KR970006105Y1 - 자동차 변속기용 싱크로나이져 - Google Patents

Abstract

요약없슴

Description

자동차 변속기용 싱크로나이져

제1도는 종래의 키 타잎 싱크로나이져의 요부를 보인 설명도.

제2도는 종래의 핀 타잎 싱크로나이져의 요부를 보인 설명도.

제3도는 본 고안에 의한 싱크로나이져의 조립상태를 보이는 분리사시도.

제4도는 본 고안에 의한 싱크로나이져의 작동상태를 보인 것으로 (가)는 쉬프트 레버가 중립인 경우의 상태를 보인 종단면도이고, (나)는 쉬프트 레버에 의한 변속이 이루어진 상태를 보인 종단면도이다.

제5도 (가)는 마찰면(A)에 홈을 형성하고 상대 마찰면(B)의 표면에 몰리브텐을 이용하여 용사처리를 한 실시예를 보인 종단면도.

(나)는 마찰면(A)의 표면에 몰리브텐을 이용하여 용사처리를 하고 상대 마찰면(B)에 홈을 형성하여서 된 실시예를 보인 종단면도.

제6도는 본 고안에 의한 싱크로나이져 마찰 구조의 다른 실시예를 보인 것으로 몰리브덴 용사(鎔射:spraying)처리된 표면에 홈을 형성한 상태를 보인 종단면도.

제7도는 본 고안에 의한 복합소재로 된 싱크로나이져 마찰구조의 다른 실시예를 보인 종단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 도그클러치2 : 아우터링

3 : 환스프링4 : 출력축

5 : 입력축6 : 싱크로나이져 허브

7 : 슬리브A : 마찰면

B : 상대마찰면

본 고안은 자동차용 변속기에 사용되는 싱크로나이져에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 자동차에서 변속시에 싱크러나이져 허브 및 도그 클러치등에 존재하는 회전속도차를 제거함으로써 원활환 치합이 이루어지도록 하기 위하여 마찰 토오크를 발생시켜 회전속도차를 없앤후 포크로 이동되는 슬리브에 의하여 동력의 전달이 이루어지도록 하였던 것이다.

이러한 동기 동작을 위한 싱크로나이져는 주로 키 타입의 것과 핀 타입의 것이 사용되고 있다.

먼저, 제1도에서 키 타입의 싱크로나이져를 도시하였다.

이에서 볼수 있는 바와 같이 종래의 키 타입 싱크로나이져는 싱크로나이져 허브의 외주와 스플라인으로 체결된 슬리브의 후방에 인써어트키, 이와 연동되는 블록링 및 기어에 고정된 도그 클러치가 배열되어 있어서 트랜스미션의 쉬프트 레버를 조작함에 따라 블록링과 도그 클러치의 마찰면이 접찰되면서 마찰토오크를 발생시킴으로써 회전수가 일치되도록 하는 동기 성능을 얻을 수 있게 되는 것이다.

이러한 방식의 키 타입 싱크로나이져는 주축을 중심으로 볼때 마찰면이 도그클러치의 스플라인 부위보다 항상 낮은 위치에 있어 같은 크기의 반경 공간을 갖고 있는 핀타입의 싱크로나이져 보다 마찰 토오크가 월등히 적은 문제점이 있는 것이다.

또한 이러한 키 타입 싱크로나이져는 슬리브 양측에 인서어트키와 연동되는 블록링이 주측을 중심으로 허브아래의 외측 스플라인 아래 공간에 설치되므로 싱크로 나이져 폭은 핀타입 싱크로 나이져 보다 작게 설계할 수 있으나 블록링의 마찰면이 허브 외주 스플라인 아래공간 보다 더 아래로 내려가 위치하기 때문에 마찰 토오크 발생이 적어지는 단점이 있으며 블록링을 추가 사용하여야 하는 것이어서 제작비용을 앙등시키는 문제점이 있는 것이다.

