KR101518120B1 - 수동변속기 동기 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수동변속기의 동기 장치에 관한 것으로, 허브의 양측에 배치된 클러치 기어; 상기 허브와 상기 클러치 기어 사이에서 상기 클러치 기어와 동기작용을 수행하도록 상기 클러치 기어에 마찰 가능하게 결합되는 싱크로나이저 링과; 상기 허브에 슬라이딩 가능하도록 결합되어 상기 클러치 기어와 선택적으로 치합되는 슬리브; 및 상기 허브와 상기 슬리브 사이에 배치되어 상기 슬리브의 슬라이딩에 의해 함께 슬라이딩 되는 가이드 키를 포함하고, 상기 가이드 키가 상기 클러치 기어를 상기 슬리브와 정렬되도록 하고, 상기 가이드 키 내주면의 오일을 와이핑 하기 위해 상기 허브의 외주면과 상기 가이드 키 사이에 개재되는 와이핑 키를 더 포함한다.

Description

수동변속기 동기 장치 {SYNCHRONIZING DEVICE OF MANUAL TRANSMISSION}
본 발명은 수동변속기 동기 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에서 수동 변속시 클러치 기어와 슬리브가 치합될 때 걸림력을 저감함으로써 변속 조작감을 향상시킬 수 있는 수동변속기 동기 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 변속기는 엔진과 추진축 사이에 설치되어 자동차의 주행 조건에 따라 엔진의 회전력을 변화시키는 역할을 수행하게 되며, 자동차를 후진시키기 위한 후진 장치를 갖추고 있다.
차량용 변속기 중 수동변속기는 도로조건이나 운행 속도에 따라 운전자가 변속기를 조작해야 하는 기계식이다. 수동변속기는 시프트 레버의 조작에 따라 선택된 기어단의 기어치가 맞물리도록 구성된 선택 기어식과, 주축상의 기어와 부축상의 기어가 항상 맞물려 있는 상시 물림식으로 구분된다.
이러한 수동변속기의 종류 중에서, 상시 물림식은 다시 클러치 기어를 사용하여 동력을 전달하는 도그 클러치식과, 도그 클러치식을 개량하여 기어간의 맞물림이 용이하도록 클러치를 대신하여 슬리브를 사용하는 싱크로 메시식으로 구분된다.
이러한 싱크로 메시식을 적용한 동기 장치는 일반적으로, 주축상에 스플라인 결합되는 허브기어와, 이 허브기어에 스플라인 결합되어 시프트 포크에 의해 움직이는 슬리브와, 상기 허브기어의 앞쪽에 싱크로나이저 키에 의해 결합되어 변속을 할 때 싱크로나이저 콘(corn)에 끼워져서 마찰력에 의해 클러치 작용을 하는 싱크로나이저 링으로 구성된다.
이러한 수동변속기 동기 장치는 한국공개특허 공개번호 제10-2002-0083287호 및 일본공개특허 공개번호 제2010-025293호에 개시되어 있다.
도 1은 종래의 수동변속기 동기 장치를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 수동변속기 동기 장치(100)는 허브(110)의 양측에 배치되는 클러치 기어(120)와, 허브(110)와 클러치 기어(120) 사이에 배치되는 싱크로나이저 링(130), 및 클러치 기어(120)와 선택적으로 치합되는 슬리브(140)를 포함한다. 종래의 수동변속기 동기 장치(100)는 슬리브(140)가 허브(110)의 외주면에 슬라이딩 가능하도록 결합되고, 슬라이딩을 통해 클러치 기어(120)와 치합될 수 있다.
허브(110) 축(미도시)에 함께 회전하도록 결합된다. 클러치 기어(120)는 허브(110)의 양측에 배치되어 축에 회전 가능하도록 결합된다. 클러치 기어(120)는 외주면에 허브(110)를 향해 테이퍼지게 형성된 기어치를 포함한다.
싱크로나이저 링(130)은 허브(110)와 클러치 기어(120) 사이에 배치되고, 클러치 기어(120)와 동기작용을 수행하도록 클러치 기어(120)에 마찰 가능하게 결합된다. 싱크로나이저 링(130)은 외주면에 허브(110)를 향해 테이퍼지게 형성된 기어치를 포함한다.
