KR100354141B1 - 수동 변속기의 동기 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수동 변속기에 구비되는 동기 장치에 관한 것으로서, 특히 주축에 결합된 허브 기어와, 상기 허브 기어의 측면에서 주축상에 설치되는 동시에 허브기어 쪽에 클러치 기어가 형성된 스피드 기어와, 상기 허브 기어의 바깥쪽 둘레에 결합되어 기어 변속시에 축방향으로 이동되면서 상기 클러치 기어에 치합되는 슬리브가 포함된 수동 변속기의 동기 장치에 있어서, 상기 슬리브는 상기 허브 기어의 바깥쪽 둘레에 결합되어 기어 변속시에 축방향으로 이동되면서 상기 클러치 기어에 치합되는 이너 슬리브와, 상기 이너 슬리브의 바깥쪽 둘레에 위치되는 동시에 운전자의 변속 조작력을 전달받아 축방향으로 이동되는 아우터 슬리브와, 상기 이너 슬리브와 아우터 슬리브 사이에 설치되어 상기 이너 슬리브가 아우터 슬리브를 따라 동시에 이동토록 하는 동시에 완충 작용을 하는 완충연동수단을 포함한 것을 특징으로 함으로써, 변속 조작감 및 변속기의 내구성이 향상되도록 한 수동 변속기의 동기 장치에 관한 것이다.

Description

수동 변속기의 동기 장치{Synchronizer for Manual Transmission}
본 발명은 수동 변속기에 구비되는 동기 장치에 관한 것으로서, 특히 시프트 포크에 의해 축방향으로 이동되는 슬리브를 분리하여 구성함으로써 변속 조작감이 향상됨과 아울러 변속기의 내구성이 향상되도록 한 수동 변속기의 동기 장치에 관한 것이다.
수동 변속기의 동기 장치는 구동측 기어와 피동측 기어의 맞물림시에 상기 두 기어의 회전 속도를 동기시킨 후 기어가 서로 치합되도록 함으로써 부드러운 기어의 치합으로 변속충격을 방지하는 역할을 하게 된다.
이와 같은 수동 변속기의 동기 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 운전자의 변속레버 조작력이 시프트 포크(3)를 통해 슬리브(4)에 제공되면, 상기 슬리브(4)는 주축(1)에 장착된 허브 기어(2)의 바깥 측에서 슬라이딩되면서 싱크로나이저 키(8)를 이동시키고, 이렇게 이동되는 싱크로나이저 키(8)는 싱크로나이저 링(7)에 압력을 제공하게 된다.
이때, 상기 싱크로나이저 링(7)은 스피드 기어(5)의 클러치 기어(6)와 원추 클러치로 결합되면서 허브 기어(2)와 스피드 기어(5)의 회전 속도차를 상쇄시키며 동기한다.
