KR20060054040A

KR20060054040A - 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션, 그의 제어 및 작동 방법및 상기 방식의 트랜스미션을 구비한 차량

Info

Publication number: KR20060054040A
Application number: KR1020050097408A
Authority: KR
Inventors: 미카엘 로이쉘
Original assignee: 루크 라멜렌 운트 쿠플룽스바우베타일리궁스 카게
Priority date: 2004-10-23
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2006-05-22
Also published as: EP1650477B1; ATE406535T1; EP1650477A2; JP2006118710A; US8109847B2; EP1650477A3; US20060105867A1; DE502005005177D1; CN1763399B; CN1763399A

Abstract

구동측 및 피동측 원추형 풀리 및 토크 전달을 위한 벨트구동 수단을 구비한 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션 형태의 자동 트랜스미션에 관한 것으로, 본 발명에서는 제동 장치를 가진 적어도 하나의 이동 풀리의 한계 위치들 중 적어도 하나에 적어도 하나의 스토퍼가 제공된다.

원추, 풀리, 트랜스미션, 제어, 차량

Description

원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션, 그의 제어 및 작동 방법 및 상기 방식의 트랜스미션을 구비한 차량{CONE PULLEY BELT DRIVE TRANSMISSION, METHOD FOR CONTROLLING AND OPERATING THEREOF AND VEHICLE WITH SUCH A TRANSMISSION}

도 1은 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션의 일 부분도이다.

도 2는 대부분 도 1에 대응되는, 또 다른 구현형을 도시한 도면이다.

도 3은 출력측 원추형 풀리 쌍의 구현예를 도시한 도면이다.

도 4는 출력측 이동 풀리의 허브 영역의 일 섹션을 도시한 도면이다.

도 5는 댐핑 링의 일 구현형의 일 섹션을 도시한 도면이다.

도 6은 출력측 이동 풀리의 허브 영역의 또 다른 섹션을 도시한 도면이다.

*도면의 주요 부호 설명*

1: 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션

2: 플레이트 링크 체인

2a: 플레이트 링크 체인의 반경방향 내부 위치

3: 샤프트

4: 고정 풀리

5: 이동 풀리

6: 기어휠

7: 볼 베어링

8: 디스크

9: 샤프트 너트

10: 토크 센서

11: 축방향으로 고정된 스프레더롤(spreader roll)

12: 축방향으로 변위 가능한 스프레더롤

13: 스프레더롤 장치

14: 볼들(balls)

15: 제 1 압력 챔버

16: 제 2 압력 챔버

17: 피스톤-/실린더 유닛

18: 제 1 압력 챔버

19: 제 2 압력 챔버

20: (3개의) 채널 (공급용)

21: 채널(배출측)

22: 센터링 면

23: 소음 감쇠 장치

24: (중앙) 보어

25: 가로 보어(들)

26: 절삭부

27, 40: 투스 시스템

28: 연결 보어

29: 공동/챔버

30: 제어 보어

31: 스토퍼

32: 다이어프램 스프링

33: 피동측 (원추형) 풀리 세트

34: 압축 스프링

35: 이동 풀리 (피동측)

36: 허브

37: 시이트부(시일 트랙)

38: 시일

39: 샤프트 (피동측)

41: 스톱 링

42: 홈

43: 강철망

44: 베어링 셸

45: 오일 공급 채널

46: 채널

47: 챔버

본 발명은 예컨대 DE 10 2004 015 215 및 그 외 공개출원에 공지된 것과 같은 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션 형태의 자동 트랜스미션, 그의 제어 및 작동 방법 및 그러한 트랜스미션을 구비한 차량에 관한 것이다.

넓은 의미에서 자동 트랜스미션은, 순간 변속비가 예컨대 부분 부하, 코스팅(coasting)과 같은 현재 또는 예상 작동 상태 및 예컨대 온도, 기압, 공기 습도와 같은 환경 파라미터에 의해 단계적으로 또는 무단으로 변하는 감지 컨버터(detecting converter)이다. 그러한 자동 트랜스미션에는 전기, 공압, 유체동역학, 유체정역학 원리 또는 상기 원리들이 혼합된 원리에 기인하는 감지 컨버터가 속한다.

자동화는 예컨대 스타팅, 기어비 선택, 여러 가지 작동 상황에서의 기어비 변경 방식과 같은 매우 다양한 기능과 관련되는데, 이때 기어비 변경 방식이라 함은 예컨대 개별 단계들의 시프팅, 시프팅 단들의 점프 오버 및 조정 속도를 의미할 수 있다.

안정감, 안전성 및 적절한 장착 비용에 대한 요구에 따라 자동화 정도, 즉 얼마나 많은 기능들이 자동으로 실행되도록 할지가 결정된다.

통상 운전자가 수동으로 자동 실행에 개입하거나, 개별 기능들에 대해 상기 자동 실행을 제한할 수 있다.

