KR19980702561A - 디스크싱크로나이저(동기물림장치) - Google Patents

Abstract

변속기의 2개 회전부재의 토크전달결합, 특히 변속기축(4) 상에서 회전할 수 있는 치차(6,8)와 변속기축의 결합을 위한 싱크로나이저를 제안한다. 하나의 슬라이딩슬리브(30)가 하나의 변속장치(64)와 결합되어 있는 외측 디스크캐리어(36)와 하나의 내측 디스크캐리어(34)를 가지고 있다. 디스크캐리어들(34,36) 사이에는 디스크팩(40)이 설치되어 있는데 이에 의하여 각각 서로 접해 있는 디스크들이 교대로 내측 디스크캐리어(34)와 또는 디스크캐리어(36)와 결합이 된다. 외측 디스크캐리어(36)와 내측 디스크캐리어(34)간에 회전수가 도일하지 않을 경우에는 디스크에 의하여 싱크론모멘트(동기모멘트)가 발생한다. 그밖에도 외측 디스크캐리어(36)는 장치(60,76)에 의하여 치차(6,8)에 외측 디스크캐리어(36)의 연동(連動)결합을 위한 하나의 장치(62)를 가지고 있다. 내측 디스크캐리어(34)와 치차(6,8) 사이에서 토크전달 크러치기어들(24,26,32)이 치합되기 전에 결합할 치차(6,8) 방향을 따라서 외측 디스크캐리어(36)가 축방향으로 슬라이딩이 된 후에 연동이 이루어진다. 내측 디스크캐리어(34)는 이와 동시에 변속기축(4)과 상시 비틀림 고정으로 결합이 되어 있으며 상시 싱크론모멘트를 이루기 위하여 디스크팩(40)에 작용하는 하중이 발생하도록 이에 적합한 하나의 스프링요소(42)가 설치되어 있다. 마찰디스크들은 특히 종이라이닝으로 되어 있다. 연동장치들과 크러치기어들은 탄력적이며 무딘단부를 가질 수 있다.

Description

디스크 싱크로나이저(동기물림장치)

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 청구범위 제 1항의 상위개념에 의한 싱크로나이저(동기교합=동기물림)에 관한 것이다.

구동출력의 전달과 차량의 견인력소용에 대한 엔진회전트로크에 알맞도록 현재 실용적인 면에서는 전적으로 다단 치차 감속기가 사용된다.

변속기의 변속은 싱크로나이저에 의하여 상당히 간이화 될 수 있다. 싱크로나이저의 경우에 있어서 고단 변속시의 더블클러치(double clutch) 또는 저단 변속시의 중간 연료분사에 의한 더블 클러치를 피하기 위하여 서로 연결할 변속기요소들의 회전 적응이 자발적으로 이행되거나 제어되어 이행된다. 변속이 극단적인 주행상황하에서도 신속하게 안정을 되찾고 또한 소음이 없이 가능함으로 주행안전도가 현저히 높아지는 바 예컨대 하산주행시 운전자의 우측발은 저단변속을 하는 동안에 브레이크에 머물을 수가 있다.

싱크로나이저는 다음의 과제를 이행하여야 한다:

- 2개의 상이한 고속 변속기요소 및 이와 연결되는 부품들이 파열음이 없이 상호 비틀림 고정이 될 수 있도록 하며;

- 고정 변속요소들의 소음과 훼손을 방지하기 위하여 결합할 변속기요소들의 동기물림에 이르기까지 고정연결로킹;

- 동기물림 순간에 로킹해제;

- 최단시간내 및 가능한한 작은 변속 하중으로 회전적응;

- 차가운 고점도 변속기 오일의 경우 또는 극단적인 변속조작의 경우의 예처럼 불리한 조건들 하에서도 안전운행

현 싱크로나이저 차량변속기에서는 각 개별단의 싱크로나이저가 압도적으로 적용되고 있다.

보다 광범위하게 동시에 콘형 로킹싱크로 장치가 있다. 이 장치에 있어서는 결합할 변속기요소들의 하중전달에 대한 회전적응을 위한 원추형 마찰콘이 들어 있다. 이러한 유형의 동기물림은 승용차에서는 물론이고 상용차량 변속기에도 적용된다.

치차와 이에 부수된 크러치몸체는 상호 단단히 결합이 되어 있다. 크러치몸체는 하나의 원추형 마찰콘을 가지고 밖에서 변속치합을 행한다. 슬라이딩 스리브는 비틀림 강성을 가지고 있으나 변속기 추축상에 고정된 싱크로몸체에서 축방향으로 섭동이 가능하게 설치되어 있다. 싱크로몸체의 홈들에는 각기 압력스프링, 볼스크류 및 스러스트피수가 있다. 스프링은 슬라이딩 슬리브의 V-형홈내 스라스트피스의 구멍을 통하여 슬라이딩 슬리브의 중간위치에서 볼스크류를 누른다. 크러치몸체와 싱크로몸체 사이에는 싱크로 링이 있는데 이것은 싱크로 몸체에 대하여 스토퍼에 의하여 제한된 회전운동이 행해진다. 싱크로링은 동시에 마찰콘을 가지고 외경에 소위 고정치합을 하고 있다.

