KR20190128272A

KR20190128272A - 축지름이 가변되는 나선형 변속기 및 회전속도 제어방법

Info

Publication number: KR20190128272A
Application number: KR1020180052222A
Authority: KR
Inventors: 이종훈; 이청호
Original assignee: 이종훈; 이청호
Priority date: 2018-05-08
Filing date: 2018-05-08
Publication date: 2019-11-18
Also published as: KR102049174B1

Abstract

체인(720)에 의해 구동기(700)가 회전함에 따라 피구동기(710)가 회전하며, 이때 변속비는 체인링(420))의 지름과 변속기부(100)의 가변축(130)이 이루는 풀리 지름의 비에 따라 결정되며, 변속제어부(300)가 변속기부(100)의 가변축(130)이 형성하는 지름을 가변시켜 가변축(130)이 이루는 축 지름의 변화로 피구동기(710)의 회전속도를 감속 및 가속을 하게 하여 주는 발명 및 이에 대한 속도제어 방법에 대한 발명이다.

Description

축지름이 가변되는 나선형 변속기 및 회전속도 제어방법 {Helical transmission with varying shaft diameter and control method of rotation speed}

본 발명은 전동기, 엔진, 수차, 터빈등과 같이 회전하는 기계장치의 동력을 전달하고, 회전속도를 변환하고, 토오크를 변환하는 변속기로서, 회전 동력을 전달하는 풀리의 축 지름이 가변되어 회전속도 및 토오크 전달비가 무단으로 변속하는 변속기 및 회전속도 제어 방법에 대한 발명이다.

동력을 전달하고 토오크 및 회전속도를 변환하는 장치는 자동차, 오토바이, 발전소, 산업현장, 기계기구의 변속기등 무수히 많은 변속기가 사용되고 있다.

자동차의 변속기의 종류를 예를 들면 여러 개의 기어를 사용하여 잇수가 서로 다른 기어를 조합 맞물려서 변속하는 수동변속기와 구동축과 피구동축을 유체를 매개체로 하여 동력을 전달하는 자동변속기 및 풀리의 양측면의 간격을 조절하여 벨트가 접촉하는 지름이 가변되어 변속하는 무단변속기(CVT -Continuously Variable Transmission)가 대체적인 주류를 이루고 있다.

자동차에 사용되는 주요 변속기의 특징을 열거하면,

수동변속기는 기어가 직접 맞물려 동력을 전달하는 관계로 구조가 간단하고 연비가 좋으나, 잇수가 다른 여러 개의 기어를 조합하여 변속하므로 변속 조작이 불편하고, 변속충격이 있으며, 변속비가 다수의 기어 잇수에 의해 정해져서 몇 가지 단수로 제한되어 있으며,

자동변속기는 자동으로 변속되어 편리하나 유체를 매개체로 하는 관계로 전달하는 기계 구조 및 유체를 제어하는 구조가 복잡하고 유체 매개체에서 동력이 손실되어 수동 변속기에 비하여 연비가 떨어지며,

무단변속기(CVT)는 변속비가 무단인 장점이 있으나 벨트 측면과 풀리 측면이 접촉하여 마찰력에 의해 동력을 전달하여서 접촉면인 벨트와 풀리측면 사이에 슬립현상이 발생하며 대형차와 같이 큰동력을 전달 하는 데에는 제한이 있고 마찰로 인한 마모로 내구성이 떨어지는 단점이 있으며, 변속할 때에는 풀리의 양측면 간격을 조정하고 변속을 하지 않을 때에는 풀리의 양측면을 정해진 간격으로 유지하기 위하여 지속적으로 동력이 필요한 단점이 있다.

체인(720)에 의해 구동기(700)가 회전함에 따라 피구동기(710)가 회전시키는 시스템에서 변속비는 체인링(420))의 지름과 변속기부(100)의 가변축(130)이 이루는 풀리 지름의 비에 따라 결정되므로, 변속제어부(300)의해서 변속기부(100)의 가변축(130)이 형성하는 지름을 가변시켜 가변축(130)이 이루는 축 지름의 변화로 피구동기(710)의 회전속도를 감속 및 가속을 하게 하여 주게 한다.

본 발명인 축지름이 가변되는 나선형 변속기는 동력을 전달하는 체인이나 벨트가 걸리는 변속기의 축지름을 연속하여 무단으로 가변시켜서 변속하므로 무단 변속비의 특징을 가지며,

수동변속기에 비하여 가변축(130)의 축지름이 연속하여 무단으로 가변되어 변환하므로 변속충격 없이 무단으로 변속할 수 있으며 구동축과 피구동축을 체인이나 벨트에 의해 축에 직접 맞물려서 동력을 전달하므로 동력전달 효율이 뛰어나며,

자동변속기에 비하여 구조가 간단하며 자동으로 변속을 구현하기가 용이하며, 무단변속기(CVT)에 비하여 체인이나 벨트를 직접 축에 걸어 동력을 전달하므로 슬립현상이 없어 대동력을 전달할 수 있으며 변속을 하지 않을 때에는 정해진 변속비를 유지하기 위한 별도의 동력이 필요하지 않는다.

도 1은 축지름이 가변되는 나선형 변속기를 적용한 전체 동력전달 시스템의 사시도이다.
도 2는 축지름이 가변되는 나선형 변속기를 적용한 전체 동력전달 시스템의 분해 조립 사시도이다.
도 3은 변속기부(100) 및 변속제어부(300) 사시도이다.
도 4는 변속기부(100) 및 변속제어부(300)의 분해 조립 사시도 이다.
도 5는 체인 체결형 가변축(140) 분해 조립 사시도 이다.
도 6은 벨트 체결형 가변축(150)의 분해 조립 사시도 이다.
도 7은 나선원판(110)의 사시도 이다.
도 8은 가변축 이동원판(120)의 사시도 이다.
도 9는 구동축(240)의 사시도 이다.
도 10은 전자클러치(320)의 사시도 이다.
도 11은 가변축 이탈 방지링(210)의 사시도 이다.
도 12는 축지름이 가변되는 나선형 변속기의 회전속도 제어방법에 대한 순서도(Flow Chart) 이다.

발명을 실시하기 위한 구체적인 설명은 도면 설명을 통하여 구체적인 내용을 설명하고자 한다.

도 1은 축지름이 가변되는 나선형 변속기를 적용한 전체 동력전달 시스템 사시도이며, 도 2은 축지름이 가변되는 나선형 변속기를 적용한 전체 동력전달 시스템의 분해 조립 사시도로서 본 발명을 적용한 시스템에 대하여 적용한 예를 든 것이다.

