KR100531445B1 - 변속기용 싱크로나이저링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변속기용 싱크로나이저링에 관한 것이며, 상이한 재질이 복합되면서 단일체를 이루는 싱크로나이저링을 제공한다. 본 발명은 변속기의 주축상에 설치되어, 주축의 슬리브 및 구동축의 구동기어가 서로 교합되도록, 클러치작용을 하면서 슬리브 및 구동축의 회전수를 동기화시키는 싱크로나이저링에 있어서, 일측단의 외주면에는 복수개의 스플라인(52)이 원주방향으로 형성되고, 타측단에는 내향플랜지(54)가 형성되는 원통형의 스틸재 외부바디(50) 및; 이 외부바디(50)의 내주면에 원추모양으로 인서트되어 외부바디(50)와 동일체를 이루되, 외부바디(50)와 상이한 플라스틱재질로 이루어지며, 내주면에는 미끄럼방지슬릿(64)이 표면에 형성되어, 클러치작용을 유효화시키는 복수개의 마찰돌기(62)가 원주방향을 따라 등간격으로 형성되는 원통형의 내부바디(60);를 포함한다. 따라서, 외부바디(50)와 내부바디(60)가 서로 상이한 스틸재 및 플라스틱재로 성형되면서 동일체를 이룸에 따라, 내부바디(60)를 외부바디(50) 보다 저가인 재료로 형성할 수 있으며, 또한 싱크로나이저링의 전체적인 중량을 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 외부바디(50)의 두께가 얇으므로 제조비가 저렴한 프레스로 용이하게 제조할 수 있다.

Description

변속기용 싱크로나이저링{SYNCHRONIZER RING FOR TRANSMISSIOM}

본 발명은 싱크로메시형 변속기의 주축상에 설치되는 싱크로나이저링에 관한 것으로서, 회전수 차이를 갖는 주축의 슬리브 및 구동축의 구동기어를 서로 교합시키는 역할을 하는 싱크로나이저링에 관한 것이다.

일반적으로 싱크로매시형 변속기의 주축에는 싱크로나이저 허브가 스플라인 결합되며, 이 싱크로나이저 허브의 외주면에는 시프트포크에 의하여 축방향으로 이동하는 슬리브가 스플라인 결합된다.

그리고, 싱크로나이저 허브의 일측에는 싱크로나이저콘이 결합되며, 이 싱크로나이저콘의 외주면에는 주축의 축방향으로 이동하는 싱크로나이저링이 설치된다.

이러한, 싱크로나이저링은 슬리브에 의하여 싱크로나이저콘상에서 이동하면서 클러치작용을 하며, 이에 따라 싱크로나이저 허브가 슬리브와 대향(싱크로나이저링과도 대향)하는 구동축의 구동기어에 교합되도록 안내하는 역할을 한다.

이때, 슬리브 및 구동기어는 서로 다른 회전수로 회전되며, 클러치작용을 하는 싱크로나이저링은 슬리브 및 구동기어가 서로 교합되도록 정렬작용(슬리브의 스플라인과 구동기어의 이빨이 서로 물리도록 하는 작용)을 하면서 회전수를 동기화시킨다.

따라서, 슬리브 및 구동기어는 회전수가 동기화됨에 따라, 기어의 마멸과 파손이 발생하지 않고 서로 교합된다.

한편, 싱크로나이저링은 슬리브 및 구동기어의 교합시, 외주면에 형성된 스플라인이 금속재 슬리브의 내주면에 형성된 스플라인과 교합하며, 이에 따라 내주면에는 마찰이 발생한다.

즉, 싱크로나이저링의 외주면에 형성된 스플라인은, 금속재의 슬리브에 형성된 스플라인과 빈번하게 접촉하는 부위이고, 스플라인의 반대편에 위치한 내주면은 마찰이 발생하는 부위이다.

이에 따라, 슬리브와 접촉하면서 정렬작용을 하는 싱크로나이저링의 교합부위(스플라인을 포함하는 주변)는 강성 및 내구성이 확보되어야 하며, 마찰이 발생하는 싱크로나이저링의 기능부위(내주면을 포함하는 주변)는 내마모성 및 내열성이 확보되어야 한다.

