WO2011099679A1 - 자전거 속도변환 보조장치 - Google Patents

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WO2011099679A1
WO2011099679A1 PCT/KR2010/004272 KR2010004272W WO2011099679A1 WO 2011099679 A1 WO2011099679 A1 WO 2011099679A1 KR 2010004272 W KR2010004272 W KR 2010004272W WO 2011099679 A1 WO2011099679 A1 WO 2011099679A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control ring
ring
pole control
pole
carrier
Prior art date
Application number
PCT/KR2010/004272
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
정태진
안성철
유혁
Original Assignee
(주)엠비아이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)엠비아이 filed Critical (주)엠비아이
Publication of WO2011099679A1 publication Critical patent/WO2011099679A1/ko

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M11/00—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
    • B62M11/04—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
    • B62M11/14—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears
    • B62M11/16—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears built in, or adjacent to, the ground-wheel hub

Definitions

  • the present invention relates to a speed converter of a bicycle, and more particularly, to assist the operation of a bicycle speed converter installed inside a hub of a rear wheel of a bicycle so as to smoothly change the number of steps of the speed converter with a small force.
  • a bicycle speed conversion aid is provided.
  • Bicycles driven by the force exerted by the pedals are provided with a speed converter having a plurality of gear stages for converting the rotational speed of the wheels.
  • External transmissions with a derailer for mounting to and selectively coupling the chain to any of these sprockets are generally used.
  • the transmission disclosed in the above document includes a driven sprocket 100 receiving power of a drive sprocket; One side is attached to the driven sprocket 100 to receive power, and a carrier 210 having a plurality of multi-stage planetary gears 220 installed on the other side thereof, and engaged with each end of the multi-stage planetary gears 220, ratchet teeth on the inner circumferential surface thereof.
  • a multistage transmission portion comprising two or more sun gears 231 and 232 and ring gears 240 engaged with the multistage planetary gear 220;
  • the hub shell 310 rotates by the carrier 210 and the ring gear 240 to transmit power to the wheels, between the carrier 210 and the hub shell 310 and between the ring gear 240 and the hub shell.
  • a shift output unit including a clutch unit 320 positioned between the 310 and power-driven to selectively operate only the preceding side;
  • the components are installed, two or more poles 421 and 422 which are latched or released, respectively, on the hub shaft 410 on which one pole mounting portion is formed, and the ratchet teeth on the inner circumferential surfaces of the two or more sun gears 231 and 232.
  • a pole control ring 430 for controlling the positions of the poles 421 and 422, and a groove 451 for winding the wire on an outer circumferential surface thereof, and a hook portion is formed on one side of the outer circumferential surface, and a predetermined angle is obtained by pulling the wire.
  • a conversion disc 450 for rotating and converting the position of the pole control ring 430 through the conversion medium 440, a spring 460 for returning the position of the conversion disc 450, and the conversion disc. It is composed of a shift control unit consisting of the interval maintaining unit 470 for maintaining the interval for smooth movement of the 450.
  • the wire connected to the shift lever rotates the conversion disk, whereby the pole control ring rotates to an appropriate position.
  • the pole is coupled to the ratchet teeth formed on the inner surface of one of the one or multiple solar gears to transmit the rotational force, the planetary gear engaged with the outer circumferential surface of the sun gear is rotated, thereby making an appropriate shift.
  • a large sun gear is selected, it is high speed, when a small sun gear is selected, it is medium speed, and when no sun gear is selected, it is low speed.
  • the motor will decelerate so that the rotating torque becomes large.
  • the pole is engaged with the ratchet teeth formed on the inner circumferential surface of the sun gear. Since the pole continues to push the ratchet teeth in the state, it is not easy to rotate the pole control ring, and the shift can be achieved only after an excessive force is applied to at least the poles over the inclined surface of the ratchet teeth.
  • This method includes a pole control ring having an electric motor for small shift control. Rotation is made to be rotated by this small electric motor, and when the required rotational force is greater than the output of the electric motor, the shift is caused by transmitting the wheel driving force extracted by the driving force take-off part to the pole control ring.
  • the electric motor is used, in fact, the driving force of the wheel not only makes the components difficult, but also the driving force is lost, and the mechanism for transmitting the driving force extracted from the driving force extracting part to the pole control ring is quite significant. There is a problem that it is difficult to implement and use in practice because it is complicated.
  • the present invention was developed to improve the problems of the conventional speed converter of the bicycle as described above, the present invention is a simple structure, so that the shift operation of the bicycle can be made smoothly with a small force without loss of driving force
  • the purpose is to provide a bicycle speed conversion aid.
  • An object of the present invention as described above is provided with a plurality of mounting holes arranged in and out of the pole control ring arranged in the pole control ring; A pressing member installed in the mounting hole and installed to move in and out of the pole control ring; The outer side of the pole control ring is provided with a rotating body having a spline groove formed on its inner circumferential surface, and as the rotating body rotates, the spline groove can press the pressing member to release the engagement of the pole. .
  • the pole control ring may include a ring housing and a fixed ring, and the pawl may be implemented to be selectively suppressed or released by a push protrusion formed in the ring housing.
  • the pole control ring includes a ring housing and a fixed ring
  • the pawl may be implemented to be selectively suppressed or released by the push projection formed in the fixed ring.
  • the gear shift reliability can be secured by accurately and reliably releasing the engagement state of the pole with the solar gear with an extremely simple configuration.
  • the structure is simplified and economical and the trouble point is reduced.
  • the present invention can be applied to an electric bicycle using an electric motor that is continuously operated because it is not necessary to temporarily stop driving for shifting and release the engagement with the solar gear of the pole.
  • the speed changer can be shifted by very small force, so it can be replaced by light and simple electric parts such as signal lines and electric switches instead of mechanical parts such as levers and connected wires. Can pursue.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a speed conversion device of a conventional bicycle
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of a speed conversion device according to the present invention.
  • FIG. 3 is an isolated perspective view of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view showing an example of the hub shaft according to the present invention.
  • Figure 6 (a, b) is a perspective view showing the pole seating portion and the first and second poles and the state of use
  • FIG. 7 (a, b) is a perspective view showing a first embodiment of a pole control ring according to the present invention
  • FIG. 8 (a, b) is a perspective view showing a second embodiment of a pole control ring according to the present invention
  • FIG. 9 is a perspective view and a front view showing an example of a carrier according to the present invention.
  • Figure 10 (a, b) is a perspective view showing the first, second sun gear according to the present invention.
  • FIG. 11 is a rear perspective view showing an example of a carrier according to the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example in which the hub shaft and the carrier are coupled according to the present invention.
  • FIG. 14 is a perspective view showing an example of a hub shell according to the present invention.
  • 15 is a cross-sectional view showing a coupling configuration of a pole, a pole control ring and a spline groove according to the present invention
  • Figure 16 (a, b, c, d, e, f) is an operating state of Figure 15,
  • 17 is a cross-sectional view showing another coupling configuration of the pole and the pole control ring and the spline groove according to the present invention.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing an embodiment of a pressing device according to the present invention.
  • 20 is a cross-sectional view showing another example of configuring a spline groove according to the present invention.
  • connection portion 13a, 13b second pole
  • housing 21a sprocket mounting portion
  • Multiunit Gear 23 First Solar Gear
  • shifting unit 60 support unit
  • the present invention is fixed to the frame of the bicycle hub shaft 10 is mounted to a plurality of poles (12, 13); A pole control ring (15) for suppressing the poles (12, 13) of the hub shaft (10); A plurality of sun gears 23 and 24 which are bitten or released from the hub shaft 10 by the operation of the poles 12 and 13 of the hub shaft 10; A carrier 20 having a plurality of multi-unit gears 22 engaged with the sun gears 23 and 24; A hub shell 30 accommodating the carrier 20 therein and having a ring gear 31 engaged with the multi-unit gear 22; In the speed converter including a shifting unit (50) for selectively breaking down or releasing the poles (12, 13) by rotating the pole control ring (15), the pole control ring (15) is arranged a plurality of the A pressing member installed to move in and out of the pole control ring 15; The carrier 20 having spline grooves 27, 27a and 27b formed on an inner circumferential surface of the pole control ring 15 is installed and the spline grooves 27, 27a,
  • the present invention relates to a bicycle speed converter (1), when the transmission is decelerated from the high speed stage to the low speed stage, even if the gear shifting by operating the lever in a constant force is always applied between the pole and ratchet teeth.
  • a bicycle speed converter (1) when the transmission is decelerated from the high speed stage to the low speed stage, even if the gear shifting by operating the lever in a constant force is always applied between the pole and ratchet teeth.
  • FIG 2 is a perspective view showing an example of the speed conversion apparatus according to the present invention
  • Figure 4 is a cross-sectional view of the bicycle speed conversion device of the present invention, as can be seen from these figures, the both ends are fixed to the frame of the bicycle
  • the pole seat portion 11 is provided on the outer surface of the hub shaft 10 is provided with a plurality of poles (12, 13) and pole control ring (15);
  • a carrier 20 installed to surround the pole seat 11 of the hub shaft 10 and having a multi-unitary gear 22 and first and second sun gears 23 and 24 installed therein;
  • a hub shell 30 accommodating the hub shaft 10 and the carrier 20 therein;
  • a cover 40 for sealing the spiral hub shell 30;
  • a shifting unit (50) positioned outside the hub shell (30) to rotate the pole control ring (15) therein;
  • It is a structure including a support unit 60 for supporting the hub shaft (10).
  • both ends of the hub shaft 10 are fixed to the frame of the bicycle, and pole seats 11 are formed between both ends in the longitudinal direction, and the pole seats 11 will be described later.
  • the first and second poles 12 and 13 fixed to the first and second sun gears 23 and 24 are respectively installed.
  • first and second poles 12 and 13 have an installation angle controlled by rotation of the pole control ring 15 installed at one end of the pole seat 11, whereby the fixed hub shaft 10 is provided.
  • the first and second sun gears 23 and 24, which are installed to rotate while surrounding the outer circumferential surfaces of the first and second poles 12 and 13, are engaged with the inner surfaces of the sun gears of both or both of them.
  • the gear shift is performed by the gear ratio of the planetary gear train consisting of the 23, 24, the satellite gear 22, the ring gear 31, and the carrier 21.
