KR20010056020A - 자동차용 수동 변속기의 동기장치 - Google Patents

Abstract

변속시 클러치 기어가 완충 작용을 할 수 있도록 하여 니블(NIBBLE)현상 및 2차 걸림 현상을 최소화하여 변속감을 향상시킬 목적으로;

변속시 변속 레버를 조작하면 클러치 허브의 외주에 치합되어 있는 슬리이브가 변속 레버의 작동 방향에 따라 이동하면서 싱크로나이저 키이가 싱크로나이저 링을 밀어줌으로써, 이의 싱크로나이저 링이 클러치 기어의 코운부와 밀착되면서 마찰 작용으로 동기 작용을 하고, 이의 동기 작용으로 싱크로나이저 링과 클러치 기어의 기어부가 슬리이브의 내면 기어부로 진입 치합되어 변속이 이루어지도록 하는 동기장치에 있어서,

상기 클러치 기어를 축방향 이동이 가능하도록 스피드 기어와 결합하고, 이의 클러치 기어와 스피드 기어 사이에 탄성부재를 개재시켜 결합하여 이루어지는 자동차용 수동 변속기의 동기장치를 제공한다.

Description

자동차용 수동 변속기의 동기장치{SYNCHRO-MESH OF MANUAL TRANSMISSION FOR VEHICLE}

본 발명은 자동차용 수동 변속기의 동기장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속시 클러치 기어가 완충 작용을 할 수 있도록 하여 니블(NIBBLE)현상 및 2차 걸림 현상을 최소화하여 변속감을 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 수동 변속기의 동기장치에 관한 것이다.

예컨데, 자동차에 있어서의 자동차에 있어서의 변속기는 동력 전달 장치의 한 부분으로서, 클러치와 추진축 사이에 설치되어 자동차의 주행 조건에 따라 엔진의 회전력을 증대시키거나 감소시키는 역활을 수행하게 되며, 자동차를 후진시키기 위한 후진 장치를 갖추고 있다.

이러한 변속기는 유압에 의해 현재 자동차의 주행 조건에 따라 자동으로 변속이 이루어지는 자동변속기와, 운전자가 직접 변속 레버를 조작하여 변속을 행하는 수동 변속기로 대분되는데, 본 발명은 후자인 수동 변속기에 관계한다.

그리고 수동 변속기의 기어 물림 방식에는 섭동 기어식과, 상시 물림식, 그리고 동기 물림식이 있는데, 최근의 수동 변속기는 대개 섭동 물림식과 상시 물림식의 단점을 보완할 수 있도록 설계된 동기 물림식을 주로 채택하고 있다.

이러한 동기장치의 일반적인 구성을 살펴보면, 도 3에서와 같이, 주축(102)상에 클러치 허브(104)가 스플라인 결합되고, 이 허브(104)의 외주에는 방사상으로 다수의 홈(106)이 형성되어 이에 싱크로나이저 키이(108)가 배치되고 그 외측으로는 슬리이브(110)가 축방향으로의 이동이 가능하도록 결합되어 있다.

그리고 상기 싱크로나이저 키이(108)는 스프링(112)에 의해 탄지되어 슬리이브(110)의 내면에 밀착되는 상태가 유지된다.

또한, 상기 슬리이브(110)의 양측에 주축(102)과는 회전 간섭없이 배치되는 스피드 기어(112)는 일측으로 외주면이 코운부(114)로 형성되는 클러치 기어(116)가 일체로 형성되며, 이의 코운부(114)에는 싱크로나이저 링(118)이 위치하여 변속시 상호 접촉에 의한 마찰을 유발시키게 된다.

상기한 싱크로나이저 링(118)은 내주면에 나사부가 형성되어 상기 코운부(114)와의 마찰력이 증대되도록 되어 있고, 바깥쪽에 원주방향 등간격으로 다수개소에 형성되는 슬롯(120)에는 상기 싱크로나이저 키이(108)의 양단부가 위치하게 되며, 이의 싱크로나이저 키이(108)는 그 내측부에 싱크로나이저 스프링(122)이 탄지되어 이의 탄성력에 의해 싱크로나이저 키이(108)가 슬리이브(110) 내면에 밀착되는 구성을 갖는다.

