KR20040038196A - Key-Less Synchronizer of Manual Transmission - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수동변속기의 동기장치에 관한 것으로서, 특히 싱크로나이저 링의 랜드부를 클러치 기어의 랜드부에 음양 결합시키되, 상기 싱크로나이저 링의 랜드부의 폭이 인덱스량만큼 클러치 기어의 랜드부보다 좁게 형성된 수동변속기의 키리스 동기장치에 관한 것이다.The present invention relates to a synchronous device of a manual transmission. In particular, the land portion of the synchronizer ring is positively coupled to the land portion of the clutch gear, but the width of the land portion of the synchronizer ring is narrower than the land portion of the clutch gear by the index amount. A keyless synchronizer of a transmission.
도 1은 종래기술에 따른 수동변속기의 동기장치 반단면도이다.1 is a half cross-sectional view of a synchronizer of a manual transmission according to the prior art.
종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치는 주축(2)에 스플라인 결합되어 일체로 회전되는 허브(4)와, 상기 허브(4)의 외주면에 형성된 기어부(5)에 축방향으로 이동 가능하게 치합된 슬리브(6)와, 상기 허브(4)의 양측에 각각 설치되어 동기완료 후 상기 슬리브(6)와 선택적으로 치합되고 출력축과 기계적으로 연결된 스피드 기어(8)와 일체로 형성된 클러치 기어(10)와, 상기 클러치 기어(10)의 콘(11)에 마찰 가능하게 결합되어 상기 슬리브(6)의 이동시 축방향 작용력을 받으면 상기 클러치 기어(10)와 동기 작용을 행하는 싱크로나이저 링(12)과, 동기시 상기 싱크로나이저 링(12)의 동기 위치를 결정하는 싱크로나이저 키(14) 및 싱크로나이저 스프링(16)을 포함하여 구성된다.The synchronization device of the manual transmission according to the prior art is axially movable to the hub 4 which is splined to the main shaft 2 and integrally rotated, and the gear portion 5 formed on the outer circumferential surface of the hub 4. And a clutch gear 10 which is installed on both sides of the hub 4 and is integrally formed with the speed gear 8 which is selectively engaged with the sleeve 6 and mechanically connected to the output shaft after synchronization is completed. And a synchronizer ring 12 that is frictionally coupled to the cone 11 of the clutch gear 10 to perform synchronous action with the clutch gear 10 when the sleeve 6 receives an axial action force. And a synchronizer key 14 and a synchronizer spring 16 which determine the synchronizing position of the synchronizer ring 12 during synchronization.
상기 싱크로나이저 링(12)은 상기 싱크로나이저 키(14)가 축방향으로 삽입될 수 있도록 상기 허브(4) 측에 상기 싱크로나이저 키(14)보다 그 폭이 더 넓은 키홈(미도시)이 형성된다.The synchronizer ring 12 is formed with a key groove (not shown) that is wider than the synchronizer key 14 on the hub 4 side so that the synchronizer key 14 can be inserted in the axial direction. do.
상기 싱크로나이저 키(14)는 상기 허브(4)의 외주면에 형성된 키홈(미도시)에 축방향으로 이동 가능하게 삽입되고, 상기 슬리브(6)와 함께 축방향으로 이동될 수 있도록 외측면에 상기 싱크로나이저 스프링(16)에 의해 상기 슬리브(6)의 내주면에 형성된 키홈(6a)에 압입되는 돌기(14a)가 형성된다.The synchronizer key 14 is axially movable in a key groove (not shown) formed in the outer circumferential surface of the hub 4, and the outer side of the synchronizer key 14 is axially moved together with the sleeve 6. A projection 14a is formed by the synchronizer spring 16 to be pressed into the key groove 6a formed on the inner circumferential surface of the sleeve 6.
상기와 같이 구성된 종래 기술의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the prior art configured as described above are as follows.
