KR102482348B1

KR102482348B1 - 가변 진동 감쇠기를 갖는 정유압 구동 시스템

Info

Publication number: KR102482348B1
Application number: KR1020197020185A
Authority: KR
Inventors: 젤라드 디와이씨케이; 풀 드라일스; 론 슈헤퍼; 벤자민 스타키; 존 씨제팩
Original assignee: 키네틱스 드라이브 솔루션스 아이엔씨.
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2022-12-29
Also published as: ES2895647T3; JP7065855B2; JP2020502443A; KR20190099453A; WO2018112608A1; US11428314B2; EP3559514A4; EP3559514B1; CA3045042A1; US20200011415A1; EP3559514A1

Abstract

유압 진동의 더 간단하고 더 강건한 제어를 가능하게 하는 정유압 구동 시스템을 개시한다. 시스템은 제1 및 제2 유압 구동 유닛 및 가변 감쇠 장치를 포함한다. 적어도 제1 유압 구동 유닛은 가변 용량형이며 용량 제어를 포함한다. 가변 감쇠 장치는 적어도 하나의 가변 요소를 포함한다. 시스템은 용량 제어와 가변 요소 사이의 제1 링크 장치로, 용량 제어의 용량에 따라 가변 요소를 제어하도록 작동 가능한 제1 링크 장치를 포함한다.

Description

가변 진동 감쇠기를 갖는 정유압 구동 시스템

본 발명은 정유압 구동 시스템 및 그 진동 제어에 관한 것이다.

현대 정유압 구동 시스템은 통상적으로 서로 유체 결합되는 적어도 2개의 유압 구동 유닛으로 구성된다. 유압 구동 유닛들 중 하나는 펌프로, 다른 하나는 모터로 작용할 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 유압 구동 유닛들 중 적어도 하나가 가변 유닛일 때, 무단 변속기 또는 CVT가 형성된다. 게다가, 정유압 구동 시스템은 또한, US 7,357,744에 개시된 바와 같은 동력 분할식 무한 가변 변속기 또는 IVT 내의 베리에이터(variator)로 작용할 수 있다. 용적식 유압 구동 유닛은 베인, 플런저, 다이아프램, 또는 피스톤 설계로 이루어질 수 있다. 가장 일반적이며 가장 효율적인 것들 중 하나는 사축식 피스톤 유압 구동 유닛(펌프 또는 모터)이다.

대부분의 용적식 유압 구동 유닛의 불리한 측면들 중 하나는, 구동 샤프트의 각각의 회전 중에 다수의 챔버가 개폐되어야 하고, 그로 인해 유압 라인들 내에 압력 및 유동 펄스를 발생시킨다는 것이다. 특정 실시에 따라, 결과적인 유체-기인 및 구조-기인 진동 레벨은 상당히 유의할 수 있다. 주변 부품들에 전달되는 진동을 감소시키기 위해 다양한 방법들을 이용할 수 있다. 구동 샤프트와 구조적 장착부 내에 특별한 감쇠기를 갖는 정역학 구동부를 물리적으로 격리시키는 것은 하나의 옵션이지만, 이는 통합 및 패키징 문제를 발생시킬 수 있다. 보다 효율적인 방법은 진동의 원인을 근원에 더 가깝게 처리하는 것, 즉 유압 라인들 내의 압력 맥동 레벨을 감소시키는 것이다. 통상의 감쇠 장치는 헬름홀츠 또는 측지 공진기, 동심 챔버 공진기, 또는 리플 챔버를 포함한다. Parker Hannifin의 Pulse-Tone^TM 및 Linde Hydraulics의 SPU Silencer 감쇠 장치는 이들 중 일부의 실용적인 예이다. 맥동을 감소시키거나 제거하는 파괴적인 대항파를 구성하는 Quincke 튜브와 같은 덜 일반적인 장치도 있다. 적절하게 조정될 때, 이들은 진동의 진폭을 감소시키는 데에 매우 효과적일 수 있다. 이 장치들은 특정 주파수 대역에 대해 조정되어야 하지만, 이는 굉장히 좁을 수 있다. 그러므로, 이와 같은 장치들은 다수의 공진 주파수를 갖는 구동 시스템에서 완벽하게 효과적일 수는 없다. 이상적으로, 이 장치들은 대신에 가변 작동 조건들에 대해 "즉석에서 조정(tuned on the fly)"되어야 한다.

수력학을 위한 가변 감쇠 장치는 당해 기술분야에 잘 알려져 있다. 예를 들어, US 6,234,758에는, 가동 피스톤을 구비한 공진 챔버로 구성되되, 가동 피스톤은 챔버의 일단을 형성하는 가변 측지를 갖는 펌핑 시스템이 교시되어 있다. 다양한 작동 방법들을 이용하여, 피스톤의 위치를 변경함으로써 챔버 체적을 변경할 수 있다. US 6,234,758에서, 제어기가 펌프 속도를 모니터링하는 속도 센서에 연결된다. 제어기는 챔버 체적을 변경하여, 특정 펌프 속도에 요구되는 주파수 응답을 감쇠한다. 전자 기기가 정지 및 이동 응용 모두에 성공적으로 사용되었지만, 시스템에 비용을 추가한다. 전자 기기, 특히 센서는 비슷한 기계적 시스템만큼 강건하지 않다.

가변 감쇠를 포함하는 통상의 시스템에서는, 감쇠 장치의 감쇠 주파수를 판단하기 위해 속도를 모니터링한다. 이 시스템들 중 대부분은 완전 정유압(예컨대, CVT) 시스템에 사용된다.

다양한 진동 제어 수단들이 정유압 구동 시스템을 위해 알려져 있지만, 특히 IVT와 같은 보다 다양한 변속기 응용들에서의 사용을 위해, 더 간단하고 더 강건한 설계를 제공할 필요성이 여전히 존재한다. 본 발명은 후술하는 바와 같이 이러한 필요성 및 다른 필요성을 해결한다.

