KR20050103703A - 자동차의 수동변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 싱크로나이저 링을 배제하여 구성된 자동차의 수동변속기에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 자동차의 수동변속기는 슬리브와; 상기 슬리브로부터 전달된 동력을 공급받는 스피드기어와; 상기 슬리브의 일측에 삽입되어 상기 슬리브와 스피드기어의 회전속도를 동기화시키는 클러치기어를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고, 더불어 본 발명에 따른 다른 측면에서 자동차의 수동변속기는 허브과 치합된 슬리브와; 상기 슬리브로부터 전달된 동력을 공급받는 스피드기어와; 상기 허브의 일측에 삽입되어 상기 슬리브와 스피드기어의 회전속도를 동기화시키는 클러치기어를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하여, 슬리브와 클러치기어의 회전속도 동기화에 이용되던 싱크로나이저 링 없이 구동되는 바, 부품이 간소화되어 수동변속기의 부피가 축소되는 이점을 가지고 있다.

Description

자동차의 수동변속기{Manual transmission of automobile}

본 발명은 자동차용 수동변속기의 싱크로메시에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 싱크로나이저 링없이 구성된 싱크로메시에 관한 것이다.

자동차의 수동변속기 중 싱크로메시를 포함하여 구성된 변속기는 구동측 기어와 피동측 기어의 맞물림 시에 상기 두 기어의 회전속도를 동기시킨 후 기어가 서로 치합되도록 함으로써 기어가 원활히 치합되어 기어의 맞물림 시 발생되는 충격을 방지한다.

도 1은 일반적인 수동변속기의 단면이 도시된 단면도이고, 도 2는 도 1의 싱크로메시가 도시된 분해 사시도이다.

도 1 또는 2에 도시된 바와 같이 일반적인 변속기는 엔진으로부터 동력이 제공되는 주축(1)과, 상기 주축 상에 항상 공회전되고 있으며 각 단의 변속단을 경정하는 스피드기어(5)와, 동기작용에 사용되는 클러치기어(6)와, 상기 주축(1) 스플라인(미도시)으로 결합되는 허브기어(2)와, 상기 클러치기어(6)와 허브기어(2) 사이에 위치되어 동기작용에 사용되는 싱크로나이저 링(7)과, 상기 허브기어(2)에 스플라인 결합되어 상기 주축(1)의 동력을 상기 스피드기어(5)에 전달하는 슬리브(4)와, 상기 스피드기어(5)와 치합되어 상기 스피드기어(5)에 동력이 제공되면 상기 동력을 출력축(미도시)으로 전달하는 부축기어(미도시) 및 부축(미도시)을 포함하여 구성된다.

상기 클러치기어(6)는 원추형상으로 형성되어 상기 스피드기어(5)에 장착되고 상기 싱크로나이저 링(7)과 마찰되어 상기 슬리브(4)와 스피드기어(5)의 속도를 동기화시킨다.

그리고 상기 싱크로나이저 링(7)의 원추 클러치 작동을 위해 상기 허브기어(2)와 슬리브(4) 사이에 싱크로나이저 키(8) 및 싱크로나이저 스프링(9)이 설치된다.

상기와 같이 구성된 싱크로메시의 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.

상기 수동변속기의 싱크로메시는 운전자의 변속레버 조작력이 상기 슬리브(4)에 제공되면, 상기 슬리브(4)는 허브기어(2)의 외측에서 슬라이딩되면서 상기 싱크로나이저 키(8)를 이동시키고, 상기 이동되는 싱크로나이저 키(8)는 싱크로나이저 링(7)에 압력을 가하며, 상기 싱크로나이저 링(7)은 상기 클러치기어(6)와 원추클러치 형태로 결합되면서 허브기어(2)와 스피드기어(5)의 회전속도를 동기화시킨다.

그리고 상기와 같이 속도가 동기된 슬리브(4)는 상기 클러치기어(6) 쪽으로 더욱 이동되어 상기 클러치기어(6)와 완전히 치합되고, 상기와 같이 치합된 허브기어(2) 및 클러치기어(6)에 의해 동력이 전달된다.

