KR102341102B1 - 마찰 링, 동기화 링, 동기화 유닛 및 차량용 가변비 기어 전동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변비 기어 전동 장치의 동기화 유닛(2)을 위한 마찰 링(1)에 관한 것이다. 이 마찰링(1)은 원추형 마찰 링체를 포함하고, 이 마찰체는 내측 마찰면 및 외측 설치면을 가지며, 상기 마찰면 및 설치면은 각각 축방향 마찰 링 축선(4)에 수직하게 연장되어 있는 레이디얼 둘레 방향으로 마찰 링체를 에워싼다. 마찰 링체(3)는, 작동시 동기화 유닛(2)에서 마찰 링(1)이 실질적으로 마찰 링 축선을 따라 동기화 링(7)에 대해 움직이는 것을 억제하기 위한 돌출부(9)를 포함한다.

Description

마찰 링, 동기화 링, 동기화 유닛 및 차량용 가변비 기어 전동 장치{FRICTION RING, SYNCHRONIZER RING, SYNCHRONIZING UNIT AS WELL AS A VARIABLE RATIO GEAR TRANSMISSION FOR A VEHICLE}

본 발명은 독립 청구항들의 전제부에 따른, 선택가능한 가변비의 기어 전동 장치의 동기화 유닛을 위한 마찰 링, 동기화 링, 동기화 유닛, 그리고 차량용 가변비 기어 전동 장치에 관한 것이다.

기계적이고 선택가능한 가변비 기어 전동 장치, 예컨대 차량의 전동 장치에서, 동기화 링은 기어 전환시 기어 휠과 기어 축 사이에 일어나는 상대 속도들을 서로 동기화시키는 역할을 한다. 이와 관련하여 동기화는 대응하는 마찰 파트너들 간의 마찰로 이루어지게 된다. 이러한 전동 장치의 기능 및 동기화 과정은 그 자체 알려져 있고 당업자에게 더 이상 자세히 설명될 필요는 없다.

조기 마모를 방지하고/방지하거나 마찰 특성을 개선하기 위해, 동기화 링의 마찰면에 마찰 층을 제공하는 것이 알려져 있으며, 그 동기화 링은 보통 황동 또는 강과 같은 금속 또는 금속 합금으로 제조된다. 이와 관련하여 매우 다양한 마찰 층, 예컨대 몰리브덴으로 만들어진 열 스프레이 층, 탄소 마찰층 또는 다른 재료로 만들어진 마찰층이 사용되고 있다.

가변비 기어 전동 장치를 위한 동기화 유닛 또는 이 동기화 유닛의 개별적인 부품은 종래 기술에서 다양하게 또한 상세하게 설명되어 있다.

에컨대, 수동 변속 전동 장치 및 이중 클러치 전동 장치가 오늘날 많은 용도에서 특히 크로스 휠 구동으로 컴팩트한 중형 차량에서 사용되고 있는 주된 종류의 전동 장치이다. 이들 종류의 전동 장치의 전환 특성은 실질적으로는, 오늘날 소위 보그 워너(Borg-Warner) 개념에 기초한 원리를 갖는 동기화에 의해 결정된다. 작은 전환력 및 높은 전환의 편안함과 함께 더 짧은 전환 시간을 실형하기 위한 높은 효율이, 더욱더 중요해 지고 있는 동기화 시스템에서 요구되고 있다.

이와 관련하여, 전통적인 보그 워너 동기화의 기하학적 구성은 효율과 전환의 편안함에 대한 목적의 상충으로 결정된다. 높은 효율은 마찰 페어링(pairing)의 매우 작은 원추각으로 얻어지며, 원추의 보강 효과는 더 낮은 작동력에도 불구하고 높은 동기화 토크를 발생시키게 된다. 이와는 대조적으로, 자동 잠금 효과(마찰면의 해제를 방지하고 운전자의 전환의 편안함을 실질적으로 현저히 해치게 됨)는 원추각의 최소화를 자연적으로 제한하게 된다. 그러므로, 동기화의 최적화는 항상 효율과 전환의 편안함 간의 절충인 것이다.

전동 장치에 익숙한 사람들에게는 잘 알려져 있는 MT 전동 장치, AMT 전동 장치 및 DCT 전동 장치에 사용되는 주된 동기화는 통상적인 보그 워너 설계로 구성된다. 더 높은 전환 성능과 토크에 대한 지속적인 요구로 인해, 2-중, 3-중 그리고 특정의 적절한 용도에서는 심지어 4-중의 마찰면을 갖는 까다로운 다중 원추형 동기화 장치가 이를 바탕으로 개발되었다. 이들 고도로 개발된 동기화 모듈은 다중 마찰면에 의해 성능과 토크 용량을 증가시켰다. 그럼에도 불구하고, 그 모듈은 상응하는 전동 장치의 복잡성, 가격 및 특히 중량도 증가시켰다.

EP 0 280 136 A1 에는, 단계적 비의 자동차 기어 장치를 위한 동기화 요소가 개시되어 있는데, 이 동기화 요소는 본체 및 마찰체를 갖는다. 마찰체는 축방향으로 본체에 확고한 잠금으로 고정되며 원주 방향으로 본체에 부유 방식으로 지지된다.

