KR970000854B1 - 자동차용 수동 변속기의 트리플 콘형 동기 치합장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자동차용 수동 변속기의 트리플 콘형 동기 치합장치

제1도는 본 발명에 의한 싱크로나이저 키이의 사시도.

제2도는 본 발명에 의한 동기 치합장치의 조립상태 반단면도.

제3도는 (a)(b)는 본 발명에 적용되는 싱크로나이저 링의 정면도 및 단면도.

제4도는 본 발명에 적용되는 싱크로나이저 콘의 사시도.

제5도 (a)(b)는 본 발명에 적용되는 내부링의 정면도 및 단면도.

제6도 및 제7도는 종래 동기장치의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 주축 2 : 허브

3,4 : 스피드 기어 10 : 싱크로나이저 키이

11 : 돌기부 12 : 탄성부

15,16 : 싱크로나이저 링 18,19 : 싱크로나이저 콘

24,25 : 내부 링

본 발명은 자동차용 수동 변속기의 트리플 콘형 동기 치합장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 싱크로나이저 스프링을 생략함과 동시에 싱크로나이저 구성 부품간의 마찰력을 증대시켜 원활한 변속이 이루어지도록 함으로써, 변속 성능을 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 수동 변속기의 트리플 콘형 동기 치합장치에 관한 것이다.

자동차에 있어서의 변속기는 클러치와 추진축 사이에 설치되어 자동차의 주행상태 변화에 따른 엔진(Engine)의 회전력을 증대시키거나 감소시키는 역활을 수행하게 된다.

또한, 엔진의 공회전시 엔진과 구동륜과의 연결을 일정기간 동안 단속하는 역활을 수행한다.

이러한 변속기는 클러치와 변속기의 조작을 운전자가 직접행하는 수동 변속기와, 클러치와 변속기의 조작이 유입에 의해 자동으로 행하여지는 자동 변속기로 대분(大分)되고 있다.

상기에서 본 발명이 관계되는 수동 변속기의 선택 기어 방식(Selective Gear Type)에는 주축 위의 스플라인에 끼워진 섭동기어를 변속레버로 부축 위의 기어에 자유로 물리게 하는 섭동 기어식(Sliding-Mesh Type)과, 주축 위를 자유롭게 회전하는 기어와 부축기어가 항시 물린 상태로 회전되며 변속할 때 주축상의 스플라인에 끼워져 섭동하는 도그 클러치를 주축상의 기어와 물리게하여 회전력을 주축에 전달하는 상시 물림식(Constant-Mesh Type)과, 상기 섭동 기어식 및 상시 물림식의 단점을 보완할 수 있도록 발명된 동기 물림식(Synchro-Mesh Type)으로 분류된다.

이러한 수동 변속기의 선택 기어 방식에 있어서, 본 발명은 동기 물림식이 적용되는 수동 변속기에 관한 것으로서, 동기 물림식의 동기 치합장치는 클러치 헙, 클러치 슬리이브, 싱크로나이저 키이, 싱크로나이저 링, 싱크로나이저 스프링등으로 구성된다.

즉, 제6도는 종래 동기 치합장치의 측단면도로서, 주축(51)의 스플라인(52)에는 허브(53)가 치합되어 함께 회전하도록 되어 있으며, 이 허브(53)의 외주에는 홈(54)이 형성되어 이에 키이(55)가 삽입설치된다.

상기한 허브(53)의 외측에는 슬리이브(56)가 스플라인으로 끼어져 축방향으로 이동가능하게 되어 있으며, 키이(55)의 내측에는 스프링(57)이 탄지되어 슬리이브(56)의 내면에 밀착되는 상태가 유지되면서 상기 키이(55)의 돌기부(58)가 슬리이브(56)의 내면홈에 위치하게 된다.

그리고 스피드 기어(59)의 클러치 기어(60)에 형성된 콘(61)부에는 싱크로나이저 링(62)이 위치하여 변속시 마찰을 유발토록 되어있다.

