KR20170079744A

KR20170079744A - 무단 변속기

Info

Publication number: KR20170079744A
Application number: KR1020150190634A
Authority: KR
Inventors: 현경열
Original assignee: 현경열
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2015-12-31
Publication date: 2017-07-10

Abstract

본 발명은 무단 변속기에 관한 것으로서, 구동축과; 상기 구동축에 이동가능하게 마련되어, 경사면을 따라 반경방향으로 복수의 제1키홈이 형성된 원추형 구동기어와; 상기 구동축과 평행을 이루며 상기 원추형 구동기어의 경사면으로부터 부분 돌출하고, 상기 복수의 제1키홈에 각각 이동가능하게 결합되는 복수의 제1키와; 종동축과; 상기 종동축에 이동가능하게 마련되어, 경사면을 따라 반경방향으로 복수의 제2키홈이 형성된 원추형 종동기어와; 상기 종동축과 평행을 이루며 상기 원추형 종동기어의 경사면으로부터 부분 돌출하고, 상기 복수의 제2키홈에 각각 이동가능하게 결합되는 복수의 제2키와; 상기 복수의 제1키와 상기 복수의 제2키를 통해 상기 원추형 구동기어와 상기 원추형 종동기어를 상호 연결하며, 상기 원추형 구동기어의 회전력을 상기 원추형 종동기어로 전달하는 동력전달부재와; 상기 원추형 구동기어에 결합된 상기 복수의 제1키의 회전반경과 상기 원추형 종동기어에 결합된 상기 복수의 제2키의 회전반경이 상호 반대로 증감하도록 조절하는 변속 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무단 변속기 {CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION}

본 발명은 무단 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 변속 범위의 조절 구조를 개선한 무단 변속기에 관한 것이다.

자동차에서 사용하고 있는 변속기는 변속방식에 따라 수동변속기와 자동변속기로 구분되며, 자동변속기는 다시 유단자동변속기와 무단자동변속기(continuously variable transmission; CVT)로 구분된다.

이러한 변속기는 엔진의 회전력을 변환시켜 구동바퀴로 전달하는 기능 이외에도, 정차시 엔진의 공회전을 가능하게 하며, 구동바퀴의 회전방향을 전환시켜 후진을 가능케 한다.

기존의 수동변속기나 유단자동변속기에서는 엔진의 회전속도에 따른 변속비가 극히 제한되어 있기 때문에, 일정한 변속 범위들간의 변속을 이루게 되므로 변속단이 존재하여 변속 충격 등이 발생하게 된다. 그러나, 무단변속기에서는 주어진 범위내의 모든 변속비를 연속적으로 선택할 수 있으므로, 무단변속기를 장착한 차량에서는 엔진이 요구되는 회전운전점에서 운전되도록 주행조건에 대한 변속비를 구현하여 최대 출력 및 최저연비점으로 운전가능하게 된다.

또한, 변속이 진행되는 동안에도 동력전달이 차단되지 않으므로 변속충격이 거의 없다.

자동차용 무단 변속기로는 고무벨트를 이용하여 풀리의 유효직경을 변화시킴으로써, 무단으로 변속하는 방식이 채용되고 있다. 벨트 구동방식은 양측 풀리의 폭을 변화시키는 것에 의하여 속도비를 무단계로 변화시키는 것으로, 각 풀리의 폭은 주로 유압을 통해 조정한다. 구동 풀리의 유효직경이 작을 때에는 종동 풀리의 유효 직경이 증대되어 저속의 변속단을 얻을 수 있으며, 반대로, 구동풀리의 유효직경이 클 때에는 종동풀리의 유효직경이 감소되면서 고속의 변속단을 얻을 수 있다.

이러한 종래의 무단 변속기의 선행기술이 국내등록특허 제10-0313808호에 개시되어 있다.

개시된 바와 같이, 종래의 무단 변속기는 프라이머리 풀리의 가변측 풀리가 유압에 의하여 좌우 이동되면서 직경이 가변되고, 이에 따른 세컨들리 풀리는 스프링의 탄성력에 의하여 이의 가변측 풀리를 지지하면서 프라이머리 풀리와는 상대적인 가변 동작이 이루어진다. 그리고, 가변 조절된 프라이머리 풀리와 세컨들리 풀리에 연결된 벨트에 의해 변속을 하면서 동력을 전달한다.

그런데, 종래의 무단 변속기는 유압의 공급에 따라 풀리의 직경이 가변되면서 변속비를 제어하므로, 별도의 유압장치가 필요하게 되어 변속기의 사이즈가 비대해지고, 또한 벨트에 의해 동력을 전달하므로, 풀리와 벨트 사이에 슬립이 발생하여 동력전달효율이 저하되는 문제점이 있다.

