KR100633882B1 - 자동 속도변환장치 - Google Patents

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KR100633882B1
KR100633882B1 KR1020040060949A KR20040060949A KR100633882B1 KR 100633882 B1 KR100633882 B1 KR 100633882B1 KR 1020040060949 A KR1020040060949 A KR 1020040060949A KR 20040060949 A KR20040060949 A KR 20040060949A KR 100633882 B1 KR100633882 B1 KR 100633882B1
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유문수
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(주)엠비아이
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Abstract

사용자의 임의 조작 없이 일정 회전량에 따라서 자동적으로 변속되는 자동 속도변환장치가 개시되어 있다. 본 발명에 따른 자동 속도변환장치는 태양기어가 형성된 허브축과, 태양기어를 감싸면서 내주면 상에는 제 1 래칫링 및 내기어 가 형성된 허브쉘을 갖는 허브부; 허브쉘의 타측을 폐쇄하면서 허브쉘을 회전시키는 드라이버와, 구동스프로켓의 동력을 전달받아 드라이버를 회전시키는 종동스프로켓을 갖는 제 1 주행부; 허브쉘의 내측에 배치되면서 일측에는 태양기어 및 내기어와 맞물려서 허브쉘을 빠르게 회전시키는 다수의 유성기어가 장착된 제 1 캐리어와, 제 1 캐리어의 타측에서 드라이버 측으로 연장되는 제 2 캐리어를 갖는 제 2 주행부; 및 드라이버와 제 2 캐리어 사이에 배치되어 회전하는 드라이버의 회전력을 제 2 캐리어 및 제 1 캐리어의 유성기어에 전달하는 제 2 래칫링과, 제 1 캐리어와 제 2 래칫링 사이에 배치되어 자전거의 페달운동 및 자전거가 정지할 때 제 2 래칫링을 복귀시키는 변환스프링을 갖는 변환부로 이루어진다.
태양기어, 유성기어, 폴, 래칫, 허브쉘, 캐리어, 내기어

Description

자동 속도변환장치 {A automatic speed changing device}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동 속도변환장치의 내부를
개략적으로 보인 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 제 2 주행부 및 변환부를 나타낸 분해 사시도,
도 3a는 도 1에 도시된 속도변환장치의 저속주행 상태를 개략적으로 나타낸
도,
도 3b는 도 1에 도시된 속도변환장치의 고속주행 상태를 개략적으로 나타낸
도,
도 3c는 도 1에 도시된 속도변환장치의 유성기어 및 내기어를 개략적으로
나타낸 도,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동 속도변환장치의 내부를
개략적으로 보인 단면도,
도 5는 도 4에 도시된 제 2 주행부 및 변환부를 나타낸 분해 사시도,
도 6은 본 발명의 자동 속도변환장치에 대한 제 2 주행부 및 변환부의 다른
실시예를 도시한 분해 사시도,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 자동 속도변환장치에 대한 다른 실시예의
저속주행 상태 및 고속주행 상태를 각각 개략적으로 나타낸 도,
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동 속도변환장치의 내부를
개략적으로 보인 단면도,
도 9는 도 8에 대한 A-A선의 단면도,
도 10은 도 8에 대한 B-B선의 단면도,
도 11은 도 8에 대한 C-C선의 단면도,
도 12는 도 8에 대한 D-D선의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200, 300 : 자동 속도변환장치 110, 210, 310 : 허브부
112, 212, 312 : 허브축 114, 214, 314 : 허브쉘
116, 218 : 태양기어 120, 222, 322 : 제 1 래칫홈
122, 224, 324 : 제 1 래칫링 124, 226, 326 : 내기어
130, 230, 330 : 제 1 주행부 132, 232, 332 : 드라이버
134, 234, 334 : 종동스프로켓 138, 238 : 수용홈
140, 240, 340 : 제 1 폴(pawl) 142, 242, 342 : 제 2 폴(pawl)
150, 250, 350 : 제 2 주행부 152, 252 : 제 1 캐리어
154, 254 : 제 2 캐리어 156, 256, 356 : 유성기어
158, 260 : 제 1 스프링결합홈 160, 262, 362 : 가이드
162, 264, 364 : 제 1 키이돌기 17O, 270, 370 : 변환부
172, 228, 328 : 제 2 래칫링 174, 274 : 변환스프링
176, 227, 327 : 제 2 래칫홈 178, 278, 378 : 제 2 키이돌기
180, 280 : 제 2 스프링결합홈 190, 390 : 부시
191, 391 : 내측키이돌기 192, 392 : 외측키이돌기
216 : 허브구동체 258, 358 : 제 3 폴
272, 372 : 제 3 래칫링 276, 376 : 제 3 래칫홈
324 : 외기어 352 : 캐리어
354 : 링기어
본 발명은 자동 속도변환장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자의 임의 조작 없이 일정 회전량에 따라서 자동적으로 변속되는 자동 속도변환장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자전거에는 속도변환장치가 장착되며 경우에 따라서는 휠체어, 페달을 이용하는 장난감 자동차 및 낚시용 릴 등에도 속도변환장치가 장착되는 경우가 있다.
이러한 속도변환장치는 자전거를 예를 들면, 최근에는 앞바퀴와 뒷바퀴의 축에 여러 직경을 갖는 기어를 구성하고, 전술한 기어들 사이에 동력을 매개하는 체 인의 위치를 변경하여 속도를 변환하는 일반적인 속도변환장치 외에, 자전거 등의 뒷바퀴 허브의 내부에 설치되는 방식의 속도변환장치가 개발되어 사용되고 있는데 이는 허브쉘 내에 소형의 기어들을 배열하여 기어이수비율에 의하여 속도를 변환하는 것이다.
그러나, 전술한 장치들은 속도 변환을 위해서 사용자가 일정한 변속 조작을 실시하여야만 속도 변환이 완료되기 때문에 사용자로 하여금 번거로움을 가져오게 할 뿐만 아니라 숙달되지 못한 사용자들에게는 주행 중 속도 변환이 어려워 안전사고로 이어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 사용자의 임의 조작 없이 일정 회전량에 따라서 자동적으로 변속되는 자동 속도변환장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 제 1 실시예는, 자동 속도변환장치에 있어서, 양단이 프레임에 고정되고 중앙부분에는 태양기어가 형성된 허브축과, 태양기어를 감싸면서 일측이 허브축에 회전 가능하게 고정되는 내주면 상에는 제 1 래칫링 및 내기어가 형성된 허브쉘을 갖는 허브부; 허브쉘의 타측을 폐쇄하면서 허브축에 회전 가능하게 고정되면서 허브쉘을 회전시키는 드라 이버와, 구동스프로켓의 동력을 전달받아 드라이버를 회전시키는 종동스프로켓을 갖는 제 1 주행부; 허브쉘의 내측에 배치되면서 일측에는 태양기어 및 내기어와 맞물려서 허브쉘을 빠르게 회전시키는 다수의 유성기어가 장착된 제 1 캐리어와, 제 1 캐리어의 타측에서 드라이버 측으로 연장되는 제 2 캐리어를 갖는 제 2 주행부; 및 드라이버와 제 2 캐리어 사이에 배치되어 회전하는 드라이버의 회전력을 제 2 캐리어 및 제 1 캐리어의 유성기어에 전달하는 제 2 래칫링과, 제 1 캐리어와 제 2 래칫링 사이에 배치되어 자전거의 페달운동 및 자전거가 정지할 때 제 2 래칫링을 복귀시키는 변환스프링을 갖는 변환부로 이루어진 자동 속도변환장치를 제공한다.
