KR101116651B1

KR101116651B1 - 무단 변속장치

Info

Publication number: KR101116651B1
Application number: KR1020090073839A
Authority: KR
Inventors: 김창현
Original assignee: 김창현
Priority date: 2009-08-11
Filing date: 2009-08-11
Publication date: 2012-03-13
Also published as: KR20090102721A

Abstract

본 발명은 내부에 설치공간이 형성된 하우징, 상기 하우징을 관통하여 설치되는 중심축, 상기 중심축의 일단에 고정되어 회전되는 입력기어, 상기 중심축에 회동가능하게 고정되고 상기 입력기어와 치합되어 입력기어와 연동되는 변속판, 상기 변속판과 일정거리 이격시킨 상태에서 변속판의 반경방향으로 설치되는 가이드축, 상기 가이드축에 삽입되어 상하로 이동가능하며 외주가 상기 변속판과 밀착되는 회전롤러, 상기 가이드축에 삽입되어 회전롤러를 지지하면서 회전롤러를 상하로 승하강시키는 롤러조정구 ,상기 회전롤러에서 소정거리 이격되어 상부가 상기 하우징에 고정되는 가이드레일, 상기 가이드레일을 따라 상하로 이동시킬 수 있는 변속와이어, 상기 가이드축에 삽입되어 상기 회전롤러를 하부에서 지지하면서 상기 변속와이어와 연결되어 변속와이어를 상하로 이동시킬 때 회전롤러를 상하로 이동시키는 롤러조정구, 상기 가이드축의 하단에 가이드축과 일체로 형성되는 동력전달기어, 상기 중심축에 삽입 결합되고 상기 동력전달기어와 치합되는 출력기어를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무단 변속장치에 관한 것이다.

변속장치, 무단변속장치, 변속판, 회전롤러, 입력기어, 출력기어

Description

무단 변속장치{nonstep transmission}

본 발명은 변속장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가감속시 변속충격도 발생되지 않고 구조도 간단하여 실생활에 용이하게 적용할 수 있는 무단 변속장치에 관한 것이다.

변속장치는 두 축의 한쪽에서 다른쪽으로 회전을 전달할 때, 두 축 사이의 각속도를 어느 범위 안에서 단계적 또는 무단계적으로 변환하는 장치이다. 변속원리에 따라 기계적?유체적?전기적인 것 따위가 있다. 또 변속 때 각속도의 변화를 단계적으로 변화시키는 것을 단계 변속장치, 연속적으로 변화시키는 것을 무단계 변속장치라고 한다. 단차를 사용한 벨트전동?미끄럼 기어?클러치?미끄럼 키 등은 기계적인 단계 변속장치이고, 마찰 전동장치?감기 전동장치 따위는 기계적인 무단계 변속장치이다.

단계 변속장치의 예로는 바이엘 변속기가 있다. 마찰전동에서는 많은 쐐기형 접촉면을 가지며 비교적 소형으로 큰 토크를 전달할 수 있다. 무단계 변속장치의 예로는 PIV(positive infinitely variable drive) 변속기가 있다. 이것은 원동축과 종동축에 각기 1쌍의 마주보는 원뿔형 도르래를 장치하고, 양쪽의 도르래가 동시에 반대방향으로 접동하여, 윤형 벨트의 어느 길이의 부분이 서로 접촉해서 각속도비를 무단계로 변화시킨다. 도르래의 원뿔면에는 베벨기어 모양으로 홈을 만들어, 벨트 대신에 얇은 판의 특수한 체인이 홈에 걸리도록 되어 있어 미끄러지지 않는다.

유체 변속장치는 펌프와 유체 원동기를 조합한 구조로, 터보식?레이디얼 피스톤식?베인식 등이 있다. 또 회전 속도비의 넓은 범위에 걸쳐 효율을 좋게 한 보이스식 유체 변속장치도 있으며, 모두 무단계 변속장치이다. 전기적 변속장치에는 극수변환 전동기 ?워드레오나드 방식?정류자 전동기 등이 있다

