KR960015201B1 - 다단 변속기 - Google Patents

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Description

다단 변속기

제1도는 주부축(主副軸)들과 변속 부축들의 관계를 보이기 위해 부분적으로 파단되어 있는 이 발명을 실현하는 변속기의 수평 단면도.

제2도는 제1도의 2~2선 단면도.

제3도는 제2도의 원부분(3)의 확대도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 변속기 16 : 하우징

18 : 입력축 22 : 입력 구동 기어

24, 26 : 주부축 28 : 경사 로울러 베어링

30~35 : 비(比) 기어 44, 46 : 입·출력 단부

48, 50 : 주축기어 58, 68 : 스플라인

62, 64, 66 : 클러치 칼라 102 : 동력 취출 기어

106, 108 : 변속 부축 112 : 고변속 클러치 기어

120 : 출력축 126 : 변속 구동 기어

128, 138, 140 : 드러스트 링 136 : 동기장치 컵

160, 162 : 후진 공전 기어 164, 166 : 저변속 구동기어

168 : 저변속 피동 출력기어

본 발명은 다단 부축(副軸) 변속기에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 부동(浮動) 주출력축을 갖고 있는 다단 부축 또는 병렬 부축 변속기에 관한 것이다.

다단 부축 변속기의 잇점들뿐 아니라 그와 관련된 결점들도 잘 알려져 있다.

대단한 토오크 하중들을 견디어내는 다단 자동차 변속기에서는 단일 부축 변속기의 용적이 꽤 커진다. 다단 부축 변속기는 크기가 작아지고 더 대단한 토오크 하중들을 견디어내며 기어 수명이 길어지며 제작비용을 줄이는데 특징이 있다. 다단 부축들의 사용과 관련된 주요문제점은 토오크 하중이 부축 사이에 고르게 분배되는 것을 보장하는데 있다. 분명히, 토오크의 균등한 분배 없이는 상기 목적들이 달성되지 않는다. 균등한 하중분배를 보장하기 위한 변속기 부품들, 특히 기어축 및 하우징의 정밀한 기계가공은 비용이 엄청나게 많이 들 수도 있다.

상기 문제점들을 해결하는데 있어서 병렬 부축 변속기가 선호되어 왔다. 단 2개의 부축들만 있으면 그 2개 부축들 사이의 주축을 조정하면 토오크가 균형을 이룰 것이다. 따라서, 상기 문제점에 대한 해결책으로서 부동 주축이 권장되어 왔다. 왜냐하면, 주축이 실제로 부동하고 있으면 2개의 부축들 사이에서 그 주축 자신의 균형을 찾을 것이기 때문이다. 종래의 몇몇 다단 또는 병렬 부축 변속기들이 부동 주축을 갖고 있다고 선전되고 있지만, 보통 그 변속기 들은, 고작 피복될 수 밖에 없는 출력 단부 쪽으로 갈수록 이동성이 줄어들면서 주축의 입력 또는 헤드 단부에서 제한된 양만큼 이동될 수 있다.

몇몇 경우에서는 주축 입력 단부의 외부 베어링들이 큰 틈새들을 갖는 부싱들이나 입력축 상의 내부 베어링들로 교체되었지만, 외부 로울러 베어링은 통상 주축의 출력 단부에 유지되었다.

다른 초기의 기술은, 각 단부에서 샤프트의 이동을 제한하게 되는 스프링 하중식 크레이들(cradle)에 파지된 전진(입력 단부)로울러 베어링과 후진(출력 단부)로울러 베어링에 주축에 장착되는 것이었다.

통상적으로, 통상 변속 구동 기어라 하는 주축의 출력 기어는 주축이 전혀 움직일 수 없게 그 출력 기어내에 끼워진 채 케이싱의 베어링상에 장착된다. 출력 기어와 축사이의 연결부에 모든 실제적인 목적들을 위해 스플라인이 느슨하게 끼워져 있는 곳일지라도, 그 스플라인에 토오크가 가해지자마자 그 스플라인이 한 위치에 고정되어 주변을 움직이거나 자체 조정되지 않기 때문에 그 축이 고정된다. 축의 출력 단부가 소정 위치에 고정되면 토오크를 받아도 미끄러질 수 없기 때문에 토오크가 사실상 균등하게 분배될 수 없다.

이 발명은, 주축이 토오크를 전달하고 있을때 완전히 부동하는 주축의 단부들에 또는 그에 인접하여 내부 베어링이나 외부 베어링 또는 여타 지지물이 전혀 없는 병렬부축 다단 변속기를 제공한다. 이 주축은 그 자체의 외부에 있는 수단에 의해 위치고정된다. 이 외부 위치고정 수단은 주축의 단부들에서 동축선 위치고정된 입력축과 출력축이고, 이 축들은 하우징에 고정되고 변속기용 위치조정 축들이 된다.

