KR100568816B1 - 수동변속기의 동기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 링의 챔퍼 사이에 상기 링과 슬리브가 치합되면, 상기 슬리브에 의해 탄력적으로 눌려지는 탄성부재가 설치되고, 상기 탄성부재에 클러치 기어의 콘과 마찰될 수 있는 마찰재가 설치되기 때문에 동기완료 시점에서 상기 슬리브가 클러치 기어와 치합될 때까지 상기 마찰재가 클러치 기어의 콘과 마찰됨으로써 동기붕괴를 방지할 수 있다.

수동변속기, 동기장치, 슬리브, 링, 클러치 기어, 동기붕괴, 이중걸림

Description

수동변속기의 동기장치{Synchronizer of Manual Transmission}

도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치의 중립시 단면도,

도 3은 도 2의 A-A선에 따른 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치의 동기 완료시 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치의 동기완료 후 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50 : 축 52 : 허브

54 : 클러치 기어 56 : 슬리브

58 : 링 60 : 동기붕괴방지수단

62 : 마찰재 64 ; 탄성부재

본 발명은 수동변속기의 동기장치에 관한 것으로서, 특히 링과 슬리브가 치합되면, 상기 슬리브에 의해 클러치 기어와 마찰되는 동기붕괴방지수단이 포함된 수동변속기의 동기장치에 관한 것이다.

일반적으로 수동변속기는 차량의 주행 상태 변화에 따라 엔진의 구동력을 변속한 다음 구동륜에 전달하는 장치로서, 엔진으로부터 구동력을 전달받는 입력축과 상기 입력축으로부터 일정한 기어비로 회전력을 전달받아 구동륜에 전달하는 출력축과, 상기 입력축과 출력축 사이에 배치되어 변속시 입력축과 출력축을 서로 동기시키는 동기장치 등으로 이루어진다.

도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치 단면도이다.

종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치는 축(2)에 일체로 회전토록 고정된 허브(10)와, 상기 허브(10)와 축방향으로 이격되어 상기 축(2)에 회전 가능토록 결합된 스피드 기어(4)에 고정된 클러치 기어(12)와, 상기 클러치 기어(12)에 마찰 가능토록 결합된 링(14)과, 상기 허브(10)에 상기 클러치 기어(12)를 향해 슬라이딩 가능토록 결합된 슬리브(16)와, 상기 슬리브(16)와 허브(10) 사이에 설치되어 상기 슬리브(16)와 함께 슬라이딩되어 상기 링(14)을 클러치 기어(12)에 마찰시키는 키(18)를 포함하여 구성된다.

상기 링(14)에는 외주면에 상기 슬리브(16)와 치합되는 챔퍼(14a)가 형성되고, 상기 링(14)의 챔퍼(14a)보다 반경방향으로 내측에 상기 키(18)를 향해 러그(14b)가 돌출되어 상기 키(18)로부터 동기 작용력을 받는다.

상기 슬리브(16)에는 내주면에 상기 클러치 기어(12)의 챔퍼(12a) 및 링(14)의 챔퍼(14a)와 치합될 수 있는 챔퍼(16a)가 형성되고, 상기 키(18)가 키 스프링(20)에 의해 탄지되어 밀착된다.

상기와 같이 구성된 종래 기술의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 1 및 도 2a처럼 중립상태에서 상기 슬리브(16)가 클러치 기어(12)를 향해 슬라이딩되면, 도 2b에 도시된 바와 같이 일단 상기 키(18)가 슬리브(16)와 함께 슬라이딩되어 상기 링(14)을 클러치 기어(12)에 마찰시킨다. 그러면, 상기 클러치 기어(12)와 링(14)의 마찰에 의해 동기작용이 일어난다.

이 때, 상기 슬리브(16)의 챔퍼(16a)가 상기 링(14)의 챔퍼(14a)와 맞닿아 있기 때문에 상기 슬리브(16)의 슬라이딩이 일시적으로 억제되고, 상기 링(14)은 상기 키(18) 뿐만 아니라 슬리브(16)에 의해 상기 클러치 기어(12)에 더욱 강하게 마찰된다. 이와 같은 상태를 인덱싱(Indexing) 작용이라고 한다.

상기와 같은 과정을 통해 동기작용이 완료되면, 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 슬리브(16)와 링(14)의 인덱싱 작용이 해제되어 상기 슬리브(16)가 클러치 기어(12)를 향해 슬라이딩될 수 있고, 상기 슬리브(16)의 챔퍼(16a)와 클러치 기어(12)의 챔퍼(12a)와 치합되면, 상기 축(2)과 스피드 기어(4)가 상기 허브(10) 및 슬리브(16), 클러치 기어(12)를 통해 기계적으로 직결된다.

