KR101101366B1

KR101101366B1 - 무단변속장치에 있어서의 변속의 범위 및 변속의 속도를 설정하는 장치

Info

Publication number: KR101101366B1
Application number: KR1020090043633A
Authority: KR
Inventors: 신용철; 신현우
Original assignee: 신현우; 신용철
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2012-01-02
Also published as: KR20100124561A

Abstract

본 발명은 입력축과 출력축 사이에 레버 크랭크 기구가 구동적으로 개재되어 있고, 그 레버 크랭크 기구를 구성하는 링크들중 입력링크(130)에 커플러링크를 회전반경을 달리하여 선회운동시킬 수 있게 가변캠과 반력장치가 구비된 무단변속장치에 있어서, 상기 반력장치(S')에는 상기 입력링크(130)에 외부와 차단된 공간(241)이 형성되어 있고, 상기 입력링크(130)의 회전중심에서 비압축성 유체가 출입될 수 있게 일단이 외부와 노출되어 있고 타단이 반력장치(S')의 공간(241)에 노출되어 있는 유출입구가 상기 공간(241)에 형성되어 있는 상태에서, 상기 입력링크(130)에 유통가능하게 접속된 변속범위 및 변속속도 설정 장치(200)에 관한 것으로서, 구동부(210), 압력조절부(220) 및 상기 압력조절부(220)에 형성된 압력을, 어큐뮬레이터(235)를 경유하여, 로버트 각각의 관절에 구비된 무단변속장치(100)의 입력링크(130)의 반력장치(S')에 전달하는 유로부(230)를 포함하는 변속범위 및 변속속도 설정 장치로 되어 있다.

구동부, 압력조절부, 유로부

Description

무단변속장치에 있어서의 변속의 범위 및 변속의 속도를 설정하는 장치{Apparatus for Setting Range and Velocity of Variable Speed in Continuously Variable Transmission}

본 발명은 무단변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무단변속장치에 있어서의 변속의 범위 및 변속의 속도를 설정하는 장치에 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 출력축에 출력하게 되나, 출력축에 가해지는 부하가 출력 축의 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 다수개 특허출원되어 개시되어 있다.

상기 특허출원들에 의해 개시된 무단변속장치들에는 외력(모터 또는 엔진 등)에 의해 일방향회전운동하게 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 기구이다.

이러한 레버 크랭크기구를 이용한 무단변속장치들중 본 발명자에 의해 출원된 특허출원 제10-2009-0009377호에 개시된 무단변속장치를 설명하면 다음과 같다.

상기 무단변속장치는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임(F)에 회전가능하게 장착되어 외부로부터 입력된 회전력을 전달받는 입력축(110); 상기 입력축(110)을 사이에 두고 상기 입력축(110)에 대하여 방사상 바깥방향으로 배치되어 90도의 위상차를 가지고서 상기 프레임에 회전가능하게 장착된 상태에서 상기 입력축(110)으로부터의 동력을 전달받게 되는 4개의 종동기어(121, 122, 123, 124); 상기 입력축(110)의 회전력을 전달받아 자전식으로 회전운동가능하게 상기 입력축(110)에 결합되어 있고, 회전반경이 외부 부하에 의해 가변가능한 가변 캠(P)을 탄성적으로 방사바깥방향으로 가압하는 반력장치(S)를 상기 가변 캠(P)과 함께 수용하고 있는 가변 입력링크(130); 상기 4개의 종동기어(121, 122, 123, 124) 각각에 전달되는 양방향 회전력을 일방향으로만 전달받아 상기 4개의 종동기어(121, 122, 123, 124) 각각을 일방향으로 회전시키는 일방향 클러치 베어링(151, 152; 153, 154)을 개재하여, 일단이 내접되어 결합되어 있는 4개의 출력링크(171, 172, 173, 174); 및 상기 가변 입력링크(130)의 회전운동에 따라 상기 가변 입력링크(130)의 회전중심에 대하여 공전하게 되는 상기 가변 캠(P)과 함께 상기 가변 입력링크(130)의 회전중심에 대하여 일단이 공전식으로 회전하는 4개의 커플러링크(191, 192, 193, 194)로서, 상기 가변 캠(P)에 상기 일단이 회전가능하게 링크결합되어 있고, 상기 4개의 출력링크(171, 172, 173, 174) 각각에 타단이 선회식으로 회전가능하게 링크결합되어 있는 동일한 길이의 4개의 커플러링크(191, 192, 193, 194)를 포함하고 있다.

