KR100418956B1 - 수동변속기의 동기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 싱크로나이저 링의 기어치가 제1 기어치와 상기 제1 기어치보다 짧은 제2 기어치로 구성되고, 슬리브의 치열 챔퍼가 싱크로나이저 링의 제1 기어치와 접촉되는 제1치열챔퍼와 슬리브의 좌/우 이동시 싱크로나이저 링의 제2 기어치와 각각 접촉되는 제2치열 챔퍼 및 제3치열 챔퍼로 구성되어 슬리브의 좌/우 이동시 동기 완료시점에서 슬리브의 제1치열 챔퍼가 클러치 기어의 치열 챔퍼와 치합될 때까지 슬리브의 제2치열 챔퍼 또는 슬리브의 제3치열 챔퍼가 싱크로나이저 링의 제2 기어치와 접촉되기 때문에 동기 완료 후 슬리브의 좌/우 이동시 모두 동기 작용이 유지되어 이차 걸림 및 니블 현상을 방지할 수 있다.

Description

수동변속기의 동기장치{Synchronizer of manual transmission}

본 발명은 수동변속기의 동기장치에 관한 것으로서, 특히 슬리브의 이동방향에 상관없이 동기 완료시점에서 슬리브가 클러치 기어와 치합될 때까지 동기 작용을 지속시킴으로써 이차 걸림을 방지할 수 있는 수동변속기의 동기장치에 관한 것이다.

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

그리고, 허브 기어(4)의 양측에는 슬리브(6)와 선택적으로 치합되는 클러치 기어(8) 및 상기 클러치 기어(8)와 일체로 형성되는 스피드 기어(10)가 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.

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

즉, 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, 및 도 2b에 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. 그리고 도 2c에 도시된 바와 같이, 슬리브(6)가 더욱 이동되어 슬리브의 치(120)가 클러치 기어의 치(124)와 치합되면서 변속이 이루어진다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 수동변속기용 동기장치의 경우 슬리브의 치열이 싱크로나이저 링의 치열을 통과한 직후부터 클러치 기어와 만날 때까지의 시간 동안 싱크로나이저 링에 작용하는 힘이 소멸되어 동기측과 피동기측 사이에 상대 속도가 발생되고, 이로 인하여 2중 걸림 및 니블(nibble)이 발생되어 내구성을 저하시키고, 변속 조작감을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 슬리브의 이동방향에 상관없이 동기 완료시점에서 슬리브가 클러치 기어와 치합될 때까지 상기 싱크로나이저 링에 지속적으로 축방향 작용력을 부여하여 이차 걸림 및 니블이 발생되는 것을 방지하는 수동변속기의 동기장치를 제공하는데 그 목적이있다.

도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치 반단면도,

도 2a, 도 2b, 도 2c는 종래 기술에 따른 동기장치의 동기작용을 나타낸 작동 상태도,

도 3은 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치 반단면도,

도 4는 본 발명에 따른 슬리브의 내면을 나타낸 측단면도,

도 5a, 도 5b는 본 발명에 따른 슬리브의 좌측 이동시 동기장치의 동기작용을 나타낸 작동 상태도,

도 6a, 도 6b는 본 발명에 따른 슬리브의 우측 이동시 동기장치의 동기작용을 나타낸 작동 상태도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

52 : 변속기 입력축 54 : 허브 기어

56 : 슬리브 58,59 : 클러치 기어

60,61 : 스피드 기어 62,64 : 싱크로나이저 링

80,82,84 : 치열 챔퍼

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 변속기 입력축에 고정된 허브 기어와, 상기 허브 기어의 외주면에 좌/우 슬라이딩 가능하게 치합된 슬리브와, 상기 슬리브의 양측에 각각 배치되어 상기 슬리브의 좌/우 이동시 축방향 작용력을 받는 제1, 2 싱크로나이저 링과, 상기 제1, 2 싱크로나이저 링과 동기 작용을 행하는 제1, 2 클러치 기어를 포함하여 구성되며,

