KR100863345B1 - 무단 변속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 클러치 기능과 전달속도를 제한 또는 컨트롤할 수 있도록 일체로 구비되게 구성하여 공작기계나 자동차 등 다양한 분야에 사용할 수 있도록 한 무단변속장치에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 공간부가 형성된 하우징과, 상기 하우징의 공간부에 설치되어 속도를 조절하는 변속조절부와, 상기 변속조절부로 외부의 동력을 입력하는 입력부와, 상기 변속조절부에서 조절되어 변속된 속도를 출력하는 출력부로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 하우징이 구비되고, 상기 하우징의 일측에 지지된 입력부에 속도를 조절하는 변속조절부가 연결 고정되며, 상기 변속조절부에 의해 변속된 속도를 출력하는 출력부으로 구성된 것을 특징으로 한다.

무단변속, 변속기, 변속볼, 클러치, 레이스, 전동기, 변속속도

Description

무단 변속장치{A Continuously variable transmission}

도 1은 본 발명에 따른 무단변속장치의 제1실시예를 보인 측단면도.

도 2는 도 1의 A-A선 단면 확대도.

도 3은 본 발명에 따른 무단변속장치의 제1실시예를 보인 평면도.

도 4의 a,b는 제1실시예의 변속비 조절방법을 보인 확대도.

도 5는 본 발명에 따른 무단변속장치의 제2실시예를 보인 측면도.

도 6은 도 5의 B-B선 단면 확대도.

도 7은 본 발명에 따른 무단변속장의 제2실시예를 보인 평면도.

도 8의 a,b는 제2실시예의 마찰력조절휠의 작동관계를 보인 확대도.

도 9는 본 발명에 따른 무단변속장치의 제3실시예를 보인 측단면도.

도 10은 본 발명의 무단변속장치의 제3실시예를 보인 평면도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 : 무단변속장치 100 : 하우징

200 : 입력부 300 : 변속조절부

310 : 원통체 320 : 속도변속부

330 : 가압부 340 : 속도조절부

350 :회전구동부 360 : 마찰링

400 : 출력부 500 : 토크조절링

본 발명은 무단변속장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 클러치 기능과 전달속도를 제한 또는 컨트롤할 수 있도록 일체로 구비되게 구성하여 공작기계나 자동차 등 다양한 분야에 사용할 수 있도록 한 무단변속장치에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계나 자동차 등과 같이 동력을 사용하는 기기에서는 필요한 속도와 토크를 얻기 위해, 통상 동력원에서 전달되는 동력을 그대로 사용하지 않고 변속기를 사용하여 입력되는 동력의 속도와 토크를 변화시켜 사용하고 있다.

이러한 기능을 수행하는 종래의 기계적 무단 변속기로는 벨트식 및 체인식 등이 주로 사용되고 있다.

그러나, 종래의 기계적 무단 변속기로는 벨트식 및 체인식 등은 다음과 같은 문저점이 있었다.

즉, 벨트식 변속기에는 벨트 장력이 낮으면 슬립(slip)이 발생되고, 벨트 장력이 높으면 벨트에 과부하가 발생되어 풀리와 벨트의 접지면에 마모 및 이물질이 유입되며 이물질로 인한 슬립으로 동력손실이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 체인식 변속기는 변속은 연속적이지만 체인과 풀리와의 접속이 불연속적이기 때문에 풀리의 접촉시 충격음이 발생하며 체인의 중량으로 인해 원심력이 증가하므로 최고속도 및 대형화에 한계가 있는 문제점이 있다.

