KR100915224B1 - 벨트식 무단 변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벨트식 무단 변속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직경이 가변되면서 변속비를 제어하는 가변구동풀리와 가변구동풀리와 벨트로 연결되어 가변구동풀리와 상반된 작동으로 직경이 가변되면서 벨트의 장력을 조절하게 되는 가변종동풀리로 이루어지는 벨트식 무단 변속기를 구성하되, 상기 가변구동풀리 및 가변종동풀리는 풀리축에 결합된 한 쌍의 풀리판사이에 벨트걸림용 래칫기어부가 형성된 복수개의 벨트지지대가 반경방향으로 이동가능하게 삽입설치되고 각 풀리판의 외측면에는 변속판회전장치에 의해 서로 반대방향으로 회전하면서 복수개의 벨트지지대를 반경방향으로 이동시키게 되는 변속판이 설치되도록 구성하고, 상기 벨트는 내주면에 가변구동풀리 및 가변종동풀리의 벨트지지대에 형성된 벨트걸림용 래칫기어부에 각각 맞물리게 되는 래칫기어부가 교대로 형성되도록 구성하므로써, 가변구동풀리 및 가변종동풀리의 직경을 보다 용이하고 원활하게 가변시킬 수 있게 하여 더욱 더 정확하고 효율적인 무단 변속이 가능하도록 하는 동시에 큰 부하가 걸릴 경우에도 풀리와 벨트사이에 슬립현상이 생기는 것을 방지하여 보다 효율적인 동력전달을 구현할 수 있도록 한 것이다.

Description

벨트식 무단 변속기{Belt-type continuously variable transmission}

본 발명은 벨트식 무단 변속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직경이 가변되면서 변속비를 제어하는 가변구동풀리와 가변구동풀리와 벨트로 연결되어 가변구동풀리와 상반된 작동으로 직경이 가변되면서 벨트의 장력을 조절하게 되는 가변종동풀리로 이루어지는 벨트식 무단 변속기를 구성하되, 상기 가변구동풀리 및 가변종동풀리는 풀리축에 결합된 한 쌍의 풀리판사이에 벨트걸림용 래칫기어부가 형성된 복수개의 벨트지지대가 반경방향으로 이동가능하게 삽입설치되고 각 풀리판의 외측면에는 변속판회전장치에 의해 서로 반대방향으로 회전하면서 복수개의 벨트지지대를 반경방향으로 이동시키게 되는 변속판이 설치되도록 구성하고, 상기 벨트는 내주면에 가변구동풀리 및 가변종동풀리의 벨트지지대에 형성된 벨트걸림용 래칫기어부에 각각 맞물리게 되는 래칫기어부가 교대로 형성되도록 구성하므로써, 가변구동풀리 및 가변종동풀리의 직경을 보다 용이하고 원활하게 가변시킬 수 있게 하여 더욱 더 정확하고 효율적인 무단 변속이 가능하도록 하는 동시에 큰 부하가 걸릴 경우에도 풀리와 벨트사이에 슬립현상이 생기는 것을 방지하여 보다 효율적인 동력전달을 구현할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 무단 변속기(Continuously Variable Transmission, CVT)란 주어진 변속패턴에 따라 최상의 변속비와 최하의 변속비사이를 연속적으로 변속시킴으로써 엔진으로부터 발생된 구동력을 최대한 효율적으로 이용할 수 있게 하여 우수한 동력성능과 연비향상을 구현할 수 있도록 하는 장치를 말한다.

이러한 무단 변속기는 자동차 뿐만 아니라 산업기계나 호이스트, 물품이송용컨베이어, 윈치, 엘리베이터 및 에스컬레이터 등 다양한 산업현장에서 널리 사용되고 있는데, 종래의 무단 변속기는 대부분 그 구조가 복잡하여 사용시 고장이 자주 발생하게 될 뿐 아니라, 특히 변속단계가 없는 무단 변속이라고는 하지만 실질적인 작동구조상으로 보면 구조자체가 유단으로 변속이 이루어짐에 따라 변속의 범위가 극히 제한적이어서 각종 용도에 따른 적용이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

종래의 무단 변속기로는 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 V-벨트식 무단 변속기(100)가 널리 사용되고 있는데, 이 V-벨트식 무단 변속기(100)는 엔진으로부터 발생되는 출력을 직접 전달받는 구동축(101)의 외주연에 고정설치되는 구동측 고정풀리판(102)과 상기 구동측 고정풀리판(102)과 함께 구동측 V자홈(104)을 형성하도록 구동축(101)의 외주연에 축방향으로 이동가능하게 설치되는 구동측 가동풀리판(103)과 상기 구동측 가동풀리판(103)의 배면으로 구동유압실(105)을 형성하는 구동측 유압실린더(106)로 구성된 가변구동풀리(107)와, 상기 구동축(101)과 평행하게 소정의 원격위치에 배치되는 종동축(108)의 외주연에 고정설치되는 종동측 고정풀리판(109)과 상기 종동측 고정풀리판(109)과 함께 종동측 V자홈(111)을 형성하도록 종동축(108)의 외주연에 축방향으로 이동가능하게 설치되는 종동측 가동풀리판(110)과 상기 종동측 가동풀리판(110)의 배면으로 구동유압실(112)을 형성하는 종동측 유압실린더(113)로 구성된 가변종동풀리(114)와, 상기 가변구동풀리(107)의 구동측 V자홈(104)와 가변종동풀리(114)의 종동측 V자홈(111)사이에 걸리도록 설치되는 V-벨트(115)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 종래의 V-벨트식 무단 변속기는 구동축(101)의 내부에 형성된 유로를 통해 구동측 유압실린더(106)의 구동유압실(105)에 일정한 유압을 가해 구동측 가동풀리판(103)을 축방향으로 이동시켜 가변구동풀리(107)의 구동측 V자홈(104)의 폭을 좁히는 동시에 종동축(108)의 내부에 형성된 유로를 통해 종동측 유압실린더(113)의 구동유압실(112)에 일정한 유압을 가해 종동측 가동풀리판(110)을 축방향으로 이동시켜 가변종동풀리(114)의 종동측 V자홈(111)의 폭을 넓히거나, 그 반대로 가변구동풀리(107)의 구동측 V자홈(104)의 폭을 넓히는 동시에 가변종동풀리(114)의 종동측 V자홈(111)의 폭을 좁혀 가변구동풀리(107)와 가변종동풀리(114)에 걸리는 V-벨트(115)의 접촉반경을 변화시킴으로써 변속비를 형성하게 된다.

