KR20030079938A - 회전 에너지 전달 방법 및 수단과, 연속적인 가변형 변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속적인 가변형 변속비로 입력축으로부터 출력축으로의 회전 에너지를 전달하는 방법으로서, 많은 에너지를 흡수함이 없는 작동, 매우 빠른 작동, 최소의 내부 마찰 또는 마모를 갖는 작동 및 에너지가 전달되는 방법에 있어 주요 부분으로서 마찰부를 이용함이 없는 작동의 조건을 만족시키는 에너지 전달을 제어할 수 있는 적어도 하나의 스위치 유닛을 구비하고, 적어도 하나의 탄성 유닛 및 선택적으로 에너지 저장 유닛의 사용과 결합되는, 적어도 하나의 탄성 충돌체에 의하여 축 사이의 직접적 또는 간접적 에너지 전달하며, 모든 3가지 유닛 카테고리 및 유닛은 기계식, 유압식, 공압식, 자기식 또는 전자식 수단을 이용하여 독립적으로 실시될 수 있는 회전 에너지 전달 방법에 관한 것이다.

Description

회전 에너지 전달 방법 및 수단과, 연속적인 가변형 변속기{METHOD AND MEANS FOR VARIABLY TRANSFERRING ROTATION ENERGY}

상기 유형의 공지된 변속기는 기어박스와, 톱니바퀴(cogwheel) 또는 치형 휠의 조합체, 유압 토오크 변환기에 근거한 변속기 및 톱니바퀴 또는 치형 휠, 원추형 축을 이용하는 연속적인 가변형 변속기, 종종 상이한 종류의 벨트를 조합하여 및 마지막으로 가변 관성 모멘트를 통한 에너지 전달을 이용하는 변속기를 이용하는 통상의 기어박스내에 개략적으로 분류될 수 있는 변속기를 절충한다.

상술된 원리에 근거한 공지된 기어박스 및 변속기는 하나 또는 그 이상의 다음에 대한 제한 조건을 가진다. 몇몇의 경우에 있어서, 비교적 열등한 효율만이 성취될 수 있다. 또한, 유용 변속비(available transmission ratio)가 종종 제한된다. 많은 경우에 있어서, 응답 시간이 비교적 받아들이기 어렵도록 길다. 다른 공지된 변속기는 제한된 작동 패턴을 제공한다. 게다가, 다른 변속기는 높은 복잡성, 높은 중량, 큰 크기 및 높은 제조 비용을 갖는다.

발명의 요약

본 발명에 따른 연속적인 가변형 변속기는, 특허청구범위에서 기술된 특징에 의해 규정된 바와 같이, 기존의 기어박스 및 변속기의 결점을 회피한다.

추가적으로, 본 발명에 따른 변속기는 높은 이론적인 효율을 제공하며, 유용 변속비는 이상적으로 제한되지 않는다. 그의 작동 원리의 단순성 때문에, 유사한 기존의 해결책보다 높은 기능성, 근본적으로 보다 낮은 복잡성, 중량, 크기 및 제조 비용을 초래하는 적용에서 실제적인 사용을 위한 본 발명에 따른 변속기를 실시함이 가능하다.

본 발명의 상기 또는 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련하여 취한 발명의 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

본 발명은 연속적인 가변형 변속기를 위한 방법 및 전달에 관한 것이다.

도 1은 연속적인 가변형 변속기의 원리 해결책을 도시한 도면,

도 2는 제 1 실시예의 전형적인 자동차 변속기의 종방향 도면,

도 3은 제 1 실시예의 절단된 중간 종방향 도면,

도 4는 제 1 실시예의 사시도 및 부분적인 단면도,

도 5는 후진 능력을 갖는 전형적인 자동차 변속기의 제 1.1 실시예의 사시도 및 부분적인 단면도,

도 6은 제 2 실시예로서, 전형적인 자전거 변속기의 종축을 따라 투시한 도면,

도 7은 제 2 실시예의 사시도 및 중간이 절단된 도면,

도 8은 제 2 실시예의 도 6의 좌측으로부터 나타낸 바와 같이 관찰된 종축을 따른 도면,

도 9는 전형적인 자동차 변속기의 제 3 실시예의 사시도,

도 10은 제 3 실시예의 세부 사항의 종방향 도면,

도 11은 제 3 실시예의 종축을 따른 도면.

일반적으로, 작동 패턴은 가장 높은 포괄적인 기능성에 기여하는 낮은 비용의 컴퓨터에 의해 용이하게 제어될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 작동 패턴은 그 자체 구성의 부분이 될 수 있다.

그러나, 몇몇의 실제적인 도전을 극복해야 하는 변속기에서의 원리를 실시하기 위하여, 변속기의 작동 원리는 탄성 충돌체의 사용에 근거한다.

도 1은 본 발명에 있어서 3가지 주요 구성요소 카테고리를 확인한다. 도 1의 모든 유닛이 필요할 수는 없고, 아무것도 모든 유닛에 필요한 기준점(15)에 연결되지 않는다. 카테고리는 다음과 같다.

