KR20040039499A

KR20040039499A - 축방향으로 움직일 수 있는 풀리 허브 유닛을 가지는 무단변속기

Info

Publication number: KR20040039499A
Application number: KR10-2004-7005982A
Authority: KR
Inventors: 카판헨드리쿠스얀; 비세르코넬리우스페트루스안토니우스; 즈바르츠야코부스; 반리우벤베르나르두스게라두스; 메아니포울베르나드
Original assignee: 에이비 에스케이에프
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2004-05-10
Also published as: JP2005506500A; NL1019910C2; CN1575387A; EP1438522A1; WO2003036134A1; US20040248678A1

Abstract

무단 변속기는 두 개의 풀리 세트들(2,3) 및 토크 전달을 위해 상기 풀리 세트(2,3)들 주위에 맞게 장착된 무한 유연 구동 요소(24)를 수용하는 하우징(1)을 포함하여 구성되며, 상기 풀리 세트들(2,3) 중 하나에는 입력축을 위한 커플링 수단(14)이 구비되고, 다른 하나에는 출력축을 위한 커플링 수단(22)이 구비되며, 상기 풀리 세트들(2,3) 각각은 방사상 바깥 방향으로 커지는 그루브를 감싸는 디스크들(4,5) 및 전달비를 변화시키려는 목적으로, 각각의 풀리 세트(2,3)의 상기 두 개의 디스크들(4,5) 사이의 거리를 변화시키기 위한 스크류 구동 수단(6)을 포함하여 구성된다. 각각의 디스크는 회전 가능하도록 지지하기 위한 베어링 수단(9,10,30)을 포함하여 구성된 허브 유닛(7,8)에 연결되고, 각각의 허브 유닛은 하우징에 대하여 축방향으로 변위 가능하게 지지된다.

Description

축방향으로 움직일 수 있는 풀리 허브 유닛을 가지는 무단 변속기{CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION WITH AXIALLY MOVABLE PULLEY HUB UNITS}

이와 같은 무단 변속기가 일반적으로 알려져 있다. 풀리 세트들은 각각 입력축 및 출력축 상에 설치되는데, 이러한 축들은 롤링 요소 베어링에 의해 하우징에 대하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 일반적으로, 각각의 풀리의 디스크들 중 하나는 키/그루브 접속 또는 볼/레이스웨이(raceway) 접속 방식에 의해 각각 대응되는 축에 대해 미끄러져 움직일 수 있다.

그러므로 풀리들은 하우징에 대하여 간접적으로 지지되는데, 말하자면 축을통해 지지된다. 본 발명의 목적은 풀리들의 지지가 개선되고, 제조 단가가 감소될 수 있는 구조의 무단 변속기를 제공하는 것이다. 이러한 목적은 각각의 디스크가, 상기 디스크를 회전 가능하게 지지할 뿐만 아니라 하우징에 대해 축방향으로 변위 가능하게 하는 롤링 요소 베어링 수단을 포함하여 구성되는 허브 유닛에 연결됨으로서 달성된다.

본 발명은 무단 변속기에 관한 것으로서, 상기 무단 변속기는 두개의 풀리 세트 및 토크 전달을 위해 상기 풀리 세트 주위에 설치된 무한 유연 요소(endless flexible element)를 수용하는 하우징을 포함하고, 상기 풀리 세트 중 하나는 입력축과의 연결 수단을 구비하고, 다른 하나는 출력축과의 연결 수단을 구비하며, 상기 풀리 세트는 각각 방사상으로 바깥 방향으로 커지는 그루브(groove)를 둘러싸는 두 개의 디스크 및 전달비를 변화시킬 목적으로 상기 각각의 풀리의 두 디스크 사이의 거리를 변화시키기 위한 스크류 구동 수단을 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 무단 변속기의 제1 실시예를 도시하고 있다.

도 2는 제2 실시예를 도시하고 있다.

본 발명에 따른 무단 변속기에 있어서, 풀리 세트들은 허브들을 통해 하우징에 대하여 직접적으로 지지된다. 상기 허브들은 플레인 베어링, 볼/레이스웨이, 또는 키/그루브 접속을 통하여 하우징에 대하여 지지된다. 이렇게 하여 디스크들은 전달비(transmission ratio)의 변화에 따라 축방향으로 자유롭게 움직일 수 있다. 디스크들이 서로로부터 멀어지는 방향으로 또는 서로 가까워지는 방향으로 동시에 움직이게 된다는 사실을 고려하면, 구동축 및 피구동축을 위한 풀리 세트들은 고도의 균일성을 가질 수 있다.