IVT에서는, 정유압 구동 시스템이 CVT에서와 상이하게 거동한다는 것이 최근에 밝혀졌다. 테스트는 최고 진동 레벨들 중 다수가 간단히 펌프, 모터, 또는 이들의 조합의 용량과 상호 관련이 있을 수 있음을 나타내었다. 상기 언급된 바와 같이, 기계적 메커니즘이 요구된 응답 곡선에 맞춤화되면, 이는 매우 강건하고 신뢰할 만한 시스템이 된다. 이에 제시된 본 발명은 이러한 발견을 이용하며, 전자 기기를 대신한 기계적 링크 또는 메커니즘의 사용이 감쇠 장치의 감쇠 주파수를 변경할 수 있게 한다.

본 발명의 정유압 구동 시스템은 제1 및 제2 유압 구동 유닛, 제1 및 제2 유압 구동 유닛에 각각 연결되는 제1 및 제2 구동 샤프트, 제2 유압 구동 유닛에 제1 유압 구동 유닛을 유체 연결하는 제1 유체 라인, 제1 유체 라인에 연결되며 제1 및 제2 유압 구동 유닛에 유체 연결되는 가변 감쇠 장치, 및 제1 링크 장치를 포함한다. 제1 유압 구동 유닛은 제1 유압 구동 유닛의 용량을 제어하기 위한 제1 용량 제어를 포함하는 가변 용량형의 유압 구동 유닛이다. 가변 감쇠 장치는 가변 감쇠 장치의 감쇠 주파수의 변경을 제공하는 적어도 하나의 가변 요소를 포함한다. 제1 링크 장치는 제1 유압 구동 유닛의 제1 용량 제어와 가변 감쇠 장치의 가변 요소 사이에 제공되며, 제1 용량 제어의 용량에 따라 가변 요소를 제어하도록 작동 가능하다.

본 발명의 구현예에서, 제1 유압 구동 유닛은 펌프일 수 있고, 제2 유압 구동 시스템은 모터일 수 있다. 혹은 유닛들의 기능이 역전될 수 있다. 즉, 제1 유압 구동 유닛은 모터일 수 있고, 제2 유압 구동 시스템은 펌프일 수 있다.

이용되는 가변 감쇠 장치는 헬름홀츠 공진기일 수 있다. 이와 같은 경우에, 가변 요소는 예를 들어 헬름홀츠 공진기의 단부를 형성하는 피스톤일 수 있고, 그로 인해 헬름홀츠 공진기의 체적은 피스톤의 용량에 따라 달라진다. 대안적으로, 가변 요소는 헬름홀츠 공진기 상의 가변 길이 넥부일 수 있고, 그로 인해 헬름홀츠 공진기의 체적은 넥부의 용량에 따라 달라진다. 그러나, 가변 감쇠 장치는 예를 들어 동축 챔버 공진기 또는 Quincke 튜브를 비롯한, 당해 기술분야에 알려진 임의의 적합한 이와 같은 장치일 수 있다.

정유압 구동 시스템에 이용되는 제1 링크 장치는 바람직하게는 가변 감쇠 장치의 가변 요소에 제1 유압 구동 유닛의 제1 용량 제어를 기계적으로 연결하는 기계적 장치일 수 있다. 가변 감쇠 장치가 헬름홀츠 공진기이고, 가변 요소가 헬름홀츠 공진기의 단부를 형성하는 피스톤인 구현예에서, 예시적인 기계적 장치는 제1 유압 구동 유닛의 제1 용량 제어에 부착되는 레버 아암, 및 헬름홀츠 공진기의 피스톤에 부착되는 푸시-풀 로드를 포함한다. 게다가, 이와 같은 구현예의 제1 유압 구동 유닛은 작동을 위해 요크 또는 섹터 플레이트를 포함하는 사축형의 유닛일 수 있고, 여기서 레버 아암은 사축의 요크 또는 섹터 플레이트에 부착된다. 대안적으로, 제1 유압 구동 유닛은 레버 아암이 유닛의 스와시 플레이트에 부착되는 액셜 피스톤형의 유닛일 수 있다. 또한, 제1 유압 구동 유닛은 레버 아암이 유닛의 편심 용량 제어 링에 부착되는 레이디얼 피스톤 모터형의 유닛일 수 있다. 마찬가지 방식으로, 제2 유압 구동 유닛도 역시 상기 언급된 유형들, 예컨대 사축형, 액셜 피스톤형, 레이디얼 피스톤 모터형 중 임의의 것 또는 다른 것일 수 있다.

제1 링크 장치가 기계적 장치인 구현예에서, 기계적 장치는 멀티-바 링크, 캠 메커니즘, 편심 메커니즘, 또는 나사 메커니즘을 포함할 수 있다. 가변 감쇠 장치가 헬름홀츠 공진기이고, 가변 요소가 헬름홀츠 공진기 상의 가변 길이 넥부인 구현예에서, 기계적 장치는 제1 유압 구동 유닛의 제1 용량 제어에 부착되는 레버 아암, 및 헬름홀츠 공진기의 넥부에 부착되는 푸시-풀 로드를 포함할 수 있다.

