KR100660749B1 - 유성기어 방식 수동변속기의 이중 치합 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유성기어 방식 수동변속기의 이중 치합 방지장치에 관한 것으로, 유성기어 방식 수동변속기에서 변속 조작시 메인기어부에 구비된 각 변속단별 시프트 레일(3,19,24)의 이중 치합을 예방할 수 있도록 함과 더불어, 변속단의 증속 및 감속시 상기 시프트 레일(3,19,24)과 유성기어부에 구비된 피스톤로드(17)의 이중 치합도 동시에 예방할 수 있도록 된 것이다.

Description

유성기어 방식 수동변속기의 이중 치합 방지장치{Inter lock system of planetary gear type manual transmission}

도 1은 일반적인 유성기어 방식 수동변속기의 구성을 도시한 단면도,

도 2는 본 발명에 유성기어 방식 수동변속기의 이중 치합 방지장치를 설명하기 위한 도면,

도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 이중 치합 방지장치의 작동상태를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

3,19,24 - 시프트 레일 3a,19a,24a - 레일홈

3b,19b - 핀구멍 17 - 피스톤로드

17a - 제1로드홈 17b - 제2로드홈

50 - 어뎁터 51 - 레일통로

53 - 로드통로 55 - 연결통로

60 - 인터록 핀 70 - 인터록 볼

본 발명은 유성기어 방식 수동변속기의 이중 치합 방지장치에 관한 것으로, 특히 메인기어부에 구비된 각 변속단별 시프트 레일의 이중 치합을 예방함과 더불어, 상기 시프트 레일과 유성기어부에 구비된 피스톤 로드의 이중 치합도 함께 예방할 수 있도록 하는 유성기어 방식 수동변속기의 이중 치합 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에 탑재되는 변속장치는 주행중 엔진으로부터 생성되는 구동력을 차량의 주행 상태에 알맞게 변화시켜 구동차륜으로 전달하는 기능을 수행하는 것으로서, 작동 방식에 따라 수동과 자동 및 무단 변속기 등으로 구분된다.

여기서, 상기 수동변속기는 차실내에 설치된 변속레버의 조작에 따라 시프트 및 셀렉트 케이블이 각각 장력을 받아 변속기측에 설치된 변속조작기구를 작동시킴으로써, 변속기내에 구비된 다수의 기어 트레인 중 해당 기어 트레인을 통해 변속에 따른 동력의 전달이 이루어지는 구성으로 되어 있다.

한편, 수동변속기는 변속단을 크게 할 경우 그 구조가 복잡해지는 단점이 발생하게 되는데, 일례로서 4단 변속기의 경우에는 메인 샤프트와 카운터 샤프트에 각각 4개의 기어가 설치되고, 8단 변속기의 경우에는 메인 샤프트와 카운터 샤프트에 모두 최소한 16개 이상의 기어가 설치된다.

따라서, 수동변속기는 높은 변속을 위해서 다수의 기어가 필요하게 되므로 그 구조가 복잡해지고, 아울러 소형화에 불리한 단점이 있는 것이다.

이러한, 수동변속기의 단점을 보완하기 위해 최근에는 유성기어 방식을 이용한 수동변속기가 개발되어 이를 사용하고 있는 실정이며, 이에 대한 구조는 도 1에 도시된 바와 같다.

동력전달과정은 드라이브 피니언(1) → 카운터 샤프트(2) → 메인 샤프트(8) → 선기어(9) → 유성기어(10) → 링기어(11) → 캐리어(15)를 통해 차동장치(16)로 전달되는 구성이다.

1단 또는 2단 출력을 얻기 위해서는 먼저 유성기어부의 피스톤로드(17)를 도시된 상태에서 우측으로 이동시켜 시프트 포크(18)와 결합된 싱크로 기구(12)를 캐리어 플레이트(13)와 결합시킨다.

