KR19980702408A - 자전거 허브의 동력 변환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자전거 뒷바퀴 허브내에 설치되는 동력 변환 장치에 관한 것으로 특히 자전거의 뒷바퀴 허브셸(huv shell)내에 한쪽에는 변속장치를 설치하고 다른 한쪽에는 역구동 전진주행 장치를 설치한 후 이들 두 장치 사이에 클러치(clutch)를 설치한 것으로서 이 장치에 의하여 입력되는 동력방향에 상관없이 항상 한쪽방향으로만 동력을 출력하며 동시에 자전거의 주행상태에 알맞도록 그 회전력과 속도를 변환하여 자전거의 뒷바퀴를 구동하게 하는 자전거 허브의 동력변환장치에 관한 것이다. 그리고 허브축의 좌,우측 중심부에는 구멍이 천공되어져 있어서 좌측 중심부에는 래버(lever)가 삽입되어 변속부(Ⅰ)를 조정하고, 우측 중심부에는 핀 래버(pin lever)가 삽입되어 역구동부(Ⅱ)를 조절한다. 이러한 본 발명은 기존의 자전거와 호환성 있게 결합될 수 있다.

Description

자전거 허브의 동력 변환장치

일반적으로 자전거를 구분하면, 운송수단으로 사용하고 있는 일반용 자전거와 산악운동에 전용되고 있는 산악용 자전거(Mountain Bicycle) 그리고 경기용으로 사용되고 있는 사이클(cycles)로 구분되어 있다. 이들 자전거들은 모두 기본적으로 자전거 프레임 앞, 뒤에 바퀴가 있고 양 바퀴사이에 한 쌍의 페달이 위치하여 동력공급원 역할을 한다. 자전거의 추진동력은 페달을 밟아서 얻고 이들 구동 스프로켓과 체인 그리고 종동 스프로켓으로 차례로 전달하여 뒷바퀴를 추진하게 되어져 있다. 그러나 이러한 자전거들의 대부분이 그렇듯이 자전거를 앞쪽으로 주행시키기 위해서는 페달을 앞으로만 구동하여야 하고 페달을 뒤로 구동해서는 자전거를 앞으로 주행할 수 없게 되어져 있다. 이렇게 자전거를 일 방향으로만 구동할 수 있는 자전거는 탑승자가 자전거를 장시간 주행할 때 주행자의 다리를 쉽게 피로하게 하며 또한 다리근육의 발달을 불 균일하게 하는 문제점이 있다.

따라서 이러한 문제점을 개선하고자 일 방향으로만 구동할 수 있는 통상의 자전거를 양 방향으로 구동할 수 있게 하는 장치를 개발하기 위하여 여러 발명기들이 노력하여 왔다. 지금까지 개발된 양 방향 구동장치(이것은 자전거의 페달을 앞으로 구동(pedaling)하면 자전거가 앞으로 주행(driving)하는 한편 페달을 뒤로 구동함에도 불구하고 자전거는 여전히 앞으로 주행할 수 있으며 동시에 운전자의 의도에 따라 레버를 선택.조정하여 기존의 자전거와 마찬가지로 페달을 뒤로 구동하여도 페달이 공회전 할 수 있게 되어있는 장치를 말한다. 이하에서는 동일한 의미로 사용된다.)들은 크게 보조기어를 이용한 방법과 베벨기어를 이용한 방법 그리고 유성기어를 이용한 방법으로 구분할 수가 있다.

보조기어를 사용한 양 방향 구동장치로서 대표적인 것이 Mantzoursos등의 발명(EPO공고번호 0,369,925호)이고, 베벨기어와 클러치를 이용한 발명이 Foster씨의 발명(미국특허 5,435,583)이며, 유성기어를 이용한 대표전인 발명이 본 출원인에 의한 발명(출원번호 PCT/KR 96/00236)이다.

이들 발명들은 동력 방향을 바꾸어 주기 위하여 중간기어(보조기어, 베벨기어, 유성기어)를 적용하였다는 점에서는 공통적이나 동력 방향을 변환시키는 방법, 동력변환시 각 부품에 부가되는 하중의 분산도, 부품의 정밀도 그리고 기존의 자전거와의 호환성 등에 있어서 많은 차이점이 있다. 그렇다고 하더라도 이들 양 방향 구동장치들은 모두 자전거의 페달축 상에 설치할 수 있도록 개발되어져 뒷바퀴에 설치할 수 있도록 개발된 것은 찾아보기 힘들다.

상기의 양 방향 구동장치 중에서 본 출원인에 의한 발명(출원번호 PCT/KR 96/00236)은 부품의 정밀도와 동력변환의 원활성 그리고 기존의 자전거 페달축에 직접 장착할 수 있는 호환성 등에 있어서 많은 장점이 있지만 동력을 입력하는 구동 스프로켓과 크랭크(crank)부분의 형상이 기존에 사용하고 있는 것의 형상과 달라서 기존 자전거에 상기 발명품을 장착할 경우 이들 부품들을 추가로 교환하여야 하는 단점이 있다.

또한 다른 발명들과 마찬가지로 상기 본 출원인에 의한 발명 역시 페달축 외부에 부착되어야 하므로 이 장치를 자전거에 장착할 경우 자전거 프레임 밖으로 돌출 되어 진다. 이렇게 돌출 되어진 부분은 자전거 주행자의 구동(Pedaling)을 방해할 수 있으며, 또한 상기 발명품은 이러한 돌출부로 인하여 최근 들어 많이 개발되고 있는 접어서 운반할 수 있는 자전거에는 부착하기 어렵게 되어 있다.

따라서 이러한 문제점들로 인하여 상기의 양 방향 주행장치를 뒷바퀴 축상에 장착할 수 있는 그러한 장치를 개발할 필요성이 요청되어 있다.

한편, 자전거 주행자가 자전거를 주행할 때 다리의 피로를 적게 하고 페달에 가한 에너지를 효율적으로 사용하기 위해서는 페달을 밟는 페달링 리듬을 고르게 하고 페달에 가하는 답력도 일정하게 유지하여야만 한다. 이러한 조건을 충족 시켜주기 위하여 개발된 장치가 바로 자전거의 변속기이다. 자전거의 변속기는 구동 스프로켓과 종동 스프로켓의 기어비를 조정하며 주므로써 자전거의 주행에 따른 주행저항에 적절한 답력을 가할 수 있도록 하고 있다.

