KR20050103702A - 수동변속기의 동기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 슬리브의 내주면이 이동방향으로 경사지게 형성됨으로써, 상기 슬리브의 이동시에도 상기 키를 통해 상기 싱크로나이저 링에 계속해서 힘이 전달되어 상기 싱크로나이저링과 클러치기어의 동기상태가 유지되기 때문에, 상기 슬리브가 상기 클러치기어에 치합될 때 회전속도차로 인해 발생되는 이중걸림감이 해소되는 효과가 있다.

Description

수동변속기의 동기장치{Synchronizer of Manual Transmission}

본 발명은 수동변속기에 관한 것으로서, 특히 슬리브의 내주면이 경사지게 형성되고 키에 삽입된 볼이 걸림되도록 복수개의 그루브가 형성되어, 상기 슬리브가 클러치기어에 치합될 때 발생되는 이중걸림감이 방지되고, 변속시 변속절도감을 주어 변속조작감을 향상시킬 수 있는 수동변속기의 동기장치에 관한 것이다.

일반적으로 수동변속기의 동기장치는 변속 레버의 조작력을 컨트롤 샤프트 등의 변속 조작기구를 통해 전달받아 구동측 기어와 피동측 기어의 맞물림시에 상기 두 기어의 회전 속도를 동기시킨 후 기어가 서로 치합되도록 함으로써 변속 충격을 방지하는 역할을 하는 장치이다.

도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치가 도시된 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 동기장치의 측단면도이다.

종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 주축(10)에 스플라인 결합되고 외주면상에 기어가 형성된 허브(12)와, 상기 허브(12)의 외주면에서 축방향으로 이동가능하도록 결합된 슬리브(14)와, 상기 주축(10)에 베어링으로 결합되어 회전되는 스피드기어(16)와, 상기 스피드기어(16)의 일측에 형성된 클러치기어(18)와, 상기 스피드기어(16)와 허브(12)사이에 위치되어 상기 슬리브(14)의 이동시 동기작용을 하는 싱크로나이저 링(20)을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 허브(12)과 슬리브(14) 사이에는 상기 허브(12)와 슬리브(14)를 상호 고정시키도록 키(22)가 설치되고, 상기 허브(12)측에는 상기 키(22)가 상기 슬리브에 밀착되도록 탄성력을 제공하는 스프링(24)이 설치된다.

상기 싱크로나이저 링(20)은 상기 슬리브(14)가 축방향으로 이동시 상기 키(22)로부터 힘을 전달받아 상기 클러치기어(18)에 형성된 콘부에 원추클러치로 결합될 수 있도록 형성된다.

상기와 같이 구성된 종래기술에 따른 수동변속기의 동기장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 운전자의 변속레버 조작력이 시프트포크(미도시)를 통해 상기 슬리브(14)에 전달되면, 상기 슬리브(14)는 상기 허브(12)의 외측에서 슬라이딩되면서 축방향으로 이동한다.

상기 슬리브(14)가 축방향으로 이동되면서 상기 키(22)에 힘을 가하게 되고, 상기 슬리브(14)는 상기 키(22)를 누르면서 상기 싱크로나이저 링(20)에 치합되도록 이동된다.

이 때, 상기 슬리브(14)가 상기 키(22)에 힘을 가하면, 상기 스프링(24)이 압축되면서 밀려나게 되고, 상기 키(22)는 상기 싱크로나이저 링(20)에 압력을 가하게 된다.

상기 키(22)에 의해 상기 싱크로나이저 링(20)이 압력을 받게 되면, 상기 싱크로나이저 링(20)은 상기 클러치기어(18)의 콘부와 원추 클러치로 결합되게 된다.

상기 싱크로나이저 링(20)과 상기 클러치기어(18)가 결합되면, 상기 허브(12)와 스피드 기어(16)의 회전속도차가 상쇄되면서 동기작용이 이루어진다.

그리고, 상기 슬리브(14)는 상기 싱크로나이저 링(20)을 통과하여 상기 클러치기어(18)에 완전히 치합될때까지 계속 이동한다.

상기 슬리브(14)가 상기 클러치기어(18)에 완전히 치합되면, 상기 허브(12)와 상기 스피드 기어(16)가 기계적으로 연결되므로 상기 스피드 기어(16)는 상기 주축(10)과 동일한 속도로 회전하게 된다.

그러나, 종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치는 상기 슬리브(14)가 상기 싱크로나이저 링(20)을 통과한 후에는 상기 슬리브(14)가 상기 키(22)를 누르지 않게 되므로 상기 키(22)를 통해 상기 싱크로나이저 링(20)에 가해지던 힘이 소멸되어, 상기 슬리브(14)와 클러치기어(18) 사이에 상대속도가 발생된다.