구동기(700)의 체인링(420))은 피구동기(710)의 축에 장착되어 있는 변속기부(100)의 풀리와 체인(720)으로 상호 결합되어 있어 구동기(700)가 회전함에 따라 피구동기(710)가 회전하며, 이때 변속비는 체인링(420))의 지름과 변속기부(100)의 가변축(130)이 이루는 풀리 지름의 비에 따라 결정되며,

변속제어부(300)는 변속기부(100)의 가변축(130)이 형성하는 지름을 가변시키는 역할을 하여 가변축(130)이 이루는 축 지름의 변화로 피구동기(710)의 회전속도를 감속 및 가속을 하게 하여 주며, 체인텐션너(440)는 축지름의 변화로 인한 변화된 체인의 장력을 일정하게 유지시켜 준다.

여기서 구동기(700)는 본 발명을 설명하기 위한 원동기의 하나의 예이며 전동기, 엔진, 기계장치의 회전축, 수차, 터빈, 기계장치의 회전축과 같이 회전하는 모든 장치에 적용된다.

도 3은 변속기부(100) 및 변속제어부(300) 사시도이며, 도 4는 변속기부(100) 및 변속제어부(300)의 분해 조립 사시도로서,

본 발명인 "축지름이 가변되는 나선형 변속기"는 변속기부(100)와 변속제어부(300)로 구성된다.

변속기부(100)는 나선원판(110), 가변축 이동원판(120), 가변축(130). 회전원판 고정용 와셔(200), 가변축 이탈 방지링(210), 회전원판 고정용 너트(220), 구동축(240), 스프링(500), 볼트(520), 베어링 강구(530)의 부품으로 조합되어 구성된다.

가변축 이동원판(120)의 가변축 이동원판 축(122)에 나선원판(110)이 베어링 강구(530)와 함께 삽입되어 결합하며, 가변축 이동원판(120)과 나선원판(110)의 사이에는 다수의 가변축(130)이 방사형으로 위치하게 되며, 가변축 이동원판 축(122)의 나사산에는 회전원판 고정용 와셔(200)와 회전원판 고정용 너트(220)으로 조여져 결합되며, 나선원판(110)은 가변축 이동원판 축(122)을 중심으로 자유롭게 회전된다.

다수개의 가변축(130)은 가변축 이동원판(120)의 가변축 삽입홈(121)에 각각 삽입됨과 동시에 나선원판(110)의 나선형 홈(111)에 돌출부가 삽입되어 결합된다.

가변축 이동원판(120) 바깥 둘레에는 가변축 이탈 방지링(210)이 삽입되고 볼트(520)에 의해서 가변축 이탈 방지링(210)과 가변축 이동원판(120)이 결합되어, 가변축(130)을 가변축 삽입홈(121)에 조립할 수 있도록 하고 가변축(130)이 가변축 삽입홈(121)에서 이탈되지 않도록 하여준다.

나선원판(110)과 가변축 이동원판(120) 중앙 부분에는 스프링(500)과 함께 구동축(240)의 홈과 가변축 이동원판 축(122)의 홈이 맞추어져 삽입되어 결합되며, 스프링(500)은 변속기부(100)을 구동축(240)으로 밀어서 나선원판 축 마찰면(113)과 축 마찰면(241)이 밀착되어 결합하게 하여준다.

이와 같이 결합한 변속기부(100)는 구동기(700)의 체인링(420)이 회전하면 체인(720)과 결합된 다수의 가변축(130)이 회전하며 가변축(130)과 결합된 가변축 이동원판(120)과 나선원판(110)이 회전하여 구동축(240)이 회전하여 피구동기(710)를 회전시킨다.

체인(720)에 의하여 다수의 가변축(130)을 회전시키고, 가변축 이동원판(120)의 중심부 홈과 구동축(240)의 홈에 맞물려서 결합되어 회전하고, 나선원판(110)의 나선원판 축 마찰면(113)과 축 마찰면(241)은 스프링(500)의 힘에 의해 밀착되어 맞물려서 결합되어 구동축(240)과 같이 회전하여. 결국은 가변축(130), 나선원판(110), 가변축 이동원판(120) 및 구동축(240)은 같은 회전속도로 회전하게 된다.

변속제어부(300)의 전자클러치 풀리(340)가 나선원판(110)을 밀게 되면 축 마찰면(241)과 나선원판 축 마찰면(113)이 분리되고, 클러치 마찰면(341)과 나선원판 클러치 마찰면(112)이 밀착되어 결합되어, 나선원판(110) 회전속도는 전자클러치 풀리(340)의 회전속도와 같은 속도로 회전하게 되는데, 전자클러치 풀리(340) 회전속도와 같은 속도로 회전하는 나선원판(110)의 회전속도가 가변축 이동원판(120)의 회전속도가 다르면, 나선형 홈(111)과 가변축 삽입홈(121)에 결합된 다수의 가변축(130)은 가변축 이동원판(120)의 중심을 기준으로 방사선 방향으로 동시에 벌어지거나 좁혀져서 가변축(130)이 이루는 지름이 작아지거나 커지게 되어 체인(720)에 걸리는 변속기부(100)가 형성하는 축지름이 변하여 변속이 이루어 지게 된다.

이때 구동기(700)의 회전방향, 나선원판(110)에 홈이 파여진 나선의 회전방향, 나선원판(110)과 가변축 이동원판(120)의 회전속도의 차이에 의해서 변속기부(100)가 형성하는 축지름이 커지게 될 것인지 작아지게 될 것인지를 결정하게 된다.

변속기부(100)가 형성하는 축지름의 변화를 도 1 기준으로 설명하면,

도 1의 도면의 우측에서 구동기(700)를 바라보는 방향에서 구동기(700)가 반시계 방향으로 일정한 속도로 회전하고 따라서 변속기부(100)가 반시계 방향으로 회전하며 도 7과 같이 나선이 반시계 방향으로 회전하면서 커지는 구조로 형성되어 있는 것을 기준으로 할 때,

전자클러치 풀리(340)의 클러치 마찰면(341)과 나선원판 클러치 마찰면(112)이 밀착시켜 결합하면 나선원판(110)은 전자클러치 풀리(340)에 의해서 같은 속도로 회전하고 가변축 이동원판(120)은 체인(720)에 의해 회전하고 하게 되는데,

전자클러치 풀리(340)의 회전속도와 같은 나선원판(110)의 회전속도와 가변축 이동원판(120)의 회전속도가 같을 때에는 다수의 가변축(130)은 움직이지 않아 지름은 변화가 없으며,

전자클러치 풀리(340)의 회전속도가 가변축 이동원판(120)의 회전속도 보다 빠르면 가변축(130)은 나선형 홈(111)을 따라 움직이는 동시에 가변축 삽입홈(121)의 유도에 따라 원판의 중심 방향으로 움직여서, 다수의 가변축(130)이 이루는 축지름이 작아지게 되어 가변축 이동원판(120)의 회전속도는 빨라지게 되고 구동축(240)의 회전속도가 빨라지며,

반대로 전자클러치 풀리(340)의 회전속도가 가변축 이동원판(120)의 회전속도 보다 느리면 다수의 가변축(130)이 이루는 축지름이 커져서 구동축(240)의 회전속도는 느리게 된다.

