KR20180022605A - 동기화 장치 및 차량용 기어 전환 변속기 - Google Patents

동기화 장치 및 차량용 기어 전환 변속기 Download PDF

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KR20180022605A
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울프 크리스토퍼
닐스 웨버
마르쿠스 스프레켈스
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오엘리콘 프릭션 시스템즈 (져머니) 게엠베하
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Abstract

본 발명은 차량의 기어 전환 변속기용 동기화 장치(1)에 관한 것이다. 본 발명은 내측 동기화 링(2), 중간 동기화 링(3), 및 외측 동기화 링(4)을 포함하는, 차량의 기어 전환 변속기의 동기화 장치(1)에 기초하며, 작동 모드시 외측 동기화 링(4). 내측 동기화 링(2)은 제 1 원추형 내측 링 본체(201)를 포함하며, 이 내측 링 본체는 내측 링의 제 1 내측면(2011) 및 내측 링의 제 1 외측면(2012)을 가지며, 이들 제 1 내측면과 제 1 외측면 각각은 축방향 링 축선(8)으로 연장되는 반경 방향으로 제 1 내측 링 본체(201)의 경계를 이루며, 내측 링의 제 1 내측면(2011)은 링 축선(8)에 대해 내측 링의 제 1 내각(α2011)으로 연장되어 있고, 또한 내측 링의 제 1 외측면(2012)은 링 축선에 대해 중간 링의 제 1 외각(α2012)으로 연장되어 있다. 전달될 동기화 모멘트를 더 증가시키기 위해, 본 발명에 따르면, 내측 링의 제 1 내각(α2011)은 내측 링의 제 1 외각(α2012) 보다 작다.

Description

동기화 장치 및 차량용 기어 전환 변속기{SYNCHRONIZING DEVICE AS WELL AS A GEAR CHANGING TRANSMISSION FOR A VEHICLE}
본 발명은 독립 청구항 1의 전제부에 따른 기어 전환 변속기용 동기화 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 독립 청구항 11에 따른 차량용 기어 전환 변속기에 관한 것이다.
DE 199 28 597 및 EP 1 312 823 A1에서, 차량의 기어 전환 변속기를 위한 일반적인 동기화 장치가 종래 기술에 알려져 있다. 이러한 삼중 동기화 장치는 외측 동기화 링, 중간 동기화 링 및 내측 동기화 링을 포함한다. 작동 모드시, 외측 동기화 링과 내측 동기화 링은 본질적으로 내토크(torque-proof)식으로 제 1 시프팅(shifting) 요소와 연결되고, 중간 동기화 링은 본질적으로 내토크식으로 제 2 시프팅 요소와 연결되고, 이 제 2 시프팅 요소는 시프팅될 기어 휠로 설계되어 있다. 중간 동기화 링은 제 1 원추형 중간 링 본체를 포함하고, 이 링 본체는 중간 링의 제 1 내측면과 중간 링의 제 1 외측면을 가지며, 이들 내측면과 외측면 각각은 축방향 링 축선으로 연장하는 반경 방향으로 제 1 중간 링 본체의 경계를 이룬다. 중간의 링의 제 1 내측면은 링 축선에 대해 중간 링의 제 1 내각으로 연장되어 있고 중간의 링의 제 1 외측면은 링 축선에 대해 중간 링의 제 1 외각으로 연장되어 있고, 중간 링의 제 1 내각과 중간 링의 제 1 외각은 동일한 크기인데, 즉 중간 링의 제 1 내측면과 중간 링의 제 1 외측면은 서로 평행하다. 외측 및 내측 동기화 링은, 동기화 과정 중에 중간 링의 제 1 내측면이 내측 동기화 링과 직접 상호 작용하고 중간 링의 제 1 외측면은 외측 동기화 링과 직접 상호 작용하도록 설계 및 배치되고, 외측 및 내측 동기화 링은 동기화될 기어 휠의 방향으로 변위된다.
내측 동기화 링을 갖는, 위에서 언급한 두 문헌에 따른 동기화 장치는 제 1 원추형 내측 링 본체를 포함하고, 이 링 본체는 내측 링의 제 1 내측면과 내측 링의 제 1 외측면을 가지며, 이들 내측면과 외측면 각각은 축방향 링 축선으로 연장하는 반경 방향으로 제 1 내측 링 본체의 경계를 이룬다. 이렇게 해서, 내측 링의 제 1 내측면은 링 축선에 대해 내측 링의 제 1 내각으로 연장되어 있고 내측 링의 제 1 외측면은 내측 링의 제 1 외각으로 연장되어 있다. 두 버젼 간의 차이점은, DE 199 28 597의 동기화 장치의 경우에 내측 링의 제 1 내측면과 내측 링의 제 1 외측면은 서로 평행하고 반면 EP 1 312 823 A1의 동기화 장치의 경우에는 내측 링의 제 1 내각이 내측 링의 제 1 외각 보다 크게 되어 있는데, 즉 내측 링의 제 1 내측면과 내측 링의 제 1 외측면은 서로 평행하지 않다는 것이다. 이렇게 해서, DE 199 28 597의 동기화 장치와는 달리, 동기화 장치의 부정확한 작동시, 즉 특히 대응적인 열 발생이 일어나는 기어의 장시간 예비 동기화 중에, 동기화 장치의 수명이 개선된다.
이미 단일 동기화 장치에서 알려져 있고 EP 2677187 A1에 기재되어 있는, 높은 시프팅 능력을 얻는 것과 동시에 높은 시프팅 편리성을 얻는 것 사이의 상충은, 물론 위에 나타나 있는 삼중 동기화 장치에 대해서도 존재한다. 이러한 상충은 높은 시프팅 능력, 즉 마찰 조합의 작은 원추각으로 낮은 시프팅력에서도 높은 동기화 모멘트를 전달하는 능력으로 이어진다. 하지만, 마찰 면의 해제를 방지하고 그리고 실질적으로 또한 현저히 운전자의 시프팅 편리성에 영향을 주는 자동 잠금(self-locking) 효과가 원추각의 최소화에 제한을 준다.
