드기어(310)를 회전시킴으로써 출력샤프트(30)를 회전시킨다.
2단 변속 시, 도 2의 (II)에 도시된 바와 같이 제1 슬리브(410)는 메인샤프트기어(360)를 메인샤프트(10)에 록킹시키고, 제2 슬리브(420)는 제2 기어(120)를 보조샤프트(20)에 록킹시킨다.
이에 따라, 제2 기어(120)는 제1 기어(110)에 의해 회전하면서 보조샤프트(20)와 보조사이드기어(320)를 링기어(340)보다 감속된 속도로 회전시키며, 한 쌍의 피니언기어(330)는 링기어(340)와 함께 공전하는 동시에 화살표 방향으로 자전하면서 보조사이드기어(320)의 감속된 회전수만큼 출력사이드기어(310)의 회전을 증속시킨다.
3단 변속 시, 도 3의 (III)에 도시된 바와 같이 제1 슬리브(410)는 메인샤프트기어(360)를 메인샤프트(10)에 록킹시키고, 제3 슬리브(430)는 제1 고정축(510)에 록킹되면서 보조샤프트(20)의 회전을 정지시킨다.
이에 따라, 보조샤프트(20)와 보조사이드기어(320)는 회전이 정지하며, 한 쌍의 피니언기어(330)는 링기어(340)와 함께 공전하는 동시에 화살표 방향으로 자전하면서 출력사이드기어(310)의 회전을 증속시킨다.
4단 이상의 고속변속 시, 도 3의 (IV)에 도시된 바와 같이 제1 슬리브(410)는 메인샤프트기어(360)를 메인샤프트(10)에 록킹시키고, 제3 슬리브(430)는 보조쉬브(220)에 록킹되면서 메인샤프트(10)의 회전력을 보조샤프트(20)에 전달한다.
이에 따라, 보조샤프트(20)와 보조사이드기어(320)는 링기어(340)와 반대방향으로 회전하면서 피니언기어(330)를 자전시키며, 한 쌍의 피니언기어(330)는 링기어(340)와 함께 공전하여 출력사이드기어(310)를 회전시키는 동시에 보조사이드기어(320)에 의해 화살표방향으로 자전하면서 출력사이드기어(310)의 회전을 증속시킨다.
후진변속 시, 도 4의 (R)에 도시된 바와 같이 제1 슬리브(410)는 메인샤프트기어(360)에서 분리되면서 메인샤프트기어(360)에 전달되는 메인샤프트(10)의 동력을 차단하고, 제2 슬리브(420)는 제2 기어(120)를 보조샤프트(20)에 록킹시킨다.
또한, 제2 고정축(520)은 메인샤프트기어(360)를 록킹하여 회전을 정지시킨다.
이에 따라, 보조샤프트(20)와 보조사이드기어(320)는 제1 기어(110) 및 제2 기어(120)에 의해 회전하며, 링기어(340)는 메인샤프트기어(360)가 메인샤프트(10)에서 분리되면서 제2 고정축(520)에 고정됨에 따라 회전하지 않는다. 그리고, 한 쌍의 피니언기어(330)는 링기어(340)와 함께 공전이 정지된 상태에서 보조사이드기어(320)에 의해 화살표방향으로 자전하면서 출력사이드기어(310)를 역회전시킨다.
여기에서, 보조샤프트(20) 및 보조사이드기어(320)의 회전수(LR), 링기어(340)의 회전수(DR), 피니언기어(330)의 자전수(PR) 및 출력샤프트(30) 및 출력사이드기어(310)의 회전수(OR)의 관계를 살펴보면,
[식 1]
2DR = LR + OR , 2DR - LR = OR
[식 2]
PR = DR - LR = OR - DR
의 관계를 갖는다.
따라서, 상기 식 1에 의하면, LR이 2DR보다 점점 적어지면 OR은 점점 많아지며, LR이 무단변속유닛(200)으로 전달되어 점점 음(-)의 값으로 많아져도 OR은 점점 많아지게 된다.
