KR20110025825A - 원뿔형 마찰 링 전동 장치 - Google Patents

Abstract

윤활제 펌프가 구비된 원뿔형 마찰 링 전동 장치 내에서, 윤활제 펌프에 의해 제공되는 오일의 압력은 윤활제 펌프가 동적형 압축기인 경우 용이하게 조절가능하다.

Description

원뿔형 마찰 링 전동 장치{CONICAL FRICTION RING TRANSMISSION}

본 발명은 윤활제 펌프가 구비된 원뿔형 마찰 링 전동 장치에 관한 것이다.

원뿔형 마찰 링 전동 장치는 EP 0 878 641 A1호와 DE 103 03 896 A1호에 전체적으로 공개되었다. 이러한 문헌에서, 2개의 원뿔은 상반된 방향으로 배열되지만 서로 축방향으로 평행하게 배열되며, 원뿔들 중 한 원뿔과 축방향 이동식 마찰 링에 의해 맞물리고, 2개의 원뿔 사이의 간격을 브리지하며, 이에 따라 회전 모멘트가 전달될 수 있다. 회전 모멘트 전달을 위해 트랙션 유체가 추가로 제공될 수 있다. 또한, 예를 들어 제 2007/025522 A2호는 트랙션, 즉 회전 모멘트 전달에 필수적인 위치로 트랙션 유체를 특정의 방식으로 보내거나 또는 특정의 방식으로 재순환시키는 가능성을 공개한다. 이를 위해, 트랙션 유체 펌프가 이들 사이에서 제공될 수 있다.

다른 한편, 트랙션 유체의 특정의 취급에 추가하여, 윤활제를 적절한 윤활제가 필요한 위치로 운반할 필요가 있다. 이는 윤활제에 추가하여 트랙션 유체가 이용될 때 특히 적용된다. 이를 위해, 예를 들어 EP 0 980 993 A2호는 윤활제 펌프로서 원뿔형 마찰 링 전동 장치가 제공되는 테이퍼 롤러 베어링의 이용이 공개되며, 여기서 상기 베어링이 윤활될 때 테이퍼 롤러 베어링에 대해 한쪽으로 치우쳐 형성되는 오일 압력이 적절히 이용될 수 있다. 여기서, 이러한 해결 방법은 예를 들어 전기 작동식 윤활제 펌프와 같은 추가 수단이 필요치 않는 장점을 가진다. 구체적으로, 자체적인 윤활제 펌프가 구비된 원뿔형 마찰 링 전동 장치이며 실질적으로 독립적인 원뿔형 마찰 링 전동 장치는 이와 같은 방식으로 비용 효율적으로 제공될 수 있다.

본 발명의 목적은 윤활제 펌프에 의해 제공되는 오일 압력이 용이하게 조절될 수 있는 윤활제 펌프가 구비된 원뿔형 마찰 링 전동 장치를 제공하는 데 있다.

해결 방법에 따라, 본 발명은 윤활제 펌프를 포함한 원뿔형 마찰 링 전동 장치를 제안하며, 윤활제 펌프로서의 동적형 압축기(dynamic-type compressor)의 윤활제의 일부 유동(lubricant part flow)이 원뿔형 마찰 링 전동 장치의 윤활제 공급을 위해 인출되는(tapped off) 것을 특징으로 한다.

동적형 압축기를 이용하여 윤활제 압력이 용이하게 조절될 수 있으며, 이는 상대적으로 작은 압력이 발생되기 때문이다. 펌프로서 이용될 수 있는 변위 장치에 비해 동적형 압축기에 따른 임의의 손실이 예를 들어 압력 조절 밸브와 같이 오일 압력을 조절하기 위한 수단 내에서 최소화될 수 있고, 이와 유사한 것이 생략될 수 있다. 특히, 예를 들어 전류 또는 전압 컨트롤과 같은 동적형 압축기의 개별적인 작동도 또한 생략될 수 있다.

