KR19990012042A - 수동변속기의 싱크로메시 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 더블형 싱크로메시 기구를 구성하는 싱크로나이저 링의 크기를 줄여 변속기 전체의 무게와 길이를 단축할 수 있고 동기성능을 향상시킬 수 있는 수동변속기의 싱크로메시 기구를 제공하기 위한 것으로, 이것은 스플라인에 의해 주축(22)에 회전 가능하게 결합되어 있는 클러치 허브(28)와, 클러치 허브(28)의 외주에 축방향으로 슬라이딩 가능하게 장착되며 포크 걸림홈(36a)을 갖는 클러치 슬리브(36)와, 싱크로나이저 스프링(40)의 확장력에 의해 클러치 슬리브(36)의 안쪽면에 가압되어 있는 싱크로나이저 키(38)와, 축방향으로 미끄럼 이동할 수 있도록 클러치 허브(28)의 결합단(28a)에 장착되어 있는 인너 싱크로나이저 링(30)과, 인너 싱크로나이저 링(30)의 외주부에 축방향으로 이동할 수 있게 장착되어 있으며, 주축(22)에 설치된 구동기어(24)의 도그 바디(26)에 형성된 관통홈(26a)에 삽입되어 있는 중간 싱크로나이저 링(32)과, 중간 싱크로나이저 링(32)의 외주부에 축방향으로 이동할 수 있게 장착되어 있으며, 싱크로나이저 키(38)에 의해 가압되어 클러치 슬리브(36)가 주축(22)에 설치되어 있는 구동기어(24)의 도그 바디(26)에 원활히 맞물리도록 하는 아웃터 싱크로나이저 링(34)으로 구성된다.

Description

수동변속기의 싱크로메시 기구

본 발명은 차량용 수동변속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 더블형 싱크로메시 기구를 구성하는 싱크로나이저 링의 크기를 줄여 변속기 전체의 무게와 길이를 단축할 수 있고 동기성능을 향상시킬 수 있는 수동변속기의 싱크로메시 기구에 관한 것이다.

자동차에서 주로 채용하는 변속기는 변속방식에 따라 수동 변속기와 자동 변속기 및 무단 자동변속기로 구분할 수 있으며, 엔진의 토오크를 변환시켜 바퀴로 전달하는 기능 이외에도, 정차시 엔진의 공회전을 가능하게 하고, 구동륜의 회전방향을 변환시켜 후진을 가능케 한다.

수동변속기는 입력축에 설치된 다수의 기어들을 기계적인 기구의 조작에 의해 변속비를 얻는 것으로, 기어 치합을 위해서 변속이 용이하고 하중 부담능력이 뛰어난 동기치합방식의 싱크로메시 기구를 많이 채용하고 있다. 또한, 넓은 실내 공간의 확보와 연비향상의 측면에서 전륜구동(FF)방식의 차량이 증가되고 있으며, 이러한 추세에 따라 엔진룸에서 변속기가 차지하는 공간을 줄이려는 노력이 진행되고 있다.

수동변속기에서 주로 사용되는 변속 조작기구로는 섭동 기어식과 상시 치합식 및 동기 치합식이 있다. 이 중에서 가장 많이 사용되는 동기 치합식은 변속소음이 거의 없고 변속이 용이하며 변속하기 위해서 특별히 가속하거나 더블 클러치를 조작할 필요가 없는 이점이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 싱크로메시 기구의 구성을 보인 단면이다. 수동변속기는 통상적으로, 변속기 하우징에 회전 가능하게 지지되고 엔진에 작동적으로 연결되는 것으로 다수의 구동기어가 설치된 입력축과, 이 입력축에 대하여 평행하게 배열되며 다수의 싱크로메시 기구의 작동에 따라 입력축에 설치된 구동기어들과 선택적으로 맞물림되어 동력을 전달하는 다수의 기어가 설치되어 있는 주축 및 부축으로 구성되어 있다. 이중에서 주축에 설치되어 있는 종래의 싱크로메시 기구를 일례로서 설명한다.

