KR20130057202A - 변속기 - Google Patents

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KR20130057202A
KR20130057202A KR1020110123006A KR20110123006A KR20130057202A KR 20130057202 A KR20130057202 A KR 20130057202A KR 1020110123006 A KR1020110123006 A KR 1020110123006A KR 20110123006 A KR20110123006 A KR 20110123006A KR 20130057202 A KR20130057202 A KR 20130057202A
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Abstract

본 발명은 다단 변속을 위한 기어들 간의 연결구조를 단순화하면서도 높은 변속비를 얻을 수 있고 변속충격을 완화하여 안정적이고 정확한 변속이 가능한 변속기를 제공함에 그 목적이 있다.
이를 구현하기 위한 본 발명은, 전면 고정판(110)과 후면 고정판(120)이 양측에 배치되어 변속기의 외형을 이루고, 다단 변속을 위한 기어들이 내부에 설치되는 고정판(100); 상기 후면 고정판(120)을 관통하며 회전 가능하게 설치되어 구동력을 전달하는 샤프트(210)에 결합된 주기어(200); 상기 전면 고정판(110)을 관통하며 전후진 가능하게 설치된 샤프트에 제1베어링을 매개로 상기 주기어(200)에 상시 치합된 상태로 회전 가능하게 연결되며, 일면에는 제1클러치수단이 형성된 제1기어(300); 상기 후면 고정판(120)에 고정 장착되고, 상기 제1기어(300)의 샤프트와 동일 축선 상에 구비된 샤프트에 제2베어링을 매개로 회전 가능하게 연결되며, 상기 제1기어(300)의 일면과 대향하는 면에는 상기 제1기어(300)의 전후진 이동에 연동하여 상기 제1클러치수단과 연결 또는 이격되어 클러치 기능을 하는 제2클러치수단이 형성된 제2기어(400); 상기 제2기어(400)와 동력전달수단(600)을 통해 연결된 출력기어(500); 및 상기 제1기어(300)의 제1클러치수단과 상기 제2기어(400)의 제2클러치수단 간의 클러치 기능을 제어하는 변속제어수단(700);을 포함한다.

Description

변속기{A TRANSMISSION}
본 발명은 자전거, 차량, 산업용 기계 등 변속이 요구되는 장치에 범용으로 적용될 수 있는 변속기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 변속시 변속충격을 완화하여 원활한 변속이 가능하고, 단순 치차기어의 동력전달 방식으로 이루어져 구조의 간소화 및 소형화를 가능하게 함으로써 제작비용을 절감함과 아울러 간단한 구조에 의하면서도 높은 변속비의 구현이 가능하고, 대동력을 전달하는 경우에도 동력 전달의 정확성과 효율성을 향상시킬 수 있는 변속기에 관한 것이다.
일반적으로 변속기는 주축 및 부축 상에 다수의 기어들이 구비되고, 각 기어들의 물림을 바꾸어줌으로써 구동토크와 회전속도를 변화시키는 장치로서, 자동차에 적용되는 변속기는 클러치와 추진축 사이에 설치되어 엔진의 동력을 자동차의 주행상태에 알맞도록 엔진의 회전력을 증대시키거나 감소시켜 구동바퀴에 전달하는 역할을 하며, 변속기는 자동차 이외에도 자전거를 비롯한 각종 산업용 기계 등 변속이 요구되는 장치에 적용된다.
이러한 변속기에는 운전자의 조작에 의해 변속이 수행되는 수동변속기와, 자동적으로 변속이 수행되는 자동변속기가 있다. 자동변속기의 경우 복잡한 구조로 인해 가격이 높을 뿐만 아니라 사용시 효율이 낮은 문제점이 있으며, 기존의 차량용 무단 변속기의 경우 슬립현상이 발생하여 대동력을 전달하기에 한계가 있는 문제점이 있다.
수동변속기의 경우에도 높은 변속비와 많은 단수의 확보하기 위해서는 기어의 개수 증대 및 기어간의 연결구조가 복잡해져 제작이 어렵고 생산비용이 높아져 자전거, 차량, 산업용 기계 등 변속이 요구되는 장치에 범용으로 적용하기 어려운 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 선행기술로, 도 1과 도 2는 공개특허 제10-2005-0098730호에 개시된 유성기어 방식의 변속기 및 이들이 직렬로 연결된 다중 변속기를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 종래 유성기어 방식의 변속기는, 입력축(10), 입력축(10) 상에 고정되는 유성기어 어셈블리(30) 및 보조물(35), 입력축(10)의 대항 측에 시설되는 출력축(20), 출력축(20) 상에서 좌우이동이 가능한 슬라이더(40), 유성기어 어셈블리(30)의 유성캐리어(33) 일부에 시설되는 접속수단(60), 보조물(35)의 일부에 시설되는 접속수단(61), 슬라이더(40)의 일부에 시설되는 접속수단(70) 등으로 구성된다. 유성기어 어셈블리(30)의 주요 부분은, 선기어(31), 유성기어(32), 피니언축(33a) 및 고정부(33b)를 포함하는 유성캐리어(33), 링기어(34) 등으로 구성된다. 여기서 링기어(34)는 고정요소로서 고정수단(80)에 의해 고정된다. 입력축(10) 상에 유성기어 어셈블리(30)와 일정한 거리에 보조물(35)이 고정된다. 입력축(10)의 대항 측에는 출력축(20)이 시설되며, 입력축(10)과 출력축(20)의 접촉부분에는 마찰력을 완화하기 위한 베어링(90)이 시설된다. 출력축(20) 상에는 전진 및 후진이 가능한 슬라이더(40)가 시설된다. 슬라이더(40)의 전후진 및 동력연결이 가능하도록 슬라이더(40)와 출력축(20)의 접촉부분에는 슬라이딩수단(50)이 시설된다. 유성기어 어셈블리(30)의 유성캐리어(33) 일부에 접속수단(60)이 시설되고, 보조물(35)의 일부에 접속수단(61)이 시설되고, 그리고 슬라이더(40)의 일부에 접속수단(70)이 시설된다. 슬라이더(40)가 전진할 경우 슬라이더(40)의 접속수단(70)과 유성캐리어(33)의 접속수단(60)이 연결되고, 슬라이더(40)가 후진할 경우에 슬라이더(40)의 접속수단(70)이 보조물(35)의 접속수단(61)과 연결된다.
동력전달과정을 설명하면, 먼저 슬라이더(40)가 전진(도면상 좌측)하여 슬라이더(40)와 유성캐리어(33)가 연결되는 경우는, 입력축(10)의 회전과 함께 유성기어 어셈블리(30)의 선기어(31) 및 유성기어(32)가 회전하고, 동시에 유성캐리어(33)가 회전한다. 유성캐리어(33)의 회전과 함께 유성캐리어(33)의 접속수단(60)과 슬라이더(40)의 접속수단(70)으로 연결되는 슬라이더(40)가 회전하고, 슬라이더(40)의 회전과 함께 출력축(20)이 회전한다. 여기서 선기어(31)의 회전력이 유성캐리어(33)의 회전력으로 연결되기 때문에 변속비는 감속(1단)이 된다.