동적형 압축기의 윤활제의 일부 유동이 원뿔형 마찰 링 전동 장치의 윤활제 공급을 위해 인출되고, 잔여 유동은 동적형 압축기 내에 남겨져서 동적형 압축기는 가변 윤활제 인출량(variable lubricant withdrawal)과 유연하게 부합될 수 있다. 보다 바람직하게, 남겨진 부분의 유동, 즉 윤활제 공급을 위해 인출되지 않은 윤활제의 일부분 유동에 적용 시 동적형 압축기는 상대적으로 적은 윤활제가 인출된다면 상대적으로 높은 압력이 생성되거나 또는 유동 속도가 적절히 증가된다.

동적형 압축기는 윤활제 통을 포함하고, 동적형 압축기의 로터(rotor)가 상기 윤활제 통을 통과한다. 이와 같은 방식으로, 동적형 압축기는 유동 압력이 적절히 이용될 수 있거나 또는 이러한 유동 압력으로부터 윤활제의 일부 유동이 인출될 수 있는 윤활제 펌프 내에서의 유동을 생성한다.

바람직하게, 윤활제로 습윤된 기어는 윤활제 펌프로서 이용된다. 여기서, 보다 바람직하게, 윤활제 통을 통과할 때 기어에 의해 생성된 유동 압력이 적절히 이용될 수 있다. 한편, 적절한 형상을 가진 기어는 윤활제를 이송하기 위해 적절히 이용되는 윤활제 압력을 생성하거나 또는 변위 장치로서 이용될 수 있다. 또한 바람직하게 윤활제로 습윤된 원뿔형 마찰 링 전동 장치의 기어의 윤활제 펌프로서의 이용은 기어가 상대적으로 선호되기 때문에 본 발명의 나머지 특징들에 대해 독립적이다.

이는, 특히 기어가 궁극적으로 그 외의 다른 목적으로 제공되는 원뿔형 마찰 링 전동 장치 내에 제공될 때, 이용된다. 여기서, 원뿔의 다운스트림에서 연결된 통상적으로 원뿔형 마찰 링 전동 장치와 차동 장치의 링 기어가 특히 현저하다. 통상적으로 이러한 차동 장치는 차량의 최저 지점에 배열되고, 윤활제와 지속적으로 접해야 한다. 이에 추가하여, 차동 장치의 링 기어는 가장 큰 회전 모멘트가 밸생됨에 따라 상대적으로 넓게 형성된다. 따라서, 링 기어를 통해 대응하도록 빠른 윤활제의 이송 속도가 가능하다. 그 이상으로, 차동 장치 주변의 영역에서는 몇몇의 그 외의 다른 유닛만이 제공되기 때문에, 하우징은 직접적으로 차동 장치를 함께 둘러싸는 원뿔형 마찰 링 전동 장치의 하우징이거나 또는 차동 장치의 영역에서의 별도의 차동 장치의 하우징이든 관계없이 비교적 자유롭게 설계될 수 있다.

바람직하게, 동적형 압축기 또는 기어는 원뿔형 마찰 링 전동 장치의 구동샤프트에 의해 구동된다. 이와 같은 방식으로, 윤활제 펌프의 개별 파워 서플라이 또는 그 외의 다른 에너지 공급원이 생략될 수 있다. 특히, 임의의 에너지 공급원 또는 개별 윤활제 연결부를 제공할 필요 없이 콤팩트 유닛으로서 전동 장치를 제공할 수 있다. 이는 궁극적으로 차량 내에서 원뿔형 마찰 링 전동 장치가 대체로 이용되기 때문이며, 모든 에너지는 구동 엔진에 의해 공급되고, 이러한 적절한 형상에 따라 전체적인 손실이 최소화될 수 있다.

