KR101805109B1 - 차동기어열을 이용한 2단 변속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차동기어열을 이용한 2단 변속장치에 관한 것으로, 그 목적은 차동기어열을 구비하는 간단한 구조에 의해 소형화가 가능하고, 브레이크부의 작동유무에 따라 출력축의 출력량이 2배로 신속하게 증속출력될 수 있는 차동기어열을 이용한 2단 변속장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 동력원의 입력축에 일체로 연결되어 회전되는 차동케이스; 차동케이스의 내부에 위치하도록 설치되는 구동기어축; 구동기어축에 단방향 베어링에 의해 지지되어 일방향으로만 회전되도록 설치되는 구동기어; 구동기어축에 수직되도록 케이스내에 위치하고 일측이 동력원의 입력축내로 삽입되어 베어링지지되며, 타측이 프레임에 베어링 지지되는 작동기어축; 프레임을 관통한 작동기어축의 끝단과 프레임에 연결설치되는 브레이크부; 구동기어에 치합되도록 작동기어축에 일체로 설치되는 작동기어; 구동기어에 치합되도록 작동기어에 나란하게 설치되는 회전기어; 회전기어가 일측단에 일체로 연결되고 차동케이스에 베어링 지지되도록 설치되는 회전기어축; 동력원의 입력축, 회전기어축이 베어링 지지되고, 동력원과 프레임 사이에 위치하도록 연결설치되는 기어박스; 기어박스를 관통한 회전기어축의 타측단에 일체로 연결되는 출력축;을 포함하도록 되어 있다.

Description

차동기어열을 이용한 2단 변속장치{The two-speed transmission using differential gear assembly}

본 발명은 차동기어열을 이용한 2단 변속장치에 관한 것으로, 브레이크부의 작동에 의해 동력원의 구동력이 차동기어열을 통해 2단계로 변속이 이루어져 출력부에 전달되는 차동기어열을 이용한 2단 변속장치에 관한 것이다.

최근 자동차의 배기가스로 인한 대기오염 및 지구온난화와 같은 문제로 인한 지구환경 보호와 에너지자원의 고갈에 따른 에너지 절약정책이 추진되고 있으며, 이러한 문제를 해결하고자 전기자동차, 하이브리드 전기 자동차, 연료전지 전기 자동차와 같은 친환경자동차에 대한 관심이 증대되고 있다.

일반적으로, 전기자동차는 연료로서 가솔린 엔진과는 달리 전기를 사용하고 있어 동력원으로 전기모터를 사용하고 있어, 배기가스의 배출이 전혀 없는 무공해차량으로, 초기에는 전기모터에서 발생되는 동력을 단순한 감속기로 감속하여 구동륜을 구동하도록 하는 동력전달구조가 주로 사용되었으나, 최근에는 전기모터로부터의 동력을 보다 효율적으로 구동륜으로 전달하도록 하여, 차량의 주행가능거리를 연장하고 구동성능을 향상시키는 변속시스템에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

종래 전기자동차는 모터의 특성이 우수하여 단일기어비를 갖는 감속기가 널리 사용되어지고 있으나, 이와 같이 감속기만을 사용할 경우 상대적으로 모터의 용량이 커져야만 하는 문제점이 있어, 최근에는 모터를 최대한 효율적으로 운전할 수 있는 2단 변속 장치가 널리 사용되어지고 있다.

그러나, 종래의 2단변속장치는 2단 변속단을 구현하기 위해, 2개의 마찰클러치를 필요로 하고 있으며, 이에 의해 변속기의 부피가 커지고, 제조원가가 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 2단변속장치는 다수의 외접기어와, 록킹 장치, 시프트 기구 등의 구성이 적용되고 있어, 그 구조가 매우 복잡하고, 조립성이 저하되며, 구성 부품의 수가 증가 및 복잡한 연결관계에 의해 동력원의 동력이 출력축에 신속하게 전달되지 못하는 동력손실현상이 발생되어, 변속성능이 저하되는 등 여러가지 문제점이 있었다.

