KR20030074834A - 가요성의 구동 링 벨트 - Google Patents

가요성의 구동 링 벨트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가요성의 구동 링 CVT 벨트를 포함한다. 이 벨트는 복수의 인접한 링 세그먼트(31)를 갖는 가요성의 구동 링(30)을 구비한다. 세그먼트는 CVT 시브(sheave)에 의해 가해지는 압축 부하를 지지하기에 충분한 금속 또는 비금속 재료로 이루어진다. 세그먼트는 종축을 따라 상호 맞물리고, 탄성 중합 부재(50, 51)에 의해 조립 위치에서 예비 부하를 받는다. 인장 부재 또는 벨트(20)는 상호 맞물린 세그먼트에 의해 형성되는 외주 지지면 상에 지지된다. 인장 벨트는 당업계에 공지된 임의의 벨트, 예컨대 복수 리브(multi-ribbed)의 전동 벨트를 포함할 수 있다. 인장 부재는 원주 방향 지지면 상에서 종축을 따라 가요성의 구동 링에 대해 이동할 수 있다. 세그먼트는 풀리 상의 시브 표면에 맞물리는 대향 경사면을 더 포함한다.

Description

가요성의 구동 링 벨트{FLEXIBLE DRIVING RING BELT}
기어 타입의 변속기를 사용하여 자동차, 오토바이 등을 동작시키는 것은 해당 업계에 널리 알려져 있다. 그러나, 기어 타입의 변속기는 일반적으로 고정된 수의 기어를 구비한다. 이들 변속기는 일반적으로 하나의 기어에서 가장 효율적으로 동작되고, 나머지 기어에서는 엔진이 덜 효율적인 작동점에서 동작되도록 설계된다. 결과적으로, 효율을 향상시키기 위해서는, 무단 변속기(CVT)가 바람직하다. CVT 변속기는 그러한 용도에 특히 적합하게 되어 있는 벨트를 필요로 한다.
무단 변속기(즉, CVT)에서 사용하도록 각종 타입의 전동 벨트가 개발되어 왔다.
일반적으로, CVT 벨트의 윤곽은 통상의 V-벨트의 윤곽과 유사하다. 특히, 이들 벨트는 상부에서 넓고 바닥에서 좁으며, 풀리의 시브 사이에서 끼워져 각진 홈을 형성하게 설계된다. 벨트가 걸리는 풀리는 일반적으로 가동 시브와 고정 시브를 구비하며, 이들 각 시브는 절두 원추 형상을 갖는다. 일반적으로, 시브 중하나는 다른 시브가 고정된 상태에서 이동한다.
한 시브를 다른 시브에 대해 이동시키면, 내부에서 벨트가 동작되는 풀리의 유효 직경(Φ)이 변경된다. 벨트 속도는 풀리의 유효 직경의 함수이고, 이 유효 직경은 시브의 서로에 대한 축방향 위치의 함수이다.
종래 기술의 CVT 타입의 벨트는 인장 부재에 횡방향으로 연결된 복수의 블록으로 이루어지는 벨트를 포함한다. 또한, 특정 형태의 톱니(cog) 타입 벨트도 공지되어 있다.
벨트에 대해 횡방향으로 정향된 중합체 부분을 갖는 V-블록 타입 벨트를 개시하고 있는 McComber의 미국 특허 4,595,387호(1986년)가 대표적인 종래 기술이다. 중합체 부분은 예정된 간격을 두고 벨트의 종축을 따라 고정식으로 연결되어 있다.
종래 기술은 인장 하중 지지 부재에 대하여 횡방향 블록의 위치를 고정하는 것을 교시하고 있다. 결과적으로, 종래 기술은 인장 부재와 기계적으로 정확하게 연결되도록 구성되는 횡방향 블록의 사용을 교시하고 있다. 구성 요소의 상대 운동은 엄격하게 제어된다.
다른 대표적인 종래 기술로는, 횡방향으로 장착된 블록을 하중 캐리어에 맞물리게 하는 일련의 톱니를 갖춘 무단 하중 캐리어를 포함하는 건조 타입(dry type)의 변속기에 사용되는 V-벨트를 개시하고 있는 Takashima 등의 미국 특허 제4,734,085호(1988년)가 있다.