좁은 의미에서, 특히 차량 제조시 사용되는, 자동 트랜스미션은 통상 하기의 구조를 갖는다.

트랜스미션의 구동측에 예컨대 습식 또는 건식 마찰 클러치, 유체역학식 클러치 또는 유체역학식 컨버터와 같은 조절 가능한 클러치 형태의 스타팅 유닛이 배치된다.

유체역학식 컨버터에는 종종 록업(lockup) 클러치가 펌프부 및 터빈부에 병렬로 스위칭되고, 상기 록업 클러치는 직접적인 동력 전달을 통해 효율을 증가시키고 임계 속도에서 소정의 슬립을 통해 진동을 감쇠시킨다.

스타팅 유닛은 전진/후진 주행 유닛, 메인 그룹, 국부 그룹, 분할 그룹 및/또는 변속기어를 포함할 수 있는 기계식 무단 또는 단계식 수동 트랜스미션을 구동한다. 기어휠 트랜스미션 그룹은 주행 안정성, 점유 공간비 및 동력전달 가능성에 대한 요건에 따라 보조 트랜스미션 구조 또는 평기어 또는 피니언 기어를 가진 유성기어 구조로 설계된다.

기계식 트랜스미션의 출력 부재는 샤프트 또는 기어휠을 직접 구동하거나, 차동 기어에 대한 일정한 기어비를 갖는 중간 샤프트 내지는 중간단을 통해 간접적으로 구동하며, 상기 차동 기어는 별도의 기어로 형성되거나 자동 트랜스미션의 통합 부품으로 형성될 수 있다. 근본적으로 상기 차동 기어는 차량 내 상하 적용 및 좌우 적용에 적합하다.

기계식 트랜스미션에서 기어비를 조정하기 위해 유체역학식, 공압식 및/또는 전기식 제어 부재가 제공된다. 변위 원리(displacement principle)에 따라 작동하는 유압 펌프가 스타팅 유닛, 특히 유체동역학식 유닛, 기계식 트랜스미션의 유체정역학식 제어 부재를 위해 그리고 시스템의 윤활 및 냉각을 위해 압력 오일을 공급한다. 필요한 압력 및 공급량에 따라 기어 펌프, 스크류 펌프, 베인 펌프(vane pump) 및 피스톤 펌프(주로 방사형 구조)가 고려된다. 실무에서는 주로 기어 펌프 및 레이디얼 피스톤 펌프가 상기 목적을 위해 사용되고 있으며, 상기 기어 펌프는 구성 비용이 적게 들기 때문에, 그리고 레이디얼 피스톤 펌프는 상대적으로 더 높은 압력 레벨 및 더 나은 제어력 때문에 장점이 있다.

유압 펌프는 트랜스미션의 임의의 위치에 영구적으로 구동 유닛에 의해 구동되는 주축 또는 종축에 배치될 수 있다.

스타팅 유닛, 전진/후진 주행 유닛으로서의 유성 역전 기어(reversing planetary gear), 유압 펌프, 변속기, 중간축 및 차동 기어로 구성된 무단 변속 자동 트랜스미션이 공지되어 있다. 상기 변속기는 다시 2개의 원추형 풀리 쌍 및 벨트구동부로 구성된다. 각각의 원추형 풀리 쌍은 축방향으로 이동 가능한 제 2 원추형 풀리로 구성된다. 상기 원추형 풀리 쌍들 사이에서 예컨대 스틸 스러스트 벨트(steel thrust belt), 텐션 체인(tension chain) 또는 벨트와 같은 벨트구동부가 구동된다. 제 2 원추형 풀리의 조정을 통해 상기 벨트구동부의 순환 반경 및 무단 변속 자동 트랜스미션의 기어비가 변동된다.

무단 변속 자동 트랜스미션은, 변속기의 원추형 풀리가 모든 작동점에서 원하는 속도로 조정될 수 있도록 하기 위해 그리고 충분한 기본 압착력으로 거의 마 모 없이 토크를 전달할 수 있도록 하기 위해 높은 압력 레벨을 필요로 한다.

본 발명의 목적 중 하나는, 부품들의 작동 안정성을 증가시켜 전술한 방식의 자동 트랜스미션의 수명을 연장하는 것이다. 본 발명의 또 다른 한 목적은, 상기 방식의 트랜스미션의 토크 전달력을 증가시키거나, 상기 트랜스미션의 부품들에 의해 더 큰 동력이 전달될 수 있도록 하는 것이다. 또한, 상기 방식의 트랜스미션을 경제적으로 제조할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 한 목적은, 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션의 변속기가 최대한 높은 속도로 조정될 수 있도록 하는 것이다. 즉, 언더드라이브와 오버드라이브간 또는 그 반대의 최대 조정이 가능한 빠른 속도로 수행되어야 한다. 지금까지 공지된 무단 변속 트랜스미션, 특히 벨트구동 트랜스미션의 경우에는 대부분 기어비 제어를 위해 고속 기어비 조정 장치가 구동되는 방식으로 고속 고정이 이루어진다. 그러나 이러한 기어비 제어식 작동에 의해 이전 형태의 제어가 자동으로 고려되어야 한다. 진동이 발생하지 않도록 하기 위해, 제어시 조정 다이내믹 손실, 즉 조정 감속도가 고려되어야 하며, 그 이유는 안정성 때문에 전체 조정 과정동안 최대의 힘이 사용될 수 없기 때문이다.

