KR101807003B1 - 2단 변속장치 - Google Patents

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이규정
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이엠티씨 주식회사
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Abstract

본 발명은 2단 변속장치에 관한 것으로, 그 목적은 간단한 구조에 의해 소형화가 가능하고, 동력손실없이 동력원의 구동력이 출력축으로 신속하게 전달될 수 있는 2단 변속장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 동력원의 구동력이 입력축에 전달되고, 입력축에 일체로 구동기어가 설치된 동력입력부; 동력입력부에 연결설치되고 일측에 클러치기어를 구비하는 클러치부; 클러치부의 클러치기어 또는, 동력입력부의 구동기어로부터 회전력을 선택적으로 전달받아 회전구동되는 회전전달부; 회전전달부를 통해 동력원의 구동력을 전달받아 출력축을 회전구동시키는 출력부; 상기 동력입력부, 클러치부, 회전전달부 및 출력부가 설치되는 기어박스부;를 포함하여, 클러치부의 작동유무에 따라 2단 변속이 이루어지도록 구성되어 있다.

Description

2단 변속장치{The two-speed transmission}
본 발명은 2단 변속장치에 관한 것으로, 클러치부의 작동에 의해 동력원의 구동력이 2단변속되어 출력부에 전달될 수 있는 2단 변속장치에 관한 것이다.
최근 자동차의 배기가스로 인한 대기오염 및 지구온난화와 같은 문제로 인해 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 마찰클러치 또는 유체클러치를 필요로 하고 있으며, 이에 의해 변속기의 부피가 커지고, 제조원가가 증가될 뿐 아니라, 동력전달효율이 저하되는 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 문제점이 있었다.
특히, 종래의 2단변속장치는 1단에서 2단으로의 변속시, 변속 충격과 마찰손실이 발생되어, 탑승자의 승차감을 저하시키고 안전운전을 방해하게 되는 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 간단한 구조에 의해 소형화가 가능하고, 동력손실없이 동력원의 구동력이 출력축으로 신속하게 전달될 수 있는 2단 변속장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 동력원의 구동력이 입력축에 전달되고, 입력축에 일체로 구동기어가 설치된 동력입력부; 동력입력부에 연결설치되고 일측에 클러치기어를 구비하는 클러치부; 클러치부의 클러치기어 또는, 동력입력부의 구동기어로부터 회전력을 선택적으로 전달받아 회전구동되는 회전전달부; 회전전달부를 통해 동력원의 구동력을 전달받아 출력축을 회전구동시키는 출력부; 상기 동력입력부, 클러치부, 회전전달부 및 출력부가 설치되는 기어박스부;를 포함하여, 클러치부의 작동유무에 따라 2단 변속이 이루어지도록 구성되어 있다.
본 발명은 동력전달과정이 간단하도록 되어 있어, 기존 장치에 비해 동력전달효율이 우수하며, 동력손실이 적어 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 전기차에 적용되는 경우 모터 감속기 대비 차량의 최고속 성능이 개선되고, 가속 성능, 등판 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 기어박스부내에 입력부, 회전전달부, 출력부가 위치하고, 클러치부 및 동력원이 연결되도록 모듈화 되어 있어, 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 원심력식 클러치는 회전구동되는 롤러에 의해 내측회전체와 외측회전체가 일체로 회전되도록 되어 있어, 마찰에 따른 손실이 발생되지 않으며, 이로 인해 동력손실없이 동력원의 구동력이 출력축에 전달된다.