예비 공개되지 않은 EP 2 677 187 A1 에는, 가변비의 기어 전동 장치의 동기화 유닛을 위한 마찰링이 개시되어 있는데, 여기서는 내측 마찰면이 미리 정해질 수 있는 마찰각으로 연장되어 있고 또한 외측 설치면이 미리 정해질 수 있는 설치각으로 연장되어 있으며, 각각은 마찰 링 축선을 따라 원추형으로 연장되어 있고, 마찰각은 설치각과 다르게 되어 있다. 이 마찰 링은 예컨대 복수의 마찰 링 세그먼트로 만들어질 수 있다.

그러나, 이미 공지된 마찰 링은 동기화 유닛에 그리고/또는 그 안에 장착되면 분할로 인해 어떤 상황 하에서의 취급시 복잡하고/복잡하거나 비용이 많이 들 수 있다. 더욱이, 마찰 링과 동기화 링은 축방향으로 서로에 대해 충분히 정확히 위치되지 않을 수 있거나 또는 작동시 축방향 변위가 일어날 수도 있다.

그러므로, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 피하는 것인데, 특히 마찰 링의 설치가 간단하고 마찰 링과 동기화 링의 서로에 대한 축방향 위치가 설치 및 작동시 보다 신뢰적으로 세팅될 수 있으며 또한 높은 전환의 편안함이 얻어질 수 있도록 동기화 유닛을 위한 마찰 링 및 동기화 링을 제공하는 것이다.

이들 목적은 독립 청구항들에 따른 마찰 링, 동기화 링, 동기화 유닛, 및 가변비 기어 전동 장치로 달성된다.

종속항은 본 발명의 특히 유리한 실시 형태에 관한 것이다.

본 발명은 가변비 기어 전동 장치의 동기화 유닛을 위한 마찰 링에 관한 것이다. 이 마찰링은 원추형 마찰 링체를 포함하고, 이 마찰 링체는 내측 마찰면 및 외측 설치면을 가지며, 상기 마찰면 및 설치면은 각각 축방향 마찰 링 축선에 수직하게 연장되어 있는 레이디얼 둘레 방향으로 마찰 링체를 에워싼다. 마찰 링체는, 작동시 동기화 유닛에서 마찰 링이 실질적으로 상기 마찰 링 축선을 따라 동기화 유닛의 다른 부품에 대해 움직이는 것을 억제하기 위한 억제 장치를 포함한다. 상기 부품은 특히 동기화 링이다.

이에 따른 이점으로, 마찰 링은 마찰 링 축선에 평행한 운동이 실질적으로 제한될 수 있도록 상기 억제 장치에 의해 마찰 링 축선에 대해 설치될 수 있다. 이리하여, 마찰 링이 간단하게 설치될 수 있고/있거나 작동시 더욱 신뢰적인 위치 결정이 가능하게 되며, 이에 따라 작동이 더욱 신뢰적으로 된다.

상기 억제 장치는 바람직하게는, 마찰 링이 마찰 링 축선에 평행한 마찰 링의 최대 높이(H)의 최대 25%, 바람직하게는 최대 15% 로 마찰 링 축선에 평행하게 동기화 링에 대해 변위될 수 있도록 구성되어 있다.

상기 동기화 유닛은 일반적으로 부품으로서 슬라이딩 커플링, 동기화 허브, 동기화 링 및 기어 휠을 포함하며, 이들은 마찰 링 축선에 대해 동축으로 배치된다.

억제 장치는 특히 예컨대 접착제 결합 및/또는 용접으로 마찰 링에 고정될 수 있다. 억제 장치는 바람직하게는 마찰 링의 일체적 부분으로 되어 있는데, 이 부분은 예컨대 성형 과정 또는 스탬핑 가공 중에 마찰 링과 일체적으로 형성된다.

본 발명에 따르면, 상기 내측 마찰면은 마찰링 축선을 따라 원추형으로 미리 정해질 수 있는 마찰각(α₁)으로 연장되어 있고, 외측 설치면은 상기 마찰링 축선을 따라 원추형으로 미리 정해질 수 있는 설치각(α₂)으로 연장되어 있으며, 마찰각(α₁)은 설치각(α₂)과 다르게 되어 있다. 설치각(α₂)은 바람직하게는 마찰각(α₁) 보다 크다.

종래 기술에서 오랫 동안 알려져 있던, 효율과 전환의 편안함에 대한 목적의 상충이 이렇게 해서 신뢰적으로 해결된다. 한편, 내측 마찰면 및 외측 설치면의 이러한 배치에 의해 마찰 페어링의 높은 효율, 즉 보강 효과가 얻어지며, 따라서 낮은 작동력에도 불구하고 원추는 높은 동기화 토크를 발생시킬 수 있다. 다른 한편, 알려져 있는 유해한 자동 잠금 효과(마찰면의 해제를 방지하거나 적어도 더욱 어렵게 하며 운전자에 대한 전환의 편안함을 실질적으로 현저히 해치게 됨)가 동시에 실제로 완전히 회피된다.

상기 마찰 링은 바람직하게는 치형 휠 측을 포함하는 동기화 링 안에 삽입될 수 있고, 상기 억제 장치는 그의 의도된 목적에 따른 사용시 상기 치형 휠 측으로부터 먼쪽에 있는 단부에 배치된다. 다시 말해, 마찰 링은 설치 상태에서 상기 치형 휠 측으로부터 먼쪽에 있는 단부에서 억제 장치를 갖는다.

