KR20060021246A - 증감용 기계식 변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변속 시에 발생하는 소음, 진동, 변속 충격이 대폭 완화돼 정숙 변속이 가능하고, 변속성도 우수한 증감용 기계식 변속기를 제공하기 위한 것으로서, 발진 페달을 밟으면 휴식 중이던 입력용 쪽기어가 출력용 쪽기어에 맞물려 부축이 회전을 시작하고, 콘의 외주면에 다단으로 형성된 입력기어의 2단 기어에 맞물려 출력용 쪽기어가 콘의 외주면에 다단으로 형성된 입력기어이 2단 기어에 맞물려 출력을 하며, 입력기어의 고속회전에 따라 저단에서 고단 기어를 향해 축차적으로 쪽기어가 이동하는 증변속과 고단에서 저단 기어쪽으로 차츰 쪽기어가 이동하는 감변속이 이뤄지도록 구성한 것이다. 후진버튼 또는 후진레버를 조작한 경우에는 후진기어는 유성기어의 축을 이동하여 동력을 직진혹은 역회전을 이용 방향을 전한시켜 출력축에 전달하게 된다.

1단쪽기어, 출력쪽기어, 캠기어, 직진식 포오크 어셈블리, 캠기어 샤프트, 쪽기어 하우징 샤프트, 스플라인 회전 샤프트,변속기 프레임

Description

증감용 기계식 변속기{Transmission}

도 1은 본 별명에 의한 기계식 무단변속기를 출력 중계장치측에서 본 사시도

도 2는 최저단과 최고단을 잇는 프레임을 본 정면도

도 3은 쪽기어의 축설치상태 분해도

도 4는 쪽기어장치쪽의 단면도

도 5는 도 2의 측면도

도 6은 도 3의 배면 도

도 7은 1단기어(쪽기어) 측면의 단면도

도 8은 l단기어(쪽기어)의 정면의 단면도

도 9는 쪽기어의 측면의 단면도

도 10은 캠기어의 캠의 모습을 보인 도

도 11은 직진식 포오크의 어셈블리를 분해도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 변속기하우징 2,3 : 변속기프레임