이 상태에서, 1/2단 시프트 레일(3)의 시프트 포크(4)가 1/2단 싱크로 기구(5)를 1단 기어(6) 또는 2단 기어(7)로 직결시키면 카운터 샤프트(2)의 회전력은 1단 기어(6) 또는 2단 기어(7)를 통해 메인 샤프트(8)로 전달되어 메인 샤프트(8)가 회전하게 되고, 상기 메인 샤프트(8)의 회전력은 선기어(9) → 유성기어(10) → 링기어(11) → 싱크로 기구(12) → 캐리어 플레이트(13)를 통해 캐리어(15)로 전달되어 캐리어(15)가 회전하게 되며, 상기 캐리어(15)의 회전력은 최종적으로 차동장치(16)로 전달된다.

그리고, 3단 또는 4단 출력을 얻기 위해서는 유성기어부의 싱크로 기구(12)가 캐리어 플레이트(13)와 결합된 상태에서, 3/4단 시프트 레일(19)의 시프트 포크(20)가 3/4단 싱크로 기구(21)를 3단 기어(22) 또는 4단 기어(23)로 직결시키면 카운터 샤프트(2)의 회전력은 3단 기어(22) 또는 4단 기어(23)를 통해 메인 샤프트(8)로 전달되어 메인 샤프트(8)가 회전하게 되고, 상기 메인 샤프트(8)의 회전력은 선기어(9) → 유성기어(10) → 링기어(11) → 싱크로 기구(12) → 캐리어 플레이트 (13)를 통해 캐리어(15)로 전달되어 캐리어(15)가 회전하게 되며, 상기 캐리어(15)의 회전력은 차동장치(16)로 전달된다.

또한, 전진1단 또는 R단 출력을 얻기 위해서는 유성기어부의 싱크로 기구(12)가 캐리어 플레이트(13)와 결합된 상태에서, 전진 1/R단 시프트 레일(24)의 시프트 포크(25)가 전진1/R단 콘스탄트 메시 기구(26)를 전진1단 기어(27) 또는 R단 기어(28)로 직결시키면 카운터 샤프트(2)의 회전력은 전진1단 기어(27) 또는 R단 기어(28)를 통해 메인 샤프트(8)로 전달되어 메인 샤프트(8)가 회전하게 되고, 상기 메인 샤프트(8)의 회전력은 선기어(9) → 유성기어(10) → 링기어(11) → 싱크로 기구(12) → 캐리어 플레이트(13)를 통해 캐리어(15)로 전달되어 캐리어(15)가 회전하게 되며, 상기 캐리어(15)의 회전력은 최종적으로 차동장치(16)로 전달된다.

한편, 4단 출력 상태에서 더 큰 동력을 얻기 위해 증속이 필요한 경우에는, 먼저 유성기어부의 피스톤로드(17)를 도시된 상태에서 좌측으로 이동시켜 시프트 포크(18)와 결합된 싱크로 기구(12)를 링기어 플레이트(29)와 결합시킨다.

이 상태에서, 1/2단 싱크로 기구(5)를 1단 기어(6)와 직결시키면 메인 샤프트(8)의 회전력은 선기어(9) → 유성기어(10) → 피니언축(30)을 통해 캐리어(15)로 직접 전달되어 캐리어(15)가 회전하게 된다.

이때, 상기 캐리어(15)는 기어비에 의해 증속되어 5단의 출력 효과를 발휘하게 되며, 이 출력은 차동장치(16)로 전달된다.

그리고, 6단과 7단 및 8단의 출력 상태를 얻기 위해서는 유성기어부의 싱크로 기구(12)가 링기어 플레이트(29)와 결합된 상태에서, 1/2단 싱크로기구(5)를 2 단 기어(7)와 직결시거나, 3/4단 싱크로기구(21)를 3단 기어(22) 및 4단 기어(23)와 직결시킴으로써, 증속이 가능해진다.

상기와 같은 유성기어 방식 수동변속기에서는, 유성기어부의 싱크로 기구(12)가 캐리어 플레이트(13)와의 결합이나 또는 링기어 플레이트(29)와의 결합이 먼저 선행되어야 하며, 그 이후에 메인기어부에 구비된 각 변속단별 시프트 레일(3,19,24)의 동작이 진행되어야 한다.

