KR20180090801A - 토로이달 cvt를 위한 롤러 냉각장치 - Google Patents

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마튜 게르틴
프랑소와 메씨에
레미 트렘블레
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Abstract

토로이달 CVT의 롤러를 냉각시키기 위한 냉각장치가 본 명세서에 설명된다. 냉각장치는 냉각 유체를 에지 상으로 및 롤러의 대향하는 상부와 하부 표면 상으로 방출하도록 구성되고 크기가 정해진 노즐을 포함한다.

Description

토로이달 CVT를 위한 롤러 냉각장치
본 개시는 일반적으로 토로이달 무단 변속기(Continuously Variable Transmission: CVT)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 개시는 이러한 CVT 롤러의 냉각을 위한 장치에 관한 것이다.
CVT는 상한과 하한 사이에서 무수히 많은 기어비들을 통해 변화시킬 수 있는 공지의 변속장치이다. 또한, 공지의 토로이달(toroidal) CVT는 롤러가 입력 디스크와 출력 디스크 사이에 장착되어 그 사이에서 동력을 전달하기 위한 디스크 및 롤러 장치를 포함한다. 이러한 CVT 변속기는 일반적으로 변속비가 미세 조정되어야 하는 경우에 이용된다.
롤러가 회전하는 동안 입력 및 출력 디스크 사이에서 롤러가 강제로 유지되기 때문에, 롤러와 디스크 사이에 존재하는 마찰은 롤러에서 열을 발생시킨다. 변속기의 조기 열화(premature degradation)을 방지하려면, 롤러는 냉각되어야 한다.
본 발명의 목적은 개선된 토로이달 CVT를 제공하는 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명의 목적은 롤러 냉각장치가 구비된 토로이달 CVT를 제공하는 것이다.
예시적인 일 양태에 따르면, 각각의 롤러에 대해, 냉각 유체를 에지 상으로 및 롤러의 대향하는 표면들 상으로 방출(projecting)하도록 구성되고 크기가 결정된 노즐을 포함하는 토로이달 CVT의 롤러를 냉각시키기 위한 냉각장치가 제공된다.
또 다른 양태에 따르면, 샤프트에 고정 장착되는 제1 디스크, 샤프트에 회전 가능하게 장착되는 제2 디스크, 및 주변 에지와 대향하는 표면들을 갖고 입력 디스크를 출력 디스크에 연결하는 롤러를 포함하는 토로이달 CVT가 제공되며, 또한, 토로이달 CVT는 각각의 롤러에 대해 냉각 유체를 에지 상으로 및 롤러의 대향하는 표면들 상으로 방출하도록 구성되고 위치하는 노즐을 구비하는 롤러 냉각장치를 포함한다.
제3 양태에 따르면, 토로이달 CVT의 롤러를 냉각하는 방법이 제공되며, 롤러는 주변 에지 및 대향하는 표면들을 포함하고, 상기 방법은 냉각 유체를 주변 에지 상으로 및 상기 롤러의 대향하는 표면들 상으로 방출하는 단계를 포함한다.
도 1은 예시적인 일 실시예에 따른 롤러 냉각장치가 제공된 CVT의 사시도이다.
도 2는 도 1의 CVT의 측면도이다.
도 3은 도 1의 CVT의 단면도이다.
도 4는 도 3의 4-4선을 따른 확대도이다.
도 5는 도 1의 CVT 냉각장치의 냉각 노즐의 확대도이다.
도 6은 예시적인 제2 실시예에 따른 냉각 노즐의 확대도이다.
청구범위 및/또는 명세서에서 단수형 표현이 용어 "포함하는(comprising)"과 함께 이용될 때, 그것은 "하나"를 의미할 수도 있지만, 또한, "하나 이상", "적어도 하나" 및 "하나 또는 하나 초과"의 의미와도 일치한다. 유사하게, "또 다른"이란 용어는 제2 또는 그 이상을 의미할 수 있다.
본 명세서 및 청구항(들)에서 이용된 용어 "포함하는(comprising)"(및 "포함하다"와 같은 "포함하는"의 임의 형태), "가지는(having)"(및 "가지다"와 같은 "가지는"의 임의 형태), "구비하는(including)"(및 "구비하다"와 같은 "구비하는"의 임의 형태) 또는 "함유하는(containing)"(및 "함유하다"와 같은 "함유하는"의 임의 형태)은, 포괄적(inclusive) 또는 개방형(open-ended)으로서, 추가적인, 열거되지 않은 요소들 또는 프로세스 단계들을 배제하는 것은 아니다.
