KR100568818B1 - 수동변속기의 동기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 싱크로나이저 링에 형성된 러그가 슬리브의 내주면에 형성된 홈에 탄성부재에 의해 결합됨으로써 상기 슬리브가 상기 클러치기어에 치합될 때까지 상기 슬리브와 싱크로나이저 링의 치합상태가 유지되기 때문에 이중걸림이 방지되고, 상기 슬리브가 중립위치로 복귀시 상기 슬리브의 외측단부에 상기 싱크로나이저 링이 구속되어 연동되기 때문에 상기 싱크로나이저 링과 클러치 기어의 소착현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

변속기, 동기장치, 싱크로나이저 링, 슬리브, 클러치 기어, 결합수단, 러그, 탄성부재, 소착, 이중걸림, 편심

Description

수동변속기의 동기장치{Synchronizer of Manual Transmission}

도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치의 측단면도,

도 2는 도 1에 도시된 동기장치의 분해사시도,

도 3은 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치의 측단면도,

도 4는 도 3에 도시된 동기장치의 분해사시도,

도 5a 및 도 5b는 본 발명에서 슬리브의 중립상태가 개략적으로 도시된 측단면도 및 평단면도,

도 6a 및 도 6b는 본 발명에서 변속 시작시의 개략적인 측단면도 및 평단면도,

도 7a 및 도 7b는 본 발명에서 동기작용시의 개략적인 측단면도 및 평단면도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

60: 주축 62: 허브

64: 슬리브 66: 스피드 기어

68: 클러치 기어 70: 싱크로나이저 링

80: 결합수단 82: 홈

82a: 슬라이딩홈부 82b: 치합홈부

84: 러그 86: 탄성부재

본 발명은 수동변속기에 관한 것으로서, 특히 슬리브의 내주면에 싱크로나이저 링이 삽입되어 결합수단에 의해 결합됨으로써 상기 슬리브의 이동시 싱크로나이저 링의 편심이 방지되고, 슬리브가 중립위치로 복귀시 이중걸림이나 소착현상이 방지된 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 도 1에 도시된 동기장치의 분해사시도이다.

종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같 이, 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 시프트포크를 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 이동되고, 상기 키(22)의 단부가 상기 싱크로나이저 링(20)에 압력을 가하게 된다.

상기 키(22)에 의해 상기 싱크로나이저 링(20)이 압력을 받게 되면, 상기 싱크로나이저 링(20)은 상기 스피드기어(16)의 클러치기어(18)의 콘부에 접촉되고 상호 마찰력에 의해 클러치작용을 함으로써, 상기 스피드 기어(16)의 회전속도를 주축(10)의 회전속도로 동기시키게 된다.

그리고, 상기 슬리브(14)는 상기 싱크로나이저 링(20)의 외주면과 치합되면, 상기 싱크로나이저 링(20)을 통과하여 상기 클러치기어(18)의 외주면에 치합될때까지 이동된다.

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 이동하여 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.

또한, 상기 슬리브(14)가 상기 싱크로나이저 링(20)을 통과한 후에는 상기 슬리브(14)가 상기 클러치기어에 접촉될 때 순간적으로 상기 싱크로나이저 링(20)에 가해지던 힘이 소멸되면서 상기 슬리브(14)와 클러치기어(18) 사이에 상대속도가 발생되어, 상기 슬리브(14)가 클러치기어(18)에 치합되기 위해서 과도한 힘이 필요하게 되기 때문에 이중걸림감이 발생되고, 변속기의 내구성과 변속조작감이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 변속시 이중걸림감이 방지하여 변속기의 내구성을 향상시키고, 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 허브의 외주면에 결합되어 축방향으로 이동하는 슬리브와, 상기 슬리브에 치합되는 클러치기어가 일체로 형성된 스피드기어와, 상기 허브와 클러치기어 사이에 위치되고, 외주면이 상기 슬리브의 내주면에 삽입된 싱크로나이저 링과, 상기 슬리브와 싱크로나이저 링을 연결시키고, 상기 슬리브가 이동시 상기 슬리브의 내주면과 상기 싱크로나이저 링의 외주면이 치합되어 상기 슬리브가 중립위치로 복귀할때까지 동기상태가 유지되도록 하는 결합수단을 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 도 3에 도시된 동기장치의 분해사시도이다.

본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 주축(60)에 스플라인 결합된 허브(62)와, 상기 허브(62)의 외주면에 결합되어 축방향으로 이동하는 슬리브(64)와, 상기 주축(60)에 베어링으로 결합된 스피드 기어(66)와, 상기 스피드기어(66)에 일체로 형성되고 상기 슬리브(64)에 치합되는 클러치기어(68)와, 상기 허브(62)와 클러치기어(68) 사이에 위치되고, 외주면이 상기 슬리브(64)의 내주면에 삽입된 싱크로나이저 링(70)과, 상기 슬리브(64)와 싱크로나이저 링(70)을 연결시키고, 상기 슬리브(64)가 이동시 상기 슬리브(64)의 내주면과 상기 싱크로나이저 링(70)의 외주면이 치합되어 상기 슬리브(64)가 중립위치로 복귀할때까지 동기상태가 유지되도록 하는 결합수단(80)을 포함하여 구성된다.

