KR100398845B1 - 연속가변유체정역학적트랜스미션 - Google Patents

Abstract

본 발명의 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션은 유압 펌프 유니트(18)를 구동하도록 연결된 입력측(14), 고정된 유압 모터 유니트(20) 그리고 출력측을 구비한다. 출력측(16)에는 쐐기형 요동판(22)이 구동 결합관계로 피벗식으로 장착되어, 펌프 유니트(18)와 모터 유니트(20) 사이에서 요동판(22)에 있는 슬룻을 통해 가압 작동액이 교환하므로서 발생되는 출력 토오크를 수신한다. 유압 작동식 비율 제어기는 유압 펌프 유니트(18) 내부의 펌프 포트플레이트(88)와 유압 모터(20) 내부의 모터 포트플레이트(108)를 장착하는 스페리컬 베어링(90, 110)의 측방향 위치를 변위하여, 출력측의 측선에 대한 요동판의 각도를 조정하고 따라서 전동비를 변경시킨다.

Description

연속 가변 유체정역학적 트랜스미션

인용된 특허 출원에는, 중간의 쐐기형 요동판에 대하여 대향 축방향 정렬관계로 배치된 유압 유니트와 유압 모터 유니트를 구비하는 유압 기계가 개시되어 있다. 펌프 유니트는 원동기에 의하여 구동되는 입력축에 연결되어 있으며, 모터 유니트는 고정 기계 하우징에 연결되어 있다. 입력축과 동축이며 로드에 구동식으로 연결된 출력축은 요동판에 연결되어 있다. 펌프 유니트가 원동기에 의하여 구동되면, 작동 유체는 요동판에 있는 포트를 통하여 펌프와 모터 유니트 사이에서 전후로 급송된다. 그 결과, 모두 동일한 방향으로 작동하는 3개의 토오크 성분이 요동판에 가해져서, 출력축상에 출력 토오크를 발생시켜 로드를 구동시킨다. 이러한 토오크 성분중 2성분은 회전 펌프에 의하여 요동판상에 가해진 기계적 성분 및 모터유니트에 의하여 요동판상에 부가된 유압기계적 성분이다. 제 3 성분은 요동판 포트의 원주방향으로 대향된 단부면상에 작용하는 유압에 의하여 발생된 차압에 기인하여 발생된 순수 유체정역학적 성분이며, 상기 대향 단부면은 요동판의 쐐기형상에 기인하여 다른 표면적을 갖는다.

전동비를 변경시키기 위하여, 출력축의 축선에 대하여 요동판의 각도 배향이 변경된다. 그 이유는 역진 범위와 오버드라이브 범위 사이에서 1:0 비로부터 1:1 비까지의 정상적인 직진 범위를 통해 전동비, 즉 속도비가 연속적으로 가변되기 때문이다. 원동기는 최고 효율의 작동점으로 실질적으로 설정된 일정한 속도로 구동될 수 있다. 1:0(중립) 전동비 설정을 적용할 수 있으면 클러치가 불필요하며 그리고 역진 범위를 적용할 수 있으면 역진 기어 셋트가 불필요하다. 최고 전동비 설정에서 최대 유량이 발생하도록 작동액 유량이 전동비 증가와 비례적으로 증가하는 종래의 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션과 달리, 상기 특허 출원에 개시된 유압 기계에서의 유랑은 전동비 범위에서의 중간에서 최대에 도달하고, (1:1) 전동비 설정에서 거의 제로가 될 때까지 점진적으로 감소한다. 따라서, 작동액 유동에 기인한 손실이 감소하며 그리고 높은 전동비에서 종래 유체정역학적 트랜스미션의 성가신 잡음이 제거된다. 요동판상에서 발휘되는 다수의 토오크 성분, 출력 속도 범위의 상부 절반부에서의 작동액 유동 감소와, 최적 성능의 원동기 입력을 수용할 수 있는 능력에 의하여, 상기 특허 출원의 유압 기계는 차량 구동 트레인에 있어서 효율이 높고, 조용하며, 연속적으로 가변될 수 있는 유체정역학적 트랜스미션으로서의 특단의 장점을 갖는 출원이다.

본 발명의 목적은 미국 특허 출원 제 08/093,192 호 및 제 08/342,472 호의 유압 기계에 있어서 크기, 부품수 및 제조비를 절약하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 전동비를 변경시키기 위한, 즉 요동판 각도를 조정하기 위한 설비를 개량하는 것이다.

본원에 개시된 본 발명은 1993년 7월 13일 및 1994년 11월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제 08/093,192 호 및 제 08/342,472 호에 개시된 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션에 관한 것으로, 상기 특허 출원의 내용은 본원에 참조되었다.

본 발명은 유압 기계에 관한 것으로, 보다 상세하게 원동기에서 발생되는 동력을 연속(무한) 가변 트랜스미션의 로드에 전달할 수 있는 유체정역학적 트랜스미션에 관한 것이다.

