KR100610073B1 - 수동 변속기의 축 내장형 동기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변속단 기어를 외주에 설치하고 있는 회전축의 내부에 변속시 회전축과 변속단 기어 사이의 동력 전달을 가능케 하는 동기 장치를 설치하여 변속단 기어 사이의 이격 거리를 줄임으로써, 변속기의 전장을 축소시킬 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 엔진으로부터 구동력을 전달받아 회전하며, 다수의 변속단 기어(12)를 외주에 공회전되도록 설치하는 회전축(10)과; 상기 회전축(10)의 내부에 위치하면서 상기 변속단 기어(12)의 허브(12a)에 일체로 형성된 싱크로나이저 콘(14); 상기 싱크로나이저 콘(14)의 외주에 설치된 싱크로나이저 링(16); 상기 회전축(10)의 내주면과 슬립이음으로 결합되면서 상기 싱크로나이저 링(16)과 대향된 위치로 돌출된 싱크로나이저 슬리브(18)와 결합된 가동 부재(20) 및; 상기 회전축(10)의 내부에서 상기 가동 부재(20)를 변속시 축방향으로 이동 가능하게 하는 시프트 액츄에이터(22)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

수동 변속기의 축 내장형 동기 장치{built-in synchromesh within shaft for manual transmission}

도 1은 본 발명에 따른 축 내장형 동기 장치를 갖춘 수동 변속기를 도시한 구성도.

도 2는 도 1에 도시된 축 내장형 동기 장치를 도시한 확대도.

도 3은 본 발명의 요부인 시프트 액츄에이터를 도시한 구성도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-회전축 12,13-변속단 기어

14-싱크로나이저 콘 16-싱크로나이저 링

18-싱크로나이저 슬리브 20-가동 부재

22-시프트 액츄에이터 24-축 연결부재

26-니이들 베어링

본 발명은 내장형 동기 장치를 갖춘 수동 변속기에 관한 것으로, 보다 상세 하게는 변속기의 축내부에 동기 장치를 설치하여 변속기를 보다 컴팩트하게 구성할 수 있도록 하는 수동 변속기에 관한 것이다.

본 발명은 수동 변속기의 축 내장형 동기 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변속시 고속으로 회전하는 회전축과 정지 상태의 변속단 기어 사이의 회전 속도를 동기시켜 주는 동기 장치를 회전축의 내부에 설치하여, 수동 변속기를 보다 컴팩트하게 구성할 수 있도록 하는 수동 변속기의 축 내장형 동기 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 탑재되는 변속 장치는 주행중 엔진으로부터 생성되는 구동력을 차량의 주행 상태에 알맞게 변화시켜 구동 차륜으로 전달하는 기능을 수행하는 것으로, 이의 작동 방식에 따라 수동과 자동 및 무단 변속기 등으로 구분된다.

여기서, 상기 수동 변속기는 이의 작동 방식에 따라 다양한 형태로 구분되는 바, 이의 대표적인 방식으로는 동기 장치를 채택한 동기 치합식이 있다.

즉, 종래 동기 치합식의 수동 변속기는 입력축 내지 출력축과 같은 회전축상에 니이들 베어링을 매개로 공회전이 가능하게 설치되는 변속단 기어와, 이 변속단 기어측에 변속시 상기 회전축과 해당 변속단 기어 사이의 동력 전달을 위해 구비되는 동기 장치를 갖춘 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 동기 장치는 회전축의 외주면상에 내주면이 슬립이음방식으로 결합되는 싱크로나이저 허브와, 이 싱크로나이저 허브의 외주면에 내주면이 슬립이음방식으로 결합됨과 더불어 변속시 시프트 포크로부터 작동력을 부여받아 좌우로 이동되는 싱크로나이저 슬리브 및, 상기 싱크로나이저 허브의 내측에 위치하도록 상기 회전축상에 끼워짐과 더불어 내주면이 상기 변속단 기어의 측부에 형성된 콘부의 외측 경사면에 면착지지되는 싱크로나이저 링 등을 포함하여 구성된다.

그런데, 종래 수동 변속기에 있어 동기 장치는 회전축의 외주에 설치된 변속단 기어의 사이로 설치되는 구조이므로, 변속단의 종류가 많은 수동 변속기의 경우에는 그 만큼 많은 수량의 동기 장치를 장착해야만 한다.