이러한 변속기로는 외장식 변속기와 내장식 변속기가 있다. 외장식 변속기는 페달축과 허브축상에 설치되어진 직경이 다른 몇 장의 스프로켓에 체인을 바꾸어 걸어주면서 직접적으로 기어비를 변경하는 장치를 말하며, 내장식 변속기는 뒷바퀴 허브의 동체(body)내부에 유성기어를 설치하여 기어비를 변경하는 장치를 말한다. 내장식 변속장치는 외장식 변속장치에 비하여 보다 소형화할 수 있고, 먼지나 이물질 등의 유입을 차단할 수 있으며, 허브셸 내부에 설치되기 때문에 외부의 충격에도 쉽게 손상되지 않는다는 등의 장점이 있다. 이러한 장점으로 인하여 내장식 변속기는 일반용 자전거에 널리 채택되어 사용되어지고 있다. 내장용 변속장치에 관한 발명중의 하나를 예로 든다면 일본 공개 특허 공보 제 平5-65094(1993.3.19)호를 말할 수 있다.

이 밖에도 자전거 뒷바퀴 허브에 내장된 내장식 변속기에 관한 발명은 많이 있으나 이들 대부분은 변속기 자체의 효율을 높이기 위한 것이거나 기어비의 증감에 관한 것이지 동력 전달방향을 바꾸어 주는 양 방향 구동장치가 함께 장착된 것은 알려진바 없다.

이상에서와 같이 양 방향 구동장치는 주로 페달축에 장착할 수 있는 것에 관하여 연구되어져 왔고 뒷바퀴 허브축에 적용할 수 있는 것에 관한 연구는 찾아보기 힘들며, 또한 허브축과 관련된 자전거 관련 발명은 주로 변속기에 관한 것으로 역구동 전진주행장치가 함께 결합된 다목적 자전거에 관한 발명 역시 알려진 바 없다.

따라서 다리근육을 균형있게 발달 시켜줄 수 있는 양 방향 구동장치와 페달에 가한 에너지를 효율적으로 사용할 수 있게 하는 변속기를 결합하여 복합기능의 장치를 개발하고 동시에 모든 부품을 내장형으로 처리하여 안전도가 높고 취급이 편리한 자전거를 개발할 필요성이 대두되어 왔다.

본 발명은 자전거 뒷바퀴 허브내에 설치되어 동력의 방향과 속도를 변환시키는 장치에 관한 것이다. 더 상세히 말하면 자전거의 뒷바퀴 허브셸(hub shell) 내에 한쪽에는 변속장치를 설치하고 다른 한쪽에는 역구동 설치한 후 이들 두 장치 사이에 클러치(clutch)를 설치한 것으로서, 입력되는 동력방향에 상관없이 항상 한쪽방향으로만 동력을 출력하게 하며, 동시에 자전거의 주행상태에 알맞게 그 회전 속도를 변환하여 자전거의 뒷바퀴를 구동하게 하는 자전거 허브의 동력변환장치에 관한 것이다.

제1도는 본 발명에 의한 자전거 허브 동력변환장치의 단면도,

제2도는 본 발명에 의한 자전거 허브 동력변환장치의 분해사시도,

제3도는 본 발명 변속부의 제1캐리어를 나타낸 것으로서

a.는 좌측면도,b.는 정단면도,c.는 우측면도,

제4도는 본 발명 변속부의 제1링기어를 나타낸 것으로서

a.는 좌측면도,b.는 정단면도,c.는 우측면도,

제5도는 본 발명 역구동부의 제2링기어를 나타낸 것으로서

a.는 좌측면도,b.는 분해 정단면도,c.는 우측면도,

제6도는 본 발명 역구동부의 제2캐리어2를 나타낸 것으로서

a.는 정단면도,b.는 a의 a-a선단면도,

제7도는 본 발명 역구동부의 래칫 휠을 나타내는 분해 정단면도,

제8도는 본 발명 역구동부의 제3캐리어를 나타내는 것으로서

a.는 정단면도,b.는 A의 a-a선단면도,

제9도는 본 발명 구동휠을 나타내는 것으로서

a.는 좌측면도,b.는 정단면도,c.는 우측면도,

제10도는 제1도의 a-a선 단면도로

a. 시계방향으로의 작동 상태도

b. 반시계 방향으로의 작동 상태도

c. 공회전 작동상태도,

제11도는 본 발명의 제1단 변속 상태를 설명한 작동 상태도,

제12도는 본 발명의 제2단 변속 상태를 설명한 작동 상태도,

제13도는 본 발명의 제3단 변속 상태를 설명한 작동 상태도,

본 발명은 자전거 주행자가 자전거를 운행할 때에 주행효율을 최적화 하면서 동시에 근육 발달을 균형있게 할 수 있는 자전가 관련 다목적 부속장치를 개발하고자 하는 것이다.

본 발명의 특징은 자전거 뒷바퀴 허브축 상에 역구동 장치(양방향 구동장치와 같은 기능을 하며 이하에서는 역구동 장치라 약칭한다.) 개량한 변속기를 함께 장착하였다는 점이다. 이렇게 하므로써 역구동 장치는 주행자의 근육을 균형 있게 발달시킬 수 있고 변속기는 주행자의 운동효율을 최적 할 수 있게 된다.

본 발명의 기본적인 구성은 다음과 같다. 먼저 허브축상의 한쪽편에 변속부를 장착하고, 가운데 부분에 클러치가 위치하며, 허브축상의 다른 반대편에는 역구동부를 설치한다. 그리고 이렇게 세부분이 결합된 것을 하나의 허브셸속에 삽입한 다음 한쪽 측면에는 덮개 그리고 다른 한 측면에는 종동 스프로켓을 사용하여 양 끝단을 밀폐 결합하였다.

본 발명에 의한 장치의 변속부는 하나의 태양기어와 하나의 캐리어 그리고 하나의 링기어로 이루어져 있다. 이렇게 구성되어진 변속부는 다음에 설명되어질 클러치 또는 역구동부로부터 동력을 전달 받는다. 변속기에 전달된 동력은 변속기내에서 다양한 경로를 경유하여 허브셸로 빠져나간다. 동력의 전달경로에 따라 자전거의 뒷바퀴는 저속, 중속 또는 고속으로 주행하게 된다.

그리고 본 발명에 의한 클러치는 속이 빈 원통형으로 이루어져 있어서 그 외면의 한쪽은 경사진 스플라인(spline)이 형성되어져 있고 그 외면의 다른 한쪽은 돌기가 만들어져 있다. 이렇게 구성되어진 클러치는 변속부 쪽으로는 캐리어와 결합 또는 분리할 수 있고, 역구동부 쪽으로는 링기어와 결합된다. 이러한 클러치는 허브축내에 설치된 레버에 의하여 그 위치를 좌우로 이동할 수 있게 되어 있다. 이렇게 좌우로 그 위치를 이동하면서 역구동부로부터 전달받은 동력을 변속부 링기어의 폴(pawl)을 해지(저속)시켜주거나, 변속부에 전혀 전달하지 않던가(중속) 또는 변속부의 캐리어에 전달(고속)하는 역할을 한다.

