KR20220090700A - 중형 저상버스용 트랜스퍼 - Google Patents

중형 저상버스용 트랜스퍼 Download PDF

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KR20220090700A
KR20220090700A KR1020200181475A KR20200181475A KR20220090700A KR 20220090700 A KR20220090700 A KR 20220090700A KR 1020200181475 A KR1020200181475 A KR 1020200181475A KR 20200181475 A KR20200181475 A KR 20200181475A KR 20220090700 A KR20220090700 A KR 20220090700A
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Abstract

본 발명인 중형 저상버스용 트랜스퍼는, 하우징, 상부 기어유닛, 중간 기어유닛, 하부 기어유닛을 구비하며, 중간 기어유닛의 스러스트 볼 베어링과 하우징 사이에 설치되어 하우징에 대해 스러스트 볼 베어링을 가압하며, 스러스트 볼 베어링의 마모도를 측정하는 마모측정부재를 포함한다. 이로 인해, 스러스트 볼 베어링의 마모로 인한 소음 및 진동을 감지하여, 트랜스퍼의 고장을 미연에 방지할 수 있다. 따라서, 트랜스퍼가 고장나서, 동력전달시스템 전체가 망가지는 심각한 문제를 예방할 수 있다.

Description

중형 저상버스용 트랜스퍼{Transfer unit for medium-sized low-floor bus}
본 발명은 중형 저상버스용 트랜스퍼에 관한 것이다.
저상버스는 출입구 계단이 없고 바닥이 평평하여 장애인, 노약자, 임산부와 같은 교통약자들이 이용하기에 편리하다.
현재 우수한 도로사정을 가진 도심에서 운행될 수 있는 대형 저상버스는 많이 보급되어 있으나, 열악한 도로사정을 가진 농어촌 지역을 비교적 자유롭게 운행할 수 있는 중형급 저상버스에 대한 보급은 전무한 실정이다.
이러한 실정에도 불구하고, 중형급 저상버스의 보급이 미루어지는 이유는, 중형급 저상버스를 새로 개발하는 데 많은 시간 및 비용이 소요되기 때문이다. 이로 인해, 중형급 저상버스를 새로 개발하는 대신에, 일반적인 중형 고상버스를 중형 저상버스로 개조할 수 있는 방법들이 개발되고 있다.
일반적인 중형 고상버스를 중형 저상버스로 개조하기 위해서, 중형 고상버스의 차체 및 섀시를 저상화하고, 낮아지는 차고만큼 엔진 및 트랜스미션)과, 드라이브 샤프트 간의 단차를 트랜스퍼를 설치하여 해결한다.
그런데, 현재까지 트랜스퍼 자체에서 발생하는 소음 및 진동으로 인한 트랜스퍼의 고장을 예방할 수 있는 방법이 없다. 트랜스퍼가 고장나면, 동력전달시스템 전체가 망가지는 심각한 문제가 발생한다.
