WO2018043866A2 - 2단 변속장치 - Google Patents

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WO2018043866A2
WO2018043866A2 PCT/KR2017/004676 KR2017004676W WO2018043866A2 WO 2018043866 A2 WO2018043866 A2 WO 2018043866A2 KR 2017004676 W KR2017004676 W KR 2017004676W WO 2018043866 A2 WO2018043866 A2 WO 2018043866A2
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gear
unit
rotor
input shaft
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이규정
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이엠티씨 주식회사
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D43/00—Automatic clutches
    • F16D43/02—Automatic clutches actuated entirely mechanically
    • F16D43/04—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by angular speed
    • F16D43/06—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by angular speed with centrifugal masses actuating axially a movable pressure ring or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears

Definitions

  • the present invention relates to a two-speed transmission, and to a two-speed transmission that can be transmitted to the output unit the driving force of the power source is shifted two-stage by the operation of the clutch portion.
  • an electric vehicle uses electricity as a fuel, unlike a gasoline engine, and uses an electric motor as a power source.
  • an electric vehicle is a pollution-free vehicle that emits no exhaust gas.
  • the power generated from the electric motor is converted into a simple reducer.
  • the power transmission structure is mainly used to drive the driving wheel by decelerating, in recent years, the transmission system that extends the driving distance of the vehicle and improves the driving performance by transmitting power from the electric motor to the driving wheel more efficiently. Is actively underway.
  • the conventional two-speed gearbox requires two friction clutches or fluid clutches to implement the two-speed gearbox, which increases the volume of the transmission, increases manufacturing costs, and increases power transmission efficiency. There was a problem of deterioration.
  • the conventional two-speed transmission has a variety of problems, such as shifting shock and friction loss occurs when shifting from the first gear to the second gear, reducing the passenger's riding comfort and preventing safe driving.
  • Patent Document 1 Publication No. 10-2016-0005209 (2016.01.14)
  • Patent Document 2 Registered Patent Publication No. 10-1532834 (2015.06.24)
  • Patent Document 3 Registration Patent Publication No. 10-1350772 (2014.01.07)
  • Patent Document 4 Published Patent Publication No. 1997-0046346 (1997.07.26)
  • An object of the present invention is to provide a two-speed transmission that can be miniaturized by a simple structure, and the driving force of the power source can be quickly transmitted to the output shaft without losing power.
  • the present invention includes a power input unit for driving the driving force of the power source is transmitted to the input shaft, the drive gear is installed to rotate integrally with the input shaft by the unidirectional bearing;
  • a clutch unit connected to an input shaft of the power input unit and having a clutch gear connected to one side thereof;
  • a rotation transmission unit that receives rotational force selectively from a clutch gear of the clutch unit or a drive gear of the power input unit to rotate and rotate;
  • a gear housing unit in which the power input unit, the clutch unit, the rotation transmission unit and the output unit are installed.
  • the present invention is to simplify the power transmission process, the power transmission efficiency is superior to the existing device, less power loss can improve the energy efficiency.
  • the fastest speed performance of the vehicle is improved compared to the motor speed reducer, the acceleration performance and the climbing performance are improved, as well as the cost can be reduced and the weight can be minimized by minimizing the number of components. .
  • a two-stage shifting can be performed dynamically according to a driving state, thereby improving output and performance of the vehicle.
  • the power input unit, the rotation transmission unit, and the output unit are located in the gear housing, and are modularized so that the clutch unit and the power source can be connected to each other, thereby miniaturizing the unit, and thus, can be integrally installed in the wheel of the vehicle. In addition, it can be easily connected to the outside wheel type.
  • the clutch first rotor and the clutch second rotor are integrally rotated by a roller driven by rotation, so that a loss due to friction does not occur, thereby driving power of the power source without power loss. Is passed on.
  • the present invention is such that the speed difference between the clutch first rotor and the clutch second rotor or the clutch plate and the clutch hub is minimized at the shift boundary point, so that the shift is performed without a shift shock due to the operation of the clutch unit.
  • the present invention improves the driving performance of the electric vehicle by providing a gear ratio of two stages, and it is possible to improve the fuel efficiency of the electric vehicle and increase the driving distance by minimizing the power consumption.
  • the present invention can be installed in a device driven by an electric drive, such as an electric drive vehicle, an electric drive wheel, etc., and can be easily applied to a pre-produced device such as a wind power generation facility.
  • an electric drive such as an electric drive vehicle, an electric drive wheel, etc.
  • FIG. 1 is an exemplary view showing a configuration according to the present invention
  • FIG. 3 is an exemplary view briefly showing the internal configuration according to the present invention
  • FIG 4 is an exemplary view briefly showing another internal configuration according to the present invention (unidirectional bearing addition)
  • FIG. 5 is an exemplary view showing the configuration of a centrifugal clutch according to the present invention.
  • FIG. 6 is an exemplary view showing an operating state of the centrifugal clutch according to the present invention.
  • FIG. 7 is an illustration showing the configuration of the centrifugal clutch according to the present invention (add link portion)
  • FIG. 8 is an exemplary view showing an operating state of the centrifugal clutch including a link unit according to the present invention
  • FIG. 10 is an exemplary view showing an internal configuration showing the assembled state of FIG.
  • FIG. 11 is an exemplary view briefly showing the configuration of FIG.
  • FIG. 12 is an exemplary view showing a detailed configuration of the power input unit, the rotation transmission unit and the output unit
  • Figure 13 is an exemplary view briefly showing another configuration of the present invention (additional reservoir tooth clutch)
  • FIG. 14 is an exemplary view showing a state in which a reservoir tooth clutch is added to a power input unit of the present invention
  • FIG. 1 is an exemplary view showing a configuration according to the present invention
  • FIG. 2 is an exemplary view showing an internal configuration according to the present invention
  • FIG. 3 is an exemplary view briefly showing an internal configuration according to the present invention
  • FIG. Fig. 5 is a schematic view showing another internal configuration according to the invention (one-way bearing addition)
  • Fig. 5 is a view showing the configuration of the centrifugal clutch according to the present invention
  • Fig. 6 is the operation of the centrifugal clutch according to the present invention.
  • 7 is an exemplary view showing a configuration of the centrifugal clutch according to the present invention (link portion added)
  • Figure 8 is an exemplary view showing an operating state of the centrifugal clutch including a link according to the present invention.
  • FIG. 9 is an exemplary view showing another configuration according to the present invention (adding a differential gear unit),
  • FIG. 10 is an exemplary view showing an internal configuration showing the assembled state of FIG. 9
  • FIG. 11 is a simplified configuration of FIG. Figure 12 shows the power input
  • FIG. 13 is an exemplary view showing a detailed configuration of a rotation transmission unit and an output unit
  • FIG. 13 is an exemplary view briefly showing another configuration of the present invention (a reservoir tooth clutch added)
  • FIG. 14 is a reservoir tooth clutch of a power input unit of the present invention. Shows an example showing the state in which is added,
  • the driving force of the power source 10 is transmitted to the input shaft 21, and the power input unit 20 is provided with a drive gear 22 which is driven to rotate integrally with the input shaft 21 by the unidirectional bearing 23;
  • a clutch unit 30 connected to the input shaft 21 of the power input unit 20 and having a clutch gear 31 connected to one side thereof;
  • a rotation transmission unit 40 which is rotationally driven by selectively receiving rotational force from the clutch gear 31 of the clutch unit or the drive gear 22 of the power input unit;
  • the power source 10 means a driving means for generating power, such as a motor, an electric motor.
  • the power source 10 may be installed to be fixed to the gear housing 60, or may be fixed to a separate fixing means to be coupled to the input shaft 21 of the power input unit 20.
  • the power input unit 20 includes an input shaft 21 through which a driving force of the power source 10 is transmitted, and a unidirectional bearing to rotate integrally with the input shaft when the input shaft 21 is rotated. And a drive gear 22 constrained by 23.
  • the input shaft 21 is connected so that one side is connected to the power source 10 and the other side is connected to the clutch unit 30, and the bearing is supported on the gear housing 60 and the clutch unit 30.
  • the drive gear 22 is installed to be constrained in the reverse direction (direction opposite to the rotational direction of the input shaft) by the unidirectional bearing 23 so as to be integrally rotated with the input shaft 21 during the rotation operation of the input shaft 21. That is, the drive gear 22 is rotated in a forward direction (drive direction of the input shaft by the power source) integrally with the input shaft 21 by the unidirectional bearing 23, the rotational speed of the drive gear 22 of the input shaft 21 When it becomes faster than the rotation speed, it becomes the idling state with respect to the input shaft 21 by the unidirectional bearing 23.
  • the unidirectional bearing 23 is a bearing that transmits power only in one direction, and since a known one is used, a detailed description thereof will be omitted. In addition, the unidirectional bearing may be installed in place of a known unidirectional clutch.
  • the clutch unit 30 is connected to the power input unit 20 and the rotation transmission unit 40, and is composed of an electronically controlled clutch 70 or a centrifugal clutch ( 80).
  • the electronically controlled clutch 70 is a known clutch device that is operated so that the disk pad is in close contact with the operation of the clutch manipulator (lever or pedal), or a known clutch device that automatically operates when a predetermined speed or more is transmitted to transmit power. It may include all of the clutch device.
  • the centrifugal clutch 80 is operated by centrifugal force to transmit power, and as shown in FIGS. 5 to 8, a clutch first rotor installed to be integrally rotated on the input shaft 21 of the power input unit ( 81, between the clutch second rotor 82 and the clutch first and second rotors 81 and 82, which are installed to have the clutch first rotor 81 and the interspace 83 and are connected to the clutch gear. It may be installed to include a roller operating portion 84 is connected to the clutch first rotor 81 to be activated.
  • the clutch first rotor 81 is connected to the input shaft 21 is installed in the center so as to rotate in a concentric circle, the outer peripheral surface is formed with a contact portion 85 having a support surface 85a and the inclined surface 85b, roller
  • the installation hole 86 to which the operation unit 84 is connected is installed to have a predetermined length and formed therein.
  • the support surface 85a is formed such that an upper side thereof is connected to the outer circumferential surface 81a of the clutch first rotor, and a lower end thereof is connected to the inclined surface 85b, and has a vertical surface facing the center of the clutch first rotor 81. Or a curved surface having a predetermined concave curvature.
