KR100245492B1 - 차량용 수동 변속기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 4개의 샤프트를 갖는 기어 트레인을 구성하여 변속기 전체의 길이를 줄인 차량용 수동 변속기를 제공하는데 목적이 있다. 이 수동 변속기는 제 1구동기어(14) 및 제 2구동기어(16)가 일체로 형성된 것으로, 일단은 클러치를 개재하여 엔진의 크랭크샤프트와 선택적으로 결합되며, 타단에는 리버스 기어(72)가 설치되어 있는 입력축(10)과, 일단에는 5-R단 싱크로메시기구(74)의 작동에 의해 입력축(10)과 직결되는 제 5단기어(22)가 설치되어 있으며, 타단에는 출력축과 연결되는 요오크(26)가 설치된 메인샤프트(20)와, 제 1구동기어(14)와 제 2구동기어(16)를 통해 입력축(10)으로부터 전달된 동력을 제 1종동기어(32)를 통해 메인샤프트(20)로 보내는 것으로, 3-4단 싱크로메시기구(38)에 의해 선택적으로 고정되는 제 4단기어(40)와 제 3단기어(36)가 전방측으로부터 차례대로 설치되어 있으며, 제 3단기어(36)와 제 1종동기어(32)사이에는 리버스 카운터기어(34)가 일체로 형성된 제 1카운터샤프트(30)와, 1-2단 싱크로메시기구(56)에 의해 선택적으로 고정되는 제 2단기어(58)와 제 1단기어(54)가 전방측으로부터 차례대로 설치되어 있는 제 2카운터샤프트(50)와, 5-R단 싱크로메시기구(74)의 작동에 따라 입력축(10)에 일체적으로 고정되는 리버스 기어(72)를 통해 전달된 토오크를 제 1종동기어(32)를 통해 메인샤프트(20)로 전달하는 리버스 아이들 샤프트(70)로 구성된다.

Description

차량용 수동 변속기
본 발명은 차량용 수동 변속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메인샤프트와 리버스 아이들 샤프트 및 2개의 카운터샤프트로 구성된 기어 트레인을 제공하여 메싱 기어의 수량을 줄이고 변속기의 전체적인 길이를 단축시킨 차량용 수동 변속기에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차에서 사용하는 변속기는 변속방식에 따라 수동 변속기와 자동 변속기 및 무단 자동변속기 등으로 구분할 수 있으며, 엔진의 토오크를 변환시켜 바퀴로 전달하는 기능 이외에도, 정차시 엔진의 공회전을 가능하게 하며, 구동륜의 회전방향을 변환시켜 후진을 가능하게 한다.
자동차의 수동변속기에는 엔진으로부터 전달되는 토오크를 변화시켜 다양한 기어 변속비를 얻기 위한 기어 트레인이 장치되어 있다. 이 기어 트레인은 2개 또는 그 이상의 사프트를 구비하고 있으며, 이들 샤프트에는 입력축을 통해 전달되는 토오크를 변환시켜 다양한 변속비를 얻기 위한 메싱 기어들이 조립되어 있다. 이들 기어의 수는 얻고자 하는 토오크의 비율에 따라 달라지며, 많은 변속단을 얻기 위해서는 필요로 하는 메싱 기어들의 수량이 증가되기 때문에, 자연적으로 샤프트의 길이는 커지게 된다.
도 1은 종래의 수동 변속기를 구성하는 샤프트의 배치상태를 보인 개략도이고, 도 2는 종래의 수동 변속기의 구성을 보인 단면도이다. 이것은 메인샤프트와 1개의 카운터샤프트 및 리버스 아이들 샤프트로 구성된 기어 트레인을 지닌 전진 5단-후진 1단의 수동변속기이다.