공전에서 슬라이딩 슬리브는 축의 중간위치에 있다. 치차들은 변속기 주축에서 임의로 회전할 수 있다. 슬라이딩 슬리브의 축상운동에 의하여 싱크로 링은 볼스크류와 슬라이트 피스에 의하여 크러치몸체의 원추형 마찰콘에 대하여 압력을 받는다. 결합할 부위의 회전수 차이로 인하여 싱크로링은 스토퍼(stopper)에 이르기까지 슬라이딩 슬리브에 대하여 상대적으로 비틀린다. 고정치합은 이러한 위치에서 슬라이딩 슬리브에 대하여 그 이상의 축방향 운동을 저지한다.

슬라이딩 슬리브에 작용하는 축방향 변속하중은 싱크로 링과 크러치몸체로부터 마찰콘에서 베벨치차에 싱크로링과 크러치몸체로부터 마찰콘에 전달되고 마찰콘에서 증폭되어서 회전토르크로 변화되고 회전수 차이를 감소시키는데 보다 상세히 말하자면 보다 빠르면 빠를수록 변속하중 및 이에따르는 싱크로나이저 회전트로크는 더 커진다. 고정치차의 쳄퍼링 각도는 싱크로링에서 슬라이딩 슬리브의 변속하중에 의하여 발생되는 회전토르크가 그에 반작용을 하는 원추의 마찰력보다 작도록 설계되어 있다. 동기 물림에 도달한 후 싱크로 링은 슬라이딩 슬리브의 지속적인 변속압력에 의하여 슬라이딩 스리브의 치들이 싱크로링의 치간극전에 위치하여 소음없는 변속을 위한 고정치합에 의한 조작이 가능할때까지 역전된다.

이러한 고정 싱크로나이저는 예컨대 ZF-B-고정 싱크로나이저 인쇄물 42290/ 2964-367-1967.3에 공지되어 있다.

거기에 기재된 로크형 싱크로나이저는 외치차로된 싱크로 링과 함께 크러치몸체의 마찰콘을 누를 때 싱크로몸체의 스토퍼에 의하여 제한된 회전운동이 이루어진다. 이러한 비틀림은 싱크로 링의 경사형 치전면이 슬라이딩 슬리브에 대하여 눌림에 따라 슬리브의 더 이상 이동이 저지된다. 원추마찰면들이 결합부의 동기물림을 수반할 때 비로소 슬라이딩 슬리브의 지속적인 압력이 싱크로 링을 역전하게 한다. 로킹은 이와 더불어 해제되고 섭동 슬리브는 크러치몸체의 기어로 밀려들어 간다.

공전에서 슬라이딩 슬리브는 축상의 중간위치에 있다. 인덱스볼트들은 섭동슬리브의 홈내에서 스프링에 의하여 눌린다. 풀린치차들은 그의 축상에서 임의로 회전될 수 있다. 싱크로링과 크러치몸체 간의 회전수 차이와 그들 마찰면들 간의 견인 토르크는 싱크로 링이 싱크로몸체의 토크스토퍼에 접하도록 작용한다. 슬라이딩 슬리브의 경사치전면과 싱크로링은 서로 마주대하고 있다.

로킹위치에 있어서 슬라이딩 슬리브는 우선 인덱스볼트와 스라스트피스에 의하여 크러치 몸체에 대하여 싱크로링을 민다. 치전면들은 이에 따라서 슬라이드 슬리브로부터 변속하중의 계속전달을 싱크론링에서 직접 받아 드린다. 싱크로 링과 크러치몸체 사이에 회전수 차이가 있는한 싱크로 링과 크러치몸체의 원추 마찰면들은 경사 치차전면에 의한 복원토크 보다더 커진다. 슬라이딩 슬리브는 이에따라 크러치몸체 내 변속에 대하여 로킹이 된다.

싱크로 링과 크러치몸체간의 회전수 차이가 평형이 됨에 따라 마찰토크가 올라가면 비로소 슬라이딩 슬리브는 싱크로링을 치가치없는 자리위치로 역전시킨다. 싱크로 링의 로킹치합에 의하여 그다음 슬라이딩 슬리브는 동시에 전면측으로 경사진 크러치 몸체의 치쪽으로 밀린다.

이러한 공지의 싱크로 장치에 있어서는 기능과 제조비용면에서 상당한 개선이 필요하다. 특히 저단변속시의 큰 변속하중과 불쾌한 변속감도 개선되어야 하는 바 변속시의 일정한 결점, 불유쾌한 풀림장애와 치합시 하중이 극에 달하는 감을 가지도록 한다. 싱크로나이저에 의한 최대 하중은 일반적으로 2가지 점으로 표시되는데 이들은 자유 비상단계에서 속도차의 형성 또는 치합이 될 때의 충돌과정에 의하여 큰 관성토크와 결합되어서 발생된다. 이들은 변속레버에 가속도로 작용된다. 동시에 공지된 유형의 싱크로나이저는 큰 공간을 필요로 한다. 이것은 소형 및 경량화에 고도의 복잡성에 따라 이는 구성되고 있는 청구범위들에 이 이상 부응하지 못한다.

일반적인 싱크로나이저들은 싱크로나이저의 3가진 기본기능을 가지고 있는바 그 내용은 아래와 같다 :

- 하나의 공유축을 중심으로 회전하는 2개의 부품들의 임의의 빈번한 개폐결합

- 하나의 회전체에 에너지 전달 또는 동 회전체로부터 에너지 유출(가속, 제동)

- 한 개의 공동축을 중심으로 회전하는 2개의 구성부품간 속도차이를 동일한 값이나 그 차를 영(0)으로 조정

변속감에 대한 부정적인 영향의 관점에서 공지된 싱크로나이저의 변속과정을 관찰하여 보면 특히 동기물림 회전에 도달한 뒤의 과정들에서 뚜렷하다.

