KR930001465B1 - 연속자동 변속장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

연속자동 변속장치
제1도는 본 발명의 변속 장치 분해 사시도.
제2도는 제1도의 변속 장치의 조립 단면도.
제3도는 제2도의 변속장치가 중립상태에서 공회전되고 있는 상태를 나타낸 단면도.
제4도는 본 발명의 변속 장치에 의해 입력이 출력측에 저속으로 전달되는 상태를 나타낸 단면도.
제5도는 본 발명의 변속 장치에 의해 입력이 출력측에 중속으로 전달되는 상태를 나타낸 단면도.
제6도는 본 발명의 변속 장치에 의해 입력이 출력측에 고속으로 전달되는 상태를 나타낸 단면도.
제7도는 변속 장치에 오버 드라이브 장치를 조합하여 되는 본 발명의 다른 실시예.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 입력측 11 : 제1차동기어부
12 : 공회전측 13 : 회동축
14 : 제2차동기어부 16 : 캐리어
17 : 센서부 18 : 브레이크 시스템
19 : 연동제어부 31 : 동력축
34 : 캐리어 35 : 유성기어
본 발명은 자동 변속 장치에 관한 것으로, 예를 들어 변속 레바로 기어를 이탈, 교체없이 기관의 동력을 출력측의 부하에 따라 적절하게 변속시켜 출력할 수 있도록 된 연속 자동 변속 장치에 관한 것이다.
일반적으로 변속장치는 기관에서 발생된 동력을 피동축의 부하에 알맞게 변속해서 출력시켜줄 수 있도록 되어 있는바, 이는 기관에서 입력되는 입력축과 변속장치 사이에 동력을 차단하는 클러치가 설치되어 있어 필요할때마다 이 클러치를 사용하여 입력축으로 들어온 동력을 차단한 후 변속장치를 적절하게 변환시켜준 다음 다시 클러치를 사용하여 입력축의 동력을 연결하여 출력축으로 출력시켜 주도로 되어 있다.
이와같은 변속 장치는 피동축에서 요구되는 부하에 알맞게 변속할 수 있는 다단기어로 이루어져 있으며 각단으로 변속 출력시켜 줄때마다 기어를 이탈, 교체시켜주어야 하는 번거로움이 있고 또 기어를 이탈, 교체시켜줄때마다 입력을 차단 또는 연결시켜주는 클러치 구조가 별도로 설치되어야 하기 때문에 구조적으로 매우 복잡하고 규모가 커 설치공간이 많이 요구됨은 물론 피동축의 부하에 따라 신속하게 클러치와 변속 장치를 조작시켜 주어야 하기 때문에 매우 세심한 주의가 요구되어 항상 사고가 발생될 염려가 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 기관에서 발생되는 동력을 입력축을 통해 출력축으로 변속 출력시켜줄때 클러치를 사용하지 않으며, 또한 기어의 이탈, 교체없이 동력의 전달과 변속이 자동으로 이루어지도록 된 연속 자동 변속장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기관의 구동축에서 출력되는 회전력을 본 발명의 입력축에서 받아 최종 출력되는 피동축으로 변속 출력시켜줄 수 있도록 2쌍의 차동기어와 캐리어가 구비된 자동 변속부로 구성되어 있으며, 기관의 구동력이 자동 변속장치의 입력축으로 들어오게 되는데 이때 피동축이 정지 상태에 있을때에는 입력축으로 들어온 회전력은 모두 차동기어를 회전시켜 주면서 캐리어만 공전을 하게 되고, 피동축을 저속으로 구동시켜줄때에는 캐리어가 정지되면서 입력축의 동력이 선형적으로 피동축으로 전달되게 되며, 피동축을 고속으로 구동시켜줄때에는 자동 변속부가 입력축 및 피동축과 일체로 회전되면서 입력된 동력이 그대로 피동축으로 전달되어 출력된다.
이와같이 클러치를 사용하여 동력을 전달 또는 차단하지 않으며 변속레바로 변속기어의 이탈, 교체없이 입력축의 동력을 피동축으로 변속 전달할 수 있어 그 조작이 용이하고 많은 설치 공간이 요구되지 않음은 물론 생산비용을 절감시켜줄 수 있는 장점이 있다.
따라서, 이러한 변속 장치는 입력축의 구동력을 피동축으로 변속 전달할 수 있는 모든 메카니즘 즉, 자동차나 산업용 기계등에 모두 적용할 수 있게 된다.