변속기의 1쌍의 이격된 평행 주부축들이 있는 하우징을 포함하고, 이 주부축들은 고정 위치에서 하우징내에서 회전하도록 로울러 베어링들에 의해 장착된다. 입력 동력은, 구동 입력 기어가 부축들상의 피동 입력 기어들과 물려있는 입력축으로부터 2개의 주부축들에 공급된다. 주부축들상에 여러쌍의 구동 기어들이 장착되는데, 각 쌍의 각 기어는 거의 동일하고 2개의 주부축들상에 마주보도록 위치된다. 입력 단부와 출력 단부를 갖는 부동 주축은 주부축들 사이에서 하우징내에 그 주부축들에 평행하게 위치고정되고, 그 중 출력 단부는 주부축들을 지나 뻗어 있다. 주축에 다수의 피동 기어들이 위치고정되며, 그 각 쌍의 피동 기어들은 각자 각 구동 기어들에 의해 구동된다. 클러치는 피동 기어들 중 한 기어나 입력 기어를 주축과 선택적으로 결합시킨다. 변속 구동 기어는 주축의 출력 단부에 고정된다. 1쌍의 이격된 평행 변속 부축들은 로울러 베어링들에 의해 각 단부에 공간 고정되는 하우징내에서 회전하도록 장착되고, 그 부축들 각자의 입력 기어는 그 부축에 고정되고 변속 구동 기어에 의해 구동되도록 정렬되어 있다. 이렇게 배열되면, 주축의 입력 단부는 자동조심(自動調心)되고, 그 주축에 선택적으로 클러치된 주축 기어와 결합된 부축 기어쌍에 의해 지지되며, 주축의 출력 단부도 자동조심되고, 변속 구동기어에 의해 구동되는 변속 부축들상에 입력 기어쌍에 의해 지지된다.

완전 부동 주축의 경우, 동일쌍들의 부축 기어들 간의 더 많은 편차들이 허용되면서도 여전히 그 부축들사이에 토오크를 균등하게 분배할 수가 있다. 이는 변속기의 총 제작 비용을 줄여 준다.

1쌍의 저변속 구동 기어들은 변속 부축들상에 마주보도록 장착된다. 출력축은 회전할 수 있게끔 베어링들에 의해 하우징에 저어널(journal)되고, 변속 부축들에 평행하게 이들 사이에 위치고정된다. 바람직한 실시예에서, 저변속 피동 출력 기어는 회전할 수 있게끔 베어링에 의해 출력 축에 장착되고, 변속 부축들 상의 저변속구동 기어쌍에 의해 구동된다. 출력축이 하우징에 저어널되기 때문에, 주축의 출력 단부가 출력축상의 저변속 피동 출력 기어에 의해 출력축에 대해 정확히 위치고정되며 (이 출력축은 변속 부축들상의 저변속 구동 기어쌍과 맞물리는 타이밍 기어로 작용한다), 변속 부축들상의 입력 기어들도 기어열을 이루도록 정렬되고 변속 구동기어에 구동된다. 주축의 입력 단부는 동축선 위치고정된 입력축에 의해 위치고정되고, 이 입력축은 구동 입력 기어를 통해 하우징에 저어널되고, 이 입력기어는 입력축에 고정되고 주부축들에 고정된 피동 입력 기어 쌍과 상호 작용한다. 이렇게 하면 피동 입력 기어들이 구동 부축 기어들과 맞물리므로써 주축 기어들을 위치고정시킨다.

클러치는 많은 클러치 칼라들을 포함하는데, 이 클러치 칼라들은 스플라인들에 의해 주축에 연결되어 있어 주축과 함께 회전하지만 그 클러치 칼라의 어느 한 측부상의 피동 기어와 결합하게끔 주축을 따라 미끄러질 수 있도록 되어 있다. 클러치 칼라 단부 부위의 외경은, 클러치 칼라가 중립에 있고 그 칼라의 어느 한 측부상의 주기어와 결합하여 있지 않으면 주축 기어상의 보어내에 위치고정된다. 이러한 배열은, 변속기가 중립에 있을때 클러치 칼라의 외경과 베어링으로 작용하는 피동 기어상의 보어의 상호 작용에 의해 주축의 입력 단부를 위한 지지부를 제공한다.

클러치 칼라들중 한 칼라 일단부의 외경과 주축 기어들 중 한 기어상의 관련 보어 사이의 틈새가 다른 클러치 칼라 단부들과 그 관련 주축 기어 보어들 사이의 틈새보다 더 작게 만들어져 있어, 변속기가 중립에 있을때 주축의 입구 단부가 지지될 위치를 더 잦은 틈새를 갖는 기어가 결정할 수 있도록 되어 있다. 예를들어, 주부축들상의 동력 취출 기어들은 하우징 오일통에서 오일을 찍어내어 그 인접 기어들을 많이 윤활시킬 수 있도록 각 부축들에서 최대로 멀리 뻗어나간다. 동력 취출 기어에 의해 제공된 추가의 윤활을 이용할 수 있도록 클러치 칼라의 외경과 주축 기어의 보어 사이의 틈새가 그러한 인접 기어에서 최소로 설정될 수 있다.

