KR20120001427A

KR20120001427A - 변속기용 동기 치합기구

Info

Publication number: KR20120001427A
Application number: KR1020100062191A
Authority: KR
Inventors: 박종윤
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2012-01-04
Also published as: US20110315500A1; CN102312989B; KR101189233B1; JP5648243B2; DE102010060890A1; DE102010060890B4; JP2012013223A; CN102312989A; US8469168B2

Abstract

클러치 허브에 블록킹 키가 접촉된 상태로 록킹되도록 블록킹 키 록킹부를 형성하여 동기력을 배가시키고, 인덱싱 키(Indexing Key)와 블록커 링(Blocker Ring)을 일체화함으로써 부품수를 줄이는 동시에, 인덱싱 키이가 차지하고 있던 축방향 공간만큼 전장을 줄일 수 있도록 한 변속기용 동기 치합기구를 제공한다.

Description

변속기용 동기 치합기구{Synchroniser device for transmission}

본 발명은 변속기용 동기 치합기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동기 시, 클러치 허브에 블록킹 키가 접촉되어 걸리게 하여 동기력을 배가시키고, 인덱싱 키(Indexing Key)와 블록커 링(Blocker Ring)을 일체화함으로써 부품수를 줄이는 동시에, 인덱싱 키이가 차지하고 있던 축방향 공간만큼 전장을 줄일 수 있도록 한 변속기용 동기 치합기구에 관한 것이다.

예컨대, 본 발명이 적용되는 더블 클러치 변속기는 엔진으로부터 입력되는 회전력을 두 개의 클러치를 이용하여 두 개의 입력축으로 선택적으로 전달하고, 이 두 개의 입력축 상에 배치되는 기어의 회전력을 이용하여 변속 후 출력한다.

이러한 더블 클러치 변속기는, 5단 이상의 고단 변속기를 컴팩트(compact)하게 구현하기 위해 시도되고 있으며, 더블 클러치 변속기에 사용된 두 개의 클러치, 그리고 동기 치합기구(synchronizing device)를 컨트롤러에 의해 제어함으로써, 수동적인 변속을 불필요하게 하는 AMT(Auto Manual Transmission)로 구현되고 있다.

이러한 더블 클러치 변속기에 적용되는 동기 치합기구의 일 실시예로서는 대한민국 특허 공개 2009-0127141호{명칭: 클러치 조립체(출원인; 호르비거 싱크론테크닉 게엠베하 운트 체오.카게)를 일예로 들 수 있다.

상기 공개 특허는 도 7에서와 같이 동기 치합기구의 볼록킹 유닛(Blocking Unit;100)을 구성함에 있어서, 블록킹 키(Blocking Key, 102)와, 상기 블록킹 키(102)의 운동을 안내하는 인덱싱 키(104), 상기 블록킹 키(102)를 외주측으로 밀어주는 탄성력을 갖는 스프링(106)과, 허브(108)의 양측에서 상기 인덱싱 키(104)를 고정시켜 주는 블록커 링(Blocker Ring;110, 싱크로나이저 링이라고 칭함)으로 구성하고, 이들의 작동을 원활하게 이루어지도록 하는 다른 실시예가 제공되고 있다.