국내등록특허공보 제10-0313808호(발명의 명칭: 벨트식 무단 변속기의 무단 변속기구, 공고일: 2001.11.15.)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명에 따르면, 변속기의 사이즈를 컴팩트하게 하며, 동력전달효율을 향상시킬 수 있는 무단 변속기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은, 구동축과; 상기 구동축에 이동가능하게 마련되어, 경사면을 따라 반경방향으로 복수의 제1키홈이 형성된 원추형 구동기어와; 상기 구동축과 평행을 이루며 상기 원추형 구동기어의 경사면으로부터 부분 돌출하고, 상기 복수의 제1키홈에 각각 이동가능하게 결합되는 복수의 제1키와; 종동축과; 상기 종동축에 이동가능하게 마련되어, 경사면을 따라 반경방향으로 복수의 제2키홈이 형성된 원추형 종동기어와; 상기 종동축과 평행을 이루며 상기 원추형 종동기어의 경사면으로부터 부분 돌출하고, 상기 복수의 제2키홈에 각각 이동가능하게 결합되는 복수의 제2키와; 상기 복수의 제1키와 상기 복수의 제2키를 통해 상기 원추형 구동기어와 상기 원추형 종동기어를 상호 연결하며, 상기 원추형 구동기어의 회전력을 상기 원추형 종동기어로 전달하는 동력전달부재와; 상기 원추형 구동기어에 결합된 상기 복수의 제1키의 회전반경과 상기 원추형 종동기어에 결합된 상기 복수의 제2키의 회전반경이 상호 반대로 증감하도록 조절하는 변속 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 변속 조절부는, 상기 복수의 제1키홈에 결합된 상기 복수의 제1키를 사이에 두고 상기 원추형 구동기어에 왕복이동가능하게 결합되는 한 쌍의 제1가이드와; 상기 복수의 제2키홈에 결합된 상기 복수의 제2키를 사이에 두고, 상기 원추형 종동기어에 왕복이동가능하게 결합되는 한 쌍의 제2가이드와; 상기 한 쌍의 제1가이드와 상기 한 쌍의 제2가이드를 회전가능하게 지지하며, 암나사가 관통 형성된 나사부를 갖는 홀더와; 상기 홀더의 나사부에 나사 결합하며 상기 홀더를 왕복이동시켜, 상기 한 쌍의 제1가이드와 상기 한 쌍의 제2가이드를 각각 상기 원추형 구동기어와 상기 원추형 종동기어에 왕복이동시키는 나사축과; 상기 나사축을 정역회전시키는 나사축 구동부를 포함할 수 있다.

상기 원추형 구동기어와 상기 원추형 종동기어는 각 꼭지점 영역이 상호 반대방향으로 배치되도록 상기 구동축과 상기 종동축에 각각 이동가능하게 결합될 수 있다.

상기 구동축과 상기 원추형 구동기어, 상기 종동축과 상기 원추형 종동기어는 각각 스플라인 결합될 수 있다.

상기 동력전달부재는 폐루프 형상을 가지며, 상기 동력전달부재의 이동방향 및 상기 동력전달부재의 이동방향에 대해 가로방향으로 일정 간격을 두고 마련된 복수의 래칫을 더 포함하고, 상기 복수의 제1키 및 상기 복수의 제2키는 각각, 상기 래칫이 맞물리는 쐐기홈과 상기 래칫의 슬라이딩을 안내하는 가이드홈이 간격을 두고 형성된 복수의 메인 제1키 및 복수의 메인 제2키와, 상기 래칫의 슬라이딩을 안내하는 한 쌍의 가이드홈이 간격을 두고 형성된 복수의 보조 제1키 및 복수의 보조 제2키를 포함할 수 있다.

상기 복수의 제1키홈에는 상기 복수의 메인 제1키와 상기 복수의 보조 제1키가 교번적으로 장착되고, 상기 복수의 제2키홈에는 상기 복수의 메인 제2키와 상기 복수의 보조 제2키가 교번적으로 장착될 수 있다.

상기 보조 제1키를 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 상기 메인 제1키의 각 쐐기홈은 상기 동력전달부재의 이동방향에 대해 가로로 교번적으로 어긋나게 배치되고, 상기 보조 제2키를 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 상기 메인 제2키의 각 쐐기홈은 상기 동력전달부재의 이동방향에 대해 가로로 교번적으로 어긋나게 배치될 수 있다.

상기 복수의 제1키홈에는 상기 원추형 구동기어 경사면의 경사각도로 제1끼움돌기가 돌출 형성되며, 상기 복수의 메인 제1키와 상기 복수의 보조 제1키에는 상기 제1끼움돌기에 끼움 결합되는 제1끼움홈이 각각 함몰 형성되고, 상기 복수의 제2키홈에는 상기 원추형 종동기어 경사면의 경사각도로 제2끼움돌기가 돌출 형성되며, 상기 복수의 메인 제2키와 상기 복수의 보조 제2키에는 상기 제2끼움돌기에 끼움 결합되는 제2끼움홈이 각각 함몰 형성될 수 있다.

상기 원추형 구동기어와 상기 원추형 종동기어는 동일한 형상과 크기를 가질수 있다.

