KR20100034066A - 무단변속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부로부터 입력된 회전력을 전달받는 입력축(1); 상기 입력축(1)을 사이에 두고 상기 입력축(1)에 평행하게 배치되어 상기 프레임에 회전가능하게 장착된 상태에서 상기 입력축(1)으로부터의 동력을 전달받게 되는 한 쌍의 종동축(2, 2'); 상기 입력축(1)의 회전력을 전달받아 회전운동가능하게 상기 입력축(1)에 결합되어 있고, 회전반경이 외부 부하에 의해 가변가능한 한 쌍의 가변 핀(P1, P2)을 탄성적으로 방사바깥방향으로 각각 가압하는 한 쌍의 반력장치(3a, 4a)를 상기 한 쌍의 가변 핀(P1, P2)과 함께 각각 수용하는 한 쌍의 가변 입력링크(3, 4); 상기 한 쌍의 종동축(2, 2') 각각에 전달되는 양방향 회전력을 일방향으로만 전달받아 상기 한 쌍의 종동축 각각을 일방향으로 회전시키는 일방향 클러치 베어링(5, 6; 5', 6')를 개재하여, 일단이 외접되어 결합되어 있는 2쌍의 출력링크(7, 8; 7', 8') 및 상기 한 쌍의 가변 핀(P1, P2) 각각에 일단이 회전가능하게 결합되고, 상기 2쌍의 출력링크 각각에 타단이 회전가능하게 결합되는 2쌍의 커플러링크(9, 10; 9' 10')를 포함하며, 상기 한 쌍의 가변 핀은 서로에 대하여 180도의 위상차를 가지고서 배치되는 무단변속장치로 되어 있다.

커플러링크, 가변 입력링크, 출력링크, 입력축, 종동축

Description

무단변속장치{Continuously Variable Transmission}

본 발명은 출력축에 작용하는 부하의 증감에 따라 출력되는 순간토크가 자동으로 증감되는 무단변속장치에 관한 것이다.

일반적으로, 감속기는 서로 다른 크기의 기어를 서로 조합함으로써 일정한 감속비로 동력을 출력하는 정속감속기와, 원뿔 형태의 감속장치를 적용하여 감속비를 가변시킬 수 있는 무단 변속기로 구분된다.

모터나 엔진 등의 동력 발생장치로부터 발생되는 회전력은 고회전력으로 출력되지만 힘(토크)이 적다. 따라서, 대부분의 산업기계에 있어서는 감속장치를 이용하여 토크를 증가시켜 작동하게 된다.

여기서, 감속기는 동력발생장치로부터 전달되는 회전수를 감속시키는 대신 토크를 증가시킨다.

그러나, 상기 감속기는 동력발생장치로부터 공급되는 회전수를 감속시킴과 동시에 토크를 증가시켜 출력하게 되나, 출력축에 가해지는 부하가 출력축의 출력토크보다 클 경우 부하가 동력발생원인 모터나 엔진에 역으로 작용함으로써 모터나 엔진의 수명을 단축하는 문제점이 있다.

그리고, 출력축의 출력토크보다 큰 부하가 모터나 엔진에 역방향으로 작용함으로써 목표하는 출력을 출력축으로 공급하지 못하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 무단변속장치가 본 발명자에 의해 특허출원된 제10-2007-0064349호에 개시되어 있다.

상기 특허출원에 의해 개시된 무단변속장치에는 외력(모터 또는 엔진 등)에 의해 일방향회전운동하게 되는 입력축과 상기 입력축의 구동력을 전달받아 외부에 그 구동력을 전달하는 출력축 사이에 레버 크랭크기구가 개재되어 있다.

이 레버 크랭크기구는 입력축의 일방향 회전운동을 출력축이 일정 각도 범위내에서 왕복선회운동하게 하는 공지의 기구이며, 이러한 공지의 기구를 이용하여 장치는 예를 들면, 와이퍼 구동장치가 해당 될 수 있다.

하지만, 상기 레버 크랭크 기구를 이용한 종래의 무단변속장치는 동력전달체계가 일측으로 편위되는 방식을 채택하고 있어서, 작동중 떨림이나 소음이 발생된다고 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기된 문제점을 해결하는 것에 그 과제를 가진다.

