KR100848039B1 - 무단변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무단변속기에 관한 것으로, 구동축(1)과, 이 구동축(1)에 연결되는 가변크랭크(10), 이 가변크랭크(10)가 회전가능하게 삽입되고서 요동안내부(21) 및 미끄럼 조인트(22)를 갖춘 하우징(20), 원주방향으로 균일한 각도로 서로 떨어져 배치되고서 각각 슬라이드바아(33)가 장착된 적어도 4개의 고정크랭크(31)와 이들 고정크랭크(31)의 반대쪽에 각각 연결된 적어도 4개의 전동수단(32)을 갖춘 본체(30) 및, 이 본체(30)에 삽입되고서 전동수단(32)들과 맞물려 회전되는 종동축(2)을 구비하여서, 상기 가변크랭크(10)의 편심량(R1)에 비례하여 고정크랭크(31)들의 각변위가 변화하면서 가변크랭크(10)의 회전에 따라 고정크랭크(31)들이 순차적으로 연속되게 등속회동하여, 부드러운 운전 또는 주행이 가능하게 된다.

Description

무단변속기 {CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION}

도 1은 본 발명에 따른 무단변속기의 전체 구성을 개략적으로 도시한 정면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 무단변속기의 원리를 설명하기 위한 본체의 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따른 무단변속기의 원리를 설명하기 위한 요동안내부와 고정크랭크의 위치상태도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무단변속기의 미끄럼 조인트의 구조를, 요동안내부와 함께 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무단변속기의 하우징 및 요동안내부를 종동축 쪽에서 바라본 좌측면도이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무단변속기의 본체를 구동축 쪽에서 바라본 우측면도이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무단변속기의 본체를 종동축 쪽에서 바라본 좌측면도이다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무단변속기에서 고정크랭크들의 중첩되는 회동을 나타낸 도면이다.

본 발명은 가변크랭크, 요동안내부, 고정크랭크 등을 이용한 무단변속기에 관한 것으로, 특히 구동축에 연결된 가변크랭크에다 요동안내부를 연결하고서 이 요동안내부에 마찰접촉되어 요동하는(또는 미끄럼이동되는) 적어도 4개 이상의 고정크랭크를 배치하고 이들 고정크랭크에 연결된 전동수단을 매개로 하여 분할된 회전력을 등속으로 종동축에 전달할 수 있도록 된 무단변속기에 관한 것이다.

무단변속기는 동력전달의 효율성이 기존의 변속기보다 높은 특징이 있어, 이를 상용화하기 위한 노력이 지속되어 왔다. 현재 상용화되고 있는 대표적인 무단변속기로는 벨트와 가변풀리를 이용하는 방식의 무단변속기이며, 금속 롤러와 레이스를 사용하는 토로이들 방식의 무단변속기나, 정유압장치를 이용하는 방식의 무단변속기, 또는 유성기어를 이용하는 방식의 무단변속기에 대한 연구가 진행 중에 있다.

그러나 상기 벨트와 가변풀리를 이용하는 방식의 무단변속기는 아직도 많은 분야에서 기존의 수동변속기 및 자동변속기를 대체하지 못하고 있는바, 작동원리상 큰 동력의 전달이 어려우며, 발진 등을 위해 추가적인 장치가 필요하고, 변속비의 범위가 크지 않기 때문이다.

한편, 상기와 같은 무단변속기의 한계를 극복하기 위해, 구동축 내지 가변크랭크의 회전력을 4개 종동축의 회전력으로 분할하고, 분할된 4개의 회전력을 전동수단 및 베벨기어조립체를 이용하여 다시 합산하는 방법이 국내 공개특허공보 제2006-38324호로 제안되었다. 이 무단변속기는 비교적 간단한 구조로서 기계식 무단변속이 용이하고, 큰 동력을 전달할 수 있으며 동력손실이 적다. 그리고 소형화에 유리하고, 내구성이 뛰어나며, 변속범위가 무한으로 될 수 있는 장점이 있다.

