KR101080830B1 - 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치 및 이를 이용한 엔진의 시동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진과 연결된 입력 트랜스퍼 기어박스를 변속기에 자동으로 연결/분리하는 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치 및 이를 이용한 엔진의 시동방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치는, 구동 모터; 상기 구동 모터에 연결되어 회전하는 복수 개의 기어들; 및, 상기 기어들 중 하나에 스플라인으로 연결되어 회전하며, 회전에 따라 축 방향으로 왕복 운동하여 상기 입력 트랜스퍼 기어박스를 상기 변속기에 자동으로 연결 또는 분리시키는 스플라인축을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 엔진의 시동방법은, 엔진과 연결된 입력 트랜스퍼 기어박스를 변속기와 분리시키는 단계; 상기 엔진을 점화시키는 단계; 상기 점화된 엔진을 소정의 기간 동안 유지시킨 후 엔진을 다시 정지시키는 단계; 상기 입력 트랜스퍼 기어박스를 상기 변속기에 연결하는 단계; 및 상기 엔진을 재점화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치 및 이를 이용한 엔진의 시동방법 {Apparatus to automatically connect or disconnect transmission with engine and the engine starting method using the said apparatus}

본 발명은 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치 및 이를 이용한 엔진의 시동방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 엔진과 연결된 입력 트랜스퍼 기어박스를 변속기에 자동으로 연결/분리하는, 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치 및 이를 이용한 엔진의 시동방법에 관한 것이다.

일반적으로, 동력을 발생시키는 엔진의 출력축은 일정한 회전속도를 유지한다. 하지만, 그 회전속도 자체로는 다양한 사용조건, 예를 들면, 부하의 변동이나 속도의 광범위한 변화에 대응할 수가 없다. 이 때문에, 일반적으로, 엔진에는 다양한 사용조건에 부응할 수 있도록 변속기가 부착되며, 이러한 변속기는 주로 여러 기어들의 맞물림 형태로 속도변화를 가능하게 하는 기어식이 사용된다.

통상적으로, 탱크와 같은 차량의 경우, 동력을 발생시키는 엔진이 입력 트랜스퍼 기어박스와 연결되며, 상기 입력 트랜스퍼 기어박스는 변속기에 연결된다. 그런데, 종래 입력 트랜스퍼 기어박스와 변속기의 연결 장치는, 작업자가 수동으로 별도의 공구를 사용해야 분리할 수 있는 구조로 이루어져 있다.

도 1 및 도 2는, 종래 구성에 따른 입력 트랜스퍼 기어박스와 변속기의 연결 장치를 나타낸 단면도로서, 이들 중, 도 1은 입력 트랜스퍼 기어박스와 변속기가 분리된 경우의 연결 장치의 모습을 나타내고, 도 2는 입력 트랜스퍼 기어박스와 변속기가 연결된 경우의 연결 장치의 모습을 나타내고 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 연결 장치(10)는, 회전하면서 상하로 승강하는 회전축(1)과, 회전축(1)의 일 단부에 장착되어 변속기 측에 삽입됨으로써 입력 트랜스퍼 기어박스와 변속기를 연결하는 연결 부재(2)를 포함한다.

상기와 같은 종래의 연결 장치(10)는, 작업자가 공구를 회전축(1)의 머리부에 끼운 후, 상기 공구를 일 방향으로 돌리면, 회전축(1)이 회전하면서 상하로 승강하는 구조로 이루어진다. 따라서, 종래에는 엔진과 변속기가 연결 장치에 의해 미리 연결된 후, 차량에 탑재되고 있다.

그러나, 상기와 같은 구조의 종래의 연결 장치는, 엔진과 변속기가 차량에 탑재된 후에는, 엔진과 변속기를 별도로 분리할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 일반적으로, 차량은, 엔진과 변속기가 항상 연결되어 있는 상태에 있으므로, 엔진의 시동시, 변속기는 항상 부하로 작용하고 있다. 특히, 겨울과 같은 저온 상태에서는 변속기 오일의 점도는 더욱 증가하여, 엔진의 시동성은 더욱 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 엔진의 시동시, 엔진과 변속기를 자동으로 분리하여 엔진의 저온 시동성을 증가시키는 입력 트랜스퍼 기어박스와 변속기의 자동 연결/분리 장치 및 이를 이용한 엔진의 시동방법을 제공함에 목적이 있다.