이 결과, 수동 변속기의 전장이 길어질 수 밖에 없었고, 이와 같이 전장이 증대되는 수동 변속기는 한정된 엔진룸 내부 공간에 탑재하기가 어려울 뿐만 아니라, 엔진룸내의 레이-아웃상에도 제약을 주게 되는 문제가 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 변속단 기어를 외주에 설치하고 있는 회전축의 내부에 변속시 회전축과 변속단 기어 사이의 동력 전달을 가능케 하는 동기 장치를 설치하여 변속단 기어 사이의 이격 거리를 줄임으로써, 변속기의 전장을 축소시킬 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

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상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진으로부터 구동력을 전달받아 회전하며, 다수의 변속단 기어를 외주에 공회전되도록 설치하는 회전축과;
상기 회전축의 내부에 위치하도록 설치되는 상기 변속단 기어의 허브;
상기 회전축의 내부에서 상기 허브에 일체로 형성된 싱크로나이저 콘;
상기 싱크로나이저 콘의 외주에서 상기 회전축의 축방향으로 이동이 가능하게 설치된 싱크로나이저 링;
상기 싱크로나이저 링의 측부에 배치되어, 변속시 상기 싱크로나이저 콘과 상기 싱크로나이저 링에 동시에 치합되는 싱크로나이저 슬리브;
상기 회전축의 내주면에 형성된 세레이션부와 슬립이음으로 치합되면서 상기 싱크로나이저 링과 대향된 위치에서 상기 싱크로나이저 슬리브의 일단부와 결합된 가동 부재 및;
상기 회전축의 내부에서 변속시 상기 가동 부재를 축방향으로 이동 가능하게 하는 시프트 액츄에이터를 포함하고;
상기 회전축은 상기 다수의 변속단 기어의 허브와 간섭을 회피하도록 축방향을 따라 다수개로 분할되면서 내주면에 각각 세레이션부를 형성하는 중공축으로 이루어지고, 상기 다수의 중공축은 상기 가동 부재와 일단부가 결합되고 타단부가 인접한 다른 중공축의 내주면에 슬립이음으로 치합되는 중공의 축 연결부재를 매개로 상호 연결되며;
상기 축 연결부재는 상기 변속단 기어의 허브와, 상기 싱크로나이저 콘을 각각 축방향으로 관통하여 설치되는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 중공형상의 회전축(10)이 엔진으로부터 구동력을 전달받아 회전하고, 상기 회전축(10)의 외주에는 다수의 변속단 기어(12)가 공회전되도록 설치되며, 상기 회전축(10)의 내부에는 변속시 상기 회전축(10)과 변속단 기어(12) 사이의 동력 전달을 가능하게 하는 동기 장치가 설치되어 있다.

여기서, 상기 동기 장치는 도 2에 보다 상세하게 도시된 바와 같이, 상기 회전축(10)의 내부에 위치하면서 상기 변속단 기어(12)의 허브(12a)의 측부에 일체로 형성된 싱크로나이저 콘(14)과, 상기 싱크로나이저 콘(14)의 외주에 설치된 싱크로나이저 링(16) 및, 상기 회전축(10)의 내주면과 슬립이음으로 결합되면서 상기 싱크로나이저 링(16)과 대향된 위치로 돌출된 싱크로나이저 슬리브(18)를 갖추고 있다.

그리고, 상기 허브(12a)는 상기 변속단 기어(12)와 일체로 형성되거나, 또는 슬립이음방식으로 결합될 수 있다.

또한, 상기 동기 장치는 변속시 상기 싱크로나이저 슬리브(18)를 이동가능하게 하도록 상기 싱크로나이저 슬리브(18)와 결합된 가동 부재(20)와, 변속시 상기 회전축(10)의 내부에서 상기 가동 부재(20)를 축방향으로 이동 가능하게 하는 시프트 액츄에이터(22)를 갖추고 있다.
이 경우, 상기 가동 부재(20)는 상기 회전축(10)의 내주면에 축방향을 따라 형성된 세레이션부(C)에 대해 슬립이음으로 치합되어 있어, 상기 가동 부재(20)는 상기 시프트 액츄에이터(22)의 작동에 따라 상기 회전축(10)의 내부에서 축방향으로 이동되어진다.

