KR20240052786A - 이륜차용 기어 유닛 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 하나의 이동 가능하게 배치된 셀렉터 샤프트(19, 20) 및 적어도 하나의 선택 수단(15, 16)을 포함하는 기어 유닛(1)을 변속하기 위한 선택 시스템(14)에 관한 것으로, 시스템 내에서 선택 수단(15, 16)의 선택 위치는 셀렉터 샤프트(19, 20)의 이동에 의해 선택 수단(15, 16)에 대해 변경될 수 있고, 중심축(10)을 중심으로 회전할 수 있는 구동 샤프트(18)가 선택 시스템(14)의 일부로서 구성되고, 선택 수단(15, 16)의 제 1 선택 위치에서 적어도 하나의 회전 방향으로 기어 유닛(1)의 구성요소(5)에 결합 회전을 위해 연결될 수 있으며, 선택 수단(15)의 제 2 선택 위치에서 각각의 회전 방향으로 기어 유닛(1)의 구성요소(5)로부터 분리될 수 있다. 본 발명에 따르면, 선택 수단(15, 16)의 적어도 일부가 구동 샤프트(18)의 회전과 함께 중심축(10)을 중심으로 공동으로 회전하고, 이에 따라 셀렉터 샤프트(19, 20)에 대한 선택 수단(15, 16)의 상대적 이동이 생성될 수 있도록, 구동 샤프트(18)와 함께 선택 수단(15, 16)이 설계된다. 본 발명은 또한 이러한 적어도 하나의 선택 시스템(1)을 갖는 기어 유닛(1)에 관한 것이다.
Description
본 발명은 적어도 하나의 이동 가능하게 배치된 셀렉터 샤프트(selector shaft) 및 적어도 하나의 선택 수단(selection means)을 포함하는 기어 유닛(gear unit)을 변속(shifting)하기 위한 변속 시스템(shift system)에 관한 것으로서, 선택 수단의 선택 위치는 셀렉터 샤프트의 운동에 의해 선택 수단에 대해 변경될 수 있고, 중심축을 중심으로 회전할 수 있는 구동 샤프트(drive shaft)가 변속 시스템의 일부로서 구성되고, 선택 수단의 제 1 선택 위치에서 적어도 하나의 회전 방향으로 기어 유닛의 구성요소에 회전식으로 고정되게 연결될 수 있으며, 선택 수단의 제 2 선택 위치에서 임의의 회전 방향으로 기어 유닛의 구성요소에 결합될 수 있다.
EP 0 915 800 B1은 자전거의 프레임에 부착될 수 있는 자전거의 기어 유닛을 변속하기 위한 유형의 변속 시스템을 제시하고 있다. 여기서, 기어 유닛은, 자전거의 구동 휠(driven wheel)이 기어 유닛에 의해 지지되고, 휠의 스포크(spoke)가 기어 유닛의 케이싱(casing)에 부착될 수 있도록 휠 허브(wheel hub)를 형성한다.
기어 변속은 기어 유닛의 유성 기어의 개별 구성요소를 예를 들어 기어 유닛의 관통 샤프트(passage shaft)에, 케이싱에, 또는 아이들링 관통 샤프트에 고정하고 선택적으로 해제하도록 선택 수단의 전환에 의해 변속 유닛(shifting unit)을 통해 이루어진다. 이와 관련하여, 유성 기어의 구성요소에는 프리휠(freewheel)이 제공되어, 선택 수단의 전환과 프리휠 사이의 상호 작용을 통해 기어 유닛의 다양한 속도를 설정할 수 있다.
변속 시스템은 이륜차의 프레임에 나사로 고정되는 관통 샤프트로서 정지된 중공 샤프트(hollow shaft)를 가지며, 캠샤프트(camshaft)가 중공 샤프트에 삽입되는데, 이는 시프트 폴(shift pawl)을 캠샤프트의 다양한 회전 위치에서 유성 기어 구성요소와 결합 및 결합 해제하기 위해 회전 작동기(rotational activator)를 통해 이륜차의 라이더(rider)에 의해 단계적으로 회전 운동으로 설정될 수 있다.
선택 수단을 유성 기어의 구성요소와의 결합에서 해제하기 위해서는 구동 장치(drive)로부터의 힘 흐름이 중단되어야 하는데, 회전 작동기의 선택 힘을 통해 캠샤프트를 회전시키는 힘이 일반적으로 충분하지 않기 때문이다. 그 결과, 기어의 동력 전달이 바람직하지 않게 중단되어야 하는데, 이는 특히 자전거를 타고 오르막길을 주행할 때 원치 않는 상황이다.
변속 시스템에 의해 변속 가능한 기어 유닛에 대한 추가 예는 EP 0 910 530 B1에 공지되어 있다. 기어 유닛의 이러한 실시형태는 또한 자전거의 구동 휠을 위한 휠 허브 역할을 하며, 이러한 휠 허브 기어는 변속기 기어(derailleur gear)의 대안 역할을 한다. 기어 유닛과 함께 사용되는 이러한 변속 시스템의 장점은 컴팩트하고 밀폐된 구성으로서, 오물에 민감하고 유지 관리가 많이 필요한 변속기 기어를 사용하지 않아도 되고, 자전거뿐만 아니라 예를 들어 전기 자전거, 전기 스쿠터, 전기 오토바이 또는 내연 기관이 있는 종래의 오토바이와 같은 다양한 종류의 이륜차에도 사용될 수 있다는 것이다.
공지된 변속 시스템은 이와 관련하여 일반적으로 기어 변속을 수행하기 위해 동력 전달 및 이에 따라 구동 샤프트의 토크가 중단되도록 설계되었다. 이는 특히 기어 유닛의 구성요소와의 결합에서 해제되어야 하는 선택 수단 자체를 통한 힘 흐름 때문이며, 선택 수단의 운동은 조작자의 조작 힘에 의해 이루어져야 한다. 선택 수단이 기어의 구성요소와의 힘 흐름에 있는 경우, 특히 구동 샤프트에 토크가 가해진 경우, 그리고 기어 변속이 이루어져야 하는 경우, 선택 수단의 결합이 기어의 구성요소로부터 큰 힘으로 해제되어야 하는데, 이는 보든 케이블(Bowden cable) 등을 통해서는 가능하지 않다.
본 발명의 목적은 이륜차, 바람직하게는 자전거에 특히 적합한 변속 시스템 및 이러한 변속 시스템을 사용하여 변속 가능한 기어 유닛을 개선하는 것이며, 여기서 기어 유닛의 기어 변속은 또한 부하 중단 없이 가능하다.
이 목적은 청구항 1의 전제부에 따른 변속 시스템 및 각각의 특징부와 함께 청구항 13에 따른 기어 유닛을 기반으로 달성된다. 본 발명의 유리한 추가 발전 사항은 종속항에 명시되어 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 선택 수단의 적어도 일부가 구동 장치의 회전과 함께 중심축을 중심으로 회전하고, 이에 따라 셀렉터 샤프트에 대한 선택 수단의 상대적 운동이 유도될 수 있도록, 선택 수단이 구동 샤프트와 함께 구성되는 것을 제안한다.
본 발명의 핵심 사상은 외부에서 구동 가능한 구동 샤프트의 구동력 또는 구동 토크를 활용하여 선택 수단의 운동을 유발하고, 따라서 선택 수단의 제 1 선택 위치와 제 2 선택 위치 사이에서 변경이 가능하도록 하는 것이다. 선택 수단의, 특히 제 1 선택 위치로부터 제 2 선택 위치로의 운동을 생성하기 위해 구동 샤프트의 구동력의 일부가 소위 분기된다.