종래 기술의 벨트는 인장 부재가 각 세그먼트와 접촉하는 지점들에 인장 부재가 겪는 벤딩 하중을 집중시키는 효과를 갖는다. 동작 시에, 그들 위치에서의 반복적인 구부러짐으로 인하여, 인장 코드가 끊어지게 된다. 일반적으로, 종래 기술의 벨트 구조는 상호 연결된 비교적 강성의 조립체 중 하나이다. 세그먼트는 클램핑 또는 어떤 형태의 억지 끼워맞춤에 의해 가요성 인장 부재에 부착된다.
가요성의 구동 링을 구비하는 가요성의 구동 링 벨트가 요구된다. 또한, 가요성의 구동 링과 협력하게 맞물리는 인장 부재를 구비하는 가요성의 구동 링 벨트가 요구된다. 또한, 인장 부재에 고정되지 않는 복수의 고정 링 세그먼트로 이루어지는 가요성의 구동 링을 구비하는 가요성의 구동 링 벨트가 요구된다. 또한, 가요성의 구동 링에 예비 하중(preload)을 가하는 탄성 부재를 구비하는 가요성의 구동 링 벨트가 요구된다. 본 발명은 이들 요구를 만족시킨다.
본 발명은 전동 벨트에 관한 것으로, 보다 구체적으로 말하면 세그먼트로 이루어지는 가요성의 구동 링과 인장 부재를 구비하는 가요성의 구동 링 벨트에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 단면 사시도이고,
도 2는 가요성의 구동 링의 단면도이고,
도 3은 가요성의 구동 링 세그먼트의 사시도이다.
본 발명의 주요 양태는 가요성의 구동 링을 구비하는 가요성의 구동 링 벨트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 양태는 가요성의 구동 링과 협력하게 맞물리는 인장 부재를 구비하는 가요성의 구동 링 벨트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는 인장 부재에 고정되지 않는 복수의 링 세그먼트로 이루어지는 가요성의 구동 링을 구비하는 가요성의 구동 링 벨트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 양태는 가요성의 구동 링에 예비 하중을 가하는 탄성 부재를 구비하는 가요성의 구동 링 벨트를 제공하는 것이다.
본 발명의 기타 양태는 본 발명의 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해 명확하고 명백하게 될 것이다.
본 발명은 가요성의 구동 링 CVT 벨트를 포함한다. 이 벨트는 복수의 인접한 링 세그먼트로 이루어지는 가요성의 구동 링을 구비한다. 세그먼트는 CVT 시브에 의해 가해지는 압축 하중을 지지하기에 충분한 금속 또는 비금속 재료를 포함한다. 세그먼트는 종축선을 따라 상호 맞물리고, 탄성 중합 부재에 의해 조립 위치로 예비 하중을 받는다. 인장 부재 또는 벨트는 상호 맞물린 세그먼트에 의해 형성되는 외주 지지면 상에서 지지된다. 인장 벨트는 당업계에 공지된 임의의 벨트, 예컨대 복수 리브의 전동 벨트를 포함할 수 있다. 인장 벨트는 원주 방향 지지면 상에서 종축선을 따라 이동할 수 있다. 세그먼트는 풀리 상의 시브 표면과 맞물리는 대향 경사면을 더 포함한다.
명세서에 채용되어 명세서의 일부를 이루는 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 발명의 원리를 설명하는 기능을 한다.
도 1은 본 발명의 단면 사시도이다. 가요성의 구동 링 벨트(10)는 가요성의 구동 링(30)과 맞물리는 인장 부재 또는 벨트(20)를 구비한다. 인장 벨트(20)는복수 리브의 벨트 또는 V-벨트를 비롯한 당업계에 공지된 임의의 전동 벨트를 포함할 수 있다. 이 벨트는, 벨트(20)가 마모되는 경우에 다른 저렴하고 용이하게 입수 가능한 복수 리브의 벨트로 대체할 수 있으므로, 본 발명의 특별한 장점이 된다. 종래 기술의 CVT 벨트는 그러한 부분 교체 구조를 갖지 않으므로, 벨트가 마모되는 경우에 폐기되어야 하고, 일반적으로 상당히 큰 비용을 들여 전체적으로 교체되어야 한다. 인장 벨트는 일반적으로 복수의 인장 코드(22)를 에워싸는 탄성 중합 재료(21)를 포함한다.
