KR20090110949A - 연속 가변 변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속 가변 변속기의 제어 장치에 관한 것이다. 연속 가변 변속기는 위치가 베리에이터 구동비에 상응하는 이동가능한 토크 전달부(롤러들 18)를 구비하는 베리에이터(10)를 포함한다. 유압 엑추에이터(28)는 상기 토크 전달부에 조정가능한 힘을 가하도록 배열된다. 연속 가변 변속기는 (a) 상기 토크 전달부의 현재의 위치 및 (b) 상기 토크 전달부의 요구되는 위치를 제어 입력들로서 수신하도록 배열된 유동 제어 장치를 더 포함한다. 요구되는 위치는 예를 들어 운전자 입력에 의해서 결정될 수 있다. 상기 유동 제어 장치는, 상기 두 제어 입력들 사이의 오차에 따라서 조정되어 유체 유동을 상기 유압 엑추에이터와 소통하는 공급 출구를 통해 공급하도록 구성된다. 유체 유동은 상기 오차의 증가에 따라서 증가한다. 경감 통로(110)가 상기 출구로부터 압력 싱크에 이어지되, 상기 경감 통로가 수축되어 상기 경감 통로를 지나는 유체 유동이 상기 경감 통로를 통과하는 유속에 상응하는 양만큼 상기 압력 싱크의 그것보다 더 큰 상기 유압 엑추에이터에서의 압력을 결과한다. 그 결과 변속기의 제어 모드가 토크 및 비율 제어 양자의 몇몇 잇점들을 구비한다.

Description

연속 가변 변속기{CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION}

본 발명은 연속 가변 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이러한 변속기에서 베리에이터를 제어하는 장치에 관한 것이다.

CVT(continuously variable transmission) 내에는 회전 입력(rotary input), 회전 출력(rotary output), 및 단계적이지 않게 변화가능한 구동비(drive ratio)로 드라이브를 하나로부터 다른 하나로 트랜스퍼하기 위한 어떤 기구를 구비하는 장치가 존재한다. 본 명세서에서는 이러한 장치를 "베리에이터(variator)"로서 지칭한다.

베리에이터에 대하여 제어의 어떤 형태가 실행되어져야 하고, 본 발명이 속한 기술 분야에 제어의 특정한 두 모드들이 알려져 있다.

특정한 비율을 제공하기 위해서 몇몇 베리에이터들이 제어된다. 상기 비율은 운전자에 의해서 직접 설정될 수 있거나 또는 전자 제어기에 의해서 결정될 수 있지만, 어떤 경우에서는 요구되는 베리에이터 비율에 해당하는, 기계적이거나 전자적인 어떤 신호와, 상기 요구에 정합하도록 실제 베리에이터 비율을 조정하는 어 떤 기구가 존재한다. 소위 "반 도넛형(half toroidal)" 롤링 견인(rolling traction) 유형 베리에이터들은, 예를 들어, 종종 (a) 현재의 베리에이터 비율에 상응하는 베리에이터 롤러들의 현재의 경사, 및 (b) 연계된 전자기기들에 의해 설정된 요구되는 베리에이터 비율을 가리키는 입력들을 수신하는 비교기 밸브가 통합된 유압 제어 시스템(hydraulic control system)을 구비한다. 입력들에 응답하여, 비교기 밸브는 베리에이터 롤러들을 중립점의 일 측에 또는 다른 측에 이동시키도록 액추에이터에 가해진 유압을 조정(modulate)하여, 베리에이터 비율을 요구되는 값으로 가져가도록 롤러들이 자신들을 조향(steer)하게끔 한다. 그 결과 베리에이터 비율에 대한 폐루프 제어가 제공된다.

요구되는 비율을 설정하고 베리에이터가 그것을 제공하도록 조정하는 것을 포함하는 이러한 제어 유형을 "비율 제어"라고 지칭할 것이다.

