KR100680839B1 - 수동 변속기 - Google Patents

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조항철
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현대자동차주식회사
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Abstract

수동 변속기는 두 개의 싱크로나이저만을 포함하므로 제조원가가 절감되며, 제조 공정이 단순화 될 수 있다.
싱크로나이저, 동기, 입력축, 출력축, 변속단, 시프트 러그, 시프트 포크, 컨트롤 핑거.

Description

수동 변속기{MANUAL TRANSMISSION}
도1은 본 발명의 실시예에 의한 수동 변속기를 보여주는 도면이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 제1 싱크로나이저(synchronizer)의 작동을 보여주는 도면이다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 제2 싱크로나이저의 작동을 보여주는 도면이다.
도4는 본 발명의 실시예에 의한 컨트롤 핑거(control finger)와 시프트 러그(shift lug)를 보여주는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101: 입력축
103: 출력축
105: 구동 기어
107: 제1 싱크로나이저
109: 제2 싱크로나이저
본 발명은 수동 변속기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 두 개의 싱크로나이저만을 포함하는 수동 변속기에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 차량의 엔진에서 발생된 동력은 변속기에서 변속되어 출력된다.
즉, 변속기로 입력된 동력은 변속기의 입력축의 구동기어를 통하여 출력축으로 전달된다.
수동 변속기의 싱크로나이저(synchronizer)는 변속기에 장착되는 것으로써, 기어 변속시 입력축과 출력축의 회전속도를 일치시키고 해당하는 변속단의 기어를 치합시킨다.
입력축과 출력축의 회전속도를 일치시키는 것을 동기 시킨다고 하는데, 종래 기술에 의하면 변속시의 동기화를 위하여 각각의 변속단마다 싱크로나이저가 설치된다.
즉, 종래 기술에 의한 변속기가 적용된 차량에서는 운전자가 변속레버를 작동시키면, 변속레버에 연결된 컨트롤 핑거가 작동하여 해당하는 시프트 러그가 이동한다.
그 후, 해당하는 시프트 러그에 연결된 시프트 포크가 작동하여 싱크로나이저의 슬리브를 이동시킴으로써 입력축과 출력축을 동기화 시키고 변속이 이루어진다.
그런데, 종래 기술에 의하면 각각의 변속단마다 싱크로나이저가 설치되어야 하므로 변속기의 제조공정이 복잡해지고 제조비용이 상승하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 싱크로나이저의 개수를 감소시킨 수동 변속기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 입력축으로부터 출력축으로 동력을 가변적으로 전달하는 수동 변속기는, 입력축, 그 변속비들에 의하여 변속된 동력을 선택적으로 전달하도록 상기 입력축에 선택적으로 치합되는 복수개의 구동 기어, 상기 복수개의 구동 기어들과 대응하는 복수개의 피동 기어들을 포함하며, 상기 구동 기어들로부터 동력을 전달받는 출력축, 상기 구동 기어들 중 어느 하나가 동력을 선택적으로 전달받도록 상기 입력축에 치합된 경우, 상기 입력축에 치합된 구동 기어와 상기 출력축의 회전수를 일치시키는 제1 싱크로나이저(synchronizer), 상기 회전수가 일치된 후, 상기 동력을 전달하는 기어가 상기 입력축의 동력을 상기 출력축으로 전달하도록 상기 구동 기어를 상기 입력축에 치합시키는 복수개의 제2 싱크로나이저를 포함하고, 상기 제1 싱크로나이저는 하나로 구비되고, 상기 제2 싱크로나이저는 상기 구동 기어의 개수로 구비된다.
상기 제1 싱크로나이저는, 상기 입력축의 축방향으로 이동가능하도록 상기 입력축에 결합되는 슬리브(sleeve), 상기 슬리브를 지지하는 키 어셈블리(key assembly), 상기 슬리브와 결합함으로써 상기 입력축과 상기 출력축의 회전수를 일 치시키는 싱크로나이저 어셈블리(synchronizer assembly), 상기 슬리브로 동력을 전달하는 허브(hub), 및 상기 입력축으로부터 상기 구동 기어로 동력을 전달하는 기어 클러치(gear clutch)를 포함한다.
상기 제2 싱크로나이저는, 상기 입력축의 축방향으로 이동가능하도록 상기 입력축에 결합되는 슬리브, 상기 슬리브로 동력을 전달하는 허브(hub), 및 상기 입력축으로부터 상기 구동 기어로 동력을 전달하는 기어 클러치(gear clutch)를 포함한다.
상기 구동 기어가 설정된 변속단으로 치합되도록 작동하는 컨트롤 핑거(control finger), 상기 컨트롤 핑거의 작동에 의하여 상기 제1 및 제2 싱크로나이저를 구동하며, 설정된 변속단에 대응하는 복수개의 시프트 러그(shift lug)를 더 포함한다.
