KR101351073B1 - 무단 변속기용 반경 변화 풀리와 무단 변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무단 변속기용 반경 변화 풀리와 무단 변속기에 관한 것으로, 방사형으로 배치된 제1슬롯을 구비한 제1디스크; 상기 제1디스크와 나란히 배치되며, 상기 제1슬롯과 교차하도록 방사형으로 배치된 제2슬롯을 구비한 제2디스크; 및 일단이 상기 제1슬롯 또는 제2슬롯에 이동가능하게 연결되는 슬라이딩 축과, 상기 슬라이딩 축의 타단에 회전가능하게 연결되고 다른 한 슬롯에 이동가능하게 연결되는 허브와, 상기 슬라이딩 축과 동축으로 결합하여 회전하도록 조합된 슬라이딩 핀과, 상기 슬라이딩 핀이 일방향으로 회전하도록 상기 슬라이딩 축과 상기 슬라이딩 핀을 연동시키는 원웨이 클러치를 구비한 슬라이더;를 포함하는 것이다.

Description

무단 변속기용 반경 변화 풀리와 무단 변속기{Variable radius pulley and Continuously variable transmission}

본 발명은 무단 변속기용 반경 변화 풀리와 무단 변속기에 관한 것이다.

일반적으로 변속기는 엔진 또는 모터의 회전력을 도로의 구배 상태 또는 운전자의 의지에 따라 구동륜에 전달하는 기능을 갖는다. 이를 위한 변속기는 운전자의 의지대로 변속단을 직접 선택하는 수동변속기와, 차량의 주행조건에 따라 자동적으로 변속이 이루어지는 자동변속기와, 각 변속단 사이에 변속영역 없이 무단으로 변속이 이루어지는 무단변속기(CVT; Continuously Variable Transmission)로 대별된다.

무단변속기는 유압을 이용하는 자동변속기의 단점을 보완하여 연비 및 동력성능 그리고 중량에서 큰 장점을 갖는 장치로서, 입력축과 출력축에 각각 고정된 한 쌍의 풀리에 벨트가 무한궤도 형태로 연결되고, 상기 풀리의 이동에 따라 벨트의 외경이 변동되면서 변속이 이루어지는 방식으로 동작한다. 이러한 무단변속기는 일반적으로 엔진 또는 모터와 연결되는 입력축에 장착된 구동풀리와, 출력축에 장착된 종동풀리와, 상기 구동풀리와 종동풀리를 연결하는 벨트를 포함한다. 한편, 상기 구동풀리는 입력축에 고정된 고정플랜지와, 입력축을 따라 직선 왕복이동이 가능하게 장착되는 가동플랜지로 이루어지고, 상기 종동풀리 역시 상기 구동풀리와 동일한 구조로 이루어진다.

계속해서, 수동변속기는 구동풀리와 종동풀리를 연결하는 벨트의 연결 풀리를 운전자가 강제로 조정해서 구동풀리 대비 종동풀리의 회전속도를 조정하는 장치로서, 대표적으로 자전거의 기어 구조가 예시될 수 있다.

주지된 바와 같이, 자전거의 기어는 다수의 스프로킷(풀리)이 페달에 연결된 회전축(구동축)과 동축으로 배치 고정되고, 뒷바퀴의 회전축(종동축)과는 체인(벨트)으로 연결된 구조를 이룬다. 따라서 운전자가 레버를 조작해 스프로킷에 감긴 체인의 위치를 변경하면, 상기 체인은 다수의 스프로킷 중 어느 하나와 맞물리면서 구동 반경에 변화를 일으키게 되고, 결국 뒷바퀴의 회전축과 페달에 연결된 회전축 간의 회전 반경에 대한 비율에 변화가 발생한다. 결국, 이러한 변화를 통해 뒷바퀴의 회전속도와 회전력에 변화를 주어서, 변속기의 통상적인 기능이 자전거에 적용될 수 있도록 한다.

이상 설명한 바와 같이, 종래 변속기는 그 구조가 복잡하고, 특히 수동변속기의 경우엔 변속을 위한 운전자의 고도한 조작기술이 요구되므로, 그 적용 대상이 특정 차량 또는 운송수단에 한정되는 문제가 있었다.

