KR101241819B1 - 무단변속기 - Google Patents

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KR101241819B1
KR101241819B1 KR1020120018648A KR20120018648A KR101241819B1 KR 101241819 B1 KR101241819 B1 KR 101241819B1 KR 1020120018648 A KR1020120018648 A KR 1020120018648A KR 20120018648 A KR20120018648 A KR 20120018648A KR 101241819 B1 KR101241819 B1 KR 101241819B1
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Abstract

본발명은 무단변속기에 관한 것으로, 유성기어를 이용하는 무단변속기로서, 구동력이 입력되며, 일정 간격 이격되어 위치하는 제 1구동기어 및 제 2구동기어가 구비되는 구동축과; 상기 구동축의 제 1구동기어와 기어 연결되는 링기어와, 출력축을 가지는 선기어와, 상기 링기어 및 선기어 상호간을 연동시키는 복수 개의 위성기어로 이루어지는 유성기어와; 상기 구동축의 제 2구동기어와 기어 연결되는 입력기어가 구비되는 입력축과, 상기 입력축에 편심되어 축 결합되는 복수개의 캠기구와, 상기 각 캠기구가 내부에서 회동 되도록 수용하는 제 1링크와, 일단은 상기 각 제 1링크의 연장부에 핀 결합되고 타단은 상기 위성기어로 출력을 전달하는 축에 설치되는 일방향클러치에 결합되는 복수 개의 회동구에 각각 핀 결합되는 복수 개의 제 2링크와, 일단은 상기 각 제 1링크 연장부의 핀에 연결되고 타단은 변속조절레버를 포함하는 변속 축에 각각 연결되는 복수의 변속링크로 구성되어, 상기 변속조절레버의 조작으로 상기 제 1링크와 상기 제 2링크의 회동폭을 조절하여 출력축의 회전비를 설정할 수 있는 변속기를; 포함하여 입력되는 구동력을 제 1구동기어에 의해 손실없이 전달함에 있어 제 2구동기어 및 변속기의 조합에 따른 변속이 추가적으로 가능한 무단변속기에 있어서, 상기 구동축(100)을 정회전시키면, 회전력은 제1구동기어(110)와 제2구동기어(120)으로 분리되어 전달되되, 제1구동기어(110)로 전달되는 회전력은 링기어(210), 위성기어, 선기어를 순차적으로 거쳐서 출력축(400)으로 전달되며, 제2구동기어(120)로 전달되는 회전력은 입력기어(310), 캠기구(330), 제1링크(340), 제2링크(350), 회동구(420), 위성기어 고정부(232), 위성기어(230), 선기어(220)를 거쳐서 출력축(400)으로 전달되는 것이며, 구동축(100)을 역회전시키면, 회전력은 제1구동기어(110)와 제2구동기어(120)으로 분리되어 전달되되, 제1구동기어(110)로 전달되는 회전력은 링기어(210), 위성기어(230), 선기어(220)를 순차적으로 거쳐서 출력축(400)에 전달되며, 제2구동기어(120)로 전달되는 회전력은 위성기어 고정부(232)가 위성기어 고정부 단속기(240)에 의해 회전이 억제되어 있으므로, 출력축(400)으로 전달되지 않는 것으로,
따라서 본 발명 무단변속기는 변속 작동에 대한 부하를 최소로 하기 위하여 무단변속기의 구성을 단순화하여 변속에 소모되는 손실을 줄이는 동시에 제조단가가 절감되며, 변속시 수반되는 진동과 소음이 적으며, 또한 역회전도 가능하다는 현저한 효과가 있다.

Description

무단변속기{continuously variable transmission}
본발명은 정회전 및 역회전이 모두 가능한 무단변속기에 관한 것이다.
본 발명은 무단변속기에 관한 것으로, 제 1, 2 구동기어를 가지는 구동축과 상기 구동축과 연결되는 유성기어 및 변속 조절레버 등을 가지는 변속기로 구성되어 변속시에 있어 동력의 단절을 방지하며, 변속 작동에 대한 부하를 최소로 하기 위하여 무단변속기의 구성을 단순화하여 변속에 소모되는 손실을 줄이는 동시에 그 생산에 있어 제조단가의 절감을 가져오는 효과 및 소형의 동력기기에서 공업용 기기와 같은 대형의 동력전달장치까지 그 적용 범위가 매우 넓다는 특징이 있다.
일반적으로 무단변속기는 자유도가 주어진 링기어, 위성기어, 캐리어 및 선기어 등으로 이루어지는 유성기어와 변속기를 조합하여 벨트식 무단변속기를 구성하여, 무단변속시 섬세한 속도조절 및 넓은 변속비를 얻기 위한 기구를 칭한다.
유성기어와 조합되는 벨트식 무단변속기는 마찰력에 의해 전달시키는 구성으로 이루어지기 때문에 필요한 마찰력을 얻기 위해서는 구성되는 부품들에 의한 작동부하 및 슬립에 의한 동력 손실이 많으며, 전체적으로 구조가 복잡하고, 효율성이 떨어지는 등의 문제로 인하여 자전거 및 소형 동력기기에 사용할 수가 없었고 중부하용인 중기계나 산업기계 등에만 국한되어 사용되고 있는 실정이다.
