KR20120107333A - 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어 - Google Patents

자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 전륜측 또는 후륜측에 장착되어서 차속이 변환되도록 하는 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어에 관한 것으로, 그는 회전력의 입력축과 출력축이 구비되고 내부에 다수 개의 기어를 구비하고 있는 기어박스; 상기 입력축으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 제1 기어로 이루어진 제1 기어부; 상기 제1 기어부의 제1 기어와 치합되어 회전하는 제2 기어와, 상기 제2 기어와 제2 회동축으로 연결되어서 동시에 회전하는 제3 기어로 이루어진 제2 기어부; 상기 제2 기어부의 상기 제3 기어와 치합되어 회전하여 상기 출력축과 드라이브 샤프트로 회전력을 전달하는 제4 기어로 이루어진 제3 기어부; 및 상기 제3 기어와 연결되어서 상기 제3 기어와 상기 제4 기어와의 치합 상태를 제어하여 저속(1/1) 및 고속(2/1 이상) 상태를 제어하는 기어스틱;으로 이루어진다.

Description

자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어{Changeable gear using rotation power of transmission for vehicle}
본 발명은 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 주행 속도에 대응하여 기어의 치합상태를 변환시킴으로써 속도를 가변시킬 수 있게 하는 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차는 그의 이동속도 및 회전속도 등을 변속하기 위해 변속기를 많이 사용하고 있으며, 이러한 변속기는 엔진과 드라이브 샤프트 사이에 설치되어 차량의 주행상태에 따라 엔진의 회전수를 적절하게 조절하기 위한 것이다.
상기한 변속기는 운전자의 의지대로 변속이 이루어지는 수동변속기와, 각종 센서에 의하여 주행상태에 따라 자동으로 변속이 이루어지는 자동변속기로 구분되어 있으며, 그 중에서 자동변속기는 그 사용상의 편리함 때문에 일반적으로 널리 사용되고 있다.
또한, 상기 변속기에는 엔진의 회전을 일정하게 유지하기 위해 기어를 사용하여 출발할 때에는 회전속도를 줄임과 동시에 토크를 늘려 주고, 속도가 빨라짐에 따라 회전을 높이는 역할을 하며, 일반 승용차의 경우에는 이 기어의 조합이 3?5종(전진 3?5단, 후진은 보통 1단)이 있다.
이러한 변속기는 클러치 및 변환장치 등의 클러치 기구를 통해서 엔진에 연결되고 변속기 하우징 내에는 회전 가능하게 축지지 되는 지지축과, 상기 지지축에 대하여 평행한 관계로 회전 가능하게 축지지 되는 출력축과, 이 지지축과 출력축에 대하여 평행한 관계로 배열되는 평기어와 아이들기어의 변속기어로 구성된다.
상기한 변속기를 사용함으로써, 원하는 차량의 속도 및 회전속도을 얻을 수 있어 연료 절감 및 안전감을 줄 수 있는 것으로 하고 있다.
그러나, 상기한 변속기어는 그 구성이 복잡하여 제조하는데 있어서나 그를 사용하는데 있어서 복잡하여 제조자나 사용자로 하여금 불편함을 갖게 하고 있다.
