KR101058690B1 - 내구성을 향상시킨 벨트를 이용한 무단변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무단변속기에 관한 것으로 보다 상세하게는 상기 무단변속기는 동력의 직접적인 전달에 의해 회전하는 구동축의 원심력에 의해 직경이 가변적으로 변하는 가변 풀리형태의 구동부와;

상기 구동부와는 동일한 구조로서 일정간격 이격된 곳에 구성된 가변 풀리형태의 피동부와;

상기 구동부와 피동부사이의 동력전달 및 서로 직경이 반비례가 되도록 하는 벨트와;

상기 가변풀리 형태의 구동부와 피동부의 직경을 조절할 수 있는 오일조절부로 구성되어 있는 것이 특징인 내구성을 향상시킨 벨트를 이용한 무단변속기에 관한 것이다.

Description

내구성을 향상시킨 벨트를 이용한 무단변속기{CVT using a belt having improved durability}

본 발명은 무단으로 변속할 수 있는 무단변속기에 관한 것으로, 원심력에 의해 직경이 가변하는 구동부와 상기 구동부와 벨트로 동력을 전달받도록 연결되어 상기 구동부와는 반비례로 직경이 가변하는 피동부의 관계로부터 무단변속이 가능하되, 상기 구동부와 피동부사이에 오일조절부를 구성하여 구동부 및 피동부의 직경을 조절할 수 있도록 하여 특히 저단의 운행시 피동부의 직경이 변하는 폭을 제한하여 피동부측에 힘을 부여할 수 있게 하는 무단변속기를 제공함은 물론 기존의 변속기 보다 내구성이 향상된 무단변속기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 무단변속기에 관한 것으로 보다 상세하게는 상기 무단변속기는 동력의 직접적인 전달에 의해 회전하는 구동축의 원심력에 의해 직경이 가변적으로 변하는 가변 풀리형태의 구동부와;

상기 구동부와는 동일한 구조로서 일정간격 이격된 곳에 구성된 가변 풀리형태의 피동부와;

상기 구동부와 피동부사이의 동력전달 및 서로 직경이 반비례가 되도록 하는 벨트와;

상기 가변풀리 형태의 구동부와 피동부의 직경을 조절할 수 있는 오일조절부로 구성되어 있는 것이 특징인 내구성을 향상시킨 벨트를 이용한 무단변속기에 관한 것이다.

통상 자동차나 각종의 산업현장에서는 용도에 따라 호이스트, 물품이송용 컨베이어, 원치, 엘리베이트 및 에스카레이트 등의 다양한 곳에서 무단변속기가 사용되고 있으나, 지금까지 주로 사용되고 있는 무단변속기는 그 구조가 비교적 복잡하고 특히 무단변속기라고는 하지만 실질적인 구조 자체가 유단변속에 가까워서 변속이 극히 제한적이므로 용도에 따른 적용이 제대로 이루어지지 않을 뿐만 아니라 구조가 복잡함에 따라 사용중 고장의 발생률이 높은 등의 문제점을 수반하고 있다.

한편, 자동차용 오토매틱 트랜스미션의 경우도 클러치의 대용으로 토크 컨버트를 사용함으로써 동력손실이 과도하고, 고장의 발생률이 매우 높은 문제점을 안고 있으며, 유단변속에 가깝게 이루어지므로 변속시에 발생하는 충격으로 인해 승차감이 좋지 않고, 불필요한 동력의 손실로 인해 연료의 소모가 많을 뿐만 아니라 부품의 수량이 많아 제작비가 과도히 소요되며, 고장의 발생시 수리보수가 매우 어려우며 수리비의 부담이 매우 높아지는 등의 문제점이 있고, 특히 구조가 매우 복잡하고 부품의 수량이 많아 매우 무거워 연료의 손실을 가중시키는 등의 문제점을 수반하고 있다.

또한, 상술한 종래의 무단변속기의 단점을 보완하기 위하여 본 출원인은 2006. 02. 28일 출원하여 2007. 08. 07일자로 등록제 10-0749279호로 특허등록된 내용을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

내부에 오일이 충전될 수 있는 공간을 가지며 일면의 중심은 동력이 입력되는 구동축이 타면의 중심은 오일이 왕래할 수 있는 통로가 구성된 중공관 형태의 회전축을 중심축으로 하여 회전가능한 풀리역할을 하는 모실린더와, 상기 모실린더의 원주면에 구성되어 상기 구동축의 회전에 의해 생긴 원심력으로 인해 방사형으로 돌출되며 끝단부는 벨트가 안착될 수 있는 벨트홈이 형성된 다수개의 자실린더와, 상기 자실린더의 양측에 구성된 링크에 의해 결합하고 상기 구동축과 회저축상에서 각각 직선운동이 가능한 구조의 한 쌍의 리니어부싱으로 구성된 구동부와;

상기 구동부와 일정간격 이격된 곳에 동일구조로 구성된 피동부와;

상기 구동부의 자실린더에 형성된 벨트홈과 상기 피동부의 자실린더에 형성된 벨트홈에 안착되어 구동부의 동력을 상기 피동부로 전달하는 벨트와;

양 끝단부가 상기 구동부의 회전축과 피동부의 회전축에 조인트로 결합하며 상기 구동부의 모실린더 내부에 충전된 오일과 피동부의 충전된 오일을 조절하는 오일조절부로 구성되어 있는 것이 특징이다.