무단변속장치는 속도를 올리거나 내릴때 다단으로 이루어진 일반적인 단계 변속장치에 비해 변속충격이 없고, 변속을 사용자의 필요에 따라 미세하게 조정할 수 있는 장점이 있지만, 구조가 복잡해지는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원판형 변속판과 상하로 이동하면서 변속판에 밀착되어 속도가 가감되는 회전롤러를 이용하여 변속충격도 없고 구조가 간단하면서도 변속도 용이한 무단변속장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 내부에 설치공간이 형성된 하우징; 상기 하우징을 관통하여 설치되는 중심축; 상기 중심축의 일단에 고정되어 회전되는 입력기어; 상기 중심축에 회동가능하게 고정되고 상기 입력기어와 치합되어 입력기어와 연동되는 변속판; 상기 변속판과 일정거리 이격시킨 상태에서 변속판의 반경방향으로 설치되는 가이드축; 상기 가이드축에 삽입되어 상하로 이동가능하며 외주가 상기 변속판과 밀착되는 회전롤러; 상기 가이드축에 삽입되어 회전롤러를 지지하면서 회전롤러를 상하로 승하강시키는 롤러조정구; 상기 회전롤러에서 소정거리 이격되어 상부가 상기 하우징에 고정되는 가이드레일; 상기 가이드레일을 따라 상하로 이동시킬 수 있는 변속와이어; 상기 가이드축에 삽입되어 상기 회전롤러를 하부에서 지지하면서 상기 변속와이어와 연결되어 변속와이어를 상하로 이동시킬 때 회전롤러를 상하로 이동시키는 롤러조정구; 상기 가이드축의 하단에 가이드축과 일체로 형성되는 동력전달기어; 상기 중심축에 삽입 결합되고 상기 동력전달 기어와 치합되는 출력기어; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무단 변속장치를 제공한다.

본 발명에 따른 무단변속장치는 원판 혀태의 변속판을 사용하기 때문에 속도를 변화시킬 때 연속적으로 이루어져 속도변호에 따른 충격이 없고, 변속판에 밀착되는 회전롤러를 상하로만 이동시켜 속도를 변화시키므로 변속에 따른 구조가 간단하며, 회전롤러를 고정된 가이드축을 따라 설정된 경로만 이동하기 때문에 변속시 회전롤러에 편심이 발생되지 않는다. 또한 변속판이 중심축에 고정되어 있어서 회전시 요동이 발생되지 않고, 변속판에 마찰부재가 형성되어 있어서 회전롤러가 회전될 때 미끄럼 현상이 발생되지 않는다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 각 구성부들이 장착되는 하우징(100)이 구비되고, 하우징의 중심에는 중심축(110)이 관통되어 양단이 고정된다.

중심축(110)은 본 발명에 따른 각 구성부들이 결합되는 것으로 상당한 구조적 강도를 가져야 하므로 봉형태가 바람직하고, 필요에 따라 원통형으로도 할 수 있다.

중심축(110)에는 입력기어(120)가 삽입 설치된다. 입력기어는 체인이나 벨트 등 구동장치와 연결되는 것으로, 체인이나 벨트를 걸 수 있도록 일측에는 걸이부재(122)가 형성되어 있고, 다른 일측에는 후술하는 변속판과 연결될 수 있는 동력전달부재(124)가 형성되어 있다. 입력기어(120)는 중심축에 삽입되어 회동할 수 있도록 중심축(110)과 입력기어(120) 사이에 베어링(125)을 설치한다.

입력기어(120)의 전방에는 중심축(110)에 삽입 결합되어 회동되는 변속판(130)이 설치된다. 변속판(130)은 원판형으로 입력기어(120)에 기어에 비해 상대적으로 지름이 크고, 일단에는 입력기어와 결합되어 입력기어의 회동시 연동할 수 있도록 동력입수부재(132)가 형성되어 있다. 또한 변속판의 전면에는 후술하는 회전롤러와 밀착되어 구동될 미끄럼이 방지될 수 있도록 고무와 같은 원판형의 밀착부재(134)가 결합된다. 변속판은 중심축에 삽입되어 회동할 수 있도록 변속판(130)과 중심축(110) 사이에 베어링(135)을 설치한다.

변속판(130)의 전방에는 중심축(110)에 삽입되는 부싱(140)(원통형베어링)이 형성되고, 부싱(140)의 상부에는 후술하는 가이드축(150)이 결합되는 홈(142)이 형성되어 있다.