클러치 칼라를 주축 기어와 결합시키기 위해서 그 클러치 칼라에 주축 기어상의 내부 스플라인과 결합하는 외부 스플라인이 제공되어 있다. 이 발명의 바람직한 실시예에서, 클러치 칼라가 소정 주축 기어와 결합하게끔 이동됨에 따라 그 클러치 칼라가 피동 기어 안으로 당겨지도록 스플라인들이 후진 테이퍼져 있다. 주축 기어들 각자의 내부 스플라인의 급작스런 직경 변화는 클러치 칼라가 맞대어 당겨지는 정지부를 형성한다.

압력축의 구동 입력 기어는 그 기어의 후면에서 시작하는 원통형 요홈 부위와 일체로 스플라인 된다. 이 입력 기어는 입력축의 단부 위에 튀어나와 있어, 그 스플라인된 주축의 입력 단부가 그 기어 안으로 뻗으면 베어링 지지부를 위한 클러치 칼라가 중립에 있게 되고 입력축을 주축에 직접 결합시키게 되어 있다.

이 발명의 바람직한 형태에서, 주축은 변측 부축과 관련되는 수단에 의해 하우징내에 축선방향으로 위치고정된다. 이 수단은 주축을 둘러싸고 변속 구동 기어의 양측부들과 맞닿는 드러스트 링들을 포함하며, 변속 구동 기어 입력쪽의 드러스트 링은 주축의 입력 단부쪽으로 움직이지 못하게 제한되고, 변속 구동 기어의 출력쪽 드러스트 링은 주축의 출력 단부쪽으로 움직이지 못하게 제한된다. 이들 드러스트 링은 변속 부축들에 고정되는 입력 기어들의 측부들과 접촉하게끔 주축에서 반경방향 외측으로 뻗어있다. 변속 부축들이 하우징에 고정되면, 이로 인해 주축이 축선방향으로 위치고정된다.

이 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 주축 피동 기어들은 전적으로 그들이 맞물리는 부축 기어들에 의해 위치고정된다. 이로인해 주축 기어들 밑에 장착된 드러스트 와셔들과 주축상에 장착된 드러스트 와셔들 사이에 큰 상대 속도 차이가 있는 지점들에서 윤활이 잘 되지 않게 하는 주축과 주축 기어들 밑에 부착된 내부 드러스트 와셔들이 필요없게 된다. 이 기어 물림은 반경방향으로 위치 고정되게 하며, 주부축들을 둘러싸는 드러스트링들은 물림지역에서 부축들상의 고정 구동 기어들의 부축들 및 적어도 주축의 주축 기어 면들과 닿아서 주기어들을 축선방향으로 위치고정시킨다. 드러스트링들을 주부축들 둘레에 위치 고정시키게 되면 접촉 지역이 충분히 윤활하게 하고, 드러스트 링들과 주축 기어들 사이의 접촉점들에서 상대 속도 차이가 아주 작기때문에 마모가 최소로 된다. 피치 직경에서는 상대 속도 차이가 전혀 없다.

이하 첨부 도면들을 참조하여 이 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에 도시된 바의 변속기의 수평 단면도는 좌측 변속기의 입력 또는 상단부와 우측 변속기의 출력 또는 후단부를 보이고 있고, 이러한 의미에서 변속기의 부품들을 설명할 것이다. 이 발명의 다단 부축 다단 변속기(10)는, 조립시 쉽게 단부 장착될 수 있는 하우징 또는 케이싱 구조물(16)이 있는 주부분(12)과 변속 부분(14)을 갖춘 병렬 부축 변속기로 도시되어 있다. 하우징(16)은 베어링 지지부들을 위한 부분 분할 벽들이 있는 3개 부분의 단일 구조물로 도시되어 있지만, 주부분과 변속 부분에 하우징들이 따로따로 사용될 수도 있다.

입력축(18)은 로울러 베어링(20)에 의해 하우징(16)에 적당히 저어널되고, 입력 구동 기어(22)를 지지하며, 이 구동 기어는 스플라인들에 의해 입력축(18)에 고착되거나 입력축에 일체로 형성될 수도 있다.

평행 부축들(24,26)은 하우징(16)내에서 회전하도록 장착되고, 그 부축의 각 단부에서 경사 로울러 베어링들(28)에 의해 하우징에 고정된다. 부축(24)의 전길이가 제1도에 도시되어 있지만, 후술될 변속 부축의 전길이를 보이기 위해 부축(20)의 후단부가 절단되어 있다.

각 부축들(24,26)양단부의 경사 로울러 베어링들(28)은, 베어링들에 충격을 가하여 조립되거나 그 베어링들을 제 위치에 누르고 있을 특별한 고정물로 조립되는 영구 조립 베어링들을 선택적으로 사용하는 것보다 베어링을 덜 손상시키는 위치에 눌려져 있을 수 있도록 되어 있는 분리식 베어링들이다.

부축(24)은 그와 함께 회전하도록 그 부축에 고정되는 비(比) 기어들(30,31,32,33,34,35)을 지지한다. 부축 기어(30)는 피동 입력 기어이다. 부축 기어들(31,32,33,34)은 전진 구동 기어들이고, 부축 기어(35)는 후진 구동 기어이다.

