KR20010042879A - 자동 변속기에 대한 롤러 제어 유닛 - Google Patents

Abstract

자동 변속기에 대한 롤러 제어 유닛(2)은 실린더벽과 단부벽을 가지는 실린더(6), 실린더(6) 내에 있고 상기 롤러 조립체(4)에 접속되어 상기 롤러와 함께 운동하기 위한 피스톤(8)을 포함하며, 상기 유닛은 상기 피스톤(8)과 상기 단부벽 사이에서 연장하는 가변 길이의 축방향으로 연장된 슈라우드(10)를 포함하여, 상기 피스톤(8)과 상기 실린더(6)의 조합에 의해 유압 유체를 수용하는 챔버(16)를 한정하며, 상기 슈라우드(10)는 피스톤(8)의 제 1 위치에서 연장되고 피스톤(8)의 제 2 위치에서 수축된 신축 슈라우드를 포함한다.

Description

자동 변속기에 대한 롤러 제어 유닛{A ROLLER CONTROL UNIT FOR A CONTINUOUSLY-VARIABLE-RATIO TRANSMISSION}

최근의 몇 가지 특허 예를 들면 WO90/05860은 유압에 의해 제어되는 피스톤의 각각의 롤러의 직접적인 접속이 각각의 롤러의 앵귤러(angular) 배향을 유지하여 입력 디스크로부터의 변속비가 항상 적당한 값으로 유지되는 토로이들-레이스 변속기에 대하여 기술하고 있다. 간단한 롤러 콘트롤 방법의 효능의 열쇠는 CVT 부분의 동력 전달계통의 본질적인 변수(오퍼레이터(operator)의 요구, 엔진의 부하 및 속도, 최후 출력 속도 등)의 주어진 조합에 대해 그리고 각각의 롤러가 앵귤러 배향의 가능한 범위 내에서 들여 올려지는 각각의 앵귤러 배향에 대하여 롤러에 가해지는 특정의 토크 하중이 존재하는데 있다. 제어 시스템은 모든 본질적인 변수를 대표하는 입력을 수용하며, 배향을 찾고 이를 유지하려는 실린더 내에서 바람직한 배향과 관계 있는 토크 반작용과 조화하는 적당한 유압을 제공한다.

롤러가 제어되는 CVT의 적용에서 발생하는 문제 가운데 하나는 롤러를 완전히 제어하기 위하여 피스톤이 수행하는 행정의 길이가 상대적으로 길다는데 있다. 따라서, 피스톤/실린더에 대한 하우징은 예를 들면 엔진 부분과 같은 좁은 영역 내에 설치하기 어렵다.

본 발명은 토로이들-레이스 롤링-트랙션 타입(toroidal -race rolling-traction type)의 자동 변속기(continuously-variable-ratio transmission;CVT)에 관한 것으로서 특히 트랙션-변속 롤러의 배향(orientations)이 가변 유압의 제어된 소스(source)에 접속된 유압 실린더 내에서 이동 가능한 피스톤에 대해 각각의 롤러 캐리지(carriage)의 직접적인 접속에 의해 유압으로 제어되는 롤러-콘트롤 유닛(roller-control unit)에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술과 비교되는 본 발명에 의한 롤러-콘트롤 유닛의 파단면의 도면이다.

도 2 내지 도 4는 다양한 작동 위치에서의 본 발명의 롤러 제어 유닛의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 변경 형상의 단면도이다.

본 발명의 목적은 적어도 상기에서 언급한 문제를 감소시키는 토로이들-레이스 롤링-트렉션 타입의 자동 변속기의 롤러 제어 유닛을 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명은 토로이들-레이스 롤링-트렉션 타입의 자동 변속기의 롤러 제어 유닛을 제공하며, 상기 롤러 제어 유닛은

실린더벽과 단부벽을 가지는 실린더와,

실린더 내에 있고, 상기 롤러에 접속되어 상기 롤러와 함께 운동하기 위한 피스톤을 포함하며,

가변 길이의 축방향으로 연장된 슈라우드를 포함하여, 상기 피스톤과 상기 실린더의 조합으로 유압 유체를 수용하는 챔버를 한정하며, 상기 피스톤과 상기 단부벽 사이에서 연장하는 상기 슈라우드는 상기 피스톤의 제 1 위치에서 연장되고 피스톤의 제 2 위치에서 수축된 신축 슈라우드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

유리하게도, 상기 슈라우드는 두개 이상의 축방향으로 연장된 튜브 섹션을 포함하며, 각각의 섹션은 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이에서 다른 섹션 위를 미끄러진다.