1. 스위치 유닛. 에너지 전달을 제어할 수 있는 유닛으로, 기계식, 유압식, 공압식, 자기식 또는 전기식 수단 등을 이용하여 많은 방식으로 실시될 수 있다. 본 발명에서 유용하게 실시하기 위하여, 스위치(3, 5, 6, 8, 9, 11 및 12)는 다음의 4가지 기준을 만족해야 한다.

A. 스위치의 작동에 의해 관련된 에너지는 도 1의 유닛(1)과 유닛(14) 사이의 유용한 에너지 전달에 일반적으로 기여하지 않는다. 총효율(overall efficiency)을 높게 유지하기 위하여, 이는 많은 에너지를 흡수함이 없이 작동하는 스위치를 요구한다.

B. 빠른 응답 시간[도 1의 유닛(1)과 유닛(14) 사이의 에너지 전달에 이상적으로 빠른 채택]을 위한 필요성은 스위치가 빨리 작동할 수 있음을 필요하게 한다.

C. 긴 수명 사이클을 얻기 위하여, 스위치가 최소의 내부 마찰 또는 마모로 작동될 필요가 있다.

D. 유닛(1)과 유닛(14) 사이의 에너지 전달에서 낮은 총효율을 회피하고, 긴 수명 사이클을 강화하기 위하여, 스위치가 에너지를 어떻게 전달하는지 마찰이 주요 부분을 운전하지 않아야 한다.

2. 탄성 유닛. 탄성 특성에 기인한 에너지 저장. 철 스프링, 탄성 유체, 탄성 가스, 탄성중합체, 고무, 자기장, 전기장 등 이용하여 많은 방식으로 실시될 수 있음.

3. 에너지 저장 유닛. 탄성 특성 없이 에너지 저장. 기계식, 유압식, 공압식, 자기식 또는 전자식 수단 등을 이용하여 많은 방식으로 실시될 수 있음.

상기 유닛은 하나의 구성요소 카테고리보다 많은 특성을 갖는 결합된 유닛내로 결합될 수 있다. 본 발명의 원리를 이용하기 위하여, 도 1의 모든 유닛이 실시되어야 하는 것은 아니다. 변속기 자체의 최소 구성은 적어도 하나의 탄성 유닛및 적어도 하나의 스위치 유닛으로 이루어진다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 원리 작동의 공정을 나타내고 있다. 구동 유닛(1)은 본 발명을 통한 회전 에너지를 회전 에너지를 흡수하는 종동 회전 유닛(14)으로 공급된다. 에너지 저장기(2)는 구동 유닛(1)의 관성 모멘트와 연관될 수 있는 반면, 에너지 저장기(13)는 종동 유닛(14)의 관성 모멘트와 연관될 수 있다. 에너지 저장기(2, 13)는 다음의 원리 설명에서 더 이상 참조되지 않을 것이다.

에너지는 다음 중 적어도 하나와 탄성 충돌체에 있는 구동 유닛(1)으로부터 얻어진다.

1. 도 1의 기준점(15)을 갖는 에너지 유닛(4)을 통함.

2. 도 1의 에너지 저장기(7)를 갖는 탄성 유닛(4)을 통함.

3. 에너지 저장기(7) 또는 탄성 유닛(10)을 이용하지 않고, 도 1의 종동 유닛(14)을 갖는 탄성 유닛(4)을 통함.

탄성 유닛(4)내에 저장된 에너지는 다음 중 적어도 하나에 제공될 수 있다.

1. 구동 유닛(1).

2. 에너지 저장기(7).

3. 에너지 저장기(7) 또는 탄성 유닛(10)을 이용하지 않고, 종동 유닛(14).

에너지 저장기(7)내에 저장된 에너지는 다음 중 적어도 하나에 제공될 수 있다.

1. 탄성 유닛(4)을 통한 구동 유닛(1).

2. 탄성 유닛(10)을 통한 종동 유닛(14).

3. 기준점(15)을 갖는 탄성 유닛(4)을 통함.

4. 기준점(15)을 갖는 탄성 유닛(10)을 통함.

에너지 저장기(10)내에 저장된 에너지는 다음 중 적어도 하나에 제공될 수 있다.

1. 종동 유닛(14).

2. 에너지 저장기(7).

3. 에너지 저장기(7) 또는 탄성 유닛(4)을 이용하지 않는, 구동 유닛(10).

상술된 공정은 스위치 유닛의 사용을 통하여 가능하다. 실제의 실시예에 따라서, 본 발명은 도 1의 유닛(1)으로부터 유닛(14)으로 뿐만 아니라, 반대 방식으로 회전 에너지를 전달함이 가능할 수 있다. 이뿐만 아니라 스위치의 실시예는 실제의 실시예의 이후 설명에서 예증될 것이다.

