KR20180043746A - 수동 트랜스미션을 위한 동기화기 유닛 및 수동 트랜스미션 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 자동차의 수동 트랜스미션을 위한 동기화기 유닛에 관한 것이며, 이러한 동기화기 유닛은 기어 샤프트(2)에 연결되어 그와 함께 공동으로 회전하도록 되어 있으며 원주 방향으로 연속적인 외부 투씽(toothing)(14)을 포함하는 허브(10), 축방향으로 변위하지만, 원주 방향으로 결합되어 상대 회전을 방지하도록 허브(10)의 외부 투씽(14) 상에 수용되는 슬라이딩 슬리브(16), 수동 트랜스미션의 속도 변경 기어(3, 4)로의 동기화기 링의 마찰 결합을 위해 바람직하게는 원뿔 형상의 마찰면을 포함하며 슬라이딩 슬리브(16)에 의해 작동되게 되어 있는 적어도 하나의 동기화기 링(50, 54; 70), 및 허브(10)의 외부 투씽(14)의 축방향 측에 배치되며 중립 위치에서 슬라이딩 슬리브(16)를 잠그도록 구성되는 스프링 링(22, 24)을 가지며, 스프링 링(22, 24)은 슬라이딩 슬리브(16)의 정면측(40)에 대항하여 정착하며 슬라이딩 슬리브(16)와 동기화기 링(50, 54; 70) 사이에 효과적으로 배치된다. 본 발명은 또한 이러한 타입의 적어도 하나의 동기화기 유닛(10, 16, 22, 24)을 갖는 차량을 위한 수동 트랜스미션에 관한 것이다.

Description

수동 트랜스미션을 위한 동기화기 유닛 및 수동 트랜스미션{SYNCHRONIZER UNIT FOR A MANUAL TRANSMISSION, AND MANUAL TRANSMISSION}

본 발명은 자동차의 수동 트랜스미션을 위한 동기화기 유닛과, 그러한 동기화기 유닛을 갖는 수동 트랜스미션에 관한 것이다.

특히 자동차에서 사용되는 현대의 수동 트랜스미션에서, 각각의 기어비 스텝은 2개의 메싱 기어휠(meshing gearwheels)에 의해 형성된다. 기어휠 중 하나는 기어 샤프트와의 조인트 회전을 위해 기어 샤프트 상에 배치되며, 다른 하나의 기어휠은 소위 가동(movable) 기어의 형태로 제2 기어 샤프트 상에 회전 가능하게 배치된다. 가동 기어는 그 후, 각각의 기어가 맞물릴 때 이 기어 샤프트와의 조인트 회전을 위해 이 기어 샤프트와 연결될 수 있다.

기어가 맞물릴 때, 동기화기 유닛은 가동 기어의 속도를 이것이 조인트 회전을 위해 결합될 기어 샤프트의 속도로 조정하는 역할을 한다.

동기화기 유닛의 특정 구성에 상관없이, 동기화 공정은 보통, 슬라이딩 슬리브(sliding sleeve)가 소위 사전-동기화 단계에서 기어를 시프트하기 위해 중립 포지션으로부터 움직일 때, 먼저 동기화기 링이 그와 관련된 마찰 표면에 대해 가압되도록 구성된다. 동기화기 링은, 슬라이딩 슬리브가 수용되는 허브와 함께 회전하며, 마찰 표면은 시프트될 변속 기어와 조인트 회전을 위해 연결된다. 마찰 토크는, 변속 기어의 속도가 동기화기 링의 속도로 조정되며 그에 따라 허브의 속도와 기어 샤프트의 속도로도 조정됨을 보장한다.

변속 기어 및 기어 샤프트의 속도가 조정되었으면, 슬라이딩 슬리브는 시프트될 수 있어서, 변속 기어는 슬라이딩 슬리브와 허브를 통한 조인트 회전을 위해 기어 샤프트에 결합된다.

그러한 동기화기 유닛의 일례가 "보르그-바르너 동기화(Borg-Warner synchronization)"로 알려져 있다.

본 발명의 목적은, 매우 작은 설치 공간에 의해, 특히 축방향으로 스스로를 구별케 하는 동기화기 유닛을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 기어 샤프트와 조인트 회전하기 위해 기어 샤프트에 연결되도록 되어 있으며 원주 방향으로 연속적인 외부 투싱(toothing)을 포함하는 허브, 축방향으로의 변위를 위해서이지만, 원주 방향으로 결합되어 상대 회전을 방지하기 위해 허브의 외부 투싱 상에 수용되는 슬라이딩 슬리브, 적어도 하나의 동기화기 링으로서, 수동 트랜스미션의 변속 기어로의 동기화기 링의 마찰 결합을 위해 바람직하게는 원뿔 형상인 마찰 표면을 포함하며, 슬라이딩 슬리브에 의해 작동되도록 되어 있는 적어도 하나의 동기화기 링, 및 허브의 외부 투싱의 축방향 측에 배치되며 슬라이딩 슬리브를 중립 포지션에 잠그도록 구성되는 스프링 링을 포함하며, 스프링 링은 슬라이딩 슬리브의 전면측에 대항하여 안착되며 슬라이딩 슬리브와 동기화기 링 사이에 동작적으로 배치되는 특히 자동차의 수동 트랜스미션을 위한 동기화기 유닛이 제공된다. 스프링 링은 여기서, 알려진 동기화기 유닛에서 슬라이딩 슬리브의 축방향 움직임을 동기화기 링에 전달하며 동기화기 링을 그에 관련되는 마찰 표면에 대항하여 가압하는 역할을 하는 스러스트 피스들과 유사한 사전-동기화기 요소로서 역할을 한다. 그러나 스프링 링이 슬라이딩 슬리브의 전면측의 영역에 위치지정되므로, 원주 방향으로 연속적이도록 허브의 외부 투싱을 설계할 수 있다. 이것은 허브의 강도와 외부 투싱의 성능을 증가시켜 토크를 전송한다. 이로 인해 허브는 축방향으로 더욱 콤팩트하게 되도록 구성될 수 있다.