변속판(130)의 전방으로 일정거리 이격된 지점에 변속판의 반경방향으로 길게 연장되면서 상부는 하우징(100)에 고정되고 하부는 부싱(140)의 홈(142)에 고정되어 회동하는 가이드축(150)이 형성된다.
또한, 변속판(130)과 입력기어(120)는 중심축(110)에 끼워진 상태로 결합되어 있지만 중심축(110)의 축선을 따라서는 이동이 가능하다. 즉 입력기어(120)가 후진하면 변속판(130)도 하우징(100)과 변속판(130) 사이의 간격인 거리 "D" 이내에서 후진할 수 있도록 되어 있다. 따라서 중심축(110)을 따라 입력기어(120)를 약간만 후진시켜도 이와 연동되어 변속판(130)도 중심축(110)을 따라 후진할 유격 공간이 형성되면서 후진되고 입력기어(120)가 전진되면 연동되어 전진된다.

가이드축(150)에는 가이드축에 형결합되어 가이드축(150)을 따라 상하로 승하강하는 회전롤러(160)가 결합되고, 회전롤러의 외주는 변속판의 전면과 밀착되도록 변속판(130)과 가이드축(150)과의 거리를 설정한다. 또한 회전롤러(160)의 외주 에는 미끄럼 방지를 위해 고무와 같은 마찰부재를 피복시킬 수도 있다.

회전롤러(160)의 하부에는 회전롤러(160)와 일체로 고정되어 연동되는 동력전달기어(170)가 형성되고 동력전달기어(170)와 회전롤러(160) 사이에는 스프링(180)이 설치되어 회전롤러(160)가 위로 올라가면 스프링(180)이 당겨지면서 인장력이 발생 되도록 한다.

회전롤러(160)의 하부에는 가이드축(150)에 삽입 결합되고 회전롤러(160)에 밀착되어 회전롤러(160)를 상하로 이동시키는 롤러조정구(190)가 형성되고, 롤러조정구(190)와 회전롤러 사이에는 베어링이 형성되어 회전롤러(160)가 회전되더라도 회전되지 않고 베어링만 회전될 수 있도록 한다.

회전롤러(160)에서 소정거리 이격된 지점에 상단이 하우징(100)에 고정되는 가이드레일(200)이 형성되고 가이드레일(200)에는 가이드레일을 따라 상하로 이동하고 일단은 롤러조정구(190)에 연결되어 가이드레일을 따라 상하로 이동할 때 롤럴조정구(190)도 상하로 이동할 수 있도록 하는 변속와이어(210)가 형성된다.

부싱(140)의 전방에는 중심축(110)에 삽입되어 회전하고, 일단에는 동력전달기어(170)와 치합될 수 있는 기어가 형성되어 있는 출력기어(220)가 형성된다. 출력기어(220)와 중심축(110) 사이에는 베어링이 삽입 설치되어 출력기어(220)가 자유롭게 회전할 수 있게 한다.

상기와 구성된 본 발명에 따른 변속장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

입력기어(120)에 체인이나 벨트 등을 통해 동력을 전달받으면 입력기어가 중심축(110)으로 기준으로 회전한다. 중심축(110)과 입력기어(120) 사이에는 베어링 이 설치되어 있어서 중심축(110)은 고정되어 있고 입력기어(120)만 회전하게 된다.

입력기어(120)가 회전되면 입력기어의 동력전달부재(124)와 변속판(130)의 동력입수부재(132)가 치합되어 변속판(130)이 회전되고, 변속판(130)도 중심축(110)과의 사이에 베어링이 삽입되어 있어 변속판(130)만 회전되므로 입력기어(120)와 연동하여 일체로 회전된다.

변속판(130)이 회전되면 변속판(130)의 전면과 밀착된 회전롤러(160)가 회전되고, 회전롤러(160)가 회전되면 회전롤러(160)가 고정된 가이드축(150)이 연동하여 일체로 회전된다.

가이드축(150)이 회전되면 가이드축(150)의 하부에 형성된 동력전달기어(170)가 함께 회전하고, 동력전달기어(170)는 출력기어(220)와 치합되어 있으므로 출력기어(220)도 회전되면서 출력기어(220)가 회전롤러(160)의 회전속도에 비례하여 회전하게 된다.

출력기어(220)의 회전속도를 높이고자 할 때에는, 변속와이어(210)를 잡아당겨 변속와이어(210)와 연결된 롤러조정구(190)를 밀어올리면, 회전롤러(160)가 상승하게 되는데, 변속판(130)은 중심에서 외주로 갈수록 속도가 빠르므로, 회전롤러(160)가 상승하여 중심에서 멀어진 전면과 밀착되면서 회전롤러(160)의 속도가 빨라지게 된다.

