KR100792503B1 - 추력지지구조를 가지는 변속기 - Google Patents

추력지지구조를 가지는 변속기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 추력지지구조를 가지는 변속기에 관한 것으로,
엔진의 구동력을 받아 오일을 매개로 동력을 전달하는 토크 컨버터와, 오일의 유압을 샤프트(110)의 회전력으로 변환시키는 클러치부와, 샤프트(110)의 회전에 대해 기어비를 생성시키는 유성기어부로 이루어진 자동변속기에 있어서, 상기 샤프트(110)의 원주면을 따라 돌출된 복수개의 요철로 형성되어 상기 샤프트(110)와 일체로 회동하는 내측 스플라인(130)과, 상기 내측 스플라인(130)의 외부면을 따라 돌출된 복수개의 요철로 형성되어 상기 샤프트(110) 및 상기 내측 스플라인(130)과 일체로 회동하는 외측 스플라인(120)과, 상기 외측 스플라인(120)과, 상기 샤프트(110)의 축방향으로 치합하여 상기 외측 스플라인(120)에 의해 구동되는 제 1회전부(140)의 선단부는, 상기 외측 스플라인(120)의 끝단부에 형성된 외측 지지부(121)와 일정 간격을 유지하며 장착되고, 상기 내측 스플라인(130)과, 상기 샤프트(110)의 축방향으로 치합하여 상기 제 1회전부(140)와 평행을 이루며 상기 내측 스플라인(130)에 의해 구동되는 제 2회전부(150)의 선단부는, 상기 내측 스플라인(130)의 끝단부에 형성된 내측 지지부(131)와 밀착되어 장착되며, 상기 제 1회전부(140)와 상기 제 2회전부(150) 사이에는 연결부(160)가 장착되어, 제 1회전부와 제 2회전부의 사이의 연결부에 추력에 의한 마찰력 및 충격량이 작용하는 것을 방지하는 효능을 발휘하는 발명이다.
변속기, 추력, 스플라인

Description

추력지지구조를 가지는 변속기 {A transmission for supporting thrust}
도 1은 일반적인 자동 변속기에 대한 구성도,
도 2는 종래 기술에 의한 추력지지구조를 가지는 변속기에 대한 구성도,
도 3은 종래 기술에 의한 추력지지구조를 가지는 변속기에 대한 작동상태도,
도 4는 본 기술에 의한 추력지지구조를 가지는 변속기에 대한 구성도,
도 5는 본 기술에 의한 추력지지구조를 가지는 변속기에 대한 작동상태도.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
10, 110 : 샤프트 20, 120 : 외측 스플라인
21, 121 : 외측 지지부 30, 130 : 내측 스플라인
31, 131 : 내측 지지부 40, 140 : 제 1회전부
50, 150 : 제 2회전부 60, 160 : 연결부
본 발명은 추력지지구조를 가지는 변속기에 관한 것으로, 스플라인과 스플라인에 치합되는 회전부의 간격을 조정하여 추력의 지지점을 변경함으로써, 제 1회전부와 제 2회전부의 사이의 연결부에 추력에 의한 마찰력 및 충격량이 작용하는 것을 방지하고, 이에 따라 내구성의 향상과 함께 기존에 사용하던 베어링의 설치를 요하지 않게 되어 원가 절감을 도모할 수 있는 추력지지구조를 가지는 변속기에 관한 것이다.
일반적으로 변속기는 엔진과 차륜 사이에 설치되어 차량의 진행상태에 따라 엔진의 구동력을 적절히 변환하여 원활하고 안전한 주행이 이루어질 수 있도록 하는 장치이다.
이러한 변속기는 운전자의 의지에 따라 변속을 이룰 수 있는 수동 변속기와, 각종 센서에 의하여 자동으로 변환이 이루어지도록 하는 자동변속기로 크게 나뉘며, 상기의 자동변속기는 구조가 복잡하다는 단점에도 사용상의 편리함을 이유로 널리 이용되고 있다.
다만 자동 변속기와 수동 변속기는 상기의 차이점이 있으나, 샤프트와 이에 치합하여 회전하는 다수의 마찰 부재, 즉 기어 및 클러치등 회전부에 의하여 엔진의 구동력을 조절하게 되는 기본 구조는 동일하다.
이하 일반적인 변속기의 구성과, 종래 기술에 의한 변속에서의 추력 지지구조에 대하여 설명한다.
도 1은 일반적인 자동 변속기에 대한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 개략적인 자동 변속기는 엔진의 출력이 오일을 매개로 하여 토크 컨버터(1)를 거쳐 클러치부(2)로 전달되면, 클러치부(2)에서 오일의 유압을 샤프트의 회전력으로 변환시키고, 샤프트의 회전력은 유성기어부(3)를 통하여 감속 및 역전되어 양측 차륜으로 회전력을 전달한다.
