KR930008555B1 - 무단변속장치 및 변속방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

무단변속장치 및 변속방법

제 1 도는 종래의 기어변속기의 속도변화를 나타낸 그림이다.

제 2 도는 본 발명상의 무단변속장치의 변속에 있어서의 속도변화가 단이 지고 속도강하 없이 일정한 변화를 보이는 것을 나타낸 속도변화도이다.

제 3 도는 종래 자동차의 기어 변속장치의 일례 및 그 주위기기 배치상태를 단면도로 나타낸 것이다.

제 4 도는 본 발명상의 무단변속장치를 자동차에 응용할 때의 적용상의 일실시예를 단면도로 나타낸 것이다.

제 5 도는 본 발명상의 회전판 및 회전바퀴의 상대적 위치관계를 일실시예로 나타낸 것이다.

제 6 도는 본 발명상의 회전판 및 회전바퀴의 상대적 위치관계를 다른 일실시예로 나타낸 것이다.

제 7 도는 본 발명 회전판상 및 회전바퀴의 상대적 위치관계를 또 다른 일실시예로 나타낸 것이다.

제 8 도는 상, 하 회전판의 위치를 평면으로 보았을때 동일하게 하였을 때의 설명도 및 평면도이다.

제 9 도는 본 발명상의 회전판, 회전바위의 당접상태를 나타낸 설명도이다.

제 10 도는 상기 회전판을 평면상에서 서로 엇갈리게 하였을 때의 평면도이다.

제 11 도는 본 발명상의 무단변속장치를 내장한 밀폐장치의 또 다른 일실시예를 사시도로 나타낸 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 무단변속장치 2 : 추진축

3 : 차륜 4 : 뒤차축 하우징

5 : 차동기어 6 : 감속기

7 : 엔진 8 : 플라이휠

9 : 오일클러치 10 : 조정레버

11 : 회전판 12 : 회전판 지지축

13, 13A, 13B : 회전바퀴 14 : 회전바퀴 샤프트

15 : 회전판 지지판 또는 회전판카바 16 : 밀폐용 칸막이

17 : 슬립조인트 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ : 회전판상의 위치

18 : 회전바퀴 카바 19 : 고정핀

20 : 조정간 21 : 고정보스

30 : 공간

[발명의 분야]

본 발명은 무단변속장치에 관한 것이다. 특히 그중에서도 본 발명은 지금까지 그 유래가 없었던 밀폐된 공간에 설치한 회전판과 회전륜과의 상대운동에 따라 회전하는 바퀴의 회전수를 제어하도록 한 무단변속장치 및 그 무단변속방법에 관한 것이다.

종래의 변속장치 및 변속방법은 수동식과 자동식으로 나뉘어지고, 수동식은 예컨데 자동차의 경우 엔진의 힘을 추진측에 전달할 때 자동차의 속도에 따라 톱니바퀴의 연결을 운전자가 바꾸어 주어야 하며 이때, 기관의 회전수와 추진측의 회전속도(차의 속도)를 맞추어 주지 않으면 엔진이 꺼지거나 차의 속도가 주춤거리게 되어 운전에 상당한 숙련이 필요한 것이 큰 결점으로 지적되어 왔다. 또한 10여개의 톱니바퀴가 포함된 이 장치는 제작에 많은 공정과 비용이 든다는 문제가 있다. 종래의 자동변속장치는 클러치와 기어변속을 운전자 대신 기계가 해주는 것이므로 이 또한 매우 복잡하고, 기어가 바뀌는 순간에는 수동식 보다는 정도가 덜하다 하지만 역시 속도변동이 생기므로 승차감도 완전치 못하다. 즉 첨부도면 제 1 도에서 보는 바와같이 기어가 바뀌는 순간에 속도변화가 생기게 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 종래의 개념과는 다른 전혀 새로운 개념의 무단변속장치를 고안하기에 이르렀다.

[발명이 해결하고저 하는 과제]

