KR20100125782A - Device for infinitely variable transmission and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 특허 제631090호(2006.9.26.등록, '무한변속방법')를 개선한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진회전수와 출력값이 최대가 되는 점과 중력가속도 법칙으로 증가하는 속력과 일치하는 변속비가 스스로 결정되는 무한변속방법에 관한 것이다.The present invention is an improvement of Patent No. 631090 (Registered on June 26, 2006, 'Infinite Speed Shifting Method'), and more specifically, the engine speed and output value are maximized and match the speed increasing with the law of gravity acceleration. It relates to an infinite shift method in which the transmission ratio is determined by itself.
일반적으로 엔진 등의 기관 가동에 의해 움직이는 자동차나 모터 등의 기관 가동에 의해 작동되는 산업기계 등은 엔진 또는 모터에 의해 구동되는 입력축의 회전력을 단속하기 위해 반드시 클러치가 사용되며, 이 회전력을 변속기 입력축에 전달하여 변속기에서 변속을 행한 후, 그 변속된 상태를 피동 출력축에 전달하는 동력전달과 변속기능을 수행하고 있다. 즉, 종래의 방법에서는 클러치 작용과 변속작용을 별개의 수단에 의하여 행하여야 했다.In general, a clutch is used to control the rotational force of an input shaft driven by an engine or a motor in an automobile or an industrial machine operated by an engine operation such as a motor. After transmitting to the transmission, the transmission is shifted, and then the power transmission and transmission functions are transmitted to transmit the shifted state to the driven output shaft. That is, in the conventional method, the clutch action and the shift action had to be performed by separate means.
한편, 종래 기술은 도 1에 도시된 바와 같이, 입력축(1)의 구동에 의해 선기어(2) 또는 링기어(3)가 피동적으로 회전 구동하고, 동력제어기구(12)에 의해 상기 선기어(2) 또는 링기어(3)의 회전구동력을 제어하기 때문에 변속이 일정 범위 내에 서만 이루어지게 되는 문제점이 있었다.Meanwhile, in the related art, as shown in FIG. 1, the
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 특허 제631090호를 선출원하여 등록받은바 있으며, 상기 선기술에 따르면 선기어와 링기어 중 하나를 출력단으로 한 후 이 출력단에 해당 되지 않는 선기어와 링기어 중 어느 하나를 정속 회전시킴으로써 입,출력단 간에 연속적으로 최적의 변속비가 스스로 결정되어 원하는 주행속도를 달성할 수 있는 등 별도의 발진기구와 변속제어장치가 필요없게 되는 무한변속방법을 제공하였다.In order to solve such a problem, the present applicant has been registered and registered in Korean Patent No. 631090. According to the above-mentioned technology, one of the sun gear and the ring gear does not correspond to the output gear after one of the sun gear and the ring gear is output. By constant speed rotation, the optimum speed ratio is continuously determined between the input and output stages, thereby achieving the desired driving speed. Thus, there is provided an infinite speed shifting method that does not require a separate oscillation mechanism and a shift control device.
그러나, 상기 특허 제631090호는, 정속회전계를 두고 엔진의 회전수가 변화할 때 변속비가 변화하는 무한변속방법이므로, 내연기관의 최대 회전수가 기계적인 구성요소에 따라 제한되어 결정되며, 변속비 역시 제한적으로 나타나게 되는 문제점이 있었다. 이러한 사항을 상세히 설명하면 다음과 같다.However, since the patent 631090 is an infinite shift method in which the speed ratio is changed when the engine speed is changed with a constant speed tachometer, the maximum speed of the internal combustion engine is limited depending on the mechanical components, and the speed ratio is also limited. There was a problem that appeared. This will be described in detail as follows.
통상 1단에서 5단인 수동변속기의 주행을 살펴보면, 1단에서 출발하여 중력가속도가 증가하면 2단에서 단계적으로 5단까지 변속하게 되어 고속주행할 때 엔진의 최대회전수가 제한적이기 때문에 중력가속도 법칙이 계속적으로 작용하려면 속력의 정도에 따라 더 높은 변속비로 지속적으로 변속해주어야 한다.Looking at the driving of the manual transmission, which is usually 1 to 5 gears, the gravity acceleration law starts from 1 gear and increases from 2 gears to 5 gears in stages, so the maximum speed of the engine is limited when driving at high speed. To work continuously, you must continuously shift to a higher speed ratio, depending on the speed.
그러나, 기계적인 구성요소인 엔진의 최대회전수와 변속기의 변속비가 제한적이기 때문에 주행의 최대 속력은 엔진의 최대 회전수와 변속기의 최대 변속비로 결정되는데, 엔진의 최대 회전수는 기계적 조건에 따라 결정되어지고 출력값이 최대가 되는 최적의 엔진 회전수가 될 때 연비 최고의 효율이 된다.However, since the maximum rotational speed of the engine and the transmission ratio of the mechanical components are limited, the maximum speed of the driving is determined by the maximum speed of the engine and the maximum speed of the transmission, and the maximum speed of the engine is determined by the mechanical conditions. This results in maximum fuel efficiency when the engine speed is at optimum engine speed.
