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WO2013147347A1 - 변속기 - Google Patents

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WO2013147347A1
WO2013147347A1 PCT/KR2012/002372 KR2012002372W WO2013147347A1 WO 2013147347 A1 WO2013147347 A1 WO 2013147347A1 KR 2012002372 W KR2012002372 W KR 2012002372W WO 2013147347 A1 WO2013147347 A1 WO 2013147347A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotating body
clutch
input shaft
gear
transmission
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2012/002372
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
방영봉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Advanced Institute of Convergence Technology AICT
Original Assignee
Advanced Institute of Convergence Technology AICT
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 Advanced Institute of Convergence Technology AICT filed Critical Advanced Institute of Convergence Technology AICT
Priority to US14/387,842 priority Critical patent/US9315232B2/en
Publication of WO2013147347A1 publication Critical patent/WO2013147347A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
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    • F16H3/724—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously using externally powered electric machines

Definitions

  • the present invention relates to a transmission, and more particularly, to a transmission for converting speed by two motors into multiple stages.
  • a transmission that is used in a two-wheeled or multi-wheeled vehicle such as an electric bicycle or an electric scooter, and a transmission capable of converting speed at a low speed and a high speed by using two motors is known.
  • the planetary gear unit is disposed in the transmission.
  • a rotational torque is applied to one of the two input shafts (sun gear and ring gear) according to the operation of one of the two motors in the planetary gear unit, the input shaft of the other motor is reversed. Torque will be generated.
  • it in order to prevent the input shaft of another motor from rotating, it must be fixed by installing an electromagnetic brake that generates a stop torque by flowing a current to the other motor or fixes / opens a gear connected to the other motor.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and more particularly, in a transmission having two drive sources, a one-way clutch that enables mechanical rotation only in one direction as a structure for preventing reverse rotation of any one input shaft.
  • the purpose of the present invention is to provide a transmission that can prevent unnecessary power consumption and minimize the increase in the overall size or the time delay caused by mechanical operation.
  • the first drive source providing a rotational force having a first input shaft
  • a second drive source providing a rotational force and having a second input shaft
  • a planetary gear unit including a sun gear, a planetary gear, and a ring gear, wherein two of the sun gear, the planetary gear, and the ring gear are connected to the first input shaft and the second input shaft, respectively, and the other planet is connected to the output shaft.
  • a first one-way clutch disposed between the first drive source and the planetary gear portion to mechanically constrain the first input shaft to rotate only in a first direction and to rotate in a direction opposite to the first direction;
  • a second one-way clutch disposed between the second drive source and the planetary gear portion to mechanically constrain the second input shaft to rotate only in a second direction and to rotate in a direction opposite to the second direction,
  • the first direction and the second direction are set such that the output shaft of the planetary gear portion is rotatable in the same direction.
  • the first one-way clutch may include a first rotating body connected to the first input shaft; And the second rotating body, wherein the first rotating body may be configured to be relatively rotatable in a first direction with respect to the second rotating body.
  • the first one-way clutch may be one of a sprag clutch, a roller clutch, and a ratchet clutch.
  • the second rotating body may be rotationally bound.
  • the second rotating body may be selectively rotatable or rotationally constrained by the first brake.
  • the second input shaft may be selectively rotatable or rotationally constrained by the second brake.
  • the second one-way clutch may include a third rotating body connected to the second input shaft; And the fourth rotating body, wherein the third rotating body may be configured to be relatively rotatable in a second direction with respect to the fourth rotating body.
  • the second one-way clutch may be a sprag clutch, a roller clutch, or a ratchet clutch.
  • the fourth rotating body may be rotationally bound.
  • the fourth rotating body may be selectively rotatable or rotationally constrained by the first brake.
  • the first driving source may be connected to the sun gear, and the second driving source may be connected to the ring gear.
  • an output stage clutch for selectively connecting or releasing rotational force by the first driving source or the second driving source may be disposed.
  • the output stage clutch may be an electromagnet clutch operated by an electric signal.
  • the transmission may be mounted on any one of an electric bicycle, a scooter, or a vehicle.
  • Transmission according to the present invention by installing a one-way clutch between the two drive source and the planetary gear, respectively to prevent the rotation of the other input shaft to rotate due to the rotation torque is applied to one input shaft, to reduce the size of the overall transmission It has the advantage of excellent durability and no power consumption.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a transmission according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual view of operation of a transmission according to an embodiment of the present invention.
  • 3 to 5 show an operation of the transmission of FIG.
  • FIG. 6 is a view showing a speed control method of the transmission of FIG.
  • Figure 7 is an exploded perspective view showing a transmission according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is an exploded perspective view showing a transmission according to another embodiment of the present invention.
  • first direction may be clockwise or counterclockwise
  • second direction may also be clockwise or counterclockwise
  • first direction and the second direction may be the same direction or may be different directions. Therefore, the description of the first direction and the second direction described in the embodiment of the present invention is only one example, and alternatively, a combination of various directions may be set. However, the first direction and the second direction should satisfy the condition that the output shaft is rotatable in the same direction, and of course, any combination of directions may be possible under these conditions.
  • the transmission of the present invention relates to an in-wheel type transmission including a transmission inside the wheel, and more particularly, it is easy to change speed to low speed, high speed, and ultra high speed (overspeed), yet has excellent durability, overall size and unnecessary power consumption. It is about the transmission that can be minimized.
  • the transmission 10 includes a drive source 20, a planetary gear portion 30, a one-way clutch 40, and an output stage clutch 50.
  • the drive source 20, which provides a rotational force and has an input shaft, includes a first drive source 21 and a second drive source 22.
  • the first drive source 21 has a rotatable first input shaft 211.
  • the first driving source may be a motor, an engine, or the like, and may be any other thing capable of rotating the first input shaft.
  • the first drive source 21 is used as a motor, the forward and reverse rotation is possible and may be driven by electricity.
  • the first driving source is an engine, only one direction of rotation is possible and it may operate by gasoline, diesel, or the like.
  • the first input shaft 211 of the first driving source 21 is meshed with the first spur gear 212 and the first spur gear 212 is meshed with the second spur gear 213.
  • the second spur gear 213 may be connected to the sun gear 31 through the first one-way clutch 41 to be described later. Accordingly, the first input shaft 211 by the first driving source 21 is connected to the first one-way clutch 41 through the first spur gear 212 and the second spur gear 213.
  • the second drive source 22 includes a second input shaft 221, and a motor, an engine, and the like may be applied like the first drive source 21.
  • both the first drive source 21 and the second drive source 22 may be a motor, or both may be an engine. Alternatively, either one may be an engine and the other may be a motor.
  • the first driving source 21 and the second driving source 22 may be disposed adjacent to each other as being fixedly installed in the housing. Meanwhile, the second input shaft 221 of the second driving source 22 is engaged with the third spur gear 222 and the third spur gear 222 is engaged with the fourth spur gear 223.
  • the fourth spur gear 223 may be connected to the ring gear 33 through a second one-way clutch 42 to be described later. Therefore, the input shaft by the second driving source 22 is connected to the second one-way clutch 42 through the third spur gear 222 and the fourth spur gear 223.