회전롤러(160)의 속도는 가이드축(150)과 동력전달기어(170)를 통해 출력기어(220)에 전달되어 출력기어(220)의 속도가 빨라지는 것이다. 이와 같이, 회전롤러(160)가 상승하여 변속판(130)의 중심에서 멀어져 밀착될수록 회전롤러(160)의 속도가 빨라지고 이와 연동되는 출력기어(220)의 속도도 빨라지는 것이다.

반대로 출력기어(220)의 회전속도를 늦추고자 할 때에는 상승된 회전롤러(160)를 하강시키면 되는데, 롤러조정구(190) 동력전달기어(170) 사이에 스프링(180)이 설치되어 회전롤러(160)가 상승되면 스프링(180)의 복원력에 의해 변속와이어(210)를 풀어주기만 하면 용이하게 하강된다. 회전롤러(160)가 하강하면 회전롤러(160)가 변속판(130)의 중심쪽에 가까워져 회전속도가 느려지고, 이와 연동되는 출력기어(220)도 회전속도가 느려지게 된다.

이와 같이 회전롤러를 승하강 시키면서 회전롤러가 변속판과의 접촉부위를 상하로 변경하면 회전속도가 변하면서 출력기어의 속도를 변화시킬 수 있는 것이다. 즉 변속판(130)은 회전수가 일정하나 회전롤러(160)의 위치에 따라 속도가 가감속된다.
출력기어(220)에 전달되는 동력은 변속판(130)의 회전을 감속하거나 멈추지 않고도 단속할 수 있는데, 이는 입력기어(120)를 중심축을 따라 약간 후진시키면 변속판(130)이 후진할 수 있는 유격 공간이 형성되면서 뒤로 밀려 변속판(130)과 회전롤러(160)가 분리되어 동력 전달이 차단된다. 반대로 약간 후진된 입력기어(120)를 다시 전진시키면 변속판(130)이 전진되면서 변속판(130)과 회전롤러(160)가 밀착되어 동력이 전달된다. 이와 같이 입력기어(120)를 중심축(110)을 따라 미소하게 전후진 시키는 동작에 의해 변속판(130)이 전후진 됨으로써 동력을 단속할 수 있게 된다. 즉 변속판(130)의 회전을 감속하거나 멈추지 않고도 간단하게 클러칭 기능이 수행된다.

도 1은 본 발명에 따른 무단변속장치의 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 무단변속장치의 저속상태 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 무단변속장치의 고속상태 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 하우징 110 : 중심축

120 : 입력기어 130 : 변속판

140 : 부싱 150 : 가이드축

160 : 회전롤러 170 : 동력전달기어

180 : 스프링 190 : 롤러조정구

200 : 가이드롤러 210 : 변속와이어

220 : 출력기어

Claims

내부에 설치공간이 형성된 하우징;

상기 하우징을 관통하여 설치되는 중심축;

상기 중심축의 일단에 고정되어 회전되면서 중심축을 따라 전후진 가능한 입력기어;

상기 중심축에 회동가능하게 고정되고 상기 입력기어와 치합되어 입력기어와 연동되며 전면에는 접촉시 마찰력을 증대시켜 미끄럼을 방지할 수 있는 마찰부재가 결합된 변속판;

상기 변속판과 일정거리 이격시킨 상태에서 변속판의 반경방향으로 설치되는 가이드축;

상기 가이드축에 삽입되어 상하로 이동가능하고 외주에는 마찰부재가 피복되어 상기 변속판과 밀착되는 회전롤러;

상기 가이드축에 삽입되어 회전롤러를 지지하면서 회전롤러를 상하로 승하강시키는 롤러조정구;

상기 회전롤러에서 소정거리 이격되어 상부가 상기 하우징에 고정되는 가이드레일;

상기 가이드레일을 따라 상하로 이동시킬 수 있는 변속와이어;

상기 가이드축에 삽입되어 상기 회전롤러를 하부에서 지지하면서 상기 변속와이어와 연결되어 변속와이어를 상하로 이동시킬 때 회전롤러를 상하로 이동시키는 롤러조정구;

상기 가이드축의 하단에 가이드축과 일체로 형성되는 동력전달기어;

상기 회전롤러와 동력전달기어 사이에는 회전롤러가 위로 올라가면 당겨지면서 인장력이 발생되도록 설치되는 스프링;

상기 중심축에 삽입 결합되고 상기 동력전달기어와 치합되는 출력기어;

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무단 변속장치.
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