KR20060035578A

KR20060035578A - 연속 가변 전동장치

Info

Publication number: KR20060035578A
Application number: KR1020057015034A
Authority: KR
Inventors: 울리히 로스; 크리스토프 드래거; 베르너 브랜드비테
Original assignee: 울리히 로스
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2006-04-26
Also published as: BRPI0402954A; EP1656514A1; CN1584368A; WO2005019701A1; DE112004001467D2; EP1656514B1; BRPI0402954B1; KR101098110B1

Abstract

회전 조절 전동장치 부재(rotating adjustable transmission member)를 통해 서로 작용하는, 2개 이상의 회전 전동장치 부재를 갖는 연속 가변 전동장치에서, 전동장치 부재를 위한 베어링의 정지영역이 구조적 공간을 절약하는 상기 베어링의 운전영역 내에 방사상으로 배열된다.

Description

연속 가변 전동장치{CONTINUOUSLY VARIABLE GEARING}

본 발명은 회전 조절 전동장치 부재(rotating adjustable transmission member)를 통해 서로 작용하는, 2개 이상의 회전 전동장치 부재를 갖는 연속 가변 전동장치(continuously variable transmission)에 관한 것이다.

그와 같은 연속 가변 전동장치들은 베벨 마찰 링 기어(bevel friction ring gears)로서 예를 들면 EP 0 878 641 A1 에서 공지되었다. GB 1 296 827, US 5,601,509, US 4,393,964, DE 197 40 406 A1 또는 DE 199 58 073 A1 은 상기와 같은 점에서 택일적인 배열을 나타낸다.

이와 같은 모든 연속 가변 전동장치에 공통적인 것은 하나 이상의 전동장치 부재, 즉, 선호적으로는 2개의 회전 전동장치 부재(rotating transmission members) 중 하나가 회전 베어링을 통해 하우징 상에 장착된다는 것이다. 특히 비-마찰 베어링(anti-friction bearings)이 상기 목적을 위해 이용되며, 따라서 미끄럼 베어링(slide bearing)이 이용될 수 있다.

그와 같은 베어링은 일반적으로 하우징 상에 위치된 정지영역(stationary area) 및 상응하는 전동장치 부재와 함께 회전하는 운전영역(running area)을 포함한다. 롤러 전동장치(roller transmission)에서 2개의 상기 영역은 일반적으로 상응하는 링들(rings)에 의해 형성되고, 그 위에서 롤 배럴(roll barrels)이 회전하며, 따라서 상기 링들 중 하나가 상기 하우징에 부착되고, 상기 링의 다른 것이 전동장치 부재에 부착된다. 미끄럼 베어링은 또한 각각의 경우에 장착된 전동장치 부재와 함께 회전하거나 또는 하우징과 통합된 표면 또는 영역을 갖는다.

그와 같은 베어링을 위해 요구되는 구조적인 공간은 연속 가변 전동장치에서 상대적으로 크며, 따라서 적당한 베어링 포스(bearing force)가 가해질 수 있다. 크거나 또는 효율적인 베어링이 상당한 구조적인 공간증가 없이 수용될 수 있도록, 연속 가변 전동장치를 구조적으로 개조하는 것이 본 발명의 목적이다.

이와 같은 목적에 대한 해결방법으로서, 본 발명은 2개 이상의 회전 전동장치 부재(rotating transmission members)를 갖는 연속 가변 전동장치를 제안하는데, 상기 회전 전동장치 부재는 2개의 상기 회전 변속 부재(rotating transmission members) 중 하나 이상에 대하여 가변적으로 이동될 수 있는 회전 조정 전동장치 부재(rotating adjustable transmission member)를 통해 서로 상호작용하며, 따라서 상기 전동장치 부재들 중 하나 이상이 한 측부 상에서 하우징 상의 정지 영역(stationary area)을 갖고, 다른 측부 상에서 대응하는 전동장치 부재 상의 운전 영역(running area)을 갖는 회전 베어링을 통해 하우징에 장착되며, 상기 정지영역은 상기 운전영역보다 더 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 한다. 축이 상기 하우징을 통해 안내되지 않는, 베어링 위치에서의 이와 같은 배열의 장점은 상응하는 전동장치 부재의 본질적인 단단함이 좋지 않게 작용되지 않고, 베어링 직경이 최소로 감소될 수 있다는 것이다. 축이 하우징을 관통하는 베어링 끝에서, 이와 같은 최소 값은 각각의 축에 대한 최소 직경에 의해 아래 방향으로 자연적으로 제한되며, 따라서 상기 배열은 상술된 장점을 제공한다.