이는 벨트식 무단변속기의 경우 한 쌍의 가변되는 풀리상에 구동 벨트를 결합하고 풀리의 지름변화에 따라서 변속이 이루어 질 수 있도록 한 구성으로서, 고비율의 감속율을 얻기 위해서는 상대적으로 풀리의 크기를 키워야 하고, 이로 인하여 변속기 전체 크기가 커지게 되며, 벨트와 풀리의 면접부위가 넓어지게 되므로 작동부하도 증가하게 되어 중소형에 적용하여 사용하기에는 부적합하였던 것이다.
한편, 자전거의 경우 여러장의 체인 스프로켓을 페달에 2~3장, 후륜에 7~8장 겹쳐 놓고 조작레버로 체인을 이동시킬 수 있도록 하여 변속할 수 있도록 한 유단변속기를 채용하고 있으나, 조작레버로 체인을 바꾸는 시점에서 동력주입이 중단되고 변속기의 구조가 복잡하며, 변속조작시 2개의 조작레버를 사용하므로 번거로우며 어느 정도 숙달된 요령이 필요하다는 문제점이 있었다.
또한, 오토바이의 경우, 엔진의 R.P.M 에 의한 원심력을 이용한 벨트식 무단변속기가 채용되고 있기는 하지만 상기와 같이 벨트식 무단변속기의 경우 부품들에 의한 작동부하 및 폴리의 슬립에 의한 동력 손실이 많아, 불필요하게 엔진의 회전수가 올라가므로 연비를 저하시킴은 물론이고 변속 효율이 저감되며, 소배기량에 한정적으로 사용하여야 하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 단점을 해결하기 위하여 본 출원인은 특허 등록 제 10-0436744호를 제안한 바 있다.
상기의 특허 등록 제 10-0436744호 '동력분류형 무단변속기'는 케리어와 자유도가 주어지는 링기어 및 선기어의 조합으로 이루어지는 유성기어유닛과 요동형 액츄에이트 즉, 캠기구와 링크 등으로 구성되는 제2변속기의 간단한 조합으로 고비율의 감속비를 간편하게 조절할 수 있게 하였으며, 출력과 입력을 선택적으로 가능하도록 하였다.
하지만, 상기의 '동력분류형 무단변속기'는 단순한 기계 및 기구에 적용하기에는 상대적으로 그 구성이 복잡하여 구동력이 입력부에서 출력부로 전달되는 과정에서 소음이나 진동이 발생하여 동력의 손실이 있었으며, 경량이 요구되는 기구의 중량을 최소하 하기에는 불편한 점이 있었다.
그래서 본출원인은 이러한 문제점을 해결하여 특허등록번호 10-0582090호의 무단변속기를 출원하여 등록받았으며, 상기 무단변속기는 유성기어를 이용하는 무단변속기에 있어서, 구동력이 입력되며, 일정 간격 이격되어 위치하는 제 1구동기어 및 제 2구동기어가 구비되는 구동축과;상기 구동축의 제 1구동기어와 기어 연결되는 링기어와, 출력축을 가지는 선기어와, 상기 링기어 및 선기어 상호간을 연동시키는 복수 개의 위성기어로 이루어지는 유성기어와;상기 구동축의 제 2구동기어와 기어 연결되는 입력기어가 구비되는 입력축과, 상기 입력축에 편심되어 축 결합되는 복수개의 캠기구와, 상기 각 캠기구가 내부에서 회동 되도록 수용하는 제 1링크와, 일단은 상기 각 제 1링크의 연장부에 핀 결합되고 타단은 상기 위성기어로 출력을 전달하는 축에 설치되는 일방향클러치에 결합되는 복수 개의 회동구에 각각 핀 결합되는 복수 개의 제 2링크와, 일단은 상기 각 제 1링크 연장부의 핀에 연결되고 타단은 변속조절레버를 포함하는 변속 축에 각각 연결되는 복수의 변속링크로 구성되어, 상기 변속조절레버의 조작으로 상기 제 1링크와 상기 제 2링크의 회동폭을 조절하여 출력축의 회전비를 설정할 수 있는 변속기를;포함하여 입력되는 구동력을 제 1구동기어에 의해 손실없이 전달함에 있어 제 2구동기어 및 변속기의 조합에 따른 변속이 추가적으로 가능한 것을 특징으로 하는 것이다.
