KR100398320B1 - 무단변속기의 출력위치 전환기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구체(11)와 구름 접촉하는 입력디스크(21) 및 출력디스크(22)를 통하여 각각의 입출력축 간의 상대적 회전속도를 가변하는 변속기에 있어서: 일단에 입력디스크(21)가 고정되고 타단에 피니언(41)이 고정되는 중간축(31); 상기 출력디스크(22)와 구체(11)의 접촉점의 위치를 변경하도록 중간축(31)을 평행이동 이동시키는 변환수단; 및 상기 중간축(31)의 피니언(41)과 항상 맞물림을 유지하는 상태로 피니언(41)을 수용하고, 출력축(42)과 연동하도록 연결되는 내접기어(43)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서 구체와 구름 접촉되는 입력 및 출력측 디스크를 이용하여 변속하는 장치에서 출력축의 위치를 조절하여 회전방향이 상반되도록 원활하게 변경할 수 있는 효과가 있다.

Description

무단변속기의 출력위치 전환기구{Output Position Changing Device for Continuously Variable Transmission}

본 발명은 무단변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구체와 구름 접촉되는 입력 및 출력측 디스크를 이용하여 변속하는 장치에서 출력축의 위치를 조절하여 회전방향이 상반되도록 원활하게 변경할 수 있는 무단변속기의 출력위치 전환기구에 관한 것이다.

도 1은 구체무단변속기의 구조와 각 요소의 회전방향을 나타낸 구성도이고, 도 2는 구체무단변속기의 작동원리를 나타낸 예시도이다.

도 1에서 보이는 바와 같이 구체무단변속기는 한 개의 구체(11), 두 개의 입력디스크(21)와 두 개의 출력디스크(22), 그리고 두 개의 베리에이터(12)로써 구성되어 있다. 이중 입력디스크(21)는 동력발생요소인 엔진이나 전기모터와 연결되어 있는 입력축을 통하여 동력을 전달받으며, 베리에이터(12)는 변속을 수행하는 변속제어부와 연결되고, 출력디스크(22)는 구체무단변속기 외부로 동력을 출력하는 출력축과 연결되어 있다. 구체(11)는 입력디스크(21)에서 전달되는 동력을 출력디스크(22)로 전달하는 역할을 수행하며 이때의 변속비는 베리에이터(12)의 회전축 자세로써 결정된다.

도 1에 주어진 베리에이터(12)의 회전축 자세에 대한 각 입출력디스크(21)(22)의 회전방향이 표시되어 있다. 구체(11)와 접촉하고 있는 출력디스크(22)는 접촉점에서 미끄러짐이 발생하지 않을 때 그 회전방향이 도 1에서와 같이 결정되고 그 회전 속도는 다음의 도 2의 원리에 의해 결정된다.

도 2에서, 구체무단변속기의 베리에이터(12)의 회전축 중심을 C1에서 C2로 변화시키면 구체(11)와 베리에이터(12)의 접촉점(P)에서의 선속도 방향이 V1에서V2로 변화하게 된다. 이러한 선속도 방향의 변화는 구체의 회전축을 W1에서 W2의 방향으로 구속시키게 되어 출력디스크(22)의 회전속도를 변화시켜 출력축의 전진과 후진 및 중립상태를 구현한다.

그러나 양측의 출력디스크(22)에 연결되는 각각의 출력축은 모두 동일한 방향으로 회전할 뿐 상호 상반되는 방향으로 회전하는 것은 불가능하다. 좌우의 출력축이 상반되는 방향으로 회전하는 기능은 자동차의 경우 제자리 선회운동을 구현하는 것이 가능하는 등 다양한 용도로 응용될 수 있다.

그러므로 본 발명의 목적은 상기한 점에 착안하는 것으로서, 구체와 미끄럼 접촉되는 입력 및 출력측 디스크를 이용하여 변속하는 장치에서 출력축의 위치를 조절하여 회전방향이 상반되도록 원활하게 변경할 수 있는 무단변속기의 출력위치 전환기구를 제공한다.

