KR20150012199A - 변속기용 동기 장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 자기 서보 작용에 의해 동기 성능을 향상시키는 변속기용 동기 장치에 있어서, 동기 성능 향상의 저해 요인인 스러스트 피스가 요동할 때의 저항을 삭감한다.
(해결 수단) 허브(18)의 절결(18f)의 축방향 단부 네 모서리에 회전 방향의 힘을 축방향의 힘으로 전환 가능한 경사면(18h, 18i, 18j, 18k)을 형성하고, 이 절결(18f)과 슬리브(24)의 내측에 있어서, 네 모서리에 경사면(28e, 28d)을 형성한 스러스트 피스(28)를 설치하고, 동기 링(16)으로부터 마찰 토크를 받은 스러스트 피스(28)가, 허브(18)와 스러스트 피스(28)의 경사면 사이에서 토크를 축방향의 힘으로 변환하여 동기 링(16)을 가압한다. 스러스트 피스(28)는 반경방향 내측의 내면(28k)이, 허브(18)의 절결(18f)에 있는 가이드면(18m)에 접촉해, 가이드되도록 했다.

Description

변속기용 동기 장치{SYNCHRONIZER DEVICE FOR TRANSMISSION}

본 발명은, 차량용 변속기의 변속 조작(기어 전환)시에, 슬리브로부터 동기 링으로의 가압력을, 동기 링에서 발생하는 마찰 토크에 의해서 증대시킴으로써, 동기 능력을 높이는 것이 가능한 변속기용 동기 장치에 관한 것이다.

종래, 동기 링에 발생하는 마찰 토크의 일부를, 대략 H자형상의 스러스트 피스를 통해 허브의 경사면에 작용시킴으로써 자기 서보 작용을 확보하면서, 슬리브가 중립 위치에 있는 경우에는 스러스트 피스와 허브의 경사면끼리가 접촉하지 않도록 한 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

또, 스러스트 피스의 중앙부에 형성한 반경방향으로 관통하는 구멍에 삽입한 볼이 슬리브의 내면에 형성한 오목부에 걸어맞춰지고, 슬리브가 축방향으로 이동할 때, 볼과 스러스트 피스를 함께 축방향으로 이동시켜 동기 링을 가압하도록 구성한 동기 장치도 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 2 참조).

상기 2개의 종래예에 있어서의 스러스트 피스는, 상시, 환상의 슬리브의 내면(스플라인이나 홈부)에 접촉하여 슬리브의 내면에 가이드되면서 이 슬리브 대해 요동하도록 되어 있다. 이 때문에, 스러스트 피스는, 원통을 이 축방향으로 분할한 형상으로 되어 있다. 즉, 특허문헌 1의 것에서는, C형상의 스프링으로 스러스트 피스가 슬리브의 내면으로 탄성가압되어 있으며, 또 특허문헌 2의 것은, 볼을 수납하는 홀더의 반경방향 내측의 바닥면이 허브의 절결의 바닥부에 접촉되고, 중앙의 구멍에 홀더가 삽입된 스러스트 피스가 스토퍼로 홀더에 상대 변위 가능하게 부착되고, 축의 회전에 따른 원심력으로 슬리브가 내면에 눌려, 어느 경우에나 스러스트 피스의 외면이 슬리브의 내면에 눌려 접촉한 상태로 되어 있다.

그 결과, 시프트시의 요동시에는, 스러스트 피스와 슬리브의 축이 어긋나므로 스러스트 피스의 외면과 슬리브의 내면(스플라인의 측단 등) 사이에 저항이 발생하고, 이에 의해, 동기 작용의 마찰 토크가 허브의 경사면에 전달될 때의 저항이 되어, 스러스트 피스를 이용한 동기 성능의 향상이 충분히 얻어지지 않는다고 하는 과제가 있었다.

일본국 특허 제4609796호 공보 일본국 특허 공개 2007-285400호 공보

해결하려고 하는 문제점은, 스러스트 피스가 원호형상이었기 때문에, 이것이 요동할 때에 저항이 되어 동기 성능의 향상을 저해한다고 하는 점에 있다.

