KR20180062480A - 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르는 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기는 케이스와, 상기 케이스 내에서 출력축에 의하여 지지되어 출력축과 함께 회전 가능하게 구비되는 종동 풀리와, 상기 케이스 내에서 입력축에 의하여 지지되어 입력축과 함께 회전 가능하게 구비되는 구동 풀리와, 상기 종동 풀리와 구동 풀리에 감기어 구비되는 벨트와, 상기 종동 풀리를 사이에 두고 출력축에 결합되어 출력축을 지지하는 출력축 지지 베어링과, 상기 구동 풀리를 사이에 두고 입력축에 결합되어 입력축을 지지하는 입력축 지지 베어링으로 이루어지며;
상기 출력축 지지 베어링과 입력축 지지 베어링은 내륜과, 외륜과, 상기 외륜과 내륜 사이에 구비되는 전동체로 이루어지며; 상기 출력축 지지 베어링의 하나 이상과 입력축 지지 베어링 중 하나 이상의 외륜에는 측방으로 돌출되며 가장자리에 복수의 체결공이 축방향으로 관통 형성된 판상의 플랜지가 구비되어 나사 체결에 의하여 상기 케이스에 결합되는 것을 특징으로 한다.

Description

베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기{A Belt Type CVT Having Pulley Supported Bearing}

본 발명은 벨트식 무단 변속기에 관한 것으로, 컴팩트한 구조이면서도 베어링 수명이 향상되며 조립이 간단한 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기에 관한 것이다.

벨트식 무단변속기는 자동차의 자동변속기의 변속유닛으로 이용된다.

도 1에 도시된 바와 같이 벨트식 무단 변속기는 고정부인 변속기 케이스 내에 무단 변속을 위한 풀리(12, 15)를 회전 가능하게 지지하는 회전부(30)를 가지고 있다. 상기 회전부(30)는 서로 평행하게 배치된 입력 측 회전축(1)과 출력 측 회전축(2)을 가진다. 상기 각 회전축(1, 2)은 변속기 케이스 내에 각각 한 쌍씩의 구름 베어링(3A, 3B, 3C, 3D)을 통하여 회전 가능하게 지지되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 롤링 베어링(3A, 3B, 3C, 3D)은 서로 동심에 설치된 외륜(4)과 내륜(5)을 가진다. 상기 외륜(4)은 내주면에 외륜궤도(6)가 형성되고, 내륜(5)은 외주면에 내륜궤도(7)가 형성된다. 상기 외륜궤도(6)와 내륜궤도(7) 사이에는 복수의 전동체(8)가 케이지(6)에 간격이 유지된 상태로 전동이 자유롭게 개재되어 구비된다.

상기 구름 베어링(3A, 3B, 3C, 3D)의 외륜(4)은, 변속기 케이스의 일부 내측에 결합되어 지지되고, 내륜(5)은 입력 측 회전축(1) 또는 출력 측 회전축(2) 외측에 끼워져 지지되어 있다. 따라서, 각 구름 베어링(3A, 3B, 3C, 3D)은 이들 양 회전축(1, 2)을 상기 변속기 케이스의 내에 회전 가능하게 지지한다.

도 1에 예시하는 바와 같이, 벨트식 무단 변속기는 양 회전축(1, 2) 중의 입력 측 회전축(1)이 엔진 등의 구동원(10)에 의해 전자 클러치(11)를 통하여 회전구동되도록 이루어져 있다. 상기 전자 클러치(11) 대신에 토오크 컨버터가 이용된다. 입력 측 회전축(1)에는 그 중간부에서 한 쌍의 구름 베어링(3A, 3B)의 사이에 위치하는 부분에 구동 측 풀리(12)가 배치되어 있고, 이 구동 측 풀리(12)와 입력 측 회전축(1)이 일체로 회전하도록 이루어져 있다. 이 구동 측 풀리(12)를 구성하는 한 쌍의 구동 측 풀리 판(13a, 13b)끼리의 간격은, 구동 측 액추에이터(14)에서 한쪽(도 1의 좌측)의 구동 측 풀리판(13a)을 축 방향으로 변위 시킴으로써 조절된다. 즉, 구동 측 풀리(12)의 홈 폭은 구동 측 액추에이터(14)에 의해 확대 및 축소된다.

