KR100279991B1 - 키이리스 싱크로나이저 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 키이리스 싱크로나이저가 슬리브의 이동시 클러치 허브와의 반지름 방향 오차로 인해 싱크로나이저 링에 편마모를 일으키게 되므로 변속시 사이징 현상이 발생되고 시프트 필링에 악영향을 주는 문제점이 있기 때문에,

싱크로나이저 스프링(70)은 상부가 일정 정도 이격되게 위치되어 슬리브(50)에 접촉되고 하부는 싱크로나이저 링(60)에 접촉된 2개의 케이스(71',71")와, 상기 케이스(71',71")의 사이에 위치되어 상기 케이스(71)에 가해지는 힘의 미세한 변화를 흡수하는 웨이브 스프링(72)과, 상기 케이스(71)의 내부에 위치되어 상기 웨이브 스프링(72)을 지지하고 하측 부분이 상기 케이스(72)의 하부에 고정된 가이드 관(73)으로 구성됨으로써,

슬리브(50)에서의 미세한 힘의 변화를 웨이브 스프링(72)이 흡수하여 저장하므로 싱크로나이저 링(60)이 균일한 힘이 전달되어 싱크로나이저 링(60)의 편마모가 방지되고 그에 따라 시프트 필링의 악화를 방지할 수 있는 키이리스 싱크로나이저에 관한 것이다.

Description

키이리스 싱크로나이저

본 발명은 수동 변속기의 동기 치합 장치인 싱크로나이저 기구에 관한 것으로서, 특히 싱크로나이저 키이를 사용하지 않는 키이리스 싱크로나이저 기구의 키이리스 싱크로나이저 스프링에 관한 것이다.

일반적으로 수동 변속기용 싱크로나이저 기구는 도 1에 도시된 바와 같이 메인 샤프트(20)에 스플라인으로 결합되어 고정되는 클러치 허브(12)와, 스플라인에 의해 상기 클러치 허브(12)의 외주에 결합되고 그 외주면에 홈(13')이 형성된 슬리브(13)와, 상기 슬리브(13)의 홈(13')에 삽입되고 변속 레버(미 도시)의 조작에 의해 전후 이동되는 시프트 포크(18)와, 상기 메인 샤프트(20)에 외삽되고 카운터샤프트 기어(미 도시)와 각각 결합되어 회전되는 변속 기어(11)와, 상기 메인 샤프트(20)와 변속 기어(11) 사이에 설치되어 변속 기어(11)가 마찰없이 회전되도록 하는 니들 베어링(19)과, 상기 변속 기어(11)에 각각 형성된 싱크로나이저 콘(15)과, 상기 싱크로나이저 콘(15)에 결합되어 싱크로나이저 콘(15)에 접촉하는 순간 클러치 작용을 하는 싱크로나이저 링(14)과, 잔등 부분에 돌기가 있으며 상기 클러치 허브(12)에 형성된 3개의 홈에 끼워지고 싱크로나이저 스프링(17)의 확장력에 의해 상기 슬리브(13)의 안쪽면에 항상 밀어 붙여져 있는 싱크로나이저 키이(16)로 구성되어 있다.

이때, 상기 싱크로나이저 콘(15)과 상기 싱크로나이저 링(14)에는 나사부(14',15')가 형성되어 있어서 상기 싱크로나이저 링(14)의 클러치 작용을 유효하게 할 수 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 싱크로나이저 기구는 변속 레버를 움직임에 따라 시프트 포크가 슬리브를 이동시켜 슬리브의 스플라인이 변속 기어와 결합됨으로서 변속이 이루어지도록 되어 있다.

슬리브(13)가 시프트 포크(18)에 의해 이동되면서 싱크로나이저 키이(16) 및 싱크로나이저 링(14)을 이동시키고, 상기 싱크로나이저 링(14)이 각 변속 기어(11)에 형성된 싱크로나이저 콘(15)에 접촉되어 클러치 작용을 하면서 마찰력에 의해 메인 샤프트(20)와 변속 기어(11)를 같은 속도로 만드는 동기 작용을 한 뒤, 변속 기어(11)와 메인 샤프트(20)가 슬리브(13)에 의해 결합되어 변속이 완료된다.