또한 조정 속도는 한계점에 도달하기 전에 감소되어야 하는데, 그 이유는 상기 한계점들이 더 높은 다이내믹으로 시작할 수 있고 요구되는 감속 과정이 자동으로 수행될 수 없기 때문이다. 특히, 예컨대 CVT 트랜스미션이 후방 접속된 자동 트랜스미션 또는 단계식 자동 트랜스미션(stepped automatic transmission)과 결합 하여 구동되는 컨셉과 같은 트랜스미션에서는 시프팅시 상기 트랜스미션의 CVT 부품을 최대 속도로 조정할 수 있어야 한다.

전술한 목적들은, 청구항에 제시되고 명세서에서 도면과 관련하여 설명된, 개선예들을 갖는 본 발명을 통해 달성된다.

본 발명에 따르면, 상기 목적을 달성하고 종래 기술에 따른 트랜스미션을 개선하는데 있어서, 각각 하나의 고정 풀리와 이동 풀리를 포함하는 구동측 및 피동측 원추형 풀리 쌍과 함께 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션이 기여하는데, 이때 상기 고정 풀리와 이동 풀리는 각각 구동측 및 피동측 샤프트에 배치되어 토크 전달을 위한 벨트구동 수단에 의해 연결될 수 있으며, 제동 장치를 구비한 적어도 하나의 이동 풀리의 한계 위치들 중 적어도 하나에 적어도 하나의 스토퍼가 제공된다.

이로써 스토퍼 내지는 스토퍼들이 최적화된다. 스토퍼들은 예컨대 체인 형태의 벨트구동 수단이 풀리 세트에서부터 서서히 멈출 수 있는 한계점 직전에 탄성이 형성되도록 설계되는 것이 바람직하며, 상기 탄성은 운전시 풀리 세트가 스토퍼에 손상을 입지 않도록 하는데 사용된다.

본 발명에 따른 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션에서는 제동 장치가 자발적으로 작용하는 것이 특히 바람직할 수 있다.

본 발명에 따른 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션에서는 스토퍼가 댐핑 링을 갖는 것이 바람직할 수 있으며, 상기 댐핑 링은 여러 부품으로 형성될 수 있다.

보통 댐핑 링은 탄성 강재로 형성되는 것이 유리할 수 있다.

또한 댐핑 링이 2개의 베어링 셸로 커버링될 수 있다.

본 발명에 따른 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션에서는, 스토퍼의 영역에서 압력 매체가 압축되는 것이 바람직할 수 있으며, 이때 압력 매체로서 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션 내에 존재하는 유압 매체가 사용될 수 있다.

이를 위해 기어비 조정에 필요한 유압 매체가 압력 매체로서 사용될 수 있다.

그럼으로써, 예컨대 오리피스를 통해 유압 매체가 특수하게 형성된 스토퍼로 이동될 수 있고, 조정시 스토퍼 직전에 유압 매체의 압축이 실시됨으로써 댐핑이 구현되도록 상기 스토퍼를 형성할 수 있는 가능성이 존재한다. 이를 위해 예컨대 조정에 필요한 오일이 별도의 스터브 라인(stub line)을 통해 댐핑 스토퍼에 공급될 수 있다.

본 발명에 따른 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션에서는, 기어비 조정을 위해 최대 조정력(adjusting force)이 발생되는 것이 매우 바람직할 수 있으며, 이때 상기 최대 조정력은 고속 조정시 소프트웨어 측면에서 지원을 받는 것이 합목적적일 수 있고, 이는 예컨대 제어 변수의 오프셋을 통해 달성될 수 있으며, 상기 오프셋은 전류 오프셋일 수 있다.

소프트웨어측 제어는 예컨대 "고속 조정" 명령이 내려지면 즉각 제어 변수가 -사전 제어된- 오프셋 값에 의해 최대 조정력이 발생되되도록 조작되는 방식으로 이루어진다. 그럼으로써 예컨대 언더드라이브 고속 조정 명령이 내려지면, 즉각 전류가 오프셋에 의해 예컨대 1000 mA로 증가된다. 그런 다음 한계점에 도달하기 직전에 전류가 언더드라이브 기어비를 유지하는데 필요한 값으로 감소된다. 상기 값은 대부분 각각의 부하 상황(변속기 모멘트, 회전 속도)의 정보에 공지되어 있다.