그러나, 상기와 같이 구성되는 종래의 V-벨트식 무단 변속기는 가변구동풀리(107) 및 가변종동풀리(114)에 걸리는 V-벨트(115)가 풀리와 마찰식으로 접촉하고 있기 때문에 큰 부하가 걸리게 될 경우 가변구동풀리(107) 및 가변종동풀리(114)와 V-벨트(115)사이에 슬립현상이 발생하게 되므로 동력전달이 원활하게 이루어지지 못하게 될 뿐 아니라 이러한 슬립현상으로 인해 V-벨트(115)의 내구성도 현저히 저하되는 문제점이 있었으며, 또한 반복적인 사용에 의해 V-벨트(115)의 장력이 약화되기 쉬우므로 효율적인 동력전달이 이루어지지 못하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 직경이 가변되면서 변속비를 제어하는 가변구동풀리와 가변구동풀리와 벨트로 연결되어 가변구동풀리와 상반된 작동으로 직경이 가변되면서 벨트의 장력을 조절하게 되는 가변종동풀리로 이루어지는 벨트식 무단 변속기를 구성하되, 상기 가변구동풀리 및 가변종동풀리는 풀리축에 결합된 한 쌍의 풀리판사이에 벨트걸림용 래칫기어부가 형성된 복수개의 벨트지지대가 반경방향으로 이동가능하게 삽입설치되고 각 풀리판의 외측면에는 변속판회전장치에 의해 서로 반대방향으로 회전하면서 복수개의 벨트지지대를 반경방향으로 이동시키게 되는 변속판이 설치되도록 구성하고, 상기 벨트는 내주면에 가변구동풀리 및 가변종동풀리의 벨트지지대에 형성된 벨트걸림용 래칫기어부에 각각 맞물리게 되는 래칫기어부가 교대로 형성되도록 구성하므로써, 가변구동풀리 및 가변종동풀리의 직경을 보다 용이하고 원활하게 가변시킬 수 있게 하여 더욱 더 정확하고 효율적인 무단 변속이 가능하도록 하는 동시에 큰 부하가 걸릴 경우에도 풀리와 벨트사이에 슬립현상이 생기는 것을 방지하여 보다 효율적인 동력전달을 구현할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 직경이 가변되면서 변속비를 제어하는 가변구동풀리와 가변구동풀리와 벨트로 연결되어 가변구동풀리와 상반된 작동으로 직경이 가변되면서 벨트의 장력을 조절하게 되는 가변종동풀리로 이루어지는 벨트식 무단 변속기에 있어서, 상기 가변구동풀리는 외주면중앙부에 풀리판결합부가 형성된 풀리축과, 상기 풀리축의 풀리판결합부의 양단에 각각 결합되는 것으로 중앙부에 풀리축삽입공이 관통형성되고 풀리축삽입공의 둘레에는 복수개의 슬라이드홈이 방사상으로 형성된 한 쌍의 풀리판과, 상기 풀리판사이에 반경방향으로 이동가능하게 삽입설치되는 것으로 외측면에 벨트걸림용 래칫기어부가 형성되고 양단부에 상기 풀리판의 슬라이드홈에 각각 삽입되는 슬라이드부와 풀리판의 외측면으로 각각 돌출되는 안내돌기가 형성된 복수개의 벨트지지대와, 상기 풀리축의 풀리판결합부의 양단에 각각 결합된 풀리판의 외측면에 각각 트러스트베어링을 개재한 상태로 회전가능하게 설치되는 것으로 중앙부에 풀리축삽입공이 각각 관통형성되며 풀리축삽입공의 둘레에는 상기 풀리판사이에 삽입설치된 복수개의 벨트지지대의 안내돌기가 각각 삽입되는 복수개의 인벌류트곡선홈이 각각 방사상으로 형성된 한 쌍의 변속판과, 상기 풀리판의 외측면에 각각 회전가능하게 설치된 변속판을 서로 반대방향으로 회전시켜 풀리판사이에 삽입설치된 복수개의 벨트지지대를 반경방향으로 이동시키게 되는 변속판회전장치로 구성되고, 상기 가변종동풀리는 상기 가변구동풀리와 동일한 구조로 이루어지되, 가변종동풀리의 벨트지지대의 외측면에 구비되는 벨트걸림용 래칫기어부가 가변구동풀리의 벨트지지대에 형성된 벨트걸림용 래칫기어부의 경사방향과 반대로 형성되도록 구성되며, 상기 벨트는 내주면에 상기 가변구동풀리의 벨트지지대에 형성된 벨트걸림용 래칫기어부에 맞물리는 구동측 래칫기어부와 가변종동풀리의 벨트지지대에 형성된 벨트걸림용 래칫기어부에 맞물리는 종동측 래칫기어부가 교대로 형성되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 변속판회전장치가 변속판의 외측면중앙부에 각각 결합설치되는 것으로 전ㆍ후면에 풀리축이 관통하는 통공이 형성되며 내부에 오일챔버가 형성된 하우징의 내부양측에 오일챔버를 2개의 공간으로 분할하는 격벽이 대향되게 고정설치되고 상기 격벽에 의해 2개의 공간으로 분할된 오일챔버의 내부에는 하우징을 관통하도록 삽입되는 풀리축의 외주면에 결합되어 풀리축과 함께 회전하게 되는 로터가 삽입설치되며 상기 로터의 외주면양측에는 격벽에 의해 2개의 공간으로 분할된 오일챔버를 4개의 공간으로 분할하는 베인이 돌출형성되도록 구성된 한 쌍의 유압 액츄에이터와, 상기 변속판에 각각 결합설치된 유압 액츄에이터에 유압을 가하기 위해 유압 액츄에이터의 각 하우징의 내부에 삽입설치된 로터에 관통형성되는 복수개의 오일유출입공과 연통하도록 상기 풀리축의 내부에 형성하게 되는 유압유로와, 상기 풀리축의 내부에 형성되는 유압유로와 연통하도록 풀리축의 외주면일측에 회전가능하게 삽입설치하게 되는 오일유출입포트로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의한 벨트식 무단 변속기는 직경이 가변되면서 변속비를 제어하는 가변구동풀리와 가변구동풀리와 벨트로 연결되어 가변구동풀리와 상반된 작동으로 직경이 가변되면서 벨트의 장력을 조절하게 되는 가변종동풀리로 이루어지되, 상기 가변구동풀리 및 가변종동풀리는 풀리축에 결합된 한 쌍의 풀리판사이에 벨트걸림용 래칫기어부가 형성된 복수개의 벨트지지대가 반경방향으로 이동가능하게 삽입설치되고 각 풀리판의 외측면에는 변속판회전장치에 의해 서로 반대방향으로 회전하면서 복수개의 벨트지지대를 반경방향으로 이동시키게 되는 변속판이 설치되도록 구성되고, 상기 벨트는 내주면에 가변구동풀리 및 가변종동풀리의 벨트지지대에 형성된 벨트걸림용 래칫기어부에 각각 맞물리게 되는 래칫기어부가 교대로 형성되도록 구성되므로써, 변속판회전장치에 의해 서로 반대방향으로 회전하게 되는 변속판을 이용하여 풀리의 직경을 보다 용이하고 원활하게 가변시킬 수 있게 되므로 더욱 더 정확하고 효율적인 무단 변속이 가능하게 될 뿐만 아니라 큰 부하가 걸릴 경우에도 풀리와 벨트사이에 슬립현상이 생기는 것이 방지되므로 보다 효율적인 동력전달을 구현할 수 있게 되는 효과가 있는 것이다.