한국등록특허(10-2152807)
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 중형 저상버스용 트랜스퍼를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 중형 저상버스용 트랜스퍼는,
하우징;
상기 하우징의 내부에 장착되며, 엔진으로부터의 동력을 트랜스미션을 통해 전달받는 입력축과 상기 입력축에 결합되어 회전하는 상단 기어를 구비하는 상부 기어유닛;
상기 하우징의 내부에 장착되며, 상기 상부 기어유닛의 하부에 접속되어 상기 상부 기어유닛으로부터 동력을 전달받는 중간 기어유닛; 및
상기 하우징의 내부에 장착되며, 상기 중간 기어유닛의 하부에 접속되어 회전하는 하단 기어와 상기 하단 기어와 결합되어 상기 중간 기어유닛으로부터 전달받은 동력을 드라이브 샤프트를 통해 후륜으로 전달하는 출력축을 구비하는 하부 기어유닛을 포함하며,
상기 중간 기어유닛은,
상기 하우징에 고정되는 고정축;
상기 고정축에 결합되는 롤러 베어링;
상기 롤러 베어링의 외주면에 결합되며, 상기 상단 기어와 치합되는 중간 기어;
상기 중간 기어의 전면과 후면에 각각 배치되는 한 쌍의 스러스트 볼 베어링; 및
상기 한 쌍의 스러스트 볼 베어링 중 하나와 상기 하우징 사이에 설치되어 상기 하우징에 대해 상기 스러스트 볼 베어링을 가압하며, 상기 스러스트 볼 베어링의 마모도를 측정하는 마모측정부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 중형 저상버스용 트랜스퍼는, 하우징, 상부 기어유닛, 중간 기어유닛, 하부 기어유닛을 구비하며, 중간 기어유닛의 스러스트 볼 베어링과 하우징 사이에 설치되어 하우징에 대해 스러스트 볼 베어링을 가압하며, 스러스트 볼 베어링의 마모도를 측정하는 마모측정부재를 포함한다. 이로 인해, 스러스트 볼 베어링의 마모로 인한 소음 및 진동을 감지하여, 트랜스퍼의 고장을 미연에 방지할 수 있다. 따라서, 트랜스퍼가 고장나서, 동력전달시스템 전체가 망가지는 심각한 문제를 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중형 저상버스용 트랜스퍼가 설치된 중형 저상버스를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 중형 저상버스용 트랜스퍼를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 중형 저상버스용 트랜스퍼의 전면의 하우징을 제거한 내부 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 하우징에 설치된 중간 기어유닛의 단면을 나타낸 도면이다.
도 5는 중간 기어유닛의 마모방지부재를 분해한 도면이다.
도 6은 중간 기어가 제거된 상태에서, 중간 기어유닛에 접촉식 변위센서가 설치된 단면을 나타낸 도면이다.
도 7은 중간 기어가 설치된 상태에서, 중간 기어유닛에 접촉식 변위센서가 설치된 단면을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 중형 저상버스용 트랜스퍼를 자세히 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 중형 저상버스용 트랜스퍼(10)는, 하우징(100), 상부 기어유닛(200), 중간 기어유닛(300), 하부 기어유닛(400)으로 구성된다.
[하우징]
하우징(100)은 저상버스의 하부에서 트랜스미션(30)과 드라이브 샤프트(40) 사이에 위치된다. 하우징(100)의 내부에는 상부 기어유닛(200), 중간 기어유닛(300), 하부 기어유닛(400)이 장착된다. 하우징(100)의 일측 상부는 트랜스미션(30)과 연결되고, 하우징(100)의 다른 일측 하부는 드라이브 샤프트(40)와 연결된다.
하우징(100)의 내부에는 기어의 원활한 회전과 냉각을 위하여 윤활 오일이 주입된다. 오일은 기어의 회전에 의해 상부로 비산되는 오일 쳐닝(Churning)에 의해 하우징(100) 내부 전체의 윤활 및 냉각에 기여하게 된다.
[상부 기어유닛]
상부 기어유닛(200)은 하우징(100) 내부의 상부에 장착되어, 엔진(20)으로부터 동력을 전달받는다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상부 기어유닛(200)은 입력축(210)과, 상단 기어(220)로 구성된다. 입력축(210)은 엔진(20)으로부터의 동력을 트랜스미션(30)을 통해 전달받는다. 상부기어는 입력축(210)에 결합되어 입력축(210)의 회전에 따라 함께 회전한다.
[중간 기어유닛]
중간 기어유닛(300)은 하우징(100)의 내부에 장착되며, 상부 기어유닛(200)의 하부에 접속되어 상기 상부 기어유닛(200)으로부터 동력을 전달받는다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 중간 기어유닛(300)은 고정축(310), 롤러 베어링(320), 중간 기어(330), 스러스트 볼 베어링(Thrust Ball Bearing)(340), 마모측정부재(350)로 구성된다.