그러나, 정유압 구동 시스템에 이용되는 제1 링크 장치는 엄격하게 기계적 장치 외의 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 링크 장치는 제1 유압 구동 유닛의 제1 용량 제어에 부착되는 위치 센서, 가변 감쇠 장치의 가변 요소에 연결되는 액추에이터, 및 제어기 입력이 위치 센서에 연결되며 제어기 출력이 액추에이터에 연결되는 제어기를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 변형은 제2 유압 구동 유닛도 역시 제2 용량 제어를 포함하는 가변 용량형의 유압 구동 유닛인 정유압 구동 시스템을 포함한다. 이와 같은 변형에서, 정유압 구동 시스템은: 제2 유압 구동 유닛의 제2 용량 제어와 가변 감쇠 장치의 가변 요소 사이의 제2 링크 장치로, 제2 용량 제어의 용량에 따라 가변 요소를 제어하도록 작동 가능한 제2 링크 장치, 및 제1 및 제2 링크 장치에 연결되며, 가변 요소에 대한 제1 및 제2 링크 장치의 영향을 변경하도록 작동 가능한 합산 장치를 추가로 포함할 수 있다. 대안적으로, 이와 같은 변형에서, 가변 감쇠 장치는 가변 감쇠 장치의 감쇠 주파수의 변경을 제공하는 추가 가변 요소를 포함할 수 있다. 다음으로, 정유압 구동 시스템은 제2 유압 구동 유닛의 제2 용량 제어와 가변 감쇠 장치의 추가 가변 요소 사이에 제2 링크 장치를 추가로 포함할 수 있다. 이와 같은 제1 및 제2 링크 장치는 상호 연결될 수 있다. 또 다른 변형에서, 정유압 구동 시스템은 제2 유압 구동 유닛에 제1 유압 구동 유닛을 유체 연결하는 제2 유체 라인을 포함할 수 있다.

정유압 구동 시스템은 동력 분할식 기계 유압 무한 가변 변속기 및/또는 무단 변속기에서의 사용에 특히 적합하다.

따라서, 본 발명은 관련 정유압 구동 시스템에서 진동을 감쇠하는 강건한 방법을 나타낸다. 구체적으로, 본 발명의 방법은: 가변 용량 제1 유압 구동 유닛에 제1 유압 구동 유닛의 용량을 제어하기 위한 제1 용량 제어를 통합하는 단계; 제1 유압 구동 유닛의 제1 용량 제어와 가변 감쇠 장치의 가변 요소 사이에 제1 링크 장치를 통합하는 단계, 및 제1 용량 제어의 용량에 따라 가변 요소를 제어하는 단계를 포함한다.

도 1은 (상기 언급된 US 6,234,758로부터 재현된) 종래 유압 시스템의 개략도이다.
도 2는 가변 감쇠 장치가 헬름홀츠 공진기인 본 발명의 정유압 구동 시스템의 개략도이다.
도 3은 헬름홀츠 공진기의 도면을 도시하되, 헬름홀츠 공진기의 주파수(f)와 물리적 치수 사이의 관계를 나타낸다.
도 4는 도 2와 유사하지만 대안적인 링크 조립체를 이용한 본 발명의 정유압 구동 시스템의 개략도이다.
도 5는 도 2의 본 발명의 정유압 구동 시스템을 포함하는 간단한 동력 분할식 기계 유압 IVT(HMIVT)의 개략도를 도시한다.
도 6은 선택적인 제2 용량 제어, 제2 링크 장치, 및 합산 장치를 포함하는 본 발명의 정유압 구동 시스템의 개략도를 도시한다.
도 7은 선택적인 제3 유압 구동 유닛을 포함하는 본 발명의 정유압 구동 시스템의 개략도를 도시한다.
도 8은 선택적인 제3 유압 구동 유닛을 포함하는 본 발명의 정유압 구동 시스템의 대안적인 구현예의 개략도를 도시한다.

문맥상 달리 요구되지 않는 한, 본 명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐, "포함한다", "포함하는" 등의 단어는 개방적, 포괄적 의미로 해석되어야 한다. 부정관사("a", "an" 등)는 적어도 하나를 의미하는 것으로 해석되어야 하며, 단지 하나에 제한되지 않는다.

본원에서, "무단 변속기" 또는 CVT라는 용어는, 최소비와 최대비 사이의 무한한 유효 기어비를 통해 무단으로 변경될 수 있는 변속기를 가리킨다.

본원에서, "무한 가변 변속기" 또는 IVT는 CVT의 하위분류이며, 최소비와 최대비 사이의 무한한 유효 기어비를 통해 무단으로 변경될 수 있는 변속기를 가리키되, 이 비들 중 하나는 무한 입력대출력 속도비이다.

"유압 구동 유닛"은 유압 용적식 펌프 또는 모터를 가리키되, 이들 중 어느 하나는 고정 또는 가변 용량 설계로 이루어질 수 있다. "가변 용량형의 유압 구동 유닛"은, 유닛이 작동 중일 때 회전당 변위되는 유체의 양이 달라질 수 있고, 상기 유닛의 용량을 제어하기 위한 메커니즘인 일종의 "용량 제어"에 의해 가변 용량이 제어되는 유압 구동 유닛을 가리킨다.

"베리에이터"는 변속기에서 속도비 및 토크비 변경을 실시하기 위해 종종 IVT에 사용된다. 이는 적어도 2개의 입력/출력 샤프트로 구성되되, 상기 샤프트들 사이에 가변 속도 및 토크비를 갖는다. 이는 비 변경을 실시하는 기계적, 유압, 또는 전기적 설계로 이루어질 수 있다.

"유압 베리에이터"는 베리에이터의 하위분류이며, 서로 유압 결합되는 적어도 2개의 유압 구동 유닛으로 구성된다. 유압 구동 유닛들 중 어느 하나는 고정 또는 가변 설계로 이루어질 수 있다. 유압 구동 유닛들의 입력/출력 샤프트는 베리에이터의 입력/출력 샤프트를 형성한다. 임의의 주어진 시간에, 유압 구동 유닛들 중 적어도 하나는 펌프로, 나머지 유닛은 모터로 작용한다.

"분할 경로 IVT"는 IVT의 하위분류이며, 여기서 입력 동력은 2개 이상의 분지 사이에 분할되고 IVT의 출력에서 재결합된다. 종종, 분지들 중 적어도 하나는 베리에이터로 구성된다. 분할 경로 IVT의 예가 US 7,357,744에 개시되어 있다.

