KR101816794B1 - 3단 변속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3단 변속장치에 관한 것으로, 그 목적은 간단한 구조에 의해 소형화가 가능하고, 동력손실없이 동력원의 구동력이 출력축으로 신속하게 전달될 수 있는 3단 변속장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 동력원의 구동력이 동력입력부의 입력축을 통해 선기어로 입력되고, 유성기어부의 캐리어를 통해 출력축으로 출력되도록 구성되어 있으며, 2단출력 클러치부 또는 3단출력 클러치부의 작동에 따라 출력축의 출력이 1단(저속), 2단(증속), 3단(증속)으로 변속되도록 되어 있다.

Description

3단 변속장치{The three-speed transmission}

본 발명은 3단 변속장치에 관한 것으로, 2,3단출력 클러치부의 작동유무에 의해 동력원의 구동력이 출력부에 전달되어 3단변속이 이루어질 수 있는 3단 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 또는 3단 변속 장치가 널리 사용되어지고 있다.

종래의 2단 또는 3단 변속장치는 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 2단 또는 3단 변속장치는 1단에서 2단으로의 변속시, 변속 충격과 마찰손실이 발생되어, 탑승자의 승차감을 저하시키고 안전운전을 방해하게 되는 등 여러가지 문제점이 있었다.

공개특허공보 공개번호 10-2013-0100391(2013.09.11) 실용신안공보 공고번호 실1995-0009380(1995.10.25) 등록특허공보 등록번호 10-1611078(2016.04.04) 공개특허공보 공개번호 10-2016-0005209(2016.01.14)

본 발명의 목적은 간단한 구조에 의해 소형화가 가능하고, 동력손실없이 동력원의 구동력이 출력축으로 신속하게 전달될 수 있는 3단 변속장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 동력원의 구동력이 동력입력부의 입력축을 통해 선기어로 입력되고, 유성기어부의 캐리어를 통해 출력축으로 출력되도록 구성되어 있으며, 2단출력 클러치부 또는 3단출력 클러치부의 작동에 따라 출력축의 출력이 1단(저속), 2단(증속), 3단(증속)으로 변속되도록 되어 있다.

본 발명은 주행상태에 따라 2단출력 클러치부 및 3단출력 클러치부의 작동에 따라 출력축의 출력이 1단(저속), 2단(증속), 3단(증속)으로 변속되도록 되어 있어, 차량의 출력 및 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 기어수의 최소화 사용을 통해 기어에서 기어로의 동력전달 손실이 최소화되고, 동력전달과정이 간단하여 기존 장치에 비해 동력전달효율이 우수할 뿐 아니라, 전체 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 하우징부내에 동력입력부, 유성기어부 및 선기어부가 위치하고, 2,3단출력 클러치부가 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 외측회전체의 속도 차이가 최소화되도록 되어 있어, 변속 충격없이 변속이 이루어질 수 있된다.

본 발명은 3단의 변속비를 제공하여 전기차량의 구동성능을 보다 향상시키며, 동력 소모를 최소화하여 전기차의 연비향상 및 주행가능 거리의 증가를 도모할 수 있다.

본 발명은 감속시, 2단 또는 3단 클러치부의 내측회전체와 외측회전체의 속도가 일치하게 되므로, 이때 변속제어가 이루어지도록 제어할 경우, 변속충격이 발생되지 않는다.

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(하우징부 제외)
도 2 는 본 발명에 따른 구성을 보인 또다른 예시도(하우징부 제외)
도 3 은 본 발명에 따른 제2,3회전기어와 다단회전기어의 결합관계를 보인 예시도
도 4 는 본 발명에 따른 제1,2,3구동기어의 결합관계를 보인 예시도
도 5 는 본 발명에 다른 선기어, 유성기어부 및 링기어의 결합관계를 보인 예시도
도 6 은 본 발명에 다른 전자제이식 클러치의 구성을 보인 예시도
도 7 은 본 발명에 따른 원심력식 클러치의 구성을 보인 예시도
도 8 은 본 발명에 따른 원심력식 클러치의 작동상태를 보인 예시도
도 9 는 본 발명에 따른 링크부의 구성을 보인 예시도
도 10은 본 발명에 따른 링크부의 작동상태를 보인 예시도
도 11은 본 발명의 간략구성을 보인 예시도
도 12는 오토변속으로 인한 동력원 회전 영역에 따른 출력선도를 보인 예시도

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도(하우징부 제외)를, 도 2 는 본 발명에 따른 구성을 보인 또다른 예시도(하우징부 제외)를, 도 3 은 본 발명에 따른 제2,3회전기어와 다단회전기어의 결합관계를 보인 예시도를, 도 4 는 본 발명에 따른 제1,2,3구동기어의 결합관계를 보인 예시도를, 도 5 는 본 발명에 다른 선기어, 유성기어부 및 링기어의 결합관계를 보인 예시도를, 도 11 은 본 발명의 간략구성을 보인 예시도를 도시한 것으로,

본 발명은 동력원(100)의 구동력이 동력입력부(10)의 입력축(13)을 통해 선기어(12)로 입력되고, 유성기어부의 캐리어(43)를 통해 출력축(200)으로 출력되도록 구성되어 있으며, 2단출력 클러치부(20) 및 3단출력 클러치부(30)의 작동에 따라 출력축(200)의 출력이 1단(저속), 2단(증속), 3단(증속)으로 변속되도록 되어 있다.

