KR100412898B1 - 동기치합식 수동변속기의 변속단 기어 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동기치합식 수동변속기의 변속단 기어 구조에 관한 것으로, 변속시 싱크로나이저 허브와 변속단 기어 사이의 동기를 위해 싱크로나이저 링의 내주면과 면착되는 콘부의 형상을 변경시켜, 변속후 콘부와 싱크로나이저 링 사이의 면착을 자동적으로 해지시킬 수 있도록 함으로써, 콘부와 싱크로나이저 링 사이의 소착에 따른 변속감의 저하 및 변속 불량을 해소할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 회전축(10)상에 공회전이 가능하게 설치된 변속단 기어(12,12')와, 이 변속단 기어(12,12') 사이에서 변속시 상기 회전축(10)과 해당 변속단 기어(12,12') 사이의 동력전달을 도모하도록 싱크로나이저 허브(16)와, 싱크로나이저 키이(18), 싱크로나이저 슬리브(20), 싱크로나이저 스프링(22) 및, 싱크로나이저 링(24)을 포함하는 싱크로 기구(14)를 갖춘 동기치합식 수동변속기에 있어서, 상기 변속단 기어(12,12')의 콘부(13)에는 축방향을 따라 부재를 도려내는 절결홈(13b)이 방사상으로 다수개로 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

동기치합식 수동변속기의 변속단 기어 구조{shift gear structure for synchro-mesh type manual transmission system}

본 발명은 동기치합식 수동변속기의 변속단 기어 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변속시 싱크로 기구의 슬리브의 이동에 따라 싱크로나이저 링과 면착되는 변속단 기어의 콘부에 방사상으로 절결홈을 형성함으로써, 싱크로나이저 링과 변속단 기어의 콘부 사이에서 발생하는 소착에 따른 변속의 불가 내지 심한 걸림의 발생을 배제할 수 있도록 하는 동기치합식 수동변속기의 변속단 기어 구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 탑재되는 변속장치는 주행중 엔진으로부터 생성되는 구동력을 차량의 주행 상태에 알맞게 변화시켜 구동차륜으로 전달하는 기능을 수행하는 것으로, 이의 작동 방식에 따라 수동과 자동 및 무단 변속기 등으로 구분된다.

여기서, 상기 수동변속기는 이의 작동 방식에 따라 다양한 형태로 구분되는 바, 이의 대표적인 방식으로는 싱크로 기구를 채택한 동기치합식이 있다.

즉, 상기 동기치합식의 수동변속기는 도 1 내지 도 2에 각각 도시된 바와 같이, 입력축 내지 출력축과 같은 회전축(10)상에 니이들 베어링(10a)을 매개로 공회전이 가능하게 설치되는 변속단 기어(12,12')와, 이 변속단 기어(12,12')측에 변속시 상기 회전축(10)과 해당 변속단 기어(12,12') 사이의 동력전달을 위해 구비되는 싱크로 기구(14)를 갖춘 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 싱크로 기구(14)는 회전축(10)의 외주면상에 슬립이음방식으로 결합되는 싱크로나이저 허브(16)와, 이 싱크로나이저 허브(16)의 외주에 소정의 개소로 안착되는 싱크로나이저 키이(18), 상기 싱크로나이저 허브(16)의 외주에 치합됨과 더불어 변속시 시프트 포크로부터 작동력을 부여받아 좌우로 이동되는 싱크로나이저 슬리브(20), 상기 싱크로나이저 키이(18)의 내주면에 설치되어 싱크로나이저 키이(18)를 상기 싱크로나이저 슬리브(20)의 내주면에 밀착지지하는 싱크로나이저 스프링(22) 및, 상기 싱크로나이저 허브(16)의 양측부에 위치하도록 상기 회전축(10)상에 끼워짐과 더불어 상기 싱크로나이저 키이(18)의 양측부와 면착되는 싱크로나이저 링(24)으로 구성된다.

그리고, 상기 변속단 기어(12,12')의 측부에는 도 3에 도시된 바와 같이, 변속시 상기 싱크로나이저 링(24)의 내주면과 면착되어 마찰되도록 내주면이 다소 경사지게 형성된 콘부(13)와, 외주면에 상기 싱크로나이저 슬리브(20)의 내주면과의 치합을 위한 시프팅 기어치(13a)가 각각 일체로 형성되어 있다.

또한, 상기 싱크로나이저 링(24)의 내주면은 상기 변속단 기어(12,12')의 콘부(13)와의 면착을 위해 다소 경사지게 형성되고, 상기 싱크로나이저 링(24)의 외주면에는 상기 싱크로나이저 슬리브(20)의 내주면과의 치합을 위한 기어치(24a)가 형성되어 있다.