이중 동기화 장치와 비교하여, DE 199 28 597 및 EP 1 312 823 A1에 따른 동기화 장치 모두는 허용 가능한 시프팅 질로 더 높은 동기화 모멘트를 전달할 수 있다. 그러나, 신규한 삼중 동기화 장치에 대해서는, 시프팅 질과 설치 공간은 동일하게 유지되면서, 시프팅 능력에 대한 증가된 요건이 부과된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 동일한 시프팅 질로 그리고 설치 공간의 증가 없이 시프팅 능력을 증가시킬 수 있는 다중 동기화 장치를 제공하는 것이다.
이 문제를 해결하는 본 발명의 대상은 독립 청구항 1의 특징적 사항을 특징으로 한다.
종속 청구항은 본 발명의 부분적으로 유리한 실시 형태에 관한 것이다.
그래서 본 발명은 차량의 기어 전환 변속기용 동기화 장치에 관한 것으로, 이 동기화 장치는, 내측 동기화 링, 중간 동기화 링, 및 외측 동기화 링을 포함한다. 내측 동기화 링은 제 1 원추형 내측 링 본체를 포함하며, 이 내측 링 본체는 내측 링의 제 1 내측면 및 내측 링의 제 1 외측면을 가지며, 이들 제 1 내측면과 제 1 외측면 각각은 축방향 링 축선으로 연장되는 반경 방향으로 상기 제 1 내측 링 본체의 경계를 이룬다. 내측 링의 제 1 내측면은 링 축선에 대해 내측 링의 제 1 내각으로 연장되어 있고 또한 내측 링의 제 1 외측면은 링 축선에 대해 내측 링의 제 1 외각으로 연장되어 있다.
본 발명에 따르면, 내측 링의 제 1 내각은 내측 링의 제 1 외각 보다 작다. 즉 동기화 장치는 내측 동기화 링에서 작은 각도를 가지며, 이는 시프팅 질과 설치 공간에 긍정적인 영향을 주는 높은 동기화 모멘트를 전달하는데에 기여한다. 동시에, 동기화 장치는 내측 동기화 링에서 큰 각도를 갖는데, 이는 내외측 동기화기의 해제에 기여한다. 이렇게 해서, 자동 잠금이 최소화되어 시프팅 질에 긍정적인 영향을 주게 된다.
본 발명에서, "작동 모드"는 동기화 과정의 상태를 나타내는 것인데, 이 경우, 외측 및 내측 동기화 링은 동기화될 기어 휠의 방향으로 변위된다. 작동 모드시 외측 및 내측 동기화 링은 중간 동기화 링과 마찰 접촉해서 마찰 잠금되어 동기화 운동을 발생시킨다
추가적으로, 본 발명에서, "해제(loosening)"라는 용어는 동기화 장치가 작동 모드에서 비작동 모드로 전환되는 것을 의미하며, 비작동 모드는 동기화 과정의 상태를 나타내며, 이 경우, 외측 및 내측 동기화 링은 동기화될 기어 휠로부터 멀어지게 변위되는데, 즉 그들 동기화 링은 중간 동기화 링과 결합하지 않고 실질적으로 동기화 모멘트를 전달하지 않게 된다.
비작동 모드에서 작동 모드로 또한 그 반대로 전환하기 위해, 중간 및 외측 동기화 링은 마찰 면, 해제 면 및 마찰/해제 면과 같은 상이한 종류의 면을 갖는다. 마찰 면은 축방향 링 축선에 대해 작은 각도, 특히 3°내지 5°의 각도로 연장되어 있고 동기화 모멘트를 전달하는 역할만 하고 운동 에너지의 변환으로 인해 발생되는 마찰 에너지를 소산시킨다. 해제 면은 축방향 링 축선에 대해 큰 각도, 특히 6°내지 9°의 각도로 연장되어 있고 해제하는 역할만 한다. 해제 면에서 서로 접촉하는 면들 사이에는 현저한 상대 운동이 일어나지 않는다. 마찰/해제 면은 축방향 링 축선에 대해 큰 각도로 연장되어 있고, 동기화 모멘트를 전달하고 또한 해제하는 역할을 한다.
본 발명에서, 기능적 마찰 면은 마찰 면 또는 마찰/해제 면으로서 이해하면 된다. 본 발명에서, 기능적 해제 면은 해제 면 또는 마찰/해제 면으로서 이해하면 된다.
중간 동기화 링은 제 1 원추형 중간 링 본체를 포함하고, 제 1 원추형 중간 링 본체는 중간 링의 제 1 내측면 및 중간 링의 제 1 외측면을 포함하며, 이들 제 1 내측면과 제 1 외측면 각각은 축방향 링 축선으로 연장되는 반경 방향으로 상기 제 1 중간 링 본체의 경계를 이룬다. 중간 링의 제 1 내측면은 링 축선에 대해 중간 링의 제 1 내각으로 연장되어 있고, 또한 중간 링의 제 1 외측면은 링 축선에 대해 중간 링의 제 1 외각으로 연장되어 있다. 본 발명에서, 중간 링의 제 1 내각과 중간 링의 제 1 외각은 동일할 수 있다. 중간 링의 제 1 내각과 중간 링의 제 1 외각은 서로 다를 수도 있는데, 즉 중간 링의 제 1 내각은 중간 링의 제 1 외각보다 작거나, 또는 중간 링의 제 1 외각은 중간 링의 제 1 내각 보다 작다.
실용적으로 매우 중요한 일 실시 형태에서, 내측 동기화 링은 제 1 원추형 내측 링 본체 및 제 2 원추형 내측 링 본체로 이루어진다. 제 2 내측 링 본체는 내측 링의 제 2 내측면 및 내측 링의 제 2 외측면을 포함하고, 이들 제 2 내측면과 제 2 외측면 각각은 축방향 링 축선으로 연장되는 반경 방향으로 상기 제 2 내측 링 본체의 경계를 이고, 내측 링의 제 2 내측면은 링 축선에 대해 내측 링의 제 2 내각으로 연장되어 있고, 내측 링의 제 2 외측면은 링 축선에 대해 내측 링의 제 2 외각으로 연장되어 있다. 여기서, 내측 링의 제 2 내각은 내측 링의 제 1 외각에 대응한다. 내측 링의 제 2 내측면은 내측 링의 제 1 외측면에 적어도 부분적으로 형상 잠금 연결되고, 작동 모드시 내측 링의 제 2 외측면은 중간 동기화 링과 상호 작용한다.