본 발명은 동력원(100)의 구동력이 입력축(13)에 전달되고, 입력축(13)에 일체로 선기어(12) 및 제1구동기어(11)가 설치된 동력입력부(10);

동력입력부의 선기어(12)에 복수개의 유성기어(42)가 연결되도록 설치되는 유성기어부(40);

동력입력부(10)의 제1구동기어(11)에 제2구동기어(21)가 치합되도록 연결설치되는 2단출력 클러치부(20);

동력입력부(10)의 제1구동기어(11)에 제3구동기어(31)가 치합되도록 연결설치되는 3단출력 클러치부(30);

유성기어부의 유성기어(42)에 치합되는 링기어(52)를 구비하고, 2단출력 클러치부의 제2회전기어(24) 또는, 3단출력 클러치부의 제3회전기어(34)로부터 회전력을 전달받아 회전구동되는 다단회전기어(54)를 구비하는 링기어부(50);

유성기어부의 캐리어(43)에 일체로 연결되어 링기어부의 다단회전기어(54) 또는 동력입력부의 선기어(12)를 통해 동력원(100)의 구동력을 전달받아 회전구동되는 출력축(200);

동력원(100)이 일측에 연결설치되고, 동력입력부(10), 2단출력 클러치부(20), 3단출력 클러치부(30), 링기어부(50) 및 출력부(200)가 설치되는 하우징부(60);를 포함하여, 동력입력부(10), 2단출력 클러치부(20) 및 3단출력 클러치부(30)의 작동에 따라 3단계 변속이 이루어지도록 되어 있다.

상기 동력원(100)은 모터, 전기모터 등등 동력을 발생시키는 구동수단을 의미한다. 또한, 상기 동력원(100)은 하우징부(60)에 고정되도록 설치되거나, 동력입력부(10)의 입력축(13)에 축결합되도록 별도 고정수단에 고정설치될 수 있다.

상기 동력입력부(10)는 동력원(100)의 구동력이 전달되는 입력축(13)과, 상기 입력축(13)에 일체로 회전되도록 설치된 선기어(12)와, 상기 선기어(12)와 소정거리 이격되도록 입력축(13)에 일체로 설치된 제1구동기어(11)를 포함한다.

상기 입력축(13)은 일측이 동력원(100)에 연결되고 타측이 하우징부(60)에 베어링 지지되도록 설치되어 있으며, 상기 입력축(13)은 유성기어부(40) 및 링기어부(50)를 관통하여 설치된다.

상기 선기어(12)는 유성기어부(40)내에 위치하도록 입력축(13)에 일체로 설치되어 있으며, 동력원(100)으로부터 입력축(13)에 구동력이 전달될 경우, 입력축(13)과 일체로 회전구동되어 유성기어부의 유성기어에 회전력을 전달하게 된다.

상기 제1구동기어(11)는 2,3단출력 클러치부(20,30)의 제2,3구동기어(21,31)가 각각 치합되도록 입력축(13)에 연결설치되어 있으며, 동력원(100)으로부터 입력축(13)에 구동력이 전달될 경우, 입력축(13)과 일체로 회전구동되어 2,3단출력 클러치부의 제2,3구동기어(21,31)에 회전력을 전달하게 된다.

상기 유성기어부(40)는 동력전달부의 선기어(12)에 치합되는 복수의 유성기어(42)와, 복수의 유성기어(42)가 회전가능하도록 연결지지되고, 일측에 출력축(200)이 일체로 회전되도록 연결설치된 유성기어 캐리어(43)를 포함한다.

상기 유성기어(42)는 선기어(12)를 중심으로 설치되어 있으며, 선기어(12)로부터 구동력을 전달받아, 선기어(12)와 반대되는 방향으로 회전(자전)하면서, 선기어(12)를 중심으로 회전(공전)되어, 유성기어 캐리어(43)를 선기어(12)의 회전방향과 동일하게 회전시킨다.

상기 유성기어(42)는 유성기어축(41)에 의해 유성기어 캐리어(43)에 회전가능하도록 연결설치되어 있으며, 선기어(12)와 복수개 유성기어(42)의 배열은 공지의 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 유성기어 캐리어(43)는 동력원(100)의 구동력을 전달받아 그 구동력을 출력축(200)으로 출력한다. 상기 유성기어 캐리어(43)는, 복수의 유성기어(42)가 유성기어축(41)에 의해 회전(자전)가능하도록 소정거리 이격되어 연결지지되는 제1,2지지체(43a,43b)와, 제1지지체(43a)의 중심에 일측이 일체로 연결되고 타측에 출력축(200)이 일체로 연결설치된 중공의 중앙지지체(43c)를 포함한다.

상기 제1,2지지체(43a,43b)는 유성기어축(41)의 양단이 회전가능하도록 소정거리 이격되어 설치되어 있으며, 입력축(13)에 베어링 지지되어 있다.

상기 중앙지지체(43c)는 링기어부(50)를 관통하고, 입력축(13)이 내부를 관통하도록 제1지지체(43a)에 일측단이 일체로 연결설치되어 있으며, 타측단이 출력축(200)의 중심에 일체로 연결설치되어, 유성기어부(40)로 전달되는 구동력을 출력축(200)에 전달하게 된다. 또한, 상기 중앙지지체(43c)는 입력축(13)에 베어링 지지되어 있다.

상기 2단출력 클러치부(20)는 2단출력이 이루어지도록 작동되는 것으로, 동력입력부(10)의 제1구동기어(11)에 연결되는 제2구동기어(21)와, 상기 제2구동기어가 연결되는 2단작동 클러치(22)와, 2단작동 클러치(22)에 일측이 연결설치되고 타측이 하우징부(60)내에 베어링지지되도록 설치된 2단출력축(23)과, 링기어부의 다단회전기어에 연결되도록 단방향 베어링(25)에 의해 2단출력축(23)에 지지되어 설치되는 제2회전기어(24)를 포함한다.