한편, 국내외에서 운행되고 있는 전동스쿠터, 전동휠체어 및 골프카 등 전기 모터 구동 방식의 소형차량은 별도의 변속기 없이 운행된다. 이러한 이유로 해당 소형차량은 도로상황에 맞는 변속 및 등판능력이 부족하여 언덕이 많은 국내지형에는 등판이 어렵고, 상대적으로 배터리 소모 또한 커서 대중화에 한계가 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로서, 부가 구성없이도 변속기능 구현을 위한 구조를 갖춤으로써 입력축(구동축) 대비 출력축(종동축)의 회전 속을 효과적으로 조정할 수 있도록 하는 무단 변속기용 반경 변화 풀리와 무단 변속기의 제공을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

방사형으로 배치된 제1슬롯을 구비한 제1디스크;

상기 제1디스크와 나란히 배치되며, 상기 제1슬롯과 교차하도록 방사형으로 배치된 제2슬롯을 구비한 제2디스크; 및

일단이 상기 제1슬롯 또는 제2슬롯에 이동가능하게 연결되는 슬라이딩 축과, 상기 슬라이딩 축의 타단에 회전가능하게 연결되고 다른 한 슬롯에 이동가능하게 연결되는 허브와, 상기 슬라이딩 축과 동축으로 결합하여 회전하도록 조합된 슬라이딩 핀과, 상기 슬라이딩 핀이 일방향으로 회전하도록 상기 슬라이딩 축과 상기 슬라이딩 핀을 연동시키는 원웨이 클러치를 구비한 슬라이더;

포함하는 무단변속기용 반경 변화 풀리에 관한 것이다.

상기의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

방사형으로 배치된 제1슬롯을 구비한 제1디스크; 상기 제1디스크와 나란히 배치되며, 상기 제1슬롯과 교차하도록 방사형으로 배치된 제2슬롯을 구비한 제2디스크; 일단이 상기 제1슬롯 또는 제2슬롯에 이동가능하게 연결되는 슬라이딩 축과, 상기 슬라이딩 축의 타단에 회전가능하게 연결되고 다른 한 슬롯에 이동가능하게 연결되는 허브와, 상기 슬라이딩 축과 동축으로 결합하여 회전하도록 조합된 슬라이딩 핀과, 상기 슬라이딩 핀이 일방향으로 회전하도록 상기 슬라이딩 축과 상기 슬라이딩 핀을 연동시키는 원웨이 클러치를 구비한 슬라이더;를 포함하는 구동풀리 및 종동풀리, 및

상기 구동풀리와 종동풀리를 무한궤도로 연결하는 동력전달부재

를 포함하는 무단 변속기에 관한 것이다.

상기의 본 발명은, 변속을 위한 반경 변화가 쉽고 세밀한 변속이 가능하며, 변속을 위한 조작이 간편하므로 다양한 형태의 차량에 적용 가능한 장점이 있다.

또한, 풀리를 연결하는 동력전달부재가 제1,2디스크에 의해 그 이탈이 방지되므로, 변속 작업시 빈번히 발생하는 동력전달부재의 탈선 문제가 해소되고, 이로 인해 변속기 장착 차량의 안정된 주행을 보장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 변속 작업시 슬롯을 따라 이동하는 슬라이더의 뒤틀림을 방지해서 발생저항을 최소화하고, 이를 통해 변속효율을 높이는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 무단 변속기용 폴리를 도시한 분해 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 무단 변속기용 폴리에 구성된 슬라이더를 도시한 분해사시도이고,
도 3은 본 발명에 따른 도 1의 풀리가 동작하는 모습을 투영해 도시한 정면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 무단 변속기의 동작모습을 도시한 정면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 무단 변속의 동작 모습을 도시한 평면도이고,
도 6은 도 5에 도시한 무단 변속기의 A-A' 단면을 실시 예로 도시한 단면도이고,
도 7은 도 5에 도시한 무단 변속기의 A-A' 단면을 다른 실시 예로 도시한 단면도이고,
도 8은 본 발명에 따른 무단 변속기의 다른 실시 예를 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 무단 변속기용 폴리를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 무단 변속기용 폴리에 구성된 슬라이더를 도시한 분해사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 도 1의 풀리가 동작하는 모습을 투영해 도시한 정면도인 바, 이를 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 무단 변속기용 풀리는 제1슬롯(111)이 형성된 제1디스크(110)와, 제1디스크(110)와 나란히 배치되며 제2슬롯(121)이 형성된 제2디스크(120)와, 제1슬롯(111)과 제2슬롯(121)을 따라 움직임으로써 제1디스크(110)와 제2디스크(120)의 반경 방향으로 이동될 수 있도록 제1슬롯(111)에 일단부가 수용되고 제2슬롯(121)에 타단부가 수용되는 슬라이더(130)를 포함한다. 결국, 제1디스크(110)와 제2디스크(120)는 슬라이더(130)를 매개로 서로 나란하게 연결 및 배치된다.