제어 메카니즘은 전형적인 작동 스위치 유닛이며, 에너지 저장 능력을 제어하는 탄성 유닛(탄성 또는 에너지 저장 유닛을 제어함)을 작동할 수도 있다. 제어 메카니즘으로의 입력은 상이한 유닛으로부터 취해질 수 있다. 제어 메카니즘은 변속기 외부의 요소를 제어할 수도 있고, 높은 등급의 기능성을 성취하기 위하여 비슷한 것으로부터 입력을 수용할 수도 있다.

유닛(1)과 유닛(14) 사이의 연속적인 에너지 전달을 성취하기 위하여, 제어 메카니즘은 요망된 에너지 전달이 유닛 사이에 성취되는 주파수, 패턴 및 양에 탄성 충돌체를 시작해야 한다.

3개의 카테고리 유닛의 추가적인 시리즈 및/또는 평행한 연결이 가능하다.

전달율은 유닛(1)과 유닛(14)의 회전 속도에 의해 제공되어, 제어된 에너지 전달에 의해 지배된다. 탄성 충돌체의 원리에 근거한 변속기를 향한 주요한 도전은 실제적으로 유용한 스위치를 설계하는 것이다.

실시예 1

연속적인 가변형 변속기는, x-축을 둘레로 둘 다 회전하는 엔진과 구동축 사이의 통상적인 자동 변속기 대신에 자동차내에 설치된 바와 같이 후술될 것이다.

도 2를 참조하면, 변속기의 종방향 도면을 나타내고 있다. 엔진의 회전축은 디스크(101)에 연결되고, 구동축은 디스크(102)에 연결된다. 높은 관성 모멘트를 갖는 자유 회전링(103)은 디스크(101)를 갖는 탄성 충돌체를 통하여 회전 에너지를 얻고, 이러한 에너지를 저장한 다음, 이러한 디스크를 갖는 탄성 충돌체를 통하여 디스크(102)에 회전 에너지를 전한다. 디스크(102, 102) 및 링(103)은 x-을 둘레로 회전한다. 본 발명의 설명에 있어서, 디스크(101)는 디스크(102)보다 빨리 회전함을 가정하며, 이러한 경우가 아니면, 엔진 브레이크로서 자동차의 엔진을 전형적으로 이용하여 에너지가 반대 방향으로 전달될 수 있다.

도 3을 참조하면, 도 2에서와 같이 변속기의 종방향 도면을 나타내고 있지만, 절단된 중간 도면이다. 이러한 도면은 탄성 유체(105)로 채워진 x-축 원형 중공 공간(104)에 동심원을 개시하고 있다.

도 4를 참조하면, 결합된 베어링 및 시일(106a, 106b, 106c)이 원치 않는 유체 누수를 나타내야 한다면 중공 공간(104)내의 유체 압력이 낮게 되지 않음을 보장하기 위하여 사용될 수 있는 저압 밸브(102c)를 나타내고 있다.

베어링(106a)은 디스크(101)와 링(103) 사이에, 베어링(106b)은 디스크(102)와 링(103) 사이에, 디스크(102)와 디스크(102) 사이에 제공되며, 디스크(101), 디스크(102) 및 링(103)은 모두 서로 독립적으로 회전할 수 있음을 보장한다. 심(shim)(102b)과 함께 베어링(106d) 및 요홈부(102a)내에 고정된 스냅 링(도시하지 않음)은 디스크(101), 디스크(102) 및 링(103)을 함께 단단히 유지시키고, 서로 자유롭고 독립적으로 회전한다. 나사산(screw thread)(101a)은 디스크(101)를 엔진에 연결하기 위해 사용된다.

스위치 요소(107a)는 전자석(108a)에 의해 구동되어, x-축에 평행한 2개의 위치에서 안정화할 수 있으며, 한 위치는 유체(105)의 어떠한 통로용으로 효과적으로 폐쇄하는 중공 공간(104)내에 있고, 다른 위치는 유체(105)의 자유 통로용으로 개방하는 중공 공간(104)의 바로 외측에 있다. 스위치 요소(107a)는, 소형 크기 및 중공 공간(104)내의 유체 압력에 실질적으로 독립한 작동을 떠나는 x-축 작동에 병렬 회로에 기인한 요소 자체의 낮은 중량을 매우 빨리 가정하는 2개의 위치 사이를 절환할 수 있다.

스위치 요소(107a)와 전자석(108a)의 결합된 유닛은 디스크(101)에 고정되어, 다음 동일한 속력으로 회전한다.

스위치 요소(107b)와 전자석(108b)의 결합된 유닛은 디스크(102)에 유사하게 고정되어, 디스크(102)와 동일한 속력으로 회전한다.

회전 링(103)은 링(103)과 연결된 격벽(103b)을 가져, 중공 공간(104)내의 어떠한 유체 통로(105)에 대해 효과적으로 폐쇄할 것이다.