따라서, 요즘에는 자동차의 주행속도에 따른 변속을 간편하게 수행할 수 있게 하는 변속기가 요구되고 있는 실정에 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 변속기의 회전력을 이용한 변속기어의 수와 조립공정수를 감소시켜 작업성의 개선 및 생산성의 향상을 기대할 수 있으며, 자동차의 주행속도에 따른 변속을 간편하게 수행할 수 있는 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어를 제공하는 데에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 성취하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 전륜측 또는 후륜측에 장착되어서 회전력이 변환되도록 하는 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어는, 엔진과 밋션에서 발생된 회전력을 전달받은 입력축과 상기 입력축으로부터 회전력을 전달받아서 드라이브 샤프트로 회전력을 전달하는 출력축이 구비되고, 내부에 다수 개의 기어를 구비하고 있는 기어박스; 제1 회동축에 장착되어서 상기 입력축으로부터 밋션의 회전력을 전달받아 회전하는 제1 기어로 이루어진 제1 기어부; 상기 제1 기어부의 제1 기어와 치합되어 회전하는 제2 기어와, 상기 제2 기어와 제2 회동축으로 연결되되 축방향으로 이동가능하게 연결되며 상기 제2 기어로부터 회전력을 전달받아 회전하는 제3 기어로 이루어진 제2 기어부; 상기 제2 기어부의 상기 제3 기어와 치합되어 회전하여 회전력을 제3 회동축으로 연결된 상기 출력축으로 전달하는 제4 기어 및 제5 기어로 이루어진 제3 기어부; 및 상기 제2 기어부의 상기 제3 기어와 연결되어서, 상기 제3 기어와 상기 제4 기어 또는 상기 제5 기어와의 치합 상태를 제어하여 저속 또는 고속 상태를 제어하는 기어스틱;으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제3 회동축에는 상기 제4 기어의 회전력을 조력하는 베어링이 구비된 베어링박스가 구비된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2 회동축에는 상기 기어스틱에 의한 상기 제3 기어의 이동을 제한하는 이동저지대가 설치된다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어는, 작업에 있어서는 변속기의 회전력을 이용한 변속기어의 수와 조립공정수가 감소되기 때문에 작업성이 개선되고 생산성을 향상시킬 수 있으며, 사용자에 있어서는 자동차의 주행속도에 따른 변속을 간편하게 수행할 수 있게 하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어를 보인 시시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어의 저속단 작동상태를 보인 개략단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어의 고속단 작동상태를 보인 개략단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어에 대하여 도면들을 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어를 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어의 저속단 작동상태를 보인 개략단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어의 고속단 작동상태를 보인 개략단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 전륜측 또는 후륜측에 장착되어서 회전력이 변환되도록 하는 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어는 기어박스(10), 제1 기어부(20), 제2 기어부(30), 제3 기어부(40) 및 기어스틱(50)으로 구성된다.
상기 기어박스(10)는 밋션(미도시)과 드라이브 샤프트(미도시)에 설치되어서 엔진에서 발생된 회전력을 밋션을 통해서 전달받아 드라이브 샤프트로 전달되게 하되 다수 단계의 속도로 전달되도록 하기 위하여 다수 개의 기어로 구성된다.
따라서, 상기 기어박스(10)는, 엔진에서 발생된 회전력을 밋션을 통해 전달받은 입력축(11)과, 상기 입력축(11)의 반대 측에는 그로부터 전달된 회전력을 받아서 드라이브 샤프트로 회전력을 전달하는 출력축(12)이 구비된다.
상기 제1 기어부(20)는 입력축(11)과 연결되어 회동하는 제1 회동축(23)에 장착되어서 입력축(11)으로부터 밋션의 회전력을 전달받아 회전하는 제1 기어(22)를 구비한다.
상기 제2 기어부(30)는, 상기 제1 기어부(20)의 제1 기어(22)와 치합되어 회전하는 제2 기어(32)와, 상기 제2 기어(32)와 제2 회동축(33)으로 연결되되 축방향으로 이동가능하게 연결되며 상기 제2 기어(32)로부터 회전력을 전달받아 회전하는 제3 기어(34)로 이루어진다.
따라서, 상기 제2 기어(32)가 제1 기어(22)와 치합되어 회전함과 동시에 그와 제2 회동축(33)으로 연결된 제3 기어(34)가 회전하게 되는 것이다.
여기서, 상기 제3 기어(34)는 다음에 기술되겠지만, 자동차의 저속 또는 고속의 변환을 위해서 제2 회동축(33)을 따라 이동가능하게 설치된다.
여기서는 미도시되었지만, 자동차의 저속 또는 고속의 변환을 위해서는 제2 기어(32), 제2 회동축(33) 및 제3 기어(34)가 좌우방향, 즉 저속단 또는 고속단으로 동시에 이동하는 것도 가능하다.
상기 제3 기어부(40)는 상기 제2 기어부(30)의 제3 기어(34)와 치합되어 회전함으로써 회전력을 제3 회동축(43)으로 연결된 출력축(12)으로 전달하는 제4 기어(42) 및 제5 기어(44)로 이루어진다.