따라서, 변속시 상기 싱크로나이저 슬리브(20)가 시프트 포크로부터 작동력을 부여받아 상기 회전축(10)의 축방향을 따라 이동하게 되면, 상기 싱크로나이저 허브(16)의 외주면과 상기 싱크로나이저 슬리브(20)의 내주면 사이에 끼워진 싱크로나이저 키이(18)는 싱크로나이저 슬리브(20)의 이동에 따라 이동하여 상기 싱크로나이저 링(24)을 밀게 되어, 상기 싱크로나이저 링(24)의 내주면과 상기 변속단기어(12,12')의 콘부(13)의 외주면 사이에는 접촉에 따른 마찰이 발생하게 되면서 상기 싱크로나이저 링(24)의 회전 속도가 증가하므로, 상기 콘부(13)와 싱크로나이저 링(24)의 동기가 시작된다.

이후, 상기 싱크로나이저 슬리브(20)가 회전축(10)의 축방향을 따라 더 이동하게 되면, 상기 싱크로나이저 키이(18)의 이동은 싱크로나이저 링(24)에 의해 제한되어 멈추게 되고, 이때 상기 싱크로나이저 슬리브(20)는 싱크로나이저 키이(18)의 외주면을 타고 넘어가면서 상기 싱크로나이저 링(24)의 외주면에 형성된 기어치(24a)에 치합되어, 상기 싱크로나이저 링(24)의 회전 속도는 싱크로나이저 허브(16)의 회전 속도와 동일하게 된다.

그리고, 상기 싱크로나이저 슬리브(20)가 회전축(10)의 축방향을 따라 더욱 이동하게 되면, 상기 싱크로나이저 슬리브(20)는 상기 싱크로나이저 링(24)의 기어치(24a)는 물론, 상기 콘부(13)의 시프팅 기어치(13a)와도 치합이 되어, 상기 싱크로나이저 허브(16)와 싱크로나이저 링(24) 및 변속단 기어(12,12')의 회전 속도는 동일하게 되는 동기의 종료를 초래하게 된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 동기치합식 수동변속기에서는 변속시 상기 싱크로나이저 링(24)과 상기 변속단 기어(12,12')의 콘부(13) 사이의 마찰에 따른 양 부재의 동기가 이루어지게 되는 데, 이때 상기 싱크로나이저 링(24)과 콘부(13) 사이가 지속적으로 접촉 상태가 유지되면, 이들 사이의 윤활막이 파괴되며 그에 따른소착이 발생하게 된다.

이와 같이, 상기 싱크로나이저 링(24)과 콘부(13) 사이에서 발생하는 소착은 다른 변속단으로의 변속시 상기 싱크로나이저 링(24)과 콘부(13) 사이의 접촉이 원활하게 해제될 수 없게 하므로, 다른 변속단으로의 변속시 운전자는 심한 걸림감을 느끼게 되거나, 극단적인 경우에는 변속이 제대로 이루어지지 않게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 변속시 싱크로나이저 허브와 변속단 기어 사이의 동기를 위해 싱크로나이저 링의 내주면과 면착되는 콘부의 형상을 변경시켜, 변속후 콘부와 싱크로나이저 링 사이의 면착을 자동적으로 해지시킬 수 있도록 함으로써, 콘부와 싱크로나이저 링 사이의 소착에 따른 변속감의 저하 및 변속 불량을 해소할 수 있도록 하는 동기치합식 수동변속기의 변속단 기어 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 회전축상에 공회전이 가능하게 설치된 변속단 기어와, 이 변속단 기어 사이에서 변속시 상기 회전축과 해당 변속단 기어 사이의 동력전달을 도모하도록 싱크로나이저 허브와, 싱크로나이저 키이, 싱크로나이저 슬리브, 싱크로나이저 스프링 및, 싱크로나이저 링을 포함하는 싱크로 기구를 갖춘 동기치합식 수동변속기에 있어서, 상기 변속단 기어의 콘부에는 축방향을 따라 부재를 도려내는 절결홈이 방사상으로 다수개로 형성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 동기치합식 수동변속기에서 싱크로 기구의 구성을 도시한 반단면도.

도 2는 도 1에 도시된 싱크로 기구의 구성을 도시한 분해사시도.

도 3은 도 1 내지 도 3에 도시된 변속단 기어의 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 동기치합식 수동변속기에서 변속단 기어를 도시한 사시도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-회전축 12,12'-변속단 기어

13-콘부 13a-시프팅 기어치

13b-절결홈 14-싱크로 기구

16-싱크로나이저 허브 18-싱크로나이저 키이

20-싱크로나이저 슬리브 22-싱크로나이저 스프링

24-싱크로나이저 링

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 동기치합식 수동변속기에서 변속단 기어를 도시한 사시도인 바, 본 발명의 상세한 설명을 위해 종래 수동변속기의 싱크로 기구의 구성을 도시한 도 1 내지 도 2를 각각 참고로 하여 기술하기로 한다.