로킹상태의 해제는 크러치 치아의 1/2피치만큼 자유 회전질량을 틀어서 변속레버에 하중을 가해서만이 가능하다. 싱크로 링은 원추각과 로크치형의 선택에 의하여 안전로크 형으로 설계된다. 로크기어에 작용하는 해제 토크에는 마찰콘에 의하여 자유 회전질량과 동일크기의 반도토크가 작용하며 이에따라 자유 회전질량에 상대적으로 링에 대한 별도의 비틀림을 저지한다. 크러치 치차의 해제와 마찰간의 우선 자유 비상단계에서 싱크로링은 마찰콘으로부터 풀려야 한다. 고착은 크러치 치 치합시에 링의 파단에 따르는 추가 하중에 요구되는 원인이 된다.

자유 비상 단계에서 토크 전달불량으로 인하여 변속기의 자유 회전질양에 큰 견인토르크가 일어날 때 단점이 나타난다. 결합할 회전 질량 사이에 토크전달이 없는 단시간 동안 회전속도 차이가 새로이 형성된다. 격렬한 충격력에 따른 불리한 하중은 크러치 치합의 충돌시에 변속레버에 불쾌감을 느끼게 한다. 현재 사용되는 싱크로나이저 장치에 있어서 이러한 문제점은 설계상의 조건부 강제성에 의하여 로크치차에서는 물론이고 물림 치차에서의 첨각도 최소한 유사한 값으로 유지하는 것으로 강화 되었다.

마찰디스크를 기진 싱크로장치에 있어서 원추형 마찰수단은 다판디스크로 대체되는바 회전이 동기화하는 동안에 서로간에 마찰을 일으킨다. 이때에 각각 순서에 입각하여 축을따라 대향하고 있는 디스크들은 한측에서는 싱크로링 또는 변속기축과 연결되거나 또는 다른측에서는 치차에 크러치몸체 또는 치차자체와 결합된다. 이러한 싱크로나이저는 예컨대 싱크로 하중의 보력장치를 구비할 수 있는 것으로 DE 32 08 945 A1에 공지되어 있다.

동시에 미특허 1 777 012에는 마찰디스크를 가진 싱크로나이저가 공지되어 있다. 변속기축을 하나의 치차와 결합하기 위한 축방향에 따라 섭동 가능한 요소는 치차를 가진 외측 디스크캐리어와 크러치 치차를 가진 내측 디스크 캐리어로 구성되어 있다. 양 링형 디스크 캐리어들 사이에는 마찰 디스크들이 설치되어 있어서 각각 축방향을 따라 상호 연이어 양 디스크 캐리어들과 결부되어 있다. 각 디스크캐리어는 이때 한셋트의 마찰 디스크를 수용하고 있다. 마찰디스크들은 소정의 하중에 의하여 서로 눌려짐이 없이 서로 접해 있다. 우선 운전자에 의하여 가해진 변속하중에 의하고 다음에는 그의 셋트를 가진 일차 디스크 캐리어만으로 마찰디스크에 축방향으로 이동하며 양 세트의 마찰디스크들은 서로 눌린다. 내부 디스크 캐리어는 그의 축방향에 따라 마주하는 양단부들에는 크러치죠를 가지는데 변속상태에서는 변속할 치차들의 치들과 맞물려 있다. 내부 디스크캐리어는 이와 똑같이 내치합을 하게되는데 이에의하여 치합중에 축상에서 축방향으로 이동한다. 외측 디스크캐리어는 안전치합을 하게되어 있으나 축방향으로 내측 디스크캐어의 크러치 치합 보다는 더 나와 있으므로 외측 디스크캐리어는 변속할 치차에 미리 도달한다. 마찰디스크들의 세트들을 양 디스크캐리어들 사이에서 한측에는 외측 디스크가 스토퍼에 접하고 외측 디스크는 다른측에서 스톱링에 의하여 고정된다. 무변속상태에서 내측 디스크캐리어는 치합이 안된채 한 영역에서 하나의 링스프링과 함께 변속기 축상에 있다. 디스크캐리어들이 변속 포크에 의하여 축방향을 따라 중립위치에서 밖으로 이동되면 이러한 운동은 변속포크를 물고 있는 외측 디스크캐리어에 의하여 디스크 셋트들을 거쳐서 내측 디스크캐리어로 전달된다. 먼저 내측 디스크 캐리어는 축방향으로 장애를 받지 않고 함께 움직이지만 그다음에 링스프링이 변속기 축상의 치차테이퍼면에 걸려서 거기에서 축방향 운동을 저지하는 마찰을 일으킨다. 이로인하여 디스크 세트간의 마찰이 증가하여 회전동기화가 이루어진다.

이에관하여 동기물림 토크를 내기 위하여서는 이에 적합한 변속하중이 필요하다는 것이 단점이다. 적합한 변속하중과 축방향 슬라이드에 의하여 링스프링과 포크 사이에 발생하는 마찰없이는 마찰디스크 사이에 하 등의 동기물림 토크가 발생되지 아니한다.

이러한 선행기술에 의하여 본 발명의 과제는 변속충격과 변속소음을 피하면서 보다 작게 소요되는 변속하중에서 큰 동기물림 토크를 내는 싱크로 나이저를 창안하는데 있다.

본 과제는 청구범위의 제 특징을 가진 싱크로나이저(동기물림 장치)에 의하여 해결된다. 제형태들은 종속 청구항들의 대상이 된다.

