KR20060023118A - 전동시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동시스템에 관한 것으로, 이는 회전가능한 제1축과 제2축, 이들 축 중 한쪽에서 다른쪽 축으로 구동을 전달하도록 제1축에 회전되게 장착되는 제1기어휠과 제2기어휠을 구비하고서 이들에 형성된 구동형성부를 갖추는 구동전달수단 및, 제1축과 제1기어휠 사이와 제1축과 제2기어휠 사이에서 선택적으로 토오크를 전달하는 셀렉터조립체를 구비하되, 이 설렉터조립체는 액츄에이터조립체와, 서로 독립적으로 상기 제1기어휠과 제2기어휠과 맞물리고 해제되게 이동가능한 제1맞물림부재세트 및 제2맞물림부재세트를 구비하며, 상기 셀렉터조립체는 구동력이 전달될 때 상기 제1 및 제2맞물림부재세트 중 하나가 맞물린 기어휠과 구동되게 맞물리고, 다른쪽 맞물림부재세트는 해제된 상태에 있도록 설치되어 있는 한편, 상기 액츄에이터조립체는 해제된 맞물림부재세트가 맞물리지 않은 기어휠과 맞물려 구동하도록 이동하여 기어변속이 이루어지도록 설치되어 있다.

Description

전동시스템{Transmission system}

본 발명은 전동시스템과 기어비(gear ratio)를 선택하는 전동시스템을 사용하는 셀렉터기계에 관한 것으로, 특히 도그(dog)형 전동시스템에 관한 것이다.

공지된 도그형 전동시스템은 국제특허 제WO 01/29440호에 기재된다. 전동시스템은 경주용 차량에 적합하게 사용될 수 있음을 문서로 공지한다. 종래의 수동기어박스를 사용하는 기어를 변속할 때에 제1기어가 풀리고 제2기어가 선택되면서 토오크가 차단된다. 경주용 차량에서, 최소한으로 토오크차단시간이 줄어들 필요가 있어서 엔진이 차량을 구동하는 시간을 최대화한다. 기어 변화사이의 2/10초 동안 유지되는 토오크차단이 차량성능에 중요한 충격을 가하여서 경주에 배속된다. 국제특허 제WO 01/29440호의 전동시스템은 입력축에 장착될 제1 및 제2기어에 부착될 오목링에 맞물리는 도그형 링과 오목링에 맞물리거나 해제되는 도그형 링을 이동하는 액츄에이터를 사용하면서 나타나는 문제점을 기술하되, 제1기어는 제2기어가 선택될 때에도 여전히 맞물려져 있기에 거의 영점에 가깝게 토오크차단시간을 줄인다.

백래쉬를 줄이는 동기화 콘을 사용하는 종래의 기어박스는 기어가 변경될 때에 비교적 긴 토오크차단을 받는 단점을 경험하게 된다. 커다란 토오크차단은 차량 의 효율에 영향을 주고, 특히 연료소비와 더 많은 배출량을 늘리게 한다.

국제특허 제WO 01/29440호에 기재된 발명의 문제점은 특히 기어로 가속되거나 감속될 때 중요한 백래쉬가 발생한다. 경주용 운전자는 일반적으로 주행 운저자보다 숙련되어 있고 원활한 운전을 요구하기 보다는 차량성능에 더 흥미를 갖고 있기 때문에 백래쉬(backlash)가 경주용 운전자에게 허용된다. 그러므로 경주용 운전자를 위해 국제특허 제WO 01/29440호로 구비될 토오크차단기간의 감축에 대한 장점은 경험된 백래쉬에 중점을 두고 있다. 한편, 승용차와 모터싸이클과 같은 종래의 주행차량에 대해서는 원활한 운행이 더욱 중요한 기준이므로 상당한 백래쉬를 갖는 전동시스템은 대다수의 차량에서는 부적합하다.

추가로, 국제특허 제WO 09/29440호의 발명은 구조적 취약성을 야기하고 작동중에 일탈되는 것을 방지하기 위해 매우 견고한 도그형 링이 필요한 스플라인(spline)구조를 사용한다. 추가적인 구조적 취약성은 오목링의 캔틸레버(cantilever)식 구조로 되어 있다. 또한, 링에 형성될 아치형상의 오목부의 배열이 도그형 링이 기어휠과 적절학 맞물리게 하는 데에 문제점을 야기한다.

액츄에이터조립체는 또한 커다란 기어박스를 갖춰야 한다.

다른 전동시스템은 롤러클러치 또는 풀 물림시스템(pawl engagement system)을 사용한다. 후자의 경우에, 폴 기계는 축의 중공부에 장착된다. 축 내부로 장착될 물림기계는 매우 복잡하고 조립이 어려워서 상업적으로 평가받지 못하고 있다.