디스크(101)가 회전한다고 가정하면, 디스크(102) 및 링(103)은 정지되어 있다. 디스크(101)와 링(103) 사이의 탄성 충돌체를 확립하기 위하여, 스위치 요소(107b)는 중공 공간(104)의 바깥쪽에 있어야 하는 반면, 스위치 요소(107a)는 격벽(103b)으로부터 대략 180°떨어질 때까지 중공 공간(104)의 바깥쪽에 있어야 한다. 따라서, 스위치 요소(107a)는 전자석(108a)에 의해 중공 공간(104)내로 구동되어, 스위치 요소(107a) 및 격벽(103b)의 각측상에 유체 쿠션(cushion)을 효과적으로 확립한다. 유체(105)의 탄성 때문에, 링(103)은 디스크(101)로 탄성 충돌체를 경험하고, 이러한 방식으로 회전 에너지를 얻으며, 디스크(101)와 대략 동일한 회전 속도로 가속된다.

링(103)과 디스크(102) 사이의 탄성 충돌체를 확립하기 위하여, 스위치 요소(107a)는 중공 공간(104)의 바깥쪽에 있는 반면, 격벽(103b)으로부터 대략 180°떨어질 때까지 중공 공간(104)의 바깥쪽에 있어야 한다. 따라서, 스위치 요소(107b)는 전자석(108b)에 의해 중공 공간(104)내로 구동되어, 스위치 요소(107b) 및 격벽(103b)의 각측상에 유체 쿠션을 효과적으로 확립한다. 유체(105)의 탄성 때문에, 디스크(102)는 링(103)으로 탄성 충돌체를 경험하고, 회전 에너지를 얻을 것이다. 이러한 공정에 있어서, 링(103)의 속도는 현재 가속된 디스크(102)와 대략 동일한 회전 속도로 그의 현재 회전 속도로부터 늦추어질 것이다.

상기 공정은 링(103)을 통하여 엔진으로부터 구동축까지 에너지를 통과시킨다. 이러한 공정은 스위치 요소(107a, 107b)를 교대로 작동시키는 제어 메카니즘의 통제하에 반복되고, 그래서 종종 원하는 에너지 전달이 그 엔진과 구동축 사이에 성취된다. 디스크(101)와 디스크(102) 사이의 변속비는 디스크의 회전 속도의 비율에 의해 제공되어, 상술된 에너지 전달에 의해 제어된다.

통상의 작동 상황에 있어서, 디스크(101, 102)의 회전 속도의 대략적 사이에 링(103)이 교대한다. 디스크(101)가 디스크(102) 보다 빨리 회전한다면 엔진 파워는 구동축에 단지 전달될 수 있다. 디스크(101, 102) 사이의 회전 속도의 높은 차이는, 엔진과 구동축 사이의 보다 높은 에너지 전달을 허용하여, 엔진과 자동차 휠 사이의 총 변속비는 이러한 사실을 고려해야 한다.

제어 메카니즘은 디스크(101, 102) 및 스위치 요소(107a, 107b)가 기술된 바와 같이 작동함을 보장하는 링(103)에 연결된 센서를 갖고, 서로 또는 고정된 격벽(103b)과 충돌하지 않는다. 엔진과 구동축/휠 둘 다의 관성 모멘트는 디스크(101, 102)의 안정되고 매끄러운 회전을 보장한다.

실시예 1.1

실시예 1.1의 설명은 기본적으로 실시예 1과 동일하지만, 2가지 주요한 차이점을 가진다.

제 1 차이점은 실시예 1.1이 역전(逆轉) 능력(회전의 스위치 방향)을 또한 제공하는 것이다. 제 2 차이점은 실시예 1.1이 탄성 유체 대신에 탄성 액체(205b)를 사용하며, 가스와 비교시 액체의 상대적으로 보다 높은 비중량 때문에, 이러한 실시예는 높은 관성 모멘트를 갖는 자유 회전링이 필요 없다.

연속적인 가변형 변속기는 둘 다 x-축을 둘레로 회전하는 엔진과 구동축 사이의 통상적인 자동 변속기 대신에 자동차내에 설치된 바와 같이 후술될 것이다.

도 5를 참조하면, 엔진의 회전축은 디스크(201)에 연결되고, 구동축은 디스크(202)에 연결된다. 고정된 격벽을 갖는 자유 회전링은 이러한 실시예의 부분이 아니다. 대신에, x-축 원형 중공 공간(204)에 동심원은 높은 비중량 때문에 높은 관성 모멘트를 성취하는 탄성 액체(205b)로 채워진다.

치형 회전링(209)은 치형 휠(210)을 통하여 치형 휠(201b)에 연결되어, 디스크(201)의 반대 방향으로 회전한다. 실제적인 이유에 대해, 자동차가 후진으로 매우 빨리 구동될 필요가 없기 때문에, 링(209)은 디스크(201)보다 낮은 속도로 회전하지만, 이것이 반드시 필요 없는 것이 아님을 가정한다. 디스크(201, 202) 및 링(209)은 x-축을 둘레로 회전한다.