상기한 싱크로나이저 링(62)은 안쪽에 나사부가 형성되어 콘(61)과의 마찰력이 증대되도록 되어 있고, 바깥쪽으로 형성되어 있는 홈(63)에는 키이(55)의 선단부가 위치되어 있는 구조로 구성된다.

이와 같이 구성되는 종래의 동기 치합장치는 변속기 기어 시프트 레버를 조작하면 슬리이브(56)가 이동하게 되고, 이에 따라 슬리이브(56)의 내부 스플라인 흉부에 물려 있는 돌기부(58)를 갖는 키이(55)가 이동하면서 싱크로나이저 링(62)을 밀게 된다.

이와 함께 슬리이브(56)가 계속 이동함에 따라 싱크로나이저 링(62)의 나사부가 코운부(61)와 밀착되면서 스피드 기어(59)가 회전력을 전달받기 시작하며, 이 상태에서는 키이(55)가 싱크로나이저 링(62)의 홈(63) 측면에 접촉하는 상태가 된다.

이러한 작용으로 슬리이브(56)가 계속 이동하여 스피드 기어(59)와 싱크로나이저 링(62)이 동기되면 싱크로나이저 링(62)은 슬리이브(56)의 스플라인의 인도를 받아 슬링이브(56)의 안으로 들어가고, 슬리이브(56)의 스플라인과 클러치 기어(60)의 스플라인이 록킹되어져 동력이 전달된다.

이와 같은 동작과정에서 싱크로나이저 링(62)은 상기한 바와 같이 슬리이브(56)의 이동에 따라 콘(61)과 밀착되면서 스피드 기어(59)에 초기의 동력전달을 전달하는 클러치작용을 하게 되는데, 이러한 클러치 작용을 수행함에 있어서는 클러치 기어(62)에 형성된 코운부(61)와 싱크로나이저 링(62) 내면의 나사부와의 마찰력이 가장 중요한 요인으로 작용하게 된다.

그러나 상기와 같은 동기장치에 있어서는 상기한 싱크로나이저 링을 한 개만을 사용하여 클러치 작용을 하도록 하였는 바, 이의 작용에 지대한 영향을 미치는 마찰력을 증대시키고자 하여도 구조적으로 불가능함은 물론 마찰력이 작은 관계로 인하여 초기 동력전달까지의 시프트 타임 및 시프트 포오스가 커져 변속성능이 좋지 않다는 문제점이 있었다.

이에 따라 상기와 같은 싱글 콘형(Single Cone Type)이 동기장치의 문제점을 해소하기 위한 수단으로 본 출원인의 대한민국 특허출원 제91-18214호인 제7도의 더블 콘형(Double Cone Type) 동기장치가 개발되어 있다.

즉, 상기 더블 콘형 동기장치는 외주면이 콘면으로 형성되어 주축(700의 스플라인상에 결합되는 허브(71)의 양측으로 배치되는 내부링(72)과 ; 내외면이 콘면으로 형성되어 상기 내부링(72)의외측으로 배치되는 더블 콘운(73)과 ; 상기 더블 콘(73)의 외측에 배치되어 케이(74)에 의해 허브 (71)와 함께 회전하는 싱크로나이저 링(75)과 ; 상기 키이(74)를 지지하는 스프링(76)과; 상기 허브(71)의 외주부에 스플라인 결합되는 슬리이브(77)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 더블 콘형 동기장치는 슬리이브(77)가 섭동하면, 더블 콘(73)의 내,외면이 내부링(72)의 외측면과 싱크로나이저 링(75)과 마찰되면서 동기 클러치 작용을 할 수 있도록 하여 2곳에서 마찰을 일으키도록 함으로써, 동기 용량을 향상시키고자 한 것이다.

