KR100328381B1 - 무단 변속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모든 기어가 연결된 상태에서 입력축으로 입력되는 동력을 출력축에 걸린 부하에 따라 변속하여 출력축에 전달할 수 있으며, 후진 구동 역시 간단한 방법으로 이루어 질 수 있도록 구성된 무단변속장치에 관한 것이다.

그 구성을 보면 크게 기관에서 발생된 동력을 전달받아 변속하여 출력축에 전달하는 변속시스템과, 출력축의 부하상태에 대응하는 회전비를 자동조절하는 변속조정시스템, 그리고 전·후진절환시스템으로 이루어져 있다.

구성의 특징상, 유성기어 셋트와 전·후진절환시스템을 포함하여, 유성기어 셋트에서 선정된 입력요소를 통해서 입력된 동력을 무단 변속할 수 있다.

작동상 특징으로서, 출력축과 변속시스템과의 연결로 입력회전력 보다 감속된 회전이 임펠러에 전달되도록 되어 있다. 따라서, 임펠러에 전달되는 회전력은 항상 입력 토오크보다 큰 회전력이 전달되도록 구성되어 있는 것이 특징이다.

효과상으로는 큰 추진력과 양호한 성능, 부드럽고 정숙한 주행은 물론 후진구동시 무단으로도 변속할 수 있다.

Description

무단 변속장치{Continuously Variable Transmission}

본 발명은 무단 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속 시스템을 통해 입력축으로 동력이 입력됨과 동시에 출력축에 걸리는 부하 상태에 따라 변속되면서 출력축에 동력이 전달되도록 구성된 무단 변속장치에 관한 것이다.

일반적으로 변속시스템과 변속조정시스템 그리고 전·후진절환시스템의 구성을 요약해 보면, 변속시스템은 유성기어 장치를 이용한 것으로, 입력축, 출력축, 2조의 유성기어 셋트(선기어, 캐리어 포함)를 구비시키고, 기어 셋트의 구성요소간의 적절한 연결조합과 동시에 선정된 입력요소를 통해서 입력된 동력을 출력축에 전달시키도록 구성되어 있다.

변속조정시스템은 공지된 자동변속기의 토오크컨버터를 응용 개량한 개량형 토오크컨버터를 다시 이용한 것으로서, 설명의 편의상 기존 토오크컨버터에 사용되는 구성 부품과 관련된 용어를 사용하여 그 구성을 살펴보면, 구동체인 임펠러와, 피동체인 터어빈과, 토오크 증배를 위한 스테이터와, 변속시스템과 연결되는 연결축과, 조정축, 그리고 스테이터를 고정시키는 고정축으로 구성되어 있다.

전·후진절환시스템은 기존의 수동변속기에서 사용하고 있는 싱크로나이저를 사용한 것으로 이 싱크로나이저에 의해 선택된 요소와 변속시스템 간의 적절한 연결조합으로 전진 및 후진을 무단으로 할 수 있도록 구성되어 있다. 특히, 변속조정시스템과 변속시스템에 대해서는 한국특허출원 제 96-56980호(이하, 선출원 이라 함)에 기술되어 있으므로 상기 선출원의 기술내용이 참고가 된다.

그런데 종래의 변속 장치는 미리 정해진 기어비에 따라 구성된 기어 트레인을 선택함으로써, 변속을 하게 되는 바, 변속시에는 기어 트레인의 변속 기어를 선택적으로 접속시켜야 하는 번거로움 있으며 또한 매우 세심한 조작이 요구되는 문제점이 있었다.

또한 종래의 자동변속기와 일부 사용되고 있는 벨트식 무단 자동 변속기도, 마찬가지로서 구조적으로 매우 복잡하고, 제작 시 많은 경비가 소요됨과 아울러 벨트식 무단 자동 변속기에서는 벨트의 마모, 소음 및 슬립현상으로 인하여 광범위하게 사용되지 못하고 한정된 출력 용량 범위 내에서만 사용되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 여러 가지 문제점에 비추어 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 복잡한 기구들을 사용하지 않고, 부하의 변동에 신속히 대응할 수 있으며, 회전력도 가장 원만하게 전달할 수 있음은 물론, 간단한 구성으로서 전진 및 후진을 무단 변속할 수 있도록 함으로써, 제작경비 절감 효과는 물론 내구성을 좋게 하는 무단 변속장치를 제공하는데 있다.