도 1은 본 발명을 구체화하는 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션의 종단면도이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션에 적용되는 본 발명의 유압 기계는, 하우징과;

원동기로부터의 토오크를 수신하기 위하여 상기 하우징 내부에 저널지지되어 있는 입력축과:

상기 입력축에 의하여 구동되고 펌프 피스톤과 펌프 실린더의 환형 어레이를 장착하는 제 1 캐리어와, 환형 포트플레이트와, 상기 제 1 포트플레이트를 세차 운동하도록 제 1 캐리어에 장착하는 제 1 구형 베어링을 포함하는 펌프 유니트와:

상기 하우징에 고정되고 모터 피스톤과 모터 실린더의 환형 어레이를 장착하는 제 2 캐리어와, 제 2 포트플레이트와, 상기 제 2 포트플레이트를 세차 운동하도록 제 2 캐리어에 장착하는 제 2 구형 베어링을 포함하는 모터 유니트와;

상기 하우징 내부에 저널지지되고, 로드에 구동 결합되기에 적합한 출력축과;

상기 출력축을 에워싸고, 서로 예각으로 배열된 입력면과 출력면을 가지는 환형 요동판으로서, 상기 입력면은 제 1 포트플레이트에 직면하고 그리고 상기 출력면은 제 2 포트플레이트에 직면하며, 상기 환형 요동판이 상기 제 1 및 제 2 포트플레이트의 포트를 통해 펌프 실린더와 모터 실린더 사이에 급송된 유체 유동을 수용하는 포트를 더 구비하는, 상기 환형 요동판과;

상기 요동판을 출력축에 토오크 결합 관계로 피봇식으로 연결하는 커넥터와;

제 1 및 제 2 포트플레이트의 세차 운동을 발생시켜, 입력축과 출력축 사이에 소정의 속도비에 따라 출력축의 축선에 대하여 요동판 각도를 조정가능하게 설정하기 위하여 제 1 및 제 2 구형 베어링상에 균등한 축방향 힘을 선택적으로 가하는 비율 제어기(ratio controller)를 포함한다.

상기 및 기타 본 발명의 목적, 장점 및 특징은 하기의 설명으로부터 명백하게 되거나 본 발명의 실시에 의하여 이해될 수 있다. 본 발명의 목적 및 장점은 첨부 도면 뿐만 아니라 하기의 설명 및 청구범위에 지적된 장치에 의하여 구현 및 실현될 수 있다.

전술된 바와 하기의 상세한 설명은 실시예이며 청구되는 바와 같이 본 발명의 부가적인 해석을 제공하기 위한 것이다.

첨부 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본원의 일부를 이루며 그리고 기재된 바와 함께 본 발명의 원리를 설명한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따른 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션(10)은,기본적인 구성요소로서, 동축으로 거의 단부대 단부 관계에 있는 입력축(14)과 출력축(16)을 저널지지하는 하우징(12)을 포함한다. 하우징에 대하여 외부에 위치하는 입력축(14)의 단부는 원동기(비도시)에 대한 구동 결합을 용이하게 하기 위하여 참조부호(14a)로 지시된 바와 같이 스플라인 결합되어 있으며, 출력축(16)의 다른 단부는 로드(비도시)에 대한 구동 결합을 용이하게 하기 위하여 참조부호(16a)로 지시된 바와 같이 스플라인 결합되어 있다. 입력축(14)은 유압 펌프 유니트(18)를 구동시킨다. 하우징(12)에는 펌프 유니트(18)에 대하여 축방향으로 대항하는 관계로 유압 모터 유니트(20)가 고정되어 있다. 펌프와 모터 유니트 사이의 어느 한 지점에서 출력축(16)에 쐐기형 요동판(22)이 구동식으로 결합되어 있으며, 상기 요동판에는 펌프와 모터 유니트 사이에서의 작동액 교환을 위하여 포트가 제공되어 있다. 요동판 배향의 각도를 출력축의 축선(25)에 대하여 피봇식으로 조정하므로서, 입력축 속도대 출력축 속도의 전동비를 설정하기 위한 제어기(26)가 제공된다.

이하, 도 1을 보다 세부적으로 참조하면, 원통형 하우징(12)은 하우징의 개방 입력 단부를 폐쇄하기 위하여 환형으로 배열된 볼트[그 중 하나가 참조부호(31)로 지시됨]에 의하여 적소에 고정된 커버(30)를 구비한다. 입력축(14)은 커버에 있는 중앙 개구(32)를 통해 하우징(12)으로 연장한다. 커버 중앙 개구(32)에 끼워진 베어링(35)은 입력축(14)을 회전시키도록 저널지지한다. 작동액의 누출을 방지하기 위하여 입력축의 원주면과 밀봉 관계로 커버 중앙 개구(32)에는 밀봉부(36)가 제공된다.

입력축(14)의 내부 종단부는 반경방향으로 벌어져서 종형 내부 종단부(38)를제공한다. 축 종단부(38)의 좌측에서는, 입력축(14)이 스퍼어 기어(40)를 지지하며, 상기 스퍼어 기어는 하우징(12)에 고정된 하부 핀(46)에 의하여 제공된 섬프(44)로부터 보급 작동액을 인입하도록 작동하는 섬프 펌프(42)를 구동시키기 위하여 기어(41)와 치형 결합되어 있다. 입력축(14)의 내단부는 출력축(16)의 직경이 감소되는 종단부를 수납하기 위하여 원통형 리세스(47)를 제공하도록 카운터보어가 형성되어 있다. 리세스(47)에 끼워진 베어링(48)은 출력측에 대하여 내단부 저널 지지부를 제공한다.

