KR101247485B1 - 점진적 가변형 변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 점진적 가변형 변속기에 관한 것으로서, 입력 축선에 대해 제1속도로 회전 가능한 입력 구동부; 출력 축선에 대해 상기 제1속도에 의존하는 제2속도로 회전 가능한 출력 구동부; 상기 제2속도가 가변되도록 작동 가능한 제어장치; 상기 출력 구동부의 회전에 대응하며, 기준 위치를 통한 제1 및 제2위치 사이에서 왕복운동하는 캠 조립체; 및, 점진적으로 제2속도를 증가시킬 수 있도록 제어장치의 작동을 발생시키기 위해 상기 캠 조립체가 제1위치에 있을 때에 선택적으로 작동 가능하며, 점진적으로 제2속도를 감소시킬 수 있도록 제어장치의 작동을 발생시키기 위해 상기 캠 조립체가 제2위치에 있을 때에 선택적으로 작동 가능한 작동 메카니즘을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

점진적 가변형 변속기{INCREMENTAL VARIABLE TRANSMISSION}

본 발명은 변속기의 출력 회전 속도 대 입력 회전 속도의 비(比)가 점진적으로 조절되는 가변형 변속기(IVT)에 관한 것이다.

국제공개번호 PCT/ZA2004/000023(이하, 종래의 명세서라 함)의 명세서는 출력 속도 대 입력 속도의 비가 점진적으로 가변 가능한 무한 가변형 변속기를 설명한다. 그러나, 상기 변속기는 복잡한 구성으로, 컴팩트한 구성이 아니다. 다른 부정적인 요소는 예컨대, 원동력에 의해 변속기가 작동하는지 또는 브레이킹 모드에서 사용되는 변속기인지에 따라, 변속기의 입력 및 출력 구동부들 사이에 위치한 구동 체인의 장력이 만족스럽지 못한 방식으로 가변될 수 있다는 것이다.

본 발명은 컴팩트하고 상당한 동력을 전달할 수 있으며, 실용적인 목적들로는, 출력 속도가 단계적인 방식으로 변하지 않도록 하기 위해 출력 속도 대 입력 속도의 비가 조금씩 많이 가변될 수 있는 가변형 변속기를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명의 목적은 단순하고 강력하며 통합적인 기계식 시프팅(shifting) 메카니즘을 갖는 통합 체인 장력 시스템을 제공함으로써 유압 장치들의 사용을 방지하는데 있다. 상기한 형태는 예컨대, 유압 제어 시스템을 갖고 지속적으로 동작하며 유효 동력의 5% 또는 6% 과소모할 수 있는 IVT 변속기의 유압펌프에 특히 중요하다.

본 발명은 입력 축선에 대해 제1속도로 회전 가능한 입력 구동부; 출력 축선에 대해 상기 제1속도에 의존하는 제2속도로 회전 가능한 출력 구동부; 상기 제1속도의 변화없이 상기 제2속도가 가변되도록 작동 가능한 제어장치; 상기 출력 구동부의 회전에 대응하며, 기준 위치를 통한 제1 및 제2위치 사이에서 왕복운동하는 캠 조립체; 및, 점진적으로 제2속도를 증가시키거나 감소시킬 수 있도록 제어장치의 작동을 발생시키기 위해 상기 캠 조립체가 제1위치에 있거나 제2위치에 있을 때에 선택적으로 작동 가능한 작동 메카니즘을 포함하는 가변형 변속기를 제공한다.

작동 상의 요소들에 따라, 상기 작동 메카니즘은 필요에 따라 제2속도가 증가되거나 감소되도록 하는 단일 액츄에이터를 포함할 수 있다. 다른 접근 방식에 따르면, 적어도 제1 및 제2액츄에이터들은 점진적으로 제2속도를 증가시키거나 감소시키는데 사용된다.

상기 캠 조립체의 제1위치는 기준 위치로부터 제1회전 방향의 제1각도만큼 변위된 제1제한위치일 수 있다. 상기 제2위치는 기준 위치로부터 제1방향에 상반되는 제2회전 방향의 제1각도만큼 변위된 제2제한위치일 수 있다. 상기 작동 메카니즘은 캠 조립체가 제1제한위치에 있을 때에 제1정지 구간동안 작동 가능하고, 작동 메카니즘은 제2캠 조립체가 제2제한 위치에 있을 때에 제2정지 구간 동안 작동 가능하다.

상기 작동 메카니즘은 사전에 결정된 방법으로, 또는 인간의 개입을 통해, 기계적으로 또는 전기적으로 작동되는 것이 가능하다. 바람직하게, 상기 작동 메카니즘에서의 각 액츄에이터는 각각의 솔레노이드를 포함하고, 종래에 알려져 있어 본 명세서에 구체적으로 설명되지 않은 기술들을 사용하여, 상기 액츄에이터들은 적당한 제어장치, 예컨대 마이크로프로세서 또는 동일 장치에 의해 작동한다. 비록 이러한 형태는 변속기의 효율적인 작동에 중요하나, 상기 변속기에서 구현되는 본 발명의 원리들을 이해하는 것과는 직접적인 관련이 없다.

상기 캠 조립체는 다른 입력 구동부들과 다른 출력 구동부들을 갖는 다양한 장치들로 사용될 수 있다. 본 발명의 원리들의 바람직한 적용에 따르면, 상기 캠 조립체는 통상, 종래의 명세서에 설명된 장치와 동일한 장치에 사용된다. 종래의 명세서에서 드러난 사실은 본 명세서에 통합된다. 그러므로, 바람직한 적용에 따르면, 상기 출력 구동부는 서로 이격되고 상기 출력 축선에 대해 회전 가능하며, 축선 상에 배치되고 서로 상반되는 원뿔 형상의 제1 및 제2디스크들을 포함하고, 상기 제어장치는, 상기 제1 및 제2디스크들 사이에 작용하며, 상기 작동 메카니즘의 작동 시에 제1의 분량만큼 상기 디스크들 사이의 공간을 증가시키고 점진적으로 제2속도를 증가시키기 위해 제1모드로 작동되며, 상기 작동 메카니즘의 작동시에 제2의 분량만큼 상기 디스크들 사이의 공간을 감소시키고 점진적으로 제2속도를 감소시키기 위해 제2모드로 작동되는 스크류 조립체를 포함한다.

만일 단일의 액츄에이터가 사용될 경우, 보통 솔레노이드인 액츄에이터는 정해진 기간 내에 효과적으로 작동할 수 있도록 충분한 힘을 틀림없이 발휘할 수 있다.

일반적으로, 앞서 언급한 디스크들은 종래의 명세서에서 설명된 형태로 이루어질 수 있다. 구동 체인은 상기 입력 구동부로부터 출력 구동부까지 회전 구동력을 전달하는데 사용될 수 있으며, 상기 구동 체인은 통상, 종래의 명세서에서 설명된 것과 동일할 수 있다.

상기 입력 구동부는 상기 입력 축선에 대해 회전 가능한 입력 샤프트; 상기 입력 샤프트에 회전 가능하게 장착된 아이들러; 상기 입력 축선에 대해 제한된 회전 운동을 위해 장착된 제1스윙 암; 상기 제1스윙 암 상의 제1구동 스프로켓; 상기 입력 축선에 대해 제한된 회전 운동을 위해 장착된 제2스윙 암; 상기 제2스윙 암 상의 제2구동 스프로켓; 상기 제1 및 제2구동 스프로켓에 결합되며, 상기 아이들러를 넘어가는 상기 구동 체인; 및, 입력 샤프트의 회전시에 상기 제1 및 제2구동 스프로켓들을 회전시켜서 상기 출력 구동부를 회전시키는 기어 조립체를 포함한다.

상기 스윙 암들은 상기 구동 비(제2회전 속도 대 제1회전 속도의 비)가 변할 때 달리지는 분기하는 방향으로 상기 입력 축선으로부터 연장될 수 있다. 임의의 주어진 방향, 예컨대 작동 위치들에 대해, 상기 스윙 암들은 작은 회전 운동의 정도를 갖도록 장착될 수 있다. 이것은 제1스프로켓 및 제2스프로켓 사이에서의 구동 체인의 제1부분이 긴장될 때 제1스윙 암의 회전 운동을 제한하는 제1스토퍼를 제공함으로써 달성될 수 있다. 동시에, 상기 제2스토퍼는 상기 제2스프로켓 및 상기 출력 구동부 사이에서의 구동 체인의 제2부분이 긴장될 때, 상기 제2스윙 암의 회전 운동을 제한하도록 제공될 수 있다. 상기 제1스토퍼는 상기 구동 체인의 제2부분이 긴장될 경우, 상기 구동 체인의 제1부분을 긴장하도록 하는 제1바이어싱 메카니즘을 포함 가능하고, 동시에, 상기 제2스토퍼는 상기 구동 체인의 제1부분이 긴장될 경우, 상기 구동 체인의 제2부분을 긴장하도록 하는 제2바이어싱 메카니즘을 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2구동 스프로켓들은 제1 및 제2디스크들 사이의 간격이 변할 때, 상기 샤프트들을 따라 상대적인 축선 운동을 위해 각각의 샤프트들에 장착될 수 있다.