상기 컨트롤 핑거는, 상기 제1 싱크로나이저를 작동시키도록 구동되는 제1 핑거, 및 상기 제2 싱크로나이저를 작동시키도록 구동되는 제2 핑거를 포함하며, 상기 시프트 러그는, 상기 제1 싱크로나이저가 작동되도록 상기 제1 핑거에 의하여 작동되는 제1 시프트 러그, 및 상기 제2 싱크로나이저가 작동되도록 상기 제2 핑거에 의하여 작동되는 복수개의 제2 시프트 러그 유닛을 포함한다.
상기 제1 싱크로나이저 및 복수개의 제2 싱크로나이저 중 어느 하나는 함께 작동된다.
상기 제2 핑거와 상기 제1 핑거는, 상기 제1 시프트 러그 및 상기 복수개의 제2 시프트 러그 유닛 중 어느 하나를 함께 작동시키도록 형성된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 수동 변속기를 보여주는 도면이다.
도1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 입력축(101)으로부터 출력축(103)으로 동력을 가변적으로 전달하는 수동 변속기는, 입력축(101), 복수개의 구동 기어들(105), 출력축(103), 제1 싱크로나이저(107), 및 복수개의 제2 싱크로나이저(109)를 포함한다.
엔진(도시되지 아니함)에서 발생된 동력은 입력축(101)으로 입력되며, 복수개의 구동 기어(105)는 그 변속비들에 의하여 변속된 동력을 선택적으로 전달하도록 입력축(101)에 선택적으로 치합된다.
출력축(103)은 복수개의 구동 기어(105)들과 대응하는 복수개의 피동 기어(111)들을 포함하며, 구동 기어들(105)로부터 동력을 전달받는다.
제1 싱크로나이저(107)는 구동 기어들(105) 중 어느 하나가 동력을 선택적으로 전달받도록 입력축(101)에 치합된 경우, 입력축(101)에 치합된 구동 기어들(105)과 출력축(103)의 회전수를 일치시킨다.
복수개의 제2 싱크로나이저(109)는 회전수가 일치된 후, 동력을 전달하는 기어가 입력축(101)의 동력을 출력축(103)으로 전달하도록 구동 기어(105)를 입력축(101)에 치합시킨다.
즉, 구동 기어들(105)이 입력축(101)에 치합되지 아니한 경우, 입력축(101)은 출력축(103)으로 동력을 전달하지 아니한다.
그러나, 구동 기어들(105)중 하나가 입력축(101)에 치합된 경우, 입력축 (101)은 출력축(103)으로 동력을 전달한다.
구동 기어들(105)중 하나가 입력축(101)에 치합될 경우, 제1 싱크로나이저(107)는 입력축(101)과 출력축(103)의 속도가 일치하도록 동기작용을 한다.
입력축(101)과 출력축(103)의 회전속도가 일치하면, 제2 싱크로나이저(109)에 의하여 구동 기어들(105)중 하나가 입력축에 치합된다.
입력축(101)에 치합된 구동 기어들(105)중 하나는 출력축(103)의 해당하는 피동 기어(111)로 동력을 전달한다.
구동 기어들(105)중 하나가 입력축(101)에 치합되는 것에 대한 상세한 내용은 당업자에게 자명하므로 여기서는 그 설명을 생략한다.
본 발명의 실시예에서는 제1 싱크로나이저(107)는 하나로 구비되고, 제2 싱크로나이저(109)는 구동 기어들(105)의 개수로 구비된다.
즉, 동기화 작용을 하는 제1 싱크로나이저(107)가 하나이므로 입력축의 제1 싱크로나이저(107)가 위치한 지점에서만 동기화 작용이 발생된다.
또한, 제2 싱크로나이저는 구동 기어들(105)의 개수만큼 구비되므로, 각각의 변속단에 해당되는 변속은 제2 싱크로나이저(109)에 의하여 실현된다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 제1 싱크로나이저(synchronizer)의 작동을 보여주는 도면이고, 도3은 본 발명의 실시예에 의한 제2 싱크로나이저의 작동을 보여주는 도면이다.
더욱 상세하게는, 도2 및 도3의 (a)는 구동 기어(105)와 입력축(101)이 치합되지 아니한 상태를 보여주는 도면이다.
도2의 (b)는 제1 싱크로나이저(107)의 동기화가 완료된 상태를 보여주는 도면이고, 도3의 (b)는 제1 싱크로나이저(107)의 동기화가 완료된 상태에서의 제2 싱크로나이저(109)의 상태를 보여주는 도면이다.
도2 및 도3의 (c)는 치합이 완료되었을 때 제1 및 제2 싱크로나이저(109)를 보여주는 도면이다.