수력학을 위한 가변 감쇠 장치는 당해 기술분야에 잘 알려져 있다. 예를 들어, (Caterpillar의 상기 언급된 US 6,234,758에서 재현된) 도 1은 가동 피스톤을 구비한 헬름홀츠형 공진 챔버로 구성되되, 가동 피스톤은 챔버의 일단을 형성하는 가변 측지를 갖는 펌핑 시스템을 도시한다. (도 1에서, 다양한 요소들의 설명 및 참조번호는 US 6,234,758에 사용된 바와 동일하다.) 상기 언급된 바와 같이, 다양한 작동 방법들을 이용하여, 피스톤의 위치를 변경함으로써 챔버 체적을 변경할 수 있다. 제어기가 구동 전기 모터를 통해 펌프 속도를 간접적으로 모니터링하는 속도 센서에 연결된다. 제어기는 챔버 체적을 변경하여, 특정 펌프 속도에 요구되는 주파수 응답을 감쇠한다. 전자 기기가 시스템에 비용을 추가하고, 추가적인 전자 기기, 특히 센서는 비슷한 기계적 시스템만큼 강건하지 않다. 이동 상업적 및 군사적 응용에서 발견되는 것과 같은 가혹한 작동 환경으로 인해, 이 환경을 견딜 만큼 충분히 강건한 전기 장치를 통합하는 것은 고비용이 될 수 있다.

도 2는 가변 감쇠 장치가 헬름홀츠 공진기인 본 발명의 예시적인 정유압 구동 시스템(또는 베리에이터)의 개략도를 도시한다. 이와 같은 구동 시스템은 분할 경로 IVT에서의 사용에 특히 적합하다. 도 2의 정유압 구동 시스템(101)은 제1 및 제2 유압 구동 유닛(102, 103)을 각각 구비한다. 제1 유압 구동 유닛(102)은 유닛의 용량을 제어하기 위한 제1 용량 제어(104)를 포함하는 가변 용량형의 유압 구동 유닛이다. 제2 유압 구동 유닛(103)의 유형은 가변 용량형을 비롯한 임의의 적합한 유형일 수 있으므로 명시되지 않는다. 시스템은 또한 각각 제1 및 제2 유압 구동 유닛(102, 103)에 연결되는 제1 및 제2 구동 샤프트(105, 106)를 각각 구비한다. 게다가, 시스템은 제2 유압 구동 유닛(103)에 제1 유압 구동 유닛(102)을 유체 연결하는 제1 유체 라인(107), 및 제2 유압 구동 유닛(103)에 제1 유압 구동 유닛(102)을 유체 연결하는 제2 유체 라인(108)을 구비한 폐루프 설계로 이루어진다. (더 간단한 구현예에서, 시스템은 개루프 설계로 이루어질 수 있다. 즉, 제2 유체 라인(108)이 존재하지 않을 수 있고, 제1 및 제2 유압 구동 유닛(102, 103)은 저장조 시스템에 연결된다). 진동을 감쇠하기 위해, 시스템은 제1 및 제2 유압 구동 유닛(102, 103)에 유체 연결되는 가변 감쇠 장치(109)를 제1 유체 라인(107) 내에 포함한다. 가변 감쇠 장치(109)는 가변 감쇠 장치(109)의 감쇠 주파수의 변경을 제공하는 적어도 하나의 가변 요소를 포함한다. 도 2에서, 가변 감쇠 장치(109)는 헬름홀츠 공진기로 도시되며, 가변 요소는 공진기의 일 단부를 형성하는 피스톤(110)이다. 챔버(111)가 공진기의 타 단부를 형성하고, 공진기는 제1 유체 라인(107)에 감쇠기 유체 라인(112)에 의해 유체 연결된다. 가변 제1 유압 구동 유닛(102)의 용량이 달라짐에 따라, 공진기의 체적도 달라진다. 당해 기술분야에 알려진 바와 같이, 헬름홀츠 공진기의 주파수는 챔버의 체적에 비례한다. (도 3은 예를 들어 헬름홀츠 공진기의 도면을 도시하되, 헬름홀츠 공진기의 주파수가 체적(V), 넥부의 길이(L), 및 넥부의 단면적(A)을 비롯한 물리적 치수의 함수임을 정성적으로 주목한다.) 도 2의 정유압 구동 시스템(101)은, 가변 제1 유압 구동 유닛(102)의 용량을 따르는 방식으로 상기 유닛에 연결되는 간단한 기계적 링크 장치(113)를 이용한다. 여기서 구체적으로, 레버 아암(114)이 유닛(102)의 용량 제어(104)에 부착된다. 사용되는 용량 제어 및 유닛의 유형에 따라, 레버는 사축식 정유압 유닛의 요크 또는 섹터 플레이트, 액셜 피스톤 정유압 유닛의 스와시 플레이트, 레이디얼 피스톤 모터의 편심 용량 제어 링 등에 부착될 수 있다. 도 2의 링크 장치(113)의 타 단부는, 이에 도시된 바와 같이 헬름홀츠 공진기의 피스톤(110)인 가변 감쇠 장치(109)의 가변 요소에 푸시-풀 로드(115)를 통해 연결된다.

대안적인 구현예에서, 더 복잡한 멀티-바 링크, 캠 또는 편심 메커니즘, 나사 메커니즘, 및/또는 다른 유사한 메커니즘으로 구성되는 기계적 링크 장치를 고려할 수 있다. 정유압 구동 시스템(201)의 이와 같은 대안적인 구현예 중 하나가 도 4의 개략도에 도시되어 있다. (도 4에서는, 도 2의 요소들과 공통적인 요소들을 식별하기 위해 유사한 참조번호들을 사용하였다.) 여기서, 링크 장치(213)는 도 2에 도시된 푸시-풀 로드(115) 대신에 캠(215) 및 팔로워(216) 장치를 이용하여 헬름홀츠 공진기 내의 피스톤(110)(즉, 가변 감쇠 장치(109) 내의 가변 요소)을 조절한다.

또 다른 구현예에서, 헬름홀츠 공진기의 감쇠 주파수는 넥부의 길이를 제어함으로써 달라질 수 있다(즉, 가변 요소는 이제 넥부이다). 이와 같은 구현예에서, 링크 장치는 대신에 공진기 상의 가변 길이 넥부에 연결될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 이용되는 가변 감쇠 장치는 대안적으로 동축 챔버 공진기, Quincke 튜브, 또는 상기 언급된 링크들 및/또는 다른 적합한 링크들에 적절하게 연결될 수 있는 적어도 하나의 가변 요소를 구비한 임의의 다른 적합한 감쇠 장치일 수 있다.