이와 같이 구성되는 동기장치는 변속시 미도시된 변속 레버를 조작하면 슬리이브(110)가 변속 레버의 작동 방향에 따라 이동하게 되는데, 이때 슬리이브(110)는 그의 내측 홈부에 물려 있는 싱크로나이저 키이(108)를 작동방향으로 밀어 이 싱크로나이저 키이(108)의 측단이 싱크로나이저 링(118)의 슬롯(120)의 측벽을 밀도록 한다.

이러한 상태에서 슬리이브(110)가 계속 이동함으로써, 싱크로나이저 링(118)의 내면 나사부가 코운부(114)와 밀착되면서 마찰 작용으로 스피드 기어(112)가 회전력을 전달받기 시작한다.

이의 동작 과정으로 싱크로나이저 링(118)과 스피드 기어(112)가 동기되면, 싱크로나이저 링(118)과 클러치 기어(116)의 기어부가 슬리이브(110)의 내면 기어부로 들어가면서 록킹이 이루어져 동력이 전달되는 것이다.

그러나 상기와 같은 동기장치에 있어서는 클러치 기어(116)와 스피드 기어(112)가 고정적으로 연결되어 있는 바, 도 4에서와 같이, 슬리이브(110)가 싱크로나이저 링(118)와 동기 완료 후 싱크로나이저 링(118)을 벗어나는 시점으로부터 클러치 기어(116)와의 치합시까지는 아무런 힘을 전달할 수 없기 때문에 동기시의 상태 속도차 "0"에서 상대 속도차(L1 구간)가 발생되어 니블(NIBBLE)현상은 물론 2단 걸림감이 발생되는 문제점을 내포하고 있다.

즉, 슬리이브(110)가 싱크로나이저 링(118)을 벗어나 클러치 기어(116)까지의 거리 L1를 진행하는 동안 슬리이브(110)와 클러치 기어(116)의 속도를 "0"으로 유지할 수 있는 힘이 존재하지 못하므로 두 기구는 상대 속도차가 발생하여 니블현상이 발생되는 것이며, 이는 각종 기어들의 백래시가 근본 원인으로 그 갭을 줄이는 것은 한계가 있는 바, 니블 현상은 항상 존재하며, 그 범위는 변속 속도, 오일의 점도에 따라 서로 다른 영역에서 나타나게 된다.

이러한 현상은 작은 진동과 노이즈로서 변속 레버를 통해 운전자에게 전달됨으로써, 마치 감전되는 느낌을 받게 하여 불쾌감을 주게 되는 것이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 변속시 클러치 기어가 완충 작용을 할 수 있도록 하여 니블(NIBBLE)현상 및 2차 걸림 현상을 최소화하여 변속감을 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 수동 변속기의 동기장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 의한 수동 변속기 동기장치의 반단면도.

도 2 (A)(B)는 본 발명의 작동 설명도.

도 3은 종래 수동 변속기 동기장치의 반단면도.

도 4는 종래 작동 설명도이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 변속시 변속 레버를 조작하면 클러치 허브의 외주에 치합되어 있는 슬리이브가 변속 레버의 작동 방향에 따라 이동하면서 싱크로나이저 키이가 싱크로나이저 링을 밀어줌으로써, 이의 싱크로나이저 링이 클러치 기어의 코운부와 밀착되면서 마찰 작용으로 동기 작용을 하고, 이의 동기 작용으로 싱크로나이저 링과 클러치 기어의 기어부가 슬리이브의 내면 기어부로 진입 치합되어 변속이 이루어지도록 하는 동기장치에 있어서,

상기 클러치 기어를 축방향 이동이 가능하도록 스피드 기어와 결합하고, 이의 클러치 기어와 스피드 기어 사이에 탄성부재를 개재시켜 결합하여 이루어지는 자동차용 수동 변속기의 동기장치를 제공함에 있다.

이하, 상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명이 적용되는 동기장치의 반단면도로서, 수동 변속기의 동기장치는 주축(2)의 스플라인에 클러치 허브(4)가 결합되고, 상기 클러치 허브(4)의 외측에 스플라인으로 결합되어 축방향의 이동이 가능하게 슬리이브(6)가 결합된다.

그리고 돌기부가 상기 슬리이브(6)의 내면홈에 위치하도록 클러치 허브(4)의 방사상 등간격으로 형성된 홈(8)에서 스프링(10)에 의해 싱크로나이저 키이(12)가 탄지되고, 상기 클러치 허브(4)의 양측으로는 싱크로나이저 링(14)이 배치되어 변속시 상기 싱크로나이저 키이(12)에 의해 밀리면서 클러치 기어(16)의 코운부(18)와 마찰력을 발휘하면서 클러치 작용을 하며, 상기 클러치 기어(16)는 스피드 기어(20)와 결합된다.

