KR100619316B1 - 비동축 출력부를 구비한 변속기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회전축(114, 116) 주위로 회전이 가능하도록 배열되는 입력축(32, 64), 주축(38, 66), 중간축(46, 86) 및 출력축(112)과 축(32, 38, 46, 60, 64, 66, 112, 132)상에 다수의 느슨한 기어휠들(68, 70, 72, 74, 96, 98, 111, 128) 및 고정 기어휠들(76, 78, 80, 88, 90, 92, 94, 108, 110, 130)을 갖는 차량변속기(6, 60)를 제공한다. 출력축(112)상에는 기어휠(110, 111, 128)이 고정되어 회전하도록 배열되어, 중간축(86)에 고정되어 회전하도록 결합되는 기어휠(108, 130)에 의하여 구동되며, 이러한 기어쌍(108-110, 108-111, 130-128)은 하나의 정수를 형성한다. 변속기(60)의 입력축(64)은 주축(66)에 고정되어 회전하도록 결합되며, 입력축(64)의 회전축(116) 및 주축(66)의 회전축(116)은 동일한 축을 구성한다. 주축(66)의 회전축(116) 및 출력축(112)의 회전축(114)은 동일한 축을 구성하지 않으며, 주축(66) 및 출력축(112)의 회전축(114, 116)의 축간 거리(118)는 정수의 기어쌍(108-110, 108-111, 130-128)의 변속비에 의하여 결정된다.
Description
본 발명은 특허청구범위 제1항에 따른 주축 및 중간축을 구비한 변속기에 관한 것이다.
선행 기술로부터 입력축, 주축 및 출력축을 구비한 변속기가 공지되어 있으며, 이때 입력축, 주축 및 출력축은 1개의 공통 회전축 상에 배치된다. 이러한 유형의 변속기는 일체형의 입력축과 주축 또는 일체형의 주축과 출력축을 구비할 수 있다. 예를 들어, 독일 특허 공보 제195 38 192호에는 이러한 유형의 변속기가 개시되어 있다.
이러한 변속기의 소요 변속비에 의하여 축의 기어휠의 잇수가 결정된다. 이는 서로 평행한 축의 기어휠의 일정한 직경비 및 이에 따른 평행축 간의 공간적인 거리를 조건으로 한다. 이와 같이 일반적으로 입력축 상의 제1 기어휠 및 구동측에서 본 중간축 상의 제1 기어휠로 구성되는 기어쌍이 있는 경우에 직경이 아주 작은 입력축 상의 기어휠이 직경이 아주 큰 중간축 상의 기어휠에 마주 대하여 배치되게 된다. 이러한 기어쌍은 낮은 회전수 레벨로 큰 토크의 전달을 가능하게 한다. 하지만, 큰 공간 간격은 큰 변속기 하우징 크기를 유발시키고, 이는 차량 제조 업체의 설치 공간에 있어서 곤란을 야기시킨다.
본 발명의 목적은 변속기의 설치 공간을 저감시키고 변속기 크기를 작게 하는 데 있다.
이러한 목적은 특허청구범위 제1항의 특징을 갖는 변속기에 의해 달성된다. 여러 가지 실시예들이 종속항들에 기재되어 있다.
본 발명에 따르면, 중간축과 회전 고정되도록 연결되는 기어휠에 의해 구동되는 변속기의 기어휠이 출력축에 회전 고정되도록 설치되며, 기어쌍은 일정 변속비의 기어쌍을 형성한다. 이와 동시에 변속기의 입력축은 주축과 회전 고정되도록 연결된다. 입력축과 주축의 회전축은 동일하며, 주축의 회전축과 출력축의 회전축은 동일한 축을 구성하지 않는다. 주축의 회전축과 출력축의 회전축 사이의 거리는 서로 마주하는 일정 변속비의 기어쌍의 변속비에 의하여 결정된다.
