KR101160712B1 - 연속 가변 변속장치 - Google Patents

Abstract

연속 가변 변속 장치는 반경 방향의 내부 및 외부 레이스(12, 14; 36, 37)와 구름 접촉을 하는 유성 부재(23)를 가지며, 각각의 유성 부재는 2개의 레이스 중 하나의 레이스의 부분(12, 14)의 축상 분리를 결정하기 위한 수단(18)과 축방향으로 이격되고 축방향으로 이동 가능한 부분을 포함하며, 유성 부재(23)는 구동 변속을 위하여 연결 수단에 의하여 변속 장치의 인풋 또는 아웃풋 부재(30)에 연결되고, 이로 인해 플래닛의 반경 방향 위치는 상기 2개의 레이스(37) 중 하나의 부분의 축상 분리에서 변화에 응답하여 변화되며, 하나 이상의 레이스 (37) 및/또는 유성 부재(23)의 만곡된 표면(70, 71)의 모량은 비-원형으로 형성된다.

Description

연속 가변 변속장치{AN IMPROVED CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION DEVICE}

본 발명은 개선된 연속 가변 변속 장치에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 한 레이스(race)의 두 부분의 축상 분리를 선택적으로 변화시키고 따라서 이와 구름 접촉하는 유성기어 수단의 방사상 위치를 선택적으로 변화시키는 제어수단과 함께 각각 두 축상으로 이격된 부분을 포함하는 방사상으로 내부 및 외부 레이스와 구름 접촉하는 유성 기어수단을 가지는 형태의 연속 가변 변속 장치에 관한 것이다.

상기 변속장치는, 다른 한 개의 레이스를 구성하는 두 개의 부품들이 분리될 때 보상변화를 결정하고 따라서 변속장치의 변속비를 결정하며 플래닛과 레이스들사이의 인터페이스와 수직으로 플래닛과 레이스들사이에 교환되는 하중을 변화시키기 위하여, 변속장치의 두 구동전달 부재들(즉, 인풋 및 아웃풋 샤프트들) 중 한 개에 가해지는 토크를 감지하는 수단을 가질 수 있다.

플래닛과 레이스들사이에 형성되는 구름접촉부는, 매우 얇은 막의 윤활유에 의해 윤활된다. 상대운동하는 플래닛과 레이스사이에서 조기 마모를 야기할 수 있는 건조 마찰접촉을 방지하기 위해 상기 얇은 막의 윤활유가 제공될 뿐만아니라 상기 윤활유막은 상대 미끄럼작용을 방지하기 위해 상당히 얇게 형성되는 것이 중요하다.

종래기술의 변속 장치에서, 서로 구름접촉하는 곡선표면들의 모량(generatrix)을 형성하는 플래닛과 주로(raceways)사이의 구름 접촉부는 필수적으로 구름접촉 표면들에 대해 원호(circular arcs)를 요구한다. 상기 요구는 토로이달 공동 형태의 구름접촉 변속장치들 뿐만아니라 반 토로이달 공동 형태의 구름장치에 대해서도 적용된다. 즉, (유압력을 형성하는) 별도의 하중 발생장치들을 이용하여 플래닛과 주로(raceways)사이의 접촉력이 제어될 때, 플래닛과 주로사이에 작용하는 견인력과 압축력사이의 비율인 견인계수 및, 다양한 변속비들에서 최대효율을 허용하는 설계가 구해질 수 없다. 상기 구성은, 모든 변속비에서 플래닛과 주로(raceways)사이에서 최적의 접촉력이 형성되지 못하는 단점을 가진다.

상술한 형태의 연속 가변 구름 접촉 변속 장치에서, 상기 장치로 들어가는 인풋은 정지요소를 구성하는 외부 레이스를 가진 유성 기어 캐리어 또는 유성기어 종동부를 통해 유성기어로부터 얻어지는 장치로부터의 방사상 내부 레이스와 아웃풋을 통해 적용될 수 있다.