여기서 상기 싱크로나이저 링(7)은 기어변속 시 슬리브(4)가 상기 클러치기어(6)와 치합될 때를 제외하고는 상기 클러치기어(6)와 확실히 분리되어 주축(1)의 회전력이 상기 스피드기어(5)에 전달되지 않는다. 즉, 상기 싱크로나이저 링(7)은 상기 슬리브(4)와 싱크로나이저 키(8)를 통해 일정 결합되어 있고, 상기 슬리브(4)는 주축(1) 및 허브기어(2)와 연결되어 회전되기 때문에 상기 싱크로나이저 링(7)이 클러치기어(6)에 접촉되면 스피드기어(5)와 주축 사이에 어느 정도의 동력전달이 이루어진다.

그런데 종래의 슬리브(4)는 상기 싱크로나이저 링(7)을 지나 클러치기어(6) 쪽으로 이동되는 과정에서 동기붕괴가 일어나고, 슬리브(4)의 기어치, 싱크로낭이저 링(7)의 기어치 및 클러치기어(6)의 기어치에 의해 2중 걸림 및 기어치들간의 충돌이 발생되는 문제점을 가지고 있다.

더불어 상기와 같이 충돌이 발생되는 과정에서 각 부품들간의 소음이 발생되는 문제점을 가지고 있다.

또한 상기와 같이 구성된 종래의 싱크로메시는 싱크로나이저 링(7)을 포함하는 다수의 부품이 구비되어 하기 때문에 변속기의 부피를 증가시킬 뿐만 조립이 복잡한 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 슬리브와 클러치기어를 직접 치합시키는 수동변속기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 자동차의 수동변속기는 슬리브와; 상기 슬리브로부터 전달된 동력을 공급받는 스피드기어와; 상기 슬리브의 일측에 삽입되어 상기 슬리브와 스피드기어의 회전속도를 동기화시키는 클러치기어를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다른 측면에서 자동차의 수동변속기는 허브과 치합된 슬리브와; 상기 슬리브로부터 전달된 동력을 공급받는 스피드기어와; 상기 허브의 일측에 삽입되어 상기 슬리브와 스피드기어의 회전속도를 동기화시키는 클러치기어를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 제 1 실시예로서 자동차의 변속기의 일부가 도시된 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 단면이 개략적으로 도시된 단면도이며, 도 5는 도 4의 연결부 홈이 도시된 확대도이고, 도 6은 도 5의 작동과정이 도시된 작동예시도이다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따르 자동차의 변속기는 주축(미도시)과 스플라인 결합되는 허브기어(10)와, 상기 허브기어(10)와 스플라인 결합되는 슬리브(20)와, 상기 슬리브(20)의 구동력을 출력축(미도시)으로 전달하는 스피드기어(30)와, 상기 스피드기어(30)에 고정되어 상기 슬리브(20)의 회전속도를 동기화시키는 클러치기어(40)를 포함하여 구성된다.

상기 허브기어(10)는 주축의 외주면에 스플라인 결합되어 상기 주축과 함께 회전되고, 상기 스플라인 결합을 위해 내주면과 외주면에 각각 스플라인(12)(14)이 형성된다.

상기 슬리브(20)는 상기 허브기어(10)의 스플라인(14)과 치합되는 스플라인(24)이 내주면에 형성되고, 상기 클러치기어(40)와 대향되는 면에 클러치홈(25)이 형성되며, 상기 클러치기어(40)와 치합되기 위한 결합홈(26)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 클러치기어(40)는 상기 슬리브(20)와 대향되는 면에 경사지게 형성된 콘(45)이 형성되고, 타측 면은 상기 스피드기어(30)에 고정되며,

특히, 상기 클러치기어(40)는 상기 슬리브(20)와 결합되기 위하여 상기 슬리브(20) 쪽으로 결합돌기(46)가 형성되고, 상기 콘(45)이 장착되어 축방향으로 소정거리 이동되기 위하여 연결부홈(60)이 형성된다.