하지만, 상기 특허문헌의 무단변속기는 가변크랭크를 따라 회전하게 되는 각 종동축의 회전속도에 차이가 발생하는 단점이 있었는데, 이러한 속도차이는 결과적으로 변속기의 요구조건인 원활한 회전이 불가하여 진동이 발생되고 부품에 무리가 가서 효율 및 내구성이 떨어지게 되는 문제점이 있게 되었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 무단변속기의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 가변크랭크와, 요동안내부, 4개 이상의 고정크랭크 등을 이용하여 속도차이 없이 등속으로 회전력을 전달하게 됨으로써, 부드러운 회전이 가능하도록 된 무단변속기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이제 본 발명이 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명된다. 먼저, 본 발명의 전체적인 구성을 설명하기 위해 도 1 및 도 2를 참조로 한다.

본 발명의 주요 부분은, 구동축(1)과, 이 구동축(1)에 연결되어 구동되는 가변크랭크(10), 이 가변크랭크(10)가 회전가능하게 삽입되고서 요동안내부(21) 및 미끄럼 조인트(22:도 4 참조)를 갖춘 하우징(20), 중심으로부터 소정 거리만큼 이격되어 원주방향으로 균일한 각도로 서로 떨어져 배치되고서 각각 슬라이드바아(33)가 장착된 적어도 4개의 고정크랭크(31)와 이들 고정크랭크(31)의 반대쪽에 각각 연결된 적어도 4개의 전동수단(32:도 7 참조)을 갖춘 본체(30) 및, 이 본체(30)에 삽입되고서 상기 전동수단(32)들과 맞물려 구동되는 종동축(2)으로 이루어진다.

여기서, 크랭크의 편심량이 변할 수 있도록 된 가변크랭크(10)는 다양한 형태 또는 다양한 방식으로 가능하다. 예컨대, 크랭크의 일부에 스프링과 같은 탄성수단이나 캠기구 또는 유압수단 등과 같은 가변수단을 설치함으로써 크랭크의 일부, 즉 가변부(11:도 5 참조)가 구동축(1)의 축선 중심에서 가장자리 쪽으로 이동할 수 있다면, 모두 본 발명에 적용가능하다. 또한, 수동방식으로 가변량을 조절하는 것 외에, 운행속도에 따라 상기 가변부(11)의 이동을 자동적으로 제어할 수 있게 형성하여도 좋음은 물론이다. 이러한 가변크랭크(10)의 예들은 전술한 특허문헌(국내 공개특허공보 제2006-38324호)에도 나타나 있다.

또, 가변크랭크(10)는 기어와 같은 별도의 전동부재를 매개로 구동축(1)에 연결되거나, 구동축(1)과 일체로 형성될 수도 있다.

본 발명에서 가변크랭크(10)에 대해 요구되는 조건은, 가변크랭크(10)의 편심량(R1)이 후술하는 고정크랭크(31)의 편심량(R2) 이하로 조절될 수 있어야 한다 는 점이다. 요컨대, R1 ≤ R2 이어야 한다.

하우징(20)과 본체(30)의 결합시, 하우징(20)의 요동안내부(21)는 그 한쪽 면에 본체의 고정크랭크(31)들의 각 슬라이드바아(33)가 1개 측면에 하나씩 수용되도록 오목홈 형상의 안내홈을 구비하고 있다. 또, 요동안내부(21)는 반대쪽 이면에 한쌍의 슬라이드부(23b:도 4 참조)를 갖추고 있다. 도 2(또한 도 6)에는 개략적으로 하우징(20)의 요동안내부(21)만 본체(30)에 결합된 것으로 하여 점선으로 도시하였다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무단변속기의 미끄럼 조인트(22)의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 이에 도시된 바와 같이, 미끄럼 조인트(22)는, 한쪽 면에 한쌍의 슬라이드부(23a)를 갖추고서 반대쪽 면은 하우징(20)과 일체로 고정되는 제1플레이트(22a)와, 한쪽 면에는 이 제1플레이트(22a)의 슬라이드부(23a)에 대응되게 쌍으로 형성된 제1홈(24a)을 갖추고서 반대쪽 면에는 제1홈(24a)에 대해 직각의 방위를 갖는 제2홈(24b)이 쌍으로 형성된 제2플레이트(22b)로 이루어진다. 제2플레이트(22b)의 제2홈(24b)은 요동안내부(21)의 이면에 쌍으로 형성된 슬라이드부(23b)를 수용하고 있다. 따라서, 이렇게 구성된 미끄럼 조인트(22)에 의해 요동안내부(21)가 상하좌우로 원활히 미끄럼이동하게 된다. 이러한 이동은 아래에 설명되는 도 3에서 가변크랭크(10)의 편심량 및 회전에 따라 본체(30)에 대하여 상하좌우로 요동안내부(21)의 위치가 변하는 것을 명확히 볼 수 있다.

