KR20180038128A

KR20180038128A - 무단변속기

Info

Publication number: KR20180038128A
Application number: KR1020160128781A
Authority: KR
Inventors: 현경열
Original assignee: 현경열
Priority date: 2016-10-06
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2018-04-16
Also published as: WO2018066908A1; KR101937637B1

Abstract

본 발명은 무단 변속기에 관한 것으로서, 복수의 제1슬롯이 형성된 제1슬롯부를 갖는 중공의 구동축과; 상기 제1슬롯부를 사이에 두고 상기 구동축에 이격 배치되며, 상호 대향하는 각 판면에 반경방향을 따라 곡선형상으로 함몰 형성된 복수의 제1키홈을 갖는 한 쌍의 구동 디스크와; 상기 한 쌍의 구동 디스크의 상기 제1키홈에 이동가능하게 결합되는 복수의 제1키와; 상기 복수의 제1키의 이동을 안내하는 복수의 제1안내홈이 형성된 제1가이드 디스크와, 상기 제1가이드 디스크를 지지하고 내주에 상기 복수의 제1슬롯에 대응하며 상기 구동축의 길이방향을 따라 곡선형상의 복수의 제1프로파일이 함몰 형성된 제1스페이서를 가지며, 상기 제1슬롯부에 배치되어 상기 한 쌍의 구동 디스크 사이의 간격을 유지하는 제1간격유지부와; 복수의 제2슬롯이 형성된 제2슬롯부를 갖는 중공의 종동축과; 상기 제2슬롯부를 사이에 두고 상기 종동축에 이격 배치되며, 상호 대향하는 각 판면에 반경방향을 따라 곡선형상으로 함몰 형성된 복수의 제2키홈을 갖는 한 쌍의 종동 디스크와; 상기 한 쌍의 종동 디스크의 상기 제2키홈에 이동가능하게 결합되는 복수의 제2키와; 상기 복수의 제2키의 이동을 안내하는 복수의 제2안내홈이 형성된 제2가이드 디스크와, 상기 제2가이드 디스크를 지지하고 내주에 상기 복수의 제2슬롯에 대응하며 상기 종동축의 길이방향을 따라 곡선형상의 복수의 제2프로파일이 함몰 형성된 제2스페이서를 가지며, 상기 제2슬롯부에 배치되어 상기 한 쌍의 종동 디스크 사이의 간격을 유지하는 제2간격유지부와; 상기 복수의 제1키와 상기 복수의 제2키를 통해 상기 한 쌍의 구동 디스크와 상기 한 쌍의 종동 디스크를 상호 연결하며, 상기 구동 디스크의 회전력을 상기 종동 디스크로 전달하는 동력전달부재와; 상기 제1슬롯을 관통하며 상기 제1프로파일에 이동가능하게 결합되는 제1로킹 핀과, 상기 제2슬롯을 관통하며 상기 제2프로파일에 이동가능하게 결합되는 제2로킹 핀을 가지며, 상기 한 쌍의 구동 디스크에 결합된 상기 복수의 제1키의 회전반경과 상기 한 쌍의 종동 디스크에 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, 복수의 제1슬롯이 형성된 제1슬롯부를 갖는 중공의 구동축과; 상기 제1슬롯부를 사이에 두고 상기 구동축에 이격 배치되며, 상호 대향하는 각 판면에 반경방향을 따라 곡선형상으로 함몰 형성된 복수의 제1키홈을 갖는 한 쌍의 구동 디스크와; 상기 한 쌍의 구동 디스크의 상기 제1키홈에 이동가능하게 결합되는 복수의 제1키와; 상기 복수의 제1키의 이동을 안내하는 복수의 제1안내홈이 형성된 제1가이드 디스크와, 상기 제1가이드 디스크를 지지하고 내주에 상기 복수의 제1슬롯에 대응하며 상기 구동축의 길이방향을 따라 곡선형상의 복수의 제1프로파일이 함몰 형성된 제1스페이서를 가지며, 상기 제1슬롯부에 배치되어 상기 한 쌍의 구동 디스크 사이의 간격을 유지하는 제1간격유지부와; 복수의 제2슬롯이 형성된 제2슬롯부를 갖는 중공의 종동축과; 상기 제2슬롯부를 사이에 두고 상기 종동축에 이격 배치되며, 상호 대향하는 각 판면에 반경방향을 따라 곡선형상으로 함몰 형성된 복수의 제2키홈을 갖는 한 쌍의 종동 디스크와; 상기 한 쌍의 종동 디스크의 상기 제2키홈에 이동가능하게 결합되는 복수의 제2키와; 상기 복수의 제2키의 이동을 안내하는 복수의 제2안내홈이 형성된 제2가이드 디스크와, 상기 제2가이드 디스크를 지지하고 내주에 상기 복수의 제2슬롯에 대응하며 상기 종동축의 길이방향을 따라 곡선형상의 복수의 제2프로파일이 함몰 형성된 제2스페이서를 가지며, 상기 제2슬롯부에 배치되어 상기 한 쌍의 종동 디스크 사이의 간격을 유지하는 제2간격유지부와; 상기 복수의 제1키와 상기 복수의 제2키를 통해 상기 한 쌍의 구동디스크와 상기 한 쌍의 종동 디스크를 상호 연결하며, 상기 구동 디스크의 회전력을 상기 종동 디스크로 전달하는 동력전달부재와; 상기 제1슬롯을 관통하며 상기 제1프로파일에 이동가능하게 결합되는 제1로킹 핀과, 상기 제2슬롯을 관통하며 상기 제2프로파일에 이동가능하게 결합되는 제2로킹 핀을 가지며, 상기 한 쌍의 구동 디스크에 결합된 상기 복수의 제1키의 회전반경과 상기 한 쌍의 종동 디스크에 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, 외주에 수나사를 형성하며, 상기 구동축에 부분적으로 삽입되는 구동 나사축과; 외주에 수나사를 형성하며, 상기 종동축에 부분적으로 삽입되는 종동 나사축과; 내주에 암나사를 형성하며, 상기 구동 나사축과 나사 결합되어 상기 구동 나사축을 직선 왕복 이동시키는 구동 너트부와; 내주에 암나사를 형성하며, 상기 종동 나사축과 나사 결합되어 상기 종동 나사축을 직선 왕복 이동시키는 종동 너트부와; 상기 제1슬롯을 관통하며 상기 제1프로파일에 걸림유지되어 상기 구동 나사축의 직선 왕복이동에 의해 상기 제1프로파일을 따라 이동하는 제1로킹 핀을 가지며, 상기 구동 나사축에 자전가능하게 결합되는 제1푸셔와; 상기 제2슬롯을 관통하며 상기 제2프로파일에 걸림유지되어 상기 종동 나사축의 직선 왕복이동에 의해 상기 제2프로파일을 따라 이동하는 제2로킹 핀을 가지며, 상기 종동 나사축에 자전가능하게 결합되는 제2푸셔와; 상기 구동 나사축과 상기 종동 나사축이 상호 반대방향으로 직선 왕복이동하도록 상기 구동 나사축과 상기 종동 나사축을 회전시키는 나사축 구동부를 포함할 수 있다.