마찰 링과 동기화 링은 특히, 마찰 링의 억제 장치와 동기화 링 사이의 형상 부합에 의해 작동시 동기화 유닛의 다른 부품에 대한 마찰 링의 운동이 동기화 유닛에서 실질적으로 마찰 링 축선을 따라 제한될 수 있도록 구성되어 있다. 그러한 형상 부합은 마찰 링의 요소가 예컨대 동기화 링에 있는 절개부에 결합함으로써 일어날 수 있으며, 이렇게 해서, 작동시 동기화 링에 대한 마찰 링의 운동이 동기화 유닛에서 실질적으로 마찰 링 축선을 따라 제한될 수 있으며, 마찰 링 축선을 중심으로 하는 마찰 링과 동기화 링의 상대적인 회전 운동이 적어도 하나의 각도 구역에서 가능하게 된다.

동기화 링은 일반적으로 동기화 유닛의 슬라이딩 커플링과 상호 작용하기 위해 마찰 링 축선에 실질적으로 평행한 동기화 링의 축방향으로 치형 휠을 갖는 단부를 갖는다. 마찰 링은 보통 치형 휠 측에서 동기화 링에 삽입되어 고정된다. 상기 치형 휠 측으로부터 먼쪽에 있는 단부에 억제 장치를 배치함으로써, 마찰 링이 치형 휠 측으로부터 변위되지 않도록 고정되고 안전하게 간단히 설치될 수 있다는 이점이 얻어진다.

상기 억제 장치는 바람직하게는 적어도 하나의 돌출부로 되어 있다. 적어도 하나의 돌출부는 특히 마찰 링 축선에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 상기 적어도 하나의 돌출부는 특히 적어도 부분적으로 둘레 방향에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다.

이에 따른 이점으로, 마찰 링은 상기 돌출부에 의해 동기화 링에 걸릴 수 있고, 그래서 마찰 링이 동기화 링의 치형 휠 측으로부터 변위되는 것이 형상 부합에 의해 제한될 수 있다. 그래서, 마찰 링이 동기화 링에 양호하게 고정될 수 있고 동시에 신뢰적인 작동이 보장된다.

본 발명의 다른 양태는, 가변비 기어 전동 장치의 동기화 유닛을 위한 마찰 링에 관한 것이다. 이 마찰 링은 특히 전술한 바와 같이 구성된다. 마찰 링은 원추형 마찰 링체를 포함하고, 이 마찰 링체는 내측 마찰면 및 외측 설치면을 가지며, 상기 마찰면 및 설치면은 각각 축방향 마찰 링 축선에 수직하게 연장되어 있는 레이디얼 둘레 방향으로 마찰 링체를 에워싼다. 상기 마찰 링체는, 적어도 하나의 슬릿을 갖는 슬릿 마찰 링체로 되어 있다. 마찰 링체는 제 1 확장 상태에서 제 1 반경(R₁)을 가지며 제 2 압축 상태에서는 제 2 반경(R₂)을 갖는다. 마찰 링체는 특히 정확히 하나의 슬릿을 갖는다.

이에 따른 이점으로서, 마찰 링은 단일 부품으로 구성될 수 있고 또한 반경은 가변적이여서 마찰 링의 설치가 간단하게 될 수 있다. 또한, 마찰 링이 동기화 링에서 단일 부품 설계로 되어 있기 때문에 마찰 링의 신뢰적인 고정이 가능하게 되고, 그리하여 작동 신뢰성이 증가 된다.

마찰면의 작은 각으로, 용도 및 실시 형태에 따라서는 치형 휠 원추에서 자동 잠금이 일어날 수 있다. 마찰 링이 절개(slitting)되어 있음으로 해서 이를 피할 수 있다는 다른 이점이 얻어진다.

"슬릿 마찰 링"은 특히 마찰 링을 관통하는 관통 슬릿을 가질 수 있는데, 그러한 슬릿은 둘레 방향에 대해 0°또는 180°가 아닌 각으로 배치된다.

마찰 링체에 있는 슬릿은 바람직하게는 둘레 방향에 평행한 평균 폭(B)을 갖는데, 이 폭은 그 마찰 링체의 둘레의 최대 5 mm, 바람직하게는 최대 2 mm 에 걸쳐 있다. 이에 따른 이점으로서, 설치가 간단하게 되고 동시에 작동시 마찰 링에 의해 양호한 마찰 효과가 나타나게 된다.

슬릿은 마찰 링 축선에 실질적으로 평행하게 배치된다.

마찰각(α₁)이 설치각(α₂)과 동일하다면, 적어도 하나의 슬릿을 갖는 마찰 링체를 갖는 상기 마찰 링이 또한 유리하게 실현가능하다.

상기 마찰 링체는 바람직하게는 복수의 개별적인 마찰 링 세그먼트를 포함하는 분할형 마찰 링체이며, 상기 마찰 링 세그먼트는 링형의 마찰 링체를 형성하며, 그래서 설치 상태에서 상기 마찰 링체는 제 1 확장 상태에서 제 1 반경(R₁)을 가지며 제 2 압축 상태에서는 제 2 반경(R₂)을 갖는다.

