KR100652279B1 - 가변토크의 전달장치 및, 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기. - Google Patents

Abstract

두 개의 조절 가능한 풀리와 풀리 위로 움직이는 순환 토크-전달 체인을 가지는 연속 가변 변속기는 토크 센서를 가지는데 이 토크 센서는 자동차 엔진과 같은 원동기의 회전 출력 성분으로부터 풀리 중 하나의 축방향 가동 플랜지까지 가변 토크를 전달한다. 토크 센서는 각 풀리의 방사상 또는 축방향 운동에 로울링 성분을 제한하는 안내 표면 및 캠 면과 하나 또는 그 이상의 로울링 성분을 포함한다. 적어도 로울링 성분과 토크 센서의 안내 표면 및 캠 면을 한정하는 토크 센서의 구성 성분은 풀리의 축방향 이동 플랜지와 인접해 유체를 포함한 챔버 내에 한정되므로 풀리와 이 풀리의 축 방향으로 토크 센서를 가지는 유닛에 대해 필요한 공간은 현저하게 줄어든다. 플리넘 챔버 내의 유체는 풀리의 축방향 이동 플랜지를 체인의 인접한 가장자리 면에 대해 밀어서 체인의 다른 가장자리 면을 풀리의 축방향으로 고정된 플랜지에 대해 밀어준다.

Description

가변토크의 전달장치 및, 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기.{TRANSMISSION}

도 1 은 조절 가능한 풀리를 형성하고 축방향으로 운동하는 플랜지가 두 개의 다른 축 방향 위치에 도시되고, 본 발명을 따르는 연속 가변 변속기의 실시예를 도시한 축방향 단면도.

도 2 는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에서 화살표 방향으로 본 단면도.

도 3 은 도 1에 나타낸 것과 다른 축방향 위치에서 토크센서의 피스톤을 가지고 도 1을 정밀하게 도시한 확대도.

*부호 설명

2,4 ... 5,6 ... 샤프트

7 ... 내부 기어 8 ... 펌프

10 ... 밸브 14 ... 도관

삭제

20 ... 캐리어 56,58 ... 장치

본 발명은 변속기를 개선에 관한 것이고, 특히 연속 가변 변속기(CVT)와 유사한 변속기를 개선하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 이런 특징을 가지는 변속기에 가변토크를 전달하고 토크센서를 통합하기 위한 장치를 개선하는 것에 관한 것이다.

연속 가변 변속기와 관련하여, 변속기의 풀리로 통합되는 기계적 또는 그 밖의 다른 알맞은 토크 센서를 제공하는 것은 공지되어 있다. 대개, 변속기는 분리된 평행한 샤프트에 장착된 둘 이상의 풀리와, 풀리 위로 움직이는 벨트나 체인과 같은 순환구조의 가요성을 가진 부품을 포함한다. 각각의 풀리는 각 샤프트에 단단히 부착된 제 1 원뿔 플랜지 및, 각 샤프트와 함께 회전할 수 있고 각각의 제 1 플랜지를 향하여 또는 멀어지게 샤프트의 축방향으로 움직일 수 있는 제 2 원뿔 플랜지를 포함한다. 만일 변속기가 토크센서를 포함하면, 토크센서는 변속기에 의해 전달되는 가변 토크의 함수로서-풀리의 축방향으로 조절할 수 있는 플랜지와 인접한-적어도 하나의 플리넘 챔버내부의 유체압력을 변화시킨다.

토크 센서는 서로에 대해 움직일 수 있는 두 개의 구성성분에 구비된 캠 표면과 인접한 로울링성분을 포함한다. 로울링 성분은 대응하는 풀리의 플랜지에 적용되는 토크를 전달한다. 토크 센서의 두 구성성분은, 변속기에 의해 전달되는 토크의 크기 변화 및, 캠표면을 따르는 로울링 성분의 운동에 따라 서로에 대해 움직여서 적어도 하나의 챔버내부의 유압을 변화시킨다.

상기 특징의 연속 가변 변속기는 예를 들어 독일 특허 출원 제 42 34 294 A1에서 기술된다. 이 변속기는 토크 센서를 포함하고, 로울링 성분에 대해 캠 표면 중 하나(각각은 구형임)는 씨일 캐리어에 제공된다. 상기 씨일 캐리어는 변속기의 일부를 구성하는 두 풀리 중 하나의 축방향으로 고정된 플랜지에서 떨어져 대향한 축방향으로 움직이는 플랜지 측부에 인접해 있다. 상기 씨일 캐리어는 방사상 외부 챔버의 일부, 즉 토크 센서의 로울링 성분을 한정하고 변속기에 전달되는 토크에 대응하는 압력을 가지는 유체 공급부를 포함하는 챔버와 근접하게 배열된다. 상기 씨일 캐리어는 방사상 내부 제 2 챔버 일부분과 접경해 있다. 제 2 챔버 안의 유체 압력은 연속 가변 변속기의 비율을 선택하도록 변화될 수 있다.

상기 독일 공개특허출원에 발표된 토크센서의 로울링 성분을 위한 다른 캠표면이 피스톤에 제공되고, 상기 피스톤은 각 샤프트의 축 방향으로 움직일 수 있고 씨일 캐리어와 이웃해 바깥쪽에 배열되며, 로울링성분은 피스톤과 각 풀리의 축방향 이동 플랜지 사이에 배치된다. 피스톤은 피스톤에 제공된 치형부와 맞물리는 기어로부터 토크를 받아들인다. 피스톤의 축 방향 운동은, 순환구조의 가요성을 가진 요소( 예를 들어 체인)의 이웃한 표면과 풀리의 플랜지 사이에서 마찰 맞물림 정도를 결정하고 상기 챔버 중 하나와 결합된 챔버로부터 유체 흐름 속도를 제어하고 변화시킨다.

선택된 변속 비율에 따라 토크를 조절하기 위해서, 토크 센서의 로울링 성분은 환상 바이어싱 부재에 의해 작동되고 상기 바이어싱 부재는 각 풀리의 축방향 운동 플랜지에 단단히 고정된 부재의 원뿔형 안내면에 대해 상기 부재를 방사상 바깥쪽으로 밀어준다. 상기 로울링 성분은 방사상 내부로 움직이고 캠표면사이의 거리가 감소할 때 알맞게 형성된(3차원) 캠 표면의 다른 부분을 따라 구름운동한다.

상기 연속 가변 변속기의 단점에 의하면, 토크센서와 변속기내부에 설치하는 방법이 아주 복잡하고 비경제적이다. 따라서, 분리된 구성성분의 수는 매우 많다. 또, 변속기는 부피가 크다. 즉 이것은 샤프트의 축방향으로 보았을 때 넓은 공간을 점유하고 챔버 바깥쪽에 다수의 부품이 설치되어야 한다.

경사부 형태의 두 캠표면사이에 구형의 로울링 성분을 가지는 토크 센서를 포함한 또다른 연속 가변 변속기는 Oswald Friedmann의 "연속 가변 속도 변속기"에 대해 1994년 3월 22일에 허여된 미국 특허 제 5,295,915에서 공개된다. Oswald Friedmann의 "파워 트레인"에 대해 1997년 9월 16일에 허여된 미국특허 제 5,667,448호에 의하면, 또 다른 연속 가변 변속기가 설명되고, 유체 역학적 토크 센서를 가지는 연속 가변 변속기는 Oswald Friedmann 등의 "토크 감시 기구"에 대해 1998년 1월 27일에 허여된 미국 특허 제 5,711,730호에서 공개된다. 1998년 11월 3일에 출원된 독일 출원 제 198 50 527.2, 공개된 독일 특허 출원 제 42 34 294 A1호 및, 그 밖의 본원과 같은 분야의 모든 US, 외국 특허와 특허 출원이 본원에서 참고한다.

본 발명의 목적은 통합된 토크 센서를 적용하고 보다 소형이며 공지된 변속기에 비해 적은 수의 부품으로 구성된 연속 가변 변속기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 새롭고 개선된 토크 센서를 포함하고 점유 공간을 줄일 수 있고, 부품의 전체 개수를 감소시키고 경제적인 면에서 효율적이도록 연속 가변 변속기에 설치할 수 있는 기구를 제공하는 것이다.

본 발명은 공지된 연속 가변 변속기에서 점유되지 않고 남아있는 공간을 이용할 수 있는 부품의 새롭고 개선된 결합체를 연속 가변 변속기에 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은 자동차의 파워트레인에서 또는 연속 가변 변속기를 적용하는 다른 파워트레인에서 이용될 수 있고 개선된 토크 센서를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 특징을 가지는 변속기에서 사용하기 위한 새롭고 개선된 풀리를 제공한다.