내부 엔드피스(50)와 외부 엔드피스(51) 사이의 출력축(16) 상에는 환형 펌프 캐리어(52), 요동판 커플링 아암(54), 환형 모터 피스톤 캐리어(56) 및 환형 매니폴드 블럭(58)이 조립된다. 이러한 조립체는 외부 엔드피스(51)에 대하여 지지 관계로 출력축 홈 내부에 포획된 C형 클립(57)에 의하여 상호 고정된다. 모터 피스톤 캐리어와 매니폴드 블럭은 볼트(59)에 의하여 하우징(12)에 고정되며, 상기 볼트는 또한 출력 단부 커버(60)를 하우징(12)에 고정한다. 커버(60)의 중앙 개구에 끼워진 링 베어링(62)이 출력축에 대하여 단부 저널 출력축(16)을 제공한다. 출력축과 펌프 피스톤 유니트 캐리어(52) 사이에 그리고 출력축과 모터 피스톤 유니트 캐리어(56) 사이에 위치하는 베어링(64)은 출력축이 이것에 대하여 회전하면 이러한 캐리어에 대하여 저널 지지부를 제공한다. 출력축에는 레이디얼 요동판 커플링 아암(54)이 키이 고정되며 상기 아암에는 요동판(22)을 출력축(16)에 대하여 피봇식으로 그리고 구동식으로 연결하도록 핀(67)이 수납되는 횡방향 구멍이 제공된다. 핀(67)의 축선은 출력축의 축선(25)에 대하여 직교하는 상태로 배향된다.

출력축 종단부(38)와 펌프 피스톤 유니트 캐리어(52)는 참조부호(74)로 지시된 바와 같이 상호 치형 결합하는 기어 치형부가 기계가공되므로, 펌프 피스톤 유니트 캐리어(52)는 입력축(14)에 구동식으로 결합된다. 펌프 캐리어는 유압 펌프 유니트(18)에 제공된 다수 쌍의 피스톤 실린더를 지지한다. 이러한 다수 쌍[예를 들면, 10개중에서 2개가 참조부호(76)로 지시됨]의 피스톤-실린더는 미국 특허 출원 제 08/093,192 호에 개시된 방식으로 출력축의 축선(25)과 동심인 환형 어레이로 균일하게 분포된다. 본원에 도시된 바와 같이, 각각의 피스톤-실린더 쌍(76)은 펌프 피스톤 유니트 캐리어(52)에 고정된 축방향으로 연장하는 원통형 포스트(79)에 의하여 신축식으로 장착된 피스톤(78)을 구비한다. 피스톤(78) 각각의 좌측 단부는 반경방향으로 벌어져서 펌프 피스톤 유니트 캐리어(52)에 제공된 개별 실린더(82) 내부에서 왕복이동하는 피스톤 헤드(80)를 제공한다. 각각의 피스톤(78)의 우측 단부 또는 푸트 단부에는 클립(85)에 의하여 피스톤에 축방향으로 고정된 환형의 구형 부싱(84)을 수납하도록 숄더가 형성되어 있다. 부싱(84)의 구형 외부면은 환형 포트플레이트(88)의 구형 내부면(86)에 대항하여 지지한다. 포트플레이트(88)의 중앙 개구(91)에는 환형의 구형 베어링(90)이 고정되어 있다. 그리고 구형 베어링은 환형 베어링 지지 블럭(94)의 정합 구형 표면(92)에 의하여 지지되며, 상기 지지 블럭은 펌프 피스톤 유니트 캐리어(52)의 중앙 개방부에 기계 가공된 원통형 리세스(96) 내부에 미끄럼식으로 수납된다. 포트플레이트(88)의 구형 베어링 장착부에 의하여 포트플레이트의 회전축 세차 운동이 수용된다.

유압 모터 유니트(20)는 유압 펌프 유니트(18)와 실질적으로 동일한 방식으로 구성된다. 그러나, 전술된 바와 같이 펌프 피스톤 유니트 캐리어(52)에 대응하는 환형 모터 피스톤 유니트 캐리어(56)는 볼트(59)에 의하여 하우징(12)에 고정된다. 일괄적으로 참조부호(100)로 지시되며 그리고 펌프 피스톤(78)의 개수에 대응하는 다수의 모터 피스톤 각각은 실린더(104) 내부에서 왕복이동하는 피스톤 헤드(102)와, 환형 모터 유니트 포트플레이트(108)의 구형 지지면에 결합하는 구형 부싱(106)을 지지하는 피스톤 푸트부(foot)를 갖는다. 모터 피스톤 유니트 캐리어(56)의 중앙 개방부에 기계 가공된 원통형 리세스(114)에 미끄럼식으로 수납된 환형 베어링 지지 블럭(112)의 구형 표면(111)에 결합하도록 포트플레이트(108)의 중앙 개방부에는 환형 구형 베어링(110)이 고정된다. 모터 유니트(20)가 하우징(12)에 고정되어 있기 때문에, 모터 유니트 캐리어와 포트플레이트(108)는 회전하지 않지만, 이러한 포트플레이트의 구형 베어링 장착부는 포트플레이트 축선의 세차 운동을 수용한다.

