KR20230117676A - 무단 변속기 - Google Patents

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KR20230117676A
KR20230117676A KR1020220013869A KR20220013869A KR20230117676A KR 20230117676 A KR20230117676 A KR 20230117676A KR 1020220013869 A KR1020220013869 A KR 1020220013869A KR 20220013869 A KR20220013869 A KR 20220013869A KR 20230117676 A KR20230117676 A KR 20230117676A
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pulley
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pulley unit
continuously variable
variable transmission
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KR1020220013869A
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정한섭
박성훈
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(주)성지모터스
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Abstract

본 발명은 구동기에서 발생하는 회전력을 각속도를 바꾸어 전달하는 무단 변속기에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 무단 변속기는, 상기 구동기의 회전력에 의해 회전 가능하게 제공되고, 회전축을 중심으로 하는 링 형상으로 서로 일정 간격으로 이격되게 배열되는 복수개의 제 1 풀리 단위체를 포함하는 풀리; 및 각각의 상기 제 1 풀리 단위체를 상기 회전축에 인접한 방향 및 상기 회전축과 멀어지는 방향 간에 서로 동일한 거리 및 방향으로 이동시키는 직경 조절 구동부를 포함한다.

Description

무단 변속기{STEPLESS TRANSMISSION}
본 발명은 변속기에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 무단 변속기에 관한 것이다.
일반적으로, 무단 변속기는 자동 변속기(Automatic transmission)의 일종으로서, 공개실용신안 20-1998-0029633(1998. 08. 17.)에 기재된 무단변속기(1)와 같이 하나의 벨트가 감기는 한쌍의 풀리(5, 6)의 양측벽의 벨트와 접촉되는 면이 경사지게 제공되어 양측벽의 간격을 풀리(5, 6)별로 조절하여 각 풀리(5, 6)의 벨트가 감기는 영역의 직경을 변경시켜 변속을 수행한다.
그러나, 이러한 구조의 무단 변속기는 벨트의 측부가 주로 풀리(5, 6)와 접촉됨으로써, 벨트의 상대적으로 좁은 면인 측면에 마모에 의한 손상이 집중적으로 발생되어 벨트의 수명이 단축될 수 있다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 벨트의 측면 손상을 최소화하여 벨트의 수명을 연장시킬 수 있는 무단 변속기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 구동기에서 발생하는 회전력을 각속도를 바꾸어 전달하는 무단 변속기를 제공한다. 일 실시 예에 따르면, 무단 변속기는, 상기 구동기의 회전력에 의해 회전 가능하게 제공되고, 회전축을 중심으로 하는 링 형상으로 서로 일정 간격으로 이격되게 배열되는 복수개의 제 1 풀리 단위체를 포함하는 풀리; 및 각각의 상기 제 1 풀리 단위체를 상기 회전축에 인접한 방향 및 상기 회전축과 멀어지는 방향 간에 서로 동일한 거리 및 방향으로 이동시키는 직경 조절 구동부를 포함한다.
상기 풀리는, 상기 회전축의 길이 방향을 따라 바라볼 때, 복수개가 상기 제 1 풀리 단위체의 각각의 사이에 양 끝단이 각각 상기 제 1 풀리 단위체의 양 끝단과 중첩되게 배열되는 제 2 풀리 단위체를 더 포함하고, 상기 제 2 풀리 단위체의 상기 제 1 풀리 단위체와 중첩되는 각각의 영역에는 상기 제 1 풀리 단위체를 향해 돌출되는 간격 조절 돌기가 제공되고, 상기 제 1 풀리 단위체의 상기 제 2 풀리 단위체와 중첩되는 각각의 영역에는 상기 간격 조절 돌기가 상기 회전축을 중심으로 하는 회전 방향을 따라 왕복 이동 가능하게 삽입되는 제 1 간격 조절 레일이 형성될 수 있다.