한편, 전동수단(32)으로는 일방향클러치가 바람직하나, 이에 한정되지 않고 다양한 동력연결 및 차단장치가 사용될 수 있으며, 양방향클러치 등과 같은 전동수단도 사용될 수 있다. 또, 이 전동수단(32)의 외주면에는 기어가 형성되어 있어, 종동축(2)의 기어와 맞물리게 되어 있다(도 7 참조).

이렇게 구성된 본 발명에 따른 무단변속기의 동력전달 및 변속의 원리는 다음과 같다.

도 3의 (a)는 가변크랭크(10)의 편심량(R1)이 "0"일 때 요동안내부(21) 및 미끄럼 조인트(22:도 3에는 도시되지 않음)의 중심과, 가변크랭크(10)의 회전축 및 편심축이 모두 본체(30)의 중심과 일치되고, 각 고정크랭크(31:31a,31b,31c,31d)가 정사각형으로 형성된 요동안내부(21)의 안내홈 방향과 고정크랭크(31)의 편심방향이 평행이 되도록 배치된 상태를 나타내고 있다. 요동안내부(21)는 미끄럼 조인트(22)로 인해 본체(30)에 대해 상하좌우의 임의의 방향으로 평면 상에서 방위가 바뀌지 않고 평행이동이 가능하나, 회전은 할 수 없게 된다.

여기서, 편심이 가변되는 방향을, 가변크랭크(10)를 회전시킬 때의 기준각도(0도)로 한다. 또, 고정크랭크(31)는 편심량(R2)이 미리 설정되어 형성됨으로써 편심이 변할 수 없게 된 크랭크를 말하는 것으로, 가변크랭크의 상대적인 개념으로 이해하면 된다.

가변크랭크(10)의 편심량(R1)을 고정크랭크(31)의 편심량(R2)과 같게 예컨대 1cm로 되게 하면, 가변크랭크(10)의 편심이 중심에서 벗어나 요동안내부(21)도 1cm만큼 평행이동하고 요동안내부(21)의 안내홈에 삽입되어진 고정크랭크(31)는 요동안내부(21)의 평면이동에 따라 도 3의 (c)와 같이 배치되게 된다. 도 3의 (c)를 자 세히 살펴보면, 요동안내부(21)가 소정 거리만큼 도면에서 위쪽으로 이동되어 있음을 볼 수 있다.

도 3의 (c)에 도시된 상태에서, 가변크랭크(10)를 0도에서 시계방향으로 90도 회동시키면, 고정크랭크(31a)는 반시계방향으로 90도(R1 = R2 이므로) 등속회동하게 되고, 대각선 반대편에 배치된 고정크랭크(31c)는 시계방향으로 90도 등속회동한다. 고정크랭크(31a,31c)에서 등속회동이 시작되는 시점은, 도 3의 (c)에 도시된 것처럼 가변크랭크(10)의 편심방향의 연장선과 고정크랭크(31a,31c)가 안내되어지는 홈의 연장선이 교차되는 곳이 45도일 때 시작하여, 가변크랭크(10)가 시계방향으로 90도까지 회동될 때 고정크랭크(31a,31c)에서는 가변크랭크(10)의 편심량(R1)에 따른 등속회동이 나타나게 된다. 한편, 고정크랭크(31b)는 시계방향으로 감속되어지고, 가변크랭크(10)가 45도 회동되는 시점에서 고정크랭크(31b)의 속도는 "0"이 되고, 이어서 가변크랭크(10)를 90도까지 회동시키면 고정크랭크(31b)는 방향전환하면서 반시계방향으로 속도 "0"에서 고정크랭크(31a)의 등속회동속도까지 증속하게 된다. 그리고 고정크랭크(31b)의 대각선 반대쪽에 위치한 고정크랭크(31d)는 고정크랭크(31b)와는 반대로 반시계방향으로 감속되면서 가변크랭크(10)가 45도 되면 속도는 "0"이 되면서 방향전환하고 가변크랭크(10)가 90도까지 회동하면 시계방향으로 증속되면서 고정크랭크(31c)의 등속회동속도에 이르게 된다. 즉, 도 3의 (d)와 같이 배치되어진다.