따라서, 본 발명은 적어도 몇몇의 전술된 문제점들을 완화하는 향상된 전동시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 양상에 따르면, 본 발명은 제1 및 제2회전축를 구비한 전동시스템을 구비하고, 한 축에서 다른 축로 이송하는 구동수단은 제1축에서 회전가능하게 장착된 제1 및 제2기어휠을 구비하며 휠에 형성된 구동형성부를 갖추되, 제1축와 제1기어휠 사이에서 그리고 제1축와 제2기어휠 사이에서 토오크를 선별적으로 전달하는 셀렉터조립체가 액츄에이터조립체와, 서로 독립적으로 제1 및 제2기어휠과 맞물리고 해제되게 이동가능한 제1 및 제2맞물림부재세트를 구비하며, 셀렉터조립체조립체가 구동력이 전달될 때 제1 및 제2맞물림부재세트 중 하나가 맞물린 기어휠과 구동되게 맞물려지도록 배열되고, 그런 다음에 다른 맞물림부재세트가 해제상태로 되는바, 액츄에이터조립체는 기어변속에 영향을 주기 위해 맞물리지 않은 기어휠과 구동되게 맞물리는 해제된 맞물림부재세트를 이동할 수 있게 배열된다.

그럼으로써, 전동시스템은 토오크간섭 없이도 실질적으로 가속축와 감속축를 실행한다.

바람직하기로, 제1축은 입력축이고 제2축는 출력축이며 구동은 입력축에서 출력축로 전달된다. 선택가능하기로, 제1축이 출력축으로 사용가능하며 제2축은 입력축으로 사용가능하다.

바람직하기로, 셀렉터조립체는 제동력이 전달되어 제1맞물림부재세트가 맞물려질 기어휠과 구동되게 맞물리고 제2맞물림부재세트는 해제상태로 되되, 구동력이 전달될 때에 제2맞물림부재세트가 맞물려질 기어휠과 구동되게 맞물려진 다음에 제2맞물림부재세트가 해제상태로 된다.

바람직하기로, 액츄에이터조립체는 맞물려질 기어휠에서 부하를 받는 맞물림부재세트가 떨어지지 않고서 부하를 받는 맞물림부재세트를 맞물리지 않은 기어휠 쪽으로 치우쳐 있게 배열된다.

바람직하기로, 제1 및 제2맞물림부재세트는 사용중에 제1축에서 회전가능하게 배열된다. 셀렉터조립체는 제1 및 제2맞물림부재세트가 제1축을 따라 서로 축방향으로 이동할 수 있도록 배열된다. 제1 및 제2맞물림부재세트는 2세트가 제1 및 제2기어휠과 맞물릴 때 그리고 바람직하게는 중립상태에 있을 때에 축방향으로 정렬된다. 제1 및 제2맞물림부재세트는 기어변속작업 동안에 축방향으로 오프셋(offset)된다.

바람직하기로, 셀렉터조립체는 제1 및 제2맞물림부재세트가 제1 및 제2기어휠 중 하나와 맞물리면 가속과 감속 사이로 이동하는 백래쉬는 4도 이하로 되게 배열된다.

바람직하기로, 제1 및 제2기어휠에 구동형성부는 개별적인 제1 및 제2도그그룹으로 이루어진다. 제1 및 제2도그그룹은 2개 내지 8개의 도그 사이에서 이루어진다. 바람직하게는, 제1 및 제2도그그룹은 2개 내지 4개의 도그, 바람직하게는 3개의 도그로 이루어진다.

바람직하기로, 제1 및 제2기어휠에 구동형성부는 기어휠의 외경을 벗어나지 않는다.

바람직하기로, 제1 및 제2맞물림부재세트는 2개 내지 8개의 부재 사이에서 이루어진다. 바람직하기로, 제1 및 제2맞물림부재세트는 2개 내지 4개의 부재 사이, 바람직하게는 3개의 부재로 이루어진다.

바람직하기로, 제1축은 만곡면에 형성된 키웨이를 구비하여 제1 및 제2맞물림부재세트가 키웨이를 따라 미끄럼이동할 수 있고 맞물림부재세트의 위치를 방사상으로 유지할 수 있다. 바람직하기로, 키웨이의 단면형상은 T자형상, 슬롯형 또는 열장이음형상(dovetail)로 되어 있다.

바람직하기로, 액츄에이터조립체는 맞물림부재가 해제상태에 있을 때 제1 및 제2기어휠과 맞물리는 제1 및 제2맞물림부재세트 중 적어도 하나를 이동할 수 있도록 배열된 적어도 하나의 탄성변형수단을 구비한다. 적어도 하나의 탄성변형수단은 맞물림부재가 기어휠과 구동되게 맞물릴 때에 제1 또는 제2기어휠 쪽으로 치우쳐 있는 제1 및 제2맞물림부재세트 중 적어도 하나가 치우쳐 있게 배열된다.

바람직하기로, 액츄에이터 조립체는 제1 및 제2맞물림부재세트에 연결된 제1 및 제2탄성변형수단을 구비하며, 제1탄성변형수단은 제1맞물림부재세트에 작용하고 제2탄성변형수단은 제2맞물림부재세트에 작용한다.