즉, 본 발명은 종래의 기어 변속을 무단변속으로 전혀 새로운 개념으로 변경하는 것으로서 첨부도면 제 2 도에서 보는 바와같이 예컨데 자동차의 출발에서부터 원하는 속도에 도달될 때까지 순간적으로 감속되는 현상이 전혀없게 되어 승차감이 매우 뛰어나고 부품수가 적어 제작비용이 매우 적게 들며 고장도 적어지게 한 무단변속장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 여기에 덧붙여 컴퓨터 콘트롤 장치와 소형 스텝핑 모터를 추가로 부착시키면 매우 저렴한 가격으로 완전한 자동식 변속장치가 되므로 운전이 쉽게 되어 조작미숙으로 발생되는 문제점을 없애주고 승차감이 매우 좋아지게 되며, 엔진의 회전수와 부하(Load)의 상태에 따라 최적의 변속비로 맞추어 줄 수 있으므로 연료효율이 따라서 좋아지게 되는 무단변속장치 및 방법을 아울로 제공하는데에도 목적이 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명자들은 종래의 기어변속장치에 대위(代位)하여 설치하고 밀폐된 공간에서 상,하로 일정간격을 두고 각각 수평하게 회전판을 배설하고, 이 상,하 회전판의 사이의 공간에서 상,하 회전판상에 수직되게 당접되고, 상,하 회전판에 의하여 입하를 받으며 그 중앙부의 축은 각각 구동측 및 전동측의 축에 연결되도록 한 회전바퀴를 설하며, 상기 회전판의 외측으로는 회전판을 항상 눌러주어 견고히 지지되도록 스프링을 그 외주에 감거나 유압작동되는 회전판 지지축을 설하는 것을 특징으로 하는 무단변속장치를 창안하기에 이르른 것이다.

여기에서 상기 회전판은 통상 표면에 마찰계수를 고려한 금속등으로 되고, 상기 회전바퀴는 회전판보다 마찰계수가 더욱 큰 합성고무제, 천연고무제 또는 경질의 플라스틱제로 제조할 수 있다.

또한 본 발명은 상술한 무단변속장치 상의 구동측 회전바퀴에 연결되어 앤진구동으로 상기 구동측 회전바퀴가 회전하면, 이 회전바퀴에 맞닿아 있는 상,하 회전판이 따라서 회전한다. 이때, 상회전판과 하회전판을 일시적으로 상호 엇갈리게 작동시키면 구동축 회전바퀴와 전동측 회전바퀴가 회전판상에서 회전판 안쪽으로 밀려들어가게 되고, 또한 상,하 회전판을 이와는 반대방향으로 엇갈리게 자동시켜서 구동측 회전바퀴와 전동측 회전바퀴를 끌려나오게 하므로써 회전판상에서의 회전바퀴의 위치를 가변 가능하며, 이에 따라 회전판상의 회전 바퀴가 원하는 조건에 대응되는 위치에 도달되었을 때, 상,하 회전판을 전혀 엇갈리지 않은 원래의 위치로 되돌려 놓아 양 회전바퀴를 소정의 회전수에서 안정된 상태로 회전시키도록 하였다.

여기에서 상기 회전판 및 회전바퀴의 동작은 운전석의 조정레버에 연결된 컴퓨터 제어장치 및 스텝핑모터등에 의하여 밀고 당기기, 회전등의 동작제어가 가능하다.

이하에 첨부도면에 의하여 본 발명을 일실시예에 의하여 설명한다.

[최량의 실시예]

제 1 도 및 제 2 도는 각각 종래 및 본 발명상의 변속기의 변속에 있어서의 속도 변화를 나타낸 것이다.

제 4 도는 본 발명상의 무단변속장치를 개략적으로 도시한 설명도이다. 즉, 제 4 도에서 도시된 바와같이 일방향으로는 바퀴(3)에 연결되는 감속기(6) 및 차동기어(5)와 추진축(2)에 연결되고, 타방향으로 엔진(7)과 연결되어 변속을 할 수 있도록 본 발명상의 무단변속장치(1)이 설치된다. 이 변속장치는 제 4 도 및 제 9 도에서와 같이 상,하 좌,우는 차폐판(16), (17)에 의하여 밀폐된 공간(30)속에서 상,하로 회전판(11),(11)이 수평되게, 그 바깥쪽으로 베어링(24)의 지지에 의하여 회전판(11)과 인접되게 회전판카바 또는 회전판 지지판(15)가 설치되어 있다. 또한, 이 회전판(11)에 직각되게 맞닿아 회전판상에서 돌게 되도록 회전바퀴(13), (13)이 길이방향에 직각방향으로 제 4 도와 같이 설치하고 그 바깥쪽으로 상,하 회전판 지지판을 측면에서 인접되게 감싸도록 한 회전바퀴 카바(18)을 설한다. 또한 이 회전바퀴(13), (13)을 연결 지지하기 위한 샤프트(14), (14)가 슬립조인트(17), (17)을 가지고 각기 엔진에 연결되도록 오일클러치(9) 및 추진축(2)와 연결된다.

