KR100506996B1 - 수동변속기용 동기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진으로부터 동력이 전달되어 구동되는 주축 상에 공회전 가능하게 지지되는 스피드 기어와; 상기 주축의 외주면과 상기 스피드 기어의 내주면 사이에 원주방향으로 등 간격을 두고 배열되어 구름 운동하는 니들롤러 베어링과; 상기 니들롤러 베어링들 사이의 공간에 채워져 자기장이 부하되면 상전이 되어 니들롤러 베어링의 구름을 구속하는 MR 유체(Magneto Rheological Fluid:자기 유변 유체)와; 상기 변속 타이밍이 맞추어 자기장을 형성하는 자기장 형성장치로 구성되어, 동기장치의 구조를 단순화할 수 있고, 부품수를 대폭적으로 줄일 수 있으며, 원가를 절감할 수 있는 수동변속기용 동기장치를 제공한다.

Description

수동변속기용 동기장치 { SYNCHRONIZER OF MANUAL TRANSMISSION }

본 발명은 수동변속기용 동기장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 MR 유체를 이용하여 동기작용이 이루어지도록 하여 변속 조작 편의성을 향상시킬 수 있고 변속성능 향상 및 내구성을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 부품수를 대폭 절감할 수 있는 수동변속기용 동기장치에 관한 것이다.

일반적으로 수동변속기의 기어 물림 방식에는 섭동 기어식, 상시 물림식, 동기 물림식이 있는데, 최근의 수동 변속기는 대개 섭동 물림식과, 상시 물림식의 단점을 보완할 수 있도록 설계된 동기 물림식을 주로 채택하고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 동기 물림식 동기장치의 반 단면도이다.

종래의 동기장치는 엔진으로부터 동력이 제공되는 주축(102) 상에 싱크로나이저 허브(104)가 스플라인 결합되어 주축(102)과 일체로 회전이 이루어지며, 이 싱크로나이저 허브(104)의 외주면 기어부에는 축방향으로 이동 가능하도록 슬리브(106)가 치합된다.

그리고 싱크로나이저 허브(104)의 양측에는 슬리브(106)와 선택적으로 치합되는 클러치 기어(108)와 결합되는 스피드 기어(110)가 배치되며, 이 클러치 기어(108)의 내측에 형성되는 코운부(112)에는 동기시 동기 작용을 수행하는 싱크로나이저 링(116)이 배치되어 이루어진다.

싱크로나이저 링(116)은 클러치 기어의 코운부(112)와의 마찰작용을 위해 내주면에 일정 경사각을 갖는 마찰부(114)가 형성된다.

그리고, 클러치 허브(104)의 외주면에는 원주 방향 등간격으로 싱크로나이저 키(118)가 배치되며, 이 싱크로나이저 키(118)는 그 내측부에 탄지되는 두 개의 싱크로나이저 스프링(120)의 탄성력에 의하여 지지되며, 슬리브(106)가 좌측 또는 우측으로 이동하게 되면 싱크로나이저 링의 마찰부(114)가 클러치 기어의 코운부(112)와 밀착하여 마찰작용을 하여, 스피드 기어(110)가 회전력을 전달받기 시작하며, 슬리브(106)의 계속적인 동작 과정으로 싱크로나이저 링(116)과 클러치 기어(108)가 동기되어 동력이 전달된다.

그러나, 상기한 바와 같이 이루어진 종래 기술에 따른 동기장치는 다수개의 부품으로 이루어져 구조가 복잡하고, 이로 인하여 부품수가 많아지고, 제조비용이 증대되며, 조립작업이 어려운 문제점이 있다.

또한, 슬리브의 기어 치합에 의해 동기작용을 발생되므로 기어 치합으로 인한 진동 및 소음이 발생되고, 변속감이 저하되며, 내구성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 MR 유체를 이용하여 변속기의 동기작용이 이루어지도록 함으로써, 동기장치의 구조를 단순화할 수 있고, 부품수를 대폭적으로 줄일 수 있으며, 원가를 절감할 수 있는 수동변속기용 동기장치를 제공하는 데 있다.

