KR20010003003A

KR20010003003A - 수동 변속기의 동기 장치

Info

Publication number: KR20010003003A
Application number: KR1019990023108A
Authority: KR
Inventors: 정종근
Original assignee: 정몽규; 현대자동차 주식회사
Priority date: 1999-06-19
Filing date: 1999-06-19
Publication date: 2001-01-15
Also published as: KR100300727B1

Abstract

본 발명은 수동 변속기에서 동기 작용을 하면서 변속 동력을 전달하는 동기 장치에 관한 것으로서, 특히 기어 변속시 싱크로나이저 링을 밀어주는 싱크로 키를 좌우측에 분리하여 구성함으로써 변속 조작감 및 동기 작동의 신뢰성이 향상되도록 한 수동 변속기의 동기 장치에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명은 축상에 스플라인 결합되거나 공회전되게 결합되고, 외주면에 좌우로 나누어진 키홈이 형성된 허브 기어와; 변속 조작에 의해 축방향으로 이동되도록 상기 허브 기어의 외주에 결합되고, 내주면에 복수개의 돌기가 형성된 슬리브와; 상기 허브 기어의 좌우 키홈에 각각 삽입되고, 상기 슬리브 이동시 싱크로나이저 링을 밀어주도록 상면에 상기 슬리브의 돌기와 대응되는 돌기가 형성된 복수개의 싱크로 키와; 상기 허브 기어에 장착되어 상기 싱크로 키를 상기 슬리브 방향으로 밀어주는 복수개의 탄성 부재를 포함한 것을 특징으로 하여 가능하게 된다.

Description

수동 변속기의 동기 장치{The Synchronizer for Manual Transmission}

수동 변속기의 동기 장치는 구동측 기어와 피동측 기어의 맞물림시에 상기 두 기어의 회전 속도를 동기시킨 후 기어가 서로 치합되도록 함으로써 부드러운 기어 치합으로 변속충격을 방지하는 역할을 하게 된다.

이와 같은 수동 변속기의 동기 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 운전자의 변속레버 조작력이 시프트 포크(3)를 통해 슬리브(4)에 제공되면, 상기 슬리브(4)는 주축(1)에 장착된 허브 기어(2)의 바깥 측에서 슬라이딩되면서 싱크로나이저 키(8)를 이동시키고, 이렇게 이동되는 싱크로나이저 키(8)는 싱크로나이저 링(7)에 압력을 제공하게 된다.

이때, 상기 싱크로나이저 링(7)은 스피드 기어(5)의 클러치 기어(6)와 원추 클러치로 결합되면서 허브 기어(2)와 스피드 기어(5)의 회전 속도차를 상쇄시키며 동기한다.

상기와 같이 동기되면 슬리브(4)가 더욱 이동되면서 클러치 기어(6)에 완전히 치합되어 허브 기어(2)와 클러치 기어(6)를 기계적으로 연결하므로써 변속 동력의 전달이 이루어지게 된다.

이와 같은 동기 장치에서 상기 슬리브(4)와 싱크로나이저 키(8)의 작동 상태를 도 2를 참조하여 자세히 살펴보면, 먼저, 도 2a에 도시된 바와 같은 중립 위치시에 싱크로나이저 키(8)와 슬리브(4)가 허브 기어(2)의 중앙 쪽에 위치되고, 상기 싱크로나이저 키(8)는 스프링(9)의 탄성력을 제공받는 상태에서 돌기(8a) 부분이 슬리브(4)의 홈부(4a)에 삽입된 상태로 있게 된다.

이와 같은 상태에서 도 2b에 도시된 바와 같이 기어 변속을 실시하게 되면 슬리브(4)가 클러치 기어 방향(A)으로 이동하는 바, 싱크로나이저 키(8)는 돌기(8a)와 홈부(4a)의 마찰력에 의해 싱크로나이저 링과 클러치 기어 사이에 동기 작용이 일어나도록 싱크로나이저 링 방향(A)으로 일정 이동하게 되나 슬리브(4)가 타고 넘어가는 과정에서 기울어지는 현상이 발생된다.

