KR20010033566A - 무한 변속 전동을 위한 구동 메카니즘 - Google Patents

Abstract

상대적인 가요성 부재(32)가 하나 또는 다른 디스크(14)를 축(10)에 연결함으로써 환형 캐비티의 찌그러짐없이 축 굽힘의 정도를 수용하는 무한 변속 전동을 위한 구동 메카니즘에 관한 것이다.

Description

무한 변속 전동을 위한 구동 메카니즘{DRIVE MECHANISM FOR INFINITELY-VARIABLE-TRANSMISSION}

이 같은 장치에서 내연 기관등의 예를 들면 엔진으로부터 축이 장착되는 두개의 입력 디스크로 구동을 얻는 주축이 적용된다. 두개의 출력 디스크는 입력 디스크들 사이에서 연속적으로 장착되며 축에 대하여 회전되지 않는다.

이 같은 장치에서 운동은 입력 디스크와 출력 디스크 사이에 제공되는 환형 캐비티에 배치되는 복수의 롤러를 경유하여 입력 디스크로부터 출력 디스크로 전달된다.

또한 단일 공동 베리에이터는 단일 입력 디스크가 회전을 위하여 입력축상에 장착되며 단일 출력 디스크는 복수의 동력 전달 롤러가 놓이는 환형 캐비티를 형성하는 방식으로 입력 디스크와 접하는 것이 공개된다. 이 같은 장치가 본 명세서에서 개설된 문제점을 적게 격는 반면, 본 발명이 이 단일 공동 장치에 적용될 수 있다.

입력 디스크로부터 출력 디스크로 동력을 전달하기 위하여 롤러가 각각의 입력 및 출력 디스크의 면들과 접촉되도록 롤러에 단부 로드 장치에 의하여 유압력이 가해진다. 동력은 출력 디스크로부터 예를 들면 체인구동부를 경유하여 주전원의 기어 박스와 같은 추가적인 전동 부품으로 전달된다.

체인을 통한 구동은 축상에 횡방향 로드를 가하며 높은 동력 전달 레벨에서 축에 굽힘을 발생시킨다. 굽힘의 정도는 상대적으로 작지만 두개의 출력 디스크의 위치상에 상당한 효과를 잠재적으로 발생하며 상기 두개의 출력 디스크의 위치에는 증가되는 일부 롤러상에 로드가 발생하는데, 즉 분쇄 효과(crushing effect)가 가해지는 반면, 나머지 롤러의 일부상의 로드는 감소됨으로써, 입력 디스크로부터 출력 디스크로 구동이 효율적으로 전달되지 않는다.

축 굽힘의 효과는 사실 입력 및 출력 디스크 사이의 환형 캐비티의 찌그러짐이다.

본 발명은 본 명세서에서 베리에이터(variator)로서 지칭되는 환형 레이스 롤링 마찰 타입(toroidal race rolling friction type)의 무한 변속비 전동 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 타입의 무한 변속비 전동 장치의 전형적인 개략도이며;

도 2는 본 발명에 따른 하나의 형태의 디스크 조립체의 분리 사시도이며;

도 3은 도 2의 A-A선의 단면도이며;

도 4는 도 2의 B-B선의 단면도이며;

도 5 및 도 6은 본 발명의 선택적인 형태의 단면도이다.

상기 문제점에 대한 해결책은 축의 상대적으로 적은 정도의 굽힘을 수용하며 그때 축이 플렉싱될 때 디스크가 서로 평행한 변에서 회전할 수 있도록 디스크의 장착에 임의의 컴플라이언스(compliance)를 제공하며 캐비티의 형상을 유지함으로써 개괄된다.

본 발명은 축과 함께 회전하지만 수직이 아닌 회전면을 채용할 수 있는 방식에서 하나 이상의 디스크 축상에 장착되는 전동 장치를 제공하기 위한 것이다.

따라서 본 발명은 입력축, 회전을 위하여 축상에 장착된 하나 이상의 입력 디스크, 출력 디스크 조립체, 입력 디스크 또는 디스크들 및 그 사이에 하나 이상의 환형 캐비티를 형성하는 출력 디스크 조립체, 상기 캐비티 또는 캐비티들내에 위치된 복수의 롤러 및 구동을 전달하기 위하여 각각의 디스크 또는 디스크들과 롤러가 접속되도록 단부 로드 압력을 적용하는 수단을 포함하며, 상기 디스크들중 하나의 디스크는 중간의 상대적인 가요성 부재에 의하여 축상에 장착되는 것을 특지응로 하는 베리에이터 전동 장치를 제공한다.