본 발명은 변속경계지점에서 내측회전체와 외측회전체 또는, 클러치 플레이트와 클러치 허브의 속도 차이가 최소화되도록 되어 있어, 클러치부의 작동에 따른 변속 충격없이 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 결합관계를 보인 예시도
도 3 은 본 발명에 따른 전자제어식 클러치의 구성을 보인 예시도
도 4 는 본 발명에 따른 원심력식 클러치의 구성을 보인 예시도
도 5 는 본 발명에 따른 원심력식 클러치의 작동상태를 보인 예시도
도 6 은 본 발명에 따른 링크부의 연결구성을 보인 예시도
도 7 은 본 발명에 따른 링크부의 작동상태를 보인 예시도
도 8 은 본 발명의 구성을 간략하게 보인 예시도
도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 결합관계를 보인 예시도를 도시한 것으로,
본 발명은 동력원(10)의 구동력이 입력축(21)에 전달되고, 단방향 베어링(23)에 의해 입력축(21)과 일체로 회전구동되는 구동기어(22)가 설치된 동력입력부(20); 동력입력부(20)의 입력축(21)에 연결설치되고 일측에 클러치기어(31)를 구비하는 클러치부(30); 클러치부의 클러치기어(31) 또는 동력입력부의 구동기어(22)로부터 회전력을 선택적으로 전달받아 회전구동되는 회전전달부(40); 회전전달부(40)를 통해 동력원(10)의 구동력을 전달받아 출력축(51)을 회전구동시키는 출력부(50); 상기 동력입력부(20), 클러치부(30), 회전전달부(40) 및 출력부(50)가 설치되는 기어박스부(60);를 포함하여, 클러치부(30)의 작동유무에 따라 2단 변속이 이루어지도록 되어 있다.
상기 동력원(10)은 모터, 전기모터 등등 동력을 발생시키는 구동수단을 의미한다. 또한, 상기 동력원(10)은 기어박스부(60)에 고정되도록 설치되거나, 동력입력부(20)의 입력축(21)에 축결합되도록 별도 고정수단에 고정설치될 수 있다.
상기 동력입력부(20)는 동력원(10)의 구동력이 전달되는 입력축(21)과, 상기 입력축(21)의 회전시, 입력축과 일체로 회전되도록 단방향 베어링(23)에 의해 구속되는 구동기어(22)를 포함한다.
상기 입력축(21)은 일측이 동력원(10)에 연결되고 타측이 클러치부(30)에 연결되며, 기어박스부(60) 및 클러치부(30)에 베어링 지지되도록 되어 있다.
상기 구동기어(22)는 입력축(21)의 회전작동시, 입력축(21)과 일체로 회전되도록 단방향 베어링(23)에 의해 역방향(입력축의 회전방향과 반대되는 방향)으로 구속되도록 설치되어 있다. 즉, 상기 구동기어(22)는 단방향 베어링(23)에 의해 입력축(21)과 일체로 정방향(동력원에 의한 입력축의 구동방향) 회전되고, 구동기어(22)의 회전속도가 입력축(21)의 회전속도 보다 빠르게 될 경우, 단방향 베어링(23)에 의해 입력축(21)에 대하여 아이들링 상태가 된다.
상기 단방향 베어링(23)은 일방향으로만 동력을 전달하는 베어링으로, 공지의 것을 사용하므로, 그 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 클러치부(30)는 전자제어식 클러치(70)로 이루어지거나, 원심력식 클러치(80)로 이루어질 수 있다.
상기 전자제어식 클러치(70)는 클러치 조작기(레버 또는 페달)의 조작에 디스크 패드가 밀착접촉되도록 작동되어 동력이 전달되도록 하는 공지의 클러치장치 또는, 일정속도 이상이면 자동작동되어 동력이 전달되도록 하는 공지의 클러치장치를 모두 포함할 수 있다.
이와 같은 전자제어식 클러치(70)는 일예로, 도 3 에 도시된 바와 같이, 클러치 허브(72)가 일체로 연결된 클러치 케이스(71)와, 상기 클러치 케이스(71)에 연결되는 복수의 클러치 플레이트(73)와, 상기 복수의 클러치 플레이트(73)에 대응하여 소정거리 이격되도록 설치되는 복수의 클러치 디스크(74)와, 상기 클러치 디스크가 연결설치되고 동력입력부의 입력축(21)에 일체로 연결되어 동심원 회전되는 회전체(75)를 포함할 수 있으며, 상기 클러치 케이스의 클러치 허브(72)에는 클러치 기어(31)가 일체로 설치될 수 있다.