도 1은 종래의 V-벨트식 무단 변속기를 나타내는 설명도.

도 2는 본 발명에 의한 벨트식 무단 변속기를 나타내는 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 벨트식 무단 변속기에 사용되는 벨트를 나타내는 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 벨트식 무단 변속기의 가변구동풀리 및 가변종동풀리의 구성을 나타내는 분해 사시도.

도 5는 본 발명에 의한 벨트식 무단 변속기의 가변구동풀리 및 가변종동풀리에 사용되는 유압 액츄에이터의 구성을 나타내는 분해 사시도.

도 6은 본 발명에 의한 벨트식 무단 변속기의 가변구동풀리 및 가변종동풀리의 조립상태 및 유압공급라인을 나타내는 단면도.

도 7과 도 8은 본 발명에 의한 벨트식 무단 변속기의 작동과정을 나타내는 설명도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 무단 변속기 10 : 가변구동풀리

11 : 풀리축 11a : 풀리판결합부

12 : 풀리축삽입공 13 : 슬라이드홈

14a, 14b : 풀리판 15 : 벨트지지대

15a : 벨트걸림용 래칫기어부 15b : 슬라이드부

15c : 안내돌기 16 : 풀리축삽입공

17 : 인벌류트곡선홈 18 : 트러스트베어링

18a, 18b : 변속판 19 : 통공

20 : 오일챔버 21 : 하우징

21a, 21b : 격벽 22 : 로터

22a, 22b : 오일유출입공 23a, 23b : 베인

24a, 24b : 유압 액츄에이터 25 : 유압유로

26 : 오일유출입포트 26a, 26b : 오일유출입공

27, 28 : 오일씰 30 : 가변종동풀리

31 : 벨트지지대 31a : 벨트걸림용 래칫기어부

50 : 벨트 51 : 구동측 래칫기어부

52 : 종동측 래칫기어부

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 도 2 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 벨트식 무단 변속기를 나타내는 사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 벨트식 무단 변속기에 사용되는 벨트를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 벨트식 무단 변속기의 가변구동풀리 및 가변종동풀리의 구성을 나타내는 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명에 의한 벨트식 무단 변속기의 가변구동풀리 및 가변종동풀리에 사용되는 유압 액츄에이터의 구성을 나타내는 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명에 의한 벨트식 무단 변속기의 가변구동풀리 및 가변종동풀리의 조립상태 및 유압공급라인을 나타내는 단면도이며, 도 7과 도 8은 본 발명에 의한 벨트식 무단 변속기의 작동과정을 나타내는 설명도이다.

본 발명에 의한 벨트식 무단변속기는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 직경이 가변되면서 변속비를 제어하는 가변구동풀리(10)와 가변구동풀리(10)와 벨트(50)로 연결되어 가변구동풀리(10)와 상반된 작동으로 직경이 가변되면서 벨트(50)의 장력을 조절하게 되는 가변종동풀리(30)로 이루어진다.

상기 가변구동풀리(10)와 가변종동풀리(30)는 일부 구성을 제외하고는 동일한 구조로 이루어지므로, 동일한 구성에 대해서는 같은 부호로 표기하여 함께 설명하고, 서로 다른 구성에 대해서는 다른 부호로 표기하여 별도로 설명하기로 한다.

