KR100598874B1 - 자동변속기 - Google Patents

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Abstract

출력축은 제1,2베어링을 통해 하우징에 지지되고, 상기 출력축을 회전시키는 피동기어 및 상기 출력축의 회전을 디프렌셜 기어에 전달하기 위한 구동기어는 제1,2베어링 사이의 위치에서 출력축 상에 장착된다.
자동변속기, 출력축, 헬리컬 기어, 헬릭스,

Description

자동변속기{AUTOMATIC TRANSMISSION}
도 1은 종래기술에 의한 자동변속기를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 자동변속기를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 자동변속기에서 출력축의 피동기어와 구동기어의 헬릭스(helix) 방향을 도시한 도면이다.
본 발명은 자동변속기(automatic transmission)에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 자동변속기는 차량의 주행상태에 따라 적절한 변속단(shift-speed)으로의 변속(shifting)을 자동으로 수행하는 장치이다.
이러한 자동변속기 내에는, 변속을 수행하기 위한 변속 메커니즘(shifting mechanism)과, 상기 변속 메커니즘에서 변속된 토크를 출력하기 위한 출력축 (output shaft)이 마련된다. 상기 출력축의 회전력은 디프렌셜 기어(differential gear)로 출력된다.
도 1은 종래기술에 의한 자동변속기를 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 자동변속기의 출력축(110) 상에는, 변속 메커니즘 으로부터 토크를 인가받아 출력축(110)을 회전시키는 피동기어(120)와, 출력축 (110)의 회전을 디프렌셜(differential) 기어(도시하지 않음)에 전달하는 구동기어(130)가 형성되어 있다.
통상적으로 변속 메커니즘에 의해 변속된 구동토크를 피동기어(120)가 인가받는 경우, 피동기어(120)에는 도 1에서 오른쪽 방향으로의 추력(biasing force)(Fo)가 형성된다. 이는 피동기어(120)가 헬리컬 기어(helical gear)로 구현되기 때문이다.
피동기어(120)의 우측에는 상기 구동기어(130)가 장착되어 있는데, 이 구동기어(130)는 베어링(132)과 베어링 리테이너(134)에 의해 지지된다.
엔진(도시하지 않음)의 회전력이 피동기어(120)에 전달되지 않고, 역으로, 지면으로부터의 반력토크(reactive torque)가 구동기어(130)를 통해 피동기어(120)로 전달되는 경우, 이 반력토크는 피동기어(120)를 통해 자동변속기의 변속 메커니즘으로 전달된다. 따라서 이 때에는 피동기어(120)에는 도 1 왼쪽 방향으로 추력(fo)이 형성되게 된다.
이러한 경우 피동기어(120)가 출력축(110) 상에서 축방향으로 움직이는 것을 방지하기 위하여, 출력축(110)에는 로킹너트(locking nut)(150)가 구비되어 있다. 통상적으로 상기 로킹너트(150)의 장착을 위해서는, 출력축(110)의 종단을 볼트 가공하고, 볼트 가공된 출력축(110)의 종단에 로킹너트(150)를 체결한 후, 로킹너트(150)를 코킹(calking)하는 과정을 수행하고 있다.
이러한 종래기술에 의하면, 로킹너트(150)를 장착하기 위한 일련의 과정에 의하여 자동변속기를 생산하기 위한 공정과, 생산비용이 증가하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 생산공정과 생산비용이 줄어들고, 또한 보다 안정적으로 동력을 전달할 수 있는 자동변속기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 자동변속기는,
하우징(housing);
제1베어링 및 제2베어링을 통해 상기 하우징에 지지되는 출력축(output shaft);
상기 출력축 상의 상기 제1,2베어링 사이에 배치되고, 상기 출력축을 회전시키는 피동기어(driven gear); 및
