KR20240077075A - 변속기용 허브 및 변속기 - Google Patents

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KR20240077075A
KR20240077075A KR1020220159173A KR20220159173A KR20240077075A KR 20240077075 A KR20240077075 A KR 20240077075A KR 1020220159173 A KR1020220159173 A KR 1020220159173A KR 20220159173 A KR20220159173 A KR 20220159173A KR 20240077075 A KR20240077075 A KR 20240077075A
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KR1020220159173A
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이기호
장종희
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엘에스엠트론 주식회사
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Abstract

본 발명은 변속기용 허브 및 변속기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 변속기용 허브는 치면 단차를 이용하여 슬리브의 임의적인 이탈을 방지함으로써 걸림 구조가 있는 전체 영역이 슬리브를 거는 기능을 수행하기 때문에 작동의 신뢰성이 담보된다.

Description

변속기용 허브 및 변속기{HUB FOR TRANSMISSION AND TRANSMISSION}
본 발명은 변속기용 허브에 관한 것으로, 특히 농용 트랙터의 피티오 변속에 유용하게 적용될 수 있는 기술과 관련된다.
변속기는 주로 차량이나 작업 기계에서 동력축의 회전 동력을 피동축으로 전달할 때 회전 속도비를 가감하여 전달하는데 사용된다.
농용 트랙터의 경우에도 주행이나 피티오(PTO : Power Take Off)에서 적절한 변속이 필요하다.
변속기는 동력축의 회전에 구속되거나 구속이 해제될 수 있는 많은 변속기어들을 가진다.
일반적으로, 변속기어들을 동력축에 구속시키거나 해제시키기 위해서 허브(Hub)와 슬리브(Sleeve)를 이용한다.
허브는 동력축과 일체로 결합되어서 동력축과 함께 회전한다. 그리고 허브의 외경면에는 스플라인 기어치들이 형성되어 있다.
슬리브는 내 측으로 허브가 끼워지는 원통 형상이며, 그 내경면이 허브와 상시 기어물림 되어 있다. 이를 위해 슬리브의 내경면에는 허브의 외경면에 있는 스플라인 기어치들과 기어물림 되는 스플라인 기어치들이 형성되어 있다.
슬리브는 허브와 상시 기어물림되어 있지만, 이동 조작이 행해지면 허브에 의해 안내되면서 미끄럼 이동을 하여 그 위치가 변경될 수 있다.
슬리브는 이동 조작에 의해 복수의 지점에 위치될 수 있다.
그리고 복수의 지점 각각 마다 변속기어들과 선택적으로 기어물림 되거나, 아이들(Idle) 상태로 전환될 수 있다.
슬리브는 요구된 위치에서 이탈되지 않아야만, 의도된 조작대로 변속이 이루어진다.
그런데, 작동 충격 등으로 종종 슬리브가 요구된 위치에 안정적으로 있지 못하고 이탈하는 경우가 발생한다. 그래서 그 문제를 해결하기 위한 여러 가지 제안들이 있어 왔다.
그러한 제안들 중의 하나는 허브의 대경 단차를 이용하는 기술이다.
대경 단차를 이용하는 기술은 도 1의 과장도에서와 같이 허브(H)의 외경면에 있는 스플라인 기어치(T)들에 대경 단차(r)를 두어 슬리브의 임의적인 이탈을 방지하는 기술이다. 여기서 대경(R1, R2)은 허브(H)의 회전 중심선(OL)에서 스플라인 기어치(T)의 말단(끝단)까지의 거리를 의미한다.
도 1에서 스플라인 기어치(T)들은 2개의 대경(R1, R2)을 가진다. 양 단의 대경은 R1이고, 양 단 사이에 있는 중단의 대경은 R2이다.
도 1의 구조에서 좌측에 있던 슬리브가 우측으로 이동하거나, 우측에 있던 슬리브가 좌측으로 이동하고자 할 때, R1의 대경 부위에서 걸리게 된다. 그래서 슬리브의 임의적인 이동이 방지될 수 있는 것이다.
이와 같은 대경 단차를 이용한 방식은 허브(H)와 슬리브의 제작 및 설계 공차를 이용하기 위한 것이다. 더 구체적으로는, 공차에서 오는 슬리브의 자중에 의한 처짐을 이용하는 것이다.
예를 들어, 슬리브가 허브(H)의 중단 부위(대경이 상대적으로 작은 부위)에만 기어물림 되어 있다고 가정한다. 이럴 경우 허브(H)와 슬리브 간의 공차 때문에, 슬리브가 하방으로 처진다. 이 때문에 슬리브의 높이가 낮아진다. 그래서 높이가 낮아진 슬리브의 상측 양단은 허브(H)의 양단 부위(대경이 상대적으로 큰 부위)에 걸리게 되는 것이다.