이 회전판(11), (11)에는 제 4 도에서와 같이 각기 회전판 구동축(12), (12)이 그 중심에 부착되며, 제 9 도 및 제 11 도에서 도시되어 있는 바와같이 회전판(11)은 회전판카바(15)의 안쪽에 설치되어 구동축 회전바퀴13(A)의 구동에 따라 상,하 반대방향으로 회전하게 되며, 또한 회전판카바(15)를 제 11 도의 화살표방향 또는 그 반대방향으로 이동시키면 회전판(11)도 회전하면서 동시에 이동하게 된다. 따라서 회전판 상,하 카바를 상호 어긋나게 위치 이동시키면 회전판(11)도 제 10 도와 같이 소기의 목적이 달성된다. 또한, 회전바퀴(13), (13)도 각기 상호 반대방향으로 회전되도록 되어 있다. 이를 알기쉽게 도시한 것이 제 5 도, 제 6 도, 제 8 도 및 제 10 도이다. 이 회전판(11), (11)은 각기 상,하 방향으로부터 스프링(28) 또는 유압에 의한 압하를 P를 받아 제 4 도에서 도시된 바와같이 회전바퀴(13), (13)는 회전판(11), (11)사이에서 적당한 마찰력을 유지하면서 직각방향으로 맞물려 구동되도록 되어 있다.

제 11 도는 카바부분만을 그린 것으로 조정간(20)의 중심 삽입공(23)을 회전바퀴 카바(18)의 일측면 고정보스(21)에 회전가능케 설치하되, 회전카바 또는 회전판지지판(15), (15)의 고정핀(19), (19)가 조정간(20)의 상,하 걸림홈(22), (22)에 결합될 수 있게 설치하여 이 조정간(20)을 시계방향 또는 반시계방향으로 돌리면 서로 회전판(11)을 상,하 어긋나게 조정할 수 있게 된다. 이 조정간(20)의 움직임을 소형모터와 전자조정 장치를 이용하여 제어하면 매우 정밀한 조정이 가능하다.

상기 회전바퀴(13), (13)의 중심부에 길이방향으로 상기 회전바퀴에 직각되게 고정연결 되어 있는 지지샤프트(14), (14)는 각각 서로 다른방향에서 오일클러치(9)와 추진축(2)와 연결되며, 상기 오일클러치(9)는 플라이휠(8)의 바로 옆에서 보다 스므스한 역할을 하도록 되어있다.

상기 회전판(11)은 금속제의 원형디스크와 같이 일정두께를 가진 형태를 취하고, 제 5 도 내지 제 7 도에서와 같이 회전판상에 일정거리로 점섬의 동심원을 표시하여도 좋은 것으로 제 8 도 내지 제 10도에서 도시된 바와 같이 상,하 동일한 굵기 및 크기를 가지된 상,하 디스크는 서로 다른 위치로 엇갈려 회전할 수 있는 별도의 회동기구를 가진다. 또한 회전바퀴(13), (13)도 역시 좌,우 동일한 형태와 크기의 것이 사용되고 고무, 합성고무 등 강성이 덜한 재료를 사용하기도 하며 회전원판 상에서 상호 반대방향의 회전을 하도록 되어 있으나, 이 역시 회전판(11), (11)의 중심부에 가까이 가거나 멀리 떨어지거나 하는 운동이 역시 각각 독립적으로 이루어지며 이는 전적으로 제 4 도에서 보는 바와같이 운전석의 조정레버에 의하여 전진, 중립 또는 후진운동 및 그 운동의 크기가 결정되도록 되어 있다.

[작용]

본 발명상의 무단변속장치는 상술한 바와같이 밀폐된 공간속에 각기 반대 방향으로 회전하고 상호 수직되게 설치하되 회전판과 회전바퀴가 맞닿아 회전 구동되도록 설치한 회전판, 회전바퀴 및 이에 따른 구동기구 및 전동기구, 제어기구 등으로 구성되는 바, 여기에서 중요한 것은 동력연결측을 밀어넣거나 당겨주는데에 외부의 힘이 전혀 필요없이 이루어진다는 점이다. 즉, 동력이 연결되어 회전바퀴가 돌아가고 있는 상태에서 상회전판과 하회전판을 잠시 엇갈리게 해 놓으면 제 8 도 및 제 10 도에서와 같이 두바퀴가 저절로 밀려 들어가게 되며 반대방향으로 엇갈리게 해놓으면 저절로 끌려나오게 된다. 따라서 원하는 조건에 도달 되었을 때 상,하 회전판(11)을 원래의 위치 즉, 전혀 엇갈리지 않은 상태로 되돌려 놓으면 두 개의 회전바퀴(13), (13)은 안정된 상태로 돌게 된다.

