KR101767047B1 - 레버크랭크기구를 이용한 무단변속기의 캠핀을 제어하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무단변속기에서 수평으로 배치된 캠핀을 캠핀의 반경방향으로 위치이동시키는 기능을 캠핀의 반경방향으로 뻗은 볼트와 이에 체결되는 너트 간의 작동원리를 이용하는 구현시킨 캠핀제어장치에 관한 것이다.

Description

레버크랭크기구를 이용한 무단변속기의 캠핀을 제어하는 장치{apparatus for controling cam pin of continuously variable transmission using lever crank mechanism}

본 발명은 레버크랭크기구를 이용한 무단변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레버크랭크기구를 이용한 무단변속기에서 속도를 가변시키기 위해서 구비된 캠핀의 위치를 제어하는 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 발생하는 회전력은 고 회전력으로 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 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 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 크랭크 기구에는 스프링에 의해 탄성적으로 가압을 받는 캠핀을 입력링크에 구비시키고 이 캠핀을 출력부의 부하에 따라 입력링크의 회전반경방향으로 가변시켜 상기 출력축의 선회왕복각도를 조절하여 무단변속을 가능하게 한다.

하지만, 스프링을 이용하여 캠핀의 위치를 가변시키는 방식은 출력축의 부하에 따라 자동으로 캠핀의 위치가 가변되므로 사용자가 임의적으로 캠핀의 위치를 자유자재로 제어할 수 없다고 하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방안은, 입력링크에 형성된 캠핀에 공압/유압원에 접속시켜 캠핀의 위치를 가변시키는 방안이 있으며, 이러한 방안은 본 발명자에 의해 특허출원되어 공개된 한국특허공개 제10-2010-0124561호에 개시되어 있다.

하지만, 상기 방안은 상기 링크기구가 허브타입인 경우에는 공압/유압수단을 허브케이스 내에 내장시키면 허브케이스가 비대해져서 각종 구동륜의 허브에 적용될 수 없다고 하는 문제를 가지며 아울러 무단변속기의 구조가 복잡하게 되어 제조단가를 증대시킨다고 하는 문제를 가진다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방안이 본 발명자에 의해 특허출원되어 특허등록된 한국특허등록공보 제10-1389280호에 개시되어 있다.

상기 개시된 방안은 캠핀에 볼을 내장한 테이퍼 면을 형성시키고 상기 볼을 스프링에 의해 반경방향으로 가압하는 상태에서 상기 볼을 출력축 및 입력축과 평행한 로드에 의해 구속하게 하여 로드의 전후진 위치에 따라 캠핀의 위치를 결정하는 제어방식이어서, 볼과 테이퍼면과의 마찰부하로 인해 캠핀의 위치 제어시에 큰 부하가 발생하는 문제가 발생하고, 출력축 및 입력축과 로드가 모두 평행하게 배치된 관계로, 축선방향으로 부피가 비대해지는 문제가 발생할 뿐만 아니라 동력전달요소들 간에 간섭이 야기되어 동력전달축들 간의 연결을 위한 공간 제약으로 인한 부가적인 구성요소들이 필요하여 제조단가 및 유지보수가 증대된다고 하는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기된 문제점을 해결하는 것에 과제를 가진다.

본 발명은 수평으로 배치된 캠핀을 캠핀의 반경방향으로 위치이동시키는 기능을 캠핀의 반경방향으로 뻗은 볼트와 이에 체결되는 너트 간의 작동원리를 이용하는 구현시킴으로써 상기 과제를 해결할 수 있다.

본 발명은, 상기와 같은 과제 해결수단에 의해, 회전축선 방향에서의 비대화와 구조의 복잡함을 초래하지 않으면서도 마찰에 무관하게 출력축의 부하에 따라 자동으로 캠핀의 위치가 스프링에 의해 가변하게 하는 것과 사용자가 임의적으로 캠핀의 위치를 자유자재로 제어하는 것을 가능하게 하는 무단변속기용 캠핀제어장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 캠핀제어장치가 적용된 무단변속기를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 캠핀제어장치만 도시한 정면도,
도 3은 도 2의 캠핀제어장치를 도시한 사시도, 및
도 4는 도 2의 캠핀제어장치의 숫형캠하우징과 암형하우징을 분해한 상태에서 도시한 평면도, 및
도 5는 도 2의 캠핀제어장치의 숫형캠하우징과 암형하우징을 분해한 상태에서 도시한 저면도.