또한, OR이 음(-)의 값(후진)을 가지려면 "2DR < LR"의 관계를 가지면 된다.
종합하면, 제1 실시예에 따른 복합변속기의 메인샤프트(10)에서 보조샤프트(20)로 전달되는 회전방향은 기어가 전달매체일 경우 서로 반대방향으로 회전하고, 벨트(230)가 전달매체일 경우에는 서로 같은 방향으로 전달되는데, 차동기어유닛(300)을 이용하면 보조샤프트(20)의 양방향 회전력 모두를 한 방향으로 출력샤프트(30)에 전달할 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 복합변속기는 3단변속과 후진변속만을 위한 기어세트가 없이도 변속이 가능하며, 3단에서 무단변속유닛(200)으로 변속시 3단에서의 회전이 있는 상태에서 무단변속유닛(200)을 작동시키는 것이 아니라 보조샤프트(20)의 회전(LR)이 0인 상태에서 회전수를 증가하게 되므로, 무단변속유닛(200)의 작동시 고속회전에 대한 부담을 줄일 수 있으며, 최소 변속비율에서 최대 변속비율까지 적용이 가능하다.
상기와 같은 본 발명의 복합변속기는 통상적인 차량의 변속기에 적용할 수 있음은 물론, 굴착기나 수중펌프 등과 같이 엔진의 동력에 의한 회전력을 통해 작업을 수행하는 모든 장치들에 폭넓게 적용하여 사용할 수 있다.
그리고, 본 발명의 제2 실시예에 의한 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기(2)는 도 5에 도시된 바와 같이 변속기하우징(도 1 참조), 메인샤프트(10), 보조샤프트(20), 출력샤프트(30), 변속기어유닛(100), 무단변속유닛(200), 차동기어유닛(300), 슬리브유닛(400), 후진기어 세트(700) 및 회전싱크기어 세트(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 제2 실시예에 의한 복합변속기(2)는 구성요소 중 변속기하우징, 메인샤프트(10), 보조샤프트(20), 출력샤프트, 변속기어유닛(100), 무단변속유닛(200), 차동기어유닛(300)이 제1 실시예와 동일하게 구성되며, 슬리브유닛(400'), 후진기어 세트(700), 회전싱크기어 세트(600)가 제1 실시예와 서로 다르게 구성되는 것이 차이점이다. 따라서, 제1 실시예와 동일한 구성요소의 상세한 설명은 생략한다.
후진기어 세트(700)는 후진변속만을 위하여 작동하는 구성요소로서, 도 5에 도시된 바와 같이 메인후진기어(710) 및 보조후진기어(720)를 포함하여 구성될 수 있다.
메인후진기어(710)는 메인샤프트(10)에 동일체로 고정되어 메인샤프트(10)와 함께 상시적으로 회전하며, 보조후진기어(720)는 보조샤프트(20)에 베어링을 통해 공회전가능하게 결합되어 후술되는 제2 슬리브(420')에 의해 보조샤프트(20)에 록킹된다.
여기서, 보조후진기어(720)는 메인후진기어(710)보다 작은 직경으로 구성되어 보조샤프트(20) 및 보조사이드기어(320)의 회전수를 증속시킨다.
또한, 보조후진기어(720)는 도 5에 도시된 바와 같이 링기어(340)보다 작은 직경으로 구성되어 보조샤프트(20) 및 보조사이드기어(320)의 회전수를 링기어(340)의 회전수보다 증속시키도록 구성됨으로써 피니언기어(330)들을 자전시켜서 출력사이드기어(310)를 역회전시킨다.
회전싱크기어 세트(600)는 메인샤프트(10)의 회전방향과 보조샤프트(20)의 회전방향을 동일하게 회전시키기 위한 구성요소이다.
이러한 회전싱크기어 세트(600)는 도 5에 도시된 바와 같이 메인싱크기어(610), 보조싱크기어(620) 및 아이들기어(630)를 포함하여 구성될 수 있다.