슬라이더(40)가 후진(도면상 우측)하여 슬라이더(40)와 보조물(35)이 연결되는 경우는, 입력축(10)의 회전과 함께 입력축(10) 상에 고정되는 보조물(35)이 회전하고, 보조물(35)의 회전과 함께 보조물(35)의 접속수단(61)과 슬라이더(40)의 접속수단(70)으로 연결되는 슬라이더(40)가 회전한다. 슬라이더(40)의 회전과 함께 출력축(20)이 회전하며, 여기서 입력축(10) 상에 있는 보조물(35)의 회전력이 그대로 출력축(20)으로 전달되기 때문에 변속비는 1:1(2단)이 된다.
도 2는 도 1에 도시된 유성기어 방식의 변속기가 다수로 직렬 연결되는 다중 변속기를 나타낸 것으로, 도면부호에서 Ⅰ은 제1변속기를 나타내며, Ⅱ는 제2변속기를 나타낸다. 제1변속기(Ⅰ)의 출력축(20)은 직렬로 연결되는 제2변속기(Ⅱ)의 입력축(10')이 된다. 이러한 방식으로 다수의 유성기어 방식 변속기를 연결함으로써 변속단을 늘릴 수 있게 된다.
그러나 이와 같은 구성에 의하면, 변속시 슬라이더(40)가 전후진으로 이동되어 슬라이더(40)의 접속수단(70)이 유성캐리어(33)의 접속수단(60) 또는 보조물(35)의 접속수단(61)에 치합되는 과정에서 동력의 끊김현상이 발생하고 변속시 기어간에 충격이 발생하게 되어, 변속이 불안정해져 동력전달의 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 이러한 변속시 충격을 완화하기 위하여, 상기 선행기술에서는 변속기에 토크컨버터(미도시됨)를 연결하여 토크컨버터의 유체에 의한 변속력에 의해 기어식 변속기의 변속시 충격을 완화할 수 있는 구성을 포함하고 있으나, 이와 같이 변속시 충격을 완화하기 위해 토크컨버터를 추가로 설치할 경우 변속기의 제조비용이 높아지고, 부피가 커지게 되어 자전거와 같이 소형화된 변속기가 요구되는 장치에 적용하기 여려운 문제점이 있다.
한편, 기존의 자전거용 변속기의 경우, 일반적으로 다단의 스프라겟 기어를 사용하여 변속을 하도록 구성되어 있으나, 이 경우에도 변속시 변속충격이 발생하고, 운행중 변속시에는 변속이 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다단 변속을 위한 기어들 간의 연결구조를 단순화하면서도 높은 변속비를 얻을 수 있는 변속기를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 변속시 변속충격을 완화하여 원활한 변속을 가능하게 함과 아울러 변속시 동력의 끊김현상을 방지하여 안정적이며 효율 높은 동력전달을 가능하게 하는 변속기를 제공하는데 있다.
또한 본 발명은 기어 간의 연결구조를 단순 치차기어 방식으로 구성하여 대동력의 전달을 가능하게 하여 자전거, 차량, 산업용 기계 등 변속이 요구되는 장치에 범용으로 적용될 수 있는 변속기를 제공함에도 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 변속기는, 전면 고정판(110)과 후면 고정판(120)이 양측에 배치되어 변속기의 외형을 이루고, 다단 변속을 위한 기어들이 내부에 설치되는 고정판(100); 상기 후면 고정판(120)을 관통하며 회전 가능하게 설치되어 구동력을 전달하는 샤프트(210)에 결합된 주기어(200); 상기 전면 고정판(110)을 관통하며 전후진 가능하게 설치된 샤프트에 제1베어링을 매개로 상기 주기어(200)에 상시 치합된 상태로 회전 가능하게 연결되며, 일면에는 제1클러치수단이 형성된 제1기어(300); 상기 후면 고정판(120)에 고정 장착되고, 상기 제1기어(300)의 샤프트와 동일 축선 상에 구비된 샤프트에 제2베어링을 매개로 회전 가능하게 연결되며, 상기 제1기어(300)의 일면과 대향하는 면에는 상기 제1기어(300)의 전후진 이동에 연동하여 상기 제1클러치수단과 연결 또는 이격되어 클러치 기능을 하는 제2클러치수단이 형성된 제2기어(400); 상기 제2기어(400)와 동력전달수단(600)을 통해 연결된 출력기어(500); 및 상기 제1기어(300)의 제1클러치수단과 상기 제2기어(400)의 제2클러치수단 간의 클러치 기능을 제어하는 변속제어수단(700);을 포함하여 구성된다.
이 경우 상기 제1기어(300)의 샤프트와 상기 제2기어(400)의 샤프트는 분리형 또는 일체형으로 구성될 수 있다.
상기 제1클러치수단과 제2클러치수단은, 상기 제1기어(300)와 제2기어(400)의 대향되는 면에 각각 원주방향을 따라 형성되고, 단순히 제1클러치수단과 제2클러치수단의 결합에 의하여 동력이 전달되는 제1걸림턱(311,321,331,341)과 제2걸림턱(411,421,431,441)으로 구성될 수 있다.
상기 제1클러치수단과 제2클러치수단의 일실시예로, 상기 제1기어(300)와 제2기어(400)의 대향되는 면에 각각 원주방향을 따라 형성되고, 서로 다른 방향의 경사면으로 이루어져 일방향 회전만을 전달하며 반대방향의 회전력 전달시에는 슬립에 의해 동력전달이 차단되는 제1걸림턱(311,321,331,341)과 제2걸림턱(411,421,431,441)으로 구성될 수 있다.
상기 제1클러치수단과 제2클러치수단의 다른 실시예로, 상기 제1기어(300)와 제2기어(400)의 내부에 각각 구비되어 일방향으로는 회전력이 전달되고 반대방향으로는 슬립되어 동력이 차단되는 제1클러치베어링(329)과 제2클러치베어링(429)으로 구성될 수 있다.