이것의 전체적인 구성을 보면, 클러치를 개재하여 엔진의 크랭크샤프트로부터 동력이 전달되는 입력축(102)과, 일단은 입력축(102)에 연결되고 타단은 요오크(104)를 통해 출력축과 연결되는 메인샤프트(100)와, 다수의 카운터기어가 설치되어 있는 카운터샤프트(130)와, 후진시에 치합되어 출력축의 회전방향을 바꾸는 리버스 아이들 샤프트(134)와, 도면에서 우측으로부터 차례대로 상기 메인샤프트(100)에 설치된 제 1단기어(110), 리버스 기어(114), 제 2단기어(116), 제 3단기어(120), 제 4단기어(122) 및 제 5단기어(126)로 이루어져 있다. 입력축(102)은 볼 베어링(106)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있으며, 메인샤프트(100)는 볼 베어링(108)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있다.
또한, 카운터사프트(130)에는 상기 메인샤프트(100)에 설치된 구동기어들과 치합되는 것으로, 도면의 우측으로부터 제 1단 카운터기어(132)와, 리버스 카운터기어(134)를 비롯하여, 제 2단 카운터기어(136), 제 3단 카운터기어(138) 및 제 4단 카운터기어(140) 및 구동기어(142)가 차례대로 형성되어 있다. 카운터샤프트(130)의 양단은 볼 베어링(144, 146)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.
또한, 메인샤프트(100)에는 도시하지 않은 시프트 포크의 조작에 따라 미끄럼 이동하여 제 1단기어(110)와 리버스기어(114)중 하나와 선택적으로 치합되는 1-R단 싱크로메시기구(112)를 비롯하여, 제 2단기어(116)와 제 3단기어(120)중 하나와 선택적으로 치합되는 2-3단 싱크로메시기구(118)와, 제 4단기어(122)와 제 5단기어(126)중 하나와 선택적으로 치합되는 4-5단 싱크로메시기구(124)가 차례대로 설치되어 있다.
이러한 기어 트레인의 수동변속기가 장착된 차량에서 운전자가 변속레버를 조작하여 1단으로 변속한 경우라면, 1-R단 싱크로메시기구(112)는 도시하지 않은 시프트 포크에 의해 메인샤프트(100)상에서 우측으로 미끄럼이동되면서 제 1단기어(110)와 동기 치합된다. 그에 따라서, 입력축(102)을 통해 엔진으로부터 전달되는 동력은 구동기어(142)를 통해 카운터샤프트(130)로 전달된 다음, 카운터샤프트(130)상의 1단 카운터기어(132)를 통해 제 1단기어(110)로 전달된 후에, 메인샤프트(100)를 거쳐 출력축으로 전달됨으로써 전진 1단의 변속비를 얻을 수 있다. 그밖의 변속단에 대한 설명은 생략한다.
이러한 구성을 지닌 종래의 차량용 수동 변속기에서는 메인샤프트와 카운터샤프트에 모든 메싱기어들이 일렬로 장착되어 있기 때문에, 전체적으로 변속기의 길이가 증가됨으로써 엔진룸의 공간활용에 많은 제약을 주는 문제가 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명은 메인샤프트와 리버스 아이들 샤프트 및 2개의 카운터샤프터로 구성된 기어 트레인을 지닌 차량용 수동 변속기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 수동 변속기를 구성하는 샤프트의 배치상태를 보인 개략도.
