KR102094869B1 - 수동변속기 에어쿠션 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 변속기 케이스 일측에 구비되는 것으로서, 레일의 끝단이 삽입되어 직선 운동이 가능한 작동공간이 내부에 마련되는 레일 삽입 케이스; 및 상기 작동공간에 구비되는 에어; 를 포함하는 수동변속기 에어쿠션 장치를 제공한다.

Description

수동변속기 에어쿠션 장치{AIR CUSHION DEVICE OF MANUAL TRANSMISSION}

본 발명은 변속시 발생하는 진동과 소음을 개선할 수 있는 수동변속기 에어쿠션 장치에 관한 것이다.

현재 상용 수동변속기는 구동토크 및 변속용량이 크기 때문에 많은 변속력을 필요로 한다. 파워시프트와 같은 공압실린더 장치로 운전자의 변속력을 증대시켜 원활한 변속이 이루어질 수 있도록 구성되어 있다. 도 1의 기존 파워시프트의 성능곡선 그래프와 같이 파워시프트는 입력(X축) 대비 높은 출력(Y축)을 얻을 수 있어 대형 상용변속기에 널리 쓰이고 있다. 도 2는 기존 변속기의 변속중 변속충격 발생과정을 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 도 2 (a)의 변속중립 상태에서 도 2 (b)와 같이 변속시 레일(1)의 작동에 의해 레일(1)과 연결된 슬리브(2)가 기어(3) 방향으로 이동하여 기어(3)와 밀착된다. 이때, 기존 변속기는 변속시 슬리브가 기어 방향으로 이동하면서 기어에 밀착되기 때문에 충격이 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 변속 중 변속충격을 줄이는 방안으로 감압밸브를 적용하여 파워시프트의 출력을 줄이는 방법을 사용하고 있다.

그런데 감압밸브를 적용하여 파워시프트의 출력을 줄이는 방법은 공급에어를 감압하여 변속충격을 줄일 수 있지만, 도 3의 파워시프트 성능 그래프와 같이 성능곡선 ①이 성능곡선 ②와 같이 공급 에어 가압에 의한 파워시프트의 출력축소로 변속 성능이 저하되는 문제점이 있다.

이에 대하여, 본 발명은 수동변속기의 변속 성능은 그대로 유지하면서 변속 충격을 감소시킬 수 있는 메커니즘을 제시하고자 한다.

대한민국 공개특허공보 제10-2000-0045752호(2000.07.25. 공개)

전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 변속 성능 손실 없이 변속충격력을 줄일 수 있는 수동변속기 에어쿠션 장치를 제공하고자 한다.

전술한 목적을 이루기 위해 본 발명은, 변속기 케이스 일측에 구비되는 것으로서, 레일의 끝단이 삽입되어 직선 운동이 가능한 작동공간이 내부에 마련되는 레일 삽입 케이스; 및 상기 작동공간에 구비되는 에어; 를 포함하는 수동변속기 에어쿠션 장치를 제공한다.

또한, 상기 작동공간은 상기 작동공간의 끝단 쪽에 위치하는 구간으로서, 상기 레일의 외경에 부합하는 제1 구간; 및 상기 제1 구간에서 상기 작동공간의 끝단 반대 방향으로 연장되고 상기 제1 구간 보다 큰 구경으로 형성되는 에어 배출부; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 에어 배출부는 원형 또는 상기 제1 구간의 내주를 따라 등간격으로 형성되는 홈일 수 있다.

또한, 상기 에어 배출부는 상기 제1 구간에서 연장되고 상기 제1 구간보다 큰 구경으로 형성되는 제1 에어 배출부; 및 상기 제1 에어 배출부에서 연장되고 상기 제1 에어 배출부보다 큰 구경으로 형성되는 제2 에어 배출부; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 레일이 상기 레일 삽입 케이스에 삽입 상태에서 변속을 위해 상기 레일이 상기 작동공간의 끝단으로 이동하면 상기 작동공간 내부의 상기 에어가 압축되면서 변속 충격을 흡수할 수 있다.

또한, 상기 레일이 상기 작동공간의 끝단으로 이동하면 상기 레일과 연결된 슬리브가 기어 방향으로 이동할 수 있다.

또한, 변속중립시 상기 레일의 끝단과 상기 작동공간의 끝단 사이의 간격이 최대가 되고, 변속완료시 상기 레일의 끝단과 상기 작동공간의 끝단 사이의 간격이 최소가 될 수 있다.

또한, 상기 레일의 끝단과 상기 작동공간의 끝단 사이의 간격이 최대일 때 슬리브와 기어 사이의 간격이 최대가 되고, 상기 레일의 끝단과 상기 작동공간의 끝단 사이의 간격이 최소일 때 슬리브가 기어에 밀착될 수 있다.