또 다른 구현예에서, 정유압 구동 시스템은 제1 유체 라인만을 구비한(즉, 제2 유체 라인이 부재한) 개루프 설계로 이루어질 수 있고, 여기서 제1 및 제2 유압 구동 유닛은 공통 저장조에 연결된다. 대안적으로, 정유압 구동 시스템은 제1 유체 라인만을 구비한 개루프 설계로 이루어질 수 있고, 여기서 제1 유압 구동 유닛은 제1 저장조에 연결되며, 제2 유압 구동 유닛은 제2 저장조에 연결된다.

상기 논의된 기계적 링크 장치들이 본 정유압 구동 시스템의 간단하고 강건한 제어를 가능하게 하지만, 환경이 지나치게 가혹하고, 가변 감쇠 장치의 감쇠 주파수를 제어하는 데에 더 많은 유연성이 요구되는 경우, 이와 같은 기계적 방법 대신에 전자적 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 링크 장치는 대신에, 가변 제1 정유압 유닛 상에 설치되어 용량을 모니터링하는 위치 센서를 포함할 수 있다. 다음으로, 위치 센서는 제어기에 연결될 수 있고, 이는 이후 가변 감쇠 장치의 가변 요소를 변경하기 위해 액추에이터에 연결된다.

본 발명의 정유압 구동 시스템은 CVT, IVT, 또는 더 복잡한 동력 분할식 변속기를 비롯한 다양한 유형의 변속기들에서의 사용에 적합하다. 도 5는 간단한 분할 경로 IVT(310)에 통합된 도 2와 유사한 정유압 구동 시스템(301)을 도시한다. 그러나, 도 5에서, 정유압 구동 시스템(301)의 제1 및 제2 유압 구동 유닛(302, 303)은 각각 가변형인 것으로 도시되지만, 제1 유압 구동 유닛(302)만이 가변 감쇠 장치(309)에 연결된다. 도 5에 도시된 바와 같이, HMIVT(310)는 또한 통상의 방식으로 배치되는 이와 같은 변속기를 위한 종래 요소들을 포함한다. HMIVT(310)는 기계적 분지(320)와, 정유압 구동 시스템(301)이 나타나는 유압 분지(321)를 모두 구비한다. HMIVT(310)는 또한 (유성 기어세트로 도시된) 동력 분할기(322), 결합기 기어세트(323), 입력 샤프트(324), 및 출력 샤프트(325)를 포함한다.

본 발명의 또 다른 구현예에서, 제2 유압 구동 유닛은 또한 제2 용량 제어를 포함하는 가변 용량형의 유압 구동 유닛일 수 있다. 이후, 정유압 구동 시스템은 제2 유압 구동 유닛의 용량 제어와 가변 감쇠 장치의 가변 요소 사이에 제2 링크 장치를 추가로 포함할 수 있다. 합산 장치가 제1 및 제2 링크와 가변 감쇠 장치의 가변 요소 사이에 위치할 수 있다. 이와 같은 합산 장치는 제1 및 제2 링크 장치 각각이 가변 요소에 미치는 영향을 변경하는 데에 사용된다. 따라서, 제1 가변 요소는 합산 장치를 통해 적절한 링크 장치에 연결되며, 이는 이후 제1 유압 구동 유닛에 연결되고, 제1 가변 요소는 또한 합산 장치를 통해 제2 유압 구동 유닛에 연결되는 제2 링크 장치에 연결될 것이다. 합산 장치는 제1 가변 요소로의 제1 및 제2 링크 장치의 출력을 합산하도록 작동한다.

이것의 예시적인 구현예가 도 6에 도시된 정유압 구동 시스템(401)의 개략도에 도시되어 있다. (도 6에서는, 도 2의 요소들과 공통적인 요소들을 식별하기 위해 유사한 참조번호들을 다시 사용하였다.) 여기서, 제2 유압 구동 유닛(403)은 유닛(403)의 용량을 제어하기 위한 제2 용량 제어(404)를 갖는 가변형이다. 여기에서도, 정유압 구동 시스템(401)은 제1 링크 장치(413) 및 제2 링크 장치(419)를 포함하되, 그 사이에 합산 장치(420)가 연결된다. 제1 링크 장치(413)는 (용량 제어(104)에 부착되는) 레버 아암(114) 및 푸시-풀 로드(415)를 포함한다. 제2 링크 장치(419)는 (용량 제어(404)에 부착되는) 레버 아암(421) 및 푸시-풀 로드(422)를 포함한다. 이에 도시된 바와 같이, 합산 장치(420)는 각각 제1, 제2, 및 제3 피벗점(424, 425, 426)을 갖는 빔(423)으로 구성된다. 제1 링크 장치(413)는 제1 피벗점(424)에 연결된다. 제2 링크 장치(419)는 제3 피벗점(426)에 연결된다. 가변 감쇠 장치(109)의 가변 요소(피스톤(110))로의 입력은 남은 제2 피벗점(425)에 연결된다.

다른 합산 장치가 제1 및 제2 용량 제어에 연결되는 제1 및 제2 캠으로 구성될 수 있되, 팔로워가 가변 요소에 부착된다.

상기 논의된 기계적 링크 장치는 본 정유압 구동 시스템의 간단하고 강건한 제어를 가능하게 한다. 그러나, 환경이 지나치게 가혹하고, 가변 감쇠 장치의 감쇠 주파수를 제어하는 데에 더 많은 유연성이 요구되는 경우, 이와 같은 기계적 방법 대신에 전자적 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 링크 장치는 대신에, 가변 제1 및 제2 유압 구동 유닛 상에 설치되어 용량을 모니터링하는 제1 및 제2 위치 센서를 포함할 수 있다. 다음으로, 위치 센서들은 제어기에 연결될 수 있고, 이는 이후 가변 감쇠 장치의 가변 요소를 제어하기 위해 액추에이터에 연결된다.

