KR101248659B1 - 무단 변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그 주위에서 구동 벨트(10)가 각각의 풀리(2, 3)의 2개의 원추형 풀리 디스크(21, 22, 31, 32) 사이에 배열 및 고정되는 제1 풀리(2) 및 제2 풀리(3)가 제공되고, 이 풀리 디스크가 구동 벨트(10)와 접촉하게 되는 제1 풀리(2) 및 제2 풀리(3)중 적어도 하나의 풀리 디스크(21, 22, 31, 32)의 가동면에는 접선 방향에 수직으로 지향된 단면에서 바라본 바와 같이 곡률이 제공되어, 반경방향과 가동면 상의 접선 사이의 풀리 각도는 가동면 상의 반경방향 최내측 위치의 배치에서의 최저값과 가동면 상의 반경방향 최외측 위치의 배치에서의 최고값 사이에서 가변적인, 차량용 무단 변속기(1)에 관한 것으로, 제1 풀리(2)의 가동면의 곡률과 제2 풀리(3)의 가동면의 곡률은 서로 상이하다.

풀리, 풀리 디스크, 구동 벨트, 가동면. 변속기, 전달비

Description

무단 변속기{CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION}

본 발명은 엔진과 로드 사이에서 기계 동력을 전달하기 위한 청구항1의 전제부에 따른 무단 변속기에 관한 것으로, 풀리 사이의 회전 속도와 토크 수준의 전달비가 설정 범위 내에서 연속적으로 가변하는 것이 가능하다. 이 형태의 변속기는 통상 공지된 바이며 자동차에서 사용되기에 특히 적합하다.

공지된 바와 같이, 구동 벨트가 각각의 풀리의 2개의 원추형 풀리 디스크 사이에 고정되는 변속기에 있어서, 제1 및 제2 가동 반경으로 또한 공지된 제1 및 제2 풀리의 구동 벨트의 반경 위치의 비는 변속기의 전달비를 결정한다. 전술된 가동 반경의 크기는 각 풀리의 풀리 디스크중 하나가 축방향으로 이동될 수 있는 방식으로 배열된다는 사실에 의해 대향된 방향으로 가변될 수 있다. 다른 것과 동일한 전달비에서, 구동 벨트의 전술된 가동 반경은, 이에 따라, 서로 동일하지만, 다른 것보다 큰 전달비에서, 제1 가동 반경은 반대로 제2 가동 반경보다 크다.

전달비가 가변적이면서, 구동 벨트의 중심, 즉 풀리 디스크 사이의 축방향 거리를 따른 중도의 위치는 각 풀리에 대해 상이한 방식으로 이동하는 것이 유럽특허공보 제0291129호에서 공지된다. 그 결과, 풀리 사이의 구동 벨트는, 모든 가능 전달비에서, 풀리축, 즉 축방향에 수직 지향되지 않지만 이에 대해 작고 가변하는 각도로 지향될 것이다. 이 현상은 구동 벨트의 비스듬한 가동으로 불린다. 구동 벨트의 비스듬한 가동은, 예컨대 불균일한 마모 또는 노이즈 생성의 증가의 면에서 변속기의 기능에 대해 역효과를 가질 수도 있다. 이 현상에 대한 해결책으로, 각 풀리의 적어도 1개의 풀리 디스크의 가동면, 즉 접선 방향에 수직으로 지향된 단면에서 바라본 디스크의 구동 벨트와의 접촉면에는 곡률이 제공되는 것이 일본특허출원 제63-053352호 뿐만아니라, 예를 들어, 제2002-031215호에서 제안된다. 상기 곡률의 적절한 선택에 의해서, 구동 벨트는 항상, 즉 변속기의 순간적인 전달비에 관계없이, 풀리축에 대체로 수직으로 지향되게 남아있는 것이 유리할 수 있다.