바람직하게는, 상기 완전히 연장된 위치의 경우 상기 튜브 섹션(tube section)이 인접하는 신축부 위의 상응하는 단부스톱들과 결합하기 위한 단부스톱들을 포함한다.

어떤 유닛에서, 상기 신축부의 제 1 부분이 피스톤의 신장부를 포함한다.

유리하게도, 상기 제 1 신축부로 부터 떨어진 상기 신축부의 제 2 부분의 단부에서 실리더에 대해 고정된 단부스톱에 대해 구속하기 위한 단부를 가진다.

상기 실린더는 작동중에 상기 신축부가 미끄러지는 신장부를 포함한다.

유리하게도, 상기 실린더에 대해 고정된 상기 단부가 상기 신장부에 의해 또는 신장부 위에 형성된 단부를 포함한다.

어떤 바람직한 유닛에서, 상기 조립체는 피스톤 및 실린더의 제 2 단부사이에서 연장된 제 2 슈라우드 부재를 포함하며, 유압 유체를 수용하는 제 2 유압 챔버를 형성한다.

일반적으로 하나 이상의 상기 단부스톱이 서클립을 포함한다.

이제 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 의해 더욱더 자세히 기술된다.

도 1에는 관련된 롤러(4)와 결합된 유압 피스톤/실린더 유닛(2)을 포함하는 롤러-제어 유닛이 도시 되어있다. 롤러 제어 유닛(2)의 하부는 유닛의 공지된 부분으로서 대략적으로 도시되어 있다. 반면 상부는 본 발명을 도시한다. 하부는 유압 피스톤 제어 유체를 수용하는 유압 챔버의 한쪽 경계를 규정하는 축방향으로 연장된 부분(9)을 가지는 피스톤(8)을 포함한다. 상기 부분(9)은 피스톤 이동(piston travel)의 양쪽 단부에서 실린더와의 접촉을 유지하기 위해 충분히 길다. 결과적으로, 상기 부분(9)은 피스톤의 운동을 수용하기 위해 상당한 거리로 롤러 유닛으로 부터 돌출 되어있으며, 유닛이 장착된 하우징(housing;11)은 필연적으로 바람직한것 보다 다소 크다.

이제 도 1의 상부 부분을 참조하면, 본 발명에 의한 롤러 제어 유닛(2)은 중앙 헤드(head)부(8a) 및 (10)에서 일반적으로 도시되고 헤드부(8a)의 일측면상으로 축방향으로 연장된 원통형의 슈라우드(shrouds)를 포함하는 피스톤(8)을 수용하는 실린더(6)를 포함한다. 슈라우드(10)는 실린더(6)를 따라 축방향으로 연장되고 실린더(6)의 단부(6a, 6b)와 밀봉된 미끄럼 접촉을 하는 또 다른 슈라우드부(10b)를 가지면서 미끄럼 및 밀봉 접촉을 하는 피스톤의 연장부로서 형성된 제 1 부분(10a)을 포함한다.

헤드부(8a)는 실린더벽(14)과 미끄럼 접촉을 하며 후술할 방법에 의해 실린더벽을 따라 이동 가능하다. 하나 이상의 슈라우드(10)는 피스톤(8) 및 실린더와 함께 피스톤 및 롤러 조립체의 이동에 사용하는 유압 유체를 수용하는 하나 이상의 챔버(16)를 형성한다. 특히 도시된 실시예에서 피스톤(8)은 피스톤(8)의 일측면에 형성된 챔버(16a, 16b) 및 피스톤(8)의 일측면에 형성된 두개의 슈라우드를 가지는 2중 작용 피스톤(double acting piston)을 포함한다. 따라서 형성된 두개의 챔버는 (22)에서 도시된 소스로부터 가압상태의 유압 액추에이션(actuation) 유체를 수용하는 공급 덕트(supply duct 18, 20)를 포함한다. 소스는 다른 압력 P1, P2의 유체를 포함하며 피스톤(8)의 액추에이션은 챔버(16a, 16b)내의 압력을 제어함으로서 달성될 수 있다. 이는 종래 기술로부터 어느 정도 잘 알려져 있으므로 여기에서는 더 이상 기술하지 않는다. 피스톤은 스핀들(spindle;26)을 지지하는 로즈 조인트(rose joint;24)를 지지 하고, 스핀들은 차례로 롤러 유닛(4)에 연장되어 있으며, 필요한 때 롤러 유닛을 이동시키기 위해 단단히 접속 되어있다. 롤러 유닛(4)은 종래 기술에서 알려진 바와 같이 베어링(30, 32)내에 장착된 롤러(28)를 포함한다.