  • the support surface 85a is preferably made of a curved surface of concave curvature for the stable mounting of the roller operating portion 84, the height (h) of the support surface is formed to be larger than the roller diameter (D) of the roller operating portion. .
  • the inclined surface 85b may be formed in a curved or straight shape so that the roller 84a of the roller operation part 84 may be moved outward by the rotational force of the clutch first rotor 81.
  • the inclined surface 85b is formed, for example, in an involute curve or a taper shape, and is preferably formed in an involute curve.
  • the inclined surface (85b) is formed so that one end is connected to the support surface (85a) and the other end is connected to the outer peripheral surface (81a) of the clutch first rotor, the roller operation by the rotational force of the clutch first rotor (81)
  • the negative roller 84a can be moved in the direction of the outer circumferential surface 81a of the clutch first rotor.
  • One or more contact portions 85 are formed on the outer circumferential surface 81a of the first clutch of the clutch, and when the plurality of contact portions 85 are continuously formed to face one direction on the entire circumferential surface of the first clutch of the clutch, the first rotor of the clutch
  • the 81 is formed in a sawtooth shape by the plurality of close contact portions 85. That is, when the plurality of contact portions 85 are continuously formed along the entire circumference of the outer circumferential surface of the clutch first rotor, the contact portion 85 has an upper end of the support surface connected to an outer end of one inclined surface, Since the lower end is formed to be repeatedly connected to the inner end of the neighboring inclined surface, the clutch first rotor 81 has a sawtooth shape as a whole.
  • the installation hole 86 is a roller operation portion 84 is connected to the installation, the predetermined length so that one side (86a) toward the inside of the clutch first rotor, the other side (86b) toward the outside of the clutch first rotor It is provided and formed.
  • the installation hole 86 may have a straight long hole shape or may have a curved long hole shape, and is preferably formed in a straight long hole shape.
  • the clutch second rotor 82 includes a receiving groove 82a so that the clutch first rotor 81 is positioned therein, and the roller 84a of the roller operating portion is supported along the circumference of the receiving groove 82a.
  • the inner circumferential surface 82b is formed and is connected to one side so that the clutch gear 31 is integrally rotated.
  • the clutch first rotor When the interspace 83 is assembled so that the clutch first rotor 81 is inserted into the accommodation groove 82a of the clutch second rotor, the clutch first rotor is formed on the inner circumferential surface 82b of the clutch second rotor accommodation groove. It means a space formed in the interval between the inclined surface 85b of the close contact portion, the interspace 83 is the interval between the inner peripheral surface 82b of the clutch second rotor receiving groove and the inclined surface 85b of the clutch first rotor progressively It will form a narrowing shape.
  • the clutch when the clutch first rotor 81 is assembled into the receiving groove 82a of the clutch second rotor, the clutch is formed on the inner circumferential surface 82b of the clutch second rotor by the shape of the inclined surface 85b of the close contact portion.
  • the interval between the one rotor side to the other end of the inclined surface (or the inclined surface outer end) is smaller than the roller diameter D of the roller operating portion, and the one end of the inclined surface of the clutch first rotor (or the inclined surface inner end) on the inner circumferential surface of the second clutch rotor.
  • the interspace is formed so that the space
  • the roller operation unit 84 is operated by the rotational force of the clutch first rotor 81 to perform an operation of bringing the clutch first rotor 81 and the clutch second rotor 82 into close contact so as to be integrally rotated.
  • the roller operating portion 84 configured as described above has a feature that no loss occurs due to friction.
  • the roller operation unit 84 is a roller 84a which is installed to be located in the close contact portion 85 of the clutch first rotor, and a support (84b) which is connected to one side so that both ends of the roller 84a is rotatable; Mounting hole 84c penetrating the installation hole 86 of the clutch first rotor and connected to the other side of the support stand 84b, and an installation hole so as to be located between the movable stand 84c and the other side 86b of the installation hole. And a support spring 84d installed in the 86 to move the movable table 84c in the direction of one side 86a of the installation hole.
  • roller operating portion 84 is rotatably connected to the roller (84a) on one side of the support (84b), the other side of the support (84b) on both ends of the movable table (84c) through the installation hole 86 It is rotatably connected, and the movable stand 84c is supported by the support spring 84d in the installation hole 86.
  • the roller actuating unit 84 configured as described above does not operate when the rotational force of the clutch first rotor 81 is less than a predetermined value so that only the clutch first rotor 81 is rotated by the input shaft 21, and the clutch first rotor 81.
  • the roller operating portion 84 is operated by the centrifugal force, and the clutch first rotor 81 and the clutch second rotor 82 are driven by the roller 84a of the roller operating portion. It performs a function to rotate integrally.
  • the roller actuating unit 84 when the rotational force of the clutch first rotor 81 is less than a predetermined value, the movable stand 84c is positioned on one side 86a of the installation hole by the support spring 84d.
  • the roller 84a to which the stand 84c is connected by the support stand 84b is kept in contact with the support surface 85a and the inclined surface 85b of the close contact portion 85, so that the clutch first rotor 81 Is rotated without interference caused by the roller 84a.
  • the roller operation portion 84 moves the roller 84a along the inclined surface 85b of the close contact portion by a centrifugal force and simultaneously moves.
  • the stand 84c compresses the support spring 84d and is moved from one side 86a of the installation hole to the other side 86b, and the roller 84a is moved along the inclined surface of the contact portion, so that the inclined surface and the inner circumferential surface of the clutch second rotor are moved.
  • the clutch first rotor 81 and the clutch second rotor 82 are caught between the inclined surface 85b of the close contact portion and the inner circumferential surface 82b of the clutch second rotor at a portion where the interval is narrower and smaller than the diameter of the roller. Are integrally rotated together.
  • the constant value of the rotational force of the clutch first rotor 81 for operating the roller operation unit 84 may include the elastic force of the support spring 84d, the movable table 84c, and the roller 84a in consideration of the capacity of the power source and the required output amount. Since it is calculated by the calculation or the program according to the weight of the), it is not particularly limited.
  • the roller operation unit 84 may be set to a predetermined value to be operated when reaching more than about 30% of the maximum power output speed of the power source, more specifically, the rotational force of the clutch first rotor section 1,000 ⁇ 5,000rpm It can be designed to operate when a certain value is set within.
  • roller operation unit 84 may be configured to be connected to each other by the link unit 90 so that a plurality of the synchronized operation when the clutch first rotor 81 rotational force reaches a predetermined value.
  • the link unit 90 has a central rotary link 91 installed to support the bearing on the input shaft 21, and one end of the link unit 90 is hinged to the central rotary link 91. And a connecting link 92 connected to the other end of the roller operating part so as to be rotatable.
  • the link unit 90 configured as described above has a rotational force of the clutch first rotor 81 when a plurality of roller operation units 84 are provided between the clutch first rotor 81 and the clutch second rotor 82.
  • the rotation operation of the central rotary link 91 by the connecting link 92 connected thereto, a plurality of another connection link 92 connected thereto by the rotation of the central rotary link 91 is It is operated at the same time, so that the operation of the plurality of roller operating portion is synchronized.
  • centrifugal clutch 80 may be configured to further include a ball stopper portion 87. That is, when the centrifugal clutch 80 is configured to further include a ball stopper portion 87, the clutch operating portion 84 is operated only when the clutch first rotor 81 is rotated at a high speed so that the high stage 2 The shift is made, and the return is made to the lower stage (stage 1) even at a low speed.
  • the ball stopper part 87 has a stopper hole 87a formed to communicate with the installation hole 86 of the clutch first rotor, and the installation hole 86 is inserted into the stopper hole 87a.
  • a ball 87b installed to protrude into a part of the ball, a ball spring 87c installed in the stopper hole 87a to elastically support the ball 87b, and a ball spring fastened in the stopper hole 87a.
  • 87c) includes an adjustment bolt (87d) for preventing the separation and tension.
  • the ball stopper portion 87 configured as described above is installed at one side of the installation hole 86 so that the ball is supported by the moving table 84c of the clutch operating portion, so that the clutch first rotor 81 is rotated below a set value. At the time, it has a function to prevent the movable stand 84c from moving along the installation hole 86.
  • the moving table 84c moves to the ball stopper portion 87.
  • the clutch first rotor 81 is rotated at a high speed (for example, more than 3,000rpm), moving by the centrifugal force by the rotation of the clutch first rotor 81.
  • the stand 84c may be configured to move along the installation hole 86 while compressing the ball spring 87c by pressing the ball 87b to operate the clutch operating unit 84.
  • a step is formed in the movable table 84c to include a locking step 841c.
  • the locking step 841c of the moving table 84c of the ball stopper portion 87 is formed.
  • the moving table 84c is moved along the mounting hole 86 by the high speed rotation of the clutch first rotor 81, the moving table 84c moves to the ball stopper. The state in which the negative ball 87b is kept pressed is maintained.
  • the present invention provides the ball stopper portion 87 at a low speed (e.g., less than 3,000 rpm) while a high speed shift (two stages) is achieved at a high speed (for example, 3,000 rpm or more) by the ball stopper portion 87.
  • the clutch operating portion 84 is operated so that the movable table 84c is quickly returned to its original position without being influenced by it.
  • the rotation transmission unit 40 is installed to be rotated integrally with the rotary shaft 41 and the rotary shaft 41 is installed so that both ends of the bearing support to the gear housing 60 so as to be parallel to the input shaft 21 of the power input unit.
  • a first rotary gear 42 meshed with the drive gear 22 of the input unit, a second rotary gear 43 connected to the rotary shaft 41 to be integrally installed, and meshed with the clutch gear 31 of the clutch unit;
  • a third rotary gear 44 connected to the rotary shaft 41 so as to be integrally rotated to transmit power to the output unit 50, wherein the gear ratio of the drive gear 22 and the first rotary gear 42 ( The reduction ratio) is formed to be larger than the gear ratio (reduction ratio) of the clutch gear 31 and the second rotary gear 43.
  • the rotation transmission unit 40 configured as described above, when the clutch unit 30 is not operated, the driving force of the power source 10 is transmitted to the first rotary gear 42 through the drive gear 22 of the power input unit, thereby rotating the shaft 41. ) Is rotated, and the third rotary gear 44 is rotated by the operation of the rotating shaft to transmit the driving force to the output unit 50.