내측 동기화 링의 2-부분 설계로 인해, 추가적인 해제 면이 얻어져, 작동 모드에서 비작동 모드로의 전환시 해제가 용이하게 된다.
바람직하게는, 하지만 그럴 필요는 없지만, 중간 동기화 링은 제 1 원추형 중간 링 본체에 추가로 제 2 원추형 중간 링 본체를 포함할 수 있고, 제 1 중간 링 본체는 중간 링의 제 1 내측면 및 중간 링의 제 1 외측면을 포함하며, 이들 제 1 내측면과 제 1 외측면 각각은 축방향 링 축선으로 연장되는 반경 방향으로 상기 제 1 중간 링 본체의 경계를 이루고, 중간 링의 제 1 내측면은 링 축선에 대해 중간 링의 제 1 내각으로 연장되어 있고, 중간 링의 제 1 외측면은 링 축선에 대해 중간 링의 제 1 외각으로 연장되어 있으며, 상기 제 2 중간 링 본체는 중간 링의 제 2 내측면 및 중간 링의 제 2 외측면을 포함하고, 이들 제 2 내측면과 제 2 외측면 각각은 축방향 링 축선으로 연장되는 반경 방향으로 상기 제 2 중간 링 본체의 경계를 이루고, 중간 링의 제 2 내측면은 링 축선에 대해 중간 링의 제 2 내각으로 연장되어 있고, 중간 링의 제 2 외측면은 링 축선에 대해 중간 링의 제 2 외각으로 연장되어 있으며, 중간 링의 제 2 내각은 중간 링의 제 1 외각에 대응하고, 작동 모드시 중간 링의 제 1 내측면은 내측 동기화 링과 상호 작용하고, 중간 링의 제 2 내측면은 중간 링의 제 1 외측면과 접촉하고 중간 링의 제 2 외측면은 외측 동기화 링과 상호 작용한다.
중간 동기화 링의 2-부분 설계로 인해, 추가적인 해제 면이 얻어져, 작동 모드에서 비작동 모드로의 전환시 해제가 용이하게 된다.
또한, 동기화 장치는 원추형 매개 링 본체를 갖는 매개 동기화 링을 포함하는 것이 유리한 것으로 입증되었는데, 매개 링 본체는 매개 링의 내측면과 매개 링의 외측면을 포함하며, 이들 내측면과 외측면 각각은 축방향 마찰 링 축선으로 연장되는 반경 방향으로 상기 매개 링 본체의 경계를 이룬다. 그리하여, 매개 링의 내측면은 링 축선에 대해 매개 링의 내각으로 연장되어 있고 매개 링의 외측면은 마찰 링 축선에 대해 매개 링의 외각으로 연장되어 있으며, 상기 매개 동기화 링은 외측 동기화 링과 중간 동기화 링 사이에 배치되고 내측 동기화 링 및 외측 동기화 링에 내토크식으로 연결되며, 매개 링의 내각은 중간 링의 제 1 외각에 대응하며, 작동 모드시 매개 링의 외각은 외측 링의 내각에 대응한다. 그리하여, 매개 링의 내측면은 중간 링의 제 1 외측면과 상호 작용하고 작동 모드시 매개 링의 외측면은 외측 동기화 링과 접촉한다.
매개 동기화 링으로 인해, 추가적인 해제 면이 얻어져, 작동 모드에서 비작동 모드로의 전환시 해제가 용이하게 된다.
또한, 상기 내측 링의 제 1 내각 및/또는 내측 링의 제 2 외각 및/또는 중간 링의 제 1 내각 및/또는 중간 링의 제 1 외각 및/또는 중간 링의 제 2 외각 및/또는 매개 링의 내각은 3 내지 5°인 것이, 높은 동기화 모멘트의 전달에 유리하다.
동기화 장치가 작동 모드에서 비작동 모드로 확실하게 전환되도록 하기 위해서는, 제 1 내측 링 본체 및/또는 제 2 내측 링 본체 및/또는 제 1 중간 링 본체 및/또는 제 2 중간 링 본체 및/또는 매개 링 본체는 축방향 링 축선에 수직인 원주 방향으로 컷오프(cutoff)를 가지고 있는 것이 또한 유리하다. 이 컷오프는 비작동 모드시 개방 또는 폐쇄된다.
또한, 제 1 내측 링 본체 및/또는 제 2 내측 링 본체 및/또는 제 1 중간 링 본체 및/또는 제 2 중간 링 본체 및/또는 매개 링 본체는 링 축선 쪽 방향으로의 고정을 위해 적어도 하나의 한계 스탑을 가지고 있는 것이 실용적으로 유리한 것으로 입증되었다.
또한, 마찰 층, 특히 탄소 마찰 층의 형태로 된 마찰 층이, 내측 링의 제 1 내측면 및/또는 내측 링의 제 1 외측면 및/또는 내측 링의 제 2 내측면 및/또는 내측 링의 제 2 외측면 및/또는 중간 링의 제 1 내측면 및/또는 중간 링의 제 1 외측면 및/또는 중간 링의 제 2 내측면 및/또는 중간 링의 제 2 외측면 및/또는 매개 링의 내측면 및/또는 매개 링의 외측면에 제공되어 있는 것이, 높은 동기화 모멘트의 전달에 유리한 것으로 입증되었다.
마지막으로, 내측 링의 제 1 내측면 및/또는 내측 링의 제 1 외측면 및/또는 내측 링의 제 2 내측면 및/또는 내측 링의 제 2 외측면 및/또는 중간 링의 제 1 내측면 및/또는 중간 링의 제 1 외측면 및/또는 중간 링의 제 2 내측면 및/또는 중간 링의 제 2 외측면 및/또는 매개 링의 내측면 및/또는 매개 링의 외측면에 부착 감소 표면 구조를 제공하는 것이 유리하다.
이하, 본 발명을 개략적인 도면을 참조하여 더 상세히 설명한다.
도 1은 종래 기술의 동기화 장치의 단면도이다.