또한 상기 제1기어(300)는 상기 주기어(200)의 외주면에 일정 간격을 두고 상시 치합된 상태로 배치되며 다단 변속을 위해 서로 다른 직경을 갖는 복수의 제1기어(310,320,330,340)로 구성되고; 상기 제2기어(400)는 상기 제1기어(300)와 동일한 수로 이루어지고, 변속비에 따라 서로 다른 직경을 갖는 복수의 제2기어(410,420,430,440)로 구성되며, 상기 제1기어(310,320,330,340)의 제1클러치수단은 상기 변속제어수단(700)에 의해 전후진 이동이 개별적으로 제어되는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 변속제어수단(700)은, 상기 전면 고정판(110)에 연결된 회전축(710)을 중심으로 회전되며 상하로 이격되어 상기 회전축(710)에 결합된 변속제어판(720)으로 이루어지고, 상기 변속제어판(720)은 상기 회전축(710)의 축방향으로 이격된 다단의 플레이트(721,722)로 이루어지고, 상기 플레이트(721,722)는 상기 회전축(710)을 기준으로 소정 각도 구간에 굴곡진 형상의 누름부(721b,722b)가 형성되어, 상기 변속제어판(720)의 회전시, 상기 전면 고정판(110)의 외측으로 돌출된 제1기어 회전축의 단부에 형성된 누름판(315)이 상기 누름부(721b,722b)의 형상을 따라 전후방 이동되는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 제1기어(300)는 상기 주기어(200)의 외주면에 일정 간격을 두고 상시 치합된 상태로 배치되며 다단 변속을 위해 서로 다른 직경을 갖는 복수의 제1기어(310,320,330,340)로 구성되고; 상기 제2기어(400)는 상기 제1기어(300)와 동일한 수로 이루어지고, 변속비에 따라 서로 다른 직경을 갖는 복수의 제2기어(410,420,430,440)로 구성되며, 상기 제1기어(310,320,330,340)의 일측에는 돌출부(325a,345a)가 형성된 커플링(325,345)이 일체로 결합되고, 상기 돌출부(325a,345a)에는 상기 전면 고정판(110)을 관통하여 상기 변속제어수단(700)에 의해 전후방 이동되는 포크(326,346)의 걸림홈부(326a,346a)가 걸림 결합되는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 변속제어수단(700)은, 상기 전면 고정판(110)에 연결된 회전축(710)을 중심으로 회전되며 상하로 이격되어 상기 회전축(710)에 결합된 변속제어판(720)으로 이루어지고, 상기 변속제어판(720)은 상기 회전축(710)의 축방향으로 이격된 다단의 플레이트(721,722)로 이루어지고, 상기 플레이트(721,722)는 상기 회전축(710)을 기준으로 소정 각도 구간에 굴곡진 형상의 누름부(721b,722b)가 형성되어, 상기 변속제어판(720)의 회전시, 상기 포크(326,346)의 축부(326b,346b)가 상기 누름부(721b,722b)의 형상을 따라 전후방 이동되는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 제1기어(300)는 상기 주기어(200)의 외주면에 일정 간격을 두고 상시 치합된 상태로 배치되며 다단 변속을 위해 서로 다른 직경을 갖는 복수의 제1기어(310,320,330,340)로 구성되고; 상기 제2기어(400)는 상기 제1기어(300)와 동일한 수로 이루어지고, 변속비에 따라 서로 다른 직경을 갖는 복수의 제2기어(410,420,430,440)로 구성되며, 상기 제1기어(310,320,330,340)의 일측에는 연결부재(327,347)가 일체로 결합되고, 상기 연결부재(327,347)의 외측에는 상기 연결부재(327,347)를 따라 전후방으로 슬라이드되며 일면에 상기 제1클러치수단이 구비된 도그클러치(328,348)가 결합되며, 상기 도그클러치(328,348)의 몸체부(328a,348a)에는 걸림부(328b,348b)가 형성되어 상기 전면 고정판(110)을 관통하여 상기 변속제어수단(700)에 의해 전후방 이동되는 포크(326,346)의 걸림홈부(326a,346a)가 걸림 결합되는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 변속제어수단(700)은, 상기 전면 고정판(110)에 연결된 회전축(710)을 중심으로 회전되며 상기 회전축(710)에 이격되어 결합된 변속제어판(720)으로 이루어지고, 상기 변속제어판(720)은 상기 회전축(710)의 축방향으로 이격된 다단의 플레이트(721,722)로 이루어지고, 상기 플레이트(721,722)는 상기 회전축(710)을 기준으로 소정 각도 구간에 굴곡진 형상의 누름부(721b,722b)가 형성되어, 상기 변속제어판(720)의 회전시, 상기 포크(326,346)의 축부(326b,346b)가 상기 누름부(721b,722b)의 형상을 따라 전후방 이동되는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 주기어(200)와 상기 제1기어(300)는 헬리컬 기어로 구성될 수 있다.
또한 상기 누름부(721b,722b)는 인접하여 배치된 제1기어(300) 간의 상기 회전축(710)을 기준으로 한 각도 범위보다 큰 각도 범위로 형성되어, 상기 변속제어판(720)의 회전에 의한 변속시 상기 제1기어(300)와 제2기어(400)의 서로 대응하는 2 쌍의 기어가 일정 구간에서 서로 중첩적으로 동력전달 상태가 되어 변속충격이 완화되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 동력전달수단(600)은 상기 제2기어(400)를 구성하는 복수의 기어(410,420,430,440)와 상기 출력기어(500)를 연결하는 체인(610)으로 구성될 수 있다.
또한 상기 주기어(200)의 샤프트(210)의 축선 중심으로부터 상기 제2기어(400)를 구성하는 복수의 기어(410,420,430,440) 각각의 외측면까지의 길이는 일정하도록 상기 제1기어(300)와 제2기어(400)의 서로 대응하는 기어들의 직경이 결정되고, 상기 동력전달수단(600)은 상기 제2기어(400)를 구성하는 복수의 기어(410,420,430,440)와 상기 출력기어(500)를 연결하는 웜휠(620)로 구성될 수 있다.
또한 상기 주기어(200)의 샤프트(210)의 축선 중심으로부터 상기 제2기어(400)를 구성하는 복수의 기어(410,420,430,440) 각각의 외측면까지의 길이는 일정하도록 상기 제1기어(300)와 제2기어(400)의 서로 대응하는 기어들의 직경이 결정되고, 상기 동력전달수단(600)은 상기 제2기어(400)를 구성하는 복수의 기어(410,420,430,440)를 연결하는 웜휠(620)과, 상기 웜휠(620)에 연결되는 체인(610)으로 구성될 수 있다.
또한 상기 웜휠(620)에는 역회전용 제2기어(450)가 연결되고, 상기 역회전용 제2기어(450)에는 역회전기어(460)가 연결된 것으로 구성될 수 있다.
종래 자전거 내장 변속기는 단가가 높고 구조적으로 복잡하여 특수층에서만 사용되고 있는 실정이었으나, 본 발명에 따른 변속기에 의하면, 변속을 위한 기어들 간의 연결구조가 단순하여 제작이 용이하고 소형화가 가능해짐은 물론 넓은 변속비의 조절이 용이해져 자전거 내장 변속기의 대중화에 기여할 수 있는 효과가 있다.
또한 자동차 시장에서는 10단 자동 변속기의 개발을 위한 경쟁이 치열한 상황인데, 본 발명에 의하면 10단의 구성이 매우 용이하며, 변속 작동도 쉬워 자동차용 변속기로도 적용이 가능하다.
또한 본 발명은 기어형식의 동력전달구조로 이루어져 단가를 낮출 수 있고, 넓은 변속비와 많은 단수의 확보를 위한 설계가 용이할 뿐만 아니라 동력의 전달효율이 높고, 정확한 출력값을 얻을 수 있게 되므로, 낮은 단가에 넓은 변속비와 많은 단수를 확보한 변속기를 필요로 하는 다양한 산업분야에 널리 적용될 수 있다.
