KR100398846B1 - 연속가변유체정역학적트랜스미션 - Google Patents

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로렌스 레이 폴섬
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록히드 마틴 코포레이션
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Abstract

입력축, 출력축, 입력축에 의하여 구동되는 펌프 유니트, 장착 모터 유니트, 및 펌프 및 모터 유니트 사이 작동액 연통 위치에서 출력축에 구동식으로 및 피봇식으로 연결된 쐐기형 요동판을 구비한 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션의 전동비를 제어하기 위하여, 출력축 내부에 합체된 유압 작동 피스톤을 구비한 비율제어기가 제공된다. 또한, 출력축 내부에 합체된 파일럿 밸브가 피스톤의 대향 단부면에 차동유압을 생성하도록 작동하여 피스톤에 링크 연결된 요동판의 비율 변경 피봇 이동 및 피스톤의 축방향 이동을 이룬다.

Description

연속 가변 유체정역학적 트랜스미션
인용된 특허 출원에는, 중간의 쐐기형 요동판에 대하여 대향 축방향 정렬관계로 배치된 유압 유니트와 유압 모터 유니트를 구비하는 유압 기계가 개시되어 있다. 펌프 유니트는 원동기에 의하여 구동되는 입력축에 연결되어 있으며, 모터 유니트는 고정 기계 하우징에 연결되어 있다. 입력축과 동축이며 로드에 구동식으로 연결된 출력축은 요동판에 연결되어 있다. 펌프 유니트가 원동기에 의하여 구동되면, 작동 유체는 요동판에 있는 포트를 통하여 펌프와 모터 유니트 사이에서 전후로 급송된다. 그 결과, 모두 동일한 방향으로 작동하는 3개의 토오크 성분이 요동판에 가해져서, 출력축상에 출력 토오크를 발생시켜 로드를 구동시킨다. 이러한 토오크 성분중 2성분은 회전 펌프에 의하여 요동판상에 가해진 기계적 성분 및 모터 유니트에 의하여 요동판상에 부가된 유압기계적 성분이다. 제 3 성분은 요동판 포트의 원주방향으로 대향된 단부면상에 작용하는 유압에 의하여 발생된 차압에 기인하여 발생된 순수 유체정역학적 성분이며, 상기 대향 단부면은 요동판의 쐐기형상에 기인하여 다른 표면적을 갖는다.
전동비를 변경시키기 위하여, 출력축의 축선에 대하여 요동판의 각도 배향이 변경된다. 그 이유는 역진 범위와 오버드라이브 범위 사이에서 1:0 비로부터 1:1 비까지의 정상적인 직진 범위를 통해 전동비, 즉 속도비가 연속적으로 가변되기 때문이다. 원동기는 최고 효율의 작동점으로 실질적으로 설정된 일정한 속도로 구동될 수 있다. 1:0(중립) 전동비 설정을 적용할 수 있으면 클러치가 불필요하며 그리고 역진 범위를 적용할 수 있으면 역진 기어 셋트가 불필요하다. 최고 전동비 설정에서 최대 유량이 발생하도록 작동액 유량이 전동비 증가와 비례적으로 증가하는 종래의 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션과 달리, 상기 특허 출원에 개시된 유압 기계에서의 유랑은 전동비 범위에서의 중간에서 최대에 도달하고, (1:1) 전동비 설정에서 거의 제로가 될 때까지 점진적으로 감소한다. 따라서, 작동액 유동에 기인한 손실이 감소하며 그리고 높은 전동비에서 종래 유체정역학적 트랜스미션의 성가신 잡음이 제거된다. 요동판상에서 발휘되는 다수의 토오크 성분, 출력 속도범위의 상부 절반부에서의 작동액 유동 감소와, 최적 성능의 원동기 입력을 수용할 수 있는 능력에 의하여, 상기 특히 출원의 유압 기계는 차량 구동 트레인에 있어서 효율이 높고, 조용하며, 연속적으로 가변될 수 있는 유체정역학적 트랜스미션으로서의 특단의 장점을 갖는 출원이다.
본원에 개시된 본 발명은 1993년 7월 13일, 1994년 11월 3일 및 1994년 11월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제 08/093,191 호, 제 08/333,688 호 및 제 08/342,472 호와, 본원과 동일자로 출원된 본출원인의 정리 번호 제35-OR-965 호에 개시된 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션에 관한 것으로, 상기 특허 출원의 내용은 본원에 참조되었다.
본 발명은 유압 기계에 관한 것으로, 보다 상세하게 원동기에서 발생되는 동력을 연속(무한) 가변 트랜스미션의 로드에 전달할 수 있는 유체정역학적 트랜스미션에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션의 종단면도,
도 2는 도 1의 연속 가변 유체정역학적 트렌스미션용 비율제어기 작동 부재의 확대 단면도,
도 3은 도 2의 3-3 선 단면도,
도 4는 도 2의 단면도로부터 각도 배치된 단면을 따라 취한 비율제어기 작동부재 확대 단면도.
