KR20030016523A - 제동 기능을 갖는 허브 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 허브조립체에 관한 것으로, 특히 원동축과 출력축의 회전속도차를 이용하여 나선치차와 2개의 일방향클러치의 기계적 작용에 의해 전기나 유공압 등 외부 동력의 보조 없이 회전축을 제동할 수 있는 제동 기능을 갖는 허브조립체에 관한 것이다.

본 발명은 축선을 가진 허브조립체에 있어서, 제 1 및 제 2 단부벽, 단부벽 사이에 뻗은 측벽을 갖는 기틀, 선단부에 나선치차를 형성하고 관통된 원통형 중공부를 갖고 제 2 단부벽 밖으로 축의 한쪽 끝이 돌출되어 있는 회전 출력축, 출력축의 원통형 중공부를 관통하여 회전가능하게 지지되어 있는 회전 원동축, 원동축 선단에 디스크 형상으로 돌출하여 제 1 단부벽에 가깝게 원동축에 고정 설치되고 디스크 중간 부위에 기아원반이 원동축원반에 대해 축선 방향으로 전후진 이동할 수 있고 회전방향으로는 이동되지 않도록하는 연결 수단을 갖는 원동축원반, 출력축 선단에 디스크 형상으로 돌출하여 제 2 단부벽에 가깝게 고정 설치된 출력축원반, 관통된 원통형의 내주면에 암나선 치차를 형성하여 출력축의 나선치차에 치합되어 설치되고 축의 한쪽은 외주면에 디스크형 환상 돌기가 있으며 다른 한쪽은 원동축원반에 축선 방향으로 전후진 이동할 수 있고 회전방향으로는 이동되지 않도록 원동축원반과 연결 수단을 갖는 기어원반, 기어원반과 출력축원반 사이와 기어원반과 원동축원반 사이에 각각 설치되고 원통형 중공부를 갖는 디스크 형상의 일방향클러치 내륜, 기틀의 측벽 내부에 고정 설치되고 상기의 일방향클러치 내륜과 상호 작동가능하게 설치된 일방향클러치의 외륜, 원동축과 출력축의 조립체가 기틀에 대해 회전 가능하게 지지되어 구성되는 것을 특징으로하는 제동 기능을 갖는 허브조립체에 관한 것이다.

본 발명에 의하면 축의 회전 방향에 관계없이 원동축을 통해 입력된 회전속도는 출력축에 전달이 가능하지만 출력축의 회전 속도가 원동축의 회전 속도보다 빠르면 나선치차와 일방향 클러치의 작용에 의해 제동장치가 작동되어 출력축의 회전 속도를 원동축의 회전 속도 이하로 제동하게 되어 출력축의 회전속도는 원동축의 회전속도에 제한받게 되므로 출력축을 통해 입력된 회전속도는 원동축의 회전속도 이상은 원동축으로 전달되지 않는다. 따라서 제동 시 원동축의 관성에너지 정도만을 제어할 수 있는 작은 힘으로 원동축의 회전 속도를 줄여도 큰 관성에너지를 갖는 출력축의 회전 속도를 감속할 수 있고 원동축이 정지 시에는 출력축에 동력이 가해져도 회전을 방지하는 제동 기능을 갖는 허브조립체를 제공한다.

Description

제동 기능을 갖는 허브조립체{ Hub Assembly Having a Braking System }

본 발명은 제동장치에 관한 것으로, 특히 원동축과 출력축의 회전속도차를이용하여 나선치차와 2개의 일방향클러치를 이용하여 유공압 등 외부 동력의 보조 없이 회전축을 제동할 수 있는 제동 기능을 갖는 허브조립체에 관한 것이다.

제동장치는 운동하고 있는 기계의 속도를 감속하거나 정지시키는 장치로서 제동장치의 방식별 종류로는 벤드브레이크와 같은 기계식, 유압배력식, 공기식, 전기식(회생제동, 리타더 등), 기타(엔진, 배기 브레이크) 등이 있다.

일반적으로 이동이 가능한 차량에 사용되는 제동장치는 용도에 따라 상기의 제동장치를 한가지 이상 조합하여 사용하게 되지만 탑승자의 안전을 고려한다면 기존의 제동 장치는 돌발 상황에서의 대비가 충분하지 못하며 대비가 된 장치의 경우 고가로 범용적이지 못하다.