여기서, 상기 제3 회동축(43)에는 상기 제4 기어(42)의 회전력을 조력하는 베어링박스(45)가 구비되며, 상기 베어링박스(45) 내에 구비된 베어링(미도시)을 통해서 저속 또는 고속의 속도변환시 용이하게 변환되어 회전할 수 있게 해준다.
그리고, 상기 제3 기어(34)와 제4 기어(42)의 치합상태를 속도변환을 위해서 아이들기어(미도시) 형태로 결합되는 것도 가능하다.
상기와 같이 제3 기어(34)와 제4 기어(42) 또는 제5 기어(44)의 치합상태에 따른 속도변환을 위해서 다음과 같은 기어스틱(50)이 이용되었다.
따라서, 상기 기어스틱(50)은 제2 기어부(30)의 상기 제3 기어(34)와 연결되어서, 상기 제3 기어(34)와 제4 기어(42) 또는 제5 기어(44)와의 치합 상태를 제어하여 저속 및 고속 상태를 제어하는 역할을 한다.
상기 제2 회동축(33)에는 기어스틱(50)에 의한 제3 기어(34)의 이동을 제한하는 역할을 하는 이동저지대(60)들이 구비된다.
따라서, 상기 기어스틱(50)에 의한 제3 기어(34)의 이동을 제한함으로써, 즉 이동저지대(60)들 사이의 범위 내에서 제3 기어(34)가 이동함으로써 그리고 제4 기어(42)와의 치합상태에 따라서 자동차의 주행속도가 저속 또는 고속으로 변환되는 것이다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어에 대한 작동상태를 간략하게 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 기어박스(10) 내에 구비된 제1 기어(22)는 엔진에서 발생된 회전력을 입력축(11)으로부터 전달받아 회전한다.
상기 제1 기어(22)가 회전하면 그와 치합되어 있는 제2 기어(32)가 회전하게 되고, 그와 동시에 제3 기어(34)가 회전한다.
상기 제3 기어(34)가 회전하면 그와 치합되어 있는 제4 기어(42)가 회전하게 된다.
이때, 상기 제4 기어(42)의 회전은 기어스틱(50) 조작에 따른 제3 기어(34)의 이동에 따라, 즉 제3 기어(34)와 제4 기어(42)의 치합상태에 따라서 저속 또는 고속을 위한 회전으로 변환된다.
마지막으로, 상기 제4 기어(42)의 회전력은 드라이브 샤프트로 전달된다.
그리고, 상기와 같은 변속기어를 이용할 경우에는 보통 기어비를 처음부터 2/1이상으로 전환된 상태에서 사용하고, 자주 주정차 하는 시내를 운전할 때에는 기어비를 1/1 로 전환된 상태에서 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 기어비의 전환과 기어단수의 변환에 따른 차량의 속도변화를 고속도로의 조건에 따라서 살펴보면 다음과 같다. 이때 고속전환 밋션에 대한 변속기 미션은 2000rpm으로 동일하게 작동시켰다.
기어비 1/1
정지 급오르막길 오르막길 평길 내리막길
속도(km/h) 0 15 35 50 80
기어단수 1 2 3 4 5
기어비 2/1이상
정지 급오르막길 오르막길 평길 내리막길
속도(km/h) 0 30 70 100 160
기어단수 1 2 3 4 5
상기의 표 1 및 표 2에서도 알 수 있는 바와 같이, 기어비를 1/1에서 2/1이상으로 전환했을 경우, 즉 본 발명에 따른 변속기어를 이용할 경우에는 고속도로의 각 조건에 따라서 차량의 속도가 2배 이상으로 향상되리라 기대된다.
그리고, 연료소비에 대한 고효율 토크 발생구간인, 즉 1,700 ~ 2,200rpm(최적의 힘을 발휘하는 구간)에서도 기어변속이 가능하게 되며, 고효율을 지속적으로유지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 변속기어를 이용할 경우 기어단의 변화에 따라 다음과 같이 작동이 됨에 따라서, 에너지를 절약할 수 있게 된다.
즉, 기어비를 2/1이상으로 하고 기어의 주사용 단수를 1단~3단으로 했을 경우, 오르막(+구배) 도로에서는 시속 70km/h을 유지하면서 엔진미션변속기가 2단으로 되어 엔진미션의 회전력이 약 2배로 높아진다.
