KR100282850B1

KR100282850B1 - 무단변속기

Info

Publication number: KR100282850B1
Application number: KR1019980009617A
Authority: KR
Inventors: 조승환
Original assignee: 조승환
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 2001-04-02
Also published as: KR19980019477A

Abstract

본 발명은 동력을 전달하는 마찰차의 접촉면적을 넓혀서 슬립에 의한 동력손실을 줄일 수 있으며, 원활한 속도조절이 가능하도록 새로운 구조의 마찰차 기구를 적용한 무단변속기에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 양측단에 내측으로 갈수록 내경이 좁아지는 구동측 테이퍼부(6) 및 피동측 테이퍼부(8)가 형성된 마찰드럼(4)과, 그 외주면에 상기 구동측 테이퍼부(6)와 대응되는 테이퍼면(26)이 형성된 구동마찰차(24)와, 피동샤프트(23)에 구동적으로 연결되며 그 외주면에 상기 피동측 테이퍼부(8)와 대응된 피동마찰차(28)와, 상기 구동측 테이퍼부(6)와 구동마찰차(24)의 테이퍼부(8)의 사이에 개재되는 구동위성차(10)와, 상기 피동측 테이퍼부(8)와 피동마찰차(28)의 사이에 개재되는 피동위성차(12)와, 상기 구동위성차(10) 및 피동위성차(12)를 회전가능하게 지지하는 변속기구(14)로 구성된 무단변속기가 제공된다.

Description

무단변속기

본 발명은 무단변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동력을 전달하는 마찰차의 접촉면적을 넓혀서 슬립에 의한 동력손실을 줄일 수 있으며, 원활한 속도조절이 가능하도록 새로운 구조의 마찰차 기구를 적용한 무단변속기에 관한 것이다.

일반적으로 동력을 변환시키기 위해 사용되는 변속기는 상호 치합되는 기어의 변속비를 이용하여 회전력과 회전속도를 변환시킬 수 있도록 된 것으로, 다양한 변속비의 기어를 구비하여 상호 치합되는 기어를 변경하므로써, 변속비를 변화시킬 수 있었다. 그러나, 이러한 변속기는 변속비를 변화시킬 때, 동력손실이 발생되고 변속시 충격이 발생되는 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 다양한 종류의 무단변속기가 개발되었다. 이러한 무단변속기는 지름이 연속적으로 변화되도록 구성된 한쌍의 마찰차를 V벨트나 별도의 연결마찰차로 구동적으로 연결하여 구성된 것으로, 상기 체인이나 연결마찰차가 접촉되는 부위를 변화시키므로써, 동력이 전달되는 부위의 지름을 변화시켜 연속적으로 회전속도와 회전력을 변화시킬 수 있었다.

그러나, 이러한 무단변속기에 사용되는 V벨트는 V형의 금속판을 금속띠로 연결하여 구성된 것으로, 상기 금속판이 마찰차의 면에서 슬립을 일으켜 동력이 정확히 전달되지 않으므로, 동력손실이 많이 발생될 뿐 아니라 수명이 짧은 문제점이 있었다. 그리고, 연결마찰차를 이용할 경우 V벨트에 비해 수명을 연장시킬 수 있지만, 장착할 수 있는 연결마찰차의 개수가 한정되어 마찰차와 연결마찰차가 접촉되는 면적이 좁아서 동력이 정확히 전달되지 않으므로, 슬립에 의한 동력손실이 더욱 증가되는 문제점이 있었다. 또한, 슬립을 줄이기 위하여 마찰차와 연결마찰차를 상호 밀착시키면 연결마찰차와 마찰차의 접촉면이 압착되어 변형이 발생되므로, 원활한 동력전달이 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 동력을 전달하는 마찰차의 접촉면적을 넓혀서 슬립에 의한 동력손실을 줄일 수 있으며, 원활한 변속이 가능하도록 새로운 구조의 마찰차기구를 적용한 무단변속기를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예를 도시한 단면도

도 2 및 도 3은 상기 실시예의 작동을 설명하기 위한 참고도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