상기 풀리는, 상기 제 2 풀리 단위체를 사이에 두고 복수개가 각각의 상기 제 1 풀리 단위체와 각각 마주보는 구조로 제공되는 제 3 풀리 단위체를 더 포함하고, 상기 제 3 풀리 단위체의 상기 제 2 풀리 단위체와 중첩되는 각각의 영역에는 상기 제 1 간격 조절 레일과 마주보는 구조의 제 2 간격 조절 레일이 형성되고, 상기 간격 조절 돌기는, 상기 제 2 풀리 단위체의 양 면 각각에 서로 대향되는 위치로부터, 서로 마주보는 상기 제 1 간격 조절 레일 및 상기 제 2 간격 조절 레일에 각각 삽입되도록 돌출될 수 있다.
각각의 상기 제 1 풀리 단위체의 벨트가 접촉되는 접촉면에는 이탈 방지 홈이 복수개가 상기 회전축의 길이 방향을 따라 배열될 수 있다.
본 발명에 따른 무단 변속기는 벨트의 측면 손상을 최소화하여 벨트의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무단 변속기를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 무단 변속기의 구동기가 제거된 일 예를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 1의 무단 변속기의 직경 조절 구동부가 제거된 일 예를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 풀리 및 벨트의 일 예를 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 1에 도시된 제 1 풀리 단위체 및 제 3 풀리 단위체의 일 예를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 5의 제 1 풀리 단위체의 정면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 제 2 풀리 단위체의 일 예를 보여주는 사시도이다.
도 8은 도 1에 도시된 회전력 전달부의 타측벽을 바라보는 배면도이다.
이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무단 변속기를 보여주는 사시도이다. 도 2는 도 1의 무단 변속기의 구동기가 제거된 일 예를 보여주는 사시도이다. 도 3은 도 1의 무단 변속기의 직경 조절 구동부가 제거된 일 예를 보여주는 사시도이다. 도 4는 도 1에 도시된 풀리 및 벨트의 일 예를 보여주는 사시도이다. 도 5는 도 1에 도시된 제 1 풀리 단위체 및 제 3 풀리 단위체의 일 예를 보여주는 사시도이다. 도 6은 도 5의 제 1 풀리 단위체의 정면도이다. 도 7은 도 1에 도시된 제 2 풀리 단위체의 일 예를 보여주는 사시도이다. 도 8은 도 1에 도시된 회전력 전달부의 타측벽을 바라보는 배면도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명은 전기 자동차 등에 변속기로서 제공되어 무단 변속기(1000)를 제공한다. 무단 변속기(1000)는 전기 자동차의 전기 모터 등의 구동기에서 발생하는 회전력을 각속도를 바꾸어 전달한다. 일 실시 예에 따르면, 무단 변속기(1000)는 풀리(1100), 벨트(1200), 회전력 전달부(1300) 및 직경 조절 구동부(1400)를 포함할 수 있다.
풀리(1100)는 구동기의 회전력에 의해 회전 가능하게 제공된다. 풀리(1100)는 하나의 벨트(1200)에 의해 함께 감겨 서로 간에 회전력을 주고받는 한 쌍으로 제공될 수 있다. 즉, 한 쌍의 풀리(1100) 중 하나에 구동기의 회전력이 전달되고, 벨트(1200)에 의해 그 하나의 풀리(1100)의 회전력이 다른 하나의 풀리(1100)로 전달되며, 그 다른 하나의 풀리(1100)의 회전력은 다른 구성으로 전달된다. 각각의 풀리(1100)의 직경이 서로 독립적으로 변경되면서, 풀리(1100) 간에 회전력이 각속도가 변경되어 전달됨으로써 변속기로서 기능할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 풀리(1100)는 제 1 풀리 단위체(1110), 제 2 풀리 단위체(1120) 및 제 3 풀리 단위체(1130)를 포함한다.