도 2a는 3개의 기능적 마찰 면을 갖는 본 발명에 따른 동기화 장치의 제 1 실시 형태의 단면도이다.
도 2b는 3개의 기능적 마찰 면을 갖는 본 발명에 따른 동기화 장치의 제 2 실시 형태의 단면도이다.
도 2c는 3개의 기능적 마찰 면을 갖는 본 발명에 따른 동기화 장치의 제 3 실시 형태의 단면도이다.
도 2d는 3개의 기능적 마찰 면을 갖는 본 발명에 따른 동기화 장치의 제 4 실시 형태의 단면도이다.
이하, 도 1을 참조하여, 종래 기술의 동기화 장치를 설명한다. 종래 기술과 본 발명을 구별하기 위해, 종래 기술의 동기화 장치의 요소들을 나타내는 참조 번호에는 역 콤마가 붙어 있고, 본 발명에 따른 동기화 장치의 요소에 대한 참조 번호에는 역 콤마가 없다.
도 1은 종래 기술의 동기화 장치(1')의 단면도를 나타내는데, 이 동기화 장치는 내측 동기화 링(2'), 중간 동기화 링(3'), 및 외측 동기화 링(4')을 포함한다. 알려져 있는 방식으로, 동기화 장치(1')는 또한 동기화기 본체(6')를 갖는 슬라이딩 슬리브(5') 및 기어 휠(7')을 갖는다. 외측 동기화 링(4') 및 내측 동기화 링(2')은 동기화기 본체(6')와 본질적으로 내토크(torque-proof)식으로 연결되어 있고, 중간 동기화 링(3')은 기어 휠(7')과 본질적으로 내토크식으로 연결되어 있다. 위에서 언급한 구성품들은, 동기화 과정 중에 내측 동기화 링(2') 및 외측 동기화 링(4')이 슬라이딩 슬리브(5')에 의해 링 축선(8')을 따라 기어 휠(7')의 방향으로 함께 변위 가능하도록 링 축선(8')과 동축으로 배치되어 있으며, 그래서 내측 동기화 링(2') 및 외측 동기화 링(4')은 기어 휠(7')과 결합할 수 있다.
기어 휠(7')은 원추형 기어 휠 어깨부(701')를 가지며, 따라서 작동 모드시 동기화 모멘트가 내측 동기화 링(2')에 전달될 수 있다. 이리하여, 기어 휠 어깨부(701')는 기어 휠 어깨부 각(α7011')으로 링 축선(8')까지 연장되어 있는 기어 휠 어깨부 면(7011')을 갖는다.
내측 동기화 링(2')은 제 1 원추형 내측 링 본체(201')를 포함하며, 이 링 본체는 내측 링의 제 1 내측면(2011') 및 내측 링의 제 1 외측면(2012')을 가지며, 이들 내측면과 외측면 각각은 반경 방향 링 축선(8')으로 연장되는 반경 방향으로 제 1 내측 링 본체(201')의 경계를 이룬다. 내측 링의 제 1 내측면(2011')은 링 축선(8')에 대해 내측 링의 제 1 내각(α2011 ')으로 연장되어 있고, 내측 링의 제 1 외측면(2012')은 링 축선에 대해 내측 링의 제 1 외각(α2012 ')으로 연장되어 있다. 내측 링의 제 1 내각(α2011 ')과 내측 링의 제 1 외측면(2012')은 동일한 크기인데, 즉 내측 링의 제 1 내측면(2011')과 내측 링의 제 1 외측면(2012')은 서로 평행하다. 내측 링의 내각(α2011 ')은 기어 휠 어깨부 각(α7011')에 대응하고, 그래서 작동 모드시 내측 링의 내측면(2011')과 기어 휠 어깨부 면(7011')은 상호 작용한다.
중간 동기화 링(3')은 또한 제 1 원추형 중간 링 본체(301')를 포함하며, 이 링 본체는 중간 링의 제 1 내측면(3011') 및 중간 링의 제 1 외측면(3012')을 가지며, 이들 내측면과 외측면 각각은 반경 방향 링 축선(8')으로 연장되는 반경 방향으로 제 1 중간 링 본체(301')의 경계를 이룬다. 중간 링의 제 1 내측면(3011')은 링 축선(8')에 대해 중간 링의 제 1 내각(α3011 ')으로 연장되어 있고, 중간 링의 제 1 외측면(3012')은 링 축선에 대해 중간 링의 제 1 외각(α3012 ')으로 연장되어 있다. 내측 동기화 링(2')의 경우처럼, 중간 링의 제 1 내각(α3011 ') 및 중간 링의 제 1 외각(α3012 ')은 동일한 크기인데, 즉 중간 링의 제 1 내측면(3011')과 중간 링의 제 1 외측면(3012') 또한 서로 평행하다.
외측 동기화 링(4')은, 링 축선(8')에 대해 외측 링의 내각(α4011 ')으로 연장되어 있는 외측 링의 내측면(4011')을 갖는 외측 링 본체(401')를 포함하고, 외측 링의 내각(α4011 ')은 중간 링의 제 1 외각(α3011 ')과 동일한 크기이다.
따라서, 내측 및 외측 동기화 링(2', 4')은, 동기화될 기어 휠의 방항으로 내외측 동기화 링(2', 4')이 변위되고 있을 때 동기화 과정 중에 내측 링의 제 1 내측면(2011')이 기어 휠 어깨부 면(7011')과 마찰 접촉하고 중간 링의 제 1 내측면(3011')이 내측 링의 제 1 외측면(2012')과 마찰 접촉하고 또한 중간 링의 제 1 외측면(3012')은 외측 링의 내측면(4012')과 마찰 접촉하도록 설계 및 배치된다. 이러한 목적으로, 마찰 접촉하는 면, 즉 내측 링의 제 1 내측면(2011')과 기어 휠 어깨부 면(7011') 또는 내측 링의 제 1 외측면(2012')과 중간 링의 제 1 내측면(3011') 또는 중간 링의 제 1 외측면(3012')과 외측 링의 내측면(4011') 각각은 마찰 층(10')을 가지고 있다. 동기화 장치가 작동 모드시 비작동 모드로 확실하게 전환되도록 모든 각은 큰 각도를 갖는다. 즉, 종래 기술에 따른 동기화 장치는 3개의 마찰/해제 면을 갖는 동기화 장치이다.