한편, 종래의 기계적 무단 변속기로는 링과 접속하는 회전원뿔판을 이용하는 것과, 디스크 사이에 오일의 점도를 이용하는 방식 등도 있었다. 이러한 방식은 장치가 크고 별체로 이루어져서 공간을 많이 차지하고, 동력전달의 효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 단점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전달속도를 제한 또는 컨트롤할 수 있는 구성이 일체로 형성되어 부피와 무게를 줄일 수 있을 뿐 아니라 구동장치에 과도한 부하가 걸려 손상되는 것을 방지할 수 있도록 하는 무단변속장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 무단변속장치를 전동기 본체에 일체형으로 장착할 수 있어 설치공간을 적게 차지하여 설치공간을 절약하여 전동기의 전체 크기를 작게 제작할 수 있게 됨과 동시에 동력효율성이 우수한 무단변속장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 공간부가 형성된 하우징과,상기 하우징의 공간부에 설치되어 속도를 조절하는 변속조절부와, 상기 변속조절부로 외부의 동력을 입력하는 입력부와, 상기 변속조절부에서 조절되어 변속된 속도를 출력하는 출력부로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징의 일측에 지지된 입력부에 속도를 조절하는 변속조절부가 연결 고정되며, 상기 변속조절부에 의해 변속된 속도를 출력하는 출력부로 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 입력부와 출력부는 동축선상에 설치되되 상기 입력부와 출력부가 동일 방향으로 입출력되도록 설치된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 변속조절부는 상기 입력부에 결합 고정되는 원통형상의 원통체가 구비되고, 상기 원통체의 내측에 설치되어 속도를 조절하는 속도변속부가 구비되며, 상기 원통체의 내측에 결합되되 상기 속도변속부의 전방에 위치되게 결합되는 가압부가 구비되고, 상기 가압부의 전방에 결합되되 일측부가 상기 속도변속부에 결합되는 속도조절부로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 속도변속부는 상기 원통체와 함께 회전되도록 결합되되 링형상으로 형성되어 내주면에 원호의 오목홈이 형성된 한쌍의 외부레이스가 구비되고, 상기 외부레이스의 내경보다 작은 외경을 갖도록 하여 링형상으로 형성되고, 외주면에 오목홈이 형성되어 상기 출력부의 외경부에 결합되되 상호간에 나사결합된 한쌍의 내부레이스가 구비되고, 상기 내, 외부레이스의 오목홈에 안착되어 상기 내, 외 부레이스의 간격조절에 의해 상기 오목홈의 면과 마찰접촉되어 위성운동을 하는 다수개의 변속볼로 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 가압부는 상기 원통체와 속도조절부에 결합 고정되는 지지부재가 구비되며, 상기 지지부재와 속도변속부의 사이에는 탄성부재가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 지지부재는 상기 원통체의 내주면에 나사결합 또는 억지끼움되어 결합고정되고, 상기 지지부재의 일측부로 외주면에 워엄휠이 형성되게 연장되는 연장관이 형성되며, 상기 지지부재의 전방부에는 상기 속도조절부의 외주면에 나사결합되는 토크조절링이 결합되고, 상기 토크조절링의 외주면에는 워엄휠이 형성되고, 상기 워엄휠에는 상기 지지부재를 동작시키는 회전구동부가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전구동부는 상기 지지부재의 워엄휠에 맞물리는 워엄기어가 구비되되 상기 워엄기어의 양측단부가 상기 원통체의 외측으로 연장되게 서로 대응되게 한쌍이 구비된 마찰력조절축과, 상기 원통체의 외측에 위치되어 상기 마찰력조절축의 양측에 연결되는 마찰력조절휠과, 링형상으로 형성되어 상기 마찰력조절휠이 결합되는 마찰홈이 내주부에 형성되어 상기 하우징의 내주면에 설치된 마찰링로 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 마찰력조절축의 양측부에는 상기 하우징의 마찰링의 마찰홈에 위치되는 제1기어가 구비되고, 상기 마찰력조절휠에는 제2기어가 구비되며, 상기 제1기어와 제2기어의 사이에는 제3기어가 구비되되, 상기 마찰력조절축의 양측 중 어느 일측에 상기 마찰력조절축의 양측 중 어느 일측에 제2기어와 제3기어의 사이에 구비되어 서로 연결시켜 주는 제4기어가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 회전구동부는 상기 워엄휠에 맞물리는 워엄기어가 형성되고 상기 워엄기어의 양측은 상기 하우징의 외측으로 돌출되게 연장 형성된 마찰력조절축이 구비되며, 상기 마찰력조절축의 양측 중 어느 일측에는 모터가 설치되고, 상기 속도조절부는 상기 출력부에 결합되되 일측에 내부레이스가 안착되는 고정축이 구비되고, 상기 고정축의 외경에 결합되어 일측은 상기 한쌍의 내부레이스 중 어느 하나의 내부레이스에 결합되고, 타측부에는 워엄휠이 형성된 회전관으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 회전관의 워엄휠에는 상기 워엄휠에 맞물리는 워엄기어가 형성되고 상기 워엄기어의 양측은 상기 하우징의 외측으로 돌출되게 연장 형성된 변속축이 구비되며, 상기 변속축의 양측 중 어느 일측에는 모터가 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입력부는 상기 하우징의 외측으로 돌출된 입력축관과, 상기 하우징의 내측에 구비되되 상기 입력축관과 일체로 형성되어 상기 원통체에 결합 고정되는 고정부와, 상기 출력부에는 상기 입력부와 동일 선상에 설치되되 일측은 상기 입력축관에 끼워져 외측으로 돌출되고, 타측은 상기 원통체의 내측에 위치되되 상기 변속볼의 사이로 연장 형성된 동력전달암과, 상기 동력전달암에는 변속볼과 접촉되는 로울러가 구비된 플랜지가 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 무단변속장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세 히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 무단변속장치의 제1실시예를 보인 측단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면 확대도이고, 도 3은 본 발명에 따른 무단변속장치의 제1실시예를 보인 평면도이다.

도 1 내지 도 3에서와 같이 본 발명의 무단변속장치(10)는 내부에 공간부(102)가 형성되게 양측부가 개방된 원통형상으로 형성되고, 원통형상의 양측 개방부를 커버하는 커버부재(110)로 이루어진 하우징(100)이 구비된다.