발명에 따르는 싱크로나이저는 크러치치차를 가지고 이쓴데 변속할 치차에 대하여 스프링이 달려 있다. 그러기 위해서 예컨대 싱크로 몸체외 치차사이에는 크러치 몸체가 설치되어 있는데 예를들면 치차 또는 변속기 축상의 해외 치차에 내 치차와 맞물릴 수 있는 크러치디스크의 형태로 되어 있다. 크로치몸체들은 일정범위 내에서 축방향으로 섭동이 가능한바 이때 싱크로몸체의 한쪽에 그리고 다른쪽에는 크러치몸체와 치차 사이에 설치된 스프링장치 예컨대 파형스프링 와셔가 축방향의 한계를 형성한다. 크러치 몸체는 이때 파형스프링 와셔가 크러치몸체와 치차 사이에서 납작하게 될 때까지 치차방향으로 축을 따라 최대로 섭동이 가능하게 된다. 크러치 몸체는 가능한한의 작은 질량을 가진다. 싱크로나이저는 양 변속할 치차들에 대하여 함께 설치되어 있는 디스크 팩을 포함한다. 디스크팩은 축에 따라서 스프링장치 예컨대 초기응력하에 컵스프링에 의하여 변위되도록 2가지 부품 사이의 크러치슬리브가 설치되어 있다. 또한 예컨대 링스프링, 크라운기어, 섹트기어, 조임디스크 또는 고무나 이와 동등한 소재의 디스크나 링과 같은 스프링장치들이 적절히 설치됨으로서 매우 정확한 소정의 초기응력을 보장할 수 있다. 초기응력은 마찰 디스크형상으로 인하여 나오는 스프링장치에 의해서도 이루어질 수 있다. 이와같이 비고정상태의 파형 스프링와셔의 형태로 구성되고 조립시에는 압력을 받는 디스크팩을 납짝하거나 또는 거의 납짝한 디스크를 가지도록 함께 눌리는데 이때 초기응력은 복원력에 의하여 초기형태로 된다. 형상과 소재선택에 의하여 정확히 계량된 초기응력이 취해질 수 있다. 이러한 초기응력이 작용하여 디스크팩은 개별디스크의 마찰없이 싱크로나이저의 무변속상태에서 싱크로나이저가 설치된 싱크로몸체 및 변속기 축과 함께 돌아간다.

슬라이드 슬리브는 반경방향의 외측 물림치차를 가지고 있는데 이는 물림치차와 더불어 각각의 변속하는 치차들에 대응한다. 치차들에 대한 물림 치차는 분리된 부품들로 되어 있어서 치차에 대하여 탄력이 있으며 치차들과 예컨대 하나의 치차에 의하여 결합되어 있다. 분리된 부품인 물림치차의 치차들에의 설치로 인하여 물림치차의 질량은 작게 유지될 수 있다.

슬라이드슬리브는 더욱이 반경방향의 내측 크러치기어를 가지고 있다. 이 부위에 크러치기어는 축방향을 따라서 물림치차부위에 있어서 보다도 좁은 폭을 가지고 있으므로 슬라이딩슬리브의 물림치차와 기어들의 물림치차와의 결합이 슬라이딩슬리브와 크러치 몸체의 크러치 기어보다 먼저 이루어질 수 있다.

물림치차와 크러치기어의 탄력은 파형 스프링와셔, 컵스프링, 스프링와셔, 크라운기어, 섹터기어, 조임디스크 및 고무 또는 이와 동등한 소재의 디스크 또는 링으로 될 수 있다.

본 발명은 도면들에 의하여 보다 상세히 설명한다.

그 내용은 다음과 같다 :

제 1도는 싱크로나이저의 단면도이며,

제 2도는 물림치차의 단면도이다.

제 1도는 발명에 따르는 싱크로나이저(2)를 도시한다. 변속기축(4)상에는 2개의 치차(6 및 8)가 축에 따라 비틀림 고정되어 있으나 자유로히 회전 하도록 설치되어 있다. 이를 위하여 치차들(6 및 8)은 베어링 예컨대 리들 베어링(10)에 지지되어 있으므로 변속기축(4)을 중심으로 가능한한의 마찰없이 회전할 수 있도록 지지되어 있다. 치차들(6 및 8)사이에 변속기축(4) 싱크로나이저 몸체(12)가 설치되어 있는데 변속기축과 함께 특히 치합(14)에 의한 비틀림 고정으로 연결되어 있다. 싱크로나이저몸체(12)와 치차(6사이에는 크러치몸체(16)과 스프링장치(18)가 설치되어 있다. 스프링장치(18)는 예컨대 파형 스프링와셔로 되어 있으며 크러치몸체(16)를 싱크로나이저몸체(12) 방향으로 밀어준다. 싱크로나이저몸체(12)와 치차(8)사이에는 크러치몸체(20)와 스프링장치(22)가 예컨대 동시에 파형스프링 와셔로 되어 있어서 크러치몸체(20)를 싱크로나이저몸체(12) 방향으로 누른다. 크러치몸체(16)는 외측 치차로서 크러치기어(24)를 가지고 있다. 이와 똑같이 크러치몸체(20)는 외측치차로서 크러치기어(26)를 가지고 있다. 싱크로나이저몸체(12)는 외측치차(28)를 가지고 있는데 여기에서 슬라이딩슬리브(30)는 내측 치차와 물려 있다. 슬라이딩슬리브(30)는 그의 내측치차와 더불어 외측치차(28)내에서 축에 따라 이동이 가능하다. 슬라이딩슬리브(30)의 내측치차는 크러치기어(32)로서 크러치차(24 및 26)와 더불어 크러치몸체(16 및 20)에 함께 작용한다. 크러치기어(24,26,32)들은 모나게 하지 않고 무디게 할 수 있다. 크러치기어들(24,26,36)의 끝단은 이때 허용이 안되는 고속도 회전을 할 경우 변속을 방지할 수 있도록 모서리에 테이퍼를 줄 수 있다. 기타 크러치기어들(24,26,32)의 기어에 대한 후전조가 유리한데 그 이유는 이로인하여 크러치슬리브(30)의 크러치기어(32)와 크러치몸체(16,20) 사이의 유해한 변속단의 이탈을 방지하는 자동로킹 연결이 되기 때문이다. 슬라이딩슬리브(30)는 또한 그의 외주에 외측 치차를 가지고 있는데 제 2도에서 보다 상세히 설명되듯이 물림치차(62)형으로 되어 있다. 외주에는 하나의 홈이 파여져 있으며 그안에 변속장치의 한 변속레버(64)가 유리하게 물려 있다.