상기 일방향 클러치 베어링(151, 152; 153, 154)들은 상기 4개의 종동기어(121, 122; 123, 124)에 각각 모두 동일한 방향으로 즉, 시계방향 또는 반시계방향으로 걸음되어, 상기 종동기어(121, 122; 123, 124)를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시킨다.

여기에서, 상기 입력축(110)과 상기 가변 입력링크(130) 간의 구동적 결합 방식은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 입력축(110)의 선단에 가변 입력링크(130)가 고정적으로 외접되어 있는 방식이 취해질 수도 있고, 또는 입력축(110)의 외주면에 가변 입력링크(130)가 고정적으로 내접될 수도 있다.

또한, 상기 입력축(110)의 기단에는 상기 4개의 종동기어(121, 122, 123, 124) 모두와 맞물림하여 회전되는 하나의 출력기어(G3)가 회전가능하게 외접되어 있고, 그리고 상기 하나의 출력기어(G3)에는 상기 입력축(110)의 기단쪽으로 돌출되고 상기 입력축(110)의 회전중심과 동심의 회전축선을 가지는 환형 출력축(G4)이 일체로 형성되어 있다.

상기 환형 출력축(G4)에는 동력을 전달해야할 외부기기의 도시되지 않은 종동 스프로킷, 종동기어, 종동풀리가 고정적으로 외접되어 외부기기를 구동시킬 수 있다.

이러한 구성을 가진 종래의 무단변속장치는 다음같이 동력전달 및 변속이 가능하게 된다.

외부로부터 동력을 받아 일방향으로 회전하는 입력축(110)은 가변 입력링크(130)을 회전시켜서, 상기 가변 입력링크(130)에 편심되어 수용되게 배치된 가변 캠(P)을 회전시키고, 이 가변 캠(P) 회전력은 상기 가변 캠(P)에 핀을 개개하여 상기 가변 캠(P)에 회전가능하게 결합된 4개의 커플러링크(191, 192, 193, 194)의 각각의 일단을 상기 가변 입력링크(130)의 회전중심에 대하여 공전식으로 회전시킨다.

상기 가변 캠(P)은 0도 ~ 90도 공전운동에 의해, 상기 가변 캠(P)에 링크결합된 4개의 커플러링크(191, 192, 193, 194)를 통해서 상기 4개의 커플러링크(191, 192, 193, 194) 각각에 링크결합된 4개의 출력링크(171, 172, 173, 174)들중 예를 들면, 하나의 출력링크(171)가 실질의 구동을 위한 일정각도 선회운동되는 경우에, 상기 하나의 출력링크(171)에 대하여 -180도 이내의 위상차를 가지는 다른 하나의 출력링크(174)를 정방향으로 진퇴 선회운동시키고, 상기 하나의 출력링크(171)에 대하여 +180도 이내의 위상차를 가지는 또 다른 하나의 출력링크(172)를 정방향으로 진입 선회운동시키고, 상기 하나의 출력링크(171)에 대하여 180도 이상의 위상차를 가지는 나머지 하나의 출력링크(173)를 역방향으로 선회운동시키고;

계속해서 상기 가변 캠(P)의 91도 ~ 180도 공전운동에 의해, 상기 4개의 출력링크(171, 172, 173, 174)들중 하나의 출력링크(171)에 대하여 +90도 위상차를 가지는 상기 출력링크(172)가 실질의 구동을 위한 일정각도 선회운동되어서, 상기 출력링크(172)에 대하여 -180도 이내의 위상차를 가지는 상기 출력링크(171)를 정방향으로 진퇴 선회운동시키고, 상기 출력링크(172)에 대하여 +180도 이내의 위상차를 가지는 상기 출력링크(173)를 정방향으로 진입 선회운동시키고, 상기 출력링크(172)에 대하여 180도 이상의 위상차를 가지는 나머지 하나의 출력링크(174)를 역방향으로 선회운동시키며;

