KR100235977B1 - 고리형의 궤도내에서 구름마찰하는 방식의 연속가변비를 가진 전동장치용 로울러 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 고리형의 궤도내에서 구름마찰하는 방식의 연속 가변비를 가진 전동장치용 로울러 제어장치에는 피봇연결(30)에 의해서 로울러 캐리지(10,14)가 유압 피스톤 및 실린더 수단(15,16)의 실린더에 연결되어 있다.

이 피스톤은 2중 작동방식이고 피스톤(15) 및 실린더(16)의 접촉부는 로울러 캐리지(10,14)가 이 전동장치의 고정된 구조물과 접촉하고 있는 궤적일 뿐이다. 피스톤에는 이 로울러 캐리지(10,14)가 결합되어 있는 안쪽 부재(32) 및 슬리브형의 바깥쪽 부재(33,34)가 갖추어질 수 있는데, 이러한 바깥쪽의 부재는 실린더(16)와 미끄럼 접촉 및 밀봉 접촉을 형성하지만 작동중에 로울러 캐리지(10,14)가 자유 피봇회전 운동할 수 있게 한다.

Description

고리형의 궤도내에서 구름마찰하는 방식의 연속가변비를 가진 전동장치용 로울러 제어장치

본 발명은 고리형의 궤도내에서 구름마찰하는 방식의 연속가변비를 가진 전동장치(CVT)에 관한 것이고, 특히 제어된 가변 유압원에 연결된 유압 실린더 내에서 운동할 수 있고 각각의 로울러 캐리지(carrige)를 피스톤에 직접 연결함으로써 구름 전달 로울러의 방위를 유압으로 제어할 수 있는 방식의 로울러 제어장치에 관한 것이다.

이와 관련된 최근의 특허공개호 중에서, 국제특허 제 90/05,860 호에는 제어된 유압의 영향을 받는 피스톤에 대한 각각의 로울러의 직접연결로 각각의 로울러의 각방위(angular orientation)를 유지할 수 있고, 항상 적절한 값으로 입력 디스크로부터 출력 디스크로 전달된 비를 유지할 수 있는 고리형의 궤도를 갖춘 전동장치가 공개되어 있다. 로울러 제어의 매우 간단한 방법의 효력에 대한 특징은 연속가변 전동기(CVT)가 포함되어 있는 완전 전동라인의 근본적인 변수들(운전자의 요구, 엔진의 부하와 속도, 최종 출력속도등)의 조화에 대해서, 또 가능한 범위내에서 각각의 로울러가 취할 수 있는 각각의 각방위에 대해서 로울러가 받게 되는 토오크가 가해진다는 데 있다. 로울러 제어장치는 이러한 모든 근본적인 변수들을 나타내는 입력값을 받아서 바라는 방위와 관련된 토오크 반작용을 조화시키도록 실린더내에 적절한 유압을 형성하여 로울러가 이러한 각방위를 찾아서 고정된다.

이러한 전동기(CVT)의 작동시에 나타나는 문제점 중의 하나는, 로울러가 제어되어서 피스톤이 실린더내에서 왕복운동할때 이 피스톤의 중심은 직선 운동을 수행하는 반면 로울러의 방위가 바뀔때는 이러한 전동기(CVT)가 직선운동을 수행하지 않는다. 그대신, 이 로울러의 중심은 가상 원환체의 중심의 원주둘레를 따라서 전후로 조금 운동할 수 있어야 하고, 입력 디스크 및 출력 디스크상에 형성된 상호 작용하는 궤도의 표면의 외곽선은 서로 일치해야 한다. 따라서, 로울러의 중심은 이 외곽선을 따라서 움직일 수 있어야 한다. 이것을 수용하기 위해서 국제 특허 제 90/05860 호에 기술된 대부분의 실시예에서는 피스톤의 밀봉링에 반구형의 바깥면이 갖추어져 있는데, 이것은 피스톤이 실린더와의 밀봉 접촉을 잃지않고 실린더내에서 조금 기울어질 수 있게 한다. 그런데, 이러한 설계는 실행이 가능하더라도 단순 피스톤 보다 더욱 주의깊은 제조와 조립을 필요로 하고, 특히 피스톤의 치우침에 기인하는 로드의 흔들림을 수용하기 위해서 피스톤 로드가 실린더의 단부를 통과해야하는 특수한 밀봉을 필요로 한다. 또한, 피스톤이 2중 작동할 때는(국제 특허 제 90/05860 호의 실시예 참조) 실제로 피스톤의 맞은편의 표면 구역이 비일치됨을 피하는 것이 어려운데, 그 이유는 피스톤의 뒷쪽표면에 장착된 모조 로드가 실린더의 뒷쪽 단부벽을 통과해야하는 특수한 제2밀봉의 복잡함을 필요로 하기 때문이다.

