KR100897705B1

KR100897705B1 - 전륜 구동형 7속 수동 변속기

Info

Publication number: KR100897705B1
Application number: KR1020070072910A
Authority: KR
Inventors: 장성식
Original assignee: 지엠대우오토앤테크놀로지주식회사
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2009-05-15
Also published as: KR20090009535A

Abstract

본 발명은 1단에서부터 7단까지 전진 기어를 넣을 수 있도록 하여 속도 선택의 폭과 연비향상을 증대시킴과 동시에 변속기의 길이를 단축시킬 수 있도록 한 전륜 구동형 7속 수동 변속기에 관한 것으로, 입력축, 상·하부 출력축이 삼각 형태로 나란하게 배치되고, 입력축에 1·2·3·4·7단 구동기어가 설치되고, 상부출력축에 3·4·7·R단의 피동기어가 하부출력축에 1·2·5·6 피동기어가 포함되어 전진 7속 후진 1속으로 변속이 가능하다.

변속기, 엔진, 전진, 후진, 차동장치, 싱크로메시기구

Description

전륜 구동형 7속 수동 변속기{7 steps manual transmission}

본 발명은 엔진의 동력을 차량의 주행상태에 알맞도록 회전력과 속도를 바꾸어 구동바퀴에 전달하는 수동 변속기에 관한 것으로, 특히 입력축 1개에 출력축 2개의 구조에 전진 7속을 구성하여 연비 향상을 도모하고 변속기의 길이를 줄일수 있도록 한 전륜 구동형 7속 수동 변속기에 관한 것이다.

통상의 차량에 있어 변속기는 5단이다. 이러한 5단 변속기는 일반적으로 운전하기는 불편이 없으나, 드라이버 매니아들에 있어서는 그 욕구를 만족하기에 충분한 것은 아니다.

일반적으로 2축 6속 수동 변속기는 전체 변속기의 길이가 과도하게 길어져 차량이 첨단화되고 있는 급속한 반전에 따라 전륜 구동방식에서 엔진룸의 공간이 협소하여 각종 장치 및 부속품의 장착 설계기준이 매우 까다로운 단점이 있다. 즉, 변속기가 너무 길어져서 강성이 저하되고 축의 진동이 증대되는 문제가 있다.

따라서 종래에는 1개의 입력축에 2개의 출력축을 사용한 3축 5속 수동 변속기가 개발되어 있다. 이때 2개의 출력축 중 하나는 중간축으로 사용된다. 이는 입력축에 직경 크기가 다른 5개의 구동기어들을 설치하고, 입력축과 중간축 및 출력 축에 설치된 싱크로메시기구(synchromesh:동기맞물림장치)를 사용하여 중간축과 출력축에 설치된 해당 기어단의 피동기어를 선택함으로 이루어진다. 그러나 이는 전진 6속만을 얻을 수 밖에 없는 변속 한계를 갖는다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 1단에서부터 7단까지 전진 기어를 넣을 수 있도록 하여 속도 선택의 폭과 연비향상을 증대시킴과 동시에 변속기의 길이를 단축시킬 수 있도록 한 전륜 구동형 7속 수동 변속기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

엔진의 회전력을 필요한 속도로 변속시켜 차동기어장치(20)의 링기어(22)로 전달하는 수동 변속기에 있어서,

변속기 하우징(30)내에 엔진의 회전력을 전달받는 입력축(32), 상부출력축(34) 및 하부출력축(36)이 나란하게 배치되고;

입력축(32)에 선단에서 후단으로 7단 구동기어(47), 1단 구동기어(41), 2단 구동기어(42), 3단 구동기어(43), 4단 구동기어(44)를 각기 순차적으로 고정 설치하고;