제 1 풀리 단위체(1110)는 복수개가 구동력에 의한 회전의 회전축을 중심으로 하는 링 형상으로 서로 일정 간격으로 이격되게 배열된다. 제 2 풀리 단위체(1120)는 회전축의 길이 방향을 따라 바라볼 때, 복수개가 제 1 풀리 단위체(1110)의 각각의 사이에 양 끝단이 각각 제 1 풀리 단위체(1110)의 양 끝단과 중첩되게 배열된다. 제 1 풀리 단위체(1110) 및 제 2 풀리 단위체(1120)는 각각 내측 끝단의 일부가 호 형상으로 절단된 부채꼴의 플레이트 형상으로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제 2 풀리 단위체(1120)의 제 1 풀리 단위체(1110)와 중첩되는 각각의 영역에는 제 1 풀리 단위체(1110)를 향해 돌출되는 간격 조절 돌기(1121)가 제공된다. 그리고, 제 1 풀리 단위체(1110)의 제 2 풀리 단위체(1120)와 중첩되는 각각의 영역에는 간격 조절 돌기(1121)가 회전축을 중심으로 하는 회전 방향을 따라 왕복 이동 가능하게 삽입되는 제 1 간격 조절 레일이 형성될 수 있다.
제 3 풀리 단위체(1130)는 제 2 풀리 단위체(1120)를 사이에 두고 복수개가 각각의 제 1 풀리 단위체(1110)와 각각 마주보는 구조로 제공된다. 일 실시 예에 따르면, 각각의 제 3 풀리 단위체(1130)는 회전축의 길이 방향을 따라 바라볼 때 제 1 풀리 단위체(1110)와 동일한 형상의 플레이트 구조로 제공될 수 있다.
제 3 풀리 단위체(1130)의 제 2 풀리 단위체(1120)와 중첩되는 각각의 영역에는 제 1 간격 조절 레일(1111)과 마주보는 구조의 제 2 간격 조절 레일(1131)이 형성될 수 있다. 즉, 회전축의 길이 방향을 따라 바라볼 때, 제 2 간격 조절 레일(1131)은 제 1 간격 조절 레일(1111)과 대향되는 위치 및 동일한 형상으로 제공될 수 있다. 이 때, 간격 조절 돌기(1121)는, 제 2 풀리 단위체(1120)의 양 면 각각에 서로 대향되는 위치로부터, 서로 마주보는 상기 제 1 간격 조절 레일 및 상기 제 2 간격 조절 레일에 각각 삽입되도록 돌출될 수 있다.
제 1 풀리 단위체(1110)의 조합의 외측면, 제 2 풀리 단위체(1120)의 조합의 외측면 및 제 3 풀리 단위체(1130)의 조합의 외측면은 서로 조합되어 대체로 원형을 이룬다.
각각의 제 1 풀리 단위체(1110), 각각의 제 2 풀리 단위체(1120) 및 각각의 제 3 풀리 단위체(1130)의 벨트(1200)가 접촉되는 접촉면에는 길이 방향이 회전 방향과 평행한 복수개의 이탈 방지 홈이 회전축의 길이 방향을 따라 배열될 수 있다. 따라서, 벨트(1200)가 이탈 방지 홈에 의해 가이드 되어 벨트(1200)가 풀리(1100)를 벗어나 벨트(1200)의 측면이 풀리 홈(1311)의 양 측벽(1312, 1313)에 접촉되어 마모되는 정도를 줄일 수 있다. 이와 달리, 이탈 방지 홈은 길이 방향이 회전 방향에 수직인 방향으로 제공되고, 복수개가 벨트(1200)의 길이 방향을 따라 배열되게 제공됨으로써, 벨트(1200) 및 각각의 제 1 풀리 단위체(1110), 각각의 제 2 풀리 단위체(1120) 및 각각의 제 3 풀리 단위체(1130)의 접촉면 간에 접지력을 강화하여 동력 전달 효율을 개선할 수 있다. 또한, 이탈 방지 홈은 필요에 따라 상술한 바와 다른 다양한 구조로 제공될 수 있다.