이하, 본 발명에 따른 실시예의 캠핀제어장치가 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명될 것이다.

도 1에는 본 실시예에 따른 캠핀제어장치(100)가 적용된 무단변속기가 부호 10으로서 지시되어 있다.

상기 무단변속기(10)은 일측에 배치된 출력축(1)과 타측에 배치된 입력축(2) 사이에 개재되어 있다.

상기 입력축(2)에는 입력기어(3)가 고정적으로 외접되어 있고 상기 입력기어(3)는 상기 무단변속기(10)에 구비된 하우징(4)에 고정된 하우징기어(5)에 맞물려서 하우징(4)을 회전시키게 되어 있다.

상기 무단변속기(10)는 본 발명자에 의해 특허출원되어 특허등록된 등록특허 10-1354154호에 개시된 공전타입의 무단변속기와 동일한 타입이므로, 상세한 구조는 상기 등록공보를 참조하면 상세히 알 수 있으며, 본 발명은 상기 무단변속기의 캠핀의 위치를 제어하는 장치에 관한 것이므로, 이하에서는 무단변속기에 대하여 더 이상의 상세설명은 생략된다.

상기 캠핀제어장치(100)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 무단변속기(10)에 구비된 도시되지 않은 입력링크과 커플러링크에 링크결합된 원형 단면의 캠핀(101)의 일측에 일체로 결합된 숫형캠하우징(110), 상기 숫형캠하우징(110)이 상기 캠핀(101)의 반경방향으로 이동가능하게 상기 숫형캠하우징(110)을 에워싸서 장착하고서 본체 하우징(170)에 고정된 암형하우징(120), 상기 숫형캠하우징(110)과 상기 암형하우징(120) 사이에 회전불가능하게 그리고 캠핀(101)의 반경방향으로 이동가능하게 개재된 너트(130), 상기 숫형캠하우징(110)과 상기 암형하우징(120)에 대하여 회전가능하게 관통되어 상기 너트(130)에 체결된 볼트(140), 상기 너트(130)와 상기 숫형캠하우징(110) 사이에 개재되어 있고 상기 볼트(140)가 회전가능하게 관통되어 있는 스프링(150), 상기 볼트(140)에 접속되어 상기 볼트(140)를 정역방향으로 회전시키는 모터(160)를 포함하고 있다.

상기 숫형캠하우징(110)은, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 캠핀(101)의 일측에 방사바깥방향으로 뻗어서 일체로 형성된 확경부(111), 상기 확경부(111)의 일측의 상부에서 상기 확경부(111)의 일측방향으로 일체로 뻗어서 상부가 볼록한 D자형 단면을 가진 숫형몸체(112), 상기 숫형몸체(112)의 선단부 밑면에 바닥과 선단이 개방된 보어(113), 상기 보어(113)의 천장 중앙에 상기 볼트(140)가 회전가능하게 관통하도록 형성된 관통구멍(114), 상기 숫형몸체(112)의 기단부 양측부에 상기 캠핀(101)의 반경방향으로 면취된 한 쌍의 암형 레일(115, 115), 및 상기 보어(113)를 구획형성하는 상기 숫형몸체(112)의 양측 외면에 상기 캠핀(101)의 반경방향으로 면취된 한 쌍의 숫형 레일(116, 116)을 포함하고 있다.

상기 암형하우징(120)은, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 일측이 막히고 타측과 천장이 개방되어 상기 숫형캠하우징(110)의 숫형몸체(112)가 상기 캠핀(101)의 반경방향으로 이동 가능하게 삽입될 수 있는 크기와 형상을 가진 보어(121)를 포함하고 있는 원통형의 암형몸체(122), 상기 보어(121)의 바닥 중앙에 상기 볼트(140)가 회전가능하게 관통하도록 형성된 관통구멍(124), 상기 보어(121)의 마주하는 양내측벽 선단에 상기 한 쌍의 숫형레일(116, 116)이 미끄럼 이동 가능하게 삽입되도록 형성된 한 쌍의 암형레일(126, 126), 및 상기 보어(121)의 마주하는 양내측벽 기단에 상기 한 쌍의 암형레일(115, 115)이 미끄럼 이동 가능하게 삽입되도록 형성된 한 쌍의 숫형레일(125, 125)을 포함하고 있다.