공개특허공보 공개번호 10-2016-0005209(2016.01.14) 등록특허공보 등록번호 10-1532834(2015.06.24) 등록특허공보 등록번호 10-1350772(2014.01.07) 공개특허공보 공개번호 특1997-0046346(1997.07.26)

본 발명의 목적은 차동기어열을 구비하는 간단한 구조에 의해 소형화가 가능하고, 브레이크부의 작동유무에 따라 출력축의 출력량이 2배로 신속하게 증속출력될 수 있는 차동기어열을 이용한 2단 변속장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 동력원의 입력축에 일체로 연결되어 회전되는 차동케이스; 차동케이스의 내부에 위치하도록 설치되는 구동기어축; 구동기어축에 단방향 베어링에 의해 지지되어 일방향으로만 회전되도록 설치되는 구동기어; 구동기어축에 수직되도록 케이스내에 위치하고 일측이 동력원의 입력축내로 삽입되어 베어링지지되며, 타측이 프레임에 베어링 지지되는 작동기어축; 프레임을 관통한 작동기어축의 끝단과 프레임에 연결설치되는 브레이크부; 구동기어에 치합되도록 작동기어축에 일체로 설치되는 작동기어; 구동기어에 치합되도록 작동기어에 나란하게 설치되는 회전기어; 회전기어가 일측단에 일체로 연결되고 차동케이스에 베어링 지지되도록 설치되는 회전기어축; 동력원의 입력축, 회전기어축이 베어링 지지되고, 동력원과 프레임 사이에 위치하도록 연결설치되는 기어박스; 기어박스를 관통한 회전기어축의 타측단에 일체로 연결되는 출력축;을 포함하도록 되어 있다.

본 발명은 동력원의 구동력을 출력축에 전달하는 구동기어, 작동기어 및 회전기어가 차동기어열을 구비하며 차동케이스내에 설치되도록 되어 있어, 동력전달과정이 간단하고, 기존 장치에 비해 동력전달효율이 우수하며, 동력손실이 적어 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 전기차량에 적용될 경우, 가속 성능이 개선된 것을 물론, 구성 부품의 수를 최소화에 따라 원가가 절감되고, 중량이 최소화될 수 있다.

본 발명은 주행상태에 따라 다이나믹하게 2단계 변속이 이루어질 수 있어, 차량의 출력 및 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 기어박스내에 차동케이스가 위치하고, 상기 차동케이스내에 구동기어, 작동기어, 회전기어가 연결되도록 모듈화되어 있어, 경량 소형화가 가능하며, 이로 인해 차량의 휠내(In wheel type)에 일체로 설치가 가능할 뿐 아니라, 휠 외측(Out wheel type)에 손쉽게 연결하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 원심력 브레이크는 회전구동되는 롤러에 의해 회전체가 고정체에 고정되도록 되어 있어, 변속경계지점에서 변속 충격이 최소화되면서 변속이 이루어진다.

본 발명은 2단의 변속비를 제공하여 전기차량의 구동성능을 보다 향상시키며, 동력 소모를 최소화하여 전기차의 연비향상 및 주행가능 거리의 증가를 도모할 수 있다.

본 발명은 전기구동차량, 전기구동이륜차 등등 전기구동에 의해 움직이는 기기에 설치될 수 있을 뿐 아니라, 기생산된 기기에도 쉽게 적용할 수 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도
도 2 는 본 발명에 따른 부분절개 구성을 보인 예시도
도 3 은 본 발명에 따른 연결관계를 보인 예시도
도 4 는 본 발명에 따른 간략구성을 보인 예시도
도 5 는 본 발명에 따른 원심력식 클러치의 구성을 보인 예시도
도 6 은 본 발명에 따른 원심력식 클러치의 작동상태를 보인 예시도
도 7 은 본 발명에 따른 링크부의 연결구성을 보인 예시도
도 8 은 본 발명에 따른 링크부의 작동상태를 보인 예시도

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 부분절개 구성을 보인 예시도를, 도 3 은 본 발명에 따른 연결관계를 보인 예시도를, 도 4 는 본 발명에 따른 간략구성을 보인 예시도를 도시한 것으로,

본 발명은 동력원(10)의 입력축(11)에 일체로 연결되어 회전되는 차동케이스(20);