즉, 동기 작용을 슬리이브(112)와 블록커 링(110)의 기어의 만남이 아닌 블록킹 키이(102)와 인덱싱 키이(104), 그리고 블록커 링(110)의 만남으로 동기력이 발생되도록 하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래 공개 특허는 블록킹 키의 운동 안내를 위한 수단으로 인덱싱 키를 적용하고 있는 바, 부품수가 증가되어 생산 원가가 상승되고, 또한 인덱싱 키가 차지하고 있는 축방향 점유공간으로 인하여 전장이 증대된다는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 동기작동 시에는 상기 블록킹 키가 클러치 허브에 직접 접촉되어 록킹되지 않음에 따라, 동기력을 더욱 증대시키지 못하는 문제점도 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하려는 과제는 동기 시, 클러치 허브에 블록킹 키가 접촉된 상태로 록킹되도록 하여 동기력을 배가시키고, 인덱싱 키(Indexing Key)와 블록커 링(Blocker Ring)을 일체화함으로써 부품수를 줄이는 동시에, 인덱싱 키이가 차지하고 있던 축방향 공간만큼 전장을 줄일 수 있도록 한 변속기용 동기 치합기구를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 변속기용 동기 치합기구는, 회전축 상에 스플라인 결합되고, 외주에는 원주방향으로 다수의 홈을 형성하는 클러치 허브와, 상기 클러치 허브의 외주측에 블록킹 키를 개재시켜 축방향으로 이동이 가능하도록 결합되는 슬리이브와, 상기 클러치 허브의 슬리이브의 양측에 주축과는 회전 간섭없이 배치되는 클러치 기어와, 상기 클러치 기어의 콘부와 마찰작용이 이루어질 수 있도록 결합되는 블록커 링을 포함하여 이루어지는 변속기용 동기 치합기구에 있어서, 상기 클러치 허브에 상기 블록킹 키의 상부 외주측이 접촉되면서 걸리는 블로킹 키 록킹부를 형성하고, 상기 블록커 링에 상기 블록킹 키를 지지하여 줄 수 있는 블록킹 키 안착부를 형성하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 블록킹 키 록킹부는 상기 블록킹 키의 원주방향 폭을 수용할 수 있는 공간을 두고, 상기 클러치 허브의 홈 양측에 원주방향으로 돌출되는 양측 돌출단과, 상기 블록킹 키의 상부 일측이 접촉되어 걸리도록 상기 각 돌출단으로부터 상기 클러치 허브의 원주 방향으로 상호 마주하게 각각 돌출 형성되는 걸림단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 돌출단과 걸림단 사이에는 축방향으로 경사진 슬로프부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 블록킹 키는 상기 슬로프부에 대응하여 상부 각 모서리부에 축방향으로 경사진 접촉면이 형성되며, 상기 접촉면을 통해 상기 슬로프부와 면 접촉되어 지지되는 것을 특징으로 한다.

상기 블록킹 키는 상부 중앙이 곡률반경을 갖는 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 블록킹 키 안착부는 상기 블록킹 키의 원주 방향 폭을 수용할 수 있는 공간을 두고 양측에서 축방향으로 돌출되는 지지돌기와, 상기 지지돌기 사이의 블록커 링 외주면에 상기 클러치 허브의 홈으로 간섭없이 삽입될 수 있도록 돌출 형성되는 돌출부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 지지돌기의 내면은 중간부 기준으로 외주측에 확개되는 형태의 경사면으로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 변속기용 동기 치합기구에 의하면, 클러치 허브에 블록킹 키 록킹부를 형성하고, 이 블록킹 키 록킹부를 통해 동기 작용 시, 블록킹 키가 상기 클러치 허브에 록킹됨에 따라, 블록커 링의 안착부와 면 접촉되면서 축방향 동기력이 회전방향으로 분산되는 것을 방지하고, 동기력을 증대시키는 효과가 있다.

또한, 인덱싱 키와 블록커 링을 일체화함으로써 부품수를 줄일 수 있으며, 이에 따라, 생산 원가를 절감할 수 있으고, 상기 인덱싱 키가 차지하고 있던 축방향 공간만큼 전장을 줄일 수 있다.

또한, 인덱싱 키가 적용되지 않음으로써, 동기 시, 볼록킹 키와 인덱싱 키 사이에서 발생될 수 있는 진동이나 틈새(Clearance) 문제를 해결할 수 있게 되는 것이다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 변속기용 동기 치합기구의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변속기용 동기 치합기구의 일부 발췌 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 변속기용 동기 치합장치에 적용되는 클러치 허브의 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 변속기용 동기 치합기구에 적용되는 블록킹 키의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동기 치합기구에 적용되는 블록커 링의 부분 확대도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 변속기용 동기 치합기구의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 종래 변속기용 동기 치합기구의 일예를 보인 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도 1 내지 도 2에서와 같이, 본 발명의 동기 치합기구는 공지와 같이 클러치 허브(2), 스프링(4)을 포함하는 블록킹 키(6), 블록커 링(8), 슬리이브(10), 클러치 기어(12)를 포함하여 이루어진다.