특히, 기어 또는 동적형 압축기는 원뿔형 마찰 링 전동 장치의 출력 원뿔에 의해 구동될 수 있다. 통상적으로, 윤활제 통 및 유입 및 배출 라인과 같은 필수 유닛을 제공할 수 있도록 출력 원뿔의 영역 또는 배출부의 영역에 다소 큰 공간이 제공될 수 있다. 특히 동적형 압축기를 이용할 때, 원뿔형 마찰 링 전동 장치상에 형성될 수 있는 비교적 큰 회전 속도 차이는 동적형 압축기가 이에 대해 상대적으로 저항성이 있기 때문에 실질적인 역할을 하지 못한다.

본 발명은 2개의 개별 유체 격실, 즉 트랙션 유체를 수용하는 제 1 유체 격실과 윤활제를 수용하는 제 2 유체 격실을 가진 원뿔형 마찰 링 전동 장치에 특히 적합할 수 있다. 이러한 장치에 따라, 윤활제의 양은 비교적 적어서 심지어 비교적 작은 압력 차이도 필요한 윤활제의 양을 제공하기에 충분하다.

이는 특히 원뿔형 마찰 링 전동 장치에 적합하며, 각각의 원뿔의 양 측면상에 각각 배열된 2개의 베어링에 의해 장착되는 방식으로써 마찰 원뿔의 단지 하나의 베어링 측면의 베어링들이 트랙션 유체를 수용하는 유체 격실에 대해 밀봉된다. 그 뒤, 트랙션 유체를 수용하는 유체 격실에 대해 밀봉된 베어링들은 본 발명에 따르는 윤활제 펌프에 의해 용이하게 윤활제가 공급될 수 있으며, 특히 이러한 베어링들이 예를 들어 대응하는 베어링과 같이 원뿔형 마찰 링 전동 장치의 동일한 측면 상에 윤활제 펌프가 용이하게 배열될 수 있도록 윤활제 펌프의 주변에 제공된다면 윤활제의 양은 추가로 감소될 수 있다. 이러한 배열은 트랙션 유체를 수용하는 유체 격실에 대해 밀봉되지 않은 그 외의 다른 베어링을 실질적으로 윤활할 수 있는 트랙션 유체로서 나프텐계 오일이 이용되는 경우 특히 적합하며, 또한 충분한 트랙션을 제공한다.

바람직하게, 윤활제 펌프는 윤활제 오일 통 및 윤활제 오일 통에 대한 하나 이상의 인플로우 컨트롤(inflow control)을 포함한다. 이러한 형상에 따라 전달을 위해 윤활제 펌프에 대해 허용 가능한 윤활제의 양이 요구조건에 실질적으로 부합되는 단순하고 작동상 안전한 방식으로 윤활제 펌프의 전달 출력을 조절할 수 있다. 특히, 동적형 압축기와 상호작동 시 이러한 형상은 전달되는 매체가 부족함에 따라 동적형 압축기가 원활히 작동되고 실질적으로 단지 적은 양의 매체만을 전달하기 때문에 선호된다. 이에 추가하여, 이러한 형상은 상대적으로 작은 전달 출력이 필요 시 동적형 압축기가 높은 윤활제 압력에 대한 필수 작업을 수행할 필요가 없기 때문에 선호된다. 인플로우가 상당히 감소됨에 따라 동적형 압축기의 하중이 비교적 감소되어 손실이 최소화될 수 있다.

바람직하게, 윤활제는 특히 인플로우 컨트롤과 윤활유 통을 통해 서킷(circuit) 내에서 전달되며, 윤활제 펌프를 통해 윤활되어지는 조립체로 그리고 이러한 조립체로부터 재차 인플로우 컨트롤로 전달된다. 이러한 폐쇄된 서킷에 따라 특히 원뿔형 마찰 링 전동 장치가 독립적으로 제공될 수 있으며, 이로 인해 특히 외부 윤활제 서킷에 대한 추가 연결부가 필요 없다.