본 발명의 목적은, 동기 능력을 자기 서보 작용에 의해 높이는 작용의 저해 요인을 삭감하여, 보다 고성능의 동기 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 변속기용 동기 장치는, 자기 서보 작용에 의해서 동기 능력을 높이는 작용의 저해 요인을 삭감하기 위해서, 스러스트 피스의 반경방향 내측의 내면이, 허브에 형성한 가이드면에 접촉하도록 한 것을 주요한 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 변속기용 동기 장치는, 동력을 전달하는 축과, 상기 축에 고정한 보스부로부터 반경방향 외측으로 연장한 플랜지부의 외주에 복수의 절결과 스플라인을 형성함과 더불어, 절결의 축방향 단부 네 모서리에 회전 방향의 힘을 축방향의 힘으로 전환 가능한 경사면을 각각 형성한 허브와, 내주에 스플라인과 상기 스플라인의 내측에 경사면을 갖는 홈부를 각각 형성하고, 허브의 스플라인에 축방향 슬라이딩 가능하게 지지한 슬리브와, 상기 슬리브를 끼워맞춤 가능한 스플라인 및 마찰면을 허브측에 일체적으로 설치하고, 허브의 축방향 양측에 각각 배치한 변속 기어와, 상기 변속 기어의 마찰면에 압접 가능한 마찰면을 형성함과 더불어, 외주에 챔퍼를 갖는 스플라인과 돌기를 형성하고, 각 변속 기어에 각각 대응하여 허브의 축방향 양측에서 상기 허브와 각 변속 기어 사이에 배치한 동기 링과, 슬리브의 스플라인 내측에 있어서, 허브의 절결 내에서 양측의 동기 링 사이를 축방향 이동 가능함과 더불어, 반경방향에서 봤을 때 네 모서리에 돌기부를 형성하고, 상기 돌기부에 허브의 경사면에 대응시킨 경사면을 형성하고, 반경방향에서 봤을 때 중앙부에 구멍을 형성한 스러스트 피스와, 상기 스러스트 피스의 구멍에, 슬리브의 홈부에 걸어맞춰지도록, 볼 및 상기 볼에 탄성가압하는 스프링을 구비한 변속기용 동기 장치에 있어서, 스러스트 피스의 외면과 슬리브의 내면 사이에 간극을 형성하여 비접촉으로 하고, 스러스트 피스의 반경방향 내측의 내면이 접촉하면서, 스러스트 피스의 경사면을 향하는 요동을 가이드 하는 가이드면을, 허브의 절결의 둘레방향 양측에서 상기 경사면과의 사이에 설치하도록 했다.

본 발명의 변속기용 동기 장치는, 자기 서보 작용에 의해서 동기 능력을 높이는 작용의 저해 요인인 스러스트 피스가 요동할 때의 스러스트 피스와 슬리브 사이에서 발생하는 저항을 저감함으로써, 동기 능력을 자기 서보 작용에 의해 높이는 작용의 저해 요인을 삭감할 수 있는 동기 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1의 1속, 2속용 동기 장치에 있어서의 주요부의 단면도이다.
도 2는 도 1에서 1속, 2속 기어, 동기 링을 없애고 1속 기어측으로부터 본 부분 확대 외관도이다.
도 3은 도 1의 부분 확대도이다.
도 4는 실시예 1의 허브의 정면 부분 외관도이다.
도 5는 도 4의 상방으로부터 본 전개 외관도이다.
도 6은 실시예 1의 슬리브의 정면 부분 외관도이다.
도 7은 도 6의 슬리브 내경으로부터 상방을 본 부분 확대 전개 외관도이다.
도 8은 실시예 1의 동기 링의 단면도이다.
도 9는 도 8의 좌측에서 본 외관도이다.
도 10은 도 9의 상방으로부터 본 부분 확대 전개 외관도이다.
도 11은 실시예 1의 스러스트 피스의 확대 단면도이다.
도 12는 도 11의 상방으로부터 본 외관도이다.
도 13은 중립 위치에 있는 실시예 1의 동기 장치를 나타내는 도면이다.
도 14는 중립 위치에서 제1속 기어측으로 향하는 도중에서의 실시예 1의 작동을 설명하는 도면이다
도 15는 중립 위치에서 제1속 기어측으로 향하는 도중에 스러스트 피스를 이용한 자기 서보 작용을 하고 있는 상태에서의 실시예 1의 작동을 설명하는 도면이다.
도 16은 실시예 1에 있어서 중립 위치에서 제1속 기어측으로의 시프트 조작이 완료된 상태를 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 따른 변속기용 동기 장치를, 각 실시예에 의거하여 도면과 함께 설명한다.

[실시예 1]

도 1은, 본 발명의 1 실시예에 따른 변속기용 동기 장치의 주요부의 단면도이며, 도 2에 있어서의 A-A선을 따라서 절단한 단면에 상당하는 부분을 나타낸다. 도 2는, 도 1에 있어서의 카운터축(10)과 1속 기어(12)와 2속 기어(14) 및 양측의 동기 링(16)을 없애고 도 1 중 우측(1속 기어(12)측)에서 본 도 1의 상측의 주요부를 확대한 외관도이다. 또, 도 3은 도 1의 상측의 주요부를 확대하고, 상세한 부호를 기입한 것이다.