특히, 전·후진절환시스템은 기존의 수동변속기에서 사용하고 있는 싱크로나이저 기구를 이용함으로써 유압식 클러치나 브레이크를 사용하지 않았으며, 이는 복잡한 유압장치를 사용하지 않아도 되어 가격적인 면에서 큰 효과를 얻을 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 무단 변속장치의 제1실시예를 나타내는 개략도,

도2는 도1에서의 무단 변속장치가 중립 상태를 나타내는 작동도,

도3은 도1에서의 무단 변속장치가 전진 상태를 나타내는 작동도,

도4는 도1에서의 무단 변속장치에서 후진상태를 나타내는 작동도,

도5는 본 발명에 따른 무단 변속장치의 제2실시예를 도시한 개략도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 변속조정시스템 12 : 입력축

14 : 연결축 16 : 조정축

18 : 임펠러하우징 20 : 임펠러

22 : 터어빈 24 : 스테이터

26 : 고정축 28 : 일방향클러치

110 : 변속시스템 112 : 입력선기어

114 : 제1유성기어 116 : 제2유성기어

118, 120 : 출력캐리어 122 : 조정선기어

124 : 출력캐리어축 126 : 출력축

210 : 전·후진절환시스템 212 : 전·후진연결기어

214 : 싱크로나이저콘 216 : 제1후진전달기어

218 : 후진전달축 220 : 제2후진전달기어

222 : 후진전달고정축 224 : 후진아이들기어

226 : 후진아이들기어축 228 : 후진기어

230 : 싱크로나이저콘 232 : 클러치허브

234 : 슬리브 236 : 싱크로나이저링

238 : 싱크로나이저링 310 : 전·후진절환시스템

312 : 전·후진연결기어 314 : 전진클러치

316 : 제1후진전달기어 318 : 후진전달축

320 : 제2후진전달기어 322 : 후진전달고정축

324 : 후진아이들기어 326 : 후진아이들기어축

328 : 후진기어 330 : 후진클러치

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기관에서 발생된 동력을 전달받고 출력축에 인가되는 부하 상태에 대응함과 아울러 임펠러, 터어빈 및 스테이터를 포함하여 구성된 변속조정시스템에 동력을 전달하고 출력축의 부하상태에 대응하는 회전비로 조정하도록 출력캐리어와 입력 선기어 및 조정선기어를 포함하는 변속시스템을 구비하는 무단변속장치에 있어서, 상기 출력캐리어축과 일체인 전·후진연결기어와, 상기 전·후진연결기어와 소요의 거리를 두고 출력캐리어축과 일체로 구성된 싱크로나이저콘과, 상기 전·후진연결기어와 치합하면서 후진전달고정축상에 회전가능하게 설치된 제1후진전달기어와, 상기 제1후진전달기어와 일체로 형성된후진전달축과, 상기 후진전달축과 일체로 형성되면서 후진전달고정축상에 회전가능하게 설치된 제2후진전달기어와, 상기 제2후진전달기어와 치합하면서 후진아이들기어축상에 회전가능하게 설치된 후진아이들기어와, 상기 후진아이들기어와 치합하면서 출력축상에 회전가능하게 설치된 후진기어와, 상기 후진기어와 일체로 형성되면서 출력축상에 회전가능하게 설치된 싱크로나이저콘과, 상기 싱크로나이저콘 사이에 위치하면서 출력축과 일체인 클러치허브와, 상기 클러치허브외측에 설치된 슬리브와, 상기 클러치허브의 양측에 위치하면서 싱크로나이저콘상에서 회전이 자유로운 싱크로나이저링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무단변속장치를 제공한다.

(실시예)

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 변속조정시스템과, 변속시스템 그리고 전·후진절환시스템으로 이루어진 무단변속장치에 대하여 설명한다.

첨부된 도1은 본 발명에 따른 무단 변속장치의 제1실시예를 나타내는 개략도이고, 도2는 도1에서의 무단 변속장치가 중립 상태를 나타내는 작동도이고, 도3은 도1에서의 무단 변속장치가 전진 상태를 나타내는 작동도이고, 도4는 도1에서의 무단 변속장치에서 후진상태를 나타내는 작동도이다.

우선, 변속조정시스템(10), 변속시스템(110)및 이에 연결 구성되는 전·후진절환시스템(210)으로 이루어진 본 발명 제1실시예(100)에 대하여 첨부 도면에 의거 설명한다.