허브 유닛들은 하중이 가해진 상태에서 안정적인 형태로 디스크들을 지지할 수 있어야 한다. 이러한 목적을 위해, 각각의 허브 유닛은 복렬(複列) 앵귤러 컨택트 베어링을 포함하여 구성될 수 있다. 바람직하게는, 각각의 허브 유닛은 그 내부에 롤링 요소 베어링 수단이 고정되는 슬리브 또는 외부 링을 포함하고, 하우징은 슬리브가 미끄러짐/축 변위 베어링을 통하여 미끄러지는 것이 가능하도록 설치된 대응되는 실린더 부를 포함한다.

제2 실시예에 따르면, 적어도 하나의 베어링 수단은 내부 링 및 외부 링을포함하여 구성되는 롤링 요소 베어링을 포함하여 구성되고, 이들의 레이스웨이들은 일련의 롤링 요소들과 접촉하고, 상기 롤링 요소들과 상기 링들 중 적어도 하나의 접촉은 축방향 변위를 허용한다. 베어링 링들의 축방향 변위는 다양한 방식에 의해 얻어질 수 있다. 첫번째 가능한 경우에 따르면, 적어도 하나의 롤링 요소 베어링의 링은 실린더형 레이스웨이를 가지고 있고, 롤링 요소들은 실린더 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 롤링 요소 베어링의 링들 중 하나는 실린더형 레이스웨이를 감싸는 숄더(shoulder)를 가질 수 있고, 롤링 요소들은 숄더들 사이에 약간 움직일 수 있게 설치되고, 다른 링의 레이스웨이의 폭은 상기 숄더들 사이의 거리보다 크게된다. 상기 풀리 세트들의 디스크에 가해지는 모멘트 하중의 관점에서 보면, 롤러들 및 레이스웨이들에 특별한 크라우닝 또는 만곡을 줄 필요가 있을 수 있으며, 예를 들면 소위 CARB(R) 베어링이 사용될 수 있다.

각각의 허브가 내부 링 부재를 포함하여 구성되고, 내부 링 부재는 이에 대응하는 풀리와 결합되는 경우, 견고하고 단순한 설계가 얻어질 수 있다.

풀리 허브 유닛들의 축방향 변위를 수용하기 위한 목적으로, 각각의 커플링 수단은, 대응되는 입력축 또는 출력축의 단부를 망원경 형식으로 접을 수 있도록 결합시기기 위한 망원경형 단부를 포함한다.

각각의 풀리 세트의 선형 이동 스크류 구동 수단은 서로 반대되는 방향의 나선부를 가지는 중앙 스크류 축을 포함하고, 각각의 디스크 또는 풀리 허브 유닛에는 상기 나선부들 중 하나와 결합되는 너트(nut)가 제공된다. 볼 스크류의 너트 및 지지 베어링의 내부 링은 하나의 조각으로 만들어질 수 있다.

본 발명이 도면에 개시된 무단 변속기의 다양한 실시예를 참조하여 더 설명될 것이다.

도 1에 도시된 무단 변속기는 두 개의 풀리 세트들(2,3)을 수용하는 하우징(1)을 포함한다. 풀리 세트(2,3) 각각은 V 자 형태의 그루브를 둘러싸는 두 개의 디스크들(4,5)을 포함한다. 벨트 또는 무한 유연 요소(24)(인장 또는 압축)가 상기 두 개의 풀리 세트들(2,3)의 디스크들(4,5) 사이에 장착된다.

풀리 세트들(2,3)의 디스크들(4,5)은, 풀리 세트들(2,3) 사이의 전달비를 조절하기 위해, 서로를 향해 가까워지는 방향으로, 또는 서로로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다.

디스크들(4,5)은 이러한 목적을 위해 각각 풀리 허브 유닛(7,8)에 의해 지지된다. 이러한 풀리 허브 유닛들(7,8)은, 예를 들면 플레인 베어링(10)과 같은 수단에 의해 하우징에 대해 축방향 변위 가능하도록 지지된다. 이러한 플레인 베어링은 슬리브(12)를 포함하는데, 상기 슬리브는 하우징(1)의 상기 슬리브에 대응되는 형태를 가지는 실린더부(13)에 미끄러질 수 있도록 장착된다.