4. 마찰드럼 10. 구동위성차

12. 피동위성차 14. 변속기구

24. 구동마찰차 28. 피동마찰차

본 발명에 따르면, 양측단에 내측으로 갈수록 내경이 좁아지는 구동측 테이퍼부(6) 및 피동측 테이퍼부(8)가 형성된 마찰드럼(4)과, 구동샤프트(22)에 구동적으로 연결되고 그 외주면에 상기 구동측 테이퍼부(6)와 대응되는 테이퍼면(26)이 형성되어 상기 구동측 테이퍼부(6)에 인접배치되는 구동마찰차(24)와, 피동샤프트(23)에 구동적으로 연결되며 그 외주면에 상기 피동측 테이퍼부(8)와 대응되는 테이퍼면(30)이 형성되며 상기 구동마찰차(24)와 대향되도록 상기 피동측 테이퍼부(8)에 근접배치되는 피동마찰차(28)와, 상기 구동측 테이퍼부(6)와 구동마찰차(24)의 테이퍼부(8)의 사이에 개재되어 구동측 테이퍼부(6)와 구동마찰차의 테이퍼부(8)를 구동적으로 연결하는 적어도 하나의 구동위성차(10)와, 상기 피동측 테이퍼부(8)와 피동마찰차(28)의 사이에 개재되어 피동측 테이퍼부(8)와 피동마찰차(28)를 구동적으로 연결하는 적어도 하나의 피동위성차(12)와, 상기 구동위성차(10) 및 피동위성차(12)를 회전가능하게 축지지하며 조작에 따라 상기 구동위성차(10) 및 피동위성차(12)를 상기 테이퍼부(6,8)와 테이퍼면(26,30)의 경사방향으로 이동시켜 위치조절하므로써 상기 구동마찰차(24)에서 피동마찰차(28)로 전달되는 회전력과 회전속도를 변화시키는 변속기구(14)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무단변속기가 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 무단변속기의 단면을 도시한 것으로서, 중심에 중공부(2)가 형성된 마찰드럼(4)의 내주면 양측단에는 내측으로 갈수록 내경이 좁아지는 구동측 테이퍼부(6)와 피동측 테이퍼부(8)가 형성된다. 상기 구동측 테이퍼부(6)와 상기 피동측 테이퍼부(8)의 각도는 동일하지 않아도 되며, 제작자의 의도에 따라 다양하게 변화시킬 수 있다.

그리고, 구동샤프트(22)에 연결되고 그 외주면에 상기 구동측 테이퍼부(6)와 대응되는 테이퍼면(26)이 형성된 구동마찰차(24)가 상기 구동측 테이퍼부(6)에 인접배치된다. 이 구동마찰차(24)는 상기 구동샤프트(22)의 후단에 전후이동가능하도록 스프라인 결합된 것으로, 도시안된 유압장치 또는 전기장치 등과같이 구동마찰차(24)를 조정할 수 있는 수단에 의해 상기 구동측 테이퍼부(6)에 근접되거나 이격된다. 그리고, 피동샤프트(23)에 연결되며 그 외주면에 상기 피동측 테이퍼부(8)와 대응되는 테이퍼면(30)이 형성된 피동마찰차(28)가 상기 구동마찰차(24)와 대향되도록 상기 피동측 테이퍼부(8)에 인접배치된다. 상기 피동샤프트(23)는 피동마찰차(28)의 후단에 형성된 기어(25)에 치합되어 구동적으로 연결되는 것으로, 이에 한정되지 않고, 상기 피동샤프트(23)와 피동마찰차(28)에 풀리를 장착하여 상호 벨트로 연결하는 것도 가능하다. 따라서, 상기 구동마찰차(22)의 테이퍼면(26)과 상기 구동측 테이퍼부(6), 그리고, 상기 피동마찰차(28)의 테이퍼면(30)과 피동측테이퍼부(8)는 상호 평행을 이룬다.

그리고, 상기 구동측 테이퍼부(6)와 구동마찰차(24)의 테이퍼부(8)의 사이에는 구동위성차(10)가 개재되어 구동측 테이퍼부(6)와 구동마찰차(24)에 밀착되므로써, 구동측 테이퍼부(6)와 구동마찰차(24)의 테이퍼부(8)를 구동적으로 연결한다. 또한, 상기 피동측 테이퍼부(8)와 피동마찰차(28)의 사이에는 피동위성차(12)가 개재되어 피동측 테이퍼부(8)와 피동마찰차(28)에 밀착되므로써, 피동측 테이퍼부(8)와 피동마찰차(28)를 구동적으로 연결한다. 상기 구동위성차(10)와 피동위성차(12)의 개수는 한정되지 않고, 제작자의 의도에 따라 자유롭게 변화시킬 수 있다.

