KR101728477B1

KR101728477B1 - 가변 감속 장치

Info

Publication number: KR101728477B1
Application number: KR1020160131447A
Authority: KR
Inventors: 권순형; 김상현
Original assignee: 엘아이지넥스원 주식회사
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2017-05-02

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 가변 감속 장치는 동력을 생성하는 입력측 동력 생성 장치에 연결되어, 상기 입력측 동력 생성 장치의 동력에 의해 회전 가능한 구동풀리, 상기 구동풀리의 회전에 따라 연동하여 회전하는 피동풀리 및, 상기 구동풀리와 상기 피동풀리를 연결하는 벨트를 포함하고, 상기 피동풀리는, 감속비 변경 신호에 따라 직경이 가변되며, 상기 벨트는, 직경이 가변되는 상기 피동풀리의 외주에 밀착되도록 형상 변화될 수 있다.

Description

가변 감속 장치{Variable decelerator}

본 발명은 가변 감속 장치에 관한 것으로, 특히 슬립 현상을 방지하는 가변 감속 장치에 관한 것이다.

종래의 서보 제어 구동 시스템은 공작기계, 자동차, 특수목적 건설장비, 인공위성 지향 구동장치, 레이더 구동장치 및, 발사대 구동장치 등 다양한 장치에 적용되는 시스템으로서, 입력하는 명령에 대해 출력부가 정밀하게 구동되는 것이 중요하다. 즉 서보 제어 구동 시스템의 정밀 제어를 위해서는 제로 백래쉬(zero-backlash), 소형/경량화, 고토크 외란 대응이 중요 요소로 고려된다.

한편, 서보 제어의 중요성이 커짐에 따라 서보 제어에 필요한 감속기의 감속비 범위가 방대해지고 있다. 하지만 기존 감속기는 대부분 고정된 감속비로 구동하고 있기 때문에 감작스런 외란의 변화에 알맞은 감속비를 출력측에 전달하지 못하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 소형 및 경량화, 제로 백래쉬(zero-backlash), 고토크 외란 대응능력, 가변 감속 기능을 모두 갖춘 감속기가 필요하다.

고정된 감속비를 가지는 종래의 감속기로는 스퍼 기어, 피니언 기어, 웜기어, 타이밍벨트, 체인, 유성 기어, 하모닉드라이브 및 사이클로이드 등이 있으며, 고정된 감속비를 가지므로, 갑작스런 외란이 들어오게 되면 원하지 않는 출력이 나올 수 있어서 정밀 제어가 어려운 문제점이 있다.

한편 감속비 변경이 가능한 가변 감속기는 서보 제어에 용이하며 감속비의 범위가 넓은 장점이 있다. 대표적인 종래의 가변 감속기는 CVT(Continuously Variable automatic Transmission)가 있으며, 부드러운 변속이 가능하며, 특정범위 내 감속비를 자유롭게 전환 가능한 장점이 있다. 다만 종래의 CVT는 경사길, 과속방지턱, 불규칙 노면 등을 달리는 자동차에 적용되는 경우, 출력단에 고외란 토크가 인가되어 슬립 현상이 발생하기 때문에 소형급 이하 자동차에만 적용되고 있다. 또한, 유압식으로 구동되는 구조로 고중량을 지탱할 수 있는 플랫폼에만 적용 가능하다.

이에 따라 제로 백래쉬, 가변/선택 변속, 소형/경량 구조, 고토크 외란 대응 등을 모두 만족하는 가변 감속기 개발이 요구되는 실정이다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 벨트의 슬립 현상이 최소화되고, 이를 통해 고토크 외란에 대응 가능한 가변 감속 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 가변 감속 장치는 동력을 생성하는 입력측 동력 생성 장치에 연결되어, 상기 입력측 동력 생성 장치의 동력에 의해 회전 가능한 구동풀리; 상기 구동풀리의 회전에 따라 연동하여 회전하는 피동풀리; 및 상기 구동풀리와 상기 피동풀리를 연결하는 벨트;를 포함하고, 상기 피동풀리는, 감속비 변경 신호에 따라 직경이 가변되며, 상기 벨트는, 직경이 가변되는 상기 피동풀리의 외주에 밀착되도록 형상 변화될 수 있다.

상기 구동풀리 양측에 구비되는 한 쌍의 구동측 가이드부; 상기 피동풀리 양측에 구비되는 한 쌍의 피동측 가이드부; 상기 피동풀리 상부에 구비되어 상기 벨트에 밀접하는 상측 가이드부; 및 상기 피동풀리 하부에 구비되어 상기 벨트에 밀접하는 하측 가이드부;를 더 포함할 수 있다.

