WO2018097383A1

WO2018097383A1 - 무단변속기

Info

Publication number: WO2018097383A1
Application number: PCT/KR2016/014286
Authority: WO
Inventors: 신용철; 강인경
Original assignee: 이스트바이크 주식회사; 신용철; 강인경
Priority date: 2016-11-23
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2018-05-31
Also published as: CN108368922B; KR101889307B1; CN108368922A; US11802610B2; US20180291985A1; JP6854494B2; KR20180058024A; JP2019536958A; EP3546795A1

Abstract

본 발명은 복수개의 입력링크가 하나의 입력링크로 되고, 복수개의 커플러링크도 하나의 커플러디스크로 일체화되고, 와이퍼운동하는 짝수개인 적어도 4개의 출력링크에 클러치를 개재하여 외접된 짝수개인 적어도 4개의 출력기어들 중 2개의 출력기어들이 상기 클러치에 의해 슬립상태가 되어도 나머지 2개의 출력기어들에 의해 강제적으로 동력을 전달하는 방향으로 돌아 동력을 전달하게 되는 무단변속기에 관한 것이다.

Description

무단변속기

본 발명은 입력링크, 출력링크 및 이들 사이에 개재되어 링크결합된 커플러링크를 구비한 레버크랭크기구방식의 무단변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수개의 입력링크가 일체화되고, 복수개의 커플러링크도 일체화되고 와이퍼운동하는 복수개의 출력링크에 일방향클러치를 개재하여 외접된 복수개의 출력기어가 서로 기어적으로 결합된 무단변속기에 관한 것이다.

일반적으로, 감속기는 서로 다른 크기의 기어를 서로 조합함으로써 일정한 감속비로 동력을 출력하는 정속감속기와, 원뿔 형태의 감속장치를 적용하여 감속비를 가변시킬 수 있는 무단 변속기로 구분된다.

모터나 엔진 등의 동력 발생장치로부터 발생되는 회전력은 고회전력으로 출력되지만 힘(토크)이 적다. 따라서, 대부분의 산업기계에 있어서는 감속장치를 이용하여 토크를 증가시켜 작동하게 된다.

여기서, 감속기는 동력발생장치로부터 전달되는 회전수를 감속시키는 대신 토크를 증가시킨다. 그러나 상기 감속기는 동력발생장치로부터 공급되는 회전수를 감속시킴과 동시에 토크를 증가시켜 출력하게 되나, 출력축에 가해지는 부하가 출력축의 출력토크보다 클 경우 부하가 동력발생원인 모터나 엔진에 역으로 작용함으로써 모터나 엔진의 수명을 단축하는 문제점이 있다.

그리고, 출력축의 출력토크보다 큰 부하가 모터나 엔진에 역방향으로 작용함으로써 목표하는 출력을 출력축으로 공급하지 못하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 무단변속장치가 본 발명자에 의해 특허출원된 제10-2007-0064349호에 개시되어 있다.

상기 특허출원에 의해 개시된 무단변속장치에는 외력(모터 또는 엔진 등)에 의해 일방향 회전운동하게 되는 입력축과 상기 입력축의 구동력을 전달받아 외부에 그 구동력을 전달하는 출력축 사이에 레버 크랭크기구가 개재되어 있다.

이 레버 크랭크기구는 입력축의 일방향 회전운동을 출력축이 일정 각도 범위내에서 왕복선회운동하게 하는 공지의 기구이며, 이러한 공지의 기구를 이용하여 장치는 예를 들면, 와이퍼 구동장치가 해당될 수 있다.

하지만, 상기 레버 크랭크 기구를 이용한 종래의 무단변속장치는 동력전달체계가 일측으로 편위되는 방식을 채택하고 있어서, 작동중 떨림이나 소음이 발생된다고 하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결할 수 있는 무단변속장치가 본 발명자에 의해 특허출원된 제10-2008-0092992호에 개시되어 있다.

상기 개시된 무단변속장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 도시되지 않은 프레임에 회전가능하게 장착되어 외부로부터 입력된 회전력을 전달받는 입력축(1); 상기 입력축(1)을 사이에 두고 상기 입력축(1)에 평행하게 배치되어 상기 프레임에 회전가능하게 장착된 상태에서 상기 입력축(1)으로부터의 동력을 전달받게 되는 한 쌍의 종동축(2, 2'); 상기 입력축(1)의 회전력을 전달받아 회전운동가능하게 상기 입력축(1)에 결합되어 있고, 회전반경이 외부 부하에 의해 가변가능한 한 쌍의 가변 핀(P1, P2)을 탄성적으로 방사바깥방향으로 각각 가압하는 한 쌍의 반력장치(3a, 4a)를 상기 한 쌍의 가변 핀(P1, P2)과 함께 각각 수용하고 있는 한 쌍의 가변 입력링크(3, 4); 상기 한 쌍의 종동축(2, 2') 각각에 전달되는 양방향 회전력을 일방향으로만 전달받아 상기 한 쌍의 종동축(2, 2') 각각을 일방향으로 회전시키는 일방향 클러치 베어링(5, 6; 5', 6')을 개재하여, 일단이 외접되어 결합되어 있는 2쌍의 출력링크(7, 8; 7', 8'); 및 상기 한 쌍의 가변 핀(P1, P2) 각각에 일단이 회전가능하게 결합되어 있고, 상기 2쌍의 출력링크(7, 8; 7', 8') 각각에 타단이 회전가능하게 결합되어 있는 2쌍의 커플러링크(9, 10; 9' 10')를 포함하고 있다.

또한, 상기 한 쌍의 가변 핀(P1, P2)는 서로에 대하여 180도의 위상차를 가지고서 배치되어 있고, 상기 2쌍의 출력링크들 중 출력링크(7, 7')는 상기 하나의 출력링크(7)가 상기 다른 하나의 출력링크(7') 보다도 회전방향에서 0도 보다 크고 180도 보다 작은 앞선 위상차를 가지는 방식으로 배치될 수 있으며, 아울러 다른 출력링크(8, 8')도 상기 하나의 출력링크(8)가 상기 다른 하나의 출력링크(8') 보다도 회전방향에서 0도 보다 크고 180도 보다 작은 앞선 위상차를 가지는 방식으로 배치될 수 있다.