한편, 슬라이더(130)는 그 일단과 타단이 각각 제1슬롯(111)과 제2슬롯(121)에 이동가능하게 수용되면서, 제1디스크(110)와 제2디스크(120)가 동일한 회전 중심선 상에서 서로 상대 회전을 함에 따라 반경 방향으로 이동되도록 된다. 이를 위해 제1슬롯(111)과 제2슬롯(121)은 회전 중심을 기준으로 제1,2디스크(110, 120)를 투영할 경우 서로 교차하도록 형성되어서, 제1,2디스크(110, 120)가 상기 회전 중심을 중심으로 상대 회전시 제1슬롯(111)과 제2슬롯(121)의 교차 지점을 따라 슬라이더(130)가 이동하도록 된다.

도 3(a)는 제1슬롯(111)과 제2슬롯(121)이 상기 회전 중심인 제1회전 중심홈(112)에 인접한 지점에서 교차한 모습을 도시한 것이고, 도 3(b)는 제1슬롯(111)과 제2슬롯(121)이 제1디스크(110)의 가장자리에 인접한 지점에서 교차한 모습을 도시한 것으로서, 도 3에 도시한 본 발명에 따른 풀리의 동작 모습을 통해 슬라이더(130)가 제1디스크(110)와 제2디스크(120)의 상대 회전에 의해 제1슬롯(111)과 제2슬롯(121)의 교차 지점을 따라 이동함을 분명히 확인할 수 있다.

한편, 슬라이더(130)는 전술한 바와 같이 제1,2슬롯(111, 121)의 길이방향을 따라 이동할 수 있도록 제1,2디스크(110, 120)에 연결됨과 더불어, 일방향으로 회전할 수 있도록 된다. 이를 위해 슬라이더(130)는 원웨이 클러치(134)를 포함한다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 슬라이더(130)는 일단이 제1슬롯(111) 또는 제2슬롯(121)에 이동가능하게 연결되는 슬라이딩 축(131)과, 슬라이딩 축(131)의 타단에 회전가능하게 연결되고 다른 한 슬롯에 이동가능하게 연결되는 허브(132)와, 슬라이딩 축(131)에 회전가능하게 결합하는 슬라이딩 핀(133)과, 슬라이딩 축(131)과 맞물리도록 슬라이딩 핀(133)에 내설되어서 슬라이딩 축(131)을 기준으로 슬라이딩 핀(133)이 일방향으로 회전되도록 하는 원웨이 클러치(134)로 구성된다. 여기서, 슬라이딩 축(131)과 원웨이 클러치(134) 및 슬라이딩 핀(133)은 동심원을 이루며 조합되되, 원웨이 클러치(134) 및 슬라이딩 핀(133)은 함께 회전하도록 고정된다. 결국, 슬라이딩 핀(133)은 동력전달부재(300; 도 4 참조) 등으로부터 힘을 받을 경우 상기 힘을 받는 방향으로 회전하되, 원웨이 클러치(134)에 의해서 슬라이딩 축(131)을 중심으로 일방향으로만 회전하도록 된다. 참고로, 원웨이 클러치(134)는 슬라이딩 축(131)과 맞물려서 일방향으로 회전하도록 된 롤러(미도시함)를 구비한 공지,공용의 기구로서, 슬라이딩 핀(133)과 슬라이딩 축(131)의 연동을 매개한다. 또한, 도시한 바와 같이 슬라이딩 핀(133)의 둘레에는 동력전달부재(300)에 형성된 치차 등과 맞물리기 위한 체인 치형이 외주면에 형성되어서, 동력전달부재(300)와 슬라이더(130) 간의 연동효율이 높일 수 있다.

한편, 슬라이딩 축(131)의 타단에 연결되는 허브(132)는 슬라이딩 축(131)과 회전가능하도록 되며, 원활한 회전을 위해 슬라이딩 축(131)과 허브(132) 사이에는 소형 베어링(131b)이 보강될 수 있다. 결국, 제1,2슬롯(111, 121)의 위치에 따라 슬라이딩 축(131)을 중심으로 한 허브(132)의 회전이 원활하게 이루어져서, 슬라이더(130)의 직선 이동이 간섭없이 안정적으로 이루어진다.