상기 피동풀리는, 내부가 빈 원기둥 형상의 피동풀리본체; 및 상기 피동풀리본체 내부에 구비되는 링크형 풀리;를 포함할 수 있다.

상기 피동풀리본체는, 중앙부에서 양단으로 갈수록 직경이 좁아지는 형상일 수 있다.

상기 피동측 가이드부 각각은, 상기 피동풀리본체의 양단에 면 결합될 수 있다.

삭제

상기 링크형 풀리는, 상기 피동풀리본체의 좌측 내주면에 고정되는 좌측 허브; 상기 좌측 허브에 회전 가능하게 연결되는 복수의 좌측 링크 부재; 상기 좌측 링크 부재 각각에 회전 가능하게 연결되는 복수의 우측 링크 부재; 및 상기 우측 링크 부재 각각이 회전 가능하게 연결되되, 상기 피동풀리본체의 우측 내주면에 고정되는 우측 허브;를 포함할 수 있다.

상기 좌측 허브는 내부에 제1 베어링을 구비하고, 상기 우측 허브는 내부에 제2 베어링을 구비할 수 있다.

상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링 각각은 내주면에 나사산이 형성되되, 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링 각각의 나사산이 서로 반대 방향으로 형성될 수 있다.

상기 피동측 가이드부는, 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링에 나사 연결되어, 상기 좌측 허브와 상기 우측 허브의 간격을 조절하는 간격 조절부를 구비할 수 있다.

상기 좌측 허브와 상기 우측 허브는, 상기 간격 조절부가 정회전하는 경우 서로 가까워지고, 상기 간격 조절부가 역회전하는 경우 서로 멀어질 수 있다.

상기 좌측 링크 부재와 상기 우측 링크 부재가 연결되는 복수의 연결 부위는, 상기 피동풀리본체 내주면에 맞닿도록 위치할 수 있다.

상기 감속비 변경 신호는, 감속비 제어 장치에 의해 생성되며, 상기 피동측 가이드부, 상기 상측 가이드부와, 상기 하측 가이드부는, 상기 감속비 변경 신호에 따라 상기 피동풀리 방향 또는 상기 피동풀리 반대 방향으로 이동할 수 있다.

삭제

상기 구동측 가이드부는 상기 입력측 동력 생성 장치에 연결되는 입력축을 구비할 수 있다.

상기 피동측 가이드부는, 상기 우측 허브에 고정되어 출력측 동작 장치에 동력을 전달하는 출력축을 구비할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 감속 장치에 의하면, 감속비 변경을 위해 피동풀리의 직경이 가변되는 경우, 피동측 가이드부, 상측 가이드부와, 하측 가이드부에 의해 벨트와 피동풀리 사이의 마찰력이 증대되므로, 피동풀리에 대한 벨트의 슬립 현상이 최소화되고, 이를 통해 고토크 외란에 대응 가능하며, 고토크 외란 구동시스템의 차량 및 중장비 분야에 적용될 수 있다.

또한, 벨트가 구동풀리 및 피동풀리에 치형 구조로 연결되지 않고 가변 감속구조가 구현되며, 별도의 유압 장치를 사용하지 않기 때문에 경량화가 가능하다.

도1은 본 발명의 실시 예에 따른 가변 감속 장치의 사시도이다.
도2는 본 발명의 실시 예에 따른 가변 감속 장치의 분해 사시도이다.
도3은 본 발명의 실시 예에 따른 가변 감속 장치의 제1 부분 사시도이다.
도4는 본 발명의 실시 예에 따른 가변 감속 장치의 제2 부분 사시도이다.
도5는 본 발명의 실시 예에 따른 가변 감속 장치의 제1 동작 상태도이다.
도6은 본 발명의 실시 예에 따른 가변 감속 장치의 제2 동작 상태도이다.
도7은 본 발명의 실시 예에 따른 가변 감속 장치의 제3 동작 상태도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시 예에 한정되는 것이 아니다. 그리고 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “...기”, “모듈”, “블록” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도1 및 도2를 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 감속 장치(100)는 회전속도를 감속시키기 위하여 사용되는 장치로서, 구동풀리(110), 피동풀리(120), 벨트(130), 구동측 가이드부(140), 피동측 가이드부(150), 상측 가이드부(160) 및, 하측 가이드부(170)를 포함할 수 있다.

