KR0146448B1

KR0146448B1 - 연속자동 변속장치

Info

Publication number: KR0146448B1
Application number: KR1019950016240A
Authority: KR
Inventors: 최진식
Original assignee: 최진식
Priority date: 1995-06-19
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 1998-08-17
Also published as: KR970002040A

Abstract

본 발명은 변속시 기어의 이탈이나 교체없이 기관의 동력을 출력축으로 부드럽게 전달하며 차동기어의 회전속도를 중가시켜 후진 역시 가능토록 한 연속자동 변속장치에 관한 것으로서, 본 발명은 입력구동력을 갖으며 단부로 부터 점차 큰 반경을 갖는 제1, 2, 3기어가 일체로 형성된 입력축과, 상기 입력축의 제1, 2, 3기어에 각각 치합되어 독립적으로 회전하는 중공의 제3, 4가속기어 및 후진기어와, 상기 입력축의 단부에 형성된 제1기어와 치합되도록 내측에 기어가 형성되고 중앙부에 홈이 복수개 형성된 제1차동기어와, 상기 제3, 4가속기어 및 후진기어의 중공부에 삽입되고 단부에 베벨기어가 형성된 제2차동기어와, 상기 제1차동기어의 복수개의 홈에 회전가능토록 삽입되어 제2차동기어의 양측에서 치합되는 제1, 2베벨기어와, 상기 제2차동기어와 대향되게 위치되어 상기 제1, 2베벨기어와 치합되는 출력축과, 상기 제2차동기어에 제동력을 가하는 브레이크 시스템과, 상기 제2차동기어와 제3, 4가속기어 및 후진기어를 선택적으로 연동시키는 연동시스템으로 구성되므로 구성이 극히 간단하고 자동으로 기어가 변속될 수 있는 잇점이 있다.

Description

연속자동 변속장치

제1도는 본 발명에 의한 연속자동 변속장치의 요부가 표현된 사시도.

제2도는 본 발명에 의한 연속자동 변속장치의 단면도.

제3도는 본 발명에 의한 연속자동 변속장치가 중립의 상태에서 공회전하고 있는 상태를 나타낸 단면도.

제4도는 본 발명에 의한 연속자동 변속장치에 의해 입력이 출력축으로 저속으로 전달되는 상태를 나타낸 단면도.

제5도는 본 발명에 의한 연속자동 변속장치에 의해 입력이 출력축으로 중속으로 전달되는 상태를 나타낸 단면도.

제6도는 본 발명에 의한 연속자동 변속장치에 의해 입력이 출력축으로 고속으로 전달되는 상태를 나타낸 단면도.

제7도는 본 발명에 의한 연속자동 변속장치에 의해 출력축이 입력축과 반대방향으로 회전되는 후진상태를 나타낸 단면도.

제8도는 본 발명에 의한 연속자동 변속장치에 원판클러치가 장착되어 동력을 전달하는 과정이 표현된 실시예의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10:입력축 11,12,13:제1, 2, 3기어

20:제1차동기어 21:홈

30:제2차동기어 40,41,42:제3, 4가속기어, 후진기어

23,24:제1, 2베벨기어 50:출력축

60:브레이크 시스템 70:연동시스템

본 발명은 연속자동 변속장치에 관한 것으로서, 특히 변속시 기어의 이탈이나 교체없이 기관의 동력을 출력축으로 부드럽게 전달하며 차동기어의 회전속도를 증가시켜 후진 역시 가능토록 한 연속자동 변속장치에 관한 것이다.

일반적으로 변속장치는 기관에서 발생되는 동력을 피동축의 부하에 알맞게 변속해서 출력시켜줄 수 있도록 기관에서 입력되는 입력축과 변속장치의 사이에 동력을차단하는 클러치를 설치하고, 피동축에서 요구되는 부하에 알맞게 변속할 수 있도록 다단기어를 형성하여 변속시에 클러치를 사용하여 동력을 차단하여 기어를 이탈, 교체시켜 주어야 한다. 그러나, 변속출력시 마다 기어를 이탈, 교체시켜 주어야하는 번거로움이 있고 클러치를 별도로 설치하여야 하기 때문에 사고의 위험과 설치공간이 많이 필요하다는 문제점이 있었다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 변속레버와 변속기어의 이탈, 교체없이 입력축의 동력을 출력축으로 변속 전달할 수 있는 연속자동 변속장치가 발명 사용되고 있다.

