WO2015156524A1 - 무단변속기 - Google Patents

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WO2015156524A1
WO2015156524A1 PCT/KR2015/003052 KR2015003052W WO2015156524A1 WO 2015156524 A1 WO2015156524 A1 WO 2015156524A1 KR 2015003052 W KR2015003052 W KR 2015003052W WO 2015156524 A1 WO2015156524 A1 WO 2015156524A1
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WO
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cam member
disk
race
circumferential surface
inner race
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/003052
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English (en)
French (fr)
Inventor
백영구
Original Assignee
백영구
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 백영구 filed Critical 백영구
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Priority to US15/303,160 priority patent/US9803729B2/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H9/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members
    • F16H9/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion
    • F16H9/04—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes
    • F16H9/10—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes engaging a pulley provided with radially-actuatable elements carrying the belt
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D41/063—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by moving along the inner and the outer surface without pivoting or rolling, e.g. sliding wedges
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H21/00—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
    • F16H21/10—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
    • F16H21/16—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for interconverting rotary motion and reciprocating motion
    • F16H21/18—Crank gearings; Eccentric gearings
    • F16H21/22—Crank gearings; Eccentric gearings with one connecting-rod and one guided slide to each crank or eccentric
    • F16H21/28—Crank gearings; Eccentric gearings with one connecting-rod and one guided slide to each crank or eccentric with cams or additional guides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/32—Friction members
    • F16H55/52—Pulleys or friction discs of adjustable construction
    • F16H55/54—Pulleys or friction discs of adjustable construction of which the bearing parts are radially adjustable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/186—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions with reciprocation along the axis of oscillation

Definitions

  • the present invention relates to a continuously variable transmission, and more particularly, to a continuously variable transmission that can simplify its structure and contribute to miniaturization.
  • transmissions are used to transmit the rotational force of the engine or motor to the drive wheels depending on the road slope or the driver's will.
  • the transmission is a manual transmission which directly selects a shift stage at the driver's will in accordance with the operation method, an automatic transmission in which the shift is automatically made according to the driving conditions of the vehicle, and a continuously variable transmission in which the shift is performed continuously without a shift region between the shift stages (CVT; Continuously Variable Transmission).
  • CVT Continuously Variable Transmission
  • the continuously variable transmission includes a drive pulley mounted on an input shaft connected to an engine or a motor, a driven pulley mounted on an output shaft, and a belt connecting the drive pulley and the driven pulley, and the outer diameter of the belt according to the movement of the pulley. It operates in such a way that the shift is made while being variable.
  • Korean Patent Publication No. 10-1351073 (2014.01.22) forms slots which cross each other on two discs arranged to face each other, and each slot according to relative rotation between the discs.
  • a continuously variable transmission in which an outer diameter of a driving belt is changed by a sliding pin moving in a radial direction of a disc in a state accommodated in the disk, thereby adjusting the rotation speed between the driving pulley and the driven pulley.
  • a spiral spline is formed on a separate moving shaft so that two disks may be rotated relative to each other to change the radius of the sliding pin, and a spline groove is formed at the coupling portion of the disk.
  • the conventional continuously variable transmission uses a rotation method using a spline, and thus there is a problem in that quick and accurate shift control is difficult.
  • the present invention provides a continuously variable transmission that can simplify the structure and contribute to the miniaturization of the device.
  • the present invention provides a continuously variable transmission that can implement a relative rotation between the first disk portion and the second disk portion using a barrel cam member.
  • the present invention can improve the reliability and stability, and provides a continuously variable transmission that can perform the shift control quickly and accurately.
  • the first disk portion formed with the first guide slot, the second disk portion formed with the second guide slot intersecting the first guide slot, the first The continuously variable transmission including a guide member provided to be movable along the first guide slot and the second guide slot in response to a relative rotation of the second disk part relative to the disk part may include any one of the first disk part and the second disk part.
  • It includes a rotary drive for rotating relative to the other, the rotary drive, barrel cam member; A linear moving member moving linearly in response to the rotation of the barrel cam member; A drive cam member moving linearly with the linear moving member; And a driven cam member integrally rotatably connected to any one of the first disk portion and the second disk portion, and selectively rotating in response to the linear movement of the drive cam member.
  • the rotary drive unit may be provided in each of the first disc unit and the second disc unit, or may be provided in only one of the first disc unit and the second disc unit according to the required condition and design specification.
  • the rotation driving unit may include a first rotation driving unit provided adjacent to the first disk unit, and a second rotation driving unit provided adjacent to the second disk unit.
  • Each driven cam member of the first rotary driver and the second rotary driver may rotate simultaneously in the same direction, and the driving cam member of any one of the first rotary driver and the second rotary driver approaches the corresponding driven cam member.
  • the other one of the driving cam member of the first rotary driving unit and the second rotary driving unit may move linearly in the direction away from the corresponding driven cam member.
  • the first disk portion, the second disk portion and the guide member may be accommodated inside the housing, and the rotation driving portion may be provided on the outer surface of the housing. In some cases, it is also possible to configure the rotary drive unit to be disposed inside the housing.
  • the structure for converting the rotational movement of the barrel cam member into linear movement of the linear movement member may be variously changed according to the required conditions and design specifications.
  • a plurality of cam grooves may be formed on an outer circumferential surface of the barrel cam member, and a cam protrusion may be provided on the linear movement member to move along the cam groove.
  • the linear member may include a base portion, and a plurality of leg portions extending at the end of the base portion. The leg portion may cooperate with each other to provide an accommodation space for partially receiving the barrel cam member, the cam projection may be provided at the end of the leg portion.
  • the linear moving member may be provided to be linearly movable in various ways according to the required conditions and design specifications.
  • the driving unit cover may be coupled to the outer surface of the housing, and the linear moving member may be accommodated in the driving unit cover to be linearly movable.
  • the first sliding groove corresponding to the base portion and the second sliding groove corresponding to the leg portion may be formed in the driving part cover so that the linear movement of the linear movement member can be stably performed. It can move linearly along the 1st sliding groove and the 2nd sliding groove.
  • Rotation of the driven cam member according to the linear movement of the drive cam member may be implemented in various ways depending on the required conditions and design specifications.
  • a drive cam profile may be formed on the drive cam member
  • a driven cam profile may be formed on the driven cam member to be in contact with the drive cam profile and convert the linear motion of the drive cam profile into a rotary motion.
  • a connecting rod may be formed in the driven cam member so as to be integrally rotatably connected to any one of the first disc portion and the second disc portion, and connected to the other of the first disc portion and the second disc portion.
  • Guide slots for limiting the rotation of the rod more than a predetermined number may be formed.
  • Rotating operation of the barrel cam member may be implemented in various ways depending on the required conditions and design specifications.
  • an operation member may be connected to the barrel cam member, and the operation member may be exposed to the outside of the housing to be operable from the outside of the housing.
  • the continuously variable transmission according to the present invention may include a one-way clutch for allowing only one direction rotation of the guide member.
  • the one-way clutch may include an outer race; An inner race disposed coaxially rotatably inside the outer race; And a wedge-shaped clutch element provided between the outer race and the inner race, wherein at least one of the interfaces of the outer race and the inner race has one end of the inner race relatively at the center of the inner race.
  • An element receiving portion including a second wall portion formed from the other end to the outer circumferential surface of the inner race is provided, the clutch element includes a planar contact portion which is in surface contact with the element receiving portion and a curved clamping portion opposite the planar contact portion; It may be disposed between the first wall portion and the second wall portion.
  • the structure can be simplified and contribute to the miniaturization of the device.
  • the drive cam member rotates the driven cam member by the linear motion of the linear moving member according to the rotation of the barrel cam member, thereby allowing relative rotation between the first disk portion and the second disk portion.
  • the structure for relatively rotating the first disk portion and the second disk portion and the operating space required therefor can be minimized.
  • the barrel cam member, the linearly movable member and the driving cam member can be operated in a state in which they are disposed substantially coaxially with each other, the space required for the arrangement and operation of each component can be minimized. .
  • the relative rotation between the first disk portion and the second disk portion can be made by the rotation of the barrel cam member, it is possible to quickly switch the relative rotation direction between the first disk portion and the second disk portion. have. Therefore, according to the present invention, it is possible to control the shift quickly and accurately, and reduce the shift shock.
  • a wedge-shaped clutch element including a planar contact portion and a curved clamping portion as a one-way clutch, it is possible to improve the clamping force, as well as to quickly change the lock and unlock. Make it possible. Therefore, according to the present invention, it is possible to control the shift quickly and accurately, and reduce the shift shock.
  • the curved clamping portion of the clutch element is in surface contact and clutch operation Since it is possible to carry out the clutch element, the clutch element can play its own role even if wear occurs on the clutch element by repetitive clutch operation. Furthermore, according to the present invention, since a clearance can be provided between the second wall portion and the clutch element in the locked state of the clutch element, the surface clamping portion and the inner circumferential surface of the outer race are repeatedly fixed by a plurality of times. Even if abrasion occurs, a lock operation between the curved clamping portion and the outer race may be normally performed by the clearance interval.
  • FIG. 1 is a view for explaining a continuously variable transmission according to the present invention.
  • FIGS. 2 and 3 are views for explaining the structure of the rotary drive unit as a continuously variable transmission according to the present invention.
  • FIG 4 and 5 are views for explaining the operation structure of the continuously variable transmission according to the present invention.
  • 6 and 7 are views for explaining the operation structure of the continuously variable transmission according to the present invention.
  • FIGS. 8 to 10 are diagrams for explaining the structure and operation structure of the one-way clutch as a continuously variable transmission according to the present invention.
  • FIG. 1 is a view for explaining a continuously variable transmission according to the present invention
  • Figures 2 and 3 is a view for explaining the structure of the rotary drive unit, a continuously variable transmission according to the present invention
  • Figures 4 and 5 As a continuously variable transmission, it is a figure for explaining the operation structure of a rotary drive part
  • FIG. 6 and FIG. 7 are views for explaining the operation structure of the continuously variable transmission according to the present invention.