이런 이유로, 용어, "슬라이딩 슬리브의 전면측"은 축방향으로 면하는 표면을 의미하는 것으로 이해된다. 관계되는 표면은, 반드시 축방향으로 외부로 가장 멀리 위치한 표면 중 하나일 필요는 없다. 이 표면은, 슬라이딩 슬리브의 중심축에 그러므로 기어 샤프트 중 하나의 중심 축에 수직으로 배향되는 표면일 필요는 없다.

본 발명에 따른 동기화기 유닛은 변속 기어당 하나의 단일 동기화기 링과 사용될 수 도 있다. 더 높은 토크가 동기화 동안 전송된다면, 멀티-표면 동기화기 링 조립체도 종래기술로부터 기본적으로 알려져있는 대로 사용될 수 있다.

바람직하게도, 스프링 링이 재성형된 판금 링이 된다. 이로 인해, 축방향으로 매우 작은 치수를 수반하는 원하는 스프링 속성이 실현될 수 있다. 특히, 실현될 수 있는 치수는, 와이어로 만들어진 스프링 링이 사용될 때 가능한 것보다 훨씬 더 작다.

스프링 링은 바람직하게는 원주 방향으로 중단되어, 방사 방향으로 탄성이 있다. 게다가, 이로 인해 조립은 더 용이하게 된다.

본 발명의 일 구성에 따라, 슬라이딩 슬리브의 중립 포지션에서, 스프링 링은 슬라이딩 슬리브의 내부 투싱에 대항하여, 바람직하게는 내부 투싱의 사전-동기화기 챔퍼(chamfer)에 대항하여 안착하도록 되어 있다. 이런 식으로, 스프링 링은 동기화기 링의 차단 투스들과 슬라이딩 슬리브 사이의 맞물림을 손상시키지 않을 것임을 보장한다. 스프링 링은 여기서 스러스트 피스와 유사한 사전-동기화기 요소로서 역할을 할 수 도 있다.

본 발명의 일 구성에 따라, 슬라이딩 슬리브의 내부 투싱은 원주 방향으로 연속적으로 되어 있다. 이러한 구성은 또한 토크를 허브로부터 슬라이딩 슬리브로 전달하는 성능을 증가시킨다.

본 발명의 일 구성에 따르면, 스프링 링은 다수의 가이드 스텝을 포함하며, 이 스텝에 의해 스프링 링은 허브에서 축방향으로 및 원주 방향으로 안내된다. 예컨대 원주 방향의 재성형된 가이드 칼라로서 또는 축방향으로 연장하는 가이드 탭으로서 형성되는 가이드 스텝은 스프링 링이 원심력 작용 하에서 원치 않는 방식으로 방사 방향으로 확장하는 것을 방지한다.

바람직하게도, 스프링 링은 2개 이상의 실질적으로 축방향으로 연장하는 스프링 섀클(shackle)을 포함하며, 그러한 스프링 섀클 각각은 허브에 제공되는 리세스에서 맞물린다. 스프링 섀클은 스프링 링이 원치 않는 방식으로 허브에 대해 회전하는 것을 방지한다.

스프링 섀클은 방사 방향 바깥쪽으로 구부려지거나 각이지는 부분을 포함할 수 있으며, 이 부분에 의해 스프링 링은 축방향으로 허브에 결합될 수 있다.

바람직하게도, 중립 포지션에서, 스프링 섀클은 허브의 스프링 링 홀딩 표면에 대항하여 안착하며, 스프링 링 홀딩 표면은 바람직하게는 리세스의 방사 방향 외부 측면 상에 배치되며 및/또는 바람직하게는 허브의 축방향 평면에 관하여 각을 이루고 연장한다. 이 구성에서, 스프링 섀클은 또한 스프링 링에 축방향으로 그 초기 포지션에서 작용하도록 역할을 하며, 스프링 링은 허브의 전면측에 대항하여 안착한다.

스프링 섀클은 축방향으로 스프링 링 홀딩 표면 뒤에서 맞물릴 수 있어서, 우수한 축방향 결합이 보장된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 허브의 축방향 반대 측면 상에 배치되는 2개의 스프링 링이 제공된다. 이로 인해 결국 2개의 변속 기어를 동기화하는데 사용되는 동기화기 유닛에서 대칭 구조를 얻게 된다.

