KR20040006327A - 수동변속기의 후진단 울림 방지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 후진시 관성에 의해 회전되고 있는 입력축을 변속전에 완전히 정지시켜 노이즈가 발생되지 않도록 하는 수동변속기의 후진단 울림 방지구조에 관한 것으로서,

일측에 컨트롤 핑거가 설치되고 변속레버에 의해 회전 또는 직선 이동되는 컨트롤 샤프트와, 상기 컨트롤 핑거에 의해 이동되는 직선 이동되고 상기 컨트롤 핑거와 결합되는 시프트 러그가 각각 설치된 복수의 시프트 레일과, 상기 시프트 러그의 선단이 삽입되도록 형성되고 상기 컨트롤 핑거의 외측에서 상기 컨트롤 샤프트에 설치된 인터록 플레이트를 포함하는 수동변속기의 변속조작기구에 있어서, 상기 인터록 플레이트의 외측에 후진 시프트 러그에 결합되는 후진 컨트롤 핑거가 설치되고 1&2단 시프트 레일의 일측에는 상기 컨트롤 핑거에 접촉되어 상기 1&2단 시프트 레일을 이동시키는 포핏 볼 베어링이 설치된 것을 특징으로 한다.

상기한 수동변속기의 후진단 울림 방지구조는 일부 부품의 구조변경 및 형상 변경만으로 후진 변속시 발생되는 노이즈를 줄임과 동시에 MT 부품의 공용화가 가능하게 하여 원가 절감할 후 있도록 하는 효과가 있다.

Description

수동변속기의 후진단 울림 방지구조{ Reverse brake system for MT }

본 발명은 후진시 관성에 의해 회전되고 있는 입력축을 변속전에 완전히 정지시켜 노이즈가 발생되지 않도록 하는 후진단 울림 방지구조에 관한 것으로서, 특히 후진시 후진 변속기어와 1단 변속기어가 순간적으로 이중으로 치합되도록 하여 입력축을 정지시킬 수 있도록 한 후진단 울림 방지구조에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 5속 수동변속기의 컨트롤 핑거 및 시프트 러그의 구조가 도시된 개략도로서, 컨트롤 핑거(11)가 전후로 이동됨에 따라 셀렉트 동작이 이루어지고 좌우로 이동됨에 따라 시프트 동작이 이루어짐을 보여주고 있다. 또한, 상기 컨트롤 핑거(11)의 외측에는 인터록 플레이트(10)가 설치되어 컨트롤 핑거(11)의 움직임을 제한함으로써 컨트롤 핑거(11)가 2개의 시프트 러그(12)에 동시에 치합되는 이중 치합을 차단하는 것 역시 보여주고 있다.

따라서, 컨트롤 핑거(11)를 전후 방향으로 이동되어 변속 위치를 결정한 후, 컨트롤 핑거(11)가 좌우 방향으로 움직여 목표 변속단에 해당되는 시프트 러그(12)를 밀어 해당 변속단으로의 변속이 이루어지게 된다. 특히, 상기 컨트롤 핑거(11)를 후진 변속단의 시프트 러그(R)로 이동시킬 경우 후진 변속이 이루어지게 된다.

그런데, 후진 변속시 입력축이 자체 관성에 의해 소정의 속도로 회전되고 있어 후진 아이들러 기어가 치합될 때, '드르륵' 하는 노이즈가 발생되고 변속감에 악영향을 줄 수 있다.

즉, 후진 변속 조작을 하기 위하여 클러치를 밟게 되면 엔진과 변속기의 연결이 차단되고 변속 레버를 중립 위치로 이동시킬 경우 변속기어와 동기장치의 결합이 해제되어 입력축으로는 아무런 힘이 공급되지 않게 된다. 이와 같은 경우에는 상기 입력축이 당연히 정지되어야 하나, 회전되고 있던 입력축은 자체 관성에 의하여 소정의 속도로 회전을 계속하게 된다. 회전되고 있는 입력축의 기어와 후진 아이들러 기어를 치합시키게 되면 기어의 치가 맞물리는 과정에서 '드르륵' 하는 노이즈가 발생되는 것이 당연하며, 변속감 역시 나빠지게 된다. 따라서, 후진 변속시에는 입력축을 완전히 정지시켜야 하는데, 이와 같은 변속부의 구조를 후진단 울림 방지구조라 한다.

