KR200155306Y1 - 차량용 수동변속기의 후진 아이들기어 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 후진변속시 발생하기 쉬운 충격음 및 기어마모를 줄이고 후진변속이 원활하게 이루어지도록 하여 승차감을 향상시킬 수 있는 차량용 수동변속기의 후진 아이들기어 장치를 제공한다. 본 고안의 후진 아이들기어 장치는 입력축(14) 및 출력축(16)에 평행하게 연장되며 변속기 하우징(10)에 고정적으로 부착되는 공전축(18)과, 이 공전축(18)에 축방향으로 미끄럼운동 가능하게 끼워지며 후진변속시 상기 후진 구동기어(26) 및 상기 후진 피동기어(52)와 순차적으로 맞물리는 후진 아이들기어(78)를 구비하고, 상기 후진 아이들기어(78)의 내주면에는 복수개의 걸림돌기(78a)가 형성되어 있고, 상기 공전축(18)의 외주면에는 후진변속의 초기에 상기 후진 아이들기어(78)의 걸림돌기(78a)와 충돌하여 후진 아이들기어(78) 및 후진 구동기어(26)의 회전속도를 감소시키도록 걸림턱(18a)이 형성되어 있다.

Description

차량용 수동변속기의 후진 아이들기어 장치

본 고안은 차량용 수동변속기에 관한 것으로, 특히 후진 변속시 발생하기 쉬운 충격음 및 기어마모를 줄이고 후진변속이 원활하게 이루어지도록 하여 승차감을 향상시킬 수 있는 수동변속기의 후진 아이들기어 장치에 관한 것이다.

변속기는 엔진과 차동기어장치사이에 설치되어 엔진의 회전력과 속도를 차량의 주행 상태에 알맞도록 바꾸어 구동바퀴에 전달하는 장치로서, 그 작동방식에 따라 수동변속기, 자동변속기, 무단변속기등으로 나누어 진다. 이러한 변속기는 차량의 주행조건에 맞추어 구동바퀴의 회전력을 증대시키기도 하고, 엔진의 동력이 구동바퀴로 전달되는 것을 방지하기도 하며, 구동바퀴의 회전방향을 역전시켜 차량을 후진시키기도 한다. 이상적인 변속기는 단계가 없이 연속적으로 변속되어야 하고, 조작이 간편, 신속, 확실, 정숙해야 하며, 동력전달효율이 좋아야 하고, 소형경량이고 고장이 없으며 가격이 저렴해야 한다.

수동변속기는 변속이 다단계로 이루어지고 조작이 불편하다고 하는 단점이 있으나, 구조가 간단하고 고장이 적으며 가격이 저렴하기 때문에 자동변속기나 무단변속기의 출현에도 불구하고 여전히 널리 사용되고 있다. 수동변속기의 대표적인 예로는 동기 물림식 변속기를 들수 있으며, 이 동기 물림식 변속기는 복수개의 변속기어와, 선택된 변속기어를 맞물리게 하거나 맞물림을 해제하는 싱크로메시 기구와, 이 싱크로메시 기구에 작동적으로 연결되고, 변속레버의 조작에 따라 상기 싱크로메시 기구를 적절한 방향으로 움직여서 변속기어간의 맞물림을 바꾸어주는 내부조작기구로 구성된다.

이러한 종래의 수동변속기는 클러치 기구를 통해 엔진에 작동적으로 연결되고 변속기 하우징에 축지된 입력축과, 이 입력축에 대하여 평행한 관계로 배열되고 차동기어장치에 작동적으로 연결된 출력축과, 상기 입력축 및 출력축에 대하여 평행한 관계로 배열된 공전축을 갖추고 있다.

상기 입력축에는 4단구동기어, 3단구동기어, 2단구동기어, 후진구동기어, 1단구동기어 및 5단구동기어가 차례로 배열되고, 상기 출력축에는 4단피동기어, 3단피동기어, 2단피동기어, 후진피동기어, 1단피동기어 및 5단피동기어가 차례로 배열되어 그에 대응하는 구동기어에 각각 맞물려 있다. 그리고, 상기 공전축에는 후진 아이들기어가 축방향으로 자유롭게 슬라이딩 할 수 있음과 동시에 회전이 자유롭게 설치되어 있다.