본 발명의 목적은, 파워 트레인이 상기 특징을 가지는 연속 가변 변속기를 포함하는 자동차를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 자동차나 그 밖의 다른 곳에서 특정 부품을 사용할 수 있는 연속 가변 변속기를 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 의하면, 가변 토크를 전달하도록 구성되고 조립되며 기설정된 축 둘레에서 회전할 수 있는 샤프트, 샤프트와 축방향 운동하고 회전운동을 하도록 샤프트에 고정된 제 1 플랜지와 샤프트와 함께 회전할 수 있지만 제 1 플랜지를 향하거나 플랜지로 부터 멀어지게 기설정된 축 방향을 따라 샤프트에 대해 움직일 수 있는 제 2 플랜지를 포함하는 풀리, 이 풀리위에서 운동하고 체인이나 벨트와 같이 순환구조의 가요성을 가진 토크전달체, 제 2 플랜지에서 유체를 함유한 챔버 및 전달되는 토크의 크기에 따라 챔버내부의 유체(예를 들어 오일)의 압력을 변화시키는 토크센서로 구성된 장치가 제공된다. 상기 토크 센서는 직면하는 캠표면을 가지는 제 1, 제 2 구성성분과 플랜지에 적용되는 토크를 전달하는 캠표면사이에 배치된 로울링 성분으로 구성된다. 토크센서의 적어도 하나의 구성성분은 전달된 토크의 크기변화에 응답하여 상기 구성성분 중 다른 성분에 대해 움직일 수 있다. 본 발명의 중요한 특징에 따르면, 로울링 성분과 캠표면은 챔버에 배열되거나 챔버내에 한정된다. 그 결과 변속기의 공간내에서 풀리의 축방향으로 필요면적이 상당히 감소된다.

토크센서는 개선된 장치의 풀리안으로 일체구성된다. 상기 캠표면은, 적어도 하나의 캠표면을 따라 구성성분의 구름운동에 응답하여 다른 구성성분에 대해 적어도 하나의 구성성분을 이동시키도록 배열될 수 있다. 이 로울링 성분은 구형으로 이루어지고 캠표면은 샤프트의 축 방향 및 축의 방사상 방향을 포함하는 방향들 중 적어도 한 방향으로 연장될 수 있다.

로울링 성분이 샤프트의 방사상 방향 및 축 방향으로 움직일 수 있으므로, 변속기의 속도, 즉 풀리의 플랜지 사이의 축 방향 거리에 따라서 또 변속기에 의해 전달되는 토크의 함수로서 챔버내부의 유체압력이 변화될 수 있다.

제 2 플랜지는 제 1, 제 2 안내표면을 가지고 상기 안내표면은 제 2 플랜지의 축방향운동에 응답하여 풀리 축의 방사상 운동으로 로울링성분을 제한한다. 이런 제 2 플랜지의 구조에 의해 제 2 플랜지가 보다 단순해지고 전체 풀리가 단순해지며, 즉 상기 풀리를 적용한 CVT 변속기가 단순해 진다.

또, 제 2 플랜지의 제 1 및 제 2 안내표면은 샤프트의 축방향으로 제 2 플랜지의 운동에 응답하여 풀리의 축방향 운동에 로울링성분을 제한하도록 배치될 수 있다. 이런 제 2 플랜지의 구조는 풀리를 단순화시키고 신뢰성을 높이며 선호되는 제 2 플랜지 구조를 구성한다.

제 2 플랜지는 바깥쪽 안내 표면을 가지고 제 1 플랜지에서 떨어져 샤프트의 축 방향으로 뻗어있는 환상 부분을 포함한다. 이 장치는 바깥쪽 안내 표면을 둘러싸는 내부 안내 표면을 가지는 환상 부재를 포함한다. 상기 안내 표면은 로울링 성분과 측면을 접하고 있고 환상 부재는 제 2 플랜지에 의해 지지될 수 있다. 이런 특징은 개선된 변속기를 단순화시키고, 신뢰성을 높이며, 소형화시키고 비용을 줄일 수 있다.

환상부재의 적어도 일부분이 금속판재로 구성된다. 이 환상부재는 풀리의 제 2 플랜지에 대해 회전하거나 단단히 연결될 수 있다.

로울링성분은 구형으로 이루어지고 캠표면은 샤프트의 축방향과 샤프트 축의 방사상 방향을 포함한 모든 방향 중 적어도 하나의 방향으로 연장되도록 배향될 수 있다.

토크센서의 다른 구성성분은, 풀리의 샤프트에 단단히 부착되고 제 2 플랜지의 환상 부재와 맞물려 밀폐되는 실린더형 바깥쪽 면을 가지는 캐리어를 포함한다. 상기 샤프트와 캐리어는 챔버 일부분의 경계를 한정하고 토크센서의 적어도 하나의 구성성분은 풀리의 축 방향으로 챔버에서 움직일 수 있고 캐리어의 실린더형 바깥쪽 면과 맞물려 밀폐되는 환상 피스톤을 포함한다. 그 결과 개선된 변속기의 조작성과 신뢰성이 향상된다.

전술한 장치의 실시예는 실린더형 바깥쪽 면에서 환상 부재와 캐리어 사이에 제 1 씨일을 포함하고 캐리어의 실린더형 안쪽 면에서 피스톤과 씨일의 캐리어 사이에 제 2 씨일을 포함한다. 샤프트와 피스톤은, 샤프트에 대해 피스톤의 축 방향 위치 함수로서 챔버로부터 유체의 흐름을 조절하는 밸브를 가진다. 상기 피스톤은 장치의 입력토크를 받아들이고 선호되는 실시예의 밸브는 샤프트에 제공된 적어도 하나의 출구를 포함하고 샤프트에 대해 피스톤의 적어도 하나의 축방향 위치에서 챔버와 통한다.

다른 수정예에 따르면, 피스톤은 샤프트의 원주 방향으로 서로 이격되어 배치되고 씨일의 캐리어 내에 제공된 구멍을 통하여 풀리의 축으로 부터 떨어지고 방사상 바깥쪽으로 챔버에서 뻗어있는 아암을 포함한다. 상기 장치는 아암의 상보적 외부 치형부와 맞물리는 내부치형부를 가지는 내부기어를 포함한다. 이 내부기어는 피스톤에 토크를 전달하도록 배열되고 피스톤은 풀리 샤프트의 축방향으로 기어에 대해 움직일 수 있다. 전술한 장치의 장점에 따르면, 챔버내부에 제공된 유압유체의 압력이 비교적 낮거나 불충분할 때 조작신뢰도가 향상된다.

구멍과 접하는 표면은 서로에 대해 캐리어와 피스톤의 각 운동량을 제한하도록 구멍의 크기가 정해진다. 특히, 구멍과 접하는 표면은 서로에 대해 캐리어와 -피스톤과 연결된- 아암의 운동량을 제한한다. 상기 아암은 알맞은 금속 판재로 구성되고 피스톤에 용접되거나 신뢰성 있게 결합(납땜)된다. 아암과 기어는 금속 판재로 구성된다.

캐리어는 플랜지의 축 방향으로 샤프트에 대해 피스톤의 운동량을 제한하기 위한 수단을 포함한다. 또, 상기 피스톤은 -풀리 축의 방사상에 대하여- 캐리어의 환상 내부 연장부나 칼라와 샤프트 사이에 뻗어있고 풀리의 축방향 운동 플랜지에 인접한 챔버 안의 유체에 의해 작동되는 환상 표면을 구비한다. 피스톤은 샤프트와 맞물려 밀폐되는 방사상 안쪽 부분 및 캐리어와 맞물려 밀폐되는 방사상 바깥쪽 부분을 구비한다.

