KR20150004112A

KR20150004112A - 차량용 수동 변속기

Info

Publication number: KR20150004112A
Application number: KR20130077162A
Authority: KR
Inventors: 김승현
Original assignee: 현대다이모스(주)
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2015-01-12

Abstract

멀티 싱크로나이저링의 센터링에 형성되는 러그와 클러치 기어에 형성되는 홀의 형상을 구배각이 있는 형상으로 변경함으로써, 멀티 싱크로나이저링의 부속링 간의 불필요한 마찰을 방지하여 멀티 싱크로나이저링의 내구성을 높일 수 있는 차량용 수동 변속기가 소개된다. 이러한 차량용 수동 변속기는 싱크로나이저 슬리브와 기 클러치 기어의 사이에 위치되어, 싱크로나이저 슬리브와 상기 클러치 기어의 회전수를 동기화시키고, 적어도 두 개의 부속링으로 구성되는 멀티 싱크로나이저링을 포함하며, 상기 멀티 싱크로나이저링의 부속링 중 어느 하나와 상기 클러치 기어는 구배각이 있는 경사형 결합 구조부를 통해 서로 결합되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 수동 변속기{MANUAL TRANSMISSION FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 수동 변속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 멀티 싱크로나이저링의 내구성을 높일 수 있는 구조로 이루어진 차량용 수동 변속기에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에 탑재되는 변속장치는 주행 중 엔진으로부터 생성되는 구동력을 차량의 주행 상태에 알맞게 변화시켜 구동차륜으로 전달하는 기능을 수행하는 것으로, 작동 방식에 따라 수동과 자동 및 무단 변속기 등으로 구분된다.

한편, 수동 변속기는 차량의 실내측에 위치되어 운전자가 조작할 수 있는 시프트 레버가 구비된 시프트 레버 장치와, 이 시프트 레버 장치와 케이블을 매개로 연결되는 변속기 본체로 구성된다.

도 1은 종래의 수동 변속기에 적용된 변속기 본체의 요부를 나타낸 단면도이고, 도 2 는 기어 중립 상태일 때 종래의 수동 변속기에 적용된 변속기 본체의 요부를 나타낸 단면도이며, 도 3은 기어 치합 상태일 때 종래의 수동 변속기에 적용된 변속기 본체의 요부를 나타낸 단면도이고, 도 4는 종래의 수동 변속기에 적용된 변속기 본체의 시프트 포크와 동기장치를 나타낸 도면이다. 도1 내지 도 4를 참조하면, 종래의 변속기 본체는 변속기 하우징(10)과, 변속기 하우징(10)에 회전 가능하게 설치되는 토션 샤프트(20)와, 이 토션 샤프트(20)에 고정되어 운전자에 의해 조작되는 시프트 레버(미도시)와 케이블(미도시)을 매개로 연결되는 변속 레버(30)와, 상기 변속기 하우징(10)에 축 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 설치되고, 외주면에 다수의 포펫 홈(41,42,43)이 형성된 시프트 레일(40)과, 상기 변속기 하우징(10)에 설치되어 상기 시프트 레일(40)의 슬라이딩 이동에 따라 상기 다수의 포펫 홈(41,42,43) 중 어느 하나에 걸림되어 상기 시프트 레일(40)이 해당 변속단에 대응하는 위치에서 걸림될 수 있도록 하는 포펫 플러그(50)와, 상기 토션 샤프트(20)와 시프트 레일(40)을 연결하도록 설치되어 상기 토션 샤프트(20)가 일정 각도로 회전할 때 상기 시프트 레일(40)을 축 방향으로 슬라이딩 이동시키는 시프트 슬라이딩 레버(60) 및 기어 시프팅 조(70)와, 상기 시프트 레일(40)에 설치되어 상기 시프트 레일(40)의 축 방향 슬라이딩 이동시 함께 이동하는 시프트 포크(80)와, 이 시프트 포크(80)에 의해 작동되어 기어변속이 이루어지도록 하는 동기장치(90)를 포함한다.