상부출력축(34)에는 7단 구동기어(47)에 이맞물림된 7단 피동기어(57)와, 3단 구동기어(43)에 이맞물림된 3단 피동기어(53)와, 4단 구동기어(44)에 이맞물림된 4단 피동기어(54)와, 7단 피동기어(57)와 대향적으로 배치된 후진기어(61)가 설치됨과 동시에, 3단 피동기어(53)와 4단 피동기어(54) 사이의 상부출력축(34) 둘레에 3-4단 싱크로메시기구(100)가 설치되고, 7단 피동기어(57)와 후진기어(3)와의 사이에 R-7단 싱크로매시기구(110)가 설치되고;

하부출력축(36)에는 1단 구동기어(41)에 이맞물림된 1단 피동기어(51)와, 2단 구동기어(42)에 이맞물림된 2단 피동기어(52)와, 3단 구동기어(43)에 이맞물림된 5단 피동기어(55)와, 4단 구동기어(44)에 이맞물림된 6단 피동기어(56)가 설치됨과 동시에, 1단 피동기어(51)와 2단 피동기어(52) 그리고 5단 피동기어(55)와 6단 피동기어(56)와의 사이에 각기 1-2단 싱크로메시기구(120)와 5-6단 싱크로메시기구(130)가 설치되고,

링기어(22)는 상부출력축(34)과 하부출력축(36)의 선단부에 각기 설치된 상부 종감속기어(35)와 하부 종감속기어(37)에 동시에 이맞물림되어 있는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 전륜 구동형 전진 7속 및 후진 1속 수동 변속기에 따르면, 변속기 하우징내에 1개의 입력축, 2개의 출력축 구조를 갖는 형태로서 7속 변속이면서도 변속기의 길이를 획기적을 줄일 수 있고, 변속 단수의 선택의 폭이 증대되어 운전자의 변속 선택의 폭이 증대되고, 연비가 향상되는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전륜 구동형 전진 7속 수동 변속기의 조립 단면도이고, 도 2는 도 1의 일측면도로서, 입력축과 출력축 및 링기어의 배치 및 이물림연 결상태도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전륜 구동형 전진 7속 수동 변속기의 동력전달을 나타내기 위한 개략도이다.

본 발명은 도 1 내지 도 3과 같이 엔진의 회전력을 필요한 속도로 변속시켜 차동기어장치(20)의 링기어(22)로 전달하는 수동 변속기에 있어서, 변속기 하우징(30)내에 엔진의 회전력을 전달받되는 입력축(32, 상부출력축(34) 및 하부출력축(36)이 삼각형태로 각 꼭지점에 위치되어 서로 나란하게 배치되어 있다. 본 실시예에서는 입력축(32)이 상부출력축(34)과 하부출력축(36)의 사이에 위치되어 있다.

입력축(32)에는 그 선단부에서 시작하여 후단부에 걸쳐서 7단 구동기어(47), 1단 구동기어(41), 2단 구동기어(42), 3단 구동기어(43), 4단 구동기어(44)가 각기 순차적으로 고정 설치되어 있다. 이때 각 기어(41,42,43,44,47)는 단수가 높을수록 직경이 증가되어 높은 회전 속도를 얻을 수 있도록 되어 있다.

여기서 '선단부'란 엔진측에 가까운 부분을 의미하고 '후단부'란 엔진측에서 먼 부분을 의미한다.

상부출력축(34)에는 7단 구동기어(47)에 이맞물림된 7단 피동기어(57)와, 3단 구동기어(43)에 이맞물림된 3단 피동기어(53)와, 4단 구동기어(44)에 이맞물림된 4단 피동기어(54)와, 7단 피동기어(57)와 대향적으로 배치된 후진기어(61)가 설치된다.

또한 상부출력축(34)에는, 3단 피동기어(53)와 4단 피동기어(54) 사이의 상부출력축(34) 둘레에 3-4단 싱크로메시기구(100)가 설치되고, 7단 피동기어(57)와 후진기어(61)와의 사이에 상부출력축(34) 둘레로 7-R단 싱크로매시기구(110)가 설 치되어 있다.