도 2a ∼ 2d는 3개의 기능적 마찰 면을 갖는 본 발명에 따른 4개의 서로 다른 동기화 장치(1)의 단면도를 나타낸다.
모든 이들 동기화 장치(1)에서 기어 휠(7)은 원추형 기어 휠 어깨부(701)를 가지며, 따라서 작동 모드시 동기화 모멘트가 내측 동기화 링(2)에 전달될 수 있다. 기어 휠 어깨부(701)는 기어 휠 어깨부 각(α701)으로 링 축선(8)까지 연장되어 있는 기어 휠 어깨부 면(7011)을 갖는다.
도 2a는 3개의 기능적 마찰 면을 갖는 본 발명에 따른 동기화 장치(1)의 제 1 실시 형태의 단면도를 나타낸다.
동기화 장치(1)는 내측 동기화 링(2), 중간 동기화 링(3), 및 외측 동기화 링(4)을 포함한다. 동기화 장치(1)는, 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이, 또한 동기화 본체(6)를 갖는 슬라이딩 슬리브(5) 및 기어 휠(7)을 가지고 있다. 외측 동기화 링(4) 및 내측 동기화 링(2)은 동기화 본체(6)와 본질적으로 내토크식으로 연결되어 있고, 중간 동기화 링(3)은 기어 휠(7)과 본질적으로 내토크식으로 연결되어 있다. 위에서 언급한 구성품들은, 동기화 과정 중에 내측 동기화 링(2) 및 외측 동기화 링(4)이 슬라이딩 슬리브(5)에 의해 링 축선(8)을 따라 기어 휠(7)의 방향으로 함께 변위 가능하도록 링 축선(8)과 동축으로 배치되어 있으며, 그래서 내측 동기화 링(2) 및 외측 동기화 링(4)은 기어 휠(7)과 결합할 수 있다.
내측 동기화 링(2)은 제 1 원추형 내측 링 본체(201)를 포함하며, 이 링 본체는 내측 링의 제 1 내측면(2011) 및 내측 링의 제 1 외측면(2012)을 가지며, 이들 내측면과 외측면 각각은 축방향 링 축선(8)으로 연장되는 반경 방향으로 제 1 내측 링 본체(201)의 경계를 이룬다. 내측 링의 제 1 내측면(2011)은 링 축선(8)에 대해 내측 링의 제 1 내각(α2011)으로 연장되어 있고, 내측 링의 제 1 외측면(2012)은 링 축선에 대해 내측 링의 제 1 외각(α2012)으로 연장되어 있다. 내측 링의 제 1 내각(α2011)은 종래 기술(도 1)과는 달리 내측 링의 제 1 외각(α2012) 보다 작은데, 즉 내측 링의 제 1 내측면(2011) 및 내측 링의 제 1 외측면(2012)은 서로 평행하지 않다. 내측 링의 제 1 내각(α2011)은 기어 휠 어깨부 각((α7011)에 대응하며, 따라서 작동 모드시 내측 링의 내측면(2011)은 기어 휠 어깨부 면(7011)과 상호 작용한다. 이 실시 형태에서 내측 링의 제 1 내각(α2011)은 3°이고 내측 링의 제 1 외각(α2012)은 7°이다.
중간 동기화 링(3)은 또한 제 1 원추형 중간 링 본체(301)를 포함하며, 이 링 본체는 중간 링의 제 1 내측면(3011) 및 중간 링의 제 1 외측면(3012)을 가지며, 이들 내측면과 외측면 각각은 반경 방향 링 축선(8)으로 연장되는 반경 방향으로 제 1 중간 링 본체(301)의 경계를 이룬다. 중간 링의 제 1 내측면(3011)은 링 축선(8)에 대해 중간 링의 제 1 내각(α3011)으로 연장되어 있고, 중간 링의 제 1 외측면(3012)은 링 축선에 대해 중간 링의 제 1 외각(α3012)으로 연장되어 있다. 중간 링의 제 1 내각(α3011) 및 중간 링의 제 1 외각(α3012)은 내측 동기화 링(2)의 경우 처럼 동일한 크기로 되어 있늦데, 즉 중간 링의 제 1 내측면(3011)과 중간 링의 제 1 외측면(3012)은 서로 평행하다.
외측 동기화 링(4')은, 링 축선(8')에 대해 외측 링의 내각(α4011 ')으로 연장되어 있는 외측 링의 내측면(4011')을 갖는 외측 링 본체(401')를 포함하고, 외측 링의 내각(α4011 ')은 중간 링의 제 1 외각(α3012 ')과 동일한 크기이다.
따라서, 내측 및 외측 동기화 링(2, 4)은, 동기화될 기어 휠의 방항으로 내외측 동기화 링(2, 4)이 변위되고 있을 때 동기화 과정 중에 중간 링의 제 1 내측면(3011)이 내측 링의 제 1 외측면(2012)과 마찰 접촉하고 또한 중간 링의 제 1 외측면(3012)은 외측 링의 내측면(4011)과 마찰 접촉하도록 설계 및 배치된다. 이러한 목적으로, 마찰 접촉하는 면, 즉 내측 링의 제 1 외측면(2012)과 중간 링의 제 1 내측면(3011) 또는 중간 링의 제 1 외측면(3012)과 외측 링의 내측면(4011) 각각은 마찰 층(10)을 가지고 있다.
본 발명에 따른 동기화 장치(1)의 제 1 실시 형태는, 마찰 면, 즉 축방향 링 축선(8)에 대해 작은 각도로 연장되어 있고 동기화 모멘트를 전달하는 역할만 하는 면을 가지며 또한 축방향 링 축선(8)에 대해 큰 각도로 연장되어 있고 동기화 모멘트를 전달하고 또한 해제하는 역할도 하는 2개의 마찰/해제 면을 가지고 있다는 것을 특징으로 한다. 따라서, 종래 기술와 비교하여 증가된 동기화 모멘트가 동일한 시프팅 질로 전달될 수 있다.
도 2b는 3개의 기능적 마찰 면을 갖는 본 발명에 따른 동기화 장치(1)의 제 2 실시 형태의 단면도를 나타낸다.