소정의 경우에, 축방향에 대해 구동 벨트의 적어도 최대 각도를 감소시킴으로써 비스듬한 가동을 부분적으로 보상하도록 선택하는 것이 또한 가능하다. 게다가, 비스듬한 가동에 대한 보상 뿐만아니라, 문헌은 소정의 범위로 만곡되는 가동면의 사용이 유리할 수도 있는 다른 현상을 또한 개시한다. 각 경우에 있어서, 그 각도가 본원에서 풀리 각도로 불리는 반경방향과 각각의 접촉면 상의 접선 사이의 각도는 접촉면 상의 반경방향 최내측 위치의 배치에서의 최저값으로부터 접촉면 상의 반경방향 최외측 위치의 배치에서의 최고값으로 가동한다.

공지된 변속기가 기본적으로 바르게 기능하지만, 본 발명에 따르면, 개선에 대한 여지가 여전히 존재한다. 특히, 본 발명은 그 서비스 수명 및/또는 최대 로드 보유능이 개선되는 방식으로, 변속기의 작동중에 구동 벨트 상에서 기계 로드의 감소에 대한 것이다.

이 때문에, 본 발명에 따른 변속기는 청구항1에 따라 특징지워진다. 의외로, 이 형태의 변속기에 있어서, 변속기의 작동중에 구동 벨트와 풀리 사이에서 발생한 힘이 고려된다. 본 발명은 토크 전달을 목적으로 풀리 디스크에 의해 구동 벨트 상에 가해진 축 지향된 고정력이 풀리 디스크와 구동 벨트 사이의 풀리 각도를 고려하여 구동 벨트 상에 반경방향 지향된 힘 성분을 가한다는 원리에 기초한다. 이 힘 성분이 2개의 풀리 상에 인가된다는 사실을 고려하면, 구동 벨트의 반경방향 위치 또는 가동 반경은 구동 벨트의 인장력을 희생시키면 일정하게 남아있을 수 있다. 이 인장력은 기계 로드를 구동 벨트에 인가하는데, 이 로드가 풀리 사이에서 토크의 전달에 적게 공헌하거나 전혀 공헌하지 않기 때문에, 원칙적으로 바람직하지 않다. 전술된 힘 성분과 이로부터 유발된 구동 벨트의 인장력은 풀리 각도가 커짐에 따라 증가한다. 이에 따라, 이 태양의 관점에서, 최소 가능 풀리 각도를 사용하는 것이 유리한 것으로 여겨질 수도 있다.

그러나, 작은 풀리 각도는 풀리 디스크의 팽창으로 또한 공지된 풀리 디스크의 소정의 변형의 발생시에, 고정력의 영향하에서 작동중에 일어남에 따라, 구동 벨트가 이상적인 아치형 경로 윤곽에서 벗어나 풀리 디스크 사이의 반경방향으로 소정 범위로 내향으로 꼬이는 현저한 결함을 가진다. 이 효과가 발생하는 정도는 구동 벨트의 반경방향 처짐으로 불린다. 발생하는 경우에, 구동 벨트의 일부는 풀리 디스크에 대해 활주하여, 변속기의 능률은 역영향을 받고, 이는 기본적으로 바람직하지 않다. 형태적인 고려는 전술된 반경방향 처짐과 최종적인 능률 손실이, 풀리 각도가 작아짐에 따라, 구동 벨트의 가동 반경이 커짐에 따라 또는 고정력이 증가함에 따라 증가하는 것을 의미한다. 이에 따라, 이 태양의 관점에서, 확실히 상대적으로 높은 가동 반경에서 최대 가능 풀리 각도를 사용하는 것이 유리한 것으로 여겨질 수도 있다.

본 발명은 전술된 기본적으로 모순된 효과를 의외의 방식으로 조합하여, 공지된 변속기의 서비스 수명 및/또는 견고함은 그 능률이 역영향을 거의 받지 않으면서 향상된다. 그 결과, 본 발명은 자동차에서 사용되는 변속기의 결과로 발생하는 특징적인 특징에 부분적으로 기초하고, 이로써 작동중에, 최저 전달비에서, 본 발명에 따라 정의된 바와 같이, 상대적으로 무겁지만 단시간 로드를 경험하지만, 높은 전달비에 있어서, 긴 시간 주기동안 덜 무거운 로드를 경험한다. 최저 전달비는 로드, 즉 자동차가, 예컨대 고정 위치로부터 가속화될 때 사용되고, 최고 전달비는, 예컨대 로드가 원하는 이상 또는 이하의 일정 속도에 도달한 후에 사용된다.