도 2는 종래의 수동 변속기의 구성을 보인 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 수동 변속기를 구성하는 샤프트의 배치상태를 보인 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 수동 변속기의 구성을 보인 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 입력축 14 : 제 1구동기어
16 : 제 2구동기어 20 : 메인샤프트
22 : 제 5단기어 26 : 요오크
30 : 제 1카운터샤프트 32, 52 : 제 1, 2종동기어
34 : 리버스 카운터기어 36 : 제 3단기어
38 : 3-4단 싱크로메시기구 40 : 제 4단기어
50 : 제 2카운터샤프트 54 : 제 1단기어
56 : 1-2단 싱크로메시기구 58 : 제 2단기어
70 : 리버스 아이들 샤프트 72 : 리버스 기어
74 : 5-R단 싱크로메시기구
상술한 본 발명의 목적은 제 1구동기어 및 제 2구동기어가 일체로 형성된 것으로, 일단은 클러치를 개재하여 엔진의 크랭크샤프트와 선택적으로 결합되며, 타단에는 리버스 기어가 설치되어 있는 입력축과, 일단에는 5-R단 싱크로메시기구의 작동에 의해 입력축과 직결되는 제 5단기어가 설치되어 있으며, 타단에는 출력축과 연결되는 요오크가 설치된 메인샤프트와, 제 1구동기어와 제 2구동기어를 통해 입력축으로부터 전달된 동력을 제 1종동기어를 통해 메인샤프트로 보내는 것으로, 3-4단 싱크로메시기구에 의해 선택적으로 고정되는 제 4단기어와 제 3단기어가 전방측으로부터 차례대로 설치되어 있으며, 제 3단기어와 제 1종동기어사이에는 리버스 카운터기어가 일체로 형성된 제 1카운터샤프트와, 제 1구동기어와 제 2구동기어를 통해 입력축으로부터 전달된 동력을 제 2종동기어를 통해 메인샤프트로 보내는 것으로, 1-2단 싱크로메시기구에 의해 선택적으로 고정되는 제 2단기어와 제 1단기어가 전방측으로부터 차례대로 설치되어 있는 제 2카운터샤프트와, 5-R단 싱크로메시기구의 작동에 따라 입력축에 일체적으로 고정되는 리버스 기어를 통해 전달된 토오크를 제 1종동기어를 통해 메인샤프트로 전달하는 리버스 아이들 샤프트로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 수동 변속기에 의해 달성된다.
본 발명에 의하면, 제 1 및제 2카운터샤프트를 포함하는 기어 트레인을 제공함으로써, 메싱기어의 수를 줄일 수 있고 변속기 전체의 길이를 단축할 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부한 도 3과 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 수동 변속기에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 수동 변속기를 구성하는 샤프트의 배치상태를 보인 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 수동 변속기의 구성을 보인 단면도이다.
먼저, 도 3에 개략적으로 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수동변속기의 기어 트레인에서는 입력축 및 출력축과 연결된 메인샤프트(20)와, 이 메인샤프트(20)를 중심으로 일정한 각도를 이루며 배치되어 다양한 기어 변속비를 제공하는 제 1 및제 2카운터샤프트(30, 50)와, 후진시에 리버스 기어(72)와 치합되어 출력축의 회전방향을 변경함으로써 차량의 후진을 가능케 하는 리버스 아이들 샤프트(70)로 이루어져 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제 1구동기어(14) 및 제 2구동기어(16)가 일체로 형성되어 있는 입력축(10)의 일단은 클러치를 개재하여 엔진의 크랭크샤프트와 선택적으로 결합됨으로써, 엔진의 토오크를 전달받게 된다. 입력축(10)의 타단에는 리버스 기어(72)가 설치되어 있어, 5-R단 싱크로메시기구(74)의 작동에 의해 입력축(10)에 고정됨으로써 일체적으로 회전하게 된다. 입력축(10)의 양단은 볼 베어링(12, 18)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.
5-R단 싱크로메시기구(74)는 도시하지 않은 시프트 포크에 의해 좌, 우측으로 미끄럼 이동하면서 제 5단기어(22)나 리버스 기어(72)에 선택적으로 동기치합됨으로써, 토오크를 변화시키는 역할을 한다. 따라서, 입력축(10)의 후방단쪽으로 미끄럼 이동하여 리버스 기어(72)와 동기 치합되는 경우에는 입력축(10)과 메인샤프트(20)를 동축적으로 직결시킴으로써, 엔진의 크랭크샤프트로부터 입력축(10)을 통해 전달된 토오크는 곧바로 메인샤프트(20)를 경유하여 출력축으로 전달되어 구동바퀴를 고속 회전시킨다. 본 명세서의 설명에 있어서, 전방단이라 함은 엔진 및 클러치와 인접하게 배치되는 쪽의 단을 가리키며, 반대로, 후방단은 출력축과 인접하게 배치되는 쪽의 단을 가리킨다.
