KR20040031200A - 수동변속기용 동기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 싱크로나이저 링의 흔들림을 방지하여 동기 치합시 걸림감 및 진동을 저감할 수 있는 수동변속기용 동기장치에 관한 것이다.

본 발명은 허브 기어와, 상기 허브 기어의 외주에 스플라인 결합되고 축방향으로 슬라이딩되는 슬리이브와, 상기 허브 기어의 양측에 배치되고 변속 기어와 일체로 형성되며 상기 슬리이브와의 선택적 치합을 통해 변속이 이루어지도록 하는 클러치 기어와, 상기 클러치 기어의 콘부에 얹혀지도록 설치되고 상기 슬리이브의 이동에 따른 콘부와의 마찰을 통해 동기 작용을 하는 싱크로나이저 링을 포함하여 구성된 수동변속기용 동기장치에 있어서, 상기 싱크로나이저 링의 내주면에는 상기 클러치 기어의 콘부에 탄성적으로 접촉되어 싱크로나이저 링의 흔들림을 방지하는 진동방지수단이 구비되고, 진동방지수단은 클러치 기어의 콘부와 탄성적으로 접촉되어 마찰력이 형성되고, 이런 마찰력은 엔진의 토크 변동시 상기 싱크로나이저 링이 진동되는 것을 방지하여 래틀(Rattle) 소음이 저감되는 효과가 있다.

Description

수동변속기용 동기장치 {Synchronizer for manual transmission}

본 발명은 수동변속기용 동기장치에 관한 것으로서, 특히 싱크로나이저 링의 흔들림을 방지하여 동기 치합시 걸림감 및 진동을 저감할 수 있는 수동변속기용 동기장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 수동 변속기 중 싱크로 메시(Synchro-mesh)식 변속기는 구동측 기어와 피동측 기어의 맞물림시에 상기 두 기어의 회전 속도를 동기시킨 후 기어가 서로 치합되도록 함으로써 부드러운 기어 치합으로 변속충격을 방지할 수 있도록 되어 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기용 동기장치가 도시된 단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 싱크로나이저 링이 도시된 상태도이고, 도 3은 종래 기술에 따른 싱크로나이저 링의 키홈과 싱크로나이저 키가 도시된 상태도이다.

종래의 수동변속기용 동기장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 엔진으로부터 동력이 제공되는 주축(2)과, 상기 주축(2) 상에 스플라인 결합되는 허브 기어(4)와, 상기 허브 기어(4)의 외주에 스플라인 결합되고 시프트 포크(6)의 작동력을 전달받아 축방향으로 슬라이딩되는 슬리이브(8)와, 상기 허브 기어(4)의 양측에 배치되어 상기 슬리이브(8)와 선택적으로 치합되고 내측에 콘부(10)가 형성되는 클러치 기어(12)와, 상기 클러치 기어(12)와 허브 기어(4) 사이에 위치되고 싱크로나이저 키(14)의 작용력에 의해 상기 콘부(10)와 마찰되어 동기 작용을 하는 싱크로나이저 링(16)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 허브 기어(4)의 외주면에는 3개의 싱크로나이저 키(14)가 등간격으로 이격되게 배치되고, 상기 싱크로나이저 키(14)의 상면에는 상기 슬리이브(8)에 결합되는 돌기가 형성됨과 아울러 싱크로나이저 스프링(18)에 의해 상기 슬리이브(8)의 안쪽면에 항상 밀착된다.

또한, 상기 싱크로나이저 링(16)은 내주면에 상기 클러치 기어(12)의 콘부(10)와 원추 클러치로 결합될 수 있도록 경사진 마찰부(20)가 구비되고, 외주면에는 상기 슬리이브(8)와 치합될 수 있도록 기어가 형성된다.

이런 싱크로나이저 링(16)의 외주면에는 상기 싱크로나이저 키(14)와 대응되는 위치에 3개의 키홈(22)이 형성되고, 상기 슬리이브(8)의 이동에 따라 상기 싱크로나이저 키(14)가 상기 키홈(22)으로 이동된다.