이에 따라, 본 발명에 따르면, 최저 전달비에서, 제1 풀리 및 제2 풀리 모두 상에서 구동 벨트와 풀리들 사이의 접촉은 전술된 인장력을 최소화하도록 상대적으로 낮은 풀리 각도에서 발생하고, 최고 전달비에서는, 전술된 반경방향 처짐을 최소화하도록 반대로 인가한다면 유리한 것으로 결론지워질 수 있다. 제1 풀리의 가동면의 전술된 곡률이 이 종류의 풀리 각도의 유리한 외관과 상응하지만, 본 발명에 따라, 이는 제2 풀리에 대한 경우에 해당되지 않는다. 본 발명에 따르면, 제2 풀리의 풀리 각도의 최고치가 제1 풀리의 풀리 각도의 최고치보다 작다면 유리하다. 결국, 인장력 효과가 반경방향 처짐 효과를 극복하는 최저 전달비에서 구동 벨트와 제2 풀리 사이의 접촉을 결정하는 것은 이 풀리 각도이다.

제2 풀리의 풀리 각도가 가변하는, 즉 이 각도에 대해 최고값 및 최저값 사이의 차이가 변하지 않는, 범위를 남겨두도록, 풀리 각도에 대한 최저값은 작은 가동 반경에서 이에 상응하여 작아야 한다. 이는 최고 전달비에서 변속기의 능률에 대해 상응하여 불리한 영향을 미칠 것이라고 기대할 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명에 따르면, 이 종류의 불리한 효과는, 이미 공지된 바와 같이, 반경방향 처짐이 초기 근사치에서 세제곱으로의 감소된 가동 반경에 비례하여 감소하기 때문에 일어나지 않거나 거의 일어나지 않는다. 이에 따라, 최소 가동 반경 근처에서, 반경방향 처짐은 작거나 전혀 발생하지 않는다.

그럼에도 불구하고, 본 발명에 따르면, 변속기의 양호한 실시예에서, 제2 풀리의 풀리 각도의 최저값이 상응해서 작아지지 않아서, 제2 풀리에 대한 풀리 각도의 범위가 제1 풀리에 대한 범위보다 작은 것이 유리할 수도 있다. 이는 변속기의 전달비가 가변할 수 있도록 풀리 각도의 값에 대한 낮은 제한이 반경방향으로의 풀리와 구동 벨트 사이의 마찰이 극복되는 것을 허용하기에 충분한 크기의 반경방향 지향된 고정력 성분을 구현하는 데에 통상 필수적이기 때문이다. 또한, 적어도 그 종방향으로 링 위에서 자유롭게 이동할 수 있는 일련의 횡단 요소가 그 주연부 위에 배열되는 적어도 하나의 연속 가요성 링을 갖는 푸쉬 벨트(push belt)로 공지된 바와 같이 설계된 구동 벨트의 경우에, 충분한 인장력은 횡단 요소 사이의 가압력에 의해 풀리 사이에 공급된 토크가 전달되는 것을 허용하도록 링에서 구현되어야 한다. 이 태양은 유럽 특허 제EP-A 0 931 959호에 기술된다. 변속기의 특정 실시예에 있어서, 양 풀리의 풀리 각도의 최저값은 상기 이유로 동일하다.

제1 및 제2 곡률이 동일한 종래의 기술에 따라 접촉면의 곡률로 달성되는 것이 바람직한 효과를 유지하기 위해서, 제2 풀리의 풀리 각도의 협소한 범위에도 불구하고, 실제로는, 예컨대 그 최저값을 감소시키거나 그 최고값을 증가시킴으로써 이에 따라 제1 풀리의 풀리 각도의 범위를 증가시키는 것이 종종 바람직할 것이다. 전자의 경우에 있어서, 본 발명에 따르면, 변속기의 능률은, 이미 지적된 바와 같이, 디스크가 최저 가동 반경의 부근에서 거의 팽창하지 않을 것이기 때문에, 역영향을 전혀 받지 않거나 거의 받지 않을 것이다. 후자의 경우에 있어서, 본 발명에 따르면, 반경방향 처짐이 최고 전달비에서 유리하게 감소하기 때문에, 변속기의 개선된 작용을 기대하는 것도 가능하다.

