KR101559247B1 - 접촉 가이드 수단을 구비한 수동변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접촉 가이드 수단을 구비한 수동변속기에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면에 의하면, 주축의 외주면과 스플라인 결합되는 싱크로나이저 허브; 상기 싱크로나이저 허브의 외주면에서 상기 주축의 축방향으로 슬라이드 가능하게 체결되는 싱크로나이저 슬리브; 상기 주축에 대해서 상대적으로 회전가능하게 장착되는 스피드 기어; 상기 스피드 기어와 상기 싱크로나이저 슬리브를 치합시키는 도그 클러치; 및 상기 슬리브에 의해 상기 도그 클러치측으로 이동하면서 도그 클러치와 상기 싱크로나이저 슬리브의 속도를 동기화시키는 싱크로나이저 링;을 포함하고, 상기 도그 클러치는 상기 싱크로나이저 링과 접촉하는 마찰면을 구비하되, 상기 마찰면에는 탄성재질로 이루어지며, 원주상으로 배치되는 완충부재 및 분리부재를 포함하는 접촉 가이드 수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 수동변속기가 제공된다.

Description

접촉 가이드 수단을 구비한 수동변속기{MANUAL TRANSMISSION WITH A CONTACT GUIDE MEANS}

본 발명은 접촉 가이드 수단을 구비한 수동변속기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 수동변속기에 구비되는 싱크로나이저 링의 이동을 가이드하기 위한 수단을 구비한 수동변속기에 관한 것이다.

일반적으로, 수동변속기는 사용자가 변속레버를 조작하여 전달된 조작력을 이용하여 피동측 기어와 구동측 기어를 서로 결합시키는 방식으로 변속을 수행하는 장치로서, 피동측 기어와 구동측 기어의 속도차를 서로 동기와 시켜 기어간의 결합을 용이하게 하는 동기장치를 구비하게 된다.

도 1은 이러한 동기장치의 일 예를 도시한 것으로서, 도 1을 참조하면 동기장치는 싱크로나이저 허브(1), 상기 싱크로나이저 허브(1)에 시프팅 키(3)에 의해 결합된 싱크로나이저 슬리브(2), 구동측 기어(6)에 결합된 도그 클러치(5) 및 상기 도그 클러치(5)와 상기 허브(1)의 회전 속도를 동기화시키는 싱크로나이저(4)를 포함한다. 그리고, 상기 싱크로나이저(4)는 상기 도그 클러치(5)와 접촉하는 마찰면을 구비하는 이너링(4a), 미들링(4b) 및 아우터링(4c)을 구비한다.

아울러, 상기 동기장치는 상기 시프팅 키(3)와 싱크로나이저 슬리브(2) 사이에 배치되는 디텐트 볼 기구(10)를 구비한다. 상기 디텐트 볼 기구(10)는 디텐트 볼(11) 및 상기 디텐트 볼(11)을 탄성적으로 지지하는 지지 스프링(15)을 구비하며, 상기 디텐트 볼(11)은 상기 시프팅 키(3)에 형성된 볼 안착홀(12) 및 상기 싱크로나이저 슬리브(2)의 슬리브 내주면(13)에 형성된 볼 안착홈(14) 사이에 배치된다.

상기 동기장치의 작동을 개략적으로 설명하면, 도시되지 않은 시프트 포크가 변속레버의 조작에 의해 회동되면서 상기 싱크로나이저 슬리브(2)를 상기 구동측 기어(6)로 이동시키게 된다. 이 과정에서 상기 싱크로나이저(4)가 상기 도그 클러치(5)와 접촉하게 되고, 마찰로 인해 도그 클러치의 회전속도가 상기 싱크로나이저 슬리브(2)의 회전속도와 일치하게 되면서 변속이 이루어지게 된다.

따라서, 상술한 바와 같은 일련의 변속이 원활하게 이루어지기 위해서는 싱크로나이저(4)가 상기 도그 클러치(5)와 정확히 접촉되어야 하지만, 제조과정 상의 편차 및 구조상의 한계 등으로 인해서 접촉이 불균일하게 이루어지는 경우가 생기게 된다. 이 경우, 변속과정에서 싱크로나이저가 인접한 구조물 사이에 끼이거나 변속 후에 원위치로 복귀하지 못하여, 변속시 걸리는 느낌을 주어 제품의 품질을 저하시키는 원인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 싱크로나이저가 도그 클러치치와 균일하게 접촉하도록 할 수 있는 수동변속기를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 주축의 외주면과 스플라인 결합되는 싱크로나이저 허브; 상기 싱크로나이저 허브의 외주면에서 상기 주축의 축방향으로 슬라이드 가능하게 체결되는 싱크로나이저 슬리브; 상기 주축에 대해서 상대적으로 회전가능하게 장착되는 스피드 기어; 상기 스피드 기어와 상기 싱크로나이저 슬리브를 치합시키는 도그 클러치; 및 상기 슬리브에 의해 상기 도그 클러치측으로 이동하면서 도그 클러치와 상기 싱크로나이저 슬리브의 속도를 동기화시키는 싱크로나이저 링;을 포함하고, 상기 도그 클러치는 상기 싱크로나이저 링과 접촉하는 마찰면을 구비하되, 상기 마찰면에는 탄성재질로 이루어지며, 원주상으로 배치되는 완충부재 및 분리부재를 포함하는 접촉 가이드 수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 수동변속기가 제공된다.

