KR20170013323A - 동기화 장치 및 동기화 방법 - Google Patents

동기화 장치 및 동기화 방법 Download PDF

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KR20170013323A
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호르비거 안트립스테크닉 홀딩 게엠베하
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Abstract

수동 변속기용 동기화 장치는 복수의 슬라이딩 슬리브 치형부(118)를 갖는 내부 치형부를 포함하는 슬라이딩 슬리브(112) 및 슬라이딩 슬리브(112)의 내부 치형부가 맞물리는 복수의 클러치 본체 치형부(120)를 갖는 외부 치형부를 갖는 기어 휠의 클러치 본체를 가진다. 슬라이딩 슬리브의 축 방향 이동을 차단할 수 있는 동기화 유닛이 제공되고, 여기서 클러치 본체 치형부(120)는 슬라이딩 슬리브 치형부(118)와 인접한 이들 축 축방향 치형부 말단(130)에서 메싱 베벨 없이 형성된다. 시프팅 작동 동안 슬라이딩 슬리브(112) 및 클러치 본체의 속도는 변경된다. 클러치 본체에 대한 슬라이딩 슬리브의 축 방향 물리력(F)이 형성되고 슬라이딩 슬리브(112) 및 클러치 본체 사이의 속도 차이기 제공되며, 따라서 슬라이딩 슬리브 치형부(118) 및 클러치 본체 치형부(120)의 말단면(136, 134)은 서로를 따라 미끌어지고, 슬라이딩 슬리브 치형부(118)는 클러치 본체 치형부(120) 사이에서 최종적으로 메싱된다.

Description

동기화 장치 및 동기화 방법{Synchronizing Device and Synchronization Method}
본 발명은 수동 변속기(manual transmission)의 동기화 장치 및 동기화 방법에 관한 것이다.
수동 변속기용 로킹(locking) 싱크로나이저(synchronizer)는 기본적으로 슬라이딩 슬리브(sliding sleeve)와 시프트(shift)되는 기어 휠(gear wheel)의 클러치 본체 사이에 속도 차이가 존재하는 한 슬라이딩 슬리브를 로킹하기 위한 로킹 구조가 제공된다. 슬라이딩 슬리브가 클러치 본체의 클러치 치형부(toothing) 내로 미끄러지는(slip) 것을 용이하게 하기 위해, 일반적으로 메싱(meshing) 구조가 제공되고, 이는 일반적으로 슬라이딩 슬리브 치형부 및 클러치 본체 치형부 모두를 포인팅(pointing)함으로써 구현된다.
현대의 자동화된 수동 변속기, 특히 듀얼 클러치 변속기에서, 전체 축 길이를 감소시키기 위한 노력이 이루어지고 있다.
따라서, 전체적인 축 방향 길이가 다소 작은 수동 변속기용 동기화 장치를 제조하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명에 따르면, 이는 수동 변속기용 동기화 장치에 의해 달성되며, 이는 복수의 슬라이딩 슬리브 치형부(teeth)를 갖는 내부 치형부(toothing)를 갖는 슬라이딩 슬리브를 포함하고, 상기 슬라이딩 슬리브의 내부 치형부와 서로 맞물릴 수 있는 복수의 클러치 본체 치형부를 갖는 외부 치형부를 갖는 기어 휠(gear wheel)의 클러치 본체를 포함한다. 또한, 슬라이딩 슬리브의 축 방향 이동을 차단할 수 있는 동기화 유닛(synchronizing unit)이 제공되며, 여기서 클러치 본체 치형부는 슬라이딩 슬리브 치형부에 근접한 이들 축 말단에서 메싱 베벨(meshing bevel) 없이 형성된다. 본 발명에 따르면, 상기 포인팅(pointing) 및 메싱 구조는 적어도 클러치 본체의 치형부에서 완전히 생략된다. 그러므로, 경사 표면 및 치형부 말단의 포인팅을 갖는 메싱 구조에 사용되는 전체 축 방향 길이는 이에 의해 절약된다.
예를 들어, 클러치 본체 치형부의 치형부 말단은 대략 직육면체(cuboid)로 형성될 수 있다.
특히, 클러치 본체 치형부의 말단면은 실질적으로 평편(flat)하고 축 방향에 대해 수직으로 연장될 수 있다.
내마모성(wear resistance)을 증가시키기 위해, 치형부 말단의 모서리 및 가장자리를 최소한으로 둥글게 하거나 베벨(bevel)할 수 있지만, 메싱 보조와 같은 종래 기능을 할 정도는 아니다.