이를 위해 본 발명에 따라 제안되는 바는, 선택 수단이 구동 샤프트와 함께 구성되어, 즉 특히 구동 샤프트에 연결되거나 그 내부 또는 그 주변에 배치되어, 선택 수단의 적어도 일부, 바람직하게는 전체 선택 수단이 구동 샤프트와 함께 회전하도록 하는 것이다. 선택 수단의 상대적 운동은 구동 샤프트와 함께 선택 수단의 회전에 의해 셀렉터 샤프트를 통해 유도될 수 있으며, 이에 따라 선택 수단을 이동시키기 위해 셀렉터 샤프트에 큰 힘이나 토크를 도입할 필요 없이 셀렉터 샤프트가 선택 수단을 전환시킬 수 있는데, 선택 수단의 운동이 구동 샤프트의 구동 운동으로부터의 분기된 힘에 의해 이루어지기 때문이다.
선택 수단은 예를 들어 단일-부분 선택 수단의 형태로 일체로 제작될 수 있거나, 선택 수단은 다수의 부분으로 설계되어, 다중-부분 선택 수단의 적어도 일부가 구동 샤프트와 공동으로 회전하는 형태일 수 있다. 가장 간단하고 바람직한 경우에는, 선택 수단이 구동 샤프트 내부에 또는 구동 샤프트 주변에 이동 가능하게 수용되고 중심축을 중심으로 구동 샤프트와 함께 공동으로 회전한다는 점에서, 전체 선택 수단이 단일-부품 선택 수단으로서 구동 샤프트와 함께 회전하는 것이다.
이와 관련하여, 셀렉터 샤프트만이 대응하는 수단에 연결되고, 이를 통해 조작자가 셀렉터 샤프트를 이동시킬 수 있으며, 셀렉터 샤프트 자체는 이 기능을 위해 큰 선택 힘을 필요로 하지 않는다. 셀렉터 샤프트는 선택 수단의 일부, 기능 표면 또는 기능 부분과만 접촉하며, 본 발명의 기본 사상에 따라, 선택 수단이 제 1 선택 위치와 제 2 선택 위치 사이, 특히 제 1 선택 위치로부터 제 2 선택 위치로 원하는 운동을 수행하도록 셀렉터 샤프트는 셀렉터 샤프트의 기능 환경을 어느 정도 변경할 수 있다.
이를 위해, 셀렉터 샤프트는, 셀렉터 샤프트의 반경방향 또는 축방향으로의 변위에 의해 구동 샤프트와 함께 공동으로 회전하는 선택 수단의 운동 영역 내로, 특히 중심축 주위의 궤적 내로 적어도 부분적으로 이동하고 이에 따라 선택 수단에 작용하고 선택 위치를 변경하는, 대응하는 기하학적 구조를 제공한다.
변속 시스템의 유리한 실시형태에 따르면, 구동 샤프트와 함께 회전하는 선택 수단의 적어도 일부 또는 전체 단일-부품 선택 수단은 셀렉터 샤프트와 접촉하는 적어도 하나의 픽업(pickup)을 갖는다. 픽업은 따라서, 셀렉터 샤프트의 운동에 의해, 바람직하게는 기어 유닛의 중심축을 형성하는 변속 시스템의 중심축에 대해 축방향 및/또는 반경방향으로 변위되어, 최종적으로 선택 수단의 선택 위치를 변경하고, 특히 선택 수단을 제 1 선택 위치로부터 제 2 선택 위치로 전환시킬 수 있다.
픽업은 특히 선택 수단이 시프트 폴로서 단일 부품으로 설계될 때 선택 수단 자체에서 기하학적 설계로 형성될 수 있다. 픽업은 픽업 헤드(pickup head로 설계될 수 있고, 이들 통해 선택 수단이 셀렉터 샤프트와 접촉하여 이동한다.
변속 시스템의 가능한 추가 실시형태의 일부로서, 셀렉터 샤프트는 적어도 하나의 램프(ramp)를 갖거나, 셀렉터 샤프트와 상호 작용하는 램프 요소가 제공된다. 램프는 셀렉터 샤프트와 상호 작용하는 단일 구성요소로서 제공될 수 있거나, 램프는 바람직하게 셀렉터 샤프트 자체에 형성된다. 변속 시스템의 일부이거나 변속 시스템에 배치된 픽업은 램프와 접촉하여 이동할 수 있고, 따라서 픽업과 선택 수단의 일부도 변속 시스템의 중심축에 대해 축방향 및/또는 반경방향으로 변위할 수 있으며, 램프의 변위는 셀렉터 샤프트의 운동에 의해 생성될 수 있다.
램프는 바람직하게 구동 샤프트의 회전 운동을 통해 픽업이 중심축에 대해 반경방향으로 이동되도록 주변에서 작동하는 램프로서 설계된다. 그러나, 램프가 축방향으로 작동하도록 설계되거나 픽업이 축방향 및 반경방향으로 변위되도록 램프가 설계되는 것도 생각할 수 있다. 본 발명의 범위 내에서, 램프는 따라서 중심축에 대해 반경방향 또는 축방향으로 픽업을 변위시켜 선택 수단의 적어도 일부 또는 전체의 변위가 발생하도록 하고, 선택 수단이 이러한 변위에 의해 제 1 선택 위치와 제 2 선택 위치 사이를 전환할 수 있도록, 특히 제 1 선택 위치로부터 제 2 선택 위치로 전환될 수 있도록 하는 적합한 임의의 기하학적 설계를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 호흡과 유사하게, 반경방향으로 볼 때 직경을 변경할 수 있는 램프를 제공하기 위해 바람직하게는 탄성 변형 가능한 부분과 함께 팽창형 슬리브(expanding sleeve), 테이퍼형 요소(tapering element), 원뿔형 요소 등도 고려될 수 있다. 또한, 램프의 반경방향 위치 또는 직경을 임시로 변경하기 위해 유체 예를 들어 압축 오일에 의해 작용할 수 있는 장치도 고려될 수 있다.
선택 수단 및/또는 픽업과 함께 셀렉터 샤프트의 기하학적 설계의 한 가지 주요 측면은, 셀렉터 샤프트가 램프를 픽업과 접촉하도록 이동시키는 운동 방향과 특히 선택 수단의 일부로서의 픽업의 작동 방향이 서로 수직으로 연장된다는 것이다. 셀렉터 샤프트에 가해지는 힘은 램프와 함께 운동 방향으로 조작자에 의해 셀렉터 샤프트에 전달되고, 따라서 셀렉터 샤프트를 이동시키는 힘은 작아지는 경향이 있다. 반면에, 픽업 및 선택 수단의 일부 또는 선택 수단 자체는 큰 힘에 의해 작동 방향으로 이동되어야 하며, 셀렉터 샤프트의 작은 운동 힘에 비해 큰 힘은 셀렉터 샤프트의 기하학적 구조, 특히 램프에 의해 유도된다. 여기서 큰 힘은 구동 샤프트의 구동력 또는 구동 토크에 의해 제공되며, 작은 힘은 예를 들어 회전 작동기를 통해 조작자에 의해 도입된다.
변속 시스템은 특히 전기 작동기에 의해 변속될 수도 있고, 따라서 셀렉터 샤프트는 예를 들어 보든 케이블을 통해 사람에 의해서가 아니라 전기 작동기를 통해 움직이게 된다. 여기서 전기 작동기는 변속 시스템의 일부일 수도 있으며, 전기 작동기는 최종적으로 예를 들어 원격 원리에 따라 조작자에 의해 제어될 수 있다.