영국특허 제 1,600,972 호와 제1,600,973 호는 고리형의 궤도내에서 구름 마찰하는 방식의 연속 가변전동기에 관한 것으로서, 여기에는 로울러가 유압으로 제어되고 간단한 피봇연결에 의한 피스톤에 연결된 링크에 의해서 각각의 로울러가 기울지 않은 피스톤에 연결되어 있는 각각의 발명에 대한 실시예가 나타나 있다.

그런데, 이러한 실시예들은 공통적으로 2가지의 중요한 특징을 가지고 있다.

첫째로, 피스톤이 단일 작동만을 수행하고, 이러한 피스톤은 이러한 2개의 특허 자료와 직접관련이 있는 교류 발전기와 항공기 부속품에 필요하다. 둘째로, 이러한 실시예에서, 피스톤과 실린더의 접촉은 각각의 로울러와 이러한 전동기의 고정된 구조물 사이의 유효접촉의 궤적을 형성하지 않는데, 그 이유는 각각의 로울러를 피스톤에 연결하는 링크가 피스톤으로부터 떨어진 쪽의 로울러로부터 멀리 뻗어 있고 링크에서 떨어진 단부에 마개가 체결되어 있으며 이 마개는 고정된 홈에 의해서 억제되어 있기 때문이다.

본 발명은 실린더내에서 통상적인 왕복운동을 수행하는 2중 작동피스톤을 사용하지만 로울러의 중심이 필요한 곡선 운동을 수행할 수 있는 방식으로 피스톤이 로울러에 연결되어 있는 장치를 이해하는 데서 기인하고, 각각의 로울러의 각 방위는 로울러와 함께 운동하는 구조물과 이러한 전동장치의 고정된 구조물 사이의 단일 접촉 궤적에 의해서 형성된다.

본 발명은 명세서에 설명되어 있는 내용과 청구범위로 정의되고, 또한 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 바와 같은 구름 제어수단 및 연속가변비를 가진 전동장치를 포함하고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

제1도는 고리형의 궤도내에서 구름 마찰하는 방식의 연속 가변비를 가진 전동기에 대해 기본선도이다.

제2도는 하나의 로울러 및 이와 결합된 피스톤 및 실린더 수단을 통해서 로울러와 실린더축의 직경을 포함하고 있는 평면에서 절단한 단면도이다.

제3도는 대안의 피스톤 및 실린더 수단을 통해서 절단한 단면도이다.

제1도에는 출력 디스크(1) 및 입력 디스크(2)가 도시되어 있는데, 이 입력 디스크(2)는 공통축(5)을 중심으로 회전가능한 샤프트(4)를 통해서 동력원(3)에 의해서 구동된다. 출력 및 입력 디스크(1,2)는 궤도(6,7)과 함께 형성되어 있고, 가상 원환체의 외곽선부와 일치하는 표면은 동일한 공통축(5)을 가지고 있는데, 가상 원환체의 나머지 외곽선은 참조번호 8번에서 점선으로 표기되어 있다. 통상으로 3개로 이루어져 있고 공통축(5) 주위에 동일한 각 간격으로 위치해 있는 로울러(9) 세트는 디스크(1,2) 사이의 공간에 뻗어 있고 구름 작용에 의해서 궤도(6,7)과 접촉하여 이 디스크(1,2) 사이에 마찰력을 전달한다. 이러한 로울러중의 하나가 제1도에 도시되어 있는데 이 로울러는 로울러의 축(11)을 중심으로 회전하도록 캐리지(carriage)(10)내의 베어링에 장착되어 있다. 만약 캐리지(10)와 로울러(9)를 화살표(12)방향으로 기울여서 그 방위가 바뀌면, 입력 디스크(2)로부터 출력 디스크(1)로 전달되는 속도비도 변한다. 로울러(9)가 비교적 작은 반경으로 궤도(7)과 접촉하고, 또 비교적 큰 반경으로 궤도(6)과 접촉할때, 출력 디스크(1)는 입력 디스크(2) 보다 빠른 속도로 회전하고 이때의 전달비는 높다. 이러한 전동장치는 관련기술에 더 상세히 설명되어 있고 많은 특허출원과 다른 기술문헌의 주제가 되고 있다.

