KR20200065944A - 복합 동력 전달 파워트레인 및 이의 제어방법 - Google Patents

복합 동력 전달 파워트레인 및 이의 제어방법 Download PDF

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김영수
이준희
차현준
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주식회사 디아이씨
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Abstract

본 발명은 하이드로스태틱유닛으로부터 동력이 전달되어 제2선기어부가 회전하고, 입력기어유닛으로부터 동력이 전달되는 동시에 전진클러치유닛이 결합되어 제2링기어부가 회전하여 복합적으로 동력이 전달됨으로써 제2캐리어부를 통해 동력이 출력되는 복합 동력 전달 파워트레인 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 엔진에서 출력되는 동력을 변속하여 출력구동축에 전달하는 복합 동력 전달 파워트레인에 있어서, 상기 엔진에 연결되는 입력기어유닛과, 상기 입력기어유닛에 연결되는 하이드로스태틱유닛과, 상기 입력기어유닛에 연결되되, 상기 입력기어유닛의 동력을 전달 또는 차단하는 클러치유닛과, 상기 클러치유닛과 상기 하이드로스태틱유닛에 연결되는 제2유성기어유닛과, 상기 제2유성기어유닛과 상기 하이드로스태틱유닛에 연결되는 제1유성기어유닛과, 상기 제1유성기어유닛에 연결되는 브레이크유닛을 포함하는 복합 동력 전달 파워트레인을 제공한다.

Description

복합 동력 전달 파워트레인 및 이의 제어방법{Power train for complex power transmission and control method thereof}
본 발명에 따른 복합 동력 전달 파워트레인 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동력분기 및 합성에 의하여 변속을 수행하는 유압식 무단변속기 장치(HSU, Hydrostatic Transmission Unit, 이하 하이드로스태틱유닛)가 포함되는 기계유압식 변속기에서 변속하는 경우, 하이드로스태틱유닛으로부터 동력이 전달되어 제2선기어부가 회전하고, 입력기어유닛으로부터 동력이 전달되는 동시에 전진클러치유닛이 결합되어 제2링기어부가 회전하여 복합적으로 동력이 전달됨으로써 제2캐리어부를 통해 동력이 출력되는 복합 동력 전달 파워트레인 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 지게차, 트랙터 등과 같은 작업차량은 화물을 실어 옮기는데 사용되는 특수 차량으로써, 하이드로스태틱유닛과 기계식 기어장치가 조합된 유압 기계식 변속기(HMT, Hydromechanical Transmission)가 이용되고 있다.
유압 기계식 변속기는 뛰어난 조작성을 가지는 하이드로스태틱유닛과 뛰어난 전달 효율을 가지는 기계식 기어장치의 양쪽의 장점을 극대화하기 위한 변속기이다.
또한, 작업차량에 사용되는 유압 기계식 변속기의 경우, 한 쌍 이상의 유성기어 장치로 구성된 유성기어셋트와 유압식 무단 변속기를 이용하여 동력 전달 경로를 2개 이상으로 한 다경로 변속기를 이용할 수 있다.
이 경우, 유압식 무단 변속기에 의해 무단 변속된 엔진의 동력과, 무단 변속기에 의해 변속되지 않은 엔진의 동력을 유성기어장치를 이용하여 합성하여, 합성된 동력을 클러치를 이용하여 선택적으로 차축에 전달하게 된다.
이와 같이 유성기어셋트 이용하는 파워 트레인을 개발함에 있어서는 새로운 유성기어셋트 개발하는 것이 아니라, 기존에 나와 있는 단순 유성기어셋트나 복합 유성기어셋트를 어떤 방식으로 조합하여 가능한 동력 손실이 없이 원하는 변속단과 이에 따르는 변속비를 구현하는데 그 목표를 두고있으며, 이를 위하여 다양한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
이러한 유성기어셋트의 조합방식은 회전요소(선기어, 유성캐리어, 링기어)의 연결 구성에 따라 상이한 작동 메카니즘을 갖는다.
또한, 그 연결 구성에 따라 내구성, 동력전달효율, 크기 등이 달라지는 특성이 달라지며 이때, 동력손실이 발생할 수 있고, 구성의 부피가 커지는 문제점이 발생한다.
