KR100435549B1 - 수동변속기의 동기장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 클러치 기어와 물림되는 슬리브의 역테이퍼부 양측면에서 클러치 기어에는 간섭되지 않는 스토퍼수단이 돌출 형성되어 동기 완료 후 상기 싱크로나이저 링의 회전을 구속하므로 동기 완료 후 발생되는 이차 걸림 및 보킹(Baulking) 현상을 방지할 수 있다.

Description

수동변속기의 동기장치{Synchronizing of manual transmission}
본 발명은 수동변속기의 동기장치에 관한 것으로서, 특히 동기 완료 후 이차걸림 및 보킹(Baulking) 현상을 방지하는 수동변속기의 동기장치에 관한 것이다.
종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치는 도 1 및 도 2a에 도시된 바와 같이 엔진으로부터 동력을 전달받는 변속기 입력축(2)에 허브 기어(4)가 스플라인 결합되어 있으며, 상기 허브 기어(4)의 외주면 기어부(5)에 변속 조작시 축방향 이동되는 슬리브(6)가 치합되어 있고, 상기 허브 기어(4)의 양측에는 2개의 클러치 기어(8)가 배치되어 상기 슬리브(6)와 선택적으로 치합됨으로써 입력축(2)의 회전력을 전달받는다.
또한, 상기 클러치 기어(8)는 변속기 출력축(미도시)의 각 출력기어와 일정한 기어비로 상시 물림된 스피드 기어(10)와 일체로 형성되고, 상기 허브 기어(4)를 향해 돌출된 콘부(9)의 외측에는 상기 슬리브(6)의 이동시 클러치 기어(8) 측으로 축방향 작용력을 받는 싱크로나이저 링(12)이 위치된다.
이와 같은 수동변속기의 동기장치는 변속 조작력에 의해 슬리브(6)가 축방향 이동되어 싱크로나이저 링(12)이 클러치 기어(8) 측으로 축방향 작용력을 받으면 싱크로나이저 링(12)과 클러치 기어(8)의 콘부(9)가 마찰되면서 동기 작용이 이루어진다.
이 때, 상기 슬리브(6)의 기어치(7)가 상기 싱크로나이저 링(12)의 기어치(11)에 걸림되어 상기 슬리브(6)의 축방향 이동을 저지하고 있다.
이와 같은 상태에서 상기 싱크로나이저 링(12)과 클러치 기어(8)의 동기 작용이 완료되어 상대 회전차가 상쇄되고 상기 슬리브(6)가 축방향으로 힘을 더 받으면, 상기 슬리브(6)의 기어치(7)가 상기 싱크로나이저 링(12)의 기어치(11)를 통과하여 상기 클러치 기어(8)의 기어치(8a)와 물림됨으로써 변속 작용이 완료된다.
그러나, 종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치는 도 2b에 도시된 바와 같이 동기완료 후 슬리브(6)의 기어치(7)가 싱크로나이저 링(12)의 기어치(11)를 통과하여 클러치 기어(8)와 치합되기 시작하는 시점에서 상기 싱크로나이저 링(12)은 회전 가능한 상태가 되어 회전되고, 상기 싱크로나이저 링(12)의 회전으로 인해 싱크로나이저 링(12)의 기어치(11)가 상기 슬리브(6)에 형성된 역테이퍼부(7a)에 물림되어 상기 슬리브(6)의 축방향 이동을 저지함으로써, 2차 걸림 현상이 나타나 변속감이 저하되고, 심한 경우 상기 슬리브(6)의 이동을 구속하여 변속이 불가되는 보킹(Baulking) 현상이 나타나는 문제점이 있다.
한편, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 슬리브의 역테이퍼부 길이를 증가시키는 방안이 제기될 수 있는 바, 이는 허브 기어와 슬리브의 접촉 면적이 감속되어 면압을 증가시킴으로써 변형이 발생되는 문제점이 유발된다.