또한, 상술한 구성을 가진 무단변속기를 개량하여 2007. 07. 12일자로 출원하여 2009. 03. 23일자로 등록제 20-0443988호로 실용신안 등록된 개선된 기술의 내용은 상기 자실린더가 원심력에 의해 방사형으로 펼쳐질 때 자실린더의 방향성을 좋도록 하기 위해 안내역할을 하는 가이드레인이 형성되어 있는 하우징을 상기 구동부 및 피동부의 양측면에 구성한 것이다.

상술한 구성을 가지는 무단변속기는 기존의 변속기에 비해 변속이 자동으로 점진적으로 변속되기 때문에 변속의 충격이 없어서 쾌적한 운전성을 보장할 수 있으며 비교적 고른 엔진회전을 유지하기 때문에 엔진수명의 연장되는 효과가 있다.

그럼에도 불구하고, 상술한 무단변속기에서의 원심력에 의해 다단으로 펼쳐지는 구성을 가지는 자실린가 일체로 제작되는 것에 비해 내구성에 대한 의심을 지우지 않을 수 없으며, 또한 변속비를 증가시키기 위해서는 자실린더를 보다 많은 단계로 펼쳐지기 해야 하나 이는 일체로 구성되는 것에 비해 상대적으로 내구성이 좋지 않게 된다.

본 발명은 상술한 단점을 보완하기 위하여 안출된 것으로, 실린더로부터 방사형으로 펼쳐지는 자실린더를 일체로 제작하여 실린더의 내부로부터 외부로 직선왕복운동하는 피스톤형태로 제작하여 기존의 무단변속기의 변속비보다 변속범위가 넓고 내구성이 우수한 무단변속기를 제공하고자 한다.

본 발명의 내구성을 향상시킨 벨트를 이용한 무단변속기는 기존의 자실린더가 다단으로 펼쳐지는 데 비해 본 발명의 변속기는 자실린더를 일체로 제작하여 실린더의 내외부로 왕복하는 피스톤형태로 구성하여 내구성을 향상시키는 효과가 있으며, 또한 실린더의 내외부로 직선왕복 운동하는 피스톤의 형태상 변속범위가 크며, 피스톤과 함께 회전체를 이루기 위해 방사형으로 펼쳐지는 원심력부재의 중심방향을 구동부의 중심점으로부터 어긋나게 하여 중심점에 하중이 집중되는 것을 방지하여 보다 내구성이 우수하다는 장점이 있다.

본 발명은 무단변속기에 관한 것으로 보다 상세하게는 상기 무단변속기는 동력의 직접적인 전달에 의해 회전하는 구동축의 원심력에 의해 직경이 가변적으로 변하는 가변 풀리형태의 구동부와;

상기 구동부와는 동일한 구조로서 일정간격 이격된 곳에 구성된 가변 풀리형태의 피동부와;

상기 구동부와 피동부사이의 동력전달 및 서로 직경이 반비례가 되도록 하는 벨트와;

상기 가변풀리 형태의 구동부와 피동부의 직경을 조절할 수 있는 오일조절부로 구성되어 있는 것이 특징인 내구성을 향상시킨 벨트를 이용한 무단변속기에 관한 것이다.

상술한 구성 및 목적을 가진 본 발명의 내구성을 향상시킨 벨트를 이용한 무단변속기를 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 무단변속기의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 무단변속기의 일측면 안내판과 벨트를 생략한 사시도이고, 도 3은 도 2에서 벨트를 체결한 모습을 나타낸 정면도이다.

도 1에 도시된 것과 같이 본 발명의 무단변속기는 동력의 직접적인 전달에 의해 회전하는 구동축(11)의 원심력에 의해 직경이 가변적으로 변하는 가변 풀리형태의 구동부(1)와, 상기 구동부(1)와는 동일한 구조로서 일정간격 이격된 곳에 구성된 가변 풀리 형태의 피동부(2)와, 상기 구동부(1)와 피동부(2) 사이의 동력전달 및 서로 직경이 반비례가 되도록 하는 벨트(6)와, 상기 가변 풀리 형태의 구동부(1)와 피동부(2)의 이루는 회전체가 이루는 직경을 조절할 수 있는 오일조절부(3)로 구성되어 있는 것이 특징이다.

따라서, 구동축(11)으로부터 입력된 동력은 구동부(1)와 피동부(2)의 관계에 따라 가변적으로 변한 값이 피동축(21)을 통해 출력되는 것이다.

도 4는 본 발명의 무단변속기의 개요도이다.

설명에 앞서 도면부호 131과 231은 회전축(12, 22)으로부터 유입되는 각각 구동부(1) 및 피동부(2)의 실린더(13, 23)의 오일유입구를 나타낸다.

그리고 T는 장력을 조절하는 텐션풀리를 나타낸 것이다.