휠체어나 자전거와 같은 수동차량의 경우 블록브레이크 등의 기계식 제동장치를 사용하나 비탈길에서 등판 시에는 역진을 방지하지 못하고 하강 시에는 속도의 통제가 어려우며 골프카 등의 소형차량이나 승용차량에는 주행중 필요에 따라 차속을 선택적으로 감속시키거나 정지시켜 차량을 정차상태로 유지하기 위한 제동장치는 기계식과 유압식 등이 사용되는데, 차량의 고속주행이나 비탈길 주행중 엔진시동이 정지로인하여 제동능력이 불완전하거나 제동이 불가능하여 사고가 발생되거나 또는 유압계통의 파손으로 사고가 발생되는 일이 종종 있으며 운전자는 급제동 시나 돌발 상황이 발생하였을 경우 제동력을 높이기 위하여 주차 브레이크를 조작하였으나 케이블에 전달되는 힘이 일정치 못하여 오히려 차량이 회전을 하게 되므로 더 큰 사고를 유발케 하는 문제점이 있었다.

또한, 일반적인 주차 브레이크는 차량이 경사면에 주차되어 있을 경우 운전자의 부주의로 조작하지 않았거나 불확실한 조작으로 인하여 상기 차량이 경사면에서 미끄러짐으로 인하여 충돌 사고나 안전 사고가 발생되었다.

상기의 제동장치들은 제각기 하나의 기능을 수행하는 것이 대부분이므로 차량의 안전을 위해서는 두가지 이상의 제동장치를 조합하여 설치해야하고 각각의 장치들은 많은 부품들의 조합으로 이루어져 소요되는 공간이 크고 중량도 많이나가 경량화를 통한 에너지 효율 증대에 장애가 되고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

본 발명의 목적은 회전하는 축의 회전 속도를 줄이기 위한 제동장치로 제동을 위해 전기력이나 유공압 등 외부 동력의 보조 없이 원동축에 전달된 최소한의 힘으로 출력축의 회전을 제어할 수 있는 제동 기능을 갖는 허브조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 제동장치의 원동축이 정지 중에는 출력축에 회전력이 가해져도 출력축의 회전을 방지하는 제동 기능을 갖는 허브조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 축의 회전 방향에 관계없이 출력축의 회전속도가 원동축의 회전속도보다 빠르면 제동장치가 작동되어 출력축의 회전속도를 원동축의 회전속도 이하로 제한하는 제동 기능을 갖는 허브조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 원동기가 있는 차량에 적용하여 차량이 주행 시 기관의 시동이 꺼지면 제동능력을 상실하여 불의의 사고를 당하는 것을 방지하기 위해 기관이 정지 시 제동장치가 작동되는 기능을 갖는 허브조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 조립체의 크기와 중량을 최소화하기 위해 구성된 부품이 최소화 되고 제작이 간편하며 균일한 제동 시점과 제동력이 유지되는 제동 기능을 갖는 허브조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 제동장치의 일방향클러치나 라체트를 작동되지 않게하거나 원동축과 출력축을 연결하여 제동장치의 기능을 정지하는 수단을 갖는 제동 기능을 갖는 허브조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 원동축을 제동장치 기틀과 출력축을 관통하여 설치하여 다양한 입출력의 조합을 제공할 수 있는 제동 기능을 갖는 허브조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 휠체어와 다른 차량을 위한 모듈러 휠 허브조립체를 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 앞으로 부분적으로 나타날 것이며 명백해질 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 제동 기능을 갖는 허브조립체의 예시도

