KR100412383B1 - 수동변속기의 동기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 클러치 기어가 동기 완료 후 슬리브와 접촉되는 시점을 당기기 위해 클러치 기어의 회전축에서 연장된 법선을 중심으로 편심되게 형성된 제1 챔퍼 사이에 상기 법선을 중심으로 대칭되게 형성된 챔퍼를 배치하여 상기 제1 챔퍼가 편심되게 형성됨으로써 상기 슬리브와의 기어 물림 면적이 감소되어 외부 충격등에 의해 기어의 점프 아웃이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

Description

수동변속기의 동기장치{Synchronizing apparatus of manual transmission}

본 발명은 수동변속기의 동기 장치에 관한 것으로서, 특히 슬리브와 치합되는 클러치 기어의 챔퍼에 편챔퍼와 양챔퍼를 동시에 적용하여 동기 완료 후 상기 클러치 기어와 슬리브의 상대 회전차에 의해 발생되는 이차 걸림과 동기 장치 기어의 점프 아웃을 방지하는 수동변속기의 동기장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치의 단면도이다.

현재 사용되는 동기장치는 엔진으로부터 동력이 제공되는 입력축(2) 상에 싱크로나이저 허브(4)가 스플라인 결합되어 입력축(2)과 일체로 회전이 이루어지며, 이 싱크로나이저 허브(4)의 외주면 기어부에는 축방향으로 이동 가능하도록 슬리브(6)가 치합된다.

그리고, 싱크로나이저 허브(4)의 양측에는 슬리브(6)와 선택적으로 치합되는 클러치 기어(8)와 결합되는 스피드 기어(10)와 배치되며, 이 클러치 기어(8)의 내측에 형성되는 코운부(12)에는 변속시 동기 작용을 수행하는 싱크로나이저 링(16)이 배치되고, 싱크로나이저 링(16)은 클러치 기어의 코운부(12)와의 마찰작용을 위해 내주면에 일정 경사각을 갖는 랜드부(14)가 형성된다.

여기서, 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d에 도시된 바와 같이 상기 클러치 기어의 챔퍼(124)는 상기 슬리브의 챔퍼(128)가 싱크로나이저 링의 챔퍼(130)를 통과한 후 싱크로나이저 링의 챔퍼(130)에 작용되던 힘이 소멸됨으로써 구동측과 피동측의 상대 속도가 발생되어 클러치 기어의 챔퍼(124)와 슬리브의 챔퍼(128)가 부딪혀 이차 걸림이 발생되는 것을 방지하기 위해 상기 클러치 기어의 회전축에서 연장된 법선에 대해서 일측으로 편심되게 형성된 편챔퍼(124)가 적용된다.

상기와 같은 클러치 기어의 편챔퍼(124)는 변속 조작시 슬리브의 챔퍼(128)와 접촉되는 시점이 당겨져 동기 완료된 시점에서 상기 클러치 기어와 슬리브가 치합될 수 있도록 한다.

그리고, 상기 클러치 기어의 편챔퍼(124)는 상기 슬리브의 챔퍼(128)와 접촉되는 면적이 작게 되어 외부 충격에 의해 기어의 점프 아웃 현상이 발생되는 것을 방지하기 위해 챔퍼각이 크게 형성된다.

이하, 종래 기술의 작동을 다음에서 설명한다.

도 2a, 도 2b, 도 2c는 종래 기술에 따른 싱크로나이저 링과 슬리브의 동기 작용을 나타낸 작동 상태도이다.

변속레버의 조작에 의해 슬리브(6)가 좌측 또는 우측으로 이동하게 되면 싱크로나이저 링의 랜드부(14)가 클러치 기어의 코운부(12)와 마찰에 의한 동기작용을 하여 스피드 기어(10)가 회전력을 전달받기 시작하고, 슬리브(6)의 계속적인 동작으로 슬리브(6)와 클러치 기어(8)가 치합되어 동력이 전달된다.

이때, 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d에 나타낸 바와 같이, 슬리브(6)의 챔퍼(128)가 싱크로나이저 링의 챔퍼(130)와 접촉되면서 동기 작용을 시작하여, 싱크로나이저 링의 챔퍼(130)를 통과하면 동기 작용이 완료된다.