도 4 본 발명의 무단변속기의 개요도에 의해 본 발명의 무단변속기의 동작과정 및 원리를 살펴보면 동력을 직접적으로 전달받아 회전하는 구동축(11)에 의해 회전하면서 생기는 원심력에 의해 직경이 변하도록 구성된 구동부(1)와 상기 구동부(1)와 동일구조를 가지면서 구동부(1)로부터 벨트로 동력을 전달받도록 연결되어 있는 피동부(2)가 길이가 제한되어 있는 벨트(6)에 의해 상기 구동부(1)의 직경과는 반비례가 되도록 변하게 된다.

상술한 구동원리에서 구동부(1)의 직경이 원심력에 의해 변하는 것은 내부에 오일(5)이 충전될 수 있는 공간부(S)를 가진 원통형의 실린더(13)가 일면의 중심은 동력의 직접적인 동력을 전달받는 구동축(11)과 타면의 중심은 내부에 오일(5)이 왕래할 수 있는 통로가 구성된 중공관 형태의 회전축(12)이 구성되어 상기 구동축(11)의 회전에 의해 실린더(13)가 구동축(11)과 회전축(12)을 중심축으로 하여 회전할 수 있는 구조가 된다.

공간부는 Space의 약자인 S자로 도시하였다.

또한, 실린더(13)에는 오일(5)이 충전되어 있는 실린더(13) 내부에 삽입되어 외부방향으로 돌출 연장되게 구성된 한 쌍의 피스톤(14)이 구성되어 있다.

상기 한 쌍의 피스톤(14)은 서로 반대방향을 향하도록 구성되는 것이 바람직하다.

이는 후술할 원심력부재(15)와 함께 방사형으로 펼쳐져서 회전체를 이룰 때 힘의 균형을 이룰 수 있기 때문이다.

구동축(11)의 회전에 의해 실린더(13)가 회전하게 되면 상기 실린더(13)의 내부로부터 외부로 돌출 연장되게 구성되어 있는 피스톤(14)은 원심력이 크면 클수록 외부측으로 보다 연장되게 된다.

그러나 풀리의 특성상 회전체 형상으로 구동부(1)가 이루어져야 하나 상기 한 쌍의 피스톤(14)으로는 회전체 형상을 이루기 어렵기 때문에 상기 실린더(13)의 원주면 외측에는 원심력에 의해 상기 피스톤(14)이 외부로 돌출연장될 때 함께 실린더(13)의 원주방향으로 펼쳐지는 원심력부재(15)가 다수개 구성되어 있다.

상기 원심력부재(15) 및 피스톤(14)은 후술할 분배장치(16)에 의해 동일한 힘을 받으면서 동일길이로 움직이게 되어 완전한 회전체 형상을 이루게 된다.

상술한 피스톤(14)은 원심력에 의해 실린더(13)의 내·외부로 직선왕복 운동하는 로드(142)와, 상기 로드(142)와는 일체로 구성되되 실린더(13)의 외부 측에 항시 위치하여 원심력을 배가시키기 위해 상대적으로 상기 로드(142)보다는 무거운 중량을 가지는 헤드부(141)로 구성되어 있다.

또한, 상기 헤드부(141)는 상기 로드(142)보다는 상대적으로 큰 면적으로 형성되고 상기 로드(142)의 실린더(13)의 내부측에 위치하는 끝단부는 실린더로부터 이탈을 방지하기 위해 걸림턱과 같은 형상으로 되어 있는 것이 더욱더 바람직할 것 이다.

걸림턱의 형상은 일반적인 형상이기 때문에 자세히 다루지는 않았다.

그리고 상기 실린더(13)의 내부는 중심을 지나는 지름을 대칭으로 하여 2등분 된 공간부(S)를 가지도록 형성되어 있으며, 상기 공간부(S)가 2 등분 되어 있는 것은 상기 피스톤(14)이 상기 실린더(13)의 외부로 돌출연장될 때, 정확히 표현하면 상기 피스톤(14)의 로드(142)가 상기 실린더(13)의 내부에서 외부로 돌출 연장될 때 보다 긴 행정길이를 가지는 동시에 원심력에 의해 로드(142)가 외부로 돌출될 때 원심력에 의해 진행되는 일측 방향으로만 피스톤(14)이 왕복할 수 있는 방향성을 가지게 된다.

만약, 로드(142)의 단면적 형상이 타원형으로 제작된다면 공간부(S)의 형상도 로드(142)의 단면적 형상에 높이를 가지는 공간부(S)로 로드(142)가 육면체 형상이면 육면체 형태의 공간부(S)로 제작되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 원심력부재(15)는 상기 피스톤(14)의 헤드부(141)와 동일한 형상 및 동일재질로 구성된다면 동일한 원심력을 받을 수 있게 되어 상기 피스톤(14)과 함께 분배장치(16)에 의해 방사형으로 펼쳐져서 형성되는 회전체는 보다 안정적으로 형성될 수 있다.

상기 피스톤(14)의 헤드부(141) 및 원심력부재(15)의 끝단면에는 후술할 벨트(6)가 안착될 수 있는 벨트홈(19)이 다수개가 구성되어 있으며, 양 측면에는 후술할 가이드레인(171)에 안착되는 돌출형태의 가이드부재(18)가 구성되어 있다.

도 5는 본 발명의 무단변속기의 구동부측을 나타낸 사시도이며, 도 6은 본 발명의 구동측의 일부분 상세 사시도이며, 도 7은 본 발명의 가이드부재와 가이드레인의 관계를 나타낸 일부분 사시도이다.

