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KR20070051300A - 변속장치 - Google Patents

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Publication number
KR20070051300A
KR20070051300A KR1020077005220A KR20077005220A KR20070051300A KR 20070051300 A KR20070051300 A KR 20070051300A KR 1020077005220 A KR1020077005220 A KR 1020077005220A KR 20077005220 A KR20077005220 A KR 20077005220A KR 20070051300 A KR20070051300 A KR 20070051300A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motor
planetary gear
pump
gear mechanism
shaft
Prior art date
Application number
KR1020077005220A
Other languages
English (en)
Inventor
히코사부로 히라키
타케히로 코마츠
Original Assignee
가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 filed Critical 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Publication of KR20070051300A publication Critical patent/KR20070051300A/ko

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Abstract

펌프/모터 혹은 제네레이터/모터로서, 최대 토크가 보다 작은 소형인 것을 사용할 수 있는 변속장치를 제공하는 것을 목적으로 하고, 입력축(4)과, 출력축(16)과, 이들 입력축(4)과 출력축(16) 사이에 끼워 삽입되는 유성기어기구(5, 6)를 갖는 기계전동부와, 3개의 펌프/모터(21, 25, 31)를 갖는 유압전동부를 구비하는 변속장치에 있어서, 제1펌프/모터(21)의 회전축과 제2펌프/모터(25)의 회전축을 기계전동부에 연결하고, 제3펌프/모터(31)의 회전축을 제1펌프/모터(21)의 회전축 및 / 또는 제2펌프/모터(25)의 회전축에 연결하는 클러치(34, 35, 36)를 설치하는 구성으로 한다.

Description

변속장치{SPEED CHANGE GEAR}
본 발명은, 펌프/모터 혹은 제네레이터/모터와 유성기어기구를 조합해서 이루어지는 유압-기계식 혹은 전기-기계식 변속장치에 관한 것이다.
종래, 유압식의 변속장치로서, 엔진으로부터의 입력파워 전부를 유압으로 변환해서 전달하는 순유압식의 변속장치(하이드로 스태틱 트랜스미션;HST)와, 입력파워의 일부를 유압에 전달함과 아울러, 잔부를 기계적으로 전달하는 유압-기계식(동력분할식)의 변속장치(하이드로 메커니컬 트랜스미션;HMT)가 알려져 있다. 이 중, 후자의 변속장치(HMT)는 기계적 동력의 일부를 유압동력으로 변환하면 좋고, 기계적 동력의 전달 효율이 높다는 점에서, 전자의 변속장치(HST)에 비해서 고효율을 달성할 수 있다는 이점을 갖고 있고, 불도저, 휠로더라는 부하 변동이 심한 차량에 대하여 이상적인 변속기라고 하여 일부 차량에서 채용되고 있다.
상기 유압-기계식 변속장치(HMT)의 대표적인 것으로서, 그 무단 변속 특성을 유성기어기구에 의해 달성하도록 한 것이 있다. 즉, 유성기어기구의 선기어, 플래니터리 기어를 구비한 캐리어 및 링기어의 3요소 중 제1요소를 입력축에, 제2요소를 출력축에 각각 연결함과 아울러, 제3요소를 유압펌프 혹은 유압모터에 연결하고, 이 유압펌프 혹은 유압모터의 회전속도를 변화시켜서 출력축의 회전속도를 변 화시키도록 구성된 것이다.
이 HMT는 상기 유성기어기구에 연결한 펌프/모터와 유압회로에 의해 유체적으로 접속되는 다른 펌프/모터를 변속장치의 입력축과 회전비 일정하게 연결하는 출력분할형인 것과, 상기 유성기어기구에 연결한 유압펌프 혹은 유압모터와 유압회로에 의해 유체적으로 접속되는 다른 유압펌프 혹은 유압모터를 변속장치의 출력축과 회전비 일정하게 연결하는 입력분할형인 것의 2형식이 있다.
또한, HMT와 유사한 기술로서 EMT(전기-기계식 변속장치)가 있다. 이 EMT는 HMT에 있어서의 펌프/모터 대신에 제네레이터/모터를 사용하고, 기계적 동력의 일부를 전기동력으로 변환해서 전달하는 것이다. 이 EMT에 관한 선행기술로서는, 특허문헌1에 개시된 것이 있다. 이 문헌에 개시된 변속장치는, 2개의 유성기어기구와 2개의 전동기를 갖는 전기-기계식 변속장치로서, 저속측에서 입력분할모드를 만들고, 고속측에서 복합분할(출력분할)모드를 만들기 위해서 클러치로 전환하도록 구성된 것이다.
특허문헌1: 미국 특허 제6,478,705호 명세서
그런데, HMT에 이용되는 펌프/모터는 큰 토크를 발생시키기 위해서는 용량을 크게 할 필요가 있지만, 이 대용량의 펌프/모터의 용량을 압축해서 고회전으로 이용하는 경우에, 누설에 의한 손실이 커져 버려, 변속장치 전체의 효율이 저하되어 버린다. 또한 EMT에 사용되는 제네레이터/모터는 반대로 저속 대토크가 잘 발휘되지 않고, 저속으로 대토크를 발휘하는 것은 사이즈가 매우 대형이며 고가인 것이 되어 버린다. 따라서, 펌프/모터에 있어서나 제네레이터/모터에 있어서나, 최대 토크가 작은 소형인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 특허문헌1에 개시된 변속장치에 있어서는, 입력분할모드(input-split mode)와 복합분할모드(compound-split mode) 중, 보다 큰 최대 토크가 구해지는 쪽에 맞춰서 제네레이터/모터(특허문헌1에 있어서 부호 28로 나타내어진다.)의 크기를 결정할 필요가 있다. 즉, 특허문헌1에 개시된 변속장치에서는, 입력분할모드나 복합분할모드 중 어느 하나의 상태에서는, 제네레이터/모터는 최대 토크 부근의 영역에서는 이용되지 않아, 그 성능을 발휘하지 않고 사용되게 된다.
가령, 입력분할모드와 복합분할모드 중 어느 하나의 상태에 있어서나, 제네레이터/모터가 최대 토크를 발생(또는 흡수)할 수 있는 구성으로 할 수 있으면, 바꿔 말하면, 제네레이터/모터 접속부의 감속비를 입력분할모드와 복합분할모드의 양쪽에서 최적인 것으로 할 수 있으면, 제네레이터/모터를 소형화할 수 있다. 또한, 제네레이터/모터 대신에 펌프/모터를 사용하는 HMT에 있어서도, 마찬가지로 펌프/모터를 소형화해서 효율을 높일 수 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 사정을 감안해서 이루어진 것으로, 펌프/모터 혹은 제네레이터/모터로서, 최대 토크가 보다 작은 소형인 것을 사용할 수 있는 유압-기계식 변속장치, 혹은 전기-기계식 변속장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 제1발명에 의한 변속장치는 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 적어도 1개의 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 유압전동부를 구비하고, 상기 유압전동부가 유압회로를 통해 서로 유체적으로 접속되는 복수의 펌프/모터를 갖는 변속장치로서, 상기 복수의 펌프/모터가 제1펌프/모터와 제2펌프/모터와 제3펌프/모터로 이루어지고, 상기 제1펌프/모터의 회전축과 상기 제2펌프/모터의 회전축을 각각 상기 기계전동부에 연결하고, 상기 제3펌프/모터의 회전축을 상기 제1펌프/모터의 회전축 및 / 또는 상기 제2펌프/모터의 회전축에 연결하는 연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 제2발명에 의한 변속장치는 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 적어도 1개의 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 유압전동부를 구비하고, 상기 유압전동부가 유압회로를 통해 서로 유체적으로 접속되는 복수의 펌프/모터를 갖는 변속장치로서, 상기 기계전동부가 제1유성기어기구와 제2유성기어기구를 구비하고, 상기 복수의 펌프/모터가 제1펌프/모터와 제2펌프/모터와 제3펌프/모터로 이루어지고, 상기 입력축을 상기 제1유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 제1펌프/모터의 회전축을 상기 제1유성기어기구의 제2요소에 연결하고, 상기 제2펌프/모터의 회전축을 상기 제2유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 출력축을 상기 제1유성기어기구의 제3요소 및 상기 제2유성기어기구의 제3요소에 연결함과 아울러, 상기 제2유성기어기구의 제2요소를 고정단 및 / 또는 상기 제1유성기어기구의 제2요소에 연결하는 제1연결기구와, 상기 제3펌프/모터의 회전축을 상기 제1펌프/모터의 회전축 및 / 또는 상기 제2펌프/모터의 회전축에 연결하는 제2연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 제3발명에 의한 변속장치는 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 적어도 1개의 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 유압전동부를 구비하고, 상기 유압전동부가 유압회로를 통해 서로 유체적으로 접속되는 복수의 펌프/모터를 갖는 변속장치로서, 상기 기계전동부가 제1유성기어기구와 제2유성기어기구와 그들 사이에 배치되는 제3유성기어기구를 구비하고, 상기 복수의 펌프/모터가 제1펌프/모터와 제2펌프/모터와 제3펌프/모터로 이루어지고, 상기 입력축을 상기 제1유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 제1펌프/모터의 회전축을 상기 제3유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 제2펌프/모터의 회전축을 상기 제2유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 출력축을 상기 제1유성기어기구의 제3요소 및 상기 제2유성기어기구의 제3요소에 연결하고, 상기 제1유성기어기구의 제2요소를 상기 제3유성기어기구의 제3요소에 연결하고, 상기 제2유성기어기구의 제2요소를 상기 제3유성기어기구의 제2요소에 연결함과 아울러, 상기 제2유성기어기구의 제2요소를 고정단 및 / 또는 상기 제3유성기어기구의 제1요소에 연결하는 제1연결기구와, 상기 제3펌프/모터의 회전축을 상기 제1펌프/모터의 회전축 및 / 또는 상기 제2펌프/모터의 회전축에 연결하는 제2연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 제4발명에 의한 변속장치는 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 유압전동부를 구비하고, 상기 유압전동부가 유압회로를 통해 서로 유체적으로 접속되는 복수의 펌프/모터를 갖는 변속장치로서, 상기 복수의 펌프/모터가 제1펌프/모터와 제2펌프/모터와 제3펌프/모터로 이루어지고, 상기 입력축을 상기 유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 제1펌프/모터의 회전축을 상기 유성기어기구의 제2요소에 연결하고, 상기 제2펌프/모터의 회전축을 상기 유성기어기구의 제3요소에 연결하고, 상기 출력축을 상기 유성기어기구의 제2요소에 연결함과 아울러, 상기 제3펌프/모터의 회전축을 상기 제1펌프/모터의 회전축 및 / 또는 상기 제2펌프/모터의 회전축에 연결하는 연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 제5발명에 의한 변속장치는 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 유압전동부를 구비하고, 상기 유압전동부가 유압회로를 통해 서로 유체적으로 접속되는 복수의 펌프/모터를 갖는 변속장치로서, 상기 복수의 펌프/모터가 제1펌프/모터와 제2펌프/모터와 제3펌프/모터로 이루어지고, 상기 입력축을 상기 유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 제1펌프/모터의 회전축을 상기 유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 제2펌프/모터의 회전축을 상기 유성기어기구의 제3요소에 연결하고, 상기 출력축을 상기 유성기어기구의 제2요소에 연결함과 아울러, 상기 제3펌프/모터의 회전축을 상기 제1펌프/모터의 회전축 및 / 또는 상기 제2펌프/모터의 회전축에 연결하는 연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 제1발명, 제4발명 또는 제5발명에 있어서, 상기 제3펌프/모터의 회전축을 상기 제1펌프/모터의 회전축 및 상기 제2펌프/모터의 회전축의 양쪽에 연결시키고, 상기 입력축에 입력되는 동력을 모두 상기 기계전동부만을 통해서 상기 출력축으로 전달하도록 상기 연결기구를 제어하는 제어수단을 갖는 것이 바람직하다(제6발명).