메싱 보조로 사용되는 공지된 메싱 베벨은 축 방향 물리력(force)을 원주 이동으로 가능한 최상의 전환을 달성하기 위해 축 방향에 대해 비교적 작은 각도로 형성된다. 메싱 베벨의 대칭 형성의 경우, 약 30 - 60°의 각도가 주로 사용되고, 반면 비대칭 디자인에서는 30°보다 작은 각도가 사용된다. 평면 시점에서의 메싱 베벨은 대게 표면의 약 30 ~ 50% 이상의 치형부 말단면의 큰 부분 이상으로 연장된다.
이와 대조적으로, 본 발명에 따른 클러치 치형부의 말단면은 축 방향에 대해 약 60° 이상의 각도로, 바람직하게는 그 표면의 60% 이상에서 평편하게 또는 약간 만곡되어 형성된다.
바람직하게는, 슬라이딩 슬리브 치형부의 치형부 말단은 메싱 보조 역할을 하는 경사진 표면 없이 가능한 한 평편하게 형성된다. 예를 들어, 슬라이딩 슬리브 치형부의 각각의 치형부 말단은 실질적으로 평편하고 축 방향에 대해 수직으로 연장되는 말단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 말단면은 축 방향에서 볼 때 슬라이딩 슬리브 치형부의 단면적의 적어도 50%에 이른다. 이러한 경우에도 역시 마모를 방지하기 위해 모서리 및 가장자리를 둥글게 하거나 약간 베벨되게 할 수 있으나, 메싱 보조를 제공하지 않아야 한다.
따라서, 메싱 보조, 특히 메싱 베벨 및 포인팅 없이 클러치 본체 치형부 및 슬라이딩 슬리브 치형부를 모두 형성할 수 있다. 슬라이딩 슬리브 치형부 및 클러치 본체 치형부는 클로(claw)로 형성될 수 있다.
원칙적으로, 슬라이딩 슬리브 치형부 및 클러치 본체 치형부의 치형부 말단은 클로 클러치(claw clutch) 방식으로 형성될 수 있다. 클로 클러치는 현재 승용차 수동 변속기에 사용되지 않는데, 이는 시프팅에 존재하는 속도 차이가 부하 변동(load change)시 소음 문제 및 충격을 유발하기 때문입니다. 본 발명에 따르면, 이러한 문제는 속도 변경(adapation)이 발생할 때까지 슬라이딩 슬리브의 축 방향 이동을 차단하는 동기화 유닛을 제공함으로써 제거될 수 있다.
동기화를 위해, 치형부 말단의 일면에서 슬라이딩 슬리브 치형부의 적어도 일부는 말단면으로부터 진행하는 베벨된 차단 표면을 갖는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 각각의 슬라이딩 슬리브 치형부는 정확하게 하나의 차단 표면을 가지며, 여기서 차단 표면 각각은 슬라이딩 슬리브 치형부의 일면에만 형성된다
동기화 유닛은 차단 표면의 배열로 조절된 배열을 갖는 싱크로나이저 링(synchronizer ring) 치형부를 갖는 외부 치형부를 갖는 싱크로나이저 링을 포함할 수 있다. 동기화 동안, 슬라이딩 슬리브 치형부의 차단 표면은 슬라이딩 슬리브의 축 방향 변위 동안 싱크로나이저 링 치형부와 만나고, 이러한 싱크로나이저 링 치형부는 속도 변경이 이뤄질 때까지 슬라이딩 슬리브의 추가적인 축 방향 이동을 차단한다. 싱크로나이저 링 치형부의 경사진 표면에서 미끌어지는 차단 표면에 의해 싱크로나이저 링은 물러난 다음 슬라이딩 슬리브가 클러치 본체로 메쉬될 수 있다.
바람직하게는, 인접한 슬라이딩 슬리브 치형부의 차단 표면은 슬라이딩 슬리브 치형부의 서로 다른 면에 형성된다. 이는 두개의 슬라이딩 슬리브 치형부 사이에 형성된 모든 제2 메싱 레인(meshing lane)에서의 치형부 말단에서 메싱 레인을 형성하는 치형부 벽이 실질적으로 축 방향으로 연장되는 구조로 나타나게 한다. 각각의 인접한 메싱 레인에서, 서로 마주보는 슬라이딩 슬리브 치형부의 치형부 말단의 면들 각각은 베벨된 차단 표면을 가지고, 이러한 차단 표면은 서로에 대해 경사지고, 기어 변속시 싱크로나이저 링 치형부와 접촉되게 한다.
메싱 레인의 폭은 유리하게 클러치 본체 치형부의 치형부 말단의 폭으로 조절되어, 슬라이딩 슬리브 치형부 사이에서 가능한 한 간격(clearance) 없이 수용될 수 있다. 간격 없는 인수(receipt)는 슬라이딩 슬리브 치형부 사이에서 클러치 본체 치형부의 메싱에서 직접적으로 시작된다.