출력축(16)에는 펌프 유니트(18)와 모터 유니트(20) 사이의 작동 지점에 있는 커플링 아암(54)에 의하여 요동판(22)이 구동식으로 연결되어 있으며, 상기 요동판은 펌프 유니트 포트플레이트(88)의 면과 긴밀히 미끄럼 접촉하는 입력면과 모터 유니트 포트플레이트(108)의 면과 긴밀한 미끄럼 접촉하는 출력면을 갖는다. 요동판(22)의 입력면과 출력면은 웨지 형상의 요동판을 제공하기 위하여 비교적 예각으로 배향된다. 원통형 펌프 및 모터 피스톤 장착 포트내의 반경방향 구멍(142)을 통하여 그리고 펌프 유니트 포트플레이트(88)에 있는 개구(120)와 모터 유니트 포트플레이트(108)에 있는 개구(122)를 통하여 펌프 유니트 실린더(82)와 모터 유니트 실린더(104) 사이를 유체 연통시키기 위하여 요동판의 입력면과 출력면 사이에 포트(비도시)가 연장한다. 이에 대한 보다 상세한 내용은 미국 특허 출원 제 08/093,192 호를 참조.

상기 특허 출원에 상세히 기술된 바와 같이, 전동비(입력축 속도 대 출력축 속도)는 입력축의 축선(25)에 대하여 요동판(22)의 각도 배향을 조정하므로서 변경될 수 있다. 요동판의 입력면이 출력축의 축선과 직각이 되는 경우, 펌프 유니트 포트플레이트(88)의 축선은 입력축의 축선과 일치한다. 따라서, 펌프 유니트 캐리어의 종동 회전은 펌프 피스톤(78)의 왕복 이동을 발생시키지 않으므로, 펌프 유니트(18)에 의한 작동액의 급송 작동은 발생하지 않는다. 이것은\이 트랜스미션(10)의 중립 설정(1:0)이다. 1:0 중립 설정을 지나 요동판이 반시계 방향으로 더욱 선회하면 제한된 연속 가변 전동비의 역 범위가 제공되며, 여기서 출력축(16)은 입력축 회전과 반대 방향으로 구동된다.

요동판이 중립 설정으로부터 시계 방향으로 핀(67)상에서 선회하면, 회전 펌프 유니트 포트플레이트의 축선은 출력축의 축선에 대하여 일정한 각도에서 세차 운동한다. 이에 따라 발생하는 펌프 유니트 포트플레이트의 세차 운동에 의하여 여기에 선회식으로 연결된 펌프 피스톤(76)이 펌프 실린더(82) 내부에서 왕복운동하여 작동액을 급송하며; 펌프 피스톤 행정은 펌프 유니트 포트플레이트(88)의 세차 운동된 각도 위치에 의하여 결정된다. 요동판이 연속하여 시계방향으로 선회하면 포트플레이트(88)의 세차 각도가 증가하고, 따라서 펌프 유니트의 급송 작동은 증가하게 된다. 따라서 전동비는 증가한다. 요동판(22)의 출력면이 출력축의축선(25)과 직각을 이루면, 모터 유니트 포트플레이트(108)의 축선은 출력축의 축선과 일치하도록 세차 운동한다. 따라서, 모터 유니트 피스톤(100)은 작동액을 급송하지 않는다. 펌프 유니트(18)와 요동판(22)은 펌프 유니트 포트플레이트(88)와 요동판(22) 사이에서 상대적인 회전 운동이 없는 상태에서 유압에 의해 로크 업된다. 이것은 트랜스미션(10)의 1:1 전동비 설정이다. 요동판이 시계 방향으로 더욱 선회하면, 제한된 연속 가변 전동비의 오버드라이브 범위를 제공하며, 여기서 출력축은 입력축과 동일한 방향으로 구동되지만, 속도는 증가한다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 출력축의 축선(25)에 대한 요동판 각도의 비율 변경은 각기 구형 베어링(90, 110)을 경유하여 펌프 유니트 포트플레이트(88)와 모터 유니트 포트플레이트(108)를 장착하는 지지 블럭(94)의 축방향 위치 변위에 의하여 발생된 균등한 힘을 펌프 유니트 포트플레이트(88)와 모터 유니트 포트플레이트(108)상에 부여함으로서 이뤄진다. 이를 위하여, 펌프 피스톤 유니트 캐리어(52)와 베어링 지지 블럭(94)은 축방향으로 대향된 숄더를 구비하며, 상기 숄더는 베어링 지지 블럭과 펌프 유니트 캐리어의 반경방향으로 대향된 스커트부와 협력하여 환형 챔버(130)를 형성한다. 이와 유사하게, 모터 피스톤 유니트 캐리어(56)와 베어링 지지 블럭(112)에 형성된 축방향으로 대향된 숄더와 반경방향으로 대향된 스커트는 환형 챔버(132)를 형성한다.

도시된 요동판 각도에 있어서, 챔버(130)의 체적은 축방향으로 팽창되며, 챔버(132)의 체적은 축방향으로 수축된다. 따라서, 구형 베어링(90, 110)은 이러한 구형 베어링에 의하여 지지되는 펌프 유니트 포트플레이트(88)와 모터 유니트 포트플레이트(108)와 같이 우측 축방향 지점으로 공동으로 변위한다. 펌프 유니트 포트플레이트와 모터 유니트 포트플레이트가 좌측으로 축방향으로 변위하면, 요동판(22)은 피봇 핀(67)을 중심으로 반시계 방향으로 강제적으로 선회한다. 이것은 챔버(130)의 체적이 축방향으로 수축할 때 챔버(132)의 체적을 축방향으로 팽창시키므로서 달성된다.