도 1은 종래 유성기어 방식의 변속기의 일례를 나타낸 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 변속기가 직렬로 연결된 다중 변속기를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 변속기의 부분 절개 사시도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 변속기의 내부구조를 나타낸 종단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 변속기의 내부구조를 나타낸 종단면도,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변속기의 내부구조를 나타낸 종단면도,
도 7은 제1기어와 제2기어의 클러치수단의 실시예를 나타낸 도면,
도 8은 제1기어와 제2기어의 클러치수단의 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 9는 주기어와 제1기어 간의 연결구조의 일실시예를 나타낸 도면,
도 10은 주기어의 중심으로부터 제2기어의 외측단까지의 길이 관계를 나타낸 도면,
도 11은 동력전달수단의 제1실시예를 나타낸 도면,
도 12는 동력전달수단의 제2실시예를 나타낸 도면,
도 13은 동력전달수단의 제3실시예를 나타낸 도면,
도 14는 동력전달수단의 제4실시예를 나타낸 도면,
도 15는 제1클러치수단과 제2클러치수단 간의 동력전달 제어를 위한 변속제어수단을 나타낸 (a) 평면도 및 (b) 측면도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 변속기의 부분 절개 사시도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 변속기의 내부구조를 나타낸 종단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 변속기는, 전면 고정판(110)과 후면 고정판(120)이 체결부재(130)에 의해 서로 일정 간격이 유지되도록 결합되어 변속기의 외형을 이루며 그 내부에는 다단 변속을 위한 기어들이 설치되는 고정판(100)이 구비된다.
상기 후면 고정판(120)에는 구동력이 입력되는 샤프트(210)가 베어링(220)을 매개로 관통되어 회전 가능하게 설치되고, 상기 샤프트(210)의 일단에는 주기어(200)가 결합된다.
상기 전면 고정판(110)에는 회전운동은 방지되고, 전진 또는 후진 이동은 가능하도록 샤프트(313,323,333,343)가 관통되고, 상기 샤프트(313,323,333,343)의 일단에는 제1베어링(312,322,332,342)을 매개로 제1기어(300;310,320,330,340)가 회전 가능하게 결합된다. 상기 제1기어(300)는 전후진 이동에 관계없이 주기어(200)에 치합된 상태를 유지하도록 배치되며, 이를 위해 제1기어(300)의 축방향 폭의 길이보다 주기어(200)의 축방향 폭의 길이가 더 크게 형성된다. 상기 제1기어(300)가 주기어(200)에 상시 치합된 상태로 연결된 구성에 의해 변속시 주기어(200)와 제1기어(300)의 치합을 위한 별도의 동작을 생략할 수 있고, 치합시 발생할 수 있는 변속충격을 원천적으로 방지할 수 있게 된다.
본 실시예에서 상기 제1기어(310,320,330,340)는 주기어(200)의 외주면에 90°간격으로 배치되며, 다단 변속을 위해 서로 다른 크기의 직경으로 구성되며, 제1기어(300)를 구성하는 복수의 제1기어(310,320,330,340)의 전후진 이동은 후술하는 변속제어수단(700, 도 15 참조)에 의해 각각 독립적으로 이루어지도록 구성되어 있다. 이때 제1기어(300)의 수는 2개 이상 자유로이 구성할 수 있다.
상기 후면 고정판(120)에는 제1기어(300)의 샤프트(313,323,333,343)와 동일 축선 상에 위치하는 샤프트(413,423,433,443)의 일단이 고정 장착되고, 상기 샤프트(413,423,433,443)의 타단에는 제2베어링(412,422,432,442)을 매개로 제2기어(400;410,420,430,440)가 회전 가능하게 연결된다. 상기 샤프트(413,423,433,443)가 후면 고정판(120)에 고정됨에 따라 제2기어(400)는 회전시 전후진 이동없이 제자리에서 회전하게 된다. 상기 제2기어(400)는 제1기어(300)와 동일한 수로 구성되며, 원하는 출력의 변속비에 따라 서로 다른 직경을 갖도록 구성될 수 있다.
상기 제1기어(300;310,320,330,340)와 제2기어(400;410,420,430,440)의 대향면에는 각각 제1클러치수단(311,321,331,341)과 제2클러치수단(411,421,431,441)이 구비되어, 변속제어수단(700)에 의해 해당 제1기어(310,320,330,340)가 전진 또는 후진되는 경우 상기 제1클러치수단(311,321,331,341)과 제2클러치수단(411,421,431,441)이 서로 연결 또는 이격되어 제1기어(300)로부터 제2기어(400)로의 동력을 전달 또는 차단하는 클러치 기능을 수행하게 된다. 따라서 제1기어(300)가 전진 이동되어 제1기어(300)의 일면에 형성된 제1클러치수단(311,321,331,341)과 이에 대향하는 제2기어(400)의 일면에 형성된 제2클러치수단(411,421,431,441)이 서로 연결된 상태에서, 변속시 제1기어(300)를 구성하는 복수의 제1기어(310,320,330,340) 중 어느 1개의 기어의 클러치수단과 이에 대응하는 제2기어(400)의 클러치 수단에 의하여 연결된 상태에서 회전하도록 구성되어 있다.
상기 제2기어(400)는 동력전달수단(600)에 의해 서로 연결되어 어느 하나의 제2기어(400)에 제1기어(300)의 동력이 전달되는 경우에는 모든 제2기어(400)는 함께 회전하게 된다. 또한, 본 실시예에서는 상기 동력전달수단(600)에 출력기어(500)가 함께 연결되어 제2기어(400)의 회전속도에 비례하여 출력기어(500)가 회전하게 되면, 후면 고정판(120)에 베어링(520)을 매개로 관통되어 출력기어(500)가 결합된 샤프트(510)를 통하여 원하는 회전속도로 변속된 출력을 얻게 된다.
도 4에 도시된 실시예에서는 제1기어(300)가 연결되는 샤프트(313,323,333,343)와 제2기어(400)가 연결되는 샤프트(413,423,433,443)가 동일 축선 상에서 서로 분리되어 구성되고, 제1클러치수단(311,321,331,341)과 제2클러치수단(411,421,431,441) 간의 연결 및 분리를 위한 구성으로, 제1기어(300)가 연결된 샤프트(413,423,433,443)를 변속제어수단(700)에 의해 전진 또는 후진 이동하는 것으로 구성된 경우를 설명하였으나, 상기 제1클러치수단(311,321,331,341)과 제2클러치수단(411,421,431,441) 간의 연결 및 분리를 위한 구성은 다양한 변형 실시가 가능하며, 이하 다른 실시예들을 순차로 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 변속기의 내부구조를 나타낸 종단면도이다. 도 5에 도시된 실시예는, 전술한 실시예와 기타의 구성요소는 동일하게 구성되고, 제1기어(300)와 제2기어(400)가 축결합되는 샤프트(350,360)가 일체형 구조로 이루어지고, 상기 샤프트(350,360)의 양단은 각각 전면 고정판(110)과 후면 고정판(120)에 고정 장착된 점에서 차이가 있다. 또한 제1클러치수단(311,321,331,341)과 제2클러치수단(411,421,431,441) 간의 연결 및 분리를 위한 제1기어(300)의 전후진 이동수단의 구성에 차이가 있다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 설명의 편의상 도 5에 도시된 바와 같이 제1기어(300) 중 2개의 제1기어(320,340)를 기준으로 설명하기로 하며, 이하 서술되는 구성은 복수의 제1기어(300) 모두에 적용되는 것이다.