그러나 상기와 같은 더블 콘형 동기장치에 있어서는 전자인 싱글 콘형 동기장치와 공통적으로 싱크로나이저 키이(55)(74)를 중앙부 상측으로 돌기부(58)(78)가 형성되는 메뚜기 형태로 형성하여 내측의 스프링(57)(76)에 의해 슬리이브(56)(77)의 내부 홈에 밀착되도록 함으로써, 변속시 슬리이브(56)(77)를 고정하여 기어 물림이 빠지지 않게 하는 역활을 하도록 하고 있으나, 상기 싱크로나이저 키이(55)(74)를 탄지하여 주면서 그의 기능을 보좌하는 스프링(57)(76)을 필요로 하게 되는 바, 복잡한 구석을 갖는 동기장치의 구조를 더욱 복잡하여 이에 따른 여러가지 문제점이 발생하게 한다.

그리고 상기의 싱크로나이저 키이(55)(74)가 자체 탄성을 갖지 않는 금속 사각봉 형태를 취하고 있는 바, 급변속시 불필요하게 싱크로나이저 링(62)(75)의 슬롯 부분을 강하게 눌러줌으로 인하여 싱크로나이저 링(62)(75)에 변형이나 균열을 발생시켜 동기장치의 성능을 저하시킴은 물론 변속기의 고장율을 증대시키는 등의 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 싱크로나이저 키이를 자체탄성을 보유토록 형성하여 싱크로나이저 키이가 스프링이 없이도 스프링의 기능을 겸하면서 그의 역활을 충분히 수행할 수 있도록 하고, 싱크로나이저 구성부품간의 마찰력을 증대시켜 동기용량을 극대화함으로써, 변속성능을 향상시킬 수 있는 자동차용 수동 변속기의 동기 치합장치를 제공하려는 것이다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 주축의 스플라인에 결합되는 허브와 ; 상기의 허브 외측에 스플라인으로 결합되어 축방향의 이동 가능한 슬리이브와 ; 상기 허브에 마련된 홈속에 배치되어 하부 일측으로 형성되는 탄성부에 의하여 자체 탄성으로 그의 돌기부가 슬리이브의 내면홈과 밀착되는 싱크로나이저 키이와 ; 내측면이 콘면으로 형성되너 상기 슬리이브와 클러치 기어 사이에 배치되는 싱크로나이저 링과 ; 내,외측면이 코운면으로 형성되어 상기 싱크로나이저 링의 내측으로 배치되는 싱크로나이저 콘과 ; 외측면이 상기 싱크로나이저 콘의 내측 콘면에 대응하는 콘면으로 형성되며, 소정의 결합수단으로 상기 싱크로나이저 콘의 내측에 결합되어 동기작용을 하는 내부링을 구비하여 구성한 것에 특징이 있다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명에 의한 동기 치합장치의 측단면도로서, 주축(1)의 스플라인상에 결합되는 허브(2)의 양측에는 두개의 스피드 기어(3)(4)가 베어링(5)(6)을 개재시켜 주축의 회전에 관계됨이 없이 자유롭게 조립된다.

이들의 각 스피드 기어(3)(4)들은 내측으로 상호 대향되는 클러치 기어(7)(8)가 일체로 형성되며, 상기 허브(2)의 외측에는 측방향 이동이 가능하도록 슬리이브(9)가 결합되며, 상기 허브(2)와 슬리이브(9) 사이의 원주상에 등간격으로 형성된 홈에는 돌기부가 상기 슬리이브(9)의 내면홈에 위치하는 키이(10)가 배치된다.

상기 키이(10)는 슬리이브(9)의 이동시 이동위치에서 이를 고정시켜 주게 되는데, 본 발명은 상기 싱크로나이저 키이(10)를 종래 스프링(57)(76)의 역활을 겸할 수 있도록 자체 탄성을 부여하였다.

즉, 싱크로나이저 키이(10)을 제1도에서와 같이 띠상의 금속판으로 형성하되, 상측 중간부에 상향돌출되는 돌기부(11)를 두고 그의 양측으로 일정의 거리를 두고 상호 대향되도록 ㄷ형으로 절곡시키고, 일측 선단을 하향 경사지게 연장하여 탄성부(12)로 형성하였다.

