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KR102669917B1 - 회전식 변속 메커니즘 - Google Patents

회전식 변속 메커니즘 Download PDF

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KR102669917B1
KR102669917B1 KR1020210112122A KR20210112122A KR102669917B1 KR 102669917 B1 KR102669917 B1 KR 102669917B1 KR 1020210112122 A KR1020210112122 A KR 1020210112122A KR 20210112122 A KR20210112122 A KR 20210112122A KR 102669917 B1 KR102669917 B1 KR 102669917B1
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Abstract

본 발명은 출력축 및 출력축에 순차적으로 설치된 동력전달 모듈 및 적어도 하나의 증속 모듈로 구성되되, 상기 동력전달 모듈은 상기 출력축을 단일 방향으로 구동할 수 있는 구동 휠을 구비하고, 또한 각각의 상기 증속 모듈은 출력축에 회동 가능하게 설치되는 연결 기어, 출력축에 고정 설치되는 증속 기어 및 연결 기어와 증속 기어 사이에 설치되는 회전 변속 휠 세트를 포함하며, 증속 모듈은 회전 변속 휠 세트를 선택적으로 정지할 수 있는 임베이딩 세트를 구비하고, 이에 따라, 저속 시 증속 모듈의 회전 변속 휠 세트가 공전 하에 아이들링을 형성할 수 있도록 하며, 입력 파워 트레인은 구동 휠을 통해 출력축을 단일 방향으로 구동하고, 고속 시, 상기 임베이딩 세트를 사용하여 상대적 회전 변속 휠 세트의 공전을 정지시켜 상대적 회전 변속 휠 세트의 변속 기어가 대응되는 상기 증속 기어에 의해 공전으로부터 자전으로 변환되어 증속을 형성할 수 있다.

Description

회전식 변속 메커니즘{REVOLVING SPEED CHANGE MECHANISM}
본 발명은 회전식 변속 메커니즘에 관한 것이다.
종래의 변속기는 주로 2가지 종류가 있는데 하나는 기어식 변속기로 동력 연결 효율은 바람직하지만 구조가 복잡하고 비용이 높으며, 유지 보수가 쉽지 않고, 동시에 변속 전환 시, 짧은 시간 내의 증속 또는 감속으로 인해 쉽게 답답함을 느낀다. 두 번째는 무단변속기(Continuously Variable Transmission, CVT)로 비록 구조를 단순화하여 비용을 절감하며 유지 보수를 용이하게 할 수 있지만 동력 연결 효율이 바람직하지 않다. 또한 종래의 클러치 변속기는 클러치 내부에 전기 부품과 전선을 장착해야 하므로 구조가 복잡할 뿐만 아니라 전체 폭과 부피가 커지고 또한 클러치의 힘은 주로 전자기 자기력에서 제공되므로 고정 부품재와 회동 부재가 결합될 때, 마찰력을 이용하여 달성하기 때문에 동적 손실이 커서 동력 전달 확립이 쉽지 않은 문제를 초래하고, 또한 변속 중 연결이 불연속적인 윈도우 기간이 발생하며 변속 과정 중에 쉽게 답답함을 느끼게 하여 변속기의 실용성을 감소시키며; 다시 말해서, 종래의 변속기는 각각 구조가 지나치게 복잡하고, 유지 보수 또는 교체 난이도를 증가시키며, 동력 전달 확립이 쉽지 않고 변속 효율이 바람직하지 않은 등의 문제가 존재하여, 종래의 변속기가 실제 사용에서 신뢰성이 부족한 현상이 존재하도록 한다.
본 발명은 구조를 효과적으로 간소화할 수 있고, 비용 및 고장률을 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 또한 유지 보수 및 교체가 용이해질 수 있도록 한다.
본 발명은 변속 시 동력이 직접 연결되어 변속 전환 속도를 가속화하고 동적 손실을 일으키지 않아, 그 변속 효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 직접 변속이 가능하여 변속 전환의 답답함을 느끼지 않아 변속 전환의 원활성을 향상시킨다.
도 1은 본 발명의 입체 외관 모식도이다.
도 2는 본 발명의 입체 분해 모식도이다.
도 3은 본 발명의 구성 후 측면 단면 모식도이다.
도 4는 본 발명의 초기 기어 동작의 측면 단면 모식도이다.
도 5는 본 발명의 증속 기어 동작의 측면 단면 모식도이다.