도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 분배장치(16)는 일측의 끝단부가 상기 가이드부재(18)의 상면에 구성된 힌지(163)에 결합되고 타측의 끝단부는 상기 구동축(11) 및 회전축(12) 상에서 직선운동가능한 한 쌍의 리니어부싱(161)의 외측면에 상기 피스톤(14)의 헤드부(141) 및 원심력부재(15)에 구성된 힌지(163)와 동일개수로 구성된 힌지(163)에 각각 일대일 대응하게 결합 된 링크(162)에 의해 상기 피스톤(14)과 원심력부재(15)가 동일하게 움직일 수 있는 것이 특징이다.

상술한 가이드부재(18)는 피스톤(14)의 헤드부(141) 및 원심력부재(15)의 양측면 상에 돌출된 형태로 구성되어 있으며, 상기 리니어부싱(161)의 형태는 일정한 두께 및 길이를 가지는 중공관 형태로 제작되어야 리니어부싱(161)의 외측면 상에 형성된 힌지(163)와 피스톤(14)의 헤드부(141) 및 원심력부재(15)의 양 측면에 형성된 힌지(163)와 일대일 대응하게 결합 되는 링크(162)가 동일길이로서 동일방향의 분포를 가지도록 형성될 수 있다.

분배장치(16)의 구성을 우산 살대를 연상하면 이해가 편할 것으로 생각된다.

상기 분배장치(16)의 동작 및 원리를 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.

원심력에 의해 피스톤(14) 및 원심력부재(15)가 방사형으로 펼쳐지면 상기 피스톤(14) 및 원심력부재(15)의 양 측면에 돌출형태로 구성된 가이드부재(18)의 상면 상에 구성된 힌지(163)와 결합 된 링크(162)는 수직방향으로 움직이게 되고 상기 링크(162)의 타측은 구동축(11) 및 회전축(12) 상에서 직선 왕복할 수 있는 형태의 리니어부싱(161)의 외측면 상에 구성된 힌지(163)에 또한 결합 되어 있기 때문에 링크(162)가 수직에 가깝게 움직일수록 리니어부싱(161)도 실린더(13)측으로 직선운동하게 된다.

만약 저속이 되어 피스톤(14) 및 원심력부재(15)가 고속일 때보다 실린더(13)로부터 덜 돌출되면 리니어부싱(161)은 실린더로부터 멀어지는 위치로 직선운동을 하게 된다.

이때, 상기 가이드부재(18)의 상면에 형성된 힌지(163)와 상기 리니어부싱(161)에 상에 형성된 힌지(163)가 동일개수로 형성되어 각각 일대일 대응하게 구성되어 있기 때문에 리니어부싱(161)의 직선왕복운동의 길이만큼 피스톤(14) 및 원심력부재(15)도 동일한 길이만큼 방사형으로 펼쳐지게 된다.

특히, 실린더의 양 측면에는 원심력에 의해 피스톤(14) 및 원심력부재(15)가 방사형으로 펼쳐지거나 오므려질 때 보다 안정성 있게 움직일 수 있도록 안내역할을 하는 가이드레인(171)이 형성되어 있는 안내판(17)이 구성되어 있다.

상기 안내판(17)은 회전에 유리하도록 원판형으로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 안내판(17)에 안내역할을 하는 가이드레인(171)은 피스톤(14) 및 원심력부재(15)의 가이드부재(18)와 동일개수로 구성된 관통홀로서 상기 안내판(17)의 중심부에서 원주방향으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 피스톤(14) 및 원심력부재(15)의 양 측면에 구성된 돌출형태의 가이드부재(18)는 상기 관통홀 형태의 가이드레인(171)에 안착되게 되고 원심력에 의해 피스톤(14) 및 원심력부재(15)는 상기 가이드레인(171)의 길이만큼 움직이게 된다.

따라서, 상기 가이드레인(171)의 폭에 상기 가이드부재(18)의 너비는 안성맞춤으로 삽입이 되어 피스톤(14) 및 원심력부재(15)가 방사형으로 펼쳐질 때 훨씬 안정성 있게 움직이게 된다.

그리고 상기 구동부(1)와는 일정간격 이격된 지점에 상기 구동부(1)와 동일구성을 가지는 피동부(2)가 구성되어 있으며, 상기 피동부(2)의 피스톤(24) 및 원심력부재(25)의 끝단면에도 벨트(6)가 안착될 수 있는 벨트홈(29)이 다수개 형성되어 있다.

피동부(2)의 리니어부싱(261)과 힌지(263) 그리고 링크(262)의 결합에 의한 분배장치(26)의 동작도 구동부(1)측의 분배장치(16)의 동작과정과 동일하기 때문에 자세한 설명은 생략한다.

물론, 피동부(2)측에도 가이드부재(28)가 구동부(1)의 구성과 동일하게 형성되어 피동부(2)측의 안내판(27)에 형성된 가이드레인(271)에 안착 되어 피동부(2)측의 회전체의 직경이 안정감 있게 변하도록 하여 준다.