또한, 상기 2쌍의 출력링크(7, 8; 7', 8')와 상기 한 쌍의 종동축(2, 2') 간의 구동적 결합 방식은, 도 1 및 도2에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 종동축(2, 2') 각각의 양단에 일방향 클러치 베어링(5, 6; 5', 6')을 개재한 상태에서 상기 출력링크(7, 8, 7' 8')의 일단이 고정적으로 외접되는 방식이 취해질 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 종동축(2, 2')에는 한 쌍의 출력기어(G3, G3')가 각각 고정적으로 외접되어 있고, 그리고 상기 한 쌍의 출력기어(G3, G3') 사이에는 이들과 맞물리게 최종출력기어(G4)가 배치되어 있다.

상기 최종출력기어(G4)에는 동력을 전달해야 할 외부기기의 도시되지 않은 종동축과 커플링될 최종출력축(15)이 고정적으로 내접되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 무단변속장치는 상기 가변 입력링크를 중심으로 해서, 커플러링크, 출력링크 및 종동축이 좌우에 대칭적으로 배치되어 있어서, 작동중 떨림이 발생되지 않아, 소음이 종래보다 발생되지 않으며, 아울러, 2개의 종동축 사이에 고정적으로 외접된 한 쌍의 출력기어가 최종출력기어를 개재하여 서로 맞물려 있어서, 상기 최종출력기어를 상기 한 쌍의 출력기어들이 서로 협력하여 일방향으로 회전시킴으로써, 출력기어로 하여금 큰 힘을 가지고서 회전하게 하여, 큰 힘으로 외부의 기기를 구동시킬 수가 있다.

하지만, 이러한 무단변속장치는 서로 180도 위상차를 두고서 링크 운동하는 제1링크부(3, 9, 9', 7, 7')와 제2링크부(4, 10, 10', 8, 8') 간에 입력축(1)의 길이방향으로 일정 간격 이격되어 있어서, 무단변속장치가 비대해지는 문제가 있고, 상기 제1링크부와 제2링크부가 종동축과의 사이에 일방향클러치를 각각 개재한 상태에서 180도 위상차를 가지고서 선회운동 즉, 서로 반대방향으로 선회운동함으로써, 입력축(1)의 동력을 제1 및 제2링크부가 교대로 종동축에 전달하게 되지만, 제1 및 제2링크부의 정방향 운동시에 동력을 전달하고 역방향 운동시에 동력을 전달하지 않게 되어 동력전달파워가 약하다고 하는 문제가 있다.

이를 해결하기 위해 본 발명자가 특허출원하여 특허등록된 특허 등록 제10-1354154호에 개시된 바와 같이, 90도 위상차를 갖게 제1링크부와 제2링크부에 더하여 제3 및 제4링크부를 채용하게 되면 무단벽속기의 부품수가 증대된다고 하는 문제점이 있다.

또한, 상기 4개의 출력링크들이 90도 위상차를 가지는 종래의 무단변속장치는 4개의 출력링크와 4개의 출력기어 간에 4개의 일방향클러치만을 개재하고 하고서, 출력링크의 일방향 와이퍼운동에 의해서만 출력기어에 구동력을 전달하는 것으로 되어 있어서, 동력전달 끊김 현상이 발생하고, 더욱이 4개의 출력기어가 서로 물려있지 않아 균형유지관점에서 취약하고, 또한 입력측과 출력측에서 전달되는 부하가 동력을 전달하는 상기 2개의 일방향클러치와 2개의 출력기어에 집중되어 내구성에 문제가 있다.

본 발명은 상기된 문제를 해결하는 것에 과제를 가진다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해, 복수개의 입력링크가 하나의 입력링크로 되고, 복수개의 커플러링크도 하나의 커플러디스크로 일체화되고, 와이퍼운동하는 짝수개인 적어도 4개의 출력링크에 클러치를 개재하여 외접된 짝수개인 적어도 4개의 출력기어들 중 2개의 출력기어들이 상기 클러치에 의해 슬립상태가 되어도 나머지 2개의 출력기어들에 의해 강제적으로 동력을 전달하는 방향으로 돌아 동력을 전달하게 되는 무단변속기로 되어 있다.

본 발명은, 상기와 같은 과제해결수단에 의해, 종래에 별개로 된 복수개의 커플러링크를 일체로 된 하나의 커플러디스크로서 제공하여 종래보다 부품수가 적어지고 공차관리가 종래보다 용이하여 제조비용 및 유지보수비용이 종래보다 현저히 줄어든 레버크랭크기구 방식의 무단변속기를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 입력된 동력을 와이퍼 운동하는 짝수개인 적어도 4개의 출력링크에 클러치를 개재하여 외접된 짝수개인 적어도 4개의 출력기어들 중 적어도 2개의 출력기어들이 나머지 적어도 2개의 출력기어의 도움을 받아 항상 동력을 전달하는 방향으로 회전하게 되어 동력 전달의 끊어지는 현상을 방지함과 동시에 종래에 전달할 수 있는 동력보다 2배의 동력을 출력축에 전달할 수 있고, 상기 짝수개인 적어도 4개의 출력기어들이 서로 맞물려 있는 관계로 밸런스를 갖게 되어 구조적으로 내구성이 향상된 레버크랭크기구 방식의 무단변속기를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 레버크랭크기구를 이용한 무단변속기를 도시한 개념도,

도 2는 도 1의 입력링크가 180도 이동한 상태에서 무단변속기를 도시한 개념도,

도 3은 본 발명에 따른 실시예의 무단변속기를 도시한 단면도,

도 4는 도 3의 가변핀의 위치를 이동시키는 수단을 도시한 단면도,

도 5는 도 3의 출력기어와 최종출력기어 간의 결합상태를 도시한 개념도,

도 6은 도 3의 선회축의 편심축, 커플러디스크, 및 가변핀 간의 결합상태를 도시한 분해 사시도,

도 7은 가변핀이 출력축의 회전축선 상에 있을 때와 가변핀이 출력축의 회전축선에서 편심위 위치에 있을 때의 편심축의 상태를 도시한 개념 설명도,

도 8은 부가의 실시예로서, 도 5의 출력기어들 중에서 일측에 배치된 소기어가 일측으로 확장된 확장기어로 된 것을 도시한 도면,

도 9는 부가 실시예로서 정역방향전환수단이 구비된 무단변속기를 가변핀에 인접한 대기어가 12시 방향에 있을 때 도시한 단면도, 및

도 10은 부가 실시예로서 정역방향전환수단이 구비된 무단변속기를 가변핀에 인접한 소기어가 12시 방향에 있을 때 도시한 단면도.

