KR100272205B1 - 콘컵 로케이터핀을 지닌 동기화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마찰클러치(20, 32 및 22, 34), 죠우클러치(24, 14b 및 26, 16b)와 자기에너자이징 램프를 구비한 핀형 이중작용 동기화 메카니즘(15)에 관한 것이다.

램프는 축(12)과 죠우클러치부재(24, 26)에 대해 회전하는 시프트 플랜지(28) 사이에서 작용한다. 플랜지(28)는 축스플라인(12b)으로 부터 형성된 기둥형 부분(50)에 의해 형성된 램프(50a, 50b, 50c, 50d)에 대해 작용하는 자기에너자이징 램프(48a, 48b, 48c, 48d)를 형성하는 방사상으로 안쪽으로 연장한 이빨(48)을 포함한다. 3개의 원주로 공간을 둔 핀(36)은 죠우클러치의 비동기 맞물림을 방지하는 블로커 쇼울더와 프리에너자이저 어샘블리(38)와 협동하는 프리에너자이저면을 포함한다. 마찰클러치의 마찰부재(20, 22)는 이들 사이에서 상대회전을 방지하기 위해 기어에 미끄러지게 스플라인되어 있고, 정합 마찰링(32, 34)으로 부터 축방향 운동을 제한하기 위해 기어(14, 16)에 의해 형성된 면(14d, 16d)을 접한다. 정합 마찰링쪽으로의 축방향 운동은 링의 구멍(32b, 34b)을 통해 미끄러지게 연장한 강체핀(44)에 의해 제한된다.

Description

콘컵 로케이터핀을 지닌 동기화기

제1도는 제2도의 선(1 - 1)을 택한 이중작용 동기화기.

제2도는 제1도의 선(2 - 2)을 택한 메카니즘의 부분 단면도.

제3도는 제1도의 선(3 - 3)을 택한 메카니즘의 부분 단면도.

제4도는 제1도 및 제2도의 부품의 사시도.

제5도 및 제6도는 제1도 및 제2도의 플런저 부품과 핀 부품의 상세도.

제7도는 맞물림 위치에서의 죠우클러치를 지닌 제1도의 메카니즘의 부분적인 도면.

제8도 및 제9도는 제1도의 선(8 - 8)을 택한 메카니즘의 이빨이 있는 부분의 단면도.

제10도는 동기화기의 시프트에 작용하는 축방향힘과 토오크의 그래프.

제11도는 동기화 메카니즘의 부분의 또 다른 실시예의 확대도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 축 12b : 축스플라인

20,32,22,34 : 마찰클러치 24,14b,26,16b : 죠우클러치

28 : 시프트 플랜지 38 : 프리에너자이저 어샘블리

본 발명은 변속기용 핀형 동기화 메카니즘에 관한 것이다. 더 상세히 설명하면, 본 발명은 이러한 메카니즘에 콘마찰부재를 축방향으로 보지하는 것에 관한 것이다.

동기화 메카니즘은 모든 또는 어떤 변속 기어비의 시프트 시간을 감소하는데 이용되는 다중비 변속기 기술이 공지되어 있다. 또한, 차량 오퍼레이터의 시프트 노력, 즉 시프트레버에 가해지는 힘이 자기에너자이징형의 동기화 메카니즘을 이용함으로써 감소된다. 자기에너자이징을 지닌 핀형 동기화 메카니즘의 선행기술의 예가 미합중국 특허 제5,092,439호에 개시되어 있고, 이를 참고로 여기에 포함했다.

위의 특허의 핀형 동기화 메카니즘은 동기화하여 축방향으로 공간을 둔 기어를 축에 확동 연결하는 마찰 및 죠우부재와, 시프트힘에 의해 죠우부재중 하나가 초기 맞물림 운동에 따라 마찰부재를 초기에 맞물리게 하는 프리에너자이저에 의거하여 맞물리는 블로커와, 상기 블로커는 죠우부재의 비동기 맞물림을 방지하고, 동기 토오크를 증가시키기 위해 시프트힘을 마찰부재에 전달하도록 작동하며 ; 또한 어떤 방향으로 부가적인 힘을 제공하기 위해 토오크를 반작용시키고, 마찰부재의 동기토오그를 더 증가시키기 위해 시프트힘에 부가된 자기에너자이징 램프를 구비하고 있다.

많은 핀형 메카니즘은 동기화 메카니즘의 중립위치로 부터 축방향으로 이동하여 기어에 대해 회전 및 모든 축방향 운동에 대해 고정된 부재에 의해 형성된 콘마찰 면과 정합 맞물리게 하는 콘마찰면을 지닌 링을 포함한다.

