KR20040031242A - 전동 동기식 수동변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 동기장치에 의해 동기되어 변속단이 조정되도록 구성된 전동 동기식 수동변속기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 전동 동기식 수동변속기는 입력축(30); 상기 입력축에 설치되는 구동기어(31)들; 상기 입력축과 평행하게 설치되는 출력축(32); 상기 출력축 상에서 상기 각 구동기어와 맞물려 공회전되는 복수 개의 아이들 기어(33)들; 상기 출력축(32) 상에서 그 출력축과 일체로 회전되는 허브 기어(34)들; 상기 입력축의 회전속도를 검출하는 제어부(10)와, 그 제어부가 인가하는 전류에 의해 작동하여 상기 허브 기어를 상기 아이들 기어에 동기시키는 동기모터(360)로 구성된 복수 개의 전동식 동기장치(36); 및 상기 각 허브 기어 상에서 축방향 이동하여 상기 허브 기어를 아이들 기어에 동력적으로 연결하는 슬리이브(362)들;로 구성되는 바, 아이들 기어와 허브 기어를 연결하기에 앞서 동기시키는 동기장치가 전동식 동기장치로 이루어져 있으므로, 설계 및 제작이 매우 간단하여 제작원가가 저렴하고, 동기시 기계적 마찰을 수반하지 않으므로 변속감이 매우 좋다.

Description

전동 동기식 수동변속기{Transmission used Electric Syncronizer}

본 발명은 수동으로 변속단을 조정할 수 있게 구성된 수동변속기에 관한 것으로, 특히, 전동식 동기장치에 의해 동기되어 변속단이 조정되도록 구성된 전동 동기식 수동변속기에 관한 것이다.

변속기는 클러치와 추진축 사이에 설치되어 자동차의 주행 상태 변화에 따라 엔진의 회전력을 증대시키거나 감소시켜 키는 역할을 하며, 자동차를 후진시키기 위한 역전 장치도 갖추고 있다.

수동 변속기는 크게 선택 기어식과 상시 물림식이 있는 바, 상시 물림식은 주축의 기어가 부축 기어와 항상 물려 있는 상태에서 주축상에서 공회전하는 구조로 되어 있다. 변속할 때는 공회전하고 있는 아이들 기어를 주축에 동력적으로 고정시킴으로서 변속이 이루어지도록 되어 있는데, 공회전하는 기어를 고정을 원활하게 하기 위하여 도그 클러치식이나 싱크로 메시식이 이용되고 있다.

상기 수동 변속기중 도그 클러치식은 클러치 기어를 사용하며 클러치 기어는 주축에 스플라인 결합되고 변속을 할 때에는 주축 둘레에서 공회전하고 있는 주축 기어 안쪽에 상기 클러치 기어가 결합되어 주축을 주축 기어에 동력적으로 연결하여 동력을 전달하도록 구성된다.

그리고, 싱크로 메시식 수동 변속기는 상기 도크 클러치식을 더욱 쉽게 맞물려지도록 개량한 것으로 가장 일반적으로 사용되고 있다. 이 싱크로 메시식 수동변속기는, 도 1에 도시된 바와 같이 입력축(17)의 드라이브 기어(18)에 의해 회전되는 부축(19)상의 부축 기어(20)가 주축(11)상의 변속 기어(12)와 항상 맞물려 있고, 상기 주축(11)위를 항상 공전하고 있는 변속 기어(12)와 주축(11)에 스플라인으로 결합되어 있는 허브 기어(13) 사이에 원추 모양의 마찰력을 가진 클러치 기어(14)를 설치하고 허브 기어(13) 외측에 슬리이브(15)를 사용하여 변속 동력을 전달하게 된다.

즉, 변속할 때는 변속 레버(미도시)로 상기 슬리이브(15)를 축방향으로 움직이면 싱크로나이저 링(16) 및 클러치 기어(14)가 작용하고 클러치 기어(14)의 마찰력에 의하여 주축(11)과 변속 기어(12)를 즉시 같은 속도로 만들어, 슬리이브(15)를 클러치 기어(14)를 통해 변속 기어(12)와 쉽게 물리게 하므로써 변속 동력이 전달하게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 수동 변속기들은 변속시 회전속도에 차이를 가진 변속기어와 허브기어를 동일한 회전속도로 회전하도록 동기시키는 동기장치가 기계식 마찰 클러치 방식으로 양 기어를 동기시키도록 구성된 바, 그 구조가 매우 복잡하거니와 각 부품들이 매우 정밀하게 설계되고 가공되어야 하기 때문에 설계와 제작이 매우 어렵다는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은, 상술한 바와 같은 종래 수동변속기의 문제점을 일소하기 위하여, 변속을 위해 회전 속도의 차이가 있는 두 개의 기어를 동력적으로 연결할 때 그 두 기어를 동기시키기 위한 동기장치가 구조가 간단한 전동식 동기장치로 구성된 전동 동기식 수동변속기를 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 종래 수동변속기 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 동기식 수동변속기의 구성을 보여주는 단면 모식도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 동기식 수동변속기의 전동식 동기장치의 확대도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 동기식 수동변속기의 전동식 동기장치의 작동도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