4 : 크랭크축 5,6,11,14 : 베어링

7-1 : 1단기어의 홈 7-2 : 1단기어의 변속홈

7: 1단 8 : 2단

9 : 3단 10 : 4단

12 : 출력쪽기어 15 : 베어링

13 : 스플라인축 13-1 : 스플라인 구멍

16 : 부축 17 : 자재 이음

18 : 유성기어(전,후진) 어셈블리 19 : 스프링쿳션(충격흡수) 어셈블리

20 : 추진축 21 : 주축 베어링

22 : 부축 베어링 23 : 쪽기어 하우징 이동축 고정점

23-1 : 쪽기어 하우징 이동 구멍 23-2 : 쪽기어 하우징축 이동 구멍

24 : 쪽기어 이동축 고정점 24-1 : 쪽기어 이동 구멍

24-2 : 쪽기어축 이동 구멍 25 : 쪽기어 외부 하우징

25-1 : 쪽기어 내부 하우징 26 : 캠기어 샤프트 고정점

26-1 : 캠기어 26-2 : 베어링

27 : 캠기어 샤프트 고정점 27-1 : 캠기어

27-2 : 베어링 28 : 직진식 포오크 어셈블리{(전자석)작동시킴}

28-1 : 밀대축 28-2 : 지지대

28-3 : 전자석의 축 28-4 : 스프링

28-5 : 전자석 23-1 : 스플라인 회전축

23-0 : 왕복회전운동축 24-0 : 쪽기어 외부하우징의 이동을 위한 지지대

4-1 : 주축

도 8에서의 도면은 1단기어(7)는 일체형으로서 홈(7-1,7-2)에 직접 혹은 간접의 방법으로 지렛대를 이용하여 공회전공간에 있는 부축의 쪽기어(12)에 이동을 하며 회전하는 1단기어(7)는 정지해있는 쪽기어를 회전을 시키며 부축이 회전을 하게되는데, 여기서 정지해있던 쪽기어와의 잇빨이 맞물려 회전하기위해서 정지해있는 쪽기어는 정지하기전 스프링쿳션(충격흡수)어셈블리의 유격이 있게 하여 이는 쪽기어가 볼스프링등의 방법으로 1단기어의 쪽기어가 진입하여 회전하며 쪽기어(12)의 잇빨과 부딪히더라도 쪽기어의 볼스프링의 볼위치가 변속기의 하우징에 부착되고 볼의 홈은 쪽기어(12)의 부축에 홈에 만듦으로서 정지해있던 위치가 정해저 있음으로 원활히 회전할 수 있는 것이다.

이때, 스프링쿳션(충격흡수)어셈블리가 순간 충격을 흡수하며 가속이(부축) 이루어 지는 순간 쪽기어(12)는 2단으로 변속을 하게되며 1단(7)은 스프링의 힘에의해 복귀되고 당겼던 전자석의 전원은 차단된 상태에서 이루어 지게 것이다.

도 4에서의 쪽기어의 변속 방법은 쪽기어의 외부하우징(25)과 쪽기어의 내부하우징(25-1)이 일체형으로서 이 안에 쪽기어(12)가 들어가는데 이쪽기어(12)는 한쌍의 캠을 지니고있어 두개의 캠기어(26-1,27-1)가 쪽기어의 안쪽에 들어가고 같은 회전을 하며 캠기어가 밀어 주므로서 변속이 이루어 지게 되는데, 캠기어가 밀림을 받기 위해 직진식포크 어셈블리가 전자석의 힘을 지렛대를 이용해 밀림을 하게 되고, 직진식포크 어셈블리(28)는 정지상태에서 대기하고 있다가 저속 혹은 고속시에 두개의 직진식포크 어셈블리(28)가 이용되게되는데, 이렇게 복잡한 기능보다도 간단한 1단을(7)이용하지 안는이유는 전기의 낭비가 거의 없으므로 이용하기는 하지만 1단(7)을 쪽기어(12)에 이용 할 수 있는 것이다.

후진기어는 별도로 부축을 벗어난 추진축의 일부에 설치하며, 릴리이스 포크를 이용하여 유성기어의 어셈블리의 전진 및 후진을 이용하며, 이동력은 전자석 혹은 스프링을 이용한 케이블식등을 이용할 수 있는 것이다.

본 발명은 무단변속기 중에 토로이달식과 기계-유압식이 있다. 토로이달식 무단변속기 중에 토로이달식 무단변속기는 변속용 베리에이터가 원환면 상에 홈을 만든 입력 디스크 및 출력 디스크와 이들 사이에 배치된 복수의 파워롤러를 상호 접촉시켰을 때 그 마찰력으로 입력축의 힘을 출력축에 전달하는 변속기로서, 상호간의 회전유효반경을 변화시켜 무단변속 효과를 얻게 되는데, 구조가 비교적 단순하고 진동과 소음이 적어 매우 정숙한 반면 금속 롤러와 레이스 사이의 동력전달에 큰 접촉압력이 필요하기 때문에 접촉면의 정밀도가 높아야 하고, 입력 디스크와 출력 디스크 및 파워롤러간의 물리적 접촉에 의해 동력이 전달되므로 강성과 내구성이 우수한 소재를 사용할 필요가 있고, 또 점착 마찰력 (Traction force)으로 생성된 힘으로 동력을 전달하여 무단변속이 이뤄지게 하는데 필요한 극한온도와 압력에 견딜 수 있는 특수 윤활유의 가격부담이 더해져 제조원가부담이 큰 게 흠이다. 이에 대하여 기계-유압식 무단변속기는 발진장치 없이 엔진 혹은 전기모터 등의 입력을 유압식 동력전달장치 베리에이터와 기계식 동력전달 장치에 전달하고, 유압펌프-모터조립체 또는 유성기어장치에 부하부를 연결하여 출력시키는 변속 및 동력전달장치인데, 가속성과 연료절감, 작은 변속 충격 그리고 운전조작편의가 있는 반면에 유압식 베리에이터의 효율이 85%에 불과한데다 소음 문제도 여전히 해결과제로 남아 있다.

