KR20220131373A - 다단 변속장치 - Google Patents

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KR20220131373A
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Abstract

본 발명에 따른 다단 변속장치는, 회전력이 입력됨에 따라 회전되는 구동축, 상기 구동축에 결합되어 상기 구동축의 회전에 의해 회전되는 복수의 구동기어, 상기 구동기어와 치합되는 복수의 변속기어, 외주면에 적어도 일부가 출몰되는 복수의 폴(pawl) 어셈블리를 포함하며, 상기 변속기어와 결합되되 상기 폴 어셈블리의 적어도 일부의 출몰에 따라 상기 변속기어 중 적어도 일부와 선택적으로 결합되는 변속축, 상기 폴 어셈블리의 적어도 일부의 출몰을 선택적으로 제어하는 변속제어수단, 상기 변속기어의 적어도 일부와 치합되는 복수의 피동기어 및 상기 복수의 피동기어와 결합되며, 피구동물에 회전력을 전달하는 피동축을 포함한다.

Description

다단 변속장치{Multispeed Transmission}
본 발명은 다단 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 축에 변속기어가 모두 결합되고, 구동축과 피동축이 동축 상에 위치함에 따라 공간효율성이 우수한 다단 변속장치에 관한 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
종래의 다단 변속기는 변속스프라켓과 체인이 모두 외부로 노출되어 제작되었기 때문에, 먼지에 의해 스프라켓과 체인의 결속력이 저하되고 체인이 스프라켓으로부터 잘 이탈되는 등의 문제점이 있었다. 이에 스프라켓 또는 기어가 외부로 노출되지 않도록 케이스로 감싸는 기어박스 형의 변속기가 제작된 바 있다. 그러나, 종래의 기어박스 형 다단변속기는 내부의 변속기어들이 복수 개의 축에 의해 결합되어야 하므로 제작비용 및 시간이 증가하고 공간효율성이 떨어지는 단점이 있었다.
이에, 출원인은 이러한 문제점을 해결하여 제작비용 및 시간을 저감하면서도 공간을 작게 차지하여 공간효율성이 좋은 다단 변속장치를 제안하게 되었다.따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
한국등록특허 제10-1223566호
상술한 종래 기술인 자전거 변속기(한국등록특허 제10-1223566호)를 살펴보면, 하나의 박스 내부에 기어가 모두 포함되어 먼지에 의해 오염되지 않을 수 있는 장점은 있으나, 여러 기어들이 서로 다른 축에 결합되어야 하므로 부피가 커지고 공간효율성이 낮아지는 단점이 있다.
따라서, 본 발명에 의해 해결하고자 하는 과제는, 상기 언급한 종래기술의 단점들을 보완한 다단 변속장치를 제공하기 위한 목적을 가진다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다단 변속장치는, 회전력이 입력됨에 따라 회전되는 구동축, 상기 구동축에 결합되어 상기 구동축의 회전에 의해 회전되는 복수의 구동기어, 상기 구동기어와 치합되는 복수의 변속기어, 외주면에 적어도 일부가 출몰되는 복수의 폴(pawl) 어셈블리를 포함하며, 상기 변속기어와 결합되되 상기 폴 어셈블리의 적어도 일부의 출몰에 따라 상기 변속기어 중 적어도 일부와 선택적으로 결합되는 변속축, 상기 폴 어셈블리의 적어도 일부의 출몰을 선택적으로 제어하는 변속제어수단, 상기 변속기어의 적어도 일부와 치합되는 복수의 피동기어 및 상기 복수의 피동기어와 결합되며, 피구동물에 회전력을 전달하는 피동축을 포함한다.
이때 상기 피동축은, 상기 구동축의 적어도 일부가 수용될 수 있는 중공부를 포함하여, 상기 구동축의 외주면에 공회전되도록 결합될 수 있다.
