KR101953028B1

KR101953028B1 - 수동변속기의 싱크로나이저 구조

Info

Publication number: KR101953028B1
Application number: KR1020170079033A
Authority: KR
Inventors: 김승현
Original assignee: 현대트랜시스 주식회사
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2019-02-27
Also published as: KR20190000119A

Abstract

본 발명은 수동변속기의 싱크로나이저 구조에 관한 것으로, 주축에 스플라인 결합되어 함께 회전하고, 외주면에 슬리브의 이동을 가이드하는 외주기어가 형성되되, 상기 싱크로나이저 링의 이탈을 방지하도록 허브슬롯이 형성된 싱크로나이저 허브, 및 상기 싱크로나이저 허브와 클러치 기어 사이에 위치되고 기어 변속시 상기 클러치 기어에 밀착되면서 동기 회전되도록 형성된 싱크로나이저 링을 포함하여 싱크로나이저 링의 러그가 싱크로나이저 허브의 허브슬롯에서 이탈되지 아니하여 드래그 현상의 발생을 감소시킴으로써 변속기의 동력 효율 및 변속 조작감을 향상시키는 효과가 있다.

Description

수동변속기의 싱크로나이저 구조 {SYNCHRONIZER STRUCTURE OF MANUAL TRANSMISSION}

본 발명은 수동변속기의 싱크로나이저 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주축으로부터 엔진의 동력을 전달받고, 슬리브의 이동을 통해 클러치기어와 동기화되면서 엔진의 동력을 클러치기어로 전달하는 수동변속기의 싱크로나이저 구조에 관한 것이다.

수동변속기에서 운전자가 변속게이트에 맞추어 기어 노브를 조작하면 변속기어의 동기화 과정을 거쳐 변속이 일어난다.

종래 싱크로메시 변속기어의 구조를 알 수 있다. 싱크로메시 변속기어는 엔진의 동력을 전달하는 주축, 주축의 외주면과 스플라인 결합하는 싱크로나이저 허브, 싱크로나이저 허브의 외주면에 끼워져 결합되는 싱크로나이저 플런저, 싱크로나이저 허브의 외주면과 스플라인 결합하는 슬리브, 및 싱크로나이저 허브와 축방향으로 연결되는 싱크로나이저 링을 포함한다.

수동변속기의 기어 레버가 당겨지면 슬리브가 싱크로나이저 링 쪽으로 이동하고, 슬리브가 싱크로나이저 링을 통과하여 클러치기어와 동기화된다. 그 결과 주축으로 전달된 엔진의 동력이 클러치기어로 전달된다.

한편, 도 1 및 도 2에는 종래의 싱크로메시 변속기어에서의 싱크로나이저 허브(10)와 싱크로나이저 링(20) 구조가 도시되어 있다.

종래의 싱크로나이저 허브(10)는 허브슬롯(11), 외주기어(12), 플런저홈(13) 및 내주기어(14)를 포함하고, 싱크로나이저 링(20)은 러그(21), 챔퍼(22) 및 챔퍼단(23)을 포함한다.

이때, 상기 싱크로나이저 허브(10)의 상기 허브슬롯(11)은 상기 외주기어(12)에서 반경방향 내측으로 인입되어 형성되되, 축방향 및 원주방향을 따라 평행한 면을 가지고 있다.

상기 싱크로나이저 링(20)의 외주면에서 반경방향 외측으로 상기 챔퍼단(23)이 돌출되어 형성되고, 상기 챔퍼단(23)에서 반경방향 외측으로 복수 개의 상기 챔퍼(22)가 돌출되어 형성되되, 상기 싱크로나이저 허브(10) 방향으로 뾰족하게 형성된다. 또한 상기 러그(21)는 상기 챔퍼단(23)에서 연장되어 형성되되, 상기 싱크로나이저 허브(10) 방향으로 돌출되어 형성된다.

그러므로, 종래의 싱크로나이저 구조에서는 슬리브(도면 미기재)가 중립에 위치한 경우에 상기 싱크로나이저 허브(10)와 클러치 기어(도면 미기재) 사이에 속도차가 발생되면 상기 러그(21)가 상기 허브슬롯(11)에서 빠져나가는 현상이 발생되고, 이에 의하여 드래그 현상이 발생되어 변속기의 동력 효율 및 변속 조작감을 저감시키게 된다.

따라서, 슬리브의 중립 시에 싱크로나이저 링이 싱크로나이저 허브에서 빠져나가는 현상을 방지시키는 싱크로나이저 구조를 개발할 필요가 있다.