그런데, 공차는 플러스(+) 공차나 마이너스(-) 공차가 있을 수 있고, 최소화될 필요도 있다. 또, 양 대경 단차(R1-R2 = r)도 수 마이크로미터(㎛)에 불과하다. 그리고 슬리브의 처짐으로 인해 허브(H)와 슬리브의 걸림 구조도 상측 일부 영역에서만 형성된다. 이러한 요인들 때문에 대경 단차를 이용한 방식이 적용된 경우라도, 작은 충격에 의해 슬리브가 쉽게 걸림 구조를 넘어 이탈할 수 있게 된다.
대한민국 등록특허 10-1580063호
본 발명은 걸림 구조를 가진 전체 영역에서 슬리브를 걸 수 있도록 하기 위한 고민으로부터 안출되었다.
본 발명의 제1 형태에 따른 변속기용 허브는 슬리브의 내경면과 기어물림 되는 외경면에 형성된 제1 스플라인 기어치들; 및 상기 제1 스플라인 기어치들 일 측으로 상기 외경면에 형성된 제2 스플라인 기어치들; 을 포함하며, 상기 외경면을 평면상에 펼쳤을 때, 회전 방향으로 상기 제1 스플라인 기어치들의 치폭이 상기 제2 스플라인의 기어치들의 치폭보다 더 넓어서 상기 제2 스플라인 기어치들와 기어물림 되어 있는 상기 슬리브가 상기 제1 스플라인 기어치들의 방향으로 임의적으로 이동되는 것이 방지된다.
상기 제1 스플라인 기어치들과 상기 제2 스플라인 기어치들 사이에는 이격홈이 형성되어 있어서, 상기 제1 스플라인 기어치들과 상기 제2 스플라인 기어치들은 이격되어 있다.
상기 제2 스플라인 기어치들의 일 측으로 상기 외경면에 형성됨으로써 상기 제1 스플라인 기어치들과 사이에 상기 제2 스플라인 기어치들이 배치되도록 형성된 제3 스플라인 기어치들; 을 더 포함하고, 상기 외경면을 평면상에 펼쳤을 때, 상기 제3 스플라인 기어치들의 치폭이 상기 제2 스플라인 기어치들의 치폭보다 더 넓어서 상기 제2 스플라인 기어치들과 기어물림 되어 있는 상기 슬리브가 상기 제3 스플라인 기어치들의 방향으로 임의적으로 이동되는 것이 방지된다.
상기 제1 스플라인 기어치들과 상기 제2 스플라인 기어치들 사이에는 제1 이격홈이 형성되어 있어서, 상기 제1 스플라인 기어치들과 상기 제2 스플라인 기어치들은 상기 제1 이격홈을 사이에 두고 이격되어 있고, 상기 제2 스플라인 기어치들과 상기 제3 스플라인 기어치들 사이에는 제2 이격홈이 형성되어 있어서, 상기 제2 스플라인 기어치들과 상기 제3 스플라인 기어치들은 상기 제2 이격홈을 사이에 두고 이격되어 있다.
상기 제1 스플라인 기어치들과 상기 제2 스플라인 기어치들 사이의 간격의 길이는 상기 슬리브가 상기 허브와 기어물림 되는 부위의 길이보다 더 길다.
본 발명의 제2 형태에 따른 변속기용 허브는 슬리브의 내경면과 기어물림 되는 외경면에 형성된 제1 스플라인 기어치들; 및 상기 제1 스플라인 기어치들의 일 측으로 상기 외경면에 형성된 제2 스플라인 기어치들; 을 포함하며, 상기 제1 스플라인 기어치들의 치간 간격은 상기 제2 스플라인 기어치들의 치간 간격보다 좁고, 상기 제1 스플라인 기어치들의 치간 간격은 인접한 제1 스플라인 기어치들 간에 서로 마주보는 치면 사이의 간격이고, 상기 제2 스플라인 기어치들의 치간 간격은 인접한 제2 스플라인 기어치들 간에 서로 마주보는 치면 사이의 간격이며, 치간 간격은 회전중심선에서 동일한 반경 상에 위치한 지점들 간의 간격으로 정의된다.