상기 원심력식 클러치(80)는 원심력에 의해 작동되어 동력이 전달되도록 하는 것으로, 도 2, 도 4 및 도 5 에 도시된 바와 같이, 동력입력부의 입력축(21)에 일체로 회전되도록 설치되는 내측회전체(81)와, 내측회전체(81)와 사이공간(82)을 구비하도록 설치되고 기어박스부(60)에 허브(83c)가 베어링 지지되는 외측회전체(83)와, 외측회전체(83)와 내측회전체(81) 사이에서 작동되도록 내측회전체(81)에 연결설치되는 롤러클러치부(84)를 포함하며, 상기 외측회전체의 허브(83c)에 클러치 기어(31)가 일체로 설치될 수 있다.
상기 내측회전체(81)는 동심원으로 회전되도록 입력축(21)이 중심에 연결 설치되어 있으며, 외주면에는 지지면(85a)과 경사면(85b)을 구비하는 밀착부(85)가 형성되고, 롤러클러치부(84)가 연결설치되는 설치홀(86)이 소정길이를 구비하며 내부에 형성되어 있다.
상기 지지면(85a)은 상측이 내측회전체의 외주면(81a)에 연결되고, 하단이 경사면(85b)에 연결되도록 형성되어 있으며, 내측회전체(81)의 중심을 향하도록 수직면으로 이루어지거나, 소정의 오목한 곡률을 구비하는 곡면으로 이루어질 수 있다.
상기 지지면(85a)은 롤러클러치부(84)의 안정적인 안착을 위하여 오목한 곡률의 곡면으로 이루어지는 것이 바람직하며, 지지면의 높이(h)는 롤러클러치부의 롤러 직경(D)보다 크도록 형성되어 있다.
상기 경사면(85b)은 내측회전체(81)의 회전력에 의해 롤러클러치부(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 내측회전체의 외주면(81a)에 연결되도록 형성되어, 내측회전체(81)의 회전력에 의해 롤러클러치부의 롤러(84a)가 내측회전체의 외주면(81a)방향으로 이동될 수 있도록 되어 있다.
상기 밀착부(85)는 내측회전체의 외주면(81a)에 하나 이상이 형성되어 있으며, 내측회전체의 외주면 전체둘레에 일방향을 향하도록 복수개가 연속하여 형성될 경우, 상기 내측회전체(81)는 도 4 및 도 5 에 도시된 바와 같이, 복수의 밀착부(85)에 의해 톱니형상으로 이루어지게 된다. 즉, 내측회전체의 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, 내측회전체(81)는 전체적으로 톱니형상을 이루게 된다.
상기 설치홀(86)은 롤러클러치부(84)가 연결설치되는 것으로, 일측(86a)이 내측회전체의 내측을 향하고, 타측(86b)이 내측회전체의 외측을 향하도록 소정길이를 구비하며 형성되어 있다.
상기 설치홀(86)은 직선형 장홀형상을 구비하거나, 곡선형 장홀형상을 구비할 수 있으며, 바람직하게는 직선형 장홀형상으로 형성된다.
상기 외측회전체(83)는 내측회전체(81)가 내부에 위치하도록 수용홈(83a)을 구비하고, 상기 수용홈(83a)의 둘레를 따라 롤러클러치부의 롤러(84a)가 접촉지지되는 내주면(83b)이 형성되어 있으며, 일측에 동력입력축(21)이 삽입관통되어 베어링지지되고 클러치 기어(31)가 일체로 설치되는 중공의 허브(83c)가 돌출형성되어 있다.
상기 사이공간(82)은 외측회전체의 수용홈(83a)내로 내측회전체(81)가 삽입되어 위치하도록 조립될 경우, 외측회전체 수용홈의 내주면(83b)에서 내측회전체 밀착부의 경사면(85b)까지의 사이간격에 형성되는 공간을 의미하며, 상기 사이공간(82)은 외측회전체 수용홈의 내주면(83b)과 내측 회전체의 경사면(85b) 사이간격이 점진적으로 좁아지는 형상을 이루게 된다.