그리고, 본 발명의 제 2 실시예는, 자동 속도변환장치에 있어서, 양단이 프레임에 고정되고 중앙부분에는 태양기어가 형성된 허브축과, 태양기어를 감싸면서 일측이 허브축에 회전 가능하게 고정되는 내주면 상에는 제 1 래칫링이 형성된 허브쉘과, 제 1 래칫링의 일측에 환형의 링 형상을 가지면서 분리 가능하게 장착되고 내주면상에는 체 1 래칫링에 인접하게 내기어 및 제 2 래칫링이 일체로 형성된 허브구동체를 갖는 허브부; 허브쉘의 타측을 폐쇄하면서 허브축에 회전 가능하게 고정되면서 허브쉘을 회전시키는 드라이버와, 구동스프로켓의 동력을 전달받아 드라이버를 회전시키는 종동스프로켓을 갖는 제 1 주행부; 허브쉘의 내측에 배치되면서 일측 및 외주면 상에는 제 1 래칫링 및 태양기어와 내기어와 맞물려서 허브쉘을 빠르게 회전시키는 제 3 폴 및 다수의 유성기어가 장착된 제 1 캐리어와, 제 1 캐리어의 타측에서 드라이버 측으로 연장되는 제 2 캐리어를 갖는 제 2 주행부; 및 드라이버와 제 2 캐리어 사이에 배치되어 회전하는 드라이버의 회전력을 제 2 캐리어 및 제 1 캐리어의 제 3 폴 및 유성기어에 전달하는 제 3 래칫링과, 제 1 캐리어와 제 3 래칫링 사이에 배치되어 자전거의 페달운동 및 자전거가 정지할 때 제 3 래칫링을 복귀시키는 변환스프링을 갖는 변환부로 이루어진 자동 속도변환장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 제 3 실시예는, 자동 속도변환장치에 있어서, 양단이 프레임에 고정되고 중단에 외기어가 형성된 허브축과, 상기 외기어를 감싸면서 일측이 상기 허브축에 회전 가능하게 고정되는 내주면 상에는 제 3 래칫링 및 제 2 키이돌기가 형성된 허브쉘을 갖는 허브부와; 상기 허브쉘의 타측을 폐쇄하면서 상기 허브축에 회전 가능하게 지지되며 일측 외주면에 제 2 폴이 마련된 드라이버와, 구동스프로켓의 동력을 전달받아 상기 드라이버를 회전시키는 종동스프로켓을 갖는 제 1 주행부와; 상기 허브쉘의 내측에 마련되어, 일측에는 상기 제 3 래칫링과 맞물려서 상기 허브쉘을 선택적으로 회전시키는 제 3 폴과, 상기 외기어와 맞물려 회전하는 다수의 유성기어가 장착된 캐리어를 갖는 제 2 주행부와; 상기 제 1 주행부와 상기 제 2 주행부 사이에 배치되어, 일측에 상기 유성기어와 맞물린 내기어와 타측에 제 1 키이돌기가 돌출 형성된 링기어와, 상기 제 1 키이돌기와 제 2 키이돌기 사이에 마련된 부시를 갖아, 회전하는 상기 드라이버의 회전력을 상기 캐리어 혹은 허브쉘에 선택적으로 전달하는 변환부로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에 따 르면, 사용자의 임의 조작 없이 일정 회전량에 따라서 자동적으로 변속할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 속도변환장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동 속도변환장치의 내부를 개략적으로 보인 단면도이며, 그리고 도 2는 도 1에 도시된 제 2 주행부 및 변환부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동 속도변환장치(100)는 허브부(110), 제 1 주행부(130), 제 2 주행부(150) 및 변환부(170)를 구비한다.
먼저, 허브부(110)는 허브축(112) 및 허브쉘(114)을 구비한다. 허브축(112)은 양단이 프레임(도시되지 않음)에 고정되며 중앙부분에는 태양기어(116)가 형성된다. 이와 같이 태양기어(116)가 형성된 허브축(112)은 허브쉘(114)에 의해서 감싸진다. 허브쉘(114)은 양단이 개방된 형상을 가진다. 이러한 허브쉘(114)의 일측은 제 1 원뿔너트(118)에 의해서 허브축(112)에 회전 가능하게 고정된다. 또한 허브쉘(114)의 타측 내주면 상에는 방사상 허브쉘(114)의 내주면을 따라서 다수의 제 1 래칫홈(120)이 형성된 제 1 래칫링(122)이 일체로 형성되고, 제 1 래칫링(122)의 내측으로는 허브쉘(114)의 내주면을 따라 방사상으로 내기어(124)가 형성된다. 이와 같이 형성된 허브부(110)에는 제 1 주행부(130), 제 2 주행부(150) 및 변환부(170)가 배치된다.
제 1 주행부(130)는 드라이버(132) 및 종동스프로켓(134)을 구비한다. 드라 이버(132)는 허브쉘(114)의 타측면을 폐쇄하면서 제 2 원뿔너트(136)에 의해서 허브축(112)에 회전 가능하게 고정된다. 이때, 허브쉘(114)의 외부로 노출된 드라이버(132)의 타측 외주면 상에 구동스프로켓(도시되지 않음)의 동력을 전달받는 종동스프로켓(134)이 장착되고, 허브쉘(114)의 내측으로 연장된 드라이버(132)의 일측면 상에는 드라이버(132)의 내측으로 환형의 수용홈(138)을 형성함과 아울러 수용홈(138)의 외주면 상에는 제 1 래칫링(122)의 제 1 래칫홈(120)에 선택적으로 밀착되어 허브쉘(114)을 회전시키는 다수의 제 1 폴(140)이 장착되며, 수용홈(138)의 내주면 상에는 다수의 제 2 폴(142)이 장착된다. 바람직하게는, 제 1 폴(140) 및 제 2 폴(142)은 각각의 중앙에 형성된 요홈에 스냅링이 끼워져 탄성적으로 돌출되는 것으로, 상기 제 1 폴(140) 및 제 2 폴(142)에 일방향 회전력이 전달되면 돌출된 상태를 그대로 유지하여 회전력을 전달할 수 있으며, 그 역방향 회전력이 전달되면 상기 제 1 폴(140) 및 제 2 폴(142)이 각각 제 1 래칫홈(120) 및 제 2 래칫홈(176)에서 미끄러져 상기 드라이버(132)의 외주면 및 내주면에 오목하게 형성된 홈 안으로 탄성적으로 들어가면서 회전력을 전달하지 않을 수도 있는 것이다.
제 2 주행부(150)는 제 1 캐리어(152), 제 1 캐리어(152)에 일체로 형성되는 제 2 캐리어(154)를 구비한다. 제 1 캐리어(152)는 허브쉘(114)의 내부에 배치되면서 내주면은 태양기어(116)를 감싸면서 배치되고, 제 1 캐리어(152)의 외주면은 내기어(124)에 인접하게 배치된다. 즉, 제 1 캐리어(152)는 링 형상을 가진다. 이러한 제 1 캐리어(152)의 외주면 상에는 다수의 유성기어(156)가 회전 가능하게 방사상으로 배치되고, 다수의 유성기어(156)의 타측 제 1 캐리어(152)의 타측면 소정의 위치에는 제 1 스프링결합홈(158)이 형성된다. 이때, 유성기어(156)의 방사상 내측 외주면은 각각 태양기어(116)와 맞물리고, 유성기어(156)의 방사상 외측 외주면은 각각 내기어(124)와 맞물린다. 제 2 캐리어(154)는 제 1 캐리어(152)의 타측면 상에서 드라이버(132)의 수용홈(138)의 내측으로 허브축(112)을 감싸면서 연장된다. 이러한 제 2 캐리어(154)의 끝단에는 환형의 가이드(160)가 제 2 캐리어(154)의 직경보다 작은 직경을 가지며 형성되고, 가이드(160)의 방사상 일측에는 제 1 키이돌기(162)가 돌출된다.
한편, 변환부(170)는 제 2 래칫링(172) 및 변환스프링(174)을 구비한다. 제 2 래칫링(172)의 외주면 상에는 제 2 폴(142)과 선택적으로 밀착되는 다수의 제 2 래칫홈(176)이 형성되고 내주면은 제 2 캐리어(154)의 외주면 상에 끼워진다. 이때, 제 2 래칫링(172)의 내주면 상에는 가이드(160)를 따라서 선회하면서 선택적으로 제 1 키이돌기(162)에 밀착되는 제 2 키이돌기(178)가 돌출 형성되고, 제 2 래칫링(172)의 일측면 상에는 제 1 스프링결합홈(158)에 대응하는 제 2 스프링결합홈(180)이 형성된다. 한편, 변환스프링(174)의 일단은 제 1 스프링결합홈(158)에 장착됨과 아울러 제 2 캐리어(154)를 감싸고 변환스프링(174)의 타단은 제 2 스프링결합홈(180)에 장착된다. 즉, 회전하는 드라이버(132)의 제 2 폴(142)은 제 2 래칫링(172)을 회전시키고, 회전하는 제 2 래칫링(172)의 제 2 키이돌기(178)는 가이드(160)를 선회하면서 제 1 키이돌기(162)에 밀착되어 제 2 캐리어(154) 및 제 1 캐리어(152)를 회전시킨다. 그 결과 유성기어(156)는 태양기어(116)를 중심으로 내기어(124)가 형성된 허브쉘(114)을 빠르게 회전시킨다.