챔버(130) 내부에 유압을 설정하기 위하여, 출력축(16)의 내부 엔드피스(50)의 반경방향 면(135)에 대항하여 환형 입력 포트플레이트(134)가 고정되어 있다. 따라서, 출력축과 입력 포트플레이트(134)는 일체로 회전한다. 상기 미국 특허 출원 제 08/342,472 호에 상세히 기술된 바와 같이, 입력 포트플레이트(134)에는 직경 방향으로 대향하는 관계에 있는 한 쌍의 원주방향으로 신장된 콩팥형 포트(138, 140)가 제공되어 있다. 원통형 펌프 피스톤 장착 포스트(79)에 있는 반경방향 구멍(142)은 펌프 실린더(82)와 입력 포트플레이트(134)의 포트(138, 140) 사이에 유체 연통을 제공한다. 따라서, 펌프 실린더로부터의 작동액이 입력 포트플레이트(134)의 포트(138, 140)를 충전한다. 그리고, 이러한 포트(138, 140)에 있는 작동액은 펌프 유니트(18)가 입력축(14)에 의하여 구동될 때 펌프 유니트 실린더(82) 내부의 유압에 의하여 가압된다. 펌프 피스톤(78)과 펌프 실린더(82)가 쐐기형 요동판(22)의 가장 얇은 지점에서 직경 방향으로 대향하는 가장 두꺼운 지점까지 회전하면, 관련 펌프 실린더의 체적은 점진적으로 감소하고, 이러한 펌프 실린더 내부의 작동액은 가압된다. 이것은 유압 펌프 유니트(18)의 고압측 또는 급송측으로 간주된다.

펌프 피스톤과 펌프 실린더가 요동판(22)의 가장 두꺼운 지점에서 가장 얇은 지점까지 회전하면, 관련 펌프 실린더(82)의 체적은 점진적으로 팽창한다. 이것은 유압 펌프 유니트(18)의 저압측 또는 흡입측으로 간주된다. 포트(138, 140)가 펌프 실린더(82) 내부의 작동액과 유체 연통하기 때문에, 이러한 포트중 하나에 있는 작동액은 급송측에 포함된 펌프 실린더 내부의 작동액의 평균 유압에 따라 고압으로 가압되며, 다른 포트에 있는 작동액은 유압 펌프 유니트(18)의 흡입측 또는 저압측에 포함된 펌프 실린더 내부의 작동액의 평균 유압을 취한다.

또한, 상기 미국 특허 출원 제 08/342,472 호에 상세히 기술된 바와 같이, 본원에서 참조부호(150 및 152)로 개략적으로 도시된 유체 통로는 출력축(16)의 환형 엔드피스(50)에 드릴 가공된다. 통로(150)는 입력 포트플레이트 포트(138)에서 셔틀 밸브(154)까지 연장하고, 통로(152)는 포트(140)에서 밸브(154)까지 연장한다. 엔드피스(50)의 축방향 통로(156)와 입력 포트플레이트(134)를 관통하는 정렬 축방향 구멍(157)은 입력 포트플레이트(134) 내부의 환형 공동(158)과 셔틀 밸브(154) 사이에 유체 연통을 제공한다. 펌프 피스톤 유니트 캐리어(52)의 축방향 통로(160)에 의하여 환형 공동(158)은 챔버(130)와 연속적으로 유체 연통한다.

작동시에, 셔틀 밸브(154)는 유압 펌프 유니트의 저압측이 낮은 유압 포트(138), 통로(150), 구멍(156, 157) 및 통로(160)를 경유하여 챔버(130)와 연속적으로 유체 연통하는 것을 보장한다. 환형 공동(158)은 상대적인 각 위치와 관계없이 포트플레이트 구멍(157)과 펌프 유니트 캐리어 통로(160) 사이의 연속적인 유체 연통을 보장하는 것에 주목하여야 한다.

이하, 전술된 바와 같이 트랜스미션(10)의 출력 단부를 고려하면, 환형 매니폴드 블럭(58)이 출력축의 엔드피스(51)와 모터 피스톤 유니트 캐리어(56) 사이의 축방향 지점에서 출력축(16)을 에워싼다. 엔드피스(51)의 반경방향 면은, 적소에 고정되는 환형 출력 포트플레이트(172)를 수납하기 위하여 오목하게 형성되어 있다. 따라서, 출력 포트플레이트(172)는 출력축(16)과 회전하며, 전술된 바와 같이 매니폴드 블럭(58)은 볼트(59)에 의하여 하우징(12)에 고정된 상태로 정지되어 있다.

매니폴드 블럭(58)과 출력 포트플레이트(172)는 유체 라인으로 개략적으로 각각 도시된 유체 통로와 포트를 제공하기 위하여 미국 특허 출원 제 08/342,472 호에 기술된 구조로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 통로와 포트는 유압 모터 유니트(20)의 고압측 모터 실린더(104)내의 유압 회로 통로(174)로부터 비율 제어 밸브(178)의 우측 포트(176)까지 이어지는 유압 회로 통로에 제공된다. 매니폴드 블럭(58)의 또다른 통로가 모터 피스톤 유니트 캐리어(56)에 있는 챔버(132)와 축 방향 통로(186)로부터 제어 밸브(178)의 중앙 포트(188)까지 이어지는 유압 회로 통로[개략적으로 참조부호(184)로 지시]에 제공된다. 제어 밸브의 좌측 포트(190)는 섬프(44)로 인입되는 유체 배출 라인(192)에 연결된다.