또한, 상기 싱크로나이저 링이 슬리브의 역테이퍼부에 걸림되는 부위를 챔퍼각을 많이 눕혀 가공하여 상기 걸림부를 최소화하는 방안도 제기될 수 있으나, 이 같은 경우에는 슬리브의 역테이퍼를 가공하는 도구의 마모를 촉진시키는 문제점이있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 동기 완료 후 슬리브의 축방향 이동을 구속하여 변속조작감을 저하시키는 이차걸림 및 변속이 불가되는 보킹(Baulking) 현상을 방지한 수동변속기의 동기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치 반단면도,
도 2a는 종래 기술에 따른 동기장치의 동기 초기시 작동상태도,
도 2b는 종래 기술에 따른 동기장치의 동기 완료후 작동상태도,
도 3은 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치 반단면도,
도 4a는 본 발명의 동기 초기시 작동상태도,
도 4b는 본 발명의 동기 완료후 작동상태도,
도 5a는 본 발명의 동기 완료후 슬리브와 싱크로나이저 링의 사시도,
도 5b는 도 5a를 뒤집은 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
52 : 입력축 54 : 허브 기어
56 : 슬리브 58 : 싱크로나이저 링
60 : 클러치 기어 62 : 스피드 기어
70 : 스토퍼수단
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 변속기 입력축에 고정된 허브 기어와; 상기 허브 기어의 외주면에 축방향 이동가능하게 치합된 슬리브와; 상기 슬리브의 이동시 축방향 작용력을 받는 싱크로나이저 링과; 상기 싱크로나이저 링과 마찰되어 동기 작용을 행하는 클러치 기어와; 동기 완료 후 상기 싱크로나이저 링의 회전을 구속하는 스토퍼 수단을 포함하고; 상기 스토퍼수단은 상기 슬리브의 기어치 측면에서 돌출된 돌출부로 이루어지고, 상기 돌출부는 상기 클러치 기어보다 높게 형성된다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치 반단면도이고, 도 4a는 본 발명의 동기 초기시 작동상태도이고, 도 4b는 본 발명의 동기 완료후 작동상태도이고, 도 5a는 본 발명의 동기 완료후 슬리브와 싱크로나이저 링의 사시도이고, 도 5b는 도 5a를 뒤집은 사시도이다.
상기 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 도 3에 도시된 바와 같이 변속기 입력축(52)에 스플라인 결합되어 함께 회전되는 허브 기어(54)와, 상기 허브 기어(54)의 외주면 기어치(55)에 축방향으로 이동 가능하게 물림된 슬리브(56)와, 상기 슬리브(56)의 이동시 축방향 작용력을 받는 싱크로나이저 링(58)과, 상기 허브 기어(54)의 양측에 배치되어 상기 싱크로나이저 링(56)과 동기 작용을 행하는 클러치 기어(60)와, 상기 클러치 기어(60)와 일체로 형성되고 변속기 출력축(미도시)의 각 변속단 기어와 일정한 기어비로 상시 물림된 스피드 기어(62)와, 동기 완료 후 싱크로나이저 링(58)으로 인해 상기 슬리브(56)의 축방향 이동이 구속되는 이차걸림이 발생되지 않도록 동기 완료 후 상기 싱크로나이저 링(58)의 회전을 구속하면서 상기 클러치 기어(60)에는 간섭되지 않는 스토퍼 수단(70) 등으로 이루어진다.
상기 슬리브(56)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 허브 기어(54)의 기어치(55)에 물림되는 부위에 기어치(57)가 형성되는데, 상기 기어치(57)는 양단에 형성되어 축방향 이동시 상기 싱크로나이저 링(58)에 축방향 작용력을 부여함과 아울러 동기 완료 후 상기 클러치 기어(60)와 물림을 용이하게 하는 삼각형의 제1, 2 챔퍼부(57a, 57b)와, 중앙부에 형성되어 중립상태에서 상기 허브 기어(54)의 기어치(55)와 물림되고 폭이 상기 제1, 2챔퍼부(57a, 57b)의 밑변과 같은 평탄부(57c)와, 상기 평탄부(57c)와 제1, 2 챔퍼부(57a, 57b) 사이에 형성되어 상기 클러치 기어(60)의 기어치(61)와 물림시 물림면적을 넓혀 물림이 해제되지 않도록 상기 제1, 2 챔퍼부(57a, 57b)에서 평탄부(57c)로 갈수록 폭이 좁아지게 형성된 제1, 2 역테이퍼부(57d, 57e)로 구성되며, 상기 제1, 2 역테이퍼부(57d, 57e)와 상기 평탄부(57c) 사이에는 구조상 골(57f, 57g)이 형성된다.
다음, 상기 스토퍼 수단(70)은 상기 제1, 2 역테이퍼부(57d, 57e)의 상단 양측면에서 돌출된 돌출부(70)로서, 상기 돌출부(70)는 상기 제1, 2 챔퍼부(57a, 57b)와 연결되는 제1, 2 역테이퍼부(57d, 57e)의 선단에서 상기 평탄부(57c)와 연결되는 제1, 2 역테이퍼부(57d, 57e)의 종단까지 돌출되되, 상기 제1, 2 챔퍼부(57a, 57b)의 밑변 또는 평탄부(57c)의 폭까지 돌출되도록 형성된다.
즉, 상기 돌출부(70)는 상기 슬리브(56)의 기어치(57) 제작시 양단에 상기 제1, 2 챔퍼부(57a, 57b)를 형성한 상태에서 상기 돌출부(70)가 될 부위를 제외한 나머지 부위를 롤링(Rolling) 작업하여 상기 제1, 2 역테이퍼부(57d, 57e)를 형성한다.