다수의 도면에 걸쳐 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호가 지시된다.
본 발명의 목적은 개량된 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션에 있어서 전동비 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 전술한 미국 특허 출원에 개시된 유형의 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션을 위한 비율제어기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 트랜스미션의 크기를 감소시키는 패키징 장점을 제공하는 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션을 위한 개량된 비율제어기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 설계가 효율적이고, 보다 적은 부품을 사용하므로서 제조가 경제적이며, 신뢰성 있는 작동을 하는 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션을 위한 개량된 비율제어기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션은 하우징과; 상기 하우징에 저널지지되어 있는 입력축과; 상기 하우징에 저널지지되어 있는 출력축과; 유압 펌프 유니트와; 유압 모터 유니트와; 상기 유압 펌프 유니트와 모터 유니트 사이에 배치되고, 상기 유압 펌프 유니트와 모터 유니트 사이에서의 작동액 급송류를 수용하는 포트를 구비하며, 무단계 전동비를 각각 설정하는 무한 개수의 위치까지 이동하도록 장착되어 있는 요동판을 포함한다.
또한, 트랜스미션은 제 1 및 제 2 작동 챔버를 형성하도록 입력축 및 출력축 중 하나의 내부에 형성된 작동 격실에 활주식으로 수납되는 작동 피스톤과, 상기 제 1 및 제 2 작동 챔버에 차등유체압을 생성하여 작동 피스톤이 선형 이동하도록 선택적으로 작동가능한 유체 밸브와, 상기 작동 피스톤의 선형 이동을 상기 요동판의 전동비 변경 위치로 변환하는 링크 장치를 구비하는 비율제어기를 더 포함한다.
상기 및 기타 본 발명의 목적, 장점 및 특징은 하기의 설명으로부터 명백하게 되거나 본 발명의 실시에 의하여 이해될 수 있다. 본 발명의 목적 및 장점은 첨부도면 뿐만 아니라 하기의 설명 및 청구범위에 지적된 장치에 의하여 구현 및 실현될 수 있다.
전술된 바와 하기의 상세한 설명은 실시예이며 청구되는 바와 같이 본 발명의 부가적인 해석을 제공하기 위한 것이다.
첨부도면은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본원의 일부를 이루며 그리고 기재된 바와 함께 본 발명의 원리를 설명한다.
본 발명의 양호한 실시예에 따른 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션(10)은, 기본적인 구성요소로서, 동축으로 거의 단부대 단부 관계에 있는 입력축(14)과 출력축(16)을 저널지지하는 하우징(12)을 포함한다. 하우징에 대하여 외부에 위치하는 입력축(14)의 단부는 원동기(비도시)에 대한 구동 결합을 용이하게 하기 위하여 참조부호(14a)로 지시된 바와 같이 스플라인 결합되어 있으며, 출력축(16)의 다른 단부는 로드(비도시)에 대한 구동 결합을 용이하게 하기 위하여 참조부호(16a)로 지시된 바와 같이 스플라인 결합되어 있다. 입력축(14)은 유압 펌프 유니트(18)를 구동시킨다. 하우징(12)에는 펌프 유니트(18)에 대하여 축방향으로 대항하는 관계로 유압 모터 유니트(20)가 고정되어 있다. 펌프와 모터 유니트 사이의 어느 한 지점에서 출력축(16)에 쐐기형 요동판(22)이 구동식으로 결합되어 있으며, 상기 요동판에는 펌프와 모터 유니트 사이에서의 작동액 교환을 위하여 포트가 제공되어 있다. 요동판 배향의 각도를 출력축의 축선(25)에 대하여 피봇식으로 조정하므로서, 입력축 속도대 출력축 속도의 전동비를 설정하기 위한 제어기(26)가 제공된다.
이하, 도 1을 보다 세부적으로 참조하면, 원통형 하우징(12)은 하우징의 개방 입력 단부를 폐쇄하기 위하여 환형으로 배열된 볼트[그 중 하나가 참조부호(31)로 지시됨]에 의하여 적소에 고정된 커버(30)를 구비한다. 입력축(14)은 커버에 있는 중앙 개구와 하우징 격벽(partition : 34)에 있는 중앙 개구를 통하여하우징(12)까지 연장한다. 커버 개구와 격벽 개구에 고정된 베어링(35)은 회전을 위해 입력축(14)을 저널지지한다. 볼트(37)에 의하여 커버(30)에 고정된 환형 단부 캡(36)은 작동액의 누출을 방지하도록 입력축 원주면에 대해서 밀봉부(seal : 38)를 유지한다.