이를 보다 구체적으로 도면에 의하여 설명하고저 한다.

제 5 도에서와 같이, 회전바퀴 13(A)가 위치 Ⅰ에서 회전판(11)과 닿아 있으므로, 회전반퀴 13(A)가 힘을 전달받아 회전하면 회전판(11)이 따라서 회전하게 되고, 위치 Ⅳ에 있는 출력측 즉, 추진축방향으로도 회전력을 상기 회전판(11)을 통하여 전달하게 되므로서 따라서 회전판(11)에 닿아있는 회전바퀴 13(B)도 이에 따라 아이들 구동으로 회전하게 된다. 제 5 도 및 제 6 도를 예를들어 회전수 관계를 계산하여 보면 다음과 같다. 즉, 회전바퀴 13(A)는 엔진동력에 의해 구동하고, 이 동력이 회전판에 전달되며, 따라서 회전판에 닿아있는 아이들 구동의 회전바퀴 13(B)에 동력이 전달된다.

회전바퀴 13(A)(B)의 직경을 20㎝라 하고, 회전판의 직경을 총 100㎝라 하고, 엔진동력에 의하여 회전하는 회전바퀴 13(A)의 회전수를 600rpm이라하면 회전판(11)의 회전수는 상기 회전바퀴 13(A)의 회전판상의 위치에 따라 회전판(11)의 회전수가 달라진다. 즉, 제 5 도에서와 같은 경우, 회전바퀴 13(A)는 트랙위치 Ⅰ에서 회전판(11)에 당접되고, 따라서 그 회전수는

따라서 위치 Ⅳ에 있는 회전바퀴 13(B)의 회전수=

만일, 제 6 도에서와 같이 회전바퀴 13(A)가 회전판(11)상에서 트랙위치 Ⅲ에서 회전하고, 회전바퀴 13(B)가 회전판(11)상의 위치 Ⅱ에서 회전한다면,

따라서,

즉, 동력원으로부터 구동되는 회전바퀴 13(A)는 일정직경을 가진 크기 일 때 회전판의 중심부로 밀수록 회전판 중심으로 부터의 직경, 그리고 이에 따른 회전거리가 작아지므로 회전바퀴와 맞물려서 따라서 회전되는 회전판(11)의 속도가 빨라지고 또한, 이 회전판(11)의 반대편 트랙에 위치하는 전동측 회전바퀴 13(B)의 위치가 역시 회전판(11)의 가장자리쪽으로 갈수록 이 전동측 회전바퀴 13(B)의 회전수가 빨라지게 되어 결국 상술한 회전판상에서의 회전바퀴의 위치조정 또는 선택적으로 차륜에 연결되는 전동축 회전바퀴의 속도를 원하는대로 할 수 있게 되는 것이다.

본 발명상의 장치의 변속방법에 대해 추가적으로 이하에 설명한다. 제 10 도에서 회전바퀴(A)는 위치Ⅰ에, 회전바퀴(B)는 위치 Ⅱ에 있다(제 5 도와 같은 위치임). 제 7 도에서와 같이 밑의 회전판 11을 종축의 +Y방향으로 밀어주고 그 윗 회전판을 -Y방향으로 당겨주면, 예컨데 회전바퀴(A)를 600rpm으로 돌려주면 출력측 회전바퀴(B)는 처음에는 300rpm이지만, 샤프트를 밀거나 당기지 않아도 두 회전바퀴가 저절로 오른쪽(+X방향)으로 이동하게 되므로 회전바퀴(A)는 그대로 600rpm을 유지하기만 하고, 회전바퀴(B)는 계속 회전수가 증가하게 된다.

최종적으로 회전바퀴(13A)가 제 5 도의 위치 Ⅲ에 도달하게 되면 회전바퀴(B)는 위치 Ⅵ에 도달하게 되며 이때 출력측 회전바퀴(13B)의 회전수는 1200rpm이 된다. 여기에서 출력측의 회전수를 다시 줄이려면 위 방법과는 반대로 밑의 회전판을 -Y방향으로 당겨주고 윗 회전판을 +Y방향으로 밀어주면 두 바퀴는 다시 왼쪽으로 이동하여 처음 출발했던 그림 5의 위치Ⅰ과 위치 Ⅳ로 돌아가게 된다. 여기에서 샤프트를 밀거나 당겨주지 않고 두 회전바퀴를 원하는 위치로 보낼 수 있는 가장 적절하고 쉬운 방법이 바로 회전판카바(15)를 제 11 도의 화살표방향과 같이 서로 반대되는 방향으로 움직여서 두 회전판을 서로 반대되는 방향으로, 어긋나게 밀어주는 것이며, 다른 보완장치로 샤프트를 약간의 힘으로 밀어주는 것도 동작을 확실히 하는데에 도움이 될 것이다.