회전력 전달부(1300)는 풀리(1100)로 구동기의 회전력을 전달하거나, 풀리(1100)의 회전력을 다른 구성으로 전달한다. 회전력 전달부(1300)는 각 풀리(1100)마다 대응되게 제공된다. 일 실시 예에 따르면, 회전력 전달부(1300)는 풀리 체결부(1310) 및 풀리 축(1320)을 포함할 수 있다.
풀리 체결부(1310)는 회전축을 축으로 하는 회전체 형상으로 제공될 수 있다. 풀리 체결부(1310)는 측면에 제 1 풀리 단위체(1110), 제 2 풀리 단위체(1120) 및 제 3 풀리 단위체(1130)가 내부에서 직경 조절 구동부(1400)에 의해 이동 가능하도록 삽입되는 풀리 홈(1311)이 둘레 방향을 따라 형성된다.
일 실시 예에 따르면, 각각의 제 1 풀리 단위체(1110)의 회전축의 길이 방향 중 하나를 바라보는 일면에는 그 일면이 바라보는 방향을 향해 돌출되는 제 1 직경 조절 돌기(1112)가 제공되고, 각각의 제 3 풀리 단위체(1130)의 회전축의 길이 방향 중 다른 하나를 바라보는 일면에는 그 일면이 바라보는 방향을 향해 돌출되는 제 2 직경 조절 돌기(1132)가 제공될 수 있다. 제 2 직경 조절 돌기(1132)는 제 1 직경 조절 돌기(1112)와 대향되는 위치에, 회전축의 길이 방향을 따라 바라볼 때, 제 1 직경 조절 돌기(1112)와 동일한 형상으로 제공될 수 있다.
이 경우, 풀리 홈(1311)의 제 1 풀리 단위체(1110)의 일면이 바라보는 일측벽(1312)에는 제 1 직경 조절 돌기(1112)가 회전축에 인접한 방향 및 회전축과 멀어지는 방향 간에 이동 가능하게 삽입되는 제 1 직경 조절 레일(1314)이 형성되고, 도 8에 도시된 바와 같이, 풀리 홈(1311)의 제 3 풀리 단위체(1130)의 일면이 바라보는 타측벽(1313)에는 제 2 직경 조절 돌기(1132)가 회전축에 인접한 방향 및 회전축과 멀어지는 방향 간에 이동 가능하게 삽입되는 제 2 직경 조절 레일(1315)이 형성될 수 있다. 제 2 직경 조절 레일(1315)은 제 1 직경 조절 레일(1314)과 대향되는 위치에, 회전축의 길이 방향을 따라 바라볼 때, 제 1 직경 조절 레일(1314)과 동일한 형상으로 제공될 수 있다.
풀리 축(1320)은 풀리 체결부(1310)로 구동기의 회전력을 전달하거나, 풀리 체결부(1310)의 회전력을 다른 구성으로 전달한다. 풀리 축(1320)은 풀리 체결부(1310)의 일측벽(1312) 또는 타측벽(1313)의 회전 중심으로부터 연장되게 제공될 수 있다. 풀리 축(1320)은 각 풀리(1100)로부터 동일한 방향으로 연장될 수 있다. 그러나, 필요에 따라 풀리 축(1320)은 각 풀리(1100)별로 서로 반대 방향으로 연장될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제 1 직경 조절 레일(1314)은 풀리 홈(1311)의 내외부 간에 관통되도록 형성될 수 있다. 그리고, 제 1 직경 조절 돌기(1112)는 제 1 직경 조절 레일(1314)의 외부로 돌출될 수 있는 돌출 길이를 가질 수 있다.