하나의 가능한 실시예에서, 클러치 본체 치형부의 말단면은 슬라이딩 슬리브의 시프팅(shifting) 경로를 제한하기 위해, 시프팅 이동의 엔드 스탑(end stop)으로서 작용하고, 슬라이딩 슬리브 치형부에 형성된 숄더(shoulder)와 접촉한다.
예를 들어, 숄더는 두개의 슬라이딩 슬리브 치형부의 반대면, 특히 차단 표면과 반대되는 슬라이딩 슬리브 치형부의 면에서 각각에 형성될 수 있다. 숄더는 축 방향 시야에서 볼 때, 슬라이딩 슬리브 치형부의 말단면에서 원하는 최대 메싱 경로만큼 이격되어 구비된다.
바람직하게는, 모든 클러치 본체 치형부 각각은 축 방향에서 동일한 길이로 형성된다. 특히, 모든 클러치 본체 치형부는 동일하게 형성될 수 있다.
선택적 또는 부가적으로, 모든 슬라이딩 슬리브 치형부는 또한 축 방향에서 동일한 길이로 형성될 수 있다.
추가적인 가능한 실시예에서, 일부 슬라이딩 슬리브 치형부의 치형부 말단은 중간 슬라이딩 슬리브 치형부의 말단면 이상으로 축 방향으로 돌출되는 말단면으로 형성된다. 돌출된 치형부 말단은 슬라이딩 슬리브의 메싱을 단순화시키는 캐칭 클로(catching claw)로 작용한다. 축 방향으로 돌출되는 말단면은 바람직하게 축 방향에 실질적으로 수직으로 정렬된다.
또 다른 가능한 실시예에 따르면, 클러치 본체 치형부의 말단면은 축 방향에 대해 약 80 - 89 °의 각도로 경사져 정렬된다.
미리 결정된 최대 물리력의 초과시에 슬라이딩 슬리브의 축 방향 이동의 차단이 제거되도록 동기화 유닛을 형성할 수 있다. 이러한 구성에서, 종래 공지된 동기화 유닛과는 대조적으로, 동기화 유닛에 의한 속도 변경이 아직 종료되지 않은 경우에도, 슬라이딩 슬리브가 클러치 본체로 물리력-제어된 결합이 가능하다. 최대 물리력을 초과하면, 싱크로나이저 링은 예를 들어 축 방향으로 슬라이딩 슬리브의 추가 이동을 허용하기 위해 스프링 작용에 대향하여 시프트될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 동기화 장치에 의한 시프팅 작동을 최적화하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이는 슬라이딩 슬리브의 속도 및 클러치 본체의 속도가 변경되고, 클러치 본체에 대한 슬라이딩 슬리브의 축방향 물리력이 형성되며, 슬라이딩 슬리브와 클러치 본체 사이의 속도 차이가 제공되어, 슬라이딩 슬리브 치형부와 클러치 본체 치형부의 말단면이 서로를 따라 슬라이드되고 슬라이딩 슬리브 치형부는 클러치 본체 치형부 사이에서 메싱되어 이루어진다.
예를 들어, 슬라이딩 슬리브와 클러치 본체 사이의 작은 속도 차이는, 치형부가 서로 만나기 전에, 동기화 후의 차단 해제 및/또는 존재하는 드래그 토크(drag torque)에 의해 형성될 수 있다.
초기에, 속도는 슬라이딩 슬리브와 클러치 본체 사이에서 동기화에 의해 변경된다. 축 방향 물리력이 적용되는 경우, 메싱 시도가 유리하게 직접적으로 이루어진다. 그러나, 슬라이딩 슬리브 치형부의 말단면이 클러치 본체 치형부의 간격 에 놓이지 않은 경우, 서로 만나는 평평한 말단면에 의해 메싱이 방지된다. 이러한 경우, 작은 속도 차이의 형성이 허용되거나 또는 활발하게 촉진되며, 이는 클러치 본체 치형부를 따라 슬라이딩 슬리브 치형부의 상대적인 회전을 야기한다. 이러한 방식에서, 적절한 정렬은 소음의 큰 발달 없이 슬라이딩 슬리브 치형부가 클러치 본체 치형부로 슬라이딩하여 메싱되게 할 수 있다. 가공없는 클로 클러치로 시프팅 작동의 단점은 동기화 및 속도 변경에 의해 제거된다.
예를 들어 속도 차이를 제공하는 것은 변속기 또는 클러치의 드래그 토크, 구동 트레인의 이완을 이용하거나 또는 특정, 특히 클러치의 능동적인 작동에 의해 유용할 수 있다. 성공적인 메싱이 가능해질 때까지, 실질적으로 슬라이딩 슬리브 치형부 또는 클러치 본체 치형부의 하나의 치형부 폭으로 상대 회전을 야기하여야 하기 때문에 약간의 속도 차이만으로도 충분하다.
