KR20080067557A - 모터용 변속기 및 이의 제어기 - Google Patents

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KR20080067557A
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Abstract

모터의 원동력을 역회전시키게 되면 정회전시킬때와 동일한 방향으로 출력이 이루어지면서 감속 또는 가속되는 구조를 갖도록 할 수 있는 변속기가 개시된다. 본 발명에 따른 모터용 변속기는 구동축을 갖는 통상의 모터와, 모터의 외부를 감싸면서 모터의 회전력을 전달받아 회전되는 출력커버와, 출력커버의 양측으로 연장되는 고정축을 포함하며, 구동축과 출력커버의 사이에 형성되는 변속기를 더 포함한다. 변속기는 구동축의 회전방향에 따라 선택적으로 접속되어 정속이나 감속시키면서 일정한 방향으로만 출력시키는 것으로, 구동축이 정방향 회전될때에 구동축과 출력커버가 직결되어 정방향으로 정속출력되고, 구동축이 역방향 회전될때에 구동축과 출력커버 사이에 감속유성기어가 치합되어 정방향으로 감속출력시킨다.
또한, 구동축을 갖는 통상의 모터와, 모터의 외부를 감싸면서 모터의 회전력을 전달받아 회전되는 출력커버와, 출력커버의 양측으로 연장되는 고정축과, 구동축과 출력커버의 사이에 형성되는 변속기를 포함하며, 변속기는 구동축의 회전방향에 따라 선택적으로 접속되어 정속이나 가속시키면서 일정한 방향으로만 출력시키는 것을 특징으로 하는 모터용 변속기를 제공한다.
또한, 위와 같은 모터용 변속기를 출력측의 부하에 따라 자동으로 변속되도록 하는 제어기를 제공한다.

Description

모터용 변속기 및 이의 제어기{A transmissiom for motor and a controller thereof}
본 발명은 모터용 변속기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터의 회전방향이 바뀌게 되면 가속 또는 감속되도록 하는 변속기를 포함하며, 이러한 모터의 변속을 자동으로 해주는 제어기에 관한 것이다.
일반적으로 변속기라함은 원동력을 감속 또는 증속시키기 위한 장치이다.
이러한 변속기는 원동력축에 결합되어 자동 또는 수동으로 변속이 되는데, 수동과 같은 경우에는 원동력과 변속기와의 사이에 클러치를 두어 변속장치로의 원동력을 차단한 상태에서 변속을 도모하게 된다. 그리고 자동변속장치는 클러치와 같은 단속수단이 없으면서 출력측의 압력변화 등에 따라 자동으로 변속이 이루어지게 된다.
그러나 종래기술에 따른 수동변속장치는 반드시 클러치를 두어야 하기 때문에 사용상 불편함과 장치 자체가 비대해 지는 문제가 발생되었고, 자동변속장치는 변속장치자체가 복잡하여 마찬가지로 장치 자체가 비대해 지면서 고장이 자주 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 원동력을 역회전시키게 되면 정회전시킬때와 동일한 방향으로 출력이 이루어지면서 감속되는 구조를 갖도록 할 수 있는 변속기를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 원동력을 역회전시키게 되면 정회전시킬때와 동일한 방향으로 출력이 이루어지면서 가속되는 구조를 갖도록 할 수 있는 변속기를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 위와 같은 변속기가 내장된 모터를 자동으로 변속해주는 제어기를 제공하는데 있다.
상기와 같은 첫 번째 목적을 달성하기 위해 본 발명은,
모터의 원동력을 변속기에 의해 출력시키는 변속방법에 있어서,
모터의 원동력이 정방향일때에는 정방향 정속출력시키고, 모터의 원동력이 역방향일때에는 정방향 감속출력시키는 것을 특징으로하는 변속방법을 제공한다.
또한, 상기와 같은 두 번째 목적을 달성하기 위해 본 발명은,
모터의 원동력을 변속기에 의해 출력시키는 변속방법에 있어서,
모터의 원동력이 정방향일때에는 정방향 정속출력시키고, 모터의 원동력이 역방향일때에는 정방향 가속출력시키는 것을 특징으로하는 변속방법을 제공한다.
상기 첫 번째 방법으로 구동되는 변속기로는,
모터의 원동력이 입력되는 링기어;
링기어의 외측에 배치되며 링기어가 정회전시 선택적으로 구속되어 정회전 정속출력시키는 변속링기어;
링기어의 내측에 배치되며 링기어가 역회전시 선택적으로 구속되는 선기어;
선기어의 외측과 변속링기어의 내측에 치합되어 변속링기어를 정회전 감속출력시키는 변속유성기어;를 포함하는 모터용 변속기를 제공한다.