도 1에 개략적으로 도시된 섬프 펌프(42)와의 구동 연결을 용이하게 하기 위하여 커버(30)와 하우징 격벽(34) 사이 입력축 축방향 부분은 참조 부호(40)로 지시된 바와 같이 스플라인되어 있다. 입구 및 출구 하우징 포트(비도시)는 미국 특허 출원 제 08/333,688 호에 개시된 바와 같이 유압 회로에 섬프 펌프(42)의 유체연결을 제공하여 섬프로부터 유압 펌프 유니트 및 모터 유니트로 작동액을 급송한다.
도 1을 다시보면, 입력축(14)의 내부 단부는 출력축(16)의 감소된 직경의 내부 말단부(44)를 수용하기 위한 원통형 리세스를 제공하도록 구멍이 뚫려 있다. 입력축 리세스에 고정된 베어링(46)은 출력축용 내부 단부 저널 지지체를 제공한다. 하우징 격벽(34)을 지나 연장되는 입력축(14)의 내부 말단부는 환형 트러스트 와셔(49)의 스플라인형 중앙 보어와 맞물려져 결합하는 스플라인형 원주면을 갖는 반경방향의 플랜지(47)를 제공하도록 벌어져 있다. 하우징 격벽(34)의 내면 환형 리세스에 고정된 환형 내마모 플레이트(50)는 트랜스미션(10)에서 발생된 격심한 트러스트 하중을 효과적으로 처리하기 위하여 전술한 미국 특허 출원 제 08/333,688 호에 개시된 방식으로 트러스트 와셔(49)를 내장하고 있다.
트러스트 와셔(49)의 내부 반경방향의 단부면은 유압 펌프 유니트(18)에 포함된 다수의 피스톤용 캐리어(56)의 반경방향으로 벌어진 좌측 단부를 수용하도록 오목하게 된다. 예를 들면, 열개가 한개조인 피스톤(58)은, 인용된 출원에 개시된 방식으로 출력축 축선(25)과 동심을 이루는 원형 어레이로 균일하게 분포되어 있다. 각각의 피스톤(58)은 전술한 미국 특허 출원 제 08/342,472 호에 개시된 방식으로 형성된다.
펌프 피스톤 캐리어(56)의 원통형 우측 단부는 환형 펌프 실린더 블럭(68)의 중앙 개구에서 기계가공된 구형 표면과 정합하는 환형 구형 베어링(66)을 지지한다. 캐리어(56)와 구형 베어링(66)에 제공된 마주하는 견부에 대하여 작동하는 압축 스프링(69)은 트랜스미션(10)의 출력 단부를 향하여 우측 방향으로 구형 베어링을 가압한다. 베어링(70)은 출력축(16)이 관통하여 연장하는 펌프 피스톤 캐리어(56)의 중앙 개구에 한정되어, 펌프 피스톤 캐리어(56)에 대한 또다른 저널 지지체를 제공한다. 실린더 블럭(68)은 펌프 피스톤(58)을 개별적으로 수용하기 위하여 환형으로 배열된 펌프 실린더(72)를 갖는다. 펌프 실린더 블럭(68)과 펌프 피스톤 헤드(60)의 구형 베어링 장착에 의하여, 펌프 실린더 블록의 세차운동이 조절된다.
도 1을 다시 참조하면, 유압 모터 유니트(20)는 유압 펌프 유니트(18)와 실질적으로 같다. 그러나, 회전 펌프 피스톤 캐리어(56)와 같은 환형 모터 피스톤 캐리어(74)가 볼트(75)의 원형 어레이에 의하여 하우징(12)에 장착된다. 또한, 이 볼트는 모터 피스톤(74)을 장착하도록 하며, 이 펌프 피스톤(74)은 펌프 피스톤(58)과 동일한 구조로 될 수도 있다. 다음에, 모터 실린더 블럭(80)은 환형 구형 베어링(81)을 통하여 캐리어(74)상에 선회 장착된다. 압축 스프링(82)은 트랜스미션(10)의 입구 단부를 향하여 좌측으로 구형 베어링(81)을 가압한다. 다시, 펌프 실린더 블럭(68)의 경우에서와 같이, 모터 실린더(83)의 원형 어레이는 개별적으로 모터 피스톤(76)을 수용하도록 실린더 블럭(80)에 형성된다. 모터 유니트(20)는 볼트(75)에 의하여 하우징(12)에 장착되기 때문에, 모터 피스톤(76)과 실린더 블럭(80)은 회전하지 않지만, 모터 피스톤 헤드(77)를 볼트(75)에 장착하며 모터 실린더 블럭(80)을 캐리어(74)에 장착하는 구형 베어링은 모터 실린더 블럭 축선의 전두(세차) 운동을 조절한다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 출력축(16)은 캐리어(74)의 중앙 개구를 통하여 우측으로 연장되며, 볼트(87)에 의하여 하우징(12)에 고정된 허브 모양의 출구 단부 밀폐부(86)의 중앙 개구를 통하여 밖으로 나온다. 단부 밀폐부 중앙 개구에 오목하게 배치된 링 베어링(89)은 하우징(12)에서 배출되기 바로 전에 출력축에 대하여 저널 지지체를 제공한다. 볼트(93)에 의하여 단부 밀폐부(86)에 고정된 환형 단부 캡(92)이 작동액의 누출을 방지하도록 하우징으로부터의 최종 배출 지점으로 출력축(16)의 표면에 대한 밀봉부(94)를 형성한다.