마찬가지로, 상기 제2발명 또는 제3발명에 있어서, 상기 제3펌프/모터의 회전축을 상기 제1펌프/모터의 회전축 및 상기 제2펌프/모터의 회전축의 양쪽에 연결시키고, 상기 입력축에 입력되는 동력을 모두 상기 기계전동부만을 통해서 상기 출력축에 전달하도록 상기 제2연결기구를 제어하는 제어수단을 갖는 것이 바람직하다(제7발명).
또한, 제8발명에 의한 변속장치는 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 적어도 1개의 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 유압전동부를 구비하고, 상기 유압전동부가 유압회로를 통해 서로 유체적으로 접속되는 복수의 펌프/모터를 갖는 변속장치로서, 상기 기계전동부가 제1유성기어기구와 제2유성기어기구와 그들 사이에 배치되는 제3유성기어기구를 구비하고, 상기 복수의 펌프/모터가 제1펌프/모터와 제2펌프/모터로 이루어지고, 상기 입력축을 상기 제1유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 제1펌프/모터의 회전축을 상기 제3유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 제2펌프/모터의 회전축을 상기 제2유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 출력축을 상기 제1유성기어기구의 제3요소 및 상기 제2유성기어기구의 제3요소에 연결하고, 상기 제1유성기어기구의 제2요소를 상기 제3유성기어기구의 제3요소에 연결하고, 상기 제2유성기어기구의 제2요소를 상기 제3유성기어기구의 제2요소에 연결함과 아울러, 상기 제2유성기어기구의 제2요소를 고정단 및 / 또는 상기 제3유성기어기구의 제1요소에 연결하는 연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 제1, 2, 3, 8발명에 있어서, 상기 제1펌프/모터의 회전속도가 0이 되는 저속측 다이렉트점과, 상기 제2펌프/모터의 회전속도가 0이 되는 고속측 다이렉트점의 속도비가 3~4로 설정되는 것이 바람직하다(제9발명).
다음에, 제10발명에 의한 변속장치는 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 적어도 1개의 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 전기전동부를 구비하고, 상기 전기전동부가 인버터에 의해 구동 제어되는 복수의 제네레이터/모터를 갖는 변속장치로서, 상기 복수의 제네레이터/모터가 제1제네레이터/모터와 제2제네레이터/모터와 제3제네레이터/모터로 이루어지고, 상기 제1제네레이터/모터의 회전축과 상기 제2제네레이터/모터의 회전축을 각각 상기 기계전동부에 연결하고, 상기 제3제네레이터/모터의 회전축을 상기 제1제네레이터/모터의 회전축 및 / 또는 상기 제2제네레이터/모터의 회전축에 연결하는 연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 제10발명에 있어서, 상기 제3제네레이터/모터의 회전축을 상기 제1제네레이터/모터의 회전축 및 상기 제2제네레이터/모터의 회전축의 양쪽에 연결시키고, 상기 입력축에 입력되는 동력을 모두 상기 기계전동부만을 통해서 상기 출력축에 전달하도록 상기 연결기구를 제어하는 제어수단을 갖는 것이 바람직하다(제11발명).
또한, 제12발명에 의한 변속장치는 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 적어도 1개의 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 전기전동부를 구비하고, 상기 전기전동부가 인버터에 의해 구동 제어되는 복수의 제네레이터/모터를 갖는 변속장치로서, 상기 기계전동부가 제1유성기어기구와 제2유성기어기구를 구비하고, 상기 복수의 제네레이터/모터가 제1제네레이터/모터와 제2제네레이터/모터와 제3제네레이터/모터로 이루어지고, 상기 입력축을 상기 제1유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 제1제네레이터/모터의 회전축을 상기 제1유성기어기구의 제2요소에 연결하고, 상기 제2제네레이터/모터의 회전축을 상기 제2유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 출력축을 상기 제1유성기어기구의 제3요소 및 상기 제2유성기어기구의 제3요소에 연결함과 아울러, 상기 제2유성기어기구의 제2요소를 고정단 및 / 또는 상기 제1유성기어기구의 제2요소에 연결하는 제1연결기구와, 상기 제3제네레이터/모터의 회전축을 상기 제1제네레이터/모터의 회전축 및 / 또는 상기 제2제네레이터/모터의 회전축에 연결하는 제2연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 제13발명에 의한 변속장치는 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 적어도 1개의 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 전기전동부를 구비하고, 상기 전기전동부가 인버터에 의해 구동 제어되는 복수의 제네레이터/모터를 갖는 변속장치로서, 상기 기계전동부가 제1유성기어기구와 제2유성기어기구와 그들 사이에 배치되는 제3유성기어기구를 구비하고, 상기 복수의 제네레이터/모터가 제1제네레이터/모터와 제2제네레이터/모터와 제3제네레이터/모터로 이루어지고, 상기 입력축을 상기 제1유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 제1제네레이터/모터의 회전축을 상기 제3유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 제2제네레이터/모터의 회전축을 상기 제2유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 출력축을 상기 제1유성기어기구의 제3요소 및 상기 제2유성기어기구의 제3요소에 연결하고, 상기 제1유성기어기구의 제2요소를 상기 제3유성기어기구의 제3요소에 연결하고, 상기 제2유성기어기구의 제2요소를 상기 제3유성기어기구의 제2요소에 연결함과 아울러, 상기 제2유성기어기구의 제2요소를 고정단 및 / 또는 상기 제3유성기어기구의 제1요소에 연결하는 제1연결기구와, 상기 제3제네레이터/모터의 회전축을 상기 제1제네레이터/모터의 회전축 및 / 또는 상기 제2제네레이터/모터의 회전축에 연결하는 제2연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 제12발명 또는 제13발명에 있어서, 상기 제3펌프/모터의 회전축을 상기 제1펌프/모터의 회전축 및 상기 제2펌프/모터의 회전축의 양쪽에 연결시키고, 상기 입력축에 입력되는 동력을 모두 상기 기계전동부만을 통해서 상기 출력축에 전달하도록 상기 제2연결기구를 제어하는 제어수단을 갖는 것이 바람직하다(제14발명).
또한, 제15발명에 의한 변속장치는 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 적어도 1개의 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 전기전동부를 구비하고, 상기 전기전동부가 인버터에 의해 구동 제어되는 복수의 제네레이터/모터를 갖는 변속장치로서, 상기 기계전동부가 제1유성기어기구와 제2유성기어기구와 그들 사이에 배치되는 제3유성기어기구를 구비하고, 상기 복수의 제네레이터/모터가 제1제네레이터/모터와 제2제네레이터/모터로 이루어지고, 상기 입력축을 상기 제1유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 제1제네레이터/모터의 회전축을 상기 제3유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 제2제네레이터/모터의 회전축을 상기 제2유성기어기구의 제1요소에 연결하고, 상기 출력축을 상기 제1유성기어기구의 제3요소 및 상기 제2유성기어기구의 제3요소에 연결하고, 상기 제1유성기어기구의 제2요소를 상기 제3유성기어기구의 제3요소에 연결하고, 상기 제2유성기어기구의 제2요소를 상기 제3유성기어기구의 제2요소에 연결함과 아울러, 상기 제2유성기어기구의 제2요소를 고정단 및 / 또는 상기 제3유성기어기구의 제1요소에 연결하는 연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 제10, 12, 13, 15발명에 있어서, 상기 제1제네레이터/모터의 회전속도가 0이 되는 저속측 다이렉트점과, 상기 제2제네레이터/모터의 회전속도가 0이 되는 고속측 다이렉트점의 속도비가 3~4로 설정되는 것이 바람직하다(제16발명).
(발명의 효과)
제1발명~제5발명의 각 발명에 의하면, 제3펌프/모터의 회전축이 제1펌프/모터의 회전축 및 / 또는 제2펌프/모터의 회전축으로 전환되어 사용되고, 제3펌프/모터는 항상 다른 어느 하나의 펌프/모터의 작용을 보완하는 기능을 한다. 따라서, 각 펌프/모터로서 종래와 비교해서 최대 토크가 작은 소형인 것을 사용할 수 있고, 용량을 압축해서 고회전으로 사용하는 경우라도 효율을 높일 수 있다.
제3발명 또는 제8발명에 의하면, 제1유성기어기구와 제2유성기어기구 사이에 감속비 조정용의 제3유성기어기구가 배치되어 있으므로, 제1펌프/모터의 감속비를 입력분할모드와 복합분할모드의 양쪽에서 최적인 것으로 할 수 있다. 따라서, 제1펌프/모터로서 최대 토크가 보다 작은 소형인 것을 사용할 수 있고, 용량을 압축해서 고회전으로 사용하는 경우라도 효율을 높일 수 있다.
제6발명 또는 제7발명에 의하면, 제3펌프/모터의 회전축의 연결부분인, 제1펌프/모터의 회전축 혹은 제2펌프/모터의 회전축의 양쪽에 연결되므로, 입력축에 입력되는 동력을 모두 기계전동부만을 통해서 출력축에 전달하는 다이렉트점을 형성할 수 있다.
제10발명, 제12발명, 제13발명, 제15발명은 각각 상기 제1발명~제3발명, 제8발명의 유압-기계식 변속장치를 전기-기계식 변속장치로 변경한 것으로서, 상기 제1발명~제3발명, 제8발명과 마찬가지로, 각 제네레이터/모터로서 종래와 비교해서 최대 토크가 작은 소형인 것을 사용할 수 있다. 또한 제11발명, 제14발명은 각각 상기 제6발명, 제7발명의 유압-기계식 변속장치를 전기-기계식 변속장치로 변경한 것으로서, 상기 제6발명, 제7발명과 마찬가지로, 입력축에 입력되는 동력을 모두 기계전동부만을 통해서 출력축에 전달하는 다이렉트점을 형성할 수 있다.