  • first and second poles 12 and 13 installed on the outer circumference of the pole seat 11 have the first and second sun gears 23 and 24 as shown in FIG. Poles 12a and 13a fixed to the fixing protrusions 23b and 24b formed in the inner diameter of the pole) and poles positioned on the same line as the poles 12a and 13a and extending to the side ends of the pole seating portions 11 ( 12b, 13b and connecting portions 12c, 13c connecting these poles 12a, 12b, 13a, 13b.
  • the first and second poles 12 and 13 having the above structure are always subjected to a force whose end is erected by the contracting force on the annular spring S connecting them as shown in FIG. 6 (b).
  • pole control rings 15 are installed to surround these poles 12b and 13b, as shown in Figs.
  • the first ends of the poles 12b and 13b which are pushed or released by the rotation of the pole control ring 15 and the poles 12a and 13a which are connected thereto are also pushed or released together to be engaged or separated from each other. 2 Separate or engage the sun gear.
  • first and second push protrusions 16a, 16b, and 19a are illustrated in FIGS. 7 and 8 to control the poles 12b and 13b on the inner surface of the pole control rings 15, 15 ', and 15 ". , 19b) is formed.
  • the carrier 20 is installed to surround the pawl seating portion 11 on the outer periphery of the hub shaft 10, as shown in Figure 9 (a, b), the carrier 20 is a plurality of multi-unit ( A housing 21 in which 22 is arranged; a first sun gear 23 inserted into a central portion of the housing 21 and engaged with a small gear part of the multi-unit gear 22; and the multi-unit gear 22 Sprocket installed on the second sun gear 24 and the sprocket installation portion 21a formed to extend to one end of the housing 21 to be engaged with the air gear portion of the first sun gear 23 and the same center line. It consists of 26.
  • the carrier 20 and the hub shell 30 are coupled to each other, in the reverse direction, the coupling between them is released to rotate only the hub shell 30.
  • the ratchet member 25 is further installed to ensure that the ratchet member 25 is always protruded outward by the elastic force of the coil spring.
  • gears 23a and 24a are formed on the outer circumferential surfaces of the first and second sun gears 23 and 24 inserted into the center of the carrier 20, respectively, as shown in FIG. 10 (a, b).
  • the gear portions 23a and 24a are engaged with the small gear portion and the atmospheric gear portion of the multi-unit gear 22, respectively, and the poles 12b and 13b are provided on the inner circumferential surfaces of the first and second sun gears 23 and 24, respectively.
  • Fixing protrusions (23b, 24b) is formed to engage the raised end of the.
  • the carrier 20 having such a structure is installed to accommodate the first and second poles 12 and 13 and the pole control ring 15 provided in the hub shaft 10, as shown in FIG. 13.
  • the first and second sun gears 23 and 24 are horizontally disposed between the 20 and the hub shaft 10 so as to be engaged with the small gear portion and the standby gear portion of the multi-unit gear 22, respectively.
  • the rotation of the multi-unit gear 22 is transmitted to the ring gear 31 formed on the inner circumferential surface of the hub shell 30, whereby the hub shell 31 is rotated, the fixed first or second sun gear 23 , 24) and the gear ratio of the multi-unit gear 22 engaged with it, and the gear ratio of the multi-unit gear 22 and the ring gear 31 to be rotated is made from low speed to high speed.
  • the hub shell 30 which receives the hub shaft 10 and the carrier 20 therein is a cylindrical case as shown in FIG. 14 and has a ring gear 31 engaged with the multi-unit gear 22 on its inner circumferential surface. Is formed, and the ratchet teeth 32 which are engaged with the ratchet member 25 and transmit the rotational force only in one direction are formed.
  • the driving wheel of the bicycle is installed on the outer circumferential surface of the hub shell (30).
  • the cover 40 for sealing the open side of the hub shell 30 is installed on one side of the hub shell 30, it is pressed by the external pressure is fixed integrally with the hub shell 30, or by a separate fastening member Fastening can be fixed.
  • the shifting device having the above structure is operated by the control of the shifting unit.
  • the shifting unit 50 is provided with a shifting disk, which is generally provided by a shifting lever and a wire attached to a handle of a bicycle.
  • the wire connected thereto is pulled or loosened, and when the wire is pulled, the shift disc rotates by the wire, thereby rotating the control bar installed at the rear of the pole control ring 15 to control the pole.
  • the pole control ring 15 and the transmission disk are integrally returned by the elastic force of the return spring installed on one side of the pole control ring 15, thereby controlling the pole.
  • the ring 15 selects the first and second poles 12, 13 that engage or disengage the first and second sun gears 23, 24.
  • the support unit 60 is installed in the space between the hub shaft 10 and the hub shell 30, the hub shell 30 by a configuration such as a ball bearing between the hub shell 30 and the hub shaft 10 ) Rotate smoothly.
  • the fixing protrusions 23b and 24b of the first and second poles 12 and 13 and the first and second sun gears 23 and 24 transmit the driving force of the sprocket to the wheels.
  • the wire connected to the lever rotates the conversion disk of the transmission unit 50.
  • the pole control ring 15 is rotated by a predetermined angle, thereby engaging the first and second poles 12 and 13 and the fixing protrusions 23b and 24b of the first and second sun gears 23 and 24. It is not easy to release them because they are strongly interlocked with each other as described above.
  • the present invention can be surely and easily change the number of stages without applying a large force by physically releasing the engagement state between the pole and the fixed projection of the sun gear by the pressing member when the conversion disk is rotated by the lever.
  • a pressure member may be implemented by a pressure roller (B) or a pressure port (B ') for easy implementation by those skilled in the art, and will be described in more detail with respect to such an auxiliary device.
  • first and second push protrusions 16a and 16b of the pole control ring 15 for controlling the pole are formed on the inner circumferential surface of the ring housing 16 of the pole control ring 15. Since the operation method and configuration differ depending on where the first and second push projections 16a and 16b of the ring 15 are formed, these will be described below as one embodiment of each.
  • the first embodiment relates to forming the first and second push projections 16a and 16b on the inner circumferential surface of the ring housing 16 of the pole control ring 15 as described above.
  • the auxiliary device is a cylindrical ring housing 16, as shown in Figure 7 (a, b), the pressing member placed in a plurality of mounting holes 18 formed in the outer diameter of the ring housing 16, It is installed at the rear of the ring housing 16, the control bar 17 for rotating the ring housing 16 by the rotation of the transmission unit 50, and formed on the inner peripheral surface of the ring housing 16, the first and second poles ( The first and second push projections 16a and 16b for pressing or releasing 12 and 13 and a circular fixing ring 19 'installed in front of the ring housing 16 are implemented.
  • the fixing ring 19 ′ installed in front of the ring housing 16 is provided to prevent the pressing member placed in the mounting hole 18 from being separated.
  • the mounting hole 18 in which the pressing member is placed therein is formed so as to have a play enough to move up and down the ring housing 16 within an appropriate range, but the inside and outside of the mounting hole 18 Since the projection part 18a is formed in the main surface, the pressure member is not detached and the flow is restricted in the range.
  • spline grooves 27, 27a, and 27b are formed on the inner circumferential surface of the carrier 20 installed outside the pole control ring 15, as shown in FIGS. 11 and 12 (a, b).
  • the pressing member of the control ring 15 is rolled along the shape of the spline groove 27 so that the pressing member can flow up and down (inside and outside) of the pole control ring 15.
  • the pole control ring 15 and the carrier 20 are both rotated in the same direction as the driving direction of the bicycle (the same direction as the driving rotation direction of the pedal) (hereinafter referred to as "forward rotation"). .
  • the pole control ring 15 has the first and second poles 12 and 13 installed on the hub shaft 10 as shown in FIG. 16 (a) to the first and second push protrusions 16a and 16b.
  • the first and second sun gears 23 and 24 are not fixed to the hub shaft 10 by being pressed and held in the folded state, and accordingly, the gear ratio of the multi-unit gear 22 and the sun gears 23 and 24 is reduced.
  • the shift does not occur, the driving force by the sprocket 26 is immediately transmitted to the ratchet teeth 32 through the ratchet member 25 so that the hub shell 30 is rotated at this time does not increase the speed to 1: 1 It becomes the 1st stage state to rotate.
  • the first pole 12 whose restraint by the pole control ring 15 is released is engaged with the fixing protrusion 24b formed on the inner circumferential surface of the second sun gear 24, whereby the second sun gear 24 is hubed. While being meshed with the shaft 10, the multi-unit gear 22 meshed with the second sun gear 24 is rotated, thereby shifting according to the gear ratio.
  • the second sun gear 24 is set to a gear ratio of a lower stage relative to the first sun gear 23.
  • the second sun gear 24 is the first sun gear ( If the gear ratio is set higher than 23), the first sun gear is fixed.
  • the pole control ring 15 is properly adjusted by the transmission unit 50.
  • the second pusher (16b) is released by pressing the second pole 13 is also automatically erected by the spring (S), the standing second pole 13 is the first sun gear (
  • the first and second sun gears 23 and 24 are fixed to the hub shaft 10 by being fixed to the fixing protrusion 23b of the 23.
  • the first sun gear is a high gear ratio having a relatively high rotational speed (The hub shell 30 is rotated to a high stage in accordance with the rotational speed of the multi-unit gear 22 engaged with 24).
  • the pole control ring 15 rotates in a direction opposite to the driving direction of the bicycle (the direction opposite to the driving rotation direction of the pedal) (hereinafter referred to as "reverse rotation") and the carrier 20 Turn forward.
  • the pressing member comes into contact with the first pole 12 to be in a state of FIG. 16 (d).
  • the pressing member tries to protrude out of the ring housing 16 by the inclination to the first pole 12b.
  • the carrier 20 is continuously rotated, whereby the pressing member is positioned in the deep (bone) portion of the spline groove 27a, thereby bringing the state of FIG. 16 (c).
  • the carrier 20 is further rotated in the driving direction by the driving force of the pedal, whereby the pressing member located in the deep portion of the spline groove 27a gradually becomes ring housing 16 by the inclined surface of the spline groove 27a.