차동케이스(20)내에 구동기어축(21)이 단방향 베어링(23) 지지되어 일방향으로만 회전되도록 설치되는 구동기어(22);

구동기어축(21)에 수직되도록 차동케이스(20)내에 위치하고 일측이 동력원의 입력축(11)내로 삽입되어 베어링지지되며, 타측이 프레임(65)에 베어링지지되는 작동기어축(41);

프레임(65)을 관통한 작동기어축(41)의 끝단 및, 프레임(65)에 연결설치되는 브레이크부(30);

구동기어(22)에 치합되도록 작동기어축(41)에 일체로 설치되는 작동기어(42);

구동기어(22)에 치합되도록 작동기어(42)에 대칭되어 설치되는 회전기어(92);

회전기어(92)가 일측단에 일체로 연결되고 차동케이스(20) 및, 작동기어축(41)에 베어링 지지되는 회전기어축(91);

동력원의 입력축(11), 회전기어축(91)이 베어링지지되고, 동력원(10)과 프레임(65) 사이에 위치하도록 연결설치되는 기어박스(60);

기어박스(60)를 관통한 회전기어축(91)의 타측단에 일체로 연결되는 출력축(51);을 포함하여, 브레이크부의 작동유무에 따라 2단 변속이 이루어지도록 되어 있다.

상기 동력원(10)은 모터, 전기모터 등등 동력을 발생시키는 구동수단을 의미하며, 중공의 입력축(11)을 구비한다. 또한, 상기 동력원(10)은 기어박스(60)에 고정되도록 설치되거나, 프레임(65)에 고정설치될 수 있다.

상기 프레임(65)은 본 발명에 따른 2단 변속장치(100)가 설치되는 대상의 프레임 즉, 일예로 2륜, 3륜, 4륜 차량등의 차체프레임을 의미한다.

상기 차동케이스(20)는 동력원(10)의 구동력을 전달받아 구동기어(21)를 작동시키는 것으로, 동력원의 입력축(11)에 일측이 일체로 연결되고 타측이 중공의 회전기어축(91)에 베어링 지지되도록 기어박스(60)내에 설치된다. 즉, 상기 차동케이스(20)는 입력축(11)과 함께 일체로 회전된다.

상기 구동기어축(21)은 구동기어(22)의 회전축으로, 차동케이스(20)내에 위치하도록 단방향 베어링(23)에 의해 지지된다.

상기 단방향 베어링(23)은 일방향으로만 동력을 전달하는 베어링으로, 차동케이스(20)로부터 전달되는 동력원(10)의 구동력이 손실없이 출력축(51)에 전달되도록 하기 위하여 구동기어축(21)과 차동케이스(20) 사이에 연결설치된다. 상기 단방향 베어링은 공지의 것이 사용되므로, 이에 상세한 설명은 생략한다.

상기 구동기어(22)는 구동기어축(21)에 일체로 연결설치되어 있으며, 차동케이스(20)의 회전시, 브레이크부(30)의 작동유무에 따라, 차동케이스(20)와 함께 회전(공전)되어 작동기어(42) 및 회전기어(92)를 동시에 회전구동시키거나, 차동케이스(20)와 함께 회전(공전)될 시, 작동기어(42)를 따라 회전(자전)이동되어 회전기어(92)를 구동시킨다.

상기 구동기어(22) 및 구동기어축(21)은 차동케이스(20)내에 하나 또는 상하로 위치하도록 2개가 설치되어 있다. 상기 상하는 2개의 구동기어 및 구동기어축이 서로 대칭되는 위치에 설치됨을 표현한 것으로 높이에 따른 상하를 의미하는 것은 아니다.

상기 작동기어축(41)은 구동기어축(23)에 수직되는 형상으로 설치되어 있으며, 중공의 입력축(11)내에 일측단이 베어링 지지되고, 타측이 회전기어(92) 및 중공의 회전기어축(91)을 관통하여 프레임(65)에 베어링 지지되며, 프레임(65)을 관통한 끝단에 브레이크부(30)가 연결설치된다.