상기 나사축 구동부는, 상기 구동 나사축에 결합되는 구동 나사축 기어와; 상기 종동 나사축에 결합되어, 상기 구동 나사축 기어와 맞물려 회전하는 종동 나사축 기어와; 상기 구동 나사축 기어와 상기 종동 나사축 기어 중 어느 하나와 맞물려 회전하는 구동 기어와; 상기 구동 기어가 결합되며, 상기 구동 기어를 정역 회전시키는 구동 모터를 포함할 수 있다.

상기 동력전달부재는 폐루프 형상을 가지며, 상기 동력전달부재의 이동방향 및 상기 동력전달부재의 가로방향으로 일정 간격을 두고 마련된 복수의 래칫을 더 포함하고, 상기 복수의 제1키와 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 한 쌍의 구동 디스크의 상기 복수의 제1키홈에는 상기 복수의 메인 제1키와 상기 복수의 보조 제1키가 상기 구동축의 둘레를 따라 교번적으로 장착되고, 상기 한 쌍의 종동 디스크의 상기 복수의 제2키홈에는 상기 복수의 메인 제2키와 상기 복수의 보조 제2키가 상기 종동축의 둘레를 따라 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.

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 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기의 구성을 도시한 단면도,
도 3은 도 1의 요부 사시도,
도 4는 도 1에서 구동축 또는 종동축과 구동 디스크 또는 종동 디스크의 결합상태를 도시한 도면,
도 5는 도 4의 정면도,
도 6은 도 4의 구동축 또는 종동축과 제1간격유지부 또는 제2간격유지부의 분해 사시도,
도 7은 도 4의 분해 사시도,
도 8은 구동 나사축 또는 종동 나사축과 제1푸셔 또는 제2푸셔의 결합상태를 도시한 도면,
도 9는 제1간격유지부 또는 제2간격유지부의 사시도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기의 동력전달부재의 요부 사시도,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기의 동력전달부재와 각 키의 결합관계를 전개한 상태로 표시한 도면,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기의 래칫과 메인 제1키, 래칫과 메인 제2키의 결합상태를 도시한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 9에는 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), 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b), 복수의 제1키(31), 제1간격유지부(41), 종동축(51), 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b), 복수의 제2키(71), 제2간격유지부(81), 동력전달부재(91), 변속 조절부(101)를 포함한다.

구동축(11)은 속이 빈 중공의 형상을 가지며, 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 복수의 제1슬롯(15)이 형성된 제1슬롯부(13)가 마련되어 있다.

복수의 제1슬롯(15)은 장공의 단면형상을 가지며, 구동축(11)의 길이방향을 따라 직선 형상으로 일정 길이로 구동축(11)에 관통 형성되어 있다. 복수의 제1슬롯(15)은 구동축(11)의 둘레방향을 따라 간격을 두고 형성되어 있다.

또한, 구동축(11)에는 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)가 이격 배치되어 있다.

한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)는 평평한 원반형상을 가지며, 제1슬롯부(13)를 사이에 두고 구동축(11)에 열박음 결합되어 있다. 여기서, 구동축(11)과 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)는 키 또는 스플라인 등과 같은 동력전달요소에 의해 결합될 수도 있다.

한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)의 상호 대향하는 각 판면에는 예컨대, 제1슬롯부(13)를 향하는 구동 디스크(21a,21b)의 판면에는, 복수의 제1키홈(23a,23b)이 마련되어 있다. 복수의 제1키홈(23a,23b)은 구동 디스크(21a,21b)의 반경방향을 따라 곡선형상으로 예컨대, 구동 디스크(21a,21b)의 반경방향을 따라 나선형상으로 일정 깊이로 함몰 형성되어 있다. 각 구동 디스크(21a,21b)에 형성된 복수의 제1키홈(23a,23b)은 상호 반대방향의 나선형상을 가진다. 특히, 후술할 구동 나사축 기어(123)에 인접하게 위치하는 구동 디스크(21a)의 제1키홈(23a)은 오른나사방향의 나선형상을 가지고, 나머지 구동 디스크(21b)의 제1키홈(23b)은 왼나사방향의 나선형상을 가진다.

각 구동 디스크(21a,21b)의 복수의 제1키홈(23a,23b)에는 복수의 제1키(31)의 단부가 이동가능하게 결합된다. 복수의 제1키(31)는 각 구동 디스크(21a,21b)의 제1키홈(23a,23b)에 대응하는 수량을 가진다.

