KR101499936B1

KR101499936B1 - 무단변속기

Info

Publication number: KR101499936B1
Application number: KR1020130089930A
Authority: KR
Inventors: 이춘우
Original assignee: 이춘우
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2015-03-18
Also published as: KR20130092530A

Abstract

본 발명은, 공전운동하고 있는 링크핀과 함께 공전운동하면서 상기 링크핀을 별도의 동력원을 이용하지 않고서 자체의 동력으로 사용자가 의도적으로 변속하는 것을 가능하게 하여서, 종래보다 변속을 위한 에너지 낭비가 현저히 줄고, 링크핀에 부하가 집중되는 것을 방지하여 링크핀이 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.

Description

무단변속기{Continuously Variable Transmission}

본 발명은 무단변속기에 관한 것으로서, 레버크랭크기구를 이용한 무단변속기에 구비된 입력링크의 링크핀의 위치를 자체의 동력에 의해 위치결정하는 장치에 관한 것이다.

무단변속기는 4∼5단의 제한된 변속단을 갖는 기존의 수동 및 자동변속기와는 달리 주어진 변속범위 내에서 연속적인 변속이 가능한 변속장치이다.

기존 변속기는 크기가 다른 기어가 엔진축에 맞물리면서 속도를 변화시키는 윈리로 작동된다. 1단에서는 엔진축이 크기가 가장 큰 기어와 맞물려서 천천히 움직이게 되고 반대로 작은 기어와 맞물리면 속도가 빨라지게 된다. 즉 일정한 기어비로 고정되어 움직이는 것이다. 이런 원리로 기어를 사용하는 변속기는 변속단계가 한정돼 변속과정에서 쇼크가 일어나게 된다.

반면 무단변속기는 변속단계가 연속적으로 이루어지는 시스템으로서, 엔진출력에 맞춰 변속이 부드럽게 이루어지므로 변속시 발생하는 동력의 손실을 줄일 수 있고, 기어 변속에 따른 변속충격이 없는 것은 물론이고 엔진의 속도를 바퀴와 독립적으로 유지할 수 있기 때문에 엔진의 최적운전을 가능하게 하여 자동변속기 대비 20% 이상의 연비향상이 가능하고, 이에 따른 배기가스 절감효과도 있다.

이러한 무단변속기는 절두원추형 드럼이나 모래시계모양의 드럼을 이용한 마찰식과 레버크랭크기구를 이용한 레버식이 있다.

마찰식의 무단변속기는 구동전달이 마찰에 의해 구현되기 때문에, 동력전달효율이 좋지않고, 레버식 무단변속기는 구동전달이 링크운동에 의해 구현되기 때문에, 동력전달효율이 좋다.

상기 레버식 무단변속기는 한국등록특허10-1029316호에 개시되어 있다.

상기 개시된 레버식 무단변속기는 상기 한국등록특허공보의 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 구동축에 고정적으로 외접되어 부하에 따라 반경방향으로 가변되는 입력링크, 피동축에 일방향클러치를 개재하여 외접된 출력링크, 상기 입력링크와 상기 출력링크에 양단이 링크결합된 결합(커플러)링크로 이루어진 레버크랭크기구 2개가 상기 구동축과 상기 피동축에 대하여 180도 위상차를 갖게 배치되어 있다.

하지만, 상기 개시된 레버식 무단변속기는 결합링크와 상기 출력링크가 링크핀에 의해 결합되어 있어서, 상기 링크핀에 부하가 집중되어, 고부하를 취급하는 크레인 등에 무단변속기로서 적용될 수 없다고 하는 문제점을 가지며, 상기 2개의 레버크랭크기구가 구동축 또는 피동축의 중심 축선을 따라 일정 간격 이격되어 있어서, 구동축 또는 피동축의 중심 축선 방향으로 비대해지면서 부품수가 증대된다고 하는 문제점을 가지며, 상기 링크핀과 상기 결합링크 및 상기 출력링크 사이에 베어링이 개재되어 이들 사이의 상대선회운동을 허용하고 있지만, 부품수가 증대되고 주기적으로 윤활처리가 수행되게 하여 제조비용 및 유지보수비용이 증대된다고 하는 문제점을 가진다.

이러한 문제점을 극복하기 위한 무단변속기가 본 발명자에 의해 2013년 7월 2일자에 특허출원되어 계류중인 특허출원 제10-2013-0077259호에 개시되어 있다.