그리고 상기 변속제어수단은, 상기 변속축의 중공부에 복수개가 배치되어 상기 변속축 길이방향을 따라서 이동되고 그에 따라 상기 폴 어셈블리의 일부에 선택적으로 접촉되어 상기 폴 어셈블리 일부의 출몰을 유도하는 유도부재, 상기 복수의 유도부재에 그 일측이 각각 연결되는 복수의 유도봉, 변속을 하기 위한 와이어 및 상기 와이어에 의해 회전될 수 있으며, 소정의 반경 및 길이로 형성되는 변속유도홈을 포함하는 변속채널을 포함하고, 상기 복수의 유도봉은, 그 타측이 각각 상기 변속채널에 접촉되고 상기 변속채널이 회전됨에 의해 선택적으로 상기 변속유도홈에 삽입됨에 따라 상기 유도부재를 선택적으로 이동시킬 수 있다.
또한 상기 유도부재는 복수개가 나란히 동축상에 배치되며, 각 하나의 유도부재는, 상기 유도봉이 결합되는 하나의 결합홀 및 상기 결합홀에 인접배치되며, 다른 유도부재와 결합되는 유도봉이 관통할 수 있는 하나 이상의 관통홀을 포함하고, 상기 결합홀들은 서로 어긋나게 배치될 수 있다.
그리고 상기 유도부재는, 상기 폴 어셈블리의 일부가 안착될 수 있도록 구성되는 안착경사면을 포함하는 안착부를 포함할 수 있다.
더불어 상기 변속축의 둘레면에는 상기 변속축의 길이 방향을 따라 배열되는 복수 개의 제1삽입홀 및 제2삽입홀이 형성되며, 상기 폴 어셈블리는, 상기 제1삽입홀에 회전 가능하게 구비되어, 적어도 일부가 상기 변속축의 외측에 선택적으로 노출되도록 형성되는 제1폴부재, 상기 제2삽입홀에 삽입되는 탄성부재 및 상기 제1폴부재에 접촉되는 제1접촉부와, 상기 탄성부재에 접촉되는 제2접촉부와, 상기 제1접촉부 및 상기 제2접촉부 사이에 내측 방향으로 돌출 형성되어, 상기 유도부재의 이동에 따라 상기 안착경사면에 선택적으로 접촉되도록 형성되는 안착돌기부를 포함하는 제2폴부재를 포함하여, 상기 안착돌기부가 상기 안착경사면에 안착될 경우, 상기 제1접촉부가 상기 제1폴부재에 외력을 가함에 따라 상기 제1폴부재의 적어도 일부가 외측에 노출되어 상기 변속기어의 내측에 형성된 걸림홈에 걸리도록 형성될 수 있다.
여기서 본 발명은 상기 변속축의 둘레를 감싸도록 형성되며, 상기 제1삽입홀과 연통되는 연통홀이 형성된 축커버를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 유도봉의 타측에 배치되어 상기 변속유도홈에 선택적으로 인입되는 인입부재를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 인입부재는 중공부를 포함하는 링(ring)형상으로 형성되어 중공부가 상기 유도봉의 타측에 결합될 수 있다.
한편 상기 변속기어는, 상기 구동기어와 치합되는 제1변속기어부 및 상기 제1변속기어부와 동축상에 배치되며 상기 피동기어와 치합되는 제2변속기어부를 포함하고, 상기 제1변속기어부 및 제2변속기어부의 변속기어들은 서로 다른 치수를 가질 수 있다.
더불어 본 발명은 상기 복수 개의 구동기어 사이에서 상기 구동기어의 역진을 방지하며, 내주면에 고정돌기가 형성된 라쳇을 더 포함하고, 상기 복수 개의 구동기어 중 상기 라쳇이 고정되는 구동기어는, 상기 고정돌기가 삽입되는 고정홈이 둘레를 따라 형성된 고정부가 측 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다.