복수의 제1키(31)는 일정 길이의 바아 형상을 가지며, 각 구동 디스크(21a,21b)의 제1키홈(23a,23b)에 대응하는 수량을 가진다. 복수의 제1키(31)는 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b) 사이에 마련되어 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)를 상호연결한다. 복수의 제1키(31)는 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)의 상호 대향하는 각 제1키홈(23a,23b)에 이동가능하게 맞물림결합된다.

이로써, 복수의 제1키(31)는 구동축(11)의 반경방향을 따라 즉, 구동 디스크(21a,21b)의 곡선형상의 제1키홈(23a,23b)을 따라 이동하게 된다.

따라서, 복수의 제1키(31)가 복수의 제1키홈(23a,23b)을 따라 구동축(11)의 중심으로부터 이격하는 방향으로 이동하게 되면, 복수의 제1키(31)의 회전반경은 커지게 된다. 반대로, 복수의 제1키(31)가 복수의 제1키홈(23a,23b)을 따라 구동축(11)의 중심을 향해 이동하게 되면, 복수의 제1키(31)의 회전반경은 작아지게 된다.

또한, 복수의 제1키(31)는 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, 래칫(97)의 슬라이딩을 안내하는 한 쌍의 가이드홈(39)이 간격을 두고 형성된 복수의 보조 제1키(35)를 포함한다. 도 12에 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.

이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기(1)는 복수의 메인 제1키(33)와 복수의 보조 제1키(35)가 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)의 복수의 제1키홈(23a,23b)에 구동축(11)의 둘레를 따라 교번적으로 장착된다. 또한, 도 11에 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, 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)에 메인 제1키(33)와 보조 제1키(35)를 교번적으로 장착함에 따라, 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b) 사이를 연결하는 복수의 제1키(31)의 회전반경 변경시 동력전달부재(91)의 래칫(97)은 제1키(31)의 쐐기홈(37)으로부터 벗어나지 않고 안정적으로 맞물리게 된다.

제1간격유지부(41)는 구동축(11)의 제1슬롯부(13)에 배치되어 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b) 사이의 간격을 유지한다. 제1간격유지부(41)는 도 9에 도시된 바와 같이, 제1가이드 디스크(43)와 제1스페이서(47)를 포함한다.

제1가이드 디스크(43)는 평평한 원반형상을 가지며, 구동축(11)의 반경방향을 따라 직선형상의 복수의 제1안내홈(45)이 제1스페이서(47)의 둘레를 따라 간격을 두고 관통 형성되어 있다. 각 제1안내홈(45)에는 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)의 제1키홈(23a,23b)에 결합된 제1키(31)의 중앙영역이 결합되며, 이에 제1키(31)의 이동을 안내한다. 이로써, 제1키(31)가 제1가이드 디스크(43)의 직선형상의 제1안내홈(45)을 따라 직선 이동함에 따라, 제1키(31)는 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)의 만곡된 각 제1키홈(23a,23b)을 따라 이동하여, 복수의 제1키(31)가 복수의 제1키홈(23a,23b)을 따라 구동축(11)의 중심으로부터 이격하는 방향으로 이동하게 되면, 복수의 제1키(31)의 회전반경은 커지게 된다. 반대로, 복수의 제1키(31)가 복수의 제1키홈(23a,23b)을 따라 구동축(11)의 중심을 향해 이동하게 되면, 복수의 제1키(31)의 회전반경은 작아지게 된다.

제1스페이서(47)는 원형단면의 속이 빈 파이프 형상을 가진다. 제1스페이서(47)의 외주에는 제1가이드 디스크(43)가 지지되어 있고, 제1스페이서(47)의 내주에는 구동축(11)이 관통한다. 제1스페이서(47)의 내주에는 구동축(11)의 길이방향을 따라 곡선형상의 복수의 제1프로파일(49)이 일정 깊이로 함몰 형성되어 있다. 각 제1프로파일(49)은 복수의 제1슬롯(15)에 대응하며 형성되고, 각 제1프로파일(49)에는 제1로킹 핀(113)이 이동가능하게 결합된다.

이와 같이, 제1간격유지부(41)는 제1슬롯부(13)에 배치되어, 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b) 사이의 간격을 유지함과 동시에, 복수의 제1키(31)의 이동을 안내한다.

종동축(51)은 속이 빈 중공의 형상을 가지며, 구동축(11)과 평행하게 이격 배치되어, 구동축(11)으로부터 입력된 동력을 출력한다. 종동축(51)에는 복수의 제2슬롯(55)이 형성된 제2슬롯부(53)가 마련되어 있다.

복수의 제2슬롯(55)은 장공의 단면형상을 가지며, 종동축(51)의 길이방향을 따라 직선 형상으로 일정 길이로 종동축(51)에 관통 형성되어 있다. 복수의 제2슬롯(55)은 종동축(51)의 둘레방향을 따라 간격을 두고 형성되어 있다.

또한, 종동축(51)에는 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b)가 이격 배치되어 있다.

한 쌍의 종동 디스크(61a,61b)는 평평한 원반형상을 가지며, 제2슬롯부(53)를 사이에 두고 종동축(51)에 열박음 결합되어 있다. 여기서, 종동축(51)과 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b)는 키 또는 스플라인 등과 같은 동력전달요소에 의해 결합될 수도 있다.

한 쌍의 종동 디스크(61a,61b)의 상호 대향하는 각 판면에는 예컨대, 제2슬롯부(53)를 향하는 종동 디스크(61a,61b)의 판면에는, 복수의 제2키홈(63a,63b)이 마련되어 있다. 복수의 제2키홈(63a,63b)은 종동 디스크(61a,61b)의 반경방향을 따라 곡선형상으로 예컨대, 종동 디스크(61a,61b)의 반경방향을 따라 나선형상으로 일정 깊이로 함몰 형성되어 있다. 각 종동 디스크(61a,61b)에 형성된 복수의 제2키홈(63a,63b)은 상호 반대방향의 나선 형상을 가진다. 특히, 후술할 종동 나사축 기어(125)에 인접하게 위치하는 종동 디스크(61a)의 제2키홈(63a)은 오른나사방향의 나선형상을 가지고, 나머지 종동 디스크(61b)의 제2키홈(63b)은 왼나사방향의 나선형상을 가진다.

