KR102487163B1 - 변속기용 동기장치 - Google Patents

Abstract

변속기용 동기장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 변속기용 동기장치는 출력축에 허브가 스플라인 결합되고, 상기 허브의 외주 측에 슬리브가 설치되며, 상기 출력축 상에 변속기어와 클러치기어가 일체로 회전 가능하게 설치되며, 상기 클러치기어의 콘부에 싱크로나이저 링이 원추 클러치로 결합되며, 상기 허브와 슬리브 사이의 원주방향 3개소에 키볼이 구성되는 변속기용 동기장치에서, 상기 허브와 슬리브 사이의 원주방향 3개소에 구성되어 변속과정에 슬리브의 축 방향 이동속도를 감속하는 감속수단을 포함한다.

Description

변속기용 동기장치{SYNCHRONIZER FOR TRANSMISSION}

본 발명은 변속기용 동기장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속과정에 슬리브가 클러치기어의 스토퍼와 충돌에 의한 변속충격 및 충격소음을 최소화하는 변속기용 동기장치에 관한 것이다.

일반적으로 더블 클러치 변속기(DCT)에서, 동기장치는 변속 과정에 시프트 포크용 액추에이터의 작동에 따라 변속기어(즉, 스프드 기어)의 회전속도를 출력축과 동기시켜 변속 충격을 최소화하면서 동력 연결되도록 하는 기구이다.

도 1은 일반적인 더블 클러치 변속기용 동기장치의 반 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 더블 클러치 변속기용 동기장치는 출력축(1)에 허브(3)가 스플라인 결합되고, 상기 허브(3)의 외주면 상의 치에 슬리브(5)가 축 방향으로 이동 가능하게 설치된다.

상기 출력축(1) 상의 일측 또는 양측에는 변속기어(7)가 베어링(B)을 통하여 상기 출력축(1)과 별개로 회전 가능하게 설치되고, 상기 변속기어(7)와 일체로 회전하도록 상기 허브(3)에 대응하는 변속기어(7)의 내측에 클러치기어(9)가 구성된다.

또한, 상기 클러치기어(9)와 상기 허브(3) 사이에는 상기 슬리브(5)의 이동 시, 동기 작동하는 싱크로나이저 링(11)이 구성된다.

그리고 상기 허브(3)와 슬리브(5) 사이에는 원주방향으로 3개소에 상기 허브(3)에 대하여 슬리브(5)의 위치를 설정해주는 키볼(13)이 구성되고, 상기 키볼(13)은 상기 허브(3)의 내측에 키볼 하우징(15)을 통하여 설치된 스프링(17)에 의해 탄성적으로 지지되어 상기 키볼(13)이 상기 슬리브(5)이 내주면 중앙에 형성된 그루브(G)에 밀착된다.

여기서, 상기 싱크로나이저 링(11)은 변속과정에 상기 슬리브(5)가 축 방향 이동 시, 상기 키 하우징(15)으로부터 힘을 전달받아 상기 클러치기어(9)에 형성된 콘부(9a)에 원추 클러치로 결합될 수 있도록 형성된다.

따라서 상기 동기장치는 변속과정에 액추에이터(20)의 작동에 의해 시프트 포크(21)가 회전하면서 상기 슬리브(5)를 축 방향 일측으로 슬라이드 이동시킨다.

그러면, 상기 슬리브(5)는 그루브(G)에 밀착된 키볼(13)과 함께, 키볼 하우징(15)에 축 방향 힘을 전달하여 싱크로나이저 링(11)이 클러치기어(9)의 콘부(9a)에 원추 클러치로 결합되도록 하면서 싱크로나이저 링(11)과 치합된다.

즉, 상기 싱크로나이저 링(11)과 상기 클러치기어(9)가 결합되면, 상기 허브(3)와 변속기어(7)는 회전속도가 동기되며, 상기 슬리브(5)는 축 방향 이동을 계속하여 싱크로나이저 링(11)과 함께 상기 클러치기어(9)에 치합된다.

그러면, 상기 허브(3)와 상기 변속기어(7)가 기계적으로 연결되므로 상기 변속기어(7)는 출력축(1)과 동일한 회전속도로 동력 연결된다.

그러나 종래의 동기장치는 변속과정에 액추에이터(20)에 의해 시프트 포크(21)가 빠른 속도로 작동함에 따라 슬리브(5)가 관성에 의해 축 방향으로 이동하면서 클러치기어(9)의 스토퍼에 부딪혀 변속충격과 함께 충격소음을 발생시키는 단점이 있다.