준제어 작동 상태를 유지하고자 하는 경우, 고속 조정시 제어 파라미터 변환 또는 제어 구조 변환이 제공됨으로써 최단 시간에 최대 조정력이 발생될 수 있는 것도 가능할 수 있다. 이 경우, 큰 제어 편차가 달성됨으로써 최대 조정력이 얻어지도록 제어 변수가 변동되는 방식으로 목표값이 변동되어야 한다.

본 발명에 따른 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션에서는 고속 조정시 큰 제어 편차를 야기하는 목표값이 직접 산출되는 방식으로 제어 작동 상태가 지원되는 것이 바람직할 수 있으며, 이때 제어 변수가 직접 극대값을 취할 수 있다.

또한, 제어 변수에 매우 짧은 시간에 극대값이 부가되는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명에 따른 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션에서는, 기어비 제어 작동시 제어 파라미터의 증가/변환이 실시됨으로써 제어값이 단시간에 높은 값 또는 극대값을 취하는 방식으로 고속 조정이 소프트웨어에 의해 지원을 받는 것이 바람직할 수 있으며, 이때 제어기에서 구조 변환이 일어남에 따라 제어값이 단시간에 높은 값 또는 극대값을 취할 수 있다.

또한 본 발명은 본 발명에 따른 트랜스미션을 제어 및/또는 작동하기 위한 방법과도 관련된다.

그밖에도 본 발명은 본 발명에 따른 트랜스미션을 구비한 차량과 관련된다.

하기에서는 개략적인 도면들을 참고로 본 발명의 실시예가 더 상세히 설명된다.

도 1에는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션의 일부분, 즉 예컨대 내연기관과 같은 구동 모터에 의해 구동되는, 원추형 벨트구동 트랜스미션(1)의 구동측 또는 입력측 부분만 도시되어 있다. 완전하게 형성된 원추형 벨트구동 트랜스미션에서는 상기 입력측 부분에 상보적으로 형성된, 무단 가변 원추형 벨트구동 트랜스미션의 피동측 부분이 할당되며, 이때 상기 두 부분은 토크 전달을 위해 예컨대 플레이트 링크 체인(2) 형태의 전동 수단을 통해 서로 연결된다. 원추형 벨트구동 트랜스미션(1)은 입력측에 샤프트(3)를 가지며, 상기 샤프트는 도시된 구현예에서 고정 원추형 풀리 또는 고정 풀리(4)와 일체로 형성되어 있다. 축방향으로 고정되어 있는 상기 원추형 풀리(4)는 축방향으로 이동 가능한 원추형 풀리 또는 이동 풀리(5)에 대해 샤프트(3)의 축 길이방향으로 인접 배치되어 있다.

도 1에는 구동측 원추형 풀리 쌍(4, 5)의 플레이트 링크 체인(2)이 반경방향 외부 위치에 도시되어 있으며, 축방향으로 변위 가능한 원추형 풀리(5)가 도면에서 우측 방향으로 변위되고 상기 축방향으로 변위 가능한 원추형 풀리(5)의 그러한 변위 운동으로 인해 플레이트 링크 체인(2)이 반경방향 외부로 이동됨으로써 트랜스미션의 기어비가 고속 모드로 전환된다.

축방향으로 변위 가능한 원추형 풀리(5)는 본래 공지된 방식으로 도면 평면에서 좌측으로도 변위될 수 있으며, 이때 플레이트 링크 체인(2)은 반경방향 내부 위치에 놓이고(도면부호 "2a"로 표시되어 있음), 상기 위치에서 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션(1)의 기어비가 서행 모드로 전환된다.

상세히 도시되지 않은 구동 모터에 의해 제공된 토크가 샤프트(3)에 장착된 기어휠(6)을 통해 도 1에 도시된 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션의 구동측 부분으로 도입되고, 상기 기어휠은 축방향 및 반경방향 힘을 수용하는 볼 베어링(7) 형태의 롤러 베어링을 통해 샤프트(3) 상에 지지되고, 디스크(8) 및 샤프트 너트(9)에 의해 샤프트(3)에 고정된다. 기어휠(6)과 축방향으로 변위 가능한 원추형 풀리(5) 사이에는 토크 센서(10)가 배치되고, 상기 토크 센서에는 축방향으로 고정되어 있는 스프레더롤(spreader roll)(11) 및 축방향으로 이동 가능한 스프레더롤(12)을 구비한 스프레더롤 장치(13)가 할당된다. 상기 두 스프레더롤(11, 12) 사이에는 예컨대 도시된 볼 형태의 롤러 베어링(14)이 배치된다.