그러나 상기 특허등록번호 10-0582090호의 무단변속기는 역회전하는 경우에는 제1구동기어(110)로 전달되는 회전력은 링기어(210), 위성기어(230), 선기어(220)를 순차적으로 거쳐서 출력축(400)에 역회전을 전달하게 되나,제2구동기어(120)로 전달되는 역회전력은 입력기어(310), 캠기구(330), 제1링크(340), 제2링크(350), 회동구(420), 위성기어 고정부(232), 위성기어(230), 선기어(220)를 거쳐서 출력축(400)으로 전달되는 과정에서, 일방향클러치의 영향으로 정회전으로 바뀌기 때문에 상기 제1구동기어(110)방향의 역회전과 제2구동기어(120)방향의 정회전이 서로 회전을 방해하게 되어 역회전력이 현저히 감소되는 단점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 변속 작동에 대한 부하를 최소로 하기 위하여 무단변속기의 구성을 단순화하여 변속에 소모되는 손실을 줄이는 동시에 제조단가가 절감되며, 변속시 수반되는 진동과 소음이 적으며, 또한 역회전도 가능한 무단변속기를 제공하고자 하는 것이다.
본발명은 무단변속기에 관한 것으로, 유성기어를 이용하는 무단변속기로서, 구동력이 입력되며, 일정 간격 이격되어 위치하는 제 1구동기어 및 제 2구동기어가 구비되는 구동축과; 상기 구동축의 제 1구동기어와 기어 연결되는 링기어와, 출력축을 가지는 선기어와, 상기 링기어 및 선기어 상호간을 연동시키는 복수 개의 위성기어로 이루어지는 유성기어와; 상기 구동축의 제 2구동기어와 기어 연결되는 입력기어가 구비되는 입력축과, 상기 입력축에 편심되어 축 결합되는 복수개의 캠기구와, 상기 각 캠기구가 내부에서 회동 되도록 수용하는 제 1링크와, 일단은 상기 각 제 1링크의 연장부에 핀 결합되고 타단은 상기 위성기어로 출력을 전달하는 축에 설치되는 일방향클러치에 결합되는 복수 개의 회동구에 각각 핀 결합되는 복수 개의 제 2링크와, 일단은 상기 각 제 1링크 연장부의 핀에 연결되고 타단은 변속조절레버를 포함하는 변속 축에 각각 연결되는 복수의 변속링크로 구성되어, 상기 변속조절레버의 조작으로 상기 제 1링크와 상기 제 2링크의 회동폭을 조절하여 출력축의 회전비를 설정할 수 있는 변속기를; 포함하여 입력되는 구동력을 제 1구동기어에 의해 손실없이 전달함에 있어 제 2구동기어 및 변속기의 조합에 따른 변속이 추가적으로 가능한 무단변속기에 있어서, 상기 구동축(100)을 정회전시키면, 회전력은 제1구동기어(110)와 제2구동기어(120)으로 분리되어 전달되되, 제1구동기어(110)로 전달되는 회전력은 링기어(210), 위성기어, 선기어를 순차적으로 거쳐서 출력축(400)으로 전달되며, 제2구동기어(120)로 전달되는 회전력은 입력기어(310), 캠기구(330), 제1링크(340), 제2링크(350), 회동구(420), 위성기어 고정부(232), 위성기어(230), 선기어(220)를 거쳐서 출력축(400)으로 전달되는 것이며, 구동축(100)을 역회전시키면, 회전력은 제1구동기어(110)와 제2구동기어(120)으로 분리되어 전달되되, 제1구동기어(110)로 전달되는 회전력은 링기어(210), 위성기어(230), 선기어(220)를 순차적으로 거쳐서 출력축(400)에 전달되며, 제2구동기어(120)로 전달되는 회전력은 위성기어 고정부(232)가 위성기어 고정부 단속기(240)에 의해 회전이 억제되어 있으므로, 출력축(400)으로 전달되지 않는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명 무단변속기는 변속 작동에 대한 부하를 최소로 하기 위하여 무단변속기의 구성을 단순화하여 변속에 소모되는 손실을 줄이는 동시에 제조단가가 절감되며, 변속시 수반되는 진동과 소음이 적으며, 또한 역회전도 가능하다는 현저한 효과가 있다.