하기에는 전술한 바와 같이 형성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 속도변환장치(100)의 작동상태를 간략하게 설명한다.
도 3a는 도 1에 도시된 속도변환장치의 저속주행 상태를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3b는 도 1에 도시된 속도변환장치의 고속주행 상태를 개략적으로 나타낸 도면이며, 그리고 도 3c는 도 1에 도시된 속도변환장치의 유성기어 및 내기어를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 3c를 참조하면, 페달(도시되지 않음)을 밟아 구동스프로켓(도시되지 않음)을 구동시키면, 구동스프로켓은 체인(도시되지 않음)과 연결된 종동스프로켓(134) 및 드라이버(132)가 회전하게 된다. 이렇게 드라이버(132)가 회전하게 되면, 드라이버(132)의 제 1 폴(140)은 제 1 래칫링(122)의 제 1 래칫홈(120)에 밀착되어 허브쉘(114)을 회전시키게 된다. 그 결과, 자전거는 저속 주행을 하게 된다.
한편, 제 1 폴(140)이 제 1 래칫링(122)에 밀착됨과 동시에 제 2 폴(142)은 제 2 래칫링(172)의 제 2 래칫홈(176)에 밀착되어 제 2 래칫링(172)을 회전시킨다. 이렇게 제 2 래칫링(172)이 회전하면, 제 2 래칫링(172)의 내주면 상에 형성된 제 2 키이돌기(178)는 가이드(160)를 따라서 회전하게 되고, 변환스프링(174)은 일측으로 압축된다. 이때, 가이드(160)를 따라서 회전하는 제 2 키이돌기(178)는 시계반대방향으로 회전하면서 제 1 키이돌기(162)와 밀착되어 제 2 캐리어(154) 및 제 1 캐리어(152)를 회전시키게 된다. 이와 같이 제 1 캐리어(152)가 회전함에 따라서 제 1 캐리어(152)에 장착된 유성기어(156)는 태양기어(116)를 중심으로 회전하고 있는 허브쉘(114)의 내기어(124)를 빠르게 회전시키게 된다. 이때, 유성기어(156)가 허브쉘(114)을 회전시키면 제 1 폴(140)은 제 1 래칫홈(120)에서 미끄러지게 된다.
한편, 페달을 밟지 않거나 자전거가 정지하게 되면, 종동스프로켓(134) 및 드라이버(132)는 회전을 멈추게 되고, 그 결과 제 2 래칫링(172)도 회전을 멈추게된다. 이때 압축되어 있던 변환스프링(174)은 압축을 해소하면서 제 2 래칫링(172)을 시계방향으로 회전시키고, 제 2 래칫링(172)은 제 2 캐리어(154) 및 제 1 캐리어(152)의 고속 회전을 정지시킨다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동 속도변환장치의 내부를 개략적으로 보인 단면도이며, 그리고, 도 5는 도 4에 도시된 제 2 주행부 및 변환부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4 및 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동 속도변환장치(200)는 허브부(210), 제 1 주행부(230), 제 2 주행부(250) 및 변환부(270)를 구비한다.
먼저, 허브부(210)는 허브축(212), 허브쉘(214) 및 허브구동체(216)를 구비한다. 허브축(212)은 양단이 프레임(도시되지 않음)에 고정되며 중앙부분에는 태양기어(218)가 형성된다. 이와 같은 태양기어(218)가 형성된 허브축(212)은 허브쉘(214)에 의해서 감싸진다. 허브쉘(214)은 양단이 개방된 형상을 가진다. 이러한 허브쉘(214)의 일측은 제 1 원뿔너트(220)에 의해서 허브축(212)에 회전 가능하게 고 정되고, 내주면 상에는 방사상 내주면을 따라서 다수의 제 1 래칫홈(222)이 형성된 제 1 래칫링(224)이 일체로 형성된다. 한편, 허브구동체(216)는 허브쉘(214)의 내주면에 형성된 제 1 래칫링(224)의 일측에 환형의 링 형상을 가지면서 분리 가능하게 장착된다. 이러한 허브구동체(216)의 내부면 상에는 제 1 래칫링(224)에 인접하게 내기어(226)가 형성되고, 내기어(226)의 일측에는 다수의 제 2 래칫홈(227)이 형성된 재 2 래칫링(228)이 일체로 형성된다. 이때, 허브구동체(216)는 멈춤링(229)에 의해서 허브쉘(214) 내주면상에 고정되고, 내기어(226)와 제 2 래칫링(228)은 계단형상으로 형성된다. 이와 같이 형성된 허브부(210)에는 제 1 주행부(230), 제 2 주행부(250) 및 변환부(270)가 배치된다.
제 1 주행부(230)는 드라이버(232) 및 종동스프로켓(234)을 구비한다. 드라이버(232)는 허브쉘(214)의 타측면을 폐쇄하면서 제 2 원뿔너트(236)에 의해서 허브축(212)에 회전 가능하게 고정된다. 이때 허브쉘(214)의 외부로 노출된 드라이버(232)의 타측 외주면 상에 구동스프로켓(도시되지 않음)의 동력을 전달받는 종동스프로켓(234)이 장착되고, 허브쉘(214)의 내측으로 연장된 드라이버(232)의 일측면 상에는 드라이버(232)의 내측으로 환형의 수용홈(238)을 형성함과 아울러 수용홈(238)의 외주면 상에는 허브구동체(216)의 제 2 래칫링(228)의 제 2 래칫홈(227)에 선택적으로 밀착되어 허브쉘(214)을 회전시키는 다수의 제 1 폴(240)이 장착되며, 수용홈(238)의 내주면 상에는 다수의 제 2 폴(242)이 장착된다. 바람직하게는, 제 1 폴(240) 및 제 2 폴(242)은 각각의 중앙에 형성된 요홈에 스냅링이 끼워져 탄성적으로 돌출되는 것으로, 상기 제 1 폴(240) 및 제 2 폴(242)에 일방향 회전력이 전달되면 돌출된 상태를 그대로 유지하여 회전력을 전달할 수 있으며, 그 역방향 회전력이 전달되면 상기 제 1 폴(240) 및 제 2 폴(242)이 각각 제 2 래칫홈(227) 및 제 3 래칫홈(276)에서 미끄러져 상기 드라이버(232)의 외주면 및 내주면에 오목하게 형성된 홈 안으로 탄성적으로 들어가면서 회전력을 전달하지 않을 수도 있는 것이다.
제 2 주행부(250)는 제 1 캐리어(252), 제 1 캐리어(252)에 일체로 형성되는 제 2 캐리어(254)를 구비한다. 제 1 캐리어(252)는 허브쉘(214)의 내부에 배치되면서 내주면은 태양기어(218)를 감싸면서 배치되고, 제 1 캐리어(252)의 외주면은 내기어(226)에 인접하게 배치된다. 즉, 제 1 캐리어(252)는 링 형상을 가지면서 허브구동체(216)의 내주면 상에 배치된다. 이러한 제 1 캐리어(252)의 외주면 상에는 다수의 유성기어(256)가 회전 가능하게 방사상으로 배치되고, 다수의 유성기어(256)의 일측 제 1 캐리어(252)의 외주면 상에는 제 1 래칫링(224)의 제 1 래칫홈(222)에 선택적으로 밀착되는 제 3 폴(258)이 형성되고, 다수의 유성기어(258)의 타측 제 1 캐리어(252)의 타측면 소정의 위치에는 제 1 스프링결합홈(260)이 형성된다. 이때, 유성기어(256)들의 방사상 내측 외주면은 각각 태양기어(218)와 맞물리고, 유성기어(256)들의 방사상 외측 외주면은 각각 허브구동체(216)의 내기어(226)와 맞물린다. 제 2 캐리어(254)는 제 1 캐리어(252)의 타측면 상에서 드라이버(232)의 수용홈(238)의 내측으로 허브축(212)을 감싸면서 연장된다. 이러한 제 2 캐리어(254)의 끝단에는 환형의 가이드(262)가 제 2 캐리어(254)의 직경보다 작은 직경을 가지며 형성되고, 가이드(262)의 방사상 일측에는 제 1 키이돌기(264)가 돌 출된다.