그런데, 불도저나 휠로더라는 건설차량에 있어서는, 작업시의 차속에 대하여 이동시의 차속이 대체로 3배~4배가 되는 사용방법을 이용하는 일이 많다. 예를 들면 불도저에서는, 다우징 작업이 3㎞/h정도에 대하여 최고속도가 11㎞/h정도이며, 휠로더에서는, V셰이프 로딩시에는 10㎞/h정도에서 작업하는 것에 대해서 최고속도가 35㎞/h정도이다. 이 때문에, 제9발명 또는 제16발명과 같이, 상기 제1발명, 제2발명, 제3발명, 제8발명 혹은 제10발명, 제12발명, 제13발명, 제15발명의 변속장치를 이들 건설차량에 적용해서, 저속측 다이렉트점을 작업시 차속으로, 고속측 다이렉트점을 최고 차속으로 설정하면, 바꿔 말하면 저속측 다이렉트점과 고속측 다이렉트점의 속도비를 3~4로 설정하면, 이들 각 다이렉트점은 변속장치의 전달 효율이 가장 좋은 점이므로, 매우 효율이 좋아진다.
[도 1] 본 발명의 제1실시형태에 따른 변속장치의 개략 구성도
[도 2] 제1실시형태에 따른 변속장치의 작동 특성도
[도 3] 본 발명의 제2실시형태에 따른 변속장치의 개략 구성도
[도 4] 제2실시형태에 따른 변속장치의 작동 특성도
[도 5] 본 발명의 제3실시형태에 따른 변속장치의 개략 구성도
[도 6] 제3실시형태에 따른 변속장치의 작동 특성도
[도 7] 본 발명의 제4실시형태에 따른 변속장치의 개략 구성도
[도 8] 제4실시형태에 따른 변속장치의 작동 특성도
[도 9] 본 발명의 제5실시형태에 따른 변속장치의 개략 구성도
[도 10] 제5실시형태에 따른 변속장치의 작동 특성도
[도 11] 본 발명의 제6실시형태에 따른 변속장치의 개략 구성도
(부호의 설명)
1, 50, 60, 70, 80, 90 변속장치
2 엔진
4 입력축
5, 51 제1유성기어기구
6, 52 제2유성기어기구
7, 12 선기어
8, 13 플래니터리 기어
9, 14 캐리어
10 링기어
11 중간 출력축
16 출력축
19 고정단
21 제1펌프/모터
21A, 25A, 31A 제네레이터/모터
25 제2펌프/모터
31 제3펌프/모터
32, 34A ,34B 제1클러치(연결기구)
33, 36B, 36C 제2클러치(연결기구)
34 제3클러치(연결기구)
35, 36A 제4클러치(연결기구)
36 제5클러치(연결기구)
53 제3유성기어기구
61 컨트롤러(제어수단)
다음에, 본 발명에 의한 변속장치의 구체적인 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
(제1실시형태)
도 1에는 본 발명의 제1실시형태에 따른 변속장치의 개략 구성도가 나타내어 져 있다. 본 실시형태는, 불도저 등의 토목작업기계에 적용된 예에 관한 것이다.
본 실시형태의 변속장치(1)는, 엔진(2)으로부터의 동력이 전후진 전환기구(3)를 통해 입력되는 입력축(4)과, 이 입력축(4)과 동축상에 배치되는 제1유성기어기구(5) 및 제2유성기어기구(6)를 구비하고 있다. 제1유성기어기구(5)는 상기 입력축(4)에 고정되는 선기어(7)와, 이 선기어(7)의 외주에 맞물려지는 복수의 플래니터리 기어(8)와, 이들 플래니터리 기어(8)를 축지지하는 캐리어(9)와, 플래니터리 기어(8)군의 외주에 맞물려지는 링기어(10)를 구비하고, 상기 캐리어(9)가 중간 출력축(11)에 고정되도록 구성되어 있다. 한편, 상기 제2유성기어기구(6)는, 선기어(12)와, 이 선기어(12)의 외주에 맞물려지는 복수의 플래니터리 기어(13)와, 이들 플래니터리 기어(13)를 축지지하는 캐리어(14)와, 플래니터리 기어(13)군의 외주에 맞물려지는 링기어(10)를 구비하고, 상기 캐리어(14)가 그 슬리브부(14a)를 통해 상기 중간 출력축(11)에 회전가능하게 지승됨과 아울러, 상기 선기어(12)가 상기 슬리브부(14a)의 외주에 회전가능하게 지승되도록 구성되어 있다.
상기 제1유성기어기구(5)와 제2유성기어기구(6)는 각각의 링기어(10, 10)가 연결됨으로써 서로 연계되어 있다. 그리고, 이 링기어(10)가 출력축(16)에 고정된 출력기어(17)에 맞물려져 있다.
상기 제2유성기어기구(6)의 종단측에는 연결기구로서의 제1클러치(32) 및 제2클러치(33)가 배치되어 있다. 제1클러치(32)는 중간 출력축(11)과 캐리어(14)의 슬리브부(14a)를 접단하는 기능을 갖고, 제2클러치(33)는 슬리브부(14a)와 고정단(19)을 접단하는 기능을 갖는다.
상기 중간 출력축(11)의 종단부에는 제1기어(20)가 일체 결합되고, 이 제1기어(20)에 제1펌프/모터(21)의 출력축(22)에 고정된 제2기어(23)가 맞물려져 있다. 또한, 상기 제2유성기어기구(6)의 선기어(12)에는 제3기어(24)가 일체 결합되고, 이 제3기어(24)에 제2펌프/모터(25)의 출력축(26)에 고정된 제4기어(27)가 맞물려져 있다.
또한, 상기 중간 출력축(11)과 평행하게 제1축(37), 제2축(38) 및 제3축(제3펌프/모터(31)의 출력축)(39)이 각각 배치되어 있다. 또한, 중간 출력축(11)의 종단부에 결합되는 제1기어(20)가 제1축(37)에 제3클러치(34)를 통해 연결되는 제5기어(40)에 맞물려지고, 중간 출력축(11)의 종단부에 배치되는 제6기어(41)가 제2축(38)에 제4클러치(35)를 통해 연결되는 제7기어(42)에 맞물려지고, 제1축(37)의 제8기어(43)가 제2축(38)의 제9기어(44)에 맞물려지고, 제2축(38)에 제5클러치(36) 를 통해 연결되는 제10기어(45)가 선기어(12)에 일체 결합되는 제3기어(24)에 맞물려지고, 제9기어(44)가 제3펌프/모터(31)의 출력축(제3축)(39)에 고정된 제11기어(46)에 맞물려져 있다. 여기에서, 제1펌프/모터(21)와 제2펌프/모터(25)는 유압배관(28)을 통해 유체적으로 접속되어 있고, 이 유압배관(28)에 대하여 제3펌프/모터(31)가 유압배관(47)을 통해 유체적으로 접속되어 있다.
상기 제1펌프/모터(21), 제2펌프/모터(25) 및 제3펌프/모터(31)는 모두 가변용량형 유압펌프/모터이다. 제1펌프/모터(21)에는 컨트롤러(제어수단)(61)로부터의 지령신호에 따라 그 제1펌프/모터(21)의 용량을 조절하는 제1펌프/모터 용량조절장치(62)가 부착 설치되고, 제2펌프/모터(25)에는 컨트롤러(61)로부터의 지령신호에 따라 그 제2펌프/모터(25)의 용량을 조절하는 제2펌프/모터 용량조절장치(63)가 부착 설치되고, 제3펌프/모터(31)에는 컨트롤러(61)로부터의 지령신호에 따라 그 제3펌프/모터(31)의 용량을 조절하는 제3펌프/모터 용량조절장치(64)가 부착 설치되어 있다. 또한 상기 제1클러치(32), 제2클러치(33), 제3클러치(34), 제4클러치(35) 및 제5클러치(36)는 모두 유압작동식 클러치이다. 제1클러치(32)에는 컨트롤러(61)로부터의 지령신호에 따라 그 제1클러치(32)의 클러치압을 조절하는 제1클러치압 조절밸브(65)가 부착 설치되고, 제2클러치(33)에는 컨트롤러(61)로부터의 지령신호 에 따라 그 제2클러치(33)의 클러치압을 조절하는 제2클러치압 조절밸브(66)가 부착 설치되고, 제3클러치(34)에는 컨트롤러(61)로부터의 지령신호에 따라 그 제3클러치(34)의 클러치압을 조절하는 제3클러치압 조절밸브(67)가 부착 설치되고, 제4클러치(35)에는 컨트롤러(61)로부터의 지령신호에 따라 그 제4클러치(35)의 클러치압을 조절하는 제4클러치압 조절밸브(68)가 부착 설치되고, 제5클러치(36)에는 컨트롤러(61)로부터의 지령신호에 따라 그 제5클러치(36)의 클러치압을 조절하는 제5클러치압 조절밸브(69)가 부착 설치되어 있다. 여기에서, 상기 컨트롤러(61)는, 소정 프로그램을 실행하는 중앙처리장치(CPU)와, 이 프로그램, 또한 각종 테이블을 기억하는 판독전용 메모리(ROM)와, 이 프로그램을 실행하는 데에 필요한 워킹 메모리로서의 입력가능 메모리(RAM)와, 입력 인터페이스 및 출력 인터페이스를 구비해서 구성되어 있다.
본 실시형태의 변속장치(1)에 있어서, 초기 상태로서, 제1클러치(32)를 오프, 제2클러치(33)를 온, 제3클러치(34)를 오프, 제4클러치(35)를 오프, 제5클러 치(36)를 온으로 한 상태를 고려해서, 이 상태로부터 엔진 회전수를 일정하게 해서 차량을 전진방향으로 가속하는 경우에 대해서, 도 2에 나타내어지는 작동 특성도를 참조하면서 설명한다.
