KR100685761B1

KR100685761B1 - 마찰 댐퍼와 이것을 이용한 기어 변속 장치

Info

Publication number: KR100685761B1
Application number: KR1020030023577A
Authority: KR
Inventors: 야노요시히로; 아츠미도시유키
Original assignee: 가부시키가이샤 제이텍트; 고요 실링 테크노 가부시키가이샤
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2007-02-23
Anticipated expiration: 2023-04-15
Also published as: CN1289839C; KR20040042782A; JP2004162778A; CN1499105A; EP1420188A2; EP1420188A3

Abstract

축 요소와, 이 축 요소가 관통하는 기어와, 축 요소와 기어 사이에 개재되어 있는 롤링 요소를 포함하고, 상기 축 요소와 기어는 축 중심을 둘레로 상대적으로 회전 가능하게 설치되는 기어 변속 장치에 사용되는 마찰 댐퍼로서, 이 마찰 댐퍼는 축 요소 또는 기어인 고정 부재의 외주면에 부착되는 코아와, 이 코아와 일체로 마련되는 탄성 부재를 포함한다. 탄성 부재에는 축 요소 또는 기어인 회전 부재의 외주면과 활주 접촉하는 립과, 원주 방향으로 회전 부재에 형성되어 있는 복수 개의 윤활 오일 경로가 있다. 코아는 고정 부재의 외주면에 장착되어 있는 실린더부와, 반경 방향으로 연장하도록 롤링 요소 측의 실린더부 에지부에 마련되어 있는 디스크부를 포함한다. 코아의 표면은 경화 처리되어 있다.

Description

마찰 댐퍼와 이것을 이용한 기어 변속 장치{FRICTION DAMPER AND GEAR TRANSMISSION DEVICE USING THE SAME}

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 보여주는 기어 변속 장치의 마찰 댐퍼를 포함하는 부분의 확대 단면도이다.

도 2는 마찰 댐퍼의 정면도이다.

도 3은 도 2의 선 A-A를 따라 취한 마찰 댐퍼의 단면도이다.

도 4는 마찰 댐퍼 코아의 확대 절반 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예를 보여주는 마찰 댐퍼의 정면도이다.

도 6은 도 5의 선 B-B를 따라 취한 마찰 댐퍼의 단면도이다.

도 7은 종래의 기어 변속 장치의 마찰 댐퍼를 포함하는 부분의 확대 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1 : 기어

2 : 기어축

3 : 슬리브

4 : 니들 롤러

5 : 케이지

7 : 마찰 댐퍼

8 : 코아

9 : 탄성 부재

10 : 실린더부

11 : 디스크부

12 : 고정부

13 : 립

15 : 윤활 오일 경로

본 발명은 자동차의 수동식 변속기와 같은 기어 변속 장치의 내부에 마련되어 있는 기어로부터 요동 소음(rattle noise)이 발생하는 것을 방지하는 마찰 댐퍼와, 이것을 이용한 기어 변속 장치에 관한 것이다.

자동차의 변속부에는 엔진의 크랭크축과 결합되어 회전하는 기어와, 이 기어를 회전 가능하게 지지하는 기어축이 마련되어 있다. 자동차의 구동 시에 엔진 크랭크축의 불규칙한 진동이 기어에 전달되면, 기어는 특이한 요동 소음을 일으킨다.

이러한 요동 소음을 방지하기 위해, 기어와 이 기어를 회전 가능하게 지지하는 기어축 사이에는, 적절한 마찰을 가하여 요동 소음이 발생하는 것을 방지하는 기어 변속 장치용 마찰 댐퍼(이하, 마찰 댐퍼라고 한다)가 마련되어 있는 것이 일반적이다.(예를 들어, 일본 무심사 실용 신안 공개 공보 번호 제63-187747호를 참조)

종래의 마찰 댐퍼(50)의 구조를 도 7을 참조하여 설명하겠다. 마찰 댐퍼(50)는, 상측 단면이 L자형이고 축(51; 슬리브)에 억지 끼워맞춤되는 환형 코아(52)와, 이 코아(52)의 외주면에 일체로 마련되어 있는 환형 탄성 요소(53)를 포함한다.

