KR100309339B1 - 수동변속기의컴팩트형싱크로나이저 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수동 변속기에 구비되는 싱크로나이저에 관한 것으로서, 특히 스피드 기어와 클러치 기어의 결합 구조를 변경하여 동일 이상의 기능을 유지하면서도 중량 및 공간을 축소시킨 수동 변속기의 컴팩트형 싱크로나이저에 관한 것이다.

상기 본 발명은, 스피드 기어의 측면쪽에 클러치 기어가 장착되어 기어 변속시 슬리이브의 스플라인치가 상기 클러치 기어에 치합되면서 기어 변속이 이루어지도록 된 수동 변속기의 싱크로나이저에 있어서, 상기 스피드 기어의 측면에 내측 방향으로 일정 크기의 장착홈이 형성되고, 상기 클러치 기어는 상기 장착홈 내에 스피드 기어와 스플라인 결합되는 동시에 용접으로 상호 부착되어 장착되며, 상기 슬리이브의 스플라인치는 상기 장착홈 내에 있는 클러치 기어와 치합될 수 있도록 축방향으로 돌출되게 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

수동 변속기의 컴팩트형 싱크로나이저

본 발명은 수동 변속기에 구비되는 싱크로나이저에 관한 것으로서, 특히 스피드 기어와 클러치 기어의 결합 구조를 변경하여 동일 기능을 유지하면서도 중량 및 공간을 축소시킨 수동 변속기의 컴팩트형 싱크로나이저에 관한 것이다.

수동 변속기의 동기 장치는 운전자의 변속 의지에 따라 각변속단 기어를 연결하여 동력을 전달하거나 차단할 수 있도록 되어 있다.

이와 같은 동기 장치는 싱크로나이저 링의 결합 구조에 따라 싱글콘 싱크로나이저와 더블콘 싱크로나이저로 나눌 수 있다.

도 1은 종래 기술의 더블콘 싱크로나이저가 도시된 단면 구성도로서, 변속 레버의 작동으로 슬리이브(14)가 허브 기어(12)의 외측에서 축방향으로 슬라이딩될 때 상기 싱크로 아우터 링(16)(이하 '아우터 링'이라 함) 및 싱크로 이너 링(18)(이하 '이너 링'이라 함)이 클러치 기어(20)에 내외 방향에서 클러치 작용을 함으로써 주축(11)의 회전 속도와 상기 스피드 기어(15)의 회전 속도를 동기시켜 점진적인 변속을 하도록 되어 있다.

즉, 변속 레버에 의해 작동되는 변속 포오크(13)에 의해 상기 슬리이브(14)가 이동하면 상기 싱크로 키(19)가 상기 슬리이브(14) 내면에 밀착된 돌기에 의해 이동되고, 상기 싱크로 키(19)의 끝단이 상기 아우터 링(16)을 상기 클러치 기어 (20) 방향으로 밀게 된다.

상기 아우터 링(16)이 이동되면서 상기 클러치 기어(20)에 결합된 콘부(17)에 밀착되고, 동시에 상기 콘부(17)의 내측에서 이너 링(18)이 접촉되면서 내외 방향의 마찰력에 의해 클러치 작용을 함으로써 상기 스피드 기어(15)의 회전 속도를 주축(11)의 회전 속도로 동기시키게 된다.

여기서 상기한 클러치 기어(20)는 일반적으로 스피드 기어(15)의 측면에 전자 비임 용접(W) 방법으로 결합시키게 되고, 이후 강도를 보강하기 위해 열처리 가공을 하게 된다.

이때 도 2에 도시된 바와 같이 클러치 기어(20)가 스피드 기어(15)로부터 정확한 직각도를 유지하지 못하고 일정 각도(θ) 만큼 경사지게 설치되는 경우가 종종 발생하게 된다.

이와 같이 클러치 기어(20)가 스피드 기어(15)에 경사지게 설치될 경우에는 직각도 불량에 의해 이너 링(18)의 편마모가 증대되어 콘부와의 밀착에 의한 동기 작동 기능이 불안전하게 이루어짐은 물론 마모의 증대로 이너 링(18)과 콘부(17) 사이의 세이징(seizing) 현상이 커지게 되는 문제점이 발생된다.

물론, 상기 클러치 기어(20)와 스피드 기어(15)가 일체로 형성되는 경우에는 상기 클러치 기어(20)가 스피드 기어(15)에 경사지게 설치되지는 않으나 이때에는 도 1에서와 같이 클러치 기어(15)가 축방향으로 일정한 길이(A,B)를 갖고 있고 스피드 기어(15)도 독립적인 길이를 갖기 때문에 허브 기어(12)를 중심으로 전체적인 동기 장치의 장착 길이(X)가 길어지고 공간도 그만큼 많이 차지하게 된다.