  • the planetary gear unit 30 includes a sun gear 31, a planetary gear 32, and a ring gear 33. Two of the sun gear 31, the planetary gear 32 and the ring gear 33 are connected to the first input shaft 211 and the second input shaft 221, respectively, the other is connected to the output shaft 322a The rotation force is added to the wheel 62.
  • the sun gear 31 is disposed at the center of the ring gear 33 and engaged with the planetary gear 32 between the planetary gears 32.
  • the sun gear 31 is connected to the second spur gear 213 through the first one-way clutch 41.
  • the planetary gear 32 is disposed inside the ring gear 33 to surround the sun gear 31 and is axially supported between the cage body 321 and the cage output end 322.
  • the planetary gear 32 is engaged with the sun gear 31 and the ring gear 33 to be engaged.
  • the planetary gear 32 is configured to rotate the output shaft 322a by revolving around the sun gear 31.
  • the ring gear 33 is configured to have the planetary gear 32 and the sun gear 31 therein, and is connected to the fourth spur gear 223 through the second one-way clutch 42.
  • the first one-way clutch 41 is disposed between the first drive source 21 and the planetary gear part 30 to allow the first input shaft 211 to rotate only in the first direction, and the first direction. To rotate in the opposite direction of is to mechanically constrain.
  • the first one-way clutch 41, the sprag clutch may be used, specifically, from the first rotating body 411 (inner ring) connected to the first input shaft 211, from the first rotating body 411
  • the second rotary body 412 (outer ring) and the sprag (not shown) are disposed to be spaced apart at regular intervals and a predetermined space is provided therebetween.
  • the sprag is positioned in the space between the inner ring and the outer ring, and when the first rotating body 411 rotates in the first direction, the sprag is idle and the first rotating body 411 is connected to the second rotating body 412. When the first rotary body 411 rotates in the opposite direction to the first direction, the first rotary body 411 is caught by the second rotary body 412. To constrain relative rotation.
  • the second one-way clutch 42 is disposed between the second drive source 22 and the planetary gear part 30 to allow the second input shaft 221 to rotate in only the second direction, and the second direction. To rotate in the opposite direction of is to mechanically constrain.
  • the second one-way clutch 42, the sprag clutch may be used, specifically, from the third rotating body 421 (inner ring) and the third rotating body 421 connected to the second input shaft 221.
  • a fourth rotary body 422 (outer ring) and a sprag (not shown) are disposed to be spaced apart at regular intervals and a predetermined space is provided therebetween.
  • the sprag is located in the space between the inner ring and the outer ring, and when the third rotating body 421 rotates in the first direction, the sprag is idle and the third rotating body 421 is connected to the fourth rotating body 422.
  • the third rotary body 421 is rotated in the opposite direction to the second direction, the third rotary body 421 is inserted into the fourth rotary body 422. To constrain relative rotation.
  • the first direction and the second direction is set to be rotatable in the same direction as the rotation direction of the output shaft 322a of the planetary gear portion 30, for example, the cage body 321 of the planetary gear portion 30.
  • the first direction and the second direction may be clockwise or counterclockwise according to design conditions, and may be different directions or the same direction.
  • the output clutch 50 is for selectively transmitting the rotational force of the first drive source 21 or the second drive source 22 to the rotating body, for example, the wheel 62, and the electromagnet clutch is used in this embodiment. do.
  • the electromagnet clutch includes an electromagnet yoke 51, an electromagnet coil 52, an input disk 53, a moving disk 54, and an output disk 55. As shown in FIG.
  • the electromagnet yoke 51 has an electromagnet coil 52 mounted therein, and is configured to surround the electromagnet coil.
  • the electromagnet coil 52 forms a magnetic field in accordance with an electrical signal and is formed in an approximately annular shape and is disposed in the electromagnet yoke 51.
  • the input disk 53 is connected to the cage output end 322 to transmit the rotational force of the cage output end 322, and is formed in a substantially disk form, a number of grooves 531 is formed on the surface.
  • the movable disk 54 moves in a direction proximate to the input disk or away from the input disk 53 depending on whether the magnetic field of the electromagnet coil 52 is generated.
  • the movable disk 54 is the input disk 53.
  • a plurality of protrusions are formed on the surface to be engaged with the groove 531 formed on the surface of the groove.
  • the output disk 55 is rotated together with the movable disk and the shaft portion 551 is disposed.
  • the output disk 55 has the movable disk 54 attached to the input disk 53 so that the input disk ( When 53 is rotated, it rotates together to transmit the rotational force to the wheel 62.
  • reference numerals 60, 61 and 62 show pinion gears, output stage ring gears and wheels, respectively.
  • the pinion gear 60 is to rotate the output stage ring gear 61 by receiving the rotational force by the output disk 55, the output stage ring gear 61 is connected to the wheel 62 and the pinion gear The wheel 62 is rotated in accordance with the rotation of 60.
  • the transmission according to an embodiment of the present invention has the following operational effects.
  • the rotation torque to rotate in the counterclockwise direction is transmitted to the second one-way clutch 42 by changing the clockwise direction through the gear circumferential to the ring gear 33, wherein the second one-way clutch 42 is the rotation direction Since only the counterclockwise direction (second direction) is allowed, the second input shaft 221 is restrained from rotating in the clockwise direction (the opposite direction to the second direction). Accordingly, the ring gear 33 is fixed to the rotational restraint so that only the sun gear 31 and the planetary gear 32 rotates. Rotation of the planetary gear 32 causes the cage body to rotate simultaneously, thereby allowing the output shaft 322a to rotate clockwise.
  • the rotation by the first drive source 21 is slower than the rotation by the second drive source 22 is a low speed rotation
  • the rotation by the second drive source is a high speed rotation.
  • the first drive source 21 and the second drive source 22 rotate at the same time, it is rotated at the highest speed.
  • the reduction ratio when the sun gear is rotated and the ring gear is fixed is (Ds + Dr) / Ds
  • the reduction ratio when the ring gear is rotated and the sun gear is fixed is (Ds + Dr) / Dr.
  • Ds is pitch circle diameter of sun gear
  • Dr is pitch circle diameter of ring gear
  • the output stage is rotated at the highest speed by rotating with the rotation speed of the combined output speed when each motor is turned.
  • FIG 3 illustrates the rotation of the wheel 62 at a low speed by the first drive source 21.
  • the rotational force by the first input shaft 211 is first spur.
  • the gear 212 and the second spur gear 213 are transmitted to the first one-way clutch 41.
  • the rotational force of the first one-way clutch 41 is transmitted to the sun gear 31 and the rotational force of the sun gear is transmitted to the planetary gear 32 and the ring gear 33.
  • the rotation of the ring gear is restricted, only the planetary gear 32 and the sun gear 31 rotate while the ring gear 33 is fixed.
  • the electric bicycle is to rotate the wheel 62 by manpower or when pulling the scooter by hand in a crosswalk.
  • the wheel 62 may be freely rotated by preventing the movable disk 54 from being engaged with the input disk 53.