상기 개시된 무단변속기는 엔진 또는 모터의 구동축에 고정적으로 외접된 입력링크, 상기 구동축에 평행하게 배치되어 서로에 평행하게 뻗은 한 쌍의 피동축, 상기 한 쌍의 피동축의 일단에 각각 일방향클러치를 개재하여 외접된 한 쌍의 출력링크, 상기 입력링크에 일단이 링크핀을 개재하여 링크결합되어 있고 타단의 내치와 외치에 상기 한 쌍의 출력링크 각각이 치합되어 있는 원호 또는 링 형상의 결합링크, 상기 한 쌍의 피동축의 타단에 각각 고정적으로 외접된 한 쌍의 출력기어, 및 상기 한 쌍의 피동축에 평행하게 배치된 최종출력축에 고정적으로 외접되어 상기 한 쌍의 출력기어에 치합하는 최종출력기어를 포함하되, 상기 링크핀이 부하에 따라 상기 입력링크의 회전반경방향으로 이동가능하게 되어 있는 무단변속기로 되어 있다. 특히, 상기 무단변속기에서는 상기 링크핀이 부하에 따라 상기 입력링크의 회전반경방향으로 이동가능하게 하도록 하기 위해 스프링과 같은 가변수단이 구비되어 있다.

하지만, 상기 스프링과 같은 가변수단은 반복적으로 상기 스프링이 압축되었다가 신장되게 되면, 상기 스프링의 탄성이 작아지게 되어 약한 부하에도 상기 스프링이 압축되어 원하여지는 변속비를 무단변속기가 제공하지 못한다는 문제점을 상기 개시된 무단변속기는 가지며, 상기 개시된 문단변속기는 전달되는 부하에 대한 스프링의 반응에 의존해서 변속하는 것이어서, 사용자가 의도적으로 변속을 구현할 수 없다고 하는 문제점을 가진다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 무단변속기가 일본 특개 제2012-206545호에 개시되어 있다.

상기 개시된 무단변속기는 공전운동하고 있는 상기 가변핀을 별도의 모터의 구동력에 의해 강제적으로 상기 가변핀의 공전반경방향으로 위치이동시키는 것이어서, 변속을 위한 별도의 동력원이 필요되어 에너지 낭비를 야기한다는 문제점을 가지며, 공정운동하고 있는 가변핀을 외부의 동력원에 의해 가변하는 것이어서, 가변핀에 상당한 부하가 집중되어 가변핀이 변형되거나 파손될 수 있다고 하는 문제점을 가진다.

본 발명은 상기된 문제점을 해결하는 것에 과제를 가진다.

본 발명은 제1태양으로서, 모터의 구동축에 선기어를 고정적으로 외접시키고, 입력링크에 형성된 내치기어와 상기 선기어 사이에 이들과 치합하는 유성기어를 개재시키고, 상기 구동축의 중심축선과 동일한 중심축선을 갖는 고정축을 베이스에 고정시키고, 상기 구동축의 축선방향으로 상기 입력링크에서 이격된 제1편심기어를 상기 고정축에 회전가능하게 외접시키고, 상기 구동축과 상기 제1편심기어를 선택적으로 서로 결합시켜 함께 회전하게 하는 제1스톱퍼를 마련하고, 상기 고정축과 상기 제1편심기어를 선택적으로 서로 결합시켜 상기 제1편심기어를 회전하지 못하게 하는 제2스톱퍼를 마련하고, 상기 입력링크에 반경바깥방향으로 뻗은 슬롯관통구멍을 형성하고, 상기 슬롯관통구멍을 따라 반경방향으로 이동가능하게 링크핀을 상기 슬롯관통구멍에 관통시키고, 상기 제1편심기어와 치합하는 외치기어를 상기 링크핀에 고정적으로 외접시키고, 상기 입력링크의 직경방향 바깥쪽에 상기 외치기어와 치합하는 아이들편심기어를 회전가능하게 장착하고, 상기 아이들편심기어의 회전중심, 상기 제1편심기어의 회전중심및 외치기어의 회전중심이 직경방향에서 일직선 상에 위치되게 배치되게 함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명은 제2태양으로서, 입력링크, 출력축에 일방향클러치를 개재하여 외접된 출력링크, 상기 입력링크와 상기 출력링크에 양단이 링크결합된 결합링크를 구비한 레버크랭크기구를 이용한 무단변속기에 있어서, 상기 입력링크를 외치기어로 만들어서 구동축에 고정적으로 외접된 제1구동기어에 치합시키고, 상기 입력링크인 제1외치기어에 회전중심에서 반경바깥방향으로 뻗은 슬롯관통구멍을 형성하고, 상기 입력링크인 제1외치기어의 회전중심과 동일한 회전중심을 갖게 배치한 상태에서 베이스에 고정된 고정축에 베어링을 개재하여 제2외치기어를 회전가능하게 외접시키고, 상기 고정축과 상기 제2외치기어를 선택적으로 서로 결합시켜 함께 회전하게 하는 제1스톱퍼를 마련하고, 상기 구동축에 베어링을 개재하여 회전가능하게 외접된 제2구동기어에 상기 제2외치기어를 치합시키고, 상기 제2외치기어의 회전중심과 동일한 회전중심을 갖게 상기 제2외치기어에 보스를 형성하고 그 보스의 외주면에 외치를 구비시키고, 상기 구동축과 상기 제2구동기어를 선택적으로 서로 결합시켜 함께 회전하게 하는 제2스톱퍼를 마련하고, 상기 슬롯관통구멍을 따라 반경방향으로 이동가능하게 링크핀을 상기 슬롯관통구멍에 관통시키고, 상기 링그핀에 랙기어를 고정적으로 장착시키고, 상기 제1외치기어의 둘레방향 일측으로 상기 슬롯관통구멍에 인접한 상기 제1외치기어의 부위에 상기 구동축과 평행한 종동축을 회전가능하게 장착하고, 상기 종동축에 고정적으로 외접된 종동기어에 상기 보스의 외치에 맞물리는 외치와 상기 랙기어에 맞물리는 외치를 형성하고, 상기 입력링크의 자전중심축선과 동일한 중심축선을 갖고서 베이스 또는 고정축에 자전가능하게 배치되어 선택적으로 상기 랙기어와 선택적으로 결합하는 제3스톱퍼를 마련하고, 상기 입력링크(20)에 대하여 상기 링크핀(21)이 자전하지 않게 하는 링크핀자전방지수단을 상기 랙기어(260)에 구비시킴으로써 상기 과제를 해결할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 과제해결수단에 의해, 공전운동하고 있는 링크핀과 함께 공전운동하면서 상기 링크핀을 별도의 동력원을 이용하지 않고서 자체의 동력으로 사용자가 의도적으로 변속하는 것을 가능하게 하여서, 종래보다 변속을 위한 에너지 낭비가 현저히 줄고, 링크핀에 부하가 집중되는 것을 방지하여 링크핀이 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 무단변속기에 구비되는 본 발명에 따른 제1실시예의 링크핀 가변수단을 도시한 도면,
도 2는 도 1의 좌측면도,
도 3은 도 1의 링크핀 가변수단이 본 발명자에 의해 특허출원되어 계류중인 특허출원 제10-2013-0077259호의 무단변속기에 적용된 상태를 도시한 사시도,
도 4는 무단변속기에 구비되는 본 발명에 따른 제2실시예의 링크핀 가변수단을 도시한 단면도,
도 5는 도 4의 좌측면도, 및
도 6은 도 4의 링크핀 가변수단이 본 발명자에 의해 특허출원되어 계류중인 특허출원 제10-2013-0077259호의 무단변속기에 적용된 상태를 도시한 사시도.