슬라이딩슬리브(30)는 내측 디스크캐리어(34)와 외측 디스크캐리어(36)를 가지고 있다. 외측 디스크캐리어(34)는 예컨대 디스크팩(40)의 개별디스크에서 외측치차(38)의 대응치차와 물린다. 디스크캐리어(36)는 그러는 동안 예컨대 동시에 디스크팩(40)의 다른 디스크에서 내측치차(43)의 대응치와 맞물린다. 그와 동시에 축방향에 따라 순서대로 각가 디스크캐리어(34)와 연결되는 각 디스크가 디스크캐리어(36)와 결합되는 디스크 뒤를 따름으로서 디스크캐리어(34 및 36)가 서로 뒤틀리면 디스크팩(40)의 디스크들은 그때그때 서로간에 마찰을 이르킨다. 디스크의 마찰면은 특히 지류(종이)로 되어 있으나 마찰특성이 양호한 기타소재인 모리브덴 -마찰라이닝 이나 또는 소결-마찰라이닝의 사용도 가능하다. 슬라이딩슬리브의 축방향 팽창을 작게하기 위하여서는 디스크의 수량은 예컨대 각 디스크캐리어(34 및 36)에 대하여 각 3개씩의 디스크로 제한해야 한다. 예컨대 컵스프링(42)에 의하여 디스크팩(40)은 축방향에 따라서 소정의 초기응력을 받고 있는데 이때 디스크팩(40)은 컵스프링(42)에 의하여 1차 내측 디스크캐리어(34)와 연결된 부품(44)에 대하여 눌린다. 컵스프링(42)은 다른쪽에서 제 2부품(46)에 접해 있어서 이에대하여 축방향으로 지지되어 있다. 제 2 부품(46)은 동시에 내측 디스크캐리어(34)와 예컨대 여기에 약도로 표시된 리베팅(80)형태로 결합이 되어 있다. 나사결합이나 또는 핀 스냅링에 의한 결합도 또한 적용이 가능하다. 부품들(44 및 46) 예컨대 강판형태로 제작이 가능한 것으로 외측 디스크캐리어(36)에 대하여 유리되어 회전이 가능하다. 치차(6)에는 물림장치(50)가 설치되어 이쓴데 내치차(52)에 의하여 치차(6)의 외치차(54)로서 치차(6)와 비틀림 고정 결합이 되어 있다. 외치차(54)에는 물림장치(50)가 그의 내치차(52)와 더불어 제한된 범위내에서 축방향으로 섭동이 가능하다. 이와동시에 물림장치(50)는 축방향에 따라서 한쪽에선 치차(6)의 스토퍼에 의하여 그리고 또다른쪽에서는 안전장치 예컨대 스냅링(56)에 의하여 제한이 된다. 물림장치(50)와 치차(6)의 스토퍼 사이에는 스프링징치 예컨대 파형스프링와셔(58)가 끼어 있는데 이에 의하여 물림장치(50)는 슬라이딩슬리브(30)에 대하여 축에 따라 스프링하중을 받는다. 물림장치(50)는 슬라이딩슬리브(30) 방향으로 축에 따라 배열된 물림치(60)를 가지고 있는데 제 2도에서 보다 상세히 설명한다. 물림치차(60)는 또한 슬라이딩슬리브(30)의 물림치차(62)와 맞물리는데 적합하다.

치차(8)에는 내치차(68)에 의하여 치차(8)의 오치차(70)와 치차(8)가 비틀림 고정 결합이 되어 있는 물림장치(66)가 설치되어 있다. 외치차(70)에는 물림장치(66)가 그의 내차(68)와 한정된 범위내에서 축방향으로 섭동이 가능하다. 이와 동시에 물림장치(66)는 한쪽에서는 축을 따라 치차(8)의 스토퍼에 의하여 그리고 다른쪽에서는 안전장치 예컨대 하나의 스냅링(72)에 의하여 제한을 받는다. 물림장치(66)와 치차(8)의 스토퍼 사이에는 스프링장치 예컨대 파형스프링와셔(74)가 끼워져 있는바 이에의하여 물림장치(66)는 슬라이딩슬리브(30)에 대하여 축방향으로 스프링하중을 받는다. 물림장치(66)는 축에 따라서 슬라이딩슬리브(30) 방향으로 배열된 물림치(76)를 가지고 있으며 제 2도에서 보다 상세히 설명한다. 물림치차(74)는 또한 물림치(62)를 슬라이딩슬리브(30)에 물리는데 적합하다.