요동판(22)이 펌프 유니트(18)와 모터 유니트(20) 사이의 작동 위치에서 도 1에 점선으로 도시된 피봇 커플링(100)에 의하여 출력축(16)에 구동식으로 연결된다. 적당한 요동판 출력축 피봇 구동 커플링의 상세한 설명이 전술한 미국 특허출원에 의하여 참조될 수도 있다. 또한 이 특허 출원에 개시된 바와 같이, 펌프 및 모터 실린더 블럭의 마주하는 면은 각각 구형 베어링(69, 82)에 의하여 요동판(22)의 입구면 및 출구면으로 가압된다. 요동판(22)의 입구면 및 출구면은 웨지형의 요동판을 제공하도록 비교적 예각으로 배향된다. 도 3 에 도시된 포트(106)는 요동판의 입구면과 출구면 사이로 연장하며, 작동액이 요동판에 출력 토오크를 생성하도록 펌프 유니트와 모터 유니트 사이로 전후 급송되는 방식으로 개별적인 개구(107)를 펌프 실린더(73)와 개구(108)를 모터 실린더(83)와 연통되게 한다(도 1).
도 1에 도시된 바와 같이, 직경이 큰 축방향 보어가 격실(120)을 형성하도록 출력축(16)의 입구 단부에 뚫어져, 출력축 말단부(44)에 의하여 종결된다. 직경이 보다 작은 축방향 보어가 플러그(124)에 의하여 밀봉되는 격실(122)을 형성하도록 출력축의 출구 단부에 뚫어진다. 동축의 구멍(126)이 격실(120, 122)의 내부 단부를 분리하는 격벽(127)에 뚫어진다. 작동 피스톤(128)이 격실(120)에 활주식으로 수납된다. 작동 피스톤의 축방향 길이는 좌측 피스톤 단부면과 출구 샤프트 말단부(44) 사이에 챔버(130)를 그리고 우측 피스톤 단부면과 격실 격벽(127) 사이에 챔버(132)를 형성하도록 격실(120)의 축방향 길이보다 적당히 작다.
작동 아암(134)이 출력축(16)의 축방향으로 연장된 슬롯(136)을 통하여 반경 방향 외부로 연장하며, 내부 단부 작동 피스톤에 결합된다. 작동 아암의 외부 단부는 구형 베어링(138)에 의하여 요동판(22)에 피봇식으로 연결된다. 작동 아암(134)의 말단부는 또한 볼트(139)를 통하여 요동판(22)의 편심 질량부, 세차운동된 펌프 실린더 블럭(68) 및 모터 실린더 블록(80)의 균형을 맞추도록 설계된 균형 링(140)을 장착하는 기능을 한다.
상술한 설명으로부터, 작동 피스톤(128) 및 작동 아암(134)은 출력축(16) 및요동판(22)과 일체로 회전함을 알 수 있다. 더욱이, 작동 피스톤(128)의 축방향 이동은 작동 아암(134)을 통하여 출력축(16)으로 피봇 커플링(100)을 중심으로 요동판(22)의 피봇 이동을 생성하여, 출력축 축선(25)에 대해 요동판의 각도 배향은 변경함을 알 수 있다. 전술 및 전술한 미국 특허 출원에 개시된 바와 같이, 요동판 각도는 전동비, 즉 입력축(14)의 속도대 출력축(16)의 속도의 비율을 결정한다. 따라서, 아래의 기술로부터 알 수 있는 바와 같이, 작동 피스톤(128) 및 작동 아암(134)이 비율제어기(24)의 작동 부재를 구성한다.
도 1을 다시보면, 출력축 격실(122)은 스풀 밸브(150)의 밸브 피스톤(148)을 활주식으로 수납한다. 이 스풀 밸브는 또한 중간 격실 격벽(127)의 구멍(126)을 통하여 밸브 피스톤(148)으로부터 작동 피스톤(128)의 연장된 블라인드 보어(154)로 연장하는 밸브 스템(152)을 포함한다. 짧은 보조 밸브 스템(154)은 밸브 피스톤(148)의 대향 반경방향 단부면의 표면 영역을 같게하는 조치로서 밸브 스템(152)과 반대 방향으로 밸브 피스톤(148)으로부터 연장되고, 플러그(124)의 블라인드 보어(156)에서 종결된다. 출력축 말단부(44)로부터 축방향으로 연장하는 로드(155)가 작동 피스톤(128)의 좌측 단부에 뚫어진 블라인드 보어(156)에 활주식으로 수납된다. 로드(155)는 작동 피스톤(128)의 대향 반경방향 단부면의 표면 영역과 같아지도록 밸브 스템(154)과 같은 직경을 갖는다.