카운터축(10)은, 도시하지 않은 입력 축에 평행하게 배치되고, 도시하지 않은 차동 장치 등을 통해 차량의 차륜과 연결되어 있다. 카운터축(10)에는 허브(18)가, 이들 쌍방에 각각 형성한 스플라인(10a, 18a)들로 회전 방향으로 일체로 결합되어 있으며, 또 동 도면 중 좌측에서부터 부시(20)가 카운터축(10)에 압입되어 있다. 따라서, 허브(18)는 카운터축(10)에, 카운터축(10)의 대경부(10b)와 부시(20) 사이에 끼워진 상태에서 축방향으로 고정되어 있다.

허브(18)는, 보스부(18b)와, 그로부터 반경방향 외측으로 연장되는 플랜지부(18c)와, 이 플랜지부(18c)의 외주에 설치한 환상부(18d)를 갖는다. 허브(18)의 외주측에는, 슬리브(24)를 배치하여, 이들 쌍방에 각각 형성된 스플라인(18e, 24a)들로, 회전 방향으로 일체로 또한 축방향으로 상대 이동 가능하게 걸어맞추고 있다.

그리고, 카운터축(10)에는, 베어링(26a)을 통해 1속 기어(12)가, 또 부시(20)의 외측에는 베어링(26b)을 통해 2속 기어(14)가, 각각 허브(18)를 사이에 끼우도록 배치되고, 회전 가능하게 지지되고 있다.

또한, 1속 기어(12) 및 2속 기어(14)는 본 발명의 변속 기어를 구성하고, 각각 입력축측의 상대 기어와 맞물리고 있으며, 도시하지 않은 클러치를 통해 엔진과 연결 가능하게 되어 있다.

1속 기어(12) 및 2속 기어(14)의 허브(18)측에는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 슬리브(24)의 내면에 형성한 스플라인(24a)과 맞물림이 가능한 스플라인(12a 및 14a)과, 원추형의 마찰면(12b, 14b)이 각각 형성되어 있다.

슬리브(24)에는 이 외주에 포크홈(24b)이 형성되고, 여기에 도시하지 않은 시프트 포크가 슬라이딩 가능하게 끼워맞춰져, 도시하지 않은 시프트 레버로의 수동 또는 엑츄에이터의 출력에 의해, 이에 연동하는 시프트 포크를 통해 슬리브(24)를 축방향으로 이동 가능하게 하고 있다.

슬리브(24)는, 이 스플라인(24a)이 도 1 상태와 같이 허브(18)의 스플라인(18e)에만 맞물리고 스플라인(12a, 14a)과는 맞물리지 않는 중립 위치, 도 1 상태에서 우측으로 소정량 이동하고, 슬리브(24)의 스플라인(24a)의 좌방 부분이 허브(18)의 스플라인(18e)에 맞물린 채로 그 스플라인(24a) 우방 부분이 1속 기어(12)의 스플라인(12a)에 맞물리는 1속 위치, 도 1 상태에서 좌방으로 소정량 이동하고, 슬리브(24)의 스플라인(24a)의 우방 부분이 허브(18)의 스플라인(18e)에 맞물린 채로 그 스플라인(24a)의 좌방 부분이 2속 기어(14)의 스플라인(14a)에 맞물리는 2속 위치가 되도록, 슬리브(24)의 길이 및 위치 관계를 설정해 둔다.

1속 기어(12) 및 2속 기어(14)와 허브(18) 사이에는, 서로 같은 형상의 동기 링(16)이 각각 축방향에 관해 역방향으로 배치되어 있다.

이들 동기 링(16)에는, 마찰면(12b, 14b)에 대응한 마찰면(16a)이 각각 형성되어 있으며, 후술하는 바와 같이 마찰면(12b 및 16a)끼리와, 마찰면(14b 및 16a)끼리가, 압접되었을 때 각각 동기 작용을 행하도록 구성되어 있다.

허브(18)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 플랜지부(18c)로부터 환상부(18d)에 걸쳐, 절결(18f)이 둘레 상에 등간격 이격한 상태로 3개소 형성되어 있으며, 이들 절결(18f) 중에는, 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 양방의 동기 링(16, 16)과, 허브(18)와, 슬리브(24) 사이에, 3개의 스러스트 피스(28)가 각각 배치되어 있다.