이때를 최적 값이라 하고 중력가속도가 10으로 일정하고 저항이 0이라고 가 정할 때, 중력 가속도 법칙에 따라 속력은 지속적으로 증가하는데, 연비 효율이 가장 높은 수동 변속기에서는 엔진의 최대 회전수와 최대 변속비가 제한되기 때문에 일정속력이상 증가할 수 없었다.If this is called the optimum value and the gravity acceleration is constant at 10 and the resistance is 0, the speed is continuously increased according to the law of gravity acceleration.In the manual transmission with the highest fuel efficiency, the maximum rotation speed and the maximum speed ratio of the engine Because it is limited, it could not increase over a certain speed.
즉, 속력을 무한대로 높이기 위해선 엔진의 회전수가 무한히 증가하던가 변속비가 무한히 증가하던가 둘 중 하나가 되어야 하는데, 회전수가 무한히 증가하는 엔진은 아직 출시된바 없다.In other words, in order to increase the speed to infinity, the speed of the engine must be infinitely increased or the speed ratio is infinitely increased, either one, but the engine with infinitely increased speed has not been released yet.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 중력가속도 법칙에 따라 주행속력이 증가해 갈 때 변속비가 증가하는 속력과 일치하는 값으로 증가하는, 즉 주행속력이 변속비가 되는 무한변속방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and increases the speed ratio to a value that corresponds to the speed of the speed increase when the running speed increases according to the law of gravity acceleration, that is, the infinite speed shifting speed that the speed is the speed ratio. It aims to provide.
본 발명의 위와 같은 목적은 축 회전되는 제1선기어와; 상기 제1선기어와 서로 외접되어 회전되는 복수개의 제1유성기어와; 상기 제1유성기어들을 연결하는 제1유성기어캐리어 및 그 내주면이 상기 제1유성기어들의 외주면과 접하는 링기어; 로 이루어진 것에 있어서, 상기 제1선기어의 축상에 상기 제1선기어에서 이격하여 설치되는 제2선기어와; 상기 제1유성기어캐리어와 제2선기어 사이에 구비되는 웜휠과; 상기 웜휠에 서로 마주보게 설치되고 적어도 일단에 제1베벨기어를 갖는 한 쌍의 웜기어와; 상기 제2선기어와 서로 외접되어 회전되는 한 쌍의 제2유성기어와; 상기 제2유성기어들의 축이 각각 관통되며 상기 제2유성기어들을 연결하는 제2유성기어캐리어와; 상기 제2유성기어의 축 단부에 상기 제1베벨기어에 각각 접하는 제2베벨기어; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무한변속장치를 제공함으로써 달성된다.The above object of the present invention and the first sun gear is axially rotated; A plurality of first planetary gears which are externally rotated with the first sun gear; A ring gear having a first planetary gear carrier and an inner circumferential surface thereof connecting the first planetary gears to an outer circumferential surface of the first planetary gears; A second sun gear installed on an axis of the first sun gear and spaced apart from the first sun gear; A worm wheel provided between the first planetary gear carrier and the second sun gear; A pair of worm gears installed on the worm wheel so as to face each other and having at least one first bevel gear; A pair of second planetary gears which are externally rotated with the second sun gear; A second planetary gear carrier which penetrates the axes of the second planetary gears and connects the second planetary gears; A second bevel gear that is in contact with the first bevel gear at the shaft end of the second planetary gear; It is achieved by providing an endless transmission, characterized in that configured to include.
다른 일면에 따라, 상기 웜휠은 상기 링기어의 외주면에 형성되거나, 상기 링기어에서 상기 제2선기어의 전면에 인접하도록 구성된 연결부의 외주면에 형성된 것을 특징으로 한다.According to another aspect, the worm wheel is formed on the outer circumferential surface of the ring gear, or is formed on the outer circumferential surface of the connecting portion configured to be adjacent to the front surface of the second sun gear in the ring gear.
또한, 상기 연결부의 내주면과 피동출력축의 외주면 사이, 및 상기 연결부의 외주면과 제2유성기어캐리어의 내주면 사이에 하나 이상의 베어링이 각각 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, at least one bearing is installed between the inner circumferential surface of the connecting portion and the outer circumferential surface of the driven output shaft and between the outer circumferential surface of the connecting portion and the inner circumferential surface of the second planetary gear carrier.