도 1은 종래 무단 변속기의 구성도
도 2은 종래 변속기의 구성도
도 3는 종래 무단 변속기의 일 실시예를 나타내는 단면 구성도
도 4는 도 3에 있어서 무단 변속기의 주요 부분 결합 관계도
도 5는 본발명 무단 변속기의 사시도
도 6은 본발명 무단 변속기의 내부 사시도
도 7은 본발명 무단 변속기의 부품분해도
도 8은 본발명 무단 변속기의 단면도
도 9는 변속링크가 중속에 위치한 상태도
도 10은 변속링크가 고속에 위치한 상태도
도 11은 변속링크가 고속에 위치한 상태도
본발명은 무단변속기에 관한 것으로, 유성기어를 이용하는 무단변속기로서, 구동력이 입력되며, 일정 간격 이격되어 위치하는 제 1구동기어 및 제 2구동기어가 구비되는 구동축과; 상기 구동축의 제 1구동기어와 기어 연결되는 링기어와, 출력축을 가지는 선기어와, 상기 링기어 및 선기어 상호간을 연동시키는 복수 개의 위성기어로 이루어지는 유성기어와; 상기 구동축의 제 2구동기어와 기어 연결되는 입력기어가 구비되는 입력축과, 상기 입력축에 편심되어 축 결합되는 복수개의 캠기구와, 상기 각 캠기구가 내부에서 회동 되도록 수용하는 제 1링크와, 일단은 상기 각 제 1링크의 연장부에 핀 결합되고 타단은 상기 위성기어로 출력을 전달하는 축에 설치되는 일방향클러치에 결합되는 복수 개의 회동구에 각각 핀 결합되는 복수 개의 제 2링크와, 일단은 상기 각 제 1링크 연장부의 핀에 연결되고 타단은 변속조절레버를 포함하는 변속 축에 각각 연결되는 복수의 변속링크로 구성되어, 상기 변속조절레버의 조작으로 상기 제 1링크와 상기 제 2링크의 회동폭을 조절하여 출력축의 회전비를 설정할 수 있는 변속기를; 포함하여 입력되는 구동력을 제 1구동기어에 의해 손실없이 전달함에 있어 제 2구동기어 및 변속기의 조합에 따른 변속이 추가적으로 가능한 무단변속기에 있어서, 상기 구동축(100)을 정회전시키면, 회전력은 제1구동기어(110)와 제2구동기어(120)으로 분리되어 전달되되, 제1구동기어(110)로 전달되는 회전력은 링기어(210), 위성기어, 선기어를 순차적으로 거쳐서 출력축(400)으로 전달되며, 제2구동기어(120)로 전달되는 회전력은 입력기어(310), 캠기구(330), 제1링크(340), 제2링크(350), 회동구(420), 위성기어 고정부(232), 위성기어(230), 선기어(220)를 거쳐서 출력축(400)으로 전달되는 것이며, 구동축(100)을 역회전시키면, 회전력은 제1구동기어(110)와 제2구동기어(120)으로 분리되어 전달되되, 제1구동기어(110)로 전달되는 회전력은 링기어(210), 위성기어(230), 선기어(220)를 순차적으로 거쳐서 출력축(400)에 전달되며, 제2구동기어(120)로 전달되는 회전력은 위성기어 고정부(232)가 위성기어 고정부 단속기(240)에 의해 회전이 억제되어 있으므로, 출력축(400)으로 전달되지 않는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 위성기어 고정부(232) 끝단부와 위성기어 고정부 단속기(240)는 입력측 하우징(510) 바깥면에 설치되되, 상기 위성기어 고정부 단속기(240)는 위성기어 고정부(232) 끝단부에 형성된 기어(233) 주위에 설치되어, 상기 기어(233)와 결합 또는 해제됨으로써, 위성기어 고정부(232)를 회전 또는 정지하게 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 위성기어 고정부 단속기(240)는 위성기어 고정부(232)를 양쪽에서 각각 파지하는 두 개의 클램프(241)가 설치되되, 상기 각각의 클램프(241) 내주면에는 상기 위성기어 고정부(232) 끝단부에 형성된 기어(233)와 맞물리도록 기어이빨이 형성되고, 외주면에는 탄성밴드(248)가 연결되어 있는 것으로, 상기 탄성밴드(248)는 클램프(241)와 이격되어 입력측 하우징(510) 바깥면에 설치된 가이드핀(242)에 의해 가이드되며, 또한 상기 각각의 클램프(241)의 하단은 연결로드(243)에 의해 연결되되, 상기 연결로드(243)에는 연결로드(243)와 힌지에 의해 회동가능하게 움직이는 작동로드(244)가 설치되고, 상기 작동로드(244)는 상기 연결로드(243)에 일단이 결합되고 타단은 손잡이(245)가 연결되며, 중간부에는 힌지구멍이 형성되어 힌지에 의해 입력측 하우징(510) 바깥면에 고정설치되는 것으로, 무단변속기가 정회전시는 상기 가이드핀(242)에 가이드되는 탄성밴드(248)의 탄성력에 의해 두 개의 클램프(241)가 벌어져 있으므로 구동축(100)에서 제2구동기어(120)로 전달되는 회전력은 출력축(400)에 회전력을 전달하게 되며, 한편, 사용자가 손잡이(245)를 좌우로 동작시키면 상기 탄성밴드(248)의 탄성력을 이기고 두 개의 클램프(241)가 뒤로 후퇴하면서 모두 안으로 오므려져서 위성기어 고정부(232)를 파지하게 되어, 위성기어 고정부(232)가 회전되지 않게 되므로, 구동축(100)에서 제2구동기어(120)로 전달되는 회전력은 출력축(400)에 회전력을 전달하지 못하게 되는 것을 특징으로 한다.
본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 무단 변속기의 구성도이며, 도 2은 종래 변속기의 구성도, 도 3는 종래 무단 변속기의 일 실시예를 나타내는 단면 구성도이며, 도 4는 도 3에 있어서 무단 변속기의 주요 부분 결합 관계도, 도 5는 본발명 무단 변속기의 사시도(클램프가 기어에서 분리된 상태도), 도 6은 본발명 무단 변속기의 내부 사시도(클램프가 기어에 결합된 상태도), 도 7은 본발명 무단 변속기의 부품분해도, 도 8은 본발명 무단 변속기의 단면도, 도 9는 변속링크가 중속에 위치한 상태도, 도 10은 변속링크가 고속에 위치한 상태도, 도 11은 변속링크가 고속에 위치한 상태도이다.