슬리브(140)는 허브(110)에 슬라이딩 가능하도록 결합되어 클러치 기어와 선택적으로 치합된다. 슬리브(140)는 외주면에 클러치 기어(120)와 싱크로나이저 링(130)에 대향하는 테이퍼지게 형성되는 기어치를 포함한다.
이와 같은 종래의 수동변속기 동기 장치(100)는 운전자의 조작에 의해 슬라이딩되는 슬리브(140)가 싱크로나이저 링(130)의 기어치에 맞물리게 되고, 슬리브(140)에 의해 싱크로나이저 링(130)이 함께 회전한다. 이때, 싱크로나이저 링(130)은 클러치 기어(120) 측으로 밀려나면서 내주면이 클러치 기어(120)를 마찰 지지하게 되고, 클러치 기어(120)가 마찰력에 의해 싱크로나이저 링(130)과 함께 회전하게 된다.
이때, 싱크로나이저 링(130)은 마찰력에 의해 클러치 기어(120)의 회전속도를 감속하는 동기작용을 수행한다. 동기작용이 수행되면 슬리브(140)는 클러치 기어(120)를 향해 슬라이딩되어 클러치 기어(220)의 기어치에 맞물리게 되고, 허브(110)와 클러치 기어(120)를 기계적으로 연결하여 동력이 전달되도록 한다.
이러한 수동변속기 동기 장치(100)는 동기작용에서 슬리브(140)가 슬라이딩되어 싱크로나이저 링(130)의 기어치와 맞물릴 때, 서로 부딪히는 현상으로 1차 걸림력이 발생하고, 운전자에게 조작감을 제공한다. 또한, 수동변속기 동기 장치(100)는 싱크로나이저 링(130)과 클러치 기어(120)의 기어치 간의 배열이 적정하게 이뤄지지 않게 되면, 슬리브(140)가 더 이동하여 클러치 기어(120)와 맞물릴 때 슬리브(140)가 클러치 기어(120)의 기어치와 부딪히는 현상으로 2차 걸림력이 발생하고, 운전자에게 조작감을 저해하는 문제점이 발생할 수 있다. 이와 같이 슬리브(140)와 싱크로나이저 링(130) 또는 클러치 기어(120) 간의 충돌에 의한 걸림력은 각 부품들의 내구성이 저하되는 문제점을 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 슬리브가 싱크로나이저 링 또는 클러치 기어에 맞물릴 때 발생되는 걸림력을 저감할 수 있는 수동변속기 동기 장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 슬리브가 싱크로나이저 링 또는 클러치 기어에 맞물릴 때 발생되는 걸림력에 의해 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 수동변속기 동기 장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 걸림력에 의한 조작감이 저해되는 것을 감소할 수 있는 수동변속기 동기 장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 허브의 양측에 배치된 클러치 기어; 상기 허브와 상기 클러치 기어 사이에서 상기 클러치 기어와 동기작용을 수행하도록 상기 클러치 기어에 마찰 가능하게 결합되는 싱크로나이저 링과; 상기 허브에 슬라이딩 가능하도록 결합되어 상기 클러치 기어와 선택적으로 치합되는 슬리브; 및 상기 허브와 상기 슬리브 사이에 배치되어 상기 슬리브의 슬라이딩에 의해 함께 슬라이딩 되는 가이드 키를 포함하고, 상기 가이드 키가 상기 클러치 기어를 상기 슬리브와 정렬되도록 하고, 상기 가이드 키 내주면의 오일을 와이핑 하기 위해 상기 허브의 외주면과 상기 가이드 키 사이에 개재되는 와이핑 키를 더 포함한다.
