KR20030030491A - 수동변속기용 동기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 싱크로나이저 키를 이중 구조로 형성하여 슬리브의 조작력이 싱크로나이저 링으로 전달되는 시점을 각각 달리함으로써, 동기 후에도 일정 시간동안 싱크로나이저 링에 축방향 작용력을 유지시켜 동기측과 피동기측 사이의 상대 회전 속도차에 따른 2중 걸림 발생을 방지하고, 소음 감소 및 변속기의 내구성 및 변속 조작감을 향상시킬 수 있는 수동 변속기용 동기장치를 제공하기 위한 것으로, 주축과 같이 회전되는 싱크로나이저 허브의 외주면에 축방향으로 이동 가능하도록 치합되는 슬리브와, 상기 싱크로나이저 허브에 양측에 배치되어 상기 슬리브와 선택적으로 치합되는 클러치 기어와, 상기 클러치 기어와 마찰되어 변속시 동기 작용을 수행하는 싱크로나이저 링과, 상기 슬리브의 키홈부에 삽입되어 슬리브의 이동시 축방향 작용력을 부여하는 싱크로나이저 키를 포함하여 이루어지고, 상기 싱크로나이저 키는 동기 초기 슬리브에 축방향 작용력을 부여하는 제1싱크로나이저 키와, 동기 완료 시점에서 슬리브에 축방향 작용력을 부여하는 제2싱크로나이저 키로 구분된다.

Description

수동변속기용 동기장치 {synchronizer of manual transmission}

본 발명은 수동변속기용 동기장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동기 완료 후 슬리브가 싱크로나이저 링에 지속적으로 힘이 작용될 수 있도록 하여 동기측과 피동기측 사이의 상대 회전 속도차에 따른 2중 걸림 발생을 방지할 수 있는 수동변속기용 동기장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 동기 물림식 동기장치의 반 단면도이다.

현재 사용되는 동기장치는 엔진으로부터 동력이 제공되는 주축(102) 상에 싱크로나이저 허브(104)가 스플라인 결합되어 주축(102)과 일체로 회전이 이루어지며, 이 싱크로나이저 허브(104)의 외주면 기어부에는 축방향으로 이동 가능하도록 슬리브(106)가 치합된다.

그리고, 싱크로나이저 허브(104)의 양측에는 슬리브(106)와 선택적으로 치합되는 클러치 기어(108)와 결합되는 스피드 기어(110)가 배치되며, 이 클러치 기어(108)의 내측에 형성되는 코운부(112)에는 변속시 동기 작용을 수행하는 싱크로나이저 링(116)이 배치되고, 싱크로나이저 링(116)은 클러치 기어의 코운부(112)와의 마찰작용을 위해 내주면에 일정 경사각을 갖는 랜드부(114)가 형성된다.

그리고, 클러치 허브(104)의 외주면에는 원주 방향 등 간격으로 싱크로나이저 키(120)가 배치되며, 이 싱크로나이저 키(120)는 그 내측부에 탄지되는 두 개의 싱크로나이저 스프링(122)의 탄성력에 의하여 지지된다.

이러한 싱크로나이저 키(120)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 싱크로나이저 허브(104)의 외주면에 일정 간격을 두고 형성되는 세 개의 삽입홈(126)에 각각 끼워지고, 상측에 일정폭의 돌기부(130)가 형성되어 슬리브(106)의 내주면에 형성되는 키홈부(132)에 삽입되어 걸림 작용된다.

이와 같이 이루어지는 종래의 동기장치는 슬리브(106)가 좌측 또는 우측으로 이동하게 되면 싱크로나이저 키(120)가 싱크로나이저 스프링(122)의 탄성력을 극복하고 눌려지면서, 슬리브의 키홈부(132)가 싱크로나이저 키의 돌기부(130)에서 이탈되면서 이동된다.

이때, 싱크로나이저 링의 랜드부(114)가 클러치 기어의 코운부(112)와 밀착되면서 동기 작용이 이루어진다. 그리고, 슬리브(106)가 더욱 이동되면서 클러치 기어(108)와 치합되어 스피드 기어(110)측으로 회전력을 전달된다.