바람직하게, 상기 변속기는 제2속도의 점진적인 변화에 따라 상기 스윙 암들의 위치들을 조정함으로써 구동 체인의 장력을 조정하는 메카니즘을 포함한다. 동력은 다른 방향으로 변속기를 통해 유동할 수 있다. 예컨대, 동력은 변속기를 통해 엔진으로부터 차량의 구동 휠들까지 전달된다. 그러나, 만일 엔진 브레이킹이 발생하는 경우, 예컨대, 엔진의 동력 출력이 감소하도록 차량이 내리막을 주행하는 일이 발생하는 경우, 동력은 상기 변속기를 통해 역방향으로 유동한다. 상기 아이들러에서 체인 장력이 줄어들 수 있도록 하고, 효과적으로 체인 장력 효과로부터 아이들러를 분리시키기 위해, 동력이 출력 구동부를 통해 출력될 때, 상기 제1구동 스프로켓과 출력 구동부 사이의 구동 체인의 일부는 긴장되고, 동력이 출력 구동부에 입력될 때, 상기 제2구동 스프로켓과 출력 구동부 사이의 구동 체인의 일부는 긴장된다.

상기 변속기는 출력 축선에 대해 측면으로 이동 가능한 지지 슬라이드 구조; 및, 상기 지지 슬라이드 구조에 장착되고, 상기 구동 체인에 결합되며, 상기 각각의 출력 구동부를 지나는 상기 구동 체인의 서로 상대적인 부분들이 통과하는 갭을 형성하기 위해 이격되는 제1 및 제2 가이드 아이들러들를 포함할 수 있으며, 상기 캠 조립체의 점진적인 이동에 따라, 상기 지지 슬라이드 구조 및 상기 제1 및 제2 가이드 아이들러들은 이동하며, 상기 제1 및 제2 스윙 암들을 점진적으로 회전 운동하도록 한다.

바람직하게, 상기 제1스토퍼는, 제1스윙 암의 이동과 제1바이어싱 메카니즘의 작동에 따라 제1스토퍼 위치로부터 최대 넓이 2L을 갖는 제1갭을 통과하여 제1스토퍼 위치로 이동 가능하며, 상기 제2스토퍼는, 제2스윙 암의 이동과 제2바이어싱 메카니즘의 작동에 따라 제2스토퍼 위치로부터 최대 넓이 2L을 갖는 제2갭을 통과하여 제2스토퍼 위치로 이동 가능하되, 상기 제1갭의 합과 상기 제2갭의 합은 2L이다.

상기 구동 체인의 기 설정된 장력은 바람직하게, 제1 및 제2바이어싱 메카니즘에 의해 결정된다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 가변형 변속기에 의하면, 컴팩트하고 상당한 동력을 전달할 수 있는 효과가 있다. 출력 속도가 단계적인 방식으로 변하지 않도록 하기 위해 출력 속도 대 입력 속도의 비가 조금씩 많이 가변될 수 있다.

또한, 단순하고 강력하며 통합적인 기계식 시프팅(shifting) 메카니즘을 갖는 통합 체인 장력 시스템을 제공함으로써 유압 장치들의 사용을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 첨부도면을 참조하여 예시를 통해 더 설명된다.
도 1a 및 1b는 본 발명에 따른 가변형 변속기의 평면도이며, 변속기를 통과하는 서로 다른 구동 변속 경로를 나타낸다.
도 2는 변속기의 사시도이다.
도 3은 기본 구성의 본질을 분명히 하기 위해 구체적인 구성을 생략한 변속기 일부를 나타내는 측면도이다.
도 4는 변속기의 입력 구동유닛 일부를 나타내는 분해도이다.
도 5 및 도 6은 각각 조립 구성 및 분리 구성된 변속기의 출력 구동 디스크를 나타내는 도면이다.
도 6a는 출력 구동 디스크 중 하나의 보디부를 나타내는 확대도이다.
도 6b는 도 6a의 보디부의 상세도이다.
도 7은 도 6과 동일하나, 도 6에 도시된 도면의 상대측을 바라본 출력 구동 디스크를 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9는 각각 외부 및 내부의 서포트 슬라이드를 나타내는 도면이다.
도 10은 변속기에 사용되는 캠 배열을 나타내는 사시도이다.
도 11 및 도 12는 각각 상대측을 바라본 진동 구동유닛을 나타내는 도면이다.
도 13 및 도 14는 캠 배열에 구비된 록킹 플레이트를 나타내는 도면이다.
도 15는 변속기에 사용되는 솔레노이드 액츄에이터의 분해도이다.
도 16은 록킹 유닛의 사시도이다.
도 17 및 도 18은 캠 배열에 사용되며, 각각 제1 및 제2 캠의 사시도이다.
도 19는 캠 배열에 구비된 작동 레버를 나타내는 도면이다.
도 20 및 도 21은 체인 위치결정 시스템을 나타내며, 변속기의 구동 입력단을 서로 다른 각도에서 바라본 사시도이다.
도 22 및 도 23은 각각 저구동비 및 고구동비 모드 시에 변속기의 구동 체인에 의해 이동하는 경로를 나타내는 도면이다.
도 24는 작동 중 가변되는 변속기의 파라미터를 나타내는 그래프이다.

첨부도면은 본 발명에 따른 변속기(10)의 다른 형태 및 부품을 도시하고 있다. 상기 변속기의 구성들은 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있도록, 다양한 슬롯들과 지지 구조가 변속기의 지지, 이동 또는 고정 구성들에 형성되는 임의의 적절한 하우징(12, 점선에 의해 개념적으로 도시됨)에 장착된다.

예컨대, 도 1a, 1b, 2 및 3을 참조하면, 하우징의 외부에 위치하는 체인(14)은 각각의 톱니(16,18)를 지나간다. 치합 기어들(22,24)은 하우징의 외측에 위치하게 된다. 상기 하우징 내에서 상기 변속기는 입력 구동부(26) 및 출력 구동부(28)을 갖고 있다.

도 4에 도시한 분해 구성에서, 상기 입력 구동부(26)는 일단에 입력 스프로켓(32)을 갖고, 타단에 베어링(33)을 갖는 입력 샤프트(30)를 구비한다. 샤프트(34)는 입력 샤프트의 일측에 위치하고, 입력 스프로켓(32)이 치합되어 고정된 스프로켓(36)을 갖는다. 상기 샤프트(34)는 스플라인(38)을 형성하게 된다. 각각 2개의 공간으로 분리되는 스프로켓(42,44)을 포함하며 축선 상에서 슬라이드 가능한 체인 구동부(40)는 상기 샤프트(34)에 장착된다.

구동 샤프트(34A)는 상기 입력 샤프트의 타측에 위치하게 된다. 상기 샤프트는 샤프트(34)에 대해 구조적으로 동일하고, 도면부호의 접미사 A와 동일시되는 상기 체인 구동부(40)와 동일한 구성들을 갖는 체인 구동부(40A)를 운반한다.

상기 입력 구동부는 하부 스윙 암(46)과, 상부 스윙 암(48) 및 관 형상의 아이들러(50)를 포함한다.

상기 하부 스윙 암(46)은 관(52)으로부터 연장되어 각각 일정 간격을 둔 암들(46A,46B)을 갖는다. 상기 암(46A) 상의 돌기부는 캠 로브(56)를 갖는 캠 레버(54)를 형성한다. 상기 암들(46A.46B)은 그들에 장착된 각각의 베어링들(58A,58B)을 갖는다.

상기 상부 스윙 암(48)은 하부 스윙 암과 동일한 구조이며, 각각 암들(48A,48B)의 간격을 두고 연장되어 있는 관(62)을 포함한다. 각각의 암은 대응하는 베어링(64A,64B)을 갖는다.

상기 암(48A)은 캠 로브(68)을 갖는 캠 레버(66)를 형성하기 위해 연장된다.

상기 아이들러(50)는 내부 니들 베어링(70)에 고정된다.

상기 입력 구동부가 조립 시에, 상기 샤프트(30)는 상기 관(52) 안에 있는 관(62)을 관통하여 연장한다. 상기 아이들러(50)는 상기 관(52)의 외측 상에 있다.

상기 체인 구동부(40)는 암들(48A,48B) 사이에 있다. 상기 샤프트(34)는 베어링들(64A,64B)에 의해 지지된다. 상기 체인 구동부(40A)는 암들(46A,46B) 사이에 있으며, 상기 샤프트(34A)는 베어링들(58A,58B)에 의해 지지된다.