따라서, 구동부(1)의 피스톤(14) 및 원심력부재(15)의 끝단면에 형성된 벨트홈(19)과 피동부(2)의 피스톤(24) 및 원심력부재(25)의 끝단면에 형성된 벨트홈(29)에 벨트(6)가 안착되어 구동축(11)에 전달되는 동력의 크기에 따라 구동부(1)가 형성하는 회전체의 직경과 피동부(2)가 형성하는 회전체의 직경은 서로 반비례가 되는 가변 풀리형태가 되는 것이다.

비교적 큰 동력의 전달에도 무리가 없이 사용할 수 있도록 다수의 벨트(6)를 장착시키기 위하여 벨트홈(19, 29)은 다수개가 형성되는 것이 바람직하며, 큰 마찰 력을 얻기 위하여 V벨트를 사용하였다.

상기 벨트홈(19, 29)은 구동수단의 조건에 따라 약간의 형상변화도 가능하다.

또한, 구동부(1)측의 피스톤(14) 및 원심력부재(15)를 피동부(2)측의 피스톤(24) 및 원심력부재(25)보다 3배 정도 무거운 중량을 가지도록 제작하여 구동부(1)가 피동부(2)보다 원심력의 영향을 효과적으로 받을 수 있도록 하였다.

도 8은 본 발명의 가이드레인의 방향성을 나타낸 개요도이다.

도 8에 도시된 바와 같이 반대방향으로 서로 펼쳐지는 피스톤(14, 24)은 앞서 설명한 바와 같이 실린더(13, 23)의 내부형태가 지름을 기준선으로 하여 서로 대칭되도록 구성되어 있기 때문에 힘의 균형을 위해서는 한 쌍을 이루는 피스톤(14, 24)과 피스톤(14, 24))의 중심까지의 길이를 지름으로 하는 가상의 원 A가 그려진다면 피스톤(14, 24)의 중심선 B는 가상의 원 A에 접선이라고도 말할 수 있다.

따라서, 모든 가이드레인(171, 271)의 중심은 가상의 원 A와 접하는 선분방향을 이루도록 형성되는 것이다.

이는 실린더(13, 23)의 힘을 받는 중심을 보다 넓게 가지도록 함으로써 실린더(13, 23)의 중심의 한 점에 힘이 편중되는 것을 방지하는 동시에 모든 힘의 방향을 가상의 원 A와 접하는 접선이 되도록 함으로써 힘의 균형도 맞출 수 있게 된다.

이때, 가이드레인(171, 271)의 접선방향은 도 7에 도시된 바와 같이 구동부(1)측의 회전이 화살표방향으로 회전한다면 가상의 원 A의 외측 선분과 접선을 이루어지는 것이 바람직하다.

이는 도 3을 살펴보면 구동부(1) 측에 걸리는 벨트(6)와 피동부(6) 측에 걸리는 벨트(6)의 장력관계에서 구동부(1)의 회전방향은 벨트(6)를 당기는 힘의 방향이 되기 때문에 구동부(1)의 회전방향과 접선방향을 동일하게 하여 실린더(13)에 무리가 가지 않도록 하여 실린더(13)의 내구성을 좋게 하는 동시에 벨트(6)를 당기는 힘을 배가시키는 효과를 가지게 된다.

경우에 따라 도 4에 도시된 텐션풀리(T)에 의해 장력은 조절될 수 있다.

상기 구동부(1) 및 피동부(2)의 피스톤(14, 24)이 원심력에 의해 각각의 실린더(13, 23) 내부로부터 돌출되어 진다면 각각의 실린더(13, 23) 내부는 빈공간부(S) 형성되는데 빈공간부(S)에 후술할 오일조절부(3)의 작용으로 인해 오일(5)이 구동부(1) 및 피동부(2)의 실린더(13, 23)내부로 오일(5)이 충전되어져 강한 하중을 지탱할 수 있게 된다.

도 9는 본 발명의 무단변속기의 오일조절부의 고속상태를 나타낸 개요도이며, 도 10은 본 발명의 무단변속기의 오일조절부의 저속상태를 나타낸 개요도이고, 도 11은 본 발명의 무단변속기의 오일조절부의 파워상태를 나타낸 개요도이다.

도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이 오일조절부(3)는 구동부(1)의 회전축(12)과 피동부(2)의 회전축(22) 사이에 구성되는 것으로, 구동부(1) 및 피동부(2)의 실린더(13, 23) 내부로 오일(5)이 왕래하는 양을 조절하여 구동부(1) 및 피동부(2)의 직경을 조절할 수 있게 한다.

오일조절부(3)의 구성은 구동부(1) 및 피동부(2)의 회전축(12, 22)과 각각 조인트(4)로 결합되어 내부에 오일(5)이 충전되어 있는 고정관(31), 상기 고정관(31)의 내부공간에 오일(5)과 함께 길이방향으로 탄지된 탄성스프링(32)과, 상기 고정관(31)의 내부에서 탄성스프링(32)의 양단부 중 구동부(1)측에 위치하여 구동부(1)로부터 오일조절부(3)의 고정관(31)내부로 유입되는 오일(5)이 자유롭게 왕래할 수 있도록 통공(331)이 형성되어 있는 탄성조절판(33)과, 상기 고정관(31)의 내부에서 탄성스프링(32)의 양단부 중 피동부(2)측에 위치하여 유압에 의해 고정관(31)의 내부에서 이동가능하되 피동부(2)로부터 오일(5)이 자유로이 왕래할 수 없도록 칸막이 형태로 형성된 압축판(34)으로 구성된 것이 특징이다.