본 발명은 외부로부터 입력된 회전력을 전달받는 입력축; 상기 입력축을 사이에 두고 상기 입력축에 평행하게 배치되어 상기 프레임에 회전가능하게 장착된 상태에서 상기 입력축으로부터의 동력을 전달받게 되는 한 쌍의 종동축; 상기 입력축의 회전력을 전달받아 회전운동가능하게 상기 입력축에 결합되어 있고, 회전반경이 외부 부하에 의해 가변가능한 한 쌍의 가변 핀을 탄성적으로 방사바깥방향으로 각각 가압하는 한 쌍의 반력장치를 상기 한 쌍의 가변 핀과 함께 각각 수용하고 있는 한 쌍의 가변 입력링크; 상기 한 쌍의 종동축 각각에 전달되는 양방향 회전력을 일방향으로만 전달받아 상기 한 쌍의 종동축 각각을 일방향으로 회전시키는 일방향 클러치 베어링을 개재하여, 일단이 결합되어 있는 2쌍의 출력링크 및 상기 한 쌍의 가변 핀 각각에 일단이 회전가능하게 결합되어 있고, 상기 2쌍의 출력링크 각각에 타단이 회전가능하게 결합되어 있는 2쌍의 커플러링크를 포함하며, 상기 한 쌍의 가변 핀은 서로에 대하여 180도의 위상차를 가지고서 배치되어 있는 무단변속장치로 되어 있다.

본 발명은 상기 가변 입력링크를 중심으로 해서, 커플러링크, 출력링크 및 종동축이 좌우 대칭적으로 배치되어 있어서, 작동중 떨림이 발생되지 않아, 소음이 종래보다 발생되지 않는다.

또한, 본 발명은 2개의 종동축 사이에 고정적으로 외접된 한 쌍의 출력기어가 최종출력기어를 개재하여 서로 맞물려 있으면, 상기 최종출력기어를 상기 한 쌍의 출력기어들이 서로 협력하여 일방향으로 회전시킴으로써, 상기 출력기어로 하여금 종래의 최종 출력기어보다 큰 힘을 가지고서 회전하게 하여, 큰 힘으로 외부의 기기를 구동시킬 수가 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부도면인 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 다음과 같다.

도 1 및 도 2에는 본 실시예의 무단변속장치의 개념도가 사시도로서 도시되어 있다.

본 실시예의 무단변속장치는, 도시되지 않은 프레임에 회전가능하게 장착되어 외부로부터 입력된 회전력을 전달받는 입력축(1); 상기 입력축(1)을 사이에 두고 상기 입력축(1)에 평행하게 배치되어 상기 프레임에 회전가능하게 장착된 상태에서 상기 입력축(1)으로부터의 동력을 전달받게 되는 한 쌍의 종동축(2, 2'); 상기 입력축(1)의 회전력을 전달받아 회전운동가능하게 상기 입력축(1)에 결합되어 있고, 회전반경이 외부 부하에 의해 가변가능한 한 쌍의 가변 핀(P1, P2)을 탄성적으로 방사바깥방향으로 각각 가압하는 한 쌍의 반력장치(3a, 4a)를 상기 한 쌍의 가변 핀(P1, P2)과 함께 각각 수용하고 있는 한 쌍의 가변 입력링크(3, 4); 상기 한 쌍의 종동축(2, 2') 각각에 전달되는 양방향 회전력을 일방향으로만 전달받아 상기 한 쌍의 종동축(2, 2') 각각을 일방향으로 회전시키는 일방향 클러치 베어링(5, 6; 5', 6')을 개재하여, 일단이 외접되어 결합되어 있는 2쌍의 출력링크(7, 8; 7', 8'); 및 상기 한 쌍의 가변 핀(P1, P2) 각각에 일단이 회전가능하게 결합되어 있고, 상기 2쌍의 출력링크(7, 8; 7', 8') 각각에 타단이 회전가능하게 결합되어 있는 2쌍의 커플러링크(9, 10; 9' 10')를 포함하고 있다.