한편, 상기 회전축(10)은 상기 다수의 변속단 기어(12)의 허브(12a)와 간섭을 회피하도록 다수개로 분할된 중공축(10a,10b,10c)으로 이루어지는 데, 상기 다수의 중공축(10a,10b,10c)은 각각 내주면에 세레이션부(C)를 형성하고 있고, 상기 다수의 중공축(10a,10b,10c)은 상기 가동 부재(20)와 일단부가 결합되고 타단부가 인접한 다른 중공축(10a,10b,10c)의 세레이션부(C)에 슬립이음으로 치합되는 중공의 축 연결부재(24)를 매개로 상호 연결되어 연동되는 구조를 이루고 있다.

이를 위해, 상기 축 연결부재(24)는 상기 변속단 기어(12)의 허브(12a)와, 상기 싱크로나이저 콘(14)을 각각 축방향으로 관통하여 설치된다.

또한, 상기 변속단 기어(12)는 상기 회전축(10)상에 니이들 베어링(26)을 매개로 축지지되어 상기 회전축(10)에 대해 공회전이 가능한 상태로 설치되어 있다.

한편, 상기 시프트 액츄에이터(22)는 변속시 상기 싱크로나이저 슬리브(18)에 작동력을 전달하여, 상기 회전축(10)과 해당 변속단 기어(12) 사이의 동력 전달을 도모함으로써, 원하는 기어비의 구동력이 생성될 수 있도록 하는 것인 바, 상기 시프트 액츄에이터(22)는 반자동 변속기에서 채택하고 있는 유/공압의 클러치 액츄에이터와 유사한 구성으로 이루어진다.

즉, 상기 시프트 액츄에이터(22)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가동 부재(20)에 일단이 결합된 시프트 바아(22a)와, 상기 시프트 바아(22a)의 타단에 형성된 시프트 피스톤(22b), 상기 시프트 피스톤(22b)을 내부에 수용하는 시프트 실 린더(22c) 및, 상기 시프트 실린더(22c)의 양측에서 상기 시프트 피스톤(22b)에 양방향으로의 이동력을 부여하도록 설치된 한 쌍의 동력 인가관로(22d)를 갖춘 구조로 이루어진다.

여기서, 상기 시프트 액츄에이터(22)에 결합된 시프트 바아(22a)는 상기 회전축(10)의 내부에서 축방향으로 이동가능하게 설치되는 바, 즉 상기 시프트 바아(22a)는 다른 변속단 기어(12)가 설치되는 회전축(10)의 내주면에 위치하는 가동 부재(20)를 관통하여 설치된다.
또한, 상기 동력 인가관로(22d)로 공급 및 해제되는 유/공압의 동력원에 대한 제어는, 변속시 시프트 레버의 이동에 따른 변속단의 절환을 검출하고 해당 변속단으로 구동력이 변환되어 출력될 수 있도록 하는 제어 유니트와, 이 제어 유니트의 제어에 따른 제어 밸브 등에 의해 이루어지는 데, 이는 통상의 기술이므로 상세한 기재는 생략하기로 한다.

한편, 본 발명에 따른 수동 변속기의 축 내장형 동기 장치에 있어 이해의 편의를 돕기 위해, 본 실시예에서 상기 회전축(10)은 편의상 엔진과 클러치를 매개로 직결되는 구동축을 의미하고, 상기 회전축(10)과 이격된 상태로 배치되어 상기 다수의 변속단 기어(12)와 각각 치합된 상태의 변속단 기어(13)를 다수로 갖춘 축(11)은 종동축을 의미한다.

이하, 본 발명에 따른 수동 변속기의 축 내장형 동기 장치에 대한 작동을 상세히 설명한다.

먼저, 변속시 운전자에 의해 시프트 레버의 절환이 이루어지면, 제어 유니트는 해당 동기 장치에 작동 신호를 출력하게 된다.

즉, 해당 동기 장치의 시프트 액츄에이터(22)는 유/공압의 동력원을 매개로 동작되어 시프트 바아(22a)를 밀게 되고, 상기 시프트 바아(22a)의 가압에 따라 가동 부재(20)가 밀리게 되며, 상기 가동 부재(20)의 밀림에 따라 싱크로나이저 슬리브(18)는 싱크로나이저 링(16)을 가압하게 되므로, 상기 싱크로나이저 링(16)과 싱크로나이저 콘(14) 사이에는 동기 작용이 수반된다.