상기 언급된 바와 같이, 윤활제 서킷은 특히 적은 양의 윤활제를 수용하도록 설계되거나 또는 소형으로 설계될 수 있으며, 각각의 원뿔의 양 측면상에 각각 배열된 2개의 베어링에 의해 장착되는 방식으로써 마찰 원뿔의 단지 하나의 베어링 측면의 베어링들이 트랙션 유체를 수용하는 유체 격실에 대해 밀봉된다. 그 뒤, 그 외의 다른 베어링이 윤활제 서킷 내에 일체 구성될 필요가 없다.

윤활제 펌프는 윤활제의 압력에 노출되는 2개의 방향-의존적인 윤활제 배출부(direction-dependent lubricant outlet)와 원뿔형 마찰 링 전동 장치의 작동 상태의 함수로서 회전 방향을 가변시키는 드라이브를 포함할 수 있으며, 이에 따라 윤활제 펌프는 회전 방향과 독립적으로 윤활제를 전달할 수 있다. 리버스 기어 뒤에, 특히 예를 들어 차량의 차동 장치상에 윤활제 펌프를 용이하게 제공할 수 있으며, 회전 방향과 독립적으로 윤활제를 분배하기 위해 이용될 수 있는 윤활제 압력이 허용될 수 있다.

본 발명은 상기 종래 기술에 기술된 바와 같은 원뿔형 마찰 링 전동 장치에 제한되지 않는다. 또한, 본 발명은 예를 들어 몇몇의 링, 양 원뿔이 덮여진 링 또는 축방향으로 평행하게 배열되지 않은 원뿔을 포함한 링 및 이와 유사한 것을 포함한 링에 적용가능하다.

본 발명의 추가 장점, 목적 및 특징들은 첨부된 도면의 하기 기술내용에서 설명된다.

도 1은 윤활제 펌프를 포함한 본 발명에 따르는 원뿔 마찰 링 전동 장치를 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 따르는 원뿔 마찰 링의 링 기어와 차동 장치를 도시하는 도면.
도 3은 도 2의 선 III-III을 따라 도 1에 따르는 원뿔형 마찰 링 전동 장치의 차동 장치를 절단한 부분적인 단면도.
도 4는 도 1 내지 도 3에 따르는 원뿔형 마찰 링 전동 장치의 윤활제 펌프의 윤활제 배출부를 도시하는 도면.
도 5는 도 1 내지 도 3에 따르는 원뿔형 마찰 링 전동 장치의 윤활제 펌프의 대안의 윤활제 배출부를 도시하는 사시도.

도 1에 도시된 원뿔형 마찰 링 전동 장치(conical friction ring transmission)는 입력 원뿔(input cone, 1), 출력 원뿔(output cone, 2) 및 상기 2개의 뿔(1, 2)들 사이에 형성된 간격 내에서 이동가능하며 입력 원뿔(1) 주위에서 연결되는 마찰 링(3)을 포함하고, 출력 피니언(output pinion, 4) 및 공지된 방식으로 2개의 휠(7)(단지 예시적으로 도시됨)을 구동시키고 링 기어(ring gear, 6)에 의해 출력 피니언(4)과 작동가능하게 연결된 차동 장치(differential, 5)를 포함한다.

입력 원뿔(1), 출력 원뿔(2), 마찰 링(3), 출력 피니언(4) 및 차동 장치(5)의 원뿔형 마찰 링 전동 창치는 하우징(13)(단지 부분적으로 도시됨)에 의해 둘러싸여 지고, 공지된 방식에 따라 이에 장착된다. 특히, 베어링(9)을 통하여 입력 원뿔(1), 출력 원뿔(2) 및 마찰 링(3)에 의해 생성된 힘을 흡수하는 2개의 프레임(8)이 하우징 내에 제공되며, 이에 따라 베어 실(bear seal, 10) 상에서 회전 모멘트가 전달될 수 있으며, 이에 따라 하우징 내에 2개의 개별 유체 격실, 트랙션 유체 격실(traction fluid compartment, 12) 및 윤활제 격실(12)(단지 예시적으로 도시됨)이 제공된다.