상기 초기 상태로부터 가속해 갈 때, 각 펌프/모터(21, 25, 31)의 회전수 및 용량은 도 2의 영역A에 나타내어지는 바와 같이 변화한다. 이 때, 엔진(2)으로부터의 동력은 제1유성기어기구(5)의 선기어(7)에 입력되고, 이 동력은 플래니터리 기어(8)로부터 링기어(10)에 출력된다. 한편, 상기 선기어(7)에 입력된 동력은 캐리어(9)로부터 중간 출력축(11)에 전달되고, 제1기어(20) 및 제2기어(23)를 통해 펌프의 기능을 하는 제1펌프/모터(21)에 출력된다. 그리고, 이 제1펌프/모터(21)에 출력된 동력은 유압배관(28)을 통해 모터의 기능을 하는 제2펌프/모터(25)에 유압배관(47)을 통해 모터의 기능을 하는 제3펌프/모터(31)에 각각 전달된다. 또한, 제2펌프/모터(25)의 회전동력은 그 출력축(26)으로부터 제4기어(27), 제3기어(24), 선기어(12), 플래니터리 기어(13)를 통해 링기어(10)에 출력되는 한편, 상기 제3펌프/모터(31)의 회전동력은, 그 출력축(39)으로부터 제11기어(46), 제9기어(44), 제2축(38), 제10기어(45), 제3기어(24), 선기어(12), 플래니터리 기어(13)를 통해 링기어(10)에 출력된다. 이렇게 해서, 제1유성기어기구(5) 및 제2유성기어기구(6)로부터의 동력이 합쳐져서 출력축(16)의 회전동력이 된다. 이렇게 영역A에 있어서는, 제3펌프/모터(31)의 회전축이 제2펌프/모터(25)의 회전축에 연결되고 그 제2펌프/모터(25)의 모터작용을 응원하는 역할을 한다.
이 후, 제3펌프/모터(31)의 토출용량이 서서히 줄어서 0이 되는 차속(V1)에 있어서, 제4클러치(35)를 온으로 전환함과 아울러, 제5클러치(36)를 오프로 전환해서 도 2의 영역B에 들어간다. 이것에 의해, 상기 중간 출력축(11)에 전달된 동력은, 제1펌프/모터(21)에 출력되는 것 외에, 제6기어(41)로부터 제7기어(42), 제2축(38), 제9기어(44) 및 제11기어(46)를 통해 제3펌프/모터(31)에 출력되게 된다. 이 때, 제3펌프/모터(31)의 회전축은 제1펌프/모터(21)의 회전축에 연결되어서 펌프작용을 하고, 그 제1펌프/모터(21)를 응원하는 역할을 한다. 이렇게 해서, 차속(V2)에 있어서 제1펌프/모터(21) 및 제3펌프/모터(31)의 회전수가 0이 됨과 아울러, 제2펌프/모터(25)의 용량이 0이 된다. 이 때, 엔진(2)으로부터의 동력은 모두 기계전동부만을 통해서 전달되는 다이렉트점(저속측 다이렉트점)이 된다. 또한, 도 2에 나타내어지는 영역A 및 영역B에 있어서 변속장치(1)는 입력분할형의 변속장치로서 기능한다.
다음에, 이 차속(V2)으로부터 전진방향으로 더 가속할 때에는, 제1클러치(32)를 온, 제2클러치(33)를 오프로 각각 전환함과 아울러, 제5클러치(36)를 오프로 한 채, 제3클러치(34)를 온, 제4클러치(35)를 오프로 각각 전환(도 2의 영역C)하면, 엔진(2)으로부터의 동력은 제1유성기어기구(5)의 선기어(7)에 입력되고, 이 동력은 플래니터리 기어(8)로부터 링기어(10)에 출력된다. 한편, 상기 선기어(7)에 입력된 동력은 캐리어(9)로부터 중간 출력축(11)에 전달되고, 캐리어(14), 선기어(12), 제3기어(24) 및 제4기어(27)를 통해 펌프의 기능을 하는 제2펌프/모터(25)에 출력된다. 그리고, 이 제2펌프/모터(25)에 출력된 동력은 유압배관(28) 을 통해 모터의 기능을 하는 제1펌프/모터(21), 유압배관(47)을 통해 모터의 기능 을 하는 제3펌프/모터(31)에 각각 전달된다. 또한, 제1펌프/모터(21)의 회전동력은 그 출력축(22)으로부터 제2기어(23), 제1기어(20), 캐리어(14), 플래니터리 기어(13)를 통해 링기어(10)에 출력되는 한편, 상기 제3펌프/모터(31)의 회전동력은 그 출력축(39)으로부터 제11기어(46), 제9기어(44), 제8기어(43), 제1축(37), 제5기어(40), 제1기어(20), 캐리어(14), 플래니터리 기어(13)를 통해 링기어(10)에 출력된다. 이렇게 해서, 제1유성기어기구(5) 및 제2유성기어기구(6)로부터의 동력이 합쳐져서 출력축(16)의 회전동력이 된다. 이렇게 영역C에 있어서는, 제3펌프/모터(31)의 회전축이 계속해서 제1펌프/모터(21)의 회전축에 연결되고 그 제1펌프/모터(21)의 모터작용을 응원하는 역할을 한다. 또한, 영역B로부터 영역C로 이동했을 때에 제1펌프/모터(21)의 회전방향은 역전한다.
이 후, 제3펌프/모터(31)의 토출용량이 서서히 줄어서 0이 되는 차속(V3)에 있어서, 제3클러치(34)를 오프로 전환함과 아울러, 제5클러치(36)를 온으로 전환하여 도 2의 영역D에 들어간다. 이것에 의해, 상기 중간 출력축(11)에 전달된 동력은 제2펌프/모터(25)에 출력되는 것 외에, 캐리어(14)로부터 제10기어(45), 제2축(38), 제9기어(44) 및 제11기어(46)를 통해 제3펌프/모터(31)에 출력되게 된다. 이 때, 제3펌프/모터(31)의 회전축은 제2펌프/모터(25)의 회전축에 연결되어 펌프작용을 하고, 그 제2펌프/모터(25)를 응원하는 역할을 한다. 이렇게 해서, 차속(V4)에 있어서 제2펌프/모터(25) 및 제3펌프/모터(31)의 회전수가 0이 됨과 아울러, 제1펌프/모터(21)의 용량이 0이 된다. 이 때, 엔진(2)으로부터의 동력은 모두 기계전동부만을 통해서 전달되는 다이렉트점(고속측 다이렉트점)이 된다. 또한, 도 2에 나타내어지는 영역C 및 영역D에 있어서 변속장치(30)는 복합분할형의 변속장치로서 기능한다.
이렇게 본 실시형태의 변속장치(1)에 의하면, 제3펌프/모터(31)의 회전축이 도 2의 영역A에 있어서는 제2펌프/모터(25)의 회전축에 연결되어 모터작용을 행하고, 영역B에 있어서는, 제1펌프/모터(21)의 회전축에 연결되어 펌프작용을 행하고, 영역C에 있어서는, 제1펌프/모터(21)의 회전축에 연결되어 모터작용을 행하고, 영역D에 있어서는, 제2펌프/모터(25)의 회전축에 연결되어 펌프작용을 행하도록 전환된다. 이렇게 제3펌프/모터(31)의 회전축을 제1펌프/모터(21)의 회전축과 제2펌프/모터(25)의 회전축으로 전환해서 사용함으로써 제3펌프/모터(31)는 항상 다른 어느 하나의 펌프/모터(21, 25)의 작용을 보완하는 기능을 한다. 따라서, 각 펌프/모터(21, 25, 31)로서 종래와 비교해서 최대 토크가 작은 소형인 것을 사용할 수 있고, 용량을 압축해서 고회전으로 사용하는 경우라도 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 실시형태의 변속장치(1)에 의하면, 제1유성기어기구(5)와 제2유성기어기구(6)로 이루어지는 복합 유성기어기구를 채용하고, 또한 클러치에 의해 입력분할형과 복합분할형을 전환해서 변속이 이루어지므로, 저속측과 고속측의 양쪽에 다이렉트점(유압으로의 전달파워가 0이 되는 영역)을 갖게 할 수 있다. 여기에서, 불도저나 휠로더라는 건설차량에 있어서는, 작업시의 차속에 대하여 이동시의 차속이 대체로 3배~4배가 되는 사용방법을 이용하는 일이 많다. 예를 들면 불도저에서는, 다우징 작업이 3㎞/h정도에 대하여 최고속도가 11㎞/h정도이며, 휠로더에서는, V셰이프 로딩시에는 10㎞/h정도에서 작업하는 것에 대해 최고속도가 35㎞/h 정도이다. 이 때문에, 본 실시형태의 변속장치(1)를 이들 건설차량에 적용해서, 저속측 다이렉트점을 작업시 차속으로, 고속측 다이렉트점을 최고 차속으로 설정하면, 이들 각 다이렉트점은 변속장치의 전달 효율이 가장 좋은 점이므로, 매우 효율이 좋아진다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 입력분할형과 복합분할형을 전환할 때에, 제2펌프/모터(25)의 용량은 0이 되어, 이 제2펌프/모터(25)에 토크가 가해져 있지 않는 상태가 되므로, 이 전환을 용이하게 행할 수 있다.
그런데, 차속(V1, V3)에 있어서 제3펌프/모터(31)의 회전축의 연결부분을 전환할 때, 차속(V1)에서는 제4클러치(35)와 제5클러치(36)를 동시에 온으로 하는 상태를 형성하고, 또한 차속(V3)에서는 제3클러치(34)와 제5클러치(36)를 동시에 온으로 하는 상태를 형성함으로써, 이 차속(V1, V3)은 동력을 모두 기계전동부만을 통해서 전달하는 다이렉트점이 된다. 이 경우, 상술의 저속측 다이렉트점(모드 전환점), 고속측 다이렉트점과 합해서, 합계 4개의 다이렉트점을 형성할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 상기 각 클러치(32~36)로서는, 도그 클러치 외, 싱크로메시기구 또는 다판 클러치기구 등을 채용할 수 있다.
(제2실시형태)
도 3에는, 본 발명의 제2실시형태에 따른 변속장치의 개략 구성도가 나타내어져 있다. 또한 도 4에는, 제2실시형태에 따른 변속장치의 작동 특성도가 나타내어져 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 상기 제1실시형태와 공통되는 부분에는 도면에 동일 부호를 붙임으로써 그 상세한 설명을 생략하는 것으로 한다.
본 실시형태의 변속장치(50)에 있어서는, 제1유성기어기구(51)와 제2유성기어기구(52) 사이에, 감속비 조정용의 제3유성기어기구(53)를 배치한 것이다.
상기 제1유성기어기구(51)는 입력축(4)에 고정되는 선기어(7)와, 이 선기어(7)의 외주에 맞물려지는 복수의 플래니터리 기어(8)와, 이들 플래니터리 기어(8)를 축지지하는 캐리어(54)를 구비하고, 이 캐리어(54)가 제3유성기어기구(53)의 링기어(55)에 고정되도록 구성되어 있다. 또한 상기 제3유성기어기구(53)는 선기어(56)와, 이 선기어(56)의 외주에 맞물려지는 복수의 플래니터리 기어(57)와, 이 플래니터리 기어(57)를 축지지하는 캐리어(58)와, 플래니터리 기어(57)군의 외주에 맞물려지는 상기 링기어(55)를 구비하고, 상기 캐리어(58)가 제2유성기어기구(52)의 캐리어(14)에 고정됨과 아울러, 선기어(56)가 중간 출력축(11)에 고정되도록 구성되어 있다.