본 발명의 무한변속방법은, 상기한 구조로 제조된 무한변속장치를 이용하여, 제1유성기어캐리어를 입력단으로 하고 제1선기어와 제2선기어를 출력단으로 하여 상기 제2선기어에 외접된 제2유성기어가 상기 제2선기어의 둘레를 1회전 할 때 웜휠의 회전수를 w라 하면, 상기 제2유성기어가 상기 제2선기어의 둘레를 회전하면서 상기 제2선기어와 연동하는 제2베벨기어 및 상기 링기어와 연동하는 웜휠에 접하는 웜기어의 제1베벨기어를 구동시켜 상기 링기어가 상기 w의 값에 따라 출력단인 상기 제1선기어와 제2선기어를 정회전, 정지, 역회전시키는 것을 특징으로 한다.Infinite speed shift method of the present invention, by using the infinite shift gear manufactured in the above-described structure, the first planetary gear carrier as the input terminal, the first sun gear and the second sun gear as the output end of the second external to the second sun gear A second bevel gear that interlocks with the second sun gear while rotating the circumference of the second sun gear when the rotation speed of the worm wheel is w when the planetary gear rotates one circumference of the second sun gear; And driving the first bevel gear of the worm gear in contact with the worm wheel interlocked with the ring gear so that the ring gear rotates forward, stop and reverse rotation of the first sun gear and the second sun gear as output terminals according to the value of w. do.
상기 무한변속방법에 있어서, S = 제1선기어의 회전수, C = 제1유성기어캐리어의 회전수, s = 제1선기어의 톱니수, r = 링기어의 톱니수, A = , 일 때, 링기어의 회전수 x = 인 관계를 갖고, 변속비(제1선기어의 회전수) y = -3x + 4 이며, 상기 링기어의 회전수 x와 웜휠의 회전수 w와의 관계에서, x = w 일 때 y는 정지하고, x > w 일 때 y는 정회전하고, x < w 일 때 y는 역회전하는 것을 특징으로 한다.In the infinitely variable method, S = number of revolutions of the first sun gear, C = number of revolutions of the first planetary gear carrier, s = number of teeth of the first sun gear, r = number of teeth of the ring gear, A = ,,, Rotational speed of ring gear x = Relationship, and the speed ratio (speed of the first sun gear) y = -3x + 4, y is stopped when x = w in the relationship between the rotation speed x of the ring gear and the rotation speed w of the worm wheel, and x When y> y rotates forward, when x <w y is reverse rotation.
본 발명의 무한변속방법은 주행속력이 변속비이므로 중력가속도 법칙에 따라 속력이 증가하면 변속비도 같이 증가하여 엔진의 상태는 중력가속도 10으로 항상 최적의 상태에 있게 되고 속력은 증가하게 된다.In the infinite shift method of the present invention, since the running speed is the speed ratio, the speed ratio increases with the increase of the speed according to the law of gravity acceleration, so that the state of the engine is always at the optimum state with the acceleration of
예를 들어, 통상의 수동변속기 엔진은, 최고 변속단인 5단에서 엔진이 분당 3,000rpm의 회전을 하고 주행속력이 시속 120km/H 정도이며 주행 연비가 1ℓ당 12km일 때 약 240km를 주행하면 연료는 20ℓ정도가 소비되는데, 주행속력을 시속 120km/H로 유지하기 위해서는 엔진의 회전수는 분당 3,000rpm의 회전을 유지하여야 한다.For example, a typical manual transmission engine may run at about 240 km when the engine rotates at 3,000 rpm per minute and the driving speed is about 120 km / h and the fuel economy is 12 km / l at five speeds, the highest speed. 20 liters is consumed. To maintain the running speed at 120 km / h, the engine speed must be maintained at 3,000 rpm.
본 발명에 따르면, 위와 동일한 엔진으로 중력가속도 법칙에 따라 속력이 증가하기 때문에 시속 120km/H 정도를 유지하기 위해서 엔진 회전수는 변속비가 증가한 비율만큼 낮아져야 하므로 속력이 증가하는 비율대로 엔진 회전수가 낮아진다.According to the present invention, since the speed increases in accordance with the acceleration law of gravity using the same engine as above, the engine speed must be lowered by the rate of increase of the speed ratio in order to maintain the speed of 120 km / H, .
즉, 약 240km를 주행하는 동안 엔진의 총 회전수는 종래의 수동변속기에 비해 ½ 정도로 감소하게 되고, 연료소비도 10ℓ정도로 대략 50%의 연료가 절약되는 것이다. 이는 기계적 손실과 저항 등을 모두 감안해도 종래에 비해 약 35% 이상의 연료 절약 효과를 기대할 수 있는 것이다.That is, while driving about 240 km, the total rotational speed of the engine is reduced by ½ compared to the conventional manual transmission, and fuel consumption is about 50%, which is about 10 liters of fuel. This can be expected to save about 35% more fuel than conventional, even considering both mechanical losses and resistance.