동기화 장치(1)는 내측 동기화 링(2)을 가지며, 이 내측 동기화 링은 제 1 원추형 내측 링 본체(201)를 갖는다. 제 1 내측 링 본체(201)는 내측 링의 제 1 내측면(2011) 및 내측 링의 제 1 외측면(2012)을 가지며, 이들 내측면과 외측면 각각은 축방향 링 축선(8)으로 연장되는 반경 방향으로 제 1 내측 링 본체(201)의 경계를 이루며, 내측 링의 제 1 내측면(2011)은 링 축선(8)에 대해 내측 링의 제 1 내각(α2011)으로 연장되어 있고, 내측 링의 제 1 외측면(2012)은 링 축선에 대해 내측 링의 제 1 외각(α2012)으로 연장되어 있다. 도 2a에 따른 실시 형태에서처럼, 내측 링의 제 1 내각(α2011)은 작고 내측 링의 제 1 외각(α2012)은 크다.
도 2a의 동기화 장치(1)와는 달리, 내측 동기화 링(2)은 제 1 원추형 내측 링 본체(201)에 추가로 제 2 원추형 내측 링 본체(202)를 포함하는데, 즉 내측 동기화 링은 2-부분 설계로 되어 있다.
제 2 내측 링 본체(202)는 내측 링의 제 2 내측면(2021) 및 내측 링의 제 2 외측면(2022)을 가지며, 이들 내측면과 외측면 각각은 축방향 링 축선(8)으로 연장되는 반경 방향으로 제 2 내측 링 본체(202)의 경계를 이루고, 내측 링의 제 2 내측면(2021)은 링 축선(8)에 대해 내측 링의 제 2 내각(α2021)으로 연장되어 있고, 내측 링의 제 2 외측면(2022)은 링 축선에 대해 내측 링의 제 2 외각(α2022)으로 연장되어 있다. 하지만, 내측 링의 제 2 내각(α2021)은 내측 링의 제 1 외각(α2012)에 대응하고 내측 링의 제 2 외각(α2022)은 내측 링의 제 1 내각(α2011)에 대응한다. 내측 링의 제 1 내측면(2011)은 기어 횔(7)과 상호 작용하고 내측 링의 제 2 내측면(2021)은 작동 모드시 내측 링의 제 1 외측면(2012)과 접촉한다. 동시에 내측 링의 제 2 외측면(2022)은 중간 링의 제 1 내측면(3011)과 상호 작용한다.
또한, 도 2a의 동기화 장치(1)와는 달리, 중간 링의 제 1 내각(α3011) 및 중간 링의 제 1 외각(α3012)은 동일하지 않은데, 즉 중간의 제 1 내측면(3011)과 중간 링의 제 1 외측면(3012)은 서로 평행하지 않다.
이 실시 형태에서, 내측 링의 제 1 내각(α2011) 및 기어 휠 어깨부 각(α7011)은 작다. 동시에, 내측 링의 제 2 외각(α2022) 및 중간 링의 제 1 내각(α3011)은 작은 각도이다.
따라서, 도 2b에 따른 동기화 장치(1)는 2개의 마찰 면, 마찰/해제 면 및 해제 면을 갖는다.
도 2c는 3개의 기능적 마찰 면을 갖는 본 발명에 따른 다른 동기화 장치(1)의 제 3 실시 형태의 단면도를 나타낸다.
도 2a 및 2b의 동기화 장치(1)와는 달리, 도 2c에 따른 동기화 장치(1)는 원추형 매개 링 본체(901)를 갖는 추가적인 매개 동기화 링(9)을 갖는다. 매개 링 본체(901)는 매개 링의 내측면(9011)과 매개 링의 외측면(9012)을 가지며, 이들 내측면과 외측면 각각은 축방향 마찰 링 축선(8)으로 연장되는 반경 방향으로 매개 링 본체(901)의 경계를 이룬다. 매개 링의 내측면(9011)은 링 축선(8)에 대해 매개 링의 내각(α9011)으로 연장되어 있고 매개 링의 외측면(9012)은 링 축선에 대해 매개 링의 외각(α9012)으로 연장되어 있다. 이 실시 형태에서, 매개 링의 내각(α9011)은 작고 매개 링의 외각(α9012)은 크다. 매개 동기화 링(9)은 외측 동기화 링(4)과 중간동기화 링(3) 사이에 배치되고 작동 모드시 내측 동기화 링(2) 및 동기화 링(4)과 내토크식으로 연결된다. 매개 링의 내각(α9011)은 중간 링의 제 1 외각(α3012)에 대응하며, 매개 링의 외각(α9012)은 외측 링의 내각(α4011)에 대응한다. 따라서, 작동 모드시 매개 링의 내측면(9011)은 중간 링의 제 1 외측면(3012)과 상호 작용하고, 매개 링의 외측면(9012)은 외측 동기화 링에 적어도 부분적으로 형상 잠금 연결된다.
내측 링의 제 1 내측면(2011)은 내측 링의 작은 내각(α2011)으로 연장되어 있다. 하지만, 내측 링의 내각(α2011)은 기어 휠 어깨부 각(α7011)에 대응하고, 그래서 작동 모드시 내측 링의 내측면(2011) 및 기어 휠 어깨부 면(7011)은 상호 작용한다. 동시에, 작동 모드시 중간 링의 제 1 내측면(3011)과 상호 작용하는 내측 링(2012)의 외측면은 내측 링의 큰 외각(α2012)으로 드리프팅(drifting)한다.
도 2b에 따른 동기화 장치(1)처럼, 도 2c에 따른 동기화 장치(1)는 2개의 마찰 면, 마찰/해제 면 및 해제 면을 갖는다.
도 2d는 3개의 기능적 마찰 면을 갖는 본 발명에 따른 다른 동기화 장치(1)의 제 4 실시 형태의 단면도를 나타낸다.
도 2b에 따른 동기화 장치(1)처럼, 도 2d에 따른 동기화 장치(1)는 2-부분 내측 동기화 링(2)을 갖는데, 즉 내측 동기화 링(2)은 제 1 원추형 내측 링 본체(201)와 제 2 원추형 내측 링 본체(202)로 이루어져 있다.