상기와 같이 동기되면 슬리브(4)가 더욱 이동되면서 클러치 기어(6)에 완전히 치합되어 허브 기어(2)와 클러치 기어(6)를 기계적으로 연결하므로써 변속 동력의 전달이 이루어지게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술의 수동 변속기의 동기 장치는 구성 부품 중의 일부 부품에 가공 불량이 있거나 비정상 마모 발생시, 또는 운전자의 변속 조작이 급하게 이루어질 경우에 기어 변속에 따른 동기 작동 과정에서 심한 소음 및 진동 등이 발생하여 변속기의 수명이 단축될 수 있으며, 아울러 슬리브(4)와 시프트 포크(3)를 통해 진동음 등이 운전자에게 그대로 전달되므로 변속 조작감이 나빠지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 시프트 포크에 의해 이동하는 슬리브를 이너 슬리브와 아우터 슬리브로 분리하여 구성함으로써 기어 변속시 변속 조작감을 부드럽게 하는 동시에 변속기의 내구성이 향상되도록 하는 수동 변속기의 동기 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명은 주축에 결합된 허브 기어와, 상기 허브 기어의 측면에서 주축상에 설치되는 동시에 허브기어 쪽에 클러치 기어가 형성된 스피드 기어와, 상기 허브 기어의 의 바깥쪽 둘레에 결합되어 기어 변속시에 축방향으로 이동되면서 상기 클러치 기어에 치합되는 이너 슬리브와,와, 상기 이너 슬리브의 바깥쪽 둘레에 위치되는 동시에 운전자의 변속 조작력을 전달받아 축방향으로 이동되는 아우터 슬리브와, 상기 이너 슬리브와 아우터 슬리브 사이에 설치되어 상기 이너 슬리브가 아우터 슬리브를 따라 동시에 이동토록 하는 동시에 완충 작용을 하는 완충연동수단을 포함하는 수동 변속기의 동기 장치에 있어서; 상기 이너 슬리브와 아우터 슬리브는 축방향으로 상대 이동이 가능하도록 스플라인 결합됨과 아울러 복수개의 키홈과 홈부가 각각 형성되고; 상기 완충연동수단은 상기 이너 슬리브의 키홈에 삽입되어 상기 아우터 슬리브의 홈부에 밀착되는 연동키와, 상기 이너 슬리브의 양측에서 상기 연동키를 아우터 슬리브 방향으로 밀어주는 완충 스프링으로 구성된 것을 특징으로 한다.또, 상기 이너 슬리브와 아우터 슬리브는 축방향으로 상대 이동이 가능하도록 스플라인 결합됨과 아울러 복수개의 키홈과 홈부가 각각 형성되고; 상기 완충연동수단은 상기 이너 슬리브의 키홈에 삽입되어 상기 아우터 슬리브의 홈부에 결합되는 연동키와, 상기 이너 슬리브와 상기 연동키 사이에 설치되어 상기 연동키를 아우터 슬리브 방향으로 밀어주는 탄성 수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.또한, 상기 이너 슬리브와 아우터 슬리브는 축방향으로 상대 이동이 가능하도록 결합됨과 아울러 상호 결합면에 복수개의 키홈과 홈부가 각각 형성되고; 상기 완충연동수단은 상기 이너 슬리브의 키홈과 상기 아우터 슬리브의 홈부에 상부와 하부가 각각 삽입된 고무 탄성 부재인 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 기술에 의한 수동 변속기의 동기 장치가 도시된 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예의 구성 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 제2 실시예의 구성 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 제3 실시예의 구성 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
51 : 주축 52 : 허브 기어
55 : 스피드 기어 56 : 클러치 기어
57 : 싱크로 링 58 : 싱크로 키
59 : 키 스프링 60 : 슬리브
61 : 이너 슬리브 61c : 스플라인 치
61d : 키홈 65 : 아우터 슬리브
65a : 스플라인 치 65c : 홈부
69 : 시프트 포크 70 : 완충연동기구
71 : 연동키 71a : 잔등
71b : 턱부 75 : 완충 스프링
75' : 코일 스프링 70" : 고무탄성부재(완충연동기구)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 수동 변속기의 동기 장치가 도시된 제1 실시예의 단면도이다.
본 발명에 따른 제1 실시예의 동기 장치는 주축(51)에 스플라인 결합되어 주축(51)과 함께 회전되는 허브 기어(52)와, 상기 허브 기어(52)의 측면에서 상기 주축(51)상에 설치되어 변속 동력을 전달하는 스피드 기어(55)와, 상기 스피드 기어(55)의 측면에 설치되는 동시에 콘부(56a)가 형성된 클러치 기어(56)와, 상기 허브 기어(52)의 바깥쪽 둘레에 결합되어 축방향으로 이동되는 슬리브(60)와, 상기 슬리브(60)와 클러치 기어(56) 사이에 설치되어 슬리브(60) 이동시에 동기 작동이 시작되도록 마찰력을 제공하는 싱크로 링(57)으로 구성된다.