이때 상기 고정홈은 내측에 단차가 형성되어, 제1깊이의 제1고정홈 및 상기 제1깊이보다 깊은 위치에 형성되는 제2깊이의 제2고정홈이 연속적으로 연결된 형태를 가질 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다단 변속장치는, 하나의 축에 변속기어가 모두 결합되고, 구동축과 피동축이 동축 상에 위치하므로 공간효율성이 뛰어나다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 다단 변속장치에 의하면, 요구되는 축의 개수가 현저히 적기 때문에 제조비용 및 시간이 획기적으로 저감될 수 있다는 장점을 가진다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치의 기어부의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치의 기어부의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치의 변속제어수단의 사시도(a) 및 변속제어수단의 각 구성의 상세도(b, c)이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치의 변속채널의 측면도 및 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치의 유도봉 및 인입부재와 변속채널을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치에 있어서, 변속축 및 관련 구성의 결합 구조를 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치에 있어서, 폴 어셈블리의 구동 원리를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치에 있어서, 구동기어와 라쳇의 결합 구조를 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치의 사시도이다.
그리고 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치의 기어부의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치의 기어부의 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치(100)는 구동축(10), 케이스(200) 및 구동축(10)에 연결되는 입력페달을 포함할 수 있다. 케이스(200)는 후술하는 내부에 포함되는 기어부를 수용하기 위한 것으로, 제1커버(210), 제2커버(220), 몸통커버(230) 및 변속채널 커버(240)를 포함할 수 있다.
나아가, 후술하는 변속채널을 회전시키기 위한 와이어(250)가 포함될 수 있다.
또한 도 2 및 3을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치는 기어들의 집합인 기어부(310~340)를 포함할 수 있다.
기어부(310~340)는 구동기어(310), 변속기어(320, 330) 및 피동기어(340)를 포함할 수 있다. 이에 더하여 구동축(10), 변속축(20), 피동축(30) 및 변속을 제어하는 변속제어수단을 포함할 수 있다.
구동축(10)은 회전력이 입력됨에 따라 회전되고, 구동기어(310)는 복수개를 포함할 수 있으며, 구동축(10)과 결합되어 구동축(10)이 회전됨에 따라 회전될 수 있다. 즉, 구동기어(310)는 구동축(10)에 공회전하지 않는다. 구동기어(310)는 입력되는 회전력을 변속기어(320, 330)에 전달할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이 구동기어(310)는 복수개가 서로 다른 치수를 가지도록 구성될 수 있다.
변속기어(320, 330)는 제1변속기어부(320) 및 제2변속기어부(330)를 포함할 수 있다.
제1변속기어부(320)는 구동기어(310)와 치합되며 서로 다른 치수를 가질 수 있고, 제2변속기어부(330)는 제1변속기어부(320)와 동축상에 배치되며 피동기어(340)와 치합되며 서로 다른 치수를 가지도록 구성될 수 있다.
제1변속기어부(320) 및 제2변속기어부(330)는 변속축(20)과 공회전되거나 선택적으로 변속축(20)과 맞물리도록 구성될 수 있다. 목표하는 기어구성비를 맞추고자 복수의 변속기어(320, 330) 중 목표하는 기어만 변속축(20)과 맞물리게 구성할 수 있는 것이다. 이를 위해서, 구동기어(310)와 치합되는 제1변속기어부(320)중 적어도 하나, 피동기어(340)와 치합되는 제2변속기어부(330)중 적어도 하나가 변속축(20)과 맞물리도록 구성될 수 있다. 전체적으로 변속기어(320, 330)중 적어도 둘의 기어가 변속축(20)과 맞물리는 것이다.
다만, 여기서 도면상 제1변속기어부(320)의 가장 좌측에 위치한 직경이 제일 큰 기어와, 제2변속기어부(330)의 가장 우측에 위치한 직경이 제일 작은 기어는 각각 변속축(20)과 언제나 결합되도록 구성될 수 있다. 제1변속기어부(320)의 가장 좌측에 위치한 직경이 제일 큰 기어와 제2변속기어부(330)의 가장 우측에 위치한 직경이 제일 작은 기어는 가장 저속의 속도를 낼 수 있는 최저단 기어구성비에 해당된다. 즉, 변속을 하지 않아도 최저단 기어비로 운행될 수 있도록 기본값으로 최저단 기어비가 세팅되도록 구성되는 것이다.