스프링 링은 서로에 관하여 오프셋되어 배치될 수 있어서, 이들은 서로와 접촉하지 않는다. 그러므로 한 측면의 스프링 링으로부터 다른 한 측면의 스프링 링으로의 반응이나 피드백은 없다.

대안적으로, 축방향 반대 측면 상에 배치되는 스프링 링의 스프링 섀클이 쌍으로 서로에 대항하여 방사 방향으로 안착하게 될 수 도 있다. 이런 구성에서, 연합하여 2개의 스프링 링으로부터 형성된 조립체는 허브에 대해 제자리에 고정된다.

특히, 여기서 쌍으로 서로에 대항하여 안착하는 스프링 링은 축방향으로 서로의 뒤에서 맞물리게 된다. 이로 인해 결국 매우 간단한 조립체를 얻게 되며, 이는 2개의 스프링 링이 자동으로 서로와 잠기기 때문이다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 동기화기 링에는, 외부 윤곽 내에서 방사 방향으로 배치되는 인덱스 캠(index cams)이 제공되게 된다. 이러한 구성은, 원주 방향으로 충분히 폐쇄되는 허브의 투싱을 보장한다.

본 발명의 일 구성에 따르면, 허브가 인덱스 캠을 수용하기 위해 적어도 하나의 추가 리세스를 갖도록 되어서, 이들 캠은 원주 방향으로 허브에 관해 정밀하게 안내된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 동기화기 링과 추가 동기화기 링을 갖는 동기화기 조립체가 제공되며, 동기화기 링에는, 추가 동기화기 링에 장착되며 결합 연장부를 그 내부에 수용하는 리세스를 갖는 적어도 하나의 인덱스 캠이 제공된다. 이러한 구성은, 허브와 결합 링 사이에서 토크를 전달하는데 이용 가능한 마찰 표면의 크기를 증가시킨다.

바람직하게도, 추가 동기화기 링에는, 허브에 제공되는 포켓에 맞물리는 적어도 하나의 결합 캠이 제공된다. 이로 인해, 토크는, 동기화기 링에 작용하지 않고도, 사전-동기화 페이즈에서 추가 동기화기 링으로부터 허브로 직접 전달될 수 있다. 동기화기 링은 그러므로 최적으로 차단 포지션으로 회전할 수 있으며, 차단 포지션은 슬라이딩 슬리브가 시프트해 가는 것을 방지한다.

인덱스 캠이 맞물리는 리세스는 폐쇄된 포켓형 컷아웃으로서 구성될 수 있어서, 리세스의 강도는 증가한다.

본 발명은, 수반하는 도면에서 예시되는 여러 실시예를 참조하여 이하에서 기재될 것이다.
- 도 1은 도 5의 평면(I-I)을 따른 도해 단면에서의 본 발명에 따른 동기화기 유닛을 도시하는 도면이며, 이때 멀티-표면 동기화기 링 조립체가 도 1에 도시한 왼편 변속 기어의 동기화를 위해 도시되며, 하나의 단일 마찰 표면을 갖는 동기화기 링이 오른편 변속 기어의 동기화를 위해 도시된다.
- 도 2는 도 5의 평면(II-II)을 따른 단면에서의 도 1의 동기화기 유닛을 도시하는 도면이다.
- 도 3은 도 1의 동기화기 유닛의 분해도를 도시한다.
- 도 4는 도 1의 동기화기 유닛에서 사용되며 2개의 스프링 링을 갖는 허브의 분해도를 도시한다.
- 도 5는, 도 1의 동기화 유닛에 사용되며 스프링 링이 그에 부착된 상태의 허브의 평면도를 도시한다.
- 도 6은, 서로에게 장착된 상태에서의 도 4의 2개의 스프링 링을 도시하는 도면이다.
- 도 7은 도 4의 스프링 링 중 하나의 사시도를 도시한다.
- 도 8은 도 4의 허브의 평면도를 도시한다.
- 도 9는 허브의 사시도를 도시한다.
- 도 10은, 도 1의 동기화기 유닛에 사용되며 2개의 스프링 링이 그에 부착되는 상태의 슬라이딩 슬리브의 사시도를 도시한다.
- 도 11은, 도 10의 슬라이딩 슬리브의 내부 투싱의 확대한 사시도를 도시한다.
- 도 12는, 도 1의 단면도에 대응하는 단면도로 제1 변형 실시예에 따른 동기화기 유닛을 도시하는 도면이다.
- 도 13은 제1 변형 실시예에서 사용되는 동기화기 조립체의 사시도를 도시한다.
- 도 14는 중립 포지션에서의 도 12의 동기화기 유닛의 평면도를 도시한다.
- 도 15는 사전-동기화 포지션에서의 도 12의 동기화기 유닛의 평면도를 도시한다.
- 도 16은 차단 포지션에서의 도 12의 동기화기 유닛의 평면도를 도시한다.
- 도 17은 제2 변형 실시예에 따른 동기화기 유닛에 대한 동기화기 조립체의 사시도를 도시한다.
- 도 18은 제2 변형 실시예에 따른 동기화기 유닛의 허브와 함께 도 17의 동기화기 조립체의 분해 사시도를 도시한다.
- 도 19는 중립 포지션에서의 도 18의 동기화기 유닛의 평면도를 도시한다.
- 도 20은 사전-동기화 포지션에서의 도 18의 동기화기 유닛의 평면도를 도시한다.
- 도 21은 제2 실시예에 따른 스프링 링이 부착된 허브의 절개 단면도를 도시한다.
- 도 22는 도 21의 스프링 링을 갖는 허브를 사시도로 도시한다.
- 도 23은 제2 실시예에 사용되는 스프링 링의 사시도를 도시한다.

