KR100897106B1 - 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인 - Google Patents

Abstract

4단의 스피드 기어만을 사용하여 전진 8속을 구현함으로써, 스피드 기어의 개수를 줄임에 따라 원가를 절감할 수 있고, 수동변속기의 전장을 축소시킬 수 있는 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인이 제공된다. 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인은, 입력축; 설정된 변속비들에 의하여 변속된 동력을 선택적으로 전달하도록 상기 입력축에 선택적으로 치합되는 1단/3단 및 2단/4단 구동기어; 상기 1단/3단 및 2단/4단 구동기어를 통하여 상기 입력축으로부터 동력을 전달받는 제1 및 제2 출력축; 상기 제1 또는 제2 출력축에 장착되어 상기 1단/3단 및 2단/4단 구동기어와 일정한 기어비로 치합하는 1단 내지 4단 종동기어; 후진시 상기 제1 또는 제2 출력축에 선택적으로 기어 연결되는 후진 아이들러 기어; 설정된 변속비들에 의하여 변속된 동력을 선택적으로 전달받도록 상기 제1 또는 제2 출력축에 선택적으로 치합되는 최종 제1 내지 제4 구동기어; 및 상기 제2 출력축에 장착된 상기 최종 제1 내지 제4 구동기어와 일정한 기어비로 치합하는 최종 제1/제3 종동기어 및 제2/제4 종동기어를 포함하며, 상기 1단/3단 구동기어 및 2단/4단 구동기어와 상기 최종 제1 내지 제4 구동기어가 치합하여 8속을 구현한다.

기어 트레인, 수동변속기, 전륜 구동형, 3축 8속, 3쌍 치합

Description

전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인{Gear train of FR(Front engine Front wheel drive) 3-shaft 8-speed manual transmission}

본 발명은 기어 트레인(Gear Train)에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 전진 8속 및 후진 2속의 변속단을 구현할 수 있는 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인에 관한 것이다.

변속기는 자동차뿐만 아니라 선박, 발전기 등 동력원의 회전 속도를 다른 속도로 변환시켜 사용해야 하는 기계류에 널리 이용되고 있다.

동력원의 일정한 회전 속도를 다른 일정 속도로만 변환시키는 변속기는 매우 단순한 구조를 갖는다. 반면에, 자동차와 같이 동력원의 회전 속도가 가변적인 경우, 이러한 가변적인 회전 속도를 여러 가지 다른 회전 속도로 변환하여 출력하는 변속기는 매우 복잡한 구조를 갖는다.

일반적으로 내연 기관은 최저 실용 회전 속도를 갖고 있어, 부하에 대항하여 일을 할 때는 언제나 최저 실용 회전 속도 이상의 회전 속도로 운전되어야 한다. 따라서 내연 기관의 회전 운동을 바로 피구동체의 회전 또는 선형 운동으로 전환시킬 수가 없다. 그러므로 내연 기관과 피구동체 사이에는 마찰 클러치나 유체 클러 치 또는 토크 컨버터 등의 매개 장치가 개재되어야 한다. 매개 장치를 경유하여 전달되는 기관의 동력은 여러 가지 기어 조합을 통하여 다른 속도로 감속되거나 또는 증속되어 사용 목적에 부합되는 회전 속도로 변환된다.

상기 여러 가지 기어 조합의 어셈블리를 기어 트레인(Gear Train)이라고 하며, 기어 트레인과 기어 트레인을 제어하는 제어 기구 및 제어 기구를 움직이는 컨트롤러 등을 전체적으로 변속기라고 한다. 자동변속기는 일반적으로 토크 컨버터를 포함한다. 토크 컨버터는 매개 장치로서의 역할 뿐만 아니라 토크 증배 기능을 갖고 있어, 일종의 무단 변속장치로서의 역할도 담당한다.

변속기를 통하여 변환된 출력의 속도가 입력 속도보다 작아지면 즉, 감속되면, 출력 토크는 입력 토크보다 커진다. 회전기관의 동력은 토크에 회전 각속도(이하, 회전 속도라고 한다)를 곱한 것이므로, 동력이 일정할 경우 회전 속도가 증속되면 토크는 작아지고, 회전 속도가 감속되면 토크는 커진다.

자동차용 변속기는 약 600 ~ 7000rpm의 범위에서 움직이는 엔진의 회전 속도를 주행 조건에 맞게 감속, 직결 또는 증속시킨다. 자동차용 변속기는 크게 수동변속기와 자동변속기로 분류할 수 있다.