즉, 상기 제2회전기어(24)는 2단출력축(23)의 회전작동시, 2단출력축(23)과 동일방향으로 함께 회전되도록 단방향 베어링(25)에 의해 지지되도록 2단출력축(23)에 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 2단출력 클러치부(20)는 2단작동 클러치(22)의 작동시, 동력원(100)의 구동력이 제1구동기어(11)를 통해 제2구동기어(21)에 전달되고, 제2구동기어(21)에 전달된 구동력은 2단작동 클러치(22)를 통해 2단출력축(23)에 전달되며, 2단출력축(23)에 일체로 설치된 제2회전기어(24)에 의해 링기어부의 다단회전기어(54)로 구동력이 전달되게 된다.

또한, 2단작동 클러치(22)의 미작동시에는, 동력원(100)의 구동력이 제1구동기어(11)를 통해 제2구동기어(21)에 전달되나, 2단작동 클러치(22)의 미작동에 의해 제2구동기어(21)의 구동력이 2단출력축(23)으로는 전달되지 않게 된다.

즉, 2단작동 클러치(23)의 미작동시에는, 제2구동기어(21)가 제1구동기어(11)에 의해 회전되고, 2단출력축(23)은 동력입력부의 선기어(22), 유성기어부의 유성기어(42), 링기어부의 링기어(52) 및 다단기어(54)를 통해 제2회전기어(24)로 전달되는 구동력에 의해 제1구동기어(11)와 별도로 회전되게 된다.

상기 3단출력 클러치부(30)는 3단출력이 이루어지도록 작동되는 것으로, 동력입력부의 제1구동기어(11)에 연결되는 제3구동기어(31)와, 상기 제3구동기어(31)가 연결되는 3단작동 클러치(32)와, 3단작동 클러치(32)에 일측이 연결설치되고 타측이 하우징부(60)내에 베어링지지되도록 설치된 3단출력축(33)과, 링기어부의 다단회전기어(54)에 연결되도록 3단출력축(33)에 일체로 연결설치되는 제3회전기어(34)를 포함한다.

이와 같이 구성된 3단출력 클러치부(30)는 3단작동 클러치(32)의 작동시, 동력원의 구동력이 제1구동기어(11)를 통해 제3구동기어(31)에 전달되고, 제3구동기어(31)에 전달된 구동력은 3단작동 클러치(32)를 통해 3단출력축(33)에 전달되며, 3단출력축(33)에 일체로 설치된 제3회전기어(34)에 의해 링기어부의 다단회전기어(54)로 구동력이 전달된다.

또한, 3단작동 클러치(32)의 미작동시에는, 동력원(100)의 구동력이 제1구동기어(11)를 통해 제3구동기어(31)에 전달되나, 3단작동 클러치(32)의 미작동에 의해 제3구동기어(31)의 구동력이 3단출력축(33)으로는 전달되지 않게 된다.

즉, 3단작동 클러치(32)의 미작동시에는, 제3구동기어(31)가 제1구동기어(11)에 의해 회전되고, 3단출력축(33)은 동력입력부의 선기어(22), 유성기어부의 유성기어(42), 링기어부의 링기어(52) 및 다단회전기어(54)를 통해 전달되는 구동력에 의해 제3구동기어(31)와 별도로 회전되게 된다.

상기 2단출력 클러치부의 2단작동 클러치(22), 3단출력 클러치부의 3단작동 클러치(32)는 모두 전자제어식 클러치(70) 또는 원심력식 클러치(80)로 이루어지거나, 2단출력 클러치부의 2단작동 클러치(22)는 전자제어식 클러치, 3단출력 클러치부의 3단작동 클러치(32)는 원심력식 클러치(80) 또는, 2단출력 클러치부의 2단작동 클러치(22)는 원심력식 클러치(80), 3단출력 클러치부의 3단작동 클러치(32)는 전자제어식 클러치(70)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 6 에 도시된 바와 같이, 제2구동기어(21) 또는 제3구동기어(31)가 일체로 형성된 클러치허브(72)와, 상기 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)와 사이간격을 유지하도록 설치되는 복수의 클러치 디스크(74)와, 상기 클러치 디스크(74)가 연결설치되고 2단출력축(23) 또는 3단출력축(33)이 일체로 연결되어 동심원 회전되는 회전체(75)를 포함할 수 있으며, 이와 같이 구성된 전자제어식 클러치의 작동은 공지의 기술이므로, 이에 대한 설명은 생략한다.

상기 원심력식 클러치(80)는 원심력에 의해 작동되어 동력이 전달되도록 하는 것으로, 도 7 내지 도 11 에 도시된 바와 같이, 제2구동기어(21) 또는 제3구동기어(31)가 일체로 형성된 허브(87b)를 구비하는 외측하우징 회전체(87)와, 외측하우징 회전체(87)내에 일체로 설치되는 내측회전체(81)와, 상기 내측회전체(81)와 사이공간(82)을 구비하도록 또한 내측회전체가 수용되도록 설치되고, 2단출력 클러치부의 2단출력축(23) 또는 3단출력 클러치부의 3단출력축(33)에 일체로 회전되도록 설치되는 외측회전체(83)와, 외측회전체(83)와 내측회전체(81) 사이에서 작동되도록 내측회전체(81)에 연결설치되는 롤러클러치부(84)를 포함한다.