전술한 대로, 토크센서의 제 1 구성성분은 챔버에 설치되고 풀리의 샤프트를 축방향으로 움직일 수 있게 둘러싸는 피스톤을 포함한다. 이 피스톤은 챔버 내에 가압 유체가 없는 경우에 입력 토크를 가지는 장치에 적용함에 따라 제 2 플랜지에 대해 풀리 샤프트의 축방향으로 움직일 수 있다. 개선된 장치의 특징에 의하면, 풀리의 비용이 감소되고 변속기의 구조가 단순되며 신뢰성이 향상된다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 새롭고, 개선된 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기를 제공하기 위하여, 동축의 제 1 및 제 2 플랜지를 각각 포함하고 조절가능한 제 1 및 제 2 회전 풀리, 플랜지들과 힘전달할 수 있게 맞물리고 풀리 위로 움직이며 순환구조의 가요성을 가진 체인 및 전달된 토크의 크기 함수로서 상기 체인와 상기 풀리들사이에서 작용하는 힘의 크기를 선택하도록 하나 이상의 풀리를 조정하는 장치를 포함하고, 속도비율의 변화 및 전달된 토크의 변화에 따라 힘을 변화시키도록 로울링성분과 함께 작용하는 캠표면과 로울링성분을 가진 토크센서를 포함하며, 상기 캠표면은 속도비율의 변화에 응답하여 하나 이상의 풀리 축의 방사상으로 로울링성분을 움직이도록 배열된다. 토크센서는 적어도 하나의 풀리로 통합될 수 있다. 상기 캠표면은 두 개의 분리된 구성성분에 제공되고, 이 구성성분은 각 면을 따라 로울링 성분의 운동에 응답하여 서로에 대해 움직인다. 로울링 성분과 캠표면은 챔버에 제공되는데 유체는 순환구조의 가요성을 가진 체인의 가장자리 면의 인접한 부분에 대해 적어도 하나의 풀리의 플랜지를 밀어준다.

토크 전달체가 제 1 풀리에 토크를 전달하도록 배치되고 상기 변속기에서 토크를 받아들이는 장치는 제 2 풀리에 연결되도록 배열된다.

상기 로울링 성분은 구형으로 구성된다.

상기 캠표면은 속도 비율 변화에 따라, 축 방향뿐만 아니라, 적어도 하나의 풀리 축의 방사상 방향으로 로울링 성분을 움직이도록 배치될 수 있다.

또 상기 캠표면은 토크센서의 일부를 구성하는 경사부에 제공되고, 캠표면은 로울링 성분에 대해 기설정된 경로를 제공하도록 기울어지고 적어도 하나의 풀리 축에 대한 경사도는 속도비율의 변화에 응답하여 로울링성분의 운동방향을 바꾼다.

상기 로울링성분은 적어도 두 개의 구면을 포함하고 토크 센서는 두 개의 구면에 대해 두 개의 직면 요홈을 한정하는 구성성분을 포함하며 각각의 요홈은 적어도 하나의 풀리 축의 방사상 방향에 대하여 V형상으로 배치된다. 상기 구성성분은 요홈과 접하는 접촉면을 가지고 서로 정반대로 배치된다. 각각의 구면은 적어도 하나의 풀리 축으로부터 주어진 방사상 거리에서, 각각의 구면과 접하게 서로 평행을 이루는 한 쌍의 접촉면에 의해 안내된다.

전술한 면은 로울링 성분에 힘을 전달하도록 배치되고 각각은 적어도 하나의 풀리 축에 대해 방사상 방향으로 작용하는 적어도 하나의 구성성분을 가진다. 힘이 적어도 하나의 풀리 축 방향으로 작용하는 추가 구성성분을 가지도록 배치되는 것이 선호된다. 적어도 하나(방사상으로 작용하는)의 힘 구성성분의 크기는 제 2 구성성분의 크기에 대해 비교적 작은 부분이다.

엔진이나 그 밖의 적합한 원동기는 토크를 적어도 하나의 풀리, 즉 토크 센서와 결합된 풀리로 전달하도록 배치되는 것이 선호된다.

대체로, 적어도 하나의 풀리의 제 1 플랜지는 축 방향으로 고정된 플랜지이고 상기 풀리의 제 2 플랜지는 축 방향으로 움직일 수 있는 플랜지이다. 상기 풀리와 결합된 토크 센서는 오일을 함유하고, 유체나 그 밖의 다른 유압 유체를 전달하며 축 방향으로 움직일 수 있는 플랜지와 인접한 챔버 내에 제공된 피스톤을 포함한다. 축 방향으로 움직일 수 있는 플랜지는 챔버를 한정하는 복합 실린더의 일부를 구성하고, 피스톤은 힘의 크기를 선택하도록 토크센서에 의해 전달되는 토크의 변화에 응답하여 챔버내에서 움직일 수 있고, 순환구조의 가요성을 가진 토크전달체로 전달하기 위해 축방향으로 움직일 수 있는 플랜지에 챔버내부의 유압유체가 적용된다.

적어도 하나의 풀리가 축방향으로 고정된 플랜지와 축방향으로 움직일 수 있는 플랜지를 포함하는 변속기에서, 전술한 표면은 축방향으로 움직일 수 있는 플랜지에 대해 방사상으로 로울링 성분을 움직이도록 배치된다. 상기 변속기의 토크 센서는 반드시 로울링 성분을 위한 케이지를 포함할 필요는 없다. 케이지는 로울링 성분을 위한 안내면을 따라 움직일 수 있다.

전술한 면 중 한 면은 적어도 하나의 풀리의 축방향으로 움직일 수 있는 플랜지에 부착된 원뿔형 캐리어에 제공되고, 이 면은 적어도 하나의 풀리의 축에 대해 방사상으로 로울링 성분이 움직이도록 배치될 수 있다. 원뿔형 캐리어는 각 풀리의 축방향으로 움직일 수 있는 플랜지에서 떨어져 한 방향으로 적어도 하나의 풀리의 축을 향해 점점 가늘어질 수 있다.

많은 예에서, 각각의 풀리는 회전 샤프트를 포함한다(이 샤프트는 서로 평행하게 배열된다). 각각의 제 1 플랜지는 각 샤프트와 일체 구성되고, 각각의 제 2 플랜지는 각 샤프트와 함께 회전하도록 배치되지만 이 샤프트의 축 방향으로 자유롭게 움직일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 제 1 축둘레에서 회전할 수 있고 조절가능한 제 1 풀리를 포함하고, 제 2 축둘레에서 회전할 수 있고 조절가능한 제 2 풀리를 포함하며, 각각의 풀리는 각 축을 한정하는 샤프트, 각 샤프트와 일체구성된 제 1 플랜지 및, 대응하는 제 1 플랜지를 향하거나 멀어지게 각 샤프트의 축방향으로 움직일 수 있고 함께 회전하도록 배열된 제 2 플랜지를 가지고, 풀리위로 움직이는 순환구조의 가요성을 가진 체인를 포함하며, 제 1 풀리의 샤프트로 토크를 공급하는 장치를 포함하고, 제 2 풀리의 샤프트로 부터 토크를 받아들이는 장치를 포함하며, 전달되는 토크의 크기 및 속도 비율의 함수로서 풀리 중 제 2 플랜지를 움직이도록 작동할 수 있는 캐리어, 제 2 플랜지 및 피스톤을 포함하고, 전체 토크를 풀리의 제 1 및 제 2 플랜지에 전달하는 로울링성분을 포함하고 가압유체의 펌프, 하나 이상의 조절 가능한 조정밸브를 가지고 유체를 캐리어, 제 2 플랜지와 피스톤으로 전달하는 장치를 포함하며, 상기 토크센서는 로울링성분을 포함하고 제 1 풀리의 샤프트에 공급되는 토크변화에 응답하여 하나 이상의 압력 조정 밸브를 조절하도록 로울링성분의 운동 경로를 한정하는 캠표면을 가지는 캐리어와 피스톤을 포함하고, CVT 와 같은 변속기가 제공된다. 상기 장치는 가압상태의 유압 유체를 공급하는 공급원으로 구성되고 (이 공급원은 섬프나 그 밖의 알맞은 저장장치 및 섬프로부터 유체를 흡수하고 가압상태의 유체를 한 개이상의 관으로 공급하는 펌프를 포함하며), 변속기에 의해 전달되는 전체 토크를 풀리의 플랜지로 적용하도록 배치된 로울링 성분을 포함하는 유체로 작동되는 토크 센서 및, 적어도 하나의 유닛으로 유체를 공급하기 위한 공급장치로 구성된다. 이 공급 장치는 적어도 하나의 조절 가능한 조정 밸브를 포함하고, 토크 센서는 제 1 풀리의 샤프트로 공급되는 토크의 변화에 응답하여 적어도 하나의 압력 조정 밸브를 조절하도록 로울링성분의 운동경로를 한정하는 면을 가지는 구성성분과 로울링 성분을 포함한다.

상기 로울링 성분은 일반적으로 구형이다.