상기에서 클러치 허브(2)는 미도시한 회전축 상에 스플라인 결합되고, 외주에는 등간격으로 다수의 홈(14)이 형성된다.

그리고 상기 클러치 허브(2)의 홈(14)에는 블록킹 키(6)가 배치되는데, 이의 블록킹 키(6)의 내주측에는 상기 홈(14)의 저부와 블로킹 키(6) 사이에 개재되어 항상 블록킹 키(6)가 슬리이브(10)의 내면에 형성된 록킹 홈(16)으로 블록킹 키(6)가 삽입될 수 있도록 탄성력을 발휘하는 스프링(4)이 배치된다.

상기 블록커 링(8)은 통상 싱크로나이저 링으로도 불리우며, 상기 클러치 허브(2)의 양측에 배치되어 블록킹 키(8)를 은폐 보호함과 동시에 슬리이브(10)의 이동시 밀리면서 클러치 기어(12)의 콘부(18)와 마찰되면서 동기작용을 하게 되는 것이다.

상기 슬리이브(10)는 상기 클러치 허브(2)의 외주측에 치합되어 외주측 슬라이딩 홈(20)에 삽입되어 있는 미도시한 시프트 포크에 의하여 좌우 이동되면서 상기 클러치 기어(12)와 치합되어 변속을 행하는 역할을 수행하게 되는 것이다.

이러한 동기 치합기구에 있어서, 본 발명의 실시예에서는, 도 3에서와 같이, 상기 클러치 허브(2)에 형성된 각 홈(14)에 상기 블록킹 키(6)의 상부 외주측이 접촉되어 걸림으로써, 상기 블록킹 키(6)가 록킹되는 블록킹 키 록킹부(22)를 형성한 것이다.

상기 블록킹 키 록킹부(22)는 상기 블록킹 키(6)의 원주방향 폭을 수용할 수 있는 공간을 두고, 상기 클러치 허브(2)의 홈(14) 양측에 원주방향으로 돌출되는 양측 돌출단(24)과, 상기 블록킹 키(6)의 상부 일측이 접촉되어 걸리도록 상기 각 돌출단(24)으로부터 상기 클러치 허브(2)의 원주 방향으로 상호 마주하게 각각 돌출 형성되는 걸림단(26)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 돌출단(24)과 걸림단(26) 사이에는 축방향으로 경사진 슬로프부(28)가 형성되어 동기 작동 시, 상기 블록킹 키(6)와 면 접촉될 수 있다.

한편, 상기 블록킹 키(6)는 상기 슬로프부(28)에 대응하여 상부 각 모서리부에 축방향으로 경사진 접촉면(30)이 형성된다.

상기 접촉면(30)은 상기 슬로프부(28)와 동일한 각도로 이루어지며, 상기 슬로프부(28)와 면 접촉되어 지지됨으로써, 상기 블록킹 키 록킹부(22)에 상기 블록킹 키(6)가 안정적으로 록킹되도록 하였다.

또한, 상기 블록킹 키(6)는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 슬리이브(10)의 록킹 홈(1)과 접촉되는 상부 중앙이 상기 록킹 홈(10)의 곡률반경과 동일한 곡률반경으로 형성되는 곡면(31)을 갖도록 형성함으로써, 회전 시, 원활히 회전할 수 있도록 하였다.

그리고 본 실시예에서는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 블록커 링(8) 자체에 상기 블록킹 키(6)를 지지하여 줄 수 있는 블록킹 키 안착부(32)가 형성된다.

상기 블록킹 키 안착부(32)는 상기 블록킹 키(6)의 원주 방향 폭을 수용할 수 있는 공간(34)을 두고 양측에서 축방향으로 돌출되는 지지돌기(36)(38)와, 상기 지지돌기(36)(38) 사이의 블록커 링(8) 외주면에 상기 클러치 허브(2)의 홈(14)으로 간섭없이 삽입될 수 있도록 돌출 형성되는 돌출부(40)를 포함하여 이루어진다.