또한, 제1,2슬롯(111, 121)으로 각각 삽입되는 슬라이딩 축(131)과 허브(132)의 일단에는 인입부(131a, 132a)가 형성된다. 여기서, 슬라이딩 축(131)과 허브(132)가 제1,2슬롯(111, 121)의 길이방향을 따라 원활한 직선이동을 할 수 있도록, 제1,2슬롯(111, 121)의 내면과 접하는 인입부(131a, 132a)의 외면에 일자 베어링(134a, 134b)을 보강할 수 있다. 결국, 일자 베어링(134a, 134b)을 매개로 인입부(131a, 132a)와 제1,2슬롯(111, 121) 내면 간의 마찰을 최소화할 수 있으므로, 슬라이딩 축(131)과 허브(132)는 제1,2슬롯(111, 121)을 따라 원활한 직선 이동을 할 수 있게 된다. 참고로, 제1,2슬롯(111, 121)에는 일자 베어링(134a, 134b)이 맞물려 안내되는 레일(111a, 121a)이 형성될 수 있고, 이를 통해 슬라이딩 축(131)과 허브(132)는 이탈 없이 제1,2슬롯(111, 121)을 따라 이동할 수 있다.

본 발명에 따른 실시 예에서는 베어링의 설치 위치와 동작 모습에 따라 베어링의 명칭을 소형 베어링(131b)과 일자 베어링(134a, 134b)으로 명명하였으나, 이하의 청구항에서는 이러한 구분 없이 베어링으로 통칭한다.

도 4는 본 발명에 따른 무단 변속기의 동작모습을 도시한 정면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 무단 변속의 동작 모습을 도시한 평면도이고, 도 6은 도 5에 도시한 무단 변속기의 A-A' 단면을 실시 예로 도시한 단면도이고, 도 7은 도 5에 도시한 무단 변속기의 A-A' 단면을 다른 실시 예로 도시한 단면도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 무단 변속기는 원동기, 자전거, 자동차 등과 같은 차량은 물론 드릴 또는 절단기와 같은 자동 공구 등에도 적용될 수 있다. 또한, 상기 무단 변속기에 출력을 가하는 구동부는 모터(M) 또는 내연기관일 수도 있고 인력일 수도 있다. 본 발명에 따른 실시 예에서는 구동부를 모터(M)로 제시한다.

본 발명에 따른 실시 예에서는 무단 변속기에 적용된 풀리의 동작 관계를 명확히 구분 설명하기 위해서, 모터(M)로부터 회전력을 받아 회전하는 풀리를 구동풀리(100)로, 구동풀리(100)와 동력전달부재(300)를 매개로 연동하는 풀리를 종동풀리(200)로 각각 구분해 설명한다. 하지만, '구동풀리' 및 '종동풀리'라는 명칭은 무단 변속기에서 본 발명에 따른 풀리의 기능적 구분을 위해 명명한 것일 뿐, '구동풀리' 및 '종동풀리'는 본 발명에 따른 풀리와 동일한 구조를 갖는다. 따라서 이하의 풀리를 청구하는 청구범위에서는 '풀리'를 '구동풀리'와 '종동풀리'로 구분하지 않고, '풀리'로만 기재한다. 그러나, 무단 변속기를 청구하는 청구범위에서는 기능적 구분을 명확히 하기 위해 풀리를 '구동풀리'와 '종동풀리'로 구분해 정의한다.

본 발명에 따른 무단 변속기는 구동풀리(100)와 종동풀리(200)가 벨트 또는 체인과 같은 동력전달부재(300)에 의해 무한궤도 타입으로 연결돼 연동하면서, 구동풀리(100)와 종동풀리(200)에 각각 구성된 제1디스크(110, 210; 이하 '110')와 제2디스크(120, 220; 이하 '120')의 상대 회전에 따른 슬라이더(130, 230; 이하 '130')의 반경 변화에 따라, 도 4에 도시한 바와 같이 구동풀리(100) 대비 종동풀리(200)에 대한 동력전달부재(300)의 반경에 변화를 일으킨다. 즉, 본 발명에 따른 무단 변속기는 구동풀리(100)와 종동풀리(200)에 각각 구성된 제1디스크(110)와 제2디스크(120)를 상대 회전시키는 것으로, 동력전달부재(300)를 매개로 연동하는 구동풀리(100) 대비 종동풀리(200)의 회전수를 조정할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 무단 변속기는 회전 중인 구동풀리(100) 또는 종동풀리(200)를 운전자가 조작해서 슬라이더 핀(133, 233) 위치의 반경에 변화를 줄 수 있도록 되며, 이를 위해 구동풀리(100)와 종동풀리(200)를 이루는 본 발명에 따른 풀리는, 제1디스크(110)가 고정되며 외주면에 제1스플라인(141)이 형성된 기준 샤프트(140)와, 제1스플라인(141)이 삽입되어 슬라이딩될 수 있도록 내주면에 제1스플라인홈(151)이 형성되며 외주면에 제2스플라인(152)이 형성된 이동 샤프트(150) 및 제2스플라인(152)이 삽입되어 슬라이딩될 수 있도록 내주면에 제2스플라인홈(161)이 형성되며 제2디스크(120)가 외주면에 고정된 허브(160)를 더 구비한다.