계속해서 상기 가변 캠(P)의 181도 ~ 270도 공전운동에 의해, 상기 4개의 출력링크(171, 172, 173, 174)들중 하나의 출력링크(172)에 대하여 +90도 위상차를 가지는 상기 출력링크(173)가 실질의 구동을 위한 일정각도 선회운동되어서, 상기 출력링크(173)에 대하여 -180도 이내의 위상차를 가지는 상기 출력링크(172)를 정방향으로 진퇴 선회운동시키고, 상기 출력링크(173)에 대하여 +180도 이내의 위상차를 가지는 상기 출력링크(174)를 정방향으로 진입 선회운동시키고, 상기 출력링크(173)에 대하여 180도 이상의 위상차를 가지는 나머지 하나의 출력링크(171)를 역방향으로 선회운동시키며; 그리고

계속해서 상기 가변 캠(P)의 271도 ~ 360도 공전운동에 의해, 상기 4개의 출력링크(171, 172, 173, 174)들중 하나의 출력링크(173)에 대하여 +90도 위상차를 가지는 상기 출력링크(174)가 실질의 구동을 위한 일정각도 선회운동되어서, 상기 출력링크(174)에 대하여 -180도 이내의 위상차를 가지는 상기 출력링크(173)를 정방향으로 진퇴 선회운동시키고, 상기 출력링크(173)에 대하여 +180도 이내의 위상차를 가지는 상기 출력링크(174)를 정방향으로 진입 선회운동시키고, 상기 출력링크(173)에 대하여 180도 이상의 위상차를 가지는 나머지 하나의 출력링크(171)를 역방향으로 선회운동시키다.

상기 출력링크(171, 172, 173, 174)와 상기 종동기어(121, 122, 123, 124) 사이에는 상기 출력링크(171, 172, 173, 174)의 정방향 선회운동에만 그 운동을 상기 종동기어(121, 122, 123, 124)에 각각 전달하는 일방향 클러치 베어링(151, 152)이 개재되어 있어서, 결국, 상기 4개의 종동기어(121, 122, 123, 124)들과 동시에 맞물려 있는 출력기어(G3)는 상기 입력축(110)이 구동되면 항상 정방향으로 회전운동하게 된다.

여기에서, 상기 출력기어(G3)에 구비된 환형 출력축(G4)에서 전달되는 큰 부하가 종동기어, 출력링크, 커플러링크 및 가변 캠을 통해서 반력장치(S)에 전달되어, 상기 가변 캠(P)이 가변 입력링크(130)의 중심축선에 가까워질 경우에, 상기 가변 캠(P)의 공전반경이 작아져, 상기 출력링크(171, 172, 173, 174)의 선회왕복운동의 각도가 작아지게 되어서 종동기어(121, 122, 123, 124)는 저속모드가 되고, 반대로 상기 환형 출력축(G4)에서 전달되는 작은 부하가 상기와 같은 방식으로 상기 반력장치(S)에 전달되어, 상기 가변 캠(P)이 상기 가변 입력링크(130)의 중심축선에 대하여 멀어질 경우에, 상기 가변 캠(P)의 공전반경이 커져 상기 출력링크들의 의 선회왕복운동의 각도가 커지게 되어서 상기 종동기어들은 고속모드가 된다.

그리고 상기 환형 출력축에서 전달되는 부하가 반력장치(S)을 압축시켜 상기 가변 캠(P)이 상기 가변 입력링크(130)의 중심축선에 위치될 경우에, 상기 가변 캠(P)의 공전반경이 제로인 상태에서 자전만 하게 되어, 상기 출력링크의 선회왕복운동의 각도가 제로로 되어서 종동기어들의 속도는 "0"이 되며, 이때, 변속비의 기준이 되는 최저속도가 "0"이 되기 때문에, 이론상 변속비가 0 ~∞으로 되어서 본 실시예의 무단변속장치는 무단으로 변속이 가능하다.