한편, 변환부(270)는 제 3 래칫링(272) 몇 변환스프링(274)을 구비한다. 제 3 래칫링(272)의 외주면 상에는 제 2 폴(242)과 선택적으로 밀착되는 다수의 제 3 래칫홈(276)이 형성되고 내주면은 제 2 캐리어(254)의 외주면 상에 끼워진다. 이때, 제 3 래칫링(276)의 내주면 상에는 가이드(262)를 따라서 선회하면서 선택적으로 제 1 키이돌기(264)에 밀착되는 제 2 키이돌기(278)가 돌출 형성되고, 제 3 래칫링(272)의 일측면 상에는 제 1 스프링결합홈(260)에 대응하는 제 2 스프링결합홈(280)이 형성된다. 한편, 변환스프링(274)의 일단은 제 1 스프링결합홈(260)에 장착됨과 아울러 제 2 캐리어(254)를 감싸고 변환스프링(274)의 타단은 제 2 스프링결합홈(280)에 장착된다. 즉, 회전하는 드라이버(232)의 제 2 폴(242)은 제 3 래칫링(272)을 회전시키고, 회전하는 제 3 래칫링(272)의 제 2 키이돌기(278)는 가이드(262)를 선회하면서 제 1 키이돌기(264)에 밀착되어 제 2 캐리어(254) 및 제 1 캐리어(252)를 회전시킨다. 그 결과 유성기어(256)는 태양기어(218)를 중심으로 내기어(226)와 맞물리고, 제 3 폴(258)은 제 1 래칫링(224)에 맞물려서 허브쉘(214)을 빠르게 회전시킨다.
하기에는 전술한 바와 같이 형성된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 속도변환장치(200)의 작동상태를 간략하게 설명한다.
페달(도시되지 않음)을 밟아 구동스프로켓(도시되지 않음)을 구동시키면, 구동스프로켓은 체인(도시되지 않음)과 연결된 종동스프로켓(234) 및 드라이버(232)가 회전하게 된다. 이렇게 드라이버(232)가 회전하게 되면, 드라이버(232)의 제 1 폴(240)은 제 2 래칫링(228)의 제 2 래칫홈(227)에 밀착되어 허브구동체(216)를 허브쉘(214) 내주면 상에서 회전시키게 되며, 이에 따라 상기 허브구동체(216)에 일체로 형성된 내기어(226)가 회전하면서 제 1 캐리어(252)의 유성기어(256)의 외주면과 맞물려 회전하여 제 1 캐리어(252)가 회전하게 된다. 이후, 상기 제 1 캐리어(252)에 마련된 제 3 폴(258)이 허브쉘(214)을 회전시키게 되어, 그 결과, 자전거는 저속 주행을 하게 된다.
한편, 제 1 폴(240)이 제 2 래칫링(228)에 밀착됨과 동시에 제 2 폴(242)은 제 3 래칫링(272)의 제 3 래칫홈(276)에 밀착되어 제 3 래칫링(272)을 회전시킨다. 이렇게 제 3 래칫링(272)이 회전하면, 제 3 래칫링(272)의 내주면 상에 형성된 제 2 키이돌기(278)는 가이드(262)를 따라서 회전하게 되고, 변환스프링(274)은 일측으로 압축된다. 이때, 가이드(262)를 따라서 회전하는 제 2 키이돌기(278)는 시계반대방향으로 회전하면서 제 1 키이돌기(264)와 밀착되어 제 2 캐리어(254) 및 제 1 캐리어(252)를 회전시키게 된다. 이와 같이 제 1 캐리어(252)가 회전함에 따라서 상기 제 1 캐리어(252)에 마련된 제 3 폴(258)이 허브쉘(214)을 더욱 빠르게 회전시키게 된다. 이때, 제 1 폴(240)은 제 2 래칫홈(227)에서 미끄러지게 된다.
한편, 페달을 밟지 않거나 자전거가 정지하게 되면, 종동스프로켓(234) 및 드라이버(232)는 회전을 멈추게 되고, 그 결과 제 3 래칫링(272)도 회전을 멈추게된다. 이때 압축되어 있던 변환스프링(274)은 압축을 해소하면서 제 3 래칫링(272)을 시계방향으로 회전시키고, 제 3 래칫링(272)은 제 2 캐리어(254) 및 제 1 캐리어(252)의 고속 회전을 정지시킨다.
상기한 것과 같은 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 있어서, 변환스프링(174, 274) 및 상기 변환스프링(174, 274)을 지지시키기 위한 제 1 스프링결합홈(158, 260) 및 제 2 스프링결합홈(180, 280)을 도 6에 도시된 바와 같이 배제시킬 수도 있다.
이때, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동 속도변환장치에 대한 제 2 주행부 및 변환부의 다른 실시예를 도시한 분해 사시도이다.
제 1 실시예에 있어서, 종동스프로켓(134)과 드라이버(132)에 의하여 회전하던 제 2 래칫링(172)이 정지한 경우, 상기 제 2 래칫링(172)을 최초의 위치로 복귀시키는 변환스프링(174)이 없어도 제 2 캐리어(154)가 즉시 정지하지 않고 관성력에 의하여 회전하기 때문에, 제 2 래칫링(172)을 구동이 시작되는 최초의 상태로 복원시켜 저속 주행 상태로 전환시키는 것과 동일한 결과를 얻을 수 있는 것이다.
그러나, 제 2 실시예에 있어서, 종동스프로켓(234)과 드라이버(232)에 의하여 회전하던 제 3 래칫링(272)이 정지한 경우, 상기 제 3 래칫링(272)을 최초의 위치로 복귀시키는 변환스프링(274)이 없을 때에는, 고속 주행 상태를 지속적으로 유지하게 되며, 최종적으로 허브쉘(214)의 회전이 멈춘 경우에만 제 3 래칫링(272)을 구동이 시작되는 최초의 상태로 복원시켜 저속 주행 상태로 전환시키는 것과 동일한 결과를 얻을 수 있는 것이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 자동 속도변환장치에 대한 다른 실시예의 저속주행 상태 및 고속주행 상태를 각각 개략적으로 나타낸 도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 있어서, 도 6 및 도 7a와 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 캐리어(154)의 외주면에 두 개 이상의 제 1 키이돌기(162)가 등간격을 이루어 돌출 형성되고, 상기 제 2 래칫링(172)의 내주면에 두 개 이상의 제 2 키이돌기(178)가 등간격을 이루어 돌출 형성되며, 상기 제 2 캐리어(154)의 외주면과 제 2 래칫링(172)의 내주면 사이에는 상기 제 1 키이돌기(162)에 대응하는 내측키이돌기(191)와 상기 제 2 키이돌기(178)에 대응하는 외측키이돌기(192)가 각각 그 내주면과 외주면에 등간격으로 돌출 형성된 링형태의 부시(190)가 추가 구성될 수도 있다.
즉, 저속 주행 상태인 경우 다수의 제 1 폴(140)에 의하여 허브쉘(114)이 회전하게 되지만, 고속 주행 상태인 경우에는 도 3b에 도시된 바와 같이 제 2 래칫링(172)에 형성된 하나의 제 2 키이돌기(178)와 제 2 캐리어(154)에 형성된 하나의 제 1 키이돌기(162)에 의해서만 회전력이 전달되기 때문에, 상기 제 1 키이돌기(162)와 제 2 키이돌기(178)에는 큰 회전력이 작용하게 되어 제 1 키이돌기(162)와 제 2 키이돌기(178)의 손상이 쉽게 발생하게 된다.