대한민국등록특허공보 제10-1394838호(2014.05.07.)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 수동변속기의 싱크로나이저 구조가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로 싱크로나이저 링이 싱크로나이저 허브에서 이탈되는 것을 방지시키는 수동변속기의 싱크로나이저 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 수동변속기의 싱크로나이저 구조는 주축에 스플라인 결합되어 함께 회전하고, 외주면에 슬리브의 이동을 가이드하는 외주기어가 형성되되, 상기 싱크로나이저 링의 이탈을 방지하도록 허브슬롯이 형성된 싱크로나이저 허브, 및 상기 싱크로나이저 허브와 클러치 기어 사이에 위치되고 기어 변속시 상기 클러치 기어에 밀착되면서 동기 회전되도록 형성된 싱크로나이저 링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 허브슬롯은 상기 외주기어로부터 반경방향 내측으로 오목하게 인입되어 형성되되, 축 방향으로 경사면이 형성된 가이드테이퍼를 포함하는 것도 가능하다.

또한, 상기 싱크로나이저 링은 상기 허브슬롯에 결합되도록 외주면에 돌출되어 형성된 러그를 포함하는 것도 가능하다.

이때, 상기 러그는 상기 가이드테이퍼와 접촉되어 상기 싱크로나이저 허브의 중심쪽으로 이동되도록 경사면이 형성된 러그테이퍼를 포함하는 것도 가능하다.

한편, 상기 가이드테이퍼는 축 방향의 양측 단부의 간격이 좁아지도록 형성된 것도 가능하다.

또한, 상기 러그테이퍼는 상기 싱크로나이저 허브 방향으로 폭이 커지도록 경사면이 형성된 것도 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 수동변속기의 싱크로나이저 구조에 의하면, 싱크로나이저 링의 러그가 싱크로나이저 허브의 허브슬롯에서 이탈되지 아니하여 드래그 현상의 발생을 감소시킴으로써 변속기의 동력 효율 및 변속 조작감을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 종래의 수동변속기의 싱크로나이저 허브의 구조에 대한 부분사시도,
도 2는 종래의 수동변속기의 싱크로나이저 링의 구조에 대한 부분사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수동변속기의 싱크로나이저 구조에 대한 단면도,
도 4는 본 실시예에서 싱크로나이저 허브의 구조에 대한 부분사시도,
도 5는 본 실시예에서 싱크로나이저 링의 구조에 대한 부분사시도,
도 6은 본 발명의 싱크로나이저 구조의 사용상태를 표현하기 위하여, 싱크로나이저 허브의 허브슬롯과 싱크로나이저 링의 러그가 결합된 상태를 확대하여 그린 부분사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수동변속기의 싱크로나이저 구조는, 싱크로나이저 허브(100), 싱크로나이저 링(200), 슬리브(300), 클러치 기어(400) 및 플런저(500)를 포함한다.

이때, 상기 싱크로나이저 허브(100)는 주축(도면 미기재)에 스플라인 결합되고, 상기 싱크로나이저 허브(100)의 외주면에 상기 슬리브(300)가 축 방향으로 이동가능하게 결합되며, 상기 싱크로나이저 허브(100)의 축 방향 양측에 상기 싱크로나이저 링(200)이 배치되고, 상기 싱크로나이저 링(200)에서 상기 싱크로나이저 허브(100) 방향의 반대 방향으로 상기 클러치 기어(400)가 구비된다. 한편, 상기 플런저(500)는 상기 싱크로나이저 허브(100)에 반경 방향 내측으로 끼워져 결합된다.

도 4를 참조하면, 상기 싱크로나이저 허브(100)는 디스크 형태로 형성되고, 허브슬롯(110), 외주기어(120), 플런저홈(130) 및 내주기어(140)를 포함한다.

이때, 상기 싱크로나이저 허브(100)는 주축(도면 미기재)과 스플라인 결합되도록 내주면에 상기 내주기어(140)가 형성되고, 상기 슬리브(300)의 축 방향 이동을 가이드 하도록 외주면에 상기 외주기어(120)가 형성된다.

상기 허브슬롯(110)은 상기 싱크로나이저 허브(100)의 외주면으로부터 반경 방향 내측으로 오목하게 인입되어 형성되고, 가이드테이퍼(111)를 포함한다.

상기 가이드테이퍼(111)는 상기 허브슬롯(110)의 측벽에 형성되고, 축 방향을 따라 형성된 경사면의 형태를 갖고, 축 방향의 양측 단부의 간격이 좁아지도록 형성된다.

즉, 상기 허브슬롯(110)은 축방향으로는 중심부의 간격이 가장 넓고 축 방향을 따라 양측 단부로 갈수록 간격이 좁아지는 측벽을 가지고, 반경 방향으로는 오목하게 형성된 홈의 형태이다.

상기 플런저홈(130)은 상기 플런저(500)가 끼워져 결합되도록 상기 허브슬롯(110)의 반경방향 내측 단부에서 더욱 내측으로 오목하게 인입되어 형성된다. 한편, 상기 플런저홈(130)의 직경은 상기 허브슬롯(110)의 직경보다 작게 형성된다.

도 5를 참조하면, 상기 싱크로나이저 링(200)은 러그(210), 챔퍼(220) 및 챔퍼단(230)을 포함한다.