앞에서 설명한 것과 반대로 나선원판(110) 나선 방향이 반시계 방향으로 작아지는 구조로 형성되어 있을 때에는 전자클러치 풀리(340)와 가변축 이동원판(120)의 회전속도 차이에 의한 가변축(130)이 이루는 지름이 커지거나 작아지는 형상은 반대로 나타나게 된다.

따라서 나선원판(110)의 나선 회전방향은 도 7에 나타난 회전방향으로 한정하는 것은 아니다.

변속제어부(300)는 변속제어 모터(310), 전자클러치(320), 변속제어모터 풀리(350), 회전속도계(360), 회전속도 제어기(370), 변속제어 벨트(410), 볼트(520)의 부품으로 조합되고, 전자클러치(320)는 전자석(330)과 전자클러치 풀리(340)의 부품으로 조합되어 구성된다.

변속제어 모터(310)는 회전속도를 가감할 수 있는 전동기이나 전동기로 한정되지 않으며, 엔진, 터빈, 수차와 같이 회전속도를 가감할 수 있는 장치는 모두 사용 될 수 있다.

변속제어 모터(310)의 축에는 변속제어모터 풀리(350)와 회전속도계(360)가 삽입되어 장착되며, 전자석(330)의 돌출된 축에는 전자클러치 풀리(340)가 삽입되어 결합된다. 전자석(330)은 전류의 방향에 의하여 전자클러치 풀리(340)을 당기거나 밀어내며 변속제어모터 풀리(350)과 전자클러치 풀리(340)은 변속제어 벨트(410)에 의해 결합되어 변속제어 모터(310)의 회전으로 전자클러치 풀리(340)가 회전되며 구동축(240) 한쪽 끝에는 회전속도계(360)가 삽입되어 장착된다.

변속제어모터 풀리(350)와 전자클러치 풀리(340)는 같은 회전속도 일 경우 제어가 단순하고 용이하므로 두 개의 풀리 지름은 같고, 체인과 같이 풀리를 연결하는 벨트는 슬립이 없는 현상이 없는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

변속제어부(300)는 다수개의 가변축(130)이 이루는 축의 지름을 가변시키는 역할을 하며, 변속을 하지 않을 때에는 구동축(240)과 가변축 이동원판(120) 중심이 맞물리고, 클러치 마찰면(341)과 나선원판 축 마찰면(113)이 밀착되어 맞물려 돌아가서 변속기부(100)은 구동축(240)과 같은 속도로 회전하며,

변속을 할 때에는 회전속도 제어기(370)는 변속제어 모터(310)의 축에 결합된 회전속도계(360)와 구동축(240)의 축에 결합되어 있는 회전속도계(360)의 회전속도를 입력 받아 변속제어 모터(310)의 회전속도를 가감하여 전자클러치 풀리(340)의 회전속도와 구동축(240)의 회전속도을 일치시켜 동기화 한 후에,

회전속도 제어기(370)는 전자클러치(320)의 전류를 On 하여 전자석(330)을 자화시키면 전자석(330)이 전자클러치 풀리(340)를 밀어내어 클러치 마찰면(341)과 나선원판 클러치 마찰면(112)을 밀착시키고 나선원판(110)을 밀어내면 축 마찰면(241)과 나선원판 축 마찰면(113)이 이격되도록 하여, 가변축 이동원판(120)은 구동기(700)의 회전에 의해 회전하고, 나선원판(110)은 전자클러치 풀리(340)의 회전에 의해 회전하나 이 때에는 가변축 이동원판(120)과 나선원판(110)의 회전속도는 같은 속도로 회전하고 있으며,

이 상태에서 회전속도 제어기(370)에 의하여 변속제어 모터(310)의 회전속도를 가감하면 나선원판(110)의 회전속도와 가변축 이동원판(120)의 회전속도는 차이가에 의해 변속기부(100)에서 설명한 것과 같이 다수개의 가변축(130) 이루는 축의 지름이 커지거나 작아져서 가변축 이동원판(120)과 구동축(240)의 회전속도는 빨라지거나 느리게되어 변속하게 된다.

도 5는 체인 체결형 가변축(130) 분해 조립 사시도 이며, 도 6은 벨트 체결형 가변축(140)의 분해 조립 사시도로서, 가변축(130)은 체인 체결형 가변축(140)과 벨트 체결형 가변축(150)이 제시되어 있다.

체인 체결형 가변축(140)은 가변축링 홀더(160), 체인 체결형 가변축링(170), 가변축 핀(190), 스프링(500)의 부품으로 구성되며, 벨트 체결형 가변축(150)은 가변축링 홀더(160), 벨트 체결형 가변축링(180), 가변축 핀(190), 스프링(500)의 부품으로 구성되어,

체인 체결형 가변축(140)과 벨트 체결형 가변축(150)은 다른 부품은 동일하나 체인 체결형 가변축링(170)과 벨트 체결형 가변축링(180)의 형상에서 벨트나 체인이 걸리는 부분이 다르며, 구동기(700)의 동력을 전달하는 벨트나 체인이 접촉되는 형상에 의해 가변축링의 형상이 결정되고 역할은 동일하며, 결국은 가변축링은 두 가지 형상으로 한정되는 것이 아니고 동력을 전달하는 벨트나 체인의 형상에 의해 다르게 된다.

가변축(130) 설명은 체인 체결형 가변축(140)을 기준으로 설명을 하면 체인 체결형 가변축링(170)은 가변축링 홀더(160)의 중앙의 파여진 홈에 끼워지고 가변축 핀(190)이 끼워져 결합되며, 가변축 핀(190)을 중심으로 좌우에 스프링(500)이 삽입되어 있어, 가변축 핀(190)을 축으로 외력에 의해 좌우로 움직이며 외력이 없을 때에는 체인 체결형 가변축링(170)은 수직방향을 유지하며,

변속기부(100)에 결합된 다수개의 가변축(130)이 변속기부(100)의 축을 형성하고 변속제어부(300)에 의해 변속이 이루어져 다수개의 가변축(130)이 이루는 축의 지름이 가변될 때에는 각각의 가변축(130)과 서로 인접한 가변축(130)의 체인 체결형 가변축링(170) 사이의 간격이 벌어지거나 좁혀지게 되며, 이때 체인 체결형 가변축링(170)은 가변축 핀(190)을 축으로 좌우로 움직여서 인접한 체인 체결형 가변축링(170)과의 간격을 조절하게 하여 준다.

도 7은 나선원판(110)의 사시도로서

원판의 중심에는 가변축 이동원판 축(122)이 삽입될 수 있도록 원형으로 뚫어져 있고 원판의 한 측면에는 나선형 홈(111)이 파여져 있고 다른 한 측면에는 나선원판 클러치 마찰면(112)와 나선원판 축 마찰면(113)이 형성되어 있다.