또한 본 발명에 의한 역구동부는 하나의 링기어와 하나의 래칫 휠 그리고 2개의 캐리어로 구성되어져 있다. 이렇게 구성되어진 역구동부는 다음에 설명되어질 구동휠로부터 동력을 전달받아 클러치와 변속부로 전달하는 역할을 한다. 이 때 역구동부는 구동휠로부터 입력되는 동력이 시계방향(자전거 진행방향의 오른쪽에서 보았을 경우를 말하며 이하에서는 동일하게 사용함) 또는 반시계 방향이든지 상관없이 항상 시계방향으로만 출력하게 한다. 따라서 역구동부로부터 동력을 전달받는 위치에 있는 구성부품(클러치, 변속부, 그리고 설명되어질 허브셸)들은 모두 시계방향으로만 회전하게 된다.

한편 본 발명에 의한 허브셸은 다단식 원통형상으로 형성되어져 있으며 본 발명의 구성부품을 수용하는 하우징 역할을 한다. 허브셸의 내면에는 2개의 래칫(ratchet)이 형성되어져 있어서 변속부로부터 동력을 전달받으며 그 외면에는 양 끝단에 플랜지(flange)가 형성되어져 있어서 뒷바퀴의 스포오크(spoke)가 결합될 수 있게 되어 있다.

그리고 본 발명에 의한 구동휠은 허브축상에서 회동가능하게 결합되어져 있으면서 동시에 종동 스프로켓과 일체로 결합되어져 있다. 따라서 구동휠은 페달에서 발생한 동력을 종동 스프로켓을 통하여 받아들여서 역구동부에 입력하는 역할을 한다. 한편 구동휠쪽의 허브축 중심에는 핀 레버가 삽입되어져 있어서 역구동부를 단속하는 역할을 한다.

지금까지의 설명을 정리하여 보면 본 발명은 허브축상에 변속부, 클러치, 역구동부, 허브셸, 덮개 그리고 종동 스프로켓이 차례로 결합되어 하나의 자전거, 허브동력변환장치를 이룬다. 이러한 본 발명에 의한 장치는 허브셸 플랜지에 스포크(spoke)를 결착하여 자전거의 뒷바퀴를 결합하고, 이것을 자전거 프레임의 뒤쪽 끝단(rear fork tip)에 장착하여 기존의 자전거에 조립 부착할 수 있다.

본 발명에서의 동력 전달경로를 간단히 설명하면 다음과 같다. 먼저 페달에서 발생한 동력이 크랭크와 구동 스프로켓(driving sprocket) 그리고 체인을 차례로 경유하여 본 발명의 종동 스프로켓(driven sprocket)에 도달한다. 종동 스프로켓은 구동휠과 함께 회전하면서 동력을 본 장치내로 입력하고 그 회전방향에 상관없이 역구동부로 전달한다. 역구동부는 전달받은 동력을 클러치와 변속부로 전달하며, 변속부는 전달받은 동력을 최종적으로 허브셸을 통해 출력하게 된다. 이렇게 허브셸로 출력된 동력은 자전거의 뒷바퀴를 구동하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 페달축에 돌출 되어 설치되는 역구동 전진주행장치를 뒷바퀴 허브셸내에 설치할 수 있게 하므로써 페달링이 방해받지 않고도 역구동 전진주행을 할 수 있도록 하였고, 하나의 허브셸내에 변속기를 함게 설치하여 주행자가 자전거를 운전하는데 사용하는 에너지를 효율적으로 이용할 수 있게 하였다. 또한 본 발명은 기존의 자전거의 뒷바퀴에 쉽게 장착될 수 있어서 기존의 자전거 부품의 호환성을 좋게 하였다.

본 발명을 제1도 및 제2도를 이용하여 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 허브축(10)을 중심으로 좌측에는 변속부(Ⅰ)가, 중앙에는 클러치(40) 그리고 우측에는 역구동부(Ⅱ)가 설치된다. 그리고 그 주위를 허브셸(100)이 둘러싸며 본 장치의 좌측면은 지지대(supporting bar)(2)가 그리고 우측면은 구동휠(90)에 결합된 종동 스프로켓(94)이 결착 된다.

허브축(10)의 좌·우측 중심부에는 구멍이 천공되어져 있어서 좌측 중심부에는 레버(lever)(3)가 삽입되며, 우측 중심부에는 핀 레버(pin lever)(4)가 삽입된다. 여기에서 레버(3)는 클러치(40)를 조정하고 핀레버(4)는 역구동부(Ⅱ)의 제3캐리어(80)를 단속한다. 또한 허브축(10)의 좌·우측부 외면에 나사가 형성되어져 있어서 기존의 자전거에 장착할 경우 자전거 프레임(frame)에 결합되는 부분이 된다. 이때 지지대(2)는 본 장치를 자전거 프레임에 단단히 결속할 수 있도록 하는 보조수단으로 사용된다.

이하에서는 본 발명을 관련도면을 이용하여 상세히 설명한다.

앞에서 기술한 바와 같이 본 발명은 기본적으로 변속부(Ⅰ)와 클러치(40) 그리고 역구동부(Ⅱ)로 이루어져 있다, 그리고 이러한 세부분이 허브축(10)상에 결합되고 이것을 하나의 허브셸(100)속에 삽입한 다음, 양 측면에 덮개(5,103)들을 사용하여 양 끝단을 밀폐하여 결합하는 구조로 되어 있다. 따라서 본 발명에 대한 상세한 설명은 모든 부품이 결합되는 허브축(10)을 먼저 설명하고 난 후 본 발명의 주요 구성요소인 변속부(Ⅰ)와 클러치(40) 그리고 역구동부(Ⅱ)에 대하여 기술한 다음 마지막으로 그 밖의 구성부품들에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명에 사용한 주요부품들의 형상은 본 장치가 회전운동에 관한 것이기 때문에 대부분 원형(circular shape)이거나 원통형(cylindrical shape) 또는 속이 빈 원통형(hollow cylindrical shape)으로 되어 있다는 점을 먼저 밝혀 둔다. 그리고 본 발명에 사용된 래칫들은 래칫4(72)만 역방향으로 되어있고 나머지는 모두 정방향으로 형성되어 있음도 아울러 밝혀 둔다.

그러면 먼저 본 발명에 의한 허브축(10)을 제1도 및 제2도를 이용하여 설명하면 다음과 같다. 허브축(10)은 제2도상에 나타난 것과 같이 다단의 중공축(hollow shaft)형상으로 되어져 있다. 허브축(10)의 외면은 좌측에서 우측으로 가면서 나사, 스플라인1(11), 제1태양기어(12), 핀홀1(13), 스플라인2(14), 핀홀2(15) 그리고 다시 나사가 형성되어져 있다. 그리고 허브축(10)의 내면은 이미 설명한 바와 같이 구멍이 천공되어져 있으나 완전히 관통되어 있는 것은 아니다. 이러한 형상을 갖는 허브축(10)은 그 외부에 다음에 설명되어질 본 발명의 구성부품들이 차례로 조립되게 된다.

