KR100309687B1 - 변속기의 통기방법및 장치 - Google Patents

변속기의 통기방법및 장치 Download PDF

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존 씨. 메티유
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Abstract

변속기(10)를 통기시키는 방법 및 장치는, 브리더에 걸쳐지는 유체막의 브리징으로 인한 변속기로부터의 유체 유출을 감소시키거나 없애는 한편, 변속기 내외의 압력 평형을 이루게 하는 변속기 브리더(12)를 제공한다. 브리더는 필터(38)를 갖는 하우징(26)내에 배치되는 수직관(32)를 포함한다. 공기, 변속기 유체, 안개 및 증기가 수직관(32)및 필터(38)를 통과하며, 필터는 여과된 공기를 하우징내 적어도 하나의 통공(30)을 통해 대기로 통기시키는 한편 유체, 안개 및 증기를 포집한다. 필터(38)는 수직관 및 하우징 사이에 형성된 적어도 하나의 공간을 통해 변속기로 복귀하는 변속기 유체의 응집을 용이하게 한다. 일실시예에 있어서, 브리더는 변속기의 쉬프트 바 하우징에 설치된다. 쉬프트 바 하우징은, 브리더의 구멍에 걸쳐지는 유체막 형성을 억제하는 한편, 브리더가 유체에 과도하게 노출되는 것으로 부터 브리더를 보호하는 환형 돌출부를 포함한다.

Description

변속기의 통기방법 및 장치
제1도는 본 발명에 따른 브리더를 포함하는 변속기의 사시도.
제2도는 본 발명에 따른 변속기 브리더의 측면도.
제3도는 본 발명에 따른 변속기 브리더의 밑면도.
제4도는 쉬프트 바 하우징 돌출부를 예시하도록 설치된 변속기 브리더의 제3도 선 4-4에서 본 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 변속기 12 : 변속기 브리더
38 : 필터 26 : 하우징
32 : 수직관 30 : 통공
20 : 나사부 38 : 필터
50 : 제1유동통로 54 : 제2유동통로
본 발명은 차량변속기를 통기시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.
수동, 자동 이건 반자동이든간에, 기계식 다단 변속기들은 변속기 내에서 여러 기능들을 수행하는 유체를 사용한다. 예를 들면, 기계식 수동변속기는 회전부 및 맞물림 부용의 윤활용 유체를 사용하며, 자동변속기는 회전부에 윤활작용을 제공하는 외에, 수력학적 힘의 발생 및 전달작용을 하는 유체를 사용한다. 변속기 유체의 특정 규격 및 특성들은 일반적으로 특정 용도에 맞도록 되어 있다. 한편, 제품에 관계없이, 여러 종류의 변속기 유체는 어느 정도 공통적인 특성들을 갖고 있다.
세미-트레일러(semi-trailer) 트럭과 같은 차량들은 흔히 심한 온도 변화를 겪게 되므로, 변속기 유체는 차량운전범위에 걸쳐 어느 정도 일정하게 작동하는 것이 바람직하다. 주변의 작동온도 변화외에, 변속기의 유체는 여러 회전부품들간의 마찰에 의한 열도 받게 된다 이러한 온도변화는 변속기 유체의 점성 변화에 따라 명백히 나타난다. 일반적으로 유체의 점성은 저온에서 더 크고(더 뻑뻑하고) 고온에서 작다(더 덜 뻑뻑하다). 상당부분의 운전범위에 걸쳐 점성변화가 작도록 된 다중점성(multi-viscosity) 유체조차도 극단적인 여러 온도를 쉽게 오간다면 상당한 점성의 변화가 있게 된다. 점성변화는 통상의 운전범위에서 일정 성능을 갖도록 기계적 변속기를 설계하는데 있어서 수많은 과제를 제시하게 된다.