따라서, 일반적인 싱크로나이저링은 강성 및 내구성으로 인하여 고력의 황동이나 스틸로 제조되며, 스틸재의 경우에는 마찰저항이 감소되도록 그 내주면에 몰리브덴이 코팅된다.

여기서, 일반적인 싱크로나이저링의 제조방법에 대하여 간략히 설명하면, 일반적인 싱크로나이저링은, 먼저 황동이나 스틸재의 빌릿(봉)을 프레스 단조로 평판화한 다음, 이 평판을 열간에서 프레스 성형하면, 스플라인이 동일체로 형성된 관모양의 원통형 몸체를 갖는 싱크로나이저링이 제조된다.

그리고, 스틸재의 싱크로나이저링은 마찰재인 몰리브덴을 내주면에 코팅하게 되면, 싱크로나이저링의 제조가 완료된다.

이때, 원통형으로 형성되는 싱크로나이저링은, 클러치작용의 수행이 가능한 강성이 자체적으로 확보되도록 소정의 두께를 갖는다.

그러나, 이와 같은 일반적인 싱크로나이저링은 고가의 황동 및 스틸로 전체를 성형할 뿐만 아니라, 제조가 용이하도록 단조로 형성된 평판을 열간가공하여야 하므로 제조비용 및 제조시간이 과도하게 소요되는 문제가 있다.

특히, 싱크로나이저링을 스틸재로 성형할 경우, 싱크로나이저링의 전체가 스틸재로 성형됨에 따라 전체적인 두께가 두꺼워져서, 평판을 열간가공하여도, 스틸재의 자체 강성으로 인하여 그 제조가 난이한 문제가 발생한다.

즉, 싱크로나이저링의 전체가 소정의 두께를 갖는 원통형(관모양) 스틸재로 형성되어야 하므로, 단조시 스틸재 평판을 두껍게 형성하여야 하며, 이에 따라 평판의 강도가 강화되어, 펀칭에 의한 프레스 성형작업이 매우 어려워지는 문제가 있다.

또한, 싱크로나이저링이 금속재로 성형됨에 따라, 기능부위에서 발생하는 마찰저항을 감소시키는 것이 사실상 불가능한 문제도 있다.

다시 말하면, 싱크로나이저링을 금속재로 성형하면, 그 재질상의 특성으로 인하여 마찰계수를 더 이상 향상시키는 것이 불가능하다.

이에 따라, 본 발명의 출원인은 저비용으로 단시간에 제조할 수 있는 싱크로나이저링의 연구에 몰두하였다.

한편, 본 발명의 출원인은 본 발명의 출원에 앞서, "싱크로나이저링용 복합카본 성형방법(출원번호: 제10-2003-0031995호)"을 대한민국 특허청에 2003년 5월 20일자로 출원한 바가 있으며, 이 선 출원된 발명은 싱크로나이저링의 내주면에 삽입되는 슬립링을 카본플라스틱으로 제조하는 방법에 관한 것이다.

여기서, 본 발명의 출원인은 선출원된 발명을 다시한번 확인해 보는 과정에서 본 발명을 착안하여, 본 발명을 출원하게 되었다.

본 발명은 교합부위와 기능부위가 서로 상이한 재질로 복합구성되는 동시에 단일체로 제조될 뿐만 아니라, 기능부위를 용이하게 제조할 수 있으며, 기능부위의 마찰계수를 향상시킬 수 있는 변속기용 싱크로나이저링을 제공하기 위함이 그 목적이다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 변속기용 싱크로나이저링은, 변속기의 주축상에 설치되어, 회전수 차이를 갖는 주축의 슬리브 및 구동축의 구동기어가 서로 교합되도록, 클러치작용을 하면서 슬리브 및 구동축의 회전수를 동기화시키는 싱크로나이저링에 있어서, 일측단의 외주면에는 복수개의 스플라인이 원주방향으로 형성되고, 타측단에는 내향플랜지가 형성되는 원통형의 금속재 외부바디 및; 이 외부바디의 내주면에 원추모양으로 인서트되어 외부바디와 동일체를 이루되, 외부바디와 상이한 재질로 이루어지며, 내주면에는 미끄럼방지슬릿이 표면에 형성되어, 클러치작용을 유효화시키는 복수개의 마찰돌기가 원주방향을 따라 등간격으로 형성되는 원통형의 내부바디;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 교합부위 및 기능부위에 해당하는 외부바디 및 내부바디는 스틸재 및 플라스틱재를 각각 적용할 수 있다.