이하, 본 발명에 따른 제1실시예의 링크핀 가변수단이 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명될 것이다.

도 1 및 도 2에는 제1실시예의 링크핀 가변수단이 부호 200으로서 지시되어 있다.

상기 링크핀 가변수단(200)은, 모터(10)의 구동축(11)에 고정적으로 외접된 선기어(112), 입력링크(20)에 형성된 내치기어(113)와 상기 선기어(112) 사이에 개재되어 이들과 치합하는 유성기어(114), 상기 구동축(11)의 중심축선과 동일한 중심축선을 갖고서 베이스에 고정된 고정축(115), 상기 구동축(11)의 축선방향으로 상기 입력링크(20)에서 이격되어 상기 고정축(115)에 회전가능하게 외접된 제1편심기어(110), 상기 구동축(11)과 상기 제1편심기어(110)를 선택적으로 서로 결합시켜 함께 회전하게 하는 제1스톱퍼(120), 상기 고정축(15)과 상기 제1편심기어(110)를 선택적으로 서로 결합시켜 상기 제1편심기어(110)를 회전하지 못하게 하는 제2스톱퍼(121), 상기 입력링크(20)에 반경바깥방향으로 뻗어 형성된 슬롯관통구멍(22)을 따라 반경방향으로 이동가능하게 상기 슬롯관통구멍에 관통되어 있는 링크핀(21)에 고정적으로 또는 회전가능하게 외접되어 상기 제1편심기어(110)와 치합하는 외치기어(130), 및 상기 입력링크(20)의 직경방향 바깥 부위에 회전가능하게 장착되어 상기 외치기어(130)와 치합하는 아이들편심기어(140)을 포함하고 있다.

상기 아이들편심기어(140)의 회전중심, 상기 제1편심기어(110)의 회전중심 및 외치기어(130)의 회전중심이 직경방향에서 일직선 상에 위치되게 배치되어 있다.

상기와 같이 구성된 링크핀 가변수단(200)은 다음과 같이 작동될 수 있다.