그러나, 상기한 바와 같이 이루어지는 종래의 동기장치는 슬리브가 이동되면 싱크로나이저 키가 눌려지면서 슬리브의 키홈부가 싱크로나이저 키의 돌기구로부터 이탈되면서 싱크로나이저 키에 의한 슬리브에 작용하는 힘이 소멸된다. 즉, 슬리브가 이동되면서 싱크로나이저 링을 통과하여 클러치 기어와 만날 때까지의 시간 동안 싱크로나이저 링에 작용하는 힘이 소멸되어 동기측과 피동기측 사이에 상대 속도차가 발생되고, 이로 인하여 2중 걸림 및 니블(nibble)이 발생되어 내구성을 저하시키고, 변속 조작감을 저하시키는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 싱크로나이저 키를 이중 구조로 형성하여 슬리브의 조작력이 싱크로나이저 링으로 전달되는 시점을 각각 달리함으로써, 동기 후에도 일정 시간동안 싱크로나이저 링에 축방향 작용력을 유지시켜 동기측과 피동기측 사이의 상대 회전 속도차에 따른 2중 걸림 발생을 방지하고, 소음 감소 및 변속기의 내구성 및 변속 조작감을 향상시킬 수 있는 수동 변속기용 동기장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기용 동기장치의 반 단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 동기장치의 싱크로나이저 키의 조립 상태를 나타낸 싱크로나이저 허브의 측면도,

도 3은 종래 기술에 따른 동기장치의 슬리브와 싱크로나이저 키의 결합된 상태의 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 수동변속기용 동기장치의 반 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 동기장치의 싱크로나이저 허브의 측면도,

도 6은 본 발명에 따른 동기장치의 슬리브와 싱크로나이저 키의 결합된 상태의 단면도,

도 7은 본 발명의 요부 구성인 싱크로나이저 키가 도시된 비교도,

도 8은 본 발명의 동기장치를 이용한 동기작용의 진행 상황이 도시된 모식도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

4 : 싱크로나이저 허브 6 : 슬리브

8 : 클러치 기어 16 : 싱크로나이저 링

18 : 제1싱크로나이저 키 20 : 제2싱크로나이저 키

30 : 키홈부 32 : 삽입홈

36 : 제1돌기부 38 : 제2돌기부

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 수동변속기용 동기장치는 주축과 같이 회전되는 싱크로나이저 허브의 외주면에 축방향으로 이동 가능하도록 치합되는 슬리브와, 상기 싱크로나이저 허브에 양측에 배치되어 상기 슬리브와 선택적으로 치합되는 클러치 기어와, 상기 클러치 기어와 마찰되어 변속시 동기 작용을 수행하는 싱크로나이저 링과, 상기 슬리브의 키홈부에 삽입되어 슬리브의 이동시 축방향 작용력을 부여하는 싱크로나이저 키를 포함하는 수동변속기용 동기장치에 있어서, 상기 싱크로나이저 키는 동기 초기 슬리브에 축방향 작용력을 부여하는 제1싱크로나이저 키와, 동기 완료 시점에서 슬리브에 축방향 작용력을 부여하는 제2싱크로나이저 키로 구분되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 보다 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 동기장치를 나타낸 반 단면도이다.

본 발명의 동기장치는 엔진으로부터 구동력이 제공되는 주축(2) 상에 스플라인 결합되어 주축(2)과 일체로 회전이 이루어지는 싱크로나이저 허브(4)와, 이 싱크로나이저 허브(4)의 외주면 기어부에는 축방향으로 이동 가능하도록 치합되는 슬리브(6)와, 싱크로나이저 허브(4)의 양측에 각각 배치되어 슬리브(6)와 선택적으로 치합되는 클러치 기어(8)와, 상기 클러치 기어(8)와 연결되어 구동력을 피동축으로 전달하는 스피드 기어(10)와, 클러치 기어(8)와 마찰되어 동기 작용을 수행하는 싱크로나이저 링(16)과, 클러치 허브(4)의 외주면에는 원주 방향 등 간격으로 배치되는 싱크로나이저 키(18,20) 등으로 구성된다.