그리고, 외부의 동력을 입력받아 상기 하우징(100) 내부로 전달하는 입력부(200)가 구비된다.

여기서, 상기 입력부(200)는 상기 하우징(100)의 길이 방향 외측으로 돌출되어 길이방향으로 관통된 관통공(212)이 형성되어 외부에 구비된 별도의 구동장치(미도시)에 연결되는 입력축관(210)이 구비되고, 상기 입력축관(210)에 일체로 형성되어 상기 하우징(100)의 내측에 위치되는 고정부(214)가 구비된다.

또한, 상기 하우징의 공간부에 설치되되 상기 입력부(200)와 결합되어 입력부로 입력되는 동력을 변속하는 변속조절부(300)가 구비된다.

여기서, 상기 변속조절부(300)는 양측이 개방된 원통형상으로 형성되되 내주면에 걸림턱(312)이 형성되고, 상기 걸림턱(312)에 근접한 내주면에는 홈(314)이 형성되며, 상기 걸림턱(312)이 형성된 부분의 타측 내주면에는 소정의 깊이로 나사산(316)이 형성되어 상기 입력부(200)의 고정부(214)에 고정수단(미도시)에 의해 고정되는 원통체(310)가 구비된다.

또한, 상기 원통체(310)의 내측에 설치되어 속도를 변속하는 속도변속부(320)가 구비된다.

여기서, 상기 속도변속부(320)는 링형상으로 형성되어 내주면에 원호의 오목홈(322)(322a)이 형성되어 상기 원통체(310)와 함께 회전되도록 홈(314)으로 고정바(318))에 의해 설치 고정되는 제1,2외부레이스(321)(321a)가 구비된다.

이때, 상기 제1외부레이스(321)는 상기 원통체(310)의 걸림턱(312)에 밀착고정되어 유동 되지 않도록 고정되고, 상기 제2외부레이스(321a)는 상기 원통체(310)의 홈(314)상에서 상기 고정바(318)의 안내에 따라 상기 원통체(310)의 길이 방향으로 전후 유동가능하게 설치되게 된다.

그리고, 상기 제1,2외부레이스(321)(321a)의 내경보다 작은 외경을 갖도록 하여 링형상으로 형성되고, 외주면에 오목홈(324)(324a)이 형성되어 상호 근접 및 이격 가능하게 설치되되 상호간에 서로 나사 결합된 제1,2내부레이스(323)(323a)가 구비된다.

즉, 상기 제1,2내부레이스(323)(323a)는 상기 제1,2외부레이스(321)(321a)의 오목홈(322)(322a)과 대응되도록 제1,2내부레이스(323)(323a)의 외측에 오목홈(324)(324a)이 근접되게 형성되어 상기 제1,2외부레이스(321)(321a)와 제1,2내부레이스(323)(323a)가 설치되었을 때 오목홈(322)(322a)(324)(324a)은 마치 링형상의 도넛형상을 이루게 되고, 상기 제1,2내부레이스(323)(323a) 중 어느 하나를 회전시키게 되면 나사결합에 의해 상기 제1,2내부레이스(323)(323a)는 상호 근접 또는 이격되는 동작을 수행하게 된다.

여기서, 상기 제1,2내부레이스(323)(323a) 중 어느 하나의 내부레이스의 일측면에는 다수개의 돌기(323b)가 형성되는데, 바람직하게는 상기 제1내부레이스(323a)에 돌기(323b)를 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제1,2외부레이스(321)(321a)와 제1,2내부레이스(323)(323a)의 오목홈(322)(322a)(324)(324a)이 이루는 링형상의 공간부에는 강도와 경도가 높은 다수개의 변속볼(326)이 삽입 설치된다.

여기서, 상기 변속볼(326)은 둘레면이 각 오목홈(322)(322a)(323)(323a)의 면에 마찰접촉되어 상기 제1,2외부레이스(321)(321a)가 회전되면 상기 변속볼(326)은 상기 제1,2내부레이스(323)(323a)의 오목홈(324)(324a)을 따라 위성운동을 하게 된다.

또한, 상기 원통체(310)의 내측에 결합되되 상기 속도변속부(320)의 전방에 위치되게 결합 고정되는 가압부(330)가 구비된다.

여기서, 상기 가압부(330)는 상기 제2외부레이스(321a)의 측면에 구비되어 제2외부레이스(321a)를 제1외부레이스(321) 방향으로 탄성 가압하는 탄성부재(332)가 구비되고, 외주면에 나사산(335)이 형성되어 상기 원통체(310)의 내주면에 나사 결합되어 상기 탄성부재(332)를 지지할 수 있도록 설치된 지지부재(334)가 구비된다.

나아가, 상기 탄성부재(332)는 중앙부가 일측으로 돌출된 디스크형상의 스프링(접시스프링)을 여러개 겹쳐 강한 탄성을 갖도록 형성되는 것이 바람직하나, 이 이외의 강한 탄성을 갖는 어떠한 스프링을 사용하여도 무방하다.