일단 변속기 유체가 변속기에 주입되면, 변속기 내에 유체를 유지시키는 것이 바람직하다. 이는 변속기 케이스 및 바닥 팬(pan)과 같은 두 비회전 변속기 부품들 사이에 위치되는 정지밀봉부를 포함하는, 여러 밀봉부를 사용하여 달성된다. 회전밀봉부들은, 입력축 또는 출력축 밀봉부와 같은 회전부품 및 정지부품들 사이에 위치된다. 밀봉부는 여러 변속기 부품의 마 모를 가속화 하는 외부 오염물로부터 변속기 내부를 차단하면서, 변속기 내품들과 계속 접촉하게 된다 이는 과도한 공기접촉(aeration)을 초래해 유체의 기화 및 기포화를 일으킨다. 압력증가 및 유체의 물리적 성질의 악화는 변속기의 성능 및 내구성에 해로을 수 있다.
따라서, 많은 변속기 제조업체에서는 내 외부의 압력 평형을 이루기 위해 변속기에 통공 또는 브리더(vent or breather)를 부가시켜 놓았다. 여러 제품에 대해서, 설계상 중요하게 위치된 작은 통기관이 이 기능을 수행한다. 그러나 공지장치의 상당수는 변속기 유체의 브리징(bridging)을 일으켜 불필요한 유체 유출을 초래한다. 브리징은, 점성유체의 응집장력(cohesion tension)에 의해 변속기 유체가 브리더 구멍에 걸쳐질 때(span)발생한다. 이 현상은, 점성이 큰 유체에서 즉, 유체가 차가울 때, 특히 잘 발생한다. 변속기가 가열되면 변속기 내부압력이 증가하여, 작은 통기관 또는 브리더내에 기포를 발생시키고 변속기로부터 불필요하게 유체가 유출되도록 한다. 따라서, 변속기가 정상 작동하는 동안, 브리더로부터 불필요한 변속기 유체 유출을 감소 또는 제거하여 압력을 평형하게 만드는 것이 바람직하다. 또한, 기화하여 새는 유체를 감소 또는 제거하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 목적은 정상동작중 불필요한 유체 유출을 감소시키는 한편 압력평형을 이루게하는 변속기 브리더를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 통기장치(venting system)를 갖는 변속기를 제공하는 것으로, 이 통기장치는 변속기 브리더를 수용하는 쉬프트 바하우징(shift bar housing)을 포함하며, 하우징은 본 발명에 따라 유체의 브리징을 억제할 정도의 크기로 된 구멍을 포함한다.
본 발명의 또다른 목적은, 변속기로부터 유체가 기화되어 새는 것을 감소시키는 변속기 브리더를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 변속기로부터 유체가 기화되어 새는 것을 감소시키는 변속기 브리더를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 변속기로 유체를 복귀시키는 한편, 변속기 유체 증기 및 안개를 포집 및 응집시키는 변속기 브리더를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 불필요한 유체 유출을 감소시키는 변속기브리더 형성방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적들의 실행에 있어, 변속기 브리더가 제공되는데,이 브리더는 변속기와 결합하도록 된 개방된 끝, 폐쇄된 끝 및 길이방향으로 난 적어도 하나의 통공을 갖는 제1튜브를 포함한다. 또한, 변속기 브리더는 유체복귀 통로를 만들기위해 실질적으로 제1튜브내에 배치되며, 고정된 상태로 제1튜브로부터 일정 간격 떨어져 있는 부분을 갖는 제2튜브를 포함한다. 제2튜브는 변속기 내에 위치되는 제1 끝 및 제1튜브내에 위치하는 제2 끝을 갖는다.
바람직한 실시예에 있어서, 제1튜브는 변속기로 복귀하도록 유체증기 및 안개를 포집 및 응집시키는 필터를 포함한다. 또한 변속기 쉬프트 바 하우징은, 제1튜브를 수용하도록 되어 있고, 그 직경을 따라 걸쳐 있는 유체막 형성을 억제할 정도의 크기로 된 내경을 갖는 환형 돌출부를 포함 함으로써, 유체의 브리징을 억제하는 것이 바람직하다. 환형 돌출부는, 변속기 유체에 대해 과도하게 노출되지 않게 하여 변속기 브리더를 보호한다.