따라서, 외부바디 및 내부바디가 서로 상이한 스틸재 및 플라스틱재로 성형되면서 동일체를 이루도록 구성할 수 있어, 내부바디를 외부바디 보다 저가인 재료로 제조할 수 있으므로, 궁극적으로는 싱크로나이저링의 중량을 절감시킬 수 있다.

또한, 외부바디를 내부바디와 분리하여 성형함에 따라, 외부바디의 전체적인 두께가 감소되므로, 얇아진 외부바디의 두께로 인하여 제조비용이 저렴한 프레스를 이용해서, 외부바디를 용이하게 제조할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 변속기용 싱크로나이저링을 설명하면 다음과 같며, 첨부된 도 1은 본 발명에 의한 싱크로나이저링을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 싱크로나이저링의 종단면도이다.

첨부된 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 싱크로나이저링은, 일측단의 외주면에는 복수개의 스플라인(52)이 원주방향으로 형성되고, 타측단에는 내향플랜지(54)가 형성되는 원통형의 금속재 외부바디(50) 및; 이 외부바디(50)와 상이한 재질로 이루어지고, 외부바디(50)의 내주면에 원추모양으로 인서트되어 외부바디(50)와 동일체를 이루는 내부바디(60);를 포함한다.

이때, 내부바디(50)의 내주면에는 도 1에 도시된 바와 같이, 미끄럼방지슬릿(64)이 표면에 형성되어, 클러치작용을 유효화시키는 복수개의 마찰돌기(62)가 원주방향을 따라 등간격으로 형성된다.

이러한, 내부바디(60)는 마찰이 발생하는 기능부위이므로 예컨대, 내마모성과 내열성 및 탄성력을 가지며, 열경화성수지를 주성분으로 하는 플라스틱재, 특히 강화플라스틱재나 카본플라스틱재로 성형하여, 이 재질의 특성에 의하여 내부바디(60)에 가해지는 마찰저항이 감소되도록 구성하였다.

물론, 내부바디(60)에 가해지는 마찰저항은 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 싱크로나이저링과 슬리브의 교합시 발생한다.

이렇게, 내부바디(60)의 마찰저항이 재질의 특성에 의하여 감소하는 이유는, 플라스틱이 보유한 여러가지 특성 중에서 내열성과 탄성력이, 종래의 황동이나 스틸 보다 월등히 크기 때문이다.

한편, 내부바디(60)를 감싸는 외부바디(50)는 여러가지 금속중에서 강성 및 내구성이 뛰어난 스틸재로 형성하여, 외부바디(50)의 외주면에 돌출 형성된 스플라인(52)이, 재질의 특성에 의하여 마모가 방지되도록 구성하는 것이 바람직하다.

그러면, 본 발명에 의한 싱크로나이저링은 강성 및 내구성을 갖는 스틸재의 외부바디(50) 및, 이 외부바디(50)에 비하여 내마모성이 뛰어날 뿐만 아니라, 상대적으로 값이 싼(저가의 재료비), 저가의 플라스틱재 내부바디(60)로 구성할 수 있다.

이때, 외부바디(50)는 소정두께를 갖는 스틸재 빌릿을 프레스금형으로 성형하여, 외부바디(50)가 냉간상태에서 성형되도록 구성하였다.

그러면, 스플라인(52) 및 내향플랜지(54)가 형성된 외부바디(50)를 프레스의 드로잉 펀칭작업으로 한번에 성형할 수 있다.

물론, 이러한 외부바디(50)를 한번의 펀칭으로 제조할 수 있는 이유는, 외부바디(50)의 두께가 도 2에 도시된 바와 같이 얇기 때문이다.

즉, 외부바디(50)의 두께가 얇음에 따라, 외부바디(50)를 제공하기 위한 빌릿도 두께(지름)도 얇은 것이 적용되므로, 한번의 펀칭으로 외부바디(50)를 제조할 수 있다.