변속 조작에 따라 슬리브(6)가 축방향으로 이동되면, 동기 초기시 상기 슬리브(6)와 함께 싱크로나이저 키(14)가 이동되어 상기 싱크로나이저 링(12)의 키홈(12a)에 삽입되면서 상기 싱크로나이저 링(12)을 클러치 기어(10) 측으로 밀착시키고, 상기 싱크로나이저 링(61)의 동기위치가 결정된다.When the sleeve 6 is moved in the axial direction according to the shifting operation, the synchronizer key 14 is moved together with the sleeve 6 at the initial synchronization, and is inserted into the key groove 12a of the synchronizer ring 12. The synchronizer ring 12 is brought into close contact with the clutch gear 10 side, and the synchronous position of the synchronizer ring 61 is determined.
즉, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 싱크로나이저 키(14)가 싱크로나이저 링(12)의 키홈(12a)에 삽입되면, 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 싱크로나이저 링(12)이 상기 싱크로나이저 링(12)의 키홈(12a)과 상기 싱크로나이저 키(14)와의 유격(P)만큼 회전됨으로써 상기 싱크로나이저 링(12)과 클러치 기어(10)가 상호 일렬로 정렬된다.That is, when the synchronizer key 14 is inserted into the keyway 12a of the synchronizer ring 12 as shown in FIG. 3B, the synchronizer ring 12 is inserted into the synchronizer as shown in FIG. 3C. The synchronizer ring 12 and the clutch gear 10 are aligned with each other by being rotated by the clearance P between the key groove 12a of the ring 12 and the synchronizer key 14.
상기와 같은 상태에서, 상기 슬리브(6)가 더욱 축방향으로 이동되어 상기 슬리브(6)와 싱크로나이저 링(12)이 맞닿게되면, 상기 싱크로나이저 링(12)이 상기 슬리브(6)로부터 직접 축방향 작용력을 부여받아 상기 클러치 기어(10)가 점차 동기화된다.In this state, when the sleeve 6 is further moved in the axial direction so that the sleeve 6 and the synchronizer ring 12 come into contact with each other, the synchronizer ring 12 is directly removed from the sleeve 6. The clutch gear 10 is gradually synchronized with an axial action force.
이 때, 상기 싱크로나이저 키(14)는 상기 싱크로나이저 링(12)에 의해 축방향 이동이 구속되기 때문에 상기 슬리브(6)와 싱크로나이저 키(14)와의 결합이 해제된다.At this time, since the synchronizer key 14 is restrained in the axial direction by the synchronizer ring 12, the coupling between the sleeve 6 and the synchronizer key 14 is released.
이후, 도 3d에 도시된 바와 같이 동기작용이 완료되면 상기 슬리브(6)의 축방향 이동을 저지하는 힘이 없어지고 상기 싱크로나이저 링(12)과 클러치 기어(10)가 상호 일렬로 정렬된 상태 때문에 상기 슬리브(6)가 상기 싱크로나이저 링(12)을 통과하여 상기 클러치 기어(10)와 부드럽게 치합됨으로써 상기 주축(2)과 스피드 기어(8)가 기계적으로 상호 연결되어 동력이 전달될 수 있게 된다.After that, as shown in FIG. 3D, when the synchronism is completed, the force for preventing the axial movement of the sleeve 6 is removed and the synchronizer ring 12 and the clutch gear 10 are aligned with each other. Therefore, the sleeve 6 is smoothly engaged with the clutch gear 10 through the synchronizer ring 12 so that the main shaft 2 and the speed gear 8 are mechanically interconnected to transmit power. do.
그러나, 종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치는 구성부품의 수가 많기 때문에 조립시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고, 비교적 제조비가 높아 경쟁력이 떨어지며, 설계 및 조립 공차로 인해 각 구성부품이 원활하게 작동되는데 한계가 있어 동기 성능이 좋지 않는 문제점이 있다.However, the synchronization device of the manual transmission according to the prior art has a large number of components, and thus requires a long assembly time, resulting in low productivity, a relatively low manufacturing cost, and a low competitiveness, and each component operates smoothly due to design and assembly tolerances. There is a problem in that the synchronous performance is not good.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 싱크로나이저 키와 싱크로나이저 스프링을 없애 생산성 및 경쟁력, 동기 성능을 향상시킬 수 있는 수동변속기의 키리스 동기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the object of the present invention is to provide a keyless synchronization device of a manual transmission that can improve productivity, competitiveness, and synchronous performance by eliminating synchronizer keys and synchronizer springs. have.