상기 스프로켓(32,36,36A)은 동일한 직경과 동일한 기어 잇수를 갖고 있다는 점에서 동일하다. 입력 구동부(26)와 출력 구동부(28) 사이에서 구동력을 전달하는 체인(24, 예컨대 도 1a에 도시됨)은 상기 스프로켓(42,44 및 42A,44A)과, 아이들러(50)를 지날 때에 동일한 피치 원(Pitch Circle:PC, 도 22에 도시)을 갖는다.

도시하지 않거나 설명되지 않은 추가 베어링들은 상기 입력 구동부의 회전 가능한 부품 사이에서 필요한 만큼 제공된다.

상기 출력 구동부(28, 주로 도 5, 6,7을 보라)는 원뿔 면(82)을 가지며, 복수의 정밀 위치 그루브들(84)이 형성된 외부 디스크(80)를 갖는다. 상기 외부 디스크 면들은 통상의 동일한 구조, 즉 복수의 정밀하게 위치한 그루브(90)가 형성된 원뿔 면(88)을 갖고 있는 내부 디스크(86)와 마주한다. 출력 구동 샤프트(92)는 외부 디스크(80)에 고정된다. 관형 보스(94)는 상기 디스크(80)로부터 연장되고, 상기 샤프트(92)의 일부를 둘러싼다. 서로 상반된 2개의 그루브들(96)은 상기 보스(94)의 외부면에서 축선을 따라 연장된다-(도 6에서는 단지 하나의 그루브만이 보임). 관형 부재(100)는 상기 디스크(80)로부터 연장되어 둘러싸며, 상기 보스(94)의 외부 면으로부터 일정 간격 이격되어 있다.

상기 내부 디스크(86)는 보스(94)와 관형 부재(100)의 상대 면들 사이의 고리 형상의 갭(104) 내부에 단단히 결합한 관(102)을 갖는다. 상기 관(102)의 내부 면은 도 7에 도시된 바와 같이, 서로 상반되는 그루브들(108)을 형성한다. 도시하지 않은 볼 베어링들은 하나의 디스크가 다른 디스크와 비교하여 축선을 따라 이동하지만, 회전할 수 없도록 그루브들(96,108)에 위치하게 된다.

상기 톱니(16) 및 상기 기어(24, 도 1a)는 상기 샤프트(92)의 단부에 고정된다.

외부 면(114) 상에 위치한 상기 내부 디스크(86)는 스러스트 베어링(120) 및 니들 베어링(122)을 운반하는 돌출된 보스(118)를 갖는다. 상기 외부 면(114)의 상대 면에 위치한 상기 보스(118)는 동일한 크기로 이루어진, 위 아래로 경사진 경사면(126A,126B)을 갖는 축선 방향의 캠 로브(126)를 형성한다. 각 경사면은 약 60°의 각도로 연장된다. 작동하는 경사면이 이루는 각도의 합계는 약 120°이다. 이것은 캠 로브를 타고 이동하는 캠 팔로워(316, 도 16)의 변동을 그래프로 그린 도 24(이하에서 기술함)의 곡선(590)에 반영된다.

상기 외부 디스크는 외측(130)에 샤프트(92)를 지지하는 베어링(132)을 갖는다.

볼 스크류 조립체(136)는 외부 나선형 홈(140)을 갖는 관(138)을 포함한다. 상기 관(138)의 내측에는 샤프트(92)에 회전 가능하게 결합된 니들 베어링들(142)을 갖는다. 관의 일단에 위치한 웜 기어 휠(144)은 하우징(12)에 의해 지지되는 스러스트 베어링(146)과 베어링(148)에 의해 후진하게 된다.

내부 면에 내측 허브(152, 도 7)를 포함하는 볼 스크류 유닛(150)은 상기 관(138) 위의 나선형 홈(140)과 짝을 이루는 미도시한 볼 베어링들의 피드백 통로를 포함하는 암형 볼 스크류 나사산(154)을 갖는다. 상기 내부 허브는 45°의 각도 범위에 있는 복수의 반구형 압입 자국들(164)이 형성된 림(162)을 갖는 통상의 원형 보디부(160)로부터 연장된다.

도 6a는 보디부의 구조적인 형태를 더욱 상세하게 나타내는 보디부(160)의 확대도이다. 도 6b는 상기 보디부(160) 일부의 추가적인 형태를 실물보다 크게 나타낸다. 상기 보디부(160)는 서로 45°의 각도로 간격을 이루며 내측으로 테이퍼진 록 홀들(174)을 갖는다. 각각의 록 홀은 각각에 인접한 한 쌍의 압입 자국들(164) 사이의 중심에 위치하게 된다. 원형의 볼 베어링 스러스트 그루브(176)는 상기 록 홀들(174)의 내측에 위치하게 된다.

상기 보디부에 위치한 원형의 돌출부(180)는 4개의 아치형 슬롯들(182)을 형성한다. 각각의 슬롯은 지시한 바와 같이 45°의 각도 변위를 통해 연장하며, 출력 구동 샤프트(92)의 길이 방향의 중심 축선(186)에 대해 반경 R을 갖는다. 인접한 슬롯들은 지시한 바와 같이 45°의 각도로 분리된다. 각각의 슬롯은 각각 막힌 홀로 이루어진 심부들(deep ends,190A,190B)을 향하여, 상기 돌출부(180)의 외부면과 동일 평면 상에 있는 중앙 위치(190)로부터 외측 하방으로 경사진 2개의 경사면들(188A,188B)을 갖는다.

상기 보디부(160) 상의 중앙에 위치한 관형 부재(192)는 도시하지 않은 서클립(circlip)으로 위치하는 와셔(194)를 지지한다.

상기 보디부(160)의 내측은 스러스트 베어링(120)에 인접해 있으며, 내부 허브(152)의 외부면은 베어링(122)의 내부면과 결합한다.

도 5는 조립된 출력 구동부(28)을 나타낸다. 상기 관(138)이 회전할 경우, 상기 볼 스크류 조립체(136)의 작용은, 상기 보디부(160)를 일 방향으로 회전토록 하여, 내부 디스크(86)를 외부 디스크(80)를 향하여 축방향으로 이동되도록 한다. 반대로, 상기 보디부(160)의 역회전은 상기 디스크들(80,86) 사이의 축방향 변위를 증가하도록 한다.

도 8은 외부 지지 슬라이드(200)를 나타내는 반면, 도 9는 내부 지지 슬라이드(202)를 나타낸다. 상기 지지 슬라이드(200)는 로드들(208A~208D)에 의해 보강되며 일정 간격 이격되는 각각의 플레이트들(204,206)을 갖는다. 캠 면(212)을 갖는 크기가 작은 플레이트(210)는 플레이트들 사이에 연장되고, 상기 플레이트들(204)의 서로 상반되는 슬롯들(214,216)의 측면에 있다.

상기 플레이트(206) 상의 연장 피스들(220,222)은 각각의 스토퍼(224,226)를 끝단까지 운반한다. 상기 스토퍼의 기능 및 구조는 다음과 같다.

상기 내부 지지 슬라이드(202)는 지지 로드들(232)에 의해 일정 간격 이격된 2개의 플레이트들(228,230)을 갖는다. 가까이 위치한 2개의 가이드 아이들러들(234,236)은 각각의 샤프트들(234A,236A) 상의 플레이트들 사이에 회전 가능하게 지지한다.

상기 조립된 변속기에서, 상기 내부 지지 슬라이드(202)는 외부 지지 슬라이드의 플레이트들(204,206) 사이에 위치한다. 상기 로드들(208A~208D)은 정합하는 여러 쌍으로 이루어진 각 홀들(238A~238D)을 통과한다. 복합 슬라이드 조립체(239)는, 입력 구동부로부터 출력 구동부를 향해 반대의 경우도 마찬가지로, 변속기가 슬라이드 작동하는 동안 필요에 따라 변속기가 이동 가능토록, 입력 구동부(26)와 출력 구동부(28) 사이에 위치하고(도 2에 도시됨), 변속기의 하우징(12)에 의해 지지된다.

도 2를 참조하여, 도 22와 도 23으로 도시하면, 체인(240, 개념적으로 도시됨)은 한편으로는 체인 구동부(40) 및 아이들러(50) 사이의 갭들을 통과하고, 다른 한편으로는 아이들러(50)와 체인 구동부(40A)를 통과한다. 상기 체인의 상대 부분들은 상기 가이드 아이들러들(234,236) 사이의 갭을 통과한다. 상기 체인의 나머지는 외부 디스크(80)와 내부 디스크(86) 사이의 상대 면들 사이에서 루프(241)를 형성한다. 상기 체인은 스프로켓(42,44와 42A,44A)과 결합하고, 입력 구동부(26)와 출력 구동부(28) 사이에 회전 구동력을 전달할 수 있다. 상기 체인은 체인의 링크들을 서로에게 연결한 다수의 핀들을 가지며, 상기 링크를 거쳐 외부로 돌출된 핀의 단부들은 2개의 디스크들의 상대 면들의 그루브들(84,90)과 결합한다. 이러한 상호 보완적인 부재들의 직접적인 기계와 관련된 결합은 포지티브 구동력(마찰 구동력에 반대)이 입력 구동부로부터 출력 구동부까지 전달되도록 한다. 상기 체인의 구조와 구동력이 입력 구동부(26)으로부터 출력 구동부(28)까지 전달되도록 하는 방법은 일반적으로 상술한 명세서 내의 설명에 부합하고, 이러한 형태들은 여기서 더욱 상세하게 설명하지 않는다.