따라서 상기와 같이 동기 장치의 장착 공간이 커짐에 따라 변속기의 중량도 커지게 되고, 레이아웃(layout)측면에서도 불리하게 되는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 클러치 기어를 스피드 기어의 내측에 장착하고 슬리이브의 스플라인 치를 돌출되게 형성함으로써 동기 장치의 길이 및 공간이 축소되도록 하는 수동 변속기의 컴팩트형 싱크로나이저를 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 수동 변속기의 컴팩트형 싱크로나이저는, 스피드 기어의 측면쪽에 클러치 기어가 장착되어 기어 변속시 슬리이브의 스플라인치가 상기 클러치 기어에 치합되면서 기어 변속이 이루어지도록 된 수동 변속기의 싱크로나이저에 있어서, 상기 스피드 기어의 측면에 내측 방향으로 일정 크기의 장착홈이 형성되고, 상기 클러치 기어는 상기 장착홈 내에 스피드 기어와 스플라인 결합되는 동시에 용접으로 상호 부착되어 장착되며, 상기 슬리이브의 스플라인치는 상기 장착홈 내에 있는 클러치 기어와 치합될 수 있도록 축방향으로 돌출되게 형성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 수동 변속기의 더블콘식 싱크로나이저가 도시된 단면도,

도 2는 종래 기술에서 클러치 기어가 변형된 상태를 도시한 개략적인 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 수동 변속기의 컴팩트형 싱크로나이저가 도시된 단면도,

도 4는 상기 도 3의 C-C선의 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

51 : 주축 52 : 허브 기어

53 : 시프트 포크 54 : 슬리이브

54a : 스플라인치 54b : 포크 장착부

55,55' : 스피드 기어 55a,55a' : 장착홈

56 : 싱크로나이저 링 59 : 니들 롤러 베어링

60,60' : 클러치 기어

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

도 3은 본 발명에 따른 수동 변속기의 컴팩트형 싱크로나이저가 도시된 단면도로서, 도면에서 허브 기어(52)를 중심으로 왼쪽은 더블콘식이고 오른쪽은 싱글콘식을 도시하고 있다.

그리고 도 4는 상기 도3의 C-C선의 단면도로서 클러치 기어와 스피드 기어의 결합 구조를 도시하고 있다.

도 3에서 스피드 기어(55,55')의 측면쪽에 클러치 기어(60,60')가 장착되어 기어 변속시 외측으로 돌출된 슬리이브(54)의 스플라인치(54a)가 상기 클러치 기어 (60,60')에 치합되면서 기어 변속이 이루어지는 바, 허브 기어(52)는 주축(51)에 스플라인 결합되는 반면 허브 기어(52) 양쪽에 있는 스피드 기어(55,55')는 주축 (51)에서 공회전하게 니들 롤러 베어링(59)을 사이에 두고 장착되어 있다.

여기서 상기 스피드 기어(55,55')는 상기 클러치 기어(60,60')가 위치되는 측면에 내측 방향으로 일정 크기의 장착홈(55a,55a')이 형성되어 있고, 이 장착홈 (55a,55a') 내에는 상기 클러치 기어(60,60')가 용접 및 스플라인 결합되어 장착되게 된다.

여기서 상기 스피드 기어(55,55')는 내구성을 고려한 두께를 남기고 상기 장착홈(55a,55a')을 내측으로 가공하고, 이 장착홈(55a,55a')은 상기 클러치 기어 (60,60')의 측면이 스피드 기어(55,55')의 외측으로 나오지 않을 정도의 깊이를 갖는 동시에 상기 클러치 기어(60,60')의 외주치에 상기 슬리이브(54)의 스플라인치 (54a)가 치합될 때 간섭이 일어나지 않을 정도의 공간을 갖도록 형성한다.

그리고 상기 클러치 기어(60,60')는 더블콘 싱크로나이저에 설치될 경우 도 3의 왼쪽에 도시된 바와 같이 외주측과 내주측이 동일 두께를 갖도록 형성할 수 있다.

따라서 종래 기술과 다르게 본 발명은 상기 클러치 기어(60,60')가 스피드 기어(55,55')의 장착홈(55a,55a')에 들어가도록 설치되게 때문에 클러치 기어 (60,60')가 축방향으로 독립적인 공간을 차지하지 않게 되어 전체 싱크로나이저의 길이(X') 및 공간을 그만큼 축소할 수 있게 된다. 그리고 스피드 기어(55,55')의 장착홈(55a,55a')에 클러치 기어(60,60')가 압입 용접되어 결합되므로 클러치 기어의 직각도가 확실하게 유지될 수 있다.