본 발명의 상기 측면에서는 도그 클러치에 형성되는 접촉면에 완충부재 및 분리부재를 구비하여, 싱크로나이저 링이 도그 클러치의 접촉면에 접촉하기에 앞서 상기 완충부재 또는 분리부재와 접촉되도록 하고 있다. 이를 통해서, 싱크로나이저 링이 상기 접촉면에 대해서 평행하게 이동하도록 가이드할 수 있고, 접촉면 전체에 걸쳐서 균일한 접촉이 이루어지도록 할 수 있다.

여기서, 상기 완충부재는 코일 스프링의 형태를, 분리부재는 만곡된 판 스프링의 형태를 가지며, 완충부재의 축방향 돌출길이가 분리부재의 축방향 돌출길이보다 크게 형성될 수 있다.

또한, 상기 완충부재 및 분리부재는 원주 상에서 교호적으로 배치될 수 있다.

또한, 상기 완충부재는 상기 분리부재에 비해서 낮은 스프링 상수를 갖도록 할 수 있다.

또한, 상기 싱크로나이저 링은 상기 주축의 축방향 외측에 구비되는 아우터링; 상기 아우터링의 내측에 구비되는 중간링; 및 상기 중간링의 내측에 구비되는 이너링;을 포함하고, 상기 접촉 가이드 수단은 상기 아우터링의 측면과 접하도록 배치될 수 있다.

여기서, 상기 중간링에는 복수 개의 돌기부가 상기 도그 클러치측으로 연장되도록 형성되고, 상기 도그 클러치에는 상기 돌기부가 수용되는 안내홀이 형성될 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 측면들에 의하면, 싱크로나이저 링이 도그 클러치의 접촉면에 대해서 평행하게 접근하도록 가이드되므로 변속시에 싱크로나이저 링이 끼이거나, 불균일한 접촉으로 인해 소음이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.

아울러, 변속이 완료된 후에도 상기 분리부재에 의해 신속하게 싱크로나이저 링이 도그 클러치의 접촉면으로부터 분리되므로 변속시에 사용자에게 전달되는 조작감을 개선할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 일반적인 수동변속기의 동기장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수동변속기의 일 실시예를 도시한 분해사시도이다.
도 3은 상기 실시예를 도시한 단면도이다.
도 4는 상기 실시예의 작동과정을 개략적으로 도시한 모식도이다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수동변속기의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 수동변속기의 일 실시예를 도시한 분해사시도로서, 도 2를 참조하면 상기 실시예(100)는 주축(도 2 참조)의 최외측에서 주축의 축방향을 따라서 이동하도록 배치되는 슬리브(110)를 포함한다. 상기 슬리브(110)는 내주면에 후술할 허브 및 도그 클러치와 결합되는 스플라인(112)을 구비하며, 외주면에는 도시되지 않은 시프트 포크가 체결되기 위한 포크홈(114)이 형성된다.

상기 슬리브(110)의 내측에 허브(120)가 배치된다. 상기 허브(120)는 상기 주축과 함께 회전하도록 스플라인(미도시) 등을 통해서 주축에 체결되며, 외주면에는 상기 슬리브(110) 내주면에 구비되는 스플라인과 결합되는 허브 스플라인(122)이 형성된다. 상기 슬리브(110)는 상기 허브 스플라인(122)을 따라서 주축의 축방향을 따라서 이동 가능하게 설치되는 반면에, 상기 허브(120)는 주축에 대해서 움직이지 않도록 고정되는 점에서 차이를 갖는다.

상기 허브(120)의 양측면에 싱크로나이저 링이 각각 배치된다. 상기 싱크로나이저 링은 아우터링(130), 중간링(140) 및 이너링(150)을 포함하며, 상기 아우터링(130)의 내측에 중간링(140)이 위치하고, 중간링(140)의 내측에 이너링(150) 위치하도록 배치된다.

상기 아우터링(130)의 외주면에는 복수 개의 기어이(132)가 형성되는데, 상기 기어이(132)는 동기 과정에서 상기 슬리브가 도그 클러치의 외주면에 형성된 스플라인과 용이하게 치합되도록 한다.