그리고, 상기 가압부(330)의 전방에 설치되되 일측부가 상기 속도변속부(320)에 결합되는 속도조절부(340)가 구비된다.

여기서, 상기 속도조절부(340)는 일측부 외경에 상기 제1,2내부레이스(323)(323a)가 안착 고정되는 고정축(342)이 구비된다.

나아가, 상기 고정축(342)의 외경을 감싸도록 하되 외경에는 유동가능하게 결합되는 지지부재(334)가 결합되며 상기 제2내부레이스(323a)의 돌기(323b)와 서로 엇갈리게 돌기(344a)가 형성되어 결합되고 타측부에는 외주부에 워엄휠(345)이 형성된 회전관(344)이 구비된다.

아울러, 상기 회전관(344)의 워엄휠(345)에는 상기 워엄휠(345)에 맞물리는 워엄기어(346)가 형성되고, 상기 워엄기어(346)의 양측은 상기 하우징(100)의 외측으로 돌출되게 연장 형성된 변속축(347)이 구비되며, 상기 변속축(347)의 일측에는 상기 회전관(344)을 회전시키기 위한 모터(348)가 설치된다.

그리고, 상기 입력부(200)로부터 동력을 전달받아 상기 변속조절부(300)에서 변속된 속도를 출력하는 출력부(400)가 상기 입력부(200)의 입력축관(210)의 관통공(212)에 유동 가능하게 동일선상 및 동일 방향을 향하도록 삽입 고정되는 출력축이 구비된다.

여기서, 상기 출력부(400)는 상기 입력축관(210)의 관통공(212)에 결합되되 일측은 상기 하우징(100)의 외측으로 돌출되는 출력축(410)이 구비되고, 타측은 상기 출력축(410)과 일체로 형성되어 상기 입력부(200)의 원통체(310) 내측에 위치되되 상기 속도변속부(320)와 연계되는 플랜지(420)가 출력축(410)과 일체로 형성되 게 구비된다.

나아가, 상기 플랜지(420)는 상기 속도변속부(320)의 제1,2외부레이스(321)(321a)와 제1,2내부레이스(323)(323a)의 오목홈(322)(322a)(334)(334a)에 삽입 설치된 다수개의 변속볼(326)의 사이로 연장되는 복수개의 동력전달암(422)이 구비되고, 상기 동력전달암(422)에는 상기 변속볼(326)의 측면에 구름접촉되는 로울러(424)가 단부에 구비된다.

따라서, 상기 입력부(200)로 입력된 동력에 의해 상기 원통체(310) 및 제1,2외부레이스(321)(321a)가 회전을 하게 되면 상기 변속볼(326)이 상기 제1,2내부레이스(323)(323a)의 오목홈(324)(324a)을 따라 위성운동을 하게 되며, 이 변속볼(326)과 오목홈(322)(322a)(324)(324a)의 접촉에 의해 변속된 속도가 상기 플랜지(420)를 통하여 상기 출력축(410)으로 전달되어 상기 출력축(410)을 통하여 외부로 출력되게 된다.

한편, 상기 원통체(310)의 내부 공간부에는 오일이 충진되게 되는데, 상기 오일은 고정축(342)의 축상에 한쌍의 오일통로(343)가 형성되어 상기 오일통로(343)를 통하여 상기 원통체(310)의 내부 공간부에 오일이 충진되게 된다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 무단변속장치의 작용관계를 설명하면 다음과 같다.

여기서, 본 발명에 따른 무단변속장치의 변속동작을 설명하면 다음과 같다.

도 4의 a,b는 제1실시예의 변속조절방법을 보인 확대도이다.

도 4의 a에 도시된 바와 같이, 상기 제1,2외부레이스(321)(321a)와 제1,2내 부레이스(323)(323a) 사이에 변속볼(326)이 마찰접촉하면서 위성운동을 하고 있는 상태에서, 속도조절부(340)의 모터(348)를 동작시키게 되면 변속축(347)이 회전하면서 상기 워엄기어(346)와 워엄휠(345)에 의해 회전관(344)이 상기 고정축(342)의 외경을 따라 일방향으로 회전을 하게 된다.

이때, 상기 회전관(344)의 일측에 형성된 돌기(344a)와 제2내부레이스(323a)의 일측에 형성된 돌기(323b)가 서로 엇갈리게 결합되어 제2내부레이스(323)를 회전시키게 된다.

또한, 상기 회전관(344)과 제2내부레이스(323)의 결합부가 서로 약간의 공간이 형성되게 이격시켜 상기 고정축(342)의 오일통로(343)를 통행 공급되는 오일이 상기 원통체(310)의 내부로 공급됨과 동시에 외부로 배출시킬 수 있게 된다.

이렇게 상기 제2내부레이스(323a)가 회전을 하게 되면 상기 제2내부레이스(323a)와 나사로 치압된 제1내부레이스(323)가 서로 밀착되게 되어 상기 제1,2내부레이스(323)(323a) 간의 간격이 좁아지게 된다.