기어 변속이 일어날 수 있도록 아이들링 기어용 변속 시스템을 설계하기 위해, 셀렉터 샤프트 또는 셀렉터 샤프트에 연결된 구성요소는 구동 샤프트의 회전 운동과 독립적으로 셀렉터 샤프트의 변속 운동을 통해, 특히 셀렉터 샤프트 또는 셀렉터 샤프트에 연결된 구성요소에서 적어도 하나의 축방향으로 경사진 램프를 통해, 선택 수단의 픽업이 제 1 선택 위치와 제 2 선택 위치 사이에서 이동할 수 있도록 설계될 수 있다. 축방향-반경방향, 즉 축방향 및 테이퍼형 또는 원뿔형 램프는 셀렉터 샤프트에서 픽업이 접촉을 변경할 수 있는 서로 다른 직경의 주변 표면 사이에 경사면을 형성하는 램프와 인접하거나 동일한 구조로 배치될 수 있다.
주변 방향으로 연장되고 중심축에 대해 증가하는 반경을 갖는 램프는, 선택 요소가 중심축을 중심으로 구동 샤프트와 함께 공동으로 회전할 때, 선택 요소를 전환시킬 수 있으며, 적어도 부분적으로 테이퍼 또는 원뿔은 형성하는 축방향-반경방향 램프는, 선택 요소가 정지되어 있고 셀렉터 샤프트를 중심으로 회전하지 않지만, 셀렉터 샤프트 및 축방향-반경방향 램프가 선택 수단에 대해 축방향으로 변위될 때, 선택 요소를 전환시킬 수 있다.
선택 수단은 도그 클러치(dog clutch)로서 설계될 수 있으며 바람직하게는 시프트 폴 또는 시프트 폴 시스템으로서 설계될 수 있다. 선택 수단은 특히 내부 표면에 형성된 기어 구성요소의 래치 윤곽(latch contour) 또는 결합 윤곽(engagement contour)에 맞물릴 수 있는 시프트 폴을 형성할 수 있고, 따라서 해당 기어 구성요소는 대응하는 선택 수단을 형성한다. 결과적으로 선택 수단은, 두 개의 선택 위치 사이의 운동에 의해, 선택 수단이 내부에 또는 주변에 수용되는 구성요소에 대해 적어도 하나의 방향으로 추가 구성요소를 회전식으로 고정되게 연결하도록 구성된 임의의 구성요소와 관련될 수 있다.
기어 유닛은 바람직하게 적어도 하나의 유성 기어를 갖고; 특히 기어 유닛은 두 개의 유성 기어로 구성된다. 본 발명에 따른 구동 샤프트에 연결될 수 있는 구성요소는 유성 기어의 환형 기어, 유성 캐리어, 및/또는 선 기어(sun gear) 또는 적어도 하나의 유성 기어 또는 두 개의 유성 기어일 수 있다.
선택 수단을 제 2 선택 위치로 선택하는 과정은 램프와 픽업의 접촉을 통해 수행될 수 있으며, 픽업은 단일-부품 선택 수단에서 단순한 기능 표면만을 형성할 수도 있다. 제 1 선택 위치로부터 제 2 선택 위치로 선택하는 과정은 결과적으로 램프 접촉을 통해 이루어지며, 제 2 선택 위치로부터 제 1 선택 위치로의 선택 위치의 변경은 바람직하게는 픽업과 램프의 접촉 없이 이루어진다. 특히 선택 수단을 제 1 선택 위치로 가압(urge)하는 이러한 목적을 위해 인장 스프링(tension spring)이 구성될 수 있다.
기어 유닛의 구성요소와 결합되지 않은 제 2 선택 위치로부터 기어 유닛의 구성요소와 결합된 제 1 선택 위치로의 선택 수단의 이동은 최소한의 힘 노력만으로 이루어질 수 있는데, 특히 시프트 폴, 도그 클러치 등인 선택 수단이 구동 샤프트를 거쳐 기어 유닛을 통과하는 동력 전달에 의해 생성되는 힘 흐름에 있지 않기 때문이다. 따라서, 선택 수단의 제 1 선택 위치로부터 제 2 선택 위치로의 이동은 예를 들어 간단한 인장 스프링을 사용하여 이루어진다.
더욱 바람직하게, 셀렉터 샤프트는 더 작은 직경을 갖는 제 1 섹션(section)과 더 큰 직경을 갖는 제 2 섹션을 갖는다. 특히 섹션은 원통형 재킷 표면을 갖는 섹션을 형성하고, 따라서 전체 원주에 걸쳐 변하지 않는 직경을 갖는 환형 섹션을 형성한다. 선택 수단의 선택 위치 사이의 변경은 여기서 램프를 통해 섹션 사이에서 선택 수단의 접촉 변경, 특히 선택 수단의 픽업의 접촉 변경에 의해 이루어질 수 있고, 따라서 램프는 제 1 섹션과 제 2 섹션 사이에서 선택 수단의 픽업 또는 선택 수단 그 자체를 전환시킨다.
셀렉터 샤프트는 특히 다수의 부분으로 구성될 수 있으며, 제 1 셀렉터 샤프트와 제 2 셀렉터 샤프트는 바람직하게는 축방향으로 이동할 수 있지만 회전식으로 견고하게 서로 연결되도록 구성된다. 셀렉터 샤프트의 두 부분은 셀렉터 샤프트의 분할로 인해 서로 다른 축방향 위치를 취할 수 있고, 따라서 다수의 선택 수단이 셀렉터 샤프트의 다수의 부분에 의해 서로 독립적으로 전환될 수 있다.
특히, 관통 샤프트는 변속 시스템의 일부로서 및/또는 중심축을 따라 연장되고 제 1 및 제 2 셀렉터 샤프트가 수용되는 기어 유닛의 일부로서 제공되며, 제 1 셀렉터 샤프트는 관통 샤프트에 배치된 제 1 가이드 요소(guide element)가 내부에서 가이드되는 제 1 가이드 링크(guide link)를 갖는다. 제 2 셀렉터 샤프트는 또한 관통 샤프트에 배치된 제 2 가이드 요소가 내부에서 가이드되는 제 2 가이드 링크를 갖는다. 결과적으로, 제 1 및/또는 제 2 셀렉터 샤프트의 축방향 위치는 중심축을 따라 서로 독립적으로 변경될 수 있다. 구동 샤프트도 마찬가지로 관통 샤프트 주위로 연장되고 특히 그 위에 지지되며, 구동 샤프트는 바람직하게는 중공 샤프트로서 설계되며, 이를 통해 셀렉터 샤프트가 연장된다. 또한, 셀렉터 샤프트는 바람직하게는 중공 샤프트로서 설계되며, 이를 통해 관통 샤프트가 연장된다.