메인싱크기어(610)는 메인샤프트(10)에 동일체로 고정되어 메인샤프트(10)와 함께 회전하며, 보조싱크기어(620)는 보조샤프트(20)에 베어링을 통해 공회전가능하게 결합되어 후술되는 제3 슬리브(430')에 의해 보조샤프트(20)에 록킹된다.
아이들기어(630)는 메인싱크기어(610)와 보조싱크기어(620)의 사이에 치합되어 보조싱크기어(620)를 메인싱크기어(610)와 동일한 방향으로 회전시킨다.
즉, 보조싱크기어(620)는 아이들기어(630)를 통해 메인싱크기어(610)와 연결됨으로써 메인싱크기어(610)와 동일한 방향으로 회전한다.
따라서, 보조샤프트(20)는 무단변속유닛(200)을 통해 메인샤프트(10)와 연결될 경우에 메인샤프트(10)와 동일한 방향으로 회전하며, 아울러 회전싱크기어 세트(600)를 통해 메인샤프트(10)와 연결될 경우에도 메인샤프트(10)와 동일한 방향으로 회전한다.
여기서, 회전싱크기어 세트(600)는 무단변속유닛(200)이 작동하는 4단 변속의 이전단계인 3단 변속에서 작동하면서 보조샤프트(20)의 회전방향을 무단변속유닛(200)에 의한 회전방향과 동일하게 전환시키는 것이 바람직하다.
이에 따라, 무단변속유닛(200)은 작동하기 이전에 보조샤프트(20)가 동일한 회전방향으로 회전하므로 좀 더 원활하게 변속될 수 있다.
제2 실시예에 의한 슬리브유닛(400')은 메인샤프트(10)의 회전력을 보조샤프트(20)에 전달할 때 연결된 매개체, 즉 전술한 메인샤프트기어(360), 제2 기어(120), 링기어(340), 보조쉬브(220) 및 후술되는 보조후진기어(720)에 선택적으로 회전력을 전달하는 구성요소이다.
이러한 제2 실시예의 슬리브유닛(400')은 도 5에 도시된 바와 같이 제1 슬리브(410'), 제2 슬리브(420'), 제3 슬리브(430') 및 제4 슬리브(440)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 슬리브(410')는 도 5에 도시된 바와 같이 보조샤프트(20)의 축상에 설치되면서 링기어(340)와 제2 기어(120)의 사이에 배치되어 링기어(340) 또는 제2 기어(120)를 보조샤프트(20)에 록킹시킨다.
이러한 제1 슬리브(410')는 1단 변속에서 링기어(340)를 보조샤프트(20)에 록킹시키고, 2단 변속에서 제2 기어(120)를 보조샤프트(20)에 록킹시킨다.
제2 슬리브(420')는 도 5에 도시된 바와 같이 보조샤프트(20)의 축상에 설치되면서 제2 기어(120)와 보조후진기어(720)의 사이에 배치되어 보조후진기어(720)를 보조샤프트(20)에 록킹시킨다.
이러한 제2 슬리브(420')는 후진 변속에서 보조후진기어(720)를 보조샤프트(20)에 록킹시킨다.
제3 슬리브(430')는 도 5에 도시된 바와 같이 보조샤프트(20)의 축상에 설치되면서 보조싱크기어(620)와 보조쉬브(220)의 사이에 배치되어 보조싱크기어(620) 또는 보조쉬브(220)를 보조샤프트(20)에 록킹시킨다.
이러한 제3 슬리브(430')는 3단 변속에서 보조싱크기어(620)를 보조샤프트(20)에 록킹시키며, 4단 이상의 고속변속에서 보조쉬브(220)를 보조샤프트(20)에 록킹시킨다.
제4 슬리브(440)는 전술한 바와 같이 메인샤프트기어(360)가 메인샤프트(10)에 공회전 가능하게 설치될 경우에 구비되며, 메인샤프트기어(360)가 메인샤프트(10)에 동일체로 고정될 경우에는 생략된다.
