일반기술

일방향풀리방식 무단변속기

일방향풀리방식무단변속기는 변속부에 기존의 변속풀리대신에 다수의 일방향풀리(내측에 일방향전동수단-클러치-이 시설되는 풀리)를 이용하는 무단자동변속장치이다. 기본구조는 동력을 전달하는 축; 축의 좌우에 고정되는 원형의 고정판; 두 고정판의 내측에 자리하는 다수의 일방향풀리; 다수의 일방향풀리를 두 고정판 사이에 고정하는 고정수단; 다수의 일방향풀리가 가장자리 내지 중심부분으로 이동하도록 힘을 가하는 스프링; 부가적으로 다수의 일방향풀리가 동일한 위치로 이동할 수 있도록 돕는 수단(다수의 일방향풀리를 고정하는 고정수단들을 스프링으로 연결할 경우에 부가적 장치는 불필요함); 등으로 구성된다. 동력전달은 축의 회전과 함께 고정판 및 다수의 일방향풀리가 회전하면서 이루어지며, 변속은 다수의 일방향풀리가 축의 중심으로 혹은 가장자리로 이동하면서 이루어진다.변속원리는 다수의 일방향풀리가 축의 중심방향으로 혹은 가장자리로 이동하는 경우에 일방향풀리와 풀리의 접촉거리 변화에 의해서 이루어진다. 이러한 과정에서 다수의 일방향풀리는 부족한 내지 여분의 벨트를 처리하는 역할을 한다. 예를 들어, 구동부에 다수의 일방향풀리를 이용한 변속부가 있다고 하자. 여기서 다수의 일방향풀리에 강력한 부하가 작용할 경우에 다수의 일방향풀리들은 축의 중심으로 모이게 된다. 이러한 과정에서 다수의 일방향풀리들은 자전을 통해서 여분의 벨트를 종동부로 이동시키는 역할을 한다. 이러한 원리를 이해하기 위한 체인 및 일방향체인기어(=풀리의 일종)를 이용한 실제모형실험에서 다수의 일방향체인기어가 축의 중심으로 이동하거나 축의 가장자리로 이동할 경우에 일방향체인기어가 자전하면서 체인이 종동부로 이동한다.본 기술의 핵심은 다수의 일방향풀리를 이용하는 것에 있다. 기존의 벨트-풀리방식 무단변속기는 근본적으로 "변속의 용이성"과 "벨트와 풀리의 마찰력(장력)" 사이에 모순관계가 있다. 따라서 벨트와 풀리의 마찰력 및 장력을 크게 할 경우에 변속이 어려우며, 역으로 벨트와 풀리의 마찰력 및 장력을 작게 할 경우에 슬립현상으로 큰 동력을 전달하지 못한다. 결과적으로 기존의 벨트-풀리방식에서는 큰 동력을 전달하는 것에 한계가 있으며, 큰 동력을 전달하기 위해서 마찰력 및 장력을 크게 할 경우에는 변속을 위해서 유압 및 전자제어를 포함하는 부가적인 장치가 필요하다. 본 기술의 특징은 다음과 같다.1. 벨트와 풀리의 마찰력을 최대한 크게 할 수 있기 때문에 큰 동력을 전달할 수 있다. 또한 풀리의 좌우이동으로 변속을 하지 않기 때문에 다중V벨트 및 풀리를 이용하여 큰 동력을 전달할 수 있다.2. 큰 동력을 전달하면서 기계식으로 매순간 무단변속을 할 수 있다.3. 다수의 일방향풀리가 축의 중심으로 내지 축의 가장자리로 이동하기 때문에 변속비를 크게 할 수 있다.(구동부1/3 및 종동부 1/3으로 할 경우에 최대변속비와 최저변속비가 9:1이 됨)4. 저속 및 고속상황의 기계장치에서는 구동부에 걸리는 부하에 따라서 변속이 이루어지게 하고, 고속상황의 기계장치에서는 구동부에 걸리는 다수 일방향풀리의 원심력에 의해서 변속이 이루어지게 할 수 있음. 즉, 기계장치의 속도에 관계없이 적절한 무단변속장치가 가능하다.5. 간단한 구조와 함께 좁은 공간에 장착가능하다. 기존의 스쿠터의 무단변속기 보다 간단한 구조로서 폭이 좁은 공간에 사용가능하다. 실제 자전거용무단자동변속기의 경우에 23mm폭의 크랭크축에 탑재하기위한 샘플이 제작중이다.