  • the driving force of the power source 10 is transmitted to the second rotary gear 43 through the clutch gear 31 of the clutch unit 30 to rotate the first rotary gear 42.
  • the rotating shaft 41 is rotated at a speed faster than the speed, and the third rotating gear 44 is rotated by the rotating shaft 41 that is rotated as described above, and a driving force is transmitted to the output unit 50.
  • the output unit 50 is an output gear 52 which is installed so that one side is engaged with the third rotary gear 44 of the rotation transmission unit, and is installed to rotate integrally with the output gear 52 and parallel to the rotation shaft 41 It includes an output shaft 51 bearing the bearing to the gear housing 60 so as to.
  • the output unit 50 may further include a differential gear unit 53, and may be configured to be applied to a two-wheeled, three-wheeled, or four-wheeled vehicle.
  • the output unit 50 is an output gear 52 which is installed so that one side is engaged with the third rotary gear 44 of the rotation transmission unit, and the differential gear unit is installed to rotate integrally with the output gear 52 ( 53 and the output shafts 51a and 51b connected to the differential gear portion 53 and supported by the gear housing 60 so as to be parallel to the rotation shaft 41.
  • the differential gear unit 53 is a differential case 57 fixed to the output gear 52 so as to rotate concentrically with the output gear 52, and the first gear 54 is rotatably connected to the differential case.
  • a second gear 55 connected to and installed in the differential case 57 so as to be perpendicular to the first gear 54, and an output shaft 51a connected thereto, and further perpendicular to the first gear 54.
  • It includes a third gear 56 connected to and installed in the differential case 57 so as to face the second gear 55, and another output shaft 51b is connected to and installed.
  • the differential gear unit 53 configured as described above, the differential case 57 is rotated by the output gear 52, and the first gear 54 is rotated together with the differential case by the rotation of the differential case.
  • the gear 55 and the third gear 56 By rotating the gear 55 and the third gear 56, the output shafts 51a and 51b are driven to rotate.
  • Such a differential gear portion 53 is to change the rotational speed of the wheels respectively installed on both sides of the output shaft 51 at the time of changing direction, the stable direction change is made to prevent the sliding phenomenon of the wheel.
  • a reverse unidirectional bearing 33 may be further installed between the clutch gear 31 of the clutch portion 30 and the input shaft 21 of the power input unit 20, and the reverse unidirectional bearing 33 may be provided.
  • the clutch gear 31 When the rotation of the clutch gear 31 is constrained in the rotational direction of the input shaft 21 so that the rotational speed of the input shaft 21 becomes faster than the rotational speed of the clutch gear 31, the clutch gear 31 has a reverse unidirectional bearing.
  • the idling state is made with respect to the input shaft 21 by 33, and the rotation speed of the clutch gear 31 becomes faster than the rotation speed of the input shaft 21, the input shaft 21 is connected to the reverse unidirectional bearing 33.
  • the regenerative braking force is generated by rotating in the forward direction (drive direction of the input shaft by the power source) integrally with the clutch gear 31.
  • the reservoir tooth clutch 15 is further connected to the drive gear 22 and the input shaft 21 of the power input unit 20 so that the regenerative braking force can be generated and reversed. Can be installed.
  • the general bearing is not the reverse unidirectional bearing 33 between the clutch gear 31 of the clutch unit 30 and the input shaft 21 of the power input unit 20.
  • the present invention is not only the regenerative braking force is generated without the installation of the reverse unidirectional bearing, it is provided with a reverse function by the power source (10).
  • the reservoir tooth clutch (engagement clutch 15) is connected to the driving gear 22 and the input shaft 21 so as to be integrally rotated, and when the centrifugal force is generated below the centrifugal force setting value, the clutching state (clutching) Is maintained, the drive gear 22 and the input shaft 21 are integrally rotated, and when a centrifugal force exceeding the centrifugal force set value is generated, the drive gear 22 is in a non-clutching state. And the input shaft 21 are configured to be disconnected.
  • the centrifugal force set value is set to 1,000 rpm
  • the rotational force of the input shaft 21 through the reservoir tooth clutch 15 is reduced. It is transmitted to the drive gear 22, the drive gear 22 is driven to rotate in the forward direction. At this time, the input shaft 21, the reservoir tooth clutch and the drive gear 22 are integrally rotated forward.
  • the reservoir tooth clutch 15 is automatically non-clutched, and the rotational force of the input shaft 21 is driven. Since the short circuit is not transmitted to the gear 22, the rotational force of the input shaft 21 is transmitted to the drive gear 22 only through the unidirectional bearing 23, so that the drive gear 22 is rotated in the forward direction.
  • the operating time of the clutch clutch and the non-clutching of the reservoir tooth clutch 15 can be adjusted by changing the centrifugal force setting value, and the operating centrifugal force of the reservoir tooth clutch described above is 1,000.
  • the rpm is to help the understanding of the present invention, the operating centrifugal force is not limited thereto.
  • the drive gear 22 when the rotational speed of the drive gear 22 becomes faster than the rotational speed of the input shaft 21, the drive gear 22 is idling with respect to the input shaft 21 by the unidirectional bearing 23, but the drive gear ( 22 is connected to the input shaft 21 by the reservoir tooth clutch 15, and the input shaft 21 is integrally connected with the drive gear 22 by the reservoir tooth clutch 15 in the forward direction (the driving direction of the input shaft by the power source). ) And the regenerative braking force is generated.
  • the reservoir tooth clutch 15 is always in contact with the teeth 18 by the elastic force of the spring 16 (clutching) when the driving force is transmitted when less than 1,000rpm, centrifugal force exceeding 1,000rpm is generated, By way of centrifugal force the waiter 17 may be operated such that the spring 16 is compressed so that the tooth 18 is non-clutching.
  • the reservoir tooth clutch 15 is a known tooth clutch made of a structure in which a tooth shape having an inclined tooth shape is used. Therefore, a detailed description thereof will be omitted.
  • reference numeral 24 is a collar
  • 32 is a bearing
  • 34 is a bush
  • 35 is an oil seal
  • 61 to 66 are bearings.
  • the present invention is connected to the oil seal, shim, ball bearings, etc. between the parts even though not shown in the drawings, this additional configuration is a known technique in the transmission, so the description thereof is omitted. do.
  • the bearing 33 when the bearing 33 is installed as a reverse unidirectional bearing, the bearing 32 may also be installed and used as a reverse unidirectional bearing.
  • the two-speed transmission device of the present invention configured as described above can be applied to various fields as well as electric vehicles, ships, general vehicles, rearers, bicycles, wheelchairs, strollers and the like.
  • the operation relationship will be described in detail in a state in which the clutch portion of the present invention is set as a centrifugal clutch and the differential gear portion is further provided in the output portion.
  • the centrifugal force clutch will be described on the assumption that the shift is performed at 30 km / h for the maximum output speed of 100 km / h.
  • the input shaft 21 of the power input unit is rotated by the power source 10
  • the drive gear 22 is rotated by the input shaft 21, and the first of the rotation transmission unit 40 is driven by the drive gear 22.
  • the rotary gear 42 is rotated in one direction together with the rotary shaft 41, and the third rotary gear 44 is rotated by the rotation of the rotary shaft 41 to rotate the output gear 52 of the output unit.
  • the output shafts 51a and 51b are rotated in the same direction (forward direction) with the input shaft 21 through the differential gear portion. At this time, the output shaft (51a, 51b) is to drive the wheel to less than 30km / h.
  • the clutch first rotor 81 of the clutch unit rotates together with the drive gear 22, and the second rotary gear 43 of the rotation transmission unit is rotated.
  • the clutch gear 31 is rotated by the clutch to rotate the second rotor 82, but the centrifugal clutch 80 is not operated when the rotational force of the clutch first rotor 81 is less than a predetermined value.
  • the rotor 81 and the clutch second rotor 82 have different rotational forces and are rotated, respectively, and do not affect the rotational force (output) of the output shaft 51.
  • the clutch unit 30 when the clutch unit 30 is set as the electronically controlled clutch 70, the power transmission process from the input shaft 21 to the output shafts 51a and 51b is the same as before and after the operation of the centrifugal clutch.
  • the centrifugal force is applied to the clutch operating portion 84 by increasing the rotational force of the clutch first rotor 81.
  • the roller 84a moves along the interspace 83 in the direction of the inner circumferential surface of the clutch second rotor along the inclined surface 85b of the close contact portion, and the movable table 84c compresses and installs the support spring 84d.
  • the rotational force of the input shaft 21 is transmitted to the first rotary gear 42 by the drive gear 22 to rotate the rotary shaft 41, but the first rotation with the drive gear 22
  • the gear ratio (deceleration ratio) of the gear 42 is formed to be larger than the gear ratio (reduction ratio) of the clutch gear 31 and the second rotary gear 43, and the drive gear 22 is formed by the unidirectional bearing 23 by the input shaft ( 21), so
  • the rotation force transmitted to the rotation shaft 41 through the second rotation gear 43 is greater than the rotation force transmitted to the rotation shaft 41 through the first rotation gear 42, and thus, the second rotation gear 43
  • the rotational speed of the rotational shaft 41 is increased faster than the rotational speed of the first rotational gear 42, so that the drive gear 22 meshed with the first rotational gear 42 has an input shaft by the unidirectional bearing 23.
  • An idling state is achieved with respect to (21). That is, the driving force of the power source 10 is transmitted to the output shaft 51 only through the clutch gear 31, the second rotary gear 43, and the rotary shaft 41.
  • the present invention provides a minimum or shifting shock according to the operation of the clutch unit when shifting to the second stage. Acceleration to two stages is achieved without impact.
  • the output unit 50 becomes a power input unit when the accelerator pedal is not operated while driving, and thus the output unit is output.
  • the rotational force of the unit 50 is input to the clutch gear 31 of the clutch unit through the output gear 52, the third rotary gear 44, and the second rotary gear 43.
  • the rotational force of the clutch gear 31 is greater than the rotational force of the input shaft 21 of the power input portion, and the reverse unidirectional bearing 33 provided between the clutch gear 31 and the input shaft 21 has a clutch gear 31 with respect to the input shaft. Since the forward rotation of the shaft is installed to be constrained, when the rotational force higher than the rotational force of the input shaft 21 is input to the clutch gear 31, the clutch gear 31 and the input shaft 21 are integrally connected and have a rotation ratio of 1: 1. It is rotated by, which causes the power source to be driven to generate power.