메싱 작동은 제어 유닛에 의해 모니터링될 수 있는데, 제어 유닛은 실패한 메싱 시도의 경우 소정의 시간 간격 후에 추가의 메싱 시도를 시도한다. 또한, 제어 유닛은 인가된 축 방향 물리력을 모니터 및/또는 제어할 수 있기 때문에, 예를 들어, 슬라이딩 슬리브 치형부 및 클러치 본체 치형부의 말단면에 의한 슬라이딩 슬리브와 클러치 본체 사이의 상대적인 회전 속도의 형성이 서로 너무 많이 가압되는 것을 방지하지는 않는다.
본 발명은 다수의 예시적인 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명될 것이다 :
도 1은 수동 변속기의 종래 동기화 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 종래 동기화 장치의 사시도를 나타낸 것이다.
도 3은 수동 변속기의 종래 동기화 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른 동기화 장치에서의 메싱 작동을 나타낸 것이다.
도 8은 도 4 내지 도 7의 동기화 장치를 나타낸 것이다.
도 9는 완전하게 메싱된 상태에서의 본 발명에 따른 제2 실시예에서의 동기화 장치를 나타낸 것이다.
도 10은 동기화 전에 본 발명에 따른 제3 실시예에서의 동기화 장치를 나타낸 것이다.
도 11은 동기화 전의 본 발명에 따른 제4 실시예에서의 동기화 장치를 나타낸 것이다.
도 12는 동기화 전의 본 발명에 따른 제5 실시예에서의 동기화 장치를 나타낸 것이다.
도 13은 동기화 전의 본 발명에 따른 제6 실시예에서의 동기화 장치를 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 3은 수동 변속기의 공지된 동기화 장치(10)를 나타내고, 도시되지 않은 샤프트(shaft)로 회전 불가능한 축 방향(A)으로 시프트 가능한 슬라이딩 슬리브(12) 및 기어 휠(14)과 견고하게 연결되는 클러치 본체(16)를 포함한다. 기어 휠(14)은 유동 기어(idler gear)로서 샤프트에 구비되고, 슬라이딩 슬리브(12)를 통해 상기 샤프트와 회전 불가능하게 연결된다.
슬라이딩 슬리브(12)는 슬라이딩 슬리브 치형부(18)를 갖는 내부 치형부를 가지며, 클러치 본체(16)는 클러치 본체 치형부(20)를 갖는 외부 치형부를 갖는다.
슬라이딩 슬리브 치형부(18)가 클러치 본체 치형부(20) 사이의 공간으로 메싱되는 곳에서 속도 동기화 및 후속 메싱 작동을 수행하기 위해, 동기화 유닛이 제공되고, 이는 공지된 방법으로 싱크로나이저 링 치형부(24)를 갖는 외부 치형부를 갖는 싱크로나이저 링(22)을 포함한다. 반경 방향으로 스프링-로딩된 볼은 프리-동기화 유닛(26)의 역할을 한다.
이러한 동기화 장치(10)의 작동 모드는 예를 들어, Borg-Warner 시스템에 따라 알려져 있다. 슬라이딩 슬리브(12)의 축 방향 이동의 초기에, 프리-싱크로나이저 유닛(26)은 축 방향(A)으로 싱크로나이저 링(22) 상에 물리력을 가하고, 여기서 싱크로나이저 링(22)은 클러치 본체(16)와 싱크로나이저 링(22) 상의 마찰 표면과 접촉되며, 따라서 속도 차이의 경우 원주 방향으로 시프트된다. 이에 의해 싱크로나이저 링(22) 및 슬라이딩 슬리브(12)의 차단 치형부는 원주 방향으로 서로에 대해 구비되고, 따라서 치형부는 추후 발생되는 속도 변경을 위해 차단된다. 동기화 작동에서의 속도 변경 동안, 싱크로나이저 링 치형부(24)는 슬라이딩 슬리브(12)를 차단하고, 따라서 클러치 본체 치형부(20) 사이에서의 슬라이딩 슬리브 치형부(18)의 메싱이 방지된다. 속도가 변경되는 경우에서만 싱크로나이저 링(22)은 물러날 수 있고, 클러치 본체 치형부로 메싱되기 위해 제공된다.
도 4 내지 도 8은 제1 실시예에 따른 동기화 장치(100)를 나타낸다.
도 4는 시프팅 작동이 개시되기 전의 상태를 나타낸다. 슬라이딩 슬리브(112)의 치형부(118)의 치형부 말단(128)은 싱크로나이저 링 치형부(124) 및 클러치 본체 치형부(120)의 치형부 말단(130) 모두로부터 이격된다.