앞서 주지한 바와 같이, 상기 체인의 피치 원(PC)은 스프로켓(42,44 및 42A,44A)과 아이들러(50)의 둘레를 통과 시에 변하지 않는다. 그러므로, 상기 아이들러로부터 연장된 체인 길이들(241A,241B, 도 23)에 가해지는 장력들은 최소이다. 그러므로, 상기 아이들러는 이러한 힘들에 의해 효과적으로 분리된다.

도 10은 도 11 및 도 12의 서로 다른 사시도로 나타낸 진동 구동유닛(244)과, 도 13 및 도 14의 서로 다른 사시도로 나타낸 록킹 플레이트(246)와, 도 17 및 도 18에 각각 나타낸 제1 및 제2캠들(248,250)과, 도 19에 나타낸 작동 레버(252)를 포함하는 복합 캠 조립체(242)를 나타낸다.

상기 록킹 플레이트(246)는 니들 베어링(266)이 위치한 중앙의 보어(264)를 갖는 보디부(262)를 갖고 있다. 2개의 솔레노이드들(268,270)은 각각 상기 보디부의 면에 장착된다. 상기 솔레노이드들은 상기 보어의 길이 방향의 축선에 의해 결정되는 45° 각도의 간격을 둔 길이 방향의 중심 축선들(276,278) 위에 위치한 각각의 플런저들(272)을 갖는다. 각각의 축선(276,278)은 상기 축선(280)으로부터 반경의 길이 R만큼 이격되어 있다. 이러한 길이는 도 6a에 도시한 바와 같이 반경 R과 같다.

상기 보디부(262)는 홀(284)로 이루어진 로브(282)를 갖는다.

변속기의 조립상태에서, 상기 니들 베어링(266)은 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 보디부(160) 외부 면 상의 관형 부재(192)와 회전 가능하게 결합된다.

도 15는 상기 솔레노이드(270)의 구조를 나타낸다-상기 솔레노이드(268)는 동일한 구조로 이루어져 있다. 상기 솔레노이드는 고리 형상의 전기 코일(292)이 내장된 하우징(290)을 갖는다. 코일을 지나서 연장한 스프링(294)은 관형으로 형성되며 코일(292)에 대항하여 지지되는 원형 림(298) 측에 있는 플런저(272)에 영향을 준다. 상기 플런저의 외측단은 상기 보디부(262)의 플런저홀(300)에 위치하게 된다.

각 솔레노이드의 기능은 각 코일(292)에 적용되는 힘을 이용하여, 플런저가 케이싱(290) 내에 고정되도록 하는 것이다. 만일 전력 공급이 중단될 경우, 상기 플런저는 스프링(294)의 편향력(biasing force)에 의해 케이싱으로부터 이격되어 외부로 작용하고, 그로 인해 상기 플런저의 외부 끝단은 보디부(262)의 표면(304)을 지나 돌출한다.

도 16은 샤프트(314)가 연장된 플레이트(312)를 포함하는 록킹 유닛(310)을 보여준다. 캠 팔로워(316)는 상기 샤프트(314)의 단부로부터 교차되게 돌출한 스터드(318)에 부착된다. 록킹 스터드(320)는 너트(322)를 통해 플레이트(312)에 부착된다. 상기 스터드는 테이퍼진 단부(324)를 갖는다.

상기 진동 구동 유닛(244,도 11 및 도 12)은 원형 홀(344)을 갖는 플레이트(342)를 포함한다. 상기 플레이트에 부착된 록 구조(346)는 상하부 홀들(348A,348B) 및, 압축 스프링들(350,352)이 각각 위치하며 서로 일정한 간격을 갖는 2개의 통로들을 갖는 블록(348)을 갖는다. 또한, 상기 진동 구동 유닛(244)은 볼 베어링이 짝을 이루어 작동하고 상기 보디부(160)의 볼 베어링 스러스트 그루브(176)에 대항하여 지지하며, 홀(344)과 중심을 공유하는 스러스트 볼 베어링 그루브(1002)를 갖는 베어링 플레이트(1000)를 포함한다.

로케이터 블록(locator block, 354)은 상기 플레이트(342)로부터 방사상으로 돌출한다. 볼트(356)는 상기 블록을 관통하여 연장된 통로(358)와 결합한다(도 2에 점선으로 도시됨). 상기 변속기의 조립 구조에서, 볼트의 내측단은 스프링 로드 볼 베어링(362)이 각각의 반구형 압입 자국(164)에 결합 가능하도록 보디부(160, 도 7)의 림(162)에 인접한 통로의 입구를 통해 약간 돌출한 볼 베어링(362)에 번갈아 작용하는 스프링(360)에 대항하여 지지한다. 이것은 작동 요소들에 따라 45°의 사이 간격으로 볼 스크류 유닛(150)이 캠 조립체(242)에 대해 고정되도록 한다. 상기 결합 구성은 볼 베어링(362)에 작용하는 스프링(360)의 압축력을 부여하여 충분한 토크가 보디부(160)에 적용될 때까지 유지된다. 상기 로케이터 블록(354) 및 보디부(160) 사이의 상대적인 회전 운동은 상기 볼 베어링이 다음의 반구형의 압입 자국에 삽입될 때까지 발생 가능하다.

스터드(364)는 플레이트(342)로부터 돌출하고, 상기 플레이트에 고정된 경사진 레버(366)는 스터드로부터 연장한다. 상기 레버의 멀리 이격된 단부는 상기 하우징(12)의 제1슬롯(미도시)에 슬라이드 가능하게 위치한 스터드(368)를 갖는다. 상기 스터드(364)는 하우징 내에 있으며 상기 제1슬롯에 평행한 제2슬롯(미도시) 내에서 슬라이딩 한다.

베어링 한 쌍(370,370A 및 372,372A)은 스터드들(382)에 의해 상호 연결되는 서로 이격된 플레이트들(378,380) 위에 제공된다. 상기 플레이트(378)는 평행 슬롯들(388)을 갖는 돌출부(386)를 갖는다. 베이스 플레이트(394)는 슬롯을 양쪽에서 걸치고, 상기 슬롯들(388)에 가로 놓인 베이스 플레이트의 슬롯들(398)을 통과하는 패스너들(396)에 의해 슬롯에 연결된다. 스위블 스터드(400)는 상기 베이스 플레이트로부터 횡방향으로 돌출한다. 다른 스터드(402)는 상기 베어링들(370A,372A) 사이의 플레이트(380) 위의 중앙에 위치한다.

상기 제1캠(248,도 17)은 중공의 스플라인 샤프트(424)로부터 돌출된 캠 프로파일(422)을 포함한다. 스퍼 기어(426)는 샤프트에 결합된다. 상기 제2캠(250, 도 18)은 제2캠 프로파일(434)와 스퍼 기어(436)가 결합된 중공의 스플라인 샤프트(432)를 갖는다.

상기 작동 레버(252, 도 19)는 서로 이격된 2개의 플레이트(442,444)로 이루어진다. 캠 팔로워(446)는 플레이트 사이의 중간 위치에 회전 가능하게 장착된다. 핀(448)은 상기 캠 팔로워 전방이며 캠 팔로워의 중앙 축선으로부터 거리 C에 위치한 플레이트들 사이에 장착된다.

상기 캠 팔로워(446)는 복소 캠 한 쌍으로 작용하는 캠 프로파일들(422,434) 사이에 위치한다.

도 10은 진동 구동유닛(244), 록킹 플레이트(246), 제1 및 제2캠들, 및 작동 레버가 복합 캠 조립체(242)를 구성하도록 조립되는 방법을 보여준다. 상기 스위블 스터드(400)는 상기 슬롯들(450)을 통과한다. 상기 스터드의 중심 축선은 상기 캠 팔로워(446)의 회전 축선으로부터 거리 D이다(도 19). 상기 핀(448)은 상기 록킹 플레이트(246)의 홀(284)에 결합하게 된다. 상기 제1 및 제2캠들은 각각 서로 상반되는 베어링 한 쌍(370,370A 및 372,372A)에 장착된다. 상기 보디부(262)의 보어(264)는 상기 홀(344)에 정합(register)된다. 상기 록킹 유닛(310)은 록 구조(346)에 결합된다. 상기 샤프트(314)는 상기 상부 홀(348A)을 통과하여 연장되는 반면 상기 스터드(320)는 상기 하부 홀(348B) 내에 연장된다. 상기 스프링들(350,352)은 상기 플레이트(312)의 상대 면에 인접해 있다.