본 발명에 따르면, 변속 범위의 조절 구조를 개선함으로써, 변속기의 사이즈를 컴팩트하게 하며, 동력전달효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기의 사시도,
도 2는 도 1에서 홀더와 나사축을 제거한 상태의 사시도,
도 3은 도 2에서 동력전달부재를 제거한 상태의 사시도,
도 4는 도 3에서 각 가이드를 제거한 상태의 사시도,
도 5는 도 4에서 하나의 동력전달부재가 조립된 상태의 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기의 메인 제1키와 메인 제2키의 사시도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기의 보조 제1키와 보조 제2키의 사시도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기의 동력전달부재의 요부 사시도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기의 동력전달부재와 각 키의 결합관계를 전개한 상태로 표시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기의 래칫과 메인 제1키, 래칫과 메인 제2키의 결합상태를 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기의 각 가이드의 사시도,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기의 홀더의 사시도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기(1)는 구동축(11), 원추형 구동기어(21), 복수의 제1키(31), 종동축(51), 원추형 종동기어(61), 복수의 제2키(71), 동력전달부재(91), 변속 조절부(101)를 포함한다.

구동축(11)은 구동을 위한 동력이 입력된다. 입력된 동력은 후술할 구조에 의해 가감된 후에 종동축(51)을 통해 출력된다. 가감은 속도와 토크 모두를 포함할 수 있다. 구동축(11)에는 원추형 구동기어(21)가 스플라인 결합되도록 스플라인 키(13)가 형성되어 있다.

원추형 구동기어(21)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 중앙에 구동축(11)이 관통 결합되는 보스(23)가 형성되어 있다. 보스(23)의 내주에는 구동축(11)의 스플라인 키(13)에 스플라인 결합되는 스플라인 홈(23a)이 형성되어 있다. 또한, 원추형 구동기어(21)의 일측에는 보스(23)의 둘레를 따라 경사를 이루는 경사면(25)이 형성되어 있다. 원추형 구동기어(21)의 경사면(25)에는 경사면(25)을 따라 반경방향으로 복수의 제1키홈(27)이 함몰 형성되어 있다.

복수의 제1키홈(27)에는 상호 대향하는 한 쌍의 제1끼움돌기(29)가 돌출 형성되어 있으며, 각 제1끼움돌기(29)는 원추형 구동기어(21)의 경사면(25)의 경사각도를 가진다. 복수의 제1키홈(27)은 원추형 구동기어(21)의 경사면(25)으로부터 보스(23)의 외주까지 함몰 형성되어 있다.

복수의 제1키(31)는 일정 길이의 블록 형상을 가지며, 구동축(11)과 평행을 이루며 원추형 구동기어(21)의 경사면(25)으로부터 부분 돌출하도록 복수의 제1키홈(27)에 이동가능하게 결합된다.

복수의 제1키(31)는, 도 6에 도시된 바와 같이 후술할 동력전달부재(91)의 래칫(97)이 맞물리는 쐐기홈(37)과 래칫(97)의 슬라이딩을 안내하는 가이드홈(39)이 간격을 두고 형성된 복수의 메인 제1키(33)와, 도 7에 도시된 바와 같이 래칫(97)의 슬라이딩을 안내하는 한 쌍의 가이드홈(39)이 간격을 두고 형성된 복수의 보조 제1키(35)를 포함한다. 도 10에 도시된 바와 같이 본 실시예에서의 제1키(31)의 쐐기홈(37)은 래칫(97)과 밀착하는 사다리꼴 단면형상을 가지며, 제1키(31)의 가이드홈(39)은 래칫(97)과 유격을 갖는 사각형의 단면형상을 가진다. 또한, 복수의 메인 제1키(33)와 복수의 보조 제1키(35)의 각 양측면에는 제1키홈(27)의 제1끼움돌기(29)에 끼움 결합되는 제1끼움홈(41)이 각각 함몰 형성되어 있다. 그리고, 제1키(31)의 쐐기홈(37)과 가이드홈(39)의 각 바닥면은, 동력전달부재(91)의 래칫(97)이 원추형 구동기어(21)의 경사면(25)과 간섭이 발생하지 않도록, 원추형 구동기어(21)의 경사면(25)보다 높게 이격 형성된다.

여기서, 본 실시예에서는 제1키홈(27)에는 제1끼움돌기(29)가 돌출 형성되고, 복수의 메인 제1키(33)와 복수의 보조 제1키(35)에는 제1끼움돌기(29)에 끼움 결합되는 제1끼움홈(41)이 각각 함몰 형성되어 있는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않으며, 제1키홈(27)에는 제1끼움홈(41)이 함몰 형성되고, 복수의 메인 제1키(33)와 복수의 보조 제1키(35)에는 제1끼움홈(41)에 끼움 결합되는 제1끼움돌기(29)가 각각 돌출 형성될 수도 있다.

이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기(1)는 복수의 메인 제1키(33)와 복수의 보조 제1키(35)가 원추형 구동기어(21)의 복수의 제1키홈(27)에 구동축(11)의 둘레를 따라 교번적으로 장착된다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 보조 제1키(35)를 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 메인 제1키(33)의 각 쐐기홈(37)은 동력전달부재(91)의 이동방향에 대해 가로로 교번적으로 어긋나게 배치된다.