여기에서, 싱크로나이저 링(16)에는 클러치 기어의 코운부(12)와의 마찰작용을 위해 내주면에 일정 경사각을 갖는 마찰부(14)가 형성된다.

상기 싱크로나이저 허브(4)에는 도 5에 도시된 바와 같이, 내주면에 주축(2)과 결합되는 스플라인이 형성되고, 외주면에 슬리브(6)와 치합되는 기어부가 형성된다. 상기 기어부에는 그 둘레방향으로 일정한 간격마다 싱크로나이저 키(18,20)가 삽입되는 삽입홈(32)이 형성되며, 상기 삽입홈(32)은 모두 6 개인 싱크로나이저 키(18,20)가 각각 삽입될 수 있도록 등 간격으로 6 개가 형성된다.

상기 슬리브(6)는 시프트 포크가 삽입되도록 그 외주면에 삽입홈(32)이 형성되고, 그 내주면에는 싱크로나이저 허브(4) 및 클러치 기어 등과 치합되는 기어부가 형성된다. 또한, 상기 기어부의 둘레방향으로 등 간격을 두고 상기 싱크로나이저 키(18,20)가 삽입되는 키홈부(30)가 형성된다. 여기에서, 상기 키홈부(30)는 슬리브(6)의 내주면에 등 간격으로 6 개 형성됨이 바람직하다.

상기 싱크로나이저 키(18,20)는 그 내측면이 두 개의 싱크로나이저 스프링(21)에 의해 일정 탄성력을 갖도록 지지되고, 상기 싱크로나이저 허브의 삽입홈(32)에 삽입되고, 그 상측면에 상기 슬리브의 키홈부(30)에 삽입되어 걸림 작용되는 돌기부(36)가 형성된다.

이러한 싱크로나이저 키(18,20)는 변속 초기 슬리브(6)에 축 방향 작용력을 부여하는 제1싱크로나이저 키(18)와, 상기 슬리브(6)가 일정 이상 이동되어 키홈부(30)가 제1싱크로나이저 키의 돌기부(36)에서 이탈되는 시점인 동기 완료 시점에서 슬리브(6)에 지속적으로 미는 힘을 발생시켜 싱크로나이저 링(16)에 힘을 계속 부여해 주는 제2싱크로나이저 키(20)로 구성된다.

여기에서 상기 제1싱크로나이저 키(18)와 제2싱크로나이저 키(20)를 비교하여 보면 도 7에 도시된 바와 같이, 제1싱크로나이저 키(18)는 변속 초기 슬리브(6)에 축방향 작용력을 부여하도록 그 돌기부(36)의 폭이 넓게 형성되고, 제2싱크로나이저 키(20)는 제1싱크로나이저 키의 돌기부(36)가 슬리브의 키홈부(30)에 이탈되는 시점에서, 슬리브의 키홈부(30)에 걸림되어 축방향 작용력을 부여할 수 있도록 돌기부(38)의 폭이 작게 형성된다.

즉, 제1싱크로나이저 키(18)의 돌기부(36)가 키홈부(30)에서 이탈되는 시점에서 제2싱크로나이저 키(20)의 돌기부(38)가 키홈부(30)와 밀착될 수 있도록, 그돌기부(36)(38)의 폭이 다르게 형성된다.

그리고, 상기 제1싱크로나이저 키(18) 사이에 제2싱크로나이저 키(20)가 배치되는 형식으로 각각 배치되는 것이 바람직하며, 키홈부(30)가 6 개로 형성되기 때문에 제1싱크로나이저 키(18) 및 제2싱크로나이저 키(20)가 각각 3 개씩 설치된다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 동기장치는 동기가 시작되면 제1싱크로나이저 키와 제2싱크로나이저 키가 순차적으로 슬리브에 힘을 가하여 슬리브가 계속하여 싱크로나이저 링을 밀게 하여 2중 걸림이 일어나지 않게 한다.