작동시에, 소정의 전동비(요동판 각도)를 유지하기 위하여 제어 밸브(178)는 폐쇄 중앙 위치에 있다. 그리고 챔버(132)는 밀봉이 해제되고, 두 챔버(130, 132)내부의 유압은 지지 블럭(94, 112)의 축방향 위치와 구형 베어링(90, 110)의 세차 위치를 고정하기 위하여 균등하게 된다. 따라서, 요동판은 고정되어 전동비가 셋팅된다. 구형 베어링 지지 블럭상의 축방향 유압은 대향하는 방향이므로 펌프 유니트 포트플레이트(88)와 모터 유니트 포트플레이트(108)의 힘이 요동판(22)의 입력면과 출력면에 대항하여 반대방향으로 적당히 가압되게 한다.

전동비를 감소시킬 필요가 있으면[요동판(22)을 반시계 방향으로 선회], 제어 밸브(178)는 좌측으로 변위하여 유압 회로 통로(174, 184)를 경유하여 모터 유니트(20)의 고압측과 챔버(132)를 유체 연통하도록 위치시킨다. 챔버(132) 내부의 유압은 챔버(130) 내부의 유압을 급격히 초과하고, 챔버(130)의 체적이 수축하면, 챔버(132)의 체적은 팽창한다. 따라서, 구형 베어링(90, 110)은 각각의 지지 블럭(92, 112)에 의하여 좌측으로 변위하여 요동판(22)을 반시계 방향으로 선회시킨다. 소정의 요동판 각도(낮은 전동비)가 얻어지면, 제어 밸브(178)는 폐쇄 중앙 위치에 재위치하며, 챔버(130, 132) 내부에서의 유압 평형이 재설정되어, 좌측으로 변위한 구형 베어링 축 위치가 유지되고 또한 요동판 각도를 낮은 전동비로 설정한다.

전동비를 증가시킬 필요가 있으면(요동판을 시계 방향으로 선회), 제어 밸브(178)는 우측으로 변위하여 챔버(132)가 유체 배출 라인(192)을 경유하여 섬프(44)의 대기압으로 배기되게 한다. 그 결과, 챔버(130) 내부의 유압은 챔버(132) 내부의 유압을 초과한다. 챔버(132)의 체적이 수축하면, 챔버(130)의 체적이 팽창하고, 구형 베어링은 우측으로 축방향 변위하여 요동판(22)이 시계 방향으로 선회한다. 다시, 소정의 높은 전동비가 얻어지면, 제어 밸브는 폐쇄 중앙 위치에 재위치 하므로서, 챔버(130, 132) 내부의 유압 균형이 재설정되어 요동판 각도가 높은 전동비로 유지된다.

본 발명의 정신으로부터 벗어나지 않고 여러가지 수정과 변경이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백하다. 따라서 청구범위의 기술적 사상과 그 균등물에 포함된다면 그러한 수정과 변경이 본 발명에 포함되는 것으로 간주한다.

전술된 바로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 크기가 작고, 부품 개수가 적으며 그리고 제조비가 감소된 상기 특허 출원에 개시된 유형의 무한 가변 유체정역학적 트랜스미션을 제공한다. 비율 제어기 구조에 있어서 구형 베어링을 제공하면 요동판 각도를 변경시키는 것에 있어서 매우 효율적이고 효과적인 접근 방법을 제공한다.

Claims (16)

1. 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션에 있어서,

   하우징과;

   원동기로부터의 토오크를 수신하기 위하여 상기 하우징 내부에 저널지지되어 있는 입력축과;

   상기 입력축에 의하여 구동되고 펌프 피스톤과 펌프 실린더의 환형 어레이를 장착하는 제 1 캐리어와, 환형 포트플레이트와, 상기 제 1 포트플레이트를 세차 운동하도록 제 1 캐리어에 장착하는 제 1 구형 베어링을 포함하는 펌프 유니트와;

   상기 하우징에 고정되고 모터 피스톤과 모터 실린더의 환형 어레이를 장착하는 제 2 캐리어와, 제 2 포트플레이트와, 상기 제 2 포트플레이트를 세차 운동하도록 제 2 캐리어에 장착하는 제 2 구형 베어링을 포함하는 모터 유니트와;

   상기 하우징 내부에 저널지지되고, 로드에 구동 결합되기에 적합한 출력측 과;

   상기 출력축을 에워싸고, 서로 예각으로 배열된 입력면과 출력면을 가지는 환형 요동판으로서, 상기 입력면은 제 1 포트플레이트에 직면하고 그리고 상기 출력면은 제 2 포트플레이트에 직면하며, 상기 환형 요동판이 상기 제 1 및 제 2 포트플레이트의 포트를 통해 펌프 실린더와 모터 실린더 사이에 급송된 유체 유동을 수용하는 포트를 더 구비하는, 상기 환형 요동판과;

   상기 요동판을 출력축에 토오크 결합 관계로 피봇식으로 연결하는 커넥터와:

   제 1 및 제 2 포트플레이트의 세차 운동을 발생시켜, 입력축과 출력축 사이에 소정의 속도비에 따라 출력축의 축선에 대하여 요동판 각도를 조정가능하게 설정하기 위하여 제 1 및 제 2 구형 베어링상에 균등한 축방향 힘을 선택적으로 가하는 비율 제어기(ratio controller)를 포함하는 것을 특징으로 하는

   연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 비율 제어기는 출력축에 대하여 제 1 및 제 2 구형 베어링의 축방향 위치를 조정가능하게 설정하고, 이에 의해 제 1 및 제 2 포트플레이트의 세차 위치를 설정하도록 유압을 부과하기 위한 유체 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는

   연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 커넥터가, 출력축에 고정되는 내단부를 구비하고, 요동판에 피봇식으로 연결된 자유단을 갖는 반경방향 아암을 구비하는 것을 특징으로 하는

   연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 커넥터가, 출력축의 축선과 횡방향으로 배향되고, 아암의 자유단과 요동판을 피봇식으로 연결하는 핀을 구비하는 것을 특징으로 하는

   연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 구형 베어링은 제 1 포트플레이트에 고정되며, 상기 제 2 구형 베어링은 제 2 포트플레이트에 고정되고,

   상기 트랜스미션이, 축방향 이동을 위하여 제 1 캐리어에 의하여 미끄럼식으로 장착되며 그리고 제 1 구형 베어링에 결합하는 환형 구형 지지면을 갖는 제 1 지지 블럭과, 축방향 이동을 위하여 제 2 캐리어에 의하여 미끄럼식으로 장착되며 그리고 제 2 구형 베어링에 결합하는 환형 구형 지지면을 갖는 제 2 지지 블럭을 또한 포함하며,

   상기 비율 제어기는 제 1 및 제 2 포트플레이트의 세차 위치를 조절가능하게 설정하기 위하여 제 1 및 제 2 지지 블럭의 균등한 축방향 운동을 발생시키도록 작동하며, 세차 운동 포트플레이트 위치는 요동판의 각도를 출력축의 축선에 대하여 셋팅하는 것을 특징으로 하는

   연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제 1 캐리어 및 제 1 지지 블럭은 제 1 챔버를 형성하도록 구성되며, 상기 제 2 캐리어 및 제 2 지지 블럭은 제 2 챔버를 형성하도록 구성되고, 상기 비율 제어기는 제 1 및 제 2 챔버 내부에 차동 유압을 발생시키도록 작동하므로서,제 1 및 제 2 지지 블럭의 균등한 축방향 운동을 발생시키는 것을 특징으로 하는

   연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 비율 제어기가, 상기 제 1 챔버 내부의 유압을 제어 유압으로 유지하기 위하여 제 1 챔버를 펌프 유니트의 저압측에 연속적으로 연결하는 제 1 유체 회로와, 상기 모터 유니트의 고압측과 연통하는 제 2 유체 회로와, 제 2 챔버와 연결된 제 3 유체 회로와, 제어 밸브를 구비하며,

   상기 제어 밸브는 제 1 챔버 내부의 제어 유압을 평형화시키는 유압을 제 2 챔버 내부에 형성하도록 제 3 유압 회로를 폐쇄하는 것과, 제 1 챔버의 체적이 수축하는 동안 제 2 챔버 내부의 유압을 제 1 챔버 내부의 제어 유압보다 크게 하여 제 2 챔버의 체적을 팽창시키므로서 제 1 및 제 2 지지 블럭의 축방향 위치를 제 1 축방향으로 함께 변위시키기 위하여 제 2 유체 회로에 제 3 유체 회로를 연결하는 것과, 상기 제 1 챔버의 체적이 팽창하는 동안 제 2 챔버 내부의 유압을 제 1 챔버 내부의 제어 유압보다 작게 하여 제 2 챔버의 체적을 수축시키므로서 제 1 및 제 2 지지 블럭의 축방향 위치를 제 1 축방향과 대향하는 제 2 축방향으로 함께 변위시키기 위하여 상기 제 3 유압 회로를 제어 유압 미만으로 배출시키는 것이 선택적으로 작동가능한 것을 특징으로 하는

   연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 펌프 유니트의 피스톤은 제 1 포트플레이트에 선회식으로 연결되며, 상기 모터 유니트의 피스톤은 제 2 포트플레이트에 선회식으로 연결되는 것을 특징으로 하는

   연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 펌프 유니트는 제 1 포트플레이트의 세차 위치에 의하여 결정된 일회의 축방향 왕복 이동 행정을 위하여 펌프 유니트를 신축식으로 장착하는 제 1 원통형 포스트를 더 구비하며, 상기 모터 유니트는 제 2 포트플레이트의 세차 위치에 의하여 결정된 일회의 축방향 이동 행정을 위하여 모터 유니트 피스톤을 신축식으로 장착하는 제 2 원통형 포스트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는

   연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 제 1 원통형 포스트는 제 1 포트플레이트의 포트와 유체 연통하는 관계로 펌프 유니트 실린더를 위치시키는 반경방향 개구를 구비하며, 상기 제 2 원통형 포스트는 제 2 포트플레이트의 포트와 유체 연통하는 관계로 모터 유니트 실린더를 위치시키는 반경방향 개구를 구비하는 것을 특징으로 하는

    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
11. 연속 가변 유체정역학적 트랜스미션에 있어서,

    하우징과;