5속 수동변속기의 전형적인 후진단 울림 방지구조는 도 2에 도시된 바와 같이, 후진단으로 변속할 때 5-R단 싱크로나이저 슬리브(21)가 변속기의 리어 커버(30) 방향으로 이동하게 된다. 상기 싱크로나이저 슬리브(21)가 이동됨에 따라 리어 커버(30)에 고정되어 있는 리버스 브레이크 콘(31)에 싱크로나이저 슬리브(21)에 의해 이동되는 리버스 브레이크 링(32)이 접촉되어 마찰력을 발생시키게 된다. 이 마찰력은 상기 싱크로나이저 슬리브(21)가 리어 커버(30) 방향으로 이동됨에 따라 커지게 되며, 마찰력이 입력축의 관성력보다 크게 되면 입력축이 정지하게 된다.

즉, 상기 리버스 브레이크 콘(31)이 리어 커버(30)에 고정되어 있으므로 리버스 브레이크 링(32)이 마찰에 의해 정지되고, 상기 리버스 브레이크 링(32)에 치합된 싱크로나이저 슬리브(21) 역시 정지된다. 물론, 상기 싱크로나이저슬리브(21)와 결합된 클러치 허브(23) 역시 정지되므로 클러치 허브(23)에 스플라인 결합된 입력축이 정지하게 된다. 상기 입력축이 정지된 상태에서 후진 아이들러 기어가 치합되어 후진 변속이 이루어지게 되는 것이다.

물론, 5단 변속시에는 동기장치(20)의 싱크로나이저 슬리브(21)가 5단 변속기어(35) 방향으로 이동되어 클러치 기어(35')에 치합됨으로써 클러치 허브(23)의 회전력을 5단 변속기어(35)로 전달하게 된다. 따라서, 입력축의 동력은 클러치 허브(23)와 싱크로나이저 슬리브(21), 클러치 기어(35'), 5단 변속기어(35)의 순서로 주축에 전달되어 차량이 진행되도록 하게 된다.

상기에서 살펴본 바와 같이 5속 수동변속기의 경우에는 리어 커버 부분에 리버스 브레이크 콘 등을 설치하게 되어 후진 변속시 노이즈가 발생되지 않도록 하고 있으나, 6속 수동변속기의 경우에는 리버스 브레이크 콘 및 리버스 브레이크 링이 설치되는 부위에 6속 변속기어가 설치되어야 하므로 리버스 브레이크 기구를 설치하기 위한 별도의 장치가 필요하게 된다.

6속 수동변속기의 후진단 울림 방지구조의 목표는 후진 변속전에 입력축이 일시 정지되도록 한 후 다시 풀어 준 다음에 후진 아이들러 기어가 치합되도록 하는 것이다. 물론, 상기 입력축을 정지시키는 대신 출력축을 정지시키더라도 상관이 없으므로 후진단 울림 방지구조의 형태가 변화될 수 있다. 여기서, 정지된 입력축을 다시 풀어 주는 이유는 후진 변속시 기어 치합이 이루어지는 순간에도 입력축이 정지되어 있는 경우에는 변속감에 악영향을 주기 때문이다.

본 발명은 후진 변속시 후진 아이들러 기어와 1단 변속기어를 순간적으로 이중 치합시켜 축이 일시 정지된 후 다시 풀어지도록 함으로써, 후진 변속시 노이즈가 발생되지 않도록 함과 동시에 변속단의 수에 관계없이 적용할 수 있어 부품 공용화를 통한 원가절감이 가능하도록 한 수동변속기의 후진단 울림 방지구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 5속 수동변속기의 컨트롤 핑거 및 시프트 러그의 개략도,