싱크로메시기구(100,110) 및 후술할 싱크로메시기구(120,130)는 동일 구조는 갖는 것으로, 해당 상부출력축(34)에 고정 설치된 클러치 허브기어(102)와, 허브기어(102)의 외주에 축방향으로 슬라이딩 가능하게 위치된 클러치 슬리브(104)와, 클러치 허브기어(102)와 클러치 슬리브(104)의 사이에 개재되어 클러치 슬리브(104)의 슬라이딩 위치에 따라 클러치 허브기어(102)를 3단 피동기어(53) 또는 4단 피동기어(54)에 연결시키는 싱크로나이저 링(106)으로 구성된다.

따라서 3단 - 4단 싱크로메시기구(100)는 도시안된 시프트 로드(shift rod)의 조작 위치에 따라 3단 피동기어(53) 또는 4단 피동기어(54)중 어느 하나를 상부출력축(34)에 선택적으로 고정시키는 역할을 한다.

또한 7-R단 싱크로메시기구(110)는 시프트 로드의 조작 위치에 따라 7단 피동기어(57) 또는 후진 피동기어(61)중 어느 하나를 상부출력축(34)에 선택적으로 고정시키는 역할을 한다.

그리고 하부출력축(36)에는, 1단 구동기어(41)에 이맞물림된 1단 피동기어(51)와 2단 구동기어(42)에 이맞물림된 2단 피동기어(52)와 3단 구동기어(43)에 이맞물림된 5단 피동기어(55)와, 4단 구동기어(44)에 이맞물림된 6단 피동기어(56)가 설치되어 있다. 즉, 1단, 2단, 5단, 6단 피동기어(51,52,55,56)는 하부출력축(36)에 설치되어 있다.

또한 하부출력축(36)에는 1단 피동기어(51)와 2단 피동기어(52) 그리고 5단 피동기어(55)와 6단 피동기어(56)와의 사이에 각기 1-2단 싱크로메시기구(110)와 5-6단 싱크로메시기구(120)가 설치되어 있다.

이들 싱크로메시기구(110,120)는 싱크로메시기구(100 또는 110)와 동일한 구조를 갖고 선택하는 기어만 다를 뿐이므로 상세한 설명을 생략한다.

한편, 링기어(22)는 상부출력축(34)과 하부출력축(36)의 선단부에 각기 설치된 상부 종감속기어(35)와 하부 종감속기어(37)에 동시에 이맞물림되어 있다. 상부 종감속기어(35)와 하부 종감속기어(37)는 각기 상부출력축(34)과 하부출력축(36)에 고정 설치되어 있다.

따라서 상부 종감속기어(35)와 하부 종감속기어(37)는 링기어(22)와의 이맞물림을 매개로 서로 동일 방향으로 회전하게 되어 있다.

이같이 링기어(22)가 상부 종감속기어(35)와 하부 종감속기어(37)에 이맞물림된 이유는 상부출력축(32)에서 3단, 4단, 7단 및 후진의 기어 감속비를 얻고, 하부출력축(36)에서는 1단, 2단, 5단, 6단의 기어 감속비를 얻을 수 있도록 하기 위함이다.

이와 같이 본 발명은 입력축(32)을 두고 그 주위로 상부출력축(34)과 하부출력축(36)을 배치하므로서 전체적으로 전진 7속 변속기의 길이를 줄일 수 있다.

한편, 차동기어장치(20)는 변속기 하우징(30)내에 회전 가능하게 지지됨과 동시에 링기어(22)가 설치된 차동기어 하우징(23)과, 차동기어 하우징(23)에 축설된 피니언축(24)에 설치된 한쌍의 차동피니언 기어(25)와, 차동피니언 기어(25)에 이맞물림되고 액슬축(26)에 축 결합된 사이드 베벨기어(27)로 구성된다.