  • the continuously variable transmission 100 includes a first disc part 200, a second disc part 300, a guide member 400, and a rotation driving part 800, 800 ′. .
  • the first disc part 200 and the second disc part 300 are spaced apart from each other at a predetermined interval, and move along the radial direction between the first disc part 200 and the second disc part 300.
  • Guide member 400 is provided.
  • the first disk unit 200 may be composed of only one disk member or a plurality of disk members according to the required conditions and design specifications.
  • the first disk unit 200 may include a plurality of first disk members 210 and 220, and first guide slots 224, 212 and 222 are formed in the first disk members 210 and 220, respectively. Can be.
  • first guide slots 224, 212 and 222 formed in the first disk members 210 and 220 cross each other will be described.
  • the first guide slots 224, 212, 222 radially formed on one of the two first disk members 210, 220 may be formed in an involute curve shape.
  • the first guide slots 224, 212 and 222, which are radially formed on the other one of the first disk members 210 and 220, may be formed in a straight line shape.
  • Such a structure makes it possible to prevent twisting and abnormal flow during movement of the guide member 400 to be described later.
  • the first guide slots 224 (212, 222) formed radially in any one of the first disk member (210, 220) can be formed in the shape of an involute curve, interference between the guide member 400 during the shift operation Can be prevented in advance.
  • the second disk unit 300 may be composed of only one disk member or a plurality of disk members according to the required conditions and design specifications.
  • the second disk unit 300 may include a plurality of second disk members 310 and 320, and each of the second disk members 310 and 320 may include the first guide slots 224, 212 and 222, respectively.
  • second guide slots 224 (312, 322) intersecting with each other.
  • each of the second guide slots 224, 312 and 322 formed in the second disc members 310 and 320 cross each other will be described.
  • the second guide slots 224, 312 and 322, which are radially formed on one of the two second disc members 310 and 320 may be formed in an involute curve shape.
  • the second guide slots 224, 312 and 322, which are radially formed in the other one of the two second disk members 310 and 320 may be formed in a straight line shape.
  • the first disk portion and the second disk portion are described with an example including a plurality of disk members, but in some cases, any one of the first disk portion and the second disk portion may be used. Is composed of a single disk member, the other may be configured to include a plurality of disk members.
  • the guide member 400 is provided to define the radius of rotation of the power transmission member 600.
  • the rotation radius of the power transmission member 600 is defined by the guide member 400, the power transmission member 600 is wound around the plurality of guide members 400 in common, It can be understood that the rotation radius (rotation trajectory radius) of the power transmission member 600 is defined by the guide member 400.
  • the radius of rotation can be varied.
  • one end of the guide member 400 may move along the first guide slots 224 (212, 222) in a state accommodated in the first guide slots 224 (212, 222), the other end of the guide member 400
  • the second guide slot 224 (312, 322) can be moved along the second guide slot 224 (312, 322).
  • the guide member 400 may include first guide slots 224 (212, 222). ) And the second guide slot 224 (312, 322) to move along the radial direction of the first disk portion 200 and the second disk portion 300.
  • end ends 551 and 552 may be coupled to both ends of the guide member 400 to prevent separation of the power transmission member and guide the movement of the guide member 400.
  • the rotation driving units 800 and 800 ′ are provided to rotate any one of the first disc unit 200 and the second disc unit 300 with respect to the other.
  • the rotation driving units 800 and 800 ′ are respectively provided on the first disk unit 200 including the plurality of first disk members 210 and 220 and the second disk unit 300 including the plurality of second disk members 310 and 320. It will be described with an example provided. That is, the first rotation driving unit 800 adjacent to the first disk unit 200 may rotate the other with respect to any one of the plurality of first disk members 210 and 220, and may be adjacent to the second disk unit 300. The other second rotation driving unit 800 ′ may rotate the other with respect to any one of the plurality of second disk members 310 and 320. In some cases, the rotary drive unit may be provided in only one of the first disc unit and the second disc unit.
  • the rotation driving units 800 and 800 ′ include a barrel cam member 810, a linear moving member 820, a driving cam member 830, and a driven cam member 840.
  • the above-described first disk unit 200, the second disk unit 300, and the guide member 400 may be accommodated in the housing 20, and the rotation driving units 800 and 800 ′ may include the housing 20. It may be provided on the outer surface of the. In some cases, it is also possible to configure the rotary drive unit to be disposed inside the housing.
  • the barrel cam member 810 may be provided to be rotatable with respect to the first disk portion 200 (or the second disk portion), and the linear movement member 820 may correspond to the rotation of the barrel cam member 810. It is configured to move linearly.
  • the barrel cam member 810 is disposed to be coaxially rotatable with the first disc members 210 and 220 (or the second disc member), and the first disc member (corresponding to the rotation of the barrel cam member 810).
  • An example in which the linear movement member 820 is linearly moved along the axial direction of the 210 and 220 will be described.
  • the structure for converting the rotational movement of the barrel cam member 810 into linear movement of the linear movement member 820 may be variously changed according to the required conditions and design specifications.
  • a plurality of cam grooves 812 may be formed on an outer circumferential surface of the barrel cam member 810, and a cam protrusion 822 may be provided on the linear movement member 820 to move along the cam groove 812. Can be.
  • the cam protrusion 822 moves along the cam groove 812 when the barrel cam member 810 rotates, the rotational movement of the barrel cam member 810 may be converted into a linear movement of the linear member 820.
  • the linear moving member 820 has a substantially ring-shaped base portion 820a, and a plurality of leg portions extending at ends of the base portion 820a along the axial direction of the first disk members 210 and 220. 820b.
  • the leg portion 820b may cooperate with each other to provide an accommodation space for partially receiving the barrel cam member 810, and the cam protrusion 822 may be provided at an end portion of the leg portion 820b.
  • the linear movement member 820 will be described with an example including four leg portions 820b. In some cases, the linear movement member may include less than four or five or more legs.
  • linear movement member 820 and the barrel cam member 810 may be coaxially overlapped with each other, the linear movement member 820 and the barrel cam member 810 are required for arrangement and operation. The space can be minimized.
  • the linear moving member 820 may be provided to be linearly movable in various ways according to the required conditions and design specifications.
  • the driving unit cover 30 may be coupled to an outer surface of the housing 20, and the linear moving member 820 may be accommodated in the driving unit cover 30 to be linearly movable.
  • the inside of the driving part cover 30 corresponds to the first sliding groove 31 corresponding to the base part 820a and the leg part 820b.
  • the first sliding groove 32 may be formed, and the linear moving member 820 may linearly move along the first sliding groove 31 and the first sliding groove 32.
  • the driving cam member 830 is configured to linearly move along the axial direction of the first disc part 200 together with the linear movement member 820 in response to the linear movement of the linear movement member 820.
  • a driving cam profile 832 having a height difference along the linear movement direction of the driving cam member 830 may be formed at an end portion of the terminal 830.
  • the driving cam member 830 may be accommodated in the barrel cam member 810 so as to minimize the arrangement and operating space of the driving cam member 830.
  • the driven cam member 840 is rotatably connected to any one of the first disc part 200 and the second disc part 300, and selectively corresponds to the linear movement of the drive cam member 830. Configured to rotate.
  • the driven cam member 840 of the rotation driving unit 800, 800 ′ adjacent to the first disk unit 200 may be disposed on any one of two first disk members 210 and 220 constituting the first disk unit 200. It can be rotatably connected integrally, the driven cam member 840 of the other rotary drive unit (800, 800 ') adjacent to the second disk unit 300 is two second disk member constituting the second disk unit 300 It may be rotatably connected to any one of (310,320).
  • An end of the driven cam member 840 facing the drive cam profile 832 of the drive cam member 830 is in contact with the drive cam profile 832 and rotates a linear motion of the drive cam profile 832.
  • a follower cam profile 842 can be formed to convert to.
  • the rotation angle of the driven cam member 840 by the linear movement of the drive cam member 830 may be appropriately changed by the structure of the drive cam profile 832 and the driven cam profile 842,
  • the present invention is not limited or limited by the structures and characteristics of the driving cam profile 832 and the driven cam profile 842.
  • the driven cam member 840 may be formed with a connecting rod 844 to be rotatably connected to any one of the first disk portion 200 and the second disk portion 300, the An arc-shaped guide slot 224 for limiting rotation of the connection rod 844 or more may be formed in the other one of the first disk unit 200 and the second disk unit 300.
  • limiting the rotation of the connection rod 844 by a predetermined or more is a state in which the rotation of the first disk portion 200 or the second disk portion 300 by the driven cam member 840 to limit the rotation of the predetermined or more. It can be understood as.
  • Rotation operation of the barrel cam member 810 may be implemented in various ways depending on the required conditions and design specifications.
  • the operation member 850 may be connected to the barrel cam member 810, and the operation member 850 may be exposed to the outside of the housing 20 to be operable from the outside of the housing 20.
  • the two rotary driving units 800 and 800 ′ are described as an example configured to be interlocked by one operating member 850.
  • the two rotary driving units may be separately operated. It is also possible to configure it to be operated by the member.
  • the barrel cam member 810 can be rotated by the rotation operation of the operation member 850, the linear movement of the linear member 820 in accordance with the rotation of the upper barrel cam member 810.
  • the driving cam member 830 can be linearly moved together, and the driven cam member 840 is moved by the interaction between the driving cam member 830 and the driven cam member 840 according to the linear movement of the driving cam member 830.
  • each driven cam member of the first rotary driving unit 800 and the second rotary driving unit 800 ' is configured to rotate in the same direction at the same time, and each driven cam member is rotated at the same time, each driven The outer first disk member 210 of the first disk part 200 connected to the cam member and the outer second disk member 310 of the second disk part 300 are in the same direction (clockwise or counterclockwise). Can rotate at the same time
  • the first rotary driver 800 and the second rotary driver 800 ′ may linearly move in a direction spaced from the corresponding driven cam member.
  • the driving cam member of the first rotary driving unit 800 moves in a direction approaching the driven cam member of the first rotary driving unit 800 by the downward rotation operation of the operation member 850
  • the first rotation is performed.