그리고, 상기 키홈(22)에는 상기 싱크로나이저 키(14)의 원활한 삽입을 위해 백래쉬(a)가 형성되고, 상기 싱크로나이저 키(14)는 상기 키홈(22)에 삽입되면서 상기 싱크로나이저 링(16)에 압력을 가하여 상기 싱크로나이저 링(16)의 마찰부(20)와 클러치 기어(12)의 콘부(10)를 접촉시켜 마찰 작용에 의해 동기되도록 한다.

한편, 상기 클러치 기어(12)에는 상기 주축(2)상에 항상 공회전되는 변속 기어(24)가 일체로 형성되고, 이런 변속 기어(24)는 각단의 변속단을 결정하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 수동변속기용 동기장치의 작동에 대해 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 운전자의 변속레버 조작력이 시프트 포크(6)를 통해 슬리이브(8)에 제공되면, 상기 슬리이브(8)는 허브 기어(4)의 외주면에서 슬라이딩되면서 싱크로나이저 키(14)를 이동시키고, 이동되는 싱크로나이저 키(14)는 상기 싱크로나이저 링(16)에 압력을 제공한다.

그리고, 상기 싱크로나이저 키(14)에 의해 상기 싱크로나이저 링(16)은 클러치 기어(12)와 결합되고, 마찰부(20)와 콘부(10)의 클러치 작용에 의해 허브 기어(12)와 변속 기어(24)의 회전 속도차가 상쇄되어 동기된다.

상기와 같이 동기되면 상기 슬리이브(8)가 더욱 이동되면서 상기 클러치 기어(12)에 완전히 치합되므로 상기 허브 기어(4)와 변속 기어(24)는 기계적으로 연결되어 동력이 전달된다.

그러나, 종래의 수동변속기용 동기장치는 중립 상태일 경우 상기 싱크로나이저 링(16)이 유격을 가지고 상기 허브 기어(4)와 클러치 기어(12) 사이에 배치되어 유막에 의해 지지되는 구조이므로, 이런 유격에 의해 상기 싱크로나이저 링(16)은 미세한 기울어짐이 발생될 뿐만 아니라 엔진의 토크변동시 상기 싱크로나이저 링(16)이 주축(2)의 원주방향(b)으로 회전되거나 축방향으로 진동될 수 있다.

여기서, 상기 싱크로나이저 링(16)의 기울어짐은 동기 치합시 불균일한 치합력이 작용되도록 하여 걸림감을 발생시키고, 그로 인해 변속감이 저하되는 문제점이 있다.

그리고, 상기 싱크로나이저 링(16)이 주축(2)의 원주방향(b)으로 회전될 경우 상기 키홈(22)에 형성된 백래쉬(a)에 의해 상기 싱크로나이저 키(16)는 회전되는 키홈(22)의 내벽과 부딪쳐 충격이 발생되고, 아울러 상기 싱크로나이저 링(16)이 축방향으로 진동될 경우 상기 싱크로나이저 링(16)과 허브 기어(4) 사이의 유격에 의해 상호간에 부딪쳐 충격이 발생된다.

따라서, 동기 치합시 상기 동기장치에는 충격에 의해 래틀(Rattle) 소음이 발생될 뿐만 아니라 각종 부품이 파손 및 마모될 우려가 있다.

또, 상기와 같은 변속감의 저하, 충격 및 소음의 발생, 그리고 부품의 파손 등에 의해 수동변속기에 대한 신뢰성과 상품성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 싱크로나이저 링이 허브 기어와 클러치 기어에 유격없이 지지되도록 함과, 아울러 엔진의 토크변동시 주축의 원주방향이나 축방향으로 움직이는 것을 방지하여 변속감을 향상하고, 동기 치합시 발생되는 충격 및 소음을 저감할 수 있는 수동변속기용 동기장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기용 동기장치가 도시된 단면도이고,