상기 제2스톱퍼(121)이 자화되지 않아 상기 고정축(15)에 대하여 상기 제1편심기어(110)이 자유롭게 회전가능한 상태에서, 상기 제1스톱퍼(120)이 자화되지 않아 상기 구동축(11)과 상기 제1편심기어(110)를 서로 결합시키지 않으면, 구동축(11)의 구동력이 상기 제1편심기어(110)에 전달되지 않게 되고, 이 상태에서 구동축(11)을 회전시키면, 상기 구동축(11)에 고정적으로 외접된 선기어(112)와 상기 선기어에 치합된 유성기어(114)를 경유하여 상기 유성기어(114)에 치합된 내치기어(113)에 의해 입력링크(20)가 구동축(11)의 회전중심축선을 중심으로 회전하게 되고, 이에 따라 상기 링크핀(21)도 구동축의 회전중심축선을 중심으로 회전하게 되며, 상기 링크핀(21)에 외접된 외치기어(130)는 자전을 하지 않은 상태에서 구동축의 회전중심축선을 중심으로 공전운동하게 되고, 상기 외치기어(130)에 치합된 제1편심기어(110)는 구동축의 회전중심축선을 중심으로 자전운동하게 되어 상기 링크핀(21)은 공전운동의 반경방향으로 이동하지 않게 된다.

그리고, 상기 제1 및 제2스톱퍼(120, 121) 중 상기 제1스톱퍼(120)만 자화되어 상기 구동축(11)과 상기 제1편심기어(110)를 서로 결합시키면, 구동축(11)의 구동력이 상기 제1편심기어(110)에 전달되어 상기 제1편심기어(110)이 구동축(11)과 함께 자전운동하게 되며, 상기 구동축(11)에 고정적으로 외접된 입력링크(20)도 구동축의 회전중심축선을 중심으로 두고서 상기 제1편심기어(110)의 자전속도보다 낮은 자전속도로 회전하게 되고, 이에 따라 상기 링크핀(21)에 외접된 외치기어(130)는 구동축의 회전중심축선을 중심으로 공전운동하면서, 상기 제1편심기어(110)의 자전운동에 의해 링크핀의 중심축선을 중심으로 시계방향과 반시계방향 중 어느 한 방향으로 자전운동하게 됨과 동시에 아이들편심기어(140)도 자체의 회전중심축선을 중심으로 자전운동하게 되어, 상기 링크핀(21)은 상기 제1편심기어(110) 및 상기 아이들편심기어(140)의 자전운동에 의해 공전운동의 반경방향 중 어느 한방향으로 이동하게 된다.

그리고, 상기 제1 및 제2스톱퍼(120, 121) 중 상기 제2스톱퍼(121)만 자화되어 상기 고정축(15)과 상기 제1편심기어(110)를 서로 결합시키면, 상기 제1편심기어(110)는 구동축(11)의 구동력을 전달받지 못하고 고정된 상태에 있으며, 이 상태에서 구동축(11)이 회전하게 되면, 상기 입력링크(20)는 구동축의 회전중심축선을 중심으로 두고서 자전하게 괴고, 이에 따라 상기 링크핀(21)에 외접된 외치기어(130)는 구동축의 회전중심축선을 중심으로 공전운동하면서, 고정된 상기 제1편심기어(110)에 의해 링크핀의 중심축선을 중심으로 시계방향과 반시계방향 중 다른 한 방향으로 자전운동하게 됨과 동시에 아이들편심기어(140)도 자체의 회전중심축선을 중심으로 자전운동하게 되어, 상기 링크핀(21)은 상기 제1편심기어(110) 및 상기 아이들편심기어(140)의 자전운동에 의해 공전운동의 반경방향 중 다른 한방향으로 이동하게 된다.

따라서, 상기 링크핀 가변수단(200)는 상기 제1 및 제2스톱퍼(120, 121) 중 선택적으로 어느 하나를 선택하여 자화되는 시간을 조절하게 되면, 링크핀(21)의 반경방향 위치를 사용자가 원하는 대로 변경시킬 수가 있어서, 구동대상물의 부하에 따라 레버크랭크기구를 이용한 무단변속기의 변속을 사용자가 직접 구현하는 것을 가능하게 한다.

도 3에는 제1실시예의 링크핀 가변수단(200)이 본 발명자에 의해 특허출원되어 계류중인 특허출원 제10-2013-0077259호의 무단변속기(100)에 적용된 상태가 도시되어 있다.

상기 무단변속기(100)는 엔진 또는 모터(10)의 구동축(11)에 고정적으로 외접된 디스크 또는 로드 형상의 입력링크(20), 상기 구동축(11)에 평행하게 배치되어 서로에 평행하게 뻗은 한 쌍의 피동축(30, 30), 상기 한 쌍의 피동축(30, 30)의 일단에 각각 일방향클러치(31, 31)를 개재하여 외접되어 기어형상을 가진 한 쌍의 출력링크(32, 32), 상기 입력링크(20)에 링크핀(21)을 개재하여 링크결합되어 있고 내외주면에서 형성된 내치기어(41)와 외치기어(42)에 상기 한 쌍의 출력링크(32, 32) 각각이 치합되어 있는 원호 또는 링 형상의 결합링크(40), 상기 한 쌍의 피동축의 타단에 각각 고정적으로 외접된 한 쌍의 출력기어(50, 50), 및 상기 한 쌍의 피동축(30, 30)에 평행하게 배치된 최종출력축(60)에 고정적으로 외접되어 상기 한 쌍의 출력기어(50, 50)에 치합하는 최종출력기어(61)를 포함하고 있다.

