초록 ▼

본 연구에서는 새로운 형식의 무단변속기로서 구체/구면 무단변속기를 제안하며 기구학적 검증과정을 통하여 구체/구면 무단변속기를 개발하였다. 또한 개발된 무단변속기를 설계 제작하고 제작된 무단변속기의 성능을 시험을 통하여 검증하며 이와 함께 개발된 구체/구면 무단변속기를 활용하여 실제기구에 적용하는 적용연구를 수행하였다. 본 연구에서는 제시한 구면/구체무단변속기는 Traction Drive방식 중 현재가지 개발된 기존의 무단변속기와는 기구학적 구성을 달리한 구체/구면과 회전원판의 구름마찰을 이용하였으며, 회전축의 회전방향을 변화시켜 무

본 연구에서는 새로운 형식의 무단변속기로서 구체/구면 무단변속기를 제안하며 기구학적 검증과정을 통하여 구체/구면 무단변속기를 개발하였다. 또한 개발된 무단변속기를 설계 제작하고 제작된 무단변속기의 성능을 시험을 통하여 검증하며 이와 함께 개발된 구체/구면 무단변속기를 활용하여 실제기구에 적용하는 적용연구를 수행하였다. 본 연구에서는 제시한 구면/구체무단변속기는 Traction Drive방식 중 현재가지 개발된 기존의 무단변속기와는 기구학적 구성을 달리한 구체/구면과 회전원판의 구름마찰을 이용하였으며, 회전축의 회전방향을 변화시켜 무단변속을 구현하는 새로운 형태의 무단변속기구이다. 본 보고서에서는 구면/구체무단변속기의 구조와 작동원리 그리고 그 동력전달 특성에 대해 설명하였으며 구면/구체무단변속기의 내구도 문제를 기존 베아링의 수명 연구와 관련하여 검토하였다. 또한 개발된 구면/구체무단변속기의 설계 및 제작과정과 함께 제작된 구면/구체무단변속기의 성능을 검증하기 위한 실험 과정 및 결과를 수록하였다. 또한 개발 무단변속기의 제어성의 검증을 위한여 변속기의 정속출력 실험을 수행하였다. 개발된 구체/구면무단변속기는 구성요소가 간단하여 변속기구의 부피와 무게를 기존의 변속기구에 비하여 줄일 수있으며 별도의 클러치 없이 출력축의 정회전, 역회전 그리고 중립상태 등을 구현할 수 있다. 또한 가장 큰 특징으로서 변속 조작이 매우 간단하여 무단변속기구의 변형이 자유로운 특징을 가지고 있다. 이러한 특성을 이용하여 무단변속기구의 변형이 자유로운 특징을 가지고 있다. 이러한 특성을 이용하여 무단변속이 필요한 여러 곳이 적용이 가능하며 본 연구에서는 개발된 구면/구체 무단변속기구, 또한 이동로봇 등에 적용이 가능한 무단변속기의 출력속도 변환기구 등에 관한 적용 연구결과를 수록하였다. 적용 연구결과들은 특허 출원과정을 밟고 있으며 본 보고서에 제시된 적용 연구 외에도 자동차의 무단변속기구, 전동 물레의 변속기, 기존의 무단변속기가 사용되는 곳 등에 그 적용연구 범위를 확대하고 있다.

Abstract ▼

In this study we propose the design of a new type of CVT, the spherical/spherical surface continuously variable transmission (S-CVT). the S-CVT, intended to overcome some of the aforementioned limitations of existing CVT designs, is marked by its simple kinematic design, improved efficiency of the s

In this study we propose the design of a new type of CVT, the spherical/spherical surface continuously variable transmission (S-CVT). the S-CVT, intended to overcome some of the aforementioned limitations of existing CVT designs, is marked by its simple kinematic design, improved efficiency of the shift actuator, and IVT characteristics, i.e., the ability of smooth transition between the forward, neutral, and reverse states without the need for any brakes of clutches. Because the S-CVT transmits power via rolling resistance between metal on metal, it has limitations on the overall transmitted torque, which is effectively determined by the static coefficient of friction and the magnitude of the normal forces applied to the sphere surface. The conceptual design and operating principles of the S-CVT, together with a detailed kinematic and dynamic analysis of its performance is studied. The basic kinematic structure and operation of the S-CVT is described as well as a derivation of the equations of motion for the analysis of its shifting dynamics. After theoretical study the protype of S-CVT is made and the performance test is carried out. Experimental results on the actual transmission ratios and power efficiency obtained with a hardware prototype of the S-CVT is presented. And to verify the controllability for S-CVT the output speed controlled test is carried out. The application of the S-CVT tis studied. Target applications for the S-CVT include the CVT of bycycle, household electric appliances, mobile robots, small-scale machine tools and other applications with moderate power transmission requirements.

목차 Contents

• 1. 서론...11
• 2. 구체/구면 무단변속기의 동력전달 특성 분석...14
• 2.1 구체 무단변속기의 기본 구조와 작동 원리...14
• 2.2 구체 무단변속기의 동력전달 특성...20
• 2.3 구면 무단변속기의 기본 구조와 작동 원리...29
• 2.4 구면 무단변속기의 동력전달 특성...33
• 2.5 Friction Drive와 Traction Drive의 특징...39
• 2.6 Friction Drive의 접촉부 해석...42
• 2.7 Friction Drive의 수명 및 내구도...52
• 2.8 구체 및 구면 무단변속시스템의 제동 특성...58
• 2.9 구체 및 구면 무단변속시스템의 동특성 분석에 대한 결론...59
• 3. 구면 무단변속기의 설계 및 제작...61
• 3.1 구면 무단변속기의 설계...61
• 3.2 구면 무단변속기의 제작...75
• 4. 개발 무단변속기의 성능실험...82
• 4.1 기본 성능 실험장치 및 실험방법...82
• 4.2 기본 성능 실험 결과...85
• 4.3 정속출력 성능 실험장치 및 실험방법...89
• 4.4 정속출력 성능실험 결과...91
• 5. 개발 무단변속기의 적용 예...95
• 5.1 자전거의 무단 변속장치...95
• 5.2 구면 무단변속기를 이용한 세탁기의 구동기구...100
• 5.3 무단변속기의 출력위치 전환기구...105
• 6. 결론...109