아우터링(130)의 내부에 위치하는 상기 중간링(140)은 아우터링(130)의 내주면과 접촉하는 테이퍼면(142)을 구비하고, 상기 도그 클러치측으로 돌출되는 3개의 돌기부(144)를 포함한다. 상기 테이퍼면(142)은 상기 아우터링(130)의 이동으로 인해 전달되는 조작력을 상기 이너링(150)으로 전달하는 역할을 하며, 상기 돌기부(144)는 상기 도그 클러치로의 이동을 가이드하는 역할을 하게 된다. 상기 돌기부(144)의 기능에 대해서는 후술한다.

상기 중간링(140)의 내측에 이너링(150)이 위치한다. 상기 이너링(150)은 상기 아우터링(130)과 함께 상기 도그 클러치의 마찰면과 접촉하며, 그 외주면(152)은 상기 중간링(140)의 내주면과 접촉하게 된다. 따라서, 상기 아우터링이 슬리브의 이동에 의해서 도그 클러치측으로 이동하는 것에 의해, 상기 중간링 및 이너링이 순차적으로 접촉하게 되고, 아우터링 및 이너링의 일측면은 상기 도그 클러치의 마찰면과 접하면서 싱크로나이즈 링과 도그 클러치의 회전이 동기화된다.

상기 도그 클러치(160)는 외주면에 상기 슬리브와 맞물리기 위한 기어이(162)가 구비되고, 내주면에는 스피드 기어와 결합되기 위한 스플라인(164)이 형성되어 있다. 아울러, 상기 싱크로나이즈 링과 대향하는 측면은 마찰면(166)으로서 기능하게 된다. 여기서, 상기 마찰면(166)에는 복수 개의 안내홀(161)이 구비되는데, 상기 안내홀(161)은 상술한 중간링(140)의 돌기부(144)가 삽입될 수 있는 공간을 제공한다. 상기 돌기부(144)가 상기 안내홀(161)의 내부에 삽입되면서 상기 중간링이 올바른 위치로 이동하도록 가이드하게 된다.

그리고, 상기 마찰면(166)에는 완충부재로서의 제1 스프링(168)이 원주상을 따라서 등간격으로 배치되어 있다. 아울러, 각각의 제1 스프링(168)의 사이에는 분리부재로서의 제2 스프링(169)이 역시 원주상을 따라서 등간격으로 배치되어 있다. 이로 인해서, 3개의 제1 스프링과 3개의 제2 스프링이 교호적으로 원주상에 배치되게 된다.

상기 제1 스프링은 코일 스프링의 형태를 가지며, 제2 스프링은 상기 아우터링을 향하여 만곡된 판 스프링의 형태를 갖는다. 그리고, 제1 스프링의 축방향 돌출길이는 제2 스프링의 축방향 돌출길이에 비해서 상대적으로 길게 형성되며, 경우에 따라서는 제1 스프링이 제2 스프링 보다 더 작은 스프링 상수를 가질 수도 있다. 한편, 상기 제1 및 제2 스프링은 반드시 도시된 형태의 스프링으로 이루어질 필요는 없고, 상기 아우터링에 탄성력을 작용시킬 수 있는 형태를 갖는 임의의 탄성부재일 수 있다. 일예로, 상기 제1 및 제2 스프링 모두가 코일 스프링의 형태를 갖도록 할 수도 있다.

상기 제1 및 제2 스프링은 모두 상기 싱크로나이즈 링과 대향하도록 배치되며, 그 중에서도 아우터링의 측면과 대향하도록 배치된다. 그리고, 상기 제1 및 제2 스프링은 상기 마찰면(166)에 형성된 스프링 삽입홈(163)의 내부에 수용된 상태로 고정되며, 상기 아우터링이 상기 마찰면과 접촉한 경우에 상기 제1 및 제2 스프링은 모두 상기 스프링 삽입홈(163)의 내부에 수용된 상태에 있게 된다. 이를 통해서, 제1 및 제2 스프링이 사이에 개재되더라도, 상기 아우터링과 마찰면이 고르게 접촉할 수 있도록 한다.

한편, 상기 싱크로나이저 링 및 도그 클러치는 상기 허브의 양측면에 위치하는 것이지만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해서 일측면에 배치된 싱크로나이저 링 및 도그 클러치에 대해서만 설명하였음을 이해하여야 한다. 아울러, 상기 실시예에서는 3개의 링에 의해 싱크로나이저 링이 구성되어 있으나, 본 발명은 하나의 싱크로나이저 링을 갖는 경우에도 적용될 수 있음은 물론이다.