"대략(about)"이라는 용어는 소정 값이 그 값을 판정하기 위해 채용되는 장치 또는 방법에 대한 고유의 오차 변동을 포함함을 나타내는데 이용된다.
무단변속기(Continuously Variable Transmission)를 나타내는 표현 "토로이달 CVT(toroidal CVT)"가 본 명세서에서 이중-캐비티 풀 토로이달 CVT(dual-cavity full toroidal CVT)를 설명하는데 이용되는 동안, 이러한 표현은, 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 있어서, 예를 들면, 하프-토로이달 CVT(half-toroidal CVT)와 단일 캐비티 토로이달 CVT(single cavity toroidal CVT)와 같은 임의 형태의 토로이달 CVT로서 해석되어야 한다..
"오버드라이브(overdrive)"라는 표현은, 여기서 CVT의 문맥에서 이용될 때, 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 있어서, CVT 출력 속도가 CVT 입력 속도보다 높게 되도록 하는 CVT 비에 대한 조건으로써 해석되어야 한다. 그러므로, (입력 속도에 대한 출력 속도의) CVT 비는 1:1 보다 더 크다.
"언더드라이브(underdrive)"라는 표현은, 여기서 CVT 문맥에서 이용될 때, 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 있어서, CVT 출력 속도가 CVT 입력 속도보다 낮게 되도록 하는 CVT 비에 대한 조건으로서 해석되어야 한다. 그러므로, (입력 속도에 대한 출력 속도의) CVT 비는 1:1 보다 더 작다.
"연결된(connected)" 및 "결합된(coupled)"이라는 표현은 상호교환가능하고, 본 명세서 및 첨부된 청구범위에서, 기계적인 부품들 또는 구성품들 사이에 임의의 협력적인 또는 수동적인 연합을 포함하도록 폭넓게 해석되어야 한다. 예를 들면, 이러한 부품들은 직접적인 연결 또는 결합에 의해 함께 조립되거나 추가적인 부품들을 이용하여 간접적으로 연결 또는 결합될 수 있다. 또한, 연결 및 결합은, 예를 들면 자기장 등을 이용하여 원격적일 수 있다.
"입력부(input)"라는 표현은, 본 명세서 및 첨부된 청구범위에서, 샤프트와 같은 특정 푸붐과 관계없이, 물체, 어셈블리, 시스템 또는 기구의 임의의 가동 부분을 포함하는 것으로서, 그로부터 또는 다른 어셈블리, 시스템 또는 기구로부터 기계적인 작업을 수용하는데 이용되는 것으로 해석되어야 한다. 유사하게, "출력부"라는 표현은 기계적인 작업을 전달하는데 이용되는 유사한 부품을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
토로이달 CVT를 위한 롤러 냉각장치의 다른 목적, 장점 및 특징들은 첨부된 도면들을 참조하여 예시적으로 주어지는 그의 예시적인 실시예들의 이하의 비제한적인 설명을 읽음으로써 보다 명확해질 것이다.
전반적으로 언급하면, 본 명세서에 설명된 롤러 냉각장치의 예시적인 실시예는 냉각 유체를 롤러의 접촉 에지 상으로 및 롤러 양쪽의 대향하는 표면들 상으로 방출하도록 구성되어 냉각 유체와 롤러 사이의 접촉면을 증가시키는 냉각 노즐을 포함한다.
이제 첨부된 도면들 중 도 1을 참조하여, 예시적인 일 실시예에 따른 냉각장치를 포함하는 CVT(10)를 설명한다.
토로이달 CVT(10)는 입력축(16)에 연결된 2개의 입력 디스크(12, 14)를 포함하며, 그 자체는 원동기(도시되지 않음)에 직접 또는 간접적으로 연결된다. 샤프트(16)에 회전 가능하게 장착되고 입력 디스크(12, 14) 사이에 위치하는 출력 디스크(18)는 롤러(20)를 통해 이들과 상호 연결된다. 롤러(20)는 중앙 허브(22)에 장착되어 각도가 변하므로 입력 디스크(12)와 출력 디스크(18) 사이의 속도비를 변화시킬 수 있다. 제어 어셈블리(미도시)는 롤러를 원하는 각도로 가져오는데 이용된다.