각 종동 디스크(61a,61b)의 복수의 제2키홈(63a,63b)에는 복수의 제2키(71)의 단부가 이동가능하게 결합된다. 복수의 제2키(71)는 각 종동 디스크(61a,61b)의 제2키홈(63a,63b)에 대응하는 수량을 가진다.

복수의 제2키(71)는 일정 길이의 바아 형상을 가지며, 각 종동 디스크(61a,61b)의 제2키홈(63a,63b)에 대응하는 수량을 가진다. 복수의 제2키(71)는 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b) 사이에 마련되어 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b)를 상호 연결한다. 복수의 제2키(71)는 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b)의 상호 대향하는 각 제2키홈(63a,63b)에 이동가능하게 맞물림결합된다.

이로써, 복수의 제2키(71)는 종동축(51)의 반경방향을 따라 즉, 종동 디스크(61a,61b)의 곡선형상의 제2키홈(63a,63b)을 따라 이동하게 된다.

따라서, 복수의 제2키(71)가 복수의 제2키홈(63a,63b)을 따라 종동축(51)의 중심으로부터 이격하는 방향으로 이동하게 되면, 복수의 제2키(71)의 회전반경은 커지게 된다. 반대로, 복수의 제2키(71)가 복수의 제2키홈(63a,63b)을 따라 종동축(51)의 중심을 향해 이동하게 되면, 복수의 제2키(71)의 회전반경은 작아지게 된다.

또한, 복수의 제2키(71)는 후술할 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, 래칫(97)의 슬라이딩을 안내하는 한 쌍의 가이드홈(79)이 간격을 두고 형성된 복수의 보조 제2키(75)를 포함한다. 도 12에 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.

이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기(1)는 복수의 메인 제2키(73)와 복수의 보조 제2키(75)가 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b)의 복수의 제2키홈(63a,63b)에 종동축(51)의 둘레를 따라 교번적으로 장착된다. 또한, 도 11에 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, 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b)에 메인 제2키(73)와 보조 제2키(75)를 교번적으로 장착함에 따라, 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b) 사이를 연결하는 복수의 제2키(71)의 회전반경 변경시 동력전달부재(91)의 래칫(97)은 제2키(71)의 쐐기홈(77)으로부터 벗어나지 않고 안정적으로 맞물리게 된다.

제2간격유지부(81)는 종동축(51)의 제2슬롯부(53)에 배치되어 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b) 사이의 간격을 유지한다. 제2간격유지부(81)는 도 9에 도시된 바와 같이, 제2가이드 디스크(83)와 제2스페이서(87)를 포함한다.

제2가이드 디스크(83)는 평평한 원반형상을 가지며, 종동축(51)의 반경방향을 따라 직선형상의 복수의 제2안내홈(85)이 제2스페이서(87)의 둘레를 따라 간격을 두고 관통 형성되어 있다. 각 제2안내홈(85)에는 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b)의 제2키홈(63a,63b)에 결합된 제2키(71)의 중앙영역이 결합되며, 이에 제2키(71)의 이동을 안내한다. 이로써, 제2키(71)가 제2가이드 디스크(83)의 직선형상의 제2안내홈(85)을 따라 직선 이동함에 따라, 제2키(71)는 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b)의 만곡된 각 제2키홈(63a,63b)을 따라 이동하여, 복수의 제2키(71)가 복수의 제2키홈(63a,63b)을 따라 종동축(51)의 중심으로부터 이격하는 방향으로 이동하게 되면, 복수의 제2키(71)의 회전반경은 커지게 된다. 반대로, 복수의 제2키(71)가 복수의 제2키홈(63a,63b)을 따라 종동축(51)의 중심을 향해 이동하게 되면, 복수의 제2키(71)의 회전반경은 작아지게 된다.

제2스페이서(87)는 원형단면의 속이 빈 파이프 형상을 가진다. 제2스페이서(87)의 외주에는 제2가이드 디스크(83)가 지지되어 있고, 제2스페이서(87)의 내주에는 종동축(51)이 관통한다. 제2스페이서(87)의 내주에는 종동축(51)의 길이방향을 따라 곡선형상의 복수의 제2프로파일(89)이 일정 깊이로 함몰 형성되어 있다. 각 제2프로파일(89)은 복수의 제2슬롯(55)에 대응하며 형성되고, 각 제2프로파일(89)에는 제2로킹 핀(117)이 이동가능하게 결합된다.

이와 같이, 제2간격유지부(81)는 제2슬롯부(53)에 배치되어, 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b) 사이의 간격을 유지함과 동시에, 복수의 제2키(71)의 이동을 안내한다.

동력전달부재(91)는 도 10에 도시된 바와 같이 일정 길이를 갖는 복수의 연결링크(93)가 핀(95)에 의해 연결되어 폐루프를 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 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)와 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b)를 상호 연결하며, 구동 디스크(21a,21b)의 회전력을 종동 디스크(61a,61b)로 전달한다.

본 실시예에서는 도 11에 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(91)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 된다. 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 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)에 결합된 상기 복수의 제1키(31)의 회전반경과 상기 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b)에 결합된 상기 복수의 제2키(71)의 회전반경이 상호 반대로 증감하도록 조절한다. 즉, 변속 조절부(101)는 복수의 제1키(31)와 복수의 제2키(71)가 각각, 복수의 제1키홈(23a,23b)과 복수의 제2키홈(63a,63b)을 따라 상호 반대방향으로 이동시켜 예컨대, 복수의 제1키(31)와 복수의 제2키(71)의 각 회전반경을 변경하여 변속을 조절한다.