본 실시예에서 상기 제1기어(300)의 전후진 이동수단은, 제1기어(300)의 일측으로 커플링(325,345)이 일체로 결합되고, 상기 커플링(325,345)에는 플랜지 형상의 돌출부(325a,345a)가 형성되어 있으며, 상기 돌출부(325a,345a)에는 전면 고정판(110)을 관통하여 전후방 이동되는 축부(326b,346b)가 변속제어수단(700)에 의해 전후방 이동되는 포크(326,346)의 걸림홈부(326a,346a)가 상기 돌출부(325a,345a)에 걸림 결합되는 것으로 구성된다. 변속제어수단(700)에 의해 포크(326,346)가 전진하게 되면, 포크(326,346)의 걸림홈부(326a,346a)에 돌출부(325a,345a)가 걸림 결합된 커플링(325,345)과 이에 결합된 제1기어(300)가 주기어(200)를 따라 전방측으로 이동되어 제1클러치수단(321,341)이 제2클러치수단(421,441)에 연결되어 제1기어(300)와 제2기어(400) 간에 동력전달 상태가 된다. 이와 반대로 변속제어수단(700)에 의해 포크(326,346)가 후진하게 되면, 제1클러치수단(321,341)이 제2클러치수단(421,441)으로부터 이격되어 제1기어(300)와 제2기어(400) 간에 동력전달 상태가 해제된다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변속기의 내부구조를 나타낸 종단면도이다. 본 실시예에 따른 변속기는, 제1클러치수단(311,321,331,341)과 제2클러치수단(411,421,431,441) 간의 연결 및 분리를 위한 구성으로, 제1기어(320,340)의 일측에는 연결부재(327,347)가 일체로 결합되고, 상기 연결부재(327,347)의 외측에는 연결부재(327,347)를 따라 전후방으로 슬라이드되며 일면에 제1클러치수단(328c,348c)이 구비된 도그클러치(328,348)가 결합되며, 도그클러치(328,348)의 몸체부(328a,348a)에는 걸림부(328b,348b)가 형성되어, 전면 고정판(110)을 관통하여 전후방 이동되는 축부(326b,346b)가 변속제어수단(700)에 의해 전후방 이동되는 포크(326,346)의 걸림홈부(326a,346a)가 상기 걸림부(328b,348b)에 걸림 결합되는 것으로 구성된다.
본 실시예의 경우에도 변속제어수단(700)에 의한 포크(326,346)의 전후진 이동에 의해 제1클러치수단(328c,348c)과 제2클러치수단(421,441)이 서로 연결되거나 분리되어 제1기어(300)와 제2기어(400) 간에 동력이 전달 또는 차단된다.
본 실시예의 경우에는 상기 실시예들과 달리 제1기어(300)는 전후진 이동 없이 제자리에서 회전운동을 하고, 도그클러치(328,348)가 전후방으로 이동되어 제1기어(300)와 제2기어(400) 간의 동력전달이 이루어지도록 구성되어, 제1기어(300)와 주기어(200)의 접촉면의 위치가 항상 일정하므로 제1기어(300)와 주기어(200)는 평기어 이외에 헬리컬 기어로 구성될 수 있다. 이와 같이 제1기어(300)와 주기어(200)를 헬리컬 기어로 구성할 경우에는 접촉면에서의 축방향 미끄러짐이 방지되어 동력의 전달능력을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서는 도그클러치(328,348)가 연결부재(327,347)를 타고 전후방으로 미끄럼 운동되어 제1기어(300)와 제2기어(400) 간에 동력이 전달 또는 차단되는 것으로 구성하였으나, 상기 도그클러치(328,348)를 대체하는 구성으로 싱크로나이저(상시 물림 동기치합식)를 사용하여 변속시 보다 부드러운 변속이 가능하도록 구성될 수도 있다.
이하, 제1기어(300)의 제1클러치수단(311,321,331,341)과 제2기어(400)의 제2클러치수단(411,421,431,441)의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 7은 제1기어와 제2기어의 클러치수단의 실시예를 나타낸 도면, 도 8은 제1기어와 제2기어의 클러치수단의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 실시예는, 상기 제1클러치수단과 제2클러치수단이 각각 제1걸림턱(311,321,331,341)과 제2걸림턱(411,421,431,441)으로 이루어진 경우로서, 상기 제1걸림턱(311,321,331,341)과 제2걸림턱(411,421,431,441)은 제1기어(300)와 제2기어(400)의 대향되는 면에 각각 원주방향을 따라 복수로 형성되어 있다.
도 7(a)는 상기 제1클러치수단과 제2클러치수단이 상기 제1기어(300)와 제2기어(400)의 대향되는 면에 각각 원주방향을 따라 형성되고, 단순히 제1클러치수단과 제2클러치수단의 결합에 의하여 동력이 전달되는 제1걸림턱(311,321,331,341)과 제2걸림턱(411,421,431,441)으로 구성된 경우이고, 도 7(b)는 한쪽은 직각으로 구성하고 반대쪽은 경사지게 구성하되, 제1걸림턱(311,321,331,341)과 제2걸림턱(411,421,431,441)은 경사진 방향이 서로 반대로 형성되어, 한쪽으로의 회전시에는 동력이 전달되고 반대쪽으로의 회전시에는 슬립에 의해 동력전달이 차단되는 클러치 기능이 수행되도록 구성되어 있다.
도 8에 도시된 실시예는, 제1기어(300)와 제2기어(400)를 지지하는 베어링부위에 제1클러치베어링(329)과 제2클러치베어링(429)이 구비되어 변속시 일방향으로는 동력이 전달되나 반대방향으로는 슬립이 발생되어 동력전달이 차단되는 구조로 이루어진 것이다. 이러한 구조로 구성된 경우라면, 제1걸림턱(311,321,331,341)과 제2걸림턱(411,421,431,441)이 삼각형 구조가 아니어도 동일한 효과를 구현할 수 있다.
본 실시예에서는 제1기어(300)와 제2기어(400)의 내부에 클러치베어링이 각각 구비되어 있으나, 어느 한쪽에만 구비되더라도 무방하다.
이하, 도 9와 도 10을 참조하여 제2기어(400)에 연결되는 동력전달수단(600)으로 후술하는 웜휠(620)을 적용하는 경우를 예로 들어 각 기어들의 연결구조를 설명한다. 도 9는 주기어와 제1기어 간의 연결구조의 일실시예를 나타낸 도면, 도 10은 주기어의 중심으로부터 제2기어의 외측단까지의 길이 관계를 나타낸 도면이다.
도 9는 주기어(200)와 제1기어(310,320,330,340)의 결합시 기어의 크기 구성을 나타낸 것으로, 각각의 직경 및 제1기어(310,320,330,340)의 수는 임의로 조정할 수 있다. 편의상 주기어(200)의 지름을 200mm로 하고, 제1기어(310,320,330,340)의 직경은 50mm, 40mm, 30mm, 20mm로 구성한다. 이때 주기어(200)의 샤프트(210) 중심과 제1기어(310,320,330,340)의 샤프트(313,323,334,343) 중심 간의 거리는 각각 125mm, 120mm, 115mm, 110mm가 된다.