종래 동기화 장치(10)와 같이, 슬라이딩 슬리브(112)는 샤프트로 회전하고, 클러치 본체가 부착되는 기어 휠은 샤프트로 느슨하게 회전한다. 도 2의 우측 하단에 나타낸 바와 같이, 프리-동기화 유닛 (126)의 볼은 슬라이딩 슬리브 (112)의 내부에 있는 홈(groove, 132)과 맞물린다.
본 발명에 따르면, 모든 클러치 본체 치형부(120)의 말단면(134)은 실질적으로 평편하게 형성되고, 축 방향(A)과 수직으로 연장된다. 따라서, 메싱 베벨, 즉 메싱 보조로서 포인팅 또는 베벨이 제공되지 않는다. 말단면(134)은 완전히 평편하게 형성될 수 있고, 또는 예를 들어, 외부와 반경 방향으로 약간 둥글거나 크라운(crown)되게 형성될 수 있으며, 여기서 수평 모서리 및 가장자리는 제조 허용 오차(manufacturing tolerance), 예를 들어 0.5 mm의 반경 내로 둥글거나 비스듬하게 될 수 있다. 모든 클러치 본체 치형부(120)는 동일한 길이를 가지며, 일반적으로 동일한 형상일 수 있다.
모든 슬라이딩 슬리브 치형부(118)의 말단면(136)은 실질적으로 편평하게 형성되고, 축 방향(A)에 수직 방향으로 연장된다. 치형부 말단(128)의 평면도에서, 말단면(136)은 축 방향(A)과 수직한 단면적의 약 절반을 포함할 수 있다.
또한, 클러치 본체 치형부(120)의 말단면(134)과 같은 말단면(136)은 완전히 편평하게 형성되거나 외부와 반경 방향으로 약간 둥글게 또는 크라운되게 형성될 수 있고, 여기서 모서리와 가장자리는 약간 경사진 또는 둥글게 형성될 수 있다.
이러한 실시예에서, 모든 슬라이딩 슬리브 치형부(118)는 동일한 길이를 갖는다.
각각의 슬라이딩 슬리브 치형부(188)의 일면에 경사진 차단 표면(138)이 형성되고, 말단면(136)으로부터 진행된다. 그러나, 말단면(136)은 슬라이딩 슬리브 치형부(118)의 단면적 총 면적의 적어도 50%를 포함한다.
차단 표면(138)은 서로 마주보는 슬라이딩 슬리브 치형부(118)의 면 상에 형성된다. 이러한 방식에서, 메싱 레인(140)은 치형부 말단(128)에서 인접한 두개의 슬라이딩 슬리브 치형부(118) 사이에 교대로 형성되거나, 또는 서로를 향하는 두개의 차단 표면(138)이 치형부 말단(128)에 제공된다.
메싱 레인(140)의 폭(d), 즉 치형부 말단(128) 영역에서의 슬라이딩 슬리브 치형부(118)의 측면 거리는 클러치 본체 치형부(120)의 말단면(134)의 직경으로 조절되며 약간 크게 선택되고, 따라서 메싱된 조건(도 5 및 도 6 참조)에서 가능한 한 작은 간격이 클러치 본체 치형부(120) 및 인접한 슬라이딩 슬리브 치형부(118) 사이에 존재한다.
도 4에 나타낸 상태에서, 슬라이딩 슬리브(112)에 의해 포함되는 시프팅 경로(S0)는 여전히 0과 동일하다. 슬라이딩 슬리브(112)가 축 방향(A)에서 축 방향 물리력(F)에 의해 클러치 본체를 향하는 방향으로 시프트되는 경우, 프리-싱크로나이저 유닛(126)은 싱크로나이저 링(122)에 작용하고, 클러치 본체(116)의 마찰 표면 상에서 가압한다. 이에 의해 싱크로나이저 링(122)은 이의 차단 위치에 구비된다. 슬라이딩 슬리브 치형부(118)는 싱크로나이저 링 치형부(124)를 가압하고, 속도 변경은 야기된다. 속도가 변경되면, 슬라이딩 슬리브(112)가 클러치 본체(116)의 방향으로 추가적인 축 방향 전진이 가능하다. 슬라이딩 슬리브 치형부(118)는 싱크로나이저 링 치형부(124) 사이의 공간을 따라 미끄러진다. 이러한 이동은 싱크로나이저 링 치형부(124)의 양측 상의 경사진 표면에 의해 지지되고, 이는 슬라이딩 슬리브 치형부(118) 상의 차단 표면(138)과 접촉하며 이에 따라 미끌어질 수 있어, 싱크로나이저 링 치형부(124)를 슬라이딩 슬리브 치형부(118) 사이의 공간으로 유도할 수 있다.