상기 링크핀(21)에는 상기 제1실시예의 링크핀 가변수단(200)이 구비되어 있다.

상기 일방향클러치(31, 31)들은 상기 한 쌍의 출력링크(32, 32)가 시계방향으로 회전하거나 상기 한 쌍의 피동축(30, 30)이 반시계방향으로 회전할 때 걸음상태가 되어 동력전달이 가능하고 그 반대인 경우에는 동력전달이 가능하게 않게 하는 공지된 일방향 클러치이다.

도 3에는 결합링크(40)가 링기어 형상을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 일정 원호길이를 가진 원호 형상을 가질 수도 있다.

상기와 같이 구성된 무단변속기에서는 상기 제1실시예의 링크핀 가변수단(200)을 가동하여 링크핀의 반경방향 위치를 반경방향바깥쪽으로 이동시키면 상기 한 쌍의 출력링크(32, 32)의 각운동량을 증대시키게 되고, 반경방향안쪽으로 이동되어 상기 한 쌍의 출력링크(32, 32)의 각운동량을 감소시키게 되어, 결국 최종출력축(60)은 사용자의 의도에 따라 자동으로 변속되게 된다.

상기 제1실시예의 링크핀 가변수단(200)은 제어부에 접속되어 최종출력축(60)에 전달되는 부하를 감지하여 전달되는 부하정보를 수신하여 그 부하정보에 따라 링크핀(21)을 반경방향으로 밀고 당길 수 있는 구성을 가질 수도 있다.

상기 무단변속기에 대한 상세 작동설명은 본 발명자에 의해 특허출원되어 계류중인 특허출원 제10-2013-0077259호의 무단변속기(100)를 참조하면 되며, 본 발명은 무단변속기에 구비된 링크핀 가변수단에 관한 것이므로, 이하 더 이상의 상세설명은 생략된다.

이하, 본 발명에 따른 제2실시예의 링크핀 가변수단이 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명될 것이다.

도 4 및 도 5에는 제2실시예의 링크핀 가변수단이 부호 300으로서 지시되어 있다.

상기 링크핀 가변수단(300)은, 외치기어인 입력링크(20)에 치합되어 구동축(11)에 고정적으로 외접된 제1구동기어(220), 상기 입력링크의 회전중심과 동일한 회전중심을 갖게 배치되되 상기 입력링크의 반경보다 작은 반경을 갖은 상태에서 베이스에 고정된 고정축(231)에 베어링을 개재하여 회전가능하게 외접된 제2외치기어(230), 상기 고정축(231)과 상기 제2외치기어(230)를 선택적으로 서로 결합시켜 함께 회전하게 하는 제1스톱퍼(232), 상기 구동축(11)에 베어링을 개재하여 회전가능하게 외접되어 상기 제2외치기어(230)에 치합되는 제2구동기어(240), 상기 구동축(11)과 상기 제2구동기어(240)를 선택적으로 서로 결합시켜 함께 회전하게 하는 제2스톱퍼(241), 상기 제2외치기어(230)의 회전중심과 동일한 회전중심을 갖게 상기 제2외치기어의 일측에 형성되어 외주면에 외치가 구비된 보스(250), 상기 입력링크(20)에 반경바깥방향으로 뻗어 형성된 슬롯관통구멍(22)을 따라 반경방향으로 이동가능하게 상기 슬롯관통구멍에 관통된 링크핀(21) 일측에 고정된 랙기어(260), 및 상기 입력링크(20)의 둘레방향 일측으로 상기 슬롯관통구멍(22)에 인접한 상기 입력링크(20)의 부위에 상기 구동축(11)의 회전중심과 평행한 회전중심을 갖고서 회전가능하게 장착되어 상기 보스(250)의 외치에 맞물리는 제1외치(271)와 상기 랙기어(260)에 맞물리는 제2외치(271)를 구비한 종동기어(270)를 포함하고 있다.

또한, 상기 랙기어(260)에는 상기 입력링크(20)에 대하여 상기 링크핀(21)이 자전하지 않게 하는 링크핀자전방지수단이 구비되어 있다.