이상과 같이 주요한 각 구성부품이 배치되어 있는데, 그 외의 구성부품을 포함하여, 이들의 형상과 각 구성 부품간의 관계를 상술한다.

허브(18)는 도 4, 도 5에 나타나 있으며, 도 4는 도 2에 대응한 허브(18)의 외관도이며, 도 5는 도 4의 상방으로부터 전개 형상으로 본 허브(18)의 외관도이다.

이들 도면에서 알 수 있듯이, 절결(18f)의 축방향 양단 4개소에 경사면(18h, 18i, 18j, 18k)이 형성되어 있다.

이들 경사면(18h, 18i, 18j, 18k)은, 후술하는 바와 같이 스러스트 피스(28)가 접촉하여 여기에 회전 방향의 힘이 작용하면, 이것을 축방향의 힘으로 방향 변환하여 스러스트 피스(28)를 가압하도록 되어 있다. 또한, 이 경사면 18h와 18i 사이, 또 18j와 18k 사이에 각각 절결(18f)을 사이에 두고, 평면으로 한 가이드면(18m)을 형성하고, 스러스트 피스(28)의 내면(28k)과 면접촉하여, 스러스트 피스(28)가 경사면(18h, 18i, 18j, 18k)에 접촉할 때의 요동 운동을 가이드하는 기능을 갖게 한다.

도 6, 도 7은 슬리브(24)의 형상을 나타내고, 도 6은 슬리브(24)의 정면 부분 외관도이며, 도 7은 도 6의 내경으로부터 상방을 본 부분 확대 전개 외관도이다. 도 2, 도 3, 도 6, 도 7에서 보는 바와 같이, 스플라인(24a)에는, 축방향 양단부에 각각 챔퍼(24c, 24d)가 각각 형성됨과 더불어, 스플라인(24a) 중 허브(18)의 절결(18f)에 대응하는 3개의 스플라인(24a)에는, 축방향 중앙부의 내측에 경사면(24e, 24f)을 갖는 홈(24g)(본 발명의 홈부에 상당)이 형성되어 있다.

또한, 홈(24g)에는, 후술하는 바와 같이 볼(30)이 걸어맞춰지도록 하고 있다.

동기 링(16)은 도 8, 도 9, 도 10에 나타나 있으며, 도 8은 도 1에 대응한 단면도이며, 도 9는 도 8을 좌측에서 본 외관도이다.

또, 도 10은 도 9를 위에서부터 전개 형상으로 본 부분 확대 외관도이다.

상술한 바와 같이 동기 링(16)의 내면은 원추형의 마찰면(16a)으로 되어 있으며, 1속 기어 1 2 및 2속 기어(14)의 마찰면(12b, 14b)에 각각 대면하도록 되어 있다.

동기 링(16)의 외주에는 슬리브(24)의 스플라인(24a)에 대응한 스플라인(16b)을 갖고, 스플라인(16b)의 허브(18)측의 단부에는 챔퍼면(16c, 16d)이 형성되어 있다.

또, 동기 링(16)의 1속 기어(12), 2속 기어(14)에 면한 측의 외주 3개소에, 반경방향 및 축방향으로 신장되는 직방체 형상의 돌기(16e)가 설치되어 있으며, 이들 돌기(16e)의 허브(18)측에 단면(16f)을, 회전 방향으로 측면(16g, 16h)을 각각 형성한다.

이 돌기(16e)에는 후술하는 스러스트 피스(28)가 걸어맞춰진다.

스러스트 피스(28)는, 후술하는 볼(30), 스프링(32), 홀더(36)를 조립한 상태에서, 도 11, 도 12에 모두 확대 표시되어 있다.

도 11은 도 2에 대응한 스러스트 피스(28) 등을, 더 확대한 단면도이며, 여기에서는, 스러스트 피스(28), 스프링(32), 홀더(36), 볼(30)을 단면으로 나타내고 있다.

도 12는 도 11을 상측(반경방향 외측)에서 본 외관도이다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 스러스트 피스(28)는 허브(18)의 반경방향 외측에서 보면 거의 H자형상을 하고 있으며, 대칭 2개소의 오목부(28a, 28a)를 갖고 있으며, 이들 오목부(28a, 28a)는 각각 바닥면(28b), 측면(28c)을 형성하고 있다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 스러스트 피스(28)의 네 모서리에는, 경사면(28d, 28e)을 갖는 돌기부(28f, 28g)가 중앙의 구멍(28h)에 대해 대칭이 되는 위치(4개소)에 형성되어 있다.