또한, 변속 시스템은 바람직하게 회전 작동기를 갖는데, 이는 셀렉터 샤프트를 이동시켜, 특히 셀렉터 샤프트를 회전 운동으로 설정하도록 구성된다. 회전 작동기는 따라서 셀렉터 샤프트에 작동 가능하게 연결되며, 회전 작동기는 조작자에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어 회전 작동기에는 보든 케이블이 있다. 셀렉터 샤프트는 회전 작동기에 의해 회전 운동으로 설정될 수 있으며, 회전 운동은 다시 셀렉터 샤프트 또는 셀렉터 샤프트의 일부의 축방향 운동으로 전환될 수 있다. 결과적으로, 회전 작동기가 작동되면, 셀렉터 샤프트 또는 셀렉터 샤프트의 일부는 반경방향 및/또는 축방향으로 변위되거나 중심축을 중심으로 회전될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 설명에 따른 적어도 하나의 변속 시스템을 갖는 기어 유닛에 관한 것으로, 기어 유닛은 적어도 하나의 유성 기어, 특히 두 개의 유성 기어를 포함하고, 구동 샤프트가 선택 수단을 통해 기어 유닛의 적어도 하나의 회전 방향으로 회전식으로 고정되게 연결될 수 있는 유성 기어의 구성요소는 적어도 하나의 유성 기어의 환형 기어, 유성 캐리어 및/또는 선 기어로서 설계된다. 유성 기어의 출력은 예를 들어 유성 캐리어에 의해 형성되는데 변속 시스템을 통해 전환하는 구성요소인 유성 캐리어는 제 1 유성 기어의 유성 캐리어이며, 출력을 형성하는 유성 캐리어는 제 2 유성 기어의 유성 캐리어이다.
두 개 이상의 서로 중첩된 유성 기어는 특히 서로 동축으로 구성되고 특히 서로 중첩되며, 환형 기어, 유성 캐리어 및/또는 선 기어는 변속 시스템을 통해 제 1 및/또는 제 2 유성 기어에 의해 전환될 수 있고, 두 개 이상의 유성 기어도 서로 중첩되도록 구성된다.
본 발명에 따른 변속 시스템은 또한 변속 시스템의 각각의 전환된 구성요소와 고정된 정지 부분 사이에서 작동하는 프리휠 유닛으로 보완될 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 기어 유닛은 적어도 하나의 프리휠을 갖는다. 외부에 배치된 제 2 유성 기어의 환형 기어와 기어 유닛의 고정된 정지 부분 사이에 작동 연결을 형성하는 제 1 프리휠이 구성될 수 있다. 내부에 배치된 제 1 유성 기어의 유성 캐리어와 고정된 정지 부분 사이에 작동 연결을 형성하는 제 2 프리휠이 구성될 수 있으며, 특히 선 기어와 구동 샤프트 사이에 작동 연결을 형성하는 제 3 프리휠도 제공될 수 있다.
본 발명을 개선하는 추가 조치들은 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 설명과 함께 아래에서 더 자세히 도시된다. 도면에서:
도 1은 본 발명에 따른 변속 시스템이 있는 기어의 등가 회로도이고;
도 2는 기어의 사시도이고;
도 3은 본 발명에 따른 변속 시스템이 있는 기어의 단면도이고;
도 4는 회전 작동기에 연결된 두 개의 셀렉터 샤프트를 갖지만 구동 샤프트가 없는 셀렉터 샤프트의 사시도이고;
도 5는 도 4에 따른 회전 작동기에 연결된 셀렉터 샤프트를 갖는 선택 유닛의 사시도로서, 구동 샤프트가 더 도시되어 추가 셀렉터 샤프트가 숨겨져 있고;
도 6은 제 1 셀렉터 샤프트의 사시도이고;
도 7은 시프트 폴로서 설계된 선택 수단의 사시도이고;
도 8은 단면 표현의 구동 샤프트에 연결된 다수의 시프트 폴의 배열을 갖는 선택 유닛의 추가 사시도이고; 및
도 8a는 내부 유성 기어의 선 기어의 사시도이다.
도 1은 본 발명에 따른 변속 시스템이 있는 기어의 등가 회로도이고;
도 2는 기어의 사시도이고;
도 3은 본 발명에 따른 변속 시스템이 있는 기어의 단면도이고;
도 4는 회전 작동기에 연결된 두 개의 셀렉터 샤프트를 갖지만 구동 샤프트가 없는 셀렉터 샤프트의 사시도이고;
도 5는 도 4에 따른 회전 작동기에 연결된 셀렉터 샤프트를 갖는 선택 유닛의 사시도로서, 구동 샤프트가 더 도시되어 추가 셀렉터 샤프트가 숨겨져 있고;
도 6은 제 1 셀렉터 샤프트의 사시도이고;
도 7은 시프트 폴로서 설계된 선택 수단의 사시도이고;
도 8은 단면 표현의 구동 샤프트에 연결된 다수의 시프트 폴의 배열을 갖는 선택 유닛의 추가 사시도이고; 및
도 8a는 내부 유성 기어의 선 기어의 사시도이다.
도 1은 본 발명에 따른 변속 시스템(14)이 도시되어 있는 상부 반단면의 기어 유닛(1)의 등가 회로도를 도시하고 있다. 예를 들어 이륜차의 프레임에 고정되게 부착될 수 있고 따라서 회전할 수도 없는 관통 샤프트(11)는 지지 요소로서 기어 유닛(1)을 통해 연장된다. 관통 샤프트(11)는 두 개의 유성 기어(12 및 13)의 회전축을 동시에 형성하는 중심축(10)을 따라 연장된다. 유성 기어(12)는 내부 유성 기어를 형성하고 유성 기어(13)는 외부 유성 기어를 형성하는데, 특히 두 개의 기어는 서로 중첩되도록 형성된다.
이륜차의 라이더 또는 모터에 의해 구동될 수 있고 변속 시스템(14)의 일부를 형성하는 구동 샤프트(18)가 관통 샤프트(11) 주위로 연장된다. 구동 샤프트(18)는 선택 수단(15 및 16)을 수용하는데, 선택 수단(15)은 유성 기어(13)의 환형 기어(28)와 협력하고, 선택 수단(16)은 내부 유성 기어(12)의 유성 캐리어(29)와 협력한다. 선택 수단(17)은 내부 유성 기어(12)의 선 기어(30)와 협력하고 기어 유닛(1)의 고정된 정지 부분(48)에 수용되고, 따라서 고정된 정지 부분(48)에 그리고 이에 따라 관통 샤프트(11)에 대한 내부 선 기어(30)의 작동 연결을 제공한다. 선택 수단(17)은 따라서 변속 시스템(14)의 일부이기도 하다.
외부 유성 기어(13)의 환형 기어(28)는 중심축(10)의 연장 방향을 기준으로 두 개의 부분으로 나뉘어져 있는데, 이에 따라 좌측에 도시된 제 1 부분 기어(28a)가 생성되고, 우측에 도시된 제 2 부분 기어(28b)가 생성된다. 이로 인해 부분 기어(28a 및 28b) 사이에 축방향 갭이 생성되며, 이를 통해 기어 유닛(1)의 출력이 가이드되는데, 이때 출력은 제 2 유성 기어(13)의 외부 유성 캐리어(33)에 회전식으로 견고하게 결합된 기어 유닛(1)의 케이싱에 의해 자세히 도시되지 않은 방식으로 형성된다. 출력은 예를 들어 자세히 도시되지 않은 기어 유닛의 케이싱을 형성할 수 있는데, 이는 부분 기어(28a 및 28b) 사이의 갭에 의해 유성 캐리어(33)에 연결된다.
외부 유성 기어(34)는 환형 기어(28)의 부분 기어(28a, 28b) 둘 모두에 결합되고, 따라서 부분 기어(28a, 28b)는 외부 유성 기어(34)를 통해 서로 회전식으로 견고하게 연결된다.
제 1 유성 기어(12)는 내측에 배치되고, 제 2 유성 기어(13)는 외측에 배치되며, 유성 기어(12, 13) 모두는 서로 중첩되도록 배치되고, 내부에 배치된 제 1 유성 기어(12)의 환형 기어는 외부에 배치된 제 2 유성 기어(13)의 선 기어와 균일한 구조로 구성되어 환형 선 기어(31)를 형성한다.