그러나, 종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치는 상기 슬리브(16)가 링(14)을 통과한 후 상기 클러치 기어(12)와 치합되기 때문에 동기완료 후 상기 슬리브(16)와 클러치 기어(12)가 치합될 때까지 동기붕괴현상이 발생되어 상기 슬리브(16)의 챔퍼(16a)가 클러치 기어(12)의 챔퍼(12a)에 의해 인덱싱됨으로써(도3 참조) 이중 걸림이 발생되는 문제점이 있다.

한편, 상기와 같은 동기붕괴현상으로 인한 이중걸림을 방지할 수 있도록, 동기붕괴구간의 길이를 줄이거나 상기 슬리브(16)의 챔퍼(16a) 또는 클러치 기어(12)의 챔퍼(12a)의 각과 길이를 이원화하여 방안이 도출된 바 있는데, 이와 같은 기술은 상기 슬리브(16)의 챔퍼(16a)가 상기 링(14)의 챔퍼(14a) 또는 클러치 기어(12)의 챔퍼(12a)와 치합될 때 챔퍼 간 유격이 너무 크기 때문에 소음 및 충돌이 커지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 동기완료 후 동기붕괴로 인한 이중 걸림을 방지할 수 있는 수동변속기의 동기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 축에 일체로 회전토록 결합된 허브와, 상기 허브와 축방향으로 이격되어 상기 축에 회전 가능토록 설치된 클러치 기어와, 상기 클러치 기어와 치합될 수 있도록 상기 허브에 축방향으로 이동 가능토록 결합된 슬리브와, 상기 슬리브가 이동될 때, 상기 클러치 기어와 동기작용을 행할 수 있도록 상기 클러치 기어의 콘에 결합된 링과; 동기완료 후 상기 슬리브가 클러치 기어와 치합될 때까지 동기붕괴를 방지할 수 있도록, 상기 링에 구비되어 슬리브에 의해 상기 클러치 기어의 콘과 마찰되는 동기붕괴방지수단을 포함하여 구성되며, 상기 동기붕괴방지수단은 상기 링과 클러치 기어의 콘 사이에 설치된 마찰재와, 상기 마찰재와 링 사이에 설치되어 동기시 상기 슬리브에 의해 상기 클러치 기어의 콘을 향해 탄성 변형되면서 상기 마찰재를 상기 클러치 기어의 콘에 마찰시키는 탄성부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

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

본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 축(50)에 일체로 회전토록 결합된 허브(52)와, 상기 허브(52)와 축방향으로 이격되어 상기 축(50)에 회전 가능토록 설치된 클러치 기어(54)와, 상기 클러치 기어(54)와 치합될 수 있도록 상기 허브(52)에 축방향으로 이동 가능토록 결합된 슬리브(56)와, 상기 슬리브(56)가 이동될 때 상기 클러치 기어(54)와 동기작용을 행할 수 있도록 상기 클러치 기어(54)의 콘(54a)에 결합된 링(58)과, 동기완료 후 상기 슬리브(56)가 클러치 기어(54)와 치합될 때까지 동기붕괴를 방지할 수 있도록 상기 슬리브(56)에 의해 상기 클러치 기어(54)의 콘(54a)과 마찰되는 동기붕괴방지수단(60)이 구비된다.

상기 슬리브(56)에는 내주면에 상기 클러치 기어(54) 및 링(58)과 치합될 수 있도록 챔퍼(56a)가 형성되고, 상기 허브(52)와의 사이에 상기 슬리브(56)와 함께 이동되어 상기 링(58)을 클러치 기어(54)에 마찰시킬 수 있도록 키(55)가 물려있다.

상기 클러치 기어(54)는 상기 축(50)에 회전 가능토록 결합된 스피드 기어(53)에 고정되며, 상기 허브(52) 측에 상기 허브(52) 측으로 갈수록 외경이 작아지는 상기 클러치 기어(54)의 콘(54a)이 위치되고, 상기 스피드 기어(53) 측에 상기 슬리브(56)의 챔퍼(56a)와 치합될 수 있는 챔퍼(54b)가 위치된다.

상기 링(58)은 상기 클러치 기어(54)의 콘(54a)의 전 둘레면에 마찰될 수 있도록 내경이 상기 클러치 기어(54)의 콘(54a)과 동일하게 형성되며, 외주면 중 상기 허브(52) 측에 상기 키(55)로부터 동기 작용력을 부여받는 러그(58a)가 위치되고, 외주면 중 상기 클러치 기어(54) 측에 상기 슬리브(56)의 챔퍼(56a)와 치합될 수 있는 챔퍼(58b)가 위치된다.