또한, 중간 출력축(11)과 캐리어(14)의 슬리브부(14a)를 접단하는 제1클러치(32) 및 슬리브부(14a)와 고정단(19)을 접단하는 제2클러치(33)가 설치됨과 아울러, 상기 중간 출력축(11)과 평행하게 제1축(37), 제2축(38) 및 제3축(제3펌프/모터(31)의 출력축)(39)이 각각 배치되어 있다. 또한, 중간 출력축(11)의 종단부에 결합되는 제1기어(20)가 제1축(37)에 제3클러치(34)를 통해 결합되는 제5기어(40)에 맞물려지고, 제1축(37)의 제8기어(43)가 제2축(38)의 제9기어(44)에 맞물려지고, 제2축(38)에 제4클러치(36A)를 통해 결합되는 제10기어(45)가 제2유성기어기구(52)의 선기어(12)에 일체 결합되는 제3기어(24)에 맞물려지고, 제9기어(44)가 제3펌프/모터(31)의 출력축(제3축)(39)에 고정된 제11기어(46)에 맞물려져 있다.
본 실시형태의 변속장치(50)에 있어서, 제1클러치(32)를 오프, 제2클러치(33)를 온, 제3클러치(34)를 오프, 제4클러치(36A)를 온으로 한 상태로, 엔진 회전수를 일정하게 해서 차량을 전진방향으로 가속(도 4의 영역A)하면, 엔진(2)으로부터의 동력은 제1유성기어기구(51)의 선기어(7)에 입력되고, 이 동력은 플래니터리 기어(8)로부터 링기어(10)에 출력된다. 한편, 상기 선기어(7)에 입력된 동력은 캐리어(54)로부터 제3유성기어기구(53)의 링기어(55), 플래니터리 기어(57) 및 선기어(56)를 거쳐서 증속되어 중간 출력축(11)에 전달되고, 제1기어(20) 및 제2기어(23)를 통해 펌프의 기능을 하는 제1펌프/모터(21)에 출력된다. 그리고, 이 제1펌프/모터(21)에 출력된 동력은 유압배관(28)을 통해 모터의 기능을 하는 제2펌프/모터(25)에 유압배관(47)을 통해 모터의 기능을 하는 제3펌프/모터(31)에 각각 전달된다. 또한, 제2펌프/모터(25)의 회전동력은 그 출력축(26)으로부터 제4기어(27), 제3기어(24), 선기어(12), 플래니터리 기어(13)를 통해 링기어(10)에 출력되는 한편, 상기 제3펌프/모터(31)의 회전동력은 그 출력축(39)으로부터 제11기어(46), 제9기어(44), 제2축(38), 제10기어(45), 제3기어(24), 선기어(12), 플래니터리 기어(13)를 통해 링기어(10)에 출력된다. 이렇게 해서, 제1유성기어기구(51) 및 제2유성기어기구(52)로부터의 동력이 합쳐져서 출력축(16)의 회전동력이 된다. 이렇게 영역A에 있어서는, 제3펌프/모터(31)의 회전축이 제2펌프/모터(25)의 회전축에 연결되고 그 제2펌프/모터(25)의 모터작용을 응원하는 역할을 한다.
이 후, 제3펌프/모터(31)의 토출용량이 서서히 줄어서 0이 되는 차속(V1)에 있어서, 제3클러치(34)를 온으로 전환함과 아울러, 제4클러치(36A)를 오프로 전환 하여 도 4의 영역B에 들어간다. 이것에 의해, 상기 중간 출력축(11)에 전달된 동력은 제1펌프/모터(21)에 출력되는 것 외에, 제5기어(40)로부터 제1축(37), 제8기어(43), 제9기어(44) 및 제11기어(46)를 통해 제3펌프/모터(31)에 출력되게 된다. 이 때, 제3펌프/모터(31)의 회전축은 제1펌프/모터(21)의 회전축에 연결되어 펌프작용을 하고, 그 제1펌프/모터(21)를 응원하는 역할을 한다. 이렇게 해서, 차속(V2)에 있어서 제1펌프/모터(21) 및 제3펌프/모터(31)의 회전수가 0이 됨과 아울러, 제2펌프/모터(25)의 용량이 0이 된다. 이 때, 엔진(2)으로부터의 동력은 모두 기계전동부만을 통해서 전달되는 다이렉트점(저속측 다이렉트점)이 된다. 또한, 도 4에 나타내어지는 영역A 및 영역B에 있어서 변속장치(50)는 입력분할형의 변속장치로서 기능한다.
다음에, 이 차속(V2)으로부터 전진방향으로 더 가속할 때에는, 제1클러치(32)를 온, 제2클러치(33)를 오프로 각각 전환(도 4의 영역C)하면, 엔진(2)으로부터의 동력은 제1유성기어기구(51)의 선기어(7)에 입력되고, 이 동력은 플래니터리 기어(8)로부터 링기어(10)에 출력된다. 한편, 상기 선기어(7)에 입력된 동력은 캐리어(54)로부터 제3유성기어기구(53)의 링기어(55), 플래니터리 기어(57) 및 선기어(56)를 거쳐서 증속되어 중간 출력축(11)에 전달되고, 캐리어(14), 선기어(12), 제3기어(24) 및 제4기어(27)를 통해 펌프의 기능을 하는 제2펌프/모터(25)에 출력된다. 그리고, 이 제2펌프/모터(25)에 출력된 동력은 유압배관(28)을 통해 모터의 기능을 하는 제1펌프/모터(21), 유압배관(47)을 통해 모터의 기능을 하는 제3펌프/모터(31)에 각각 전달된다. 또한, 제1펌프/모터(21)의 회전동력은 그 출력 축(22)으로부터 제2기어(23), 제1기어(20), 캐리어(14), 플래니터리 기어(13)를 통해 링기어(10)에 출력되는 한편, 상기 제3펌프/모터(31)의 회전동력은 그 출력축(39)으로부터 제11기어(46), 제9기어(44), 제8기어(43), 제1축(37), 제5기어(40), 제1기어(20), 캐리어(14), 플래니터리 기어(13)를 통해 링기어(10)에 출력된다. 이렇게 해서, 제1유성기어기구(51) 및 제2유성기어기구(52)로부터의 동력이 합쳐져서 출력축(16)의 회전동력이 된다. 이렇게 영역C에 있어서는, 제3펌프/모터(31)의 회전축이 계속해서 제1펌프/모터(21)의 회전축에 연결되고 그 제1펌프/모터(21)의 모터작용을 응원하는 역할을 한다. 또한, 영역B로부터 영역C로 이동했을 때에 제1펌프/모터(21)의 회전방향은 변화되지 않는다.
이 후, 제3펌프/모터(31)의 토출용량이 서서히 줄어서 0이 되는 차속(V3)에 있어서, 제3클러치(34)를 오프로 전환함과 아울러, 제4클러치(36A)를 온으로 전환하여 도 4의 영역D에 들어간다. 이것에 의해, 상기 중간 출력축(11)에 전달된 동력은 제2펌프/모터(25)에 출력되는 것 외에, 캐리어(14)로부터 제10기어(45), 제2축(38), 제9기어(44) 및 제11기어(46)를 통해 제3펌프/모터(31)에 출력되게 된다. 이 때, 제3펌프/모터(31)의 회전축은 제2펌프/모터(25)의 회전축에 연결되어 펌프작용을 하고, 그 제2펌프/모터(25)를 응원하는 역할을 한다. 이렇게 해서, 차속(V4)에 있어서 제2펌프/모터(25) 및 제3펌프/모터(31)의 회전수가 0이 됨과 아울러, 제1펌프/모터(21)의 용량이 0이 된다. 이 때, 엔진(2)으로부터의 동력은 모두 기계전동부만을 통해서 전달되는 다이렉트점(고속측 다이렉트점)이 된다. 또한, 도 4에 나타내어지는 영역C 및 영역D에 있어서 변속장치(30)는 복합분할형의 변속장치 로서 기능한다.
이렇게 본 실시형태의 변속장치(50)에 의하면, 상기 제1실시형태와 마찬가지로, 제3펌프/모터(31)의 회전축이 제1펌프/모터(21)의 회전축과 제2펌프/모터(25)의 회전축으로 전환되어 사용됨으로써, 각 펌프/모터(21, 25, 31)로서 종래와 비교해서 최대 토크가 작은 소형인 것을 사용할 수 있고, 용량을 압축해서 고회전으로 사용하는 경우라도 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 실시형태의 변속장치(50)에 의하면, 제1유성기어기구(51)와 제2유성기어기구(52) 사이에, 감속비 조정용의 제3유성기어기구(53)가 배치되어 있으므로, 제1펌프/모터의 감속비를 입력분할모드와 복합분할모드의 양쪽에서 최적인 것으로 할 수 있다. 따라서, 제1펌프/모터로서 최대 토크가 보다 작은 소형인 것을 사용할 수 있고, 용량을 압축해서 고회전으로 사용하는 경우라도 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 제1펌프/모터(21)로서 일방향 회전형의 펌프/모터를 사용할 수 있으므로, 장치 구성의 간소화를 꾀할 수 있다.
본 실시형태에서는 차속(V1, V3)에 있어서 제3펌프/모터(31)의 회전축의 연결부분을 전환할 때, 제3클러치(34)와 제4클러치(36A)를 동시에 온으로 하는 상태를 형성함으로써, 이 차속(V1, V3)은 동력을 모두 기계전동부만을 통해서 전달하는 다이렉트점이 된다. 이 경우, 상술의 저속측 다이렉트점(모드 전환점), 고속측 다이렉트점과 합해서, 합계 4개의 다이렉트점을 형성할 수 있다.
(제3실시형태)
상기 제1실시형태에서는 2개의 유성기어기구를 사용함과 아울러, 3개의 펌프/모터 중 1개의 펌프/모터를 전환해서 사용하는 것으로 했다. 또한 상기 제2실시형태에서는 3개의 유성기어기구를 사용함과 아울러, 3개의 펌프/모터 중 1개의 펌프/모터를 전환해서 사용하는 것으로 했다. 여기에서, 3개의 펌프/모터를 사용함과 아울러, 그 중 1개의 펌프/모터를 전환해서 사용하는 사고방식은, 종래의 단열 유성기구를 갖는 HMT에 대해서도 적용할 수 있다.