상술한 오일조절부(3)의 구성 및 원리를 보다 자세히 설명하면 내부에 오일(5)이 충전될 수 있는 공간을 가지는 고정관(31)의 양단부는 각각 구동부(1) 및 피동부(2)의 회전축(12, 23)과 조인트(4)에 의해 결합 되어 있다.

따라서, 상술한 구동부(1) 및 피동부(2)의 실린더(13, 23) 내부의 오일(5)은 각각의 회전축(12, 22)을 통하여 고정관(31)으로 왕래할 수 있는 구조가 되게 된다.

여기서 상기 고정관(31)은 고정되어 있는 축이며 상기 구동부(1) 및 회전축(12, 22)은 회전을 하게 구성된 축으로서 고정되어 있는 축과 회전하는 축을 연결하는 조인트(4)는 특수한 상황에 맞는 조인트(4)를 사용해야 하며 본 발명에서처럼 특수한 상황에 적합한 조인트는 여러 가지 개발되어 있기 때문에 조인트의 형태에 대해서는 자세히 설명하지 않고 단지 조인트(4)로 명명하기로 한다.

상기 고정관(31)의 내부에는 길이방향으로 탄지되어 있는 탄성스프링(32)이 안착되어 있으며, 상기 고정관(31)의 내부에서 탄지되어 있는 탄성스프링(32)의 양 단부 중 구동부(2)측에는 탄성조절판(33)이 피동부(2)측에는 압축판(34)이 구성되어 있다.

상술한 탄성조절판(33)은 고정관(31) 내부로 유입되는 오일(5)에 의해서는 영향을 받지 않도록 오일(5)이 자유로이 왕래할 수 있는 통공(331)이 형성되어 있는 얇은 격판 형태이며, 압축판(34)은 오일이 고정관(31) 내부로 자유로이 왕래할 수 없게 형성된 얇은 격판 형태이다.

따라서, 구동부(1)측의 오일(5)과 피동부(2)측의 오일(5)은 압축판(34)에 의해 분리되어져 있으며, 구동부(1)로부터 오일조절부(3)의 고정관(31)으로 유입되는 오일(5)은 탄성조절판(33)의 통공(331)을 통해 유입되기 때문에 탄성스프링(32)에는 영향을 주지 않지만 피동부(2)로부터는 오일(5)이 유입되려고 하면 오일(5)이 왕래할 수 없도록 압축판(34)이 격판 형태로 피동부(2)측을 막고 있기 때문에 유압으로 인해 압축판(24)과 함께 고정관(31)의 내부로 오일(5)이 밀고 들어오는 형태가 되기 때문에 피동부(2)로부터 오일(5)의 유입은 탄성스프링(32)을 압축하는 작용을 하게 된다.

도 9는 고속상태의 오일조절부의 내부를 나타낸 개요도로서, 도 9에 도시된 바와 같이 구동축(11)이 고속회전을 하게 되면 구동부(1)는 원심력의 영향을 크게 받기 때문에 구동부(1)의 실린더(13)의 내부로부터의 피스톤(14)은 외부방향으로 돌출되게 되며, 이때 구동부(1)의 실린더(13)의 내의 유압은 낮아지게 되고 상대적으로 구동부(1)와 벨트(6)로 연결되어 있는 피동부(2)측의 실린더(23)는 반비례적 으로 유압이 높아지게 되어 피동부(2)측의 유압이 오일조절부(3)의 고정관(31)으로 향하게 된다.

그러면 오일조절부(3)의 고정관(31)에서 피동부(2)측에 구성되어 있는 압축(34)판이 피동부(2)측의 유압에 의해 고정관(31)의 탄성스프링(32)을 압축시키면서 구동부(1)측으로 밀고 들어가게 된다.

따라서, 구동부(1)가 이루는 회전체의 직경은 크고 상대적으로 피동부(2)가 이루는 회전체의 직경은 작아져서 고속에 적합한 형태가 된다.

도 10는 저속상태의 오일조절부의 내부를 나타낸 개요도로서, 반대로 구동축(11)이 고속의 회전에서 저속으로 바뀌면 구동부(1)측에 생기는 원심력이 작아지게 되어 도 9에서처럼 탄성스프링(32)이 복원력에 의해 압축된 탄성스프링(32)이 복원되면서 압축판(34)을 피동부(2)측으로 밀게 되고 압축판(34)은 피동부(2)측 오일(5)을 피동부(2)의 실린더(23)내부로 밀게 되어 자연스럽게 실린더(23)내부의 피스톤(24)은 외부로 돌출되게 되어 피동부(2)측의 회전체의 직경이 커지게 되는 것이다.

따라서, 구동부(1)가 이루는 회전체의 직경은 작아지고 상대적으로 피동부(2)가 이루는 회전체의 직경은 커져서 저속에 적합한 형태가 된다.