도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기의 동기장치의 반단면도,1 is a half sectional view of a synchronous device of a manual transmission according to the prior art;
도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 따른 동기장치의 동기작용 순서도,2a to 2d is a flow chart of the synchronization of the synchronization device according to the prior art,
도 3은 종래 기술에 다른 클러치 기어와 싱크로나이저 링의 사시도,3 is a perspective view of a clutch gear and a synchronizer ring according to the prior art,
도 4는 본 발명에 따른 수동변속기의 키리스 동기장치의 반단면도,4 is a half sectional view of a keyless synchronizing apparatus of a manual transmission according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 클러치 기어와 싱크로나이저 링의 사시도,5 is a perspective view of a clutch gear and a synchronizer ring according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 클러치 기어와 싱크로나이저 링이 결합된 상태의 측면도,6 is a side view of a clutch gear and a synchronizer ring in accordance with the present invention;
도 7a내지 도 7d는 본 발명에 따른 키리스 동기장치의 동기작용 순서도이다.7A-7D are a flow chart of a synchronization of a keyless synchronization device according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
52 : 주축54 : 허브52: spindle 54: hub
56 : 슬리브58 : 스피드 기어56: sleeve 58: speed gear
60 : 클러치 기어61 : 콘60: clutch gear 61: cone
61a : 클러치 기어의 마찰부62 : 싱크로나이저 링61a: friction part of clutch gear 62: synchronizer ring
62a : 싱크로나이저 링의 마찰부62a: friction part of synchronizer ring
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수동변속기의 키리스 동기장치는 주축과 일체로 회전되는 허브와; 상기 허브의 외주면 기어부에 축방향으로 이동 가능하게 치합된 슬리브와; 동기완료 후 상기 슬리브와 치합되고, 원주방향으로 복수개의 마찰부가 형성된 콘을 갖는 클러치 기어와; 내주면에 상기 클러치 기어의 마찰부와 각각 음양 결합되어 동기 작용을 행하고, 동기시 인덱스 량만큼 회전되어 상기 클러치 기어와 정렬될 수 있도록 그 폭이 상기 클러치 기어의 마찰부보다 좁은 마찰부가 형성된 싱크로나이저 링을 포함하여 구성된다.Keyless synchronization device of the manual transmission according to the present invention for solving the above problems is a hub that is integrally rotated with the main shaft; A sleeve axially movable to the outer circumferential gear portion of the hub; A clutch gear engaged with the sleeve after synchronizing, and having a cone having a plurality of friction portions formed in the circumferential direction; Synchronizer ring is coupled to the inner peripheral surface of each of the clutch gear and yin and yang, respectively, and synchronizing, and the synchronizing ring is formed with a friction portion narrower than the friction portion of the clutch gear so as to be rotated by the index amount and aligned with the clutch gear during synchronization. It is configured to include.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 수동변속기의 키리스 동기장치의 반단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 클러치 기어와 싱크로나이저 링의 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 클러치 기어와 싱크로나이저 링이 결합된 상태의 측면도이다.4 is a half cross-sectional view of a keyless synchronizer of a manual transmission according to the present invention, FIG. 5 is a perspective view of a clutch gear and a synchronizer ring according to the present invention, and FIG. 6 is a clutch gear and a synchronizer ring according to the present invention. Side view of the coupled state.