도 5에 나타내어져 있는 것은, 입력분할형의 단열 유성기어기구를 갖는 변속장치에 3펌프/모터 구성을 적용한 본 발명의 제3실시형태에 따른 변속장치의 개략 구성도이다. 또한 도 6에는, 제3실시형태에 따른 변속장치의 작동 특성도가 나타내어져 있다. 본 실시형태에 있어서도, 앞의 실시형태와 공통되는 부분에는 도면에 동일 부호를 붙임으로써 그 상세한 설명을 생략하는 것으로 한다.
본 실시형태의 변속장치(60)에 있어서는, 엔진(2)으로부터의 동력이 입력되는 입력축(4)에 유성기어기구(5A)의 선기어(7)가 고정되고, 이 선기어(7)의 외주에 복수의 플래니터리 기어(8)가 맞물려짐과 아울러, 이들 플래니터리 기어(8)가 캐리어(9)에 축지지되고, 이 캐리어(9)가 중간 출력축(11)에 고정되고, 플래니터리 기어(8)군의 외주에 링기어(10)가 맞물려져 있다. 상기 중간 출력축(11)의 종단부에는 제1기어(20)가 일체 결합되고, 이 제1기어(20)에 제1펌프/모터(21)의 출력축(22)에 고정된 제2기어(23)가 맞물려져 있다. 또한 상기 링기어(10)의 외주에 제3기어(24)가 일체 결합되고, 이 제3기어(24)에 제2펌프/모터(25)의 출력축(26)에 고정된 제4기어(27)가 맞물려져 있다.
또한, 중간 출력축(11)과 평행하게 제1축(37), 제2축(38) 및 제3축(39)이 배치되고, 중간 출력축(11)의 제1기어(20)가 제1축(37)에 제1클러치(34A)를 통해 결합되는 제5기어(40)에 맞물려지고, 제1축(37)의 제6기어(43A)가 제2축(38)의 제7기어(44A)에 맞물려지고, 제2축(38)에 제2클러치(36B)를 통해 결합되는 제8기어(45A)가 상기 제3기어(24)에 맞물려지고, 제7기어(44A)가 제3펌프/모터(31)의 출력축(제3축)(39)에 고정된 제9기어(46A)에 맞물려져 있다. 또한, 상기 중간 출력축(11)에 고정되는 제10기어(41A)가 출력축(16)에 고정된 출력기어(17)에 맞물려져 있다.
본 실시형태의 변속장치(60)는 다음과 같이 작동한다. 우선, 제1클러치(34A)를 온, 제2클러치(36B)를 오프로 한 상태로, 엔진 회전수를 일정하게 해서 차량을 전진방향으로 가속(도 6의 영역A)하면, 엔진(2)으로부터의 동력은 유성기어기구(5A)의 선기어(7)에 입력되고, 이 동력은 플래니터리 기어(8) 및 캐리어(9)로부터 중간 출력축(11)에 전달되고, 제10기어(41A), 출력기어(17)를 통해 출력축(16)에 전달된다. 한편, 상기 중간 출력축(11)에 전달된 동력은, 제1기어(20) 및 제2기어(23)를 통해 펌프의 기능을 하는 제1펌프/모터(21)에 출력된다. 또한, 상기 중간 출력축(11)에 전달된 동력은, 제1기어(20)로부터 제5기어(40), 제1축(37), 제6기어(43A), 제7기어(44A) 및 제9기어(46A)를 통해 펌프의 기능을 하는 제3펌프/모터(31)에도 출력된다. 그리고, 이들 제1펌프/모터(21) 및 제3펌프/모터(31)에 출력된 동력은 각각 유압배관(28, 47)을 통해 모터의 기능을 하는 제2펌프/모터(25)에 전달되고, 그 출력축(26)으로부터 제4기어(27), 링기어(10), 제3기어(24), 플래니터리 기어(8) 및 캐리어(9)를 통해 중간 출력축(11)에 출력된다. 이렇게 해서, 유 성기어기구(5A)로부터의 기계파워와 제2펌프/모터(25)로부터의 유압파워가 합쳐져서 출력축(16)의 회전동력이 된다.
이 후, 제3펌프/모터(31)의 토출용량이 서서히 줄어서 0이 되는 차속(V1)에 있어서, 제1클러치(34A)를 오프, 제2클러치(36B)를 온으로 하면, 도 6의 영역B에 들어가고, 제3펌프/모터(31)가 펌프로부터 모터로 전환된다. 즉, 엔진(2)으로부터의 동력은 유성기어기구(5A)의 선기어(7)에 입력되고, 이 동력은 플래니터리 기어(8) 및 캐리어(9)로부터 중간 출력축(11)에 전달되고, 제10기어(41A), 출력기어(17)를 통해 출력축(16)에 전달된다. 한편, 상기 중간 출력축(11)에 전달된 동력은, 제1기어(20) 및 제2기어(23)를 통해 펌프의 기능을 하는 제1펌프/모터(21)에 출력된다. 그리고, 이 제1펌프/모터(21)에 출력된 동력은 각각 유압배관(47, 28)을 통해 모터의 기능을 하는 제2펌프/모터(25) 및 제3펌프/모터(31)에 전달된다. 또한, 제2펌프/모터(25)의 동력은 그 출력축(26)으로부터 제4기어(27), 제3기어(24), 링기어(10), 플래니터리 기어(8) 및 캐리어(9)를 통해 중간 출력축(11)에 출력되고, 제3펌프/모터(31)의 동력은, 그 출력축(39)으로부터 제9기어(46A), 제7기어(44A), 제2축(38), 제8기어(45A)를 거쳐서, 제3기어(24), 링기어(10), 플래니터리 기어(8) 및 캐리어(9)로부터 중간 출력축(11)에 출력된다. 이렇게 해서, 유성기어기구(5A)로부터의 기계파워와 제2펌프/모터(25) 및 제3펌프/모터(31)로부터의 유압파워가 합쳐져서 출력축(16)의 회전동력이 된다.
이렇게 본 실시형태에 의하면, 제3펌프/모터(31)의 회전축을 제1펌프/모터(21)의 회전축과 제2펌프/모터(25)의 회전축으로 전환해서 사용하도록 구성되어 있으므로, 각 펌프/모터로서 종래와 비교해서 최대 토크가 작은 소형인 것을 사용할 수 있고, 용량을 압축해서 고회전으로 사용하는 경우라도 효율을 높일 수 있다.
(제4실시형태)
도 7에는, 출력분할형의 단열 유성기어기구를 갖는 변속장치에 3펌프/모터 구성을 적용한 본 발명의 제4실시형태에 따른 변속장치의 개략 구성도가 나타내어져 있다. 또한, 도 8에는, 제4실시형태에 따른 변속장치의 작동 특성도가 나타내어져 있다. 본 실시형태에 있어서도, 앞의 실시형태와 공통되는 부분에는 도면에 동일 부호를 붙임으로써 그 상세한 설명을 생략하는 것으로 한다.
본 실시형태의 변속장치(70)에 있어서는, 엔진(2)으로부터의 동력이 입력되는 입력축(4)에 제1기어(20)가 고정되고, 이 제1기어(20)에 맞물려지는 제2기어(23)가 제1펌프/모터(21)의 출력축(22)에 고정되어 있다. 또한, 상기 입력축(4)에는 유성기어기구(5A)의 선기어(7)가 고정되고, 이 선기어(7)의 외주에 복수의 플래니터리 기어(8)가 맞물려짐과 아울러, 이들 플래니터리 기어(8)가 캐리어(9)에 축지지되고, 이 캐리어(9)가 중간 출력축(11)에 고정되고, 플래니터리 기어(8)군의 외주에 링기어(10)가 맞물려져 있다. 이 링기어(10)의 외주에는 제3기어(24)가 일체 결합되고, 이 제3기어(24)에 제2펌프/모터(25)의 출력축(26)에 고정된 제4기어(27)가 맞물려져 있다.
또한, 입력축(4)과 평행하게 제1축(37) 및 제2축(제3펌프/모터(31)의 출력축)(39A)이 배치되고, 입력축(4)의 제1기어(20)가 제1축(37)에 제1클러치(34B)를 통해 결합되는 제5기어(40A)에 맞물려지고, 제1축(37)의 제6기어(43B)가 제2 축(39A)의 제7기어(44B)에 맞물려지고, 제1축(37)에 제2클러치(36C)를 통해 결합되는 제8기어(45B)가 상기 제3기어(24)에 맞물려져 있다. 또한, 상기 중간 출력축(11)의 종단부에 고정되는 제9기어(41B)가 출력축(16)에 고정된 출력기어(17)에 맞물려져 있다.
본 실시형태의 변속장치(70)는 다음과 같이 작동한다. 우선, 제1클러치(34B)를 오프, 제2클러치(36C)를 온으로 한 상태로, 엔진 회전수를 일정하게 해서 차량을 전진방향으로 가속(도 8의 영역A)하면, 엔진(2)으로부터의 동력은 입력축(4)으로부터 유성기어기구(5A)의 선기어(7)에 입력되고, 이 동력은 플래니터리 기어(8) 및 캐리어(9)로부터 중간 출력축(11)에 전달되고, 제9기어(41B), 출력기어(17)를 통해 출력축(16)에 전달된다. 한편, 상기 입력축(11)의 동력은 제1기어(20) 및 제2기어(23)를 통해 펌프의 기능을 하는 제1펌프/모터(21)에 출력된다. 그리고, 이 제1펌프/모터(21)에 출력된 동력은 유압배관(28)을 통해 모터의 기능을 하는 제2펌프/모터(25)에 전달됨과 아울러, 유압배관(47)을 통해 모터의 기능을 하는 제3펌프/모터(31)에 전달된다. 또한, 제2펌프/모터(25)의 회전동력은 그 출력축(26)으로부터 제4기어(27), 제3기어(24), 플래니터리 기어(8) 및 캐리어(9)를 통해 중간 출력축(11)에 출력되는 한편, 상기 제3펌프/모터(31)의 회전동력은 그 출력축(39A)으로부터 제7기어(44B), 제6기어(43B), 제1축(37), 제8기어(45B), 제3기어(24), 플래니터리 기어(8) 및 캐리어(9)를 통해 중간 출력축(11)에 출력된다. 이렇게 해서, 유성기어기구(5A)로부터의 기계파워와 제2펌프/모터(25) 및 제3펌프/모터(31)로부터의 유압파워가 합쳐져서 출력축(16)의 회전동력이 된다.