특히, 베어링의 구조적인 공간이 최소로 감소될 수 있도록, 만약 정지영역이 운전영역 내에서 방사상으로 배열되면 유리하다. 만약 베어링이 장착된 전동장치 부재 영역 내부에서 방사상으로 배열된다면, 여기서 요구되는 구조적인 공간은 최소로 감소될 수 있다. 이와 같은 방식으로 어떠한 추가적인 구조적 공간도 축 방향에 있는 베어링을 위해 요구되지 않는다. 가변 전동장치 부재 내의 상기 전동장치 부재가 상응하는 베어링이 쉽게 수용될 수 있는 회전축으로부터 방사상으로 멀리 떨어진 영역을 일반적으로 갖기 때문에, 만약 상응하는 베어링이 연속 전동장치를 구성하는 2개의 회전 전동장치 부재 중 하나를 지지한다면, 상기 배열은 매우 쉽게 만들어질 수 있다.

상기 문맥에서, 각각의 경우에서 “방사(radial)”및 “축(axial)”과 같은 용어는 창의적인 베어링에 대하여 고려되는 전동장치 부재에 관계된다.

만약 상기 전동장치 부재가 베벨(bevel)이라면, 본 발명은 전동장치 내에 방사상으로 제공되는 베어링에 대하여 특별히 쉽게 수행될 수 있다. 따라서 본 발명은 특히 베벨 전동장치(bevel transmissions) 또는 베벨 마찰링 전동장치(bevel friction ring transmissions)에서 실현될 수 있으며, 여기서 일반적으로 충분히 큰 토크가 모든 동작조건 하에서 전달되도록, 상대적으로 큰 반작용 -그러므로 상대적으로 큰 베어링- 이 요구된다.

바람직하게는 상기 베어링은 하우징의 상응하는 전동장치 부재 속으로 돌출되는 베어링 저널(bearing journal) 상에 위치되며, 따라서 상기 베어링 포스는 하우징에 의해 비용대비 효과적이고 직접적으로 흡수될 수 있다.

본 발명은 큰 베어링 포스가 흡수될 수 있기 때문에 비-마찰 베어링과 협력하는 것이 적당하며, 그것은 베어링과 하우징 사이에서 상응하는 창의적인 배열(inventive arrangement)에 의해 교체될 수 있다.

방사적인 배치 면에서, 만약 정지영역이 하우징 자체에 의해 형성되거나 그리고/또는 운전영역이 상응하는 전동장치 부재에 의해 형성된다면, 구조적 공간은 절약될 수 있다. 반면에 그것의 재료에 대하여 하우징은 운전면(running surface)으로서 직접적으로 적당하지 않다고 생각되며, 후자는 일반적으로 그것의 운전 및 마찰 특성에 관하여 롤 배럴(roll barrels)로서 구성되는 전동장치 부재 재료가 상응하는 롤 배럴을 위한 운전 면으로서 특히 이용될 수 있다는 장점을 갖는데, 이것은 마찰링이 베어링을 위한 운전면으로서 최적화 되어 그것 위에서 구르기 때문이다.

일반적으로 그와 같은 연속 전동장치는 하나 이상의 전동장치 부재의 축방향 반작용력을 흡수하기 위해 적어도 하나의 축 베어링(axial bearing)을 갖는다. 바람직하게는 이와 같은 축 베어링은 구동 기어(drive gear) 또는 출력 기어(output gear)의 레이디얼 베어링(radial bearing)을 위해 또한 이용된다. 일반적으로 입력 또는 출력 기어는 축 베어링에 의해 차단될 수 있는 단지 최소의 반경방향 힘(radial forces)을 가한다. 이와 같은 점에서, 연속 가변 전동장치를 위해 요구되는 상기 레이디얼 베어링은 창의적인 방식으로 구성될 수 있으며, 따라서 어떠한 생각도 구동 피니언(drive pinion)에 적용될 필요가 없다. 따라서 상기 연속 가변 전동장치의 레이디얼 베어링을 상기 전동장치와 근접한 곳에 또는 개개의 전동장치 부재 내부에 배열하고, 상기 구동 피니언을 조작상 안전하고, 비용대비 효율적이 되도록 장착하는 것이 가능하다.

그와 같은 축 베어링의 이중 사용은 연속 전동장치의 축방향 머무름(axial staying)을 위해 그리고 본 발명의 다른 특징들과 관계없이 출력기어의 반경방향 힘을 흡수하기 위해 구조적 공간 감축용 연속 전동장치 내에 유리하게 도입될 수 있다.