가변 감속 장치(100)는, 입력측 동력 생성 장치가 동력을 생성하는 경우, 입력측 동력 생성 장치에 연결되어 있는 구동풀리(110)가 입력측 동력 생성 장치의 동력에 의해 회전하고, 벨트(130)에 의해 구동풀리(110)에 연결되어 있는 피동풀리(120)가 구동풀리(110)의 회전에 따라 연동하여 회전함으로써, 피동풀리(120)에 연결되어 있는 출력측 동작 장치가 피동풀리(120)의 회전력을 전달받아 동작되도록 할 수 있다.

한편, 출력측 동작 장치가 고속 또는 저속으로 회전할 필요가 있는 경우에는, 별도의 감속비 제어 장치(미도시)로부터 감속비 변경 신호가 생성될 수 있고, 감속비 변경 신호가 피동풀리(120)의 좌우상하에 구비되는 피동측 가이드부(150), 상측 가이드부(160)와, 하측 가이드부(170)에 전달되고, 감속비 변경 신호에 따라 피동측 가이드부(150)가 피동풀리(120)의 직경을 가변시킬 수 있고, 상측 가이드부(160)와, 하측 가이드부(170)가 피동풀리(120) 방향 또는 피동풀리(120) 반대 방향으로 이동하게 되며, 벨트(130)가 직경이 가변되는 피동풀리(120)의 외주에 밀착되도록 형상 변화됨으로써, 피동풀리(120)가 구동풀리(110)와 연동하여 계속해서 회전할 수 있으며, 이를 통해 출력측 동작 장치가 피동풀리(120)로부터 가변되는 회전력을 전달받아 고속 또는 저속으로 회전하게 된다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 감속 장치(100)는, 감속비 변경을 위해 피동풀리(120)의 직경이 가변되는 경우, 피동측 가이드부(150), 상측 가이드부(160)와, 하측 가이드부(170)에 의해 벨트(130)와 피동풀리(120)의 마찰력이 증대되므로, 피동풀리(120)에 대한 벨트(130)의 슬립 현상이 최소화되고, 이를 통해 고토크 외란에 대응 가능하며, 고토크 외란 구동시스템의 차량 및 중장비 분야에 적용될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 감속 장치(100)는, 벨트가 구동풀리 및 피동풀리에 치형 구조로 연결되지 않고 가변 감속구조가 구현되며, 별도의 유압 장치를 사용하지 않기 때문에 경량화가 가능하다.

이후 본 발명의 실시 예에 따른 가변 감속 장치(100)의 구성에 대해 상세 설명한다.

구동풀리(110)는 내부가 비어있고, 수평으로 누운 원기둥 형상일 수 있다. 구동풀리(110)는 중앙부에서 좌우측 부분으로 갈수록 직경이 좁아지는 형상일 수 있다. 구동풀리(110)의 좌우측 부분에는 구동측 가이드부(140)가 면 결합될 수 있다. 구동풀리(110)의 중앙부 소정의 외주 부분에는 벨트(130)가 감싸는 형태로 연결될 수 있다.

구동풀리(110)는, 입력측 동력 생성 장치에서 동력이 발생하는 경우, 입력측 동력 생성 장치에 연결되어 있는 구동측 가이드부(140)와 함께 회전할 수 있다. 여기서, 구동풀리(110)의 회전력은 벨트(130)를 통해 피동풀리(120)에 전달된다.

피동풀리(120)는 구동풀리(110)의 회전력을 감속하기 위한 것으로서, 구동풀리(110)의 회전에 따라 연동하여 회전할 수 있다. 피동풀리(120)는 피동풀리본체(121) 및 링크형 풀리(123)를 포함할 수 있다.

피동풀리본체(121)는 내부가 비어있고, 수평으로 누운 원기둥 형상일 수 있다. 피동풀리본체(121)는 중앙부에서 좌우측 부분으로 갈수록 직경이 좁아지는 형상일 수 있다. 피동풀리본체(121)의 좌우측 부분(121a)에는 피동측 가이드부(150)가 면 결합될 수 있다. 피동풀리본체(121)의 중앙부 소정의 외주 부분(121b)에는 벨트(130)가 감싸는 형태로 연결될 수 있다.

피동풀리본체(121)는 피동측 가이드부(150)에 의해 직경이 가변될 수 있다. 피동풀리본체(121)는 가변된 직경으로 구동풀리(110)와 연동 회전하는 경우, 구동풀리(110)와 다른 속도로 회전할 수 있다. 피동풀리본체(121) 내부에는 직경 가변이 용이하도록 링크형 풀리(123)가 구비될 수 있다.