직경 조절 구동부(1400)는 각각의 제 1 풀리 단위체(1110)를 회전축에 인접한 방향 및 회전축과 멀어지는 방향 간에 서로 동일한 거리 및 방향으로 이동시킨다. 일 실시 예에 따르면, 제 1 풀리 단위체(1110), 제 2 풀리 단위체(1120) 및 제 3 풀리 단위체(1130)가 상술한 바와 같은 구조로 제공됨으로써, 직경 조절 구동부(1400)가 제 1 풀리 단위체(1110)를 이동시키면, 제 2 풀리 단위체(1120) 및 제 3 풀리 단위체(1130) 또한 제 1 풀리 단위체(1110)와 함께 회전축을 중심으로 한 직경이 변화되도록 이동된다.
일 실시 예에 따르면, 직경 조절 구동부(1400)는 제 1 직경 조절 돌기(1112)를 제 1 직경 조절 레일(1314)을 따라 이동시킨다. 예를 들면, 직경 조절 구동부(1400)는 직경 조절 플레이트(1410) 및 직경 조절 구동기(1420)를 포함할 수 있다.
직경 조절 플레이트(1410)는 일측벽(1312)의 외측면에 회전력 전달부(1300)의 회전축과 동심인 축을 중심으로 회전력 전달부(1300)에 대해 회전 가능하도록 제공될 수 있다. 직경 조절 플레이트(1410)에는 각각의 제 1 직경 조절 돌기(1112)가 길이 방향을 따라 이동 가능하게 삽입되고, 회전축으로부터 멀어질수록 직경 조절 플레이트(1410)의 회전 방향 중 하나를 따라 경사지게 형성되는 동력 전달 레일(1411)이 형성된다. 동력 전달 레일(1411)은 각각의 제 1 직경 조절 돌기(1112)에 대응되도록 링 형상으로 배열되는 복수개로 제공될 수 있다.
직경 조절 구동기(1420)는 회전력 전달부(1300)에 대해 직경 조절 플레이트(1410)를 회전축을 중심으로 회전시킨다. 즉, 직경 조절 구동기(1420)의 몸체는 회전력 전달부(1300)에 별도의 고정 부재에 의해 고정되어 회전력 전달부(1300)와 함께 회전 가능하게 제공되고, 직경 조절 구동기(1420)의 몸체(1421)로부터 연장되어 몸체(1421)에 대해 회전되는 구동축은 직경 조절 플레이트(1410)에 연결되어, 직경 조절 플레이트(1410)를 시계 방향 및 시계 반대 방향으로 회전시킨다.
일 실시 예에 따르면, 직경 조절 플레이트(1410)의 외주면에는 외측으로 돌출되는 스톱 돌기(1412)가 제공될 수 있다. 그리고, 풀리 홈(1311)의 일측벽(1312)에는 직경 조절 플레이트(1410)가 제 1 직경 조절 돌기(1112)가 동력 전달 레일(1411)을 따라 이동 가능한 범위를 벗어나서 회전되지 못하도록 스톱 돌기(1412)가 양 방향으로 걸리는 스토퍼(1316)가 제공될 수 있다. 스토퍼(1316)가 제공됨으로써, 오작동으로 인해 직경 조절 플레이트(1410)가 과도한 범위로 회전됨으로 인해 제 1 직경 조절 돌기(1112) 및 제 2 직경 조절 돌기(1132)나 그 외 다른 구성들이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 무단 변속기(1000)는 상술한 바와 같이 제공됨으로써, 직경 조절 구동기(1420)에 의해 직경 조절 플레이트(1410)가 회전되면, 제 1 직경 조절 레일(1314) 및 동력 전달 레일(1411)에 함께 삽입된 제 1 직경 조절 돌기(1112)가 동력 전달 레일(1411)에 의해 제 제 1 직경 조절 레일(1314)을 따라 이동되게 된다. 따라서, 제 1 직경 조절 돌기(1112)의 이동에 의해 제 1 풀리 단위체(1110)의 직경이 변경되고, 상술한 바와 같이, 제 1 풀리 단위체(1110)에 직간접적으로 연결된 제 2 풀리 단위체(1120) 및 제 3 풀리 단위체(1130)도 함께 직경이 변하게 된다. 이와 같은 방법으로 하나의 벨트(1200)가 감싸는 한 쌍의 풀리(1100) 각각의 직경이 서로 다르게 변경되어 변속이 이루어진다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 무단 변속기(1000)는 제 1 풀리 단위체(1110), 제 2 풀리 단위체(1120) 및 제 3 풀리 단위체(1130)의 외측면에 벨트(1200)의 넓은 면이 전체적으로 접촉됨으로써, 벨트(1200)의 일부분만이 접촉되어 벨트(1200)가 손상되는 문제점을 해결할 수 있다.