선택 수단(17)이 수용되고 선 기어(30)와 협력하는 고정된 정지 부분(48)은 또한 관통 샤프트(11)의 일부로서 형성될 수 있고, 고정된 정지 부분(48)은 바람직하게 프리휠(35 및 36)이 또한 연결되는 단일 구성요소 또는 구성요소 그룹을 형성하고, 프리휠(37)은 내부 선 기어(30)와 구동 샤프트(18) 사이에 구성된다. 프리휠(35)은 부분 기어(28b)에 대한 고정된 정지 부분(48)의 작동 연결을 형성하고, 프리휠(36)은 유성 기어(29)에 대한 고정된 정지 부분(48)의 작동 연결을 형성한다.
도 2는 체인 피니언(chain pinion, 43) 위로 가이드되는 체인(42)으로 도시된 구동 장치를 갖는 기어 유닛(1)의 사시도를 도시하며, 체인 피니언(43)은 구동 샤프트(18)에 직접 작동 가능하게 연결된다. 허브 나사(hub screw, 41)에 의해 이륜차, 특히 자전거의 프레임에 고정될 수 있는 관통 샤프트(11)는 기어 유닛(1)을 통해 연장되고, 따라서 관통 샤프트(11)는 회전식으로 견고하고 정지된 상태로 배치된다. 이와 관련하여, 이륜차의 프레임에 또한 부착되는 고정 아암(fastening arm, 40)이 기어 유닛(1)에서 발생하는 토크를 안정화하기 위해 관통 샤프트(11)에 견고한 배열로 배치된다.
기어 유닛(1)의 제어는, 관통 샤프트(11)에 또한 견고하게 연결되고 기능 유닛으로 도시된 회전 작동기(21)와 협력하는 보든 케이블(39)을 통해 이루어진다. 기어 유닛(1)의 출력은 휠 스포크를 수용하기 위한 수단(38)을 갖는 케이싱(32)을 통해 발생한다.
도 3은 기어 유닛(1)의 상부 반단면을 도시하며, 중심축(10)에서 연장되고 이륜차의 프레임에 견고하게 배치될 수 있는 관통 샤프트(11)가 주요 구성요소로서 도시되어 있다.
중공으로 설계되고 구동 샤프트(18)의 회전 구동을 위한 체인 피니언(43)이 수용되는 구동 샤프트(18)는 관통 샤프트(11) 주위로 부분적으로 연장된다. 구동 샤프트(18)의 롤러 요소 베어링(roller element bearing, 44)은 관통 샤프트(11) 상에 지지되는 방식으로 수용된다. 구동 샤프트(18)의 내측에는 관통 샤프트(11)의 외주를 향해 반경방향 갭이 있으며, 여기서 셀렉터 샤프트(19 및 20)는 체인 피니언(43)의 배열과 반대편에 위치한 측면으로부터 부분적으로 연장된다. 선택 수단(15 및 16)은 구동 샤프트(18) 내부에 또는 구동 샤프트 주변에 수용되고, 따라서 선택 수단(15 및 16)도 관통 샤프트(11)를 중심으로 하는 구동 샤프트(18)의 회전과 함께 셀렉터 샤프트(19 및 20)를 중심으로 회전한다. 선택 수단(17)은 고정된 정지 부분(48)에 수용된다. 선택 수단(15)은 도시의 목적을 위해 단면에서 회전된 형태로 도시되어 있고 실제로는 중심축(10) 주위의 원주 상의 오프셋 위치에 있다. 선택 수단(15, 16, 17)은 각각 서로 반대편 위치에 쌍으로 존재한다.
제 1 내부 유성 기어(12)와 외부 제 2 유성 기어(13)는 각각의 개별 구성요소와 함께 선택 수단(15, 16 및 17)에 의해 전환될 수 있다. 유성 기어(12 및 13)는 기어 유닛(1)의 케이싱(32) 내에 수용되며, 케이싱(32)은 기어 유닛(1)의 출력 역할을 하고 구동 샤프트(18)는 구동 장치 역할을 한다.
선택 유닛(14)에는 회전 작동기(21)가 있는데, 이는 셀렉터 샤프트(19 및 20)에 작동 가능하게 연결되며 조작자에 의해 작동되어 셀렉터 샤프트(19, 20)에 이산 각도 증분(discrete angular increment)으로 단계별 회전 운동을 도입할 수 있다. 셀렉터 샤프트(19, 20)의 단계별 회전 운동은 여기서 고정된 관통 샤프트(11)를 기준으로 이루어지며, 아래 설명된 바와 같이 중심축(10)을 따른 축방향 운동으로 변환된다.
셀렉터 샤프트(19, 20)는 두 부분으로 구성되고 제 1 셀렉터 샤프트(19)와 제 2 셀렉터 샤프트(20)를 가지며, 제 1 및 제 2 셀렉터 샤프트(19, 20)는 회전식으로 견고하지만 서로에 대해 축방향으로 이동 가능하게 구성된다.
유성 기어(12, 13)의 제 1 구성요소는 외부 제 2 유성 기어(13)의 환형 기어(28)를 형성하며, 환형 기어(28)는 제 1 부분 기어(28a)와 제 2 부분 기어(28b)로 나뉘어져 있다. 여기서 제 1 선택 수단(15) 또는 한 쌍의 제 1 선택 수단(15)은 제 1 부분 기어(28a)로 제시된 환형 기어(28)와 상호 작용하여 선택 수단(15)이 결합될 때 이를 구동 샤프트(18)에 회전식으로 견고하게 연결한다. 유성 기어(12, 13)의 추가 구성요소는 내부의 제 1 유성 기어(12)의 일부인 유성 캐리어(29)로 제시되며, 제 2 선택 수단(16) 또는 한 쌍의 제 2 선택 수단(16)은 유성 기어(29)와 협력하여 결합될 때 이를 구동 샤프트(18)에 회전식으로 견고하게 연결한다.
마지막으로, 유성 기어(12, 13)의 추가 전환 가능한 구성요소는 제 1 내부 유성 기어(12)의 선 기어(30)로 제시되며, 제 3 선택 수단(17)은 선 기어(30)와 협력하여 결합될 때 이를 기어 유닛(1)의 고정된 정지 부분(48)에 회전식으로 견고하게 연결한다. 선택 수단(17)은 따라서 구동 샤프트(18)에 수용되지 않고, 오히려 다수의 부재로 형성될 수 있는 고정된 정지 부분(48)에 수용된다.
기어 유닛(1)의 케이싱(32)은 고정된 정지 부분(48)에서 지지되고, 또한 롤러 요소 베어링(44)에 의해 구동 샤프트(18)를 통해 회전 가능하게 지지되며, 케이싱(32)은 구동 요소 역할을 한다. 이를 위해, 케이싱(32)은 제 2 외부 유성 기어(13)의 외부 유성 캐리어(33)에 연결된다. 연결은 환형 기어(28)의 부분 기어(28a 및 28b) 사이의 축방향 갭에 의해 이루어지고, 따라서 원주에 걸쳐 분포된 외부 유성 캐리어(33)의 하나 이상의 웹(web)이 특히 외부 유성 기어(34)의 원주 위치 사이에 배치된 탄성 결합 요소를 통해 적어도 간접적으로 연결된다.