양측의 경사면(28d, 28e)은 허브(18)의 경사면(18h, 18i, 18j, 18k)에 각각 대응하고 있으나, 엄밀하게는 약간 원호형상으로 되어 있다.

스러스트 피스(28)는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 반경방향 외측의 외면(28j)과 내측의 내면(28k)은 평면이며, 도 2에 나타낸 바와 같이 내면(28k)이 허브(18)의 절결(18f)에 설치되어 있는 가이드 평면(18m)(도 4를 참조)에 접촉하고 있다. 또, 본 실시예에서는, 스러스트 피스(28)의 외면도 평면으로 하고 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 후술하는 도 13은, 도 3에 있어서의 B-B부의 둘레방향 전개 단면 및 외관을 우측으로 90° 회전시켜 그린 부분 확대도이다. 여기에서는, 알기 쉽게 하기 위해서, 음영이 되는 선도 실선으로 표시되어 있으며, 스플라인(24a)은 가는 선으로 그려져 있다.

또, 스러스트 피스(28)는 둘레 상의 3개소에 배치되고, 도 13에 나타낸 바와 같이 허브(18)의 절결(18f)에 걸어맞춰지고 있음과 더불어, 오목부(28a)에는 2개의 동기 링(16)의 돌기(16e)가 각각 걸어맞춰져 있다.

또한, 구멍(28h)에 삽입된 홀더(36)의 더 안으로 삽입된 볼(30)이 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이 슬리브(24)의 홈(24g)에 걸어맞춰져, 슬리브(24)에 대한 스러스트 피스(28)의 축방향의 위치 결정이 이루어져 있다.

또한, 본 실시예에서는 특허문헌 2의 것과 상이하며, 도 2의 상태에서는, 슬리브(24)의 스플라인과 스러스트 피스의 외면은 직접 접촉하는 일은 없도록 간극이 향해지도록 설정되어 있다. 또, 홀더(36)의 반경방향 가장 내측이 되는 바닥면과 허브(18)의 절결(18f)의 반경방향 가장 내측이 되는 바닥면 사이에는 간극이 생기도록 설정하고 있다.

볼(30)은 스프링(32)의 탄성력을 받아 반경방향 외측으로 탄성가압되어 있으며, 이들은 홀더(36)에 의해서 유지되어 있다. 홀더(36)는 구멍(28h)에 압입, 즉 구멍(28h)에 삽입되어 스러스트 피스(28)에 고정되어 있다.

따라서, 스프링(32)은, 이 탄성력으로 볼(30)을 반경방향 외측 방향으로 탄성가압하여 슬리브(24)의 홈(24g)에 누름과 더불어, 그 반작용으로서 홀더(36)와 일체의 스러스트 피스(28)를 반경방향 내측으로 탄성가압한다. 그 결과, 스러스트 피스(28)의 반경방향의 내면이 허브(18)의 가이드면(18m)에 접촉하게 된다. 한편, 스러스트 피스(28)의 반경방향의 외면은 슬리브(24)의 내면(스플라인이나 홈부)과의 사이에는 간극이 확보되어, 이들은 비접촉이 된다.

또, 도 11에서 알 수 있듯이, 홀더(36)의 상부의 선단부 부분(36b)은 스러스트 피스(28)와의 반경방향의 위치 결정과 볼(30)을 감싸도록 볼(30)의 외경보다 작아지도록 도 11 중에서 상방을 향함에 따라서 축소되어 있다. 이 때문에, 도 11과 같이 볼(30), 스프링(32)을 장착한 상태에서, 볼(30)은 선단부 부분(36b)에서 눌려 있으며, 도 11에 나타낸 스러스트 피스(28), 볼(30), 스프링(32), 홀더(36)가 일체로 된 상태에서, 스프링(32)의 탄성력으로 튀어나가는 일은 없다. 또, 선단부 부분(36b)의 선단은, 둘레방향 외측을 향해 벌려, 스러스트 피스(28)의 상면(28j)에 걸려 있다.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 스러스트 피스(28)와 함께, 이들을 허브(18)와 슬리브(24) 사이에 장착한 경우에는, 볼(30)이 슬리브(24)의 홈(24g)의 경사면(24e, 24f)에 접촉하여, 스프링(32)의 탄성력을 허브 절결의 가이드 평면(18m) 및 경사면(24e, 24f)에서 받는다. 따라서, 도 11 상태에서는, 볼(30)은 홀더(36) 로부터 가장 튀어나온 위치에 있으나, 상기와 같이 허브(18) 및 슬리브(24)에 장착한 경우에는, 볼(30)이 반경방향 내로 밀어넣어져 스프링(32)이 보다 압축된 상태가 된다.