본 발명의 또 다른 구현예에서, 가변 감쇠 장치는 가변 감쇠 장치의 감쇠 주파수의 변경을 제공하는 제2 가변 요소를 포함할 수 있다(즉, 2개의 가변 요소). 이와 같은 경우, 정유압 구동 시스템은 이후 제2 유압 구동 유닛의 제2 용량 제어와 가변 감쇠 장치의 제2 가변 요소 사이에 제2 링크 장치를 추가로 포함할 수 있다. 그러므로, 제1 가변 요소는 제1 유압 구동 유닛에 적절한 링크 장치를 통해 연결될 것이고, 제2 가변 요소는 제2 유압 구동 유닛에 제2 링크 장치를 통해 연결될 것이다. 또한, 제1 및 제2 링크 장치도 역시 서로 상호 연결될 수 있다.

상기 논의된 기계적 링크 장치는 본 정유압 구동 시스템의 간단하고 강건한 제어를 가능하게 한다. 그러나, 환경이 지나치게 가혹하고, 가변 감쇠 장치의 감쇠 주파수를 제어하는 데에 더 많은 유연성이 요구되는 경우, 이와 같은 기계적 방법 대신에 전자적 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 링크 장치는 대신에, 가변 제1 및 제2 유압 구동 유닛 상에 설치되어 용량을 모니터링하는 제1 및 제2 위치 센서를 포함할 수 있다. 다음으로, 위치 센서들은 제어기에 연결될 수 있고, 이는 이후 가변 감쇠 장치의 제1 및 제2 가변 요소를 각각 제어하기 위해 제1 및 제2 액추에이터에 연결된다.

가변 감쇠 장치가 밸브 플레이트와 유체 소통되도록 유압 구동 유닛들 중 하나에 직접 연결되는 대안적인 구현예가 또한 가능하다.

본 발명의 또 다른 구현예에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 제3 유압 구동 유닛(503)이 추가될 수 있다. 여기서, 제3 유압 구동 유닛(503)은 유체 라인들(507, 508)로 제1 및 제2 유압 구동 유닛(102, 103)에 유체 연결된다. 제2 구동 샤프트(106)가 제3 유압 구동 유닛(503)을 통해 제3 구동 샤프트(506)에 기계적으로 결합된다. 대안적인 구현예에서, 구동 샤프트들(106, 506)은 기어링 또는 당해 기술분야에 알려진 다른 수단에 의해 서로 결합될 수 있다. 또 다른 대안적인 구현예에서, 제2 구동 샤프트(106) 및 제3 구동 샤프트(506)는 기계적으로 결합되지 않을 수 있다.

유압 구동 유닛(103)의 용량 제어(504a)는 유압 구동 유닛(503)의 용량 제어(504b)에 연결되고, 그에 따라 용량 변경이 제2 유압 구동 유닛(103)과 제3 유압 구동 유닛(503) 사이에 동기화된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 2개의 용량 제어(504a, 504b) 사이의 연결은 레버 아암들(514a, 514b) 및 링크(516)로 이루어진다. 유압 구동 유닛(103) 및 유압 구동 유닛(503)이 사축식 유닛들인 경우, EP 3017215에 기재된 바와 같이 공통 요크를 사용함으로써, 링크(516) 및 레버 아암들(514a, 514b)을 제거할 수 있다. 마찬가지로, 공통 렌즈 플레이트가 사용되는 경우 링크(516) 및 레버 아암들(514a, 514b)을 제거할 수 있다. 유압 구동 유닛(103) 및 유압 구동 유닛(503)이 액셜 피스톤 정유압 유닛들인 경우, 공통 스와시 플레이트가 링크(516) 및 레버 아암들(514a, 514b)의 필요성을 제거할 것이다. 유압 구동 유닛(103) 및 유압 구동 유닛(503)이 레이디얼 피스톤 정유압 유닛들인 경우, 공통 편심 용량 제어 링이 링크(516) 및 레버 아암들(514a, 514b)의 필요성을 제거할 것이다. 대안적인 구현예에서, 용량 제어들(504a, 504b)은 전혀 연결되지 않으며 독립적으로 제어될 수 있다. 또 다른 대안적인 구현예에서, 유압 구동 유닛들(103, 503) 중 하나 또는 둘 다는 고정 용량 설계로 이루어질 수 있다.

가변 감쇠 장치(109)는 기계적 링크 장치(113)에 의해 제1 유압 구동 유닛(102)의 용량 제어(104)에 연결된다.

다시, 대안적인 구현예에서, 더 복잡한 멀티-바 링크, 캠 또는 편심 메커니즘, 나사 메커니즘, 및/또는 다른 유사한 메커니즘으로 구성되는 기계적 링크 장치를 고려할 수 있다.

다른 대안적인 구현예에서, 제2 및 제3 유압 구동 유닛의 용량은 또한 도 6에 도시된 것과 유사한 접근법으로 가변 감쇠 장치에 연결될 수 있다.

이전과 같이, 상기 논의된 기계적 링크 장치는 본 정유압 구동 시스템의 간단하고 강건한 제어를 가능하게 한다. 그러나, 환경이 지나치게 가혹하고, 가변 감쇠 장치의 감쇠 주파수를 제어하는 데에 더 많은 유연성이 요구되는 경우, 이와 같은 기계적 방법 대신에 전자적 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 링크 장치는 대신에, 가변 제1, 제2, 및 제3 유압 구동 유닛 상에 설치되어 용량을 모니터링하는 제1 및 제2 및 제3 위치 센서를 포함할 수 있다. 다음으로, 위치 센서들은 제어기에 연결될 수 있고, 이는 이후 가변 감쇠 장치의 가변 요소를 제어하기 위해 액추에이터에 연결된다.