바람직한 일 실시예에 따르면, 일정 변속비의 기어쌍이 분할형 변속기 하우징에 내장되어 그 기어쌍의 교체를 가능하게 한다.
바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 유압식 리타더(retarder)의 구동을 위한 보조 출력축이 설치되며, 이러한 보조 출력축은 고속 단계의 중간 변속없이도 리타더의 고속 회전을 달성하기 위하여 직접 주축이나 또는 중간축에 의하여 구동가능하다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 자동 변속기에서 1/2단 점프로 변속단을 나누기 위하여 분할형 변속기를 위한 변속 장치가 제공된다.
또 하나의 바람직한 실시예에 따르면, 변속기의 전체 변속 범위의 확대를 위하여 인접하는 일정 변속비의 기어쌍을 갖는 유성 변속기(planetary transmission) 형태의 범위 변경 그룹 변속기(range change group transmission)가 제공된다.
변속기의 일정 변속비의 기어쌍을 변속기의 구동측 단부에 배치시킴으로써 그리고 주축 및 출력축의 회전축의 비동축도에 의하여, 변속기의 큰 기어휠 직경이 감소하게 된다. 이로 인하여 직경이 감소됨과 동시에 기어휠 중량도 감소되고, 평행축의 축간 거리도 감소하게 되며, 이에 따라서 변속기의 크기도 감소하게 된다. 변속기가 줄어든다는 것은 이 위치에서 중량이 보다 작아지고 차량 설치 공간이 커진다는 것을 의미한다. 동시에 기어휠의 소형화 및 하우징 재료비와 가공비 절감이 가능하다. 기어휠의 작은 운동 질량 및 변속시 동기화되는 질량으로 인하여 명백히 공지된 범용 변속기 레벨 아래에 드는 변속 하중 레벨에 이른다. 동시에 동기화 질량은 보다 작기 때문에 동기 장치는 보다 작게 된다.
출력축 또는 주축 및 중간축 사이의 축간 거리가 작은 경우에는 중간축의 구동측 단부에서의 작은 기어휠에 의하여 중간축의 회전수는 보다 높은 레벨에 있다. 이로 인하여 변속기의 대부분에서 변속기의 구성 부품은 구비되어야 할 감소된 토크 레벨에 이른다. 출력부의 일정 변속비의 기어쌍에서 출력축과 중간축 사이의 축간 거리가 크게 되면 보다 큰 토크가 발생한다. 변속기 입력 토크는 등판 및 고속형의 변속기 구조에 대하여 동일한 크기로 설계된다.
선행 기술에 따른 입력축과 주축의 일체형 구조에 의하여 입력축에서 주축의 저널 베어링을 생략할 수 있다. 변속기 단부에 설치되는 기어쌍은 별도 구성 그룹으로서 기타의 변속기 하우징에 추가 설치되어 출력부의 일정 변속비의 여러 기어쌍으로 변속기 모듈의 구조 방식을 가능하게 한다.
이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 선행 기술에 따른 변속기의 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 변속기의 개략도이다.
도 3은 분할형 변속기를 구비한 도 2에 따른 배치도이다.
도 1은 일례로 전진 5단 및 후진 1단의 변속기(6)를 확대하여 도시한 확대도이다. 3개의 변속 막대(20, 22, 24)로 맞물리는 변속 레버(18)에 의하여, 변속 분기부를 거쳐서 동기 장치(26, 28, 30)를 소요 변속 위치로 이동시킨다. 따라서, 동기 장치(30)는 후진 및 1단 변속을 시킨다. 동기 장치(26)는 2단 및 3단 변속하는 데 사용되는 한편, 동기 장치(28)는 4단 및 5단의 변속에 사용된다.