본 발명의 주요부 중에 하나인 변속부(Ⅰ)를 제1도내지 제4도를 이용하여 설명하면 다음과 같다. 변속부(Ⅰ)는 제1태양기어(12)와 제1캐리어(20) 그리고 제1링기어(30)로 구성되어져 있으며 이하에서는 이들을 차례로 설명한다.

변속부(Ⅰ)의 제1 태양기어(12)는 허브축(10)의 좌측부에 허브축과 일체로 형성되어져 있으며 이것은 회전하지 않는다.

변속부(Ⅰ)의 제1캐리어(20)는 제1도와 제2도 그리고 제3도에서와 같이 속이 빈 원통형상으로 되어져 있다, 제1캐리어(20)의 좌측 외주면에는 2개의 홈(opening)(25)이 형성되어져 있고, 그 원주 상에는 4개의 구멍(hole)이 천공되어져 있으며, 그 우측 내면에는 스플라인 홈3(24)이 만들어져 있다 제1 캐리어(30)의 좌측 외면 홈(25)에는 폴1(pawl)(21)이 설치되어진다. 그리고 제1캐리어(20)의 원주상 구멍에는 유성기어(22)들이 유성기어축(23)으로 제1캐리어(20)의 축방향과 같은 방향으로 회동가능하게 설치된다.

이러한 형태를 같은 제1 캐리어(20)는 제1캐리어의 폴1(21)이 다음에 설명되어질 허브셸(100)의 래칫1(101)과 맞물리고, 유성기어(22)의 안쪽(inner)은 제1 태양기어(12)와 맞물리며, 제1캐리어(20)의 스플라인 홈3(24)은 다음에 설명되어질 클러치(40)의 스플라인3(41)과 맞물린다.

변속부(Ⅰ)의 제1 링기어(30)는 제1도 및 제2도 그리고 제4도 에서와 같이 역시 속이 빈 워통형상으로 되어져 있다. 제1링기어(30)의 좌측 내면은 기어1(31)이 형성되어 있고, 그 원주 상에는 2개의 구멍(hole)이 천공되어져 있으며, 그 우측 내면에는 래칫3(32)이 형성되어져 있다. 제1링기어(30)의 구멍에는 폴2(23)가 스프링(34)에 의하여 탄력 있게 설치되어져 있다. 여기에서 폴2(33)는 제2도에서와 같이 부메랑(boomerang)형상으로 만들어져 있어서 그 중심부가 제1링기어(30)의 축과 평행하게 설치된다.

이러한 형태를 같은 제1 링기어(30)는 기어1(31)이 유성기어(22)의 외부(outer)와 맞물리고, 폴2(33)의 외측 부는 허브셸(100)의 래칫2(102)와 그 내측부는 클러치(40)와 맞물리며, 래칫3(32)은 다음에 설명되어 질 역구동부(Ⅱ) 제2링기어(50)의 폴3(55)과 맞물린다.

이상에서 설명한 것과 같은 형태로 구성된 변속부(Ⅰ)는 역구동부(Ⅱ)로부터 전달받은 동력을 다음에 설명되어질 클러치(40)의 위치에 따라 저속 중속 또는 고속으로 변환하여 허브셸(100)로 출력하는 역할을 한다.

본 발명에 의한 클러치(40)는 제1도 및 제2도상에 나타난 것과 같이 속이 빈 원통형으로 이루어져 있다. 이러한 클러치(40)는 좌측 외면에는 경사진 다수개의 스플라인3(41)이 만들어져 있고 원주상에 2개의 구멍이 관통되어 있으며, 그 우측 외면에는 4개의 돌기(42)가 형성되어져 있다. 이러한 형상을 갖는 클러치(40)는 스플라인3(41)이 변속부(Ⅰ) 제1캐리어(20)의 스플라인 홈3(24)과 맞물리고 돌기(42) 부분은 다음에 설명되어질 역구동부(Ⅱ) 제2링기어(50)의 슬롯(52)과 습동결합(slide connection)된다.

본 발명에 의한 클러치(40)를 허브축(10)상에 설치하기 위하여 고정링(fixingring)(43)과 클러치 키(key)(44)과 클러치 링(ring)(45) 그리고 클러치 스프링(46)등의 보조 부품이 필요하다. 이들 보조부품에 대한 형상은 다음에 설명되어질 이들의 조립과정을 이해하면 쉽게 상상할 수 있을 것이다. 클러치(40)의 조립은 먼저 허브축(10)상의 핀홀1(13)이 위치하는 곳까지 원주면에 2개의 구멍을 갖는 고정링(43)을 끼우고, 고정링(43)외부에 클러치(40)를 덧 끼운다. 그리고 허브축(10)상의 핀홀1(13)과 고정링(43)의 구멍 그리고 클러치(40)상에 있는 구멍을 상호 일치시키고 그 사이로 클러치 키(44)를 삽입한다. 그리고 난 후 좌측에 한쌍의 턱을 갖는 클러치 링(45)을 덧 끼우면 클러치 키(44)는 양 끝단의 턱에 의하여 빠지지 않게 된다. 이렇게 조립된 클러치부의 외부를 클러치 스프링(46)으로 받쳐주어 클러치(40)가 탄성적으로 조정할 수 있도록 되어져 있다.

클러치(40)는 래버(3)에 의하여 조정되며 레버(3)를 순차적으로 당겨주면 클러치(40)의 위치는 이에 따라 우측으로 이동하고 래버(3)를 놓아주면 클러치(40)는 원상태로 복귀한다. 이렇게 클러치(40)가 좌·우로 그 위치를 이동하면서 역구동부(Ⅱ)로부터 전달받은 동력을 변속부(Ⅰ) 제1링기어(30)의 폴2(23)를 해지시켜(저속)주거나, 변속부(Ⅰ)에 전혀 전달하지 않던가(중속) 또는 변속부(Ⅰ) 제1캐리어(20)에 전달(고속)하는 역할을 한다.

본 발명에 의한 역구동부(Ⅱ)를 제1도 및 제2도와 제5도 내지 제8도를 이용하여 설명하면 다음과 같다. 역구동부(Ⅱ)는 제2 링기어(50)와 제2캐리어(60)와 래칫 휠(70) 그리고 제3캐리어(80)로 구성되어져 있으며 이하에서는 이들을 차례로 설명하기로 한다.

역구동부(Ⅱ)의 제2링거어(50)는 중간부품으로서 제5도의 B에서와 같이 3개의 부품이 별도로 제작된 다음 이것들을 결합하여 제2도에서와 같이 하나로 조립된다. 그리고 이것은 회전운동시 일체로 회전하게 되므로 하나의 부품처럼 설명한다.