다음에, 실시예 1의 동기 장치의 작동을 설명한다.

작동은, 도 3 및 도 13 이후에 나타낸 각 전개도를 기초로 설명한다.

도 13은, 상술한 바와 같이 도 3의 B-B 단면을 나타내는 것으로, 도 3에 대해 90° 회전시켜 그려져 있다.

도 3 및 도 13은 슬리브(24)가 중립 위치에 있는 상태를 나타내고, 이 상태에서는 볼(30)이 스프링(32)에 의해 반경방향 외측으로 밀어올려져 슬리브(24)의 홈(24g)에 걸어맞춰져 있다.

따라서, 스러스트 피스(28)는, 볼(30)과 함께, 축방향으로 슬리브(24)와 일체로 되어 있다.

이 중립 위치에서, 슬리브(24)을 1속 기어(12)측으로 이동시키는 경우에 대해서 설명한다.

도 3에서, 동기 링(16)의 단면(16f)과 스러스트 피스(28)의 바닥면(28b) 사이의 축방향 간극(Z)이 있다.

슬리브(24)가 1속 기어(12)측으로 이동하면, 스러스트 피스(28)도 슬리브(24)와 함께 이동하는 결과, 간극(Z)이 없어져, 스러스트 피스(28)의 바닥면(28b)이 동기 링의 단면(16f)에 접촉하여 이것을 축방향으로 가압하게 된다.

이 가압력에 의해서, 동기 링(16)의 마찰면(16a)이 1속 기어(12)의 마찰면(12b)에 압접된다.

이 때, 카운터축(10)과 1속 기어(12) 사이에 회전 속도차가 있으면, 양 마찰면(16a, 12b) 사이에서 마찰이 일어나, 이 마찰력에 의해 동기 링(16)은 허브(18)에 대해 회전 속도가 큰 쪽으로 끌려가 상대 회전한다.

이 때문에, 동기 링(16)의 돌기(16e)와 걸어맞춰져 있는 스러스트 피스(28)도 따라 움직여, 후술하는 도 14에서 보는 바와 같이 허브(18)에 대해 약간 요동한다.

슬리브(24)가 1속 기어(12)측으로 더 이동하면, 도 15에 나타낸 바와 같이 스러스트 피스(28)의 오목부(28a)의 바닥면(28b)이 동기 링(16)의 단면(16f)에 계속 접촉함과 더불어, 슬리브(24)의 챔퍼(24c, 24d) 중 한쪽이 동기 링(16)의 챔퍼(16c, 16d)의 한쪽에 접촉하고, 이것을 축방향으로 가압한다.

슬리브(24)가, 챔퍼(24c)로 동기 링(16)의 챔퍼(16c)를 누르게 되면, 힘의 관계는 이하와 같이 된다.

즉, 일반적인 보그 워너형 동기 장치와 동일하게, 챔퍼(24c)가 챔퍼(16c)를 누름으로써 발생하는 마찰면(16a, 12b) 사이의 마찰 토크 Tf와, 챔퍼(24c, 16c) 사이에서 발생하는 밀어냄 토크 Ts의 관계는, 항상 Tf가 커지도록 챔퍼(24c, 16c)의 각도가 설정되어 있다.

따라서, 마찰면(16a, 12b) 사이에 마찰 토크 Tf가 발생한 이상, 슬리브(24)는 동기 링(16)을 밀어젖히고 1속 기어(12)측으로 나아가지 못하고, 챔퍼(24c, 16c)로 동기 링(16)을 계속 누른다.

이 때, 마찰 토크 Tf와 밀어냄 토크 Ts의 차의 토크는 동기 링(16)의 돌기(16e)로부터 스러스트 피스(28)의 측면(28c)에 작용하여, 최종적으로 경사면(28d)에서 허브(18)의 경사면(18i)으로 작용한다.

이 결과, 경사면(28d, 18i) 사이에 작용한 성술 차의 토크는 축방향의 힘으로 변환되어 스러스트 피스(28)를 1속 기어(12)측으로 누르고, 이 힘은 바닥면(28b)으로부터 동기 링(16)의 단면(16f)을 가압하게 된다.

따라서, 마찰면(16a, 12b) 사이의 마찰 토크는, 슬리브(24)로부터 동기 링(16)을 누르는 힘과, 경사면(28d, 18i) 사이에서 발생하는 축방향의 힘의 합계로 발생하게 된다.