탄성 요소(53)는 기어(54)의 축 구멍(55)의 전체 주면(周面)에 활주 접촉하는 립(56)을 구비한다. 코아(52)로서, 냉간 수축 탄소강 시트(SPCC; JIS G3141)를 경화처리하지 않고 프레싱하여 사용한다. 경화처리하지 않은 코아(52)가 축(51)에 억지 끼워맞춤되는 경우에, 코아(52)의 표면 경도가 축(51)의 표면 경도보다 낮으면, 축(51)에 압박되는 코아(52)의 일부가 깍겨져 금속 분말이 발생한다.

본 발명에 따른 마찰 댐퍼는 축 요소와, 이 축 요소가 관통하는 기어와, 축 요소와 기어 사이에 개재되어 있는 롤링 요소를 포함하고, 축 요소와 기어는 축 중심 둘레로 상대 회전 가능하게 설치되어 있는 기어 변속 장치에 사용된다. 마찰 댐퍼는 축 요소 또는 기어인 고정 부재의 주면에 부착되어 있는 코아와, 이 코아와 일체로 마련되어 있는 탄성 부재를 포함한다. 탄성 부재에는 축 요소 또는 기어인 회전 부재의 주면에 활주 접촉하는 립과, 회전 부재에 원주 방향으로 형성되어 있는 복수 개의 윤활 오일 경로가 있다. 코아는 고정 부재의 주면에 장착되어 있는 실린더부와, 롤링 요소 측의 실린더부의 에지부에 마련되어 반경 방향으로 연장하는 디스크부를 포함한다. 코아 표면은 경화처리되어 있다.

전술한 구조의 마찰 댐퍼는 탄성 부재의 립이 회전 부재의 주면과 활주 접촉하도록 하여 기어와 축 요소 사이에 소정의 마찰을 발생시키도록 되어있다.

전술한 바와 같이, 코아 표면은 경화 처리되어 있다. 결과적으로, 코아가 기어 변속 장치의 회전 부재에 압박되게 부착되면, 마찰 댐퍼가 회전 부재에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 코아의 내부는 경화 처리되지 않은 채 기본 재료의 경도를 유지하고 있기 때문에, 압박력에 의해 코아가 변형되는 일 없이 고정 부재의 주면에 코아를 쉽게 장착할 수 있다.

예를 들어, 기어 변속 장치에 롤링 요소를 유지하기 위한 케이지가 마련되는 경우, 케이지가 축방향으로 이동하고 디스크부와 충돌할지라도, 케이지는 코아의 디스크부가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 마찰 댐퍼에 따르면, 코아는 질화침탄 처리(nitrocarburizing treatment)되어, 그 표면이 경화된다. 따라서, 경도와 그 경도를 갖는 표면 깊이를 쉽게 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 기어 변속 장치는 축 요소와, 이 축 요소가 관통하는 기어와, 이 기어와 축 요소 사이에서 자유롭게 롤링하도록 개재되어 있는 롤링 요소와, 기어와 축 요소 사이에 개재되어 있고 이 기어와 축 요소 사이에서 마찰을 발생시키기 위해 축방향으로 롤링 요소 옆에 배치되어 있는 마찰 댐퍼를 포함하고, 상기 축 요소와 기어는 축 중심 둘레로 상대적으로 회전 가능하게 설치된다. 마찰 댐퍼 는 축 요소 또는 기어인 고정 부재의 주면에 부착되어 있는 코아와, 이 코아와 일체로 마련되어 있는 탄성 부재를 포함한다. 탄성 부재는 축 요소 또는 기어인 회전 부재의 주면에 활주 접촉하는 립과, 원주 방향으로 회전 부재에 형성되어 있는 복수 개의 윤활 오일 경로를 포함한다. 코아는 고정 부재의 주면에 장착되어 있는 실린더부와, 롤링 요소 측의 실린더부 에지 부분에 마련되어 반경 방향으로 연장하는 디스크부를 포함한다. 코아 표면은 경화 처리되어 있다. 코아의 표면 경도는 회전 부재 주면의 표면 경도에 상당하거나 약간 낮게 설정되어 있다.