상술한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술한 실시 예들 이외에도, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
1000: 무단 변속기 1100: 풀리
1110: 제 1 풀리 단위체 1111: 제 1 간격 조절 레일
1112: 제 1 직경 조절 돌기 1120: 제 2 풀리 단위체
1121: 간격 조절 돌기 1130: 제 3 풀리 단위체
1131: 제 2 간격 조절 레일 1132: 제 2 직경 조절 레일
1200: 벨트 1300: 회전력 전달부
1310: 풀리 체결부 1311: 풀리 홈
1314: 제 1 직경 조절 레일 1315: 제 2 직경 조절 레일
1316: 스토퍼 1320: 풀리 축
1400: 직경 조절 구동부 1410: 직경 조절 플레이트
1411: 동력 전달 레일 1410: 스톱 돌기
1420: 직경 조절 구동기 1421: 몸체

Claims (4)

  1. 구동기에서 발생하는 회전력을 각속도를 바꾸어 전달하는 무단 변속기에 있어서,
    상기 구동기의 회전력에 의해 회전 가능하게 제공되고, 회전축을 중심으로 하는 링 형상으로 서로 일정 간격으로 이격되게 배열되는 복수개의 제 1 풀리 단위체를 포함하는 풀리; 및
    각각의 상기 제 1 풀리 단위체를 상기 회전축에 인접한 방향 및 상기 회전축과 멀어지는 방향 간에 서로 동일한 거리 및 방향으로 이동시키는 직경 조절 구동부를 포함하는 무단 변속기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 풀리는, 상기 회전축의 길이 방향을 따라 바라볼 때, 복수개가 상기 제 1 풀리 단위체의 각각의 사이에 양 끝단이 각각 상기 제 1 풀리 단위체의 양 끝단과 중첩되게 배열되는 제 2 풀리 단위체를 더 포함하고,
    상기 제 2 풀리 단위체의 상기 제 1 풀리 단위체와 중첩되는 각각의 영역에는 상기 제 1 풀리 단위체를 향해 돌출되는 간격 조절 돌기가 제공되고,
    상기 제 1 풀리 단위체의 상기 제 2 풀리 단위체와 중첩되는 각각의 영역에는 상기 간격 조절 돌기가 상기 회전축을 중심으로 하는 회전 방향을 따라 왕복 이동 가능하게 삽입되는 제 1 간격 조절 레일이 형성되는 무단 변속기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 풀리는, 상기 제 2 풀리 단위체를 사이에 두고 복수개가 각각의 상기 제 1 풀리 단위체와 각각 마주보는 구조로 제공되는 제 3 풀리 단위체를 더 포함하고,
    상기 제 3 풀리 단위체의 상기 제 2 풀리 단위체와 중첩되는 각각의 영역에는 상기 제 1 간격 조절 레일과 마주보는 구조의 제 2 간격 조절 레일이 형성되고,
    상기 간격 조절 돌기는, 상기 제 2 풀리 단위체의 양 면 각각에 서로 대향되는 위치로부터, 서로 마주보는 상기 제 1 간격 조절 레일 및 상기 제 2 간격 조절 레일에 각각 삽입되도록 돌출되는 무단 변속기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각각의 상기 제 1 풀리 단위체의 벨트가 접촉되는 접촉면에는 이탈 방지 홈이 복수개가 상기 회전축의 길이 방향을 따라 배열되는 무단 변속기.
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