링크형 풀리(123)는 피동풀리본체(121) 내부에 구비되어, 피동풀리본체(121)의 직경이 가변된 이후 형상이 유지되도록 지지하는 역할을 수행한다.

도3 및 도4를 참고하면, 링크형 풀리(123)는 좌측 허브(123a), 좌측 링크 부재(123b), 우측 링크 부재(123c) 및, 우측 허브(123d)를 포함할 수 있다.

좌측 허브(123a)는 복수의 좌측 링크 부재(123b)의 일단이 한데 모여 연결되는 곳이며, 피동풀리본체(121)의 좌측 내주면에 고정될 수 있다. 좌측 허브(123a)는 내부에 제1 베어링(Br1)을 구비할 수 있다. 여기서, 제1 베어링(Br1)은 후술할 간격 조절부(153)와 나사 연결되어, 좌측 허브(123a)와 우측 허브(123d)의 간격 조절에 이용될 수 있다.

좌측 링크 부재(123b)는 막대 형상이며, 복수개 구비될 수 있다. 복수의 좌측 링크 부재(123b)는 좌측 허브(123a)에 일단이 회전 가능하게 연결될 수 있다. 복수의 좌측 링크 부재(123b)는 좌측 허브(123a)의 둘레를 따라 연결될 수 있다. 복수의 좌측 링크 부재(123b)는 좌측 허브(123a)로부터 사방으로 뻗어나가는 형태로 구현될 수 있다. 좌측 링크 부재(123b) 각각의 타단에는 우측 링크 부재(123c)가 연결될 수 있다.

우측 링크 부재(123c)는 좌측 링크 부재(123b)와 동일한 막대 형상이며, 복수개 구비될 수 있다. 복수의 우측 링크 부재(123c)는 좌측 링크 부재(123b) 각각의 타단에 일단이 회전 가능하게 연결될 수 있다. 우측 링크 부재(123c) 각각은 타단이 한데 모여 우측 허브(123d)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 복수의 우측 링크 부재(123c)는 우측 허브(123d)의 둘레를 따라 연결될 수 있다. 복수의 우측 링크 부재(123c)는 우측 허브(123d)로부터 사방으로 뻗어나가는 형태로 구현될 수 있다. 여기서, 좌측 링크 부재(123b)와 우측 링크 부재(123c)가 연결되는 복수의 연결 부위는 피동풀리본체(121)의 중앙부 내주면에 밀접하게 위치할 수 있다.

우측 허브(123d)는 복수의 우측 링크 부재(123c)가 연결되는 곳이며, 피동풀리본체(121)의 우측 내주면에 고정될 수 있다. 우측 허브(123d)는 내부에 제2 베어링(br2)을 구비할 수 있다. 여기서, 제2 베어링(br2)은 후술할 간격 조절부(153)와 나사 연결되어, 좌측 허브(123a)와 우측 허브(123d)의 간격 조절에 이용될 수 있다.

제2 베어링(br2)은 나사산이 제1 베어링(br1)의 나사산과 반대 방향으로 형성될 수 있다. 이는 간격 조절부(153)의 회전에 의해 좌측 허브(123a)와 우측 허브(123d)가 서로 가까워지거나 멀어지도록 한다.

한편, 링크형 풀리(123)는, 간격 조절부(153)에 의해 좌측 허브(123a)와 우측 허브(123d)의 간격이 조절되는 경우, 좌측 링크 부재(123b)와 우측 링크 부재(123c)를 통해 피동풀리본체(121)의 직경을 가변할 수 있다.

이에 따라 링크형 풀리(123)는, 피동풀리본체(121)의 직경이 가변되도록 하고, 피동풀리본체(121) 내부에서 피동풀리본체(121) 내주면을 지지하여, 직경이 가변된 이후 피동풀리본체(121)의 형상이 유지되도록 할 수 있다. 여기서, 피동풀리본체(121)는 링크형 풀리(123)에 의해 형상이 유지된 상태에서, 벨트(130)에 의해 가변된 속도로 회전할 수 있다.

다시 도1 및 도2를 참고하면, 벨트(130)는 구동풀리(110)의 회전력을 피동풀리(120)에 전달하기 위한 것으로서, 구동풀리(110)와 피동풀리(120) 각각의 외주면을 감싸도록 구비되며, 구동풀리(110)와 피동풀리(120)를 연결할 수 있다.