결합된 베어링 및 시일(206a, 206b, 206c)은, 중공 공간(204)이 탄성 액체(205b)의 누수 없이 유지됨을 보장한다. 베어링(106c)은 이러한 실시예의 부분이 아니다. 베어링(206a)은 디스크(201)와 링(209) 사이에, 베어링(206b)은 디스크(202)와 링(209) 사이에, 베어링(206d)은 디스크(201)와 디스크(202) 사이에 있으며, 디스크(201), 디스크(202) 및 링(209) 모두는 마찰 없이 회전할 수 있음을 가정한다. 디스크(202)는 디스크(201)와 링(209)을 자유롭고 독립적으로 회전한다.

본 발명의 이러한 설명에 있어서, 디스크(201)는 디스크(202)보다 빨리 회전하고, 링(209)은 "후진" 작동의 경우 디스크(202)보다 빨리 회전함을 가정한다. 이러한 경우가 아니면, 에너지는 엔진 브레이크로서 자동차의 엔진을 전형적으로 이용하는 반대 방식으로 전달될 수 있다.

스위치 요소(207a)는 전자석(208a)에 의해 구동되어 x-축에 평행한 2가지 위치에서 안정화될 수 있으며, 한 위치는 액체(205b)의 어떠한 통로를 위해 효과적으로 폐쇄하는 중공 공간(204)내부에 있고, 다른 위치는 액체(205b)의 자유 통로를 위해 개방하는 중공 공간(204)외부에 바로 있다. 스위치 요소(207a)는, 소형의 크기 및 중공 공간(204)내의 액체 압력에 실질적으로 독립적인 작동을 떠나는 x-축 작동에 평행성 때문에 요소 자체의 낮은 중량을 매우 빨리 가정하는 그의 2가지 위치 사이에서 절환된다. 스위치 요소(207a)와 전자석(208a)의 결합된 유닛은 디스크(201)에 고정되어, 동일한 속도로 회전한다.

스위치 요소(207b)와 전자석(208b)의 결합된 유닛은 스위치 요소(207a)와 전자석(208a)과 유사하지만, 디스크(202)에 결합되어 디스크(202)와 동일한 속도로 회전한다.

스위치 요소(207c)와 전자석(208c)의 결합된 유닛은 스위치 요소(207a)와 전자석(208a)과 유사하지만, 링(209)에 고정되어 링(209)과 동일한 속도로 회전한다.

디스크(201)가 회전한다고 가정하면, 디스크(202)와 액체(205b)는 정지해 있다. 디스크(201)와 액체(205b) 사이의 탄성 충돌체를 확립하기 위하여, 스위치 요소(207b, 207c)는 중공 공간(204) 바깥쪽에 있어야 한다. 따라서, 스위치요소(207a)가 전자석(208a)에 의해 중공 공간(204)내로 몰아넣어, 회전 에너지를 얻은 액체(205b)와 탄성적으로 충돌한다. 액체(205b)는 디스크(201)와 대략 동일한 회전 속도로 가속될 것이다.

액체(205b)와 디스크(202) 사이의 탄성 충돌체를 확립하기 위하여, 스위치 요소(207a, 207c)는 중공 공간(204) 바깥쪽에 있어야 한다. 따라서, 스위치 요소(207b)는 전자석(208b)에 의해 중공 공간(204)내로 몰아넣어져, 액체(205b)와 탄성적으로 충돌한다. 디스크(202)는 액체(205b)와 탄성 충돌체를 경험하고, 회전 에너지를 얻을 것이다. 이러한 공정에 있어서, 액체(205b)의 속도는 현재 가속된 디스크(202)와 대략 동일한 회전 속도로 그의 현재 회전 속도로부터 늦추어질 것이다.

후진 작동을 가능하게 하기 위하여, 링(209)이 회전한다고 가정하면, 디스크(202)와 액체(205b)는 정지해 있다. 링(209)과 액체(205b) 사이의 탄성 충돌체를 확립하기 위하여, 스위치 요소(207a, 207b)는 중공 공간(204) 바깥쪽에 있어야 한다. 따라서, 스위치 요소(207c)는 전자석(208c)에 의해 중공 공간(204)내로 몰아넣어져, 액체(205b)와 탄성적으로 충돌한다. 이러한 방식에 있어서, 액체(205b)는 디스크(201)의 반대 회전 방향으로 회전 에너지를 얻을 것이다.

현재 회전하는 액체(205b)와 디스크(202) 사이의 탄성 충돌체를 확립하기 위하여, 스위치 요소(207a, 207c)는 중공 공간(204) 바깥쪽에 있어야 한다. 따라서, 스위치 요소(207b)는 전자석(208b)에 의해 중공 공간(204)내로 몰아넣어져, 액체(205b)와 탄성적으로 충돌한다. 디스크(202)는 액체(205b)와 탄성 충돌체를 경험하고, 회전 에너지를 얻을 것이다. 이러한 공정에 있어서, 액체(205b)의 속도는 현재 가속된 디스크(202)와 대략 동일한 회전 속도로 그의 현재 회전 속도로부터 늦추어질 것이다.