상기 브레이크부(30)는 온/오프 작동에 의해 변속이 이루어지도록 하는 기능을 수행하도록 프레임(65)과 작동기어축(41)에 연결설치된다. 즉, 브레이크부가 작동(ON)되면, 브레이크부의 미작동(OFF)시에 비하여, 출력축을 통해 2배의 속력이 출력되도록 설정될 수 있다.

이와 같은 브레이크부(30)는 작동기어축(41)과 프레임(65)에 연결설치되어 있으며, 전자브레이크로 이루어지거나, 원심력 브레이크로 이루어질 수 있다.

상기 전자브레이크는 출력축의 회전력이 일정값 이상을 구비하게 될 경우, 작동되어 작동기어축(41)의 회전을 구속하는 제동력을 발생시킨다. 즉, 상기 전자브레이크의 미작동상태에서는, 작동기어축(41)의 회전이 자유롭게 이루어지나, 전자브레이크(70)의 작동시에는 작동기어축(41)의 회전이 구속(정지)되게 된다.

이와 같은 작동을 수행하는 전자브레이크는 공지의 것을 사용하므로, 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 상기 전자브레이크는 탑승자의 수동조작에 의해 작동되도록 설치될 수 있다.

상기 원심력 브레이크(80)는 작동기어축(41)의 회전에 따라 발생되는 원심력에 의해 작동되어 작동기어축(41)의 회전을 차단하는 것으로, 도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이, 작동기어축(41)에 일체로 회전되도록 설치되는 회전체(81)와, 회전체(81)와 사이공간(82)을 구비하도록 설치되고 프레임(65)에 고정설치되는 고정체(83)와, 고정체(83)와 회전체(81) 사이에서 작동되도록 회전체(81)에 연결설치되는 롤러구속부(84)를 포함한다.

상기 회전체(81)는 동심원으로 회전되도록 작동기어축(41)이 중심에 연결 설치되어 있으며, 외주면에는 지지면(85a)과 경사면(85b)을 구비하는 밀착부(85)가 형성되고, 롤러구속부(84)가 연결설치되는 설치홀(86)이 소정길이를 구비하며 내부에 형성되어 있다.

상기 지지면(85a)은 상측이 회전체의 외주면(81a)에 연결되고, 하단이 경사면(85b)에 연결되도록 형성되어 있으며, 회전체(81)의 중심을 향하도록 수직면으로 이루어지거나, 소정의 오목한 곡률을 구비하는 곡면으로 이루어질 수 있다.

상기 지지면(85a)은 롤러구속부(84)의 안정적인 안착을 위하여 오목한 곡률의 곡면으로 이루어지는 것이 바람직하며, 지지면의 높이(h)는 롤러구속부의 롤러 직경(D)보다 크도록 형성되어 있다.

상기 경사면(85b)은 내측회전체(81)의 회전력에 의해 롤러구속부(84)의 롤러(84a)가 외측방향으로 이동될 수 있도록 곡선형 또는 직선형으로 형성될 수 있다. 상기 경사면(85b)은 일예로 인벌류트 곡선형 또는 테이퍼형으로 형성되어 있으며, 바람직하게는 인벌류트 곡선형으로 형성된다.

즉, 상기 경사면(85b)은 일측단이 지지면(85a)에 연결되고 타측단이 회전체의 외주면(81a)에 연결되도록 형성되어, 회전체(81)의 회전력에 의해 롤러구속부의 롤러(84a)가 회전체의 외주면(81a)방향으로 이동될 수 있도록 되어 있다.

상기 밀착부(85)는 회전체의 외주면(81a)에 하나 이상이 형성되어 있으며, 회전체의 외주면 전체둘레에 일방향을 향하도록 복수개가 연속하여 형성될 경우, 상기 회전체(81)는 복수의 밀착부(85)에 의해 톱니형상으로 이루어지게 된다. 즉, 회전체의 외주면 전체 둘레를 따라 복수의 밀착부(85)가 연속하여 형성될 경우, 상기 밀착부(85)는 지지면의 상단(851a)이 일측 경사면의 외측단(851b)에 연결되고, 지지면의 하단(852a)이 이웃하는 또다른 경사면의 내측단(852b)에 연결되는 형상이 반복적으로 이루어지도록 형성되게 되므로, 회전체(81)는 전체적으로 톱니형상을 이루게 된다.