  • FIG. 4 illustrates the rotation of the wheel 62 at a high speed by the second driving source 22.
  • the second driving source 22 rotates, the rotational force of the second input shaft 221 is reduced.
  • the third spur gear 222 and the fourth spur gear 223 are transferred to the second one-way clutch 42.
  • the rotational force of the second one-way clutch 42 is transmitted to the ring gear 33 and the rotational force of the ring gear 33 is transmitted to the planetary gear 32 and the sun gear 31.
  • the rotation of the sun gear 31 is restricted by the first one-way clutch 41, only the planetary gear 32 and the ring gear 33 rotate while the sun gear 31 is fixed.
  • FIG. 5 illustrates a state in which the first drive source 21 and the second drive source 22 rotate simultaneously and the two rotational speeds are combined to rotate the wheel 62 at the highest speed.
  • the sun gear 31 rotates when the first input shaft 211 of the first drive source 21 rotates
  • the ring gear 33 rotates when the second input shaft 221 of the second drive source 22 rotates. do.
  • the planetary gear 32 disposed between the ring gear 33 and the sun gear 31 has a cage body (at a sum of the rotation speeds in the configurations shown in FIGS. 3 and 4). 321 is rotated.
  • the planetary gear 32 rotates rapidly by the rotation of the ring gear 33 and the sun gear 31 as described above, the rotational force is transmitted to the wheel 62 through the cage output end 322 and the output end clutch 50. Will be delivered.
  • the output of the low speed gear and the high speed gear are combined as the final output without interruption of power, and thus the overall speed control method is simplified.
  • the output control method of the low speed gear and the high speed gear to allow the final output speed to increase continuously in consideration of the reduction ratio of the low speed gear and the high speed gear is shown in FIG. 6.
  • the low speed gear in the low speed section (a section) and the high speed gear in the high speed section (b section) are basically used. Due to the design, the final output is the sum of the outputs of the low speed gear and the high speed gear. Therefore, by driving the low speed gear and the high speed gear at the same time, the overspeed (ultra high speed) section (c section) can obtain a speed faster than the maximum speed of the high speed section. appear.
  • the transmission according to an embodiment of the present invention is provided with a one-way clutch to prevent the other drive source from rotating in reverse when one drive source rotates, the overall structure is simplified and does not consume power. There is this.
  • the transmission according to an embodiment of the present invention can be changed as follows.
  • the wheel is configured to allow rotation only in one direction (for example, forward) and no other direction (for example, reverse). That is, the output of each drive source is limited through the one-way clutch so that the wheel can be rotated in only one direction, so that the wheel can rotate only in one direction even when the outputs of the two drive sources are combined.
  • the wheel needs to generate driving force in only one direction, so the above-mentioned device may be applied as it is.
  • the transmission 10 'of another embodiment of the present invention may be installed to engage the first brake B1 capable of rotating restraint and restraint, rather than fixing the one-way clutch 40' to the housing (not shown). It is possible.
  • first brake B1 is provided on the first one-way clutch 41 'disposed on the low speed gear.
  • the first brake B1 is operated to operate the first one-way clutch ( 41 ') or the second one-way clutch 42' is rotatable in the constrained direction (opposite in the first direction or opposing in the second direction).
  • the braking of the brake is released so that the one-way clutch is freely rotatable as a whole and then the driving source (for example, the motor) is reversed (forwarding By rotating in the reverse direction), the wheel can be rotated in the opposite direction (reverse).
  • the first brake may be variously used such as friction type, gear type or electronic type.
  • the transmission 10 '' according to another embodiment of the present invention disclosed in FIG. 8 adds a second brake B2 to the second input shaft 221 '' (high speed gear side) in the transmission disclosed in FIG. Illustrates the arrangement.
  • the sprag clutch is illustrated as a one-way clutch.
  • the mechanical one-way clutch is not an electric system, a roller clutch or a ratchet type clutch may be used, and various other mechanical one-way clutches may be used.
  • a roller clutch or a ratchet type clutch may be used, and various other mechanical one-way clutches may be used.
  • various other mechanical one-way clutches may be used.
  • the transmission according to the present invention has been exemplified to be installed in an electric bicycle or an electric scooter, but is not limited thereto.
  • the transmission may be used in various ways.
  • the present invention is not limited thereto, and may include those generated by human pedaling, for example, manpower. That is, both the first driving source and the second driving source may be used as the pedaling of a person, or only one may be used as the pedaling of a person.

Landscapes

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Description

변속기
본 발명은 변속기에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 두 개의 모터에 의한 입력을 다단으로 속도변환시키는 변속기에 대한 것이다.
일반적으로 전동식 자전거 또는 전동식 스쿠터와 같은 이륜차 또는 다륜차에 사용되는 변속기로서, 두 개의 모터를 이용하여 저속 및 고속으로 속도변환이 가능한 변속기가 알려져 있다.
이러한 상기 변속기 내에는 유성기어부가 배치되는데, 이러한 유성기어부에서 두 개의 모터 중 어느 한 모터의 작동에 따라서 두 개의 입력축(선 기어, 링기어) 중 한 곳에 회전토크가 가해지면 다른 모터의 입력축을 반대방향으로 돌리려는 토크가 발생하게 된다. 이때, 다른 모터의 입력축이 회전하지 않게 하기 위해서는 다른 모터에 전류를 흘려서 정지 토크를 발생시키거나 다른 모터와 연결되는 기어를 고정/개방시켜줄 전자석 브레이크를 설치하여 강제적으로 고정시켜야 한다.
그러나, 다른 모터에 전류를 흘려서 정지 토크를 발생하는 경우는 전력소모가 있고 정지토크의 발생과정에서 다른 모터가 발열하게 된다. 또한, 전자석 브레이크를 설치하면 전체적인 변속기의 부피가 커지고, 기계적 동작에 의한 시간지연이 발생하는 문제점이 있다. 또한 전자석 브레이크도 어느 정도 전력을 소모한다는 문제점이 있게 된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 더욱 상세하게는 두 개의 구동원을 가지는 변속기에서 어느 한 입력축의 역방향 회전을 방지하기 위한 구조로서 기계적으로 일방향으로만 회전을 가능하게 하는 일방향 클러치를 채택함에 따라서 불필요한 전력소모를 방지함은 물론, 전체적인 크기가 커지거나 기계적 동작에 의한 시간지연이 생기는 것을 최소화할 수 있는 변속기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 변속기는, 회전력을 제공하며 제1입력축을 가지는 제1구동원;
회전력을 제공하며 제2입력축을 가지는 제2구동원;
선기어, 유성기어 및 링기어를 포함하여 구성되는 유성기어부로서, 상기 선기어, 유성기어 및 링기어 중 두 개는 상기 제1입력축 및 상기 제2입력축에 각각 연결되고, 나머지 하나는 출력축에 연결되는 유성기어부;
상기 제1구동원과 상기 유성기어부 사이에 배치되어 상기 제1 입력축이 제1방향으로만 회전가능하게 하고 제1방향의 반대방향으로 회전되는 것을 기계적으로 구속하는 제1 일방향 클러치; 및
상기 제2구동원과 상기 유성기어부 사이에 배치되어 상기 제2 입력축이 제2방향으로만 회전가능하게 하고 제2방향의 반대방향으로 회전되는 것을 기계적으로 구속하는 제2 일방향 클러치를 포함하여 구성되되,
상기 제1방향과 제2방향은, 상기 유성기어부의 출력축이 동일방향으로 회전가능하게 설정된다.