  • the reservoir tooth clutch 15 When the input shaft 21 is rotated at 1,000 rpm or less in the reverse direction by the power input unit, the reservoir tooth clutch 15 is maintained in the clutching state, and is driven by the reservoir tooth clutch 15 connected to the input shaft 21.
  • the gear 22 is rotated in the reverse direction, the first rotary gear 42 of the rotary transmission unit 40 is rotated in one direction with the rotary shaft 41 by the drive gear 22, the rotary shaft 41
  • the third rotary gear 44 is rotated by the rotation of the output gear 52 of the output unit is rotated in the reverse direction to the reverse.
  • roller clutch portion 84a roller

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Abstract

본 발명은 2단 변속장치에 관한 것으로, 그 목적은 간단한 구조에 의해 소형화가 가능하고, 동력손실없이 동력원의 구동력이 출력축으로 신속하게 전달될 수 있는 2단 변속장치를 제공하는 것이다. 본 발명은 동력원의 구동력이 입력축에 전달되고, 단방향 베어링에 의해 입력축과 일체로 회전구동되는 구동기어가 설치된 동력입력부; 동력입력부의 입력축에 연결설치되고 일측에 클러치기어가 연결설치되는 클러치부; 클러치부의 클러치기어 또는 동력입력부의 구동기어로부터 회전력을 선택적으로 전달받아 회전구동되는 회전전달부; 회전전달부를 통해 동력원의 구동력을 전달받아 출력축을 회전구동시키는 출력부; 상기 동력입력부, 클러치부, 회전전달부 및 출력부가 설치되는 기어하우징부;를 포함하도록 하여, 클러치부의 작동유무에 따라 2단 변속이 이루어지도록 구성되어 있다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 22.06.2017]　2단 변속장치
본 발명은 2단 변속장치에 관한 것으로, 클러치부의 작동에 의해 동력원의 구동력이 2단변속되어 출력부에 전달될 수 있는 2단 변속장치에 관한 것이다.
최근 자동차의 배기가스로 인한 대기오염 및 지구온난화와 같은 문제로 인해 지구환경 보호와 에너지자원의 고갈에 따른 에너지 절약정책이 추진되고 있으며, 이러한 문제를 해결하고자 전기자동차, 하이브리드 전기 자동차, 연료전지 전기 자동차와 같은 친환경자동차에 대한 관심이 증대되고 있다.
일반적으로, 전기자동차는 연료로서 가솔린 엔진과는 달리 전기를 사용하고 있어 동력원으로 전기모터를 사용하고 있어, 배기가스의 배출이 전혀 없는 무공해차량으로, 초기에는 전기모터에서 발생되는 동력을 단순한 감속기로 감속하여 구동륜을 구동하도록 하는 동력전달구조가 주로 사용되었으나, 최근에는 전기모터로부터의 동력을 보다 효율적으로 구동륜으로 전달하도록 하여, 차량의 주행가능거리를 연장하고 구동성능을 향상시키는 변속시스템에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
종래 전기자동차는 모터의 특성이 우수하여 단일기어비를 갖는 감속기가 널리 사용되어지고 있으나, 이와 같이 감속기만을 사용할 경우 상대적으로 모터의 용량이 커져야만 하는 문제점이 있어, 최근에는 모터를 최대한 효율적으로 운전할 수 있는 2단 변속 장치가 널리 사용되어지고 있다.
그러나, 종래의 2단변속장치는 2단 변속단을 구현하기 위해, 2개의 마찰클러치 또는 유체클러치를 필요로 하고 있으며, 이에 의해 변속기의 부피가 커지고, 제조원가가 증가될 뿐 아니라, 동력전달효율이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 2단변속장치는 다수의 외접기어와, 록킹 장치, 시프트 기구 등의 구성이 적용되고 있어, 그 구조가 매우 복잡하고, 조립성이 저하되며, 구성 부품의 수가 증가 및 복잡한 연결관계에 의해 동력원의 동력이 출력축에 신속하게 전달되지 못하는 동력손실현상이 발생되어, 변속성능이 저하되는 문제점이 있었다.
특히, 종래의 2단변속장치는 1단에서 2단으로의 변속시, 변속 충격과 마찰손실이 발생되어, 탑승자의 승차감을 저하시키고 안전운전을 방해하게 되는 등 여러가지 문제점이 있었다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌1) 공개특허공보 공개번호 10-2016-0005209(2016.01.14)
(특허문헌2) 등록특허공보 등록번호 10-1532834(2015.06.24)
(특허문헌3) 등록특허공보 등록번호 10-1350772(2014.01.07)
(특허문헌4) 공개특허공보 공개번호 특1997-0046346(1997.07.26)
본 발명의 목적은 간단한 구조에 의해 소형화가 가능하고, 동력손실없이 동력원의 구동력이 출력축으로 신속하게 전달될 수 있는 2단 변속장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 동력원의 구동력이 입력축에 전달되고, 단방향 베어링에 의해 입력축과 일체로 회전구동되는 구동기어가 설치된 동력입력부; 동력입력부의 입력축에 연결설치되고 일측에 클러치기어가 연결설치되는 클러치부; 클러치부의 클러치기어 또는 동력입력부의 구동기어로부터 회전력을 선택적으로 전달받아 회전구동되는 회전전달부; 회전전달부를 통해 동력원의 구동력을 전달받아 출력축을 회전구동시키는 출력부; 상기 동력입력부, 클러치부, 회전전달부 및 출력부가 설치되는 기어하우징부;를 포함하도록 하여, 클러치부의 작동유무에 따라 2단 변속이 이루어지도록 구성되어 있다.
본 발명은 동력전달과정이 간단하도록 되어 있어, 기존 장치에 비해 동력전달효율이 우수하며, 동력손실이 적어 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 전기차에 적용되는 경우 모터 감속기 대비 차량의 최고속 성능이 개선되고, 가속 성능, 등판 성능이 개선된 것을 물론, 구성 부품의 수를 최소화에 따라 원가가 절감되고, 중량이 최소화될 수 있다.
본 발명은 주행상태에 따라 다이나믹하게 2단계 변속이 이루어질 수 있어, 차량의 출력 및 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 기어하우징부내에 동력입력부, 회전전달부, 출력부가 위치하고, 클러치부 및 동력원이 연결되도록 모듈화 되어 있어, 소형화가 가능하며, 이로 인해 차량의 휠내(In wheel type)에 일체로 설치가 가능할 뿐 아니라, 휠 외측(Out wheel type)에 손쉽게 연결하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 원심력식 클러치는 회전구동되는 롤러에 의해 클러치 제1로터와 클러치 제2로터가 일체로 회전되도록 되어 있어, 마찰에 따른 손실이 발생되지 않으며, 이로 인해 동력손실없이 동력원의 구동력이 출력축에 전달된다.
본 발명은 변속경계지점에서 클러치 제1로터와 클러치 제2로터 또는, 클러치 플레이트와 클러치 허브의 속도 차이가 최소화되도록 되어 있어, 클러치부의 작동에 따른 변속 충격없이 변속이 이루어진다.
본 발명은 2단의 변속비를 제공하여 전기차량의 구동성능을 보다 향상시키며, 동력 소모를 최소화하여 전기차의 연비향상 및 주행가능 거리의 증가를 도모할 수 있다.
본 발명은 전기구동차량, 전기구동이륜차 등등 전기구동에 의해 움직이는 기기에 설치될 수 있을 뿐 아니라, 풍력발전설비 등과 같이 기생산된 기기에도 쉽게 적용할 수 있는 등 많은 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도
도 2 는 본 발명에 따른 내부 구성을 보인 예시도
도 3 은 본 발명에 따른 내부구성을 간략하게 보인 예시도
도 4 는 본 발명에 따른 또다른 내부구성을 간략하게 보인 예시도(단방향베어링 추가)
도 5 는 본 발명에 따른 원심력식 클러치의 구성을 보인 예시도
도 6 은 본 발명에 따른 원심력식 클러치의 작동상태를 보인 예시도
도 7 은 본 발명에 따른 원심력식 클러치의 구성을 보인 예시도(링크부 추가)
도 8 은 본 발명에 따른 링크부를 포함한 원심력식 클러치의 작동상태를 보인 예시도
도 9 는 본 발명에 따른 또다른 구성을 보인 예시도(차동기어부 추가)
도 10은 도 9 의 조립상태를 보인 내부구성 보인 예시도
도 11은 도 10 의 구성을 간략하게 보인 예시도
도 12는 동력입력부, 회전전달부 및 출력부의 상세구성을 보인 예시도
도 13은 본 발명의 또다른 구성을 간략하게 보인 예시도(리저버 투스 클러치 추가)
도 14는 본 발명의 동력입력부에 리저버 투스 클러치가 추가된 상태를 보인 예시도
도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 내부 구성을 보인 예시도를, 도 3 은 본 발명에 따른 내부구성을 간략하게 보인 예시도를, 도 4 는 본 발명에 따른 또다른 내부구성을 간략하게 보인 예시도(단방향베어링 추가)를, 도 5 는 본 발명에 따른 원심력식 클러치의 구성을 보인 예시도를, 도 6 은 본 발명에 따른 원심력식 클러치의 작동상태를 보인 예시도를, 도 7 은 본 발명에 따른 원심력식 클러치의 구성을 보인 예시도(링크부 추가)를, 도 8 은 본 발명에 따른 링크부를 포함한 원심력식 클러치의 작동상태를 보인 예시도를, 도 9 는 본 발명에 따른 또다른 구성을 보인 예시도(차동기어부 추가)를, 도 10 은 도 9 의 조립상태를 보인 내부구성 보인 예시도를, 도 11 은 도 10 의 구성을 간략하게 보인 예시도를, 도 12 는 동력입력부, 회전전달부 및 출력부의 상세구성을 보인 예시도를, 도 13 은 본 발명의 또다른 구성을 간략하게 보인 예시도(리저버 투스 클러치 추가)를, 도 14 는 본 발명의 동력입력부에 리저버 투스 클러치가 추가된 상태를 보인 예시도를 도시한 것으로,
본 발명은 동력원(10)의 구동력이 입력축(21)에 전달되고, 단방향 베어링(23)에 의해 입력축(21)과 일체로 회전구동되는 구동기어(22)가 설치된 동력입력부(20); 동력입력부(20)의 입력축(21)에 연결설치되고 일측에 클러치기어(31)가 연결설치되는 클러치부(30); 클러치부의 클러치기어(31) 또는 동력입력부의 구동기어(22)로부터 회전력을 선택적으로 전달받아 회전구동되는 회전전달부(40); 회전전달부(40)를 통해 동력원(10)의 구동력을 전달받아 출력축(51)을 회전구동시키는 출력부(50); 상기 동력입력부(20), 클러치부(30), 회전전달부(40) 및 출력부(50)가 설치되는 기어하우징부(60);를 포함하여, 클러치부(30)의 작동유무에 따라 2단 변속이 이루어지도록 되어 있다.