본 발명의 또 다른 구현예에서, 도 8에 도시된 바와 같이 제3 유압 구동 유닛이 추가될 수 있다. 여기서, 제3 유압 구동 유닛(602)은 유체 라인들(607, 608)로 제1 및 제2 유압 구동 유닛(102, 103)에 유체 연결된다. 제3 구동 샤프트(605)가 제1 유압 구동 유닛(102)을 통해 제1 구동 샤프트(105)에 기계적으로 결합된다. 대안적인 구현예에서, 구동 샤프트들(105, 605)은 기어링 또는 당해 기술분야에 알려진 다른 수단에 의해 서로 결합될 수 있다. 가변 감쇠 장치(109)는 간단한 기계적 링크 장치(613)로 제1 및 제3 유압 구동 유닛(102, 602)의 용량 제어에 각각 연결된다.

유압 구동 유닛(102)의 용량 제어(104)는 유압 구동 유닛(602)의 용량 제어(604)에 연결되고, 그에 따라 용량 변경이 제1 유압 구동 유닛(102)과 제3 유압 구동 유닛(602) 사이에 동기화된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 2개의 용량 제어(104, 604) 사이의 연결은 레버 아암들(114, 614) 및 링크(616)로 이루어진다. 유압 구동 유닛(102) 및 유압 구동 유닛(602)이 사축식 유닛들인 경우, EP 3017215에 기재된 바와 같이 공통 요크를 사용하고, 공통 요크에 레버 아암(114)을 연결함으로써, 링크(616) 및 레버 아암(614)을 제거할 수 있다. 마찬가지로, 공통 렌즈 플레이트가 사용되는 경우 링크(616) 및 레버 아암(614)을 제거할 수 있다. 유압 구동 유닛(102) 및 유압 구동 유닛(602)이 액셜 피스톤 정유압 유닛들인 경우, 공통 스와시 플레이트가 링크(616) 및 레버 아암(614)의 필요성을 제거할 것이다. 유압 구동 유닛(102) 및 유압 구동 유닛(602)이 레이디얼 피스톤 정유압 유닛들인 경우, 공통 편심 용량 제어 링이 링크(616) 및 레버 아암(614)의 필요성을 제거할 것이다.

다른 대안적인 구현예에서, 제3 유압 구동 유닛의 용량은 또한 도 6에 도시된 것과 유사한 접근법으로 가변 감쇠 장치에 연결될 수 있다.

이전과 같이, 상기 논의된 기계적 링크 장치는 본 정유압 구동 시스템의 간단하고 강건한 제어를 가능하게 한다. 그러나, 환경이 지나치게 가혹하고, 가변 감쇠 장치의 감쇠 주파수를 제어하는 데에 더 많은 유연성이 요구되는 경우, 이와 같은 기계적 방법 대신에 전자적 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 링크 장치는 대신에, 가변 제1 및 제2 유압 구동 유닛 상에 설치되어 용량을 모니터링하는 제1 및 제2 위치 센서를 포함할 수 있다. 기계적 메커니즘이 제1 및 제3 가변 유압 구동 유닛 사이의 용량을 동기화하는 데에 사용되지 않는 경우, 제3 위치 센서가 제3 가변 유압 구동 유닛 상에 설치될 수 있다. 다음으로, 위치 센서들은 제어기에 연결될 수 있고, 이는 이후 가변 감쇠 장치의 가변 요소를 제어하기 위해 액추에이터에 연결된다.

본 명세서에서 참조된 상기 모든 미국 특허들, 미국 특허출원들, 해외 특허들, 해외 특허출원들, 및 비특허 공개들은 전체가 본원에 참조로 포함된다.

본 발명의 특정 요소들, 구현예들, 및 응용들이 도시되고 설명되었지만, 특히 전술한 교시의 관점에서 본 개시의 정신 및 범주를 벗어남 없이 당업자들에 의해 수정이 이루어질 수 있기 때문에, 본 발명은 이들에 제한되지 않음을 물론 이해할 것이다. 이와 같은 수정은 이에 첨부된 청구범위의 권한 및 범주에 속하는 것으로 간주되어야 한다.