적어도 하나의 압력 조정을 위한 밸브는 풀리의 샤프트에 제공된 하나 이상의 포트, 전술한 실린더와 피스톤 유닛의 피스톤 부분을 구성하고 풀리 샤프트의 축방향으로 움직일 수 있어서 실린더 및 피스톤 유닛에 의해 한정된 챔버와 각 풀리의 일부를 구성하는 샤프트 둘레의 하나 이상의 포트 사이에서 유체 흐름 속도를 바꾸는 밸브 성분을 포함한다. 피스톤의 밸브 성분은 슬리브 모양의 부분을 포함하고 이 부분은 각 샤프트의 둘레 표면과 맞물려 밀폐되고 다수의 축 방향 위치로 샤프트의 축 방향으로 움직여서 각 경우에 이것은 상이한 정도로 포트 위에 놓인다. 이 포트는 각 풀리의 샤프트에서 하나 또는 그 이상의 채널과 통한다.

본 발명의 특징들이 첨부된 청구범위에서 설명된다. 그러나, 구조와 조립 방법, 이를 설치하고 조작하는 방법에 대해 개선된 연속 가변 변속기는 여러 가지 다른 중요한 특징과 더불어 첨부 도면을 참고하여 설명되는 실시예에 관한 하기 설명에 의해 이해될 수 있다.

도 1을 참고할 때, 축방향으로 고정된 원뿔형상의 플랜지(2)와 축방향으로 움직일 수 있는 원뿔형상의 플랜지(4)를 포함하고, 조절가능한 제 1 풀리를 가진 연속 가변 변속기(CVT)의 일부분이 도시된다. 자동차의 파워트레인내에 배열된 연소기관과 같은 원동기로부터 토크가 도 1의 풀리로 전달된다.(Friedmann의 '915의 도 1을 참고). 상기 연소기관은 중공구조를 가진 샤프트(5)의 축방향으로 움직일 수 없지만 동축으로 놓인 샤프트(예, 캠샤프트나 크랭크샤프트)(6)를 구동한다. 이것은 플랜지(2)와 일체구성되고, 플랜지(2)는 샤프트(5,6)의 축 방향으로 움직일 수 없다.

플랜지(4)는 플랜지(2)로 부터 떨어지거나 플랜지를 향해 샤프트(5)의 축방향으로 움직일 수 있지만 샤프트(5,6)에 대해 회전할 수 없다. 플랜지(4)는 샤프트(5)의 외부기어와 맞물리는 내부기어(7)를 구비한다. 샤프트(5)의 외부기어는 하나 이상의 치형부를 포함하며, 이 치형부는 샤프트(5,6)의 공통 축과 평행하게 배열된다.

예를 들어 순환벨트 또는 체인(18)과 같이 순환구조의 가요성을 가진 토크전달체가 (Friedmann 등의 '915 특허의 도 1에 나타낸 풀리 또는 Friedmann 등의 '730 특허의 도 1에 나타낸 풀리에 해당하는) 제 2 피동 풀리뿐만 아니라, 플랜지(2,4)와 샤프트(5)를 포함하는 풀리위로 움직인다. 제 2 풀리에 의해 파워트레인의 회전유닛, 즉 자동차의 전후륜에 대해 피동액슬사이의 차동장치로 토크가 전달될 수 있다. 내연기관의 캠샤프트 또는 크랭크샤프트와 같은 출력 요소는 예를 들어 Friedmann의 '448 특허의 도 1에 나타낸 시동 클러치와 같은 클러치에 의해 샤프트(6)를 구동할 수 있다.

상기 샤프트(6)는 (예를 들어 오일과 같은) 유압유체를 순환시키는 역할을 하는 펌프(8)를 구동한다. 펌프(8)의 배출구는 슬라이드 밸브(10)에 연결되고 상기 슬라이드 밸브는 도관(14)을 통하여 챔버와 같은 챔버(56) 또는 섬프(sump)(12)로 유체가 흐르도록 조절할 수 있다. 플랜지(2,4)의 인접한 원뿔형 표면 및 토크 전달체로서 제공되고 순환구조를 가진 체인(18)의 가장자리 면 사이에서 작용하는 마찰력의 크기를 선택하기 위해, 즉 플랜지(2,4)를 포함하는 풀리와 체인(18) 사이에서 미끄러짐을 방지하거나 미끄럼 정도를 선택하기 위해, 플랜지(2)와 샤프트(5)에 대해 플랜지(4)의 축 방향 위치를 조절하는 유체가 또 다른 챔버(58)로 수용된다.

펌프에서 배출된 유체의 압력이 기설정된 최대허용값을 초과할 때, 압력조절 기능의 릴리이프 밸브(15)는 섬프(12)와 펌프의 배출구 사이의 경로를 개방하도록 펌프(8)와 슬라이드 밸브(10)사이에서 작동한다. 또 다른 도관(16)은 펌프(8)를 챔버(58)와 연결하고 체인(18)을 통해 플랜지(2,4)를 포함하는 풀리에서 토크를 수용하는 제 2 피동 풀리의 챔버와 연결된다.

CVT의 속도비율이 최소일 때, 즉 제 2 풀리의 샤프트를 360°만큼 회전시키도록 플랜지(2,4)와 샤프트(5)를 포함하는 풀리가 일회이상 회전할 때, 체인(18)은 샤프트(5)의 축(x)으로부터 최소 방사상 거리에 배치된다. 도 1의 하측부분에 도시된 체인(18)은 샤프트(5)의 축(x)으로부터 최대 방사상 거리에 배열된다. CVT의 속도비율이 샤프트(5)와 플랜지(2,4)를 포함하는 풀리의 속도보다 빠른 RPM에서 제 2 풀리에 대한 체인(18)의 위치가 선택된다.

플랜지(2)에서 이격된 샤프트(5)의 자유단부는 환상 씨일 형태의 씨일링 성분들을 가지고 원뿔형상을 가진 중공구조의 캐리어(20)와 단단히 연결된다. 상기 부품들이 서로에 대해 각 운동 및 축 방향 운동을 못하게 고정하도록 캐리어(20)와 샤프트(5)가 연결된다. 캐리어(20)의 방사상 최외측부(22)는 비교적 짧은 실린더이고, 최외측부(22)의 실린더형 외측면(27)은 축 방향으로 움직일 수 있는 플랜지(4)의 방사상 최외측부에 밀폐되어 부착되며, 축방향으로 고정된 플랜지(2)에서 떨어져 한 방향으로 뻗어있는 실린더형 연장부(25)의 실린더형 외면과 맞물리는 원형의 씨일(24)(예를 들어 최외측부(22)의 외부 칼라내에 배열된 고리)을 지탱한다. 최외측부(22)의 실린더형 내면(26)은 축방향으로 움직일 수 있는 플랜지(4)의 환상부(28)의 실린더형 바깥쪽 면의 오목한 곳에 놓인 고리모양의 씨일(29)과 맞물린다.

캐리어(20)의 원뿔형 주요 부분(즉 샤프트(5)의 둘레와 방사상 최외측부(22) 사이에 놓인 부분)이 아암(32) 부분에 대해 창 또는 포켓 형태로 원주를 따라 이격구조로 배열된 다수의 구멍(30)들을 가지고, 상기 아암은 토크 센서의 일부를 구성하는 환상 피스톤(34)에 용접되거나 신뢰성있게 부착되며, 토크센서는 도 1에 도시된 장치의 주요 구성요소를 형성한다. 도 2에 따르면, 피스톤(34)은 등거리에 배열된 세 개의 아암(32)들을 가진다.

피스톤(34)은 플랜지(2)로 부터 가장 멀리 떨어진 바닥부분(34a)을 가지는 컵과 유사하게 구성되고, 상기 바닥부분(34a)은 샤프트(5)의 둘레 면을 축 방향으로 움직일 수 있게 둘러싼다. 바닥부분(34a)에서 뻗어있고 캐리어(20)의 원뿔형 부분에 환상구조로 구성된 연장부(36)의 실린더형 내면과 맞물리고 미끄럼운동할 수 있는 고리 모양의 씨일(34c)을 위한 원주 리세스를 구비한 실린더형 외면이 피스톤(34)의 실린더형 중간부(34b)에 구성된다. 상기 연장부(36)는 축(x)의 방사상으로 볼 수 있는 것처럼 캐리어(20)의 실린더형 방사상 최외측부(22) 및 샤프트(5)로부터 이격되어 있다. 도 1에서 우측으로, 즉 축방향으로 고정된 플랜지(2)를 향하여 캐리어(20)가 움직일 때, 연장부(36)의 우측에서 실린더형 단부면 또는 캠표면(38)은 토크센서의 일부를 구성하는 일련의 구형 로울링성분(42)을 움직이게 한다. 캠표면(38)은 환상의 캠표면(40)을 향하고 축(x)의 방사상 바깥쪽으로 뻗어있고 로울링성분(42)의 방사상 최외측 오른쪽 단부와 적합하게 구부려진 굽힘부(41)가 상기 캠표면(40)과 직면한다. 상기 굽힘부(41)가 피스톤(34)의 실린더형 중간부(34b)에서 방사상 바깥쪽으로 뻗어있다.