상기 숫형캠하우징(110)의 보어(113)와 상기 보어(113)에 마주하는 상기 암형하우징(120)의 보어(121)의 부위에 의해 구획형성되는 공간(S)은 상기 볼트(140)에 체결된 상기 너트(130)가 회전 불가능하게 형상화되어서 상기 너트(130)를 상기 캠핀(101)의 반경방향으로 이동가능하게 내장하고 있고, 그리고 상기 공간(S)은 상기 너트(130)와 상기 숫형캠하우징(110)의 보어(113) 사이에 스프링(150)을 내장하고 있다.

상기 모터(160)의 도시되지 않은 구동축과 상기 볼트(140)의 상단 사이에는 도시되지 않은 웜과 웜휠이 개재되어 있어서, 상기 모터(160)를 정방향으로 돌리면 상기 볼트(140)가 체결방향으로 회전되어서 상기 너트(130)가 위로 이동하게 되고, 상기 모터(160)를 역방향으로 돌리면, 상기 볼트(140)가 체결해제방향으로 회전되어서 상기 너트(130)가 아래로 이동하게 된다.

상기와 같이 구성된 캠핀제어장치(100)는, 통상시, 출력축(1)의 부하에 따라 상기 스프링(150)에 탄성적으로 가압을 받고 있는 캠핀(101)이 자동으로 가변되어 상기 무단변속기(10)의 변속을 무한으로 구현하는 것을 가능하게 하고, 그리고 사용자가 무단변속기(10)의 변속치를 임의적으로 설정할 때는, 상기 모터(160)를 정방향 또는 역방향으로 구동하여 상기 볼트((140)를 체결방향 또는 체결해제방향으로 돌려서, 상기 볼트(140)에 체결된 너트(130)가 상기 캠핀(101)의 반경방향으로 이동하게 하여, 상기 너트(130)가 상기 모터(160) 쪽으로 이동하게 되면, 상기 스프링(150)을 경유하여 상기 숫형캠하우징(110)을 탄성적으로 가압하여 상기 숫형캠하우징(110)에 일체로 결합된 상기 캠핀(101)을 상기 모터(160) 쪽으로 이동시켜 무단변속기(10)의 출력축(1)의 속도를 증속시키고, 그리고 상기 너트(130)가 상기 모터(160) 반대쪽으로 이동하게 되면, 상기 스프링(150)이 상기 모터(160)의 반대쪽으로 이동하여서 상기 숫형캠하우징(110)에 일체로 결합된 상기 캠핀(101)을 상기 모터(160) 반대쪽으로 이동시켜 무단변속기(10)의 출력축(1)의 속도를 감속시킨다.

따라서, 상기 캠핀제어장치(100)는 무단변속기(10)의 회전축선 방향에서의 비대화와 구조의 복잡함을 초래하지 않으면서도 마찰에 무관하게 출력축의 부하에 따라 자동으로 캠핀(101)의 위치가 스프링(150)에 의해 가변하게 하는 것과 사용자가 임의적으로 캠핀의 위치를 자유자재로 제어하는 것을 가능하게 할 수 있다.

상기 실시예에서, 상기 너트(130)와 상기 숫형캠하우징(110) 사이에 상기 스프링(150)이 개재되어 있는 것으로 설명되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 스프링(150)이 배제될 수 있다. 그 이유는 본 발명자에 의해 특허출원되어 특허등록된 등록특허 10-1354154호에 개시된 공전타입의 무단변속기에서 설명된 바와 같이, 상기 캠핀(101)이 입력링크와 복수개의 커플러링크에 링크 결합되어 상기 복수개의 커플러링크들과 출력축에 의해 반경바깥방향으로의 이동이 제한되지 때문이다.

또한, 상기 실시예에서, 상기 볼트(140)를 정역방향으로 회전시키는 것이 모터(160)이라고 설명되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 모터(160)는 전후진하는 로드를 구비한 실린더나 그 밖의 수단으로 대체될 수 있다.