본 발명의 제1 실시예는 도 1 내지 도 11을 참조하여 이하에서 기재될 것이다.

도 1 및 도 2는 그 위에 배치되는 가동 기어 형태의 2개의 변속 기어(3, 4)를 갖는 기어 샤프트(2)를 도시한다. 적절한 기어를 시프트하기 위해, 이들 기어는 기어 샤프트(2)와 조인트 회전하기 위해 그에 연결될 수 있다. 조인트 회전을 위한 연결은 기어 샤프트(2)와의 조인트 회전을 위해 그에 배치되는 허브(10)에 의해 실현된다. 이를 위해, 기어 샤프트(2)에는 그 위에 장착되는 허브(10)를 갖는 기어 샤프트 투싱(5)이 제공되어, 원주 방향으로 상대 회전을 방지하며 축방향으로 고정된다.

허브(10)는, 기어 샤프트(2)의 기어 샤프트 투싱(5)과 맞물리는 허브 투싱(12)이 제공되는 내부 표면을 갖는다. 허브(10)는 외부 투싱(14)이 제공되는 외부 표면을 갖는다.

외부 투싱(14)은 원주 방향으로 연속적이다. 이 문장에서, "원주 방향으로 연속적"이 의미하는 것은, 외부 투싱(14)이 중단되지 않고 임의의 추가 구성요소를 수용한다는 점이다. 일부 투스나 다른 투스가 아마도 상이한 기하학적 모양으로 형성되거나 함께 생략된다고 해도 이런 이유로 해롭지는 않다. 높은 토크를 전달하는 성능 면에서 결정적인 것은, 외부 투싱(14)을 나르는 소재 링이 투싱의 골지름(root diameter) 미만에서 연속적이라는 사실이다.

허브(10)의 외부 투싱(14) 상에는, 그 외측 상에 시프트 포크(shift fork) 그루브(18)가 제공되는 슬라이딩 슬리브(16)가 배치된다. (여기서 예시하지 않은) 시프트 포크로 인해 슬라이딩 슬리브(16)는 각각의 기어를 시프트하기 위해 축방향으로 조정될 수 있다(즉, 도 1 및 도 2와 관련하여, 변속 기어(3)와 기어를 맞물리도록 왼쪽으로, 그리고 변속 기어(4)와 기어를 맞물리도록 오른쪽으로).

그 내부 표면 상에서, 슬라이딩 슬리브(16)에는 내부 투싱(20)이 제공되거나, 허브(10)의 외부 투싱(14)에 적응되는 슬라이딩 슬리브 투싱이 제공되어, 슬라이딩 슬리브(16)는 원주 방향으로 허브(10)와 조인트 회전하기 위해 허브(10) 상에 수용되지만, 축방향으로 허브에 대해 변위될 수 도 있다.

허브(10)의 양 측 상에는, 각각의 스프링 링(22, 24)이 배치되며, 이러한 구성은 특히 도 6 및 도 7을 참조하여 상세하게 논의될 것이다.

각각의 스프링 링(22, 24)은 판금, 특히 스프링 강판으로 만든다. 수반되는 부품은 스탬프드-아웃(stamped-out) 굽힘 판금 부품이다.

각각의 스프링 링(22, 24)은 여기서 슬릿이 형성된다. 즉, 원주 방향으로 중단된다.

각각의 스프링 링은 다수의 가이드 스텝(26)을 포함하며, 이 스텝에 의해, 스프링 링은 허브(10)에서 축방향으로 그리고 원주 방향으로 안내된다. 도 6 및 도 7의 예시적인 실시예에서, 각각의 스프링 링(22, 24)에는 다수의 실질적으로 축방향으로 연장하는 가이드 탭(28)이 제공되며, 이러한 가이드 탭(28)은, 적절한 스프링 링으로의 전환과 함께, 각각의 가이드 스텝(26)을 형성한다.

게다가, 각각의 스프링 링(22, 24)에는 다수의 실질적으로 축방향으로 연장하는 스프링 섀클(30, 32)이 제공되며, 이러한 스프링 섀클은 허브(10)(도 8 및 도 9도 참조)에서 리세스(34)를 통해 연장하여 서로 스냅 연결된다.

각각의 스프링 링(22, 24)에는 여기서 하나의 장 스프링 섀클(30)과 하나의 단 스프링 섀클(32)이 제공되며, 이들 섀클은 서로 반대로 배치되며, 각각의 스프링 섀클은 방사 방향으로 약간 각이지거나 구부려져(구부려진 에지(36) 참조), 스프링 링(22, 24)이 허브(10)에 장착될 때 스프링 섀클(30, 32)은 서로에게 탄성적으로 잠긴다.