한편, 도 2에 도시된 기어 중립 상태에서 운전자가 기어 변속을 위해 시프트 레버를 조작하여 변속 레버(30)가 화살표(A) 방향으로 회동할 경우, 상기 토션 샤프트(20) 또한 화살표(A) 방향으로 일정 각도 회전하게 되고, 이와 연동하여 상기 시프트 레일(40)과 기어 시프팅 조(70)는 화살표(B) 방향으로 슬라이딩 이동하게 된다. 또한, 상기 레일(40)이 슬라이딩 이동됨에 따라 상기 레일(40)에 설치된 시프트 포크(80)가 이동하게 되고, 상기 시프트 포크(80)에 의해 변속기의 주축(1)에 설치된 동기장치(90)의 싱크로나이저 슬리브(91)가 축 방향(D)으로 이동하여 기어변속이 이루어진다. 이때, 싱크로나이저링(R)은 싱크로나이저 슬리브(91)와 클러치 기어(G)의 사이에 위치되어, 싱크로나이저 슬리브(91)와 클러치 기어(G)의 회전수를 동기화시킨다.

한편, 도 5에는 멀티 싱크로나이저 링을 적용한 차량용 수동 변속기의 동기장치의 일례가 도시된다. 멀티 싱크로나이저링은 종래의 싱크로나이저링의 동기 용량 부족 문제를 해결하기 위해 개선된 것이며, 이러한 멀티 싱크로나이저링은 변속 레버의 조작시 과도하게 무거워지는 현상이나 변속시의 이음 발생을 방지하기 위해 한정된 공간에서의 동기 용량이 증대될 수 있도록 두 개의 마찰면을 구비하는 더블 싱크로나이저링 또는 세 개의 마찰면을 구비하는 트리플 싱크로나이저링이 있으며, 도 5에 도시된 멀티 싱크로나이저링은 트리플 싱크로나이저링에 해당한다.

이하, 멀티 싱크로나이저 링을 적용한 차량용 수동 변속기의 동기장치를 설명하며, 상술한 종래 기술과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

도 5를 참조하면, 상술한 종래 기술에서 동일하게 기어 변속이 이루어질 때, 도 5에 도시된 멀티 싱크로나이저링(R)을 적용한 동기장치의 경우, 싱크로나이저 슬리브(91)는 도 5에 도시된 것처럼, 이동하면서 멀티 싱크로나이저링(R)을 클러치 기어(G)쪽으로 압착시킨다. 그러면 먼저 싱크로나이저 슬리브(91)와 클러치 기어(G)의 회전수가 동기화 되고, 이후 싱크로나이저 슬리브(91)와 클러치 기어(G)가 맞물리면서 기어 변속이 완료된다.

이때, 동기작용을 하며 압착된 멀티 싱크로나이저링(R)에 압착을 풀기 위한 적절한 해제력이 없을 경우 여전히 도 5에 도시된 상태와 같이 압착된 상태로 남아있게 된다.