상기 가변구동풀리(10)는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 외주면중앙부에 풀리판결합부(11a)가 형성된 풀리축(11)이 구비된다.

이 때, 상기 풀리축(11)의 외주면중앙부에 형성되는 풀리판결합부(11a)는 풀리축(11)과 일체로 형성하는 것이 바람직하지만, 제작상의 편의를 위해 풀리판결합부(11a)을 별도의 부품으로 제작한 후 풀리축(11)에 조립하도록 구성하는 것도 가능하다.

상기 풀리축(11)의 풀리판결합부(11a)의 양단에는 한 쌍의 풀리판(14a)(14b)이 고정볼트와 같은 체결수단에 의해 각각 결합되는데, 각 풀리판(14a)(14b)의 중앙부에는 풀리축삽입공(12)이 관통형성되며 풀리축삽입공(12)의 둘레에는 복수개의 슬라이드홈(13)이 방사상으로 형성된다.

그리고, 상기 풀리판(14a)(14b)사이에는 복수개의 벨트지지대(15)가 반경방향으로 이동가능하게 삽입설치되는데, 각 벨트지지대(15)의 외측면에는 벨트걸림용 래칫기어부(15a)가 형성되고 양단부에는 상기 풀리판(14a)(14b)의 슬라이드홈(13)에 각각 삽입되는 슬라이드부(15b)와 풀리판(14a)(14b)의 외측면으로 각각 돌출되는 안내돌기(15c)가 형성된다.

이 때, 상기 풀리판(14a)(14b)에 각각 형성되는 복수개의 슬라이드홈(13)은 풀리축삽입공(12)을 중심으로 각각 방사상으로 형성하는 것도 가능하지만, 풀리판의 중심을 지나는 직선에 대해 일정한 각도를 이루도록 경사지게 각각 형성하는 것이 바람직한데, 그 경사각도는 무단 변속기의 크기나 규격, 용도범위에 따라 0 ~ 90도의 범위내에서 적절한 값으로 선정하는 것이 바람직하다.

이와 같이 상기 풀리판(14a)(14b)에 각각 형성되는 복수개의 슬라이드홈(13)을 풀리축삽입공(12)을 중심으로 방사상으로 형성하되 풀리판의 중심을 지나는 직선에 대해 일정한 각도를 이루도록 경사지게 각각 형성하는 동시에 상기 벨트지지대(15)의 외측면에 형성되는 벨트걸림용 래칫기어부(15a)도 상기 각도만큼 경사지게 형성하게 되면, 서로 평행하게 대응되는 슬라이드홈(13)사이에 삽입설치되는 복수개의 벨트지지대(15)가 풀리축(11)의 축중심선에 대해 상기 각도만큼 경사진 상태에서 반경방향으로 이동하면서 벨트(50)와 접촉하게 됨에 따라, 복수개의 벨트지지대(15)의 외측면에 형성된 벨트걸림용 래칫기어부(15a)가 한꺼번에 벨트(50)와 접촉하게 되지 않고 벨트걸림용 래칫기어부(15a)의 일측부터 순차적으로 벨트(50)와 접촉하게 되므로 풀리의 직경이 가변되면서 변속이 이루어지는 과정에서 복수개의 벨트지지대(15)와 벨트(50)가 서로 접촉할 때 발생하게 되는 충격과 소음을 저감시킬 수 있게 될 뿐 아니라 고속회전시에도 더욱 더 안정적인 변속이 이루어질 수 있게 된다.

그리고, 상기 벨트지지대(15)의 개수는 풀리에 걸리는 벨트(50)가 안정적으로 지지된 상태에서 원활하게 회전할 수 있도록 설계조건에 따라 풀리의 최소직경에 해당하는 원을 균일하게 등분하여 최대한 많은 개수로 형성하는 것이 유리하지만, 벨트지지대(15)의 외측면에 형성되는 벨트걸림용 래칫기어부(15a)의 크기와 양단부에 설치되는 슬라이드부(15b)와 안내돌기(15c)의 강도와 가공 및 조립성을 고려할 때 24개 정도로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 풀리축(11)의 풀리판결합부(11a)의 양단에 각각 결합된 풀리판(14a) (14b)의 외측면에는 한 쌍의 변속판(18a)(18b)이 각각 트러스트베어링(18)을 개재한 상태로 회전가능하게 설치되는데, 각 변속판(18a)(18b)의 중앙부에는 풀리축삽입공(16)이 각각 관통형성되며 풀리축삽입공(16)의 둘레에는 상기 풀리판(14a) (14b)사이에 삽입설치된 복수개의 벨트지지대(15)의 안내돌기(15c)가 각각 삽입되는 복수개의 인벌류트곡선홈(17)이 각각 방사상으로 형성된다.

이 때, 상기 변속판(18a)(18b)에 각 벨트지지대(15)의 안내돌기(15c)가 안내되도록 형성한 복수개의 홈(17)을 인벌류트곡선(involute curve)형태로 형성한 이유는 변속에 소요되는 힘, 즉 상기 풀리판(14a)(14b)사이에 삽입설치된 복수개의 벨트지지대(15)를 반경방향으로 이동시키는 데 소요되는 변속판(18a)(18b)의 회전력이 풀리의 직경이 최대인 부분에서 최소인 부분에 이르기까지 항상 균일하게 복수개의 벨트지지대(15)로 전달될 수 있게 함으로써 어느 범위에서나 동일한 회전력으로 변속이 가능하도록 하기 위함이다.

그리고, 상기 풀리판(14a)(14b)의 외측면에 각각 회전가능하게 설치된 변속판(18a)(18b)은 변속판회전장치에 의해 서로 반대방향으로 회전하게 되면서 풀리판(14a)(14b)사이에 삽입설치된 복수개의 벨트지지대(15)를 반경방향으로 이동시키게 된다.