상대적인 가요성 부재는 내측 방사형 위치에서 슬리브에 부착될 수 있으며 슬리브는 회전가능하게 되도록 축에 부착된다.

예를 들면, 슬리브는 축과 함께 회전가능하며 축에 대해 축방향으로 가동되도록 스플라인(spline)될 수 있다.

상대적인 가요성 부재는 고정링에 의하여 슬리브에 부착될 수 있다.

가요성 부재는 외측 방사형 위치에서 클러치 링으로 부착될 수 있다.

클러치 링에는 상기 디스크들중 하나의 디스크상의 대응 리세스에 결합가능한 돌출부가 제공될 수 있으며, 선택적으로 디스크에는 클러치 링상의 대응 리세스와 결합가능한 돌출부가 제공될 수 있다.

상대적인 가용성 부재는 상기 외측 방사형 위치에서 외측 고정링에 의하여 고정될 수 있다.

반응판은 축상에 장착되며, 반응판은 두개이상의 셋트의 핀을 가지며, 상기 수셋트의 핀들중 하나의 핀셋트는 상기 디스크들중 하나의 디스크의 일면과 접촉하기 위하여 가요성 부재의 클리어런스 개구를 통하여 연장가능하며, 다른 상기 셋트의 핀들중 핀은 내측 방사형 위치에서 상대적인 가요성 부재와 결합된다.

상기 장치는 상기 수셋트의 핀들중 하나의 셋트의 핀에 의하여 반응판을 상기 디스크들중 하나의 디스크와 접촉시키기 위하여 축상에 나사 결합되어 장착되는 고정 너트 조립체를 포함할 수 있다.

상기 디스크들중 다른 하나의 디스크는 축과의 회전을 위하여 장착될 수 있으며, 축방향 운동을 방지하기 위하여 접합 수단이 제공될 수 있다.

출력 디스크 조립체는 부분적으로 구형상이며 동시 작동 표면을 가지는 베어링 수단에 장착됨으로써 디스크 조립체를 축에 상대적으로 회전시키며 축에 상대적으로 수직이 아닌 회전면을 채용한다.

상기 개선점에서, 또한 가요성 부재는 단부 로드 메카니즘의 반응팜에 고정될 수 있다.

상기 개선점에서, 가요성 부재는 볼트 장치 또는 리벳 장치에 의하여 반응판 및 슬리브에 고정될 수 있다.

다른 장치에서, 가요성 부재는 볼트 또는 리벳 장치에 의하여 디스크에 고정될 수 있다.

또 다른 장치에서, 다른 장치에서 가요성 부재는 단부 로드의 적용시 상기 축의 축선에 거의 수직하게 되도록 예비 형성되거나 예비 로드될 수 있다.

도면을 참조하면, 입력축(10), 두개의 입력 디스크(12, 14), 두개의 출력 디스크(16, 18), 두 셋트의 롤러(20, 22)를 포함하는 무한 변속비 전동장치(infinitely-variable-ratio transmission apparatus), 베리에이터(variator)가 도시되는데, 상기 두 셋트의 롤러는 환형 캐비티(24, 26)에 배치되며, 상기 환형 캐비티는 입력 및 출력 디스크, 및 두개의 입력 디스크(16, 18)가 장착되는 체인 구동부(28) 사이에 형성된다.

두개의 입력 디스크(12, 14)는 회전을 위하여 스플라인 장착(splined mountings)에 의하여 축(10)에 장착되는 반면, 출력 디스크(16, 18)는 축(10)에 상대적으로 회전되지 않는다.

입력 디스크(14)는 제한된 축방향 이동을 하며 상기 디스크(12)는 도시되지 않은 접합부에 의하여 축(10)상에서 축방향으로 이동하는 것이 방지된다.

상기 디스크(14)는 수 셋트의 롤러(20, 22)가 입력 및 출력 디스크의 환형 표면과 접촉되어 유지되도록 도 1에 도시된 바와 같이 유압 압력에 의하여 좌측을 향하여 작동하는 로드에 영향을 받음으로써, 체인 구동부(28)를 경유하여 내연기관등의 동력원으로부터 도시되지 않은 주전원의 기어박스(epicyclic gearbox)등의 차량 전동의 다른 부품으로 구동이 전달된다.