본 발명은 변속 시 발생하는 소음과 진동 및 변속충격을 최소화하여 변속

정숙성을 향상시키고 변속효율도 우수한 증감속 기계식 변속기를 제공

하며, 증감이 일어나는 모든 동력에 이용가능 하기 위한 것이다.

이 과제는, 발진 페달을 밟으면 휴식 중이던 출력용 쪽기어에 입력용 1단 쪽 기어가 동력을 전달하고 외주면에 회전속도별 변속용 기어가 단계별로 형성된 콘형 입력기어의 2단 기어에 맞물려 출력이 이루어지면서, 입력기어의 고속회전에 따라 1단에서 중립에 있는 출력용 쪽기어가 회전을 하게되고, 2단 기어를 향해 축차적으로 쪽기어가 이동하는 증변속과 고단에서 저단 기어쪽으로 차츰 쪽기어가 이동하는 감변속이 이루지고, 후진버튼 또는 후진레버를 조작한 경우에는 그 후진 기어장치의 유성기어(18)의 릴리이스 포오크를 이용하여 전자석식과 케이블식(리턴스프링)을 사용가능하게 작동한다.

전진 및 후진시에 1단기어가 출력용 쪽기어와 잇물림이 잘 물리기 위해 스프링 쿳션(19)의 주축과 부축사이에 회전식 나사산 사이에 압축스프링을 이용 볼스프링구멍을 이용 하여 항시 출력용 쪽기어가 일정 위치에 오게 되므로서 회전하는 1단기어에 기어가 잘 맞물리도록 하므로서 증감용 변속기로 달성할 수 있다.

1단쪽기어(7)는 충격흡수를 위한 스프링을 지지대로하여 핀이 홈(7-1)을 타 고 회전하다가 전자석(28-5)의 작동에 연결 특수 지렛대(28-2)가 왕복회전축(23-0)에 끼워져 두개의 일부스플라인 축(28)이 고속 및 저속에 따라 각각 작동과 스프링에의해 복귀를 반복 한다.(변속시에만 일어난다.)

두개의 일부스플라인 축(28)이 작동되면 스플라인에 맞물려회전하는 캠기어는 쪽기어(12)와 같은 속도로 회전하며 캠이 쪽기어의 캠을 밀어내고, 이때 이동하고자하는 기어와 일직선이 되었을 때 전자회로의 도움을 받아 작동 되었던 두개의 일부스플라인 축(28)의 지지대 역할로 쪽기어의 입력기어와 반대에 있는 쪽기어는 회전의 힘을 받아 이동을 하게되며, 이러한 운동이 반복되며, 두개의 일부스플라인 축(28)이 한번 작동으로 2개의 쪽기어가 자동 이동을 하게 되는 것이다.

이러한 움직임은 쪽기어 하우징(25,25-1)이 (24-0)의 역할과 왕복 회전축(23-0)와 쪽기어 외부하우징의 이동을 위한 지지대(24-0)의 축을 따라 이동하는 역할을 하게되고, 전자석은 왕복회전 축(23-0)을 왕복 운동 만을 하고 일부스플라인축(28)은 공회전을 하는 캠기어를 밀어 쪽기어의 안쪽어 넣어지고 쪽기어와 회전방향이 같은 스플라인축(13)의 가까이에서 공회전하는 쪽기어를 밀어 이동시킨다.(2개의 쪽기어가 회전하며, 변속이 이루어지게 되는 것이다.)

홈에 끼워지는 축(7-1)은 전자석의 작동으로 공회전하는 1개가 이동을 하고 나머지1개도 회전하는 빗변홈(7-2) 을 타고 2개 모두 변속이 이루어 지는것이다.

