KR101274246B1 - 변속기의 동기치합기구 - Google Patents

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    • F16D2023/0618—Details of blocking mechanism comprising a helical spring loaded element, e.g. ball

Abstract

변속기의 동기치합기구가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 변속기의 동기치합기구는 회전축 상에 스플라인 결합되는 클러치 허브와, 상기 클러치 허브의 외주 측에 블록킹 키를 개재시켜 축 방향으로 이동이 가능하도록 결합되는 슬리브와, 상기 슬리브의 양측에서 회전축과 회전간섭 없이 배치되는 클러치 기어와, 상기 클러치 기어의 콘부와 마찰작용이 이루어지도록 결합되는 블록커 링을 포함하는 수동 변속기이 동기치합기구에 있어서, 상기 블록커 링은 상호 교번적으로 배치되는 서보 하중 작용부와 키 하중 작용부를 포함하며, 상기 서보 하중 작용부의 키 접촉면은 상기 키 하중 작용부의 키 접촉면에 대하여 단차지게 형성된다.

Description

변속기의 동기치합기구{Synchronizng Device For Transmission}
본 발명은 차량 등에 적용되는 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동기작동 시, 키 하중만 작용하는 동안 블록커 링과 클러치 기어의 콘면의 유막을 제거하여 동기작동이 원활하게 이루어지도록 수동 변속기에 적용되는 변속기의 동기치합기구에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 있어서의 변속기는 동력전달장치의 한 부분으로서, 클러치와 추진축(구동축) 사이에 배치되어 차량의 주행조건에 따라 엔진의 회전력을 증대시키거나 감소시키는 역할을 수행하며, 차량을 후진시키기 위한 후진장치를 갖추고 있다.
이러한 변속기에 있어서, 수동 변속기의 동기치합기구는 구동측 기어와 피동측 기어의 맞물림 시에 상기 두 기어의 회전 속도를 동기시킨 후, 두 기어가 서로 치합되도록 함으로써, 부드러운 기어 치합에 의해 변속 충격을 방지하는 역할을 한다.
도 1은 일반적인 동기치합기구의 일부 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 동기치합기구는 공지와 같이 클러치 허브(100), 슬리브(102), 블록킹 키(Blocking Key:104), 블록커 링(Blocker Ring:106), 클러치 기어(108)를 포함하여 이루어진다.
상기 클러치 허브(100)는 회전축(미도시) 상에 스플라인 결합되고, 외주면에는 원주방향 등간격으로 다수의 홈이 형성된다.
상기 슬리브(102)는 상기 클러치 허브(100)의 외주 측에 스플라인 결합되어 축 방향 이동이 가능하며, 외주측 슬라이딩 홈(110)에 삽입되는 시프트 포크(미도시)에 의하여 좌우로 이동된다.
상기 블록킹 키(104)는 상기 클러치 허브(100)의 외주 측에 원주방향 등간격으로 형성된 다수의 홈에 배치되어 상기 클러치 허브(100) 사이에 개재되는 스프링(112)의 탄성력에 의하여 상기 슬리브(102)의 내주 측에 형성된 록킹 홈(114)에 삽입된다.
상기 블록커 링(106)은 통상 싱크로나이저 링으로도 불리며, 상기 클러치 허브(100)의 양측에 배치되어 상기 블록킹 키(104)를 은폐 보호함과 동시에 슬리브(102)의 축 방향 이동시 밀리면서 클러치 기어(108)의 콘면(18)과 마찰되어 동기작동을 이룬다.
상기 클러치 기어(108)는 미도시한 스피드 기어와 일체로 형성된다.
상기 구성에 의하여 동기치합기구는 변속을 위하여 상기 슬리브(102)를 좌측 또는 우측으로 이동시키면, 상기 블록킹 키(104)가 함께 이동하면서 상기 블록커 링(106)을 클러치 기어(108)측으로 밀어준다.
그러면 상기 블록커 링(106)의 내주면은 상기 클러치 기어(108)의 콘면(116)이 상호 마찰되면서 동기가 이루어지며, 이러한 상태에서 상기 슬리브(102)의 이동이 더욱 진행되면, 상기 슬리브(102)와 상기 클러치 기어(108)가 서로 치합되면서 동력 전달이 이루어진다.