캠 표면(38,40)은 로울링 성분(42)의 축 방향 위치를 결정하고, 피스톤(34)의 축 방향 위치를 결정한다.

볼형상의 로울링성분(42)은 축(x)으로 부터 멀어지거나 축을 향하여 캠표면(38,40)에 대해 운동할 수 있다. 로울링성분(42)의 운동은 두 개의 안내표면(46,48)에 의해 제어되거나 안내된다. 안내표면(46)은 슬리브 모양의 연장부(44) 바깥쪽에 구비된 오목한 표면이고 축방향으로 움직일 수 있게 샤프트(5)를 둘러싸고 플랜지(4)의 다른 부품과 일체구성된다. 내부기어(7)가 연장부(44)에 구비된다. 또 다른 안내표면(48)이 환상부재(50)에 구비되고, 상기 환상부재는 금속판재로 만들어지고 플랜지(4)에 단단히 고정된다. 환상부재(50)의 오목한 안내표면(48)은 로울링성분(42)을 안내하고, 연장부(36)의 외측면으로부터 환상부분(28)의 외측을 향하고 반경방향으로 외측을 향해 벌려진다. 따라서 로울링성분(42)의 구조가 오목한 안내표면(46,48)과 방사상으로 뻗어있는 캠표면(38,40)에 의해 결정된다.

판금으로 형성된 아암(32)의 방사상 외측단부는 외측의 치형부(52)를 가지는 기어(33)와 연결되고, 축(x)과 평행하게 배열되고 전동장치(54)의 일부를 구성하는 슬리브(53)의 안쪽 치형부와 상기 치형부(52)가 맞물린다. 상기 치형부(52)에 의해 아암(32)이 슬리브(53)의 축방향으로 운동하고 피스톤(34)에 토크를 전달할 수 있다.

엔진에 의해 구동된 샤프트(6)로부터 결합상태의 기어(54a)를 통해 토크가 전동장치(54)로 전달된다. 연결 및 분리가능한 두 개의 클러치(55,55')와 상기 전동장치(54)가 함께 작용한다. 플랜지(2,4)와 샤프트(5)를 포함하는 풀리는 클러치(55,55') 중 하나와 맞물릴 때 시계 방향으로 회전하고 다른 클러치와 맞물렸을 때 반시계 방향으로 회전한다.

캐리어(20) 및 플랜지(4)의 기울어진 방사상 외향부분( 연장부(44)와 연장부(25))사이의 공간은 상기 챔버(56,58)를 수용한다. 상기 챔버(56)는 챔버(58)의 방사상 안쪽에 배열되고 로울링성분(42)을 수용한다. 플랜지(4)의 연장부(25)와 원형부분 및 캐리어(20)의 방사상 최외측부(22)에 의해 챔버(58)가 형성된다. 챔버(56)내부의 유체에 의해 플랜지(4)의 원뿔형 표면이 체인(18)의 인접한 가장자리 면에 편향되고, 축 방향으로 고정된 플랜지(2)의 원뿔형 표면에 대해 체인(18)의 다른 가장자리 면이 가압된다. 챔버(58)내부의 유체에 의해 CVT의 속도비율이 변경된다.

캐리어(20)는 샤프트(6)에 축방향으로 구성된 막힌 상태의 보어(6a)와 통하고 챔버(58)와 통하는 보어를 가진다. 상기 보어(6a)는 상기 도관(14)에 의해 슬라이드밸브(10)로부터 가압상태의 유압 유체를 받아들인다. 축방향으로 구성된 막힌 상태의 보어(60)와 샤프트(6)에서 한 개이상의 방사상 보어를 통하여 도관(16)으로부터 가압상태의 유압유체가 챔버(56)로 유입된다. 샤프트(5)에 구성된 한 개이상의 방사상 포트(62)들이 캐리어(20)의 연장부(36)에 대해 반경방향으로 내측에 제공되고, 바닥부분(34a)의 축방향 위치에 의해 결정된 속도에 대해 챔버(56)로 부터 상기 포트(62)로 유체가 배출된다. 그러므로, 바닥부분(34a)과 포트(62)를 한정하는 샤프트(5)의 일부분은 조절 밸브를 구성하고 이 조절 밸브는 챔버(56)로부터 유압유체의 흐름속도를 결정한다.

캐리어(20), 챔버(56)에 피스톤(34)을 가지고 챔버(56)에 로울링성분(42)을 가지는 토크센서가 다음과 같이 작동한다. 샤프트(6)가 비교적 작은 토크를 전달하고 아암(32)이 토크센서의 피스톤(34)에 작은 토크를 전달하면, 피스톤(34)은 도 1의 좌측단부위치에 놓인다. 상기 피스톤(34)의 위치에서 포트(62)는 샤프트(6)에서 축방향으로 평행하게 배열된 보어를 통하여 챔버(56)로부터 유압 유체가 흐르도록 허용한다. 즉, 챔버(56)내부의 압력은 낮다.

적용된 토크의 크기가 증가하면, 피스톤(34)은 플랜지(4)와 환상부재(50)에 대해 회전하려는 특징을 가져서 로울링성분(42)은 캠표면(38,40)을 따라 구르고 축 방향으로 고정된 플랜지(2)를 향하여 한쪽 방향으로 피스톤(34)을 이동시킨다. 따라서 포트(62)의 밀폐량이 점차적으로 증가하고, 즉 챔버(56)내부의 유체압력은 증가한다.

샤프트(6)에 전달된 토크가 일정하고 자동차 운전자가 CVT의 속도비율을 변경하면, 챔버(58)내부의 유체압력은 증가되어 체인(18)(플랜지(2,4)를 포함한 풀리위로 움직이는 체인(18) 부분)은 축(x)으로부터 최대 방사상거리 또는 축(x)으로부터 도 1의 하반부에 나타낸 위치를 향하여 방사상으로 멀어지게 이동한다. 따라서 캐리어(20)의 방사상 최외측부(22)의 원주방향에 대하여, 기울기가 변경됨에 따라, 챔버(56)내부의 유압이 강하함에 따라 안내표면(46,48)이 로울링성분(42)을 방사상 안쪽으로 이동시킨다.

상기 구멍(30)들과 접하는 표면들이 아암(32)의 접합부를 구성하고 샤프트(5)의 원주방향에 대하여 피스톤(34)과 캐리어(20)의 운동을 서로에 대해 제한하도록 구멍(30)들의 크기가 정해진다.

캐리어(20)의 외측에 형성된 최외측부(22)의 우측단부는 축방향으로 움직일 수 있는 플랜지(4)의 접합부로서 사용된다. 즉 이것은 좌측으로 운동하는 플랜지(4)의 운동크기, 따라서 플랜지(2,4)의 원뿔표면들사이의 공간에서 축(x)을 향해 내측반경방향으로 운동하는 체인(18)의 운동크기를 결정한다.

도 3을 참고할 때, 보어(60)와 챔버(56)가 적정량의 유압유체를 수용하지 않을 때 CVT의 상태에 관한 도 1의 풀리 상측부가 도시된다. 우측으로 운동하는 아암(32)과 피스톤(34)의 운동크기를 제한하지 않도록 구멍(30)의 크기가 정해진다. 챔버(56,58)내부의 유체가 가압되지 않고 토크센서의 피스톤(34)이 기어(33)를 통하여 토크를 수용하면, 관련된 여러 표면들에 의해 피스톤(34)은 오른쪽으로 움직인다. 굽힘부(41)의 정면( 굽힘부(41)의 배면은 캠표면(40)으로 구성된다)이 상기 플랜지(4)와 실제로 접하도록 제어부들 및 표면들이 배치된다(도 3 참조). 그 결과 체인(18)의 인접한 가장자리 면에 대해 플랜지(4)가 기계적으로 가압된다. 토크센서의 상기 작동이 CVT에서 특히 유리하고 즉 엔진이 시동될 때, 변속기는 반드시 샤프트(6)로 가속시키기 때문에 클러치가 출력부에 제공되는 것이 유리하다. 상기 가속단계에서 펌프(8)에 의한 유압유체의 유동은 경미하므로 유압유체의 압력이 크지 않기 때문에 풀리를 구성하는 플랜지(2,4)들 및 체인(18)의 가장자리 면들 사이에서 작용하는 기계적 하중이 상기 가속단계에서 필요하다.