도 2b에 따른 동기화 장치(1)와는 달리, 중간 동기화 링(3) 역시 2-부분 설계로 되어 있는데, 즉 중간 동기화 링(3)은 제 1 원추형 중간 링 본체(301)와 제 2 원추형 중간 링 본체(302)를 포함한다. 제 2 중간 링 본체(302)는 중간 링의 제 2 내측면(3021) 및 중간 링의 제 2 외측면(3022)을 포함하고, 이들 내측면과 외측면 각각은 축방향 마찰 링 축선(8)으로 연장되는 반경 방향으로 제 2 중간 링 본체(302)의 경계를 이룬다. 중간 링의 제 2 내측면(3021)은 링 축선(8)에 대해 중간 링의 제 2 내각(α3021)으로 연장되어 있고, 중간 링의 제 2 외측면(3022)은 링 축선에 대해 중간 링의 제 2 외각(α3022)으로 연장되어 있다. 그리하여, 중간 링의 제 2 내각(α3021)은 중간 링의 제 1 외각(α3012)에 대응하고 중간 링의 제 2 외각(α3022)은 중간 링의 제 1 내각(α3011)에 대응한다. 작동 모드시 중간 링의 제 2 내측면(3021)은 중간 링의 제 1 외측면(3012)과 접촉하고, 중간 링의 제 2 외측면(3022)은 외측 동기화 링(4)과 상호 작용한다.
내측 링의 제 1 내측면(2011)은 내측 링의 작은 내각(α2011)으로 연장되어 있다. 하지만, 내측 링의 내각(α2011)은 기어 휠 어깨부 각(α7011)에 대응하고, 그래서 작동 모드시 내측 링의 내측면(2011) 및 기어 휠 어깨부 면(7011)은 상호 작용한다. 작동 모드시 중간 링의 제 1 내측면(3011)과 상호 작용하는 내측 링의 제 2 외측면(2022)은 내측 링의 작은 외각(α2022)으로 연장되어 있다.
따라서, 동기화 장치(1)는 3개의 마찰 면 및 2개의 해제 면을 갖는다.
위에서 언급한 모든 실시 형태에서, 마찰 층(10)은 작동 모드시 서로 접촉하는 면에서 일측 및/또는 양측에 제공될 수 있다. 또한, 마찰 면으로서 역할하지 않은 면(해제 면)에는 부착 감소 표면 구조를 제공하는 것도 가능하다.
또한. 위에서 설명한 모든 실시 형태에서, 제 1 내측 링 본체(201) 및/또는 제 2 내측 링 본체(202) 및/또는 제 1 중간 링 본체(301) 및/또는 제 2 중간 링 본체(302) 및/또는 매개 링 본체(901)는 축방향 링 축선(8)에 수직인 원주 방향으로 컷오프를 가질 수 있는데, 이 컷오프는 비작동 모드시 개방 또는 폐쇄된다.
마지막으로, 위에서 설명한 모든 실시 형태에서, 제 1 내측 링 본체(201) 및/또는 제 2 내측 링 본체(202) 및/또는 제 1 중간 링 본체(301) 및/또는 제 2 중간 링 본체(302) 및/또는 매개 링 본체(901)는 링 축선(8) 쪽 방향으로의 고정을 위해 적어도 하나의 한계 스탑을 가질 수 있다.

Claims (11)

  1. 차량의 기어 전환 변속기용 동기화 장치(1)로서, 내측 동기화 링(2), 중간 동기화 링(3), 및 외측 동기화 링(4)을 포함하고, 작동 모드시 상기 외측 동기화 링(4) 및 내측 동기화 링(2)은 제 1 시프팅 요소(6)와 본질적으로 내토크식으로 연결되고, 또한 작동 모드시 중간 동기화 링(3)은 제 2 시프팅 요소(7)와 본질적으로 내토크(torque-proof)식으로 연결되며, 상기 내측 동기화 링(2)은 제 1 원추형 내측 링 본체(201)를 포함하며, 제 1 원추형 내측 링 본체는 내측 링의 제 1 내측면(2011) 및 내측 링의 제 1 외측면(2012)을 가지며, 상기 제 1 내측면과 제 1 외측면 각각은 축방향 링 축선(8)으로 연장되는 반경 방향으로 상기 제 1 내측 링 본체(201)의 경계를 이루고, 내측 링의 제 1 내측면(2011)은 링 축선(8)에 대해 내측 링의 제 1 내각(α2011)으로 연장되어 있고, 내측 링의 제 1 외측면(2012)은 링 축선에 대해 내측 링의 제 1 외각(α2012)으로 연장되어 있으며, 작동 모드시 내측 링의 제 1 내측면(2011)은 제 2 시프팅 요소(7)와 상호 작용하고, 내측 링의 제 1 외측면(2012)은 중간 동기화 링(3)과 간접 또는 직접적으로 상호 작용하며, 상기 내측 링의 제 1 내각(α2011)은 내측 링의 제 1 외각(α2012) 보다 작은, 차량의 기어 전환 변속기용 동기화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 동기화 링(2)은 제 1 원추형 내측 링 본체(201) 및 제 2 원추형 내측 링 본체(202)로 이루어져 있고, 상기 제 2 내측 링 본체(202)는 내측 링의 제 2 내측면(2021) 및 내측 링의 제 2 외측면(2022)을 포함하고, 상기 제 2 내측면과 제 2 외측면 각각은 축방향 링 축선(8)으로 연장되는 반경 방향으로 상기 제 2 내측 링 본체(202)의 경계를 이루고, 내측 링의 제 2 내측면(2021)은 링 축선(8)에 대해 내측 링의 제 2 내각(α2021)으로 연장되어 있고, 내측 링의 제 2 외측면(2022)은 링 축선에 대해 내측 링의 제 2 외각(α2022)으로 연장되어 있으며, 내측 링의 제 2 내각(α2021)은 내측 링의 제 1 외각(α2012)에 대응하고, 작동 모드시 내측 링의 제 2 내측면(2021)은 내측 링의 제 1 외측면(2012)에 적어도 부분적으로 형상 잠금 연결되고, 내측 링의 제 2 외측면(2022)은 중간 동기화 링(3)과 상호 작용하는, 차량의 기어 전환 변속기용 동기화 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중간 동기화 링(3)은 제 1 원추형 중간 링 본체(301) 및 제 2 원추형 중간 링 본체(302)로 구성되어 있고, 상기 제 1 중간 링 본체(301)는 중간 링의 제 1 내측면(3011) 및 중간 링의 제 1 외측면(3012)을 포함하며, 상기 중간 링의 제 1 내측면과 제 1 외측면은 축방향 링 축선(8)으로 연장되는 