상기 2개의 캠들의 스퍼 기어들(436,426)은 상기 스터드(402)에 장착된 사이기어(480)에 맞물린다. 상기 제1캠의 스플라인 샤프트(424)가 통과하여 연장되며, 제1캠의 스플라인 샤프트(424)를 구동시키는 스플라인 샤프트(492)에 부착된 상기 기어(22, 도 2)는 상기 스퍼 기어(24)의 2배의 직경을 갖는다.

경사진 레버(500)는 상기 스터드(364)에 회전 가능하게 장착된 블록(504)과 슬라이드 가능하게 결합되는 직사각형의 슬롯(502)을 갖는다. 상기 하우징(12)에 고정된 핀(미도시)은 홀(506)에 상기 핀을 위치시킴으로써 레버와 회전 가능하게 결합된다. 상기 레버의 림(limb,508)은 상기 외부 지지 슬라이드의 플레이트(206) 내의 슬롯(216)을 통과하여 연장되고, 캠 면(212)에 지지된다-도 2참조. 유사 구조는 캠 조립체(242)의 대향되는 림(510)에 제공된다.

회전 구동력이 상기 입력 샤프트(30)에 전달될 경우, 상기 체인 구동부들(40,40A)은 맞물리는 스프로켓들(32,36 및 36A)로 인해 반대 방향으로 회전하게 된다. 상기 체인 구동부들과 결합하는 체인은 도 22 및 도 23에 도시한 형태로 이루어진 루프 통로를 따라 이동하고, 각각의 그루브들(84,90)을 가지며, 체인에서 핀과의 상호 결합으로 인해 상기 체인에 물리적으로 연결된 상기 디스크들(80,86)은 출력 구동 샤프트(92)에 대해 계속 회전하게 된다.

만일 상기 디스크들(80,86)이 서로를 향해 이동하여 상기 디스크들 주위를 지날 경우 상기 체인은 도 22에 도시한 바와 같이, 상대적으로 큰 반경 R1을 갖는 원형 루프(241) 위에서 주로 이동하게 된다. 상기 스윙 암들(46,48)은 디스크들을 향해 회전하고, 상기 입력 구동부의 체인 구동부들(40,40A)은 상기 디스크들을 향해 이동하게 된다. 상기 복합 슬라이드 조립체(239)는 상기 루프(241)의 상대적으로 큰 반경 R1을 감안하여 상기 아이들러(50)를 향해 오른쪽으로 이동하게 된다. 도 23에 도시한 바와 같이, 만일 디스크들이 분리되어, 둘레가 고리(loop) 형상인 체인의 반경 R2로 이동할 경우, 상기 디스크들은 줄어들게 된다. 상기 스윙 암들은 체인의 처짐을 줄이기 위해 상기 디스크들로부터 이격되어 회전하게 된다. 상기 복합 슬라이드 조립체는 루프(241)가 원에 가능한 한 근접하도록 하기 위해 왼쪽으로 이동한다. 상기 디스크들 및 아이들러(50)의 회전 중심들을 통과하는 선(520)에 대해 각각의 스윙 암의 각도는 도 22에 도시한 바와 같이 최소각(522)으로부터 도 23에 도시한 바와 같이, 최대각(524)까지 변한다. 이러한 과정의 상당한 장점은 작동 조건의 변화시에 스윙 암의 운동이 필요한 만큼 팽팽하게 체인(240)을 유지하도록 하는 것이다.

또한, 본 발명은 점진적인 기초 위에서 효율적인 방법으로 상기 변속기의 출력 속도 대 입력 속도 비의 순조롭고 믿을만한 변화를 제공하는데 있다. 상기 출력 구동부의 일방향으로의 회전에서, 상기 기어(24)에 맞물리는 기어(22)는 반대방향으로 캠 조립체를 2:1의 속도 비로 구동한다. 상기 스퍼 기어(426)는 기어(22)와 함께 회전하고, 상기 아이들러 기어(480)를 경유하여 상기 스퍼 기어(436)는 회전한다. 상기 캠 팔로워(446)는 제1 및 제2프로파일들(422,434)에 영향을 주며, 이후 상기 레버(252)는 상기 스터드(400)에서 왕복 운동을 한다. 상기 핀(448)은 축선(280)에 대해 45°의 진폭으로 왕복운동하는 록킹 플레이트(246)에 연결된다. 상기 록킹 플레이트(246)의 위치는 도 24에 도시한 바와 같이, 곡선(566)으로 도시되어 있다. 상기 플레이트의 회전 속도는 곡선(526)에 의해 보여진다.

도 3은 중심 또는 기준 위치에서의 작동 레버(252)를 나타낸다. 또한, 기준 위치를 나타내며, 최대 각도로 굴절되는 레버의 중심 축선(532)에 대한 크기를 나타내는 선(530)은 스터드(400)에 대해 시계 방향으로 연장하며, 최대 각도로 굴절되는 레버의 중심 축선을 나타내는 선(534)은 스터드에 대해 반시계방향으로 연장한다.

상기 기어(22,24)를 경유하여 캠 조립체가 2:1의 비로 구동하므로, 상기 디스크들(80,86)의 2번의 공전은, 상기 캠 조립체의 완전한 왕복운동을 유발하게 된다. 도 3에 도시한 바와 같이 만일, 속도 비의 변화가 발생하지 않을 경우, 상기 레버(252)는 지속적으로 왕복운동을 하게 되며, 상기 록킹 플레이트(246)는 레버에 대해 역방향으로 왕복운동한다. 상기 록킹 유닛(310)의 테이퍼진 스터드(320)는 내부 디스크(86)에 의해 운반되는 캠 로브(126)의 상부 경사면(126A)을 타고 이동하는 캠 팔로워(316)에 의해 일 방향으로 작용하게 된다. 이러한 작동은 스터드(320)의 테이퍼진 단부(324)가 상기 스터드에 정합되는 보디부(160)의 테이퍼진 록 홀(174)과 결합하도록 한다. 상기 캠 팔로워(316)가 상부 경사면에 있을 경우 압축되는 스프링들(350,352)은 상기 캠 팔로워가 하부 경사면(126B)에 있을 경우 상기 스터드가 상기 록 홀(174)에서 분리되도록 늘어난다. 이러한 시간동안, 볼 스크류 유닛(150)은 각각의 반구형의 압입 자국(164)에 결합하는 상기 스프링 로드 볼 베어링(362, 도 12)을 통해 위치하며, 상기 솔레노이드의 플런저들(272)은 도 13에 도시한 위치들에 삽입된다.

상기 스터드(320)의 테이퍼진 단부(324)는 각각 테이퍼진 록 홀들(174)에 반복적으로 결합하고 분리된다. 이렇게 하여, 상기 볼 스크류 유닛(150)은 주기적인 간격으로 볼 스크류 조립체(136)에 정확히 배치된다-특히, 이것은 속도 비의 변화가 발생한 후에 요구된다. 도 24에서 상기 스터드(324)의 위치는 곡선(580)에 의해 보여진다.

속도 비의 변화는 바람직하게 전자 제어 유닛에 의해 영향을 받는다. 상기 제어유닛을 작동시키는 방법은 당업자에 자명하며 여기에 설명하지 않는다. 상기 제어유닛으로부터 요구되는 것은 다양한 입력 신호들에 대응하여, 상기 변속기의 작동에 관련된 정밀한 제어 간격으로 선택된 솔레노이드에 신호를 전달하는 능력이다.

상기 구동 비율이 변경될 경우, 상기 전자 제어유닛은 볼 스크류 유닛(150)이 회전되는 방향을 결정한다. 약간 증가하는 경우에 일 방향으로의 작동은 비율을 증가시키는 반면, 그 반대 방향으로의 작동은 비율을 감소시킨다. 상기 전자 제어유닛은 솔레노이드(268 또는 270)가 작동되도록 결정한다. 도 24의 곡선(558)은 상기 레버(252)가 왕복운동시에 상기 기준 축선(532)이 나타내는 기준선(532A)의 양쪽에 있는 캠 팔로워(446)의 운동을 나타낸다. 상기 캠 프로파일들(422,434)은 캠 리프트(564) 및 캠 드롭(566) 상태의 끝에서 캠들의 60°의 회전 주기로 각 정지 구간(dwell periods,560,562)을 만들어 낸다. 각각의 상태는 120°로 확대된다. 각각의 정지 구간 동안, 상기 진동 록킹 플레이트(246)는 고정된다. 적절한 정지 구간의 초기에, 선택된 솔레노이드(268,270)에 작용하는 동력은 중단되며, 솔레노이드의 플런저(272)는 표면(304) 위에 세우기 위해 편향된 스프링(294)의 작용 하에 운동하게 된다.