제2도를 참조하면 축(11)을 중심으로 회전가능하도록 로울러 캐리지의 제1부재(10)내에서 베어링(13)내에 장착된 로울러(9)가 도시되어 있다. 또한, 이 로울러 캐리지에는 링크샤프트(14)로 형성된 제2부재가 포함되어 있는데, 이 링크샤프트(14)는 제1부재(10)에 고정되어 있고, 또 실린더(16)내에서 왕복운동할 수 있는 피스톤(15)을 포함하고 있는 2중 작용장치에 연결되어 있으며, 도관(19,20)에 의해서 연결되어 있는 서로 맞은편의 챔버(17,18)는 각각 펌프(21,22) 및 압력조절밸브(23,24)에 연결되어 있다. 피스톤(15)에 의해서 로울러(9) 위에 가해진 힘을 조절하기 위하여 이 압력조절 밸브(23,24)를 작동시킴으로써 펌프에 의하여 챔버(17,18)로 운반된 작동유체의 압력이 바뀔수 있어서 로울러(9)위에 가해진 힘이 로울러에 의해서 수행되는 바라는 토오크 반작용과 균형을 이룬다.

제2도에 도시된 바와 같이, 이러한 전동장치의 제조의 용이함을 위하여 실린더(16)에 외부하우징(25)이 포함될 수 있는데, 이러한 외부하우징(25)은 25a부분이 전동장치의 고정된 구조물(25b)에 단단하게 고정되어 있고 또, 이 외부하우징(25)은 마무리작업이 비교적 거칠게 완성되어 있지만 피스톤이 접촉하는 안쪽 라이너는 훨씬 정교하게 끼워져 있다. 외부하우징(25) 및 라이너(26)에는 실린더의 축(29)과 동축인 원형의 단부틈새(27,28)가 형성되어 있다.

본 발명에 따르면 반구형의 바깥면을 갖춘 와셔(30)가 링크샤프트(14)의 멀리 떨어진 단부위에 압축되어 끼워져서 디스크형상의 중심부내의 상응하는 반구형의 중앙의 틈새 또는 피스톤(15)의 중심부재(32)에 꼭 맞춰진다. 두개의 부재(33,34)로 형성된 슬리브안에 중심체(32)가 싸여 있다. 틈새(28)내의 밀봉링(37)을 통과해 있는 생크(shank)(36)와 디스크형의 중심체(32)중 하나의 측면위에 압축되어 끼워져 있는 연장된 플랜지단부(39)가 제1부재(33)내에 갖추어져있다. 제2부재(34)에는 틈새(27)내의 밀봉링(42)을 통과해 있는 생크(41)와 중심체(32)의 다른 한쪽 측면위에 압축되어 끼워져 있는 비슷한 플랜지 단부(43)가 갖추어져 있다. 사용시 피스톤(15)의 피스톤링을 구성하는 원형의 밀봉링(45)은 2개의 플랜지(39,43) 사이의 틈새 안쪽으로 간편하게 끼워진다.

피스톤(15)이 실린더(16)내에서 단순한 왕복운동만을 수행하도록 강요되어서 피스톤 및 실린더의 축이 항상 동일하더라도(축(29)을 따라서), 연결부(30,31)의 접촉반구 표면에 의해 제공된 자유운동 및 생크(36)의 내벽과 랭크 샤프트(14) 사이의 틈새로 인해서 로울러(9)의 중심(47)이 정확한 경로(48)를 따라 이동할 수 있다. 이러한 경로(48)는 제1도의 가상 원환체의 중심원의 원주중의 일부에 상응한다. 실제로 로울러(9)가 디스크(1,2) 사이에서 캐스터 각(caster angle)으로 장착되기 쉽기 때문에 실린더의 축(29)은 항상 로울러의 중심(47)을 통과하는 평면에 대해서는 기울어지고 공통축(5)에 대해서는 직각으로 형성되며 이 경우 항상 측면 추진 피스톤(15)이 제공된다. 밀봉링(45)은 유효 피스톤링으로 작용하도록, 그리고 이러한 측면 추진에 견디도록 불완전하게 설치될 수 있어서, 이러한 측면 추진에 견뎌내고 항상 피스톤과 실린더의 축을 동일하게 유지할 수 있는 이점을 가진 밀봉링(37,42)이 강화되거나 증가될 수 있다.(즉, 제3도의 추진링(56))

이러한 전동장치의 구조적 장점중에서 첫째로 링크샤프트(14)를 피스톤 중심체(32)의 중심에 간단하게 연결할 수 있는 점을 들수 있고, 둘째로는 이러한 연결에 의해서 자유상대운동이 수행되며, 셋째로는 피스톤 중심체(32)위에 끼워져 있는 보다 가벼운 슬리브부재(33,34)에 의해서 정확도를 제공할 수 있기 때문에 고형의 피스톤 중심체(32)의 단부를 아주 정확하게 형성할 필요가 없다는 점을 들 수 있다.