  • the pressing member is protruded to the inside of the ring housing 16 to the maximum in the shallowest (mountain) portion of the spline groove (27a), thereby contacting the pressing member first pole While 12 is pressed strongly, the engaged state of the first pole 12 and the first fixing protrusion 24b is released, and the state of FIG. 16 (b) is released.
  • the first push protrusion 16a which has been waited by the return spring or the wire pulling force, is easily pressed against the first pole 12b in which the engagement is released. Shift is made.
  • the present invention does not need to temporarily release the driving force to achieve a shift because the shift can be made even in a state where the pawl and the fixing means are strongly engaged by the above configuration.
  • the first and second push protrusions 19a and 19b of the pawl control ring 15 and the pressing member are formed in the ring housing 16, but are shown in FIG.
  • the first and second push protrusions 19a and 19b of the pawl control ring 15 are formed in a fixed ring 19 "located in front of the ring housing, and the pressing member is formed in the ring housing (as in the first embodiment). 16), and the rest of the configuration is the same as that of the first embodiment.
  • the operation of the pole control ring 15 and the carrier 20 is performed as opposed to the first embodiment.
  • the pole control ring 15 and the carrier 20 are both rotated in forward rotation.
  • the shift from the upper stage to the lower stage means that the gear is shifted from the third stage (Fig. 18 (a)) to the second stage (Fig. 18 (e)) or the second stage (Fig. 18 (e)) to the first stage (Fig. 18 (f)). It means shifting and shifting from the third gear (Fig. 18 (a)) to the second gear (Fig. 18 (e)) and the second gear (Fig. 18 (e)) to the first gear (Fig. 18 (f)). Since the process is substantially the same, the following describes the shifting process from the third stage (Fig. 18 (a)) to the second stage (Fig. 18 (e)).
  • a carrier having a spline groove 27b formed of an inclined surface and a pocket space is located on the inner circumferential surface thereof.
  • the rotating body is rotated by the driving force of the pedal so that the inclined surface of the spline groove 27b formed on the inner circumferential surface of the rotating body presses the pressing member to protrude the pressing member into the ring housing 16 or to move the space. It is formed so that the pressing member protrudes out of the ring housing 16.
  • the second pole 13 is engaged with the second fixing protrusion 23b in a three-stage driving state.
  • the conversion disk is rotated by the pulling force of the wire or the return force of the return spring.
  • the pressing member is connected to the second pole 13 before the second push projection 19a of the pole control ring 15 assembled with the conversion disc is brought into contact with the second pole 13 so as to rotate in accordance with the rotation of the conversion disc.
  • the first and second poles 12 and 13 are operated as in FIG. 18 (e) in the first stage in which the engagement is released. 1 pole 12 is erected, at which time the carrier 20 is rotated forward and the pole control ring 15 is reversed.
  • the ring housing 16 and the ring housing 16 in the order of Fig. 18 (e) to Fig. 18 (d), Fig. 18 (c), Fig. 18 (b) and Fig. 18 (a).
  • the retaining ring 19 "rotates in the opposite direction to the carrier 20, whereby the second pole 13 is released from the pressing state by the second pushing projection 19b of the retaining ring 19".
  • the end of the pole is automatically erected by the elastic force of S) and is fixed to the fixing protrusion 23b of the inner circumferential surface of the first sun gear 23, so that the first and second sun gears 23 and 24 are the hub shaft 10. It becomes the three-speed shift state fixed to all.
  • the first and second push protrusions 19a and 19b are formed in the fixed ring 19 "and the pressing member is provided in the ring housing 16.
  • the positions of forming the first and second push projections 19a and 19b may be interchanged with each other, and accordingly, according to the rotation direction of the pole control ring 15, it is possible to select whether to make the high end or the low end. The degree of design freedom increases.
  • the shape of the pole control ring 15, 15 ', 15 is not explicitly stated above.
  • the shape of the pole control ring may be semi-circular, depending on the number of push protrusions formed on the inner circumferential surface even if the shape of the pole control ring is not necessarily a ring shape. Obviously, it may be arc-shaped, and accordingly, in the present invention, the pole control ring includes all of these shapes.
  • the shift is performed in a state where the driving force is applied by driving the pedal, that is, the pawls 12 and 13 and the fixing protrusions 23b and 24b are strongly engaged with each other, but the pedal is not driven.
  • the shift in the state or the engagement of the pawls 12 and 13 with the fixing projections 23b and 24b may be applicable to the shift in the loose state.
  • the three-speed gear is described as an example, but the pole control ring 15 and the pole control ring 15 'and the pole control ring 15 have a higher number of stages such as 6-speed, 9-speed, or the like.
  • the features of the control ring 15 may be mixed and installed in series or in parallel.
  • the pressing roller B made of a cylindrical roller as a pressing member for pressing in advance the first and second poles 12 and 13 which engage the first and second poles 12 and 13.
  • the inner end of the ring housing 16 of the pole control ring 15 by the coil spring as shown in Figure 19 instead of the cylindrical pressing roller (B).
  • it may be implemented as a pressing hole (B ') is elastically supported to rotate outward.
  • the pressure port B ' having the structure as described above is gradually moved to the inside of the ring housing 16 along the shape of the spline groove 27, similarly to the pressure roller B, and then the shallowest (mountain) of the spline groove 27. ), The pressure port B 'is pushed to the inside of the ring housing 16 to the maximum, and selectively presses the first and second poles 12 and 13, and again the deep (bone) of the spline groove 27 When positioned in the portion, the pressure port B 'is rotated by the elastic force of the coil spring so that the pressure port B' protrudes inside or outside the ring housing 16.
  • the spline groove 27 is integrally formed inside the carrier 20, but as another example of the present invention, the spline groove body 29 having the spline groove 27 is formed. ) Is further provided to the inside of the carrier 20, it may be modified to be rotated in contact with the inner peripheral surface of the carrier (20).
  • the spline groove body 29 having the spline groove 27 is configured separately from the carrier 20.
  • the rotation of the carrier 20 is formed.
  • the amount of rotation of the spline groove 27 according to the total amount must be the same, in the case of driving without shifting, even if the carrier 20 is rotated at high speed, the pressing member of the pole control ring 15 may be without the influence of the spline groove 27.
  • the pawl control ring 15 is rotated by the shifting operation, the pressing member is pushed out of the pawl control ring 15 by the pawls 12 and 13 and thus is affected by the spline groove 27. If a sudden shift is made while driving at a high speed, excessive rotational force may be transmitted to the pressure member and the pole control ring 15 to damage the speed conversion aid.
  • the spline groove body 29 having the spline groove 27 formed therein is separated from the carrier 20 so that the pole control can be controlled to less than an appropriate rotational force by the frictional force of the surface where the spline groove body 29 and the carrier 20 contact each other.
  • the rotational force is transmitted to the ring 15, and when more rotational force is transmitted, slippage (slip) occurs between each other, thereby preventing the excessive rotational force from being transmitted to the pressing member of the pole control ring 15. Can protect.
  • the spline groove body 29 and the carrier 20 can be set to the size of the rotational force that can be transmitted using the friction between the two materials while being rotated in contact with each other
  • the spline groove body 29 and the carrier ( 20) may further include a transmission member 28 in contact with the configuration of both sides between each other, the transmission member 28 and the carrier 20 and the spline groove body 29 and in consideration of heat resistance, abrasion resistance and friction It may be carried out with other dissimilar metals.
  • the pole control ring 15 is provided inside the carrier 20 to assist the shift while the pressing member is selectively pressed by the spline groove 27 formed on the inner circumferential surface of the carrier 20.
  • the pole control ring 15 may be rotated instead of the carrier 20.
  • the pole control ring 15 may be installed inside the configuration, in which case the spline groove 27 is formed on the inner circumferential surface of the rotary configuration having the pole control ring 15 therein, or the spline groove body ( 29) may be implemented.
  • the speed conversion auxiliary device of the present invention maintains the state of being engaged with each other when a shift is made from a high stage to a low stage, so that the pressure member and the pressure member may not be easily released. It further comprises a spline groove 27 for controlling movement, whereby the first and second push projections 16a, 16b, 19a, 19b provided in the pole control ring 15 when the gear is shifted from the high end to the low end. Prior to this, the first and second poles 12 and 13 are pressed to forcibly release the engaged state with the fixing protrusions 23b and 24b, whereby the first and second push protrusions 16a, 16b, 19a, and 19b become the first. , The two poles 12, 13 can be reliably and accurately knocked down.

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Abstract

본 발명은 자전거의 변속장치를 보조하여 기어가 맞물린 상태에서도 쉽게 기어변속이 가능하도록 하는 속도변환 보조장치에 관한 것으로, 폴제어링(15)에 다수 배열되어 내외로 관통 형성되는 장착홀(18)과; 상기 장착홀(18)에 설치되어 폴제어링(15)의 내외로 이동되도록 설치되는 가압부재와; 상기 폴제어링(15)의 외측에는 그 내주면에 스플라인홈(27, 27a, 27b)이 형성된 회전체가 설치되고, 상기 회전체가 회전됨에 따라 상기 스플라인홈(27, 27a, 27b)이 상기 가압부재를 눌러 폴(12, 13)의 맞물림 상태를 해제할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다. 본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 아주 작은 힘에 의해서도 속도변환장치의 변속조작이 가능하기 때문에 변속조작을 전기스위치 등으로 변경할 수 있어 변속조작 부품의 획기적 개선을 달성할 수 있다.

Description

자전거 속도변환 보조장치
본 발명은 자전거의 속도변환장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 자전거의 후륜의 허브 내부에 설치되는 자전거 속도변환장치의 동작을 보조하여 작은 힘으로도 속도변환장치의 단수의 변경이 원활하게 이루어지도록 하는 자전거 속도변환 보조장치에 관한 것이다.
페달에 가해지는 힘에 의해 운행되는 자전거에는 바퀴의 회전속도를 변환시키기 위해 다수의 변속 단을 가지는 속도변환장치가 설치되어 있는데, 이러한 속도 변환장치로서 체인이 걸쳐지는 여러 개의 스프로킷(sprocket)을 후륜에 장착하고 이들 스프로킷 중의 어느 하나에 체인을 선택적으로 결합시키는 디레일러(derailer)를 구비한 외장 변속장치가 일반적으로 사용되고 있다.