상기 링크핀자전방지수단은, 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 슬롯관통구멍(22)에 삽입되어 상기 슬롯관통구멍(22)의 안내를 받아 입력링크(20)의 반경방향으로 이동가능하지만 상기 입력링크(20)에 대하여 회전불가능하게 하는 크기와 형상을 갖고서 상기 랙기어(260)의 일측에 형성된 돌출편(261)을 포함하거나, 도시는 되어 있지 않지만, 상기 입력링크(20)의 둘레방향에서의 상기 슬롯관통구멍(220)의 양측벽과 미끄럼면접촉하게 상기 슬롯관통구멍(22)에 삽입된 링크핀(21)의 부분에 형성된 면접촉부를 포함하거나, 또는 도시는 되어 있지 않지만, 상기 입력링크(20)의 둘레방향 일측에서 상기 슬롯관통구멍(22)에 인접하여 상기 슬롯관통구멍(22)과 평행하게 뻗어서 형성된 슬롯가이드홈과 그리고 상기 랙기어(260)에 기단이 고정되어 있고 선단이 상기 슬롯가이드홈에 미끄럼이동가능하게 삽입된 슬라이더를 포함할 수도 있다.

또한, 상기 링크핀 가변수단(300)은 상기 입력링크(20)의 자전중심축선(X)과 동일한 중심축선을 갖고서 베이스(도시되지 않음) 또는 고정축(231)에 자전가능하게 배치되어 선택적으로 상기 랙기어(260)와 선택적으로 결합하는 제3스톱퍼(233)을 더 포함하고 있다. 상기 제3스톱퍼(233)은 상기 랙기어(260)가 반경방향으로 이동하는 것을 방지하는 작용을 한다.

상기 입력링크(20)는 도 4에 도시된 바와 같이 둘레방향으로 동일한 위상차를 두고서 배치되어 베이스에 회전운동 가능하게 장착된 복수개의 지지기어(210)에 치합되어 안정적으로 베이스에 자전운동 가능하게 지지될 수 있거나, 또는 도시는 되어 있지 않지만 회전중심축선방향에서의 양측부가 베어링을 개재하여 베이스에 자전운동 가능하게 지지될 수도 있다.

상기와 같이 구성된 링크핀 가변수단(300)은 다음과 같이 작동될 수 있다.

상기 제1 및 제2스톱퍼(232, 241)가 자화되지 않아 상기 고정축(231)과 상기 제2외치기어(230)를 서로 결합시키지 않고 상기 구동축(11)과 상기 제2구동기어(240)를 서로 결합시키지 않은 상태에서 상기 제3스톱퍼(233)이 자화되어 베이스 또는 고정축(231)에 고정된 제3스톱퍼(233)가 상기 랙기어(260)와 결합되면, 구동축(11)의 구동력이 상기 제2외치기어(230)에 전달되지 않게 되고, 이 상태에서 구동축(11)을 회전시키면, 상기 구동축(11)에 고정적으로 외접된 상기 제1구동기어(220)에 치합된 상기 입력링크(20)가 자전운동하게 되고, 이에 따라 상기 링크핀(21)도 상기 입력링크(20)가 자전운동 중심으로 공전운동하게 되어, 상기 링크핀(21)에 외접된 랙기어(260)과 그리고 상기 랙기어(260)에 치합된 종동기어(270)가 상기 입력링크(20)의 자전운동 중심으로 공전운동하게 되지만, 상기 종동기어(270)가 고정축(231)에 회전가능하게 되어 있는 상기 제2외치기어(230)에 치합되어 있기 때문에 자전을 하지 않게 되어서, 상기 링크핀(21)은 공전운동의 반경방향으로 이동하지 않게 되며, 이 상태에서 상기 링크핀(21)에 부하대상물로부터 부하가 전달되어도 상기 랙기어(260)가 상기 자화된 스톱퍼(233)에 의해 공전운동의 반경방향으로의 상기 링크핀(21)의 이동이 확실하게 방지된다.

또한, 상기 제2스톱퍼(241)만 자화되어 상기 구동축(11)과 상기 제2구동기어(240)를 서로 결합시키면, 구동축(11)의 구동력이 상기 제2구동기어(240)에 전달되어 구동축(11)과 함께 상기 제2구동기어(240)가 자전운동하게 되며, 결국, 상기 구동축(11)의 구동력에 의해 상기 입력링크(20)와 상기 제2외치기어(230)는 동일한 회전중심을 갖고서 자전운동하게 되지만 상기 제2외치기어(230)가 상기 입력링크(20)의 반경보다 작은 반경을 가진 관계로 상기 입력링크(20)보다 빠른 각속도를 가지고서 자전운동하게 되며, 이에 따라 자전운동하고 있는 상기 제2외치기어(230)에 의해 상기 제2외치기어(230)의 회전방향과 반대방향으로 종동기어(270)가 자전운동하면서 상기 입력링크(20)의 회전중심으로 공전운동하게 되어서, 종동기어(270)에 치합된 랙기어(260)에 고정된 링크핀(21)이 반경방향 안쪽으로 이동하게 된다.