차동 피니언 기어(25)는 액슬축(26)의 양쪽 구동바퀴에 걸리는 구름저항이 동일할 때에는 사이드 베벨기어(27)와 함께 록킹되어 회전하지만, 어느 한 쪽 구동바퀴의 구름저항이 다른 쪽 구동바퀴의 구름저항보다 클 때는 피니언축(24)을 중심으로 자선하여 양쪽의 구동바퀴가 서로 다른 속도로 회전하는 것을 가능하게 한다.

이와 같이 구성된 수동변속기의 전진 7속 제어와 후진 제어 동작에 대하여 설명한다.

<기어 중립시>

미도시된 시프트 로드가 중립(N) 상태일 경우, 1,2,3,4,7단 구동기어(41,42,43,44,47)에 이맞물림된 1,2,3,4,7단 피동기어(51,52,53,54,57) 및 1단 피동기어(51)에 이맞물림된 후진기어(61)가 해당 상부출력축(34) 또는 하부출력축(36)에서 모두 공회전한다.

따라서 상부출력축(34)과 하부출력축(36)에는 입력축(32)의 회전에 따른 회전력의 전달이 이루어지지 않는다.

<제1단 기어 전진 선택시>

이 상태에서 도시안된 시프트 로드를 조작하여 도 3에서 1단을 선택하면, 1-2단 싱크로메시기구(120)의 클러치 슬리브가 도 1에서 우측으로 이동하여 1단 피동기어(51)와 클러치 허브기어가 일체로 회전하도록 연결되므로써 하부출력축(36)은 1단 구동기어(41)의 회전력을 전달받아 회전된다.

따라서 하부출력축(36)은 1단 피동기어(51)와 동일한 회전수로 회전하게 되고, 동시에 하부측 종감속 기어(37)를 통해 링기어(22)가 회전하게 된다. 링기 어(22)의 회전으로 차동기어 하우징(23)이 회전하고, 차동기어 하우징(23)과 피니언축(24)을 매개로 연결된 한 쌍의 차동피니언기어(25)가 액슬축(26)을 중심으로 회전하고 이와 동시에 차동피니언기어(25)에 이맞물림된 한 쌍의 사이드베벨기어(27)가 회전한다. 따라서 사이드 베벨기어(27)에 축결된 액슬축(26)이 1단 기어비로 회전하여 차량을 최저의 속도로 전진시키게 된다.

<제2단 기어 전진 선택시>

제2단 기어의 변속은 시프트 로드를 1단 기어 상태에서 반대 방향으로 조작 회전시킴에 따라, 1-2단 싱크로메시기구(120)의 클러치 슬리브가 도 1 또는 도 3에서 좌측으로 이동하여 2단 피동기어(52)와 클러치 허브기어가 일체로 회전하도록 연결됨으로써 하부출력축(36)은 2단 구동기어(42)의 회전력을 전달받게 된다.

따라서 하부출력축(36)은 2단 피동기어(52)와 동일한 회전수로 회전하게 되고, 동시에 하부측 종감속 기어(37)를 통해 링기어(22)가 회전하게 된다. 링기어(22)의 회전으로 차동기어장치(20)에 의해 액슬축(26)이 2단 기어비로 회전하여 차량이 전진된다.

<제3단 기어 전진 선택시>

제3단 기어의 변속은 시프트 로드가 도 3에서 3단 방향으로 위치되어서 이루어진다.

이 결과 3-4단 싱크로메시기구(100)의 클러치 슬리브(104)가 도 1에서 우측으로 이동하여 3단 피동기어(53)와 클러치 허브기어(102)가 일체로 회전하도록 연결됨으로써 3단 피동기어(53)는 3단 구동기어(43)에 이맞물림되어 있으므로 상부출 력축(34)은 3단 구동기어(43)의 회전력을 전달받게 된다.

따라서 상부출력축(34)은 3단 피동기어(53)와 동일한 회전수로 회전하게 되고, 동시에 상부측 종감속 기어(35)를 통해 링기어(22)가 회전하게 된다. 링기어(22)의 회전으로 차동기어장치(20)에 의해 액슬축(26)이 3단 기어비로 회전하여 차량이 전진된다.