상기 동력원(10)은 모터, 전기모터 등등 동력을 발생시키는 구동수단을 의미한다. 또한, 상기 동력원(10)은 기어하우징부(60)에 고정되도록 설치되거나, 동력입력부(20)의 입력축(21)에 축결합되도록 별도 고정수단에 고정설치될 수 있다.
상기 동력입력부(20)는 도 1 내지 도 4 에 도시된 바와 같이, 동력원(10)의 구동력이 전달되는 입력축(21)과, 상기 입력축(21)의 회전시, 입력축과 일체로 회전되도록 단방향 베어링(23)에 의해 구속되는 구동기어(22)를 포함한다.
상기 입력축(21)은 일측이 동력원(10)에 연결되고 타측이 클러치부(30)에 연결되며, 기어하우징부(60) 및 클러치부(30)에 베어링 지지되도록 설치되어 있다.
상기 구동기어(22)는 입력축(21)의 회전작동시, 입력축(21)과 일체로 회전되도록 단방향 베어링(23)에 의해 역방향(입력축의 회전방향과 반대되는 방향)으로 구속되도록 설치되어 있다. 즉, 상기 구동기어(22)는 단방향 베어링(23)에 의해 입력축(21)과 일체로 정방향(동력원에 의한 입력축의 구동방향) 회전되고, 구동기어(22)의 회전속도가 입력축(21)의 회전속도 보다 빠르게 될 경우, 단방향 베어링(23)에 의해 입력축(21)에 대하여 아이들링 상태가 된다.
상기 단방향 베어링(23)은 일방향으로만 동력을 전달하는 베어링으로, 공지의 것을 사용하므로, 그 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 상기 단방향 베어링은 공지의 단방향 클러치로 대체하여 설치될 수 있다.
상기 클러치부(30)는 도 1 내지 도 4 에 도시된 바와 같이, 동력입력부(20) 및 회전전달부(40)에 연결설치되어 있으며, 전자제어식 클러치(70)로 이루어지거나, 원심력식 클러치(80)로 이루어질 수 있다.
상기 전자제어식 클러치(70)는 클러치 조작기(레버 또는 페달)의 조작에 디스크 패드가 밀착접촉되도록 작동되어 동력이 전달되도록 하는 공지의 클러치장치 또는, 일정속도 이상이면 자동작동되어 동력이 전달되도록 하는 공지의 클러치장치를 모두 포함할 수 있다.
상기 원심력식 클러치(80)는 원심력에 의해 작동되어 동력이 전달되도록 하는 것으로, 도 5 내지 도 8 에 도시된 바와 같이, 동력입력부의 입력축(21)에 일체로 회전되도록 설치되는 클러치 제1로터(81)와, 클러치 제1로터(81)와 사이공간(83)을 구비하도록 설치되고 클러치기어에 연결설치되는 클러치 제2로터(82)와, 클러치 제1,2로터(81,82) 사이에서 작동되도록 클러치 제1로터(81)에 연결설치되는 롤러작동부(84)를 포함하도록 설치될 수 있다.
상기 클러치 제1로터(81)는 동심원으로 회전되도록 입력축(21)이 중심에 연결 설치되어 있으며, 외주면에는 지지면(85a)과 경사면(85b)을 구비하는 밀착부(85)가 형성되고, 롤러작동부(84)가 연결설치되는 설치홀(86)이 소정길이를 구비하며 내부에 형성되어 있다.
상기 지지면(85a)은 상측이 클러치 제1로터의 외주면(81a)에 연결되고, 하단이 경사면(85b)에 연결되도록 형성되어 있으며, 클러치 제1로터(81)의 중심을 향하도록 수직면으로 이루어지거나, 소정의 오목한 곡률을 구비하는 곡면으로 이루어질 수 있다.
상기 지지면(85a)은 롤러작동부(84)의 안정적인 안착을 위하여 오목한 곡률의 곡면으로 이루어지는 것이 바람직하며, 지지면의 높이(h)는 롤러작동부의 롤러 직경(D)보다 크도록 형성되어 있다.
상기 경사면(85b)은 클러치 제1로터(81)의 회전력에 의해 롤러작동부(84)의 롤러(84a)가 외측방향으로 이동될 수 있도록 곡선형 또는 직선형으로 형성될 수 있다. 상기 경사면(85b)은 일예로 인벌류트 곡선형 또는 테이퍼형으로 형성되어 있으며, 바람직하게는 인벌류트 곡선형으로 형성된다.
즉, 상기 경사면(85b)은 일측단이 지지면(85a)에 연결되고 타측단이 클러치 제1로터의 외주면(81a)에 연결되도록 형성되어, 클러치 제1로터(81)의 회전력에 의해 롤러작동부의 롤러(84a)가 클러치 제1로터의 외주면(81a)방향으로 이동될 수 있도록 되어 있다.
상기 밀착부(85)는 클러치 제1로터의 외주면(81a)에 하나 이상이 형성되어 있으며, 클러치 제1로터의 외주면 전체둘레에 일방향을 향하도록 복수개가 연속하여 형성될 경우, 상기 클러치 제1로터(81)는 복수의 밀착부(85)에 의해 톱니형상으로 이루어지게 된다. 즉, 클러치 제1로터의 외주면 전체 둘레를 따라 복수의 밀착부(85)가 연속하여 형성될 경우, 상기 밀착부(85)는 지지면의 상단이 일측 경사면의 외측끝단에 연결되고, 지지면의 하단이 이웃하는 또다른 경사면의 내측 끝단에 연결되는 형상이 반복적으로 이루어지도록 형성되게 되므로, 클러치 제1로터(81)는 전체적으로 톱니형상을 이루게 된다.
상기 설치홀(86)은 롤러작동부(84)가 연결설치되는 것으로, 일측(86a)이 클러치 제1로터의 내측을 향하고, 타측(86b)이 클러치 제1로터의 외측을 향하도록 소정길이를 구비하며 형성되어 있다.
상기 설치홀(86)은 직선형 장홀형상을 구비하거나, 곡선형 장홀형상을 구비할 수 있으며, 바람직하게는 직선형 장홀형상으로 형성된다.
상기 클러치 제2로터(82)는 클러치 제1로터(81)가 내부에 위치하도록 수용홈(82a)을 구비하고, 상기 수용홈(82a)의 둘레를 따라 롤러작동부의 롤러(84a)가 접촉지지되는 내주면(82b)이 형성되어 있으며, 일측에 클러치 기어(31)가 일체로 회전되도록 연결설치되어 있다.
상기 사이공간(83)은 클러치 제2로터의 수용홈(82a)내로 클러치 제1로터(81)가 삽입되어 위치하도록 조립될 경우, 클러치 제2로터 수용홈의 내주면(82b)에서 클러치 제1로터 밀착부의 경사면(85b)까지의 사이간격에 형성되는 공간을 의미하며, 상기 사이공간(83)은 클러치 제2로터 수용홈의 내주면(82b)과 클러치 제1로터의 경사면(85b) 사이간격이 점진적으로 좁아지는 형상을 이루게 된다.
즉, 클러치 제2로터의 수용홈(82a)내로 클러치 제1로터(81)가 위치하도록 조립될 경우, 밀착부의 경사면(85b)의 형상에 의해, 클러치 제2로터의 내주면(82b)에서 클러치 제1로터의 경사면 타측단(또는 경사면 외측단)까지의 사이간격은, 롤러작동부의 롤러 직경(D)보다 작고, 클러치 제2로터의 내주면에서 클러치 제1로터의 경사면 일측단(또는 경사면내측단) 까지의 사이간격은 롤러작동부의 롤러 직경(D)보다 크도록 사이공간이 형성된다.
상기 롤러작동부(84)는 클러치 제1로터(81)의 회전력에 의해 작동되어, 클러치 제1로터(81)와 클러치 제2로터(82)가 일체로 회전될 수 있도록 밀착접촉시키는 작동을 수행하는 것으로, 이와 같이 구성된 롤러작동부(84)는 마찰에 따른 손실발생이 없는 특징을 구비하고 있다.
상기 롤러작동부(84)는 클러치 제1로터의 밀착부(85)내에 위치하도록 설치되는 롤러(84a)와, 롤러(84a)의 양단이 회전가능하도록 일측에 연결설치되는 지지대(84b)와, 클러치 제1로터의 설치홀(86)을 관통하여 지지대(84b)의 타측에 연결설치되는 이동대(84c)와, 상기 이동대(84c)와 설치홀의 타측(86b) 사이에 위치하도록 설치홀(86)내에 설치되어 이동대(84c)를 설치홀의 일측(86a) 방향으로 이동시키는 지지스프링(84d)을 포함한다.
즉, 상기 롤러작동부(84)는 지지대(84b)의 일측에 롤러(84a)가 회전가능하게 연결되고, 설치홀(86)을 관통하는 이동대(84c)의 양단에 지지대(84b)의 타측이 회전가능하게 연결되며, 상기 이동대(84c)는 설치홀(86)내에서 지지스프링(84d)에 의해 지지되도록 되어 있다.
상기와 같이 구성된 롤러작동부(84)는 클러치 제1로터(81)의 회전력이 일정값 미만에서는 미작동되어 입력축(21)에 의해 클러치 제1로터(81)만 회전되도록 하고, 클러치 제1로터(81)의 회전력이 일정값 이상으로 높아지게 되면 원심력에 의해 롤러작동부(84)가 작동되어, 클러치 제1로터(81)와 클러치 제2로터(82)가 롤러작동부의 롤러(84a)에 의해 일체로 회전되도록 하는 기능을 수행하게 된다.
