KR20140109188A

KR20140109188A - 자전거 변속장치

Info

Publication number: KR20140109188A
Application number: KR1020130023599A
Authority: KR
Inventors: 복 성 김; 김도환
Original assignee: 복 성 김; 김도환
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2014-09-15

Abstract

본 발명은 자전거 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속구의 승강으로 태양기어를 선택적으로 고정 또는 해제시켜 변속하는 자전거 변속장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 자전거 변속장치는 내주면에 걸림홈이 형성된 태양기어; 및 상기 태양기어의 중심축상에 설치되고, 외주면으로 스토퍼를 승강시켜 상기 태양기어의 걸림홈에 걸림 또는 해제되도록 하여 상기 태양기어를 고정 또는 해제시키는 변속제어유닛;을 포함한다.

Description

자전거 변속장치{BICYCLES TRANSMISSION}

본 발명은 자전거 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속구의 승강으로 태양기어를 선택적으로 고정 또는 해제시켜 변속하는 자전거 변속장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 자전거의 속도변환장치를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 a - a'선 단면도로서, 구성을 살펴보면, 크게, 자전거의 페달에 의하여 회전하는 구동 스프로켓의 동력을 전달받는 종동 스프로켓(10)과, 이 종동스프로켓(10)의 동력을 전달받아 기어 잇수비에 의하여 속력의 변환을 일으키는 다단변속부(20)와, 상기 다단변속부(20)의 출력 중에서 빠른 쪽만을 선택적으로 자전거의 허브로 출력하는 변속출력부(30)와, 마지막으로 상기 다단변속부(20)의 태양기어(23)를 제어함으로써 자전거의 변속을 제어하는 변속제어부(40)로 구성된다.

상기 다단변속부(20)는 일측은 상기 종동 스프로켓(10)에 부착되고 타측은 이단 이상의 다단유성기어(22)가 설치되는 캐리어(21)와, 상기 다단유성기어(22)의 각 단에 맞물리며 내주면에 래칫톱니가 형성된 태양기어(23)와, 상기 다단유성기어(22)의 외측에 맞물리는 링기어(24)로 구성이 되어, 상기 태양기어(23)의 구속상태에 따라 속도의 변환이 일어나게 된다.

즉, 상기 다단유성기어(22)가 2단으로 구성된 실시예에서, 상기 태양기어(23)는 2개로 구성이 되며, 이 태양기어(23)가 모두 구속받지 않을 때에는 상기 종동 스프로켓(10) 및 이에 부착된 캐리어(21)의 회전이 다단유성기어(22)를 회전시키게 되나, 상기 다단유성기어(22)는 다른 구속력을 받지 않고 공회전되고, 상기 회전력은 상기 변속출력부(30)의 클러치수단(31)을 통하여 허브(32)로 출력되게 된다.

그러나 상기 변속제어부(40)의 조작에 의하여 상기 태양기어(23)가 고정될 때는 상기 다단유성기어(22)가 상기 고정된 태양기어(23)를 타고 자전을 일으키게 되어, 속도의 증속이 일어나게 되는 것이다. 일반적으로 다단유성기어(22)의 잇수가 작은 쪽의 태양기어(23)를 고정시켰을 때, 더 증속되게 된다.

상기 변속출력부(30)의 클러치수단(31)은 일정간격으로 핀군이 형성된 클러치링(31a)과, 상기 캐리어(21)와 링기어(24)의 외주면에 형성되는 베어링 자리부(21a)로 구성되어, 상기 클러치링(31a)의 상대적인 위치변동에 의하여 상기 베어링자리부(21a)에 핀군이 위치하여 일체로 회동하게 되며, 경우에 따라서는 상기 캐리어(21)와 링기어(24)에 래칫톱니와 래칫폴을 사용하기도 한다.

또한, 상기 변속제어부(40)는 상기 두 개의 태양기어(23)를 회동시키거나 고정시키는 두 개의 폴(41, 42)과, 변환디스크(43)의 조작에 의하여 상기 폴(41, 42)의 위치를 제어하는 폴 제어링(44) 등으로 구성된다.