대한민국 공개특허 공보 제1020130097120호 (발명의 명칭: 유성기어세트를 구비하는 멀티무단변속기 구동 시스템, 공개일: 2013년 09.월 02일)
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 동력분기 및 합성에 의하여 변속을 수행하는 유압식 무단변속기 장치(HSU, Hydrostatic Transmission Unit, 이하 하이드로스태틱유닛)가 포함되는 기계유압식 변속기에서 변속하는 경우, 하이드로스태틱유닛으로부터 동력이 전달되어 제2선기어부가 회전하고, 입력기어유닛으로부터 동력이 전달되는 동시에 전진클러치유닛이 결합되어 제2링기어부가 회전하여 복합적으로 동력이 전달됨으로써 제2캐리어부를 통해 동력이 출력되는 복합 동력 전달 파워트레인 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 엔진에서 출력되는 동력을 변속하여 출력구동축에 전달하는 복합 동력 전달 파워트레인에 있어서, 상기 엔진에 연결되는 입력기어유닛과, 상기 입력기어유닛에 연결되는 하이드로스태틱유닛과, 상기 입력기어유닛에 연결되되, 상기 입력기어유닛의 동력을 전달 또는 차단하는 클러치유닛과, 상기 클러치유닛과 상기 하이드로스태틱유닛에 연결되는 제2유성기어유닛과, 상기 제2유성기어유닛과 상기 하이드로스태틱유닛에 연결되는 제1유성기어유닛과, 상기 제1유성기어유닛에 연결되는 브레이크유닛을 포함하되, 상기 클러치유닛은 전진클러치유닛과 후진클러치유닛을 포함하며, 상기 제2유성기어유닛은, 상기 하이드로스태틱유닛으로부터 동력을 전달받아 회전하는 입력 샤프트와, 상기 입력 샤프트와 결합되어 회전하는 제2선기어부와, 중심부에 상기 입력 샤프트가 관통하며, 외부로부터 동력을 전달받아 회전하는 클러치 기어와, 중심부에 상기 입력 샤프트가 관통하되, 적어도 일부분이 상기 클러치 기어와 입력 샤프트 사이에 배치되며, 상기 전진클러치유닛으로부터 동력을 전달받는 허브 샤프트와, 상기 허브 샤프트와 연결되어 상기 허브 샤프트의 동력을 전달받는 제2링기어부와, 상기 제2선기어부, 제2링기어부 및 상기 제1유성기어유닛과 연결되는 제2 캐리어부를 포함하고, 상기 전진클러치유닛은 상기 허브 샤프트와 상기 클러치 기어 사이에 개재되어, 상기 클러치 기어의 동력을 상기 허브 샤프트로 전달 또는 차단하는 것을 특징으로 하는 복합 동력 전달 파워트레인을 제공한다.
여기서, 상기 브레이크유닛은 상기 제1유성기어유닛의 제1링기어부에 연결되며, 1단모드에서는 상기 브레이크유닛이 결합되고 상기 클러치유닛이 해제되고, 2단모드에서는 상기 브레이크유닛이 해제되고 상기 전진클러치유닛 또는 상기 후진클러치유닛 중 어느 하나가 결합될 수 있다.
