KR101428067B1 - 무단변속기용 풀리의 유격측정장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각 볼과 볼 수용홈과의 유격을 측정하기 위해 각 볼 마다 중심선을 기준으로 변위센서를 대칭되게 한쌍씩 설치함으로써, 변위센서를 이용하여 볼 피치 원주 유격량을 측정하여 유격이 없는 볼을 선정할 수 있도록 한 무단변속기용 풀리의 유격측정장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위해, 본 발명은 고정쉬브와 이동쉬브 사이에 형성된 볼 수용홈;

상기 볼 수용홈에 설치된 복수의 볼;

상기 볼마다 볼의 중심점을 지나는 고정쉬브의 직경선을 기준으로 대칭되게 설치되는 한쌍의 변위센서를 포함하고,

상기 고정쉬브를 고정하고 이동쉬브에 토크를 가하여 각 볼 수용홈에 조립된 볼의 유격을 변위센서를 이용하여 측정하는 무단변속기용 풀리의 유격측정장치를 제공한다.

CVT, 풀리, 이동쉬브, 고정쉬브, 볼, 유격

Description

무단변속기용 풀리의 유격측정장치 및 방법{Play measurement apparatus and method for pulley of CVT}

본 발명은 무단변속기용 풀리에서 유격이 없는 볼의 외경 크기를 선정하기 위해 유격을 측정하는 무단변속기용 풀리의 유격측정장치 및 방법에 관한 것이다.

예컨대, 차량의 변속기에는 엔진의 회전력을 구동륜에 전달하는 기능이 있는데, 이러한 변속기에는 운전자의 의지대로 운전자가 직접 변속단을 선택하는 수동변속기와, 차량의 주행조건에 따라 자동으로 변속이 이루어지는 자동변속기와, 각 변속단 사이에 특정한 변속 영역이 없이 무단으로 연속적인 변속이 이루어지는 무단변속기로 대별된다.

도 11은 종래에 따른 무단변속기의 일례를 나타내는 것으로서, 구동 및 종동풀리는 고정쉬브(10)(sheave)와 이동쉬브(12)로 이루어져 이동쉬브(12)의 후측에 형성된 유압 챔버에 작용하는 유압에 의해 구동 토크에 알맞은 수준으로 이동쉬브 가 금속벨트(13) 측면에 추력을 가하게 되며, 이들 풀리의 직경 변환에 따라 무단변속이 이루어지게 된다.

그러나, 상기 고정쉬브와 이동쉬브의 습동 내경을 가이드 해주는 볼 또는 롤러의 외경 크기를 선정하는 장치가 없어서 무단변속기(CVT;Continuously Variable Transmission)의 양산이 불가능한 실정이다.

왜냐하면, 습동 내경과 볼과의 유격(흔들림)이 있으면, 결국 고정쉬브와 이동쉬브 사이에 유격이 발생해서 CVT 벨트에 충격을 주게되어 벨트가 파손되어 차량이 정지되는 치명적인 결과를 초래한다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 각 볼과 볼 수용홈과의 유격을 측정하기 위해 각 볼 마다 중심선을 기준으로 변위센서를 대칭되게 한쌍씩 설치함으로써, 변위센서를 이용하여 볼 피치 원주 유격량을 측정하여 유격이 없는 볼을 선정할 수 있도록 한 무단변속기용 풀리의 유격측정장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고정쉬브와 이동쉬브 사이에 형성된 볼 수용홈;

상기 볼 수용홈에 설치된 복수의 볼;

상기 볼마다 볼의 중심점을 지나는 고정쉬브의 직경선을 기준으로 대칭되게 설치되는 한쌍의 변위센서를 포함하고,

상기 고정쉬브를 고정하고 이동쉬브에 토크를 가하여 각 볼 수용홈에 조립된 볼의 유격을 변위센서를 이용하여 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면은 고정쉬브와 이동쉬브 사이에 형성된 볼 수용홈에 볼을 조립하는 단계;

상기 볼 수용홈에 대칭방향으로 한쌍의 변위센서를 설치하는 단계;

상기 고정쉬브를 고정하고, 이동쉬브에 토크를 부가하는 단계;