상기 싱크로나이저 링(70)은 내주면이 상기 슬리브(64)가 축방향으로 이동시 상기 클러치기어(68)에 형성된 콘부에 원추클러치로 결합되도록 형성된다.

한편, 상기 결합수단(80)은 상기 슬리브(64)가 중립위치로 복귀될 때 상기 싱크로나이저 링(70)이 상기 클러치기어(68)로부터 용이하게 분리될 수 있도록 상기 슬리브(64)에 상기 싱크로나이저 링(70)이 구속되어 연동되도록 구성된다.

상기 결합수단(80)은 상기 슬리브(64)의 내주면에 형성된 홈(82)과, 상기 홈(82)에 삽입되도록 상기 싱크로나이저 링(70)의 외주면에서 돌출형성된 러그(84) 와, 상기 홈(82)과 러그(84)를 축방향으로 연결시키는 탄성부재(86)로 이루어진다.

상기 러그(84)와 홈(82)은 상기 싱크로나이저 링(70)이 상기 클러치기어(68)에 밀착될 때 상기 싱크로나이저 링(70)을 지지하여 편심이 방지되도록 복수개가 형성된다.

즉, 상기 러그(84)는 상기 싱크로나이저 링(70)의 외주면에서 원주방향을 따라 소정각도 이격된 위치에 복수개가 형성되고, 상기 홈(82)도 상기 러그(84)에 대응되는 위치에 각각 형성된다.

여기서, 상기 러그(84)는 상기 싱크로나이저 링(70)의 외주면에서 반경방향으로 돌출되되, 축방향으로 길게 형성된다.

또한, 상기 러그(84)는 상기 슬리브(64)의 중심을 향한 단부에 챔퍼가 형성된다.

한편, 상기 홈(82)은 상기 슬리브(64)의 내주면에서 상기 슬리브(64)의 이동방향으로 길게 형성된 슬릿홈이다.

상기 홈(82)은 상기 슬리브(64)가 이동시에 상기 러그(84)가 구속되지 않고 슬라이딩될 수 있도록 상기 러그(84)의 폭보다 넓게 형성된 슬라이딩홈부(82a)와, 상기 슬라이딩홈부(82a)에서 상기 슬리브(64)의 중심측으로 연장되어 형성되되 상기 슬라이딩홈부(82a)보다 폭이 좁게 형성된 치합홈부(82b)로 이루어진다.

상기 치합홈부(82b)는 상기 슬리브(64)가 소정거리 이상 이동시에 상기 러그(84)가 치합될 수 있도록 상기 러그(84)의 폭과 거의 동일하게 형성된다.

그리고, 상기 슬라이딩홈부(82a)와 치합홈부(82b)사이에는 동기작용이 시작 될 때 상기 러그(84)의 챔퍼가 걸림될 수 있도록 상기 슬라이딩홈부(82a)에서 상기 치합홈부(82b)로 갈수록 폭이 점차 감소되도록 경사지게 형성된다.

한편, 상기 탄성부재(86)는 상기 치합홈부(82b)의 내측면과 상기 러그(84)의 단부를 연결시키는 스프링으로 이루어진다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에서 슬리브의 중립상태가 개략적으로 도시된 측단면도 및 평단면도이고, 도 6a 및 도 6b는 본 발명에서 변속 시작시의 개략적인 측단면도 및 평단면도이며, 도 7a 및 도 7b는 본 발명에서 동기작용시의 개략적인 측단면도 및 평단면도이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작동을 도 5 내지 도 7을 참고하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 슬리브(64)의 중립상태에서는 상기 싱크로나이저 링(70)의 러그(86)가 상기 탄성부재(86)의 탄성력에 의해 지지되어 상기 슬리브(64)의 슬라이딩홈부(82a)에 삽입된 상태가 된다.

이후, 운전자의 변속레버 조작력이 시프트포크(미도시)를 통해 상기 슬리브(64)에 전달되면, 상기 슬리브(64)는 상기 허브(62)의 외측에서 슬라이딩되면서 축방향으로 이동된다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 슬리브(64)가 전진하게 되면, 상기 탄성부재(86)가 압축되면서 상기 싱크로나이저 링(70)의 러그(86)는 상기 슬라이딩홈부(82a)를 따라 상기 슬리브(64)의 중심측을 향해 이동된다.

그리고, 상기 러그(70)의 챔퍼는 상기 슬라이딩홈부(82a)와 치합홈부(82b)사이에 형성된 경사진 면에 맞대어져 걸림된 후, 상기 치합홈부(82b)에 치합되게 된다.