디스크캐리어(34 및 36)는 디스크팩(40) 및 부품(44 및 36) 그리고 컵스프링(42)과 함께 공동축을 따라 섭동이 가능한 단위 변속팩을 형성한다. 이러한 변속팩을 슬라이딩하기 위하여 조작요소 예컨대 변속레버(64)가 슬라이딩슬리브(30)의 외측 디스크캐리어(36)의 외주에 있는 홈에 물린다.

이제 풀려서 회전하는 한치차가(6 또는 8) 다른 회전수를 가진 변속기축(4)과 결합이 되면 단위 변속팩은 결합할 치차방향으로 섭동이 된다. 섭동에 의하여 외측 디스크캐리어(36)는 물림장치(50)와 접한다. 파형스프링와셔(58)에 의하여 하중을 받는 물림장치(50)는 디스크캐리어(36)와 축방향으로 편위가 될 수 있다. 외측 디스크캐리어(36)와 물림장치(50)가 접촉하는 부위에서는 양부품 물림치차(60,62)들을 가지고 있다. 물림장치(50)의 근소한 질량과 파형스프링와셔(58)의 축방향으로 작용하는 스프링 하중하에서 물림장치(50)는 적당한 순간에 물림장치(60)와 더불어 즉 치유격이 발생할 경우 외측 디스크캐리어(36)의 물림치차(62)와 물린다. 맞물림에 의하여 물림장치(50)는 외측 디스크캐리어(36)로부터 치차(6)로 토크를 전달 또는 이와 역으로 전달한다. 이러한 토크가 디스크수 및 컵스프링 배열 또는 컵스프링 응력에 의하여 조정가능한 한계치를 상회하면 디스크팩은 스립(미끌어짐) 하기 시작한다. 종이류 디스크의 사용은 정적마찰과 섭동마찰 간의 차이가 작게 유지될 수 있음에 따라서 합리적이다.

마찰디스크들이 상호 뒤틀리는 토크의 발생원인은 치차(6), 그와 연관된 관성이 큰 회전체와 변동기축(4) 사이에 발생하는 전술한 회전수 차이이다. 큰 관성회전체의 돌발적인 가속도에 의한 동적인 순간 충격과정은 디스크크러치에 의하여 저지되며 외측 디스크캐리어(36) 및 이와 결부된 마찰디스크의 순간적 가속에 의해서만으로 한정된다. 발명에 따르는 설계에 의하여 이러한 관성이 큰 회전체는 아주 작게 유지될 수 있다. 제동시 자유 회전관성체에 포함된 회전에너지 또는 가속시의 부족한 에너지의 슬라이딩 디스크 크러치에 의하여 전달된다. 미끄럼 디스크 크러치는 이러한 동기물림 단계에서 회전적응 기능을 맡게된다. 이러한 동기물림 단계에서 전체 변속팩은 또한 치차(6) 방향으로 밀린다. 이때 변속팩은 내측 디스크캐리어(30)와 싱크로나이저몸체(12) 사이에서 치차들(28,32)로 이동된다. 소정의 섭동 이동후 내측 디스크캐리어(30)의 크러치기어(32)는 크러치몸체(16)의 외측 크러치기어(24)와 접한다. 크러치몸체(16)는 파형스프링와셔(18)에 의한 그의 스프링 하중으로 인하여 내측 디스크캐리어(30)와 축방향에 따라 편위되기도 한다.

무단단부로 된 크러치기어들(24,32)의 경우 무딘 전면들이 스프링 초기응력을 서로간에 보다 많이 받을 것이다. 우연히도 이미 물리면 변속과정은 모두 종결된다. 그렇지 않으면 치차들의 고정대치상태에서 차량크러치가 닫혀지면서 형성되는 토크가 치차들을 서로 비틀리게 한다. 치차들의 고정 대치상태에서 차량크러치가 닫혀진면서 형성되는 토크가 치차들을 서로 비틀리게 한다. 치차들의 치합이 이루어지면 변속이 종결된다. 또한 변속기의 견인토크에 의하여서도 상호 치차들이 미리 회전함에 따라 치합이 가능하다.

예컨대 변속이 운전자에 의하여 수동으로 변속레버에 의해 행해지지 않으면 다른 방안으로 운전자에 의하여 원격 조작이되는 변속기구를 통한 자동변속도 가능하다. 동시에 원격조작은 또한 변속가능한 변속단에 영향을 받는 합리적인 조정의 중간 변속하에서도 이루어 질 수가 있다.

운전자에 의하여 영향을 받지 않고 자동변속기 또한 변속기의 전체변속을 맡게되는데 이때 특히 상시 최적의 범위에서 변속이 된다.

변속수단으로서는 압도적으로 공압 또는 전기조작 변속기구를 사용한다. 동시에 유압조작식 변속기구도 사용이 가능하다.

크러치기어의 단선경사를 약함으로써 보다 짧은 변속거리를 이를 수 있다. 이러한 유리한 거리는 변속레버와 슬라이딩슬리브 사이에서 변속비를 크게하기 위하여 사용될 수 있다. 이로인하여 변속레버에 있어서 변속- 및 선택거리가 작은 변속하중으로 현저히 감소된다.