주축(2)에는 2개의 구동기어(2, 2')가 장치되어 있으며, 시프트 포크의 조작에 따라 이들 구동기어(2, 2')중 하나를 주축(2)에 대하여 선택적으로 고정시켜 동력 전달을 가능케 하는 싱크로메시 기구가 장치되어 있다. 이것의 전체적인 구성을 보면, 스플라인에 의해 주축(2)에 고정 설치된 클러치 허브(8)와, 이 클러치 허브(8)의 외주에 축방향으로 슬라이딩 가능하게 치합되며 포크 걸림홈(16a)을 갖는 클러치 슬리브(16)와, 시프트 포크의 작동에 따라 클러치 슬리브(16)가 구동기어(4)의 도그 바디(6)에 원활히 맞물리도록 하는 3개의 싱크로나이저 링(10, 12, 14)과, 싱크로나이저 스프링(20)의 확장력에 의해 클러치 슬리브(16)의 안쪽면에 가압되어 있는 싱크로나이저 키(18)로 이루어져 있다.

이와 같이, 더블형 싱크로메시 기구에 있어서, 싱크로나이저 링은 아웃터 싱크로나이저 링(14)과 중간 싱크로나이저 링(12) 및 인너 싱크로메시 링(10)으로 구성되어 있어, 보다 원활한 동기 치합이 이루어지도록 하고 있다.

변속을 위해 운전자가 변속레버를 조작하게 되면, 변속레버의 조작에 의해 시프트 포크가 이동하면서 클러치 슬리브(16)를 동일한 방향으로 이동시킨다. 그에 따라, 싱크로나이저 키(18)의 상부에 형성된 돌기부분에 의해 클러치 슬리브(16)의 내면에 물려 있던 싱크로나이저 키(18)가 같은 방향으로 이동되어, 그 끝단으로 싱크로나이저 링(14)을 구동기어(4)의 도그 바디(6)에 밀착시킨다.

싱크로나이저 링(10, 12, 14)은 도그 바디(6)와의 마찰에 의해 동기작용을 개시한다. 클러치 슬리브(16)가 계속 이동하면, 싱크로나이저 키(18)의 돌기부분이 클러치 슬리브(16)의 하부홈으로부터 분리되면서 클러치 슬리브(16)의 좌측 결합단과 아웃터 싱크로나이저 링(14)의 우측 결합단이 직접 닿게 되어, 클러치 작용이 계속된다. 이때, 클러치 슬리브(16)와 구동기어(4)의 회전수가 같아지면, 클러치 슬리브(16)는 싱크로나이저 링(14)을 제쳐내고 왼쪽으로 이동되면서, 이미 고속으로 회전하고 있는 구동기어(4)와 원활하게 결합되는 구조를 갖는다.

즉, 시프트 포크에 의해 클러치 슬리브(16)가 시프팅되면서 구동기어(4)와 싱크로나이저 링(10, 12, 14)이 동기화되는 순간에, 클러치 슬리브(16)가 도그 바디(6)에 안착되면서 클러치 슬리브(16)의 회전이 구동기어(4)로 전달됨으로써 구동기어(4)와 맞물려 있는 종동기어를 회전시켜, 주축(2)의 회전력을 부축으로 전달된다.

이러한 구성을 지닌 종래 기술의 싱크로메시 기구에서는 아웃터 싱크로나이저 링이 인너 싱크로나이저 링까지 길게 연장되어 있기 때문에, 동기가 완료된 후에 클러치 슬리브가 이동하는 동안에 이들 마찰면의 마찰력을 이겨야만 진행이 가능하게 되므로, 큰 시프팅력을 필요로 하며 변속감이 저하되는 문제가 있고, 연장 부분만큼의 불필요한 공간이 존재하므로, 변속기 전체의 길이가 증대되는 원인이 된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 아웃터 싱크로나이저 링의 길이를 줄임과 동시에, 인너 싱크로나이저 링을 클러치 허브와 결합되도록 구성하여 변속기 전체의 무게를 가볍게 하고 길이를 단축시킬 수 있는 수동변속기의 싱크로메시 기구를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 싱크로메시 기구의 구성을 보인 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 싱크로메시 기구의 구성을 보인 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 싱크로메시 기구의 작동과정을 나타내는 단면도.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