본 발명의 무한변속방법은 고속철도열차의 변속기에 적합하며, 전지를 사용하는 이륜차와 무공해 자동차 제조시 적용할 수 있다.Infinite speed shifting method of the present invention is suitable for a transmission of a high-speed railway train, it can be applied when manufacturing two-wheeled vehicle and a pollution-free vehicle using a battery.
또한, 자동차의 연비를 대폭 개선하여 에너지를 절약할 수 있고, 자전거에 적용하는 경우에도 동일한 효과가 있어 자전거 이용률을 높이고 교통난을 해소하는 등의 효과를 얻을 수 있다.In addition, it is possible to save energy by greatly improving the fuel economy of the car, and when applied to a bicycle, the same effect can be obtained, such as to increase the use rate of the bicycle and to solve the traffic shortage.
이하 본 발명을 그 실시예에 의해 첨부도면을 참고로 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 의한 무한변속장치를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 제1,2선기어와 제1유성기어캐리어와 링기어를 도시한 분해사시도이고, 도 4는 도 2의 웜휠과 웜기어를 도시한 평면도이고, 도 5는 도 4의 측면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 무한변속방법의 입력과 출력 방향을 도시한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view showing an infinite shift apparatus according to the present invention, FIG. 3 is an exploded perspective view showing the first and second sun gears, the first planetary gear carrier and the ring gear of FIG. 2, and FIG. 4 is the worm wheel of FIG. And a worm gear is a plan view, Figure 5 is a side view of Figure 4, Figure 6 is a cross-sectional view showing the input and output direction of the infinitely variable method according to the present invention.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 무한변속장치는, 제1유성기어캐리어(10)와, 상기 제1유성기어캐리어(10)의 후면 주연부에 일정간격으로 설치되는 복수개의 제1유성기어(12)와, 상기 각 제1유성기어(12)가 모두 외접되어 회전되도록 그 내측에 피동출력축(40)에 의해 축 회전 설치되는 제1선기어(41)와, 상기 각 제1유성기어(12)의 외주면을 감싸 그 내주면이 상기 각 제1유성기어(12)의 외주면과 접하도록 설치되는 원형의 링기어(20)와, 상기 제1선기어(41)에서 후향 연장되는 피동출력축(40) 상에 상기 제1선기어(41)로부터 이격하여 일체형으로 축설되는 제2선기어(42)를 포함하여 구성된다.As shown in FIGS. 2 to 6, the infinitely variable speed shift apparatus according to the present embodiment includes a plurality of first
그리고, 중공부를 가지며 상기 링기어(20)에서 상기 제2선기어(42)의 전면에 인접하도록 연결부(26)를 구성하고, 상기 연결부(26)의 외주면에는 원형의 웜휠(21)이 형성된다.In addition, the
그리고, 상기 웜휠(21)에 서로 마주보게 한 쌍의 웜기어(22)가 연동 가능하게 설치되고, 상기 각 웜기어(22)의 일단에는 제1베벨기어(23)가 설치되고, 상기 제2선기어(42)의 외주면에는 한 쌍의 제2유성기어(31)가 일정간격으로 회전 가능하 게 설치되고, 상기 제2유성기어(31)의 축(31a)이 각각 관통 결합되며 상기 연결부(26)의 둘레를 감싸도록 제2유성기어캐리어(30)가 설치되고, 상기 각 제2유성기어(31)는 그 축(31a)의 단부에 상기 제1베벨기어(23)에 각각 접하는 제2베벨기어(32)가 설치된다.In addition, a pair of
이때, 상기 웜기어(22)의 단부에는 상기 제2유성기어캐리어(30)에 연결되도록 지지대(33)가 설치되고, 상기 연결부(26)의 내주면과 피동출력축(40)의 외주면 사이, 상기 연결부(26)의 외주면과 제2유성기어캐리어(30)의 내주면 사이, 그리고 상기 제2유성기어(31)의 축(31a)이 통과하는 제2유성기어캐리어(30)에는 상기 피동출력축(40), 연결부(26), 제2유성기어캐리어(30) 및 제2유성기어(31)의 축(31a)이 회전할 때 발생되는 마찰을 감소시킬 수 있도록 하나 이상의 베어링(43)(24)이 각각 설치된다.At this time, the
위와 같이 구성된 본 발명의 무한변속장치의 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the infinite speed shift device of the present invention configured as described above in detail.