본 발명은 도면에 도시된 바와 같이, 동기치합식 수동변속기는 변속단 기어(12,12')가 회전축(10)상에 니이들 베어링(10a)을 매개로 공회전이 가능하게 설치되고, 이 변속단 기어(12,12')측에 싱크로 기구(14)가 구비되어 변속시 상기 회전축(10)과 해당 변속단 기어(12,12') 사이의 동력전달의 비를 가변화시킬 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 싱크로 기구(14)는 회전축(10)상에 슬립이음방식으로 결합되는 싱크로나이저 허브(16)와, 이 싱크로나이저 허브(16)의 외주에 소정의 개소로 안착되는 싱크로나이저 키이(18), 상기 싱크로나이저 허브(16)의 외주에 치합됨과 더불어 변속시 시프트 포크로부터 작동력을 부여받아 축방향으로 이동되는 싱크로나이저 슬리브(20), 상기 싱크로나이저 키이(18)의 내주면에서 이를 싱크로나이저 슬리브(20)의 내주면에 밀착지지하는 싱크로나이저 스프링(22) 및, 상기 싱크로나이저 허브(16)의 양측부에 위치하여 상기 싱크로나이저 키이(18)와 면착되는 싱크로나이저 링(24)을 갖추고 있다.

또한, 상기 변속단 기어(12,12')의 측부에는 변속시 상기 싱크로나이저 링(24)의 내주면과의 마찰을 위해 내주면이 다소 경사진 콘부(13)와, 외주면에 상기 싱크로나이저 슬리브(20)의 내주면과의 치합을 위한 시프팅 기어치(13a)가 각각구비되어 있다.

여기서, 상기 변속단 기어(12,12')의 콘부(13)에는 부재를 축방향으로 도려내는 것과 같은 절결홈(13b)이 구비되어 있는 바, 이 절결홈(13b)은 상기 콘부(13)의 중앙에서 방사상으로 배치되도록 각각 다수개로 형성되어 있다.

이에 따라, 상기 변속단 기어(12,12')의 콘부(13)에 형성된 절결홈(13b)은 상기 콘부(13)가 반경방향으로 탄력적으로 수축될 수 있도록 해 준다.

한편, 상기 싱크로나이저 링(24)의 내주면은 상기 변속단 기어(12,12')의 콘부(13)와의 면착을 위해 다소 경사지게 형성되고, 상기 싱크로나이저 링(24)의 외주면에는 상기 싱크로나이저 슬리브(20)의 내주면과의 치합을 위한 기어치(24a)가 형성되어 있다.

따라서, 변속시 상기 싱크로나이저 슬리브(20)가 시프트 포크로부터 작동력을 부여받아 상기 회전축(10)의 축방향을 따라 이동하게 되면, 상기 싱크로나이저 허브(16)의 외주면과 상기 싱크로나이저 슬리브(20)의 내주면 사이에 끼워진 싱크로나이저 키이(18)는 싱크로나이저 슬리브(20)의 이동에 따라 이동하여 상기 싱크로나이저 링(24)을 밀게 되고, 이에 따라 상기 싱크로나이저 링(24)의 내주면과 상기 변속단 기어(12,12')의 콘부(13)의 외주면 사이에는 접촉에 따른 마찰이 발생하게 되면서 상기 싱크로나이저 링(24)의 회전 속도가 증가하므로, 상기 콘부(13)와 싱크로나이저 링(24)의 동기가 시작된다.

이때, 상기 변속단 기어(12,12')의 콘부(13)는 절결홈(13b)을 매개로 하여 반경방향으로 수축하게 되는 데, 이는 상기 콘부(13)가 싱크로나이저 링(24)의 내주면으로부터 가압력을 받게 됨에 따라 기인하는 현상인 것이다.

그리고, 상기 변속단 기어(12,12')의 콘부(13)에 형성된 절결홈(13b)은 변속 초기에 상기 싱크로나이저 슬리브(20)의 이동에 따라 싱크로나이저 키이(18)로부터 이동력을 부여받은 상기 콘부(13)의 외주면이 상기 싱크로나이저 링(24)의 내주면과 면착될 때, 상기 콘부(13)가 절결홈(13b)을 매개로 반경 방향으로 다소 수축할 수 있으므로, 상기 콘부(13)와 싱크로나이저 링(24) 사이의 급격한 마찰력의 증대를 방지할 수 있게 된다.

이후, 상기 싱크로나이저 슬리브(20)가 회전축(10)의 축방향을 따라 더 이동하게 되면, 상기 싱크로나이저 키이(18)의 이동은 싱크로나이저 링(24)에 의해 제한되어 멈추게 되고, 이때 상기 싱크로나이저 슬리브(20)는 싱크로나이저 키이(18)의 외주면을 타고 넘어가면서 상기 싱크로나이저 링(24)의 외주면에 형성된 기어치(24a)에 치합되어, 상기 싱크로나이저 링(24)의 회전 속도는 싱크로나이저 허브(16)의 회전 속도와 동일하게 된다.