상기 변위센서를 이용하여 상기 토크에 의해 발생한 대칭방향의 센서의 변위량을 환산하는 단계; 및

상기 고정쉬브의 반경, 대칭에 위치한 센서와의 거리, 변위량의 상관관계에서 볼 피치 원주 유격량을 계산하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 무단변속기용 풀리의 유격측정장치 및 방법에 의하면, 각 볼 마다 중심선을 기준으로 변위센서를 대칭되게 한쌍씩 설치하고, 변위센서를 이용하여 볼 피치 원주 유격량을 측정하여 유격이 없는 볼을 선정함으로써, 무단변속기 벨트가 파손되는 것을 방지하여 내구성 및 상품성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 무단변속기의 외관을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 내부구성을 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2의 평면도이고, 도 4는 이동쉬브(12)와 고정쉬브 사이의 유격발생을 설명하기 위한 개념도이고, 도 5는 본 발명에 따른 고정쉬브의 중심을 기준으로 변위센서의 힘의 평형을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 5에서 볼 수용홈의 중심을 기준으로 변위센서의 힘의 평형을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 5에서 고정쉬브와 볼의 힘의 평형을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 무단변속기용 풀리 유격측정장치의 구성을 설명하기 위한 개념도이고, 도 9는 본 발명에 따른 무단변속기용 풀리 유격측정장치의 구성도이고, 도 10은 본 발명에 따른 무단변속기용 풀리 유격측정방법을 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명은 무단변속기용 풀리에서 이동쉬브(12)의 축방향 이동을 원활하게 해주는 볼(11)의 외경 크기를 선정하기 위한 측정장치에 관한 것이다.

상기 볼(11)은 고정쉬브(10)와 이동쉬브(12)의 습동 내경(볼 수용홈)을 가이드 해주는 역할을 한다. 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서는 습동내경과 볼(11)과의 유격을 측정해서 유격이 없는 볼(11)을 선정함으로써, 무단변속기 벨트(13)의 파손을 방지하게 된다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 고정쉬브(10)와 이동쉬브(12) 사이에는 원주방향을 따라 볼(11)이 삽입되어 있다. 그리고, 도 4에 도시한 바와 같이 볼(11)과 습동내경 사이의 유격을 없애기 위해 유격을 측정해야 한다.

본 발명에 따른 습동내경과 볼(11) 사이의 유격측정장치는 고정쉬브(10)를 고정하기 위한 고정수단과, 고정쉬브(10)를 고정한 상태에서 이동쉬브(12)를 회전시키기 위한 토크장치와, 볼 수용홈과 볼(11)의 유격을 측정하기 위한 변위센서(14a~16b)를 포함한다.

상기 볼 수용홈은 이동쉬브(12)와 고정쉬브(10)에 각각 반원형태로 오목하게 형성되고, 각각에 형성된 볼 수용홈이 원형을 이루어 볼(11)을 수용하게 된다.

그러나, 풀리가 오래동안 사용되는 동안에 볼(11)과 볼 수용홈 사이의 마찰에 의한 마모로 유격이 발생한다.

본 발명의 변위센서(14a~16b)는 볼 수용홈과 볼(11) 사이에 유격을 측정하기 위해 각 볼(11)마다 직경선을 기준으로 한쌍씩 대칭되게 설치된다. 예를 들어 A 부분의 볼 수용홈과 볼(11) 사이의 유격을 측정할 때, A 부분의 중심을 지나는 직경선을 기준으로 대칭되게 설치된다.

본 발명의 일실시예에 따른 볼 수용홈과 볼(11) 사이의 유격 측정 방법을 설명하면 다음과 같다.

1) 고정쉬브(10) 및 이동쉬브(12) 사이의 3개소에 형성된 볼 수용홈에 마스터 볼을 조립한다.

2) 각 볼 수용홈에 대칭방향으로 2개의 변위량 센서(14a,14b)를 설치한다.

3) 고정쉬브(10)를 고정하고 이동쉬브(12)에 토크를 부가한다.

4) 일정 토크에 의해 발생한 대칭방향의 센서(14a,14b)의 변위량을 확인한다.

5) 고정쉬브(10)의 반경과 대칭에 위치한 센서(14a,14b)와의 거리와 변위량과의 상관 관계에서 볼(11)의 피치 원주 유격량을 다음 식1에 의해 계산한다.

a0 : 볼 피치 원주 토크(=유격량)

a1 : 제1센서의 원주 토크(=변위량)

a2 : 제2센서의 원주 토크(=변위량)

r0 : 볼의 피치 원주반경

r1 : 제1센서의 반경

r2 : 제2센서의 반경

상기 식은 정역학적 힘의 평형 원리를 이용하여 구할 수 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, a1, a2 토크에 대한 평형 유지를 위한 반력은 반대편에 발생하고, 무게중심 X에 대한 상기 구조의 힘의 모멘트의 평형 방정식은 다음 식 2와 같다.

