KR100412793B1 - 차량의 수동변속기 - Google Patents

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Abstract

차량의 후진변속시 전진변속과 동일하게 다단변속이 가능하도록 그 구조가 개량된 차량의 수동변속기에 대해 개시한다. 이 수동변속기는 엔진의 구동력에 의해 정방향으로 구동되는 입력축(100)과, 이 입력축(100)의 단부 외주면에 결합되며 그 외주면으로 복수개의 치열을 갖는 제 1,2구동기어(110,120)와, 제 1구동기어(110)의 치열과 치합되어 회전가능한 아이들기어(300)와, 이 아이들기어(300)와 선택적으로 치합되는 리버스기어(210)와, 제 2구동기어(120)의 치열에 치합되어 역방향으로 회전가능한 제 1종동기어(220)와, 리버스기어(210)와 제 1,2,3,4,5 종동기어(220,230,240,250,260)가 그 외주면에 결합되며 입력축(100)의 구동시 선택적으로 치합되어 정/역방향으로 회전되는 부축(200)과, 그 외주면에 각 1,2,3,4,5종동기어(220,230,240,250,260)들과 선택적으로 치합되는 제 5,4,3,2,1 변속기어(120,530,540,550,560)가 마련되는 주축(500)과, 입력축(100)의 구동력을 제 1구동기어(110)와 제 2구동기어(120)중 선택하여 전달시키는 싱크로메시기구(400)를 구비한다.

Description

차량의 수동변속기
본 발명은 차량의 수동변속기에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 전후진왕복운행만을 목적으로 하는 산업차량의 후진변속단이 전진 변속단과 동일한 변속단을갖도록 그 구조가 개선된 차량의 수동변속기에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 수동변속기는 전진 5단과 후진 1단으로 구성되며, 운전자의 의도에 따라 그 변속단을 선택하는 상시물림 동기치합식 수동변속기가 주로 사용되고 있다.
상기한 종래의 상시물림 동기치합식 수동변속기는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진의 구동력으로 회전되며 그 단부에 전진 5속인 구동기어가 결합되는 변속기입력축(10)과, 상기 변속기입력축(10)의 단부에 결합되고 그 외주면에 치열을 갖는 제 5,4,3,2,1 변속기어(31,33,35,37,39) 및 후진기어(38)가 결합되며 스플라인이 마련된 주축(30)과, 상기 제 5,4,3,2,1변속기어(31,33,35,37,39)의 치열에 대응되게 치합되어 선택구동되는 제 1,2,3,4,5종동기어(21,23,25,27,29)를 가지는 부축(20)과, 상기 각 변속기어(31,33,35,37,39)와 중동기어(21,23,25,27,29)의 기어물림을 선택하여 작동시키는 싱크로메시기구(40)를 포함하여 이루어진다.
또한 상기 부축(20)의 일측 단부에는 부축후진기어(28)가 결합되어 있으며,상기 주축후진기어(38)와 부축후진기어(28)의 사이에는 리버스 아이들기어(50)가 마련되어 있다.
상기 싱크로메시기구(40)는 주축(30)에 마련된 스플라인과 고정되는 싱크로나이저허브(42)와, 그 내주면이 상기 싱크로나이저허브(42)의 외주면에 결합되어 연동되고 그 외주면이 시프트 포크(44)가 결합되도록 홈(46a)이 형성된 싱크로나이저슬리브(46)와, 상기 싱크로나이저허브(42)의 측면에 결합되어 상기 싱크로나이저허브(42)와 변속기어를 동기시키는 싱크로나이저링(48)을 구비한다.
그리고, 상기 싱크로메시기구(40)는 각 변속기어(31,33,35,37,39)의 사이에 마련된다. 즉, 제 5변속기어(31)와 제 4변속기어(33)사이, 제 3변속기어(35)와 제 2변속기어(37)사이 및 제 1변속기어(39)와 주축후진기어(38) 사이에 각각 마련된다.
이러한 구조를 가지는 수동변속기는 다음과 같은 작동과정을 갖는다.
도 3은 종래 수동변속기의 변속시 그 엔진의 구동력이 전달되는 작동과정을 각각 도식적으로 나타낸 것이다.