변속 조절부(101)는 구동 나사축(103)과, 종동 나사축(105)과, 구동 너트부(107)와, 종동 너트부(109)와, 제1푸셔(111)와, 제2푸셔(115)와, 나사축 구동부(121)를 포함한다.

구동 나사축(103)은 구동축(11)에 부분적으로 삽입되며, 외주에 수나사(103a)가 형성되어 있다. 구동 나사축(103)의 외주에는 구동 너트부(107)가 나사 결합된다.

종동 나사축(105)은 종동축(51)에 부분적으로 삽입되며, 외주에 수나사(105b)가 형성되어 있다. 종동 나사축(105)의 외주에는 종동 너트부(109)가 나사 결합된다. 한편, 종동 나사축(105)은 구동 나사축(103)과 동일 방향의 수나사(105b)가 형성되어 있다.

구동 너트부(107)는 내주에 구동 나사축(103)의 수나사(103a)와 대응하는 나사 규격의 암나사(미도시)가 형성되어 있다. 구동 너트부(107)는 지지 프레임(119)의 일측에 고정되어 있다. 구동 너트부(107)는 구동 나사축(103)이 관통하며 나사 결합되어, 구동 나사축(103)을 직선왕복 이동시킨다.

종동 너트부(109)는 내주에 종동 나사축(105)의 수나사(105b)와 대응하는 나사 규격의 암나사(미도시)가 형성되어 있다. 종동 너트부(109)는 지지 프레임(119)의 일측에 고정되어 있다. 종동 너트부(109)는 종동 나사축(105)이 관통하며 나사 결합되어, 종동 나사축(105)을 직선왕복 이동시킨다.

제1푸셔(111)는 원형단면의 속이 빈 파이프 형상을 가진다. 제1푸셔(111)는 구동 나사축(103)의 일단부에 자전가능하게 결합되며, 구동축(11)의 내주에 왕복 이동가능하게 수용된다. 구동 나사축(103)에는 제1푸셔(111)가 구동 나사축(103)으로부터 이탈하지 않도록 한 쌍의 스토퍼(112)가 마련되어 있다. 제1푸셔(111)의 외주에는, 복수의 제1로킹 핀(113)이 제1푸셔(111)의 둘레를 따라 제1푸셔(111)의 반경방향으로 돌출되게 마련되어 있다. 제1로킹 핀(113)은 구동축(11)의 제1슬롯(15)을 관통하며 제1스페이서(47)의 제1프로파일(49)에 걸림유지되어, 구동 나사축(103)의 직선 왕복이동에 의해 제1프로파일(49)을 따라 이동한다. 제1로킹 핀(113)이 제1프로파일(49)을 따라 왕복 이동함에 따라, 제1가이드 디스크(43)와 제1스페이서(47)가 정역 회전한다. 제1로킹 핀(113)이 구동축(11)으로부터 이격하는 방향으로 직선 이동할 때, 제1키(31)는 제1안내홈(45)과 제1키홈(23a,23b)을 따라 구동축(11)의 중심으로부터 이격하는 방향으로 이동하고, 제1키(31)의 회전반경은 커지게 된다. 반대로, 제1로킹 핀(113)이 구동축(11)으로부터 이격하는 방향의 반대방향으로 직선 이동할 때, 제1키(31)는 제1안내홈(45)과 제1키홈(23a,23b)을 따라 구동축(11)의 중심을 향해 이동하고, 제1키(31)의 회전반경은 작아지게 된다. 한편, 제1푸셔(111)의 제1로킹 핀(113)은 구동축(11)의 제1슬롯(15)을 관통하여 제1간격유지부(41)의 제1프로파일(49)에 걸림유지되어, 구동축(11), 제1간격유지부(41) 및 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)와 함께 일체로 회전하지만, 제1푸셔(111)는 구동 나사축(103)에 슬립하면서 자전하게 된다. 따라서, 구동축(11) 및 종동축(51)의 변속회전시, 구동 나사축(103)은 회전하지 않게 된다.

제2푸셔(115)는 원형단면의 속이 빈 파이프 형상을 가진다. 제2푸셔(115)는 종동 나사축(105)의 일단부에 자전가능하게 결합되며, 종동축(51)의 내주에 왕복 이동가능하게 수용된다. 종동 나사축(105)에는 제2푸셔(115)가 종동 나사축(105)으로부터 이탈하지 않도록 한 쌍의 스토퍼(114)가 마련되어 있다. 제2푸셔(115)의 외주에는, 복수의 제2로킹 핀(117)이 제2푸셔(115)의 둘레를 따라 제2푸셔(115)의 반경방향으로 돌출되게 마련되어 있다. 제2로킹 핀(117)은 종동축(51)의 제2슬롯(55)을 관통하며 제2스페이서(87)의 제2프로파일(89)에 걸림유지되어, 종동 나사축(105)의 직선 왕복이동에 의해 제2프로파일(89)을 따라 이동한다. 제2로킹 핀(117)이 제2프로파일(89)을 따라 왕복 이동함에 따라, 제2가이드 디스크(83)와 제2스페이서(87)가 정역 회전한다. 제2로킹 핀(117)이 종동축(51)으로부터 이격하는 방향으로 직선 이동할 때, 제2키(71)는 제2안내홈(85)과 제2키홈(63a,63b)을 따라 종동축(51)의 중심으로부터 이격하는 방향으로 이동하고, 제2키(71)의 회전반경은 커지게 된다. 반대로, 제2로킹 핀(117)이 종동축(51)으로부터 이격하는 방향의 반대방향으로 직선 이동할 때, 제2키(71)는 제2안내홈(85)과 제2키홈(63a,63b)을 따라 종동축(51)의 중심을 향해 이동하고, 제2키(71)의 회전반경은 작아지게 된다. 한편, 제2푸셔(115)의 제2로킹 핀(117)은 종동축(51)의 제2슬롯(55)을 관통하여 제2간격 유지부(81)의 제2프로파일(89)에 걸림유지되어, 종동축(51), 제2간격유지부(81) 및 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b)와 함께 일체로 회전하지만, 제2푸셔(115)는 종동 나사축(105)에 슬립하면서 자전하게 된다. 따라서, 구동축(11) 및 종동축(51)의 변속회전시, 종동 나사축(105)은 회전하지 않게 된다.