이후 중립단 또는 다른 변속단으로 변속을 하기 위하여 싱크로나이저 슬리브(91)가 반대방향[화살표(E) 방향]으로 이동할 때, 싱크로나이저 슬리브(91)의 스플라인의 모서리부에 의해 멀티 싱크로나이저링(R)의 아우터링(r1)은 싱크로나이저 허브(95)쪽으로 빠져나와 멀티 싱크로나이저링(R)의 센터링(r2)과 유격되지만 멀티 싱크로나이저링(R)의 센터링(r2)과 멀티 싱크로나이저링(R)의 인너링(r3)은 여전히 마찰된 상태로 남아 있을 수 있고 이러한 상태는 변속기 내부의 드래그를 발생시키게 되고, 드래그 발생이 누적되면 싱크로나이저링이 조기 마모되거나 소착되는 등 내구성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 멀티 싱크로나이저링의 센터링에 형성되는 러그와 클러치 기어에 형성되는 홀의 형상을 구배각이 있는 형상으로 변경함으로써, 멀티 싱크로나이저링의 부속링 간의 불필요한 마찰을 방지하여 멀티 싱크로나이저링의 내구성을 높일 수 있는 차량용 수동 변속기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 수동 변속기는, 변속기 하우징에 회전 가능하게 설치되고, 엔진에 연결되어 동력을 전달받는 변속기 주축과, 상기 변속기 주축의 외주에 스플라인 결합되는 싱크로나이저 허브와, 상기 싱크로나이저 허브의 외주 클러치 기어에 축 방향으로 이동 가능하게 치합되는 싱크로나이저 슬리브와, 상기 싱크로나이저 허브의 양측에 배치되어 상기 변속기 주축에 공회전 가능하게 장착되는 스피드 기어와, 상기 스피드 기어에 연결되어 상기 스피드 기어와 일체로 회전하고 상기 싱크로나이저 슬리브와 선택적으로 치합되는 클러치 기어와, 상기 싱크로 나이저 슬리브에 형성되는 홈부에 연결되어 상기 싱크로나이저 슬리브를 축 방향으로 슬라이딩 이동시키는 시프트 포크와, 상기 싱크로나이저 슬리브와 상기 클러치 기어의 사이에 위치되어, 상기 싱크로나이저 슬리브와 상기 클러치 기어의 회전수를 동기화시키고, 적어도 두 개의 부속링으로 구성되는 멀티 싱크로나이저링을 포함하며, 상기 멀티 싱크로나이저링의 부속링 중 어느 하나와 상기 클러치 기어는 구배각이 있는 경사형 결합 구조부를 통해 서로 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 멀티 싱크로나이저링은 부속링으로 아우터링과, 센터링과, 인너링을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 경사형 결합 구조부는 상기 센터링에 형성되고, 구배각이 있는 경사진 한 쌍의 결합면을 포함하는 러그와, 상기 클러치 기어에 형성되고, 구배각이 있는 경사진 결합면을 포함하는 홀을 포함하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 차량용 수동 변속기에 따르면, 멀티 싱크로나이저링의 센터링에 형성되는 러그와 클러치 기어에 형성되는 홀의 형상을 구배각이 있는 형상으로 변경함으로써, 멀티 싱크로나이저링의 부속링 간의 불필요한 마찰이 방지되어 멀티 싱크로나이저링의 내구성을 높일 수 있게 된다.

도 1은 종래의 차량용 수동 변속기의 요부를 나타낸 단면도.
도 2는 기어 중립 상태일 때 종래의 차량용 수동 변속기의 요부 작동 상태를 나타낸 단면도.
도 3은 기어 치합 상태일 때 종래의 차량용 수동 변속기의 요부 작동 상태를 나타낸 단면도.
도 4는 종래의 수동 변속기에 적용된 변속기 본체의 시프트 포크와 동기장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 멀티 싱크로나이저 링을 적용한 종래의 차량용 수동 변속기의 동기장치의 작동 상태의 일례를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 수동 변속기의 동기장치의 작동 상태의 일례를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 수동 변속기에 적용된 멀티 싱크로나이저링의 센터링 및 결합 구조부의 러그를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 수동 변속기에 적용된 클러치 기어 및 결합 구조부의 홀을 나타낸 도면.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

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

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 수동 변속기의 동기장치의 작동 상태의 일례를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 수동 변속기에 적용된 멀티 싱크로나이저링의 센터링 및 결합 구조부의 러그를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 수동 변속기에 적용된 클러치 기어 및 결합 구조부의 홀을 나타낸 도면이다.

도 6 내지 도 8을 참조하되, 앞서 설명한 도 1 내지 도 4를 부분적으로 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 수동 변속기는 변속기 주축(100)과, 싱크로나이저 허브(200)와, 싱크로나이저 슬리브(300)와, 스피드 기어(400)와, 클러치 기어(500)와, 시프트 포크(600)와, 멀티 싱크로나이저링(700)과, 경사형 결합 구조부(S)를 포함한다.

상기 변속기 주축(100)은 변속기 하우징(10)에 회전 가능하게 설치되고, 엔진에 연결되어 동력을 전달받는다.

상기 싱크로나이저 허브(200)는 상기 변속기 주축(100)의 외주에 스플라인 결합되며, 상기 변속기 주축(100)과 일체로 회전한다.

상기 싱크로나이저 슬리브(300)는 상기 싱크로나이저 허브(200)의 외주 클러치 기어에 축 방향으로 이동 가능하게 치합된다.