이러한 현상을 방지하기 위하여 제 2 캐리어(154) 및 제 2 래칫링(172)에 단순히 두 개 이상의 제 1 키이돌기(162)와 제 2 키이돌기(178)를 형성하게 되면, 제 1 키이돌기(162)와 제 2 키이돌기(178)가 하나씩 형성된 경우에 비하여 변속 시점이 대략 절반이하로 짧아지게 된다.
이를 극복하기 위하여, 도 8 내지 도 10 도시된 바와 같이, 제 2 캐리어(154)의 외주면과 제 2 래칫링(172)의 내주면 사이에 부시(190)를 추가하고, 추가 된 부시(190)에는 상기 제 1 키이돌기(162)에 대응하도록 두 개의 내측키이돌기(191)를 그 내주면에 돌출 형성하고, 상기 제 2 키이돌기(178)에 대응하도록 두 개의 외측키이돌기(192)를 그 외주면에 돌출 형성함으로써, 두 개 이상의 제 1 키이돌기(162)와 제 2 키이돌기(178)에 의하여 회전력이 분산되어 전달되도록 할 수 있어 제 1 키이돌기(162) 및 제 2 키이돌기(178)의 손상을 미연에 방지할 수 있는 것이다.
이뿐 아니라, 상기 부시(190)에 형성되는 내측키이돌기(191)와 외측키이돌기(192)의 간격이나 개수를 적절하게 조절하여, 저속 주행 상태에서 고속 주행 상태로 변환되는 변속시점(즉, 제 2 래칫링에 의하여 제 2 캐리어가 회전하기 시작하는 시점) 또한 용이하게 제어할 수 있다는 탁월한 효과를 얻게된다.
상기와 동일하게, 본 발명의 제 2 실시예에 있어서도, 상기 제 2 캐리어(254)의 외주면에 두 개 이상의 제 1 키이돌기(264)가 등간격을 이루어 돌출 형성되고, 상기 제 3 래칫링(272)의 내주면에 두 개 이상의 제 2 키이돌기(278)가 등간격을 이루어 돌출 형성되며, 상기 제 2 캐리어(254)의 외주면과 제 3 래칫링(272)의 내주면 사이에는 상기 제 1 키이돌기(264)에 대응하는 내측키이돌기(191)와 상기 제 2 키이돌기(278)에 대응하는 외측키이돌기(192)가 각각 그 내주면과 외주면에 등간격으로 돌출 형성된 링형태의 부시(190)가 추가 구성되어, 상기 제 1 실시예와 동일한 효과를 얻을 수도 있다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동 속도변환장치의 내부를 개략적으 로 보인 단면도로서, 도 9는 도 8에 대한 A-A선의 단면도이며, 도 10은 도 8에 대한 B-B선의 단면도이다.
그리고, 도 11은 도 8에 대한 C-C선의 단면도이고, 도 12는 도 8에 대한 D-D선의 단면도이다.
도 8 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동 속도변환장치(300)는 허브부(310), 제 1 주행부(330), 제 2 주행부(350) 및 변환부(370)를 구비한다.
먼저, 허브부(310)는 허브축(312) 및 허브쉘(314)을 구비한다. 허브축(312)은 양단이 프레임(도시되지 않음)에 고정되며 중앙부분에는 외기어(324)가 형성된다. 이와 같이 외기어(324)가 형성된 허브축(312)은 허브쉘(314)에 의해서 감싸진다. 허브쉘(314)은 양단이 개방된 형상을 가진다. 이러한 허브쉘(314)의 일측은 제 1 원뿔너트(318)에 의해서 허브축(312)에 회전 가능하게 고정된다. 또한 허브쉘(314)의 중단 내주면 상에는 방사상 허브쉘(314)의 내주면을 따라서 다수의 제 3 래칫홈(376)이 형성된 제 3 래칫링(372)이 일체로 형성되고, 타측 내주면 상에는 방사상 허브쉘(314)의 내주면을 따라서 두 개 이상의 제 2 키이돌기(378)가 돌출 형성된다. 이와 같이 형성된 허브부(310)에는 제 1 주행부(330), 제 2 주행부(350) 및 변환부(370)가 배치된다.
제 1 주행부(330)는 드라이버(332) 및 종동스프로켓(334)을 구비한다. 드라이버(332)는 허브쉘(314)의 타측면을 폐쇄하면서 제 2 원뿔너트(336)에 의해서 허 브축(312)에 회전 가능하게 고정된다. 이때, 허브쉘(314)의 외부로 노출된 드라이버(332)의 타측 외주면 상에 구동스프로켓(도시되지 않음)의 동력을 전달받는 종동스프로켓(334)이 장착되고, 허브쉘(314)의 내측으로 연장된 드라이버(332)의 외주면 상에는 제 2 래칫링(328)의 제 2 래칫홈(327)에 선택적으로 밀착되어 링기어(354)를 회전시키는 다수의 제 2 폴(342)이 장착된다. 이때, 상기 종동스프로켓(334)의 내주면 상에는 내주면을 따라서 다수의 제 1 래칫홈(322)이 형성된 제 1 래칫링(324)이 일체로 형성되고, 상기 허브쉘(314)의 외측으로 연장된 상기 드라이버(332)의 외주면 상에는 상기 제 1 래칫링(324)의 상기 제 1 래칫홈(322)에 선택적으로 밀착되어 상기 드라이버(332)를 회전시키는 다수의 제 1 폴(340)이 장착되어 있다. 바람직하게는, 제 1 폴(340) 및 제 2 폴(342)은 각각의 중앙에 형성된 요홈에 스냅링이 끼워져 드라이버(332)의 외주면상으로 탄성 돌출되는 것으로, 상기 제 1 폴(340) 및 제 2 폴(342)에 일방향 회전력이 전달되면 돌출된 상태를 그대로 유지하여 제 1 폴(340)은 드라이버(332)에, 그리고 제 2 폴(342)은 링기어(354)에 각각 회전력을 전달할 수 있으며, 그 역방향 회전력이 전달되면 상기 제 1 폴(340) 혹은 제 2 폴(342)이 각각 제 1 래칫홈(322)이나 제 2 래칫홈(327)에서 미끄러져 상기 드라이버(332)의 외주면에 오목하게 형성된 홈 안으로 탄성적으로 들어가면서 회전력을 전달하지 않을 수도 있는 것이다.
제 2 주행부(350)는 제 3 폴(358)과 유성기어(356)가 다수개 마련된 링형상의 캐리어(352)를 구비한다. 캐리어(352)는 허브쉘(314)의 내부에 배치되면서 내주면은 외기어(324)를 감싸면서 배치되고, 캐리어(352)의 외주면은 내기어(326)에 인 접하게 배치된다. 이러한 캐리어(352)의 일측 외주면 상에는 상기 제 3 래칫링(372)의 상기 제 3 래칫홈(376)에 선택적으로 밀착되어 상기 허브쉘(314)을 회전시키는 다수의 제 3 폴(358)이 장착되어 있다. 그리고, 상기 캐리어(352)의 타측 외주면 상에는 다수의 유성기어(356)가 회전 가능하게 방사상으로 배치되어, 유성기어(356)의 방사상 내측 외주면은 각각 외기어(324)와 맞물리고, 유성기어(356)의 방사상 외측 외주면은 각각 내기어(326)와 맞물린다. 이때, 제 3 폴(358) 또한 각각의 중앙에 형성된 요홈에 스냅링이 끼워져 캐리어(352)의 외주면상으로 탄성 돌출되는 것으로, 상기 제 3 폴(358)에 일방향 회전력이 전달되면 돌출된 상태를 그대로 유지하여 허브쉘(314)에 회전력을 전달할 수 있으며, 그 역방향 회전력이 전달되면 상기 제 3 폴(358)이 제 3 래칫홈(376)에서 미끄러져 상기 캐리어(352)의 외주면에 오목하게 형성된 홈 안으로 탄성적으로 들어가면서 회전력을 전달하지 않을 수도 있는 것이다.