이러한 외장 변속장치는 구동 중 체인이 스프로킷으로부터 이탈되는 경우가 많아 사용자가 수시로 체인을 다시 스프로킷에 걸어야 하는데, 이때 변속을 위한 체인의 이동이 원활하도록 체인에는 그리스 등의 윤활유가 도포되어 있기 때문에 자칫 이러한 윤활유가 옷 등에 묻기 쉬우며 또한 체인을 다시 거는 과정에서 손에 윤활유가 묻게 되므로 불편하며, 이에 더하여 자전거 사용자가 여자들이나 어린아이들인 경우에는 이러한 이탈된 체인을 스프로킷에 다시 걸기가 힘든 단점이 있다.
이러한 외장 변속장치가 가지는 문제점을 해소하기 위해 최근에는 자전거의 허브 내부에 변속장치를 설치하는 내장 변속장치가 개발되어 사용되고 있으며, 그 하나의 예로서 본 발명자가 개발하여 특허등록을 받은 자전거의 속도변환장치(한국 등록특허 제10-0436697호)를 들 수 있다
상기 문헌에 개시된 변속장치는 구동 스프로켓의 동력을 전달받는 종동 스프로켓(100)과; 상기 종동 스프로켓(100)에 일측이 부착되어 동력을 전달받고 타측에 다수개의 다단유성기어(220)가 설치되는 캐리어(210)와, 상기 다단유성기어(220)의 각 단에 맞물리며 내주면에 래칫톱니가 형성된 두 개 이상의 태양기어(231, 232)와, 상기 다단유성기어(220)에 맞물리는 링기어(240)로 이루어지는 다단변속부와; 상기 캐리어(210) 및 링기어(240)에 의하여 회전하여 바퀴에 동력을 전달하는 허브쉘(310)과, 상기 캐리어(210)와 허브쉘(310) 사이 및 상기 링기어(240)와 허브쉘(310) 사이에 위치하여 동력을 매개하며 선행하는 쪽만 선택적으로 작용하는 클러치수단(320)으로 이루어지는 변속출력부와; 상기 구성요소들이 설치되며, 일측에 폴안착부가 형성된 허브축(410)과, 상기 두 개 이상의 태양기어(231, 232)의 내주면의 래칫톱니에 각각 걸림 또는 해제되는 두 조 이상의 폴(421, 422)과, 상기 폴(421, 422)의 위치를 제어하는 폴 제어링(430)과, 외주면에 와이어를 감기 위한 홈(451)이 형성되고 외주면 일측에 걸이부가 형성되어 와이어의 당김에 의하여 일정각도 회전하여 변환매개부(440)를 통하여 상기 폴 제어링(430)의 위치를 변환시키는 변환디스크(450)와, 상기 변환디스크(450)의 위치를 복귀시키기 위한 스프링(460)과, 상기 변환디스크(450)의 원활한 움직임을 위해 간격을 유지시키기 위한 간격유지부(470)로 이루어지는 변속제어부로 구성되어 있다.
그리고 변환디스크의 걸이부에 설치되는 와이어는 핸들에 장착된 변속레버에 연결되어 있다.
상기와 같은 구조로 이루어진 변속장치를 이용하여 자전거를 변속시킬 때에는 먼저 사용자가 변속레버를 조작하면, 변속레버에 연결된 와이어가 변환디스크를 회전시키게 되고, 이에 의해 폴제어링이 적정 위치로 회전되면서 폴을 제어하여 폴이 하나 또는 다수의 태양기어 중 어느 하나의 태양기어의 내면에 형성된 래칫톱니에 결합되도록 하여 회전력을 전달하게 되면 이 태양기어의 외주면에 맞물린 유성기어가 회전됨으로써 적절한 변속이 이루어지며, 이때 큰 태양기어가 선택되는 경우에는 고속이 되고, 작은 태양기어가 선택되는 경우에는 중속이 되며, 어느 태양기어도 선택되지 않는 경우에는 저속이 된다.
한편 자전거를 고속으로 운행하는 중에 오르막을 만나게 되면 회전 토오크가 크게 되도록 감속시켜 운전하게 되는데, 이때 레버를 조작하여 폴제어링을 감속위치로 회전시키려고 해도 폴이 태양기어의 내주면에 형성된 래칫톱니에 맞물린 상태에서 폴이 래칫톱니를 계속 밀고 있기 때문에 폴 제어링을 회전시키기가 쉽지 않으며, 적어도 폴이 래칫톱니의 경사면을 타고 넘을 수 있는 정도의 과도한 힘이 가해진 후에야 비로소 변속이 이루어질 수 있다는 문제점이 있다.
그런데 오르막길 등에서 자전거를 운행할 때에는 자전거 페달의 하사점에서부터 힘을 주어 상사점에 이른 다음에는 상사점부터 하사점에 이르기까지는 힘이 거의 가해지지 않으므로 그 과정에서 폴과 래칫톱니간의 결합이 느슨하게 되고, 이때에는 작은 힘으로도 변속이 이루어질 수 있으므로 비록 이때까지 변속이 되지 않는 문제점은 있으나 그리 크게 문제될 것은 없다.
그러나 페달 대신에 전기모터를 자전거의 동력으로 사용하는 전기자전거에 위와 같은 변속장치를 적용하는 경우에는 폴과 래치톱니 사이에 항상 일정한 힘이 가해진 상태로 맞물려 있기 때문에 상기와 같은 속도변환도 어렵게 되며, 이로 인해 상대적으로 미약한 구동력이 발생되는 전기스위치 등의 전기적 장치를 조작하여 변속을 행하고자 하는 경우에는 더욱 힘들게 된다.
한편, 폴이 태양기어의 래칫톱니와 맞물린 상태에서도 변속이 가능하도록 하기 위한 기술이 일본 공개특허 특개평10-96453호로 제안된 바 있는데, 이 방식은소형 변속제어용 전기모터를 구비하여 폴제어링의 회전을 이 소형 전기모터로 회전시키도록 하고, 이때 요구되는 회전력이 전기모터의 출력보다 큰 경우에는 구동력 취출부에 의해 취출된 바퀴 구동력을 폴제어링에 전달함으로써 변속이 일어나도록 한 것으로, 비록 소형 전기모터를 사용하지만 실제로는 바퀴의 구동력을 이용하기 때문에 구성 부품에 무리가 갈 뿐만 아니라, 구동력이 손실되는 문제점이 있으며, 또한 구동력 취출부로부터 취출된 구동력을 폴제어링에 전달하기 위한 메커니즘이 상당히 복잡하여 실제로 구현하여 사용하기가 곤란하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 자전거의 속도변환장치가 가지는 문제점을 개선하기 위해 개발된 것으로, 본 발명은 그 구조가 간단하면서도 구동력의 손실 없이 작은 힘으로도 자전거의 변속동작이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 자전거 속도변환 보조장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 폴제어링에 다수 배열되어 폴제어링의 내외부로 관통 형성되는 장착홀과; 상기 장착홀에 설치되어 폴제어링의 내외로 이동되도록 설치되는 가압부재와; 상기 폴제어링의 외측에는 그 내주면에 스플라인홈이 형성된 회전체가 설치되고, 상기 회전체가 회전됨에 따라 상기 스플라인홈이 상기 가압부재를 눌러 폴의 맞물림 상태를 해제할 수 있도록 한 것에 의해 달성된다.
이때 상기 폴제어링은 링하우징과 고정링을 포함하고, 상기 폴은 상기 링하우징에 형성된 누름돌기에 의해 선택적으로 제압 또는 해제되는 것으로 실시될 수 있다.
또한 본 발명은 상기 폴제어링은 링하우징과 고정링을 포함하고, 상기 폴은 고정링에 형성된 누름돌기에 의해 선택적으로 제압 또는 해제되는 것으로도 실시될 수 있다.
본 발명은 극히 간단한 구성만으로 폴의 태양기어와의 맞물림 상태를 정확하고 확실하게 해제할 수 있도록 함으로써 기어변환의 신뢰성을 확보할 수 있으며, 이에 더하여 구조가 간단하게 됨으로써 경제적이며 고장개소가 줄어든다.
그리고 본 발명은 변속을 위해 일시적으로 구동을 중단하여 폴의 태양기어와의 맞물림을 해제할 필요가 없기 때문에 계속 작동되는 전기모터를 사용하는 전기자전거 등에 적용될 수 있다.
이에 더하여 아주 작은 힘에 의해서도 속도변환장치의 변속조작이 가능하기 때문에 변속조작을 위해 마련된 레버 및 이와 연결된 와이어 등과 같은 기계적 부품 대신에 신호선과 전기스위치 등의 가볍고 간단한 전기부품으로 대체할 수 있어 편리성을 추구할 수 있다.
도 1은 종래의 자전거의 속도변환장치의 예를 보인 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 속도변환장치의 예를 보인 사시도,
도 3은 도 2의 분리된 사시도,
도 4는 도 2의 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 허브축의 예를 보인 사시도,
도 6(a, b)는 본 발명에 따른 폴안착부와 제1, 2폴을 보인 사시도 및 사용상태동,
도 7(a, b)는 본 발명에 따른 폴제어링의 제1실시예를 보인 사시도,
도 8(a, b)는 본 발명에 따른 폴제어링의 제2실시예를 보인 사시도,
도 9는 본 발명에 따른 캐리어의 예를 보인 사시도 및 정면도,
도 10(a, b)는 본 발명에 따른 제1, 2썬기어를 보인 사시도,
도 11은 본 발명에 따른 캐리어의 예를 보인 배면사시도,
도 12(a, b)는 본 발명에 따른 캐리어의 스플라인홈의 예를 보인 정면도,
도 13은 본 발명에 따른 허브축과 캐리어가 결합된 예를 보인 단면도,
도 14는 본 발명에 따른 허브쉘의 예를 보인 사시도,
도 15는 본 발명에 따른 폴과 폴제어링 및 스플라인홈의 결합구성을 보인 단면도,
도 16(a, b, c, d, e, f)는 도 15의 작동상태도,
도 17은 본 발명에 따른 폴과 폴제어링 및 스플라인홈의 다른 결합구성을 보인 단면도,
도 18(a, b, c, d, e, f)는 도 17의 작동상태도,
도 19는 본 발명에 따른 가압구의 실시예를 보인 단면도,
도 20은 본 발명에 따른 스플라인홈을 구성하는 다른 예를 보인 단면도이다.