이때, 링기어의 외측에는 정회전시에만 변속링기어에 구속되도록 사선방향으로 탄력지지되는 적어도 하나 이상의 정속폴이 형성되고, 링기어의 내측에는 역회전시에만 선기어에 구속되도록 사선방향으로 탄력지지되는 적어도 하나 이상의 변속폴이 형성됨이 바람직하다.
그리고 정속폴 및 감속폴의 후위에는 모터에 마찰회전되도록 결합되어 정속폴 및 감속폴중 어느 하나를 눌러주는 후진간섭방지장치가 구비되며, 후진간섭방지장치의 내측에는 걸림돌기가 형성되고, 걸림돌기에 대응되는 링기어에는 소정의 유격이 발생되도록 걸림돌기보다 상대적으로 넓은 걸림홈이 형성됨이 바람직하다.
또는, 링기어의 내측면 및 외측면상에는 어느 일측방향으로 진행될수록 더 깊게 패이면서 링기어의 내외측면에 서로 반대방향으로 형성되는 볼안착홈이 형성되고, 링기어의 내외측에는 볼안착홈에 삽입되도록 다수의 클러치베어링을 갖는 클러치판이 배치되어 클러치판이 정속폴, 변속폴 및 후진간섭방지장치를 대체할 수도 있다.
상기 첫 번째 방법으로 구동되는 변속기로는,
모터 구동축의 끝단에 출력측과 직결되도록 일방향클러치(C)가 결속되어 정방향 정속출력되고, 모터 구동축의 중간에 일방향클러치(RC)가 결속되면서 일방향클러치(RC)에는 다시 출력측과 유성기어가 치합되어 정방향 감속출력됨을 특징으로 하는 모터용 변속기를 제공한다.
또는,
모터 구동축의 끝단에 출력측과 직결되도록 일방향클러치(C)가 결속되어 정방향 정속출력되고, 모터 구동축의 중간에는 출력측과 유성기어로 치합되되 유성기어의 캐리어가 모터에 일방향클러치(RC)로 결속되어 정방향 감속출력됨을 특징으로 하는 모터용 변속기를 제공한다.
또는,
모터 구동축에 유성기어가 치합되고, 유성기어가 고정되는 타측의 캐리어가 상기 모터와 일방향클러치(RC)로 결속되며, 유성기어의 일측에는 캐리어역할을 하는 출력측이 일방향클러치(C)로 결속되어 유성기어가 공전될때에는 정방향 정속출력되고 유성기어가 자전될때에는 정방향 감속출력되는 것을 특징으로 하는 모터용 변속기를 제공한다.
상기 두 번째 방법으로 구동되는 변속기로는,
모터 구동축의 끝단에 출력측과 직결되도록 일방향클러치(C)가 결속되어 정방향 정속출력되고, 구동축의 중간에 일방향클러치(RC)가 결속되면서 일방향클러치(RC)에는 다시 링기어가 결합되고 링기어와 출력측의 사이에는 유성기어가 치합되어 정방향 가속출력됨을 특징으로 하는 모터용 변속기를 제공한다.
또는,
모터 구동축의 끝단에 출력측과 직결되도록 일방향클러치(C)가 결속되어 정방향 정속출력되고, 모터 구동축의 중간에는 링기어를 결합시키면서 링기어를 다시 출력측과 유성기어로 치합시키되 유성기어의 캐리어가 모터에 일방향클러치(RC)로 결속되어 정방향 가속출력됨을 특징으로 하는 모터용 변속기를 제공한다.
또는,
모터 구동축에 링기어가 결합되고, 링기어에 유성기어가 치합되고, 유성기어가 고정되는 타측의 캐리어가 모터와 일방향클러치(RC)로 결속되며, 유성기어의 일측에는 캐리어역할을 하는 출력측이 일방향클러치(C)로 결속되어 유성기어가 공전될때에는 정방향 정속출력되고 유성기어가 자전될때에는 정방향 가속출력되는 것을 특징으로 하는 모터용 변속기를 제공한다.