본 발명상의 장치를 종래의 변속기 대신 설치할 때의 상태를 나타낸 것이 제 4 도이다. 여기에서 볼 수 있는 바와같이 조정레버(10)을 중립에 놓으면 오일클러치가 풀려서 엔진(7)의 힘이 무단변속장치 및 추진축(2)쪽으로 전달되지 않는다. 또한 조정레버(10)을 전진에 놓으면 오일클러치가 연결되어 엔진의 힘이 무단변속장치를 통하여 추진축에 전달된다. 반대로 조정레버를 후진에 놓으면 톱니바퀴를 부착한 역회전장치가 추진축에 연결된다 여기에서 오일클러치(9)를 사용하는 이유는 엔진의 힘이 순간적으로 변해도 유체가 댐퍼역할을 하므로 무리한 힘이 무단변속장치에 가해지지 않으므로 고장의 가능성을 크게 줄여주기 때문이다.

[효과]

상술한 바의 본 발명상의 장치 및 방법에 의하여 종래의 변속장치로서 클러치와 기어변속을 완전한 자동식 무단변속장치 및 변속방법으로 전환가능하게 되어, 상당히 민감하게 그러면서도 자동차의 출발에서 부터 원하는 일정속도에 도달될 때까지 계속적으로 순간적 감속이나 속도단절 없이 변속이 가능하도록 함과 아울러 종래와 같이 단계별 속도변화가 없으므로 이에 따라 스피드 저하(Speed drop) 현상이 없게 되어 승차감이 매우 뛰어나며, 종래의 기어장치에서와 같은 복잡한 기구와 부품을 사용하지 않아도 되며 아울러 엔진의 회전수와 부하의 상태에 따라 최적의 변속비로 맞추어 줄 수 있으므로 열효율도 일층 좋아지게 되는 것이다.

Claims (3)

1. 밀폐된 공간에서 상,하로 일정간격을 두고 각각 수평하게 회전판을 설치하고, 이 상,하 회전판의 사이의 공간에서 상,하 회전판의 일측으로 각각 회전판상에 수직되게 압하되어 당접되게 한 무단변속장치에 있어서, 상기 상,하 회전판(11), (11) 사이에는 각각 구동축 및 전동측 축(14), (14)에 연결되어 각각 구동 및 전동되는 회전바퀴(13A,13B)를 상기 회전판과 직각방향으로 설하며 상기 회전판(11), (11)의 외측으로는 회전카바(15), (15)를 설하고 상기 회전판(13A,13B)을 항상 눌러서 견고히 지지되도록 스프링(22)을 그 외주에 감거나 또는 유압작동되는 회전판 지지축을 설하며 회전바퀴(13A,13B)의 외측으로 회전바퀴 카바(18), (18)를 설하고, 또한 이 회전바퀴 카바(18), (18)의 외측으로 상,하 회전판카바(15), (15)를 전회시킬 수 있도록 한 조정간(20)을 설하는 것을 특징으로 하는 무단변속장치.
2. 밀폐된 공간에서 상,하로 일정간격을 두고 각각 수평하게 회전판을 설하고, 이 상,하 회전판의 사이의 공간에서 상,하 회전판의 일측으로 각각 회전판상에 수직되게 압하되어 당접되게한 무단변속장치에 있어서, 회전바퀴에 동력이 연결되어 돌아가고 있는 상태에서 상회전판과 하회전판을 일시적으로 상호 엇갈리게 작동시켜 구동축 회전바퀴와 전동축 회전바퀴를 회전판 상에 밀려 들어가게 하고, 또한 상기 상,하 회전판을 반대방향으로 엇갈리게 작동시켜 구동측 회전바퀴와 전동측 회전바퀴를 끌려 나오게 하므로써 회전판상에서의 회전바퀴의 위치를 가변시켜 회전판상에 회전바퀴가 원하는 조건에 대응되는 위치에 도달되었을 때 상,하 회전판을 전혀 엇갈리지 않은 원래의 위치로 되돌려놓아 양 회전바퀴를 소정의 회전수에서 안정된 상태로 회전시키도록 하는 것을 특징으로 하는 무단변속장치의 변속방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 회전판 및 회전바퀴의 동작을 컴퓨터 제어장치와 스텝핑모터등과 연결된 상기 조정간으로 조정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 무단변속방법.