상기의 싱크로나이저 키이(10)는 하나의 띠상 금속판을 절곡시켜 형성한 것으로서, 이의 싱크로나이저 키이(10)는 제2도에서와 같이 허브(2)에 형성된 홈(13)에 배치되어 탄성부(12)가 홈(13)의 저면과 접촉 지지되면서 자체 탄성으로 그의 상측부분을 상측방향으로 밀어주어 키이(10)의 돌기부(11)가 슬리이브(9)의 내면홈(14)에 밀착되어 위치하게 된다.

그리고 상기 슬리이브(9)와 클러치 기어(7)(8) 사이에 배치되는 싱크로나이저 링(15)(16)은 공지와 같이 내측면이 콘면으로 형성되고 이의 내면에는 오일을 제거하여 조기 마찰을 일으킬 수 있도록 나사홈 및 오일홈이 형성되며, 외측면에는 제3도에서와 같이 다수의 홈(17)이 형성되어 상기 키이(10)의 양선단이 위치하며, 내측면에는 홈(41)이 형성되어 있는데, 이는 다음에 설명되어질 내부링(24)(25)을 결착하여 동기시킬 수 있도록 하기 위함이다.

상기 싱크로나이저 링(15)(16)의 내측에 위치하는 싱크로나이저 콘(18)(19)은 제4도에서와 같이 내,외측면이 콘면으로 형성되며, 소직경부의 원주상에는 중심을 향하는 다수의 돌기부(20)(21)가 형성되어 스피드기어(3),(4)의 허브 내측으로 형성되는 걸림홈(22)(23)에 결합되어져 스피드 기어(3),(4)와 함께 회전한다.

상기 싱크로나이저 콘(18)(19)에 형성되는 돌기부(20)(21) 및 스피드 기어(3)(4)에 형성되는 걸림홈(22)(23)은 3곳에 형성하여 결합하는 것이 바람직하며, 상기 돌기부(20)(21)와 걸림홈(22)(23)은 약간의 유격을 주어 미소의 상대 회전 및 약간의 측방향 이동이 가능하도록 한다.

그리고 상기 싱크로나이저 콘(18)(19)의 내측에 위치하는 내부링(24)(25)은 제5도에서와 같이 내경부 외측면에 상기 싱크로나이저 콘(18)(19)의 내측 콘면에 대응하는 콘면(32)이 형성되어 있으며, 그 내부에는 클러치 기어(7)(8)의 콘면과 대응하는 콘면(33)으로 형성하여 구성부품 상호간의 마찰력을 극대화하였고, 외경부에는 싱크로나이저 링(15)(56)의 홈(41)과 체결가능하도록 다수개의 돌출부(31)을 형성하여 상기 돌기부(31)와 홈(41)은 적정 유격을 갖고 결합되어 싱크로나이저 링(15)(16)과 동기하도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 작용효과를 설명의 편의상 슬리이브(9)가 도면의 좌측으로 이동하는 예로서 부호를 부여하면서 설명한다.

먼저 변속을 위하여 미도시된 시프트 레버를 조작하면 시프트 포크가 연동하여 슬리이브(9)를 축 방향으로 이동시킴에 따라 시프팅이 시작된다.

이에 따라 슬리이브(9)의 내면홈(14)에 돌기부(11)가 물려 있는 키이(10)가 함께 이동하면서 싱크로나이저 링(15)의 홈(17)부를 밀게 되며, 이에 따른 싱크로나이저 링(15)의 이동으로 그의 내면이 싱크로나이저 콘(18)의 외측면과 접촉됨과 동시에 싱크로나이저 콘(18)의 내측면이 내부링(24)의 외측면과 접촉되면서 마찰을 일으켜 동기작용을 시작하게 된다.

이러한 동작으로 동기작용이 이루어지면 싱크로나이저 링(15)은 슬리이브(9)의 스플라인으로 들어가고, 슬리이브(9)의 계속되는 이동에 따라 슬리이브(9)의 스플라인과 클러치 기어(7)의 기어부가 결합되면서 동력이 전달되어진다.