본 발명에 의한 무한변속방법의 제1실시예는, 제1선기어(41)와 링기어(20)의 톱니수는 1:3의 비율을 가지고, 제2선기어(42)와 제2유성기어(31)와 제1,2베벨기어(23)(32)를 통하여 구동되는 웜기어(22)와 웜휠(21)의 회전비 관계는 상기 제2선기어(42)가 정지하고 있고 상기 각 제2유성기어(31)를 연결하는 제2유성기어캐리어(30)가 1회전 할 때 상기 링기어(20)에서 연장되는 연결부(26)의 외주면에 일체로 형성된 웜휠(21)은 상기 제2유성기어캐리어(30)의 회전방향으로 1⅓ 회전을 한다.In the first embodiment of the infinitely variable speed shift method according to the present invention, the number of teeth of the
상기 제1선기어(41)와 제2선기어(42)는 피동출력축(40)으로 연결된 일체형 구조로서, 상기 제1유성기어캐리어(10)가 1회전 할 때 상기 제1,2선기어(41)(42)가 정지하는 조건은 상기 링기어(20)가 1⅓ 회전할 때이다.The
즉, 입력단인 제1유성기어캐리어(10)가 1회전 할 때 상기 제2선기어(42)와 웜휠(21)의 회전비 관계에서 상기 링기어(20)가 1⅓ 회전하는 조건을 만들고 있는 것이다.That is, when the first
이러한 조건은, 입력단인 상기 제1유성기어캐리어(10)가 회전하더라도 피동출력축(40)에 동력이 전달되지 않는 정지 상태로서, 기어변속상태에서 '중립'에 해당한다.Such a condition is a stationary state in which power is not transmitted to the driven
본 발명에 의한 무한변속방법의 제2실시예는, 제2선기어(42)와 웜휠(21)의 회전비 관계 조건이 1⅓ 회전보다 작을 때, 즉 이하로 회전하는 조건이 될 때 입력단인 제1유성기어캐리어(10)가 1회전 하면 링기어(2)가 회전 이하의 위치에 있고, 상기 제1,2선기어(41)(42)는 유성기어장치 유닛의 결정조건에 따라 상기 링기어(20)의 위치가 변한 만큼의 비율로 상기 제1,2유성기어캐리어(10)(30)의 회전방향으로 회전하게 된다.The second embodiment of the infinitely variable method according to the present invention is that when the rotation ratio relation condition between the
본 발명에 의한 무한변속방법의 제3실시예는, 제2선기어(42)와 웜휠(21)의 회전비 관계 조건이 회전보다 클 때, 즉 이상으로 회전하는 조건이 될 때 입력단인 제1유성기어캐리어(10)가 1회전 하면 링기어(2)가 회전 이상의 위치에 있고, 상기 제1,2선기어(41)(42)는 유성기어장치 유닛의 결정조건에 따라 상기 링기어(20)의 위치가 변한 만큼의 비율로 상기 제1,2유성기어캐리어(10)(30)의 회전반대방향으로 회전하게 된다.According to the third embodiment of the infinitely variable speed shift method according to the present invention, the rotation ratio relation condition between the
따라서, 상기 제1유성기어캐리어(10)가 정방향으로 1회전 하였을 때 상기 제1실시예는 링기어(20)가 회전하여 피동출력축(40)이 정지상태이고, 상기 제2실시예는 링기어(20)가 이하로 회전하여 피동출력축(40)이 정방향으로 변속비율만큼 회전하는 상태, 즉 전진상태이고, 상기 제3실시예는 링기어(20)가 이상으로 회전하여 피동출력축(40)이 역방향으로 변속비율만큼 회전하는 상태, 즉 후진상태가 된다.Therefore, when the first
이 관계를 그래프에서 표시하면 표 1에 나타난 바와 같이 직선이 되고, 아래의 조건표가 만족할 때 입력단의 1회전에 대한 출력단의 변속비는 식 'y = -3x + 4'의 1차 함수에서 구할 수 있다.When this relationship is shown on the graph, it becomes a straight line as shown in Table 1, and when the following condition table is satisfied, the speed ratio of the output stage to one rotation of the input stage can be obtained from the linear function of the formula 'y = -3x + 4'. .
그리고, S = 제1선기어의 회전수, C = 제1유성기어캐리어의 회전수, s = 제1선기어의 톱니수, r = 링기어의 톱니수, A = r / s, 일 때, 링기어의 출력(회전수) x = ((1+A)C-S) / A 인 관계가 성립된다.And S = number of revolutions of the first sun gear, C = number of revolutions of the first planetary gear carrier, s = number of teeth of the first sun gear, r = number of teeth of the ring gear, A = r / s The relationship of output (speed) x = ((1 + A) CS) / A is established.