본 발명은, 상기와 목적을 달성하기 위해, 엔진과 연결된 입력 트랜스퍼 기어박스를 변속기에 연결하는 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치로서, 구동 모터; 상기 구동 모터에 연결되어 회전하는 복수 개의 기어들; 및, 상기 기어들 중 하나에 스플라인으로 연결되어 회전하며, 회전에 따라 축 방향으로 왕복 운동하여 상기 입력 트랜스퍼 기어박스를 상기 변속기에 자동으로 연결 또는 분리시키는 스플라인축을 포함하는, 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 스플라인축은 가이드에 끼워지며, 상기 스플라인축의 외주면에는 이동 나사부가 형성되고, 상기 가이드의 내주면에는 상기 이동 나사부에 맞물리는 대응 나사부가 형성되어, 상기 스플라인축이 회전운동할 때, 상기 이동 나사부와 대응 나사부가 맞물려 회전함으로써, 상기 스플라인축이 전진 또는 후진운동을 할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 기어들은 상기 구동 모터에 직접 연결되는 구동 기어 및 상기 구동 기어와 맞물리는 피동 기어를 포함하며, 상기 스플라인축은 상기 피동 기어의 중앙에 스플라인으로 연결될 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 스플라인축의 후방에는 상기 스플라인축의 왕복운동 거리를 감지하는 근접 센서가 더 설치될 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 근접 센서는 상기 스플라인축의 최대 후진 위치에 배치되는 제1 근접 센서 및 상기 스플라인축의 최대 전진 위치에 배치되는 제2 근접 센서를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 엔진의 시동방법으로서, 엔진과 연결된 입력 트랜스퍼 기어박스를 변속기와 분리시키는 단계; 상기 엔진을 점화시키는 단계; 상기 점화된 엔진을 소정의 기간 동안 유지시킨 후 엔진을 다시 정지시키는 단계; 상기 입력 트랜스퍼 기어박스를 상기 변속기에 연결하는 단계; 및, 상기 엔진을 재점화시키는 단계를 포함하는 엔진의 시동방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 작업자가 직접 공구를 이용하지 않고, 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치를 작동시켜 엔진과 변속기를 용이하게 연결할 수 있으므로, 저온상태에서 엔진의 시동이 잘 걸리지 않는 경우, 엔진과 변속기를 분리한 상태로 시동을 걸 수 있어 차량의 저온 시동성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 구성에 따른 연결 장치를 나타낸 것으로서, 입력 트랜스퍼 기어박스와 변속기가 분리된 상태의 단면도.
도 2는 종래 구성에 따른 연결 장치를 나타낸 것으로서, 입력 트랜스퍼 기어박스와 변속기가 연결된 상태의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치의 외관 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치의 이동 전의 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치의 이동 후의 단면도.
도 6은 도 4에 도시된 피동 기어, 스플라인축 및 가이드를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치가 입력 트랜스퍼 기어박스에 장착된 모습을 나타낸 도면.
도 8은 도 7의 입력 트랜스퍼 기어박스와 연결되는 변속기 측의 모습을 나타낸 도면.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치(100)에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 자세히 살펴본다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치의 외관 사시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치의 이동 전과 이동 후의 모습을 각각 나타낸 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치(100)는, 상부 덮개(11)와 하부 덮개(12)로 커버되는 몸체(13), 상부 덮개(11) 위에 설치되는 구동 모터(20), 상기 구동 모터(20)의 회전력에 의해 왕복운동을 하는 스플라인축(30) 및 스플라인축(30)의 이동거리를 감지하는 한 쌍의 근접 센서(40)를 포함한다.

상기 스플라인축(30)은 상부 덮개(11), 하부 덮개(12) 및 몸체(13)를 관통하며, 스플라인축(30)의 후단부는 하우징(14)으로 보호되고, 전단부에는 스플라인축(30)의 이동을 안내하는 부시(bush, 15)가 설치된다. 스플라인축(30)의 전단부는 부시(15)의 외측으로 돌출되며, 변속기 측에 연결되는 연결 부재(80, 도 7 참조)가 장착된다.

도 4 및 도 5를 참고하면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치(100)의 이동 전의 모습을 나타내고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치(100)의 이동 후의 모습을 나타내고 있다.

구동 모터(20)의 연결축(21)에는 구동 기어(51)가 키(key)에 의해 고정 설치된다. 구동 기어(51)는 제1 베어링(61)에 의해 회전이 지지된다. 구동 기어(51)에는 피동 기어(52)가 맞물려 배치되고, 피동 기어(52)는 제2 베어링(62)에 의해 지지된다.