상기 실시예에서 입력축(110)에 대하여 방사상 바깥방향으로 4개의 출력링크가 90도의 위상차를 가지고서 상기 가변 캠(P)에 링크결합되어 있는 것으로서 도시 및 설명되었지만, 상기 실시예에서 입력축(110)에 대하여 방사상 바깥방향으로 서로에 180도의 위상차를 가지고서 상기 가변 캠(P)에 링크결합되어 있는 2개 출력링크, 서로에 120도의 위상차를 가지고서 상기 가변 캠(P)에 링크결합되어 있는 3개의 출력링크, 서로에 72도의 위상차를 가지고서 상기 가변 캠(P)에 링크결합되어 있는 5개의 출력링크, 서로에 60도의 위상차를 가지고서 상기 가변 캠(P)에 링크결합되어 있는 6개의 출력링크 등, 적어도 10개 이내의 출력링크들이 상기 입력축(110)의 둘레 방향으로 서로에 일정각도를 가지고서 상기 가변 캠(P)에 링크결합될 수 있는 구현방법은 당해업자에게는 자명하게 치환될 수 있는 구현방법이다.

이러한 구성을 가진 무단변속장치가 다관절 로보트의 관절부위 마다에 각각 적용되는 것이 현재 고려되고 있다.

하지만, 상기 로버트의 관절 마다에, 반력장치를 스프링으로서 구비한 종래의 무단변속장치를 채용하면, 상기 스프링에 이상이 생긴 경우에, 상기 무단변속장치가 채용된 관절마다 분해해서 상기 스프링을 교체하여만 하기 때문에 그 유지보수비용이 증대된다고 하는 문제점이 있고, 그리고 각 관절의 무단변속장치마다 구비된 스프링들이 해당 관절마다에 적합화되도록 서로 다른 압축가능 하한압력치를 가지고 있기 때문에, 해당 관절에 구비된 무단변속장치들의 해당 스프링에 대한 하한압력치를 보다 낮은 압력치로 변경(스프링의 가변압력범위변경, 즉 무단변속장치에 있어서의 변속의 범위변경)을 할 수 없어서, 결국 각 관절에 해당 스프링의 하한 압력치보다 낮은 부하가 적용되는 경우에는 무단변속장치를 구동시키는 구동원(모터)의 속도를 줄이지 않고서는 로버트의 각 관절에 대한 속도를 줄 일수 없게 되어, 로버트의 각 관절이 섬세한 운동을 할 수 없게 되고, 더욱이 상기 가변압력범위에 대한 변경도 시간적으로 제어하지 못하여 로버트의 각 관절마다에 비의도적으로 부가되는 부하에 로버트의 각 관절이 제대로 대응하지 못한다고 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기된 문제점을 해결하는 것에 그 과제를 가진다.

본 발명은 입력축과 출력축 사이에 레버 크랭크 기구가 구동적으로 개재되어 있고, 그 레버 크랭크 기구를 구성하는 링크들중 입력링크에 커플러링크를 회전반경을 달리하여 선회운동시킬 수 있게 가변캠과 반력장치가 구비된 무단변속장치에 있어서, 상기 반력장치에는 상기 입력링크에 외부와 차단된 공간(241)이 형성되어 있고, 상기 입력링크의 회전중심에서 비압축성 유체가 출입될 수 있게 일단이 외부와 노출되어 있고 타단이 반력장치의 공간에 노출되어 있는 유출입구가 상기 공간에 형성되어 있는 상태에서, 상기 입력링크의 공간에 형성된 상기 유출입구에 유통가능하게 접속된 변속범위 및 변속속도 설정 장치로서, 구동부, 상기 구동부에 의해 구동되는 압력조절부 및 상기 압력조절부에 형성된 압력을, 어큐뮬레이터를 경유하여, 로버트 각각의 관절에 구비된 무단변속장치의 입력링크의 반력장치에 전달하는 유로부를 포함하고 있는 변속범위 및 변속속도 설정 장치로 되어 있다.