상기 변속기에서,
상기 제1 일방향 클러치는 상기 제1입력축과 연결되는 제1회전체; 및 상기 제2회전체를 포함하여 구성되되, 상기 제1회전체는 상기 제2회전체에 대하여 제1방향으로 상대회전가능하게 구성될 수 있다.
상기 변속기에서,
상기 제1 일방향 클러치는, 스프래그 클러치, 롤러 클러치 또는 래칫 클러치중 어느 하나일 수 있다.
상기 변속기에서,
상기 제2회전체는 회전구속될 수 있다.
상기 변속기에서,
상기 제2회전체는 제1브레이크에 의하여 선택적으로 회전가능 또는 회전구속될 수 있다.
상기 변속기에서,
상기 제2입력축은 제2브레이크에 의하여 선택적으로 회전가능 또는 회전구속될 수 있다.
상기 변속기에서,
상기 제2 일방향 클러치는 상기 제2입력축과 연결되는 제3회전체; 및 상기 제4회전체를 포함하여 구성되되, 상기 제3회전체는 상기 제4회전체에 대하여 제2방향으로 상대회전가능하게 구성될 수 있다.
상기 변속기에서,
상기 제2 일방향 클러치는, 스프래그 클러치, 롤러 클러치 또는 래칫 클러치일 수 있다.
상기 변속기에서,
상기 제4회전체는 회전구속될 수 있다.
상기 변속기에서,
상기 제4회전체는 제1브레이크에 의하여 선택적으로 회전가능 또는 회전구속될 수 있다.
상기 변속기에서,
상기 제1구동원은 상기 선기어와 연결되고, 상기 제2구동원은 상기 링기어와 연결될 수 있다.
상기 변속기에서,
상기 출력축에는, 제1구동원 또는 제2구동원에 의한 회전력을 선택적으로 연결 또는 해제시키기 위한 출력단 클러치가 배치될 수 있다.
상기 변속기에서,
상기 출력단 클러치는, 전기신호에 의하여 동작하는 전자석 클러치일 수 있다.
상기 변속기는 전기자전거, 스쿠터 또는 자동차 중 어느 하나에 장착될 수 있다.
본 발명에 따른 변속기는, 두 개의 구동원과 유성기어부 사이에 각각 일방향클러치를 설치하여 한 입력축에 회전토크가 가해지는 것으로 인하여 다른 입력축이 반대로 회전하는 것을 기계적으로 방지함으로서, 전체적인 변속기의 크기를 소형화할 수 있으며 내구성이 우수하고 전력소모도 하지 않는 장점이 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기의 분리 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기의 동작 개념도.
도 3 내지 도 5는 도 1의 변속기의 작동도를 나타내는 도면.
도 6은 도 1의 변속기의 속도 제어방식을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 변속기를 나타내는 분리 사시도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변속기를 나타내는 분리 사시도.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
본 실시예에서 언급된 용어 중에서 "제1방향"은 시계방향 또는 반시계방향 일 수 있으며, "제2방향"도 시계방향 또는 반시계방향 일 수 있다. 또한, 제1방향과 제2방향은 동일한 방향일 수 있거나, 서로 다른 방향일 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에서 설명하고 있는 제1방향 및 제2방향에 대한 설명은 하나의 예시일 뿐이며, 이와 달리 다양한 방향의 조합이 설정가능하다. 다만, 제1방향과 제2방향은 출력축이 동일한 방향으로 회전가능하게 하는 조건을 만족해야 하며 이러한 조건 하에서는 설계조건에 따라서 어떠한 방향의 조합도 가능함은 물론이다.
본 발명의 변속기는, 휠 내부에 변속기를 내장한 인휠형 변속기에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 저속, 고속, 초고속(과속)으로의 속도변속이 용이하면서도 내구성이 우수하고 전체적인 크기 및 불필요한 전력소모를 최소화할 수 있는 변속기에 대한 것이다.
이러한 변속기(10)는, 구동원(20), 유성기어부(30), 일방향 클러치(40) 및 출력단 클러치(50)를 포함하여 구성된다.
상기 구동원(20)은, 회전력을 제공하며 입력축을 가지는 것으로서, 제1구동원(21) 및 제2구동원(22)을 포함한다.
상기 제1구동원(21)은, 회전가능한 제1입력축(211)을 구비한다. 이러한 제1구동원은 모터, 엔진 등이 사용될 수 있으며, 기타 제1입력축을 회전시킬 수 있는 것이라면 무엇이나 가능할 수 있다. 제1구동원(21)이 모터로 사용되는 경우에는 정역회전이 가능하며 전기에 의하여 구동될 수 있다. 다만, 제1구동원이 엔진일 경우에는 일방향의 회전만 가능하며 가솔린, 디젤 등에 의하여 동작할 수 있다. 이러한 제1구동원(21)의 제1입력축(211)은 제1스퍼기어(212)에 맞물려 연결되고 상기 제1스퍼기어(212)는 제2스퍼기어(213)에 맞물려 연결된다.
상기 제2스퍼기어(213)는 후술하는 제1 일방향클러치(41)를 통하여 선기어(31)에 연결될 수 있다. 따라서, 상기 제1구동원(21)에 의한 제1입력축(211)은 제1스퍼기어(212) 및 제2스퍼기어(213)를 통하여 상기 제1 일방향클러치(41)에 연결된다.
상기 제2구동원(22)은, 제2입력축(221)을 구비하는 것으로서, 제1구동원(21)과 마찬가지로 모터, 엔진 등이 적용될 수 있다. 이때, 제1구동원(21)과 제2구동원(22)이 모두 모터이거나, 모두 엔진일 수 있으며 이와 달리 어느 하나는 엔진이고 다른 하나는 모터일 수 있다. 이러한 제1구동원(21)과 제2구동원(22)은 하우징 내에 고정설치되는 것으로서 서로 인접하게 배치될 수 있다. 한편, 상기 제2구동원(22)의 제2입력축(221)은 제3스퍼기어(222)에 맞물려 연결되고 상기 제3스퍼기어(222)는 제4스퍼기어(223)에 맞물려 연결된다. 상기 제4스퍼기어(223)는 후술하는 제2 일방향클러치(42)를 통하여 링기어(33)에 연결될 수 있다. 따라서, 상기 제2구동원(22)에 의한 입력축은 제3스퍼기어(222) 및 제4스퍼기어(223)를 통하여 상기 제2 일방향클러치(42)에 연결된다.