도 2 는 본 발명에 따른 다른 형태의 제동 기능을 갖는 허브조립체의 예시도

도 3 은 본 발명에 사용되는 비틀림코일스프링의 예시도

도 4 는 일반적인 일방향클러치(스프래크형)의 구성도

도 5 는 본 발명에 따른 라체트 디스크의 작동부 예시도

도 6 은 본 발명에 따른 외팔보형 허브조립체 예시도

도 7 은 본 발명에 따른 연결판 예시도

도 8 은 본 발명에 따른 허브하우징을 갖는 외팔보형 허브조립체 예시도

도 9 는 본 발명에 따른 허브하우징을 갖는 외팔보형 허브조립체 예시도

도 10 은 본 발명에 따른 허브조립체를 자동차 휠에 장착한 예시도

도 11 은 본 발명에 따른 허브조립체를 차량에 장착한 예시도

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다. 본 발명은 도 1 에 도시된 것과 같이 제 1 , 제 2 단부 벽 그리고 상기 단부 벽 사이에 뻗어 있는 측벽을 가지고 있는 기틀 안에 원동축(7)과출력축(10)을 동일축 방향으로 배설하되 원동축(7)을 출력축(10)의 중공부을 관통하여 회전가능하게 지지하여 설치하고, 출력축(10)의 선단부에 나선치차(6)를 형성하며, 원통형으로 된 내주면에 암나선치차를 형성하고 외주면에 환상돌기를 돌설한 기어원반(14)을 출력축 나선치차(6)에 조립하고, 기어원반(14)의 한쪽 끝 돌기부는 원동축원반(17) 상에 설치된 환상 관통 홈부를 원활하게 전후진할 수 있도록 서로 끼워 걸어 원동축(7)이 회전 시 기어원반(14)도 같이 회전하고, 나선치차(6)와 치합된 기어원반(64)은 축방향으로 이동 가능하며, 기어원반(14)의 환상돌기 양편에 일방향클러치를 설치하되 출력축원반(2)과 기아원반(14) 사이에 설치된 일방향클러치(3, 22)는 정방향 회전시 회전에 제동이 되게 설치하고 원동축원반(17)과 기아원반(14) 사이에 설치된 일방향클러치(62,71)는 역방향 회전시 제동이 되게 설치하여 서로 반대 방향으로 작동되게 각기 감착하되, 내륜(3)의 내경은 코일스프링(20)보다 크고 바깥레이스(22)의 외경은 허브에 접촉 고정되어 있는 일방향클러치이며 각각의 일방향클러치 측면에 원동축원반(17)과 출력축원반(2)이 설치되고, 기어원반(14)의 양면과 마주보는 원동축원반(17)과 출력축원반(2)의 디스크면에 각기 브레이크슈우(13)를 착설하며, 원동축원반(17)과 기아원반(14) 그리고 기어원반(14)과 출력축원반(2)의 디스크 면에 설치한 핀 홀에 코일스프링(20)의 끝단을 고정하여 연결하고 원동축(7)과 출력축(10)이 동일한 회전속도이면 기어원반(14)이 중앙위치에 있도록 구성되는 것에 특징을 둔 허브조립체이다.

도 1 을 참조하여 원동축과 출력축의 회전 방향과 각 축의 상대적 회전 속도를 비교하여 설명하면 다음과 같다. 원동축(7)과 출력축(10)이 정방향으로 회전하면서 원동축(7)이 출력축(10)보다 회전속도가 빠르면, 원동축(7)에 키로 연결되어 있는 원동축원반(17)과 원동축원반의 환상 관통 홈부(15)에 기아원반(14)의 환상 돌기(15)가 축방향으로 움직일 수 있도록 연결된 기아원반(14)은 원동축(7)과 같이 회전하는 동시에 출력축의 나선치차(6)와 치합되어 출력축(10)의 외주면을 축방향으로 이동한다. 상대적으로 회전 속도가 느린 출력축의 나선치차(6)에 의해 기아원반(14)은 나선치차의 방향에 따라 원동축원반(17) 쪽으로 이동한다. 기아원반(14)과 원동축원반(17)은 점차 일방향클러치 내륜(21)를 조여 마침내 한 뭉치가 되어 같이 돌게된다. 상기의 일방향클러치는 라체트형이나 롤러형, 스프레그형(도4) 등 모든 형태의 일방향클러치를 포함한다. 이때 정방향으로 회전시 자유회전이 되도록 설치되어 있는 일방향클러치(12, 21)는 축의 회전 방향에 의해 자유회전을 하게 되고 기어원반(14)에 나선치차(6)로 연결되어 있는 출력축(10)은 원동축(7)과 같이 회전하게 된다. 따라서 원동축(7)의 동력은 원동축원반(17), 기어원반(14)을 통하여 출력축(10)에 전달된다.

또한 제동장치의 원동축(7)과 출력축(10)이 정방향으로 회전하면서 출력축(10)이 원동축(7)보다 회전 속도가 빠르면, 원동축(7)과 연결되어 같이 회전하는 기어원반(14)은 출력축(10)의 나선치차(6)와 치합되어 회전 속도가 상대적으로 빠른 출력축의 나선치차(6)의 회전에 따라 축방향으로 이동하여 출력축원반(2)에 접근하게 된다. 나선치차(6)를 따라 이동하는 기어원반(14)이 출력축원반(2) 방향으로 접근함에 따라 기어원반(14)과 출력축원반(2) 사이에 설치되어 있는 일방향클러치의 내륜(3)을 조여 같이 돌게된다. 동시에 정방향으로 회전 시 제동되게 설치되어 있는 일방향클러치(3,22)는 일방향클러치 내륜(3)의 회전을 정지시킨다. 이때 기아원반(14))과 출력축원반(2)도 같이 정지하거나 미끄러져 회전을하며 마찰에 의해 회전속도가 줄어들게 된다. 상기의 작용에 의해 출력축원반(2)이 기어원반(14)의 회전 속도에 근접하게 되면 출력축의 나선치차(6)에 의해 기어원반(14)을 출력축원반(10) 방향으로 이동하려는 힘이 약해져 기어원반(14)과 출력축원반(2)이 일방향클러치 내륜(3)을 조이는 힘은 약하지만 마찰에 의해 출력축의 회전 속도는 계속 감속되고, 출력축(10)과 원동축(7)의 회전속도가 같아지면 나선치차에 의해 기어원반(14)을 축방향으로 이동시키려는 힘이 없어져 기어원반(14)은 코일스프링(20)의 복원력에 의해 중립 위치로 복귀되어 기어원반(14), 일방향클러치 안 레이스(3), 출력축원반(2)은 서로 분리되고 기어원반(14)과 출력축원반(2)은 회전이 자유롭게 된다.