몇몇 베리에이터들은 특정한 토크를 제공할 수 있다. 토크 요구는 전형적으로 전자 제어기에 의해 제공된다. 잘 알려진 예는 토로트랙 (디벨로프먼트) 리미티드에 의해서 제공되는 완전한 도넛형 견인 유형 베리에이터이다. 이 장치에서, 베리에이터 롤러들은 굴러서(run upon) 반 도넛형으로 홈이 파여진 베리에이터 입력 및 출력 레이스들 사이에서 드라이브를 전달하는 역할을 한다. 롤러들은 레이스들의 공통 축을 중심으로 원주 경로를 따라서 순방향 및 역방향으로 움직일 수 있다. 이 경로를 따르는 움직임에 의해서 롤러들은 스스로를 새로운 방위로 조향시키게 되고, 그래서 베리에이터 구동비가 변화한다. 따라서 롤러들의 위치와 그 경과 사이의 기결정된 관계가 존재하는데, 특징이 반-도넛형 유형의 베리에이터와 공유되지 않는다. 롤러들은 (a) 유압 엑추에이터로부터의 제어된 힘 및 (b) 롤러들 상에서 레이스들의 동작에 의한 힘에 종속된다. 후자의 힘은 입력 및 출력 레이스들에 가해지는 토크들의 합(다시 말해서, 베리에이터 입력 토크 및 베리에이터 출력 토크의 합 또는 그 장착물(mounting)들에 당연히 반작용되어야 하는, 베리에이터에 작용하는 등가적인 순 토크)으로서 정의되는 베리에이터 "반작용 토크"에 비례한다. 이러한 시스템에서, 유압 엑추에이터 힘을 설정함으로써, 베리에이터 반작용 토크가 직접 설정된다. 그러면 베리에이터 비율은 직접 제어되지 않는다. 베리에이터의 입력 및 출력에서 발생하는 속도 변화들은 베리에이터에 의해서 자동적으로 수용되는데, 이러한 변화들에 따라서, 어떤 제어 입력의 필요 없이도, 필요한 것으로(as necessary) 그 비율이 변한다.

요구되는 베리에이터 토크를 설정하고, 베리에이터 비율을 입력 및 출력에서의 결과적인 속도 변화들에 따라서 변하도록 허용하는 것을 포함하는, 이러한 제어 유형을 "토크 제어"로서 지칭한다.

두 제어 모드들은 특정한 잇점들을 가진다. 비율 제어는 간단하게 수행될 수 있고, 어떤 전가 제어기도 필요로 하지 않는 유체기계 시스템으로도 수행될 수 있다. 그런데 제어 토크는 외부적인 영향들을 수용하도록 변속기가 자동적으로 자신을 조정하게 한다. 예를 들어 흙무더기를 한 위치로부터 다른 위치로 이동시키도록 사용되는 전방-장착된 스쿠프(scoop)를 구비하는 "프론트 로더(front loader)"와 같은 건설 차량의 경우를 고려해 본다. 이러한 차량은 스쿠프를 채우기 위해 흙무더기 내로 주행될 것이고, 신속하게 정지(halt)에 이를 것이다. 비율 제어된 변속기에 있어서, 엔진이 이러한 지점에서 맞물리지 않는다면(예를 들어 클러치가 제공된다면, 디클러칭에 의해서), 그 결과는 엔진 정지임에 틀림 없다. 토크 제어된 변속기, 특히 "기어 중립(Geared neutral)"(유한한 속도 감소)을 제공할 수 있는 것에 있어서, 어떤 운전자 입력 없이도 차량의 감속을 수용하도록 비율이 자동적으로 변할 수 있다.

이에 본 발명의 목적은 토크 및 비례 제어 양자의 이로운 특징들을 하나의 변속기 내에서 이용가능하도록 하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 연속 가변 변속기는, 위치가 베리에이터 구동비에 상응하는 이동가능한 토크 전달부와 상기 토크 전달부에 조정가능한 힘을 가하도록 배열된 유압 엑추에이터를 구비하는 베리에이터를 포함하고, 상기 변속기는 (a) 상기 토크 전달부의 현재의 위치 및 (b) 상기 토크 전달부의 요구되는 위치를 제어 입력들로서 수신하도록 배열된 유동 제어 장치를 더 포함하되, 상기 유동 제어 장치는, 상기 두 제어 입력들 사이의 오차에 따라서 조정되어 상기 오차의 증가에 따라서 증가하는 유체 유동을 상기 유압 엑추에이터와 소통하는 공급 출구를 통해 공급하도록 구성되고, 경감 통로(relief passage)가 상기 출구로부터 압력 싱크(sink)에 이어지되, 상기 경감 통로가 수축되어 상기 경감 통로를 지나는 유체 유동이 상기 경감 통로를 통과하는 유속에 상응하는 양만큼 상기 압력 싱크의 그것보다 더 큰 상기 유압 엑추에이터에서의 압력을 결과한다.

본 발명은 토크 및 비례 제어 양자의 잇점들의 몇몇을 가지는 제어 모드를 제공할 수 있다. (토크 제어부의 요구되는 위치에 해당하는) 요구되는 베리에이터 비율이 설정되고, 변속기가 이 비율을 채용하려 한다. 그런데 이 비율은 (예를 들어 전술한 예에서 차량이 흙무더기에 오를 때(is brought up against) 또는 언덕위로 올라갈 때와 같이) 외부에서 가해진 휠 토크들의 영향 하에서 요구되는 값으로부터 벗어날 수 있다. 요구되는 값으로부터 비율이 더 벗어날수록, 변속기에 의해 가해지는 휠 토크는 더 커져서 편차를 감소시키려 한다.