체인 구동부(28)는 축(10)상에 굽힘 로드를 작용할 수 있으며 그러므로 환형 캐비티(24, 26)의 형상에서 찌그러짐일 수 있다. 그러므로 일부 롤러(20, 22)상의 로드는 증가되는 반면, 나머지 롤러상의 로드는 감소될 수 있다.

일부 롤러상의 로드의 증가는 과도하게 높은 응력이 롤러내에 발생하는 반면, 나머지 롤러사이 로드의 감소는 입력 및 출력 디스크 사이에 미끄러짐이 발생할 수 있기 때문에 입력 및 출력 디스크 사이의 구동의 효율이 감소된다.

축(10)에 작용되는 굽힘 로드에 의하여 발생될 수 있는 환형 캐비티(24, 26)의 형상의 찌그러짐을 방지하거나 거의 감소시키기 위하여, 본 발명은 입력 및 출력 디스크가 굽힘이 발생될 때 서로 평행하거나 거의 평행하게 남아 있는 회전면을 선택하는 것을 허용하는 설계를 제안한다.

도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 구동을 전달하기 위하여 디스크(14)가 회전을 위해 축(10)에 장착되지만 축(10)에 직각, 즉 수직하지 않게 되는 디스크의 회전면도 허용하는 조립체(30)가 도시된다.

조립체(30)는 클램핑 링(36) 및 스크류(38)에 의하여 내측 방사형 위치에서 스플라인 슬리브(splined sleeve ; 34)로 부착되는 격벽(diaphragm ; 32)등의 상대적인 가요성 부재를 포함하며, 스플라인 슬리브(34)는 디스크(14)의 중앙에서 클리어런스 보어(clearance bore)를 통하여 연장된다. 상대적인 가요성 부재는 특별한 장치에서 판형의 스프링 강 내지 예를 들면, BS 1449;CS80을 프레싱하여 제작된다. 그러나, 다른 적절한 선택물은 본 기술분야의 기술자에게 주어진다.

슬리브(34)는 축(10)상에 형성된 스플라인상에서 축방향으로 이동가능하며 슬리브(34)의 축방향 이동은 축(10)상에 형성된 돌출부(shoulder; 40)에 의하여 제한된다. 도 3에 도시된 바와 같이 갭(G)은 디스크 및 축사이에 제공됨으로써, 바람직한 상대적인 이동을 수용한다.

외측 방사형 위치에서 격벽(32)은 고정링(44) 및 스크류(46)에 의하여 클러치 링(42)에 부착된다.

클러치 링(42)은 원주에 디스크(14)의 원주에 제공된 대응 치형 돌출부(50) 사이에 결합되는, 예를 들면 물림 클러치(dog clutch)의 방식으로 결합되는 직각 치형 돌출부(48)가 형성된다. 상기 치형 돌출부(48) 및 치형 돌출부(50)의 결합은 격벽(32)으로부터 디스크(14)로 구동이 전달되도록 하며, 디스크(14)를 축(10)에 대하여 배치한다. 물론, 상기 디스크는 클러치 링의 대응 리세스에 결합되는 돌출부(projections)가 제공된다.

원형 반응판(52)은 축(10)상에 장착되며 각각 판(52)에서 원추형 구멍(countersunk holes; 58, 60)에 장착되는 두 셋트의 핀(54, 56)을 운반한다. 각각의 셋트는 두개의 핀을 포함하지만, 필요하다면 더 많은 핀이 이용 될 수 있다.

조립체(30)는 너트(64) 및 너트(64)로 볼트 결합되는 고정판(66)을 포함하는 너트 부조립체(62)에 의하여 예비 로드된다.

접시 와셔(Belleville washer; 68)는 너트(64) 및 상기 판(52) 사이에 배치된다.

너트(64)의 회전은 접시 와셔(68)를 경유하여 상기 판(52)으로 압력을 가하며 판(52)이 격벽(32)과 함께 회전할 수 있도록 핀(56)은 고정링(36)의 개구에 결합된다.

동시에 격벽(32)의 클리어런스 개구를 통과하는 핀(54)은 디스크(14)의 후방면과 접촉한다.

조립체가 예비 로드될 때 고정링(66)은 너트(64)의 회전을 방지하기 위한 위치에 고정된다.

캐비티(26)의 롤러(22)가 입력 디스크(14) 및 출력 디스크(18)과 접촉되도록 디스크(14)가 예비 로드되며, 구동은 축(10)으로부터 디스크(14)로 전달된다.