즉 제1변속기어부(320)의 가장 좌측에 위치한 직경이 제일 큰 기어와 제2변속기어부(330)의 가장 우측에 위치한 직경이 제일 작은 기어만이 변속축(20)과 결합된 상태에서는 최저단으로 세팅되며, 이와 함께 제1변속기어부(320)의 다른 기어 또는 제2변속기어부(330)의 다른 기어가 변속축(20)에 추가적으로 결합될 경우 단계가 가변될 수 있다.
변속축(20)은 변속기어(320, 330)중 적어도 일부와 선택적으로 결합될 수 있다. 이를 위해 변속축(20)은 외주면 측으로 출몰되는 구조를 가지는 복수의 폴 어셈블리(600, pawl, 도 7 내지 도 9 참조)을 포함할 수 있으며, 폴 어셈블리(600)가 결합되기 위한 복수의 삽입홀을 가질 수 있다. 포함될 수 있다. 폴(600) 및 삽입홀은 이후 자세히 설명한다.
변속축(20)은 중공을 포함하며, 중공 내에는 변속축(20)의 길이방향을 따라서 이동되고 그에 따라 복수의 폴 어셈블리(600)에 선택적으로 접촉되어 폴 어셈블리(600)에 포함된 구성요소의 출몰을 유도하는 복수개의 유도부재(400)가 포함될 수 있다. 자세한 것은 후술하겠으나, 변속제어를 하기 위해, 유도부재(400)의 선택적 전후이동에 따라 변속기어(320, 330)가 변속축(20)과 선택적으로 결합되도록 구성될 수 있다.
피동기어(340)는 변속기어(320, 330)의 적어도 일부, 바람직하게는 제2변속기어부(330)와 치합될 수 있다.
피동축(30)은 피동기어(340)와 공회전되지 않도록 결합될 수 있다. 피동축(30)은 구동축(10)의 적어도 일부가 수용될 수 있는 중공부를 포함하여 구동축(10)의 외주면에 공회전되도록 결합될 수 있다. 피동축(30)은 외부에 별도의 스프라켓을 장착하여 체인을 통해 피구동물에 회전력을 전달하는 역할을 할 수 있다.
이와 같이 피동축(30)을 별도의 축이 아닌 구동축(10)과 동축상에 배치시키되 구동축(10)의 외주면에 공회전되도록 결합시켜 공간활용의 효율성을 극대화시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치의 변속제어수단의 사시도(a) 및 변속제어수단의 각 구성의 상세도(b, c)이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치의 변속채널의 측면도 및 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치의 유도봉 및 인입부재와 변속채널을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치의 유도부재의 이동에 따른 변속기어의 결합 동작을 나타내는 도면이다.
도 4 내지 7을 참조하면, 변속제어수단은 변속축(20)과 변속기어(320, 330)의 선택적 결합을 통한 변속을 제어할 수 있다.
변속제어수단은 와이어, 변속채널(500), 유도부재(400) 및 폴(600)을 포함할 수 있다. 나아가, 유도부재(400)와 변속채널(500)을 연결하는 유도봉(410) 및 인입부재(430)을 포함할 수 있다.
먼저, 변속제어수단이 작동하는 대략적인 메커니즘은, 와이어의 작동에 의해 변속채널(500)이 회전되고, 변속채널(500)의 회전에 의해 유도봉(410)이 변속축(20)방향을 따라 전후 이동하고, 그에 따라 유도부재(400)가 전후이동되며, 유도부재(400)의 전후이동에 따라 변속축(20)에 구비되는 복수의 폴 어셈블리(600)중 적어도 일부의 폴 어셈블리(600)에 유도부재(400)가 선택적으로 접촉되어 폴 어셈블리(600)의 배치각도가 변경되고, 폴 어셈블리(600)의 배치각도의 변경에 따라 해당 폴 어셈블리(600)과 동일선상에 위치하는 변속기어(320, 310~340)중 적어도 일부의 기어가 변속축(20)과 맞물려 결합되도록 구성되어, 목표하는 기어 구성비가 세팅되도록 제어된다.