첨부된 도면들을 참조하여 단지 예시적으로, 본 발명의 특정한 실시예들을 설명하는데, 도면들에서:

도 1은 본 발명의 실행에 있어서 사용에 적합한 베리에이터를 매우 단순화하여 나타낸 것이다;

도 2는 본 발명의 실행에 있어서 사용에 적합한 CVT의 개략도이다; 그리고

도 3은 본 발명을 구체화하는 제어 시스템의 개략도이다.

도 1은 잘 알려진 완전한 도넛형, 롤링 견인 유형의 베리에이터를 나타낸다. 본 발명은 이러한 유형의 베리에이터를 사용하는 CVT와 연관되어 개발되었고, 특히 이러한 목적에 잘 부합하지만, 원칙적으로 다른 유형의 베리에이터들에서도 사용될 수 있다. 베리에이터(10)는 동축으로 장착된 입력 및 출력 레이스들(12, 14)을 포함하고, 이들의 인접한 면들(6, 8)은 반-도넛형(semi-toroidally)으로 홈이 파이고, 상기 입력 및 출력 레이스들(12, 14)은 대체로 도넛형인 캐비티(16)를 함께 정의하되, 상기 캐비티는 롤러(18)의 형태인 이동가능한 토크 트랜스퍼부를 포함한다. 사실 실제적인 베리에이터는 전형적으로 원주상으로 간격을 두고 캐비티(16)의 둘레에 배치된 두 개의 또는 세 개의 이러한 롤러들을 구비한다. 각각의 롤러(18)는 개개의 레이스들(12, 14)의 면들(6, 8) 상을 굴러서, 드라이브를 하나로부터 다른 하나로 전달하는 역할을 한다. 롤러(18)는 레이스들(12, 14)의 공통 축(20)을 중심으로 원주 방향을 따라서 역방향 및 순방향으로(back and forth) 이동할 수 있다. 또한 프로세싱될 수 있다. 다시 말해서, 롤러의 축이 회전하여서 디스크 축에 대한 롤러 축의 경사를 바꿀 수 있다. 도시된 예에서, 이들 움직임들은 대(stem)(24)에 의해서 액추에이터(28)의 피스톤(26)에 커플링된 캐리어(22)에 롤러(18)가 회전가능하게 장착되어서 제공된다. 피스톤(26)의 중심으로부터 롤러(18)의 중심까지의 선은 세차 축(precession axis)을 구성하고 상기 세차 축을 중심으로 전체 조립체가 회전할 수 있다. 롤러의 세차 운동(precession)에 의해서 롤러가 레이스들(12, 14) 상에서 밟아가는 경로들의 반경의 변화가 결과되고 이로써 베리에이터 구동비의 변화가 결과된다.

이 예에서 세차 축(19)이 공통 축(20)에 수직한 면에 정확히 놓이지 아니하고 대신 이 면에 기울어져 있음을 유의해야 한다. 경사각을 도면에서 CA로 라벨링하였으며, 이는 "캐스터 각(castor angle)"으로 알려져 있다. 롤러가 순방향 및 역방향으로 움직임에 따라서, 공통 축(20) 상을 중심으로 하는 원형 경로를 뒤따른다. 또한 롤러에 대한 레이스들(12, 14)의 작용이 롤러 축이 공통 축(20)과 교차하는 경사를 이루면서 그것을 유지하려는 조향 모멘트(steering moment)를 생성한다. 원형 경로를 따라서 롤러가 순방향으로 및 역방향으로 움직임에도 불구하고 캐스터 각 덕분에 축들의 이러한 교차가 유지될 수 있다. 또한 롤러가 그 경로를 따라 움직임에 따라서, 그것이 세차 운동을 하여서 축들의 교차를 유지하도록 하면서, 레이스들의 작용에 의해서 그것이 조향된다. 그 결과 그 경로를 따르는 롤러의 위치가 특정한 롤러 경사에 상응하고 이로써 특정한 베리에이터 구동비에 상응한다.

액추에이터(28)는 공급 라인들(30, 32)을 거치는 반대되는 수력(hydraulic) 유압들을 받는다. 따라서 액추에이터(28)에 의해 생성된 힘은 롤러가 공통 축(20)을 중심으로 원형 경로를 따르도록 강요하고, 평형 상태(equilibrium)에서 레이스들(12, 14)이 롤러에 가하는 힘들에 의해서 평형을 이룬다. 레이스들에 의해 가해지는 힘은 베리에이터 레이스들에 외부적으로 가해지는 토크들의 합에 비례한다. 베리에이터 입력 토크와 베리에이터 출력 토크의 합은 배리에이터들의 장착물들에 반작용되어야 하는 순 토크(net torque)이고 이를 반작용 토크로서 지칭한다.