- 조건표 -Condition Table
y = 변속비(제1선기어의 회전수)y = speed ratio (speed of first sun gear)
x = 입력단 1회전에 대한 링기어의 회전수(속력)x = number of revolutions of the ring gear for one revolution of the input stage (speed)
s = 선기어 잇수, r = 링기어 잇수s = number of sun gear teeth, r = number of ring gear teeth
S = 선기어의 회전수, R = 링기어의 회전수S = rotational speed of sun gear, R = rotational speed of ring gear
입력단인 제1유성기어캐리어의 1회전에 대하여,For one revolution of the first planetary gear carrier as an input,
1. S = 0 (선기어 정지일 때)1.S = 0 (when sun gear stopped)
2. R = 0 (링기어 정지일 때)2. R = 0 (when ring gear stopped)
인 관계가 성립된다.Relationship is established.
그러므로, 속력이 증가하면 입력단인 제1유성기어캐리어(10)의 1회전에 대하여 상기 제2유성기어(42)가 상기 제2선기어(42)의 둘레를 1회전하고, 웜휠(21)의 회전수(w)가 링기어(20)의 회전수인 보다 작을때 출력이 발생하여 상기 제1선기어(41) 및 제2선기어(42)가 변속비율대로 회전하게 되고, 상기 제2선기어(42)의 회전만큼 상기 제2유성기어(31)의 회전이 감소하여 상기 웜휠(21)의 회전수(w)도 감소되어 속력이 증가하게 되면 즉 상기 제2선기어(42)의 회전수가 증가하면 웜휠(21)의 회전수(w)가 감소하고, 링기어(20)의 회전수가 로부터 감소하면 출력이 정회전(전진)으로 증가하고, 상기 링기어(20)의 회전수가 로부터 증가하면 출력이 역회전(후진)으로 증가하게 된다.Therefore, when the speed increases, the second
이와 같이, 속력이 변화하면 변속비가 변화하고, 엔진의 출력과 속력과의 관계에서 최적의 상태가 되는 변속비가 스스로 결정되는 것이다.In this way, when the speed changes, the speed ratio changes, and the speed ratio which becomes the optimum state in the relationship between the output of the engine and the speed is determined by itself.
상기 제2실시예의 전진 상태에서 속력이 변속비가 되는 무한변속방법을 설명하면 특허 제631090호에 개시된 무한변속방법의 링기어(20)가 일정속력으로 정속회전하고 제1유성기어캐리어(10)의 회전이 증가할 때 변속비가 증가하는 무한변속방법에서 역으로 상기 제1유성기어캐리어(10)의 회전이 정속회전하고 링기어(20)의 회전이 변화할 때 역시 같은 결과에 도달하게 되어 변속비가 변화하게 된다.Referring to the infinite shift method in which the speed becomes the speed ratio in the forward state of the second embodiment, the
즉, 상기 제2선기어(42)와 제2유성기어(31), 제2유성기어캐리어(30) 및 웜기어(22)와 웜휠(21)을 통해 일방적으로 출력이 링기어(20)를 통제하는 수단으로 피드백되는데 유성기어장치 유닛의 결정조건으로 상기 제1유성기어캐리어(10)가 정지하고 있을 때 상기 제1선기어(41)와 링기어(20)의 회전관계는 상호 역회전을 하며 제1선기어(41) S의 1회전에 대하여 링기어(20) R의 회전수는 역방향으로 s/r만큼 회전한다.That is, the output is unilaterally controlled by the
그리고, 상기 제1실시예에서 제2선기어(42) S와 웜휠(21) R의 관계도 역시 역방향으로 s/r만큼 회전한다. 상기 제1실시예는 정지하는 조건이다.In the first embodiment, the relationship between the second sun gear 42 S and the worm wheel 21 R also rotates by s / r in the reverse direction. The first embodiment is a condition for stopping.