도2에 도시된 바와 같이, 제1 싱크로나이저(107)는 슬리브(201), 키 어셈블리(207), 싱크로나이저 어셈블리(203), 허브(209), 및 기어 클러치(205)를 포함한다.
슬리브(201)는 입력축(101)의 축방향으로 이동가능하도록 입력축(101)에 결합되며, 키 어셈블리(207)는 슬리브(201)를 지지한다.
싱크로나이저 어셈블리(203)는 슬리브(201)와 결합함으로써 입력축(101)과 출력축(103)의 회전수를 일치시키며, 허브(209)는 슬리브(201)로 동력을 전달한다.
기어 클러치(205)는 입력축(101)으로부터 구동 기어(105)로 동력을 전달한다.
도2에 도시된 바와 같이, 제1 싱크로나이저(107)의 슬리브(201)가 도면상 오른쪽으로 이동함으로써 싱크로나이저 어셈블리(203)와 결합됨으로써 동기화가 실현된다.
또한, 도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 제2 싱크로나이저(109)는 슬리브(301), 허브(309), 및 기어 클러치(305)를 포함하며, 각각의 구성요소들의 기능은 제1 싱크로나이저(107)의 구성요소들의 기능과 같다.
제2 싱크로나이저(109)는 해당하는 구동 기어(105)를 입력축(101)에 치합시키기 위한 구성요소만을 포함하므로 그 구조가 간단하다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의하면 수동 변속기의 싱크로나이저는 보다 간단한 구조를 가지므로 제작비용 및 공정이 단순해질 수 있다.
제1 싱크로나이저(107)의 입력축(101)과 출력축(103)의 회전속도를 일치시키면 제2 싱크로나이저(109)는 해당하는 구동 기어(105)를 입력축(101)에 치합시킨다.
따라서, 입력축(101)의 동력이 출력축(103)으로 전달된다.
도4는 본 발명의 실시예에 의한 컨트롤 핑거(control finger)와 시프트 러그(shift lug)를 보여주는 도면이다.
본 발명의 실시예에 의한 수동 변속기는 하나의 제1 싱크로나이저(107)와 복수개의 제2 싱크로나이저를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의한 수동 변속기는 제1 싱크로나이저(107)와 제2 싱크로나이저(109)를 함께 작동시켜야 하므로, 종래 기술과는 다른 컨트롤 핑거(401) 및 복수개의 시프트 러그(411)를 포함한다.
도4를 참조하면, 컨트롤 핑거(401)는 구동 기어(105)가 설정된 변속단으로 치합되도록 작동하며, 복수개의 시프트 러그(411)는 컨트롤 핑거(401)의 작동에 의하여 제1 및 제2 싱크로나이저(107, 109)를 구동하며, 설정된 변속단에 대응하는 개수로 실현된다.
컨트롤 핑거(401)는 제1 싱크로나이저(107)를 작동시키도록 구동되는 제1 핑 거(405) 및 제2 싱크로나이저(109)를 작동시키도록 구동되는 제2 핑거(403)를 포함한다.
또한, 시프트 러그(411)는 제1 싱크로나이저(107)가 작동되도록 제1 핑거(405)에 의하여 작동되는 제1 시프트 러그(409) 및 제2 싱크로나이저(109)가 작동되도록 제2 핑거(403)에 의하여 작동되는 복수개의 제2 시프트 러그 유닛(407)을 포함한다.
컨트롤 핑거(401)는 변속 레버(도시되지 아니함)에 연결된다. 따라서, 운전자가 변속레버를 작동하면 컨트롤 핑거(401)가 작동한다.
즉, 컨트롤 핑거(401)가 컨트롤 핑거(401)의 축방향으로 이동한 후, 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하면(도4의 화살표 참조), 해당하는 시프트 러그(411)가 이동한다.
본 발명의 실시예에 의한 수동 변속기는 제1 싱크로나이저(107) 및 제2 싱크로나이저(109)를 포함하며, 상술한 바와 같이 변속이 이루어지기 위해서는 제1 싱크로나이저(107) 및 제2 싱크로나이저(109)는 동시에 작동되어야 한다.
즉, 제1 싱크로나이저(107) 및 복수개의 제2 싱크로나이저(109)는 중 어느 하나는 함께 작동된다.
다시 말하면, 제2 핑거(403)와 제1 핑거(405)는, 제1 시프트 러그(409) 및 복수개의 제2 시프트 러그 유닛(407) 중 어느 하나를 함께 작동시키도록 형성된다.
따라서, 도4에 도시된 바와 같이, 제1 핑거(405)와 제2 핑거(403)는 일체로 형성된다.
도4에 도시된 도면부호 A 는 제1 핑거(405)의 길이를 나타내며, B는 제2핑거(403)를 나타낸다. 따라서, 제1 시프트 러그(409) 및 제2 시프트 러그(407)중 하나가 동시에 작동 될 수 있다.