도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구성은 출력축(10), 동력전달 모듈(20) 및 적어도 하나의 증속 모듈(30)로 구성되고, 동력원을 사용하여 동력전달 모듈(20)이 상기 출력축(10)을 구동하도록 작동시켜 출력을 생성하며, 각각의 상기 증속 모듈(30)을 통해 입력 동력전달 모듈(20)의 속도를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 비교적 바람직한 실시예에 있어서, 도 2, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 출력축(10)은 동력전달 모듈(20) 및 상기 증속 모듈(30)이 하나씩 관통하도록 제공될 수 있고, 상기 출력축(10)은 상기 동력전달 모듈(20)을 설치하도록 제공되는 돌출 축부(15)를 구비한다.
상기 동력전달 모듈(20)은 상기 출력축(10)을 단일 방향으로 구동할 수 있는 구동 휠(21)을 구비하고, 상기 구동 휠(21)은 풀리, 동력원이 벨트에 의해 구동되도록 제공되는 벨트 풀리일 수 있으며, 또한 여기서 상기 구동 휠(21)은 단일 방향 축 그룹(22)을 통해 상기 출력축(10)의 돌출 축부(15) 상에 설치되고, 상기 단일 방향 축 그룹(22)은 단일 방향 베어링(221) 및 상기 단일 방향 베어링(221) 양측에 위치하는 2개의 베어링(222)을 포함하며, 상기 구동 휠(21) 중심에는 축 홈(25)이 구비되어 전술한 단일 방향 축 그룹(22)이 수용되도록 함으로써, 상기 구동 휠(21)이 상기 출력축(10)을 단일 방향으로 구동할 수 있고, 반대 방향으로 아이들링을 이루도록 한다.
출력축(10)을 관통하는 상기 증속 모듈(30)은 동력전달 모듈(20)과 연동될 수 있고, 상기 출력축(10)을 선택적으로 작동시키며, 각각의 상기 증속 모듈(30)은 연결 기어(31), 회전 변속 휠 세트(32), 증속 기어(38) 및 임베이딩 세트(40)를 포함하되, 여기서 상기 연결 기어(31)는 전술한 출력축(10)에 회동 가능하게 설치되고, 상기 연결 기어(31)는 맞물림부(311)를 구비하며, 전술한 동력전달 모듈(20)의 구동 휠(21) 축심에는 상대적으로 교합될 수 있는 맞물림부(28)가 형성되어, 상기 연결 기어(31)가 상기 구동 휠(21)과 동기적으로 연동될 수 있도록 하고, 상기 연결 기어(31)의 외주연에는 회전 변속 휠 세트(32)를 구동할 수 있는 대경 티스부(312)가 구비되며, 또한 상기 회전 변속 휠 세트(32)는 연결 기어(31)를 둘러싸고 동기적으로 공전하는 적어도 하나의 변속 기어(33)를 구비하되 여기서 각각의 상기 변속 기어(33)는 연결 기어(31)의 대경 티스부(312)와 맞물리는 소경 티스부(331) 및 직경이 소경 티스부(331)보다 큰 대경 티스부(332)를 구비하며, 또한 상기 증속 기어(38)는 전술한 출력축(10)에 고정 설치되되, 상기 증속 기어(38)의 직경은 상기 변속 기어(33)의 대경 티스부(332)보다 작고, 변속 기어(33)의 대경 티스부(332)는 증속 기어(38)와 상대적으로 맞물려 출력축(10)을 구동시켜 증속 효과에 도달하며; 일부 실시예에 따른 상기 회전 변속 휠 세트(32)는 순차적으로 맞물리는 2개 또는 2개 이상의 변속 기어(33)를 구비할 수 있고, 가장 말단의 변속 기어(33)는 상기 증속 기어(38)와 맞물리며 속도가 크게 증가되는 효과를 갖는다. 또한 상기 회전 변속 휠 세트(32)의 변속 기어(33)는 휠 프레임(35) 상에 회동 가능하게 설치되고, 상기 휠 프레임(35)에서 상기 적어도 2개의 고정 컬럼(352)의 양단에는 출력축(10)이 중심을 관통하도록 제공되는 프레임 플레이트(351, 353)가 각각 설치되며, 각각의 상기 변속 기어(33)는 각각 휠축(36)에 의해 2개의 프레임 플레이트(351, 353) 사이에 회동 가능하게 설치되어, 각각의 상기 변속 기어(33)가 휠 프레임(35)을 출력축(10)에 대해 공전, 자전할 수 있도록 구동할 수 있도록 하고, 또한 상기 임베이딩 세트(40)는 상기 회전 변속 휠 세트(32) 상에 설치되어, 상기 회전 변속 휠 세트(32)의 변속 기어(33)가 출력축(10)에 대해 공전하도록 선택적으로 정지시키며, 본 발명의 임베이딩 세트(40)에서 상기 회전 변속 휠 세트(32)의 휠 프레임(35) 일측에는 디스크(41)가 고정 설치되고, 상기 디스크(41) 주변에는 상기 디스크(41) 회동을 선택적으로 제지하여 상기 출력축(10)에 대한 상기 회전 변속 휠 세트(32)의 변속 기어(33)의 공전을 동기적으로 정지시키는 스톱 부재(45)가 설치되며, 상기 스톱 부재(45)는 클램프, 전자석, 브레이크 라이닝(Brake Lining) 등일 수 있다.