상기 유성기어부(30)는, 선기어(31), 유성기어(32) 및 링기어(33)를 포함하여 구성된다. 상기 선기어(31), 유성기어(32) 및 링기어(33) 중 두 개는 상기 제1입력축(211) 및 제2입력축(221)에 각각 연결되고, 나머지 하나는 출력축(322a)에 연결되어 휠(62)에 회전력을 부가하게 된다.
상기 선기어(31)는 링기어(33)의 중앙에 배치되는 것으로서 유성기어(32)들 사이에 상기 유성기어(32)와 맞물려 결합한다. 이러한 선기어(31)는 상기 제2스퍼기어(213)에 상기 제1 일방향클러치(41)를 통하여 연결된다.
상기 유성기어(32)는, 링기어(33)의 내부에 배치되되 상기 선기어(31)를 둘러싸도록 배치되는 것으로서, 케이지 본체(321) 및 케이지 출력단(322) 사이에서 축지지되어 결합된다. 이러한 유성기어(32)는 상기 선기어(31) 및 링기어(33)와 맞물려 결합된다. 구체적으로는 유성기어(32)는 선기어(31)을 중심으로 공전함에 의하여 출력축(322a)을 회전하도록 구성된다.
상기 링기어(33)는, 유성기어(32) 및 선기어(31)를 내부에 두도록 구성된 것으로서, 상기 제4스퍼기어(223)에 상기 제2 일방향클러치(42)를 통하여 연결된다.
상기 제1 일방향클러치(41)는, 상기 제1구동원(21)과 상기 유성기어부(30) 사이에 배치되어 상기 제1입력축(211)이 제1방향으로만 회전가능하게 하고, 상기 제1방향의 반대방향으로 회전하는 것은 기계적으로 구속하는 것이다. 이러한 제1 일방향클러치(41)는, 스프래그 클러치가 사용될 수 있는데, 구체적으로는 제1입력축(211)과 연결되는 제1회전체(411)(내륜), 상기 제1회전체(411)로부터 일정간격 이격되어 배치되며 그 사이에 소정의 공간이 마련되는 제2회전체(412)(외륜) 및 스프래그(미도시)를 구비하여 구성된다. 이때, 스프래그는 내륜과 외륜 사이의 공간에 끼여서 위치하며 제1회전체(411)가 제1방향으로 회전하는 경우에는 공회전하게 되어 제1회전체(411)가 제2회전체(412)에 대하여 상대회전가능하게 하고, 제1회전체(411)가 제1방향과 반대방향으로 회전하는 경우에는 내륜과 외륜 사이에 끼이게 되어 제1회전체(411)가 제2회전체(412)에 대하여 상대회전하는 것을 구속하게 한다.
이때, 상기 제2회전체(412)는 하우징(미도시)에 고정되어 있으므로, 상기 제1회전체(411)가 제1방향으로 회전하는 경우에는 제2회전체(412)에 대하여 상대회전이 가능하여 제1입력축(211)의 회전을 허용하고, 상기 제1회전체(411)가 제1방향과 반대방향으로 회전하는 경우에는 제2회전체(412)에 대한 상대회전이 구속되기 때문에, 제1입력축(211)의 회전이 구속된다.
상기 제2 일방향클러치(42)는, 상기 제2구동원(22)과 상기 유성기어부(30) 사이에 배치되어 상기 제2입력축(221)이 제2방향으로만 회전가능하게 하고, 상기 제2방향의 반대방향으로 회전하는 것은 기계적으로 구속하는 것이다. 이러한 제2 일방향클러치(42)는, 스프래그 클러치가 사용될 수 있는데, 구체적으로는 제2입력축(221)과 연결되는 제3회전체(421)(내륜), 상기 제3회전체(421)로부터 일정간격 이격되어 배치되며 그 사이에 소정의 공간이 마련되는 제4회전체(422)(외륜) 및 스프래그(미도시)를 구비하여 구성된다. 이때, 스프래그는 내륜과 외륜 사이의 공간에 끼여서 위치하며 제3회전체(421)가 제1방향으로 회전하는 경우에는 공회전하게 되어 제3회전체(421)가 제4회전체(422)에 대하여 상대회전가능하게 하고, 제3회전체(421)가 제2방향과 반대방향으로 회전하는 경우에는 내륜과 외륜 사이에 끼이게 되어 제3회전체(421)가 제4회전체(422)에 대하여 상대회전하는 것을 구속하게 한다.
이때, 상기 제4회전체(422)는 하우징(미도시)에 고정되어 있으므로, 상기 제3회전체(421)가 제2방향으로 회전하는 경우에는 제4회전체(422)에 대하여 상대회전이 가능하여 제2입력축(221)의 회전을 허용하고, 상기 제3회전체(421)가 제2방향과 반대방향으로 회전하는 경우에는 제4회전체(422)에 대한 상대회전이 구속되기 때문에, 제2입력축(221)의 회전이 구속된다.
한편, 상기 제1방향과 제2방향은, 유성기어부(30)의 출력축(322a), 예컨대 본 실시예에서는 유성기어부(30)의 케이지 본체(321)의 회전방향과 동일방향으로 회전가능하게 설정된 것이다. 따라서, 제1방향과 제2방향은 설계조건에 따라서 시계방향 또는 반시계방향일 수 있으며 서로 다른 방향이거나 서로 같은 방향일 수 있다.
상기 출력단 클러치(50)는, 제1구동원(21) 또는 제2구동원(22)에 의한 회전력을 피회전체, 예컨대, 휠(62)에 선택적으로 전달시키기 위한 것으로서, 본 실시예에서는 전자석 클러치가 사용된다. 이러한 전자석 클러치는, 전자석 요크(51), 전자석 코일(52), 입력디스크(53), 이동디스크(54) 및 출력디스크(55)를 포함하여 구성된다.
상기 전자석 요크(51)는 그 내부에 전자석 코일(52)이 장착되는 것으로서, 상기 전자식 코일을 감싸도록 구성된다.
상기 전자석 코일(52)은 전기신호에 따라서 자기장을 형성하는 것으로서 대략 고리형상으로 구성되며 상기 전자석 요크(51) 내에 배치된다.
상기 입력디스크(53)는 케이지 출력단(322)과 연결되어 상기 케이지 출력단(322)의 회전력이 전달되는 것으로서, 대략 원판형태로 구성되되 그 표면에는 다수의 요홈(531)이 형성되어 있다.
상기 이동디스크(54)는 전자석 코일(52)의 자기장의 발생여부에 따라서 입력디스크에 근접한 방향 또는 입력디스크(53)로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 것으로서, 이동디스크(54)는 상기 입력디스크(53)의 표면에 형성된 요홈(531)에 맞물릴 수 있도록 표면에 다수의 돌기(미도시)가 형성되어 있게 된다.
상기 출력디스크(55)는 상기 이동디스크와 함께 회전되며 축부(551)가 배치되는 것으로서, 상기 출력디스크(55)는 상기 이동디스크(54)가 상기 입력디스크(53)에 부착되어 상기 입력디스크(53)가 회전하는 경우에는 함께 회전하여 그 회전력을 휠(62)에 전달하는 것이다.