상기 솔레노이드의 선택은 현재의 정지 구간 후에 상기 진동 록킹 플레이트의 회전 방향을 기초로 한다. 상기 이머징(emerging) 플런저는 대응하는 보디부(160)의 아치형 슬롯(182)에 결합하는 방향으로 진행한다. 정지 구간의 끝에, 상기 진동 록킹 플레이트는 반대 방향으로 이동하기 시작한다. 상기 플런저가 아치형 홈(recess)의 심공(deep hole) 단부에 결합 시에, 상기 보디부(160)는 45°의 각도로 상기 록킹 플레이트와 함께 회전하게 된다. 이러한 과정에서, 상기 볼 스크류 유닛(150)은 45°의 각도로 구동하며, 상기 볼 스크류 유닛(150)의 회전 방향에 의존하여 상기 내부 디스크(86)는 예정된 작은 양으로 외부 디스크(80)를 향해 이동하거나 멀어지는 방향으로 이동한다. 이것은 회전 입력 속도와 비교하여 회전 출력 속도의 점진적 변화를 발생시킨다.

45° 각도의 운동 끝에, 상기 진동 록킹 플레이트는 다음 정지 구간에 도달한다. 이러한 지점에서, 상기 볼 스크류 유닛(150)은, 스터드에 정합되는 보디부(160)의 대응하는 록 홀(174)에 결합하는 록킹 유닛(310)의 테이퍼진 스터드(320)를 통해 그 위치에서 록킹된다. 정지되는 상기 솔레노이드는 제어 유닛에 의해 다시 동력을 공급받게 된다. 상기 진동 록킹 플레이트의 반대방향의 회전 중에, 이러한 솔레노이드의 플런저는 각각의 아치형 슬롯의 경사면(188A, 또는 188B)을 타고 이동한 다음, 동력을 공급받는 솔레노이드 코일(292)을 통해 상기 하우징(290) 내부의 삽입 위치에 있게 된다. 예컨대, 마찰에 의해, 이동하고자 하는 보디부(160)의 임의의 경향은 상기 보디부 테두리에 각각의 압입 자국(164)을 갖는 스프링 로드 볼 베어링(362)의 결합에 의해 방지된다. 그러나 이러한 유지 동작은, 대응하는 아치형 슬롯(182)의 심공(deep hole)의 단부에 결합될 때, 솔레노이드 플런저의 포지티브 구동 동작에 의해 쉽게 극복된다.

그러므로, 구동 비율의 점진적인 변화는 디스크들(80,86)의 2회전마다 위 또는 아래로 작용한다.

이와 같은 예시에서, 상기 동작 메카니즘은 점진적으로 출력 속도를 증가시키고 점진적으로 출력 속도를 줄이기 위해 2개의 액츄에이터들(솔레노이드들)을 포함한다. 그러나, 단일의 솔레노이드는 구동 상의 요건과 부합하는 속도로, 스프링(스프링(294)과 동일)의 바이어스(bias)에 대항하고, 모든 마찰력에 대항하여 솔레노이드 플런저를 삽입하는데 충분한 동력을 갖는 단일의 솔레노이드의 코일이 제공되는 2개의 솔레노이드들로 대체 가능하다. 상기 유닛(150)의 원형부(180) 위의 4개의 아치형 슬롯들(182)은 상기 슬롯들의 심부들(190)과 중심을 공유하고 직경이 같은 각각의 막힌 홀들에 의해 대체된다. 그로 인해, 상기 단일의 솔레노이드는, 예정된 각도에 의해 일 방향 또는 다른 방향으로 유닛(150)의 회전을 발생시키는 2개의 솔레노이드를 대신하여 직접적으로 작동한다.

도 3은 스위블 스터드(400)의 축선 위에서 중심을 이루거나 상기 축선으로 대체함을 보여주는 X 및 Y축들은 나타낸다. 도 19에 표시된 C 및 D의 크기는 도 3에 나타내었다. 상기 스터드(400)의 중심 축선은 상기 패스너들(396)이 처진 후에 일측 또는 타측으로 상기 플레이트(394)를 이동시킴으로써 X축 또는 Y축 방향으로 조정할 수 있다. 이러한 유로에서의 운동 정도는 상기 슬롯들(388,398)의 크기에 의해 제한된다. 만일, 핀(448, 길이 방향의 축선에 대해 측정된) 운동의 진폭이 P이고 캠 팔로워(446)의 길이 방향 축선의 왕복운동에 대한 진폭이 Q일 경우

이다. 만일, 상기 스터드(400)의 위치가 일정량 x에 의해 양의 X방향으로 조정될 경우,

이다. 따라서, x가 증가할 경우 P도 증가한다. 사실, 이러한 조정은 시스템을 미세 조정할 수 있으며, 진동 록킹 플레이트(246)가 출력 샤프트(92) 둘레에서 정확히 45°로 왕복운동하도록 할 수 있다. 중심 또는 기준선으로부터 각 방향으로의 플레이트의 각도 방향은 22.5°이다.

추가 요소는 Y축 방향으로 상기 스터드(400)를 조정하고자 함이며, 진동 록킹 플레이트(246)의 왕복운동에 대한 상태 변화는 달성된다. 이러한 조정은 솔레노이드 유닛들이 도 24에 도시된 캠 정지 구간들(560,562) 동안에, 홈이 형성된 슬롯들(182) 각각의 심공의 단부와 정합하도록 할 수 있다.

상기 체인(240)의 단부들은 디스크들의 그루브들에 정확히 결합하여 위치되어야 한다. 이러한 배열은 마모, 온도 및 변속기에 적용되거나 변속기에서 발생하는 토크에 의해 영향을 받을 수 있다.

상기 변속기를 동기화하도록 하기 위해, 이러한 요소들을 고려할 수 있는 그 이상의 조정은 상기 하우징(12)에 의해 회전 가능하게 지지된 샤프트(602)에 장착된 웜 기어(600)에 의해 가능하다. 상기 웜기어(600)은 웜기어 휠(144)에 결합한다-도 3. 점진적으로 전기 모터(미도시)에 의해 회전 가능한 상기 샤프트(602)는 바람직하게 변속기 작동의 정확한 조정을 보장하기 위해, 전술한 전자 제어 유닛의 제어를 받게 된다. 상기 샤프트(602)의 회전은 상기 유닛(150)에 대한 볼 스크류 조립체(136)의 회전을 발생시키고, 상기 디스크(80)에 대한 상기 디스크(86)의 운동을 발생시킨다. 상기 웜 기어의 조정은 캘리브레이션(영점 조정) 절차후에 수립된 알고리즘에 대응 가능하다. 그 대신, 그것은 정확한 동기화를 하도록 하기 위해 실시간, 피드백 모드로 작동하는 프로세서에 의해 실행된다.

상기 디스크(86)가 상기 디스크(80)로부터 이격되어 이동할 때, 상기 스터드(364)는 동일한 방향으로 이동한다. 또한, 상기 하우징(12)의 슬롯에서의 스터드(368)의 슬라이드 이동에 의해 구속되는 레버(366)는 직선(604)방향으로 이동한다-도 1a에 도시됨. 홀(506)에 대한 회전으로 하우징에 장착되는 상기 레버(500)는 슬롯(216)을 통과하는 블록(504) 및 림(508)의 상대 슬라이드/회전 운동에 의해 회전하고, 상기 캠면(212) 및 복합 슬라이드 조립체(239)에서 능동적으로 작동하며, 이에 따라 상기 아이들러들(234,236)은 디스크들로 향하도록 한다. 그렇게 함으로써, 체인(240)의 장력을 유지하고 루프(241, 도 23)가 가능한 한 원형에 가깝게 유지하도록 한다. 상기 디스크(86)가 디스크(80)를 향해 이동시에, 상기 스프링들(606)으로 인해, 캠면(212)에 항상 접촉하는 상기 림(508)은 상기 캠 면(212)으로부터 이격된 방향으로 제어 운동을 통해 회전하도록 한다. 이로 인해 상기 복합 슬라이드 조립체는 체인 구동부(40,40A)를 향해 이동 가능하다. 상기 아이들러들(234,236)은 이들 사이에서 체인의 상반되는 부분으로 이동하고 상기 스프링들(606)의 편향력으로 인해 스윙 암들(46,48)이 서로를 향해 근접하게 회전하도록 한다-도 22에 도시. 다시, 상기 체인의 장력은 유지된다.