부축(26)에는 비기어들(36,37,38,39,40,41)들이 그 부축과 함께 회전하도록 그 부축에 고정된다. 기어들(36~41)은 각자 기어들(30~35)과 거의 동일한데, 기어(36)는 피동 입력 기어이고, 기어들(37,38,39,40)은 전진구동 기어들이고, 기어(41)는 후진 구동 기어이다. 기어(41)는 제1도에서 절단되었기 때문에 제2도에만 보인다.

입력 단부(44)와 출력 단부(46)가 있는 부동 주축(42)은 부축들(24,26) 사이에서 이들에 평행하게 하우징(16)내에 위치고정되고, 입력축(18)과 대략 일치하거나 동축선이다. 주축 기어들(48,50,52,54)은 주축(42)을 둘러싸고 있고, 대응부축비기어들에 의해 구동되고 지지된다. 주축 기어(48)는 부축 기어들(31,37)과 맞물리고 그들에 의해 지지되며, 주축 기어(54)는 부축 기어들(34,40)과 맞물리고 그들에 의해 지지된다. 주축 기어(56)는 후진 기어이고, 후술되는 바와 같이 후진 공전 기어들에 의해 지지된다.

[주축 기어들의 결합과 주축 전단부의 지지]

주축(42)에 있는 외부 스플라인들(58)은 클러치 칼라들(62,64,66)을 주축과 함께 회전시키도록 그 칼라들상의 대응 내부 스플라인들과 결합한다. 클러치 칼라의 외부 스플라인들은 주축 기어들의 내부 스플라인들과 구동 결합한다. 또한, 입력 기어(22)의 내부 스플라인(68)은 주축을 입력축에서 직접 구동하도록 클러치 칼라(62)상의 외부 스플라인(70)과 결합한다. 클러치 칼라(62) 다른 단부상의 외부 스플라인(72)은 주축기어(48)상의 내부 스플라인(74)과 선택적으로 결합할 수 있다. 마찬가지로, 클러치 칼라(64)의 양단부의 외부 스플라인들(76,78)도 주축 기어(50)의 내부 스플라인(80) 및 주축 기어(52)의 내부 스플라인(82)과 선택적으로 결합할 수 있다. 유사하게, 클러치 칼라(66) 양단부의 외부 스플라인들(84,86)도 주축 기어(54)의 내부 스플라인들(88) 및 주축 기어(56)의 내부 스플라인(90)과 선택적으로 결합할 수 있다.

클러치 칼라들의 홈들(92)에 결합되는 이동 포크(fork)형 레버들(도시안됨)을 통상적으로 사용하여 클러치 칼라들(62,64,66)을 한 클러치씩 그 인접 주축 또는 입력축 기어와 단 한번에 선택적으로 결합시키게 된다. 따라서, 주축(42)은 입력축(18)에서부터 구동되며, 이 입력축에는, 부축들(24,26)을 회전시키는 물림 피동 입력 기어들(30,36), 그 각 부축 기어들, 및 물림 주축 기어들을 구동하도록 클러치 칼라들(62,64,66) 중 한 칼라에 의해 주축에 결합된 주축 기어에 의해 입력 구동기어(22)가 고착되어 있다. 베어링이나 여타 반경반향 억제물 없이도 결합된 주기어는 그것이 물려 있는 2개의 부축 기어들 사이에서 그 자체의 중심을 찾아 두 부축들 사이에서 주축의 입력 단부에 토오크 하중을 50 : 50으로 균등하게 분배할 것이다.

[주축 전단부의 중립 상태 지지]

제3도는 주축 기어(50)의 일부와 그 관련 클러치 칼라(64)의 확대도이며, 주축 기어(50)의 내부 스플라인(80)은 인접 클러치칼라(64)와 마주보는 기어(50)의 후면에서부터 함몰된 모따기면(94)부터 시작한다. 클러치 칼라(64)의 외부 스플라인(76)은 주축 기어(50)의 내부 스플라인(80)상의 모따기면(94)과 쉽게 결합할 수 있도록 하는 모따기면(98)부터 시작한다. 칼라가 주축의 좌측 또는 입력 단부쪽으로 이동되면, 주축 기어(50)가 주축(42)에 결합된다.

클러치 칼라(64)의 의경, 즉 외부 스플라인(76)의 외경은, 모든 클러치 칼라들이 그 인접 주축 기어들과 분리되어 있는 채 변속기가 중립에 있을때 주축 기어(50)의 보어내로 뻗어 그 보어의 요홈부에 베어링 지역을 형성한다. 클러치 칼라의 외경과 주축 기어 또는 입력 기어의 보어와의 이러한 중첩은 각 클러치 칼라(62,64,66)와 그 관련 기어들(22,48,50,52,54,56)마다 일어난다. 클러치 칼라들 상의 스플라인 이들간의 간격, 즉 스플라인이들(70,72,74,76,84,86)간의 간격은 요홈부 베어링 지역에 오일이 공급되는 윤활유 통로로 작용한다.