상기 제2 스플라인 기어치들의 일 측으로 상기 외경면에 형성됨으로써 상기 제1 스플라인 기어치들과 사이에 상기 제2 스플라인 기어치들이 배치되도록 형성된 제3 스플라인 기어치들; 을 더 포함하고, 상기 제3 스플라인 기어치들의 치간 간격은 상기 제2 스플라인 기어치들의 치간 간격보다 좁으며, 상기 제3 스플라인 기어치들의 치간 간격은 인접하는 제3 스플라인 기어치들 간에 서로 마주보는 치면 사이의 간격이다.
상기 제1 스플라인 기어치들과 상기 제2 스플라인 기어치들 사이의 간격의 길이는 상기 슬리브가 상기 허브와 기어물림 되는 부위의 길이보다 더 길다.
본 발명의 제3 형태에 따른 변속기용 허브는 슬리브의 내경면과 기어물림 되는 외경면에 형성된 제1 스플라인 기어치들; 및 상기 제1 스플라인 기어치들 일 측으로 상기 외경면에 형성된 제2 스플라인 기어치들; 을 포함하며, 상기 슬리브가 상기 제2 스플라인 기어치들과 기어물림 되어 있는 상태에서 동력축이 회전함으로써 상기 제2 스플라인 기어치들이 상기 슬리브에 있는 스플라인 기어치들과 밀착하게 되면 상기 슬리브가 상기 제1 스플라인 기어치들의 방향으로 임의적으로 이동되는 것이 방지되도록, 상기 제1 스플라인 기어치들은 상기 슬리브를 거는 걸림 부위를 가지게 되고, 상기 걸림 부위는 상기 제1 스플라인 기어치들의 치폭 방향에 위치한다.
상기 제2 스플라인 기어치들의 일 측으로 상기 외경면에 형성됨으로써 상기 제1 스플라인 기어치들과 사이에 상기 제2 스플라인 기어치들이 배치되도록 형성된 제3 스플라인 기어치들; 을 더 포함하고, 상기 슬리브가 상기 제2 스플라인 기어치들과 기어물림 되어 있는 상태에서 동력축이 회전함으로써 상기 제2 스플라인 기어치들이 상기 슬리브에 있는 스플라인 기어치들과 밀착하게 되면 상기 슬리브가 상기 제3 스플라인 기어치들의 방향으로 임의적으로 이동되는 것이 방지되도록, 상기 제3 스플라인 기어치들은 상기 슬리브를 거는 걸림 부위를 가지게 되고, 상기 걸림 부위는 상기 제3 스플라인 기어치들의 치폭 방향에 위치한다.
상기 제1 스플라인 기어치들과 상기 제2 스플라인 기어치들 사이의 간격의 길이는 상기 슬리브가 상기 허브와 기어물림 되는 부위의 길이보다 더 길다.
본 발명에 따른 변속기는 동력축과 함께 회전하는 상기한 허브; 상기 허브의 외경면과 기어물림 되는 내경면을 가지며, 상기 허브에 미끄럼 이동이 가능하게 구비되는 슬리브; 및 상기 슬리브의 위치가 조작됨에 따라 상기 슬리브와 선택적으로 어느 하나가 기어물림 되어서 회전하는 복수의 변속기어; 를 포함한다.
본 발명에 따르면 작동 과정에서 슬리브의 내경면에 있는 스플라인 기어치들이 허브의 양단에 있는 스플라인 기어치들에 걸리게 되어 전체 영역에서 걸림 구조가 유지되므로 작동의 신뢰성이 담보되고, 더 안정적으로 슬리브의 이탈을 방지할 수 있는 상승된 효과가 있다.
특히, 본 발명은 변속 단수가 적은 농용 트랙터의 PTO 변속기에 적용되어, 농용 트랙터에 최적화된 변속 전달 구조를 가능하게 한다.
도 1은 종래기술을 설명하기 위한 과장된 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기용 허브에 대한 과장된 개념도이다.
도 3 내지 도 10은 도 2의 허브가 적용된 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기의 주요 부위에 대한 개략도이다.
도 11은 도 2의 변속기에 대한 부가적인 설명을 위한 참고도이다.
도 12는 본 발명이 다른 실시예에 따른 변속기용 허브에 대한 과정된 개념도이다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 설명의 간결함을 위해 주지된 구성에 대한 설명은 가급적 생략하거나 압축한다. 참고로, 본 발명의 설명 및 도면에서의 방향은 임의로 부여한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기용 허브(10, 이하 '허브'라 약칭함)에 대한 과장도이다.
허브(10)는 동력축(DS)에 일체로 결합되어 있다.