이 후, 제3펌프/모터(31)의 토출용량이 서서히 줄어서 0이 되는 차속(V1)에 있어서, 제1클러치(34B)를 온, 제2클러치(36C)를 오프로 하면, 도 8의 영역B에 들어가고, 제3펌프/모터(31)가 모터로부터 펌프로 전환된다. 즉, 엔진(2)으로부터의 동력은 입력축(4)으로부터 유성기어기구(5A)의 선기어(7)에 입력되고, 이 동력은 플래니터리 기어(8) 및 캐리어(9)로부터 중간 출력축(11)에 전달되고, 제10기어(41A), 출력기어(17)를 통해 출력축(16)에 전달된다. 한편, 상기 입력축(4)의 동력은 제1기어(20) 및 제2기어(23)를 통해 펌프의 기능을 하는 제1펌프/모터(21)에 출력되는 한편, 제1기어(20), 제5기어(40A), 제1축(37), 제6기어(43B), 제7기어(44B)를 통해 제3펌프/모터(31)에 출력된다. 그리고, 이들 제1펌프/모터(21) 및 제3펌프/모터(31)에 출력된 동력은 각각 유압배관(28, 47)을 통해 모터의 기능을 하는 제2펌프/모터(25)에 전달된다. 또한, 제2펌프/모터(25)의 동력은, 그 출력축(26)으로부터 제4기어(27), 제3기어(24), 플래니터리 기어(8) 및 캐리어(9)를 통해 중간 출력축(11)에 출력된다. 이렇게 해서, 유성기어기구(5A)로부터의 기계파워와 제2펌프/모터(25)로부터의 유압파워가 합쳐져서 출력축(16)의 회전동력이 된다.
본 실시형태에 있어서도, 상기 제3실시형태와 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
(제5실시형태)
도 9에는, 본 발명의 제5실시형태에 따른 변속장치의 개략 구성도가, 도 10에는, 제5실시형태에 따른 변속장치의 작동 특성도가 각각 나타내어져 있다. 본 실시형태에 있어서도, 앞의 실시형태와 공통되는 부분에는 도면에 동일 부호를 붙임 으로써 그 상세한 설명을 생략하는 것으로 한다.
본 실시형태의 변속장치(80)는, 상기 제2실시형태의 변속장치(50)의 변형예에 관계되는 것으로, 제1유성기어기구(51)와 제2유성기어기구(52) 사이에 감속비 조정용의 제3유성기어기구(53)를 배치한 점은 제2실시형태와 동일하다.
본 실시형태의 변속장치(80)에 있어서, 제1클러치(32)를 오프, 제2클러치(33)를 온으로 한 상태로, 엔진 회전수를 일정하게 해서 차량을 전진방향으로 가속(도 10의 영역A)하면, 엔진(2)으로부터의 동력은 제1유성기어기구(51)의 선기어(7)에 입력되고, 이 동력은 플래니터리 기어(8)로부터 링기어(10)에 출력된다. 한편, 상기 선기어(7)에 입력된 동력은 캐리어(54)로부터 제3유성기어기구(53)의 링기어(55), 플래니터리 기어(57) 및 선기어(56)를 거쳐서 증속되어 중간 출력축(11)에 전달되고, 제1기어(20) 및 제2기어(23)를 통해 펌프의 기능을 하는 제1펌프/모터(21)에 출력된다. 그리고, 이 제1펌프/모터(21)에 출력된 동력은 유압배관(28)을 통해 모터의 기능을 하는 제2펌프/모터(25)에 전달된다. 또한, 제2펌프/모터(25)의 회전동력은 그 출력축(26)으로부터 제4기어(27), 제3기어(24), 선기어(12), 플래니터리 기어(13)를 통해 링기어(10)에 출력된다. 이렇게 해서, 제1유성기어기구(51) 및 제2유성기어기구(52)로부터의 동력이 합쳐져서 출력축(16)의 회전동력이 된다.
이 후, 차속(V1)에 있어서, 제1펌프/모터(21)의 회전수가 0이 됨과 아울러, 제2펌프/모터(25)의 토출용량이 0이 된다. 이 때, 엔진(2)으로부터의 동력은 모두 기계전동부만을 통해서 전달되는 다이렉트점(저속측 다이렉트점)이 된다. 또한, 영 역A에 있어서 변속장치(80)는 입력분할형의 변속장치로서 기능한다.
이어서, 차속(V1)에 있어서 제1클러치(32)를 온으로 전환함과 아울러, 제2클러치(33)를 오프로 전환하면, 도 10의 영역B에 들어간다. 이 영역B에서는, 엔진(2)으로부터의 동력은 제1유성기어기구(51)의 선기어(7)에 입력되고, 이 동력은 플래니터리 기어(8)로부터 링기어(10)에 출력된다. 한편, 상기 선기어(7)에 입력된 동력은 캐리어(54)로부터 제3유성기어기구(53)의 링기어(55), 플래니터리 기어(57) 및 선기어(56)를 거쳐서 증속되어 중간 출력축(11)에 전달되고, 캐리어(14), 선기어(12), 제3기어(24) 및 제4기어(27)를 통해 펌프의 기능을 하는 제2펌프/모터(25)에 출력된다. 그리고, 이 제2펌프/모터(25)에 출력된 동력은 유압배관(28)을 통해 모터의 기능을 하는 제1펌프/모터(21)에 전달된다. 또한, 제1펌프/모터(21)의 회전동력은 그 출력축(22)으로부터 제2기어(23), 제1기어(20), 캐리어(14), 플래니터리 기어(13)를 통해 링기어(10)에 출력된다. 이렇게 해서, 제1유성기어기구(51) 및 제2유성기어기구(52)로부터의 동력이 합쳐져서 출력축(16)의 회전동력이 된다.
이 후, 차속(V2)에 있어서, 제2펌프/모터(25)의 회전수가 0이 됨과 아울러, 제1펌프/모터(21)의 용량이 0이 된다. 이 때, 엔진(2)으로부터의 동력은 모두 기계전동부만을 통해서 전달되는 다이렉트점(고속측 다이렉트점)이 생긴다. 또한, 영역B에 있어서 변속장치(80)는 복합분할형의 변속장치로서 기능한다.
본 실시형태의 변속장치(80)에 의하면, 제1실시형태의 것에 비해서 감속비 조정용의 제3유성기어기구(53)가 배치되어 있으므로, 제1펌프/모터의 감속비를 입력분할모드와 복합분할모드의 양쪽에서 최적인 것으로 할 수 있다. 따라서, 제1펌 프/모터로서 최대 토크가 보다 작은 소형인 것을 사용할 수 있고, 용량을 압축해서 고회전으로 사용하는 경우라도 효율을 높일 수 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 제1펌프/모터(21)로서 일방향 회전형의 펌프/모터를 사용할 수 있고, 장치구성의 간소화를 꾀할 수 있다는 이점도 있다.
상기 각 실시형태에 있어서, 각 펌프/모터를 복수(적어도 2개)의 펌프/모터를 조합해서 구성하고, 소용량으로의 운전시에는 1개의 펌프/모터만을 운전시키도록 할 수 있다. 이 경우, 복수의 펌프/모터 중 1개의 펌프/모터에 대해서 접속, 분리를 선택할 수 있도록 하고, 저속시에는 그 펌프/모터를 접속해서 큰 용량을 얻도록 하는 것이 바람직하다. 또한 이 접속·분리가능한 펌프/모터를 유성기어기구에 접속될 때의 감속비를 다른 펌프/모터의 감속비로 바꾸도록 할 수도 있다. 이렇게 하면, 각 펌프/모터가 커버하는 속도 범위를 바꿀 수 있으므로, 펌프/모터의 용량을 보다 작게 할 수 있다.
(제6의 실시형태)
도 11에는, 본 발명의 제6실시형태에 따른 변속장치의 개략 구성도가 나타내어져 있다.
본 실시형태는, 상기 제1실시형태에 있어서의 펌프/모터(21, 25, 31)를 제네레이터/모터(21A, 25A, 31A)로 바꿔 놓은 전기-기계식 변속장치(90)의 예이다. 이 경우, 각 제네레이터/모터(21A, 25A, 31A)는 배터리(91)에 접속된 컨트롤러(61A)에 의해 그 구동 제어가 행해진다. 여기에서, 컨트롤러(61A)에는 인버터 회로가 구성되어 있다. 또한, 제네레이터와 모터간에 전기 에너지를 비축하는 축전장치를 끼워 삽입시키는 것이 바람직하다. 본 실시형태에 의하면, 상기 제1실시형태와 마찬가지로, 각 제네레이터/모터로서 종래와 비교해서 최대 토크가 작은 소형인 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 제2~제5실시형태에 따른 변속장치에 있어서도, 그 펌프/모터를 제네레이터/모터로 바꿔 놓아 전기-기계식 변속장치로 할 수 있다.

Claims (16)

  1. 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 1개 이상의 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 유압전동부를 구비하고, 상기 유압전동부가 유압회로를 통해 서로 유체적으로 접속되는 복수의 펌프/모터를 갖는 변속장치로서,
    상기 복수의 펌프/모터가 제1펌프/모터와 제2펌프/모터와 제3펌프/모터로 이루어지고,
    상기 제1펌프/모터의 회전축과 상기 제2펌프/모터의 회전축을 각각 상기 기계전동부에 연결하고,
    상기 제3펌프/모터의 회전축을 상기 제1펌프/모터의 회전축 및 / 또는 상기 제2펌프/모터의 회전축에 연결하는 연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 변속장치.
  2. 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 1개 이상의 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 유압전동부를 구비하고, 상기 유압전동부가 유압회로를 통해 서로 유체적으로 접속되는 복수의 펌프/모터를 갖는 변속장치로서,
    상기 기계전동부가 제1유성기어기구와 제2유성기어기구를 구비하고,
    상기 복수의 펌프/모터가 제1펌프/모터와 제2펌프/모터와 제3펌프/모터로 이루어지고,
    상기 입력축을 상기 제1유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 제1펌프/모터의 회전축을 상기 제1유성기어기구의 제2요소에 연결하고,
    상기 제2펌프/모터의 회전축을 상기 제2유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 출력축을 상기 제1유성기어기구의 제3요소 및 상기 제2유성기어기구의 제3요소에 연결함과 아울러,
    상기 제2유성기어기구의 제2요소를 고정단 및 / 또는 상기 제1유성기어기구의 제2요소에 연결하는 제1연결기구와,
    상기 제3펌프/모터의 회전축을 상기 제1펌프/모터의 회전축 및 / 또는 상기 제2펌프/모터의 회전축에 연결하는 제2연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 변속장치.