상기 제1유성기어캐리어(10)와 링기어(20)의 회전관계에서 상기 제1유성기어캐리어(10)가 1회전하고 링기어(20)가 회전하면 피동출력축(40)은 정지하고, 상기 링기어(20)의 회전수가 회전에서 1회전에 가까워지면 상기 피동출력축(40)의 회전도 정지에서 1회전에 가까워진다.In the rotational relationship between the first
그리고, 상기 링기어(20)의 회전수가 점차로 낮아져 정지하게 되면 상기 출력축(40)의 회전수는 4회전을 하게 되며, 상기 링기어(20)의 회전이 역방향으로 증가하면 변속비도 계속 증가하여 무한변속이 이루어진다.When the rotational speed of the
상기 제2실시예에서 입력단인 제1유성기어캐리어(10)가 1회전 할 때 동력의 전달은 링기어(20)와 제1선기어(41)에 동시에 전달되고 힘의 균형에 의하여 상기 링기어(20)가 회전을 시작하고 제2유성기어(31)는 제2선기어(42)를 타고 돌게 되는데, 이때 상기 제1선기어(41)와 링기어(20)의 회전비와 상기 제2선기어(42)와 웜휠(21)과의 회전비가 일치하지 않아() 상기 링기어(20)는 위치에 있게 되고 상기 제1,2선기어(41)(42)는 변속비 함수 'y = -3x + 4'에서 0.1 회전 위치에 있게 되며, 상기 제2선기어(42)의 0.1 회전에 대하여 상기 링기어(20)는 상기 제1선기어(41)와의 회전비(상기 제1유성기어캐리어(10)가 정지하고 상기 제1선기어(41)가 정방향으로 1회전 할 때 상기 링기어(20)는 역방향으로 회전하게 되는데 제2선기어(42)가 0.1 회전한 때의 상기 제1유성기어캐리어(10)의 정지조건은 상기 링기어(20)가 회전위치에 있을 때이고, 회전위치에 있을 때 상기 제1유성기어캐리어(10)가 정방향으로 1/30 회전하는 즉 0.1 회전하는) 관계에 따라 입력단인 제1유성기어캐리어(10)는 1.1 회전하게 되고 피동출력축(40)은 0.11 회전하게 되고, 이 관계는 증가분이 0에 수렴하므로 회전의 증가는 1+0.1+0.01+0.001.......+0과 0.1+0.01+0.001.......+0의 관계가 되어 입력단과 피동출력축(40)의 회전비 관계는 1 : 1/10의 관계가 성립되고 중력가속도에 의해 상기 피동출력축(40)의 회전수가 변하게 되면 변속비가 변하게 되어 속력이 변속비가 되는 무한변속방법이 작용하는 것이다.In the second embodiment, when the first
위와 같은 무한변속방법은, 1의 입력과 상호 역관계에 있는 2의 출력을 가지는 차동장치의 관계에서 자동차가 회전하게 될 때 내측바퀴와 외측바퀴의 회전관계가 어느 한쪽의 조건이 양쪽의 조건을 만족하는 상태로 내측바퀴와 외측바퀴의 회전수들이 스스로 결정되는 원리와 같이, 상기 제1유성기어캐리어(10)의 1의 입력에 대하여 제1선기어(41)와 링기어(20)의 상호 역관계의 2의 출력을 가지고 속력을 피드백하여 일방적으로 상기 링기어(20)를 조건 속에 두어 속력의 변화가 변속비의 변화가 되는 조건에서 변속비가 결정되고 변화하는 것이다.In the infinite shift method as described above, when the vehicle is rotated in a relationship of a differential device having an output of 2 which is inversely related to the input of 1, the rotational relationship between the inner wheel and the outer wheel satisfies both conditions. In a state in which the rotation speeds of the inner wheel and the outer wheel are determined by themselves, the inverse relationship between the
본 발명의 무한변속장치를 자동차 등의 동력장치에 적용한 것을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.Referring to the application of the infinitely variable speed gear of the present invention to a power device such as an automobile as follows.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 먼저, 상기 제2선기어(42)로부터 후방으로 출력축(44)이 연장 설치되고, 상기 출력축(44)의 둘레에는 상기 제2선기어(42)의 후면에 밀착되어 상기 출력축(44)의 회전력을 상기 제2선기어(42)로 전달하기 위한 동력전달부(53)가 설치되며, 상기 동력전달부(53)는 후방에 설치된 탄성체(54)에 의해 상기 제2선기어(42)와 밀착 또는 밀착 해제되는 것으로서 상기 제2선기어(42)와의 밀착시 상기 출력축(44)과 함께 회전되도록 하는 것이다.As shown in FIGS. 7 to 9, first, the
그리고, 상기 동력전달부(53)의 둘레로 상기 제2유성기어(31)로부터 연장된 회전기어(56a)(56b)가 내접하는 제1,2링기어(51)(52)가 설치되고, 상기 제1,2링기어(51)(52)의 외주면에는 상기 제1,2링기어(51)(52)의 회전을 선택적으로 정지시켜 자동차의 정지, 후진을 제동하기 위한 브레이크부(55)가 설치된다.In addition, first and second ring gears 51 and 52 which are inscribed by the rotary gears 56a and 56b extending from the second
다시 말해, 상기 웜휠(21)의 회전수가 자동차의 제1링기어(51)를 따르는 경우, 제1유성기어캐리어(10)가 1회전 할 때 상기 링기어(20)가 회전하는 경우 상기 제1선기어(41)가 정지하여 차량이 정지 즉 '중립'의 상태가 되는 것이며, 상기 제2선기어(42)가 출력단으로 작용하게 되면 상기 링기어(20)가 이하로 회전하는 경우 상기 제1선기어(41)가 상기 제1,2유성기어캐리어(10)(30)의 회전방향으로 회전하여 상기 제2선기어(42)가 상기 동력전달부(53)에 밀착된 상태로 출력축(44)과 함께 회전하여 차량이 전진하게 되고, 상기 웜휠(21)의 회전수가 자동차의 제2링기어(52)를 따르면, 상기 링기어(20)가 이상으로 회전하는 경우 상기 제1선기어(41)가 상기 제1,2유성기어캐리어(10)(30)의 회전반대방향으로 회전하여 차량이 후진하게 된다.In other words, when the rotation speed of the