벨트(130)는 타원형의 띠 형상으로 이루어질 수 있다. 벨트(130)는 금속 재질로 구성될 수 있다. 벨트(130)는 구동풀리(110)와 피동풀리(120) 각각의 외주면에 밀착되며, 구동풀리(110)와의 마찰력에 의해 구동풀리(110)가 회전하는 경우 연동하여 회전할 수 있다.

벨트(130)는 피동풀리(120)의 직경이 가변되면, 이에 맞춰 피동풀리(120)의 외주에 밀착되도록 변형될 수 있다.

한편 벨트(130)는 구동풀리(110) 또는 피동풀리(120)와의 마찰력이 떨어지면 구동풀리(110)의 회전력을 피동풀리(120)에 최대로 전달하지 못하는 슬립 현상이 발생할 수 있는데, 가변 감속 장치(100)는 이러한 슬립 현상 발생을 방지하기 위해 구동풀리(110)와 벨트(130) 또는, 피동풀리(120)와 벨트(130)의 마찰력을 증대시키는 구동측 가이드부(140), 피동측 가이드부(150), 상측 가이드부(160) 및, 하측 가이드부(170)를 구비할 수 있다.

구동측 가이드부(140)는 구동풀리(110) 양측에 한 쌍으로 구비될 수 있다. 구동측 가이드부(140) 각각은 원판 형상일 수 있다. 구동측 가이드부(140) 각각은 구동풀리(110) 좌우측면에 면 결합될 수 있다. 한 쌍의 구동측 가이드부(140) 중 어느 하나에는 입력축(141)이 구비될 수 있다.

입력축(141)은 동력을 전달하기 위한 것으로서, 막대형상일 수 있다. 입력축(141)은 일단이 동력을 생성하는 입력측 동력 생성 장치에 연결되고, 타단이 구동측 가이드부(140)에 연결될 수 있다. 입력축(141)은 입력측 동력 생성 장치로부터 동력을 전달받아 회전할 수 있으며, 이때 구동측 가이드부(140)와 구동풀리(110)가 입력축(141)에 의해 함께 회전할 수 있다. 여기서, 입력측 동력 생성 장치는 정밀공작기계, 인공위성 지향 구동장치, 레이더 구동장치, 발사대 구동장치, 대형 정밀 제어 로봇 및 차량의 엔진 등을 포함할 수 있다.

피동측 가이드부(150)는 피동풀리(120) 양측에 한 쌍으로 구비될 수 있다. 피동측 가이드부(150) 각각은 원판 형상일 수 있다. 피동측 가이드부(150) 각각은 피동풀리(120) 좌우측면에 면 결합될 수 있다. 이를 통해 피동측 가이드부(150)는 피동풀리(120)와 함께 회전할 수 있다. 피동풀리(120)의 회전력을 전달하기 위해 한 쌍의 피동측 가이드부(150) 중 어느 하나에는 출력축(151)이 구비될 수 있다.

출력축(151)은 피동풀리(120)의 회전력을 출력측 동작 장치에 전달하기 위한 것으로서, 원형의 막대형상일 수 있다. 출력축(151)은 일단이 피동측 가이드부(150)와 피동풀리본체(121)를 관통하여 링크형 풀리(123)의 우측 허브(123d)에 고정되고, 타단이 출력측 동작 장치에 연결될 수 있다.

출력축(151)은 피동풀리(120)의 회전력을 전달받아 회전할 수 있으며, 이때 출력축(151)에 연결되어 있는 출력측 동작 장치가 회전 가능하다. 여기서, 출력측 동작 장치는 차량 바퀴, 정밀공작기계, 인공위성 지향 구동장치, 레이더 구동장치, 발사대 구동장치 및 대형 정밀 제어 로봇 등에 적용될 수 있다.

한편, 피동측 가이드부(150)는 피동풀리(120)의 회전력을 출력측 동작 장치에 전달하는 역할을 수행할 뿐만 아니라, 피동풀리(120)의 직경을 가변시키는 역할도 수행할 수 있다. 이를 위해 피동측 가이드부(150)에 간격 조절부(153)가 구비되고, 피동측 가이드부(150) 주위에 간격 조절부(153)를 동작시키기 위한 가이드 구동부(미도시)가 구비될 수 있다.