10: 무단변속기, 100: 캠핀제어장치, 101: 캠핀, 110: 숫형캠하우징, 120: 암형하우징, 130: 너트, 140: 볼트, 150: 스프링

Claims (5)

1. 레버크랭크기구를 이용한 무단변속기에 구비된 입력링크과 커플러링크에 링크결합된 캠핀을 제어하는 장치에 있어서,
   상기 캠핀(101)의 일측에 일체로 결합된 숫형캠하우징(110),
   상기 숫형캠하우징(110)이 상기 캠핀(101)의 반경방향으로 이동가능하게 상기 숫형캠하우징(110)을 에워싸서 장착하고서 본체 하우징(170)에 고정된 암형하우징(120),
   상기 숫형캠하우징(110)과 상기 암형하우징(120) 사이에 회전불가능하게 그리고 캠핀(101)의 반경방향으로 이동가능하게 개재된 너트(130),
   상기 숫형캠하우징(110)과 상기 암형하우징(120)에 대하여 회전가능하게 관통되어 상기 너트(130)에 체결된 볼트(140), 및
   상기 볼트(140)에 접속되어 상기 볼트(140)를 정역방향으로 회전시키는 수단을 포함하고,
   상기 숫형캠하우징(110)은
   상기 캠핀(101)의 일측에 방사바깥방향으로 뻗어서 일체로 형성된 확경부(111),
   상기 확경부(111)의 일측의 상부에서 상기 확경부(111)의 일측방향으로 일체로 뻗어서 상부가 볼록한 D자형 단면을 가진 숫형몸체(112),
   상기 숫형몸체(112)의 선단부 밑면에 바닥과 선단이 개방된 보어(113),
   상기 보어(113)의 천장 중앙에 상기 볼트(140)가 회전가능하게 관통하도록 형성된 관통구멍(114),
   상기 숫형몸체(112)의 기단부 양측부에 상기 캠핀(101)의 반경방향으로 면취된 한 쌍의 암형 레일(115, 115), 및
   상기 보어(113)를 구획형성하는 상기 숫형몸체(112)의 양측 외면에 상기 캠핀(101)의 반경방향으로 면취된 한 쌍의 숫형 레일(116, 116)을 포함하고, 그리고
   상기 암형하우징(120)은
   일측이 막히고 타측과 천장이 개방되어 상기 숫형캠하우징(110)의 상기 숫형몸체(112)가 상기 캠핀(101)의 반경방향으로 이동 가능하게 삽입될 수 있는 크기와 형상을 가진 보어(121)를 포함하고 있는 원통형의 암형몸체(122),
   상기 보어(121)의 바닥 중앙에 상기 볼트(140)가 회전가능하게 관통하도록 형성된 관통구멍(124),
   상기 보어(121)의 마주하는 양내측벽 선단에 상기 한 쌍의 숫형레일(116, 116)이 미끄럼 이동 가능하게 삽입되도록 형성된 한 쌍의 암형레일(126, 126), 및
   상기 보어(121)의 마주하는 양내측벽 기단에 상기 한 쌍의 암형레일(115, 115)이 미끄럼 이동 가능하게 삽입되도록 형성된 한 쌍의 숫형레일(125, 125)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레버크랭크기구를 이용한 무단변속기의 캠핀을 제어하는 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 너트(130)와 상기 숫형캠하우징(110) 사이에 개재되어 있고 상기 볼트(140)가 회전가능하게 관통되어 있는 스프링(150)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레버크랭크기구를 이용한 무단변속기의 캠핀을 제어하는 장치.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 숫형캠하우징(110)의 보어(113)와 상기 보어(113)에 마주하는 상기 암형하우징(120)의 보어(121)의 부위에 의해 구획형성되는 공간(S)은 상기 볼트(140)에 체결된 상기 너트(130)가 회전 불가능하게 형상화되어서 상기 너트(130)를 상기 캠핀(101)의 반경방향으로 이동가능하게 내장하고 있는 것을 특징으로 하는 레버크랭크기구를 이용한 무단변속기의 캠핀을 제어하는 장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 공간(S)은 상기 너트(130)와 상기 숫형캠하우징(110)의 보어(113) 사이에 스프링(150)을 내장하고 있는 것을 특징으로 하는 레버크랭크기구를 이용한 무단변속기의 캠핀을 제어하는 장치.
   

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