제2링기어(50)의 좌측 외주면에는 두개의 홈(opening)(51)이 파여져 있고, 좌측 내면에는 4개의 슬롯(slot)(52)이 형성되어져 있으며, 중간내면에는 기어2(53)가 그리고 우측내면에는 래칫5(54)가 형성되어져 있다. 제2링기어(50) 좌측외면에 형성된 두개의 홈(51)에는 폴3(55)이 설치된다.

이러한 형상을 갖는 제2링기어(50)는 폴3(55)이 제1링기어(30)의 래칫3(32)과 맞물리고, 4개의 슬롯(52)은 클러치(40)의 돌기(42)와 습동결합한다. 그리고 기어2(53)는 다음에 설명되어질 제2캐리어(60)의 2단유성기어(63)와 맞물리며 래칫5(54)는 다음에 설명되어질 제3캐리어(80)의 폴5(85)와 맞물린다.

역구동부(Ⅱ)의 제2캐리어(60)는 제1도와 제2도 그리고 제6도에 나타난 바와 같이 개략적으로 속이 빈 원통형으로 되어 있다. 제2캐리어(60)의 좌측 외주면에는 하나의 너트구멍(61)이 파여져 있고 좌측내면에는 4개의 스플라인 홈2(62)가 형성되어져 있다. 그리고 원주 부분에는 4개의 구멍(hole)홈이 파여져 있어서 2단 유성기어(63)가 유성기어축(64)에 의하여 회동가능하게 고정되어 있다. 이러한 형상을 갖는 제2캐리어(60)는 허브축(10)의 스플라인2(14)와 결합하고 허브축(10)에서 미끄러지지 않게 하기 위하여 너트구멍(61)으로 볼트를 삽입하여 허브축(10)과 일체로 결합한다.

제1도에서 나타난 것과 같이 2단 유성기어(63)의 직경이 작은 기어는 설명되어질 태양기어2(71)와 맞물리고 직경이 큰 기어는 제2링기어(50)의 기어2(53)와 맞물린다. 이렇게 주변 부품과 맞물린 제2캐리어(60)는 그 자체로는 회전하지 않으면 단지 2단 유성기어(63)만이 자전하면서 반시계 방향으로 입력된 동력을 시계방향으로 바꾸어 주는 역할을 한다.

그리고 2단 유성기어(63)는 좌·우측 기어비는 다른 것으로 갈아 끼울 수 있도록 설계되어져 있으므로 좌·우측 기어비를 조정하여 역구동부(Ⅱ)에서도 변속기와 같은 역할도 겸할 수 있다.

역구동부(Ⅱ)의 래칫 휠(70)역시 중간부품으로서 제7도에서와 같이 2개의 부품이 별도로 제작된 다음 이것들을 결합하여 제2도에서와 같이 하나로 조립된다. 래칫 휠(70)은 그 좌측부에 태양기어2(71)가 위치하며 그 우측 내면에는 래칫4(72)가 형성된다.

래칫 휠(70)의 태양기어2(71)는 제2캐리어(60)의 2단유성기어(63)와 맞물리며 래칫4(72)는 제3캐리어(80)의 폴4(84)와 맞물린다. 이렇게 주변부품과 맞물린 래칫 휠(70)은 허브축(10)상에 회동가능하게 고정되어서 제3캐리어(80)로부터 단지 반시계 방향으로만 입력되는 동력을 전달받아 제2캐리어(60)로 전달해주는 역할을 한다. 따라서 래칫 휠(70)은 오직 반시계 방향으로만 회전한다.

마지막으로 역구동부(Ⅱ)의 제3캐리어(80)는 제1도와 제2도 그리고 제8도에 나타난 것과 같이 개략적으로 속이 빈 원통형의 형상으로 되어져 있다.

제3캐리어(80)의 원주면에는 2개의 홈(groove)(81)이 파여져 있어서 홈 내부에 폴4(84)와 폴5(85)가 하나의 폴축(86)에 의하여 회동 가능하게 함께 결합된다. 이 때 폴4(84)와 폴5(85)는 양끝이 잘린 삼각형상으로 폴스프링(87)에 의하여 탄력적으로 엇갈려 있다(제10도 참조). 그리고 제3캐리어(80)의 내면에는 축과 평행하게 4개의 홈(groove)(83)이 형성되어져 있다. 이렇게 형성되어진 제3캐리어(80)는 폴4(84)가 래칫 휠(70)의 래칫4(72)와 맞물리고 폴5(85)가 제2링기어(50)의 래칫5(54)와 맞물린다. 그리고 내면의 홈(83)은 설명되어질 구동휠(90)의 가로돌기 (tongue)(91)위에 위치하게 된다. 이때 홈(83)의 폭은 가로돌기(91)의 폭보다 배 이상이 넓다(제10도 참조), 이렇게 주변 부품과 결합된 제3캐리어(80)는 구동휠(90)로부터 동력을 입력받아서 시계방향일 경우에는 폴5(85)와 래칫5(54)를 이용하여 제2링기어(50)로 출력하고 반시계 방향일 경우에는 폴4(84)와 래칫4(72)를 이용하여 래칫 휠(70)로 출력하는 동력을 분배(distributer)하는 역할을 한다.

본 발명의 구동휠(90)을 제1도와 제2도 그리고 제9도를 이용하여 설명하면 다음과 같다. 구동 휠(90)은 속이 빈 원통형상으로 좌측외면에는 4개의 가로돌기(tongue)(91)가 그리고 좌측 외주면에는 핀(98)이 들어갈 수 있는 구멍(hole)(92)이 천공되어져 있고 우측면에는 홈(opening)(93)이 파여져 있다, 이 홈(opening)(93)상에 종동 스프로켓(94)이 단단히 결속된다.

이러한 형상을 갖는 구동휠(90)은 앞에서 설명한 것처럼 가로돌기(91)부분이 제3캐리어(80)의 폴4(84)와 폴5(85) 아래쪽에 위치하여 종동 스프로켓(94)의 회전방향에 따라 선택적으로 동력을 역구동부(Ⅱ)에 입력하는 역할을 한다.

한편 제1도 및 제2도에 나타난 것처럼, 구동휠(90)의 좌측 아래부분에는 키홀더(95)가 위치하며 키홀더(95)는 키2(96)를 잡고 있고, 키2(96)의 중간에는 나사홈이 파여져 있어서 핀래버(4)의 끝이 나사결합 하도록 되어져 있다. 그리고 키홀더(95)의 외면은 우측으로 태이퍼 져 있어서 구동휠(90)의 구멍(92)내부에 습동 가능하게 삽입된 핀(98)의 상,하 운동을 조정하는 역할을 한다. 핀래버(4)에 의하여 조정되는 핀(98)의 상하운동은 핀래버(4)를 잡아당기면 키홀더(95)가 우측으로 이동하여 핀(98)을 위로 솟아오르게 하고 핀래버(4)를 놓아주면 키홀더(95)가 원상태로 복귀하여 핀(98)이 제자리로 되돌아오게 한다.