  3. 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 1개 이상의 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 유압전동부를 구비하고, 상기 유압전동부가 유압회로를 통해 서로 유체적으로 접속되는 복수의 펌프/모터를 갖는 변속장치로서,
    상기 기계전동부가 제1유성기어기구와 제2유성기어기구와 그들 사이에 배치되는 제3유성기어기구를 구비하고,
    상기 복수의 펌프/모터가 제1펌프/모터와 제2펌프/모터와 제3펌프/모터로 이루어지고,
    상기 입력축을 상기 제1유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 제1펌프/모터의 회전축을 상기 제3유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 제2펌프/모터의 회전축을 상기 제2유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 출력축을 상기 제1유성기어기구의 제3요소 및 상기 제2유성기어기구의 제3요소에 연결하고,
    상기 제1유성기어기구의 제2요소를 상기 제3유성기어기구의 제3요소에 연결하고,
    상기 제2유성기어기구의 제2요소를 상기 제3유성기어기구의 제2요소에 연결함과 아울러,
    상기 제2유성기어기구의 제2요소를 고정단 및 / 또는 상기 제3유성기어기구의 제1요소에 연결하는 제1연결기구와,
    상기 제3펌프/모터의 회전축을 상기 제1펌프/모터의 회전축 및 / 또는 상기 제2펌프/모터의 회전축에 연결하는 제2연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 변속장치.
  4. 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 유압전동부를 구비하고, 상기 유압전동부가 유압회로 를 통해 서로 유체적으로 접속되는 복수의 펌프/모터를 갖는 변속장치로서,
    상기 복수의 펌프/모터가 제1펌프/모터와 제2펌프/모터와 제3펌프/모터로 이루어지고,
    상기 입력축을 상기 유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 제1펌프/모터의 회전축을 상기 유성기어기구의 제2요소에 연결하고,
    상기 제2펌프/모터의 회전축을 상기 유성기어기구의 제3요소에 연결하고,
    상기 출력축을 상기 유성기어기구의 제2요소에 연결함과 아울러,
    상기 제3펌프/모터의 회전축을 상기 제1펌프/모터의 회전축 및 / 또는 상기 제2펌프/모터의 회전축에 연결하는 연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 변속장치.
  5. 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 유압전동부를 구비하고, 상기 유압전동부가 유압회로를 통해 서로 유체적으로 접속되는 복수의 펌프/모터를 갖는 변속장치로서,
    상기 복수의 펌프/모터가 제1펌프/모터와 제2펌프/모터와 제3펌프/모터로 이루어지고,
    상기 입력축을 상기 유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 제1펌프/모터의 회전축을 상기 유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 제2펌프/모터의 회전축을 상기 유성기어기구의 제3요소에 연결하고,
    상기 출력축을 상기 유성기어기구의 제2요소에 연결함과 아울러,
    상기 제3펌프/모터의 회전축을 상기 제1펌프/모터의 회전축 및 / 또는 상기 제2펌프/모터의 회전축에 연결하는 연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 변속장치.
  6. 제1, 4, 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3펌프/모터의 회전축을 상기 제1펌프/모터의 회전축 및 상기 제2펌프/모터의 회전축의 양쪽에 연결시키고, 상기 입력축에 입력되는 동력을 모두 상기 기계전동부만을 통해서 상기 출력축에 전달하도록 상기 연결기구를 제어하는 제어수단을 갖는 것을 특징으로 하는 변속장치.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제3펌프/모터의 회전축을 상기 제1펌프/모터의 회전축 및 상기 제2펌프/모터의 회전축의 양쪽에 연결시키고, 상기 입력축에 입력되는 동력을 모두 상기 기계전동부만을 통해서 상기 출력축에 전달하도록 상기 제2연결기구를 제어하는 제어수단을 갖는 것을 특징으로 하는 변속장치.
  8. 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 1개 이상의 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 유압전동부를 구비하고, 상기 유압전동부가 유압회로를 통해 서로 유체적으로 접속되는 복수의 펌프/모터를 갖는 변속장치로서,
    상기 기계전동부가 제1유성기어기구와 제2유성기어기구와 그들 사이에 배치되는 제3유성기어기구를 구비하고,
    상기 복수의 펌프/모터가 제1펌프/모터와 제2펌프/모터로 이루어지고,
    상기 입력축을 상기 제1유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 제1펌프/모터의 회전축을 상기 제3유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 제2펌프/모터의 회전축을 상기 제2유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 출력축을 상기 제1유성기어기구의 제3요소 및 상기 제2유성기어기구의 제3요소에 연결하고,
    상기 제1유성기어기구의 제2요소를 상기 제3유성기어기구의 제3요소에 연결하고,
    상기 제2유성기어기구의 제2요소를 상기 제3유성기어기구의 제2요소에 연결함과 아울러,
    상기 제2유성기어기구의 제2요소를 고정단 및 / 또는 상기 제3유성기어기구의 제1요소에 연결하는 연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 변속장치.
  9. 제1, 2, 3, 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1펌프/모터의 회전속도가 0이 되는 저속측 다이렉트점과, 상기 제2펌프/모터의 회전속도가 0이 되는 고속측 다이렉트점의 속도비가 3~4로 설정되는 것을 특징으로 하는 변속장치.
  10. 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 1개 이상의 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 전기전동부를 구비하고, 상기 전기전동부가 인버터에 의해 구동 제어되는 복수의 제네레이터/모터를 갖는 변속장치로서,
    상기 복수의 제네레이터/모터가 제1제네레이터/모터와 제2제네레이터/모터와 제3제네레이터/모터로 이루어지고,
    상기 제1제네레이터/모터의 회전축과 상기 제2제네레이터/모터의 회전축을 각각 상기 기계전동부에 연결하고,
    상기 제3제네레이터/모터의 회전축을 상기 제1제네레이터/모터의 회전축 및 / 또는 상기 제2제네레이터/모터의 회전축에 연결하는 연결기구를 갖는 것을 특징 으로 하는 변속장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제3제네레이터/모터의 회전축을 상기 제1제네레이터/모터의 회전축 및 상기 제2제네레이터/모터의 회전축의 양쪽에 연결시키고, 상기 입력축에 입력되는 동력을 모두 상기 기계전동부만을 통해서 상기 출력축에 전달하도록 상기 연결기구를 제어하는 제어수단을 갖는 것을 특징으로 하는 변속장치.
  12. 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 1개 이상의 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 전기전동부를 구비하고, 상기 전기전동부가 인버터에 의해 구동 제어되는 복수의 제네레이터/모터를 갖는 변속장치로서,
    상기 기계전동부가 제1유성기어기구와 제2유성기어기구를 구비하고,
    상기 복수의 제네레이터/모터가 제1제네레이터/모터와 제2제네레이터/모터와 제3제네레이터/모터로 이루어지고,
    상기 입력축을 상기 제1유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 제1제네레이터/모터의 회전축을 상기 제1유성기어기구의 제2요소에 연결하고,
    상기 제2제네레이터/모터의 회전축을 상기 제2유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 출력축을 상기 제1유성기어기구의 제3요소 및 상기 제2유성기어기구의 제3요소에 연결함과 아울러,
    상기 제2유성기어기구의 제2요소를 고정단 및 / 또는 상기 제1유성기어기구의 제2요소에 연결하는 제1연결기구; 및
    상기 제3제네레이터/모터의 회전축을 상기 제1제네레이터/모터의 회전축 및 / 또는 상기 제2제네레이터/모터의 회전축에 연결하는 제2연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 변속장치.
  13. 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 1개 이상의 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 전기전동부를 구비하고, 상기 전기전동부가 인버터에 의해 구동 제어되는 복수의 제네레이터/모터를 갖는 변속장치로서,
    상기 기계전동부가 제1유성기어기구와 제2유성기어기구와 그들 사이에 배치되는 제3유성기어기구를 구비하고,
    상기 복수의 제네레이터/모터가 제1제네레이터/모터와 제2제네레이터/모터와 제3제네레이터/모터로 이루어지고,
    상기 입력축을 상기 제1유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 제1제네레이터/모터의 회전축을 상기 제3유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 제2제네레이터/모터의 회전축을 상기 제2유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 출력축을 상기 제1유성기어기구의 제3요소 및 상기 제2유성기어기구의 제3요소에 연결하고,
    상기 제1유성기어기구의 제2요소를 상기 제3유성기어기구의 제3요소에 연결하고,
    상기 제2유성기어기구의 제2요소를 상기 제3유성기어기구의 제2요소에 연결함과 아울러,
    상기 제2유성기어기구의 제2요소를 고정단 및 / 또는 상기 제3유성기어기구의 제1요소에 연결하는 제1연결기구; 및
    상기 제3제네레이터/모터의 회전축을 상기 제1제네레이터/모터의 회전축 및 / 또는 상기 제2제네레이터/모터의 회전축에 연결하는 제2연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 변속장치.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 제3펌프/모터의 회전축을 상기 제1펌프/모터의 회전축 및 상기 제2펌프/모터의 회전축의 양쪽에 연결시키고, 상기 입력축에 입력되는 동력을 모두 상기 기계전동부만을 통해서 상기 출력축에 전달하도록 상기 제2연결기구를 제어하는 제어수단을 갖는 것을 특징으로 하는 변속장치.
  15. 입력축과, 출력축과, 이들 입력축과 출력축 사이에 끼워 삽입되는 1개 이상의 유성기어기구를 갖는 기계전동부 및 전기전동부를 구비하고, 상기 전기전동부가 인버터에 의해 구동 제어되는 복수의 제네레이터/모터를 갖는 변속장치로서,
    상기 기계전동부가 제1유성기어기구와 제2유성기어기구와 그들 사이에 배치되는 제3유성기어기구를 구비하고,
    상기 복수의 제네레이터/모터가 제1제네레이터/모터와 제2제네레이터/모터로 이루어지고,
    상기 입력축을 상기 제1유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 제1제네레이터/모터의 회전축을 상기 제3유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 제2제네레이터/모터의 회전축을 상기 제2유성기어기구의 제1요소에 연결하고,
    상기 출력축을 상기 제1유성기어기구의 제3요소 및 상기 제2유성기어기구의 제3요소에 연결하고,
    상기 제1유성기어기구의 제2요소를 상기 제3유성기어기구의 제3요소에 연결하고,
    상기 제2유성기어기구의 제2요소를 상기 제3유성기어기구의 제2요소에 연결함과 아울러,
    상기 제2유성기어기구의 제2요소를 고정단 및 / 또는 상기 제3유성기어기구의 제1요소에 연결하는 연결기구를 갖는 것을 특징으로 하는 변속장치.
  16. 제10, 12, 13, 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1제네레이터/모터의 회전속도가 0이 되는 저속측 다이렉트점과, 상기 제2제네레이터/모터의 회전속도가 0이 되는 고속측 다이렉트점의 속도비가 3~4로 설정되는 것을 특징으로 하는 변속장치.
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