본 발명은 출력축의 회전중심으로 상기 케이스에 회전 가능하게 내장되어, 상기 출력축에 회전 가능하게 외접되어 있으며, 입력축에 고정적으로 외접된 입력구동기어에 맞물림하는 입력피동기어가 고정적으로 외접되어 있으며, 상기 입력축에서 동력을 전달받아 상기 출력축을 중심으로 회전하여 레버크랭크기구의 입력링크로서 작용하게 되는 하우징; 상기 하우징의 일측에 상기 출력축의 회전중심에 위치되어 상기 출력축의 반경방향으로 이동가능하게 장착된 가변핀; 상기 가변핀이 상기 출력축의 회전중심에서 편심됨에 따라 커플러링크로서 작용하게 상기 가변핀과 함께 상기 출력축의 반경방향으로 이동가능하게 상기 가변핀에 외접된 커플러 디스크; 상기 출력축에 고정적으로 외접된 최종출력기어에, 상기 최종출력기어 주위로 동일한 위상차를 두고 배치되어 맞물려있는, 제1군의 짝수개인 적어도 4개의 출력기어 각각에 클러치를 개재하여 내접된 짝수개인 적어도 4개의 선회축; 상기 적어도 4개의 선회축이 출력링크로서 작용하게 상기 가변핀과 마주하는 상기 적어도 4개의 선회축의 일단 각각에 상기 선회축의 회전중심에서 벗어나게 상기 가변핀의 방향으로 돌출되어 상기 선회축에 결합되어 상기 가변핀이 상기 출력축의 회전중심에 위치될 때 상기 출력축 주위로 동일한 위상차를 갖고서 배열된 짝수개인 적어도 4개의 편심축; 및 상기 짝수개인 적어도 4개의 편심축이 상기 선회축의 자전중심으로 선회가능하게 그리고 상기 출력축의 자전중심으로 공전 가능하게 안내하기 위해 상기 커플러디스크에 일체로 구비된 트랙링을 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예의 무단변속기가 도 3 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명될 것이다.

도 3에는 본 실시예의 무단변속기가 부호 100으로서 지시되어 있다.

상기 무단변속기(100)는, 케이스(1); 서로 평행하게 배치되어 상기 케이스(1)에 회전가능하게 장착된 입력축(10)); 출력축(20)의 회전중심으로 상기 케이스(1)에 회전 가능하게 내장되어, 상기 출력축(20)에 회전 가능하게 외접되어 있으며, 상기 입력축(11)에 고정적으로 외접된 입력구동기어(11)에 맞물림하는 입력피동기어(31)가 고정적으로 외접되어 있으며, 상기 입력축(10)에서 동력을 전달받아 상기 출력축(20)을 중심으로 회전하여 레버크랭크기구의 입력링크로서 작용하게 되는 하우징(30); 상기 하우징(30)의 일측에 상기 출력축(20)의 회전중심에 위치되어 상기 출력축(20)의 반경방향으로 이동가능하게 장착된 가변핀(40); 도 1 및 도 6 내지 7에 도시된 바와 같이, 상기 가변핀(40)이 상기 출력축(20)의 회전중심에서 편심됨에 따라 상기 출력축(20)의 회전중심으로 회전운동하는 상기 하우징(30) 내에 배치되어 커플러링크로서 작용하게 상기 가변핀(40)과 함께 상기 출력축(20)의 반경방향으로 이동가능하게 상기 가변핀(40)에 외접된 커플러 디스크(50); 상기 출력축(20)에 고정적으로 외접된 최종출력기어(21)에, 상기 최종출력기어(21) 주위로 동일한 위상차를 두고 배치되어 맞물려있는, 제1 및 제2군의 짝수개인 적어도 4개의 출력기어(61) 각각에 클러치를 개재하여 내접된 짝수개인 적어도 4개의 선회축(60)[본 실시예에서는 출력기어가 4개 선회축이 4개인 것으로 되어 있다.]; 상기 적어도 4개의 선회축(60)이 출력링크로서 작용하게 상기 가변핀(40)과 마주하는 상기 적어도 4개의 선회축(60)의 일단 각각에 상기 선회축(60)의 회전중심에서 벗어나게 상기 가변핀(40)의 방향으로 돌출되어 상기 선회축(60)에 일체로 결합되어서 상기 가변핀(40)이 상기 출력축(20)의 회전중심에 위치될 때 상기 출력축(20) 주위로 동일한 위상차를 갖고서 배열된 짝수개인 적어도 4개의 편심축(62); 및 상기 짝수개인 적어도 4개의 편심축(62)이 성기 선회축(60)의 자전중심으로 선회가능하게 그리고 상기 출력축(20)의 자전중심으로 공전 가능하게 안내하기 위해 상기 커플러디스크(50)에 일체로 구비된 트랙링(51)을 포함하고 있다.