마찰면의 더 작은 각으로, 용도 및 실시 형태에 따라서는 치형 휠 원추에서 자동 잠금이 일어날 수 있다. 이렇게 해서 분할로 인해, 이를 피할 수 있다는 이점이 얻어진다.

회전 방지 요소가 바람직하게는 마찰 링체에 제공되어 있고, 그 회전 방지 요소는 바람직하게는 마찰 링 축선을 따라 그리고/또는 그 마찰 링 축선에 수직하게 연장되어 있다. 회전 방지 요소는 특히, 동기화 링 또는 기어 휠에 대한 회전이 실질적으로 방지될 수 있도록 구성될 수 있다.

마찰각(α₁)이 설치각(α₂)과 동일하다면, 회전 방지 요소를 갖는 마찰 링체를 갖는 상기 마찰 링이 또한 유리하게 실현가능하다.

마찰 코팅, 특히 탄소 마찰 라이너 형태의 마찰 코팅이 상기 마찰면 및/또는 설치면에 제공되어 있다. 이에 따른 이점으로서, 마찰 페어링의 높은 기계적 및/또는 열적 하중이 적어도 부분적으로 보상될 수 있다. 또한, 마찰 코팅은 마찰 링의 마찰 파트너, 예컨대 동기화 링 또는 기어 휠에 배치된다.

마찰 링은 바람직하게는 스탬핑 가공된 강 부품 또는 성형된 판금 부품을 갖는다. 이에 따른 이점으로서, 산업적 대량 생산이 특히 간단하거나 저렴하게 된다.

본 발명의 다른 양태는, 마찰각(α₁)이 설치각(α₂)과 다른 마찰 링을 갖는 동기화 링에 관한 것이다. 이 동기화 링은, 마찰 링이 작동시 동기화 유닛에서 실질적으로 마찰 링 축선을 따라 변위하는 것을 억제하기 위한 적어도 하나의 변위 방지 요소를 포함한다.

이는 억제 장치에 대해 전술한 바와 동일한 이점을 갖는다.

마찰 링과 동기화 링은 특히, 마찰 링과 동기화 링의 변위 방지 요소 사이의 형상 부합에 의해 작동시 동기화 유닛의 다른 부품에 대한 마찰 링의 운동이 동기화 유닛에서 실질적으로 마찰 링 축선을 따라 제한될 수 있도록 구성되어 있다.

상기 변위 방지 요소는 바람직하게는 동기화 유닛의 치형 휠 측에 배치된다. 특히 번위 방치 요소는 예컨대 접착제 결합 및/또는 용접으로 마찰 링에 고정될 수 있다. 변위 방지 요소는 특히 마찰 링의 일체적 부분으로 될 수 있는데, 이 부분은 특히 예컨대 성형 과정 또는 스탬핑 가공 중에 동기화 링과 일체적으로 형성된다.

상기 변위 방지 요소는 바람직하게는 적어도 하나의 탭(tab)으로 되어 있고, 이 적어도 하나의 탭은 상기 마찰 링 축선에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 또한 특히 상기 적어도 하나의 탭은 적어도 부분적으로 둘레 방향에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다.

본 발명의 다른 양태는 전술한 바와 같은 마찰 링 또는 전술한 바와 같은 동기화 링을 갖는 동기화 유닛에 관한 것이다.

상기 동기화 유닛은 바람직하게는 슬라이딩 커플링, 동기화 허브, 동기화 링 및 기어 휠을 더 포함하며, 이들은 마찰 링 축선에 대해 동축으로 배치되며, 그래서 작동 상태에서 동기화 링은 슬라이딩 커플링에 의해 기어 휠을 향하는 방향으로 마찰 링 축선을 따라 마찰 링과 함께 변위될 수 있으며, 따라서 마찰 링체의 내측 마찰면이 상기 기어 휠과 결합할 수 있다.

본 발명의 다른 양태는, 차량, 특히 승용차, 운반차 또는 트럭을 위한 가변비 기어 전동 장치로서, 전술한 바와 같은 따른 마찰 링 또는 동기화 유닛을 갖는 가변비 기어 전동 장치에 관한 것이다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 더 나은 이해를 위한 실시 형태를 참조하여 이하에서 더 자세히 설명할 것이며, 본 발명은 그 실시 형태에 한정되지 않는다.

도 1a 은 분할형 마찰 링체를 갖는 마찰 링이 확장 상태에 있는 것을 나타낸다.
도 1b 는 도 1a 에 따른 마찰 링이 압축 상태에 있는 것을 나타낸다.
도 1c 는 도 1a 에 따른 선 l - l 을 따라 취한 단면도를 나타낸다.
도 1d 는 도 1a 또는 도 1b 에 따른 마찰 링의 일 부분을 사시도로 나타낸 것이다.
도 2a 는 반경 방향 회전 방지 요소를 갖는 분할형 마찰 링의 제 2 실시 형태를 나타낸다.
도 2b 는 도 2a 에 따른 마찰 링의 일 부분을 사시도로 나타낸 것이다.
도 3 은 동기화 유닛의 간단한 실시 형태를 나타낸다.
도 4 는 본 발명에 따른 슬릿 마찰 링이 확장 상태에 있는 것을 나타낸다.
도 5 는 도 4 의 본 발명에 따른 슬릿 마찰 링이 압축 상태에 있는 것을 나타낸다.
도 6 은 동기화 유닛에서 억제 장치를 갖는 본 발명에 따른 슬릿 마찰 링을 나타낸다.
도 7 은 동기화 유닛에서 변위 방지 요소를 갖는 본 발명에 따른 동기화 링을 나타낸다.