기어휠(6)을 통해 도입된 토크에 의해 축방향으로 고정된 스프레더롤(11)과 축방향으로 이동 가능한 스프레더롤(12) 사이에 회전각이 형성되고, 그 결과 스프레더롤(12)이 상기 스프레더롤(12)에 배치된 초기 램프(initial ramp)로 인해 축방향으로 이동되며, 상기 초기 램프 위로 볼 베어링(14)이 구름으로써 스프레더롤들의 상호 축방향 변위에 사용된다.

토크 센서(10)는 2개의 압력 챔버(15, 16)를 가지며, 그 중 제 1 압력 챔버(15)는 도입된 토크에 따라 압력 매체를 공급하기 위해 제공되고, 제 2 압력 챔버(16)는 트랜스미션의 기어비에 따라 압력 매체를 공급받는다.

축방향으로 고정되어 있는 원추형 풀리(4)와 축방향으로 이동 가능한 원추형 풀리(5) 사이에 있는 플레이트 링크 체인(2)에 수직력을 가하는 압착력을 발생시키기 위해, 2개의 압력 챔버(18, 19)를 갖는 피스톤/실린더 유닛(17)이 제공된다. 제 1 압력 챔버(18)는 기어비에 따라 플레이트 링크 체인(2)의 가압을 변화시키는데 사용되고, 제 2 압력 챔버(19)는 토크에 따라 제어되는 토크 센서(10)의 압력 챔버(15)와의 연결시 원추형 풀리들(4, 5) 사이에 있는 플레이트 링크 체인(2)을 가압하는 압착력을 증가시키거나 감소시키는데 사용된다.

샤프트(3)는 압력 챔버들에 압력 매체를 공급하기 위해 3개의 채널(20)을 가지며, 상기 채널들을 통해 도시되지 않은 펌프에 의해 압력 매체가 압력 챔버들로 공급된다. 배출측 채널(21)을 통해서 압력 매체가 샤프트(3) 외부로 방출되어 다시 순환 루프에 공급될 수 있다.

압력 챔버(15, 16, 18, 19)가 가압되면 축방향으로 이동 가능한 원추형 풀리(5)가 토크 및 기어비에 따라 샤프트(3) 상에서 이동된다. 샤프트(3)는 이동 가능한 원추형 풀리(5)를 수용하기 위해 센터링 면(22)을 가지며, 상기 센터링 면은 이동 가능한 원추형 풀리(5)의 변경된 위치(altered position)로서 사용된다.

도 1을 통해 쉽게 알 수 있듯이, 원추형 벨트구동 트랜스미션(1)은 샤프트(3) 상에 배치된 원추형 풀리(5)의 지지부 영역에 각각 1개의 소음 감쇠 장치(23)를 갖는다. 소음 감쇠 장치는 링 바디와 댐핑 패딩을 포함하거나, 또는 댐핑 패딩으로만 구성될 수 있다.

도 1에 사용된 도면부호들은 다른 도면들의 대응되는 특징부와도 관련된다. 즉, 도면들은 단일체로서 간주될 수 있다. 일목요연한 설명을 위해 이후의 도면에 서는 도 1의 범주에서 벗어나는 도면부호들만 사용하였다.

도 2에는 3개의 채널들(20) 중 도 1에 비해 변형된 형태의 중간 채널이 형성되어 있다. 도 1 및 도 2의 오른쪽 측면에서 막힘 구멍(blind hole)으로 끝나는 중앙 채널(20)을 형성하는 보어(24)가 도 1에서보다 훨씬 더 짧게 형성된 것을 볼 수 있다. 상기 방식의 막힘 구멍은 제조하기가 복잡하고, 제조와 관련하여 고도의 정확도를 요구한다. 제조의 복잡성과 프로세스 안정성과 관련한 요건들은 길이에 따라 과도하게 증가한다. 따라서 상기 방식의 보어를 짧게 만드는 것이 예컨대 제조 비용에 유리하게 작용한다.

상기 보어(24)의 바닥부에서 가로 보어(25)가 분기되고, 상기 가로 보어의 둘레에 다수의 보어들이 분포 배치될 수 있다. 도시된 경우에는 상기 가로 보어(25)가 방사형 보어로 도시되어 있으나, 다른 각도에서 경사 보어로서 형성될 수도 있다. 상기 보어(25)는 작동 상태(예: 설정된 기어비)와 상관없이 항상 이동 풀리(5)에 의해 가려져 있는 영역에 놓인 지점에서 샤프트(3)의 커버면을 관통한다.

가로 보어(25)가 이동 풀리(5)의 오버랩 영역으로 옮겨짐으로써 샤프트(3)가 축방향으로 더 짧게 형성될 수 있고, 그 결과 설치 공간이 절약될 수 있다. 또한 샤프트(3)의 축소에 의해 하중도 감소될 수 있다.

채널 내지는 가로 보어(25)의 입구는 예컨대 샤프트의 센터링 면(22)에 인접하는 절삭부(cut out)(26)에 배치될 수 있다. 이는 특히 이동 풀리(5)를 축방향으로 이동할 수 있게 그러나 회전은 불가능하게 샤프트(3)와 연결하는 투스 시스템(27)이 예컨대 토크 전달에 의해 높은 하중을 받는 경우에 바람직할 수 있다.