상기 벨트식 무단 변속기에서는 구동원(10)으로부터 전자 클러치(11)를 통하여 입력 측 회전축(1)에 전달된 동력은 구동 측 풀리(12)로부터 무단벨트(18)를 통하여 종동 측 풀리(15)로 전달된다. 그리고 종동 측 풀리(15)에 전달된 동력은 출력 측 회전축(2)으로부터 감속기어열(19), 차동기어(20)를 통하여 구동륜(21, 21)에 전달된다.

입력 측 회전축(1)과 출력 측 회전축(2) 사이의 변속비를 바꾸는 경우에는 양쪽 풀리(12, 15)의 홈 폭을 서로 관련시키면서 확대 및 축소한다. 예를 들면, 입력 측 회전축(1)과 출력 측 회전축(2) 사이의 감속 비를 크게 하는 경우에는 구동 측 풀리(12)의 홈 폭을 크게 하는 동시에, 종동 측 풀리(15)의 홈 폭을 작게 한다. 그 결과, 무단 벨트(18)의 일부에 이들 양쪽 풀리(12, 15)에 걸쳐진 부분의 지름이 구동 측 풀리(12) 부분에서 작고, 종동 측 풀리(15) 부분에서 커지기 때문에, 입력 측 회전축(1)과 출력 측 회전축(2) 사이에서 감속이 실현된다.

반대로 입력 측 회전축(1)과 출력 측 회전축(2)과의 사이의 증속비를 크게(감속 비를 작게) 하는 경우에는 구동 측 풀리(12)의 홈 폭을 작게 하는 동시에, 종동 측 풀리(15)의 홈 폭을 크게 한다. 그 결과, 무단벨트(18)의 일부에서 이들 양쪽 풀리(12, 15)에 걸쳐진 부분의 지름이 구동 측 풀리(12) 부분에서 커지고, 종동 측 풀리(15) 부분에서 작아지기 때문에, 입력 측 회전축(1)과 출력 측 회전축(2) 사이에서 증속이 실현된다.

상기 입력 측 회전축(1)을 지지하는 구름 베어링(예, 3B)과 출력 측 회전축(2)을 지지하는 구름 베어링(예, 3D)은 도 3에 도시된 바와 같이 브라켓(40)에 의하여 케이스(C)에 지지되어 설치된다. 상기 브라켓(40)은 판상으로서 네 모서리가 면취된 대략 사각형을 이루는 브라켓 본체(49)와, 브라켓 본체(49)의 대향하는 양측에서 반대 방향으로 돌출된 돌출부(41)로 이루어진다. 상기 브라켓(40)에는 원형이며 돌출부가 돌출된 방향과 90°를 이루는 방향에서 원호형을 이루어 서로 마주하는 방향으로 내향 돌출된 외륜 지지부(45)를 가지는 관통공인 베어링 지지공(43)이 형성된다.

상기 외륜 지지부(45)의 양측으로 절곡부(47)가 형성된다. 상기 돌출부(41)에 브라켓(40)을 케이스(C)에 체결 결합하기 위한 결합공(41a)이 관통 형성된다.

상기 케이스(C)와 브라켓(40) 사이에 베어링이 위치한다. 상기 브라켓(40)이 베어링을 덮은 상태에서 상기 결합공(41a)을 통하여 케이스(C)에 나사 체결되어 브라켓(40)이 케이스(C)에 결합된다.

상기 베어링은 베어링 지지공(43)을 통하여 노출되고, 원호형의 외륜 지지부(45)는 양측에서 외륜(4)의 일부를 덮어지게 되어 케이스(C)에 밀착되어 설치된다.