한편, 도면번호 60, 61, 62 는 각각 피니언 기어, 출력단 링기어 및 휠을 도시한다. 상기 피니언 기어(60)는 상기 출력디스크(55)에 의한 회전력을 전달받아 상기 출력단 링기어(61)를 회전시키는 것이며, 상기 출력단 링기어(61)는 상기 휠(62)에 연결되어 상기 피니언 기어(60)의 회전에 따라서 상기 휠(62)을 회전시키는 것이다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기는 다음과 같은 작용효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 작동모습을 도 2를 통하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 제1구동원(21)이 시계방향으로 회전하는 경우에는 상기 제1구동원(21)과 연결된 선기어(31)가 시계방향(제1방향)으로 회전하고 이때 유성기어(32)는 시계반대방향으로 회전(자전)하고, 출력축(322a)에 부하가 걸릴 경우 링기어(33)는 시계반대방향으로 회전하려고 한다. 시계반대방향으로 회전하려는 회전토크는 링기어(33)에 외접한 기어를 통해 회전방향이 시계방향으로 바뀌어서 제2 일방향클러치(42)로 전달되는데, 이때 제2 일방향클러치(42)는 그 회전방향이 시계반대방향(제2방향)만을 허용하기 때문에 상기 제2입력축(221)이 시계방향(제2방향의 반대방향)으로 회전하는 것을 구속한다. 이에 따라서 링기어(33)는 회전구속이 되어 고정되게 되고 이에 따라서 선기어(31) 및 유성기어(32) 만이 회전하게 된다. 유성기어(32)의 회전은 케이지 본체를 동시에 회전시키게 되고 이에 따라서 출력축(322a)이 시계방향으로 회전가능하게 한다.
한편, 제2구동원(22)이 시계반대방향(제2방향)으로 회전하는 경우에는 링기어(33)가 시계방향으로 회전하게 되고, 이에 따라서 유성기어(32)는 시계방향으로 회전(자전)하며, 출력축(322a)에 부하가 걸릴 경우 상기 유성기어(32)의 회전토크는 선기어(31)를 시계반대방향으로 회전시키고자 한다. 이때, 제1 일방향클러치(41)는 시계반대방향(제1방향의 반대방향)의 회전력을 구속하기 때문에 상기 선기어(31)는 고정된 상태로 상기 유성기어(32) 및 링기어(33)만 회전하게 된다. 이에 따라서 링기어(33)만 회전되는 상태에서, 유성기어(32)의 회전력이 케이지 본체를 시계방향으로 회전시키게 한다.
한편, 제1구동원(21)에 의한 회전은 제2구동원(22)에 의한 회전보다 감속이 더욱 이루어지게 되어 저속회전이 되고, 제2구동원에 의한 회전은 고속회전이 된다. 또한, 제1구동원(21) 및 제2구동원(22)이 동시에 회전하는 경우에는 최고속으로 회전하게 된다.
구체적으로 설명하면, 선기어를 회전시키고 링기어를 고정하였을 때의 감속비는 (Ds + Dr) / Ds 이고, 링기어를 회전시키고 선기어를 고정하였을 때의 감속비 는 (Ds + Dr) / Dr 이다. (여기서 Ds는 선기어의 피치원 직경, Dr은 링기어의 피치원 직경)
이때, Ds < Dr 인 경우 (Ds+Dr)/Ds > (Ds+Dr)/Dr이 되고 이에 따라서 제2구동원에 의한 회전이 감속비가 적으므로 출력단은 고속으로 회전하게 된다.
또한, 제1구동원, 제2구동원을 동시에 회전시킬 경우 출력단은 각각의 모터를 돌렸을 때 출력단의 회전속도를 합한 회전속도를 가지고 회전을 하게 되어 최고속으로 회전하게 되는 것이다.
이러한 기본적인 동작개념을 참조하면서 본 실시예의 작동모습을 도 3 내지 도 5를 참조하면서 설명한다.
도 3은 제1구동원(21)에 의하여 휠(62)이 저속으로 회전 모습을 개시한 것으로서, 제1구동원(21)이 회전하는 경우에는 상기 제1입력축(211)에 의한 회전력을 제1스퍼기어(212) 및 제2스퍼기어(213)를 통하여 제1 일방향클러치(41)로 전달된다. 이때, 제1 일방향클러치(41)의 회전력은 선기어(31)로 전달되고 상기 선 기어의 회전력은 유성기어(32) 및 링기어(33)로 전달된다. 이때, 링기어는 그 회전이 구속되어 있기 때문에 링기어(33)는 고정된 상태로 유성기어(32) 및 선기어(31)만이 회전하게 된다. 이와 같이 선기어(31)에 의하여 유성기어(32)가 회전하는 경우에는 케이지 몸체 및 케이지 출력단(322)을 회전시키고, 그 회전력은 전자석 클러치를 통하여 휠(62)에 전달된다. 다만, 휠(62)이 상기 케이지 출력단(322)과 함께 회전하기 위해서는 전자석 클러치에 전기적인 신호가 인가된 것을 전제로 한다. 만약 전자석 클러치에 전기적인 신호가 인가되지 않은 경우에는 이동디스크(54)가 입력디스크(53)로부터 이격되어 있어 상기 케이지 출력단(322)에 의한 회전력이 상기 휠(62)에 전달되지 않게 된다.
이와 같이 전기적인 신호가 인가되지 않은 경우는 통상적으로 전기자전거에서 인력에 의하여 휠(62)을 회전시키고자 하는 경우 혹은 횡단보도에서 스쿠터를 손으로 끌고 가는 경우이다. 예컨대, 인력에 의하여 휠(62)을 회전시키고자 하는 경우에는 상기 이동디스크(54)가 상기 입력디스크(53)에 맞물려 회전되지 않도록 함으로서 휠(62)이 자유롭게 회전될 수 있도록 하게 된다.
한편, 도 4는 제2구동원(22)에 의하여 휠(62)이 고속으로 회전 모습을 개시한 것으로서, 제2구동원(22)이 회전하는 경우에는 상기 제2입력축(221)에 의한 회전력을 제3스퍼기어(222) 및 제4스퍼기어(223)를 통하여 제2 일방향클러치(42)로 전달된다. 이때, 제2 일방향클러치(42)의 회전력은 링기어(33)로 전달되고 상기 링기어(33)의 회전력은 유성기어(32) 및 선기어(31)로 전달된다. 이때, 선기어(31)는 제1 일방향클러치(41)에 의하여 회전이 구속되어 있기 때문에 선기어(31)는 고정된 상태로 유성기어(32) 및 링기어(33)만이 회전하게 된다. 이와 같이 링기어(33)에 의하여 유성기어(32)가 회전하는 경우에는 케이지 몸체(321) 및 케이지 출력단(322)이 회전되고, 그 회전력은 전자석 클러치를 통하여 휠(62)에 전달되어 상기 휠(62)이 고속으로 회전하게 된다.