22:주축 24:구동기어

26:도그 바디 28:클러치 허브

30, 32, 34:싱크로나이저 링 36:클러치 슬리브

36a:포크 걸림홈 38:싱크로나이저 키

40:싱크로나이저 스프링

상술한 본 발명의 목적은 스플라인에 의해 주축에 회전 가능하게 결합되어 있는 클러치 허브와, 클러치 허브의 외주에 축방향으로 슬라이딩 가능하게 장착되며 포크 걸림홈을 갖는 클러치 슬리브와, 싱크로나이저 스프링의 확장력에 의해 클러치 슬리브의 안쪽면에 가압되어 있는 싱크로나이저 키로 구성되는 수동변속기의 싱크로메시 기구에 있어서, 축방향으로 미끄럼 이동할 수 있도록 클러치 허브의 결합단에 장착되어 있는 인너 싱크로나이저 링과, 인너 싱크로나이저 링의 외주부에 축방향으로 이동할 수 있게 장착되어 있으며, 주축에 설치된 구동기어의 도그 바디에 형성된 관통홈에 삽입되어 있는 중간 싱크로나이저 링과, 중간 싱크로나이저 링의 외주부에 축방향으로 이동할 수 있게 장착되어 있으며, 싱크로나이저 키에 의해 가압되어 클러치 슬리브가 주축에 설치되어 있는 구동기어의 도그 바디에 원활히 맞물리도록 하는 아웃터 싱크로나이저 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 싱크로메시 기구에 의해 달성된다.

이하, 첨부한 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수동변속기의 싱크로메시 기구에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 싱크로메시 기구의 구성을 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 싱크로메시 기구의 작동과정을 나타내는 단면도이다.

먼저, 도 2를 참조하면, 아웃터 싱크로나이저 링(34)을 인너 싱크로나이저 링까지 길게 연장하여 구성하던 종래의 구조 대신에, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 아웃터 싱크로나이저 링(34)의 길이를 단축시키고, 인너 싱크로나이저 링(30)을 클러치 허브(28)에 결합시킨 간단한 구조를 채용하였다.

도 1에서 설명한 바와 같이, 복수의 싱크로나이저 링으로 이루어진 더블형 싱크로메시 기구의 구성을 보면, 스플라인에 의해 주축(22)에 회전 가능하게 결합되어 있는 클러치 허브(28)와, 외주면에 포크 걸림홈(36a)이 형성되어 있으며, 클러치 허브(28)의 외주에 축방향으로 미끄럼 이동할 수 있도록 장착되어 있는 클러치 슬리브(36)와, 싱크로나이저 스프링(40)의 확장력에 의해 클러치 슬리브(36)의 안쪽면에 밀착되어 있는 싱크로나이저 키(38)와, 시프트 포크의 조작에 따라 클러치 슬리브(36)가 주축(22)에 설치되어 있는 구동기어(24)의 도그 바디(26)와 원활히 맞물리도록 작용하는 3개의 싱크로나이저 링(30, 32, 34)으로 이루어져 있다.

이들 3개의 싱크로나이저 링(30, 32, 34)은 축방향으로 미끄럼 이동할 수 있도록 클러치 허브(28)의 결합단(28a)에 장착되어 있는 인너 싱크로나이저 링(30)과, 인너 싱크로나이저 링(30)의 외주부에 축방향으로 이동할 수 있게 장착되어 있으며, 주축(22)에 설치된 구동기어(24)의 도그 바디(26)에 형성된 관통홈(26a)에 삽입되어 있는 중간 싱크로나이저 링(32)과, 중간 싱크로나이저 링(32)의 외주부에 축방향으로 이동할 수 있게 장착되어 있는 아웃터 싱크로나이저 링(34)으로 구분할 수 있다.

여기에서, 인너 싱크로나이저 링(30)은 클러치 허브(28)의 결합단(28a)에 스플라인 결합하여 축방향으로 미끄럼 이동될 수 있도록 하였으며, 중간 싱크로나이저 링(32)은 상기 인너 싱크로나이저 링(30)과 아웃터 싱크로나이저 링(34)의 사이에 배치된 상태에서, 축방향으로 미끄럼 이동할 수 있도록 장착하였다. 또한, 아웃터 싱크로나이저 링(34)의 하단은 중간 싱크로나이저 링(32)과 스플라인 결합되어 있으며, 상단은 클러치 슬리브(36)의 내주부에 형성된 기어와 스플라인 결합되어 있다.