상기와 같이 베어링이 케이스(C)에 됨으로써 베어링의 외륜(4)이 브라켓(40)에 의하여 가압되어 외륜(4)에 변형이 발생하여 베어링의 수명이 단축되는 문제점이 있었다. 특히 결합공(41a)이 하중의 작용 방향과 예각을 이루는 경우에는 더욱더 베어링의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록번호 제10-1271788호 등록특허공보

본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 베어링 조립이 간단하고 장착에 의하여 발생하는 베어링 수명 단축을 방지할 수 있는 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 위하여 본 발명은 케이스와, 상기 케이스 내에서 출력축에 의하여 지지되어 출력축과 함께 회전 가능하게 구비되는 종동 풀리와, 상기 케이스 내에서 입력축에 의하여 지지되어 입력축과 함께 회전 가능하게 구비되는 구동 풀리와, 상기 종동 풀리와 구동 풀리에 감기어 구비되는 벨트와, 상기 종동 풀리를 사이에 두고 출력축에 결합되어 출력축을 지지하는 출력축 지지 베어링과, 상기 구동 풀리를 사이에 두고 입력축에 결합되어 입력축을 지지하는 입력축 지지 베어링으로 이루어지며;

상기 출력축 지지 베어링과 입력축 지지 베어링은 내륜과, 외륜과, 상기 외륜과 내륜 사이에 구비되는 전동체로 이루어지며; 상기 출력축 지지 베어링의 하나 이상과 입력축 지지 베어링 중 하나 이상의 외륜에는 측방으로 돌출되며 가장자리에 복수의 체결공이 축방향으로 관통 형성된 판상의 플랜지가 구비되어 나사 체결에 의하여 상기 케이스에 결합되는 것을 특징으로 하는 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기을 제공한다.

상기에서, 플랜지는 외륜의 축방향 일측 단부에서 가장자리를 따라 측방으로 돌출되어 환형으로 형성된 환형부와 원주 방향으로 이격되어 4개소에서 환형부로부터 측방으로 돌출된 돌출부로 이루어지며, 상기 체결공은 상기 각 돌출부에 관통 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 돌출부에 형성된 체결공의 중심으로부터 축중심까지의 연장선과 외륜 궤도면의 대경원과 만나는 점인 교차점은 하중 영역의 외측에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 축의 중심선에서 하중의 작용 방향에 수직한 방향으로 분할할 때, 상기 4개의 교차점 중 2개는 분할선에 대하여 하중 영역이 속한 영역 쪽에 위치하고 나머지 2개의 교차점은 분할선에 하중 영역이 속하지 않은 영역 쪽에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 분할선에 대하여 하중 영역이 속한 영역 쪽에 위치하는 상기 2개의 교차점은 하중 영역을 사이에 두고 하중 영역의 양측에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 분할선에 대하여 하중 영역이 속하지 않은 영역 쪽에 위치하는 상기 2개의 교차점은, 분할선에 대하여 하중 영역이 속한 영역 쪽에 위치하는 상기 2개의 교차점과 대향하는 위치보다 하중 영역 쪽으로 편향되어 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 돌출부의 두께는 환형부의 두께보다 얇게 형성되어, 상기 돌출부와 케이스 사이에는 틈새가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기는 컴팩트한 구조이면서도 베어링 수명이 향상되며 조립이 간단한 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 벨트식 무단 변속기를 개략적으로 도시한 것이며,
도 2는 도 1의 무단 변속기에 구비되는 풀리를 지지하는 베어링을 개략적으로 도시한 단면도이며,
도 3은 무단 변속기를 이루는 케이싱에 결합된 베어링을 도시한 것이며,
도 4는 본 발명에 따르는 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기에 구비된 베어링을 개략적으로 도시한 사시도이며,
도 5는 본 발명에 따르는 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기의 케이싱과 베어링 결합 상태를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 정면도이다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기에 대하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 설명에 있어서 종래 기술과 중복되는 내용에 대한 설명 및 도면부호 표기는 생략한다.

도 4는 본 발명에 따르는 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기에 구비된 베어링을 개략적으로 도시한 사시도이며,

도 5는 본 발명에 따르는 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기의 케이싱과 베어링 결합 상태를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 정면도이다.

본 발명에 따르는 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기는 케이스와, 상기 케이스 내에서 출력축에 의하여 지지되어 출력축과 함께 회전 가능하게 구비되는 종동 풀리와, 상기 케이스 내에서 입력축에 의하여 지지되어 입력축과 함께 회전 가능하게 구비되는 구동 풀리와, 상기 종동 풀리와 구동 풀리에 감기어 구비되는 벨트와, 상기 종동 풀리를 사이에 두고 출력축에 결합되어 출력축을 지지하는 출력축 지지 베어링과, 상기 구동 풀리를 사이에 두고 입력축에 결합되어 입력축을 지지하는 입력축 지지 베어링으로 이루어진다.