작동 중, 회전 모멘트가 구동샤프트(14)에 의해 입력 원뿔(1)로 전달된다. 마찰 링(3)의 위치에 따라서, 회전 모멘트는 마찰 링(3)의 위치에 의존하여 대응하는 회전 속도로 회전하는 출력 원뿔(2)로 전달되고, 상기 출력 원뿔의 출력 샤프트(15)에 의해 출력 피니언(4)과 차동 장치(5)로 전달된다. 궁극적으로 공지된 방식으로 출력 샤프트 측 또는 입력 샤프트 측 상에 제공될 수 있는 리버스 기어(reverse gear)는 도시되지 않는다. 트랙션 유체 격실(11) 내에서 트랙션 유체에 따라 원뿔(1, 2)과 트랙션 링(3) 사이에 회전 모멘트를 전달하기 위한 적절한 트랙션이 형성되며, 윤활제 격실(12) 내의 윤활제, 바람직하게 오일로 인해 최소한의 마찰 손실뿐만 아니라 적절한 냉각 기능이 구현될 수 있다.

특히 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 윤활제 통(lubricant sump, 16)을 제외한 링 기어(6)는 하우징(13)에 의해 상대적으로 폐쇄되도록 둘러싸여지고, 하우징(13)은 단일의 부분으로 필수적으로 구성되지는 않지만 몇몇의 조립체로 구성될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

윤활제 통(16)은 원뿔형 마찰 링 전동 장치의 최하측 지점에 배열된 윤활제 유입부(17)를 포함한다. 추가로, 링 기어(6)의 원주 방향으로 윤활제 유입부(17)로부터 다소 이격된 2개의 윤활제 배출부(18)가 제공되며, 성형된 블록(도 4 및 도 5)은 개구부와 같이 설계된다. 성형된 블록(19) 내의 윤활제 배출부(18)의 형상에 따라 각각의 윤활제 배출부(18)를 통해 링 기어(6)로부터 전달되는 윤활제의 압력과 양이 특정 모터 차량 도는 특정의 전동 장치의 개별적인 요구 조건에 상대적으로 용이하게 적합해질 수 있다. 추가로 성형된 블록(19)은 체결 개구부(fastening opening, 20)를 포함하고, 상기 체결 개구부에 의해 성형된 블록(19)이 신속하고 용이하게 하우징(13)으로 체결될 수 있다.

윤활제 배출부(18) 또는 성형된 블록(19)의 적합한 형태에 따라 적절한 방식으로 유동 조건에 영향이 미칠 수 있다. 특히, 심지어 윤활제 배출부(18)(도 5에 도시됨)의 반경방향 높이에서 윤활제의 다소의 바이패스-유동이 의도될 수 있으며, 각각의 성형된 블록(19)은 횡방향 플랭크(lateral flank)를 포함한다.

예를 들어 리버스 기어와 맞물릴 때 야기되는 기어 링(6)의 역회전 방향에 따라, 링 기어(6)에 의해 형성된 윤활제 펌프는 윤활제를 전달할 수 있다.

윤활제 유입부(17)는 인플로우(inflow, 21)에 의해 윤활제가 채워지며, 링 기어(6)에 의해 형성된 윤활제 펌프의 전달 출력(delivery output)은 인플로우(21)에 의해 윤활제 통(16)에 대해 허용가능하도록 구성된 윤활제의 양에 의존된다. 적절한 인플로우 조절을 통해, 전달 출력이 용이하게 제어되거나 또는 조절될 수 있고, 인플로우 양을 줄임에 따라 윤활제 통(16) 내에서 유동 공동을 통해 링 기어(6)에 가해지는 손실이 최소화된다.