본 실시예의 변속범위 및 변속속도 설정장치는, 릴리프밸브의 설정압력치보다 낮은 압력으로 반력장치의 내부공간(241)을 설정하는 것을 가능하게 하여, 결국 각 관절에 해당 스프링의 하한 압력치보다 낮은 부하가 적용되는 경우에도 무단변속장치를 구동시키는 구동원(모터)의 속도를 줄이지 않고서도 로버트의 각 관절에 대한 속도를 줄 일수 있게 되어, 로버트의 각 관절이 섬세한 운동을 할 수 있게 하고, 더욱이 상기 가변압력범위에 대한 변경도, 상기 모터의 속도를 가변시킴으로써, 시간적으로 제어하는 것을 가능하게 하여, 로버트의 각 관절마다에 비의도적으 로 부가되는 부하에 로버트의 각 관절이 제대로 대응할 수 있게 한다.

또한, 본 실시예의 변속범위 및 변속속도 설정장치는 상기 로버트의 관절 마다에, 반력장치를 비압축성유체로서 구비하고 있어서, 상기 무단변속장치의 유지보수비용을 종래보다 낮추는 것을 가능하게 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부도면인 도 4를 참조하여 설명하면, 다음과 같다.

도 4에는 레버 크랭크 기구를 이용한 무단변속장치가 부호 100으로서 지시되어 있고 이 무단변속장치에 구비된 입력링크가 부호 130으로서 지시되어 있고, 상기 입력링크에 유통가능하게 접속된 본 실시예의 변속범위 및 변속속도 설정 장치가 부호 200으로서 지시되어 있다.

본 실시예의 변속범위 및 변속속도를 설정하는 장치는 종래의 기술에서 설명된 무단변속장치로서, 본 발명자에 의해 특허출원된 무단변속장치의 가변 입력링크의 내부공간 유체가 유입 및 유출가능하게 접속되어 있다.

상기 무단변속장치는 종래의 기술에서 설명하였지만, 이를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 무단변속장치는 그 일예로서, 입력축과 출력축 사이에 레버 크랭크 기구가 구동적으로 개재되어 있고, 그 레버 크랭크 기구(입력링크, 커플러링크 및 출력링크)를 구성하는 링크들중 입력링크에 커플러링크를 회전반경을 달리하여 선회 운동시킬 수 있게 가변캠과 반력장치가 구비된 무단변속장치이다. 이러한 무단변속장치의 상세한 구성과 그 작용은 종래의 기술에서 상세히 설명되어 있고, 본 발명이 무단변속장치의 전체구성이 아니라, 레버 크랭크 기구의 입력링크의 회전반경을 변화시키기 위한 가변캠 및 반력장치에 관한 것이므로, 이하에서는 더 이상의 무단변속장치에 대한 상세한 설명은 생략된다.

다만, 본 실시예에 적용되는 무단변속장치는 종래의 무단변속장치와 달리, 반력장치(S')에 있어서, 입력링크(130)에 외부와 차단된 공간(241)이 형성되어 있고, 상기 입력링크(130)의 회전중심에서 비압축성 유체가 출입될 수 있게 일단이 외부와 노출되어 있고 타단이 반력장치(S')의 공간(241)에 노출되어 있는 유출입구가 상기 공간(241)에 형성되어 있고 그리고 가변캠(P')에 있어서, 아울러 상기 공간(241)에는 상기 가변캠(P')의 최고회전반경과 최소회전반경 간의 길이보다 작은 자연상태의 길이를 가진 스프링(243)이 삽입되어 있다.

여기에서 상기 스프링(243)은 가변캠(P')의 순간적인 변위를 방지하는 작용을 한다.