더 나아가, 풀리 허브 유닛(7,8)은 각각 복렬 앵귤러 컨택트 베어링(9)을 포함하는데, 이들은 오랜 수명을 위해 기름칠 되고 밀봉된다. 이러한 복렬 앵귤러 컨택트 베어링(9)에 의하여, 문제가 되는 디스크들(4,5)은 매우 안정적인 형태로 하우징(1)에 대하여 회전 가능하게 지지된다.

복렬 앵귤러 컨택트 베어링(9) 각각은, 대응되는 디스크(4,5)와 결합된 공동의 내부 링 부재(11)를 포함한다. 또한 분리된 내부 링이 사용될 수 있다. 더 나아가 두 개의 분리된 외부 링들(25,26)이 구비되는데, 이들은 스페이서 링(27)에 의하여 축방향으로 서로에 대해 지지되어 있다. 또한 일체로 형성된 외부 링이 사용될 수도 있다. 내부 링 부재(11) 및 외부 링들(25,26) 사이에는, 두 개의 열을 이루는 볼들이 장착된다.

언급되었다시피, 디스크(4,5)는 허브 유닛(7,8)에 의하여 하우징에 대하여 안정적으로 지지된다. 그러나 더 나아가, 중앙 중공축(hollow central shaft;21)이 디스크(4,5) 및 허브 유닛(7,8)의 각각의 구멍(29) 내에 미끄러질 수 있도록 장착되는 형태의 지지도 추가적으로 가능하다. 중앙 중공축(21)은 축방향 키/그루브 접속 또는 볼/레이스웨이 접속을 통해 이러한 요소들과 결합할 수 있다. 이상적인 구동 상태(미끄러짐이 없는 상태)에서는 중앙 중공축이 필요하지 않다.

디스크들(4,5)은, 서로 반대되는 방향으로 형성된 나선부(17,18)를 가지는 중앙 스크류 축(16)을 포함하는 스크류 구동 수단(6)을 통해 서로에 대해 축방향 이동하는 것이 가능하다. 더 나아가, 각각의 디스크(5) 또는 허브 유닛(7,8)은 나선부들(17,18) 중 하나와 결합하는 너트들(19,20)을 가진다.

중앙 스크류 축(16)은, 상기 중앙 스크류 축(16)과 이에 대응되는 풀리 세트(2,3) 사이의 상대적인 회전을 제공하는 기계적 제어 수단과 연결된다.

풀리 세트들(2,3), 특히 이들의 너트(19,20)에는 구동/피구동 축과의 연결을 위한 커플링 수단(14,22)이 제공된다. 이러한 커플링 수단은 망원경 형태의 단부로 구성되고, 축방향으로 변위되는 그루브들을 가지고 있으며, 상기 구동/피구동 축들의 대응되는 형태를 가지는 단부에 결합될 수 있다.

도 2에 도시된 실시예는, 많은 부분이 도 1에 따른 실시예와 유사하다. 그러므로 대응되는 부분은 동일한 참조 번호로서 구별된다.

도 2에 따른 무단 변속기의 허브 유닛(7,8)은 각각 롤러 베어링(30)을 포함하여 구성되는데, 롤러 베어링(30)의 고정 외부 링(31)은 하우징(1)에 연결된다. 상기 고정 외부 링(31)은 숄더들(32)을 가지는데, 숄더들(32) 사이에는 일련의 롤러들(33)이 축방향으로 살짝 움직일 수 있도록 장착되어 있다.

내부 링(34)은 허브 유닛들(7,8)에 클램프되고, 서클립(circlip)과 같은 기계적 수단에 의하거나, 또는 냉간 형성 방식(cold forming)이나 오비탈 형성 방식(orbital forming)을 사용하는 물질 전도(material upsetting)에 의해 축 방향으로 기계적으로 움직인다. 내부 링(34)은 또한 허브와 일체로 형성될 수 있다. 상기 링(34)의 레이스웨이는 상기 외부 링(31)들의 숄더(32)들 사이의 거리보다 넓은 폭을 가진다.