이와 같이, 메인샤프트(20)의 전방단에는 시프트 포크의 작동에 의해 5-R단 싱크로메시기구(74)가 선택적으로 동기 치합되도록 설치되어 있으며, 후방단에는 출력축과 연결되는 요오크(26)가 설치되어 있다. 메인샤프트(20)의 중앙은 볼 베어링(24)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 입력축(10)의 후방단부(10a)내에는 메인샤프트(20)의 전방단부(20a)가 동축적으로 삽입되어 있으며, 5-R단 싱크로메시기구(74)의 조작에 따라 일체적으로 회전한다.
도면에서, 메인샤프트(20)의 상방에 도시되어 있는 제 1카운터샤프트(30)는 입력축(10)을 통해 엔진으로부터 전달되는 토오크를 제 1구동기어(14)와 제 2구동기어(16)를 통해 전달받은 다음, 제 1종동기어(32)를 통해 상기 메인샤프트(20)로 보내는 역할을 한다. 제 1카운터샤프트(30)에는 3-4단 싱크로메시기구(38)에 의해 선택적으로 고정되는 제 4단기어(40)와 제 3단기어(36)가 전방측으로부터 차례대로 설치되어 있으며, 제 3단기어(36)와 제 1종동기어(32)사이에는 리버스 카운터기어(34)가 일체로 형성되어 있다.
그러므로, 조작레버의 작동으로 도시하지 않은 시프트 포크의 조작력에 의해 3-4단 싱크로메시기구(38)가 좌, 우측으로 미끄럼 이동하게 되면, 제 3단기어(36)와 제 4단기어(40)중 하나는 제 1카운터샤프트(30)에 일체체적으로 고정됨으로써 반력을 제공하게 되며, 입력축(10)으로 전달된 엔진의 토오크는 입력축(10)의 제 1구동기어(14)와 제 2구동기어(16)중 하나와 치함됨으로써, 3단 또는 4단의 변속비를 제공하게 된다. 제 1카운터샤프트(30)는 다수의 롤러 베어링(42, 44, 46)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.
도면에서 볼 때에, 본 발명의 제 2카운터샤프트(50)의 경우에는 메인샤프트(20)의 하방에 도시되어 있지만, 실제로는 도 3에서 설명한 바와 같이, 메인샤프트(20)를 기준으로 제 1카운터샤프트(30)와 대략 90°의 각도를 이루며 배치되어 있다. 이것은 제 1카운터샤프트(30)와 마찬가지로, 제 1구동기어(14)와 상기 제 2구동기어(16)를 통해 상기 입력축(10)으로부터 동력을 전달받게 되며, 기어 변속을 통해 가감된 엔진의 토오크는 제 2종동기어(52)를 통해 상기 메인샤프트(20)로 전달한다. 제 2카운터샤프트(50)상에는 1-2단 싱크로메시기구(56)에 의해 선택적으로 고정되는 제 2단기어(58)와 제 1단기어(54)가 전방측으로부터 차례대로 설치되어 있다. 또한, 제 2카운터샤프트(50)는 다수의 베어링(60, 62, 64)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.
리버스 아이들 샤프트(70)는 상술한 5-R단 싱크로메시기구(74)의 작동에 따라 입력축(10)에 일체적으로 고정되는 리버스 기어(72)를 통해 전달된 토오크를 상기 제 1종동기어(32)를 통해 상기 메인샤프트(20)로 전달하는 역할을 한다. 배치면에서 볼 때에 리버스 아이들 샤프트(70)는 메인샤프트(20) 및 제 1카운터샤프트(30)와 맞물리게 된다. 그러므로, 후진시에 5-R단 싱크로메시기구(74)가 좌측으로 이동하여 리버스 기어(72)와 동기 치합되는 경우에, 입력축(10)을 통해 전달된 엔진의 토오크는 리버스 기어(72)와 맞물려 있는 리버스 아이들 샤프트(70)를 통해 회전방향이 바뀐 상태로 리버스 카운터기어(32)를 통해 제 1카운터샤프트(30)로 전달된 다음, 제 1종동기어(32)를 거쳐 메인샤프트(20)로 전달됨으로써 출력축을 역회전시켜 차량의 후진을 가능케 한다.