변속조정시스템(10)은 공지된 장치인 자동변속기의 토오크컨버터를 응용한 것으로서, 통상의 자동변속기에서는 기관에서 발생된 동력이 토오크컨버터를 경유해서 변속기의 입력축으로 직접 동력이 전달되지만, 본 발명에서는 기관에서 발생된 동력이 입력축을 통해 변속시스템(110)인 유성기어셋트를 통해 감속되고 이에 따라 증가된 회전력이 임펠러에 전달된다.

즉, 통상적인 자동변속기의 토오크 컨버터는 기관으로부터 발생된 동력을 전달받아 변속기의 입력축에 직접 전달하는 동력 전달 기능을 갖고 있는 반면, 본 발명의 변속조정시스템(10)에서는 두 가지 점, 즉, 하나는 구동 저항에 적합하게 속도비를 조정하는 것과, 또 하나는 변속조정시스템을 경유한 동력이 출력축에 전달된다는 점에 특징이 있다.

이어서 변속조정시스템(10)의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1에 도시되어 있는 바와 같이, 입력축(12)상에 동축적으로 중공의 연결축(14)을 설치하고 연결축(14)상에는 동축적으로 중공의 조정축(16)을 설치한다.

상기 연결축(14)과 일체로 임펠러 하우징(18)을 연결하고, 상기 임펠러하우징(18)과 일체로 임펠러(20)를 연결한다.

상기 조정축(16)과 일체로 터어빈(22)을 임펠러(20)와 마주보도록 설치하고, 임펠러(20)와 터어빈(22) 사이에는 스테이터(24)를 위치시키며, 상기 스테이터(24)의 내측에는 조정축(16)과 동축적으로 중공의 고정축(26)을 설치하고, 고정축(26)과 스테이터(24) 사이에는 일방향클러치(28)를 삽입 설치하여 스테이터(24)가 역회전하는 것을 방지시켜 준다.

본 발명의 제1실시예의 변속시스템(110)은 도1에 도시되어 있는 바와 같이,기관의 동력이 입력되는 입력축(12)과 일체로 입력선기어(112)를 설치하고, 상기 입력 선기어(112)의 외측으로는 제1유성기어(114)를 치합시키고, 상기 제1유성기어(114)와 일체로 제2유성기어(116)를 형성한다.

상기 제1유성기어(114)와 제2유성기어(116)는 출력캐리어(118, 120) 내에서 회전이 자유롭도록 설치됨과 아울러 기어비가 상이하게 형성되어 있는 바, 상기 제2유성기어(116)와 치합된 조정선기어(122)를 통해 감속되도록 하고, 상기 조정선기어(122)는 연결축(14)과 일체로 형성한다.

한편, 입력축(12)과 동축적으로 출력캐리어축(124)을 설치하고, 출력캐리어축(124)은 출력캐리어(118, 120)와 일체로 연결한다.

다음, 본 발명 제1실시예에서의 전·후진절환시스템(210)에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 기존의 수동변속기에서 사용하고 있는 싱크로나이저를 이용하여 전진 및 후진을 이룰 수 있도록 하였다.

그 구성을 보면 도1에 도시되어 있는 바와 같이, 변속시스템(110)의 출력캐리어축(124)과 출력축(126) 사이에 구성되어 있으며, 변속시스템(110)의 출력캐리어축(124)과 일체로 전·후진연결기어(212)와 싱크로나이저콘(214)을 설치한다.

상기 전·후진연결기어(212)의 외측에 제1후진전달기어(216)를 치합하여 위치시킴과 아울러 제1후진전달기어(216)와 일체로 후진전달축(218)을 설치하고 후진전달축(218)과 일체로 제2후진전달기어(220)를 형성한다.

상기 후진전달축(218)은 후진전달고정축(222)상에서 회전이 자유롭도록 설치함과 아울러 제2후진전달기어(220)와 치합하여 후진아이들기어(224)를 설치하고 후진아이들기어(224)는 후진아이들기어축(226)상에서 회전이 자유롭도록 설치한다.

후진아이들기어(224)의 내측으로 후진기어(228)를 설치하고, 후진기어(228)와 일체로 싱크로나이저콘(230)을 형성시킨다.

그리고, 후진기어(228)와 싱크로나이저콘(230)은 출력축(126) 상에서 회전이 자유롭도록 설치한다.

한편, 출력축(126)과 일체로 클러치허브(232)를 설치하고 클러치허브(232)의 외측으로는 좌우로 이동이 가능한 슬리브(234)를 설치한다.