이와 같이, 원추형 구동기어(21)의 복수의 제1키홈(27)에 결합된 복수의 제1키(31)가 원추형 구동기어(21)의 꼭지점 영역으로부터 이격할수록, 복수의 제1키(31)의 회전반경은 커지게 된다. 반대로, 원추형 구동기어(21)의 복수의 제1키홈(27)에 결합된 복수의 제1키(31)가 원추형 구동기어(21)의 꼭지점 영역으로 접근할수록, 복수의 제1키(31)의 회전반경은 작아지게 된다. 또한, 원추형 구동기어(21)에 메인 제1키(33)와 보조 제1키(35)를 교번적으로 장착함에 따라, 원추형 구동기어(21)의 각 제1키홈(27)에 결합된 복수의 제1키(31)의 회전반경 변경시 동력전달부재(91)의 래칫(97)은 제1키(31)의 쐐기홈(37)으로부터 벗어나지 않고 안정적으로 맞물리게 된다.

종동축(51)은 구동축(11)과 평행하게 이격 배치되어, 구동축(11)으로부터 입력된 동력을 출력한다. 종동축(51)에는 원추형 종동기어(61)가 스플라인 결합되도록 스플라인 키(53)가 형성되어 있다.

원추형 종동기어(61)는 원추형 구동기어(21)와 동일한 형상과 크기를 가지며, 도 4에 도시된 바와 같이, 꼭지점 영역이 원추형 구동기어(21)의 꼭지점 영역과 상호 반대방향으로 배치되도록 종동축(51)에 이동가능하게 결합된다. 원추형 종동기어(61)는 중앙에 종동축(51)이 관통 결합되는 보스(63)가 형성되어 있다. 보스(63)의 내주에는 종동축(51)의 스플라인 키(53)에 스플라인 결합되는 스플라인 홈(63a)이 형성되어 있다. 또한, 원추형 종동기어(61)의 일측에는 보스(63)의 둘레를 따라 경사를 이루는 경사면(65)이 형성되어 있다. 원추형 종동기어(61)의 경사면(65)에는 경사면(65)을 따라 반경방향으로 복수의 제2키홈(67)이 함몰 형성되어 있다.

복수의 제2키홈(67)에는 상호 대향하는 한 쌍의 제2끼움돌기(69)가 돌출 형성되어 있으며, 각 제2끼움돌기(69)는 원추형 종동기어(61)의 경사면(65)의 경사각도를 가진다. 복수의 제2키홈(67)은 원추형 종동기어(61)의 경사면(65)으로부터 보스(63)의 외주까지 함몰 형성되어 있다.

복수의 제2키(71)는 일정 길이의 블록 형상을 가지며, 종동축(51)과 평행을 이루며 원추형 종동기어(61)의 경사면(65)으로부터 부분 돌출하도록 복수의 제2키홈(67)에 이동가능하게 결합된다.

복수의 제2키(71)는, 도 6에 도시된 바와 같이 동력전달부재(91)의 래칫(97)이 맞물리는 쐐기홈(77)과 래칫(97)의 슬라이딩을 안내하는 가이드홈(79)이 간격을 두고 형성된 복수의 메인 제2키(73)와, 도 7에 도시된 바와 같이 래칫(97)의 슬라이딩을 안내하는 한 쌍의 가이드홈(79)이 간격을 두고 형성된 복수의 보조 제2키(75)를 포함한다. 도 10에 도시된 바와 같이 본 실시예에서의 제2키(71)의 쐐기홈(77)은 래칫(97)과 밀착하는 사다리꼴 단면형상을 가지며, 제2키(71)의 가이드홈(79)은 래칫(97)과 유격을 갖는 사각형의 단면형상을 가진다. 또한, 복수의 메인 제2키(73)와 복수의 보조 제2키(75)의 각 양측면에는 제2키홈(67)의 제2끼움돌기(69)에 끼움 결합되는 제2끼움홈(81)이 각각 함몰 형성되어 있다. 그리고, 제2키(71)의 쐐기홈(77)과 가이드홈(79)의 각 바닥면은, 동력전달부재(91)의 래칫(97)이 원추형 종동기어(61)의 경사면(65)과 간섭이 발생하지 않도록, 원추형 종동기어(61)의 경사면(65)보다 높게 이격 형성된다.

여기서, 본 실시예에서는 제2키홈(67)에는 제2끼움돌기(69)가 돌출 형성되고, 복수의 메인 제2키(73)와 복수의 보조 제2키(75)에는 제2끼움돌기(69)에 끼움 결합되는 제2끼움홈(81)이 각각 함몰 형성되어 있는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않으며, 제2키홈(67)에는 제2끼움홈(81)이 함몰 형성되고, 복수의 메인 제2키(73)와 복수의 보조 제2키(75)에는 제2끼움홈(81)에 끼움 결합되는 제2끼움돌기(69)가 각각 돌출 형성될 수도 있다. 또한, 메인 제2키(73)는 메인 제1키(33)와 동일한 형상과 크기를 가지며, 보조 제2키(75)는 보조 제1키(35)와 동일한 형상과 크기를 갖는 것이 바람직하다.

