KR100551088B1 - 수동변속기의 동기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 주축에 직접 결합된 슬리브에 홀이 형성되고, 한쌍의 싱크로나이저 링을 연결하는 가이드로드가 상기 홀을 관통하도록 구성됨으로써, 상기 슬리브가 상기 가이드로드를 따라 소정거리 이동시, 상기 홀에 형성된 챔퍼가 상기 가이드로드의 단차부에 걸림되기 때문에, 동기작용이 완료되지 않은 상태에서 상기 슬리브가 상기 보조기어에 치합되면서 발생되는 이중걸림감이나 부품간의 충격이 방지될 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 상기 슬리브와 싱크로나이저 링은 탄성부재에 의해 연결됨으로써, 상기 슬리브가 중립위치로 복귀시에는 상기 탄성부재에 의해 상기 싱크로나이저 링이 연동되어 소착현상도 방지되는 효과가 있다.

수동변속기, 동기장치, 슬리브, 싱크로나이저 링, 가이드 수단, 연동수단, 이중걸림, 소착, 탄성부재

Description

수동변속기의 동기장치{Synchronizer of Manual Transmission}

도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치가 도시된 측단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 동기장치가 도시된 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치가 도시된 측단면도,

도 4는 본 발명에 따른 슬리브가 도시된 사시도,

도 5a는 본 발명에 따른 동기장치의 변속시작시의 상태가 개략적으로 도시된 측단면도,

도 5b는 도 5a에서 A-A선 단면도,

도 6a는 본 발명에 따른 동기장치의 동기완료 후의 상태가 개략적으로 도시된 측단면도,

도 6b는 도 6a에서 B-B선 단면도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

60: 주축 62: 슬리브

62a: 치합홈부 64: 보조기어

66: 스피드기어 66a: 삽입홈부

68: 싱크로나이저 링 70: 가이드수단

72: 홀 72a: 챔퍼

74: 가이드로드 76: 단차부

76a: 경사면 80: 탄성부재

본 발명은 수동변속기에 관한 것으로서, 특히, 주축에 직접 결합된 슬리브에 홀이 형성되고 상기 홀을 관통하는 가이드로드가 설치됨으로써, 상기 슬리브가 소정거리 이상 이동시 상기 슬리브의 이동을 제한하여 변속시 이중걸림감이 개선되고, 상기 슬리브와 싱크로나이저 링을 연결하는 연동수단이 설치됨으로써, 중립위치로 복귀시 구성부품간의 소착현상이 방지되어 내구성 및 변속감이 향상된 수동변속기의 동기장치에 관한 것이다.

일반적으로 수동변속기의 동기장치는 변속레버의 조작력을 컨트롤 샤프트 등의 변속 조작기구를 통해 전달받아 구동측 기어와 피동측 기어의 맞물림시에 상기 두 기어의 회전속도를 동기시킨 후 기어가 서로 치합되도록 함으로써 변속 충격을 방지하는 역할을 하는 장치이다.

도 1은 종래기술에 따른 수동변속기의 동기장치가 도시된 측단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 동기장치의 분해사시도이다.

종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 주축(10)에 스플라인 결합되고 외주면상에 기어가 형성된 허브(12)와, 상기 허브(12)의 외주면에서 축방향으로 이동가능하도록 결합된 슬리브(14)와, 상기 주축(10)에 베어링으로 결합되어 회전되는 스피드기어(16)와, 상기 스피드기어(16)의 일측에 형성된 클러치기어(18)와, 상기 스피드기어(16)와 허브(12)사이에 위치되어 상기 슬리브(14)의 이동시 동기작용을 하는 싱크로나이저 링(20)을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 허브(12)와 슬리브(14) 사이에는 상기 허브(12)와 슬리브(14)를 상호고정시키도록 키(22)가 더 포함되어 구성된다.

상기 키(22)는 잔등부분에 돌기가 있으며 상기 허브(12)에서 원주방향을 따라 형성된 3개의 키 홈에 끼워지며, 상기 허브(12)측에는 상기 키(22)를 상기 슬리브(14)에 밀착시키는 스프링(24)이 설치된다.

상기 싱크로나이저 링(20)은 상기 슬리브(14)가 축방향으로 이동시 상기 키(22)로부터 힘을 전달받아 상기 클러치기어(18)에 형성된 콘부에 원추클러치로 결합된다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 운전자의 변속레버 조작력이 시프트포크(미도시)를 통해 상기 슬리브(14)에 전달되면, 상기 슬리브(14)는 상기 허브(12)의 외측에서 슬라이딩되면서 축방향으로 이동된다.

상기 슬리브(14)가 축방향으로 이동시, 상기 키(22)가 상기 슬리브(14)에 의해 움직이면서, 상기 키(22)의 단부가 상기 싱크로나이저 링(20)에 압력을 가하게 된다.