한 실시예에서, 적어도 하나의 탄성변형수단은 제1 및 제2맞물림부재세트에 연결되어, 탄성변형수단은 제1 및 제2맞물림부재세트에 작용한다.

열장이음형상 또는 슬롯형상의 키웨이를 구비한 실시예에서, 제1 및 제2맞물림부재세트는 키웨이에서 서로에 대해 제한적인 축이동을 실시할 수 있다.

바람직하기로, 탄성변형수단은 스프링이며, 바람직하게는 디스크스프링으로 되어 있다. 바람직하기로, 디스크스프링은 다수의 아암을 구비하며, 각각의 아암은 디스크스프링의 일부 외주 둘레로 뻗은 제1부분과 방사상으로 내부를 향해 실제로 뻗은 제2부분을 갖춘다.

바람직하기로, 액츄에이터 조립체는 제1축를 따라 축방향으로 이동하는 탄성변형수단과 맞물리게 배열된다.

추가로, 전동시스템은 제1 및 제2축 사이에서 부수적인 기어비를 제공하도록 제1축와 제2셀렉터조립체에 장착될 제3 및 제4기어를 구비한다.

본 발명의 실시예는 첨부도면을 참조로 하여 한 실례로서 기술될 것이며, 유사한 참조부호를 갖는 부재들은 유사한 기능을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 전동시스템의 일반적인 배열상태도이다.

도 2는 셀렉터조립체의 일부를 도시한 사시도이다.

도 3은 기어의 측면에 도그그룹의 배열을 도시한 도면이다.

도 4는 디스크스프링의 평면도이다.

도 5a 내지 도 5f는 셀렉터조립체의 개략적인 작동상태를 도시한 도면이다.

도 6은 입력축의 단면도이다.

도 7은 본 발명의 제2실시예를 위한 디스크스프링의 평면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 전동시스템을 도시한 것이다. 전동시스템은 제1 및 제2기어휠(3,5)을 갖춘 입력축(1)와 제3 및 제4기어휠(9,11)을 갖춘 출력축(7) 및 셀렉터조립체(13)로 이루어진다. 제1 및 제2기어휠(3,5)는 입력축(1)에 회전가능하 게 장착되고 제3 및 제4기어휠(9,11)은 출력축(7)에 고정장착된다. 제3 및 제4기어휠(9,11)과 맞물리는 제1 및 제2기어휠(3,5)은 각각의 제1 및 제2기어휠페어(15,17)를 형성한다.

회전구동이 입력축(1)에서 제1 또는 제2휠기어페어(15,17)를 매개로 출력축(7)으로 전달되면서, 기어휠페어의 선택은 셀렉터조립체(13)의 위치로서 결정된다. 셀렉터조립체(13)는 각각 제1 및 제2기어휠(3,5)에 위치된 구동형성부의 제1 및 제2그룹(19,21)에 맞물린다. 각각의 구동형성부는 도그(dog)그룹으로 이루어져 있다.

제1도그그룹(19)은 제1기어휠(3)의 한 측면에 위치된다. 도그는 제1기어휠과 일체로 형성되는 것이 바람직하나, 그렇지 않아도 된다. 제1도그그룹(19)은 기어면에서 균등하게 원주둘레로 분할된 3개의 도그로 이루어지되, 다시 말하자면 한쌍의 도그의 중심 사이에 대응각도는 대략 120°이다(도 3 참조). 제2도그그룹(21)은 3개의 도그로 이루어지되, 제2기어휠의 한 측면에 유사하게 배열된다. 3개의 도그는 셀렉터조립체(13)를 수용하는 커다란 맞물림윈도우, 즉 도그 사이의 공간을 제공하기 위한 배열 때문에 사용된다. 커다란 맞물림윈도우는 구동을 전동하기 전에 셀렉터조립체가 기어휠(3,5)과 완전하게 맞물릴 수 있는 기회를 제공한다. 부분적으로 맞물려져 셀렉터조립체(13)가 기어휠을 구동하면, 도그 및 셀렉터조립체(134)가 손상을 입게 된다.

제1 및 제2기어휠(3,5)는 롤러베어링(23,25) 위에 입력축(1)에서 이격되어 장착되고 측면이 각각 마주보고 있는 제1 및 제2도그그룹을 구비하도록 배열된다.

셀렉터조립체(13)는 제1 및 제2맞물림바아세트(27,29)와 포크조립체(33)의 형태로 된 액츄에이터조립체(31) 및 선택로드(35)를 구비한다.

제1 및 제2맞물림바아세트(27,29)는 제1 및 제2기어휠(3,5) 사이에 입력축(1)에 장착된다. 도 2를 참조로 하여, 제1맞물림바아세트(27)는 예컨대 멈춤나사(grub screw)를 사용하는 제1연결링에 부착된 3개의 바아(28)를 구비한다. 제1연결링(37)은 고정배열되어 바아에 고정된다. 바아(28)는 제1연결링의 내부원주 둘레로 균등하게 분할되며 베이스는 내부를 향하고 바아(28)는 실제로 평행하게 배열된다. 제2맞물림바아세트(29)는 제2연결링(39)으로 유사하게 고정배열되어 고정될 3개의 바아(30)로 이루어진다.