원동축(7)이 감속하거나, 출력축(10)의 회전수가 증가하게 되면 전술한 바와 같은 과정으로 출력축원반(2)의 회전속도는 일방향클러치(3, 22)의 제동에 의해 순간적인 정지나 미끄럼 마찰에 의해 원동축(7)의 회전속도에 접근하게 된다. 또한 원동축(7)의 회전속도가 서서히 감속하여 회전이 정지되면 동시에 출력축(10)도 원동축(7)의 회전속도에 따라 잠김과 풀림을 반복하며 감속되어 회전이 정지하게 된다.

정지한 출력축(10)은 제동장치의 작용에 의해 원동축(7)이 회전하지 않으면 출력축의 동력으로 회전할 수 없다. 원동축(7)은 회전시킬 수는 있지만 출력축과 출력축에 연결되어 있는 물체를 회전시킬 수 없을 정도의 회전력이 원동축에 가해진 경우, 출력축(1)에서 출력축과 출력축에 연결되어 있는 물체를 회전시킬 수 있는 동력이 같은 방향으로 가해지면 원동축(57)이 회전 가능한 범위 내에서 출력축도 회전이 가능하다.

도 3 에 예시된 코일스프링(20)은 각기 원동축원반(17)과 기어원반(14) 그리고 기어원반(14)과 출력축원반(2) 사이에 연결 설치되어있고 원동축(7)이나 출력축(10)에서 일정 이상의 힘이 가해지기 전까지 기어원반(14)이 축방향으로 이동하는 것을 저지하여 일방향클러치 내륜(3,21)이 기어원반(14)과 출력축원반(2)에 의해 조이는 것을 방지함으로서 회전에 제동이 걸리지 않게 하여 작은 회전속도차에서 제동장치의 잠김과 풀림이 빈발하지 않도록 하는 복원스프링이다. 또한 연결스프링은 제동장치 기틀 내에 베어링(9) 사이에서 입력축과 출력축을 연결하여 도 3 에 코일스프링과 같은 기능을 하거나 제동장치 외부에 설치되어 스프링의 복원력을 조절할 수 있다. 따라서 원동축(7)이나 출력축(10)에서 스프링 복원력 이상의 힘이 가해지기 전까지 기어원반(14)이 축방향으로 이동하는 것을 저지하여 일방향클러치 안 레이스(3,21)가 기어원반(14)과 출력축원반(2)에 의해 조이는 것을 방지함으로서 회전에 제동이 걸리지 않게 하여 작은 회전속도차에서 제동장치의 잠김과 조임이 빈발하지 않도록 하고 제동 시점을 조절할 수 있다.