또한, 상기 세 번째 목적을 달성하기 위해 본 발명은,
원동력이 정방향일때에는 정방향 정속출력시키고, 원동력이 역방향일때에는 정방향 감속출력시키는 변속기를 갖는 모터를 자동으로 변속시켜주는 제어기에 있어서,
출력신호를 입력시키는 스로틀과, 입력된 신호를 받아 전류를 공급해주는 컨트롤러와, 컨트롤러에 연결되는 모터로 구성되며, 모터에는 홀센서가 구비되고, 홀센서는 컨트롤러에 연결되어 모터에 부하가 걸리게 되면 컨트롤러에서 역방향 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 제어기를 제공한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 모터용 변속기는 입력의 회전방향에 상관없이 일방향으로만 출력되게 할 수 있으면서 입력의 방향이 바뀌면 출력의 속도가 감속 또는 가속으로 변속되게 할 수 있는 장치를 구현할 수 있는 것으로, 본 발명에 사용되는 내장 모터는 토오크가 상대적으로 높은 브러시리스모터(Brushless Motor, BLDC)를 사용하여 다단으로 변속하지 않고 본 발명과 같이 2단으로만 변속하더라도 충분한 구동이 될 수 있게 할 수 있다.
또한, 변속기를 모터와 일체형으로 내장시켜 소형 변속모터로 구현할 수 있어 자전거나 오토바이 등과 같이 외부로 돌출되면 불합리한 장치에도 사용될 수 있는 잇점이 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터용 변속기에 대해 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 모터용 변속기를 나타낸 단면도로, 도 1 및 도 2는 내전형 모터에 적용된 변속기를 나타낸 도면이고, 도 3은 외전형 모터에 적용된 변속기를 나타낸 도면이다.
바람직하게는 본 발명의 도 1 내지 도 3은 오토바이용 모터로 도시하였으나, 도시된 일 실시예의 오토바이 뿐만 아니라 자동차와 같은 운송기계나, 전동공구 등과 같은 산업기계 및 완구용에 이르기 까지 다양하게 적용될 수 있다.
본 발명은 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 전력을 공급받아 회전되는 모터(110), 모터(110)의 사방면을 감싸도록 형성되면서 모터(110)의 회전력에 의해 회전되는 출력커버(115), 출력커버(115)의 일측으로 연장되는 제1고정축(113), 출력커버(115)의 타측으로 연장되는 제2고정축(112)을 포함하며, 모터(110)와 제1고정축(113)의 사이 또는, 모터(110)와 제2고정축(112)의 사이에 변속기(130)가 형성된다.
이때, 출력커버(115)는 모터(110)의 외주면에 감싸지는 중간커버(116)와, 모터(110)의 일측 및 타측을 감싸는 좌우측커버(117, 118)로 이루어지며, 좌측커버(117)의 일측 및 우측커버(118)의 타측에는 동력을 연결시키는 통상의 기어나 스프로켓 또는 풀리와 같은 동력전달수단이 형성된다.
그리고 제1고정축(113)과 좌측커버(117)의 사이 및 제2고정축(112)과 우측커버(118)의 사이에는 출력커버(115)의 원활한 회전을 위해 베어링이 내장된다.
또한, 모터(110)에 전원을 인가시키기 위한 전원케이블(114)은 고정축의 내부로 관통되어 배선된다.
변속기(130)는 감속부(120)와 변속부를 포함한다. 또는, 변속부만을 포함할 수도 있다. 즉, 감속부(120)는 모터(110)의 구동력을 1차 감속한 후에 변속부로 전달해 주는 수단으로 구동축(111)과 링기어(131)사이에 감속유성기어(122)를 두어 감속을 도모할 수 있다. 이때, 감속유성기어(122)를 고정시켜줄 캐리어의 구성이 필수적인데, 캐리어(121)는 모터(110)측에 부착되어 결합되도록 한다.
또는, 감속유성기어(122) 없이 구동축(111)과 링기어(131)를 직접 결합시켜 감속없이 출력시킬 수도 있다.
또는, 도 3과 같은 외전형 모터에서는 축에 의한 구동방식이 아니기 때문에 모터(110)의 구동축(111) 자체가 링기어(131) 역할을 할 수 있다.
이와 같은 링기어(131)에 변속부가 접속된다. 변속부는 링기어(131)의 외측에 선택적으로 구속되는 변속링기어(150)와, 링기어(131)의 내측에 선택적으로 구속되는 선기어(160)와, 다시 선기어(160)의 외측 방사상에 치합되면서 변속링기어(150)의 내측에 치합되는 변속유성기어(162)를 포함한다.
이때, 변속링기어(150)는 서로 직경이 다른 2단의 층이 형성되게 하여 일단에서는 링기어(131)와 접속되고, 2단에서는 변속유성기어(162)와 치합되도록 한다. 또한, 선기어(160)도 마찬가지로 서로 직경이 다른 2단의 층이 형성되게 하여 일단에는 링기어(131)와 접속되게 하고, 2단에서는 변속유성기어(162)와 치합되게 한다.