제1 및 제2맞물림바아세트(27,29)는 제1 및 제2기어휠(3,5) 사이에 입력축(1)에 장착된다. 맞물림바아의 세트(27,29)는 입력축(1)에서 회전되게 배열되지만 액츄에이터 조립체(31)의 스위치작용에 따라 축를 따라 축방향으로 미끄럼이동할 수 있다. 쉽게, 입력축(1)는 베이스에 보충구조물을 갖춘 각각의 맞물림바아(28,30)의 만곡면에 형성된 6개의 키웨이(41)을 구비한다. 바아세트(27,29)의 배열은 바아의 특정세트가 선택된 키웨이(41)에 위치되고 각 바아세트(27,29)가 입력축(1)을 따라 미끄럼이동할 수 있게 되어 있다. 각 바아세트(27,29)는 유니트로 이동하고 각 바아세트는 서로 독립적으로 이동할 수 있다. 제1 및 제2바아세트(27,29) 사이에서 상대적인 이동할 때, 제2연결링(39)은 제1바아세트(27) 위로 미끄러지고 제1연결링(37)은 제2바아세트(29) 위로 미끄러진다.

제1바아세트(27)에 각각의 바아(28)는 제1기어휠(3)에 부착될 제1도그그룹과 맞물리게 배열된 제1단부(28a)와 제2기어휠(5)에 제2도그그룹(21)과 맞물리게 배열 된 제2단부(28b)를 구비한다. 제1 및 제2단부(28a,28b)는 전형적으로 동일한 구조로 되어 있으나 반대로 운전되어, 예컨대 자동차의 엔진구동하는 동안에 제1단부(28a)가 제1기어휠(3)의 감속동안에 제1도그그룹(19)과 맞물리고 제2단부(28b)가 제2기어휠(5)의 가속동안에 제2도그그룹(21)과 맞물리게 배열된다. 제2바아세트(29)에 각각의 바아(30)가 유사하게 배열되지만, 제1단부(30a)가 제1기어휠(3)의 가속동안에 제1도그그룹(19)과 맞물리고 제2단부(30b)가 제2기어휠(5)의 감속동안에 제2도그그룹(21)과 맞물리게 배열된다.

맞물림바아의 2개의 제1 및 제2세트(27,29)가 기어휠과 맞물리면, 구동은 입력축(1)에서 출력축(7)로 전달되어 기어가 가속 또는 감속하게 된다.

각 제1 및 제2바아단부(28a,30a,28b,30b)는 도그(19,21)과 실제로 맞물리는 수직면(43)과 램프(45)를 구비하되, 램프는 바아(28,30)가 전동이 잠겨지는 것을 방지하기 위해서 도그(19,21)와 맞물리지 않도록 맞물림면(43)의 방향으로 치우쳐지게 되어 있다. 도 2와 같이 제1 및 제2바아세트(27,29)가 겹쳐지면, 제1바아세트(27)에 제1단부(28a)의 도그 맞물림면(43)은 제2바아세트(29)에 제1단부(30a)의 도그 맞물림면(43)에 인접해진다. 제1 및 제2바아세트(27,29)가 기어와 완전하게 맞물리면, 도그는 인접해 있는 한쌍의 맞물림면(43) 사이에 위치된다. 도그(19,21)의 크기와 바아의 단부는 기어가 가속에서 감속으로 이동 또는 그 반대로 이동될 때 가속바아의 맞물림면(43)과 감속의 맞물림면(43) 사이에서 도그의 이동을 없게 하여 기어에 백래쉬를 거의 없게 한다.

바람직하기로, 바아는 후방영역의 커다란 반경거리 때문에 중요한 캔틸레버 (cantilever)가 영향을 받지 않도록 입력축(1)와 밀착되게 형성되어서 잠재적인 구조적 결함을 격감시킨다.

액츄에이터조립체(31)는 포크조립체(33)가 선택로드(35) 상에 장착될 수 있도록 배열되고, 선택로드는 입력축(1)와 인접하고 평행하게 구비된다. 포크조립체(33)는 포크(46)와 입력축(1)에 장착될 환형상의 제1 및 제2디스크스프링(47,49)을 구비한다(도 1참조). 제1 및 제2디스크스프링(47,49)은 3개의 아암을 갖추는데, 각 아암은 스프링의 일부 원주둘레에서 뻗은 제1부분과 방사상으로 내부를 향해 뻗은 제2부분을 갖춘다(도 4 참조).