내부 레이스의 부분이 유성기어가 가장 큰 방사상 위치로 효과적으로 "스퀴 즈"되도록 가능한 서로 근접하게 내부기어 레이스의 부분이 위치되는 한편, 높은 기어비는 최대 이격 위치로 위치되는 방사상 외부 레이스의 두 구성요소와 함께 얻어진다. 상기와 같은 벽속은 준 도넛형 구름 접촉 변속으로 일컬어질 수 있다. 상기와 같은 변속에서 인풋 및 아웃풋 샤프트의 역할이 뒤바뀔 수 있고, 당해 설계에서, 세 구성요소 즉, 다른 실시예에서 유성 기어 종동부 및 유성기어 캐리어를 포함하는 방사상 내부 레이스, 유성기어 및 방사상 외부 레이스는 모두 상호 교환가능하여 이들 중 어느 것도 정지상태로 고정될 수 있고 다른 둘은 인풋 또는 아웃풋 수단중의 하나로 사용될 수 있다. 정지된 외부레이스를 가지는 형태는 하기에 더욱 상세히 설명되나 본 발명은 상기 형상에 제한되지 않고 다른 균등물이 적용가능한 것으로 이해된다.

본 발명은, 상기 형태의 구름접촉식 연속 가변 변속장치에 관한 것이며, 한쪽 레이스의 두 부품들의 축방향 분리를 선택적으로 변화시키는 제어수단에 의해 플래닛과 주로들사이에서 발생되는 접촉력이 모든 변속비에서 최적화될 수 있다.

이것은 본 발명에 따라 두 유성기어 또는 그중의 하나 및 하나 또는 두 주로의 모량(generatrix)이 비원형이고 이에 따라 위치 변수에 따른 더욱 바람직한 접촉각을 필수적으로 유지하는 일반적으로 구형형태로부터 만곡된 하나 또는 그 이상의 접촉 표면(유성기어 또는 주로 중의 하나 또는 둘 다)의 형태를 바꿈으로써 달성된다.

본 발명에 의하면, 위치 변화에 대하여 더욱 유리한 접촉각을 유지하기 위하여, (플래닛 또는 주로(raceways)의) 곡선 접촉표면들의 형상을 일반적인 구형상으로부터 플래닛 또는 주로 또는 플래닛과 주로의 모량이 비원형인 형상으로 변경된다.

레이스 또는 유성기어 중의 하나 이상의 만곡된 표면의 모량은 연속적 또는 불연속적일 수 있다. 이 경우, 상기 용어 "불연속적"은 곡선이 소실되는 것을 의미하는 것이 아니고 곡선으로 간주되는 일반적 기능을 수행하지 않는 부분 또는 영역의 특수성을 가지는 것이다. 예를 들면 만곡된 표면은 더 급한 곡선으로 분리된 직선 부분을 가질 수 있거나 심지어 연속적으로 만곡된 섹션은 이들 사이에 더욱 급한 곡선을 가질 수 있다.

이뿐만 아니라 유성기어에는 사용중인 힘의 변속을 위해 연결이 연장되는 적도채널이 형성될 수 있고 복합 유성기어 수단 내에 구성될 수 있는 두 개별적인 롤러 요소가 상기 연결이 이루어지는 중간 요소로 결합될 수 있다. 힘의 변속은 또한 사용중 힘이 방사상 및 주위 구성요소 둘 다를 가지고 적용되도록 슬롯을 통과하는 방사상 라인에 경사진 슬롯을 가지는 슬롯이 형성된 플레이트에 의해 달성될 수 있다.

선택적으로, 각 유성기어 몸체와 유성기어 캐리어사이의 연결은 각 유성기어를 위한 각각의 후단 암의 형태 내에 있을 수 있다. 상기 용어 "후단" 은 물론 상대적인 회전의 오직 한 방향에만 관련된다. 상대적인 회전의 다른 방향에서, "후단"은 "전단" 암이 된다. 암의 단부의 유성기어와 유성캐리어로의 연결이 모두 원형 동작을 따르는 것을 제한하기 때문에 상기 형태를 통해 힘은 유성기어로 및 유성기어로부터 만족스럽게 전달될 수 있다.

상술한 바에 따라 각 유성 기어 몸체의 회전 표면은 만곡된 곡선 모량을 정의한다. 이것은 원형 부분이 아닌점에서 종래기술과는 다르다.