도 2와 도 3은 동기치합기구에 적용되는 종래 기술에 따른 블록커 링의 정면도 및 평면도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 종래의 블록커 링(106)은 그 외주면에 3개의 서보 하중 작용부(118)와 3개의 키 하중 작용부(120)가 상호 교번적으로 형성된다.
상기에서 서보 하중 작용부(118)는 블록킹 키(104)가 안착될 수 있는 지지돌기(122)(124)가 형성된 부분을 지칭하며, 키 하중 작용부(120)는 상기 서보 하중 작용부(118)에서 블록킹 키(104)의 일측이 접촉되는 부분을 지칭한다.
즉, 상기 블록커 링(106)은 클러치 허브(100)의 양측에 배치할 때, 일측 블록커 링(106)의 서보 하중 작용부(118)와 타측 블록커 링(미도시)의 키 하중 작용부(미도시)를 동일선상으로 하고, 이들 사이에 블록킹 키(104)가 결합된다.
이에 따라 상기 서보 하중 작용부(118)와 키 하중 작용부(120)에 적용되는 6개의 블록킹 키(104)는 변속 시, 선택된 방향에 배치된 블록커 링(106)을 밀어주어 동기치합기구로서의 기능을 수행한다.
상기와 같은 블록커 링(106)을 형성함에 있어서, 종래에는 상기 서보하중 작용부(118)와 키 하중 작용부(120)의 각각의 키 접촉면(126)(128)이 단차 없이 동일 위치에 배치되는 면로 형성하였다.
도 4는 중립 상태에서의 종래 블록커 링과 키의 위치를 나타내기 위하여 슬리브를 조립하지 않은 상태의 도면이고, 도 5는 동기 시작 구간에서의 종래 블록커 링과 키의 위치를 나타내기 위하여 슬리브를 조립하지 않은 상태의 도면이다.
도 4를 참조하면, 중립 상태에서는 서보 하중 작용부(118)와 키 하중 작용부(120)의 각 키 접촉면(126)(128)과 블록킹 키(104)는 동일 간격(C)을 유지한다.
그리고 동기의 시작을 위하여 슬리브(미도시)가 상기 블록킹 키(104)를 밀어주면, 도 5에서와 같이 상기 블록킹 키(104)가 서보 하중 작용부(118)와 키 하중 작용부(120)의 각 키 접촉면(126)(128)에 동일하게 접촉되면서 동기력을 전달한다.
이에 따라 클러치 기어(108)의 콘면(116)과 블록커 링(106) 사이에 잔존하는 유막을 제거해 주어야 할 시간이 존재하지 않음으로써, 예상하는 마찰계수가 발생되지 않는 문제점이 있다.
상기와 같이 예상하는 마찰계수를 확보하지 못하면, 일반적인 변속의 경우에는 큰 문제가 발생되지 않으나, 급 변속 시, 동기 불능이 발생되어 원활한 변속이 이루어지지 않는 문제점이 있다.
본 발명의 실시 예는 동기 작동 시, 키 하중만 작용하는 동안, 블록커 링과 클러치 기어의 콘면의 유막을 제거하여 동기작동이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 변속기의 동기치합기구를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 회전축 상에 스플라인 결합되는 클러치 허브와, 상기 클러치 허브의 외주 측에 블록킹 키를 개재시켜 축 방향으로 이동이 가능하도록 결합되는 슬리브와, 상기 슬리브의 양측에서 회전축과 회전간섭 없이 배치되는 클러치 기어와, 상기 클러치 기어의 콘부와 마찰작용이 이루어지도록 결합되는 블록커 링을 포함하는 수동 변속기이 동기치합기구에 있어서, 상기 블록커 링은 상호 교번적으로 배치되는 서보 하중 작용부와 키 하중 작용부를 포함하며, 상기 서보 하중 작용부의 키 접촉면은 상기 키 하중 작용부의 키 접촉면에 대하여 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 변속기의 동기치합기구를 제공할 수 있다.
또한, 상기 서보 하중 작용부의 키 접촉면은 상기 키 하중 작용부의 키 접촉면보다 깊게 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 동기작동 시, 먼저 키 작용 하중부에 적용되는 블록킹 키의 이동 하중에 의하여 블록커 링이 이동하면서 오일 와이핑 작업이 이루어지고, 그 이후에 서보 하중 작용부에 적용되는 블록킹 키의 이동 하중에 의하여 블록커 링이 이동하여 보다 안정적인 동기작동을 이룰 수 있다.
이에 따라 동기작동 시, 오일 와이핑 구간인 근접구간을 충분히 확보하여 동기 시에 마찰계수를 높일 수 있으며, 일반적인 변속은 물론 급 변속 시에도 확실한 동기작동에 의하여 원활한 변속을 가능하게 한다.
도 1은 일반적인 동기치합기구의 일부 절개 단면도이다.
도 2는 동기치합기구에 적용되는 종래 기술에 따른 블록커 링의 정면도이다.