피동 기어(52)와 스플라인축(30)은 스플라인으로 결합되어 있다. 따라서, 피동 기어(52)가 회전하는 경우, 스플라인축(30)도 같이 회전하지만, 스플라인축(30)의 축 방향 운동은 자유롭게 허용된다.

또한, 하부 덮개(12)에는 가이드(70)가 고정 배치되고, 상기 가이드(70) 내에는 스플라인축(30)이 끼워지며, 스플라인축(30)은 가이드(70) 내에서 회전하면서 전진 또는 후진 운동을 할 수 있다. 가이드(70)의 하부에는 하향으로 연장된 부시(15)가 설치된다. 부시(15)의 내측으로 스플라인축(30)의 외주면에는 복수 개의 Ｏ링(31)이 설치된다.

그리고, 하우징(14)에는 소정의 거리(L)로 이격 배치되는 제1 근접 센서(41)와 제2 근접 센서(42)가 배치된다. 제1 근접 센서(41)는 스플라인축(30)의 후단부가 최대로 후진했을 때의 위치(최대 후진 위치)에 설치되고, 제2 근접 센서(42)는 스플라인축(30)의 후단부가 최대로 전진했을 때의 위치(최대 전진 위치)에 설치된다.

도 6은 도 4에 도시된 피동 기어(52), 스플라인축(30) 및 가이드(70)를 나타낸 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 피동 기어(52)의 내주면과 스플라인축(30)의 외주면에는 결합을 위한 스플라인(53, 32)이 각각 형성되어 있다. 이에 따라, 스플라인축(30)과 피동 기어(52)가 끼워지면, 피동 기어(52)의 회전은 스플라인축(30)으로 그대로 전달된다.

또한, 스플라인축(30)의 길이방향의 대략 중간위치에는 이동 나사부(33)가 형성되어 있고, 가이드(70)의 내주면에는 상기 이동 나사부(33)에 대응하여 맞물리는 대응 나사부(71)가 형성되어 있다. 상기 이동 나사부(33)와 대응 나사부(71)가 서로 맞물려 회전함으로써, 스플라인축(30)은 회전과 동시에 전진 또는 후진 운동을 하게 된다.

이동 나사부(33)와 대응 나사부(71)의 위치는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들면, 이동 나사부는 스플라인축(30)의 전단부에 형성되고, 대응 나사부는 부시의 내주면에 형성될 수 있다. 즉, 이동 나사부와 대응 나사부의 위치는 서로 맞물려 회전할 수 있는 위치라면, 어떠한 위치라도 관계없이 적용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치가 입력 트랜스퍼 기어박스에 장착된 모습을 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7의 입력 트랜스퍼 기어박스와 연결되는 변속기 측의 모습을 나타낸 도면이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 입력 트랜스퍼 기어박스(G)에 장착된 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치(100)의 스플라인축(30)에는 연결 부재(80)가 장착되어 있으며, 상기 연결 부재(80)는 스플라인축(30)의 이동시 스플라인축(30)과 함께 이동하여 변속기(T) 측의 홈부(90)에 끼워진다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치(100)의 작동에 대하여 살펴본다.

먼저, 작업자가 버튼과 같은 조작부에 의해 구동 모터(20)에 신호를 주면, 구동 모터(20)는 일 방향으로 회전하게 된다. 구동 모터(20)의 회전에 따라, 구동 모터(20)에 연결된 구동 기어(51) 및 구동 기어(51)에 맞물린 피동 기어(52)가 순차적으로 회전하게 된다.

피동 기어(52)의 회전은 스플라인(53, 32)에 의해 스플라인축(30)에 전달되어, 스플라인축(30)도 피동 기어(52)와 함께 회전하게 된다. 스플라인축(30)이 회전함으로써, 이동 나사부(33)와 대응 나사부(71)도 서로 맞물려 회전하게 된다. 이때, 가이드(70)는 하부 덮개(12)에 고정되어 있고, 스플라인축(30)은 축 방향의 운동이 허용되므로, 결국, 나사부의 나사산 방향에 따라 스플라인축(30)이 회전하면서 전진하게 된다.

스플라인축(30)이 회전하면서 전진하면, 스플라인축(30)의 전단부에 연결된 연결 부재(80)도 전진하게 된다. 이때, 스플라인축(30)과 연결 부재(80) 사이에는 베어링(82)이 설치되어, 연결 부재(80)가 회전하지는 않는다.

스플라인축(30)이 회전하면서 전진하여 최대 전진 위치(L 만큼 이동)에 도달하면, 스플라인축(30)의 전단부에 장착된 연결 부재(80)는 변속기 측의 홈부(90)에 끼워진다. 이때, 제2 근접 센서(42)는 스플라인축(30)의 이동 거리를 감지하여 구동 모터(20)를 정지시킨다. 이로써, 입력 트랜스퍼 기어박스와 변속기는 연결된다.