상기 제1 및 제2군의 짝수개인 적어도 4개의 출력기어(61) 중 제1군의 짝수개인 적어도 4개의 출력기어(61)는 도 5에 도시된 바와 같이, 대기어(61a; 축선방향에서 길음)와 소기어(61b; 축선방향에서 짧음)가 출력축(20)의 둘레방향으로 동일한 위상차를 갖고서 교호로 배치되어 출력축(20)의 둘레방향으로 인접한 기어들끼리 서로 맞물려 있고, 그리고 제2군의 짝수개인 적어도 4개의 출력기어(61)는 소기어(61b)와 대기어(61a)가 출력축(20)의 둘레방향으로 동일한 위상차를 갖고서 교호로 배치되어 출력축(20)의 둘레방향으로 인접한 기어들끼리 서로 맞물려 있다.

즉, 도 5에는 제1 및 제2군의 대기어들 간에는 90도 위상차를 가지며 그리고 제1 및 제2군의 소기어들 간에도 90도 위상차를 가지는 것으로 되어 있다.

따라서, 출력축(20)의 둘레방향에서 12시방향에 위치된 대기어(61a), 3시방향에 위치된 소기어(61b), 6시방향에 위치된 대기어(61a), 및 9시방향에 위치된 소기어(61b)가 한 층을 이루어 순차적으로 배열되어 둘레방향에서 인접한 기어들끼리, 즉 대기어(61a)와 소기어(61b)가 치합되어 있고, 그리고 출력축의 둘레방향에서 12시방향에 위치된 소기어(61b), 3시방향에 위치된 대기어(61a), 6시방향에 위치된 소기어(61b), 및 9시방향에 위치된 대기어(61a)가 또 다른 한 층을 이루어 순차적으로 배열되어 둘레방향에서 인접한 기어들끼리, 즉 대기어(61a)와 소기어(61b)가 치합되어 있다.

또한, 대기어(61a)와 상기 선회축(60) 사이에 역방향클러치(C1)가 개재된 상태에서 상기 대기어(61a)가 최종출력기어(21)에 치합되어 있고, 그리고 소기어(61b)와 상기 선회축(60) 사이에 정방향클러치(C2)가 개재된 상태에서 상기 소기어(61b)가 최종출력기어(21)에 치합되어 있지 않다.

상기 가변핀(40)은 상기 가변핀(40)을 상기 출력축(20)의 회전중심위치와 상기 출력축(20)의 반경방향으로 벗어난 편심위치 사이에서 이동가능하게 하여 위치결정시키는 위치결정수단에 결합되어 있다.

상기 위치결정수단에는 본 발명자에 의해 특허출원되어 특허등록된 특허등록 제10-1101366호 및 제10-1389280호와 그리고 특허출원되어 계류중인 특허출원 제10-2016-0006992호에 개시된 수단들이 적용될 수 있다.

상기와 같이 구성된 무단변속기(100)는 다음과 같이 작동될 수 있다.

입력축(10)이 정방향으로 회전하게 되면, 입력구동기어(11)와 입력피동기어(31)를 경유하여 하우징(30)이 출력축(20)의 회전중심축선을 중심으로 역방향으로 회전하게 된다.

이때 가변핀(40)이 위치결정수단에 의해 출력축(20)의 회전중심에 위치결정되면, 커플러디스크(50)의 중심도 출력축(20)의 회전중심에 위치 결정되어 상기 제1 및 제2군의 짝수개인 적어도 4개의 선회축(60)의 편심축(62)이 상기 출력축의 회전중심으로 공전운동하게 되지만 선회축(60)의 선회중심으로 자전운동하지 않게 되어서 결국 입력축(10)의 회전을 출력축(20)에 전달하지 않게 된다.

또한, 가변핀(40)이 위치결정수단에 의해 출력축(20)의 회전중심에서 편심된 위치로 이동하여 임의의 편심 위치에 위치가 결정되면, 상기 제1 및 제2군의 짝수개인 적어도 4개의 선회축(60)의 편심축(62)이 상기 출력축의 회전중심으로의 공전운동하면서 선회축(60)의 선회중심으로 자전(와이퍼 운동)하게 된다.

상기 편심축(62)이 공전과 자전운동함에 따라 편심축(62)들이 소정된 각도 내에서 선회축(60)의 회전중심을 선회중심으로 갖고서 와이퍼 운동하게 되고, 편심축(62)들에 일체로 결합된 선회축(60)도 함께 소정된 각도 내에서 선회축(60)의 회전중심을 선회중심으로 갖고서 정역으로 선회 왕복 운동하게 된다.

상기 실시예에서는 출력축(20) 주위로 90도의 위상차를 갖고서 4개의 선회축(60)이 구비되어 있어서, 0도 내지 180도 사이의 위상차를 가지는 2개의 선회축(60)이 역방향으로 선회하게 되면 180도 내지 360 사이의 위상차를 가지는 다른 2개의 선회축(60)이 정방향으로 선회하게 된다.

따라서, 상기 선회축(60)에 역방향클러치(C1)를 개재하여 외접된 대기어(61a)와 상기 선회축(60)에 정방향클러치(C2)를 개재하여 외접된 소기어(61b) 중 12방향의 대기어(61a)는 선회축(60)의 역방향 선회에 의해 역방클러치(C1)에 물려서 선회축(60)과 함께 역방향으로 선회하여 입력측의 동력을 선회축(60)으로부터 전달받아 최종출력기어(21)에 전달하고, 3시방향의 소기어(61b)는 선회축(60)의 역방향 선회에 의해 정방향클러치(C2)에 물리지 않아 역방향으로 회전하는 상기 대기어(61a)에 맞물려 정방향으로 헛돌게 되고, 6시방향의 대기어(61a)는 선회축(60)의 정방향 선회에 의해 역방클러치(C1)에 물리지 않아 헛돌게 되고, 그리고 9시방향의 소기어(61b)는 선회축(60)의 정방향 선회에 의해 정방향클러치(C2)에 물려서 정방향으로 회전하여 상기 헛돌고 있는 6시방향의 대기어(61a)를 강제적으로 역으로 돌려서 입력측의 동력을 선회축(60)으로부터 전달받아 최종출력기어(21)에 전달하게 되어, 결국, 상기 2개의 대기어(61a)들은 항상 최종출력기어(21)에 동력을 전달하게 된다.