도 1a 및 도 1b 또는 도 1c 및 도 1d 는 분할형 마찰체를 갖는 마찰 링의 하나의 동일한 매우 간단한 실시 형태를 개략적으로 나타낸 것인데, 이하 마찰 링은 전체적으로 참조 번호 "1"로 나타나 있다.

모든 도에서 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타낸다.

도 1a 는 이와 관련하여 확장 상태에 있는 마찰 링(1)의 분해도를 나타내고, 도 1b 는 압축 상태의 마찰 링을 나타낸다. 도 1c 는 더 나은 이해를 위해 도 1a 에 따른 선 l - l 을 따른 단면도를 나타내고, 마찰 링(1)의 마찰 링 축선(4)을 따라 연장되어 있는 회전 방지 요소(5)를 더 잘 볼 수 있도록 도 1a 및 1b 에 따른 마찰 링(1)의 일 부분이 도 1d 를 참조하여 사시도로 나타나 있다.

도 1a 내지 도 1d 에 따른 마찰 링(1)은 특히 차량, 구체적으로 승용차, 운반차 또는 트럭을 위한 가변비 기어 전동 장치의 동기화 유닛(2)에 사용된다. 마찰 링(1)은 원추형 마찰 링체(3)를 포함하고, 이 링체는 내측 마찰면(301) 및 외측 설치면(302)을 가지며, 외측 설치면은 바람직하게는 다른 마찰면으로 되어 있고, 각각 축방향 마찰 링 축선(4)에 수직하게 연장되어 있는 레이디얼 둘레 방향(U)으로 마찰 링체(3)를 에워싼다. 이와 관련하여, 내측 마찰면(301)은 마찰링 축선(4)을 따라 원추형으로 미리 정해질 수 있는 마찰각(α₁)으로 연장되어 있고, 외측 설치면(302)은 상기 마찰링 축선을 따라 원추형으로미리 정해질 수 있는 설치각(α₂)으로 연장되어 있으며, 마찰각(α₁)은 본 발명에 따르면 설치각(α₂)과 다르다.

특히 도 1c 에서 볼 수 있는 바와 같이, 설치각(α₂)은 특히 바람직하게는 마찰각(α₁) 보다 크다. 이와 관련하여, 원리적으로는 마찰각(α₁)이 설치각(α₂)보다 큰 것도 가능하다.

도 1a 및 도 1 을 참조하면 명확히 알 수 있는 바와 같이, 마찰 링체(3)는 이 특정 실시 형태에서 분할형 마찰 링체(3)로 되어 있는데, 이 링체는 복수의 개별적인 마찰 링 세그먼트(31, 32, 33), 본 특정 실시 형태에서는 즉, 3개의 마찰 링 세그먼트(31, 32, 33)를 포함하고, 이들 세그먼트는 링형의 마찰 링체(3)를 형성하며, 따라서 도 1a 에 따른 제 1 확장 상태에서 마찰 링체(3)는 제 1 반경(R₁)을 가지며, 도 1b 에 따른 제 2 압축 상태에서는 제 2 반경(R₂)을 갖게 된다.

이와 관련하여, 마찰 링(1)은 예컨대 도 2a 및 2b 에 나타나 있는 바와 같이 다른 수의 마찰 링 세그먼트(31, 32, 33, 34), 또한 4개의 마찰 링 세그먼트(31, 32, 33, 34) 또는 예컨대 단지 2개 또는 그 이상의 4개 이상의 마찰 링 세그먼트(31, 32, 33, 34)로 형성될 수 있다.

이와 관련하여, 적어도 하나의 회전 방지 요소(5)가 특히 바람직하게 마찰 링체(3)에 제공되고, 바람직하게는 마찰 링 축선(4)을 따라 연장되어 있는데, 이는 특히 도 1d 에서 명확하게 알 수 있다.

도 2a 및 도 2b 는 이와 관련하여 본 발명에 따른 마찰 링(1)의 이미 언급한 다른 실시 형태를 나타내는데, 여기서 회전 방지 요소(5)는 마찰 링 축선(4)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다.

이와 관련하여, 나타나 있는 특정 실시 형태와는 독립적으로 회전 방지 요소(5)의 수는 실시 형태에 따라 다를 수 있고 어떤 원하는 수의 회전 방지 요소(5)도 제공될 수 있다는 것은 자명하다. 매우 특별한 경우에, 마찰 링(1)에 회전 방지 요소(5)가 없는 경우도 가능하며, 그리고/또는 예컨대 작동 상태에서 마찰 링(1)의 회전을 방지하는 다른 수단이 제공될 수 있다.

마찰 코팅, 특히 탄소 마찰 라이너 형태의 마찰 코팅(명확성을 위해 도면에는 명시적으로 나타나 있지 않고 마찰 페어링(pairing)에 작용하는 높은 결과적인 기계적 및/또는 열적 하중을 적어도 부분적으로 보상하는 역할을 할 수 있음)이, 특히 유리하게 마찰면(301) 및/또는 설치면(302)에 제공될 수 있다.