상기 변속판(18a)(18b)을 서로 반대방향으로 회전시키기 위한 변속판회전장치는 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 변속판(18a)(18b)의 외측면중앙부에 각각 결합설치되는 한 쌍의 유압 액츄에이터(24a)(24b)와, 유압 액츄에이터(24a)(24b)에 유압을 가하기 위해 풀리축(11)의 내부에 형성되는 유압유로(25)와, 풀리축(11)의 내부에 형성되는 유압유로(25)에 연통하도록 풀리축(11)의 외주면일측에 회전가능하게 삽입설치되는 오일유출입포트(26)로 이루어진다.

상기 변속판회전장치를 구성하는 한 쌍의 유압 액츄에이터(24a)(24b)는 변속판(18a)(18b)의 외측면중앙부에 각각 결합설치되는 것으로, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 전ㆍ후면에 풀리축(11)이 관통하는 통공(19)이 형성되며 내부에 오일챔버(20)가 형성된 하우징(21)의 내부양측에 오일챔버(20)를 2개의 공간으로 분할하는 격벽(21a)(21b)이 대향되게 고정설치되고, 상기 격벽(21a)(21b)에 의해 2개의 공간으로 분할된 오일챔버(20)의 내부에는 하우징(21)을 관통하도록 삽입되는 풀리축(11)의 외주면에 결합되어 풀리축(11)과 함께 회전하게 되는 로터(22)가 삽입설치되며, 상기 로터(22)의 외주면양측에는 격벽(21a)(21b)에 의해 2개의 공간으로 분할된 오일챔버(20)를 4개의 공간으로 분할하는 베인(23a)(23b)이 돌출형성되도록 구성된다.

이 때, 상기 하우징(21)의 내부에 설치되는 격벽(21a)(21b)과 로터(22)에는 격벽(21a)(21b)과 로터(22)의 베인(23a)(23b)에 의해 분할되는 4개의 공간을 밀폐하기 위한 오일씰(27)(28)이 각각 설치된다.

그리고, 상기 로터(22)의 외주면에는 복수개의 오일유출입공(22a)(22b)이 관통형성되는데, 이 오일유출입공(22a)(22b)은 로터(22)의 내주면에 형성되는 오일홈에 의해 풀리축(11)의 내부에 형성된 유압유로(25)와 연통하게 된다.

상기 유압유로(25)는 풀리축(11)과 함께 회전하게 되는 유압 액츄에이터(24a)(24b)에 안정적인 유압을 가하기 위한 것으로, 변속판(18a)(18b)에 각각 결합설치되는 유압 액츄에이터(24a)(24b)의 각 하우징(21)의 내부에 삽입설치된 로터(22)에 관통형성되는 복수개의 오일유출입공(22a)(22b)과 연통하도록 상기 풀리축(11)의 내부에 형성된다.

상기 오일유출입포트(26)는 일정한 속도로 회전하는 풀리축(11)의 내부에 형성되는 유압유로(25)에 유압공급장치를 연결하기 위한 것으로, 상기 풀리축(11)의 내부에 형성되는 유압유로(25)와 연통하도록 풀리축(11)의 외주면일측에 회전가능하게 삽입설치된다.

이 때, 상기 오일유출입포트(26)의 외주면일측에는 한 쌍의 오일유출입공(26a)(26b)이 관통형성되는데, 이 오일유출입공(26a)(26b)은 오일유출입포트(26)의 내주면에 형성되는 오일홈에 의해 풀리축(11)의 내부에 형성된 유압유로(25)와 연통하게 된다.

그리고, 상기 변속판회전장치의 유압공급라인은 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 풀리축(11)의 외주면일측에 회전가능하게 삽입설치된 오일유출입포트(26)의 오일유출입공(26a)을 통해 유입된 오일이 풀리축(11)의 내부에 형성된 제 1유압유로(25a)를 거쳐 유압액츄에이터(24a)와 유압액츄에이터(24b)에 각각 유입된 후 풀리축(11)의 내부에 형성된 제 2유압유로(25b)를 거쳐 오일유출입포트(26)의 오일유출입공(26b)을 통해 복귀하거나, 오일유출입포트(26)의 오일유출입공(26b)을 통해 유입된 오일이 풀리축(11)의 내부에 형성된 제 2유압유로(25b)를 거쳐 유압액츄에이터(24b)와 유압액츄에이터(24a)로 각각 유입된 후 풀리축(11)의 내부에 형성된 제 1유압유로(25a)를 거쳐 오일유출입포트(26)의 오일유출입공(26a)을 통해 복귀하도록 구성된다.

한편, 상기 가변종동풀리(30)는 가변구동풀리(10)와 동일한 구조로 이루어지되, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 가변종동풀리(30)의 벨트지지대(31)의 외측면에 구비되는 벨트걸림용 래칫기어부(31a)가 가변종동풀리(10)의 벨트지지대(15)에 형성된 벨트걸림용 래칫기어부(15a)의 경사방향과 반대로 형성되도록 구성된다.

이 때, 상기 가변구동풀리(10)의 벨트지지대(15)의 외측면에 구비되는 벨트걸림용 래칫기어부(15a)와 가변종동풀리(30)의 벨트지지대(31)의 외측면에 구비되는 벨트걸림용 래칫기어부(31a)는 변속시 충격을 감소시키는 동시에 보다 안정적이고 균형적인 벨트걸림상태를 유지할 수 있도록 동일선상에 형성하지 않고 그 위치를 서로 어긋나게 형성하는 것이 바람직하다.