한편, 변환부(370)는 링기어(354) 및 부시(390)를 구비하여 상기 제 1 주행부(330)와 제 2 주행부(350) 사이에 배치된다. 상기 링기어(354)의 일측 내주면 상에는 상기 유성기어(356)와 맞물리는 내기어(326)가 형성되어 있으며, 상기 링기어(354)의 타측 내주면 상에는 상기 제 2 폴(342)과 선택적으로 밀착되는 다수의 제 2 래칫홈(327)이 형성된 제 2 래칫링(328)이 일체로 형성되어 있다. 그리고 상기 링기어(354)의 타측 외주면 상에는 두 개 이상의 제 1 키이돌기(364)가 등간격을 이루어 돌출 형성되어 있으며, 상기 제 1 키이돌기(364)와 제 2 키이돌기(378) 사이에는 부시(390)가 끼워져 있다. 이때, 상기 부시(390)는 상기 제 1 키이돌기 (364)에 대응하는 내측키이돌기(391)와 상기 제 2 키이돌기(378)에 대응하는 외측키이돌기(392)가 각각 그 내주면과 외주면에 등간격으로 돌출 형성되어 있어, 상기 제 1 키이돌기(364)가 링기어(354)와 함께 회전함에 따라 상기 제 1 키이돌기(364)가 부시(390)의 내측키이돌기(391)를 선회시키며, 이에 따라 소정의 회전량이 발생한 후, 상기 부시(390)의 외측키이돌기(392)가 제 2 키이돌기(378)를 선회시키게 됨으로써 결과적으로 허브쉘(314)이 빠른 속도로 회전하게 되는 것이다.
하기에는 전술한 바와 같이 형성된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 속도변환장치(300)의 작동상태를 간략하게 설명한다.
도 8 내지 도 12를 참조하면, 페달(도시되지 않음)을 밟아 구동스프로켓(도시되지 않음)을 구동시키면, 구동스프로켓은 체인(도시되지 않음)과 연결된 종동스프로켓(334)을 회전시키게 되며, 드라이버(332)의 제 1 폴(340)은 상기 종동스프로켓(334)의 제 1 래칫링(324)에 형성된 제 1 래칫홈(322)에 밀착되어 상기 드라이버(332)가 회전하게 된다. 이때, 상기 종동스프로켓(334)에 역방향 회전력이 전달된 경우에는 상기 제 1 폴(340)이 제 1 래칫홈(322)으로부터 미끄러져 상기 드라이버에 역방향 회전력은 전달되지는 않는다. 이렇게 드라이버(332)가 회전하게 되면, 드라이버(332)의 제 2 폴(342)은 제 2 래칫링(328)의 제 2 래칫홈(327)에 밀착되어 링기어(354)를 회전시키게 된다. 이에 따라 상기 링기어(354)의 내기어(326)가 외기어(324)와 맞물려 있는 유성기어(356)를 회전시키게 되어 캐리어(352)가 허브축(312)을 중심으로 회전하게 되며, 상기 캐리어(352)에 마련된 제 3 폴(358)이 상기 허브쉘(314)의 제 3 래칫링(372)에 형성된 제 3 래칫홈(376)에 밀착되어 허브쉘 (314)이 회전하게 됨으로써, 그 결과, 자전거는 저속 주행을 하게 된다.
한편, 링기어(354)가 회전함에 따라 유성기어(356)를 회전시키는 동시에 상기 링기어(354)에 형성된 제 1 키이돌기(364)가 일체로 선회하게 되며, 이에 따라 상기 제 1 키이돌기(364)가 소정각도 선회한 후 부시(390)의 내측키이돌기(391)와 맞닿아 부시(390)를 회전시키게 된다. 계속하여 상기 제 1 키이돌기(364)가 부시(390)와 함께 소정각도 더 선회한 후에는 상기 부시(390)의 외측키이돌기(378)가 허브쉘(314)의 제 2 키이돌기(378)와 맞닿아 허브쉘(314)을 빠르게 회전시키는 것이다. 이때, 링기어(354)가 허브쉘(314)을 고속으로 회전시키면 제 3 폴(358)은 제 3 래칫홈(376)에서 미끄러지게 된다.
한편, 페달을 밟지 않으면, 종동스프로켓(334) 및 드라이버(332)는 회전을 멈추게 되지만, 허브쉘(314)은 자전거가 멈출 때까지 지속적으로 회전하게 됨으로써, 상기 제 1 키이돌기(364)와 제 2 키이돌기(378) 사이에 위치한 부시(390)는 최초 구동 전 상태인 저속 주행 상태로 복귀하게 된다.
이때, 상기 부시(390)에 형성되는 내측키이돌기(391)와 외측키이돌기(392)의 간격이나 개수를 적절하게 조절하여, 제 1 키이돌기(364) 및 제 2 키이돌기(378)에 큰 회전력이 국부적으로 작용하는 것을 막아 부품의 파손 발생을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 저속 주행 상태에서 고속 주행 상태로 변환되는 변속시점(즉, 링기어에 의하여 허브쉘이 고속으로 회전하기 시작하는 시점) 또한 용이하게 제어할 수 있다는 탁월한 효과를 얻게된다.
이와 같은 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에서는 자전거를 중심으로 설명되어 있으나, 속도변환이 이루어지는 예를 틀면, 휠체어, 페달을 이용하는 장난감 자동차 및 낚시용 릴 등을 포함한 일반용 기계기구나 산업용 기계기구는 물론, 가스밸브나 자물쇠 등에도 용이하게 적용 가능한 것이다.
따라서 본 발명의 자동 속도변환장치는 태양기어와 유성기어, 그리고 폴과 래칫 등의 기계요소를 이용하여 별도의 변속 조작 없이 소정의 회전량에 따라 능동적으로 변속을 수행할 수 있을 뿐 아니라, 부시에 형성하는 키이돌기의 개수 및 위치에 따라 변속 시점 또한 용이하게 조절할 수 있기 때문에 동력기구의 전반에 걸쳐 널리 적용하여 손쉽게 이용할 수 있는 발명인 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에 따른 자동 속도변환장치는 종래 레버의 조작으로 이루어지던 자전거의 변속을 주행 중에 자연적으로 이루어지게 함으로써, 사용자의 편의를 최대한 도모할 수 있을 뿐만 아니라 구성의 단순화로 인하여 제작원가 및 유지보수가 용이한 이점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (26)

  1. 자동 속도변환장치에 있어서,
    양단이 프레임에 고정되고 중앙부분에는 태양기어가 형성된 허브축과, 상기 태양기어를 감싸면서 일측이 상기 허브축에 회전 가능하게 고정되는 내주면 상에는 제 1 래칫링 및 내기어가 형성된 허브쉘을 갖는 허브부;
    상기 허브쉘의 타측을 폐쇄하면서 상기 허브축에 회전 가능하게 고정되면서 상기 허브쉘을 회전시키는 드라이버와, 구동스프로켓의 동력을 전달받아 상기 드라이버를 회전시키는 종동스프로켓을 갖는 제 1주행부;
    상기 허브쉘의 내측에 배치되면서 일측에는 상기 태양기어 및 상기 내기어와 맞물려서 상기 허브쉘을 빠르게 회전시키는 다수의 유성기어가 장착된 제 1 캐리어와, 상기 제 1 캐리어의 타측에서 상기 드라이버 측으로 연장되는 제 2 캐리어를 갖는 제 2주행부; 및
    상기 드라이버와 상기 제 2 캐리어 사이에 배치되어 회전하는 상기 드라이버의 회전력을 상기 제 2 캐리어 및 제 1 캐리어의 상기 유성기어에 전달하는 제 2 래칫링과, 상기 제 1 캐리어와 상기 제 2 래칫링 사이에 배치되어 자전거의 페달운 동 및 자전거가 정지할 때 상기 제 2 래칫링을 복귀시키는 변환스프링을 갖는 변환부로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  2. 자동 속도변환장치에 있어서,
    양단이 프레임에 고정되고 중앙부분에는 태양기어가 형성된 허브축과, 상기 태양기어를 감싸면서 일측이 상기 허브축에 회전 가능하게 고정되는 내주면 상에는 제 1 래칫링 및 내기어가 형성된 허브쉘을 갖는 허브부;
    상기 허브쉘의 타측을 폐쇄하면서 상기 허브축에 회전 가능하게 고정되면서 상기 허브쉘을 회전시키는 드라이버와, 구동스프로켓의 동력을 전달받아 상기 드라이버를 회전시키는 종동스프로켓을 갖는 제 1주행부;