전술한 바와 같이, 마찰 댐퍼 코아의 표면은 경화 처리되어 있다. 결과적으로, 코아가 기어 변속 장치 회전 부재에 압박되게 부착되어, 기어 변속 장치를 조립하면, 마찰 댐퍼가 회전 부재에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 코아의 내부는 경화 처리되지 않은 채 베이스 재료의 경도를 유지하고 있기 때문에, 압박력에 의해 코아가 변형되는 일 없이 고정 부재의 주면에 코아를 쉽게 장착할 수 있다.

예를 들어, 기어 변속 장치에 롤링 요소를 유지하기 위한 케이지가 마련되는 경우, 케이지가 축방향으로 이동하고 디스크부와 충돌하더라도, 케이지는 코아의 디스크부가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 마찰 댐퍼와 기어 변속 장치를 도면을 참조하여 설명하겠다. 각 도면에는 자동차의 수동 변속기에 사용되는 기어 변속 장치의 예가 도시되어 있음을 유의하라.

(제1 실시예)

도 1은 기어 변속 장치의 마찰 댐퍼를 포함하는 부분의 확대 단면도이다. 도 2는 마찰 댐퍼의 정면도이다. 도 3은 도 2의 선 A-A를 따라 취한 단면도이다. 도 4는 마찰 댐퍼 코아의 확대 절반 단면도이다.

이들 도면을 참조하면, 도면 부호 1은 회전 부재인 기어를 나타내고, 도면 부호 2는 비회전 부재를 형성하는 기어축을 나타내며, 도면 부호 3은 기어축(2)에 외측방향으로 장착되어 있는 슬리브를 나타내고 있다. 기어축(2)과 슬리브(3)는 비회전 부재인 축 요소를 형성하고 있다.

도면 부호 4는 롤링 요소인 니들 롤러를 나타내고 있다. 기어(1)의 축구멍 주면(1a)을 외륜 궤도면으로 이용하고 슬리브(3)의 외주면을 내륜 궤도면으로 이용하는 니들 롤러(4)는 기어(1)와 슬리브(3) 사이에서 자유롭게 롤링하도록 설치되어 있다. 환상 형태를 갖는 케이지(5)의 포켓에 의해 각각 유지되는 복수 개의 니들 롤러(4)는 기어축(2)에 원주 방향으로 등간격으로 배치되어 있다.

슬리브(3)와 기어(1) 사이에서 소정의 마찰이 발생하기 때문에, 자동차 구동 시의 엔진 크랭크축의 불규칙한 진동으로 인한 기어의 요동 소음 또는 공회전 중의 소음을 억제하기 위해 마찰 댐퍼(7)가 마련되어 있다.

마찰 댐퍼(7)는 슬리브(3)의 외주면과 기어(1)의 내주면[축구멍의 주면(1a)] 사이에 배치되어 있고, 또한 축방향으로 니들 롤러(4) 옆에 배치되어 있다. 마찰 댐퍼(7)는 가황 고무로 제조된 탄성 부재(9)와 환형 코아로 형성되어 있다.

코아(8)는 베이스 재료로서 두께가 0.6mm인 냉간 수축 탄소강 시트[SPCC(JIS G3142)]를 프레싱하여 형성된다. 코아(8)는 축방향으로부터 슬리브(3)의 외주면에 서 압박되는 실린더부(10)와 디스크부(11)로 형성되어 있다. 디스크부(11)는 케이지(5)[니들 롤러(4)] 측에서 반경 방향 외측으로 만곡되게 실린더부(10)와 일체로 형성되어, 축방향으로 니들 롤러(4)를 향하고 있다. 디스크부(11)의 니들 롤러(4)의 외주 코너부에는 모따기부(11a)가 형성되어 있다.