즉, 슬리브(24)로부터 동기 링(16)을 누르는 힘만의 일반적인 보그 워너형 동기 장치에 비해, 경사면(28d, 18i) 사이에서 발생하는 축방향의 힘의 분만큼, 마찰 토크가 증대하게 되어, 소위 동기 성능(마찰 토크)이 향상된다.

또한, 스러스트 피스(28)의 상기 요동은, 그 평면으로 한 내면(28k)과 허브(18)의 평면으로 한 가이드면(18m)이 면 접촉하여 가이드면(18m)이 스러스트 피스(28)를 가이드함으로써, 요동중의 스러스트 피스(28)의 요동 평면에 대한 경동(傾動)을 억제한다. 그 결과, 스러스트 피스(28)의 외면과 슬리브(24)의 내면이 접촉하여 이들 사이에서 저항이 발생하는 것을 억제한다. 이러한 요동에 의해 후자가 전자를 가이드하여 스러스트 피스(28)가 허브(18)의 경사면(18i)에 접촉하도록 하므로, 스러스트 피스(28)와 허브(18)의 저항을 억제하여 안정된 거동을 확보함과 더불어, 확실하게 의도한 자기 서보 작용을 발휘하게 된다.

카운터축(10)측과 1속 기어(12)측의 회전 속도차가 없어지면, 마찰면(16a, 12b) 사이의 마찰 토크는 발생하지 않게 되고, 슬리브(24)는 챔퍼(24c)가 동기 링(16)의 챔퍼(16c)를 밀어젖히고 1속 기어(12)측으로 나아간다.

이 때, 슬리브(24)는 볼(30)이 홈(24g)으로부터 벗어나, 스프링(32)의 탄성력을 이겨내도록 볼(30)을 반경방향 내측으로 밀어넣으면서 진행한다.

이 때, 동기 링(16)은 회전 방향 위치가 도 13의 상태로 되돌려진다.

도 16은 슬리브(24)가 더 이동하여, 1속 기어(12)의 스플라인(12a)과 맞물린 상태, 즉, 제1속으로의 시프트 조작이 완료된 상태에 있어서의, 스러스트 피스(28)의 상태를 나타낸다.

또한, 제2속 기어(14)로의 시프트 조작도 이동 방향은 반대가 되지만, 상기 제 1속 기어(12)로의 시프트 조작의 경우와 동일하게 행해진다.

이상의 설명으로 알 수 있듯이, 같은 동기 용량(마찰 토크)을 얻기 위해서 슬리브(24)가 동기 링(16)을 가압하는 하중은, 일반적인 보그 워너형 동기 장치에 비해, 보다 작아도 되므로 그만큼 동기 성능이 높아진다.

본 발명의 동기 장치는, 종래예에 대해 이하와 같은 메리트를 갖는다.

즉, 스러스트 피스(28)의 내면(28k)이 평면에서, 허브에 형성한 가이드면에 접촉함으로써, 스러스트 피스(28)의 요동의 저해 요인이 되기 어려워, 종래예에 비해 동기 성능이 향상된다. 그 경우, 스러스트 피스(28)의 요동을 저항이 적게 원활하게 가이드 가능한 형태로 가이드면을 형성하기에는, 슬리브(24)의 스플라인(24a)이나 홈(24g)의 내면에는 어려워도, 허브(18)에는 용이하고 또한 저렴하게 형성하는 것이 가능하다.

또, 그에 추가하여, 스러스트 피스(28)가 평면의 판이어도 되기 때문에, 만들기 쉬워지므로, 제조 비용을 삭감할 수 있는데다가 치수 정밀도를 내기 쉽다고 하는 메리트도 있다.

또한, 본 발명의 동기 장치에 있어서는, 특허문헌 2의 장치에 이용되고 있는 스토퍼는 불필요하며, 또 홀더의 형상도 보다 간소하게 하는 것이 가능해진다.

또한, 스러스트 피스(28)의 내면 및 허브(18)의 가이드면(18k)은, 모두 평면으로 했는데, 이에 한정되지 않고, 서로 접촉하여 스러스트 피스를 가이드함으로써 스러스트 피스의 바람직하지 않은 경동을 억제 가능한 면이면 된다.

또, 실시예 1은, 카운터축(10)측에 동기 장치를 배치한 경우에 대해서 설명했는데, 입력축측에 배치한 경우에도 동일한 작용을 함은 말할 필요도 없다.