운전자가 변속 레버(미 도시)를 조작하면 상기 슬리브(13)가 시프트 포크(18)에 의해 어느 일측으로 밀리게 되고, 그에 따라 싱크로나이저 키이(16) 잔등의 돌기에 의해 상기 슬리브(13)의 내면에 위치된 상기 싱크로나이저 키이((16)도 동일한 방향으로 이동되면서, 그 끝면으로 상기 싱크로나이저 링(14)을 상기 싱크로나이저 콘(15)에 밀어붙이게 된다.

상기 싱크로나이저 링(14)은 상기 싱크로나이저 콘(15)과의 마찰에 의해 싱크로나이저 키이(16)의 폭과 홈의 간극만큼 차이가 있는 상태가 되어 동기 작용을 개시하게 된다. 상기 슬리브(13)가 계속 이동하면 상기 싱크로나이저 키이(16)는 상기 싱크로나이저 링(14)에 의해서 진행을 저지당하고 있으므로 그 배면의 돌기와 상기 슬리브(13)의 홈 사이의 물림이 풀리게 되어 슬리브(13)의 스플라인부와 상기 싱크로나이저 링(14)의 나사부(14')가 직접 닿게 된다.

상기의 상태에서는 상기 슬리브(13)와 상기 변속 기어(11) 사이에 회전수의 차이가 있는 한, 상기 슬리브(13)는 진행을 상기 싱크로나이저 링(14)에 의해 저지당하게 되어 상기 슬리브(13)를 미는 힘은 직접 상기 싱크로나이저 링(14)에 전달되므로, 상기 싱크로나이저 링(14)은 상기 슬리브(13)와 상기 변속 기어(11) 사이에서 클러치 작용을 하게 된다.

상기 싱크로나이저 링(14)의 클러치 작용이 계속되어 상기 변속 기어(11)와 상기 슬리브(13)의 회전수가 같아지면 상기 싱크로나이저 링(13)과 상기 슬리브(13) 사이에서 발생된 엇갈리는 힘이 소멸하게 되므로, 상기 슬리브(13)는 상기 싱크로나이저 링(14)을 제쳐내고 이동되어 이미 주속으로 회전하고 있는 변속 기어(11)와 원활하게 결합됨으로써 변속이 완료된다.

여기서, 상기한 싱크로나이저 키이를 별도로 사용하지 않고 그의 역할을 싱크로나이저 스프링이 대신하도록 한 것이 도 2에 도시된 키이리스 싱크로나이저 기구이다.

종래의 키이리스 싱크로나이저 기구는 도 2에 도시된 바와 같이 메인 샤프트에 스플라인으로 결합되어 고정되는 클러치 허브(32)와, 스플라인에 의해 상기 클러치 허브(32)의 외주에 결합되고 그 외주면에 홈이 형성된 슬리브(31)와, 상기 메인 샤프트에 외삽되고 카운터샤프트 기어(미 도시)와 각각 결합되어 회전되는 주축 기어(33)와, 주축 기어에 형성된 싱크로나이저 콘에 끼어 있고 변속할 때 콘과 접촉하여 클러치 작용을 하는 싱크로나이저 링(34)과, 상기 싱크로나이저 링(34)과 슬리브(31) 사이에 위치되어 슬리브(31)의 이동에 따라 싱크로나이저 링(34)에 압력을 가해주는 싱크로나이저 스프링(35)으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 키이리스 싱크로나이저 기구는 싱크로나이저 스프링에 의한 클러치 작용을 이용하여 변속을 완료하도록 되어 있다.

변속을 위해 슬리브(31)를 우측으로 이동시키면 슬리브(31)의 치면이 싱크로나이저 스프링(35)에 걸리게 된다. 슬리브(31)가 계속 이동됨에 따라 싱크로나이저 스프링(36)이 싱크로나이저 링(34)을 주축 기어(33)의 싱크로나이저 콘에 밀어 붙이게 된다.

슬리브(31)의 진행에 따라 싱크로나이저 링(34)을 사이에 두고 클러치 허브(32)와 주축 기어(33)가 동기 작용을 하게 되고, 동기 작용이 완료되면 클러치 허브(32)와 주축 기어(33)의 회전 속도가 일치하게 된다. 이후, 엔진의 동력이 추축 기어(33)측으로 전달되면 주축 기어(33)의 동력이 클러치 허브(32)를 통해 메인 샤프트로 전달되어 바퀴를 구동하게 된다.