코아(8)의 전체 표면은 가스 질화침탄 처리에 의해 소정의 깊이(h)까지 경화되어 경화층(8a)을 형성한다. 코아(8)의 내부는 베이스 재료의 경도를 유지하면서 미경화 상태로 남아 있다.

소정의 깊이(h)는 5㎛ 내지 10㎛, 바람직하게는 8㎛로 설정되어 있다. 코아(8)의 표면 경도는 슬리브(3)의 외주면 경도에 상응하게 예를 들어, HV700으로 설정되어 있거나, 바람직하게는 슬리브(3)의 외주면 경도보다 낮은 HV400 내지 HV650의 값으로 설정되어 있다. 코아(8)의 경화처리되지 않은 부분의 경도는 HV95 내지 HV185이다.

탄성 부재(9)는 가황 프레스에 의해 코아(8)의 외주부에 형성되어 있고, 코아(8)의 외주부에 고정되어 있는 고정부(12)와 기어(1)의 외주면에서 활주 접촉하는 립(13)을 일체로 구비한다. 립(13)은 직경이 증가하고, 니들 롤러(4) 측에 대향하는 방향으로 기울어지도록 고정부(12)의 외주부에 소정의 두께로 형성되어 있다. 립(13)에는 외주 방향으로 등간격으로 4개의 윤활 오일 경로(15)가 마련되어 있다. 각 윤활 오일 경로(15)는 코아(8) 측을 향하는 오목부가 있는 반원 형태이다.

전술한 구조를 갖는 마찰 댐퍼(7)는 자동차의 수동식 변속기와 같은 기어 변 속 장치의 슬리브(3)[기어축(2)]의 외주면과 기어(1)의 내주면 사이에 개재될 수 있다.

마찰 댐퍼(7)가 슬리브(3)의 외주면과 기어(1)의 내주면 사이에 개재되어 있는 경우에, 립(13)은 기어(1)의 내주면과 접촉하게 되어, 립(13)은 탄성에 저항하여 약간 만곡된다. 립(13)은 기어(1)의 내주면에 활주 접촉하여, 소정의 마찰을 발생시킨다. 마찰의 발생은 자동차의 구동 시에 엔진 크랭크축의 불규칙한 진동으로 인한 기어의 요동 소음 또는 공회전 중의 소음을 억제할 수 있다.

이어서, 마찰 댐퍼(7)의 제조 방법을 설명하겠다. 냉간 수축 탄소강 시트를 드로잉하여 실린더부(10)와 디스크부(11)를 일체로 성형하고, 이어서 스탬핑하여 슬리브(3)가 관통하는 구멍을 형성한다. 이어서, 코아(8)의 전체 표면에 가스 연화 질화처리를 하여, 소정의 깊이(h)까지 전술한 경도를 실현함으로써, 코아(8)를 제공한다. 탄성 부재(9)는 가황 프레스로 미리 성형함으로써 코아(8)와 통합된다. 전술한 가스 연질화처리는 코아(8)가 경화되어야 하는 깊이(h)와 표면 경도의 적절한 제어를 용이하게 할 수 있다.

이에 따라 제조된 마찰 댐퍼(7)는 코아(8)의 실린더부(10)를 슬리브(3) 상에서 내부로 압박하여 외측방향에서 장착함으로써 슬리브(3)의 외주면과 기어(1)의 내주면 사이의 공간에 삽입될 수 있다.

코아(8)의 전체 표면은 소정의 깊이(h)까지 전술한 경도를 실현하도록 가스 질화침탄 처리되어 있기 때문에, 코아(8)의 실린더부(10)가 슬리브(3)에 의해 깍기고(침식되고), 이에 따라 마찰 댐퍼(7)의 코아(8)의 실린더부(10)가 슬리브(3) 상 에 장착될 때 금속 분말이 발생하는 상황을 방지할 수 있다.