이후, 도 2c에 도시된 바와 같이 기어 변속이 완료되면 슬리브(4)는 싱크로나이저 키(8)를 완전히 타고 넘어가면서 클러치 기어와 치합되고, 싱크로나이저 키(8)는 상기 슬리브(4)에 눌려 있는 상태가 된다.

그러나, 상기와 같이 구성되고 작동되는 종래 수동 변속기의 동기 장치는 기어 변속시에 슬리브(4)의 내측면과 홈부(4a)에 싱크로나이저 키(8)의 돌기(8a) 부분이 계속 접촉하면서 마찰력을 발생시키기 때문에 기어 변속 조작력이 커지게 됨은 물론 변속 조작감도 떨어지게 된다.

또한, 상기한 종래 기술은 기어 변속을 완료한 상태에서 슬리브(4)가 다시 중립 위치로 돌아갈 때 슬리브(4)가 이동하면서 싱크로나이저 키(8)를 반대쪽으로 밀게 되므로 반대쪽 클러치 기어쪽에 불필요한 동기 작동이 이루어질 수 있고, 이에 따라 기어 변속 작동 성능이 떨어지게 되는 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 싱크로나이저 키를 슬리브 이동 방향으로 좌우에 분할하여 구성함으로써 슬리브 이동시 불필요한 마찰력을 줄여 운전자가 느끼는 변속 조작력 및 변속 조작감을 향상시킬 수 있는 수동 변속기의 동기 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 수동 변속기의 동기 장치는, 축상에 스플라인 결합되거나 공회전되게 결합되고, 외주면에 좌우로 나누어진 키홈이 형성된 허브 기어와; 변속 조작에 의해 축방향으로 이동되도록 상기 허브 기어의 외주에 결합되고, 내주면에 복수개의 돌기가 형성된 슬리브와; 상기 허브 기어의 좌우 키홈에 각각 삽입되고, 상기 슬리브 이동시 싱크로나이저 링을 밀어주도록 상면에 상기 슬리브의 돌기와 대응되는 돌기가 형성된 복수개의 싱크로 키와; 상기 허브 기어에 장착되어 상기 싱크로 키를 상기 슬리브 방향으로 밀어주는 복수개의 탄성 부재를 포함한 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 수동 변속기의 동기 장치가 도시된 단면도,

도 2는 종래 기술에 의한 동기 장치의 작동 상태도로서,

도 2a는 중립 위치 상태도,

도 2b는 변속중 상태도,

도 2c는 변속 완료 상태도,

도 3은 본 발명에 따른 수동 변속기의 동기 장치가 도시된 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 동기 장치의 작동 상태도로서,

도 4a는 중립 위치 상태도,

도 4b는 변속중 상태도,

도 4c는 변속 완료 상태도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 주축 52 : 허브 기어

52a, 52b : 키홈 52c : 구분벽

55 : 스피드 기어 56 : 클러치 기어

57 : 싱크로 링 60 : 슬리브

61, 62 : 돌기 70, 80 : 싱크로 키

71, 81 : 돌기 75, 85 : 탄성 부재

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 수동 변속기의 동기 장치가 도시된 단면도이고, 도 4는 중립, 변속중, 변속 완료 작동 상태가 도시된 도면들이다.