만약, 유성기어부의 피스톤로드(17)가 저속 ↔ 고속으로 이동을 할 때 메인기어부에 구비된 각 변속단별 시프트 레일(3,19,24)이 동시에 변속 동작을 행하게 되면, 이중 치합이 발생되면서 기어나 기타 부품들의 파손이 발생하게 된다.

또한, 유성기어부의 싱크로 기구(12)가 캐리어 플레이트(13)와의 결합이나 또는 링기어 플레이트(29)와의 결합이 결정되고 난 다음, 메인기어부에 구비된 각 변속단별 시프트 레일(3,19,24) 중 어느 한 개의 시프트 레일이 변속 동작을 할 때에 나머지 시프트 레일들은 이중 치합의 예방을 위해 변속 동작을 행하지 않도록 구속되어야 하며, 동시에 유성기어부의 피스톤로드(17)도 이중 치합의 예방을 위해 움직임이 구속되어야 함은 물론이다.

그러나, 상기와 같은 유성기어 방식 수동변속기에서는, 메인기어부에 구비된 각 변속단별 시프트 레일(3,19,24)과 유성기어부에 구비된 피스톤로드(17)의 이중 치합을 동시에 예방할 수 있도록 마련된 구조가 전무하며, 따라서 이에 대한 구조를 갖출 수 있도록 개선하는 것이 시급한 과제 중 하나로 대두되고 있는 실정이다.

한편, 도 1에 도시된 미설명 부호 33은 이이들러 기어이고, 미설명 부호 35 는 동력인출장치(power take off)에 사용되는 샤프트이다.

이에 본 발명은, 메인기어부에 구비된 각 변속단별 시프트 레일의 이중 치합을 예방하면서, 상기 시프트 레일과 유성기어부에 구비된 피스톤로드의 이중 치합도 동시에 예방할 수 있도록 하는 유성기어 방식 수동변속기의 이중 치합 방지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이중 치합 방지장치는, 변속기 케이스내에 고정 설치되고 메인기어부의 각 변속단별 시프트 레일 및 유성기어부의 피스톤로드가 축의 길이방향을 따라 각각 삽입되도록 레일통로와 로드통로가 형성되면서 상기 레일통로와 상기 로드통로를 일직선으로 관통하는 연결통로를 구비한 어뎁터와; 중립상태에서 상기 연결통로와 마주 대하는 각 변속단별 시프트 레일의 바깥면에 형성된 레일홈과; 상기 레일홈을 일직선으로 관통하여 상기 연결통로와 연결되도록 상기 시프트 레일에 형성된 핀구멍과; 상기 연결통로와 마주 대하는 피스톤로드의 바깥면에 형성된 제1로드홈 및 이 제1로드홈으로부터 축의 길이방향을 따라 이격 형성된 제2로드홈과; 상기 핀구멍에 삽입되어 핀구멍을 따라 직선 이동하도록 설치되는 인터록 핀과; 상기 연결통로에 삽입되어 연결통로를 따라 직선 이동하도록 설치되면서 상기 레일홈과 상기 제1,2로드홈을 통해 각 변속단별 시프트 레일 및 피스톤로드의 시프트 이동을 선택적으로 구속시키도록 하는 인터록 볼;로 구성됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 유성기어 방식 수동변속기의 이중 치합 방지장치를 설명하기 위한 도면으로서, 종래 구조와 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 붙이면서 설명하기로 한다.

본 발명은 유성기어 방식 수동변속기의 이중 치합 방지장치에 관한 것으로, 유성기어 방식 수동변속기는 도 1을 참조로 전술하였던 바와 같이 크게 메인기어부와 유성기어부의 조합으로 구성된다.