도 3을 참조하여 상기 변속제어부(40)의 조작에 의하여 상기 태양기어(23)가 고정되는 매카니즘을 설명한다. 도시된 바와 같이, 태양기어(23)의 내주면에는 레칫톱니가 형성되어 있다. 또한 변속제어부(40)의 폴(41)은 축결합되어 축을 중심으로 스윙동작을 하게 된다.

따라서 폴(41)이 축(41a)을 따라 스윙동작을 하여 돌출되게 되면, 래칫톱니에 맞물려 태양기어(23)가 고정된다(도 3의 (a)참조). 반대로 폴(41)이 축(41a)을 따라 스윙동작을 하여 접혀지면 래칫톱니와 맞물리지 않아 태양기어(23)가 고정해제되는 것이다(도 3의 (b)참조).

이와 같이 종래의 자전거 속도변환장치는 폴이 스윙동작으로 회동하면서 태양기어를 고정 및 해제하면서 변속하는 것이다.

그러나 폴이 래칫톱니에 맞물려 태양기어를 고정시킨 상태에서 자전거를 주행하다가 다시 변속을 위해 태양기어를 고정상태에서 해제시키기 위하여 폴을 회동시킬 때 매우 큰 부하가 걸리게 되는 문제점이 있다. 왜냐하면 주행 중 폴과 래칫톱니가 상당한 압력으로 맞물려 있기 때문이다. 특히, 오르막길에서 폴과 래칫톱니가 맞물려 있는 압력을 이겨내고, 상기 폴을 억지로 회동시켜 래칫톱니로부터 해제시키는 작동에는 더 큰 부하가 걸리게 된다.

따라서 종래의 속도변환장치는 속도변환의 조작이 어렵고, 또한 폴이 래칫톱니로부터 해제되면서 소음이나 진동이 발생된다.

더욱이, 폴과 래칫톱니 등의 가공 및 조립이 매우 어렵고, 무게와 부피가 크다는 문제점도 있다.

또한 폴의 스윙동작과, 그에 따른 래칫톱니와의 반복적인 걸림 및 해제동작에 의해 내구성이 약해 잦은 고장의 원인이 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 금속구의 승강으로 태양기어를 선택적으로 고정 또는 해제시켜 변속하는 자전거 변속장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 금속구를 캠운동에 의해 승강시켜 태양기어를 고정 또는 해제시키는 자전거 변속장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 속도변환의 조작이 용이하고, 소음이나 진동이 발생되지 않으고 내구성이 강하며, 가공 및 조립이 매우 쉽고, 무게와 부피가 현저히 감소된 자전거 변속장치를 제공함에 있다.

위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 자전거 변속장치는 내주면에 걸림홈이 형성된 태양기어; 및 상기 태양기어의 중심축상에 설치되고, 외주면으로 스토퍼를 승강시켜 상기 태양기어의 걸림홈에 걸림 또는 해제되도록 하여 상기 태양기어를 고정 또는 해제시키는 변속제어유닛;을 포함한다.

또한 상기 스토퍼는 금속구인 것이 바람직하다.

또한 상기 변속제어유닛은, 상기 태양기어의 중심에 설치되고, 상기 금속구가 출몰하는 통공이 적어도 1 이상 형성된 가이드 샤프트; 상기 가이드 샤프트의 내부에 삽입되며, 상기 금속구를 지지하면서 회전에 의해 상기 금속구를 승강시키는 캠 샤프트; 및 상기 캠 샤프트를 회전시키는 변환부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 통공은 상기 태양기어의 내주면에 형성된 걸림홈의 하방에 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 캠 샤프트의 외주면에는 상기 금속구를 승강시키기 위하여 특정 패턴의 요부 또는 철부가 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 요부 또는 철부는 상기 캠 샤프트의 외주면에 외경방향으로 형성되되, 상기 통공의 하방에 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 캠샤프트의 일단에는 상기 가이드 샤프트의 일측으로부터 노출되는 연장부가 적어도 1 이상 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 변환부는 상기 연장부를 이용하여 상기 캠 샤프트를 변위시켜 상기 금속구가 상기 통공을 통해 출몰되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 금속구의 승강으로 태양기어를 선택적으로 고정 또는 해제시켜 변속하기 때문에 변속시 작용하는 부하가 현저히 감소하는 효과가 있다.

즉, 폴의 스윙동작에 비해 금속구의 승강동작은 무리없이 용이하게 속도변환을 할 수 있게 해준다.