또한, 상기 제1유성기어유닛은 상기 하이드로스태틱유닛과 연결되는 제1선기어부와, 상기 제2캐리어부와 연결되는 제1링기어부와, 상기 제1선기어부, 상기 제1링기어부 및 상기 출력구동축과 연결되는 제1캐리어부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 엔진에서 출력되는 동력을 변속하여 출력구동축에 전달하는 복합 동력 전달 파워트레인의 제어방법에 있어서, 상기 복합 동력 전달 파워트레인은 상기 엔진에 연결되는 입력기어유닛과, 상기 입력기어유닛에 연결되는 하이드로스태틱유닛과, 상기 입력기어유닛에 연결되되, 상기 입력기어유닛의 동력을 전달 또는 차단하는 클러치유닛과, 상기 클러치유닛과 상기 하이드로스태틱유닛에 연결되는 제2유성기어유닛과, 상기 제2유성기어유닛과 상기 하이드로스태틱유닛에 연결되는 제1유성기어유닛과, 상기 제1유성기어유닛에 연결되는 브레이크유닛을 포함하되, 상기 클러치유닛은 전진클러치유닛과 후진클러치유닛을 포함하며, 상기 제2유성기어유닛은, 상기 하이드로스태틱유닛으로부터 동력을 전달받아 회전하는 입력 샤프트와, 상기 입력 샤프트와 결합되어 회전하는 제2선기어부와, 중심부에 상기 입력 샤프트가 관통하며, 외부로부터 동력을 전달받아 회전하는 클러치 기어와, 중심부에 상기 입력 샤프트가 관통하되, 적어도 일부분이 상기 클러치 기어와 입력 샤프트 사이에 배치되며, 상기 전진클러치유닛으로부터 동력을 전달받는 허브 샤프트와, 상기 허브 샤프트와 연결되어 상기 허브 샤프트의 동력을 전달받는 제2링기어부와, 상기 제2선기어부, 제2링기어부 및 상기 제1유성기어유닛과 연결되는 제2 캐리어부를 포함하고, 상기 하이드로스태틱유닛으로부터 동력이 전달되어 상기 제2선기어부가 회전하고, 상기 입력기어유닛으로부터 동력이 전달되는 동시에 전진클러치유닛이 결합됨에 따라 상기 제2링기어부가 회전하여 복합적으로 동력이 전달됨으로써 상기 제2캐리어부를 통해 동력이 출력될 수 있다.
여기서, 상기 하이드로스태틱유닛으로부터만 동력이 전달되어 상기 제2선기어부가 회전하는 경우, 상기 제2링기어부와 상기 제2캐리어부는 아이들(idle) 상태로 회전할 수 있다.
본 발명에 따른 복합 동력 전달 파워트레인 및 이의 제어방법은 하이드로스태틱유닛으로부터 동력이 전달되어 제2선기어부가 회전하고, 입력기어유닛으로부터 동력이 전달되는 동시에 전진클러치유닛이 결합되어 제2링기어부가 회전하여 제2유성기어부에 복합적으로 동력이 전달됨으로써 제2유성기어부가 회전하여 제1 캐리어부를 통해 동력을 출력함으로써 동력의 손실을 최소화하며, 콤팩트(Compact)한 구조를 가지는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 동력 전달 파워트레인을 배치 상태를 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1의 복합 동력 전달 파워트레인의 제2유성기어유닛의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 제2유성기어유닛의 제2선기어부만 회전하는 경우를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 제2유성기어유닛의 제2선기어부가 회전하고, 입력기어유닛으로부터 동력이 전달되는 동시에 전진클러치유닛이 해제상태인 경우를 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 제1 유성기어유닛의 제1 선기어부가 회전하고, 입력기어유닛으로부터 동력이 전달되는 동시에 전진클러치유닛이 결합상태인 경우를 도시한 도면이다.
이하, 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 복합 동력 전달 파워트레인을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 동력 전달 파워트레인을 배치 상태를 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 동력 전달 파워트레인은 지게차, 트랙터 등과 같은 작업차량에 설치되어 엔진(E/G)에서 출력되는 동력을 변속하여 출력구동축(OUTPUT)에 전달하는 무단변속기로써, 입력기어유닛과, 하이드로스태틱유닛(HSU)과, 제2유성기어유닛과, 클러치유닛과, 제1유성기어유닛과, 브레이크유닛(B1)을 포함한다.
상기 입력기어유닛은 엔진(E/G)에 결합된다.
입력기어유닛은 엔진(E/G)의 출력축과 동축에 결합되는 제1입력기어부(G1)를 포함하고, 제1입력기어부(G1)의 회전축과 동축에 결합되는 제2입력기어부(G13) 및 제3입력기어부(G3)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제2입력기어부(G13) 및 제3입력기어부(G3)는 제1입력기어부(G1)와 동일한 회전수를 갖는다.
제2입력기어부(G13)는 후술하는 후진클러치부(C2)와의 결합에 있어서 입력기어유닛과 후진클러치유닛 사이의 간섭을 방지하고, 무단변속기의 크기를 소형화시킬 수 있다.
이와 같이, 상기 하이드로스태틱유닛(HSU)은 상술한 입력기어유닛에 결합되며, 하이드로스태틱유닛(HSU)은 입력기어유닛의 동력을 무단 변속하여 출력구동축(OUTPUT)에 전달한다.