그러나 투스 시스템(27)의 하중이 가장 중요한 설계 기준인 경우가 많지 않기 때문에, 보어(25)의 입구는 도 2에 도시된 것처럼 상기 투스 시스템의 영역 내에 놓일 수 있다. 가로 보어(25)가 절삭부(26)에 놓이는 대신 투스 시스템(27) 내에 배치됨으로써 더 큰 저항 모멘트가 제공되고, 그럼으로써 가장자리 변형력(extreme fiber stress)이 감소된다. 또한, 상기 지점에서의 표면 관성모멘트는 더 커지는 반면, 가로 보어(25)에 의해 단속된 임계 섬유는 거의 동일한 반경으로 유지된다. 그로 인해 투스 시스템(27)의 투스들 사이에 있는 가로 보어(25)의 입구 주변의 임계 영역에서 응력이 현저히 감소된다. 유압액의 공급은 도 1 및 도 2에서 동일한 방식으로 이루어지는데, 이는 압력 챔버들(15, 19)이 서로 연결되어 있고, 이동 풀리(5)가 투스 시스템(27)의 영역을 상기 압력 챔버(19)와 연결하는 연결 보어(28)를 포함하기 때문이다. 도면에서는 시동 기어비 내지는 언더드라이브에 상응하는, 도면의 최외측 왼쪽에 이동 풀리(5)가 도시되어 있다. 이동 풀리(5)가 고정 풀리(4)의 방향으로 오른쪽으로 이동하면, 항상 공동 또는 챔버(29)의 일부가 가로 보어 또는 채널(25)의 입구 위에 위치하게 됨에 따라 도 1에서와 마찬가지로 요구되는 유체 공급이 항상 보증된다. 도 1에서처럼, 압력 챔버(16)를 위해 2개의 스위칭 상태가 존재하며, 상기 스위칭 상태는 이동 풀리(5)의 축방향 위치에 따라 좌우된다. 도시된 지점에서 제어 보어들(30)이 개방됨에 따라, 상기 제어 보어들과 연결되어 있으며 스토퍼(31)에 의해 축방향으로 로킹되어 있는 채널(20) 및 도시되지 않은 채널을 통해 상기 채널(20)과 연결되어 있는 압력 챔버(16)가 무압력 상태가 되거나 단지 주변 압력만을 가진다. 이제 이동 풀리(5)가 고정 풀리(4) 위로 이동되면, 상기 이동 풀리는 제어 보어들(30)을 지나고, 이때 정해진 트래블부터 챔버(29)가 제어 보어들(30)의 입구 위에 놓이게 된다. 그러나 상기 챔버(29) 내는 모멘트에 따라 좌우되는 고압력 상태이고, 상기 압력은 제어 보어들(30) 및 채널(20)을 통해 압력 챔버(16)로도 제공됨에 따라 거기에도 높은 압력이 가해진다. 이러한 방식으로 기어비에 따라 압착력을 제어하는 2개의 스위칭 상태가 구현된다.

그 밖에도 도 2에는 트랜스미션(1)의 무압력 상태에서 이동 풀리(5)를 미리 정해진 축방향 위치로 이동시키는 다이어프램 스프링(32)이 제공되고, 그로 인해 예컨대 차량 견인시 과도한 하중을 방지하는 트랜스미션(1)의 기어비가 설정될 수 있다.

도 3에는 피동측 원추형 풀리 세트(33)의 2가지 수현 가능성이 도시되어 있으며, 여기서 하반부에는 싱글 피스톤 원리에 따라 구성된 풀리 세트가 도시되어 있고, 상반부에는 예컨대 DE 103 54 720.7에 기술된 것과 같은 더블 피스톤 원리에 따라 구성된 풀리 세트가 도시되어 있다.

지금까지 일반적으로 사용되어온 구현형에 비해 여기에 도시된 압축 스프링(34)은 더 큰 직경을 가지며, 그로 인해 상기 압축 스프링이 이동 풀리(35)에 부딪치는 지점이 반경방향으로 더 바깥쪽에 놓이게 된다. 이러한 배치로 인해 특히 원추형 풀리의 허브(36)를 구조적으로 더 강하게 형성하고 직경을 확장시키기 위해 더 많은 설치 공간이 제공된다는 장점이 얻어진다. 그 결과로 얻어지는 강성 이득에 대해서는 위에서 이미 기술하였다. 도 3의 상부에 도시된 더블 피스톤 원리에 서는 압축 스프링(34)이 반경방향 내측 압력 챔버로부터 반경방향 외측 압력 챔버로 이동된다는 취지에서 상기 압축 스프링(34)의 배치 변동이 나타난다. 압축 스프링(34)을 반경방향 내부에서 지지하는 시이트부(37)는 고정 풀리(35)와 단단하게 연결되고, 상기 시이트부의 스프링(34) 반대편을 향하는 측면은 시일(38)을 위한 시일 트랙(seal track)으로 사용된다. 상기 시일 트랙은 고정 풀리(35)와 일체로 형성될 수도 있다. 이와 같이 고정 풀리(35)와 일체로 형성된 부분은 다시 그의 반경방향 외측 영역을 통해 압축 스프링(34)을 반경방향 내부에서 지지한다. 압력 스프링(34)이 반경방향 내부에 놓이면, 상기 부분이 반경방향 내부 및 외부에 각각 하나씩의 시일 트랙을 형성할 수 있다.