특히, 상기 제1, 2 싱크로나이저 링은 각각 제1 기어치와; 상기 제1 기어치에 비해 길이가 짧은 제2 기어치로 구성되고,

상기 슬리브는 상기 제1, 2 싱크로나이저 링의 제1 기어치와 접촉되는 제1치열 챔퍼와, 상기 제1치열 챔퍼와 위상각이 다르게 형성되어 슬리브의 좌측 이동시 동기 완료시점에서 상기 제1 싱크로나이저 링의 제2 기어치와 접촉되는 제2치열 챔퍼와, 상기 제2치열 챔퍼와 반대방향으로 그 위상각이 다르게 형성되어 슬리브의 우측 이동시 동기 완료시점에서 상기 제2 싱크로나이저 링의 제2 기어치와 접촉되는 제3치열 챔퍼로 구성된다.

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

상기 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 엔진으로부터 동력이 제공되는 변속기 입력축(52) 상에 허브 기어(54)가 스플라인 결합되어 변속기 입력축(52)과 일체로 회전이 이루어지며, 상기 허브 기어(54)의 외주면 기어부에는 축방향으로 좌/우(↔) 이동 가능하도록 슬리브(56)가 치합되고, 상기 허브기어(54)의 양측에는 슬리브(56)와 선택적으로 치합되는 제1, 2클러치 기어(58, 59) 및 상기 제1, 2 클러치 기어(58, 59)와 각각 일체로 형성되는 제1, 2스피드 기어(60, 61)가 배치되며, 상기 제1,2 클러치 기어(58, 59)의 내측에 형성되는 코운부(58a, 59a)에는 변속시 상기 슬리브(56)로부터 축방향 작용력을 받아 동기 작용을 수행하는 제1, 2싱크로나이저 링(62, 64)이 배치되어 구성된다.

상기 제1, 2 싱크로나이저 링(62, 64)은 도 5a 내지 도 6b에 도시된 바와 같이 각각 상기 슬리브(56)와 접촉되면서 축방향 작용력을 받아 제1, 2 클러치 기어(58, 59)와 각각 동기 작용을 수행하기 위해 동일한 길이로 형성되는 다수개의 제1 기어치(62a, 64a)와, 동기 완료시점에서 슬리브(56)가 제1 또는 제2 클러치 기어(58, 59)와 치합될 때까지 상기 슬리브(56)와 접촉되어 동기 현상이 붕괴되는 것을 방지하는 제2 기어치(62b, 64b)로 구성된다.

여기서, 상기 싱크로나이저 링의 제1, 제2 기어치(62a, 62b) (64a, 64b) 사이의 길이 차이(A, A')는 상기 슬리브(56)가 싱크로나이저 링의 제1 기어치(62a, 64a)를 통과한 동기 완료시점에서 싱크로나이저 링의 제2 기어치(62b, 64b)와 슬리브(56)가 접촉될 수 있도록 형성되고, 싱크로나이저 링의 제2 기어치(62b, 64b)는 6~8개로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 슬리브(56)는 도 3에 도시된 바와 같이, 그 내주면에 싱크로나이저 링(62,64)과 접촉되면서 동기작용을 하고 최종적으로 클러치 기어(58)와 치합되어구동력을 전달하는 치열 챔퍼(80, 82, 84)가 형성된다.