도 2는 종래의 후진단 울림 방지구조가 도시된 구성도,

도 3은 본 발명에 의한 후진단 울림 방지구조가 도시된 구성도,

도 4는 본 발명의 후진단 울림 방지구조의 측면도,

도 5는 본 발명의 요부 구성인 포핏 볼 베어링이 도시된 단면도,

도 6은 본 발명이 적용된 6속 수동변속기의 변속 패턴이 도시된 개략도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50 : 컨트롤 샤프트 51 : 컨트롤 핑거

52 : 후진 컨트롤 핑거 53 : 시프트 레일

54 : 시프트 포크 55 : 포핏 볼 베어링

55a : 디텐트 55b : 스프링

55c : 지지핀 55d : 케이스

56 : 후진 시프트 러그 57 : 시프트 러그

58 : 인터록 플레이트 59 : 포핏 기구

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 일측에 컨트롤 핑거가 설치되고 변속레버에 의해 회전 또는 직선 이동되는 컨트롤 샤프트와, 상기 컨트롤 핑거에 의해 이동되는 직선 이동되고 상기 컨트롤 핑거와 결합되는 시프트 러그가 각각 설치된 복수의 시프트 레일과, 상기 시프트 러그의 선단이 삽입되도록 형성되고 상기 컨트롤 핑거의 외측에서 상기 컨트롤 샤프트에 설치된 인터록 플레이트를 포함하는 수동변속기의 변속조작기구에 있어서, 상기 인터록 플레이트의 외측에 후진 시프트 러그에 결합되는 후진 컨트롤 핑거가 설치되고 1&2단 시프트 레일의 일측에는 상기 컨트롤 핑거에 접촉되어 상기 1&2단 시프트 레일을 이동시키는 포핏 볼 베어링이 설치된 것을 특징으로 한다.

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

본 발명에 의한 수동변속기의 후진단 울림방지 구조는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 일측에 컨트롤 핑거(51)가 설치되고 변속레버에 의해 회전 또는 직선 이동되는 컨트롤 샤프트(50)와, 상기 컨트롤 핑거(51)에 의해 이동되는 직선이동되고 상기 컨트롤 핑거(51)와 결합되는 시프트 러그(57)가 각각 설치된 복수의 시프트 레일(53)과, 상기 시프트 러그(57)의 선단이 삽입되도록 형성되고 상기 컨트롤 핑거(51)의 외측에서 상기 컨트롤 샤프트(50)에 설치된 인터록 플레이트(58)와, 상기 인터록 플레이트(58)의 외측에 설치되어 후진 시프트 러그(56)에 결합되는 후진 컨트롤 핑거(52)와, 1&2단 시프트 레일(53')의 일측에 설치되고 상기 컨트롤 핑거(51)에 접촉되어 상기 1&2단 시프트 레일(53')을 이동시키는 포핏 볼 베어링(55)으로 구성된다.

상기 포핏 볼 베어링(55)은 상기 1&2단 시프트 레일(53')에 결합된 케이스(55d)와, 상기 케이스(55d)의 내부에 설치되고 외측으로 단부가 돌출되는 디텐트(55a)와, 상기 케이스의 내부에 설치되어 디텐트(55a)에 외력이 가해지지 않을 경우 상기 디텐트(55a)를 내부로 끌어당기는 스프링(55b)과, 상기 케이스(55d)에 설치되어 상기 스프링(55b)을 지지/고정하는 지지핀(55c)으로 구성된다. 이때, 상기 컨트롤 핑거(51)의 선단 중앙부에는 상기 포핏 볼 베어링(55)의 디텐트(55a)가 삽입될 수 있도록 V 형태의 쐐기 홈(51')이 형성된다. 따라서, 상기 포핏 볼 베어링(55)은 상기 디텐트(55a)가 상기 컨트롤 핑거(51)의 쐐기 홈(51')에 삽입되어 후진시 1&2단 시프트 레일(53')을 1단 변속 방향으로 이동되도록 한 후 동기가 시작되는 순간 상기 1&2단 시프트 레일(53') 및 시프트 러그(57')를 중립위치로 복귀시키게 된다.

