JP2012514167A - 無段変速装置 - Google Patents

Abstract

本発明は無段変速装置に関し、外部から入力された回転力が伝達される入力軸と；前記入力軸の周り方向に所定の位相差を有して配置され、前記入力軸からの動力が伝達される複数の従動ギアと；外部負荷によって回転半径が可変される可変カムと；前記入力軸の回転力が伝達され、前記入力軸に自転可能に結合される可変入力リンクと；前記複数の従動ギアのそれぞれに伝達される両方向回転力が一方向のみに伝達されて、前記複数の従動ギアそれぞれを一方向に回転させる一方向クラッチと；前記一方向クラッチに内接または外接する複数のカムシャフトと；前記可変カムと一緒に前記可変入力リンクの回転中心に対して一端が回転し、前記複数のカムシャフトそれぞれに他端が旋回可能に結合される同じ長さの複数の出力リンクとを含むことを特徴とする。

Description

本発明は無段変速装置に関し、より詳しくは、出力軸に作用する負荷の増減によって出力される瞬間トークが自動に増減されるコンパクトな無段変速装置に関する。

一般に、減速機は互いに異なる大きさのギアを組み合わせて所定の減速比で動力を出力する定速減速機と、円錐状減速装置を適用して減速比を可変させることができる無段変速器に分けられる。

モーターやエンジンなどの動力発生装置から発生される回転力は、高回転力で出力されるが、力（トーク）が少ない。従って、大部分の産業機械においては、減速装置を利用してトークを増加させて作動させる。

ここで、減速機は動力発生装置から伝達される回転数を減速させる代わりにトークを増加させる。

しかし、前記減速機は、動力発生装置から供給される回転数を減速させるとともに、トークを増加させて出力するが、出力軸に加えられる負荷が出力軸の出力トークより大きい場合、負荷が動力発生原であるモーターやエンジンに逆に作用することによって、モーターやエンジンの寿命を短縮させる問題点がある。

そして、出力軸の出力トークより大きい負荷がモーターやエンジンに逆方向に作用することによって、目標する出力を出力軸に供給することができないという問題点がある。

このような問題点を解決するための無段変速装置が韓国特許出願第２００７−００６４３４９号に開示されている。

従来の無段変速装置には、外力（モーターまたはエンジンなど）によって一方向に回転運動する入力軸と、前記入力軸の駆動力が伝達されて外部にその駆動力を伝達する出力軸の間にレバークランク機構が介設されている。

このレバークランク機構は、入力軸の一方向回転運動を出力軸が所定角度の範囲内で往復旋回運動させる公知の機構であり、このような公知の機構を利用した装置としては、例えばワイパー駆動装置が対応する。

しかし、前記レバークランク機構を利用した従来の無段変速装置は、動力伝達体系が一側に偏移される方式を採択していて、作動中振動や騷音が発生されるという問題点がある。

韓国特許出願第２００７−００６４３４９号

従って、本発明の目的は、構造がコンパクトで、出力軸に作用する負荷の増減によって出力される瞬間トークが自動に増減される無段変速装置を提供することにある。

本発明によって、外部から入力された回転力が伝達される入力軸と；前記入力軸の周り方向に所定の位相差を有して配置され、前記入力軸からの動力が伝達される複数の従動ギアと；外部負荷によって回転半径が可変される可変カムと；前記入力軸の回転力が伝達されて、前記入力軸に自転可能に結合される可変入力リンクと；前記複数の従動ギアそれぞれに伝達される両方向回転力が一方向のみに伝達されて、前記複数の従動ギアそれぞれを一方向に回転させる一方向クラッチと；前記一方向クラッチに内接または外接する複数のカムシャフトと；前記可変カムとともに前記可変入力リンクの回転中心に対して一端が回転し、前記複数のカムシャフトそれぞれに他端が旋回可能に結合される同じ長さの複数の出力リンクとを含むことを特徴とする無段変速装置を提供する。

ここで、前記可変カムを前記入力軸に対して放射状の外側方向に加圧する反力装置をさらに含むことが好ましい。

前記複数の出力リンクの各一端が前記複数の従動ギアに対応する位相差を有して結合され、前記可変カムと一緒に前記可変入力リンクの回転中心に対して回転するディスク板をさらに含むことが好ましい。

前記可変入力リンクは前記入力軸に内接または外接されてもよい。

前記入力軸には、前記複数の従動ギアと噛み合って回転する一つの出力ギアが回転可能に外接されていることが好ましい。

前記出力ギアには、前記入力軸の回転中心と同心の回転軸線を有する環状の出力軸が一体に形成されていることが好ましい。

前記反力装置は、スプリング、油圧シリンダー、空圧シリンダーの中の何れか一つであることが好ましい。

従って、前記課題の解決手段によれば、互いに位相差を置いてリンク運動するリンクが一つの可変入力リンクで、上下左右対称に配置されており、部品及び重量が減少されてコンパクトになり、入力軸に倍加された拗じれ負荷を与えなくなり、入力軸が耐久性に強化させて大きい動力を確かに伝達することができ、正確な時点で時計方向運動から反時計方向または反時計方向から時計方向にリンクが旋回運動を転換させることができる。