즉, 외측회전체의 수용홈(83a)내로 내측회전체(81)가 위치하도록 조립될 경우, 밀착부의 경사면(85b)의 형상에 의해, 외측회전체의 내주면(83b)에서 내측회전체의 경사면 타측단(또는 경사면 외측단)까지의 사이간격은, 롤러클러치부의 롤러 직경(D)보다 작고, 외측회전체의 내주면에서 내측회전체의 경사면 일측단(또는 경사면내측단) 까지의 사이간격은 롤러클러치부의 롤러 직경(D)보다 크도록 사이공간이 형성된다.
상기 롤러클러치부(84)는 내측회전체(81)의 회전력에 의해 작동되어, 내측회전체(81)와 외측회전체(83)가 일체로 회전될 수 있도록 밀착접촉시키는 작동을 수행하는 것으로, 이와 같이 구성된 롤러클러치부(84)는 마찰에 따른 손실발생이 없는 특징을 구비하고 있다.
상기 롤러클러치부(84)는 내측회전체의 밀착부(85)내에 위치하도록 설치되는 롤러(84a)와, 롤러(84a)의 양단이 회전가능하도록 일측에 연결설치되는 지지대(84b)와, 내측회전체의 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 롤러클러치부(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 롤러클러치부(84)는 내측회전체(81)의 회전력이 일정값 미만에서는 미작동되어 입력축(21)에 의해 내측회전체(81)만 회전되도록 하고, 내측회전체(81)의 회전력이 일정값 이상으로 높아지게 되면 원심력에 의해 롤러클러치부(84)가 작동되어, 내측회전체(81)와 외측회전체(83)가 롤러클러치부의 롤러(84a)에 의해 일체로 회전되도록 하는 기능을 수행하게 된다.
즉, 상기 롤러클러치부(84)는, 내측회전체(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, 내측회전체(81)가 롤러(84a)로 인한 간섭현상없이 회전되게 된다.
또한, 상기 롤러클러치부(84)는, 내측회전체(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, 경사면과 외측회전체의 내주면 사이간격이 점차 좁아져 롤러의 직경보다 작아지는 부분에서 밀착부의 경사면(85b)과 외측회전체의 내주면(83b) 사이에 낌 됨으로써, 내측회전체(81)와 외측회전체(83)가 일체로 함께 회전되게 된다.
상기 롤러클러치부(84)가 작동되도록 하는 내측회전체(81) 회전력의 일정값는, 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.
일 예로, 상기 롤러클러치부(84)는 동력원 최대출력속도의 약 30% 이상도달시 작동될 수 있도록 일정값이 설정될 수 있으며, 더욱 구체적으로는 내측회전체의 회전력이 1,000∼5,000rpm 구간내에서 설정된 일정값에 도달되면 작동되도록 설계될 수 있다.
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 입력축(21)에 베어링 지지되도록 설치되는 중앙회전링크(91)와, 상기 중앙회전링크(91)에 일측단이 각각 힌지결합되고 롤러클러치부의 힌지축(84c)에 회전가능하도록 타측단이 연결되는 연결링크(92)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(92)에 의한 중앙회전링크(91)의 회전작동되고, 중앙회전링크(91)의 회전에 의해 이에 연결된 복수의 또다른 연결링크(92)가 동시에 작동되어, 복수의 롤러클러치부의 작동이 동기화되도록 하는 기능을 구비하게 된다.