명확하게, 링 기어(6)로부터 이격되는 방향으로 대향한 원뿔(1, 2)의 측면에 위치된 실(10)이 생략된다면 윤활제 서킷이 실질적으로 용이하게 단순화될 수 있다. 이로 인해, 상기 기술된 실례의 실시예에 따라 윤활제 격실(12)은 도 1의 우측 공간에 배열되고, 이러한 격실은 트랙션 유체 격실(11)이 된다. 이는 특히, 트랙션 유체로서 나프텐계 오일(naphthenic oil)이 이용될 때 구현될 수 있는데, 이는 왜냐하면 놀랍게도 특정 조건 하에서 나프텐계 오일도 적정한 윤활 속성을 갖는다는 사실이 밝혀졌기 때문이다. 심지어 윤활 특성이 그 외의 다른 윤활제들보다 빈약하다면, 대응하는 실의 감소로 인해 마찰 손실의 감소로 전환된다.

1: 입력 원뿔 2: 출력 원뿔
3: 마찰 링 4: 출력 피니언
5: 차동 장치 6: 링 기어
7: 휠 8: 프레임
9: 베어링 10: 실
11: 트랙션 유체 격실 12: 윤활제 격실
13: 하우징 14: 입력 샤프트
15: 출력 샤프트 16: 윤활제 통
17: 윤활제 유입부 18: 윤활제 배출부
19: 성형된 블록 20: 체결 개구부
21: 인플로우

Claims (12)

1. 윤활제 펌프를 포함한 원뿔형 마찰 링 전동 장치에 있어서, 윤활제 펌프로서의 동적형 압축기의 윤활제의 일부 유동이 원뿔형 마찰 링 전동 장치의 윤활제 공급을 위해 인출되는 것을 특징으로 하는 원뿔형 마찰 링 전동 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 동적형 압축기는 윤활제 통(16)을 포함하고, 동적형 압축기의 로터가 상기 윤활제 통을 통과하는 것을 특징으로 하는 원뿔형 마찰 링 전동 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 동적형 압축기는 원뿔형 마찰 링 전동 장치의 구동샤프트(14)에 의해 기계적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 원뿔형 마찰 링 전동 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활제로 습윤된 기어는 윤활제 펌프로서 이용되는 것을 특징으로 하는 원뿔형 마찰 링 전동 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 기어는 차동 장치(5)의 링 기어(6)인 것을 특징으로 하는 원뿔형 마찰 링 전동 장치.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 기어는 원뿔형 마찰 링 전동 장치의 구동 샤프트(14)에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 원뿔형 마찰 링 전동 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 기어는 원뿔형 마찰 링 전동 장치의 출력 원뿔(2)에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 원뿔형 마찰 링 전동 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 원뿔형 마찰 링 전동 장치는 제 1 트랙션 유체와 제 2 윤활제를 수용하는 2개의 개별적인 유체 격실(11, 12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 원뿔형 마찰 링 전동 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활제 펌프는 윤활유 통(16) 및 상기 윤활유 통(16)에 대한 하나 이상의 인플로우 컨트롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 원뿔형 마찰 링 전동 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 윤활제는 인플로우 컨트롤과 윤활유 통(16)을 통해 서킷 내에서 전달되고, 윤활제 펌프를 통해 윤활되어지는 조립체로 그리고 이러한 윤활되어지는 이러한 조립체로부터 인플로우 컨트롤로 서킷 내에서 전달되는 것을 특징으로 하는 원뿔형 마찰 링 전동 장치.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활제 펌프는 윤활제의 압력에 노출되는 2개의 방향-의존적인 윤활제 배출부(18)와 원뿔형 마찰 링 전동 장치의 작동 상태의 함수로서 회전 방향을 가변시키는 드라이브를 포함하는 것을 특징으로 하는 원뿔형 마찰 링 전동 장치.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 트랙션 유체로서 나프텐계 오일이 이용되는 것을 특징으로 하는 원뿔형 마찰 링 전동 장치.

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