또한, 캠운동에 의해 금속구를 승강시키기 때문에 속도변환이 더욱 용이하다.

따라서 속도변환의 조작이 용이하고, 소음이나 진동이 발생되지 않으며 내구성이 향상된다.

더욱이, 가공 및 조립이 매우 쉽고, 무게와 부피가 현저히 감소된다.

도 1 내지 도 3은 종래의 자전거 속도변환장치.
도 4는 본 발명에 의한 실시예의 결합상태 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 실시예의 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 실시예의 분해 정면도
도 7은 본 발명에 의한 실시예의 요부 분해 사시도.
도 8은 본 발명에 의한 실시예의 요부인 태양기어의 사시도.
도 9는 본 발명에 의한 실시예의 요부인 변속제어유닛의 사시도.
도 10은 본 발명에 의한 실시예의 요부인 변속제어유닛의 분해 사시도.
도 11은 본 발명에 의한 실시예의 요부인 변속제어유닛의 작동상태도.
도 12는 본 발명에 의한 실시예의 클러치수단.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 구체적으로 설명한다.

도 4 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 의한 실시예는 종동스프로켓(102)과, 허브축(101)과, 허브쉘(103)과, 한 쌍의 제1태양기어(111,112)와, 제1캐리어(120)와, 한 쌍의 제2태양기어(113,114)와, 한 쌍의 제2캐리어(130,140)와, 제1 내지 제3클러치수단(191,192,193,194) 등을 포함한다.

상기 종동스프로켓(102)과 허브축(101)과 허브쉘(103)은 공지의 요소이므로 구체적인 설명은 생략한다.

상기 태양기어(111~114)는 변속제어유닛(160,170,181~184)의 가이드 샤프트(160)상에 설치되며, 한 쌍의 제1태양기어(111,112)와, 한 쌍의 제2태양기어(113,114)가 이웃하여 설치된다. 또한 제1 및 제2태양기어(111~114)는 내주면에 걸림홈(도 8의 111a 참조)이 단속적으로 형성된다. 변속률을 감안하여 제1 및 제2태양기어(111~114)의 외경과 기어치수는 상이하게 조정 가능하다.

다음으로 캐리어에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 실시에에서는 하나의 제1캐리어(120)와, 2개의 제2캐리어(130,140)가 구비된다.

먼저 제1캐리어(120)는 몸체(121)의 일측에서 종동스프로켓(102)과 결합되며, 타측에는 제1태양기어(111,112)와 맞물리는 제1위성기어(122)를 구비한다. 상기 제1위성기어(122)는 상기 제1캐리어(120)에 등간격으로 3개가 축결합된다. 특히, 상기 제1위성기어(122)는 기어잇수가 서로 다른 한 쌍의 기어부, 즉, 대경기어(122a)와 소경기어(122b)가 동축상에 형성된 2단기어(다단기어)로 형성된다. 따라서 상기 제1위성기어(122)와 외접으로 맞물리는 제1태양기어(111,112)는 상기 대경기어(122a)와 소경기어(122b)에 각각 맞물리도록 한 쌍이 구비된다. 또한 제1캐리어(120)의 일측 외주에는 제1클러치수단(191)이 결합된다.

다음으로, 본 실시예에서 제2캐리어(130,140)가 이웃하여 한 쌍이 구비된다. 먼저, 한 쌍의 제2캐리어(130,140) 중 제1캐리어(120)에 이웃하는 제2캐리어(130)에 대해 설명한다. 상기 제2캐리어(130)는 몸체(131)의 일측에 상기 제1위성기어(122) 중 소경기어(122b)와 맞물리는 제1링기어(133)가 구비되고, 타측에는 제2위성기어(132)가 구비된다. 상기 제2위성기어(132)도 몸체(131)에 등간격으로 3개가 축결합되어 있다. 그러나 제2위성기어(132)는 다단기어가 아닌 통상의 기어로 구성된다. 따라서 상기 제2위성기어(132)와 외접으로 맞물리는 제2태양기어(113)는 단수로 구성된다. 또한 상기 제2캐리어(130)의 외주에는 제2클러치수단(192)이 결합된다.

