KR20110017216A - 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치 - Google Patents

자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고속회전시 입출력 샤프트의 진동을 흡수하여 휨을 방지하는 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치에 관한 것으로, 엔진의 동력을 전달받아 회전하는 제 1샤프트와 상기 제 1샤프트에 형성된 각단 구동기어에 의해 변속동력을 전달하는 제 2샤프트를 구비하는 수동변속기에 있어서, 내부에 제 1 및 제 2샤프트가 설치되는 설치공간이 형성되는 변속기 하우징과 상기 변속기 하우징 내부에 상기 제 1 및 제 2샤프트의 축 방향과 수직방향으로 형성되는 진동흡수수단을 포함하고, 상기 진동흡수수단은 상기 제 1 및 제 2샤프트의 진동을 흡수하여 서로 반대방향으로의 휨을 방지하도록 상기 변속기 하우징에 일체로 형성되는 지지벽인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치를 이용하는 것에 의해, 변속기 하우징에 일체로 형성되는 지지벽 또는 지지판으로 구비되는 진동흡수수단을 이용하여 입출력 샤프트의 진동을 흡수하여 휨을 방지함으로써, 입출력 샤프트에 구비되는 기어들의 기어물림이 해제되는 것을 방지할 수 있다.
수동변속기, 입출력 샤프트, 휨, 진동, 기어물림

Description

자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치{ANTI-VIBRATION DEVICE OF INPUT/OUTPUT SHAFT FOR MANUAL TRANSMISSION OF AUTOMOBILE}
본 발명은 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속주행시 입출력 샤프트의 진동에 의한 휨을 감소시키는 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치에 관한 것이다.
변속기는 엔진과 차동기어장치 사이에 설치되어 엔진의 회전력과 속도를 자동차의 주행상태에 알맞도록 바꾸어 구동바퀴에 전달하는 장치로서, 그 작동방식에 따라 수동변속기, 자동변속기, 무단변속기 등으로 구분된다.
수동변속기는 변속이 다단계로 이루어지고 조작이 불편한 단점이 있으나, 구조가 간단하고 고장이 적으며, 가격이 저렴하여 널리 사용되고 있다.
이러한 수동변속기의 일예가 대한민국 특허출원번호 제10-2001-0007533호(2001년 2월 15일 출원) 및 특허등록번호 제10-0597351호(2006년 6월 29일 등록) 등에 개시되어 있다.
예를 들어, 도 1a는 종래의 수동변속기의 구성을 보인 단면도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 수동변속기의 동작상태도이다.
상기 수동변속기는 도 1a에 도시된 바와 같이, 변속기 하우징(1), 클러치로부터 엔진의 동력을 전달받아 회전하고 메인 드라이브 기어(2a)가 구비된 입력샤프트(2), 상기 입력샤프트(2)의 동력을 전달받아 회전하면서 종감속 장치를 회전시키는 메인샤프트(3) 및 상기 메인샤프트(3)와 일정 거리만큼 이격되어 나란하게 배치되고, 상기 메인 드라이브 기어(2a)로부터 전달되는 동력을 상기 메인샤프트(3) 상에 배치되어 있는 각단의 종동기어(3a)에 전달해주는 카운터샤프트(4)를 포함하여 이루어진다.
메인샤프트(3)는 각단의 종동기어(3a)와 각단의 종동기어(3a)를 동기시키는 싱크로나이저(3b)를 구비하고, 카운터샤프트(4)는 상기 각단의 종동기어(3a)를 구동하는 각단 구동기어(4a) 및 후진을 위한 역회전기어(4b)를 구비한다.
도 1a에는 미도시하고 있지만, 각단 구동기어(4a) 및 역회전기어(4b)와 종동기어(3a)는 메인샤프트(3) 및 카운샤프트(4)와 나란하게 배치되는 시프팅샤프트에 설치된 시프터기어를 통해 변속레버의 선택에 따라 해당 변속단수로 연결된다.
이러한 종래의 수동변속기는 도 1b에 도시된 바와 같이, 고속회전시 메인샤프트(3)와 카운터샤프트(4)가 원심력에 의해 진동(jittering)함에 따라 서로 멀어지는 방향으로 휨이 발생되어 구동기어(4a) 및 역회전기어(4b)와 각단 종동기어(3a) 사이의 기어물림이 해제된다.
특히, 차량의 앞부분에 엔진이 설치되고, 엔진의 구동력으로 후륜을 구동하 는 앞엔진 후륜구동형 자동차에 적용되는 수동변속기는 변속기 전체의 길이가 길어짐에 따라 회전속도가 높아질수록 기어물림율이 급격하게 저하되는 문제점이 있었다.