도 3은 동기치합기구에 적용되는 종래 기술에 따른 블록커 링의 평면도이다.
도 4는 중립 상태에서의 종래 블록커 링과 키의 위치를 나타내기 위하여 슬리브를 조립하지 않은 상태에서의 도면이다.
도 5는 동기 시작 구간에서의 종래 블록커 링과 키의 위치를 나타내기 위하여 슬리브를 조립하지 않은 상태에서의 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 블록커 링이 적용되는 동기치합기구의 분해 사시도이다.
도 7은 도 6에 따른 동기치합기구의 결합 상태의 정면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 동기치합기구의 블록커 링의 정면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 동기치합기구의 블록커 링의 평면도이다.
도 10은 중립 상태에서 본 발명의 실시 예에 따른 블록커 링과 키의 위치를 나타내기 위하여 슬리브를 조립하지 않은 상태의 도면이다.
도 11은 동기 시작 구간에서 본 발명의 실시 예에 따른 블록커 링과 키의 위치를 나타내기 위하여 슬리브를 조립하지 않은 상태의 도면이다.
이하, 본 발명의 하나의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 블록커 링이 적용되는 동기치합기구의 분해 사시도이고, 도 7은 도 6에 의한 동기치합기구의 결합 상태의 정면도이다.
도 6와 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 블로커 링이 적용되는 동기치합기구는 공지와 같이 클러치 허브(1), 슬리브(2), 블록킹 키(Blocking Key: 3), 블록커 링(Blocker Ring: 4), 클러치 기어(5)를 포함하여 구성된다.
상기 클러치 허브(1)는 회전축(미도시) 상에 스플라인 결합되고, 외주면에는 원주방향을 따라 등간격으로 다수의 키 안내홈(10)이 형성된다.
상기 슬리브(2)는 상기 클러치 허브(1)의 외주 측에 스플라인 결합되어 축 방향 이동이 가능하며, 외주 측에는 원주방향으로 슬라이딩 홈(20)이 형성되어 이에 삽입되는 시프트 포크(미도시)에 의하여 좌우로 이동된다.
상기 블록킹 키(3)는 상기 클러치 허브(1)의 외주 측에 원주방향을 따라 등간격으로 형성된 다수의 키 안내홈(10)에 배치된다.
즉, 상기 블록킹 키(3)는 상기 클러치 허브(1)와의 사이에 개재되는 스프링(30)의 탄성력에 의하여 상기 슬리브(2)의 내주 측에 형성된 록킹 홈(16)에 삽입된다.
상기 블록커 링(4)은 통상 싱크로나이저 링으로도 불리며, 상기 클러치 허브(1)의 양측에 배치되어 상기 블록킹 키(3)를 은폐 보호함과 동시에 슬리브(2)의 축 방향 이동시 밀리면서 클러치 기어(5)의 콘면(50)과 마찰되어 동기작동을 이룬다.
상기 클러치 기어(5)는 스피드 기어(미도시)와 일체로 결합된다.
상기와 같이 구성되는 동기치합장치의 구성을 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
상기 클러치 허브(1)에 형성되는 키 안내홈(10)은 폭이 좁은 소폭부(11)와 폭이 넓은 광폭부(12)를 갖는 2단 홈으로 이루어지며, 상기 소폭부(11)와 광폭부(12)는 경사면으로 연결된다.
그리고 상기 키 안내홈(10)은 등간격으로 6개가 형성되는데, 교번적으로 3개씩 동일방향으로 형성되어 3개의 키 안내홈(10)은 광폭부(12)가 일측을 향하고, 나머지 3개의 키 안내홈(10)은 광폭부(12)가 타측을 향하여 형성된다.
상기 각 키 안내홈(10)에는 블록킹 키(3)가 배치되는데, 도면에서는 일측 광폭부(12)에서 결합되는 3개의 블록킹 키(3)만을 도시하고 있으나, 그 반대측에서도 동일한 블록킹 키(3)가 배치된다.
한편, 상기 블록커 링(4)은 외주면에 상기 키 안내홈(10)의 광폭부(12)와 동일선상으로 서보 하중 작용부(40)가 형성되고, 상기 3개의 서보 하중 작용부(40) 사이의 외주면에 상기 키 안내홈(10)의 소폭부(11)와 동일선상으로 키 하중 작용부(41)가 형성된다.
상기 서보 하중 작용부(40)는 상기 블록킹 키(3)의 원주방향 폭을 수용할 수 있는 공간(43)을 두고 양측에 축 방향으로 돌출되어 형성되는 지지돌기(44)(45)가 구성된다.
상기 지지돌기(44)(45) 사이의 블록커 링(4)의 외주면에는 키 안내홈(10)으로 간섭 없이 삽입되도록 돌출되어 형성되는 돌출부(46)가 형성된다.