다시 도 1 을 참조하여 본 발명에 의한 제동장치의 축이 역방향 회전 시 출력축(10)이 원동축(7)보다 회전 속도가 빠르면, 원동축(7)에 키로 연결되어 있는 원동축원반(17)에 환상돌기로 연결되어 원동축(7)과 같이 회전하는 기어원반(14)은 동시에 출력축의 나선치차(6)와 치합되어 출력축의 외주면을 축방향으로 이동하되회전 속도가 상대적으로 빠른 출력축(10)은 회전을 더 많이 하게 되어 출력축의 나선치차(6) 회전에 따라 원동축원반(17)에 접근하게 된다. 기어원반(14)이 원동축원반(17)으로 접근함에 따라 기아원반(14)과 원동축원반(17) 사이에 설치되어 있는 일방향클러치의 내륜(21)을 조여 원동축원반(7), 일방향클러치 안 레이스(21), 기아원반(14)은 같이 회전하게 된다. 동시에 역방향으로 회전 시 제동되게 설치되어 있는 일방향클러치(12,21)는 일방향클러치 내륜(21)의 회전을 정지시킨다. 이때 기아원반(14))과 원동축원반(17)도 같이 정지하거나 미끄러져 회전을하며 마찰에 의해 회전속도가 줄어들고, 기어원반(14)이 원동축원반(17)의 회전 속도에 근접하게 되면 출력축의 나선치차(6)에 의해 기어원반(14)을 축방향으로 이동하려는 힘이 약해져 기어원반(14)과 원동축원반(17)이 일방향클러치의 안 레이스(71)를 조이는 힘이 약해지고, 출력축(10)과 원동축(7)의 회전속도가 같아지면 나선치차에 의해 기어원반을 축방향으로 이동시키려는 힘이 없어지므로 기어원반(64)은 코일스프링(20)의 복원력에 의해 중립 위치로 이동되어 원동축원반(17), 일방향클러치의 내륜(21), 기아원반(14)은 서로 분리되고 일방향클러치의 내륜(21)은 회전이 계속 구속되지만 기어원반과 출력축원반은 자유회전을 하게 된다.

또한 제동장치의 축이 역방향 회전시 원동축(7)이 출력축(10)보다 회전속도가 빠를 때에는 원동축(7)과 연결되어 같이 회전하는 기어원반(14)은 회전 속도가 느린 출력축의 나선치차(6)에 의해 출력축의 나선치차(6) 방향에 따라 출력축원반(2) 방향으로 이동한다. 점차 기어원반(14)과 출력축원반(2)이 일방향클러치의 내륜(3)을 조여 같이 돌게된다. 이때 정회전 시 제동하도록 설치되어 있는 일방향클러치(3, 22)는 축의 회전 방향이 역방향이므로 일방향클러치 내륜(3)의 회전에 제동을 걸지 않아 축은 자유회전을 계속하게 된다. 따라서 원동축(7)의 동력은 원동축원반(17), 기아원반(14)을 통하여 출력축(10)에 전달된다.

이와 같이 본 발명에 의한 허브조립체는 축의 회전 방향에 관계없이 원동축(7)의 동력은 출력축(10)으로 전달이 원활하게 이루어지고, 출력축(10)의 회전속도가 원동축(7)의 회전속도보다 빠르면 제동장치에 의해 출력축(10)의 회전속도를 원동축(7)의 회전속도에 접근시켜 출력축(10)에서 원동축(7)으로의 동력전달은 일어나지 않도록한다.

도 1 의 변형된 형태의 제동기능을 갖는 허브조립체는 도 2 에 나타낸 것과 같이 조립체의 본질적 구성 원리는 도 1 과 같다. 하지만 원동축(31)에 나선치차를 설치하고 출력축(32) 디스크면에 관통 홈을 설치하고 기아원반(14)이 상기의 관통 홈과 끼워 연결되고 원동축(31)의 나선치차(6)에 치합되며 일방향 클러치의 제동방향이 바뀌어 구성된다. 따라서 정방향 회전 중 감속을 하면 기어원반(14)이 원동축원반(17) 쪽으로 이동하여 일방향클러치 내륜을 조이고, 정회전 시 회전을 저지하는 일방향클러치에 의해 축의 회전이 제동된다. 정방향 회전 중 원동축의 회전 속도가 빠르거나 역회전의 경우에도 도 1 을 통한 상기의 설명으로 이해가 가능하다.

일방향클러치를 대신하여 라체트 기구를 사용한 제동 장치의 부분도를 도 5 에 나타내었다. 도 1 , 2 와 4 에 예시된 일방향클러치 내륜(3, 22)을 라체트휠(33, 34)로, 바깥 레이스(12 ,21)와 스프레그를 라체트(35, 36)와 라체트폴로 교체 사용된 제동 기능을 갖는 허브조립체이다. 라체트와 라체트폴은 3 곳 이상 기틀에 균등하게 설치된다.

휠체어에 적합한 외팔보형 허브조립체(39)를 도 6 을 참조하여 설명한다. 조립체는 도 2 에 도시된 조립체와 유사하다. 두 허브조립체 사이의 주요한 차이점은 기틀로부터 축선 상에 고정축(38)이 돌출되어 있고 원동축(40)은 제 2 단부벽을 통해 돌출되어 있다는 것이다. 연장된 출력축에 스포크 휠을 장착하고 원동축에 회전 손잡이를 설치하면 경사길에서도 조종이 손쉬워 진다.