그리고, 변속링기어(150)는 출력커버(115)에 나사 등으로 결합되어 변속링기어(150)의 회전력을 출력커버(115)로 전달해 준다.
또한, 변속유성기어(162)를 고정시켜줄 변속캐리어의 구성이 필수적인데, 변속캐리어(161)는 제1고정축(113)의 외측에 일체로 결합된다.
한편, 링기어(131)의 회전력을 선택적으로 변속링기어(150) 또는, 선기어(160)로 구속시키기 위해 링기어(131)에는 정속폴(132) 및 변속폴(133)이 형성된다.
도 4a 및 도 4b는 정속폴 및 변속폴이 형성되어 선택적으로 구속되는 작동을 나타낸 도면으로, 도 4a 및 4b에서 보는 바와 같이 정속폴(132) 및 변속폴(133)은 링기어(131)의 외측 및 내측에 서로 반대되는 사선방향으로 적어도 하나 이상이 돌 출되게 형성된다. 이때, 정속폴(132) 및 변속폴(133)의 일단은 링기어(131)에 힌지결합되고, 탄력적으로 지지되기 위해 정속폴(132) 및 변속폴(133)과 링기어(131)의 사이에 스프링(압축스프링, 핀스프링 등)이 내장된다.
따라서 링기어(131)가 어느 한방향으로 회전되면, 변속링기어(150)나 선기어(160)중 어느 하나가 접속되어 동력이 전달되게 된다.
좀더 상세하게는 예를 들어 모터(110)가 정회전하면, 유성기어(122) 및 링기어(131)가 역회전하고, 링기어(131)의 역회전으로 변속폴(133)에 의해 선기어(160)가 구속되어 역회전되고, 다시 변속유성기어(162) 및 변속링기어(150)가 정회전되면서 출력커버(115)가 정회전으로 감속출력된다.
그리고 모터(110)가 역회전하면, 유성기어(122) 및 링기어(131)가 정회전하고, 링기어(131)의 정회전으로 정속폴(132)에 의해 변속링기어(150)가 접속되면서 출력커버(115)측으로 정회전 정속출력된다.
즉, 모터(110)의 역회전시에는 변속부의 출력이 1:1의 비율로 출력되고, 모터(110)의 정회전시에는 변속부의 출력이 1:0.5의 비율로 출력된다.
한편, 감속부(120)가 없는 외전형 모터의 경우에는 모터(110)가 역회전하면 링기어(131)가 자연적으로 역회전되고, 링기어(131)의 역회전으로 변속폴(133)에 의해 선기어(160)가 구속되어 역회전되고, 다시 변속유성기어(162) 및 변속링기어(150)가 정회전되면서 출력커버(115)가 정회전 감속출력된다. 반대로 모터(110)가 정회전하면 링기어(131)가 자연적으로 정회전되고, 링기어(131)의 정회전으로 정속폴(132)에 의해 변속링기어(150)가 구속되면서 출력커버(115)측으로 정회전 정 속출력된다.
전술한 변속기(130)는 모터(110)의 구동에 의한 출력은 원활하게 작동되나, 오토바이와 같은 장치에서 외력에 의해 출력커버(115)를 역회전시키게 될 수도 있게 된다. 이와 같이 외력에 의해 출력커버(115)가 역회전되면 정속폴(132) 및 변속폴(133)이 모두 링기어(131)에 작용되면서 작동하지 않게 된다.
이와 같은 불작동을 방지하기 위해 링기어(131)에는 후진간섭방지장치(140)가 마련된다.
후진간섭방지장치(140)는 정속폴(132) 및 변속폴(133)이 형성된 링기어(131)와 모터(110)의 사이에 형성되는 것으로, 도 2에서 보는 바와 같이 모터(110)의 외주면상에 탄력지지되는 볼체(145)에 의해 일정한 마찰을 갖도록 결합되면서 링기어(131)에 형성된 정속폴(132)의 후면측으로 연장되는 정속폴누름판(141) 및 링기어(131)를 감싸면서 내측으로 연장되어 변속폴(133)의 후면측으로 연장되는 변속폴누름판(142)이 일체로 형성된다.
그리고 정속폴누름판(1410)의 내측에는 돌출되는 걸림돌기(141a)가 일체로 형성되고, 이 걸림돌기(141)에 대응되는 링기어(131)의 외측에는 걸림홈(1134)이 형성된다. 이때, 걸림홈(134)은 걸림돌기(141a)의 움직임에 유격이 발생되도록 걸림돌기(141a)보다 더 넓게 형성됨이 바람직하다.