도 8은 가변축 이동원판(120)의 사시도이고 도 11은 가변축 이탈 방지링(210)의 사시도로서

가변축 이동원판(120)은 원판의 중앙부에는 가변축 이동원판 축(122)이 돌출되어 있으며, 가변축 삽입홈(121)이 방사형으로 다수 개가 형성되어 있고, 가변축 이탈 방지링(210)은 원형링으로 가변축 이동원판(120)의 바깥부분에 끼워지고 볼트(520)로 채워져서 조립할 때 가변축(130)이 가변축 삽입홈(121)에 삽입할 수 있도록 하고 조립한 후에는 가변축 삽입홈(121)으로 부터 가변축(130)이 빠지지 않도록 하여준다.

도 9는 구동축(240)의 사시도로서

구동축(240)은 한 측 끝부분에 풀리가 끼워져 맞물리도록 홈이 파여져 있으며 이어서 원판이 형성되고, 원판의 측면에는 축 마찰면(241)이 형성되어 있다.

도 10은 전자클러치(320)의 사시도로서

전자클러치(320)는 전자석(330)과 전자클러치 풀리(340)로 구성되며, 전자석(330)의 한측면 돌출된 축에 전자클러치 풀리(340)의 중앙 원통부가 삽입되어 결합하여 전자석(330)은 전류를 인가하면 전자석이되어 + - 극을 인가하면 전자클러치 풀리(340)를 밀어내고 반대의 - + 극을 인가하면 전자클러치 풀리(340)을 당기는 역할을 하며, 전자클러치 풀리(340)는 벨트를 체결하는 풀리와 풀리의 한 측면에는 클러치 마찰면(341)이 형성되어 있다.

도 12는 축지름이 가변되는 나선형 변속기의 회전속도 제어방법에 대한 순서도(Flow Chart)이며,

구동기(700)가 운전되고, 변속을 조작하고, 구동기(700)가 정지될 때까지의 회전속도 제어방법에 대한 일련의 프로그램에 흐름에 대한 순서도로서 각 단계별로 설명하면,

Step 1의 단계는 구동기(700)가 회전 시작하면서 프로그램은 시작된다.

Step 2의 단계는 변수를 선언 단계로 프로그램에서 사용되는 변수의 선언부로서, n1은 사용자가 목표로 하는 구동축(240)의 회전속도 값을 저장하는 변수이며, n2는 회전하는 구동축(240)의 회전속도를 측정한 값을 저장하는 변수이며, n3은 변속제어 모터(310)의 회전속도를 측정한 값을 저장하는 변수이며, △n1은 양수로서 n1과 n2의 차이의 허용범위를 저장하는 변수로서 n1과 n2의 차이를 △n1 이하로 제한하여 n1의 목표속도에 n2 회전속도가 얼마나 일치하는 정도에 대한 정밀도를 정해주는 변수이며, △n3는 양수로서 n2와 n3의 차이의 허용범위를 저장하는 변수로서 n2과 n3의 차이를 △n2 이하로 제한하여 n2의 회전속도에 n3 회전속도의 동기화에 대한 정밀도를 정해주는 변수이다.

Step 3의 단계는 △n1, △n2, n1의 값을 프로그램에 입력해주는 단계이다.

△n1은 값이 작을수록 n2의 회전속도는 사용자가 목표로 하는 n1의 회전속도와 가깝게 제어되며, △n2는 값이 작을수록 n2의 회전속도에 n3의 회전속도가 일치정도가 동일하게 동기화 되어 제어된다.

Step 4의 단계는 입력된 n1 값이 0(Zero)이 아닌지 판단하는 단계로서 n1 값이 0(zero)이면 구동기(700)을 정지시켜 프로그램이 종료되고 n1 값이 0(zero)이 아니면 프로그램은 Step 5의 단계로 넘어간다.

Step 5의 단계는 구동축(240)의 회전속도계(360)가 측정한 회전속도 값을 n2에 저장하는 단계이다.

Step 6의 단계는 n1과 n2 값의 차이의 값을 비교하는 판단하는 단계로서 n1-n2의 절대값이 △n1 절대값 보다 작을 경우에는 n2의 회전속도가 목표로 하는 n1과 일치한다고 판단하여 변속이 완료되고 Step 3의 단계로 귀로 되며,

n1 값과 n2 값 차이가 △n1보다 클 때에는 Step 7의 단계로 제어흐름이 진행된다.

Step 7의 단계는 변속제어 모터(310)의 회전속도계(360)가 측정한 값을 n3에 저장하는 단계이다.

Step 8의 단계는 변속제어 모터(310)의 회전속도 n3와 구동축(240)의 회전속도 n2 를 일치시켜 동기화 하는 단계로,

n2-n3의 절대값이 △n2 보다 작을 경우에는 동기화가 되었다고 판단하여 Step 9의 단계로 진행되며, n2 > n3일 경우에는 n3에 n3+△n2 값을 저장하고 회전속도 제어기(370)에 의해 변속제어 모터(310)를 n3로 가속하고, n2 < n3일 경우에는 n3에 n3-△n2 값을 저장하고 회전속도 제어기(370)에 의해 변속제어 모터(310)를 n3로 감속한 후 Step 7의 단계로 귀로 되며, 반복하여 Step 7과 Step 8의 단계를 순환하여 n2-n3의 절대값이 △n2 보다 작을 때까지 순환하여 n2와 n3의 회전속도를 동기화 시킨다.

Step 9의 단계부터 Step 11의 단계까지는 변속을 위한 준비단계이다.

Step 9의 단계는 Step 8단계에서 n2와 n3가 동기화 되고 난 후에 전자클러치(320)에 전원을 넣어 자력에 의해 전자석(330)이 전자클러치 풀리(340)를 밀게 하도록 하는 단계이다.

Step 10의 단계는 전자석(330)에 의해서 밀어진 전자클러치 풀리(340)가 변속기부(100)를 밀면서 클러치 마찰면(341)과 나선원판 클러치 마찰면(112)이 접촉하여 밀착하는 단계이다. 이로서 나선원판(110)과 전자클러치 풀리(340)은 같은 속도로 동기화 되어 회전하게 된다.

Step 11의 단계는 변속기부(100)가 밀어짐으로 인해서 서로 밀착하여 접촉해 있던 축 마찰면(241)과 나선원판 축 마찰면(113)이 분리되는 단계이다. 이로서 나선원판(110)은 구동축(240)에 의해서 회전되는 것에서 분리되고 결국은 전자클러치 풀리(340)에 의해서 회전되게 된다.