  • the driven cam member of the first rotary driver 800 rotates by the interaction between the driving cam member of the driver 800 and the driven cam member of the first rotary driver 800
  • the second rotary driver 800 ' The driven cam member may also rotate in the same direction, and thus, the driving cam member of the second rotary driver 800 'may linearly move in a direction away from the driven cam member of the second rotary driver 800'.
  • the first disk member 210 and the second disk member 310 which are relatively disposed on the outer side may be relatively disposed on the inner side of the first disk member 220 and the second disk member. It can be rotated relative to the two disk member 320 at the same time.
  • first disc part 200 and the second disc part 300 may rotate relative to each other by the driven cam member 840, and the first disc part 200 and the second disc part 300 may be rotated relative to each other.
  • the rotation radius (rotational trajectory radius) of the power transmission member 600 may be varied.
  • the driving force may be transmitted to the output shaft 110 through the power transmission member 600 and output. (See FIGS. 6 and 7).
  • the continuously variable transmission may include a tension adjusting means for adjusting the tension of the power transmission member 600, the tension of the power transmission member 600 may be appropriately adjusted by the tension adjusting means.
  • Figures 8 to 10 is a continuously variable transmission according to the present invention, a view for explaining the structure and operation structure of the one-way clutch.
  • the one-way clutch 500 to allow only one direction rotation of the guide member 400 in the guide member 400 to maintain the continuity and stability of power transmission during the aforementioned shifting process.
  • the one-way clutch 500 may include an inner race 510, an outer race 520, and a clutch element 530.
  • the inner race 510 is provided integrally with the guide member 400, and an element receiving portion 512 is formed on an outer circumferential surface of the inner race 510 to accommodate the clutch element 530 to be described later.
  • the inner race 510 is provided integrally to the guide member 400 in the present invention, it can be understood that the inner race 510 and the guide member 400 are integrally rotatably coupled or formed. have.
  • the inner race and the guide member may be separately formed and then rotatably coupled to each other.
  • the inner race may be directly formed on the outer circumferential surface of the guide member.
  • the outer race 520 is coaxially disposed on the outer side of the inner race 510 so as to be rotatable relative to the inner race 510.
  • the clutch element 530 is accommodated in the element receiving portion 512 of the inner race 510, and optionally on the inner circumferential surface of the outer race 520 according to the rotation direction of the outer race 520 relative to the inner race 510. It is locked or unlocked.
  • the clutch element 530 is locked to the inner circumferential surface of the outer race 520, it can be understood that the rotation of the clutch element 530 relative to the outer race 520 is constrained. In a state in which rotation of the clutch element 530 with respect to the outer race 520 is constrained, relative rotation of the outer race 520 with respect to the inner race 510 may be constrained.
  • the state in which the clutch element 530 is unlocked on the inner circumferential surface of the outer race 520 may be understood as a state in which rotation of the clutch element 530 with respect to the outer race 520 is allowed. In a state in which rotation of the clutch element 530 with respect to the outer race 520 is allowed, relative rotation of the outer race 520 with respect to the inner race 510 may be allowed.
  • the element accommodating part 512 is provided in a size in which the clutch element 530 is partially accommodated, and the clutch element 530 is partially accommodated in the element accommodating part 512, and the outer to the inner race 510 is provided. According to the rotation direction of the race 520 may be selectively locked (lock) or unlocked (in the inner circumferential surface of the outer race 520).
  • the element accommodating part 512 may include a flat bottom portion 513 formed to be inclined with respect to a tangential direction of the outer circumferential surface of the inner race 510 such that one end of the both ends thereof is relatively adjacent to the center of the inner race 510.
  • First wall portion 514 formed from one end of the flat bottom portion 513 adjacent to the inner race 510 relatively to the outer circumferential surface of the inner race 510 among the both ends of the flat bottom portion 513, and the plane Including a second wall portion 515 formed from the other end of the bottom portion 513 to the outer circumferential surface of the inner race 510, the groove is formed in a substantially "-" shape.
  • the clutch element 530 includes a planar contact portion 532 which is in surface contact with the planar bottom portion 513, and a curved clamping portion 534 which is in surface contact with the inner circumferential surface of the outer race 520. It is formed in a substantially wedge shape and is accommodated in the element accommodating part 512 to be disposed between the first wall part 514 and the second wall part 515.
  • an end portion of the clutch element 530 facing the first wall portion 514 is referred to as a first end portion 537, and another end portion of the clutch element 530 facing the second wall portion 515 is formed. This is referred to as the second end 538.
  • the planar contact portion 532 of the clutch element 530 is in surface contact with the planar bottom portion 513 according to the rotational direction of the second disc portion 300 with respect to the first disc portion 200.
  • the curved surface clamping portion 534 may be selectively contacted with the inner circumferential surface of the outer race 520 according to the rotation direction of the second disk portion 300 with respect to the first disk portion 200.
  • the state in which the curved clamping portion 534 is in contact with the inner circumferential surface of the outer race 520 may be understood as the clutch element 530 is locked to the inner circumferential surface of the outer race 520.
  • the relative rotation of the outer race 520 with respect to the inner race 510 may be constrained by the clamping force (friction force) as the clutch element 530 contacts the inner circumferential surface of the outer race 520, and the outer race 520 Inner race 510 may also rotate in the same one direction in response to the one-way rotation.
  • the number of element receiving portions 512 and corresponding clutch elements 530 may be appropriately changed according to required conditions and design specifications.
  • the element receiving portion 512 and the clutch element 530 are evenly spaced evenly along the circumferential direction of the inner race 510 such that they are symmetrical with respect to the center of the inner race 510.
  • Six, eight, ten, twelve, etc.) may be provided.
  • the element receiving portion and the clutch element may be provided in an odd number (eg, 5, 7, 9, etc.) asymmetrically with respect to the center of the inner race.
  • the present invention allows the clutch element 530 to be formed in the shape of a wedge including the planar contact portion 532 and the curved clamping portion 534, thereby providing sufficient clamping force, as well as slip and backlash. Reduction and allows for quick switching of locks and unlocks.
  • the design conditions of the element receiving portion 512 and the clutch element 530 may be appropriately changed according to the required conditions and design specifications.
  • the surface clamping part may be in a state in which the clutch element 530 is unlocked on the inner circumferential surface of the outer race 520 so that a quick lock and unlock can be switched.
  • a gap ⁇ H of 0.001 to 0.05 mm may be provided between the 534 and the inner circumferential surface of the outer race 520.
  • the clearance ⁇ H between the curved surface clamping portion 534 and the inner circumferential surface of the outer race 520 is less than 0.001 mm in the unlocked state, the lock and the unlock switching are quickly performed.
  • the clearance ⁇ H between the curved surface clamping portion 534 and the inner circumferential surface of the outer race 520 in the unlocked state is larger than 0.05 mm, it is locked and unlocked. Since there is a problem in that a backlash occurs when switching, between the curved surface clamping portion 534 and the inner circumferential surface of the outer race 520 in a state that the clutch element 530 is unlocked to the inner circumferential surface of the outer race 520. It is preferred that a clearance ⁇ H of 0.001 to 0.05 mm is provided. More preferably, a clearance ⁇ H of 0.02 mm may be provided between the curved clamping portion 534 and the inner circumferential surface of the outer race 520 in an unlocked state.
  • the angle ⁇ 1 of the planar contact portion 532 with respect to the chord of the curved clamping portion 534 may be 5 ° ⁇ 20 °. That is, when the angle ⁇ 1 of the planar contact portion 532 with respect to the chord of the curved clamping portion 534 is smaller than 5 °, a relatively large rotational force must be required when switching between lock and unlock. There is a problem, and when the angle ⁇ 1 of the planar contact portion 532 with respect to the chord of the curved clamping portion 534 is greater than 20 °, it is difficult to ensure sufficient clamping force, and it is difficult to lock and unlock. Since the state is difficult to be stably maintained, the angle ⁇ 1 of the planar contact portion 532 with respect to the chord of the curved clamping portion 534 is preferably composed of 5 ° to 20 °.
  • the shift distance ⁇ L of the clutch element 530 with respect to the flat bottom 513 at the time of switching between the lock and unlock of the clutch element 530 under the above-described conditions is 0.003 mm to It may be composed of 0.572mm.
  • the movement distance ⁇ L of the clutch element 530 with respect to the flat bottom portion 513 is a surface contact state on the flat bottom portion 513 when switching between the lock and unlock. It can be understood as the linear movement distance of the planar contact portion 532 moving to.
  • a clearance L2 may be provided between the second wall portion 515 and the clutch element 530 in a locked state of the clutch element 530.
  • Such a structure has a lock between the curved clamping portion 534 and the outer race 520 due to the clearance gap even if wear occurs on the inner surface of the curved clamping portion 534 and the outer race 520 by repeated clutch operation. lock) operation can be performed normally.
  • the clearance L2 may be appropriately changed according to required conditions and design specifications.
  • the clearance tolerance L2 may be configured to a value larger than 0.2 mm, and more preferably, the clearance tolerance L2 may be provided as 0.2 mm to 1 mm.
  • round processing units 535 and 536 may be formed at corners of the clutch element 530 that are exposed to the outside of the element accommodating part 512. More specifically, round processing units 535 and 536 having a predetermined radius may be formed at the corners of the first end portion 537 and the edge of the second end portion 538 adjacent to the inner circumferential surface of the outer race 520. The round processing units 535 and 536 may prevent the edge of the clutch element 530 from being cut on the inner circumferential surface of the outer race 520 when the clutch element 530 is locked and unlocked. .
  • the power transmission member 600 may be used a conventional belt or chain, etc.
  • the present invention is not limited or limited by the type and characteristics of the power transmission member 600.
  • an ordinary chain is used as the power transmission member 600, and an outer circumferential surface of the outer race 520 will be described with an example in which a gear part 524 engaged with the chain is formed.
  • continuously variable transmission may further include return means (not shown) for providing a return force when the clutch element in the locked state is returned to the unlocked state.