또한, 동기완료시 변속중립시 보다 상기 레일의 끝단과 상기 작동공간의 끝단 사이의 간격이 좁혀질 수 있다.

또한, 동기완료시 변속중립시 보다 상기 슬리브와 상기 기어 사이의 간격이 좁혀질 수 있다.

본 발명은 변속 변속성능 손실 없이 변속시 발생하는 진동과 소음을 개선할 수 있다.

또한, 본 발명은 고가의 감압밸브(공압실린더 장치)를 적용 하지 않고 변속시 발생하는 진동과 소음 문제를 해결할 수 있다.

도 1은 기존 파워시프트의 성능곡선 그래프이다.
도 2는 기존 변속기의 변속중 변속충격 발생과정을 나타내는 도면이다.
도 3은 공급 에어 감압을 통한 파워시프트의 출력 축소를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수동변속기 에어쿠션 장치의 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 변속중립시 슬리브와 기어 사이의 간격을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 동기완료시 슬리브와 기어 사이의 간격을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 변속완료시 슬리브와 기어 사이의 간격을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 변속중립시 레일과 작동공간 끝단 사이의 간격을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 동기완료시 레일과 작동공간 끝단 사이의 간격을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 변속완료시 레일과 작동공간 끝단 사이의 간격을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 8의 A 부분 확대도이다.
도 12는 도 9의 B 부분 확대도이다.
도 13는 도 10의 C 부분 확대도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

기존 변속기는 변속시 슬리브가 기어 방향으로 이동하여 기어에 밀착되기 때문에 충격이 발생할 수밖에 없었다. 이에 대하여, 본 발명은 수동변속기의 변속 성능은 그대로 유지하면서 변속 충격을 감소시킬 수 있는 메커니즘을 제시하고자 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수동변속기 에어쿠션 장치의 측단면도이다.

본 발명은 내부에 작동공간(11)이 구비되는 레일 삽입 케이스(10) 및 작동공간(11)에 구비되는 에어(20)를 포함한다.

레일 삽입 케이스(10)는 레일(30)과 마주보는 변속기 케이스(60) 일측에 구비된다. 레일(30)은 끝단이 레일 삽입 케이스(10)의 작동공간(11)에 삽입된 상태로 직선 운동을 한다.

작동공간(11)에 구비되는 에어(20)는 레일(30)의 직선 운동시 쿠션 역할을 한다. 작동공간(11)은 레일(30)이 직선 운동을 할 수 있는 충분한 깊이로 형성된다. 작동공간(11)의 깊이는 레일(30)의 스트로크 보다 크게 형성된다. 레일(30)은 작동공간(11)에 삽입 상태에서 작동공간(11)의 끝단(12)을 향하여 이동한다.

도 11은 도 8의 A 부분 확대도로서, 작동공간의 구성을 나타내는 도면이다.

작동공간(11)은 끝단(12)에서 바깥쪽 방향으로 제1 구간(111) 및 에어 배출부(112)가 순차적으로 구비된다.

제1 구간(111)은 작동공간(11)의 끝단(12) 쪽에 위치하는 구간이다. 제1 구간(111)은 레일(30)의 외경에 부합하는 내경으로 형성된다.

에어 배출부(112)는 제1 구간(111)에서 작동공간(11)의 끝단(12) 반대 방향으로 연장된다. 에어 배출부(112)는 제1 구간(111) 보다 큰 구경으로 형성된다.

레일(30)이 제1 구간(111)으로 삽입시 제1 구간(111)의 에어(20)가 압축되면서 에어(20)의 일부가 에어 배출부(112)를 통해 배출된다.

일례로서, 에어 배출부(112)는 제1 구간(111) 보다 큰 원형 또는 제1 구간(111)의 내주를 따라 등간격으로 형성되는 홈으로 형성될 수 있다.

에어 배출부(112)는 복수의 단을 이루는 구조로 형성된다. 에어 배출부(112)는 제1 에어 배출부(112a) 및 제2 에어 배출부(112b)를 포함한다. 제1 에어 배출부(112a)는 제1 구간(111)에서 연장된다. 제1 에어 배출부(112a)는 제1 구간(111) 보다 큰 구경으로 형성된다. 제2 에어 배출부(112b)는 제1 에어 배출부(112a)에서 연장된다. 제2 에어 배출부(112b)는 제1 에어 배출부(112a) 보다 큰 구경으로 형성된다.

이와 같이 제1 에어 배출부(112a)와 제2 에어 배출부(112b)는 다단으로 형성는 구조로되어 변속완료시 충격력을 낮출 수 있다. 구체적으로 동기완료시점에서 레일(30)이 제2 에어 배출부(112b)에 위치할 때보다 변속완료시점에서 레일(30)이 제1 에어 배출부(112b)에 위치할 때의 에어(20) 배출 면적이 줄어들기 때문에 에어(20) 배출 속도를 늦출 수 있고, 이로 인해 변속완료시 충격력을 낮출 수 있다.