Step 14의 단계는 n1과 n2 값의 크기를 비교 판단하여 변속제어 모터(310)을 가속하거나 감속하는 단계로서

n1-n2의 절대값이 △n1 절대값 보다 작을 경우에는 n2의 회전속도가 n1과 일치한다고 판단하여 변속과정을 중단하고 ①의 방향으로 진행하며,

n1 < n2일 경우에는 ②의 방향으로 진행하여 n3에 n3+△n1 값을 저장하여 변속제어 모터(310)를 가속시키며,

n1 > n2 일 경우에는 ③ 방향으로 진행하여 n3에 n3-△n1 값을 저장하여 변속제어 모터(310)를 감속시킨다.

Step 13의 단계는 Step 14의 단계에서 변속제어 모터(310)의 회전속도가 가감됨으로 인하여 나선원판(110)과 가변축 이동원판(120)의 회전속도 차이가 발생하며, 이에 의해서 다수의 가변축(130)이 이루는 축 지름이 증가하거나 감소하는 단계로서, Step 14 단계에서 변속제어 모터(310)가 가속되는 것으로 제어되면 가변축(130)의 지름이 증가하며, 변속제어 모터(310)가 감속되는 것으로 제어되면 가변축(130)의 지름이 감속한다.

Step 12의 단계는 구동축(240)의 회전속도가 가감하는 단계로서 step 13 단계에서 가변축(130)의 지름이 증가할 경우에는 n2가 감속하고, 지름이 감소할 경우에는 n2가 가속되어서 Step 5의 단계로 귀로 되고, 이후 Step 5 단계부터 Step 14 단계까지 순차적으로 순환하여 n1-n2의 절대값이 △n1 절대값 보다 작을 때가지 순환한다.

Step 15의 단계부터 Step 17의 단계까지는 변속으로 n1과 n2의 회전속도가 일치한다고 판단된 후 Step 9의 단계부터 Step 11의 단계까지는 변속을 위한 준비를 하였던 단계을 변속하기 전의 상태로 회복하는 단계이다.

Step 15의 단계는 전자클러치(320)를 off 시켜 전자석(330)이 전자클러치 풀리(340)를 당기는 단계이다.

Step 16의 단계는 전자클러치 풀리(340)가 당겨짐으로 인해서 밀착 접촉되었던 나선원판 클러치 마찰면(112)과 클러치 마찰면(341)이 분리되고 변속기부(100)가 스프링(500)의 힘에 의해서 구동축(240) 방향으로 당겨지는 단계이다.

Step 17의 단계는 변속기부(100)이 구동축(240)으로 당겨짐으로 인해서 축 마찰면(241)과 나선원판 축 마찰면(113)이 밀착하여 접촉하는 단계이다.

이로서 나선원판(110)의 회전은 구동축(240)의 회전에 의해 구속되고, 변속기부(100)를 구성하는 구성부품은 같은 속도로 회전하게 된다.

Step 18의 단계는 변속이 완료되었음을 선언하는 단계이다.

Step 18 단계 이후는 Step 3의 단계부터 Step 18의 단계까지 순차적으로 순환하여 변속과정을 반복하게 되며, 구동축이 정지 상태인 n1 = 0을 입력하면 구동기(700)를 정지시켜 프로그램은 종료된다.

100 : 변속기부
110 : 나선원판
111 : 나선형 홈
112 : 나선원판 클러치 마찰면
113: 나선원판 축 마찰면
120: 가변축 이동원판
121 : 가변축 삽입홈
122: 가변축 이동원판 축
130 : 가변축
140 : 체인 체결형 가변축
150 : 벨트 체결형 가변축
160 : 가변축링 홀더
170 : 체인 체결형 가변축링
180 : 벨트 체결형 가변축링
190 : 가변축 핀
200 : 회전원판 고정용 와셔
210 : 가변축 이탈 방지링
220 : 회전원판 고정용 너트
240 : 구동축
241 : 축 마찰면
300 : 변속제어부
310 : 변속제어 모터
320 : 전자클러치
330 : 전자석
340 : 전자클러치 풀리
341 : 클러치 마찰면
350 : 변속제어모터 풀리
360 : 회전속도계
370 : 회전속도 제어기
410 : 변속제어 벨트
420 : 체인링
430 : 변속제어 모터축
440 : 체인텐션너
500 : 스프링
510 : 베어링
520 : 볼트
530 : 베어링 강구
700 : 구동기
710 : 피구동기

Claims

본 발명인 "축지름이 가변되는 나선형 변속기"의
변속기부(100)는 나선원판(110), 가변축 이동원판(120), 가변축(130). 회전원판 고정용 와셔(200), 가변축 이탈 방지링(210), 회전원판 고정용 너트(220), 구동축(240), 스프링(500), 볼트(520), 베어링 강구(530)의 부품으로 조합되어 구성되며,
가변축 이동원판(120)의 가변축 이동원판 축(122)에 나선원판(110)이 베어링 강구(530)와 함께 삽입되어 결합하며, 가변축 이동원판(120)과 나선원판(110)의 사이에는 다수의 가변축(130)이 방사형으로 위치하게 되며, 가변축 이동원판 축(122)의 나사산에는 회전원판 고정용 와셔(200)와 회전원판 고정용 너트(220)으로 조여져 결합되며, 나선원판(110)은 가변축 이동원판 축(122)을 중심으로 자유롭게 회전되며,

다수개의 가변축(130)은 가변축 이동원판(120)의 가변축 삽입홈(121)에 각각 삽입됨과 동시에 나선원판(110)의 나선형 홈(111)에 돌출부가 삽입되어 결합되며,

가변축 이동원판(120) 바깥 둘레에는 가변축 이탈 방지링(210)이 삽입되고 볼트(520)에 의해서 가변축 이탈 방지링(210)과 가변축 이동원판(120)이 결합되어, 가변축(130)을 가변축 삽입홈(121)에 조립할 수 있도록 하고 가변축(130)이 가변축 삽입홈(121)에서 이탈되지 않도록 하여 주며,

나선원판(110)과 가변축 이동원판(120) 중앙 부분에는 스프링(500)과 함께 구동축(240)의 홈과 가변축 이동원판 축(122)의 홈이 맞추어져 삽입되어 결합되며, 스프링(500)은 변속기부(100)을 구동축(240)으로 밀어서 나선원판 축 마찰면(113)과 축 마찰면(241)이 밀착되어 결합하게 하여 주며,

이와 같이 결합한 변속기부(100)는 구동기(700)의 체인링(420)이 회전하면 체인(720)과 결합된 다수의 가변축(130)이 회전하며 가변축(130)과 결합된 가변축 이동원판(120)과 나선원판(110)이 회전하여 구동축(240)이 회전하여 피구동기(710)를 회전시키고,

체인(720)에 의하여 다수의 가변축(130)이 회전하고, 가변축 이동원판(120)의 중심부 홈과 구동축(240)의 홈에 맞물려서 결합되어 회전하고, 나선원판(110)의 나선원판 축 마찰면(113)과 축 마찰면(241)은 스프링(500)의 힘에 의해 밀착되어 맞물려서 결합되어 구동축(240)과 같이 회전하여. 결국은 가변축(130), 나선원판(110), 가변축 이동원판(120) 및 구동축(240)은 같은 회전속도로 회전하게 되며,