상기 전동장치는 전동장치 뒤 또는 출력기어 앞에서 전동장치를 둘러싸는 구동 스트링(drive string) 내에 배열되는 주차 브레이크(parking brake)를 가질 수 있다. 누적적으로 또는 택일적으로 상기 주차 브레이크는 상기 전동장치의 동력 출발축(power takeoff shaft) 상에 배열될 수 있다. 그와 같은 주차 브레이크는 상기 동력 출발축 또는 상기 출력 기어를 직접 차단함으로써, 차량이 정지상태일 때 그 위에 작용하는 충격으로부터 상기 전동장치를 매우 효율적으로 보호할 수 있으며, 이와 같은 방식으로 충격은 더 이상 상기 연속 가변 전동장치 자체에 도달하지 않게 된다. 그와 같이 배열된 주차 브레이크는 전동장치에서, 특히 차량 전동장치에서 본 발명의 다른 특징들에 관계없이 유리하게 될 수 있다는 것을 알 수 있다.

내측 베어링에 의해 운반되는 상기 전동장치 부재는 실(seal)이 배열되는 밀봉 그루브(sealing groove)를 선호적으로 가질 수 있으며, 따라서 특히 하우징의 실 러그(seal lug)는 상기 밀봉 그루브 속으로 돌출될 수 있다. 이와 같은 방법에서, 상기 실이 개개의 전동장치 부재 내부에 적어도 부분적으로 배열되고, 연속 가변 전동장치가 상응하는 전동장치 부재의 축으로부터 먼 반경방향 거리에 있는 전동장치 부재를 가지며, 그것 안에 상응하는 그루브가 쉽게 제공될 수 있기 때문에, 상기 실에 대하여- 베어링 구조에 관계없이 - 상당한 구조적 공간이 연속 가변 전동장치 내에서 절약될 수 있다.

본 발명의 추가적인 장점, 목적 및 특징들은 첨부된 도면에 의해 설명될 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 창의적인 전동장치에 대한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1. 입력 베벨(input bevel) 2. 출력 베벨(output bevel)

3. 마찰링(friction ring) 4. 내측 베어링(inner bearing)

5. 내측 롤러 베어링(inner roller bearing)

6. 내측 롤러 베어링(inner roller bearing)

7. 내측링(inner ring) 8. 내측링(inner ring)

9. 레이디얼 베어링(radial bearing)

10. 축 베어링(axial bearing) 11. 하우징(housing)

12. 베어링 저널(bearing journal) 13. 운전 영역(running area)

14. 홈(recess) 15. 입력 샤프트(input shaft)

16. 유성 기어(planet gear) 17. 동조장치(synchronization)

18. 접촉 압력장치(contact pressure device)

19. 동력 출발축(power takeoff shaft)

20. 차동 구동 피니언(differential drive pinion)

21. 차동(differential) 22. 롤 배럴(roll barrels)

23. 스프링(spring) 24. 주차 브레이크(parking brake)

25. 밀봉 그루브(sealing groove) 26. 실 러그(seal lug)

도면에 도시된 전동장치(transmission)는 마찰링(friction ring, 3)을 통해 서로 작용하는 입력 베벨(input bevel, 1) 및 출력 베벨(out bevel, 2)을 포함한다. 상기 출력 베벨(2)은 내측 베어링(inner bearing, 4) 뿐만 아니라, 레이디얼 베어링(radial bearing, 9) 및 축 베어링(axial bearing, 10)으로 나타나는 창의적인 베어링을 통해 장착된다. 반면에 상기 입력 베벨(1)은 단지 2개의 레이디얼 베어링(9) 및 축 베어링(10)을 통해 장착되어지며, 따라서 마찰링(3)을 고정시키기 위해 필요한 반작용력(counteracting forces)이 베어링(4, 9 및 10)을 통해 적용된다.

상기 입력 베벨(1)과 함께 창의적인 내측 베어링이 절단체(frustum) 상에 도입될 수 있다는 것을 알 수 있다.

창의적인 내측 베어링(4)은 구동된 베벨(2)의 홈(recess, 14) 내에 배열되 는, 2개의 내측 롤러 베어링(inner roller bearing, 5, 및 6)을 포함한다. 2개의 내측 롤러 베어링(5 및 6)은 내측 링(7 및 8)을 포함하고, 그것은 상기 홈(14)으로 돌출되는 하우징(11)의 베어링 저널(bearing journal, 12) 상에 또는 상기 하우징(11)에 부착되어진다. 2개의 내측 롤러(5 및 6)의 롤러들은 상기 홈(14)의 표면부분에 의해 형성되는, 구동된 베벨(2)의 운전 영역(running area)에 있는 베벨 상에서 구른다. 이와 같은 배열 및 최소 직경을 가진 내측 롤러 베어링을 통해, 가장 가능성 있는 롤러들이 이용될 수 있다.