도 10은 제2기어(410,420,430,440)의 구성을 나타낸 것으로, 제1기어(310,320,330,340)의 샤프트(313,323,333,343)와 제2기어(410,420,430,440)의 샤프트(413,423,433,443)는 각각 동일 축선상에 위치된다. 이때 제2기어(410,420,430,440)의 직경은 각각 20mm, 30mm, 40mm, 50mm로 구성된다. 이러한 구성에 의해 주기어(200)의 샤프트(210) 중심으로부터 제2기어(410,420,430,440)의 외측단까지의 거리는 모두 135mm로 동일하게 되어, 완전한 원형을 이루게 되어 제2기어(410,420,430,440)의 외측으로 웜휠(620)을 연결할 수 있게 된다.
상기와 같은 주기어(200)와 제1기어(300) 및 제2기어(400)의 구성에 의해 변속되어 출력되는 수치는 다음과 같다.
제1기어(310)가 50mm인 경우 대향하는 제2기어(410)는 20mm이고, 주기어(200)가 1회전시 제1기어(310)의 회전수는 (200*π)/(50*π)=4회전, 제1기어(310) 4회전시 제2기어(410)의 회전거리는 (20*π)*4=251.2mm가 된다.
제1기어(320)가 40mm인 경우 대향하는 제2기어(420)는 30mm이고, 주기어(200)가 1회전시 제1기어(320)의 회전수는 (200*π)/(40*π)=5회전, 제1기어(310) 5회전시 제2기어(420)의 회전거리는 (30*π)*5=471mm가 된다.
제1기어(330)가 30mm인 경우 대향하는 제2기어(430)는 40mm이고, 주기어(200)가 1회전시 제1기어(330)의 회전수는 (200*π)/(30*π)=6.6회전, 제1기어(330) 6.6회전시 제2기어(430)의 회전거리는 (40*π)*6.6=828.96mm가 된다.
제1기어(340)가 20mm인 경우 대향하는 제2기어(440)는 50mm이고, 주기어(200)가 1회전시 제1기어(340)의 회전수는 (200*π)/(20*π)=10회전, 제1기어(340) 10회전시 제2기어(440)의 회전거리는 (50*π)*10=1570mm가 된다.
상기 예에서 1570/251.2=6.25 변속비율을 보여준다. 그러나, 본 발명에서 주기어(200)의 직경과 제1기어(300) 및 제2기어(400)의 설치 개수 및 직경을 다양하게 구성할 경우에는 변속비율을 자유롭게 설정할 수 있고, 변속 단수 또한 자유로이 설정할 수 있게 된다.
이하, 주기어(200)와 제1기어(300) 및 제2기어(400)를 통해 변속되어 전달되는 동력을 출력기어(500)에 전달하는 동력전달수단(600)의 실시예들을 설명한다.
도 11은 동력전달수단의 제1실시예를 나타낸 도면이다. 본 실시예에 따른 동력전달수단(600)은 제2기어(400)를 구성하는 복수의 기어(410,420,430,440)와 출력기어(500)가 체인(610)에 의해 함께 연결된 것으로, 이러한 연결구조에 의하면, 주기어(200)의 샤프트(210) 중심으로부터 제2기어(400)의 외측단까지의 거리를 일정하게 맞추지 않더라도 변속된 출력기어(500)로의 동력전달이 가능해지므로 변속비의 조절이 용이한 이점이 있다.
도 12는 동력전달수단의 제2실시예를 나타낸 도면이다. 본 실시예에 따른 동력전달수단(600)은 주기어(200)의 샤프트(210)의 축선 중심으로부터 제2기어(400)를 구성하는 복수의 기어(410,420,430,440) 각각의 외측면까지의 길이가 일정하도록 제1기어(300)와 제2기어(400)의 서로 대응하는 기어들의 직경을 선택하고, 상기 복수의 제2기어(400)와 출력기어(500)를 웜휠(620)을 통해 연결한 경우이다. 이 경우 상기 출력기어(500)는 도시된 바와 같이 웜휠(620)에 외합하도록 구성하거나, 또는 도시되어 있지는 않으나 웜휠(620)에 내합하는 구성도 가능하다.
이와 같이 동력전달수단(600)으로 웜휠(620)을 적용할 경우에는 체인(610)을 이용하여 연결하는 경우에 비하여 동력전달의 효율성 및 정확성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 13은 동력전달수단의 제3실시예를 나타낸 도면이다. 본 실시예에 따른 동력전달수단(600)은 제2기어(400)를 구성하는 복수의 기어(410,420,430,440)가 웜휠(620)에 내합되도록 연결되고, 휨휠(620)의 외측에는 체인(610)이 연결된 구조로 이루어진 것이다.
도 14는 동력전달수단의 제4실시예를 나타낸 도면이다. 본 실시예에 따른 동력전달수단(600)은 도 12에 도시된 실시예의 구성을 모두 포함하고, 웜휠(620)에는 역회전용 제2기어(450)가 연결되고, 상기 역회전용 제2기어(450)에는 역회전기어(460)가 연결된 것으로, 본 실시예에 따른 동력전달수단(600)은 전진 및 후진이 모두 가능한 자동차 등의 장치에 적용 가능하다. 역회전의 경우 변속이 필요없는 저속이므로 제1기어(300)에 역회전용 제2기어(450)와 연결되는 별도의 제1기어(미도시됨)을 추가로 설치하고, 역회전시에는 모든 제1기어(310,320,330,340)와 제2기어(410,420,430,440)의 연결을 해제한 상태에서 역회전용 제1기어와 제2기어가 연결되는 것으로 구성될 수 있다.
도 15는 제1클러치수단과 제2클러치수단 간의 동력전달 제어를 위한 변속제어수단을 나타낸 (a) 평면도 및 (b) 측면도이다.
전술한 도 4 내지 도 6에서 제1기어(300)의 동력을 제2기어(400)로 전달하기 위한 구성으로, 도 4에서는 제1기어(300)의 샤프트(313,323,333,343)를 변속제어수단(700)에 의해 전후진 이동시키는 것으로 구성하고, 도 5와 도 6에서는 포크(326,346)의 축부(326b,346b)를 변속제어수단(700)에 의해 전후진 이동시키는 것으로 구성하였다. 상기 변속제어수단(700)은, 전면 고정판(110)에 연결된 회전축(710)을 중심으로 회전되며 상기 회전축(710)에 결합된 변속제어판(720)으로 이루어지고, 상기 변속제어판(720)은 상기 회전축(710)에 축방향으로 이격되어 결합된 다단의 플레이트(721,722)로 이루어진다.
도 15(b)와 같이 상기 플레이트(721,722)는, 평탄부(721a,722a)와, 상기 회전축(710)을 기준으로 소정 각도 구간에 굴곡진 형상의 누름부(721b,722b)가 형성된다. 따라서 상기 변속제어판(720)의 회전시, 도 4에 도시된 실시예의 경우에는 상기 전면 고정판(110)의 외측으로 돌출된 제1기어 회전축의 단부에 형성된 누름판(315)이 상기 누름부(721b,722b)의 형상을 따라 전후방 이동되고, 도 5와 도 6에 도시된 실시예의 경우에는 포크(326,346)의 축부(326b,346b)가 상기 누름부(721b,722b)의 형상을 따라 전후방 이동된다.
따라서 복수의 제1기어(300) 중 어느 하나의 기어(310,320,330,340)가 선택적으로 제2기어(400)의 해당 기어(410,420,430,440)에 동력을 전달하게 된다.