상기 설치홀(86)은 롤러구속부(84)가 연결설치되는 것으로, 일측(86a)이 회전체의 내측을 향하고, 타측(86b)이 회전체의 외측을 향하도록 소정길이를 구비하며 형성되어 있다.

상기 설치홀(86)은 직선형 장홀형상을 구비하거나, 곡선형 장홀형상을 구비할 수 있으며, 바람직하게는 직선형 장홀형상으로 형성된다.

상기 고정체(83)는 회전체(81)가 내부에 위치하도록 수용홈(83a)을 구비하고, 상기 수용홈(83a)의 둘레를 따라 롤러구속부의 롤러(84a)가 접촉지지되는 내주면(83b)이 형성되어 있다.

이와 같은 고정체(83)는 별도 형성되어 프레임(65)에 일체로 고정설치되거나, 프레임 자체에 회전체가 삽입되는 수용홈을 형성하여 고정체로 활용할 수 있다. 즉, 상기 고정체(83)는 프레임(65)에 일체로 형성될 수 있다.

상기 사이공간(82)은 고정체의 수용홈(83a)내로 회전체(81)가 위치하도록 조립될 경우, 고정체 수용홈의 내주면(83b)에서 회전체 밀착부의 경사면(85b)까지의 사이간격에 의해 형성되는 공간을 의미하며, 상기 사이공간(82)은 고정체 수용홈의 내주면(83b)과 내측 회전체의 경사면(85b) 사이간격이 점진적으로 좁아지는 형상을 이루게 된다.

즉, 고정체의 수용홈(83a)내로 회전체(81)가 위치하도록 조립될 경우, 밀착부의 경사면(85b)의 형상에 의해, 고정체의 내주면(83b)에서 회전체의 경사면 타측단(또는 경사면 외측단)까지의 사이간격은, 롤러구속부의 롤러 직경(D)보다 작고, 고정체의 내주면에서 회전체의 경사면 일측단(또는 경사면내측단) 까지의 사이간격은 롤러구속부의 롤러 직경(D)보다 크도록 사이공간이 형성된다.

상기 롤러구속부(84)는 회전체(81)의 회전력에 의해 작동되어, 회전체(81)의 회전을 정지시키는 작동을 수행하는 것으로, 회전체의 밀착부(85)내에 위치하도록 설치되는 롤러(84a)와, 롤러(84a)의 양단이 회전가능하도록 일측에 연결설치되는 지지대(84b)와, 회전체의 설치홀(86)을 관통하여 지지대(84b)의 타측에 연결설치되는 힌지축(84c)과, 상기 힌지축(84c)와 설치홀의 타측(86b) 사이에 위치하도록 설치홀(86)내에 설치되어 힌지축(84c)를 설치홀의 일측(86a) 방향으로 이동시키는 지지스프링(84d)을 포함한다.

즉, 상기 롤러구속부(84)는 지지대(84b)의 일측에 롤러(84a)가 회전가능하게 연결되고, 설치홀(86)을 관통하는 힌지축(84c)의 양단에 지지대(84b)의 타측이 회전가능하게 연결되며, 상기 힌지축(84c)은 설치홀(86)내에서 지지스프링(84d)에 의해 지지되도록 되어 있다.

상기와 같이 구성된 롤러구속부(84)는 회전체(81)의 회전력이 일정값 미만에서는 작동기어축(41)과 연결된 회전체(81)가 자유롭게 회전되도록 하고, 회전체(81)의 회전력이 일정값 이상으로 높아지게 되면, 롤러구속부의 롤러(84a)에 의해 회전체(81)가 고정체(83)에 접촉되어, 회전체(81)의 회전을 정지시킴으로써, 회전체(81)에 연결된 작동기어축(41) 및 작동기어(42)의 회전을 정지시키게 된다.

즉, 상기 롤러구속부(84)는, 회전체(81)의 회전력이 일정값 미만에서는 지지스프링(84d)에 의해 힌지축(84c)이 설치홀의 일측(86a)에 위치하게 되며, 힌지축(84c)가 지지대(84b)에 의해 연결된 롤러(84a)는 밀착부(85)의 지지면(85a)과 경사면(85b)에 동시접촉된 상태를 유지하게 되어, 회전체(81)가 롤러(84a)로 인한 간섭현상없이 회전된다.