그리고, 상기 슬리브(14)의 내주면은 상기 싱크로나이저 링(20)의 외주면과 치합된다.

상기 싱크로나이저 링(20)은 상기 키(22)에 의해 압력을 받는 동시에, 전진하는 상기 슬리브(14)에 의해 전진방향으로의 힘을 받게 되어, 상기 싱크로나이저 링(20)은 상기 클러치기어(18)의 콘부에 밀착되게 되고 상호 마찰력에 의해 클러치작용을 함으로써, 상기 스피드 기어(16)의 회전속도를 주축(10)의 회전속도로 동기시키게 된다.

상기 슬리브(14)는 상기 싱크로나이저 링(20)의 외주면과 치합된 후, 상기 클러치기어(18)을 향해 계속 이동하여 상기 클러치기어(18)의 외주면에 치합된다.

상기 슬리브(14)가 상기 클러치기어(18)에 완전히 치합되면, 상기 허브(12)와 상기 스피드기어(16)가 기계적으로 연결되므로 상기 스피드기어(16)는 상기 주축과 동일한 속도로 회전하게 된다.

그러나, 종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치는 상기 슬리브(14)의 이동 하여 상기 싱크로나이저 링(20)과 클러치기어(18)의 접촉면에 높은 면압과 마찰력이 발생되고, 이러한 면압과 마찰력에 의해 발생된 열로 인하여 상기 싱크로나이저 링(20)과 클러치기어(18)의 접촉면이 소착(Seizing)되어 결합이 해제되지 않는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 슬리브가 중립위치로 복귀시 싱크로나이저 링이 클러치기어로부터 원활하게 분리되도록 하여 변속감을 향상시킬 수 있는 수동변속기의 동기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 주축에 직접 결합되어 축방향으로 이동되는 슬리브와, 상기 슬리브에 치합되는 보조기어가 형성된 스피드기어와, 상기 슬리브의 양측에 각각 배치되고, 상기 스피드기어에 밀착되는 콘부가 형성된 한 쌍의 싱크로나이저 링과, 상기 한쌍의 싱크로나이저 링 사이에 구비되고 상기 슬리브가 상기 스피드기어에 치합될 때까지 동기상태가 유지되도록 상기 슬리브의 이동을 안내하는 가이드수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

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

도 3은 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치가 도시된 측단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 슬리브가 도시된 사시도이며, 도 5a는 본 발명에서 동기장치의 변속시작시의 상태가 개략적으로 도시된 측단면도이고, 도 5b는 도 5a에서 A-A선 단면도이며, 도 6a는 본 발명에서 동기장치의 동기완료 후의 중립상태가 개략적으로 도시된 측단면도이며, 도 6b는 도 6a에서 B-B선 단면도이다.

본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 주축(60)에 축방향으로 이동가능토록 결합된 슬리브(62)와, 상기 슬리브(62)에 치합되는 보조기어(64)가 형성된 스피드 기어(66)와, 상기 슬리브(62)의 양측에 각각 배치되고, 상기 스피드 기어(66)에 밀착되는 콘부(68a)가 형성된 한쌍의 싱크로나이저 링(68)과, 상기 한쌍의 싱크로나이저 링(68)사이에 구비되고, 상기 슬리브(62)가 상기 스피드기어(66)에 치합될 때까지 동기상태가 유지되도록 상기 슬리브(62)의 이동을 안내하는 가이드수단(70)을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 슬리브(62)와 싱크로나이저 링(68)사이에는 상기 슬리브(62)와 싱크로나이저 링(68)을 연결하여 상기 슬리브(62)의 이동시 상기 싱크로나이저 링(68)이 연동되도록 하는 연동수단이 구비된다.

여기서, 상기 슬리브(62)는 주축(60)에 직접 스플라인 결합되고, 상기 싱크로나이저 링(68)의 콘부(68a)는 상기 싱크로나이저 링(68)의 외주면에 형성된다.

상기 스피드 기어(66)는 상기 싱크로나이저 링(68)을 향한 측면에 상기 싱크로나이저 링(68)이 삽입되는 삽입홈부(66a)가 형성되고, 상기 삽입홈부(66a)의 외 측면은 상기 콘부(68a)에 대응되도록 경사지게 형성된다.

또한, 상기 스피드 기어(66)에 형성된 상기 보조기어(64)는 상기 스피드 기어(66)의 측면에서 상기 슬리브(62)를 향해 돌출되게 형성된다.

그리고, 상기 슬리브(62)는 상기 보조기어(64)와 치합될 수 있도록 상기 보조기어(64)에 대응되는 치합홈부(62a)가 측면에 형성된다.