본 발명의 구성을 첨부 도면에 의해 자세히 설명한다.
제1도와 제2도에는 본 발명의 자동 변속장치의 분해사시도와 조립단면도를 도시하고 있다.
기관의 구동축으로부터 회전력을 입력받는 입력축(10)이 설치되며 이 입력축(10)의 일단에는 기어(11A)가 연결 형성되며 이 기어(11A)를 포함하여 기어(11B), 기어(11C) 및 기어(11D)의 4개의 베벨기어가 베벨치합되어 제1차동기어부(11)를 이루며 이중 기어(11C)에는 공회전축(12)이 연결되어 있으며, 이들 입력축(10)과 공회전축(12)은 각각 베어링(B1, B2)으로 끼워 설치하여 회전이 자유롭도록 하고 있다.
또한 입력축(10)에는 연동부(10A)를 설치하여 이 연동부(10A)가 다음에 후술하는 센서부(17)와 함께 연동제어부(19)의 연동제어를 받을때에는 입력축(10)과 센서부(17)가 함께 회전이 가능하도록 하고 있다.
제1차 차동기어부(11)의 기어(11B)에는 그 중앙부에 스프라인부(11S)를 형성하고, 이 기어(11B)의 스프라인부(11S)에 치합할 수 있도록 회동축(14)에 스프라인부(11S)를 형성하여 기어(11B)의 스프라인부(11S)에 회동축(13)의 스프라인부(13S)를 설치하고, 회동축(13)의 스프라인부(13S)와 다른 쪽은 제1차동기어부(11)의 기어(11D)를 관통하여 회동축(13)과 기어(11D)사이에 베어링(B3)을 개재하여 회동축(13)과 기어(11D)는 상호 회동이 자유롭도록 하고 있으며 이 회동축(13)이 좀더 연장된 일단(제2도에서는 최상단부로 도시됨)에 스프라인부(13P)를 형성하고 이 스프라인부(13P)에 치합될 수 있도록 기어(14D)의 중앙관축부(14F)에 스프라인부(14S)를 형성하여 회동축(13)의 스프라인부(13P)와 기어(14D)의 스프라인부(14S)를 끼워 설치하며 이 기어(14D)를 포함하여 기어(14A), 기어(14B) 및 기어(14C)의 4개의 베벨기어가 베벨 치합되어 제2차동기어부(14)를 이루게 된다. 기어(14B)의 관축부(14E)와 회동축(13)의 연장부 사이에는 베어링(B4)이 끼워 설치되어 기어(14B)와 회동축(13)은 상호 회동이 자유롭도록 구성되어 있다.
제2차동기어부(14)의 기어(14A)의 일측에는 센서부(17)가 설치되는바, 이 센서부(17)는 후술하는 브레이크 시스템(18) 및 연동제어부(19)의 제어에 따라 제2차동기어부(14)의 회전을 제어하기 위한 부위로써 본 실시예에서는 센서부(17)를 원통축으로만 도시하고 있으나 필요에 따라서는 브레이크 시스템(18)으로 센서부(17)의 외주면을 압착 제동시에 마찰력을 증대하기 위하여 센서부의 원통 외면에 널링(Knurling)을 형성시켜도 무방하다.
또한 본 실시예에서는 센서부(17)를 기어(14A)의 일측에 연결하여 입력축(10)과 베어링(B1)으로 서로 끼워 맞춰 입력축(10)을 축으로하여 자유로운 회전이 가능하도록 된 것을 예시하고 있다.
제2차동기어부(14)의 기어(14C)에는 피동축(15)을 연결 설치하고 있다.
제2차동기어부(14)의 기어(14D)의 관축(14F)와 기어(14B)의 관축(14E)은 베어링(B5)와 베어링(B6)을 개재하여 각각 플레이트(16D) 및 플레이트(16B)에 끼워져서 기어(14D, 14B)의 관축(14F, 14E)은 플레이트(6D, 16B)안에서 회전이 가능하도록 하고 있다. 이 플레이트(16D 및 16B)는 회전판(16A, 16C)과 볼트 체결용 구로 체결되어 플레이트(16D 및 16C)와 회전판(16A, 16C)이 캐리어(16)를 이루고 있으며, 이 캐리어(16)의 회전판(16A, 16C)은 각각 베어링(B7) 및 베어링(B8)를 개재하여 회전이 가능하도록 하고 있으며, 제2도에서는 이 캐리어(16)가 센서부(17)와 피동축(15)에 각각 끼워져 센서부(17)와 피동축(15)을 회전축으로 하여 회전이 가능하도록 되어 있는 예를 도시하고 있다.