따라서, 제1군의 대기어(61a)와 제2군의 대기어(61a) 간에 90도 위상차를 가지므로, 제1군의 2개의 대기어(61a)에 내접된 2개의 선회축(60)이 정역으로 또는 역정으로 방향 전환할 때 2개의 선회축(60)에서 일지 정지 상태가 발생하지만, 제1군의 대기어(61a)와 90도 위상차를 두고서 배치된 제2군의 대기어(61a)가 동력전달상태에 있으며 상기 최종출력기어(21)는 동력전달 끊김없이 항상 제1 및 제2군의 대기어들에 의해 동력을 전달받게 된다.

이 상태에서 가변핀(40)이 출력축(20)의 회전중심에서 멀어짐에 따라 상기 선회축(60)의 와이퍼 운동의 선회각도가 커져서 출력축(20)이 증속되고, 가변핀(40)이 출력축(20)의 회전중심으로 접근함에 따라 상기 선회축(60)의 와이퍼 운동의 선회각도가 작아져 출력축(20)이 감속되고, 그리고 가변핀(40)이 출력축(20)의 회전중심에 위치되면 상기 편심축(62)이 공전운동만 하고 자전운동이 불가능하게 되어 상기 4개의 선회축(60)들이 와이퍼운동을 하지 못하여 입력측의 동력을 출력축(20)에 전달하지 못하게 된다.

또한, 제1군의 대기어와 소기어들이 서로 맞물려 있고 제2군의 대기어와 소기어들이 서로 맞물려 있어서, 2개의 대기어(61a)가 입력측 또는 출력측으로부터 전달되어 받게 되는 부하를 상기 2개의 대기어(61a)와 치합하고 있는 2개의 소기어(61b)에 분산시킬 수 있어서, 종래보다 큰 부하를 무단변속기가 견디어 낼 수 있게 하고, 더욱이 무단변속기가 출력축에 동력 전달의 단절 없이 동력을 전달하면서 용이하게 밸런스를 잡고서 무단변속을 수행할 수 있다.

상기 무단변속장치(100)가 경사 내리막 길에서 관성에 의해 출력축이 입력축보다 더 빨리 돌 수 있는 자동차에 적용될 경우에, 상기 출력축이 상기 입력축보다 더 빨리 돌지 못하도록 상기 무단변속장치(100)는 엔진브레이크수단(70)을 더 구비할 수 있다.

상기 엔진브레이크수단(70)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 입력축(10)에 의해 출력축(20)의 회전중심으로 자전하게 되는 하우징(30)의 일측에 구비되어 상기 하우징(30)과 함께 상기 출력축(20)의 회전중심으로 회전하게 되는 링형상의 내치기어(71), 상기 케이스(1)의 일측에 기단이 고정적으로 장착되고 선단이 상기 출력축(20)에 대하여 평행하게 상기 케이스(1)의 타측 방향으로 뻗은 고정축(72), 상기 고정축(72)에 회전가능하게 외접되어 있고 상기 내치기어(71)에 치합된 아이들기어(73), 및 상기 출력축(20)에 정방향클러치(C3)를 개재하여 외접되어 있고 상기 아이들기어(73)와 치합된 제동기어(74)를 포함하고 있다.

상기 정방향클러치(C3)는 출력축(20)이 하우징(30)보다 정방향으로 빨리 회전하지 않는 경우에 상기 제동기어(74)가 헛돌게 하고 그리고 출력축(20)이 하우징(30)보다 정방향으로 빨리 회전하는 경우에 상기 제동기어(74)에 물림상태가 되어 출력축(20)의 회전이 하우징(30)에 의해 억제되면서 하우징(30)의 회전수와 같은 회전수로 상기 출력축(20)이 회전하게 하는 작용을 한다.

그리고 상기 엔진브레이크수단(70)이 적용되는 경우에는 하기에 설명되는 정방향클러치(C4)가 배제되게 된다.

또한, 상기 무단변속장치(100)는, 입력축(10)을 회전시키지 않고, 출력축(20)을 역회전시켜야 할 경우를 대비하기 위해, 상기 입력축(10)과 상기 입력구동기어(11) 사이에 개재된 정방향클러치(C4)를 포함하고 있다. 상기 정방향클러치(C4)는 입력축(10)이 회전하는 정방향에서 물림상태가 되게 되어 있어서 입력측에서 입력축(10)으로 동력이 전달되면 상기 입력피동기어(31)에 치합되어 상기 하우징(30)을 역방향으로 회전시키고, 그리고 예를 들면 엔진이나 모터가 정지되는 것과 같이, 입력측에서 입력축(10)으로 동력이 전달되지 않은 상태에서 예를 들면 차량이나 자전거의 후진을 위해 출력축(20)을 역방향으로 회전시키게 되면, 상기 대기어(61a)와 상기 선회축(60) 사이에 개재된 역방향클러치(C1)가 물림상태가 되어 하우징(30)이 역방향으로 회전하게 되어서, 상기 정방향클러치(C4)가 비물림상태가 되어 출력축(20)이 자유롭게 역방향으로 회전가능하게 된다.

또한, 상기 무단변속장치(100)는 상기 위치결정수단으로서 본 발명자에 의해 특허출원되어 특허등록된 특허등록 제10-1101366호 및 제10-1389280호와 그리고 특허출원되어 계류중인 특허출원 제10-2016-0006992호에 개시된 수단들 이외에 자동차의 가속페달이나 오토바이의 가속 스로틀(throttle)에 연동되어 전기/전자제어가 필요한 종래의 기계식 및 전기식 가변 방식을 배제시켜 원가절감과 하자발생요인을 최소화할 수 있는 다음과 같은 위치결정수단을 구비할 수도 있다.