이러한 발명의 배경이 되는 기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 허브와 슬리브 사이에 구성되어 변속과정에 슬리브의 챔퍼 끝단이 클러치기어의 챔퍼 끝단을 지나는 시점에, 축 방향으로 접촉 작동하여 슬리브의 이동속도를 감속시켜 클러치기어의 스토퍼에 대해 슬리브의 충돌에 의한 충격소음을 최소화하는 변속기용 동기장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 출력축에 허브가 스플라인 결합되고, 상기 허브의 외주 측에 슬리브가 설치되며, 상기 출력축 상에 변속기어와 클러치기어가 일체로 회전 가능하게 설치되며, 상기 클러치기어의 콘부에 싱크로나이저 링이 원추 클러치로 결합되며, 상기 허브와 상기 슬리브 사이의 상기 허브에 원주방향을 따라 일정간격으로 다수의 개소에 각각 키볼이 구성되며, 각 키볼에 대응하여 상기 슬리브의 내주면 상의 폭 방향 중앙에 상기 각 키볼이 접촉되는 그루브가 각각 형성되는 변속기용 동기장치에서, 상기 허브와 상기 슬리브 사이의 원주방향을 따라 상기 각 키볼 사이에 일정간격으로 구성되어 변속과정에 상기 슬리브의 축 방향 이동속도를 감속하는 감속수단을 포함하는 변속기용 동기장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 감속수단은 상기 허브와 슬리브 사이에 원주방향을 따라 3개소에 일정간격으로 구성되는 각 키볼 사이사이에 일정간격으로 각각 구성될 수 있다.

또한, 상기 감속수단은 상기 슬리브의 내주면 상에 폭 방향 중앙을 기준으로 양측에 각각 서로 대응하는 경사면을 가지며, 축 중심방향으로 돌출되는 양측 돌출단; 상기 양측 돌출단 사이에 대응하여 상기 허브의 외주면 내측에 원주방향을 따라 구성되는 디텐트 핀이 스프링의 작동에 의해 상기 경사면에 작용하는 탄성수단을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 탄성수단은 상기 양측 돌출단 사이에 대응하여 상기 허브의 외주면 내측에 원주방향을 따라 일정간격으로 핀 케이스를 통하여 설치되어 상기 슬리브의 축 방향 이동 시, 상기 돌출단의 경사면에 접촉되는 디텐트 핀과, 상기 핀 케이스의 내부에서 상기 디텐트 핀에 반경방향 외측로 탄성력을 제공하는 스프링으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 경사면은 상기 디텐트 핀에 대향하는 상기 양측 돌출단의 각 내측면에 축 중심방향으로 상기 슬리브의 내주면에서 폭 방향 외측을 향하여 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 경사면은 변속 중, 슬리브의 챔퍼 끝단이 클러치기어의 챔퍼 끝단을 지나는 시점에, 상기 디텐트 핀과 접촉되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 경사면의 전 구간 내경은 상기 클러치기어와 싱크로나이저 링의 각 치의 골부분 직경보다 크게 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 동기장치는 변속과정에 슬리브의 챔퍼 끝단이 클러치기어의 챔퍼 끝단을 지나는 시점에, 슬리브의 내주면 상에 형성된 돌출단의 경사면에 상기 허브 상의 탄성수단의 디텐트 핀이 접촉되어 슬리브의 이동속도를 감속시킴으로써, 클러치기어의 스토퍼와 슬리브의 충돌에 의한 충격소음을 최소화할 수 있다.

이외에, 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 일반적인 더블 클러치 변속기용 동기장치의 반 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 동기장치의 반 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 동기장치의 측 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 동기장치의 변속과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 동기장치의 변속과정의 상태도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예를 설명한다.

단, 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

도 1은 일반적인 더블 클러치 변속기용 동기장치의 반 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 동기장치의 반 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 동기장치의 측 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 동기장치는 기본적으로, 더블 클러치 변속기(DCT)의 출력축(1) 상에 구성되며, 허브(3), 슬리브(5), 변속기어(7), 클러치기어(9), 싱크로나이저 링(11), 키볼(13) 등을 포함한다.

상기 허브(3)는 출력축(1)에 스플라인 결합되고, 상기 슬리브(5)는 허브(3)의 외주면 상의 치에 축 방향으로 이동 가능하게 설치된다.

상기 변속기어(7)는 출력축(1) 상의 일측 또는 양측에 베어링(B)을 통하여 상기 출력축(1)과 별개로 회전 가능하게 설치된다.
본 발명의 실시 예에서는 2개의 변속기어(7)가 출력축(1) 상의 양측에 각각 베어링(B)을 통하여 설치되는 예를 도시하였다.
상기 클러치기어(9)는 변속기어(7)와 일체로 회전하도록 허브(3)에 대응하는 변속기어(7)의 내측에 구성되며, 중앙부에는 콘부(9a)가 형성된다.