상기에서는 입력 트랜스퍼 기어박스와 변속기를 연결하는 경우에 대하여 살펴보았으나, 입력 트랜스퍼 기어박스와 변속기를 분리하는 경우는 스플라인축(30)의 회전 방향을 반대방향으로 회전시키면 구현되므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치(100)는, 일반적인 자동차뿐만 아니라, 탱크와 같은 차량에도 사용할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치(100)를 이용함으로써, 다음에서 살펴보는 바와 같이, 엔진의 시동을 용이하게 걸 수 있다.

먼저, 엔진의 입력 트랜스퍼 기어박스와 변속기가 연결된 상태에서 엔진을 점화시킨다. 이때, 엔진의 시동이 잘 걸리지 않는 경우, 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치(100)의 구동 모터(20)를 작동시켜, 입력 트랜스퍼 기어박스와 변속기를 서로 분리한다.

입력 트랜스퍼 기어박스와 변속기를 분리한 후, 엔진을 재점화시키면, 변속기에 의한 부하가 제거되므로, 엔진의 시동은 용이하게 걸린다. 상기 점화된 엔진을 소정의 기간(수 초에서 수십 초 정도) 동안 유지시킨 후 엔진을 다시 정지시킨다.

그 다음으로, 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치(100)의 구동 모터(20)를 다시 작동시켜 상기 입력 트랜스퍼 기어박스를 상기 변속기에 연결시킨 후, 엔진을 재점화시키면, 엔진의 시동은 걸리게 된다. 상기 제1 점화에 의해 엔진 오일의 점도가 감소하여 엔진의 시동성이 향상되기 때문이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1...회전축 2...연결 부재
10...연결 장치 11...상부 덮개
12...하부 덮개 13...몸체
14...하우징 15...부시
20...구동 모터 21...연결축
30...스플라인축 31...Ｏ링
32...스플라인 33...이동 나사부
40...근접 센서 41...제1 근접 센서
42...제2 근접 센서 51...구동 기어
52...피동 기어 53...스플라인
61...제1 베어링 62...제2 베어링
70...가이드 71...대응 나사부
80...연결 부재 82...베어링
90...홈부 100...자동 연결/분리 장치
G...입력 트랜스퍼 기어박스 T...변속기

Claims (6)

1. 엔진과 연결된 입력 트랜스퍼 기어박스를 변속기에 연결하는 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치로서,
   구동 모터;
   상기 구동 모터에 연결되어 회전하는 복수 개의 기어들; 및
   상기 기어들 중 하나에 스플라인으로 연결되어 회전하며, 회전에 따라 축 방향으로 왕복 운동하여 상기 입력 트랜스퍼 기어박스를 상기 변속기에 자동으로 연결 또는 분리시키는 스플라인축을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스플라인축은 가이드에 끼워지며, 상기 스플라인축의 외주면에는 이동 나사부가 형성되고, 상기 가이드의 내주면에는 상기 이동 나사부에 맞물리는 대응 나사부가 형성되어 상기 스플라인축이 회전운동할 때, 상기 이동 나사부와 대응 나사부가 맞물려 회전함으로써, 상기 스플라인축이 전진 또는 후진운동을 하는 것을 특징으로 하는 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 기어들은 상기 구동 모터에 직접 연결되는 구동 기어 및 상기 구동 기어와 맞물리는 피동 기어를 포함하며, 상기 스플라인축은 상기 피동 기어의 중앙에 스플라인으로 연결되는 것을 특징으로 하는 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 스플라인축의 후방에는 상기 스플라인축의 왕복운동 거리를 감지하는 근접 센서가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 근접 센서는, 상기 스플라인축의 최대 후진 위치에 배치되는 제1 근접 센서 및 상기 스플라인축의 최대 전진 위치에 배치되는 제2 근접 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진-변속기의 자동 연결/분리 장치.
6. 엔진의 시동방법으로서,
   엔진과 연결된 입력 트랜스퍼 기어박스를 변속기와 분리시키는 단계;
   상기 엔진을 점화시키는 단계;
   상기 점화된 엔진을 소정의 기간 동안 유지시킨 후 엔진을 다시 정지시키는 단계;
   상기 입력 트랜스퍼 기어박스를 상기 변속기에 연결하는 단계; 및
   상기 엔진을 재점화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 시동방법.

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