도3 및 도4를 참고하면, 간격 조절부(153)는 길이가 긴 원형의 막대이며, 외주면에 나사산이 형성되는 잭스크류일 수 있다. 간격 조절부(153)는 피동측 가이드부(150)와 피동풀리본체(121)를 관통하여 좌측 허브(123a)의 제1 베어링(br1)와 우측 허브(123d)의 제2 베어링(br2)에 나사 연결될 수 있다. 간격 조절부(153)는 회전 동작을 통해 좌측 허브(123a)와 우측 허브(123d)의 간격을 조절할 수 있다.

예컨대, 동작 장치의 속도 가변이 필요한 경우에는, 감속비 제어 장치(미도시)가 감속비 변경 신호를 생성하고, 가이드 구동부에 감속비 변경 신호를 전달하며, 가이드 구동부가 감속비 변경 신호에 따라 간격 조절부(153)를 회전 동작시키게 된다.

여기서, 제1 베어링(br1)과 제2 베어링(br2) 각각의 나사산이 서로 반대 방향으로 형성되어 있으므로, 좌측 허브(123a)와 우측 허브(123d)는, 가이드 구동부에 의해 간격 조절부(153)가 정회전(예컨대, 시계 방향 회전)하는 경우 서로 가까워질 수 있고, 간격 조절부(153)가 역회전(예컨대, 반시계 방향 회전)하는 경우 서로 멀어질 수 있다.

또한 좌측 링크 부재(123b)와 우측 링크 부재(123c)는 좌측 허브(123a)와 우측 허브(123d)의 간격이 조절되는 경우, 회전하면서 수평 방향으로 눕혀지거나, 수직 방향으로 세워지게 되는데, 이때 좌측 링크 부재(123b)와 우측 링크 부재(123c)에 밀접하고 있는 피동풀리본체(121)의 형상이 가변될 수 있다.

이때 벨트(130)는 피동풀리(120)에 밀착되도록 변형되고, 피동풀리(120)는, 가변된 직경 및 벨트(130)로 인해 구동풀리(110)와 다른 속도로 회전할 수 있으며, 출력측 동작 장치는 피동풀리(120)와 연동하여 가변된 속도로 동작할 수 있다.

또한, 피동풀리(120)의 직경이 변경되는 경우에는, 벨트(130)와 피동풀리(120) 사이의 마찰력이 떨어지게 되는데, 마찰력이 떨어지면 슬립현상이 발생하게 되므로 이를 방지하기 위해 피동풀리(120) 상측과 하측 각각에 상측 가이드부(160) 및 하측 가이드부(170)가 구비될 수 있다.

상측 가이드부(160)는 피동풀리(120) 상측에 위치할 수 있다. 상측 가이드부(160)는 원판 형상일 수 있다. 상측 가이드부(160)는 외주가 벨트(130)에 밀착될 수 있다. 상측 가이드부(160)는 상측 가이드 구동축(161)이 구비될 수 있다. 여기서, 상측 가이드 구동축(161)은 가이드 구동부(미도시)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 상측 가이드부(160)는, 피동풀리(120)와 벨트(130)가 회전하는 경우, 상측 가이드 구동축(161)에 의해 회전할 수 있다.

또한, 상측 가이드부(160)는, 피동풀리(120)의 직경이 가변되는 경우, 벨트(130)가 피동풀리(120)에 밀착되도록 가이드 구동부에 의해 하 방향으로 이동할 수 있다.

하측 가이드부(170)는 피동풀리(120) 하측에 위치할 수 있다. 하측 가이드부(170)는 원판 형상일 수 있다. 하측 가이드부(170)는 외주가 벨트(130)에 밀착될 수 있다. 하측 가이드부(170)는 하측 가이드 구동축(171)이 구비될 수 있다. 여기서, 하측 가이드 구동축(171)은 가이드 구동부(미도시)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 하측 가이드부(170)는, 피동풀리(120)와 벨트(130)가 회전하는 경우, 하측 가이드 구동축(171)에 의해 회전할 수 있다.

또한, 하측 가이드부(170)는, 피동풀리(120)의 직경이 가변되는 경우, 벨트(130)가 피동풀리(120)에 밀착되도록 가이드 구동부에 의해 상 방향으로 이동할 수 있다.

이후 도5 내지 도7을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 가변 감속 장치(100)의 동작 과정을 설명한다.

도5를 참고하여, 입력측 동력 생성 장치의 동력이 가변 감속 장치(100)를 통해 출력측 동작 장치에 전달되는 과정을 설명한다.