이와 관련하여, 마찰 링(1)은 특히 유리하게는 스탬핑(stamping) 가공된 강 부품 또는 성형된 판금 부품이며, 이는 특히 산업적 대량 생산을 특히 간단하게 또는 저렴하게 해준다.

도 3 은 마찰 링(1)을 갖는 동기화 유닛(2)을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 3 에 따른 동기화 유닛(2)은 마찰 링(1) 외에도 그 자체 공지되어 있는 방식으로, 동기화체(15)를 갖는 슬라이딩 커플링(6), 동기화 링(7) 및 기어 휠(8)을 포함하며, 상기 구성 요소들은 마찰 링 축선(4)에 대해 동축으로 배치되며, 그래서 작동 상태에서 동기화 링(7)은 슬라이딩 커플링(6)에 의해 기어 휠(8)을 향하는 방향으로 마찰 링 축선(4)을 따라 마찰 링(1)과 함께 변위될 수 있으며, 따라서 마찰 링체(3)의 내측 마찰면(301)이 기어 휠(8)과 결합할 수 있다.

이와 관련하여, 동기화 링(2)은 도 3 에 있는 통상적인 구성의 스탬핑 가공된 강으로 제조된다. 이와 관련하여, 동기화 링(7)의 원추는 동일한 큰 내각(α₂), 즉 마찰 링(1)의 설치각(α₂)과 동일한 각도를 가지며, 동기화 링(7)은 분할형 마찰 링(1)을 위한 커플링 포켓(그 자체 알려져 있고 더 이상 자세히 나타나 있지 않음)을 갖는다. 도 3 에 따른 분할형 마찰 링(1)은 동일한 크기의 3개의 마찰 링 세그먼트(31, 32, 33)으로 분할되어 있고, 이들 세그먼트는 명확성을 위해 도 3 에 자세히 나타나 있지 않다. 이와 관련하여, 본 발명에 따른 마찰 링(1)은 설치각(α₂)을 갖는 설치면(302)을 가지며, 설치면(302)은 분리면으로서 사용된다. 마찰 링(1)의 내부 원추는 마찰각(α₁)을 갖는 마찰면(301)으로 형성되며, 여기서 α₁ ＜ α₂ 이다. 이 내부 원추면, 즉 마찰면(301)은 동기화에 사용된다.

작동 상태에서, 동기화 링(7)은 치형 휠로 되어 있는 기어 휠(8)로 향하는 방향으로 축방향으로 변위되며, 그래서 마찰 링(1)의 3개의 마찰 링 세그먼트(31, 32, 33)가 또한 각(α₂)으로 커버된다. 그리고 동기화 링(7) 및 분할형 마찰 링(1)은 함께 동시에 움직이며 내부 원추, 즉 마찰각(α₁)을 갖는 마찰면(301)으로 기어 휠(8)과 결합하고, 이 기어 휠은 마찬가지로 원추각(α₁)을 갖는 대응하는 상대 원추를 갖는다. 동기화 링(7)은 제어가능하고 통상적인 동기화 링(7)으로서 인덱스된다. 슬라이딩 커플링(6)의 치부는 동기화 링(7)의 치부와 접촉하고 또한 그래서 다른 속도로 분할형 마찰 링(1)과 기어 휠(8) 사이에 토크를 발생시킨다.

동기화 후, 속도차가 영이면, 슬라이딩 커플링(6)은 축방향으로 움직이면서 동기화 링 치부를 지나서 기어 휠(8)의 측면의 치부와 접촉하게 된다. 이 결과, 동기화 링(7)에는 축방향 힘이 더 이상 작용하지 않게 된다. 큰 각(α₂)은 시스템을 분리시킬 것이다(각도 ＞ tan^-1 μ). 이는 분할형 마찰 링(1)의 둘레 방향으로의 힘이 없어지기 때문이다. 이때, 동기화 링(7) 및 분할형 마찰 링(1)은 기어 휠(8)에서 벗어나게 된다. 이어서 슬라이딩 커플링(6)은 기어 휠(8)을 지날 수 있다. 그래서 기어 전환 장치가 완전히 관여 상태에 있게 된다.

이와 관련하여, 적어도 2개의 다른 선택 방안(1, 2)이 특히 가능하다. 선택 방안(1)의 경우, 마찰면은 작은 각(α₁)을 갖는 세그먼트의 내부 원추와 대향한다. 큰 릴리즈각(α₂)이 세그먼트의 외부 원추형 면에 있다.

선택 방안(2)의 경우, 마찰면은 세그먼트의 외부 원추에서 작은 각(α₁)을 갖는다. 큰 릴리즈각(α₂)이 세그먼트의 내부 원추형 면에 있으며, 선택 방안(1)이실제로는 바람직한 개념이다.

도 4 에는, 본 발명에 다른 마찰 링(1)의 대안적인 실시 형태가 반경(R₁)을 갖는 확장 상태로 개략적으로 나타나 있으며, 이는 예컨대 도 3 에 따른 동기화 유닛에 사용될 수 있다.

마찰 링(1)은 슬릿 마찰 링체(3)를 포함한다. 정확하게 말하면, 하나의 슬릿(11)이 마찰 링체(3)에 배치되어 있고 둘레 방향(U)으로 마찰 링체의 둘레의 대략 3 mm 에 걸쳐 있는 폭(B)을 갖고 있다.