상기 클러치허브(232)의 양측으로 싱크로나이저링(236, 238)을 설치하고 싱크로나이저링(236, 238)은 싱크로나이저콘(214, 230) 상에서 회전이 자유롭도록 설치한다.

이와 같이 구성된 본 발명 무단변속장치의 변속상태별(중립, 전진, 후진) 작동방법과 그에 따른 동력전달 과정을 다음과 같이 설명한다.

설명에 앞서, 본 발명의 무단변속장치는 자동차 및 산업 기계 등의 구동력을 변속하여 출력시켜주는 어떠한 메커니즘에도 사용할 수 있으나, 여기서는 자동차의 경우를 예를 들어 설명한다.

또, 설명의 편의상 도면의 좌측에서 보았을 때 반시계 방향으로 회전하는 방향을 입력축의 방향으로 하고, 이 입력축의 방향과 같은 방향을 각 도면에서는 ↑방향(혹은 A방향)으로 정의하고, 마찬가지로 입력축의 방향과 반대 방향은 ↓방향(혹은 B방향)으로 정의하며, 정지 후 회전시(가속상태)는 0·↑(또는 0·↓)로 표기하고, 회전 후 정지(감속상태)는 ↑·0(또는 ↓·0)로 표기하며, 유성기어가 회전 후 그 자전을 하지 않고 모든 회전체가 일체로 입력 회전수와 동일하게 회전하는 상태를 ↑·1(또는 ↓·1)로 표기하여 설명하기로 한다.

먼저 중립 상태는 전·후진절환시스템의 슬리브(234)가 'N'위치에 있는 상태로서, 기관의 동력이 출력축(126)을 회전시키지 못하고 도2에 도시되어 있는 바와 같이 공회전되고 있는 상태이다.

즉, 슬리브(234)가 'N'위치에 있기 때문에, 출력캐리어축(124)과 일체인 싱크로나이저콘(214)과, 출력축(126)과 일체인 클러치허브(232)와의 연결이 차단되어 있는 상태이므로, 동력이 전달되지 않게 된다.

기관의 동력이 입력되면 입력축(12)이 회전하면서 입력축(12)과 일체로 형성된 입력선기어(112)도 동일한 A방향으로 회전하고, 입력선기어(112)와 치합된 제1유성기어(114)는 입력선기어(112)의 회전방향과 반대인 B방향으로 회전한다.

상기 제1유성기어(114)와 일체인 제2유성기어(116)도 제1유성기어(114)와 같은 B방향으로 회전하게 되고, 제2유성기어(116)의 내측에 치합된 조정선기어(122)는 제2유성기어(116)의 회전방향과 반대인 A방향으로 회전하게 된다.

물론, 조정선기어(122)와 일체로 연결된 연결축(14)과, 이 연결축(14)과 일체인 임펠러하우징(18)과, 그리고 임펠러하우징(18)과 일체인 임펠러(20)도 같은 A방향으로 회전하게 된다.

유체의 흐름에 의해 임펠러(20)와 마주 설치된 터어빈(22)도 같은 A방향으로 회전하고, 터어빈(22)과 일체로 연결된 조정축(16)도 A방향으로 회전하면서 이와일체로 연결된 출력캐리어(118, 120)도 A방향으로 회전하게 된다.

출력캐리어(118, 120)와 일체인 출력캐리어축(124)도 같은 A방향으로 회전하고, 출력 캐리어축(124)과 일체로 형성된 전·후진연결기어(212)도 같은 A방향으로 회전하면서 이와 치합되어 있는 제1후진전달기어(216)와, 제1후진전달기어(216)와 일체인 후진전달축(218)과, 후진전달축(218)과 일체인 제2후진전달기어(220)를 반대인 B방향으로 회전시킨다.

제2후진전달기어(220)와 치합되어 있는 후진아이들기어(224)는 A방향으로 회전하고 그 내측에 치합되어 있는 후진기어(228)는 반대인 B방향으로 회전하면서 이와 일체로 형성된 싱크로나이저콘(230)도 B방향으로 회전하는 상태에서, 슬리브(234)가 'N'위치에 있어 출력축(126)을 회전시키지 못하고 공회전하게 된다.

한편 전진상태에서는, 출력캐리어(118, 120)와 일체인 출력캐리어축(124)과, 출력축(126) 사이에 설치된 전·후진절환시스템(210)을 작동시켜 출력축(126)과 일체인 클러치허브(232) 상의 슬리브(234)를 'D'방향으로 이동시키고, 상기 슬리브(234)를 출력캐리어축(124)과 일체인 싱크로나이저콘(214)과 연결시키게 된다.