이제 도 2를 참조하면, 엔진을 박스 ENG로, 베리에이터를 원 V로, 그리고 유성 션트 기어(epicyclic shunt gear)를 박스 E로 나타냈다. 기어(R1, R2)를 통해 베리에이터 입력이 엔진에 커플링된다. 그 출력은 유성 션트(E)의 제1 입력축(S1) 에 커플링된다. 고정된 비율 기어(R1, R3)에 의해서 유성 션트(E)의 제2 입력축(S2)이 엔진에 커플링된다. 기어(R4)를 통해서 유성 션트(E)의 출력축(S3)이 동력 사용점, 이 예에서는 자동차의 바퀴들(W)에 커플링된다. 유성 기어의 동작 및 구성은 매우 잘 알려져 있기에 여기서는 상세히 설명하지 않는다. 입력축들(S1, S2)의 속도들로서 출력축(S3)의 속도가 표현될 수 있다. 어떤 베리에이터 구동비에서, 엔진의 속도와 무관하게, S1의 속도와 S2의 속도가 서로 상쇄되어 S3에서 출력 속도가 0이다. 이것이 전술한 "기어 중립(geared neutral)" 조건이다. 기어 중립의 일 측에의 베리에이터 구동비들은 한 방향으로의 S3 출력 회전을 생성하고, 기어 중립의 다른 측에의 베리에이터 구동비들은 반대 방향으로의 S3 출력 회전을 생성한다.

따라서 베리에이터 구동비를 조정하여, 순방향 드라이브로부터 기어 중립을 거쳐 역방향 드라이브로 이동시킬 수 있다.

이하 도 3을 참조하여 본 발명을 구체화하는 제어 장치를 설명할 것인데, 도 3에서 베리에이터의 제어 액추에이터와 피스톤을 다시 한번 28 및 26으로 각각 라벨링하였다. 상기 장치는 베리에이터를 제어하기 위해 공급 라인들(30, 32)를 통해 액추에이터(28)에 가해지는 유압들을 제어하는 역할을 한다.

사용자 동작가능한 비율 제어부를 도면에서 50으로 나타냈다. 비율 제어부는 베리에이터 롤러들에 동작가능하게 커플링된다. 운전자는 상기 비율 제어부를 움직여서, 베리에이터에 의해서 채용되는 그리고 이로써 전체적으로 변속기에 의해 서 채용되는 비율을 제어한다. 베리에이터 비율은 비율 제어부의 위치에 따른다. 비율 제어부는 도면에서 화살표들로 나타낸 연속적인 범위에서, 최대 순방향 비율 위치로부터 기어 중립 위치를 거쳐 최대 역방향 비율 위치까지 이동가능하다. 순방향 및 역방향에서 비율들의 범위는 전형적으로 달라서, 역방향에서보다 순방향에서 더 큰 출력 속도들이 만들어질 수 있다. 이 실시예에서 비율 제어부는 핸드 레버에 의해서 형성된다. 대안적으로 이것은 페달일 수도 있다. 알려진 페달 기구들에서 발의 볼(ball) 부분과 뒷꿈치 양자를 사용하여 운전자는 중립 위치의 일 측으로 페달을 흔들 수 있다. 이러한 맥락에서는 이들이 적절할 것이지만, 대안적으로 운전자에게 두 페달들-하나는 순방향 드라이브용, 다른 하나는 역방향 드라이브용-이 주어질 수도 있다.

베리에이터 롤러들에 비율 제어부를 동작가능하게 커플링하기 위해 사용된 장치가 도면에 도시되어 있는데, 이것은 유체-기계적이다. 그 주된 구성요소들을 간략히 요약하면, 그것은 (a) 비율 제어부(50)의 위치 및 (b) 베리에이터 롤러들(18)의 위치를 수신하고 비교하며, 응답하여 비율 제어부(50)을 통해 사용자가 지시한 위치를 향하여 롤러들이 움직이도록 힘을 조정하는 비교기 장치(52)를 사용한다. 액추에이터(28)에 유압을 제공하는 유압 롤러 제어 장치(54)를 통해 이러한 힘이 제공된다. 운전자에게는 토크 릴리스 제어(58)가 제공되는데, 토크 릴리스 장치(60)를 통해 작용하여, 상기 토크 릴리스 제어(58)가 베리에이터로부터 비율 제어부(50)를 동작가능하게 디커플링하는 역할을 하여 베리에이터 반작용 토크를 줄이거나 또는 심지어 0으로 만들고, 그 결과 종래의 수동 변속기에서 클러치에 의 해 제공되는 것과 몇몇 점들에서 유사한 기능을 제공한다. 운전자에게는 또한 후술하는 바와 같이, 변속기의 성능을 조정하기 위한 제어(112)가 제공된다.