클러치 칼라 스플라인의 외경과 주축 기어의 보어 사이의 틈새는 클러치 칼라(64)의 외부 스플라인(76)과 주축 기어(50) 요홈부의 내부 보어 베어링 지역(100) 사이의 틈새 'C'와 같이 임의의 특정 지점에서 축소되어 있어, 변속기가 중립에 있을때 입력축이 그 특정 지점에서 지지될 수 있게 되어 있다. 제1도에 도시된 변속기의 실시예에서, 동력 취출 기어들(102)은 주축 기어(50)와 인접하여 있다. 이 동력 취출 기어들(102)의 큰 직경은 그것을 변속기 하우징의 오일통 안으로 깊이 집어넣어, 변속기가 중립에 있을때 주축의 전단부를 지지하도록 기어(50)와 그 중첩한 클러치 칼라와 주축 기어 베어링 지역(100)에 오일을 충분히 뿌려준다.

[적극적인 클러치 칼라 결합]

이 발명의 바람직한 실시예에서, 클러치 칼라들과 주축 기어들의 스플라인들은, 클러치 칼라가 주축 기어와 결합하자마자 그 클러치 칼라를 주축 기어 안으로 계속 당기고 있도록 후진 테이퍼져 있다. 주축 기어 스플라인들의 직경은 클러치 칼라용 정지부로 작용하도록 클러치 칼라 최대 관통부의 소정 지점에서 급작스럽게 축소되어 있다. 이는 제3도 주축 기어(50)상의 (104)에 도시되어 있다. 주축 기어에 클러치 칼라가 완전히 결합된 위치에서 가장 큰 백래시(backlash)가 일어나도록 스플라인이들의 폭이 최초 모따기면에서 최대이고 주축 기어 스플라인들의 대응 형상에 따라 클러치 칼라의 중심을 향하여 그 폭이 줄어든다는 점에서 상기 후진테이퍼는 통상적이다.

[기어들의 주축에의 축선 방향 위치고정]

주부분(12)의 후단부에서, 고변속 출력 클러치 기어(112)는 내부가 주축(42)에 스플라인된다. 단부 와셔(122)와 볼트(124)는 클러치 기어(112)의 후진 이동을 구속한다. 변속 구동 기어(126)는 고변속 클러치(112)의 입력 측부에 맞닿아 있다. 직경이 큰 강판 형태의 드리스트링(128)은 변속 구동 기어(126)의 입력 단부면에 대해 작용하고, 스냅링(130)에 의해 입력 단부 쪽으로 이동하지 못하게 구속된다. 등기장치 컵(136)은 고변속 클러치 기어(112)와 이 고변속 클러치 기어 자체의 요홈부의 변속 구동 기어(126) 사이에 얹혀 있다.

주축 기어들(48,50,52,54)은 그 관련 부축 비기어들과 맞물려서 계속 회전하고 있지만, 전술된 바와 같이 그 주축 기어들의 각 클러치 칼라들과 결합될 때까지는 주축(42)과 접촉하여 있지 않는다. 또한, 주축 기어들은 각 드러스트 링들에 의해 허용되는 공차 한계들내에서 주축(42)을 따라 종방향으로 자유롭게 이동한다.

통상적으로, 주축 기어들은 윤활 문제점을 일으키는 기어들 밑에 위치고정된 드러스트링들과 스냅링들에 의해 구속되며, 그 윤활 문제점은 인접한 기어들 사이에 더 많은 공간을 허용하므로써 부분적으로나마 해결될 뿐이다. 주축 기어들 각자가 다른 속도로 작동하면, 여기에 마찰력과 마모가 적당히 발생한다. 주축 기어들의 이러한 형태의 위치시킴과 관련된 결점들이 이 발명의 변속기에서는 해소된다.

피동 주축 기어들을 축선방향으로 위치고정하는 상기 수단은 드러스트 링들을 포함하는데, 이 드러스트 링들은 부축들의 구동 기어들 및 주축의 관련 피동 기어들의 면들과 접촉한 채 주부축들 둘레에 뻗어 있다.

드러스트 링들은 각자 부축들(24,26)을 둘러싸는 드러스트 링들(138,140)을 포함하며, 이 링들(138,140)은 입력축(18)상의 부축 입력 기어들(30,36)과 입력 구동 기어(22)의 뒷면들에 맞닿아 있다. 부축들(24,26)을 둘러싸는 드러스트 링들(142,144)은 부축 기어들(31,37) 및 이들과 물려있는 주축기어(48)의 입력면들에 맞닿아 있다. 드러스트 링들(138,142)이 협동하고 드러스트 링들(140,144) 사이에 공간을 형성한다.

드러스트 링들(138,140)은 각자 반경방향 연장 환형 부위(146)와 축선방향 연장 원통형 부위(148)를 갖고 있는 칼라 형태이다. 이 드러스트 링들(138,140)은 2개의 별도 부품들, 즉 별도의 축선방향 연장 부위와 별도의 축선방향 연장부위로 만들어질 수 있거나, 또는 별도의 드러스트 링들(142,144)에 대한 필요물이 없어도 되는 단일의

형 드러스트 칼라로도 만들어질 수 있음을 이해하기 바란다.