도시된 제 1 프리휠(35)은 외부에 배치된 제 2 유성 기어(13)의 환형 기어(28)와 고정된 정지 부분(48) 간의 작동 연결을 형성한다. 도시된 제 2 프리휠(36)은 내부에 배치된 제 1 유성 기어(12)와 고정된 정지 부분(48) 간의 작동 연결을 형성하며, 선 기어(30)와 구동 샤프트(18) 간의 작동 연결을 형성하는 제 3 프리휠(37)이 제공된다.
기어 유닛(1)이 중립 N0으로 전환되면, 모든 선택 수단(15, 16 및 17)이 후퇴되고 이 위치에서 유성 기어(12, 13)의 구성요소와 결합되지 않는다.
제 1 속도(N1)의 경우, 선택 수단(15)만이 연장되어 환형 기어(28)와 결합되는 반면, 추가 선택 수단(16, 17)은 결합되지 않는다.
제 2 속도(N2)의 경우, 선택 수단(16)만이 연장되어 유성 캐리어(29)와 결합되는 반면, 선택 수단(15 및 17)은 후퇴된 상태로 유지된다.
제 3 속도(N3)의 경우, 선택 수단(15)과 선택 수단(17)이 환형 기어(28) 또는 선 기어(30)와 결합된다.
제 4 속도(N4)의 경우, 선택 수단(15)이 후퇴된 상태로 유지되는 반면, 선택 수단(16 및 17)은 유성 캐리어(29) 및/또는 선 기어(30)와 결합하도록 이동된다.
제 5 속도(N5)의 경우, 선택 수단(15)과 선택 수단(16)이 연장되는 반면, 선택 수단(17)은 후퇴된 상태로 유지된다.
제 6 속도(N6)의 경우, 마지막으로 세 개의 선택 수단(15, 16 및 17) 모두가 연장되어 유성 기어(12, 13)의 각각의 구성요소와 결합하도록 이동된다.
도 4는 관통 샤프트(11) 상에 배치된 셀렉터 샤프트(19 및 20)를 갖는 선택 유닛(14)의 사시도를 나타내며, 회전 작동기(21)가 또한 보든 케이블(39)과 함께 도시되어 있다.
셀렉터 샤프트(19)는 가이드 요소(24)가 내부에서 가이드되는 가이드 링크(22)를 갖는다. 가이드 요소(24)는 관통 샤프트(11)에 견고하게 배치되어 이를 통해 중심축(10)을 가로질러 이동한다. 가이드 링크(22)는 지그재그(zig-zag) 윤곽을 갖고, 이를 통해 회전 작동기(21)에 의해 셀렉터 샤프트(19)가 회전할 때 방향을 변경하는 축방향 운동이 중심축(10)을 따라 셀렉터 샤프트(19)로 도입된다.
셀렉터 샤프트(20)는 회전식으로 견고하게 수용되지만, 셀렉터 샤프트(19)에 대해 축방향으로 이동 가능하게 수용되고, 따라서 회전 작동기(21)에 의해 셀렉터 샤프트(19)를 통해 셀렉터 샤프트(20) 내로 회전 운동이 또한 도입될 수 있다. 관통 샤프트(11)에 견고하게 부착된 가이드 요소(25)가 또한 내부에서 가이드되는 가이드 링크(23)가 또한 셀렉터 샤프트(20)에 도입된다. 가이드 링크(23)도 마찬가지로 지그재그 윤곽을 갖고, 이를 통해 셀렉터 샤프트(19 및 20)는 회전 작동기(21)에 의해 단계적으로 설정된 셀렉터 샤프트(19 및 20)의 회전 위치에 따라 두 개의 가이드 링크(22 및 23)에 의해 상호 독립적인 축방향 운동을 수행할 수 있다. 셀렉터 샤프트(19)는 선택 수단(16 및 17)과 협력할 수 있는 반면, 셀렉터 샤프트(20)는 선택 수단(15)과 협력할 수 있다.
도 5는 변속 시스템(14)의 주요 구성요소의 추가 사시도를 도시하며, 체인 피니언(43)과 함께 체인(42)에 의해 구동되는 구동 샤프트(18)가 이제 도시되어 있다. 이와 관련하여, 셀렉터 샤프트(20)는 구동 샤프트(18)의 내부에 배치되어 있고 이에 의해 덮이며, 따라서 셀렉터 샤프트(19)만이 보인다.
선택 수단(15, 16)이 연장되어 유성 기어(12, 13)의 구성요소에 결합될 수 있도록 인장 스프링(49)에 의해 각각 미리 로딩된 선택 수단(15 및 16)은 구동 샤프트(18)에 수용된다. 동일한 것이 선택 수단(17)에도 적용되는데, 이는 마찬가지로 인장 스프링(49)에 의해 미리 로딩된 것으로 도시되어 있고 도시된 셀렉터 샤프트(19)와 협력할 수 있지만, 선택 수단(17)은 구동 샤프트(18)에 수용되지 않고, 도시되지 않은 고정된 정지 부분(48)에 수용된다.
또한 관통 샤프트(11)의 가이드 요소(24)와 함께 셀렉터 샤프트(19)의 가이드 링크(22)가 도시되어 있으며, 셀렉터 샤프트(19)는 또한 가이드 링크(22)의 작용으로 인해 후퇴된 위치에서 회전 작동기(21)를 통해 보든 케이블(39)에 의해 축방향 위치에서 조정될 수 있다.
도 6은 중심축(10)을 따라 변위될 수 있는 셀렉터 샤프트(20)를 개별적으로 도시하고 있는데, 이는 셀렉터 샤프트가 관통 샤프트(11)에 회전 가능하게 배치되고 가이드 요소(25)가 지그재그 형태인 가이드 링크(23) 내에서 연장되는 것을 보여준다. 중심축(10)을 중심으로 하는 셀렉터 샤프트(20)의 회전은 결과적으로 중심축(10)을 따른 관통 샤프트(11) 상의 셀렉터 샤프트(20)의 왕복 변위를 유발한다.
셀렉터 샤프트(20)의 외부 윤곽은 제 1 섹션(A1)과 제 2 섹션(A2)을 가지며, 제 1 섹션(A1)의 직경은 제 2 섹션(A2)의 직경보다 작다. 도시된 셀렉터 샤프트(20)의 외부 윤곽에 예로서 도시된 섹션(A1, A2)은 마찬가지로 추가 셀렉터 샤프트(19)에도 존재하고, 따라서 셀렉터 샤프트(19, 20) 상의 선택 수단(15, 16 및 선택적으로 17)의 각각 관련된 섹션(A1 및 A2)은 협력할 수 있다. 여기에서 섹션(A1 및 A2)의 작용에 대한 다음 설명은 각각의 선택 수단과 관련된 모든 섹션에 적용되며, 이러한 점에서 셀렉터 샤프트(20)의 섹션(A1 및 A2)의 예에 대해 다음에서 일반적으로 설명된다.
선택 수단(15, 16, 17)의 픽업(27)(도 7 참조)이 제 1 섹션(A1)에서 이탈하면, 선택 수단(15, 16, 17)은 연장되어 유성 기어(12, 13)의 구성요소와 결합하며, 이는 각각의 인장 스프링(49)에 의해 이루어진다. 셀렉터 샤프트(20) 및 동일한 방식으로 셀렉터 샤프트(19)도 도시되지 않은 형태로 회전 작동기(21)를 통해 관통 샤프트(11)를 중심으로 회전되어 축방향으로 변위되면, 결과적으로 발생하는 축방향 변위는 인장 스프링(49)의 미리 로딩된 힘에 대해 선택 수단(15, 16, 17)의 픽업(27)의 접촉을 제 1 섹션(A1)으로부터 제 2 섹션(A2)으로 변환시킨다.