좀 더 상술하면, 상기 토크 컨버터(1)는 엔진의 크랭크 샤프트에 직결되어 회전되는 임펠러와, 자동 변속기의 입력축에 직결되고 상기 임펠러에 대향 하도록 설치된 터어빈과 일정한 작동 범위 내에서 상기 임펠러를 출발하여 터어빈의 운동에너지를 전달 및 회수하여 오일의 방향을 전환하고 다시 임펠러의 회전력을 증대시키는 스테이터로 구성되어 있다.
상기와 같이 토크 컨버터의 임펠러로 전달된 엔진의 출력은 상기 터어빈을 통해 변속기어 메커니즘으로 전달되는데, 상기 변속기어 메커니즘은 다수의 회전부를 이루는 선기어, 링기어 및 캐리어로 구성되는 유성기어부(3)와 이를 제어하기 위한 회전부로 이루어진 클러치부(2)로 구성된다.
상기 유성기어부(3)에서는 각 회전부를 이루는 선기어, 링기어 및 캐리어의 회전을 적절히 제어하여, 각각의 기어 간의 상대 운동에 의해 터어빈에서 공급되는 회전력을 적절한 변속비로 변환하여 추진축으로 전달한다.
상기의 유성기어부(3)의 각 기어를 제어하기 위해서는 다수의 회전부로 구성된 마찰부재를 사용하게 되는데, 상기 마찰 부재의 구성요소로써 프론트 클러치와, 리어 클러치, 엔드 클러치 및 브레이크 드럼 및 각 클러치를 구성하는 클러치 허브등을 들 수 있다.
도 2는 종래 기술에 의한 추력지지구조를 가지는 변속기에 대한 구성도이고, 도 3은 종래 기술에 의한 추력지지구조를 가지는 변속기에 대한 작동상태이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 회전부와 스플라인으로 이루어져 클러치부와 유성기어부를 구성하는 마찰부재들의 연결 고정 상태를 살펴보면, 샤프트(10)에 의해 구동되는 제 1회전부(40)의 선단부는 외측 스플라인(20)의 끝단부에 형성된 외측 지지부(21)와 밀착되어 상기 외측 스플라인(20)에 치합되고, 제 2회전부(50)의 선단부는 내측 스플라인(30)의 끝단부에 형성된 내측 지지부(31)와 일정간격을 유지하며 상기 내측 스플라인(30)에 치합되어 회전한다.
이때 상기 샤프트(10)와 제 1회전부(40)와 제 2회전부(50)의 회전시 제 2회 전부(50)에서 제 1회전부(40) 방향으로 추력(T1)이 작용하고, 이 경우 제 1회전부(40)는 외측 스플라인(20)의 끝단부에 형성된 외측 지지부(21)와 밀착하여 치합되므로 추력(T1)의 작용방향으로 변위의 이동없이 회전한다.
즉 제 1회전부(40)와 외측 지지부(21)의 접촉면(A)이 추력(T1)의 지지면이 된다.
반면 상기 제 2회전부(50)의 경우 내측 스플라인(30)의 끝단부에 형성된 내측 지지부(31)와 일정 간격을 이루면서 치합되어 제 2회전부(50)에서 제 1회전부(40) 방향으로 추력(T1)이 작용시, 제 2회전부(50)는 추력(T1)의 작용 방향으로 변위 이동을 한다.
또한 상기 제 1회전부(40)와 외측 지지부(21)의 접촉면(A)에서 추력(T1)을 지지하게 되므로, 추력(T1)이 가해져 제 2회전부(50)가 변위 이동을 하는 경우, 상기 제 2회전부(50)가 상기 연결부(60)를 타격하게 되어, 연결부(60)와 제 1회전부(40) 및 제 2회전부(50)의 접촉면(C)에 충격량 및 마찰력이 가해진다.