포크(46)는 제1디스크스프링(47)과 맞물리게 배열된 아치형상으로 된 한쌍의 제1부재(51)를 갖춘다. 아치형상의 부재(51)는 제1디스크스프링(47)이 아치형상의 부재(51) 사이에서 입력축(1)와 회전할 수 있고 입력축(1)와 평행하게 포크(46)의 축이동이 아치형상의 부재(51)를 이동하여서 제1디스크스프링(47)이 자유롭게 이동하면 제1디스크스프링(47)이 축를 따라서 축방향으로 이동하고, 제1디스크스프링(47)이 이동하지 못하면 제1디스크스프링(47)은 포크(46)와 같은 방향으로 이동한다. 포크(46)는 유사한 방식으로 제2디스크스프링(49)와 맞물리고 작용하는 아치형상으로 된 한쌍의 제2부재(53)를 구비한다.

제1 및 제2기어휠(3,5)에 대한 포크(46)의 위치는 축방향에서 선택로드(35)의 이동으로 조정될 수 있다.

제1디스크스프링(47)의 내부가장자리부는 제1바아세트(27)의 바아(28)에 고정되고 제2디스크스프링(49)의 내부가장자리부는 제2바아세트(29)의 바아(30)에 고 정된다. 포크(46)가 이동할 때에, 디스크스프링(47,49)이 이동하거나 부하를 받으므로 맞물림바아의 세트(27,29)는 유사하게 이동하거나 반대로 이동한다.

셀렉터조립체(13)의 작동은 도 5a 내지 도 5f를 참조로 하여 설명될 것이며, 제1 및 제2바아세트(27,29)의 이동은 각 세트에서 하나의 바아에 대한 상대적인 이동을 개략적으로 도시한 것이다.

도 5a는 바아세트가 기어휠과 맞물리지 않는 중립위치에서 제1 및 제2바아세트(27,29)를 도시한 것이다. 도 5b는 포크(46)의 작동하에 제1기어휠(3)과 맞물려 이동하는 제1 및 제2바아세트를 도시한 것이다.

도 5c는 제1기어휠(3)이 완전하게 맞물려진 상태를 도시한 것으로, 바아(28,30)가 제1도그그룹(19)에 겹쳐져 있다. 선택로드(35)가 위치되어 포크(46)는 제1기어휠(3)과 맞물리는 제1 및 제2바아세트(27,29)를 유지한다. 따라서, 동력이 감속될 때 제1바아세트(27)에 의해서 그리고 가속될 때 제1도그그룸(19)을 매개로 제2바아세트(29)에 의해서 입력축(1)에서 제1기어휠(3)로 전달된다. 동력은 제3기어휠(9)을 매개로 출력축(7)에 전달된다.

한쌍의 제1기어휠페어(15)를 사용하여 (도 5b에 화살표(B)의 방향으로 회전하는 제1기어휠(3)을) 가속하는 동안에, 제1바아세트(27)의 맞물림면(43)은 부하를 받지 않는 반면에, 제2바아세트(29)의 맞물림면(43)은 부하를 받는다. 사용자 또는 엔진운영시스템(도시되지 않음)이 제2기어휠페어(17)와 맞물리길 원하면, 선택로드(35)가 이동하여 포크(46)는 디스크스프링(47)을 작동하며, 제1바아세트(27)가 입력축(1)에 키웨이(41)을 따라 축방향으로 미끄러지기 때문에 제1기어휠(3)로부터 바아를 해제한다(도 5d 참조).

또한, 포크(46)는 제2디스크스프링(49)에 작용하여 제2기어휠(5)을 향해 이동하는 제2바아세트(29)를 치우치게 한다. 그러나, 제2바아세트(29)가 부하를 받기 때문에, 제1기어휠(3)이 구동하며, 제1기어휠(3)로부터 해제되지 못하므로 제2바아세트(29)가 정지상태를 유지한다.

제1바아세트(27)이 입력축(1)을 따라 축방향으로 미끄럼이동할 때, 맞물림면(43)은 제2도그그룹(21)과 맞물린다(도 5e 참조). 그런 다음에, 바아는 도 5e의 화살표(C)방향으로 제2기어휠(5)을 구동하고 에너지가 제2기어휠페어(17)로 입력축(1)에서 출력축(7)으로 전달된다. 이러한 현상으로, 제2바아세트(29)가 부하를 정지하여 제1도그그룹(19)에서 해제되지 않는다. 제1디스크스프링(49)가 포크(46)에 치우쳐지기 때문에, 제2바아세트(29)는 입력축(1)에 키웨이(41)을 따라 축방향으로 미끄럼이동하여서 입력축(1)에서 제1기어휠(3)를 완전하게 해제시킨다. 제2바아세트(29)는 제2기어휠(5)이 맞물릴 때까지 입력축에 키웨이(41)을 따라 미끄럼이동하여서 입력축(1)과 제2기어휠(5)를 완전하게 맞물린다(도 5f 참조). 제1기어휠페어(17)가 제1휠페어(15)가 해제되기 전에 즉각적으로 맞물려져 제1 및 제2기어휠페어(15,17)가 동시에 맞물리기 때문에 기어휠페어를 선택하는 방법은 즉각적으로 실제로 토오크간섭을 배제한다.