마찬가지로 레이스도 곡선 모량(generatrix)에 의해 정의될 수 있다. 본 발명의 한 실시예에서, 각 롤러 요소 표면의 곡선 모량은 나선이다. 이것은 예를들어, 아르키메데스 나선(극방정식은 r=aθ이다), 페르마 나선(극방정식은 r²=a^Lθ이다) 또는 쌍곡선 나선 또는 대수 나선(각각 r=a/θ 및 r=ae^bθ)와 같은 알려진 나선 곡선일 수 있다. 다른 적당한 알려진 나선이 있다. 그러나 모량은 나선일 필요가 없으며, 다른 비 원형 곡선이 선택될 수 있다. 예를들어 포물선, 쌍곡선 또는 타원과 같은 단순한 원추형 섹션이 단순하거나 고전적 서술을 가지지 않는 폴리노멀 곡선 또는 디지털 정의 곡선으로 사용될 수 있다. 분명히 상기 모량(generatrix)은 곡선의 전체를 포함하지 않고 부분적으로 적절한 크기를 가진다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 유성 캐리어는 장치의 회전축에 평행한 장치의 한 축상 단부로부터 연장되는 복수의 암을 가지고 상기 모든 자유단부를 함께 연결하는 강화링은 상기 암의 자유단부를 보강한다. 상기 강화링은 유성캐리어의 암의 단부와 내부 레이스의 외부에 방사상으로 놓여진 장치의 단부 커버사이의 공간을 점유하여 이들의 운동이 서로 간섭되지 않도록 한다. 상기 방사상 내부 및 외부 레이스는 고정된 하우징내에 위치되고, 상기 레이스중 하나 또는 다른 것은 변속장치의 입려 또는 아웃풋 수단에 의해 상기 하우징에 대해 회전가능하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 방사상 내부 레이스는 변속기의 인풋수단과 함께 하우징에 대해 회전가능하다. 본 발명의 여러 가지 실시예가 특히 예시적으로 첨부된 도면을 참조로 서술된다:

도 1은, 낮은 변속비를 가지는 구름 접촉 연속 가변 변속장치를 도시한 축단면도.

도 2는 도 1과 유사하지만 더 많은 수의 유성기어를 가지는 구름 접촉 가변 변속장치를 도시한 단면도.

도 3은 두 다른 변속비로 상기 구성요소를 도시하는 본 발명의 제 1 실시예의 부분의 부분 축단면도.

도 4는 유성 기어 수단의 곡선 발생이 도 3에 도시된 바와 반대인 본 발명의 제 2 실시예를 도시하는 도 3과 유사한 축단면도.

첨부된 도면과 관련하여, 특히 도 1, 2과 관련하여, 도시된 변속장치는 일반적으로 부호 (11)로서 표기되는 하우징을 포함하고 있으며, 하우징 내에는 상대적으로 두개의 축방향으로 변위가능한 부분들(13,14) 내에서 형성된 방사적인 외측 레이스(12)가 위치되어지며, 상기 부분들(13,14)은 장치의 중앙 길이방향 축(X-X) 둘레에서 서로에 관하여 회전하는 것이 허용되는 두개의 부분들(13,14) 내의 상응하는 나선 그루브(helical groove) 내에서 관련되어지는 볼(ball, 15)들의 여러 나선열을 구성하는 소위 "볼스크류(ball screw)"에 의해 서로 관련되어진다. 볼 스크류들은 여러개의 스타트(본 케이스에서는 네 개)를 가지는데, 이는 사용가능한 공간을 볼-최대 가반하중(maximum load capacity)을 위하여-로서 채워지나 그러나 축방향 하중과 주변하중의 균형을 잡기 위하여 필요로 하는 상대적으로 긴 리드(lead)를 가지는 더 큰 볼들-한줄나사(single start thread)-을 위하여 필요하게 되는)의 사용을 회피하고자 하는 필요로부터 기인한다. 두개의 부분들(13,14) 사이의 관계 축방향 변위는 고정핀(16) 상에 부분(14)을 설치함으로써 얻어지는데, 고정핀은 축방향 변위를 허용하면서도 레이스 부분(race part, 14)의 회전움직임(rotational motion)을 억제하도록 하우징 내에서 한쌍의 핀들과 올드햄 커플링(oldham coupling)을 형성한다. 여기서 올드햄 커플링은 방사상 이동은 허용하지만 회전은 허용하지 않는 "오차조정(tolerance accommodating)"배열로서 사용되어진다. 두 쌍의 핀들은 사실 동일한 평면상에 놓이는 것은 아니지만, 도면에서 도시되는 바와 같이, 서로 90도로 배치되어지고 교차로서 표기되어지는 작은 플랫들은 올드햄 링 내의 슬롯 속으로 들어간다. 회전적으로 변위가능한 레이스부분(13)은 조절액츄에이터(adjuster actuator, 10)에 의해 회전가능한 조절암(adjuster arm, 18)에 의해 X-X 축 둘레에서 회전되어질 수 있는 일반적인 원통형 홀더(holder, 17) 내에 고정되어진다.