이러한 특징들을 비교기 장치(52)와 함께 시작하여 보다 상세히 설명할 것이다.

본 실시예에서 비교기는 기계적인 레버들의 시스템을 사용한다. 비율 제어부(50)를 형성하는 레버는 고정된 받침점(fulcrum)(62)을 중심으로 피벗되고, 브릿지부(64)에 의해서 받침점을 넘어 피벗식 링크에 연장되고, 이것은 차례로 비교기 바(66)에의 제1 피벗식(pivotal) 비교기 연동기(linkage)(65)를 구비한다. 따라서 비율 제어부(50)를 움직이면, 비교기의 바의 제1 비교기 연동기(65)가 움직인다.

피스톤(26)은 비교기 바의 제2 비교기 연동기(72)에 커플링된다. 이러한 목적의 적절한 몇몇 기구들이 개발되었지만, 본 실시예에서 이러한 커플링은 양 방향으로 힘을 가할 수 있는 보우덴(Bowden) 케이블과 같은 케이블(68)에 의한다. 이로써, 제2 비교기 연동기(72)의 위치는 베리에이터 롤러(18)의 위치에 그리고 이로써 베리에이터 비율에 상응한다.

제1 및 제2 비교기 연동기들(65, 72) 사이에서, 비교기 바(66)는 밸브 제어 바(76)로의 기준 연동기(74)로서 차례로 베리에이터 제어 밸브(78)에 이어지는 기준 연동기를 구비한다. 비교기 장치(52)에 의해서, 비율 제어부(50)의 위치에 대한 베리에이터 비율의 비교에 기초하여 베리에이터 제어 밸브(78)의 상태가 설정된다.

베리에이터 제어 밸브(78)는 롤러 제어 장치(54)의 일부를 형성한다. 그것 은 유체 라인(80)을 거쳐 펌프(82)로부터 가압된 유체를 제공받는 포트를 구비한다. 펌프(82)는 집수공(sump)(84)으로부터 이어지고, 펌프(82)에는 경감 밸브(86)이 제공된다. 베리에이터 제어 밸브(78)는 베리에이터 피스톤(26)의 반대되는 측들에 각각 유체를 공급하도록 배열된 두 공급 라인들(S1, S2)와 소통하는 포트들을 구비한다. S1에서의 압력은 피스톤(26)을 일 방향으로 강요한다. S2에서의 압력은 피스톤(26)을 다른 방향으로 강요한다. 베리에이터 제어 밸브(78)는 세 상태들을 가지는 비례 밸브이다. 하나에서, 가압된 유체를 펌프(82)로부터 S1에 적용한다. 다른 하나에서, 유체를 S2에 적용한다. 세번째, 중간 상태에서, S1과 S2를 집수공으로부터 고립시킨다.

시스템이 평형 상태에 있을 때, 운전자가 비율 제어부(50)을 움직일 때 어떤 일이 일어나는가를 고려해 본다. 이것은 제어부의 위치와 베리에이터 비율 사이의 불일치를 낳는다. 제1 비교기 연동기(65)가 이동한다. 이 예에서, 움직임이 도시한 바와 같이 왼쪽인 것으로 가정한다. 기준 연동기(74) 또한 왼쪽으로 움직여서, 베리에이터 제어 밸브(78)이 제2 상태를 채용하고, 압력 펌프를 S2에 적용하고 S1을 펌프에 벤팅한다. 피스톤(26)에 가해지는 결과적인 압력은 베리에이터 비율을 바꾸면서 도시한 바와 같이 그것을 왼쪽으로 강요한다. 이러한 움직임은 케이블 연동기(68)에 의해 전달되고, 제2 비교기 연동기가 오른쪽으로 움직인다. 이러한 제2 비교기 연동기의 오른쪽으로의 움직임이 제1 비교기 연동기의 왼쪽으로의 움직임을 상쇄하기에 충분해지면, 베리에이터 제어 밸브(78)는 제3 위치로 되돌려져 피스톤 압력 및 위치가 유지된다.

이것은 사실상 유압 액추에이션 및 기계적인 피스톤 피드백을 사용하여 롤러 위치를 제어하는 서보 시스템이다.