도 6을 참조해서 본 발명에 따른 일 실시 예를 설명하면, 제1스플라인(141)은 축선방향을 따라 연장된 형상을 가지고, 제2스플라인(152)은 나선방향을 따라 연장된 형상을 갖는다. 즉, 제1스플라인(141)은 축선방향과 나란한 통상적인 직선 형태의 스플라인 기어의 형상을 이루고, 제2스플라인(152)은 통상적인 헬리컬 기어의 형상을 이루는 것이다. 물론, 제1스플라인(141)이 삽입되는 제1스플라인홈(151)도 제1스플라인(141)의 슬라이딩을 위해 축선방향을 따라 연장된 형상을 이루고, 제2스플라인(152)이 삽입되는 제2스플라인홈(161)도 제2스플라인(152)의 슬라이딩을 위해 나선방향을 따라 연장된 형상을 이룬다.

따라서, 도 6(a)에 도시한 바와 같이 이동샤프트(150)가 허브(160)로부터 돌출되게 결합한 상태에서 제1스플라인(141)과 제1스플라인홈(151) 간의 맞물림을 통해 기준샤프트(140)와 더불어 회전한다. 이때, 기준샤프트(140)와 제2디스크(120)는 서로 고정되므로 제2디스크(120)는 기준샤프트(140)의 회전을 따라 회전하고, 이동샤프트(150)의 제2스플라인(152)과 허브(160)의 제2스플라인홈(161)은 서로 맞물려 있으므로 허브(160)와 고정된 제1디스크(110) 또한 기준샤프트(140)의 회전을 따라 회전한다.

계속해서, 도 6(b)에 도시한 바와 같이 이동샤프트(150)가 외력을 받아 허브(160)의 내측으로 삽입되면, 나선방향을 따라 연장된 형상의 제2스플라인(152)은 제2스플라인홈(161)에 압력을 가하고, 제2스플라인(152)에 지지를 받는 허브(160)는 상기 압력을 따라 회전하면서 결국에는 제1디스크(110)를 회전시킨다. 물론, 제2디스크(120)와는 독립된 제1디스크(110)의 상기 회전은 슬라이딩 핀(133, 233)의 위치를 이동시키고, 이러한 이동은 도 4에 도시한 바와 같은 구동풀리(100)와 종동풀리(200)를 감싸는 동력전달부재(300)에 대한 반경 변화를 일으켜서, 본 발명에 따른 무단 변속기가 변속기능을 갖도록 한다.

한편, 본 발명에 따른 실시 예에서는 시계방향으로 회전하는 구동폴리(100)와 종동폴리(200)가, 앞서 언급한 바와 같이 일 방향(시계방향)으로만 회전하는 슬라이딩 핀(133)에 걸리도록 연결된 동력전달부재(300)를 매개로 연동한다. 즉, 동력전달부재(300)에 동력을 전달하는 슬라이딩 핀(133)이 상기 동력을 전달할 때에는 반 시계방향으로 회전을 하지 않으므로, 구동폴리(100)와 종동폴리(200) 간에 효율적인 힘 전달을 이룰 수 있는 것이다.

그러나, 변속을 위해서 슬라이더(130, 230)가 제1,2슬롯(111, 121)을 따라 이동할 경우, 슬라이딩 핀(133)에 시계방향으로 힘이 가해질 수 있다. 이때 슬라이딩 핀(133)이 회전하지 않도록 된 구조인 경우, 변속과정에서 동력전달부재(300)의 연속적인 무한궤도 운동에 끊임이 발생할 수도 있고, 심지어 슬라이딩 핀에 뒤틀림이 발생할 수도 있다.

본 발명에서는 변속과정이 연속성과 안정성을 유지하며 진행될 수 있도록 하고, 아울러 슬라이딩 핀의 변형은 최소화시켜서 우수한 내구성을 갖출 수 있도록, 슬라이딩 핀(133)이 일방향으로 회전되도록 한다.