변속제어부(300)의 전자클러치 풀리(340)가 나선원판(110)을 밀게 되면 축 마찰면(241)과 나선원판 축 마찰면(113)이 분리되고, 클러치 마찰면(341)과 나선원판 클러치 마찰면(112)이 밀착되어 결합되어, 나선원판(110) 회전속도는 전자클러치 풀리(340)의 회전속도와 같은 속도로 회전하게 되는데, 전자클러치 풀리(340) 회전속도와 같은 속도로 회전하는 나선원판(110)의 회전속도가 가변축 이동원판(120)의 회전속도가 다르면, 나선형 홈(111)과 가변축 삽입홈(121)에 결합된 다수의 가변축(130)은 가변축 이동원판(120)의 중심을 기준으로 방사선 방향으로 동시에 벌어지거나 좁혀져서 가변축(130)이 이루는 지름이 작아지거나 커지게 되어 체인(720)에 걸리는 변속기부(100)가 형성하는 축지름이 변하여 변속이 이루어 지게 되며, 이때 구동기(700)의 회전방향, 나선원판(110)에 홈이 파여진 나선의 회전방향, 나선원판(110)과 가변축 이동원판(120)의 회전속도의 차이에 의해서 변속기부(100)가 형성하는 축지름이 커지게 될 것인지 작아지게 될 것인지를 결정하게 되며.

변속기부(100)가 형성하는 축지름의 변화는 도 1의 도면의 우측에서 구동기(700)를 바라보는 방향에서 구동기(700)가 반시계 방향으로 일정한 속도로 회전하고 따라서 변속기부(100)가 반시계 방향으로 회전하며 도 7과 같이 나선이 반시계 방향으로 회전하면서 커지는 구조로 형성되어 있는 것을 기준으로 할 때,
전자클러치 풀리(340)의 클러치 마찰면(341)과 나선원판 클러치 마찰면(112)이 밀착시켜 결합하면 나선원판(110)은 전자클러치 풀리(340)에 의해서 같은 속도로 회전하고 가변축 이동원판(120)은 체인(720)에 의해 회전하고 하게 되는데,
전자클러치 풀리(340)의 회전속도와 같은 나선원판(110)의 회전속도와 가변축 이동원판(120)의 회전속도가 같을 때에는 다수의 가변축(130)은 움직이지 않아 지름은 변화가 없으며,
전자클러치 풀리(340)의 회전속도가 가변축 이동원판(120)의 회전속도 보다 빠르면 가변축(130)은 나선형 홈(111)을 따라 움직이는 동시에 가변축 삽입홈(121)의 유도에 따라 원판의 중심 방향으로 움직여서, 다수의 가변축(130)이 이루는 축지름이 작아지게 되어 가변축 이동원판(120)의 회전속도는 빨라지게 되고 구동축(240)의 회전속도가 빨라지며,
반대로 전자클러치 풀리(340)의 회전속도가 가변축 이동원판(120)의 회전속도 보다 느리면 다수의 가변축(130)이 이루는 축지름이 커져서 구동축(240)의 회전속도는 느리게 된다.
앞에서 설명한 것과 반대로 나선원판(110) 나선 방향이 반시계 방향으로 작아지는 구조로 형성되어 있을 때에는 전자클러치 풀리(340)와 가변축 이동원판(120)의 회전속도 차이에 의한 가변축(130)이 이루는 지름이 커지거나 작아지는 형상은 반대로 나타나게 되므로 나선원판(110)의 나선 회전방향은 도 7에 나타난 회전방향으로 한정하는 것은 아니며,

변속제어부(300)에 의해 변속기부(100)의 가변축(130)이 형성하는 지름을 가변시키는데, 가변축(130)이 이루는 축 지름의 변화로 피구동기(710)의 회전속도를 감속 및 가속을 하게 하여 주며, 체인텐션너(440)는 축지름의 변화로 인한 변화된 체인의 장력을 일정하게 유지시켜 주며, 구동기(700)는 전동기, 엔진, 기계장치의 회전축, 수차, 터빈, 기계장치의 회전축, 인력으로 돌리는 물레 따위와 같이 회전하는 모든 장치에 적용되는 것을 특징으로 하는 축지름이 가변되는 나선형 변속기
청구항 제 1항에 있어서
변속제어부(300)는 변속제어 모터(310), 전자클러치(320), 변속제어모터 풀리(350), 회전속도계(360), 회전속도 제어기(370), 변속제어 벨트(410), 볼트(520)의 부품으로 조합되고, 전자클러치(320)는 전자석(330)과 전자클러치 풀리(340)의 부품으로 조합되어 구성되며,

변속제어 모터(310)는 회전속도를 가감할 수 있는 전동기 한정되지 않고 엔진, 터빈, 수차와 같이 회전속도를 가감할 수 있는 장치는 모두 사용 될 수 있으며,

변속제어 모터(310)의 축에는 변속제어모터 풀리(350)와 회전속도계(360)가 삽입되어 장착되며, 전자석(330)의 축에는 전자클러치 풀리(340)가 삽입되어 결합되며,
전자석(330)은 전류의 방향에 의하여 전자클러치 풀리(340)을 당기거나 밀어내며 변속제어모터 풀리(350)과 전자클러치 풀리(340)은 변속제어 벨트(410)에 의해 결합되어 변속제어 모터(310)의 회전으로 전자클러치 풀리(340)가 회전되며 구동축(240) 한쪽 끝에는 회전속도계(360)가 삽입되어 장착되며,

변속제어모터 풀리(350)와 전자클러치 풀리(340)는 같은 회전속도 일 경우 제어가 단순하고 용이하므로 두 개의 풀리 지름이 같고, 체인과 같이 풀리를 연결하는 벨트는 슬립이 없는 현상이 없는 것을 사용하는 것이 바람직하며,

변속제어부(300)는 다수개의 가변축(130)이 이루는 축의 지름을 가변시키는 역할을 하며, 변속을 하지 않을 때에는 구동축(240)과 가변축 이동원판(120) 중심이 맞물리고, 클러치 마찰면(341)과 나선원판 축 마찰면(113)이 밀착되어 맞물려 돌아가서 변속기부(100)은 구동축(240)과 같은 속도로 회전하며,