이어서, 가변크랭크(10)를 90도에서 180도까지 더욱 회동시키면 고정크랭크(31b)는 반시계방향으로, 고정크랭크(31d)는 시계방향으로 90도 등속회동하고, 고정크랭크(31a)가 반시계방향에서 시계방향으로, 고정크랭크(31c)는 시계방향에서 반시계방향으로 각각 방향전환하게 되어, 도 3의 (e)와 같이 고정크랭크(31)는 배치되어진다.

그리고 가변크랭크(10)를 180도에서 270도까지 회동시키면 고정크랭크(31c)는 반시계방향으로, 고정크랭크(31a)는 시계방향으로 등속회동하며, 고정크랭크(31b)는 반시계방향에서 시계방향으로, 고정크랭크(31d)는 시계방향에서 반시계방향으로 방향전환되어, 도 3의 (f)와 같이 배치되어진다.

이어서 가변크랭크(10)를 270도에서 360도까지 회동시키면 고정크랭크(31d)는 반시계방향으로, 고정크랭크(31b)는 시계방향으로 등속회동하며, 고정크랭크(31a)는 시계방향에서 반시계방향으로, 고정크랭크(31c)는 반시계방향에서 시계방향으로 방향전환하게 되어, 즉 도 3의 (g)와 같이 고정크랭크(31)는 배치된다.

지금까지 가변크랭크(10)가 360도 회전할 때, 각각의 고정크랭크(31)의 회동방향 및 등속 내용을 도식화하면 다음과 같다.

가변크랭크의 시계방향 회동구간	고정크랭크들의 회동방향 및 속도
	31a	31b	31c	31d
0 ~ 90	반시계방향:등속	시계방향→반시계방향	시계방향:등속	반시계방향→시계방향
90 ~ 180	반시계방향→시계방향	반시계방향:등속	시계방향→반시계방향	시계방향:등속
180 ~ 270	시계방향:등속	반시계방향→시계방향	반시계방향:등속	시계방향→반시계방향
270 ~ 360	시계방향→반시계방향	시계방향:등속	반시계방향→시계방향	반시계방향:등속

이와 같이, 가변크랭크(10)가 360도 회전하는데 있어서, 90도씩 분할되어 회전될 때마다 각각의 고정크랭크(31)에서도 등속회동 → 방향전환 → 등속회동 → 방향전환의 반복적인 운동변화가 구분되어 나타나는데, 이들 고정크랭크(31)에 나타나는 순차적이고 단절된 등속회동을 이제 임의의 동력전달수단을 통하여 연속된 회동으로 구하면 되는 것이다.

이를 테면, 고정크랭크(31)에다 동력전달수단으로서 일방향클러치와 같은 전동수단을 연결하면 연속되게 종동축(2)을 회전시킬 수 있게 되는 것이다. 즉, "반시계방향의 등속회동"만이 선택되도록 전동수단(32)의 방향을 설정하여 설치하면, 전동수단(32)들의 기어에 맞물려 회전하는 종동축(2)의 기어(도 7 참조)를 시계방향으로 연속되게 회전시키게 된다.

만일, 전동수단(32)의 기어와 종동축(2)의 기어의 기어비가 2 : 1이고, 가변크랭크(10)의 편심량(R1)과 고정크랭크(31)의 편심량(R2)이 1cm로 같다면, 가변크랭크(10)가 1회전할 때 4개의 고정크랭크(31)에서는 90도의 등속회동이 순차적으로 분할되어 나타나지만, 전동수단(32) 및 그 기어에 의해 반시계방향의 등속회동만을 선택적으로 종동축(2)의 기어에 전달함으로써, 연속된 회전이 이루어져 종동축(2)은 구동축(1)에 비해 2배 증속된 속도로 회전하게 된다.