또한, 유체 및 증기유출을 감소시키는 한편, 변속기에 브리더를 형성 시키는 방법이 제공된다.
첨부도면 및 상세한 설명에 의해 본 발명의 상기 목적 및 특성들을 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
제1도를 참조하면, 다단 변속기(10)는 변속기 브리더(12)를 포함 한다. 변속기(指)는 일반적으로 변속기 유체로 일컬어지는 공지되어 있는 여러 윤활유 중 어느 하나(도시하지 않음)를 포함한다. 공지된 것처럼, 변속기(10)는 변속기 내에 유체를 유지하도록 여러 다른 밀봉부들을 포함한다. 밀봉부는 회전밀봉부(15) 뿐만 아니라 정지밀봉부(14)도 포함한다. 브리더 (12)는, (차량내에 설치될 때 위치하는 것처럼) 변속기(10) 상면상에 실질적으로 수직으로 위치하는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에 있어서, 브리더(12)는 쉬프트 바 하우징(16)의 상면에 위치된다 쉬프트 마 하우징(16)은 변속기(10) 내에 위치되는 환형 돌출부를 포함하는데(제4도에 잘 나타나 있음), 이는 상세히 후술될 것이다. 또한, 브리더(12) 위치는, 변속기 내부부품들에 대해 적절하게 선택됨으로써, 브리더(12)가 과도한 양의 변속기 유체에 노출되는 것을 막게 되는 것이 바람직하다. 기계적 수동은, 자동 및 반자동 변속기와에 동일하게 응용될 수 있다.
제2도는 본 발명에 따른 변속기 브리더(12)의 측면도이다. 브리더(12)는 변속기(10)와 결합되도록 된 나사부(20)를 갖는 기저부(18)를 갖는다. 바람직한 실시예에 있어서, 나사부(20)는, 3/8-18 NPTF-1 나사와 같은, 3/8 인치 관용(管用)테이퍼 나사에 의해 쉬프트 바 하우징(16)과 맞물리도록 형성되어 있다. 또한 브리더(12)는, 브리더(12)가 변속기(10)에 설치될 때, 확실한 멈춤부로서의 기능이 있는 플랜지(22)를 포함한다. 기지부(18)의 육각부(24)는 변속기(10)로부터 브리더(12)를 쉽게 설치 및 분리할 수 있게 한다.
제2도를 보면, 브리더(12)는, 브리더에 안착되는 보울(26) 및 캡(28)을 포함한다. 실린더 또는 보울(26)은, 변속기(10)내부와 외부사이의 압력 평형을 이룰 수 있게 하는 적어도 하나의 통공(30)을 포함한다. 브리더(12)는, 상세히 후술되는 것처럼, 필터로 사용될 때, 5 lb/in2(psi)의 근소한 압차에서 10 표준 ft3/min의 최저 유량비를 제공하도록 충분한 수의 통공들을 포함하는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에 있어서, 브리더(12)는, 제3도에 보인 것처럼, 캡(28) 바로 아래에 보울(26) 주위로 균등한 간격으로 떨어져 있는 6개의 통공을 포함하다. 또한, 브리더(12)느, 제3도 및 제4도에 잘 나타나 있는 것처럼, 기저부(18) 및 보울(26) 내에 위치하는 수직관(32)을 포함한다.
제3도에는 변속기 브리더(12)의 밑면도가 나와있다. 수직관(32)은 여러 접촉점(34)에서 용접, 브레이징 등등에 의해 기저부(18)의 내면(36)에 안착된다. 바람직한 실시예에 있어서, 수직관(32)은 사각형으로 된 외면 및 원형으로 된 내면을 갖는 것이 특징이며, 내경(36)에 쉽게 억지 끼움할 수 있을 정도의 크기를 가져서 조립을 용이하게 하고, 브레이징 작업중 여러부품을 파지하게 된다. 이처럼 기저부(18)및 수직관(32)의 판이한 기하학적 형태에 의해 수직관(32)의 일부가 기저부(18)로부터 일정 간격 떨어진 상태로 유지되어 변속기로의 유체 복귀통로를 제공하게 된다. 상기 형태는 본 발명에 따른 유동 통로를 제공하기 위한 가능성 있는 여러 조합중의 하나를 나타낸 것이다. 이런 기능을 수행하는 다른 형태의 예에는 원형 또는 적당한 방향의 제2다각형 내에 다각형 형태를 사용하는 것이 있다.