여기서, 유도부재(400)의 도면상 좌측 3개(401-403)는 제1변속기어부(320)의 우측 3개의 기어와 상호작용되며, 도면상 우측 2개는 제2변속기어부(330)의 좌측 2개(404-405)의 기어와 상호작용되도록 배치 및 구성될 수 있다.
먼저, 도 5를 참조하면, 변속채널(500)은 와이어에 의해 회전될 수 있으며, 그 내측에 소정의 반경 및 길이로 형성되는 변속유도홈(510, 530)을 포함할 수 있다.
변속유도홈(510, 530)은 제1변속유도홈(510) 및 제2변속유도홈(530)을 포함할 수 있다.
제1변속유도홈(510)은 상대적으로 바깥쪽의 동심원 상에 위치하되, 분할되어 3개의 홈으로 구성될 수 있다.
제2변속유도홈(530)은 상대적으로 안쪽의 동심원 상에 위치하되, 1개의 홈으로 구성될 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이 제1변속유도홈(510)은 3개의 홈의 중심 간 각도가 원의 중심을 기준으로 서로 120°를 이루며 배치될 수 있다.
제2변속유도홈(530)은 연속된 1개의 홈이 제1변속유도홈(530)과 인접하게 배치될 수 있다.
자세한 건 후술하겠지만, 이와 같이 형성되는 변속유도홈(510, 530)을 포함하는 변속채널(500)의 회전에 의해 유도봉(410) 또는 인입부재(430)가 변속유도홈(510, 530)에 선택적으로 삽입되어 유도부재(400)가 변속축(20)방향을 따라 전후 이동될 수 있다.
다음으로 도 4를 참조하면, 유도부재(400), 유도봉(410), 인입부재(430) 및 유도축(450)의 구성을 파악할 수 있다.
유도부재(400)는 도 4(b)를 참조하면, 복수개(401 내지 405)로 형성될 수 있다. 다만, 도면에서는 5개로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 필요에 따라 그 개수가 변경될 수 있고, 적어도 두 개 이상일 수 있다.
각각 하나의 유도부재(400, 401-405)는 하나의 결합홀(410a, 411a-415a) 및 하나 이상의 관통홀(410b, 411b-415b)을 포함할 수 있다.
각 유도부재(400)의 중앙에는 유도축(450)이 관통될 수 있도록 형성되는 중공을 포함할 수 있다.
결합홀(410a)에는 유도봉(410)이 결합될 수 있다. 전술했듯이, 유도봉(410)은 변속채널(500)의 회전에 따라 유도부재(400)의 축 방향으로의 전후 이동을 유도하는 역할을 할 수 있다.
관통홀(410b)은 다른 유도부재(400)와 결합하는 유도봉(410)이 관통되도록 구성될 수 있다.
이와 같이 유도부재(400)가 구성됨에 따라, 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 동축상에 복수의 유도부재(401 내지 405)가 나란히 배치되어 변속채널(500)의 회전에 따라 선택적으로 유도축(450)에 슬라이딩되면서 유도축(450)의 방향을 따라 전후이동할 수 있다.
유도봉(411 내지 415)는 각각 서로 다른 길이를 가질 수 있다. 유도봉(411-415)의 일측은 유도부재(401 내지 405)에 각각 결합되며, 유도봉(411-415)의 타측은 변속채널(500)에 접촉될 수 있다. 유도봉(411-415)의 타측은 길이방향에 수직으로 일 회 꺾여 형성될 수 있고, 꺾인 부분에는 인입부재(430)가 구비될 수 있다.
인입부재(430)는 중공부를 포함하는 링(ring)형상으로 형성되어 중공부가 유도봉(411-415)의 타측의 꺾인부분에 결합될 수 있다. 인입부재(430)는 변속채널(500)의 회전에 따라 변속유도홈(510, 530)에 선택적으로 인입/삽입될 수 있다.