이어서, 가변크랭크(10)의 편심량(R1)을 0.5cm로 줄여주면, 각각의 고정크랭크(31)는 도 3의 (b)에서와 같이 재배치되며 가변크랭크(10)를 360도 회전시키면 각각의 고정크랭크(31)에서는 45도씩 순차적이고 분할된 반시계방향의 등속회동력을 전동수단(32) 및 그 기어에 의해 종동축(2)의 기어에 전달하여 시계방향으로 한 바퀴 회전시키게 된다. 이때, 구동축(1)이 1회전할 때 종동축도 1회전하므로 변속비는 1 : 1이다.

계속하여 가변크랭크(10)의 편심량(R1)을 "0"으로 줄이고 가변크랭크(10)를 360도 회전시키면, R1 = 0인 관계로 요동안내부(21)가 요동되지 않게 되고 미끄럼 조인트(22)도 미끄럼이동하지 않으며, 요동안내부(21)에 수용되어 있는 고정크랭크(31)의 슬라이드바아(33) 역시 요동하지 않게 되므로, 종동축(2)의 속도가 "0"으로 된다. 즉, 본체(30)를 고정시키고 가변크랭크(10)를 회전시켜 무단변속시키는 경우, 가변크랭크(10)의 편심량(R1)이 증대되어 고정크랭크(31)의 편심량(R2)과 같게 되면 최고속도가 되며, 종동축(2)의 속도는 전동수단(32)의 기어와 종동축(2)의 기어의 기어비에 의해 최종적으로 결정되게 된다.

만일, 전동수단(32)의 기어와 종동축(2)의 기어의 기어비가 1 : 1인 경우에는, 종동축(2)의 속도범위는 0에서 1(구동축의 속도)까지 변속범위가 결정되고, 가변크랭크(10)의 편심량(R1)에 비례하여 무단변속하게 되는 것이다.

한편, 고정크랭크(31)의 회전력을 종동축(2)에 전달하는 수단으로 일방향클러치를 사용하는 경우, 변속기로서의 필수요건인 양방향 동력전달을 이행할 수 없으므로 효용성이 떨어진다. 반면에, 고정크랭크(31)의 회전력을 종동축(2)에, 역으로 종동축(2)의 회전력을 고정크랭크(31)로 전달하려면, 마찰클러치 등과 같은 양방향 동력전달수단을 이용해야 하나, 상기 표 1에서 확인되듯이 각 고정크랭크(31)에서의 등속회동은 각 고정크랭크(31)별로 구분되어서 순차적으로 나타나고, 이와 같이 구분된 등속회동을 연속된 등속회동으로 연결시키기 위해서는, 각각의 고정크랭크(31)와 그 반대쪽에 있는 각각의 기어 사이에서 극히 제한된 시간에 회전력의 연결과 끊음이 동시에 정확하게 이루어져야만 종동축(2)의 완전한 연속회동이 이루어지게 되는데, 정사각형의 요동안내부(21)와 4개의 고정크랭크(31)가 구비된 무단변속기의 경우에는 고정크랭크(31)와 기어의 동력전달수단으로서 마찰클러치 등과 같은 기계적인 수단을 이용하는 데에는 무리가 있을 수 있다.

이제, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 양방향 전동수단을 이용하는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무단변속기에 대해 설명하기로 한다.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무단변속기의 부품들을 별도로 도시한 것으로, 이들 도면에 도시된 바와 같이 이 실시예에서는, 하우징(20) 내 요동안내부(21)의 형상이 정오각형으로 되어 있으며, 고정크랭크(31) 및 이에 연결된 전동수단(32)이 5개가 구비되어 있는 점이 상이할 뿐, 전술한 구조와 대체로 유사하며 그 원리를 그대로 이용하고 있다.

또한, 실제 작동에 있어서는 별도의 전동부재를 매개로 하여 가변크랭크(10)를 고정시키고, 엔진으로부터 나오는 구동력을 하우징(20) 또는 본체(30)에 전달하여서, 하우징(20) 또는 본체(30)가 회전되게 하는 것이 바람직하다. 본 명세서에서는, 복잡함을 방지하기 위해서 엔진과, 상기 별도의 전동부재, 각 부품들을 상호 연결하는 나사 등과 같은 고정구의 도시를 생략하였다.