도 5 에는, 도 4 에 따른 마찰 링(1)이 반경(R₂)을 갖는 압축 상태로 나타나 있다. 도 5 에 따른 슬릿(11)은 도 4 에 따른 슬릿 보다 작은 폭(B)을 갖는다.

도 6 에는, 작동 상태에 있는 동기화 유닛(2)의 일 부분이 개략적으로 나타나 있다. 동기화 링(2)은 기어 휠(8), 동기화 링(7), 마찰 링(1), 동기화 허브(15) 및 슬라이딩 커플링(6)을 포함한다.

동기화 링(7)은 치형 휠 측(12) 및 폭(T)을 갖는 절개부(14)를 가지며, 마찰 링의 돌출부(9)가 그 절개부 안으로 들어가게 된다. 돌출부(9)는 치형 휠 측(12)으로부터 먼쪽에 있는 단부에 배치된다. 돌출부(9)는 마찰 링 축선(4)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있다. 추가로, 돌출부(9)는 둘레 방향에 실질적으로 평행한 부분(여기서는 미도시)에서 연장되어 있다.

상기 폭(T)은 마찰 링 축선(4)에 평행한 돌출부(9)의 폭 보다 크며, 그래서 마찰 링(1)은 마찰 링 축선(4)에 평행한 운동을 위해 특정의 여유를 갖는다. 마찰 링(1)은 마찰 링 축선(4)에 평행한 마찰 링의 최대 높이(H)의 최대 15% 로 마찰 링 축선에 평행하게 동기화 링(7)에 대해 변위가능하다.

도 7 에는, 대안적인 동기화 유닛(2)의 일 부분이 작동 상태에서 개략적으로 나타나 있다. 기어 휠(8) 및 동기화 허브(15)를 갖는 슬라이딩 커플링(6)은 도 6 에서와 동일하게 설계되어 있다.

도 6 과는 달리, 탭(13; tab)이 동기화 링(7)의 치형 휠 측(12)에 배치되어 있다. 마찰 링(1)은 전술한 바와 같이 구성되어 있다.

탭(13)의 배치로 인해, 마찰 링(1)은 마찰 링 축선(4)에 평행한 운동을 위해 특정의 작동 여유를 갖게 된다.

Claims (24)