마지막으로 본 발명의 허브셸(100)은 제1도 및 제2도에서와 같이 다단의 속이 빈 원통형으로 되어져 있으며, 그 내부좌측에는 래칫1(101)이 그리고 중심부에는 래칫2(102)가 형성되어져 있다. 이러한 허브셸(100)은 제1링기어(30)(중속, 고속)나 제1캐리어(20)(저속)로부터 동력을 전달받아 자전거 뒷바퀴를 구동하는 역할을 한다. 또한 허브셸(100)은 본 발명에 사용된 부품들을 보호하는 하우징 역할도 한다. 허브셸(100)의 오른쪽 끝단은 덮개(103)로 밀폐된다.

제1 및 제2도 상의 기타 설명 부호는 다음과 같다. 번호 6은 본 장치를 허브축(10)에 단단히 결착시켜 주는 너트들을 나타내는 것이고 번호 7은 본 장치가 원활히 회전할 수 있도록 하여 주는 베어링들을 나타내는 것이다.

이상에서 설명한 것과 같은 구조로 이루어진 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 동력의 회전방향을 조정하여 주는 동시에 동력의 입력과 출력비를 조정하여 주는 장치이므로 동력의 입력방향에 따라 시계방향과 반시계 방향으로 구분하여 설명하기로 한다.

먼저 동력이 시계방향으로 입력된 경우로서 역구동부(Ⅱ)까지 동력이 입력되는 과정을 먼저 설명한 후 변속부(Ⅰ)에서 변속되는 과정에 따라 제1단, 제2단 그리고 제3단순으로 설명한다. 여기에서 제1단은 저속을 의미하는 제2단은 중속 그리고 제3단은 고속을 의미한다.

동력이 시계방향으로 본 장치에 입력된 경우를 설명하면 다음과 같다. 종동 스프로켓(94)과 일체로 된 구동휠(90)이 시계방향으로 회전하면 구동휠(90)도 같은 방향으로 회전하게 된다. 이때 제10도의 A에서와 같이 구동휠(90)의 가로돌기(91)가 제3캐리어(80)의 폴4(84)(점선)의 아래부분을 들어주게 된다. 그러면 폴4(84)는 래칫 휠(70)의 래칫4(72)에서 해지됨과 동시에 제3캐리어(80)의 들여지지 않은 폴5(85)(실선)가 폴스프링(87)의 탄력을 받아 제2링기어(50)의 래칫5(54)와 맞물리게 된다. 따라서 구동휠(90)과 제3캐리어(80)그리고 제2링기어(50)가 일체로 되어 시계방향으로 함께 회전하게 된다.

이렇게 시계방향으로 입력된 동력이 방향을 바꾸지 않은 채 제2링기어(50)까지 도달하여 변속부(Ⅰ)로 전달되면서 제1단과 제2단 그리고 제3단으로 변속하게 된다.

변속부(Ⅰ)가 회전 속도를 제1단으로 변속시키는 과정은 제11도를 이용하여 설명하면 다음과 같다. 제1단의 속도를 얻기 위한 전제조건은 레버(lever)(3)를 끝까지 잡아당겨서 클러치(40)의 스플라인3(41)이 제1링기어(30) 폴2(23)의 한쪽 끝을 밀어 올려 폴2(33)와 래칫2(102)의 맞물림을 해지시키게 하는 것이다.

여기에서 클러치(40)가 제11도에서와 같이 우측으로 이동하는 것은 래버(3)를 잡아당기면 허브축(10)에 설치된 고정핀(8)을 중심으로 지레대의 원리에 의하여 래버 끝을 오른쪽으로 밀어주기 때문이다. 따라서 레버 끝과 접촉하고 있는 클러치 키(44), 고정링(43), 클러치 링(45)등을 함께 밀어 결국 클러치(40)가 이동하게 된다.

제1단에서의 동력 전달 경로는 제11도에 나타난 바와 같이 제2링기어(50), 제1링기어(30), 제1캐리어(20), 그리고 허브셸(100)순으로 전달된다. 동력이 제1링기어(30)에서 제1캐리어(20)의 유성기어(22)로 전달되는 과정에서 속도가 감속된다. 감속비율은 기어비에 의존하며 그 원리는 일반 변속기와 동일하다.

변속부(Ⅰ)가 회전 속도를 제2단으로 변속시키는 과정을 제12도를 이용하여 설명하면 다음과 같다. 제2단의 속도를 얻기 위한 전제조건은 레버(lever)(3)를 반쯤 잡아당겨서 클러치(40)의 스플라인3(41)이 제1링기어(30)의 폴2(33)에 근접하여 위치시키는 것이다. 이렇게 되면 제2링기어(50)로부터 입력되는 동력은 제1링기어(30)로만 전달되고 제1캐리어(20)에는 직접 전달되지 않게 된다. 한편 클러치(40)가 폴2(33)의 위치에까지는 도달하지 않으므로 제1링기어(30)의 폴2(33)가 허브셸(100)의 래칫2(102)와 맞물려 있게 된다.

제2단에서의 동력 전달 경로는 제12도에 나타난 바와 같이 제2링기어(50), 제1링기어(30), 그리고 허브셸(100)순으로 전달된다. 제1링기어(30)에서 허브셸(100)로 전달되는 동력은 양 기어비가 동일하므로 입력되는 속도와 같은 속도로 출력하게 된다. 이때 제1링기어(30)와 맞물려 있는 제1캐리어(20)도 제1링기어(30)와 함께 회전하기는 하지만 제1캐리어(20)는 감속된 상태로 회전하고 있으므로 허브셸(100)에 까지는 동력을 전달할 수 없게 된다.

변속부(Ⅰ)가 회전 속도를 제3단으로 변속시키는 과정을 제13도를 이용하여 설명하면 다음과 같다. 제3단의 속도를 얻기 위한 전제조건은 레버(lever)(3)를 움직이지 않은 상태에서 클러치(40)의 스플라인3(41)이 제1캐리어(20)의 스플라인홈3(24)과 맞물려 있게 하는 것이다.

제3단에서의 동력 전달 경로는 제13도에 나타난 바와 같이 제2링기어(50), 클러치(40), 제1캐리어(20) 제1링기어(30), 그리고 하브셸(100)순이다. 제2링기어(50)로 부터 입력되는 동력이 제1링기어(30)에는 전달되지 않고 클러치(40)를 통하여 제1캐리어(20)로 직접 전달하게 되는 것은 제1캐리어(20)에서 제1링기어(30)로 동력이 전달되는 과정에서 속도가 증속하기 때문이다. 즉 제1링기어(30)가 제2링기어(50)보다 빨리 회전하고 있으므로 이들 사이의 래칫3(32)과 폴3(55)의 맞물림은 연결되지 않게 된다.