이러한 제4 슬리브(440)는 전 변속에서 메인샤프트기어(360)를 메인샤프트(10)에 록킹시키며, 각 단의 변속 전에 메인샤프트기어(360)와 메인샤프트(10) 간의 동력을 차단하는 클러치기능을 한다.
상기와 같은 구성요소를 포함하는 본 발명의 제2 실시예에 따른 복합변속기(2)의 단수별 작동을 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
1단 변속 시, 도 6의 (I)에 도시된 바와 같이 제4 슬리브(440)는 메인샤프트기어(360)를 메인샤프트(10)에 록킹시키고, 제1 슬리브(410')는 링기어(340)를 보조샤프트(20)에 록킹시킨다.
이에 따라, 링기어(340)와 보조샤프트(20) 및 보조사이드기어(320)는 동일한 회전수로 회전하며, 한 쌍의 피니언기어(330)는 무회전상태로 링기어(340)와 함께 출력사이드기어(310) 및 보조사이드기어(320)의 둘레를 공전하면서 출력사이드기어(310)를 회전시킨다.
2단 변속 시, 도 6의 (II)에 도시된 바와 같이 제4 슬리브(440)는 메인샤프트기어(360)를 메인샤프트(10)에 록킹시키고, 제1 슬리브(410')는 제2 기어(120)를 보조샤프트(20)에 록킹시킨다.
이에 따라, 제2 기어(120)는 제1 기어(110)에 의해 회전하면서 보조샤프트(20)와 보조사이드기어(320)를 링기어(340)보다 감속된 속도로 회전시키며, 한 쌍의 피니언기어(330)는 링기어(340)와 함께 공전하는 동시에 화살표 방향으로 자전하면서 보조사이드기어(320)의 감속된 회전수만큼 출력사이드기어(310)의 회전을 증속시킨다.
3단 변속 시, 도 7의 (III)에 도시된 바와 같이 제4 슬리브(440)는 메인샤프트기어(360)를 메인샤프트(10)에 록킹시키고, 제3 슬리브(430')는 보조싱크기어(620)를 보조샤프트(20)에 록킹시킨다.
이에 따라, 보조싱크기어(620)는 메인싱크기어(610) 및 아이들기어(630)에 의해 메인샤프트(10)와 동일한 방향으로 회전하면서 보조샤프트(20)와 보조사이드기어(320)의 회전방향을 링기어(340)의 회전방향과 반대로 회전시키며, 한 쌍의 피니언기어(330)는 링기어(340)와 함께 공전하는 동시에 화살표 방향으로 자전하면서 보조사이드기어(320)의 반대 회전수만큼 출력사이드기어(310)의 회전을 증속시킨다.
4단 이상의 고속변속 시, 도 7의 (IV)에 도시된 바와 같이 제4 슬리브(440)는 메인샤프트기어(360)를 메인샤프트(10)에 록킹시키고, 제3 슬리브(430')는 보조쉬브(220)에 록킹되면서 메인샤프트(10)의 회전력을 보조샤프트(20)에 전달한다.
이에 따라, 보조샤프트(20)와 보조사이드기어(320)는 무단변속유닛(200)의 동력을 통해 회전하면서 피니언기어(330)를 회전시키며, 한 쌍의 피니언기어(330)는 링기어(340)와 함께 공전하여 출력사이드기어(310)를 회전시키는 동시에 보조사이드기어(320)에 의해 화살표방향으로 자전하면서 출력사이드기어(310)의 회전을 증속시킨다.
이때, 보조샤프트(20)는 3단 변속에서 메인샤프트(10)와 동일한 방향으로 회전하므로 무단변속유닛(200)에 의한 회전 시 원활하게 회전력이 전달된다.
후진변속 시, 도 8의 (R)에 도시된 바와 같이 제4 슬리브(440)는 메인샤프트기어(360)를 메인샤프트(10)에 록킹시키고, 제2 슬리브(420')는 보조후진기어(720)를 보조샤프트(20)에 록킹시킨다.