본 발명의 무단변속기를 간단히 살펴보면, 크게 제 1구동기어(110) 및 제 2구동기어(120)가 구비되어 회전동력이 입력되는 구동축(100)과, 상기 구동축(100)의 제 1구동기어(110)와 기어 연결되며 선기어(220)에 출력축(400)이 연결되는 유성기어(200)와, 변속조절레버(360)의 조작으로 회전비를 설정 하여 상기 출력축(400)의 회전력을 증가 할 수 있도록 형성된 변속기(300)로 구성된다.
도 1에서 보이는 것과 같이, 본 발명의 무단변속기의 구성을 단순화 하여 살펴 보면, 엔진이나 사람의 족력에 의해 발생하는 회전 동력을 받아들이는 구동축(100)에는 제 1구동기어(110) 및 제 2구동기어(120)가 일정 간격으로 이격되어 구비된다.
또한, 상기 구동축(100)의 제 1구동기어(110)는 유성기어(200)의 링기어(210)와 기어 연결되어 상기 구동축(100)의 입력되는 회전력을 전달받으며, 유성기어(200)의 선기어(220)에는 출력축(400)이 연결되어 있어, 상기 입력되는 구동력이 선기어(220)를 통하여 출력되도록 구성된다.
특히, 본 발명에 적용되는 유성기어(200)의 구조는 도 3 및 도 4에 기재되어 있는 것과 같이, 내접기어를 가지는 링기어(210)와, 링기어(210)의 내접기어와 맞물리는 복수의 위성기어(230)가 배치되고, 상기 링기어(210)의 내부 중심측에 위성기어(230)와 맞물리는 선기어(220)로 구성되는 스타형 배치(Star Type)로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 구동축(100)의 제 2구동기어(120)는 변속기(300)의 입력기어(310)에 연결되도록 구성되며, 이는 구동축(100)으로 입력되는 구동력이 상기 변속기(300)를 통해 출력축(400)(제 1구동기어(110)와 유성기어(200)에 의해 변속없이 구동되는)에 연결됨으로써 출력의 변속을 조절할 수 있도록 구성된다.
도 2에서 보이는 것과 같이, 변속기(300)는 상기 구동축(100)의 제 2구동기어(120)와 기어 연결되는 입력기어(310)를 통하여 구동력을 입력받아 최종적으로 출력축(400)에 축 설치되는 일방향클러치(410)에 결합되는 회동구(420)를 선택적으로 변속 구동시킴으서 구동력을 전달시킨다.
변속기(300)의 구성을 자세히 살펴보면, 먼저 구동축(100)의 제 2구동기어(120)와 기어 연결되는 입력기어(310)를 가지는 입력축(320)과, 상기 입력축(320)에 편심되어 축 결합되는 복수의 캠기구(330)와, 상기 각 캠기구(330)를 내부에서 회동 되도록 수용하는 제 1링크(340)와, 일단은 상기 각 제 1링크(340)의 연장부에 핀 결합하며 타단은 상기 유성기어(200)의 출력축(400)에 축 설치되는 일방향클러치(410)에 결합되는 회동구(420)의 일단과 핀 결합하는 복수의 제 2링크(350)로 이루어져 구성된다.
또한, 일단은 상기 각 제 1링크(340) 연장부의 핀에 연결되고 타단은 변속조절레버(360)를 포함하는 변속 축(370)에 각각 연결되는 복수의 변속링크(380)로 구성되어 상기 변속조절레버(360)의 조작으로 상기 제 1링크(340)와 상기 제 2링크(350)의 회동폭을 조절하여 출력축의 회전비를 설정 할 수 있도록 형성된다.
도 2를 참고하여 변속기(300)의 작동을 간단히 살펴보면, 먼저 입력기어(310)의 제 2구동기어(120)에 의해 회전하여 입력기어(310)의 동일 축(320)상에 편심되어 설치되는 복수의 캠기구(330)를 회전시킨다.
다음으로 상기 캠기구(330)를 내부에서 회동 되도록 형성된 제 1링크(340)는 상기 캠기구(330)의 회전에 의해 직선 왕복운동을 하게되며, 상기 제 1링크(340)의 일단부에 핀 결합된 제 2링크(350) 또한 직선 왕복운동을 하게 된다.
제 2링크(350)의 직선 왕복운동은 상기 제 2링크(350)와 연결되어 있는 회동구(420)를 일정간격만큼 회전과 역회전을 반복시키게 되는데, 상기 회동구(420)는 일방향클러치(410)에 결합되어 있기 때문에 회동구(420)의 회전 중 역회전 방향을 제외한 회전 방향시에만 그 회동만큼 출력이 더하여지게 되는 것이다. 이렇게 회동구(420)의 회전에 따라 출력이 부가되는 본 발명의 구체적인 작동 구성은 이하 구체적인 실시예에서 상세하게 설명한다.