즉, 상기 차량의 정지 및 후진은 상기 제2선기어(42)를 동력전달부(53)로부터 이격시켜 동력전달이 차단되도록 한 상태에서, 상기 웜휠(21)에 접하여 있는 웜기어(22), 제1베벨기어(23)의 회전에 의해 구동되는 상기 제2베벨기어(32)가 반대방향으로 회전하며 그 축상에 설치된 제2유성기어(31)와 상기 제2유성기어(31)의 연장축 상에 설치된 회전기어(56a)를 함께 회전시켜 동력장치의 제2링기어(52)를 반대방향으로 회전시킴으로써 작용하게 되는 것이다. 이는 상기 제1링기어(51)의 정지상태를 포함한다.That is, the
한편, 도 10은 본 발명에 의한 무한변속장치의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 자전거와 같이 설치 공간이 협소한 경우를 위해 소형으로 제작한 것으로서, 이 경우 상기 웜휠(21')이 연결부를 구성하지 않고 직접 상기 링기어(20')의 외주면에 형성된 구조를 갖는다.On the other hand, Figure 10 shows another embodiment of the endless speed change apparatus according to the present invention, which is manufactured in a small size for a narrow installation space, such as a bicycle, in this case the worm wheel (21 ') constitutes a connection Without having a structure formed directly on the outer circumferential surface of the ring gear 20 '.
이와 같이 구성하는 경우 설치공간의 제약을 덜 받는 이점이 있긴 하나, 상기 웜휠(21')이 링기어(20')의 외주면에 설치됨에 따라 상기 제2선기어(42)의 크기가 상대적으로 커지게 됨으로써 변속비의 증가와 변속시의 안정성이 저하될 수 있어 일반 차량 설치의 경우는 링기어(20)의 후방측으로 연결부(26)를 두어 상기 연결부(26)에 웜휠(21)을 형성하는 일실시예의 구조를 따르는 것이 바람직하다.In this case, although there is an advantage of being less restricted by the installation space, the size of the
본 발명은 특정 실시예를 들어 설명하였지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서는 얼마든지 수정 및 변형 실시가 가능하다.Although the present invention has been described with reference to specific embodiments, it is not necessarily limited thereto, and modifications and variations may be made without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
예를 들어, 입력단인 제1유성기어캐리어(10)와 피동출력축(40)의 입,출력 방향이 바뀌어도 같은 결과가 나타난다. 즉, 입력이 무한대이어도 출력이 0에 있고, 출력이 중력가속도에 의해 무한대로 커질 때 입력이 0에 수렴하는 것으로 입출력이 바뀌어도 결과는 같다.For example, the same result occurs even if the input and output directions of the first
도 1은 종래 변속장치의 기어결합상태를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a gear coupling state of a conventional transmission.
도 2는 본 발명에 의한 무한변속장치를 도시한 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing an endless speed change apparatus according to the present invention.
도 3은 도 2의 제1,2선기어와 제1유성기어캐리어와 링기어를 도시한 분해사시도.3 is an exploded perspective view showing the first and second sun gears, the first planetary gear carrier and the ring gear of FIG.
도 4는 도 2의 웜휠과 웜기어를 도시한 평면도.4 is a plan view of the worm wheel and the worm gear of FIG.
도 5는 도 4의 측면도.5 is a side view of FIG. 4.
도 6은 본 발명에 의한 무한변속방법의 입력과 출력 방향을 도시한 단면도.6 is a cross-sectional view showing the input and output direction of the infinite shift method according to the present invention.
도 7은 본 발명에 의한 무한변속장치의 사용상태도.7 is a state diagram used in the infinite speed change apparatus according to the present invention.
도 8은 도 7의 웜휠과 웜기어를 도시한 평면도.8 is a plan view of the worm wheel and the worm gear of FIG.
도 9는 도 8의 측면도.9 is a side view of FIG. 8;
도 10은 본 발명에 의한 무한변속장치의 다른 실시예를 도시한 사시도.Figure 10 is a perspective view showing another embodiment of the endless speed change apparatus according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 ; 제1유성기어캐리어 12 ; 제1유성기어10; First
20 ; 링기어 21 ; 웜휠20;
22 ; 웜기어 23 ; 제1베벨기어22;
24, 43 ; 베어링 30 ; 제2유성기어캐리어24, 43;
31 ; 제2유성기어 32 ; 제2베벨기어31; Second
40 ; 피동출력축 41 ; 제1선기어40; Driven
42 ; 제2선기어42; 2nd Sun Gear
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