상기에서 지지돌기(36)(38)의 내면은 중간부 기준으로 외주측에 확개되는 형태의 경사면(42)(44)으로 형성되어 상기 블록킹 키(6)가 안정되게 올려질 수 있도록 하였다.

그리고 상기에서 돌출부(40)를 형성한 것은 블록커 링(8)의 조립 위치를 쉽게 함과 동시에 조립 상태에서 안정된 상태를 유지할 수 있도록 한 것이며, 블록킹 키(6)의 축방향 이동시 블록킹 키(6)의 측면과 많은 접촉이 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 상기와 같이 구성되는 변속기용 동기 치합기구는 변속을 위한 동기 작동 시, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 블록커 링(8)이 상기 블록커 링 안착부(32)를 통해 상기 블록킹 키(6)의 측면과 접촉되어 상기 블록킹 키(6)를 축방향으로 이동시키게 된다.

그러면 상기 블록킹 키(6)는 상기 블록킹 키 록킹부(22)의 돌출단(24)를 따라 축방향으로 이동되다가 상기 돌출단(24)와 걸림단(28) 사이에 형성된 상기 슬로프부(28)와 상기 블록킹 키(6)의 접촉면(30)이 상호 면 접촉되어 록킹된 상태가 된다.

이에 따라, 상기 블록킹 키(6)는 상기 슬로프부(28)와 접촉면(30)이 면 접촉되어 록킹되고, 동시에, 상기 블록커 링 안착부(32)의 경사면(42)(44)에 외주측 하부가 록킹됨에 따라, 상기 블록커 링 안착부(22)와 면 접촉되면서 축방향 동기력이 회전방향으로 분산되는 것을 방지할 수 있으며, 동기력이 증대되는 것이다.

한편, 본 발명의 예시적인 실시예에 다른 변속기용 동기 치합기구는 엔진으로부터 입력되는 회전력을 두 개의 클러치를 이용하여 두 개의 입력축으로 선택적으로 전달하고, 이 두 개의 입력축 상에 배치되는 기어의 회전력을 이용하여 변속 후 출력하는 더블 클러치 변속기에 적용되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 더블 클러치 변속기가 아닌 일반 수동 변속기나 자동 변속기에도 적용이 가능하다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 변속기용 동기 치합기구가 더블 클러치 변속기에 적용될 경우에, 상기 블록킹 키 록킹부(22)는 등간격으로 형성되는 클러치 허브(2)의 각 홈(14)에 상기 돌출단(24)과 걸림단(26), 및 슬로프부(28)의 방향이 교번적으로 상호 반대방향을 향하여 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 본 실시예에서, 상기 클러치 허브(2)의 외주면 상에 축방향 중심을 기준으로 120°각도로 형성되는 각 홈(14)에 축방향을 기준으로 일측방을 향하여 상기 블록킹 키 록킹부(22)의 돌출단(24), 걸림단(26), 및 슬로프부(28)가 형성될 경우, 이 블록킹 키 록킹부(22)가 형성된 각 홈(14)의 사이에 120°각도로 교번적으로 형성된 홈(14) 상에는 축방향을 기준으로 타측방을 향하여 상기 블록킹 키 록킹부(22)의 돌출단(14), 걸림단(26), 및 슬로프부(28)가 형성되는 것이다.

그리고 본 실시예에서는, 상기 블록킹 키 록킹부(22)가 상기 클러치 허브(2)의 홈(14)에 형성되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 블록킹 키 록킹부(22)는 상기 슬리이브(10)의 내주면 상에 형성될 수도 있으며, 상기 블록킹 키 록킹부의 위치는 변경하여 적용이 가능하다.