한 쌍의 제2캐리어(130,140)는 서로 형상은 상이하지만, 위성기어(132,142)와 링기어(133,143)가 구비되고, 외주에 클러치수단(193)이 결합된다는 점에서 구성 및 작동은 동일하다. 다만, 어느 하나의 링기어(133)는 제1위성기어(122)와 맞물리고, 다른 링기어(143)는 이웃하는 제2캐리어(130)의 제2위성기어(132)에 맞물린다는 차이가 있을 뿐이다. 이와 같이 제2캐리어(130,140)를 한 쌍으로 구비한 것은 변속되는 단수를 증가시키기 위한 것으로서, 본 실시예와 같이 제2캐리어(130,140)를 2개 이상 복수로 구비함으로써 고단으로의 변속이 가능한 것이다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.

또한, 제2링기어(150)는 상기 제2위성기어(142)와 내접으로 맞물리는 구성요소이며, 상기 제2링기어(150)의 외주면에는 제3클러치수단(194)이 결합된다.

한편, 상기 제2캐리어(130,140)는 허브축(101)이나 가이드 샤프트(160)에 직접 축결합되는 것이 아니라 제2위성기어(132,142)가 제2태양기어(113,114)에 지지되면서 설치된다.

따라서 주행시 하중이나 변속시 부하가 걸려 제2캐리어(130,140)가 상하 또는 좌우로 뒤틀어져 편심되게 된다. 이와 같이 제2캐리어(130,140)가 편심되면, 제2캐리어(130,140)에 구비된 제2위성기어(132,142)도 정확하게 위치되지 못하고 기울어지게 된다. 또한 제2위성기어(132,142)가 기울어지게 되면 제2태양기어(113,114)를 타고 넘으면서 자전할 때, 제2위성기어(132,142)의 기어치와 제2태양기어(113,114)의 기어치가 부드럽게 맞물리지 못하고 빡빡해지는 부하가 발생하는 것이다.

또한, 제2캐리어(130,140)가 편심되기 때문에, 이에 구비된 제1링기어(133,143)도 편심되어 제1링기어(133,143)와 위성기어(122b,132)가 정확하게 치합되지 못하게 된다. 그로 인해 위성기어(122b,132)가 자전하면서 제1링기어(133,143)를 회전시켜 변속이 이루어지는 일련의 과정이 부드럽게 되지 못하고 빡빡해지는 부하가 발생하는 것이다.

본 실시예에서는 변속시 위와 같이 부하가 걸리는 것을 방지하는 구성을 하고 있다. 구체적으로는 한 쌍의 제2캐리어(130,140)가 뒤틀리는 것, 다시 말하면 편심되는 것을 방지하기 위하여 제2캐리어(130,140)의 몸체(131,141) 내측에 제1회전지지체인 제1베어링(B1,B2)을 더 구비한다. 이러한 구성으로 인해, 제2캐리어(130,140)는 제2위성기어(132,142)에 맞물린 제2태양기어(113,114)에 의해 지지됨과 동시에 제1베어링(B1,B2)에 의해서도 지지되기 때문에 제2위성기어(132,142)와 제1링기어(133,143)가 편심되지 않고 항상 정위치에 놓여지게 되며, 그로 인해 제2위성기어(132,142)와 제2태양기어(113,114)와 정확하게 치합되고, 또한 제1링기어(133,143)가 위성기어(122b,132)와 정확하게 치합되며 변속시 부하가 걸리지 않게 되는 것이다.

같은 이유로 제2링기어(150)가 뒤틀어져 편심되는 것을 방지하기 위하여 제2캐리어(140)와 제2링기어(150) 사이에도 제2회전지지체인 제2베어링(B3)이 구비된다.

본 실시예에서 제2캐리어(130,140)의 내측에 구비되는 제1베어링(B1,B2)은 통상의 볼베어링으로 구성되고, 제2베어링(B3)은 링에 베어링볼이 구속되어 있는 형태로 구성되어 있다.

또한, 본 실시예는 회전 마찰을 최소화하기 위하여 한 쌍의 제1태양기어(111,112)의 측벽과, 한 쌍의 제2태양기어(113,114)의 측벽과, 제1캐리어(120)와, 한 쌍의 제2캐리어(130,140)의 측벽에는 베어링볼(d1~d3,e1~e5)이 구비된다(도 5참조).