차량을 견인하거나 수동으로 출력축을 회전시켜야 할 경우, 또는 전기차량이 회생제동을 할 때와 같이 때때로 허브조립체의 제동 기능이 작동되지 않아야 할 경우를 위해 필요한 장치를 도 7 을 참조하여 설명한다. 연결클러치(44)는 제동장치 기틀에서 돌출된 원동축(31)과 출력축(32)을 클러치로 연결시켜 원동축과 출력축의 회전속도를 같게 한다. 따라서 회전속도차에 의해 기어원반(14)이 축방향으로 이동하지 않아 일방향클러치 안 레이스(3,21)가 기어원반(14)과 출력축원반(2)에 의해 조이는 것이 방지되어, 원동축과 출력축은 회전 속도나 회전방향에 관계없이 자유회전을 하게 된다. 안전하게 일방향클러치가 작동되지 않기 위해서는 기아원반(14)이 중립 위치일 때 연결클러치(44)가 작동되어 연결되어야 하는데 원동축과 출력축의 비트림 크기는 나선치차의 기울기와 기아원반의 주행 가능 거리에 따라 결정되지만 통상 0.5회전 이내이므로 간단히 기준 중립 위치를 정렬할 수 있다.

휠체어, 손수레 등 수동 차량에 적합한 외팔보형 허브조립체(50)를 도 8 을 참조하여 설명한다. 조립체는 도 6 에 도시한 조립체의 고정축에 회전 가능하게 조립되고 출력축과 고정 연결되어 출력축과 같이 회전하며 기틀을 단단히 둘러싸는 허브하우징(50)을 더 가지고 있다. 하우징의 외부는 스포크(51)를 연결할 수 있는 수단을 구비하여 방사상의 스포크에 의해 림에 연결되어 휠을 이룬다.

상기의 외팔보형 허브조립체의 원동축(56)이 고정축(55)을 관통하여 설치된 조립체를 도 9 에 나타냈다. 외부의 동력을 프레임에 고정된 고정축을 관통하여 원동축에 연결 가능하므로 프레임 뒷편에 부착된 원동기의 동력을 이용 전동휠체어와 같은 전동 차량을 구성하는데 적합하다. 또한 제 2 단부벽에서 돌출된 원동축(56)에 회전 손잡이를 장착하면 수동 운행도 가능한 휠체어가 된다.

차량용 휠()에 적용된 허브조립체를 도 10 을 참조하여 설명한다. 넉클(62)로 허브조립체의 기틀(50)과 차체를 연결하고 출력축(32)에 휠(60)을 장착하고 제동장치의 기틀 외벽에 원동기나 감속기와 함께 원동기가 부착되어 동력이 원동축에 전달되거나 드라이브 샤프트로 부터 동력이 원동축으로 전달되도록 설치된다.

도 10 에서 예시된 휠 허브조립체를 차량에 적용한 예을 도 11 을 참조하여 설명하면, 각 차륜에 대한 전진방향은 정방향 회전, 후진방향은 역방향 회전이 적용되고 차체 전후의 대칭축(70)을 축으로 좌우 대칭되는 한쌍으로 좌우 차륜에 각각 설치되어 오른쪽 차륜의 제동장치는 오른 나사의 나선치차로 왼쪽 차륜의 제동장치는 왼 나사의 나선치차로 출력축(32)이 설치되고, 양쪽 제동장치 모두 출력축원반(2)과 접한 일방향클러치는 정방향 회전시 제동이 되고, 원동축원반(17)과 접한 일방향클러치()는 역방향 회전시 제동이 되도록 설치하여 제어가능한 원동기의 회전속도에 따라 차량의 제동 속도를 제어할 수 있다. 또한 정차 시 본 발명 제동장치의 기능에 의해 별도의 주차브레이크가 필요없으며 언덕길 출발시 차량의 밀림 현상 없이 출발이 가능하다. 주행 중 기관이 정지하면 원동축이 정지되고 따라서 회전속도차에 의해 제동장치가 작동되므로 기존 제동장치에서는 기관의 시동이 꺼지면 부스터가 작동을 못하여 제동능력을 상실하여 불의의 사고를 당하는 것과 같은 돌발 상황에서도 안전하게 제동장치가 작동된다.