이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기(1)는 복수의 메인 제2키(73)와 복수의 보조 제2키(75)가 원추형 종동기어(61)의 복수의 제2키홈(67)에 종동축(51)의 둘레를 따라 교번적으로 장착된다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 보조 제2키(75)를 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 메인 제2키(73)의 각 쐐기홈(77)은 동력전달부재(91)의 이동방향에 대해 가로로 교번적으로 어긋나게 배치된다.

이와 같이, 원추형 종동기어(61)의 복수의 제2키홈(67)에 결합된 복수의 제2키(71)가 원추형 종동기어(61)의 꼭지점 영역으로부터 이격할수록, 복수의 제2키(71)의 회전반경은 커지게 된다. 반대로, 원추형 종동기어(61)의 복수의 제2키홈(67)에 결합된 복수의 제2키(71)가 원추형 종동기어(61)의 꼭지점 영역으로 접근할수록, 복수의 제2키(71)의 회전반경은 작아지게 된다. 또한, 원추형 종동기어(61)에 메인 제2키(73)와 보조 제2키(75)를 교번적으로 장착함에 따라, 원추형 종동기어(61)의 각 제2키홈(67)에 결합된 복수의 제2키(71)의 회전반경 변경시 동력전달부재(91)의 래칫(97)은 제2키(71)의 쐐기홈(77)으로부터 벗어나지 않고 안정적으로 맞물리게 된다.

동력전달부재(91)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 일정 길이를 갖는 복수의 연결링크(93)가 핀(95)에 의해 연결되어 폐루프 형상을 형성함과 동시에, 복수의 연결링크(93)가 동력전달부재(91)의 이동방향에 대해 가로로 간격을 두고 배치되는 체인 컨베이어의 형상을 가진다.

동력전달부재(91)에는 어태치먼트로서 복수의 래칫(97)이 결합되어 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이 복수의 래칫(97)은 동력전달부재(91)의 이동방향을 따라 일정 간격을 두고 배치되어 있다. 이러한 래칫(97)은 복수의 제1키(31)와 복수의 제2키(71)에 형성된 쐐기홈(37,77)에 맞물리거나, 또는 가이드홈(39,79)에 슬라이딩가능하게 된다.

한편, 래칫(97)이 쐐기홈(37,77)에 맞물리게 되면 래칫(97)과 쐐기홈(37,77)에 의해 동력이 전달되고, 래칫(97)이 가이드홈(39,79)에 삽입되면 래칫(97)이 가이드홈(39,79)에서 맞물리지 않고 슬라이딩하게 되어 동력은 전달되지 않게 된다. 이로써, 동력전달부재(91)는 복수의 제1키(31)와 복수의 제2키(71)를 통해 원추형 구동기어(21)와 원추형 종동기어(61)를 상호 연결하며, 원추형 구동기어(21)의 회전력을 원추형 종동기어(61)로 전달한다.

본 실시예에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 동력전달부재(91a,91b)가 서로 독립되게 회전가능하도록 병렬로 배치되어 있다. 이로써, 복수의 제1키(31) 및 복수의 제2키(71)의 회전반경 변경시, 한 쌍의 동력전달부재(91a,91b)의 각 래칫(97)이 제1키(31)의 쐐기홈(37) 및 제2키(71)의 쐐기홈(77)으로부터 각각 벗어나지 않고 안정적으로 맞물리며, 지속적으로 동력을 전달할 수 있게 된다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 보조 제1키(35)를 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 메인 제1키(33)의 각 쐐기홈(37)이 한 쌍의 동력전달부재(91a,91b)의 이동방향에 대해 가로로 교번적으로 어긋나게 배치되고, 마찬가지로 보조 제2키(75)를 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 메인 제2키(73)의 각 쐐기홈(77)이 한 쌍의 동력전달부재(91a,91b)의 이동방향에 대해 가로로 교번적으로 어긋나게 배치됨에 따라, 복수의 제1키(31) 및 복수의 제2키(71)의 회전반경 변경시, 한 쌍의 동력전달부재(91a,91b)는 서로 독립되게 회전하므로, 일측 동력전달부재(91a)의 각 래칫(97)은 일측 동력전달부재(91a)의 이동방향을 따라 배치된 제1키(31)의 쐐기홈(37) 및 제2키(71)의 쐐기홈(77)으로부터 각각 벗어나지 않고 안정적으로 맞물리며 지속적으로 동력을 전달할 수 있게 되고, 또한 타측 동력전달부재(91b)의 각 래칫(97)은 타측 동력전달부재(91b)의 이동방향을 따라 배치된 제1키(31)의 쐐기홈(37) 및 제2키(71)의 쐐기홈(77)으로부터 각각 벗어나지 않고 안정적으로 맞물리며 지속적으로 동력을 전달할 수 있게 된다.