반면, 메인샤프트(3)와 카운터샤프트(4)가 서로 가까워지는 방향으로 휘어지면, 각단 구동기어(4a) 및 역회전기어(4b)와 각단 종동기어(3a) 사이의 기어물림이 과도해짐에 따라 각 기어가 손상되고, 기어 물림 충격으로 인한 각 기어의 피로도가 높아지는 문제점이 있었다.
이와 같이, 메인샤프트(3) 및 카운터샤프트(4)의 진동에 의한 휨으로 인해 종래의 수동변속기는 변속기 하우징(1)에 균열(crack)이 발생되는 문제점도 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 고속회전시 입출력 샤프트의 진동을 흡수하여 휨을 방지하는 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 엔진의 동력을 전달받아 회전하는 제 1샤프트와 상기 제 1샤프트에 형성된 각단 구동기어에 의해 변속동력을 전달하는 제 2샤프트를 구비하는 수동변속기에 있어서, 내부에 제 1 및 제 2샤프트가 설치되는 설치공간이 형성되는 변속기 하우징과 상기 변속기 하우징 내부에 상기 제 1 및 제 2샤프트의 축 방향과 수직방향으로 형성되는 하나 이상의 진동흡수수단을 포함하고, 상기 진동흡수수단은 상기 제 1 및 제 2샤프트의 진동을 흡수하여 서로 반대방향으로의 휨을 방지하도록 상기 변속기 하우징에 일체로 형성되는 지지벽인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 엔진의 동력을 전달받아 회전하는 제 1샤프트와 상기 제 1샤프트에 형성된 각단 구동기어에 의해 변속동력을 전달하는 제 2샤프트를 구비하는 수동변속기에 있어서, 내부에 제 1 및 제 2샤프트가 설치되는 설치공간이 형성되는 변속기 하우징과 상기 변속기 하우징 내부에 상기 제 1 및 제 2샤프트의 축 방향과 수직방향으로 형성되는 하나 이상의 진동흡수수단을 포함하고, 상기 진동흡수수단은 상기 제 1 및 제 2샤프트의 진동을 흡수하여 서로 반대방향으로의 휨을 방지하도록 상기 제 1 및 제 2샤프트에 결합되는 지지판으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 진동흡수수단은 상기 제 1 및 제 2샤프트가 삽입되도록 관통되어 형성되는 제 1 및 제 2삽입공과 상기 제 1 및 제 2샤프트에 결합되어 상기 제 1 및 제 2삽입공에 고정되는 제 1 및 제 2베어링을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 및 제 2샤프트는 각각 일측에 각단 구동기어 및 종동기어의 일부를 구비하고, 타측에 결합가능하게 형성된 나머지 각단 구동기어 및 종동기어를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 변속기 하우징에 일체로 형성되는 지지벽 또는 지지판으로 구비되는 진동흡수수단을 이용하여 입출력 샤프트의 진동을 흡수하여 휨을 방지한다.
이에 따라, 본 발명은 입출력샤프트가 진동하여 서로 멀어지는 방향으로 휘어짐에 따라 기어물림이 해제되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 본 발명은 입출력샤프트가 진동하여 서로 가까워지는 방향으로 휘어짐에 따라 과도한 기어물림으로 인한 기어의 손상을 방지하며, 기어의 피로도를 감소시킬 수 있다.
또한, 입출력샤프트의 진동에 의한 휨으로 변속기 하우징에 균열이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 진동흡수장치에 적용되는 카운터샤프트의 분해사시도이며, 도 4a 및 도 4b는 도 2에 도시된 변속기 하우징의 단면사시도이다.
본 실시 예에서는 후륜구동형 수동변속기를 이용하여 설명한다. 하지만, 본 발명은 후륜구동형 수동변속기뿐만 아니라, 전륜구동형 수동변속기에도 적용할 수 있음에 유의하여야 한다.
또한, 종래 기술과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치는 변속기 하우징(10)과 상기 변속기 하우징(10) 내부에 설치되어 메인샤프트(3)와 카운터샤프트(4)의 진동을 흡수하는 진동흡수수단(20)을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 적용되는 메인샤프트(3)와 카운터샤프트(4) 및 시프팅샤프트는 진동흡수수단(20)을 중심으로 양측에서 결합가능하도록 형성된 다.
예를 들어, 상기 카운터샤프트(4')는 각단 구동기어(4a)가 일체로 구비되는 종래기술과 달리, 도 3에 도시된 바와 같이, 일측에 각단 구동기어(4a') 중에서 일부 구동기어를 구비하고, 타측에 카운터샤프트(4')와 결합 가능하게 형성된 나머지 구동기어를 구비한다.