그리고, 상기 허브 기어(52)와 슬리브(60) 사이에는 상기 슬리브(60)가 이동될 때 상기 싱크로 링(57)을 클러치 기어(56)의 콘부(56a)에 밀착시키도록 하는 복수개의 싱크로 키(58)가 설치되고, 상기 싱크로 키(58)는 상기 슬리브(60)의 내측면에 밀착되도록 허브 기어(52)의 양측에 설치된 키 스프링(59)에 의해 탄성력을제공받게 된다.
특히 상기 슬리브(60)는 상기 허브 기어(52)에 스플라인 결합되어 기어 변속시에 축방향으로 이동되면서 상기 클러치 기어(56)에 치합되는 이너 슬리브(61)와, 상기 이너 슬리브(61)의 바깥쪽 둘레에 결합되는 동시에 시프트 포크(69)를 통해 운전자의 변속 조작력을 전달받아 상기 이너 슬리브(61)를 축방향으로 이동토록 하는 아우터 슬리브(65)와, 상기 이너 슬리브(61)와 아우터 슬리브(65) 사이에 설치되어 소정의 차이를 두고 동시에 이동토록 하는 완충연동기구(70)로 구성된다.
여기서 상기 이너 슬리브(61)는 내측 둘레면에 스플라인 치(61a)가 형성되어 상기 허브 기어(52)의 외측에 결합되는 동시에 싱크로 키(58)의 잔등과 결합되는 홈부(61b)가 형성된다.
또한, 상기 이너 슬리브(61)는 외측 둘레면에도 상기 아우터 슬리브(65)가 축방향으로 이동 가능하게 결합되도록 스플라인 치(61c)가 형성된다.
상기 아우터 슬리브(65)는 내측 둘레면에 상기 이너 슬리브(61)의 바깥쪽 스플라인 치(61c)와 결합되는 스플라인 치(65a)가 형성되고, 바깥쪽 둘레면에는 상기 시프트 포크(69)가 결합되도록 원주 방향으로 홈부(65b)가 형성된다.
그리고 상기 완충연동기구(70)는 상기 이너 슬리브(71)와 아우터 슬리브(75) 사이에 설치되어 함께 이동토록 하는 연동키(71)와, 상기 이너 슬리브(61)의 양측에서 상기 연동키(71)가 아우터 슬리브(65) 측에 밀착되도록 탄성력을 제공하는 완충 스프링(75)으로 구성된다.
상기 연동키(71)는 상기 싱크로 키(58)와 유사하게 소정 크기의 막대 모양으로 형성되고, 상면에는 상기 아우터 슬리브(65)와 결합될 수 있도록 완만한 경사로 돌출되어 있는 잔등(71a)이 형성되고, 밑면에는 상기 완충 스프링(75)이 안착되어 걸리도록 턱부(71b)가 형성된다.
여기서, 상기 완충 스프링(75)은 상기한 키 스프링(59)보다 탄성력이 크게 형성됨으로써 상기 아우터 슬리브(65)가 축방향으로 작동될 때 상기 이너 슬리브(61)도 함께 이동될 수 있도록 상기 연동키(71)에 탄성력을 제공한다.
이와 같은 완충연동기구(70)가 구비됨에 따라 상기 이너 슬리브(61)는 바깥쪽 둘레면에 상기 연동키(71)가 위치될 수 있도록 원주 방향으로 다수의 키홈(61d)이 형성되고, 상기 아우터 슬리브(65)에는 상기 연동키(71)의 잔등(71a)이 결합되는 홈부(65c)가 형성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 제1 실시예의 작동을 설명하면 다음과 같다.
운전자의 변속레버 조작력이 시프트 포크(69)를 통해 아우터 슬리브(65)에 제공되면, 상기 아우터 슬리브(65)는 한쪽 스피드 기어 방향으로 이동되고, 이때, 완충 스프링(75)에 의해 탄성력을 제공받는 연동키(71)도 동시에 아우터 슬리브(65) 방향으로 이동되면서 이너 슬리브(61)에 축방향 이동력을 제공하게 된다.