여기서, 미설명 부호 59는 상기 시프트 레일(53)을 이동시킬 때 절도감이 나타나도록 하는 포핏 기구이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 수동 변속기의 후진단 울림 방지구조는 후진 변속시 변속 초기에 1&2단 시프트 레일이 1단 변속 방향으로 이동되어 입력축을 정지시킨 다음 동기가 시작되기 직전 중립 위치로 복귀되어 후진 변속이 용이하게 이루어지게 한다.

수동변속기에 설치된 컨트롤 샤프트(50)는 축방향 이동을 통해 셀렉트 기능을 수행하고, 일정 범위 내의 회전을 통해 시프트 기능을 수행한다. 즉, 상기 컨트롤 샤프트(50)에 설치된 컨트롤 핑거(51)가 복수의 시프트 러그(57)중 하나의 시프트 러그(57)를 선택한(셀렉트) 후, 일정 거리 이동시키게(시프트) 된다. 상기 시프트 러그(57)가 이동될 때 시프트 레일(53)에 설치된 시프트 포크(54)가 동기장치의 슬리브를 이동시키게 되므로, 실제적인 변속이 이루어진다.

후진 변속시에는 후진 컨트롤 핑거(52)가 후진 시프트 러그(56)에 결합되어 후진 시프트 러그(56)를 이동시킴으로써 후진 변속이 이루어지도록 하는데, 상기 후진 컨트롤 핑거(52)가 후진 시프트 러그(56)의 위치로 이동됨에 따라 컨트롤 핑거(51)는 1&2단 시프트 레일(53')의 포핏 볼 베어링(55) 위치에 있게 된다. 따라서, 상기 컨트롤 핑거(51) 선단의 쐐기 홈(51')에 포핏 볼 베어링(55)의 디텐트(55a)가 삽입된다.

상기 후진 컨트롤 핑거(52)가 후진 시프트 러그(56)에 결합된 상태에서 후진 아이들러 기어의 치합을 위하여 변속레버가 시프트 방향으로 이동되므로, 컨트롤 샤프트(50)는 일정 각도 회전된다. 이때, 컨트롤 핑거(51)의 선단에 포핏 볼 베어링(55)의 디텐트(55a)가 삽입되어 있으므로, 컨트롤 샤프트(50)의 회전에 따라 상기 포핏 볼 베어링(55)이 장착된 1&2단 시프트 레일(53')이 1단 변속 방향으로 이동된다. 상기 시프트 레일(53')이 이동됨에 따라 동기장치의 싱크로나이저 링이 싱크로나이저 콘에 마찰되면서 이동하게 되는데, 상기 시프트 레일(53')은 동기가 시작되는 순간까지만 이동된다. 물론, 차량이 정지된 상태에서 후진 변속을 하는 경우에는 리버스 브레이크의 기능을 수행되기 직전까지 이동되는 것은 당연하다.

따라서, 일순간 후진 동기장치와 1&2단 동기장치가 이중으로 치합되는데, 상기 후진 동기장치와 1&2단 동기장치가 서로 반대방향으로 회전되고 있으므로 입력축의 회전이 순간적으로 정지된다. 따라서, 후진 시프트 러그(56)에 의한 후진 아이들러 기어의 치합이 순조롭게 이루어진다.

또, 동기장치에서 동기가 시작되는 순간 포핏 볼 베어링(55)의 디텐트(55a)가 스프링(55b)의 탄성력에 의하여 내부로 밀려들어가게 되어 상기 컨트롤 핑거(51)의 쐐기 홈(51')에서 이탈된다. 이는 상기 디텐트(55a)가 스프링(55b) 및 인터록 플레이트(58)의 영향을 받아 일정 범위 이상 1단 변속 방향으로 이동되는 것이 제한되어 있기 때문이다. 따라서, 1&2단 시프트 레일(53') 및 1&2단 시프트 러그(57')가 중립상태로 복귀된다.

도 6에는 본 발명이 적용된 6속 수동변속기의 변속패턴이 도시되어 있는 바, 후진 변속 방향과 1변 변속 방향이 일치됨을 알 수 있다. 물론, 도 6에 도시된 변속패턴중 6속 부분을 제외하면 5속 수동변속기에도 그대로 적용이 가능한 것은 당연하다.