상기 외측하우징 회전체(87)는 내측회전체(81) 및 이에 대응되는 외측회전체(83)가 수용되는 수용부(87a)를 구비하고, 일측에 제2구동기어(21) 또는 제3구동기어(31)가 일체로 형성된 중공의 허브(87b)가 돌출형성되어 있다.

상기 중공의 허브(87b)는 내부로 2단출력축(23) 또는 3단출력축(33)이 삽입관통되어 베어링지지되고 외부면은 하우징부(60)에 베어링지지되도록 설치되어 있으며, 하우징부(60)내에 위치하는 허브(87b)의 일측에 제2구동기어(21) 또는 제3구동기어(31)가 일체로 설치된다.

상기 내측회전체(81)는 외측하우징 회전체(87)의 수용부(87a)내에 위치하도록 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 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 외측하우징 회전체(87)의 수용부(87a)내에 위치하도록 설치되어 있으며, 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 2단출력축(23) 또는 3단출력축(33)이 일체로 연결설치된다.

상기 사이공간(82)은 외측회전체의 수용홈(83a)내로 내측회전체(81)가 위치하도록 조립될 경우, 외측회전체 수용홈의 내주면(83b)에서 내측회전체 밀착부의 경사면(85b)까지의 사이간격에 의해 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, 내측회전체(81)에 하나 이상이 설치되어 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 포함할 수 있다.

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 있으며, 이와 같이 구성된 롤러클러치부(84)는 마찰에 따른 손실발생이 없는 특징을 구비하고 있다.

상기와 같이 구성된 롤러클러치부(84)는 내측회전체(81)의 회전력이 일정값 미만에서는 미작동되어 내측회전체(81)만 회전되도록 하고, 내측회전체(81)의 회전력이 일정값 이상으로 높아지게 되면 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 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.

일 예로, 상기 롤러클러치부(84)는 동력원 최대출력속도의 약 30% 이상도달시 작동될 수 있도록 일정값이 설정될 수 있으며, 더욱 구체적으로는 동력원의 회전력이 1,000∼5,000rpm 구간내에서 설정된 일정값에 도달되면 작동되도록, 더 바람직하게는 1,700∼3,300rpm 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 도 9 및 도 10 에 도시된 바와 같이, 3단출력축(33)에 베어링 지지되도록 설치되는 중앙회전링크(91)와, 상기 중앙회전링크에 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, 내측회전체의 회전력에 의해 일측 롤러클러치부가 작동되면, 이와 연결된 연결링크에 의한 중앙회전링크의 회전작동에 의해, 복수의 롤러클러치부의 작동이 동기화되도록 하는 기능을 구비하게 된다.

도 11 의 2단출력 클러치부(20)는 전자제어식 클러치를, 3단출력 클러치부(30)는 원심력식 클러치가 예시로 도시되어 있다.

상기 링기어부(50)는 2단출력 클러치부(20) 및 3단출력 클러치부(30)의 작동유무에 따라 유성기어부(40)로 서로 다른 구동력을 전달하는 것으로, 2단출력 클러치부(20) 및 3단출력 클러치부(30)의 일측이 각각 연결되고 유성기어부의 제1중앙지지체(43c)에 일측이 베어링지지되는 다단회전기어(54)와, 상기 다단회전기어(54)의 타측에 일체로 연결설치되고 단방향 베어링(55,56)에 의해 하우징부(60) 및 입력축(13)에 지지되는 링기어 지지체(51)와, 상기 링기어 지지체(51)의 내주면에 형성되어 유성기어부의 유성기어가 연결되는 링기어(52)를 포함한다.

상기 다단회전기어(54)는 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이, 일측이 유성기어부의 제1중앙지지체(43c)에 베어링지지되고, 타측이 링기어 지지체(51)에 일체로 연결되는 회전기어 지지체(54a)와, 3단출력 클러치부의 제3회전기어(34)가 연결되도록 회전기어 지지체(54a)에 설치되는 3단기어(54b)와, 상기 3단기어(54b)와 단을 이루도록 회전기어 지지체(54a)에 설치되어 2단출력 클러치부의 제2회전기어(24)가 연결되는 2단기어(54c)를 포함하도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 다단회전기어(54)는 동력입력부의 입력축(13)을 중심으로 회전구동된다.

상기 링기어 지지체(51)는 단방향 베어링(56)에 의해 역방향(선기어의 회전방향의 반대방향)의 회전이 구속되고, 정방향(선기어의 회전방향과 동일방향) 회전시, 또다른 단방향 베어링(55)에 의해 하우징부(60)에 입력축(13)과 일체로 회전되도록 구속설치되어 있어, 선기어(12)의 구동력이 유성기어부(40)를 통해 출력축(200)으로 출력되고, 다단회전기어(54)의 정방향 회전은 가능하게 이루어지게 된다.