상기 슬리브의 치열 챔퍼(80, 82, 84)는 동일한 위상각으로 형성되어 상기 제1,2 싱크로나이저 링의 제1 기어치(62a, 64a)와 접촉되어 제1, 2 싱크로나이저 링(62, 64)에 축방향 작용력을 부여하는 다수개의 제1치열 챔퍼(80)와, 도 5a, 도 5b에 도시된 바와 같이 슬리브(56)의 좌측 이동시 동기 완료시점에서 상기 제1 싱크로나이저 링의 제2 기어치(62b)와 접촉되어 제1 싱크로나이저 링(62)과 제1 클러치 기어(58)의 동기 작용이 지속되도록 상기 제1치열 챔퍼(80)와 다른 위상각을 갖는 제2치열 챔퍼(82)와, 도 6a, 도 6b에 도시된 바와 같이 슬리브(56)의 우측 이동시 동기 완료시점에서 상기 제2 싱크로나이저 링의 제2 기어치(64b)와 접촉되어 제2 싱크로나이저 링(64)과 제2 클러치 기어(59)의 동기 작용이 지속되도록 상기 제1치열 챔퍼(80)와 다른 위상각을 갖는 제3치열 챔퍼(84)로 구성된다.

다시 말해서, 도 5a, 도 5b에 도시된 바와 같이 슬리브(56)의 좌측 이동시 상기 제1 싱크로나이저 링(62)은 상기 슬리브(56)로부터 반시계방향(CCW)으로 축방향 작용력을 받기 때문에 상기 슬리브의 제2치열 챔퍼(82)는 상기 제1치열 챔퍼(80)의 위상각에서 반시계방향(CCW)으로 일정 각(B) 이격되게 형성되어 상기 제1치열 챔퍼(80)와 다른 위상각을 갖는다.

그리고, 도 6a, 도 6b에 도시된 바와 같이 슬리브(56)의 우측 이동시 상기 제2 싱크로나이저 링(64)은 상기 슬리브(56)로부터 시계방향(CW)으로 축방향 작용력을 받기 때문에 상기 슬리브의 제3치열 챔퍼(84)는 상기 제1치열 챔퍼(80)의 위상각에서 시계방향(CW)으로 일정 각(B) 이격되게 형성되어 상기 제1치열 챔퍼(80)의 위상각을 중심으로 상기 제2치열 챔퍼(82)와 대향된다.

여기서, 상기 슬리브의 제2치열 챔퍼(82)과 슬리브의 제3치열 챔퍼(84)는 각각 3~4개로 이루어지고, 슬리브(56)의 좌측 이동시 슬리브의 제3치열 챔퍼(84)가 제1 싱크로나이저 링의 제2 기어치(62b)에 작용력을 부여하지 않고, 슬리브(56)의 우측 이동시 슬리브의 제2치열 챔퍼(82)가 제2 싱크로나이저 링의 제2 기어치(64b)에 작용력을 부여하지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 싱크로나이저 링의 제2 기어치(62b, 64b)는 각각 6~8개로 이루어지되, 슬리브(56)의 좌측 이동시 제1 싱크로나이저 링의 제2 기어치(62b) 중 3~4개만 상기 슬리브의 제2치열 챔퍼(82)와 접촉되어 작용력을 받고, 슬리브(56)의 우측 이동시 제2 싱크로나이저 링의 제2 기어치(64b) 중 3~4개만 상기 슬리브의 제3치열 챔퍼(84)와 접촉되어 작용력을 받도록 형성된다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 동기장치의 작용을 다음에서 설명한다.

시프트 포크의 작용에 따라 슬리브(56)가 좌측으로 이동하게 되면 제1 싱크로나이저 링(62)이 제1 클러치 기어의 코운부(58a)와 마찰에 의한 동기 작용이 이루어지고, 슬리브(56)가 더 좌측으로 이동되어 슬리브(56)와 제1 클러치 기어(58) 사이의 상대 속도차가 감소된 상태에서 슬리브(56)와 제1 클러치 기어(58)가 치합되어 동력의 전달이 이루어진다.