여기서 상기 클러치기어(40)의 결합돌기(46)는 상기 슬리브(20)의 결합홈(26)과 치합되어 상기 슬리브(20)의 구동력을 상기 스피드기어(30)에 전달한다. 그리고 상기 결합돌기(46)와 결합홈(26)은 서로 대향되게 형성될 뿐만 아니라 원주 상으로 복수개가 형성되며, 결합이 용이하게 이루어지도록 치형의 형태로 형성된다. 한편, 본 실시예에서는 상기 결합돌기(46)가 클러치기어(40)에 형성되고, 결합홈(26)이 슬리브(20)에 형성되었으나 이와 반대로 슬리브(20)에 결합돌기가 형성되고 클러치기어(40)에 결합홈(26)이 형성되어도 무방하다.

상기 콘(45)의 형상은 중심이 중공인 링형상으로 형성되고, 상기 콘(45)의 경사면(45a)은 상기 중심 축을 향해 형성되는 것이 특징이다. 더불어 상기 콘(45)은 상기 클러치홈(25)에 삽입되어 회전되는 슬리브(20)와 마찰되는 것으로서, 상기 클러치홈(25)은 도시된 바와 같이 상기 콘(45)의 형상인 요(凹)홈으로 형성된다.

그리고 상기 콘(45)은 상기 클러치기어(40)에 삽입되어 축방향으로 소정거리 이동되는 것으로서, 상기 콘(45)에서 클러치기어(40) 쪽으로 연결부(60)가 형성되고, 상기 연결부(50)가 삽입되는 홈으로서 상기 클러치기어(40)에는 연결부홈(60)이 형성되는 것이 특징이다.

특히, 상기 연결부(50)는 상기 연결부홈(60)과 마찰되어 상기 슬리브(20)와 스피드기어(30)를 동기화시키기 위한 것으로서 상기 연결부(50)의 삽입 및 마찰이 용이하도록 끝단에 챔퍼(52)가 형성된 것이 특징이다.

그래서 상기 연결부홈(60)은 단면적이 다른 2개의 홈으로 구성되고, 상기 연결부(50)가 진입되는 외측의 마찰홈(62)의 직경은 상기 연결부(50)가 삽입되는 삽입홈(64)의 직경보다 크다. 그리고 상기 마찰홈(62)과 삽입홈(64)은 경사면(63)에 의해 연결되고, 상기 삽입홈(64)에는 상기 연결부(50)에 탄성력을 제공하는 탄성부재로서 스프링(70)이 설치되며, 상기 스프링(70)이 보다 안정적으로 상기 연결부(50)에 탄성력을 제공하도록 상기 연결부(50)와 스프링(70) 사이에는 판(72)이 개재된다.

그리고 상기 연결부(50)는 상기 삽입홈(64)에 진입되는 과정에서 상기 마찰홈(62) 및 경사면(63)과 마찰되고, 상기 마찰 역시 콘(45)과 클러치홈(25)의 마찰과 동일하게 상기 스피드기어(30)와 슬리브(20)의 회전속도 동기화에 사용된다.

도 7은 본 발명에 따른 제 2 실시예로서 슬리브와 클러치기어의 단면이 도시된 단면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 제 2 실시예는 상기 클러치기어(80)의 결합돌기(86)가 상기 슬리브(20)의 스플라인(24)과 결합되는 것을 특징으로 한다. 즉, 제 1 실시예에서 결합돌기(46)와 대응되던 결합홈(26)을 제거하고 상기 제 2 실시예의 결합돌기(86)를 상기 콘(45)의 내측에 형성시켜 상기 스플라인(24)과 치합되도록 하여 상기 슬리브(20)의 동력을 상기 스피드기어(30)로 전달하는 것이 특징이다. 이하 다른 구성은 제 1 실시예와 동일하므로 생략한다.

도 8은 본 발명에 따른 제 3 실시예로서 변속기의 일부 단면이 개략적으로 도시된 단면도이다.

도 8에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 제 3 실시예는 제 1 실시예와 달리 클러치홈(96)이 허브(90)에 형성된 것을 특징으로 한다. 즉, 클러치기어(40)의 콘(45)이 상기 허브(90)에 형성된 클러치홈(96)에 삽입되어 마찰을 일으키고, 상기 클러치기어(40)의 결합돌기(46)가 슬리브(20)에 형성된 결합홈(26)과 치합되어 상기 슬리브(20)와 클러치기어(40)의 회전속도를 동기화시킨 후 결합되는 것이 특징이다. 이하 다른 구성은 제 1 실시예와 동일하므로 생략한다.