상기 위치결정수단은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 입력축(10)의 일단 또는 출력축(20)의 일단에 고정적으로 외접된 드럼(210; 본 실시예에서는 일력축에 결합된 것으로 도시됨), 상기 가변핀(40)이 상기 출력축(20)의 반경방향으로 이동가능하게 상기 가변핀(40)의 기단(41)이 압수결합방식으로 내장되어 상기 케이스(1)에 장착된 가변핀하우징(220), 상기 출력축(20)의 반경방향으로 뻗어서 상기 가변핀의 기단(41)과 함께 상기 출력축(20)의 반경방향으로 이동가능하게 상기 가변핀의 기단(41)에 장착된 출몰로드(230), 상기 출몰로드(230)가 뻗은 방향에 수직하게 뻗어서 상기 케이스(1)에 회전가능하게 장착된 캠축(240), 상기 캠축(240)의 선단에 고정적으로 외접되어 상기 캠축(240)이 정역으로 선회운동함에 따라 상기 출몰로드(230)를 출력축(20)의 반경방향 양방향 중 선택적으로 한 방향으로 이동시키기 위해 상기 출몰로드(230)의 단부에 접촉하고 있는 캠(250), 상기 캠축(240)의 기단에 고정적으로 외접된 선회레버(260), 레버(260)에 일단이 고정되고 타단이 상기 드럼(210)에 복수회 감겨서 가속페달이나 가속 스로틀과 같은 도시되지 않은 변속레버에 고정된 줄(270)을 포함하고 있다.

상기 출몰로드(230)의 앙단에는 상기 가변핀(40)의 기단(41)을 사이에 두고 제1스프링(S1)과 제2스프링(S2)이 배치되어 있다.

상기 캠(250)과 인접한 상기 출몰로드(230)의 일단에는, 상기 출몰로드(230)에 외접된 상태에서 상기 가변핀(40)의 기단(41)의 일측과 일단이 접촉하는, 제1스프링(S1)의 타단과 접촉하는 제1가압편(281)이 고정적으로 외접되어 있다.

그리고 상기 캠(250)에 등을 진 상기 출몰로드(230)의 타단에는 상기 가변핀(40)의 기단(41)의 타측과 일단이 접촉하는 제2스프링(S2)의 타단과 접촉하면서 상기 제2스프링(S2)에 내접된 제2가압편(282)이 상기 케이스(1)에 장착되어 있다.

상기와 같이 구성된 위치결정수단은 변속레버를 줄(270) 당김 방향으로 이동시키게 되면, 상기 줄(270)이 상기 드럼(210)에서 긴장상태가 되어 입력축(10)의 회전력에 의해 상기 줄(270)이 당겨져서 상기 선회레버(260)를 일 방향으로 선회시켜서 상기 캠축(240)을 일방향으로 선회시켜 상기 캠(250)이 선회하여 상기 캠(250)에 접촉된 출몰로드(230)가 상기 제1 및 제2스프링(S1, S2)을 가압하면서 반경 바깥방향으로 이동하여 가속을 수행하고, 그리고 변속레버를 줄(270) 풀림 방향으로 이동시키게 되면, 상기 줄(270)이 상기 드럼(210)에서 느슨한 상태가 되어 상기 줄(270)에 대하여 상기 드럼(210)이 헛돌게 되는 상태에서 상기 선회레버(260)에 대한 줄의 당김력이 해제되어서, 상기 제1 및 제2스프링(S1, S2)의 복원력에 의해 상기 출몰로드(230)가 상기 캠(250)을 가압하여 상기 캠축(240)을 타 방향으로 선회시켜 상기 선회레버(260)를 타 방향으로 선회시키면서 상기 출몰로드(230)가 반경 안쪽방향으로 이동하여 감속을 수행한다.

여기에서, 상기 변속레버를 감속방향으로 이동하다가 정지하거나 증속방향으로 이동하다가 정지하게 되면, 변속레버와 드럼(210) 사이의 줄(270) 부위는 느슨한 상태가 되고, 드럼(210)과 선회레버(260) 사이의 줄(270) 부위는 긴장상태가 되기 때문에 더 이상 가변핀(40)이 감속방향으로 또는 증속방향으로 위치 이동하지 못하게 된다.

상기 무단변속장치(100)는, 상기 실시예에서 출력축(20)을 정방향으로 회전시키는 것으로 설명되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 부가의 실시예로서, 출력축(20)을 역방향으로 회전시키기 위해, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같은 정역방향전환수단(80)을 더 구비할 수 있다.

상기 정역방향전환수단(80)은, 상기 실시예에서와 같이, 제1 및 제2군의 짝수개인 적어도 4개의 출력기어(61) 중 제1군의 짝수개인 적어도 4개의 출력기어(61)는 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 대기어(61a; 축선방향에서 길음)와 소기어(61b; 축선방향에서 짧음)가 출력축(20)의 둘레방향으로 동일한 위상차를 갖고서 교호로 배치되어 출력축(20)의 둘레방향으로 인접한 기어들끼리 서로 맞물려 있고, 그리고 제2군의 짝수개인 적어도 4개의 출력기어(61)는 소기어(61b)와 대기어(61a)가 출력축(20)의 둘레방향으로 동일한 위상차를 갖고서 교호로 배치되어 출력축(20)의 둘레방향으로 인접한 기어들끼리 서로 맞물려 있되, 가변핀(40)에서 멀리 배치된 제2군의 소기어(61b)들이 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 가변핀(40)에 등을 진 방향으로 더 확장되어 확장기어(61b')로 되어 있는 상태에서, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 출력축(20)에 회전가능하게 외접되어 일단이 상기 확장기어(61b')에 맞물되어 있는 역회전기어(81), 상기 역회전기어(81)에서 상기 가변핀(40)에 등을 진 방향으로 이격되어 상기 출력축(20)에 고정적으로 외접된 정회전기어(82), 상기 출력축(20)과 평행하게 뻗어 상기 케이스(1)에 회전가능하게 장착된 최종출력축(83), 및 상기 최종출력축(83)의 축선방향으로 이동가능하게 상기 최종출력축(83)에 키이 결합되어 외접되어서 상기 가변핀(40) 쪽으로 이동되면 상기 역회전기어(81)에 맞물되고 상기 가변핀(40)에 등을 진 방향으로 이동되면 상기 정회전기어(82)에 맞물리는 클러치기어(84)를 포함하고 있다.