이제 상기 실시예의 작동에 대해서 설명한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 주축(103) 상에 고정된 허브(120)의 외주부에 배치된 슬리브(110)가 시프트 포크에 의해 좌측으로 이동하게 되면, 상기 싱크로나이저 링이 도그 클러치(160)를 향하여 이동하게 된다. 싱크로나이저 링의 일측면이 완전히 도그 클러치(160)와 접촉하면 도그 클러치와 싱크로나이저 링의 회전 속도차에 비례하는 제동 토크가 싱크로나이저 링에 작용하게 되고, 이로 인해 도그 클러치와 슬리브의 회전속도가 동기화된다.

그러나, 제조상의 공차 또는 차량의 운행조건 변화 등의 원인으로 인해서 도 4에 도시된 바와 같이 상기 싱크로나이저 링, 특히 아우터링이 상기 도그 클러치(160)에 대해서 평행하지 않은 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 도그 클러치와 아우터링의 대향면에서 연장되는 두 개의 직선(L1, L2)이 소정 각도를 갖도록 배치될 수 있다. 이러한 상태에서, 아우터링이 도그 클러치의 접촉면에 접촉하게 되면, 아우터링의 일부(도 4에서는 상단부)가 먼저 접촉하게 되어 아우터링, 중간링 및 이너링 사이에서의 끼임이 발생될 수 있고, 과도한 소음이 유발될 수도 있다. 이 경우, 변속감도 저하되게 된다. 이러한 현상은 냉간 시동시에, 각 부품 사이에 충분한 공차가 확보되지 않을 때에 특히 더 발생하게 된다. 이로 인해서, 제조시에 보다 정밀한 공차관리가 요구되고, 그에 따른 생산성 저하 및 제조비용 증가로 이어지는 문제가 있을 수 있다.

그러나, 상기 실시예에서는 도 4와 같이 아우터링이 경사지게 접근하더라도, 상기 제1 스프링에 의해서 끼임이 발생하기 이전에 평행상태로 가이드된다. 구체적으로, 이너링의 상단부가 제1 스프링에 의해 밀려서 후퇴하게 되고, 그 반발력으로 인해 하단부가 마찰면측으로 접근하게 되지만 이 역시 다른 제1 스프링에 의해 저지되어, 결과적으로 평행한 상태를 유지하면서 도그 클러치로 접근하게 되는 것이다.

한편, 변속이 완료된 후에는 시프트 포크의 조작력에 상기 제2 스프링의 반발력이 더해져서 보다 신속한 분리가 가능해진다. 만일, 끼임이 발생하였다 하더라도, 상기 제2 스프링의 반발력에 의해 용이하게 끼임 상태에서 해제될 수 있다.

Claims (7)

1. 주축의 외주면과 스플라인 결합되는 싱크로나이저 허브;
   상기 싱크로나이저 허브의 외주면에서 상기 주축의 축방향으로 슬라이드 가능하게 체결되는 싱크로나이저 슬리브;
   상기 주축에 대해서 상대적으로 회전가능하게 장착되는 스피드 기어;
   상기 스피드 기어와 상기 싱크로나이저 슬리브를 치합시키는 도그 클러치; 및
   상기 슬리브에 의해 상기 도그 클러치측으로 이동하면서 도그 클러치와 상기 싱크로나이저 슬리브의 속도를 동기화시키는 싱크로나이저 링;을 포함하고,
   상기 도그 클러치는 상기 싱크로나이저 링과 접촉하는 마찰면을 구비하되, 상기 마찰면에는 탄성재질로 이루어지며, 원주상으로 배치되는 완충부재 및 분리부재를 포함하는 접촉 가이드 수단이 구비되며,
   상기 완충부재는 코일 스프링의 형태를, 분리부재는 만곡된 판 스프링의 형태를 가지며, 완충부재의 축방향 돌출길이가 분리부재의 축방향 돌출길이보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 완충부재 및 분리부재가 수용되는 수용홈이 상기 도그 클러치의 마찰면에 오목하게 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 완충부재 및 분리부재는 원주 상에서 교호적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 수동변속기.
5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 완충부재는 상기 분리부재에 비해서 낮은 스프링 상수를 갖는 것을 특징으로 하는 수동변속기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 싱크로나이저 링은
   상기 주축의 축방향 외측에 구비되는 아우터링;
   상기 아우터링의 내측에 구비되는 중간링; 및
   상기 중간링의 내측에 구비되는 이너링;을 포함하고,
   상기 접촉 가이드 수단은 상기 아우터링의 측면과 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 수동변속기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 중간링에는 복수 개의 돌기부가 상기 도그 클러치측으로 연장되도록 형성되고, 상기 도그 클러치에는 상기 돌기부가 수용되는 안내홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기.
   

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