<부호의 설명>
1: 속도변환장치 10: 허브축
11: 폴안착부 12, 12a, 12b: 제1폴
12c: 연결부 13, 13a, 13b: 제2폴
13c: 연결부 15, 15', 15": 폴제어링
16: 링하우징 16a: 제1누름돌기
16b: 제2누름돌기 17: 조절바
18: 장착홀 18a: 돌기부
19, 19', 19": 고정링 19a: 제1누름돌기
19b: 제2누름돌기 20: 캐리어
21: 하우징 21a: 스프로킷 설치부
22: 다단위성기어 23: 제1태양기어
23a: 기어부 23b: 고정돌기
24: 제2태양기어 24a: 기어부
24b: 고정돌기 25: 래칫부재
26: 스프로킷 27, 27a, 27b: 스플라인홈
28: 전달부재 29: 스플라인홈 몸체
30: 허브쉘 31: 링기어
32: 래칫톱니 40: 덮개
50: 변속유닛 60: 지지유닛
B: 가압롤러 B': 가압구
S: 스프링
본 발명은 자전거의 프레임에 고정되어 다수의 폴(12, 13)이 장착되는 허브축(10)과; 상기 허브축(10)의 폴(12, 13)을 제압하기 위한 폴제어링(15)과; 상기 허브축(10)의 폴(12, 13)의 동작에 의해 상기 허브축(10)과 물림 또는 해제되는 다수의 태양기어(23, 24)와; 상기 태양기어(23, 24)와 맞물리는 다수의 다단위성기어(22)를 구비하는 캐리어(20)와; 상기 캐리어(20)를 내부에 수용하여 다단위성기어(22)와 맞물리는 링기어(31)가 구비되는 허브쉘(30)과; 상기 폴제어링(15)을 회동시켜 상기 폴(12, 13)을 선택적으로 제압 또는 해제하는 변속유닛(50)을 포함하는 속도변환장치에 있어서, 상기 폴제어링(15)에 다수 배열되어 상기 폴제어링(15)의 내외로 이동되도록 설치되는 가압부재와; 상기 폴제어링(15)의 외측에는 그 내주면에 스플라인홈(27, 27a, 27b)이 형성된 상기 캐리어(20)가 설치되고, 상기 캐리어(20)가 회전됨에 따라 상기 스플라인홈(27, 27a, 27b)이 상기 가압부재를 누르고, 상기 가압부재의 눌림에 의해 세워진 폴(12, 13)이 제압되어 폴(12, 13)과 상기 태양기어(23, 24)가 맞물린 상태를 해제할 수 있도록 구성된다.
이하에서는 본 발명의 구성과 실시예를 첨부된 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 자전거용 속도변환장치(1)에 관한 것으로, 변속장치가 고속단으로부터 저속단으로 감속되는 경우, 레버를 조작하여 기어변속을 행하여도 폴과 래칫톱니 사이에 항상 일정한 힘이 가해진 상태로 맞물려 있기 때문에 속도변환이 곤란한 문제를 해소할 수 있도록 선택적으로 누름력을 폴에 인가하여 폴과 래칫톱니의 물림상태를 강제로 해제할 수 있도록 한 것으로, 먼저 본 발명의 속도변환 보조장치를 설명하기 전에 이러한 보조장치가 적용될 수 있는 자전거의 속도변환장치의 구조와 그 동작관계에 대해 먼저 설명함으로써 본 발명의 이해를 돕고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 속도변환장치의 예를 보인 사시도이고, 도 4는 그 단면도로서 이들 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 자전거 속도변환장치는 자전거의 프레임에 그 양단이 설치 고정되며, 그 외면에 폴안착부(11)가 구비되있어 이에 다수의 폴(12, 13)과 폴제어링(15)이 설치되는 허브축(10)과; 상기 허브축(10)의 폴안착부(11)를 감싸도록 설치되며 그 내부에 다단위성기어(22)와 제1,2태양기어(23,24)가 설치되는 캐리어(20)와; 상기 허브축(10)과 캐리어(20)를 그 내부에 수용하는 허브쉘(30)과; 사익 허브쉘(30)을 밀폐시키는 덮개(40)와; 상기 허브쉘(30)의 외측에 위치되어 내부의 폴제어링(15)을 회동시키는 변속유닛(50)과; 상기 허브축(10)을 지지하는 지지유닛(60)을 포함하는 구조이다.
허브축(10)은 도 5에 도시된 바와 같이 자전거의 프레임에 그 양단이 설치 고정되며, 길이방향으로 양단의 사이에 폴안착부(11)가 형성되고, 이 폴안착부(11)에는 후술하는 제1, 2태양기어(23, 24)에 각각 결합되는 고정되는 제1, 2 폴(12, 13)이 설치된다.
그리고 상기 제1, 2폴(12, 13)은 폴안착부(11)의 일단에 설치된 폴제어링(15)의 회전에 의해 설치각도가 조절되며, 이에 의해 고정된 허브축(10)이 제1, 2폴(12, 13)의 외주면을 감싸면서 회전되도록 설치되는 제1, 2태양기어(23, 24) 중의 어느 하나 또는 2개 모두의 태양기어의 내면과 맞물리게 되고, 이에 의해 이들 태양기어(23,24), 위성기어(22), 링기어(31), 캐리어(21)로 구성되는 유성기어열의 기어비에 의해 변속이 이루어진다.
이를 좀 더 상세히 설명하면, 폴안착부(11)의 외주연에 설치되는 제1, 2폴(12, 13)은 도 6(a)에 도시된 바와 같이 제1, 2태양기어(23, 24)의 내경에 형성된 고정돌기(23b, 24b)에 걸려 고정되는 폴(12a, 13a)과, 상기 폴(12a, 13a)과 동일한 선상에 위치되어 폴안착부(11)의 측단으로 연장되는 폴(12b, 13b) 및 이들 폴((12a, 12b),(13a, 13b))을 연결하는 연결부(12c, 13c)로 이루어진다.
상기와 같은 구조로 이루어진 제1, 2폴(12, 13)은 도 6(b)에 도시된 바와 같이 이들을 연결하는 원환 형상의 스프링(S)에 수축력에 의해 그 끝단이 세워지는 힘을 항상 받으며, 폴안착부(11)의 측단으로 연장되는 폴(12b, 13b)의 외주연에는 도 7과 도 8에서와 같이 이들 폴(12b, 13b)을 감싸도록 폴제어링(15)이 설치되며, 이 폴제어링(15)의 회전에 의해 폴(12b, 13b)의 세워진 끝단이 눌러지거나 해제되면서 아울러 이와 연결된 폴(12a, 13a)도 함께 눌러지거나 해제되면서 이들과 맞물려 있거나 또는 분리되어 있는 제1, 2태양기어를 분리시키거나 맞물리도록 한다.
이를 위해 폴제어링(15, 15', 15")의 내면에는 폴(12b, 13b)을 제어할 수 있도록 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 제1,2누름돌기(16a, 16b, 19a, 19b)가 형성된다.
캐리어(20)는 도 9(a, b)에 도시된 바와 같이 허브축(10)의 외주연에 폴안착부(11)를 감싸도록 설치되는데, 이러한 캐리어(20)는 다수의 다단위성기(22)가 배열되는 하우징(21)과, 상기 하우징(21)의 중심부에 삽입 설치되어 상기 다단위성기어(22)의 소기어부와 맞물리는 제1태양기어(23)와, 상기 다단위성기어(22)의 대기어부와 맞물리며 제1태양기어(23)와 동일 중심선상에 설치되는 제2태양기어(24) 및 상기 하우징(21)의 일측단으로 연장되어 형성된 스프로킷 설치부(21a)에 설치되는 스프로킷(26)으로 구성된다.
이때 상기 하우징(21)에는 허브쉘(30)이 정방향으로 회전될 때에는 캐리어(20)와 허브쉘(30)이 서로 결합되도록 하고, 역방향으로는 이들 간의 결합이 해제되어 허브쉘(30)만 회전되도록 하기 위한 래칫부재(25)가 더 설치되는데, 이 래칫부재(25)는 코일스프링의 탄성력에 의해 항상 외측으로 돌출된 상태를 유지한다.
한편, 상기 캐리어(20)의 중심부에 삽입되는 제1, 2태양기어(23, 24)는 도 10(a, b)에 도시된 바와 같이 그 외주면에 각각 기어부(23a, 24a)가 형성되어 있어, 이 기어부(23a, 24a)가 다단위성기어(22)의 소기어부와 대기어부에 각각 맞물리고, 이 제1, 2태양기어(23, 24)의 내주면에는 각각 폴(12b, 13b)의 세워진 끝단과 맞물리도록 고정돌기(23b, 24b)가 형성된다.
이러한 구조로 이루어진 캐리어(20)는 도 13에 도시된 바와 같이 허브축(10)에 구비된 제1, 2폴(12, 13)과 폴제어링(15)을 내부에 수용하도록 설치되고, 캐리어(20)와 허브축(10) 사이에 제1, 2태양기어(23, 24)가 수평으로 설치되어 다단위성기어(22)의 소기어부와 대기어부에 각각 맞물린 상태에서, 폴제어링(15, 15', 15")의 회전제어에 의해 제1, 2태양기어(23, 24)의 내주면에 형성된 고정돌기(23b, 24b)에 제1, 2 폴(12, 13)이 세워져 맞물리게 되면, 상기 폴(12, 13)과 맞물린 특정 태양기어가 허브축(10)과 함께 고정되면서 스프로킷(26)의 회전 구동력이 다단위성기어(22)와 맞물린 소기어부 또는 대기어부 중 어느 하나의 기어비로 회전되면서 변속동작이 이루어진다.
그리고 이러한 다단위성기어(22)의 회전은 허브쉘(30)의 내주면에 형성된 링기어(31)에 전달되고, 이에 의해 허브쉘(31)이 회전되므로, 고정된 제1 또는 2태양기어(23, 24)와 이와 맞물린 다단위성기어(22)의 기어비와, 회전되는 다단위성기어(22)와 링기어(31)의 기어비를 통해서 저속에서 고속으로의 변속이 이루어진다.