이 결과, 상기 싱크로나이저 콘(14)과 싱크로나이저 링(16) 사이의 동기 작용이 완료되면, 해당 변속단 기어(12)는 회전축(10)과 일체로 회전하는 상태가 되고, 이에 따라 상기 회전축(10)의 해당 변속단 기어(12)와 치합된 종동축(11)의 변속단 기어(13)가 회전하면서 엔진으로부터 발생된 구동력은 적정의 기어비로 변환되어 차륜측으로 출력되어진다.

한편, 본 발명의 축 내장형 동기 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 수동 변속기의 구동측 회전축(10)은 물론 종동축(11)의 내부에도 설치될 수 있음은 물론이고, 그에 따른 동작도 상기와 동일하게 이루어진다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 수동 변속기의 축 내장형 동기 장치에 의하면, 수동 변속기에 있어 구동축과 종동축상에 각각 설치되어 서로 치합된 변속단 기어에 변속시 구동축으로부터 전달되는 구동력을 인가하는 동기 장치가 구동축 내지 종동축의 내부로 설치됨에 따라, 구동축과 종동축의 외주에는 변속단 기어만이 위치하게 되므로, 변속단 기어 사이의 이격 거리를 단축시킬 수 있게 된다.

이 결과, 변속단의 종류가 많은 수동 변속기에서 전체 길이를 효과적으로 줄일 수 있으므로, 보다 컴팩트한 수동 변속기의 설계가 가능하게 되는 장점이 있게 된다.

Claims (6)

1. 엔진으로부터 구동력을 전달받아 회전하며, 다수의 변속단 기어(12)를 외주에 공회전되도록 설치하는 중공형 회전축(10)과;

   상기 회전축(10)의 내부에 위치하도록 설치되는 상기 변속단 기어(12)의 허브(12a);

   상기 회전축(10)의 내부에서 상기 허브(12a)의 측부에 일체로 형성된 싱크로나이저 콘(14);

   상기 싱크로나이저 콘(14)의 외주에서 상기 회전축(10)의 축방향으로 이동이 가능하게 설치된 싱크로나이저 링(16);

   상기 싱크로나이저 링(16)의 측부에 배치되어, 변속시 상기 싱크로나이저 콘(14)과 상기 싱크로나이저 링(16)에 동시에 치합되는 싱크로나이저 슬리브(18);

   상기 회전축(10)의 내주면에 형성된 세레이션부(C)와 슬립이음으로 치합되면서 상기 싱크로나이저 링(16)과 대향된 위치에서 상기 싱크로나이저 슬리브(18)의 일단부와 결합된 가동 부재(20) 및;

   상기 회전축(10)의 내부에서 변속시 상기 가동 부재(20)를 축방향으로 이동 가능하게 하는 시프트 액츄에이터(22)를 포함하고;

   상기 회전축(10)은 상기 다수의 변속단 기어(12)의 허브(12a)와 간섭을 회피하도록 축방향을 따라 다수개로 분할되면서 내주면에 각각 세레이션부(C)를 형성하는 중공축(10a,10b,10c)으로 이루어지고, 상기 다수의 중공축(10a,10b,10c)은 상기 가동 부재(20)와 일단부가 결합되고 타단부가 인접한 다른 중공축(10a,10b,10c)의 내주면에 슬립이음으로 치합되는 중공의 축 연결부재(24)를 매개로 상호 연결되며;

   상기 축 연결부재(24)는 상기 변속단 기어(12)의 허브(12a)와, 상기 싱크로나이저 콘(14)을 각각 축방향으로 관통하여 설치되는 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 축 내장형 동기 장치.
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4. 제 1 항에 있어서,

   상기 변속단 기어(12)는 상기 회전축(10)상에 니이들 베어링(26)을 매개로 축지지되는 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 축 내장형 동기 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 시프트 액츄에이터(22)는 상기 가동 부재(20)에 일단이 결합되어 상기 회전축(10)의 내부에서 축방향으로 이동가능하게 설치된 시프트 바아(22a)와, 상기 시프트 바아(22a)의 타단에 형성된 시프트 피스톤(22b), 상기 시프트 피스톤(22b)을 내부에 수용하는 시프트 실린더(22c) 및, 상기 시프트 피스톤(22b)에 양방향으로의 이동력을 부여하도록 상기 시프트 실린더(22c)의 양측에 구비된 동력 인가관로(22d)로 구성되는 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 축 내장형 동기 장치.
6. 삭제

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