도 11은 파워상태의 오일조절부의 내부를 나타낸 개요도로서, 운전석에서 조작할 수 있는 스위치와 연결되어 있는 탄성조절레버(35)를 이용하여 탄성조절판(33)을 고정관(31)의 내부로 밀게 되면 탄성조절판(33)에 형성된 통공(331)에 의해 고정관(31)에 충전된 오일(5)에는 영향을 주지 않으면서 탄성스프링(32)을 피동 부(2)측으로 밀면서 압축시키게 된다.

따라서, 고정관(31) 내부에서 피동부(2)측으로 밀려 탄성스프링(32)이 압축되어 세팅된 만큼의 피동부(2)측의 오일(5)의 이동에 대한 변화가 작기 때문에 구동축(11)에 동력이 전달되어 rpm이 높아지더라도 피동부(2)측의 회전체의 직경이 최소화되는 것을 방지하여 계속적인 파워상태의 운전이 가능하게 된다.

상기의 탄성조절레버(35)는 운전석에 구성된 스위치의 조작에 의해 간단하게 탄성조절판(33)을 밀 수 있도록 구성할 수 있기 때문에 본 명세서에서는 그 형태를 자세히 다루지 않았다.

도 1은 본 발명의 무단변속기의 사시도.

도 2는 본 발명의 무단변속기의 일측면 안내판과 벨트를 생략한 사시도.

도 3은 도 2에서 벨트를 체결한 정면도.

도 4는 본 발명의 무단변속기의 개요도.

도 5는 본 발명의 무단변속기의 구동부측을 나타낸 사시도.

도 6은 본 발명의 구동부측의 일부분 상세 사시도.

도 7은 본 발명의 가이드부재와 가이드레인의 관계를 나타낸 일부분 사시도.

도 8은 본 발명의 가이드레인의 방향성을 나타낸 개요도.

도 9는 본 발명의 무단변속기의 오일조절부의 고속상태를 나타낸 개요도.

도 10는 본 발명의 무단변속기의 오일조절부의 저속상태를 나타낸 개요도.

도 11은 본 발명의 무단변속기의 오일조절부의 파워상태를 나타낸 개요도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

1. 구동부 2. 피동부 3. 오일조절부

4. 조인트 5. 오일 6. 벨트

11. 구동축 12. 회전축 13. 실린더

14. 피스톤 15. 원심력부재 16. 분배장치

17. 안내판 18. 가이드부재 19. 벨트홈

141. 헤드부 142. 로드

161. 리니어부싱 162. 링크 163. 힌지

171. 가이드레인

21. 피동축 22. 회전축 23. 실린더

24. 피스톤 25. 원심력부재 26. 분배장치

27. 안내판 28. 가이드부재 29. 벨트홈

31. 고정관 32. 탄성스프링 33. 탄성조절판

34. 압축판 35. 탄성조절레버

241. 헤드부 242. 로드

261. 리니어부싱 262. 링크 263. 힌지

271. 가이드레인

331. 통공

Claims (14)

1. 삭제
2. 삭제
3. 무단으로 변속하는 무단변속기에 있어서,

   상기 변속기는 동력의 직접적인 전달에 의해 회전하는 구동축(11)의 원심력에 의해 직경이 가변적으로 변하는 가변 풀리형태의 구동부(1)와;

   상기 구동부와는 동일한 구조로서 일정간격 이격된 곳에 구성된 가변 풀리형태의 피동부(2)와;

   상기 구동부(1)와 피동부(2) 사이의 동력전달 및 서로 직경이 반비례가 되도록 하는 벨트(6)와;

   상기 가변풀리 형태의 구동부(1)와 피동부(2)의 직경을 조절할 수 있는 오일조절부(3);

   로 구성되되,

   상기 구동부(1)는 내부에 오일(5)이 충전될 수 있는 공간부를 가지며 일면의 중심은 동력이 전달되는 구동축(11)이 타면의 중심은 오일(5)이 내부로 왕래할 수 있도록 통로가 구성된 중공관 형태의 회전축(12)이 구성되어 있는 실린더(13)와;

   상기 실린더(13)의 내부로부터 원심력에 의해 실린더(13)의 외부로 연장되게 돌출할 수 있게 형성되되 서로 반대 방향으로 돌출하는 한 쌍의 피스톤(14)과;

   상기 피스톤(14)이 원심력에 의해 실린더(13)의 외부로 돌출될 때 실린더(13)와 함께 방사형으로 펼쳐져 회전체형태를 이루는 다수개의 원심력부재(15)와;

   상기 피스톤(14) 및 원심력부재(15)가 회전체를 이루도록 방사형으로 펼쳐질 때 모두 동일한 힘으로 동시에 동일한 길이로 펼쳐지게 하는 분배장치(16);