이에 따라, 보조샤프트(20)와 보조사이드기어(320)는 메인후진기어(710) 및 보조후진기어(720)에 의해 회전하면서 메인샤프트(10)의 회전수보다 고속으로 회전하며, 한 쌍의 피니언기어(330)는 링기어(340)와 함께 공전하면서 보조사이드기어(320)가 링기어(340)보다 고속으로 회전함에 따라 화살표방향으로 자전하여 출력사이드기어(310)를 역회전시킨다.
상기와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 복합변속기는 회전싱크기어 세트(600)에 의해 보조샤프트(20)의 회전방향이 3단 변속에서 메인샤프트(10)와 동일하게 회전하므로 무단변속유닛으로 변속 시 좀 더 원활한 변속이 가능하며, 후진기어 세트(700)가 별도로 구비됨에 따라 후진 변속이 좀 더 원활하게 이루어질 수 있다.
이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 예로 들어 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
본 발명은 변속기어유닛과 무단변속유닛 및 차동기어유닛을 통해 변속을 수행함으로써 각 유닛의 장점만을 취합하여 최적의 변속효율을 제공하므로 자동차 변속기 분야는 물론, 샤프트의 회전수나 토크의 가변이 필요한 굴착기분야나 수중펌프 분야에 적용될 수 있다.

Claims (17)

  1. 엔진에서 발생하는 동력을 전달하면서 속도에 따라 필요한 회전력으로 변속시켜 전달하는 변속기에 있어서,
    변속기 하우징;
    상기 변속기 하우징에 내장된 상태로 상기 엔진에 연결되어 동력에 의해 회전하는 메인샤프트;
    상기 변속기 하우징에 내장된 상태로 상기 메인샤프트와 분리된 상태를 이루는 보조샤프트;
    상기 메인샤프트에 직접 연결되거나 상기 보조샤프트를 매개로 상기 메인샤프트에 연결되어 상기 변속기 하우징에서 인출되면서 회전력을 출력하는 출력샤프트;
    상기 메인샤프트와 상기 보조샤프트를 기어식으로 연결하면서 설정된 기어비로 연결하여 상기 출력샤프트의 회전속도를 가변시키는 변속기어유닛;
    상기 메인샤프트와 상기 보조샤프트를 무단변속식으로 연결하면서 상기 출력샤프트의 회전속도를 가변시키는 무단변속유닛;
    상기 메인샤프트 및 상기 보조샤프트를 상기 출력샤프트와 차동기어식으로 연결하고, 상기 메인샤프트에 의해 회전하면서 상기 보조샤프트의 회전속도에 따라 상기 출력샤프트의 회전속도를 가변시키는 차동기어유닛;
    상기 메인샤프트의 회전력을 상기 변속기어유닛을 통해 상기 차동기어유닛에 전달하거나 상기 무단변속유닛을 통해 상기 차동기어유닛에 전달하는 슬리브유닛; 및
    상기 슬리브유닛을 통해 상기 보조샤프트의 회전을 구속하여 상기 메인샤프트의 회전력을 통해서만 상기 차동기어유닛을 회전시키거나, 상기 차동기어유닛 일부분의 회전을 구속하여 상기 출력샤프트의 회전방향을 전환시키는 고정축유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 차동기어유닛은,
    상기 출력샤프트에 동일체로 고정되어 상기 출력샤프트와 함께 회전하고, 원추형의 베벨기어로 이루어진 출력사이드기어;
    상기 보조샤프트에 동일체로 고정되어 상기 변속기어유닛이나 상기 무단변속유닛을 통해 상기 보조샤프트와 함께 회전하고, 상기 출력사이드기어와 대칭상태를 이루면서 대면하는 보조사이드기어;