가요성의 구동 링(30)은 링 세그먼트(31)로 이루어진다. 세그먼트(31)는 무단 형태를 이루도록 서로에 대해 인접하게 배치되어 있다. 탄성 중합 부재(50, 51)는 슬롯(32, 33)에서 각 세그먼트(31)에 각각 맞물려서, 세그먼트를 적절한 조작 배치로 유지한다. 탄성 중합 부재는 고무 밴드와 유사하게 매우 탄력적일 수도 있고, 축방향 신장에 대한 저항성이 있을 수도 있다. 탄성 중합 부재는 인장 벨트와 동일한 재료로 구성될 수 있으며, 사용자의 요구에 따라 인장 코드를 포함할 수도 있고, 포함하지 않을 수도 있다. 바람직한 실시예에서, 탄성 중합 부재는 인장 코드를 포함하지 않는다.
가요성의 구동 링(30)의 전체 원주는 탄성 중합 부재의 길이보다 약간 길어서, 본 발명의 벨트가 완전히 조립된 경우에, 탄성 중합체와, 그에 따라 링 자체에 예비 하중이 확립되고, 이로써 각 인접 세그먼트의 상호 맞물림 특징을 구현한다(도 3 참조).
도 2는 가요성의 구동 링의 단면도이다. 각 세그먼트(31)는 벨트지지면(34)을 갖는다. 지지면(34)은 필요에 따라 당업계에 공지된 벨트의 임의의 형태 또는 윤곽과 협력하게 맞물리는 윤곽을 가질 수 있다. 상기 형태로는, 리브형 윤곽, 평탄 윤곽 또는 v-벨트 윤곽을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바람직한 실시예의 윤곽은 복수 리브의 벨트 윤곽을 나타낸다. 대향 돌기 또는 탭(35, 36)이 지지면(34)의 양측에 위치되어 있다. 탭(35, 36)은 벨트를 가요성의 구동 링 상의 적소에 측방향으로 유지한다. 탭은 작동 중에 벨트의 측면을 보호하는 기능도 한다.
전체에서 취한 링의 각 세그먼트의 지지면은 인장 벨트(20)가 지지되는 원주면을 포함한다(도 1 참조). 인장 벨트(20)는 지지면(34) 상에서 측방향으로만 제어되어, 작업 중에 벨트가 지지면(34)에서 벗어나거나 미끄러지는 것을 방지한다. 벨트(20)와 가요성의 구동 링(30)은 길이 방향의 축선 방향(L)으로 서로에 대해 이동할 수 있다. 작업 시에, 그러한 이동으로 인하여, 벨트(20)는 가요성의 구동 링(30)에 대해 약간 이동할 수 있으며, 이로써 풀리를 통한 가요성의 구동 링의 각 회전 동안에 각 세그먼트에 대해 이동할 수 있다. 이것은 인장 벨트(20)의 전체 길이에 걸쳐 각 세그먼트 사이의 벨트 굽힘 응력을 균일하게 분배한다. 이로 인하여, 벨트는 그 전체 길이를 따라 균일하게 마모될 수 있고, 이로써 그 유효 수명이 증가될 수 있다.
도 3은 가요성의 구동 링 세그먼트의 사시도이다. 볼록한 돌출부(37, 38, 39)가 대향 표면 중 하나, 즉 도 3에 있어서는 대향 표면42로부터 연장된다. 반대쪽의 대향 표면(43)에는 거울 이미지의 오목부(도시 생략)가 위치되어 있다. 돌출부(37, 38, 39)는 각 인접 세그먼트의 상응하는 오목부(도시 생략)와 협력하게 맞물린다. 맞물린 돌출부 및 오목부는 가요성의 구동 링 벨트가 풀리를 통해 주행하는 경우에 각 세그먼트를 적절한 정렬로 상호 맞물리게 한다.
바람직한 실시예에서, 대향 표면(42, 43)은 사잇각(α)을 형성할 수 있다. 사잇각(α)으로 인하여, 각 세그먼트는 서로에 대해 약간 회전할 수 있으며, 이로써 가요성의 구동 링 벨트가 작업 중에 풀리를 통하여 주행하는 경우에 회전 중심과 실질적으로 정렬 상태로 남을 수 있다.
대향 경사면(40, 41)은 각각 풀리(도시 생략) 상의 표면에 지지되어 있다. 대향 경사면은 본 발명의 벨트가 걸리는 풀리의 사잇각과 실질적으로 동등한 사잇각(β)을 갖는다. 이로 인하여, 효율적인 동력 전달을 위한 가요성의 구동 링 벨트와 풀리 사이의 적절한 접촉이 보장된다.