  • the return means various return means capable of providing a return force for pushing the clutch element adjacent to the first wall portion toward the second wall portion may be used.
  • the return means may include a first magnetic coating layer formed on the surface of the first wall portion, and a surface of the clutch element facing the first wall portion to have a mutual repulsive force with the first magnetic coating layer (first end surface). It may include a second magnetic coating layer formed on).
  • the first magnetic coating layer and the second magnetic coating layer may be formed of a conventional magnetic material such as ferrite, the present invention is not limited or limited by the material. Alternatively, it is also possible to use an elastic member such as a spring member as the return means.

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Abstract

구조를 간소화할 수 있으며, 소형화에 기여할 수 있는 무단변속기가 개시된다. 제1가이드슬롯이 형성된 제1디스크부, 제1가이드슬롯과 교차하는 제2가이드슬롯이 형성된 제2디스크부, 제1디스크부에 대한 제2디스크부의 상대 회전에 대응하여 제1가이드슬롯 및 제2가이드슬롯을 따라 이동 가능하게 제공되는 가이드부재를 포함하는 무단변속기는, 제1디스크부 및 제2디스크부 중 어느 하나를 다른 하나에 대해 회전시키는 회전구동부를 포함하되, 회전구동부는, 배럴캠부재; 배럴캠부재의 회전에 대응하여 직선 이동하는 직선이동부재; 직선이동부재와 함께 직선 이동하는 구동캠부재; 및 제1디스크부 및 제2디스크부 중 어느 하나에 일체로 회전 가능하게 연결되며, 구동캠부재의 직선 이동에 대응하여 선택적으로 회전하는 종동캠부재;를 포함한다.

Description

무단변속기
본 발명은 무단변속기에 관한 것으로, 보다 자세하게는 구조를 간소화할 수 있으며, 소형화에 기여할 수 있는 무단변속기에 관한 것이다.
일반적으로 변속기는 엔진 또는 모터의 회전력을 도로의 구배 상태 또는 운전자의 의지에 따라 구동륜에 전달하기 위해 사용된다.
변속기는 작동 방식에 따라 운전자의 의지대로 변속단을 직접 선택하는 수동변속기, 차량의 주행조건에 따라 자동적으로 변속이 이루어지는 자동변속기, 변속단 사이에 변속영역 없이 무단으로 변속이 이루어지는 무단변속기(CVT; Continuously Variable Transmission) 등으로 분류될 수 있다.
이 중, 무단변속기는 엔진 또는 모터와 연결되는 입력축에 장착된 구동풀리, 출력축에 장착된 종동풀리, 및 상기 구동풀리와 종동풀리를 연결하는 벨트를 포함하며, 상기 풀리의 이동에 따라 벨트의 외경이 가변되면서 변속이 이루어지는 방식으로 동작한다.
기존 무단변속기 중 하나로서, 등록특허공보 제10-1351073호(2014.01.22)에는, 서로 마주하도록 배치되는 2개의 디스크 상에 서로 교차하는 슬롯을 각각 형성하고, 각 디스크 간의 상대 회전에 따라 각 슬롯에 수용된 상태로 디스크의 반경 방향을 따라 이동하는 슬라이딩핀에 의해 구동벨트의 외경 변화를 줌으로써, 구동풀리 및 종동풀리 간의 회전수를 조절할 수 있도록 한 무단변속기에 대한 내용이 개시되어 있다.
아울러, 기존 무단변속기에서는 2개의 디스크를 상대 회전시켜 슬라이딩핀의 반경을 변화할 수 있도록, 별도의 이동샤프트 상에는 나선형 스플라인이 형성되고, 디스크의 결합부위에는 스플라인홈이 형성된다.
그러나, 기존에는 디스크 간의 상대 회전이 이동샤프트의 직선 이동에 의한 스플라인 방식으로 구현됨에 따라, 필연적으로 이동샤프트의 직선 이동 구간이 확보되어야 하기 때문에 구조가 복잡해지고 장치를 소형으로 제작하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 기존 무단변속기는 스플라인을 이용한 회전 방식을 이용하기 때문에, 신속하고 정확한 변속 제어가 어려운 문제점이 있다.
이에 따라 최근에는 구조를 간소화하고 소형화에 기여할 수 있으며, 변속 제어를 신속하고 정확하게 수행하기 위한 무단변속기에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 구조를 간소화할 수 있으며, 장치의 소형화에 기여할 수 있는 무단변속기를 제공한다.
특히, 본 발명은 배럴캠부재를 이용하여 제1디스크부 및 제2디스크부 간의 상대 회전을 구현할 수 있는 무단변속기를 제공한다.
또한, 본 발명은 신뢰성 및 안정성을 향상시킬 수 있으며, 변속 제어를 신속하고 정확하게 수행할 수 있는 무단변속기를 제공한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1가이드슬롯이 형성된 제1디스크부, 제1가이드슬롯과 교차하는 제2가이드슬롯이 형성된 제2디스크부, 제1디스크부에 대한 제2디스크부의 상대 회전에 대응하여 제1가이드슬롯 및 제2가이드슬롯을 따라 이동 가능하게 제공되는 가이드부재를 포함하는 무단변속기는, 제1디스크부 및 제2디스크부 중 어느 하나를 다른 하나에 대해 회전시키는 회전구동부를 포함하되, 회전구동부는, 배럴캠부재; 배럴캠부재의 회전에 대응하여 직선 이동하는 직선이동부재; 직선이동부재와 함께 직선 이동하는 구동캠부재; 및 제1디스크부 및 제2디스크부 중 어느 하나에 일체로 회전 가능하게 연결되며, 구동캠부재의 직선 이동에 대응하여 선택적으로 회전하는 종동캠부재;를 포함한다.
회전구동부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 제1디스크부와 제2디스크부에 각각 제공되거나, 제1디스크부와 제2디스크부 중 어느 하나에만 제공될 수 있다. 일 예로, 회전구동부는 제1디스크부에 인접하게 제공되는 제1회전구동부, 및 제2디스크부에 인접하게 제공되는 제2회전구동부를 포함할 수 있다. 제1회전구동부 및 제2회전구동부의 각 종동캠부재는 서로 동일한 방향으로 동시에 회전할 수 있고, 제1회전구동부 및 제2회전구동부 중 어느 하나의 구동캠부재가 대응하는 종동캠부재에 접근되는 방향으로 직선 이동할 시, 제1회전구동부 및 제2회전구동부 중 다른 하나의 구동캠부재는 대응하는 종동캠부재로부터 이격되는 방향으로 직선 이동할 수 있다.
제1디스크부, 제2디스크부 및 가이드부재는 하우징 내부에 수용될 수 있으며, 회전구동부는 하우징의 외면에 제공될 수 있다. 경우에 따라서는 회전구동부가 하우징의 내부에 배치되도록 구성하는 것도 가능하다.
배럴캠부재의 회전 운동을 직선이동부재의 직선 이동으로 변환하기 위한 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 배럴캠부재의 외주면에는 복수개의 캠홈이 형성될 수 있고, 직선이동부재에는 캠홈을 따라 이동 가능하게 캠돌기가 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 직선이동부재는 베이스부, 및 베이스부의 단부에 연장되는 복수개의 레그부를 포함할 수 있다. 레그부는 상호 협조적으로 배럴캠부재가 부분적으로 수용되기 위한 수용공간을 제공할 수 있으며, 캠돌기는 레그부의 단부에 제공될 수 있다.
직선이동부재는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 직선 이동 가능하게 제공될 수 있다. 일 예로, 하우징의 외면에는 구동부커버가 결합될 수 있으며, 직선이동부재는 구동부커버의 내부에 직선 이동 가능하게 수용될 수 있다. 바람직하게 직선이동부재의 직선 이동이 안정적으로 이루어질 수 있도록, 구동부커버의 내부에는 베이스부에 대응하는 제1슬라이딩홈, 레그부에 대응하는 제2슬라이딩홈이 형성될 수 있으며, 직선이동부재는 제1슬라이딩홈 및 제2슬라이딩홈을 따라 직선 이동할 수 있다.
구동캠부재의 직선 이동에 따른 종동캠부재의 회전은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 일 예로, 구동캠부재에는 구동캠프로파일이 형성될 수 있고, 종동캠부재에는 구동캠프로파일과 접촉되며 구동캠프로파일의 직선 운동을 회전 운동으로 변환하는 종동캠프로파일이 형성될 수 있다.
또한, 종동캠부재에는 제1디스크부 및 제2디스크부 중 상기 어느 하나에 일체로 회전 가능하게 연결되기 위한 연결로드가 형성될 수 있고, 제1디스크부 및 제2디스크부 중 다른 하나에는 연결로드의 일정 이상 회전을 제한하기 위한 가이드슬롯이 형성될 수 있다.