즉, 상기 아우터 슬리브(65)의 진행 방향 뒤쪽에 위치되는 완충 스프링(75)이 완충키(71)의 턱부(71b)에 걸리면서 연동키(71)와 함께 아우터 슬리브(65)의 진행 방향으로 이동되고, 이 완충 스프링(75)이 이너 슬리브(61)의 측면을 밀어줌으로써 이너 슬리브(61)도 아우터 슬리브(65)와 함께 동시에 이동하게 된다.
이후, 상기 아우터 슬리브(65)가 이너 슬리브(61)와 함께 주축(51)에 장착된 허브 기어(52)의 바깥 측에서 슬라이딩되면서 싱크로 키(58)를 이동시키고, 이렇게 이동되는 싱크로 키(58)는 싱크로 링(57)에 압력을 제공하게 된다.
이때, 상기 싱크로 링(57)은 클러치 기어(56)의 콘부(56a)에 결합되면서 허브 기어(52)와 스피드 기어(55)의 회전 속도차를 상쇄시키면서 동기 작동이 이루어지도록 한다.
상기와 같이 동기되면 이너 슬리브(61)가 더욱 이동되면서 클러치 기어(56)에 완전히 치합되어 허브 기어(52)와 클러치 기어(56)를 기계적으로 연결하므로써 기어 변속이 완료된다.
그리고, 상기와 같이 기어 변속을 실시한 다음, 기어 중립 위치로 전환할 때도 동일한 과정을 통해 아우터 슬리브(65)와 이너 슬리브(61)가 중립 위치로 이동하게 된다.
한편, 운전자가 급조작을 하여 기어 변속을 실시하게 되면, 상기 이너 슬리브(61)가 빠르게 싱크로 링(57)과 클러치 기어(56)에 치합되면서 일정 정도의 반발력이 발생하게 되는 데, 이때 아우터 슬리브(65)는 완충연동기구(70)를 통해 이너 슬리브(61)와 함께 작동되는 동시에 상대 미소 변위가 발생되고, 이후 완충 스프링(75)의 탄성력에 의해 연동키(71)가 아우터 슬리브(65)의 홈부(65c)에 삽입되면서 정상 위치를 찾게 됨에 따라 상기 아우터 슬리브(65)와 이너 슬리브(61) 사이의 미소 변위는 다시 원상태를 회복하게 된다.
따라서, 운전자가 급조작 또는 급변속을 실시하더라도 이때 발생되는 반발력이 이너 슬리브(61)와 아우터 슬리브(65) 사이의 미소한 상대 운동과 완충 스프링(75)의 충격 흡수력에 의해 반발력이 어느 정도 완화된 상태에서 운전자에게 전달됨으로써 변속 조작감이 그만큼 좋아지게 된다.
또한, 기어 변속시나 중립 상태 전환시에 상기 이너 슬리브(61)가 싱크로 링(57), 클러치 기어(56) 등에 치합되거나 해제될 때 시프트 포크(69)의 작동력이 아우터 슬리브(65) 및 완충연동기구(70)를 통해 이너 슬리브(61)에 전달되기 때문에 보다 부드러운 변속 작동이 가능해지고, 각 구성 부품간의 충돌이 완화됨으로써 동기 장치의 마모 발생을 줄일 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 수동 변속기의 동기 장치가 도시된 제2 실시예의 단면도이다.
본 발명에 따른 제2 실시예의 동기 장치는 상기한 제1 실시예의 구성과 완충연동기구(70')의 구성이 다르게 이루어진다.
상기 본 발명의 제1 실시 예에서는 연동키(71)에 탄성력을 제공하는 완충 스프링(75)이 이너 슬리브(61)의 양측에 장착되는 링 형상의 스프링으로 이루어져 있는 반면, 본 발명의 제2 실시 예에서는 연동 키(71')가 코일 스프링(75')으로 지지될 수 있도록 구성된다.