개선된 변속기의 중요한 장점에 의하면, 변속기의 크기가 소형화된다. 그 결과 토크센서와 함께 작용하는 부품의 수가 감소된다. 토크센서는 변속기내에 통합되고 실제로 챔버(56)내부에 한정된다. 로울링 성분(42)의 운동이 기설정된 경로로 제한되어, 토크센서 및 전체 변속기의 조작신뢰도가 향상된다. 피스톤(34)과 로울링성분(42)의 안내작용이 예측가능하고 신뢰성을 가져서 유압유체의 누출이 감소된다. 기어(33)가 챔버(56)에 배치되지 않으므로, 유효직경이 큰 기어가 이용될 수 있고, 그 결과 부품들이 축방향으로 운동할 때 마찰력이 감소된다.

본 발명의 주요 특징에 의하면, (캐리어(20), 피스톤(34) 및 로울링성분(2)을 포함한) 일체형 토크센서와 축방향으로 고정된 제 1 플랜지(2)와 제 1 플랜지를 위한 샤프트(5)의 축방향으로 운동하는 제 2 플랜지(4)를 포함한 두 개의 풀리들로 구성된 CVT가 제공된다. 두 풀리들사이에서 토크를 전달하는 수단은 체인(18)과 같은 순환구조의 가요성 장치를 포함한다. 토크센서는 풀리 중 하나의 축 방향으로 움직일 수 있는 플랜지(4)와 이웃한 챔버(56)내부의 유체압력에 영향을 준다. 상기 토크센서는 적절히 구성된 캠표면(38,40) 및 안내표면(46,48)에 의해 축(x)의 방사상으로 설정된 경로를 따라서만 움직이는 로울링성분(42)을 포함한다. 토크센서를 구성하는 캐리어(20)와 피스톤(34)이 서로에 대해 축방향으로 운동하기 때문에, 로울링성분(42)이 각 풀리의 플랜지(2,4)에 토크를 전달한다.

본 발명에 따르면, 상기 캐리어(20)와 피스톤(34)의 캠표면(38,40)과 로울링성분(42)은 챔버(56)내에 배열된다. 그 결과, 개선된 변속기가 보다 작게 구성되고 단순화되며 그 밖의 다른 바람직한 특성이 제공된다. 풀리의 플랜지(2,4)를 체인(18)의 인접한 가장자리면에서 지탱하는 힘은, 변속기의 속도 비율뿐만 아니라 변속기에 의해 전달되는 토크의 크기에 따라 달라진다.

개선된 변속기는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 다양하게 수정될 수 있다. 예를 들어 토크센서는 피동 풀리, 즉 체인(18)으로부터 토크를 수용하는 풀리와 결합되거나 통합될 수 있고 환상부재(50)는 플랜기(4)에 회전할 수 있게 장착된다( 도 1과 도 3에 따르면 환상부재(50)는 플랜지(4)에 대해 회전할 수 있다). 그리고, 개선된 CVT의 특정 부품은 주조, 단조 또는 그 밖의 다른 적합한 기술에 의해 제작될 수 있다. 또 다양한 채널, 보어, 포트 및 그 밖의 유체흐름선택, 전환 및 조절 장치는 각 샤프트, 풀리 등의 방사상 방향 또는 축 방향으로 연장시킬 필요는 없다.

도면들을 참고할 때, 챔버(56)에서 토크센서의 피스톤(34)은 샤프트(5)의 주변 표면과 캐리어(20)에 형성된 연장부(36)의 바깥쪽 표면사이에서 (축(x)의 반경방향에 대해) 뻗어있는 환상표면을 가지고, 환상표면은 챔버내부의 유압유체에 의해 작동된다. 피스톤(34)에 형성된 바닥부분(34a)의 방사상 내부는 샤프트(5)의 둘레표면과 밀폐되며 축방향으로 움직일 수 있게 맞물리고, 피스톤(34)의 방사상 외측부(34b)는 연장부(36)와 씨일(34c)에서 밀봉상태로 연결된다.

피스톤(34)은 캠표면(40)을 한정하는 토크센서의 제 1 구성성분을 구성하고, 캐리어(20)는 캠표면(38)을 한정하는 토크 센서의 제 2 구성성분을 구성한다.

도시된 체인(18) 및 풀리의 플랜지(2,4)사이에서 작용하는 힘은 풀리를 조절하거나 샤프트(5)의 축방향으로 플랜지(2)에 대해 플랜지(4)를 이동시켜서 선택될 수 있다. 상기 조절과정은 개선된 CVT에 의해 전달된 토크의 크기에 따라 수행되고, 상기 조절과정은 챔버(56)내부의 유체압력을 적절히 선택하는 과정을 포함한다. 상기 조절과정은 CVT의 도시되지 않은 다른 풀리에 대해서도 동일하게 유효하다.

전달된 토크의 변화 및 순간 속도비율에 따라 변화하는 하중이 제공되도록 캠표면(38,40)들과 토크센서의 로울링성분(42)이 함께 작용한다. 도시된 캠표면(38,40)은 변속기 속도비율의 변화에 응답하여 토크센서의 로울링성분(42)을 축(x)의 방사상 내외측으로 움직이도록 배향되고 형성된다. 샤프트(5)는 샤프트(6)로부터, 즉 자동차의 엔진으로부터 토크를 받아들일 수 있고, 도 1 내지 3의 구조물을 포함한 CVT의 제 2 풀리의 샤프트는 차동장치 등으로 토크를 전달한다.

다른 실시예에 의하면, 개선된 CVT에 의해 전달된 토크 크기의 변화에 따라 축 방향뿐만 아니라 축(x)의 방사상으로 성분을 가지는 운동이 로울링성분(42)에 의해 수행되도록 캠표면(38,40)들이 형성된다.

캠표면(38,40)은 캐리어(20)와 피스톤(34)의 일부분을 구성하고 토크센서의 일부를 형성하는 경사부에 구비된다. 변속기 속도비율의 변화에 응답하여 로울링성분의 운동방향으로 축(x)에 대해 기울어진 경로를 제공하도록 상기 경사부의 캠표면이 배향될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 로울링성분은 적어도 두 개의 구형부를 포함하고, 축(x)의 방사상 방향에 대하여 토크센서의 구성성분은 구형부에 대해 V자구조를 각각 가지는 두 개의 직면한 그루브를 한정한다. 상기 구성성분은 그루브와 접하고 서로 정반대쪽에 배치된 접촉면을 가진다. 각각의 구형부는 축(x)으로부터 주어진 방사상 거리에서( 또는 방사상 거리영역내에서), 각각의 구형부와 접하고 서로 평행한 한 쌍의 접촉면들에 의해 안내된다.

토크센서에 의해 전달되는 토크가 로울링 성분에 제공되고 로울링성분의 하중이 축(x)의 방사상 방향으로 작용하는 하중성분을 가지도록 축(x)의 방사상 방향에 대하여, 토크센서에 의해 가변토크가 전달되는 동안, 로울링 성분을 안내하고 제한하는 표면들이 제공되도록 로울링성분들을 위한 캠표면들이 구성될 수 있다.

축방향으로 운동하는 플랜지의 축방향 운동에 응답하여 각 풀리의 축에 대하여 로울링성분(42)이 방사상으로 움직이도록 캠표면 및 안내표면을 구비한 -플랜지(4)의 대체물로서- 축방향운동의 플랜지가 제공될 수 있다.

축방향으로 운동가능한 플랜지의 축방향운동에 응답하여 캠표면 및 안내표면들에 의해 풀리의 축방향으로 로울링성분이 움직이도록 상기 플랜지의 캠표면 및 안내표면이 구성될 수 있다.

하나의 안내표면(46)은 플랜지(4)의 연장부(44)에 제공되고, 다른 안내표면(48)은 플랜지(4)와 일체구성된 환상부재(50)에 제공된다.

아암(32)은 판금으로 만들어지고 피스톤(34)에 용접되거나 신뢰성 있게 부착될 수 있다.

유체압력이 제공되는 한, 피스톤(34)의 유효 환상 표면은 샤프트(5)의 둘레표면으로부터 캐리어(20)의 일부를 구성하는 연장부(36)의 안쪽 면까지 축(x)의 방사상으로 뻗어있다. 피스톤(34)은 0-링 또는 다른 형태의 씨일링 요소를 삽입하거나 직접, 샤프트(5)의 둘레표면 또는 연장부(36)와 밀봉상태로 맞물린다.