즉, 상기 롤러작동부(84)는, 클러치 제1로터(81)의 회전력이 일정값 미만에서는 지지스프링(84d)에 의해 이동대(84c)가 설치홀의 일측(86a)에 위치하게 되며, 이동대(84c)가 지지대(84b)에 의해 연결된 롤러(84a)는 밀착부(85)의 지지면(85a)과 경사면(85b)에 동시접촉된 상태를 유지하게 되어, 클러치 제1로터(81)가 롤러(84a)로 인한 간섭현상없이 회전되게 된다.
또한, 상기 롤러작동부(84)는, 클러치 제1로터(81)의 회전력이 일정값 이상으로 상승하게 되면, 원심력에 의해 롤러(84a)가 밀착부의 경사면(85b)을 따라 이동됨과 동시에, 이동대(84c)는 지지스프링(84d)을 압축하며 설치홀의 일측(86a)에서 타측(86b) 방향으로 이동되고, 롤러(84a)는 밀착부의 경사면을 따라 이동되어, 경사면과 클러치 제2로터의 내주면 사이간격이 점차 좁아져 롤러의 직경보다 작아지는 부분에서 밀착부의 경사면(85b)과 클러치 제2로터의 내주면(82b) 사이에 낌 됨으로써, 클러치 제1로터(81)와 클러치 제2로터(82)가 일체로 함께 회전되게 된다.
상기 롤러작동부(84)가 작동되도록 하는 클러치 제1로터(81) 회전력의 일정값은, 동력원의 용량, 필요 출력량을 고려하여 지지스프링(84d)의 탄성력, 이동대(84c)와 롤러(84a)의 중량에 따른 계산 또는 프로그램에 의한 산출되는 것이므로, 특별히 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 상기 롤러작동부(84)는 동력원 최대출력속도의 약 30% 이상도달시 작동될 수 있도록 일정값이 설정될 수 있으며, 더욱 구체적으로는 클러치 제1로터의 회전력이 1,000～5,000rpm 구간내에서 설정된 일정값에 도달되면 작동되도록 설계될 수 있다.
또한, 상기 롤러작동부(84)는 클러치 제1로터(81) 회전력이 일정값에 도달될 경우, 복수개가 동기화되어 작동되도록 링크부(90)에 의해 서로 연결되도록 구성될 수 있다.
상기 링크부(90)는 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이, 입력축(21)에 베어링 지지되도록 설치되는 중앙회전링크(91)와, 상기 중앙회전링크(91)에 일측단이 각각 힌지결합되고 롤러작동부의 이동대(84c)에 회전가능하도록 타측단이 연결되는 연결링크(92)를 포함하도록 되어 있다.
이와 같이 구성된 링크부(90)는 클러치 제1로터(81)와 클러치 제2로터(82) 사이에 복수의 롤러작동부(84)가 설치되어 있을 경우, 클러치 제1로터(81)의 회전력에 의해 일측 롤러작동부가 작동되면, 이와 연결된 연결링크(92)에 의한 중앙회전링크(91)의 회전작동되고, 중앙회전링크(91)의 회전에 의해 이에 연결된 복수의 또다른 연결링크(92)가 동시에 작동되어, 복수의 롤러작동부의 작동이 동기화되도록 하는 기능을 구비하게 된다.
또한, 상기 원심력식 클러치(80)는 볼스토퍼부(87)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 즉, 원심력식 클러치(80)가 볼스토퍼부(87)를 더 포함하도록 구성될 경우, 클러치 제1로터(81)가 고속으로 회전작동될 시에만 클러치작동부(84)가 작동되어 고단(2단)변속이 이루어지고, 저속에서도 저단(1단)으로 복귀가 이루어지게 된다.
상기 볼스토퍼부(87)는 도 5 에 도시된 바와 같이, 클러치 제1로터의 설치홀(86)과 연통되도록 형성된 스토퍼홀(87a)과, 상기 스토퍼홀(87a)내로 삽입되어 설치홀(86)내로 일부분이 돌출되도록 설치되는 볼(87b)과, 상기 볼(87b)을 탄성지지하도록 스토퍼홀(87a)내에 설치되는 볼스프링(87c)과, 상기 스토퍼홀(87a)내에 체결되어 볼스프링(87c)의 이탈 방지 및 장력을 조절하는 조절볼트(87d)를 포함한다.
상기와 같이 구성된 볼스토퍼부(87)는 클러치작동부의 이동대(84c)에 볼이 접촉지지되도록 설치홀(86)의 일측에 설치되어, 클러치 제1로터(81)가 설정값 미만으로 회전될 시에는 설치홀(86)을 따라 이동대(84c)가 이동되지 않도록 하는 기능을 구비한다.
이와 같이 원심력식 클러치(80)에 볼스토퍼부(87)가 더 설치될 경우, 클러치 제1로터(81)가 저속(일예로 3,000rpm 미만)회전되면 볼스토퍼부(87)에 이동대(84c)가 접촉되어 클러치작동부(84)가 작동되지 않게 되며, 클러치 제1로터(81)가 고속(일예로 3,000rpm 이상)회전되면, 클러치 제1로터(81)의 회전에 의한 원심력에 의해 이동대(84c)가 볼(87b)을 눌러 볼스프링(87c)을 압축시키면서 설치홀(86)을 따라 이동되어 클러치작동부(84)가 작동되도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 이동대(84c)에는 걸림턱(841c)을 구비하도록 단차가 형성되어 있어, 클러치 제1로터(81)의 저속 회전시에는 이동대의 걸림턱(841c)이 볼스토퍼부(87)의 볼(87b)에 접촉되어 이동이 방지되고, 클러치 제1로터(81)의 고속회전에 의해 설치홀(86)을 따라 이동대(84c)가 이동되면, 이동된 이동대(84c)는 볼스토퍼부의 볼(87b)을 계속하여 누르고 있는 상태가 유지된다.
즉, 본 발명은 볼스토퍼부(87)에 의해 고속(일예로 3,000rpm 이상)에서의 고단변속(2단)이 이루어지면서도, 저속(일예로 3,000rpm 미만)에서도 볼스토퍼부(87)에 의한 영향을 받지 않고 이동대(84c)가 신속하게 원위치되도록 클러치작동부(84)가 작동되게 된다.
상기 회전전달부(40)는 동력입력부의 입력축(21)과 평행하도록 기어하우징부(60)에 양단이 베어링 지지되도록 설치되는 회전축(41)과, 회전축(41)에 일체로 회전되도록 설치되고 동력입력부의 구동기어(22)에 치합되는 제1회전기어(42)와, 회전축(41)에 일체로 회전되도록 연결설치되고 클러치부의 클러치기어(31)에 치합되는 제2회전기어(43)와, 회전축(41)에 일체로 회전되도록 연결설치되어 출력부(50)로 동력을 전달하는 제3회전기어(44)를 포함하되, 상기 구동기어(22)와 제1회전기어(42)의 기어비(감속비)는, 클러치기어(31)와 제2회전기어(43)의 기어비(감속비) 보다 더 크도록 형성되어 있다.
상기와 같이 구성된 회전전달부(40)는 클러치부(30)의 미작동시에는 동력원(10)의 구동력이 동력입력부의 구동기어(22)를 통해 제1회전기어(42)에 전달되어 회전축(41)이 회전되고, 회전축의 작동에 의해 제3회전기어(44)가 회전되어 출력부(50)로 구동력을 전달하게 된다.
또한, 클러치부(30)의 작동시에는 동력원(10)의 구동력이 클러치부(30)의 클러치기어(31)를 통해 제2회전기어(43)에 전달되어 제1회전기어(42)의 회전속도보다 더 빠른 속도로 회전축(41)을 회전시키게 되며, 이와 같이 회전되는 회전축(41)에 의해 제3회전기어(44)가 회전되어 출력부(50)로 구동력이 전달된다.
상기 출력부(50)는 회전전달부의 제3회전기어(44)에 일측이 치합되도록 설치되는 출력기어(52)와, 상기 출력기어(52)와 일체로 회전되도록 설치되고 회전축(41)에 평행하도록 기어하우징부(60)에 베어링지지되는 출력축(51)을 포함한다.
또한, 상기 출력부(50)는 도 10 내지 도 12 에 도시된 바와 같이, 차동기어부(53)를 더 포함하도록 하여, 2륜 또는 3륜 또는 4륜 차량에 적용될 수 있도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 출력부(50)는 회전전달부의 제3회전기어(44)에 일측이 치합되도록 설치되는 출력기어(52)와, 상기 출력기어(52)에 일체로 회전되도록 설치되는 차동기어부(53)와, 상기 차동기어부(53)에 연결설치되고 회전축(41)에 평행하도록 기어하우징부(60)에 베어링지지되는 출력축(51a,51b)을 포함하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 차동기어부(53)는 출력기어(52)와 동심원 회전되도록 출력기어(52)에 고정설치되는 차동케이스(57)와, 상기 차동케이스에 회전가능하도록 연결설치되는 제1기어(54)와, 상기 제1기어(54)에 수직되도록 차동케이스(57)내에 연결설치되고 출력축(51a)이 연결설치되는 제2기어(55)와, 상기 제1기어(54)에 수직되도록 또한 제2기어(55)에 대향되도록 차동케이스(57)내에 연결설치되고, 또다른 출력축(51b)이 연결설치되는 제3기어(56)를 포함한다.
상기와 같이 구성된 차동기어부(53)는 출력기어(52)에 의해 차동케이스(57)가 회전되고, 상기 차동케이스의 회전에 의해 제1기어(54)가 차동케이스와 함께 회전되어, 제2기어(55) 및 제3기어(56)을 회전시킴으로써, 출력축(51a,51b)를 회전구동시키게 된다. 이와 같은 차동기어부(53)는 방향전환 시, 출력축(51)의 양측에 각각 설치되는 바퀴의 회전속도를 다르게 하여 안정적인 방향전환이 이루어지고 바퀴의 미끄러짐 현상을 방지하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 회생제동력이 생성되도록 도 4 및 도 11 에 도시된 바와 같이, 클러치부(30)와 동력입력부(20) 사이에 단방향베어링(23)과 반대방향으로 작동되는 역단방향 베어링(33)이 더 설치될 수 있다.