한편, 상기 가이드수단(70)은 상기 슬리브(62)의 측면에 형성된 복수개의 홀(72)과, 상기 홀(72)을 관통하여 상기 슬리브(62)의 축방향 이동을 안내하는 가이드로드(74)로 구성된다.

상기 홀(72)은 상기 슬리브(62)의 측면에서 원주방향으로 소정간격 이격된 위치에 복수개가 형성된다.

상기 가이드로드(74)는 상기 복수개의 홀(72)을 관통하여 양단이 상기 슬리브(62)의 전후방에 배치된 상기 한쌍의 싱크로나이저 링(68)의 측면에 각각 고정된다.

그리고, 상기 가이드로드(74)는 상기 홀(72)의 내부에서 상하좌우방향으로 유격될 수 있도록 외경이 상기 홀(72)의 내경보다 작게 형성된다.

상기 가이드로드(74)는 중앙부분에 내측으로 단차지게 단차부(76)가 형성된 원통형으로 이루어진다.

상기 단차부(76)는 상기 가이드로드(74)의 원주방향을 따라 형성되고, 상기 단차부(76)의 양측면은 경사지게 형성된다.

그리고, 상기 슬리브(62)의 홀(72)은 상기 슬리브(62)의 이동시 상기 단차부(76)의 경사진 면(76a)에 걸림될 수 있도록 양단에 챔퍼(72a)가 형성된다.

한편, 상기 연동수단은 양단이 상기 슬리브(62)와 싱크로나이저 링(68)의 측면에 각각 고정되어 상기 슬리브(62)와 싱크로나이저 링(68)을 연결시키는 바, 상기 슬리브(62)가 중립위치로 복귀시 상기 싱크로나이저 링(68)이 상기 스피드기어(66)로부터 분리되는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재(80)이다.

즉, 상기 탄성부재(80)는 축방향으로 압축 또는 인장되는 스프링이 사용된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 슬리브(62)가 중립상태일 때는 상기 슬리브(62)의 홀(72)은 상기 가이드로드(74)의 중앙측에 위치된 상태이다.

이후, 운전자의 변속레버 조작력이 시프트포크(미도시)를 통해 상기 슬리브(62)에 전달되면, 상기 슬리브(62)는 축방향으로 이동하게 된다.

상기 슬리브(62)가 축방향으로 이동하게 되면, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 슬리브(62)와 싱크로나이저 링(68)을 연결하는 탄성부재(80)가 압축되면서 상기 싱크로나이저 링(68)이 상기 스피드 기어(66)를 향해 이동하게 된다.

여기서, 상기 탄성부재(80)는 상기 슬리브(62)로부터 전달받는 힘을 상기 싱크로나이저 링(68)에 전달하여 상기 싱크로나이저 링(68)이 상기 스피드기어(66)에 밀착되도록 한다.

상기 싱크로나이저 링(68)이 이동되면, 상기 싱크로나이저 링(68)이 상기 스피드기어(66)에 밀착되게 되고, 상기 싱크로나이저 링(68)의 콘부(68a)는 상기 스피드기어(66)의 경사면과 마찰을 일으켜 클러치작용을 하게 된다.

이 때, 상기 가이드로드(74)는 상기 슬리브(62)의 홀(72) 내부에서 유격되게 되고, 상기 슬리브(62)가 소정거리 이동되면 상기 홀(72)의 챔퍼(72a)는 상기 단차부(76)의 경사진 면에 걸림되게 된다.

그리고, 상기 슬리브(62)와 스피드 기어(66)의 상대속도가 상쇄되기 시작하여 동기작용을 하게 되는 바, 상기 슬리브(62)와 스피드기어(66)의 상대속도가 없어질 때까지 상기 슬리브(62)는 상기 가이드수단(70)에 의해 이동이 제한되게 된다.

따라서, 상기 슬리브(62)는 상기 단차부(76)에 걸림되어 더 이상 전진하지 못하게 되고, 상기 슬리브(62)는 상기 스피드 기어(66)에 형성된 보조기어(64)와 치합되지 않는다.

즉, 동기작용이 완료되지 않은 상태에서 상기 슬리브(62)가 상기 보조기어(64)에 치합되면서 발생되는 이중걸림감이나 부품간의 충격이 방지될 수 있다.

이후, 동기작용이 끝나서 상대속도가 없어지면, 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 상기 슬리브(62)는 계속해서 전진하게 되고, 상기 슬리브(62)는 상기 가이드로드(74)의 단차부(76)로부터 벗어나서 상기 가이드로드(74)의 외측을 따라 슬라이딩된다.

즉, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 슬리브(62)의 홀(72)의 내측면은 상기 가이드로드(74)의 외주면에 밀착되어 자리잡게 된다.