먼저 입력측 동력 생성 장치가 동력을 생성하면, 입력측 동력 생성 장치에 연결되어 있는 구동측 가이드부(140)의 입력축(141)에 동력이 전달된다. 구동측 가이드부(140)는 입력측 동력 생성 장치의 동력에 의해 회전하게 되고, 이때 가이드부(140)에 면 결합되어 있는 구동풀리(110)도 함께 회전하게 된다.

그런 다음 구동풀리(110)에 밀착되어 있는 벨트(130)는 구동풀리(110)와의 마찰력에 의해 구동풀리(110)와 함께 회전하게 된다.

그런 다음 피동풀리(120)는 벨트(130)와의 마찰력에 의해 피동측 구동부(150)와 함께 회전하게 되고, 피동풀리(120)의 회전력은 피동측 구동부(150)의 출력축(151)을 통해 출력측 동작 장치에 전달된다.

마지막으로 출력측 동작 장치는 피동측 구동부(150)의 출력축(151)으로부터 회전력을 전달받아 동작하게 된다.

도6 및 도7을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 가변 감속 장치의 감속비 변경 과정을 설명한다.

도6에서, 가변 감속 장치(100)의 감속비가 증가하는 경우에는, 감속비 제어 장치가 감속비 변경 신호를 생성하고, 감속비 변경 신호가 가이드 구동부에 전달되며, 가이드 구동부가 감속비 변경 신호에 따라 피동측 가이드부(150)의 간격 조절부(153)를 동작시키게 된다.

이때 간격 조절부(153)가 정회전하는 경우, 링크형 풀리(123)의 좌측 허브(123a)와 우측 허브(123d)가 서로 가까워지게 되고, 좌측 링크 부재(123b)와 우측 링크 부재(123c)가 수직 방향으로 세워지면서 피동풀리본체(121)를 변형시켜 피동풀리본체(121)의 직경(pd)이 증가하게 되며, 벨트(130)는 피동풀리본체(121)에 밀착된 상태로 유지되도록 피동풀리본체(121)의 형상에 맞춰 변형된다. 여기서, 상측 가이드부(160) 및 하측 가이드부(170)는 피동풀리(120) 반대 방향으로 이동하되, 벨트(130)와 피동풀리(120) 사이의 마찰력이 떨어지지 않도록 소정의 힘으로 벨트(130)를 가압하게 된다.

이후 피동풀리(120)는 감속비가 증가된 상태로 회전 가능하며, 피동풀리(120)와 연결되는 출력측 동작 장치는 증가된 속도로 동작 가능하다.

도7에서, 가변 감속 장치(100)의 감속비가 감속하는 경우에는, 감속비 제어 장치가 감속비 변경 신호를 생성하고, 감속비 변경 신호가 가이드 구동부에 전달되며, 가이드 구동부가 감속비 변경 신호에 따라 피동측 가이드부(150)의 간격 조절부(153)를 동작시키게 된다.

이때 간격 조절부(153)가 정회전하는 경우, 링크형 풀리(123)의 좌측 허브(123a)와 우측 허브(123d)가 서로 멀어지게 되고, 좌측 링크 부재(123b)와 우측 링크 부재(123c)가 수평 방향으로 누워지면서 피동풀리본체(121)를 변형시켜 피동풀리본체(121)의 직경(pd)이 감소하게 되며, 벨트(130)는 피동풀리본체(121)에 밀착된 상태로 유지되도록 피동풀리본체(121)의 형상에 맞춰 변형된다. 여기서, 상측 가이드부(160) 및 하측 가이드부(170)는 피동풀리(120) 방향으로 이동하되, 벨트(130)와 피동풀리(120) 사이의 마찰력이 떨어지지 않도록 소정의 힘으로 벨트(130)를 가압하게 된다.

이후 피동풀리(120)는 감속비가 감소된 상태로 회전 가능하며, 피동풀리(120)와 연결되는 출력측 동작 장치는 감소된 속도로 동작 가능하다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 감속 장치(100)는 간격 조절부(153) 및 링크형 풀리(123)에 의해 피동풀리(120)의 직경이 가변될 수 있고, 피동풀리(120)의 직경이 가변되어 감속비가 변경되더라도, 피동측 가이드부(150), 상측 가이드부(160)와, 하측 가이드부(170)에 의해 벨트(130)와 피동풀리(120)의 마찰력이 증대되므로, 피동풀리(120)에 대한 벨트(130)의 슬립 현상이 최소화되고, 이를 통해 고토크 외란에 대응 가능하며, 고토크 외란 구동시스템의 차량 및 중장비 분야에 적용될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 가변 감속 장치
110: 구동풀리
120: 피동풀리
121: 피동풀리본체
123: 링크형 풀리
123a: 좌측 허브
Br1: 제1 베어링
123b: 좌측 링크 부재
123c: 우측 링크 부재
123d: 우측 허브
Br2: 제2 베어링
130: 벨트
140: 구동측 가이드부
141: 입력축
150: 피동측 가이드부
151: 출력축
153: 간격 조절부
160: 상측 가이드부
161: 상측 가이드 구동축
170: 하측 가이드부
171: 하측 가이드 구동축