컨트롤 핑거(401)가 회전하면 제1 핑거(405)는 제1 시프트 러그(409)를 작동시키고, 동시에 제2 핑거(403)는 제2 시프트 러그 유닛(407) 중 변속하고자 하는 변속단에 해당하는 하나를 작동시킨다.
제1 시프트 러그(409) 및 제2 시프트 러그 유닛(407)중 하나가 작동되면, 시프트 레일(shift rail)(도시되지 아니함) 및 제1 싱크로나이저(107) 및 제2 싱크로나이저(109)의 슬리브(201, 301)에 결합된 시프트 포크(shift fork)(도시되지 아니함)가 작동한다.
결론적으로, 제1 싱크로나이저(107) 및 제2 싱크로나이저(109)는 동시에 작동된다.
시프트 레일 및 시프트 포크는 당업자에게 자명하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
므로 수동 변속기의 부품이 간단해 질 수 있다.
따라서, 수동 변속기의 제조공정이 간단해지고 제조비용이 감소될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 동기화를 위한 싱크로나이저는 하나만이 설치되

Claims (7)

  1. 입력축으로부터 출력축으로 동력을 가변적으로 전달하는 수동 변속기에서,
    입력축;
    그 변속비들에 의하여 변속된 동력을 선택적으로 전달하도록 상기 입력축에 선택적으로 치합되는 복수개의 구동 기어;
    상기 복수개의 구동 기어들과 대응하는 복수개의 피동 기어들을 포함하며, 상기 구동 기어들로부터 동력을 전달받는 출력축;
    상기 구동 기어들 중 어느 하나가 동력을 선택적으로 전달받도록 상기 입력축에 치합된 경우, 상기 입력축에 치합된 구동 기어와 상기 출력축의 회전수를 일치시키는 제1 싱크로나이저(synchronizer);
    상기 회전수가 일치된 후, 상기 동력을 전달하는 기어가 상기 입력축의 동력을 상기 출력축으로 전달하도록 상기 구동 기어를 상기 입력축에 치합시키는 복수개의 제2 싱크로나이저;
    를 포함하고,
    상기 제1 싱크로나이저는 하나로 구비되고,
    상기 제2 싱크로나이저는 상기 구동 기어의 개수로 구비되는 수동 변속기.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 싱크로나이저는,
    상기 입력축의 축방향으로 이동가능하도록 상기 입력축에 결합되는 슬리브(sleeve);
    상기 슬리브를 지지하는 키 어셈블리(key assembly);
    상기 슬리브와 결합함으로써 상기 입력축과 상기 출력축의 회전수를 일치시키는 싱크로나이저 어셈블리(synchronizer assembly);
    상기 슬리브로 동력을 전달하는 허브(hub); 및
    상기 입력축으로부터 상기 구동 기어로 동력을 전달하는 기어 클러치(gear clutch);
    를 포함하는 수동 변속기.
  3. 제1항에서,
    상기 제2 싱크로나이저는,
    상기 입력축의 축방향으로 이동가능하도록 상기 입력축에 결합되는 슬리브;
    상기 슬리브로 동력을 전달하는 허브(hub); 및
    상기 입력축으로부터 상기 구동 기어로 동력을 전달하는 기어 클러치(gear clutch);
    를 포함하는 수동 변속기.
  4. 제1항에서,
    상기 구동 기어가 설정된 변속단으로 치합되도록 작동하는 컨트롤 핑거 (control finger);
    상기 컨트롤 핑거의 작동에 의하여 상기 제1 및 제2 싱크로나이저를 구동하며, 설정된 변속단에 대응하는 복수개의 시프트 러그(shift lug);
    를 더 포함하는 수동 변속기.
  5. 제4항에서,
    상기 컨트롤 핑거는,
    상기 제1 싱크로나이저를 작동시키도록 구동되는 제1 핑거; 및
    상기 제2 싱크로나이저를 작동시키도록 구동되는 제2 핑거;
    를 포함하며,
    상기 시프트 러그는,
    상기 제1 싱크로나이저가 작동되도록 상기 제1 핑거에 의하여 작동되는 제1 시프트 러그; 및
    상기 제2 싱크로나이저가 작동되도록 상기 제2 핑거에 의하여 작동되는 복수개의 제2 시프트 러그 유닛;
    을 포함하는 수동 변속기.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 싱크로나이저 및 복수개의 제2 싱크로나이저 중 어느 하나는 함께 작동되는 수동 변속기.
  7. 제5항에서,
    상기 제2 핑거와 상기 제1 핑거는, 상기 제1 시프트 러그 및 상기 복수개의 제2 시프트 러그 유닛 중 어느 하나를 함께 작동시키도록 형성되는 수동 변속기.
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