    상기 출력사이드기어 및 상기 보조사이드기어에 치합된 상태로 상기 출력사이드기어와 상기 보조사이드기어의 둘레를 공전하면서 상기 출력사이드기어를 회전시키고, 상기 보조샤프트의 회전에 의한 상기 보조사이드기어의 회전에 의해 자전하면서 상기 출력사이드기어의 회전수를 가변시키는 한 쌍의 피니언기어;
    상기 보조샤프트와 동축을 이루면서 공회전가능하게 결합되어 상기 메인샤프트에 의해 회전하거나 상기 슬리브유닛에 의해 상기 보조샤프트에 록킹되면서 상기 보조샤프트와 함께 회전하고, 상기 피니언기어들과 연결되어 상기 출력사이드기어와 상기 보조사이드기어의 둘레를 따라 상기 피니언기어들을 공전시키는 링기어;
    상기 피니언기어들이 각각 공회전가능하게 결합된 상태로 상기 링기어에 동일체로 고정되어 상기 링기어와 함께 회전하는 차동기어케이스; 및
    상기 메인샤프트에 공회전가능하게 결합된 상태로 상기 링기어에 치합되고, 상기 슬리브유닛에 의해 상기 메인샤프트에 록킹되면서 상기 메인샤프트의 회전력을 상기 링기어에 전달하는 메인샤프트기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 변속기어유닛은,
    상기 메인샤프트에 동일체로 고정되어 상기 메인샤프트와 함께 상시 회전하는 제1 기어; 및
    상기 보조샤프트에 공회전가능하게 결합된 상태로 상기 제1 기어에 치합되어 상기 제1 기어에 의해 공회전하거나 상기 슬리브유닛에 의해 상기 보조샤프트에 록킹되어 상기 보조샤프트와 함께 회전하고, 상기 제1 기어의 회전수를 감속시키는 기어비로 구성되어 상기 보조샤프트의 회전수를 감속시키면서 상기 출력사이드기어의 회전수를 증속시키는 제2 기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 기어는 상기 링기어보다 큰 직경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 슬리브유닛은,
    상기 메인샤프트에 설치되면서 상기 메인샤프트기어에 인접상태로 배치되어 상기 메인샤프트기어를 상기 메인샤프트에 록킹시키는 제1 슬리브;
    상기 보조샤프트에 설치되면서 상기 링기어와 상기 변속기어유닛의 사이에 배치되어 상기 링기어를 상기 보조샤프트에 록킹시키거나 상기 변속기어유닛을 상기 보조샤프트에 록킹시키는 제2 슬리브; 및
    상기 보조샤프트에 설치되면서 상기 무단변속유닛에 인접상태로 배치되어 상기 무단변속유닛을 통한 회전력을 상기 보조샤프트에 전달하는 제3 슬리브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 고정축유닛은,
    상기 보조샤프트에 의해 관통된 상태로 상기 변속기하우징에 고정되어 상기 보조샤프트의 회전을 허용하고, 상기 슬리브유닛의 작동에 의해 상기 보조샤프트와 록킹되면서 상기 보조샤프트의 회전을 정지시키는 제1 고정축; 및
    상기 메인샤프트기어에 인접상태를 이루면서 상기 변속기하우징에 고정되고, 상기 메인샤프트기어에 밀착상태로 록킹되어 상기 메인샤프트기어의 회전을 정지시키면서 상기 링기어의 회전을 정지시키는 제2 고정축;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 무단변속유닛은,
    상기 메인샤프트에 동일체로 고정되어 상기 메인샤프트와 함께 회전하며, 외경이 가변하는 메인쉬브; 및
    상기 보조샤프트에 공회전가능하게 결합된 상태로 벨트에 의해 상기 메인쉬브에 연결되고, 상기 메인쉬브의 회전에 의해 공회전하거나 상기 슬리브유닛에 의해 상기 보조샤프트에 록킹되어 상기 보조샤프트를 회전시키는 보조쉬브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기.