1. 가변비 기어 전동 장치의 동기화 유닛(2)을 위한 마찰 링(1)으로서, 이 마찰링(1)은 원추형 마찰 링체(3)를 포함하고, 이 마찰 링체는 내측 마찰면(301) 및 외측 설치면(302)을 가지며, 상기 마찰면 및 설치면은 각각 축방향 마찰 링 축선(4)에 수직하게 연장되어 있는 레이디얼 둘레 방향(U)으로 마찰 링체(3)를 에워싸며,
   상기 내측 마찰면(301)은 마찰링 축선(4)에 평행하게 정렬된 제1 축에 대하여 그리고 원추형 링체(3)의 더 작은 직경 측에 대하여 미리 정해질 수 있는 마찰각(α₁)으로 상기 마찰링 축선(4)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되어 있고, 외측 설치면(302)은 마찰링 축선(4)에 평행하게 정렬된 제2 축에 대하여 그리고 원추형 링체(3)의 더 큰 직경 측에 대하여 미리 정해질 수 있는 설치각(α₂)으로 상기 마찰링 축선(4)을 향해 연장되어 있으며, 마찰각(α₁)은 설치각(α₂)과 다르게 되어 있고,
   상기 마찰 링체(3)는, 작동시 동기화 유닛(2)에서 마찰 링(1)이 실질적으로 상기 마찰 링 축선(4)을 따라 동기화 유닛(2)의 다른 부품에 대해 움직이는 것을 억제하기 위한, 상기 마찰 링(1)의 일체적 부분으로 구성되는, 억제 장치를 포함하며,
   상기 억제 장치는 적어도 하나의 돌출부(9)로 되어 있고, 상기 적어도 하나의 돌출부(9)는 상기 마찰링 축선(4)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있는, 마찰 링.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 설치각(α₂)은 마찰각(α₁) 보다 큰 마찰 링(1).
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 마찰 링은 치형 휠 측(12)을 포함하는 동기화 링(7) 안에 삽입될 수 있고, 상기 억제 장치는 사용시 상기 치형 휠 측(12)으로부터 먼쪽에 있는 단부(10)에 배치되는 마찰 링(1).
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 마찰 링은 가변비 기어 전동 장치의 동기화 유닛(2)을 위한 것이며, 상기 마찰링(1)은 원추형 마찰 링체(3)를 포함하고, 이 마찰 링체는 내측 마찰면(301) 및 다른 마찰면으로 된 외측 설치면(302)을 가지며, 상기 마찰면 및 설치면은 각각 축방향 마찰 링 축선(4)에 수직하게 연장되어 있는 레이디얼 둘레 방향(U)으로 마찰 링체(3)를 에워싸며,
   상기 마찰 링체(3)는, 적어도 하나의 슬릿(11)을 갖는 슬릿 마찰 링체(3)로 되어 있으며, 이 마찰 링체(3)는 제 1 확장 상태에서 제 1 반경(R₁)을 가지며 제 2 압축 상태에서는 제 2 반경(R₂)을 갖는 마찰 링(1).
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 마찰 링체(3)는 복수의 개별적인 마찰 링 세그먼트(31, 32, 33, 34)를 포함하는 분할형 마찰 링체(3)이며, 상기 마찰 링 세그먼트는 링형의 마찰 링체(3)를 형성하며, 그래서 설치 상태에서 상기 마찰 링체(3)는 제 1 확장 상태에서 제 1 반경(R₁)을 가지며 제 2 압축 상태에서는 제 2 반경(R₂)을 갖는 마찰 링(1).
6. 제 1 항에 있어서,
   회전 방지 요소(5)가 마찰 링체(3)에 제공되어 있는 마찰 링(1).
7. 제 1 항에 있어서,
   마찰 코팅이 상기 마찰면(301) 및 설치면(302) 중 적어도 하나에 제공되어 있는 마찰 링(1).
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 마찰 링(1)은 스탬핑 가공된 강 부품이거나 성형된 판금 부품인 마찰 링(1).
9. 마찰 링(1)을 갖는 동기화 링(7)으로서,
   상기 마찰링은 원추형 마찰 링체(3)를 포함하고, 이 마찰 링체는 내측 마찰면(301) 및 외측 설치면(302)을 가지며, 상기 마찰면 및 설치면은 각각 축방향 마찰 링 축선(4)에 수직하게 연장되어 있는 레이디얼 둘레 방향(U)으로 마찰 링체(3)를 에워싸며, 상기 내측 마찰면(301)은 마찰링 축선(4)에 평행하게 정렬된 제1 축에 대하여 그리고 원추형 링체(3)의 더 작은 직경 측에 대하여 미리 정해질 수 있는 마찰각(α₁)으로 상기 마찰링 축선(4)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되어 있고, 외측 설치면(302)은 마찰링 축선(4)에 평행하게 정렬된 제2 축에 대하여 그리고 원추형 링체(3)의 더 큰 직경 측에 대하여 미리 정해질 수 있는 설치각(α₂)으로 상기 마찰링 축선(4)을 향해 연장되어 있으며, 마찰각(α₁)은 설치각(α₂)과 다르게 되어 있고,
   상기 동기화 링(7)은, 마찰 링(1)이 작동시 동기화 유닛(2)에서 실질적으로 마찰 링 축선(4)을 따라 변위하는 것을 억제하기 위한 변위 방지 요소로서 상기 동기화 링(7)의 치형 휠 측(12)에 적어도 하나의 배치를 포함하며,
   상기 변위 방지 요소는 적어도 하나의 탭(13)으로 되어 있고, 이 적어도 하나의 탭(13)은 상기 마찰 링 축선(4)에 실질적으로 수직하게 연장되어 있는 동기화 링.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 변위 방지 요소는 동기화 유닛(7)의 치형 휠 측(12)에 배치되는 동기화 링(7).
11. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 마찰 링(1), 및 제 9 항 및 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 동기화 링 중 적어도 하나를 갖는 동기화 유닛(2).
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 동기화 유닛은 슬라이딩 커플링(6), 동기화 링(7), 동기화 허브(15) 및 기어 휠(8)을 더 포함하며, 이들은 마찰 링 축선(4)에 대해 동축으로 배치되며, 그래서 작동 상태에서 동기화 링(7)은 슬라이딩 커플링(6)에 의해 기어 휠(8)을 향하는 방향으로 마찰 링 축선(4)을 따라 마찰 링(1)과 함께 변위될 수 있으며, 따라서 마찰 링체(3)의 내측 마찰면(301)이 상기 기어 휠(8)과 결합할 수 있는 동기화 유닛(2).
13. 차량을 위한 가변비 기어 전동 장치로서, 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 마찰 링(1), 및 제 9 항 및 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 동기화 링(7) 중 적어도 하나를 갖는 가변비 기어 전동 장치.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 억제 장치는 작동시 동기화 유닛(2)에서 실질적으로 상기 마찰 링 축선(4)을 따라 동기화 유닛(2)의 동기화 링(7)에 대해 마찰 링(1)이 움직이는 것을 억제하기 위한 것인, 마찰 링(1).
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 돌출부(9)는 적어도 부분적으로 둘레 방향(U)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는, 마찰 링(1).
16. 제 4 항에 있어서,
    상기 마찰 링체(3)는 정확히 하나의 슬릿(11)을 갖는 마찰 링(1).
17. 제 6 항에 있어서,
    상기 회전 방지 요소(5)는, 마찰 링 축선(4)을 따라 연장되거나, 마찰 링 축선(4)에 수직하게 연장되거나, 또는 마찰 링 축선(4)을 따르면서 수직하게 연장되어 있는, 마찰 링(1).
18. 제 7 항에 있어서,
    상기 마찰 코팅은 탄소 마찰 라이너 형태의 마찰 코팅인, 마찰 링(1).
19. 제 13 항에 있어서,
    상기 차량은 승용차, 운반차 또는 트럭을 포함하는 가변비 기어 전동 장치.
20. 차량을 위한 가변비 기어 전동 장치로서, 제 11 항에 따른 동기화 유닛(2)을 갖는 가변비 기어 전동 장치.
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