상기 일방향 클러치 베어링(5, 6; 5', 6')들은 상기 한 쌍의 종동축(2, 2')에 각각 모두 동일한 방향으로 즉, 시계방향 또는 반시계방향으로 걸음되어, 상기 종동축(2, 2')을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시킨다.

여기에서, 상기 입력축(1)과 상기 한 쌍의 가변 입력링크(3, 4) 간의 구동적 결합 방식은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 입력축(1)의 양단에 한 쌍의 가변 입력링크(3, 4) 각각의 일단이 고정적으로 외접되어 있는 방식이 취해질 수도 있고, 또는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 입력축(1)의 외주면에 고정적으로 외접된 입력기어(G1)를 마련하고 그리고 상기 한 쌍의 가변 입력링크(3, 4)를 일체화한 하나의 원통형 하우징(11)에 고정적으로 외접된 1차피동기어(G2)를 마련한 상태에서 이들(G1, G2)을 서로 맞물리게 하는 방식이 취해질 수도 있다.

또한, 상기 한 쌍의 가변 핀(P1, P2)는 서로에 대하여 180도의 위상차를 가지고서 배치되어 있고, 상기 2쌍의 출력링크들 중 출력링크(7, 7')는 상기 하나의 출력링크(7)가 상기 다른 하나의 출력링크(7') 보다도 회전방향에서 0도 보다 크고 180도 보다 작은 앞선 위상차를 가지는 방식으로 배치될 수 있으며, 아울러 다른 출력링크(8, 8')도 상기 하나의 출력링크(8)가 상기 다른 하나의 출력링크(8') 보 다도 회전방향에서 0도 보다 크고 180도 보다 작은 앞선 위상차를 가지는 방식으로 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 하나의 출력링크(7)가 상기 다른 하나의 출력링크(7') 보다도 회전방향에서 약 123도 앞선 위상차를 가지는 방식으로 배치된 것으로 도시되어 있다.

또한, 상기 2쌍의 출력링크(7, 8; 7', 8')와 상기 한 쌍의 종동축(2, 2') 간의 구동적 결합 방식은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 종동축(2, 2') 각각의 양단에 일방향 클러치 베어링(5, 6; 5', 6')을 개재한 상태에서 상기 출력링크(7, 8, 7' 8')의 일단이 고정적으로 외접되는 방식이 취해질 수 있고, 또는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 종동축(2, 2') 각각을 관형으로 만들고 상기 한 쌍의 종동축(2, 2') 각각의 양단에 일방향 클러치 베어링(5, 6; 5' 6')을 개재한 상태에서 상기 출력링크(7, 8; 7' 8')의 일단이 각각 고정적으로 내접되는 방식이 취해질 수도 있다.

또한, 상기 한 쌍의 종동축(2, 2')에는 한 쌍의 출력기어(G3, G3')가 각각 고정적으로 외접되어 있고, 그리고 상기 한 쌍의 출력기어(G3, G3') 사이에는 이들과 맞물리게 최종출력기어(G4)가 배치되어 있다.

상기 최종출력기어(G4)에는 동력을 전달해야할 외부기기의 도시되지 않은 종동축과 커플링될 최종출력축(15)이 고정적으로 내접되어 있다.

상기 실시예들의 설명에 있어서, 상기 반력장치는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 탄성 스프링이 될 수 있을 뿐만 아니라 상기 반력장치에 전달되는 부하에 따라 실린더를 전진 및 후진시키는 유압 또는 공압회로에 접속된 공압실린더 또 는 유압실린더가 될 수 있다.

이러한 구성을 가진 본 실시예의 무단변속기는 다음같이 동력전달 및 변속된다.

여기에서 도 1에는 무단변속기의 초기 상태가 도시되어 있고 그리고 도 2에는 가변 입력링크(3, 4)가 180도 회전되었을 때의 상태가 도시되다.

외부로 부터 동력을 받아 일방향으로 회전하는 입력축(1)은 한 쌍의 가변 입력링크(3, 4) 또는 하나의 원통형 하우징(11)을 회전시켜서, 상기 한 쌍의 가변 입력링크(3, 4)에 180도 위상차를 가진 상태로 배치된 한 쌍의 가변 핀(P1, P2)를 회전시키고, 이 한 쌍의 가변 핀(P1, P2) 각각의 회전력은 2쌍의 커플러링크(9, 10; 9' 10')를 통해서 2쌍의 출력링크(7, 8; 7', 8') 각각이 종동축(2, 2')을 중심으로 서로 반대방향으로 일정 각도 선회 왕복운동하게 한다.