즉, 본 발명의 링기어부(50)는 단방향 베어링(56)에 의해, 입력축(13)의 정방향 회전은 자유롭게 이루어지고, 역방향 회전은 링기어부(50)에 구속되어 방지되도록 되어 있으며, 링기어부(50) 보다 회전수가 작지 않게 구속되어 선기어(12) 보다 링기어(52)의 회전이 높아질 경우, 같은 회전수로 회전할 수 있도록 되어 있다. 또한 링기어부(50)는 또다른 단방향 베어링(55)에 의해 링기어 지지체(51)의 역방향 회전이 구속되도록 하우징부(60)에 지지되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 출력축(200)이 일체로 형성된 유성기어부 캐리어의 제1중앙지지체(43c), 제1중앙지지체에 베어링지지되는 다단회전기어(54), 하우징부(60) 및 입력축(13)에 단방향 베어링(55,56)으로 지지되는 링기어 지지체(51)가 동력입력부의 입력축(13)을 중심으로 회전구동되고, 상기 출력축(200)과, 2단출력 클러치부의 2단출력축(23) 및 3단출력 클러치부의 3단출력축(33)은 삼각형상을 구비하도록 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 제1구동기어(11)와 제2구동기어(21)의 기어비(감속비)가, 제1구동기어(11)와 제3구동기어(31)의 기어비(감속비) 보다 크도록 형성되고,

제2회전기어(24)와 다단회전기어의 2단기어(54c)의 기어비(감속비)가 제3회전기어(34)와 다단회전기어의 3단기어(54b)의 기어비(감속비) 보다 크도록 형성되어, 2단출력 클러치부의 작동시보다 3단출력 클러치부의 작동시에, 유성기어 캐리어의 출력이 더욱 증대되도록 되어 있다.

또한, 3단출력 클러치부의 제3회전기어(34)는 피치원지름이 2단출력 클러치부의 제2회전기어(24) 피치원지름보다 더 작도록 형성되어 있으며, 상기 3단출력 클러치부의 제3구동기어(31)의 피치원지름은 2단출력 클러치부 제2구동기어(21)의 피치원지름보다 더 작도록 형성되어 있다.

또한, 상기 2단기어(54c)의 피치원지름은 3단기어(54b)의 피치원지름 보다 더 크도록 회전기어 지지체(54a)에 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명은 선기어(20Ｔ), 유성기어(20Ｔ), 링기어(60Ｔ)로 설정할 경우, 아래 [표1]에서와 같이, 유성기어 캐리어의 출력이 증대됨을 알 수 있다.

[표1]

또한, 상기와 같이 구성된 본 발명은 도 12 에 도시된 바와 같이, 주행속도가 증가하여 동력원의 rpm 이 높아지게 되면, 오토변속구간(2,800∼3,200rpm 구간)에서 변속하여 속도는 계속 증가되되, 동력원의 rpm 은 토크와 효율이 높은 rpm 영역 즉, 1,700∼3,300rpm 구간만 사용하도록 작동시켜, 전류값을 적게 사용하면서도 1충전거리가 증대되어 에너지 효율과 성능이 극대화되도록 설계될 수 있다. 도 12 는 오토변속으로 인한 동력원 회전 영역에 따른 출력선도를 도시한 것이다.

이하, 2단출력 클러치부(20)를 전자제어식 클러치(70)로 설정하고, 3단출력 클러치부(30)를 원심력식 클러치(80)로 설정하여 본 발명의 작동관계를 상세히 설명한다. 이때, 상기 2단출력 클러치부(20)는 최고출력속도 100㎞/ｈ에 대하여 30㎞/ｈ에서 작동되어 변속이 이루어지도록 또한, 3단출력 클러치부(30)는 최고출력속도 100㎞/ｈ에 대하여 50㎞/ｈ에서 작동되어 변속이 이루어지는 것으로 가정하여 설명한다.

- 1단 주행 (2,3단클러치부 미작동 - 저속)

동력원(100)에 의해 동력입력부의 입력축(13)이 회전(정방향)되고, 상기 입력축(13)에 의해 선기어(12)가 회전되며, 상기 선기어(12)에 의해 유성기어부의 유성기어(42)가 선기어와 반대방향으로 회전된다. 이때, 링기어부의 링기어 지지체(51)는 단방향베어링(55)에 의해 역방향(선기어의 회전방향과 반대되는 방향) 고정되어 있으므로, 유성기어(42)의 회전에 의해 유성기어 캐리어(43)가 선기어(12)와 동일한 방향으로 회전되어 유성기어 캐리어의 제1중앙지지체에 일체로 연결설치된 출력축(200)이 일방향으로 회전구동된다. 이때, 상기 출력축은 30㎞/ｈ미만으로 휠을 구동시키게 된다.

또한, 동력원(100)에 의해 동력입력부의 입력축(13)이 회전될 경우, 선기어(12)와 함께 제1구동기어(11)도 함께 구동되므로, 입력축(13)의 회전시 제1구동기어(11)에 의해 2단클러치부의 제2구동기어(21), 3단클러치부의 제3구동기어(31)가 모두 회전되나, 1단주행시 2단클러치부(20)의 2단작동 클러치(22) 및 3단클러치부(20)의 3단작동 클러치(32)는 미작동상태가 유지되므로, 제2,3구동기어(21,31)는 아이들링 상태를 유지하며 회전작동된다. 즉, 제2,3구동기어(21,31)의 회전구동력이 2,3단출력축(23,33)으로 전달되지 않게 된다.

- 2단 주행 (2단출력 클러치부 작동, 3단출력 클러치부 미작동 - 증속)

동력원(100)에 의해 입력축(13)의 회전력이 증대되어, 30㎞/ｈ이상으로 출력속도가 도달될 경우, 전자제어식 클러치(70)로 이루어진 2단출력 클러치부(20)가 자동작동되어 제2구동기어(21)의 회전력이 2단출력축(23)으로 전달되고, 2단출력축(23)에 의해 제2회전기어(24)가 회전되어 링기어부의 다단회전기어(54)를 유성기어부의 유성기어 캐리어(43)와 동일한 방향(정방향)으로 회전구동시킨다. 이와 같이 링기어부의 다단회전기어(54)가 유성기어부의 유성기어 캐리어(43)와 동일한 방향으로 회전구동되므로, 출력축(200)을 통한 출력이 증대된다.