밸브 피스톤(148) 및 샤프트 격벽의 좌측 반경방향 단부면은 환형 밸브 챔버(158)를 규정하는 반면에, 밸브 피스톤 및 플러그(124)의 우측 반경방향면은 환형 밸브 챔버(160)를 형성한다. 밸브 챔버(158)는 출력축(16)의 반경방향구멍(164)을 통하여 단부 밀폐부(86)의 중앙 개구에 형성된 환형 공동(162)과 연통되는 반면에, 밸브 챔버(160)는 출력축의 반경방향 구멍(168)을 통하여 단부 밀폐부 중앙 개구에 형성된 환형 공동(166)과 연통한다. 단부 밀폐부(86)의 유체 통로(170, 172)는 환형 공동(162, 166)과 포트(174, 176) 사이의 각각의 유체 연통을 제공하며, 상기 포트(174, 176)는 유체 라인(180, 181)에 의하여 제어 밸브(178)에 연결된다. 제어 밸브(178)는 밸브 챔버(158, 160)의 입력 전동비(속도) 명령에 응답하여 선택적으로 작동하며, 작동액 압력이 동일하게 하여 소망되는 전동비를 설정하며, 밸브 챔버에 차등유체압을 생성하여, 밸브 피스톤(148)의 축방향 이동을 야기시킨다. 도시된 바와 같이, 밸브 피스톤(148)의 축방향 이동은 작동 피스톤(128)의 축방향 이동과, 그에 따라 요동판(22)의 피봇 이동을 야기시킨다. 제어 밸브(178)는 전술한 미국 특허 출원(본 출원인의 서류명 ; 35-OR-962)에 개시된 형상으로 될 수도 있다.
도 2를 다시보면, 작동 피스톤(128)의 보어(153)에 활주식으로 수납되는 밸브 스템(152)의 부분은 세개의 축방향으로 이격된 밸브 랜드(190, 192, 194)의 셋트를 제공하도록 기계가공된다. 밸브 랜드(190, 192) 사이의 보어(153)의 축방향 부분은 블라인드 반경방향 통로(196) 및 축방향 통로(198)를 통하여 작동 챔버(130)와 유체 연통하는 반면, 밸브 랜드(192, 194) 사이의 보어(153)의 축방향 부분은 블라인드 반경방향 통로(200) 및 축방향 통로(202)를 통하여 작동 챔버(132)와 유체 연통한다.
중앙 밸브 랜드(192)는 작동 챔버(130, 132)와, 작동 피스톤 보어(153)에 형성된 환형 공동(204) 사이에서의 유체 연통을 제어한다. 다음에, 환형 공동(204)은 블라인드 작동 피스톤(128)에 형성된 반경방향 통로(206) 및 축방향 통로(208)와, 작동 아암(134)에 형성된 블라인드 축방향 통로(210), 블라인드 반경방향 통로(212) 및 원주방향으로 배향된 구멍(214)과 유체 연통한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 셔틀 밸브(216)가 대향 요동판 통로(218, 220)의 각각의 개구가 콩팥형상의 표면 공동(222, 224)과의 유체 연통을 제어하도록 구멍(214)에 합체된다. 공동(222)은 요동판(22)의 고압 측면의 하나 이상의 축방향 요동판 포트(106)와 연통하는 반면에, 공동(224)은 요동판의 저압 측면의 대응하는 수의 축방향 요동판 포트(106)와 연통한다. 셔틀 밸브(216)의 볼(217)은 요동판(22)의 고압 측면만이 통로(212, 210, 208, 206)를 통하여 환형 공동(204)과 연통하도록 한다.
도 4를 다시보면, 밸브 스템(152)에 의하여 지지되는 밸브 랜드(190)는 작동 피스톤 보어(153)의 환형 공동(230)과의 유체 연통을 제어하며, 밸브 랜드(194)는 작동 피스톤 보어(153)의 환형 공동(232)과의 유체 연통을 제어한다. 환형 공동(230, 232)이 별개의 반경방향 통로(236)에 의하여 작동 피스톤(128)의 블라인드 축방향 배출구 통로(234)에 연결된다. 배출구 통로(234)의 개방 단부는 하우징(12) 내부를 대기압으로 하는 작동 피스톤(128)의 반경방향 통로(240)와 연통한다.