本発明の第１実施形態による無段変速装置の斜視図である。 図１の背面斜視図である。 図１の縦断面図である。 本発明の第２実施形態による無段変速装置の背面斜視図である。 本発明の第２実施形態による無段変速装置の縦断面図である。

以下では添付図面を参照して本発明について詳しく説明する。

説明に先立って、各種実施形態において、同じ構成を有する構成要素に対しては同じ符号を用いて代表的に第１実施形態で説明し、その他の実施形態では第１実施形態と異なる構成についてのみ説明する。

図１〜図３には本発明の第１実施形態による無段変速装置が示されている。これら図面に示すように、本発明の第１実施形態による無段変速装置１は、入力軸１５、複数の従動ギア２１、２２、２３、２４、可変カム３１、反力装置３５、可変入力リンク４１、一方向クラッチ５１、５２、５３、５４、複数のカムシャフト６１、６２、６３、６４、複数の出力リンク７１、７２、７３、７４を含む。

入力軸１５はフレーム１１に回転可能に装着されて、外部から入力された回転力が伝達される。

従動ギア２１、２２、２３、２４は四つ設けられており、各従動ギア２１、２２、２３、２４は入力軸１５を間に置いて入力軸１５に対して放射状外側方向に配置されている。即ち、各従動ギア２１、２２、２３、２４は入力軸１５の周り方向で９０度の角度の位相差を有し、フレーム１１に回転可能に装着された状態で入力軸１５からの動力が伝達される。

可変カム３１は可変入力リンク４１に収容されて、外部負荷によって回転半径が可変される。

反力装置３５は可変カム３１を入力軸１５に対して放射状外側方向に加圧し、本実施形態では、反力装置３５として弾性力を有するスプリングが図示されている。ここで、反力装置３５は、スプリングの代りに反力装置３５に伝達される負荷によってシリンダーを前進及び後進させる油圧または空圧回路に接続された空圧シリンダーまたは油圧シリンダーが設けられてもよい。

可変入力リンク４１は可変カム３１と反力装置３５を収容し、入力軸１５の回転力が伝達され、入力軸１５に自転可能に結合される。本実施形態では、図３に示すように、可変入力リンク４１が入力軸１５の末端に固定的に外接されている。ここで、図示しないが、可変入力リンク４１は入力軸１５の内周面に固定的に内接されてもよい。

一方向クラッチ５１、５２、５３、５４は各従動ギア２１、２２、２３、２４の内周に設けられ、各従動ギア２１、２２、２３、２４に伝達される両方向回転力が一方向のみに伝達されて、各従動ギア２１、２２、２３、２４を一方向に回転させる。各一方向クラッチ５１、５２、５３、５４は各従動ギア２１、２２、２３、２４に全て同じ方向に、即ち、時計方向または反時計方向に回転可能に装着されて、各従動ギア２１、２２、２３、２４を時計方向または反時計方向に回転させる。

カムシャフト６１、６２、６３、６４は従動ギア２１、２２、２３、２４に対応して四つ設けられており、カムシャフト６１、６２、６３、６４は一方向クラッチ５１、５２、５３、５４に内接して、フレーム１１に回転可能に装着されている。以下では、説明の便利のために、図２の右側上端に位置したカムシャフトを第１カムシャフト６１と言い、第１カムシャフト６１の左側にあるリンクを第２カムシャフト６２、第１カムシャフト６１の下側にあるリンクを第３カムシャフト６３、第１カムシャフト６１と対角に配置されたリンクを第４カムシャフト６４と言う。

出力リンク７１、７２、７３、７４は従動ギア２１、２２、２３、２４に対応して四つ設けられており、各連結器の一端は可変カム３１に設けられた一つのピン８１によって一体にリンク結合され、各連結器の他端は各カムシャフト６１、６２、６３、６４に旋回可能にリンク結合されている。ピン８１によって連結された各出力リンク７１、７２、７３、７４の一端は可変カム３１と一緒に可変入力リンク４１の回転中心に対して公転する。