이때, 링기어부 다단회전기어(54)의 회전력은 제3회전기어(34)를 통해 3단출력축(33)에 전달되고, 제1구동기어(11)의 회전력은 제3구동기어(31)에 전달되나, 3단출력 클러치부(30)가 미작동상태이므로, 3단출력축(33)과 제3구동기어(31)는 개별적으로 회전되게 된다.

- 3단 주행 (3단출력 클러치부 작동, 2단출력 클러치부 미작동 - 증속)

동력원(100)에 의해 입력축(13)의 회전력이 증대되어, 50㎞/ｈ이상으로 출력속도가 도달될 경우, 전자제어식 클러치(70)로 이루어진 2단출력 클러치부(20)가 단락되어 미작동상태가 되며, 입력축(13)의 회전력은 제1구동기어(11)를 통해 3단출력 클러치부의 제3구동기어(31)에 전달되고, 제3구동기어(31)의 회전력이 외측하우징 회전체(87)을 통해 내측회전체(81)에 전달되어 내측회전체(81)의 회전력이 증대된다.

이와 같이, 내측회전체(81)의 회전력이 증대되면, 원심력에 의해 롤러클러치부의 롤러(84a)가 밀착부의 경사면(85b)을 타고 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 3단출력축(33)이 회전되어 제3회전기어(34)가 회전되고, 제3회전기어(34)에 의해 링기어부의 다단회전기어(54)가 유성기어부의 유성기어 캐리어(43)와 동일한 방향으로 회전구동된다.

이때, 상기 3단출력 클러치부의 제3회전기어(34)와 다단회전기어의 3단기어(54b)의 기어비(감속비)보다 3단출력 클러치부의 제2회전기어(24)와 다단회전기어의 2단기어(54c)의 기어비(감속비)가 더 크도록 형성되고,

제1구동기어와 제2구동기어의 기어비(감속비)가, 제1구동기어와 제3구동기어의 기어비(감속비) 보다 크도록 형성되어 있으므로,

3단출력 클러치부의 제3회전기어(34)에 의해 링기어부의 다단회전기어(54)가 유성기어부의 유성기어 캐리어(43)와 동일한 방향(정방향)으로 회전구동될 경우, 출력축(200)을 통한 출력이 2단주행의 출력보다 더욱 증대된다.

- 3단 주행 (3단출력 클러치부 작동, 2단출력 클러치부 작동 - 증속)

2단출력 클러치부(20)가 작동된 상태에서 동력원(100)에 의해 입력축(13)의 회전력이 증대되어, 50㎞/ｈ이상으로 출력속도가 도달될 경우,

입력축(13)의 회전력은 제1구동기어(11)를 통해 3단출력 클러치부의 제3구동기어(31)에 전달되고, 제3구동기어(31)의 회전력이 외측하우징 회전체(87)를 통해 내측회전체(81)에 전달되어 내측회전체(81)의 회전력이 증대된다.

이와 같이, 내측회전체(81)의 회전력이 증대되면, 원심력에 의해 롤러클러치부의 롤러(84a)가 밀착부의 경사면(85b)을 타고 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.

또한, 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 3단출력축(33)이 회전되어 제3회전기어(34)가 회전되고, 제3회전기어(34)에 의해 링기어부의 다단회전기어(54)가 유성기어부의 유성기어 캐리어(43)와 동일한 방향으로 회전구동되어, 출력축(200)을 통한 출력이 2단주행의 출력보다 더욱 증대된다.

또한, 상기 3단출력 클러치부의 작동시, 2단출력 클러치부가 작동된 상태를 유지하고 있으므로, 동력입력부의 제1구동기어(11)에 의해 2단클러치부의 제2구동기어(21) 역시 회전되어 2단출력축(23)이 회전되나,

상기 제1구동기어(11)와 제2구동기어(21)의 기어비(감속비)는, 제2회전기어(24)와 다단회전기어의 2단기어(54c) 기어비(감속비) 보다 더 크도록 형성되고, 제2회전기어(24)가 2단출력축(23)에 역방향(입력축의 구동방향에 반대되는 방향) 고정되도록 단방향 베어링(25)에 의해 지지되어 있어,

제2구동기어(21)에 의해 2단출력축(23)으로 전달되는 회전력이, 다단회전기어의 2단기어(54c)에 의해 제2회전기어(24)로 전달되는 회전력보다 작게 되며, 이로 인하여 제2회전기어(24)의 회전속도가 2단출력축(23)의 회전속도보다 더 빠르게 되어, 단방향 베어링(25)에 의해 제2회전기어(24)는 2단출력축(23)에 대하여 아이들링 상태를 이루게 되므로, 제3회전기어(34)에 의한 다단회전기어(54)의 회전력이 유지되게 된다.

주행중 가속패달 미작동(회생제동력 생성)

주행 중, 가속패달을 작동하지 않게 되면, 출력축(200)이 연결된 유성기어 캐리어부(40)가 동력입력부분이 되므로, 유성기어 캐리어부(40)에서 회전력이 입력되고, 유성기어 캐리어부의 회전력에 의해 링기어부(50)가 유성기어 캐리어부(40)와 동일방향(정방향)으로 회전하게 된다.