따라서, 일반적인 기어단수를 4단으로 할 경우의 시속인 70km/h를 본 발명에 따르면 2단에서 실행이 가능하다.
이를 이용하여, 동일한 속도인 70km/h에서도 더 많은 힘을 전달할 수 있는 역할을 하게 되는 것이다.
그리고, 기어비를 2/1이상으로 하고 기어의 주사용 단수를 4단 및 5단으로 했을 경우, 평길(0 구배) 및 내리막길(- 구배) 등에서는 차량의 주행 중에 이루어진 속도의 가속도가 있기 때문에 많은 힘이 필요없다.
예를 들어, 시속 100km/h로 달리는 스틱차량이 내리막길에서 기어단수를 중립으로 했을 때에도 다양한 내리막 구배에 따라서 속도가 아주 천천히 느려지기 때문에, 이때 5단으로 변환하여 약간의 힘만 가하면 속도는 느려지지 않고 시속 100km/h를 유지할 수 있게 되는 것이다.
즉, 고속도로에서 100km/h 이하로 운행할 때에는 기어단수를 4단으로 운행을 하고 속도 100km/h 이상으로 운행할 때에는 기어단수를 5단으로 운행함으로써, 속도 유지 그리고 필요한 에너지만을 사용하게 되는 것이다.
따라서, 엔진변속기의 최소 효율로 향상될 수 있음에 따라서 속도를 100km/h 이상으로 하여 달려도 연비가 훨씬 좋아질 것으로 판단되며, 이에 따라 엔진 내구력이 향상되고 연비 또한 30% 이상으로 향상될 것으로 기대된다.
상기에는 본 발명에 따른 바람직한 실시예을 설명하고 있지만, 본 발명은 상기에 한정되는 것은 아니고, 청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
10: 기어박스 11: 입력축
12: 출력축 20: 제1 기어부
22: 제1 기어 23: 제1 회동축
30: 제2 기어부 32: 제2 기어
33: 제2 회동축 34: 제3 기어
40: 제3 기어부 42: 제4 기어
43: 제3 회동축 44: 제5 기어
45: 베어링박스
50: 기어스틱 60: 이동저지대

Claims (3)

  1. 자동차의 전륜측 또는 후륜측에 장착되어서 차속이 변환되도록 하는 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어에 있어서,
    엔진에서 발생된 회전력을 밋션을 통해 전달받은 입력축(11)과 상기 입력축(11)으로부터 회전력을 전달받아서 드라이브 샤프트로 회전력을 전달하는 출력축(12)이 구비되고, 내부에 다수 개의 기어를 구비하고 있는 기어박스(10);
    제1 회동축(23)에 장착되어서 상기 입력축(11)으로부터 밋션의 회전력을 전달받아 회전하는 제1 기어(22)로 이루어진 제1 기어부(20);
    상기 제1 기어부(20)의 제1 기어(22)와 치합되어 회전하는 제2 기어(32)와, 상기 제2 기어(32)와 제2 회동축(33)으로 연결되되 축방향으로 이동가능하게 연결되며 상기 제2 기어(32)로부터 회전력을 전달받아 회전하는 제3 기어(34)로 이루어진 제2 기어부(30);
    상기 제2 기어부(30)의 상기 제3 기어(34)와 치합되어 회전하여 회전력을 제3 회동축(43)으로 연결된 상기 출력축(12)으로 전달하는 제4 기어(42) 및 제5 기어(44)로 이루어진 제3 기어부(40); 및
    상기 제2 기어부(30)의 상기 제3 기어(34)와 연결되어서, 상기 제3 기어(34)와 상기 제4 기어(42) 또는 상기 제5 기어(44)와의 치합 상태를 제어하여 저속 또는 고속 상태를 제어하는 기어스틱(50);으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제3 회동축(43)에는 상기 제4 기어(42)의 회전력을 조력하는 베어링이 구비된 베어링박스(45)가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 회동축(33)에는 상기 기어스틱(50)에 의한 상기 제3 기어(34)의 이동을 제한하는 이동저지대(60)가 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 변속기의 회전력을 이용한 변속기어.




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