상기와 같이 구성된 상기 정역방향전환수단(80)은 상기 클러치기어(84)를 상기 정회전기어(82)에 맞물림시키면, 상기 실시예에서와 같이 출력축(20)을 정방향으로 회전시켜 상기 최종출력축(83)을 역방향으로 구동시키게 되고, 그리고 상기 클러치기어(84)를 상기 역회전기어(81)에 맞물림시키면, 제1군의 출력기어(61)들에 의해 출력축(20)이 정방향으로 회전하여도 역회전기어(81)가 출력축(20)에 회전가능하게 외접되어 있는 관계로 최종출력축(83)에 동력을 전달할 수 없지만, 상기 선회축(60)에 정방향클러치(C2)를 개재하여 외접된 제2군의 확장기어(61b')가 역회전기어(81)에 맞물려 있어서, 상기 역회전기어(81)를 역으로 회전시켜서 상기 최종축력축(83)을 역방향으로 회전시키게 된다.

상기 선회축(60)에 정방향클러치(C2)를 개재하여 외접된 소기어(61b) 중 12방향의 대기어(61a)는 선회축(60)의 역방향 선회에 의해 역방클러치(C1)에 물려서 선회축(60)과 함께 역방향으로 선회하여 입력측의 동력을 선회축(60)으로부터 전달받아 최종출력기어(21)에 전달하고, 3시방향의 소기어(61b)는 선회축(60)의 역방향 선회에 의해 정방향클러치(C2)에 물리지 않아 역방향으로 회전하는 상기 대기어(61a)에 맞물려 정방향으로 헛돌게 되고, 6시방향의 대기어(61a)는 선회축(60)의 정방향 선회에 의해 역방클러치(C1)에 물리지 않아 헛돌게 되고, 그리고 9시방향의 소기어(61b)는 선회축(60)의 정방향 선회에 의해 정방향클러치(C2)에 물려서 정방향으로 회전하여 상기 헛돌고 있는 6시방향의 대기어(61a)를 강제적으로 역으로 돌려서 입력측의 동력을 선회축(60)으로부터 전달받아 최종출력기어(21)에 전달하게 되어, 결국, 상기 2개의 대기어(61a)들은 항상 최종출력기어(21)에 동력을 전달하게 된다.

이 상태에서 가변핀(40)이 출력축(20)의 회전중심에서 멀어짐에 따라 상기 선회축(60)의 와이퍼 운동의 선회각도가 커져서 출력축(20)이 역방향으로 증속되고, 가변핀(40)이 출력축(20)의 회전중심으로 접근함에 따라 상기 선회축(60)의 와이퍼 운동의 선회각도가 작아져 출력축(20)이 역방향으로 감속되고, 그리고 가변핀(40)이 출력축(20)의 회전중심에 위치되면 상기 편심축(62)이 공전운동만 하고 자전운동이 불가능하게 되어 상기 4개의 선회축(60)들이 와이퍼운동을 하지 못하여 입력측의 동력을 출력축(20)에 전달하지 못하게 된다.

Claims

출력축(20)의 회전중심으로 상기 케이스(1)에 회전 가능하게 내장되어, 상기 출력축(20)에 회전 가능하게 외접되어 있으며, 입력축(11)에 고정적으로 외접된 입력구동기어(11)에 맞물림하는 입력피동기어(31)가 고정적으로 외접되어 있으며, 상기 입력축(10)에서 동력을 전달받아 상기 출력축(20)을 중심으로 회전하여 레버크랭크기구의 입력링크로서 작용하게 되는 하우징(30);

상기 하우징(30)의 일측에 상기 출력축(20)의 회전중심에 위치되어 상기 출력축(20)의 반경방향으로 이동가능하게 장착된 가변핀(40);

상기 가변핀(40)이 상기 출력축(20)의 회전중심에서 편심됨에 따라 커플러링크로서 작용하게 상기 가변핀(40)과 함께 상기 출력축(20)의 반경방향으로 이동가능하게 상기 가변핀(40)에 외접된 커플러 디스크(50);

상기 출력축(20)에 고정적으로 외접된 최종출력기어(21)에, 상기 최종출력기어(21) 주위로 동일한 위상차를 두고 배치되어 맞물려있는, 제1군의 짝수개인 적어도 4개의 출력기어(61) 각각에 클러치를 개재하여 내접된 짝수개인 적어도 4개의 선회축(60);

상기 적어도 4개의 선회축(60)이 출력링크로서 작용하게 상기 가변핀(40)과 마주하는 상기 적어도 4개의 선회축(60)의 일단 각각에 상기 선회축(60)의 회전중심에서 벗어나게 상기 가변핀(40)의 방향으로 돌출되어 상기 선회축(60)에 결합되어 상기 가변핀(40)이 상기 출력축(20)의 회전중심에 위치될 때 상기 출력축(20) 주위로 동일한 위상차를 갖고서 배열된 짝수개인 적어도 4개의 편심축(62); 및

상기 짝수개인 적어도 4개의 편심축(62)이 상기 선회축(60)의 자전중심으로 선회가능하게 그리고 상기 출력축(20)의 자전중심으로 공전 가능하게 안내하기 위해 상기 커플러디스크(50)에 일체로 구비된 트랙링(51)을 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
제 1항에 있어서,

상기 제1군의 짝수개인 적어도 4개의 출력기어(61)는 대기어(61a)와 소기어(61b)가 출력축(20)의 둘레방향으로 동일한 위상차를 갖고서 교호로 배치되어 출력축(20)의 둘레방향으로 인접한 기어들끼리 서로 맞물려 있고,

대기어(61a)와 상기 선회축(60) 사이에 역방향클러치(C1)가 개재된 상태에서 상기 대기어(61a)가 최종출력기어(21)에 치합되어 있고, 그리고 소기어(61b)와 상기 선회축(60) 사이에 정방향클러치(C2)가 개재된 상태에서 상기 소기어(61b)가 최종출력기어(21)에 치합되어 있지 않는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
제 2항에 있어서,