그리고 동력이 반시계 방향으로 입력된 경우로서 역구동부(Ⅱ)까지 동력이 입력되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 종동 스프로켓(94)과 일체로 된 구동휠(90)이 반시계 방향으로 회전하면 구동휠(90)도 같은 방향으로 회전하게 된다. 이때 제10도의 B에서와 같이 구동휠(90)의 가로돌기(91)가 제3캐리어(80)의 폴5(85)(실선)의 아래부분을 들어주게 된다. 그러면 폴5(85)는 제2링기어(50)의 래칫5(54)에서 해지됨과 동시에 제3캐리어(80)의 들여지지 않은 폴4(84)(점선)가 폴스프링(87)의 탄력을 받아 래칫 휠(70)의 래칫4(72)와 맞물리게 된다. 따라서 구동휠(90)과 제3캐리어(80) 그리고 래칫 휠(70)가 일체로 되어 반시계 방향으로 함께 회전하게 된다.

이렇게 구동휠(90)로부터 반시계 방향으로 입력된 동력이 방향을 바꾸지 않은채 래칫 휠(70)까지 도달하면 래칫 휠(70)는 제2캐리어(60) 2단 유성기어(63)의 작은 기어에 동력을 전달한다. 이때 2단 유성기어(63)는 자전하면서 동력의 회전방향을 시계방향으로 바꾸어서 2단 유성기어(63)의 큰기어를 통하여 제2링기어(50)로 전달하게 된다. 따라서 구동휠(90)에 반시계 방향으로 입력된 동력을 래칫 휠(70)와 제2캐리어(60)를 거치면서 회전방향이 바뀌어 시계 방향으로 제2링기어(50)를 회전하게 된다. 이후 제2링기어(50)에서 변속부(Ⅰ)로 동력을 전달되는 과정은 앞의 과정과 동일하다.

그리고 본 발명에서 사용한 2단 유성기어(63)는 제2캐리어(60)에서 제2링기어(50)로 전달하는 회전속도를 동일하게 되도록 기어비를 조정한 것이지만, 경우에 따라서는 2단 유성기어(63)의 좌·우측기어의 기어비를 변화시켜 역구동부(Ⅱ)에서도 회전 속도를 증속시키거나 감속시킬 수 있으므로 변속부(Ⅰ)의 3단 변속과 조합하면 다양한 비율의 속도를 낼 수 있다.

마지막으로 동력이 본 장치 내에서 공회전 하는 경우를 제10도의 C를 이용하여 설명하면 다음과 같다.

구동휠(90)이 공회전 하는 것은 반시계 방향으로 회전할 경우에만 가능하고 시계방향으로 회전할 경우에는 앞에서 설명한 것과 동일하게 동력이 전달된다.

구동휠(90)이 공회전 하기 위한 전제조건은 핀레버(pin lever)(4)를 잡아당겨서 구동휠(90)의 좌측 구멍 내에 있는 핀(98)(제1도 및 2도의 참조)을 밀어 올리는 것이다.

이러한 상태를 제10도의 C에 나타내었다. 제10도의 B와 제10도의 C는 동일하며 다른 점은 단지 핀(98)이 폴4(84)마져 밑에서 들어 올려 준다는 점이다. 이것은 제3캐리어(80)의 폴4(84)와 폴5(85) 모두가 래칫4(54)와 래칫5(72)로부터 각각 해지된다는 것을 의미한다. 그렇게 하므로써 구동휠(90)의 동력이 역구동부(Ⅱ)로 전달할 수 없게 되고 그 결과로 구동휠(90)만 공회전 하게 되는 것이다.

그리고 제1도에 나타낸 것과 같이 제3캐리어(80)와 래칫 휠(70)사이에 링(88)을 삽입하여 구동휠(90)이 반시계 방향으로 회전할 때와 이와 함께 회전하려고 하는 제3캐리어(80)를 잡아주는 역할을 하게 하였다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 동력변환 장치는 래버를 조정하여 입력된 동력의 방향을 바꾸어 주거나 속도를 마음대로 변화시켜줄 수 있게 된다.

본 발명은 기존의 자전거에 장착할 수 있도록 설계되어져 있어서 호환성이 높고 작은 노력으로도 쉽게 기존 자전거에 설치할 수 있는 장점이 있다. 또한 본 발명은 동력의 입력방향과 상관없이 언제나 자전거를 전진 주행시켜 줄 수 있으며 경우에 따라서는 일반 자전거와 동일하게 페달을 뒤로 구동시켜도 공회전 할 수 있도록 설계되어져 있다. 이 뿐만이 아니라 입력된 동력을 3단으로 변속이 가능하며 필요한 경우 일부 부품만 교환하여 더 많은 단계로 변속시킬 수도 있다.

본 발명품이 장착된 자전거를 이용하면 주행자의 다리근육을 균형 있게 발달시켜줄 수 있으며 동시에 페달에 가한 에너지를 효율적으로 사용할 수도 있다.

그리고 본 발명은 모든 부품을 내장형으로 처리하여 안전도가 높고 취급이 편리하며 또한 부품의 정밀도를 높여 전동효율 및 내구성 그리고 작동의 신뢰성을 향상시킨 그러한 다목적 자전거용 부품이다.

Claims (12)

1. 유성기어를 이용한 변속장치가 내장된 자전거 뒷바퀴 허브에 있어서 다음과 같은 구성요소가 결합된 것을 특징으로 하는 자전거 뒷바퀴 허브의 동력변환장치.

   A.허브축 : 본 발명의 중심 축으로 한쪽에는 변속수단이 가운데에는 연결수단이 그리고 다른 한편에는 역구동 수단이 설치되며 다른 모든 구성요소를 지지하는 역할을 한다.

   B.변속수단 : 연결수단과 역구동 수단으로부터 동력을 입력받아서 여러 단계로 변속하여 허브셸에 출력하는 역할을 한다.

   C.연결수단 : 역구동 수단으로부터 동력을 전달받아 상기의 변속수단에 전달해주는 역할을 한다.

   D.역구동 수단 : 압력수단으로부터 동력을 시계방향 또는 반시계 방향으로 입력받은 후 항상 시계방향으로 변환하여 상기의 연결수단이나 상기의 변속수단으로 출력하며 경우에 따라서는 반시계 방향으로 입력된 동력을 차단하는 역할을 한다.

   E.입력수단 : 페달로부터 발생된 동력을 상기의 역구동 수단으로 입력하는 역할을 한다.

   F.허브셸 : 상기의 허브축상에 설치되어 상기의 변속수단과 상기의 연결수단 그리고 상기의 역구동 수단을 보호하는 하우징 역할을 하며 동시에 상기의 변속수단으로부터 동력을 전달받아 자전거를 구동시키는 역할을 한다.
2. 제1항에 있어서, 상기의 허브축은 다단의 중공축(hollow shaft)형상으로 되어져 있으며 좌측에서 우측으로 가면서 나사, 스플라인1, 제1태양기어, 핀홀1, 스플라인2, 핀홀2 그리고 다시 나사가 형성되진 것을 특징으로 하는 자전거 뒷바퀴 허브의 동력변환장치.
3. 제1항에 있어서 상기의 변속수단은 다음과 같이 부품으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자전거 뒷바퀴 허브의 동력변환장치.