이에 따라, 상기 동력전달 모듈(20)을 작동시켜 상기 출력축(10)을 구동하여 초기 기어의 출력을 발생시킬 수 있고, 또한 상기 임베이딩 세트(40)의 디텐트(detent)를 통해 상기 증속 모듈(30)이 상기 출력축(10)의 출력 속도를 선택적으로 증가시킬 수 있도록 함으로써 회전식 변속 메커니즘 세트를 구성한다.
본 발명의 동작에 있어서, 상기 출력축(10)이 초기 기어에서 회동하여야 할 경우, 도 1, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 증속 모듈(30)의 임베이딩 세트(40)를 작동시키지 않고, 이때 동력원이 동력전달 모듈(20)의 구동 휠(21)을 작동시킬 경우, 상기 구동 휠(21)은 단일 방향 축 그룹(22)을 통해 상기 출력축(10)이 동기적으로 회동하도록 직접 구동할 수 있으며, 상기 구동 휠(21)은 상기 증속 모듈(30)의 연결 기어(31)의 회동을 동기적으로 구동할 수 있어, 상기 연결 기어(31)가 서로 맞물리는 회전 변속 휠 세트(32)의 변속 기어(33)를 상대적으로 공전하도록 작동시킬 수 있고, 이로써 상기 회전 변속 휠 세트(32)의 변속 기어(33)가 출력축(10) 상의 증속 기어(38)와 간섭하지 않도록 하여, 상기 출력축(10)이 초기 기어의 속도 출력을 형성하도록 한다.
증속 요구가 있을 경우, 도 1, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 임베이딩 세트(40)의 스톱 부재(45)를 통해 상기 디스크(41)를 클램핑하는 것과 같이, 상기 증속 모듈(30)의 임베이딩 세트(40)를 작동하여 상기 회전 변속 휠 세트(32) 상 변속 기어(33)의 공전을 정지시켜, 디스크(41)와 고정 결합된 상대적 증속 모듈(30)의 휠 프레임(35)이 고정되도록 함으로써, 증속 기어(38)에 대한 변속 기어(33)의 공전을 동기적으로 정지시키고, 상기 증속 모듈(30)의 연결 기어(31)가 동력전달 모듈(20)의 구동 휠(21)과 연결되므로, 상기 연결 기어(31)가 상대적으로 맞물리는 변속 기어(33)의 자전을 동기적으로 구동할 수 있도록 하며, 각각의 상기 변속 기어(33)는 상대적으로 맞물리는 증속 기어(38)를 동기적으로 구동하고, 상기 연결 기어(31)는 대경 티스부(312)와 함께 변속 기어(33)의 소경 티스부(331)와 맞물리고, 상기 변속 기어(33)의 대경 티스부(332)는 이보다 직경이 작은 증속 기어(38)와 맞물리므로, 상기 증속 기어(38)가 출력축(10)의 출력 속도가 구동 휠(21)의 입력 속도보다 증가되도록 구동하도록 하며, 상기 출력축(10)과 동력전달 모듈(20)의 구동 휠(21) 사이에 단일 방향 베어링(221)이 구비된 단일 방향 축 그룹(22)이 설치되므로, 이와 같이, 출력축(10)의 회전 속도가 구동 휠(21)에 비해 높을 경우, 상기 단일 방향 축 그룹(22)을 사용하여 반대 방향의 아이들링 효과를 일으킬 수 있으며, 높은 회전 속도의 출력축(10)과 초기 회전 속도의 구동 휠(21)이 서로 간섭되지 않도록 함으로써, 상기 출력축(10)이 대응하는 증속 기어의 속도 출력을 형성하도록 한다.