제 5속 변속
톱기어 변속시,도 2 및 도 3의 a 참조, 엔진의 구동력이 변속기입력축(10)을 통해 제 5변속기어(31)로 전달되면, 그 구동력은 싱크로나이저슬리브(46)를 구동시키고, 그 후에 싱크로나이저슬리브(46)는 허브(42)를 구동시킨다. 따라서 상기 허브(42)는 스플라인과 고정되어 있으므로, 주축(30)을 엔진 회전수와 동일한 속도로 회전시킨다.
제 4속 변속
또, 4단변속시, 도 2 및 도 3의 b참조, 4-5단용 싱크로나이저슬리브(46)가 제 4변속기어(33)측으로 이동되고, 상기 변속기입력축(10)으로부터의 구동력은 제 5변속기어(31)로부터 제 1종동기어(21)를 거쳐서 제 2종동기어(23)로 전달되어 상기 제 2종동기어(23)를 회전시키고, 그 제 2종동기어(23)의 회전력은 그 치열과 치합된 제 4속변속기어(33)를 회전시키며, 이어서 상기 제 4속변속기어(33)의 회전력이 제 4-5단용 싱크로나이저슬리브(46)를 구동시킴과 아울러 허브(42)를 회전시켜 4 속의 회전속도로 주축(30)을 구동시킨다.
상기 수동변속기는 제 3,2,1 속의 변속시에도 각각 대응되는 변속기어(35,37,39)가 부축(20)의 종동기어(25,27,29)에 각각 치합되어 구동되는 작동과정을 갖는다.
후진변속
한편, 후진변속시, 도 2 및 도 3의 c참조, 상기 리버스 아이들기어(50)가 공전상태에서 포크(Fork)에 의해서 주축(30)과 부축(20)의 후진기어(38,28)측으로 밀려 이동되고, 이에 따라 상기 변속기입력축(10)으로부터의 구동력이 상기 제 5속변속기어(21)에서 제 1종동기어(21)를 거쳐 부축(20)을 회전시키고, 상기 부축(20)의 일측 단부에 결합된 부축후진기어(28)측으로 전달시키며, 이 부축후진기어(28)측으로 전달된 구동력은 상기 부축후진기어(28)와 치합된 리버스 아이들기어(50)를 거쳐 주축후진기어(38)로 전달되어 주축(30)을 역방향으로 구동시킨다.
그런데, 상기한 차량의 수동변속기는 후진 변속단이 단일단으로 구성되어 있으므로, 전후진 왕복운행을 목적으로 하는 특수 운반차량등에는 그 후진시 충분한 후진구동제어가 되지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 차량의 후진시 다단변속이 가능하도록 된 차량의 수동변속기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 차량의 수동변속기를 개략적으로 나타낸 구성도,
도 2는 종래 싱크로메시기구를 나타낸 분해 사시도,
도 3은 종래 수동변속기 작동과정의 일부를 설명한 도면으로서,
도 3의 a는 톱기어 변속시 작동과정을 나타낸 것이고,
도 3의 b는 3단 변속시 작동과정을 나타낸 것이며,
도 3의 c는 후진 변속시 작동과정을 나타낸 것이다.
도 4은 본 발명에 따른 수동변속기의 제 1실시예를 나타낸 구성도,
도 5는 본 발명 제 1실시예의 작동상태를 나타낸 것으로,
도 5의 a는 주축의 정방향 구동시의 작동상태를 나타낸 것이고,
도 5의 b는 주축의 역방향 구동시의 작동상태를 나타낸 것이다.