코아(8)의 표면은 소정의 경도를 갖는 한편, 그 내부는 베이스 재료의 경도를 갖는다. 따라서, 슬리브(3)에 압박될 때, 코아(8)는 변형되는 일 없이 슬리브(3)에 간단하게 장착될 수 있다.

엔진이 작동하는 동안, 니들 롤러(4)를 유지하는 케이지(5)는 축방향으로 약간 이동할 수 있고, 코아(8)의 디스크부(11)와 반복적으로 충돌할 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 가스 질화침탄 처리에 의해, 디스크부(11)를 비롯한 코아(8)의 전체 표면은 소정의 깊이(h)까지 경화되어, 케이지(5)가 디스크부(11)와 충돌할지라도, 코아(8)는 손상되는 것이 방지될 수 있고, 오랜 기간 동안 사용할 수 있다.

또한, 디스크부(11)를 비롯한 코아(8)의 전체 표면은 소정의 깊이(h)까지 경화된다. 따라서, 탄성 부재가 코아(8)에 합체되는 경우에 탄성 부재의 유지를 확실하게 할 수 있다. 이것은 기어(1)에 안정된 마찰을 부여할 수 있다.

(제2 실시예)

도 5는 본 발명의 제2 실시예를 보여주는 마찰 댐퍼의 정면도이고, 도 6은 도 5의 선 B-B를 따라 취한 단면도이다. 제2 실시예에는 기어(1)가 고정 부재로 사용되고, 기어축(2)과 이 기어축에 외측방향으로 장착되는 슬리브로 형성되어 있는 축 요소가 회전 부재로 사용되는 한 가지 예를 보여준다.

제2 실시예의 마찰 댐퍼(20)를 형성하는 코아(21)의 디스크부(22)는 케이지(5) 측의 실린더 부재(23)의 에지부로부터 반경 방향 내측으로 만곡되게 실 린더부(23)와 일체로 형성되어 있다. 가스 질화침탄 처리에 의해, 코아(20)의 표면 경도는 기어(1)의 내주면에 상당하게 예를 들어, HV700으로 또는 바람직하게는 기어(1)의 내주면보다 낮은 HV400 내지 HV650의 값으로 설정되어 있다.

탄성 부재(24)는 가황 프레스에 의해 코아(21)의 내주부에 형성되고, 코아(21)의 내주부에 고정되어 있는 고정부(25)와 슬리브(3)의 외주면에 활주 접촉하는 립(26)을 일체로 구비한다.

립(26)은 직경이 감소하고 니들 롤러(4) 측과 대향하는 방향으로 경사져 있도록 고정부(25)의 내주부 상에 소정의 두께로 형성되어 있다. 립(26)에는 원주 방향으로 등간격으로 4개의 윤활 오일 경로(28)가 마련되어 있다. 각 윤활 오일 경로(28)는 코아(21) 측을 향하는 오목부가 있는 반원 형태이다. 다른 구성 요소는 제1 실시예의 것과 동일하고, 설명을 반복하지 않도록 동일한 도면 부호로 나타내었다.

전술한 구조를 갖는 마찰 댐퍼(20)는 코아(20)의 실린더부(23)가 기어(10)의 내주면에 장착되고, 탄성 부재(24)의 립(26)이 슬리브(3)의 외주면과 접촉한다는 점에서 제1 실시예의 마찰 댐퍼(7)와 다르다.

제2 실시예는 소음이 억제되고, 가스 연질화처리로 코아(21)가 경화되어야 하는 깊이와 표면 경도의 적절한 제어를 용이하게 하며, 금속 분말의 발생이 방지되고, 안정한 마찰이 부여될 수 있다는 점에서 제1 실시예와 동일하다.