아울러 제2도에 핀 타입의 싱크로나이져를 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이 핀 타입의 싱크로나이져는 싱크로나이져 허브와 스플라인으로 결합된 슬리브에 관통공을 형성하고 이러한 관통공에 핀을 끼우며 이러한 핀의 양단에는 이너링을 형성하여 변속기의 쉬프트 레버에 연동되는 포크가 작동되면서 슬리브가 이동되어 핀 단부의 이너링이 아우터링의 내벽에 접찰되어 마찰을 일으킴으로써 회전수가 동일하게 되도록 한 다음 슬리브가 도그 클러치와 싱크로나이져 허브간을 이어 동력 전달이 이루어지도록 하였던 것이다.

그러므로 핀의 양단부에 이너링과 아우터링을 설치하기 위한 추가적인 공간이 요구되므로 그 만큼 싱크로나이져의 전체폭이 넓어지고, 또한 이너링과 핀을 추가 사용하여야 하며 이 이너링을 핀의 양단에 고정시키기 위하여 리베트작업등의 추가제작 공정이 필요하게 되어 그 만큼 부품 및 제작비용이 상승되는 것이다.

그리고 운전자가 슬리브를 이동시키기 위한 운전력 전달체가 있어야 하며 아우터링과 기어를 연결하는 마찰력 전달체가 동기 장치 회전축방향으로 필요하게 되며 슬리브의 스프라인이 회전 반경 방향으로 핀의 위치보다 아래에 있어야 하는 구조로 되어 있어서 스플라인 피치원경이 작은 만큼 키타입과 동일한 엔진의 동력을 전달하기 위하여 스플라인의 치합 길이를 길게 하여야 하는 구조로 되어 있다.

따라서 핀 양단부에 이너링과 아우터링을 설치하기 위한 추가적인 공간뿐만 아니라 상기 운전력 전달체와 마찰력 전달체 추가 및 슬리브의 스플라인 치합 길이가 확장됨에 따라 동일 반경 방향공간을 갖는 키 타입에 비하여 마찰력은 크나 동기장치 전체폭이 커져야 하는 단점이 있는 것이다.

또한 상기 스플라인이 치합되는 길이가 확장됨에 따라 확장된 길이만큼 싱크로나이져를 조작하기 위한 조작길이가 연장되어야 하는 것이며, 따라서 동일마찰력을 갖는 싱크로나이져에 비하여 운전자가 조작하여야 하는 쉬프트 레버의 스토로크 및 조작력이 커져야 하는 문제점이 있는 것이다.

본 고안의 목적은 동일한 동기시간 조건 동안 쉬프트 레버의 스트로크를 짧게 하고 적은 힘으로 쉬프트 레버를 조작할 수 있도록 함으로써 조작상의 편의를 제공하도록 함에 있다.

아울러 본 고안에서는 마찰력을 획기적으로 향상시키기 위하여 슬리브의 외주면에 마찰면을 형성하여 줌으로써 주축의 중심과 최대한 먼 거리에서 마찰이 이루어지도록 하여 마찰력을 증가시킴과 동시에 동력 전달용 스플라인 피치원 반경(Pitch Circle Diameter)을 최대한 크게 할 수 있도록 배려함으로써 싱크로나이져의 폭을 줄임과 동시에 동기되는데 소요되는 시간, 조작에 필요한 조작력, 작동 스트로크등을 크게 감소시켜 향상된 성능의 변속기용 싱크로나이져를 제공할 수 있도록 함을 목적으로 하는 것으로 이를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도에 본 고안에 의한 자동차 변속기용 싱크로나이져의 구조를 분리사시도로 도시하였다.

이에는 출력축(4)에 스플라인 결합으로 끼워지는 싱크로나이져 허브(6)와 그 외주에 끼워지는 슬리브(7) 그리고 환스프링(3)에 의하여 결합되는 아우터링(2)과 도그 클러치(1)가 분리되어 도시되어 있다.