Claims

동력을 생성하는 입력측 동력 생성 장치에 연결되어, 상기 입력측 동력 생성 장치의 동력에 의해 회전 가능한 구동풀리;
상기 구동풀리의 회전에 따라 연동하여 회전하는 피동풀리; 및
상기 구동풀리와 상기 피동풀리를 연결하는 벨트;를 포함하고,
상기 피동풀리는, 감속비 변경 신호에 따라 직경이 가변되고,
상기 벨트는, 직경이 가변되는 상기 피동풀리의 외주에 밀착되도록 형상 변화되며,
상기 피동풀리는, 내부가 빈 원기둥 형상의 피동풀리본체 및, 상기 피동풀리본체 내부에 구비되는 링크형 풀리를 포함하고,
상기 링크형 풀리는, 상기 피동풀리본체의 좌측 내주면에 고정되는 좌측 허브, 상기 좌측 허브에 회전 가능하게 연결되는 복수의 좌측 링크 부재, 상기 좌측 링크 부재 각각에 회전 가능하게 연결되는 복수의 우측 링크 부재 및, 상기 우측 링크 부재 각각이 회전 가능하게 연결되되 상기 피동풀리본체의 우측 내주면에 고정되는 우측 허브를 포함하며,
상기 좌측 허브는 내부에 제1 베어링을 구비하고,
상기 우측 허브는 내부에 제2 베어링을 구비하는 것인 가변 감속 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동풀리 양측에 구비되는 한 쌍의 구동측 가이드부;
상기 피동풀리 양측에 구비되는 한 쌍의 피동측 가이드부;
상기 피동풀리 상부에 구비되어 상기 벨트에 밀접하는 상측 가이드부; 및
상기 피동풀리 하부에 구비되어 상기 벨트에 밀접하는 하측 가이드부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 감속 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 피동풀리본체는, 중앙부에서 양단으로 갈수록 직경이 좁아지는 형상인 것을 특징으로 하는 가변 감속 장치.
제2항에 있어서,
상기 피동측 가이드부 각각은, 상기 피동풀리본체의 양단에 면 결합되는 것을 특징으로 하는 가변 감속 장치.
삭제
삭제
삭제
제2항에 있어서,
상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링 각각은 내주면에 나사산이 형성되되, 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링 각각의 나사산이 서로 반대 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 감속 장치.
제9항에 있어서,
상기 피동측 가이드부는, 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링에 나사 연결되어, 상기 좌측 허브와 상기 우측 허브의 간격을 조절하는 간격 조절부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 감속 장치.
제10항에 있어서,
상기 좌측 허브와 상기 우측 허브는,
상기 간격 조절부가 정회전하는 경우 서로 가까워지고,
상기 간격 조절부가 역회전하는 경우 서로 멀어지는 것을 특징으로 하는 가변 감속 장치.
제1항에 있어서,
상기 좌측 링크 부재와 상기 우측 링크 부재가 연결되는 복수의 연결 부위는, 상기 피동풀리본체 내주면에 맞닿도록 위치하는 것을 특징으로 하는 가변 감속 장치.
제2항에 있어서,
상기 감속비 변경 신호는, 감속비 제어 장치에 의해 생성되며,
상기 피동측 가이드부, 상기 상측 가이드부와, 상기 하측 가이드부는, 상기 감속비 변경 신호에 따라 상기 피동풀리 방향 또는 상기 피동풀리 반대 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 가변 감속 장치.
삭제
제2항에 있어서,
상기 구동측 가이드부는 상기 입력측 동력 생성 장치에 연결되는 입력축을 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 감속 장치.
제2항에 있어서,
상기 피동측 가이드부는, 상기 우측 허브에 고정되어 출력측 동작 장치에 동력을 전달하는 출력축을 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 감속 장치.