특히, 상기 변속조절레버(360)의 조작으로 변속링크(380)를 조절함으로서, 상기 제 1링크(340)와 상기 제 2링크(350)의 회동폭을 조절하며, 이는 상기 회동구(420)의 회전과 역회전의 간격의 폭을 조절하도록 구성되며 결과적으로 출력축(400)의 회전비를 설정 할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 무단 변속기를 자전거에 적용한 실시예을 도 3 및 도 4 각각을 참조하여 살펴보면 다음과 같은데, 도3은 본 발명에 따른 무단 변속기를 자전거에 장착한 상태로서의 전체 단면 구성을 보여주며, 도 4는 도 3에 있어서 주요 부분의 결합 관계도를 보여준다.
본 발명의 무단변속기를 자전거에 적용할 경우, 자전거의 페달(a)과 연결되는 구동축(100)에 의해서 사람의 족력이 입력되도록 구성하고, 통상적으로 자전거의 후륜에 구동력을 전달하기 위한 체인 등과 연결되는 스프로킷(b)은 출력축(400)에 축 결합시켜 연동 되도록 구성하는 것이 바람직하다.
자전거의 탑승한 사람의 족력에 의해 상기 페달(a)이 회동하게 되면, 상기 페달(a)과 결합되어 있는 구동축(100)이 회동한다. 이후, 구동축(100)에 구비된 제 1 구동기어(110) 및 제 2구동기어(120) 각각이 회동된다.
상기 제 1구동기어(110)가 회동되면, 유성기어(200)의 링기어(210)가 연동하여 회동하게 되는데, 링기어(210)가 회동하면 유성기어의 특성상 상기 링기어(210)에 내접한 위성기어(230) 및 상기 위성기어(230)와 치합된 선기어(220)를 회동시키게 됨에 따라 출력축(400)을 통해 기본 출력이 제공된다.
또한, 도 4에 개시된 것과 같이, 상기 제 2구동기어(120)가 회동되면, 변속기(300)의 입력기어(310)가 회동됨으로써 입력축(320)에 결합된 복수의 캠기구(330)가 회동된다. 상기 각 캠기구(330)의 회동은 각 캠기구(330)가 내부에서 회동되도록 형성된 제 1링크(340) 및 상기 제 1링크(340)의 일단부에 핀 결합된 제 2링크(350)를 직선 왕복 운동시키게 되고, 이러한 제 2링크(350)의 직선 왕복 운동은 각 제 2링크(350)의 단부에 연결된 회동구(420)를 일정 간격만큼 회전과 역회전을 반복시키게 된다.
한편, 상기 회동구(420)는 일방향클러치와 결합되어 있기 때문에, 회동구(420)를 통한 회전 운동은 역회전 방향을 제외한 회전 방향시에만 일방향으로 위성기어 고정부(232)를 통해 위성기어(230)에 전달되는데, 이러한 일방향 회전 운동은 위성기어(230)가 링기어(210) 내주면을 따라 공전하는 방향으로 운동하도록 작용함으로써 결과적으로 위성기어(230)와 기어연결되는 선기어(220)의 출력축(400)에 부가 출력으로 제공된다. 이러한 부가 출력의 제공은, 유성기어에 있어서 위성기어는 링기어의 회동 여부와 무관하게 링기어 내주면을 따라 운동하는 것이 가능한 특성에 기인한다.
따라서, 출력축(400)을 통한 최종 출력은 전술한 제 1구동기어(110)의 회동 운동에 의한 기본 출력과, 회동구(420)의 회전 운동에 의한 부가 출력이 합산된 형태로 제공되게 된다.
특히, 상기 복수의 제 1링크(340) 각각 일단에 연결되는 복수의 변속링크(380)를 변속조절레버(360)로 조절하여 상기 출력축(400)의 회전비를 설정 할 수 있다. 이는 상기 변속링크(380)에 의해 제 1링크(340)와 제 2링크(350)의 회동폭을 조절하기 때문이다.
또한, 변속기(300)의 변속조절레버(360)(도 3에 미도시)는 자전거의 핸들 등과 와이어로 연결구성하여 변속조절레버(360)의 조작을 간편히 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 고안이 적용되는 자전거는 페달(a)에 의해 입력되는 회전비를 출력측으로 증감시켜 출력토록 함으로서, 자전거의 주행 중 동력 단절 없이 동력주입이 가능하며, 변속 조작이 쉽고, 또한 정지상태에서도 변속이 가능하도록 구성된다.
한편, 본발명에서 제2구동기어(120)로 전달되는 회전력이 위성기어 고정부(232)가 위성기어 고정부 단속기(240)에 의해 회전이 억제되어 있으므로, 출력축(400)으로 전달되지 않게 되는 구성에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.