램프(26)를 따른 픽업(27)의 원주방향 운동으로 인해 변화가 일어날 수 있고, 따라서 픽업(27)은 특정 방식으로 더 작은 직경에서 더 큰 직경으로 위쪽으로 이동할 수 있다. 셀렉터 샤프트(20)는 윤곽만을 정의하고 선택 수단(15, 16)은 셀렉터 샤프트(19, 20)를 중심으로 하는 구동 샤프트(18)의 회전으로 인해 회전하기 때문에, 선택 수단(15, 16)의 결합 분리 및 이에 따른 유성 기어(12, 13)의 구성요소로부터의 힘 흐름의 해제가 로딩 하에서 문제없이 이루어지는데, 분리가 회전 작동기(21)에 의해, 그리고 이에 따라 보든 케이블(39)을 통해 개시될 필요가 없기 때문이며, 분리는 오히려 구동 샤프트(18) 자체를 구동하는 구동력을 통해 이루어진다. 각각의 관련된 섹션(A1 및 A2)에 대한 선택 수단(15, 16 및 17)의 접촉은 여기에서 도 5의 선택 수단(15, 16, 17) 각각에 대해 도시된 인장 스프링(49)에 의해 유지된다.
램프(28)는 반경방향 주변 측면에서 램프로 형성되고, 선택 수단이 구동 샤프트의 회전에 따라 셀렉터 샤프트(20)를 돌 때 더 작은 직경의 섹션(A1)과의 접촉으로부터 선택 수단의 픽업을 해제하고 더 큰 직경의 섹션(A2)과 접촉하도록 이동할 수 있다. 구동 샤프트가 정지해 있고 픽업 또는 선택 수단이 고정된 주변 위치에 있는 경우, 섹션 A1과의 접촉 및 섹션 A2와의 접촉 사이에 변화가 여전히 일어날 수 있는데, 셀렉터 샤프트(20)가 셀렉터 샤프트(20)의 실제 램프(26)의 측면과 전면에 형성된 축방향-반경방향 램프(26')를 갖기 때문이다. 결과적으로 정지 상태에서도 기어 변속이 이루어질 수 있다. 축방향-반경방향 램프(26')는 여기서 적어도 부분적으로 원뿔형으로 형성된다.
도 7을 살펴보면, 선택 위치 사이에서 선택 수단(15, 16, 17)을 이동시키기 위해 선회축(45)을 중심으로 선택 수단(15, 16, 17)을 간단히 회전시키는 것만으로도 충분하며, 선택 수단(15, 16, 17)의 전면에 있는 차단 섹션(blocking section, 46)은 특히 볼록하게 형성되어 있고, 따라서 유성 기어(12, 13)의 구성요소로부터 선택 수단(15, 16, 17)의 잠긴 위치로부터의 간단한 분리가 간단하고 최소한의 힘으로 이루어질 수 있다.
도 8은 셀렉터 샤프트(19)와 작동 연결된 인접한 회전 작동기(21)를 갖는 구동 샤프트(18)와 함께 선택 유닛(14)의 단면도를 도시하고 있다. 선택 수단(16)은 이중으로 대향하는 배치로 도시되어 있으며, 선택 수단(16)은 구동 샤프트(18)에 수용되고 셀렉터 샤프트(19)의 제 1 섹션(A1)을 따라 이동한다. 단면도에 도시되지 않은 선택 수단(15)은 동일한 방식으로 구동 샤프트(18)에 수용되며, 선택 수단(17)은 인장 스프링(49)과 함께 구동 샤프트(18) 내부에 또는 구동 샤프트(18)에 배치되지 않는다.
도 8a는 마지막으로 선택 수단(17)의 차단 섹션(46)이 내부에서 결합될 수 있는 내부에 배치된 피니언 포켓(pinion pocket, 47)을 갖는 제 1 내부 유성 기어(12)의 선 기어(30)를 도시하고 있다.
본 발명은 그 설계에 있어서 위에서 명시한 바람직한 실시형태로 제한되지 않는다. 대신에, 일반적으로 다양하게 설계된 실시형태에 도시된 해결책을 활용하는 다수의 변형이 고려될 수 있다. 청구 범위, 설명 또는 도면에서 유래하는 구성 세부 사항이나 공간 배치를 포함하는 모든 특징 및/또는 장점은 그 자체로 그리고 가장 다양한 조합으로 본 발명에 필수적일 수 있다.
1: 기어 유닛
5: 기어 유닛의 구성요소
10: 중심축
11: 관통 샤프트
12: 유성 기어
13: 유성 기어
14: 변속 시스템
15: 선택 수단
16: 선택 수단
17: 선택 수단
18: 구동 샤프트
19: 셀렉터 샤프트
20: 셀렉터 샤프트
21: 회전 작동기
22: 가이드 링크
23: 가이드 링크
24: 가이드 요소
25: 가이드 요소
26: 램프
26': 램프
27: 픽업
28: 환형 기어
28a: 제 1 부분 기어
28b: 제 2 부분 기어
29: 유성 캐리어
30: 선 기어
31: 환형 선 기어
32: 케이싱
33: 외부 유성 캐리어
34: 외부 유성 기어
35: 제 1 프리휠
36: 제 2 프리휠
37: 제 3 프리휠
38: 휠 스포크를 수용하기 위한 수단
39: 보든 케이블
40: 고정 아암
41: 허브 나사
42: 체인
43: 체인 피니언
44: 롤러 요소 베어링
45: 선회축
46: 차단 섹션
47: 피니언 포켓
48: 고정된 정지 부분
49: 인장 스프링
A1: 1 섹션
A2: 제 2 섹션
5: 기어 유닛의 구성요소
10: 중심축
11: 관통 샤프트
12: 유성 기어
13: 유성 기어
14: 변속 시스템
15: 선택 수단
16: 선택 수단
17: 선택 수단
18: 구동 샤프트
19: 셀렉터 샤프트
20: 셀렉터 샤프트
21: 회전 작동기
22: 가이드 링크
23: 가이드 링크
24: 가이드 요소
25: 가이드 요소
26: 램프
26': 램프
27: 픽업
28: 환형 기어
28a: 제 1 부분 기어
28b: 제 2 부분 기어
29: 유성 캐리어
30: 선 기어
31: 환형 선 기어
32: 케이싱
33: 외부 유성 캐리어
34: 외부 유성 기어
35: 제 1 프리휠
36: 제 2 프리휠
37: 제 3 프리휠
38: 휠 스포크를 수용하기 위한 수단
39: 보든 케이블
40: 고정 아암
41: 허브 나사
42: 체인
43: 체인 피니언
44: 롤러 요소 베어링
45: 선회축
46: 차단 섹션
47: 피니언 포켓
48: 고정된 정지 부분
49: 인장 스프링
A1: 1 섹션
A2: 제 2 섹션
Claims (14)
- 적어도 하나의 이동 가능하게 배치된 셀렉터 샤프트(selector shaft; 19, 20) 및 적어도 하나의 선택 수단(15, 16)을 포함하는 기어 유닛(gear unit; 1)을 변속(shifting)하기 위한 변속 시스템(shift system; 14)으로서, 선택 수단(15, 16)의 선택 위치는 셀렉터 샤프트(19, 20)의 운동에 의해 선택 수단(15, 16)에 대해 변경될 수 있고, 중심축(10)을 중심으로 회전할 수 있는 구동 샤프트(18)는 변속 시스템(14)의 일부로서 구성되고, 선택 수단(15, 16)의 제 1 선택 위치에서 적어도 하나의 회전 방향으로 기어 유닛(1)의 구성요소(5)에 회전식으로 고정되게 연결될 수 있으며, 선택 수단(15)의 제 2 선택 위치에서 임의의 회전 방향으로 기어 유닛(1)의 구성요소(5)에 결합될 수 있고,
선택 수단(15, 16)의 적어도 일부가 구동 샤프트(18)의 회전과 함께 중심축(10)을 중심으로 공동으로 회전하도록 선택 수단(15, 16)이 구동 샤프트(18)와 함께 구성되고, 이에 따라 셀렉터 샤프트(19, 20)에 대한 선택 수단(15, 16)의 상대적 운동이 유도될 수 있는 것을 특징으로 하는, 변속 시스템(14).