도 6에 도시한 바와 같이, 무게중심 Y(유격발생지점)에 대한 상기 구조의 힘의 모멘트 평형 방정식은 다음 식 3과 같다.

r0 위치의 볼 수용홈에서의 유격을 발생시키는 토크는 클램프와 같은 고정수단에 의해 고정된 고정쉬브(10)의 중심에서 양방향 거리에 비례한 반력이 작용해야만, 토크 a1, a2에 대해서 힘의 평형상태를 유지할 수 있다.

따라서, 유격 발생 모멘트의 합계는 다음 식 4와 같다.

상기 식 3과 4를 조합한 모멘트의 평형방정식은 다음 식 5과 같이 된다.

상기 식 5를 반력 a0로 정리하면 식 1과 같다.

여기서, 고정쉬브(10)에서의 거리 r1, r2, r0는 알고 있고, 토크 a1, a2는 변위센서(14a,14b)를 이용해서 변위량으로 환산이 가능하게 되어, 결국 토크 a0는 변위량(유격의 크기)으로 계산된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 무단변속기의 외관을 나타내는 사시도이다.

도 2는 도 1의 내부구성을 나타내는 사시도이다.

도 3은 도 2의 평면도이다.

도 4는 이동쉬브와 고정쉬브 사이의 유격발생을 설명하기 위한 개념도이다.

도 5는 본 발명에 따른 고정쉬브의 중심을 기준으로 변위센서의 힘의 평형을 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 도 5에서 볼 수용홈의 중심을 기준으로 변위센서의 힘의 평형을 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 도 5에서 고정쉬브와 볼의 힘의 평형을 설명하기 위한 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 무단변속기용 풀리 유격측정장치의 구성을 설명하기 위한 개념도이다.

도 9는 본 발명에 따른 무단변속기용 풀리 유격측정장치의 구성도이다.

도 10은 본 발명에 따른 무단변속기용 풀리 유격측정방법을 설명하기 위한 개념도이다.

도 11은 종래기술에 따른 무단변속기를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 고정쉬브 11 : 볼

12 : 이동쉬브 13 : 벨트

14a~16b : 변위센서

Claims (2)

1. 고정쉬브와 이동쉬브 사이에 형성된 볼 수용홈;

   상기 볼 수용홈에 설치된 복수의 볼;

   상기 볼마다 볼의 중심점을 지나는 고정쉬브의 직경선을 기준으로 대칭되게 설치되는 한쌍의 변위센서를 포함하고,

   상기 고정쉬브를 고정하고 이동쉬브에 토크를 가하여 각 볼 수용홈에 조립된 볼의 유격을 변위센서를 이용하여 아래의 수학식 1로 측정하는 무단변속기용 풀리의 유격측정장치.

   수학식 1

   

   a0 : 볼 피치 원주 토크(=유격량)

   a1 : 제1센서의 원주 토크(=변위량)

   a2 : 제2센서의 원주 토크(=변위량)

   r0 : 볼의 피치 원주반경

   r1 : 제1센서의 반경

   r2 : 제2센서의 반경
2. 고정쉬브와 이동쉬브 사이에 형성된 볼 수용홈에 볼을 조립하는 단계;

   상기 볼 수용홈에 대칭방향으로 한쌍의 변위센서를 설치하는 단계;

   상기 고정쉬브를 고정하고, 이동쉬브에 토크를 부가하는 단계;

   상기 변위센서를 이용하여 상기 토크에 의해 발생한 대칭방향의 센서의 변위량을 환산하는 단계; 및

   상기 고정쉬브의 반경, 대칭에 위치한 센서와의 거리, 변위량의 상관관계에서 볼 피치 원주 유격량을 아래의 수학식 1로 계산하는 단계를 포함하여 이루어지는 무단변속기용 풀리의 유격측정방법.

   수학식 1

   

   a0 : 볼 피치 원주 토크(=유격량)

   a1 : 제1센서의 원주 토크(=변위량)

   a2 : 제2센서의 원주 토크(=변위량)

   r0 : 볼의 피치 원주반경

   r1 : 제1센서의 반경

   r2 : 제2센서의 반경

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