KR20090092818A - 동기 장치의 동기 링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 변속기의 동기 장치용으로 제공되고 링 몸체(2)를 포함하는 동기 링(1)에 관한 것이다. 본원에 따라 링 몸체(2)는 다수의 리세스(3)를 포함하며, 이 리세스들(3) 내에는 마찰 부재들(4)이 배치된다.

Description

동기 장치의 동기 링 {SYNCHRONIZING RING OF A SYNCHRONIZING DEVICE}

본 발명은 자동차 변속기의 동기 장치용으로 제공되고 링 몸체를 포함하는 동기 링에 관한 것이다. 링 몸체는 다수의 리세스를 포함하며, 이 리세스들 내에는 마찰 부재들이 배치된다.

차량 변속기의 동기 링은 대개, 원추형으로 형성되고 그 내표면 또는 외표면에 마찰면을 보유하는 마찰 링에 의해 형성된다. 마찰 링이 양 표면에 마찰면을 포함하는 경우, 그 마찰 링을 중간 링이라고도 칭한다. 중간 링의 마찰면들은 동기화 과정 중에 외표면에서 외부 동기 링에 형성된 마찰면과 마찰 결합 방식으로 결합된다. 그와 동시에 중간 링의 내부면에 형성되는 마찰면은 내부 동기 링의 마찰면과 마찰 결합 방식으로 결합된다. 외부 동기 링은 동기 몸체와 형상 결합 방식으로 결합되고, 예컨대 구동 러그들(driving lug)을 통해 내부 동기 링의 공동부들에 맞물리는데, 구동 러그들은 외부 동기 링의 측면 중 지름이 더 작은 측면에 형성되고, 반경 방향 내측으로 배향된다. 따라서 내부 동기 링은 외부 동기 링을 통해 동기 몸체와 마찬가지로 형상 결합 방식으로 결합된다.

상기와 같은 동기 장치는 다수의 개별 부품들 구성되기 때문에 제조가 복잡하다. 대량 생산의 경우 박판을 이용하여 성형 기술에 따라 비절삭 방식으로 동기 링을 제조하는 것이 적합한 것으로 입증되었다. 그러나 성형 기술로 제조되는 링들은 대부분 요구되는 정밀도를 충족하지 못하는 마찰면을 갖는다. 따라서 일반적으로 후속 절삭 가공 또는 호닝(honing)이 필요하다. 만일 마찰 라이닝을 마찰면에 접착시키면, 경우에 따라 존재하는 링 몸체의 비정밀성이 마찰면으로 전달되며, 이런 마찰면은 다시 후속 처리해야 한다. 따라서 예컨대 접착을 통한 마찰 라이닝의 장착은 복잡하고 비용이 많이 든다.

이런 문제를 피하기 위해, AT 107 755는 마찰 라이닝을 다수의 부재로 분할하고, 다소 많은 수의 상기 부재로 각각 원하는 크기 및 형태의 마찰 라이닝을 구성하는 점을 제안하였다. 마찰 링은 벽부의 형태가 원추형인 구멍들을 보유하는 본체로 구성된다. 구멍들 내로 마찰 몸체들이 삽입된다. 본체 상에는 원호 형태의 박판이 나사들로 고정되고, 마찰 부재들은 박판 내부 측에 형상 결합 방식으로 고정된다. 이런 마찰 링의 경우, 상대적으로 고가이면서 장착하기가 복잡한 보조 장치로 마찰 몸체들을 형상 결합 방식으로 고정하거나, 또는 개별적으로 마찰 결합 방식으로 고정해야 한다. 이 두 조치는 제조 시에 상당한 비용을 요구한다.

DE 37 05 657 A1로부터 또 다른 범용형 동기 링이 공지되었다. 이 독일 공보에는 지지 링으로서 본체를 포함하고 마찰 라이닝을 구비한 동기 링이 개시되어 있으며, 마찰 라이닝은 마찰면의 외주에 걸쳐 분포되는 다수의 마찰 몸체로 구성된다. 마찰 부재들은 지지 링의 개방된 리세스들 내로 형상 결합 방식으로 압입된다. 이런 방법은 특히 소결 링에는 적합하지만, 모든 유형의 마찰 라이닝에 적합하지는 않다. 지지 링과 마찰 라이닝을 후속 처리하지 않으면, 동기 장치의 시프팅 작동 시에 몇몇 마찰 부재들은 다른 부재들보다 훨씬 더 강한 하중을 받게 되며, 이는 동기 링의 고장을 야기할 수 있다.

본 발명은 다음에서 다수의 도면에 따라 더 상세하게 설명된다.

도 1은 동기 장치의 횡단면도이다.

도 2는 외부 동기 링과, 중간 링과, 내부 동기 링을 포함하는 본 발명에 따른 동기 장치의 횡단면도이다.