반경 방향으로 제 1 중간 링 본체(301)의 경계를 이루고, 중간 링의 제 1 내측면(3011)은 링 축선(8)에 대해 중간 링의 제 1 내각(α3011)으로 연장되어 있고, 중간 링의 제 1 외측면(3012)은 링 축선에 대해 중간 링의 제 1 외각(α3012)으로 연장되어 있고, 상기 제 2 중간 링 본체(302)는 중간 링의 제 2 내측면(3012) 및 중간 링의 제 2 외측면(3022)을 포함하며, 상기 중간 링의 제 2 내측면과 제 2 외측면은 축방향 링 축선(8)으로 연장되는 반경 방향으로 제 2 중간 링 본체(302)의 경계를 이루고, 중간 링의 제 2 내측면(3021)은 링 축선(8)에 대해 중간 링의 제 2 내각(α3021)으로 연장되어 있고, 중간 링의 제 2 외측면(3022)은 링 축선에 대해 중간 링의 제 2 외각(α3022)으로 연장되어 있으며, 중간 링의 제 2 내각(α3021)은 중간 링의 제 1 외각(α3012)에 대응하고, 작동 모드시 중간 링의 제 1 내측면(3011)은 내측 동기화 링(2)과 상호 작용하고, 중간 링의 제 2 내측면(3021)은 중간 링의 제 1 외측면(3012)에 적어도 부분적으로 형상 잠금 연결되며, 중간 링의 제 2 외측면(3022)은 외측 동기화 링(4)과 상호 작용하는, 차량의 기어 전환 변속기용 동기화 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동기화 장치(1)는 원추형 매개 링 본체(901)를 갖는 매개 동기화 링(9)을 포함하고, 상기 매개 링 본체(901)는 매개 링의 내측면(9011)과 매개 링의 외측면(9012)을 포함하며, 상기 매개 링의 내측면과 외측면 각각은 축방향 링 축선(8)으로 연장되는 반경 방향으로 상기 매개 링 본체(901)의 경계를 이루고, 매개 링의 내측면(9011)은 링 축선(8)에 대해 매개 링의 내각(α9011)으로 연장되어 있고 매개 링의 외측면(9012)은 링 축선에 대해 매개 링의 외각(α9012)으로 연장되어 있으며, 작동 모드시 상기 매개 동기화 링(9)은 외측 동기화 링(4)과 중간 동기화 링(3) 사이에 배치되고 내측 동기화 링(2) 및 외측 동기화 링(4)에 내토크식으로 연결되며, 상기 매개 링의 내각(α9011)은 중간 링의 제 1 외각(α3012)에 대응하며, 매개 링의 외각(α9012)은 외측 링의 내각(α4011)에 대응하며, 따라서, 작동 모드시 매개 링의 내측면(9011)은 중간 링의 제 1 외측면(3012)과 상호 작용하고, 매개 링의 외측면(9012)은 외측 동기화 링(4)에 적어도 부분적으로 형상 잠금 연결되는, 차량의 기어 전환 변속기용 동기화 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측 링의 제 1 내각(α2011) 및/또는 내측 링의 제 2 외각(α2022) 및/또는 중간 링의 제 1 내각(α3011) 및/또는 중간 링의 제 1 외각(α3012) 및/또는 중간 링의 제 2 외각(α3022) 및/또는 매개 링의 내각(α9011)은 3 내지 5°인, 차량의 기어 전환 변속기용 동기화 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 내측 링 본체(201) 및/또는 제 2 내측 링 본체(202) 및/또는 제 1 중간 링 본체(301) 및/또는 제 2 중간 링 본체(302) 및/또는 매개 링 본체(901)는 축방향 링 축선(8)에 수직인 원주 방향으로 컷오프(cutoff)를 가지고 있는, 차량의 기어 전환 변속기용 동기화 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 컷오프는 비작동 모드시 개방 또는 폐쇄되는, 차량의 기어 전환 변속기용 동기화 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 내측 링 본체(201) 및/또는 제 2 내측 링 본체(202) 및/또는 제 1 중간 링 본체(301) 및/또는 제 2 중간 링 본체(302) 및/또는 매개 링 본체(901)는 링 축선(8) 쪽 방향으로의 고정을 위해 적어도 하나의 한계 스탑을 가지고 있는, 차량의 기어 전환 변속기용 동기화 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    마찰 층, 특히 탄소 마찰 층의 형태로 된 마찰 층이, 내측 링의 제 1 내측면(2011) 및/또는 내측 링의 제 1 외측면(2012) 및/또는 내측 링의 제 2 내측면(2021) 및/또는 내측 링의 제 2 외측면(2022) 및/또는 중간 링의 제 1 내측면(3011) 및/또는 중간 링의 제 1 외측면(3012) 및/또는 중간 링의 제 2 내측면(3021) 및/또는 중간 링의 제 2 외측면(3022) 및/또는 매개 링의 내측면(9011) 및/또는 매개 링의 외측면(9012)에 제공되어 있는, 차량의 기어 전환 변속기용 동기화 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    부착 감소 표면 구조가, 내측 링의 제 1 내측면(2011) 및/또는 내측 링의 제 1 외측면(2012) 및/또는 내측 링의 제 2 내측면(2021) 및/또는 내측 링의 제 2 외측면(2022) 및/또는 중간 링의 제 1 내측면(3011) 및/또는 중간 링의 제 1 외측면(3012) 및/또는 중간 링의 제 2 내측면(3021) 및/또는 중간 링의 제 2 외측면(3022) 및/또는 매개 링의 내측면(9011) 및/또는 매개 링의 외측면(9012)에 제공되어 있는, 차량의 기어 전환 변속기용 동기화 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 동기화 장치(1)를 갖는 차량용 기어 전환 변속기.
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