이러한 상태를 도 5에 나타낸다. 슬라이딩 슬리브(112)는 제1 시프팅 경로(S1)를 포함한다. 슬라이딩 슬리브(112)에서의 홈(132)은 프리-싱크로나이저 유닛(126)(도 4 내지 도 7의 하부에 각각 도시됨)의 볼 위로 미끄러진다.
도시된 실시예에서, 클러치 본체 및 슬라이딩 슬리브(112)의 말단면(134, 136)은 서로 직접 만나고, 따라서 슬라이딩 슬리브 치형부(118) 사이의 메싱 레인(140)으로 클러치 본체 치형부(120)의 메싱이 불가능하다.
이러한 경우에서, 클러치 본체와 슬라이딩 슬리브(112) 사이의 작은 속도 차이가 다시 형성되어야 한다. 원주 방향에서 오프셋(offset)이 제공되어야 하므로 속도 차이는 최소화될 수 있고, 이는 클러치 본체 치형부(120)의 말단면(134)이 슬라이딩 슬리브 치형부(118) 사이에서 메싱 레인(140)과 만나는 것을 보장한다.
속도 차이는 예를 들어, 변속기의 드래그 토크 또는 드라이브의 이완이 이용 될 수 있는 미리 결정된 시간 간격을 단순히 대기함으로써 이뤄질 수 있으며, 이는 자유-비행(free-flight) 단계에서, 싱크로나이저 링과 클러치 본체의 마찰 표면 사이의 접촉이 제거되는 경우 속도 차이를 야기한다. 물론, 클러치를 선택적으로 작동시키거나 또는 속도 차이(미도시)를 발생시키는 제어기(controller)를 제공하는 것도 가능하다.
원하는 위치에 도달하면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 슬라이딩 슬리브(112)는 축 방향 물리력(F)의 추가적인 적용에 의해 클러치 본체(116)로 밀릴 수 있으며, 여기서 슬라이딩 슬리브 치형부(118)는 클러치 본체 치형부(120) 사이에서 메싱되고, 클러치 본체 치형부(120)의 말단면(134)은 슬라이딩 슬리브 치형부(118) 사이에 놓이게 된다. 이러한 메싱은 슬라이딩 슬리브(S2)의 시프팅 경로에서 야기된다.
최대 시프팅 경로(SM)가 포함되는 경우, 완전히 메싱된 상태를 도 7에 나타낸다. 클러치 본체 치형부(120)는 슬라이딩 슬리브 치형부(118) 사이의 이들 최대 삽입 깊이에 놓인다.
도 9는 동기화 장치(200)의 제2 실시예를 나타내며, 차단 표면(138)으로부터 이격되어 마주보는 면 상에서의 각각의 슬라이딩 슬리브 치형부(218) 상에서 숄더(244)가 형성되고, 이는 최대 시프팅 경로(SM)로 클러치 본체 치형부(200)의 말단면(234)에 대해 정지 표면으로 작용한다. 이러한 실시예에서, 모든 제2 클러치 본체 치형부(220)는 마주보는 면 상에서 이를 지지하는 두개의 숄더(244)와 접촉하게 된다. 나머지 구성은 제1 실시 예와 동일하다.
전술한 실시예들로부터 이미 원칙적으로 알려진 구성 요소들에 대한 참조 번호들은 각각 100씩 증가된다. 이는 이하에서 설명되는 다른 실시예들에도 적용된다.
도 10은 동기화 장치(300)의 제3 실시예를 나타낸다. 제1 실시예와 대조적으로, 슬라이딩 슬리브(312)의 모든 제2 슬라이딩 슬리브 치형부(318)의 치형부 말단(328)는 이들 단면의 약 절반 이상의 말단면(336')으로 형성되고, 이는 축 방향(A)에서 중간 슬라이딩 슬리브 치형부(318)의 말단면(136'') 이상의 수 밀리미터로 돌출된다. 여기에서, 말단면(336')은 축 방향(A)과 실질적으로 수직으로 연장된다.
이러한 방식에서, 슬라이딩 슬리브 치형부(318)의 돌출 부분은 클러치 본체(316)의 클러치 본체 치형부(320) 사이에서 메싱을 단순화하는 캐칭 클로를 형성한다
돌출되는 말단면(136')을 갖는 슬라이딩 슬리브 치형부(318)에서의 차단 표면(338)은 나머지 슬라이딩 슬리브 치형부(318) 상에서의 차단 표면(338)과 동일한 축 방향 높이에서 시작한다.
클러치 본체(316) 및 싱크로나이저 링(322)은 제1 실시예와 동일하게 형성된다.