상기 회전전달부(40)는 동력입력부의 입력축(21)과 평행하도록 기어박스부(60)에 양단이 베어링 지지되도록 설치되는 회전축(41)과, 회전축(41)에 일체로 설치되고 동력입력부의 구동기어(22)에 치합되는 제1회전기어(42)와, 회전축(41)에 일체로 연결설치되고 클러치부의 클러치기어(31)에 치합되는 제2회전기어(43)와, 회전축(41)에 일체로 연결설치되어 출력부(50)로 동력을 전달하는 제3회전기어(44)를 포함하되, 상기 구동기어(22)와 제1회전기어(42)의 기어비(감속비)는, 클러치기어(31)와 제2회전기어(43)의 기어비(감속비) 보다 더 크도록 형성되어 있다.
상기와 같이 구성된 회전전달부(40)는 클러치부(30)의 미작동시에는 동력원(10)의 구동력이 동력입력부의 구동기어(22)를 통해 제1회전기어(42)에 전달되어 회전축(41)이 회전되고, 회전축의 작동에 의해 제3회전기어(44)가 회전되어 출력부로 구동력을 전달하게 된다.
또한, 클러치부(30)의 작동시에는 동력원(10)의 구동력이 클러치부의 클러치기어(31)를 통해 제2회전기어(43)에 전달되어 제1회전기어(42)의 회전속도보다 더 빠른 속도로 회전축(41)을 회전시키게 되며, 이와 같이 회전되는 회전축(41)에 의해 제3회전기어(44)가 회전되어 출력부(50)로 구동력이 전달된다.
상기 출력부(50)는 회전전달부의 제3회전기어(44)에 일측이 치합되도록 설치되는 출력기어(52)와, 상기 출력기어(52)와 일체로 회전되도록 설치되고 회전축(41)에 평행하도록 기어박스부(60)에 베어링지지되는 출력축(51)을 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 2단 변속장치는 전기차량뿐 아니라, 선박, 일반적인 차량, 리어커, 자전거, 휠체어, 유모차 등등 다양한 분야에 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 클러치부를 원심력식 클러치로 설정하여 그 작동관계를 상세히 설명한다. 이때, 상기 원심력식 클러치는 최고출력속도 100㎞/ｈ에 대하여 30㎞/ｈ에서 작동되어 변속이 이루어지도록 가정하여 설명한다.
1단 주행 (클러치부 미작동 - 저속)
동력원(10)에 의해 동력입력부의 입력축(21)이 회전되고, 상기 입력축(21)에 의해 구동기어(22)가 회전되며, 상기 구동기어(22)에 의해 회전전달부(40)의 제1회전기어(42)가 회전축(41)과 함께 일방향으로 회전되고, 상기 회전축(41)의 회전에 의해 제3회전기어(44)가 회전되어 출력부의 출력기어(52)를 회전구동시킴으로써, 출력축(51)이 입력축(21)과 동일방향(정방향)으로 회전된다. 이때, 상기 출력축은 30㎞/ｈ미만으로 휠을 구동시키게 된다.
또한, 동력원(10)에 의해 동력입력부의 입력축(21)이 회전될 경우, 구동기어(22)와 함께 클러치부의 내측회전체(81)가 회전되고, 회전전달부의 제2회전기어(43)에 의해 클러치기어(31)가 회전되어 외측회전체(83) 역시 회전되게 되나, 내측회전체(81)의 회전력이 일정값 미만에서는 원심력식 클러치(80)가 작동되지 않으므로, 내측회전체(81)와 외측회전체(83)는 서로 다른 회전력을 구비하며 각각 회전작동될 뿐, 출력축(51)의 회전력(출력)에는 영향을 주지 않게 된다.
또한, 상기 클러치부(30)를 전자제어식 클러치(70)로 설정할 경우도 입력축(21)에서 출력축(51)으로의 1단 변속에 따른 동력전달과정은 원심력식 클러치의 작동전후와 동일하게 이루어진다.