기어휠이 제1 및 제2바아세트(27,29)에 맞물려질 때, 한쌍의 기어휠을 사용하여 가속 또는 감속이 가능하되 2상태에서 스위치교체될 때 백래쉬는 적게 된다. 도그가 가속에서 감속으로 이동할 때에 가속바아의 맞물림면(43)에서 감속바아의 맞물림부재(43)로 이동하면서 백래쉬가 없는 운행을 하게 된다. 종래의 도그형 전동시스템은 대략 30도의 백래쉬를 갖는다. 종래기술에 따른 종래의 차량용 전동시스템은 4도 보다 작은 백래쉬를 갖는다.

백래쉬는 기어가 이동하는 동안에 맞물림부재와 도그 사이에서 필요한 간격, 다시 말하자면, 도그와 다음의 맞물림부재(도 5b의 'A') 사이에 간격을 최소화시켜 줄어든다. 도그와 다음의 맞물림부재 사이의 간격이 0.5mm~0.03mm의 범위에 있고, 종래에는 0.2mm 이내에 놓인다. 또한, 백래쉬는 보유각도, 다시 말하자면 맞물림면(43)의 각도의 함수로서, 도그의 맞물림면에 언더컷(undercut)의 각도와 동일하다. 보유각도는 도그와 맞물림면(43) 사이의 이동에 대한 영향을 미친다. 보유각도가 작아지면 백래쉬는 점점 줄어든다. 보유각도는 통상적으로 2.5도 내지 15도 정도이고, 바람직하게는 15도이다.

제2기어휠페어(17)에서 제1기어휠페어(15)로 이동하는 동안에, 감속은 유사한 공정으로 성취된다.

제2기어휠(17)에서 감속하는 동안에, 제1바아세트(27)의 바아의 맞물림면(43)은 부하를 받지 않고, 제2바아세트(29)의 바아의 맞물림면(43)은 부하를 받는다. 사용자 또는 엔진운영시스템(도시되지 않음)이 제1기어휠페어(15)와 맞물려지면, 셀렉터로드(35)가 이동하여 포크(46)는 입력축(1)에 대해서 축방향으로 미끄럼이동한다. 포크(46)는 제1바아세트(27)에 부착될 제1디스크스프링(47)에 작용하여, 제1기어휠(3)의 방향으로 입력축(1)를 따라 키웨이(41)에서 축방향으로 이동하므로 제2기어휠(5)에서 제1바아세트(27)와 해제된다.

또한, 포크(5)는 제2디스크스프링(49)에 작용하나, 제2바아세트(29)의 바아가 부하를 받아서, 다시 말하자면 제2기어휠에 도그(21)와 구동되게 맞물리고, 제2바아세트(29)는 정지된 상태로 남는 반면에, 제2디스크스프링(49)는 제1기어휠(3)를 향해서 제2바아세트(29)가 이동하도록 포크(46)로 치우쳐진다.

제1바아세트(27)의 바아가 키웨이(41)에서 축방향으로 미끄럼이동할 때, 바아(28)는 제1기어휠에 도그(19)와 맞물리고 제1기어휠(3)을 구동시켜 에너지가 제1기어휠페어(15)로서 입력축(1)에서 출력축(7)으로 전송된다. 이러한 현상으로, 제2바아세트(29)의 바아는 부하를 중단한다. 제2디스크스프링(49)은 제2바아세트(29)의 바아에 작용하여, 입력축(1)를 따라 제1기어휠(3)을 향해 키웨이(41) 안에서 축방향으로 미끄럼이동하므로, 제2기어휠(5)의 해제가 이뤄진다. 제2바아세트(29)가 입력축(1)을 따라 키웨이(41) 안에서 연속적으로 미끄럼이동하므로서, 입력축(1)와 제1기어휠(3)의 맞물림이 이뤄진다.

감속축, 즉 기어축는 높은 기어비에서 큰 기어비로 이동하나 가속이 발생하는, 예컨대 차량이 언덕을 운전중이고 운전자가 언덕에서 가속하려고 낮은 기어를 선택하면, 간단한 토오크간섭이 축 앞에서 해제한다.

다수의 셀렉터조립체는 대응하는 한쌍의 기어휠과 입력축에 장착될 수 있는바, 출력축와 입력축 사이에서 다수의 기어비를 제공한다. 전송시스템은 추가적인 기어비를 제공하기 위해 2개 이상의 축을 구비할 수 있다.

성능향상을 위해 전송시스템이 사용되므로, 실제로 구동간섭이 제거되어 낮은 연료소비와 낮은 배출을 이룬다. 또한, 시스템은 기어박스의 중량을 감소시켜 종래의 기어박스보다 더욱 콤팩트(compact)한 형태로 된다.