시동을 켜고 안전장치인 스위치를 켜고, 가속페달를 밟으면 센서가 접촉이 이루어져 전원 공급을 받아 1단의 전자석에 전원이 공급 되면서 가속이 이루어지고, 다단기어는 헬리컬기어등 어느기어로의 사용도 사용가능하며, 또한, 센서를 변 속되는기어와 일선상에서 쪽기어의 2등분 위치에 오도록 센서를 설치하고, 속도대별 속도 센서가 감지하여 전원을 공급하므로서 작동이 가능 한 것이다.

도 1에서, 본 발명의 기계식 다단변속기는 1단(7) 입력 중계장치(전자식어셈블리), 출력 중계장치(12), 유성 기어장치(18), 중계장치용 스프링내에 충격흡수 특수(주축), 볼스프링홈축(23-0))형, 출력 기어장치용 쪽기어 이접장치, 전,후 중계장치용 유성기어 이접장치로 구성된다.

입력 기어장치는 콘의 외주면에 변속용 기어가 다단으로 형성된 입력기어를 변속기어로 하고 1단기어가 입력축에 놓이도록 입력축에 설치한 것이다. 상기 입력기어는 소경부의 최저단 기어에서 최고단 기어 사이에 속도대별 중단 기어가 형성되어 있다. 각 단의 기어는 피치와 치형이 동일하다.(쪽기어와 서로 맞물리도록 피치와 치형이 이루어져있다) 그래야만 입력기어의 회전속도에 따라 단별 기어에 선택적으로 접속되도록 한 출력용 쪽기어의 활동이 가능하다.(단, 쪽기어와 각다단기어별로 각각 맞물리는 피치와 치형등이 일치하게 가공하는데, 그의미가 있는 것이다.)

다단기어의 몸통이 크므로 프라이휠를 대체 가능 하며, 클러치를 부축을 넛트식으로하고, 추진축을 볼트식으로하여 이중간에 스프링을 끼워 급가속시에 스프링의 충격흡수를 하여 클러치를 대신하는 스프링 쿳션 어셈블리(19)를 사용하는 것이다.

쪽기어(12)의 내부에 볼 스프링이 있으며 이는 스플라인축의 기어 단별로 볼 홈이 있어 쪽기어의 스스로 이탈방지를 하게하며, 필요외 이탈방지를 위한 것이다.

도 2에서, 변속기프레임(2,3)이 저단쪽과 고단쪽의 두개로 형성 되어 주축과 부축을 베어링으로 지탱 하여주며, 부축의 쪽기어(12)를 이동 기어변속을 할 수 있도록 쪽기어하우징 이동축 고정점(23)과 쪽기어 이동축 고정점(24)을 4개의 축을 연결하여 고정하므로서 변속기 프레임(2,3)이 일체형이 되고 4개의 축에는 쪽기어외부 하우징(25)이 이동하며 출력 쪽기어를 변속 이동하게하는 것으로 쪽기어외부 하우징이 두개로 이루어지며, 그중간에 쪽기어내부 하우징(25-1)이 들어가게 되어 일체형이되는 것이다.

캠기어 샤프트 고정점(26)에 도면에는 보이지 안으나 샤프트가 고정되고 캠기어를 회전할 수 있도록 함고, 캠기어(26-1,27-1)는 부축(출력축)(13)의 스플라인의 잇빨에 맞물려 동력이 전달되도록 하는 것이다.

도 4에서 직진식 포오크 어셈블리(전자식)(28)이 다단기어의 변속순간 변속하고자하는 기어와 일직선에서 쪽기어가 만나기전에 센서에 의해 자동 작동(전자회로)되게 되는 것이다.

쪽기어 하우징 이동구멍(23-1)에 축(23-0,24-0)이 있는데 다단기어의 간격별의 칫수를(빗변) 쪽기어 하우징 이동구멍(23-1)의 축에 직선으로 구슬홈이 있고 쪽기어 내부 하우징(25-1)에 볼스프링 구멍이 있는 것이다.

또한, 스플라인축(13)에는 구슬홈이 있으며,출력 쪽기어(12)에 구슬과 스프링이 있는 것이다.