도 1의 단부상에서 도시되어지는 액츄에이터(10)는 (도시되지 않은) 전기모터에 의해 구동되어지는 볼스크류를 가지는 스크류액츄에이터로 되는 것이 선호된다. 회전적으로 변위가능한 레이스부분(13)들을 X-X축 둘레에서 회전함에 의해서, 볼스크류(15)의 작동에 의해 축방향적으로 변위가능한 외측레이스부분(14)과 관련하여 그 자체는 효과적이게 "스크류(screw)"되어지며, 회전없이 슬라이드 핀(slide pin, 16)을 따라서 축방향으로 움직이게 하는 원인이 된다. 이러한 방법으로, 두개의 레이스부분(13,14)들은 한쪽 방향 또는 다른 방향으로 회전적으로 변위가능한 외측레이스부분(13)을 회전함에 의해서 서로 또는 분리되어 움직이게 되어진다. 두개의 레이스부분들은 휘어진 레이스 표면(19,20)들을 가지는데, 상기 표면들은 일반적으로 부호(21)로서 표기되어지며 두개의 롤러 요소를 구성하는 유성 부재의 곡선 표면에 의해 관련되어지며, 이러한 경우에 있어서 대략적으로 반구형 쉘(22,23)은 플래닛 부재(planet member, 21)를 가지게(carry)되어지는 구름요소를 가지는 중앙핀(24)에 의해 서로 고정되어진다.

도 2에서 도시되어지는 바와 같이, 각각의 부시(bush, 25)는 베어링(31)에 의해서 인풋샤프트(30) 상에 포함되어지고, 동일축 방향으로 둘러싸는 아웃풋샤프트(29)에 고정적으로 연결되어지는 플래닛 캐리어(28)의 5개의 플래닛 캐리어 암(27)위에 형성된 플레이트(61)에서 슬롯에 연결되어진다.

추가적인 베어링(32)은 인풋샤프트(30)와 플래닛 캐리어(28)를 상호 연결하고, 씨일(33,34)은 먼지, 오물 그리고 입자를 포함한 기타, 습도 또는 수분들의 침투로부터 장치의 내부를 보호한다.

플래닛 부재(21)는 또한 일반적으로 부호(35)로 표기되는 내측레이스(inner race) 상에서 회전하는데, 방사적인 외측레이스의 두 부분들이 상호 연결되어지는 것과 유사하게, 내측레이스는 볼스크류(38)에 의해서 그 위에서 축방향으로 결정되는 레이스부분(36)과 축방향으로 변위가능한 레이스 부분(37)을 포함한다. 가볍게 예압된 토션스프링(light pre-loading torsion spring, 40)은 접촉을 유지하기 위하여, 축방향으로 변위가능한 내측레이스 부분(37)을 플래닛 부재(21)를 향하도록 한다.