도 3에는 미도시하고 있지만, 상기 메인샤프트(3')도 일측에 각단 종동기어(3a) 중에서 일부 종동기어를 구비하고, 타측에 메인샤프트(3')와 결합가능하게 형성된 나머지 종동기어를 구비한다.
변속기 하우징(10)은 내부에 입력샤프트(2), 메인샤프트(3) 및 카운터샤프트(4)가 설치되는 설치공간(10')을 구비한 원통 형상으로 형성된다.
상기 변속기 하우징(10) 내부에 진동흡수수단(20)이 구비된다
상기 진동흡수수단(20)은 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 변속기 하우징(10) 내부의 대략 중앙부에 메인샤프트(3') 및 카운터샤프트(4')의 축 방향과 수직하게 변속기 하우징(10)과 일체로 형성된 지지벽이다. 상기 지지벽은 도 4a 및 도 4b에 하나로 도시되어 있지만, 둘 이상으로 형성될 수 있고, 이에 따라 각 지지벽 사이의 간격은 설계시 다양하게 변경될 수 있다.
상기 지지벽에는 메인샤프트(3)와 카운터샤프트(4)가 각각 삽입될 수 있도록 제 1 및 제 2삽입공(21, 22)이 관통되어 형성된다.
상기 제 1 및 제 2삽입공(21, 22)에는 각각 메인샤프트(3) 및 카운터샤프트(4)를 고정하면서 회전하는 제 1 및 제 2베어링(23, 24)이 장착된다.
상기 제 1 및 제 2베어링(23, 24)은 각각 메인샤프트(3') 및 카운터샤프트(4')의 수직방향 하중을 지지하는 레이디얼 베어링(Radial Bearing)을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 지지벽은 변속기 하우징(1)과 동일하게 알루미늄 합금 재질로 형성되고, 지지벽의 제 1 및 제 2삽입공(21, 22) 주변은 상기 제 1 및 제 2베어링(23, 24)을 지지할 수 있도록 인서팅 주조하여 강도를 향상시켜 제작하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치의 결합관계를 도 4a, 도 4b 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치의 결합관계를 설명하는 예시도이다.
변속기 하우징(10)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 내부에 입력샤프트(2), 메인샤프트(3') 및 카운터샤프트(4')가 설치되는 설치공간(10')과 설치공간(10')의 중앙부에 변속기 하우징(10)과 일체로 형성된 진동흡수수단(20)인 지지벽이 설치된 상태이다.
이와 같은 상태에서, 지지벽의 제 1 및 제 2삽입공(21, 22)에 각각 제 1 및 제 2베어링(23, 24)을 장착한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 지지벽의 일측으로부터 메인샤프트(3') 및 카운터샤프트(4')를 삽입하여 결합시킨다.
이어서, 지지벽의 타측으로부터 결합가능하게 형성된 일부 종동기어(3a) 및 구동기어(4a')를 결합시킨다.
다음, 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치의 동작을 설명한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치의 동작상태도이다.
클러치가 엔진의 플라이휠과 연결되어 엔진의 동력을 입력샤프트(2)에 전달하면, 카운터샤프트(4')는 입력샤프트(2)의 메인 드라이브 기어(2a)에 의해 엔진의 동력을 전달받아 회전한다.
그리고 카운터샤프트(4')는 각단 구동기어(4a') 또는 역회전기어(4b)를 통해 해당 기어(4a', 4b)에 치합된 각단의 종동기어(3a)에 변속동력을 전달하고, 이로 인해 메인샤프트(3')는 변속동력에 따른 회전속도로 회전하게 된다.
이와 같은 동력전달 과정에서 메인샤프트(3')와 카운터샤프트(4')에 각각 결합된 제 1 및 제 2베어링(23, 24)은 해당 샤프트(3', 4')를 지지벽의 제 1 및 제 2삽입공(21, 22)에 고정시키고, 각 샤프트(3', 4')의 자중과 그에 걸리는 하중을 안정적으로 지지하면서 원활하게 회전하게 한다.
특히, 입력샤프트(2), 메인샤프트(3') 및 카운터샤프트(4')가 일정 기준속도 이상의 고속회전을 수행하는 경우, 제 1 및 제 2베어링(23, 24)은 변속기 하우징(10)에 일체로 형성된 진동흡수수단(20), 즉 지지벽에 고정된 상태이므로, 원심력에 의해 발생되는 메인샤프트(3') 및 카운터샤프트(4')의 진동을 흡수하여 휨을 방지한다.
이로 인해, 메인샤프트(3')와 카운터샤프트(4')의 고속회전시에 각 샤프트(3', 4')의 진동에 의한 휨으로 인하여 각단 구동기어(4a') 또는 역회전기어(4b)와 각단 종동기어(3a) 사이의 기어물림이 해제되거나, 기어물림이 과도해짐에 따른 기어손상을 방지하고, 기어의 피로도를 감소시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치의 구성을 보인 사시도이다.