즉, 한 쌍의 출력링크(7, 8) 각각이 종동축(2)을 중심으로 서로 반대방향으로 일정 각도 선회 운동하게 되고, 나머지 한 쌍의 출력링크(7' 8') 각각이 종동축(2')을 중심으로 서로 반대방향으로 일정 각도 선회 운동하게 되며, 출력링크(7, 7') 간에는 동일한 방향으로 일정 각도 선회 운동하게 되고, 출력링크(8, 8') 간에는 동일한 방향으로 일정 각도 선회운동하게 되고, 아울러, 상기 2쌍의 출력링크(7, 8; 7', 8')의 일정 각도 선회왕복운동은 일방향 클러치 베어링(5, 6; 5', 6')을 통해서 한 쌍의 종동축(2, 2')에 항상 서로에 동일한 일방향 회전력을 전달하게 된다.

여기에서 출력측에서 전달되는 큰 부하가 한 쌍의 반력장치(3a, 4a)에 전달 되어, 상기 한 쌍의 가변 핀(P1, P2)이 한 쌍의 가변 입력링크(3, 4)의 중심축선에 가까워질 경우에(도 1참조) 또는 상기 하나의 원통형 하우징(11)의 중심축선에 가까워질 경우에(도 3참조), 상기 한 쌍의 가변 핀(P1, P2)의 공전반경이 작아져 상기 2쌍의 출력링크(7, 8; 7', 8')의 선회왕복운동의 각도가 작아지게 되어서 종동축(2, 2')은 저속모드가 되고, 반대로 출력측에서 전달되는 작은 부하가 한 쌍의 반력장치(3a, 4a)에 전달되어, 상기 한 쌍의 가변 핀(P1, P2)이 한 쌍의 가변 입력링크(3, 4)의 중심축선에 대하여 멀어질 경우에(도 1참조) 또는 상기 하나의 원통형 하우징(11)의 중심축선에 대하여 멀어질 경우에(도 3참조), 상기 한 쌍의 가변 핀(P1, P2)의 공전반경이 커져 상기 2쌍의 출력링크(7, 8; 7', 8')의 선회왕복운동의 각도가 커지게 되어서 종동축(2, 2')은 고속모드가 된다.

그리고 출력측에서 전달되는 부하가 한 쌍의 반력장치(3a, 4a)을 압축시켜 상기 한 쌍의 가변 핀(P1, P2)이 한 쌍의 가변 입력링크(3, 4)의 중심축선에 위치될 경우에(도 1참조) 또는 상기 하나의 원통형 하우징(11)의 중심축선에 위치될 경우에(도 3참조), 상기 한 쌍의 가변 핀(P1, P2)의 공전반경이이 제로인 상태에서 자전만 하게 되어, 상기 2쌍의 출력링크(7, 8; 7', 8')의 선회왕복운동의 각도가 제로로 되어서 종동축(2, 2')의 속도는 "0"이 되며, 이때, 변속비의 기준이 되는 최저속도가 "0"이 되기 때문에, 이론상 변속비가 0 ~∞으로 되어서 본 실시예의 무단변속기는 무단으로 변속이 가능하다.

또한, 본 실시예의 무단 변속장치는, 상기 가변 입력링크를 중심으로 해서, 커플러링크, 출력링크 및 종동축이 좌우에 대칭적으로 배치되어 있어서, 작동중 떨 림이 발생되지 않아, 소음이 종래보다 발생되지 않으며, 아울러, 2개의 종동축 사이에 고정적으로 외접된 한 쌍의 출력기어가 최종출력기어를 개재하여 서로 맞물려 있어서, 상기 최종출력기어를 상기 한 쌍의 출력기어들이 서로 협력하여 일방향으로 회전시킴으로써, 본 실시예의 출력기어로 하여금 종래의 최종 출력기어보다 큰 힘을 가지고서 회전하게 하여, 큰 힘으로 외부의 기기를 구동시킬 수가 있다.