도 6을 참조하면, 제1커버(210)의 일측에 유도봉(410) 및 인입부재(430)가 도시된 바와 같이 배치된 모습을 파악할 수 있다.
변속채널 결합부(260)는 제1커버(210)의 외측면에 형성될 수 있다. 변속채널 결합부(260)는 변속채널(500)이 변속채널 결합부(260)에 결합되어 안착될 수 있는 형상으로 형성될 수 있다.
변속채널 결합부(260)의 중앙에는 유도봉(410)의 적어도 일부가 안착되어 전후이동될 수 있는 복수의 가이드 홈(271)을 포함하는 가이드부재(270)가 포함될 수 있다. 가이드 홈(271)의 하단에는 각 유도봉(410)를 바깥방향, 즉, 변속채널(500)의 방향으로 힘을 가하는 탄성부재(272)가 포함될 수 있다.
변속채널 결합부(260)는 가이드부재(270)의 각 가이드홈(271)으로부터 연장되어 변속채널 결합부(260)의 가장자리까지 형성되는 복수의 연장 가이드 홈을 포함할 수 있고, 연장 가이드 홈은 유도봉(410)과 인입부재(430)모두를 수용할 수 있게 형성되며, 유도봉(410)과 인입부재(430)의 전후이동에 방해되지 않도록 소정의 깊이로 형성될 수 있다.
도 6을 다시 참조하면, 각 인입부재(430)가 변속채널(500)의 변속유도홈(510, 530)에 안착되는 모습을 파악할 수 있다. 도면에서 각 인입부재(430)는 회전하지 않고, 변속채널(500)이 회전되어 각 인입부재(430)중 적어도 일부가 선택적으로 변속유도홈(510, 530)에 삽입되거나 삽입되지 않는 작동에 의해 유도부재(400)중 적어도 일부가 선택적으로 전후 이동되는 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치에 있어서, 변속축(20) 및 관련 구성의 결합 구조를 나타낸 도면이며, 도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치에 있어서, 폴 어셈블리(600)의 구동 원리를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 변속축(20)의 둘레면에는 변속축(20)의 길이 방향을 따라 배열되는 복수 개의 제1삽입홀(21) 및 제2삽입홀(22)이 형성될 수 있다.
이때 폴 어셈블리(600)는, 제1삽입홀(21)에 회전 가능하게 구비되어, 적어도 일부가 변속축(20)의 외측에 선택적으로 노출되도록 형성되는 제1폴부재(610)와, 제2삽입홀(22)에 삽입되는 탄성부재(630), 그리고 제2폴부재(620)를 포함한다.
구체적으로 제1폴부재(610)는 회전축을 제공하는 축 제공부(612)와, 제1폴부재(610)가 축 제공부(612)를 중심으로 회전 시 변속축(20)의 외측으로 선택적으로 노출되는 걸림부(611)를 포함한다.
그리고 제2폴부재(620)는 제1폴부재(610)에 접촉되는 제1접촉부(621)와, 탄성부재(630)에 접촉되는 제2접촉부(622)와, 제1접촉부(621) 및 제2접촉부(622) 사이에 내측 방향으로 돌출 형성되어, 유도부재(400)의 이동에 따라 안착경사면(406)에 선택적으로 접촉되도록 형성되는 안착돌기부(623)를 포함한다.
이에 따라 도 9에 나타난 바와 같이 유도부재(400)가 이동하여 안착돌기부(623)가 안착경사면(406)에 안착될 경우, 제1접촉부(621)가 제1폴부재(610)에 외력을 가함에 따라 상기 제1폴부재(610)의 걸림부(611)가 외측에 노출되어 변속기어(320, 330)의 내측에 형성된 걸림홈(321)에 걸리게 되고, 동력의 전달이 이루어지게 된다.