이때, 상기 링기어부의 링기어 지지체(51)는 입력축(13)에 단방향 베어링(56)으로 구속되도록 되어 있어, 링기어부의 회전시, 입력축(13)도 정방향으로 회전되게 되며, 이로 인하여 링기어부(50)와 입력축(13)은 1 : 1 의 회전비로 동력원(100)을 강제구동하여 발전시키게 된다.

즉, 유성기어 캐리어부(40)를 통해 회전력이 입력되면, 링기어부(50)는 프리상태에서 정방향으로 아이들링 회전을 하게 되며, 이때 입력축(13)에 설치된 선기어(12)는 역방향으로 회전을 할 수도 있으나, 동력원(100)은 회생제동을 위한 역방향 힘에 부하가 걸리게 되어 점차적으로 회전이 멈추게 된다. 이러한 조건에서는 링기어부(50)의 프리 회전량으로 아이들링 상태가 되어 회생제동력이 생성되지 않게 된다. 그러나, 본 발명은 링기어부(50)와 입력축(13) 사이에 단방향베어링(56)이 설치되어 있어, 링기어부의 회전수가 선기어의 회전수보다 더 커질 때, 단방향베어링(56)에 의해 링기어부와 선기어가 1 : 1 의 회전비로 같이 회전되어 동력원을 강제 구동시킴으로써, 회생제동으로 동력원을 통해 에너지가 생성되도록 되어 있다.

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) : 동력입력부 (11) : 제1구동기어
(12) : 선기어 (13) : 입력축
(20) : 2단출력 클러치부 (21) : 제2구동기어
(22) : 2단작동클러치 (23) : 2단출력축
(24) : 제2회전기어 (25) : 단방향 베어링
(30) : 3단출력 클러치부 (31) : 제3구동기어
(32) : 3단작동 클러치 (33) : 3단출력축
(34) : 제3회전기어 (40) : 유성기어부
(41) : 유성기어축 (42) : 유성기어
(43) : 유성기어 캐리어 (43a) : 제1지지체
(43b) : 제2지지체 (43c) : 중앙지지체
(50) : 링기어부 (51) : 링기어 지지체
(52) : 링기어 (54) : 다단회전기어
(54a) : 회전기어 지지체 (54b) : 3단기어
(54c) : 2단기어 (55) : 단방향 베어링
(56) : 단방향 베어링 (60) : 하우징부
(70) : 전자제어식 클러치 (71) : 클러치 케이스
(72) : 클러치 허브 (73) : 클러치 플레이트
(74) : 클러치 디스크 (75) : 회전체
(80) : 원심력식 클러치 (81) : 내측회전체
(82) : 사이공간 (83) : 외측회전체
(83a) : 수용홈 (83b) : 내주면
(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 (87) :외측하우징 회전체
(87a) : 수용부 (87b) : 허브
(90) : 링크부 (91) : 중앙회전링크
(92) : 연결링크 (100) : 동력원
(200) : 출력축

Claims (12)

1. 동력원(100)의 구동력이 입력축(13)에 전달되고, 입력축(13)에 일체로 선기어(12) 및 제1구동기어(11)가 설치된 동력입력부(10);
   동력입력부의 선기어(12)에 복수개의 유성기어(42)가 연결되도록 설치되는 유성기어부(40);
   동력입력부(10)의 제1구동기어(11)에 제2구동기어(21)가 치합되도록 연결설치되는 2단출력 클러치부(20);
   동력입력부(10)의 제1구동기어(11)에 제3구동기어(31)가 치합되도록 연결설치되는 3단출력 클러치부(30);
   유성기어부의 유성기어(42)에 치합되는 링기어(52)를 구비하고, 2단출력 클러치부의 제2회전기어(24) 또는, 3단출력 클러치부의 제3회전기어(34)로부터 회전력을 전달받아 회전구동되는 다단회전기어(54)를 구비하는 링기어부(50);
   유성기어부의 캐리어(43)에 일체로 연결되어 링기어부의 다단회전기어(54) 또는 동력입력부의 선기어(12)를 통해 동력원(100)의 구동력을 전달받아 회전구동되는 출력축(200);
   동력원(100)이 일측에 연결설치되고, 동력입력부(10), 2단출력 클러치부(20), 3단출력 클러치부(30), 링기어부(50) 및 출력부(200)가 설치되는 하우징부(60);를 포함하여, 동력입력부(10), 2단출력 클러치부(20) 및 3단출력 클러치부(30)의 작동에 따라 3단계 변속이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 3단 변속장치.
   
2. 청구항 1 에 있어서;
   유성기어부(40)는, 동력전달부의 선기어(12)에 치합되는 복수의 유성기어(42)와, 복수의 유성기어(42)가 회전가능하도록 연결지지되고, 일측에 출력축(200)이 일체로 회전되도록 연결설치된 유성기어 캐리어(43)를 포함하되,
   상기 유성기어 캐리어(43)는, 복수의 유성기어(42)가 유성기어축(41)에 의해 회전(자전)가능하도록 소정거리 이격되어 연결지지되는 제1,2지지체(43a,43b)와, 제1지지체(43a)의 중심에 일측이 일체로 연결되고 타측에 출력축(200)이 일체로 연결설치된 중공의 중앙지지체(43c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3단 변속장치.
   