계속해서, 전술한 실시 예에서는 기준샤프트(140)의 제1스플라인(141)과 이동샤프트(150)의 제1스플라인홈(151)이 축선방향을 따라 연장된 형상을 가지고, 이동샤프트(150)의 제2플라인(152)과 허브(160)의 제2스플라인홈(161)이 나선방향을 따라 연장된 형상을 갖는 것으로 하였지만, 이와는 반대로 도 7에 도시한 바와 같이 기준샤프트(140')의 제1스플라인(141')과 이동샤프트(150')의 제1스플라인홈(151')이 나선방향을 따라 연장된 형상을 가지고, 이동샤프트(150')의 제2플라인(152')과 허브(160')의 제2스플라인홈(161')이 축선방향을 따라 연장된 형상을 가질 수도 있다. 즉, 제1스플라인(141')과 제1스플라인홈(151')은 통상적인 헬리컬 기어의 형상을 이루고, 제2스플라인(152')과 제2스플라인홈(161')은 통상적인 직선 형태의 스플라인 기어의 형상을 이루는 것이다.

이 경우, 도 7(a)에 도시한 바와 같이 기준샤프트(140')가 회전을 하면, 제1스플라인(141')과 제1스플라인홈(151')이 서로 맞물린 상태이므로 이동샤프트(150')는 기준샤프트(140')와 더불어 회전을 한다. 또한 이동샤프트(150')의 제2스플라인(152')은 허브(160')의 제2스플라인홈(161')과 맞물린 상태이므로, 제1디스크(110)는 허브(160')의 회전과 더불어 회전한다.

계속해서, 도 7(b)에 도시한 바와 같이 이동샤프트(150')가 허브(160')의 내측으로 삽입되는 외력을 받으면, 이동샤프트(150')의 제1스플라인홈(151')은 기준샤프트(140')의 제1스플라인(141)에 압력을 받아 회전하고, 상기 회전은 제2스플라인(152')과 제2스플라인홈(161')으로 전달돼 상기 허브(160')를 회전시킨다. 결국 허브(160')와 연결된 제1디스크(110)는 제2디스크(120) 대비 상대 회전을 하면서 슬라이더(130)의 위치를 이동시킨다.

이상 설명한 실시 예에서는 제1스플라인과 제1스플라인홈, 제2스플라인과 제2스플라인홈 중 하나는 축선 방향을 따라 연장된 형상을 가지고, 다른 하나는 나선방향을 따라 연장된 형상을 가지는 것으로 하였지만, 이외에도 제1스플라인과 제1스플라인홈, 제2스플라인과 제2스플라인홈 모두가 나선방향을 따라 연장된 형상인 헬리컬 기어의 형태를 가질 수도 있다. 물론 이 경우엔 나선각을 서로 다르게 해서 이동샤프트의 직선이동 대비 허브의 회전이 원활히 이루어지도록 한다.

참고로, 나선각이란, 나선이 수평면과 이루는 각을 뜻하는 것으로서, 축선 방향을 따라 연장된 형상을 갖는 직선 형태의 스플라인(또는 스플라인홈)의 나선각은 90도이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 풀리는 이동샤프트(150, 150')의 강제 이동을 통해 제1디스크(110)의 상대 회전이 이루어지고, 이러한 제1디스크(110)의 상대 회전을 통해 슬라이더(130)에 대한 위치이동이 가능해진다.

한편, 본 발명에 따른 제1실시 예에 의한 풀리를 도 5에 도시한 바와 같이 구동풀리(100)와 종동풀리(200)로 구성해 조립한 후 동력전달부재(300)를 이용해 무한궤도 타입으로 연결해서 본 발명에 따른 무단 변속기를 완성한다. 본 발명에 따른 무단 변속기의 실시 예에서는 구동풀리(100)에 구성된 이동샤프트(150)와 종동풀리(200)에 구성된 이동샤프트(250)에 외력을 가하기 위한 쉬프트레버(170)가 더 포함된다. 쉬프트레버(170)는 운전자의 조작에 따라 수평으로 이동하면서 두 이동샤프트(150, 250)에 동시,동방향에 대한 외력을 가할 수 있고, 상기 외력은 전술한 과정을 통해 구동풀리(100)와 종동풀리(200)의 해당 제1디스크(110, 210)를 상대 회전시켜서 슬라이더(130)의 슬라이딩 핀(133) 이동에 따른 동력전달부재(300)의 감김 반경을 조정한다.