따라서 종래 변속기의 경우, 제 1회전부(40) 및 제 2회전부(50)의 접촉면(C)에 작용하는 충격량 및 마찰력을 흡수하여 제 1회전부(40)와 제 2회전부(50)를 원활하게 회전시키기 위하여, 제 2회전부(50) 후단의 지지 베어링(70)과 별도로 연결부(60)에도 베어링을 장착하여야 하였고, 이로 인하여 부품수의 증가로 인한 원가 상승의 요인은 물론, 충격량에 의해 내구성이 감소하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스플라인과 스플라인에 치합되는 회전부의 간격을 조정하여 제 1회전부와 제 2회전부의 사이의 연결부에 추력에 의한 충격량 및 마찰력이 작용하는 것을 방지하고, 이에 의해 구성 부품수를 감소시켜 원가절감에 기여하며 제품의 내구성을 향상시키는 추력지지구조를 가지는 변속기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 엔진의 구동력을 받아 오일을 매개로 동력을 전달하는 토크 컨버터와, 오일의 유압을 샤프트의 회전력으로 변환시키는 클러치부와, 샤프트의 회전에 대해 기어비를 생성시키는 유성기어부로 이루어진 자동변속기에 있어서, 상기 샤프트의 원주면을 따라 돌출된 복수개의 요철로 형성되어 상기 샤프트와 일체로 회동하는 내측 스플라인과, 상기 내측 스플라인의 외부면을 따라 돌출된 복수개의 요철로 형성되어 상기 샤프트 및 상기 내측 스플라인과 일체로 회동하는 외측 스플라인과, 상기 외측 스플라인과, 상기 샤프트의 축방향으로 치합하여 상기 외측 스플라인에 의해 구동되는 제 1회전부의 선단부는, 상기 외측 스플라인의 끝단부에 형성된 외측 지지부와 일정 간격을 유지하며 장착되고, 상기 내측 스플라인과, 상기 샤프트의 축방향으로 치합하여 상기 제 1회전부와 평행을 이루며 상기 내측 스플라인(130)에 의해 구동되는 제 2회전부의 선단부는, 상기 내측 스플라인의 끝단부에 형성된 내측 지지부와 밀착되어 장착되며, 상기 제 1회전부와 상기 제 2회전부 사이에는 연결부가 장착되는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만 종래 기술과 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 4는 본 기술에 의한 추력지지구조를 가지는 변속기에 대한 구성도이고, 도 5는 본 기술에 의한 추력지지구조를 가지는 변속기에 대한 작동상태도 이다.
도 4에서 도시하는 바와 같이, 본 발명은 엔진의 구동력을 받아 오일을 매개로 동력을 전달하는 토크 컨버터와, 오일의 유압을 샤프트(110)의 회전력으로 변환시키는 클러치부와, 샤프트(110)의 회전에 대해 기어비를 생성시키는 유성기어부로 이루어진 자동변속기에 있어서, 상기 샤프트(110)의 원주면을 따라 돌출된 복수개의 요철로 형성되어 상기 샤프트(110)와 일체로 회동하는 내측 스플라인(130)과, 상기 내측 스플라인(130)의 외부면을 따라 돌출된 복수개의 요철로 형성되어 상기 샤프트(110) 및 상기 내측 스플라인(130)과 일체로 회동하는 외측 스플라인(120)과, 상기 외측 스플라인(120)과, 상기 샤프트(110)의 축방향으로 치합하여 상기 외측 스플라인(120)에 의해 구동되는 제 1회전부(140)의 선단부는, 상기 외측 스플라인(120)의 끝단부에 형성된 외측 지지부(121)와 일정 간격을 유지하며 장착되고, 상기 내측 스플라인(130)과, 상기 샤프트(110)의 축방향으로 치합하여 상기 제 1회전부(140)와 평행을 이루며 상기 내측 스플라인(130)에 의해 구동되는 제 2회전부(150)의 선단부는, 상기 내측 스플라인(130)의 끝단부에 형성된 내측 지지부(131)와 밀착되어 장착되며, 상기 제 1회전부(140)와 상기 제 2회전부(150) 사이에는 연결부(160)가 장착되는 것을 특징으로 한다.
변속기는 클러치부와 유성기어부를 구성하는 다수의 마찰부재들을 포함하고 있으며, 상기 마찰부재는 샤프트(110)에 형성된 스플라인과, 회전부가 결합하여 구성된다.
구체적으로 이들의 연결 고정 상태를 살펴보면, 샤프트(110)에 의해 구동되는 제 1회전부(140)의 선단부는 외측 스플라인(120)의 끝단부에 형성된 외측 지지부(121)와 일정거리를 유지하며 상기 외측 스플라인(120)에 치합된다.
또한 상기 제 2회전부(150)의 선단부는 내측 스플라인(130)의 끝단부에 형성된 내측 지지부(131)와 밀착하여 상기 내측 스플라인(130)에 치합되어 회전하고 상기 제 1회전부(140)와 제 2회전부(150)사이의 공간에는 연결부(160)가 설치된다.
이러한 구조에 대한 일 예로써, 변속기의 입력축과 연동하여 회전하는 한쌍의 클러치 허브와 입력축의 결합 구조에 있어, 상기 제 1회전부(140)에 해당하는 외측 클러치 허브가 외측 지지부(121)와 일정간격을 이루며 외측 스플라인(120)에 치합되고, 상기 제 2회전부(150)에 해당하는 내측 클러치 허브는 내측 지지부(131)에 밀착하여 치합되도록 구성하여 실시할 수 있다.
이에 대한 다른 예로써 변속기를 구성하는 리어클러치 리테이너와 리어클러치 허브의 결합 또는 리어 클러치 허브와 킥다운 드럼, 전진 선기어와 캐리어의 결합 역시 상기에서 예시한 구조로 결합하여 실시할 수 있다.