상기 출력축 상의 상기 제1,2베어링 사이에 배치되고, 상기 출력축의 회전을 디프렌셜 기어(differential gear)에 전달하기 위한 구동기어(driving gear);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 피동기어 및 상기 구동기어는 각각 헬리컬 기어(helical gear)로서, 상기 피동기어의 헬릭스(helix)와 상기 구동기어의 헬릭스는 동일한 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 피동기어의 헬릭스는,
상기 피동기어로부터 상기 구동기어를 향하는 방향으로 가면서,
상기 자동변속기의 전진 변속단에서의 출력축 회전방향에 반대인 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 자동변속기를 도시한 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 자동변속기는, 하우징(housing)(205), 제1베어링(251) 및 제2베어링(252)을 통해 상기 하우징(205)에 지지되는 출력축(output shaft)(210), 그리고, 상기 출력축(210) 상에서 상기 제1,2베어링(251,252) 사이에 배치되는 피동기어(220) 및 구동기어(230)를 포함한다.
상기 제1,2베어링(251,252)에 의해 출력축(210)은 그 축방향 운동이 제한된다. 즉, 제1베어링(251)은 출력축(210) 도 2의 좌측으로 이동하는 것을 막고, 제2베어링(252)은 출력축(210) 도 2의 우측으로 이동하는 것을 막는다. 이는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1,2베어링(251,252)의 회전축(rotation axis)이 출력축(210)의 회전축(rotation axis)에 대하여 비스듬히 배치됨으로 인하여 구현된다.
상기 피동기어(220)는 상기 자동변속기 내의 변속 메커니즘(270)으로부터 회전력을 인가받아 상기 출력축(210)을 회전시킨다. 상기 구동기어(230)는, 상기 출력축(210)의 회전력을 디프렌셜 기어(differential gear)(240)에 전달한다.
도 2에서, 변속 메커니즘(270)은 구체적으로 도시하지 아니하였으나, 본 발명의 실시예의 자동변속기의 변속 메커니즘(270)은 임의의 자동변속기의 변속 메커니즘으로 할 수 있다.
상기 피동기어(220) 및 상기 구동기어(230)는 각각 헬리컬 기어(helical gear)로 구현된다.
이 때, 상기 피동기어(220)의 헬릭스(helix)와 상기 구동기어(230)의 헬릭스는 동일한 방향으로 형성된다.
상기 피동기어(220) 및 구동기어(230)에 형성된 헬릭스에 관해 도 3을 참조로 더욱 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 자동변속기에서 출력축(210)의 피동기어 (220)와 구동기어(230)의 헬릭스 방향을 도시한 도면이다.
보다 구체적으로 도 3은, 1,2,3속 등의 전진 변속단에서 출력축(210)이 좌측에서 바라보았을 때 시계 방향으로 회전하는 경우에 바람직한 피동기어(220) 및 구동기어(230)의 헬릭스 들을 도시하였다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 피동기어(220)의 헬릭스(225)는, 도 3에서 우측으로 가면서 반시계 방향으로 형성된다.
즉, 피동기어(220)의 헬릭스(225)는, 도 3에서 우측으로 가면서 출력축(210)의 회전방향에 반대방향으로 형성된다.
도 3의 우측은, 피동기어(220)로부터 구동기어(230) 쪽을 향하는 방향이다.
따라서, 이를 종합하면, 피동기어(220)는, 피동기어(220)로부터 구동기어 (230)를 향하는 방향으로 가면서, 출력축(210) 회전방향(즉, 시계방향)에 반대인 방향(즉, 반시계 방향)으로 헬릭스가 형성되는 것이다.
상기 구동기어(230)의 헬릭스(235), 피동기어(220)의 헬릭스(225)와 마찬가지로, 도 3에서 우측으로 가면서 반시계 방향으로 형성된다.
구동기어(230)와 피동기어(220)가 제1,2베어링(251,252) 사이의 위치에서 출력축(210) 상에 장착되는 것과, 상기 헬릭스들(225,235)의 방향성에 의하여, 다양한 장점이 구현되게 된다.