<제4단 기어 전진 선택시>

제4단 기어의 변속은 3단 기어 입력 상태에서 시프트 로드를 반대방향으로 회전 위치시켜서 이루어진다.

이 결과 3-4단 싱크로메시기구(100)의 클러치 슬리브가 도 3에서 이번에는 좌측으로 이동하여 4단 피동기어(54)와 클러치 허브기어(102)가 일체로 회전하도록 연결되고, 4단 피동기어(54)는 4단 구동기어(44)에 이맞물림되어 있으므로 상부출력축(34)은 4단 구동기어(44)의 회전력을 전달받게 된다.

따라서 상부출력축(34)은 4단 피동기어(54)와 동일한 회전수로 회전하게 되고, 동시에 상부측 종감속 기어(35)를 통해 링기어(22)가 회전하게 된다. 링기어(22)의 회전으로 차동기어장치(20)에 의해 액슬축(26)이 4단 기어비로 회전하여 차량이 전진된다.

<제5단 기어 전진 선택시>

제5단 기어의 변속은 시프트 로드가 도 3에서 5단 방향으로 위치되어서 이루어진다.

이 결과 5-6단 싱크로메시기구(130)의 클러치 슬리브가 도 3에서 우측으로 이동하여 5단 피동기어(55)와 클러치 허브기어가 일체로 회전하도록 연결되고, 5단 피동기어(55)는 3단 구동기어(43)에 이맞물림되어 있으므로 하부출력축(36)은 3단 구동기어(43)의 회전력을 전달받게 된다.

따라서 하부출력축(34)은 3단 구동기어(43)에 이맞물림된 5단 피동기어(55)와 동일한 회전수로 회전하게 되고, 동시에 하부측 종감속 기어(37)를 통해 링기어(22)가 회전하게 된다. 링기어(22)의 회전으로 차동기어장치(20)에 의해 액슬축(26)이 5단 기어비로 회전하여 차량이 전진된다.

<제6단 기어 전진 선택시>

제6단 기어의 변속은 시프트 로드가 6단 방향으로 회전 위치시켜서 이루어진다.

이 결과 5-6단 싱크로메시기구(130)의 클러치 슬리브가 도 3에서 이번에는 좌측으로 이동하여 6단 피동기어(56)와 클러치 허브기어가 일체로 회전하도록 연결되고, 6단 피동기어(56)는 4단 구동기어(54)에 이맞물림되어 있으므로 하부출력축(36)은 4단 구동기어(44)의 회전력을 전달받게 된다.

따라서 하부출력축(36)은 4단 구동기어(44)에 이맞물림된 6단 피동기어(56)와 동일한 회전수로 회전하게 되고, 동시에 하부측 종감속 기어(37)를 통해 링기어(22)가 회전하게 된다. 링기어(22)의 회전으로 차동기어장치(20)에 의해 액슬축(26)이 6단 기어비로 회전하여 차량이 전진된다.

<제7단 전진 및 후진 기어시>

제7단 전진 기어의 변속은 시프트 로드가 7단 방향으로 조작 위치되어서 이 루어진다.

이 결과 7-R단 싱크로메시기구(110)의 클러치 슬리브가 도 3에서 우측으로 이동하여 7단 피동기어(57)와 클러치 허브기어가 일체로 회전하도록 연결되고, 7단 피동기어(57)는 7단 구동기어(47)에 이맞물림되어 있으므로 상부출력축(34)은 7단 구동기어(47)의 회전력을 전달받게 된다.

따라서 상부출력축(34)은 7단 구동기어(47)에 이맞물림된 7단 피동기어(57)와 동일한 회전수로 회전하게 되고, 동시에 상부측 종감속 기어(34)를 통해 링기어(22)가 회전하게 된다. 링기어(22)의 회전으로 차동기어장치(20)에 의해 액슬축(26)이 7단 기어비로 회전하여 차량이 최고 속도로 전진된다.