후진 시프트 포오크를 조작하면, 상기 후진 아이들기어는 축방향으로 슬라이딩하여 입력축의 후진구동기어 및 출력축의 후진 피동기어와 동시에 맞물리고, 이에 따라 엔진의 회전력은 그 방향을 바꾸어 구동바퀴로 전달된다.

후진기어로의 변속은 클러치에 의해 입력축이 엔진으로부터 차단되고 출력축이 거의 정지해 있는 상태에서 이루어지게 된다. 이 때 입력축은 관성에 의해 계속해서 회전하고 있으므로 후진 아이들기어가 입력축의 후진 구동기어와 맞물리는 과정에서 심한 소음과 기어마모가 발생하기 쉽고, 심지어는 기어가 충격에 의해 파손되는 일도 있다.

따라서, 본 고안은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 후진변속시 발생하기 쉬운 충격음 및 기어마모를 줄이고 후진변속이 원활하게 이루어지도록 하여 승차감을 향상시킬 수 있는 수동변속기의 후진 아이들기어 장치를 제공하는 것이다.

이러한 본 고안의 목적은, 변속기 하우징과, 이 변속기 하우징에 회전가능하게 지지되며 후진 구동기어를 갖는 입력축과, 이 입력축에 평행한 관계로 변속기 하우징에 축지되며 후진 피동기어를 갖는 출력축으로 구성된 수동변속기에 있어서, 상기 입력축 및 출력축에 평행하게 연장되며 변속기 하우징에 고정적으로 부착되는 공전축과, 이 공전축에 축방향으로 미끄럼운동 가능하게 끼워지며 후진변속시 상기 후진 구동기어 및 후진 피동기어와 순차적으로 맞물리는 후진 아이들기어를 구비하고, 상기 후진 아이들기어의 내주면에는 복수개의 걸림돌기가 형성되어 있고, 상기 공전축의 외주면에는 후진변속의 초기에 상기 후진 아이들기어의 걸림돌기와 충돌하여 후진 아이들기어 및 후진 구동기어의 회전속도를 감속시키도록 걸림턱이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 수동변속기의 후진 아이들기어 장치에 의해서 달성할 수 있다. 상기 걸림돌기 및 걸림턱은 후진 아이들기어가 후진 구동기어와 맞물리는 시점부터 그것이 후진 피동기어와 맞물리기 직전까지만 중첩상태를 유지하도록 형성시키는 것이 바람직하다.

도 1은 본 고안에 따른 후진 아이들기어 장치가 적용된 차량용 수동변속기를 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 고안에 따른 후진 아이들기어 장치의 확대도이다.

도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.

도 4는 후진 아이들기어가 공전축을 따라 미끄럼 이동하여 후진 구동기어에 맞물리고 있는 모습을 나타내는 확대단면도이다.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 변속기 하우징 14: 입력축

16: 출력축 18: 공전축

26: 후진 구동기어 52: 후진 피동기어

78: 후진 아이들기어 78a: 걸림돌기

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 고안의 대표적인 실시예를 상세히 설명한다.

도 1에는 본 고안의 후진 아이들기어 장치를 채용한 전륜구동차량용 수동변속기가 단면도로서 도시되어 있다. 이 수동변속기는, 변속기 하우징(10)과 클러치 기구(12)를 통해서 도면에 나타내지 않은 엔진에 연결되고 변속기 하우징(10)에 회전가능하게 축지된 입력축(14)과, 이 입력축(14)에 대하여 평행한 관계로 변속기 하우징(10)에 회전가능하게 축지된 출력축(16)과, 상기 입력축(14) 및 출력축(16)에 대하여 평행한 관계로 변속기하우징(10)에 회전 가능하게 축지된 공전축(18)을 갖추고 있다. 실제로, 상기 공전축(18)은 입력축(14) 및 출력축(16)에 대하여 델타(Delta)의 배열을 이루는 것이나, 도 1에서는 편의상 인라인(In-line) 배열을 이루고 있는 것처럼 계단단면도로서 도시하였다.

상기 입력축(14)에는 4단구동기어(20), 3단구동기어(22), 2단구동기어(24), 후진구동기어(26), 1단구동기어(28) 및 5단구동기어(30)가 차례로 배열된다. 이들 구동기어(20-30)는 모두 입력축(14)에 압입고정되거나 일체로 부착되므로, 항상 입력축(14)과 함께 일체로 회전하게 된다. 그리고, 상기 출력축(16)에는 4단피동기어(32), 3단피동기어(34), 2단피동기어(36), 1단피동기어(38) 및 5단피동기어(40)가 차례로 배열되어 그에 대응하는 구동기어(20-30)에 각각 맞물려 있다. 이들 피동기어(32-40)는 어느 것이나 베어링을 개재하여 출력축(160의 둘레에 끼워져 있기 때문에 출력축(16)에 대하여 자유롭게 회전할 수 있다.