30 : 입력축31 : 구동기어

32 : 출력축33 : 아이들 기어

34 : 허브 기어35 : 제어부

36 : 전동식 동기장치360 : 동기모터

361 : 허브 기어362 : 슬리이브

363 : 클러치 기어50 : 엔진

51 : 클러치

본 발명에 따른 전동 동기식 수동변속기는 엔진의 크랭크축에 연결되어 회전 동력이 입력되는 입력축; 상기 입력축에 설치되는 복수 개의 구동기어; 상기 입력축과 평행하게 설치되는 출력축; 상기 출력축 상에 상기 각 구동기어와 맞물려 공회전되도록 설치되는 복수 개의 아이들 기어; 상기 출력축 상에 상기 각 아이들 기어와 접하면서 쌍을 이루고, 상기 출력축과 일체로 회전되도록 설치되는 복수 개의 허브 기어; 상기 입력축의 회전속도를 검출하는 제어부와, 각기 상기 입력축의 회전속도에 따라 상기 제어부가 인가하는 전류에 의해 작동하여 상기 허브 기어들 중에서 선택되는 허브 기어를 그와 쌍을 이루는 상기 아이들 기어에 동기 회전시키는 복수 개의 동기모터로 구성된 전동식 동기장치; 및 상기 각 허브 기어의 외주에 축방향 미끄럼 이동 가능하게 결합되어 변속조작기구에 의해 선택적으로 축방향으로 이동하면서 상기 전동식 동기장치에 의해 동기된 상기 허브 기어를 그에 대응하는 아이들 기어에 동력적으로 연결하는 복수 개의 슬리이브;를 포함하여 이루어진다.

이하, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 따른 전동 동기식 수동변속기의구성과 작용을 보다 구체적으로 살펴본다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 동기식 수동변속기의 구성을 보여주는 단면 모식도이고, 도 3과 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 동기식 수동변속기의 전동식 동기장치의 확대도와 그 작동도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 동기식 수동변속기는, 엔진(50)의 크랭크축에 클러치(51)를 매개로 연결된 입력되는 입력축(30); 상기 입력축(30)에 결합되어 일렬로 배열되는 기어비가 서로 다른 복수 개의 구동기어(31), 상기 입력축(30)의 일측에서 그 입력축(30)과 나란하게 배치되는 출력축(32), 상기 출력축(32) 상에 상기 각 구동기어(31)에 치합되어 공회전되도록 설치되는 복수 개의 아이들 기어(33), 상기 각 아이들 기어(33)의 일측에서 상기 출력축와 일체로 회전되도록 그 출력축에 결합되는 복수 개의 허브 기어(34), 상기 입력축(30)의 회전속도를 검출하여 그 회전속도에 비례하는 전류를 인가하는 제어부(35), 상기 각 허브 기어(34)의 일측에 설치되어 상기 제어부(10)가 인가하는 전류에 의해 구동하면서 상기 허브 기어(34)를 아이들 기어(33)에 동기시키는 전동식 동기장치(36) 등으로 구성되어 있다.

이상의 구성에 있어서, 상기 구동기어(31)와 아이들 기어(33)는 각각 입력축(30)과 출력축(32) 상에서 엔진(50)측에서부터 끝단으로 가면서 쌍을 이루어 구동기어(31)와 아이들 기어(33)의 기어비가 점진적으로 커지도록 배열되어 서로 치합된다. 이에, 구동기어(31)와 아이들 기어(33)의 각 쌍은 엔진(50)측에 가까워질수록 회전속도비가 단계적으로 커지면서 고속의 변속단을 만들게 된다. 이와 같은 구동기어(31)와 아이들 기어(33)의 배열 순서는 차량이 요구하는 변속기의 조건에 따라 얼마든지 변경될 수 있다.