슬라이딩슬리브와 크러치몸체의 크러치기어의 탄력에 의한 맞물림은 운전자에게 보다 양호한 변속감을 전달하여주고 높은 변속회전수를 가능하게 한다.

엔진조작에 의한 자동 동기현상의 경우에 있어서 변속할 변속기 부품의 동기화는 엔진제어의 개입으로 이루어지는바 제안된 동기화가 특히 유리하게 보장이 된다. 이와동시에 항시 소정의 회전수 차이가 존재한다. 특히 이 경우 경제적으로 유리하게 변속할 작동단계의 보다 안전한 동기화가 이루어질 수 있다.

토크 전달치차들은 될 수록 작은 백래시(backlash)를 가진다. 토크전달을 위하여 설치된 크러치기어들(25,26,32)이 디스크크러치의 마찰작용에 의한 자유회전체를 허용할 수 없을 정도로 큰 모멘트 충격을 저지하기 위하여 크러치 기어들의 로킹으로 변환되기 전에 디스크팩(40)에서 충분히 긴 동기화가 필요하다. 이것은 여러 가지 방법으로 달성할 수가 있다 :

1. 외측 디스크캐리어(36)의 물림치차(62)가 물림장치(50 또는 66)의 물림치차(60 또는 76)와의 물림과 내측 디스크캐리어(34)의 크러치기어가 크러치몸체(16 또는 20)의 크러치기어(24 또는 26)와 접촉하는 시간범위는 동기화 또는 작게 허용되는 잔여 회전속도 차이에 이르도록 할 정도로 할당된다.

2. 제 2도에는 물림장치(50)의 물림치차(60)가 로킹측면(78)형의 로킹장치를 가지는 것을 도시하고 있는데 여기에서 끝단부들은 외측 디스크캐리어(36)의 물림치차(62)와 접할 수 있도록 되어 있다. 제한된 변속하중의 경우 물림치차들(62,60)의 상호결합은 동기화가 이루어지고 디스크팩(40)의 디스크들 사이의 미끌음 토크가 없어질때까지에는 불가능하다. 해제단계후 즉 유리변속기회전체를 반시계방향 회전후 전체변속팩이 더 슬라이딩이 되어서 클러치치차들이 서로 물리게된다.

3. 변속팩은 임의의 회전속도차에서 크러치몸체(16 또는 20)의 크러치기어(24 또는 26)와 접한다. 크러치기어(24 또는 26)와 내측 디스크캐리어(34)의 크러치기어(32)는 물림충격의 한계에 대한 최대 허용 회전수 차이에 미달되기까지 크러치몸체(16 또는 20)가 받아드려지지 않도록 설치되어 있다.

해결방안 1 및 3은 특히 자동변속기에 의미가 있는바 이는 변속속도 또는 주크러치의 폐쇠 시점에 대한 조정이 필요하기 때문이다. 동력 전달계통의 전진제어에 의하여 이것이 가능하다. 이러한 해결들에서 연결과정의 차단이 필요없게 된다. 모든 제시된 해결들의 경우에 있어서 차단기능의 행지와 크러치 치차들이 회전고정 결합간의 소위 자유비상 과정은 발생하지 않는다. 이로인하여 하나의 변속기에서 다수의 동기화를 동시에 조작할 수가 있다.

제 2의 해결은 조작자에게 동기화 과정의 종결이나 또는 변속단의 선정에러에 대한 응답이 전해짐으로 수동 변속기에 의한 동기화로서의 형태인 경우 선호된다. 수동변속장치로 사용할 경우에 있어서는 물림장치(50,66)의 축방향에 따른 스프링작용 추가로 변속기구의 불쾌한 충격작용의 방지역할을 한다. 변한이 가능한 차속도는 물림치차(60,76)의 형상에 의하여 영향을 받는다. 백랙시가 큰 소수의 치들은 차속도가 높을 경우에도 물리도록 할 수 있다. 개별적으로 사용하는 경우에도 물림장치의 스프링을 생략할 수도 있다.

물림치차들의 가능한 적은 질량과 특히 스프링장치의 배열이 있는 크러치몸체는 보다 큰 회전속도 차이가 나는 경우에 있어 치차들의 포착과 직각의 변속치차의 안전한 궤도에 이르러 치차들의 마모가 최소로 되도록 하기 위하여 동력학적으로 유리한 물림- 및 궤도기구를 제공한다. 물림치차의 주위 방향에 따른 회전 탄성배열은 물림치차의 물림시 완충작용의 보다 나은 개선을 기할 수 있다.

물림치차들은 소정의 큰 마찰토크가 K상호될 때 치차들 위에서 비틀어 지도록 치차들에 또한 배열될 수 있다. 이러한 마찰토크는 디스크팩의 마찰토크 보다 더 크다. 비틀림에 의하여 물림치차의 높은 충격피크는 완충이 가능하다.

2단 일체형의 한 팩으로 공용이되는 종이 라이닝을 한 마찰디스크의 사용은 경제적이다. 동시에 이것은 더 나아가 예로서 환경에 적합한 모리브덴 코팅을 한 디스크들이다. 디스크유형에 있어서 최적의 해결은 그의 점착계수가 그의 미끄럼 마찰계수가 작은 디스크를 제시하고 있다.

동시에 로킹장치의 생략으로 인하여 모든 자주 일어나고 있는 로킹문제 예방을 전혀 도외시하는 동기물림 장치 비용이 저감된다.