도 11은 동기화 장치(400)의 제4 실시예를 나타낸다. 여기서 클러치 본체 치형부(420) 각각의 말단면(434)은 편평하게 형성되지만, 축 방향(A)에 대해 약 80 - 89 °의 각도(α)로 경사지게 정렬된다. 각도(α)는 특히 84 - 89 °이다. 도시된 실시예에서, 모든 말단면(434)은 원주 방향에 대해 동일한 방향으로 기울어진다.
슬라이딩 슬리브(412) 및 싱크로나이저 링(422)은 제1 실시예와 유사하게 형성된다.
도 12는 동기화 장치(500)의 제5 실시예를 나타낸다. 여기서, 모든 클러치 본체 치형부(520)의 말단면(534)은 이들 외부 형태가 둥글게 되고 말단면(534)이 적어도 부분적으로 만곡되도록 연장되게 약간 크라운되게 설계된다. 그러나, 곡률(curvature)은 축 방향(A)에 대해 약 60 °의 각도를 유지하며, 메싱 보조물로서 작용하지 않지만, 마모를 감소시킨다.
슬라이딩 슬리브 치형부(518)의 치형부 말단(528) 각각은 차단 표면(538)으로부터 이격되어 마주보는 면 상에서 경사 표면(546)을 가지며, 차단 표면(538)보다 축 방향에 대해 작은 각으로 연장된다. 차단 표면(538)과 경사 표면(546) 사이에서 축 방향(A)과 수직으로 정렬된 말단면(536)이 제공된다.
도 13은 슬라이딩 슬리브 치형부(618)가 포인팅되게 형성된 동기화 장치(600)의 제6 실시예를 나타낸다. 경사 표면(646)은 차단 표면(638)과 직접적으로 인접한다. 이러한 실시예에서, 경사 표면(646)의 경사각은 차단 표면(638)의 경사각과 대략 동일하게 선택된다.
여기에서 경사 표면(646)은 싱크로나이저 링(622)에 대한 차단 표면으로 작용하고, 여기서 제1 실시예에서와 같이 싱크로나이저 링 치형부(624)의 두배의 개수로 제공된다.
여기서, 클러치 본체 치형부(620)의 치형부 말단(630)은 제1 실시예와 유사하게 형성된다.
기술된 개별 실시예의 특징은 당업자의 재량에 따라 서로 자유롭게 조합되거나 서로 교환될 수 있다.
설명된 동기화 장치(100 - 600)에서, 차단 기능은 메싱 기능으로부터 분리된다. 차단 목적을 위해, 통상적으로 알려진 바와 같이, 슬라이딩 슬리브 치형부(118 - 618)와 싱크로나이저 링 치형부(124) 사이에서 차단 표면(138)이 사용된다. 그러나, 슬라이딩 슬리브 치형부(118 - 418)의 포인팅을 갖는 메싱 구조는 크게 생략되고, 클러치 본체(116 - 616)에서의 클러치 본체 치형부(120 - 620)의 포인팅은 완전히 생략되며, 클러치 본체 치형부(120 - 620) 및 슬라이딩 슬리브 치형부(118 - 518)는 실질적으로 클로로 디자인될 수 있다.
종래의 동기화 장치(10)가 시프팅된 상태로 유지되는 것과 비교하여, 중첩의 경우에서 축 방향 설치 공간(installation space)은 약 2 mm로 감소될 수 있다. 일반적인 변속 레이아웃에서, 이는 총 변속 길이의 감소를 최대 8 mm까지 제공한다.
슬라이딩 슬리브(112 - 612)의 시프팅 경로(SM)는 또한 포인팅으로 인해 절약된 축 방향 설치 공간에 의해 감소된다. 선택적으로, 슬라이딩 슬리브(112 - 612)와 클러치 본체(116 - 616)의 치형부의 더 큰 중첩은 축 방향 설치 공간을 동일하게 유지하면서 이러한 방식으로 이뤄질 수 있다.