허브 유닛들(7,8)에 의하여 지지되는 디스크들(4,5)은, 롤러들(33)이 내부 링들(34)과 회전 접촉되어 있을 뿐만 아니라, 미끄러짐 접촉되어 있다는 사실로 인해 서로간에 멀어지거나 가까워지는 방향으로 움직일 수 있다. 주행 상태에서는, 이러한 축 방향 미끄러짐이 매우 부드러운 방식으로 일어날 수 있다.

허브 유닛이 단열(單列) 베어링을 포함하여 구성될 수 있으나, 하나 이상의 서로 분리된 베어링이 이용될 수도 있다. 베어링들은 볼 및 롤러 베어링들을 포함할 수 있는데, 예를 들면 테이퍼 롤러, 니들(needle) 베어링 또는 구형 롤러 베어링이다. 벨트(24)는 윤활유, 특수 용액 또는 공기에 의해 냉각될 수 있다.

더 나아가, 풀리 허브 유닛 및 무단 변속기는 하중, 회전수 및 온도 등을 제어하고 모니터링하기 위한 센서들을 전체적으로 포함하고 있다. 디스크들은 최소 지름 15mm의 V형 그루브를 가지고 있다. V 자의 감싸는 각도는 5도에서 30도까지 다양하다. 허브의 표면과 유연 밸트의 표면 접촉은 곧거나 만곡되거나 또는 이들의 결합한 형태일 수 있다.

하나 또는 두 개의 풀리 세트들에는, 유연 구동 수단을 배치시키거나 프리로딩하기 위한 스프링이 장착될 수 있다. 풀리 허브 유닛의 부품들은 금속 또는 비금속 물질, 복합 물질, 분말 물질 등으로 만들어질 수 있다. 더 나아가, 디스크의 서로 대향하여 마주보는 표면은, 토크 전달을 개선하기 위한 마찰 성질을 향상시키기 위하여 코팅을 할 수 있다. 또한 디스크는 토근 전달을 위한 최적 마찰 특성을 제공하기 위하여, 냉간 제조 및/또는 경질화, 또는 훨(whirled)될 수 있다. 디스크들은 경화된 표면을 가지는 주철로 만들어질 수 있는데, 예를 들면 토크 전달을 위한 내마모성 및 마찰 특성을 가지도록 레이저 클래드법(cladding)을 통해 얻어질 수 있다.

풀리 허브 유닛의 내부 링은 스크류 장치의 너트와 일체를 형성할 수 있다. 더 나아가, 풀리 허브 유닛은 복열 앵귤러 접촉 베어링을 가질 수 있는데, 하나의레이스웨이는 허브와 결합되고, 다른 하나는 허브 상에 냉간 공정 또는 기계적 체결 수단에 의해 체결되는 분리된 링이다.

Claims

두 개의 풀리 세트들(2,3) 및 토크 전달을 위해 상기 풀리 세트(2,3)들 주위에 맞게 장착된 무한 유연 구동 요소(24)를 수용하는 하우징(1)을 포함하는 무단 변속기로서,

상기 풀리 세트들(2,3) 중 하나에는 입력축을 위한 커플링 수단(14)이 구비되고, 다른 하나에는 출력축을 위한 커플링 수단(22)이 구비되며,

상기 풀리 세트들(2,3) 각각은 방사상 바깥 방향으로 커지는 그루브를 둘러싼 디스크들(4,5) 및 전달비를 변화시키려는 목적으로, 각각의 풀리 세트(2,3)의 상기 두 개의 디스크들(4,5) 사이의 거리를 변화시키기 위한 스크류 구동 수단(6)을 포함하여 구성되고,