또한, 상기 롤러구속부(84)는, 회전체(81)의 회전력이 일정값 이상으로 상승하게 되면, 원심력에 의해 롤러(84a)가 밀착부의 경사면(85b)을 따라 이동됨과 동시에, 힌지축(84c)은 지지스프링(84d)을 압축하며 설치홀의 일측(86a)에서 타측(86b) 방향으로 이동되고, 롤러(84a)는 밀착부의 경사면을 따라 이동되어, 밀착부의 경사면과 고정체의 내주면 사이간격이 점차 좁아져 롤러의 직경보다 작아지는 부분에서 밀착부의 경사면(85b)과 고정체의 내주면(83b) 사이에 낌 됨으로써, 회전체(81)를 고정체(83)에 고정시키게 된다.

상기 롤러구속부(84)가 작동되도록 하는 회전체(81) 회전력의 일정값은, 동력원의 용량, 필요 출력량을 고려하여 지지스프링(84d)의 탄성력, 힌지축(84c)과 롤러(84a)의 중량에 따른 계산 또는 프로그램에 의한 산출되는 것이므로, 특별히 한정되는 것은 아니다. 다만, 본 발명에 따른 2단 변속기는 2배속으로 출력됨을 고려하여 롤러구속부(84)가 작동되는 일정값을 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 롤러클러치부(84)는 내측회전체(81) 회전력이 일정값에 도달될 경우, 복수개가 동기화되어 작동되도록 링크부(90)에 의해 서로 연결되도록 구성될 수 있다.

상기 링크부(90)는 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이, 작동기어축(41)에 베어링 지지되도록 설치되는 중앙회전링크(93)와, 상기 중앙회전링크(93)에 일측단이 각각 힌지결합되고 롤러클러치부의 힌지축(84c)에 회전가능하도록 타측단이 연결되는 연결링크(94)를 포함하도록 되어 있다.

이와 같이 구성된 링크부(90)는 내측회전체(81)와 외측회전체(83) 사이에 복수의 롤러클러치부(84)가 설치되어 있을 경우, 내측회전체(81)의 회전력에 의해 일측 롤러클러치부가 작동되면, 이와 연결된 연결링크(94)에 의한 중앙회전링크(93)의 회전작동되고, 중앙회전링크(93)의 회전에 의해 이에 연결된 복수의 또다른 연결링크(94)가 동시에 작동되어, 복수의 롤러클러치부의 작동이 동기화되도록 하는 기능을 구비하게 된다.

상기 작동기어(42)는 작동기어축(41)에 일체로 설치되어 있으며, 구동기어(22)로부터 동력을 전달받아 회전구동됨으로써, 작동기어축(41)을 회전시킨다.

상기 회전기어(92)는 작동기어(42)에 나란하도록 또한 대칭되도록 구동기어(22)의 일측에 치합되도록 설치되어 있다. 즉, 상기 구동기어(22), 작동기어(42) 및 회전기어(92)는 차동기어열을 구비하도록 서로 연결설치되어 있다.

상기 회전기어축(91)은 중공형으로 이루어져 있으며, 내부로 작동기어축(41)이 삽입되어 베어링 지지되고, 외주면에 차동케이스(20) 및 기어박스(60)가 베어링 지지되도록 설치된다. 즉, 상기 회전기어축(91)은 일측이 차동케이스(20)내에 위치하는 회전기어(92)에 일체로 연결되고, 타측이 차동케이스(20) 및 기어박스(60)를 순차적으로 관통하여 외부로 돌출되도록 설치된다.

상기 출력축(51)은 기어박스(60)를 관통한 회전기어축(91)의 타측단에 연결설치되어, 회전기어축(91)과 함께 일체로 회전구동된다. 이와 같은 출력축(51)은 차량의 바퀴휠에 직접적으로 연결설치될 수 있다.