다른 목적은 MR 유체의 성질에 의해 동기작용이 이루어지므로 변속시 마찰 등이 없어 변속감을 향상시킬 수 있고 진동 및 소음을 현저하게 저감시킬 수 있는 수동변속기의 동기장치를 제공하는 데 있다.

또다른 목적은 운전자의 스위칭 조작에 의해 동기 작용이 이루어지므로 조작이 편리하고, 동기 용량에 관계없이 변속이 가능하므로 내구성 및 변속성능을 향상시킬 수 있는 수동변속기용 동기장치를 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 수동변속기용 동기장치는 엔진으로부터 동력이 전달되어 구동되는 주축 상에 공회전 가능하게 지지되는 스피드 기어와, 상기 주축의 외주면과 상기 스피드 기어의 내주면 사이에 원주방향으로 등 간격을 두고 배열되어 구름 운동하는 니들롤러 베어링과, 상기 니들롤러 베어링들 사이의 공간에 채워져 자기장이 부하되면 상전이 되어 니들롤러 베어링의 구름을 구속하는 MR 유체(Magneto Rheological Fluid:자기 유변 유체)와, 상기 변속 타이밍이 맞추어 자기장을 형성하는 자기장 형성장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 수동변속기용 동기장치의 단면도이고, 도 3 및 도 4는 도 2의 A-A 선의 단면도이다.

본 발명에 따른 동기장치는 엔진으로부터 동력이 전달되어 구동되는 주축(10) 상에 공회전 가능하게 지지되는 스피드 기어(12)와, 상기 주축(10)의 외주면과 상기 스피드 기어(12)의 내주면 사이에 원주방향으로 일정 간격을 두고 개재되어 스피드 기어(12)를 공회전 가능하게 지지하는 니들롤러 베어링(14)과, 상기 니들롤러 베어링들(14) 사이의 공간에 채워져 자기장에 의해 상전이되어 니들롤러 베어링(14)의 구름을 구속하는 MR 유체(Magneto Rheological Fluid:자기 유변 유체:30)와, 상기 변속 타이밍이 맞추어 자기장을 형성하는 자기장 형성장치(40)와, 운전자의 조작에 따라 상기 자기장 형성장치를 제어하는 제어수단으로 구성된다.

상기 니들롤러 베어링(14)은 구름운동에 의해 상기 스피드 기어(12)가 주축(10)에 지지된 상태로 공회전시키는 역할을 하고 상기 주축(10)의 외주면과 스피드 기어(12)의 내주면 사이에 원주방향으로 일정 간격을 두고 배열된다.

상기 MR유체(30)는 실리콘 오일 또는 미네랄 오일 등의 비전도성 용매 속에 미크론 크기의 자성을 가질 수 있는 입자들을 분산시킨 비콜로이드 용액으로, 자기장이 부하되지 않은 경우는 분산 입자가 유체 성질을 갖게 되어 상기 니들롤러 베어링(14)이 자유롭게 구름운동을 수행할 수 있도록 하고, 자기장이 부하되면 분산 입자가 분극화을 일으켜 부하된 자기장과 평행한 방향으로 섬유질이 형성되어 고체로 상전이 되어 상기 니들롤러 베어링(14)의 구름운동을 구속하게 되어 주축(10)과 스피드 기어(12) 사이의 동기 작용이 이루어지도록 한다.

상기 니들롤러 베어링(14)의 양측에는 상기 MR 유체(30)가 빠져나가는 것을 방지하는 시일링(35)이 장착된다.

상기 자기장 형성장치(40)는 상기 MR 유체(30)의 주변에 자기장을 형성할 수 있도록 상기 스피드 기어(12)의 외측에 일정 간격을 두고 배치된다. 이러한 자기장 형성장치(40)는 일반적으로 전원이 공급되면 자기장을 형성하는 시스템이 적용되므로 그 설명을 생략하기로 한다.