변속 조절부(101)는 원추형 구동기어(21)에 결합된 복수의 제1키(31)의 회전반경과 원추형 종동기어(61)에 결합된 복수의 제2키(71)의 회전반경이 상호 반대로 증감하도록 조절한다. 즉, 변속 조절부(101)는 원추형 구동기어(21)와 원추형 종동기어(61)의 각 꼭지점 영역이 상호 반대방향으로 배치됨에 따라, 복수의 제1키(31)와 복수의 제2키(71)를 원추형 구동기어(21)의 꼭지점 영역으로 동시에 이동시키면 제1키(31)는 회전반경이 감소하고 제2키(71)는 회전반경이 증대하게 되며, 반대로 복수의 제1키(31)와 복수의 제2키(71)를 원추형 종동기어(61)의 꼭지점 영역으로 동시에 이동시키면 제1키(31)는 회전반경이 증대하고 제2키(71)는 회전반경이 감소하게 된다. 따라서, 복수의 제1키(31)와 복수의 제2키(71)의 각 회전반경을 변경하여 변속을 조절한다.

변속 조절부(101)는 한 쌍의 제1가이드(103)와, 한 쌍의 제2가이드(107)와, 한 쌍의 홀더(111)와, 나사축(121)과, 나사축 구동부(125)를 포함한다.

한 쌍의 제1가이드(103)는 복수의 제1키홈(27)에 결합된 복수의 제1키(31)를 사이에 두고 원추형 구동기어(21)에 왕복이동가능하게 결합된다. 각 제1가이드(103)에는 복수의 제1키홈(27)에 삽입되어, 도 11에 도시된 바와 같이 제1키(31)의 양단부를 가압하는 제1푸셔(105)가 마련되어 있다.

한 쌍의 제2가이드(107)는 복수의 제2키홈(67)에 결합된 복수의 제2키(71)를 사이에 두고 원추형 종동기어(61)에 왕복이동가능하게 결합된다. 각 제2가이드(107)에는 복수의 제2키홈(67)에 삽입되어, 도 11에 도시된 바와 같이 제2키(71)의 양단부를 가압하는 제2푸셔(109)가 마련되어 있다.

한 쌍의 홀더(111)는 도 12에 도시된 바와 같이 브래킷(117)에 의해 간격을 두고 상호 연결되며, 한 쌍의 제1가이드(103)와 한 쌍의 제2가이드(107)를 스러스트 베어링(113)에 의해 회전가능하게 지지한다. 각 홀더(111)의 중앙에는 나사부(115)가 마련되어 있으며, 나사부(115)는 구동축(11)과 나란하게 나사가 관통 형성된다. 이러한 한 쌍의 홀더(111)는 브래킷(117)에 관통 결합된 서포트(119)에 의해 프레임 등과 같은 구조물에 지지된다.

나사축(121)은 외주에 나사가 형성된 일정 길이의 봉 형상을 가지며, 홀더(111)의 나사부(115)에 나사 결합하며 홀더(111)를 직선왕복이동시킨다. 나사축(121)을 정방향으로 회전시키면, 홀더(111)가 원추형 구동기어(21)의 꼭지점 영역 방향으로 이동함과 동시에, 제1가이드(103)와 제2가이드(107)의 각 푸셔(105,109)에 의해 제1키(31)와 제2키(71)의 일단부가 가압되며 원추형 구동기어(21)의 꼭지점 영역 방향으로 이동하여, 제1키(31)는 회전반경이 감소하고 제2키(71)는 회전반경이 증대하게 되어, 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기(1)는 감속 변속하게 된다.

반대로, 나사축(121)을 역방향으로 회전시키면, 홀더(111)가 원추형 종동기어(61)의 꼭지점 영역 방향으로 이동함과 동시에, 제1가이드(103)와 제2가이드(107)의 각 푸셔(105,109)에 의해 제1키(31)와 제2키(71)의 일단부가 가압되며 원추형 종동기어(61)의 꼭지점 영역 방향으로 이동하여, 제1키(31)는 회전반경이 증대하고 제2키(71)는 회전반경이 감소하게 되어, 본 발명의 일 실시예에 따른 무단변속기(1)는 증속 변속하게 된다.

나사축 구동부(125)는 나사축(121)에 연결되어, 나사축(121)을 정역회전시킨다. 본 실시예에서는 나사축 구동부(125)로서 나사축(121)에 직결되는 모터가 도시되어 있지만 이에 한정되지 않으며, 나사축 구동부는 모터와, 나사축(121) 및 모터축에 각각 결합되는 한 쌍의 스프로켓과, 한 쌍의 스프로켓을 연결하며 동력을 전달하는 체인으로 이루어질 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기(1)의 여러 변속 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기(1)의 변속이 없는 과정에 대해 설명한다.

원추형 구동기어(21)의 제1키홈(27)에 결합된 제1키(31)를 원추형 구동기어(21)의 중앙에 위치시키고, 원추형 종동기어(61)의 제2키홈(67)에 결합된 제2키(71)를 원추형 종동기어(61)의 중앙에 위치시키면, 원추형 구동기어(21)의 제1키홈(27)에 결합된 제1키(31)의 회전반경과 원추형 종동기어(61)의 제2키홈(67)에 결합된 제2키(71)의 회전반경은 동일하게 되어, 원추형 구동기어(21)와 원추형 종동기어(61) 사이에서는 변속이 일어나지 않게 된다.