도 6는 본 발명 수동변속기의 제 2실시예를 나타낸 구성도,
도 7는 본 발명 제 2실시예의 작동상태를 나타낸 것으로,
도 7의 a는 주축의 정방향 구동시의 작동상태를 나타낸 것이고,
도 7의 b는 주축의 역방향 구동시의 작동상태를 나타낸 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 입력축 110 : 제 1구동기어
120 : 제 2구동기어
112,122,512,522 : 니들롤러베어링
200 : 부축 210 : 리버스기어
220 : 제 1종동기어 300 : 아이들기어
400 : 싱크로메시기구 500 : 주축
510 : 제 1풀리 520 : 구동기어
610 : 제 2풀리 700 : 벨트
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명 차량의 수동변속기는 엔진의 구동력에 의해 정방향으로 구동되는 입력축과, 상기 입력축의 구동력에 의해서 정/역방향으로 회전가능하며 그 외주면에 복수개의 종동기어가 결합되는 부축과, 상기 입력축의 구동력을 부축에 정/역방향 선택하여 전달시키는 동력전환수단과, 상기 부축의 각 종동기어에 선택적으로 치합되는 복수개의 변속기어를 가지는 주축을 구비하여서 된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 동력전환수단은 상기 입력축의 일단부 외주면에 결합되며 그 외주면으로 복수개의 치열을 갖는 제 1,2구동기어와, 상기 제 1구동기어의 치열과 치합되어 회전가능한 아이들기어와, 상기 아이들기어와 선택적으로 치합되며 상기 부축의 단부에 마련되어 정회전시키는 리버스기어와, 상기 제 2구동기어의 치열에 치합되어 역방향으로 회전가능한 종동기어와, 상기 입력축의 구동력을 제 1구동기어와 제 2구동기어중 선택하여 전달시키는 싱크로메시기구를 포함하여 된 것이다.
그리고, 상기 제 1,2구동기어는 그 내부에 니들롤러베어링이 마련되어 된 것이다.
본 발명 차량의 수동변속기의 또 다른 특징은 상기 동력전환수단은 상기 입력축의 단부에 결합되는 제 1풀리 및 구동기어와, 상기 제 1풀리의 외주면과 벨트에 의해 연결되어 연동되며 상기 부축의 단부에 마련되는 제 2풀리와, 상기 구동기어의 치열과 치합되어 상기 부축을 역회전시키는 종동기어와, 상기 입력축의 구동력을 상기 제 1풀리와 구동기어에 선택적으로 전달시키는 싱크로메시기구를 포함하여서 된 것이다.
또, 상기 제 1,2풀리와 구동기어의 내부에는 니들롤러베어링이 마련되어 된 것이다.
본 발명의 특징에 의하면, 상기 입력축의 구동력이 선택적으로 부축에 전달되어 그 차량의 후진시 다단변속되는 기능을 갖는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명 차량의 수동변속기를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 차량의 수동변속기는 일반적인 수동변속기가 공히 가지는 필수 구성요소가 동일하므로 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
제 1실시예
본 발명 차량의 수동변속기의 제 1실시예는, 도 4 참조, 엔진의 구동력에 의해 정방향으로 구동되는 입력축(100)과, 상기 입력축(100)의 단부 외주면에 결합되며 그 외주면으로 복수개의 치열을 갖는 제 1,2구동기어(110,120)와, 상기 제 1구동기어(110)의 치열과 치합되어 회전가능한 아이들기어(300)와, 상기 아이들기어(300)와 선택적으로 치합되는 리버스기어(210)와, 상기 제 2구동기어(120)의 치열에 치합되어 역방향으로 회전가능한 제 1종동기어(220)와, 상기 리버스기어(210)와 제 1,2,3,4,5 종동기어(220,230,240,250,260)가 그 외주면에 결합되며 상기 입력축(100)의 구동시 선택적으로 치합되어 정/역방향으로 회전되는 부축(200)과, 그 외주면에 상기 각 1,2,3,4,5종동기어(220,230,240,250,260)들과 선택적으로 치합되는 제 5,4,3,2,1 변속기어(120,530,540,550,560)가 마련되는 주축(500)과, 상기 입력축(100)의 구동력을 제 1구동기어(110)와 제 2구동기어(120)중 선택하여 전달시키는 싱크로메시기구(400)를 구비한다.
더욱 상세하게 설명하면, 상기 주축(500)의 외주면에 마련된 복수개의 변속기어(530,540,550,560)사이에 각각의 싱크로메시기구(400)가 마련되어 있다.
또, 상기 제 1,2구동기어(110,120)의 내주면과 상기 입력축(100)의 외주면 사이에는 니들롤러베어링(112,122)이 마련되어 있다.
또한 상기 아이들기어(300)는 그 치열이 상기 제 1구동기어(110)의 치열과 항상 치합되고, 그 외측으로 마련된 포크(Fork: 미도시)에 의해서 선택적으로 리버스기어(210)측으로 이동되도록 함이 바람직하다.
그리고, 상기 포크의 조작기구는 운전자의 조작이 간편하도록 변속기레버측또는 계기판 주위에 마련됨이 바람직하다.