상기 기어박스(60)는 프레임(65) 즉, 차량의 차체프레임에 고정설치되며, 일측으로 동력원의 입력축(11)이 삽입연결되고, 타측으로 회전기어축(91)이 관통연결되며, 내부에 입력축(11)과 연결된 차동케이스(20)가 회전가능하도록 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 브레이크부의 미작동시에는, 동력원(10)의 구동력이 입력축(11)을 통해 차동케이스(20)에 전달되어 차동케이스(20)가 회전작동되고, 상기 차동케이스(20)의 회전력에 의해 구동기어(22)가 작동기어(42)와 회전기어(92)의 동시회전시켜 회전기어축(91)을 통해 출력축(51)으로 동력이 전달된다. (1단)

또한, 1단 주행 중, 브레이크부(30)가 작동되면, 브레이크부에 의해 작동기어(42)가 고정되므로, 입력축(11)을 통해 차동케이스(20)로 전달된 구동력은 구동기어(22)와 회전기어(92) 및 회전기어축(91)를 통해 출력축(51)에 전달되어 출력이 2배로 증속되게 된다. (2단)

또한, 상기 구동기어(22)는 구동기어축(21)이 단방향 베어링(23)에 의해 일방향으로만 회전구동(자전)되도록 되어 있어, 브레이크부의 미작동시에는 구동기어에 의해 회전기어와 작동기어가 동일한 속도로 회전되게 되며, 브레이크부의 작동시에는 고정된 작동기어를 따라 구동기어가 공정 및 자전을 하여 회전기어의 회전력을 증대시키게 된다.

또한, 1,2단변속에 따른 출력비는 구동기어(22)와 작동기어(42) 및 회전기어(92)가 이루는 차동기어열에 따른 기어비에 의해 산출되어 이루어지며, 이와 같은 산출은 공지의 기술에 의해 이루어지이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 2단 변속장치는 전기차량 뿐 아니라, 선박, 일반적인 차량, 리어커, 자전거, 휠체어, 유모차 등등 다양한 분야에 적용될 수 있다.

이하, 브레이크부의 작동/미작동에 따른 본 발명의 변속 작동관계를 상세히 설명한다.

브레이크 미작동(OFF - 1단)

동력원(10)의 구동력이 입력축(11)을 통해 차동케이스(20)에 전달되어 차동케이스(20)가 회전되고, 상기 차동케이스(20)의 회전에 의해 구동기어(22)가 작동기어축(41) 및 회전기어축(91)을 중심으로 공전하게 된다.

이때, 상기 구동기어(22)는 양측이 작동기어(42)와 회전기어(92)에 치합되고, 단방향 베어링(23)에 의해 일방향으로만 회전되도록 구동기어축(21)에 연결되어 있어, 구동기어(22)가 공전하게 되면, 작동기어(42)와 회전기어(92)는 동일방향 및 동일속도로 회전되게 되며, 이로 인해 회전기어축(91)에 연결된 출력축(51)이 일정하게 회전구동되게 된다.

브레이크 작동(ON - 2단)

1단에 따른 주행 중, 브레이크부(30)가 작동되면, 브레이크부(30)에 의해 작동기어축(41)의 회전이 구속되어 작동기어(42)의 회전이 정지되고, 작동기어(42)의 회전이 정지됨에 따라, 구동기어(22)는 차동케이스(20)의 회전에 의해 정지된 작동기어(42)를 따라 자전 및 공전을 수행하게 된다.

이와 같은 구동기어(22)가 공전 및 자전을 수행하게 되면, 브레이크부(30)의 미작동시보다 2배의 더 빠른 속도로 회전기어축(91)이 회전하게 되어, 출력축이 2배속으로 회전구동되게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

(10) : 동력원 (11) : 입력축
(20) : 차동케이스 (21) : 구동기어축
(22) : 구동기어 (23) : 단방향 베어링
(30) : 브레이크부 (41) : 작동기어축
(42) : 작동기어 (51) : 출력축
(60) : 기어박스 (80) : 원심력 브레이크
(81) : 내측회전체 (81a) : 외주면
(82) : 사이공간 (83) : 외측회전체
(83a) : 수용홈 (83b) : 내주면
(84) : 롤러구속부
(84a) : 롤러 (84b) : 지지대
(84c) : 힌지축 (84d) : 지지스프링
(85) : 밀착부 (85a) : 지지면
(85b) : 경사면 (851a): 상단
(851b): 하단 (852a): 외측단
(852b): 내측단 (86) : 설치홀
(86a) : 일측 (86b) : 타측
(91) : 회전기어축 (92) : 회전기어
(100) : 2단 변속장치