전술한 설계 및 설명을 통해, 본 발명은 출력축(10)에서 단일 방향 축 그룹(22)을 통해 동력전달 모듈(20)의 구동 휠(21)을 설치하고, 또한 상기 출력축(10)에는 구동 휠(21)과 동기적으로 회동할 수 있는 증속 모듈(30)이 더 설치되며, 상기 증속 모듈(30)은 임베이딩 세트(40)를 사용하여 선택적으로 정지할 수 있는 회전 변속 휠 세트(32)를 구비하고, 저속 요구가 있을 경우, 상기 증속 모듈(30)의 회전 변속 휠 세트(32)가 출력축(10)에 대해 공전 하에서 아이들링할 수 있도록 하며, 동력원은 상기 구동 휠(21)을 통해 출력축(10)을 단일 방향으로 구동하여 초기 속도를 생성할 수 있고, 증속 요구가 있을 경우, 상기 임베이딩 세트(40)를 통해 회전 변속 휠 세트(32)의 공전을 정지시켜, 상기 회전 변속 휠 세트(32)가 변속 기어(33) 자전을 통해 출력축(10)을 구동하여 증속을 생성할 수 있도록 하며, 단일 방향 축 그룹(22)과 구동 휠(21)은 아이들링을 형성하여, 초기 속도의 구동 휠(21)과 증속의 출력축(10)의 간섭을 방지하는 동시에 본 발명은 하기와 같은 효과를 갖는다.
1. 본 발명의 동력전달 모듈(20)은 단일 방향 축 그룹(22)을 통해 출력축(10)에 설치되고, 동력전달 모듈(20)과 연동되는 증속 모듈(30)은 회전 변속 휠 세트(32)를 통해 출력축(10)에 설치된 증속 기어(38)를 구동하여, 상기 회전 변속 휠 세트(32)의 공전을 선택적으로 정지함으로써 속도를 증가시키고, 종래의 기어 변속기에 비해, 이는 구조가 간단하고 고장률이 낮을 뿐만 아니라, 부피를 효과적으로 축소하여 제조 비용을 줄일 수 있다.
2. 본 발명은 변속 시, 증속 모듈(30)의 회전 변속 휠 세트(32) 중의 변속 기어(33) 자전을 통해 출력축(10)의 증속 기어(38)를 구동하여, 무단 자동 변속기에 비해, 마찰력으로 속도를 증가하여 동적 손실을 일으키지 않으므로, 본 발명은 효율성과 신뢰성을 동시에 향상시킬 수 있다.
3. 본 발명은 초기 속도에서, 증속 모듈(30) 중의 증속 기어(38)는 출력축(10)과 동기적으로 회동하고 있으므로, 따라서 증속 모듈(30)의 변속 기어(33)를 사용하여, 상대적 증속 기어(38)의 공전으로부터 위치 결정 자전으로 전환하여 증속시킬 경우, 기존의 정지 상태에서 증속하는 것이 아니라, 초기 속도에서 직접 증가시킬 수 있어, 그 변속이 빠르고, 윈도우 기간이 없으며, 동시에 변속 시 답답함을 느끼지 않음으로써 변속의 원활성을 향상시킨다.