배럴캠부재의 회전 조작은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 일 예로, 배럴캠부재에는 조작부재가 연결될 수 있으며, 조작부재는 하우징의 외측에서 조작 가능하게 하우징의 외부로 노출될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무단변속기는 가이드부재의 일 방향 회전만을 허용하기 위한 일방향 클러치를 포함할 수 있다. 일 예로, 일방향 클러치는, 아우터레이스(outer race); 아우터레이스의 내부에 동축적으로 회전 가능하게 배치되는 이너레이스(inner race); 및 아우터레이스 및 이너레이스의 사이에 제공되는 쐐기(wedge) 형상의 클러치 엘리먼트;를 포함하되, 아우터레이스 및 이너레이스의 계면 중 적어도 어느 일측에는 이너레이스에서 양단 중 일단이 상대적으로 이너레이스의 중심에 인접하도록 이너레이스의 외주면 접선 방향에 대해 경사지게 형성되는 평면바닥부, 평면바닥부의 양단 중 상대적으로 이너레이스에 중심에 인접한 평면바닥부의 일단에서 이너레이스의 외주면까지 형성되는 제1벽부, 및 평면바닥부의 타단에서 이너레이스의 외주면까지 형성되는 제2벽부를 포함하는 엘리먼트 수용부가 제공되고, 클러치 엘리먼트는 엘리먼트 수용부에 면접촉되는 평면접촉부 및 평면접촉부에 대향하는 곡면클램핑부(curved clamping portion)를 포함하며, 제1벽부와 제2벽부의 사이에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 무단변속기에 의하면, 구조를 간소화할 수 있으며 장치의 소형화에 기여할 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면 배럴캠부재의 회전에 따른 직선이동부재의 직선 운동에 의해 구동캠부재가 종동캠부재를 회전시켜 제1디스크부 및 제2디스크부 간의 상대 회전이 이루어질 수 있게 함으로써, 제1디스크부 및 제2디스크부를 상대 회전시키기 위한 구조 및 그에 필요한 작동 공간을 최소화할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면 배럴캠부재, 직선이동부재 및 구동캠부재가 서로 동축적으로 거의 중첩되게 배치된 상태로 작동될 수 있기 때문에, 각 구성요소의 배치 및 작동에 필요한 공간을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 배럴캠부재의 회전에 의해 제1디스크부 및 제2디스크부 간의 상대 회전이 이루어질 수 있기 때문에, 제1디스크부 및 제2디스크부 간의 상대 회전 방향을 신속하게 전환할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면 신속하고 정확한 변속제어가 가능하며, 변속 충격을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 일방향 클러치로서 평면접촉부 및 곡면클램핑부를 포함하는 쐐기(wedge) 형태의 클러치 엘리먼트를 사용함으로써, 클램핑력을 향상시킴은 물론, 락(lock) 및 언락(unlock)의 신속한 전환을 가능하게 한다. 따라서, 본 발명에 따르면 신속하고 정확한 변속제어가 가능하며, 변속 충격을 저감시킬 수 있다.
또한, 기존 일방향 클러치의 경우에는 반복적인 클러치 조작에 의해 볼 또는 롤러에 마모 또는 찍힘이 발생할 시 볼 또는 롤러가 본연의 역할을 수행하기 어렵지만, 본 발명에서는 클러치 엘리먼트의 곡면클램핑부가 면접촉되며 클러치 동작을 수행할 수 있기 때문에, 반복적인 클러치 조작에 의해 클러치 엘리먼트에 마모가 발생하더라도 클러치 엘리먼트가 본연의 역할을 수행할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따르면 클러치 엘리먼트의 락(lock) 상태에서 제2벽부와 클러치 엘리먼트의 사이에는 여유공차가 제공될 수 있기 때문에, 반복적인 클러치 조작에 의해 곡면클램핑부와 아우터레이스의 내주면에 일정 이상 마모가 발생하더라도 여유공차 구간에 의해 곡면클램핑부와 아우터레이스의 간의 락(lock) 동작이 정상적으로 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무단변속기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 무단변속기로서, 회전구동부의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 무단변속기로서, 회전구동부의 작동구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 무단변속기의 작동 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 무단변속기로서, 일방향 클러치의 구조 및 작동구조를 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무단변속기를 설명하기 위한 도면이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 무단변속기로서, 회전구동부의 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 무단변속기로서, 회전구동부의 작동구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 무단변속기의 작동 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 무단변속기(100)는 제1디스크부(200), 제2디스크부(300), 가이드부재(400) 및 회전구동부(800,800')를 포함한다.
상기 제1디스크부(200) 및 제2디스크부(300)는 소정 간격을 두고 이격되게 배치되며, 상기 제1디스크부(200) 및 제2디스크부(300)의 사이에는 반경 방향을 따라 이동하게 가이드부재(400)가 제공된다.
상기 제1디스크부(200)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 단 하나의 디스크부재 또는 복수개의 디스크부재로 구성될 수 있다. 일 예로, 상기 제1디스크부(200)는 복수개의 제1디스크부재(210,220)를 포함할 수 있으며, 상기 각 제1디스크부재(210,220)에는 각각 제1가이드슬롯(224)(212,222)이 형성될 수 있다.
이하에서는 상기 각 제1디스크부재(210,220)에 형성되는 제1가이드슬롯(224)(212,222)이 서로 교차하게 형성된 예를 들어 설명하기로 한다. 일 예로, 2개의 제1디스크부재(210,220) 중 어느 하나의 제1디스크부재(210,220)에 방사상으로 형성되는 제1가이드슬롯(224)(212,222)은 인벌류트 곡선 형태로 형성될 수 있고, 2개의 제1디스크부재(210,220) 중 다른 하나의 제1디스크부재(210,220)에 방사상으로 형성되는 제1가이드슬롯(224)(212,222)은 직선 형태로 형성될 수 있다. 이와 같은 구조는 후술할 가이드부재(400)의 이동시 비틀림 및 비정상적인 유동을 방지할 수 있게 한다. 더욱이, 상기 제1디스크부재(210,220) 중 어느 하나에 방사상으로 형성되는 제1가이드슬롯(224)(212,222)은 인벌류트 곡선 형태로 형성될 수 있기 때문에, 변속 동작시 가이드부재(400) 간의 간섭을 미연에 방지할 수 있다.
상기 제2디스크부(300)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 단 하나의 디스크부재 또는 복수개의 디스크부재로 구성될 수 있다. 일 예로, 상기 제2디스크부(300)는 복수개의 제2디스크부재(310,320)를 포함할 수 있으며, 상기 각 제2디스크부재(310,320)에는 각각 전술한 제1가이드슬롯(224)(212,222)과 교차하는 제2가이드슬롯(224)(312,322)이 형성될 수 있다. 이하에서는 상기 각 제2디스크부재(310,320)에 형성되는 각 제2가이드슬롯(224)(312,322)이 서로 교차하게 형성된 예를 들어 설명하기로 한다. 일 예로, 2개의 제2디스크부재(310,320) 중 어느 하나의 제2디스크부재(310,320)에 방사상으로 형성되는 제2가이드슬롯(224)(312,322)은 인벌류트 곡선 형태로 형성될 수 있고, 2개의 제2디스크부재(310,320) 중 다른 하나의 제2디스크부재(310,320)에 방사상으로 형성되는 제2가이드슬롯(224)(312,322)은 직선 형태로 형성될 수 있다.
참고로, 본 발명의 실시예에서는 제1디스크부 및 제2디스크부가 각각 복수개의 디스크부재를 포함하여 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 제1디스크부 및 제2디스크부 중 어느 하나는 단일 디스크부재로 구성되고, 나머지 다른 하나는 복수개의 디스크부재를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
상기 가이드부재(400)는 동력전달부재(600)의 회전 반경을 정의하기 위해 제공된다.
여기서, 상기 가이드부재(400)에 의해 동력전달부재(600)의 회전 반경이 정의된다 함은, 동력전달부재(600)가 복수개의 가이드부재(400)의 둘레에 공통적으로 감겨짐으로써, 복수개의 가이드부재(400)에 의해 동력전달부재(600)의 회전 반경(회전 궤적 반경)이 정의되는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 상기 제1디스크부(200) 및 제2디스크부(300)의 반경 방향을 따른 가이드부재(400)의 이동에 대응하여, 가이드부재(400)의 둘레를 따라 감겨지는 동력전달부재(600)의 회전 반경이 가변될 수 있다.
즉, 상기 가이드부재(400)의 일단은 제1가이드슬롯(224)(212,222)에 수용된 상태로 제1가이드슬롯(224)(212,222)을 따라 이동할 수 있고, 상기 가이드부재(400)의 타단은 제2가이드슬롯(224)(312,322)에 수용된 상태로 제2가이드슬롯(224)(312,322)을 따라 이동할 수 있다.
상기 제1디스크부(200)에 대해 제2디스크부(300)(또는 제2디스크부에 대해 제1디스크부)가 회전함에 따라, 가이드부재(400)는 제1가이드슬롯(224)(212,222) 및 제2가이드슬롯(224)(312,322)을 따라 이동함으로써 제1디스크부(200) 및 제2디스크부(300)의 반경 방향을 따라 이동할 수 있다. 아울러, 상기 가이드부재(400)의 양단부에는 동력전달부재의 이탈을 방지하고, 가이드부재(400)의 이동을 가이드하기 위한 단부마감부(551,552)가 결합될 수 있다.
상기 회전구동부(800,800')는 제1디스크부(200) 및 제2디스크부(300) 중 어느 하나를 다른 하나에 대해 회전시키기 위해 제공된다. 이하에서는 복수개의 제1디스크부재(210,220)를 포함하는 제1디스크부(200)와, 복수개의 제2디스크부재(310,320)를 포함하는 제2디스크부(300)에 각각 회전구동부(800,800')가 구비된 예를 들어 설명하기로 한다. 즉, 제1디스크부(200)에 인접한 제1회전구동부(800)는 복수개의 제1디스크부재(210,220) 중 어느 하나에 대해 다른 하나를 회전시킬 수 있고, 제2디스크부(300)에 인접한 다른 제2회전구동부(800')는 복수개의 제2디스크부재(310,320) 중 어느 하나에 대해 다른 하나를 회전시킬 수 있다. 경우에 따라서는 제1디스크부와 제2디스크부 중 어느 하나에만 회전구동부가 제공되는 것도 가능하다.
상기 회전구동부(800,800')는 배럴캠부재(810), 직선이동부재(820), 구동캠부재(830) 및 종동캠부재(840)를 포함한다.
참고로, 전술한 제1디스크부(200), 제2디스크부(300) 및 가이드부재(400)는 하우징(20) 내부에 수용될 수 있으며, 상기 회전구동부(800,800')는 하우징(20)의 외면에 제공될 수 있다. 경우에 따라서는 회전구동부가 하우징의 내부에 배치되도록 구성하는 것도 가능하다.
상기 배럴캠부재(810)는 제1디스크부(200)(또는 제2디스크부)에 대해 회전 가능하게 제공될 수 있으며, 상기 직선이동부재(820)는 배럴캠부재(810)의 회전에 대응하여 직선 이동하도록 구성된다. 이하에서는 상기 배럴캠부재(810)가 제1디스크부재(210,220)(또는 제2디스크부재)와 동축적으로 회전 가능하게 배치되고, 배럴캠부재(810)의 회전에 대응하여 제1디스크부재(210,220)의 축 방향을 따라 직선이동부재(820)가 직선 이동하도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.