도 5에는 피동측 원추형 풀리 세트(33)의 한 섹션이 도시되어 있는데, 이때 피동측 이동 풀리(35)는 피동측 샤프트(39)에 회전 불가능하게, 그러나 축방향으로 투스 시스켐(40) 너머로 이동 가능하게 고정되어 있다. 투스 시스템(40)은 다중 스플라인(spline)으로 구현되어 있다. 즉, 투스 프로파일이 둘레에 걸쳐서 여러번 반복된다. 또한, 이미 기술한 것처럼, 피동측 이동 풀리(35)에 피동측 고정 풀리의 방향으로 하중을 가하는 압축 스프링(34)이 도시되어 있다. 상기 피동측 고정풀리는 도 4에는 도시되어 있지 않고, 도 3에 개략적으로 도시된 것처럼 피동측 이동 풀리(35)의 왼쪽에 도시되어 있다.

도시된 피동측 이동 풀리(35)의 최외측 왼쪽 위치에서는 2개의 원추형 풀리 사이의 매우 좁은 틈으로 인해 벨트구동 수단(2)이 최대 직경으로 순환한다. 여기에는 피동측 원추형 풀리 세트(33)가 도시되어 있으므로, 트랜스미션의 변속기는 예컨대 스타팅에 사용되는 언더드라이브 위치에 있다.

도 4에 도시된 종단점에는 피동측 이동 풀리(35)가 스톱 링(41)에 접해 있다. 상기 스톱 링(41)은 피동측 샤프트(39)의 홈(42) 내에 배치되어 고정된다. 상기 스톱 링(41)의 탄성으로 인해 최대 언더드라이브 조정 위치의 영역 내에서 피동측 이동 풀리(35)의 너무 강한 리밋 스톱이 방지된다. 상기 스톱 링(41)은 예컨대 강철망으로 제조될 수 있으며, 그로 인해 상기 스톱 링은 탄성이 충분할때 원하는 수명에 도달할 수 있다. 예컨대 다이어프램 스프링 패킷 형태의 스프링 패킷을 사용하여 스톱 링(41)을 형성하는 것도 고려될 수 있다. 그럼으로써 예컨대 점진적으로 증가하는 평형력과 같은 원하는 스토퍼 특성이 형성될 수 있으며, 그 결과 피동측 이동 풀리(35)가 그의 리밋 스톱 이전 영역에서 비교적 부드럽게 저지된다. 이 기능은 리바운드 스톱(rebound stop)의 기능과 비교될 수 있다.

도 5는 도 4의 V에 따른 섹션을 도시한 것으로, 스톱 링(41)의 횡단면을 확대한 도이다. 도 5에는 스톱 링(41)이 강철망(43)으로 형성될 수 있다는 것이 단지 예로서 도시되어 있으며, 상기 강철망에는 축방향으로 양 측면에 각각 하나의 베어링 셸(44)이 배치된다. 도시된 예에서, 강철망이 압착되면 베어링 셸들(44)이 사실상 단단한 스토퍼를 형성하며, 그 결과 상기 스토퍼의 서로에 대해 돌출되는 축방향 영역들이 서로 접하게 된다.

도 6에는 유압 오일에 의해 감쇠가 이루어지는 리밋 스톱의 예가 도시되어 있다. 도 4와 유사하게 최대 언더드라이브 위치의 영역 내에 있는 피동측 샤프트(39) 및 피동측 이동 풀리(35)가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 오일 공급 채널 (45)은 피동측 이동 풀리(35)의 조정 유닛으로 오일을 공급하고, 상기 오일 공급 채널로부터 채널 "46"이 분기된다. 상기 오일 공급 채널(45)은 기어비 조정에 사용되는 피스톤 실린더 유닛뿐만 아니라 압착에 사용되는 피스톤 실린더 유닛에도 유압 매체를 공급할 수 있다. 상기 오일 공급 채널(45)로부터 분기된 채널(46)은 둘레에 걸쳐 다중으로 분포 배치될 수 있고, 상기 채널(46)을 통해 유압 매체가 리밋 스톱의 영역에서 챔버 "47" 내로 이동되고, 상기 챔버(47)는 피동측 샤프트(39)의 쇼울더와 그에 대응되는 피동측 이동 풀리(35)의 대응 스토퍼 사이에 축방향으로 배치되어 있다. 피동측 이동 풀리(35)가 그의 스토퍼 근처에 접근하면 상기 챔버(47)가 축소되고, 그곳에 있던 유압 매체가 상기 챔버(47)로부터 압착되어 나오거나 배출되며, 그로 인해 이동 풀리(35)의 속도가 감소됨에 따라 상기 이동 풀리(35)의 멈춤이 감쇠된다. 이러한 해결책의 장점은, 사실상 추가의 부품이 불필요하며, 트랜스미션 내에 이미 존재하는 유압 매체가 리밋 스톱의 감쇠를 위해 사용될 수 있다는 점이다.

