KR100360648B1 - 변속기의 예압 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 동력 전달 장치 중에서 자동차의 주행 상태에 알맞게 기어의 물림을 변환시키는 변속기에 관한 것으로서, 특히 변속케이스와, 상기 변속케이스에 내장되고 엔진의 동력을 전달받아 회전되는 축과, 상기 축에 각각 결합된 기어와, 상기 변속케이스와 축의 양끝단 사이에 설치되어 축의 회전을 지지하는 베어링을 포함한 변속기에 있어서, 상기 변속케이스와 베어링의 양끝단 사이에는 원판스프링이 설치되어 상기 원판스프링의 압축량을 힘으로 환산하는 방식으로 예압을 측정하는 변속기의 예압 측정 장치를 제공함으로써 기존의 스트레인 게이지를 사용하지 않고도 변속기의 타입에 관계없이 예압의 크기를 정확히 측정할 수 있게 되어 상기한 예압이 균일하게 유지되도록 한 것이다.

Description

변속기의 예압 측정 장치 {APPARATUS FOR MEASURING PRELOAD OF TRANSMISSION}

본 발명은 자동차의 동력 전달 장치 중에서 자동차의 주행 상태에 알맞게 기어의 물림을 변환시키는 변속기에 관한 것으로서, 특히 원판스프링을 이용하여 상기 원판스프링의 압축량을 힘으로 환산하는 방식으로 변속케이스와 베어링 사이의 예압을 측정하는 변속기의 예압 측정 장치에 관한 것이다.

자동차의 동력 전달 장치는 엔진에서 발생된 동력을 구동 바퀴에 전달하기 위한 장치로서, 크게 엔진의 플라이휠에 설치되어 출발시나 변속시 필요에 따라 동력 전달을 단속하는 클러치와, 주행 상태에 알맞도록 기어의 물림을 변경시키고 전진과 후진을 하기 위한 변속기와, 상기 변속기의 회전 속도를 최종적으로 감속시키는 동시에 차가 회전할 때 좌우 구동 바퀴에 알맞은 회전 속도로 동력을 전달하는 종감속 기어 및 차동 장치와, 상기 변속기의 출력을 상기 종감속 기어에 전달하는 추진축을 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기한 변속기는 클러치와 추진축 사이에 설치되어 엔진의 동력을 자동차의 주행 상태에 알맞도록 엔진 회전을 적절히 변속하여 회전력을 증대시키거나 고속 회전으로 바꾸어 주며, 또한 엔진을 무부하 상태로 두거나 자동차를 후진하게 하는 역할을 하는 장치이다.

상기와 같은 변속기에는 운전자가 수동으로 변속을 하는 수동변속기(MTM)와 주행 상태에 따라 자동적으로 변속이 이루어지는 자동변속기(ATM)의 2가지 형식이있으며, 상기 수동변속기는 기어식으로 3∼5단 변속의 것이 사용되고, 상기 자동변속기는 토크컨버터 또는 유체커플링에 유성기어장치를 사용한 자동변속기를 조합한 형식이 많이 사용되고 있다.

일반적으로 수동변속기는 도 1에 도시된 바와 같이, 변속케이스(1)와, 상기 변속케이스(1)에 내장되고 엔진의 동력을 전달받아 회전되는 축(3)과, 상기 축(3)에 각각 결합된 기어(5)와, 상기 변속케이스(1)와 축(3)의 양끝단 사이에 설치되어 축(3)의 회전을 지지하는 베어링(7)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 베어링(7)에는 통상 테이퍼 롤러 베어링이 사용되며, 이러한 베어링(7)과 변속케이스(1) 사이에는 각각 축방향의 힘, 즉 예압(Preload)을 발생시키기 위한 쉼(Shim)(9)이 설치된다.

상기와 같은 쉼(9)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 중심에 구멍이 형성된 고리 모양의 부품으로서, 상기 변속케이스(1)와 베어링(7) 사이에서 적절한 예압을 발생시켜 상기 베어링(7)의 수명을 일정 수준 이상으로 확보하는 역할을 한다.

즉, 상기 베어링(7)은 도 4에 도시된 바와 같이 예압의 크기가 일정 범위 이내인 경우에만 원하는 정도의 수명을 가질 수 있게 되므로 상기 쉼(9)을 이용하여 원하는 크기의 예압이 발생되도록 한다.

이때, 상기한 예압의 크기에 따라 진동소음이 달라지는 동시에 변속감도 좌우되기 때문에 항상 필요한 예압을 유지하는 것은 매우 중요하다.

따라서, 실제로 상기 변속케이스(1)와 베어링(7) 사이에 쉼(9)이 장착되었을경우의 예압을 정확히 측정할 필요가 있다.

이와 같은 필요에 따라 예압을 측정하기 위해 종래에는 축(3)에 스트레인 게이지(Strain gauge)를 축방향으로 장착하여 예압의 작용시 발생되는 변형률을 측정한 후 힘으로 환산하는 방식을 사용하여 왔다.

그러나, 상기와 같이 스트레인 게이지를 이용한 종래의 방식은 변속기에 차동 장치가 결합되어 있는 타입에는 적용이 불가능한 문제점이 있었다.

즉, 변속기에 차동 장치가 결합되어 있는 타입은 상기 차동 장치의 부위가 다른 축과 그 형상 및 구조가 다르기 때문에 축에 스트레인 게이지를 장착하여 예압을 측정하는 것은 불가능하다.

따라서, 상기한 스트레인 게이지를 사용하지 않고 변속기의 타입에 관계없이 예압의 크기를 정확히 측정할 수 있는 변속기의 예압 측정 장치를 개발할 필요가 있다.