다음에는 도 3을 참조하여 이러한 구성을 지닌 본 발명의 싱크로메시 기구의 작동원리를 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 싱크로메시 기구의 작동과정을 나타내는 단면도로, 클러치 슬리브(36)와 구동기어(24)의 도그 바디(26)가 결합되기 전의 상태는 실선으로 도시하였으며, 이들의 결합이 완료된 상태는 가상선으로 도시하였다.

기어 변속을 위해 운전자가 변속레버를 조작하면, 변속레버의 조작에 의해 시프트 포크가 화살표 방향(P)으로 이동하면서 클러치 슬리브(36)를 동일한 방향으로 이동시킨다. 그에 따라, 싱크로나이저 키(38)의 상부에 형성된 돌기부분에 의해 클러치 슬리브(36)의 내면에 물려 있던 싱크로나이저 키(38)가 같은 방향으로 이동하면서 그 끝단으로 아웃터 싱크로나이저 링(34)을 구동기어(24)쪽으로 이동시킨다.

이때, 3개의 싱크로나이저 링(30, 32, 34)은 도그 바디(26)와의 마찰에 의해 동기작용을 개시한다. 클러치 슬리브(36)가 계속 이동하면, 싱크로나이저 키(38)의 돌기부분이 클러치 슬리브(36)의 하부홈으로부터 분리되면서 클러치 슬리브(36)의 좌측 결합단과 아웃터 싱크로나이저 링(34)의 우측 결합단이 직접 닿게 되어, 클러치 작용이 계속된다. 이때, 클러치 슬리브(36)와 구동기어(24)의 회전수가 같아지면, 클러치 슬리브(36)는 아웃터 싱크로나이저 링(34)을 제쳐내고 왼쪽으로 이동되면서, 이미 고속으로 회전하고 있는 구동기어(24)와 원활하게 결합된다. 이때, 아웃터 싱크로나이저 링(34)은 중간 싱크로나이저 링(32)을 개재하여 인너 싱크로나이저 링(30)과 작동적으로 결합되어 있기 때문에 보다 강력한 동기 마찰력을 제공하게 된다.

즉, 시프트 포크(40)에 의해 클러치 슬리브(36)가 시프팅되면서 구동기어(24)와 싱크로나이저 링(30)이 동기화되는 순간에, 클러치 슬리브(36)가 도그 바디(26)에 안착되면서 클러치 슬리브(36)의 회전력이 구동기어(24)로 전달됨으로써 구동기어(24)와 맞물려 있는 종동기어를 회전시켜, 주축(22)의 회전력을 부축으로 전달하게 된다.

이상으로 설명한 본 발명의 수동변속기의 싱크로메시 기구에 의하면, 아웃터 싱크로나이저 링의 연장부를 제거하고 인너 싱크로나이저 링을 클러치 허브와 결합시켜 변속기 전체의 무게와 길이를 줄임과 동시에, 작은 시프팅력으로도 변속이 가능하기 때문에 변속성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 스플라인에 의해 주축(22)에 회전 가능하게 결합되어 있는 클러치 허브(28)와, 상기 클러치 허브(28)의 외주에 축방향으로 슬라이딩 가능하게 장착되며 포크 걸림홈(36a)을 갖는 클러치 슬리브(36)와, 싱크로나이저 스프링(40)의 확장력에 의해 상기 클러치 슬리브(36)의 안쪽면에 가압되어 있는 싱크로나이저 키(38)로 구성되는 수동변속기의 싱크로메시 기구에 있어서,

   축방향으로 미끄럼 이동할 수 있도록 상기 클러치 허브(28)의 결합단(28a)에 장착되어 있는 인너 싱크로나이저 링(30)과,

   상기 인너 싱크로나이저 링(30)의 외주부에 축방향으로 이동할 수 있게 장착되어 있으며, 상기 주축(22)에 설치된 구동기어(24)의 도그 바디(26)에 형성된 관통홈(26a)에 삽입되어 있는 중간 싱크로나이저 링(32)과,

   상기 중간 싱크로나이저 링(32)의 외주부에 축방향으로 이동할 수 있게 장착되어 있으며, 상기 싱크로나이저 키(38)에 의해 가압되어 상기 클러치 슬리브(36)가 상기 주축(22)에 설치되어 있는 구동기어(24)의 도그 바디(26)에 원활히 맞물리도록 하는 아웃터 싱크로나이저 링(34)을 포함하는 것을 특징으로 하는 싱크로메시 기구.