본 실시 예에서 진동흡수수단(30)은 도 7에 도시된 바와 같이, 메인샤프트(3')와 카운터샤프트(4')에 결합된 제 1 및 제 2베어링(33, 34)을 지지하는 지지판(31)으로 형성된다.
상기 지지판(31)은 메인샤프트(3')와 카운터샤프트(4') 사이의 거리를 일정하게 유지시켜, 각단 구동기어(4a') 및 역회전기어(4b)와 각단 종동기어(3a)의 기어물림이 해제되는 것을 방지한다.
이와 같이, 진동흡수수단(30)을 지지판(31)으로 형성하는 경우에는 메인샤프트(3')와 카운터샤프트(4') 조립과정에서 지지판(31)과 제 1 및 제 2베어링(33, 34)을 조립할 수 있기 때문에, 상기의 실시 예에서 설명한 지지벽으로 형성하는 경우에 비해 조립공수를 줄일 수 있고, 조립성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 실시 예에서는 상기 메인샤프트(3')의 각단 종동기어(3a) 및 카운터샤프트(4')의 각단 구동기어(4a')와 역회전기어(4b)는 변속기 하우징(1)과 지지벽 사이에 모두 설치되도록 설계를 변경해야 한다. 하지만, 본 실시 예에는 지지 판(31)의 위치 및 형상을 자유롭게 변경하여 메인샤프트(3) 및 카운터샤프트(4)의 설계변경 없이 지지판(31)을 용이하게 설치할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명은 수동변속기에 구비되는 입출력 샤프트가 고속회전함에 따라 각 샤프트의 진동을 흡수함으로써, 각단의 구동기어와 종동기어 사이의 기어물림 해제 및 기어손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
도 1a는 종래의 수동변속기의 구성을 보인 단면도.
도 1b는 도 1에 도시된 수동변속기의 동작상태도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 진동흡수장치에 적용되는 카운터샤프트의 분해사시도.
도 4a 및 도 4b는 도 2에 도시된 변속기 하우징의 단면사시도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동차의 수동변속기요 입출력 샤프트의 진동흡수장치의 결합관계를 설명하는 예시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치의 동작상태도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트 진동흡수장치의 구성을 보인 사시도.
《도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명》
10: 변속기 하우징 20,30: 진동흡수수단
21,22: 삽입공 23,24: 베어링
31: 지지판

Claims (4)

  1. 엔진의 동력을 전달받아 회전하는 제 1샤프트와 상기 제 1샤프트에 형성된 각단 구동기어에 의해 변속동력을 전달하는 제 2샤프트를 구비하는 수동변속기에 있어서,
    내부에 제 1 및 제 2샤프트가 설치되는 설치공간이 형성되는 변속기 하우징과
    상기 변속기 하우징 내부에 상기 제 1 및 제 2샤프트의 축 방향과 수직방향으로 형성되는 하나 이상의 진동흡수수단을 포함하고,
    상기 진동흡수수단은 상기 제 1 및 제 2샤프트의 진동을 흡수하여 서로 반대방향으로의 휨을 방지하도록 상기 변속기 하우징에 일체로 형성되는 지지벽인 것을 특징으로 하는 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치.
  2. 엔진의 동력을 전달받아 회전하는 제 1샤프트와 상기 제 1샤프트에 형성된 각단 구동기어에 의해 변속동력을 전달하는 제 2샤프트를 구비하는 수동변속기에 있어서,
    내부에 제 1 및 제 2샤프트가 설치되는 설치공간이 형성되는 변속기 하우징과
    상기 변속기 하우징 내부에 상기 제 1 및 제 2샤프트의 축 방향과 수직방향 으로 형성되는 하나 이상의 진동흡수수단을 포함하고,
    상기 진동흡수수단은 상기 제 1 및 제 2샤프트의 진동을 흡수하여 서로 반대방향으로의 휨을 방지하도록 상기 제 1 및 제 2샤프트에 결합되는 지지판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 진동흡수수단은
    상기 제 1 및 제 2샤프트가 삽입되도록 관통되어 형성되는 제 1 및 제 2삽입공과
    상기 제 1 및 제 2샤프트에 결합되어 상기 제 1 및 제 2삽입공에 고정되는 제 1 및 제 2베어링을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2샤프트는 각각
    일측에 각단 구동기어 및 종동기어의 일부를 구비하고, 타측에 결합가능하게 형성된 나머지 각단 구동기어 및 종동기어를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차의 수동변속기용 입출력 샤프트의 진동흡수장치.
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