여기서, 상기 메인기어부에는 카운터 샤프트(2), 메인 샤프트(8), 1/2단 시프트 레일(3), 1/2단 기어(6,7), 3/4단 시프트 레일(19), 3/4단 기어(22,23), 전진1/R단 시프트 레일(24), 전진1/R단 기어(27,28) 등을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 유성기어부에는 선기어(9), 유성기어(10), 링기어(11), 캐리어 플레이트(13), 캐리어(15), 피스톤로드(17), 링기어 플레이트(29), 피니언축(30) 등을 포함하여 구성된다.

상기와 같은 유성기어 방식 수동변속기의 구성에서 본 발명에 따른 이중 치합 방지장치는, 변속 조작시 메인기어부에 구비된 각 변속단별 시프트 레일(3,19,24)의 이중 치합을 방지함과 동시에, 상기 시프트 레일(3,19,24)과 유성기어부에 구비된 피스톤로드(17)의 이중 치합도 동시에 예방할 수 있는 구성을 갖출 수 있도록 한다.

즉, 본 발명에 따른 유성기어 방식 수동변속기의 이중 치합 방지장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 변속기 케이스내에 고정 설치되고 메인기어부의 각 변속단별 시프트 레일(3,19,24) 및 유성기어부의 피스톤로드(17)가 축의 길이방향을 따라 각각 삽입되도록 레일통로(51)와 로드통로(53)가 형성되면서 상기 레일통로(51)와 상기 로드통로(53)를 일직선으로 관통하는 연결통로(55)를 구비한 어뎁터(50)와, 중립상태에서 상기 연결통로(55)와 마주 대하는 각 변속단별 시프트 레일(3,19,24)의 바깥면에 형성된 레일홈(3a,19a,24a)과, 상기 레일홈(3a,19a,24a)을 일직선으로 관통하여 상기 연결통로(55)와 연결되도록 상기 시프트 레일(3,19)에 형성된 핀구멍(3b,19b)과, 상기 연결통로(55)와 마주 대하는 피스톤로드(17)의 바깥면에 형성된 제1로드홈(17a) 및 이 제1로드홈(17a)으로부터 축의 길이방향을 따라 이격 형성된 제2로드홈(17b)과, 상기 핀구멍(3b,19b)에 삽입되어 핀구멍(3b,19b)을 따라 직선 이동하도록 설치되는 인터록 핀(60)과, 상기 연결통로(55)에 삽입되어 연결통로(55)를 따라 직선 이동하도록 설치되면서 상기 레일홈(3a,19a,24a)과 상기 제1,2로드홈(17a,17b)을 통해 각 변속단별 시프트 레일(3,19,24) 및 피스톤로드(17)의 시프트 이동을 선택적으로 구속시키도록 하는 인터록 볼(70)로 구성된다.

여기서, 상기 제1로드홈(17a)은 유성기어부의 싱크로 기구(12)가 피스톤로드(17)의 시프트 포크(18)에 의해 캐리어 플레이트(13)와 결합될 때 인터록 볼(70)이 삽입되는 홈에 해당하고, 상기 제2로드홈(17b)은 유성기어부의 싱크로 기구(12)가 피스톤로드(17)의 시프트 포크(18)에 의해 링기어 플레이트(29)와 결합될 때 인터록 볼(70)이 삽입되는 홈에 해당한다.

그리고, 상기 레일홈(3a,19a,24a)과 상기 제1,2로드홈(17a,17b)은 상기 인터록 볼(70)의 바깥면과 대응하도록 타원형의 곡면으로 형성된다.

이하, 본 발명의 작용 및 효과에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 도 3은 변속 조작에 따라 중립상태에 있던 1/2단 시프트 레일(3)이 레일통로(51)를 따라 직선 이동하는 상태를 도시한 것이다.