이제 토크 릴리스 제어(58)를 설명하면, 이것은 예를 들어 핸드 레버 또는 풋 페달일 수 있다. 제어(58)의사용에 의해서, 운전자는 베리에이터 롤러들에 가해진 힘을 줄이거나 0으로 만들 수 있다. 이런 방식으로 베리에이터 반작용 토크가 마찬가지로 0으로 설정되고 베리에이터를 차량 휠들을 구동할 출력 토크를 유지하지 못하는 상태로 만든다. 그 결과는 종래의 수동 변속기에서의 디클러칭과 유사한데, 변속기가 토크를 차량 휠들에 적용하지 못하게 저지하지만, 이것은 엔진을 휠들로부터 어떤 물리적인 디커플링을 하지 아니하고도 얻어진다. 대신에 이것은 베리에이터 롤러들을 비율 제어부(50)로부터 동작가능하게 디커플링하는 것에 의존하다. 이 실시예에서는 하나의 유체 공급 라인(S1)으로부터 다른 하나의 유체 공급 라인(S2)으로 이끄는 토크 릴리스 밸브로서 형성된 토크 릴리스 장치(60)에 토크 릴리스 제어부(58)가 작용한다. 열리면, 공급 라인들(S1 및 S2) 내 압력들의 평형을 위한 루트를 제공한다. 피스톤을 가로질러 압력 차가 거의 없거나 없음으로 인해, 베리에이터 롤러들에 어떤 유의미한 힘도 가해지지 아니하고 이로써 어떤 유의미한 반작용 토크도 유지될 수 없다. 토크 릴리스 밸브(60)를 잠그면, 반작용 토크가 복원된다. 상기 밸브(60)은 비례 밸브이어서, 운전자는 열림의 정도를 조정할 수 있고, 이런 방식으로 반작용 토크의 중간 값들을 설정할 수 있으며, 그 결과는 다시 종래의 수동 변속기에서 클러치 페달의 점진직인 릴리스와 매우 유사하다.

먼저 순방향 또는 역방향 드라이브를 요구하도록 비율 제어부(50)을 설정하고 이어서 비율을 제어된 방식으로 요구되는 값에 가져가도록 점진적으로 토크 릴리스 밸브(60)를 닫아서, 차량이 정지로부터 벗어나 가속되도록 함으로써, 토크 릴리스 제어를 전술한 론치 장치(launch device)의 유형과 유사하게 사용할 수 있다. 주차시와 같이, 원하는 위치를 향하여 차량을 온화하게 "조금씩 움직이는 데(inch)"에 토크 릴리스 제어를 사용할 수 있다. 이러한 경우에서, 토크 릴리스 제어는 휠 토크를 제한하는 역할을 하고, 그 방식에 있어서, 다시금 종래의 클러치와 매우 유사하다. 예를 들어 엔진이 구동되는 채로 차량이 주차될 때, 어떤 크립 토크(creep torque)를 릴리스하는 데에 토크 릴리스 제어를 또한 사용할 수 있다. 그러나 운전자는 이러한 제어의 사용 없이 변속기를 제어할 수도 있음을 유의해야 한다. 예를 들어, 운전자는 단지 비율 제어부(50)만을 사용하여, 순방향으로부터 역방향으로 또는 그 반대로 "왕복(shuttle)"할 수 있다.

도 3은 또한 더 높은 압력 원 밸브 장치(higher pressure wins valve arrangement)(90)를 도시하는데, 이것은 공급 라인들(S1, S2)들의 어느 것이든지 이것을 더 높은 압력에서 본 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이 베리에이터 레이스들(12, 14)을 함께 강요하는 기능을 하는 엔드 로드 액추에이터(end load actuator)(92)에 연결하는 역할을 한다.

베리에이터 제어 밸브(78)를 가로질러 일정한 압력 강하가 가능한 지점을 제공하도록 도시된 회로가 구성된다. 도시된 실시예에서, 이것은 순방향 압력 제어 밸브(96)에 의해서 얻어지는데, 순방향 압력 제어 밸브(96)의 상태는 두 반대되는 파일럿 압력 신호들에 의해서 제어된다. 이들 중 첫번째 것은 더 높은 압력 원 밸브 장치(90)으로부터 라인(98)을 통해 취해지고 이로써 S1 및 S2 내 압력들 중 더 높은 것에 상응한다. 두번째 것은 펌프 출구에 연결된 라인(100)을 통해 취해지고 이로써 펌프 출구 압력에 상응한다. 도시된 예에서, 파일럿 압력 신호들은 밸브의 스풀의 반대되는 단들에 인가된다. 파일럿 신호들에 응답하여, 순방향 압력 제어 밸브(96)가 선택적으로 집수공에 이어지는 경감 라인(102)를 열고 닫는다. 그 결과, 베리에이터 제어 밸브(78)의 입력 및 출력 압력들을 비교하고, 응답하여 필요하다면 입력 압력을 벤팅하여 베리에이터 제어 밸브(78)을 가로지르는 일정한 압력 강하를 제공하도록 하는 역할을 한다. 결과적으로, 베리에이터 제어 밸브를 통해 제공되는 유체의 유동(다시 말해서 단위 시간 당 공급된 유체의 체적)은 이러한 밸브의 열림에 따라서 및 이로써 베리에이터 비율 오차에 따라서 달라진다. 보다 구체적으로 롤러 위치의 오차에 실질적으로 비례한다. 이유를 이해하기 위해서, 무엇보다도 베리에이터 제어 밸브(78)가 비례 밸브임을-다시 말해서 유동이 지나가는 단면이 스풀 변위 증가에 따라서 증가함을 유의해야 한다. 이로써 롤러 위치 오차 증가에 따라서, 이러한 단면이 상응하게 증가하고 밸브를 가로지르는 압력 강하를 유지하기 위해 더 많은 유동이 필요해진다.