허브축(10)과 캐리어(20)를 그 내부에 수용하는 허브쉘(30)은 도 14에 도시된 바와 같이 원통형의 케이스로서 그 내주면에는 다단위성기어(22)와 맞물리는 링기어(31)가 형성되어 있고, 또한 래칫부재(25)와 맞물려 한쪽 방향으로만 회전력을 전달하는 래칫톱니(32)가 형성되어 있다.
그리고 상기 허브쉘(30)의 외주면에는 자전거의 구동바퀴가 설치된다.
허브쉘(30)의 개방된 측면을 밀폐시키는 덮개(40)는 허브쉘(30)의 일측면에 설치된 후, 외압에 의해 눌려져 허브쉘(30)과 일체로 고정되거나, 별도의 체결부재에 의해 체결 고정될 수 있다.
상기와 같은 구조로 이루어진 변속장치는 변속유닛의 제어에 의해 동작되는데, 이를 위해 변속유닛(50)에는 변속디스크가 구비되고, 이 변속디스크는 일반적으로 자전거의 핸들에 부착되는 변속레버와 와이어에 의해 연결되어 있어, 사용자가 변속레버를 조작하게 되면 이와 연결된 와이어가 당겨지거나 느슨하게 되고, 와이어가 당겨질 때는 변속디스크가 와이어에 의해 회전되면서 폴제어링(15)의 후방에 설치된 조절바를 회전시킴으로써 폴제어링(15)을 회전시키게 되고, 반대로 와이어가 느슨하게 될 때는 폴제어링(15)의 일측에 설치된 복귀 스프링의 탄성력에 의해 폴제어링(15)과 변속디스크가 일체로 복귀하게 되며, 이에 의해 폴제어링(15)이 제1, 2 태양기어(23, 24)와 맞물리거나 해제되는 제1, 2폴(12, 13)을 선택하게 된다.
그리고 지지유닛(60)은 상기 허브축(10)과 허브쉘(30)의 사이 공간에 설치되는 것으로서 허브쉘(30)과 허브축(10)의 사이에서 볼베어링과 같은 구성에 의해 허브쉘(30)을 원활하게 회전시킨다.
이상과 같은 구조로 이루어진 본 발명의 변속장치는 제1, 2폴(12, 13)과 제제1, 2태양기어(23, 24)의 고정돌기(23b, 24b)가 스프로킷의 구동력을 바퀴에 전달하기 위해 강하게 서로 맞물려 고정된 상태를 유지하는데, 이때 변속장치를 고속으로부터 저속으로 감속시키기 위해 핸들에 부착된 레버를 조작하여 단수를 낮추게 되면 레버에 연결된 와이어가 변속유닛(50)의 변환디스크를 회전시키게 되고, 이에 의해 폴제어링(15)이 일정 각도만큼 회전되면서 제1, 2폴(12, 13)과 제1, 2태양기어(23, 24)의 고정돌기(23b, 24b) 간의 맞물림 상태를 해제시켜야 하나 위에서 설명한 바와 같이 이들이 강하게 서로 맞물려 있기 때문에 이를 해제시키기가 용이하지 않다.
따라서 본 발명은 레버에 의해 변환디스크가 회전되는 경우 이러한 폴과 태양기어의 고정돌기 간의 맞물림 상태를 후술하는 가압부재에 의해 물리적으로 해제시킴으로써 큰 힘을 가하지 않고도 확실하고도 쉽게 단수를 변경시킬 수 있는 속도변환 보조장치를 제공하는데, 이러한 가압부재는 당업자가 용이하게 실시하기 위해 가압롤러(B) 또는 가압구(B')로 실시될 수 있고, 이하에서는 이러한 보조장치에 대해 더욱 상세히 설명한다.
위에서는 폴을 제어하는 폴제어링(15)의 제1, 2누름돌기(16a, 16b)가 폴제어링(15)의 링하우징(16)의 내주면에 형성되는 것으로 하여 설명하였으나, 여기서 폴제어링(15)의 제1, 2누름돌기(16a, 16b)가 어디에 형성되는지에 따라 그 동작방법 및 구성이 달라지므로 이하에서는 이들을 각각의 하나의 실시예로 하여 설명한다.
<제1실시예>
제1실시예는 위에서 설명한 바와 똑같이 제1, 2누름돌기(16a, 16b)를 폴제어링(15)의 링하우징(16)의 내주면에 형성하는 것에 관한 것이다. 이때의 보조장치는 도 7(a, b)에 도시된 바와 같이 원통형의 링하우징(16)과, 상기 링하우징(16)의 외경에 형성된 다수의 장착홀(18)에 안치된 가압부재와, 상기 링하우징(16)의 후방에 설치되며 변속유닛(50)의 회전에 의해 링하우징(16)을 회전시키는 조절바(17)와, 링하우징(16) 내주면에 형성되며 제1, 2폴(12, 13)을 누르거나 해제하는 제1, 2누름돌기(16a, 16b) 및 상기 링하우징(16)의 전방에 설치되는 원형의 고정링(19')으로 실시된다.
링하우징(16)의 전방에 설치되는 고정링(19')은 장착홀(18)에 안치된 가압부재가 이탈되는 것을 방지하기 위해 마련된 것이다.
이때 사용되는 가압부재로서 구 형상의 볼(ball)보다는 하나의 회전축을 중심으로 회전되는 원통 형상의 가압롤러(B)를 사용하는 것이 바람직하다.
그 내부에 가압부재가 안치되는 장착홀(18)은 내부의 가압부재가 적정 범위 내에서 링하우징(16)의 상하로 움직일 수 있는 정도의 유격을 가지도록 형성되지만, 장착홀(18)의 내외주면에 돌기부(18a)가 형성되어 있기 때문에 가압부재가 이탈되지 않고 유동이 그 범위 내로 제한된다.
그리고 폴제어링(15)의 외부에 설치되는 캐리어(20)의 내주면에는 도 11과 도 12(a, b)에 도시된 바와 같은 스플라인홈(27, 27a, 27b)이 형성되어 있는데, 이는 폴제어링(15)의 가압부재가 스플라인홈(27)의 형상을 따라 구르도록 함으로써 이에 의해 가압부재가 폴제어링(15)의 상하(내외)로 유동될 수 있도록 한데 따른 것이다.
이하에서는 상기와 같은 구성으로 이루어진 보조장치의 동작을 변속상태에 따라 나누어 설명한다.
① 저단에서 고단으로의 변속
이 경우에는 아래에서 설명하는 바와 같이 폴제어링(15)과 캐리어(20) 공히 자전거의 주행방향과 동일한 방향(페달의 구동 회전방향과 동일한 방향)(이하 "정회전"이라 한다)으로 회전된다.
초기 가속시 폴제어링(15)은 도 16(a)에 도시된 바와 같이 허브축(10)에 설치된 제1, 2폴(12, 13)이 제1, 2누름돌기(16a, 16b)에 의해 눌려져 접힌 상태로 유지되고, 이에 따라 제1, 2태양기어(23, 24)가 허브축(10)에 고정되지 않으며, 이에 따라 다단위성기어(22)와 태양기어(23, 24)의 기어비에 따른 변속이 일어나지 않게 되고, 스프로킷(26)에 의한 구동력이 곧바로 래칫부재(25)를 통해 래칫톱니(32)에 전달되어 허브쉘(30)이 회전되므로 이때에는 증속이 되지 않고 1:1로 회전되는 1단 상태가 된다.
이후 사용자가 변속 레버를 조작하여 2단으로 변속하게 되면, 변속유닛(50)의 변환디스크가 회전되고, 이에 의해 폴제어링(15)이 적정의 각도로 회전된다.
이때 도 16(b, c, d)에 도시된 바와 같이 폴제어링(15)의 회전에 의해 링하우징(16)의 내주면에 형성된 제1, 2누름돌기(16a, 16b)의 위치가 달라지는데, 이에 의해 제1누름돌기(16a)에 의해 눌려져 있던 제1폴(12)의 누름이 해제되면서 스프링(S)의 탄력에 의해 자동으로 폴이 세워지고, 반면에 제2폴(13)의 누름상태는 지속된다.
폴제어링(15)에 의한 구속이 해제된 제1폴(12)은 제2태양기어(24)의 내주면에 형성된 고정돌기(24b)와 맞물리게 되고, 이에 의해 제2태양기어(24)가 허브축(10)에 맞물려 고정되면서, 제2태양기어(24)와 맞물린 다단위성기어(22)가 회전되고, 이에 의해 기어비에 따른 변속이 이루어진다.
위의 설명은 상기 제2태양기어(24)는 제1태양기어(23)에 비해 상대적으로 저단의 기어비로 설정된 경우를 예를 들어 설명한 것으로, 제2태양기어(24)가 제1태양기어(23)보다 고단의 기어비로 설정된 경우에는 제1태양기어가 고정된다.
상기와 과정을 거쳐 2단으로 변속되어 주행하다가 고단으로 재변속하게 되면, 이때에는 도 16(e, f)에 도시된 바와 같이 폴제어링(15)이 변속유닛(50)에 의해서 적정의 각도만큼 더 회전되고, 이에 의해 제2누름돌기(16b)의 누름이 해제되면서 제2폴(13)도 스프링(S)에 의해 자동적으로 세워지며, 세워진 제2폴(13)이 제1태양기어(23)의 고정돌기(23b)에 고정됨으로써 제1, 2태양기어(23, 24) 모두가 허브축(10)에 고정된다.
이때 상기와 같이 제1, 2태양기어(23, 24) 모두가 고정돌기에 고정됨으로써 이들과 맞물린 2조의 다단위성기어(22)가 모두 회전되더라도 상대적으로 회전수가 많은 고단 기어비인 제1태양기어(24)와 맞물린 다단위성기어(22)의 회전속도에 맞추어 허브쉘(30)이 회전이 고단으로 변속된다.
② 고단에서 저단으로의 변속
이 경우에는 아래에서 설명하는 바와 같이 폴제어링(15)은 자전거의 주행방향과 반대방향(페달의 구동 회전방향과 반대 방향)으로 회전(이하 "역회전"이라 한다)하고 캐리어(20)는 정회전한다.