변속비가 변하고, 축방향으로 고정된 레이스부분(36) 상에 볼스크류(38)에 의해 지지되어지는 축방향으로 변위가능한 방사적인 내측레이스 부분(37)에 의해서 인풋샤프트와 아웃풋 샤프트 사이의 토크가 감지되어지는 방법은 본원출원인의 앞서 언급한 국제특허출원 WO99/35417에 개시되어있으며, 그 내용은 본 명세서에 참조로서 포함되어 있으며, 여기서 추가적으로 기술되어지지는 않는다.

상기에서 언급된 종래의 국제특허출원에서는, 플래닛은 구형 솔리드볼이고, 방사적인 내측레이스와 외측레이스 사이의 운동에 의해 발휘되어지는 힘들은 각각의 인접한 쌍들의 플래닛들 사이에 위치되어지는 플래닛 팔로워(planet follower)를 통하여 전달되어진다. 플래닛을 방사적이게 내부적이 되도록 외측레이스 부분들이 함께 움직이게 되어질 때, 방사적인 내측레이스 부분들은 상기 문헌에 설명되어지는 바와 같이 토크에 민감한 형상에 의해서 유지되어지는 접촉압력으로서 분리되어지도록 힘을 받는다. 두개의 방사적인 외측레이스 부분들이 가장 가까운 접금위치로 접근하게 됨에 따라, 플래닛과 레이스들 사이의 접촉패치(contact patch)들은 방사적으로 내부로 움직이게 되고, 구형 플래닛 형상으로 인해 플래닛의 중앙을 통하여 지나가는 접촉표면에 대한 수직부(normal)는 굴림축에 대하여 더욱 얇게 기울어지게 됨으로써, 방사적으로 분해된 힘의 성분은 더욱 작아지게 되고 축방향으로 분해된 힘의 성분은 더 크게 되어진다. 따라서, 플래닛 상의 매우 큰 절대 접 촉력은 낮은 비율에 도달하도록 발휘되어져야 하고, 물론 추가적인 힘의 증가에 의해 사용가능한 부가적인 방사상의 변위가 상대적으로 작아지게 되고 힘은 받아들여질 수 없게 높게 되어지는 지점에서 나오게 된다. 나아가, 가장 높고 가장 낮은 비율에서, 플래닛의 굴림축에 가장 밀접한 접촉패치들은, 마찰접촉의 열적 효과를 증가시키며 따라서 허용가능한 한계값 내에 장치를 유지시키도록 분산되어지도록 필요한 부가적인 열을 발생시키는 실질적인 "스핀(spin)"을 경험하게 된다.

도 3 및 도 4에 관한 하기 설명을 참고할 때, 특정 변속비를 위한 접촉력의 변화가 본 발명을 이용하는 트랜스미션에서 고려될 수 있다.

도 2를 참고할 때, 도시된 실시예는 둘레부의 공간을 최대한 이용할 수 있도록 구성되어 크기가 주어진 장치내에서 최대 갯수의 플래닛들이 조립될 수 있다. 도 2를 참고할 때, 도 1의 실시예에 관한 도면부호들이 동일하거나 대응되는 구성부품들을 도시하기 위해 이용된다. 도 2의 실시예에 의하면, 단지 네 개의 플래닛을 가진 도 1의 실시예와 동일한 치수를 가진 트랜스미션이 다섯 개의 플래닛(planet, 60)을 가진다. 상기 플래닛(60)은, 플래닛(60)의 링의 정중면(median plane)내에서 플래닛 캐리어의 암(27)과 고정된 디스크(61)에 의해 캐리어의 암(27)과 연결된다. 디스크(61)는 넓은 일반적인 방사상 슬롯(62)을 가지며, 슬롯 내에는 플래닛이 그 위에서 구르는 구름요소 베어링을 포함하는 부시(63)들이 수용된다. 부시(63)들은 비율이 변하는 움직임 동안 슬롯(62) 내에서 구른다. 슬롯들은 정밀하게 방사상 방향으로부터 기울어질 수 있어서, 외측레이스에서 접촉력(contact force)이 감소되거나 증가될 수 있다. 이러한 것은 유용한 설계도구(design tool)가 될 수 있다.

상기 실시예는, 둘레부분에서 매우 컴팩트(compact)한 구성을 가지고, 높은 하중지지능력(load-bearing capacity)을 가진다. 부시(63)들에 의해 구성되는 롤러들을 위한 넓은 지지부를 제공하도록 디스크(61)는 국소적으로 두꺼워진다.