결과적으로 후진변속을 위해 변속레버를 후진 방향으로 시프트할 때, 후진아이들러 기어와 1단 변속기어가 순간적으로 동시에 치합되는 이중치합 현상이 발생되어 입력축의 회전이 순간적으로 중지된다. 물론, 후진 아이들러 기어의 치합이 시작되는 순간 이후에는 포핏 볼 베어링(55)에 의하여 1&2단 시프트 레일(53')이 초기 위치로 복원되어, 이중 치합에 의한 후진 변속 저항은 발생되지 않게 된다.

이와 같이, 본 발명의 수동변속기의 후진단 울림 방지구조는 시프트 레일과 러그의 구조를 변경하고 컨트롤 플레이트 및 인터록 플레이트의 간단한 형상을 변경만으로 후진단의 울림을 방지할 수 있게 되므로 제작 원가가 절감되는 이점이 있다.

즉, 후진 변속시 입력축을 일시 정지시켰다가 풀어주도록 하는 후진단 울림 방지구조를 간단하게 구현할 수 있어, 6속 수동변속기에 후진단 울림 방지구조를 설치하는데 필요한 비용이 줄어들게 된다.

또한, 후진 변속시 입력축이 완전히 정지된 상태에서 동기가 시작되고 동기가 시작된 이후에는 입력축의 회전이 가능하게 되어, 후진 변속이 이루어지는 동안 '쿵', '드르륵' 등의 노이즈가 발생되지 않게 되고 래틀 노이즈 역시 감소되는 다른 이점이 있다.

또, 변속단의 수와 무관하게 후진 변속 방향과 1속 변속의 변속 방향이 일치시키기만 하면 사용이 가능하게 되므로, 5속과 6속에서의 공용과 같이 MT 부품의 공용화를 통한 원가 절감의 효과가 있다.

Claims (5)

1. 일측에 컨트롤 핑거가 설치되고 변속레버에 의해 회전 또는 직선 이동되는 컨트롤 샤프트와, 상기 컨트롤 핑거에 의해 이동되는 직선 이동되고 상기 컨트롤 핑거와 결합되는 시프트 러그가 각각 설치된 복수의 시프트 레일과, 상기 시프트 러그의 선단이 삽입되도록 형성되고 상기 컨트롤 핑거의 외측에서 상기 컨트롤 샤프트에 설치된 인터록 플레이트를 포함하는 수동변속기의 변속조작기구에 있어서,

   상기 인터록 플레이트의 외측에 후진 시프트 러그에 결합되는 후진 컨트롤 핑거가 설치되고 1&2단 시프트 레일의 일측에는 상기 컨트롤 핑거에 접촉되어 상기 1&2단 시프트 레일을 이동시키는 포핏 볼 베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 후진단 울림 방지구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 포핏 볼 베어링은 상기 1&2단 시프트 레일에 결합된 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치되고 외측으로 단부가 돌출되는 디텐트와, 상기 케이스의 내부에 설치되어 상기 디텐트에 외력이 가해지지 않을 경우 상기 디텐트를 내부로 끌어당기는 스프링과, 상기 케이스에 설치되어 상기 스프링을 지지/고정하는 지지핀으로 구성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 후진단 울림 방지구조.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 컨트롤 핑거는 상기 포핏 볼 베어링의 디텐트가 삽입될 수 있도록 선단 중앙부에 V 형태의 쐐기 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 후진단 울림 방지구조.
4. 제 1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 포핏 볼 베어링은 상기 디텐트가 상기 컨트롤 핑거의 쐐기 홈에 삽입되어 후진시 1&2단 시프트 레일을 1단 변속 방향으로 이동되도록 한 후 동기가 시작되는 순간 상기 1&2단 시프트 레일 및 시프트 러그를 중립위치로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 후진단 울림 방지구조.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 포핏 볼 베어링은 상기 스프링 및 인터록 플레이트에 의해 상기 디텐트의 이동량이 제한되어 후진 변속시 일정 범위 이상 1단 변속 방향으로 이동되지 않도록 한 것을 특징으로 하는 수동변속기의 후진단 울림 방지구조.