도시되지 않았지만, 하이드로스태틱유닛(HSU)은 입력기어유닛에서 전달되는 동력으로 유압을 발생시키는 유압펌프와, 유압펌프에 의한 유압으로 동력을 발생시키는 유압모터를 포함한다.
여기서, 유압펌프는 내부에 구비된 경사판의 경사각을 조절하여 유압을 가변적으로 조절할 수 있고, 유압모터는 전달되는 유압에 따라 동력이 조절된다.
또한, 하이드로스태틱유닛(HSU)은 유압펌프의 입력축에 결합된 상태에서 입력기어유닛의 제1입력기어부(G1)에 결합되는 제1기어부(G2)와 연결될 수 있다. 또한, 하이드로스태틱유닛(HSU)은 유압모터의 출력축에 결합된 상태에서 후술하는 전달기어유닛에 결합되는 제2기어부(G5)와 연결될 수 있다.
상기 제2유성기어유닛은 입력기어유닛에 연결되는 제2링기어부(R2)와, 하이드로스태틱유닛(HSU)에 연결되는 제2선기어부(S2)와, 제2링기어부(R2)와 제2선기어부(S2) 사이에 결합되는 복수의 제2유성기어부(P2)와, 제2유성기어부(P2)의 동작에 따라 변환되는 동력을 출력하는 제2캐리어부(PC2)를 포함한다.
제2유성기어유닛은 제2링기어부(R2)와 제2선기어부(S2)와 제2캐리어부(PC2) 사이의 회전비에 따라 동력을 합성하거나 분기할 수 있다.
상기 클러치유닛은 전진클러치유닛과 후진클러치유닛을 포함한다.
상기 전진클러치유닛은 입력기어유닛과 제2유성기어유닛을 연결한다. 전진클러치유닛은 전진 2단모드에서 입력기어유닛의 동력이 제2유성기어유닛에 전달될 때, 제2링기어부(R2)를 통해 연결된다.
또한, 전진클러치유닛은 전진클러치부(C1)와, 전진클러치부(C1)의 입력축에 결합되고, 하이드로스태틱유닛(HSU)에서 이격된 상태로 입력기어유닛의 제3입력기어부(G3)에 결합되는 전진기어부(G4)를 포함하되, 전진클러치부(C1)의 출력축은 제2링기어부(R2)의 회전축에 결합된다.
상기 후진클러치유닛은 입력기어유닛과 제2유성기어유닛을 연결한다. 후진클러치유닛은 후진 2단모드에서 입력기어유닛의 동력이 제2유성기어유닛에 전달될 때, 제2링기어부(R2)와 연결된다.
또한, 후진클러치유닛은 후진 2단모드에서 제2링기어부(R2)와 연결되는 후진클러치부(C2)와, 후진클러치부(C2)의 입력축에 결합되는 제1후진기어부(G14)를 포함하고, 후진클러치부(C2)의 출력축에 결합되는 제2후진기어부(G15)를 더 포함한다.
여기서, 제1후진기어부(G14)는 하이드로스태틱유닛(HSU)과 전진클러치유닛에서 각각 이격된 상태로 제2입력기어부(G13)에 결합된다.
또한, 제2후진기어부(G15)는 후술하는 역회전전달유닛을 매개로 제2링기어부(R2)의 회전축과 결합된다.
상기 제1유성기어유닛은 제2캐리어부(PC2)에 연결되는 제1링기어부(R1)와, 하이드로스태틱유닛(HSU)에 연결되는 제1선기어부(S1)와, 제1링기어부(R1)와 제1선기어부(S1) 사이에 결합되는 복수의 제1유성기어부(P1)와, 제1유성기어부(P1)의 동작에 따라 변환되는 동력을 출력구동축(OUTPUT)에 전달하는 제1캐리어부(PC1)를 포함한다.
여기서, 제1선기어부(S1)는 후술하는 전달기어유닛을 매개로 하이드로스태틱유닛(HSU)의 출력축에 구비된 제2기어부(G5)에 연결되도록 한다.
상기 브레이크유닛(B1)은 제1링기어부(R1)의 회전을 단속한다. 브레이크유닛(B1)은 습식 다판 브레이크 또는 드럼 브레이크 등 공지된 다양한 형태를 통해 제1링기어부(R1)의 회전을 단속할 수 있다.