나사축 구동부(121)는 구동 나사축(103)과 종동 나사축(105)이 상호 반대방향으로 직선 왕복이동하도록 구동 나사축(103)과 종동 나사축(105)을 회전시킨다. 나사축 구동부(121)는 구동 나사축 기어(123)와, 종동 나사축 기어(125)와, 구동 기어(127)와, 구동 모터(129)를 포함한다.

구동 나사축 기어(123)는 외주에 복수의 기어 이빨이 형성된 외치차 형상을 가진다. 구동 나사축 기어(123)는 구동 나사축(103)의 타단부에 결합된다.

종동 나사축 기어(125)는 외주에 복수의 기어 이빨이 형성된 외치차 형상을 가진다. 종동 나사축 기어(125)는 종동 나사축(105)의 타단부에 결합되어, 구동 나사축 기어(123)와 맞물려 회전한다. 종동 나사축 기어(125)와 구동 나사축 기어(123)는 동일한 직경을 가진다.

구동 기어(127)는 외주에 복수의 기어 이빨이 형성된 외치차 형상을 가지며, 구동 나사축 기어(123) 또는 종동 나사축 기어(125)와 맞물려 회전한다. 본 실시예에서는, 구동 기어(127)가 구동 나사축 기어(123)와 맞물려 회전하는 구성이 개시되어 있지만, 구동 기어(127)는 종동 나사축 기어(125)와 맞물려 회전할 수도 있다.

구동 모터(129)는 구동 기어(127)에 연결되어 구동 기어(127)를 정역 회전시키며, 구동 나사축(103)과 종동 나사축(105)을 상호 반대방향으로 직선 왕복이동하도록 제어한다.

여기서, 미설명된 참조부호 141은 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b), 제1키(31), 제1간격유지부(41), 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b), 제2키(71), 제2간격유지부(81), 동력전달부재(91), 변속 조절부(101)를 수용하는 하우징이다. 본 실시예에서의 도 2에는 하우징(141)의 상부가 개방되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 이는 하우징(141)의 내부를 이해할 수 있도록 편의상 하우징(141)의 상부를 개방한 것으로서, 하우징(141)의 상부는 도시하지 않은 커버에 의해 폐쇄된다.

또한, 미설명된 참조부호 143은 구동축(11)을 회전가능하게 지지하는 베어링이고, 참조부호 145는 종동축(51)을 회전가능하게 지지하는 베어링이다.

그리고, 미설명된 참조부호 147은 하우징(141)에 관통하는 구동축(11)의 기밀을 유지하는 시일링 부재이고, 참조부호 149는 하우징(141)에 관통하는 종동축(51)의 기밀을 유지하는 시일링 부재이다.

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.

한 쌍의 구동 디스크(21a,21b) 사이를 연결하는 복수의 제1키(31)의 구동축(11)의 중심에 대한 회전반경과, 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b) 사이를 연결하는 복수의 제2키(71)의 종동축(51)의 중심에 대한 회전반경이 동일한 크기를 가진다.

구동축(11)을 통해 입력되는 동력은 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)와, 복수의 제1키(31)와, 동력전달부재(91)와, 복수의 제2키(71)와, 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b)를 순차적으로 거쳐 종동축(51)을 통해 전달된다.

이 때, 제1푸셔(111)는 구동 나사축(103)에 슬립하면서 자전하게 되어 구동 나사축(103)은 회전하지 않게 되고, 제2푸셔(115)는 종동 나사축(105)에 슬립하면서 자전하게 되어 종동 나사축(105)은 회전하지 않게 된다.

따라서, 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)와 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b) 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 증속하도록 변속하는 과정에 대해 설명한다.

한 쌍의 구동 디스크(21a,21b) 사이를 연결하는 복수의 제1키(31)의 구동축(11)의 중심에 대한 회전반경과, 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b) 사이를 연결하는 복수의 제2키(71)의 종동축(51)의 중심에 대한 회전반경이 동일한 크기를 가진 상태 예컨대 무변속 상태에서, 제1간격유지부(41)와 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b) 사이에 결합된 복수의 제1키(31)의 회전반경이 증가하도록 구동 모터(129)를 제1방향으로 회전시킨다.

구동 모터(129)의 회전력은 구동 기어(127)에 전달되어, 구동 모터(129)의 회전력의 일부는 구동 나사축 기어(123)로 전달되고, 구동 모터(129)의 회전력의 나머지는 구동 나사축 기어(123)와 맞물려 회전하는 종동 나사축 기어(125)로 전달된다.

한편, 구동 모터(129)가 제1방향으로 회전함에 따라, 구동 나사축 기어(123)와 구동 나사축(103)은 구동 모터(129)의 회전방향과 반대방향인 제2방향으로 회전을 하게 되고, 또한 종동 나사축 기어(125)와 종동 나사축(105)은 구동 모터(129)의 회전방향과 동일방향인 제1방향으로 회전을 하게 된다.

구동 나사축(103)이 제2방향으로 회전함에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이 구동 나사축(103)은 구동축(11)으로부터 이격하는 방향으로 직선 이동한다. 이에, 제1푸셔(111) 또한 구동축(11)으로부터 이격하는 방향으로 제1프로파일(49)을 따라 이동하여, 제1간격유지부(41)를 제2방향으로 회전시킨다. 제1간격유지부(41)가 제2방향으로 회전함에 따라, 복수의 제1키(31)는 구동축(11)의 중심으로부터 이격하는 방향으로 제1안내홈(45) 및 제1프로파일(49)을 따라 이동한다. 이로써, 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b) 사이를 연결하는 복수의 제1키(31)의 구동축(11)의 중심에 대한 회전반경은 무변속 상태에 비해 상대적으로 증가하게 된다.