이제 슈라우드(16)로 되돌아가면, 제 1 부분(10a)은 직립한 보스(boss)부 또는 단부스톱(stop;36)을 가진다. 제 2 부분(10b)은 근사적으로 부분(10a)과 같은 길이이며, 스풀부(spool portion; 10a)의 단부스톱(36)과 협력하도록 배열된 내측 단부에서 안쪽으로 연장된 보스 혹은 단부스톱(38)을 가지는 부분(10b)위로 미끄러질 수 있도록 배열된다. 그리고, 상기 제 2 부분은 외측 단부 위에서 실린더(6)에 관하여 고정된 안쪽으로 연장된 보스부 혹은 단부스톱(42)과 협력하도록 바깥쪽으로 연장된 보스 혹은 단부스톱(40)을 가진다. 마지막 단부스톱(44)은 실린더(6)의 일단부에서 신장부(extension portion;46)위에 설치되며, 이는 슈라우드부(10b)가 롤러 작동 영역내로 너무 돌출 하는 것을 방지한다. 편리하게도 상기 단부스톱은 도시된 바와 같이 간단한 서클립(circlip)을 포함한다.

도 1의 상부 및 하부 부분을 비교하면, 아이템(item;9)의 길이와 슈라우드(10)의 전체 길이는 동일한 반면, 하우징(11)의 전체 길이가 크게 감소하여도 피스톤 헤드(8a)는 운동의 범위가 같다(따라서 롤러 조립체에 같은 범위의 운동을 허용한다). 이는 포트(ports;22)를 통해 작용된 서로 다른 압력이 작용하는 상태하에서 피스톤 헤드(8a)가 공동(cavity)의 일측면에서 다른쪽으로 이동하기 때문이다. 헤드부의 양쪽 측면위의 신축(telescopic) 슈라우드부(10a, 10b)는 유압이 작용에 대한 공동(16)을 형성하도록 슈라우드 다른쪽내에서 한쪽의 슈라우드가 미끄러진다. 그러나 작동 상태가 아닌 경우에 슈라우드부의 다른쪽 위로 한쪽의 슈라우드가 접혀지는 것은 허용한다.

피스톤 운동의 총 범위는 도 2 내지 도 4에서 도시된다. 여기서 도 2는 실린더(6)의 좌측부에 완전히 수축된 피스톤 헤드(8a)의 위치를 도시한다. 도 3은 피스톤 헤드(8a)의 중앙 위치를 도시하며, 도 4는 실린더(6)의 우측부로 피스톤 헤드(8a)를 가지는 제어 유닛의 위치가 완전히 연장된 것을 도시한다. 도 2에서 피스톤 헤드의 좌측부에 대한 부분(10a, 10b)은 안쪽이 다른쪽 위로 완전히 끼워지게 되어 있으며, 반면 피스톤의 우측부에 대한 부분(10a, 10b)은 유압의 작용에 대한 공동(16)을 형성하도록 완전히 연장 되어있다. 도 3의 중앙부에서, 유체 공동(16)은 피스톤 헤드(8a)의 일측면에 배치되며 피스톤 헤드(8a)의 양쪽 측면상의 신축부(10a, 10b)는 공동(16a, 16b)의 적당한 부분을 형성하기 위하여 완전히 혹은 부분적으로 수축된다. 제어 유닛(2)이 완전히 연장된 도 4에서, 피스톤 헤드(8a)의 우측 슈라우드부(10a)는 작동하지 않으며 완전히 수축 되어있다. 반면, 피스톤 헤드(8a)의 좌측 슈라우드부(10a)는 피스톤 헤드(8a)의 좌측에 대한 공동(16a)을 형성하기 위해 완전히 연장 되어있다.

그러므로 근사적으로 피스톤 헤드의 이동 길이가 감소하여도 피스톤/실린더 유닛에 대한 하우징의 길이의 큰 감소는 달성될 수 있다.

상기에서 언급된 특징에 부가하여 롤러 제어 유닛(2)은 롤러(28)에 윤활유를 공급하기 위하여 윤활유 공급 설비를 가지고 있다. 적당한 설비는 소스(22)로 부터 유압 냉각 유체를 수용하고 상기 유체를 스핀들(26)의 단부(54) 뒤에 형성된 챔버(52)에 전달하기 위한 공급 덕트(50)를 포함한다. 스핀들은 그 자체에 유체 드레그(drag)를 감소시키기 위하여 가능한 큰 지름을 가지는 중앙 냉각수 공급 덕트(56)에 큰 보어가 설치되어 있다. 출구(outlet)는 롤러 표면에 냉각수를 향하게 하는 인접한 롤러(28)를 가지고 있다. 상기 배열은 제어 유닛의 축방향 위치에도 불구하고 냉각수를 롤러에 공급하는 것이 가능하다.