도 1은 구체무단변속기의 구조와 각 요소의 회전방향을 나타낸 구성도,

도 2는 구체무단변속기의 작동원리를 나타낸 예시도,

도 3은 본 발명에 따른 구체무단변속기의 구조를 도시한 구성도,

도 4는 도 3에서 출력디스크의 변환상태가 나타나도록 도시한 측면도,

도 5a 내지 도 5d는 본 발명이 실제적으로 구현된 상태를 나타내는 사진.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

11 : 구체 12 : 배리에이터

21 : 입력디스크 22 : 출력디스크

31 : 중간축 32 : 워엄기어

33 : 워엄 34 : 모터

41 : 피니언 42 : 출력축

43 : 내접기어

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 구체(11)와 구름 접촉하는 입력디스크(21) 및 출력디스크(22)를 통하여 각각의 입출력축 간의 상대적 회전속도를 가변하는 변속기에 있어서: 일단에 입력디스크(21)가 고정되고 타단에 피니언(41)이 고정되는 중간축(31); 상기 출력디스크(22)와 구체(11)의 접촉점의 위치를 변경하도록 중간축(31)을 회전 이동시키는 변환수단; 및 상기 중간축(31)의 피니언(41)과 항상 맞물림을 유지하는 상태로 피니언(41)을 수용하고, 출력축(42)과 연동하도록 연결되는 내접기어(43)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징으로서, 상기 변환수단은 중간축(31)을 회동 가능하게 수용하는 워엄기어(32)와, 상기 워엄기어(32)에 맞물리는 워엄(33)과, 상기 워엄(33)에 연결되는 모터(34)를 구비한다.

본 발명은 구체무단변속기를 장착한 동력전달계 또는 이와 유사한 구조를 가지는 동력전달계의 출력축(42)의 회전방향과 회전속도를 변화시킬 수 있는 장치를 내접기어(43), 워엄기어(32), 워엄(33)을 통하여 구현함에 따라, 최종 출력축(42)의 위치를 변화시키지 않고 최종 출력축(42)과 연결되는 동력전달축의 위치를 변화시켜 출력축(42)의 동력전달을 조절할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 구체무단변속기의 구조를 도시한 구성도이고, 도 4는 도 3에서 출력디스크의 변환상태가 나타나도록 도시한 측면도이고, 도 5a 내지 도 5d는 본 발명이 실제적으로 구현된 상태를 나타내는 사진이다.

본 발명은 구체(11)와 구름 접촉하는 입력디스크(21) 및 출력디스크(22)를 통하여 각각의 입출력축 간의 상대적 회전속도를 가변하는 변속기에 관련되는 바, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 기구를 설계하기 위해서는 먼저 구동륜(바퀴)과 연결된 출력축(42)의 위치와 자세는 변화시키지 않아야 하는 구속조건을 고려하여야 한다.

도 3에서, 입력디스크(21)와 연결되는 중간축(31)의 타단에는 피니언(41)이 고정되어 일체로 회전가능하고, 출력축(42)과 연동하도록 연결되는 내접기어(43)는상기 중간축(31)의 피니언(41)과 항상 맞물림을 유지하는 상태로 피니언(41)을 수용한다. 워엄기어(32) 및 내접기어(43)는 출력축(42)과 함께 별도의 브라케트를 이용하여 고정적인 위치에 장착되는 반면 출력디스크(22) 및 피니언(41)은 중간축(31)과 함께 위치변동이 가능하게 장착된다.

이때 상기 출력디스크(22)와 구체(11)의 접촉점의 위치를 변경하도록 중간축(31)을 평행이동 이동시키는 변환수단이 구비되는데, 변환수단은 중간축(31)을 회동 가능하게 수용하는 워엄기어(32)와, 상기 워엄기어(32)에 맞물리는 워엄(33)과, 상기 워엄(33)에 연결되는 모터(34)로 구성된다.

도 4에서, 워엄기어(32)와 중간축(31)의 연결은 마치 캠구조와 같은 방식으로 이루어진다. 워엄기어(32)의 회전은 일반적인 직류모터 또는 직류 스텝모터를 워엄(33)에 연결하여 그 회전 방향과 회전각도를 조절할 수 있다. 워엄기어(32)가 회전되면 워엄기어의 중심과 편심되어 있는 중간축(31)의 위치가 변경되고 이와 일체로 연결된 출력디스크(22) 및 피니언(41)도 각각 부호 22´ 및 41´의 위치로 이동하게 된다.