또한, 도 4의 b와 같이, 상기 제1,2외부레이스(321)(321a)의 간격을 가압부(330)을 이용하여 벌어지게 하면 상기 변속볼(326)과 제1,2외,내부레이스(321)(321a)(323)(323a)의 접촉위치가 P1, P2에서 P3, P4로 변경되면서 위성운동, 즉 공전과 자전운동을 하는 변속볼(326)의 공전궤도의 반지름이 증가되어 회전속도가 감소되고, 이와 같이 감속된 변속볼(326)의 회전은 동력전달암(422)을 통하여 출력축(410)으로 인출되므로, 출력축(410)의 속도는 감소되는 방향으로 변속 된다. 속도가 증가되는 변속동작은 전술한 바와 반대방향으로 변속볼(326)의 위치를 조절하면 된다.

한편, 상기 원통체(310)의 내부에는 오일이 충진되어 변속볼(326)과 제1,2외,내부레이스(321)(321a)(323)(323a) 사이의 접촉면을 코팅함으로써 충분한 마찰력을 발휘하여 동력전달을 확실하게 보장할 수 있으며, 또한 상기 고정축(342) 상에 형성된 항쌍의 오일통로(343)중 어느 하나의 오일통로(343)를 통하여 상기 원통체(310) 내부로 오일을 주입시키고 다른 한쪽의 오일통로(343)로는 오일을 배출시킴으로써 오일을 교체함과 동시에 변속볼(326) 및 제1,2외,내부레이스(321)(321a)(323)(323a)를 냉각시키도록 하여 오일의 물성변화에 따른 동력손실을 방지함과 동시에 별도의 냉각장치를 이용하지 않고도 변속볼(326) 및 제1,2외,내부레이스(321)(321a)(323)(323a)를 냉각시킬 수 있게 된다.

도 5의 본 발명에 따른 무단변속장치의 제2실시예를 보인 측단면도이고, 도 6은 도 5의 B-B선단면 확대도이고, 도 7은 본 발명에 따른 무단변속장치의 제2실시예를 보인 평면도이다.

도 5 및 도 7에서와 같이, 상기 하우징(100)의 내부에 설치된 상기 원통체(310)에 결합된 상기 가압부(330)는 상기 제2외부레이스(321a)의 측면에 구비되어 제2외부레이스(321a)를 제1외부레이스(321) 방향으로 탄성 가압하는 탄성부재(332)가 구비되고, 외주면에 나사산(335)이 형성되어 상기 원통체(310)의 내주면에 나사 결합되어 상기 탄성부재(332)를 지지할 수 있도록 설치된 지지부재(334)가 구비되며, 상기 지지부재(334)를 회전시키는 회전구동부(350)로 구성된다.

나아가, 상기 탄성부재(332)는 중앙부가 일측으로 돌출된 디스크형상의 스프링(접시스프링)을 여러개 겹쳐 강한 탄성을 갖도록 형성되는 것이 바람직하나, 이 이외의 강한 탄성을 갖는 어떠한 스프링을 사용하여도 무방하다.

그리고, 상기 회전구동부(350)는 상기 지지부재(334)의 일측부를 연장한 연장관(336)이 형성되고 상기 연장관(336)의 외주면에 워엄휠(351)이 구비되며, 상기 워엄휠(351)에 맞물리는 워엄기어(352)가 구비되되 상기 워엄기어(352)의 양측단부가 상기 원통체(310)의 외측으로 돌출되게 연장된 한쌍의 마찰력조절축(354)이 구비된다.

여기서, 상기 마찰력조절축(354)의 양측부에는 상기 하우징의 마찰홈(362)에 위치되는 제1기어(364))가 구비되고, 상기 마찰조절휠(358)에는 제2기어(365)가 구비되며, 상기 제1기어(364)와 제2기어(365)의 사이에는 제3기어(366)가 구비되되 상기 마찰력조절축(344)의 양측부 중 어느 일측부에 구비된 제2기어(365)와 제3기어(366)의 사이에 제4기어(367)가 구비된다.

나아가, 상기 회전구동부(350)는 상기 서로 대응되게 상기 워엄휠(351)에 맞물리는 한쌍이 구비되되 상기 한쌍의 회전구동부(350)는 도 6에서와 같이 제4기어(367)는 상기 마찰력조절축(354)의 어느 일측부에만 설치되어 마랄력조절축(354)이 원활하게 회전을 할 수 있게 된다.

따라서, 상기 마찰링(360)을 전진 또는 후진시키게 되면 마찰력조절휠(358)이 상기 마찰링(360)에 마찰되면서 회전을 하게 되고, 이 마찰력조절휠(358)이 회전을 하게 되면 마찰력조절휠(358)에 일체로 형성된 제2기어(365)가 회전을 하게 되고, 상기 마찰력조절휠(358)의 회전력은 제2기어(365)에 맞물려 있는 제3기어(366)에 의해 제1기어(364)를 회전시켜 상기 마찰력회전축(354)이 회전을 하게 되어 상기 지지부재(334)를 전진 또는 후진시켜 탄성부재(332)의 탄성력을 이용하여 토크를 조절하게 된다.