도 2 및 도 4를 함께 보면, 스풀 밸브(50)(도 1)의 밸브 스템(152)이 우측으로 이동하는 경우, 밸브 랜드(192)는 환형 공동(204)을 차단하지 않으며, 통로(208)의 고압 작동액은 전술한 바와 같이 요동판(22)의 고압 측면과 연통하여,통로(196, 198)를 통하여 작동 챔버(130)로 흐를 수 있다. 스풀 밸브 스템(152)의 우측 이동과 동시에, 밸브 랜드(194)는 환형 공동(232)을 차단하지 않으며, 그에 따라 작동 챔버(132)는 작동 피스톤(128)의 통로(202, 200, 236, 234, 240)를 통하여 대기압의 배기된다. 따라서, 작동액이 작동 챔버(132) 밖으로 흐르는 경우, 작동액은 작동 챔버(130)로 흐른다. 초래된 유압 불균형이 작동액 챔버(130)의 체적이 확장되며 작동 챔버(132)의 체적이 수축됨에 따라 작동 피스톤(128)을 우측으로 가압한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 작동 피스톤(128)의 우측 이동은 요동판(22)이 반시계방향으로 피봇되도록 한다. 스풀 밸브 스템(152)의 우측 이동이 중단되는 경우, 작동 피스톤(128)의 회복 우측 이동은 밸브 랜드(192)가 작동 챔버(130)로부터 환형 공동(204)을 밀봉하며 동시에 작동 챔버(132)로부터 배기된 환형 공동(232)을 밀봉하는 경우 중단된다. 작동 챔버(130, 132)의 유압은 그후 작동 피스톤(128)의 축방향 부분 및 요동판(22)의 전동비 셋팅 각도를 고정하도록 같아진다.
스풀 밸브 스템(152)이 제어 밸브(178)의 작동으로 인하여 좌측으로 이동되는 경우(도 1), 밸브 랜드(192)는 환형 공동(204)을 유체 통로(200, 204)를 통하여 고압 유체 통로(208)로 작동 챔버(132)를 연결하도록 차단되지 않음을 알 수 있다. 동시에, 밸브 랜드(190)는 환형 공동(230)을 차단하지 않으며, 작동 챔버(130)는 그후 유체 통로(198, 196, 206)를 통하여 배출 통로(236)의 대기압으로 배기된다. 작동액이 작동 챔버(130) 밖으로 흐르는 경우, 작동액은 작동 챔버(132)로 흐른다. 야기되는 압력 불균형은 작동 피스톤(128)을 좌측으로 그리고 요동판(22)을 시계방향으로 피봇하도록 강제한다. 또한, 스풀 밸브 스템(152)의 좌측 이동이 제어 밸브(178)에 의하여 중단되는 경우, 작동 피스톤(128)의 회복 좌측 이동은 밸브 랜드(190, 192)가 동시에 각각의 환형 공동(230, 240)과 분리되는 경우 중단된다. 작동 챔버(130, 132)의 유압은 작동 피스톤(128)의 축방향 위치 및 요동판(22)의 신규한 전동비 셋팅 각도를 설정하도록 같아진다.
도 1을 다시보면, 제어 밸브(178)는 밸브 스템(152)의 축방향 위치를 설정하며, 다음에 밸브 챔버(158, 160)의 동일한 작동액 압력을 밸브 피스톤(148)이 축방향 위치에 고정되도록 유지하므로써 작동 피스톤의 축방향 위치와, 요동판(22)의 각도 전동비 셋팅 위치를 설정한다. 제어 밸브(178)는 제어 압력의 구성 작동액을 유압 펌프 유니트 및 모터 유니트에 공급하는 섬프 펌프(42)와 같은 가압된 작동액의 공동 공급원에 양 밸브 챔버를 연결하므로써 작용한다.
밸브 스템(152)을 우측으로 이동시키므로써, 작동 피스톤(128)의 우측 이동 및 전술한 요동판(22)의 반시계방향 이동이 야기되며, 제어 밸브(178)는 예를 들면 밸브 챔버를 트랜스미션 섬프로 연결하므로써 밸브 챔버(160)로 배출한다. 작동액이 밸브 챔버(158)로 흐르는 경우, 작동액은 밸브 챔버(160) 밖으로 흐르며, 제어벨브(178)에 의하여 섬프 펌프 출력과 연결 유지된다. 따라서 밸브 피스톤이 우측에 도시된 바와 같이, 밸브 피스톤은 우측으로 이동된다.
작동 피스톤(128)의 좌측 이동 및 전술한 요동판(22)의 시계방향 피봇 이동을 초래하는 밸브 스템(152)의 좌측 이동은 배기 밸브 챔버(158)의 제어 밸브(178) 작동에 의하여 생성되는 반면, 밸브 챔버(160)는 섬프 펌프 출구에 연결되어 유지된다. 작동액이 밸브 챔버(158)로 흐르는 경우, 작동액은 밸브 챔버(160) 밖으로 흐르며 밸브 피스톤(148)은 우측으로 강제된다.
일단 회전 명령 입력에 의하여 명령된 신규한 요동판 각도가 이뤄지면, 제어 밸브(178)는 밸브 챔버(158, 160)의 유압을 같게하도록 배기된 밸브 챔버를 섬프 펌프 출구에 재연결하여, 명령 전동비 셋팅으로 신규한 요동판 각도를 셋팅한다.