도 5는 도 2의 측면도를 보인 것이다.

도 6은 도 3의 배면도를 보인 것이다.

도 7은 1단기어(쪽기어)의 옆모습이며,

도 8은 1단기어(쪽기어)의 정면도이며, 두개의 쪽기어가 전자석축의 힘을 받아 이동을 하고 나머지1쪽도 빗변을 타고 완전 이동(변속)을 하게되고, 스프링에의해 리턴 하게되는것이다.

도 9와 10은 캠을 설명 하기위한 것으로 회전하는 원심력에 캠이 변속을 하게 되는 것이다.

도 11은 전자석의 축이 스프링이 있어 작동후에는 복귀하게되며,왕복회전축(23-0)은 일부 스플라인형식을 띠며, 이는 (도면에는 보이지안으나) 연결특수 지렛대(28-2)가 왕복회전축(23-0)의 홈을 따라 고단과 저단을 향해 왕복이동하며, 왕복회전축과 연결되 전자석의 작동을 따라 왕복운동도 하게되는 것이다.

이때에 직진식 포오크 어셈블리(28)는 작동을 하여, 캠기어(27-1)를 쪽기어의 안쪽에 넣어지고, 공회전 만을 하는 캠기어는 스플라인(13)과 맞물려 회전하며, 쪽기어(12)가 같은 속도로 회전하며 이동을 하는 것이다.

도 3과 도 6의 쪽기어의 내,외부 하우징은 일체형인 것이다.

이상 설명한대로 본 발명은 콘의 외주면에 회전속도대별로 기어가 주어진 입력기어와, 입력기어의 동력을 출력축에 전달하기 위한 기어가 쪽기어로된 출력 줄계장치와 출력 기어장치 구비함으로서 후속 장치 또는 입력기어의 속도대별 기어로 이접되는 과종이 아주 순탄하다.

그 결과, 동력이 접속될 때나 변속 시의 기계적 접촉에도 불구하고 진동과 소음은 아주 적고, 변속은 물론 후진도 매우 정숙하다.

또, 단일 입력기어이 외주면에 주어진 다단 기어수가 많고 단별 기어간에 틈이 없어 변속성도 우수하고 변속효율도 높다. 이에 따른 연료절감 효과도 또한 크다.

또한, 다단기어의 몸통이 크므로 플라이휠를 대체할 수도 있는것이다.

회로도나 속도센서등은 에너지낭비가없으며, 소용량의 전자석 3개만을 이용하므로서 거의 에너지 소비 없이 변속을 이루어 지게 되는 것이다.

Claims (2)

1. 외주면에 속도대별 변속용 기어가 형성된 콘형 입력기어와;

   발진 시 입력기어의 동력을 출력축에 전달하여 쪽기어로 하여금 입력 기어의 최저단측 기어가 맞물리게 한 후 복귀하는 쪽기어를 가진 출력 중계 장치와;

   입력 중계장치(1단)에 의해 입력 쪽기어가 회전하여 출력쪽기어이 부축으로 진입한 후에 입력기어이를 타고 이동하면서 변화되는 동력을 출력축에 전달하는 장치.

   출력 기어장치와;

   입력기어의 1단기어에서 상시 회전하다가 입력 2단기어와 출력 기어장치의 쪽기어가 회전하며, 다단기어의 일직선상을 타고 이동 변속하는 방식으로 이루어진 것을 특징으로 하는 증감 변속기.

   (1단기어의 변속용 홈을 이용 1단을 변속하는 어셈블리 방식)
2. 쪽기어 내,외부의 하우징(25,25-1)를 일체형으로 하고, 스플라인축과 몇 개의 구멍을 이용하는 방법에 관하여;

   내부에 2개의 캠기어를 설치하여, 스플라인축과 맞물려 공회전을 하는 장치와;

   그중 1개의 캠기어(27-1)를 스플라인 축에 이동하게 밀어주는 직진식포오크 어셈블리를 특징으로하는 변속장치.

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