즉, 앞서 잠시 언급하였지만, 최 저단 기어는 항상 맞물리도록 기본값으로 세팅된다. 이러한 상태에서 폴 어셈블리(600)의 동작으로 선택된 다른 변속기어 중 일부가 변속축(20)과 결합되면, 그 선택된 변속기어에 해당하는 기어 구성비에 따라 변속된다. 즉, 최 저단 기어는 가장 낮은 속도를 내는 기어 구성비에 해당하므로, 그 이상의 속도를 내는 고단 기어가 같이 맞물려 회전하면 저속은 무시될 수 있으므로 변속에 어떠한 영향을 주지 않을 수 있다.
한편 도 7에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 경우 변속축(20)의 둘레를 감싸도록 형성되며, 제1삽입홀(21)과 연통되는 연통홀(41)이 형성된 축커버(40)를 더 포함할 수 있다. 축커버(40)는 변속축(20)의 강도를 보강하고, 폴 어셈블리(600)의 구동을 원활하게 보조하기 위해 구비될 수 있다.
더불어 본 실시예에서 변속축(20)의 일측에는 제1기어고정홈(23)이 형성되고, 축커버(40)의 일측에는 제1기어고정홈(23)과 연통되는 제2기어고정홈(42)이 형성될 수 있다.
이는 제1변속기어부(320)의 가장 좌측에 위치한 직경이 제일 큰 기어의 내주면 측에 형성된 돌기와 결합되도록 함에 따라, 제1변속기어부(320)의 가장 좌측에 위치한 직경이 제일 큰 기어를 변속축(20)에 기본적으로 고정될 수 있도록 하기 위한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 변속장치에 있어서, 구동기어(310)와 라쳇(350)의 결합 구조를 나타낸 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 복수 개의 구동기어(310) 사이에서 구동기어(310)의 역진을 방지하며, 내주면에 고정돌기(351)가 형성된 라쳇(350)을 더 포함할 수 있다. 그리고 라쳇(350)과 일측 구동기어(310) 사이에는, 라쳇(350)과 구동기어(310) 사이에서 복원력을 제공하기 위한 복원용 탄성부재(312)가 구비될 수 있다.
이때 복수 개의 구동기어(310) 중 라쳇(350)이 고정되는 구동기어(310)는, 고정돌기(351)가 삽입되는 고정홈(312)이 둘레를 따라 형성된 고정부(311)가 측 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다.
그리고 고정홈(312)은 내측에 단차가 형성되어, 제1깊이의 제1고정홈(312a) 및 제1깊이보다 깊은 위치에 형성되는 제2깊이의 제2고정홈(312b)이 연속적으로 연결된 형태를 가질 수 있으며, 이는 고정돌기(351)가 결합 깊이에 따라 고정홈(312) 내에 단계적으로 삽입되도록 하여 결합력을 향상시키기 위한 것이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
100: 다단 변속장치
200: 케이스
310~340: 기어부
400: 유도부재
500: 변속채널
600: 폴 어셈블리

Claims (12)

  1. 회전력이 입력됨에 따라 회전되는 구동축;
    상기 구동축에 결합되어 상기 구동축의 회전에 의해 회전되는 복수의 구동기어;
    상기 구동기어와 치합되는 복수의 변속기어;
    외주면에 적어도 일부가 출몰되는 복수의 폴(pawl) 어셈블리를 포함하며, 상기 변속기어와 결합되되 상기 폴 어셈블리의 적어도 일부의 출몰에 따라 상기 변속기어 중 적어도 일부와 선택적으로 결합되는 변속축;
    상기 폴 어셈블리의 적어도 일부의 출몰을 선택적으로 제어하는 변속제어수단;
    상기 변속기어의 적어도 일부와 치합되는 복수의 피동기어; 및
    상기 복수의 피동기어와 결합되며, 피구동물에 회전력을 전달하는 피동축;
    을 포함하는 다단 변속장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피동축은,
    상기 구동축의 적어도 일부가 수용될 수 있는 중공부를 포함하여, 상기 구동축의 외주면에 공회전되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 다단 변속장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변속제어수단은,
    상기 변속축의 중공부에 복수개가 배치되어 상기 변속축 길이방향을 따라서 이동되고 그에 따라 상기 폴 어셈블리의 일부에 선택적으로 접촉되어 상기 폴 어셈블리 일부의 출몰을 유도하는 유도부재;
    상기 복수의 유도부재에 그 일측이 각각 연결되는 복수의 유도봉;
    변속을 하기 위한 와이어; 및