따라서 후진간섭방지장치(140)가 정속폴(132)이나 변속폴(133)중 어느 하나를 눌러놓게 되므로 변속링기어(150)의 역회전에 따른 불작동이 해결될 수 있게 된다.
즉, 모터(110)가 정회전하여 링기어(131)가 역회전하게 되면, 도 3a에서 보는 바와 같이 일단 조금의 유격이 발생된 후에 걸림홈(134)의 일측으로 걸림돌기(141a)가 걸리게 된다. 이때, 링기어(131)가 유격상태로 회전되는 사이에 후진간섭방지장치(140)의 정속폴누름판(141)이 정속폴(132)을 눌러주게 된다. 반대로 모터(110)가 역회전하여 링기어(131)가 정회전하게 되면, 도 3b에서 보는 바와 같이 일정한 유격을 가지면서 후진간섭방지장치(140)의 변속폴누름판(142)가 변속폴(133)을 눌러주게 된다. 따라서 후진간섭방지장치(140)에 의해 후진시 변속링기어(150)가 역회전 한다고 하더라도 정속폴(132) 및 변속폴(133) 중에서 적어도 하나가 눌러져 있으므로 불작동을 방지할 수 있다.
위에서는 정속폴(132) 및 변속폴(133)에 의해 구속되는 방법 및 후진간섭방지장치(140)에 의한 구속방법을 설명하였지만, 이 방법외에도 클러치베어링에 의한 선택을 할 수도 있게 할 수도 있다.
도 5 및 도 6은 정속폴, 변속폴 및 후진간섭방지장치 대체수단으로 사용될 수 있는 클러치베어링에 의한 구속방식을 나타낸 다른 실시도면들이다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 링기어(131)의 외측면과 내측면에 각각 볼안착홈(135a, 135b)을 형성시키고, 이 볼안착홈(135a, 135b)에 클러치베어링(136a, 136b)을 내장시키게 된다. 이때, 볼안착홈(135a, 135b)은 일측으로 진행할 수록 더 깊어지게 형성되며, 링기어(131)의 외측과 내측이 서로 반대방향으로 형성된다. 따라서 링기어(131)가 어느 일방향으로 회전하게 되면, 상측이나 하측의 어느 하나의 클러치베어링(136a, 136b)만이 걸리게 되고, 다른 쪽의 클러치베어링은 걸리지 않 게 되어 일방향으로만 회전하도록 해주는 것이다. 그리고 후진간섭방지장치(140)는 별도로 필요하지 않아도 클러치베어링(136a, 136b)에 의해서 해결된다. 이때, 클러치베어링(136a, 136b)은 링기어(131)의 외측 및 내측에서 클러치판(137a, 137b)에 의해 장착되고, 클러치베어링(136a, 136b)이 구속되어 회전될때에는 클러치판(137a, 137b)도 함께 따라서 돌게 된다. 그리고 링기어(131)의 외측 클러치판(137a)과 링기어(131)의 내측 클러치판(137b)은 서로 연결대(138)에 의해 묶여지게 구성된다.
한편, 전술한 실시예와 달리 감속되는 다른 여러 가지 방안에 대해서도 모색해 보자.
도 7a, 7b, 7c, 7d는 일방향클러치(C, RC)를 사용하여 감속되는 경우를 간략하게 나타낸 도면이다.
먼저, 도 7a에서는 모터(110)의 구동축(111) 끝단에 일방향클러치(C)를 내장하여 모터(110)가 정회전할 때 출력측(250)가 정방향으로 직결되도록 할 수 있다. 그리고 구동축(111)의 중간에 마찬가지로 일방향클러치(RC)를 내장한 후 유성기어(260)를 통해 출력측(250)으로 치합시켜 감속되면서 정방향 출력되도록 할 수 있다.
다음으로 도 7b에서는 모터(110)의 구동축(111) 끝단에 일방향클러치(C)를 접속시켜 모터(110)가 정방향으로 회전할 때 출력측(250)가 정방향으로 직결되도록 할 수 있다. 그리고 구동축(111)의 중간에 유성기어(260)를 치합시켜 유성기어(260)가 감속되면서 출력측으로 치합되게 하되, 일방향클러치(RC)를 유성기 어(260)가 고정되는 캐리어(270)와 모터(110)의 사이에 결속시킬 수도 있다.
다음으로 도 7c에서는 구동축(111)에 유성기어(260)를 치합시키고, 유성기어(260)가 고정되는 캐리어(270)를 모터(110)와 일방향클러치(RC)로 연결시키며, 유성기어(260)의 일측에 캐리어 역할을 할 수 있도록 출력측(250)을 마련하되 일방향클러치(C)를 내장하여 출력되도록 할 수 있다. 즉, 구동축(111)이 정회전하면 유성기어(260)들이 공전되면서 정속출력이 이루어지고, 구동축(111)이 역회전하면 유성기어(260)들이 자전하면서 감속출력된다.