그리고 본 실시예에 따른 허브(10)의 경우에도 그 외경면(ES)이 슬리브(20)의 내경면(IS)과 기어물림 된다. 이를 위해 허브(10)는 외경면(ES)에 제1 스플라인 기어치(11)들, 제2 스플라인 기어치(12)들, 제3 스플라인 기어치(13)들을 가진다.
제1 스플라인 기어치(11)들이 가장 좌 측에 배치되고, 제2 스플라인 기어치(12)들은 제1 스플라인 기어치(11)들의 우 측에 배치된다. 그리고 제3 스플라인 기어치(13)들은 제2 스플라인 기어치(12)들의 우 측에 배치된다. 그래서 제1 스플라인 기어치(11)들과 제3 스플라인 기어치(13)들이 허브(10)의 양 단에 배치되고, 제1 스플라인 기어치(11)들과 제3 스플라인 기어치(13)들 사이에 제2 스플라인 기어치(12)들이 배치된다.
제1 스플라인 기어치(11)들과 제2 스플라인 기어치(12)들 사이에는 제1 이격홈(G1)이 형성되어 있다. 그래서 제1 스플라인 기어치(11)와 제2 스플라인 기어치(12)는 제1 이격홈(G1)을 사이에 두고 이격되어 있다.
또, 제2 스플라인 기어치(12)들과 제3 스플라인 기어치(13)들 사이에는 제2 이격홈(G2)이 있다. 그래서 제2 스플라인 기어치(12)와 제3 스플라인 기어치(13)도 제2 이격홈(G2)을 사이에 두고 이격되어 있다.
당연히, 제1 이격홈(G1)이 있는 영역과 제2 이격홈(G2)이 있는 영역은 허브(10)와 슬리브(20)가 기어물림 되지 않는 영역이다.
본 실시예에 따른 허브(10)는 제1 스플라인 기어치(11)들, 제2 스플라인 기어치(12)들, 제3 스플라인 기어치(13)들 사이에 대경 단차가 없다. 물론, 실시하기에 따라서는 제1 스플라인 기어치(11)들, 제2 스플라인 기어치(12)들, 제3 스플라인 기어치(13)들 간에 대경 단차를 두어 본 발명과 병행 결합시키는 것도 충분히 고려될 수 있다.
도 3은 허브(10)의 외경면(ES)을 평면상에 펼쳐 놓은 과장된 개념도이다.
도 3을 참고하면, 제1 스플라인 기어치(11)들의 치폭(W1)과 제3 스플라인 기어치(13)들의 치폭(W1)은 제2 스플라인 기어치(12)들의 치폭(W2)보다 더 넓다. 여기서 치폭(W1, W2)은 허브(10)가 회전중심선(OL)을 기준으로 회전할 때 각각의 스플라인 기어치(11, 12, 13)들의 회전방향으로의 넓이(폭)를 의미한다.
본 실시예에서는 제1 스플라인 기어치(11)들의 치폭(W1)과 제3 스플라인 기어치(13)들의 치폭(W1)을 동일하게 설계하였다.
그러나 실시하기에 따라서는 제1 스플라인 기어치(11)들의 치폭(W1)과 제3 스플라인 기어치(13)들의 치폭(W1)은 다르게 설계될 수 있다. 다만 이 경우에도 제1 스플라인 기어치(11)들의 치폭(W1)과 제3 스플라인 기어치(13)들의 치폭(W1)은 모두 제2 스플라인 기어치(12)들의 치폭(W2)보다 더 넓어야 한다.
또한, 제1 스플라인 기어치(11)들의 치간 간격(t1)과 제3 스플라인 기어치(13)들의 치간 간격(t1)은 제2 스플라인 기어치(12)들의 치간 간격(t2)보다 좁다. 여기서 제1 스플라인 기어치(11)들의 치간 간격(t1)은 인접한 제1 스플라인 기어치(11)들 간에 서로 마주보는 치면 사이의 간격이고, 제3 스플라인 기어치(13)들의 치간 간격(t1)은 인접한 제3 스플라인 기어치(13)들 간에 서로 마주보는 치면 사이의 간격이다. 마찬가지로 제2 스플라인 기어치(12)들의 치간 간격(t2)은 인접하는 제2 스플라인 기어치(12)들 간에 서로 마주보는 치면 사이의 간격이다.
한편, 도 3의 개념도에는 표현되지 않았지만, 도 4의 개념도에서와 같이 제1 스플라인 기어치(11), 제2 스플라인 기어치(12) 및 제3 스플라인 기어치(13)는 말단(ET)으로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 가진다. 그래서 치간 간격(t1, t2)은 도 5의 개념도에서와 같이 허브(10)의 회전중심선(OL)에서 동일한 반경 상에 위치한 지점(P1과 P2 / P3와 P4)들 간의 간격으로 정의된다.