도 3 및 도 4는 내부 주로와 플래닛을 위하여 곡선을 이루는 비-원형 곡률을이용하는 발명의 2개의 다른 실시예를 도시한다. 오직 주로(37)의 일부분이 도 3 및 도 4에 각각 도시되며, 플래닛(23)의 일부분만 도시된다.

도 3에서, 일반적으로 내부 주로(raceway, 37)의 표면(70)으로 표시된 만곡된 플래닛-접촉 표면은 트랜스미션의 축 X에 대해 평행한 주축과 방향 설정된 타원형의 곡선으로 형성된다. 이러한 실시예에 있어서, 플래닛(23)은 구름 접촉 표면(71)을 가지며, 사용 시 주로 표면(70) 상에서 구르고, 트랜스미션의 축 X에 대해 수직한 주축과 타원형의 곡선의 형태인 모량을 가진다.

주로(37)의 구름 주로 표면(70)과 플래닛(23)의 만곡된 표면(71) 사이의 지점은 A로 표시된다. 도시된 지점에서, 트랜스미션은 높은 비율의 위치로 도시된다. 접촉점 B를 점선(23 bis)로 도시한 대안의 위치는 플래닛(23)의 위치 A에서 곡선(70)에 대한 접선(AT)과 점선으로 표시된 낮은 범위 위치에서 표면(70)에 대한 접선(BT)은 각도 α를 형성하는 것으로 도시된다. 낮은 비율 상태에서의 위치와 높은 비율 상태에서의 플래닛(23)의 위치 사이의 반지름의 차이는 반지름의 치수(radial dimension) dR로 표시된다. 이러한 실시예에서, 52˚의 영역에서 상대적으로 큰 각도는 접선 AT와 BT 사이에 존재하고, 동시에 2개의 플래닛 사이의 반지름의 차이는 대략 5mm이라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 치수는 제한하기 위한 의도를 가지지 않으며, 도면에서와 같이 동일한 비율로 주어진다.

장치 중앙 라인으로부터 접촉점(A 또는 B)의 주어진 반경을 위하여, 이와 같은 경우 접촉 존 A 또는 B에서 견인력(traction force)이 형성되고, 견인력은 작동되리라 여겨지는 힘에서 반경에 의하여 나눠진 토크이다. 역으로 접촉력은 반경 또는 토크에 의존하지 않지만 축력(axial force)과 접촉 각에 의존하며(접촉력= 축력/sin(접촉각)),여기서 축력은 실질적으로 토크에 비례하며, 비례 상수는 내부 볼스크류 리드(inner ballscrew lead)(또는 비틀림각(helix angle))에 의하여 결정된다.

설계자에게 흥미있는 매개변수는 견인계수(traction coefficient)이며, 이는 플래닛과 내부 주로 사이의 접촉 지점에서 접촉력에 대한 견인력의 비율이다. 이는 효율적인 면에서 주요하게 작용한다. 견인계수는 sin(접촉각)반경에 비례한다. 게다가, 특정 비율에 대응하는 임의의 반경을 위하여, 설계자는 견인계수를 조절한다면, 접촉각을 조절할 필요가 있다. 인접 반경에서 다른 접촉각에 대해 한 반경에서, 하나의 접촉각의 관계는 곡률을 정의한다. 따라서 트랜스미션의 전체 비율 범위에 대하여 견인계수의 조절은 전체 내부 주로 표면에 대하여(및 이러한 표면에 대해) 곡률의 조절이 요구된다. 원형의 호는 곡률 조절을 수반하지 않으며, 이로 인해 비율과 견인계수 사이의 임의의 관계가 형성된다. 다소 일정한 견인계수는 비율 범위(ratio range)에 대해 선호된다면, 본 발명의 사상에 따라서, 비-원형의 호에 의하여 달성될 수 있다.