상기 1단피동기어(38)와 2단피동기어(36) 사이에는 양자의 기어(38,36)중 어느 하나를 출력축(16)에 선택적으로 고정시키는 1-2단 싱크로메시 기구(42)가 배치된다. 이 1-2단 싱크로메시 기구(42)는 출력축(16)에 스플라인으로 결합되어 일체로 회전하는 싱크로 허브 기어(44)와, 이 싱크로 허브 기어(44)의 외주에 축방향으로 미끄럼운동할 수 있도록 끼워진 싱크로 슬리브(46)와, 이 싱크로 슬리부(46)가 축방향으로 미끄럼운동하여 1단피동기어(38) 또는 2단피동기어(36)의 측면기어부(도그바디)에 맞물릴 때 맞물림 작용이 원활히 이루어지도록 하는 싱크로나이저 링(48)으로 구성된다. 그리고, 상기 싱크로 슬리브(46)의 외주에는 도면에 나타내지 않은 1-2단 시프트 포오크를 수용하기 위한 환상홈(50)과 후진 피동기어(52)가 나란히 형성되어 있다.

상기 3단피동기어(34)와 4단피동기어(32) 사이에는 양자의 기어(34, 32)중 어느 하나를 출력축(16)에 선택적으로 고정시키는 3-4단 싱크로메시 기구(54)가 배치된다. 이 3-4단 싱크로메시 기구(54)는 출력축(16)에 스플라인으로 결합되어 일체로 회전하는 싱크로 허브 기어(56)와, 이 싱크로 허브 기어(56)의 외주에 축방향으로 미끄럼운동할 수 있도록 끼워진 싱크로 슬리브(58)와, 이 싱크로 슬리브(58)가 축방향으로 미끄럼 운동하여 3단피동기어(34) 또는 4단피동기어(32)의 측면기어부에 맞물릴 때 맞물림 작용이 원활히 이루어지도록 하는 싱크로나이저 링(60)으로 구성된다. 그리고, 상기 클러치 슬리브(58)의 외주에는 도면에 나타내지 않은 3-4단 시프트 포오크를 수용하기 위한 환상홈(62)이 마련되어 있다.

상기 출력축(16)의 후단에는 5단피동기어(40)를 출력축(16)에 선택적으로 고정시키기 위한 5단 싱크로메시 기구(64)가 설치된다. 이 5단 싱크로메시 기구(64)는 출력축(160에 스플라인으로 결합되어 일체로 회전하는 클러치 허브 기어(66)와, 이 클러치 허브 기어(66)의 외주에 축방향으로 미끄럼운동할 수 있도록 끼워진 클러치 슬리브(68)와, 이 클러치 슬리브(68)가 축방향으로 미끄럼운동하여 5단피동기어(40)의 측면기어부에 맞물릴 때 맞물림작용이 원활히 이루어지도록 하는 싱크로나이저 링(70)으로 구성된다. 그리고, 상기 클러치 슬리브(68)의 외주에는 5단 시프트 포오크(74)를 수용하기 위한 환상홈(72)이 형성되어 있다. 상기 출력축(16)의 선단에는 종감속 구동기어(76)가 부착되어 출력축과 일체로 회전하게 된다.