이때, 도 5a에 도시된 바와 같이 동기 초기에는 슬리브(56)의 제1치열 챔퍼(80)가 제1 싱크로나이저 링의 제1 기어치(62a)와 접촉되면서 제1 싱크로나저 링(62)에 축방향 작용력을 발생시켜 동기 작용이 시작되고, 도 5b에 도시된 바와같이 슬리브(56)가 좀더 이동되어 슬리브의 제1치열 챔퍼(80)가 제1싱크로나이저 링의 제1 기어치(62a) 사이로 삽입되는 동기 완료 시점에서 슬리브의 제1 치열 챔퍼(80)와 제1 클러치 기어가 접촉될 때까지 슬리브의 제2치열 챔버(82)가 제1 싱크로나이저 링의 제2 기어치(62b)와 접촉되면서 동기 현상을 유지시키므로 슬리브(56)와 제1 클러치 기어의 치합시 상대 회전차로 인한 이차 걸림 및 니블 현상이 발생하지 않는다.

반대로, 슬리브(56)가 우측으로 이동하게 되면, 제2 싱크로나이저 링(64)과 제2 클러치 기어(59) 사이의 동기 작용이 이루어진 후, 슬리브(56)와 제2 클러치 기어(59)가 치합되어 동력 전달이 이루어진다.

이 때, 슬리브(56)의 좌측 이동시와 마찬가지로 도 6a에 도시된 바와 같이 동기 초기에는 슬리브의 제1치열 챔퍼(80)와 제2 싱크로나이저 링의 제1 기어치(64a)가 접촉되면서 동기 작용이 시작되고, 도 6b에 도시된 바와 같이 동기 완료시점에서 슬리브(56)가 제2 클러치 기어와 치합될 때까지 슬리브의 제3치열 챔퍼(84)와 제2 싱크로나이저 링의 제2 기어치(64b)가 접촉되면서 동기 현상을 유지시킨다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 싱크로나이저 링의 기어치가 제1 기어치와 상기 제1 기어치보다 짧은 제2 기어치로 구성되고, 슬리브의 치열 챔퍼가 싱크로나이저 링의 제1 기어치와 접촉되는 제1치열챔퍼와 슬리브의 좌/우 이동시 싱크로나이저 링의 제2 기어치와 각각 접촉되는 제2치열 챔퍼 및 제3치열 챔퍼로 구성되어 슬리브의 좌/우 이동시 동기 완료시점에서 슬리브의 제1치열 챔퍼가 클러치 기어의 치열 챔퍼와 치합될 때까지 슬리브의 제2치열 챔퍼 또는 슬리브의 제3치열 챔퍼가 싱크로나이저 링의 제2 기어치와 접촉되기 때문에 동기 완료 후 슬리브의 좌/우 이동시 모두 동기 작용이 유지되어 이차 걸림 및 니블 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 변속기 입력축에 고정된 허브 기어와; 상기 허브 기어의 외주면에 좌/우 슬라이딩 가능하게 치합된 슬리브와; 상기 슬리브의 양측에 각각 배치되어 상기 슬리브의 좌/우 이동시 축방향 작용력을 받는 제1, 2 싱크로나이저 링과; 상기 제1, 2 싱크로나이저 링과 동기 작용을 행하는 제1, 2 클러치 기어를 포함하여 구성된 수동변속기의 동기장치에 있어서,

   상기 제1, 2 싱크로나이저 링은 각각 제1 기어치와; 상기 제1 기어치에 비해 길이가 짧은 제2 기어치로 구성되고,

   상기 슬리브는 상기 제1, 2 싱크로나이저 링의 제1 기어치와 접촉되는 제1치열 챔퍼와; 상기 제1치열 챔퍼와 위상각이 다르게 형성되어 슬리브의 좌측 이동시 동기 완료시점에서 상기 제1 싱크로나이저 링의 제2 기어치와 접촉되는 제2치열 챔퍼와; 상기 제2치열 챔퍼와 반대방향으로 그 위상각이 다르게 형성되어 슬리브의 우측 이동시 동기 완료시점에서 상기 제2 싱크로나이저 링의 제2 기어치와 접촉되는 제3치열 챔퍼로 구성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1, 2 싱크로나이저 링의 제2 기어치는 각각 6~8개로 이루어진 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬리브의 제2치열 챔퍼는 3~4개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 슬리브의 제3치열 챔퍼는 3~4개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.