상기 무단변속장치(100)에 있어서의 변속범위 및 변속속도 설정장치(200)는 구동부(210), 상기 구동부(210)에 의해 구동되는 압력조절부(220) 및 상기 압력조절부(220)에 형성된 압력을, 어큐뮬레이터(235)를 경유하여, 도시되지 않은 로버트의 관절에(관절들 각각에) 구비된 또는 산업기기의 장치에(서로 유기적으로 작동되는 장치들 각각에) 구비된 무단변속장치 또는 무단변속장치들(100)의 입력링크(130)의 공간(241)에 형성된 상기 유출입구에 전달하는 유로부(230)를 포함하고 있다.

상기 구동부(210)는, 모터(M), 상기 모터의 출력을 감속시키는 감속기(R), 및 상기 감속기(R)의 출력축(211)에 고정적으로 외접된 구동기어(212)를 포함하고 있다.

상기 압력조절부(220)은, 하우징(H), 비압축성 유체(예를 들면 오일, 공기, 가스 등)가 충전되어 있는 실린더부(C), 상기 하우징(H)에 회전가능하게 탑재된 상태에서 상기 구동기어(212)에 맞물려 있고, 중앙에 내주면이 나사가공된 관통구멍(O)을 구비하고 있는 피동기어(221); 상기 피동기어(221)의 관통구멍(O)의 나사가공부와 결합될 수 있는 나사가공부가 외주면에 형성되어 있고, 상기 피동기어(221)에 대하여 회전운동가능하게 그리고 전후진운동가능하게 상기 피동기어(221)의 관통구멍(O)을 관통하고 있는 관형부(222); 항상 상기 실린더부(C)에서 노출되어 상기 하우징(H) 내에 위치되는 확경부(224)를 구비한 상태에서 상기 실린더부(C)에서 출몰운동하는 피스톤(223); 일단은 상기 확경부(224)에 맞닿음하고 있고 타단은 상기 관형부(222)의 내부공간에 삽입되어 있는 가이드봉(225); 상기 가이드봉(225)의 중앙에 형성된 플랜지(226)와 상기 피스톤(223)의 확경부(224) 사이에 개재된 스프링(227); 그리고 상기 관형부(222)의 일단에 형성된 플랜지(222a)와 상기 가이드봉(225)의 플랜지(226) 사이에 개재된 스러스트 베어링(B)을 포함하고 있다.

상기 유로부(230)는, 도중에 어큐뮬레이터(235)가 개재되어 있고, 상기 어큐뮬레이터(235)와 상기 실린더부(C)를 서로 유통가능하게 접속시키는 제1도관(231); 도중에 각각 압력제어밸브인 릴리프밸브(232)[회로의 압력이 밸브의 설정치에 도달 하였을 때, 흐름의 일부 또는 전량을 기름탱크(본 실시예에서는 어큐뮬레이터)측으로 흘려보내서 회로 내의 압력을 설정값으로 유지하는 밸브]가 개재된 상태에서, 일단은 제1도관(231)에 접속되어 있고, 타단은 복수개의 무단변속장치(100)의 공간(241)의 유출입구 각각에 도시되지 않은 커플링을 개재하여 접속되어 있는 복수개의 분기유로(234)를 포함하고 있다.

상기 압력제어밸브인 릴리프밸브(232)는 로버트의 복수개의 관절에 각각 채용되어 있는 무단변속장치 마다에 그 관절이 부하를 받는 것을 고려하여 적절한 값으로 설정되어 있다.

상기와 같이 구성된 상기 변속범위 및 변속속도 설정장치(200)는 다음과 같이 작동될 수 있다.

먼저, 상기 작동에 대한 설명을 용이하게 하고자, 도 4에 도시된 2개의 무단변속장치(100) 각각에 대한 릴리프밸브(232)의 압력 설정치를 1kg_f/cm²과 2kg_f/cm²로 세팅된 것으로 가정한다.