주축 기어들(48,50)에도, 이들과 맞물리는 구동 부축 기어들(31,32,37,38)에 있는 바와 같이 접촉면들이 있다. 출력 단부쪽으로의 주축 기어(50) 이동은 부축들(24,26)의 동력 취출 기어들의 형태를 하고 있는 드러스트링을(128)에 의해 구속된다. 동력 취출 기어들이 변속기의 일부분으로서 제공되지 않으면, 그 대신 그 위치에 드러스트링들(138,142과 140,144)과 비슷한 드러스트 링들이 사용되고, 부축기어들(38,39)은 접촉하도록 이동될 것이며, 부축 기어들(32,33)는 기어 적층(stack-up)을 위해 접촉하도록 이동될 것이다. 이 경우의 동력 취출 기어들(102)은 반월(半月)키이들 (150)에 의해 부축 비기어들(32,38)에 키이 결합되므로써 그 기어들에 고정된다.

동력 취출 기어들(102)의 출력면들은 주축 기어들(50,52) 사이에 공간을 형성하도록 구동 부축 비기어들(33,39)과 주축 기어(52)의 입력면들에 맞닿아 있다.

주축 기어들(52,54)에도 이들과 맞물리는 부축(24)의 구동 기어들(33,34)과 부축(26)의 구동 기어들(39,40)에 있는 바와 같은 접촉면들이 있다. 부축들(24,26)상의 어깨부들(154)[제1도에서는 부축(24)의 어깨부만 보임]에 맞대어 안착하여 있는 드러스트 링들(152)은 부축 기어들(34,40)출력 측부에 대해 압압되고, 반경방향 아래로 뻗어 있는 주축 기어(54)의 뒷면과 접촉하여 주축 피동 기어들(52,54)을 위치시킨다. 드러스트 링들(152)은 부축들의 출력 단부에서 경사 로울러 베어링들(28)에 의해 제위치에 파지된다.

후진 기어들(35,41)은 각자, 부축들(24,26)의 출력면에 부착된 와셔들(156)과 볼트들(158)에 의해 부축들(24,26)상에서 후방 이동하지 않게 파지된다. 이 후진 기어들(35,41)은 부축들(24,26)이 입력 단부 쪽으로 이동하는 것을 구속하도록 경사 로울러 베어링들(28)에 맞닿아 있다.

주축 후진 기어(56)의 뒷면에는 드러스트링(159)이 리벳들(161)에 의해 부착되어 있고, 이 드러스트링은 반경방향 외측으로 뻗어 있어 변속 부축들(106,108)의 후진 공전기어들(160,162) 뒷측부와 결합하므로써 주축 후진 기어(56)가 입력 단부 쪽으로 이동하는 것을 구속한다. 주축 후진 기어(56)의 허브는 드러스트링(128)에 맞닿아 있어 주축 후진 기어(56)가 출력 단부 쪽으로 이동하는 것을 구속한다.

변속 부분

변속기의 변속 부분(14)에서, 1쌍의 이격된 평행 변속 부축들(106,108)은 로울러 베어링들(110)에 의해 하우징(16)에 장착되고, 그 베어링들은 이들을 안에서 회전하도록 부착하는 변속 부축들의 각 단부에 위치고정된다.

제1도에 파단부분으로 도시된 바와 같이, 변속 부축들(106,108)은 주부축들(24,26)과 중첩하고, 여기서는 주부축(24)의 전장과 변속 부축(108)의 전장이 도시되어 있다. 제2도에 보인바와 같이, 이러한 중첩은 주부축들이 있는 평면과 변속 부축들이 있는 평면 사이의 각도 "A"로 표시될 수 있다.

변속 부축 입력 기어들(132,134)은 변속 부축들(106,108)에 키이 결합되거나 용착되고, 주축상의 변속 구동기어(126)과 맞물림 결합하여 있다.

저변속 구동 기어들(164,166)은 변속 부축들(106,108)에 고착되거나 그와 일체로 형성된다.

출력축(120)은 경사 로울러 베어링들(172,174)에 의해 하우징(16)에 회전할 수 있도록 고정된다. 이 출력축(120)은 그 위에 니들(needle) 베어링(170)에 의해 장착된 저변속 출력 기어(168)를 지지하고, 저변속 출력 기어(168)는 저변속 구동 기어들(164,166)과 항상 맞물려 있다. 출력축(120)은 클러치 칼라를 그 출력축과 함께 회전시킬 수 있게끔 변속 클러치 칼라(118)의 내부 스플라인들과 협동하도록 외부에 스플라인되어 있다. 클러치 칼라(118)에는, 그 클러치 칼라가 입력 단부를 향해 좌측으로 이동되면 고변속 출력 클러치 기어(112)상의 외부 스플라인(114)과, 출력 단부를 향해 우측으로 이동되면 저변속 출력 기어(168) 상의 스플라인(117)과 선택적으로 결합하는 스프라인(116)이 있다.