즉, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 상기 가변구동풀리(10)의 벨트걸림용 래칫기어부(15a)가 벨트지지대(15)의 외측면양측에 형성되면, 가변종동풀리(30)의 벨트걸림용 래칫기어부(31a)는 벨트지지대(31)의 외측면중앙에 형성되고, 역으로 상기 가변구동풀리(10)의 벨트걸림용 래칫기어부(15a)가 벨트지지대(15)의 외측면중앙에 형성되면, 가변종동풀리(30)의 벨트걸림용 래칫기어부(31a)는 벨트지지대(31)의 외측면양측에 형성된다.

그리고, 상기 벨트(50)는 내주면에 상기 가변구동풀리(10)의 벨트지지대(15)에 형성된 벨트걸림용 래칫기어부(15a)에 맞물리는 구동측 래칫기어부(51)와 가변종동풀리(30)의 벨트지지대(31)에 형성된 벨트걸림용 래칫기어부(31a)에 맞물리는 종동측 래칫기어부(52)가 교대로 형성되도록 구성된다.

이 때, 상기 벨트(50)는 평벨트(flat belt)나 링크벨트(link belt)형태로 형성하는 것이 가능하며, 상기 벨트(50)를 평벨트형태로 형성할 경우에는 기존의 벨트와 동일한 재질로 형성하거나 내구성을 향상시키기 위해 금속재질이나 합성수지 또는 탄소섬유재질로 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 벨트(50)를 링크벨트형태로 형성할 경우에는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 상기 가변구동풀리(10)의 벨트지지대(15)에 형성된 벨트걸림용 래칫기어부(15a)에 맞물리는 구동측 래칫기어부(51)가 형성된 복수개의 링크플레이트(53)와 상기 가변종동풀리(30)의 벨트지지대(31)에 형성된 벨트걸림용 래칫기어부(31a)에 맞물리는 종동측 래칫기어부(52)가 형성된 복수개의 링크플레이트(54)가 링크핀(55)에 의해 연결되도록 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 벨트(50)의 내주면에 구비되는 구동측 래칫기어부(51)와 종동측 래칫기어부(52)는 가변구동풀리(10)의 벨트걸림용 래칫기어부(15a)와 가변종동풀리(30)의 벨트걸림용 래칫기어부(31a)의 위치에 각각 대응되도록 형성하는 것이 바람직하다.

즉, 도 2와 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 상기 가변구동풀리(10)의 벨트걸림용 래칫기어부(15a)와 가변종동풀리(30)의 벨트걸림용 래칫기어부(31a)가 벨트지지대(15)의 외측면양측과 벨트지지대(31)의 외측면중앙에 각각 형성되면, 벨트(50)의 내주면에 구비되는 구동측 래칫기어부(51)와 종동측 래칫기어부(52)는 벨트(50)의 내주면양측과 내주면중앙에 각각 형성되고, 역으로 상기 가변구동풀리(10)의 벨트걸림용 래칫기어부(15a)와 가변종동풀리(30)의 벨트걸림용 래칫기어부(31a)가 벨트지지대(15)의 외측면중앙과 벨트지지대(31)의 외측면양측에 각각 형성되면, 벨트(50)의 내주면에 구비되는 구동측 래칫기어부(51)와 종동측 래칫기어부(52)는 벨트(50)의 내주면중앙과 내주면양측에 각각 형성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 벨트식 무단 변속기의 작용관계를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 벨트식 무단 변속기는 가변구동풀리(10)와 가변종동풀리(30)에 각각 설치되는 변속판회전장치의 오일유출입포트(26)에 도시되지 않은 유압공급장치를 연결하여 유압액츄에이터(24a)(24b)를 각각 작동시킴으로써 풀리의 직경을 용이하고 원활하게 가변시킬 수 있게 된다.

즉, 도 7의 (가)(나)에 도시되어 있는 바와 같이 최대의 직경을 유지하고 있는 가변구동풀리(10)의 직경을 감소시키고자 할 경우에는, 풀리축(11)의 외주면일측에 회전가능하게 설치된 오일유출입포트(26)의 오일유출입공(26a)과 풀리축(11)의 내부에 형성된 제 1유압유로(25a)를 통해 변속판(18a)(18b)의 외측면중앙부에 각각 결합설치된 유압액츄에이터(24a)(24b)에 오일을 공급하게 된다.

상기 변속판(18a)의 외측면중앙부에 결합설치된 유압액츄에이터(24a)에 공급된 오일은 도 7의 (가)에 도시되어 있는 바와 같이 로터(22)에 관통형성된 복수개의 오일유출입공(22a)을 통해 하우징(21)의 내부에 형성된 오일챔버(20)의 제 1공간(20a)과 제 3공간(20c)으로 유입되면서 하우징(21)의 내부에 고정설치된 격벽(21a)(21b)에 유압을 가하게 되고, 오일챔버(20)의 제 1공간(20a)과 제 3공간(20c)으로 유입된 오일에 의해 하우징(21)의 내부에 고정설치된 격벽(21a)(21b)에 유압이 가해짐에 따라 오일챔버(20)의 제 2공간(20b)과 제 4공간(20d)에 저장된 오일이 로터(22)의 오일유출입공(22b)을 통해 유출되면서 하우징(21)이 회전하게 되고, 하우징(21)이 회전함에 따라 하우징(21)에 결합되어 있는 변속판(18a)이 시계방향으로 회전하게 된다.

그리고, 상기 변속판(18b)의 외측면중앙부에 결합설치된 유압액츄에이터(24a)에 공급된 오일은 유압액츄에이터(24b)를 작동시키게 됨에 따라 유압액츄에이터(24b)에 결합되어 있는 변속판(18b)이 반시계방향으로 회전하게 된다.