도 5는 제1구동원(21) 및 제2구동원(22)이 동시에 회전하고 이에 의한 두 회전속도가 합해져서 최고속으로 휠(62)이 회전하는 모습을 도시한 것이다. 제1구동원(21)의 제1입력축(211)이 회전하면 선기어(31)가 회전하게 되고, 제2구동원(22)의 제2입력축(221)이 회전하게 되면 링기어(33)가 회전하게 된다. 이와 같이 두 개의 구동원이 동시에 회전하게 되면 링기어(33)와 선기어(31)의 사이에 배치된 유성기어(32)는 도 3 및 도 4에 도시된 구성에서 회전속도를 합한 속도로 케이지 몸체(321)를 회전시키게 된다. 이와 같이 링기어(33)와 선기어(31)의 회전에 의하여 유성기어(32)가 빠르게 회전하게 되는 경우에는 상기 그 회전력이 케이지 출력단(322) 및 출력단 클러치(50)를 통하여 휠(62)에 전달되게 된다.
이러한, 본 실시예에 따른 변속기에 의하면, 동력의 끊어짐이 없이 저속 기어와 고속 기어의 출력이 합쳐져 최종 출력으로 나타나므로 전체적인 속도 제어 방식 또한 간단해진다. 이때, 저속 기어의 감속비와 고속 기어의 감속비를 고려하여 최종 출력속도가 부드럽게 연속하여 증가하도록 하는 저속 기어와 고속 기어의 출력 제어 방식을 도 6에 나타내었다.
저속 기어와 고속 기어의 감속비가 차이 난다는 점을 이용하여 저속 구간(a 구간)에선 저속 기어를, 고속 구간(b 구간)에선 고속 기어를 구동하는 것을 기본으로 한다. 설계 특성상 최종 출력은 저속 기어와 고속 기어의 출력의 합으로 나타나므로 저속 기어와 고속 기어를 동시에 구동해 줌으로써 고속 구간의 최고 속도보다 더욱 빠른 속도를 얻을 수 있는 과속(초고속) 구간(c 구간)이 나타난다.
속도 제어 구현 시 고속 구간에서 저속 기어의 감속 및 고속 기어의 가속 구간의 타이밍 및 가·감속비를 맞추면 변속충격이 없는 부드러운 변속을 할 수 있다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기는, 어느 하나의 구동원이 회전하는 경우 다른 구동원이 반대로 회전하는 것을 방지하기 위하여 일방향 클러치를 설치하여 두었기 때문에, 전체적인 구조가 간단해지고 전력소모도 하지 않는다는 장점이 있다.
이에 반해서, 기존 종래기술에서는 구동원의 반대회전을 방지하기 위하여 정지 토크를 발생하기 위한 구동원에 전력공급을 하거나 전자석 브레이크를 사용하고 있었으나, 이러한 경우에는 전력소모가 커지거나 전체적인 장치의 부피가 커진다는 문제점이 있었다.
이러한 본 발명의 일실시예에 따른 변속기는 다음과 같이 변경되는 것이 가능하다.
먼저, 상술한 실시예에서는 휠이 일방향으로만 회전(예를 들어 전진)만 가능하게 하고 타방향(예를 들어 후진)이 불가하도록 구성되었다. 즉 각 구동원의 출력은 휠을 한쪽 방향으로만 돌릴 수 있도록 일방향클러치를 통하여 제한되어 있으므로, 두 구동원의 출력을 합하여도 휠은 한쪽 방향으로만 회전할 수 있다. 스쿠터나 전동자전거의 경우 휠은 한쪽 방향으로만 구동력을 발생시키면 되므로 앞에서 언급된 장치는 감속기가 그대로 적용이 될 수 있다. 그러나 본 변속기가 자동차에 사용되기 위해서는 후진도 할 수 있어야 하므로, 이 경우에 대해서는 도 7에서 설명하고 있다. 구체적으로 본 발명의 다른 실시예의 변속기(10')는 일방향 클러치(40')를 하우징(미도시)에 고정하는 것이 아니라 회전구속 및 구속해제가 가능한 제1 브레이크(B1)에 맞물리도록 설치하는 것도 가능하다.
예를 들어, 제1 일방향 클러치(41') 및 제2 일방향 클러치 (42') 중 어느 한 곳이 제1브레이크에 맞물리도록 구성하는 것도 가능하며, 바람직하게는 후진임을 감안할 때 저속 및 고토크를 가지는 저속용 기어에 배치된 제1 일방향 클러치(41')에 제1 브레이크(B1)가 설치되는 것이 좋다. 이와 같이 제1 브레이크(B1)가 설치되는 경우에는 구동원(20')을 회전시켜 휠(62')을 반대방향으로 회전시키려고 하는 경우에는 제1브레이크(B1)를 작동시켜 상기 제1 일방향 클러치(41') 또는 제2 일방향 클러치(42')가 구속된 방향(제1방향의 반대방향 또는 제2방향의 반대방향)으로 회전가능하도록 한다. 예컨대, 시계방향으로 회전이 구속된 일방향 클러치를 시계방향으로 회전이 가능하도록 하기 위하여 상기 브레이크의 제동을 해제시켜 일방향 클러치가 전체적으로 자유롭게 회전가능한 상태로 한 후에 구동원(예컨대, 모터)을 반대방향(전진시 회전방향과 반대)으로 회전시킴으로서 휠이 반대방향(후진)으로 회전가능하게 할 수 있다. 이러한 제1 브레이크는 마찰식, 치차식 또는 전자식 등 다양한 것이 사용가능하다.
또한, 도 8에 개시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변속기(10'')는 도 7에 개시된 변속기에서 추가적으로 제2입력축(221''; 고속기어측)에 제2 브레이크(B2)를 추가로 배치한 것을 예시한다.
후진을 위해서는 저속기어측에 배치된 제1브레이크(B1)를 해제하여 제1 일방향 클러치(41'')를 풀고, 제2 브레이크(B2)는 제2입력축(221'')의 회전을 구속한 상태에서 제1구동원(21; 저속측)을 반대방향으로 돌려도 제2구동원(22''; 고속측)에는 힘이 전달되지 않아 별도의 전류를 인가할 필요가 없게 된다는 장점이 있다.
또한, 상술한 실시예에서는 일방향 클러치로서 스프래그 클러치를 예시하였으나, 이와 달리 전기적인 방식이 아닌 기계적인 일방향 클러치라면 롤러 클러치나 래칫형 클러치가 사용되는 것도 가능하며 기타 다양한 기계식 일방향 클러치가 사용될 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명에 따른 변속기는 전기자전거 또는 전기스쿠터에 설치되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다륜 전동차 등에 다양하게 사용될 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명에 따른 구동원에 대하여 모터 또는 엔진을 언급하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 사람의 페달링, 예컨대 인력에 의하여 발생된 것도 포함시킬 수 있다. 즉, 제1구동원과 제2구동원 모두를 사람의 페달링으로 이용하거나 어느 하나만을 사람의 페달링으로 이용할 수 있다.