코아(21)의 표면은 소정의 경도를 갖는 한편, 그 내부는 베이스 재료의 경도를 갖는다. 따라서, 기어(1)의 내주면에 압박될 때, 코아(21)는 기어(1)의 내주면 에 간단하게 장착될 수 있다.

엔진이 작동하는 동안에, 니들 롤러(4)를 유지하는 케이지(5)는 축방향으로 약간 이동할 수도 있고 코아(21)의 디스크부(22)와 반복적으로 충돌할 수도 있다. 그러나, 코아(21)의 전체 표면은 소정의 깊이까지 경화되어, 코아(21)가 디스크부(22)와 충돌하는 경우일지라도, 코아(21)는 손상되는 것이 방지될 수 있다.

본 발명에 따르면 코아의 표면이 경화 처리되어 회전 부재에 의해 마찰 댐퍼가 손상되는 것이 방지되고, 코아가 변형되는 일 없이 쉽게 장착될 수 있다.

Claims

축 요소와, 이 축 요소가 관통하는 기어와, 이 기어와 축 요소 사이에 개재되어 있는 롤링 요소를 포함하고 상기 축 요소와 기어는 축 중심 둘레로 상대적으로 회전 가능하게 설치되는 기어 변속 장치에 사용되는 마찰 댐퍼로서,

축 요소 또는 기어인 고정 부재의 주면에 부착되는 코아와,

상기 코아와 일체로 마련되고, 축 요소 또는 기어인 회전 부재의 주면에 활주 접촉하는 립과 원주 방향으로 회전 부재 상에 형성되는 복수 개의 윤활 오일 경로를 포함하는 탄성 부재를 포함하고,

상기 코아는 고정 부재의 주면에 장착되는 실린더부와, 롤링 요소 측의 실린더부의 에지 부분에 마련되어 반경 방향으로 연장하는 디스크부를 포함하고, 코아 표면은 경화 처리되며,

상기 코아의 전체 표면은 소정의 깊이까지 경화되어 경화층을 형성하고, 코아의 내부는 경화되지 않고 남아 있는 채 베이스 재료의 경도를 유지하며, 코아의 표면 경도는 축 요소 외주면 경도에 상당하거나 약간 낮게 설정되는 것인 마찰 댐퍼.
제1항에 있어서, 상기 코아 표면은 가스 질화침탄 처리에 의해 경화되는 것인 마찰 댐퍼.
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축 요소와,

상기 축 요소가 관통하는 기어와,

상기 기어와 축 요소 사이에서 자유롭게 롤링하도록 개재되어 있는 롤링 요소와,

상기 축 요소와 기어 사이에 개재되어 있고 축 요소와 기어 사이에 마찰력을 발생시키도록 축방향으로 롤링 요소 옆에 배치되고, 상기 축 요소와 기어는 축 중심을 둘레로 상대적으로 회전 가능하게 배치되는 마찰 댐퍼를 포함하고,

상기 마찰 댐퍼는 축 요소 또는 기어인 고정 부재의 외주면에 부착되는 코아와, 이 코아와 일체로 마련되고 축 요소 또는 기어인 회전 부재의 주면에서 활주 접촉하는 립과 원주 방향으로 회전 부재 상에 형성되는 복수 개의 윤활 오일 경로를 구비하는 탄성 부재를 포함하며,

상기 코아는 고정 부재의 주면에 장착되는 실린더부와, 롤링 요소 측의 실린더부 에지 부분에 마련되어 반경 방향으로 연장하는 디스크부를 포함하고, 코아 표면은 경화 처리되며,

상기 코아의 전체 표면은 소정의 깊이까지 경화되어 경화층을 형성하고, 코아의 내부는 경화되지 않고 남아 있는 채 베이스 재료의 경도를 유지하며, 코아의 표면 경도는 회전 부재 주면의 표면 경도에 상당하거나 약간 낮게 설정되는 것인 마찰 댐퍼.
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