이너 슬리브(61')의 바깥 둘레측과 연동키(71')의 내측면에 상기 코일 스프링(75')이 삽입되어 장착될 수 있도록 다수개의 홈(61a')(71a')이 형성된다.
따라서, 아우터 슬리브(65')의 내측 둘레면에 밀착되는 연동키(71')는 이너 슬리브(61')의 홈(61a')에 장착된 코일 스프링(75')을 통해 탄성력을 제공받게 되고, 이와 같은 연동키(71')와 코일 스프링(75')은 기어 변속시나 중립 상태 전환시에 상기한 제1 실시예의 작동 설명과 같이 완충작용을 하게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 수동 변속기의 동기 장치가 도시된 제3 실시예의 단면도이다.
본 발명에 따른 제3 실시예의 완충연동기구(70")는 이너 슬리브(61")와 아우터 슬리브(65") 사이에 설치된 고무(rubber) 탄성부재로 이루어진다.
즉, 상기 완충연동기구(70")는 고무재와 같은 재질로 된 키 모양으로 이루어져 이너 슬리브(61")와 아우터 슬리브(65") 사이에 다수개 설치됨으로써 슬리브(60") 이동시에 발생될 수 있는 충격을 완화하게 된다.
여기서, 상기 고무탄성부재로 구성되는 완충연동기구(70")는 이너 슬리브(61")와 아우터 슬리브(65")에 내외측부분이 부착되게 구성될 수 있고, 도 4에서와 같이 이너 슬리브(61")와 아우터 슬리브(65")에 형성된 홈부(61a")(65a")에 끼워진 방식으로 구성될 수도 있다.
한편, 상기한 바와 같은 본 발명의 여러 실시 예는 싱크로 링이 하나로 이루어진 싱글콘 방식의 동기 장치에 적용된 것을 예시하였으나 슬리브의 축방향 이동에 따라 동기 작동 및 기어 변속이 이루어지도록 하는 다른 구조의 동기 장치에도용이하게 적용 가능할 것이다.
즉 본 발명은 싱크로 링(이너 링과 아우터 링)이 두 개인 더블콘 방식의 동기장치나, 싱크로 키가 설치되어 않은 키리스(Keyless) 방식의 동기 장치에도 용이하게 적용 가능할 것이다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명의 수동 변속기의 동기 장치는 슬리브를 이너 슬리브와 아우터 슬리브로 분리됨과 동시에 그 사이에 완충연동기구가 설치되어 구성됨으로써 기어 변속시나 중립 상태 전환시에 구성 부품간의 충돌을 완화시켜 부품의 내구성이 향상되도록 하는 이점을 제공한다.
또한, 본 발명은 운전자가 급조작하거나 급변속을 실시할 때도 완충연동기구 및 아우터 슬리브를 통해 충격이 완화된 상태로 운전자에게 전달됨으로써 운전자의 변속 조작감이 향상될 수 있게 하는 이점도 제공한다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 주축에 결합된 허브 기어와, 상기 허브 기어의 측면에서 주축상에 설치되는 동시에 허브기어 쪽에 클러치 기어가 형성된 스피드 기어와, 상기 허브 기어의 의 바깥쪽 둘레에 결합되어 기어 변속시에 축방향으로 이동되면서 상기 클러치 기어에 치합되는 이너 슬리브와,와, 상기 이너 슬리브의 바깥쪽 둘레에 위치되는 동시에 운전자의 변속 조작력을 전달받아 축방향으로 이동되는 아우터 슬리브와, 상기 이너 슬리브와 아우터 슬리브 사이에 설치되어 상기 이너 슬리브가 아우터 슬리브를 따라 동시에 이동토록 하는 동시에 완충 작용을 하는 완충연동수단을 포함하는 수동 변속기의 동기 장치에 있어서;
    상기 이너 슬리브와 아우터 슬리브는 축방향으로 상대 이동이 가능하도록 스플라인 결합됨과 아울러 복수개의 키홈과 홈부가 각각 형성되고; 상기 완충연동수단은 상기 이너 슬리브의 키홈에 삽입되어 상기 아우터 슬리브의 홈부에 밀착되는 연동키와, 상기 이너 슬리브의 양측에서 상기 연동키를 아우터 슬리브 방향으로 밀어주는 완충 스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 동기 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 완충 스프링은 원형 단면의 링 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 동기 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 연동키는 그 상면에 상기 아우터 슬리브의 홈부에 안착되도록 잔등이 돌출 형성되고, 내측 양단부에는 상기 완충 스프링이 걸리도록 턱부가 형성된 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 동기 장치.