그러나, 현재 사용되고 있는 연속자동 변속장치는 구성이 극히 복잡하고 제조단가도 고가인 문제점이 있을 뿐만 아니라 오토매틱 역시 고가이고 연료소비가 많으며 고장시에 차가 움직이지 않는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 자동으로 변속가능하고 필요에 따라 수동으로도 변속이 가능하게 구성함과 아울러 구성을 극히 간단하게 하여 고장 및 제조단가를 절감시킬 수 있도록 한 연속자동 변속장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 연속자동 변속장치는 입력구동력을 갖으며 단부로 부터 점차 큰 반경을 갖는 제1, 2, 3기어가 일체로 형성된 입력축과, 상기 입력축의 제1, 2, 3기어에 각각 치합되어 독립적으로 회전하는 중공의 제3, 4가속기어 및 후진기어와, 상기 입력축의 단부에 형성된 제1기어와 치합되도록 내측에 기어가 형성되고 중아부에 홈이 복수개 형성된 제1차동기어와, 상기 제3, 4가속기어 및 후진기어의 중공부에 삽입되고 단부에 베벨기어가 형성된 제2차동기어와, 상기 제1차동기어의 복수개의 홈에 회전가능토록 삽입되어 제2차동기어의 양측에서 치합되는 제1, 2베벨기어와, 상기 제2차동기어와 대향되게 위치되어 상기 제1, 2베벨기어와 치합되는 출력축과, 상기 제2차동기어에 제동력을 가하는 브레이크 시스템과, 상기 제2차동기어와 제3, 4가속기어 및 후진기어를 선택적으로 연동시키는 연동시스템으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 연속자동 변속장치의 작동은 입력축에 의하여 제1차동기어가 회전되고 출력축에 부하가 걸려 있으므로 제1, 2레벨기어가 공전되어 제2차동기어를 공회전시키게 된다. 공회전상태에서 제2차동기어를 공지의 브레이크 시스템으로 서서히 잡아주면 제2차동기의 공회전이 줄어들면서 그 만큼의 회전력을 출력축으로 전달하게 되어 출력축이 천천히 회전되며 제2차동기어를 완전히 잡아주면 제2차동기어의 회전이 되지 않아 그 회전력이 출력축에 전달되어 저속이 이루어지며, 중속 고속시에는 공지의 연동시스템으로 제2, 3기어에 치합되어 회전되는 제3, 4가속기어를 제2차동기어에 일체로 연결하므로서 출력축에 회전력을 증가시키게 되며, 후진시에는 입력축의 제3기어에 의하여 회전되는 후진기어를 제2차동기어에 일체로 연결시킴으로써 회전력이 제1차동기어의 회전력 보다 제2차동기어의 회전력이 크게 되고 그 회전력이 제1, 2베벨기어를 통하여 출력축에 전달되어 출력축은 역회전되므로 후진이 이루어 진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 연속자동 변속장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 연속자동 변속장치는 제1도 내지 제8도에 도시된 바와 같이 기관의 구동축(미도시)으로 부터 회전력을 입력받고 일단에 제1, 2, 3기어(11,12,13)가 형성된 입력축(10)이 설치되며, 상기 입력축(10)의 제1, 2, 3기어(11,12,13)와 치합되는 제3, 4가속기어(40,41)와 후진기어(42)가 각각 형성되고, 입력축(10)의 제1기어(11)와 치합되고 내부에 제1, 2베벨기어(23,24)가 회전가능토록 삽입되는 제1차동기어(20)가 형성되며, 상기 제3, 4가속기어(40,41)와 후진기어(42)에 내삽되는 축(30')이 형성되고 단부에 베벨기어(31)가 형성된 제2차동기어(30)가 상기 제1, 2베벨기어(23,24)와 치합되고 상기 제1, 2베벨기어(23,24)의 타부에는 출력축(50)이 형성되어 있다.

상기 입력축(10)의 단부에 형성된 제1, 2, 3기어(11,12,13)는 최단부에 제1기어(11)가 일체로 형성되고 그 후측에 제1기어(11)보다 더 큰 반경을 갖는 제2기어(12)가 위치되며 상기 제2기어(12)와 소정의 간격을 갖고 제2기어(12)보다 더 큰 반경을 갖는 제3기어(13)가 위치된다. 상기 제1기어(11)에는 제3가속기어(40)가 치합되고 제2기어(12)에는 제4가속기어(41)가 치합되며 제3기어(13)에는 후진기어(42)가 치합된다. 상기 제3가속기어(40)는 제4가속기어(41) 보다 큰 반경을 갖고 제4속기어(41)는 후진기어(42)보다 더 큰 반경을 갖으며, 각각의 제3, 4가속기어(40,41) 및 후진기어(42)에는 중곡축(40',41',42')이 형성되어 있다.