또한 조립체(30)는 하우징(68) 및 단부 캡(700을 포함하며, 도시되지 않은 수단에 의하여 제 위치에 고정된다.

축(10)은 디스크(14)의 후방면과 판(52)의 전방면에 의하여 형성된 공간에 유압 압력이 가해지는 유입구(72)를 포함한다. 격벽(32)에는 이 공간에 유압 유체가 충전되도록 개구가 제공된다. 디스크(14) 및 격벽(32) 사이에 클리어런스가 존재하도록 적용된 유압 로드는 슬리브(34)와 접합부(40)가 접촉시킨다.

조립체에는 바람직한 용적내의 유압 유체를 포함하기 위하여 밀폐부재(S)가 제공된다.

그러므로 축(10)이 굽혀질 때 상대적인 가요성 격벽(32)은 디스크(14)가 회전할 때 굽혀짐으로써, 구동이 축(10)으로부터 디스크(14)로 계속적으로 전달되지만 또한 환형 캐비티(26)의 형사을 유지한다.

이와 같이 디스크(14)가 장착되는 것에 부가하여, 디스크(12)는 스플라인 장치 등과 같은 종래의 방식에서 장착될 수 있으며 축(10)이 굽혀질 때 디스크(12)의 평면이 축(10)의 회전 축선에 수직하게 되도록 정지부(stop)는 디스크(12)가 도 1에 도시된 바와 같이 왼측으로 너무 멀리 이동하는 것을 방지한다. 명백하게, 디스크(14)에 대하여 설명된 방식과 동일한 방식으로 디스크(12)를 장착할 수 있다.

컴플라이언스(compliance)는 동시 작동 표면이 부분적으로 구형인 베어링 상에 디스크를 장착함으로써 출력 디스크(16, 18)을 위해 제공됨으로써, 출력 디스크(16, 18)는 축(10)의 회전축에 대해 수직하지 않은 회전면을 채용한다.

상기 장치가 입력 디스크(12, 14)가 출력 디스크가 되며 출력 디스크가 입력 디스크가 되도록 뒤집힌다. 이에 추가하여, 본 발명은 베어링 지지가 축 굽힘이 가능한 단일 공동 베리에이터에 적용될 수 있다. 또한 두개의 공동 베리에이터가 적용될 때, 필요하다면 출력 및 입력 디스크로 굽힘 구동을 제공할 수 있다.

상기 실시예의 선택적인 실시예는 도 5 및 도 6에 도시되며 도 5 및 도 6은 굽힘 구동의 부품들을 완전히 도시하기 위하여 약간 상이한 각도에서의 각각의 단면도이다. 이 장치에서, 동일한 부품은 도 3 및 도 4와 동일한 도면 부호가 주어지며 도 5 및 도 6의 섦영에서 추가적으로 언급되지 않는다.

선택적인 장치에서, 디스크(14)는 상대적인 가요성 부재(32)에 의하여 장착되지만 이 부재는 다소 상이한 방식으로 고정된다. 예를 들면, 부재의 외측 단부는 한 쌍의 고정링(102, 104) 사이에 부재(32)를 고정하는 블라인드 리벳(blind rivets; 100)에 의하여 디스크 및 디스크(14)에 고정된다. 이 같은 복수의 리벳은 부재(32)의 외측 원주 주위에 원주방향으로 일정한 간격을 유지하며 연결부를 지나는 토크의 전달을 보장하기 위한 충분한 강도를 총괄적으로 제공한다. 부재(32)의 내측 단부는 스플라인 슬리브(34)에 일단 다시 고정되지만 이것은 또한 반응판(52)에 고정된다. 특정된 실시예에서 복수의 볼트(106)는 볼트(106)상의 정합 나사부(110)를 수용하기 위한 나사 체결부(103)가 제공되는 슬리브(34), 가요성 부재(32)를 통하여 및 반응판(52)내로 연장된다. 역전된 장치는 반응판을 통과하며 슬리브(34)스크류 결합되는 볼트가 이용될 수 있다.