상기 싱크로나이저 링(11)은 클러치기어(9)와 상기 허브(3) 사이에서, 상기 클러치기어(9)의 콘부(9a)에 원추 클러치로 결합 가능하게 설치되어 슬리브(5)의 이동 시, 동기 작동하도록 구성된다.

그리고 도 3을 참조하면, 상기 키볼(13)은 허브(3)와 슬리브(5) 사이에 상기 허브(3)의 원주방향을 따라 일정간격으로 3개소에 구성되어 상기 허브(3)에 대한 슬리브(5)의 축 방향 중립 위치를 설정해준다.

이때, 각 키볼(13)은 상기 허브(3)의 내측에 키볼 하우징(15)을 통하여 설치된 스프링(17)에 의해 상기 허브(3)의 반경방향 외측을 향하여 탄성적으로 지지되며, 상기 슬리브(5)의 내주면 폭 방향 중앙에 형성된 각 그루브(G)에 접촉된다.

여기서, 상기 싱크로나이저 링(11)은 변속과정에 상기 슬리브(5)가 축 방향 이동 시, 상기 키 하우징(15)으로부터 축 방향 힘을 전달받아 상기 클러치기어(9)에 형성된 콘부(9a)에 원추 클러치로 결합된다.

도 2을 참조하면, 이러한 변속기용 동기장치에서, 상기 허브(3)와 슬리브(5) 사이에는 원주방향을 따라 각각의 키볼(13) 사이사이의 3개소에 구성되어 변속과정에 슬리브(5)의 축 방향 이동속도를 감속하는 감속수단이 구성된다.

여기서, 도 3을 참조하면, 상기 감속수단은 상기 허브(3)와 슬리브(5) 사이에 원주방향을 따라 3개소에 일정간격으로 구성되는 각 키볼(13) 사이사이에 일정간격으로 각각 구성된다.

즉, 상기 감속수단은 돌출단(31)과 탄성수단(40)으로 구성되는데, 상기 돌출단(31)은 슬리브(5)의 내주면 상의 폭 방향(여기서, 상기 폭 방향은 상기 출력축에 대한 축 방향과 동일한 방향을 의미한다.) 중앙을 기준으로 양측에 축 중심방향으로 돌출되어 형성되고, 양측 돌출단(31)의 서로 대응하는 측면에는 경사면(33)이 형성된다.

도 2와 도 3을 참조하면, 상기 돌출단(31)은 상기 허브(3)와 슬리브(5) 사이에 원주방향을 따라 일정간격으로 키볼(13)이 구성되는 3개소에 사이사이에 형성되며, 상기 슬리브(5)의 내주면 상의 폭 방향 중심을 기준으로 양측에 각각 형성된다.

또한, 상기 탄성수단(40)은 양측 돌출단(31) 사이에 대응하여 상기 허브(3)의 외주면 내측에 원주방향을 따라 일정간격으로 구성되어 상기 경사면(33)에 작용한다.

즉, 상기 탄성수단(40)은 양측 돌출단(31) 사이에 대응하여 상기 허브(3)의 외주면 내측에 원주방향을 따라 일정간격으로 핀 케이스(43)를 통하여 디텐트 핀(41)이 설치되며, 상기 슬리브(5)의 축 방향 이동 시, 상기 디텐트 핀(41)이 상기 돌출단(31)의 경사면(33)에 접촉되도록 구성된다.

또한, 상기 디텐트 핀(41)은 상기 핀 케이스(43)의 내부에서 구성되는 스프링(45)에 의해 반경방향 외측로 탄성력을 제공받는다.

여기서, 상기 경사면(33)은 전 구간에 대한 내경(D)이 상기 클러치기어(9)와 싱크로나이저 링(11)의 각 치의 골부분 직경(D1)(D2)보다 크게 형성된다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 동기장치의 변속과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 상기 돌출단(31)의 경사면(33)은 변속과정에 슬리브(5)의 챔퍼(5a) 끝단이 클러치기어(9)의 챔퍼(9b) 끝단을 지나는 시점에, 상기 디텐트 핀(41)과 접촉되는 위치에 형성된다.
이러한 경사면(33)은 상기 디텐트 핀(41)에 대향하는 양측 돌출단(31)의 각 내측면에 축 중심방향으로 상기 슬리브(5)의 내주면에서 폭 방향 외측을 향하여 경사지게 형성된다.

삭제

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 동기장치의 변속과정의 상태도이다.

도 5를 참조하면, 이러한 구성을 갖는 변속기용 동기장치는 변속과정에 액추에이터(20)의 작동에 의해 시프트 포크(21)가 회전하면서 상기 슬리브(5)를 축 방향 일측으로 슬라이드 이동시킨다.

그러면, 상기 슬리브(5)는 그루브(G)에 밀착된 키볼(13)을 통하여 키볼 하우징(15)에 축 방향 힘을 전달하여 싱크로나이저 링(11)이 클러치기어(9)의 콘부(9a)에 원추 클러치로 결합되도록 하면서 싱크로나이저 링(11)과 치합된다.