따라서, 구동축(11)을 통해 입력되는 동력은 원추형 구동기어(21)와, 복수의 제1키(31)와, 동력전달부재(91)와, 복수의 제2키(71)와, 원추형 종동기어(61)를 순차적으로 거쳐 종동축(51)을 통해 전달된다. 이 때, 원추형 구동기어(21)와 원추형 종동기어(61) 사이에서는 변속이 일어나지 않게 되어, 구동축(11)과 종동축(51)은 동일한 회전수로 회전하게 된다.

다음, 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기(1)에서의 감속하도록 변속하는 과정에 대해 설명한다.

원추형 구동기어(21)의 제1키(31)의 회전반경과 원추형 종동 기어의 제2키(71)의 회전반경이 동일한 상태에서, 홀더(111)가 원추형 구동기어(21)의 꼭지점 영역 방향으로 이동하도록 나사축(121)을 정방향으로 회전시킨다.

나사축(121)이 정방향으로 회전함에 따라, 제1가이드(103)와 제2가이드(107)의 각 푸셔(105,109)에 의해 제1키(31)와 제2키(71)의 일단부가 가압되며 원추형 구동기어(21)의 꼭지점 영역 방향으로 함께 이동하여, 원추형 구동기어(21)의 제1키홈(27)에 결합된 제1키(31)는 회전반경이 감소하고, 원추형 종동기어(61)의 제2키홈(67)에 결합된 제2키(71)는 회전반경이 증대하게 된다.

이와 같이, 변속 조절부(101)의 변속 조절에 의해, 원추형 구동기어(21)에 결합된 복수의 제1키(31)의 회전반경이 원추형 종동기어(61)에 결합된 복수의 제2키(71)의 회전반경에 비해 상대적으로 작아짐에 따라, 복수의 제1키(31)의 회전반경과 복수의 제2키(71)의 회전반경의 비율만큼 감속이 발생하게 된다.

따라서, 구동축(11)을 통해 입력되는 동력은 원추형 구동기어(21)와, 복수의 제1키(31)와, 동력전달부재(91)와, 복수의 제2키(71)와, 한 쌍의 원추형 종동기어(61)를 순차적으로 거쳐 종동축(51)을 통해 전달된다. 이 때, 원추형 구동기어(21)와 원추형 종동기어(61) 사이에서는 복수의 제1키(31)의 회전반경과 복수의 제2키(71)의 회전반경의 비율만큼 감속이 발생하게 되어, 종동축(51)은 구동축(11)에 대해 감속한 회전수로 회전하게 된다.

이어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기(1)에서 증속하도록 변속하는 과정에 대해 설명한다.

원추형 구동기어(21)의 제1키(31)의 회전반경과 원추형 종동 기어의 제2키(71)의 회전반경이 동일한 상태에서, 홀더(111)가 원추형 종동기어(61)의 꼭지점 영역 방향으로 이동하도록 나사축(121)을 역방향으로 회전시킨다.

나사축(121)이 역방향으로 회전함에 따라, 제1가이드(103)와 제2가이드(107)의 각 푸셔(105,109)에 의해 제1키(31)와 제2키(71)의 타단부가 가압되며 원추형 종동기어(61)의 꼭지점 영역 방향으로 함께 이동하여, 원추형 종동기어(61)의 제1키홈(27)에 결합된 제1키(31)는 회전반경이 증대하고, 원추형 종동기어(61)의 제2키홈(67)에 결합된 제2키(71)는 회전반경이 감소하게 된다.

이와 같이, 변속 조절부(101)의 변속 조절에 의해, 원추형 구동기어(21)에 결합된 복수의 제1키(31)의 회전반경이 원추형 종동기어(61)에 결합된 복수의 제2키(71)의 회전반경에 비해 상대적으로 커짐에 따라, 복수의 제1키(31)의 회전반경과 복수의 제2키(71)의 회전반경의 비율만큼 증속이 발생하게 된다.

따라서, 구동축(11)을 통해 입력되는 동력은 원추형 구동기어(21)와, 복수의 제1키(31)와, 동력전달부재(91)와, 복수의 제2키(71)와, 한 쌍의 원추형 종동기어(61)를 순차적으로 거쳐 종동축(51)을 통해 전달된다. 이 때, 원추형 구동기어(21)와 원추형 종동기어(61) 사이에서는 복수의 제1키(31)의 회전반경과 복수의 제2키(71)의 회전반경의 비율만큼 증속이 발생하게 되어, 종동축(51)은 구동축(11)에 대해 증속한 회전수로 회전하게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 유압을 이용하여 변속하지 않고, 나사결합 운동에 의해 변속 범위를 조절가능하도록 변속 구조를 개선함으로써, 종래에 비해 변속기의 사이즈를 컴팩트하게 할 수 있고, 동력전달효율을 향상시킬 수 있게 된다.