상기 적어도 4개의 선회축(60)의 축선방향으로 상기 제1군의 짝수개인 적어도 4개의 출력기어(61)에 이격되어 상기 적어도 4개의 선회축(60)에 클러치를 개재하여 외접된 제2군의 상기 짝수개인 적어도 4개의 출력기어(61)를 더 포함하고,

제2군의 상기 짝수개인 적어도 4개의 출력기어(61)는 상기 최종출력기어(21)에 맞물려있으며,

상기 제2군의 짝수개인 적어도 4개의 출력기어(61)는 대기어(61a)와 소기어(61b)가 출력축(20)의 둘레방향으로 동일한 위상차를 갖고서 교호로 배치되어 출력축(20)의 둘레방향으로 인접한 기어들끼리 서로 맞물려 있고,

대기어(61a)와 상기 선회축(60) 사이에 역방향클러치(C1)가 개재된 상태에서 상기 대기어(61a)가 최종출력기어(21)에 치합되어 있고, 그리고 소기어(61b)와 상기 선회축(60) 사이에 정방향클러치(C2)가 개재된 상태에서 상기 소기어(61b)가 최종출력기어(21)에 치합되어 있지 않는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
제 1항에 있어서,

엔진브레이크수단(70)을 더 구비하고,

상기 엔진브레이크수단(70)은,

입력축(10)에 의해 출력축(20)의 회전중심으로 자전하게 되는 하우징(30)의 일측에 구비되어 상기 하우징(30)과 함께 상기 출력축(20)의 회전중심으로 회전하게 되는 링형상의 내치기어(71),

상기 케이스(1)의 일측에 기단이 고정적으로 장착되고 선단이 상기 출력축(20)에 대하여 평행하게 상기 케이스(1)의 타측 방향으로 뻗은 고정축(72),

상기 고정축(72)에 회전가능하게 외접되어 있고 상기 내치기어(71)에 치합된 아이들기어(73), 및

상기 출력축(20)에 정방향클러치(C3)를 개재하여 외접되어 있고 상기 아이들기어(73)와 치합된 제동기어(74)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
제 1항에 있어서,

상기 입력축(10)과 상기 입력구동기어(11) 사이에는 정방향클러치(C4)가 개재된 것을 특징으로 하는 무단변속기.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가변핀(40)은 상기 가변핀(40)을 상기 출력축(20)의 회전중심위치와 상기 출력축(20)의 반경방향으로 벗어난 편심위치 사이에서 이동가능하게 하여 위치결정시키는 위치결정수단에 결합되며,

상기 위치결정수단은

상기 입력축(10) 또는 출력축(20)의 일단에 고정적으로 외접된 드럼(210),

상기 가변핀(40)이 상기 출력축(20)의 반경방향으로 이동가능하게 상기 가변핀(40)의 기단(41)이 압수결합방식으로 내장되어 상기 케이스(1)에 장착된 가변핀하우징(220),

상기 출력축(20)의 반경방향으로 뻗어서 상기 가변핀의 기단(41)과 함께 상기 출력축(20)의 반경방향으로 이동가능하게 상기 가변핀의 기단(41)에 장착된 출몰로드(230),

상기 출몰로드(230)가 뻗은 방향에 수직하게 뻗어서 상기 케이스(1)에 회전가능하게 장착된 캠축(240),

상기 캠축(240)의 선단에 고정적으로 외접되어 상기 캠축(240)이 정역으로 선회운동함에 따라 상기 출몰로드(230)를 출력축(20)의 반경방향 양방향 중 선택적으로 한 방향으로 이동시키기 위해 상기 출몰로드(230)의 단부에 접촉하고 있는 캠(250),

상기 캠축(240)의 기단에 고정적으로 외접된 선회레버(260),

레버(260)에 일단이 고정되고 타단이 상기 드럼(210)에 복수회 감겨서 변속레버에 고정된 줄(270)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
제 6항에 있어서,

상기 출몰로드(230)의 앙단에는 상기 가변핀(40)의 기단(41)을 사이에 두고 제1스프링(S1)과 제2스프링(S2)이 배치되어 있고,

상기 캠(250)과 인접한 상기 출몰로드(230)의 일단에는, 상기 출몰로드(230)에 외접된 상태에서 상기 가변핀(40)의 기단(41)의 일측과 일단이 접촉하는, 제1스프링(S1)의 타단과 접촉하는 제1가압편(281)이 고정적으로 외접되어 있고,

상기 캠(250)에 등을 진 상기 출몰로드(230)의 타단에는 상기 가변핀(40)의 기단(41)의 타측과 일단이 접촉하는 제2스프링(S2)의 타단과 접촉하면서 상기 제2스프링(S2)에 내접된 제2가압편(282)이 상기 케이스(1)에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 무단변속기.
제 3항에 있어서,

정역방향전환수단(80)을 더 포함하고 있고,

상기 정역방향전환수단(80)은,

가변핀(40)에서 멀리 배치된 제2군의 소기어(61b)들이 상기 가변핀(40)에 등을 진 방향으로 더 확장되어 확장기어(61b')로 되어 있는 상태에서,

상기 출력축(20)에 회전가능하게 외접되어 일단이 상기 확장기어(61b')에 맞물되어 있는 역회전기어(81),

상기 역회전기어(81)에서 상기 가변핀(40)에 등을 진 방향으로 이격되어 상기 출력축(20)에 고정적으로 외접된 정회전기어(82),

상기 출력축(20)과 평행하게 뻗어 상기 케이스(1)에 회전가능하게 장착된 최종출력축(83), 및

상기 최종출력축(83)의 축선방향으로 이동가능하게 상기 최종출력축(83)에 키이 결합되어 외접되어서 상기 가변핀(40) 쪽으로 이동되면 상기 역회전기어(81)에 맞물되고 상기 가변핀(40)에 등을 진 방향으로 이동되면 상기 정회전기어(82)에 맞물리는 클러치기어(84)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기.