이와 같은 상태에서, 예를 들면, 로버트 손목관절과 팔목관절에 상기 2개의 무단변속장치(100)가 각각 적용되어 있고, 로버트의 손으로 1kg의 물체를 잡고서 들어올릴 경우에, 릴리프밸브(232)가 2kg이하의 압력설정치를 가지고 있는 관계로 1kg 압력을 상기 반력장치(S')의 공간(241)에 제공하기 위해, 모터(M)가 작동되어, 구동기어(212)와 피동기어(221)를 작동시켜서, 관형부(222)를 전진시키게 되고, 이에 따라 관형부(222)가 스프링(227)을 탄성적으로 가압하면서, 피스톤(223)을 전 진시켜 피스톤(223)으로 하여금 피스톤(223)의 부위가 실린더(C)의 내부공간을 종전보다 많이 점유하게 하여, 상기 실린더(C)에 충전된 비압축성유체가 1kg의 압력을 갖고서 제1유로(231), 어큐뮬레이터(235)를 경유하여 2개의 분기유로(234)에 전달되게 되고, 2개의 분기유로(234) 도중에 개재된 하나의 릴리프밸브(232; 1kg으로 압력설정됨)에 의해 하나의 분기유로(234)에서는 1kg의 압력을 가진 유체가 상기 반력장치(S')의 내부공간(241)에 1kg의 압력이 형성될 때 까지 채워지게 되고, 다른 하나의 릴리프밸브(232; 2kg으로 압력설정됨)가 도중에 개재된 다른 하나의 분기유로(234)에서는 1kg의 압력을 가진 유체가 상기 반력장치(S')의 내부공간(241)에 1kg의 압력이 형성될 때까지 채워지게 된다.

이 상태에서 무단변속장치(100, 100)를 작동시키면, 상기 무단변속장치의 가변캠(P')에 전달되는 외부부하가 상기 릴리프밸브에 의해 설정된 반력장치의 내부공간(241)의 압력보다도 작으면 상기 내부공간(241)의 부피에 변화가 없어, 상기 가변캠이 큰 반경으로 회전되어 결국, 무단변속장치의 출력이 고속으로 되고, 그 반대이면, 상기 내부공간(241)의 부피가 감소되어서, 상기 가변캠이 작은 반경으로 회전되고, 결국 무단변속장치의 출력이 감속으로 된다.

상기 반대인 경우에서, 상기 내부공간(241)이 감소됨에 따라 상기 내부공간(241)에 있는 비압축성 유체는 릴리프밸브 및 어큐뮬레이터를 경유하여 실린더에 복귀되어, 실리더에 점유하고 있는 피스톤을 밖으로 밀어내게 되고, 이 밀어내는 힘을 상기 스프링(227)이 탄성적으로 완충하게 된다.

이와 같은 원리로 해서, 본 실시예의 변속범위 및 변속속도 설정장치(200) 는, 릴리프밸브의 설정압력치보다 낮은 압력으로 반력장치의 내부공간(241)을 설정하는 것을 가능하게 하여, 결국 각 관절에 해당 스프링의 하한 압력치보다 낮은 부하가 적용되는 경우에도 무단변속장치를 구동시키는 구동원(모터)의 속도를 줄이지 않고서도 로버트의 각 관절에 대한 속도를 줄 일수 있게 되어, 로버트의 각 관절이 섬세한 운동을 할 수 있게 하고, 더욱이 상기 가변압력범위에 대한 변경도, 상기 모터(M)의 속도를 가변시킴으로써, 시간적으로 제어하는 것을 가능하게 하여, 로버트의 각 관절마다에 비의도적으로 부가되는 부하에 로버트의 각 관절이 제대로 대응할 수 있게 한다.

또한, 본 실시예의 변속범위 및 변속속도 설정장치(200)는 상기 로버트의 관절 마다에, 반력장치를 비압축성유체로서 구비하고 있어서, 상기 무단변속장치의 유지보수비용을 종래보다 낮추는 것을 가능하게 한다.

도 1은 종래의 무단변속장치를 입력축 측에서 본 사시도,

도 2는 도 1의 무단변속장치를 입력축 반대측에서 본 사시도,

도 3은 도 1의 일부 단면도, 및

도 4는 본 실시예의 개략도.