  8. 엔진에서 발생하는 동력을 전달하면서 속도에 따라 필요한 회전력으로 변속시켜 전달하는 변속기에 있어서,
    변속기 하우징;
    상기 변속기 하우징에 내장된 상태로 상기 엔진에 연결되어 동력에 의해 회전하는 메인샤프트;
    상기 변속기 하우징에 내장된 상태로 상기 메인샤프트와 분리된 상태를 이루는 보조샤프트;
    상기 메인샤프트에 직접 연결되거나 상기 보조샤프트를 매개로 상기 메인샤프트에 연결되어 상기 변속기 하우징에서 인출되면서 회전력을 출력하는 출력샤프트;
    상기 메인샤프트와 상기 보조샤프트를 기어식으로 연결하면서 설정된 기어비로 연결하여 상기 출력샤프트의 회전속도를 가변시키는 변속기어유닛;
    상기 메인샤프트와 상기 보조샤프트를 무단변속식으로 연결하면서 상기 출력샤프트의 회전속도를 가변시키는 무단변속유닛;
    상기 메인샤프트 및 상기 보조샤프트를 상기 출력샤프트와 차동기어식으로 연결하고, 상기 메인샤프트에 의해 회전하면서 상기 보조샤프트의 회전속도에 따라 상기 출력샤프트의 회전속도를 가변시키는 차동기어유닛;
    상기 메인샤프트의 회전력을 상기 변속기어유닛을 통해 상기 차동기어유닛에 전달하거나 상기 무단변속유닛을 통해 상기 차동기어유닛에 전달하는 슬리브유닛;
    상기 메인샤프트의 회전 및 상기 슬리브유닛의 동력전달을 통해 상기 출력샤프트를 역회전시키는 후진기어 세트; 및
    상기 슬리브유닛에 의해 작동하면서 상기 메인샤프트의 회전방향과 상기 보조샤프트의 회전방향을 동일하게 회전시키는 회전싱크기어 세트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 회전싱크기어 세트는,
    상기 메인샤프트와 상기 보조샤프트가 상기 무단변속유닛에 의해 연결되기 이전에 상기 슬리브유닛을 통해 작동하면서 상기 보조샤프트의 회전방향을 상기 무단변속유닛에 의한 회전방향과 동일하게 회전시키는 것을 특징으로 하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 차동기어유닛은,
    상기 출력샤프트에 동일체로 고정되어 상기 출력샤프트와 함께 회전하고, 원추형의 베벨기어로 이루어진 출력사이드기어;
    상기 보조샤프트에 동일체로 고정되어 상기 변속기어유닛이나 상기 무단변속유닛, 상기 후진기어 세트 또는 상기 회전싱크기어 세트를 통해 상기 보조샤프트와 함께 회전하고, 상기 출력사이드기어와 대칭상태를 이루면서 대면하는 보조사이드기어;
    상기 출력사이드기어 및 상기 보조사이드기어에 치합된 상태로 상기 출력사이드기어와 상기 보조사이드기어의 둘레를 공전하면서 상기 출력사이드기어를 회전시키고, 상기 보조샤프트의 회전에 의한 상기 보조사이드기어의 회전에 의해 자전하면서 상기 출력사이드기어의 회전수를 가변시키는 한 쌍의 피니언기어;
    상기 보조샤프트와 동축을 이루면서 공회전가능하게 결합되어 상기 메인샤프트에 의해 회전하거나 상기 슬리브유닛에 의해 상기 보조샤프트에 록킹되면서 상기 보조샤프트와 함께 회전하고, 상기 피니언기어들과 연결되어 상기 출력사이드기어와 상기 보조사이드기어의 둘레를 따라 상기 피니언기어들을 공전시키는 링기어;
    상기 피니언기어들이 각각 공회전가능하게 결합된 상태로 상기 링기어에 동일체로 고정되어 상기 링기어와 함께 회전하는 차동기어케이스; 및
    상기 메인샤프트에 공회전가능하게 결합된 상태로 상기 링기어에 치합되고, 상기 슬리브유닛에 의해 상기 메인샤프트에 록킹되면서 상기 메인샤프트의 회전력을 상기 링기어에 전달하는 메인샤프트기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 회전싱크기어 세트는,
    상기 메인샤프트에 동일체로 고정되어 상기 메인샤프트와 함께 상시적으로 회전하는 메인싱크기어;
    상기 보조샤프트에 공회전가능하게 고정되어 상기 메인싱크기어에 의해 회전하고, 상기 슬리브유닛에 의해 상기 보조샤프트에 록킹되면서 상기 보조샤프트와 함께 회전하는 보조싱크기어; 및