키웨이(41)은 입력축에서 별도의 구성부재를 형성시킬 수 있는바, 예컨대 스플라인배열을 사용하여 입력축에 고정부착된다. 키웨이(41)은 바람직하기로 열장이음 프로파일를 갖춰 바아가 키웨이(도 5 참조)내에서 방사상으로 유지된다. 선택가능하기로, 키웨이는 바아를 방사상으로 유지하기 위해서 슬롯형 또는 T자형상을 구비할 수도 있다. 제1 및 제2연결링(37,39)가 제1 및 제2바아세트에서 바아에 연결될 필요성이 없는 장점을 갖는다. 이러한 배열은 입력축(1)에 대해서 바아(28,30)의 방사상 위치를 유지하는 향상된 수단을 제공하기 때문에 전송시스템의 더욱 큰 구조적 무결성을 유도할 수 있는 장점을 갖는다. 연결링(37,39)가 더 이상 필요하지 않기 때문에, 맞물림바아(28,30)의 길이를 축소할 수 있으므로 더욱 콤팩트한 전송시스템을 생산할 수 있다.

더우기, 본 발명의 실시예는 6개의 바아, 다시 말하자면 적합한 액츄에이터 배열을 갖춘 제1 및 제2바아세트로부터 연결된 하나의 디스크스프링(147)을 갖춰 사용되고 있다(도 7 참조). 사용상에, 3개의 바아는 제1기어가 가속될 때 부하가 걸리며 3개는 부하를 받지 않고, 제2기어를 향해 디스형 스프링이 치우쳐져 포크를 이동시켜 제1기어휠과 맞물리지 않을 3개의 부하를 받지 않은 바아를 이동할 것이다. 일단 바아가 제2기어휠과 맞물리면, 나머지 3개의 바아는 제1기어휠에서 해제되고 디스크스프링의 부하 하에서 제2기어휠과 맞물리기 위해 이동할 것이다. 이러한 형상은 더욱 작고, 경량의 기어박스를 갖춘 매우 콤팩트한 배열을 제공한다. 셀렉터매카니즘을 수용하는 제1 및 제2기어 사이의 축공간은 전형적인 차량에 적용하 도록 대략 20mm 정도로 줄어들 것이다.

도 5a는 제1바아세트의 각 바아의 상부에 오목부(28c)와 제2바아세트로부터 바아의 상부에 오목부(30c)를 보여주고 있다. 오목부(28c,30c)는 개별적으로 제1 및 제2디스크스프링(47,49)의 아암을 갖춘 제1 및 제2바아세트(27,29)의 바아 사이에서 연결을 허용한다. 오목부(28c,30c)의 형상은 오목부가 기어이동하는 동안에 바아(28,30)에 대해서 각각의 스프링 아암이 직각이 아닌 각도로 이동할 수 있게 한다.

도 5a에 도시된 오목부(28c,30c)는 2개의 디스크스프링형상으로 되어 있다. 하나의 디스크스프링(147)을 갖춘 실시예에서, 오목부(28c,30c)는 바아(28,30)의 길이부를 따라 더욱 중심으로 위치된다.

링이 세트에서 바아의 위치를 고정하는 데에 사용되지 않으면, 세트의 바아는 축방향으로 서로에 대해서 약간 이동할 수 있다. 세트의 바아 사이에서 연결이 변형가능한 디스크스프링을 제공하기 때문이다. 단일바아가 각 디스크스프링에 부착되고 각 아암이 다른 아암과는 개별적으로 변형될 수 있기에, 바아 사이에서 상대적인 이동을 허용한다. 그럼에도 불구하고, 세트의 바아는 일치되게 이동할 것이다.

당해분야의 숙련자들에게는 명백하게, 다양한 변형이 본 발명의 범주 내에 있는 전술된 실시예들로 가능하는바, 예컨대 기어휠의 다수의 도그는 3개로 한정되지 않고 실현가능한 다수의 도그가 사용될 수 있다. 2 내지 8개의 도그가 가장 적합하다. 유사하게, 바아세트에 다수의 바아는 실현가능한 임의의 갯수로 이뤄질 수 있는 반면에, 가장 바람직하게 세트에서 바아의 갯수는 그룹에 도그와 동일한 갯수를 갖게 하는 것이다.

전동시스템은 예컨대 주행차량, 경주용 차량, 로리(lorry), 모터싸이클, 자전거, 불도저와 같은 제거식 차량 및, 군용차량 등에 사용될 수 있다. 또한, 시스템은 제1 및 제2회전본체를 갖는 임의의 기계에 사용될 수 있어서, 구동은 예컨대 라스(lath)와 밀링기계에 회전가능한 본체에서 다른 본체로 전송될 수 있다.

당해분야의 숙련자들에게는 이미 명백해졌듯이, 전동시스템은 셀렉터조립체와 제1 및 제2기어휠이 출력축에 장착되고 고정기어휠이 입력축에 장착될 수 있도록 사용될 수 있다.