상기 배럴캠부재(810)의 회전 운동을 직선이동부재(820)의 직선 이동으로 변환하기 위한 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 상기 배럴캠부재(810)의 외주면에는 복수개의 캠홈(812)이 형성될 수 있고, 상기 직선이동부재(820)에는 캠홈(812)을 따라 이동 가능하게 캠돌기(822)가 구비될 수 있다. 상기 배럴캠부재(810)의 회전시 캠돌기(822)가 캠홈(812)을 따라 이동함에 따라 배럴캠부재(810)의 회전 운동이 직선이동부재(820)의 직선 운동으로 변환될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 직선이동부재(820)는 대략 링 형상의 베이스부(820a), 및 상기 제1디스크부재(210,220)의 축 방향을 따라 베이스부(820a)의 단부에 연장되는 복수개의 레그부(820b)를 포함할 수 있다. 상기 레그부(820b)는 상호 협조적으로 배럴캠부재(810)가 부분적으로 수용되기 위한 수용공간을 제공할 수 있으며, 상기 캠돌기(822)는 레그부(820b)의 단부에 제공될 수 있다. 이하에서는 직선이동부재(820)가 4개의 레그부(820b)를 포함하여 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 직선이동부재가 4개 미만 또는 5개 이상의 레그부를 포함하는 것도 가능하다.
이와 같이, 상기 직선이동부재(820) 및 배럴캠부재(810)는 동축적으로 서로 중첩된 상태로 배치될 수 있기 때문에, 직선이동부재(820) 및 배럴캠부재(810) 배치 및 작동에 필요한 공간을 최소화할 수 있다.
참고로, 상기 직선이동부재(820)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 직선 이동 가능하게 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 하우징(20)의 외면에는 구동부커버(30)가 결합될 수 있으며, 상기 직선이동부재(820)는 구동부커버(30)의 내부에 직선 이동 가능하게 수용될 수 있다. 상기 직선이동부재(820)의 직선 이동이 안정적으로 이루어질 수 있도록, 상기 구동부커버(30)의 내부에는 베이스부(820a)에 대응하는 제1슬라이딩홈(31), 레그부(820b)에 대응하는 제1슬라이딩홈(32)이 형성될 수 있으며, 직선이동부재(820)는 제1슬라이딩홈(31) 및 제1슬라이딩홈(32)을 따라 직선 이동할 수 있다.
상기 구동캠부재(830)는 직선이동부재(820)의 직선 이동에 대응하여 직선이동부재(820)와 함께 제1디스크부(200)의 축 방향을 따라 직선 이동하도록 구성되며, 상기 구동캠부재(830)의 단부에는 구동캠부재(830)의 직선 이동 방향을 따라 높이차를 갖는 구동캠프로파일(832)이 형성될 수 있다. 바람직하게 구동캠부재(830)의 배치 및 작동 공간을 최소화할 수 있도록 구동캠부재(830)는 배럴캠부재(810)의 내부에 수용될 수 있다.
상기 종동캠부재(840)는 제1디스크부(200) 및 제2디스크부(300) 중 어느 하나에 일체로 회전 가능하게 연결되며, 상기 구동캠부재(830)의 직선 이동에 대응하여 선택적으로 회전하도록 구성된다. 일 예로, 상기 제1디스크부(200)에 인접한 회전구동부(800,800')의 종동캠부재(840)는 제1디스크부(200)를 구성하는 2개의 제1디스크부재(210,220) 중 어느 하나에 일체로 회전 가능하게 연결될 수 있고, 상기 제2디스크부(300)에 인접한 다른 회전구동부(800,800')의 종동캠부재(840)는 제2디스크부(300)를 구성하는 2개의 제2디스크부재(310,320) 중 어느 하나에 일체로 회전 가능하게 연결될 수 있다.
상기 구동캠부재(830)의 구동캠프로파일(832)을 마주하는 종동캠부재(840)의 단부에는 구동캠프로파일(832)과 접촉되며 구동캠프로파일(832)의 직선 운동을 회전 운동으로 변환하는 종동캠프로파일(842)이 형성될 수 있다.
참고로, 상기 구동캠부재(830)의 직선 운동에 의한 종동캠부재(840)의 회전 각도는 구동캠프로파일(832) 및 종동캠프로파일(842)의 구조에 의해 적절히 변경될 수 있으며, 상기 구동캠프로파일(832) 및 종동캠프로파일(842)의 구조 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 종동캠부재(840)에는 제1디스크부(200) 및 제2디스크부(300) 중 상기 어느 하나에 일체로 회전 가능하게 연결되기 위한 연결로드(844)가 형성될 수 있고, 상기 제1디스크부(200) 및 제2디스크부(300) 중 다른 하나에는 연결로드(844)의 일정 이상 회전을 제한하기 위한 호 형상의 가이드슬롯(224)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 연결로드(844)의 일정 이상 회전을 제한한다 함은 종동캠부재(840)에 의해 회전하는 제1디스크부(200) 또는 제2디스크부(300)의 일정 이상 회전을 제한하는 상태로 이해될 수 있다.
상기 배럴캠부재(810)의 회전 조작은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 일 예로, 상기 배럴캠부재(810)에는 조작부재(850)가 연결될 수 있으며, 조작부재(850)는 하우징(20)의 외측에서 조작 가능하게 하우징(20)의 외부로 노출될 수 있다.
참고로, 본 발명의 실시예에서는 2개의 회전구동부(800,800')가 하나의 조작부재(850)에 의해 연동되도록 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 2개의 회전구동부가 각각 별도의 조작부재에 의해 작동되도록 구성하는 것도 가능하다.
이와 같은 구조에 의해, 상기 조작부재(850)의 회전 조작에 의해 배럴캠부재(810)가 회전할 수 있으며, 상개 배럴캠부재(810)의 회전에 따른 직선이동부재(820)의 직선 이동에 의해 구동캠부재(830)가 함께 직선 이동할 수 있고, 구동캠부재(830)의 직선 이동에 따른 구동캠부재(830)와 종동캠부재(840) 간의 상호 작용에 의해 종동캠부재(840)가 회전할 수 있다.
참고로, 상기 제1회전구동부(800) 및 제2회전구동부(800')의 각 종동캠부재는 서로 동일한 방향으로 동시에 회전하도록 구성되며, 상기 각 종동캠부재가 동시에 회전함에 따라, 상기 각 종동캠부재에 연결된 제1디스크부(200)의 외측 제1디스크부재(210)와 제2디스크부(300)의 외측 제2디스크부재(310)가 서로 동일한 방향(시계 방향 또는 반시계 방향)으로 동시에 회전할 수 있다.
또한, 상기 제1회전구동부(800) 및 제2회전구동부(800') 중 어느 하나의 구동캠부재가 대응하는 종동캠부재에 접근되는 방향으로 직선 이동할 시, 상기 제1회전구동부(800) 및 제2회전구동부(800') 중 다른 하나의 구동캠부재는 대응하는 종동캠부재로부터 이격되는 방향으로 직선 이동할 수 있다.
예를 들어, 상기 조작부재(850)의 하향 회전 조작에 의해 제1회전구동부(800)의 구동캠부재가 제1회전구동부(800)의 종동캠부재에 접근되는 방향으로 이동할 시, 제1회전구동부(800)의 구동캠부재와 제1회전구동부(800)의 종동캠부재 간의 상호 작용에 의해 제1회전구동부(800)의 종동캠부재가 회전함에 따라, 제2회전구동부(800')의 종동캠부재도 함께 동일한 방향으로 회전할 수 있고, 이에 따라 제2회전구동부(800')의 구동캠부재는 제2회전구동부(800')의 종동캠부재로부터 이격되는 방향으로 직선 이동할 수 있다.
반대로, 상기 조작부재(850)의 상향 회전 조작에 의해 제2회전구동부(800')의 구동캠부재가 제2회전구동부(800')의 종동캠부재에 접근되는 방향으로 이동할 시, 제2회전구동부(800')의 구동캠부재와 제2회전구동부(800')의 종동캠부재 간의 상호 작용에 의해 제2회전구동부(800')의 종동캠부재가 회전함에 따라, 제1회전구동부(800)의 종동캠부재도 함께 동일한 방향으로 회전할 수 있고, 이에 따라 제1회전구동부(800)의 구동캠부재는 제1회전구동부(800)의 종동캠부재로부터 이격되는 방향으로 직선 이동할 수 있다.(도 4 및 도 5 참조)
참고로, 각 종동캠부재(840)의 회전시 상대적으로 외측에 배치되는 제1디스크부재(210)와 제2디스크부재(310)는 상대적으로 내측에 배치되는 제1디스크부재(220)와 제2디스크부재(320)에 대해 동시에 상대 회전할 수 있다.
이와 같이, 상기 종동캠부재(840)에 의해 제1디스크부(200) 및 제2디스크부(300)가 상대 회전할 수 있으며, 상기 제1디스크부(200) 및 제2디스크부(300) 간의 상대 회전에 의해 가이드부재(400)가 제1디스크부(200)의 반경 방향을 따라 이동함으로써, 동력전달부재(600)의 회전 반경(회전 궤적 반경)이 가변될 수 있으며, 상기 제1디스크부(200) 및 제2디스크부(300)가 동시에 회전함에 따른 구동력은 동력전달부재(600)를 통해 출력축(110)으로 전달되어 출력될 수 있다.(도 6 및 도 7 참조)
아울러, 무단변속기는 동력전달부재(600)의 장력을 조절하기 위한 장력조절수단을 포함할 수 있으며, 장력조절수단에 의해 동력전달부재(600)의 장력이 적절히 조절될 수 있다.
한편, 도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 무단변속기로서, 일방향 클러치의 구조 및 작동구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 전술한 변속 과정 중 동력전달의 연속성 및 안정성을 유지할 수 있도록, 상기 가이드부재(400)에는 가이드부재(400)의 일 방향 회전만을 허용하기 위한 일방향 클러치(500)가 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 일방향 클러치(500)는 이너레이스(inner race)(510), 아우터레이스(outer race)(520), 및 클러치 엘리먼트(clutch element)(530)를 포함할 수 있다.