그리고, 상기 싱크로나이저 슬리브(20)가 회전축(10)의 축방향을 따라 더욱 이동하게 되면, 상기 싱크로나이저 슬리브(20)는 상기 싱크로나이저 링(24)의 기어치(24a)는 물론, 상기 콘부(13)의 시프팅 기어치(13a)와도 치합이 되어, 상기 싱크로나이저 허브(16)와 싱크로나이저 링(24) 및 변속단 기어(12,12')의 회전 속도는 동일하게 되는 동기의 종료를 초래하게 된다.

이때, 상기 변속단 기어(12,12')의 콘부(13)는 상기 싱크로나이저 링(24)의 내주면으로부터 면착에 따른 가압력을 받지 않게 되므로, 상기 절결홈(13b)을 매개로 하여 반경방향으로 수축되어 있던 상기 변속단 기어(12,12')의 콘부(13)는 반경방향 외측으로 벌어지면서 상기 싱크로나이저 링(24)을 축방향으로 밀게 되고, 이 결과 상기 싱크로나이저 링(24)은 상기 변속단 기어(12,12')의 콘부(13)의 외주면으로부터 이탈되어 변속 이전의 정위치로 복원이동하게 된다.

그리고, 상기와 같이 변속의 동기 종료시 상기 싱크로나이저 링(24)에 싱크로나이저 슬리브(20)의 작용력이 제거되는 경우에 있어, 상기 변속단 기어(12,12')의 콘부(13)의 탄성 복원력을 매개로 하여 상기 싱크로나이저 링(24)이 콘부(13)로부터 이탈되면, 상기 콘부(13)와 싱크로나이저 링(24) 사이의 윤활막의 파괴에 따른 소착을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기와 같이 변속후 변속단 기어(12,12')의 콘부(13)와 싱크로나이저 링(24) 사이의 소착을 방지할 수 있게 되면, 다른 변속단으로의 변속시 상기 싱크로나이저 링(24)과 콘부(13) 사이는 윤활막을 가지고 재차 접촉할 수 있으므로, 운전자가 종래와 같이 느끼는 심한 걸림감이 배제됨과 더불어 변속이 이루어지지 않는 문제가 해소될 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 동기치합식 수동변속기의 변속단 기어 구조에 의하면, 동기치합식 수동변속기의 변속단 기어(12,12')에 있어 변속시 싱크로 기구(14)의 싱크로나이저 링(24)과 면착에 따른 마찰이 이루어지는 콘부(13)에 다수개의 절결홈(13b)이 형성됨에 따라, 변속시 상기 콘부(13)와 싱크로나이저 링(24) 사이의 면착에 따라 윤활막을 형성하고 있던 오일이 상기 절결홈(13b)을 통해 배출될 수 있으므로, 상기 콘부(13)와 싱크로나이저 링(24) 사이의 마찰 성능에 유리하게 작용할 수 있게 된다.

또한, 변속 초기에 상기 콘부(13)가 절결홈(13b)을 매개로 반경방향으로 수축되는 탄성 변형을 하게 되므로, 변속 조작력의 급격한 상승을 방지할 수 있어 운전자가 변속시 초기 걸림에 의해 느끼게 되는 불쾌감이 사라지게 된다.

그리고, 변속의 종료에 따른 동기 완료 후, 상기 변속단 기어(12,12')의 콘부(13)의 절결홈(13b)은 싱크로나이저 링(24)이 변속단 기어(12,12')의 콘부(13)로부터 쉽게 이탈되게 함으로써, 상기 콘부(13)와 싱크로나이저 링(24) 사이의 소착에 따른 변속 성능의 저하를 방지할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 회전축(10)상에 공회전이 가능하게 설치된 변속단 기어(12,12')와, 이 변속단 기어(12,12') 사이에서 변속시 상기 회전축(10)과 해당 변속단 기어(12,12') 사이의 동력전달을 도모하도록 싱크로나이저 허브(16)와, 싱크로나이저 키이(18), 싱크로나이저 슬리브(20), 싱크로나이저 스프링(22) 및, 싱크로나이저 링(24)을 포함하는 싱크로 기구(14)를 갖춘 동기치합식 수동변속기에 있어서,

   상기 변속단 기어(12,12')의 콘부(13)에는 축방향을 따라 부재를 도려내는 절결홈(13b)이 형성된 것을 특징으로 하는 동기치합식 수동변속기의 변속단 기어 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 절결홈(13b)은 변속단 기어(12,12')의 콘부(13)상에 방사상으로 다수개로 형성된 것을 특징으로 하는 동기치합식 수동변속기의 변속단 기어 구조.