   A. 제1 태양기어 : 상기의 허브축의 좌측부에 상기의 허브축과 일체로 형성되어져 있어서 회전하지 않는다.

   B. 제1캐리어:속이 빈 원통형상으로 그 좌측 외면에는 적어도 하나 이상의 홈이 형성되어져 있어서 상기의 홈과 같은 수의 폴1(pawl)이 장착되고, 원주상에는 적어도 하나 이상의 구멍이 천공되어져 있어서 구멍과 같은 수의 유성기어들이 유성기어축에 의하여 상기의 허브축 방향과 같은 방향으로 회동가능하게 설치되며, 우측 내면에는 스플라인홈3이 만들어져 있어서, 상기의 폴1은 허브셸의 래칫1과 맞물리고, 상기의 유성기어 안쪽은 상기의 제1 태양기어와 맞물리며, 상기의 스플라인홈3은 클러치의 스플라인3과 맞물린다.

   C. 제1링기어 : 속이 빈 원통형상으로 그 좌측 내면은 기어1이 형성되어 있고, 원주에는 적어도 하나 이상의 구멍이 천공되어져 있어서 폴2가 스프링에 의하여 탄력 있게 설치되어져 있으며, 우측 내면에는 래칫3 형성되어져 있어서, 상기의 기어1은 상기의 유성기어1의 외부와 맞물리고, 상기의 폴2의 외측부는 허브셸과 그리고 내측부는 클러치와 맞물리며, 상기의 래칫3은 제2링기어와 맞물린다.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1캐리어의 유성기어가 4개인 것을 특징으로 하는 자전거 뒷바퀴 허브의 동력변환장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 제1링기어의 폴2가 부메랑(boomerang)형상으로 만들어져 있는 것을 특징으로 하는 자전거 뒷바퀴 허브의 동력변환장치.
6. 제1항에 있어서, 상기의 연결수단은 속이 빈 원통형으로 좌측 외면에는 경사진 다수개의 스플라인3인 만들어져 있고 중간부분에 2개의 구멍이 관통되어 있으며, 그 우측외면에는 적어도 하나 이상의 돌기가 형성되어져 있어서, 상기의 스플라인3이 상기 제1캐리어의 스플라인 홈3과 맞물리고, 상기 돌기부분은 제2링기어의 슬롯과 습동결합(slide connection)되는 클러치로 이루어진 것을 특징으로 하는 자전거 뒷바퀴 허브의 동력변환장치.
7. 제6항에 있어서, 상기의 클러치는 상기의 허브축 내에 설치된 래버에 의하여 그 위치가 조정되면서 상기의 변속수단이 변속할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 자전거 뒷바퀴 허브의 동력변환장치.
8. 제1항에 있어서, 상기의 역구동 수단은 다음과 같은 부품으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자전거 뒷바퀴 허브의 동력변환장치.

   A.제2링기어 : 좌측외면에는 적어도 하나 이상의 홈이 파여져 있어서 폴3이 설치되고, 좌측 내면에는 적어도 하나 이상의 슬롯(slot)이 형성되어져 있으며, 중간내면에는 기어2가 그리고 우측내면에는 래칫5가 형성되어져 있어서, 상기의 폴3은 상기의 래칫3과 맞물리고, 상기의 슬롯은 상기 클러치의 돌기와 습동결합하며, 그리고 상기의 기어2는 2단 유성기어와 맞물리고, 상기의 래칫5는 폴5와 맞물린다.

   B. 제2캐리어 : 속이 빈 원통형으로 좌측 외면에는 하나의 너트구멍이 파여져 있고, 좌측내면에는 적어도 하나 이상의 스플라인 홈2가 형성되어져 있으며, 원주 부분에는 적어도 하나 이상의 구멍이 파여져 있어서 2단의 유성기어가 유성기어축에 의하여 회동가능하게 고정되어 있어서, 상기의 허브축과 스플라인 결합을 하고, 상기의 너트구멍으로 볼트를 삽입하여 상기의 허브축과 일체로 결합하며, 그리고 상기 2단 유성기어의 직경이 작은 기어는 태양기어2와 맞물리고, 상기 2단유성기어의 직경이 큰 기어는 상기의 기어2와 맞물린다.

   C. 래칫 휠 : 다단의 속이 빈 원통형상으로 그 좌측에는 태양기어2가 위치하며 그 우측내면에는 래칫4가 형성되어 상기의 허브축상에 회동가능하게 고정되어 있으며, 상기의 래칫4는 제3캐리어의 폴4와 맞물린다.

   D. 제2캐리어 : 속이 빈 원통형의 형상으로 외주면에는 2개의 홈(groove)파여져 있어서 그 내부에 폴4와 폴5가 하나의 풀축에 의하여 회동 가능하게 함께 결합되고, 그 내면에는 축과 평행하게 적어도 하나 이상의 홈(groove)이 형성되어져 있어서, 상기의 폴4는 상기 래칫4와 맞물리고, 상기 폴5는 상기 래칫5와 맞물리고, 상기 내면의 홈은 구동휠의 가로돌기(tongue)위에 위치한다.
9. 제1항에 있어서, 상기의 입력수단은 속이 빈 원통형상으로 좌측외면에는 상기 제3캐리어 내면의 홈과 같은 수로 가로돌기(tongue)형성되고, 좌측 원주상에는 핀이 들어갈 수 있는 구멍(hole)이 천공되어져 있으며, 우측면에는 종동 스프로켓이 결속되어 있어서, 상기의 가로돌기부분이 제3캐리어의 폴4와 폴5 아래쪽에 위치하는 구동휠로 되어진 것을 특징으로 하는 자전거 뒷바퀴 허브의 동력변환장치.
10. 제9항에 있어서, 상기의 구동휠 내부에 핀이 삽입되어 상기 폴4를 밀어 올려 주는 것을 특징으로 하는 자전거 뒷바퀴 허브의 동력변환장치.
11. 제10항에 있어서, 상기의 핀은 핀래버에 의하여 상,하로 조정되는 것을 특징으로 하는 자전거 뒷바퀴 허브의 동력변환장치.
12. 제1항에 있어서, 상기의 하브셸은 다단의 속이 빈 원통형으로 내부좌측에는 래칫1 형성되어져 있고, 중심부에는 래칫2가 형성되어져 있어서, 상기의 래칫1은 상기의 폴1과 맞물리고, 상기의 래칫2는 상기의 폴2와 맞물리는 것을 특징으로 하는 자전거 뒷바퀴 허브의 동력변환장치.