도 2는 종래 기술에 따른 싱크로나이저 링이 도시된 상태도이고,

도 3은 종래 기술에 따른 싱크로나이저 링의 키홈과 싱크로나이저 키가 도시된 상태도이고,

도 4는 본 발명에 따른 수동변속기용 동기장치가 도시된 단면도이고,

도 5는 본 발명에 따른 싱크로나이저 링이 도시된 상태도이고,

도 6은 본 발명에 따른 싱크로나이저 링이 도시된 일부 절결 정면도이고,

도 7은 본 발명에 따른 싱크로나이저 링의 판 스프링과 스프링 홈이 도시된 분해 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

52 : 주축54 : 허브 기어

56 : 시프트 포크58 : 슬리이브

60 : 콘부62 : 클러치 기어

64 : 판 스프링68 : 싱크로나이저 링

76 : 스프링 홈78 : 볼록부

80 : 평면부84 : 변속 기어

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 수동변속기용 동기장치는 주축에 스플라인 결합된 허브 기어와, 상기 허브 기어의 외주에 스플라인 결합되고 축방향으로 슬라이딩되는 슬리이브와, 상기 허브 기어의 양측에 배치되고 변속 기어와 일체로 형성되며 상기 슬리이브와의 선택적 치합을 통해 변속이 이루어지도록 하는 클러치 기어와, 상기 클러치 기어의 콘부에 얹혀지도록 설치되고 상기 슬리이브의 이동에 따른 콘부와의 마찰을 통해 동기 작용을 하는 싱크로나이저 링을 포함하여 구성된 수동변속기용 동기장치에 있어서, 상기 싱크로나이저 링의 내주면에는 상기 클러치 기어의 콘부에 탄성적으로 접촉되어 싱크로나이저 링의 흔들림을 방지하는 진동방지수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 진동방지수단은 상기 싱크로나이저 링의 내주면에 적어도 2개소 이상 형성된 스프링 홈에 설치되고, 상기 콘부의 외주면에 탄성력을 가지며 접촉될 수 있도록 내측 방향으로 볼록한 판 스프링이 사용된 것을 특징으로 한다.

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

도 4는 본 발명에 따른 수동변속기용 동기장치가 도시된 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 싱크로나이저 링이 도시된 상태도이고, 도 6은 본 발명에 따른 싱크로나이저 링이 도시된 일부 절결 정면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 싱크로나이저 링의 판 스프링과 스프링 홈이 도시된 분해 사시도이다.

본 발명에 따른 수동변속기용 동기장치는 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 엔진으로부터 동력이 제공되는 주축(52)과, 상기 주축(52) 상에 스플라인 결합되는 허브 기어(54)와, 상기 허브 기어(54)의 외주에 스플라인 결합되고 시프트 포크(56)의 작동력을 전달받아 축방향으로 슬라이딩되어 도그 클러치 역할을 하는 슬리이브(58)와, 상기 허브 기어(54)의 양측에 배치되어 상기 슬리이브(58)와 선택적으로 치합되고 내측에 콘부(60)가 형성되는 클러치 기어(62)와, 상기 클러치 기어(62)와 허브 기어(54) 사이에 위치되어 내주면에 설치된 판 스프링(64)에 의해 지지되고 싱크로나이저 키(66)의 작용력에 의해 상기 콘부(60)와 마찰되어 동기 작용을 하는 싱크로나이저 링(68)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 허브 기어(54)의 외주면에는 3개의 싱크로나이저 키(66)가 등간격으로 이격되게 배치되고, 상기 싱크로나이저 키(66)의 상면에는 상기 슬리이브(58)에 결합되는 돌기가 형성됨과 아울러 싱크로나이저 스프링(70)에 의해 상기 슬리이브(58)의 안쪽면에 항상 밀착되게 된다.

또한, 상기 싱크로나이저 링(68)은 내주면에 상기 클러치 기어(62)의 콘부(60)와 원추 클러치로 결합될 수 있도록 경사진 마찰부(72)가 구비되고, 외주면에는 상기 슬리이브(58)와 치합될 수 있도록 기어가 형성된다.