본 발명은 본원에서 도시된 예시적인 실시예와 도면을 참조하고 상세히 이후에 기술될 것이다.

도1은 공지된 형태의 무단 변속기를 관통한 도식적인 단면도를 도시한다.

도2는 공지된 변속기의 풀리 디스크, 특히 그 접촉면을 상세히 도시한다.

도3은 도1에 도시된 변속기의 단순화된 측면도를 도시한다.

도4는 종래의 기술에 따라 제1 풀리 및 제2 풀리를 위한 구동 벨트의 가동 반경의 함수로서 풀리 각도를 도식한 그래프를 도시한다.

도5는 풀리 각도가 본 발명의 가능한 실시예에 따라 결정된, 도4에 상응하는 그래프를 도시한다.

도1은 공지된 무단 변속기를 관통한 단면을 개략적으로 도시한다. 변속기(1)는 (도시되지 않은) 엔진에 의해 구동될 수 있는 제1 풀리(2)와 (도시되지 않은) 로드를 구동하는 제2 풀리(3)를 포함하고, 풀리에는 모두 각각의 풀리축(20, 30)에 고정되는 풀리 디스크(21, 31) 및 상기 축(20, 30)에 대해 축방향으로 변위될 수 있는 풀리 디스크(22, 32)가 제공된다. 구동 벨트(10)는 풀리 디스크(21, 22, 31, 32) 사이에 고정되어, 기계 동력이 마찰의 도움으로 2개의 축(20, 30) 사이에 전달될 수 있다. 변속기(1)의 전달비는 이 경우에 구동 벨트(10)의 제1 가동 반경(R_P)과 제2 가동 반경(R_S)의 비, 즉 각각의 풀리(10, 20)의 풀리 디스크(21, 22, 31, 32) 사이의 유효 반경방향 위치에 의해 결정된다. 가동 반경(R_P,R_S) 및 이에 따른 변속기(1)의 전달비(R_P/R_S)는 변위식 디스크(22, 32)이 각각의 풀리축(20, 30)을 따라 대향된 축방향으로 이동하게 함으로써 가변될 수 있다. 도면에서, 변속기(1)는 높은 전달비, 즉 상대적으로 큰 제1 가동 반경(R_P) 및 상대적으로 작은 제2 가동 반경(R_S)으로 예에 의해 도시된다.

도2는 접선 방향으로 바라본 단면에 기초하여 임의의 풀리 디스크(43)의 상세한 도면을 도시한다. 풀리 디스크(43)의 가동면(40) 또는 접촉면(40)에는 반경방향에서 바라보았을 때 증가하는, 반경방향(42)과 접촉면(40) 상의 지점(R)에서의 접선(41) 사이에 풀리 각도(α)가 한정된 상태로 곡률이 제공된다.

도3은 도면의 좌측에 제1 축(20)을 갖는 제1 풀리(2)와 도면의 우측에 제2 축(30)을 갖는 제2 풀리(3)를 갖는 공지된 변속기(1)의 측면도를 도시한다. 선(L, M, H)은 변속기의 3가지 전달비에서의 구동 벨트(10)의 위치를 가리킨다. 대시 선(dashed line, L)은, 예컨대 로드, 즉 자동차가 고정 위치로부터 가속될 때 변속기(1)가 정상 작동중에 상대적으로 짧지만 무거운 로드를 경험하는 최저 전달비를 가리킨다. 점선(H)은, 예컨대 자동차가 원하는 속도에 도달한 후에 변속기(1)가 정상 작동중에 상대적으로 길고 덜 무거운 로드를 경험하는 최고 전달비를 가리킨다. 점선(M)은, 추가 예로, 제1 가동 반경(R_P)이 제2 가동 반경(R_S)과 동일하고 제1축(20)과 제2축(30)이 동일한 회전 속도를 가지는,1과 동일한 전달비를 가리킨다.