본 전동장치는 또한 유동기어(planet gear, 16)를 통해 상기 입력 베벨(1)에 입력 토크를 전달하는 입력 축(input shaft, 15)을 갖는다. 여기서 상기 유동기어(16)는 유동기어(16)의 선 휠(sun wheel)이 동조장치(synchronization, 17)에 의해 유동기어에 대하여 선택적으로 고정될 수 있도록 배열된다.

역전(reverse)은 비-역전 유동기어(non-reversing planets) 내의 특정한 방향으로 역전장치에 의해 만들어지고, 반면에 고정된 유동기어와 함께 상기 전동장치는 순방향(forward direction)으로 진행하며, 따라서 정상적인 동작에서 순방향 움직임과 함께, 상기 유동기어가 전동장치의 전체 손실에 대하여 어떠한 손실도 기여하지 않기 때문에, 전체 배열이 매우 콤팩트하게 구성되고, 최소의 손실을 가지고 동작될 수 있다.

도입된 토크는 구동 베벨(drive bevel, 1)로부터 구동된 베벨(driven bevel, 2)로 상기 마찰링(3)을 통해 전달되어지고, 따라서 서로 다른 병진운동 비율(translation ratio)이 마찰 링(3)의 위치(도면에서 2개의 가능한 위치가 도시된다)에 따라 구현될 수 있다. 구동된 베벨(2)로부터 상기 토크는 동력 출발축(power takeoff shaft, 19)에 대하여 비틀려서 장착되는 접촉 압력장치(contact pressure device, 18)로 전달된다. 차동 구동 피니온(differential drive pinion, 20)이 상기 동력 출발축 상에서 밀봉되며, 그것은 차량구동의 차동(differential, 21)과 직접 맞물린다.

상기 접촉 압력장치(18)는 롤 배럴(roll barrels, 22)을 포함하고, 상기 롤 배럴은 접촉 압력 장치(18) 및 구동된 베벨(2) 상에서 대응하는 경로로 진행되며, 따라서 상기 경로는 베벨(2)로부터 프리텐션(pre-tension)으로서 스프링(23)을 통한 스프링 압력에 의해 접촉 압력장치를 축 방향으로 증가시키도록 나타내어지며, 따라서 상기 베벨(2)은 스프링 링(3)에 대하여 압착되어지고, 그것에 의해 상기 베어링들(4, 9 및 10)은 이미 상술된 것처럼 이와 같은 가변 반작용력을 만나게 된다. 이와 같은 방식에서, 마찰 링(3)에 작용하는 접촉력(contact force)은 전달된 토크에 따라 선택되어질 수 있으며, 그것에 의해 낮은 토크에서의 손실이 예방되어질 수 있고, 높은 토크에서 적당한 접촉력이 보증될 수 있다.

본질적으로 구동된 베벨(2)의 축 베어링(10)은 또한 본 발명에 따른 내측 베 어링(4)으로서 나타날 수 있다. 본 실시예에서, 구동된 베벨의 축 베어링(10)은 또한 차동 구동 피니언의 반경방향의 힘(radial force)을 흡수하도록 이용되나, 이것은 본 실시예의 경우에 해당되지 않는다. 그와 같은 축 베어링의 이중 이용은 연속 전동장치(continuous transmission)의 축 방향 브레이싱(axial bracing)을 위해, 그리고 구조적인 공간 감축을 위한 연속 전동장치에서 본 발명의 다른 특징에 관계없이 출력 기어(output gear)의 반경방향 힘을 흡수하기 위해 모두 이용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 본 실시예와 함께 상기 축 베어링(10)은 4개-지점 베어링(four-point bearing)에 의해 생성될 수 있고, 그것에 의해 상술된 일이 매우 효율적으로 병진운동 될 수 있다.

주차 브레이크(parking brake, 24)는 베벨 측부 상의 차동 구동 피니언 다음에 즉시 제공되어진다. 이것은 차량이 완벽히 정지 상태에 있을 때 상기 하우징(11)에 대하여 상기 주차 브레이크(24)를 고정시키는 구동 피니언을 포함한다. 구동 피니언(20) 바로 옆에 또는 구동 스트링에 대하여 차동 구동 피니언(20)의 앞에 주차 브레이크가 위치하기 때문에, 상기 전동장치는 차량이 주차하고 있을 때 후자 상에서 작용할 수 있는 충격으로부터 효율적으로 보호되어진다. 특히 구동 스트링에 대하여 전동장치 뒤에 상기 주차 브레이크(24)를 위치시키는 것이 이와 같은 면에서 유리하다.