챔버(56)내에서 피스톤(34)의 운동을 축(x)방향으로 제한하는 복합 피스톤-실린더 조립체 또는 유닛의 실린더가 캐리어(20)와 축방향으로 움직일 수 있는 플랜지(4)에 의해 구성된다. 실린더에 대해 피스톤(34)을 움직이는 장치는 플랜지(4)와 캐리어 또는 로울링성분(42)내에서 챔버(56)내부의 유체를 포함한다. 피스톤-실린더 유닛은 토크센서의 일부분을 구성한다. 피스톤-실린더 유닛을 구성하는 챔버내부의 유체압력이 제 2 풀리에 전달된 토크의 함수 및 선택된 변속기 속도비율의 함수에 따른다.

축방향으로 움직일 수 있는 플랜지(4)는 축(x)의 방사상 방향으로 움직이도록 로울링성분(42)을 안내하기 위한 장치로서 사용된다. 본 발명의 선택적 특징에 의하면, 플랜지(4)의 축방향 및 방사상 방향을 향해 로울링성분이 선택된 경로를 따라 움직일 수 있고, 케이지내에 로울링성분이 제한된다.

로울링성분(42)들이 축(x)의 방사상으로 움직이는 동안, 플랜지(2)로 부터 멀어지거나 플랜지(2)를 향해 축방향으로 운동하는 플랜지(4)의 운동을 공유하는 부품 또는 플랜지(4)의 원뿔형표면에 의해 로울링성분(42)이 안내될 수 있다. 상기 원뿔형 표면은 플랜지(2)로 부터 멀어지는 방향으로 축(x)을 향해 점점 가늘어지고 즉 원뿔형표면의 직경은 플랜지(2)를 향해 증가할 수 있다.

상기 설명으로 부터 본 발명의 요지를 충분히 알 수 있으므로 현재 알고 있는 바를 적용함으로써 선행기술로부터, 연속 가변 속도 변속기에 대한 일반적인 면과 특수한 면에 대한 특성들이 쉽고 다양하게 적용할 수 있고 첨부된 청구항의 범위내에서 적용되고 이해되어야 한다.

Claims (40)

1. 가변토크의 전달장치에 있어서,

   기설정된 축(x) 둘레에서 회전할 수 있는 샤프트(5),

   상기 샤프트(5)에 부착된 제 1 플랜지(2)와 제 1 플랜지(2)로 부터 떨어지거나 제 1 플랜지를 향하여 축(x)방향으로 움직일 수 있고 샤프트(5)와 함께 회전할 수 있는 제 2 플랜지(4)를 포함하는 풀리,

   풀리위로 움직이고 순환구조의 가요성을 가진 체인(18),

   제 2 플랜지(4)에 구성되고 유체를 함유한 챔버(56) 및

   전달되는 토크의 크기에 따라 챔버(56)내부의 유체압력을 변경하도록 배열된 토크센서를 포함하고, 상기 토크센서는 플랜지(2,4)들에 적용된 토크를 전달하도록 배열되고 캠표면(38,40)들사이에 배열된 로울링성분(42) 및 직면한 캠표면(38,40)들을 가진 캐리어(20)와 피스톤(34)을 포함하고, 상기 피스톤(34)이 전달된 토크의 크기변화에 응답하여 상기 캐리어(20)에 대해 움직일 수 있으며, 상기 로울링성분(42)과 캠표면(38,40)들은 챔버(56)내에 배열되는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 토크센서는 풀리안에 통합되고, 한 개이상의 캠표면을 따라 로울링성분(42)의 구름운동에 응답하여 캐리어(20)에 대해 피스톤(34)을 이동시키도록 캠표면(38,40)이 배열되는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 로울링성분(42)은 구형이고 캠표면(38,40)은 축(x)의 방사상 방향 및 샤프트(5)의 축방향 중 한 방향으로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 플랜지(4)는, 제 2 플랜지의 축방향 운동에 응답하여 로울링성분(42)이 축(x)의 방사상으로 움직이도록 제한하는 제 1, 제 2 안내표면(46,48)을 가지는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
5. 제 1 항에 있어서, 제 2 플랜지는 샤프트(5)의 축방향으로 제 2 플랜지(4)의 운동에 응답하여 로울링성분(42)이 축(x)방향으로 움직이도록 제한하는 제 1 및 제 2 안내표면(46,48)을 가지는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
6. 제 1 항에 있어서, 제 2 플랜지(4)는 외부의 안내표면(46)을 가지고 제 1 플랜지(2)로 부터 떨어지게 축(군방향으로 뻗어있는 연장부(44)를 포함하고, 외부 안내표면(46,48)을 둘러싸는 내부의 안내표면(48)을 가지는 환상부재(50)를 포함하며, 상기 안내표면(46,48)들은 제 2 플랜지(4)에 의해 지탱되는 환상부재(50)와 로울링성분(42)의 측면에 배열되는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
7. 제 6 항에 있어서, 환상부재(50)는 일부분 금속판재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 환상부재(50)는 제 2 플랜지(4)와 단단히 연결되는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 환상부재(50)는 제 2 플랜지(4)에 대해 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
10. 제 6 항에 있어서, 로울링성분(42)은 구형이고, 캠표면(38,40)은 샤프트(5)의 축 방향과 축(x)의 방사상 방향 중 한 방향으로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
11. 제 1 항에 있어서, 캐리어(20)는 제 2 플랜지(4)의 연장부(25)와 맞물려 밀폐시키는 실린더형 외측면(27)을 가지고 샤프트(5)에 단단히 부착되고, 상기 샤프트(5)와 캐리어(20)는 챔버(56)의 일부분과 결합하고, 환상의 피스톤(34)은 축(x)방향으로 챔버(56)내에서 움직이며, 캐리어(20)의 실린더형 내면(26)과 맞물려 밀폐되는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
12. 제 11 항에 있어서, 실린더형 외측면(27)에서 연장부(25)와 캐리어(20)사이에 제 1 씨일(24)을 포함하고 캐리어(20)의 실린더형 내면(26)에서 피스톤(34)과 캐리어(20)사이에 제 2 씨일(29)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
13. 제 11 항에 있어서, 샤프트(5)와 피스톤(34)은 샤프트에 대한 피스톤의 축방향 위치 함수로서 챔버(56)로부터 유체의 흐름을 조절하도록 배치된 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 피스톤(34)은 입력토크를 받아들이도록 배열되고 상기 밸브는 샤프트(5)에 대해 피스톤(34)의 축방향 위치들에서 챔버(56)와 통하고 샤프트(5)내에 제공된 하나 이상의 포트(62)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
15. 제 11 항에 있어서, 상기 피스톤(34)은 샤프트(5)의 원주방향으로 서로에 대해 떨어져 배열되고 캐리어(20)에 구비된 구멍(30)을 통하여 축(x)으로부터 떨어져 방사상 바깥쪽으로 챔버에서 뻗어있는 아암(32)을 포함하고, 아암(32)의 상보적 외부 치형부와 맞물리는 내부치형부를 가진 내부기어(52)를 포함하며, 상기 내부기어(52)는 피스톤(34)에 토크를 전달하고 피스톤(34)은 샤프트(5)의 축 방향으로 상기 내부기어(52)에 대해 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
16. 제 15 항에 있어서, 구멍(30)은 서로에 대해 캐리어(20)와 피스톤(34)의 각 운동량을 제한하도록 크기가 정해지는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
17. 제 15 항에 있어서, 아암(32)은 금속판재를 포함하고 상기 피스톤(34)에 용접되는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
18. 제 15 항에 있어서, 상기 아암(32)과 상기 내부기어(52)는 금속판재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
19. 제 11 항에 있어서, 상기 캐리어(20)는 축(x)방향으로 샤프트(5)에 대해 피스톤(34)의 운동량을 제한하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
20. 제 11 항에 있어서, 상기 피스톤(34)은 챔버(56)내부의 유체에 의해 작동되고 축(x)의 방사상 방향에 대해 캐리어(20)와 샤프트(5)사이에 뻗어있는 환상표면을 가지는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 피스톤(34)은 샤프트(5)와 맞물려 밀폐되는 방사상 내측부분과 캐리어(20)와 맞물려 밀폐되는 방사상 바깥쪽 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
22. 제 1 항에 있어서, 피스톤(34)은 축방향으로 운동하는 샤프트(5)를 둘러싸고 챔버(56)에 설치된 피스톤(34)을 포함하고, 상기 피스톤(34)은 챔버(56) 내부에 가압유체가 없는 경우에 입력토크가 장치에 적용할 때 제 2 플랜지(4)에 대해 샤프트(5)의 축방향으로 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 가변토크의 전달장치.
23. 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기에 있어서,