그러면, 1단모드에서는 브레이크유닛(B1)이 동작되어 제1링기어부(R1)의 회전을 제동시키고, 2단모드에서는 브레이크유닛(B1)의 동작이 해제되어 제1링기어부(R1)가 회전되도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무단변속기는 전달기어유닛과 연결기어유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 전달기어유닛은 하이드로스태틱유닛(HSU)과 제1선기어부(S1)를 연결한다. 전달기어유닛은 제1선기어부(S1)의 회전축과 동축에 결합되고, 제2기어부(G5)에 결합되는 제1전달기어부(G6)를 포함하고, 제1전달기어부(G6)의 회전축과 동축에 결합되는 제2전달기어부(G8)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 제2전달기어부(G8)는 제1전달기어부(G6)와 동일한 회전수를 갖는다. 제2전달기어부(G8)는 연결기어유닛과의 결합에 있어서 연결기어유닛과 전달기어유닛 사이의 간섭을 방지하고, 무단변속기의 크기를 소형화시킬 수 있다.
상기 연결기어유닛은 제2선기어부(S2)와 전달기어유닛을 연결한다.
연결기어유닛은 제2전달기어부(G8)에 결합되는 제1연결기어부(G9)와, 제2선기어부(S2)의 회전축에 결합된 상태에서 제1연결기어부(G9)에 결합되는 제2연결기어부(G11)를 포함하고, 제1연결기어부(G9)의 회전축과 동축에 결합된 상태에서 제2연결기어부(G11)에 결합되는 제3연결기어부(G10)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 제1연결기어부(G9)와 제3연결기어부(G10)는 동일한 회전수를 갖는다. 또한, 제2선기어부(S2)와 제2연결기어부(G11)는 동일한 회전수를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무단변속기는 출력기어유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 출력기어유닛은 제2캐리어부(PC2)와 제1링기어부(R1)를 연결한다. 출력기어유닛은 제2캐리어부(PC2)의 회전축에 결합된 상태에서 제1링기어부(R1)에 연결되는 제1출력기어부(G12)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무단변속기는 역회전전달유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 역회전전달유닛은 클리치유닛 중 후진클러치유닛(C2)과 제2링기어부(R2)를 연결한다. 역회전전달유닛은 제2링기어부(R2)의 회전축과 동축에 결합된 상태에서 제2후진기어부(G15)에 결합되는 역회전기어부(G16)를 포함할 수 있다.
상술한 각각의 기어부는 하나의 기어로 구성될 수 있다. 또한, 상술한 각각의 기어부는 둘 이상의 기어가 상호 치합되는 구성을 가질 수 있다.
도시되지 않았지만, 엔진(E/G)의 출력축 또는 입력기어유닛에는 동력 인출 유닛이 결합될 수 있다.
여기서, 도 2 내지 도 5를 참조하여 상기 제2유성기어유닛의 구체적인 구성 및 상기 제2유성기어유닛의 구동에 의하여 본 발명에 따른 복합 동력 전달 파워트레인 제어방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 복합 동력 전달 파워트레인의 제2유성기어유닛 및 제2유성기어유닛과 연결된 구성을 도시한 도면이다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2유성기어유닛은 제2링기어부(R2)와, 제2선기어부(S2)와, 복수의 제2유성기어부(P2) 및 제2캐리어부(PC2)를 포함하며, 이는 도 1을 참조하여 설명한 제2유성기어유닛과 동일하다.
또한, 상기 제2유성기어유닛은 입력 샤프트(100), 클러치 기어(400), 허브 샤프트(600) 및 니들 베어링(700)을 더 포함한다.
상기 입력 샤프트(100)는 상기 입력 샤프트(100)의 일부분과 결합된 입력 기어(800)로부터 상기 하이드로스태틱유닛(HSU)으로부터 동력을 전달받아 회전하며, 상기 제2선기어부(S2)는 상기 입력 샤프트의 타부분에 결합된다.
또한, 상기 복수의 제2유성기어부(P2) 복수개의 유성기어를 포함하며, 상기 제2선기어부(S2)에 치합되며, 상기 제2캐리어부(PC2)는 본체부(311)와 회전축부(312)를 포함한다.