따라서, 상기 슬리브(14)가 클러치기어(18)에 치합되기 위해서 과도한 힘이 필요하게 되기 때문에 이중걸림감이 발생되고, 변속기의 내구성과 변속조작감이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이중걸림감이 방지되어 변속기의 내구성을 향상시킴과 아울러 변속조작감을 향상시킬 수 있는 수동변속기의 동기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 허브의 외주면에 결합되어 축방향으로 이동하는 슬리브에 치합되는 클러치기어와, 상기 허브와 클러치기어 사이에 위치된 싱크로나이저 링과, 상기 슬리브의 내주면과 상기 허브사이에 삽입된 키와, 상기 키에 구비되어 상기 키와 상기 슬리브의 접촉시 마찰력을 저감시키는 구름수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치가 도시된 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 동기장치의 측단면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 동기장치의 동기작동이 도시된 작동상태도이다.

본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 주축(60)에 결합된 허브(62)와, 상기 허브(62)의 외주면에 결합되어 축방향으로 이동하는 슬리브(64)와, 상기 슬리브(64)의 이동시 상기 슬리브(64)와 치합되는 클러치기어(66)와, 상기 허브(62)와 클러치기어(66) 사이에 위치된 싱크로나이저 링(68)과, 상기 슬리브(64)의 내주면과 상기 허브(62)사이에 삽입된 키(70)를 포함하여 구성된다.

상기 허브(62)는 상기 주축(60)에 스플라인 결합되며, 상기 슬리브(64)는 상기 허브(62)의 외주면과 치합될 수 있도록 내주면에 기어가 형성된다.

또한, 상기 허브(62)의 외주면과 슬리브(64)의 내주면에는 원주방향을 따라 소정각도로 이격된 위치에 상기 키(70)가 삽입될 수 있도록 복수개의 키홈이 형성된다.

그리고, 상기 클러치기어(66)는 상기 허브(62)의 양측에 위치된 스피드기어(72)에 일체로 형성되고, 상기 싱크로나이저 링(68)은 상기 슬리브(64)의 이동시 힘을 받아 동기작용을 수행하도록 상기 클러치기어(66)에 형성된 콘부에 결합되도록 형성된다.

한편, 상기 허브(62)측에는 상기 키(70)가 상기 슬리브(64)에 밀착될 수 있도록 상기 키(70)에 탄성력을 부여하는 탄성수단이 더 포함된다.

상기 탄성수단은 상기 허브(62)의 외주면에 형성된 홈에 구비되어, 단부가 상기 키(70)와 결합되는 스프링(74)이다.

또한, 상기 키(70)에는 상기 슬리브(64)의 이동시 상기 슬리브(64)와 키(70) 사이에 발생되는 마찰력을 감소시키도록 구름수단이 구비된다.

상기 구름수단은 상기 키(70)의 외측에 삽입된 볼(76)이며, 상기 슬리브(64)의 내주면에는 상기 볼(76)이 삽입되어 걸림되도록 그루브(78)(80)가 형성된다.

여기서, 상기 그루브(78)(80)는 상기 슬리브(64)가 상기 클러치기어(66)에 치합될 때 상기 볼(76)이 걸림되어 변속절도감이 형성되도록 복수개가 형성된다.

즉, 상기 복수개의 그루브(78)(80)는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 슬리브(64)가 이동하기 전에 상기 볼(76)이 걸림되어 위치가 고정되도록 상기 슬리브(64)의 중심에 형성된 중앙 그루브(78), 상기 중앙 그루브(78)로부터 상기 슬리브(64)가 상기 클러치기어(66)에 치합되기 위해 이동되는 거리(D)만큼 양방향으로 이격된 위치에 각각 형성된 외측 그루브(80)으로 이루어진다.

한편, 상기 슬리브(64)는 축방향으로 이동시 상기 클러치기어(66)에 치합될때까지 상기 키(70)에 가하는 힘이 유지될 수 있도록 상기 키(70)와 접촉되는 면이 경사지게 형성된다.

즉, 상기 슬리브(64)는 상기 슬리브(64)의 중심으로부터 이동방향으로 기울어지게 형성되되, 상기 중앙 그루브(78)로부터 상기 외측 그루브(80)의 위치까지 경사지게 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 운전자의 변속레버 조작력이 상기 슬리브(64)에 전달되면, 상기 슬리브(64)는 상기 허브(62)의 외측에서 슬라이딩되면서 축방향으로 이동한다.

상기 슬리브(64)가 축방향으로 이동되면서 상기 키(70)에 힘을 가하게 되고, 상기 슬리브(64)는 상기 키(70)를 누르면서 상기 싱크로나이저 링(68)에 치합되도록 이동된다.

이 때, 상기 슬리브(64)가 상기 키(70)에 힘을 가하면, 상기 스프링(74)이 압축되면서 상기 키(70)가 내측으로 눌러지고, 상기 키(70)는 상기 싱크로나이저 링(68)에 압력을 가하게 된다.