이어서 위와 같은 구조를 가진 허브(10)의 작용에 대해서 설명한다.
도 6은 허브(10)의 외경면(ES)과 슬리브(20)의 내경면(IS)을 동일 평면상에서 펼쳐 놓은 과장된 개념도이다.
도 6의 (a)는 현재 슬리브(20)의 스플라인 기어치(21)들이 제2 스플라인 기어치(12)들과만 기어물림 되어 있는 상태를 도시하고 있다.
도 6의 (a)를 보면, 허브(10)에 있는 제2 스플라인 기어치(12)들의 길이가 슬리브(20)에 있는 스플라인 기어치(21)의 길이보다 짧다. 여기서의 길이는 회전중심선(OL) 방향인 좌우 방향으로의 길이를 의미한다.
도 6의 (a) 상태에서 동력축(DS)이 회전하면, 허브(10)도 함께 회전하게 된다. 그래서 도 6의 (b)와 같이 슬리브(20)의 스플라인 기어치(21)들이 제2 스플라인 기어치(12)들에 밀착된다.
도 6의 (b) 상태에서는 슬리브(20)가 좌측이나 우측 방향으로 임의적인 이동을 하고자 할 때, 슬리브(20)의 스플라인 기어치(21)들의 좌측이나 우측 끝단이 제1 스플라인 기어치(11)들이나 제3 스플라인 기어치(13)들에 걸리게 된다.
그래서 슬리브(20)가 임의적으로 제1 스플라인 기어치(11)들을 넘어 가거나, 제3 스플라인 기어치(13)들을 넘어 가지 못하게 된다.
특히, 도 6의 (b)에서 알 수 있는 바와 같이, 슬리브(20)의 자중에 따른 처짐과 무관하게 슬리브(20)에 있는 모든 스플라인 기어치(21)들이 제1 스플라인 기어치(11)들이나 제3 스플라인 기어치(13)들에 걸리는 상태가 된다. 즉 동력축(DS)이 회전하면, 모든 제1 스플라인 기어치(11)들과 모든 제3 스플라인 기어치(13)들이 동력축(DS)의 회전 방향(A)과 반대 측 방향에 있는 치면 부위가 슬리브(20)의 스플라인 기아치(21)들을 거는 걸림 부위(H)로 기능하게 되는 것이다. 그래서 동력축(DS)이 회전함에 따라 더욱 안정적인 슬리브(20)의 걸림 구조가 완성될 수 있다.
동작 과정에서 제1 스플라인 기어치(11)와 제3 스플라인 기어치(13)에 있는 걸림 부위(H)는 치폭 방향으로 형성된다. 여기서 치폭 방향은 허브(10)가 회전하는 방향을 의미한다.
한편, 제1 이격홈(G1)은 제1 스플라인 기어치(11)와 제2 스플라인 기어치(12) 간의 치면 단차를 명확히 설정할 수 있게 하여 제1 스플라인 기어치(11)에 의한 슬리브(20)의 안정적인 걸림 구조를 가능하게 한다.
마찬가지로 제2 이격홈(G2)은 제2 스플라인 기어치(12)와 제3 스플라인 기어치(13) 간의 치면 단차를 명확히 설정할 수 있게 하여 제3 스플라인 기어치(13)에 의한 슬리브(20)의 안전적인 걸림 구조를 가능하게 한다.
도 7은 도 2의 허브(10)가 적용된 변속기(TM)의 주요 부위에 대한 개략도이다.
변속기(TM)는 허브(10), 슬리브(20), 제1 변속기어(30), 제2 변속기어(40), 제3 변속기어(50)를 포함한다.
허브(10)는 동력축(DS)에 일체로 결합되어 있기 때문에, 동력축(DS)의 회전에 연동하여 함께 회전한다.
슬리브(20)는 허브(10)의 외경면(ES)과 기어물림 되는 내경면(IS)을 가진다.
슬리브(20)는 내경면(IS)에 있는 스플라인 기어치(21) 외에서 외경에서 외측으로 돌출된 슬리브기어치(22)를 더 가진다.
슬리브(20)는 허브(10)에 의해 안내되면서, 이동 조작에 의해 좌우 방향으로 미끄럼 이동을 할 수 있다.
제1 변속기어(30)는 제1 기어치(31)를 가지고 있고, 제2 변속기어(40)는 제2 기어치(41)를 가지고 있으며, 제3 변속기어(50)는 제3 기어치(51)를 가지고 있다.