도 1은 본 발명의 무단변속장치의 일실시예를 초기위치에서 도시한 개념도,

도 2는 도 1의 180도 위상변위된 상태에서 도시한 개념도,

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 정면도, 및

도 4는 도 3의 무단변속기를 개념적으로 도시한 측면도.

Claims (8)

1. 외부로부터 입력된 회전력을 전달받는 입력축(1);

   상기 입력축(1)을 사이에 두고 상기 입력축(1)에 평행하게 배치되어 상기 프레임에 회전가능하게 장착된 한 쌍의 종동축(2, 2');

   상기 입력축(1)의 회전력을 전달받아 회전운동가능하게 상기 입력축(1)에 결합되어 있고, 회전반경이 외부 부하에 의해 가변가능한 한 쌍의 가변 핀(P1, P2)을 탄성적으로 방사바깥방향으로 각각 가압하는 한 쌍의 반력장치(3a, 4a)를 상기 한 쌍의 가변 핀(P1, P2)과 함께 각각 수용하고 있는 한 쌍의 가변 입력링크(3, 4);

   상기 한 쌍의 종동축(2, 2') 각각에 일방향 클러치 베어링(5, 6; 5', 6')을 개재하여, 일단이 결합되어 있는 2쌍의 출력링크(7, 8; 7', 8') 및

   상기 한 쌍의 가변 핀(P1, P2) 각각에 일단이 회전가능하게 결합되어 있고, 상기 2쌍의 출력링크(7, 8; 7', 8') 각각에 타단이 회전가능하게 결합되어 있는 2쌍의 커플러링크(9, 10; 9' 10')를 포함하며,

   상기 한 쌍의 가변 핀(P1, P2)는 서로에 대하여 180도의 위상차를 가지고서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 일방향 클러치 베어링(5, 6; 5', 6')들은 상기 한 쌍의 종동축(2, 2')에 각각 모두 동일한 방향으로 구동가능하게 걸음되어 있는 것을 특징으로 하는 무 단변속장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 입력축(1)의 양단에는 상기 한 쌍의 가변 입력링크(3, 4) 각각의 일단이 고정적으로 외접되어 있는 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 입력축(1)의 외주면에는 고정적으로 외접된 입력기어(G1)가 마련되고, 그리고 상기 한 쌍의 가변 입력링크(3, 4)를 일체화한 하나의 원통형 하우징(11)에는 고정적으로 외접된 1차피동기어(G2)가 마련되어 있고, 그리고

   상기 입력기어(G1)에는 상기 1차피동기어(G2)가 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 한 쌍의 종동축(2, 2') 각각의 양단에는 일방향 클러치 베어링(5, 6; 5', 6')을 개재한 상태에서 상기 출력링크(7, 8, 7' 8')의 일단이 고정적으로 외접되어 있는 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 한 쌍의 종동축(2, 2') 각각은 관형으로 만들어 지고,

   상기 한 상의 종동축(2, 2') 각각의 양단에는 일방향 클러치 베어링(5, 6; 5' 6')을 개재한 상태에서 상기 출력링크(7, 8; 7' 8')의 일단이 고정적으로 내접되어 있는 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 한 쌍의 종동축(2, 2')에는 한 쌍의 출력기어(G3, G3')가 각각 고정적으로 외접되어 있고,

   상기 한 쌍의 출력기어(G3, G3') 사이에는 이들과 맞물리게 최종출력기어(G4)가 배치되어 있으며, 그리고

   상기 최종출력기어(G4)에는 동력을 전달해야할 외부기기의 종동축과 커플링될 최종출력축(15)이 고정적으로 내접되어 있는 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 2쌍의 출력링크들 중 상기 하나의 출력링크(7)가 상기 다른 하나의 출력링크(7') 보다도 회전방향에서 0도 보다 크고 180도 보다 작은 앞선 위상차를 가지고서 배치되며, 그리고 상기 하나의 출력링크(8)가 상기 다른 하나의 출력링크(8') 보다도 회전방향에서 0도 보다 크고 180도 보다 작은 앞선 위상차를 가지고서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 무단변속장치.

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