고정축
도 4에 도시된 바와 같이, 고정축(310)은 하우징(100)에 고정된다. 하우징(100)에는 고정축(310)이 장착되는 삽입구(미도시)가 형성될 수 있다. 고정축(310)은 입력축(210)과 동일평면 상에서 상하로 나란하게 배치됨이 바람직하다.
롤러 베어링
도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 롤러 베어링(320)은 고정축(310)에 결합된다.
중간 기어
도 4에 도시된 바와 같이, 중간 기어(330)는 롤러 베어링(320)의 외주면에 결합되며, 상단 기어(220)와 치합된다. 따라서, 상단 기어(220)가 회전함에 따라 중간 기어(330)도 회전하게 된다.
스러스트 볼 베어링
도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 스러스트 볼 베어링(340)은 중간 기어(330)의 전면과 후면에 각각 배치된다.
마모측정부재
마모측정부재(350)는 한 쌍의 스러스트 볼 베어링(340) 중 하나와 하우징(100) 사이에 설치되어 하우징(100)에 대해 스러스트 볼 베어링(340)을 가압하며, 스러스트 볼 베어링(340)의 마모도를 측정한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 마모측정부재(350)는 거리측정용 플레이트(351), 코일 스프링(352), 접촉식 변위센서(353), 제어부(미도시)로 구성된다.
거리측정용 플레이트(351)는 하나의 스러스트 볼 베어링(340)의 일면과 접촉한다. 거리측정용 플레이트(351)는 스러스트 볼 베어링(340)의 볼 회전시 회전하지 않는다.
거리측정용 플레이트(351)는 링부(351a)와, 돌출부(351b)로 구성된다.
링부(351a)는 고리 형상으로 고정축(310)에 삽입되어 하나의 스러스트 볼 베어링(340)의 일면과 접촉한다. 링부(351a)는 스러스트 볼 베어링(340)의 크기에 상응하는 크기로 형성된다.
돌출부(351b)는 링부(351a)의 외주면의 일부에서 돌출 연장되며, 접촉식 변위센서(353)가 접촉된다. 돌출부(351b)는 중앙 영역에 접촉식 변위센서(353)가 접촉되는 반구 형상의 함몰부가 형성된다. 돌출부(351b)가 움푹 들어간 반구 형상의 함몰부를 가짐으로써, 접촉식 변위센서(253)의 프로브(probe) 끝점이 돌출부(251b)의 반구 중심 한점에 위치될 수 있다. 따라서, 접촉식 변위센서(353)가 거리측정용 플레이트(351)의 변위를 일관되고 정확하게 측정할 수 있다.
코일 스프링(352)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(100)과 거리측정용 플레이트(351) 사이에 배치된다. 코일 스프링(352)은 하우징(100)에 대해 거리측정용 플레이트(351)를 가압한다. 코일 스프링(352)의 힘에 의해 거리측정용 플레이트(351)와 스러스트 볼 베어링(340)이 하우징(100)에 대해 밀림으로써 거리측정용 플레이트(351)와 스러스트 볼 베어링(340)은 유격 없이 거리를 유지할 수 있다.
접촉식 변위센서(353)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징(100)에 형성된 센서용 삽입구(G)를 통해 설치되며, 거리측정용 플레이트(351)에 접촉하여 코일 스프링(352)에 의한 거리측정용 플레이트(351)의 이동거리를 감지한다.
접촉식 변위센서(353)는 접촉식 프로브(Probe) 형태로서, 하우징(100)에 형성된 센서용 삽입구(G)를 통해 하우징(100)의 외부에서 하우징(100)의 내부로 삽입되어 거리측정용 플레이트(351)의 돌출부(351b)에 접촉된다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 하우징(100)의 센서용 삽입구(G)와 상기 접촉식 변위센서(353) 사이에는 상기 하우징(100) 내부의 오일이 누수되는 것을 방지하기 위한 실링용 오링(354)이 설치된다. 센서용 삽입구(G)에 접촉식 변위센서(353)가 삽입된 후 센서용 삽입구(G)와 접촉식 변위센서(353) 사이에 유격이 존재할 수 있다. 따라서, 센서용 삽입구(G)와 접촉식 변위센서(353) 사이에 실링용 오링(354)을 삽입하여 하우징(100) 내부의 오일이 센서용 삽입구(G)와 접촉식 변위센서(353) 사이의 유격으로 새는 것을 막는다. 센서용 삽입구(G)의 입구는 실링용 오링(354)이 배치될 수 있도록 확장 형성된다.