이런 싱크로나이저 링(68)의 외주면에는 상기 싱크로나이저 키(66)와 대응되는 위치에 3개의 키홈(74)이 형성되고, 상기 슬리이브(58)의 이동에 따라 상기 싱크로나이저 키(66)가 상기 키홈(74)으로 이동된다.

그리고, 상기 키홈(74)에는 상기 싱크로나이저 키(66)의 원활한 삽입을 위해 백래쉬가 형성되고, 상기 싱크로나이저 키(66)는 상기 키홈(74)에 삽입되면서 상기싱크로나이저 링(68)에 압력을 가하여 상기 싱크로나이저 링(68)의 마찰부(72)와 클러치 기어(62)의 콘부(60)를 접촉시켜 마찰 작용에 의해 동기되도록 한다.

한편, 상기 싱크로나이저 링(68)의 마찰부(72)에는 원주선의 3 방향에 120도의 간격으로 이격된 스프링 홈(76)이 형성되고, 상기 스프링 홈(76)에는 상기 콘부(60)에 탄성적으로 접촉되는 반월형의 판 스프링(64)이 삽입 설치된다.

여기서, 상기 판 스프링(64)은 볼록하게 굴곡되어 상기 콘부(60)에 접촉되는 볼록부(78)와, 상기 볼록부(78)의 일단과 타단에 일체로 형성되어 상기 스프링 홈의 내면에 밀착되는 평면부(80)로 구성된다.

이런 평면부(80)는 스프링의 압축 및 이완이 용이하도록 소정의 간극(c)을 두고 분절되어, 상기 볼록부(78)의 일단에서 타단 방향으로 절곡된 형상의 제 1 평면부(81)와, 상기 볼록부(78)의 타단에서 일단 방향으로 절곡된 형상의 제 2 평면부(82)로 이루어진다.

그리고, 상기 스프링 홈(76)은 상기 판 스프링(64)이 고정되기 용이하고, 아울러 동기장치의 조립 및 분해시 상기 싱크로나이저 링(68)의 착탈과정에서 상기 판 스프링(64)이 임의 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 깊이가 깊을수록 홈의 면적이 증대되는 구조이다.

또, 상기 클러치 기어(62)에는 상기 주축(52)상에 항상 공회전되는 변속 기어(84)가 일체로 형성되고, 이런 변속 기어(84)는 각단의 변속단을 결정하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 수동변속기용 동기장치의 작동에 대해살펴보면 다음과 같다.

먼저, 운전자의 변속레버 조작력이 시프트 포크(56)를 통해 슬리이브(58)에 제공되면, 상기 슬리이브(58)는 허브 기어(54)의 외주면을 따라 슬라이딩되어 싱크로나이저 키(66)를 이동시키게 된다.

이런 싱크로나이저 키(66)는 싱크로나이저 링(68)의 키홈(74)에 삽입됨과, 아울러 상기 싱크로나이저 링(68)에 압력을 제공하여 클러치 기어(62)에 밀착되도록 한다.

한편, 상기 싱크로나이저 링(68)은 원주선 3 방향에서 상기 판 스프링(64)에 의해 지지되어 기울어짐이 발생되지 않으므로 상기 슬리이브(58)에 의한 상기 싱크로나이저 키(66)의 삽입이 원활하게 이루어진다.

그리고, 상기 싱크로나이저 링(68)이 상기 클러치 기어(62)의 콘부(60)에 밀착됨에 따라 마찰부(72)에 설치된 판 스프링(64)은 압축되고, 상기 마찰부(72)는 콘부(60)와 원추 클러치로 결합된다.

이런 마찰부(72)와 콘부(60)의 클러치 작용에 의해 상기 허브 기어(54)와 변속 기어(84)의 회전 속도차가 상쇄되어 초기 동기가 이루어진다.