Claims

제1 유압 구동 유닛으로, 상기 제1 유압 구동 유닛의 용량을 제어하기 위한 제1 용량 제어를 포함하는 가변 용량형의 유압 구동 유닛인 제1 유압 구동 유닛;
제2 유압 구동 유닛;
상기 제1 유압 구동 유닛에 연결되는 제1 구동 샤프트;
상기 제2 유압 구동 유닛에 연결되는 제2 구동 샤프트;
상기 제2 유압 구동 유닛에 상기 제1 유압 구동 유닛을 유체 연결하는 제1 유체 라인;
상기 제1 유체 라인에 연결되며 상기 제1 및 제2 유압 구동 유닛에 유체 연결되는 가변 감쇠 장치로, 상기 가변 감쇠 장치의 감쇠 주파수의 변경을 제공하는 적어도 하나의 가변 요소를 포함하는 가변 감쇠 장치; 및
상기 제1 유압 구동 유닛의 상기 제1 용량 제어와 상기 가변 감쇠 장치의 상기 가변 요소 사이의 제1 링크 장치로, 상기 제1 용량 제어의 용량에 따라 상기 가변 요소를 제어하도록 작동 가능한 제1 링크 장치를 포함하는, 정유압 구동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 유압 구동 유닛은 펌프이고, 상기 제2 유압 구동 유닛은 모터인, 정유압 구동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 유압 구동 유닛은 모터이고, 상기 제2 유압 구동 유닛은 펌프인, 정유압 구동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 가변 감쇠 장치는 헬름홀츠 공진기인, 정유압 구동 시스템.
제4항에 있어서,
상기 가변 요소는 상기 헬름홀츠 공진기의 단부를 형성하는 피스톤이고, 그로 인해 상기 헬름홀츠 공진기의 체적은 상기 피스톤의 용량에 따라 달라지는, 정유압 구동 시스템.
제4항에 있어서,
상기 가변 요소는 상기 헬름홀츠 공진기 상의 가변 길이 넥부이고, 그로 인해 상기 헬름홀츠 공진기의 체적은 상기 넥부의 용량에 따라 달라지는, 정유압 구동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 가변 감쇠 장치는 동축 챔버 공진기 또는 Quincke 튜브인, 정유압 구동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 링크 장치는 상기 가변 감쇠 장치의 상기 가변 요소에 상기 제1 유압 구동 유닛의 상기 제1 용량 제어를 기계적으로 연결하는 기계적 장치인, 정유압 구동 시스템.
제8항에 있어서,
상기 가변 감쇠 장치는 헬름홀츠 공진기이고, 상기 가변 요소는 상기 헬름홀츠 공진기의 단부를 형성하는 피스톤이며, 상기 기계적 장치는:
상기 제1 유압 구동 유닛의 상기 제1 용량 제어에 부착되는 레버 아암; 및
상기 헬름홀츠 공진기의 상기 피스톤에 부착되는 푸시-풀 로드를 포함하는, 정유압 구동 시스템.
제9항에 있어서,
상기 제1 유압 구동 유닛은 요크를 포함하는 사축형의 유닛이고, 상기 레버 아암은 상기 사축의 상기 요크에 부착되는, 정유압 구동 시스템.
제9항에 있어서,
상기 제1 유압 구동 유닛은 섹터 플레이트를 포함하는 사축형의 유닛이고, 상기 레버 아암은 상기 사축의 상기 섹터 플레이트에 부착되는, 정유압 구동 시스템.
제9항에 있어서,
상기 제1 유압 구동 유닛은 액셜 피스톤형의 유닛이고, 상기 레버 아암은 상기 유닛의 스와시 플레이트에 부착되는, 정유압 구동 시스템.
제9항에 있어서,
상기 제1 유압 구동 유닛은 레이디얼 피스톤 모터형의 유닛이고, 상기 레버 아암은 상기 유닛의 편심 용량 제어 링에 부착되는, 정유압 구동 시스템.
제8항에 있어서,
상기 기계적 장치는 멀티-바 링크, 캠 메커니즘, 편심 메커니즘, 또는 나사 메커니즘을 포함하는, 정유압 구동 시스템.
제8항에 있어서,
상기 가변 감쇠 장치는 헬름홀츠 공진기이고, 상기 가변 요소는 상기 헬름홀츠 공진기 상의 가변 길이 넥부이며, 상기 기계적 장치는:
상기 제1 유압 구동 유닛의 상기 제1 용량 제어에 부착되는 레버 아암; 및
상기 헬름홀츠 공진기의 상기 넥부에 부착되는 푸시-풀 로드를 포함하는, 정유압 구동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 링크 장치는 상기 제1 유압 구동 유닛의 상기 제1 용량 제어에 부착되는 위치 센서, 상기 가변 감쇠 장치의 상기 가변 요소에 연결되는 액추에이터, 및 제어기 입력이 상기 위치 센서에 연결되며 제어기 출력이 상기 액추에이터에 연결되는 제어기를 포함하는, 정유압 구동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제2 유압 구동 유닛은 제2 용량 제어를 포함하는 가변 용량형의 유압 구동 유닛인, 정유압 구동 시스템.
제17항에 있어서,
상기 제2 유압 구동 유닛의 상기 제2 용량 제어와 상기 가변 감쇠 장치의 상기 가변 요소 사이의 제2 링크 장치로, 상기 제2 용량 제어의 용량에 따라 상기 가변 요소를 제어하도록 작동 가능한 제2 링크 장치; 및
상기 제1 및 제2 링크 장치에 연결되며, 상기 가변 요소에 대한 상기 제1 및 제2 링크 장치의 영향을 변경하도록 작동 가능한 합산 장치를 추가로 포함하는, 정유압 구동 시스템.
제17항에 있어서,
상기 가변 감쇠 장치는 상기 가변 감쇠 장치의 감쇠 주파수의 변경을 제공하는 추가 가변 요소를 포함하고, 상기 정유압 구동 시스템은 상기 제2 유압 구동 유닛의 상기 제2 용량 제어와 상기 가변 감쇠 장치의 상기 추가 가변 요소 사이에 제2 링크 장치를 추가로 포함하는, 정유압 구동 시스템.
제19항에 있어서,
상기 제1 및 제2 링크 장치는 상호 연결되는, 정유압 구동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제2 유압 구동 유닛에 상기 제1 유압 구동 유닛을 유체 연결하는 제2 유체 라인을 포함하는, 정유압 구동 시스템.
제1항의 정유압 구동 시스템을 포함하는, 동력 분할식 무한 가변 변속기.
제1항의 정유압 구동 시스템을 포함하는, 무단 변속기.
정유압 구동 시스템에서 진동을 감쇠하는 강건한 방법에 있어서,
상기 정유압 구동 시스템은:
가변 용량형의 유압 구동 유닛인 제1 유압 구동 유닛;
제2 유압 구동 유닛;
상기 제1 유압 구동 유닛에 연결되는 제1 구동 샤프트;
상기 제2 유압 구동 유닛에 연결되는 제2 구동 샤프트;
상기 제2 유압 구동 유닛에 상기 제1 유압 구동 유닛을 유체 연결하는 제1 유체 라인;
상기 제1 유체 라인에 연결되며 상기 제1 및 제2 유압 구동 유닛에 유체 연결되는 가변 감쇠 장치로, 상기 가변 감쇠 장치의 감쇠 주파수의 변경을 제공하는 적어도 하나의 가변 요소를 포함하는 가변 감쇠 장치를 포함하고,
상기 방법은:
상기 가변 용량 제1 유압 구동 유닛에 상기 제1 유압 구동 유닛의 용량을 제어하기 위한 제1 용량 제어를 통합하는 단계;
상기 제1 유압 구동 유닛의 상기 제1 용량 제어와 상기 가변 감쇠 장치의 상기 가변 요소 사이에 제1 링크 장치를 통합하는 단계; 및
상기 제1 용량 제어의 용량에 따라 상기 가변 요소를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.