슬리브(234)와 싱크로나이저콘(214)를 연결하게 되면 출력축(126)으로 동력이 전달되는 상태인 바, 출력캐리어축(124)에는 엔진으로부터의 동력이 인가되는 상태이고, 출력축(126)은 차량이 정지되어 있는 상태이기 때문에 초기 구동에 따른 부하가 인가되어 있는 상태가 된다.

이때, 기관의 동력이 입력축(12)으로 입력되면 입력축(12)과 일체로 형성된입력선기어(112)는 입력축(12)과 같은 방향인 A방향으로 회전하고, 입력 선기어(112)와 치합되어 있는 제1유성기어(114)는, 출력캐리어(118, 120)가 전·후진절환시스템(210)을 통해 연결된 출력축(126)의 부하에 의해 정지되어 있기 때문에, 입력선기어(112)와 반대방향인 B방향으로 회전한다.

상기 제1유성기어(114)의 회전에 의해 제1유성기어(114)와 일체로 연결된 제2유성기어(116)는 B방향으로 회전하면서 내측에 치합되어 있는 조정선기어(122)를 A방향으로 감속하여 회전시키게 된다. 즉, 전·후진절환시스템(210)의 작동으로 출력축(126)과, 출력캐리어축(124)과 출력캐리어(118, 120), 그리고 조정축(16)과 터어빈(22)이 정지된 상태에서 입력선기어(112)를 통해 제1유성기어(114)에 전달된 회전력은, 일체로 연결된 제2유성기어(116)를 거쳐 회전력이 기어비만큼 증가된 상태에서 조정선기어(122)에 전달되는 것이다.

또한, 조정선기어(122)와 일체로 연결된 연결축(14)과, 연결축(14)과 일체로 연결된 임펠러하우징(18)과, 임펠러하우징(18)과 일체인 임펠러(20)에도 증가된 회전력이 전달됨과 아울러 방향 A로 감속되어 회전된다.

이때, 상기 전·후진절환시스템(210)의 작동으로 터어빈(22)이 출력축(126)의 부하에 의해 정지되어 있으므로, 임펠러(20)와 터어빈(22)과의 사이에는 매우 큰 회전차가 생긴다.

토오크컨버터의 특성상 임펠러(20)의 증배된 회전력이 터어빈(22)에 전달되므로 이 터어빈(22)에 전달되는 회전력이 조정축(16)과 일체로 연결된 출력캐리어(118, 120)와, 상기 출력캐리어(118, 120)와 일체인 출력캐리어축(124)을 통해 출력축(126)에 전달되는데, 출력축(126)에 작용되는 저항과 터어빈(22)에 전달되는 회전력이 평형을 이루면 출력축(126)을 구동시키게 되는 바, 이때가 저속 출발 상태이다.

이 상태에서 기관의 회전을 증가시키면 임펠러(20)와 터어빈(22)의 회전차는 보다 커지게 됨으로써, 터어빈(22)에 전달되는 회전력이 증가되고, 터어빈(22)에 전달되는 회전력이 출력축(126)의 부하에 의해 터어빈(22)에 작용하는 저항보다 클 경우 임펠러(20)로부터 전달되는 터어빈(22)의 회전력이, 터어빈(22)에 작용되는 저항과 평형을 이룰 때까지 출력축(126)을 가속하게 된다.

출력축(126)이 가속되면, 즉, 차량의 속도가 보다 빠르게 되면, 노면에서의 저항인 출력축(126)의 부하가 감소되므로, 터어빈(22)에 작용되는 저항도 감소된다.

상기 터어빈(22)에 작용되는 저항이 감소하게 되면 이 저항과 평형을 이룰 때까지 임펠러(20)와 터어빈(22)의 회전차는 줄어들게 된다.

따라서, 터어빈(22)의 회전은 임펠러(20)와 같은 방향인 A방향으로의 회전이 증가되고 터어빈(22)과 일체로 연결된 출력캐리어(118, 120)의 회전도 A방향으로 증가하게 된다.

또한, 출력캐리어(118, 120)와 일체로 연결된 출력캐리어축(124)과 출력캐리어축(124)과 전·후진절환시스템(210)을 통해 연결된 출력축(126)의 회전도 증가하면서 출력축(126)의 회전 증가로 출력축(126)의 부하가 더욱 작아져 입력축(12)의 구동력과 평형을 이룰 경우, 임펠러(20)와 터어빈(22)은 1:1 회전을 함과 아울러제1유성기어(114)와 제2유성기어(116)는 자전을 하지 않고 모든 회전체가 일체로 회전하게 되는 바, 이때를 고속상태라 한다.