도 4의 대안의 실시예에 있어서, 타원형의 모량을 가진 구조물이 도시된다. 이와 같은 경우, 내부 주로(37)의 모량은 장치의 축 X에 대해 수직한 주축을 가지며, 동시에 플래닛(23)의 타원형의 모량의 주축은 장치의 축 X에 대해 평행하게 형성된다. 또한 가장 높고 가장 낮은 이용 가능한 비율에 대략 해당하는 2개의 위치는 도 3에 도시된 실시예와 같이 동일한 방법으로 도시된다. 이러한 실시예에 있어서, 접선 AT에 따라, 낮은 비율에서 접촉점 B의 경사각은 도 3의 실시예에서의 각도보다 크게 도시된다. 그러나 이들 사이의 각도 α는 35˚보다 작으며, 동시에 높은 비율의 위치에서 플래닛(23)과 낮은 비율 위치에서 플래닛(23 bis) 사이의 반지 름 차이 dR은 18mm 에서 보다 매우 크다.(도면의 수치에 관하여 제한되지 않는다)

따라서 주로의 곡률뿐만 아니라 플래닛의 곡률을 변화시킴에 의하여, 접촉 존에서 플래닛과 내부 주로 사이의 곡률의 차이는 임의의 비율로 선택될 수 있다. 이는 다음을 따른다: 상기 과정(process)에 의하여 결정된, 내부 주로가 임의의 곡률을 가진다고 가정하면, 플래닛의 곡률은 각각의 비율에서 중요한 매개변수를 결정하고, 즉 이는 2개의 접촉 표면 사이의 곡률 차이이다. 주어진 접촉력을 위하여, 이러한 매개변수는 접촉 패치 크기(contact patch size)와 형태를 결정한다. 곡률의 차이가 작다면, 패치는 고 타원으로 형성될 것이며(도 3 및 도 4의 평면에서 주축에 대해), 낮은 최대 접촉 압력의 넓은 영역을 포함할 것이다. 스핀 손실은 패치 영역과 이심률(eccentricity)로 증가하기 때문에, 이러한 상태는 낮은 효율의 높은 가반 하중이 형성된다. 한편, 곡률 차이가 크다면, 접촉 패치는 상대적으로 작은 영역의 저 타원이 형성되지만 상대적으로 높은 최대 접촉 압력이 형성된다. 이러한 경우, 효율은 증가되지만 가반 하중은 감소된다. 이와 같은 정보에 있어서, 설계자는 요구된다면 다른 비율에서 가반 하중과 효율을 최적화시키기위한 플래닛 프로파일을 설계할 수 있다. 이러한 경우, 플래닛의 곡률의 변화 비율은 플래닛과 내부 레이스 사이의 곡률 차이의 바람직한 변화 비율을 형성하도록 선택되어진다.

따라서 플래닛의 형태가 혼합됨에 따라, 외측 주로의 형상은 특정의 비율에서 가반 하중 및/또는 효율을 최적화시키기위한 특정 곡률을 이용하여 동일한 방법 을 형성될 수 있다. 구형 플래닛이 사용된다면, 절차(procedure)는 여전히 외측 주로에 적용될 수 있다. 그러나 내부 주로에서, 플래닛 호가 미리 정해지기 때문에, 원형의, 보다 복합적인 트레이드-오프(trade-off)는 각각의 비율에서 가반 하중과 견인, 계수, 효율 사이에 존재한다.

증가된 토크 용량이 특정 비율에서 요구된다면, 이러한 곡률 차이는 작게 형성되어, 큰 접촉 영역은 하중 지지 능력(load carrying capacity)을 최대화하기위하여 구현되어진다. 한편, 증가된 효율이 우선된다면, 차이는 크게 형성되고, 일 인해 작은 접촉 영역은 표면을 가로지르는 모션의 스핀 요소로 인해 유체-마찰 손실(fluid-friction loss)을 최소화하기위하여 구형된다.

플래닛의 곡률은 상기 요구사항에 따라 결정되며, 내부 주로 인터페이스는 물론 동일한 고려 사항을 이용하여 외측 주로의 곡률이 최적화되어질 수 있다.