이 때, 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 슬리브의 챔퍼(128)는 상기 싱크로나이저 링의 챔퍼(130)를 통과한 시점에서 상기 클러치 기어의 챔퍼(124)와 치합되면서 변속이 이루어진다.

여기서, 상기 클러치 기어와 슬리브 기어가 치합될 때 필요한 조작력은 슬리브와 클러치 기어 챔퍼면에 대해서 힘의 평형에 의하여 결정된 인덱스 토크는 다음과 같다.

T_i=Rb F

상기 공식에서 T_i는 클러치 기어와 슬리브의 기어 치합시 발생되는 토크, θ는 상기 클러치 기어의 챔퍼각,μb 는 슬리브와 클러치 기어 챔퍼면의 마찰계수, Rb 는 슬리브와 클러치 기어 챔퍼면의 유효 반경, F 는 변속레버의 조작력 * 레버비이다.

따라서, 종래 기술에 따른 클러치 기어의 챔퍼는 챔퍼각이 크게 형성되므로 상기 슬리브와 치합될 수 있는 토크를 얻기 위해서는 변속레버의 조작력이 커져야하므로 운전자가 변속 조작시 힘이 많이 드는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 클러치 기어의 챔퍼를 개선하여 동기 완료 후 발생되는 클러치 기어와 슬리브의 상대 회전차를 상쇄시켜 이차 걸림을 방지할 뿐만 아니라 외부 충격 등에 의해 기어가 점프아웃되는 것을 방지하는 수동변속기의 동기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 수동 변속기의 동기 장치 단면도,

도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d는 종래 기술에 따른 클러치 기어와 슬리브 사이의 기어 치합을 나타낸 상태도이고,

도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d는 본 발명에 따른 클러치 기어와 슬리브 사이의 기어 치합을 나타낸 상태도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

2 : 입력축 4 : 싱크로나이저 허브

6 : 슬리브 8 : 클러치 기어

10 : 스피드 기어 16 : 싱크로나이저 링

34 : 클러치 기어의 제1챔퍼 35 : 클러치 기어의 제2챔퍼

36 : 싱크로나이저 링의 챔퍼 38 : 슬리브의 챔퍼

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수동변속기의 동기 장치는 입력축과 함께 회전되는 싱크로나이저 허브와, 상기 싱크로나이저 허브의 외주면에 축방향으로 이동 가능하게 치합된 슬리브와, 상기 싱크로나이저 허브의 양측에 배치되어 상기 슬리브와 선택적으로 치합되는 클러치 기어와, 상기 클러치 기어와 마찰되어 변속시 동기 작용을 수행하는 싱크로나이저 링을 포함하여 구성된 수동변속기의 동기 장치에 있어서,

상기 클러치 기어는 변속 조작시 슬리브와 접촉되는 시점을 당기기 위해 상기 클러치 기어의 회전축에서 연장된 법선에 대해서 일측으로 편심되게 형성된 제1 챔퍼와, 상기 제1 챔퍼 사이에 배치되고 상기 법선을 중심으로 좌우 대칭되게 형성된 제2 챔퍼로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

상기 본 발명에 따른 수동 변속기의 동기 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 입력축(2)에 스플라인 결합되어 입력축(2)에 엔진의 동력이 전달되면 함께 회전되는 싱크로나이저 허브(4)와, 상기 싱크로나이저 허브(4)의 외주면에 축방향으로 이동 가능하게 치합된 슬리브(6)와, 상기 싱크로나이저 허브(4)의 양측에 배치되어 상기 슬리브(6)와 선택적으로 치합되는 클러치 기어(8)와, 상기 클러치 기어(8)와 마찰되어 변속시 동기 작용을 수행하는 싱크로나이저 링(16)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 클러치 기어는 도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d에 도시된 바와 같이 동기 완료 후 상기 슬리브와 클러치 기어 치합이 지연됨에 따라 상기 클러치 기어와 슬리브 사이에 상대 회전차가 발생되어 치합시 챔퍼끼리 충돌되는 것을 방지하기 위해 클러치 기어의 회전축에서 연장된 법선에 대해서 일측으로 편심되게 형성되어 동기 완료 시점에서 상기 슬리브와 치합이 시작되도록 한 제1 챔퍼(34)와, 상기 제1 챔퍼(34) 사이에 배치되어 상기 클러치 기어의 회전축에서 연장된 법선을 중심으로 좌우 대칭되게 형성된 제2 챔퍼(35)로 구성된다.