특히 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 스프링 링(22, 24)의 외부 직경은, 장착된 상태에서 스프링 링(22, 24)의 최대 직경이 허브(10)의 외부 투싱(14)의 팁(tip) 직경과 골직경 사이에 있도록 선택된다.

그 외부 직경 때문에, 스프링 링(22, 24)은 슬라이딩 슬리브의 전면측 반대편에 위치지정된다. 구체적으로, 슬라이딩 슬리브의 이 전면측은 복수의 사전-동기화기 챔퍼(40)에 의해 형성되며, 이러한 챔퍼는, 슬라이딩 슬리브(16)의 내부 투싱(20)의 개별 투스들(42)의 서로로부터 멀리 향하는 외부 측면 상에 형성된다. 방사 평면에 관련되므로, 사전-동기화기 챔퍼(40)는 여기서 경사지게 배향되어, 방사 방향으로 더 내부에 위치하는 사전-동기화기 챔퍼의 단부는 방사 방향 외부 단부보다는 슬라이딩 슬리브(16)의 중심 평면에 더 가깝게 된다.

장착된 상태에서, 스프링 링(22, 24)은 그러므로 슬라이딩 슬리브(16) 내에(즉, 축방향으로 그 길이를 한정하는 슬라이딩 슬리브의 섹션보다 그 중심 평면에 더 가까움), 게다가, 허브(10)의 축방향 전면측에 (이점은 특히 도 1 및 도 2에 볼 수 있음) 위치한다.

더 나아가, 슬라이딩 슬리브(16)에는, 스프링 링(22, 24) 각각에는 외부 구역에서 컷아웃(46)이 제공되는 영역에서 다수의 정지 투쓰들(44)(특히 도 10 참조)이 제공된다. 이것은 결국 정지 투쓰들(44)에 대해 유격을 초래한다. 정지 투쓰들(44)은 슬라이딩 슬리브(16)의 최대 축방향 시프팅 일주를 제한하는 역할을 한다.

변속 기어를 동기화하기 위해, 복수 부품 동기화기 조립체가 여기서 제공되며, 이 조립체는 외측 상에서 다수의 차단 투쓰들(52)이 제공되는 실제 동기화기 링(50)과, 추가 동기화기 링(54)을 포함한다. 이들 모두는 상대 회전을 방지하기 위해 원주 방향으로 허브(10)에 결합되며, 이는 이들이 허브(10)에 제공되는 리세스(34)에 맞물리는 다수의 인덱스 캠(56)을 갖기 때문이다(또한 도 1 참조). 인덱스 캠(56) 내에 제공되는 것은, 추가 동기화기 링(54)에 장착되는 결합 연장부(59)에 의해 캠에서 맞물리기 위한 리세스(57)이다.

리세스(57)는 여기서 일 측면 상에서 개방되는 컷아웃의 형태이다.

동기화기 링(50)과 추가 동기화기 링(54) 사이에 배치되는 것은 마찰 링(60)이며, 이 링은 결합 링(62)과 조인트 회전하기 위해 결합 링(62)에 연결된다(인덱스 캠(63)을 참조). 결합 링(62)은 변속 기어(3)와 조인트 회전하기 위해 변속 기어(3)에 연결되며, 마찰 표면(64)을 포함한다. 이런 식으로, 그 자체가 알려져 있는 멀티-표면 동기화 조립체가 형성된다.

변속 기어(4)의 측면 상에서, 하나의 단일 동기화기 링(70)이 배치되며, 이 링에는 또한 그 외측 상에 차단 투쓰들(52)이 제공된다. 그 내 측 상에서, 동기화기 링(70)은, 변속 기어(4)와 조인트 회전하기 위해 이 변속 기어에 연결되는 결합 링(62) 상에 제공되는 마찰 표면(64)과 협력한다.

동기화기 링(70)은 또한 허브(10)와 조인트 회전하기 위해 허브(10)에 연결된다. 이를 위해, 2개의 인덱스 캠(72)이 동기화기 링 상에 제공되어, 허브(10)의 2개의 리세스(74)를 통해 연장하며, 이러한 리세스는 직경 방향으로 서로 반대편에 있다.

동기화기 링(50, 54 및 70) 각각의 인덱스 캠(56, 72)은 방사 방향으로 내측에 배치되므로, 외부 투싱(40)의 영역에서 허브(10)를 약화시키거나 중단시킬 필요가 전혀 없다.

슬라이딩 슬리브(16)가 중립 포지션에 있을 때(도 1 및 도 2 참조), 즉 2개의 기어 중 어느 것도 시프트되지 않을 때, 이 슬라이딩 슬리브는, 사전-동기화기 챔퍼(40)가 스프링 링(22, 24)에 대항하여 안착함으로써 중심 포지션에 유지된다. 이 포지션에서, 동기화기 링은 허브(10)의 양 측면 상에 유격의 특성을 갖는다.