상기 출력축 지지 베어링과 입력축 지지 베어링은 내륜(113)과, 외륜(111)과, 상기 외륜(111)과 내륜(113) 사이에 구비되는 전동체(115)로 이루어진다. 상기 외륜(111)의 내경면에는 외륜궤도가 형성되고, 상기 내륜(113)의 외경면에는 상기 외륜궤도와 마주하는 내륜궤도가 형성된다.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 출력축 지지 베어링의 하나 이상과 입력축 지지 베어링 중 하나 이상의 외륜(111)에는 측방으로 돌출되며 가장자리에 복수의 체결공(119)이 축방향으로 관통 형성된 판상의 플랜지(117)가 구비된다. 상기 체결공(119)을 통하여 나사 체결에 의하여 케이스(C)에 결합된다.

상기 플랜지(117)는 외륜(117)의 케이스(C)를 향하는 쪽의 축방향 단부에서 가장자리를 따라 측방으로 돌출되어 환형으로 형성된 환형부와, 원주 방향으로 이격되어 4개소에서 환형부로부터 측방으로 돌출된 돌출부(112)로 이루어진다. 상기 체결공(119)은 돌출부(112)에 축방향으로 관통 형성된다. 상기 체결공(119)은 환형부의 외곽선(117a) 외측에 위치한다.

도 5에서 도면부호 117a는 환형부의 외곽선을 도시한 것이며, F는 축(S)에 의하여 베어링에 작용하는 하중을 도시한 것이며, L은 축(S)에 의하여 베어링에 하중(F)이 작용하면서 베어링이 회전할 때 하중(F)이 내륜(113)과 전동체(113)를 통하여 외륜(111)에 작용하는 범위를 도시한 것이며, 이 외의 영역은 전동체(113)를 통하여 외륜(111)에 하중이 전달되지 않는 비하중 영역이라 한다. 상기 하중의 크기와 베어링에 있어서 내외륜의 내륜궤도와 외륜궤도 사이에 위치하는 전동체의 유격량이 하중 영역의 범위에 영향을 미친다. 도 5에서 도면부호 θ는 하중 영역 범위각을 도시한 것이며, 하중영역 범위각은 일반적으로 90°보다 작다.

상기 돌출부(112)에 형성된 체결공(119)의 중심으로부터 축 중심까지의 연장선과 외륜 궤도면이 점인 교차점은 하중 영역의 외측에 위치한다. 상기 베어링이 볼 베어링인 경우 외륜 궤도면은 오목하게 형성되며, 외륜 궤도면의 가장 깊은 부분을 따라 원주 방향으로 연장하면 외륜 궤도면의 가장 큰 원인 대경원이 형성된다. 베어링이 볼 베어링인 경우 상기 돌출부(112)에 형성된 체결공(119)의 중심으로부터 대경원을 지나 축 중심까지의 연장선과 외륜 궤도면의 대경원과 만나는 교차점은 하중 영역의 외측에 위치한다. 상기와 같이 체결공(119)의 위치가 형성됨으로써 체결공(119)에 나사 체결되어 케이스(C)에 결합될 때 발생하는 외륜(111)의 변형에 의한 수명 저하가 억제된다.

바람직하게는 상기 돌출부(112)에 형성된 체결공(119)의 중심으로부터 축 중심까지의 연장선과 외륜 궤도면이 점인 교차점은 하중 영역의 양쪽 끝단에 위치한다. 상기와 같이 교차점이 형성됨으로써 플랜지(117)에 의한 베어링(110)가 견고해지면서 체결에 의한 외륜의 변형 영향이 최소화될 수 있다.

축(S)의 중심선에서 하중의 작용 방향에 수직한 방향으로 분할할 때, 상기 4개의 교차점 중 2개는 분할선(H)에 대하여 하중 영역(L)이 속한 영역 쪽에 위치하고 나머지 2개의 교차점은 분할선(H)에 대하여 하중 영역(L)이 속하지 않은 영역 쪽에 위치한다. 분할선(H)에 대하여 하중 영역(L)이 속한 영역 쪽에 위치하는 상기 2개의 교차점은 하중 영역(L)을 사이에 두고 하중 영역(L)의 양측에 위치한다.