또한, 상기 원통체(310)의 외측에 위치되어 상기 마찰력조절축(354)에 연결되는 마찰력조절휠(358)이 결합된다.

그리고, 링형상으로 형성되어 상기 마찰력조절휠(358)이 결합되는 마찰홈(362)이 내주면에 형성되어 상기 하우징(100)의 내주면에 설치되는 마찰링(360)이 구비된다.

여기서, 상기 마찰링(360)은 상기 하우징(100)의 내주면에 전,후 유동만 가능하고 회전은 하지 않도록 설치되되, 상기 마찰링(360)을 전,후진시키는 제어수단은 다양한 것이 사용가능하나, 일측에 상기 하우징(100)의 외부로 연장되는 암(미도시)을 구비하여 하우징(100)의 외부에서 전,후진시킬 수 있도록 수동 또는 모터를 이용하여 동작할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 무단변속장치에 대한 작동관계, 즉 변속 조절방법은 전자에서와 동일한 방법에 의하여 이루어지는 것으로, 여기서는 생략하기로 한다.

다만, 본 발명의 제2실시예의 마찰력조절휠의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 원통체(310)와 같이 상기 마찰력조절휠(358)이 회전되는 상태에서, 상기 마찰링(360)을 전,후로 이동시켜 마찰홈(362)의 양측벽면(364)에 상기 마찰력조절휠(358)이 마찰되어 상기 마찰력조절휠(358)이 정회전 또는 역회전하게 된다

따라서, 상기 마찰링(360)을 전,후진시켜 마찰력조절휠(358)을 회전시키게 되면 이 마찰력조절휠(358)에 연결된 마찰력조절축(354)의 워엄기어(352)에 맞물려 있는 워엄휠(351)에 의해 지지부재(334)를 회전시키게 되고 상기 지지부재(334)는 원통체(310)에 나사결합된 나사부(316)(335)가 풀리고 조임에 따라 전,후진을 하게 된다.

이때, 상기 지지부재(334)가 전,후진함에 따라 지지부재(334)에 의해 지지되어 있는 탄성부재(332)가 상기 제2외부레이스(321a)를 가압하는 가압력을 조절할 수 있게 된다.

즉, 상기 지지부재(334)가 전진하여 상기 탄성부재(332)를 가압하게 되면 탄성부재(332)는 제2외부레이스(321a)를 제1외부레이스(321) 방향으로 가압을 하게 된다.

그러면, 상기 제1,2외부레이스(321)(321a)의 오목홈(322)(322a)에 삽입된 변속볼(326)이 상기 제1,2내부레이스(323)(323a) 방향으로 밀어주게 되어 마찰력이 크게 발생되어 이들 제1,2외,내부레이스(321)(321a)(323)(323a)의 오목홈(322)(322a)(324)(324a)과 변속볼(326)이 더욱 강하게 밀착되어 변속볼(326)과 제1,2외,내부레이스(321)(321a)(323)(323a)들을 통해 전달되는 토크가 증대되게 된 다.

반대로, 상기 지지부재(334)를 후진시키게 되면 탄성부재(332)의 가압력이 줄어들게 되어 이들 제1,2외,내부레이스(321)(321a)(323)(323a)와 상기 변속볼(326)과의 마찰력이 감소되어 이들을 통해 전달되는 토크는 감소 되게 된다.

이때, 상기 지지부재(334)를 더욱 후퇴시키게 되면 변속볼(326)과 이들 제1,2외,내부레이스(321)(321a)(323)(323a)가 이격되게 되어 이들 사이의 마찰력이 "0"이 되어 토크의 전달력이 차단되게 되어 클러치동작이 수행된다.

따라서, 별도의 클러치기구를 이용하지 않고도 자체적인 내부구성만으로 동력을 차단할 수 있고, 또한 클러치를 이용하는 종래의 변속장치에 비해 부피와 무게를 줄일 수 있으며, 클러치에 의한 동력손실을 방지할 수 있게 된다.

도 9는 본 발명에 따른 무단변속장치의 제3실시예를 보인 측단면도이고, 도 10은 본 발명의 무단변속장치의 제3실시예를 보인 평면도이다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(100)의 내부 공간부(102)에 설치되어 상기 제2외부레이스(321a)를 가압하는 탄성부재(332)를 지지하는 지지부재(334)를 원통체(310)에 억지끼움 시키고, 상기 회전관(344)의 외주면에 나사산(344a)이 형성되어 상기 회전관(344)의 외주면에 나사결합되되 외주면에 워엄휠(510)이 형성된 토크조절링(500)이 구비된다.