한편, 레일(30)이 레일 삽입 케이스(10)에 삽입 상태에서 변속을 위해 레일(30)이 작동공간(11)의 끝단(12)으로 이동하면 작동공간(11) 내부의 에어(20)가 압축되면서 변속시 충격을 흡수한다. 레일(30)이 작동공간(11)의 끝단(12)으로 이동하면 연동하여 레일(30)과 연결된 슬리브(40)가 기어(50) 방향으로 이동한다.

다음은 변속시 슬리브와 기어의 작동에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 변속중립시 슬리브와 기어 사이의 간격을 나타내는 도면이다.

도 5와 같이 변속중립시에는 레일(30)이 작동하지 않는다. 일례로서, 변속중립시 슬리브(40)와 기어(50) 사이의 간격은 최대로 대략 11mm가 된다. 이때, 레일(30)은 움직이지 않는 상태로 스트로크(stroke)는 0mm가 된다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 동기완료시 슬리브와 기어 사이의 간격을 나타내는 도면이다.

도 6과 같이 변속이 이루어지면, 레일(30)의 작동에 의해 슬리브(40)가 기어 방향으로 이동한다. 일례로서, 동기완료시 슬리브(40)와 기어(50) 사이의 간격은 변속중립시 보다 좁혀져 대략 9mm가 된다. 이때, 레일(30)의 스트로크는 대략 9mm가 된다.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 변속완료시 슬리브와 기어 사이의 간격을 나타내는 도면이다.

도 7과 같이 변속완료시 슬리브(40)가 기어(50)에 완전히 밀착되어 슬리브(40)가 기어(50) 사이의 간격은 0mm가 된다. 이때, 레일(30)의 스트로크는 최대로 대략 11mm가 된다. 변속완료시 슬리브(40)가 기어(50)에 밀착되더라도 큰 충격이 발생하지 않는다. 그 이유는 레일 삽입 케이스(10)에 구비되는 작동공간(11)의 에어(20)가 쿠션 역할을 하여 레일(30)을 잡아주기 때문에 슬리브(40)가 기어(50)에 밀착될 때의 에너지를 흡수하여 충격을 감쇄한다.

다음은 변속시 레일의 작동에 대해 설명한다.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 변속중립시 레일과 작동공간 끝단 사이의 간격을 나타내는 도면이다.

도 8과 같이 변속중립시 레일(30)은 정지 상태로 레일(30)의 끝단과 작동공간(11)의 끝단(12) 사이의 간격은 최대가 된다.

도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 동기완료시 레일과 작동공간 끝단 사이의 간격을 나타내는 도면이다.

도 9와 같이 변속이 이루어지면, 레일(30)은 레일 삽입 케이스(10)에 삽입된 상태로 작동공간(11)의 끝단(12) 방향으로 이동한다. 일례로서, 동기완료시 레일(30)과 작동공간(11)의 끝단(12) 사이의 간격은 변속중립시 보다 좁혀진다. 이때, 작동공간(11)의 에어(20)는 압축된다. 일부 에어(20)는 제1, 2 에어 배출부(112a, 112b)를 통해 배출된다.

도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 변속완료시 레일과 작동공간 끝단 사이의 간격을 나타내는 도면이다.

도 10과 같이 변속완료시 레일(30)은 동기완료시 보다 레일 삽입 케이스(10)에 작동공간(11)의 끝단(12) 방향으로 더 이동한다. 이에 레일(30)과 작동공간(11)의 끝단(12) 사이의 간격은 동기완료시 보다 더 좁혀져 최소가 된다. 작동공간(11)의 에어(20)는 최대로 압축된다. 에어(20)가 최대로 압축된 상태에서 레일(30)이 멈추게 된다.

다음은 변속시 레일의 위치와 에어의 작용에 대해 설명한다.

도 11은 도 8의 A 부분 확대도로서, 작동공간의 세부 구성과 변속중립시 레일의 위치를 나타내는 도면이다.

도 11과 같이 변속중립시 레일(30)의 끝단은 에어(20)가 채워진 작동공간(11)에 삽입된 상태로 제1 구간(111) 진입 전 상태이다. 레일(30)의 끝단은 대략 제1, 2 에어 배출부(112a, 112b) 구간에 위치한다.

도 12는 도 9의 B 부분 확대도로서, 작동공간의 세부 구성과 동기완료시 레일의 위치를 나타내는 도면이다.