도 8은 본 발명에 따른 무단 변속기의 다른 실시 예를 도시한 단면도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 제2실시 예로서 무단 변속기용 풀리는 나선방향을 따라 서로 다른 나선각으로 연장된 형상을 가지는 제3스플라인(142)과 제4스플라인(143)을 구비한 기준샤프트(140"); 제3스플라인(142)에 장착되며, 제1슬롯(111)이 형성된 제1디스크(110'); 제4스플라인(143)에 장착되며, 동일 회전 중심선에서 투영된 형태가 서로 교차되는 형상을 가진 제2슬롯(121)이 형성된 제2디스크(120');를 구비한다.

도시한 바와 같이, 기준샤프트(150")는 제1디스크(110')와 제2디스크(120')를 이동가능하게 관통하도록 되고, 제1디스크(110')와 제2디스크(120')에는 각각 제3스플라인(142)과 제4스플라인(143)과의 맞물림을 위한 제3스플라인홈(113)과 제4스플라인홈(122)이 각각 형성된다. 여기서, 본 발명에 따른 실시 예에서는 제3스플라인(142)은 나선방향을 따라 연장된 형상을 가지고, 제4스플라인(143)은 축선 방향을 따라 연장된 형상을 갖도록 했다.

결국 제3스플라인(142)과 제3스플라인홈(113)의 맞물림, 제4스플라인(143)과 제4스플라인홈(122)의 맞물림을 통해 서로 결속된 기준샤프트(140")와 제1,2디스크(110', 120')는 함께 회전하면서 통상적인 풀리의 동작 모습을 보인다.

한편, 도 8(b)에 도시한 바와 같이 기준샤프트(140")가 외력을 받아 축선 방향으로 이동하면, 제3스플라인홈(113)은 나선방향을 따라 연장된 형상을 갖는 제3스플라인(142)의 압력을 받아 제1디스크(110')를 회전시킨다. 반면, 축선 방향을 따라 연장된 형상을 갖는 제4스플라인(143)과 맞물리는 제2디스크(120')는, 기준샤프트(140")의 이동에도 불구하고 상대 회전없이 일정한 회전상태를 유지한다. 결국, 기준샤프트(140")의 이동을 통해 제1디스크(110')는 제2디스크(120') 대비 상대 회전을 하면서 제1슬롯(111)과 제2슬롯(121)의 교차 위치에 변화를 야기하고, 이를 통해 슬라이더(130)의 슬라이딩 핀(133)은 상기 교차 위치를 따라 이동하게 된다.

본 실시 예에서 제3스플라인(142)은 나선방향을 따라 연장된 형상을 갖고, 제4스플라인(143)은 축선 방향을 따라 연장된 형상을 갖도록 하였으나, 이에 한정하지 않고 제3,4스플라인(142, 143)이 서로 다른 나선각으로 연장 형성되어서, 기준샤프트(140")가 외력을 받을 시에 제1디스크(110')와 제2디스크(120')가 서로 상대 회전을 할 수 있도록 한다.

한편, 기준샤프트(140")는 외력을 받아 축선 방향으로 이동가능한 구조이므로, 모터(M)의 회동축(M1)과도 이동가능하게 결합한다. 본 발명에 따른 실시 예에서는 회전축(M1)에 제5스플라인(M2)을 형성시키고, 기준샤프트(140")의 내측에는 제5스플라인(M2)과의 맞물림을 위한 제5스플라인홈(144)을 형성시킨다. 물론, 기준샤프트(140")는 회전축(M1)의 축선 방향으로 이동가능해야 하므로, 제5스플라인(M2)은 축선 방향으로 연장된 형상을 가지는 것이 바람직하다.

계속해서, 기준샤프트(140")가 제1,2디스크(110', 120')를 관통해 이동하는 동안 제1,2디스크(110', 120')를 제 위치에 안정적으로 고정하기 위한 지지대(400)를 더 포함할 수 있다. 지지대(400)는 풀리 또는 변속기를 감싸는 하우징일 수도 있고, 변속기가 장착될 차량의 차체일 수도 있을 것이다.