또한, 후술하는 바와 같이, CVT(10)는 냉각 유체를 롤러(20) 상으로 방출하도록 설계된 중공 튜브(30)를 포함하는 롤러 냉각장치를 포함한다.
도 1은 일치비 위치(unity ratio position)에서의 CVT, 즉, 입력 디스크(12, 14)의 속도와 출력 디스크(18)의 속도가 본질적으로 동일한 것을 도시하지만, 도 2는 오버드라이브 위치에서의 CVT(10)를 도시한다.
도 1의 3-3선을 따른 단면도인 도 3을 참조하여, 예시적인 실시예에 따른 롤러 냉각장치를 보다 상세하게 설명한다.
롤러 냉각장치는 각각의 롤러(20)에 대해 중앙 허브(22)에 장착되는 한 쌍의 중공 튜브(30)를 포함한다. 허브는 각각의 중공 튜브(30)가 거기에 냉각 유체를 공급하는 중공 샤프트(16)에 유체적으로 연결되어 있도록 구성된다. 따라서, 중공 샤프트(16)는 냉각 유체의 공급원으로 간주될 수 있다.
보다 구체적으로, 허브(22)는 스플라인 상호연결부(splined interconnection)(25)를 통해 비회전 슬리브(non-rotating sleeve)(23)에 장착된다. 따라서, 허브(22) 및 거기에 부착된 요소는 샤프트(16)에 대해 회전하지 않는다.
슬리브(23)는 이들 요소가 상호 연결될 때, 허브(22)의 반경방향 구멍(29)과 정렬되는 반경 방향 구멍(27)을 포함한다.
슬리브(23)는 축(16)이 그 내부로 회전할 수 있도록 하는 중앙 구멍을 포함한다. 샤프트(16) 내의 구멍(17)은 냉각 유체가 그로부터 유동하도록 한다.
허브(22)는 구멍(29) 상으로 분기되고 그 내부에 중공 튜브(30)를 수용할 수 있도록 크기가 정해진 숄더 구멍(31)을 포함한다.
따라서, 냉각 유체는 샤프트(16)로부터 중공 튜브(30)로 유동할 수 있다.
각각의 중공 튜브의 단부는 냉각 유체를 롤러(20) 상으로 방출하도록 노즐(32)로 구성된다.
도 4는 하나의 노즐(32)을 도시하는 도 3의 확대된 부분이다. 이 도면으로부터 알 수 있듯이, 노즐(32)은 롤러(20)의 에지(36)를 향하는 중심 구멍(34), 롤러(20)의 상부 표면(40)과 정렬되는 외부 구멍(38), 및 롤러(20)의 하부 표면(44)과 정렬되는 내부 구멍(42)을 포함한다. 노즐(42)의 말단부는 폐쇄되어 있다.
따라서, 냉각 유체는 롤러(20)의 에지(36) 상으로 방출될 뿐만 아니라(화살표 46 참조), 롤러(20)의 대향하는 표면들, 즉 상부 및 하부 표면(40, 44) 상으로도 방출될 것이다(화살표 48 및 50 참조). 따라서, 방출된 냉각 유체와 롤러(20) 사이의 접촉 면적이 증가되고, 보다 효율적으로 롤러(20)를 냉각시킬 수 있다.
냉각튜브(30)는, 외부 및 내부 구멍(38, 42)이 롤러(20)의 각도에도 불구하고 롤러(20)의 상부 및 하부 표면(40, 44)과 항상 정렬되는 동안, 중앙 구멍(34)은 항상 롤러(20)의 에지(36)를 향하도록 노즐(32)이 항상 위치하게끔 설계되고 위치한다. 이는 노즐(32)이 정확히 정렬되는 동안 롤러들(20)의 위치가 상이한 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.
첨부된 도면의 도 5는 노즐(32)을 사시도로서 도시한다.
따라서, 통상의 기술자는 중공 축(16)이, CVT(10)의 외부 또는 내부의 펌프(미도시)에 의해 가해지는 압력 하에서 허브(22) 및 중공 튜브(30)를 통하여, 냉각 유체를 외부 공급원(미도시)로부터 냉각 노즐(32)로 분배하기 위한 매니폴드로서 작용한다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 냉각 유체는 종래의 냉각기구(미도시)를 이용하여 CVT(10)의 작동하는 공동(working cavity)으로부터 외부적으로 냉각될 수 있다.