2단 주행 (클러치부 작동 - 증속)
동력원(10)에 의해 입력축(21)의 회전력이 증대되어, 30㎞/ｈ이상으로 출력속도가 도달될 경우, 내측회전체(81)의 회전력 증대에 의해 원심력식 클러치(80)에 원심력이 작동되어, 롤러(84a)가 밀착부의 경사면(85b)을 따라 외측회전체의 내주면 방향으로 사이공간(82)을 따라 이동됨과 동시에, 힌지축(84c)이 지지스프링(84d)을 압축하며 설치홀(86)을 따라 이동되어, 내측회전체 밀착부의 경사면(85b)과 외측회전체 수용홈의 내주면 사이간격이 롤러의 직경보다 작아지는 부분에서 밀착부의 경사면(85b)과 외측회전체의 내주면(83b) 사이에서 롤러(84a)의 낌현상이 발생된다.
이와 같이, 클러치부의 롤러(84a)가 내측회전체의 밀착부 경사면(85b)과 외측회전체의 수용홈 내주면(83b) 사이에 끼게 되면, 내측회전체(81)와 외측회전체(83)는 롤러(84a)의 낌현상에 의해 일체로 함께 회전되게 되며, 외측회전체(83)의 회전에 의해 클러치기어(31)가 회전되어 회전전달부의 제2회전기어(43)가 회전되고, 제2회전기어(43)에 의해 회전축(41) 및 제3회전기어(44)가 회전되어 출력부의 출력기어(52)를 회전구동시킴으로써, 출력축(51)이 입력축(21)과 동일방향으로 회전된다.
또한, 상기 2단 주행시, 입력축(21)의 회전력이 구동기어(22)에 의해 제1회전기어(42)로 전달되어 회전축(41)을 회전시키게 되나, 상기 구동기어(22)와 제1회전기어(42)의 기어비(감속비)는, 클러치기어(31)와 제2회전기어(43)의 기어비(감속비) 보다 더 크도록 형성되고 구동기어(22)는 단방향 베어링(23)에 의해 입력축(21)에 지지되도록 되어 있으므로,
제1회전기어(42)를 통해 회전축(41)에 전달되는 회전력보다, 제2회전기어(43)를 통해 회전축(41)에 전달되는 회전력이 더 크게 되며, 이로 인하여, 제2회전기어(43)에 의한 회전축(41)의 회전속도가 제1회전기어(42)의 회전속도 보다 더 빠르게 되어, 제1회전기어(42)에 치합된 구동기어(22)는 단방향 베어링(23)에 의해 입력축(21)에 대하여 아이들링 상태를 이루게 된다. 즉, 동력원(10)의 구동력은 클러치기어(31), 제2회전기어(43), 회전축(41)을 통해서만 출력축(51)에 전달되게 된다.
또한, 1단 주행시, 내측회전체(81)와 외측회전체(83)는 회전되고 있는 상태이므로, 본 발명은 2단 주행으로의 변속시, 클러치부 작동에 따른 변속충격이 최소화 또는 변속충격의 발생없이 2단으로의 증속이 이루어지게 된다.
또한, 상기 클러치부(30)를 전자제어식 클러치(70)로 설정할 경우도 입력축에서 출력축으로의 2단 변속에 따른 동력전달과정은 원심력식 클러치의 작동 전후와 동일하게 이루어진다.