전술한 기술로부터, 본 발명은 트랜스미션의 샤프트내 비율제어기 부재의 패키징으로 인해 상당히 박형 구조인 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션을 제공함을 알 수 있다. 반면에, 예시된 실시예에서 이 부재는 트랜스미션 출력축에 합체되며, 트랜스미션은 트랜스미션 입력축의 부재와 합체되도록 재형성될 수 있음을 알 수 있다. 본 발명의 또다른 중요한 장점은 저압 작동액이 스풀 밸브(150)를 작동하도록 제어 압력으로 사용될 수도 있는 반면, 고압 작동액은 작동 피스톤(128)을 통하여 요동판(22)을 각도 위치시키는데 필요한 힘을 제공하는데 사용되는 점이다. 따라서, 저압 작동액에 의하여 작동되는 파일럿 밸브로서 작용하는 스풀 밸브(150)는 요동판에 높은 전동비 변경 힘을 발생하는 고압 작동액의 작용을 제어하도록 섬프 펌프 출구에서 이용가능하다. 저압 작동액만이 필요 유체를 밀봉하며, 밸브 및 유체 라인을 실현하는, 경제적인 설계의 전동비 제어 유압 회로의 제어부, 즉 스풀 밸브(150) 및 제어 밸브(178)를 다루는 장점이 추가된다.
본 발명의 사상을 벗어나지 않고서도 본 발명의 장치를 제조하기 위한 다양한 수정예와 변경예가 본 분야의 당업자들에게는 분명해질 것이다. 따라서 본 발명의 수정예와 변경예는 이하의 특허 청구 범위와 그에 동의의 사상에 속하는 것으로의도된다.
전술된 바로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 크기가 작고, 부품 개수가 적으며 그리고 제조비가 감소된, 입력축, 출력축, 입력축에 의하여 구동되는 펌프 유니트, 장착 모터 유니트, 및 펌프 및 모터 유니트 사이 작동액 연통 위치에서 출력축에 구동식으로 및 피봇식으로 연결된 웨지형 요동판을 구비한 유형의 무한 가변 유체정역학적 트랜스미션을 제공한다. 비율 제어기 구조에 있어서 요동판 각도를 변경시키는 것에 있어서 매우 효율적이고 효과적인 접근 방법을 제공한다. 출력축 내부에 합체된 파일럿 밸브가 피스톤의 대향 단부면에 차동유체압을 생성하도록 작동하여 피스톤에 링크 연결된 요동판의 비율 변경 피봇 이동 및 피스톤의 축방향 이동을 이룬다.

Claims (18)

  1. 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션에 있어서,
    하우징과;
    상기 하우징에 저널지지되어 있는 입력축과;
    상기 하우징에 저널지지되어 있는 출력축과;
    유압 펌프 유니트와;
    유압 모터 유니트와;
    상기 유압 펌프 유니트와 모터 유니트 사이에 배치되고, 상기 유압 펌프 유니트와 모터 유니트 사이에서의 작동액 급송류를 수용하는 포트를 구비하며, 무단계 전동비를 각각 설정하는 무한 개수의 위치까지 이동하도록 장착되어 있는 요동판과:
    제 1 및 제 2 작동 챔버를 형성하도록 입력축 및 출력축중 하나의 내부에 형성된 작동 격실에 활주식으로 수납되는 작동 피스톤과, 상기 제 1 및 제 2 작동 챔버에 차등유체압을 생성하여 작동 피스톤이 선형 이동하도록 선택적으로 작동가능한 유체 밸브와, 상기 작동 피스톤의 선형 이동을 상기 요동판의 전동비 변경 위치로 변환하는 링크 장치를 구비하는 비율제어기를 포함하는
    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 밸브가 상기 입력축 및 출력축중 하나에 내부에 형성된 밸브 격실을 내장한 밸브를 포함하며, 상기 밸브는 제 1 및 제 2 작동 챔버내에 차등유체압을 형성하도록 작동하는
    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 밸브는 저압 작동액의 공급원에 의해 작동되는 파일롯트 밸브로서, 제 1 및 제 2 작동 챔버중 하나를 선택적으로 배기시키고 그리고 동시에 제 1 및 제 2 작동 챔버중 다른 하나를 고압 작동액의 공급원에 연결시켜서 제 1 및 제 2 작동 챔버내에 차등유체압을 형성하는
    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고압 작동액의 공급원이 상기 요동판의 고압측인
    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 파일롯트 밸브는 작동 피스톤에 형성된 보어내에 수납되는 밸브 요소를 포함하며, 상기 작동 피스톤은 상기 보어와 유체 연통하는 개방 단부를 구비하는 내부 고압축 및 배기 통로를 포함하며, 상기 밸브 요소는 통로 개방 단부와 유체차단 관계로 보어에서 선택적으로 활주식으로 위치되어서, 제 1 및 제 2 작동 챔버내에 차등유체압을 생성하고 제 1 및 제 2 작동 챔버내에의 유체압을 동일하게 하는
    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 파일롯트 밸브가 제 1 및 제 2 밸브 챔버를 규정하도록 밸브 격실내에 활주식으로 수납된 밸브 피스톤과, 상기 밸브 피스톤에 연결되고 밸브 격실로부터 작동 피스톤 보어내로 연장되는 밸브 스템을 더 포함하며, 상기 밸브 요소는 상기 밸브 스템에 의해 지지되는