이때, 상기 싱크로나이저 링(200)의 외주면에서 반경 방향 외측으로 상기 챔퍼단(230)가 돌출되어 형성되고, 상기 챔퍼단(230)에서 반경 방향 외측으로 복수 개의 상기 챔퍼(220)가 돌출되어 형성되되, 상기 챔퍼(220)는 상기 싱크로나이저 허브(100) 방향으로 뾰족하게 형성된다.

상기 러그(210)는 상기 싱크로나이저 링(200)의 외주면에서 반경 방향 외측으로 돌출되어 형성된다. 이때, 상기 러그(210)는 상기 클러치 기어(400) 측 단부에서 상기 싱크로나이저 허브(100) 방향으로 점차 폭이 커지도록 형성되고, 반경 방향 외측으로 노출된 양측 모서리가 깎여 양쪽 측벽과 연결되면서 러그테이퍼(211)가 형성된다.

도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수동변속기의 싱크로나이저 구조의 기능 및 효과에 대하여 설명하면, 상기 슬리브(300)가 중립에 위치한 경우에 상기 싱크로나이저 허브(100)와 상기 클러치 기어(400) 사이에 속도차가 발생되면 상기 러그(210)가 상기 허브슬롯(110)의 측벽을 가압하는 힘(F)이 발생하게 된다.

이때, 상기 러그(210)의 상기 러그테이퍼(211)와 상기 허브슬롯(110)의 상기 가이드테이퍼(111)에는 경사가 형성되어 있으므로, 상기 러그(210)가 상기 허브슬롯(110)을 누르는 힘(F)은 경사의 각도(θ)에 따라서 경사를 누르는 힘(F₁=Fcosθ)과 경사를 따라 이동하는 힘(F₂=Fsinθ)으로 나누어진다.

그 결과, 경사를 따라 이동하는 힘(F₂=Fsinθ)에 의하여 상기 러그(210)는 상기 플런저(500) 방향으로 이동되므로, 상기 러그(210)와 일체로 형성된 상기 싱크로나이저 링(200)은 상기 싱크로나이저 허브(100)에서 이탈되지 않고 일정한 위치를 유지하게 된다.

그러므로, 본 발명에 의하면, 상기 허브슬롯(110)에는 상기 가이드테이퍼(111)이 형성되고, 상기 러그(210)에는 러그테이퍼(211)가 형성되어, 상기 슬리브(300)가 중립에 위치한 경우에도 상기 싱크로나이저 링(200)이 상기 싱크로나이저 허브(100)로부터 벌어지지 않도록 이동방향을 가이드한다. 그 결과 상기 싱크로나이저 링(200)이 상기 싱크로나이저 허브(100)로부터 벌어질 경우 상기 클러치 기어(400)와 마찰되어 드래그 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있고, 드래그 현상의 발생 감소로 변속기의 동력 효율 및 변속 조작감을 향상시킬 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100 : 싱크로나이저 허브
110 : 허브슬롯
111 : 가이드테이퍼
120 : 외주기어
130 : 플런저홈
140 : 내주기어
200 : 싱크로나이저 링
210 : 러그
211 : 러그테이퍼
220 : 챔퍼
230 : 챔퍼단
300 : 슬리브
400 : 클러치 기어
500 : 플런저

Claims

주축에 스플라인 결합되어 함께 회전하고, 외주면에 슬리브의 이동을 가이드하는 외주기어가 형성된 싱크로나이저 허브;
상기 싱크로나이저 허브와 클러치 기어 사이에 위치되고, 기어 변속시 상기 클러치 기어에 밀착되면서 동기 회전되도록 형성된 싱크로나이저 링; 및
상기 슬리브의 중립 상태에서 상기 싱크로나이저 허브와 상기 클러치 기어 사이에 속도차 발생시 상기 싱크로나이저 링이 이탈하는 현상을 방지하도록 상기 싱크로나이저 허브에 형성되고, 상기 외주기어로부터 반경방향 내측으로 오목하게 인입되어 형성되되 축 방향으로 경사면이 형성된 가이드테이퍼를 포함하는 허브슬롯;
을 포함하는 수동변속기의 싱크로나이저 구조.
삭제
제1항에 있어서,
상기 싱크로나이저 링은,
상기 허브슬롯에 결합되도록 외주면에 돌출되어 형성된 러그;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 싱크로나이저 구조.
제3항에 있어서,
상기 러그는,
상기 가이드테이퍼와 접촉되어 상기 싱크로나이저 허브의 중심쪽으로 이동되도록 경사면이 형성된 러그테이퍼;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 싱크로나이저 구조.
제1항에 있어서,
상기 가이드테이퍼는,
축 방향의 양측 단부의 간격이 좁아지도록 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 싱크로나이저 구조.
제4항에 있어서,
상기 러그테이퍼는,
상기 싱크로나이저 허브 방향으로 폭이 커지도록 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 싱크로나이저 구조.