상기 제1 챔퍼(34)는 챔퍼각을 90°로 형성하여 변속레버의 조작력이 크지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 제1 챔퍼(34)는 챔퍼각이 90°로 형성되므로 일측이 상기 슬리브의 챔퍼(38)와 치합시 치합 면적이 작아 외부 충격 등에 의해 기어의 점프 아웃이 발생되기 싶다.

따라서, 상기 제2 챔퍼(35)는 상기 제1 챔퍼(34)의 단점을 보완하기 위한 것으로 챔퍼각이 상기 제1 챔퍼(34)와 마찬가지로 90°로 형성되지만 좌우 대칭되게 형성되am로 상기 제1 챔퍼(34)보다 상기 슬리브의 챔퍼(38)와 치합되는 면적이 더 커 기어의 점프 아웃을 방지한다.

상기와 같은 제2 챔퍼(35)는 상기 제1 챔퍼(34) 사이에서 120°이격되어 3개가 배치되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

이러한 동기장치는 도 1에 도시된 바와 같이 시프트 포크의 작용에 따라 슬리브(6)가 좌측 또는 우측으로 이동하게 되면 싱크로나이저 링의 랜드부(12)가 클러치 기어의 코운부(14)와 마찰에 의한 동기 작용을 하여 스피드 기어(10)가 회전력을 전달받기 시작하고, 슬리브(6)가 더 이동되어 슬리브(6)와 클러치 기어(8) 사이의 상대 속도차가 감소된 상태에서 슬리브(6)와 클러치 기어(8)가 치합되어 동력이 전달된다.

이러한 동기 완료 시점에서 도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d에 도시된 바와 같이 상기 클러치 기어의 제1 챔퍼(34)는 상기 싱크로나이저 링의 챔퍼(36)을 통과한 슬리브의 챔퍼(38)와 치합되기 시작하여 동기 완료 후 상기 클러치 기어와 슬리브의 상대 회전차로 인한 이차 걸림이 방지된다.

그리고, 상기 클러치 기어와 슬리브의 치합이 완료되어 변속 조작된 상태에서 상기 클러치 기어의 제2 챔퍼(35)가 상기 슬리브의 챔퍼(38)와 충분한 물림 면적을 확보하고 있으므로 외부 충격 등에 의한 기어의 점프 아웃이 방지된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 클러치 기어가 동기 완료 후 슬리브와 접촉되는 시점을 당기기 위해 클러치 기어의 회전축에서 연장된 법선을 중심으로 편심되게 형성된 제1 챔퍼 사이에 상기 법선을 중심으로 대칭되게 형성된 챔퍼를 배치하여 상기 제1 챔퍼가 편심되게 형성됨으로써 상기 슬리브와의 기어 물림 면적이 감소되어 외부 충격등에 의해 기어의 점프 아웃이 발생되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 입력축과 함께 회전되는 싱크로나이저 허브와, 상기 싱크로나이저 허브의 외주면에 축방향으로 이동 가능하게 치합된 슬리브와, 상기 싱크로나이저 허브의 양측에 배치되어 상기 슬리브와 선택적으로 치합되는 클러치 기어와, 상기 클러치 기어와 마찰되어 변속시 동기 작용을 수행하는 싱크로나이저 링을 포함하여 구성된 수동변속기의 동기 장치에 있어서,

   상기 클러치 기어는 변속 조작시 슬리브와 접촉되는 시점을 당기기 위해 상기 클러치 기어의 회전축에서 연장된 법선에 대해서 일측으로 편심되게 형성된 제1 챔퍼와, 상기 제1 챔퍼 사이에 배치되고 상기 법선을 중심으로 좌우 대칭되게 형성된 제2 챔퍼로 구성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 클러치 기어의 제2 챔퍼는 일정간격 이격되어 3개가 배치된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 클러치 기어는 상기 제1 챔퍼의 챔퍼각과 상기 제2 챔퍼의 챔퍼각이 같은 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 제1 챔퍼와 상기 제2 챔퍼의 챔퍼각은 90°인 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.