제어부(미도시)는 접촉식 변위센서(353)로부터 측정된 상기 거리측정용 플레이트(351)의 이동거리를 전달받아 스러스트 볼 베어링(340)의 마모 정도를 확인한다. 만약, 접촉식 변위센서(353)로부터 측정된 거리측정용 플레이트(351)의 이동거리가 설정기준치 이상인 경우, 제어부는 운전자의 계기판에 스러스트 볼 베어링(340)의 교체를 표시한다.
[하부 기어유닛]
하부 기어유닛(400)은 하우징(100) 내부의 하부에 장착되며, 중간 기어유닛(300)으로부터 전달받은 동력을 드라이브 샤프트(40)를 통해 후륜으로 전달한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하부 기어유닛(400)은 하단 기어(420)와, 출력축(410)으로 구성된다.
하단 기어(420)는 중간 기어유닛(300)의 하부에 접속되어 회전한다. 즉, 하단 기어(420)는 중간 기어유닛(300)의 중간 기어(330)에 치합되어, 중간 기어(330)의 회전에 따라 회전한다.
출력축(410)은 하단 기어(420)와 결합되어 회전함으로써, 중간 기어유닛(300)으로부터 전달받은 동력을 드라이브 샤프트를 통해 후륜으로 전달한다. 출력축(410)은 입력축(210), 고정축(310)과 동일평면 상에서 상하로 나란하게 배치됨이 바람직하다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 중형 저상버스용 트랜스퍼의 작동을 자세히 설명한다. 도 1 내지 도 3을 기본적으로 참조한다.
엔진(20)이 구동되면, 엔진(20)으로부터의 동력이 트랜스미션(30)을 거쳐 트랜스퍼(10)의 입력축(210)으로 전달되어 입력축(210)과 결합된 상단 기어(220)가 회전한다.
상단 기어(220)의 회전에 따라, 상단 기어(220)의 하부에 치합된 중간 기어(330)와, 중간 기어(330)의 하부에 치합된 하단 기어(420)가 회전한다.
하단 기어(420)와 결합된 출력축(410)도 함께 회전함으로써, 출력축(410)에 연결된 드라이브 샤프트(40)로 엔진(20)으로부터의 동력이 전달되고, 드라이브 샤프트(40)를 통해 후륜으로 동력이 전달된다.
이때, 중간 기어(330)의 회전에 따라, 중간 기어(330)의 전면과 후면에 배치된 스러스트 볼 베어링(340)도 함께 회전한다. 거리측정용 플레이트(351)는 스러스트 볼 베어링(340)의 볼 회전시 회전하지 않는다.
초기 상태에서 스러스트 볼 베어링(340)은 코일 스프링(352)에 의해 거리측정용 플레이트(351)와 함께 밀려 압착되며, 유격 없이 거리가 유지된다. 시간이 흘러 스러스트 볼 베어링(340)이 마모되면, 코일 스프링(352)의 힘에 의해 거리측정용 플레이트(351)와 스러스트 볼 베어링(340)이 원래 위치에서 하우징(100)의 반대 방향 즉, 중간 기어(330) 쪽으로 전진하게 된다.
거리측정용 플레이트(351)가 중간 기어(330) 쪽으로 전진하게 되면서 접촉식 변위센서(353)에 의해 이동거리가 측정된다.