이와 같이 구성된 키이리스 싱크로나이저는 싱크로나이저 키의 역할을 싱크로나이저 스프링이 대신하므로 시프트 필링이 좋아진다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 키이리스 싱크로나이저는 슬리브의 이동시 클러치 허브와의 반지름 방향 오차로 인해 싱크로나이저 링에 편마모를 일으키게 되므로 변속시 사이징 현상이 발생되고 시프트 필링에 악영향을 주는 문제점이 있다.

변속을 할 때 슬리브는 싱크로나이저 스프링을 타고 넘어간다. 이때, 상기 슬리브와 클러치 허브의 반지름 방향의 기울기 때문에 싱크로나이저 링에 가해지는 축방향 포스가 불균일 해진다. 즉, 싱크로나이저 링에 가해지는 축방향 포스가 120도 마다의 3점에 균일하게 작용하지 않고 한쪽으로 쏠리게 된다. 따라서, 상기 싱크로나이저 링이 편마모를 일으키게 되고 싱크로나이저가 편마모되면 시프트 필링이 악화된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 싱크로나이저 스프링의 내부에 웨이브 스프링을 내장하여 싱크로나이저 스프링에 미치는 미세한 힘의 변화를 웨이브 스프링이 흡수하도록 함으로써, 싱크로나이저 링에 작용하는 슬리브의 힘을 균일하게 하여 시프트 필링을 향상시킬 수 있는 키이리스 싱크로나이저를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 수동 변속기의 싱크로나이저 기구가 도시된 구성도,

도 2는 종래의 키이리스 싱크로나이저가 도시된 구성도,

도 3은 본 발명에 의한 싱크로나이저의 스프링 부분이 도시된 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 슬리브 60 : 싱크로나이저 링

70 : 싱크로나이저 스프링 71(71',71") : 케이스

72 : 웨이브 스프링 73 : 가이드 관

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 메인 샤프트에 스플라인으로 결합되어 고정되는 클러치 허브와, 스플라인에 의해 상기 클러치 허브의 외주에 결합되고 그 외주면에 홈이 형성된 슬리브와, 상기 메인 샤프트의 주축 기어에 형성된 싱크로나이저 콘에 끼어 있고 변속할 때 콘과 접촉하여 클러치 작용을 하는 싱크로나이저 링과, 상기 싱크로나이저 링과 슬리브 사이에 위치되어 슬리브의 이동에 따라 싱크로나이저 링에 압력을 가해주는 싱크로나이저 스프링을 포함하는 키이리스 싱크로나이저에 있어서, 상기 싱크로나이저 스프링은 상부가 일정 정도 이격되게 위치되어 상기 슬리브에 접촉되고 하부는 상기 싱크로나이저 링에 접촉된 2개의 케이스와, 상기 케이스의 사이에 위치되어 상기 케이스에 가해지는 힘의 미세한 변화를 흡수하는 웨이브 스프링과, 상기 케이스의 내부에 위치되어 상기 웨이브 스프링을 지지하고 하측 부분이 상기 케이스의 하부에 고정된 가이드 관으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 키이리스 싱크로나이저는 메인 샤프트에 스플라인으로 결합되어 고정되는 클러치 허브와, 스플라인에 의해 상기 클러치 허브의 외주에 결합되고 그 외주면에 홈이 형성된 슬리브와, 상기 메인 샤프트의 주축 기어에 형성된 싱크로나이저 콘에 끼어 있고 변속할 때 콘과 접촉하여 클러치 작용을 하는 싱크로나이저 링과, 상기 싱크로나이저 링과 슬리브 사이에 위치되어 슬리브의 이동에 따라 싱크로나이저 링에 압력을 가해주는 싱크로나이저 스프링을 포함한다.

상기 싱크로나이저 스프링(70)은 도 3에 도시된 바와 같이 상부가 일정 정도 이격되게 위치되어 슬리브(50)에 접촉되고 하부는 싱크로나이저 링(60)에 접촉된 2개의 케이스(71',71")와, 상기 케이스(71',71")의 사이에 위치되어 상기 케이스(71)에 가해지는 힘의 미세한 변화를 흡수하는 웨이브 스프링(72)과, 상기 케이스(71)의 내부에 위치되어 상기 웨이브 스프링(72)을 지지하고 하측 부분이 상기 케이스(71)의 하부에 고정된 가이드 관(73)으로 구성된다.