기어 중 하나(예컨대, 이 하나는 변속 기어(4)임)와 맞물리고자 할 때, 슬라이딩 슬리브(16)는 도 1 및 도 2에 도시한 그 포지션에 선행하는 축방향으로, 즉 이 예에서는 오른쪽으로 변위한다. 이 공정에서, 슬라이딩 슬리브(16)는 사전-동기화기 챔퍼(40)에 의해 축방향으로 스프링 링(24)을 끌고 가며, 스프링 링은 여기서 사전-동기화기 요소로서 동작하며 마찰 맞물림이 마찰 표면(64)에서 발생할 때까지 축방향으로 동기화기 링(70)에 동작한다. 스프링 링(24)은 이 움직임을 따를 수 있으며, 이는 그 스프링 섀클(30, 32)이 스프링 링(22)의 스프링 섀클(32, 30) 상에서 슬라이딩하기 때문이다.

마찰 표면(64) 상의 마찰 토크는 동기화기 링(70)이 그 자체가 알려진 방식으로 허브(10)에 대해 회전하게 하여, 그 차단 투쓰들(52)은 슬라이딩 슬리브(16)가 조기에 시프트해 버리는 것을 방지한다. 내부 투싱(20)의 투쓰들(42)의 투쓰 팁(43)이 원주 방향으로 동기화기 링의 차단 투쓰들(52)을 회전시킬 수 있어서, 슬라이딩 슬리브(16)가 축방향으로 멀리 시프트될 수 있어서 결합 링(62)의 결합 투싱(80)과 맞물리게 되는 것은 단지 변속 기어(4)의 속도가 기어 샤프트(2)의 속도에 충분히 근접했으며, (거의) 마찰 토크가 더 이상 동기화기 링(70)에 의해 전달되지 않아야 할 때이다.

시프트해 가는 공정에서, 스프링 링(기재한 예에서는 스프링 링(24))은 더 이상 슬라이딩 슬리브(16)의 축방향 움직임을 따를 수 없으며, 이는 이들 스프링 링이 대응하는 동기화기 링에 의해 홀드되기 때문이다. 그 경사 배향으로 인해, 사전-동기화기 챔퍼(40)는 그 후 스프링 링이 방사상 내부로 움직이게 하여, 슬라이딩 슬리브(16)의 추가 움직임을 방지하지 않는다. 스프링 링의 외부 둘레는 내부 투싱(20)의 투쓰들(42)의 톱 랜드(top land)에 대항하여 안착한다.

기어가 다시 풀리게 될 때, 슬라이딩 슬리브는, 스프링 링이 다시 허브에 대항하여 안착할 때까지, 각각의 스프링 링의 외부 둘레와 내부 투싱(20)의 투쓰들(42)의 톱 랜드 사이의 마찰로 인해, 각각의 스프링 링을 축방향으로 허브(10)를 향해 끌고 간다. 슬라이딩 슬리브가 충분한 정도로 시프트되자마자, 스프링 링은 사전-동기화기 챔퍼(40)를 통해 바깥쪽으로 슬라이딩하여, 스프링 링은 다시 그 원래의 넓은 형상을 갖는다. 슬라이딩 슬리브(16)는 다시 이제 그 중립 포지션에 고정된다.

도 12 내지 도 16은 제1 변형 실시예를 예시한다. 동일한 참조번호가 제1 실시예로부터 알려진 부품에 사용될 것이며, 이런 점에서, 앞선 논의를 참조한다.

도 1 내지 도 11에 도시한 실시예에서와 동일한 방식으로, 동기화기 링(50)과 추가 동기화기 링(54)을 포함하는 다수 부품 동기화기 조립체가 제1 변형 실시예에서 사용된다. 마찰 링(60)이 이들 링 사이에 배치된다.

도 1 내지 도 11에 도시된 실시예와, 도 12 내지 도 16에 따른 변형 실시예 사이의 차이점은, 변형 실시예에서, 다수의 결합 캠(90)이 추가 동기화기 링(54) 상에 제공된다는 점에 있다. 따라서, 다수의 포켓(92)이 허브(10) 상에 제공되며, 허브(10) 내로는 결합 캠(90)이 맞물려서, 토크가 허브(10)와 추가 동기화기 링(54) 사이에 전송될 수 있다.

도시한 예시적인 실시예에서, 4개의 결합 캠(90)과 그에 따라 허브(10)의 4개의 포켓(92)이 사용된다.

중립 포지션에서, 즉, 슬라이딩 슬리브(16)가 그 중심 포지션에 있을 때(도 12 참조), 동기화기 링(50)과 추가 동기화기 링(54)을 갖는 동기화기 조립체가 도 14에 도시한 포지션에 있으며, 여기서, 결합 캠(90)이 포켓(92)에 대략 중심에 배치되며, 인덱스 캠(56)은 리세스(34)에 대략 중심에 위치지정된다.