상기 디스크(4,5)를 하우징(1)에 대해 축방향으로의 변위가 가능하도록 지지할 뿐만 아니라, 회전 가능하도록 지지하기 위한 베어링 수단(9,10,30)을 포함하여 구성된 허브 유닛(7,8)에 각각의 디스크(4,5)가 연결되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제1항에 있어서, 각각의 허브 유닛(7,8)은 플레인 베어링 또는 볼/레이스웨이 베어링과 같은 선형 베어링(10)에 의하여, 상기 하우징(1)에 대해 지지되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제2항에 있어서, 각각의 허브 유닛(7,8)은, 그 내부에 롤링 요소 베어링 수단(9)이 고정되는 외부 링 또는 슬리브(12)를 포함하며, 상기 하우징(1)은 대응되는 실린더부들(13)을 포함하여 구성되는데, 이들 실린더부 각각에는 슬리브(12)가 상기 플레인 베어링(10)을 통하여 미끄러지는 것이 가능하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 청구항에 있어서, 각각의 허브 유닛(7,8)은 복열 앵귤러 컨택트 베어링(9)을 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
상기 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서, 적어도 하나의 롤링 요소 베어링 수단(9)은 4-지점 앵귤러 볼 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
상기 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서, 적어도 하나의 롤링 요소 베어링 수단(9)은 비대칭형 앵귤러 컨택트 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
상기 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서, 각각의 베어링 수단은 내부 링(34) 및 외부 링(31)을 가지는 롤링 요소 베어링(30)을 포함하는데, 이들의 레이스웨이들은 일련의 롤링 요소들(33)과 롤링 접촉하며, 상기 롤링 요소들(33)과 상기 링들(31,34) 중 적어도 하나 사이의 접촉은 축방향 변위를 허용하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제7항에 있어서, 적어도 하나의 롤링 요소 베어링(30)의 링들(31,34)은 실린더형 레이스웨이를 가지고 있고, 상기 롤링 요소들(33)은 실린더 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제7항에 있어서, 적어도 하나의 롤링 요소 베어링(30)의 링들(31,34)은 크라운형 레이스웨이를 가지고 있고, 상기 롤링 요소들(33)은 크라운 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제8항 내지 제9항 중 어느 한 청구항에 있어서, 상기 링들(31) 중 하나는 상기 실린더형 레이스웨이를 둘러싸는 숄더들(32)을 가지고 있고, 상기 롤링 요소들(33)은 상기 숄더들(32) 사이에 약간 움직일 수 있도록 장착되고, 다른 링(34)의 레이스웨이의 폭은 상기 숄더들(32) 사이의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
상기 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서, 각각의 커플링 수단들(14,22)은 입력축 및 출력축의 대응되는 망원경형 끝단과 결합하기 위한 망원경형 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
상기 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서, 각각의 풀리 세트들(2,3)의 스크류 구동 수단(6)은 서로 대향되는 나선부들(17,18)을 가지는 중앙 스크류 축(16)을 포함하고, 각각의 디스크(4,5) 또는 허브 유닛(7,8)에는 상기 나선부들(17,18) 중 하나와 결합되는 너트(19,20)가 구비되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제12항에 있어서, 각각의 스크류 축(16)은 기계적 제어 수단(23) 및/또는 전기/전자적 제어 수단에 연결되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
상기 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서, 상기 디스크(4,5)는 중앙 중공축(21) 상에 미끄러질 수 있도록 각각 장착되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
상기 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서, 적어도 하나의 롤링 요소 베어링 수단(9)은 비대칭형 앵귤러 컨택트 볼 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
상기 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서, 적어도 하나의 스크류 액츄에이터는 롤러 스크류 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
상기 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서, 적어도 하나의 스크류 액츄에이터는 볼 스크류 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
상기 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서, 적어도 하나의 스크류 액츄에이터는 마찰 스크류 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
상기 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서, 상기 스크류 액츄에이터들의 너트들은 풀리 세트를 통하여 돌출된 공동 구동축 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
상기 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서, 너트들에는 구동 클러치와의 접속을 위한 스플라인(spline)들, 제어 유닛 및 차동 장치등과 같은 구동 수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제13항에 있어서, 상기 제어 수단은 전기, 전자, 유압 장치 또는 이들의 결합을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
상기 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서, 구동축의 회전 운동, 하중, 온도 등과 관련한 파라메터를 감지하기 위한 센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
상기 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서, 구동축 및/또는 피구동축의 회전 운동과 관련한 파라메터를 감지하기 위한 센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
상기 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서, 풀리 세트들이 서로간에 스플라인 부싱(splined bushing)을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
상기 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서, 상기 유연 요소는 유연 금속 벨트, 비금속 벨트, 복합 벨트, 또는 이들의 결합체 등과 같은 인장 체인(pull chain) 또는 압축 벨트(push belt)인 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 청구항에 있어서, 상기 유연 요소는 체인, 벨트(인장 또는 압축)인 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
상기 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서, 각각의 풀리 세트의 디스크들은 동일한 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
상기 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서, 상기 풀리 세트들 중 적어도 하나는 구동축의 회전 운동, 하중, 및 온도 등과 관련한 파라메터를 감지하기 위한 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.