즉, 본 발명은 클리치부(30)의 클러치기어(31)와 동력입력부(20)의 입력축(21) 사이에 역단방향 베어링(33)이 더 설치될 수 있으며, 상기 역단방향 베어링(33)은 클러치기어(31)의 회전이 입력축(21)의 회전방향으로 구속되도록 설치되어 입력축(21)의 회전속도가 클러치기어(31)의 회전속도 보다 빠르게 될 경우, 클러치기어(31)는 역단방향 베어링(33)에 의해 입력축(21)에 대하여 아이들링 상태가 되고, 입력축(21)의 회전속도 보다 클러치기어(31)의 회전속도가 더 빠르게 될 경우, 입력축(21)은 역단방향 베어링(33)에 의해 클러치기어(31)와 일체로 정방향(동력원에 의한 입력축의 구동방향) 회전되어 회생제동력이 생성되게 된다.
또한, 본 발명은 회생제동력 생성 및 후진이 가능하도록 도 13 및 도 14 에 도시된 바와 같이, 동력입력부(20)의 구동기어(22)와 입력축(21)에 리저버 투스 클러치(15)가 더 연결설치될 수 있다. 이와 같이 리저버 투스 클러치(15)가 더 설치될 경우, 클리치부(30)의 클러치기어(31)와 동력입력부(20)의 입력축(21) 사이에는 역단방향 베어링(33)이 아니라, 일반 베어링이 설치되며, 본 발명은 역단방향 베어링의 설치없이도 회생제동력이 생성되게 될 뿐 아니라, 동력원(10)에 의한 후진기능을 구비하게 된다.
즉, 상기 리저버 투스 클러치(맞물림클러치,15)는 구동기어(22) 및 입력축(21)과 일체로 회전작동되도록 연결설치되며, 원심력 설정값 이하로 원심력이 발생될 경우, 클러칭(clutching)상태가 유지되어 구동기어(22)와 입력축(21)이 일체로 회전작동되고, 원심력 설정값을 초과하는 원심력이 발생될 경우, 논-클러칭(non-clutching) 상태가 되어, 구동기어(22)와 입력축(21)의 연결이 해제되도록 구성되어 있다.
일예로, 상기 원심력 설정값이 1,000rpm 으로 설정되어 있을 경우, 동력원(10)에 의한 입력축(21)이 1,000rpm 이하로 회전구동되면, 리저버 투스 클러치(15)를 통해 입력축(21)의 회전력이 구동기어(22)에 전달되어, 구동기어(22)가 정방향으로 회전구동된다. 이때, 상기 입력축(21), 리저버 투스 클러치 및 구동기어(22)는 일체로 정방향 회전구동되게 된다.
또한, 동력원(10)에 의한 입력축(21)이 1,000rpm 을 초과하여 회전구동되면, 리저버 투스 클러치(15)는 자동으로 논-클러칭(non-clutching)되어, 입력축(21)의 회전력이 구동기어(22)에 전달되지 않도록 단락시키게 되므로, 입력축(21)의 회전력은 단방향베어링(23)을 통해서만 구동기어(22)에 전달되어, 구동기어(22)가 정방향으로 회전구동되게 된다.
또한, 리저버 투스 클러치(15)는 원심력 설정값의 변경에 의해 클러칭(clutching) 및 논-클러칭(non-clutching)의 작동시점이 조절될 수 있으며, 상기에 기재된 리저버 투스 클러치의 작동원심력 1,000rpm 은 본원발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 작동원심력이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 구동기어(22)의 회전속도가 입력축(21)의 회전속도 보다 빠르게 될 경우, 구동기어(22)는 단방향 베어링(23)에 의해 입력축(21)에 대하여 아이들링 상태가 되나, 구동기어(22)가 리저버 투스 클러치(15)에 의해 입력축(21)과 연결되어 있어, 입력축(21)은 리저버 투스 클러치(15)에 의해 구동기어(22)와 일체로 정방향(동력원에 의한 입력축의 구동방향) 회전되어 회생제동력이 생성되게 된다.
또한, 상기 리저버 투스 클러치(15)는 스프링(16)의 탄성력에 의해 항상 투스(18)가 서로 맞물림(clutching)되어 1,000rpm 미만에서는 구동력이 전달되고, 1,000rpm 을 초과하는 원심력이 발생될 경우, 원심력에 의해 웨이트롤러(17)가 작동되어 스프링(16)이 압축되어 투스(18)가 이격(non-clutching)되도록 구성될 수 있다.
이와 같은 리저버 투스 클러치(15)는 투스(tooth) 모양이 경사진 톱니형상이 맞물리는 구조로 이루어진 공지의 투스 클러치가 사용되어지므로, 이에 대한 구성 및 작동에 따른 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 도면에서 미설명부호 24는 칼라(collar), 32 는 베어링, 34 는 부시, 35 는 오일씰이며, 61 내지 66 은 베어링이다. 또한, 본 발명은 도면에 도시되어 있지 않더라도 각 부품들간에 오일 씰, 심(shim), 볼 베어링 등이 연결설치되어 있으며, 이와 같은 추가구성은 변속장치에서 공지의 기술이므로, 이에 대한 설명은 생략한다. 또한, 상기 베어링(32)은 베어링(33)이 역단방향 베어링으로 설치될 경우, 베어링(32) 역시 역단방향 베어링으로 설치되어 사용될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 2단 변속장치는 전기차량뿐 아니라, 선박, 일반적인 차량, 리어커, 자전거, 휠체어, 유모차 등등 다양한 분야에 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 클러치부를 원심력식 클러치로 설정하고, 출력부에 차동기어부가 더 설치된 상태에서 작동관계를 상세히 설명한다. 이때, 상기 원심력식 클러치는 최고출력속도 100㎞/ｈ에 대하여 30㎞/ｈ에서 작동되어 변속이 이루어지도록 가정하여 설명한다.
1단 주행 (클러치부 미작동 - 저속)
동력원(10)에 의해 동력입력부의 입력축(21)이 회전되고, 상기 입력축(21)에 의해 구동기어(22)가 회전되며, 상기 구동기어(22)에 의해 회전전달부(40)의 제1회전기어(42)가 회전축(41)과 함께 일방향으로 회전되고, 상기 회전축(41)의 회전에 의해 제3회전기어(44)가 회전되어 출력부의 출력기어(52)를 회전구동시킨다.
이와 같이 출력기어(52)가 회전됨에 따라 차동기어부를 통해 출력축(51a,51b)이 입력축(21)과 동일방향(정방향)으로 회전된다. 이때, 상기 출력축(51a,51b)은 30㎞/ｈ미만으로 바퀴를 구동시키게 된다.
또한, 동력원(10)에 의해 동력입력부의 입력축(21)이 회전될 경우, 구동기어(22)와 함께 클러치부의 클러치 제1로터(81)가 회전되고, 회전전달부의 제2회전기어(43)에 의해 클러치기어(31)가 회전되어 클러치 제2로터(82) 역시 회전되게 되나, 클러치 제1로터(81)의 회전력이 일정값 미만에서는 원심력식 클러치(80)가 작동되지 않으므로, 클러치 제1로터(81)와 클러치 제2로터(82)는 서로 다른 회전력을 구비하며 각각 회전작동될 뿐, 출력축(51)의 회전력(출력)에는 영향을 주지 않게 된다.
또한, 상기 클러치부(30)를 전자제어식 클러치(70)로 설정할 경우도 입력축(21)에서 출력축(51a,51b)으로의 동력전달과정은 원심력식 클러치의 작동전후와 동일하게 이루어진다.
2단 주행 (클러치부 작동 - 증속)
동력원(10)에 의해 입력축(21)의 회전력이 증대되어, 30㎞/ｈ이상으로 출력속도가 도달될 경우, 클러치 제1로터(81)의 회전력 증대에 의해 클러치작동부(84)에 원심력이 발생되어, 롤러(84a)가 밀착부의 경사면(85b)을 따라 클러치 제2로터의 내주면 방향으로 사이공간(83)을 따라 이동됨과 동시에, 이동대(84c)가 지지스프링(84d)을 압축하며 설치홀(86)을 따라 이동되어, 클러치 제1로터 밀착부의 경사면(85b)과 클러치 제2로터 수용홈의 내주면 사이간격이 롤러의 직경보다 작아지는 부분에서 밀착부의 경사면(85b)과 클러치 제2로터의 내주면(82b) 사이에서 롤러(84a)의 낌현상이 발생된다.
이와 같이, 클러치부의 롤러(84a)가 클러치 제1로터의 밀착부 경사면(85b)과 클러치 제2로터의 수용홈 내주면(82b) 사이에 끼게 되면, 클러치 제1로터(81)와 클러치 제2로터(82)는 롤러(84a)의 낌현상에 의해 일체로 함께 회전되게 되며, 클러치 제2로터(82)의 회전에 의해 클러치기어(31)가 회전되어 회전전달부의 제2회전기어(43)가 회전되고, 제2회전기어(43)에 의해 회전축(41) 및 제3회전기어(44)가 회전되어 출력부의 출력기어(52)를 회전구동시킴으로써, 차동기어부(53)를 통해 출력축(51a,51b))에 회전력이 전달되고, 입력축(21)과 동일방향으로 출력축(51a,51b)이 회전구동되게 된다.
또한, 상기 2단 주행시, 입력축(21)의 회전력이 구동기어(22)에 의해 제1회전기어(42)로 전달되어 회전축(41)을 회전시키게 되나, 상기 구동기어(22)와 제1회전기어(42)의 기어비(감속비)는, 클러치기어(31)와 제2회전기어(43)의 기어비(감속비) 보다 더 크도록 형성되고 구동기어(22)는 단방향 베어링(23)에 의해 입력축(21)에 지지되도록 되어 있으므로,
제1회전기어(42)를 통해 회전축(41)에 전달되는 회전력보다, 제2회전기어(43)를 통해 회전축(41)에 전달되는 회전력이 더 크게 되며, 이로 인하여, 제2회전기어(43)에 의한 회전축(41)의 회전속도가 제1회전기어(42)의 회전속도 보다 더 빠르게 되어, 제1회전기어(42)에 치합된 구동기어(22)는 단방향 베어링(23)에 의해 입력축(21)에 대하여 아이들링 상태를 이루게 된다. 즉, 동력원(10)의 구동력은 클러치기어(31), 제2회전기어(43), 회전축(41)을 통해서만 출력축(51)에 전달되게 된다.