  5. 주축에 결합된 허브 기어와, 상기 허브 기어의 측면에서 주축상에 설치되는 동시에 허브기어 쪽에 클러치 기어가 형성된 스피드 기어와, 상기 허브 기어의 의 바깥쪽 둘레에 결합되어 기어 변속시에 축방향으로 이동되면서 상기 클러치 기어에 치합되는 이너 슬리브와,와, 상기 이너 슬리브의 바깥쪽 둘레에 위치되는 동시에 운전자의 변속 조작력을 전달받아 축방향으로 이동되는 아우터 슬리브와, 상기 이너 슬리브와 아우터 슬리브 사이에 설치되어 상기 이너 슬리브가 아우터 슬리브를 따라 동시에 이동토록 하는 동시에 완충 작용을 하는 완충연동수단을 포함하는 수동 변속기의 동기 장치에 있어서;
    상기 이너 슬리브와 아우터 슬리브는 축방향으로 상대 이동이 가능하도록 스플라인 결합됨과 아울러 복수개의 키홈과 홈부가 각각 형성되고; 상기 완충연동수단은 상기 이너 슬리브의 키홈에 삽입되어 상기 아우터 슬리브의 홈부에 결합되는 연동키와, 상기 이너 슬리브와 상기 연동키 사이에 설치되어 상기 연동키를 아우터 슬리브 방향으로 밀어주는 탄성 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 동기 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 탄성 수단은 코일 스프링으로 이루어지고, 상기 이너 슬리브와 연동키에는 상기 코일 스프링의 양단부가 삽입되도록 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 동기 장치.
  7. 주축에 결합된 허브 기어와, 상기 허브 기어의 측면에서 주축상에 설치되는 동시에 허브기어 쪽에 클러치 기어가 형성된 스피드 기어와, 상기 허브 기어의 의 바깥쪽 둘레에 결합되어 기어 변속시에 축방향으로 이동되면서 상기 클러치 기어에 치합되는 이너 슬리브와,와, 상기 이너 슬리브의 바깥쪽 둘레에 위치되는 동시에 운전자의 변속 조작력을 전달받아 축방향으로 이동되는 아우터 슬리브와, 상기 이너 슬리브와 아우터 슬리브 사이에 설치되어 상기 이너 슬리브가 아우터 슬리브를 따라 동시에 이동토록 하는 동시에 완충 작용을 하는 완충연동수단을 포함하는 수동 변속기의 동기 장치에 있어서;
    상기 이너 슬리브와 아우터 슬리브는 축방향으로 상대 이동이 가능하도록 결합됨과 아울러 상호 결합면에 복수개의 키홈과 홈부가 각각 형성되고; 상기 완충연동수단은 상기 이너 슬리브의 키홈과 상기 아우터 슬리브의 홈부에 상부와 하부가 각각 삽입된 고무 탄성 부재인 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 동기 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고무탄성부재는 그 하부가 상기 이너 슬리브의 키홈에 고정되고, 상부가 상기 아우터 슬리브의 홈부에 끼워져서 미세한 상대운동이 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 수동 변속기의 동기 장치.
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