상기 입력축(10)의 제1기어(11)에는 내부에 치차(22)가 형성된 제1차동기어(20)가 치합되어 있으며 내부에 홈(21)이 복수개 형성되어 상기 복수개의 홈(21)에 제1, 2베벨기어(23,24)가 회전가능토록 삽입되어 있다. 상기 제2차동기어(30)는 제1, 2베벨기어(23,24)와 치합되어 있고 출력축(50)은 상기 제2차동기어(30)와 대향되게 위치되어 상기 제1, 2베벨기어(23,24)의 제2차동기어(30)가 치합되는 타부에 치합되게 된다.

상기 제2차동기어(30)의 일측에는 브레이크 시스템(60)이 설치되어 상기 제2차동기어(30)의 축(30')을 잡아주게 된다. 상기 시스템은 지동제어 또는 수동형식으로서 전기, 전자, 유공압등의 제동장치를 모두 응용할 수 있다. 또한, 중속시에는 제2차동기어(30)와 제3가속기어(40)를 잡아주고 고속시에는 제2차동기어(30)와 제4가속기어(41)를 잡아주며 후진시에는 제2차동기어(30)와 후진기어(42)를 잡아주는 연동시스템(70)이 형성되어 있다. 상기 연동시스템(70)은 공지된 장치나 기구가 사용된다. 즉, 전기, 전자클러치, 유체클러치, 원판클러치등을 사용할 수 있다.

본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 연속자동 변속장치는 자동차 및 산업기계등의 구동력을 변속하여 출력시켜 주는 어떠한 메카니즘에도 사용될 수 있는 바, 여기서는 자동차의 변속장치를 예를 들어 설명한다.

동력의 전달과정과 중립과 저속, 고속, 후진을 살펴보면,

1. 중립위치

입력축↑ - 제1, 2, 3기어↑ - 제3, 4, 후진기어↓ - 제1차동기어↑ - 제1, 2베벨기어←, → - 제2차동기어↑

중립상태는 기관의 구동력이 출력축으로 출력되지 않고 공회전 하고 있는 상태이다. 즉, 출력축(50)에 부하가 걸린 상태이다. 기관의 구동축으로부터 회전력이 입력되면 입력축(10)이 회전되면서 이 축에 일체로 형성된 제1, 2, 3기어(11,12,13)가 동일한 방향으로 회전하고, 제1, 2, 3기어(11,12,13)가 회전함에 따라 이에 치합된 제3, 4가속기어(40,41) 및 후진기어(42)가 제1, 2, 3기어의 회전방향(11,12,13)과 반대방향으로 회전한다. 그리고 입력축(10)의 제1기어(11)에 치합된 제1차동기어(20)가 입력축(10)과 반대방향으로 자전하면 그 내부에 위치된 제1, 2베벨기어(23,24)가 공전하게 되나 출력축(50)에 부하가 걸려 있으므로 제1, 2베벨기어(23,24)는 상기 화살표 방향으로 회전되고 상기 제1, 2베벨기어(23,24)에 치합된 제2차동기어(30)도 입력축(10)과 동일한 방향으로 공회전하게 된다.

이러한 중립상태에서는 입력축(10)의 회전방향과 반대방향으로 제3, 4가속기어(40,41) 및 후진기어(42)를 각각 회전시키고 출력축(50)의 부하로 인하여 제1차동기어(20)는 입력축(10)과 동일한 방향으로 자전하게 되고 제1, 2베벨기어(23,24)와 제2차동기어(30)도 입력축(10)과 동일한 방향으로 공회전하게 된다.(제3도 참조)