변속을 할 때에는 회전속도 제어기(370)는 변속제어 모터(310)의 축에 결합된 회전속도계(360)와 구동축(240)의 축에 결합되어 있는 회전속도계(360)의 회전속도를 입력 받아 변속제어 모터(310)의 회전속도를 가감하여 전자클러치 풀리(340)의 회전속도와 구동축(240)의 회전속도을 일치시켜 동기화 한 후에,
회전속도 제어기(370)는 전자클러치(320)의 전류를 On 하여 전자석(330)을 자화시키면 전자석(330)이 전자클러치 풀리(340)를 밀어내어 클러치 마찰면(341)과 나선원판 클러치 마찰면(112)을 밀착시키고 나선원판(110)을 밀어내면 축 마찰면(241)과 나선원판 축 마찰면(113)이 이격되도록 하여, 가변축 이동원판(120)은 구동기(700)의 회전에 의해 회전하고, 나선원판(110)은 전자클러치 풀리(340)의 회전에 의해 회전하나 이 때에는 가변축 이동원판(120)과 나선원판(110)의 회전속도는 같은 속도로 회전하고 있으며,
이 상태에서 회전속도 제어기(370)에 의하여 변속제어 모터(310)의 회전속도를 가감하면 나선원판(110)의 회전속도와 가변축 이동원판(120)의 회전속도는 차이에 의해 변속기부(100)에서 설명한 것과 같이 다수개의 가변축(130) 이루는 축의 지름이 커지거나 작아져서 가변축 이동원판(120)과 구동축(240)의 회전속도는 빨라지거나 느리게되어 변속하게 되는 것을 특징으로 하는 축지름이 가변되는 나선형 변속기.
청구항 제 1항에 있어서
가변축(130)인 체인 체결형 가변축(140)은 가변축링 홀더(160), 체인 체결형 가변축링(170), 가변축 핀(190), 스프링(500)의 부품으로 구성되며,
벨트 체결형 가변축(150)은 가변축링 홀더(160), 벨트 체결형 가변축링(180), 가변축 핀(190), 스프링(500)의 부품으로 구성되며,

체인 체결형 가변축(140)과 벨트 체결형 가변축(150)은 다른 부품은 동일하나 체인 체결형 가변축링(170)과 벨트 체결형 가변축링(180)의 형상에서 벨트나 체인이 걸리는 부분이 다르며, 구동기(700)의 동력을 전달하는 벨트나 체인이 접촉되는 형상에 의해 가변축링의 형상이 결정되며 그 역할은 동일하여, 가변축링은 두 가지 형상으로 한정되는 것이 아니고 동력을 전달하는 벨트나 체인과 가변축링이 접촉하는 형상에 의해 다르게 되며

체인 체결형 가변축(140)을 기준으로 할 때 체인 체결형 가변축링(170)은 가변축링 홀더(160)의 중앙의 파여진 홈에 끼워지고 가변축 핀(190)이 끼워져 결합되며, 가변축 핀(190)을 중심으로 좌우에 스프링(500)이 삽입되어 있어, 가변축 핀(190)을 축으로 외력에 의해 좌우로 움직이며 외력이 없을 때에는 체인 체결형 가변축링(170)은 수직방향을 유지하며,

변속기부(100)에 결합된 다수개의 가변축(130)이 변속기부(100)의 축을 형성하고 변속제어부(300)에 의해 변속이 이루어져 다수개의 가변축(130)이 이루는 축의 지름이 가변될 때에는 각각의 가변축(130)과 서로 인접한 가변축(130)의 체인 체결형 가변축링(170) 사이의 간격이 벌어지거나 좁혀지게 되며, 이때 체인 체결형 가변축링(170)은 가변축 핀(190)을 축으로 좌우로 움직여서 인접한 체인 체결형 가변축링(170)과의 간격을 조절하게 하여 주는 것을 특징으로 하는 축지름이 가변되는 나선형 변속기.
청구항 제 1항에 있어서
나선원판(110)은 원판의 중심에는 가변축 이동원판 축(122)이 삽입될 수 있도록 원형으로 뚫어져 있고 원판의 한 측면에는 나선형 홈(111)이 파여져 있고 다른 한 측면에는 나선원판 클러치 마찰면(112)와 나선원판 축 마찰면(113)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 축지름이 가변되는 나선형 변속기.
청구항 제 1항에 있어서
가변축 이동원판(120)은 원판의 중앙부에는 가변축 이동원판 축(122)이 돌출되어 있으며, 가변축 삽입홈(121)이 방사형으로 다수 개가 형성되어 있고,
가변축 이탈 방지링(210)은 원형링으로 가변축 이동원판(120)의 바깥부분에 끼워지고 볼트(520)로 채워져서 조립할 때 가변축(130)이 가변축 삽입홈(121)에 삽입할 수 있도록 하고 조립한 후에는 가변축 삽입홈(121)으로 부터 가변축(130)이 빠지지 않도록 하여 주는 것을 특징으로 하는 축지름이 가변되는 나선형 변속기.
청구항 제 1항에 있어서
구동축(240)은 한 측 끝부분에 풀리가 끼워져 맞물리도록 홈이 파여져 있으며 이어서 원판이 형성되고, 원판의 측면에는 축 마찰면(241)이 형성되어 있는 것을 것을 특징으로 하는 축지름이 가변되는 나선형 변속기.
청구항 제 2항에 있어서
전자클러치(320)는 전자석(330)과 전자클러치 풀리(340)로 구성되며, 전자석(330)의 한측면에 돌출된 축에 전자클러치 풀리(340)의 중앙 원통부가 삽입되어 결합하여 전자석(330)은 전류를 인가하면 전자석이되어 + - 극을 인가하면 전자클러치 풀리(340)를 밀어내고 반대의 - + 극을 인가하면 전자클러치 풀리(340)을 당기는 역할을 하며, 전자클러치 풀리(340)는 벨트를 체결하는 풀리와 풀리의 한 측면에는 클러치 마찰면(341)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 축지름이 가변되는 나선형 변속기.
축지름이 가변되는 나선형 변속기의 회전속도 제어방법에 있어서
구동기(700)가 운전되고, 변속을 조작하고, 구동기(700)가 정지될 때까지의 회전속도 제어방법에 대한 일련의 프로그램에 대한 제어의 순서로서

Step 1의 단계는 구동기(700)가 회전 시작하면서 프로그램은 시작되며,

Step 2의 단계는 변수를 선언 단계로 프로그램에서 사용되는 변수의 선언부로서, n1은 사용자가 목표로 하는 구동축(240)의 회전속도 값을 저장하는 변수이며, n2는 회전하는 구동축(240)의 회전속도를 측정한 값을 저장하는 변수이며, n3은 변속제어 모터(310)의 회전속도를 측정한 값을 저장하는 변수이며, △n1은 양수로서 n1과 n2의 차이의 허용범위를 저장하는 변수로서 n1과 n2의 차이를 △n1 이하로 제한하여 n1의 목표속도에 n2 회전속도가 얼마나 일치하는 정도에 대한 정밀도를 정해주는 변수이며, △n3는 양수로서 n2와 n3의 차이의 허용범위를 저장하는 변수로서 n2과 n3의 차이를 △n2 이하로 제한하여 n2의 회전속도에 n3 회전속도의 동기화에 대한 정밀도를 정해주는 변수이며,