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명에 의한 변속제어유닛은 제1 및 제2태양기어(111~114)의 중심에 설치되는 가이드 샤프트(160)와, 상기 가이드 샤프트(160)의 내부에 삽입되고 그 내부로 허브축(101)이 삽입되는 캠 샤프트(170)와, 금속구(181~184)를 포함한다.

상기 가이드 샤프트(160)는 금속구(181~184)가 출몰하는 통공(161)이 형성된다.

상기 캠 샤프트(170)는 금속구(181~184)를 지지하면서 상기 가이드 샤프트(160)에 형성된 통공(161)을 통해 상기 금속구(181~184)를 선택적으로 출몰시키는 구성이다. 구체적으로 상기 캠 샤프트(170)는 금속구(181~184)를 회전에 의해 승강시키기 위하여 외주면에 외경방향으로 요부(171)와 철부(172)가 특정 패턴으로 형성되어 있고, 일단에는 가이드 샤프트(160)의 일측으로부터 노출되도록 한 쌍의 연장부(173)가 돌출 형성된다.

또한 상기 통공(161)은 제1 및 제2태양기어(111~114)의 걸림홈(도 8의 111a참조) 하방에 각각 한 쌍씩 형성되어 있다. 즉, 2개의 금속구(181~184)가 하나의 태양기어(181~184)를 고정 또는 해제하는 것이다.

또한 상기 가이드 샤프트(160)의 일단에는 내측으로 연장부의 회전을 제한하는 돌기(162)가 서로 마주보도록 형성된다.

또한 변속제어유닛은 상기 캠 샤프트(170)를 가이드 샤프트(160)와 허브축(101) 사이에서 회전(변위)시키는 변환부(미도시)가 더 구비된다. 상기 변환부는 상기 한 쌍의 연장부(173)에 힘을 작용하여 캠 샤프트(170)를 회전시키는 요소로서, 자전거의 핸들에 고정설치된 공지의 변환디스크(미도시)와, 변환레버(미도시)와, 와이어(미도시) 등을 포함한다. 즉, 상기 변환레버의 조작으로 와이어를 통해 한 쌍의 연장부(173)에 힘을 작용하고, 그로 인해 상기 캠 샤프트(170)가 가이드 샤프트(160)의 내부에서 회전되는 것이다.

도 11을 참조하여 변속제어유닛의 작동상태를 설명한다.

(a)에 도시된 바와 같이, 금속구(181)가 캠 샤프트(170)의 외주면에 형성된 요부(171)에 위치되면, 금속구(181)는 가이드 샤프트(160)에 형성된 통공(161)으로부터 돌출되지 않고 그에 따라 그 외주에 위치된 태양기어(111)는 가이드 샤프트(160)에 고정되지 않고 공회전을 하게 된다. 따라서 태양기어(111)와 맞물려 있는 위성기어는 자전을 하지 않고, 위성기어에 맞물려 있는 링기어 역시 회전되지 않아 변속이 이루어지지 않는다.

그러나 (b)에 도시된 바와 같이, 변환레버의 조작으로 캠 샤프트(170)가 회전하여 금속구(181)의 하부에 캠 샤프트(170)의 외주면에 형성된 철부(172)가 위치되면, 금속구(181)는 상승하여 가이드 샤프트(160)에 형성된 통공(161)으로부터 돌출되게 된다. 그에 따라 태양기어(111)의 내주면에 형성된 걸림홈에 금속구(181)이 걸리게 되어 태양기어(111)는 결과적으로 가이드 샤프트(160)에 고정되는 것이다. 태양기어(111)가 고정되면 이와 맞물려 있는 위성기어(122a)는 비로소 자전을 하게 되고, 자전하는 위성기어(122a)에 맞물려 있는 링기어 역시 회전을 하면서 변속이 이루어지는 것이다.

도 11의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이 하나의 태양기어의 내주면 하방에는 2개의 통공이 형성되어 있고, 각 통공에 금속구를 출몰시켜 태양기어를 고정 또는 해제하기 때문에 보다 확실하게 작동을 하는 것이다.

또한 복수의 태양기어(111~114)가 장착되는 가이드 샤프트(160)에는 태양기어 수의 정수배 만큼의 통공(161)이 형성되고, 각 통공에는 금속구(181~184)가 위치되어 선택적으로 출몰한다. 이로 인해 복수의 태양기어(111~114)들이 선택적으로 가이드 샤프트(160)와 고정되면서 변속이 이루어진다.