Claims (17)

1. 변속기의 토크전달부품 특히 변속기축(4)의 결합을 위한 싱크로나이저(2)(Synchroniger)=Synchromesh=동기교합(동기물림)기구)에 있어서,

   변속기축(4)상에 회전할 수 있게 지지되어 있는 치차(6,8)와 변속장치(64)가 결합되어 있는 외측 디스크캐리어(36) 및 내측 디스크캐리어(34)를 가진 하나의 슬라이딩슬리브(30)를 구비하고 있는바, 이때 디스크캐리어(34,36) 사이에는 디스크팩(40)이 설치되어 있으며 이에 의하여 언제나 서로 접해 있는 디스크들이 번갈아가면서, 내측 디스크캐리어(34) 또는 외측 디스크캐리어(36)와 결합이 되어 있으며 외측 디스크캐리어(36)와 내측 디스크캐리어(34)간에 회전수가 동일하지 않을 경우에는 디스크들과 함께 싱크로동기(동기화)에 이를 수 있으며 외측 디스크캐리어(36)는 치차(6,8) 방향을 따라 외측 디스크캐리어(36)의 축방향 슬라이딩(섭동)에 의하여 치차(6,8)의 장치(60,70)와 결합을 위하여 하나의 장치(62)를 가지고 있는데 이때 이러한 결합은 내측 디스크캐리어(34)와 치차(6,8) 사이에 있는 토크 전달 크러치 기어들(24,26,32)이 결합하기 전에 이루어지는 바 내측 디스크캐리어(34)는 상시 변속기축(4)과 비틀림 고정으로 결합되어 있으며, 디스크가 비틀릴 경우 동기화 모멘트를 이룩하기 위하여 상시 디스크팩(40)에 작용하는 하중을 일으키기 위하여 이에 적합한 스프링(42)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저.
2. 제 1항에 있어서,

   싱크로나이저(2)는 하나의 자동화된 변속장치와 결합이 되어 있는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   외측 디스크캐리어(36) 및 치차(6,8)의 결합을 위한 장치(60,62,76)는 하나의 로킹장치(78)를 가지고 있어서, 한쪽에서 슬라이딩슬리브(30)의 크러치기어(32)와 또 다른 한쪽에서 크러치몸체(16,20)간의 회전수차가 소정의 값을 상회할 때 크러치기어들(24,26,32)의 상대적 충돌을 방지하는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   외측 디스크캐리어(36) 결합을 위한 장치(60,62,76)의 충돌과 크러치기어들(24,26,32)의 충돌 사이의 시간차는 한쪽에서 슬라이드슬리브(30)의 크러치기어(32)와 다른한쪽에서 크러치몸체(16,20)의 크러치기어(24,26)간의 회전수 차이가 소정값을 상회 할 경우 크러치기어들(24,26,32)의 상대적인 충돌이 저지되도록 정해져 있는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   물림충격에 제한을 두기 위하여 한쪽에서 슬라이드슬리브(30)의 크러치기어(32)와 또다른 한쪽에서 크러치몸체(16,20)의 크러치기어(24,26) 사이의 회전수 차이가 소정의 값을 상회할 경우 크러치기기어들(24,26,32)의 반동과정이 연결을 저지하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저.
6. 전항들중 어느 하나의 항에 있어서,

   크러치기어(24,26,32)는 무딘 끝단을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저.
7. 전항들중 어느 하나의 항에 있어서,

   크러치기어(24,26,32)는 하나의 스프링 요소들(18,22)에 의하여 축방향으로 하중을 받고 있는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저.
8. 전항들중 어느 하나의 항에 있어서,

   외측 디스크캐리어(36) 및 치차(6,8)와 치차(6,8)의 기어들(52,54,68-70)과의 결합을 위한 장치(60,62,76)는 비틀림 고정으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저.
9. 제 1항에서 제 7항에 있어서,

   외측 디스캐리어(36) 및 치차(6,8)의 결합을 위한 장치(60,62,76)가 소정의 마찰토크로 치차(6,8)에 비틀림을 줄 수 있도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저.
10. 전항들중 어느 하나의 항에 있어서,

    외측 디스크캐리어(36) 및 치차(6,8)의 결합을 위한 장치(60,62,76)는 무딘 단부로 되어 있는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저.
11. 전항들중 어느 하나의 항에 있어서,

    외측 디스크캐리어(36) 및 치차(6,8)의 결합을 위한 장치(60,62,76)는 스프링용소(58,74)에 의하여 축방향으로 탄력있게 움직이도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저.
12. 전항들중 어느 하나의 항에 있어서,

    외측 디스크캐리어(36) 및 치차(6,8)의 결합을 위한 장치(60,62,76)는 전주 방향으로 비틀림 탄성을 받도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저.
13. 전항들중 어느 하나의 항에 있어서,

    스프링요소(18,22,58,74)는 파형와셔로 되어 있는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저.
14. 전항들중 어느 하나의 항에 있어서,

    스프링요소(42)는 컵스프링인 것을 특징으로 하는 싱크로나이저.
15. 제 1항 내지 제 13항중 어느 하나의 항에 있어서,

    상시 디스크팩(40)에 작용하는 하중에 적합한 스프링요소는 파형와셔형으로 된 마찰 디스크인 것을 특징으로 하는 싱크로나이저.
16. 전항들중 어느 하나의 항에 있어서,

    디스크팩(40)은 종이라이닝의 디스크로 되어 있는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저.
17. 전항들중 어느 하나의 항에 있어서,

    디스크팩(40)은 그의 라이닝이 그의 섭동마찰계수 보다 작은 접착계수를 가지는 디스크로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저.