또한 상기 슬리이브(54)는 상기와 같이 스피드 기어(55,55')의 내측에 장착된 클러치 기어(60,60')에 치합되기 위해서 그 스플라인치(54a)는 축방향으로 돌출되게 형성되어 있는 바, 이와 같은 슬리이브(54)는 시프트 포크(53)가 결합되는 외주측인 포크 결합부(54b)의 폭은 좁고, 스플라인치(54a)가 형성된 내주측은 상대적으로 폭이 크게 형성되어 상기 스플라인치(54a)가 포크 결합부(54b)로부터 축방향으로 돌출되게 형성되어 기어 치합시 스피드 기어(55,55')의 장착홈(55a,55a')내로 들어가면서 클러치 기어(60,60')와 치합되게 이루어져 있는 것이다.

여기서 상기 슬리이브(54)는 스플라인치(54a)보다 상대적으로 폭이 작은 포크 결합부(54b)의 측면이 상기 스피드 기어(55,55')의 측면에 부딪히면서 기어 치합이 이루어지게 스토퍼 역할을 하게 된다.

따라서, 기어 치합시 상기 슬리이브(54)의 스플라인치(54a)가 싱크로나이저 링(56)의 챔퍼부(56')를 타고 넘으면서 스피드 기어(55,55')의 장착홈(55a, 55a')에 결합된 클러치 기어(60,60')에 치합되면서 변속 동력이 전달된다. 즉, 시프트 포크(53)에 의해 슬리이브(53)가 이동될 때 스플라인치(53a)의 챔퍼부(53')가 싱크로나이저 링(56)의 챔퍼부(56')에 접촉되면서 싱크로나이저 링(56)을 클러치 기어 (60)측으로 밀게 되고, 싱크로나이저 링(56)은 클러치 기어(60)와의 마찰에 의해 동기작용을 시작한다. 이 상태에서 슬리이브(53)와 스피드 기어(55) 사이에 회전수의 차이가 있는 한, 슬리이브(53)는 싱크로나이저 링(53)에 의해 클러치 기어(60)측으로 이동되는 것이 저지되어 슬리이브(53)를 미는 힘은 싱크로나이저 링(56)에 직접 전달된다.

따라서, 싱크로나이저 링(56)은 클러치의 기능을 수행하게 되며, 이때 클러치 작용은 슬리이브(53)를 미는 힘이 강할수록 또 회전수의 차가 클수록 커진다. 싱크로나이저 링(56)의 클러치 작용으로 스피드 기어(55)와 슬리이브(53)의 회전수가 같아지면 싱크로나이저 링(56)과 슬리이브(53) 사이의 빗나가는 힘이 소멸되므로 슬리이브(53)는 싱크로나이저 링(56)을 밀어내고 클러치 기어(56)측으로 움직여 이미 같은 속도로 회전되고 있는 클러치 기어(56)와 치합된다. 그 결과 주축(51)의 회전동력은 허브 기어(52)와 슬리이브(53)를 통해 클러치 기어(56)로 전달되고, 클러치 기어(56)와 일체로 회전되는 스피드 기어(55)에도 전달되어 변속이 이루어지게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 수동 변속기의 컴팩트형 싱크로나이저는 클러치 기어가 축방향으로 별도의 공간을 차지하지 않기 때문에 싱크로나이저 전체 길이 및 공간을 축소할 수 있고, 이에 따라 변속기의 중량 감소 및 크기를 축소할 수 있어 레이 아웃측면에서 유리해지게 된다.

또한 본 발명은 스피드 기어에 클러치 기어를 장착할 때 축으로부터 직각도의 유지가 확실하게 보장되어 작업성이 좋아짐은 물론 내구성이 향상되게 되고, 슬리이브의 포크 장착부가 스토퍼 기능을 갖게 되므로 기어 변속시 절도감이 향상되는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 스피드 기어의 측면쪽에 클러치 기어가 장착되어 기어 변속시 슬리이브의 스플라인치가 상기 클러치 기어에 치합되면서 기어 변속이 이루어지도록 된 수동 변속기의 싱크로나이저에 있어서, 상기 스피드 기어의 측면에 내측 방향으로 일정 크기의 장착홈이 형성되고, 상기 클러치 기어는 상기 장착홈 내에 스피드 기어와 스플라인 결합되는 동시에 용접으로 상호 부착되어 장착되며, 상기 슬리이브의 스플라인치는 상기 장착홈 내에 있는 클러치 기어와 치합될 수 있도록 축방향으로 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 컴팩트형 싱크로나이저.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 장착홈은 상기 클러치 기어의 측면이 스피드 기어의 외측으로 나오지 않을 정도의 깊이를 갖고, 상기 클러치 기어의 외주치에 상기 슬리이브의 스플라인치가 치합될 때 간섭이 일어나지 않을 정도의 공간을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 컴팩트형 싱크로나이저.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 클러치 기어는 외주측과 내주측이 동일 두께를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 컴팩트형 싱크로나이저.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 슬리이브는 그 스플라인치보다 상대적으로 폭이 작은 외측의 측면이 상기 스피드 기어의 측면에 부딪히면서 기어 치합이 이루어지게 스토퍼 역할을 하는 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 컴팩트형 싱크로나이저.

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