2. 저속상태

입력축↑ - 제1, 2, 3기어↑ -제3, 4, 가속기어 및 후진기어↓ - 제1차동기어↓ - 제1, 2베벨기어→, ← - 출력축↑

저속상태는 출력축(50)의 회전이 점진적으로 증가하는 상태로서, 중립상태에서 제2차동기어(30)의 축(30')의 근방에 설치된 브레이크 시스템(60)을 통하여 제동력 P를 서서히 가해주면 입력축(10)과 동일한 방향으로 회전되고 있는 제2차동기어(20)의 회전은 감소됨과 동시에 출력축(50)의 회전은 점진적으로 증가하게 된다. 즉, 제2차동기어(30)의 회전이 감소함에 따라 제1, 2베벨기어(23,24)의 공전력이 감소됨과 동시에 화살표 방향으로 회전되어 제2차동기어(30)의 감소된 회전력 만큼 제1, 2베벨기어(23,24)에 치합된 출력축(50)으로 회전력이 전달되게 되어 출력축(50)을 회전시킴으로써 자동차가 서서히 출발하게 된다. 상기한 속도는 통상의 자동차의 1단 속도이다. 상기 브레이크 시스템(60)으로 제2차동기어(30)를 완전히 잡아주면 제2차동기어(30)는 회전되지 못하므로 제2차동기어(30)가 공회전하는 만큼에 회전력이 제1, 2베벨기어(23,24)를 통하여 그대로 출력축으로 전달되게 되어 출력축(50)의 속도가 증가되게 된다. 상기한 속도는 통상의 자동차의 속도인 2단의 속도이다.

3. 중속상태

입력축↑ - 제1기어↑ - 제3가속기어↓ - 제2차동기어↓ - 제1, 2베벨기어→, ← - 출력축↑

중속상태는 출력축(50)의 회전을 저속상태보다 증가시키고자 할 경우에 변속되는 상태로서, 연동시스템(70)에 의하여 제3가속기어(40)와 제2차동기어(30)를 일체로 연결시키면 제2차동기어(30)와 제3가속기어(40)는 일체로 회전되어 제3가속기어(40)의 회전속도를 제2차동기어(30)가 전달받고 제1차동기어(20)에 의하여 회전속도를 동시에 받으므로 그 회전력이 제1, 2베벨기어(23,24)를 통하여 출력축(50)으로 전달되게 된다. 즉, 저속상태에서의 회전속도에 입력축(10)의 제1기어(11)에 의하여 회전되는 제3가속기어(40)의 회전속도가 더해져서 출력축(50)으로 전달되는 것이다.

3. 고속상태

입력축↑ - 제2기어↑ - 제4가속기어↓ - 제2차동기어↓ - 제1, 2베벨기어→, ← - 출력축↑

고속상태는 출력축(50)의 회전을 중속상태보다 증가시키고자 할 경우에 변속되는 상태로서, 연동시스템(70)에 의하여 제3가속기어(40)와 제2차동기어(30)를 분리시키고 제4가속기어(41)와 제2차동기어(30)를 일체로 연결시키면 제2차동기어(30)는 중속상태에서 보다 더 빠른 회전력을 갖게 된다. 제4가속기어(41)는 입력축(10)의 제2기어(12)와 치합되어 있으므로 제2기어(12)는 제1기어(11)의 반경보다 크고 제4가속기어(41)는 제3가속기어(40)보다 적은 반경을 가지므로 기어비에 의하여 제4가속기어(41)는 제3가속기어(40)보다 빠른 회전속도를 갖게 된다. 제2차동기어(30)는 제4가속기어(41)의 빠른 회전속도를 갖게 되므로 제1차동기어(20)의 회전속도와 더해져 제1, 2베벨기어(23,24)를 통하여 출력축(50)으로 고속의 회전속도를 전달하게 된다. 상기 제2차동기어(30)는 제1차동기어(20)의 회전속도 보다 더 빠르지는 못한다· 상기한 고속상태의 속도 보다도 더 빠른 속도를 원할 경우에는 공지의 토오크 컨버터를 입력축에 연결하여 사용하면 출력축이 속도가 더욱 빨라지게 된다.