상기 이너레이스(510)는 가이드부재(400)에 일체로 제공되며, 이너레이스(510)의 외주면에는 후술할 클러치 엘리먼트(530)가 수용되기 위한 엘리먼트 수용부(512)가 형성된다.
참고로, 본 발명에서 이너레이스(510)가 가이드부재(400)에 일체로 제공된다 함은, 이너레이스(510)와 가이드부재(400)가 일체로 회전 가능하게 결합 또는 형성된 상태로 이해될 수 있다. 일 예로, 이너레이스와 가이드부재는 각각 별도로 형성된 후 일체로 회전 가능하게 결합될 수 있다. 다른 일 예로, 이너레이스는 가이드부재의 외주면 상에 직접 형성될 수 있다.
상기 아우터레이스(520)는 이너레이스(510)에 대해 상대 회전 가능하게 이너레이스(510)의 외측에 동축적으로 배치된다.
상기 클러치 엘리먼트(530)는 이너레이스(510)의 엘리먼트 수용부(512)에 수용되며, 이너레이스(510)에 대한 아우터레이스(520)의 회전 방향에 따라 선택적으로 아우터레이스(520)의 내주면에 락(lock) 또는 언락(unlock)된다.
여기서, 상기 클러치 엘리먼트(530)가 아우터레이스(520)의 내주면에 락(lock)된 상태라 함은, 아우터레이스(520)에 대한 클러치 엘리먼트(530)의 회전이 구속된 상태로 이해될 수 있고, 아우터레이스(520)에 대한 클러치 엘리먼트(530)의 회전이 구속된 상태에서는 이너레이스(510)에 대한 아우터레이스(520)의 상대 회전이 구속될 수 있다.
또한, 상기 클러치 엘리먼트(530)가 아우터레이스(520)의 내주면에 언락(unlock)된 상태라 함은, 아우터레이스(520)에 대한 클러치 엘리먼트(530)의 회전이 허용된 상태로 이해될 수 있고, 아우터레이스(520)에 대한 클러치 엘리먼트(530)의 회전이 허용된 상태에서는 이너레이스(510)에 대한 아우터레이스(520)의 상대 회전이 허용될 수 있다.
상기 엘리먼트 수용부(512)는 클러치 엘리먼트(530)를 부분적으로 수용 가능한 사이즈로 제공되며, 클러치 엘리먼트(530)는 엘리먼트 수용부(512)에 부분적으로 수용된 상태에서, 이너레이스(510)에 대한 아우터레이스(520)의 회전 방향에 따라 선택적으로 아우터레이스(520)의 내주면에 락(lock) 또는 언락(unlock)될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 엘리먼트 수용부(512)는, 양단 중 일단이 상대적으로 이너레이스(510)의 중심에 인접하도록 이너레이스(510)의 외주면 접선 방향에 대해 경사지게 형성되는 평면바닥부(513), 상기 평면바닥부(513)의 양단 중 상대적으로 이너레이스(510)에 중심에 인접한 평면바닥부(513)의 일단에서 이너레이스(510)의 외주면까지 형성되는 제1벽부(514), 및 상기 평면바닥부(513)의 타단에서 이너레이스(510)의 외주면까지 형성되는 제2벽부(515)를 포함하여, 대략 "ㄷ"자 형상의 홈 형태로 형성된다.
상기 클러치 엘리먼트(530)는 평면바닥부(513)에 면접촉되는 평면접촉부(532), 및 상기 아우터레이스(520)의 내주면에 면접촉 가능한 곡면클램핑부(curved clamping portion)(534)를 포함하여 대략 쐐기(wedge) 형태로 형성되며, 제1벽부(514)와 제2벽부(515)의 사이에 배치되도록 엘리먼트 수용부(512)에 수용된다. 아울러, 이하에서는 제1벽부(514)를 마주하는 클러치 엘리먼트(530)의 단부를 제1단부(537)로 지칭하고, 제2벽부(515)를 마주하는 클러치 엘리먼트(530)의 다른 단부를 제2단부(538)로 지칭하기로 한다.
상기 클러치 엘리먼트(530)의 평면접촉부(532)는 제1디스크부(200)에 대한 제2디스크부(300)의 회전 방향에 따라 평면바닥부(513)에 면접촉된 상태로 엘리먼트 수용부(512) 상에서 이동할 수 있고, 상기 곡면클램핑부(534)는 제1디스크부(200)에 대한 제2디스크부(300)의 회전 방향에 따라 선택적으로 아우터레이스(520)의 내주면에 접촉될 수 있다. 참고로, 상기 곡면클램핑부(534)가 아우터레이스(520)의 내주면에 접촉된 상태는 클러치 엘리먼트(530)가 아우터레이스(520)의 내주면에 락(lock)된 상태로 이해될 수 있는 바, 상기 클러치 엘리먼트(530)가 아우터레이스(520)의 내주면에 접촉됨에 따른 클램핑력(마찰력)에 의해 이너레이스(510)에 대한 아우터레이스(520)의 상대 회전이 구속될 수 있으며, 아우터레이스(520)의 일 방향 회전에 대응하여 이너레이스(510)도 함께 동일한 일 방향으로 회전할 수 있다.
상기 엘리먼트 수용부(512) 및 이에 대응하는 클러치 엘리먼트(530)의 개수는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절히 변경될 수 있다. 바람직하게 상기 엘리먼트 수용부(512) 및 클러치 엘리먼트(530)는 이너레이스(510)의 중심을 기준으로 서로 대칭을 이루도록 이너레이스(510)의 원주 방향을 따라 등간격으로 짝수개(예를 들어, 6개, 8개, 10개, 12개 등)가 제공될 수 있다. 경우에 따라서는, 엘리먼트 수용부 및 클러치 엘리먼트가 이너레이스의 중심을 기준으로 비대칭적으로 홀수개(예를 들어, 5개, 7개, 9개 등)로 제공되는 것도 가능하지만, 엘리먼트 수용부 및 클러치 엘리먼트가 홀수개로 제공될 경우에는 락(lock) 및 언락(unlock) 전환시 백래쉬 및 슬립 현상이 발생되는 문제점이 있고, 엘리먼트 수용부 및 클러치 엘리먼트가 이너레이스의 중심을 기준으로 비대칭적으로 짝수개가 제공될 경우에는 락(lock) 및 언락(unlock) 전환시 백래쉬 및 슬립 현상이 발생되는 문제점이 있기 때문에, 엘리먼트 수용부 및 클러치 엘리먼트는 이너레이스의 중심을 기준으로 서로 대칭을 이루도록 이너레이스의 원주 방향을 따라 짝수개로 제공되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명은 클러치 엘리먼트(530)가 평면접촉부(532) 및 곡면클램핑부(534)를 포함하는 쐐기(wedge) 형태로 형성되게 함으로써, 충분한 클램핑력을 제공함은 물론, 슬립 및 백래쉬 현상을 저감시키고, 락(lock) 및 언락(unlock)의 신속한 전환이 가능하게 한다.
상기 엘리먼트 수용부(512) 및 클러치 엘리먼트(530)의 설계 조건은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절히 변경될 수 있다.
바람직하게 도 9를 참조하면, 신속한 락(lock) 및 언락(unlock) 전환이 이루어 질 수 있도록, 상기 클러치 엘리먼트(530)가 아우터레이스(520)의 내주면에 언락(unlock)된 상태에서 곡면클램핑부(534)와 아우터레이스(520)의 내주면의 사이에는 0.001~0.05㎜의 유격(ΔH)이 제공될 수 있다. 참고로, 언락(unlock) 상태에서 곡면클램핑부(534)와 아우터레이스(520)의 내주면의 사이의 유격(ΔH)이 0.001㎜보다 작을 경우에는 락(lock) 및 언락(unlock) 전환이 신속하게 이루어지기 어려운 문제점이 있고, 언락(unlock) 상태에서 곡면클램핑부(534)와 아우터레이스(520)의 내주면의 사이의 유격(ΔH)이 0.05㎜보다 클 경우에는 락(lock) 및 언락(unlock) 전환시 백래쉬 현상이 발생되는 문제점이 있기 때문에, 클러치 엘리먼트(530)가 아우터레이스(520)의 내주면에 언락(unlock)된 상태에서 곡면클램핑부(534)와 아우터레이스(520)의 내주면의 사이에는 0.001~0.05㎜의 유격(ΔH)이 제공되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게 언락(unlock)된 상태에서 곡면클램핑부(534)와 아우터레이스(520)의 내주면의 사이에는 0.02㎜의 유격(ΔH)이 제공될 수 있다.
또한, 상기 곡면클램핑부(534)의 현(chord)에 대한 평면접촉부(532)의 각도(θ1)는 5°~ 20°로 구성될 수 있다. 즉, 곡면클램핑부(534)의 현(chord)에 대한 평면접촉부(532)의 각도(θ1)가 5°보다 작을 경우에는 락(lock) 및 언락(unlock) 전환시 비교적 큰 회전력을 필요로 해야하는 문제점이 있고, 곡면클램핑부(534)의 현(chord)에 대한 평면접촉부(532)의 각도(θ1)가 20°보다 클 경우에는 충분한 클램핑력을 보장하기 어렵고 락(lock) 및 언락(unlock) 상태가 안정적으로 유지되기 어렵기 때문에, 곡면클램핑부(534)의 현(chord)에 대한 평면접촉부(532)의 각도(θ1)는 5°~ 20°로 구성되는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게, 전술한 조건 하에서 상기 클러치 엘리먼트(530)의 락(lock) 및 언락(unlock) 간의 전환시 평면바닥부(513)에 대한 클러치 엘리먼트(530)의 이동거리(ΔL)는 0.003㎜ ~ 0.572㎜로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 평면바닥부(513)에 대한 클러치 엘리먼트(530)의 이동거리(ΔL)라 함은, 상기 락(lock) 및 언락(unlock) 간의 전환시 평면바닥부(513) 상에서 면접촉된 상태로 이동하는 평면접촉부(532)의 직선 이동거리로 이해될 수 있다.