수동변속기는 엔진의 회전 속도, 자동차의 주행속도, 엔진의 소음 및 도로 상황 등에 따라 운전자가 직접 변속의 필요 여부를 결정하고, 클러치 페달을 밟아 엔진 동력의 기어 트레인 입력을 차단하면서 기어 치합을 변경하여 변속을 이루도록 한 기구이다.

이러한 수동변속기는 엔진 동력을 확실하게 전달, 변환 및 차단할 수 있다. 또한, 수동변속기는 비교적 단순한 구조를 가지면서 복잡한 유압회로와 전자장비 등을 필요로 하지 않기 때문에 값이 싸다는 장점을 가지고 있다. 반면에, 연비 효율과 안락성이 운전자의 숙련도에 따라 차이가 나며, 복잡한 도로 운전의 경우에 운전자의 피로가 크고, 오르막길에서의 발진이 어려우며, 변속 조작이 서투른 경우 엔진 정지를 일으키기 쉽다는 등의 결점을 가지고 있다.

수동변속기의 기어 트레인은 변속단 수만큼의 기어 조합, 즉, 스피드 기어를 갖는다. 주축과 이에 평행하는 부축 사이에 각각 변속단 수만큼의 기어 조합이 배치되어 있다. 주축과 부축 사이에 배치된 기어들은 서로 맞물려 있어 변속단 수만큼의 기어 조합이 만들어 진다. 그러나 수동변속기의 변속단 수를 늘릴수록 수동변속기의 전체 길이도 따라서 늘어날 수밖에 없다는 문제점이 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전진 8속이지만 4단까지의 스피드 기어만을 사용하여 구성함으로써, 스피드 기어의 개수를 줄임에 따라 원가를 절감할 수 있고, 변속기의 전장을 축소시킬 수 있는 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 아이들링 하는 기어의 개수를 축소시킴으로써 래틀소음을 저감시키고 전달효율 개선할 수 있는 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 회전하는 부품 개수 를 줄여서 관성(inertia)을 축소시킴으로써 변속감을 향상시킬 수 있는 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인은, 입력축; 설정된 변속비들에 의하여 변속된 동력을 선택적으로 전달하도록 상기 입력축에 선택적으로 치합되는 1단/3단 구동기어 및 2단/4단 구동기어; 상기 1단/3단 구동기어 및 2단/4단 구동기어를 통하여 상기 입력축으로부터 동력을 전달받는 제1 및 제2 출력축; 상기 제1 출력축 또는 제2 출력축에 장착되어 상기 1단/3단 구동기어 및 2단/4단 구동기어와 일정한 기어비로 치합하는 1단 내지 4단 종동기어; 후진시 상기 제1 출력축 또는 제2 출력축에 선택적으로 기어 연결되는 후진 아이들러 기어; 설정된 변속비들에 의하여 변속된 동력을 선택적으로 전달받도록 상기 제1 출력축 또는 제2 출력축에 선택적으로 치합되는 최종 제1 내지 제4 구동기어; 및 상기 제2 출력축에 장착된 상기 최종 제1 및 제2 구동기어와 일정한 기어비로 치합하는 최종 제1/제3 종동기어 및 제2/제4 종동기어를 포함하며, 상기 1단/3단 구동기어 및 2단/4단 구동기어와 상기 최종 제1 내지 제4 구동기어가 치합하여 8속을 구현하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 1단/3단 구동기어 및 2단/4단 구동기어는 각 단별로 3쌍 치합 설계 기법에 의해 공용화되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 최종 제1/제3 종동기어 및 제2/제4 종동기어는 최종 제1 및 제2 구동기어와 상기 출력축의 회전수를 일치시키는 싱크로 기구를 이용하여 변속이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 최종 제1 내지 제4 구동기어 중 최종 제4 구동기어를 삭제하여 6속을 구현할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 전진 8속이지만 4단까지의 스피드 기어만을 사용하여 구성함으로써, 스피드 기어의 개수를 줄임에 따라 원가를 절감할 수 있고, 변속기의 전장을 대폭 축소할 수 있다.

본 발명에 따르면, 아이들링 하는 기어의 개수를 축소시킴으로써 래틀소음을 저감시키고 전달효율 개선할 수 있다.

본 발명에 따르면, 회전하는 부품 개수를 줄여서 관성(inertia)을 축소시킴으로써 변속감을 향상시킬 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인의 레이아웃을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인은, 입력축(10), 제1 출력축(20), 제2 출력축(30)의 3축으로 구성되며, 1단/3단 및 2단/4단의 기어쌍으로 이루어진 구동기어(41)(42), 후진 아이들러 기어(61) 및 최종(Final) 제1 내지 제4 구동기어(71)(72)(73)(74)로 구성된다.