변속기 입력축(32)은 예를 들어 베어링(36)으로 도시되는 베어링에 의하여 변속기 하우징(34) 내에 지지된다. 주축(38)은 베어링(40)에 의하여 변속기 입력축(32)에 지지되고, 예를 들어 베어링(42)으로 도시되는 베어링에 의하여 하우징(34)에 지지된다. 후진에 있어서 회전 방향의 역전은 중간 기어휠(44)에 의해 이루어지며, 이러한 중간 기어휠의 치는 주축(38) 상의 후진 변속 기어휠의 치와 중간축(46)의 기어휠의 치와 치합된다. 전진 변속에 대한 주축(38) 상의 다른 기어휠의 치는 동시에 중간축(46)의 그에 대응하는 치와 치합된다. 또한, 변속기 입력축(32)에는 클러치 몸체(54)를 수용하기 위한 치가 구비되어 있다.
바람직한 실시 태양에 따르면, 변속기(60)와 일정 변속비의 기어휠(108, 110)을 조합시키고 범위 변경 그룹 변속기(range change group transmission)를 일정 변속비의 기어휠(110)에 인접하여 구비시키게 되면 전체 변속비를 확대시킬 수 있으며, 이때 범위 변경 그룹 변속기는 종래 방식대로 유성 변속기(planetary transmission)(136)로서 형성된다. 이와 관련하여, 본 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 유성 변속기는 2가지 선택가능한 일정 변속비를 제공하는 데 사용되고, 도 2에 도시된 변속기(106)와 같은 다중 변속비 변속기는 일정 범위의 변속비를 형성하는 일군의 선택가능한 변속비를 제공하는 데 사용된다. 또한, 본 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 유성 변속기와 다중 변속비 변속기의 "직렬" 연결에 의해 2단 변속기가 제공되며, 그 중 첫번째 단은 다중 변속비 변속기로 구성되고 두번째 단은 유성 변속기로 구성된다. 따라서, 이러한 2단 변속기는 2가지 범위의 변속비를 갖는데, 두 범위 내의 변속비는 다중 변속비 변속기에 의해 결정되어 제공되고, 두 범위 중 선택 범위는 유성 변속기에 의해 결정되어 선택된다. 본 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 이러한 2가지 변속비 범위는 다중 변속비 단의 변속비 범위에 따라서 분리되거나 중첩될 수 있지만, 유성 변속기를 추가함으로써 얻어지는 효과는 조합 변속기의 전체 변속비의 증가, 즉 전체 변속비 범위의 증가에 있다. 이러한 이유로, 유성 변속기는 일반적으로 "범위 변경 그룹 변속기", 즉 2가지 이상의 변속비 세트로부터 어느 한 세트의 변속비를 선택하여 변경시키는 변속기로 불리우며, 이때 소정 세트 내의 변속비는 모든 세트의 변속비에 대해 공통적이고 또 다른 변속기나 변속기 단에 의해 제공된다. 유성 변속기(136)와 그와 다른 변속기나 변속기 부품과의 상호 연결에 대한 상세 사항은 본 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있기 때문에 그에 대해서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다.