한편, 상기 공전축(18)에는 후진 아이들 기어(78)가 축방향으로 자유롭게 슬라이딩할 수 있음과 동시에 회전이 자유롭게 설치되어 있다. 이 후진 아이들 기어(78)의 측면에는 도면에 나타내지 않은 후진 시프트 포오크를 수용하기 위한 환상홈(80)이 마련되어 있다. 후진 시프트 포오크의 조작에 따라 상기 후진 아이들 기어(78)는 우측으로 슬라이딩하여 후진구동기어(26) 및 후진피동기어(52)와 맞물리게 된다. 이때 후진구동기어(26)는 후진피동기어(52)와 맞물려 있지 않으므로 입력축(14)의 회전력은 후진 아이들 기어(78)를 거쳐서 출력축(16)으로 전달된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 후진 아이들기어(78)의 내주면에는 복수개의 걸림돌기(78a)가 대략 등간격으로 형성되어 있고, 상기 공전축(18)의 외주면에는 상기 걸림돌기(78a)에 대응하는 복수개의 걸림턱(18a)이 대략 등간격으로 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 공전축(18)의 걸림턱(18a)은 후진변속의 초기에 후진 아이들기어(78)가 축방향으로 미끄럼운동하여 후진 구동기어(26)와 맞물러 회전할 때 후진 아이들기어(78)의 걸림돌기(78a)와 충돌함으로써 후진 아이들기어(78) 및 후진 구동기어(26)를 감속시키고, 이에 의해 후진변속이 원활히 이루어지도록 한다. 상기 걸림돌기(78a) 및 걸림턱(18a)은 후진 아이들기어(78)가 후진 구동기어(26)와 맞물리는 시점부터 그것이 후진피동기어(52)와 맞물리기 직전까지는 중첩상태를 유지하도록 형성시키는 것이 바람직하다. 후진변속의 초기에 후진 아이들기어(78)가 후진 구동기어(26)와 후진 피동기어(52)에 시간차를 두고 순차적으로 맞물리는 이유는 후진 구동기어(26)의 이가 후진 피동기어(52)의 이보다 길게 형성되어 있기 때문이다.

상술한 변속기 하우징(10)의 하부에는 차동기어장치가 설치되어 있다. 이 차동기어장치는 차동기어 하우징(82)과, 상기 출력축(16)의 종감속 구동기어(76)와 맞물려 있는 종감속 피동기어(84)와, 이 종감속 피동기어(84)에 일체로 고정되고 차동기어 하우징(82)에 회전가능하게 지지된 차동 캐리어(86)와, 피니언축(88)을 개재하여 차동캐리어(86)에 축지된 차동 피니언기어(90)와, 외측단부에 구동바퀴(도시하지 않음)가 달려있는 액슬축(92)과, 이 액슬축(92)의 내측단부에 고정되고 상기 차동 피니언기어(90)와 맞물려 있는 사이드 베벨기어(94)로 이루어진다. 상기 차동 피니언기어(90)는 양쪽 구동바퀴에 걸리는 구름저항이 동일할 때에는 사이드 베벨기어(94)와 함께 공전하게 되지만, 어느 한쪽 구동바퀴의 구름저항이 다른쪽 구동바퀴의 구름저항보다 클 때에는 피니언축(88)을 중심으로 자전하여 양쪽의 구동바퀴가 서로 다른 속도로 회전하는 것을 가능하게 한다.

위에서 설명한 것과 같은 구성을 갖는 수동변속기의 각 변속단을 차례로 설명하면 다음과 같다. 제 1단기어에서는 1-2단 싱크로메시 기구(42)의 클러치 슬리브(46)를 도 1에서 좌측으로 이동시켜 1단피동기어(38)와 클러치 허브 기어(44)를 일체회전이 가능하도록 연결한다. 이 상태에서 입력축(14)의 회전력은 1단구동기어(28), 1단피동기어(38), 클러치 허브기어(44), 출력축(16), 종감속 구동기어(76)를 거쳐 차동기어장치로 전달된다.

제 2단기어에서는 1-2단 싱크로메시 기구(42)의 클러치 슬리브(46)를 도 1에서 우측으로 이동시켜 2단 피동기어(36)와 클러치 허브 기어(44)를 일체회전이 가능하도록 연결한다. 이 상태에서 입력축(14)의 회전력은 2단구동기어(24), 2단피동기어(36), 클러치 허브 기어(44), 출력축(16), 종감속 구동기어(76)를 거쳐 차동기어장치로 전달된다.

제 3단기어에서는 3-4단 싱크로메시 기구(54)의 클러치 슬리브(58)를 도1에서 좌측으로 이동시켜 3단피동기어(34)와 클러치 허브 기어(56)를 일체회전이 가능하도록 연결한다. 이 상태에서 입력축(14)의 회전력은 3단구동기어(22), 3단피동기어(34), 클러치 허브 기어(56), 출력축(16), 종감속 구동기어(76)를 거쳐 차동기어장치로 전달된다.

