KR100897092B1 - Needle ball bearing supporting structure of manual transmission - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수동변속기의 니들 볼베어링 지지구조에 관한 것으로, 특히 부품간 상대 속도 차이로 마찰이 일어나는 부위에서의 축방향 및 반경방향 추력에 의해 기어의 밀림 및 편심을 방지할 수 있도록 한 수동변속기의 니들 볼베어링 지지구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a needle ball bearing support structure of a manual transmission, and in particular, a needle of a manual transmission capable of preventing gear eccentricity and eccentricity due to axial and radial thrusts at a part where friction occurs due to a difference in relative speed between parts. It relates to a ball bearing support structure.
본 발명의 니들 볼베어링 지지구조는 출력 샤프트의 주위로 허브, 헬릭스 기어, 파이널 기어가 결합되고, 상기 출력 샤프트와 상기 헬릭스 기어간에 니들 롤러베어링이 설치되고, 상기 헬릭스 기어의 저부면의 일부가 경사면으로 형성되고, 상기 경사면을 비롯하여 하부면과 측면부에서 인접한 부품과 3점 접촉이 이루어지도록 볼베어링이 장착됨을 특징으로 한다.Needle ball bearing support structure of the present invention is a hub, helix gear, the final gear is coupled around the output shaft, the needle roller bearing is installed between the output shaft and the helix gear, a part of the bottom surface of the helix gear is inclined surface It is formed, and characterized in that the ball bearing is mounted so that the three-point contact with the adjacent parts in the lower surface and the side portion, including the inclined surface.
Description
본 발명은 수동변속기의 니들 볼베어링 지지구조에 관한 것으로, 특히 수동변속기의 출력 샤프트에 연결된 기어 결합 구조에서, 니들 롤러 베어링과 연결되어 인접한 상대 부품 사이에서 3점 접촉이 이루어지는 볼베어링 조립체를 구비하여, 기어 내경의 경사면에서 축방향, 반경방향 반력을 얻을 수 있으며, 이 반력으로 상대부품과의 접촉을 방지하고 기어의 밀림 및 편심이 발생되 않도록 한 니들 볼베어링 지지구조에 관한 것이다.The present invention relates to a needle ball bearing support structure of a manual transmission, and more particularly, in a gear coupling structure connected to an output shaft of a manual transmission, having a ball bearing assembly connected to a needle roller bearing and making three-point contact between adjacent mating parts. It is possible to obtain axial and radial reaction forces on the inclined surface of the inner diameter, and this reaction force relates to a needle ball bearing support structure which prevents contact with the counterpart and prevents gears and eccentricity from occurring.
도 1a 는 종래 수동변속기 구조의 일 예를 도시한 단면도이고, 도 1b 는 상기 도 1a 의 A 부 확대도이며, 1A is a cross-sectional view showing an example of a conventional manual transmission structure, FIG. 1B is an enlarged view of portion A of FIG. 1A,
도 2 는 종래의 수동변속기 구조에서, 발생되는 축방향 추력과 반경방향 추력 발생 방향 및 기어의 밀림과 편심이 발생되는 위치를 도시한 단면도이다. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a axial thrust and a radial thrust generation direction and a position where the gear and the eccentricity are generated in the conventional manual transmission structure.