바람직한 실시 태양에 따르면, 변속기(60)와 일정 변속비의 기어휠(108, 110)을 조합시키고 범위 변경 그룹 변속기(range change group transmission)를 일정 변속비의 기어휠(110)에 인접하여 구비시키게 되면 전체 변속비를 확대시킬 수 있으며, 이때 범위 변경 그룹 변속기는 종래 방식대로 유성 변속기(planetary transmission)(136)로서 형성된다. 이와 관련하여, 본 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 유성 변속기는 2가지 선택가능한 일정 변속비를 제공하는 데 사용되고, 도 2에 도시된 변속기(106)와 같은 다중 변속비 변속기는 일정 범위의 변속비를 형성하는 일군의 선택가능한 변속비를 제공하는 데 사용된다. 또한, 본 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 유성 변속기와 다중 변속비 변속기의 "직렬" 연결에 의해 2단 변속기가 제공되며, 그 중 첫번째 단은 다중 변속비 변속기로 구성되고 두번째 단은 유성 변속기로 구성된다. 따라서, 이러한 2단 변속기는 2가지 범위의 변속비를 갖는데, 두 범위 내의 변속비는 다중 변속비 변속기에 의해 결정되어 제공되고, 두 범위 중 선택 범위는 유성 변속기에 의해 결정되어 선택된다. 본 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 이러한 2가지 변속비 범위는 다중 변속비 단의 변속비 범위에 따라서 분리되거나 중첩될 수 있지만, 유성 변속기를 추가함으로써 얻어지는 효과는 조합 변속기의 전체 변속비의 증가, 즉 전체 변속비 범위의 증가에 있다. 이러한 이유로, 유성 변속기는 일반적으로 "범위 변경 그룹 변속기", 즉 2가지 이상의 변속비 세트로부터 어느 한 세트의 변속비를 선택하여 변경시키는 변속기로 불리우며, 이때 소정 세트 내의 변속비는 모든 세트의 변속비에 대해 공통적이고 또 다른 변속기나 변속기 단에 의해 제공된다. 유성 변속기(136)와 그와 다른 변속기나 변속기 부품과의 상호 연결에 대한 상세 사항은 본 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있기 때문에 그에 대해서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 변속기 구조의 개략도를 도시하고 있다. 변속기(60)는 변속기 하우징(62)을 구비하며, 이러한 하우징에서는 입력축(64)이 돌출된다. 입력축(64)은 변속기(60)의 주축(66)과 일체로 구성된다. 주축(66) 상에는 7개의 기어휠(68, 70, 72, 74, 76, 78, 80)이 배치되고, 이 중에서 기어휠(68, 70, 72, 74)은 주축(66) 상에서 느슨하게 회전가능한 반면에, 기어휠(76, 78, 80)은 항상 주축(66)에 고정되어 회전되도록 연결된다. 기어휠(68)과 기어휠(70) 사이에는 동기 장치(82)가 설치되고, 이에 의하여 선택적으로 기어휠(68) 또는 기어휠(70)이 주축(66)에 고정되어 회전되도록 연결된다. 기어휠(72)과 기어휠(74) 사이에는 동기 장치(84)가 설치되고, 이에 의하여 선택적으로 기어휠(72) 또는 기어휠(74)이 주축(66)에 고정되어 회전되도록 연결된다.
중간축(86) 상에는 동시에 7개의 기어휠(88, 90, 92, 94, 96, 98, 100)이 배치되고, 이 중에서 기어휠(88, 90, 92, 94)은 항상 중간축(86)에 고정되어 회전되도록 연결된다. 기어휠(96)과 기어휠(98) 사이에는 동기 장치(102)가 설치되고, 이에 의하여 선택적으로 기어휠(96) 또는 기어휠(98)이 중간축(86)에 고정되어 회전되도록 연결된다. 기어휠(100)은 후진 변속을 위하여 회전 방향을 역전시킬 수 있도록 중간 기어휠(104)과 접하며, 이러한 중간 기어휠은 다시 주축(66) 상의 기어휠(80)과 접한다. 기어휠(98)은 보조 출력축(122) 상의 기어휠(120)과 접하며, 이러한 보조 출력축에 의하여 리타더(retarder)(124)가 구동된다. 기어휠(98)의 큰 직경에 의하여 보조 출력축(122)은 고속으로 구동된다.
또한, 변속기(62)에는 도시된 바와 같이 또 다른 하우징(106)이 설치된다. 이러한 하우징(106) 내에는 2개의 기어휠(108, 110)로 구성되는 기어쌍이 설치되며, 기어휠(108)은 중간축(86)에 고정되어 회전되도록 결합된다. 기어휠(110)은 항상 출력축(112)에 고정되어 회전되도록 결합된다. 하지만, 기어휠(108, 110)은 또한 그에 대응하는 형상의 변속기 하우징(62) 내에 배치될 수도 있다.