    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유체 밸브가 상기 제 1 및 제 2 밸브 챔버내에 차등유체압을 형성하여, 밸브 피스톤의 운동과 밸브 요소의 선택적인 위치결정이 이뤄지도륵 파일롯트 밸브와 유체 결합되는 제어 밸브를 더 포함하는
    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
  8. 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션에 있어서,
    하우징과;
    상기 하우징에 저널지지되어 있는 입력축과;
    상기 입력축에 구동 결합된 유압 펌프 유니트와;
    상기 하우징에 고정된 유압 모터 유니트와;
    상기 하우징에 저널지지되어 있는 출력축과;
    상기 유압 펌프 유니트와 모터 유니트 사이에 배치되고, 상기 유압 펌프 유니트와 모터 유니트 사이에서의 작동액 급송류를 수용하는 포트를 구비하는 웨지형 요동판으로서, 상기 요동판이 출력축에 대해서 토오크를 전달하도록 연결되고, 출력축의 축선에 대해서 무한 개수의 각도 위치로 피봇되어 무단계 전동비를 각각 설정하는, 상기 요동판과;
    제 1 및 제 2 작동 챔버를 형성하도록 출력축 내부에 형성된 작동 격실에 활주식으로 수납되는 작동 피스톤과, 상기 제 1 및 제 2 작동 챔버에 차등유체압을 생성하여 작동 피스톤이 출력축 축선을 따라서 축방향으로 이동하도록 선택적으로 작동가능한 유체 밸브와, 상기 작동 피스톤의 축방향 이동을 상기 요동판의 전동비 변경 위치로 변환하는 링크 장치를 구비하는 비율제어기를 포함하는
    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 링크 장치가, 상기 작동 피스톤에 연결되고, 출력축내의 슬롯을 통해서 작동 격실로부터 말단부로 연장되어 상기 요동판을 피봇식으로 연결하는 작동 아암을 포함하는
    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 밸브가 상기 출력축 내부에 형성된 밸브 격실을 내장한 밸브를 포함하며, 상기 밸브는 제 1 및 제 2 작동 챔버내에 차등유체압을 형성하도록 작동하는 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 밸브는 저압 작동액의 공급원에 의해 작동되는 파일롯트 밸브로서, 제 1 및 제 2 작동 챔버중 하나를 선택적으로 배기시키고 그리고 동시에 제 1 및 제 2 작동 챔버중 다른 하나를 고압 작동액의 공급원에 연결시켜서 제 1 및 제 2 작동 챔버내에 차등유체압을 형성하는
    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 고압 작동액의 공급원이 상기 요동판의 고압측인
    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 작동 아암은 상기 요동판의 고압축과 제 1 및 제 2 작동 챔버 사이에유체 연통을 제공하는 내부 통로를 포함하는
    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 파일롯트 밸브는 작동 피스톤에 형성된 보어내에 수납되는 밸브 요소를 포함하며, 상기 작동 피스톤은 상기 보어와 유체 연통하는 개방 단부를 구비하는 내부 고압축 및 배기 통로를 포함하며, 상기 밸브 요소는 통로 개방 단부와 유체 차단 관계로 보어에서 선택적으로 활주식으로 위치되어서, 제 1 및 제 2 작동 챔버내에 차등유체압을 생성하고 제 1 및 제 2 작동 챔버내에의 유체압을 동일하게 하는
    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 작동 아암이 상기 요동판의 고압축과 상기 작동 피스톤의 고압 내부 토로 사이에 유체 통로를 제공하는 내부 통로를 구비하는
    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 파일롯트 밸브가 제 1 및 제 2 밸브 챔버를 규정하도록 밸브 격실내에 활주식으로 수납된 밸브 피스톤과, 상기 밸브 피스톤에 연결되고 밸브 격실로부터작동 피스톤 보어내로 연장되는 밸브 스템을 더 포함하며, 상기 밸브 요소는 상기 밸브 스템에 의해 지지되는
    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 유체 밸브가 상기 제 1 및 제 2 밸브 챔버내에 차등유체압을 형성하여, 밸브 피스톤의 운동과 밸브 요소의 선택적인 위치결정이 이뤄지도록 파일롯트 밸브와 유체 결합되는 제어 밸브를 더 포함하는
    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 작동 아암이 상기 요동판의 고압측과 상기 작동 피스톤의 고압 내부 통로 사이에 유체 연통을 제공하는 내부 통로를 포함하는
    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
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