이러한 구조로된 본 고안의 구체적인 결합상태를 살펴보면 제4도 (가)로 도시된 바와같이 입력축(5)과 같은 동심상의 축에서 상대 회전운동이 가능한 기어에 의하여 회전되는 도그클러치(1)에 아우터링(2)을 끼우되 이들 사이에 환스프링(3)을 끼워 환스프링(3)과 아우터링(2)이 이동가능하도록 설치하고 아울러 출력축(4)과 스플라인 결합되어 동일한 회전속도로 회전하고 있는 싱크로나이져 허브(6) 외주의 스플라인과 치합되었으며 그 외주면에 마찰면(A)을 형성하고 변속시 슬라이딩이 가능하도록 가공되어 싱크로나이져 허브(6)와 같은 속도로 회전하고 있는 슬리브(7)를 끼우며 아우터링(2)의 상부 내면에 상대마찰면(B)을 형성하되 이들이 동일한 경사각도를 이루도록 하여서 된 것이다.

이와 같이 된 본 고안은 엔진에서 발생된 동력이 입력축(5) 및 부축을 통하여 출력축(4)과 서로 다른 상대속도로 공회전하고 있는 각 단 기어로 전달된다.

이때 같은 출력축(4)상에 공회전하고 있는 각단의 기어들은 출력축(4)과의 사이에 니들 베어링이 있으므로 출력축(4)의 회전속도와는 무관하게 기어 잇수비에 따라서 회전하고 있게 된다.

이러한 상태를 제4도 (가)로 보였으며 이때 변속조작을 하게 되면 쉬프트 레버에 의하여 습동된 슬리브(7)의 내면 스플라인이 싱크로나이져 허브(6)의 외주면에 형성된 스플라인과 기어에 결합된 도그 클러치(1)의 외주면 스플라인에 치합되었을시 비로서 운전자가 선택한 기어 동력을 출력축(4)에 전달하게 되는 것이나, 슬리브(7)의 회전속도 및 슬리브(7)와 치합되어야 할 도그 클러치(1)의 회전속도가 달라 원활한 변속을 위하여 슬리브(7)와 도그 클러치(1)간의 상대회전속도를 "0"으로 만들기 위하여 슬리브(7)가 아우터링(2) 측으로 이동하게 되는 것이다.

즉, 슬리브(7)가 일측으로 이동되면 그 외주면에 형성된 마찰면(A)이 아우터링(2)의 내주면과 닿아서 서로 축방향 반력을 갖게 되는 것이며, 이반력은 아우터링(2)과 도크 클러치(1)를 결합시키고 있는 환 스프링(3)의 탄력에 의하여 도그클러치(1)와 슬리브(7)간에 초기 동기 마찰력이 발생하게 되는 것이다.

그러므로 이러한 초기 동기 마찰력에 의하여 도그 클러치(1)와 아우터링(2)에는 회전 방향으로 작용, 반작용이 발생하여 슬리브(7)와 도그 클러치(1) 및 아우터링(2)간의 삼면 접촉이 발생하게 되는 것이다.

이러한 삼면접촉은 아우터링(2)이 상대속도가 "0"이 되는 완전 동기가 이루어질때까지 슬리브(7)의 스플라인이 도그클러치(1) 스플라인으로 진입됨을 막아주는 블록킹(blocking)을 유도하여 완전동기가 이루어진후 비로소 슬리브(7)와 도그클러치(1)의 스플라인 결합이 이루어지는 것이다.

이와 같이 마찰력에 의하여 슬리브(7)와 도크 클러치(1)의 회전속도가 동일하게 되면 쉬프트 레버의 조작에 의하여 슬리브(7) 내주면의 스플라인이 싱크로나이져 허브(6) 외주의 스플라인과 도그 클러치(1) 외주의 스플라인을 이어주게 되어 동력전달이 이루어지므로 변속이 완료되는 것이며 이러한 상태를 제4도 (나)로 도시하였다.