    상기 메인싱크기어와 상기 보조싱크기어의 사이에 치합된 상태로 상기 메인싱크기어에 의해 회전하면서 상기 보조싱크기어를 상기 메인싱크기어와 동일한 방향으로 회전시키는 아이들기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 후진기어 세트는,
    상기 메인샤프트에 동일체로 고정되어 상기 메인샤프트와 함께 상시적으로 회전하는 메인후진기어; 및
    상기 보조샤프트에 공회전가능하게 결합된 상태로 상기 메인후진기어에 치합되어 상기 메인후진기어에 의해 공회전하거나 상기 슬리브유닛에 의해 상기 보조샤프트에 록킹되어 상기 보조샤프트와 함께 회전하면서 상기 보조사이드기어 및 상기 피니언기어를 통해 상기 출력사이드기어를 역회전시키는 보조후진기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 보조후진기어는,
    상기 메인후진기어보다 작은 직경으로 구성되어 상기 보조샤프트 및 상기 보조사이드기어의 회전수를 증속시키고, 상기 차동기어유닛을 구성하는 상기 링기어의 직경보다 작은 직경으로 구성되어 상기 링기어의 회전수보다 상기 보조샤프트 및 상기 보조사이드기어의 회전수를 많게 하는 것을 특징으로 하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 변속기어유닛은,
    상기 메인샤프트에 동일체로 고정되어 상기 메인샤프트와 함께 상시 회전하는 제1 기어;
    상기 보조샤프트에 공회전가능하게 결합된 상태로 상기 제1 기어에 치합되어 상기 제1 기어에 의해 공회전하거나 상기 슬리브유닛에 의해 상기 보조샤프트에 록킹되어 상기 보조샤프트와 함께 회전하고, 상기 제1 기어의 회전수를 감속시키는 기어비로 구성되어 상기 보조샤프트의 회전수를 감속시키면서 상기 출력사이드기어의 회전수를 증속시키는 제2 기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 슬리브유닛은,
    상기 보조샤프트에 설치되면서 상기 차동기어유닛의 상기 링기어와 상기 변속기어유닛의 사이에 배치되어 상기 링기어를 상기 보조샤프트에 록킹시키거나 상기 변속기어유닛을 상기 보조샤프트에 록킹시키는 제1 슬리브;
    상기 보조샤프트에 설치되면서 상기 후진기어 세트에 인접상태로 배치되어 상기 후진기어 세트를 상기 보조샤프트에 록킹시키는 제2 슬리브; 및
    상기 보조샤프트에 설치되면서 상기 무단변속유닛과 상기 회전싱크기어 세트의 사이에 배치되어 상기 보조샤프트를 상기 무단변속유닛에 록킹시키거나 상기 회전싱크기어 세트를 상기 보조샤프트에 록킹시키는 제3 슬리브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 슬리브유닛은,
    상기 메인샤프트에 설치되면서 상기 차동기어유닛의 상기 메인샤프트기어에 인접상태로 설치되고, 상기 메인샤프트기어를 상기 메인샤프트에 록킹시키면서 상기 메인샤프트의 동력을 상기 링기어에 전달하거나 상기 메인샤프트기어의 공회전을 허용하면서 상기 메인샤프트의 동력을 차단하는 제4 슬리브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기.
  17. 청구항 8에 있어서,
    상기 무단변속유닛은,
    상기 메인샤프트에 동일체로 고정되어 상기 메인샤프트와 함께 회전하며, 외경이 가변하는 메인쉬브; 및
    상기 보조샤프트에 공회전가능하게 결합된 상태로 벨트에 의해 상기 메인쉬브에 연결되고, 상기 메인쉬브의 회전에 의해 공회전하거나 상기 슬리브유닛에 의해 상기 보조샤프트에 록킹되어 상기 보조샤프트를 회전시키는 보조쉬브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어와 무단변속기를 결합한 복합변속기.
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