제1 기어치(31), 제2 기어치(41) 및 제3 기어치(51)는 슬리브(20)와 기어물림 될 수 있다.
도 7은 현재 슬리브(20)가 아이들 상태에 있다. 즉, 도 7의 상태에서는 슬리브(20)가 제1 변속기어(30), 제2 변속기어(40) 및 제3 변속기어(50) 모두와 기어물림 되어 있지 않다.
도 7의 상태에서 슬리브(20)가 좌측으로 이동하여 도 8의 상태가 되면, 슬리브(20)의 외경 쪽에서 외측으로 더 돌출되어 있는 슬리브기어치(22)들이 제1 변속기어(30)의 제1 기어치(31)들과 스플라인 결합을 이루게 된다. 그래서 동력축(DS)의 회전력이 허브(10)와 슬리브(20)를 순차적으로 거쳐 제1 변속기어(30)로 전달된다. 이 때, 슬리브(20)는 도 6에서와 같이 제2 스플라인 기어치(12)들과만 스플라인 결합을 이루는 상태가 된다. 그리고 동작 과정에서 슬리브(20)의 스플라인 기어치(21)들은 제1 스플라인 기어치(11)들과 제2 스플라인 기어치(12)들에 의해서 양단이 걸리게 되어서 좌우 방향으로 임의적인 위치 이동이 방지된다.
그래서 도 7의 변속기(TM)의 구조를 가지는 경우, 제1 스플라인 기어치(11)들과 제3 스플라인 기어치(13)들 사이의 간격의 길이(L1)는 슬리브(20)가 허브(10)와 기어물림 되는 부위의 길이보다 최소한 동일하거나 더 긴 것이 바람직하다.
계속하여 도 8의 상태에서 이동 조작에 의해 슬리브(20)가 좌측으로 더 이동하여 도 9의 상태가 되면 슬리브(20)의 스플라인 기어치(21)들이 제2 기어(40)의 제2 기어치(41)들과 스플라인 결합을 이루게 된다. 그래서 동력축(DS)의 회전력이 허브(10) 및 슬리브(20)를 순차적으로 거쳐 제2 기어(40)로 전달된다.
한편, 도 10의 상태에서는 슬리브(20)가 우측으로 완전히 이동하여 슬리브(20)의 스플라인 기어치(21)들이 제3 변속기어(50)의 제3 기어치(51)들과 스플라인 결합을 이루고 있다. 도 9의 상태에서는 동력축(DS)의 회전력이 허브(10) 및 슬리브(20)를 순차적으로 거쳐 제3 변속기어(50)로 전달된다.
이렇게 슬리브(20)가 복수의 변속기어(30, 40, 50)와 선택적으로 기어물림 됨으로써 동력축(DS)의 회전력은 복수의 변속기어(30, 40, 50)에 선택적으로 전달된다.
<부가적인 설명>
1. 기어의 개수 관련
도 7의 변속기(TM)는 선택적으로 슬리브(20)와 기어물림 될 수 있는 3개의 변속기어(30, 40, 50)를 가진다.
그러나, 슬리브(20)의 적당한 위치에 기어치들을 더 추가하면, 이에 대응하여 변속기어(30, 40, 50)의 개수를 더 늘리는 것도 얼마든지 가능하다.
또, 제3 변속기어(50)를 생략하고, 제1 변속기어(30)와 제2 변속기어(40) 2개만을 가지는 변속기(TM)도 고려될 수 있다. 이 경우, 제3 스플라인 기어치(13)를 생략하는 것도 가능하다. 반대로 제1 변속기어(30)나 제2 변속기어(40) 중 어느 하나가 생략될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 허브(10)는 슬리브(20)와 기어물림 될 수 있는 변속기어(30, 40, 50)의 개수가 2개 이상이면 얼마든지 적용할 수 있다.
2. 스플라인 기어치의 형상 관련
도 2 내지 도 6는 본 발명의 명확한 이해를 위해서 많이 과장된 개념도이다. 그래서 이동 조작에 따른 슬리브(20)의 부드러운 이동에 대한 구성은 무시되고 있다.
그러나 슬리브(20)가 위치 이동되도록 조작되었을 시에, 슬리브(20)가 제1 스플라인 기어치(11)들과 제3 스플라인 기어치(13)들을 부드럽게 넘어갈 수 있는 구조를 가질 필요가 있다.