본 발명에 따라 구현된 리밋 스톱은 단지 피동측 이동 풀리(35)가 최대 언더드라이브 위치에 있는 경우의 예로서 설명된 것이다. 이것이 본 발명을 제한하는 것으로 간주되어서는 안되며, 변속기의 영역에 존재하는 모든 스토퍼들은 본 발명에 따른 방식으로 구현될 수 있거나 또는 예컨대 요구되는 고속 조정의 방향에 따라 적절한 스토퍼가 선택될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 부품들의 작동 안정성을 증가시켜 전술한 방식의 자동 트랜스미션의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 방식에 의하여 트랜스미션의 토크 전달력을 증가시키거나, 상기 트랜스미션의 부품들에 의해 더 큰 동력이 전달될 수 있도록 할 수 있으며, 또한, 상기 방식의 트랜스미션을 경제적으로 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션의 변속기가 최대한 높은 속도로 조정될 수 있다.

Claims

각각 구동측 및 피동측 샤프트에 배치되어 토크 전달을 위한 벨트구동 수단에 의해 연결될 수 있는 각각 하나의 고정 풀리와 하나의 이동 풀리를 포함하는 구동측 및 피동측 원추형 풀리 쌍들을 구비한 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션에서, 제동 장치를 구비한 적어도 하나의 이동 풀리의 한계 위치들 중 적어도 하나에 적어도 하나의 스토퍼가 제공되는 것을 특징으로 하는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션.
제 1항에 있어서,

상기 제동 장치는 자발적으로 작용하는 것을 특징으로 하는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 스토퍼가 댐핑 링을 갖는 것을 특징으로 하는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션.
제 3항에 있어서,

상기 댐핑 링이 여러 부품으로 형성되는 것을 특징으로 하는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,

상기 댐핑 링이 탄성 강재로 형성되는 것을 특징으로 하는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션.
제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 댐핑 링이 2개의 베어링 셸로 커버링되는 것을 특징으로 하는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션.
전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스토퍼의 영역에서 압력 매체가 압축되는 것을 특징으로 하는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션.
제 7항에 있어서,

상기 압력 매체로서 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션 내에 존재하는 유압 매체가 사용되는 것을 특징으로 하는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션.
제 7항 또는 제 8항에 있어서,

기어비 조정에 필요한 유압 매체가 압력 매체로서 사용되는 것을 특징으로 하는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션.
전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

기어비 조정을 위해 최대 조정력(adjusting force)이 발생되는 것을 특징으로 하는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션.
제 10항에 있어서,

상기 최대 조정력은 고속 조정시 소프트웨어 측면에서 지원을 받는 것을 특징으로 하는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션.
제 11항에 있어서,

상기 최대 조정력은 제어 변수의 오프셋을 통해 달성되는 것을 특징으로 하는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션.
제 12항에 있어서,

상기 오프셋은 전류 오프셋인 것을 특징으로 하는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션.
전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

고속 조정시 큰 제어 편차를 야기하는 목표값이 직접 산출되는 방식으로 제어 작동 상태가 지원되는 것을 특징으로 하는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션.
제 14항에 있어서,

상기 제어 변수가 직접 극대값을 취하는 것을 특징으로 하는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션.
제 1항 또는 제 15항에 있어서,

상기 제어 변수에 매우 짧은 시간 내에 극대값이 부가되는 것을 특징으로 하는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션.
전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

기어비 제어 작동시 제어 파라미터의 증가/변환이 실시됨으로써 제어값이 단시간에 높은 값 또는 극대값을 취하는 방식으로 고속 조정이 소프트웨어에 의해 지원을 받는 것을 특징으로 하는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션.
제 17항에 있어서,

제어기에서 구조 변환이 일어남에 따라 상기 제어값이 단시간에 높은 값 또는 극대값을 취하는 것을 특징으로 하는 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션.
전술한 항들 중 어느 한 항에 따른 원추형 풀리 벨트구동 트랜스미션을 제어 및/또는 작동하기 위한 방법.
전술한 항들 중 어느 한 항에 따른 트랜스미션을 구비한 것을 특징으로 하는 차량.