시프트 포크의 작용에 따라 슬리브(6)가 좌측 또는 우측으로 이동하게 되면 싱크로나이저 링의 랜드부(12)가 클러치 기어의 코운부(14)와 마찰에 의한 동기 작용을 하여 스피드 기어(10)가 회전력을 전달받기 시작하고, 슬리브(6)가 더 이동되어 슬리브(6)와 클러치 기어(8) 사이의 상대 속도차가 감소된 상태에서 슬리브(6)와 클러치 기어(8)가 치합되어 동력의 전달이 이루어진다.

이때, 동기 초기 슬리브(6)가 이동되면 도 8에 도시된 바와 같이 슬리브(6)의 키홈부(30)가 제1싱크로나이저 키(18)의 돌기부(36)에 마찰되면서 슬리브(6)에 축방향 작용력을 부여한다. 상기 슬리브(6)에 축방향 작용력이 부여됨에 따라 슬리브(6)가 싱크로나이저 링(16)을 미는 힘이 발생되며, 그에 따라 동기 작용이 이루어지게 된다. 그리고, 상기 제1싱크로나이저 키(18)의 돌기부(36)로부터 슬리브의 키홈부(30)가 이탈되면서 동기가 완료되는 시점에서 제2싱크로나이저 키(20)의 돌기부(38)가 슬리브의 키홈부(30)에서 새롭게 밀착되면서 슬리브(6)에 축방향 작용력이 유지될 수 있게 한다. 즉, 제2싱크로나이저 키(20)의 돌기부(38)가 슬리브의 키홈부(30)에 밀착되면서 발생된 힘에 의해 슬리브(6)가 상기 싱크로나이저 링(16)을 밀게 되며, 이 힘이 지속적으로 작용되어 이중 걸림 현상이 일어나지 않게 된다.

이와 같이 힘의 발생 시점이 달라지는 것은 상기 제1싱크로나이저 키(18)와 제2싱크로나이저 키(20)의 돌기부(36,38)의 폭이 서로 다른 점에서 비롯되며, 이 점을 이용하여 동기작용이 시작된 이후에는 상기 슬리브(6)가 축방향 힘을 통해 항상 상기 싱크로나이저 링(16)을 밀고 있게 할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 수동변속기용 동기장치는 싱크로나이저 키의 돌기부의 크기가 각기 다른 2중 구조로 형성하여, 동기 초기에서 제1싱크로나이저 키의 돌기부와 슬리브의 키홈부가 밀착되도록 하고, 동기 완료 시점에서 제2싱크로나이저 키의 돌기부와 슬리브의 키홈부가 밀착되도록 함으로써, 싱크로나이저 링에 작용하는 힘이 지속적으로 유지될 수 있도록 함으로써, 동기 붕괴현상을 감소시키고 2중 걸림현상 및 소음 발생을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 주축과 같이 회전되는 싱크로나이저 허브의 외주면에 축방향으로 이동 가능하도록 치합되는 슬리브와, 상기 싱크로나이저 허브에 양측에 배치되어 상기 슬리브와 선택적으로 치합되는 클러치 기어와, 상기 클러치 기어와 마찰되어 변속시 동기 작용을 수행하는 싱크로나이저 링과, 상기 슬리브의 키홈부에 삽입되어 슬리브의 이동시 축방향 작용력을 부여하는 싱크로나이저 키를 포함하는 수동변속기용 동기장치에 있어서,

   상기 싱크로나이저 키는 동기 초기 슬리브에 축방향 작용력을 부여하는 제1싱크로나이저 키와, 동기 완료 시점에서 슬리브에 축방향 작용력을 부여하는 제2싱크로나이저 키로 구분되는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 동기장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬리브의 키홈부에 삽입되는 제2싱크로나이저 키의 돌기부의 길이가 제1싱크로나이저 키의 돌기부보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 동기장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬리브는 그 내주면 둘레방향으로 상기 싱크로나이저 키의 돌기부가 삽입되는 키홈부가 6 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 동기장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 허브는 그 외주면 둘레방향으로 상기 제1 및 제2싱크로나이저 키가 삽입되는 삽입홈이 6개로 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 동기장치.