여기서, 상기 가이드 관(73)은 스폿 용접에 의해 상기 케이스(71)의 하부에 고정되고, 상기 웨이브 스프링(72)은 상기 가이드 관(73)의 내부에서 수축 또는 팽창되어 상기 케이스(71)를 이동시키도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 키이리스 싱크로나이저는 웨이브 스프링이 싱크로나이저 스프링에 가해지는 슬리브의 힘의 변화를 흡수하여 싱크로나이저 링에 균일한 힘이 작용하도록 한다.

변속 조작에 따라 슬리브(50)가 이동되어 싱크로나이저 스프링(70)을 타고 넘는데, 120도 간격의 3점에서 싱크로나이저 스프링(70)에 힘을 가한다. 이때, 상기 슬리브(50)에 접촉된 싱크로나이저 스프링(71)의 일측 케이스(71')가 이동되는데, 슬리브(50)에 접촉되지 않은 다른 케이스(71")는 상기한 케이스(71')와 일정 정도 이격되어 있으므로 이동되지 않는다.

따라서, 싱크로나이저 스프링(70)에 가해진 힘은 상기 케이스(71') 내부의 웨이브 스프링(72)에 전달되고, 상기 웨이브 스프링(72)은 상기 케이스(71')에 가해진 불균일한 힘을 흡수한 후 이를 전체적으로 분산시켜 가이드 관(73)으로 전달한다. 싱크로나이저 스프링(70)에 가해진 슬리브(50)의 힘이 웨이브 스프링(72)을 통해 가이드 관(73)으로 전달되면 가이드 관(73)이 결합된 케이스(71")가 이동된다.

즉, 상기한 일측 케이스(71')로 전달된 힘은 다른 케이스(71")에 고정된 가이드 관(73)으로 인해 다른 케이스(71")로 전달되지 못하고 3지점에 가해진 힘이 일정 한계에 도달한 후, 즉 두 개의 케이스(71',71")의 상부가 서로 접촉된 이후에야 전달된다.

상기 슬리브(50)의 힘이 상기 싱크로나이저 스프링(70) 전체를 이동시키게 되면 그 힘이 싱크로나이저 링(60)에도 가해지게 되는데, 이때 상기 싱크로나이저 링(60)이 받는 힘은 상기 싱크로나이저 스프링(70)이 접촉되는 전면에서 동일하다.

이와 같이, 본 발명에 의한 키이리스 싱크로나이저는 슬리브에서의 미세한 힘의 변화를 웨이브 스프링이 흡수하여 저장하므로 싱크로나이저 링이 균일한 힘이 전달되어 싱크로나이저 링의 편마모가 방지되고 그에 따라 시프트 필링의 악화를 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 메인 샤프트에 스플라인으로 결합되어 고정되는 클러치 허브와, 스플라인에 의해 상기 클러치 허브의 외주에 결합되고 그 외주면에 홈이 형성된 슬리브와, 상기 메인 샤프트의 주축 기어에 형성된 싱크로나이저 콘에 끼어 있고 변속할 때 콘과 접촉하여 클러치 작용을 하는 싱크로나이저 링과, 상기 싱크로나이저 링과 슬리브 사이에 위치되어 슬리브의 이동에 따라 싱크로나이저 링에 압력을 가해주는 싱크로나이저 스프링을 포함하는 키이리스 싱크로나이저에 있어서,

   상기 싱크로나이저 스프링은 상부가 일정 정도 이격되게 위치되어 상기 슬리브에 접촉되고 하부는 상기 싱크로나이저 링에 접촉된 2개의 케이스와, 상기 케이스의 사이에 위치되어 상기 케이스에 가해지는 힘의 미세한 변화를 흡수하는 웨이브 스프링과, 상기 케이스의 내부에 위치되어 상기 웨이브 스프링을 지지하고 하측 부분이 상기 케이스의 하부에 고정된 가이드 관으로 구성된 것을 특징으로 하는 키이리스 싱크로나이저.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가이드 관은 스폿 용접에 의해 상기 케이스의 하부에 고정된 것을 특징으로 하는 키이리스 싱크로나이저.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 웨이브 스프링은 상기 가이드 관의 내부에서 수축 또는 팽창되어 상기 케이스를 이동시키도록 한 것을 특징으로 하는 키이리스 싱크로나이저.

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