적절한 기어가 맞물리게 될 때, 동기화기 조립체는 축방향으로 변위되어, 마찰 표면(64)과의 마찰 맞물림이 발생한다. 결국, 먼저, 결합 캠(90)이 대응하는 포켓(92)의 가장자리에 대항하여 안착할 때까지(도 15 참조), 추가 동기화기 링(54)은 회전한다. 이 상태에서, 그러나 토크는 추가 동기화기 링(54)에 의해 동기화기 링(50)에 도입되지 않으며, 이는 인덱스 캠(56)의 구역에는 약간의 유격(S)이 있기 때문이다(도 13 참조). 이러한 구성을 또한 도 15에서 볼 수 있으며; 결합 연장부(59)가 인덱스 캠(56)의 그에 할당되는 리세스(57) 내에서 중심에 위치지정된다.

이로부터, 결합 링(62)에 의해 추가 동기화기 링(54)으로 마찰 표면(64)을 통해 전달되는 토크는 결합 캠(90)과 포켓(92)을 통해 허브(10)에 직접 전달됨을 알 수 있다.

슬라이딩 슬리브(16)가 동기화기 링(50)의 차단 투쓰들(52)에 대항하여 안착되자마자, 동기화기 링은 그 차단 포지션으로 회전하며(도 16 참조), 여기서 결합 연장부(59)는 인덱스 캠(56)의 각각의 리세스(57)의 가장자리에 대항하여 안착된다. 이러한 상태에서, 동기화기 링(50)은 마찰 토크의 일부분을 허브(10)와 결합 링(62) 사이에 전달한다.

이 상태로부터 진행하여, 추가 동기화 및 시프트해 가는 공정은 도 1 내지 도 11에 도시한 실시예에서와 동일한 방식으로 실현된다.

도 17 내지 도 20은 제2 변형 실시예를 도시한다. 동일한 참조번호를 제1 실시예와 제1 변형 실시예로부터 알려져 있는 부분에 대해 사용할 것이며, 이런 점에서 앞선 논의를 참조한다.

제1 변형 실시예 및 제1 실시예에서와 동일한 방식으로, 동기화기 링(50)과 추가 동기화기 링(54)을 포함하는 다수 부품 동기화기 조립체가 도 17 내지 도 20에 도시한 변형 실시예에서 사용된다. 마찰 링(60)이 이들 링 사이에 배치된다.

도 12 내지 도 16에 도시된 제1 변형 실시예와, 도 17 내지 도 20에 도시된 제2 변형 실시예 사이의 차이점은, 제2 변형 실시예에서, 각각의 인덱스 캠(56)에 제공되는 리세스(57)가, 한 측면 상에 개방되는 컷아웃 형태로 되어 있기보다는, 각각의 인덱스 캠(56)이 맞물리게 되는 폐쇄된 포켓의 형태로 실현된다는데 있다.

리세스(57)의 폐쇄된, 포켓 형태의 윤곽은 웹(57A)에 의해 얻으며, 이러한 웹(57A)은 방사 방향 내측 상에서 각각의 리세스(57)를 종결한다. 결국, 더 큰 세기를 달성한다.

도 21 내지 도 23은 제2 실시예를 예시한다. 여기서 제1 실시예와의 핵심적인 차이점은 2개의 스프링 링(22, 24)이 장착된 상태에서는 서로 맞물리지 않지만, 각각의 스프링 링(22, 24)이 다른 스프링 링(24, 22)과는 독립적으로 허브(10)에 장착된다는데 있다. 이를 위해, 각각의 스프링 링(22, 24)은, 횡단면에서 볼 때 매우 얕은 V자(특히 도 23 참조) 형상을 갖는 2개의 스프링 섀클(31)을 포함한다. 이 "V"자의 오목한 내표면은, 허브(10)의 리세스(74)의 방사 방향 외측 상에 형성되는 리세스(34)의 방사 방향 외측 상에 위치하는 스프링 링 홀딩 표면(98)에 대항하여 안착한다.

중립 포지션으로부터 시작하여, 슬라이딩 슬리브(16)가 변위되며, 스프링 링(22, 24)이 이 공정에서 축방향으로 끌려갈 때, 각각의 스프링 링(22, 24)의 스프링 섀클(31)이 스프링 링 홀딩 표면(98) 상에서 슬라이딩하며, 스프링 섀클(31)은 여기서 방사 방향 내부로 탄성적으로 움직인다. 이러한 구성은, 각각의 기어가 풀릴 때 스프링 링(22, 24)이 도 23에 도시한 초기 포지션으로 복귀하는 것을 보조하는 프리텐션(pretension)을 발생시킨다.

제1 실시예와 제2 실시예 사이의 추가 차이점은, 제2 실시예에서, 스프링 링이 축방향으로 및 원주 방향으로 허브(10)에서 제자리에 고정되게 하는 스텝(26)이 여기서는 원주 방향 가이드 칼라(29)에 의해 형성된다는데 있다.