또한 본 발명에서는 변속되는 과정에서 동력전달의 끊김현상을 방지하고 변속충격을 완화하기 위한 구성으로, 도 15(a)에 도시된 바와 같이 상기 누름부(721b,722b)는 인접하여 배치된 제1기어(300) 간의 회전축(710)을 기준으로 한 각도 범위보다 큰 각도 범위로 형성되어, 변속제어판(720)의 일방향 회전에 의한 변속시 상기 제1기어(300)와 제2기어(400)의 서로 대응하는 2 쌍의 기어가 일정한 구간에서 서로 중첩적으로 동력전달 상태가 되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의한 동력전달과정을 설명하면 다음과 같다.
이때, 제1클러치수단과 제2클러치수단은 도 7(b)와 도 8과 같이 일방향으로는 동력전달이 가능하고 다른 방향으로는 슬립되어 동력이 차단되는 구조이어야 한다. 설명의 편의상 도 9에서 제1기어(310)를 1단, 제1기어(320)을 2단, 제1기어(330)을 3단, 제1기어(340)을 4단으로 하여 설명한다.
먼저, 1단(저속)에서 2단(고속)으로 변속하는 경우를 예로 들어 설명한다.
제1기어(310)가 전진 이동되어 제2기어(410)에 연결된 경우에는 1단 상태가 된다. 이때 1단의 제1기어(310)가 제2기어(410) 측으로 전진된 상태를 유지하면서 2단의 제1기어(320)를 전진시켜 제2기어(420)에 연결되도록 한다. 이 경우 제2기어(420)의 빠른 회전력에 의해 제2기어(410)는 제1기어(310)와 슬립되어 오버회전을 하게 된다. 이때 동력은 전혀 끊김이 없이 1단에서 2단으로 변속된다. 그 후 2단이 걸린 상태에서 1단의 제1기어(310)를 후진시키면 2단의 속도가 유지된다.
이와 반대로, 2단(고속)에서 1단(저속)으로 변속하는 경우를 예로 들어 설명한다. 2단의 제1기어(320)가 제2기어(420) 측으로 전진되어 연결된 상태에서, 2단을 해제하지 않고 1단의 제1기어(310)를 전진시켜 제2기어(410)에 연결한다. 이 경우 1단의 제1기어(310)와 제2기어(410)는 접촉면에서 슬립이 발생되어 제2기어(410)는 오버회전을 하며 단수는 여전히 2단을 유지하게 된다. 이때 2단의 제1기어(320)를 후진시키게 되면 동력의 끊김없이 1단으로 변속된다.
이러한 원리로 변속을 하면 변속시 변속으로 인한 동력의 끊김현상을 방지하면서 원활하고 정확한 변속이 가능하게 된다.
상기에서는 변속제어수단(700)이 플레이트 형식의 변속제어판(720)으로 구성된 경우를 예로 들어 설명하였으나, 상기 변속제어수단(700)은 이러한 구성에 한정되지 않으며, 유압이나 공기압 또는 기타 개별적인 조절기구를 이용하여 개별적으로도 조절이 가능한 구조로 구성될 수 있다.
또한 입력축과 출력축이 역으로 바뀌어서 작동할 수도 있으며, 이 경우 상술한 실시예와 비교하여 역전된 변속비를 얻게 된다.
상기와 같이 본 발명에 따른 변속기는, 간단한 기어 연결구조를 이용하면서도 변속시 동력이 끊김없이 연속적으로 전달될 수 있고, 주기어(200)와 제1기어(300)가 항상 접촉된 상태를 유지하면서 변속이 이루어지므로 변속시 발생하는 충격을 완화할 수 있으며, 간소화된 구조에 의해 제작이 용이하고 장치의 소형화가 가능하게 되어, 자전거, 차량, 산업용 기계 등 변속이 요구되는 장치에 범용으로 적용될 수 있다.
100 : 고정판 110 : 전면 고정판
120 : 후면 고정판 130 : 체결부재
200 : 주기어 210 : 샤프트
220 : 베어링 300;310,320,330,340 : 제1기어
311,321,331,341 : 제1클러치수단 312,322,332,342 : 제1베어링
313,323,333,343 : 샤프트 325,345 : 커플링
326,346 : 포크 327,347 : 연결부재
328,348 : 도그클러치 329,429 : 클러치베어링
400;410,420,430,440 : 제2기어 411,421,431,441 : 제2클러치수단
412,422,432,442 : 제2베어링 450 : 역회전용 제2기어
460 : 역회전기어 500 : 출력기어
510 : 샤프트 600 : 동력전달수단
610 : 체인 620 : 웜휠
700 : 변속제어수단 710 : 회전축
720 : 변속제어판

Claims (17)

  1. 전면 고정판(110)과 후면 고정판(120)이 양측에 배치되어 변속기의 외형을 이루고, 다단 변속을 위한 기어들이 내부에 설치되는 고정판(100);
    상기 후면 고정판(120)을 관통하며 회전 가능하게 설치되어 구동력을 전달하는 샤프트(210)에 결합된 주기어(200);
    상기 전면 고정판(110)을 관통하며 전후진 가능하게 설치된 샤프트에 제1베어링을 매개로 상기 주기어(200)에 상시 치합된 상태로 회전 가능하게 연결되며, 일면에는 제1클러치수단이 형성된 제1기어(300);
    상기 후면 고정판(120)에 고정 장착되고, 상기 제1기어(300)의 샤프트와 동일 축선 상에 구비된 샤프트에 제2베어링을 매개로 회전 가능하게 연결되며, 상기 제1기어(300)의 일면과 대향하는 면에는 상기 제1기어(300)의 전후진 이동에 연동하여 상기 제1클러치수단과 연결 또는 이격되어 클러치 기능을 하는 제2클러치수단이 형성된 제2기어(400);
    상기 제2기어(400)와 동력전달수단(600)을 통해 연결된 출력기어(500); 및
    상기 제1기어(300)의 제1클러치수단과 상기 제2기어(400)의 제2클러치수단 간의 클러치 기능을 제어하는 변속제어수단(700);을 포함하는 변속기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1기어(300)의 샤프트와 상기 제2기어(400)의 샤프트는 분리형 또는 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 변속기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1클러치수단과 제2클러치수단은, 상기 제1기어(300)와 제2기어(400)의 대향되는 면에 각각 원주방향을 따라 형성되고, 단순히 제1클러치수단과 제2클러치수단의 결합에 의하여 동력이 전달되는 제1걸림턱(311,321,331,341)과 제2걸림턱(411,421,431,441)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 변속기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1클러치수단과 제2클러치수단은, 상기 제1기어(300)와 제2기어(400)의 대향되는 면에 각각 원주방향을 따라 형성되고, 서로 다른 방향의 경사면으로 이루어져 일방향 회전만을 전달하며 반대방향의 회전력 전달시에는 슬립에 의해 동력전달이 차단되는 제1걸림턱(311,321,331,341)과 제2걸림턱(411,421,431,441)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 변속기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1클러치수단과 제2클러치수단은, 상기 제1기어(300)와 제2기어(400)의 내부에 각각 구비되어 일방향으로는 회전력이 전달되고 반대방향으로는 슬립되어 동력이 차단되는 제1클러치베어링(329)과 제2클러치베어링(429)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 변속기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1기어(300)는 상기 주기어(200)의 외주면에 일정 간격을 두고 상시 치합된 상태로 배치되며 다단 변속을 위해 서로 다른 직경을 갖는 복수의 제1기어(310,320,330,340)로 구성되고;