상기 제어수단은 도 5에 도시된 바와 같이, 운전자가 조작하는 변속 스위치(60)와, 상기 변속 스위치(60)로부터 인가되는 전기신호에 따라 상기 자기장 형성장치(40)로 전원을 공급해주는 전자제어유닛(ECU)(50)으로 구성된다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 동기장치의 작용을 다음에서 설명한다.

운전자가 변속을 행하기 위해 다수의 변속스위치(60) 중 선택된 변속단의 변속 스위치(60)를 온(ON)시키면 그 전기신호는 전자제어유닛(ECU)(50)으로 인가되고, 상기 전자제어유닛(50)은 자기장 형성장치(40)로 전원을 인가한다.

그러면, 배터리 등의 전원장치로부터 상기 자기장 형성장치(40)로 전원이 공급되어 상기 자기장 형성장치(40)에서 자기장을 형성한다. 이때, 상기 니들롤러 베어링들(14) 사이에 채워진 MR 유체(30)는 자기장이 부하되어 고체로 상전이 하면서 상기 니들롤러 베어링들(14)의 구름운동을 구속하게 된다.

그러면, 주축(10)과 스피드 기어(12) 사이의 동기가 이루어지게 되고, 주축(10)의 동력에 스피드 기어(12)로 전달되어 변속이 완료된다.

따라서, 상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 수동변속기용 동기장치는 MR 유체의 상변화를 이용하여 주축과 스피드 기어 사이의 동기작용이 이루어지도록 함으로써, 동기장치의 구조를 단순화할 수 있고, 부품수를 대폭적으로 줄일 수 있으며, 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.

또한, 변속 시 마찰 등이 없어 변속감을 향상시킬 수 있고 진동 및 소음을 현저하게 저감시킬 수 있다.

또한, 운전자가 변속 스위치를 조작하여 변속작용을 수행하기 때문에 변속 조작이 편리하고, 변속기의 내구성 및 변속성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 동기장치의 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 동기장치의 단면도이고,

도 3은 도 2의 A-A 선의 단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 동기장치의 작동 상태도이고,

도 5는 본 발명에 따른 동기장치의 제어수단을 나타낸 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 주축 12 : 스피드 기어

14 : 니들롤러 베어링 30 : MR 유체

40 : 자기장 형성장치 50 : 전자제어유닛

60 : 변속 스위치

Claims (5)

1. 엔진으로부터 동력이 전달되어 구동되는 주축 상에 공회전 가능하게 지지되는 스피드 기어와;

   상기 주축의 외주면과 상기 스피드 기어의 내주면 사이에 원주방향으로 등 간격을 두고 배열되어 구름 운동하는 니들롤러 베어링과;

   상기 니들롤러 베어링들 사이의 공간에 채워져 자기장이 부하되면 상전이 되어 니들롤러 베어링의 구름을 구속하는 MR 유체(Magneto Rheological Fluid:자기 유변 유체)와;

   상기 변속 타이밍이 맞추어 자기장을 형성하는 자기장 형성장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 수동변속기의 동기장치는 운전자의 조작에 따라 상기 자기장 형성장치를 제어하는 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제어수단은 운전자가 변속을 위해 조작하는 변속 스위치와, 상기 변속 스위치로부터 인가되는 전기신호에 따라 자기장 형성장치를 작동시키는 전자제어유닛(ECU)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 MR 유체는 니들롤러 베어링들 사이의 공간에 충진되어 상기 자기장 형성장치에서 자기장이 형성되면 액체에서 고체로 상전이 되어 상기 니들롤러 베어링의 구름운동을 구속하는 유체인 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
5. 상기 니들롤러 베어링의 양측에는 상기 MR 유체가 누유되는 것을 방지하는 시일링이 설치되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.