종래 수동변속기 구조에서의 상기 확대 도시한 부위(A 부)는 수동변속기에서 부품 간에 상대속도 차이로 마찰이 일어나는 부분이다. 즉, 출력 샤프트(10)에 인접하여 허브(11), 니들 롤러 베어링(17), 후방의 파이널 기어(15)가 각각 연결되 어 있으며, 상기 니들 롤러 베어링(17)을 매개로 출력 샤프트(10)와 연결되는 기어는 특히 기어의 NVH 성능 향상을 위해 헬릭스(HELIX) 기어(13)가 적용되고 있다.The enlarged portion (part A) of the conventional manual transmission structure is a portion where friction occurs due to a relative speed difference between components in the manual transmission. That is, the
상기한 종래의 수동변속기 기어 구조에서는, 기어의 헬릭스 각에 의해 반경방향 및 축방향의 추력(도 2 의 P1, P2)이 발생하게 된다. 즉, 도 2 에 도시된 바와 같이, 기어 상대 부품간의 마찰을 방지하기 위해 부품간의 간격이 형성되어 있지만, 축방향 추력(P1)에 의해 기어 밀림 현상이 발생하고, 밀린 기어는 상대 부품, 즉 허브(11) 또는 파이널 기어(13)와 접촉되고, 이에 의해 마찰열이 발생하게 된다.In the conventional manual transmission gear structure described above, the thrust in the radial and axial directions (P1 and P2 in FIG. 2) is generated by the helix angle of the gear. That is, as shown in Fig. 2, although the gap between the parts is formed to prevent the friction between the gear counterparts, the gear push phenomenon occurs by the axial thrust P1, the pushed gear is the counterpart, that is, the hub (11) or the
특히, 부품간 상대속도가 큰 R 단 변속시에는 상당한 마찰열이 발생하여 니들 롤러 베어링(17)의 케이스를 이루는 플라스틱 케이지(미도시)가 녹아 이에 따른 다른 부품의 2차 파손을 유발할 수가 있다. (상기 R 단 변속시, 입력 샤프트에 의해 회전하는 기어와 후진하는 파이널 기어의 회전방향은 반대가 되어 상대속도가 가장 크기 때문임)In particular, during the R-speed shift in which the relative speed between parts is large, significant frictional heat is generated, and the plastic cage (not shown) constituting the case of the needle roller bearing 17 may melt, causing secondary breakage of other parts. (At the time of the R gear shift, the rotational direction of the gear rotating by the input shaft and the backward gear is reversed because the relative speed is the largest.)
또한, 상기 반경 방향의 추력(P2)에 의해서는 기어 편심이 발생하는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that the gear eccentricity is caused by the radial thrust P2.
상기 반경 방향의 추력(P2)에 의해서는 헬릭스 기어(13)의 내경과 니들 롤러 베어링(17)간의 간격만큼 편심되어 헬릭스 기어(13)의 내경이 니들 롤러 베어링(17)을 누르게 되어 이 부분에서 마찰(열)이 발생하고, 마찰부위에서는 부품의 마모가 유발된다. 기어의 편심이 계속적으로 커지게 되면, NVH 악화와 2차 파손이 유발되게 된다.The radial thrust P2 is eccentric by the distance between the inner diameter of the
도 2 의 지점 B 에서는, 반경방향 추력(P2)에 의해 기어 편심이 발생하게 되고, 이러한 기어 편심은 니들 롤러 베어링(17)과 인접한 기어 부품간의 마찰을 일으킨다. C 지점은 니들 롤러 베어링(17)의 플라스틱 케이지가 녹는 부위가 되고, D 지점은 축방향 추력(P1)에 의한 기어밀림이 발생하는 부위로서, 이에 의해 상대부품과 접촉, 윤활문제 및 2차 파손이 일어나게 된다. 또한 출력 샤프트(10)의 턱부(12)가 파손되어 허브(11)가 밀릴 수 있다.At point B in FIG. 2, gear eccentricity occurs due to radial thrust P2, which causes friction between the needle roller bearing 17 and the adjacent gear parts. Point C is where the plastic cage of the needle roller bearing 17 melts, and point D is where the gear is pushed due to the axial thrust P1, thereby contacting the counterpart, lubrication problems and secondary damage. This will happen. In addition, the
따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 수동변속기에서의 출력 샤프트에 인접한 기어 부품간 상대 속도 차이로 마찰이 일어나는 부위에 니들 롤러 베어링과 연결되어 인접한 부품간의 3점 접촉이 이루어지는 볼베어링 조립체를 구비하여 축방향 및 반경방향 추력에 의해 기어의 밀림과 편심 발생을 방지하도록 한 수동변속기의 니들 볼베어링 지지구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention is to solve the above-mentioned problems, the ball bearing assembly which is connected to the needle roller bearing in the place where the friction occurs due to the difference in the relative speed between the gear parts adjacent to the output shaft in the manual transmission is made three-point contact between the adjacent parts An object of the present invention is to provide a needle ball bearing support structure of a manual transmission in which a gear and an eccentricity of a gear are prevented by axial and radial thrust.