또한 상기 금속구(181~184)의 출몰을 제어하기 위하여 캠 샤프트(170)의 외주에는 요부(171) 또는 철부(172)가 특정패턴으로 형성되는데, 이러한 패턴이 상기 태양기어(111~114)의 숫자만큼의 외경방향에 형성되는 것은 당연하다.

도 12를 참조하여, 클러치수단(190)을 설명한다. 상기 클러치수단은 본 실시예에서 클러치베어링(190)으로 구성된다. 보다 구체적으로 설명하면, 외주면에 요부와 철부가 형성된 가이드링(190a)과, 상기 가이드링(190a)의 외주에 결합되며 복수의 베어링롤러(190c)가 구비된 클러치링(190b)을 포함한다. 가이드링(190a)에 구동력이 전달되어 회전하게 되면, 가이드링(190a)의 외주면에 형성된 철부가 베어링롤러(190c)를 상승시키게 되고, 결과적으로 상승된 베어링롤러(190c)가 허브쉘(103)의 내벽에 밀착되어 구동력이 전달되는 것이다(도 5참조). 클러치베어링(190)은 요부와 철부의 형태에 의해 허브쉘(103)을 일방향으로만 회전시킬 수 있을 뿐, 반대방향으로는 회전시킬 수 없다. 또한 클러치베어링(190)은 출력이 다른 복수개 구비되는데, 이 중 가장 빠른 쪽의 출력이 허브쉘(103)을 구동하게 된다.

이하, 본 실시예의 작동상태를 설명한다. 다시 도 5를 참조하면, 패달링에 의해 구동스프로켓이 회전하면, 체인을 통해 종동스프로켓(102)에 동력이 전달된다. 이 때, 종동스프로켓(102)과 결합된 제1캐리어(120)도 회전을 하게 되는데, 제1캐리어(120)와 결합된 제1클러치수단(191)이 허브쉘(103)을 회전시켜 자전거의 후륜이 구동되는 것이다. 이 때, 모든 금속구(181~184)는 가이드 샤프트(160)의 요부에 안착되어 통공(161) 위로 돌출되지 않는 상태이다. 따라서 모든 태양기어(111~114)는 가이드샤프트(160)에 고정되지 않아 공회전하게 되며, 이와 치합하는 위성기어(122a,122b,132,142)들도 자전을 하지 않는다. 이것은 구동스프로켓에서 전달된 구동력이 변속없이 후륜을 구동하는 1단 변속상태이다.

다음으로, 2단 변속상태를 설명한다. 변환레버를 조작하여 연장부(173)를 통해 캠 샤프트(170)를 회전시켜 제1태양기어 중 대경기어(122a)와 맞물리는 제1태양기어(111)가 가이드 샤프트(160)에 고정되도록 금속구(181)를 돌출시킨다. 따라서 종동스프라켓(102)과 결합된 제1캐리어(120)는 회전하면서 제1위성기어 중 대경기어(122a)가 고정상태인 제1태양기어(111)를 타고 자전을 일으키게 된다. 이와 같이 대경기어(122a)가 자전을 하게 되면 이와 일체로 형성된 소경기어(122b)도 회전하면서 이와 내접하고 있는 제1링기어(133)가 회전을 하게 되고, 이것은 제1링기어(133)와 결합된 제2클러치수단(192)을 회전시켜 결과적으로 제2클러치수단(192)이 허브쉘(103)을 회전시키게 되는 것이다. 이 때, 제1클러치수단(191)과 제2클러치수단(192) 중 빠른 쪽인 제2클러치수단(192)이 허브쉘(103)을 을 구동하여 2단으로의 변속이 가능해진다.

다음으로, 3단 변속상태를 설명하면, 변환레버의 조작으로 제1태양기어 중 소경기어(122b)와 맞물리는 제1태양기어(112)가 가이드 샤프트(160)에 고정되도록 금속구(182)를 돌출시킨다. 이로 인해 종동스프라켓(102)에 구동력이 전달되면, 제1태양기어(112)가 회전하지 않고 고정되며, 이와 반대로 제1캐리어(120)는 회전하기 때문에 소경기어(122b)가 제1태양기어(112)를 타고 자전을 하게 된다. 이와 같이 소경기어(122b)가 회전하면 이와 내접하고 있는 제1링기어(133)가 회전하게 되어 결과적으로 제2클러치수단(192)이 허브쉘(103)을 회전시키게 되는 것이다. 그러나 대경기어(122a)의 자전에 의해 제1링기어(133)가 회전하는 것보다 소경기어(122b)의 자전에 의해 제1링기어(133)가 회전하는 회전속도가 더 빠르다.