    상기 허브쉘의 내측에 배치되면서 일측에는 상기 태양기어 및 상기 내기어와 맞물려서 상기 허브쉘을 빠르게 회전시키는 다수의 유성기어가 장착된 제 1 캐리어와, 상기 제 1 캐리어의 타측에서 상기 드라이버 측으로 연장되는 제 2 캐리어를 갖는 제 2주행부; 및
    상기 드라이버와 상기 제 2 캐리어 사이에 배치되어 회전하는 상기 드라이버의 회전력을 상기 제 2 캐리어 및 제 1 캐리어의 상기 유성기어에 전달하는 제 2 래칫링을 갖는 변환부로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 캐리어의 타측에는 제 1 스프링결합홈이 형성되고, 상기 제 2 래칫링의 일측면 상에는 제 2 스프링결합홈이 형성되며, 상기 변환스프링의 일단은 상기 제 1 스프링결합홈에 장착되어 상기 제 2 캐리어를 감싸며 연장됨과 아울러 타단은 상기 제 2 스프링결합홈이 장착되는 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서, 상기 허브쉘은 양단이 개방된 형상을 가지면서 일측은 제 1 원뿔너트에 의해서 상기 허브축에 회전 가능하게 고정되고 타측 내주면 상에는 상기 허브쉘의 내주면을 따라서 다수의 제 1 래칫홈이 형성된 상기 제 1 래칫링이 형성되며 마찬가지로 상기 내기어는 상기 허브쉘의 내주면을 따라서 형성되는 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 드라이버는 제 2 원뿔너트에 의해서 상기 허브축에 회전 가능하게 고정되고, 상기 허브쉘의 외부로 노출된 상기 드라이버의 타측에는 상기 종동스프로켓이 장착되며, 상기 허브쉘의 내측으로 연장된 상기 드라이버의 일측면상에는 수용홈이 형성됨과 아울러 상기 수용홈의 외주면 상에는 상기 제 1 래칫링의 상기 제 1 래칫홈에 선택적으로 밀착되어 상기 허브쉘을 회전시키는 다수의 제 1 폴이 장착되며 상기 수용홈의 내주면상에는 선택적으로 상기 제 2 래칫링을 회전시키는 다수의 제 2 폴이 장착된 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 캐리어의 내주면은 상기 태양기어를 감싸면서 배치되고 외주면은 상기 내기어에 인접하게 배치되면서 다수의 상기 유성기어가 회전 가능하게 방사상으로 배치되고, 마찬가지로 상기 제 2 캐리어는 상기 드라이버의 상기 수용홈 내측으로 상기 허브축을 감싸면서 연장됨과 아울러 끝단에는 환형의 가이드가 상기 제 2 캐리어의 직경보다 작은 직경을 가지며 형성되고 상기 가이드의 방사상 일측에는 제 1 키이돌기가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 자동 속도 변환장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 래칫링은 상기 수용홈 내에 배치되면서 외주면 상에는 상기 제 2 폴과 선택적으로 밀착되는 다수의 제 2 래칫홈이 형성되고 내주면 상에는 상기 가이드를 따라서 회전하면서 상기 제 1 키이돌기와 밀착되어 상기 제 2 캐리어를 회전시키는 제 2 키이돌기가 돌출 형성된 것을 특칭으로 하는 자동 속도변환장치.
  8. 자동 속도변환장치에 있어서,
    양단이 프레임에 고정되고 중앙부분에는 태양기어가 형성된 허브축과, 상기 태양기어를 감싸면서 일측이 상기 허브축에 회전 가능하게 고정되는 내주면 상에는 제 1 래칫링이 형성된 허브쉘과, 상기 제 1 래칫링의 일측에 환형의 링 형상을 가지면서 분리 가능하게 장착되고 내주면 상에는 상기 제 1 래칫링에 인접하게 내기어 및 제 2 래칫링이 일체로 형성된 허브구동체를 갖는 허브부;
    상기 허브쉘의 타측을 폐쇄하면서 상기 허브축에 회전 가능하게 고정되면서 상기 허브쉘을 회전시키는 드라이버와, 구동스프로켓의 동력을 전달받아 상기 드라이버를 회전시키는 종동스프로켓을 갖는 제 1 주행부;
    상기 허브쉘의 내측에 배치되면서, 일측 및 외주면 상에는 상기 제 1 래칫링 및 상기 태양기어와 상기 내기어와 맞물려서 상기 허브쉘을 빠르게 회전시키는 제 3 폴 및 다수의 유성기어가 장착된 제 1 캐리어와, 상기 제 1 캐리어의 타측에서 상기 드라이버 측으로 연장되는 제 2 캐리어를 갖는 제 2 주행부; 및
    상기 드라이버와 상기 제 2 캐리어 사이에 배치되어 회전하는 상기 드라이버의 회전력을 상기 제 2 캐리어 및 제 1 캐리어의 상기 제 3 폴 및 상기 유성기어에 전달하는 체 3 래칫링과, 상기 제 1 캐리어와 상기 제 3 래칫링 사이에 배치되어 자전거의 페달운동 및 자전거가 정지할 때 상기 제 3 래칫링을 복귀시키는 변환스프링을 갖는 변환부로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  9. 자동 속도변환장치에 있어서,
    양단이 프레임에 고정되고 중앙부분에는 태양기어가 형성된 허브축과, 상기 태양기어를 감싸면서 일측이 상기 허브축에 회전 가능하게 고정되는 내주면 상에는 제 1 래칫링이 형성된 허브쉘과, 상기 제 1 래칫링의 일측에 환형의 링 형상을 가지면서 분리 가능하게 장착되고 내주면 상에는 상기 제 1 래칫링에 인접하게 내기어 및 제 2 래칫링이 일체로 형성된 허브구동체를 갖는 허브부;
    상기 허브쉘의 타측을 폐쇄하면서 상기 허브축에 회전 가능하게 고정되면서 상기 허브쉘을 회전시키는 드라이버와, 구동스프로켓의 동력을 전달받아 상기 드라이버를 회전시키는 종동스프로켓을 갖는 제 1 주행부;
    상기 허브쉘의 내측에 배치되면서, 일측 및 외주면 상에는 상기 제 1 래칫링 및 상기 태양기어와 상기 내기어와 맞물려서 상기 허브쉘을 빠르게 회전시키는 제 3 폴 및 다수의 유성기어가 장착된 제 1 캐리어와, 상기 제 1 캐리어의 타측에서 상기 드라이버 측으로 연장되는 제 2 캐리어를 갖는 제 2 주행부; 및
    상기 드라이버와 상기 제 2 캐리어 사이에 배치되어 회전하는 상기 드라이버의 회전력을 상기 제 2 캐리어 및 제 1 캐리어의 상기 제 3 폴 및 상기 유성기어에 전달하는 체 3 래칫링을 갖는 변환부로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 캐리어의 타측에는 제 1 스프링결합홈이 형성되고, 상기 제 2 래칫링의 일측면 상에는 제 2 스프링결합홈이 형성되며, 상기 변환스프링의 일단은 상기 제 1 스프링결합홈에 장착되어 상기 제 2 캐리어를 감싸며 연장됨과 아울러 타단은 상기 제 2 스프링결합홈이 장착되는 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 허브쉘은 양단이 개방된 형상을 가지면서 일측은 제 1 원뿔너트에 의해서 상기 허브축에 회전 가능하게 고정되고 타측 내주면 상에는 상기 허브쉘의 내주면을 따라서 다수의 제 1 래칫홈이 형성된 상기 제 1 래칫링이 형성되고, 상기 허브구동체의 상기 내기어 및 상기 제 2 래칫링이 계단형상으로 형성되며 상기 제 2 래칫링에는 다수의 제 2 래칫홈이 형성되어 멈춤링에 의해서 상기 허브쉘에 고정되는 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 드라이버는 제 2 원뿔너트에 의해서 상기 허브축에 회전 가능하게 고정되고, 상기 허브쉘의 외부로 노출된 상기 드라이버의 타측에는 상기 종동스프로켓이 장착되며, 상기 허브쉘의 내측으로 연장된 상기 드라이버의 일측면 상에는 수용홈이 형성됨과 아울러 상기 수용홈의 외주면 상에는 상기 제 2 래칫링의 상기 제 2 래칫홈에 선택적으로 밀착되어 상기 허브쉘을 회전시키는 다수의 제 1 폴이 장착되며 상기 수용홈의 