    상기 와이어에 의해 회전될 수 있으며, 소정의 반경 및 길이로 형성되는 변속유도홈을 포함하는 변속채널;
    을 포함하고,
    상기 복수의 유도봉은, 그 타측이 각각 상기 변속채널에 접촉되고 상기 변속채널이 회전됨에 의해 선택적으로 상기 변속유도홈에 삽입됨에 따라 상기 유도부재를 선택적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 다단 변속장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유도부재는 복수개가 나란히 동축상에 배치되며,
    각 하나의 유도부재는,
    상기 유도봉이 결합되는 하나의 결합홀; 및
    상기 결합홀에 인접배치되며, 다른 유도부재와 결합되는 유도봉이 관통할 수 있는 하나 이상의 관통홀;
    을 포함하고,
    상기 결합홀들은 서로 어긋나게 배치되는 것을 특징으로 하는 다단 변속장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 유도부재는,
    상기 폴 어셈블리의 일부가 안착될 수 있도록 구성되는 안착경사면을 포함하는 안착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 변속장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 변속축의 둘레면에는 상기 변속축의 길이 방향을 따라 배열되는 복수 개의 제1삽입홀 및 제2삽입홀이 형성되며,
    상기 폴 어셈블리는,
    상기 제1삽입홀에 회전 가능하게 구비되어, 적어도 일부가 상기 변속축의 외측에 선택적으로 노출되도록 형성되는 제1폴부재;
    상기 제2삽입홀에 삽입되는 탄성부재; 및
    상기 제1폴부재에 접촉되는 제1접촉부와, 상기 탄성부재에 접촉되는 제2접촉부와, 상기 제1접촉부 및 상기 제2접촉부 사이에 내측 방향으로 돌출 형성되어, 상기 유도부재의 이동에 따라 상기 안착경사면에 선택적으로 접촉되도록 형성되는 안착돌기부를 포함하는 제2폴부재;
    를 포함하여,
    상기 안착돌기부가 상기 안착경사면에 안착될 경우, 상기 제1접촉부가 상기 제1폴부재에 외력을 가함에 따라 상기 제1폴부재의 적어도 일부가 외측에 노출되어 상기 변속기어의 내측에 형성된 걸림홈에 걸리도록 형성되는 것을 특징으로 하는 다단 변속장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 변속축의 둘레를 감싸도록 형성되며, 상기 제1삽입홀과 연통되는 연통홀이 형성된 축커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 변속장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 유도봉의 타측에 배치되어 상기 변속유도홈에 선택적으로 인입되는 인입부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 변속장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인입부재는 중공부를 포함하는 링(ring)형상으로 형성되어 중공부가 상기 유도봉의 타측에 결합되는 것을 특징으로 하는 다단 변속장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 변속기어는,
    상기 구동기어와 치합되는 제1변속기어부; 및
    상기 제1변속기어부와 동축상에 배치되며 상기 피동기어와 치합되는 제2변속기어부;
    를 포함하고,
    상기 제1변속기어부 및 제2변속기어부의 변속기어들은 서로 다른 치수를 가지는 것을 특징으로 하는 다단 변속장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 구동기어 사이에서 상기 구동기어의 역진을 방지하며, 내주면에 고정돌기가 형성된 라쳇을 더 포함하고,
    상기 복수 개의 구동기어 중 상기 라쳇이 고정되는 구동기어는, 상기 고정돌기가 삽입되는 고정홈이 둘레를 따라 형성된 고정부가 측 방향으로 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 다단 변속장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 고정홈은 내측에 단차가 형성되어, 제1깊이의 제1고정홈 및 상기 제1깊이보다 깊은 위치에 형성되는 제2깊이의 제2고정홈이 연속적으로 연결된 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 다단 변속장치.
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