이와 반대로 고단에서 저단으로의 변속은 도 16(f)~도 16(a)의 순서를 따라 이루어진다. 3단 상태(도 16(f))에서 2단 상태(도 16(e))로 변속되는 과정은 2단 상태(도 16(e))에서 1단 상태(도 16(a))로 변속되는 과정과 실질적으로 동일하므로 이하에서는 2단 상태(도 16(e))에서 1단 상태(도 16(a))로의 변속과정을 예를 들어 설명한다.
2단 상태(도 16(e))에서 1단 상태(도 16(a))로 변속을 진행할 때 페달을 지속적으로 구동시키면 맞물린 폴(12a, 13a)과 고정돌기(24b, 23b) 사이에 강한 힘이 작용하고 있기 때문에 변속이 어려워지며, 이를 해결하는 과정은 다음과 같다.
제1누름 돌기(16a)가 제1폴(12)을 누르기 전에 가압부재가 제1폴(12)에 먼저 접하게 되는 도 16(d)의 상태가 된다. 이때 제1폴(12a)과 제1고정돌기(24b) 사이에 강한 힘이 걸려있으면 제1폴(12b)에 경사에 의해 가압부재가 링하우징(16)의 외측으로 돌출되려 한다. 페달의 구동 중에는 캐리어(20)가 지속적으로 회전되고 이에 의해 스플라인홈(27a)의 깊은(골) 부분으로 가압부재가 위치하게 되어 도 16(c)의 상태가 된다. 여기서 페달의 구동력에 의해 캐리어(20)가 구동방향으로 좀 더 회전되게 되고, 이에 의해 스플라인홈(27a)의 깊은 부분에 위치된 가압부재가 스플라인홈(27a)의 경사면에 의해 점점 링하우징(16)의 내측으로 돌출되게 되며, 스플라인홈(27a)의 깊이가 가장 얕은(산) 부분에서는 가압부재가 최대로 링하우징(16)의 내측으로 돌출되게 되고, 이에 의해 가압부재와 접하여 있는 제1폴(12)이 강하게 눌리면서 제1폴(12)과 제1고정돌기(24b)의 맞물린 상태가 해제되어 도 16(b)의 상태가 된다. 이에 연이어 복귀 스프링 또는 와이어의 당김력에 의해 대기하고 있던 제1누름돌기(16a)가 맞물림이 해제된 상태의 제1폴(12b)을 쉽게 제압하게 되어 도 16(a)의 1단 상태로의 변속이 이루어진다.
따라서 폴제어링(15')에 극히 작은 힘을 가하더라도 페달의 구동력에 의해 회전되는 스플라인홈(27a)과 스플라인홈의 경사면을 따라 링하우징(16)의 내측으로 돌출되는 가압부재가 고정돌기(24b,23b)와 강하게 맞물려 있는 폴(12,13)을 부드럽게 제압하므로 변속이 쉽게 이루어진다.
본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 폴과 고정수단이 강하게 맞물린 상태에서도 변속이 가능하기 때문에 변속을 이루기 위해 구동력을 일시적으로 해제할 필요가 없다.
<제2실시예>
제2실시예는 제1실시예에서와 달리 폴제어링(15)의 제1, 2누름돌기(19a, 19b)와 가압부재가 링하우징(16)에 모두 형성되는 것이 아니라 도 17에 도시된 바와 같이 폴제어링(15)의 제1, 2누름돌기(19a, 19b)는 링하우징의 전방에 위치되는 고정링(19")에 형성되고, 가압부재는 제1실시예와 마찬가지로 링하우징(16)에 형성되며, 나머지의 구성은 제1실시예의 구성과 동일하다.
또한 제2실시예에서는 폴제어링(15)과 캐리어(20)의 동작이 제1실시예와 반대로 이루어진다.
이하에서는 상기와 같은 구성으로 이루어진 보조장치의 동작을 변속상태에 따라 나누어 설명한다.
① 고단에서 저단으로의 변속(폴제어링(15), 캐리어(20) = 정회전)
이 경우에는 아래에서 설명하는 바와 같이 폴제어링(15)과 캐리어(20) 공히 정회전으로 회전된다.
고단에서 저단으로의 변속이라 함은 3단(도 18(a))에서 2단(도 18(e)) 또는 2단(도 18(e))에서 1단(도 18(f))으로의 변속을 의미하며 3단(도 18(a))에서 2단(도 18(e))으로 변속되는 과정과 2단(도 18(e))에서 1단(도 18(f))으로 변속되는 과정은 실질적으로 동일하므로 이하에서는 3단(도 18(a))에서 2단(도 18(e))으로의 변속과정에 대해 설명한다.
3단(도 18(a))에서 2단(도 18(e))으로 변속을 진행할 때 페달을 지속적으로 구동시키면 맞물린 폴(13a)과 고정돌기(23b) 사이에 강한 힘이 걸려 변속이 어려워지며, 이를 해결하는 과정은 다음과 같다.
폴제어링(15)의 링하우징(16)의 외부에는 그 내주면에 경사면과 포켓공간으로 이루어진 스플라인홈(27b)이 형성된 캐리어가 위치된다. 회전체는 페달의 구동력에 의해 회전되어 회전체의 내주면에 형성된 스플라인홈(27b)의 경사면이 가압부재를 눌러 링하우징(16)의 내측으로 가압부재를 돌출시키거나 가압부재가 움직일 수 있도록 공간을 형성하여 가압부재가 링하우징(16) 외측으로 돌출되도록 한다.
도 18(a)의 상태는 3단 구동상태로 제2폴(13)이 제2고정돌기(23b)와 맞물려 있다. 이때 페달을 지속적으로 회전구동하면서 와이어를 조작하면 와이어의 당김력 또는 복귀스프링의 복귀력에 의해 변환디스크가 회전되게 된다. 변환디스크의 회전에 맞추어 회동되도록 변환디스크와 조립되어 있는 폴제어링(15)의 제2누름돌기(19a)가 제2폴(13)과 접하여 맞물리기 전에 가압부재가 제2폴(13)에 먼저 접하여 도 18(b)의 상태가 된다. 이때 페달의 구동회전에 의해 회전체의 회전이 계속되어 회전체의 스플라인홈(27b)의 포켓공간이 가압부재의 위치와 일치되게 되면 가압부재는 링하우징(16)의 외측으로 돌출되어 도 18(c)의 상태가 된다. 페달의 구동회전에 의해 회전체의 회전이 계속되면 회전체의 스플라인홈(27b)의 포켓공간에 있던 가압부재가 스플라인홈(27b)의 경사면에 의해 링하우징(16)의 내측으로 강제로 돌출되어 제2폴(13)을 밀게 되고, 이에 의해 제2폴(13)은 제2고정돌기(23b)와의 물림상태가 해제되어 도 18(d)의 상태로 된다. 더 이상 제2폴(13)과 제2고정돌기(23b)가 서로 맞물려 있지 않으므로 제2누름돌기(19a)가 쉽게 제2폴(13)을 제압하여 다음 변속단(2단) 상태인 도 18(e)의 상태가 되어 변속이 이루어진다.
② 저단에서 고단으로의 변속
저단에서 고단으로 변속되는 경우에는 먼저, 도 18(f)에 도시된 바와 같이 제1,2폴(12, 13) 모두 맞물림이 해제된 1단 상태에서 도 18(e)에서와 같이 동작되면서 제1폴(12)이 세워지는데, 이때 캐리어(20)는 정회전하고 폴제어링(15)은 역회전하게 된다.
폴제어링(15)의 회전에 의해 제1누름돌기(19a)가 회전되어 제1폴(12)을 누르던 가압구성이 제거되면 제1폴(12)의 끝단이 스프링(S)의 탄성력에 의해 자동으로 적정의 각도로 세워지면서 제2태양기어(24)의 고정돌기(24b)에 걸리게 되어 2단으로 변속된 상태가 된다.
또한 2단에서 3단으로의 변속이 행해지면 도 18(e)에서 도 18(d), 도 18(c), 도 18(b), 도 18(a)의 순서대로 링하우징(16)과 고정링(19")이 캐리어(20)와 반대방향으로 회전하고, 이에 의해 제2폴(13)이 고정링(19")의 제2누름돌기(19b)에 의한 누름상태로부터 벗어나게 되면 스프링(S)의 탄성력에 의해 폴의 끝단이 자동적으로 세워지면서 제1태양기어(23) 내주면의 고정돌기(23b)에 고정되고, 따라서 제1, 2태양기어(23, 24)가 허브축(10)에 모두 고정되는 3단 변속상태가 된다.
상기 제2실시예에서는 제1, 2누름돌기(19a, 19b)는 고정링(19")에 형성되어 있고, 가압부재는 링하우징(16)에 구비되는 것으로 설명하였으나, 실시할 때에는 가압부재와 제1, 2누름돌기(19a, 19b)의 형성위치를 서로 바꾸어 실시할 수도 있으며, 이에 의해 폴제어링(15)의 회전방향에 따라 고단에서 저단으로 할지 아니면 저단에서 고단으로 할지를 선택할 수 있기 때문에 그만큼 설계 자유도가 높아지게 된다.
그리고 위에서는 폴제어링(15, 15', 15")의 형상에 대해 명시적으로 밝히지 않았는데, 폴제어링의 형상은 굳이 링 형상이 아니더라도 내주면에 형성되는 누름돌기의 수에 따라 반원형상이 될 수도 있고, 호형상이 될 수도 있음은 자명하며, 이에 따라 본 발명에서는 폴제어링이라 함은 이러한 형상을 모두 포함한다.
위의 실시예에서는 페달의 구동에 의해 구동력을 가한 상태, 즉 폴(12, 13)과 고정돌기(23b, 24b)가 서로 강하게 맞물린 상태에서 변속이루어지는 것을 예를 들어 설명하였으나, 페달을 구동시키지 않는 상태에서의 변속 또는 폴(12, 13)과 고정돌기(23b, 24b)의 맞물림이 느슨한 상태에서의 변속에도 적용할 수 있을 것이다.
또한 상기에서는 3단 기어를 예를 들어 설명하였으나, 6단, 9단 등의 더 높은 단수를 구비하거나 또는 설계의 유연성을 부여하기 위해 폴제어링(15)을 폴제어링(15')과 폴제어링(15")의 특징을 혼합하여 직렬 또는 병렬로 설치할 수도 있을 것이다.