이 상태에서는 1/2단 시프트 레일(3)의 양측에 위치한 인터록 볼(70)이 레일홈(3a)으로부터 벗어나게 되므로, 상기 인터록 볼(70)은 연결통로(55)를 따라 직선 이동하면서 양측방으로 밀려지게 되고, 이 결과 3/4단 시프트 레일(19)과 전진1/R단 시프트 레일(24)은 레일홈(19a,24a)으로 삽입된 상기 인터록 볼(70)에 의해 움직임이 구속되며, 동시에 유성기어부의 피스톤로드(17)도 제1로드홈(17a)으로 삽입된 상기 인터록 볼(70)에 의해 움직임이 구속된다.

따라서, 변속 조작에 따라 1/2단 시프트 레일(3)이 이동할 때에는 3/4단 시프트 레일(19)과 전진1/R단 시프트 레일(24) 및 피스톤로드(17)의 움직임이 구속됨으로써 이중 치합을 예방할 수 있게 된다.

그리고, 도 4는 변속 조작에 따라 중립상태에 있던 3/4단 시프트 레일(19)이 레일통로(51)를 따라 직선 이동하는 상태를 도시한 것이다.

이 상태에서는 3/4단 시프트 레일(19)의 양측에 위치한 인터록 볼(70)이 레일홈(19a)으로부터 벗어나게 되므로, 상기 인터록 볼(70)은 연결통로(55)를 따라 직선 이동하면서 양측방으로 밀려지게 되고, 이 결과 1/2단 시프트 레일(3)과 전진1/R단 시프트 레일(24)은 레일홈(3a,24a)으로 삽입된 상기 인터록 볼(70)에 의해 움직임이 구속되며, 동시에 유성기어부의 피스톤로드(17)도 제1로드홈(17a)으로 삽입된 상기 인터록 볼(70)에 의해 움직임이 구속된다.

따라서, 변속 조작에 따라 3/4단 시프트 레일(19)이 이동할 때에는 1/2단 시프트 레일(3)과 전진1/R단 시프트 레일(24) 및 피스톤로드(17)의 움직임이 구속됨으로써 이중 치합을 예방할 수 있게 된다.

또한, 도 5는 변속 조작에 따라 중립상태에 있던 전진1/R단 시프트 레일(24)이 레일통로(51)를 따라 직선 이동하는 상태를 도시한 것이다.

이 상태에서는 전진1/R단 시프트 레일(24)의 일측에 위치한 인터록 볼(70)이 레일홈(24a)으로부터 벗어나게 되므로, 상기 인터록 볼(70)은 연결통로(55)를 따라 직선 이동하면서 일측방으로 밀려나게 되고, 이 결과 1/2단 시프트 레일(3)과 3/4단 시프트 레일(19)은 레일홈(3a,19a)으로 삽입된 상기 인터록 볼(70)에 의해 움직임이 구속되며, 동시에 유성기어부의 피스톤로드(17)도 제1로드홈(17a)으로 삽입된 상기 인터록 볼(70)에 의해 움직임이 구속된다.

따라서, 변속 조작에 따라 전진1/R단 시프트 레일(24)이 이동할 때에는 1/2단 시프트 레일(3)과 3/4단 시프트 레일(19) 및 피스톤로드(17)의 움직임이 구속됨으로써 이중 치합을 예방할 수 있게 된다.

마지막으로, 도 6은 더 큰 동력을 얻기 위해 증속이 필요한 경우 유성기어부의 피스톤로드(17)가 로드통로(53)를 따라 직선 이동하는 상태를 도시한 것이다.

상기 피스톤로드(17)가 로드통로(53)를 따라 전진 이동을 함에 따라 인터록 볼(70)이 제1로드홈(17a)으로부터 벗어나 제2로드홈(17b)사이에 위치하고 있을 때에는, 즉 상기 피스톤로드(17)가 이동중 일 때에는 상기 피스톤로드(17)의 일측에 위치한 인터록 볼(70)은 연결통로(55)를 따라 직선 이동하면서 일측방으로 밀려나 게 되고, 이 결과 3/4단 시프트 레일(19)과 1/2단 시프트 레일(3) 및 전진1/R단 시프트 레일(24)은 레일홈(19a,3a,24a)으로 삽입된 상기 인터록 볼(70)에 의해 움직임이 구속된다.