이는 도 11에서와 같이 제1 스플라인 기어치(11)의 우측단을 경사(i1)지게 가공하고, 슬리브(20)에 있는 스플라인 기어치(21)의 좌측단을 경사(i2)지게 가공함으로써 해결될 수 있다. 마찬가지로 제3 스플라인 기어치(13)의 좌측단과 슬리브(20)에 있는 스플라인 기어치(21)의 우측단도 경사지게 가공할 필요가 있다.
이러한 경사(i1, i2)들은 도 8의 상태에서 이루어지는 동작 과정에서 슬리브(20)가 제1 스플라인 기어치(11)들과 제3 스플라인 기어치(13)들 사이에 위치되도록 유도하는 기능도 가진다.
3. 허브의 다른 예 관련
만일 동력축(DS)이 일 방향 회전만 가능한 경우에는, 도 12와 같은 구조를 가지는 것도 가능하다.
도 12의 허브(10)에 있는 제1 스플라인 기어치(11)와 제3 스플라인 기어치(13)는 도 6의 예와 달리 그 중심선(CL1)이 제2 스플라인 기어치(12)의 중심선(CL2)과 일치하지 않는다. 이 경우에는 더 안정적인 걸림 구조가 가능해질 수 있다.
상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이며, 다양한 응용 형태를 가질 수 있다. 그래서 본 발명이 위에 기재된 내용으로만 국한되게 이해되면 아니 된다. 대신 본 발명의 권리범위는 별도로 기재된 청구범위 및 그 균등범위로 이해되어야 한다.
10 : 허브
11 : 제1 스플라인 기어치
12 : 제2 스플라인 기어치
13 : 제3 스플라인 기어치
ES : 외경면
G1 : 제1 이격홈
G2 : 제2 이격홈
20 : 슬리브
30 : 제1 변속기어
40 : 제2 변속기어
50 : 제3 변속기어

Claims (10)

  1. 슬리브(20)의 내경면(IS)과 기어물림 되는 외경면(ES)에 형성된 제1 스플라인 기어치(11)들; 및
    상기 제1 스플라인 기어치(11)들 일 측으로 상기 외경면(ES)에 형성된 제2 스플라인 기어치(12)들; 을 포함하며,
    상기 외경면(ES)을 평면상에 펼쳤을 때, 회전 방향으로 상기 제1 스플라인 기어치(11)들의 치폭(W1)이 상기 제2 스플라인의 기어치(12)들의 치폭(W2)보다 더 넓어서 상기 제2 스플라인 기어치(11)들과 기어물림 되어 있는 상기 슬리브(20)가 상기 제1 스플라인 기어치(11)들의 방향으로 임의적으로 이동되는 것이 방지되는
    변속기용 허브.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 스플라인 기어치(11)들과 상기 제2 스플라인 기어치(12)들 사이에는 이격홈(G1)이 형성되어 있어서, 상기 제1 스플라인 기어치(11)들과 상기 제2 스플라인 기어치(12)들은 이격되어 있는
    변속기용 허브.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 스플라인 기어치(12)들의 일 측으로 상기 외경면(ES)에 형성됨으로써 상기 제1 스플라인 기어치(11)들과 사이에 상기 제2 스플라인 기어치(12)들이 배치되도록 형성된 제3 스플라인 기어치(13)들; 을 더 포함하고,
    상기 외경면(ES)을 평면상에 펼쳤을 때, 상기 제3 스플라인 기어치(13)들의 치폭(W1)이 상기 제2 스플라인 기어치(12)들의 치폭(W2)보다 더 넓어서 상기 제2 스플라인 기어치(12)들과 기어물림 되어 있는 상기 슬리브(20)가 상기 제3 스플라인 기어치(13)들의 방향으로 임의적으로 이동되는 것이 방지되는
    변속기용 허브.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 스플라인 기어치(11)들과 상기 제2 스플라인 기어치(12)들 사이에는 제1 이격홈(G1)이 형성되어 있어서, 상기 제1 스플라인 기어치(11)들과 상기 제2 스플라인 기어치(12)들은 상기 제1 이격홈(G1)을 사이에 두고 이격되어 있고,
    상기 제2 스플라인 기어치(12)들과 상기 제3 스플라인 기어치(13)들 사이에는 제2 이격홈(G2)이 형성되어 있어서, 상기 제2 스플라인 기어치(12)들과 상기 제3 스플라인 기어치(13)들은 상기 제2 이격홈(G2)을 사이에 두고 이격되어 있는
    변속기용 허브기어.