본 발명에서는 여러가지 속도로 변속을 하기위하여 사람이 사용하는 제어부로써 브레크 시스템 방식과 연동제어방식을 채용하고 있는바, 그중 브레이크 시스템(18)은 센서부(17)와 연결되어 있는 제2차동기어(18)의 기어(14A)의 회전속도를 제어 또는 제동할 수 있도록 설치되어 있다. 물론 이 브레이크 시스템(18)은 전자 브레이크 시스템등 여러가지 방법으로 센서부(17)의 속도를 제어 또는 제동할 수 있으며, 본 실시예에서는 내부 수축식 브레이크 시스템과 같은 브레이크 라이닝에 의한 방법으로 구성된 것을 도시하고 있다.
또다른 제어부로써 연동 제어부(19)는 입력축(10)의 연동부(10A)와 센서부(17)을 함께 제어하기 위하여 회전축(10)이 회전할때에는 반드시 센서부(17)도 함께 회전할 수 있도록 제어하도록 구성되어 있다.
본 발명에서는 연동제어부(19)의 하나의 실시예로서 전자 클러치 방식을 기재하고 있는바 입력측(10)의 연동부(10A)(또는 센서부(17))의 한쪽면에 여자 코일(19A)을 구비하고 여자 코일(19A)의 전기적인 작용으로 마찰판(19B)이 센서부(17)(또는 연동부(10A))면에 압착상태로 접촉하도록 형성하여 필요시에는 여자 코일(19A)에 전원을 가하여 마찰판(19B)이 전후진하면서 회전축(10)과 센서부(17)가 일체로 회전할 수 있도록 하는 것이다.
연동제어부의 다른 실시예로서 브레이크 시스템(18)의 경우와 마찬가지로 센서부(17)의 외주면과 연동부(10A)의 외주면을 내부수축식 브레이크 시스템으로하여 회전축(10)과 센서부(17)가 함께 회전할 수 있도록 구성할 수도 있다.
이와같이 구성된 본 발명의 작용 효과를 설명한다.
본 발명의 연속 자동 변속장치는 자동차 및 산업기계등의 구동력을 변속하여 출력시켜주는 어떠한 메카니즘에도 사용될 수 있도록되어 있는바, 여기서는 자동차의 변속 장치를 실시예로 설명한다.
본 발명의 자동 변속장치를 자동차에 사용할 경우에는 엔진의 구동축과 종감속기어(Final Gear)의 사이 또는 엔진 구동축으로부터 종감속기어에 동력이 전달되는 동력 전달 장치의 사이에 본 발명의 자동 변속장치를 연결하면 좋은 것이다.
기관의 구동축으로부터 회전력을 입력축(10)으로 입력받아 그 입력속도를 중립, 저속, 중속, 고속으로 변속시켜 피동축(15)으로 출력할 수 있도록 되어 있다.
동력의 전달과정과 중립과 저속, 중속 및 고속의 변속 과정을 살펴보면,
1. 중립위치(제3도)
입력축(10)-제1차동기어부(11)의 기어(11A)-기어(11B)-스프라인부(11S)-회동축(13)의 스프라인부(13S)-회동축(13)스프라인부(13P)-제2차동기어부(14)의 스프라인부(14S)-기어(14D)-캐리어(16)의 공전
중립위치는 자동차가 정지되어 있는 상태로서 제3도에 도시되어 있는 바와 같이 기관의 구동축으로부터 회전력이 입력축(10)으로 들어온 동력은 제1차동기어부(11A)를 회전시켜주게 되는데 이때 입력축(10)이 화살표 방향으로 회전하게 되면 기어(11A)도 화살표 방향으로 회전하고 이어 기어(11A)에 치합된 기어(11B)가 화살표 방향으로 회전하여 이 회전력이 기어(11B)의 스프라인부(11S)와 회동축(13)의 스프라인부(13S)를 경유하여 회동축(13)을 화살표 방향으로 회전시켜주면서 기어(11C, 11D)를 각각 화살표 방향으로 회전시켜 주게 된다.