Claims

입력축과 출력축 사이에 레버 크랭크 기구가 구동적으로 개재되어 있고, 그 레버 크랭크 기구를 구성하는 링크들중 입력링크(130)에 커플러링크를 회전반경을 달리하여 선회운동시킬 수 있게 가변캠과 반력장치가 구비된 무단변속장치에 있어서,

상기 반력장치(S')에는 상기 입력링크(130)에 외부와 차단된 공간(241)이 형성되어 있고, 상기 입력링크(130)의 회전중심에서 비압축성 유체가 출입될 수 있게 일단이 외부와 노출되어 있고 타단이 반력장치(S')의 공간(241)에 노출되어 있는 유출입구가 상기 공간(241)에 형성되어 있는 상태에서, 상기 입력링크(130)의 공간(241)에 형성된 상기 유출입구에 유통가능하게 접속된 변속범위 및 변속속도 설정 장치(200)로서,

구동부(210), 상기 구동부(210)에 의해 구동되는 압력조절부(220) 및 상기 압력조절부(220)에 형성된 압력을, 어큐뮬레이터(235)를 경유하여, 무단변속장치(100)의 입력링크(130)의 반력장치(S')에 전달하는 유로부(230)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무단변속장치에 있어서의 변속의 범위 및 변속의 속도를 설정하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 구동부(210)는, 모터(M), 상기 모터(M)의 출력을 감속시키는 감속기(R), 및 상기 감속기(R)의 출력축(211)에 고정적으로 외접된 구동기어(212)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무단변속장치에 있어서의 변속의 범위 및 변속의 속도를 설정하는 장치.
제2항에 있어서,

상기 압력조절부(220)은, 하우징(H), 비압축성 유체가 충전되어 있는 실린더부(C), 상기 하우징(H)에 회전가능하게 탑재된 상태에서 상기 구동기어(212)에 맞물려 있고, 중앙에 내주면이 나사가공된 관통구멍(O)을 구비하고 있는 피동기어(221); 상기 피동기어(221)의 관통구멍(O)의 나사가공부와 결합될 수 있는 나사가공부가 외주면에 형성되어 있고, 상기 피동기어(221)에 대하여 회전운동가능하게 그리고 전후진운동가능하게 상기 피동기어(221)의 관통구멍(O)을 관통하고 있는 관형부(222); 항상 상기 실린더부(C)에서 노출되어 상기 하우징(H) 내에 위치되는 확경부(224)를 구비한 상태에서 상기 실린더부(C)에서 출몰운동하는 피스톤(223); 일단은 상기 확경부(224)에 맞닿음하고 있고 타단은 상기 관형부(222)의 내부공간에 삽입되어 있는 가이드봉(225); 상기 가이드봉(225)의 중앙에 형성된 플랜지(226)와 상기 피스톤(223)의 확경부(224) 사이에 개재된 스프링(227); 그리고 상기 관형부(222)의 일단에 형성된 플랜지(222a)와 상기 가이드봉(225)의 플랜지(226) 사이에 개재된 스러스트 베어링(B)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무단변속장치에 있어서의 변속의 범위 및 변속의 속도를 설정하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 무단변속장치(100)는 복수개 이며,

상기 유로부(230)는, 도중에 어큐뮬레이터(235)가 개재되어 있고, 상기 어큐뮬레이터(235)와 상기 압력조절부(220)를 서로 유통가능하게 접속시키는 제1도관(231); 도중에 각각 압력제어밸브인 릴리프밸브(232)가 개재된 상태에서, 일단은 제1도관(231)에 접속되어 있고, 타단은 복수개의 무단변속장치(100)의 공간(241)의 유출입구 각각에 커플링을 개재하여 접속되어 있는 복수개의 분기유로(234)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무단변속장치에 있어서의 변속의 범위 및 변속의 속도를 설정하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 공간(241)에는 상기 가변캠(P')의 최고회전반경과 최소회전반경 간의 길이보다 작은 자연상태의 길이를 가진 스프링(243)이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 무단변속장치에 있어서의 변속의 범위 및 변속의 속도를 설정하는 장치.