즉, 상기 저속, 고속 상태가 엔진의 RPM에 따라 반복되면서 무단 변속이 이루어지게 되는 것이다. 본 실시예에서 임펠러(20)에 전달되는 회전력을 살펴볼 때 제1유성기어(114)와 제2유성기어(116)에 의해서 입력축(12)의 회전력보다 증배된 회전력이 조정선기어(122)를 거쳐 연결축(14)을 통해서 임펠러(20)에 작용하여 터어빈(22)에 전달되므로 저속 시 큰 회전력을 출력축(126)에 구동시키게 되어 가속성 및 효율이 좋아진다.

한편 후진상태에서는 전·후진절환시스템(210)의 슬리브(234)를 'R'방향으로 이동시킨다. 기관의 동력이 입력축(12)으로 입력되면 입력축(12)과 일체로 형성된 입력선기어(112)는 입력축(12)과 같은 방향인 A방향으로 회전하게 된다.

이때, 출력캐리어(118, 120)와, 출력캐리어(118, 120)와 일체로 연결된 출력캐리어축(214)과, 출력캐리어축(124)과 일체인 전·후진연결기어(212), 그리고 전·후진연결기어(212)와 치합되어 있는 제1후진전달기어(216)와 제1후진전달기어(216)와 일체로 연결된 후진전달축(218)과, 후진전달축(218)과 일체인 제2후진전달기어(220), 제2후진전달기어(220)와 치합되어 있는 후진아이들기어(224), 후진아이들기어(224)와 치합된 후진기어(228)가 전·후진절환시스템(210)을 통해 출력축(126)과 함께 일단 정지된 초기상태에 있어서는, 입력선기어(112)와 치합되어 있는 제1유성기어(114)는 입력선기어(112)와 반대 방향인 B방향으로 회전하면서 이와 일체로 연결된 제2유성기어(116)를 통해 조정선기어(122)를 A방향으로감속하여 회전시킨다.

조정선기어(122)와 일체로 연결된 연결축(14)과, 연결축(14)과 일체로 형성된 임펠러하우징(18)과, 임펠러하우징(18)과 일체인 임펠러(20)도 방향 A로 감속되어 회전한다.

즉, 전·후진절환시스템(210)의 작동으로 후진기어(228)와 출력축(126)이 연결되어 있으므로 기어의 치합으로 연결된 전·후진연결기어(212)와, 전·후진연결기어(212)와 일체인 출력캐리어축(124)과, 출력캐리어축(124)과 일체인 출력캐리어(118, 120), 그리고 출력캐리어(118, 120)와 일체로 연결된 조정축(16)과 터어빈(22)도 일단 정지된 상태에 있어서 입력선기어(112)를 통해 제1유성기어(114)에 전달된 회전력은 제2유성기어(116)를 통해 조정선기어(122)에 전달되고 조정선기어(122)와 일체로 형성된 연결축(14)과, 임펠러하우징(18)을 거쳐 임펠러(20)에 전달된다. 이때 터어빈(22)이 정지되어 있으므로 임펠러(20)와 터어빈(22)과는 회전차가 생긴다.

토오크컨버터의 특성상, 임펠러(20)와 터어빈(22)의 회전차가 클수록 큰 회전력이 발생되어 임펠러(20)의 증배된 회전력이 터어빈(22)에 전달되므로 이 터어빈(22)에 전달되는 회전력이 조정축(16)과 일체로 연결된 출력캐리어(118, 120)를 거쳐 출력캐리어축(214)과, 출력캐리어축(124)과 일체인 전·후진연결기어(212), 그리고 전·후진연결기어(212)와 치합되어 있는 제1후진전달기어(216)와 제1후진전달기어(216)와 일체로 연결된 후진전달축(218)과, 후진전달축(218)과 일체인 제 2후진전달기어(220), 제 2후진전달기어(220)와 치합되어 있는 후진아이들기어(224),후진아이들기어(224)와 치합된 후진기어(228)가 전·후진절환시스템(210)을 통해 출력축(126)에 전달되는데, 출력축(126)의 부하에 의해 출력축(126)에 작용되는 저항과 터어빈(22)에 전달되는 회전력이 평형을 이루면 출력축(126)을 구동시키게 된다. 이 때가 후진출발 상태이다.