또한, 도 10을 참조하면, 상기 클러치 엘리먼트(530)의 락(lock) 상태에서 제2벽부(515)와 상기 클러치 엘리먼트(530)의 사이에는 여유공차(L2)가 제공될 수 있다. 이와 같은 구조는, 반복적인 클러치 조작에 의해 곡면클램핑부(534)와 아우터레이스(520)의 내주면에 마모가 발생하더라도 여유공차 구간에 의해 곡면클램핑부(534)와 아우터레이스(520) 간의 락(lock) 동작이 정상적으로 이루어질 수 있다. 상기 여유공차(L2)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절히 변경될 수 있다. 바람직하게 상기 여유공차(L2)는 0.2㎜보다 큰 값으로 구성될 수 있으며, 더욱 바람직하게 여유공차(L2)는 0.2㎜ ~ 1㎜로 제공될 수 있다.
상기 클러치 엘리먼트(530)가 반복된 클러치 조작(락 및 언락 전환)에 의해 일정 이상 마모될 시에는, 클러치 엘리먼트(530)의 제2단부(538)가 제2벽부(515)에 구속됨으로써, 마모에 따른 락(lock) 불능 상태를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 도 8을 참조하면, 상기 엘리먼트 수용부(512)의 외부로 노출되는 클러치 엘리먼트(530)의 모서리에는 라운드 처리부(535,536)가 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 아우터레이스(520)의 내주면에 인접한 제1단부(537)의 모서리 및 제2단부(538)의 모서리에는 소정 반경을 갖는 라운드 처리부(535,536)가 형성될 수 있다. 상기 라운드 처리부(535,536)는 클러치 엘리먼트(530)의 락(lock) 및 언락(unlock) 전환시 클러치 엘리먼트(530)의 모서리가 아우터레이스(520)의 내주면에 찍히는 현상을 미연에 방지할 수 있게 한다.
한편, 상기 동력전달부재(600)로서는 통상의 벨트 또는 체인 등이 사용될 수 있으며, 동력전달부재(600)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 동력전달부재(600)로서 통상의 체인이 사용되고, 아우터레이스(520)의 외주면에는 체인과 치합(engage)되는 기어부(524)가 형성된 예를 들어 설명하기로 한다.
또한, 본 발명에 따른 무단변속기는, 락(lock) 상태의 클러치 엘리먼트가 언락(unlock) 상태로 리턴될 시 리턴력을 제공하는 리턴수단(미도시)을 더 포함할 수 있다.
상기 리턴수단으로서는 제1벽부에 인접한 클러치 엘리먼트를 제2벽부 측으로 밀어내는 리턴력을 제공 가능한 다양한 리턴수단이 사용될 수 있다. 일 예로, 상기 리턴수단은 제1벽부의 표면에 형성되는 제1자석코팅층, 및 상기 제1자석코팅층과 상호 척력(repulsive force)을 갖도록 제1벽부를 마주하는 클러치 엘리먼트의 표면(제1단부 표면)에 형성되는 제2자석코팅층을 포함할 수 있다.
상기 제1자석코팅층 및 제2자석코팅층은 페라이트와 같은 통상의 자석물질로 형성될 수 있으며, 그 재질에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 다르게는 리턴수단으로서 스프링부재와 같은 탄성부재를 사용하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 제1가이드슬롯이 형성된 제1디스크부, 상기 제1가이드슬롯과 교차하는 제2가이드슬롯이 형성된 제2디스크부, 상기 제1디스크부에 대한 상기 제2디스크부의 상대 회전에 대응하여 상기 제1가이드슬롯 및 상기 제2가이드슬롯을 따라 이동 가능하게 제공되는 가이드부재를 포함하는 무단변속기에 있어서,
    상기 제1디스크부 및 상기 제2디스크부 중 어느 하나를 다른 하나에 대해 회전시키는 회전구동부를 포함하되,
    상기 회전구동부는,
    배럴캠부재;
    상기 배럴캠부재의 회전에 대응하여 직선 이동하는 직선이동부재;
    상기 직선이동부재와 함께 직선 이동하는 구동캠부재; 및
    상기 제1디스크부 및 상기 제2디스크부 중 어느 하나에 일체로 회전 가능하게 연결되며, 상기 구동캠부재의 직선 이동에 대응하여 선택적으로 회전하는 종동캠부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배럴캠부재의 외주면에는 캠홈이 형성되고,
    상기 직선이동부재에는 상기 캠홈을 따라 이동 가능하게 캠돌기가 구비된 것을 특징으로 하는 무단변속기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 직선이동부재는,
    베이스부; 및
    상기 베이스부의 단부에 연장되며 상호 협조적으로 상기 배럴캠부재를 수용하기 위한 수용공간을 제공하는 복수개의 레그부;를 포함하고,
    상기 구동캠부재는 상기 배럴캠부재의 내부에 수용되는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 종동캠부재에는 상기 제1디스크부 및 상기 제2디스크부 중 상기 어느 하나에 일체로 회전 가능하게 연결되기 위한 연결로드가 형성되고,
    상기 제1디스크부 및 상기 제2디스크부 중 다른 하나에는 상기 연결로드의 일정 이상 회전을 제한하기 위한 가이드슬롯이 형성된 것을 특징으로 하는 무단변속기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1디스크부, 제2디스크부, 및 상기 가이드부재를 내부에 수용하는 하우징; 및
    상기 하우징의 외면에 결합되는 구동부커버;를 포함하고,
    상기 직선이동부재는 상기 구동부커버의 내부에 직선 이동 가능하게 수용된 것을 특징으로 하는 무단변속기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 구동부커버의 내부에는 상기 직선이동부재에 대응하는 슬라이딩홈이 형성된 것을 특징으로 하는 무단변속기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배럴캠부재에 연결되는 조작부재를 더 포함하고,
    상기 조작부재의 회전 조작에 의해 상기 배럴캠부재가 선택적으로 회전하는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구동캠부재에는 구동캠프로파일이 형성되고,
    상기 종동캠부재에는 상기 구동캠프로파일과 접촉되며 상기 구동캠프로파일의 직선 운동을 회전 운동으로 변환하는 종동캠프로파일이 형성된 것을 특징으로 하는 무단변속기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 회전구동부는,
    상기 제1디스크부에 인접하게 제공되는 제1회전구동부; 및
    상기 제2디스크부에 인접하게 제공되는 제2회전구동부;를 포함하되,
    상기 제1회전구동부 및 상기 제2회전구동부의 각 종동캠부재는 서로 동일한 방향으로 동시에 회전하고,
    상기 제1회전구동부 및 상기 제2회전구동부 중 어느 하나의 구동캠부재가 대응하는 종동캠부재에 접근되는 방향으로 직선 이동할 시, 상기 제1회전구동부 및 상기 제2회전구동부 중 다른 하나의 구동캠부재는 대응하는 종동캠부재로부터 이격되는 방향으로 직선 이동하는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1디스크부 및 상기 제2디스크부 중 적어도 어느 하나는 단일 또는 복수개의 디스크부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부재에 일체로 제공되는 일방향 클러치(one way clutch)를 포함하고,
    상기 일방향 클러치는,
    아우터레이스(outer race);
    상기 아우터레이스의 내부에 동축적으로 회전 가능하게 배치되는 이너레이스(inner race); 및
    상기 아우터레이스 및 상기 이너레이스의 사이에 제공되는 쐐기(wedge) 형상의 클러치 엘리먼트;를 포함하되,
    상기 아우터레이스 및 상기 이너레이스의 계면 중 적어도 어느 일측에는 상기 이너레이스에서 양단 중 일단이 상대적으로 상기 이너레이스의 중심에 인접하도록 상기 이너레이스의 외주면 접선 방향에 대해 경사지게 형성되는 평면바닥부, 상기 평면바닥부의 양단 중 상대적으로 상기 이너레이스에 중심에 인접한 상기 평면바닥부의 일단에서 상기 이너레이스의 외주면까지 형성되는 제1벽부, 및 상기 평면바닥부의 타단에서 상기 이너레이스의 외주면까지 형성되는 제2벽부를 포함하는 엘리먼트 수용부가 제공되고,
    상기 클러치 엘리먼트는 상기 엘리먼트 수용부에 면접촉되는 평면접촉부 및 상기 평면접촉부에 대향하는 곡면클램핑부(curved clamping portion)를 포함하며, 상기 제1벽부와 상기 제2벽부의 사이에 배치되고,
    상기 곡면클램핑부는 상기 이너레이스에 대한 상기 아우터레이스의 회전 방향에 따라 상기 아우터레이스의 내주면에 면접촉 가능하게 제공되어 선택적으로 상기 아우터레이스의 내주면에 락(lock) 또는 언락(unlock)되는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 클러치 엘리먼트가 상기 아우터레이스의 내주면에 언락(unlock)된 상태에서 상기 곡면클램핑부와 상기 아우터레이스의 내주면의 사이에는 0.001㎜ ~ 0.05㎜의 유격(ΔH)이 제공되는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 곡면클램핑부의 현(chord)에 대한 상기 평면접촉부의 각도(θ1)는 5°~ 20°인 것을 특징으로 하는 무단변속기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 락(lock) 및 상기 언락(unlock) 간의 전환시 상기 평면바닥부에 대한 상기 클러치 엘리먼트의 이동거리(ΔL)는 0.003㎜ ~ 0.572㎜인 것을 특징으로 하는 무단변속기.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 락(lock) 상태의 상기 클러치 엘리먼트가 상기 언락(unlock) 상태로 리턴될 시 리턴력을 제공하는 리턴수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일방향 클러치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 리턴수단은,
    상기 제1벽부의 표면에 형성되는 제1자석코팅층;
    상기 제1자석코팅층과 상호 척력(repulsive force)을 갖도록 상기 제1벽부를 마주하는 상기 클러치 엘리먼트의 표면에 형성되는 제2자석코팅층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 일방향 클러치.
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