상기 본 발명에 따른 수동변속기의 키리스 동기장치는 엔진의 구동력을 전달받는 주축(52)에 스플라인 결합되어 상기 주축(52)과 일체로 회전되는 허브(54)와, 상기 허브(54)의 외주면 기어부(55)에 축방향으로 이동 가능하게 치합된 슬리브(56)와, 상기 허브(54)의 양측에 각각 회전 가능하게 결합된 스피드 기어(58)와 일체로 결합되어 동기완료 후 상기 슬리브(56)와 선택적으로 치합되는 클러치 기어(60)와, 상기 슬리브(56)의 이동시 축방향 작용력을 받아 상기 클러치 기어(60)와 동기작용을 행하는 싱크로나이저 링(62)을 포함하여 구성된다.The keyless synchronizing device of the manual transmission according to the present invention is a spline coupled to the main shaft 52 that receives the driving force of the engine, the hub 54 rotates integrally with the main shaft 52, and the outer peripheral surface of the hub 54 The sleeve 56 is axially movable to the gear unit 55 and the speed gear 58 rotatably coupled to both sides of the hub 54, respectively. And a clutch gear 60 selectively engaged with 56, and a synchronizer ring 62 that receives the axial actuation force when the sleeve 56 is moved to synchronize with the clutch gear 60.
특히, 상기 싱크로나이저 링(62)의 내주면과 마찰되는 클러치 기어(60)의콘(61)에는 원주방향으로 홈 형상의 마찰부(61a)가 복수개 형성되고, 상기 싱크로나이저 링(62)의 내주면에는 상기 클러치 기어(60)의 마찰부(61a)에 각각 음양 결합되어 동기시 마찰되는 마찰부(62a)가 복수개 돌출 형성되되, 상기 싱크로나이저 링(62)의 마찰부(62a)는 그 폭(t1)이 상기 클러치 기어(60)의 마찰부(61a)의 폭(t2)보다 인덱스 량(I)만큼 좁게 형성되어 상기 싱크로나이저 링(62)의 동기 위치가 결정될 수 있도록 한다.In particular, a plurality of groove-shaped friction portions 61a are formed in the circumferential direction of the cone 61 of the clutch gear 60, which is rubbed with the inner circumferential surface of the synchronizer ring 62, and the inner circumferential surface of the synchronizer ring 62 is provided. A plurality of friction parts 62a, which are yin-yang-coupled to the friction parts 61a of the clutch gear 60 and synchronously rubbed, are formed to protrude, and the friction part 62a of the synchronizer ring 62 has a width t1. ) Is narrower than the width t2 of the friction portion 61a of the clutch gear 60 by the index amount I so that the synchronization position of the synchronizer ring 62 can be determined.
구체적으로, 상기 클러치 기어(60)의 콘(61)은 상기 허브(54)를 향해 그 직경이 점차 작아지도록 형성되어 상기 허브(54) 측을 향해 하향 경사지기 때문에 상기 싱크로나이저 링(62)이 상기 슬리브(56)로부터 축방향 작용력을 받지 않으면 상기 허브(54) 측으로 미끄러져 원래 위치로 복귀될 수 있다.Specifically, the cone 61 of the clutch gear 60 is formed such that its diameter gradually decreases toward the hub 54 and inclines downward toward the hub 54. If the axial force is not received from the sleeve 56, it may slide toward the hub 54 and return to its original position.
그리고, 상기 클러치 기어(60)의 마찰부(61a)는 정면에서 볼 때 반경방향으로 외측으로 갈수록 폭(t2)이 점차 좁아지는 사다리꼴 형상으로 형성되고, 상기 클러치 기어(60)의 중심(C)에 대하여 원주방향으로 대향되는 양 변의 각도, 즉 폭(t2)의 각도(θ2)가 10~25°이며, 상기 싱크로나이저 링(62)에 축방향 작용력이 부여되지 않으면 상기 싱크로나이저 링(62)의 마찰부(62a)가 상기 허브(54) 측으로 미끄러질 수 있도록 그 반경방향 깊이(h2)가 축방향으로 동일하다.In addition, the friction portion 61a of the clutch gear 60 is formed in a trapezoidal shape in which the width t2 is gradually narrowed toward the outside in the radial direction when viewed from the front, and the center C of the clutch gear 60 is formed. When the angle of both sides circumferentially opposed to each other, that is, the angle θ 2 of the width t2 is 10 to 25 °, and the axial action force is not applied to the synchronizer ring 62, the synchronizer ring 62 The radial depth h2 is equal in the axial direction so that the friction portion 62a of the ") can slide toward the hub 54 side.