본발명에서 상기 구동축(100)을 정회전시키면, 회전력은 제1구동기어(110)와 제2구동기어(120)으로 분리되어 전달된다. 이때 제1구동기어(110)로 전달되는 회전력은 링기어(210), 위성기어, 선기어를 순차적으로 거쳐서 출력축(400)으로 전달되고, 제2구동기어(120)로 전달되는 회전력은 입력기어(310), 캠기구(330), 제1링크(340), 제2링크(350), 회동구(420), 위성기어 고정부(232), 위성기어(230), 선기어(220)를 거쳐서 출력축(400)으로 전달되는 것이다.
한편, 반대로 구동축(100)을 역회전시키면, 회전력은 제1구동기어(110)와 제2구동기어(120)으로 분리되어 전달되되, 제1구동기어(110)로 전달되는 회전력은 링기어(210), 위성기어(230), 선기어(220)를 순차적으로 거쳐서 출력축(400)에 전달된다. 그러나 제2구동기어(120)로 전달되는 회전력은 위성기어 고정부(232)가 위성기어 고정부 단속기(240)에 의해 회전이 억제되어 있으므로, 출력축(400)으로 전달되지 않게 된다.
곧, 상기 위성기어 고정부(232) 끝단부와 위성기어 고정부 단속기(240)는 입력측 하우징(510) 바깥면에 설치되되, 상기 위성기어 고정부 단속기(240)는 위성기어 고정부(232) 끝단부에 형성된 기어(233) 주위에 설치되어, 상기 기어(233)와 결합 또는 해제됨으로써, 위성기어 고정부(232)를 회전 또는 정지하게 하게 되는 것이다.
또한, 상기 위성기어 고정부 단속기(240)는 위성기어 고정부(232)를 양쪽에서 각각 파지하는 두 개의 클램프(241)가 설치된다. 상기 각각의 클램프(241) 내주면에는 상기 위성기어 고정부(232) 끝단부에 형성된 기어(233)와 맞물리도록 기어이빨이 형성되고, 외주면에는 탄성밴드(248)가 연결되어 있는 것으로, 상기 탄성밴드(248)는 클램프(241)와 이격되어 입력측 하우징(510) 바깥면에 설치된 가이드핀(242)에 의해 가이드되는 것이다. 곧 상기 가이드핀에 의해 탄성밴드가 외부로 벌려지려는 탄성을 유지하는 것이다.
또한, 상기 각각의 클램프(241)의 하단은 연결로드(243)에 의해 연결되되, 상기 연결로드(243)에는 연결로드(243)와 힌지에 의해 회동가능하게 움직이는 작동로드(244)가 설치되고, 상기 작동로드(244)는 상기 연결로드(243)에 일단이 결합되고 타단은 손잡이(245)가 연결되며, 중간부에는 힌지구멍이 형성되어 힌지에 의해 입력측 하우징(510) 바깥면에 고정설치되는 것이다.
그러므로 무단변속기가 정회전시는 상기 가이드핀(242)에 가이드되는 탄성밴드(248)의 탄성력에 의해 두 개의 클램프(241)가 벌어져 있으므로 구동축(100)에서 제2구동기어(120)로 전달되는 회전력은 출력축(400)에 회전력을 전달하게 되며, 한편, 사용자가 손잡이(245)를 좌우로 동작시키면 상기 탄성밴드(248)의 탄성력을 이기고 두 개의 클램프(241)가 뒤로 후퇴하면서 모두 안으로 오므려져서 위성기어 고정부(232)를 파지하게 되어, 위성기어 고정부(232)가 회전되지 않게 되므로, 구동축(100)에서 제2구동기어(120)로 전달되는 회전력은 출력축(400)에 회전력을 전달하지 못하게 되는 것이다.
따라서 본 발명 무단변속기는 변속 작동에 대한 부하를 최소로 하기 위하여 무단변속기의 구성을 단순화하여 변속에 소모되는 손실을 줄이는 동시에 제조단가가 절감되며, 변속시 수반되는 진동과 소음이 적으며, 또한 역회전도 가능하다는 현저한 효과가 있다.