또한, 종동 나사축(105)이 제1방향으로 회전함에 따라, 종동 나사축(105)은 종동축(51)을 향해 접근하는 방향으로 직선 이동한다. 이에, 제2푸셔(115) 또한 종동축(51)으로부터 접근하는 방향으로 제2프로파일(89)을 따라 이동하여, 제2간격유지부(81)를 제1방향으로 회전시킨다. 제2간격유지부(81)가 제1방향으로 회전함에 따라, 복수의 제2키(71)는 종동축(51)의 중심을 향해 접근하는 방향으로 제2안내홈(85) 및 제2프로파일(89)을 따라 이동한다. 이로써, 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b) 사이를 연결하는 복수의 제2키(71)의 종동축(51)의 중심에 대한 회전반경은 무변속상태에 비해 상대적으로 감소하게 된다.

이와 같이, 변속 조절부(101)의 변속 조절에 의해, 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)를 연결하는 복수의 제1키(31)의 회전반경이 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b)를 연결하는 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 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)와, 복수의 제1키(31)와, 동력전달부재(91)와, 복수의 제2키(71)와, 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b)를 순차적으로 거쳐 종동축(51)을 통해 전달된다.

따라서, 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)와 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b) 사이에서는 변속이 발생하여, 종동축(51)은 복수의 제1키(31)의 회전반경과 복수의 제2키(71)의 회전반경의 비율만큼 증속한 회전수로 회전하게 된다.

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

한 쌍의 구동 디스크(21a,21b) 사이를 연결하는 복수의 제1키(31)의 구동축(11)의 중심에 대한 회전반경과, 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b) 사이를 연결하는 복수의 제2키(71)의 종동축(51)의 중심에 대한 회전반경이 동일한 크기를 가진 상태 예컨대 무변속 상태에서, 제1간격유지부(41)와 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b) 사이에 결합된 복수의 제1키(31)의 회전반경이 감소하도록 구동 모터(129)를 제2방향으로 회전시킨다.

구동 모터(129)가 제2방향으로 회전함에 따라, 구동 나사축 기어(123)와 구동 나사축(103)은 구동 모터(129)의 회전방향과 반대방향인 제1방향으로 회전을 하게 되고, 또한 종동 나사축 기어(125)와 종동 나사축(105)은 구동 모터(129)의 회전방향과 동일방향인 제2방향으로 회전을 하게 된다.

구동 나사축(103)이 제1방향으로 회전함에 따라, 구동 나사축(103)은 구동축(11)으로부터 이격하는 방향의 반대방향으로 직선 이동한다. 이에, 제1푸셔(111) 또한 구동축(11)으로부터 이격하는 방향의 반대방향으로 제1프로파일(49)을 따라 이동하여, 제1간격유지부(41)를 제1방향으로 회전시킨다. 제1간격유지부(41)가 제1방향으로 회전함에 따라, 복수의 제1키(31)는 구동축(11)의 중심으로부터 이격하는 방향의 반대방향으로 제1안내홈(45) 및 제1프로파일(49)을 따라 이동한다. 이로써, 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b) 사이를 연결하는 복수의 제1키(31)의 구동축(11)의 중심에 대한 회전반경은 무변속 상태에 비해 상대적으로 감소하게 된다.

또한, 종동 나사축(105)이 제2방향으로 회전함에 따라, 종동 나사축(105)은 종동축(51)으로부터 이격하는 방향으로 직선 이동한다. 이에, 제2푸셔(115) 또한 종동축(51)으로부터 이격하는 방향으로 제2프로파일(89)을 따라 이동하여, 제2간격유지부(81)를 제2방향으로 회전시킨다. 제2간격유지부(81)가 제2방향으로 회전함에 따라, 복수의 제2키(71)는 종동축(51)의 중심으로부터 이격하는 방향으로 제2안내홈(85) 및 제2프로파일(89)을 따라 이동한다. 이로써, 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b) 사이를 연결하는 복수의 제2키(71)의 종동축(51)의 중심에 대한 회전반경은 무변속 상태에 비해 상대적으로 증가하게 된다.

이와 같이, 변속 조절부(101)의 변속 조절에 의해, 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)를 연결하는 복수의 제1키(31)의 회전반경이 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b)를 연결하는 복수의 제2키(71)의 회전반경에 비해 상대적으로 작아짐에 따라, 복수의 제1키(31)의 회전반경과 복수의 제2키(71)의 회전반경의 비율만큼 감속이 발생하게 된다.

따라서, 한 쌍의 구동 디스크(21a,21b)와 한 쌍의 종동 디스크(61a,61b) 사이에서는 변속이 발생하여, 종동축(51)은 복수의 제1키(31)의 회전반경과 복수의 제2키(71)의 회전반경의 비율만큼 감속한 회전수로 회전하게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 유압을 이용하여 변속하지 않고, 나사 결합 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
13 : 제1슬롯부 15 : 제1슬롯
21a,21b : 구동디스크 23a,23b : 제1키홈
31 : 제1키 33: 메인 제1키
35 : 보조 제1키 41 : 제1간격유지부
43: 제1가이드 디스크 45 : 제1안내홈
47 : 제1스페이서 49 : 제1프로파일
51 : 종동축 53 : 제1슬롯부
55 : 제1슬롯 61a,61b : 종동디스크
63a,63b : 제2키홈 71 : 제2키
73 : 메인 제2키 75 : 보조 제2키
81 : 제2간격유지부 83: 제2가이드 디스크
85 : 제2안내홈 87 : 제2스페이서
89 : 제2프로파일 91 : 동력전달부재
97 : 래칫 101 : 변속 조절부
103 : 구동 나사축 105 : 종동 나사축
107 : 구동 너트부 109 : 종동 너트부
111 : 제1푸셔 113 : 제1로킹 핀
115 : 제2푸셔 117 : 제2로킹 핀
121 : 나사축 구동부 123 : 구동 나사축 기어
125 : 종돈 나사축 기어 127 : 구동 기어
129 : 구동 모터