1단/3단 및 2단/4단 구동기어(41)(42)는 설정된 변속비들에 의하여 변속된 동력을 선택적으로 전달하도록 상기 입력축(10)에 선택적으로 치합된다.

제1 및 제2 출력축(20)(30)은 상기 1단/3단 및 2단/4단 구동기어(41)(42)를 통하여 상기 입력축(10)으로부터 동력을 전달받는다.

1단 내지 4단 종동기어(51)(52)(53)(54)는 상기 제1 출력축 또는 제2 출력축(20)(30)에 장착되어 상기 1단/3단 구동기어 및 2단/4단 구동기어(41)(42)와 일정한 기어비로 치합한다.

후진 아이들러 기어(61)는 후진시 상기 제1 출력축 또는 제2 출력축(20)(30)에 선택적으로 기어 연결된다.

최종(Final) 제1 내지 제4 구동기어(71)(72)(73)(74)는 설정된 변속비들에 의하여 변속된 동력을 선택적으로 전달받도록 상기 제1 출력축 또는 제2 출력축(20)(30)에 선택적으로 치합되고, 최종 제1/제3 종동기어 및 제2/제4 종동기어(81)(82)는 상기 제2 출력축(30)에 장착된 상기 최종 제1 및 제2 구동기어(71)(72)와 일정한 기어비로 치합한다.

상기 1단/3단 및 2단/4단 구동기어(41)(42)와 상기 최종 제1 내지 제4 구동기어(71)(72)(73)(74)가 치합하여 8속을 구현할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인은, 1단/3단 및 2단/4단 구동기어(41)(42)로 최소 6속에서 최대 8속까지는 가변적으로 변속단을 운영할 수 있는 구조를 갖는다.
즉, 3쌍 치합 설계 기법에 의해 단별로 구동기어를 공용화함으로써 구동기어 개수를 줄일 수 있다.

또한, 최종(Final) 제4 구동기어(74)를 삭제할 경우에는 6속 변속단 수동변속기를 형성하게 되고, 도 1에 도시된 레이아웃의 경우, 8속 변속단 수동변속기를 형성하게 된다. 또한, 최종 제1/제3 및 제2/제4 종동기어(81)(82)는 싱크로 기구를 이용하여 변속이 이루어질 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인의 변속 메커니즘을 예시하는 테이블이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인의 각 단별 변속 메커니즘은 다음과 같다.

먼저, 전진 1속은 1단/3단 구동기어(41)와 1단 종동기어(51)를 치합한 후, 최종(Final) 제1 구동기어(71)와 최종(Final) 제1/제3 종동기어(81)를 치합함으로써 구현된다.

전진 2속은 1단/3단 구동기어(41)와 1단 종동기어(51)를 서로 치합한 후, 최종(Final) 제2 구동기어(72)와 최종(Final) 제2/제4 종동기어(82)를 치합함으로써 구현된다.

전진 3속은 2단/4단 구동기어(42)와 2단 종동기어(52)를 치합한 후, 최종(Final) 제1 구동기어(71)와 최종(Final) 제1/제3 종동기어(81)를 치합함으로써 구현된다.

전진 4속은 2단/4단 구동기어(42)와 2단 종동기어(52)를 치합한 후, 최종(Final) 제2 구동기어(72)와 최종(Final) 제2/제4 종동기어(82)를 치합함으로써 구현된다.

전진 5속은 1단/3단 구동기어(41)와 3단 종동기어(53)를 치합한 후, 최종(Final) 제3 구동기어(73)와 최종(Final) 제1/제3 종동기어(81)를 치합함으로써 구현된다.

전진 6속은 1단/3단 구동기어(41)와 3단 종동기어(53)를 치합한 후, 최종(Final) 제4 구동기어(74)와 최종(Final) 제2/제4 종동기어(82)를 치합함으로써 구현된다.

전진 7속은 2단/4단 구동기어(42)와 4단 종동기어(54)를 치합한 후, 최종(Final) 제3 구동기어(73)와 최종(Final) 제1/제3 종동기어(81)를 치합함으로써 구현된다.

전진 8속은 2단/4단 구동기어(42)와 4단 종동기어(54)를 치합한 후, 최종(Final) 제4 구동기어(74)와 최종(Final) 제2/제4 종동기어(82)를 치합함으로써 구현된다.