이제 도 5의 변경 설계로 돌아가면, 슈라우드(10) 및 단부스톱의 배열은 유지 목적을 위한 쉬운 조립 및/혹은 가능한 조립을 촉진하기 위하여 상기에서 언급된 배열은 변형될 수 있다. 상기 배열에서 슈라우드부는 간단한 서클립(58, 60)을 가지는 보스(36, 40)를 대체하고 부분(10b)위와 하우징의 적당한 부분 위에 실(seal; 62, 64)을 공급함으로서 변형된다. 조립체는 서클립이 삽입되어지기 전에 상호간에 미끄러질 수 있는 구성요소를 필요로 한다. 작동은 오른쪽 핸드부(hand portion;10b)가 이제는 부분(46)보다 오히려 빈공간속으로 미끄러지는 점과 오른쪽 핸드부(10b) 위의 부가적인 단부스톱(66)이 롤러(28)를 향하여 과도하게 이동되는 것을 방지하기 위해 단부스톱(42)과 결합하는 것을 제외하고는 상기 언급된 바와 동일하다.

상기 언급된 발명은 유압 제어 유체가 피스톤 헤드(8a)의 일측면에만 공급되는 싱글 작용 피스톤 조립체에도 적용될 수 있다. 상기 배열에서는 단지 하나의 슈라우드(10)만이 필요하며 다른 부분이 없어도 된다. 여기에서 기술된 슈라우드는 유압 유체의 압력 하에서 붕괴를 방지하기 위하여 적당한 안내 수단을 가지는 콘서티나(concertina) 부분에 의해 대체될 수 있다.

또한 상기 언급된 발명은 피스톤의 일측면이 여기에서 공지된 슈라우드(10)를 가지고 있고 피스톤의 타측면이 도 1의 종래 기술을 참조하여 도시된 축방향으로 연장되는 부분(9)을 포함하는 2중 작용 피스톤 조립체에 대하여도 적용될 수 있다. 유리하게, 상기와 같은 배열은 피스톤 작업 영역 내로의 침입을 최소화 하기 위해 상기 피스톤 조립체의 롤러 측면 위의 슈라우드(10)를 가진다.

Claims (10)

1. 토로이들-레이스 롤링-트랙션 타입의 자동 변속기에 대한 롤러 제어 유닛으로서,

   실린더벽과 단부벽을 가지는 실린더와,

   실린더 내에 있고, 상기 롤러에 접속되어 상기 롤러와 함께 운동하기 위한 피스톤을 포함하는 롤러 제어 유닛에 있어서,

   상기 피스톤과 상기 단부벽 사이에서 연장하는 가변 길이의 축방향으로 연장된 슈라우드를 포함하여, 상기 피스톤과 상기 실린더의 조합으로 유압 유체를 수용하는 챔버를 한정하며, 상기 슈라우드는 상기 피스톤의 제 1 위치에서 연장되고 피스톤의 제 2 위치에서 수축된 신축 슈라우드를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 제어 유닛.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 슈라우드는 두개 이상의 축방향으로 연장된 튜브 섹션을 포함하며, 각각의 섹션은 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이에서 다른 섹션 위를 미끄러지는 롤러 조립체.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 완전히 연장된 위치의 경우 상기 튜브 섹션이 인접하는 신축부 위의 상응하는 단부스톱들과 결합 하기 위한 단부스톱들을 포함하는 롤러 제어 유닛.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 신축부의 제 1 부분이 피스톤의 신장부를 포함하는 롤러 제어 유닛.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신축부의 제 1 부분으로 부터 떨어진 단부에 있는 상기 신축부의 제 2 부분이 실린더에 대해 고정된 단부스톱과 결합하기 위한 단부스톱를 가지는 롤러 제어 유닛.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실린더가 작동중에 상기 신축부가 미끄러지는 신장부를 포함하는 롤러 제어 유닛.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 실린더에 대해 고정된 단부스톱이 상기 신장부에 의해 또는 신장부 위에 형성된 단부스톱을 포함하는 롤러 제어 유닛.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤이 이중 작용 피스톤을 포함하며, 상기 조립체는 피스톤 및 실린더의 제 2 단부사이에서 연장된 제 2 슈라우드 부재를 포함하며, 유압 유체를 수용하는 제 2 유압 챔버를 형성하는 롤러 제어 유닛.
9. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 상기 단부스톱이 서클립을 포함하는 롤러 제어 유닛.
10. 첨부된 도면을 참조하여 여기서 대체로 기술된 롤러 제어 유닛.