또한, 1단 주행시, 클러치 제1로터(81)와 클러치 제2로터(82)는 회전되고 있는 상태이므로, 본 발명은 2단 주행으로의 변속시, 클러치부 작동에 따른 변속충격이 최소화 또는 변속충격의 발생없이 2단으로의 증속이 이루어지게 된다.
또한, 상기 클러치부(30)를 전자제어식 클러치(70)로 설정할 경우도 입력축에서 출력축으로의 2단 변속에 따른 동력전달과정은 원심력식 클러치의 작동 전후와 동일하게 이루어진다.
주행중 가속패달 미작동(회생제동력 생성)
클러치부(30)와 동력입력부(20) 사이에 역단방향 베어링(33)이 더 설치되어 있을 경우, 주행 중, 가속패달을 작동하지 않게 되면, 출력부(50)가 동력입력부분이 되므로, 출력부(50)의 회전력이 출력기어(52), 제3회전기어(44), 제2회전기어(43)를 통해 클러치부의 클러치기어(31)에 입력된다.
이때, 클러치기어(31)의 회전력이 동력입력부의 입력축(21) 회전력보다 더 크고, 클러치기어(31)와 입력축(21) 사이에 설치된 역단방향 베어링(33)은 입력축에 대하여 클러치기어(31)의 정방향 회전이 구속되도록 설치되어 있으므로, 클러치기어(31)에 입력축(21)의 회전력 보다 높은 회전력이 입력될 경우, 클러치기어(31)와 입력축(21)은 일체로 연결되어 1 : 1의 회전비로 회전되게 되며, 이로 인해 동력원이 강제구동되어 발전이 이루어지게 된다.
후진작동(리저버 투스 클러치)
동력입력부에 의해 입력축(21)이 역방향으로 1,000rpm 이하로 회전구동되면, 리저버 투스 클러치(15)는 클러칭 상태를 유지하고 있으므로, 입력축(21)에 연결설치된 리저버 투스 클러치(15)에 의해 구동기어(22)가 역방향으로 회전구동되고, 상기 구동기어(22)에 의해 회전전달부(40)의 제1회전기어(42)가 회전축(41)과 함께 일방향으로 회전되며, 상기 회전축(41)의 회전에 의해 제3회전기어(44)가 회전되어 출력부의 출력기어(52)가 역방향으로 회전구동되어 후진이 이루어지게 된다.
이때, 상기 동력입력부에 의해 입력축(21)이 역방향으로 1,000rpm을 초과하여 고속으로 회전하게 되면, 리저버 투스 클러치(15)가 해제(non-clutching)상태가 되므로, 입력축(21)의 역방향 회전력이 구동기어(22)로 전달되지 않게 되어 고속후진으로 인한 위험이 원천적으로 차단되게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
(부호의 설명)
(10) : 동력원 (15) : 리저버 투스 클러치
(16) : 스프링 (17) : 웨이트롤러
(18) : 투스(tooth) (20) : 동력입력부
(21) : 입력축 (22) : 구동기어
(25) : 단방향 베어링 (30) : 클러치부
(31) : 클러치기어 (40) : 회전전달부
(41) : 회전축 (42) : 제1회전기어
(43) : 제2회전기어 (44) : 제3회전기어
(50) : 출력부 (51,51a,51b): 출력축
(52) : 출력기어 (54) : 제1기어
(55) : 제2기어 (56) : 제3기어
(57) : 차동케이스 (60) : 기어박스부
(70) : 전자제어식 클러치 (80) : 원심력식 클러치
(81) : 클러치 제1로터 (81a) : 외주면
(82) : 클러치 제2로터 (82a) : 수용홈
(82b) : 내주면 (83) : 사이공간
(84) : 롤러클러치부 (84a) : 롤러
(84b) : 지지대 (84c) : 이동대
(84d) : 지지스프링 (85) : 밀착부
(85a) : 지지면 (85b) : 경사면
(86) : 설치홀 (86a) : 일측
(86b) : 타측 (90) : 링크부
(91) : 중앙회전링크 (92) : 연결링크

Claims (10)

  1. 동력원(10)의 구동력이 입력축(21)에 전달되고, 단방향 베어링(23)에 의해 입력축(21)과 일체로 회전구동되는 구동기어(22)가 설치된 동력입력부(20);
    동력입력부(20)의 입력축(21)에 연결설치되고 일측에 클러치기어(31)가 연결설치되는 클러치부(30);
    클러치부의 클러치기어(31) 또는 동력입력부의 구동기어(22)로부터 회전력을 선택적으로 전달받아 회전구동되는 회전전달부(40);
    회전전달부(40)를 통해 동력원(10)의 구동력을 전달받아 출력축(51)을 회전구동시키는 출력부(50);
    상기 동력입력부(20), 클러치부(30), 회전전달부(40) 및 출력부(50)가 설치되는 기어하우징부(60);를 포함하여, 클러치부(30)의 작동유무에 따라 2단 변속이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 2단 변속장치.
  2. 청구항 1 에 있어서;
    상기 클러치부(30)는 전자제어식 클러치(70) 또는 원심력식 클러치(80)로 이루어진 것을 특징으로 하는 2단 변속장치.
  3. 청구항 2 에 있어서;
    원심력식 클러치(80)는,
    동력입력부의 입력축(21)에 일체로 회전되도록 설치되는 클러치 제1로터(81)와, 클러치 제1로터(81)와 사이공간(83)을 구비하도록 설치되고 클러치기어에 연결설치되는 클러치 제2로터(82)와, 클러치 제1,2로터(81,82) 사이에서 작동되도록 클러치 제1로터(81)에 연결설치되는 롤러작동부(84)를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 변속장치.
  4. 청구항 3 에 있어서;
    상기 클러치 제2로터(82)는 클러치 제1로터(81)가 내부에 위치하도록 수용홈(82a)을 구비하고, 상기 수용홈(82a)의 둘레를 따라 롤러작동부의 롤러(84a)가 접촉지지되는 내주면(82b)이 형성되어 있으며, 일측에 클러치 기어(31)가 일체로 회전되도록 연결설치되고,
    상기 클러치 제1로터(81)는 동심원으로 회전되도록 입력축(21)이 중심에 연결 설치되어 있으며, 외주면에는 지지면(85a)과 경사면(85b)을 구비하는 밀착부(85)가 형성되고, 롤러작동부(84)가 연결설치되는 설치홀(86)이 소정길이를 구비하며 내부에 형성되어 있으며,
    상기 사이공간(83)은 클러치 제2로터 수용홈의 내주면(82b)과 클러치 제1로터의 경사면(85b) 사이간격이 점진적으로 좁아지는 형상을 구비하도록 형성된 것을 특징으로 하는 2단 변속장치.
  5. 청구항 3 에 있어서;
    롤러작동부(84)는, 클러치 제1로터의 밀착부(85)내에 위치하도록 설치되는 롤러(84a)와, 롤러(84a)의 양단이 회전가능하도록 일측에 연결설치되는 지지대(84b)와, 클러치 제1로터의 설치홀(86)을 관통하여 지지대(84b)의 타측에 연결설치되는 이동대(84c)와, 상기 이동대(84c)와 설치홀의 타측(86b) 사이에 위치하도록 설치홀(86)내에 설치되어 이동대(84c)를 설치홀의 일측(86a) 방향으로 이동시키는 지지스프링(84d)을 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 변속장치.
  6. 청구항 5 에 있어서;
    롤러작동부(84)는 링크부(90)에 의해 서로 연결되도록 구성되되,
    상기 링크부(90)는 입력축(21)에 베어링 지지되도록 설치되는 중앙회전링크(91)와, 상기 중앙회전링크(91)에 일측단이 각각 힌지결합되고 롤러작동부의 이동대(84c)에 회전가능하도록 타측단이 연결되는 연결링크(92)를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 변속장치.
  7. 청구항 1 에 있어서;
    출력부(50)는 차동기어부(53)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 변속장치.
  8. 청구항 7 에 있어서;
    출력부(50)는, 회전전달부의 제3회전기어(44)에 일측이 치합되도록 설치되는 출력기어(52)와, 상기 출력기어(52)에 일체로 회전되도록 설치되는 차동기어부(53)와, 상기 차동기어부(53)에 연결설치되고 회전축(41)에 평행하도록 기어하우징부(60)에 베어링지지되는 출력축(51a,51b)을 포함하고,
    차동기어부(53)는, 출력기어(52)와 동심원 회전되도록 출력기어(52)에 고정설치되는 차동케이스(57)와, 상기 차동케이스에 회전가능하도록 연결설치되는 제1기어(54)와, 상기 제1기어(54)에 수직되도록 차동케이스(57)내에 연결설치되고 출력축(51a)이 연결설치되는 제2기어(55)와, 상기 제1기어(54)에 수직되도록 또한 제2기어(55)에 대향되도록 차동케이스(57)내에 연결설치되고, 또다른 출력축(51b)이 연결설치되는 제3기어(56)를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 변속장치.
  9. 청구항 1 에 있어서;
    클리치부(30)의 클러치기어(31)와 동력입력부(20)의 입력축(21) 사이에 역단방향 베어링(33)이 더 설치되되,
    상기 역단방향 베어링(33)은 클러치기어(31)의 회전이 입력축(21)의 회전방향으로 구속되도록 설치되어, 클러치기어(31)에 입력축(21)의 회전력 보다 높은 회전력이 입력될 경우, 입력축(21)에 대하여 클러치기어(31)의 정방향 회전을 구속하여, 클러치기어(31)의 회전구동력이 입력축(21)에 전달되어 회생제동력이 생성되도록 한 것을 특징으로 하는 2단 변속장치.
  10. 청구항 1 에 있어서;
    동력입력부(20)의 구동기어(22)와 입력축(21)에 리저버 투스 클러치(15)가 더 연결설치되되,
    상기 리저버 투스 클러치(15)는 원심력 설정값 이하로 원심력이 발생될 경우, 클러칭(clutching)상태가 유지되어 구동기어(22)와 입력축(21)이 일체로 회전작동되고, 원심력 설정값을 초과하는 원심력이 발생될 경우, 논-클러칭(non-clutching) 상태가 되어, 구동기어(22)와 입력축(21)의 연결이 해제되도록 구성된 것을 특징으로 하는 2단 변속장치.
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