상기 키 하중 작용부(41)는 상기 키 안내홈(10)의 소폭부(11)에 간섭 없이 삽입되도록 돌출 형성되는 돌출부(47)가 형성된다.
상기와 같이 구성되는 동기치합기구는 도 7과 같은 상태로 조립되어 동기치합기구로서의 기능을 수행하게 되는데, 그 동기과정은 이미 알려진 공지의 과정이므로 상세한 설명은 생략한다.
도 8과 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 동기치합기구의 블록커 링의 정면도 및 평면도이다.
도 8과 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 블록커 링(4)은 그 외주면에 3개의 서보 하중 작용부(40)와 3개의 키 하중 작용부(41)가 상호 교번적으로 형성된다.
그리고 상기 서보 하중 작용부(40)와 키 하중 작용부(41)의 키 접촉면(48)(49)은 상호 단차(S)를 두어 형성된다.
즉, 상기 서보 하중 작용부(40)의 키 접촉면(48)이 키 하중 작용부(41)의 키 접촉면(49) 보다 깊은 위치(즉, 도 9에서와 같이 낮은 위치)에 있도록 하였다.
도 10은 중립 상태에서의 블록커 링과 키의 위치를 나타내기 위하여 슬리브를 조립하지 않은 상태의 도면이며, 도 11은 동기 시작 구간에서의 블록커 링과 키의 위치를 나타내기 위하여 슬리브를 조립하지 않은 상태의 도면이다.
도 10을 참조하면, 중립 상태에서는 서보 하중 작용부(40)의 키 접촉면(48)과 블록킹 키(3)의 간격(D)이 상기 키 하중 작용부(41)의 키 접촉면(49)과 블록킹 키(3)의 간격(d) 보다 상기 단차(S) 만큼 크게 형성된다.
그리고 동기의 시작을 위하여 슬리브(미도시)가 상기 블록킹 키(3)를 밀어주면, 도 11에서와 같이 먼저 상기 블록킹 키(3)가 키 하중 작용부(41)의 키 접촉면(49)과 접촉되면서 블록커 링(4)을 밀어 준다.
이때, 상기 서보 하중 작용부(40)의 블록킹 키(3)는 아직 키 작용면(48)과 소정의 간격(D')을 유지한다.
이러한 상태에서 슬리브가 계속 이동하면, 슬리브가 상기 남은 간격(D')구간을 이동하는 동안, 상기 키 하중 작용부(41)의 키 하중에 의하여 블록커 링(4)과 클러치 기어(5)의 콘면(50) 사이의 오일 와이핑(Oil Wiping) 작업이 이루어져 잔존하는 유막을 제거한다.
즉, 동기작동 시, 먼저 키 작용 하중부(40)에 적용되는 블록킹 키(3)의 이동 하중에 의하여 블록커 링(4)이 이동하면서 오일 와이핑 작업이 이루어지고, 그 이후에 서보 하중 작용부(40)에 적용되는 블록킹 키(3)의 이동 하중에 의하여 블록커 링(4)이 이동하여 완전한 동기작동이 이루어진다.
상기에서와 같이 본 발명의 실시 예에서는 동기작동 시, 오일 와이핑(Oil Wiping) 구간인 근접(Proximity)구간을 충분히 확보하여 동기 시에 마찰계수를 높일 수 있다.
이에 따라 일반적인 변속은 물론 급격한 변속 시에도 안정적인 동기작동에 의하여 원활한 변속을 이룬다.
이상을 통해 본 발명의 하나의 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1... 클러치 허브 2... 슬리브
3... 블록킹 키 4. 블록커 링
5... 클러치 기어 10... 키 안내홈
11... 소폭부 12... 광폭부
30... 스프링 40... 서보 하중 작용부
41... 키 하중 작용부 44,45... 지지돌기
46,47... 돌출부 48,49... 키 접촉면
50... 콘면

Claims (2)

  1. 회전축 상에 스플라인 결합되는 클러치 허브와, 상기 클러치 허브의 외주 측에 블록킹 키를 개재시켜 축 방향으로 이동이 가능하도록 결합되는 슬리브와, 상기 슬리브의 양측에서 회전축과 회전간섭 없이 배치되는 클러치 기어와, 상기 클러치 기어의 콘부와 마찰작용이 이루어지도록 결합되는 블록커 링을 포함하는 수동 변속기이 동기치합기구에 있어서,
    상기 블록커 링은 상호 교번적으로 배치되는 서보 하중 작용부와 키 하중 작용부를 포함하며, 상기 서보 하중 작용부의 키 접촉면은 상기 키 하중 작용부의 키 접촉면에 대하여 단차지게 형성되며, 상기 서보 하중 작용부의 키 접촉면은 상기 키 하중 작용부의 키 접촉면보다 깊게 형성되는 것을 특징으로 하는 변속기의 동기 치합기구.
  2. 삭제
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