이와 같은 동기 장치에 의하면 3개의 링에 의하여 마찰작용이 이루어지게 되므로 마찰력이 증대되어 고출력의 토오크 회전를 흡수하게 된다.

그리고 싱크로나이저 키이(10)에 자체 탄성을 부여 하였는 바, 종래의 스프링(57)(76)이 불필요하게 되며, 급 변속시 싱크로나이저 키이(10)가 싱크로나이저 링(15)(16)의 홈 부분을 강하게 누르더라도 자체 탄성에 의하여 누르는 힘이 흡수되므로 싱크로나이저 링(15)(16)의 변형이나 균열 발생의 염려가 전혀 없게 되며, 또한 슬리이브(9)가 이동될 때 싱크로나이저 키이(10)가 전체적으로 판 스프링의 기능을 함으로써, 변속 조작이 유연하게 이루어지게 되므로 변속 조작성이 향상되며, 상기의 효과에 의하여 자동차에 대한 신뢰감이 증대된다.

Claims (6)

1. 주축의 스플라인에 결합되는 허브와 ; 상기의 허브 외측에 스플라인으로 결합되어 축방향의 이동 가능한 슬리이브와 ; 상기 허브에 마련된 홈속에 배치되어 하부 일측으로 형성되는 탄성부에 의하여 자체 탄성으로 그의 돌기부가 슬리이브의 내면홈(14)과 밀착되는 싱크로나이저 키이와 ; 내측면이 콘면으로 형성되어 상기 슬리이브와 클러치 기어 사이에 배치되는 싱크로나이저 링과 ; 내,외측면이 콘면으로 형성되어 상기 싱크로나이저 링의 내측으로 배치되는 싱크로나이저 콘과 ; 외측면이 상기 싱크로나이저 콘의 내측 콘면에 대응하는 콘면으로 형성되며, 소정의 결합수단으로 상기 싱크로나이저 콘의 내측에 결합되어 동기작용을 하는 내부링(24)(25)을 구비하여 구성되는 자동차용 수동 변속기의 트리플 콘형 동기 치합장치.
2. 제1항에 있어서, 싱크로나이저 키이는 띠상의 금속판으로 형성하되, 상측 중간부에 상향돌출되는 돌기부를 두고 그의 양측으로 일정의 거리를 두고 상호 대향되도록 절곡시키고, 일측 선단을 하향 경사지게 연장하여 탄성부로 형성하여서 됨을 특징으로 하는 자동차용 수동 변속기의 트리플 콘형 동기 치합장치.
3. 제1항에 있어서, 싱크로나이저 콘은 소직경부 원주상에 중심을 향하는 다수의 돌기부가 형성되어 스피드 기어의 허브 내측으로 형성되는 걸림홈에 결합되어져 스피드 기어와 함께 회전하도록 형성함을 특징으로 하는 자동차용 수동 트리플 콘형 변속기의 동기 치합장치.
4. 제3항에 있어서, 돌기부와 걸림홈은 약간의 유격을 주어 미소의 상대 회전 및 약간의 축방향 이동이 가능하도록 형성함을 특징으로 하는 자동차용 수동 변속기의 트리플 콘형 동기 치합장치.
5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 싱크로나이저 콘에 형성되는 돌기부 및 스피드 기어에 형성되는 걸림홈은 3곳에 형성하여 결합함을 특징으로 하는 자동차용 수동 변속기의 트리플 콘형 동기 치합장치.
6. 제1항에 있어서, 싱크로낭저 콘과 내부링의 결합수단은 싱크로나이저 콘의 내측면 다수의 홈을 형성하고, 내부링의 외경부에는 상기 홈에 삽입될 수 있는 돌출부를 형성하여 결합함을 특징으로 하는 자동차용 수동 변속기의 트리플 콘형 동기 치합장치.