상기 본체부(311)는 상기 입력 샤프트(100)의 외측부를 감싸는 형상인 환 형상으로 형성되며, 상기 본체부(311)의 외주면은 기어 형상의 출력 기어부(313)로 형성되며, 상기 출력 기어부(313)는 출력구동축(OUTPUT)으로 동력을 전달한다.
상기 회전축부(312)는 상기 본체부(311) 중 상기 제2선기어부(S2)와 마주보는 면에서 상기 제2선기어부(S2)와 평행한 방향으로 돌출 형성된다.
상기 복수개의 제2유성기어부(P2)는 상기 제2선기어부(S2)에 치합되며, 각각의 상기 제2유성기어부(P2)는 상기 회전축부(312)에 각각 결합되어, 상기 회전축부(312)를 중심으로 회전한다.
상기 클러치 기어(400)는 상기 입력 기어(800)와 상기 제2선기어부(S2) 사이에 배치되되, 중심부에 상기 입력 샤프트(100)가 관통하며, 외부로부터 동력을 전달받아 회전하며, 도 2에서의 클러치 기어(400)는 도 1에서 전진기어부(G4)와 대응된다.
상기 허브 샤프트(600)는 상기 전진클러치유닛(C1)에 의하여 상기 클러치 기어(400)와 연결되어 동력을 전달받으며 ㄷ자 형상으로 형성되고, 구체적으로 상기 허브 샤프트(600)는 허브 보쓰(610)(hub both) 및 클러치 결합부(620)를 포함한다.
상기 허브 보쓰(610)는 T형상으로 형성되되, 상기 입력 샤프트(100)의 외측면을 감싸는 몸체부(도번부호 미도시) 영역의 적어도 일부분은 상기 클러치 기어(400)와 상기 입력 샤프트(100) 사이에 배치된다.
상기 클러치 결합부(620)는 상기 몸체부의 외측면으로부터 돌출되어 형성되되, 상기 허브 보쓰(610)의 상기 입력 샤프트(100) 및 상기 몸체부와 수직 관계에 있는 돌출부(도번부호 미도시)의 일면인 상기 전진클러치유닛(C1) 측으로 단면이 환형을 가지도록 연장형성되며, 상기 전진클러치유닛(C1)와 결합된다.
상기 제2링기어부(R2)는 상기 허브 샤프트(600)의 상기 돌출부 중 타면으로부터 연장형성되되, 단면이 환형으로 형성되고, 내주면이 상기 제2유성기어부(P2)와 치합되도록 나사산이 형성된다.
상기 니들 베어링(700)은 상기 입력 샤프트(100)와 상기 허브 샤프트(600) 사이에 배치되어, 상기 허프 샤프트(600)를 지지함으로써 상기 입력 샤프트(100)와 상기 제2링기어부(R2)의 상대운동이 발생하는 경우, 상기 제2링기어부(R2)의 동력이 상기 제2유성기어부(P2), 즉 상기 제2캐리어부(PC2)에 전달될 수 있도록 한다
도 3 내지 도 5를 참조하여, 상기 제2유성기어유닛의 구동예시를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 3을 참조하여, 상기 하이드로스태틱유닛(HSU)으로부터만 동력이 전달되어 상기 입력 샤프트(100)만 회전하는 경우를 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하이드로스태틱유닛(HSU)으로부터 동력이 전달되어 상기 입력 샤프트(100)가 회전함으로써 상기 제2선기어부(S2)가 회전하게 된다. 이때, 상기 클러치 기어(400)에서는 동력이 전달되지 않음에 따라 상기 제2링기어부(R2)와 상기 복수개의 제2유성기어부(P2)는 아이들(idle) 상태로 회전하게 됨으로써 동력이 출력되지 않는다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 하이드로스태틱유닛으로부터 동력이 전달되어 상기 입력 샤프트(100)가 회전함으로써 상기 제2선기어부(S2)가 회전하고, 입력기어유닛으로부터 동력이 전달되는 동시에 상기 전진클러치유닛(C1)이 해제상태인 경우를 설명하면 다음과 같다.
도 4에 도시된 바와 같이, 하이드로스태틱유닛(HSU)으로부터 동력이 전달되어 상기 입력 샤프트(100)가 회전함으로써 상기 제2선기어부(S2)가 회전하게 된다. 또한, 엔진(E/G)이 구동되어 상기 클러치 기어(400)에 동력이 전달되어 상기 클러치 기어(400)가 회전하게 된다.