    원동기로부터의 토오크를 수신하기 위하여 상기 하우징 내부에 저널지지되어 있는 입력축과;

    상기 입력축에 의하여 구동되고 펌프 피스톤과 펌프 실린더의 환형 어레이를 장착하는 제 1 캐리어와, 축방향 위치로 조절가능하고 구형 지지면을 갖는 제 1 지지 블럭과, 제 1 포트플레이트와, 상기 제 1 포트플레이트에 고정되고 제 1 지지 블럭의 구형 지지면에 결합하는 환형 구형 베어링 구비하는 펌프 유니트와;

    상기 하우징에 고정되고 모터 피스톤과 모터 실린더의 환형 어레이를 장착하는 제 2 캐리어와, 축방향 위치로 조절가능하고 구형 지지면을 갖는 제 2 지지 블럭과, 제 2 포트플레이트와, 상기 제 2 포트플레이트에 고정되고 제 2 지지 블럭의 구형 지지면에 결합하는 제 2 환형 구형 베어링 구비하는 모터 유니트와;

    상기 하우징 내부에 저널지지되고 로드에 구동 결합되기에 적합한 출력축과;

    상기 출력축을 에워싸고, 서로 예각으로 배열된 입력면과 출력면을 가지는 환형 요동판으로서, 상기 입력면은 제 1 포트플레이트에 직면하고 그리고 상기 출력면은 제 2 포트플레이트에 직면하며, 상기 환형 요동판이 상기 제 1 및 제 2 포트플레이트의 포트를 통해 펌프 실린더와 모터 실린더 사이에 급송된 유체 유동을 수용하는 포트를 더 구비하는, 상기 환형 요동판과;

    상기 요동판을 출력축에 토오크 결합 관계로 피봇식으로 연결하는 커넥터와;

    상기 제 1 및 제 2 지지 블럭의 축방향 위치를 조절가능하게 변위시켜, 제 1 및 제 2 포트플레이트의 세차 운동을 발생시키므로서 출력축의 축선에 대한 요동판의 각도 배향의 조절을 실행하기 위하여, 균등한 축방향 힘을 선택적으로 가하는 비율 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는

    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 제 1 캐리어 및 제 1 지지 블럭은 제 1 챔버를 형성하도록 구성되며, 상기 제 2 캐리어 및 제 2 지지 블럭은 제 2 챔버를 형성하도록 구성되고, 상기 비율 제어기는 제 1 및 제 2 챔버 내부에 차동 유압을 발생시켜서 제 1 및 제 2 지지 블럭의 조화된 축방향 운동을 발생시키게 연결되는 것을 특징으로 하는

    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 비율 제어기가, 상기 제 1 챔버 내부의 유압을 제어 유압으로 유지하기 위하여 제 1 챔버를 펌프 유니트의 저압측에 연속적으로 연결하는 제 1 유체 회로와, 상기 모터 유니트의 고압측과 연통하는 제 2 유체 회로와, 제 2 챔버와 연결된 제 3 유체 회로와, 제어 밸브를 구비하며,

    상기 제어 밸브는 제 1 챔버 내부의 제어 유압을 평형화시키는 유압을 제 2 챔버 내부에 형성하도록 제 3 유압 회로를 폐쇄하는 것과, 제 1 챔버의 체적이 수축하는 동안 제 2 챔버 내부의 유압을 제 1 챔버 내부의 제어 유압보다 크게 하여 제 2 챔버의 체적을 팽창시키므로서 제 1 및 제 2 지지 블럭의 축방향 위치를 제 1 축방향으로 함께 변위시키기 위하여 제 2 유체 회로에 제 3 유체 회로를 연결하는 것과, 상기 제 1 챔버의 체적이 팽창하는 동안 제 2 챔버 내부의 유압을 제 1 챔버 내부의 제어 유압보다 작게 하여 제 2 챔버의 체적을 수축시키므로서 제 1 및 제 2 지지 블럭의 축방향 위치를 제 1 축방향과 대향하는 제 2 축방향으로 함께 변위시키기 위하여 상기 제 3 유압 회로를 제어 유압 미만으로 배출시키는 것이 선택적으로 작동가능한 것을 특징으로 하는

    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 펌프 유니트의 피스톤은 제 1 포트플레이트에 선회식으로 연결되며, 상기 모터 유니트의 피스톤은 제 2 포트플레이트에 선회식으로 연결되는 것을 특징으로 하는

    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 펌프 유니트는 제 1 포트플레이트의 세차 위치에 의하여 결정된 일회의 축방향 왕복 이동 행정을 위하여 펌프 유니트를 신축식으로 장착하는 제 1 원통형 포스트를 더 구비하며, 상기 모터 유니트는 제 2 포트플레이트의 세차 위치에 의하여 결정된 일회의 축방향 이동 행정을 위하여 모터 유니트 피스톤을 신축식으로 장착하는 제 2 원통형 포스트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는

    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 제 1 원통형 포스트는 제 1 포트플레이트의 포트와 유체 연통하는 관계로 펌프 유니트 실린더를 위치시키는 반경방향 개구를 구비하며, 상기 제 2 원통형 포스트는 제 2 포트플레이트의 포트와 유체 연통하는 관계로 모터 유니트 실린더를 위치시키는 반경방향 개구를 구비하는 것을 특징으로 하는

    연속 가변 유체정역학적 트랜스미션.