상기 스피드 기어(400)는 상기 싱크로나이저 허브(200)의 양측에 배치되어 상기 변속기 주축(100)에 공회전 가능하게 장착된다. 이러한 상기 스피드 기어(400)는 변속기 보조축(미도시)의 변속단 위치에 각각 장착된 출력 기어와 항상 물림되도록 설치된다.

상기 클러치 기어(500)는 상기 스피드 기어(400)의 내측면에 압입되도록 설치될 수 있으며, 상기 스피드 기어(400)와 일체로 회전하고, 상기 싱크로나이저 슬리브(300)와 선택적으로 치합된다.

상기 시프트 포크(600)는 상기 싱크로 나이저 슬리브(300)에 형성되는 홈부(310)에 연결되어 상기 싱크로나이저 슬리브(300)를 축 방향으로 슬라이딩 이동시킨다.

한편, 상기 시프트 포크(600)는 시프트 레일(40)에 설치되어 시프트 레일(40)의 축 방향 슬라이딩 이동시 함께 이동한다.

상기 시프트 레일(40)은 변속기 하우징(10)에 축 방향(D)으로 슬라이딩 이동 가능하게 설치되고, 시프트 슬라이딩 레버(60) 및 기어 시프팅 조(70)를 매개로 토션 샤프트(20)에 연결되며, 상기 토션 샤프트(20)가 일정 각도로 회전할 때 축 방향(D)으로 이동한다.

상기 토션 샤프트(20)는 변속기 하우징(10)에 회전 가능하게 설치되며, 이러한 토션 샤프트(20)에는 운전자에 의해 조작되는 시프트 레버(미도시)와 케이블을 매개로 연결되는 변속 레버(30)가 고정된다.

상기 멀티 싱크로나이저링(700)은 상기 싱크로나이저 슬리브(300)와 상기 클러치 기어(500)의 사이에 위치되어, 상기 싱크로나이저 슬리브(300)와 상기 클러치 기어(500)의 회전수를 동기화시킨다.

상기 멀티 싱크로나저링(700)은 종래의 싱크로나이저링의 동기 용량 부족 문제를 해결하기 위해 개선된 것이며, 이러한 멀티 싱크로나이저링은 변속 레버의 조작시 과도하게 무거워지는 현상이나 변속시의 이음 발생을 방지하기 위해 한정된 공간에서의 동기 용량이 증대될 수 있도록 두 개의 마찰면을 구비하는 더블 싱크로나이저링 또는 세 개의 마찰면을 구비하는 트리플 싱크로나이저링으로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 수동 변속기에 적용된 멀티 싱크로나이저링(700)은 세 개의 마찰면을 구비하도록 세 개의 부속링으로 구성되는 트리플 싱크로나이저링으로서, 아우터링(710)과, 센터링(720)과, 인너링(730)을 포함한다.

한편, 위와 같은 멀티 싱크로나이저링(700)를 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 수동 변속기는, 종래의 문제점이었던 드래그 발생 누적으로 인한 조기 마모나 소착과 같은 내구성 저하 현상을 방지하기 위해 멀티 싱크로나이저링(700)의 부속링 중 어느 하나와 클러치 기어(500)가 구배각이 있는 경사형 결합 구조부(S)를 통해 서로 결합되도록 구조로 이루어진다.

상기 경사형 결합 구조부(S)는 상기 센터링(720)에 형성되고, 구배각이 있는 경사진 한 쌍의 결합면(721a)을 포함하는 러그(721)와, 상기 클러치 기어(500)에 형성되고, 구배각이 있는 경사진 결합면(511)을 포함하는 홀(510)을 포함한다.

상기와 같은 경사형 결합 구조부(S)를 적용한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 수동 변속기에 있어서, 기어 변속을 할 경우, 싱크로나이저 슬리브(300)가 이동하면서 멀티 싱크로나이저링(700)을 클러치 기어(500)쪽으로 압착시킨다. 그러면 싱크로나이저 슬리브(300)와 클러치 기어(500)의 회전수가 동기화 되고, 이후 싱크로나이저 슬리브(300)와 클러치 기어(500)가 맞물리면서 기어 변속이 완료된다.