본 발명에 따라서, 도시된 회로는 고압 라인(S1/S2)으로부터 유체 유동을 배출하는 수축된 통로(constricted passage)를 더 포함한다. 도시된 실시예에서, 수축된 통로(110)은 두 공급 라인들(S1 및 S2) 사이에 연결되어, 유체가 그것을 거쳐 더 높은 압력 라인으로부터 더 낮은 압력 라인으로 유동한다. 본 실시예에서 발견 되는 선택적인 특징은 통로(110)의 수축이 조정가능하여서, 그것을 통과하는 유속 및 그것을 가로지르는 압력 사이의 관계가 가변적일 수 있다는 것이다. 이 예시에써, 운전자에게는 수축된 통로(110)의 조정가능한 구멍에 기계적으로 커플링되어 그 단면을 변화할 수 있는 다이얼(112)과 같은 제어가 제공된다. 구멍은 완전히 닫힐 수 있어서, 수축된 통로(110)을 거쳐 유동하는 것을 막을 수 있다. 본 실시예에서는 날카로운 에지를 가지는 구멍이 사용되는데, 그 압력/유동 특성이 단지 유체 점성의 변화들에 의해서만 다소 영향 받기 때문이다(예를 들어 변속기가 사용시 워밍업됨에 따른, 온도 변화에 의해서). 그러나 통로에는 다른 유형들의 수축이 사용되어 원하는 압력/유동 특성을 제공할 수도 있다.

수축된 통로(110) 및 토크 릴리스 밸브(60)가 닫히면, 도시된 시스템은 비율 제어를 제공한다. 운전자는 비율 제어부(50)를 통해 비율 요구를 설정하고 롤러들은 롤러 제어 장치(54) 및 비교기(52)에 의해서 상응하는 위치들로 이동한다. 펌프 용량이 초과되지 않으면, 유체역학적으로 비율 형태가 요구되는 값으로부터 유의미하게 벗어나는 것이 막아질 것이다. 흙덩어리 내로 주행되는 "프론트 로더" 건설 차량의 예를 다시 고려해 본다. 도시된 변속기를 구비하고 이런 조건에서 동작하는 이러한 차량은, 대지가 차량을 정지에 이르게 할 때, 엔진 스톨(engine stall)을 아무래도 겪을 것이다.

그런데, 통로(110)을 거치는 유동에 대하여 수축된 열림(opening)이 제공될 때, 시스템의 기능이 어떻게 변형되는지를 고려해본다. 그러면, 비율 오차에 기인하여 라인들(S1/S2)으로 유입되는 유동은 구멍을 통과할 수 있고, 비율이 요구되는 값으로서 벗어나는 것이 허용된다. 그러나 구멍을 지나는 유동은 그것을 가로지르는 압력차를 생성하여, 그 결과 롤러들은 계속해서 비율 오차를 줄이려하는 힘에 종속된다. 전술한 바와 같이, 비율 오차 증가에 따라서 S1/S2 내로의 유동도 증가한다. 이로써 수축된 통로(110)를 가로지르는 압력 저하도 비율 오차와 함께 마찬가지로 증가하고, 피스톤들(26)을 가로지르는 차압(differential pressure) 및 비율 오차, 그리고 이로써 베리에이터의 출력 토크, 사이의 관계가 설정된다. 수축된 통로(110)의 열림을 조정하면, 이 관계가 변화된다. 큰 열림에 의해서 주어진 비율 오차에 대하여 더 작은 출력 토크가 제공된다.

흙덩어리 내로 주행되는 프론트 로더의 예에서, 차량이 정지에 이름에 따라서 증가된 휠 토크에 응답하여, 베리에이터는 이제 자동적으로 저속기어로 전환될 것이다. 엔진으로부터 휠들로의 토크 증배(torque multiplication)가 증가되고 엔진 스톨은 피해질 수 있다. 그러면 비율 제어부(50)를 움직임은 비율 오차 그리고 이로써 변속비가 아닌 휠 토크를 조정하는 역할을 한다.