전동식 동기장치(36)는 도 3과 4에 도시된 바와 같이 상기 각 아이들 기어(33) 사이의 출력축(32) 상에 설치되는 복수 개로 구성되어지는 바, 이들은 각기 상기 출력축(32) 상에 그 출력축(32)에 대하여 상대회전 가능하게 설치되어 정지된 상태를 유지하는 동기모터(360), 출력축(32)에 결합된 상태에서 상기 동기모터(360)의 전동축에 결합되어 동기모터(360)에 의해 출력축(32)과 일체로 회전되는 허브 기어(361), 상기 허브 기어(34)의 외주에 예컨대 시프트 포크(도시되지 않음) 등과 같은 변속조작기구에 의해서 축방향 미끄럼 이동될 수 있게 설치되는 슬리이브(362), 그리고, 아이들 기어(33)의 일측에 그 아이들 기어(33)와 일체로 회전되며 상기 슬리이브(362)가 미끄럼 이동하여 치합될 수 있게 아이들 기어(33)의 일측면에 일체화된 클러치 기어(363)로 구성된다. 이와 같은 구성에 따라 전동식 동기장치(36)는, 변속조작기구가 특정 변속단으로 조작되는 경우, 이를 감지한 제어부(10)가 입력축(30) 회전속도에 따라 인가하는 전류에 의해 해당 전동식 동기장치(36)의 동기모터(360)가 동작하면서 허브 기어(34)를 회전시켜 아이들 기어(33)측 클러치 기어(363)에 동기시킴으로써 변속조작기구에 미끄럼 이동되는 슬리이브(362)가 클러치 기어(363)에 원활하게 치합되게 한다.

위 구성에 있어서, 허브 기어(34)를 아이들 기어(33)를 동력적으로 연결하는데 이용되는 슬리이브(362)와 클러치 기어(363) 등은 예컨대 허브 기어(34)에 치합된 상태에서 시프트 포크에 의해 동기모터(360)와 함께 이동하여 상기 아이들기어(33)에 동력적으로 연결되는 로울러 등과 같은 다른 동력전달수단으로 대체가 가능하다.

설명되지 않은 부호 360a는 동기모터(360)의 구동축이고, 364는 상기 구동축(360a)에 결합되고 허브 기어(34)를 출력축(32)에 공전 가능하게 결합하는 롤러이며, 40은 휠을 모식적으로 나타낸 것이다.

위와 같은 구성들로 이루어짐에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 동기식 수동변속기는, 클러치(51)를 매개로 전달되어 오는 엔진(50)의 동력에 의해 입력축(30)이 회전하여 그 입력축(30)의 구동기어(31)와 출력축(32)의 아이들 기어(33)가 공회전하고 있으면서 변속조작기구가 특정 변속단으로 조작되는 경우, 해당 변속단의 전동식 동기장치(36)가 허브 기어(34)를 그 변속단에 해당하는 아이들 기어(33)의 클러치 기어(363)에 동기시키고, 슬리이브(362)가 변속조작기구에 이동하면서 그 허브 기어(34)를 클러치 기어(363)에 동력적으로 연결함으로써 엔진의 동력을 해당 변속단에 해당하는 회전비로 토오크비로 변속하여 출력축(32)을 통해 출력하게 된다.

이와 같은 작동을 하는 전동 동기식 수동변속기는, 각 변속단에서 출력축(32)의 허브 기어(34)가 동기모터(360)를 동력으로 동기되어 기계적 마찰 없이 아이들 기어(33)의 클러치 기어(363)에 원활하게 치합되므로 변속감이 좋다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 전동 동기식 수동변속기는 변속시 회전속도의 차이를 갖는 구동기어와 종동기어 즉 클러치 기어와 허브 기어를 연결하기에 앞서 이들을 동기시키는 동기장치가 전동모터의 전동력을 이용하는 간단한 구성의 전동식 동기장치로 이루어져 있으므로 설계 및 제작이 매우 간단하여 제작원가가 저렴하다.

또한, 본 발명에 따른 전동 동기식 수동변속기는 변속시 회전속도의 차이를 가진 상태에서 동기되어 치합되는 구동기어(아이들 기어의 클러치 기어)와 종동기어(허브 기어)를 전동식 동기장치에 의해 기계적 마찰을 수반하지 않고 동기시킨 다음 치합하므로 변속감이 매우 좋다.

Claims (1)

1. 엔진의 크랭크축에 연결되어 회전 동력이 입력되는 입력축;

   상기 입력축에 설치되는 복수 개의 구동기어;

   상기 입력축과 평행하게 설치되는 출력축;

   상기 출력축 상에 상기 각 구동기어와 맞물려 공회전되도록 설치되는 복수 개의 아이들 기어;

   상기 출력축 상에 상기 각 아이들 기어와 접하면서 쌍을 이루고, 상기 출력축과 일체로 회전되도록 설치되는 복수 개의 허브 기어;

   상기 입력축의 회전속도를 검출하는 제어부와, 각기 상기 입력축의 회전속도에 따라 상기 제어부가 인가하는 전류에 의해 작동하여 상기 허브 기어들 중에서 선택되는 허브 기어를 그와 쌍을 이루는 상기 아이들 기어에 동기 회전시키는 복수 개의 동기모터로 구성된 전동식 동기장치; 및

   상기 각 허브 기어에 축방향 미끄럼 이동 가능하게 결합되어 변속조작기구에 의해 선택적으로 축방향으로 이동하면서 상기 전동식 동기장치에 의해 동기된 상기 허브 기어를 그에 대응하는 아이들 기어에 동력적으로 연결하는 복수 개의 슬리이브;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동 동기식 수동변속기.