도 3은 마찰 부재들을 포함하지 않은 중간 링의 링 몸체의 사시도이다.

도 4는 마찰 부재들을 포함하는 또 다른 중간 링의 링 몸체의 사시도이다.

도 5는 개별 마찰 부재를 도시한 도면이다.

따라서 본 발명의 목적은 선행 기술과 관련하여 설명한 단점들을 방지하는 데 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 제1항의 특징부에 의해, 링 몸체는 리세스들 내에서 마찰 부재들을 안내하는 케이지를 형성하며, 마찰 부재들은 리세스들 내에서 움직일 수 있게 또는 회전 가능하게 고정됨으로써 달성된다. 기어가 시프트되면, 동기 링은 축방향으로 변위되어 동기 몸체에 인접할 뿐 아니라, 변속 기어와 직간접적으로 연결된 대응 원추부에도 인접한다. 마찰 부재들이 링 몸체와 관련하여 자신의 위치를 작은 유격만큼 변경할 수 있음으로써, 링 몸체의 제조 비정밀성뿐 아니라, 대응 원추부의 제조 비정밀성을 보상할 수 있다. 그에 따라 더 바람직하게는 링 몸체의 후속 처리뿐 아니라, 마찰 결합식으로 결합되는 대응면의 후속 처리도 생략된다. 따라서 본 발명은 동시에 예컨대 외부 동기 링과 내부 동기 링의 더 유리한 제조를 가능하게 한다.

마찰 부재들의 축방향 변위성 및 회전성을 통해, 링이 몇몇 소수의 지점을 통해서 그 대응면들에 지지될뿐 아니라, 모든 마찰 부재들을 통해서도 지지될 수 있다. 그에 따라 마찰 커플링의 더 높은 지지력 및 성능이 달성된다.

동기 링의 리세스들은 포켓 또는 윈도우로서 마찰 부재들의 형상에 매칭된다. 본 발명의 한 개선예에서는 포켓들이 마찰 부재들보다 더 크게 형성되고, 적어도 한 측면에 마찰 부재들을 안내하는 리테이닝 러그를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 링 몸체는 박판을 이용하여 비절삭 성형 기술로 제조된다. 이런 경우, 예컨대 딥드로잉을 통해 동기 링을 그 최종 형태로 성형하기 전에, 링 몸체에 리세스들을 형성하는 것이 바람직하다. 특히 간단한 방식으로, 박벽의 판금 재료가 사용되고, 이 판금 재료로부터 리세스들이 천공된다. 그 대안으로, 링 몸체를 플라스틱으로 제조할 수 있다.

마찰 부재들은 링 몸체와 별도로 제조하고, 그와 동시에 또는 연속해서 기계적인 방식으로 링 몸체와 결합한다. 이런 마찰 부재들의 경우, 제조 비정밀성은 본 발명에 따른 구성으로 보상되므로, 대량 생산 시 정확한 치수 정밀성에 의존되지 않기 때문에, 마찰 부재들을 매우 경제적으로 제조할 수 있다.

본 발명의 한 개선예에 따라, 마찰 부재들은 볼록한 표면을 갖는다. 예컨대 마찰 부재들은 외부 방향 및 내부 방향을 향해 구상(spherical)으로 만곡될 수 있으며, 반경 방향의 곡률은 동기 링의 곡률과 큰 차이가 없다. 볼록한 형태는 경동(tilting) 조건에서 몸체 에지에 마찰 몸체가 지지되는 것을 방지함으로써, 평면 접촉을 통해 국부적 하중이 감소한다.

추가 실시예에 따라, 리세스들은 링 몸체와 마찰 부재들을 연결하는데 이용되는 러그들(lug)을 포함한다. 이 러그들은 일반적으로 하나 또는 그 이상의 고정점으로서 형성될 수도 있다. 펀칭을 통한 제조 시에, 복합적인 성형도 간단하게 실현된다. 그 대안으로, 마찰 부재들은 링 몸체와 마찰 몸체를 연동시키는데 이용되는 돌출부들을 포함한다.

또한, 본 발명에 따라, 동일한 링 몸체를 다양한 용도로 사용할 수 있다. 이런 경우 각각의 적용에 대해, 모듈 설계 원리에 따라 각각 적합한 마찰 부재들을 쌍으로 구성할 수 있다. 지금까지의 코팅된 중간 링과 달리, 본 발명에 따라 동일한 동기 장치에서 다양한 마찰 재료들이 간단하게 이용될 수 있다. 이와 관련하여, 다양한 재료로 이루어진 마찰 부재들을 각각 교호적으로 리세스들 내에 배치한다.

특히 황동 재료 또는 카본으로 이루어진 소결 재료가 마찰 부재에 적합한 재료로서 입증되었다. 마찰 부재들은 온전히 마찰 재료로 구성될 수도 있고, 또 다른 재료로 코팅되는 재료로 구성될 수도 있다.