본 실시 예에서 지지대(400)에는 롤러(411)를 탑재한 가이드(410)를 더 포함한다. 롤러(411)는 제1디스크(110') 및/또는 제2디스크(120')와 맞물려 지지하면서 제1,2디스크(110', 120')가 제 위치에서 이탈없이 안정적으로 회전할 수 있도록 가이드한다. 이를 위해 롤러(411)가 맞물리는 제1디스크(110') 및/또는 제2디스크(120')에는 가이드홈(114)이 형성되고, 롤러(411)는 가이드홈(114)에 삽입돼 맞물려 회전하면서, 기준샤프트(140")의 이동에도 제1,2디스크(110', 120')가 제 위치에서 안정된 회전 상태를 유지할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조해 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100, 100'; 구동풀리 110, 110'; 제1디스크 111; 제1슬롯
120, 120'; 제2디스크 121, 121'; 제2슬롯 130; 슬라이더
140, 140'; 기준샤프트 150; 이동샤프트 160; 허브
170; 쉬프트레버 200; 종동풀리 300; 동력전달부재

Claims (9)

1. 방사형으로 배치된 제1슬롯을 구비한 제1디스크;
   상기 제1디스크와 나란히 배치되며, 상기 제1슬롯과 교차하도록 방사형으로 배치된 제2슬롯을 구비한 제2디스크; 및
   일단이 상기 제1슬롯 또는 제2슬롯에 이동가능하게 연결되는 슬라이딩 축과, 상기 슬라이딩 축의 타단에 회전가능하게 연결되고 다른 한 슬롯에 이동가능하게 연결되는 허브와, 상기 슬라이딩 축과 동축으로 결합하여 회전하도록 조합된 슬라이딩 핀과, 상기 슬라이딩 핀이 일방향으로 회전하도록 상기 슬라이딩 축과 상기 슬라이딩 핀을 연동시키는 원웨이 클러치를 구비한 슬라이더;
   포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기용 반경 변화 풀리.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 슬라이더는,
   상기 제1디스크와 제2디스크가 동일한 회전 중심선상에서 서로 상대 회전을 함에 따라 움직임으로써 반경 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 무단변속기용 반경 변화 풀리.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1슬롯과 상기 제2슬롯은, 동일 회전 중심선에서 투영된 형태가 서로 교차하도록 배치되고;
   상기 제1디스크가 고정되며, 외주면에 제1스플라인이 형성된 기준 샤프트;
   상기 제1스플라인이 삽입되어 슬라이딩될 수 있도록 내주면에 제1스플라인홈이 형성되며, 외주면에 제2스플라인이 형성된 이동 샤프트;
   상기 제2스플라인이 삽입되어 슬라이딩될 수 있도록 내주면에 제2스플라인홈이 형성되며, 상기 제2디스크가 외주면에 고정된 허브;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 무단변속기용 반경 변화 풀리.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1스플라인은 축선방향을 따라 연장된 형상을 가지며,
   상기 제2스플라인은 나선방향을 따라 연장된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 무단 변속기용 반경 변화 풀리.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1스플라인과 상기 제2스플라인은 나선방향을 따라 서로 다른 나선각으로 연장된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 무단 변속기용 반경 변화 풀리.
6. 제 2 항에 있어서,
   나선방향을 따라 서로 다른 나선각으로 연장된 형상을 가지는 제3스플라인과 제4스플라인을 구비한 기준 샤프트;
   상기 제3스플라인에 장착되며, 제1슬롯이 형성된 제1디스크;
   상기 제4스플라인에 장착되며, 동일 회전 중심선에서 투영된 형태가 서로 교차되는 형상을 가진 제2슬롯이 형성된 제2디스크;를 구비하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기용 반경 변화 풀리.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 슬라이딩 축의 일단과 상기 제1슬롯 또는 제2슬롯이 연결되는 부분, 또는 상기 슬라이딩 축과 허브가 연결되는 부분 중 선택된 한 곳 이상에 베어링이 보강된 것을 특징으로 하는 무단변속기용 반경 변화 풀리.
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 슬라이더는 외주면에 치형이 형성된 것을 특징으로 하는 무단 변속기용 반경 변화 풀리.
9. 방사형으로 배치된 제1슬롯을 구비한 제1디스크; 상기 제1디스크와 나란히 배치되며, 상기 제1슬롯과 교차하도록 방사형으로 배치된 제2슬롯을 구비한 제2디스크; 일단이 상기 제1슬롯 또는 제2슬롯에 이동가능하게 연결되는 슬라이딩 축과, 상기 슬라이딩 축의 타단에 회전가능하게 연결되고 다른 한 슬롯에 이동가능하게 연결되는 허브와, 상기 슬라이딩 축과 동축으로 결합하여 회전하도록 조합된 슬라이딩 핀과, 상기 슬라이딩 핀이 일방향으로 회전하도록 상기 슬라이딩 축과 상기 슬라이딩 핀을 연동시키는 원웨이 클러치를 구비한 슬라이더;를 포함하는 구동풀리 및 종동풀리, 및
   상기 구동풀리와 종동풀리를 무한궤도로 연결하는 동력전달부재
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.

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