또한, 후진은 1단/3단 구동기어(41)와 후진 아이들러 기어(61)와 1단 종동기어(51)를 치합한 후, 후진등판성 관련 큰 기어비가 요구될 때에는 최종(Final) 제1 구동기어(71)와 최종(Final) 제1/제3 종동기어(81)를 치합하거나, 또는 후진등판성 관련 큰 기어비가 요구되지 않을 때, 최종(Final) 제2 구동기어(72)와 최종(Final) 제2/제4 종동기어(82)를 치합함으로써 구현된다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 전륜구동형 3축 6속 수동변속기는 구동기어 개수를 줄일 수 있는데, 단별로 제1 내지 제4 구동기어를 공용화함으로써 가능하다.

한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전륜구동형 3축 6속 수동변속기의 기어 트레인의 레이아웃을 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전륜구동형 3축 6속 수동변속기의 기어 트레인은, 도면부호 A로 도시된 영역의 최종(Final) 제4 구동기어(74)를 삭제할 경우, 3축 6속 변속단 수동변속기를 형성할 수 있다. 도 1과 비교하면, 최종(Final) 제4 구동기어(74)를 삭제한 것을 제외하면, 기어 트레인 레이아웃은 동일하며, 6속까지 구현할 수 있는 것을 제외하면, 전술한 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 전륜구동형 수동변속기의 기어 트레인은 6속에서 최대 8속까지 가변적으로 변속단을 운영할 수 있다.

본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인의 레이아웃을 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인의 변속 메커니즘을 예시하는 테이블이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전륜구동형 3축 6속 수동변속기의 기어 트레인의 레이아웃을 나타내는 도면이다.

* 도면부호의 간단한 설명 *

10: 입력축(Input Shaft)

20: 제1 출력축(Output Shaft) 30: 제2 출력축

41: 1단/3단 구동기어 42: 2단/4단 구동기어

51: 1단 종동기어/후진 종동기어 52: 2단 종동기어

53: 3단 종동기어 54: 4단 종동기어

61: 후진 아이들러 기어

71: Final 제1 구동기어 72: Final 제2 구동기어

73: Final 제3 구동기어 74: Final 제4 구동기어

81: Final 제1/제3 종동기어 82: Final 제2/제4 종동기어

Claims (4)

1. 입력축(10);

   설정된 변속비들에 의하여 변속된 동력을 선택적으로 전달하도록 상기 입력축(10)에 선택적으로 치합되는 1단/3단 구동기어 및 2단/4단 구동기어(41)(42);

   상기 1단/3단 구동기어 및 2단/4단 구동기어(41)(42)를 통하여 상기 입력축(10)으로부터 동력을 전달받는 제1 및 제2 출력축(20)(30);

   상기 제1 출력축 또는 제2 출력축(20)(30)에 장착되어 상기 1단/3단 구동기어 및 2단/4단 구동기어(41)(42)와 일정한 기어비로 치합하는 1단 내지 4단 종동기어(51)(52)(53)(54);

   후진시 상기 제1 출력축 또는 제2 출력축(20)(30)에 선택적으로 기어 연결되는 후진 아이들러 기어(61);

   설정된 변속비들에 의하여 변속된 동력을 선택적으로 전달받도록 상기 제1 출력축 또는 제2 출력축(20)(30)에 선택적으로 치합되는 최종 제1 내지 제4 구동기어(71)(72)(73)(74); 및

   상기 제2 출력축(30)에 장착된 상기 최종 제1 및 제2 구동기어(71)(72)와 일정한 기어비로 치합하는 최종 제1/제3 종동기어 및 제2/제4 종동기어(81)(82)를 포함하며,

   상기 1단/3단 구동기어 및 2단/4단 구동기어(41)(42)와 상기 최종 제1 내지 제4 구동기어(71)(72)(73)(74)가 치합하여 8속을 구현하는 것을 특징으로 하는 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인.
2. 제1항에 있어서,

   상기 1단/3단 구동기어 및 2단/4단 구동기어(41)(42)는 각 단별로 3쌍 치합 설계 기법에 의해 공용화되는 것을 특징으로 하는 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인.
3. 제1항에 있어서,

   상기 최종 제1/제3 종동기어 및 제2/제4 종동기어(81)(82)는 최종 제1 및 제2 구동기어(71)(72)와 상기 출력축의 회전수를 일치시키는 싱크로 기구를 이용하여 변속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인.
4. 제1항에 있어서,

   상기 최종 제1 내지 제4 구동기어(71)(72)(73)(74) 중 최종 제4 구동기어(74)를 삭제하여 6속을 구현할 수 있는 것을 특징으로 하는 전륜구동형 3축 8속 수동변속기의 기어 트레인.

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