내주면 상에는 선택적으로 상기 제 3 래칫링을 회전시키는 다수의 제 2 폴이 장착된 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 캐리어의 내주면은 상기 태양기어를 감싸면서 배치되고 외주면은 상기 내기어에 인접하게 배치되면서 다수의 상기 유성기어가 회전 가능하게 방사상으로 배치되고, 상기 유성기어의 일측에는 상기 제 1 래칫링에 형성된 다수의 제 1 래칫홈에 선택적으로 회전력을 전달하는 상기 제 3 폴이 형성되며, 마찬가지로 상기 제 2 캐리어는 상기 드라이버의 상기 수용홈 내측으로 상기허브축을 감싸면서 연장됨과 아울러 끝단에는 환형의 가이드가 상기 제 2 캐리어의 직경보다 작은 직경을 가지며 형성되고 상기 가이드의 방사상 일측에는 제 1 키이돌기가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 제 3 래칫링은 상기 수용홈 내에 배치되면서 외주면 상에는 상기 제 2 폴과 선택적으로 밀착되는 다수의 제 3 래칫홈이 형성되고 내주면 상에는 상기 가이드를 따라서 회전하면서 상기 제 1 키이돌기와 밀착되어 상기 제 2 캐리어를 회전시키는 제 2 키이돌기가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 캐리어의 외주면에 두 개 이상의 제 1 키이돌기가 등간격을 이루어 돌출 형성되고, 상기 제 2 래칫링의 내주면에 두 개 이상의 제 2 키이돌기가 등간격을 이루어 돌출 형성되며, 상기 제 2 캐리어의 외주면과 제 2 래칫링의 내주면 사이에는 상기 제 1 키이돌기에 대응하는 내측키이돌기와 상기 제 2 키이돌기에 대응하는 외측키이돌기가 각각 그 내주면과 외주면에 등간격으로 돌출 형성된 링형태의 부시가 추가 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  16. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 캐리어의 외주면에 두 개 이상의 제 1 키이돌기가 등간격을 이루어 돌출 형성되고, 상기 제 3 래칫링의 내주면에 두 개 이상의 제 2 키이돌기가 등간격을 이루어 돌출 형성되며, 상기 제 2 캐리어의 외주면과 제 3 래칫링의 내주면 사이에는 상기 제 1 키이돌기에 대응하는 내측키이돌기와 상기 제 2 키이돌기에 대응하는 외측키이돌기가 각각 그 내주면과 외주면에 등간격으로 돌출 형성된 링형태의 부시가 추가 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  17. 자동 속도변환장치에 있어서,
    양단이 프레임에 고정되고 중단에 외기어가 형성된 허브축과, 상기 외기어를 감싸면서 일측이 상기 허브축에 회전 가능하게 고정되는 내주면 상에는 제 3 래칫 링 및 제 2 키이돌기가 형성된 허브쉘을 갖는 허브부와;
    상기 허브쉘의 타측을 폐쇄하면서 상기 허브축에 회전 가능하게 지지되며 일측 외주면에 제 2 폴이 마련된 드라이버와, 구동스프로켓의 동력을 전달받아 상기 드라이버를 회전시키는 종동스프로켓을 갖는 제 1 주행부와;
    상기 허브쉘의 내측에 마련되어, 일측에는 상기 제 3 래칫링과 맞물려서 상기 허브쉘을 선택적으로 회전시키는 제 3 폴과, 상기 외기어와 맞물려 회전하는 다수의 유성기어가 장착된 캐리어를 갖는 제 2 주행부와;
    상기 제 1 주행부와 상기 제 2 주행부 사이에 배치되어, 일측에 상기 유성기어와 맞물린 내기어와 타측에 제 1 키이돌기가 돌출 형성된 링기어와, 상기 제 1 키이돌기와 제 2 키이돌기 사이에 마련된 부시를 갖아, 회전하는 상기 드라이버의 회전력을 상기 캐리어 혹은 허브쉘에 선택적으로 전달하는 변환부로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 링기어의 외주면에 두 개 이상의 제 1 키이돌기가 등간격을 이루어 돌출 형성되고, 상기 허브쉘의 내주면에 두 개 이상의 제 2 키이돌기가 등간격을 이루어 돌출 형성되며, 상기 링기어의 외주면과 허브쉘의 내주면 사이에 위치한 상기 부시는 상기 제 1 키이돌기에 대응하는 내측키이돌기와 상기 제 2 키이돌기에 대응하는 외측키이돌기가 각각 그 내주면과 외주면에 등간격으로 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 종동스프로켓의 내주면 상에는 내주면을 따라서 다수의 제 1 래칫홈이 형성된 제 1 래칫링이 일체로 형성되며, 상기 허브쉘의 외측으로 연장된 상기 드라이버의 외주면 상에는 상기 제 1 래칫링의 상기 제 1 래칫홈에 선택적으로 밀착되어 상기 드라이버를 회전시키는 다수의 제 1 폴이 장착된 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 허브쉘은 양단이 개방된 형상을 가지면서 일측은 제 1 원뿔너트에 의해서 상기 허브축에 회전 가능하게 고정되고, 중단 내주면 상에는 상기 허브쉘의 내주면을 따라서 다수의 제 3 래칫홈이 형성된 상기 제 3 래칫링이 일체로 형성되며, 타측 내주면 상에는 제 2 키이돌기가 내측을 향하여 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 드라이버는 제 2 원뿔너트에 의해서 상기 허브축에 회전 가능하게 고정되고, 상기 허브쉘의 외부로 노출된 상기 드라이버의 타측에는 상기 종동스프로켓이 장착되며, 상기 허브쉘의 내측으로 연장된 상기 드라이버의 외주면 상에는 상기 링기어를 회전시키는 다수의 제 2 폴이 장착된 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 캐리어의 내주면은 상기 외기어를 감싸면서 배치되고 외주면은 상기 내기어에 인접하게 배치되면서 다수의 상기 유성기어가 상기 외 기어와 내기어에 맞물려 회전 가능하게 방사상으로 배치되고, 상기 캐리어의 일측 외주면 상에는 상기 제 3 래칫링의 상기 제 3 래칫홈에 선택적으로 밀착되어 상기 허브쉘을 회전시키는 다수의 제 3 폴이 장착된 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 링기어는 일측 내주면 상에 상기 제 2 폴과 선택적으로 밀착되는 다수의 제 2 래칫홈이 형성된 제 2 래칫링이 일체로 형성되고, 그 외주면 상에는 회전하면서 상기 부시를 통하여 일정 회전 후 상기 제 2 키이돌기에 회전력을 전달하는 제 1 키이돌기가 돌출 형성된 것을 특칭으로 하는 자동 속도변환장치.
  24. 제 7 항에 있어서, 상기 종동스프로켓이 소정 회전량 이상 회전하여 고속 주행 상태인 경우, 상기 종동스프로켓을 정지시키면, 허브쉘은 지속적으로 회전하면서 제 1 키이돌기가 선회하여 저속 주행 상태로 자동 전환되는 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  25. 제 14 항에 있어서, 상기 종동스프로켓이 소정 회전량 이상 회전하여 고속 주행 상태인 경우, 상기 종동스프로켓을 정지시켜도 허브쉘은 지속적으로 회전하면서 고속 주행 상태를 지속적으로 유지하게 되며, 상기 허브쉘이 정지한 경우 저속 주행 상태로 자동 전환되는 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
  26. 제 23 항에 있어서, 상기 종동스프로켓이 소정 회전량 이상 회전하여 고속 주행 상태인 경우, 상기 종동스프로켓을 정지시키면, 허브쉘은 지속적으로 회전하면서 제 2 키이돌기가 선회하여 저속 주행 상태로 자동 전환되는 것을 특징으로 하는 자동 속도변환장치.
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