도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 싱크로나이저 링(70)의 러그(84)가 상기 치합홈부(82b)에 치합되면, 상기 싱크로나이저 링(70)은 상기 클러치기어(68)의 콘부에 밀착되어 동기가 시작된다.

그리고, 상기 슬리브(64)는 계속 전진하여 상기 클러치기어(68)의 외주면에 치합되고, 상기 슬리브(64)가 상기 클러치기어(68)와 완전히 치합되면, 상기 허브(62)와 상기 스피드기어(66)가 기계적으로 연결되므로 상기 스피드기어(66)는 상기 주축(60)과 동일한 속도로 회전하게 된다.

여기서, 상기 싱크로나이저 링(70)이 상기 클러치기어(68)에 밀착될 때 상기 싱크로나이저 링(70)의 러그(84)가 상기 슬리브(64)의 홈부 상기 탄성부재(86)에 의해 세 위치에서 고정되기 때문에 상기 싱크로나이저 링(70)은 평형상태를 유지할 수 있게 된다.

또한, 상기 슬리브(64)가 상기 클러치기어(68)와 치합될 때 상기 슬리브(64)와 상기 싱크로나이저 링(70)은 치합상태가 유지되기 때문에 동기붕괴현상이 발생되지 않으므로 이중걸림감이 방지된다.

한편, 운전자가 변속레버(미도시)를 조작하여 상기 슬리브(64)를 중립위치로 복귀시키면, 상기 슬리브(64)가 이동되면서 상기 슬리브(64)의 외측면 단부는 상기 싱크로나이저 링(70)의 러그(84)를 구속하게 된다.

즉, 상기 슬리브(64)의 외측면 단부가 상기 러그(84)에 걸림되면, 상기 슬리브(64)가 복귀되는 방향으로 상기 싱크로나이저 링(70)이 당겨지면서 상기 싱크로나이저 링(70)이 상기 슬리브(64)에 연동되게 된다.

따라서, 상기 슬리브(64)가 복귀되는 힘에 의해 상기 싱크로나이저 링(70)이 상기 클러치기어(68)로부터 분리되게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 싱크로나이저 링에 형성된 러그가 슬리브의 내주면에 형성된 홈에 탄성부재에 의해 결합됨으로써 상기 슬리브가 상기 클러치기어에 치합될 때까지 상기 슬리브와 싱크로나이저 링의 치합상태가 유지되기 때문에 이중걸림이 방지되고, 상기 슬리브가 중립위치로 복귀시 상기 슬리브의 외측단부에 상기 싱크로나이저 링이 구속되어 연동되기 때문에 상기 싱크로나이저 링과 클러치 기어의 소착현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 싱크로나이저 링이 상기 클러치기어에 밀착될 때 상기 복수개의 탄성부재에 의해 상기 싱크로나이저 링이 균일하게 지지되기 때문에 상기 싱크로나이저 링의 편심이 방지되어 상기 싱크로나이저 링의 내주면이 마모되는 것이 방지될 뿐만 아니라, 상기 싱크로나이저 링의 외주면 전체에 기어를 가공할 필요가 없기 때문에 상기 싱크로나이저 링의 제작 공정이 감소되어 원가가 절감되는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 허브의 외주면에 결합되어 축방향으로 이동하는 슬리브와;

   상기 슬리브에 치합되는 클러치기어가 일체로 형성된 스피드기어와;

   상기 허브와 클러치기어 사이에 위치되고, 외주면이 상기 슬리브의 내주면에 삽입된 싱크로나이저 링과;

   상기 슬리브와 싱크로나이저 링을 연결시키고, 상기 슬리브가 이동시 상기 슬리브의 내주면과 상기 싱크로나이저 링의 외주면이 치합되어 상기 슬리브가 중립위치로 복귀할때까지 동기상태가 유지되도록 하는 결합수단을 포함하여 구성되며, 상기 결합수단은 상기 슬리브와 싱크로나이저 링 중 어느 하나에 형성된 홈부와, 상기 홈부에 삽입되도록 다른 하나에서 반경방향으로 돌출형성된 러그와, 상기 홈부와 러그를 축방향으로 연결시키고 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 결합수단은 상기 슬리브가 중립위치로 복귀될 때 상기 슬리브에 상기 싱크로나이저 링이 연동되도록 하여 상기 싱크로나이저 링이 상기 클러치기어로부터 분리되게 하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 결합수단은 동기작용시 상기 싱크로나이저 링의 편심을 방지하도록 원 주방향을 따라 복수개가 구비된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 홈부는 상기 슬리브에서 이동방향으로 길게 형성된 슬릿홈인 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 홈부는 상기 슬리브가 소정거리 이상 이동시 상기 러그가 치합될 수 있도록 상기 러그가 치합되는 방향으로 갈수록 폭이 점차 축소되게 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 러그의 단부는 챔퍼가 형성되고, 상기 홈부의 내측면 일부는 상기 러그의 챔퍼가 걸림된 후 치합될 수 있도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.

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