Claims (18)

  1. 복수 개의 슬라이딩 슬리브 치형부(118 - 618)를 갖는 내부 치형부를 포함하는 슬라이딩 슬리브(112 - 612), 상기 슬라이딩 슬리브(112 - 612)의 내부 치형부가 맞물리는 복수 개의 클러치 본체 치형부(120 - 620)를 갖는 외부 치형부를 갖는 기어 휠의 클러치 본체 및 상기 슬라이딩 슬리브(112 - 612)의 축 방향 이동을 차단할 수 있는 동기화 유닛을 포함하고, 여기서, 상기 클러치 본체 치형부(120 - 620)는 상기 슬라이딩 슬리브 치형부(118 - 618)와 인접한 축 방향 치형부 말단(130 - 630)에서 메싱 베벨(meshing bevel) 없이 형성되는 것을 특징으로 하는 수동 변속기용 동기화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬라이딩 슬리브 치형부(118 - 518) 각각의 치형부 말단(128 - 528)은 실질적으로 편평하고 축 방향(A)과 수직으로 연장되는 말단면(136 - 536)을 갖는 것을 특징으로 하는 동기화 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 슬라이딩 슬리브 치형부(118 - 518) 및 상기 클러치 본체 치형부(120 - 620)는 클로(claw)로 형성되는 것을 특징으로 하는 동기화 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 슬리브 치형부(118 - 518)는 실질적으로 평편하고 축 방향(A)과 수직하게 연장되는 말단면(136 - 536)을 가지고, 상기 말단면(136 - 536)은 상기 슬라이딩 슬리브 치형부(118 - 518) 단면적의 적어도 50%에 이르는 것을 특징으로 하는 동기화 장치.
  5. 제1항 내지 제4항에 있어서,
    상기 치형부 말단(128 - 628)에서의 일면, 특히 정확하게 하나의 면에서 상기 슬라이딩 슬리브 치형부(118 - 618)의 적어도 일부는 상기 말단면(136 - 636)으로부터 진행되는 베벨된 차단 표면(138 - 638)을 가지는 것을 특징으로 하는 동기화 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 동기화 유닛은 상기 차단 표면(138 - 638)의 배열로 조절된 배열을 갖는 싱크로나이저 링 치형부(124 - 624)를 갖는 외부 치형부를 가지는 싱크로나이저 링(122 - 622)을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기화 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 인접한 슬라이딩 슬리브 치형부(118 - 618)에서의 차단 표면(138 - 638)은 상기 슬라이딩 슬리브 치형부(118 - 618)의 서로 다른 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 동기화 장치.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 슬리브 치형부(218)는 상기 차단 표면(238)과 마주보는 면 상에 숄더(shoulder, 244)를 갖는 것을 특징으로 하는 동기화 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클러치 본체 치형부(220)의 말단면(234)은 시프팅 이동의 엔드 스탑(end stop)으로 작용하고, 상기 슬라이딩 슬리브 치형부에 형성되는 숄더(244)와 접촉하는 것을 특징으로 하는 동기화 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동기화 유닛은 상기 슬라이딩 슬리브(112 - 612)의 축 방향 이동의 차단이 정해진 최대 물리력을 초과하면 제거되게 형성되는 것을 특징으로 하는 동기화 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모든 클러치 본체 치형부(120 - 620)는 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 동기화 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모든 클러치 본체 치형부(120 - 620)는 축 방향(A)에서 동일한 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 동기화 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모든 슬라이딩 슬리브 치형부(118; 218; 418; 518; 618)는 축 방향(A)에서 동일한 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 동기화 장치.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일부 슬라이딩 슬리브 치형부(318)의 치형부 말단(328)은 축 방향(A)에서 중간 슬라이딩 슬리브 치형부(318)의 말단면(136'') 이상으로 도출되는 말단면(336')으로 형성되는 것을 특징으로 하는 동기화 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클러치 본체 치형부(420)의 말단면(434)은 축 방향(A)에 대해 약 80 - 89°의 각도(α)로 기울어져 배열되는 것을 특징으로 하는 동기화 장치.
  16. - 슬라이딩 슬리브(112 - 618) 및 클러치 본체(116 - 616)의 속도를 변경하는 단계,
    - 상기 클러치 본체(116 - 616)에 대해 상기 슬라이딩 슬리브의 축 방향 물리력(F)을 형성시키는 단계,
    - 상기 슬라이딩 슬리브(112 - 612) 및 상기 클러치 본체(116 - 616) 사이의 속도 차이를 제공하여 상기 슬라이딩 슬리브 치형부(118 - 618) 및 상기 클러치 본체 치형부(120 - 620)가 서로를 따라 미끌어지게 하는 단계,
    - 상기 클러치 본체 치형부(120 - 620) 사이에서 상기 슬라이딩 슬리브 치형부(118 - 618)를 메싱(meshing)하는 단계를 포함하는, 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 동기화 장치로 변속기를 시프팅하기 위한 동기화 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 속도 차이를 제공하는 것은 변속기의 드래그 토크(drag torque), 클러치의 드래그 토크, 구동 트레인의 이완 또는 클러치의 특별한 작동을 이용함으로써 나타나는 것을 특징으로 하는 동기화 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 메싱 작동은 성공적이지 못한 메싱 시도의 경우 미리 결정된 시간 간격 후 추가적인 메싱 시도를 시도하는 제어 유닛에 의해 모니터되는 것을 특징으로 하는 동기화 방법.
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