100 : 구동축 200 : 유성기어
300 : 변속기 400 : 출력축
110 : 제 1구동기어 120 : 제 2구동기어
210 : 링기어 220 : 선기어
230 : 위성기어 232 : 위성기어 고정부
310 : 입력기어
320 : 입력축 330 : 캠기구
340 : 제 1링크 350 : 제 2링크
360 : 변속조절레버 370 : 변속 축
380 : 변속링크
410 : 일방향클러치 420 : 회동구
233 : 기어 240 : 위성기어 고정부 단속기
241 : 클램프 242 : 가이드핀
243 :연결로드 244 : 작동로드
245 : 손잡이 248 : 탄성밴드
510 : 입력측 하우징 520 : 출력측 하우징

Claims (3)

  1. 유성기어를 이용하는 무단변속기로서, 구동력이 입력되며, 일정 간격 이격되어 위치하는 제 1구동기어 및 제 2구동기어가 구비되는 구동축과;
    상기 구동축의 제 1구동기어와 기어 연결되는 링기어와, 출력축을 가지는 선기어와, 상기 링기어 및 선기어 상호간을 연동시키는 복수 개의 위성기어로 이루어지는 유성기어와;
    상기 구동축의 제 2구동기어와 기어 연결되는 입력기어가 구비되는 입력축과, 상기 입력축에 편심되어 축 결합되는 복수개의 캠기구와, 상기 각 캠기구가 내부에서 회동 되도록 수용하는 제 1링크와, 일단은 상기 각 제 1링크의 연장부에 핀 결합되고 타단은 상기 위성기어로 출력을 전달하는 축에 설치되는 일방향클러치에 결합되는 복수 개의 회동구에 각각 핀 결합되는 복수 개의 제 2링크와, 일단은 상기 각 제 1링크 연장부의 핀에 연결되고 타단은 변속조절레버를 포함하는 변속 축에 각각 연결되는 복수의 변속링크로 구성되어, 상기 변속조절레버의 조작으로 상기 제 1링크와 상기 제 2링크의 회동폭을 조절하여 출력축의 회전비를 설정할 수 있는 변속기를;
    포함하여 입력되는 구동력을 제 1구동기어에 의해 손실없이 전달함에 있어 제 2구동기어 및 변속기의 조합에 따른 변속이 추가적으로 가능한 무단변속기에 있어서,
    상기 구동축(100)을 정회전시키면, 회전력은 제1구동기어(110)와 제2구동기어(120)으로 분리되어 전달되되, 제1구동기어(110)로 전달되는 회전력은 링기어(210), 위성기어, 선기어를 순차적으로 거쳐서 출력축(400)으로 전달되며, 제2구동기어(120)로 전달되는 회전력은 입력기어(310), 캠기구(330), 제1링크(340), 제2링크(350), 회동구(420), 위성기어 고정부(232), 위성기어(230), 선기어(220)를 거쳐서 출력축(400)으로 전달되는 것이며,
    구동축(100)을 역회전시키면, 회전력은 제1구동기어(110)와 제2구동기어(120)으로 분리되어 전달되되, 제1구동기어(110)로 전달되는 회전력은 링기어(210), 위성기어(230), 선기어(220)를 순차적으로 거쳐서 출력축(400)에 전달되며, 제2구동기어(120)로 전달되는 회전력은 위성기어 고정부(232)가 위성기어 고정부 단속기(240)에 의해 회전이 억제되어 있으므로, 출력축(400)으로 전달되지 않는 것을 특징으로 하는 무단변속기
  2. 제1항에 있어서, 상기 위성기어 고정부(232) 끝단부와 위성기어 고정부 단속기(240)는 입력측 하우징(510) 바깥면에 설치되되, 상기 위성기어 고정부 단속기(240)는 위성기어 고정부(232) 끝단부에 형성된 기어(233) 주위에 설치되어, 상기 기어(233)와 결합 또는 해제됨으로써, 위성기어 고정부(232)를 회전 또는 정지하게 하는 것을 특징으로 하는 무단변속기
  3. 제1항에 있어서, 상기 위성기어 고정부 단속기(240)는 위성기어 고정부(232)를 양쪽에서 각각 파지하는 두 개의 클램프(241)가 설치되되, 상기 각각의 클램프(241) 내주면에는 상기 위성기어 고정부(232) 끝단부에 형성된 기어(233)와 맞물리도록 기어이빨이 형성되고, 외주면에는 탄성밴드(248)가 연결되어 있는 것으로, 상기 탄성밴드(248)는 클램프(241)와 이격되어 입력측 하우징(510) 바깥면에 설치된 가이드핀(242)에 의해 가이드되며, 또한 상기 각각의 클램프(241)의 일단은 연결로드(243)와 힌지에 의해 회동가능하게 연결되되, 상기 연결로드(243)에는 연결로드(243)와 힌지에 의해 회동가능하게 움직이는 작동로드(244)가 설치되고, 상기 작동로드(244)는 상기 연결로드(243)에 일단이 결합되고 타단은 손잡이(245)가 연결되며, 중간부에는 힌지구멍이 형성되어 힌지에 의해 입력측 하우징(510) 바깥면에 고정설치되는 것으로, 무단변속기가 정회전시는 상기 가이드핀(242)에 가이드되는 탄성밴드(248)의 탄성력에 의해 두 개의 클램프(241)가 벌어져 있으므로 구동축(100)에서 제2구동기어(120)로 전달되는 회전력은 출력축(400)에 회전력을 전달하게 되며, 한편, 사용자가 손잡이(245)를 좌우로 동작시키면 상기 탄성밴드(248)의 탄성력을 이기고 두 개의 클램프(241)가 뒤로 후퇴하면서 모두 안으로 오므려져서 위성기어 고정부(232)를 파지하게 되어, 위성기어 고정부(232)가 회전되지 않게 되므로, 구동축(100)에서 제2구동기어(120)로 전달되는 회전력은 출력축(400)에 회전력을 전달하지 못하게 되는 것을 특징으로 하는 무단변속기
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