구조의 유사성과 마찬가지로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무단변속기의 동력전달 및 변속과정도 전술된 바와 유사한데, 먼저 엔진으로부터 나온 구동력에 의해 하우징(20)이 회전함으로써 구동축(1) 또는 가변크랭크(10)가 상대적으로 회전하게 된다. 가변크랭크(10)의 편심량(R1)이 증대되면서 이에 맞물리는 하우징(20)의 요동안내부(21)의 움직임에 따라 슬라이드바아(33) 및 고정크랭크(31)들이 회동하게 된다. 이어서 순차적인 고정크랭크(31)들의 회동에 따라, 각 고정크랭크(31)의 반대쪽에 위치하고서 외주면에 기어를 갖춘 전동수단(32)도 순차적으로 회동하게 되며, 이에 따라 전동수단(32)에 맞물리는 종동축(2)의 기어가 회전하게 된다.

여기서는, 5개의 고정크랭크(31)와 정오각형의 요동안내부(21)를 구비하고 있고, 전술한 바와 같이 1개의 고정크랭크(31)에서는 가변크랭크(10)가 90도 회동(상대적으로)하는 동안에 등속회동이 나타나므로, 가변크랭크(10)가 360도 회전할 때 순차적이고 구분된 등속회동이 연속하여 5번 나타나되, 5곳에서 18도씩 등속회동이 중첩되게 된다(도 8 참조). 등속회동이 중첩되는 곳에서는 양방향클러치와 같은 전동수단을 작동시킬 수 있는 시간적 여유가 충분하게 됨으로써 완전히 연속된 등속회동을 얻을 수 있게 되는 것이다. 만일, 6개의 고정크랭크(31)와 정육각형의 요동안내부(21)가 구비된다면 30도씩 6곳에서 등속회동이 중첩됨을 쉽게 유추할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 제2고정크랭크(31)의 등속회동이 시작되는 72도와 제1고정크랭크(31)의 등속회동이 끝나는 90도 사이에서, 등속회동이 시작되는 제2고정크랭크(31)에 대응되는 제2전동수단(32)을 이용하여 제2고정크랭크(31)의 회전력을 상기 제2전동수단(32)의 외주면에 있는 기어에 전달하고 난 후, 제1고정크랭크(31)와 이에 대응되는 제1전동수단(32)의 기어 사이의 회전력을 차단하면 된다. 계속하여 가변크랭크(10)를 90도까지 회동시키면(실질적으로는 하우징(20) 또는 본체(30)를 반시계방향으로 90도 회동시키면) 제1고정크랭크(31)의 회동은 끝나고, 이어서 가변크랭크(10)를 144도까지 회동시키면 제3고정크랭크(31)의 등속회동이 시작되므로, 전술된 바와 같은 방식으로 회전력의 전달이 이루어지게 된다. 이렇게 등속회동이 중첩되는 곳에서 전동수단에 의한 고정크랭크(31)와 그 기어 간의 회전력의 전달을 연결하고 끊어주는 시간적 여유가 충분하므로 완전한 연속회동을 종동축(2)의 기어에 전달하게 된다.

한편, 본체(30)의 회전과 종동축(2)의 변속비에 대해 설명하자면, 전동수단(32)의 기어와 종동축(2)의 기어의 기어비가 1.2 : 1이고, 가변크랭크(10)의 편심량(R1)과 고정크랭크(R2)의 편심량을 예컨대 1cm로 같게 하여 가변크랭크(10)를 고정시키고 본체(30)를 반시계방향으로 회전시키며, 전동수단이 고정크랭크(31)의 반시계방향 회동만을 종동축(2)에 전달하도록 하면, R1 = R2이므로 본체(30)의 1회전시 전동수단(32)의 기어는 본체(30)와 같이 회전하면서 반시계방향으로 1회전하게 된다. 이때, 상기 전동수단(32)의 기어의 잇수를 12개, 종동축(2)의 기어의 잇수를 10개라 가정하면, 종동축(2)의 기어는 기어 잇수 2개만큼 시계방향으로 역회전하게 된다.