그리고, 상기 중공부(2)에는 이 구동위성차(10)와 피동위성차(12)를 회전가능하게 지지하며 위치조정하는 변속기구(14)가 장착된다. 이 변속기구(14)는 상기 피동마찰차(28)의 중심축을 관통하여 상기 마찰드럼(4)의 중공부로 연장되며 그 선단이 상기 구동마찰차(24)의 후단에 회전 및 전후 이동가능하게 삽입장착된 시프트로드(15)와, 상기 중공부(2)에 위치되도록 이 시프트로드(15)의 외부로 직립연장된 지지편(16)과, 상기 지지편(16)에 상기 시프트로드(15)의 길이방향으로 배치되도록 각각 회동가능하게 결합되는 링크암(18)과, 이 링크암(18)의 양단에 각각 힌지결합되며 상기 구동위성차(10) 및 피동위성차(12)가 각각 회전가능하게 축지지되는 여러쌍의 지지로드(20)로 구성된다. 상기 지지로드(20)는 상기 마찰드럼(4)에 형성된 테이퍼부(6,8)와 수평이 되도록 배치되는 것으로, 도시안된 지지수단에 의해 슬라이드가능하게 지지되어 테이퍼부(6,8)와 수평되도록 축방향으로만 슬라이드된다. 상기 지지편(16)와 링크암(18) 및 지지로드(20)의 개수는 상기 구동위성차(10) 및 피동위성차(12)의 개수와 동일하게 구성된다.

따라서, 상기 구동마찰차(24)가 회전되면, 이 구동마찰차(24)에 밀착된 구동위성차(10)가 자전되고, 이에따라 상기 마찰드럼(4)이 회전된다. 그리고, 이 마찰드럼(4)의 회전에 따라 피동위성차(12)가 상기 구동마찰차(24)와 피동마찰차(24)를 중심으로 회전되며, 이 피동위성차(12)에 밀착된 피동마찰차(28)가 회전되어, 상기 구동마찰차(24)의 동력이 피동마찰차(28)에 전달된다. 그리고, 구동마찰차(24)를 전술한 유압장치로 전후 이동시켜 상기 구동위성차(10)에 밀착시키거나 이격시키므로써, 별도의 클러치 없이 상기 구동위성차(10)를 통해 피동마찰차(28) 및 이에 연결된 피동샤프트(23)에 전달되는 동력을 단속할 수 있다.

그리고, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 변속기구(14)의 시프트로드(15)를 미도시한 유압장치나 전기장치를 이용하여 전후 이동시켜면, 이 시프트로드(15)에 형성된 지지편(16)에 장착된 링크암(18)이 전후진됨에 따라 이 링크암(18)에 힌지결합된 지지로드(20)를 이동시킨다. 이때, 링크암(18)의 링크작용에 의해 지지로드(20)가 전술한 지지수단에 지지되어 축방향으로 슬라이드되고, 이에따라, 지지로드(20)에 결합된 구동위성차(10) 및 피동위성차(12)의 위치를 조절할 수 있다.

도 2 및 도 3은 상기 구동위성차(10) 및 피동위성차(12)의 위치이동에 따른 변속작용을 설명하기 위한 것으로, 구동마찰차(24)의 대경부 지름이 4이고 소경부 지름이 2이며, 구동마찰차(24)와 피동마찰차(28)의 치수가 동일하며, 마찰드럼(4)의 테이퍼부(6,8)는 대경부의 내경이 6이고 소경부의 내경이 4인 무단변속기의 예를 들어 변속작용을 설명한다.

상기 시프트로드(15)를 앞으로 밀면, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 구동위성차(10)는 구동마찰차(24)의 테이퍼부(6)와 마찰드럼(4)의 구동측 테이퍼부(6)의 대경부(A)에 접촉되고, 상기 피동위성차(12)는 피동마찰차(28)의 테이퍼면(B)과 마찰드럼(4)의 피동측 테이퍼부(8)의 소경부(B)에 접촉된다.

따라서, 상기 구동위성차(10)는 직경이 2인 구동마찰차(24)의 회전을 내경이 4인 마찰드럼(4)에 전달하므로, 마찰드럼(4)은 구동마찰차(24)에 비해 회전속도가 2/4으로 낮아진다. 그리고, 마찰드럼(4)의 회전이 피동마찰차(28)에 전달될 때, 피동마찰차(28)는 지름이 6인 마찰드럼(4)의 회전을 지름이 4인 피동마찰차(28)에 전달하므로, 회전속도의 비가 6/4로 높아지게 된다. 따라서, 구동마찰차(24)에서 피동마찰차(28)로 전달되는 회전속비는 3/4로 낮아진다.

그리고, 상기 시프트로드(15)를 뒤로 당기면, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 구동위성차(10)는 구동마찰차(24)와 구동측테이퍼(6)의 소경부(A')에 접촉되고, 상기 피동위성차(12)는 피동마찰차(28)와 피동측 테이퍼부(8)의 대경부(B')에 접촉된다. 따라서, 상기 구동마찰차(24)와 피동마찰차(28)의 속도비는 4/3로 높아진다.