즉, 상기 싱크로나이저 링(11)과 상기 클러치기어(9)가 결합되면, 상기 허브(3)와 일측의 변속기어(7)는 회전속도가 동기되며, 상기 슬리브(5)는 축 방향 이동을 계속하여 싱크로나이저 링(11)과 함께 상기 클러치기어(9)에 치합된다.

그러면, 상기 허브(3)와 상기 변속기어(7)가 기계적으로 연결되므로 상기 변속기어(7)는 출력축(1)과 동일한 회전속도로 동력 연결된다.

이러한 변속과정에서, 도 4에서와 같이, 상기 디텐트 핀(41)은 슬리브(5)의 챔퍼(5a) 끝단이 클러치기어(9)의 챔퍼(9b) 끝단을 지나는 시점에, 상기 돌출단(31)의 경사면(33)에 접촉되면서, 상기 액추에이터(20)에 의해 시프트 포크(21)가 빠른 속도로 작동하여도 슬리브(5)가 관성에 의해 축 방향으로 이동하는 이동속도를 저감시켜 슬리브(5)가 클러치기어(9)의 스토퍼에 강하게 부딪히는 것을 방지하게 되고, 이에 따라 변속충격을 최소화하여 충격소음의 발생을 방지하게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 출력축
3: 허브
5: 슬리브
7: 변속기어
9: 클러치기어
9a: 콘부
11: 싱크로나이저 링
13: 키볼
15: 키볼 하우징
17: 스프링
20: 액추에이터
21: 시프트 포크
31: 돌출단
33: 경사면
40: 탄성수단
41: 디텐트 핀
43: 핀 케이스
45: 스프링
G: 그루브
B: 베어링

Claims (7)

1. 출력축에 허브가 스플라인 결합되고, 상기 허브의 외주 측에 슬리브가 설치되며, 상기 출력축 상에 변속기어와 클러치기어가 일체로 회전 가능하게 설치되며, 상기 클러치기어의 콘부에 싱크로나이저 링이 원추 클러치로 결합되며, 상기 허브와 상기 슬리브 사이의 상기 허브에 원주방향을 따라 일정간격으로 다수의 개소에 각각 키볼이 구성되며, 각 키볼에 대응하여 상기 슬리브의 내주면 상의 폭 방향 중앙에 상기 각 키볼이 접촉되는 그루브가 각각 형성되는 변속기용 동기장치에서,
   상기 허브와 상기 슬리브 사이의 원주방향을 따라 상기 각 키볼 사이에 일정간격으로 구성되어 변속과정에 상기 슬리브의 축 방향 이동속도를 감속하는 감속수단을 포함하는 변속기용 동기장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 감속수단은
   상기 허브와 슬리브 사이에 원주방향을 따라 3개소에 일정간격으로 구성되는 각 키볼 사이사이에 일정간격으로 각각 구성되는 변속기용 동기장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 감속수단은
   상기 슬리브의 내주면 상에 폭 방향 중앙을 기준으로 양측에 각각 서로 대응하는 경사면을 가지며, 축 중심방향으로 돌출되는 양측 돌출단;
   상기 양측 돌출단 사이에 대응하여 상기 허브의 외주면 내측에 원주방향을 따라 구성되는 디텐트 핀이 스프링의 작동에 의해 상기 경사면에 작용하는 탄성수단;
   을 포함하는 변속기용 동기장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 탄성수단은
   상기 양측 돌출단 사이에 대응하여 상기 허브의 외주면 내측에 원주방향을 따라 일정간격으로 핀 케이스를 통하여 설치되어 상기 슬리브의 축 방향 이동 시, 상기 돌출단의 경사면에 접촉되는 디텐트 핀과, 상기 핀 케이스의 내부에서 상기 디텐트 핀에 반경방향 외측로 탄성력을 제공하는 스프링으로 구성되는 변속기용 동기장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 경사면은
   상기 디텐트 핀에 대향하는 상기 양측 돌출단의 각 내측면에 축 중심방향으로 상기 슬리브의 내주면에서 폭 방향 외측을 향하여 경사지게 형성되는 변속기용 동기장치.
6. 제3항에 있어서,
   상기 경사면은
   변속 중, 상기 슬리브의 챔퍼 끝단이 상기 클러치기어의 챔퍼 끝단을 지나는 시점에, 상기 디텐트 핀과 접촉되도록 형성되는 변속기용 동기장치.
7. 제3항에 있어서,
   상기 경사면의 전 구간 내경은
   상기 클러치기어와 상기 싱크로나이저 링의 각 치의 골부분 직경보다 크게 형성되는 변속기용 동기장치.

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