기어휠(110) 및 출력축(112)은 가상 회전축(114) 둘레로 회전한다. 주축(66)과 그 위에 배치되어 있는 기어휠 및 입력축(64)은 회전축(116) 주위로 회전한다. 이러한 양 회전축(114, 116)은 상호 동일한 축 상에 있지 않고, 축간 거리(118)를 두고 서로 떨어져 있다.
도 2를 참고로 위에서 설명한 바와 같이, 바람직한 실시 태양에 따르면, 변속기의 전체 변속비 범위를 확대시키기 위해서 유성 변속기 형태의 범위 변경 그룹 변속기(136)가 일정 변속비의 기어휠(108, 110)에 인접하여 구비된다. 도 3은 또 하나의 실시예를 도시하고 있으며, 이러한 실시예와 도 2의 실시예를 비교하여 보면, 도 3의 실시예에서는 일정 변속비의 제2 기어쌍을 형성하는 분할형 변속기(134)가 하우징(106) 내에 구비되어 있다. 출력축(112) 상에 동기 장치(126)가 설치되고, 이러한 동기 장치에 의하여 선택적으로 기어휠(111) 또는 기어휠(128)이 출력축에 고정되어 회전되도록 결합된다. 기어휠(108)은 기어휠(130)과 공동으로 축(132)에 고정되어 회전되도록 배치된다.
삭제
Claims (5)
- 회전축(114, 116) 주위로 회전가능하도록 배치되는 입력축(32, 64), 주축(38, 66), 중간축(46, 86, 132) 및 출력축(112)과, 상기 축(32, 38, 46, 64, 66, 86, 112, 132) 상에 설치되는 다수의 느슨한 기어휠(68, 70, 72, 74, 96, 98, 111, 128) 및 고정 기어휠(76, 78, 80, 88, 90, 92, 94, 108, 110, 130)을 포함하는, 비동축 출력부를 구비한 변속기(6, 60)에 있어서,출력축(112) 상에는 중간축(86)에 회전 고정되도록 결합되는 기어휠(108, 130)에 의하여 구동되는 기어휠(110, 111, 128)이 회전 고정되도록 설치되고, 기어쌍(108-110, 108-111, 130-128)이 일정 변속비의 기어쌍을 형성하며, 변속기(60)의 입력축(64)은 주축(66)에 회전 고정되도록 결합되고, 입력축(64)의 회전축(116) 및 주축(66)의 회전축(116)은 하나의 동일한 축을 구성하며, 주축(66)의 회전축(116) 및 출력축(112)의 회전축(114)은 동일한 축을 구성하지 않고, 주축(66)의 회전축(116)과 출력축(112)의 회전축(114) 사이의 거리(118)는 일정 변속비의 기어쌍(108-110, 108-111, 130-128)의 변속비에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 변속기.
- 제1항에 있어서,일정 변속비의 기어쌍(108-110, 108-111, 130-128)의 교환을 가능하게 하기 위해서, 상기 기어쌍(108-110, 108-111, 130-128)이 분할형 변속기 하우징(106)에 내장되는 것을 특징으로 하는 변속기.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,유압식 리타더(124)의 구동을 위한 보조 출력축(122)이 설치되고, 상기 보조 출력축(122)은 중간 변속없이도 상기 리타더(124)의 고속 회전을 달성하기 위하여 주축(66) 또는 중간축(86)에 의하여 직접 구동될 수 있는 것을 특징으로 하는 변속기.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,출력축(112) 상에 분할형 변속기(134)를 위한 동기 장치(126)가 1/2단 점프로 변속단을 분할하기 위하여 설치되는 것을 특징으로 하는 변속기.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,일정 변속비의 기어쌍(108-110, 108-111, 130-128)에 인접하여, 변속기(60)의 전체 변속 범위의 확대를 위하여 유성 변속기의 형태로 1개의 범위 변경 그룹 변속기가 설치되는 것을 특징으로 하는 변속기.
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