기관의 회전을 증가시키면 임펠러(22)와 터어빈(22)의 회전차는 커지므로 터어빈(22)에 전달되는 회전력이 증가되고, 터어빈(22)에 전달되는 회전력이 출력축(126)의 부하에 의해 전·후진절환시스템(210)을 통해 터어빈(22)에 작용되는 저항보다 클 경우 임펠러(20)로부터 전달되는 터어빈(22)의 회전력이 터어빈(22)에 작용되는 저항과 평형을 이룰 때까지 후진기어(228)를 가속하게 되고 전·후진절환시스템(210)을 통해 출력축(126)의 B방향으로 회전을 증가시키게 된다.

출력축(126)의 회전이 증가하게 되면 출력축(126)의 부하가 감소되므로 터어빈(22)에 작용되는 저항도 감소된다.

터어빈(22)에 작용되는 저항이 감소하게 되면 이 저항과 평형을 이룰 때까지 임펠러(20)와 터어빈(22)의 회전차는 줄어들게 된다.

따라서, 터어빈(22)의 회전은 임펠러(20)와 같은 방향인 A방향으로의 회전이 증가되고 터어빈(22)과 일체로 연결된 조정축(16)과 조정축(16)과 일체로 연결된 출력캐리어(118, 120)도 A방향으로의 회전이 증가하게 된다.

출력캐리어(118, 120)의 회전이 증가하면 일체로 연결된 출력캐리어축(124)도 A방향으로의 회전이 증가하게 되고 출력캐리어축(124)과 일체인 전·후진연결기어(212)도 같은 A방향으로 회전하게 된다.

전·후진연결기어(212)와 치합되어 있는 제1후진전달기어(216)와, 제1후진전달기어(216)와 일체로 연결된 제 2후진전달기어(220)는 반대인 B방향으로 회전하고 , 제2후진전달기어(220)와 치합되어 있는 후진아이들기어(224)는 A방향으로 회전하면서 치합된 후진기어(228)를 B방향으로 회전시키게 되고 전·후진절환시스템(210)을 통해 연결된 출력축(126)도 같은 B방향으로의 회전이 증가하게 된다.

본 후진시스템에서 출력축(126)에 전달되는 회전력을 살펴볼 때 제1유성기어(114)와 제2유성기어(116)에 의해 입력축(12)보다 증배된 회전력이 조정선기어(122)에 전달되어 연결축(14)을 통해 임펠러(20)에 작용되고 임펠러(20)에서 다시 증배된 회전력이 터어빈(22)에 작용되고 터어빈(22)과 일체로 연결된 조정축(16)과, 조정축(16)과 일체로 연결된 출력캐리어(118, 120) 및 출력캐리어축(124)과 전·후진절환시스템(210)을 통해 연결된 출력축(126)을 구동시키게 됨으로써 후진 시 큰 회전력을 출력축(126)에 구동시키게 되어 가속성 및 효율이 좋아지고 후진 시에도 부드럽고 정숙한 주행을 할 수 있게 된다.

다음, 도 5에 도시된 바와 같은 본 발명의 제2실시예에 대하여 설명한다. 본 발명의 제2실시예에서, 변속조정시스템 및 변속시스템의 설치 구조 및 작동방법은 제 1 실시예와 동일하므로 그 구성과 작동방법의 설명은 생략한다.

제2실시예에서는 전·후진절환시스템을 싱크로나이저 방식이 아닌 다판클러치를 이용하였다.

먼저, 제2실시예를 보면 도5에 도시되어 있는 바와 같이, 변속조정시스템이나 변속시스템은 동일한 구조로 되어 있으므로, 그에 대한 설명은 생략하고 전·후진절환시스템(310)에 대해서만 설명한다.

제2실시예에서는 전·후진절환시스템(310)을 기존의 자동변속기 차량에서 사용하고 있는 다판클러치 방식을 적용하였다. 즉, 변속시스템의 출력캐리어(118, 120)와 일체로 구성된 출력캐리어축(124)과 일체로 전·후진연결기어(312)를 설치하고, 전·후진연결기어(312)와 출력축(126)과의 사이에 전진클러치(314)를 설치하여 전진클러치(314) 작동시 출력축(126)과 직접 연결되도록 한다.

한편, 전·후진연결기어(312)의 외측에 제1후진전달기어(316)를 치합시키고, 제1후진전달기어(316)와 일체로 후진전달축(318)을 설치한다.