한편, 후진 기어로의 변속은 시프트 로드가 후진 R단에 위치 조작되어서 이루어진다. 이 결과 7-R단 싱크로메시기구(110)의 클러치 슬리브가 도 3에서 좌측으로 이동하여 후진 피동기어(61)와 클러치 허브기어가 일체로 회전하도록 연결된다.

따라서 입력축(32)의 회전력은 1단 구동기어(41), 1단 피동기어(51), 후진 피동기어(61)를 통해 상부출력축(34)에 전달되고, 상부출력축(34)의 회전력은 상부 감속기어(35)를 통해 차동기어장치(20)의 링기어(22)에 전달된다.

따라서 후진 기어의 변속은 입력축(32)의 회전 방향과 반대로 링기어(22)와 액슬축(26)이 회전하고, 차량이 후방으로 후진된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명에 따른 전륜 구동형 전진 7속 수동 변속기의 조립 단면도.

도 2는 도 1의 일측면도로서, 입력축과 출력축 및 링기어의 배치 및 이물림연결상태도.

도 3은 본 발명에 따른 전륜 구동형 전진 7속 수동 변속기의 동력전달을 나타내기 위한 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

32: 입력축

34: 상부출력축

36: 하부출력축

41: 1단 구동기어

42: 2단 구동기어

43: 3단 구동기어

44: 4단 구동기어

51: 1단 피동기어

52: 2단 피동기어

53: 3단 피동기어

54: 4단 피동기어

55: 5단 피동기어

56: 6단 피동기어

100: 3-4단 싱크로메시기구

110: 7-R단 싱크로메시기구

120: 1-2단 싱크로메시기구

130: 5-6단 싱크로메시기구

Claims

엔진의 회전력을 필요한 속도로 변속시켜 차동기어장치(20)의 링기어(22)로 전달하는 수동 변속기에 있어서,

변속기 하우징(30)내에 엔진의 회전력을 전달받는 입력축(32), 상부출력축(34) 및 하부출력축(36)이 나란하게 배치되고;

상기 입력축(32)에 선단에서 후단으로 7단 구동기어(47), 1단 구동기어(41), 2단 구동기어(42), 3단 구동기어(43), 4단 구동기어(44)를 각기 순차적으로 고정 설치하고;

상기 상부출력축(34)에는 상기 7단 구동기어(47)에 이맞물림된 7단 피동기어(57)와, 상기 3단 구동기어(43)에 이맞물림된 3단 피동기어(53)와, 4단 구동기어(44)에 이맞물림된 4단 피동기어(54)와, 상기 7단 피동기어(57)와 대향적으로 배치된 후진기어(61)가 설치됨과 동시에, 상기 3단 피동기어(53)와 4단 피동기어(54) 사이의 상부출력축(34) 둘레에 3-4단 싱크로메시기구(100)가 설치되고, 상기 7단 피동기어(57)와 상기 후진기어(3)와의 사이에 R-7단 싱크로매시기구(110)가 설치되고;

상기 하부출력축(36)에는 상기 1단 구동기어(41)에 이맞물림된 1단 피동기어(51)와, 상기 2단 구동기어(42)에 이맞물림된 2단 피동기어(52)와, 상기 3단 구동기어(43)에 이맞물림된 5단 피동기어(55)와, 상기 4단 구동기어(44)에 이맞물림된 6단 피동기어(56)가 설치됨과 동시에, 상기 1단 피동기어(51)와 2단 피동기어(52) 그리고 5단 피동기어(55)와 6단 피동기어(56)와의 사이에 각기 1-2단 싱크로메시기구(120)와 5-6단 싱크로메시기구(130)가 설치되고,

상기 링기어(22)는 상기 상부출력축(34)과 하부출력축(36)의 선단부에 각기 설치된 상부 종감속기어(35)와 하부 종감속기어(37)에 동시에 이맞물림되어 있는 것을 특징으로 하는 전륜 구동형 7속 수동 변속기.