한편, 위의 제1, 2실시예에서는 제1, 2폴(12, 13)을 맞물린 제1, 2폴(12, 13)을 미리 누르는 가압부재로서 원통 형상의 롤러로 된 가압롤러(B)를 예를 들어 설명하였으나, 가압부재의 다른 예로서 원통 형상의 가압롤러(B) 대신에 도 19에 도시된 바와 같이 코일스프링에 의해 일단이 폴제어링(15)의 링하우징(16)의 내측 또는 외측으로 회전되도록 탄성 지지되는 가압구(B')로도 실시될 수 있다.
상기와 같은 구조로 이루어진 가압구(B')는 가압롤러(B)와 똑같이 스플라인홈(27)의 형상을 따라 링하우징(16)의 내측으로 점점 이동되다가 스플라인홈(27)의 가장 얕은(산) 부분에 위치하게 되면 가압구(B')가 링하우징(16) 내측으로 최대로 밀려들어가면서 제1, 2폴(12, 13)을 선택적으로 누르고, 다시 스플라인홈(27)의 깊은(골) 부분에 위치하게 되면 코일스프링의 탄성력에 의해 가압구(B')가 회동되어 가압구(B')가 링하우징(16)의 내측 또는 외측으로 돌출된다.
또한 제1, 2실시예에 있어서 캐리어(20)의 내부에 스플라인홈(27)이 일체로 형성되는 것으로 명시되어 있으나, 본 발명의 또 다른 예로서 스플라인홈(27)이 형성된 스플라인홈 몸체(29)가 더 구비되어 상기 캐리어(20)의 내부에 설치되고, 캐리어(20)의 내주면과 접하여 회전되도록 변경 실시될 수 있다.
이처럼 스플라인홈(27)을 가진 스플라인홈 몸체(29)를 캐리어(20)와 별도로 구성으로 하는 것은, 캐리어(20)의 내부면에 스플라인홈(27)이 일체로 형성되면 캐리어(20)의 회전량에 따른 스플라인홈(27)의 회전량이 동일할 수밖에 없는데, 변속 없이 주행 중인 경우에는 캐리어(20)가 고속으로 회전되더라도 폴제어링(15)의 가압부재가 스플라인홈(27)의 영향 없이 있을 수 있지만, 변속 조작에 의해 폴제어링(15)을 회전시키면 폴(12, 13)에 의해 가압부재가 폴제어링(15)의 외측으로 밀려 나오면서 스플라인홈(27)의 영향을 받게 되며, 따라서 고속으로 주행하는 도중에 갑작스럽게 변속을 하게 되면, 과도한 회전력이 가압부재와 폴제어링(15)에 전달되어 속도변환 보조장치가 손상될 수 있다.
이에 의해 스플라인홈(27)이 형성된 스플라인홈 몸체(29)를 캐리어(20)와 별도로 구성하여 스플라인홈 몸체(29)와 캐리어(20)가 서로 접하는 면의 마찰력에 의해 적정의 회전력 이하로만 폴제어링(15)에 회전력을 전달하도록 하고, 그 이상의 회전력이 전달되면 서로간의 미끄러짐(슬립)이 발생하여 과도한 회전력이 폴제어링(15)의 가압부재에 전달되는 것을 방지하는 것에 의해 속도변환 보조장치를 보호할 수 있다.
여기서 상기 스플라인홈 몸체(29)와 캐리어(20)는 서로 접하여 회전되면서 양측 재질간의 마찰력을 이용하여 전달가능한 회전력의 크기를 설정할 수 있지만, 이를 더욱 용이하게 하기 위해서 스플라인홈 몸체(29)와 캐리어(20) 사이에 서로 양측의 구성과 접하는 전달부재(28)를 더 구비할 수 있는데, 이 전달부재(28)는 내열성, 내마모성과 마찰력 등을 고려하여 캐리어(20)와 스플라인홈 몸체(29)와 다른 이종금속으로 실시될 수 있다.
한편, 본 발명에서는 캐리어(20)의 내부에 폴제어링(15)이 구비되어 캐리어(20) 내주면에 형성된 스플라인홈(27)에 의해 가압부재가 선택적으로 눌리면서 변속을 보조하는 것으로 명시되었으나, 이는 폴제어링(15)이 캐리어(20)의 내부에 설치되는 일예로서, 이를 당업자가 용이하게 실시하기 위해 폴제어링(15)의 위치를 변경하는 경우에는 캐리어(20)가 아닌, 회전되는 다른 구성의 내부에 폴제어링(15)이 설치될 수 있고, 이 경우에는 폴제어링(15)을 그 내부에 구비하는 회전 구성의 내주면에 스플라인홈(27)이 형성되거나, 스프라인홈 몸체(29)가 설치되는 것으로 실시될 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 속도변환 보조장치는 고단에서 저단으로 변속이 이루어질 때 서로 맞물린 상태가 유지됨으로써 해제가 용이하지 못하여 발생하던 기존의 속도변환장치의 문제를 해결하기 위해 가압부재와 이 가압부재의 이동을 제어하는 스플라인홈(27)을 더 구비한 것으로, 이에 의해 고단에서 저단으로 기어가 변속될 때 폴제어링(15)에 구비된 제1, 2누름돌기(16a, 16b, 19a, 19b)에 앞서 제1, 2폴(12, 13)을 눌러 고정돌기(23b, 24b)와 맞물린 상태를 강제적으로 해제하고, 이에 의해 제1, 2누름돌기(16a, 16b, 19a, 19b)가 제1, 2폴(12, 13)을 확실하고 정확하게 제압할 수 있다.
결과적으로 폴제어링(15)과 고정돌기(23b, 24b)의 맞물린 상태를 해제하기 위해 구동력의 공급을 일시적으로 중단하지 않고도 구동력을 지속한 상태에서도 쉽게 변속시킬 수 있다.
이에 더하여 아주 작은 힘에 의해서도 속도변환장치의 변속조작이 가능하기 때문에 변속조작을 위해 마련된 레버 및 이와 연결된 와이어 대신에 신호선과 전기스위치로 변경할 수 있어 변속조작 부품의 획기적 개선을 달성할 수 있다.

Claims (7)

  1. 자전거의 프레임에 고정되어 다수의 폴(12, 13)이 장착되는 허브축(10)과; 상기 허브축(10)의 폴(12, 13)을 제압하기 위한 폴제어링(15)과; 상기 허브축(10)의 폴(12, 13)의 동작에 의해 상기 허브축(10)과 물림 또는 해제되는 다수의 태양기어(23, 24)와; 상기 태양기어(23, 24)와 맞물리는 다수의 다단위성기어(22)를 구비하는 캐리어(20)와; 상기 캐리어(20)를 내부에 수용하여 다단위성기어(22)와 맞물리는 링기어(31)가 구비되는 허브쉘(30)과; 상기 폴제어링(15)을 회동시켜 상기 폴(12, 13)을 선택적으로 제압 또는 해제하는 변속유닛(50)을 포함하는 속도변환장치에 있어서,
    상기 폴제어링(15)에 다수 배열되어 상기 폴제어링(15)의 내외로 이동되도록 설치되는 가압부재와;
    상기 폴제어링(15)의 외측에는 그 내주면에 스플라인홈(27, 27a, 27b)이 형성된 상기 캐리어(20)가 설치되고, 상기 캐리어(20)가 회전됨에 따라 상기 스플라인홈(27, 27a, 27b)이 상기 가압부재를 누르고, 상기 가압부재의 눌림에 의해 세워진 폴(12, 13)이 제압되어 폴(12, 13)과 상기 태양기어(23, 24)가 맞물린 상태를 해제할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자전거 속도변환 보조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압부재는 상기 폴제어링(15)의 내외부로 관통 형성되는 장착홀(18)과; 상기 장착홀(18)에 상기 장착홀(18)에 설치되어 폴제어링(15)의 내외로 이동되도록 설치되는 가압롤러(B)인 것을 특징으로 하는 자전거 속도변환 보조장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압부재는 코일스프링에 탄성 지지되어 상기 폴제어링(15)의 외측으로 회전되는 가압구(B')인 것을 특징으로 하는 자전거 속도변환 보조장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴제어링(15)은 링하우징(16)과 고정링(19)을 포함하고, 상기 폴(12, 13)은 상기 링하우징(16)에 형성된 누름돌기(16a, 16b)에 의해 선택적으로 제압 또는 해제되는 것을 특징으로 하는 자전거 속도변환 보조장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴제어링(15)은 링하우징(16)과 고정링(19)을 포함하고, 상기 폴(12, 13)은 고정링(19)에 형성된 누름돌기(19a, 19b)에 의해 선택적으로 제압 또는 해제되는 것을 특징으로 하는 자전거 속도변환 보조장치.
  6. 자전거의 프레임에 고정되어 다수의 폴(12, 13)이 장착되는 허브축(10)과; 상기 허브축(10)의 폴(12, 13)을 제압하기 위한 폴제어링(15)과; 상기 허브축(10)의 폴(12, 13)의 동작에 의해 상기 허브축(10)과 물림 또는 해제되는 다수의 태양기어(23, 24)와; 상기 태양기어(23, 24)와 맞물리는 다수의 다단위성기어(22)를 구비하는 캐리어(20)와; 상기 캐리어(20)를 내부에 수용하여 다단위성기어(22)와 맞물리는 링기어(31)가 구비되는 허브쉘(30)과; 상기 폴제어링(15)을 회동시켜 상기 폴(12, 13)을 선택적으로 제압 또는 해제하는 변속유닛(50)을 포함하는 속도변환장치에 있어서,
    상기 폴제어링(15)에 다수 배열되어 상기 폴제어링(15)의 내외로 이동되도록 설치되는 가압부재와;
    상기 폴제어링(15)의 외측에는 내주면에 스플라인홈(27, 27a, 27b)이 형성되며 상기 캐리어(20)의 내주면과 접하여 회전되는 스플라인홈 몸체(29)가 구비되고, 상기 스플라인홈 몸체(29)의 스플라인홈(27, 27a, 27b)이 가압부재를 눌러 폴(12, 13)의 맞물림 상태를 해제할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자전거 속도변환 보조장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 스플라인홈 몸체(29)와 상기 캐리어(20)의 사이에 전달부재(28)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 자전거 속도변환 보조장치.
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