Claims (11)

1. 반경방향으로 내측 및 외측에 위치한 레이스들(12,14,36,37)과 구름 접촉하하는 플래닛(23)들을 가지고, 상기 레이스들은 축방향으로 이격되고 축방향으로 이동가능한 부품들을 포함하며, 상기 두 개의 레이스들이 가지는 상기 부품들의 축방향 분리를 결정하기 위한 제어 수단(control means)을 가지고, 상기 부품들의 축방향 분리의 변화에 응답하여 구동력을 전달하기 위해 플래닛들의 반경방향 위치를 변화시키는 연결수단에 의해 상기 플래닛들은 상기 레이스내에서 변속장치의 인풋 부재(30) 또는 아웃풋 부재(29)와 연결되는 연속 가변 변속장치에 있어서,

   상기 레이스와 플래닛의 만곡된 구름접촉 표면(70,71)이 가지는 모량이 비원형이고, 상기 구름접촉 표면이 가지는 모량의 적어도 일부분은 벌류트(volute), 인벌류트(involute) 또는 이벌류트(evolute) 곡선인 것을 특징으로 하는 연속 가변 변속장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 레이스 및 플래닛의 적어도 일부분이 가지는 만곡된 구름접촉 표면의 모량은 불연속적인 것을 특징으로 하는 연속 가변 변속장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제어수단은 나선형 결합수단((helical interengagement means)에 의해 서로 결합되는 두 개의 조절부재들을 포함하여, 상기 조절부재들 중 한 개의 상대 회전운동에 의해 두 개의 조절부재들사이의 상대 축방향 변위가 형성되는 것을 특징으로 하는 연속 가변 변속장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 플래닛과 플래닛 캐리어사이에 배열된 상기 연결수단은 복수 개의 슬롯(62)들을 가진 커넥터 플레이트(connector plate)를 포함하고, 상기 각 플래닛의 일부분은 상기 슬롯내에 연결되며, 각각의 상기 슬롯은 반경방향 부품을 가지는 것을 특징으로 하는 연속 가변 변속장치.
5. 제 4 항에 있어서, 반경 방향 및 원주 방향의 성분을 가진 힘을 상기 슬롯들에 적용하기 위해 상기 슬롯들은 슬롯을 통과하는 반경 방향의 선에 대해 기울어지는 것을 특징으로 하는 연속 가변 변속장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 반경방향으로 내부 및 외부에 위치한 상기 레이스들이 고정상태의 하우징(11)내부에 배열되고, 상기 레이스들은 연속 가변 변속장치의 인풋 및 아웃풋 샤프트(30,29)에 의해 상기 하우징에 대하여 회전운동하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 변속장치.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연속 가변 변속장치는, 구동 트레인에서 인풋 구동 부재 및 아웃풋 구동 부재에 대해 고정비율의 유성기어를 가지는 것을 특징으로 하는 연속 가변 변속장치.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 반경방향으로 외측에 위치한 레이스의 두 부분(13,14)들사이에 구름요소들이 마찰을 감소시키기 위해 배열되며 상기 두 부분(13,14)들이 나선 커플링에 의해 서로 연결되고, 반경방향으로 내측에 위치한 레이스의 두 부분(36,37)들사이에 구름요소들이 마찰을 감소시키기 위해 배열되고 상기 두 부분(36,37)들이 나선 커플링에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 연속 가변 변속장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 레이스 또는 플래닛의 적어도 일부분이 가지는 만곡된 구름접촉 표면의 모량은 불연속적인 것을 특징으로 하는 연속 가변 변속장치.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 구동 트레인에서 인풋 구동 부재 또는 아웃풋 구동 부재에 대해 고정비율의 유성기어를 가지는 것을 특징으로 하는 연속 가변 변속장치.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 반경방향으로 외측에 위치한 레이스의 두 부분(13,14)들사이에 구름요소들이 마찰을 감소시키기 위해 배열되며 상기 두 부분(13,14)들이 나선 커플링에 의해 서로 연결되거나, 반경방향으로 내측에 위치한 레이스의 두 부분(36,37)들사이에 구름요소들이 마찰을 감소시키기 위해 배열되고 상기 두 부분(36,37)들이 나선 커플링에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 연속 가변 변속장치.

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