고변속 클러치 기어(112)가 결합되면 더 빠른 속도를 내도록 주축(42)을 출력축(120)과 직접 연결시키며, 저변속 출력 기어(168)가 결합되면 더 느린 속도를 내도록 주축의 변속 구동 기어(126), 변속 부축들(106,108)의 변속 입력 기어들(132,134) 및 저변속 구동 기어들(164,166)을 통하여 출력축을 구동하게 된다.

경사 로울러 베어링(28)과 같이 변속 부축들 각 단부의 로울러 베어링들(110)도 역시 조립하기가 용이하여 조립 손상을 덜 주게 되는 분리식 베어링이다.

주축의 축선방향 위치고정

드러스트링(128)은 변속 기어들(132,134)의 입력 단부면과 저변속 출력 기어(126)의 입력면에 맞닿아 작용한다. 고변속 클러치 기어(112)와 저변속 출력 기어(126) 사이에 얹혀 있는 동기장치 컵(136)은 변속 입력기어들(132,134)의 출력 측부와 저변속 출력 기어(126)의 출력 면과 맞물리도록 반경방향 외측으로 뻗어 있다.

따라서, 변속 부축들과 관련된 수단에 의해 주축(42)의 축선방향 위치가 결정되며, 이 수단은 드러스트링(128)과 동기장치 컵(136)을 포함한다.

[주축 출력 단부의 지지]

주축의 출력 단부는 로울러 베어링에 의해 통상의 방식으로 지지되지 않고, 입력 변속 부축 기어들(132,134)이 변속 구동 기어(126)에 의해 구동됨에 따라 그 부축 기어들에 의해 평행하게 그 외부에서 지지된다.

저어널된 출력축(120)에 파지되는 저변속 피동 출력기어(168)는 변속 부축들(106,108)상의 저변속 구동 기어(164,166)쌍과 맞물리는 타이밍 기어로 작용하며, 변속 부축 입력 기어들(132,134)이 변속 구동 기어(126)와 정렬하여 부동 주축의 출력 단부를 정확히 위치고정시킨다.

주축의 입력 단부가 자동 조심되고, 선택적으로 클러치된 주축 기어와 물리는 부축 기어쌍에 의해 지지되면, 2개의 주부축들 사이에 토오크가 실제로 50 : 50으로 분할 되어진다. 완전한 부동 주축(42)은 토오크를 견디어 내는 기어들에 의해서만 두 부축들(24,26)사이에서 이동함으로써 위치된다.

[후진 공전 기어 위치고정]

변속 부축들에 후진 공전 기어를 독특하게 위치고정하는 것이 본 출원과 함께 동시에 출원된 "병렬 부축 변속"이라는 명칭의 본 출원인의 계류중인 특허 출원의 주제이다.

후진 공전 기어(162)를 부축(108)에 장착하는 것에 대해 제1도의 아래 우측 구석에 잘 도시되어 있는 바와같이, 후진공전 기어들(160,162)은 각자 니들 베이링들(163)상의 부축들(106,108)에 장착된다. 이 공전기어들은 부축 들의 어깨부들(165)에 의해 출력 단부 쪽으로 이동되지 않게 파지되고, 링들(167)에 의해 입력 단부쪽으로 이동되지 않게 파지되며, 이 링들(167)은 핀(169)으로 부축들(106,108)에 부착되어 이들과 함께 회전한다.

변속 부축들이 있는 평면과 주부축들이 있는 평면 사이의 간격은, 후진 공전 기어들(160,162)이 주부축들(24,26)의 후진 구동 기어들(35,41)과 물릴 수 있도록 선택되었다. 제2도에 보이듯이, 이는 변속 부축들이 있는 평면과 주부축들이 있는 평면 사이의 각도 "A"로 표시될 수 있다. 주축 후진 기어(56)는 변속 부축들(106,108)의 후진 공전 기어들(160,162)과 결합하여 계속 구동되며, 이어서 그 공전 기어들은 부축들(24,26)의 구동 비기어들(35,41)에 의해 구동된다. 이렇게 함으로써 독립적인 후진 공전기어를 위한 필요물이 필요없게 되어 그만큼 공간과 비용이 절감된다.

Claims (7)