미설명 부호 36은 워엄기어(32)에 인접하여 양측으로 고정되는 스토퍼이고, 부호 35는 워엄기어(32) 상에 돌출되도록 고정되는 걸림쇠이다. 스토퍼(36)와 걸림쇠(35)는 워엄기어(32)의 회전 범위를 180°로 제한하는 기능을 수행한다.

이와 같이 하면 피니언(41)과 결합된 중간축(31)은 출력축(42)과 연결된 내접기어(43)를 통하여 전동상태가 유지되므로 내접기어(43)의 내치면상에서 맞물려 회전하는 피니언(41)의 위치변화는 내접기어(43)의 바깥면과 연결된 출력축(42)의위치를 변화시키지 않으므로 본 발명의 목적을 이룰 수 있다.

도 5a는 본 발명에 따른 시제품의 측면도로서 중앙의 것이 지지를 위한 브라케트이고 그 우측에 워엄기어(32) 및 피니언(41)을, 그 좌측에 출력디스크(22)를 분해하여 나타낸다. 도 5b는 워엄기어(32)와 내접기어(43)의 연결부인 피니언(41)을 나타내고, 도 5c는 워엄기어(32)에 수용된 출력디스크(22)와 스토퍼(36) 및 걸림쇠(35)를 나타내고, 도 5d는 내접기어(43)를 나타낸다.

작동에 있어서, 도 3의 상태에서 출력디스크(22)는 각각의 출력축(42)의 회전방향이 같다. 일측 모터(34)를 가동하여 워엄기어(32)가 회전되면 해당 중간축(31), 출력디스크(22), 피니언(41)은 일체로 이동되고 출력디스크(22)의 회전방향이 반대로 되어 양측의 출력축(42)이 서로 반대방향으로 회전할 수 있게 된다. 중간축(31)은 완전한 평행 이동을 수행하지 않으며 워엄기어(32)의 회전에 따라 그 중심을 기준으로 선회하면서 180°위치까지 이동된다. 중간축(31)이 선회하고 있는 과정에서 피니언(41)과 내접기어(43)의 맞물림은 계속 유지되므로 출력축(42)의 동력이 차단되지 않게 된다.

이와 같이 서로 반대방향으로 회전하는 두 개의 출력축(42)은 예를 들어 각각 연결된 바퀴의 회전방향을 반대로 하여 구체무단변속기를 장착한 움직이는 물체(자동차 또는 이동로봇)가 제자리 선회운동이 가능해진다. 더욱이 변화시키는 한 개의 출력디스크(22)의 위치를 180°보다 적은 각도로 변화시킨다면 양쪽 출력축(42)의 회전방향과 회전속도를 임의로 변화시킬 수 있다.

한편 본 발명은 출력디스크(22)와 출력축(42) 사이에 연결되는워엄기어(32), 워엄(33), 피니언(41), 내접기어(43) 등의 구성을 일측의 출력디스크(22)에 설치하는 것으로 도시하였으나 양측의 출력디스크(22)에 동일한 구성을 적용하는 것도 가능하다.

이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명은 구체와 구름 접촉되는 입력 및 출력측 디스크를 이용하여 변속하는 장치에서 출력축의 위치를 조절하여 회전방향이 상반되도록 원활하게 변경할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (2)

1. 구체(11)와 구름 접촉하는 입력디스크(21) 및 출력디스크(22)를 통하여 각각의 입출력축 간의 상대적 회전속도를 가변하는 변속기에 있어서:

   일단에 입력디스크(21)가 고정되고 타단에 피니언(41)이 고정되는 중간축(31);

   상기 출력디스크(22)와 구체(11)의 접촉점의 위치를 변경하도록 중간축(31)을 평행이동 이동시키는 변환수단; 및

   상기 중간축(31)의 피니언(41)과 항상 맞물림을 유지하는 상태로 피니언(41)을 수용하고, 출력축(42)과 연동하도록 연결되는 내접기어(43)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무단변속기의 출력위치 전환기구.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 변환수단은 중간축(31)을 회동 가능하게 수용하는 워엄기어(32)와, 상기 워엄기어(32)에 맞물리는 워엄(33)과, 상기 워엄(33)에 연결되는 모터(34)를 구비하는 것을 특징으로 하는 무단변속기의 출력위치 전환기구.