냉각 유체 공급원, 펌프 및 냉각기구는 CVT(10)의 케이싱(미도시)에 통합되어 자체 내장 시스템을 만들어낼 수 있다
이제 첨부된 도면의 도 6을 참조하여, 예시적인 제2 실시예에 따른 노즐(100)을 설명한다. 노즐(32)과 노즐(100)의 주된 차이점은 냉각 유체 출구 구멍에 관한 것이다. 실제로, 노즐(32)이 3개의 출구 구멍을 포함하는 반면, 노즐(100)은 롤러(20)의 에지 및 상부와 하부 표면 상으로 냉각 유체를 방출하도록 구성되고 크기가 결정되는 기다란 구멍(102)을 포함한다.
통상의 기술자는, 간결하고 명확하게 하기 위하여 CVT(10)가 첨부된 도면들에 개략적으로 도시되었다는 점과, CVT의 적절한 작동을 위해서는 다른 요소들(미도시)이 필요하다는 점을 이해할 것이다.
CVT(10)는 2개의 입력 디스크(12, 14) 및 하나의 출력 디스크(18)를 갖는 것으로 설명되었지만, 이는 역으로 될 수도 있다.
또한, 통상의 기술자는 냉각 유체가 중공 샤프트(16) 이외의 다른 수단에 의해 노즐에 도달할 수도 있음을 이해할 것이다. 실제로, 허브(22)가 샤프트(16)에 대해 회전하지 않으므로, 예를 들어, 공급 튜브(미도시)는 거기에 장착될 수 있으며 허브(22)의 구멍(29)과 유체적으로 연통된 상태로 위치할 수 있다.
중공 튜브(30)와 노즐(32, 100)은 본 명세서에서 일체로 형성되는 것으로 도시되었지만, 이들 요소는 독립적이며 조립될 수도 있다.
토로이달 CVT를 위한 롤러 냉각장치는 그 적용에 있어서 첨부된 도면에 도시되고 상술한 구성 및 부품의 세부 사항으로 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 토로이달 CVT를 위한 롤러 냉각장치는 다른 실시예 및 여러 방식으로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용된 표현이나 용어는 설명을 위한 것이지 제한을 위한 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 그러므로, 토로이달 CVT를 위한 롤러 냉각장치는, 그의 예시적인 실시예에 의해 상술되었지만, 그의 사상, 범주 및 본질을 벗어나지 않고 수정될 수 있다.
보충 설명으로 하기 번호의 항들이 제공된다.
1. 각각의 롤러에 대해, 냉각 유체를 에지 상으로 및 롤러의 대향하는 표면들 상으로 방출하도록 구성되고 크기가 정해진 노즐을 포함하는 토로이달 CVT의 롤러를 냉각시키기 위한 냉각장치.
2. 항 1에 있어서, 상기 노즐은 중앙 구멍, 외부 구멍 및 내부 구멍을 포함하는 토로이달 CVT의 롤러를 냉각시키기 위한 냉각장치.
3. 항 1에 있어서, 상기 노즐은 기다란 구멍을 포함하는 토로이달 CVT의 롤러를 냉각시키기 위한 냉각장치.
4. 이전 항들 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 롤러에 대해 2개의 노즐을 포함하는 토로이달 CVT의 롤러를 냉각시키기 위한 냉각장치.
5. 샤프트에 고정 장착되는 제1 디스크; 샤프트에 회전 가능하게 장착되는 제2 디스크; 및 주변 에지 및 대향하는 표면들을 갖고 입력 디스크를 출력 디스크에 연결하는 롤러를 포함하고, 각각의 롤러에 대해 냉각 유체를 상기 에지 상으로 및 상기 롤러의 대향하는 표면들 상으로 방출하도록 구성되고 위치하는 노즐을 구비하는 롤러 냉각장치를 포함하는 토로이달 CVT.
6. 항 5에 있어서, 상기 노즐은 중앙 구멍, 외부 구멍 및 내부 구멍을 포함하는 토로이달 CVT.
7. 항 5에 있어서, 상기 노즐은 기다란 구멍을 포함하는 토로이달 CVT.
8. 항 5 내지 항 7 중 어느 한 항에 있어서, 롤러 냉각장치는 각각의 롤러에 대해 2개의 노즐을 포함하는 토로이달 CVT.