베벨 플로어(bevel floor) 내의 그루브(25)가 또한 내측 베어링(4)을 나타내 는 베벨 내에 제공되며, 그것 안으로 상기 하우징(11)의 상응하는 러그(26)가 돌출된다. 상기 러그(26) 및 그루브면(groove surface) 사이에서 밀봉(도시되지 않음)이 배열될 수 있고, 그것은 상기 홈(14)으로부터 또는 상기 베어링들(4, 9 및 10)을 갖는 공간으로부터 상기 마찰링(3)을 갖는 공간을 분리하며, 따라서 한 공간의 유체, 예를 들면 마찰링을 위한 트렉션 유체(traction fluid)는 다른 공간의 유체, 예를 들면 윤활유와 섞일 수 없다.

Claims

2개 이상의 회전 전동장치 부재(rotating transmission members, 1, 2)를 갖는 연속 가변 전동장치(continuously variable transmission)로서, 상기 회전 전동장치 부재는 2개의 상기 회전 변속 부재(rotating transmission members, 1, 2) 중 하나 이상에 대하여 가변적으로 이동될 수 있는 회전 조정 전동장치 부재(rotating adjustable transmission member, 3)를 통해 서로 상호작용하며, 상기 전동장치 부재들(1, 2, 3) 중 하나 이상이 한 측부(side) 상에서 하우징(housing, 11) 상의 정지 영역(stationary area, 7, 8)을 갖고, 다른 측부 상에서 대응하는 전동장치 부재(2) 상의 운전 영역(running area, 13)을 갖는 회전 베어링(rotating bearing, 4)을 통해 하우징(11)에 장착되는 상기 연속 가변 전동장치에 있어서,

상기 정지 영역(7, 8)은 상기 운전 영역(13)보다 더 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는, 연속 가변 전동장치.
제 1 항에 있어서, 상기 정지 영역(7, 8)은 상기 운전 영역(13)의 내측에 방사상으로 배열되는 것을 특징으로 하는, 연속 가변 전동장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 베어링(4)은 지지되는 전동장치 부재(supported transmission member, 2)의 영역 내에서 방사상으로 배열되는 것을 특징으로 하는, 연속 가변 전동장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 베어링(4)은 2개의 회전 전동장치 부재 중 하나를 갖는 것을 특징으로 하는, 연속 가변 전동장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 상기 회전 전동장치 부재(1, 2)는 베벨(bevel)인 것을 특징을 하는, 연속 가변 전동장치.
제 5 항에 있어서, 2개의 회전 전동장치 부재(1, 2)는 베벨이고, 가동성 전동장치 부재(mobile transmission member)는 마찰링인 것을 특징으로 하는, 연속 가변 전동장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(11)은 대응하는 전동장치 부재(1, 2)로 돌출되는 베어링 저널(bearing journal, 12)을 갖는 것을 특징으로 하는, 연속 가변 전동장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링(4)은 비-마찰 베어링(anti-friction bearing)인 것을 특징으로 하는, 연속 가변 전동장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정지영역(7, 8)은 하우징(11)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 연속 가변 전동장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 운전 영역(13)은 대응하는 전동장치 부재(2)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 연속 가변 전동장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 전동장치 부재의 축방향 반작용력(axial counteracting forces)을 흡수하기 위한 축 베어링은 입력 또는 출력 기어(input or output gear)의 레이디얼 베어링(radial bearing)을 위해 이용되는 것을 특징으로 하는, 연속 가변 전동장치.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 주차 브레이크(parking brake)는 상기 전동장치 뒤에서 전동장치를 둘러싸는 구동 스트링(drive string) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는, 연속 가변 전동장치.
제 12 항에 있어서, 상기 주차 브레이크는 출력 기어(20)의 앞에 배열되는 것을 특징으로 하는, 연속 가변 전동장치.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 주차 브레이크(24)가 전동장치의 동력 출발축(power takeoff shaft, 19) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는, 연속 가변 전동장치.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 내측 베어링(4)에 의해 운반되는 상기 전동장치 부재(2)는 실(seal)이 배열되는 밀봉 그루브(sealing groove, 25)를 갖는 것을 특징으로 하는, 연속 가변 전동장치.
제 15 항에 있어서, 하우징의 실 러그(seal lug, 26)가 상기 밀봉 그루브(25)로 돌출되는 것을 특징으로 하는, 연속 가변 전동장치.