Step 3의 단계는 △n1, △n2, n1의 값을 프로그램에 입력해주는 단계로서,
△n1은 값이 작을수록 n2의 회전속도는 사용자가 목표로 하는 n1의 회전속도와 가깝게 제어되며, △n2는 값이 작을수록 n2의 회전속도에 n3의 회전속도가 일치정도가 동일하게 동기화 되어 제어되며,

Step 4의 단계는 입력된 n1 값이 0(Zero)이 아닌지 판단하는 단계로서 n1 값이 0(zero)이면 구동기(700)을 정지시켜 프로그램이 종료되고 n1 값이 0(zero)이 아니면 프로그램은 Step 5의 단계로 넘어가며,

Step 5의 단계는 구동축(240)의 회전속도계(360)가 측정한 회전속도 값을 n2에 저장하는 단계이며,

Step 6의 단계는 n1과 n2 값의 차이의 값을 비교하는 판단하는 단계로서 n1-n2의 절대값이 △n1 절대값 보다 작을 경우에는 n2의 회전속도가 목표로 하는 n1과 일치한다고 판단하여 변속이 완료되고 Step 3의 단계로 귀로 되며,
n1 값과 n2 값 차이가 △n1보다 클 때에는 Step 7의 단계로 제어흐름이 진행되며,

Step 7의 단계는 변속제어 모터(310)의 회전속도계(360)가 측정한 값을 n3에 저장하는 단계이며,

Step 8의 단계는 변속제어 모터(310)의 회전속도 n3와 구동축(240)의 회전속도 n2 를 일치시켜 동기화 하는 단계로,
n2-n3의 절대값이 △n2 보다 작을 경우에는 동기화가 되었다고 판단하여 Step 9의 단계로 진행되며, n2 > n3일 경우에는 n3에 n3+△n2 값을 저장하고 회전속도 제어기(370)에 의해 변속제어 모터(310)를 n3로 가속하고, n2 < n3일 경우에는 n3에 n3-△n2 값을 저장하고 회전속도 제어기(370)에 의해 변속제어 모터(310)를 n3로 감속한 후 Step 7의 단계로 귀로 되며, 반복하여 Step 7과 Step 8의 단계를 순환하여 n2-n3의 절대값이 △n2 보다 작을 때까지 순환하여 n2와 n3의 회전속도를 동기화 시키며,

Step 9의 단계부터 Step 11의 단계까지는 변속을 위한 준비단계로서,

Step 9의 단계는 Step 8단계에서 n2와 n3가 동기화 되고 난 후에 전자클러치(320)에 전원을 넣어 자력에 의해 전자석(330)이 전자클러치 풀리(340)를 밀게 하도록 하는 단계이며,

Step 10의 단계는 전자석(330)에 의해서 밀어진 전자클러치 풀리(340)가 변속기부(100)를 밀면서 클러치 마찰면(341)과 나선원판 클러치 마찰면(112)이 접촉하여 밀착하는 단계로서 나선원판(110)과 전자클러치 풀리(340)은 같은 속도로 동기화 되어 회전하게 되며,

Step 11의 단계는 변속기부(100)가 밀어짐으로 인해서 서로 밀착하여 접촉해 있던 축 마찰면(241)과 나선원판 축 마찰면(113)이 분리되는 단계로서 나선원판(110)은 구동축(240)에 의해서 회전되는 것에서 분리되고 결국은 전자클러치 풀리(340)에 의해서 회전되게 되며,

Step 14의 단계는 n1과 n2 값의 크기를 비교 판단하여 변속제어 모터(310)을 가속하거나 감속하는 단계로서
n1-n2의 절대값이 △n1 절대값 보다 작을 경우에는 n2의 회전속도가 n1과 일치한다고 판단하여 변속과정을 중단하고 ①의 방향으로 진행하며,
n1 < n2일 경우에는 ②의 방향으로 진행하여 n3에 n3+△n1 값을 저장하여 변속제어 모터(310)를 가속시키며,
n1 > n2 일 경우에는 ③ 방향으로 진행하여 n3에 n3-△n1 값을 저장하여 변속제어 모터(310)를 감속시키며,

Step 13의 단계는 Step 14의 단계에서 변속제어 모터(310)의 회전속도가 가감됨으로 인하여 나선원판(110)과 가변축 이동원판(120)의 회전속도 차이가 발생하며, 이에 의해서 다수의 가변축(130)이 이루는 축 지름이 증가하거나 감소하는 단계로서, Step 14 단계에서 변속제어 모터(310)가 가속되는 것으로 제어되면 가변축(130)의 지름이 증가하며, 변속제어 모터(310)가 감속되는 것으로 제어되면 가변축(130)의 지름이 감속하며,

Step 12의 단계는 구동축(240)의 회전속도가 가감하는 단계로서 step 13 단계에서 가변축(130)의 지름이 증가할 경우에는 n2가 감속하고, 지름이 감소할 경우에는 n2가 가속되어서 Step 5의 단계로 귀로 되고, 이후 Step 5 단계부터 Step 14 단계까지 순차적으로 순환하여 n1-n2의 절대값이 △n1 절대값 보다 작을 때가지 순환하며,

Step 15의 단계부터 Step 17의 단계까지는 변속으로 n1과 n2의 회전속도가 일치한다고 판단된 후 Step 9의 단계부터 Step 11의 단계까지는 변속을 위한 준비를 하였던 단계을 변속하기 전의 상태로 회복하는 단계로서,

Step 15의 단계는 전자클러치(320)를 off 시켜 전자석(330)이 전자클러치 풀리(340)를 당기는 단계이며,

Step 16의 단계는 전자클러치 풀리(340)가 당겨짐으로 인해서 밀착 접촉되었던 나선원판 클러치 마찰면(112)과 클러치 마찰면(341)이 분리되고 변속기부(100)가 스프링(500)의 힘에 의해서 구동축(240) 방향으로 당겨지는 단계이며,

Step 17의 단계는 변속기부(100)이 구동축(240)으로 당겨짐으로 인해서 축 마찰면(241)과 나선원판 축 마찰면(113)이 밀착하여 접촉하는 단계로서 나선원판(110)의 회전은 구동축(240)의 회전에 의해 구속되고, 변속기부(100)를 구성하는 구성부품은 같은 속도로 회전하게 되며,

Step 18의 단계는 변속이 완료되었음을 선언하는 단계이며,

Step 18 단계 이후는 Step 3의 단계부터 Step 18의 단계까지 순차적으로 순환하여 변속과정을 반복하게 되며, 구동축이 정지 상태인 n1 = 0을 입력하면 구동기(700)를 정지시켜 프로그램은 종료되는 것을 특징으로 하는 축지름이 가변되는 나선형 변속기의 회전속도 제어방법