상기에서 본 발명은 예시적으로 설명되었고, 상기에서 사용된 용어들은 본 발명을 한정하기보다는 설명하기 위하여 사용된 것이다. 본 발명의 여러 가지 변형 예들이 상기의 설명으로부터 이루어질 수 있음은 물론이고, 첨부된 본 발명의 청구범위 내에 포함되는 것은 명백한 것이며, 본 발명은 상기에서 특정하게 설명된 것과는 다르게 구현될 수도 있는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 별개의 유공압이나 전기적 제어 장치가 없는 기계적 구성으로 회전 방향에 관계없이 원동축의 동력은 출력축으로 전달이 원활하게 이루어지고, 출력축의 회전속도가 원동축의 회전속도보다 빠르면 제동장치가 작동되어 출력축의 회전속도를 원동축의 회전속도에 접근시켜 출력축에서 원동축으로의 동력전달은 일어나지 않도록한다. 따라서 제동 시에 원동축에 가해지는 원동축의 자기 관성력을 제어할 수 있는 작은 힘으로도 큰 관성에너지를 갖는 출력축의 회전속도를 제어할 수 있고, 정지한 원동축은 출력축이 회전하려는 출력축의 동력으로는 회전하지 않고 원동축에 연결된 동력원의 동력에 의해서만 회전이 가능한 제동기능을갖는 허브조립체를 제공한다.

상기의 허브조립체는 외부 장치의 도움 없이 원동기에 의한 원동축의 제어에 의해 출력축의 큰 관성력을 제동할 수 있어 에너지가 절약되며, 차량에 적용 시 별도의 주차용 제동장치가 필요 없고, 언덕길에서 등판 시에는 역진 방지 기능을 수행하며 하강 시에는 하강 속도를 조절할 수 있다. 또한 원동기의 정지와 같은 위급 상황에서도 원동축이 정지되는 것에 따라 제동장치가 작동된다. 이와 같이 구조가 단순하고 기존의 제동장치에 비해 제동 기능이 복합화 되어 경량화와 소형화가 가능하다. 또한 제동장치의 작동에 동력이 필요 없으므로 휠체어와 같은 수동차량에도 주행 및 제동을 위해 적합하다.

Claims (12)