따라서, 상기 슬리브(56)의 기어치(57)는 도 3에 도시된 바와 같이 전체 높이가 'L1'이고, 동기 완료 후 상기 클러치 기어(60)의 기어치(61)와 물림되는 높이가 'L2'이고, 상기 돌출부(70)의 높이(L3)는 'L1'에서 'L2'를 뺀 나머지이다.
한편, 상기 클러치 기어(60)의 기어치(61)는 상기 슬리브(56)의 기어치(67)와 물림시 상기 돌출부(70)와 걸림되지 않도록 높이(L3)가 상기 슬리브(56)의 제1, 2 역테이퍼부(57d, 57e) 높이(L2)보다 낮게 형성되어야 한다.
그리고, 상기 싱크로나이저 링(58)은 동기시 상기 슬리브(56)로부터 축방향 작용력을 받는 기어치(59)가 동기 초기시 상기 슬리브(56)의 제1, 2 챔퍼부(57a, 57b)와 용이하게 물림되도록 형성된 챔퍼부(59a)와, 동기 완료 후 싱크로나이저 링(58)의 회전이 구속되도록 상기 챔퍼부(59a)의 후면에 상기 챔퍼부(59a)보다 높게 단차 형성되어 상기 돌출부(70)와 접하는 단차부(59b)로 구성된다.
즉, 상기 싱크로나이저 링(58)의 챔퍼부(59a)는 상기 슬리브(56)의 축방향 이동시 용이하게 상기 싱크로나이저 링(58)의 기어치(59) 사이를 통과할 수 있도록 상기 슬리브(56)의 제1, 2 역테이퍼부(57d, 57e)의 높이(L2)보다 낮게 형성되고, 상기 단차부(59b)는 상기 슬리브(56)의 기어치(57) 전체 높이(L1)와 상기 제1, 2 역테이퍼부(57d, 57e) 높이(L2) 사이에 위치된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
도 4a에 도시된 바와 같이 변속 중립상태에서 상기 슬리브(56)에 운전자의 변속 조작력이 전달되어 상기 슬리브(56)가 왼쪽으로 축방향 이동되면, 먼저 동기 초기시 슬리브(56)의 제1 챔퍼부(57a)와 싱크로나이저 링(58)의 챔퍼부(59a)가 엇갈린 상태에서 접하게 되어 상기 싱크로나이저 링(58)은 상기 슬리브(56)로부터 축방향 작용력을 받고, 이 축방향 작용력으로 상기 싱크로나이저 링(58)은 상기 클러치 기어(60)와 마찰되어 동기 작용을 행한다.
이와 같은 상태에서 동기 작용이 완료되면, 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 슬리브(56)의 기어치(57)는 상기 싱크로나이저 링(58)의 기어치(59) 사이를 통과하여 상기 클러치 기어(60)의 기어치(61)와 물림되어 변속 작용을 완료한다.
여기서, 동기 완료 후 상기 슬리브(56)의 기어치(57)가 클러치 기어(60)의 기어치(67)와 물림되기 위해 축방향 이동시 상기 싱크로나이저 링(58)은 단차부(59b)가 상기 돌출부(70)에 접하여 회전이 구속되므로 동기 완료 후 상기 싱크로나이저 링(58)이 회전되어 상기 슬리브(56)의 골(57f, 57g)에 걸림됨으로써 슬리브(56)의 축방향 이동을 구속하는 이차걸림을 방지할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 클러치 기어와 물림되는 슬리브의 역테이퍼부 양측면에서 스토퍼수단이 돌출 형성되어 동기 완료 후 상기 싱크로나이저 링의 회전을 구속하므로 동기 완료 후 발생되는 이차 걸림 및 보킹(Baulking) 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 변속기 입력축에 고정된 허브 기어와; 상기 허브 기어의 외주면에 축방향 이동가능하게 치합된 슬리브와; 상기 슬리브의 이동시 축방향 작용력을 받는 싱크로나이저 링과; 상기 싱크로나이저 링과 마찰되어 동기 작용을 행하는 클러치 기어와; 동기 완료 후 상기 싱크로나이저 링의 회전을 구속하는 스토퍼 수단을 포함하고; 상기 스토퍼수단은 상기 슬리브의 기어치 측면에서 돌출된 돌출부로 이루어지고, 상기 돌출부는 상기 클러치 기어보다 높게 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토퍼수단의 돌출부는 상기 슬리브의 기어치의 역테이퍼부에서 측면으로 돌출된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 싱크로나이저 링은 동기 초기시 상기 슬리브로부터 축방향 작용력을 받는 챔퍼부와; 상기 챔퍼부보다 높게 단차 형성되어 동기 완료후 상기 돌출부에 접하는 단차부로 구성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
  4. 삭제
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JPS6421227A (en) * 1987-01-21 1989-01-24 Ford Motor Co Synchronous clutch for multi-speed transmission for automobile
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