예컨대, 두 기어비가 1 : 1인 경우에는 종동축(2)은 회전하지 않게 된다. 즉 가변크랭크(10)의 편심량을 줄여 본체(30)의 1회전시 전동수단(32)의 기어의 잇수가 10개만큼 회전되도록 조정되면 종동축(2)의 기어는 회전하지 않게 된다. 이어서 가변크랭크(10)의 편심량(R1)을 "0"으로 하고 본체(30)를 회전시키면 전동수단(32)의 기어는 회동하지 않고 종동축(2)의 기어와 맞물린 상태로 본체(30)와 같이 회동하여 변속비는 1 : 1이 되는 것이다.

가변크랭크(10)를 고정하고 본체(30)를 회전시키면서 무단변속시킬 때에는, 기어비에 있어 전동수단(32) 쪽이 종동축(2) 쪽에 비해 크고 가변크랭크(10)의 편심량을 최대로 할 경우(고정크랭크의 편심량과 같게 한 경우), 기어비에 비례하여 종동축(2)이 역회전된다. 이어서 가변크랭크(10)의 편심량(R1)을 어느 정도 줄여 주면 종동축(2)의 역회전은 서서히 속도가 "0"에 이르게 되며, 편심량을 더욱 줄여주면 종동축(2)이 정회전하면서 그 회전속도가 증속되고, 편심량(R1)이 "0"일 때 본체(30)와 같이 회전하여 변속비는 1 : 1이 되는 것이다. 즉, 편심량이 작을수록 종동축(2)은 정회전 증속되게 된다.

본 발명에 따른 무단변속기를 자동차에 사용하면 고속주행에 있어 진동 및 고정크랭크 등의 관성에너지의 손실이 적어져 효율이 향상되게 된다. 또한, 별도의 추진변환기구가 없어도 가변크랭크(10)의 편심량(R1)만 조정함으로써 전진, 중립, 후진이 구현될 수 있으므로 구조가 간단하게 될 수 있다.

본 발명의 무단변속기는 비교적 간단한 구조로서 기계식 자동무단변속이 용이하며, 큰 동력을 전달 수 있고, 동력손실이 없다. 그리고 소형화에 유리하고, 내구성이 뛰어나며, 변속범위가 무한으로 될 수 있다. 특히, 속도 차이가 없이 등속으로 회전력을 전달하게 됨으로써, 부드러운 운전 또는 주행이 가능하게 된 무단변속기를 제공할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 구동축(1)과, 이 구동축(1)에 고정되는 가변크랭크(10), 이 가변크랭크(10)가 회전가능하게 삽입되고서 요동안내부(21) 및 미끄럼 조인트(22)를 갖춘 하우징(20), 원주방향으로 균일한 각도로 서로 떨어져 배치되고서 각각 슬라이드바아(33)가 장착된 적어도 4개의 고정크랭크(31)와 이들 고정크랭크(31)의 반대쪽에 각각 연결된 적어도 4개의 전동수단(32)을 갖춘 본체(30) 및, 이 본체(30)에 삽입되고서 전동수단(32)들과 맞물려 회전되는 종동축(2)을 구비하여서, 상기 가변크랭크(10)의 편심량(R1)에 비례하여 고정크랭크(31)들의 각변위가 변화하면서 가변크랭크(10)의 회전에 따라 고정크랭크(31)들이 순차적으로 연속된 등속회동을 하도록 된 무단변속기.
2. 제1항에 있어서, 상기 가변크랭크(10)의 편심량(R1)은 고정크랭크(31)의 편심량(R2)보다 작거나 같게 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고정크랭크(31)들에 연결된 전동수단(32)들의 기어 잇수가, 이에 맞물리는 종동축(2)의 기어 잇수보다 많게 되어 있는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
4. 제1항에 있어서, 가변크랭크(10)를 고정시키고, 엔진으로부터 나오는 구동력을 하우징(20) 또는 본체(30)에 전달하여서, 하우징(20) 또는 본체(30)가 회전하도록 된 것을 특징으로 하는 무단변속기.

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