1. 축선을 가진 허브조립체에 있어서, 제 1 및 제 2 단부벽, 단부벽 사이에 뻗은 측벽을 갖는 기틀, 선단부에 나선치차를 형성하고 관통된 원통형 중공부를 갖고 제 2 단부벽 밖으로 축의 한쪽 끝이 돌출되어 있는 회전 출력축, 출력축의 원통형 중공부를 관통하여 회전가능하게 지지되어 있는 회전 원동축, 원동축 선단에 디스크 형상으로 돌출하여 제 1 단부벽에 가깝게 원동축에 고정 설치되고 디스크 중간 부위에 기아원반이 원동축원반에 대해 상대적으로 축선 방향으로 전후진 이동할 수 있고 회전방향으로는 이동되지 않도록하는 연결 수단을 갖는 원동축원반, 출력축 선단에 디스크 형상으로 돌출하여 제 2 단부벽에 가깝게 고정 설치된 출력축원반, 관통된 원통형의 내주면에 암나선 치차를 형성하여 출력축의 나선치차에 치합되어 설치되고 축의 한쪽은 외주면에 디스크형 환상 돌기가 있으며 다른 한쪽은 원동축원반에 축선 방향으로 전후진 이동할 수 있고 회전방향으로는 이동되지 않도록 원동축원반과 연결 수단을 갖는 기어원반, 기어원반과 출력축원반 사이와 기어원반과 원동축원반 사이에 각각 설치되고 원통형 중공부를 갖는 디스크 형상의 일방향클러치 내륜, 기틀의 측벽 내부에 고정 설치되고 상기의 일방향클러치 내륜과 상호 작동가능하게 설치된 일방향클러치의 외륜, 원동축과 출력축의 조립체가 기틀에 대해 회전 가능하게 지지되어 구성되는 것을 특징으로하는 제동 기능을 갖는 허브조립체
2. 축선을 가진 허브조립체에 있어서, 제 1 및 제 2 단부벽, 단부벽 사이에 뻗은 측벽을 갖는 기틀, 축의 중앙 선단부에 나선치차를 형성하고 한쪽 끝은 출력축의 원통형 중공부를 관통하여 회전가능하게 지지되고 다른 한쪽은 제 1 단부벽에 회전가능하게 지지된 회전 원동축, 원동축 선단에 디스크 형상으로 돌출하여 제 1 단부벽에 가깝게 원동축에 고정 설치된 원동축원반, 제 2 단부벽에 회전가능하게 설치되고 선단에 디스크형 환상돌기가 설치되고 디스크 중간 부위에 기아원반이 출력축에 대해 상대적으로 축선 방향으로 전후진 이동할 수 있고 회전방향으로는 이동되지 않도록하는 연결 수단을 갖는 출력축, 축의 한쪽 외주면에 디스크형 환상 돌기가 설치되고 다른 한쪽은 출력축과 축선 방향으로 전후진 이동할 수 있고 회전방향으로는 이동되지 않도록 연결되며 관통된 원통형의 내주면에 암나선 치차를 형성하고 암나선 치차가 원동축의 나선치차에 치합되어 설치되는 기어원반, 기어원반과 출력축원반 사이와 기어원반과 원동축원반 사이에 각각 설치되고 원통형 중공부를 갖는 디스크형의 일방향클러치 내륜, 기틀의 측벽 내부에 고정 설치되고 상기의 일방향클러치 내륜과 상호 작동가능하게 설치된 일방향클러치의 외륜, 원동축과 출력축의 조립체가 기틀에 대해 회전 가능하게 지지되어 구성되는 것을 특징으로하는 제동 기능을 갖는 허브조립체
3. 제 1 항과 제 2 항에 있어서, 일방향클러치를 대신하여 기어원반과 출력축원반 사이 및 기어원반과 원동축원반 사이에 각각 설치되고 원통형 중공부와 외륜에걸림치차를 갖는 디스크 형상의 라체트휠, 기틀의 측벽 내부에 설치되고 상기의 라체트휠과 상호 작동가능하게 설치된 라체트포올;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 제동 기능을 갖는 허브조립체
4. 제 1 항과 제 2 항에 있어서, 원동축원반과 기아원반 및 기아원반과 출력축원반의 간격을 유지할 수 있도록 각각을 연결하는 비틀림코일스프링; 또는 원동축과 출력축을 회전 가능하게 지지하는 기구 사이에 원동축과 출력축을 연결하는 비틀림코일스프링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제동 기능을 갖는 허브조립체
5. 제 1 항과 제 2 항에 있어서, 원동축과 출력축을 연결하여 회전속도가 일치하도록 하는 연결판;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제동 기능을 갖는 허브조립체
6. 제 1 항과 제 2 항에 있어서, 제 1 단부벽에 지지된 원동축이 기틀 안쪽에 유지되고 제 1 단부벽으로부터 외측으로 뻗어 돌출된 축선 상의 고정축, 상기 고정축에 회전 가능하게 연결되고 제 2 단부벽을 통하여 돌출되고 축선상의 원동축에 회전가능하게 지지된 출력축과 고정 연결되어 같이 회전하며 기틀을 단단히 둘러싸는 허브하우징;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제동 기능을 갖는 허브조립체
7. 제 6 항에 있어서, 원동축이 축선상의 고정축을 관통하여 설치되는 것을 특징으로 하는 제동 기능을 갖는 허브조립체
8. 제 1 항과 제 2 항에 있어서, 일방향클러치 내륜 양면이나 라체트휠 양면에 브레이크슈를 접착 설치하거나, 기아원반 양면과 출력축원반 및 원동축원반의 안쪽디스크면에 브레이크슈를 접착 설치하거나, 별도의 양면에 브레이크슈가 접착된 브레이크슈 원반을 일방향클러치 내륜 양편에 설치하여 마찰력을 증대시키는 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제동 기능을 갖는 허브조립체
9. 제 1 항과 제 2 항에 있어서, 축선상의 출력축에 타이어 휠이 장착되고 허브조립체의 기틀 외벽에 원동기나 감속기와 함께 원동기가 부착되어 동력이 원동축에 전달되거나 등속조인트로 원동축에 동력이 전달되도록 설치된 것을 특징으로 하는 제동 기능을 갖는 허브조립체
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 차량의 차륜에 적용하여 전진방향이 정방향회전이며 후진방향이 역방향 회전이고 차체 전후의 대칭축을 축으로 좌우 대칭되는 한쌍으로 좌우 차륜에 각각 설치되는 것을 특징으로하는 제동 기능을 갖는 허브조립체
11. 축선을 갖는 제동장치에 있어서, 원동축과 출력축이 동일 축선상에 있고 어느 한축이 다른 한 축을 관통하여 조립되는 원통형 회전축이며 원동축과 출력축의 회전속도차에 의해 출력축의 회전속도가 원동축의 회전속도와 같거나 느리게 되도록 제어되는 제동 기능을 갖는 허브조립체
12. 제동기능을 갖는 허브조립체를 구동하는 원동기를 제어하는 제어기에 있어서 출력축의 회전 속도를 감속하는 방법으로 원동기와 원동축의 관성력을 제어할 수 있는 최저상태의 전류를 유지하면서 전압을 조정하여 제어되는 원동기의 회전수가 허브조립체를 통해 출력축과 출력축에 인가된 부하의 회전속도를 제어하는 방법