본 발명의 한 개선예에 따라 마찰 부재들은 장착된 상태에서 서로 원주 방향으로 이격된다. 그렇게 함으로써 동기 링의 축방향 단부로부터 각각 축방향으로 연장되는 방식으로 그루브들이 형성된다. 그루브들은 동기화 과정 중에 배출되어야 하는 오일을 수용하는 역할을 한다. 동기화 중에 오일 배출을 보조하기 위해, 마찰 부재들은 본 발명의 또 다른 한 개선예에 따라 구조 표면들을 구비한다. 구조 표면들은 마찬가지로 마찰 공학적 특성을 개선하는 역할을 한다. 그 구조 표면은 예컨대 교차하는 방식으로 설치된 작은 오일 홈들일 수 있다.

청구항 제9항에 따르면, 마찰 부재들은 직사각형이 아닌 마름모꼴 형태를 보유한다. 그에 따라 그루브들은 축방향에 대해 비스듬하게 연장되며, 이는 동기 링이 회전할 시에 오일 배출을 촉진한다. 청구항 제10항에 따르면, 이런 오일 배출은 그루브들이 축방향 단부로 갈수록 확장됨으로써 더욱 촉진될 수 있다. 이는 마찰 부재들이 전단된 사다리꼴 형태의 불규칙한 사각형 형태를 가짐으로써 달성된다.

본 발명은 청구항 제1항에 따른 적어도 하나의 동기 링과, 대응 마찰면을 보유하는 대응 원추부(counter taper)를 포함하는 동기 장치와도 관련된다. 대응 원추부는 예컨대 변속 기어에 직접 배치될 수 있거나, 또는 동기 몸체에 직접 배치될 수 있다. 링 몸체 내에서의 운동 자유도에 의해 상기 대응면들의 제조 비정밀성도 허용될 수 있기 때문에, 상기 대응면들을 후속 처리하지 않아도 된다. 그렇게 함으로써 동기 장치의 또 다른 부품들에 대해서도 마찬가지로 비용 절감이 달성된다.

따라서 본 발명은, 다수의 위치에서 동시에 지지함에 따라 낮은 마모성과 우수한 길들이기 거동(run-in behavior)을 보유하는 동기 장치용 마찰 링을 간단하게 제공할 수 있게 한다.

도 1은 외부 동기 링(19)과, 중간 동기 링(18)과 내부 동기 링(21)을 포함하는 동기 장치의 예를 도시하고 있다. 동기 몸체(13)는 비틀림 회전하지 않는 배치를 위해 내접 기어를 이용하여 변속기 샤프트 상에 고정된다. 동기 몸체(13) 옆에는 변속 기어(16)가 배치된다. 이 변속 기어(16)에는 클러치 몸체(17)가 연결되며, 이 클러치 몸체의 공동부(17a) 내에는 중간 링(18)의 구동 캠들(18a)이 삽입 고정된다. 중간 링(18)은 외부 동기 링(19)의 대응 마찰면(9)과 함께 대응 원추부(8)로서 제1 마찰 쌍(20)을 형성하고, 내부 동기 링(21)의 대응 마찰면(9')과는 제2 마찰 쌍(22)을 형성한다. 대응 마찰면들(9 및 9')은 후속 처리되지 않는다. 변속 기어(16)와 동기 몸체(13)의 결합은 슬라이딩 슬리브(14)를 통해 이루어진다.

내부 동기 링(21)의 내측 플랜지(21a)는 공동부에 의해 단속되고, 부분적으로 동기 몸체(13)의 견부에 의해 덮인다. 견부는 공동부들 내에 삽입되고, 그에 따라 내부 동기 링(21)은 동기 몸체(13)와 형상 결합 방식으로 결합된다. 외부 동기 링(19)은 그 플랜지를 통해 동기 몸체(13)와 형상 결합 방식으로 결합된다. 동기 몸체(13)와 외부 동기 링(19)의 형상 결합은 외부 동기 링의 플랜지의 공동부들(19a)을 통해 이루어진다.

도 2는 외부 동기 링(19)과, 중간 링(18)과 내부 동기 링(21)으로 구성되는 동기 링 조립체(23)를 도시하고 있다. 외부 동기 링(19)과 내부 동기 링(21) 사이에서 중간 링(18)의 공동부들(3) 내에는 마찰 부재들(4)이 배치된다.