제3도를 참조하면, 기저부(18)및 나사부(20)의 직경은 그 표면을 따라 유체막이 형성되는 것을 억제할 정도의 적당한 크기를 갖는다. 제3도에 도시되어 있으나 제4도에 가장 잘 도시된 것처럼, 필터(38)는 후에 상술되는 바와 같은 유체증기 및 안개를 포집하도록 수직관(32)상부에 위치된다.
제4도는 변속기(10)의 쉬프트 바 하우징(16)내의 설치위치에 있는 변속기 브리더(12)의 단면도이다. 환형 돌출부(42)가 변속기(10) 내부에서 연 장되어서 정상작동 중 브리더(12)가 변속기 유체에 파도하게 노출되는 것, 즉 유체가 비산(splashing) 되는 것을 막는다. 환형 돌출부(42)의 내경(44)은 유체막의 초기 브리징을 억제할 정도의 크기로 되어 있음으로써, 앞서 설명한 바와 같이 유체가 불필요하게 유출되는 것을 피하도록 한다. 바람직한 실시 예에서, 내경(44)은 여러 목적을 위해 브리징을 억제하는데 충분한 약 1/2 인치로 되어 있다. 만일 브리징이 발생하여 유체막이 환형돌출부(42) 내에서 위쪽으로 이동하면, 수직관(32)이 유체막의 파열을 용이하게 한다.
제4도에서, 실린더 또는 보울(26)은 크림핑(crimping), 납땜, 용접 등등의 종래의 여러 고정기술에 의해 기저부(18)에 안착된다. 유사한 방식으로 캠(28)은 보울(26)에 안착된다. 수직관(32) 및 보울(26) 사이의 환형영역에 필터(38)가 꽉 채워져 있다. 수직관(32)상부 및 커버(28) 사이의 영역에도 필터(38)가 꽉 채워졌다. 필터(38)용 선정재료는 변속기의 작동온도 위를 견디는 여러 적정 재료중 어느것 이라도 좋다. 필터(38)재료는 변속기(10)로부터 유체안개 또는 증기가 새나가는 것을 감소 시키거나 없애도록 택되야 한다. 더욱이, 필터(38)는 변속기로 복귀하도록 유체를 포집 및 응집시켜야 한다. 알루미늄형 망사 필터 또는 폴리에스테르 필터가 여러 제품에 적당할 것이다.
제4도에 도시된 것처럼, 바람직한 실시 예에서 250°F의 연속온도에 견디는 바람직한 포집 및 응집특성을 갖는 폴리에스테르 재료가 사용된다. 또한, 필터 재료는 브리더(12)통과시 적당한 유속을 제공하도록 적어도 하나의 통공(30)에 대한 적절한 크기 선정과 관련되어 선택되어 한다. 그렇지 않은 경우, 브리더(12)를 통과하는 실질적으로 억제된 유동에 의해 변속기의 내외부사이에 바람직하지 못한 압차가 초래된다.
역시 제4도에 도시된 것처럼, 두개의 유동통로가 브리더(12)구성에 의해 만들어진다. 유동통로들은 화살표(50, 52, 54)에 의해 대각선상으로 도시되어 있다. 제1유동통로는 화살표(50)에서 시작하여 수직관(32)내부,필터(38)를 지나 최종적으로 통공(30)을 지난다 제2유동통로 역시 화살표(50)에서 시작하여, 화살표(54)로 표시된 것처럼, 변속장치로 복귀하기 전에 수직관(32)내부, 필터(38) 및 수직관(32)과 기저부(18)사이 공간을 지난다.