이 때, 상기 변속판(18a)(18b)은 유압액츄에이터(24a)(24b)의 각 하우징(21)의 내부에 설치되는 로터(22)가 Ｘ자형태로 교차되도록 설치, 즉 유압액츄에이터(24a)의 로터(22)는 베인(23a)(23b)이 각각 5시방향과 11시방향을 향하도록 설치되며 유압액츄에이터(24b)의 로터(22)는 베인(23a)(23b)이 각각 1시방향과 7시방향을 향하도록 설치됨에 따라, 유압액츄에이터(24a)(24b)에 유압이 가해질 때마다 서로 반대방향으로 회전하게 된다.

이와 같이 상기 변속판(18a)(18b)이 유압액츄에이터(24a)(24b)에 의해 서로 반대방향으로 회전하게 되면, 변속판(18a)(18b)의 인벌류트곡선홈(17)에 삽입된 벨트지지대(15)의 안내돌기(15c)에 회전력이 가해지게 되고, 상기 벨트지지대(15)의 양끝단부에 형성된 안내돌기(15c)에 각각 변속판(18a)(18b)의 회전력이 가해짐에 따라 벨트지지대(15)의 슬라이드부(15b)가 풀리판(14a)(14b)의 슬라이드홈(13)을 따라 풀리의 중심방향으로 이동하게 되므로써, 복수개의 벨트지지대(15)에 의해 형성되는 가변구동풀리(10)의 직경을 용이하고 원활하게 감소시킬 수 있게 된다.

이어서, 도 8의 (가)(나)에 도시되어 있는 바와 같이 감소된 가변구동풀리(10)의 직경을 증대시키고자 경우에는, 풀리축(11)의 외주면일측에 회전가능하게 설치된 오일유출입포트(26)의 오일유출입공(26b)과 풀리축(11)의 내부에 형성된 제 2유압유로(25b)를 통해 변속판(18a)(18b)의 외측면중앙부에 각각 결합설치된 유압액츄에이터(24a)(24b)에 오일을 공급하게 된다.

상기 변속판(18a)의 외측면중앙부에 결합설치된 유압액츄에이터(24a)에 공급된 오일은 로터(22)에 관통형성된 복수개의 오일유출입공(22b)을 통해 하우징(21)의 내부에 형성된 오일챔버(20)의 제 2공간(20b)과 제 4공간(20d)으로 유입되면서 하우징(21)의 내부에 고정설치된 격벽(21a)(21b)에 유압을 가하게 되고, 오일챔버(20)의 제 2공간(20b)과 제 4공간(20d)으로 유입된 오일에 의해 하우징(21)의 내부에 고정설치된 격벽(21a)(21b)에 유압이 가해짐에 따라 오일챔버(20)의 제 1공간(20a)과 제 3공간(20c)에 저장된 오일이 로터(22)의 오일유출입공(22a)을 통해 유출되면서 하우징(21)이 회전하게 되고, 하우징(21)이 회전함에 따라 하우징(21)에 결합되어 있는 변속판(18a)이 반시계방향으로 회전하게 된다.

그리고, 상기 변속판(18b)의 외측면중앙부에 결합설치된 유압액츄에이터(24b)에 공급된 오일은 유압액츄에이터(24b)를 작동시키게 됨에 따라 유압액츄에터(24b)에 결합되어 있는 변속판(18b)이 시계방향으로 회전하게 된다.

이와 같이 상기 변속판(18a)(18b)이 유압액츄에이터(24a)(24b)에 의해 서로 반대방향으로 회전하게 되면, 변속판(18a)(18b)의 인벌류트곡선홈(17)에 삽입된 벨트지지대(15)의 안내돌기(15c)에 회전력이 가해지게 되고, 상기 벨트지지대(15)의 양끝단부에 형성된 안내돌기(15c)에 각각 변속판(18a)(18b)의 회전력이 가해짐에 따라 벨트지지대(15)의 슬라이드부(15b)가 풀리판(14a)(14b)의 슬라이드홈(13)을 따라 풀리중심의 반대방향으로 이동하게 되므로써, 복수개의 벨트지지대(15)에 의해 형성되는 가변구동풀리(10)의 직경을 용이하고 원활하게 증대시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 가변종동풀리(30)는 유압액츄에이터(24a)(24b)의 내부에 각각 설치되는 로터(22)의 설치방향이 가변구동풀리(10)와 반대로 설치되어 유압액츄에이터(24a)(24b)에 유압이 가해질 경우 변속판(18a)(18b)이 가변구동풀리(10)와는 반대방향으로 각각 회전하게 되므로, 가변구동풀리(10)의 직경이 증대될 때에는 직경이 감소하고 가변구동풀리(10)의 직경이 감소할 때에는 직경이 증대되도록 가변구동풀리(10)와 상반되게 작동하게 된다.