또한, 상기 슬리브는 내주면에 상기 가이드 키가 끼워지는 가이드 홈이 형성되고, 상기 가이드 키는 상기 슬리브에 대향하는 면에 상기 가이드 홈에 대향하는 결합 돌기가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가이드 키는 외측면에 형성되는 기어치를 더 포함하고, 상기 기어치가 상기 클러치 기어를 향해 상기 슬리브보다 더 돌출되도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 와이핑 키는 상기 허브의 외주면에 탄성 지지되도록 외주면에 결합되는 탄성부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 가이드 키가 싱크로나이저 링 또는 클러치 기어에 슬리브보다 먼저 접촉하여 동기작용을 유도함으로써 슬리브가 싱크로나이저 링 또는 클러치 기어에 맞물릴 때 발생되는 걸림력을 저감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 가이드 키가 탄성지지 되도록 배치되어 슬리브가 싱크로나이저 링 또는 클러치 기어에 맞물릴 때 발생되는 걸림력을 흡수함으로써 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 가이드 키에 의해 걸림력을 저감시킴으로써 걸림력에 의한 조작감이 저해되는 것을 감소할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 수동변속기 동기 장치를 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수동변속기 동기 장치를 설명하는 도면.
도 3은 도 2의 수동변속기 동기 장치를 설명하는 도면.
도 4는 도 2의 수동변속기 동기 장치의 작동을 설명하는 도면.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수동변속기 동기 장치를 설명하는 도면이고, 도 3은 도 2의 수동변속기 동기 장치를 설명하는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수동변속기 동기 장치(200)는 허브(210)의 양측에 배치되는 클러치 기어(220)와, 허브(210)와 클러치 기어(220) 사이에 배치되는 싱크로나이저 링(230)과, 클러치 기어(220)와 선택적으로 치합되는 슬리브(240) 및 슬리브(240)와 함께 클러치 기어(220)와 선택적으로 치합되는 가이드 키(250)를 포함하고, 상기 가이드 키(250) 내주면의 오일을 와이핑 하기 위해 상기 허브(210)의 외주면과 상기 가이드 키(250) 사이에 개재되는 와이핑 키(260)를 더 포함한다.
허브(210)는 수동변속기의 회전축에 함께 회전하도록 결합된다. 허브(210)는 외주면에 슬라이딩 가능하도록 결합되는 슬리브(240)를 함께 회전시킨다.
클러치 기어(220)는 허브(210)의 양측에 배치되고 축과 별도로 회전한다. 클러치 기어(220)는 외주면에 허브(210)를 향해 테이퍼지게 형성된 기어치(221)를 포함한다. 클러치 기어(220)는 슬리브(240)와 치합되어 함께 회전될 수 있다.
싱크로나이저 링(230)은 허브(210)와 클러치 기어(220) 사이에서 클러치 기어(220)와 동기작용을 수행하도록 클러치 기어(220)에 마찰 가능하게 결합된다. 싱크로나이저 링(230)은 외주면에 허브(210)를 향해 테이퍼지게 형성된 기어치(231)를 포함한다. 싱크로나이저 링(230)은 내주면에 클러치 기어(220)가 끼워져 마찰에 의해 클러치 기어(220)를 함께 회전시킬 수 있다. 이때, 싱크로나이저 링(230)은 내주면에 끼워진 클러치 기어(220)와의 마찰에 의해 클러치 기어(220)의 상대속도를 감쇠함으로써 동기작용을 수행한다.
슬리브(240)는 허브(210)에 슬라이딩 가능하도록 결합되어 클러치 기어(220)와 선택적으로 치합된다. 슬리브(240)는 외주면에 클러치 기어(220)와 싱크로나이저 링(230)에 대향하는 테이퍼지게 형성되는 기어치를 포함한다. 슬리브(240)는 내주면에 가이드 키(250)가 끼워지는 가이드 홈(241)이 형성된다.
가이드 키(250)는 허브(210)와 슬리브(240) 사이에 배치되어 슬리브(240)의 슬라이딩에 의해 함께 슬라이딩 된다. 또한, 가이드 키(250)는 슬리브(240)에 대향하는 면에 가이드 홈(241)에 대향하는 결합 돌기(251)가 형성된다. 즉, 가이드 키(250)는 결합 돌기(251)가 가이드 홈(241)에 삽입됨으로써 슬리브(240)에 결합된다.