또한, 상기 제1스톱퍼(232)만 자화되어 상기 고정축(11)과 상기 제2외치기어(230)를 서로 결합시키면, 구동축(11)의 구동력이 상기 제2외치기어(230)에 전달되지 않는 상태에서, 상기 구동축(11)의 구동력에 의해 상기 입력링크(20)는 자전운동하게 되며, 상기 입력링크(20)가 자전운동함에 따라 종동기어(270)가 상기 입력기어(20)의 자전운동중심으로 공전운동하게 되며, 이에 의해 고정축(231)에 상기 제1스톱퍼(232)에 의해 회전가능하지 않는 상태로 고정된 상기 제2외치기어(230)에 치합된 종동기어(270)가 상기 제2스톱퍼(241)가 자화되었을 때의 자전방향과 반대방향으로 자전운동하게 되어서, 종동기어(270)에 치합된 랙기어(260)에 고정된 링크핀(21)이 반경방향 바깥쪽으로 이동하게 된다.

따라서, 상기 링크핀 가변수단(300) 상기 제1 및 제2스톱퍼(232, 241) 중 선택적으로 어느 하나를 선택하여 자화되는 시간을 조절하게 되면, 링크핀(21)의 반경방향 위치를 사용자가 원하는 데로 변경시킬 수가 있어서, 구동대상물의 부하에 따라 레버크랭크기구를 이용한 무단변속기의 변속을 사용자가 직접 구현하는 것을 가능하게 한다.

도 6에는 제2실시예의 링크핀 가변수단(300)이 본 발명자에 의해 특허출원되어 계류중인 특허출원 제10-2013-0077259호의 무단변속기(100)에 적용된 상태가 도시되어 있다.

상기 무단변속기(100)는 상기 제1실시예서와 동일하므로, 이하에서는 더 이상의 설명은 생략된다.?

상기 제1실시예의 링크핀 가변수단(300)은 제어부에 접속되어 최종출력축(60)에 전달되는 부하를 감지하여 전달되는 부하정보를 수신하여 그 부하정보에 따라 링크핀(21)을 반경방향으로 밀고 당길 수 있는 구성을 가질 수도 있다.

상기와 같이 구성된 제1 및 제2실시예의 링크핀 가변수단(200, 300) 각각은 공정운동하고 있는 링크핀과 함께 공전운동하면서 상기 링크핀을 별도의 동력원을 이용하지 않고서 자체의 동력으로 사용자가 의도적으로 변속하는 것을 가능하게 하여서, 종래보다 변속을 위한 에너지 낭비가 현저히 줄고, 링크핀에 부하가 집중되는 것을 방지하여 링크핀이 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기와 같이 구성된 제1실시예의 링크핀 가변수단(200)은 구동축(11)이 입력링크(20)의 중심부를 점유하고 있는 관계로 슬롯관통구멍(22)이 입력링크(20)의 중심부에 형성될 수 없어 링크핀(21)을 입력링크(20)의 중심부에 위치이동시키는 것이 불가능하여, 변속비를 제로로 할 수 없다.

또한, 제2실시예의 링크핀 가변수단(300)은 입력링크(20)의 중심부에 어떠한 구성요소도 점유하고 있지 않은 관계로, 슬롯관통구멍(22)이 입력링크(20)의 중심부에 형성될 수 있어 링크핀(21)을 입력링크(20)의 중심부에 위치이동시키는 것이 가능하여, 변속비를 제로로 할 수 있어서, 변속범위가 넓어져 제1실시예의 링크핀 가변수단(200)보다 바람직하다.