    상기 제2기어(400)는 상기 제1기어(300)와 동일한 수로 이루어지고, 변속비에 따라 서로 다른 직경을 갖는 복수의 제2기어(410,420,430,440)로 구성되며,
    상기 제1기어(310,320,330,340)의 제1클러치수단은 상기 변속제어수단(700)에 의해 전후진 이동이 개별적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 변속기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 변속제어수단(700)은, 상기 전면 고정판(110)에 연결된 회전축(710)을 중심으로 회전되며 상하로 이격되어 상기 회전축(710)에 결합된 변속제어판(720)으로 이루어지고, 상기 변속제어판(720)은 상기 회전축(710)의 축방향으로 이격된 다단의 플레이트(721,722)로 이루어지고,
    상기 플레이트(721,722)는 상기 회전축(710)을 기준으로 소정 각도 구간에 굴곡진 형상의 누름부(721b,722b)가 형성되어, 상기 변속제어판(720)의 회전시, 상기 전면 고정판(110)의 외측으로 돌출된 제1기어 회전축의 단부에 형성된 누름판(315)이 상기 누름부(721b,722b)의 형상을 따라 전후방 이동되는 것을 특징으로 하는 변속기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1기어(300)는 상기 주기어(200)의 외주면에 일정 간격을 두고 상시 치합된 상태로 배치되며 다단 변속을 위해 서로 다른 직경을 갖는 복수의 제1기어(310,320,330,340)로 구성되고;
    상기 제2기어(400)는 상기 제1기어(300)와 동일한 수로 이루어지고, 변속비에 따라 서로 다른 직경을 갖는 복수의 제2기어(410,420,430,440)로 구성되며,
    상기 제1기어(310,320,330,340)의 일측에는 돌출부(325a,345a)가 형성된 커플링(325,345)이 일체로 결합되고, 상기 돌출부(325a,345a)에는 상기 전면 고정판(110)을 관통하여 상기 변속제어수단(700)에 의해 전후방 이동되는 포크(326,346)의 걸림홈부(326a,346a)가 걸림 결합되는 것을 특징으로 하는 변속기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 변속제어수단(700)은, 상기 전면 고정판(110)에 연결된 회전축(710)을 중심으로 회전되며 상하로 이격되어 상기 회전축(710)에 결합된 변속제어판(720)으로 이루어지고, 상기 변속제어판(720)은 상기 회전축(710)의 축방향으로 이격된 다단의 플레이트(721,722)로 이루어지고,
    상기 플레이트(721,722)는 상기 회전축(710)을 기준으로 소정 각도 구간에 굴곡진 형상의 누름부(721b,722b)가 형성되어, 상기 변속제어판(720)의 회전시, 상기 포크(326,346)의 축부(326b,346b)가 상기 누름부(721b,722b)의 형상을 따라 전후방 이동되는 것을 특징으로 하는 변속기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1기어(300)는 상기 주기어(200)의 외주면에 일정 간격을 두고 상시 치합된 상태로 배치되며 다단 변속을 위해 서로 다른 직경을 갖는 복수의 제1기어(310,320,330,340)로 구성되고;
    상기 제2기어(400)는 상기 제1기어(300)와 동일한 수로 이루어지고, 변속비에 따라 서로 다른 직경을 갖는 복수의 제2기어(410,420,430,440)로 구성되며,
    상기 제1기어(310,320,330,340)의 일측에는 연결부재(327,347)가 일체로 결합되고, 상기 연결부재(327,347)의 외측에는 상기 연결부재(327,347)를 따라 전후방으로 슬라이드되며 일면에 상기 제1클러치수단이 구비된 도그클러치(328,348)가 결합되며, 상기 도그클러치(328,348)의 몸체부(328a,348a)에는 걸림부(328b,348b)가 형성되어 상기 전면 고정판(110)을 관통하여 상기 변속제어수단(700)에 의해 전후방 이동되는 포크(326,346)의 걸림홈부(326a,346a)가 걸림 결합되는 것을 특징으로 하는 변속기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 변속제어수단(700)은, 상기 전면 고정판(110)에 연결된 회전축(710)을 중심으로 회전되며 상기 회전축(710)에 이격되어 결합된 변속제어판(720)으로 이루어지고, 상기 변속제어판(720)은 상기 회전축(710)의 축방향으로 이격된 다단의 플레이트(721,722)로 이루어지고,
    상기 플레이트(721,722)는 상기 회전축(710)을 기준으로 소정 각도 구간에 굴곡진 형상의 누름부(721b,722b)가 형성되어, 상기 변속제어판(720)의 회전시, 상기 포크(326,346)의 축부(326b,346b)가 상기 누름부(721b,722b)의 형상을 따라 전후방 이동되는 것을 특징으로 하는 변속기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 주기어(200)와 상기 제1기어(300)는 헬리컬 기어로 이루어진 것을 특징으로 하는 변속기.
  13. 제7항, 제9항 또는 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 누름부(721b,722b)는 인접하여 배치된 제1기어(300) 간의 상기 회전축(710)을 기준으로 한 각도 범위보다 큰 각도 범위로 형성되어, 상기 변속제어판(720)의 회전에 의한 변속시 상기 제1기어(300)와 제2기어(400)의 서로 대응하는 2 쌍의 기어가 일정 구간에서 서로 중첩적으로 동력전달 상태가 되어 변속충격이 완화되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 변속기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 동력전달수단(600)은 상기 제2기어(400)를 구성하는 복수의 기어(410,420,430,440)와 상기 출력기어(500)를 연결하는 체인(610)으로 구성된 것을 특징으로 하는 변속기.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 주기어(200)의 샤프트(210)의 축선 중심으로부터 상기 제2기어(400)를 구성하는 복수의 기어(410,420,430,440) 각각의 외측면까지의 길이는 일정하도록 상기 제1기어(300)와 제2기어(400)의 서로 대응하는 기어들의 직경이 결정되고,
    상기 동력전달수단(600)은 상기 제2기어(400)를 구성하는 복수의 기어(410,420,430,440)와 상기 출력기어(500)를 연결하는 웜휠(620)로 구성된 것을 특징으로 하는 변속기.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 주기어(200)의 샤프트(210)의 축선 중심으로부터 상기 제2기어(400)를 구성하는 복수의 기어(410,420,430,440) 각각의 외측면까지의 길이는 일정하도록 상기 제1기어(300)와 제2기어(400)의 서로 대응하는 기어들의 직경이 결정되고,
    상기 동력전달수단(600)은 상기 제2기어(400)를 구성하는 복수의 기어(410,420,430,440)를 연결하는 웜휠(620)과, 상기 웜휠(620)에 연결되는 체인(610)으로 구성된 것을 특징으로 하는 변속기.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 웜휠(620)에는 역회전용 제2기어(450)가 연결되고, 상기 역회전용 제2기어(450)에는 역회전기어(460)가 연결된 것을 특징으로 하는 변속기.


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