또한, 가이드 키(250)는 외측면에 형성되는 기어치를 더 포함하고, 가이드 키(250)의 기어치가 클러치 기어(220)를 향해 슬리브(240)보다 더 돌출되도록 형성된다. 가이드 키(250)는 슬리브(240)가 슬라이딩 될 때 슬리브(240)보다 먼저 싱크로나이저 링(230) 및 클러치 기어(220)에 접촉함으로써 슬리브(240)가 싱크로나이저 링(230) 및 클러치 기어(220)에 맞물리는 충격을 감소할 수 있도록 정렬시킨다.
수동변속기 동기 장치(200)는 가이드 키(250)의 내주면에 접촉되도록 가이드 키(250)와 허브(210) 사이에 배치되는 와이핑 키(260)와, 와이핑 키(260)를 탄성 지지하도록 와이핑 키(260)와 허브(210) 사이에 배치되는 탄성부재(270)를 더 포함한다.
와이핑 키(260)는 가이드 키(250)의 내주면의 오일을 와이핑 할 수 있도록 가이드 키(250)의 내주면에 접촉되도록 배치된다. 즉, 와이핑 키(260)는 허브(210)의 외주면과 가이드 키(250)의 내주면 사이에 개재된다. 와이핑 키(260)는 가이드 키(250)가 슬라이딩 될 때, 가이드 키(250)의 내주면을 마찰 지지하여 와이핑 하게 된다.
탄성부재(270)는 와이핑 키(260)와 허브(210) 사이에서 와이핑 키(260)가 가이드 키(250)에 접촉되도록 와이핑 키(260)를 탄성 지지한다. 이러한 탄성부재(270)는 가이드 키(250)가 슬라이딩 될 때 와이핑 키(260)가 하측으로 가압됨에 따라 탄성부재(270)가 하측으로 가압됨으로써 와이핑 키(260)를 지지하는 탄성력이 증대된다. 따라서, 탄성부재(270)의 증대되는 탄성력이 와이핑 키(260)를 통해 가이드 키(250)를 가압하게 되고, 가이드 키(250)는 슬리브(240)에서 빠지지 않고 함께 슬라이딩 될 수 있다. 이하 도 4를 통해 이와 같은 수동변속기 동기 장치(200)의 작동 상태를 더 자세히 설명한다.
도 4는 도 2의 수동변속기 동기 장치의 작동을 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 수동변속기 동기 장치(200)는 회전축(미도시)에 결합된 허브(210)가 회전하면서 허브(210)에 결합된 슬리브(240)와 가이드 키(250)가 함께 회전한다. 이때, 슬리브(240)가 클러치 기어(220)에 치합되지 않은 상태일 때, 허브(210), 슬리브 및 가이드 키(250)는 함께 회전 하고, 싱크로나이저 링(230)과 클러치 기어(220)는 각각 다른 속도로 회전한다(a).
이때, 운전자의 변속 조작에 의해 슬리브(240)가 어느 한 쪽으로 슬라이딩 되면, 가이드 키(250)가 싱크로나이저 링(230)에 접촉하여 싱크로나이저 링(230)과 슬리브(240)의 기어열을 정렬시킨다. 이러한 가이드 키(250)는 싱크로나이저 링(230)과 슬리브(240)를 정렬시킴으로써 싱크로나이저 링(230)에 슬리브(240)가 치합될 때 충돌에 의한 충격을 감소시킬 수 있다(b).
또한, 싱크로나이저 링(230)에 슬리브(240)가 치합된 뒤 운전자의 변속 조작에 의해 슬리브(240)가 치합된 싱크로나이저 링(230)의 측면에 위치한 클러치 기어(220) 측으로 슬라이딩 되면, 싱크로나이저 링(230)의 내주면이 클러치 기어(220)에 마찰 접촉하게 된다. 이때, 클러치 기어(220)는 싱크로나이저 링(230)과의 마찰에 의해 상대속도가 감소되어 싱크로나이저 링(230)의 회전 속도에 가까워지고, 슬라이딩 되는 가이드 키(250)가 클러치 기어(220)에 접촉하게 된다. 가이드 키(250)는 클러치 기어(220)에 접촉함으로써 클러치 기어(220)와 슬리브(240)를 정렬시킨다. 이러한 가이드 키(250)는 클러치 기어(220)와 슬리브(240)를 정렬시킴으로써 클러치 기어(220)에 슬리브(240)가 치합될 때 충돌에 의한 충격을 감소시킬 수 있다(c).