전술한 실시예는 본 발명의 가능한 실시의 단지 일 예에 불과하다. 본 발명을 실행에 옮기는 무수한 다른 방식들이 가능하다. 예를 들어, 롤러 위치와 요구되는 비율을 비교하기 위해 사용하는 레버 장치는 스풀과 슬리브관(sleeve)이 롤러들과 비율 제어부에 의해서 이동가능한 잘 알려진 유형의 밸브에 의해서 대체될 수 있다.

Claims (12)

1. 위치가 베리에이터 구동비에 상응하는 이동가능한 토크 전달부와 상기 토크 전달부에 조정가능한 힘을 가하도록 배열된 유압 엑추에이터를 구비하는 베리에이터를 포함하고,

   (a) 상기 토크 전달부의 현재의 위치 및 (b) 상기 토크 전달부의 요구되는 위치를 제어 입력들로서 수신하도록 배열된 유동 제어 장치를 더 포함하되,

   상기 유동 제어 장치는, 상기 두 제어 입력들 사이의 오차에 따라서 조정되어 상기 오차의 증가에 따라서 증가하는 유체 유동을 상기 유압 엑추에이터와 소통하는 공급 출구를 통해 공급하도록 구성되고,

   경감 통로(relief passage)가 상기 출구로부터 압력 싱크(sink)에 이어지되, 상기 경감 통로가 수축되어 상기 경감 통로를 지나는 유체 유동이 상기 경감 통로를 통과하는 유속에 상응하는 양만큼 상기 압력 싱크의 그것보다 더 큰 상기 유압 엑추에이터에서의 압력을 결과하는,

   연속 가변 변속기.
2. 제1 항에 있어서, 상기 유동 제어 장치는

   펌프와 상기 공급 출구 사이의 연결을 제어하는 베리에이터 제어 밸브와,

   상기 베리에이터 제어 밸브를 가로지르는 일정한 압력 강하를 유지하도록 펌프 압력을 선택적으로 배출하는 압력 제어 밸브를 포함하는,

   연속 가변 변속기.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 토크 전달부의 현재의 위치 및 상기 토크 전달부의 요구되는 위치에 사응하는 기계적인 입력들을 수신하고, 둘 사이의 오차에 상응하는 기계적인 출력을 상기 베리에이터 제어 밸브에 제공하는 기계적인 비교기를 더 포함하는,

   연속 가변 변속기.
4. 제3 항에 있어서, 상기 비교기는

   상기 토크 전달부의 요구되는 위치를 가리키도록 운전자에 의해서 이동가능한 제어기에 기계적으로 커플링된 제1 비교기 연동기(linkage)와,

   상기 토크 전달부에 커플링된 제2 비교기 연동기와,

   상기 제1 비교기 연동기와 상기 제2 비교기 연동기 사이에 위치하고 상기 압력 제어 밸브에 커플링된 기준 연동기를

   구비하는 레버를 포함하는,

   연속 가변 변속기.
5. 제1 항 내지 제4 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 경감 통로의 수축은 조정가능한,

   연속 가변 변속기.
6. 제1 항 내지 제5 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 경감 통로의 단면은 운전자에 의해서 조정가능한,

   연속 가변 변속기.
7. 제5 항 또는 제6 항에 있어서,

   상기 경감 통로는 닫힐 수 있는,

   연속 가변 변속기.
8. 제1 항 내지 제7 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 베리에이터는 상기 유압 엑추에이터에 의해 가해진 힘에 상응하는 반작용 토크를 생성하는 유형인,

   연속 가변 변속기.
9. 제1 항 내지 제8 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 베리에이터는 도넛형 레이스(toroidal race) 유형이고,

   이동가능한 상기 토크 전달부는 반-도넛형 홈이 파인 베리에이터 레이스들 상을 구르는 베리에이터 롤러인,

   연속 가변 변속기.
10. 제1 항 내지 제9 항 중의 어느 한 항에 있어서,

    상기 유압 액추에이터는 배치된 이중 작용(double acting) 피스톤 및 실린더 장치이고,

    상기 유동 제어 장치는, 상기 피스톤의 일측 및 타측에 유체의 유동을 선택적으로 공급하는 두 출구들을 구비하는,

    연속 가변 변속기.
11. 제10 항에 있어서,

    상기 경감 통로는 상기 피스톤의 일측으로부터 타측에 이어져서, 상기 피스톤의 더 낮은 압력 측이 상기 압력 싱크로서 역할을 하는,

    연속 가변 변속기.
12. 실질적으로 도 3에 도시되고 및 상기 도 3을 참조하여 본 명세서에서 설명된 된 바와 같은,

    연속 가변 변속기.

Images