먼저, 엔진(도시하지 않음)의 동력을 변속하여 출력하는 경우에 관하여 살펴본다.
엔진의 동력이 변속 메커니즘(270)에 의해 변속되어 출력축(210) 상의 피동기어(220)에 전달되는 경우, 피동기어(220)는 헬릭스(225)의 방향성에 의하여 도 3의 오른쪽 방향으로의 추력(F1)을 받게 된다. 따라서 이러한 추력(F1)은 출력축(210)에 전달되어 출력축(210)은 도 3의 오른쪽 방향으로의 추력(F1)을 인가받게 된다.
한편, 피동기어(220)의 회전력은 출력축(210)을 통해 구동기어(230)에 전달되고, 구동기어(230)의 회전력은 디프렌셜 기어(240)에 전달된다.
이 때, 구동기어(230)와 디프렌셜 기어(240) 사이에는 헬릭스의 방향성에 의하여 상호간에 추력이 발생하게 된다.
즉, 구동기어(230)는 디프렌셜 기어(240)를 회전시키면서 도 3의 오른쪽 방향으로 추력(F2)을 디프렌셜 기어(240)에 가하게 된다. 그 역작용으로, 구동기어(230) 또한 디프렌셜 기어(240)로부터 추력(-F2)을 반발력으로 인가받게 되고, 이러한 추력(-F2)은 출력축(210)에 전달된다.
그런데, 피동기어(220)에서 형성된 추력(F1)과, 구동기어(230)에서 형성된 추력(-F2)는, 그 크기는 같고 방향이 반대이다.
따라서 출력축(210)에는 도 3의 오른쪽 방향으로의 추력(F1)과 왼쪽 방향으로의 추력(-F2)가 서로 상쇄되어, 전체적으로는 제1,2베어링(251,252)에 무리를 주지 않고 원활하게 회전할 수 있게 된다.
중립 변속단에서 관성 주행(coasting)하는 경우와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 자동변속기가 엔진의 동력을 변속하는 것이 아니라 지면의 반발력을 받는 경우에는, 피동기어(220)와 구동기어(230)에는 노면 반발력에 의하여 작은 추력들(f1,-f2)이 형성된다.
이 경우, 피동기어(220)의 반발추력(reactive biasing force)은 제1베어링 (251)에만 작용하게 되고, 구동기어(230)의 반발추력은 제2베어링(252)에만 작용하게 된다.
따라서, 이러한 경우에 제1,2베어링(251,252)은 그 각각이 부담하는 기어의 추력만을 담당하면 되므로, 베어링에 인가되는 부하가 분산되게 된다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 엔진의 동력을 변속하여 출력하는 경우에, 출력축에서의 추력들이 서로 상쇄되므로, 변속기의 동력 전달 효율과 내구성이 향상된다.
또한, 이러한 자동변속기의 동력 전달 메커니즘에 필요한 부품들이 최소화되므로, 자동변속기의 무게를 줄일 수 있고, 결과적으로 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 다양한 주행 상황에서 출력축 부근의 기계부품들이 부담하는 부하를 줄일 수 있다.

Claims (3)

  1. 하우징(housing); 제1베어링 및 제2베어링을 통해 상기 하우징에 지지되는 출력축(output shaft); 상기 출력축 상의 상기 제1,2베어링 사이에 배치되고, 상기 출력축을 회전시키는 피동기어(driven gear); 및 상기 출력축 상의 상기 제1,2베어링 사이에 배치되고, 상기 출력축의 회전을 디프렌셜 기어에 전달하기 위한 구동기어(driving gear);를 포함하는 자동변속기에 있어서,
    상기 피동기어 및 상기 구동기어는 각각 헬리컬 기어(helical gear)로서,
    상기 피동기어의 헬릭스(helix)와 상기 구동기어의 헬릭스는 동일한 방향으로 형성하되,
    상기 피동기어의 헬릭스는, 상기 피동기어로부터 상기 구동기어를 향하는 방향으로 가면서, 상기 자동변속기의 전진 변속단에서의 출력축 회전방향에 반대인 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 자동변속기.
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  3. 삭제
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