Claims (7)

1. 동력원(10)의 입력축(11)에 일체로 연결되어 회전되는 차동케이스(20);
   차동케이스(20)내에 구동기어축(21)이 단방향 베어링(23) 지지되어 일방향으로만 회전되도록 설치되는 구동기어(22);
   구동기어축(21)에 수직되도록 차동케이스(20)내에 위치하고 일측이 동력원의 입력축(11)내로 삽입되어 베어링지지되며, 타측이 프레임(65)에 베어링지지되는 작동기어축(41);
   프레임(65)을 관통한 작동기어축(41)의 끝단 및, 프레임(65)에 연결설치되는 브레이크부(30);
   구동기어(22)에 치합되도록 작동기어축(41)에 일체로 설치되는 작동기어(42);
   구동기어(22)에 치합되도록 작동기어(42)에 대칭되어 설치되는 회전기어(92);
   회전기어(92)가 일측단에 일체로 연결되고 차동케이스(20) 및, 작동기어축(41)에 베어링 지지되는 회전기어축(91);
   동력원의 입력축(11), 회전기어축(91)이 베어링지지되고, 동력원(10)과 프레임(65) 사이에 위치하도록 연결설치되는 기어박스(60);
   기어박스(60)를 관통한 회전기어축(91)의 타측단에 일체로 연결되는 출력축(51);을 포함하되,
   상기 브레이크부(30)는, 작동기어축(41)에 일체로 회전되도록 설치되고 외주면에 지지면(85a)과 경사면(85b)을 구비하는 회전체(81)와, 회전체(81)와 사이공간(82)을 구비하도록 설치되고 프레임(65)에 고정설치되는 고정체(83)와, 고정체(83)와 회전체(81) 사이에서 작동되도록 회전체(81)에 연결설치되는 롤러구속부(84)를 포함하는 원심력 브레이크(80)로 이루어지고,
   상기 고정체(83)는, 회전체(81)가 내부에 위치하도록 수용홈(83a)을 구비하고, 상기 수용홈(83a)의 둘레를 따라 롤러구속부의 롤러(84a)가 접촉지지되는 내주면(83b)이 형성되어 있으며,
   상기 회전체(81)는 외주면에 지지면(85a)과 경사면(85b)을 구비하는 밀착부(85)가 형성되고, 롤러구속부(84)가 연결설치되는 설치홀(86)이 소정길이를 구비하며 내부에 형성되어 있으며,
   상기 사이공간(82)은 수용홈의 내주면(83b)과 회전체의 경사면(85b) 사이간격이 점진적으로 좁아지는 형상을 구비하도록 형성되어, 브레이크부의 작동유무에 따라 2단 변속이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 차동기어열을 이용한 2단 변속장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1 에 있어서;
   롤러구속부(84)는, 회전체의 밀착부(85)내에 위치하도록 설치되는 롤러(84a)와, 롤러(84a)의 양단이 회전가능하도록 일측에 연결설치되는 지지대(84b)와, 회전체의 설치홀(86)을 관통하여 지지대(84b)의 타측에 연결설치되는 힌지축(84c)과, 상기 힌지축(84c)와 설치홀의 타측(86b) 사이에 위치하도록 설치홀(86)내에 설치되어 힌지축(84c)를 설치홀의 일측(86a) 방향으로 이동시키는 지지스프링(84d)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어열을 이용한 2단 변속장치.
   
7. 청구항 6 에 있어서;
   롤러구속부(84)는 링크부(90)에 의해 서로 연결되도록 구성되어 있으며,
   상기 링크부(90)는 작동기어축(41)에 베어링 지지되도록 설치되는 중앙회전링크(93)와, 상기 중앙회전링크(93)에 일측단이 각각 힌지결합되고 롤러클러치부의 힌지축(84c)에 회전가능하도록 타측단이 연결되는 연결링크(94)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어열을 이용한 2단 변속장치.

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