다음으로 도 7d에서는 구동축(111)과 출력측(250)에 유성기어(260)를 치합시키되, 유성기어(260)내부에 일방향클러치(RC)를 내장시키고, 유성기어(260)들을 캐리어(270)에 일체로 고정시키며, 캐리어(270)를 모터(110)에 일방향클러치(RC)로 결속시킨다. 따라서 구동축(111)이 정회전하면 유성기어(260)측 일방향클러치(RC)가 구속되면서 유성기어(260)가 공전하여 출력측(250)이 정회전 정속출력되고, 구동축(111)이 역회전하면 캐리어(270)측 일방향클러치(RC)가 구속되면서 유성기어(260)가 자전하여 출력측(250)이 정회전 감속출력된다.
한편, 전술한 변속기(120)는 감속되는 형태를 설명한 것이고, 가속되는 형태의 변속기에 대해서도 살펴보자.
도 8a, 8b, 8c, 8d는 일방향 클러치를 사용하여 가속되는 경우를 간략하게 나타낸 도면이다.
가속형 변속기의 실시예는 먼저, 도 8a에서는 구동축(111)의 끝단에 일방향클러치(C)를 두어 직결되도록 하여 정속출력시키고, 구동축(111)의 중간에 "ㄱ"자 형 링기어(280)를 일방향클러치(RC)로 접속되게 구비하여 링기어(131)를 다시 유성기어(260)를 통해 출력측(250)과 치합시켜 가속출력되게 할 수 있다.
다음으로, 도 8b에서는 구동축(111)의 끝단에 일방향클러치(C)를 두어 직결되도록 하여 정속출력시키고, 구동축(110)의 중간에 "ㄱ"자형 링기어(280)를 결합시켜 유성기어(260)를 통해 출력측(250)로 치합되어 가속출력되도록 하되 유성기어(260)가 고정되는 캐리어(270)가 모터(110)에 일방향클러치(RC)로 결속되도록 할 수 있다.
다음으로, 도 8c에서는 구동축(111)에 링기어(280)를 결합시킨 후, 링기어(280)에 유성기어(260)를 거쳐 출력측(250)으로 치합시켜 정속 또는, 가속출력되도록 하되, 캐리어(270)가 유성기어(260)의 일측으로 결합되면서 캐리어(270)의 타측이 모터(110)에 일방향클러치(RC)로 결속되고, 캐리어(270)의 일측이 출력측(250)에 일방향클러치(C)로 결속되게 할 수 있다. 즉, 구동축(111)이 정회전일때에는 링기어(280)가 정방향으로 회전되면서 유성기어(260)들을 공전시켜 정속으로 출력되도록 하고, 구동축(111)이 역방향일때에는 링기어(280)가 역방향으로 회전되면서 유성기어(260)들을 자전시켜 가속출력되도록 할 수 있다.
다음으로, 도 8d에서는 구동축(111)에 링기어(280)를 결합시킨 후, 링기어(280)와 출력측(250)에 유성기어(260)를 치합시키되, 유성기어(260)내부에 일방향클러치(RC)를 내장시키고, 유성기어(260)들을 캐리어(270)에 일체로 고정시키며, 캐리어(270)를 모터(110)에 일방향클러치(RC)로 결속시킨다. 따라서 구동축(111)이 정회전하면 유성기어(260)측 일방향클러치(RC)가 구속되면서 유성기어(260)가 공전 하여 출력측(250)이 정회전 정속출력되고, 구동축(111)이 역회전하면 캐리어(270)측 일방향클러치(RC)가 구속되면서 유성기어(260)가 자전하여 출력측(250)이 정회전 가속출력된다.
도 9는 전술한 바와 같은 변속기가 적용된 BLDC 변속모터를 자동으로 제어하기 위한 제어기의 블록도이다.
도 9를 참고하면, 본 발명에 따른 제어기는 BLDC모터(600)와, PWM(500)과, 컨트롤러(400)와, 스로틀(300)로 구성된다.
이때, BLDC모터(600)에는 홀센서(610)가 구비되어 BLDC모터(600)의 회전력을 체크하게 된다.
이러한 제어기의 작동은, 먼저 스로틀(300)에서 원하는 만큼의 가속신호를 보내주게 되면, 이를 컨트롤러(400)가 계산하여 가속신호에 맞게 전류를 보내주고, 이 전류는 PWM(500)을 거쳐 BLDC모터(600)에 전달되어 모터(600)가 회전하게 된다.