상기 스토퍼들(224,226)은 지지 플레이트(610)의 외부로 기울어진(bias) 하우징(608) 내부의 각 스토퍼가 스프링들(606)을 포함한다는 점에서 도 20에 나타난 구조를 갖고 있다. 도 4와 관련하여 설명되는 상기 스윙 암들의 캠 로브들(56,68)은 각각의 지지 플레이트들(610)을 지지한다. 도 20은 상기 하부 로브(68)를 나타낸다. 중간 위치에서, 상기 각각의 지지 플레이트와 하우징 사이의 거리 L이다. 예컨대, 엔진의 제동으로 인해 상기 변속기가 동력을 출력하거나, 변속기가 동력을 흡수할 경우, 이러한 조립체에 의해 제어되는 작은 상대적인 운동의 정도는 상기 스윙 암들(46 또는 48) 중 하나가 다른 스윙 암(48 또는 46)보다 더 큰 힘을 발휘하는데 있어 중요하다.

예컨대, 도 23과 관련하여, 상기 체인이 화살표(650) 방향으로 이동하여 동력이 입력 구동부로부터 출력 구동부로 전달될 경우(예컨대, 차량이 오르막을 주행할 경우) 상부 체인부(652)는 높은 장력을 받게 된다. 이에 반해, 하부 체인부(654)는 상기 체인 구동부(40)가 상기 입력 구동부로 작용하는 만큼 감소된 장력을 받게 된다. 상기 체인 구동부(40A)가 상기 입력 구동부로 작용하여(예컨대, 차량이 내리막을 주행할 경우) 동력이 상기 출력 구동부로부터 입력 구동부로 전달될 경우 정반대의 상황은 발생하게 된다. 각각의 경우에서, 상기 복합 슬라이드 조립체의 조정 동작에서 다루지 않는 상기 체인의 처짐량 전부는 아니더라도 상당한 양은 스프링 로드 스토퍼들에 의해 흡수된다. 상기 고 장력부(652)는 대응하는 스토퍼에 대한 간격 L을 O으로 줄일 수 있도록 하기 위해 대응하는 캠 레버에 대해 힘을 부여한다. 반면에 상기 다른 스토퍼에 대한 간격은 2L로 2배 증가한다. 이것은 체인 단면에서 기 설정된 장력의 원인이 되며, 다른데에서는 상당히 감소한 체인의 장력을 갖는다.

상기 체인(240)은 분리된 디스크들(80,86)을 미는 경향이 있다. 그러나, 상기 디스크(80)는 축 선방향으로 이동하지 않는다. 각각의 레버들을 경유하여 스토퍼들로 작용하는 상기 스윙 암들은 상기 체인의 작용에 대항하기 위해 상기 디스크(80)를 향해 상기 디스크(86)를 미는 볼 스크류 조립체에(디시크(86)의 외측에) 힘을 부여한다.

상기 변속기의 속도 비가 조정될 때, 상기 체인 구동부들(40,40A)은 각각의 스플라인 구동 샤프트들(34,34A)를 따라 축선 방향으로 이동하는 것이 필요하다. 도 20 및 도 21은 상기 체인 구동부(40A)에 작용하며 이러한 기능을 달성하도록 보조하는 체인 위치 시스템(700)을 나타낸다. 상기 상부 체인 구동부(40)는 동일한 시스템을 갖는다. 상기 시스템은 상기 암(46A)와 상기 스프로켓(42A) 사이에서 작용하는 구동 샤프트(34A)에 위치한 압축 스프링(702)을 포함한다. 상기 샤프트(34A)에 형성된 통로에 슬라이드 가능하게 위치한 핀(704)은 상기 샤프트에서 스플라인 부재들의 대응하는 그루브들(710)에 슬라이드 가능하게 위치한 푸시 플레이트들(708)의 단부들에 지지하는 원형 디스크(706)를 갖는다. 상기 핀은 상기 하우징(12)의 반원형 슬롯(718)에 장착된 체인 위치 가이드(716)의 경사진 리브(714)에 지지되는 반구형 단부(712)를 갖는다.

속도 비의 변화가 발생할 때, 상기 핀의 단부는 상기 스윙 암들(46,48)의 운동에 따라 일 방향 또는 다른 방향으로 경사진 리브(714)를 타고 진행한다. 도 23에 도시한 바와 같이, 만일 상기 암들이 서로 이격되어 이동할 경우 상기 핀은 경사진 리브(714)에 의해 왼쪽으로 향하며, 상기 스프링(702)이 압축될 때 상기 스프로켓들(42A,44A)은 왼쪽으로 이동한다. 만일 상기 암들(46,48)이 반대 방향으로 이동할 경우(도 22에 도시한 바와 같이 서로를 향해) 상기 핀은 오른쪽으로 이동 가능하며, 오른쪽으로 스프로켓(42A,44A)을 이동시키는 상기 스프링에 압력을 보다 적게 부여한다. 이렇게 하여, 스프로켓들의 양의 변위는 필요에 따라 발생한다.

국제공개번호 제2007030840호(제2의 명세서)에 개시된 것과 동일한 방법을 사용함에 따라 비율 조정의 범위를 증가시킬 수 있다. 이것은 일반적으로 상기 제2의 명세서에 개시된 바와 같이, 낮은 동력 범위 및 높은 동력 범위에서의 변속기의 변동부를 통해 다른 방향들로 동력을 전달하는 원리를 기초로 한다.

도 1a 및 도 1b는 출력 구동 샤프트(92)에 결합된 체인 구동부(14)와, 변속기의 출력 샤프트(810) 위의 자유 회전 가능한 스프로켓(808)에 결합된 체인 구동부(806)와, 상기 변속기의 출력 샤프트(810) 위에 위치된 자유 회전 가능한 기어(814)에 결합된 기어 구동부(812)를 포함하는 자유 회전 가능한 허브(802)가 위치한 변속기의 입력 샤프트(800)를 도시한다. 자유 회전 가능한 기어(816)는 변속기의 입력 샤프트(800) 위에 위치하고, 입력 샤프트(30)에 고정되어 있는 기어(818)와 결합한다.

도그 클러치(820)는 필요에 따라, 상기 기어(816)에 입력 샤프트(800)를 결합 가능하거나 허브(802)에 상기 입력 샤프트(800)를 결합 가능하다.

필요한 따라, 제2도그 클러치(822)는 기어(814)에 변속기 출력 샤프트(810)를 결합 가능하거나, 기어(818)에 출력 샤프트(810)를 결합 가능하다.

제3도그 클러치(824)는 경우에 따라 스프로켓(808)에 변속기 출력 샤프트(810)를 결합하거나, 이들 구성들을 분리한다.

도 1a 및 도 1b에서, 화살 실선은 변속기로 동력이 입력되는 것을 나타내고, 화살 은선은 변속기로부터 동력이 출력되는 것을 나타낸다.

낮은 작동범위에서(도 1b에 도시), 상기 도그 클러치(820)는 상기 기어(816)에 변속기 입력 샤프트(800)를 결합하고, 상기 도그 클러치(822)는 상기 기어(814)에 변속기 출력 샤프트(810)를 결합한다. 이로 인해, 동력은 상기 변속기 입력 샤프트(800)로부터 기어(816)로 전달되어 기어(818) 및 변속기 입력단으로 전달된다. 이어서, 동력은 변속기의 외부로 전달되어 체인 구동부(14), 기어 구동부(812), 기어(814) 그리고, 변속기 출력 샤프트(810)로 전달된다. 상기 변속기 출력 샤프트(810)에 스프로켓(808)을 결합하기 위해서 도그 클러치(824)를 사용하는 경우, 후진은 도그 클러치(822)를 분리함으로써 달성된다.

높은 작동범위에서(도 1a에 도시), 상기 도그 클러치(820)는 허브(802)에 변속기 입력 샤프트(800)를 결합한다. 상기 도그 클러치(822)는 기어(818)에 변속기 출력 샤프트(810)를 결합한다. 이에 따라 동력은 변속기 입력 샤프트(800)로부터 허브(802)로 전달되어 체인 구동부(14)을 통과한 다음 변속기로 전달된다. 동력은 변속기의 외부로 전달되어 기어(818) 그리고, 변속기 출력 샤프트(810)로 전달된다.

도그 클러치가 낮은 작동범위에서 높은 작동범위까지 이동하는 동안, 각각의 도그 클러치들(820,822)을 가로 질러 모든 구성들은 동일한 속도로 회전한다. 전체 변속 비는 동일하며(제2명세서에 설명한 바와 같이), 이로 인해 비율 변화가 변속기에서 발생하지 않는 한, 즉각적인 이동은 임의의 클러치 또는 토크 컨버터의 작동없이 달성될 수 있다.