- 제 1 항에 있어서,
구동 샤프트(18)와 함께 회전하는 선택 수단(15, 16)의 적어도 일부는 셀렉터 샤프트(19, 20)와 접촉하여 이동될 수 있는 적어도 하나의 픽업(pickup; 27)을 갖고, 선택 수단(15, 16)을 제 2 선택 위치로 이동시키기 위해 픽업(27)은 셀렉터 샤프트(19, 20)의 운동에 의해 중심축(10)에 대해 축방향 및/또는 반경방향으로 변위될 수 있는 것을 특징으로 하는, 변속 시스템(14).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
셀렉터 샤프트(19, 20)는 적어도 하나의 램프(ramp; 26)를 갖고 및/또는 적어도 하나의 램프와 상호 작용하고, 픽업(27)은 램프(26)와 접촉하는 중심축(10)을 중심으로 순환(circulating)하는 그 운동에 의해 중심축(10)에 대해 축방향 및/또는 반경방향으로 변위될 수 있고, 램프(26)의 변위는 셀렉터 샤프트(19, 20)의 운동에 의해 유도될 수 있는 것을 특징으로 하는, 변속 시스템(14).
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
셀렉터 샤프트(19, 20)가 램프(26)를 픽업(27)과 접촉하도록 이동시키는 운동 방향과 선택 수단(15, 16)의 픽업(27)의 작동 방향은 서로 수직으로 연장되는 것을 특징으로 하는, 변속 시스템(14).
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
셀렉터 샤프트(19, 20) 또는 셀렉터 샤프트(19, 20)에 연결된 구성요소는 구동 샤프트(18)의 회전 운동과 독립적으로 셀렉터 샤프트(19, 20)의 선택 운동에 의해, 특히 셀렉터 샤프트(19, 20) 또는 셀렉터 샤프트(19, 20)에 연결된 구성요소에 축방향으로 경사지게 형성된 적어도 하나의 램프(26)에 의해, 선택 수단(15, 16)의 픽업(27)이 제 1 선택 위치와 제 2 선택 위치 사이에서 이동할 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 변속 시스템(14).
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
선택 수단(15, 16)은 도그 클러치(dog clutch)로서, 시프트 폴(shift pawl)로서, 또는 시프트 폴 시스템으로서 설계되고; 및/또는 기어 유닛(1)은 적어도 하나의 유성 기어(12, 13)를 갖고, 구동 샤프트(18)에 연결될 수 있는 유성 기어(12, 13)의 구성요소(5)는 유성 기어(12, 13)의 환형 기어(28), 유성 캐리어(29) 및/또는 선 기어(sun gear; 30)를 형성하는 것을 특징으로 하는, 변속 시스템(14).
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
선택 수단(15, 16)을 제 2 선택 위치로 선택하는 과정은 램프(26)와 픽업(27)의 접촉에 의해 수행될 수 있고; 및 제 1 선택 위치로 선택하는 과정은 픽업(27)에 의해 램프(26)와의 접촉 없이 선택적으로 이루어지고; 및/또는 인장 스프링(49)이 선택 수단(15, 16)을 제 1 선택 위치로 가압(urge)하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 변속 시스템(14).
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
셀렉터 샤프트(19, 20)는 더 작은 직경을 갖는 제 1 섹션(section; A1)과 더 큰 직경을 갖는 제 2 섹션(A2)을 갖고, 선택 수단(15, 16)의 전환 위치 사이의 변경은 램프(26)를 통해 선택 수단(15, 16)의, 특히 픽업(27)의 접촉 변경에 의해 제 1 섹션(A1)과 제 2 섹션(A2) 사이에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 변속 시스템(14).
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 셀렉터 샤프트(19)와 제 2 셀렉터 샤프트(20)는 서로에 대해 축방향으로 이동 가능하게 그리고 회전식으로 견고하게 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 변속 시스템(14).
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
중심축(10)을 따라 연장되고 제 1 및 제 2 셀렉터 샤프트(19, 20)가 수용되는 관통 샤프트(passage shaft; 11)가 제공되고, 제 1 셀렉터 샤프트(19)는 관통 샤프트(11)에 배치된 제 1 가이드 요소(guide element; 24)가 가이드되는 제 1 가이드 링크(guide link; 22)를 갖고; 및/또는 제 2 셀렉터 샤프트(20)는 관통 샤프트(11)에 배치된 제 2 가이드 요소(25)가 가이드되는 제 2 가이드 링크(23)를 가져 제 1 및/또는 제 2 셀렉터 샤프트(19, 20)의 축방향 위치는 중심축(10)을 따라 서로에 대해 독립적인 것을 특징으로 하는, 변속 시스템(14).
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
회전 작동기(21)는 셀렉터 샤프트(19, 20)에 작동 가능하게 연결되고 구성되고, 회전 작동기(21)는 셀렉터 샤프트(19, 20)에서의 회전 운동을 개시하기 위해 조작자에 의해 작동 가능하고, 적어도 하나의 셀렉터 샤프트(19, 20)는 회전 작동기(21)에 회전식으로 고정되게 그리고 축방향으로 변위 가능하게 작동적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 변속 시스템(14).
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 변속 시스템(14)을 갖는 기어 유닛(1)으로서, 기어 유닛(1)은 적어도 하나의 유성 기어(12, 13)를 포함하고, 구동 샤프트(18)가 선택 수단(15, 16)에 의해 기어 유닛(1)의 적어도 하나의 회전 방향으로 회전식으로 고정되게 연결 가능한 유성 기어(12, 13)의 구성요소(5)는 적어도 하나의 유성 기어(12, 13)의 환형 기어(28)로서, 유성 캐리어(29)로서, 및/또는 선 기어(30)로서 설계되는 것을 특징으로 하는, 기어 유닛(1).
- 제 12 항에 있어서,
서로와 및/또는 서로에 중첩되는 두 개 이상의 유성 기어(12, 13)가 구성되고, 환형 기어(28), 유성 캐리어(29), 및/또는 선 기어(30)는 변속 시스템(14)에 의해 제 1 및/또는 적어도 하나의 제 2 유성 기어(12, 13)에 의해 변속 가능한 것을 특징으로 하는, 기어 유닛(1).
- 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
외부에 배치된 제 2 유성 기어(13)의 환형 기어(28)와 기어 유닛(1)의 고정된 정지 부분(48) 사이에 작동 연결을 형성하는 제 1 프리휠(freewheel; 35)이 제공되고; 및/또는 내부에 배치된 제 1 유성 기어(12)의 유성 캐리어(29)와 고정된 정지 부분(48) 사이에 작동 연결을 형성하는 제 2 프리휠(36)이 제공되고; 및/또는 선 기어(30)와 구동 샤프트(18) 사이에 작동 연결을 형성하는 제 3 프리휠(37)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 기어 유닛(1).
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