한편, 모터(600)에는 홀센서(610)가 구비되어 모터의 회전수를 체크하게 되는데, 이 회전수를 체크하여 컨트롤러(400)로 보내주게 되고, 이 회전수를 연산하는 컨트롤러(400)는 보내준 전류량에 비해 회전수가 적게 되면 모터에 부하가 걸린 것으로 인식하고, 역방향 전류를 공급해 주게 된다. 따라서 역방향 전류는 다시 PWM을 통해 BLDC모터(600)로 공급되어 모터가 역으로 회전하게 되고, 역으로 회전하는 모터에 의해 변속기가 감속하게 되는 것이다.
즉, 부하가 걸린다는 것은 예를 들면 본 발명에 따른 변속모터가 오토바이에 적용되었을때에 언덕길을 만났거나 무거운 물체가 올려진 것이므로 변속기가 저단 으로 감속되는 것이 바람직할 것이다.
물론, 부하가 사라지게 되면, 다시 컨트롤러가 정방향으로 신호를 보내 정주행을 하도록 해준다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 변속기가 내전형 모터에 적용된 일예를 나타낸 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 변속기가 외전형 모터에 적용된 일예를 나타낸 단면도이고,
도 4a 및 4b는 도 3에 도시된 후진간섭방지장치의 작동원리를 보여주기 위한 도면들이고,
도 5 및 도 6은 도 4a 및 도 4b의 정속폴 및 변속폴 대신에 사용될 수 있는 클러치베어링에 의한 구속수단을 보여주기 위한 다른 실시도면들이고,
도 7a, 7b, 7c, 7d는 본 발명에 따른 변속기의 다른 실시예에 따른 감속방법을 보여주기 위한 실시예들이고,
도 8a, 8b, 8c, 8d는 본 발명에 따른 변속기의 다른 실시예에 따른 가속방법을 보여주기 위한 실시예들이며, 그리고
도 9는 본 발명에 따른 변속기가 적용된 모터를 자동으로 변속시키는 제어기의 블록도이다.

Claims (15)

  1. 모터의 원동력을 변속기에 의해 출력시키는 변속방법에 있어서,
    상기 모터의 원동력이 정방향일때에는 정방향 정속출력시키고, 상기 모터의 원동력이 역방향일때에는 정방향 감속출력시키는 것을 특징으로하는 변속방법.
  2. 모터의 원동력을 변속기에 의해 출력시키는 변속방법에 있어서,
    상기 모터의 원동력이 정방향일때에는 정방향 정속출력시키고, 상기 모터의 원동력이 역방향일때에는 정방향 가속출력시키는 것을 특징으로하는 변속방법.
  3. 모터의 원동력이 입력되는 링기어;
    상기 링기어의 외측에 배치되며 상기 링기어가 정회전시 선택적으로 구속되어 정회전 정속출력시키는 변속링기어;
    상기 링기어의 내측에 배치되며 상기 링기어가 역회전시 선택적으로 구속되는 선기어;
    상기 선기어의 외측과 상기 변속링기어의 내측에 치합되어 상기 변속링기어를 정회전 감속출력시키는 변속유성기어;를 포함하는 모터용 변속기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 링기어의 외측에는 정회전시에만 상기 변속링기어에 구속되도록 사선방향으로 탄력지지되는 적어도 하나 이상의 정속폴이 형성되고, 상 기 링기어의 내측에는 역회전시에만 상기 선기어에 구속되도록 사선방향으로 탄력지지되는 적어도 하나 이상의 변속폴이 형성되는 것을 특징으로 하는 모터용 변속기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 정속폴 및 감속폴의 후위에는 상기 모터에 마찰회전되도록 결합되어 상기 정속폴 및 감속폴중 어느 하나를 눌러주는 후진간섭방지장치가 구비되며, 상기 후진간섭방지장치의 내측에는 걸림돌기가 형성되고, 상기 걸림돌기에 대응되는 상기 링기어에는 소정의 유격이 발생되도록 상기 걸림돌기보다 상대적으로 넓은 걸림홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 모터용 변속기.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 링기어의 내측면 및 외측면상에는 어느 일측방향으로 진행될수록 더 깊게 패이면서 상기 링기어의 내외측면이 서로 반대방향으로 형성되는 볼안착홈이 형성되고, 상기 링기어의 내외측에는 상기 볼안착홈에 삽입되도록 다수의 클러치베어링을 갖는 클러치판이 배치되며, 상기 링기어의 외측 클러치판과 내측 클러치판은 서로 연결대에 의해 묶여짐을 특징으로 하는 모터용 변속기.