상기와 같이 동기되면 상기 슬리이브(58)가 더욱 이동되면서 상기 클러치 기어(62)에 완전히 치합되어 상기 허브 기어(54)와 변속 기어(84)는 기계적으로 연결되어 동력이 전달된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 수동변속기용 동기장치는 싱크로나이저 링에 설치된 판 스프링이 클러치 기어의 콘부와 탄성적으로 접촉되므로 탄성력에 의해 접촉면에는 마찰력이 형성되고, 이런 마찰력은 엔진의 토크 변동시 상기 싱크로나이저 링이 주축의 원주방향으로 회전되는 것을 방지하여 상기 싱크로나이저 링의 키홈과 싱크로나이저 키가 부딪쳐 발생되는 래틀(Rattle) 소음을 저감하는 이점이 있다.

또, 상기 싱크로나이저 링은 눌림된 판 스프링의 탄성력에 의해 테이퍼진 콘부를 따라 허브기어로 이동되어 상기 싱크로나이저 링과 허브기어 사이의 유격이 제거됨과, 아울러 이런 상태가 유지됨으로 상기 싱크로나이저 링이 주축의 길이방향으로 진동되는 것을 방지하여 상기 싱크로나이저 링과 상기 허브기어가 부딪쳐 발생되는 래틀 소음이 저감되는 이점이 있다.

또, 상기 싱크로나이저 링의 내면에 반월형의 판 스프링이 원주선 3방향에 설치되어 상기 판 스프링에 의해 상기 싱크로나이저 링은 상기 클러치 기어의 콘부에 지지되므로, 상기 싱크로나이저 링의 기울어짐이 방지되어 동기 치합시 싱크로나이저 링의 기울어짐에 의해 발생되는 걸림감이 해소되고, 그로 인해 변속감이 향상되는 이점이 있다.

또, 상기와 같은 싱크로나이저 링의 흔들림과 충격의 감소는 부품의 내마모성 및 내구성을 향상시키고, 소비자에게는 제품에 대한 신뢰성과 상품성을 높이는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 주축에 스플라인 결합된 허브 기어와, 상기 허브 기어의 외주에 스플라인 결합되고 축방향으로 슬라이딩되는 슬리이브와, 상기 허브 기어의 양측에 배치되고 변속 기어와 일체로 형성되며 상기 슬리이브와의 선택적 치합을 통해 변속이 이루어지도록 하는 클러치 기어와, 상기 클러치 기어의 콘부에 얹혀지도록 설치되고 상기 슬리이브의 이동에 따른 콘부와의 마찰을 통해 동기 작용을 하는 싱크로나이저 링을 포함하여 구성된 수동변속기용 동기장치에 있어서,

   상기 싱크로나이저 링의 내주면에는 상기 클러치 기어의 콘부에 탄성적으로 접촉되어 싱크로나이저 링의 흔들림을 방지하는 진동방지수단이 구비된 것을 특징으로 하는 수동변속기용 동기장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 진동방지수단은 상기 싱크로나이저 링의 내주면에 적어도 2개소 이상 형성된 스프링 홈에 설치되고, 상기 콘부의 외주면에 탄성력을 가지며 접촉될 수 있도록 내측 방향으로 볼록한 판 스프링이 사용된 것을 특징으로 하는 수동변속기용 동기장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 스프링 홈은 상기 판 스프링의 이탈을 방지하기 위하여 깊어질수록 그 면적이 증대되게 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기용 동기장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 스프링 홈은 120도의 간격으로 3개소에 형성된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 수동변속기용 동기장치.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 판 스프링은 상기 콘부 방향으로 볼록하게 굴곡되어 콘부에 접촉되는 볼록부와, 상기 볼록부와 일체로 형성되어 상기 스프링 홈의 내면에 밀착되는 평면부로 구성된 것을 특징으로 하는 수동변속기용 동기장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 평면부는 스프링의 압축 및 이완이 용이하도록 소정의 간극을 두고 분절되어 제 1 평면부와 제 2 평면부로 구분된 것을 특징으로 하는 수동변속기용 동기장치.