바람직한 장치에서, 축이 굽혀지는 경우 단부 로드의 적용시 축에 거의 수직하며 축으로부터 편이되기만 하도록 가요성 부재는 예비 형성되며 예비 로드된다. 사실, 장치는 정지하여 도 5의 유압 단부 로드가 적용될 때 가요성 부재의 중앙부 및 슬라이브가 디스크(14)가 이동하는 양과 동일한 양에 의하여 캐비티를 향하여 배치되는 것이다. 도 5의 장치는 완전한 유압 단부 로드와 관련된 위치를 보여주며 고정 너트(64)에 인접되도록 반응판(52)은 디스크(14)로부터 이격되어 배치된 것을 보여준다. 유압 단부 로드가 적용되기 전에 스프링(68)은 디스크에 로드가 작용함으로써 반응판과 고정 너트(64) 사이에 도시되지 않은 작은 갭을 형성한다. 이 갭은 유압 단부 로드가 적용될 때 요구되는 이동을 수용한다.

Claims (18)

1. 입력축과, 상기 축과 함께 회전하기 위해 축상에 장착된 입력 디스크들과, 출력 디스크 조립체와, 캐비티 또는 캐비티들에 위치된 다수의 로울러들과, 구동을 전달하기 위해 각각의 디스크 또는 디스크들에 로울러들을 접촉상태로 유지하도록 단부 로드 압력을 적용하는 수단으로 구성되며, 상기 입력 디스크 또는 디스크들 및 출력 디스크 조립체사이에 하나 이상의 환형 캐비티들이 형성되어 있는 배리에이터 전동 장치에 있어서,

   하나 이상의 디스크들이 비교적 굽힘성 있는 중간 부재(32)에 의해서 축상에 장착되는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 중간 부재는 내부의 방사형 위치에서 슬리브에 부착되고, 상기 슬리브는 축과 함께 회전하기 위해 축에 부착되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 슬리브는 축에 대해 축선으로 이동하고, 축과 함께 회전하도록 스플라인 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 굽힘성 중간 부재는 클램핑 링에 의해서 슬리브에 부착되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 굽힘성 중간 부재는 클러치 링에 대해 방사방향의 외부 위치에 부착되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 클러치 링은 돌출부들을 포함하며, 상기 디스크는 돌출부들이 디스크상의 대응 돌출부들과 결합가능하도록 대응 리세스들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 디스크는 돌출부들을 포함하며, 상기 클러치 링은 돌출부들이 클러치 링상의 대응 리세스들과 결합가능하도록 대응 리세스들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 굽힘성 중간 부재는 외부 클램핑 링에 의해서 외부의 방사형 위치에 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 1 항 내지 제 9 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 축상에 장착되는 반응 판을 추가로 구성하며, 상기 반응 판은 둘 이상의 핀의 셋트들을 구비하며, 상기 핀의 셋트 중의 하나가 디스크들중의 하나의 면과 접촉하도록 굽힘성 중간 부재에서 틈새개구를 통해 연장가능하게 되며, 상기 핀의 셋트 중의 다른 하나는 내부의 방사형 위치에서 비교적 굽힘가능한 중간부재와 결합하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 핀셋트들 중의 각각에 의해서 디스크들중의 하나와 접촉되게 반응판에 힘을 가하도록 축상에 나선형으로 장착되는 클램핑 너트 조립체를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 1 항 내지 제 9 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 디스크중의 다른 하나가 축과 함께 회전가능하게 장착되며, 피봇 이동을 방지하기 위해 접촉 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 1 항 내지 제 11 항중의 어느 한 항에 있어서, 출력 디스크 조립체는 일부 구형상의 작동면을 구비하는 베어링 수단에 장착되므로, 축에 대하여 회전하며, 축에 대해 수직 보다는 회전면에 적용되는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 굽힘성 중간 부재는 단부 로드 메카니즘의 반응 판에 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 굽힘성 중간 부재는 볼트 장치 또는 리벳 장치에 의해서 슬리브 및 반응 판에 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제 1 항 내지 제 14 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 굽힘성 중간 부재는 볼트 또는 리벳장치에 의해서 디스크에 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 상기 항들중의 어느 한항에 있어서, 상기 굽힘성 중간 부재는 단부 로드를 적절히 적용하는 중에 축의 축선에 거의 직각으로 예비-로드를 받거나 또는 예비-형상을 갖게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 상기 항들중의 어느 한항에 있어서, 상기 배리에이터는 두 입력 디스크들과 출력 디스크들을 포함하며, 상기 출력 디스크들은 후방에 위치되며 두 입력 디스크들 사이에 샌드위치되는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제 1 항 내지 제 16 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 배리에이터는 두 입력 디스크들과 출력 디스크들을 포함하며, 상기 입력 디스크들은 후방에 위치되며 두 출력 디스크들 사이에 샌드위치되는 것을 특징으로 하는 장치.