한편, 이러한 본 발명에 의한 싱크로나이저링의 제조방법을 자세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 싱크로나이저링을 제조하려면, 외부바디(50)를 우선적으로 성형하여야 하며, 이에 따라 준비된 스틸재의 빌릿을 곧바로 프레스 펀칭(드로잉)한다.

이때, 프레스금형은 스플라인(52) 및 플랜지(54)가 형성된 외부바디(50)를 한번의 펀칭작업으로 성형할 수 있도록 설계되어야 함은 자명하다.

따라서, 외부바디(50)는 빌릿의 얇은 두께로 인하여, 한번의 프레스작업으로 성형이 완료된다.

이렇게, 외부바디(50)가 프레스성형되면, 외부바디(50)를 콤파운드가 삽입된 배럴(미도시)에 투입하여 표면을 샌딩한 다음, 배출시켜 수세나 산세등으로 탈지한 후, 내부바디(60)가 부착되는 외부바디(50)의 내주면에 열경화성 접착제를 도포한다.

그리고, 이 외부바디(50)를 내부바디(60) 인서트용 몰드(미도시)에 삽입한 후, 외부바디(50)의 접착제도포면에 강화플라스틱재나 카본플라스틱재 레진(Resin)을 충전한다.

물론, 몰드는 내부바디(60)가 도면상 도시된 바와 같이 성형되도록, 설계되어야 함은 자명하다.

즉, 몰드의 중앙에는 내부바디(60)의 마찰돌기(62) 형성용 홈이 형성된 코어가 마련되어야 한다.

계속해서, 레진의 충전이 완료되면, 몰드를 밀폐하고 열간등방가압으로 레진을 소결시켜서 내부바디(60)를 성형하면서, 외부바디(50)에 인서트한다.

이렇게, 내부바디(60)가 성형되면서 인서트되면, 내·외부바디(50, 60)는 동일체를 이룬다.

이어서, 내부바디(60)의 인서트가 완료되면, 내부바디(60)를 냉각시킨 다음, 선반과 같은 가공장치를 이용하여, 내부바디(60)의 마찰돌기(62)에 미끄럼방지슬릿(64)을 형성한다.

그러면, 미끄럼방지슬릿(64)의 형성을 마지막으로, 본 발명에 의한 싱크로나이저링은 완성된다.

이와 같이 제조된 본 발명에 의한 싱크로나이저링은, 클러치작동시 고속회전되어도 단속가공으로 복수개 형성된 내부바디(60)의 마찰돌기(62) 사이에 형성된 홈 및, 마찰돌기(62)의 미끄럼방지슬릿(64)에 의하여 마찰저항이 감소되면서 미끄럼이 방지될 뿐만 아니라, 이로 인하여 원활하게 클러치작동을 수행한다.

이상과 같이 본 발명에 의한 싱크로나이저링은, 외부바디(50)와 내부바디(60)를, 서로 상이한 재질로 복합하여 형성할 수 있으며, 특히 외부바디(50)를 얇은 원통형으로 성형함에 따라, 외부바디(50)를 프레스 금형으로 용이하게 제조할 수 있으므로, 싱크로나이저링의 제조시간을 단축시킬 수 있다.

좀더 부연설명하면, 종래의 싱크로나이저링은 본 발명의 내부바디(50) 및 외부바디(60)가 단일체의 금속재(황동이나 스틸)로 이루어짐에 따라, 빌릿을 단조하여 평판화 한 다음, 이를 열화시킨 후 열간에서 프레스 금형으로 펀칭하여 성형하여야 하므로, 평판화 공정 및 가열공정이 반드시 필요하였으며, 펀칭되는 평판이 싱크로나이저링의 전체 형상을 취하는 두께를 가짐에 따라, 그 두께로 인하여 프레스 성형이 매우 난이했었다.(즉, 단조된 평판의 두께가 매우 두꺼워 프레스 성형이 매우 까다로웠음)

하지만, 본 발명에 의한 싱크로나이저링은 외부바디(50)의 두께가 매우 얇으므로, 빌릿의 평판화 및 가열공정을 실시하지 않고 곧바로 프레스 성형을 행할 수 있을 뿐만 아니라, 그 두께로 인하여 용이하게 프레스로 펀칭하여 성형할 수 있다.