一方、入力軸１５の先端には四つの従動ギア２１、２２、２３、２４と噛み合って回転する一つの出力ギア９１が回転可能に外接されている。

出力ギア９１には入力軸１５の先端に突出されて、入力軸１５の回転中心と同心の回転軸線を有する環状の出力軸９５が一体に形成されている。

出力軸９５には動力を伝達する外部器機の図示しない従動スプロケット、従動ギア、従動プーリーが固定的に外接されて、外部器機を駆動させることができる。

このような構成によって、本発明の第１実施形態による無段変速装置１の動力伝達及び変速過程について説明すれば次の通りである。

外部から動力を受けて一方向に回転する入力軸１５は、可変入力リンク４１を回転させて、可変入力リンク４１に偏心されて収容されるように配置された可変カム３１を回転させ、可変カム３１の回転力は可変カム３１に回転可能に結合された四つの出力リンク７１、７２、７３、７４のそれぞれの一端を可変入力リンク４１の回転中心に対して公転式に回転させる。

可変カム３１は０度〜９０度の角度の公転運動によって、可変カム３１にリンク結合された四つの出力リンク７１、７２、７３、７４を通じて四つの出力リンク７１、７２、７３、７４それぞれにリンク結合された四つのカムシャフト６１、６２、６３、６４の中で、例えば第１カムシャフト６１が実質的に駆動するために所定角度旋回運動される場合に、第１カムシャフト６１に対して−１８０度以内の位相差を有する第４カムシャフト６４を正方向に進退旋回運動させ、第１カムシャフト６１に対して＋１８０度以内の位相差を有する第２カムシャフト６２を正方向に進入旋回運動させ、第１カムシャフト６１に対して１８０度以上の位相差を有する残り第３カムシャフト６３を逆方向に旋回運動させる。

次に、可変カム３１の９１度〜１８０度の角度の公転運動によって、四つのカムシャフト６１、６２、６３、６４の中の第１カムシャフト６１に対して＋９０度位相差を有する第２カムシャフト６２が実質的に駆動するために所定角度旋回運動されて、第２カムシャフト６２に対して−１８０度以内の位相差を有する第１カムシャフト６１を正方向に進退旋回運動させ、第２カムシャフト６２に対して＋１８０度以内の位相差を有する第３カムシャフト６３を正方向に進入旋回運動させ、第２カムシャフト６２に対して１８０度以上の位相差を有する残り第４カムシャフト６４を逆方向に旋回運動させる。

次に、可変カム３１の１８１度〜２７０度の角度の公転運動によって、四つのカムシャフト６１、６２、６３、６４の中の第２カムシャフト６２に対して＋９０度位相差を有する第３カムシャフト６３が実質的に駆動するために所定角度旋回運動されて、第３カムシャフト６３に対して−１８０度以内の位相差を有する第２カムシャフト６２を正方向に進退旋回運動させ、第３カムシャフト６３に対して＋１８０度以内の位相差を有する第４カムシャフト６４を正方向に進入旋回運動させ、第３カムシャフト６３に対して１８０度以上の位相差を有する残り第１カムシャフト６１を逆方向に旋回運動させる。

次に、可変カム３１の２７１度〜３６０度の角度の公転運動によって、四つのカムシャフト６１、６２、６３、６４の中の第３カムシャフト６３に対して＋９０度位相差を有する第４カムシャフト６４が実質的に駆動するために所定角度旋回運動されて、第４カムシャフト６４に対して−１８０度以内の位相差を有する第３カムシャフト６３を正方向に進退旋回運動させ、第３カムシャフト６３に対して＋１８０度以内の位相差を有する第４カムシャフト６４を正方向に進入旋回運動させ、第３カムシャフト６３に対して１８０度以上の位相差を有する残り第１カムシャフト６１を逆方向に旋回運動させる。

カムシャフトと従動ギア２１、２２、２３、２４との間には、カムシャフト６１、６２、６３、６４の正方向旋回運動のみにその運動を従動ギア２１、２２、２３、２４にそれぞれ伝達する一方向クラッチ５１、５２、５３、５４が介在されていて、結局、四つの従動ギア２１、２２、２３、２４と同時に噛み合っている出力ギア９１は入力軸１５が駆動されると、常に正方向に回転運動をする。

ここで、出力ギア９１に備えられた環状の出力軸９５で伝達する大きい負荷が従動ギア２１、２２、２３、２４、カムシャフト６１、６２、６３、６４、出力リンク７１、７２、７３、７４及び可変カム３１を通じて反力装置３５に伝達されて、可変カム３１が可変入力リンク４１の中心軸線に近くなる場合に、可変カム３１の公転半径が小さくなって、カムシャフト６１、６２、６３、６４の旋回往復運動の角度が小さくなることで、従動ギア２１、２２、２３、２４は低速モードになる。反対に、環状の出力軸９５で伝達される小さな負荷が上記のような方式で反力装置３５に伝達されて、可変カム３１が可変入力リンク４１の中心軸線に対して遠くなる場合に、可変カム３１の公転半径が大きくなって、カムシャフト６１、６２、６３、６４の旋回往復運動の角度が大きくなることで、従動ギア２１、２２、２３、２４は高速モードになる。