상기 공정은 탄성 액체(205b)를 통하여 엔진으로부터 구동축으로 에너지를 통과시킨다. 이러한 공정은 스위치 요소(207a, 207b) 교대로 작동하는 제어 메카니즘의 통제하에서 반복되고, 그래서 종종 원하는 에너지 전달이 엔진과 구동축 사이에 성취된다.

후진 작동에 대해, 상기 공정은 액체(205b)를 통하여 엔진으로부터 구동축으로 에너지를 통과시킨다. 이러한 공정은 스위치 요소(207c, 207b) 교대로 작동하는 제어 메카니즘의 통제하에서 반복되고, 그래서 종종 원하는 에너지 전달이 엔진과 구동축 사이에 성취된다.

디스크(201)와 디스크(202) 사이의 변속비는 디스크의 회전 속도의 비율에 의해 제공되어, 상술된 에너지 전달에 의해 제어된다.

통상적인 작동 상황에서 액체(205b)는 디스크(201, 202)의 회전 속도 대략 사이에서 교대하고, 후진 작동에서 링(209)과 디스크(202)의 회전 속도 대략 사이에서 교대한다. 디스크(201) 또는 링(209)이 디스크(202)보다 더 빨리 회전하면, 엔진 파워는 구동축으로만 전달될 수 있다. 디스크(201) 또는 링(209)와 디스크(202) 사이의 회전 속도의 높은 차이는, 엔진과 구동축 사이의 보다 높은 에너지 전달을 허용하며, 엔진과 자동차 휠 사이의 총 변속비는 이러한 사실을 고려해야 한다.

디스크(202, 202)와 링(209)에 연결된 센서를 갖는 제어 메카니즘은 스위치 요소(207a, 207b, 207c)가 기술된 바와 같이 작동하고, 서로 충돌하지 않음을 보장한다.

엔진과 구동축/휠 양자의 높은 관성 모멘트는 디스크(201, 202)의 안정되고 매끄러운 회전을 보장한다.

실시예 2

연속적인 가변형 변속기는 통상적인 자전거 변속기 대신에 자전거에 설치된 바와 같이 후술될 것이다.

도 6을 참조하면, 변속기의 종방향 도면을 나타내고 있다. 페달은 디스크(302)에 연결되고, 구동축은 축(301)에 연결된다. 디스크(301a)는 스프링(301b)을 통하여 축(301)에 연결되어, 축(301)과 디스크(301a) 사이의 회전 속도의 작은 차이를 일시적으로 허용한다.

도 8을 참조하면, 프레임 또는 섀시(303) 및 회전링(304)을 나타내고 있다. 중공 공간(308)은 유압 오일로 채워진다. 베어링과 시일(306a)은 프레임(202)과 링(304) 사이의 중공 공간(308)내부에 유압 오일을 유지하면서 회전링(304)이 프레임(303)과 독립적으로 회전함을 허용한다. 베어링과 시일(306b)은 디스크(301a)와 링(304) 사이의 중공 공간(308)내부에 유압 오일을 유지하면서 회전링(304)이 디스크(301a)와 독립적으로 회전함을 허용한다. 피스톤 펌프(305)는 탄성 유체로 채워지고, 베어링(306c)을 통하여 디스크(302)와 연결되며, 베어링(306d)을 통하여링(304)과 연결된다. 디스크(302)가 시계방향으로 회전하는 경우, 펌프(305)는 디스크(302)와 링(304) 사이의 탄성 스프링의 기능을 할 것이다. 디스크(301a)가 회전 운동에 반대방향으로 가정하면, 중공 공간(308)내의 유압 액체를 작동하는 일방 밸브(309b)의 작동 때문에, 링(304)은 시계방향으로 회전하기 시작할 것이다. 디스크(302)가 훨씬 더 회전할 때, 펌프(305)는 피스톤 펌프내의 탄성 유체를 더 많이 압축하여, 링(304)상의 힘이 생기게 한다. 펌프(305)에 의해 발휘된 힘이 디스크(301a)를 회전하기 시작하게 한다고 가정하면, 회전 에너지는 탄성 푸쉬내의 도 6의 스프링(301b)을 통하여 구동축(301)에 제공될 수 있다. 디스크(302)가 링(304)보다 빨리 회전한다고 가정하면, 베어링(306c)은 베어링(306d)을 통과하여, 펌프(305)가 프레임(303)과 디스크(302) 사이를 감압할 때 중공 공간(308)내의 유압 유체를 작동하는 일방 밸브(309a)를 가동시켜, 탄성 푸쉬를 통하여 디스크(302)로 다시 회전 에너지를 제공할 것이다.