10 : 변속기 12 : 하우징
14 : 체인 26 : 입력 구동부
28 : 출력 구동부 30 : 입력 샤프트
40 : 체인 구동부 50 : 아이들러
70 : 니들 베어링 80 : 외부 디스크
86 : 내부 디스크 92 : 출력 구동 샤프트
100 : 관형 부재 120 : 스러스트 베어링
136 : 볼 스크류 조립체 150 : 볼 스크류 유닛
160 : 보디부 180 : 돌출부
200 : 외부 지지 슬라이드 202 : 내부 지지 슬라이드
239 : 복합 슬라이드 조립체 244 : 진동 구동 유닛
310 : 록킹 유닛 316 : 캠 팔로워
320 : 록킹 스터드 346 : 록구조
350 : 압축 스프링 354 : 로케이터 블록
400 : 스위블 스터드 422 : 캠 프로파일
424 : 스플라인 샤프트 480 : 아이들러 기어
500 : 레버 510 : 림
560 : 캠 정지 구간 600 : 웜 기어
700 : 체인 위치 시스템 716 : 체인 위치 가이드
800 : 입력 샤프트 810 : 출력 샤프트
820 : 도그 클러치

Claims (16)

1. 입력 축선에 대해 제1속도로 회전 가능한 입력 구동부;
   출력 축선에 대해 상기 제1속도에 의존하는 제2속도로 회전 가능한 출력 구동부;
   상기 제2속도가 가변되도록 작동 가능한 제어장치;
   상기 출력 구동부의 회전에 대응하며, 기준 위치를 통한 제1 및 제2위치 사이에서 왕복운동하는 캠 조립체; 및,
   점진적으로 제2속도를 증가시킬 수 있도록 제어장치의 작동을 발생시키기 위해 상기 캠 조립체가 제1위치에 있을 때에 선택적으로 작동 가능하며, 점진적으로 제2속도를 감소시킬 수 있도록 제어장치의 작동을 발생시키기 위해 상기 캠 조립체가 제2위치에 있을 때에 선택적으로 작동 가능한 작동 메카니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 변속기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 작동 메카니즘은,
   제1액츄에이터와 제2액츄에이터를 포함하되,
   상기 각각의 액츄에이터는 점진적으로 제2속도를 증가시킬 수 있도록 제어장치의 작동을 발생시키기 위해 상기 캠 조립체가 제1위치에 있을 때에 선택적으로 작동 가능한 것을 특징으로 하는 가변형 변속기.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 각각의 액츄에이터는 점진적으로 제2속도를 감소시킬 수 있도록 제어장치의 작동을 발생시키기 위해 상기 캠 조립체가 제2위치에 있을 때에 선택적으로 작동 가능한 것을 특징으로 하는 가변형 변속기.
   
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   출력 축선에 대해 회전 가능토록 장착되는 보디부를 포함하며, 상기 작동 메카니즘의 선택적인 작동시에, 상기 출력 축선에 대해 제1방향으로 상기 보디부와 함께 규정된 각도만큼 회전하도록 제한되는 상기 작동 메카니즘에 결합되고, 제1방향에 반대인 제2방향으로 상기 보디부의 역회전시에 상기 작동 메카니즘으로부터 분리되는 적어도 하나의 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 변속기.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 부재는 출력 축선을 중심으로 반경을 가지며, 깊이가 다양한 경사진 베이스를 갖는 아치형 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 변속기.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1위치는 기준 위치로부터 제1회전 방향의 제1각도만큼 변위된 제1제한위치이고, 상기 제2위치는 기준 위치로부터 제1방향에 상반되는 제2회전 방향의 제1각도만큼 변위된 제2제한위치이며,
   상기 작동 메카니즘은 캠 조립체가 제1제한위치에 있을 때에 제1정지 구간동안 작동 가능하고, 작동 메카니즘은 제2캠 조립체가 제2제한 위치에 있을 때에 제2정지 구간동안 작동 가능한 것을 특징으로 하는 가변형 변속기.
   
7. 제2항에 있어서,
   상기 제1액츄에이터는 제1솔레노이드를 포함하고,
   상기 제2액츄에이터는 제2솔레노이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 변속기.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 출력 구동부는 서로 이격되고 상기 출력 축선에 대해 회전 가능하며, 축선 상에 배치되고 서로 상반되는 원뿔 형상의 제1 및 제2디스크들을 포함하고,
   상기 제어장치는, 상기 제1 및 제2디스크들 사이에 작용하며, 상기 작동 메카니즘의 작동 시에 제1의 분량만큼 상기 디스크들 사이의 공간을 증가시키고 점진적으로 제2속도를 증가시키기 위해 제1모드로 작동되며, 상기 작동 메카니즘의 작동시에 제2의 분량만큼 상기 디스크들 사이의 공간을 감소시키고 점진적으로 제2속도를 감소시키기 위해 제2모드로 작동되는 스크류 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 변속기.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 입력 구동부로부터 출력 구동부까지 회전 구동력을 전달하는 구동 체인을 포함하되,
   상기 입력 구동부는 상기 입력 축선에 대해 회전 가능한 입력 샤프트;
   상기 입력 샤프트에 회전 가능하게 장착된 아이들러;
   상기 입력 축선에 대해 제한된 회전 운동을 위해 장착된 제1스윙 암;
   상기 제1스윙 암 상의 제1구동 스프로켓;
   상기 입력 축선에 대해 제한된 회전 운동을 위해 장착된 제2스윙 암;
   상기 제2스윙 암 상의 제2구동 스프로켓;
   상기 제1 및 제2구동 스프로켓에 결합되며, 상기 아이들러를 넘어가는 상기 구동 체인; 및,
   입력 샤프트의 회전시에 상기 제1 및 제2구동 스프로켓들을 회전시켜서 상기 출력 구동부를 회전시키는 기어 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 변속기.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1구동 스프로켓 및 상기 출력 구동부 사이의 구동 체인의 제1부분이 긴장될 경우, 상기 제1스윙 암의 회전 운동을 제한하는 제1스토퍼; 및,
    상기 제2구동 스프로켓 및 상기 출력 구동부 사이의 구동 체인의 제2부분이 긴장될 경우, 상기 제2스윙 암의 회전 운동을 제한하는 제2스토퍼를 포함하되,
    상기 제1스토퍼는 상기 구동 체인의 제2부분이 긴장될 경우, 상기 구동 체인의 제1부분을 긴장하도록 하는 제1바이어싱 메카니즘을 포함하고,
    상기 제2스토퍼는 상기 구동 체인의 제1부분이 긴장될 경우, 상기 구동 체인의 제2부분을 긴장하도록 하는 제2바이어싱 메카니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 변속기.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 각각의 구동 스프로켓은,
    각각의 샤프트에 슬라이드 가능하게 장착되며, 상기 샤프트를 따라 제1방향으로 구동 스프로켓을 바이어스하는 각각의 바이어싱 장치; 및,
    상기 구동 스프로켓을 운반하는 스윙 암이 회전 시에 가변되는 정도에 따라, 상기 바이어싱 장치에 대항하여 작용하고 상기 체인 스프로켓을 작동시키는 캠 메카니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 변속기.
    
12. 제9항에 있어서,
    상기 스윙 암들의 위치를 조정하여 구동 체인의 장력을 조정하기 위해 제2속도의 증가에 대응하는 조정 메카니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 변속기.
    
13. 제9항에 있어서,
    동력이 출력 구동부를 통해 출력될 때, 상기 제1구동 스프로켓과 출력 구동부 사이의 구동 체인의 일부는 긴장되고, 동력이 출력 구동부에 입력될 때, 상기 제2구동 스프로켓과 출력 구동부 사이의 구동 체인의 일부는 긴장되며, 이로 인해 상기 아이들러 및 각각의 구동 스프로켓 사이의 구동 체인에서의 장력이 줄어드는 것을 특징으로 하는 가변형 변속기.
    
14. 제10항에 있어서,
    출력 축선에 대해 측면으로 이동 가능한 지지 슬라이드 구조; 및,
    상기 지지 슬라이드 구조에 장착되고, 상기 구동 체인에 결합되며, 상기 출력 구동부를 지나는 상기 구동 체인의 서로 상대적인 부분들이 통과하는 갭을 형성하기 위해 이격되는 제1 및 제2 가이드 아이들러들을 포함하되,
    상기 캠 조립체의 점진적인 이동에 따라, 상기 지지 슬라이드 구조 및 상기 제1 및 제2 가이드 아이들러들은 이동하며, 상기 제1 및 제2 스윙 암들을 점진적으로 회전 운동하도록 한 것을 특징으로 하는 가변형 변속기.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 제1스토퍼는, 제1스윙 암의 이동과 제1바이어싱 메카니즘의 작동에 따라 제1스토퍼 위치로부터 최대 넓이 2L을 갖는 제1갭을 통과하여 이동 가능하며,
    상기 제2스토퍼는, 제2스윙 암의 이동과 제2바이어싱 메카니즘의 작동에 따라 제2스토퍼 위치로부터 최대 넓이 2L을 갖는 제2갭을 통과하여 이동 가능하되,
    상기 제1갭의 합과 상기 제2갭의 합은 2L인 것을 특징으로 하는 가변형 변속기.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 구동 체인은 제1 및 제2바이어싱 메카니즘에 의해 결정된, 기 설정된 장력을 갖는 것을 특징으로 하는 가변형 변속기.

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