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수동변속기의 니들 볼베어링 지지구조는 수동변속기 출력 샤프트(30)의 주위로 허브(31), 헬릭스 기어(33), 파이널 기어(35)가 결합되고, 상기 출력 샤프트(30)와 상기 헬릭스 기어(33)간에 니들 롤러베어링(37)이 설치되며, 상기 헬릭스 기어(33)의 저부면의 일부가 경사면(33a)으로 형성되고, 상기 경사면(33a)을 비롯하여 인접한 부품과 하부면과 측면부에서 3점 접촉이 동시에 이루어지도록 볼베어링이 장착된 볼베어링 조립체(60)가 구비되고,상기 볼베어링 조립체(60)는 다수의 베어링 장착홀(43)이 형성된 베어링 리테이너(40)와, 상기 베어링 리테이너(40)에 장착되는 다수의 볼베어링(50)을 포함하되, 상기 베어링 리테이너(40)는 원형의 몸체(41)와, 상기 원형의 몸체(41)의 둘레를 따라 일정 간격으로 다수개 형성된 베어링 장착홀(43)로 형성하고, 상기 원형의 몸체(41)의 측단면은 그 둘레로 삼각형상의 외측 3면(41a,41b,41c)을 갖는 형상으로 형성되도록 하여, 수동변속기에서의 축방향 및 반경방향 추력 발생으로 인한 상기 기어의 밀림과 기어 편심이 현상이 발생되지 않도록 한 것을 특징으로 한다.Needle ball bearing support structure of the manual transmission of the present invention for achieving the above object is the
상기 볼베어링 조립체(60)는 상기 니들 롤러 베어링(37)과 연결된 구조로 형성하는 것이 바람직하다.The ball bearing
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아울러, 상기 베어링 리테이너(40)의 베어링 장착홀(43)은 볼베어링(50)이 장착될 경우, 삼각형상의 외측 3면(41a,41b,41c) 바깥으로 볼베어링(50)의 일정부분이 노출되도록 하여 세곳에서의 점 접촉이 이루어지도록 하는 하는 것이 바람직하다.In addition, when the ball bearing 50 is mounted, the
상기한 본 발명의 니들 볼베어링 지지구조에 따르면, 기어 내경의 경사면에서 축방향, 반경방향 반력을 얻을 수 있으며, 이 반력으로 상대부품과의 접촉을 방지하고 기어의 추력이 작용할 수록 편심되지 않도록 하는 효과를 발휘한다.According to the needle ball bearing support structure of the present invention described above, axial and radial reaction forces can be obtained on the inclined surface of the gear inner diameter, and the reaction force prevents contact with the counterpart and prevents eccentricity as the thrust of the gear is applied. Exert.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 니들 볼베어링 지지구조의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the needle ball bearing support structure according to the present invention.
도 3a 내지 도 3d 는 본 발명에 따른 수동변속기의 니들 볼베어링 지지구조를 도시한 도면으로, 3a to 3d is a view showing a needle ball bearing support structure of a manual transmission according to the present invention,
도 3a 는 수동변속기의 출력 샤프트와 기어간에 본 발명의 볼베어링 조립체가 장착된 상태의 단면도이고,Figure 3a is a cross-sectional view of a state in which the ball bearing assembly of the present invention is mounted between the output shaft and the gear of the manual transmission,
도 3b 는 본 발명에 따른 볼베어링 조립체의 구성을 도시한 사시도이며,Figure 3b is a perspective view showing the configuration of a ball bearing assembly according to the present invention,
도 3c 는 상기 도 3b 의 E-E 선에 따른 단면도이다.3C is a cross-sectional view taken along the line E-E of FIG. 3B.
상기 도면을 함께 참조하면, 본 발명에서는, 수동변속기의 출력 샤프트(30)와 니들 롤러 베어링(37)의해 연결된 헬릭스 기어(33)의 저부 일측단을 경사면(33a)으로 형성하고, 이 부위에 상기 경사면(33a)을 포함하여 인접한 부품과 저부 및 측면부에서 3점 접촉이 이루어지는 볼베어링(50)이 구비되도록 한 것이다.Referring to the drawings together, in the present invention, the one end of the bottom part of the
상기 볼베어링(50)은 베어링 리테이너(도 3b 의 40)에 장착되며, 베어링 리테이너(40)는 도 3b 에 도시된 바와 같이, 일정 크기의 직경을 갖는 원형의 몸체(41)와, 상기 몸체(41)의 둘레를 따라 소정 간격으로 형성된 베어링 장착홀(43)로 이루어진다. 이때, 상기 원형의 몸체(41)의 측단면은 대략 삼각형상을 이루며, 그 둘레로 외측 3면(도 3c 의 41a,41b,41c)이 형성된다. The ball bearing 50 is mounted to a bearing retainer (40 of Figure 3b), the
베어링 리테이너(40)에 볼베어링(50)이 장착될 경우, 볼베어링(50)은 삼각형상의 외측 3면(41a,41b,41c) 바깥으로 일정부분이 노출되며, 볼베어링(50)이 장착된 후에는 베어링 리테이너(40)로부터 이탈이 되지 않도록 베어링 장착홀(43)이 형성되도록 한다.When the ball bearing 50 is mounted on the
상기 베어링 리테이너(40)는 가벼운 특성의 플라스틱 재질로 형성하는 것이 바람직하다.The
도 3d 는 3점 접촉이 이루어지는 볼 베어링의 접촉 상태를 도시한 도면이다.3D is a view showing a contact state of a ball bearing in which three-point contact is made.