이러한 방식으로 디스크(302)에 다시 제공된 에너지는 디스크(301a)와 축(301)의 회전 속도에 따른다.

제어 메카니즘은 밸브(305a)를 통하여 피스톤 펌프(305)의 스프링 상수를 조절하여, 디스크(302)와 축(301) 사이의 에너지 전달을 조절할 수 있다. 제어 메카니즘은 제공된 상황을 위한 피스톤 펌프(305)의 정확한 스프링 상수의 선택을 생략될 수 있다. 디스크(302)와 축(301) 사이의 변속비는 회전 속도의 비율에 의해 제공되어, 상술된 에너지 전달에 의해 제어된다.

실시예 3

연속적인 가변형 변속기는 톱니바퀴 또는 치형 휠의 조합체를 이용하는 통상적인 수동 기어박스 대신에 자동차내에 설치된 바와 같이 후술될 것이다. 도 9를 참조하면, 엔진의 회전축은 축(401)에 연결되고, 구동축은 축(402)에 연결된다.

치형 휠(404)은 휠(403)상의 가장 바깥쪽의 원주중의 어느 것을 선택함으로써 2:1 비율 및 1:2 비율을 갖는 치형 휠(403)을 연결할 수 있다. 휠(403)상의 중간부 원주는 휠(404)이 휠(403)상의 가장 바깥쪽의 위치로부터 다른 위치로 x-축을 따라 종방향으로 이동함이 가능하게 형상화된다. 휠(403)이 회전하고, 가이드(406)를 갖는 로드(405a)를 통한 공기 서보 기구(405) 및 스프링(405b)이 대칭 레그(404a) 및 이에 의해 휠(403)상에 종방향 힘을 발휘할 때 성취된다. 스프링(405b) 및 휠(404)의 연질의 절단 에지는 휠(404)과 휠(403) 사이의 과잉 힘 또는 마찰 없이 성취되지만, 여전히 충분한 빠르기를 보장한다.

휠(404)이 하나의 가장 바깥쪽의 외주에서 항상 있다면, 그 비율은 가령 2:1이다. 휠(404)이 각 가장 바깥쪽의 외주에서 시간의 50%를 소비한다면, 축(401)과 축(402) 사이의 비율은 평균 1:1이다. 휠(404)이 다른 가장 바깥쪽의 외주에서 항상 있다면, 축(401)과 축(402) 사이의 비율은 1:2이다. 하나 또는 다른 가장 바깥쪽의 외주에 휠(404)에 의해 소비된 주요한 시간을 쏟음으로써, 시간 평균상의 2:1과 1:2 사이의 간격으로 상이한 변속비는 성취함이 가능하다. 이는 제어 메카니즘에 의해 제어된다.

축(401)은 스프링(401a)을 통하여 연관된 휠(403)에 연결되고, 축(402)은 스프링(402a)을 통하여 연관된 휠(403)에 연결된다. 이러한 원리는 도 10에 나타나 있다. 이러한 방식에 있어서, 가변형 변속비는 축(401, 402) 사이의 탄성 충돌체를 표현하여, 변속비가 그의 평균 초과 시간에 의해 제공됨을 허용한다.

도 11은 이러한 실시예에서 사용된 치형 휠을 나타내고 있다. 각 휠(403)은 3개의 치형 휠로 이루어지며, 가장 바깥 것은 반경(r1)을 가지며 각각 r3=2·r1의 관계에 있다. 중간에 있는 치형으로 비대칭적인 휠이 대략적으로 제공된 반경(r2)을 갖는다.

0〈= v〈 90°: r2 = r1

90〈= v〈 180° : r2 = r1(1+(v-90)/90)

180〈= v〈270° : r2 = 2·r1 = r3

270 〈= v〈360° : r2 = r1(2-(v-270)/90)

도 9 및 도 11에 있어서, 반경(r1)은 12개 치형부와 관련되고, 반경(r3)은 24 치형부와 관련되지만, 다른 조합체가 알려질 수 있다. 상이한 치형부 형상이 유용할 수 있다.

휠(403, 404), 대칭 레그(404a), 공기 서보 기구(405), 가이드(406)을 갖는 로드(405a) 및 스프링(405b)은 하나의 스위치 유닛으로 간주될 수 있다.

제어 메카니즘은 휠(404)이 휠(403)상의 2개의 가장 바깥쪽 외주에서 소비하는 시간 상수를 조절하여, 평균 변속비를 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 변속기는 일반적으로 기존의 기어 및 변속기의 대체품이며, 예를 들면 엔진과 구동축 사이의 자동차, 오토바이, 상용 차량 또는 기관차에 실제적 적용을 할 수 있다. 또한, 예컨대 페달과 구동축 사이의 자전거, 예컨대 엔진과 프로펠러 사이의 보트, 예컨대 터빈과 발전기 사이의 파워 플랜트, 예컨대 엔진과 구동축 사이의 파워 도구 및 예컨대 엔진과 구동축 사이의 장난감에 적용할 수 있다.