도 12와 같이 변속이 이루어지면, 레일(30)은 레일 삽입 케이스(10)에 삽입된 상태로 작동공간(11)의 끝단 방향으로 이동한다. 구체적으로 동기완료시 레일(30)의 끝단은 변속중립시 보다 작동공간(11)의 끝단(12) 방향으로 더욱더 이동한다. 레일(30)이 작동공간(11)의 끝단(12) 방향으로 이동함에 따라 작동공간(11) 내부의 에어(20)는 레일(30)의 압축력에 의해 도 12의 화살표와 같이 뒤로 밀리면서 제1 구간(111) 보다 구경이 큰 제1 에어 배출부(112a)와 제2 에어 밸출부(112b)을 통해 배출된다. 레일(30)의 작동공간(11)의 끝단(12) 방향으로 이동에 의해 제1 구간(111)으로 밀리는 에어(20)는 압축된다.

도 13는 도 10의 C 부분 확대도로서, 작동공간의 세부 구성과 변속완료시 레일의 위치를 나타내는 도면이다.

도 13과 같이 변속완료시 레일(30)의 끝단이 제1 구간(111)에 위치하면서 레일(30) 외경과 제1 구간(111)의 내경이 일치하면서 제1 구간(111)으로 밀린 에어(20)는 최대로 압축된다. 제1 구간(111) 내부의 압축 에어(20)는 레일(30)을 잡아주는 쿠션 역할을 하여 변속시 충격 에너지를 흡수할 수 있다.

살펴본 바와 같이 본 발명은 변속 성능은 그대로 유지하면서 변속 충격을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 고가의 감압밸브(공압실린더 장치)를 적용 하지 않고 변속시 발생하는 진동과 소음 문제를 해결할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 레일 삽입 케이스
11 : 작동공간
12 : 끝단
20 : 에어
30 : 레일
40 : 슬리브
50 : 기어
60 : 변속기 케이스
111 : 제1 구간
112 : 에어 배출부
112a : 제1 에어 배출부
112b : 제2 에어 배출부

Claims (10)

1. 변속기 케이스 일측에 구비되는 것으로서, 레일의 끝단이 삽입되어 직선 운동이 가능한 작동공간이 내부에 마련되는 레일 삽입 케이스; 및
   상기 작동공간에 구비되는 에어;
   를 포함하고,
   상기 작동공간은,
   상기 작동공간의 끝단 쪽에 위치하는 구간으로서, 상기 레일의 외경에 부합하는 제1 구간; 및
   상기 제1 구간에서 상기 작동공간의 끝단 반대 방향으로 연장되고 상기 제1 구간 보다 큰 구경으로 형성되는 에어 배출부;
   를 포함하는 수동변속기 에어쿠션 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 에어 배출부는,
   원형 또는 상기 제1 구간의 내주를 따라 등간격으로 형성되는 홈인 것을 특징으로 하는 수동변속기 에어쿠션 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 에어 배출부는,
   상기 제1 구간에서 연장되고 상기 제1 구간보다 큰 구경으로 형성되는 제1 에어 배출부; 및
   상기 제1 에어 배출부에서 연장되고 상기 제1 에어 배출부보다 큰 구경으로 형성되는 제2 에어 배출부;
   를 포함하는 수동변속기 에어쿠션 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 레일이 상기 레일 삽입 케이스에 삽입 상태에서 변속을 위해 상기 레일이 상기 작동공간의 끝단으로 이동하면 상기 작동공간 내부의 상기 에어가 압축되면서 변속 충격을 흡수하는 것을 특징으로 수동변속기 에어쿠션 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 레일이 상기 작동공간의 끝단으로 이동하면 상기 레일과 연결된 슬리브가 기어 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 수동변속기 에어쿠션 장치.
7. 제 6 항에 있어서
   변속중립시 상기 레일의 끝단과 상기 작동공간의 끝단 사이의 간격이 최대가 되고, 변속완료시 상기 레일의 끝단과 상기 작동공간의 끝단 사이의 간격이 최소가 되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 에어쿠션 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 레일의 끝단과 상기 작동공간의 끝단 사이의 간격이 최대일 때 슬리브와 기어 사이의 간격이 최대가 되고, 상기 레일의 끝단과 상기 작동공간의 끝단 사이의 간격이 최소일 때 슬리브가 기어에 밀착되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 에어쿠션 장치.
9. 제 7 항에 있어서,
   동기완료시 변속중립시 보다 상기 레일의 끝단과 상기 작동공간의 끝단 사이의 간격이 좁혀지는 것을 특징으로 하는 수동변속기 에어쿠션 장치.
10. 제 8 항에 있어서,
    동기완료시 변속중립시 보다 상기 슬리브와 상기 기어 사이의 간격이 좁혀지는 것을 특징으로 하는 수동변속기 에어쿠션 장치.

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