도 3a 와 도 3d 를 참조하여 본 발명의 볼 베어링 장착에 따른 작용에 대해 설명하기로 한다.Referring to Figures 3a and 3d will be described the operation of the ball bearing mounting of the present invention.
본 발명의 니들 롤러 베어링 지지 구조에서는, 니들 롤러 베어링(37)을 매개 로 출력 샤프트(30)와 연결된 헬릭스 기어(33)의 하부 일측에 경사면(33a)이 형성되어 있으며, 이 경사면(33a)은 접촉점 C1 에서 볼베어링(50)과 점 접촉된다.In the needle roller bearing support structure of the present invention, the
아울러, 접촉점 C2 는 볼베어링(50)의 저부면과 출력 샤프트(30)간 점 접촉이 이루어지며, 접촉점 C3 는 볼베어링(50)의 측면부와 파이널 기어(35)가 점 접촉이 이루어지게 된다. In addition, the contact point C2 is a point contact between the bottom surface of the ball bearing 50 and the
상기한 볼베어링(50)은 출력 샤프트(30)와 인접해 있는 허브(31), 헬릭스 기어(33), 파이널 기어(35) 등 각 부품간의 상대속도 차이로 마찰이 일어나는 부분에 위치하여, 각 상대 부품과 상기 볼베어링(50)이 세곳에서 동시 점 접촉이 이루어지도록 함으로써, 축방향 및 반경방향의 반력(도 3d 의 R1, R2, R3)을 얻을 수 있게 되며, 이 반력(R1, R2, R3)으로 인접한 상대부품과의 접촉을 방지할 수 있게 된다.The ball bearing 50 is located at a portion where friction occurs due to the difference in relative speed between the components such as the
즉, 본 발명의 볼베어링(50)의 회전 중심축에서는 3점 접촉으로 3개의 상대부품으로부터 작용되는 상대운동을 모두 흡수하게 되며, 헬릭스 기어(33)의 저부 경사면(33a)에서는 볼베어링(50)으로부터 받는 반력(R1)으로 기어의 밀림이나 편심이 발생되는 것을 방지하게 된다.That is, in the rotational central axis of the ball bearing 50 of the present invention, all the relative motions acting from the three counterparts in three-point contact are absorbed, and from the bottom
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 장치의 구성에 있어서 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.While the exemplary embodiments of the present invention have been illustrated and described as described above, various modifications and other embodiments in the construction of the apparatus may be made by those skilled in the art. Such modifications and other embodiments will be considered and included in the appended claims without departing from the true spirit and scope of the invention.
도 1a 는 종래 수동변속기 구조의 일 예를 도시한 단면도이고, Figure 1a is a cross-sectional view showing an example of a conventional manual transmission structure,
도 1b 는 상기 도 1a 의 A 부 확대도이며,.FIG. 1B is an enlarged view of portion A of FIG. 1A;
도 2 는 종래의 수동변속기 구조에서, 발생되는 축방향 추력과 반경방향 추력 발생 방향 및 기어의 밀림과 편심이 발생되는 위치를 도시한 단면도이고,2 is a cross-sectional view showing a axial thrust and a radial thrust generation direction and a position where the gear and the eccentricity are generated in the conventional manual transmission structure,
도 3a 내지 도 3d 는 본 발명에 따른 수동변속기의 니들 볼베어링 지지구조를 도시한 도면이다.3a to 3d is a view showing a needle ball bearing support structure of a manual transmission according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
31 : 허브 33 : 헬릭스 기어31: Hub 33: Helix Gear
35 : 파이널 기어 37 : 니들 롤러 베어링35: final gear 37: needle roller bearing
40 : 베어링 리테이너 41 : 리테이너 몸체40: bearing retainer 41: retainer body
43 : 볼베어링 장착홀 50 : 볼베어링 43: ball bearing mounting hole 50: ball bearing
60 : 볼베어링 조립체60: ball bearing assembly
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