또한, 슬리브(240)가 슬라이딩 될 때, 가이드 키(250)는 와이핑 키(260)를 하측으로 가압하게 되고, 와이핑 키(260)가 가압됨에 따라 하측으로 가압되는 탄성부재(270)는 상방향으로 탄성력이 증대되어 와이핑 키(260)를 통해 가이드 키(250)에 상방향의 탄성력이 전달된다. 이러한 탄성부재(270)의 탄성력은 가이드 키(250)를 상방향으로 가압함으로써, 슬리브(240)가 슬라이딩 될 때 가이드 키(250)가 슬리브(240)에서 빠지지 않고 함께 슬라이딩 될 수 있도록 지지한다. 또한, 가이드 키(250)를 지지하는 탄성부재(270)의 탄성력은 가이드 키(250)가 클러치 기어(220)에 접촉할 때 발생하는 걸림력을 흡수하여 저감시킬 수 있다.
이러한 수동변속기 동기 장치(200)는 운전자의 변속 조작 시 가이드 키(250)가 싱크로나이저 링(230)에 슬리브(240)보다 먼저 접촉함으로써 1차 걸림력을 저감하게 되고, 싱크로나이저 링(230)의 동기작용 시 가이드 키(250)가 클러치 기어(220)에 슬리브(240)보다 먼저 접촉함으로써 2차 걸림력을 저감할 수 있다. 또한, 수동변속기 동기 장치(200)는 가이드 키(250)가 탄성부재(270)에 의해 탄성 지지 됨으로써 슬리브(240)가 싱크로나이저 링(230) 또는 클러치 기어(220)에 맞물릴 때 발생되는 걸림력을 흡수하여 각 부붐의 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 수동변속기 동기 장치(200)는 가이드 키(250)에 의해 걸림력을 저감시킴으로써 걸림력에 의해 변속 조작감이 저해되는 것을 감소할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
200 : 수동변속기 동기 장치 210 : 허브
220 : 클러치 기어 221 : 기어치
230 : 싱크로나이저 링 231 : 기어치
240 : 슬리브 241 : 가이드 홈
250 : 가이드 키 251 : 결합 돌기
260 : 와이핑 키 270 : 탄성부재

Claims (6)

  1. 허브의 양측에 배치된 클러치 기어;
    상기 허브와 상기 클러치 기어 사이에서 상기 클러치 기어와 동기작용을 수행하도록 상기 클러치 기어에 마찰 가능하게 결합되는 싱크로나이저 링과;
    상기 허브에 슬라이딩 가능하도록 결합되어 상기 클러치 기어와 선택적으로 치합되는 슬리브; 및
    상기 허브와 상기 슬리브 사이에 배치되어 상기 슬리브의 슬라이딩에 의해 함께 슬라이딩 되는 가이드 키를 포함하고, 상기 가이드 키가 상기 클러치 기어를 상기 슬리브와 정렬되도록 하고, 상기 가이드 키 내주면의 오일을 와이핑 하기 위해 상기 허브의 외주면과 상기 가이드 키 사이에 개재되는 와이핑 키를 더 포함하는 수동변속기의 동기 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브는
    내주면에 상기 가이드 키가 끼워지는 가이드 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가이드 키는
    상기 슬리브에 대향하는 면에 상기 가이드 홈에 대향하는 결합 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 키는
    외측면에 형성되는 기어치를 더 포함하고, 상기 기어치가 상기 클러치 기어를 향해 상기 슬리브보다 더 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 와이핑 키는
    상기 허브의 외주면에 탄성 지지되도록 외주면에 결합되는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기 장치.
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