1. 하우징; 상기 하우징내에서 회전할 수 있도록 장착되고 상기 하우징 공간에 고정된 1쌍의 이격된 평행주 부축들; 상기 주 부축들 둘다에 입력 동력을 공급하는 수단; 상기 주 부축들에 장착되는 여러쌍의 구동 기어들로서, 1쌍의 각 기어는 실질적으로 동일하고 상기 각 주 부축들상에서 마주보고 위치한 구동 기어들; 입력 단부와 출력 단부가 있는 부동 주축으로서, 상기 주 부축들 사이에서 이들에 평행하게 상기 하우징내에 위치고정되며, 그 출력 단부가 토오크 전달 상태하에서 상기 단부들에나 이들에 인접하여 내외부 베어링들이나 여타 지지물 없이 상기 주 부축들을 지나 뻗어 있는 상기 부동 주축; 상기 구동 기어들이 각 쌍마다 하나씩 상기 주축에 위치고정되고 상기 구동 기어들에 의해 구동되는 다수의 피동 기어들; 상기 피동 기어들 중 한 기어를 상기 주축과 구동 관계에 있게끔 선택적으로 클러치하는 수단; 상기 주축의 출력 단부에 부착된 변속 구동 기어; 상기 하우징내에서 회전하도록 장착되고 상기 하우징 공간에 고정되는 1쌍의 이격된 평행변속 부축들; 및 상기 변속구동 기어와 구동 결합한 채 상기 변속 부축들에 부착된 1쌍의 입력 기어들; 의조합체로 구성되어 있어, 상기 주축의 입력 단부가 자동 조심되고, 상기 주축에 선택적으로 클러치된 상기 피동 기어를 구동하는 상기 구동 기어쌍에 의해 지지되고, 상기 주축의 출력 단부가 자동 조심되고, 상기 변속 구동기어로 구동되는 상기 변속 부축들상의 상기 입력 기어쌍에 의해 지지되는 다단 변속기.
2. 제1항에 있어서, 상기 변속 부축들이 상기 하우징에서 회전하도록 상기 하우징에 베어링들로 공간 부착되어 있는 변속기로서, 상기 변속 부축들에 장착되어 있고 각자 실질적으로 동일하고 상기 각 변속 부축상에서 마주보고 위치되어 있는 1쌍의 저변속 구동 기어들, 회전하도록 상기 하우징에 베어링들로 공간 저어널되고 상기 변속 부축들 사이에서 이들에 평행하게 위치고정되어 있는 출력축, 및 회전하도록 상기 출력축에 베어링으로 장착되고 상기 저변속 구동 기어 쌍에 의해 구동되는 저변속 피동 출력 기어를 더 포함하고 있어, 상기 저어널된 출력축에 의해 중심에 위치고정되는 상기 저변속 피동 출력 기어는 상기 변속 부축들 상의 상기 저변속 구동 기어 쌍과 물리는 타이밍 기어로 작용하며, 상기 변속 구동 기어와 정렬된 상기 변속 부축들상의 상기 입력 기어들이 상기 주축의 출력 단부를 위치고정하도록 되어 있는 변속기.
3. 제2항에 있어서, 입력 동력을 공급하는 상기 수단은 상기 하우징에 저어널된 입력축, 상기 입력축에 부착된 구동 입력 기어, 및 상기 주 부축들에 부착되고 상기 구동 입력 기어에 의해 구동되는 1쌍의 피동 입력기어들을 포함하고 있어, 상기 저어널된 입력축에 의해 중심에 위치고정되는 상기 구동 입력 기어는 상기 피동 입력 기어쌍과 물리는 타이밍 기어로 작용하여 상기 구동 기어쌍과 상기 주축에 선택적으로 클러치된 상기 피동 기어와의 결합을 통하여 상기 구동 기어들을 상기 부축들에 각도있게 위치고정하고, 따라서 상기 주축의 입력 단부를 위치 고정하게 되어 있는 변축기.
4. 제1항에 있어서, 상기 변속 부축들이 있는 평면이 상기 주 부축들이 있는 평면에 대해 상기 주축의 축선을 중심으로 소정량만큼 회전되어 있어 상기 주 부축들을 상기 변속 부축들과 중첩시키게 되어 있는 변속기로서, 상기 주 부축들에 장착되고 각자 실질적으로 동일하며 상기 각 주부축들상에서 마주보고 위치되어 있는 1쌍의 후진 구동기어들, 상기 다수의 피동 기어들의 한 기어로서 상기 주축에 위치고정된 후진 피동 기어, 및 상기 변속 부축에 장착되고 각자 실질적으로 동일하며 상기 각 변속 부축상에서 마주보고 위치되어 있는 1쌍의 후진 공전 기어들을 더 포함하고 있고, 상기 주 부축들의 평면에 대한 상기 변속 부축들의 평면의 상기 회전으로 인해 상기 주 부축들의 상기 후진 구동 기어쌍의 상기 변속 부축들의 상기 후진 공전 기어쌍과 물림 결합되게하며, 그리고 상기 후진 공전 기어들이 상기 주축의 상기 후진 피동 기어와 물림 결합되게 함으로써 상기 후진 공전 기어들에 대한 공전축들이 필요없게 되어 있는 변속기.
5. 제1항에 있어서, 상기 주축은 상기 변속 부축들과 관련된 수단에 의해 상기 하우징내에 축선방향으로 위치고정되는 변속기.
6. 제5항에 있어서, 상기 변속 구동 기어 출력 측부상의 트러스트 링은 또한 동기장치 컵의 역할을 하는 변속기.
7. 제1항에 있어서, 상기 주축의 상기 다수의 피동 기어들은 상기 주 부축들과 관련된 수단에 의해 서로 축선방향으로 위치고정되는 변속기.

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