  5. 슬리브(20)의 내경면(IS)과 기어물림 되는 외경면(ES)에 형성된 제1 스플라인 기어치(11)들; 및
    상기 제1 스플라인 기어치(11)들의 일 측으로 상기 외경면(ES)에 형성된 제2 스플라인 기어치(12)들; 을 포함하며,
    상기 제1 스플라인 기어치(11)들의 치간 간격(t1)은 상기 제2 스플라인 기어치(12)들의 치간 간격(t2)보다 좁고,
    상기 제1 스플라인 기어치(11)들의 치간 간격(t1)은 인접한 제1 스플라인 기어치(11)들 간에 서로 마주보는 치면 사이의 간격이고, 상기 제2 스플라인 기어치(12)들의 치간 간격(t2)은 인접한 제2 스플라인 기어치(12)들 간에 서로 마주보는 치면 사이의 간격이며,
    치간 간격(t1, t2)은 회전중심선(OL)에서 동일한 반경 상에 위치한 지점(P1, P2 / P3, P4)들 간의 간격으로 정의되는
    변속기용 허브.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 스플라인 기어치(12)들의 일 측으로 상기 외경면(ES)에 형성됨으로써 상기 제1 스플라인 기어치(11)들과 사이에 상기 제2 스플라인 기어치(12)들이 배치되도록 형성된 제3 스플라인 기어치(13)들; 을 더 포함하고,
    상기 제3 스플라인 기어치(13)들의 치간 간격(t1)은 상기 제2 스플라인 기어치들의 치간 간격(t2)보다 좁으며,
    상기 제3 스플라인 기어치(13)들의 치간 간격(t1)은 인접하는 제3 스플라인 기어치(13)들 간에 서로 마주보는 치면 사이의 간격인
    변속기용 허브.
  7. 슬리브(20)의 내경면(IS)과 기어물림 되는 외경면(ES)에 형성된 제1 스플라인 기어치(11)들; 및
    상기 제1 스플라인 기어치(11)들 일 측으로 상기 외경면(ES)에 형성된 제2 스플라인 기어치(12)들; 을 포함하며,
    상기 슬리브(20)가 상기 제2 스플라인 기어치(12)들과 기어물림 되어 있는 상태에서 동력축(DS)이 회전함으로써 상기 제2 스플라인 기어치(12)들이 상기 슬리브(20)에 있는 스플라인 기어치(21)들과 밀착하게 되면 상기 슬리브(20)가 상기 제1 스플라인 기어치(11)들의 방향으로 임의적으로 이동되는 것이 방지되도록, 상기 제1 스플라인 기어치(11)들은 상기 슬리브(20)를 거는 걸림 부위(H)를 가지게 되고,
    상기 걸림 부위(H)는 상기 제1 스플라인 기어치(11)들의 치폭 방향에 위치하는
    변속기용 허브.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 스플라인 기어치(12)들의 일 측으로 상기 외경면(ES)에 형성됨으로써 상기 제1 스플라인 기어치(11)들과 사이에 상기 제2 스플라인 기어치(12)들이 배치되도록 형성된 제3 스플라인 기어치(13)들; 을 더 포함하고,
    상기 슬리브(20)가 상기 제2 스플라인 기어치(12)들과 기어물림 되어 있는 상태에서 동력축(DS)이 회전함으로써 상기 제2 스플라인 기어치(12)들이 상기 슬리브(20)에 있는 스플라인 기어치(21)들과 밀착하게 되면 상기 슬리브(20)가 상기 제3 스플라인 기어치(13)들의 방향으로 임의적으로 이동되는 것이 방지되도록, 상기 제3 스플라인 기어치(13)들은 상기 슬리브(20)를 거는 걸림 부위(H)를 가지게 되고,
    상기 걸림 부위(H)는 상기 제3 스플라인 기어치(13)들의 치폭 방향에 위치하는
    변속기용 허브.
  9. 제3 항, 제6 항 및 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 스플라인 기어치(11)들과 상기 제2 스플라인 기어치(12)들 사이의 간격의 길이(L1)는 상기 슬리브(20)가 상기 허브(10)와 기어물림 되는 부위의 길이(L2)보다 더 긴
    변속기용 허브.
  10. 동력축(DS)과 함께 회전하며, 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 따른 허브(10);
    상기 허브(10)의 외경면(ES)과 기어물림 되는 내경면(IS)을 가지며, 상기 허브(10)에 미끄럼 이동이 가능하게 구비되는 슬리브(20); 및
    상기 슬리브(20)의 위치가 조작됨에 따라 상기 슬리브(20)와 선택적으로 어느 하나가 기어물림 되어서 회전하는 복수의 변속기어(30, 40, 50); 를 포함하는 변속기.

















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