그리고 본 고안에서는 제5도 (가)로 보인 바와 같이 침탄 열처리된 마찰면(A) 홈(groove)을 형성하고 상대마찰면(B)에 몰리브덴등으로 용사처리하여 줌으로써 마찰계수를 증가시켜 마찰토오크를 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

또한 이와는 반대로 제5도 (나)로 보인 바와 같이 마찰면(A)에 몰리브덴등으로 용사처리하고 열처리된 상대마찰면(B)에 홈을 형성하여 줌으로써 마찰계수를 증가시켜 마찰토오크를 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

또한 제6도로 보인 바와 같이 마찰면(A) 또는 상대 마찰면(B)의 표면에 몰리브텐을 이용하여 용사처리를 하고 홈을 형성하는 경우에도 전술한 바와 같은 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그리고 본 고안에서는 전술한 바의 과정에서 질화 열처리방법이나 침탄 열처리 방법을 적용할 수 있음은 물론이며, 질화 열처리방법을 적용하는 경우에는 특히 변형을 최소화하여 형태의 안정화에 기여할 수 있게 되는 것이다.

아울러 제7도로 보인 바와 같이 슬리브를 예를 들면 동합금과 탄소강을 조합하여 제작할 수도 있으며 이러한 경우에는 홈이 형성되는 동합금 부위의 열처리를 배제할 수 있으므로 제작이 용이하게 되고 제조비용을 절감할 수도 있는 것이다.

이와 같이 하여 본 고안은 슬리브(7)의 외주면과 아우터링(2)의 내주면에 형성된 마찰면(A)과 상대마찰면(B)이 주축의 중심선상에서 가장 먼 위치에 배치되어 있으므로 마찰토오크를 최대화할 수 있게 되어 핀 타입 싱크로나이져와 동일하 마찰 토오크를 발생시킬 수 있게 되는 것이므로 싱크로나이져의 폭은 작으면서도 신속한 동기가 가능하여 동기성능을 향상시킬 수 있게 되는 것일뿐만 아니라, 핀타입 싱크로나이져와 같이 핀 및 핀의 양측에 마찰력을 부여하기 위한 이너링을 추가로 형성하지 않는 것이어서 그폭을 감소시켜 트랜스미션의 컴팩트화가 가능하게 되는 것이면서도 핀 및 이너링과 같은 별도의 부품이 불필요하고 또한 키타입 싱크로나이져와 같은 슬리브와 도그 클러치사이에 설치되는 블록링 및 인써어트 키가 불필요하게 되어 소요부품수를 줄일 수 있게 되어 제작비용을 절감할 수 있게 되는 것이다.

또한 본 고안에서는 동력 전달을 위한 싱크로나이져 허브(6)와 슬리브(7) 그리고 도그 클러치(1)의 스플라인 피치원 경(Pitch Cicle Diameter)을 최대한 크게 할 수 있도록 배려함으로써 싱크로나이져의 폭을 줄임과 동시에 작동 스크로크를 줄일 수 있어 동기되는데 소요되는 시간, 조작력을 크게 감소시켜 향상된 성능의 변속기용 싱크로나이져를 제공할 수 있도록 한 것이다.

Claims (3)

1. 입력축(5)과 같은 동심상의 축에서 상대 회전운동이 가능한 기어와 일체로 회전되는 도그 클러치(1)에 아우터링(2)을 끼우되, 이들 사이에 환스프링(3)을 끼워 환스프링(3)과 동시에 아우터링(2)이 이동가능하도록 설치하고, 아울러 출력축(4)과 스플라인 결합되어 동일한 회전속도로 회전하고 있는 싱크로나이져 허브(6)외주의 스플라인과 치합되었으며, 그 외주면에 마찰면(A)를 형성하고 변속시 슬라이딩이 가능하도록 가공되어 싱크로나이져 허브(6)와 같은 속도로 회전하고 있는 슬리브(7)를 끼우며, 아우터링(2)의 상부 내면에 상대 마찰면(B)을 형성하되, 이들이 동일한 경사각도를 이루도록 하여서 됨을 특징으로 하는 자동차 변속기용 싱크로나이져.
2. 제1항에 있어서,

   마찰면(A) 또는 상대마찰면(B)의 표면에 몰리브덴을 이용하여 용사처리를 하고 홈(GROOVE)을 형성하여서 됨을 특징으로 하는 자동차 변속기용 싱크로나이져.
3. 제1항에 있어서,

   마찰면(A) 또는 상대 마찰면(B)을 침탄 열처리된 복합소재로 구성하고 홈을 형성함을 특징으로 하는 자동차 변속기용 싱크로나이져.