다시 회동축(13)의 회전에 따라 이 회전력은 회동축(13)의 스프라인부(13P)와 제2차동기어부(14)의 스프라인부(14S)를 경유하여 제2차동기어부(14)의 기어(14D)를 화살표 방향으로 회전시키게 되며 이 기어(14D)의 회전력은 그 한쪽에 치합된 기어(14A)와 센서부(17)를 화살표 방향으로 회전시키게 되며, 또한편 기어(14D)의 회전력은 기어(14D)의 다른쪽에 치합된 기어(14C)를 치합된 기어(14C)를 회전시키고자 하나 기어(14C)와 연결되어 있는 피동축(15)에 많은 부하가 걸려 있음(정차하고 있음)으로 기어(14C)를 회전시키지 못하고 즉, 기어(14D)가 기어(14C)에서 자전하지 못하고이 자전력이 기어(14D)의 공전력으로 전환되어 기어(14D)의 회동축(13)이 함께 공전되며 동시에 캐리어(4) 전체를 화살표 방향으로 공전시키게된다.
즉, 입력축(10)으로 입력되는 회전력은 정지 상태에 있는 피동축(15)을 회전시키지 않으면서 캐리어(4)만 공전시키게 된다.
2. 저속위치(제4도)
입력축(10)-제1차동기어부(11)의 기어(11A)-기어(11B)-스프라인부(11S)-회동축(13)의 스프라인부(13S)-회동축(13)-스프라인부(13P)-제2차동기어부(14)의 스프라인부(14S)-기어(14D)-기어(14C)-피동축(15)
이 저속위치는 자동차가 정지 상태에서 출발을 하게되는 위치로서 브레이크 시스템(18)으로 센서부(17)에 서서히 마찰력을 가하면 위의 중립위치에서 회전하고 있던 제2차동기어부(14)의 기어(14A)의 회전력이 감소되면서 기어(14B)의 공전력이 감소(이때 캐리어(16)의 공전력이 감소됨), 되면서 기어(14B)의 자전력이 작용하여 기어(14C)를 화살표 방향으로 회전시켜주게 되므로서 기어(14C)와 연결된 피동축(15)이 서서히 회전하여 자동차가 출발하게 된다.
이때의 입력축(1)으로부터의 동력 전달과정은 위의 중립위치의 전달과정에서 기어(14D)에 전달된 회전력이 기어(14C)로 전달되여 피동축(15)으로 전달되는 것이다.
3. 중속위치(제5도)
입력축(10)-제1차동기어부(11)의기어(11A)-기어(11B)-스프라인부(11S)-회동축(13)의 스프라인부(13S)-회동축(13)-스프라인부(13P)-제2차동기어부(14)의스프라인부(14S)-기어(14B) 캐리어(16)-기어(14C)-피동축(15)
저속상태에서 자동차의 속도를 증속시키고자할 경우에는 브레이크 시스템(18)으로 센서부(17)의 회전을 완전히 정지시켜주면 제2차동기어부(14)의 기어(14A)가 완전히 정지되며, 이 기어(14A)의 정지로 인하여 기어(14B)와 함께 캐리어(16)의 공전이 정지되며, 기어(14B)의 자전력은 계속 기어(14C)를 화살표 방향으로 회전시켜 회동축(13)을 화살표 방향으로 회전시키게 되며, 자동차의 악세레이터를 가속시켜주면 기어(14B)의 자전속도가 빨라지면서 이번에는 캐리어(16)를 화살표 방향(중립상태의 반대방향)으로 공전되면서 피동축(15)의 회전속도를 더욱 가속하게 된다.
4. 고속위치 (제6도)
입력축(10-센서부(17)-제2차동기어부(14)의 기어(14A)-기어(14D)캐리어(16)-기어(14C)-피동축(15)
위의 종속 상태에서 브레이크 시스템(18)의 작동을 해제시키고 연동제어부(19)의 여자코일(19A)을 작동시켜 마찰판(19B)을 이동시켜 연동부(10A)와 센서부(17)를 연결시켜 주면 입력축(10)과 센서부(17)는 함께 회전하며 센서부(17)에 연결된 제2차동기어부(14)의 기어(14A)로 동력이 전달되고 이 회전력은 다시 기어(14D)와 캐리어(16)를 공진시키면서 기어(14D)의 공전력이 기어(14C)와 회동축(13)으로 전달되는 것으로, 다시 말하면 입력축(10)가 차동기어부(11, 14), 캐리어(16) 및 피동축(15)이 한덩어리가 되어 회전하므로서 기관의 구동축으로부터 입력축(10)으로 입력된 회전속도와 같은 속도로 피동축(15)이 고속 회전하게 된다.