바람직한 실시예에서는, 마찰 계수(COF) = 0.3이고 β=34°이거나, COF = 0.2이고 β=26°이다. 이들 값은 단지 예로서 제공되는 것이고, 한정의 의도는 없다. 인장 벨트가 널리 공지되어 있고 널리 이용될 수 있으므로, 가요성의 구동 링 벨트는 적절하게 작동하도록 오일 욕 또는 스프레이와 같은 윤활을 필요로 하지 않는다. 이 특징은 본 발명의 벨트를 사용하는 임의의 변속기의 윤활 요건을 현저하게 단순화시킨다.
각 세그먼트는 시브의 축방향 하중을 지탱하도록 원하는 축방향 강도를 갖는 실질적으로 비금속 또는 플라스틱 재료를 포함할 수 있다. 각 세그먼트는 알루미늄과 같은 금속 코어 또는 본체를 포함할 수 있고, 이 본체는 시브 접촉면(40, 41)에서 페놀 또는 플라스틱과 같은 비금속으로 적층 성형(overmolded)될 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명의 단일 형태를 설명하고 있지만, 본 명세서에 설명된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 구성 요소의 구성 및 관계에 있어서 변형이 있을 수 있다는 것을 당업자는 알 것이다.

Claims (16)

  1. 무단 부재를 형성하도록 서로에 대해 인접하게 배치되는 복수의 세그먼트와,
    각 세크먼트에 대해 맞물려서, 그 세그먼트들을 서로에 대해 인접하게 유지하는 하나 이상의 유지 부재와,
    인접 세그먼트에 의해 형성되는 원주 방향 지지면 상에 지지되는 인장 부재
    를 구비하는 것인 벨트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각 세그먼트는
    인접 세그먼트의 대향 표면 상에 각 세그먼트가 지지되게 되어 있는 양측 대향 표면과,
    대향 표면으로부터 연장되는 볼록한 돌출부와,
    세그먼트의 돌출부가 인접 세그먼트의 오목부와 협력하게 맞물리도록 다른쪽 대향 표면에 형성된 오목부
    를 더 구비하는 것인 벨트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 각 세그먼트는 유지 부재를 수용하기 위하여 하나 이상의 슬롯을 더 구비하는 것인 벨트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 각 세그먼트는 각 세그먼트에 인장 부재를 측방향으로유지하도록 양측에 대향 돌기를 더 구비하는 것인 벨트.
  5. 제4항에 있어서, 상기 각 세그먼트는 풀리측에 맞물리는 양측 대향 경사면을 더 구비하는 것인 벨트.
  6. 제5항에 있어서, 상기 원주 방향 지지면은 상기 인장 부재와 협력하게 맞물리는 윤곽을 형성하는 것인 벨트.
  7. 제6항에 있어서, 상기 양측 대향 표면은 사잇각을 이루는 것인 벨트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 인장 부재는 인장 부재와 세그먼트 사이에서 축방향 상대 운동이 일어날 수 있도록 원주 방향 표면 상에 지지되는 것인 벨트.
  9. 제8항에 있어서, 상기 각 대향 경사면은 예정된 마찰 계수를 갖는 것인 벨트.
  10. 제9항에 있어서, 상기 세그먼트 상의 돌출부 및 오목부는 각각 피치선 직경에 위치되는 것인 벨트.
  11. 제9항에 있어서, 상기 인장 부재의 축선은 작업 중에 벨트의 중립 축선과 정렬되는 것인 벨트.
  12. 제11항에 있어서, 상기 유지 부재의 축선은 작업 중에 벨트의 중립 축선과 정렬되는 것인 벨트.
  13. 제11항에 있어서, 상기 유지 부재는 탄성 중합 재료를 더 포함하는 것인 벨트.
  14. 제9항에 있어서, 상기 각 세그먼트는 비금속 재료를 더 포함하는 것인 벨트.
  15. 제9항에 있어서, 상기 각 세그먼트는 적어도 각 대향 경사면에서 비금속 재료를 더 포함하는 것인 벨트.
  16. 제9항에 있어서, 상기 각 세그먼트는 비금속 적층 성형부(overmolding)를 갖는 금속 본체를 더 포함하는 것인 벨트.
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