Claims (5)

1. 연속적인 가변형 변속비로 입력축으로부터 출력축으로의 회전 에너지를 전달하는 방법에 있어서,

   많은 에너지를 흡수함이 없는 작동, 매우 빠른 작동, 최소의 내부 마찰 또는 마모를 갖는 작동 및 어떻게 에너지가 전달되는지 주요 부분으로서 마찰부를 이용함이 없는 작동의 조건을 만족시키는 에너지 전달을 제어할 수 있는 적어도 하나의 스위치 유닛을 구비하고, 적어도 하나의 탄성 유닛 및 선택적으로 에너지 저장 유닛의 사용과 결합되는, 적어도 하나의 탄성 충돌체에 의하여 축 사이의 직접적 또는 간접적 에너지 전달하며, 모든 3가지 유닛 카테고리 및 유닛은 기계식, 유압식, 공압식, 자기식 또는 전자식 수단을 이용하여 독립적으로 실시될 수 있는 것을 특징으로 하는

   회전 에너지 전달 방법.
2. 연속적인 가변형 변속기에 있어서,

   제 1 디스크(101)는 제 1 디스크(102) 및 외주의 중공 공간(104)을 규정하는 외측 링(103)에 독립적으로 회전가능하게 연결되고, 상기 공간(104)내의 격벽(103b)은 상기 링(103)에 연결되며, 스위치 요소(107a)와 전자석(108a)을 절충하는 적어도 하나의 제 1 스위치 유닛은 상기 제 1 디스크(101)에 보장되며, 상기 공간(104)은 유체(105)와 같은 탄성 매체를 절충하며, 적어도 하나의 제 2 스위치유닛은 상기 스위치 유닛(107a)과 상기 전자석(108a)을 왕복운동하는 스위치 유닛(107a)과 전자석(108b)을 절충하지만 제 2 디스크(102)에 보장되며, 상기 스위치 유닛 둘 다는 상기 공간(104)내부의 외측과 내측 위치 사이의 스위치 유닛(107a, 107b)을 절환할 수 있는 것을 특징으로 하는

   연속적인 가변형 변속기.
3. 연속적인 가변형 변속기에 있어서,

   제 1 디스크(201)는 제 1 디스크(202)에 독립적으로 회전가능하게 연결되고 외주의 중공 공간(204)을 규정하는 외측 링(209)에 치형 휠(201b, 210)과 치형부(209a)를 이용하여 후진으로 회전가능하게 의존하며, 스위치 요소(207a)와 전자석(208a)을 절충하는 적어도 하나의 제 1 스위치 유닛은 상기 제 1 디스크(201)에 보장되며, 상기 공간(204)은 유체(205b)와 같은 탄성 매체를 절충하며, 적어도 하나의 제 2 스위치 유닛은 스위치 유닛(207b)과 상기 스위치 유닛(207a)과 상기 전자석(208a)을 왕복운동하는 스위치 유닛(207b)과 전자석(207b)을 절충하지만 제 2 디스크(202)에 보장되며, 적어도 하나의 제 3 스위치 유닛은 상기 스위치 유닛(207a)과 상기 전자석(208a)을 왕복운동하는 스위치 유닛(207c)과 전자석(208a)을 절충하지만 제 2 링(209)에 보장되며, 모든 3가지 스위치 유닛은 상기 공간(204)내부의 외측과 내측 위치 사이의 스위치 유닛(207a, 207b, 207c)을 절환할 수 있는 것을 특징으로 하는

   연속적인 가변형 변속기.
4. 연속적인 가변형 변속기에 있어서,

   제 1 회전 디스크(302)는 회전가능한 베어링(306d, 306c)을 이용하는 탄성 매체로 채워진 피스톤 펌프(305)를 통하여 반시계방향의 회전에 의해 새시(303)에 연결되고, 유압 매체로 채워진 중공 공간(308) 및 일방 밸브(309a, 309b) 때문에 시계 방향의 회전에 의해 디스크(301a)에 연결되는, 회전가능한 링(304)에 회전가능하게 연결되고, 상기 디스크(301a)는 스프링(301b)을 통하여 회전축(301)에 탄성적으로 연결되는 것을 특징으로 하는

   연속적인 가변형 변속기.
5. 연속적인 가변형 변속기에 있어서,

   제 1 회전축(401)은 스프링(401a)을 통하여 제 1 치형 휠(403)에 탄성적으로 연결되고, 제 2 회전축(401)은 스프링(402a)을 통하여 제 2 치형 휠(403)에 탄성적으로 연결되며, 휠(403)은 적어도 2개의 상이한 원형 동심원적인 반경 및 치형 휠(404)이 동시에 둘 다의 휠상의 2개의 상이한 원형 동심원적인 반경 사이에 직접적으로 안내함을 가능하게 하는 비동심원적인 반경을 절충하는 것을 특징으로 하는

   연속적인 가변형 변속기.