이러한 구조를 갖는 본 발명 차량의 수동변속기의 작용을 첨부도면 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
주축(500)의 회전방향이 정방향(부축(200)의 회전방향과는 반대방향)일 경우, 운전자는 상기 싱크로메시기구(400)를 제 2구동기어(120)측으로 이동시켜 변속기입력축(100)으로부터의 구동력을 제 2구동기어(120)의 니들롤러베어링(122)로 전달시킨다. 이에 따라 상기 제 2구동기어(120)가 구동된다. 상기 구동되는 제 2구동기어(120)는 치열과 치합된 제 1종동기어(220)를 회전시켜 그 구동력을 상기 부축(200)으로 전달시킨다.
이때, 상기 제 1구동기어(110)는 그 내부에 마련된 니들롤러베어링(112)에 의해서 공회전된다.
따라서, 상기 부축(200)은 정상적인 동력전달과정을 가지게 되므로, 운전자의 의도에 따라 전진 변속된다.
한편, 상기한 주축(500)의 회전방향이 역방향일 경우, 운전자가 먼저 포크의 조작기구를 조작하여 상기 제 1구동기어(110)에 치합된 아이들기어(300)를 리버스기어(210)측으로 이동시켜 치합시키면; 상기 싱크로메시기구(400)는 변속기입력축(100)으로부터의 구동력을 상기 제 1구동기어(110)의 니들롤러베어링(112)로 전달시켜 제 1구동기어(110)를 구동시킨다. 이어서 상기 제 1구동기어(110)는 치합된 아이들기어(300)를 구동시킴과 동시에 상기 리버스기어(210)를 연동시킨다.
이때, 상기 아이들기어(300)는 상기 제 1구동기어(110)의 회전방향과 반대방향으로 회전되므로, 그 아이들기어(300)와 치합된 리버스기어(210)의 회전방향은 제 1구동기어(110)의 회전방향과 동일 방향으로 회전된다.
따라서, 차량의 후진변속시 상기한 전진변속시의 변속단과 동일한 변속단으로 변속이 가능해진다.
제 2실시예
본 발명에 따른 차량의 수동변속기의 제 2실시예는, 도 6참조, 엔진의 구동력에 의해 정방향으로 구동되는 입력축(100)과, 상기 입력축(100)의 단부 외주면에 결합되며 그 외주면으로 복수개의 치열을 갖는 제 1풀리(510) 및 구동기어(520)와,상기 제 1풀리(510)의 외주면에 벨트(700)에 의해 연결되어 연동되는 제 2풀리(610)와, 상기 구동기어(520)의 치열에 치합되어 역방향으로 회전가능한 종동기어(220)와, 상기 제 2풀리(610)와 제 1,2,3,4,5 종동기어(220,230,240,250,260)가 그 외주면에 결합되며 상기 입력축(100)와 구동시 선택적으로 치합되어 정/역방향으로 회전되는 부축(200)과, 그 외주면에 상기 각 1,2,3,4,5 중동기어(220,230,240,250,260)들과 선택적으로 치합되는 제 5,4,3,2,1 변속기어(520,530,540,550,560)가 마련되는 주축(500)과, 상기 입력축(100)의 구동력을 제 1풀리(510)와 구동기어(520)중 선택하여 전달시키는 싱크로메시기구(400)를 구비한다.
상기 싱크로메시기구(400)는 입력축(100)의 제 1풀리(510)와 구동기어(520) 사이에 마련되거나, 부축(200)의 제 2풀리(610)와 제 1종동기어(220) 사이에 마련됨이 바람직하다.
그리고, 상기 주축(500)의 변속기어(520,530,540,550,560)들 사이에는 각각의 싱크로메시기구가 마련되어 있다.
또한, 상기 입력축(100)의 제 1풀리(510)와 구동기어(520)의 내부에는 니들롤러베어링(512,522)이 마련되어 공회전이 가능하도록 되어 있다.
이러한 구조를 갖는 수동변속기의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 7을 참조하여 설명하면, 주축(500)의 회전방향이 정방향(부축(200)의 회전방향과는 반대방향)일 경우, 먼저 운전자는 상기 싱크로메시기구(400)를 구동기어(520)측으로 이동되도록 조작하여 변속기입력축(100)으로부터의 구동력을 상기 구동기어(520)의 니들롤러베어링(522)에 전달시킨다. 이에 따라 상기 엔진의 구동력이 상기 구동기어(520)를 입력축(100)의 회전방향과 동일 방향으로 회전시키고,그 치열과 치합된 제 1종동기어(220)를 역방향으로 회전시켜 그 구동력을 상기 부축(200)으로 전달시킨다.