이상에서 다양한 실시예를 들어 본 발명의 변속기를 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 권리범위로부터 합리적으로 해석될 수 있는 것이라면 무엇이나 본 발명의 권리범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (14)

  1. 회전력을 제공하며 제1입력축을 가지는 제1구동원;
    회전력을 제공하며 제2입력축을 가지는 제2구동원;
    선기어, 유성기어 및 링기어를 포함하여 구성되는 유성기어부로서, 상기 선기어, 유성기어 및 링기어 중 두 개는 상기 제1입력축 및 상기 제2입력축에 각각 연결되고, 나머지 하나는 출력축에 연결되는 유성기어부;
    상기 제1구동원과 상기 유성기어부 사이에 배치되어 상기 제1 입력축이 제1방향으로만 회전가능하게 하고 제1방향의 반대방향으로 회전되는 것을 기계적으로 구속하는 제1 일방향 클러치; 및
    상기 제2구동원과 상기 유성기어부 사이에 배치되어 상기 제2 입력축이 제2방향으로만 회전가능하게 하고 제2방향의 반대방향으로 회전되는 것을 기계적으로 구속하는 제2 일방향 클러치를 포함하여 구성되되,
    상기 제1방향과 제2방향은, 상기 유성기어부의 출력축이 동일방향으로 회전가능하게 설정된 것을 특징으로 하는 변속기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 일방향 클러치는 상기 제1입력축과 연결되는 제1회전체; 및 제2회전체를 포함하여 구성되되, 상기 제1회전체는 상기 제2회전체에 대하여 제1방향으로 상대회전가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 변속기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 일방향 클러치는, 스프래그 클러치, 롤러 클러치 또는 래칫 클러치 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 변속기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2회전체는 회전구속되어 있는 것을 특징으로 하는 변속기.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제2회전체는 제1브레이크에 의하여 선택적으로 회전가능 또는 회전구속되는 것을 특징으로 하는 변속기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2입력축은 제2브레이크에 의하여 선택적으로 회전가능 또는 회전구속되는 것을 특징으로 하는 변속기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 일방향 클러치는 상기 제2입력축과 연결되는 제3회전체; 및 상기 제4회전체를 포함하여 구성되되, 상기 제3회전체는 상기 제4회전체에 대하여 제2방향으로 상대회전가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 변속기.
  8. 제1항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제2 일방향 클러치는, 스프래그 클러치, 롤러클러치 또는 래칫클러치 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 변속기.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제4회전체는 회전구속되어 있는 것을 특징으로 하는 변속기.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제4회전체는 제1브레이크에 의하여 선택적으로 회전가능 또는 회전구속되는 것을 특징으로 하는 변속기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1구동원은 상기 선기어와 연결되고, 상기 제2구동원은 상기 링기어와 연결되는 것을 특징으로 하는 변속기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 출력축에는, 제1구동원 또는 제2구동원에 의한 회전력을 선택적으로 연결 또는 해제시키기 위한 출력단 클러치가 연결되는 것을 특징으로 하는 변속기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 출력단 클러치는, 전기신호에 의하여 동작하는 전자석 클러치인 것을 특징으로 하는 변속기.
  14. 제1항에 있어서,
    전기자전거, 스쿠터 또는 자동차 중 어느 하나에 장착되는 것을 특징으로 하는 변속기.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016098842A1 (ja) * 2014-12-17 2016-06-23 株式会社 シマノ 自転車用ドライブユニット

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101434483B1 (ko) * 2012-08-14 2014-08-26 주식회사 하이코어 복수의 모터 결합을 위한 기어 장치
KR101489933B1 (ko) 2013-08-12 2015-02-04 주식회사 하이코어 입력 합성 기어 시스템
KR101616869B1 (ko) * 2014-04-10 2016-05-11 주식회사 하이코어 입력 합성 장치
DE102015216949A1 (de) * 2015-09-04 2017-03-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Motorrad mit elektrisch antreibbarem Vorderrad
EP3452363B1 (en) * 2016-05-04 2022-01-05 Farthing Technology Pty Ltd A pedal cycle drivetrain and a human powered vehicle
KR101843461B1 (ko) 2016-10-10 2018-03-30 김태하 감속기
CN107685828B (zh) * 2017-09-19 2023-03-24 八方电气(苏州)股份有限公司 电动自行车无级变速传动装置
KR101972139B1 (ko) 2018-05-15 2019-04-24 김복성 교통수단용 모터의 다단 변속기
KR101972138B1 (ko) 2018-05-15 2019-04-24 김복성 교통수단용 모터의 다단 변속기
NO20191502A1 (en) * 2019-12-19 2021-06-21 Ca Tech Systems As Pedally propelled vehicle drive system
CN114684319A (zh) * 2020-12-25 2022-07-01 易庆宇 电动两轮车动力系统及具有其的电动两轮车
DE102021200352A1 (de) 2021-01-15 2022-07-21 Zf Friedrichshafen Ag Getriebe und Antriebsvorrichtung für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug
CN115355284B (zh) * 2022-10-19 2023-02-28 河南蒲瑞精密机械有限公司 一种起重装备用行星减速机
NO20230877A1 (en) 2023-08-17 2025-02-18 Mont Invest 30 As Pedally propelled vehicle drive system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05319110A (ja) * 1992-05-19 1993-12-03 Aqueous Res:Kk ハイブリッド型車両
JPH08207878A (ja) * 1994-11-30 1996-08-13 Suzuki Motor Corp 補助動力アシスト式自転車
KR200239868Y1 (ko) * 2001-04-10 2001-10-11 오세훈 변속장치
JP2005088746A (ja) * 2003-09-17 2005-04-07 Hino Motors Ltd ハイブリッド自動車
KR20100112974A (ko) * 2009-04-10 2010-10-20 (주)엠비아이 자전거의 허브에 내장되어 모터 및 페달의 입력을 다단으로 속도 변환시키는 기어 변속기

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0832816A1 (en) * 1996-09-26 1998-04-01 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Driving unit for electric motor driven bicycle
JP4360984B2 (ja) * 2004-07-22 2009-11-11 株式会社デンソー エンジンで駆動される補機装置
US8500590B2 (en) * 2010-06-23 2013-08-06 Borgwarner, Inc. Electromagnetic clutch disconnect for accessory drive
KR101448748B1 (ko) * 2013-03-11 2014-10-08 현대자동차 주식회사 가변 오일펌프를 구비한 차량

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05319110A (ja) * 1992-05-19 1993-12-03 Aqueous Res:Kk ハイブリッド型車両
JPH08207878A (ja) * 1994-11-30 1996-08-13 Suzuki Motor Corp 補助動力アシスト式自転車
KR200239868Y1 (ko) * 2001-04-10 2001-10-11 오세훈 변속장치
JP2005088746A (ja) * 2003-09-17 2005-04-07 Hino Motors Ltd ハイブリッド自動車
KR20100112974A (ko) * 2009-04-10 2010-10-20 (주)엠비아이 자전거의 허브에 내장되어 모터 및 페달의 입력을 다단으로 속도 변환시키는 기어 변속기

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016098842A1 (ja) * 2014-12-17 2016-06-23 株式会社 シマノ 自転車用ドライブユニット
JP2016113116A (ja) * 2014-12-17 2016-06-23 株式会社シマノ 自転車用ドライブユニット

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US9315232B2 (en) 2016-04-19

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