상기 분할선(H)에 대하여 하중 영역(L)이 속하지 않은 영역 쪽에 위치하는 상기 2개의 교차점은, 분할선(H)에 대하여 하중 영역(L)이 속한 영역 쪽에 위치하는 상기 2개의 교차점과 대향하는 위치보다 하중 영역 쪽으로 편향되어 위치하는 것이 바람직하다. 편향되는 정도는 축 중심으로부터 측정될 때 3∼10° 범위일 수 있다.

상기 돌출부(112)의 두께는 환형부의 두께보다 얇게 형성되어, 상기 돌출부(112)와 케이스(C) 사이에는 틈새가 형성된다. 상기와 같이 돌출부(112)와 케이스(C) 사이에 틈새가 형성됨으로써 체결이 견고하게 이루어질 수 있다. 상기 돌출부(112)의 케이스(C)를 향하는 면은 환형부의 케이스를 향하는 면보다 축 방향으로 플랜지(117)가 형성된 반대 쪽으로 이격되어 형성된다.

C: 케이싱 S: 지지축
110: 베어링 111: 외륜
113: 외륜

Claims (7)

1. 케이스와, 상기 케이스 내에서 출력축에 의하여 지지되어 출력축과 함께 회전 가능하게 구비되는 종동 풀리와, 상기 케이스 내에서 입력축에 의하여 지지되어 입력축과 함께 회전 가능하게 구비되는 구동 풀리와, 상기 종동 풀리와 구동 풀리에 감기어 구비되는 벨트와, 상기 종동 풀리를 사이에 두고 출력축에 결합되어 출력축을 지지하는 출력축 지지 베어링과, 상기 구동 풀리를 사이에 두고 입력축에 결합되어 입력축을 지지하는 입력축 지지 베어링으로 이루어지며;
   상기 출력축 지지 베어링과 입력축 지지 베어링은 내륜과, 외륜과, 상기 외륜과 내륜 사이에 구비되는 전동체로 이루어지며; 상기 출력축 지지 베어링의 하나 이상과 입력축 지지 베어링 중 하나 이상의 외륜에는 측방으로 돌출되며 가장자리에 복수의 체결공이 축방향으로 관통 형성된 판상의 플랜지가 구비되어 나사 체결에 의하여 상기 케이스에 결합되는 것을 특징으로 하는 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기.
2. 제1 항에 있어서, 상기 플랜지는 외륜의 축방향 일측 단부에서 가장자리를 따라 측방으로 돌출되어 환형으로 형성된 환형부와 원주 방향으로 이격되어 4개소에서 환형부로부터 측방으로 돌출된 돌출부로 이루어지며, 상기 체결공은 상기 각 돌출부에 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기.
3. 제2 항에 있어서, 상기 돌출부에 형성된 체결공의 중심으로부터 축중심까지의 연장선과 외륜 궤도면의 대경원과 만나는 점인 교차점은 하중 영역의 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기.
4. 제3 항에 있어서, 축의 중심선에서 하중의 작용 방향에 수직한 방향으로 분할할 때, 상기 4개의 교차점 중 2개는 분할선에 대하여 하중 영역이 속한 영역 쪽에 위치하고 나머지 2개의 교차점은 분할선에 대하여 하중 영역이 속하지 않은 영역 쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기.
5. 제4 항에 있어서, 분할선에 대하여 하중 영역이 속한 영역 쪽에 위치하는 상기 2개의 교차점은 하중 영역을 사이에 두고 하중 영역의 양측에 위치하는 것을 특징으로 하는 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기.
6. 제5 항에 있어서, 분할선에 대하여 하중 영역이 속하지 않은 영역 쪽에 위치하는 상기 2개의 교차점은, 분할선에 대하여 하중 영역이 속한 영역 쪽에 위치하는 상기 2개의 교차점과 대향하는 위치보다 하중 영역 쪽으로 편향되어 위치하는 것을 특징으로 하는 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기.
7. 제2 항에 있어서, 상기 돌출부의 두께는 환형부의 두께보다 얇게 형성되어, 상기 돌출부와 케이스 사이에는 틈새가 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 지지 풀리를 가지는 벨트식 무단 변속기.
   

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