후진전달축(318)과 일체로 제2후진전달기어(320)를 형성시키고, 후진전달축(318)은 후진전달고정축(322)상에서 회전이 자유롭도록 설치한다.

제2후진전달기어(320)와 치합하여 후진아이들기어(324)를 설치하고, 후진아이들기어(324)는 후진아이들기어축(326)상에서 회전이 자유롭도록 설치한다.

후진아이들기어(324)의 내측으로 후진기어(328)를 설치하고, 후진기어(328)와 출력축(126)과의 사이에 후진클러치(330)를 설치하여 후진클러치(330) 작동시 출력축(126)과 연결되도록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명 제2실시예에 대한 작동방법에 대해서는 제1실시예와 동일하므로 생략하기로 한다.

이상과 같이 본 발명의 무단변속장치는 모든 기어가 연결된 상태에서도 부하의 변동에 신속히 대응할 수 있으며, 회전력도 가장 원만하게 전달할 수 있음은 물론, 간단한 구성으로서 전진 및 후진을 무단 변속할 수 있도록 함으로써, 제작경비 절감 효과를 낼 수 있으며 내구성에도 좋은 효과가 있다.

Claims (2)

1. 기관에서 발생된 동력을 전달받고 출력축에 인가되는 부하 상태에 대응함과 아울러 임펠러, 터어빈 및 스테이터를 포함하여 구성된 변속조정시스템에 동력을 전달하고 출력축의 부하상태에 대응하는 회전비로 조정하도록 출력캐리어와 입력 선기어 및 조정선기어를 포함하는 변속시스템을 구비하는 무단변속장치에 있어서, 상기 출력캐리어축(124)과 일체인 전·후진연결기어(212)와,

   상기 전·후진연결기어(212)와 소요의 거리를 두고 출력캐리어축(124)과 일체로 구성된 싱크로나이저콘(214)과,

   상기 전·후진연결기어(212)와 치합하면서 후진전달고정축(222)상에 회전가능하게 설치된 제1후진전달기어(216)와,

   상기 제1후진전달기어(216)와 일체로 형성된 후진전달축(218)과,

   상기 후진전달축(218)과 일체로 형성되면서 후진전달고정축(222)상에 회전가능하게 설치된 제2후진전달기어(220)와,

   상기 제2후진전달기어(220)와 치합하면서 후진아이들기어축(226)상에 회전가능하게 설치된 후진아이들기어(224)와,

   상기 후진아이들기어(224)와 치합하면서 출력축(126)상에 회전가능하게 설치된 후진기어(228)와,

   상기 후진기어(228)와 일체로 형성되면서 출력축(126)상에 회전가능하게 설치된 싱크로나이저콘(230)과,

   상기 싱크로나이저콘(214,230)사이에 위치하면서 출력축(126)과 일체인 클러치허브(232)와,

   상기 클러치허브(232)외측에 설치된 슬리브(234)와,

   상기 클러치허브(232)의 양측에 위치하면서 싱크로나이저콘(214,230)상에서 회전이 자유로운 싱크로나이저링(236,238)을 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
2. 기관에서 발생된 동력을 전달받고 출력축에 인가되는 부하 상태에 대응함과 아울러 임펠러, 터어빈 및 스테이터를 포함하여 구성된 변속조정시스템에 동력을 전달하고 출력축의 부하상태에 대응하는 회전비로 조정하도록 출력 캐리어와 입력 선기어 및 조정 선기어를 포함하는 변속시스템을 구비하는 무단변속장치에 있어서, 출력캐리어축(124)과 일체인 전·후진연결기어(312)와,

   상기 전·후진연결기어(312)와 치합하면서 후진전달고정축(322)상에 회전가능하게 설치된 제1후진전달기어(316)와,

   상기 제1후진전달기어(316)와 일체로 형성된 후진전달축(318)과,

   상기 후진전달축(318)과 일체로 형성되면서 후진전달고정축(322)상에 회전가능하게 설치된 제2후진전달기어(320)와,

   상기 제2후진전달기어(320)와 치합하면서 후진아이들기어축(326)상에 회전가능하게 설치된 후진아이들기어(324)와,

   상기 후진아이들기어(324)와 치합하면서 출력축(126)상에 회전가능하게 설치된 후진기어(328)와,

   상기 출력캐리어축(124)과 출력축(126)사이에 설치된 전진클러치(314)와, 후진기어(328)와 출력축(126)사이에 설치된 후진클러치(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속장치.