물론, 상기 싱크로나이저 링(62)의 마찰부(62a)도 상기 클러치 기어(60)의 마찰부(61a)와 대응되는 사다리꼴 형상으로 형성되되, 동기시 인덱스 토크(Ti)에 의해 인덱스 량만큼 회전되어 상기 클러치 기어(60)와 일렬로 정렬될 수 있도록 그폭(t1)의 각도(θ1)가 5~20°이며, 동기시 상기 클러치 기어(60)의 마찰부(61a)에 밀착될 수 있도록 그 반경방향 돌출 높이(h1)가 상기 허브(54) 측으로 갈수록 상기 클러치 기어(60)의 콘(61)의 경사각도와 대응되게 점차적으로 길다.Of course, the friction portion 62a of the synchronizer ring 62 is also formed in a trapezoidal shape corresponding to the friction portion 61a of the clutch gear 60, and rotates by the index amount by the index torque Ti when synchronized. And the angle θ 1 of the width t1 is 5 to 20 ° so that the clutch gear 60 can be aligned with the clutch gear 60, and in close contact with the friction part 61a of the clutch gear 60. The radially protruding height h1 is gradually longer to correspond to the inclination angle of the cone 61 of the clutch gear 60 toward the hub 54 side.
여기에서, 도 7c에 도시된 바와 같이 상기 싱크로나이저 링(62)은 상기 슬리브(56)로부터 축방향 작용력(F)을 부여받으면 상기 슬리브(56)와 맞물려있기 때문에 상기 클러치 기어(60)의 회전방향으로 마찰 토크(Tc)가 작용되고, 상기 마찰토크(Tc)와 반대방향으로 인덱스 토크(Ti)가 작용되며, 상기 싱크로나이저 링(62)의 마찰부(62a)는 그 폭(t1)의 각도(θ1)가 상기 클러치 기어(60)의 마찰부(61a)보다 인덱스 량(I)만큼 작다.Here, as shown in FIG. 7C, the synchronizer ring 62 is rotated because the synchronizer ring 62 is engaged with the sleeve 56 when an axial action force F is applied from the sleeve 56. The friction torque Tc is applied in the direction, the index torque Ti is applied in the opposite direction to the friction torque Tc, and the friction part 62a of the synchronizer ring 62 has the width t1. The angle θ 1 is smaller than the friction portion 61a of the clutch gear 60 by the index amount I.
한편, 상기 클러치 기어(60)의 마찰부(61a)는 상기 클러치 기어(60)의 콘(61) 외주면에 원주방향으로 등간격을 두고 6개가 형성되고, 상기 싱크로나이저 링(62)의 마찰부(62a)도 상기 싱크로나이저 링(62)의 내주면에 상기 클러치 기어(60)의 마찰부(61a)와 대응되게 6개가 형성된다.Meanwhile, six friction parts 61a of the clutch gear 60 are formed on the outer circumferential surface of the cone 61 of the clutch gear 60 at equal intervals in the circumferential direction, and friction parts of the synchronizer ring 62 are provided. Six (62a) is formed on the inner circumferential surface of the synchronizer ring 62 to correspond to the friction portion 61a of the clutch gear 60.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 도 7a내지 도 7d를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.The operation of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 7A to 7D.