이와 같이 상기 가변종동풀리(30)는 가변구동풀리(10)와 상반된 작동으로 직경이 가변되므로써 가변구동풀리(10)와 가변종동풀리(30)사이에 걸리는 벨트(50)의 장력을 원활하게 조절할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 의한 벨트식 무단 변속기는 가변구동풀리(10) 및 가변종동풀리(30)의 직경을 보다 용이하고 원활하게 가변시킬 수 있게 되므로 더욱 더 정확하고 효율적인 무단 변속이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 의한 벨트식 무단 변속기는 벨트(50)의 내주면일측에 형성된 구동측 래칫기어부(51)가 가변구동풀리(10)에 구비된 복수개의 벨트지지대(15)의 외측면에 형성된 벨트걸림용 래칫기어부(15a)에 견고하게 맞물리는 동시에 내주면타측에 형성된 종동측 래칫기어부(52)가 가변종동풀리(30)에 구비된 복수개의 벨트지지대(31)의 외측면에 형성된 벨트걸림용 래칫기어부(31a)에 견고하게 맞물린 상태로 회전하게 되므로, 큰 부하가 걸릴 경우에도 풀리와 벨트사이에 슬립현상이 생기는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명에 의한 벨트식 무단 변속기는 가변구동풀리(10)와 가변종동풀리(30)의 폭을 넓게 형성하는 동시에 벨트지지대(15)(31)의 외측면에 각각 형성되는 벨트걸림용 래칫기어부(15a)(31a)의 개소(個所)와 가변구동풀리(10)와 가변종동풀리(30)사이에 걸리는 벨트(50)의 개수(個數)를 늘리므로써 변속기의 크기를 용이하게 증대시킬 수 있게 되므로, 자동차 뿐만 아니라 선박이나 호이스트, 물품이송용 컨베이어, 윈치, 엘리베이터 및 에스컬레이터 등 각종 산업현장에서 사용되고 있는 장치에도 무난하게 적용할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 직경이 가변되면서 변속비를 제어하는 가변구동풀리(10)와 가변구동풀리(10)와 벨트(50)로 연결되어 가변구동풀리(10)와 상반된 작동으로 직경이 가변되면서 벨트(50)의 장력을 조절하게 되는 가변종동풀리(30)로 이루어지는 벨트식 무단 변속기에 있어서,

   상기 가변구동풀리(10)는,

   외주면중앙부에 풀리판결합부(11a)가 형성된 풀리축(11)과,

   상기 풀리축(11)의 풀리판결합부(11a)의 양단에 각각 결합되는 것으로, 중앙부에 풀리축삽입공(12)이 관통형성되고 풀리축삽입공(12)의 둘레에는 복수개의 슬라이드홈(13)이 방사상으로 형성된 한 쌍의 풀리판(14a)(14b)과,

   상기 풀리판(14a)(14b)사이에 반경방향으로 이동가능하게 삽입설치되는 것으로, 외측면에 벨트걸림용 래칫기어부(15a)가 형성되고 양단부에 상기 풀리판(14a) (14b)의 슬라이드홈(13)에 각각 삽입되는 슬라이드부(15b)와 풀리판(14a)(14b)의 외측면으로 각각 돌출되는 안내돌기(15c)가 형성된 복수개의 벨트지지대(15)와,

   상기 풀리축(11)의 풀리판결합부(11a)의 양단에 각각 결합된 풀리판(14a) (14b)의 외측면에 각각 트러스트베어링(18)을 개재한 상태로 회전가능하게 설치되는 것으로, 중앙부에 풀리축삽입공(16)이 각각 관통형성되며 풀리축삽입공(16)의 둘레에는 상기 풀리판(14a)(14b)사이에 삽입설치된 복수개의 벨트지지대(15)의 안내돌기(15c)가 각각 삽입되는 복수개의 인벌류트곡선홈(17)이 각각 방사상으로 형성된 한 쌍의 변속판(18a)(18b)과,

   상기 풀리판(14a)(14b)의 외측면에 각각 회전가능하게 설치된 변속판(18a) (18b)을 서로 반대방향으로 회전시켜 풀리판(14a)(14b)사이에 삽입설치된 복수개의 벨트지지대(15)를 반경방향으로 이동시키게 되는 변속판회전장치로 구성되고,

   상기 가변종동풀리(30)는 상기 가변구동풀리(10)와 동일한 구조로 이루어지되, 가변종동풀리(30)의 벨트지지대(31)의 외측면에 구비되는 벨트걸림용 래칫기어부(31a)가 가변구동풀리(10)의 벨트지지대(15)에 형성된 벨트걸림용 래칫기어부(15a)의 경사방향과 반대로 형성되도록 구성되며,

   상기 벨트(50)는 내주면에 상기 가변구동풀리(10)의 벨트지지대(15)에 형성된 벨트걸림용 래칫기어부(15a)에 맞물리는 구동측 래칫기어부(51)와 가변종동풀리(30)의 벨트지지대(31)에 형성된 벨트걸림용 래칫기어부(31a)에 맞물리는 종동측 래칫기어부(52)가 교대로 형성되도록 구성된 것을 특징으로 하는 벨트식 무단 변속기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 변속판회전장치는,

   상기 변속판(18a)(18b)의 외측면중앙부에 각각 결합설치되는 것으로, 전ㆍ후면에 풀리축(11)이 관통하는 통공(19)이 형성되며 내부에 오일챔버(20)가 형성된 하우징(21)의 내부양측에 오일챔버(20)를 2개의 공간으로 분할하는 격벽(21a) (21b)이 대향되게 고정설치되고 상기 격벽(21a)(21b)에 의해 2개의 공간으로 분할된 오일챔버(20)의 내부에는 하우징(21)을 관통하도록 삽입되는 풀리축(11)의 외주면에 결합되어 풀리축(11)과 함께 회전하게 되는 로터(22)가 삽입설치되며 상기 로터(22)의 외주면양측에는 격벽(21a)(21b)에 의해 2개의 공간으로 분할된 오일챔버(20)를 4개의 공간으로 분할하는 베인(23a)(23b)이 돌출형성되도록 구성된 한 쌍의 유압 액츄에이터(24a)(24b)와,

   상기 변속판(18a)(18b)에 각각 결합설치된 유압 액츄에이터(24a)(24b)에 유압을 가하기 위해 유압 액츄에이터(24a)(24b)의 각 하우징(21)의 내부에 삽입설치된 로터(22)에 관통형성되는 복수개의 오일유출입공(22a)(22b)과 연통하도록 상기 풀리축(11)의 내부에 형성하게 되는 유압유로(25)와,

   상기 풀리축(11)의 내부에 형성되는 유압유로(25)와 연통하도록 풀리축(11)의 외주면일측에 회전가능하게 삽입설치하게 되는 오일유출입포트(26)로 구성된 것을 특징으로 하는 벨트식 무단 변속기.