상기 싱크로나이저 링(68)이 상기 키(70)로부터 압력을 받으면, 상기 싱크로나이저 링(68)은 상기 클러치기어(66)의 콘부와 원추 클러치로 결합되게 된다.

상기 싱크로나이저 링(68)과 상기 클러치기어(66)가 결합되면, 상기 허브(62)와 스피드 기어(72)의 회전속도차가 상쇄되면서 동기작용이 이루어진다.

이후, 상기 슬리브(64)는 상기 클러치기어(66)에 치합될때까지 계속 이동하게 되고 상기 슬리브(64)가 상기 클러치기어(66)에 완전히 치합되면, 상기 허브(62)와 상기 스피드 기어(72)가 기계적으로 연결되어 상기 스피드 기어(72)는 상기 주축(60)과 동일한 속도로 회전하게 된다.

한편, 상기 슬리브(64)가 상기 키(70)를 누르면서 이동될 때, 상기 슬리브(64)의 내주면은 경사지게 형성되어 있으므로 상기 볼(76)이 상기 중앙 그루브(78)로부터 빠져나올지라도 상기 볼(76)은 상기 슬리브(64)의 경사면에 접촉되어 상기 슬리브(64)로부터 힘을 받게 된다.

즉, 상기 스프링(74)이 상기 키(70)가 상기 슬리브(64)에 밀착되도록 탄성력을 부여하고, 상기 슬리브(64)는 상기 볼(76)과 접촉되어 상기 키(70)를 누르는 힘이 유지된다.

상기 슬리브(64)가 상기 키(70)를 누르는 힘이 유지되면, 상기 슬리브(64)가 이동하는 동안에 상기 키(70)가 상기 싱크로나이저 링(68)에 꾸준하게 힘을 전달하게 되므로 상기 싱크로나이저 링(68)과 클러치기어(66) 사이에 동기상태가 지속적으로 유지된다.

따라서, 상기 슬리브(64)가 상기 클러치기어(66)에 치합될 때 발생되는 이중걸림감이 해소된다.

또한, 상기 슬리브(64)가 상기 클러치기어(66)에 치합되면, 상기 볼(76)은 상기 외측 그루브(80)에 걸림되므로 변속절도감을 주게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치는 슬리브의 내주면이 이동방향으로 경사지게 형성됨으로써, 상기 슬리브의 이동시에도 상기 키를 통해 상기 싱크로나이저 링에 계속해서 힘이 전달되어 상기 싱크로나이저링과 클러치기어의 동기상태가 유지되기 때문에, 상기 슬리브가 상기 클러치기어에 치합될 때 회전속도차로 인해 발생되는 이중걸림감이 해소되는 효과가 있다.

또한, 상기 슬리브의 내주면에는 상기 키에 삽입된 볼이 걸림되도록 그루브가 형성되고, 상기 그루브는 상기 슬리브가 상기 클러치기어에 치합될 때까지 움직이는 거리만큼 이격된 위치에 각각 형성됨으로써, 상기 슬리브가 상기 클러치기어에 치합된 후 상기 볼이 상기 그루브에 걸림되기 때문에 변속절도감이 형성되어 변속조작감을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치가 도시된 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 동기장치의 측단면도,

도 3은 본 발명에 따른 수동변속기의 동기장치가 도시된 단면도,

도 4는 도 3에 도시된 동기장치의 측단면도,

도 5는 도 3에 도시된 동기장치의 동기작동이 도시된 작동상태도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

60: 주축 62: 허브

64: 슬리브 66: 클러치 기어

68: 싱크로나이저 링 70: 키

72: 스피드 기어 74: 스프링

76: 볼 78: 중앙 그루브

80: 외측 그루브

Claims (7)

1. 허브의 외주면에 결합되어 축방향으로 이동하는 슬리브에 치합되는 클러치기어와;

   상기 허브와 클러치기어 사이에 위치된 싱크로나이저 링과;

   상기 슬리브의 내주면과 상기 허브사이에 삽입된 키와;

   상기 키에 구비되어 상기 키와 상기 슬리브의 접촉시 마찰력을 저감시키는 구름수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬리브는 상기 클러치기어에 치합될 때까지 상기 키에 힘을 가할 수 있도록 상기 키와 접촉되는 면이 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
3. 제 1 항 내지 제 2 항에 있어서,

   상기 구름수단은 상기 키에 삽입된 볼인 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 슬리브의 내주면에는 상기 볼이 삽입되어 걸림되도록 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 그루브는 상기 슬리브가 상기 클러치기어에 치합될 때 상기 볼이 걸림되어 변속절도감이 형성될 수 있도록 상기 슬리브의 내주면에 복수개가 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 수동변속기의 동기장치에는 상기 키가 상기 슬리브에 밀착되도록 상기 키에 탄성력을 부여하는 탄성수단이 더 포함된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 탄성수단은 상기 허브의 외주면에 형성된 홈에 구비된 스프링인 것을 특징으로 하는 수동변속기의 동기장치.