다음으로, 4단 변속상태를 설명하면, 변환레버의 조작으로 제1태양기어 중 대경기어(122a)와 맞물리는 제1태양기어(111)와, 제2태양기어(113)가 동시에 가이드 샤프트(160)에 고정되도록 금속구(181,183)를 돌출시킨다.

다음으로, 5단 변속상태를 설명하면, 변환레버의 조작으로 제1태양기어 중 소경기어(122b)와 맞물리는 제1태양기어(112)와 제2태양기어(113)가 동시에 가이드 샤프트(160)에 고정되도록 금속구(182,183)를 돌출시킨다.

다음으로, 6단 변속상태를 설명하면, 제1태양기어 중 대경기어(122a)와 맞물리는 제1태양기어(111)와, 한 쌍의 제2태양기어(113,114)가 동시에 가이드 샤프트(160)에 고정되도록 금속구(181,183,184)를 돌출시킨다.

마지막으로 7단 변속상태를 설명하면, 제1태양기어 중 소경기어(122b)와 맞물리는 제1태양기어(112)와, 한 쌍의 제2태양기어(113,114)가 동시에 가이드 샤프트(160)에 고정되도록 금속구(182,183,184)를 돌출시킴으로써 고속 변속이 가능해진다.

위와 같이, 본 실시예는 제2캐리어(130,140)를 2개 구비하여 1단에서 7단까지 변속이 가능한 구조이다. 그러나 링기어와 위성기어를 구비하고 클러치수단이 결합된 제2캐리어를 3개 이상 구비함으로써, 그 이상의 다단변속이 가능한 것은 지극히 자명하다.

111~114: 태양기어 120: 제1캐리어
121: 몸체 122: 제1위성기어
130,140: 제2캐리어 131,141: 몸체
132,142: 제2위성기어 133,143: 제1링기어
150: 제2링기어 160: 가이드 샤프트
161: 통공 162: 돌기
170: 캠 샤프트 171: 요부
172: 철부 181~184: 금속구
191~194: 클러치수단

Claims

내주면에 걸림홈이 형성된 태양기어; 및
상기 태양기어의 중심축상에 설치되고, 외주면으로 스토퍼를 승강시켜 상기 태양기어의 걸림홈에 걸림 또는 해제되도록 하여 상기 태양기어를 고정 또는 해제시키는 변속제어유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 스토퍼는 금속구인 것을 특징으로 하는 자전거 변속장치.
제2항에 있어서,
상기 변속제어유닛은,
상기 태양기어의 중심에 설치되고, 상기 금속구가 출몰하는 통공이 적어도 1 이상 형성된 가이드 샤프트;
상기 가이드 샤프트의 내부에 삽입되며, 상기 금속구를 지지하면서 회전에 의해 상기 금속구를 승강시키는 캠 샤프트; 및
상기 캠 샤프트를 회전시키는 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거 변속장치.
제3항에 있어서,
상기 통공은 상기 태양기어의 내주면에 형성된 걸림홈의 하방에 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거 변속장치.
제3항에 있어서,
상기 캠 샤프트의 외주면에는 상기 금속구를 승강시키기 위하여 특정 패턴의 요부 또는 철부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거 변속장치.
제5항에 있어서,
상기 요부 또는 철부는 상기 캠 샤프트의 외주면에 외경방향으로 형성되되, 상기 통공의 하방에 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거 변속장치.
제3항에 있어서,
상기 캠샤프트의 일단에는 상기 가이드 샤프트의 일측으로부터 노출되는 연장부가 적어도 1 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거 변속장치.
제7항에 있어서,
상기 변환부는 상기 연장부를 이용하여 상기 캠 샤프트를 변위시켜 상기 금속구가 상기 통공을 통해 출몰되도록 하는 것을 특징으로 하는 자전거 변속장치.