  7. 모터 구동축의 끝단에 출력측과 직결되도록 일방향클러치(C)가 결속되어 정방향 정속출력되고, 상기 모터 구동축의 중간에 일방향클러치(RC)가 결속되면서 상기 일방향클러치(RC)에는 다시 출력측과 유성기어가 치합되어 정방향 감속출력됨을 특징으로 하는 모터용 변속기.
  8. 모터 구동축의 끝단에 출력측과 직결되도록 일방향클러치(C)가 결속되어 정방향 정속출력되고, 상기 모터 구동축의 중간에는 상기 출력측과 유성기어로 치합되되 상기 유성기어의 캐리어가 상기 모터에 일방향클러치(RC)로 결속되어 정방향 감속출력됨을 특징으로 하는 모터용 변속기.
  9. 모터 구동축에 유성기어가 치합되고, 상기 유성기어가 고정되는 타측의 캐리어가 상기 모터와 일방향클러치(RC)로 결속되며, 상기 유성기어의 일측에는 캐리어역할을 하는 출력측이 일방향클러치(C)로 결속되어 유성기어가 공전될때에는 정방향 정속출력되고 상기 유성기어가 자전될때에는 정방향 감속출력되는 것을 특징으로 하는 모터용 변속기.
  10. 모터 구동축과 출력측에 유성기어를 치합시키되, 유성기어내부에 일방향클러치(RC)를 내장시키고, 상기 유성기어들을 캐리어에 일체로 고정시키며, 상기 캐리어를 상기 모터에 일방향클러치(RC)로 결속시켜 상기 유성기어가 공전될때에는 상기 출력측이 정방향 정속출력되고 상기 유성기어가 자전될때에는 상기 출력측이 정회전 감속출력되는 것을 특징으로 하는 모터용 변속기.
  11. 모터 구동축의 끝단에 출력측과 직결되도록 일방향클러치(C)가 결속되어 정방향 정속출력되고, 상기 구동축의 중간에 일방향클러치(RC)가 결속되면서 상기 일 방향클러치(RC)에는 다시 링기어가 결합되고 상기 링기어와 상기 출력측의 사이에는 유성기어가 치합되어 정방향 가속출력됨을 특징으로 하는 모터용 변속기.
  12. 모터 구동축의 끝단에 출력측과 직결되도록 일방향클러치(C)가 결속되어 정방향 정속출력되고, 상기 모터 구동축의 중간에는 링기어를 결합시키면서 상기 링기어를 다시 출력측과 유성기어로 치합시키되 상기 유성기어의 캐리어가 상기 모터에 일방향클러치(RC)로 결속되어 정방향 가속출력됨을 특징으로 하는 모터용 변속기.
  13. 모터 구동축에 링기어가 결합되고, 상기 링기어에 유성기어가 치합되고, 상기 유성기어가 고정되는 타측의 캐리어가 상기 모터와 일방향클러치(RC)로 결속되며, 상기 유성기어의 일측에는 캐리어역할을 하는 출력측이 일방향클러치(C)로 결속되어 상기 유성기어가 공전될때에는 정방향 정속출력되고 상기 유성기어가 자전될때에는 정방향 가속출력되는 것을 특징으로 하는 모터용 변속기.
  14. 모터 구동축에 링기어를 결합시킨 후, 상기 링기어와 출력측에 유성기어를 치합시키되, 상기 유성기어내부에 일방향클러치(RC)를 내장시키고, 상기 유성기어들을 캐리어에 일체로 고정시키며, 상기 캐리어를 상기 모터에 일방향클러치(RC)로 결속시켜 상기 유성기어가 공전될때에는 상기 출력측이 정회전 정속출력되고 상기 유성기어가 자전될때에는 상기 출력측이 정회전 가속출력되는 것을 특징으로 하는 모터용 변속기.
  15. 원동력이 정방향일때에는 정방향 정속출력시키고, 원동력이 역방향일때에는 정방향 감속출력시키는 변속기를 갖는 모터를 자동으로 변속시켜주는 제어기에 있어서,
    출력신호를 입력시키는 스로틀과, 입력된 신호를 받아 전류를 공급해주는 컨트롤러와, 상기 컨트롤러에 연결되는 상기 모터로 구성되며, 상기 모터에는 홀센서가 구비되고, 상기 홀센서는 상기 컨트롤러에 연결되어 상기 모터에 부하가 걸리게 되면 상기 컨트롤러에서 역방향 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 제어기.
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