상기에서, 미설명된 참조번호 7a와 7b는 각각 베어링(7)의 이너 레이스와 아우터 레이스를 나타내고, 참조부호 P는 베어링(7)을 원하는 수명만큼 효율적으로 사용할 수 있는 예압의 범위를 나타낸다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 원판스프링을 이용하여 예압을 측정함으로써 기존의 스트레인 게이지를 사용하지 않고도 변속기의 타입에 관계없이 예압의 크기를 정확히 측정할 수 있게 되어 상기한 예압이 균일하게 유지되도록 하는 변속기의 예압 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 변속기의 구조가 개략적으로 도시된 구성도,

도 2는 상기한 변속기에 사용되는 쉼(Shim)의 평면도,

도 3은 도 2의 단면도,

도 4는 상기한 변속기에서 쉼에 의해 발생되는 예압 변화에 따른 베어링의 수명 변화가 나타난 그래프,

도 5는 본 발명에 따른 변속기의 예압 측정 장치가 도시된 구성도,

도 6은 본 발명에 따른 변속기의 예압 측정 장치에 적용된 원판스프링의 평면도,

도 7은 도 6의 단면도,

도 8은 상기한 원판스프링의 강성 변화가 나타난 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 변속케이스 53 : 축

55 : 기어 57 : 베어링

59 : 원판스프링

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 변속기의 예압 측정 장치는, 변속케이스와, 상기 변속케이스에 내장되고 엔진의 동력을 전달받아 회전되는 축과, 상기 축에 각각 결합된 기어와, 상기 변속케이스와 축의 양끝단 사이에 설치되어 축의 회전을 지지하는 베어링을 포함한 변속기에 있어서, 상기 변속케이스와 베어링의 양끝단 사이에는 원판스프링이 설치되어 상기 원판스프링의 압축량을 힘으로 환산하는 방식으로 예압을 측정하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 변속기의 예압 측정 장치가 도시된 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 변속기의 예압 측정 장치에 적용된 원판스프링의 평면도이고, 도 7은 도 6의 단면도이고, 도 8은 상기한 원판스프링의 강성 변화가 나타난 그래프이다.

본 발명에 따른 변속기의 예압 측정 장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 변속케이스(51)와, 상기 변속케이스(51)에 내장되고 엔진의 동력을 전달받아 회전되는 축(53)과, 상기 축(53)에 각각 결합된 기어(55)와, 상기 변속케이스(51)와 축(53)의 양끝단 사이에 설치되어 축(53)의 회전을 지지하는 베어링(57)을 포함하여 구성된 변속기에서 상기 변속케이스(51)와 베어링(57)의 양끝단 사이에 원판스프링(59)을 설치한 것이다.

즉, 상기 변속케이스(51)와 베어링(57)의 양끝단 사이에 원판스프링(59)을 각각 설치하여 상기 원판스프링(59)이 변속케이스(51)와 베어링(57)의 미는 힘에 의해 압축되면 그 압축량을 측정한 후 힘으로 환산하는 방식으로 예압을 측정하도록 구성되어 있다.

여기서, 상기 원판스프링(59)은 변속케이스(51)와 베어링(57) 사이의 간극보다 약간 두꺼운 두께를 갖도록 형성된다.

또한, 상기 원판스프링(59)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 중앙에 구멍이 형성된 고리 모양으로서 테이퍼지게 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 변속기의 예압 측정 장치는, 도 8의 그래프에 도시된 스프링에 작용하는 힘이 증가하면 스프링의 압축 변위도 함께 증가하는 원리를 이용한 것으로서, 변속케이스(51)와 베어링(57) 사이에 쉼을 설치하기 전에 원판스프링(59)을 먼저 장착하여 상기 원판스프링(59)을 통해 변속기에 작용하는 예압을 측정함으로써 이후 상기 쉼에 의해 예압이 적정 범위 이내로 조절될 수 있도록 한다.

이때, 상기한 예압은 원판스프링(59)의 압축량을 측정한 후 미리 작성된 그래프에서 스프링의 압축 변위에 해당하는 힘을 찾는 방식으로 측정되며, 상기 원판스프링(59)의 압축량을 측정하는 데에는 이미 알려진 다양한 공지 기술을 이용하면 된다.

상기와 같이 구성되고 동작되는 본 발명에 따른 변속기의 예압 측정 장치는, 원판스프링(59)을 이용하여 변속기에 작용되는 예압의 크기를 정확히 측정할 수 있게 되므로 상기한 예압을 균일하게 유지할 수 있게 되어 베어링(57)의 수명이 향상되고 진동소음이 줄어들며 변속감이 항상 일정하게 되는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 변속케이스와, 상기 변속케이스에 내장되고 엔진의 동력을 전달받아 회전되는 축과, 상기 축에 각각 결합된 기어와, 상기 변속케이스와 축의 양끝단 사이에 설치되어 축의 회전을 지지하는 베어링을 포함한 변속기에 있어서,

   상기 변속케이스와 베어링의 양끝단 사이에는 원판스프링이 설치되어 상기 원판스프링의 압축량을 힘으로 환산하는 방식으로 예압을 측정하는 것을 특징으로 하는 변속기의 예압 측정 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 원판스프링은 변속케이스와 베어링 사이의 간극보다 두꺼운 두께를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 변속기의 예압 측정 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 원판스프링은 중앙에 구멍이 형성된 고리 모양으로서 테이퍼지게 형성된 것을 특징으로 하는 변속기의 예압 측정 장치.