상기 슬리브(62)가 소정거리 이상 전진하면, 상기 슬리브(62)의 치합홈부(62a)는 상기 스피드기어(66)에 형성된 보조기어(64)와 치합되게 된다.

상기 슬리브(62)와 보조기어(64)가 완전히 치합되면, 상기 스피드기어(66)는 상기 주축(60)과 동일한 속도로 회전하게 되므로 변속이 이루어지게 된다.

이후, 운전자가 변속레버(미도시)를 조작하여 상기 슬리브(62)를 중립위치로 복귀시키면, 상기 슬리브(62)가 중립위치를 향해 움직이게 된다.

상기 싱크로나이저 링(68)은 상기 슬리브(62)에 상기 탄성부재(80)에 의해 연결되어 있으므로, 상기 슬리브(62)가 중립위치로 복귀시 상기 탄성부재(80)가 복원되고, 상기 싱크로나이저 링(68)은 상기 탄성부재(80)에 의해 상기 슬리브(62)의 이동방향으로 움직이게 된다.

따라서, 상기 스피드 기어(66)로부터 상기 싱크로나이저 링(68)의 분리가 용이하여, 상기 싱크로나이저 링(68)과 스피드 기어(66)사이에서 원추클러치로 결합된 부분에 소착현상이 일어나는 것이 방지된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 상기 슬리브가 주축에 직접 결합되어 축방향으로 이동됨으로써, 허브가 필요하지 않으므로 부품수가 감소되어 원가가 절감되는 효과가 있다.

또한, 상기 슬리브에 홀이 형성되어 한쌍의 싱크로나이저 링을 연결하는 가이드로드가 상기 홀을 관통하도록 구성됨으로써, 상기 가이드로드는 상기 슬리브의 이동을 안내하는 키의 역할을 할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 슬리브가 상기 가이드로드를 따라 소정거리 이동시, 상기 홀에 형성된 챔퍼가 상기 가이드로드의 단차부에 걸림되기 때문에, 동기작용이 완료되지 않은 상태에서 상기 슬리브가 상기 보조기어에 치합되면서 발생되는 이중걸림감이나 부품간의 충격이 방지될 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 슬리브와 싱크로나이저 링은 탄성부재에 의해 연결되어, 상기 싱크로나이저 링이 균일하게 지지되기 때문에 상기 싱크로나이저 링의 편심이 방지될 뿐만 아니라, 상기 슬리브의 전진시 상기 탄성부재에 의해 상기 싱크로나이저 링은 상기 스피드기어에 밀착된 상태를 유지하게 되고, 상기 슬리브가 중립위치로 복귀시에는 상기 탄성부재에 의해 상기 싱크로나이저 링이 연동되어 소착현상도 방지되는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 주축에 직접 결합되어 축방향으로 이동되는 슬리브와;

   상기 슬리브에 치합되는 보조기어가 형성된 스피드기어와;

   상기 슬리브의 양측에 각각 배치되고, 상기 스피드기어에 밀착되는 콘부가 형성된 한 쌍의 싱크로나이저 링과;

   상기 한쌍의 싱크로나이저 링 사이에 구비되고, 상기 슬리브가 상기 스피드기어에 치합될 때까지 동기상태가 유지되도록 상기 슬리브의 이동을 안내하는 가이드수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 수동변속기의 동기장치에는 상기 슬리브와 싱크로나이저 링을 연결하여 상기 슬리브의 이동시 상기 싱크로나이저 링이 연동되도록 하는 연동수단이 더 포함된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 가이드수단은 상기 슬리브에서 원주방향을 따라 소정간격 이격된 위치에 각각 형성된 복수개의 홀과, 상기 홀을 관통하여 양단이 상기 싱크로나이저 링 에 각각 고정되고 상기 슬리브의 이동을 안내하는 가이드로드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 가이드로드는 상기 슬리브가 중립위치일 때 상기 슬리브가 걸림될 수 있도록 내측으로 단차진 단차부가 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 단차부는 양측면이 경사지게 형성되고, 상기 슬리브의 전진시 상기 홀은 상기 단차부의 경사진 부분에 걸림되도록 양측에 챔퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 연동수단은 상기 슬리브가 중립위치로 복귀시 상기 싱크로나이저 링이 상기 스피드기어로부터 분리되는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재인 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 스피드 기어의 측면에는 상기 싱크로나이저 링이 삽입되도록 삽입홈부가 형성되고, 상기 삽입홈부의 외측면은 상기 싱크로나이저 링의 콘부에 밀착될 수 있도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 보조기어는 상기 스피드기어의 측면에서 상기 슬리브를 향해 돌출되게 형성되고, 상기 슬리브는 상기 보조기어와 치합될 수 있도록 치합홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬리브는 내주면이 상기 주축과 스플라인 결합된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.

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