변속레버의 조작에 따라 슬리브(56)가 축방향으로 이동되어 싱크로나이저 링(62)과 만나게 되면, 상기 싱크로나이저 링(62)에 축방향 작용력(F)이 부여되기 때문에 상기 싱크로나이저 링(62)이 마찰 토크(Tc)에 의해 상기 싱크로나이저 링(62)의 마찰부(62a)와 클러치 기어(60)의 마찰부(61a)가 상호 마찰되어 동기 작용이 이루어진다.When the sleeve 56 is moved in the axial direction and meets the synchronizer ring 62 according to the operation of the shift lever, the synchronizer ring 62 is provided with an axial action force (F). The frictional torque Tc causes friction between the friction portion 62a of the synchronizer ring 62 and the friction portion 61a of the clutch gear 60 to be synchronized with each other.
그리고, 상기와 동시에 상기 싱크로나이저 링(62)이 인덱스 토크(Ti)에 의해 인덱스 량(I)만큼 회전되어 상기 싱크로나이저 링(62)의 마찰부(62a)와 상기 클러치 기어(60)의 마찰부(61a)가 일측에서 상호 접하게 되면, 상기 싱크로나이저 링(62)이 상기 클러치 기어(60)와 일렬로 정렬됨으로써 상기 싱크로나이저 링(62)의 동기 위치가 결정된다.At the same time, the synchronizer ring 62 is rotated by the index amount Ti by the index torque Ti, thereby rubbing the friction portion 62a of the synchronizer ring 62 and the clutch gear 60. When the parts 61a come into contact with each other on one side, the synchronizer ring 62 is aligned with the clutch gear 60 so that the synchronization position of the synchronizer ring 62 is determined.
상기처럼, 상기 싱크로나이저 링(62)과 클러치 기어(60)가 동기되고 상기 싱크로나이저 링(62)의 동기 위치가 결정되어 동기 작용이 완료되면, 상기 슬리브(56)가 축방향으로 더욱 이동하여 상기 클러치 기어(60)와 걸림없이 신속하게 치합될 수 있다.As described above, when the synchronizer ring 62 and the clutch gear 60 are synchronized and the synchronizing position of the synchronizer ring 62 is determined and the synchronizing action is completed, the sleeve 56 is further moved in the axial direction. The clutch gear 60 can be quickly engaged without being caught.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 수동변속기의 키리스 동기장치는 클러치 기어의 콘에 홈 형상의 마찰부가 6개가 형성되고, 싱크로나이저 링의 내주면에 상기 클러치 기어의 마찰부에 음양 결합되어 동기시 마찰될 수 있도록 마찰부가 돌출되되, 상기 싱크로나이저 링의 마찰부의 폭이 상기 클러치 기어의 마찰부의 폭보다 좁게 형성되어, 상기 싱크로나이저 링에 축방향 작용력이 부여되면 상기 클러치 기어의 마찰부와 상기 싱크로나이저 링의 마찰부가 마찰되어 동기작용을 행함과 아울러 상기 싱크로나이저 링이 인덱스 토크에 의해 회전되어 클러치 기어와 일렬로 정렬되므로, 상기 싱크로나이저 링의 동기 위치를 결정하기 위한 별도의 싱크로나이저 키 및 싱크로나이저 스프링을 설치할 필요가 없어 구성부품의 수를 줄일 수 있기 때문에 조립시간을 단축시킬 수 있고, 비용을 줄일 수 있으며, 동기 작용이 간단하여 동기 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.In the keyless synchronizing apparatus of the manual transmission according to the present invention configured as described above, six groove-shaped frictional portions are formed in the cone of the clutch gear, and the inner peripheral surface of the synchronizer ring is positively coupled to the frictional portion of the clutch gear. The friction part protrudes so as to be rubbed, and the width of the friction part of the synchronizer ring is formed to be smaller than the width of the friction part of the clutch gear. When an axial action force is applied to the synchronizer ring, the friction part of the clutch gear and the synchro As the friction part of the niger ring rubs and synchronizes, and the synchronizer ring is rotated by index torque and aligned with the clutch gear, separate synchronizer keys and synchronizers for determining the synchronized position of the synchronizer ring. No need to install niger springs, reducing the number of components The lip time can be shortened, the cost can be reduced, and the synchronization can be simplified, thereby improving the synchronization performance.
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