그리고, 상기 토크조절링(500)의 워엄휠(510)에 맞물리는 회전구동부(520)가 설치되되, 상기 회전구동부(520)는 상기 워엄휠(510)에 맞물리는 워엄기어(522)가 구비되어 상기 하우징(100)의 외측으로 돌출되는 회동축(524)이 구비되며, 상기 하우징(100)의 외측으로 돌출된 회동축(524)의 일측부에는 모터(526)가 구비된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 무단변속장치에 대한 작동관계, 즉 변속조절방법은 전자에서와 동일한 방법에 의하여 이루어지는 것으로, 여기서는 생략하기로 한다.

다만, 상기 회전구동부(520)의 모터(526)를 구동시키게 되면 회동축(524)이 회전을 하게 되어 상기 회동축(524)의 워엄기어(522)에 맞물려 있는 워엄휠(510)에 의해 토크조절링(500)은 나사결합된 회전관(244)을 따라 축방향으로 변위되면서 지지부재(334)를 변위시키게 된다.

즉, 상기 지지부재(334)는 상기 토크조절링(500)의 전진에 따라 상기 지지부재(334)를 밀게 되고, 상기 지지부재(334)는 원통체(310)의 내주면에 밀착된 상태로 하여 슬라이드 이동되게 된다.

이때, 상기 지지부재(334)가 변위에 따라 탄성부재(332)의 가압력을 조절하게 되는데, 즉 지지부재(334)가 탄성부재(332)를 밀어주게 되면 제2외부레이스(321a)를 제1외부레이스(321) 방향 쪽으로 가압하게 된다.

따라서, 상기 제1,2외부레이스(321)(321a)의 오목홈(322)(322a)에 삽입된 변속볼(326)이 제1,2내부레이스(323)(323a) 방향으로 밀리면서 오목홈(322)(322a)(324)(324a)과 변속볼(326)이 더욱 강하게 밀착되어 마찰력이 증가 된다.

반대로, 상기 회전구동부(520)를 반대로 동작 되도록 모터(526)를 구동시키 게 되면 토크조절링(500)은 회전관(344)의 나사부(344a)를 따라 후퇴하게 되고, 상기 토크조절링(500)의 후퇴에 따라 탄성부재(332)를 가압하고 있는 지지부재(334)가 상기 원통체(310)의 내주면을 따라 슬라이드되어 후퇴하게 된다.

따라서, 상기 지지부재(334)의 후퇴에 따른 탄성부재(332)에 의해 제2외부레이스(321a)를 가압하는 가압력이 감소되어 이들 제1,2외,내부레이스(321)(321a)(323)(323a)와 변속볼(326)과의 마찰력이 감소되어 이들을 통해 전달되는 토크가 감소 되게 된다.

이때, 상기 지지부재(334)를 더욱 후퇴시키게 되면 변속볼(326)과 이들 제1,2외,내부레이스(321)(321a)(323)(323a)가 이격이 되어 사이의 마찰력이 "0"이 되어 토크의 전달이 차단되어 클러치동작이 수행된다.

또한, 상기 무단변속장치(10)의 변속동작은 전자에서 설명한 동일한 동작에 의해 이루어지는 것으로, 여기서는 생략하기로 한다.

다만, 상기 제1외부레이스(321)를 가압하는 탄성부재(332)는 상기 회전관(344)을 회전시키게 되면 제1,2내부레이스(323)(323a)의 간격은 좁아지거나 넓어지게 된다.

즉, 상기 회전관(344)을 일측으로 회전시키게 되면 나사부로 치합된 제1내부레이스(323)와 제2내부레이스(323a)의 간격이 좁아지고 이와 동시에 회전관(344)에 나사결합된 토크조절링(500)은 반대방향으로 후퇴되어 제1,2외부레이스(321)(321a)의 간격이 벌어지게 된다.

이때, 제2외부레이스(321a)가 변속볼(326)로부터 후퇴되면서 탄성부재(332) 가 밀려서 후퇴되더라도 상기 나사로 치합된 토크조절링(500)이 후퇴되면서 이와 같이 지지부재(334)도 함께 후퇴되므로 제2외부레이스(321a)의 후퇴에도 탄성부재(332)의 탄성력은 일정하게 유지될 수 있어 변속동작시에 토크를 일정하게 유지할 수 있게 된다.

상기에서는 본 발명에 따른 무단변속장치에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명에 속한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 토크조절은 변속볼이 마찰접촉되는 레이스와의 마찰력을 워엄휠과 워엄기어를 통하여 정밀하게 이루어지게 함으로써 회전력(변속속도)의 조절을 정밀하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 변속시에도 워엄휠과 워엄기어를 이용하여 레이스간의 간격을 정밀하게 조절함으로써 위성운동하는 변속볼의 자전 및 공정속도를 정밀하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 속도조절시에도 탄성부재는 탄성력을 일정하게 유지되도록 하여 토크를 일정하게 유지할 수 있도록 하고, 클러치 기능을 갖도록 함으로써 별도의 클러치를 요하지 하지 않게 되어 부피 및 무게를 경량화할 수 있으며, 다양한 형태의 입출력부과 간편하게 접속할 수 있도록 하여 다양한 용도로 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 무단변속장치에 토크를 조절할 수 있는 토크조절부를 더 구비하여 대용량의 속도조절용에 적용 가능함과 동시에 정밀한 변속된 속도를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