이때, 상기 전진클러치유닛(C1)가 해제상태일 때, 즉, 상기 전진클러치유닛(C1)에 포함되는 클러치 플레이트와 클러치 디스크가 접촉되지 않고 이격되어 있을 때 상기 클러치 기어(400)의 동력은 상기 허브 샤프트(600)에 전달되지 않는다.
이에 따라, 상기 클러치 기어(400), 상기 제2링기어부(R2) 및 상기 복수의 제2유성기어부(P2)는 아이들(idle) 상태로 회전하게 됨으로써 동력이 출력되지 않는다.
도 5를 참조하여, 하이드로스태틱유닛으로부터 동력이 전달되어 상기 입력 샤프트(100)가 회전함으로써 상기 제2선기어부(S2)가 회전하고, 입력기어유닛으로부터 동력이 전달되는 동시에 상기 전진클러치유닛(C1)이 결합상태인 경우를 설명하면 다음과 같다.
도 5에 도시된 바와 같이, 하이드로스태틱유닛(HSU)으로부터 동력이 전달되어 상기 입력 샤프트(100)가 회전함으로써 상기 제2선기어부(S2)가 회전하게 된다. 또한, 엔진(E/G)이 구동되어 상기 클러치 기어(400)에 동력이 전달되어 상기 클러치 기어(400)가 회전하게 된다.
이때, 상기 전진클러치유닛(C1)가 결합상태일 때, 즉, 상기 전진클러치유닛(C1)에 포함되는 클러치 플레이트와 클러치 디스크가 접촉되어 상기 클러치 기어(400)의 동력이 상기 전진클러치유닛(C1)에 의하여 상기 허브 샤프트(600)로 전달되어 상기 제2링기어부(R2)가 회전하게 된다.
결과적으로, 상기 입력 샤프트(100)로부터 동력이 전달되어 제2선기어부(S2)가 회전하고, 상기 클러치 기어(400)로부터 동력이 전달되는 동시에 전진클러치유닛(C1)가 결합되어 상기 제2링기어부(R2)가 회전하여 상기 제2유성기어부(P2)에 복합적으로 동력이 전달됨으로써 상기 제2유성기어부(P2)가 회전하며, 이에 따라 상기 제2캐리어부(PC2)로부터 동력을 출력할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
E/G: 엔진
OUTPUT: 출력구동축
G1: 제1입력기어부
G13: 제2입력기어부
G3: 제3입력기어부
HSU: 하이드로스태틱유닛
G2: 제11기어부
G5: 제2기어부
R1: 제1링기어부
S1: 제1선기어부
PC1: 제1캐리어부
P1: 제1유성기어부
C1: 전진클러치부
G4: 전진기어부
C2: 후진클러치부
G14: 제1후진기어부
G15: 제2후진기어부
R2: 제2링기어부
S2: 제2선기어부
PC2: 제2캐리어부
P2: 제2유성기어부
B1: 브레이크유닛
G6: 제1전달기어부
G8: 제2전달기어부
G9: 제1연결기어부
G11: 제2연결기어부
G10: 제3연결기어부
G12: 제1출력기어부
G16: 역회전기어부

Claims (5)

  1. 엔진에서 출력되는 동력을 변속하여 출력구동축에 전달하는 복합 동력 전달 파워트레인에 있어서,
    상기 엔진에 연결되는 입력기어유닛;
    상기 입력기어유닛에 연결되는 하이드로스태틱유닛;
    상기 입력기어유닛에 연결되되, 상기 입력기어유닛의 동력을 전달 또는 차단하는 클러치유닛;
    상기 클러치유닛과 상기 하이드로스태틱유닛에 연결되는 제2유성기어유닛;
    상기 제2유성기어유닛과 상기 하이드로스태틱유닛에 연결되는 제1유성기어유닛; 및
    상기 제1유성기어유닛에 연결되는 브레이크유닛을 포함하되,
    상기 클러치유닛은 전진클러치유닛과 후진클러치유닛을 포함하며,
    상기 제2유성기어유닛은,
    상기 하이드로스태틱유닛으로부터 동력을 전달받아 회전하는 입력 샤프트;
    상기 입력 샤프트와 결합되어 회전하는 제2선기어부;
    중심부에 상기 입력 샤프트가 관통하며, 외부로부터 동력을 전달받아 회전하는 클러치 기어;