또한 상기 제 1회전부(140)와 제 2회전부(150) 사이의 공간에 장착되는 연결 부(160)는 종래의 통상적인 와셔를 사용하여 실시할 수 있다.
이하 본 발명의 작동관계를 설명하여 본다.
도 4 및 도 5에서 도시하는 바와 같이, 상기 샤프트(110)와 제 1회전부(140)와 제 2회전부(150)의 회전시 제 2회전부(150)에서 제 1회전부(140) 방향으로 추력(T2)이 작용하고, 이때 제 1회전부(140)는 외측 스플라인(120)에 치합되어 있는데 제 1회전부(140)와 외측 지지부(121)의 접촉면(D)은 일정간격을 유지하며 치합된다.
반면 상기 제 2회전부(150)의 경우 내측 스플라인(130)과 치합되는데, 제 2회전부(150)와 내측 지지부(131)의 접촉면(E)은 밀착되어 치합된다. 따라서 추력(T2)이 작용시 상기 내측 지지부(131)와 제 2회전부(150)의 접촉면(E)이 추력(T2)을 지지하게 되어, 상기 제 2회전부(150)는 추력(T2)의 영향에 관계없이 상기 제 1회전부(140) 측으로 변위가 이동하지 않는다.
이러한 구성에 의하여, 제 1회전부(140) 및 제 2회전부(150)의 회전하여 추력(T2)이 발생하는 경우에도 지지부(131)와 제 2회전부(150)의 접촉면(E)이 추력(T2)을 지지하므로 제 2회전부(150)는 변위 이동을 하지 않게 되어, 연결부(160)와 제 1회전부(140) 및 제 2회전부(150)의 접촉면(F)에 충격량 및 마찰력이 발생하지 않는다.
따라서 상기 제 1회전부(140)와 제 2회전부(150)의 사이의 공간에 위치하는 연결부(160)에는 추력(T2)에 의한 충격량 및 마찰력을 흡수하기 위한 베어링등의 구성요소를 요하지 않게 되고 단순히 공간 유지를 위하여 와셔등의 간단한 부품을 장착할 수 있어, 부품수의 감소와 함께 이로 인한 원가 상승의 요인을 배제하며, 충격량에 의한 내구성의 감소를 방지하는 효력을 발생시킨다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 종래의 자동변속기에 대하여 스플라인과 스플라인에 치합되는 회전부의 간격을 조정하여 제 1회전부와 제 2회전부의 사이의 연결부에 추력에 의한 충격량 및 마찰력의 발생을 방지하고, 이에 의해 부품의 적용을 줄일 수 있어 원가 절감에 기여하며 제품의 내구성을 향상시키는 효력을 발휘하는 발명이다.

Claims (3)

  1. 엔진의 구동력을 받아 오일을 매개로 동력을 전달하는 토크 컨버터와, 오일의 유압을 샤프트(110)의 회전력으로 변환시키는 클러치부와, 샤프트(110)의 회전에 대해 기어비를 생성시키는 유성기어부로 이루어진 자동변속기에 있어서,
    상기 샤프트(110)의 원주면을 따라 돌출된 복수개의 요철로 형성되어 상기 샤프트(110)와 일체로 회동하는 내측 스플라인(130)과,
    상기 내측 스플라인(130)의 외부면을 따라 돌출된 복수개의 요철로 형성되어 상기 샤프트(110) 및 상기 내측 스플라인(130)과 일체로 회동하는 외측 스플라인(120)과,
    상기 외측 스플라인(120)과, 상기 샤프트(110)의 축방향으로 치합하여 상기 외측 스플라인(120)에 의해 구동되는 제 1회전부(140)의 선단부는, 상기 외측 스플라인(120)의 끝단부에 형성된 외측 지지부(121)와 일정 간격을 유지하며 장착되고,
    상기 내측 스플라인(130)과, 상기 샤프트(110)의 축방향으로 치합하여 상기 제 1회전부(140)와 평행을 이루며 상기 내측 스플라인(130)에 의해 구동되는 제 2회전부(150)의 선단부는, 상기 내측 스플라인(130)의 끝단부에 형성된 내측 지지부(131)와 밀착되어 장착되며,
    상기 제 1회전부(140)와 상기 제 2회전부(150) 사이에는 연결부(160)가 장착되는 것을 특징으로 하는 추력 지지 구조를 가지는 변속기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 샤프트(110)는 자동 변속기의 입력축에 해당하고, 상기 제 1회전부(140)는 외측 클러치 허브이고, 상기 제 2회전부(150)는 내측 클러치 허브인 것을 특징으로 하는 추력 지지 구조를 가지는 변속기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 연결부(160)는 와셔로 형성되는 것을 특징으로 하는 추력 지지 구조를 가지는 변속기.
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