이후 중립단 또는 다른 변속단으로 변속을 하기 위하여 싱크로나이저 슬리브(300)가 반대방향으로 이동할 때, 싱크로나이저 슬리브(300)의 스플라인의 모서리부에 의해 멀티 싱크로나이저링(700)의 아우터링(710)은 싱크로나이저 허브(200)쪽으로 빠져나와 멀티 싱크로나이저링(700)의 센터링(720)과 유격된다.

한편, 멀티 싱크로나이저링(700)의 센터링(720)과 클러치 기어(500)가 구배각이 있는 경사형 결합 구조부(S)를 통해 서로 결합되기 때문에, 상기 싱크로나이저 슬리브(300)가 중립단 또는 다른 변속단으로의 변속을 위해 이동할 때, 구배각으로 인한 센터 링(720)과 인너링(730) 간의 속도 차가 발생하게 되고, 이러한 속도 차로 인해 센터링(720)은 싱크로나이저 허브(200) 쪽으로 밀려나게 된다. 따라서 센터링(720)과 인너링(730) 간의 부적절한 마찰 상태가 방지될 수 있게 되고, 이를 통해 변속기 내부의 드래그 발생이 억제되어 멀티 싱크로나이저링(700)의 내구성이 향상될 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 수동 변속기에 따르면, 멀티 싱크로나이저링의 센터링에 형성되는 러그와 클러치 기어에 형성되는 홀의 형상을 구배각이 있는 형상으로 변경함으로써, 멀티 싱크로나이저링의 부속링 간의 불필요한 마찰이 방지되어 멀티 싱크로나이저링의 내구성을 높일 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.

100 : 변속기 주축 200 : 싱크로나이저 허브
300 : 싱크로나이저 슬리브 400 : 스피드 기어
500 : 클러치 기어 600 : 시프트 포크
700 : 멀티 싱크로나이저링 710 : 아우터링
720 : 센터링 730 : 인너링
S : 경사형 결합 구조부 721 : 러그 721a : 결합면 510 : 홀 511 : 경사진 결합면

Claims

변속기 하우징(10)에 회전 가능하게 설치되고, 엔진에 연결되어 동력을 전달받는 변속기 주축(100);
상기 변속기 주축(100)의 외주에 스플라인 결합되는 싱크로나이저 허브(200);
상기 싱크로나이저 허브(200)의 외주 클러치 기어(500)에 축 방향으로 이동 가능하게 치합되는 싱크로나이저 슬리브(300);
상기 싱크로나이저 허브(200)의 양측에 배치되어 상기 변속기 주축(100)에 공회전 가능하게 장착되는 스피드 기어(400);
상기 스피드 기어(400)에 연결되어 상기 스피드 기어(400)와 일체로 회전하고 상기 싱크로나이저 슬리브(300)와 선택적으로 치합되는 클러치 기어(500);
상기 싱크로 나이저 슬리브(300)에 형성되는 홈부(310)에 연결되어 상기 싱크로나이저 슬리브(300)를 축 방향으로 슬라이딩 이동시키는 시프트 포크(600); 및
상기 싱크로나이저 슬리브(300)와 상기 클러치 기어(500)의 사이에 위치되어, 상기 싱크로나이저 슬리브(300)와 상기 클러치 기어(500)의 회전수를 동기화시키고, 적어도 두 개의 부속링으로 구성되는 멀티 싱크로나이저링(700);을 포함하며,
상기 멀티 싱크로나이저링(700)의 부속링 중 어느 하나와 상기 클러치 기어(500)는 구배각이 있는 경사형 결합 구조부(S)를 통해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 수동 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 멀티 싱크로나이저링(700)은 부속링으로 아우터링(710)과, 센터링(720)과, 인너링(730)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 수동 변속기.
청구항 2에 있어서,
상기 경사형 결합 구조부(S)는 상기 센터링(720)에 형성되고, 구배각이 있는 경사진 한 쌍의 결합면(721a)을 포함하는 러그(721)와, 상기 클러치 기어(500)에 형성되고, 구배각이 있는 경사진 결합면(511)을 포함하는 홀(510)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 수동 변속기.