제7도에서는 본 발명의 다른 실시예로서 본 발명의 자동 변속장치의 입력축(10)에 오버드라이브 장치를 연결하고 있는 것을 도시하고 있는바, 이는 중고속 주행시의 연료 소비율의 향상과 기관의 소음을 줄일 목적으로 변속기의 입력 회전수보다 출력 회전수를 빠르게 하기 위한 것으로 오버드라이브장치와 이의 연결구성을 도면에 따라 설명하면 기관의 구동축으로부터 회전력을 전달받는 동력축(31)과 이동력축(31)에 연결된 기어(32)와 이 기어(32)에 맞물린 기어(33), 기어(33)을 갖춘 캐리어(34), 이 캐리어(34)에 유성기어(35)를 연결하고, 유성기어(35)의 중앙부에는 선기어(37)가 치합되고 선기어(37)의 중심축(37A)은 고정 지지대(36)에 지지되어 있으며 유성기어(35)의 외부에는 링기어(38)가 치합되여 있고 링 기어(38)에는 출력축(39)이 연결되어 오버드라이브장치(3)가 구성되어지며 이 오버드라이브장치(3)의 출력축(39)에 본 발명의 자동변속 장치(1)의 입력축(20)이 연결되어 있다.
기관의 구동축으로부터 회전력이 동력축(31)에 전달되면, 기어(32)-기어(33)-캐리어(34)-유성기어(35)-선기어(37)-링기어(38)-출력축(39)으로 회전력이 전달되면서, 회전축(39)의 회전속도는 동력축(31)의 회전속도보다 증속되어 회전하며 이 회전축(39)의 회전력을 입력축(10)에 전달하게 되는 것이다.
이상과 같이 본 발명의 연속자동 변속장치는 기관의 동력을 입력측을 통해 출력으로 변속해서 출력시켜 줄때 입력축과 출력축을 차단, 연결시켜 주는 클러치 장치를 별도로 설치할 필요가 없고 또 기어를 이탈, 교체하지 않은 상태로 변속 출력할 수 있기 때문에 구조가 간단하여 생산비용이 절감되고 충격이나 진동이 없이 정숙한 운전이 이루어지는 장점이 있다.
본 발명은 위의 실시예에 한정되는 것은 아니면 본 발명의 취지에 기초한 여러가지의 변형이 가능하고 이들은 본 발명의 범위를 배제하는 것은 아니다.
예를들면 본 발명의 실시예에서는, 브레이크 시스템(18) 및 연동 제어부(19)와 이들과 관련 작동하고 있는 입력축(10)의 연동부(10A)와 센서부(17)들을 간단한 기계 기구적인시스템으로 설명하고 있으나, 이들의 구성 형상, 부착 위치 등은 여러가지로 변형될 수 있으며 연동부(10A)나 센서부(17)의 연장 또는 돌출 구성을 변형하거나 생략하고 브레이크 시스템과 함께 전자 또는 전기적인 회로 구성을 할 수도 있다.

Claims (2)

  1. 연동부(10A)를 갖는 입력축(10)의 회전력이 전달되는 제1차동기어부(11)와, 제1차동기어부(11)의 회전력이 연결되는 회동축(13)과 회동축(13)의 회전력이 연결되는 제2차동기어부(14)와, 제2차동기어부(14)의 관축(14E와 14F)이 그 안에서 자전이 되며 관축(14E와 14F)과 함께 공전이 가능하도록 된 캐리어부(16)로 되며, 제2차동기어부(14)의 기어(14A)에는 센서부(17)가 형성되고 기어(14C)에는 피동축(15)이 연결되며 연동부(10A)와 센서부(17)의 동력 전달을 제어하는 브레이크 시스템(18) 및 연동제어부(19)로 형성된 것을 특징으로 하는 자동 변속 장치.
  2. 제1항에 있어서, 센서부(17)는 기어(14A)에 원통형으로 연장 설치되며 브레이크 시스템(18)은 내부 수축식 브레이크슈로 된 것을 특징으로 하는 자동 변속 장치.
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