한편 도시되진 않았으나, 제 2 실시예와 같이 상기 결합돌기가 슬리브의 스플라인과 결합되도록 클러치기어를 형성시키는 것도 무방하다.

이하 본 발명에 따른 제 1 실시예의 작동과정을 도 3 내지 도 6을 중심으로 보다 상세히 설명한다.

먼저, 엔진에서 제공된 동력이 주축과 결합된 허브기어(20)를 회전시키고, 상기 허브기어(20)와 스플라인(14)(24)에 의해 결합된 슬리브(20) 역시 상기 허브기어(20)와 함께 회전되며, 이후 사용자가 변속을 행할 경우 변속을 위해 상기 슬리브(20)는 축방향으로 이동된다.

상기와 같이 이동되는 슬리브(20)는 먼저 클러치기어(40)의 콘(45)과 접촉하게 되고, 상기 콘(45)은 슬리브(20)에 형성된 클러치홈(25)에 삽입되면서 상기 콘(45)과 클러치홈(25)이 마찰을 발생시킴과 동시에 상기 콘(45)의 연결부(50)는 상기 클러치기어(40)의 연결부홈(60)의 마찰홈(62) 및 경사면(63)과 마찰을 발생시키게 된다. 이때 상기 연결부(50)의 끝단에 형성된 챔버(52)는 상기 경사면(63)과 같은 각도로 형성되어 마찰력을 효율적으로 발생시킨다.

이렇게 발생된 마찰은 상기 스피드기어(30)에 전달되어 상기 스프드기어(30)를 회전시키고 상기 슬리브(20)가 상기 클러치기어(40)와 가까워질수록 상기 마찰력 역시 증가되며, 상기 증가된 마찰력은 상기 클러치기어(40) 및 스피드기어(30)의 회전속도를 상기 슬리브(20)의 회전속도와 근사하게 형성시킨다.

이후, 상기 클러치홈(25)에 콘(45)이 밀착되면 상기 연결부(50)는 상기 연결부홈(60)의 삽입홈(64)에 삽입되고, 상기 스프링(70) 및 판(72)은 상기 연결부(50)의 끝단에 의해 소정거리 내측으로 이동된다. 이때, 상기 연결부(50)가 삽입홈(64)에 삽입되는 과정에서 상기 슬리브(20)와 상기 클러치기어(40)의 회전속도는 근사한 속도인 바, 상기 클러치기어(40)의 결합돌기(46)는 상기 슬리브(20)의 결합홈(26)과 치합된다.

그래서 상기와 같이 치합된 슬리브(20)와 클러치기어(40)는 상기 스피드기어(30)에 주축의 동력을 공급한다.

한편, 제 2 실시예는 제 1 실시예의 작동과정과 유사하나, 결합돌기(86)가 슬리브(20)의 내측면에 형성된 스플라인(24)과 결합되는 과정만이 다르므로 자세한 설명을 생략하기로 한다.

또한 제 3 실시예는 상기 제 1 실시예의 작동과정과 유사하나, 콘(45)이 허브(90)에 형성된 클러치홈(95)에 삽입되는 과정만이 다르므로 자세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명에 의한 자동차의 수동변속기는 슬리브와 클러치기어의 회전속도 동기화에 이용되던 싱크로나이저 링 없이 구동되는 바, 부품이 간소화되는 이점을 가지고 있다.

더불어 본 발명에 따른 수동변속기는 부품이 간소화되어 수동변속기의 부피가 축소되는 이점을 가지고 있다.

더불어 본 발명에 따른 수동변속기는 종래의 싱크로나이저 링에 의해 발생되는 걸림현상이 예방되는 이점을 가지고 있다.

더불어 본 발명에 따른 수동변속기는 종래의 싱크로나이저 링에 의해 발생되던 소음이 제거되는 이점을 가지고 있다.