또, 허브(18)의 경사면(18h, 18i, 18j, 18k)과 이들에 대응하는 스러스트 피스(28)의 경사면(28d, 28e)은, 경사면으로서 설명했는데, 나선면이어도 된다. 또, 본 발명의 동기 장치를 적용하는 변속 기어는, 제1속과 제2속에 한정하지 않고, 제3속이나 제4속이어도 된다.

본 발명의 변속기용 동기 장치는, 당업자의 일반적인 지식에 의거하여, 마찰면에 있어서의 마찰 계수를 높이기 위해서 동기 링의 마찰면에 나사나 오일 홈을 형성하는 등의 변경을 가한 양태로 실시할 수 있음과 더불어, 마찰면에 적절한 재료를 이용함으로써 더욱 높은 동기 성능을 얻는 것이나, 멀티 콘으로 불리는 마찰면을 복수 구비한 동기 장치에 응용할 수 있다.

동기 성능을 보다 높일 수 있으므로, 보다 고성능의 동기 장치를 필요로 하는 승용차용 변속기에 적용할 수 있음과 더불어, 엑츄에이터로 변속 조작을 행하는 동기 장치를 구비한 변속기 등에도 적용할 수 있고, 제조 비용의 저감이 요구되는 변속기에 적용하여 메리트를 얻을 수 있다.

10:카운터축(축)
12:1속 기어(변속 기어)
14:2속 기어(변속 기어)
16:동기 링
18:허브
20:부시
24:슬리브
26:베어링
28:스러스트 피스
30:볼
32:스프링
36:홀더

Claims (3)

1. 동력을 전달하는 축과,
   상기 축에 고정한 보스부로부터 반경방향 외측으로 연장한 플랜지부의 외주에 복수의 절결과 스플라인을 형성함과 더불어, 상기 절결의 축방향 단부 네 모서리에 회전 방향의 힘을 축방향의 힘으로 전환 가능한 경사면을 각각 형성한 허브와,
   내주에 스플라인과 상기 스플라인의 내측에 경사면을 갖는 홈부를 각각 형성하고, 상기 허브의 상기 스플라인에 축방향 슬라이딩 가능하게 지지한 슬리브와,
   상기 슬리브를 끼워맞춤 가능한 스플라인 및 마찰면을 상기 허브측에 일체적으로 설치하고, 상기 허브의 축방향 양측에 각각 배치한 변속 기어와,
   상기 변속 기어의 상기 마찰면에 압접 가능한 마찰면을 형성함과 더불어, 외주에 챔퍼를 갖는 스플라인과 돌기를 형성하고, 상기 각 변속 기어에 각각 대응하여 상기 허브의 축방향 양측에서 상기 허브와 상기 각 변속 기어 사이에 배치한 동기 링과,
   상기 슬리브의 상기 스플라인 내측에 있어서, 상기 허브의 절결 내에서 상기 양측의 동기 링 사이를 축방향 이동 가능함과 더불어, 상기 동기 링의 상기 돌기에 걸어맞추고, 반경방향에서 봤을 때 네 모서리에 돌기부를 형성하고, 상기 돌기부에 상기 허브의 경사면에 대응시킨 경사면을 형성하고, 반경방향에서 봤을 때 중앙부에 구멍을 형성한 스러스트 피스와,
   상기 스러스트 피스의 상기 구멍에 삽입된, 볼 및 상기 볼을 상기 슬리브의 상기 홈부에 걸어맞추도록, 탄성가압하는 스프링을 구비한 변속기용 동기 장치에 있어서,
   상기 허브의 절결의 둘레 방향 양측에서 상기 경사면과의 사이에 가이드면을 설치하고,
   상기 스프링이 상기 스러스트 피스를 반경방향 내측으로 탄성가압하여,
   상기 스러스트 피스의 반경방향 외면과 상기 슬리브의 반경방향 내면 사이에 간극을 형성하여 비접촉으로 함과 더불어, 상기 스러스트 피스의 상기 경사면을 향하는 요동시에, 상기 스러스트 피스의 반경방향 내측의 내면을 상기 가이드면에 접촉시키면서 가이드하도록 한 것을 특징으로 하는, 변속기용 동기 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 스러스트 피스의 상기 내면과 상기 허브의 상기 가이드면이 평면인 것을 특징으로 하는 변속기용 동기 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 볼은, 상기 스프링과 함께 통형상의 홀더에 삽입되고, 상기 홀더를 상기 스러스트 피스의 상기 구멍에 삽입하여 상기 스러스트 피스에 고정함으로써, 상기 볼이 상기 홀더로부터 나오지 않도록 한 것을 특징으로 하는 변속기용 동기 장치.

Images