4. 후진상태

입력축↑ - 제3기어↑ - 후진기어↓ - 제2차동기어↓ - 제1, 2베벨기어 ←, → - 출력축↓

후진상태는 출력축(50)이 입력축(10)의 회전방향과 반대방향으로 회전하는 상태로서, 연동시스템(70)에 의하여 입력축(10)의 제3기어(13)와 맞물려 회전되는 후진기어(42)가 제2차동기어(30)와 일체로 회전되게 된다. 입력축(10)의 제3기어(13)는 입력축(10)의 기어중 제일 큰 반경을 가지며 후진기어(42)는 제3, 4가속기어(40,41) 보다 적은 반경을 가지므로 후진기어(42)는 제3, 4가속기어(40,41) 보다 더 큰 회전속도를 갖게 된다. 상기 회전속도는 제1차동기어(20)의 자전속도 보다 더 빠른 회전을 가지므로 공전하는 제1, 2베벨기어(23,24)에 반대방향으로 빠른 회전속도를 전달하게 된다. 제1, 2베벨기어(23,24)는 제1차동기어(20)에 의하여 공전함과 동시에 제2차동기어(30)를 통하여 빠른 회전력을 전달받아 출력축(50)을 역회전시키게 된다. 즉, 제1기어(11)보다 제2차동기어(30)가 더 빨리 회전되므로 제2차동기어(30)가 제1차동기어(20)에 의하여 회전되는 제1, 2베벨기어(23,24)로 더 빠른 회전속도를 주게 되므로 출력축(50)은 역회전되는 현상이 생기게 되어 차동차의 후진이 이루어 지게 된다.

제3도에 도시한 실시예는 연동시스템으로 원판클러치(90)를 사용한 것으로서, 제2차동기어(81)의 축에 스프라인(82)을 형성하고 상기 스프라인상(82)에 원판클러치(90)가 이동가능토록 설치된다. 상기 원판 클러치(90)는 오목부에 제2스프라인(90')을 형성하여 상기 제2스프라인상(90')에 보조클러치(91)가 이동가능토록 설치되어 있다. 저속시에는 브레이크 시스템(미도시)으로 제2차동기어(81)를 잡아주게 되고, 중속시에는 원판클러치(90)가 제2차동기어(81)의 스프라인(82)을 따라 전방으로 이동되어 제3가속기어(83)와 일체로 연결되며, 고속시에는 보조클러치(91)가 원판클러치(90)의 제2스프라인(90')을 따라 전방으로 이동되어 제4가속기어(84)와 일체로 연결된다. 후진시에는 원판클러치(90)가 제1스프라인(82)을 따라 후방으로 이동되어 후진기어(85)와 일체로 연결되게 된다. 저속, 중속, 고속, 후진의 동작은 상기한 것과 동일하다.

또한, 본 발명은 평시에는 자동 선택레버를 사용하고 필요에 따라 수동으로 변속할 수 있으며 자동속도 센서를 사용하여 자동 선택레버를 조절할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의한 자동연속 변속장치는 수동 및 자동으로 변속이 가능하여 안전사고를 방지하고 속도센서를 장착할 수 있어 엔진에 무리한 힘을 주지 않고 부드럽게 가속을 시킬 수 있어 연료절감을 가져올 수 있을 뿐만 아니라 제조가 간편하여 제조단가를 절감시킬 수 있는 잇점이 있다.

Claims

입력구동력을 갖으며 단부로 부터 점차 큰 반경을 갖는 제1, 2, 3기어(11,12,13)가 일체로 형성된 입력축(10)과, 상기 입력축(10)의 제1, 2, 3기어(11,12,13)에 각각 치합되어 독립적으로 회전하는 중공의 제3, 4가속기어(40,41) 및 후진기어(42)와, 상기 입력축(10)의 단부에 형성된 제1기어(11)와 치합되도록 내측에 기어(22)가 형성되고 중앙부에 홈(21)이 각각 형성된 제1차동기어(20)와, 상기 제3, 4가속기어 (40,41) 및 후진기어(42)의 중공부에 삽입되고 단부에 베벨기어(31)가 형성된 제2차동기어(30)와, 상기 제1차동기어(20)의 각각의 홈(21)에 회전가능토록 삽입되어 제2차동기어의 양측에서 치합되는 제1, 2베벨기어(23,24)와, 상기 제2차동기어(30)와 대향되게 위치되어 상기 제1, 2베벨기어(23,24)와 치합되는 출력축(50)과, 상기 제2차동기어(30)에 제동력을 가하는 브레이크 시스템(60)과, 상기 제2차동기어(30)와 제3, 4가속기어(40,41) 및 후진기어(42)를 선택적으로 연동시키는 연동시스템(70)으로 구성된 것을 특징으로 하는 연속자동 변속장치.
제1항에 있어서, 상기 제3, 4가속기어(40,41) 및 후진기어(42)는 제3가속기어(40)가 제일 큰 반경을 가지며 그 다음으로 제4가속기어(41)가 작고 그 다음으로 후진기어(42)의 반경이 제일 작게 형성된 것을 특징으로 하는 연속자동 변속장치.