제 4단기어에서는 3-4단 싱크로메시 기구(54)의 클러치 슬리브(58)를 도1에서 우측으로 이동시켜 4단피동기어(32)와 클러치 허브 기어(56)를 일체회전이 가능하도록 연결한다. 이 상태에서 입력축(14)의 회전력은 4단구동기어(20), 4단피동기어(32), 클러치 허브 기어(56), 출력축(16), 종감속구동기어(76)를 거쳐 차동기어장치로 전달된다.

제 5단기어에서는 5단 싱크로메시 기구(64)의 클러치 슬리브(68)를 도1에서 우측으로 이동시켜 5단피동기어(40)와 클러치 허브 기어(66)를 일체회전이 가능하도록 연결한다. 이 상태에서 입력축(14)의 회전력은 5단구동기어(30), 5단피동기어(40), 클러치 허브 기어(66), 출력축(16), 종감속 구동기어(76)를 거쳐 차동기어장치로 전달된다.

후진기어에서는 후진 아이들 기어(78)를 도1에서 우측으로 이동시켜 후진구동기어(26)에 치합되도록 한다. 이 상태에서 입력축(14)이 회전하면 그 회전력은 후진구동기어(26), 후진 아이들 기어(78), 후진피동기어(52), 출력축(16), 종감속 구동기어(76)를 거쳐 차동기어장치로 전달된다. 이때, 출력축(16)은 입력축(14)과 동일한 방향으로 회전하고, 차동기어장치의 액슬축(92)은 입력축(14)과 반대방향으로 회전하게 되므로, 차량을 후진시킬 수 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 후진 아이들기어(78)를 공전축(18)을 따라 우측으로 미끄럼 이동시켜서 후진변속을 행할 때에는, 후진 아이들기어(78)가 후진구동기어(26)에 맞물리는 것과 동시에 후진 아이들기어(78)의 걸림돌기(78a)도 공전축(18)의 걸림턱(18a)과 축방향으로 중첩된다. 이때 후진 구동기어(26)는 엔진의 동력이 차단된 상태에서 관성에 의해 회전하고 있으므로, 그러한 회전력은 후진 아이들기어(78)로 전달되고, 후진 아이들기어(78)는 후진 구동기어(26)와 반대방향으로 회전하려 한다. 그러나, 공전축(18)의 걸림턱(18a)은 후진 아이들기어(78)의 회전을 방해하고, 이로 인하여 후진 아이들기어(78)와 후진 구동기어(26)가 모두 감속되어 거의 정지상태로 된다. 그후 후진 아이들기어(78)를 더욱 우측으로 미끄럼 이동 시키면, 걸림턱(18a)과 걸림돌기(78a)간의 중첩이 해제되고, 후진 아이들기어(78)가 후진 피동기어(52)에 원활하게 치합되어 후진변속이 완료된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 의하면, 후진변속시 관성에 의해 회전하고 있는 후진 구동기어를 걸림턱과 걸림돌기를 이용해서 예비적으로 감속시킨 다음 각 기어들간의 동기화가 이루어진 상태에서 후진 아이들 기어가 후진 피동기어에 맞물림도록 하기 때문에, 원활한 기어변속이 가능하고, 무리한 후진 변속시 발생할 수도 있는 충격음 및 기어마모를 최소화할 수 있다.

Claims (1)

1. 변속기 하우징(10)과, 이 변속기 하우징(10)에 회전가능하게 지지되며 후진 구동기어(26)를 갖는 입력축(14)와, 이 입력축(14)에 평행한 관계로 변속기 하우징(10)에 축지되며 후진 피동기어(52)를 갖는 출력축(16)으로 구성된 수동변속기에 있어서, 상기 입력축(14) 및 출력축(16)에 평행하게 연장되며 변속기 하우징(10)에 고정적으로 부착되는 공전축(18)과, 이 공전축(18)에 축방향으로 미끄럼 운동 가능하게 끼워지며 후진변속시 상기 후진 구동기어(26) 및 상기 후진 피동기어(52)와 순차적으로 맞물리는 후진 아이들기어(78)를 구비하고, 상기 후진 아이들 기어(78)의 내주면에는 복수개의 걸림돌기(78a)가 형성되어 있고, 상기 공전축(18)의 외주면에는 후진변속의 초기에 상기 후진 아이들기어(78)의 걸림돌기(78a)와 충돌하여 후진 아이들기어(78) 및 후진 구동기어(26)의 회전속도를 감소시키도록 걸림턱(18a)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 수동변속기의 후진 아이들기어 장치.