상기한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되는 것은 아니며, 동일 사상의 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

따라서, 본 발명의 실시예에 나타난 각 구성 요소 및 형상, 구조 등은 변형하여 실시할 수 있으며, 이러한 변형은 첨부된 본 발명의 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 싱크로나이저링은, 교합부위 및 기능부위에 해당하는 외부바디와 내부바디가 서로 상이한 스틸재 및 플라스틱재로 성형되어 동일체를 이룸에 따라, 외부바디 보다 저가인 재료로 내부바디를 형성할 수 있으므로, 제조비용을 대폭 절감(단일체의 금속재로 이루어진 종래의 싱크로나이저링에 비하여 약 60% 이상 절감이 가능함)시킬 수 있는 효과가 있으며, 이에 더하여 싱크로나이저링의 중량을 절감시킬 수 있는 효과도 있다.

또한, 종래에는 싱크로나이저링이 하나의 금속재로 성형됨에 따라, 프레스로 성형하기 위하여 두꺼운 두께의 빌릿을 단조하여 평판화한 후, 이 평판을 열화시켜 열간에서 프레스금형으로 성형하여 싱크로나이저링을 제조였으나, 본 발명은 얇은 두께의 빌릿을 단조나 열화시키지 않고, 곧바로 냉간 프레스금형으로 펀칭하여 외부바디를 성형한 다음, 내부바디를 외부바디의 내주면에 열간등방압축으로 성형하면 싱크로나이저링의 제조가 완료되므로, 제조비용을 더욱 절감시킬 수 있는 효과도 있다.

아울러, 내부바디가 강화플라스틱재나 카본플라스틱재로 형성됨에 따라, 내부바디에서 발생하는 마찰저항을 대폭적으로 감소시킬 수 있으므로, 싱크로나이저링의 수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라, 종래와 같은 몰리브덴 코팅작업을 생략할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 의한 싱크로나이저링을 도시한 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 싱크로나이저링의 종단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 외부바디 52 : 스플라인

54 : 내향플랜지 60 : 내부바디

62 : 마찰돌기 64 : 미끄럼방지슬릿

Claims (4)

1. 변속기의 주축상에 설치되어, 회전수 차이를 갖는 주축의 슬리브 및 구동축의 구동기어가 서로 교합되도록, 클러치작용을 하면서 슬리브 및 구동축의 회전수를 동기화시키는 싱크로나이저링에 있어서,

   일측단의 외주면에는 복수개의 스플라인(52)이 원주방향으로 형성되고, 타측단에는 내향플랜지(54)가 형성되는 원통형의 금속재 외부바디(50) 및;

   상기 외부바디(50)의 내주면에 원추모양으로 인서트되어 외부바디(50)와 동일체를 이루되, 외부바디(50)와 상이한 재질로 이루어지며, 내주면에는 미끄럼방지슬릿(64)이 표면에 형성되어, 클러치작용을 유효화시키는 복수개의 마찰돌기(62)가 원주방향을 따라 등간격으로 형성되는 원통형의 내부바디(60);를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속기용 싱크로나이저링.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 외부바디(50)는 금속재 중에서 높은 강성 및 내구성을 갖는 스틸재로 형성하여, 외부바디(50)의 외주면에 형성된 상기 스플라인(52)이, 재질의 특성에 의하여 마모가 방지되도록 구성한 것을 특징으로 하는 변속기용 싱크로나이저링.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 외부바디(50)는 프레스금형으로 성형하여, 외부바디(50)가 냉간상태에서 형성되도록 구성한 것을 특징으로 하는 변속기용 싱크로나이저링.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 내부바디(60)는 내마모성과 내열성 및 탄성력을 가지며, 열경화성수지를 주성분으로 하는 강화플라스틱재나 카본플라스틱재로 성형하여, 이 재질의 특성에 의하여 내부바디(60)에 가해지는 마찰저항이 감소되도록 구성한 것을 특징으로 하는 변속기용 싱크로나이저링.