10: 출력축
15: 돌출 축부
20: 동력전달 모듈
21: 구동 휠
22: 단일 방향 축 그룹
221: 단일 방향 베어링
222: 베어링
25: 축 홈
28: 맞물림부
30: 증속 모듈
31: 연결 기어
311: 맞물림부
312: 대경 티스부
32: 회전 변속 휠 세트
33: 변속 기어
331: 소경 티스부
332: 대경 티스부
35: 휠 프레임
351: 프레임 플레이트
352: 고정 컬럼
353: 프레임 플레이트
36: 휠축
38: 증속 기어
40: 임베이딩 세트
41: 디스크
45: 스톱 부재

Claims (9)

  1. 회전식 변속 메커니즘으로서,
    출력축(10);
    상기 출력축(10) 상에 설치되고, 상기 출력축(10)을 단일 방향으로 구동할 수 있는 구동 휠(21), 및
    구동 휠(21)과 출력축(10) 사이에 제공되고, 구동 휠(21)에 대하여 출력축(10)을 상대적으로 단일 방향으로 회전시키고, 동시에 반대 방향으로 아이들링을 이루도록 하는 단일 방향 축 그룹(22)을 구비하는 동력전달 모듈(20); 및
    상기 출력축(10) 상에 설치되고, 연결 기어(31), 회전 변속 휠 세트(32), 증속 기어(38) 및 임베이딩 세트(40)를 포함하는 적어도 하나의 증속 모듈(30)을 포함하되, 상기 연결 기어(31)는 상기 출력축(10) 상에 회동 가능하게 설치되어 상기 구동 휠(21)과 연동될 수 있으며, 상기 연결 기어(31)와 상기 출력축(10) 사이에는 상기 단일 방향 축 그룹(22)이 구비되지 않으며, 상기 증속 기어(38)는 출력축(10) 일단에 고정 설치되고, 상기 회전 변속 휠 세트(32)는 적어도 하나의 변속 기어(33)를 구비하며, 각각의 적어도 하나의 변속 기어(33)는 연결 기어(31)와 맞물리는 소경 티스부(331) 및 증속 기어(38)와 맞물리는 대경 티스부(332)를 구비하고;
    이에 따라, 저속 시 증속 모듈(30)의 회전 변속 휠 세트(32)가 공전 하에 아이들링을 형성할 수 있도록 하며, 입력 파워 트레인은 구동 휠(21)을 통해 출력축(10)을 단일 방향으로 구동하고, 고속 시, 상기 임베이딩 세트(40)를 사용하여 상대적 회전 변속 휠 세트(32)의 공전을 정지시켜 상대적 회전 변속 휠 세트(32)의 변속 기어(33)가 대응되는 상기 증속 기어(38)에 의해 공전으로부터 자전으로 변환되어 증속을 형성할 수 있고,
    상기 출력축(10)은 돌출 축부(15)를 구비하고, 상기 동력전달 모듈(20)의 구동 휠(21)은 상기 돌출 축부(15)에 상기 단일 방향 축 그룹(22)에 의해 설치되며, 상기 구동 휠(21) 축심은 단일 방향 축 그룹(22)을 설치하도록 제공되는 축 홈을 구비하여, 상기 구동 휠(21)이 상기 출력축(10)을 단일 방향으로 작동시키고, 반대 방향으로 아이들링을 이루도록 하며,
    상기 회전 변속 휠 세트(32)는 순차적으로 맞물리는 2개 또는 2개 이상의 변속 기어(33)를 구비하고, 가장 말단의 변속 기어는 상기 증속 기어와 맞물려 속도를 크게 증가시키는 효과가 있으며,
    상기 연결 기어(31)의 외주연에는, 상기 회전 변속 휠 세트(32)의 변속 기어(33)의 소경 티스부(331)가 상대적으로 맞물리고 또한 상기 증속 기어의 직경이 상기 변속 기어(33)의 대경 티스부(312)보다 작아 출력축을 구동시켜 증속 효과에 도달하도록 제공되는 대경 티스부(312)가 구비되며,
    상기 동력전달 모듈의 구동 휠(21) 축심은 맞물림부(28)를 구비하고, 상기 증속 모듈의 연결 기어(31)는 대응되게 교합될 수 있는 맞물림부(311)를 구비하여, 상기 증속 모듈의 연결 기어(31)가 상기 구동 휠(21)과 동기적으로 연동될 수 있도록 하고, 상기 단일 방향 축 그룹(22)과 상기 구동 휠(21)의 상기 맞물림부(28)는 상기 구동 휠(21)의 동일한 측면에 설치되는, 회전식 변속 메커니즘.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동력전달 모듈의 구동 휠은 동력원이 벨트에 의해 구동되도록 제공되는 벨트 풀리일 수 있는 회전식 변속 메커니즘.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 회전 변속 휠 세트의 변속 기어는 휠 프레임 상에 회동 가능하게 설치될 수 있고, 상기 휠 프레임에서 적어도 2개의 고정 컬럼의 양단 각각에는 출력축이 중심을 관통하도록 제공되는 프레임 플레이트가 각각 설치되며, 각각의 상기 변속 기어는 각각 휠축에 의해 2개의 프레임 플레이트 사이에 회동 가능하게 설치되는 회전식 변속 메커니즘.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 임베이딩 세트에서 상기 회전 변속 휠 세트의 휠 프레임 일측에는 디스크가 고정 설치되고, 상기 디스크 주변에는 상기 디스크 회동을 선택적으로 제지하여 상기 출력축에 대한 상기 회전 변속 휠 세트의 공전을 동기적으로 정지시키는 스톱 부재가 설치되는 회전식 변속 메커니즘.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 임베이딩 세트의 스톱 부재는 클램프일 수 있는 회전식 변속 메커니즘.
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