상기 동기붕괴방지수단(60)은 상기 링(58)과 상기 클러치 기어(54)의 콘(54a) 사이에 반경방향으로 이동 가능토록 설치된 마찰재(62)와, 상기 마찰재(62)와 링(58) 사이에 설치되어 상기 마찰재(62)가 상기 클러치 기어(54)의 콘(54a)으로부터 떨어지도록 상기 마찰재(62)를 탄지함과 아울러 동기시 상기 슬리브(56)에 의해 눌려지면 상기 클러치 기어(54)의 콘(54a)을 향해 탄성 변형되면서 상기 마찰재(62)를 상기 클러치 기어(54)의 콘(54a)에 마찰시키는 탄성부재(64)로 이루어진다.

상기와 같은 동기붕괴방지수단(60)은 상기 슬리브(56)의 챔퍼(56a)와 링(58)의 챔퍼(58b)가 치합되면서 동기작용이 완료되므로, 동기완료 시점에서 상기 마찰재(62)가 상기 클러치 기어(54)의 콘(54a)에 마찰되면서 동기붕괴를 방지할 수 있도록 상기 링(58)의 챔퍼(58b) 사이에 반경방향으로 설치된다.

상기 마찰재(62)는 상기 링(58)의 반경방향으로 수직하게 이동될 수 있도록 상기 링(58)에 반경방향으로 형성된 홀(58c)에 설치된다. 여기서, 상기 링(58)의 홀(58c)은 반경방향으로 외측부위(58c')가 상기 탄성부재(64)만 이동될 수 있도록 상기 마찰재(62)보다 좁게 형성된다.

그리고, 상기 마찰재(62)는 상기 클러치 기어(54)의 콘(54a)과 마찰되는 마찰면(62')이 사각형상으로 평활하게 형성되고, 상기 클러치 기어(54)의 콘(54a) 중 상기 클러치 기어(54)의 챔퍼(54b) 측 부위(54a')가 축방향으로 평평하게 형성되어, 상기 마찰재(62)와 클러치 기어(54)의 콘(54a)이 면 접촉된다.

상기 탄성부재(64)는 상기 슬리브(54)에 의해 눌려질 수 있도록 상기 링(58)의 챔퍼(58b) 사이로 볼록하게 구비되어, 일단(64a)이 상기 링(58)의 홀(58c)에 삽입된 상태에서 상기 마찰재(62)와 고정되고, 타단(64b)이 상기 링(58)에 고정된 판 스프링이다.

즉, 상기 탄성부재(64)는 사각 판이 일정 각도로 굽혀진 형상으로 형성되고 상기 굽힘 부위(64c)를 중심으로 양 끝단(64a,64b)이 서로 축방향으로 이격된다. 이 때, 상기 탄성부재(64)는 상기 마찰재(62)와 연결된 일단(64a)이 상기 링(58)의 홀(58c)을 따라 반경방향으로 이동되므로 상기 링(58)에 고정된 타단(64b)보다 반경방향으로 길게 형성된다.

그리고, 상기 탄성부재(64)는 상기 링(58)에 고정되는 타단(64b)이 상기 링(58)에 견고하게 고정될 수 있도록 상기 링(58)의 외주면에 반경방향으로 형성된 스프링 홈(58d)에 반경방향으로 끼워진다. 이 때, 상기 링(58)의 스프링 홈(58d)은 상기 탄성부재(64)가 상기 슬리브(56)에 눌려질 때, 상기 탄성부재(64)의 타단(64b)이 상기 클러치 기어(54)를 향해 이동될 수 없도록 얇게 형성된다.

한편, 상기 슬리브(56)에는 상기 탄성부재(64)를 타고 쉽게 넘어갈 수 있도록 상기 슬리브(56)의 챔퍼(56a)의 끝단에 축방향으로 경사진 테이퍼(56b)가 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 중립 상태에서 상기 슬리브(56)가 클러치 기어(54)를 향해 이동되면, 일단 상기 슬리브(56)와 함께 키(55)가 상기 링(58)의 러그(58a)를 향해 이동되어 상기 링(58)을 클러치 기어(54)에 마찰시킨다. 그러면, 상기 링(58)과 클러치 기어(54)의 마찰에 의해 동기작용이 일어난다. 이 때, 상기 슬리브(56)의 챔퍼(56a)가 상기 링(58)의 챔퍼(58b)와 인덱싱(Indet) 작용을 행하기 때문에 상기 슬리브(56)가 일시적으로 정지된다.