따라서, 상기에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 변속기용 동기 치합기구를 적용하면, 클러치 허브(8)에 블록킹 키 록킹부(22)를 형성하고, 이 블록킹 키 록킹부(22)를 통해 동기 작용 시, 블록킹 키(6)가 상기 클러치 허브(8)에 록킹됨에 따라, 블록커 링 안착부(32)와 면 접촉되면서 축방향 동기력이 회전방향으로 분산되는 것을 방지하고, 동기력을 증대시킬 수 있다.

또한, 인덱싱 키와 블록커 링을 일체화함으로써 부품수를 줄일 수 있으며, 이에 따라, 생산 원가를 절감할 수 있고, 상기 인덱싱 키가 차지하고 있던 축방향 공간만큼 전장을 줄일 수 있다.

또한, 인덱싱 키가 적용되지 않음으로써, 동기 시, 블록킹 키와 인덱싱 키 사이에서 발생될 수 있는 진동이나 틈새(Clearance) 문제를 해결할 수 있게 되는 것이다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

2...클러치 허브 4...스프링
6...블록킹 키 8...블록커 링
10...슬리이브 12...클러치 기어
14..홈 16...록킹 홈
18...콘부 20...슬라이딩 홈
22...블록킹 키 록킹부 24...돌출단
26...걸림단 28...슬로프부
30...접촉면 32...블록킹 키 안착부
34...공간 36, 38...지지돌기
40...돌출부 42, 44...경사면

Claims

회전축 상에 스플라인 결합되고, 외주에는 원주방향을 따라 다수의 홈을 형성하는 클러치 허브와, 상기 클러치 허브의 외주측에 블록킹 키를 개재시켜 축방향으로 이동이 가능하도록 결합되는 슬리이브와, 상기 클러치 허브의 슬리이브의 양측에 주축과는 회전 간섭없이 배치되는 클러치 기어와, 상기 클러치 기어의 콘부와 마찰작용이 이루어질 수 있도록 결합되는 블록커 링을 포함하여 이루어지는 변속기용 동기 치합기구에 있어서,
상기 클러치 허브에 상기 블록킹 키의 상부 외주측이 접촉되면서 걸리는 블로킹 키 록킹부를 형성하고,
상기 블록커 링에 상기 블록킹 키를 지지하여 줄 수 있는 블록킹 키 안착부를 형성하여 이루어짐을 특징으로 하는 변속기용 동기 치합기구.
제1항에 있어서,
상기 블록킹 키 록킹부는
상기 블록킹 키의 원주방향 폭을 수용할 수 있는 공간을 두고, 상기 클러치 허브의 홈 양측에 원주방향으로 돌출되는 양측 돌출단과,
상기 블록킹 키의 상부 일측이 접촉되어 걸리도록 상기 각 돌출단으로부터 상기 클러치 허브의 원주 방향으로 상호 마주하게 각각 돌출 형성되는 걸림단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 변속기용 동기 치합기구.
제2항에 있어서,
상기 돌출단과 걸림단 사이에는 축방향으로 경사진 슬로프부가 형성되는 것을 특징으로 하는 변속기용 동기 치합기구.
제3항에 있어서,
상기 블록킹 키는 상기 슬로프부에 대응하여 상부 각 모서리부에 축방향으로 경사진 접촉면이 형성되며, 상기 접촉면을 통해 상기 슬로프부와 면 접촉되어 지지되는 것을 특징으로 하는 변속기용 동기 치합기구.
제1항에 있어서,
상기 블록킹 키는
상부 중앙이 곡률반경을 갖는 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 변속기용 동기 치합기구.
제1항에 있어서,
상기 블록킹 키 안착부는
상기 블록킹 키의 원주 방향 폭을 수용할 수 있는 공간을 두고 양측에서 축방향으로 돌출되는 지지돌기와,
상기 지지돌기 사이의 블록커 링 외주면에 상기 클러치 허브의 홈으로 간섭없이 삽입될 수 있도록 돌출 형성되는 돌출부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 변속기용 동기 치합기구.
제6항에 있어서,
상기 지지돌기의 내면은
중간부 기준으로 외주측에 확개되는 형태의 경사면으로 이루어짐을 특징으로 하는 변속기용 동기 치합기구.