본 발명의 동기 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 주축(51)상에 스플라인 결합되거나 공회전되게 결합된 허브 기어(52)와, 변속 조작에 의해 축방향으로 이동되도록 상기 허브 기어(52)의 외주에 결합되는 슬리브(60)와, 상기 허브 기어(52)와 슬리브(60) 사이에 좌우측으로 나누어져 장착된 두 개의 싱크로나이저(이하 '싱크로'라 함) 키(70)(80)와, 상기 허브 기어(52)에 장착되어 상기 싱크로 키(70)(80)를 상기 슬리브(60) 방향으로 밀어주는 두 개의 탄성 부재(75)(85)와, 상기 허브 기어(52)의 측면에서 주축(51)상에 결합되어 기어 변속시 상기 슬리브(60)와 치합되는 클러치 기어(56) 및 스피드 기어(55)와, 상기 슬리브(60)와 클러치 기어(56) 사이에 위치되어 기어 변속시 동기 회전이 이루어지도록 하는 싱크로 링(57)으로 구성된다.

물론, 상기 싱크로 키(70)(80)와 탄성 부재(75)(85)는 도면에 표시된 두 개를 한 쌍으로 하여 상기 허브 기어(52)의 외주면에 복수의 쌍이 장착된다.

이와 같이 본 발명은 상기 허브 기어(52)에 분리된 싱크로 키(70)(80)가 장착되도록 이루어져 있는 바, 상기 허브 기어(52)의 키홈(52a)(52b)도 좌우로 나누어지고, 키홈(52a)(52b) 사이에 상기 싱크로 키(70)(80)가 상호 간섭하지 않도록 구분벽(52c)이 돌출되어 형성된다.

그리고, 상기 싱크로 키(70)(80)와 허브 기어(52)의 키홈(52a)(52b) 사이에는 각각 홈(72)(82)(52d)(52e)이 형성되어 이 홈(72)(82)(52d)(52e)내에 코일 스프링 형상의 탄성 부재(75)(85)가 설치되어 상기 각각의 싱크로 키(70)(80)를 슬리브(60)의 내측 방향으로 밀어주게 된다.

이와 같이 장착된 싱크로 키(70)(80)는 그 상면에 산모양의 돌기(71)(81)가 형성되고, 이와 대응하는 슬리브(60)의 내주면에도 내주 방향으로 두 개의 돌기(61)(62)가 형성된다.

즉, 상기 슬리브(60) 및 싱크로 키(70)(80)에 형성된 돌기(61)(62)(71)(81)는 상호 대응되는 방향으로 돌출되되, 양쪽면이 경사진 산모양으로 형성되고, 도 4a에서와 같이 중립 위치시에는 슬리브(60)의 두 개의 돌기(61)(62)가 양측 싱크로 키(70)(80)의 돌기(71)(81) 사이에 위치되며, 도 4c와 같이 변속 완료시에는 슬리브(60)의 두 개의 돌기(61)(62) 사이에 어느 한쪽 싱크로 키(70)의 돌기(71)가 삽입된 상태에 있도록 형성된다.

여기서, 상기 슬리브(60)와 싱크로 키(70)(80)의 돌기 모양은 상기한 바와 같은 산모양으로 한정되지 않고 필요에 따라 곡면형으로 돌출되게 형성할 수도 있을 것이다.

그리고, 상기 싱크로 키(70)(80)는 기어 변속을 위해 상기 슬리브(60)가 이동될 때 돌기부분의 상호 마찰력으로 일정 정도 이동하면서 도 3의 싱크로 링(57)에 압력을 가하여 초기 동기 작동이 이루어지도록 형성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 수동 변속기의 동기 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 4a에 도시된 바와 같이 기어 중립 상태에서는 슬리브(60)의 두 개의 돌기(61)(62)가 양쪽 싱크로 키(70)(80)의 돌기(71)(81) 사이에 위치되고, 두 개의 싱크로 키(70)(80)는 탄성 부재(75)(85)에 의해 슬리브(60)의 내측에 밀착된 상태로 있게 된다.

상기와 같은 상태에서 도 4b와 같이 기어 변속을 실시하게 되면 슬리브(60)가 일측(도 4b에서는 우측)으로 이동하게 되고, 이때 슬리브(60)의 내측 돌기(61)(62)중 하나가 우측 싱크로 키(70)의 돌기(71)에 접촉되면서 누르는 동시에 밀게 되고, 싱크로 키(70)는 도 3에서의 싱크로 링(57)에 접촉되면서 동기 작동이 시작되게 된다.