제어부(미도시)는 접촉식 변위센서(353)로부터 측정된 거리측정용 플레이트(351)의 이동거리를 전달 받아 마모 정도를 확인하고, 운전자의 계기판에 스러스트 볼 베어링(340)의 교체를 표시한다.
운전자는 서비스 센터로 가, 스러스트 볼 베어링(340)을 교체하고, 트랜스퍼 및 동력전달시스템 전반에 대해 점검받는다.
10: 트랜스퍼 100: 하우징
200: 상부 기어유닛 210: 입력축
220: 상단 기어 300: 중간 기어유닛
310: 고정축 320: 롤러 베어링
330: 중간 기어 340: 스러스트 볼 베어링
350: 마모측정부재 351: 거리측정용 플레이트
352: 코일 스프링 353: 접촉식 변위센서
354: 실링용 오링 400: 하부 기어유닛
410: 출력축 420: 하단 기어

Claims (5)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 내부에 장착되며, 엔진으로부터의 동력을 트랜스미션을 통해 전달받는 입력축과 상기 입력축에 결합되어 회전하는 상단 기어를 구비하는 상부 기어유닛;
    상기 하우징의 내부에 장착되며, 상기 상부 기어유닛의 하부에 접속되어 상기 상부 기어유닛으로부터 동력을 전달받는 중간 기어유닛; 및
    상기 하우징의 내부에 장착되며, 상기 중간 기어유닛의 하부에 접속되어 회전하는 하단 기어와 상기 하단 기어와 결합되어 상기 중간 기어유닛으로부터 전달받은 동력을 드라이브 샤프트를 통해 후륜으로 전달하는 출력축을 구비하는 하부 기어유닛을 포함하며,
    상기 중간 기어유닛은,
    상기 하우징에 고정되는 고정축;
    상기 고정축에 결합되는 롤러 베어링;
    상기 롤러 베어링의 외주면에 결합되며, 상기 상단 기어와 치합되는 중간 기어;
    상기 중간 기어의 전면과 후면에 각각 배치되는 한 쌍의 스러스트 볼 베어링; 및
    상기 한 쌍의 스러스트 볼 베어링 중 하나와 상기 하우징 사이에 설치되어 상기 하우징에 대해 상기 스러스트 볼 베어링을 가압하며, 상기 스러스트 볼 베어링의 마모도를 측정하는 마모측정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 중형 저상버스용 트랜스퍼.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마모측정부재는,
    상기 스러스트 볼 베어링의 일면과 접촉하는 거리측정용 플레이트;
    상기 하우징과 상기 거리측정용 플레이트 사이에 배치되어 상기 하우징에 대해 상가 거리측정용 플레이트를 가압하는 코일 스프링;
    상기 하우징에 형성된 센서용 삽입구를 통해 설치되며, 상기 거리측정용 플레이트에 접촉하여 상기 코일 스프링에 의한 상기 거리측정용 플레이트의 이동거리를 감지하는 접촉식 변위센서; 및
    상기 접촉식 변위센서로부터 측정된 상기 거리측정용 플레이트의 이동거리를 전달받아 스러스트 볼 베어링의 마모 정도를 확인하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중형 저상버스용 트랜스퍼.
  3. 제2항에 있어서, 상기 거리측정용 플레이트는,
    상기 고정축에 삽입되는 링부; 및
    상기 링부의 외주면의 일부에서 돌출 연장되며, 상기 접촉식 변위센서가 접촉되는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중형 저상버스용 트랜스퍼.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하우징의 센서용 삽입구와 상기 접촉식 변위센서 사이에는 상기 하우징 내부의 오일이 누수되는 것을 방지하기 위한 실링용 오링이 설치되는 것을 특징으로 하는 중형 저상버스용 트랜스퍼.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 접촉식 변위센서로부터 측정된 상기 거리측정용 플레이트의 이동거리가 설정기준치 이상인 경우 운전자의 계기판에 상기 스러스트 볼 베어링의 교체를 표시하는 것을 특징으로 하는 중형 저상버스용 트랜스퍼.
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