따라서, 증속을 위해 피스톤로드(17)가 이동중 일 때에는 3/4단 시프트 레일(19)과 1/2단 시프트 레일(3) 및 전진1/R단 시프트 레일(24)의 움직임이 구속됨으로써 메인기어부와의 이중 치합을 예방할 수 있게 된다.

그리고, 상기 피스톤로드(17)의 이동이 종료됨으로써 제1로드홈(17a)과 제2로드홈(17b)사이에 위치하고 있던 인터록 볼(70)이 제2로드홈(17b)으로 삽입되어지면, 이중 치합의 예방을 위해 움직임이 구속되었던 3/4단 시프트 레일(19)과 1/2단 시프트 레일(3) 및 전진1/R단 시프트 레일(24)은 구속 해방이 되고, 또한 변속 조작에 따라 선택된 시프트 레일은 레일통로(51)를 따라 자유롭게 직선 이동할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 유성기어 방식 수동변속기에서 면속 조작시 메인기어부에 구비된 각 변속단별 시프트 레일의 이중 치합을 예방할 수 있도록 함과 더불어, 변속단의 증속 및 감속시 상기 시프트 레일과 유성기어부에 구비된 피스톤로드의 이중 치합도 동시에 예방할 수 있도록 하여, 내구성의 증대를 이룩할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (3)

1. 변속기 케이스내에 고정 설치되고 메인기어부의 각 변속단별 시프트 레일(3,19,24) 및 유성기어부의 피스톤로드(17)가 축의 길이방향을 따라 각각 삽입되도록 레일통로(51)와 로드통로(53)가 형성되면서 상기 레일통로(51)와 상기 로드통로(53)를 일직선으로 관통하는 연결통로(55)를 구비한 어뎁터(50)와;

   중립상태에서 상기 연결통로(55)와 마주 대하는 각 변속단별 시프트 레일(3,19,24)의 바깥면에 형성된 레일홈(3a,19a,24a)과;

   상기 레일홈(3a,19a,24a)을 일직선으로 관통하여 상기 연결통로(55)와 연결되도록 상기 시프트 레일(3,19)에 형성된 핀구멍(3b,19b)과;

   상기 연결통로(55)와 마주 대하는 피스톤로드(17)의 바깥면에 형성된 제1로드홈(17a) 및 이 제1로드홈(17a)으로부터 축의 길이방향을 따라 이격 형성된 제2로드홈(17b)과;

   상기 핀구멍(3b,19b)에 삽입되어 핀구멍(3b,19b)을 따라 직선 이동하도록 설치되는 인터록 핀(60)과;

   상기 연결통로(55)에 삽입되어 연결통로(55)를 따라 직선 이동하도록 설치되면서 상기 레일홈(3a,19a,24a)과 상기 제1,2로드홈(17a,17b)을 통해 각 변속단별 시프트 레일(3,19,24) 및 피스톤로드(17)의 시프트 이동을 선택적으로 구속시키도록 하는 인터록 볼(70);

   로 구성됨을 특징으로 하는 유성기어 방식 수동변속기의 이중 치합 방지장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제1로드홈(17a)은 유성기어부의 싱크로 기구(12)가 피스톤로드(17)의 시프트 포크(18)에 의해 캐리어 플레이트(13)와 결합될 때 인터록 볼(70)이 삽입되는 홈이고,

   상기 제2로드홈(17b)은 유성기어부의 싱크로 기구(12)가 피스톤로드(17)의 시프트 포크(18)에 의해 링기어 플레이트(29)와 결합될 때 인터록 볼(70)이 삽입되는 홈인 것을 특징으로 하는 유성기어 방식 수동변속기의 이중 치합 방지장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 레일홈(3a,19a,24a)과 상기 제1,2로드홈(17a,17b)은 상기 인터록 볼(70)의 바깥면과 대응하도록 타원형의 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 유성기어 방식 수동변속기의 이중 치합 방지장치.

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