Claims (22)

1. 회전가능한 제1축과 제2축, 이들 축 중 한쪽에서 다른쪽 축으로 구동을 전달하도록 제1축에 회전되게 장착되는 제1기어휠과 제2기어휠을 구비하고서 이들에 형성된 구동형성부를 갖추는 구동전달수단 및, 제1축과 제1기어휠 사이와 제1축과 제2기어휠 사이에서 선택적으로 토오크를 전달하는 셀렉터조립체를 구비하되, 이 설렉터조립체는 액츄에이터조립체와, 서로 독립적으로 상기 제1기어휠과 제2기어휠과 맞물리고 해제되게 이동가능한 제1맞물림부재세트 및 제2맞물림부재세트를 구비하며, 상기 셀렉터조립체는 구동력이 전달될 때 상기 제1 및 제2맞물림부재세트 중 하나가 맞물린 기어휠과 구동되게 맞물리고, 다른쪽 맞물림부재세트는 해제된 상태에 있도록 설치되어 있는 한편, 상기 액츄에이터조립체는 해제된 맞물림부재세트가 맞물리지 않은 기어휠과 맞물려 구동하도록 이동하여 기어변속이 이루어지도록 설치되어 있는 전동시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 셀렉터조립체는, 제동력이 전달될 때 제1맞물림부재세트가 맞물린 기어휠과 구동되게 맞물리고 제2맞물림부재세트가 해제된 상태에 있으며, 구동력이 전달될 때 제2맞물림부재세트가 맞물린 기어휠과 구동되게 맞물리고 제2맞물림부재세트가 해제된 상태로 되도록 설치되어 있는 전동시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액츄에이터조립체는 맞물린 기어휠로부터 부하를 받는 맞물림부재세트가 떨어지지 않고서 부하를 받는 맞물림부재세트를 맞물리지 않은 기어휠 쪽으로 치우쳐 있도록 설치되어 있는 전동시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2맞물림부재세트는 사용시 제1축과 회전되게 설치된 전동시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1축은 입력축이고, 상기 제2축은 출력축이며, 구동은 입력축에서 출력축으로 전달되는 전동시스템.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀렉터조립체는 제1 및 제2 맞물림부재세트가 제1 및 제2기어휠 중 하나와 맞물릴 때, 가속 및 감속 사이로 이동할 때의 백래쉬가 4도와 같거나 이보다 작게 되도록 설치되어 있는 전동시스템.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2기어휠에 있는 구동형성부는 제1도그그룹과 제2도그그룹을 구비하는 전동시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2도그그룹은 각각 2개 내지 8개의 도그를 구비하고 이들은 제1 및 제2기어에서 균등하게 분포되어 있는 전동시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2도그그룹은 각각 2개 내지 4개의 도그, 바 람직하기로는 3개의 도그를 구비하는 전동시스템.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2맞물림부재세트는 2개 내지 8개의 부재를 구비하는 전동시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2맞물림부재세트는 2개 내지 4개의 부재, 바람직하기로는 3개의 부재를 구비하는 전동시스템.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1축은 키웨이를 구비하여, 제1 및 제2맞물림부재세트가 이 키웨이를 따라 축방향으로 미끄럼이동할 수 있고 맞물림부재세트들의 위치를 방사상으로 유지할 수 있도록 설치된 전동시스템.
13. 제12항에 있어서, 상기 키웨이의 단면은 T형상, 슬롯, 열장이음 중 하나인 전동시스템.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액츄에이터시스템은 맞물림부재들이 해제된 상태에 있을 때, 제1 및 제2맞물림부재세트 중 적어도 하나가 제1 및 제2기워휠과 맞물리게 이동하도록 된 적어도 하나의 탄성변형수단을 구비하는 전동시스템.
15. 제14항에 있어서, 상기 적어도 하나의 탄성변형수단은 맞물림부재들이 기어휠과 구동되게 맞물려 있을 때, 제1 및 제2맞물림부재세트 중 적어도 하나가 제1기어휠 또는 제2기워휠 쪽으로 치우쳐 있도록 설치된 전동시스템.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 액츄에이터시스템은 제1 및 제2맞물림부재세트에 각각 연결된 제1 및 제2탄성변형수단을 구비하여, 제1탄성변형수단은 제1맞물림부재세트에 작용하고 제2탄성변형수단은 제2맞물림부재세트에 작용하는 전동시스템.
17. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 탄성변형수단은 제1 및 제2맞물림부재세트에 연결되어, 탄성변형수단이 제1 및 제2맞물림부재세트 모두에 작용하는 전동시스템.
18. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2맞물림부재세트들의 맞물림부재는 키웨이에서 서로에 대해 제한된 축방향 이동을 이행할 수 있는 전동시스템.
19. 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄성변형수단은 스프링이고, 바람직하기로는 디스크스프링인 전동시스템.
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디스크스프링은 다수의 아암을 구비하고, 각 아암은 이 디스크스프링의 일부 외주 주위로 뻗어 있는 제1부분과, 방사상 안쪽으로 뻗어 있는 제2부분을 갖추는 전동시스템.
21. 제13항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액츄에이터시스템은, 적어도 하나의 탄성변형수단과 맞물리도록 되어 이 적어도 하나의 탄성변형수단을 제1축을 따라 축방향으로 이동시킬 수 있는 포크를 구비하는 전동시스템.
22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동형성부는 이들이 기어휠의 외경을 지나 뻗지 않도록 되어 있는 전동시스템.

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