제3도에 도시된 대안적 구조에서는, (간단하게 표현 하기 위해서 제2도의 유압회로 요소(19-24)가 생략되어 있음) 고형의 반구단부(50)가 링크샤프트(14)위에 형성되고, 생크(41)의 내부(52)를 통해서 링크의 내부보어(51)가 실린더 케이싱(25)의 단부 챔버(53)와 통하게 된다. 관로(54)를 통해서 단부의 챔버(53)가 윤활용 오일의 공급원(55)에 연결될 수 있어서, 제2도에 도시된 바와 같이 캐리지 부재(10)내에 형성된 틈새부(57)를 통해서 로울러(9)를 윤활시킬 수 있는 유활통로가 형성된다.

Claims (10)

1. 로울러 캐리지(10)의 방위와 전달비가 제어된 작동에 의해서 로울러 캐리지(10)가 유압 피스톤 및 실린더 수단에 연결되어 있고, 로울러 제어수단(10)은 고정된 지지 구조물(25b)상에 장착되어 있는 실린더(16)와, 피스톤(15) 및, 피스톤(15)과 결합 로울러(9)의 캐리지 사이에 제공된 연결부재(14)를 포함하고 있으며, 실린더(16)와 피스톤(15)의 축이 항상 동축이 되도록 피스톤(15)이 실린더(16)내에서 운동하도록 억제되어 있고, 그리고 피스톤(15)내에 제공된 피봇연결(30,31)에 의해서 피스톤(15) 및 연결부재(14)가 서로 연결되어 있는 고리형의 궤도내에서 구름마찰하는 방식의 연속가변비를 가진 전동장치용 로울러 제어장치에 있어서, 상기 피스톤(15)이 2중 작동하고, 상기 피스톤(15)과 상기 실린더(16) 사이의 접촉궤적은 상기 로울러 캐리지(10)와 고정된 지지 구조물과의 접촉부를 통한 궤적만으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 로울러 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 피봇연결이 불연결인 것을 특징으로 하는 로울러 제어장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 피스톤(15)은 상기 로울러 캐리지(10)가 연결되어 있는 중앙부재(32)와 그 주위에 형성된 관형의 슬리브(36)를 포함하고 있고, 상기 슬리브(36)는 가장 작은 직경을 가진 축방향의 단부(36,41)와 상기 중앙부재(32)가 끼워지는 구역내의 가장 큰 직경을 가진 중앙구역(30,43)을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 로울러 제어장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 관형의 슬리브(36)는 상기 피스톤(15)의 주변에 형성된 고리형의 틈새에 의해서 분리된 2개의 부재에 제공되어 있고, 상기 틈새내에는 상기 피스톤(15)과 상기 실린더(16)사이에서 미끄럼가능한 밀봉작용을 하는 피스톤링(45)이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 로울러 제어장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 슬리브부재의 축방향 양쪽 단부가 상기 실린더(16)의 2개의 단부부재내에 형성되어 있는 틈새와 상응하는 미끄럼 밀봉링(37,42)을 각각 통과해 있어서, 상기 실린더(29)의 몸체내에서 상기 슬리브(36)가 미끄러질때마다 상기 틈새내에서 상기 슬리브의 상기 단부가 미끄럼 운동할 수 있는 것을 특징으로 하는 로울러 제어장치.
6. 제5항에 있어서, 소정의 측면 추진 피스톤에 저항하기 위한 안내수단(56)이 상기 슬리브부재의 상기 단부와 상기 실린더의 상기 단부틈새사이에 끼워져 있어서, 항상 상기 피스톤(15) 및 상기 실린더(29)를 동축으로 유지하는데 도움이 되는 것을 특징으로 하는 로울러 제어장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 슬리브 부재의 상기 단부와 상기 실린더(16)의 단부벽의 틈새사이에 제공된 상기 안내수단(56)이 같은 위치에 제공된 상기 미끄럼 밀봉링(37,42)으로부터 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 로울러 제어장치.
8. 제3항에 있어서, 상기 관형 슬리브(36)의 공동형 내부에는 상기 피스톤의 상기 중앙부재(32)에 대해서 상기 로울러 캐리지(10)의 피봇회전운동을 가능하게 하기 위한 필요한 틈새가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 로울러 제어장치.
9. 제3항에 있어서, 상기 로울러 캐리지(10)의 일부에는 윤활오일을 공급하기 위한 내부 보어(51)가 형성되어 있고, 상기 보어(51)의 한쪽 단부는 상기 로울러(9)와 연결되어 있으며 상기 보어(51)의 다른한쪽 단부는 상기 슬리브의 상기 보어를 통해서 윤활 오일 공급원에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 로울러 제어장치.
10. 제1항에 따른 로울러 제어장치를 포함하고 있는 고리형의 궤도내에서 구름 마찰하는 방식의 연속가변비를 가진 전동장치.