동기작용이 완료되면, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 슬리브(56)의 챔퍼(56a)가 링(58)의 챔퍼(58b)에 치합되면서 상기 슬리브(56)가 클러치 기어(54)를 향해 더 앞으로 이동한다.

이 때, 상기 슬리브(56)가 상기 동기붕괴방지수단(60)의 탄성부재(64)를 타고 넘어가 기 때문에 상기 탄성부재(64)가 상기 슬리브(56)에 의해 상기 클러치 기어(54)를 향해 탄성 변형되고, 상기 탄성부재(64)에 의해 상기 동기붕괴방지수단(60)의 마찰재(62)가 클러치 기어(54)의 콘(54a)에 마찰된다. 따라서, 상기 마찰재(62)와 클러치 기어(54)의 콘(54a)의 마찰에 의해 상기 슬리브(56)가 클러치 기어(54)와 치합될 때까지 동기작용이 지속될 수 있다.

물론, 이때는 동기작용이 완료되는 시점이기 때문에 상기 마찰재(62)와 클러치 기어(54)의 콘(54a) 사이에 슬립이 거의 없어서 상기 마찰재(62)와 클러치 기어(54)의 콘(54a)의 마찰에 의해 충분히 동기작용이 지속될 수 있고, 상기 마찰재(62)의 마모도 크지 않다.

한편, 상기 슬리브(56)가 허브(52)를 향해 이동되어 중립상태가 되면, 상기 탄성부재(64)는 굽힘부위(64c)가 상기 링(58)의 챔퍼(58b) 사이로 돌출될 수 있도록 복원되고, 상기 탄성부재(64)가 복원됨에 따라 상기 마찰재(62)가 클러치 기어(54)의 콘(54a)으로부터 떨어지기 때문에 상기 마찰재(62)와 클러치 기어(54)의 콘(54a) 간 마찰이 더 이상 생기지 않는다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 링의 챔퍼 사이에 상기 링과 슬리브가 치합되면, 상기 슬리브에 의해 탄력적으로 눌려지는 탄성부재가 설치되고, 상기 탄성부재에 클러치 기어의 콘과 마찰될 수 있는 마찰재가 설치되기 때문에 동기완료 시점에서 상기 슬리브가 클러치 기어와 치합될 때까지 상기 마찰재가 클러치 기어의 콘과 마찰되어 동기현상이 지속됨으로써 동기붕괴로 인한 이중 걸림을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (10)

1. 축에 일체로 회전토록 결합된 허브와; 상기 허브와 축방향으로 이격되어 상기 축에 회전 가능토록 설치된 클러치 기어와; 상기 클러치 기어와 치합될 수 있도록 상기 허브에 축방향으로 이동 가능토록 결합된 슬리브와; 상기 슬리브가 이동될 때, 상기 클러치 기어와 동기작용을 행할 수 있도록 상기 클러치 기어의 콘에 결합된 링과; 동기완료 후 상기 슬리브가 클러치 기어와 치합될 때까지 동기붕괴를 방지할 수 있도록, 상기 링에 구비되어 슬리브에 의해 상기 클러치 기어의 콘과 마찰되는 동기붕괴방지수단을 포함하여 구성되며,

   상기 동기붕괴방지수단은 상기 링과 클러치 기어의 콘 사이에 설치된 마찰재와; 상기 마찰재와 링 사이에 설치되어 동기시 상기 슬리브에 의해 상기 클러치 기어의 콘을 향해 탄성 변형되면서 상기 마찰재를 상기 클러치 기어의 콘에 마찰시키는 탄성부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 동기붕괴방지수단은 상기 슬리브와 치합되는 링의 챔퍼 사이에 위치된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 마찰재는 상기 링에 반경방향으로 형성된 홀에 이동 가능토록 설치된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 링의 홀은 반경방향으로 외측이 상기 탄성부재만 이동될 수 있도록 상기 마찰재보다 좁게 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 마찰재는 상기 클러치 기어의 콘 중 축방향으로 평평한 부위에 마찰되고, 상기 클러치 기어의 콘과 마찰되는 마찰면이 면 접촉될 수 있도록 평활하게 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 탄성부재는 상기 슬리브에 의해 눌려질 수 있도록 상기 링의 외측으로 볼록하게 구비되어 일단이 상기 마찰재와 연결되고, 타단이 상기 링에 고정된 판 스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 탄성부재는 상기 링에 고정될 수 있도록 상기 링에 형성된 스프링 홈에 끼워진 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 탄성부재는 상기 마찰재 또는 링에 고정되는 양 끝단이 서로 축방향으로 이격되도록 볼록하게 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 슬리브에는 상기 탄성부재를 타고 넘어갈 수 있도록 끝단에 축방향으로 테이퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.

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