이처럼 브리더(12)는, 폐쇄단부를 갖는 제2튜브내에 위치하는 수직관 (32)에 의해 형성되는 제1튜브에 의해 특징지워진다. 제2튜브는 기저부(18), 보울(26)및 커버(28)를 갖는다 두 튜브는, 유체 안개 및 증기가 새는 것을 감소시키거나 없애는 한편, 압력 평형을 이루게하는 제1통로, 및 응집된 유체가 변속기로 복귀되도록 하는 제2통로를 형성한다.
제4도를 참조하면, (외부 대가압에 대해 상대적으로) 작동기 변속기내 압력이 증가할 때, 변속기내 공기, 증기 및 유체 안개는 수직관(32) 내부를 통과하게 하여 필터(38) 내로 들어가게 하는 힘을 받는다. 정압(positive pressure)은 변속기로부터 유체가 유출되는 것을 억제시키거나 없애는 한편, 내외 압력 평형을 이루도록 필터(38)내 유체안개 및 증기를 포집하는 한편, 공기는 통공(30)을 통해 빠지도록 한다. 필터(38)는 수직관(32)및 기저부(18) 사이에 제공된 공간을 통해 변속기로 복귀하는 유체안개 및 증기의 응집을 용이하게 한다.
물론, 여기에 예시되고 설명된 본 발명 형태는 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐이며, 가능한 형태를 모두 예시하려 한 것은 아님을 알아야 할 것이다. 또한 사용 용어는 한정하려는 것이라기 보다는 설명을 목적으로 하는 것이므로, 청구한 본 발명의 취지 또는 범위를 벗어나지 않는다면, 여러수정례가 가능함을 알아야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 윤활유 내장형 차량용 변속기 통기 장치에 있어서, 변속기(10)와 맞물리도록 적절히 형성되며, 나사부에 걸쳐서 윤활유막의 형성을 억제하는 크기로 되어 있는 나사부(20)를 지닌 기저부(18)와; 필터(38)를 수용하도록 적절히 형성되어 있으면서, 기저부(18)에 안착된 제1끝을 갖는 동시에, 원주상으로 위치하는 적어도 하나의 통공(30)도 갖는 실린더(26)와, 상기 실린더(26)의 제2끝부를 덮는 상태로 연장되어 있는 한편, 상기 실린더(26)에 안착된 커버(28)와; 실질적으로 기저부(18) 내에 위치하는 한편, 그에 안착된 제1끝과, 상기 실린더(26)내 적어도 하나의 통공(30)을 덮는 상태로 연장되어 있는 제2끝을 갖는 수직관(32)과; 상기 실린더(26)내에 위치하고 있으면서, 상기 수직관(32)의 제2끝을 덮는 상태로 연장된 필터(38)를 포함하여 구성되는 윤활유 내장형 차량용 변속기 통기 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수직관(32)은 기저부(18)의 나사부(20)를 넘는 상태로 연장되어, 윤활유 막을 쉽게 파열시키는 윤활유 내장형 차량용 변속기 통기 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기저부(18)는, 수직관(32)의 외부 형상과는 근본적으로 다른 내부 형상을 가짐으로써, 수직관(32)의 일부를 기저부(18)로부터 일정 간격 떨어진 상태로 유지하여 윤활유용 유동 통로를 제공하는 윤활유 내장형 차량용 변속기 통기 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 기저부(18)는 통상 원형의 내부 형상을 가지며, 상기 수직관(32)은 다각형의 외부 형상을 갖는 윤활유 내장형 차량용 변속기 통기 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 수직관(32)은 통상 정사각형의 외부 형상을 갖는 윤활유 내장형 차량용 변속기 통기 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 수직관의 모서리는 상기 기저부(18)의 내면에 대해 납땜된 윤활유 내장형 차량용 변속기 통기 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 수직관(32)은 상기 기저부(18) 내에서 억지 끼움될 정도의 크기로 되어 있는 윤활유 내장형 차량용 변속기 통기 장치.