    중심부에 상기 입력 샤프트가 관통하되, 적어도 일부분이 상기 클러치 기어와 입력 샤프트 사이에 배치되며, 상기 전진클러치유닛으로부터 동력을 전달받는 허브 샤프트;
    상기 허브 샤프트와 연결되어 상기 허브 샤프트의 동력을 전달받는 제2링기어부; 및
    상기 제2선기어부, 제2링기어부 및 상기 제1유성기어유닛과 연결되는 제2 캐리어부를 포함하고,
    상기 전진클러치유닛은 상기 허브 샤프트와 상기 클러치 기어 사이에 개재되어, 상기 클러치 기어의 동력을 상기 허브 샤프트로 전달 또는 차단하는 것을 특징으로 하는 복합 동력 전달 파워트레인.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크유닛은 상기 제1유성기어유닛의 제1링기어부에 연결되며,
    1단모드에서는 상기 브레이크유닛이 결합되고 상기 클러치유닛이 해제되고,
    2단모드에서는 상기 브레이크유닛이 해제되고 상기 전진클러치유닛 또는 상기 후진클러치유닛 중 어느 하나가 결합되는 것을 특징으로 하는 복합 동력 전달 파워트레인.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1유성기어유닛은 상기 하이드로스태틱유닛과 연결되는 제1선기어부와, 상기 제2캐리어부와 연결되는 제1링기어부와, 상기 제1선기어부, 상기 제1링기어부 및 상기 출력구동축과 연결되는 제1캐리어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 동력 전달 파워트레인.
  4. 엔진에서 출력되는 동력을 변속하여 출력구동축에 전달하는 복합 동력 전달 파워트레인의 제어방법에 있어서,
    상기 복합 동력 전달 파워트레인은,
    상기 엔진에 연결되는 입력기어유닛;
    상기 입력기어유닛에 연결되는 하이드로스태틱유닛;
    상기 입력기어유닛에 연결되되, 상기 입력기어유닛의 동력을 전달 또는 차단하는 클러치유닛;
    상기 클러치유닛과 상기 하이드로스태틱유닛에 연결되는 제2유성기어유닛;
    상기 제2유성기어유닛과 상기 하이드로스태틱유닛에 연결되는 제1유성기어유닛; 및
    상기 제1유성기어유닛에 연결되는 브레이크유닛을 포함하되,
    상기 클러치유닛은 전진클러치유닛과 후진클러치유닛을 포함하며,
    상기 제2유성기어유닛은,
    상기 하이드로스태틱유닛으로부터 동력을 전달받아 회전하는 입력 샤프트;
    상기 입력 샤프트와 결합되어 회전하는 제2선기어부;
    중심부에 상기 입력 샤프트가 관통하며, 외부로부터 동력을 전달받아 회전하는 클러치 기어;
    중심부에 상기 입력 샤프트가 관통하되, 적어도 일부분이 상기 클러치 기어와 입력 샤프트 사이에 배치되며, 상기 전진클러치유닛으로부터 동력을 전달받는 허브 샤프트;
    상기 허브 샤프트와 연결되어 상기 허브 샤프트의 동력을 전달받는 제2링기어부; 및
    상기 제2선기어부, 제2링기어부 및 상기 제1유성기어유닛과 연결되는 제2 캐리어부를 포함하고,
    상기 하이드로스태틱유닛으로부터 동력이 전달되어 상기 제2선기어부가 회전하고, 상기 입력기어유닛으로부터 동력이 전달되는 동시에 전진클러치유닛이 결합됨에 따라 상기 제2링기어부가 회전하여 복합적으로 동력이 전달됨으로써 상기 제2캐리어부를 통해 동력이 출력되는 것을 특징으로 하는 복합 동력 전달 파워트레인의 제어방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하이드로스태틱유닛으로부터만 동력이 전달되어 상기 제2선기어부가 회전하는 경우, 상기 제2링기어부와 상기 제2캐리어부는 아이들(idle) 상태로 회전하는 것을 특징으로 하는 복합 동력 전달 파워트레인의 제어방법.
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