   로 구성되고,

   상기 실린더(13)의 내부는 중심을 지나는 지름을 대칭으로 하여 2등분 된 형상의 공간부(S)를 가지도록 형성되어 상기 공간부(S)에서 상기 피스톤(14)이 원심력에 의해 외부로 돌출될 때 되도록 긴 행정을 가지는 동시에 원심력에 의해 피스톤(14)이 외부로 돌출될 때 한 방향성을 가지도록 구성된 것이 특징인 내구성을 향상시킨 벨트를 이용한 무단변속기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 피스톤(14)은 원심력에 의해 실린더(13)의 내·외부로 직선왕복 운동하는 로드(142)와, 상기 로드(142)와는 일체로 구성되되 실린더(13)의 외부측에 항시 위치하여 원심력을 배가시키기 위해 상대적으로 상기 로드(142)보다는 무거운 중량을 가지는 헤드부(141)로 구성되어 있는 것이 특징인 내구성을 향상시킨 벨트를 이용한 무단변속기.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 피스톤(14)의 헤드부(141)의 끝단면에는 벨트(6)가 안착될 수 있는 벨트홈(19)이, 양 측면부에는 돌출형태의 가이드부재(18)가 구성되어 있는 것이 특징인 내구성을 향상시킨 벨트를 이용한 무단변속기.
6. 제 4항 및 제 5항에 있어서,

   상기 원심력부재(15)는 상기 피스톤(14)의 헤드부(141)와 동일한 형상을 가지는 것이 특징인 내구성을 향상시킨 벨트를 이용한 무단변속기.
7. 제 3항에 있어서,

   상기 분배장치(16)는 일측의 끝단부가 가이드부재(18)의 상면에 구성된 힌지(163)에 결합되고, 타측의 끝단부는 상기 구동축(11) 및 회전축(12) 상에서 직선운동가능한 한 쌍의 리니어부싱(161)의 외측면 상에 상기 가이드부재(18)의 상면에 구성된 힌지(163)와 동일개수로 구성된 힌지(163)에 각각 일대일 대응하게 결합된 링크(162)에 의해 상기 피스톤(14) 및 원심력부재(15)가 동일한 힘을 받으며 동일하게 움직일 수 있는 것이 특징인 내구성을 향상시킨 벨트를 이용한 무단변속기.
8. 제 3항에 있어서,

   상기 구동부(1)측에 구성된 피스톤(14) 및 원심력부재(15)는 피동부(2)측의 피스톤(24) 및 원심력부재(25)보다 상대적으로 무거운 중량을 가지도록 제작함으로써 구동부(1)는 피동부(2)보다 원심력의 영향을 더 많이 받도록 구성된 것이 특징인 내구성을 향상시킨 벨트를 이용한 무단변속기.
9. 제 3항에 있어서,

   상기 가변 풀리형태의 구동부(1) 및 피동부(2)의 양 측면에는 원심력에 의해 구동부(1)와 피동부(2)가 이루는 회전체의 직경이 변할 때 안내역할을 하는 가이드레인(171)이 형성된 안내판(17)이 구성되어 있는 것이 특징인 내구성을 향상시킨 벨트를 이용한 무단변속기.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 가이드레인(171)은 상기 피스톤(14) 및 원심력부재(15)와 동일개수로 구성된 관통홀 형태로서 상기 안내판의 중심부에서 원주방향으로 길이를 가지도록 형성되되, 구동축(11)의 회전방향과 동일방향으로 기울어지게 구성되어 있는 것이 특징인 내구성을 향상시킨 벨트를 이용한 무단변속기.
11. 제 5항 및 제 10항에 있어서,

    상기 구동부(1) 및 피동부(2)의 피스톤(14) 및 원심력부재(15)의 측면에 구성된 돌출형태의 가이드부재(18)는 가이드레인(171)에 안성맞춤으로 삽입되어 가이드레인(171)을 따라 움직이는 것이 특징인 내구성을 향상시킨 벨트를 이용한 무단변속기.
12. 제 3항에 있어서,

    상기 오일조절부(3)는 구동부(1)의 회전축(12)과 피동부(2)의 회전축(22)의 내부에 형성된 오일통로를 통해 각각의 구동부(1) 및 피동부(2)의 실린더(13, 23) 내부로 왕래하는 오일의 양을 조절함으로써 구동부(1) 및 피동부(2)의 회전체가 이루는 직경을 조절할 수 있는 것이 특징인 변속범위를 함으로써 증가시킨 무단변속기.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 오일조절부(3)는 구동부(1) 및 피동부(2)의 회전축(12, 22)과 각각 조인트(4)로 결합되어 내부에 오일(5)이 충전되어 있는 고정관(31)과;

    상기 고정관(31)의 내부공간에 충전되어 있는 오일(5)과 함께 길이방향으로 탄지된 탄성스프링(32)과;

    상기 고정관(31)의 내부에서 탄성스프링(32)의 양단부 중 구동부(1)측에 위치하여 구동부(1)로부터 고정관(31)의 내부로 유입되는 오일(5)이 자유롭게 왕래할 수 있도록 통공(331)이 형성되어 있는 탄성조절판(33)과;

    상기 고정관(31)의 내부에서 탄성스프링(32)의 양단부 중 피동부(2)측에 위치하여 유압에 의해 고정관(31)에서 이동가능하되 피동부(2)로부터 오일(5)이 자유로이 왕래할 수 없도록 격판형태의 압축판(34)으로 구성된 것이 특징인 내구성을 향상시킨 벨트를 이용한 무단변속기.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 탄성조절판(33)은 탄성조절레버(35)에 의해 고정관(31) 내부에서 강제로 이동이 가능하여 상기 탄성스프링(32)을 압축 또는 해제시켜 탄성력을 조절할 수 있는 것이 특징인 내구성을 향상시킨 벨트를 이용한 무단변속기.

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