  8. 제3항에 있어서, 상기 기저부(18)는, 확실한 멈춤부로서의 기능이 있는 나사부(20)에 인접한 플랜지(22), 및 이 플랜지(22)에 인접한 육각부(24)를 포함하여, 상기 장치의 설치 및 분해를 용이하게 하는 윤활유 내장형 차량용 변속기 통기 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 커버(28)는 상기 적어도 하나의 통공(30)의 일부를 덮는 상태로 연장되어 있는 윤활유 내장형 차량용 변속기 통기 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 필터(38)는 금속형 망사 필터로 구성되는 윤활유 내장형 차량용 변속기 통기 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 필터(38)는 폴리에스테르 필터로 구성되는 윤활유 내장형 차량용 변속기 통기 장치.
  12. 윤활유 내장형 차량용 변속기를 통기시킴으로써, 변속기(10)로부터 나오는 윤활유의 유출을 감소시키는 한편, 변속기(10)내부 및 외부의 압력 평형을 이를 수 있는 시스템에 있어서, 변속기(10)에 장착되도록 적절하게 형성되며, 내부 나사부가 있는 환형 돌출부(42)를 갖는 한편, 내경(44)에 걸쳐서 상기 윤활유 막의 형성을 억제할 정도의 크기로 되어 있는 내경(44)를 갖는 하우징(16)과, 상기 내부 나사부와의 맞물림을 위해 적절히 형성된 외부 나사부(20)를 갖는 기저부(18)와; 적절히 형성되어 필터(38)를 수용하며, 상기 기저부(18)에 안착된 제1끝을 지니는 한편, 원주상으로 위치하는 적어도 하나의 통공(30)도 갖는 실린더 (26)와; 상기 실린더(26)의 제2끝을 덮는 상태로 연장되어 있으면서, 상기 실린더(26)에 안착된 커버(28)와; 실질적으로 상기 기저부(18)내에 위치하면서 상기 기저부에 안착된 제1끝과, 상기 실린더(26)내 상기 적어도 하나의 통공(30)을 넘는 상태로 연장된 제2끝을 갖는 수직관(32)과; 상기 실린더(26)내에 위치하면서, 상기 수직관(32)의 제2끝을 덮는 상태로 연장된 필터(38)를 포함하여 구성되는, 윤활유 내장형 차량용 변속기를 통기시킴으로써, 변속기(10)로부터 나오는 윤활유의 유출을 감소시키는 한편, 변속기(10)내부 및 외부의 압력 평형을 이를 수 있는 시스템.
  13. 상기 수직관(32)은, 상기 기저부(18)의 외부 나사부(20)를 넘는 상태로 연장되어, 상기 환형 돌출부(42) 내에서 이동하는 윤활유 막의 파열을 용이하게 하는 시스템.
  14. 제13에 있어서, 상기 기저부(18)는 상기 수직관(32)의 외부 형상과는 근본적으로 다른 내부 형상을 가짐으로써, 상기 수직관(32)의 일부를 상기 기저부(18)로 부터 일정 간격 떨어진 상태로 유지하여 윤활유용 유동 통로를 제공하는 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 상기 기저부(18)는 통상 원형의 내부 형상을 가지며, 상기 수직관(32)은 다각형의 외부 형상을 갖는 시스템.
  16. 제15항에에 있어서, 상기 수직관(32)의 모서리는 상기 기저부(18)의 내면과 납땜되어 있는 시스템.
  17. 상기 수직관(32)은 상기 기저부(18)내에서, 납점하기 전에, 억치 끼을될 정도의 크기로 되어 있는 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 기저부(18)는, 하우징(16)에 대한 착실한 멈춤부로서의 기능이 있는 외부 나사부(20)에 인접한 플랜지(22), 및 이 플랜지(22)에 인접한 육각부(24)를 포함하여, 상기 기저부(18)의 설치 및 분해를 용이하게 하는 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 커버(28)는 상기 적어도 하나의 통공(30)의 연장된 시스템.
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