도4는 구동 벨트(10)의 각각의 가동 반경(R_P, R_S)에 대한 제1 풀리(2)와 제2 풀리(3)의, 도2에 따라 한정된, 풀리 각도(α)를 도식하는 그래프를 도시한다. 이 예에서, 가동 반경{α(R_P), α(R_S)}에 대한 풀리 각도는 구동 벨트(10)가 모든 가능한 전달비(R_P/R_S)에서 풀리축(20, 30)에 대체로 수직으로 지향되는 공지된 요구조건으로 주어진다. 모든 풀리(2, 3)에 대해, 풀리 각도(α)는 약 7.5도 내지 10.8도 사이에서 가변적이다.

도5는 각각의 가동 반경{α(R_P), α(R_S)}에 대해 풀리 각도를 도식하지만 본 발명의 가능한 실시예에 따른 유사한 그래프를 도시한다. 본 발명에 따르면, 제2 풀리(±8.8도)의 풀리 각도의 최고값은 제1 풀리(±11도)의 풀리 각도의 최고값보다 작은 것이 유리하지만, 이에 대한 각각의 최저값(±7도)은 대략 서로에 대해 상응한다. 도4에 도시된 그래프와 비교하여, 본 발명에 따른 변속기에 있어서, 제2 풀리(3)의 풀리 각도(α)의 범위는 작아진다. 그럼에도 불구하고, 본 발명에 따른 변속기는 상기 주어진 요구조건과 대체로 또한 상응할 수 있다.

전술된 것에 부가하여, 본 발명은 당업자에게 직접적으로 명확하게 인지가능한 최소한의 정도로 도면에서 도시된 모든 세부사항 및 다음과 같은 청구항 세트에서 기술된 특징부에 관한 것이다.

Claims (5)

1. 제1 풀리(2) 및 제2 풀리(3)가 제공되고, 그 주위에서 구동 벨트(10)가 각각의 풀리(2, 3)의 2개의 원추형 풀리 디스크(21, 22, 31, 32) 사이에 배열되고 고정되며, 이 풀리 디스크가 구동 벨트(10)와 접촉하게 되는 제1 풀리(2) 및 제2 풀리(3)의 적어도 하나의 풀리 디스크(43)의 가동면(40)에는 접선 방향에 수직으로 지향된 단면에서 보는 바와 같이 곡률이 제공되어, 반경방향(42)과 가동면(40) 상의 접선(41) 사이의 풀리 각도(α)가 가동면(40) 상의 반경방향 최내측 위치의 배치에서의 최저값과 가동면(40) 상의 반경방향 최외측 위치의 배치에서의 최고값 사이에서 가변되는 차량용 무단 변속기(1)에 있어서,

   제2 풀리(3)의 풀리 각도(α)의 최고값이 제1 풀리(2)의 풀리 각도(α)의 최고값보다 작다는 특징에 의해 제1 풀리(2)의 가동면(40)의 곡률과 제2 풀리(3)의 가동면(40)의 곡률이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 차량용 무단 변속기.
2. 제1항에 있어서, 제2 풀리(3)에 대한 풀리 각도(α)의 최고값과 최저값 사이의 범위는 제1 풀리(2)의 풀리 각도(α)의 대응 범위보다 작은 것을 특징으로 하는 차량용 무단 변속기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 풀리(3)의 풀리 각도(α)의 최저값이 제1 풀리(2)의 풀리 각도(α)의 최저값과 동일한 것을 특징으로 하는 차량용 무단 변속기.
4. 구동되는 로드와 엔진을 갖고, 제1항 또는 제2항에 따른 변속기(1)가 그 사이에 병합되는 차량이며, 엔진에 의해 생성되는 동력이 제1 풀리(2)로부터 제2 풀리(3)로 구동 벨트(10)에 의해 전달되고 제2 풀리(3)에 의해 로드로 해제되는 것을 특징으로 하는 차량.
5. 구동되는 로드와 엔진을 갖고, 제3항에 따른 변속기(1)가 그 사이에 병합되는 차량이며, 엔진에 의해 생성되는 동력이 제1 풀리(2)로부터 제2 풀리(3)로 구동 벨트(10)에 의해 전달되고 제2 풀리(3)에 의해 로드로 해제되는 것을 특징으로 하는 차량.

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