9. 항 5 내지 항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트에 회전 가능하게 장착되고 냉각 유체를 수용하도록 구성되는 허브를 더 포함하고, 상기 롤러 냉각장치는 허브와 노즐을 유체적으로 상호 연결하는 중공 튜브를 포함하는 토로이달 CVT.
10. 항 9에 있어서, 상기 샤프트는 중공 샤프트이고, 상기 허브는 상기 샤프트와의 연결을 통해 상기 냉각 유체를 수용하는 토로이달 CVT.
11. 항 5 내지 항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 디스크는 입력 디스크인 토로이달 CVT.
12. 항 5 내지 항 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 디스크는 2개의 제1 디스크를 포함하는 토로이달 CVT.
13. 롤러는 주변 에지 및 대향하는 표면들을 포함하며, 냉각 유체를 상기 주변 에지 상으로 및 상기 롤러의 대향하는 표면들 상으로 방출하는 단계를 포함하는 토로이달 CVT의 롤러를 냉각하는 방법.
14. 항 13에 있어서, 냉각 유체의 공급원을 제공하는 단계;
상기 롤러의 주변 에지를 향하도록 구성되고 위치하는 노즐을 제공하는 단계; 및
냉각 유체 공급원과 노즐을 유압식으로 상호 연결하는 단계를 포함하는
토로이달 CVT의 롤러를 냉각하는 방법.

Claims (14)

  1. 각각의 롤러에 대해, 냉각 유체를 에지 상으로 및 롤러의 대향하는 표면들 상으로 방출하도록 구성되고 크기가 정해진 노즐을 포함하는
    토로이달 CVT의 롤러를 냉각시키기 위한 냉각장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은 중앙 구멍, 외부 구멍 및 내부 구멍을 포함하는
    토로이달 CVT의 롤러를 냉각시키기 위한 냉각장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은 기다란 구멍을 포함하는
    토로이달 CVT의 롤러를 냉각시키기 위한 냉각장치.
  4. 제1항에 있어서,
    각각의 롤러에 대해 2개의 노즐을 포함하는
    토로이달 CVT의 롤러를 냉각시키기 위한 냉각장치.
  5. 샤프트에 고정 장착되는 제1 디스크;
    샤프트에 회전 가능하게 장착되는 제2 디스크; 및
    주변 에지 및 대향하는 표면들을 갖고 입력 디스크를 출력 디스크에 연결하는 롤러를 포함하고,
    각각의 롤러에 대해 냉각 유체를 상기 에지 상으로 및 상기 롤러의 대향하는 표면들 상으로 방출하도록 구성되고 위치하는 노즐을 구비하는 롤러 냉각장치를 포함하는
    토로이달 CVT.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 노즐은 중앙 구멍, 외부 구멍 및 내부 구멍을 포함하는
    토로이달 CVT.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 노즐은 기다란 구멍을 포함하는
    토로이달 CVT.
  8. 제5항에 있어서,
    롤러 냉각장치는 각각의 롤러에 대해 2개의 노즐을 포함하는
    토로이달 CVT.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 샤프트에 회전 가능하게 장착되고 냉각 유체를 수용하도록 구성되는 허브를 더 포함하고, 상기 롤러 냉각장치는 허브와 노즐을 유체적으로 상호 연결하는 중공 튜브를 포함하는
    토로이달 CVT.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 샤프트는 중공 샤프트이고, 상기 허브는 상기 샤프트와의 연결을 통해 상기 냉각 유체를 수용하는
    토로이달 CVT.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 제1 디스크는 입력 디스크인
    토로이달 CVT.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 디스크는 2개의 제1 디스크를 포함하는
    토로이달 CVT.
  13. 롤러는 주변 에지 및 대향하는 표면들을 포함하며, 냉각 유체를 상기 주변 에지 상으로 및 상기 롤러의 대향하는 표면들 상으로 방출하는 단계를 포함하는
    토로이달 CVT의 롤러를 냉각하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    냉각 유체의 공급원을 제공하는 단계;
    상기 롤러의 주변 에지를 향하도록 구성되고 위치하는 노즐을 제공하는 단계; 및
    냉각 유체 공급원과 노즐을 유압식으로 상호 연결하는 단계를 포함하는
    토로이달 CVT의 롤러를 냉각하는 방법.
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