また、環状の出力軸９５で伝達される負荷が反力装置３５を圧縮させて、可変カム３１が可変入力リンク４１の中心軸線に位置される場合に、可変カム３１の公転半径が０（ゼロ）の状態で自転のみをし、カムシャフト６１、６２、６３、６４の旋回往復運動の角度が０（ゼロ）になって従動ギア２１、２２、２３、２４の速度は「０」になり、この時、変速比の基準となる最低速度が「０」になるので、理論上変速比が０〜∞になって、本実施形態の無段変速器は無断で変速が可能である。

一方、図４及び図５には本発明の第２実施形態による無段変速装置が示されている。これら図面に示すように、本発明の第２実施形態による無段変速装置１′は上述した第１実施形態とは異なって、複数の出力リンク７１、７２、７３、７４の各一端がディスク板８５にリンク結合されている。

複数の出力リンク７１、７２、７３、７４の一端は四つの従動ギア２１、２２、２３、２４と同じ位相差、即ち、９０度の角度の位相差を有し、ディスク板８５にリンク結合されている。

ディスク板８５の中心には可変カム３１に設けられたピン８１が結合されており、ここにディスク板８５は可変カム３１と一緒に可変入力リンク４１の回転中心に対して回転する。

このような構成を有する本発明の第２実施形態による無段変速装置１′の動力伝達及び変速過程に対しては前述した第１実施形態と同じであるので、以下ではその説明を省略する。

上述した実施形態では、入力軸に対して放射状外側方向に四つのカムシャフトが９０度の角度の位相差を有して可変カムにリンク結合されていることで説明したが、実施形態で、入力軸に対して放射状外側方向に互いに１８０度の角度の位相差を有して可変カムにリンク結合されている二つのカムシャフト、互いに１２０度の角度の位相差を有して可変カムにリンク結合されている三つのカムシャフト、互いに７２度の角度の位相差を有して可変カムにリンク結合されている五つのカムシャフト、互いに６０度の角度の位相差を有して可変カムにリンク結合されている六つのカムシャフトなど、少なくとも十個以内のカムシャフトが入力軸の周り方向に互いに所定の角度で可変カムにリンク結合されることができる具現方法は、当業者には自明に置き換えることができる具現方法である。

また、上述した実施形態では、複数のカムシャフトが一方向クラッチに内接されていることで説明しているが、複数の出力リンクは一方向クラッチに外接されてもよい。

１、１′：無段変速装置
１５：入力軸
２１、２２、２３、２４：従動ギア
３１：可変カム
３５：反力装置
４１：可変入力リンク
５１、５２、５３、５４：一方向クラッチ
６１、６２、６３、６４：カムシャフト
７１、７２、７３、７４：出力リンク
８１：ピン
８５：ディスク板
９１：出力ギア
９５：出力軸

Claims (7)

1. 外部から入力された回転力が伝達される入力軸と；
   前記入力軸の周り方向に所定の位相差を有して配置され、前記入力軸からの動力が伝達される複数の従動ギアと；
   外部負荷によって回転半径が可変される可変カムと；
   前記入力軸の回転力が伝達されて、前記入力軸に自転可能に結合される可変入力リンクと；
   前記複数の従動ギアそれぞれに伝達される両方向回転力が一方向のみに伝達されて、前記複数の従動ギアそれぞれを一方向に回転させる一方向クラッチと；
   前記一方向クラッチに内接または外接する複数のカムシャフトと；
   前記可変カムとともに前記可変入力リンクの回転中心に対して一端が回転し、前記複数のカムシャフトそれぞれに他端が旋回可能に結合される同じ長さの複数の出力リンクとを含むことを特徴とする無段変速装置。
2. 前記可変カムを前記入力軸に対して放射状の外側方向に加圧する反力装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の無段変速装置。
3. 前記複数の出力リンクの各一端が前記複数の従動ギアに対応する位相差を有して結合され、前記可変カムと一緒に前記可変入力リンクの回転中心に対して回転するディスク板をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の無段変速装置。
4. 前記可変入力リンクは前記入力軸に内接または外接されていることを特徴とする請求項１に記載の無段変速装置。
5. 前記入力軸には、前記複数の従動ギアと噛み合って回転する一つの出力ギアが回転可能に外接されていることを特徴とする請求項１に記載の無段変速装置。
6. 前記出力ギアには、前記入力軸の回転中心と同心の回転軸線を有する環状の出力軸が一体に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の無段変速装置。
7. 前記反力装置は、スプリング、油圧シリンダー、空圧シリンダーの中の何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載の無段変速装置。

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