20; 입력링크, 30; 피동축, 40; 결합링크, 50; 출력기어, 60; 최종출력축

Claims

레버크랭크기구를 이용한 무단변속기(100)에 있어서,
링크핀을 입력링크의 반경방향으로 이동시키는 링크핀 가변수단(200)을 구비하고 있고,
링크핀 가변수단(200)은
모터(10)의 구동축(11)에 고정적으로 외접된 선기어(112),
입력링크(20)에 형성된 내치기어(113)와 상기 선기어(112) 사이에 개재되어 이들과 치합하는 유성기어(114),
상기 구동축(11)의 중심축선과 동일한 중심축선을 갖고서 베이스에 고정된 고정축(115),
상기 구동축(11)의 축선방향으로 상기 입력링크(20)에서 이격되어 상기 고정축(115)에 회전가능하게 외접된 제1편심기어(110),
상기 구동축(11)과 상기 제1편심기어(110)를 선택적으로 서로 결합시켜 함께 회전하게 하는 제1스톱퍼(120),
상기 고정축(115)과 상기 제1편심기어(110)를 선택적으로 서로 결합시켜 상기 제1편심기어(110)를 회전하지 못하게 하는 제2스톱퍼(121),
상기 입력링크(20)에 반경바깥방향으로 뻗어 형성된 슬롯관통구멍(22)을 따라 반경방향으로 이동가능하게 상기 슬롯관통구멍에 관통되어 있는 링크핀(21)에 고정적으로 또는 회전가능하게 외접되어 상기 제1편심기어(110)와 치합하는 외치기어(130), 및
상기 입력링크(20)의 직경방향 바깥 부위에 회전가능하게 장착되어 상기 외치기어(130)와 치합하는 아이들편심기어(140)을 포함하고 있고,
상기 아이들편심기어(140)의 회전중심, 상기 제1편심기어(110)의 회전중심 및 외치기어(130)의 회전중심이 직경방향에서 일직선 상에 위치되게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
레버크랭크기구를 이용한 무단변속기(100)에 있어서,
링크핀을 입력링크의 반경방향으로 이동시키는 링크핀 가변수단(300)을 구비하고 있고,
상기 링크핀 가변수단(300)은,
외치기어인 입력링크(20)에 치합되어 구동축(11)에 고정적으로 외접된 제1구동기어(220),
상기 입력링크의 회전중심과 동일한 회전중심을 갖게 배치되되 상기 입력링크의 반경보다 작은 반경을 갖은 상태에서 베이스에 고정된 고정축(231)에 베어링을 개재하여 회전가능하게 외접된 제2외치기어(230),
상기 고정축(231)과 상기 제2외치기어(230)를 선택적으로 서로 결합시켜 함께 회전하게 하는 제1스톱퍼(232),
상기 구동축(11)에 베어링을 개재하여 회전가능하게 외접되어 상기 제2외치기어(230)에 치합되는 제2구동기어(240),
상기 구동축(11)과 상기 제2구동기어(240)를 선택적으로 서로 결합시켜 함께 회전하게 하는 제2스톱퍼(241),
상기 제2외치기어(230)의 회전중심과 동일한 회전중심을 갖게 상기 제2외치기어의 일측에 형성되어 외주면에 외치가 구비된 보스(250),
상기 입력링크(20)에 반경바깥방향으로 뻗어 형성된 슬롯관통구멍(22)을 따라 반경방향으로 이동가능하게 상기 슬롯관통구멍에 관통된 링그핀(21) 일측에 고정된 랙기어(260),
상기 입력링크(20)의 둘레방향 일측으로 상기 슬롯관통구멍(22)에 인접한 상기 입력링크(20)의 부위에 상기 구동축(11)의 회전중심과 평행한 회전중심을 갖고서 회전가능하게 장착되어 상기 보스(250)의 외치에 맞물리는 제1외치(271)와 상기 랙기어(260)에 맞물리는 제2외치(271)를 구비한 종동기어(270) 및,
상기 입력링크(20)의 자전중심축선(X)과 동일한 중심축선을 갖고서 베이스 또는 고정축(231)에 자전가능하게 배치되어 선택적으로 상기 랙기어(260)와 선택적으로 결합하는 제3스톱퍼(233)를 포함하고 있으며,
상기 랙기어(260)에는 상기 입력링크(20)에 대하여 상기 링크핀(21)이 자전하지 않게 하는 링크핀자전방지수단이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
제 2항에 있어서,
상기 입력링크(20)는 둘레방향으로 동일한 위상차를 두고서 배치되어 베이스에 회전운동 가능하게 장착된 복수개의 지지기어(210)에 치합되어 베이스에 자전운동 가능하게 지지거나, 또는 회전중심축선방향에서의 양측부가 베어링을 개재하여 베이스에 자전운동 가능하게 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
제 2항에 있어서,
상기 링크핀자전방지수단은,
상기 슬롯관통구멍(22)에 삽입되어 상기 슬롯관통구멍(22)의 안내를 받아 입력링크(20)의 반경방향으로 이동가능하지만 상기 입력링크(20)에 대하여 회전불가능하게 하는 크기와 형상을 갖고서 상기 랙기어(260)의 일측에 형성된 돌출편(261)을 포함하거나,
상기 입력링크(20)의 둘레방향에서의 상기 슬롯관통구멍(22)의 양측벽과 미끄럼면접촉하게 상기 슬롯관통구멍(22)에 삽입된 링크핀(21)의 부분에 형성된 면접촉부를 포함하거나, 또는
상기 입력링크(20)의 둘레방향 일측에서 상기 슬롯관통구멍(22)에 인접하여 상기 슬롯관통구멍(22)과 평행하게 뻗어서 형성된 슬롯가이드홈과 그리고 상기 랙기어(260)에 기단이 고정되어 있고 선단이 상기 슬롯가이드홈에 미끄럼이동가능하게 삽입된 슬라이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기.