1. 내부에 공간부가 형성된 하우징과,

   상기 하우징의 공간부에 설치되어 속도를 조절하되, 원통형상의 원통체가 구비되고, 상기 원통체의 내측에 설치되어 속도를 조절하는 속도변속부가 구비되며, 상기 원통체의 내측에 결합되되 상기 속도변속부의 전방에 위치되게 결합되는 가압부가 구비되고, 상기 가압부의 전방에 결합되되 일측부가 상기 속도변속부에 결합되는 속도조절부로 구성되는 변속조절부와,

   상기 변속조절부로 외부의 동력을 입력하는 입력부와,

   상기 변속조절부에서 조절되어 변속된 속도를 출력하는 출력부로 구성된 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
2. 하우징이 구비되고,

   상기 하우징의 일측에 지지된 입력부에 속도를 조절하되, 상기 입력부에 결합 고정되는 원통형상의 원통체가 구비되고, 상기 원통체의 내측에 설치되어 속도를 조절하는 속도변속부가 구비되며, 상기 원통체의 내측에 결합되되 상기 속도변속부의 전방에 위치되게 결합되는 가압부가 구비되고, 상기 가압부의 전방에 결합되되 일측부가 상기 속도변속부에 결합되는 속도조절부로 구성되는 변속조절부가 연결 고정되며,

   상기 변속조절부에 의해 변속된 속도를 출력하는 출력부로 구성된 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 입력부와 출력부는 동축선상에 설치되되 상기 입력부와 출력부가 동일 방향으로 입출력되도록 설치된 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
4. 삭제
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 속도변속부는 상기 원통체와 함께 회전되도록 결합되되 링형상으로 형성되어 내주면에 원호의 오목홈이 형성된 한쌍의 외부레이스가 구비되고,

   상기 외부레이스의 내경보다 작은 외경을 갖도록 하여 링형상으로 형성되고, 외주면에 오목홈이 형성되어 상기 출력부의 외경부에 결합되되 상호간에 나사결합된 한쌍의 내부레이스가 구비되고,

   상기 내, 외부레이스의 오목홈에 안착되어 상기 내, 외부레이스의 간격조절에 의해 상기 오목홈의 면과 마찰접촉되어 위성운동을 하는 다수개의 변속볼로 이루어진 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 가압부는 상기 원통체와 속도조절부에 결합 고정되는 지지부재가 구비되며, 상기 지지부재와 속도변속부의 사이에는 탄성부재가 더 구비된 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 지지부재는 상기 원통체의 내주면에 나사결합 또는 억지끼움되어 결합고정되고, 상기 지지부재의 일측부로 외주면에 워엄휠이 형성되게 연장되는 연장관이 형성되며,

   상기 지지부재의 전방부에는 상기 속도조절부의 외주면에 나사결합되는 토크조절링이 결합되고, 상기 토크조절링의 외주면에는 워엄휠이 형성되고,

   상기 워엄휠에는 상기 지지부재를 동작시키는 회전구동부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 회전구동부는 상기 지지부재의 워엄휠에 맞물리는 워엄기어가 구비되되 상기 워엄기어의 양측단부가 상기 원통체의 외측으로 연장되게 서로 대응되게 한쌍 이 구비된 마찰력조절축과,

   상기 원통체의 외측에 위치되어 상기 마찰력조절축의 양측에 연결되는 마찰력조절휠과,

   링형상으로 형성되어 상기 마찰력조절휠이 결합되는 마찰홈이 내주부에 형성되어 상기 하우징의 내주면에 설치된 마찰링로 이루어진 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 마찰력조절축의 양측부에는 상기 하우징의 외측으로 돌출 형성되되, 상기 마찰링의 마찰홈에 위치되는 제1기어가 구비되고, 상기 마찰력조절휠에는 제2기어가 구비되며, 상기 제1기어와 제2기어의 사이에는 제3기어가 구비되되, 상기 마찰력조절축의 양측 중 어느 일측에 제2기어와 제3기어의 사이에 구비되어 서로 연결시켜 주는 제4기어가 구비되고, 상기 마찰조절축의 타측부에는 모터가 더 구비된 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
10. 삭제
11. 삭제
12. 제 1 항 제 2 항에 있어서,

    상기 입력부는 상기 하우징의 외측으로 돌출된 입력축관과,

    상기 하우징의 내측에 구비되되 상기 입력축관과 일체로 형성되어 상기 원통체에 결합 고정되는 고정부와,

    상기 출력부에는 상기 입력부와 동일 선상에 설치되되 일측은 상기 입력축관에 끼워져 외측으로 돌출되고, 타측은 상기 원통체의 내측에 위치되는 동력전달암과,

    상기 동력전달암에는 로울러가 구비된 플랜지가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 무단변속장치.

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