따라서, 상기 구동마찰차(24)가 1의 속도로 회전될 때, 상기 위치조정지구의 작동에 따라 상기 피동마찰차(28)는 3/4부터 4/3배의 범위내에서 무단변속을 실현할 수 있다. 이러한 변속범위는 상기 각 구성요소의 사이즈를 변화시켜 자유롭게 변화시킬 수 있으므로, 일반적인 세탁기 등에 사용되는 소형 변속기로부터 차량용 변속기와 같이 전달동력이 큰 변속기에도 적용될 수 있다.

그리고, 이렇게 구성된 무단변속기는 필요에 따라 상기 구동위성차(10) 및 피동위성차(12)의 개수를 자유롭게 조절하여 접촉면적을 늘릴 수 있으므로, 슬립에 의한 동력손실을 줄일 수 있다. 그리고, 상기 위성차(10,12)는 마찰차(24,28) 및 마찰드럼(4)에 선접촉 되므로, 큰 부하없이 상기 위성차(10,12)를 이동시켜 변속을 원활히 할 수 있다. 또한, 상기 구동마찰차(24)를 전후 이동시켜 별도의 클러치 없이도, 자유롭게 동력을 단속할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 구동마찰차와 피동마찰차의 사이에 구동마찰차와 피동마찰차를 구동적으로 연결하는 마찰드럼과 구동위성차및 피동위성차를 구비하므로써, 동력을 전달하는 마찰차의 접촉면적을 넓혀서 슬립에 의한 동력손실을 줄일 수 있으며, 벨트를 사용하지 않아서 수명이 긴 새로운 구조의 무단변속기를 제공할 수 있다.

Claims

양측단에 내측으로 갈수록 내경이 좁아지는 구동측 테이퍼부(6) 및 피동측 테이퍼부(8)가 형성된 마찰드럼(4)과, 구동샤프트(22)에 구동적으로 연결되고 그 외주면에 상기 구동측 테이퍼부(6)와 대응되는 테이퍼면(26)이 형성되어 상기 구동측 테이퍼부(6)에 인접배치되는 구동마찰차(24)와, 피동샤프트(23)에 구동적으로 연결되며 그 외주면에 상기 피동측 테이퍼부(8)와 대응되는 테이퍼면(30)이 형성되며 상기 구동마찰차(24)와 대향되도록 상기 피동측 테이퍼부(8)에 근접배치되는 피동마찰차(28)와, 상기 구동측 테이퍼부(6)와 구동마찰차(24)의 테이퍼부(8)의 사이에 개재되어 구동측 테이퍼부(6)와 구동마찰차의 테이퍼부(8)를 구동적으로 연결하는 적어도 하나의 구동위성차(10)와, 상기 피동측 테이퍼부(8)와 피동마찰차(28)의 사이에 개재되어 피동측 테이퍼부(8)와 피동마찰차(28)를 구동적으로 연결하는 적어도 하나의 피동위성차(12)와, 상기 구동위성차(10) 및 피동위성차(12)를 회전가능하게 축지지하며 조작에 따라 상기 구동위성차(10) 및 피동위성차(12)를 상기 테이퍼부(6,8)와 테이퍼면(26,30)의 경사방향으로 이동시켜 위치조절하므로써 상기 구동마찰차(24)에서 피동마찰차(28)로 전달되는 회전력과 회전속도를 변화시키는 변속기구(14)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
제 1항에 있어서, 상기 변속기구(14)는 상기 피동마찰차(28)의 중심샤프트를 관통하여 상기 마찰드럼(4)의 중공부로 연장되며 그 선단이 상기 구동마찰차(24)의 후단에 회전 및 전후 이동가능하게 삽입장착된 시프트로드(15)와, 상기 중공부(2)에 위치되도록 이 시프트로드(15)의 외부로 직립연장된 지지편(16)과, 상기 시프트로드(15)의 길이방향으로 배치되도록 상기 지지편(16)에 회동가능하게 결합되는 링크암(18)과, 이 링크암(18)의 양단에 힌지결합되며 상기 구동위성차(10) 및 피동위성차(12)가 회전가능하게 결합되는 지지로드(20)로 구성되는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
제 1항에 있어서, 상기 구동마찰차(24)는 상기 구동샤프트(22)에 전후 이동가능하도록 스프라인 결합되며, 소정의 유압장치에 의해 상기 구동위성차(10)에 밀착 또는 이격되므로써, 상기 구동위성차(10)를 통해 피동마찰차(28)와 이에연결된 피동샤프트(23)에 전달되는 동력을 단속할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 무단변속기.