도 3 및 도 4는 거의 직사각형으로 형성된 리세스들(3)과 링 몸체를 포함하는 중간 동기 링(18)으로서 형성되는 동기 링(1)을 각각 도시하고 있다. 여기서 리세스들은 등거리의 간격으로 배치되며, 축방향으로 연장된다. 도 4의 중간 동기 링(18)에서 구동 캠들(18a)의 지지 영역(15)에는, 구동 캠들(18a)을 통해 유입되는 하중을 확실하게 흡수할 수 있도록 하기 위해, 리세스들(3)이 제공되지 않는다. 그로 인한 마찰력 감소는 그리 크지 않다. 리세스들(3) 사이에서는 링 몸체의 기본 재료가 오일을 방출하는 그루브(12)를 형성한다. 리세스들 내에 있는 마찰 부재(4)의 유격은 대략 1밀리미터이다.

도 5는 구상으로 만곡되고 마찰 코팅층(25)을 보유한 마찰 부재(4)를 도시하고 있다. 또한, 마찰 부재(4)는 그의 반경 방향 배향 면(25)에 오일을 계속 흐르게 하는 오일 홈들(24)을 구비한 구조 표면(7)을 포함한다.

<도면 부호 리스트>

1: 동기 링

2: 링 몸체

3: 리세스

4: 마찰 부재

5: 제1 마찰 부재

6: 제2 마찰 부재

7: 구조 표면

8: 대응 원추부

9, 9': 대응 마찰면

10: 축방향 단부

11: 축방향 단부

12: 그루브

13: 동기 몸체

14: 슬라이딩 슬리브

15: 지지 영역

16: 변속 기어

17: 클러치 몸체

17a: 공동부

18: 중간 링

18a: 구동 캠(driving cam)

19: 외부 동기 링

19a: 공동부

20: 제1 마찰 쌍

21: 내부 동기 링

21a: 내측 플랜지

22: 제2 마찰 쌍

23: 동기 링 조립체

24: 오일 홈

25: 마찰 코팅층

26: 반경 방향 배향 면

Claims (11)

1. 자동차 변속기의 동기 장치용으로 제공되고 링 몸체(2)를 포함하는 동기 링(1)이며, 상기 링 몸체(2)는 다수의 리세스(3)를 포함하고, 이 리세스들(3) 내에는 마찰 부재들(4)이 배치되는 상기 동기 링에 있어서, 상기 링 몸체(2)는 상기 리세스들(3) 내에서 상기 마찰 부재들(4)을 안내하는 케이지를 형성하며, 상기 마찰 부재들(4)은 상기 리세스들(3) 내에서 움직일 수 있게 그리고/또는 회전 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는, 자동차 변속기의 동기 장치용 동기 링.
2. 제1항에 있어서, 상기 링 몸체(2)는 박판 또는 플라스틱을 이용하여 비절삭 성형 기술로 제조되는 것을 특징으로 하는, 자동차 변속기의 동기 장치용 동기 링.
3. 제1항에 있어서, 상기 리세스들(3)은 펀칭을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 자동차 변속기의 동기 장치용 동기 링.
4. 제1항에 있어서, 상기 마찰 부재들(4)은 코팅층을 보유하는 것을 특징으로 하는, 자동차 변속기의 동기 장치용 동기 링.
5. 제1항에 있어서, 상기 마찰 부재들(4)은 볼록한 표면을 보유하는 것을 특징으로 하는, 자동차 변속기의 동기 장치용 동기 링.
6. 제1항에 있어서, 상기 마찰 부재들(4)은 다양한 재료로 이루어진 제1 마찰 부재(5) 및 제2 마찰 부재(6)로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 자동차 변속기의 동기 장치용 동기 링.
7. 제1항에 있어서, 상기 마찰 부재들(4)은 구조 표면(7)을 갖는 것을 특징으로 하는, 자동차 변속기의 동기 장치용 동기 링.
8. 제1항에 있어서, 상기 마찰 부재들(4)은 서로 이격되어 배치되며, 그럼으로써 상기 동기 링(1)의 축방향 단부들(10, 11)에 의해 그루브들(12)이 형성되는 것을 특징으로 하는, 자동차 변속기의 동기 장치용 동기 링.
9. 제8항에 있어서, 상기 마찰 부재들(4)은 직사각형이 아닌 마름모꼴 횡단면 을 보유하며, 그럼으로써 상기 그루브들(2)은 축방향에 대해 비스듬하게 연장되는 것을 특징으로 하는, 자동차 변속기의 동기 장치용 동기 링.
10. 제8항에 있어서, 상기 마찰 부재들(4)은 불규칙한 사각형 형태(전단된 사다리꼴)를 보유하며, 그럼으로써 상기 그루브들(12)은 축방향에 대해 경사져서 연장되고 축방향 단부로 갈수록 확장되는 것을 특징으로 하는, 자동차 변속기의 동기 장치용 동기 링.
11. 제1항에 따르는 적어도 하나의 동기 링과, 대응 마찰면(9)을 갖는 대응 원추부(8)를 포함하는 동기 장치에 있어서, 상기 대응 마찰면(9)은 후속 처리되지 않는 것을 특징으로 하는 동기 장치.