따라서, 상기 부축(200)은 정상적인 동력전달과정을 가지게 되므로, 운전자의 의도에 따라 전진 변속되고, 이때 상기 제 1풀리(510)는 그 내부에 마련된 니들 롤러베어링(512)에 의해서 공회전된다.
한편, 상기한 주축(500)의 회전방향이 역방향일 경우, 운전자는 먼저 싱크로메시기구(400)를 조작하여 상기 제 1풀리(510)의 니들롤러베어링(512)측으로 이동시킨다. 이에 따라 상기 입력축(100)의 구동력이 제 1풀리(510)를 구동시키고, 그 구동되는 제 1풀리(510)는 벨트(700)를 연동시켜 제 2풀리(610)를 구동시키게 된다.
이어서 상기 제 2풀리(610)는 입력축(100)과 동일한 방향으로 연동되어 상기부축(200)을 구동시킨다.
상기 부축(200)의 종동기어(220,230,240,250,260)는 운전자의 변속에 따라 주축(500)의 변속기어(520,530,540,550,560)에 선택적으로 각각 기어물림되는 데,이때, 주축(500)의 변속기어는 상기 종동기어(220,230,240,250,260)의 회전방향과 반대방향으로 회전되므로, 그 주축(500)의 회전방향은 후진변속시의 회전방향과 동일 방향으로 회전된다.
따라서, 차량의 후진변속시 상기한 전진변속시의 변속단과 동일한 변속단으로 변속이 가능해진다.
즉, 상기한 본 발명 차량의 수동변속기는 후진변속시 전진변속과 동일한 변속단을 갖도록 변속기 부축(200)의 일측 단부에 동력전환수단을 구비한 것으로, 후진변속이 주로 사용되는 산업차량의 후진시 그 후진속도에 적합한 변속단을 제공할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (5)

  1. 엔진의 구동력에 의해 정방향으로 구동되는 입력축과,
    상기 입력축의 구동력에 의해서 정/역방향으로 회전가능하며 그 외주면에 복수개의 종동기어가 결합되는 부축과,
    상기 입력축의 구동력을 부축에 정/역방향 선택하여 전달시키는 동력전환수단과,
    상기 부축의 각 종동기어에 선택적으로 치합되는 복수개의 변속기어를 가지는 주축을 구비하여서,
    상기 입력축의 구동력이 선택적으로 부축에 전달되어 그 차량의 후진시 다단변속가능한 것을 특징으로 하는 차량의 수동변속기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 동력전환수단은 상기 입력축의 일단부 외주면에 결합되며 그 외주면으로 복수개의 치열을 갖는 제 1,2구동기어와,
    상기 제 1구동기어의 치열과 치합되어 회전가능한 아이들기어와,
    상기 아이들기어와 선택적으로 치합되며 상기 부축의 단부에 마련되어 정회전시키는 리버스기어와,
    상기 제 2구동기어의 치열에 치합되어 역방향으로 회전가능한 종동기어와,
    상기 입력축의 구동력을 제 1구동기어와 제 2구동기어중 선택하여 전달시키는 싱크로메시기구를 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 차량의 수동변속기.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1,2구동기어는 그 내부에 니들롤러베어링이 마련되어 된 것을 특징으로 하는 차량의 수동변속기.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 동력전환수단은 상기 입력축의 단부에 결합되는 제 1 풀리 및 구동기어와,
    상기 제 1풀리의 외주면과 벨트에 의해 연결되어 연동되며 상기 부축의 단부에 마련되는 제 2풀리와,
    상기 구동기어의 치열과 치합되어 상기 부축을 역회전시키는 종동기어와,
    상기 입력축의 구동력을 상기 제 1풀리와 구동기어에 선택적으로 전달시키는싱크로메시기구를 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 차량의 수동변속기.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제 1,2풀리와 구동기어의 내부에는 니들롤러베어링이마련되어 된 것을 특징으로 하는 차량의 수동변속기.
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