Claims (23)

1. 특히 자동차의 수동 트랜스미션을 위한 동기화기 유닛으로서,
   기어 샤프트(2)와 조인트 회전하기 위해 상기 기어 샤프트(2)에 연결되도록 되어 있으며 원주 방향으로 연속적인 외부 투싱(toothing)(14)을 포함하는 허브(10), 축방향으로의 변위를 위해서이지만, 원주 방향으로 결합되어 상대 회전을 방지하기 위해 상기 허브(10)의 외부 투싱(14) 상에 수용되는 슬라이딩 슬리브(16), 적어도 하나의 동기화기 링(50, 54; 70)으로서, 상기 수동 트랜스미션의 변속 기어(3, 4)로의 상기 동기화기 링의 마찰 결합을 위해 바람직하게는 원뿔 형상인 마찰 표면을 포함하며, 상기 슬라이딩 슬리브(16)에 의해 작동되도록 되어 있는 적어도 하나의 동기화기 링(50, 54; 70), 및 상기 허브(10)의 외부 투싱(14)의 축방향 측에 배치되며 상기 슬라이딩 슬리브(16)를 중립 포지션에 잠그도록 구성되는 스프링 링(22, 24)을 포함하며, 상기 스프링 링(22, 24)은 상기 슬라이딩 슬리브(16)의 전면측(40)에 대항하여 안착되며 상기 슬라이딩 슬리브(16)와 상기 동기화기 링(50, 54; 70) 사이에 동작적으로 배치되는, 동기화기 유닛.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 스프링 링(22, 24)이 재성형된 판금 링인 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 스프링 링(22, 24)이 원주 방향으로 중단되는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 슬라이딩 슬리브(16)의 중립 포지션에서, 상기 스프링 링(22, 24)이 상기 슬라이딩 슬리브(16)의 내부 투싱(20)에 대항하여, 바람직하게는 상기 내부 투싱(20)의 사전-동기화기 챔퍼(chamfer)(40)에 대항하여 안착하는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 슬라이딩 슬리브(16)의 내부 투싱(20)이 원주 방향으로 연속적인 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 스프링 링(22, 24)이 사전-동기화기 요소로서 역할을 하는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 스프링 링(22, 24)이 적어도 하나의 가이드 스텝(26)을 포함하며, 상기 가이드 스텝(26)에 의해 상기 스프링 링(22, 24)이 상기 허브(10)에서 축방향으로 및 원주 방향으로 안내되는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 가이드 스텝(26)이 원주 방향의 재성형된 가이드 칼라(29)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
9. 청구항 7에 있어서, 상기 가이드 스텝(26)이 다수의 실질적으로 축방향으로 연장하는 가이드 탭(28)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
10. 청구항 1에 있어서, 상기 스프링 링(22, 24)이 2개 이상의 실질적으로 축방향으로 연장하는 스프링 섀클(shackle)(30, 32; 31)을 포함하며, 상기 스프링 섀클(30, 32; 31) 각각이 상기 허브(10)에 제공되는 리세스에서 맞물리는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 스프링 섀클(30, 32; 31)이 방사 방향 바깥쪽으로 구부려지거나 각이지는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
12. 청구항 10에 있어서, 상기 중립 포지션에서, 상기 스프링 섀클(31)이 상기 허브(10)의 스프링 링 홀딩 표면(98)에 대항하여 안착하며, 상기 스프링 링 홀딩 표면(98)이 바람직하게는 상기 리세스(34, 74)의 방사 방향 외부 측면 상에 배치되며 및/또는 바람직하게는 상기 허브(10)의 축방향 평면에 관하여 각을 이루고 연장하는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 스프링 섀클(31)이 축방향으로 상기 스프링 링 홀딩 표면(98) 뒤에서 맞물리는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
14. 청구항 1에 있어서, 상기 허브(10)의 축방향 반대 측면들 상에 배치되는 2개의 스프링 링(22, 24)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
15. 청구항 14에 있어서, 상기 2개의 스프링 링(22, 24)이 서로 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
16. 청구항 14에 있어서, 상기 허브(10)의 축방향 반대 측면들 상에 배치되는 상기 2개의 스프링 링(22, 24)의 스프링 섀클들이 쌍으로 서로에 대항하여 방사 방향으로 안착하는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
17. 청구항 16에 있어서, 쌍으로 서로에 대항하여 안착하는 상기 스프링 링(22, 24)이 축방향으로 서로의 뒤에서 맞물리는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
18. 청구항 1에 있어서, 상기 동기화기 링에, 외부 윤곽 내에서 방사 방향으로 배치되는 인덱스 캠(index cams)(56, 72)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
19. 청구항 18에 있어서, 상기 허브(10)가 상기 인덱스 캠을 수용하기 위한 적어도 하나의 추가 리세스(74)를 갖는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
20. 청구항 1에 있어서, 동기화기 링(50)과 추가 동기화기 링(54)을 갖는 동기화기 조립체가 제공되며, 상기 동기화기 링에는, 상기 추가 동기화기 링(54)에 장착되며 결합 연장부(59)를 그 내부에 수용하는 리세스(57)를 갖는 적어도 하나의 인덱스 캠(56)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
21. 청구항 20에 있어서, 상기 추가 동기화기 링(54)에, 상기 허브(10)에 제공되는 포켓(92)에 맞물리는 적어도 하나의 결합 캠(90)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
22. 청구항 20에 있어서, 상기 리세스가 폐쇄된 포켓으로서 구성되는 것을 특징으로 하는, 동기화기 유닛.
23. 청구항 1 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 기재된 적어도 하나의 동기화기 유닛(10, 16, 22, 24)을 포함하는 차량을 위한 수동 트랜스미션.

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