이러한 동기장치에 있어서, 본 발명은 상기 클러치 기어(16)를 스피드 기어(20)와 결합하되, 상호 스플라인 결합하였다.

이에 따라 클러치 기어(16)는 스피드 기어(20)의 허브상에서 축방향 이동이 가능해진다.

그리고 상기 클러치 기어(16)와 스피드 기어(20) 사이에는 탄발부재(22)를 개재시켜 클러치 기어(16)가 스피드 기어(20)에 탄성적으로 지지되도록 하였다.

물론, 상기 클러치 기어(16)의 내측 부분은 스톱퍼(24)에 의하여 내측으로의이동이 제한된다.

상기에서 탄성부재(22)는 클러치 기어(16)를 편심되지 않게 전체적으로 밀어줄 수 있도록 배치되는 것이 가장 바람직하며, 본 발명에서는 원주방향에 대하여 120°간격으로 코일 스프링을 배치한 것을 도시하고 있다.

이와 같은 동기장치는 변속시 슬리이브(6)가 싱크로나이저 키이(12)와 동일체로 이동하면서 이의 싱크로나이저 키이(12)가 싱크로나이저 링(14)를 밀게 되고, 이의 싱크로나이저 링(14)은 클러치 기어(16)의 코운부(18)에 형성된 유막을 파괴하면서 동기를 이루게 되는데, 이때, 도 2 (A)의 가상선과 같이, 슬리이브(6)의 미는 힘에 의해 싱크로나이저 링(14)과 클러치 기어(16)가 탄발부재(22)의 탄성력을 극복하면서 α만큼 후측으로 밀리게 된다.

그리고 상기의 동작이 계속되어 도 2의 (B)의 가상선과 같이 슬리이브(6)가 싱크로나이저 링(14)을 벗어나게 되면, 싱크로나이저 링(14)과 클러치 기어(16)는 탄발부재(22)의 탄성력에 의하여 자연스럽게 전진하게 된다.

이와 같이 싱크로나이저 링(14)과 클러치 기어(16)가 전측으로 밀린다는 것은 결국 슬리이브(6)의 치선단과 클러치 기어(16)의 치선단 거리(L1)이 가까워짐으로써, 슬리이브(6)와 클러치 기어(16)의 상대 회전차가 발생되는 것이 짧게 되어 니블과 2단 걸림 현상이 최소화 되는 것이다.

이는 실제로 상대 속도차를 발생할 수 있는 거리를 β'에서 β"로 짧아지게 함으로써 가능해지는 것이다.

그리고, 도면에서 β는 항상 일정하며 싱크로나이저 링(14)의 나사부 마모에의하여 작아질 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 수동 변속기의 동기장치에 적용되는 클러치 기어를 스피드 기어에 축방향 이동이 가능하게 함과 동시에 탄발부재로서 탄성적으로 지지되도록 함으로써, 변속시 싱크로나이저 링과 클러치 기어가 완충 역활을 행함은 물론 니블 및 2단 걸림 현상을 최소화할 수 있는 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 변속시 변속 레버를 조작하면 클러치 허브의 외주에 치합되어 있는 슬리이브가 변속 레버의 작동 방향에 따라 이동하면서 싱크로나이저 키이가 싱크로나이저 링을 밀어줌으로써, 이의 싱크로나이저 링이 클러치 기어의 코운부와 밀착되면서 마찰 작용으로 동기 작용을 하고, 이의 동기 작용으로 싱크로나이저 링과 클러치 기어의 기어부가 슬리이브의 내면 기어부로 진입 치합되어 변속이 이루어지도록 하는 동기장치에 있어서,

   상기 클러치 기어를 축방향 이동이 가능하도록 스피드 기어와 결합하고, 이의 클러치 기어와 스피드 기어 사이에 탄성부재를 개재시켜 결합하여 이루어지는 자동차용 수동 변속기의 동기장치.
2. 청구항 1에 있어서, 클러치 기어와 스피드 기어는 상호 스플라인 결합하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동차용 수동 변속기의 동기장치.
3. 청구항 1에 있어서, 탄발부재는 코일 스프링으로 120°간격으로 배치됨을 특징으로 하는 자동차용 수동 변속기의 동기장치.