3. 청구항 1 에 있어서;
   2단출력 클러치부(20)는, 동력입력부(10)의 제1구동기어(11)에 연결되는 제2구동기어(21)와, 상기 제2구동기어가 연결되는 2단작동 클러치(22)와, 2단작동 클러치(22)에 일측이 연결설치되고 타측이 하우징부(60)내에 베어링지지되도록 설치된 2단출력축(23)과, 링기어부의 다단회전기어에 연결되도록 2단출력축(23)에 단방향 베어링(25)지지되는 제2회전기어(24)를 포함하고,
   3단출력 클러치부(30)는, 동력입력부의 제1구동기어(11)에 연결되는 제3구동기어(31)와, 상기 제3구동기어(31)가 연결되는 3단작동 클러치(32)와, 3단작동 클러치(32)에 일측이 연결설치되고 타측이 하우징부(60)내에 베어링지지되도록 설치된 3단출력축(33)과, 링기어부의 다단회전기어(54)에 연결되도록 3단출력축(33)에 일체로 연결설치되는 제3회전기어(34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3단 변속장치.
   
4. 청구항 3 에 있어서;
   2단출력 클러치부의 2단작동 클러치(22), 3단출력 클러치부의 3단작동 클러치(32)는 모두 전자제어식 클러치(70) 또는 원심력식 클러치(80)로 이루어진 것을 특징으로 하는 3단 변속장치.
   
5. 청구항 3 에 있어서;
   2단출력 클러치부의 2단작동 클러치(22)는 전자제어식 클러치(70)로 이루어지고, 3단출력 클러치부의 3단작동 클러치(32)는 원심력식 클러치(80)로 이루어지거나,
   2단출력 클러치부의 2단작동 클러치(22)는 원심력식 클러치(80)로 이루어지고, 3단출력 클러치부의 3단작동 클러치(32)는 전자제어식 클러치(70)로 이루어진 것을 특징으로 하는 3단 변속장치.
   
6. 청구항 4 또는 청구항 5 에 있어서;
   원심력식 클러치(80)는,
   제2구동기어(21) 또는 제3구동기어(31)가 일체로 형성된 허브(87b)를 구비하는 외측하우징 회전체(87)와, 외측하우징 회전체(87)내에 일체로 설치되는 내측회전체(81)와, 상기 내측회전체(81)와 사이공간(82)을 구비하도록 또한 내측회전체가 수용되도록 설치되고, 2단출력 클러치부의 2단출력축(23) 또는 3단출력 클러치부의 3단출력축(33)에 일체로 회전되도록 설치되는 외측회전체(83)와, 외측회전체(83)와 내측회전체(81) 사이에서 작동되도록 내측회전체(81)에 연결설치되는 롤러클러치부(84)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3단 변속장치.
   
7. 청구항 6 에 있어서;
   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,
   내측회전체(81)는 외주면에 지지면(85a)과 경사면(85b)을 구비하는 밀착부(85)가 형성되고, 롤러클러치부(84)가 연결설치되는 설치홀(86)이 소정길이를 구비하며 내부에 형성되어 있으며,
   상기 사이공간(82)은 수용홈의 내주면(83b)과 내측회전체의 경사면(85b) 사이간격이 점진적으로 좁아지는 형상을 구비하도록 형성된 것을 특징으로 하는 3단 변속장치.
   
8. 청구항 6 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 3단 변속장치.
   
9. 청구항 8 에 있어서;
   롤러클러치부(84)는 링크부(90)를 더 구비하되,
   링크부(90)는, 2단출력축(23) 또는 3단출력축(33)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 3단 변속장치.
   
10. 청구항 1 에 있어서;
    링기어부(50)는, 2단출력 클러치부(20) 및 3단출력 클러치부(30)의 일측이 각각 연결되고 유성기어부의 제1중앙지지체(43c)에 베어링지지되는 다단회전기어(54)와, 상기 다단회전기어(54)의 타측에 일체로 연결설치되어 하우징부(60) 및 입력축(13)에 베어링 지지되는 링기어 지지체(51)와, 상기 링기어 지지체(51)의 내주면에 형성되어 유성기어부의 유성기어가 연결되는 링기어(52)를 포함하되,
    상기 다단회전기어(54)는 일측이 유성기어부의 제1중앙지지체(43c)에 베어링지지되고, 타측이 링기어 지지체(51)에 일체로 연결되는 회전기어 지지체(54a)와, 3단출력 클러치부의 제3회전기어(34)가 연결되도록 회전기어 지지체(54a)에 설치되는 3단기어(54b)와, 상기 3단기어(54b)와 단을 이루도록 회전기어 지지체(54a)에 설치되어 2단출력 클러치부의 제2회전기어(24)가 연결되는 2단기어(54c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3단 변속장치.
    
11. 청구항 10 에 있어서;
    링기어 지지체(51)는 단방향 베어링(55,56)에 의해 하우징부(60) 및 입력축(13)에 지지되되,
    상기 단방향 베어링(56)에 의해, 입력축(13)의 정방향 회전은 자유롭게 이루어지고, 역방향 회전은 링기어부(50)에 구속되어 방지되며, 링기어부 보다 회전수가 작지 않게 구속되어 선기어보다 링기어의 회전이 높아질 경우, 링기어와 선기어가 동일한 회전수로 회전되고,
    또다른 단방향 베어링(95)에 의해 링기어부(50)의 역방향 회전이 구속되도록 한 것을 특징으로 하는 3단 변속장치.
    
12. 청구항 1 에 있어서;
    제1구동기어와 제2구동기어의 기어비(감속비)가, 제1구동기어와 제3구동기어의 기어비(감속비) 보다 크도록 형성되고,
    제2회전기어와 다단회전기어의 2단기어의 기어비(감속비)가 제3회전기어와 다단회전기어의 3단기어의 기어비(감속비) 보다 크도록 형성된 것을 특징으로 하는 3단 변속장치.

Images