여기서, 슬리브(60) 우측 돌기(61)와 우측 싱크로 키(70)의 돌기(71)만이 서로 접촉하게 되므로 슬리브(60)와 싱크로 키(70)(80)의 접촉 면적은 종래 기술 보다 줄어든 조건에서 슬리브(60)가 싱크로 키(70)에 우측 방향으로 힘을 제공하게 된다.

이와 같이 하여 도 4c에서와 같이 기어 변속이 완료되면, 슬리브(60)의 두 돌기(61)(62)가 우측 싱크로 키(70)의 돌기(71) 양측에 위치되면서 슬리브(60)는 도 3의 클러치 기어(56)와 치합된다.

여기서, 상기 슬리브(60)는 탄성부재(75)(85)의 탄성력을 받고 있는 우측 싱크로 키(70)의 돌기(71)가 자신의 돌기(61)(62) 사이에 위치되므로 슬리브(60)가 클러치 기어(56)와 치합되면서 위치가 고정되어 안정된 변속 완료 상태를 유지할 수 있게 된다.

한편, 상기 슬리브(60)가 도 4a와 같은 중립 위치로 다시 이동되면 우측 싱크로 키(70)의 돌기(71)를 타고 넘어간 돌기(61)가 다시 돌기(71)를 넘어 복귀하게 되는 바, 이때 상기 슬리브(60)는 좌측의 싱크로 키(80)에 접촉되지 않으므로 반대편의 상대 변속단에 영향을 미치지 않게 된다.

따라서, 상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명의 수동 변속기의 동기 장치는 싱크로 키의 돌기가 양측으로 분할되어 기어 변속시에 슬리브와 싱크로 키의 접촉을 최소화하면서도 변속 위치 결정이 정확하게 이루어지기 때문에 변속 조작감 및 변속 절도감을 향상시키는 이점을 제공하게 된다.

또한, 본 발명은 슬리브가 기어 변속 완료 위치에서 중립 위치로 이동할 때 상대 변속단에 영향을 미치지 않기 때문에 변속 작동의 신뢰성을 향상시키는 이점도 제공하게 된다.

Claims

축상에 스플라인 결합되거나 공회전되게 결합되고, 외주면에 좌우로 나누어진 키홈이 형성된 허브 기어와;

변속 조작에 의해 축방향으로 이동되도록 상기 허브 기어의 외주에 결합되고, 내주면에 복수개의 돌기가 형성된 슬리브와;

상기 허브 기어의 좌우 키홈에 각각 삽입되고, 상기 슬리브 이동시 싱크로나이저 링을 밀어주도록 상면에 상기 슬리브의 돌기와 대응되는 돌기가 형성된 복수개의 싱크로 키와;

상기 허브 기어에 장착되어 상기 싱크로 키를 상기 슬리브 방향으로 밀어주는 복수개의 탄성 부재를 포함한 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 동기 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 허브 기어는 좌우로 나누어진 키홈 사이에 상기 싱크로 키가 상호 간섭하지 않도록 구분벽이 형성된 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 동기 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 슬리브 및 싱크로 키에 형성된 돌기는 상호 대응되는 방향으로 돌출되되, 양쪽면이 경사진 산모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 동기 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 슬리브 및 싱크로 키의 돌기는 중립 위치시 슬리브의 두 개의 돌기가 양측 싱크로 키의 돌기 사이에 위치되고, 변속 완료시에는 슬리브의 두 개의 돌기 사이에 어느 한쪽 싱크로 키의 돌기가 위치되도록 형성된 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 동기 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 탄성 부재는 상기 싱크로 키와 허브 기어의 키홈 사이에 장착된 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 동기 장치.