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 (20) : 동력입력부
(21) : 입력축 (22) : 구동기어
(25) : 단방향 베어링 (30) : 클러치부
(31) : 클러치기어 (40) : 회전전달부
(41) : 회전축 (42) : 제1회전기어
(43) : 제2회전기어 (44) : 제3회전기어
(50) : 출력부 (51) : 출력축
(52) : 출력기어 (60) : 기어박스부
(70) : 전자제어식 클러치 (71) : 클러치 케이스
(72) : 클러치 허브 (73) : 클러치 플레이트
(74) : 클러치 디스크 (75) : 회전체
(80) : 원심력식 클러치 (81) : 내측회전체
(81a) : 외주면 (82) : 사이공간
(83) : 외측회전체 (83a) : 수용홈
(83b) : 내주면 (83c) : 허브
(84) : 롤러클러치부 (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

Claims (9)

  1. 동력원(10)의 구동력이 입력축(21)에 전달되고, 단방향 베어링(23)에 의해 입력축(21)에 일체로 회전되도록 구동기어(22)가 설치된 동력입력부(20); 동력입력부(20)의 입력축(21)에 연결설치되고 일측에 클러치기어(31)를 구비하는 클러치부(30); 클러치부의 클러치기어(31) 또는 동력입력부의 구동기어(22)로부터 회전력을 선택적으로 전달받아 회전구동되는 회전전달부(40); 회전전달부(40)를 통해 동력원(10)의 구동력을 전달받아 출력축(51)을 회전구동시키는 출력부(50); 상기 동력입력부(20), 클러치부(30), 회전전달부(40) 및 출력부(50)가 설치되는 기어박스부(60);를 포함하되,
    상기 클러치부(30)는, 동력입력부의 입력축(21)에 일체로 회전되도록 설치되고 외주면에 지지면(85a)과 경사면(85b)을 구비하는 밀착부(85)가 형성된 내측회전체(81)와, 내측회전체(81)와 사이공간(82)을 구비하도록 설치되고 기어박스부(60)에 허브(83c)가 베어링 지지되는 외측회전체(83)와, 내측회전체(81)의 회전력에 따른 원심력에 의해 외측회전체(83)와 내측회전체(81) 사이에서 작동되도록 내측회전체(81)에 연결설치되는 롤러클러치부(84)를 포함하는 원심력식 클러치(80)로 이루지고, 상기 외측회전체의 허브(83c)에 클러치 기어(31)가 일체로 설치되며,
    상기 외측회전체(83)는, 내측회전체(81)가 내부에 위치하도록 수용홈(83a)을 구비하고, 상기 수용홈(83a)의 둘레를 따라 롤러클러치부의 롤러(84a)가 접촉지지되는 내주면(83b)이 형성되며,
    상기 내측회전체(81)는 외주면에 지지면(85a)과 경사면(85b)을 구비하는 밀착부(85)가 형성되고, 롤러클러치부(84)가 연결설치되는 설치홀(86)이 소정길이를 구비하도록 내부에 형성되며,
    상기 사이공간(82)은 수용홈의 내주면(83b)과 내측회전체의 경사면(85b) 사이간격이 점진적으로 좁아지는 형상을 구비하도록 형성되어, 클러치부(30)의 작동유무에 따라 2단 변속이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 2단 변속장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1 에 있어서;
    롤러클러치부(84)는, 내측회전체의 밀착부(85)를 따라 이동되도록 사이공간(82)내에 설치되는 롤러(84a)와, 롤러(84a)의 양단이 회전가능하도록 일측에 연결설치되는 지지대(84b)와, 내측회전체의 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 2단 변속장치.
  8. 청구항 7 에 있어서;
    롤러클러치부(84)는 링크부(90)에 의해 서로 연결되도록 구성되어 있으며,
    상기 링크부(90)는 입력축(21)에 베어링 지지되도록 설치되는 중앙회전링크(91)와, 상기 중앙회전링크(91)에 일측단이 각각 힌지결합되고 롤러클러치부의 힌지축(84c)에 회전가능하도록 타측단이 연결되는 연결링크(92)를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 변속장치.
  9. 청구항 1 에 있어서;
    회전전달부(40)는, 동력입력부의 입력축(21)과 평행하도록 기어박스부(60)에 양단이 베어링지지되도록 설치되는 회전축(41)과, 회전축(41)에 일체로 연결되고 동력입력부의 구동기어(22)에 치합되는 제1회전기어(42)와, 회전축(41)에 일체로 연결설치되고 클러치부의 클러치기어(31)에 치합되는 제2회전기어(43)와, 회전축(41)에 일체로 연결설치되어 출력부(50)로 동력을 전달하는 제3회전기어(44)를 포함하되, 상기 구동기어(22)와 제1회전기어(42)의 기어비(감속비)는, 클러치기어(31)와 제2회전기어(43)의 기어비(감속비) 보다 더 크도록 형성된 것을 특징으로 하는 2단 변속장치.
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