만일, 운전자가 정차한 상태에서 1단으로 주행하려는 경우, 1-2단 싱크로메시기구(56)의 조작에 의해 제 1단기어(54)는 제 2카운터샤프트(50)에 고정되면서 반력을 제공하게 된다. 그에 따라, 입력축(10)을 통해 입력된 엔진의 토오크는 제 2구동기어(16)를 통해 제 1단기어(54)로 전달되어 제 2카운터샤프트(50)로 전달된 다음, 제 2구동기어(16)를 통해 메인샤프트(20)로 보내져 출력축을 1단의 속도로 회전시킨다.
그밖에 다른 전진 2단 내지 5단의 변속과정은 본 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 주지의 사실이므로 그에 대한 작동설명은 생략한다.
이상으로 설명한 본 발명에 의하면, 제 1 및제 2카운터샤프트를 포함하는 기어 트레인을 제공함으로써, 메싱기어의 수를 줄일 수 있고 변속기 전체의 길이를 단축할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 제 1구동기어(14) 및 제 2구동기어(16)가 일체로 형성된 것으로, 일단은 클러치를 개재하여 엔진의 크랭크샤프트와 선택적으로 결합되며, 타단에는 리버스 기어(72)가 설치되어 있는 입력축(10)과, 일단에는 5-R단 싱크로메시기구(74)의 작동에 의해 상기 입력축(10)과 직결되는 제 5단기어(22)가 설치되어 있으며, 타단에는 출력축과 연결되는 요오크(26)가 설치된 메인샤프트(20)와, 상기 제 1구동기어(14)와 상기 제 2구동기어(16)를 통해 상기 입력축(10)으로부터 전달된 동력을 제 1종동기어(32)를 통해 상기 메인샤프트(20)로 보내는 것으로, 3-4단 싱크로메시기구(38)에 의해 선택적으로 고정되는 제 4단기어(40)와 제 3단기어(36)가 전방측으로부터 차례대로 설치되어 있으며, 상기 제 3단기어(36)와 제 1종동기어(32)사이에는 리버스 카운터기어(34)가 일체로 형성된 제 1카운터샤프트(30)와, 상기 제 1구동기어(14)와 상기 제 2구동기어(16)를 통해 상기 입력축(10)으로부터 전달된 동력을 제 2종동기어(52)를 통해 상기 메인샤프트(20)로 보내는 것으로, 1-2단 싱크로메시기구(56)에 의해 선택적으로 고정되는 제 2단기어(58)와 제 1단기어(54)가 전방측으로부터 차례대로 설치되어 있는 제 2카운터샤프트(50)와, 상기 5-R단 싱크로메시기구(74)의 작동에 따라 상기 입력축(10)에 일체적으로 고정되는 리버스 기어(72)를 통해 전달된 토오크를 상기 제 1종동기어(32)를 통해 상기 메인샤프트(20)로 전달하는 리버스 아이들 샤프트(70)로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 수동 변속기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 입력축(10)의 양단은 볼 베어링(12, 18)에 의해 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 차량용 수동 변속기.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1카운터샤프트(30)는 다수의 볼 베어링(42, 44, 46)에 의해 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 차량용 수동 변속기.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 2카운터샤프트(50)는 다수의 볼 베어링(60, 62, 64)에 의해 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 차량용 수동 변속기.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1카운터샤프트(30)는 메인샤프트(20)를 기준으로 제 2카운터샤프트(50)와 대략 90°의 각도를 이루며 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 수동 변속기.
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