    동축의 제 1 및 제 2 플랜지(2,4)를 각각 포함하고 조절가능한 제 1 및 제 2 회전 풀리,

    플랜지(2,4)들과 힘을 전달할 수 있게 맞물리고 풀리위로 움직이며 순환구조의 가요성을 가진 체인(18) 및

    전달된 토크의 크기 함수로서 상기 체인(18)와 상기 풀리들사이에서 작용하는 힘의 크기를 선택하도록 하나 이상의 풀리를 조정하는 장치를 포함하고, 속도비율의 변화 및 전달된 토크의 변화에 따라 힘을 변화시키도록 로울링성분(42)과 함께 작용하는 캠표면(38,40)과 로울링성분(42)을 가진 토크센서를 포함하며, 상기 캠표면(38,40)은 속도비율의 변화에 응답하여 하나 이상의 풀리 축의 방사상으로 로울링성분(42)을 움직이도록 배열되고 배향되는 것을 특징으로 하는 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기.
24. 제 23 항에 있어서, 제 1 풀리로 토크를 전달하는 장치와 제 2 풀리로부터 토크를 받아들이는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기.
25. 제 23 항에 있어서, 상기 로울링성분(42)이 구형인 것을 특징으로 하는 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기.
26. 제 23 항에 있어서, 상기 캠표면(38,40)은 속도비율의 변화에 응답하여 하나 이상의 풀리들의 축(x)의 방향과 방사상방향으로 로울링성분(42)을 움직이도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기.
27. 제 23 항에 있어서, 상기 캠표면(38,40)은 토크센서의 일부를 형성하는 경사부에 제공되고, 상기 캠표면(38,40)은 로울링성분(42)에 대해 설정된 경로를 제공하도록 기울어져 구성되며, 하나 이상의 풀리 축에 대한 경사도가 속도비율의 변화에 응답하여 로울링성분(42)의 운동방향을 변화시키는 것을 특징으로 하는 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기.
28. 제 23 항에 있어서, 상기 로울링성분(42)은 둘이상의 구형부를 포함하고, 토크센서는 축(x)의 방사상 방향에 대해 V자 구조를 각각 가지는 두 개의 직면한 그루브를 구형부에 대해 한정하는 캐리어(20)와 피스톤(34)을 포함하며, 상기 캐리어(20)와 피스톤(34)은 서로 정반대로 배치되고 그루브와 결합하는 접촉면을 가지고, 각각의 로울링성분(42)은 축(x)으로부터 로울링성분(42)의 주어진 방사상 거리에서 각 로울링성분(42)와 접하고 서로 평행한 한 쌍의 접촉면에 의해 안내되는 것을 특징으로 하는 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기.
29. 제 23 항에 있어서, 상기 캠표면(38,40)은 축(x)의 방사상방향으로 작용하는 하나 이상의 구성성분을 각각 가지는 힘을 로울링성분(42)에 전달하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기.
30. 제 29 항에 있어서, 힘은 상기 풀리들의 축방향으로 작용하는 힘성분을 가지고, 하나의 힘성분의 크기는 또 다른 힘성분보다 작은 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기.
31. 제 23 항에 있어서, 하나 이상의 풀리에 토크를 전달하도록 배열된 원동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기.
32. 제 23 항에 있어서, 상기 풀리의 제 1 플랜지(2)는 축방향으로 고정된 플랜지이고, 상기 풀리의 제 2 플랜지(4)는 축방향으로 움직일 수 있는 플랜지이며, 토크센서는 축방향으로 움직일 수 있는 플랜지와 근접하고 유체를 함유한 챔버(56)에 구비된 피스톤(34)을 가지고, 축 방향으로 움직일 수 있는 제 2 플랜지(4)는 챔버를 한정하는 캐리어(20)와 제 2 플랜지(4)의 일부를 구성하고 순환구조의 가요성을 가진 체인에 의해 전달되고 챔버(56)내부의 유체가 변속기의 축방향 이동 플랜지에 적용하는 힘의 크기를 선택하도록 토크센서에 의해 전달되는 토크의 변화에 응답하여 피스톤(34)이 챔버(56)내에서 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기.
33. 제 23 항에 있어서, 상기 풀리의 제 1 및 제 2 플랜지(2,4)는 축 방향으로 고정된 플랜지와 축 방향으로 움직일 수 있는 플랜지를 포함하고, 캠표면(38,40)은 축 방향으로 움직일 수 있는 제 2 플랜지(4)에 대해 방사상으로 로을링성분(42)을 움직이도록 배치되는 것을 특징으로 하는 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기.
34. 제 23 항에 있어서, 상기 토크센서는 로울링성분(42)을 위한 케이지를 포함하고, 이 케이지는 캠표면(38,40)을 따라 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기.
35. 제 23 항에 있어서, 한쪽 캠표면(38)은 상기 풀리의 축방향으로 움직일 수 있는 제 2 플랜지(4)에 부착되고 적어도 부분적으로 원뿔형인 캐리어(20)에 제공되고, 상기 캠표면(38)은 상기 풀리들의 로울링성분(42)이 축(x)의 방사상으로 움직이도록 배열되는 것을 특징으로 하는 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기.
36. 제 35 항에 있어서, 상기 캐리어(20)는 축방향으로 움직일 수 있는 제 2 플랜지(4)로부터 멀어지게 상기 제 2 플랜지(4)로부터 멀어지는 방향으로 축(x)을 향해 가늘어지는 것을 특징으로 하는 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기.
37. 제 23 항에 있어서, 각각의 풀리는 회전운동하는 샤프트(5)를 포함하고, 제 1 플랜지(2)는 각 샤프트(5)와 일체구성되며 제 2 플랜지(4)는 각 샤프트(5)와 함께 회전하고 축 방향으로 움직이도록 배열되는 것을 특징으로 하는 가변토크와 가변속도비율을 위한 변속기.
38. 제 1 축(x)둘레에서 회전할 수 있고 조절가능한 제 1 풀리를 포함하고;

    제 2 축둘레에서 회전할 수 있고 조절가능한 제 2 풀리를 포함하며, 각각의 풀리는 각 축(x)을 한정하는 샤프트(5), 각 샤프트(5)와 일체구성된 제 1 플랜지(2) 및, 대응하는 제 1 플랜지(2)를 향하거나 멀어지게 각 샤프트(5)의 축방향으로 움직일 수 있고 함께 회전하도록 배열된 제 2 플랜지(4)를 가지고,

    풀리위로 움직이는 순환구조의 가요성을 가진 체인을 포함하며,

    제 1 풀리의 샤프트(5)로 토크를 공급하는 장치를 포함하고,

    제 2 풀리의 샤프트로 부터 토크를 받아들이는 장치를 포함하며,

    전달되는 토크의 크기 및 속도 비율의 함수로서 풀리 중 제 2 플랜지(4)를 움직이도록 작동할 수 있는 캐리어(20), 제 2 플랜지(4) 및 피스톤(34)을 포함하고,

    전체 토크를 풀리의 제 1 및 제 2 플랜지(2,4)에 전달하는 로울링성분(42)을 포함하고 가압유체의 펌프(8), 하나 이상의 조절 가능한 조정밸브를 가지고 유체를 캐리어(20), 제 2 플랜지(4)와 피스톤(34)으로 전달하는 장치를 포함하며, 상기 토크센서는 로울링성분(42)을 포함하고 제 1 풀리의 샤프트(5)에 공급되는 토크변화에 응답하여 하나 이상의 압력 조정 밸브를 조절하도록 로울링성분(42)의 운동 경로를 한정하는 캠표면(38,40)을 가지는 캐리어(20)와 피스톤(34)을 포함하는 것을 특징으로 하는 변속기.
39. 제 38 항에 있어서, 상기 로울링성분(42)은 구형인 것을 특징으로 하는 변속기.
40. 제 38 항에 있어서, 하나 이상의 압력 조정 밸브는 포트(62) 및 캐리어(20)와 제 2 플랜지(4)의 챔버(56)사이에서 유체 흐름속도를 바꾸도록 샤프트(5)의 축 방향으로 움직일 수 있고 상기 피스톤(34)의 일부를 구성하는 바닥부분(34a)과 풀리의 샤프트(5)내에 제공된 하나 이상의 포트(62)를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속기.

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