Claims

복수의 제1슬롯이 형성된 제1슬롯부를 갖는 중공의 구동축과;
상기 제1슬롯부를 사이에 두고 상기 구동축에 이격 배치되며, 상호 대향하는 각 판면에 반경방향을 따라 곡선형상으로 함몰 형성된 복수의 제1키홈을 갖는 한 쌍의 구동 디스크와;
상기 한 쌍의 구동 디스크의 상기 제1키홈에 이동가능하게 결합되는 복수의 제1키와;
상기 복수의 제1키의 이동을 안내하는 복수의 제1안내홈이 형성된 제1가이드 디스크와, 상기 제1가이드 디스크를 지지하고 내주에 상기 복수의 제1슬롯에 대응하며 상기 구동축의 길이방향을 따라 곡선형상의 복수의 제1프로파일이 함몰 형성된 제1스페이서를 가지며, 상기 제1슬롯부에 배치되어 상기 한 쌍의 구동 디스크 사이의 간격을 유지하는 제1간격유지부와;
복수의 제2슬롯이 형성된 제2슬롯부를 갖는 중공의 종동축과;
상기 제2슬롯부를 사이에 두고 상기 종동축에 이격 배치되며, 상호 대향하는 각 판면에 반경방향을 따라 곡선형상으로 함몰 형성된 복수의 제2키홈을 갖는 한 쌍의 종동 디스크와;
상기 한 쌍의 종동 디스크의 상기 제2키홈에 이동가능하게 결합되는 복수의 제2키와;
상기 복수의 제2키의 이동을 안내하는 복수의 제2안내홈이 형성된 제2가이드 디스크와, 상기 제2가이드 디스크를 지지하고 내주에 상기 복수의 제2슬롯에 대응하며 상기 종동축의 길이방향을 따라 곡선형상의 복수의 제2프로파일이 함몰 형성된 제2스페이서를 가지며, 상기 제2슬롯부에 배치되어 상기 한 쌍의 종동 디스크 사이의 간격을 유지하는 제2간격유지부와;
상기 복수의 제1키와 상기 복수의 제2키를 통해 상기 한 쌍의 구동 디스크와 상기 한 쌍의 종동 디스크를 상호 연결하며, 상기 구동 디스크의 회전력을 상기 종동 디스크로 전달하는 동력전달부재와;
상기 제1슬롯을 관통하며 상기 제1프로파일에 이동가능하게 결합되는 제1로킹 핀과, 상기 제2슬롯을 관통하며 상기 제2프로파일에 이동가능하게 결합되는 제2로킹 핀을 가지며, 상기 한 쌍의 구동 디스크에 결합된 상기 복수의 제1키의 회전반경과 상기 한 쌍의 종동 디스크에 결합된 상기 복수의 제2키의 회전반경이 상호 반대로 증감하도록 조절하는 변속 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제1항에 있어서,
상기 변속 조절부는,
외주에 수나사를 형성하며, 상기 구동축에 부분적으로 삽입되는 구동 나사축과;
외주에 수나사를 형성하며, 상기 종동축에 부분적으로 삽입되는 종동 나사축과;
내주에 암나사를 형성하며, 상기 구동 나사축과 나사 결합되어 상기 구동 나사축을 직선 왕복 이동시키는 구동 너트부와;
내주에 암나사를 형성하며, 상기 종동 나사축과 나사 결합되어 상기 종동 나사축을 직선 왕복 이동시키는 종동 너트부와;
상기 제1슬롯을 관통하며 상기 제1프로파일에 걸림유지되어 상기 구동 나사축의 직선 왕복이동에 의해 상기 제1프로파일을 따라 이동하는 제1로킹 핀을 가지며, 상기 구동 나사축에 자전가능하게 결합되는 제1푸셔와;
상기 제2슬롯을 관통하며 상기 제2프로파일에 걸림유지되어 상기 종동 나사축의 직선 왕복이동에 의해 상기 제2프로파일을 따라 이동하는 제2로킹 핀을 가지며, 상기 종동 나사축에 자전가능하게 결합되는 제2푸셔와;
상기 구동 나사축과 상기 종동 나사축이 상호 반대방향으로 직선 왕복이동하도록 상기 구동 나사축과 상기 종동 나사축을 회전시키는 나사축 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제2항에 있어서,
상기 나사축 구동부는,
상기 구동 나사축에 결합되는 구동 나사축 기어와;
상기 종동 나사축에 결합되어, 상기 구동 나사축 기어와 맞물려 회전하는 종동 나사축 기어와;
상기 구동 나사축 기어와 상기 종동 나사축 기어 중 어느 하나와 맞물려 회전하는 구동 기어와;
상기 구동 기어가 결합되며, 상기 구동 기어를 정역 회전시키는 구동 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제1항에 있어서,
상기 동력전달부재는 폐루프 형상을 가지며, 상기 동력전달부재의 이동방향 및 상기 동력전달부재의 가로방향으로 일정 간격을 두고 마련된 복수의 래칫을 더 포함하고,
상기 복수의 제1키와 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.
제4항에 있어서,
상기 한 쌍의 구동 디스크의 상기 복수의 제1키홈에는 상기 복수의 메인 제1키와 상기 복수의 보조 제1키가 상기 구동축의 둘레를 따라 교번적으로 장착되고,
상기 한 쌍의 종동 디스크의 상기 복수의 제2키홈에는 상기 복수의 메인 제2키와 상기 복수의 보조 제2키가 상기 종동축의 둘레를 따라 교번적으로 장착되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기.
제5항에 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.