도 1은 일반적인 수동변속기의 단면이 도시된 단면도

도 2는 도 1의 싱크로메시가 도시된 분해 사시도

도 3은 본 발명에 따른 제 1 실시예로서 자동차의 변속기의 일부가 도시된 분해 사시도

도 4는 도 3의 단면이 개략적으로 도시된 단면도

도 5는 도 4의 연결부 홈이 도시된 확대도

도 6은 도 5의 작동과정이 도시된 작동예시도

도 7은 본 발명에 따른 제 2 실시예로서 슬리브와 클러치기어의 단면이 도시된 단면도

도 8은 본 발명에 따른 제 3 실시예로서 변속기의 일부 단면이 개략적으로 도시된 단면도

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 제 1 실시예의 허브기어 12, 14 : 스플라인

20 : 제 1 실시예의 슬리브 24 : 스플라인

25 : 클러치홈 26 : 결합홈

30 : 스피드기어 40 : 제 1 실시예의 클러치기어

45 : 콘 45a : 경사면

46 : 결합돌기 50 : 연결부

52 : 챔퍼 60 : 연결부홈

62 : 마찰홈 63 : 경사면

64 : 삽입홈 70 : 스프링

80 : 제 2 실시예의 클러치기어 86 : 제 2 실시예의 결합돌기

90 : 제 3 실시예의 허브 95 : 제 3 실시예의 클러치홈

Claims (13)

1. 슬리브와;

   상기 슬리브로부터 전달된 동력을 공급받는 스피드기어와;

   상기 슬리브의 일측에 삽입되어 상기 슬리브와 스피드기어의 회전속도를 동기화시키는 클러치기어를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 수동변속기
2. 제 1항에 있어서,

   상기 클러치기어는 상기 슬리브에 삽입되는 콘과;

   상기 콘이 삽입되는 연결부홈과;

   상기 슬리브와 결합되어 상기 스피드기어로 동력을 전달시키는 결합돌기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 수동변속기
3. 제 2항에 있어서,

   상기 슬리브는 상기 결합돌기와 치합되는 결합홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 수동변속기
4. 제 2항에 있어서,

   상기 결합돌기는 상기 슬리브에 형성된 스플라인과 결합되어 동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 자동차의 수동변속기
5. 제 2항에 있어서,

   상기 콘은 중심이 중공으로 형성되고, 일측이 경사지게 형성되며, 타측에 상기 연결부홈에 삽입되는 연결부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 수동변속기
6. 제 5항에 있어서,

   상기 슬리브는 경사진 상기 콘의 일측이 삽입되어 마찰되는 클러치홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 수동변속기
7. 제 5항에 있어서,

   상기 연결부의 끝단은 상기 연결부홈과 마찰되는 챔퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 수동변속기
8. 제 5항에 있어서,

   상기 연결부홈은 상기 연결부가 진입되어 마찰되는 마찰홈과;

   상기 연결부가 삽입되는 삽입홈과;

   상기 마찰홈과 삽입홈을 연결시키는 경사면을 포함하여 구성되는 자동차의 수동변속기
9. 제 8항에 있어서,

   상기 마찰홈의 단면적이 상기 삽입홈의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 자동차의 수동변속기
10. 제 2항에 있어서,

    상기 연결부홈에는 상기 콘의 이동가 흡수되도록 탄성부재가 설치된 것을 특징으로 하는 자동차의 수동변속기
11. 제 1항에 있어서,

    회전속도가 동기화되는 상기 클러치기어와 슬리브의 결합이 용이하도록 상기 스피드기어와 슬리브 중 어느 하나에는 결합돌기가 형성되고, 다른 하나에는 결합홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 수동변속기
12. 제 11항에 있어서,

    상기 돌기 또는 홈 중 적어도 어느 하나는 원주방향으로 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 수동변속기
13. 허브과 치합된 슬리브와;

    상기 슬리브로부터 전달된 동력을 공급받는 스피드기어와;

    상기 허브의 일측에 삽입되어 상기 슬리브와 스피드기어의 회전속도를 동기화시키는 클러치기어를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 수동변속기