1 : 무단 변속기 11 : 구동축
21 : 원추형 구동기어 27 : 제1키홈
31 : 제1키 33 : 메인 제1키
35 : 보조 제1키 51 : 종동축
61 : 원추형 종동기어 67 : 제2키홈
71 : 제2키 73 : 메인 제2키
75 : 보조 제2키 91 : 동력전달부재
97 : 래칫 101 : 변속 조절부
103 : 제1가이드 107 : 제2가이드
111 : 홀더 115 : 나사부
121 : 나사축 125 : 나사축 구동부

Claims

구동축과;
상기 구동축에 이동가능하게 마련되어, 경사면을 따라 반경방향으로 복수의 제1키홈이 형성된 원추형 구동기어와;
상기 구동축과 평행을 이루며 상기 원추형 구동기어의 경사면으로부터 부분 돌출하고, 상기 복수의 제1키홈에 각각 이동가능하게 결합되는 복수의 제1키와;
종동축과;
상기 종동축에 이동가능하게 마련되어, 경사면을 따라 반경방향으로 복수의 제2키홈이 형성된 원추형 종동기어와;
상기 종동축과 평행을 이루며 상기 원추형 종동기어의 경사면으로부터 부분 돌출하고, 상기 복수의 제2키홈에 각각 이동가능하게 결합되는 복수의 제2키와;
상기 복수의 제1키와 상기 복수의 제2키를 통해 상기 원추형 구동기어와 상기 원추형 종동기어를 상호 연결하며, 상기 원추형 구동기어의 회전력을 상기 원추형 종동기어로 전달하는 동력전달부재와;
상기 원추형 구동기어에 결합된 상기 복수의 제1키의 회전반경과 상기 원추형 종동기어에 결합된 상기 복수의 제2키의 회전반경이 상호 반대로 증감하도록 조절하는 변속 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제1항에 있어서,
상기 변속 조절부는,
상기 복수의 제1키홈에 결합된 상기 복수의 제1키를 사이에 두고 상기 원추형 구동기어에 왕복이동가능하게 결합되는 한 쌍의 제1가이드와;
상기 복수의 제2키홈에 결합된 상기 복수의 제2키를 사이에 두고, 상기 원추형 종동기어에 왕복이동가능하게 결합되는 한 쌍의 제2가이드와;
상기 한 쌍의 제1가이드와 상기 한 쌍의 제2가이드를 회전가능하게 지지하며, 암나사가 관통 형성된 나사부를 갖는 홀더와;
상기 홀더의 나사부에 나사 결합하며 상기 홀더를 왕복이동시켜, 상기 한 쌍의 제1가이드와 상기 한 쌍의 제2가이드를 각각 상기 원추형 구동기어와 상기 원추형 종동기어에 왕복이동시키는 나사축과;
상기 나사축을 정역회전시키는 나사축 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제1항에 있어서,
상기 원추형 구동기어와 상기 원추형 종동기어는 각 꼭지점 영역이 상호 반대방향으로 배치되도록 상기 구동축과 상기 종동축에 각각 이동가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제1항에 있어서,
상기 구동축과 상기 원추형 구동기어, 상기 종동축과 상기 원추형 종동기어는 각각 스플라인 결합되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제1항에 있어서,
상기 동력전달부재는 폐루프 형상을 가지며, 상기 동력전달부재의 이동방향 및 상기 동력전달부재의 이동방향에 대해 가로방향으로 일정 간격을 두고 마련된 복수의 래칫을 더 포함하고,
상기 복수의 제1키 및 상기 복수의 제2키는 각각,
상기 래칫이 맞물리는 쐐기홈과 상기 래칫의 슬라이딩을 안내하는 가이드홈이 간격을 두고 형성된 복수의 메인 제1키 및 복수의 메인 제2키와,
상기 래칫의 슬라이딩을 안내하는 한 쌍의 가이드홈이 간격을 두고 형성된 복수의 보조 제1키 및 복수의 보조 제2키를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제5항에 있어서,
상기 복수의 제1키홈에는 상기 복수의 메인 제1키와 상기 복수의 보조 제1키가 교번적으로 장착되고,
상기 복수의 제2키홈에는 상기 복수의 메인 제2키와 상기 복수의 보조 제2키가 교번적으로 장착되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제6항에 있어서,
상기 보조 제1키를 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 상기 메인 제1키의 각 쐐기홈은 상기 동력전달부재의 이동방향에 대해 가로로 교번적으로 어긋나게 배치되고,
상기 보조 제2키를 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 상기 메인 제2키의 각 쐐기홈은 상기 동력전달부재의 이동방향에 대해 가로로 교번적으로 어긋나게 배치되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제5항에 있어서,
상기 복수의 제1키홈에는 상기 원추형 구동기어 경사면의 경사각도로 제1끼움돌기가 돌출 형성되며, 상기 복수의 메인 제1키와 상기 복수의 보조 제1키에는 상기 제1끼움돌기에 끼움 결합되는 제1끼움홈이 각각 함몰 형성되고,
상기 복수의 제2키홈에는 상기 원추형 종동기어 경사면의 경사각도로 제2끼움돌기가 돌출 형성되며, 상기 복수의 메인 제2키와 상기 복수의 보조 제2키에는 상기 제2끼움돌기에 끼움 결합되는 제2끼움홈이 각각 함몰 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제1항에 있어서,
상기 원추형 구동기어와 상기 원추형 종동기어는 동일한 형상과 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.