이러한 부재의 축방향 고정은 동기화 메카니즘이 중립에 있을 때 마찰면 사이에 공간을 보장하고, 동기화 메카니즘이 맞물림 위치에서 중립위치로 이동할 때 면을 분리하고, 토오크를 발생시키는 마찰면 사이의 오일의 점성 전단 항력에 의해 자기 에너자이징 램프의 부주의한 맞물림을 제거해야 한다.

변속장치에서 어떤 부재를 기어에 축방향으로 설치하기가 곤란하거나 비용이 많이 든다. 또한, 본 발명은 부재를 기어에 초기에 축방향으로 고정시키는데 이용되는 기타 부재가 고장이 나는 경우, 위에서 언급한 공간, 분리 및 전단 응력 항력을 보장해야 한다.

본 발명의 목적은 동기화 메카니즘의 마찰면 사이의 기능관계를 향상시키는 것이다.

본 발명의 특징에 따라 핀형 동기화 메카니즘은 제1 및 제2축방향으로 공간을 둔 드라이브를 축에 마찰적으로 동기화하여 확동 연결시키도록 선택적으로 작동한다. 드라이브는 축에 대해 공통축 주위를 상대회전하도록 설치되어 있고, 축에 대한 축방항 운동에 대해 고정되어 있다. 드라이브 죠우수단은 각각의 드라이브에 고정되어 축에 고정된 축방향으로 연장한 내부 스플라인과 미끄러지게 연속 정합하는 축방향으로 연장한 내부 스플라인을 지닌 축방향으로 이동 가능한 죠우수단과 맞물린다. 제1 및 제2콘마찰면은 제1 및 제2드라이브와 고정회전을 위해 기어간의 공간으로 부터 축방향 운동을 제한하기 위해 인접수단에 의해 각각 고정된 축방향으로 공간을 둔 제1 및 제2부재에 의해 형성되어 있다. 제3 및 제4콘마찰면이 축수단에 편심된 한쌍의 축방향으로 공간을 둔 링에 의해 형성되어 있고, 드라이브를 축과 동기화시키기 위해 제1 및 제2마찰면과의 맞물림으로 축방향 운동을 위해 공간을 둔 드라이브 사이에서 축방향으로 이동한다. 플랜지가 플랜지에 가해진 축방향의 양방향 시프트힘(F_o)에 따라 가동링과 죠우수단을 맞물림으로 축 방향으로 이동하기 위해 링 사이에서 방사상으로 연장한다. 수단이 축방향으로 이동 가능한 죠우수단에 대해 축방향 운동에 대항하여 플랜지를 고정하도록 제공되어 있다. 블로커수단은 동기화 전에 죠우수단의 맞물림을 방지한다. 블로커수단은 링과 고정된 다수의 원주로 공간을 두고 축방향으로 연장한 핀을 포함한다. 핀은 플랜지의 구멍을 통해 연장되어 있다. 각각의 핀은 플랜지의 대항단에 형성되고 관련된 구멍 주위에 형성된 블로커 쇼울더와 맞물리는 축방향으로 공간을 둔 블로커 쇼울더를 포함한다. 프리에너자이저가 제3 및 제4마찰면을 중립위치를 드라이브중 하나쪽으로 향하는 시프트힘에 의해 플랜지를 축방향으로 이동시킴에 따라 제1 및 제2마찰면과 맞물려 핀을 경유해 플랜지에 전달된 동기토오크를 발생시키는 마찰면의 맞물림에 따라 블로커 수단은 맞물리고, 맞물림 마찰면의 맞물림힘을 증가시키기 위해 맞물림 블로커 수단을 경유하여 시프트힘을 맞물림 마찰면에 전달한다.

본 발명은 인접수단이 마찰링쪽으로 제1 및 제2마찰수단을 축방향으로 이동하게 하고, 원주로 공간을 둔 다수의 강체부재는 마찰링쪽으로 축방향 이동하는 것을 방지하기 위해 제1 및 제2부재 사이에 축방향으로 위치하고 있다는 것을 특징으로 한다.

“동기화 클러치 메카니즘”이란, 확동 클러치의 부재가 포지티브 클러치와 관련된 동기마찰 클러치에 의해 동기속도로 될 때까지 포지티브 클러치의 부재의 의도한 맞물림이 동기화 회전하는 포지티브 클러치에 의해 선택된 기어비를 축에 회전하지 않게 커플하는데 이동되는 클러치 메카니즘을 의미한다. “자기에너자이징”이란, 마찰클러치의 동기화 토오크에 비례하게 동기화 클러치의 맞물림 힘을 증가시키기 위해 램프 또는 캠을 포함하는 동기화 클러치 메카니즘을 의미한다.

제1도 및 제2도를 참조하면, 특히 대형트럭에 이용되는 도시하지 않은 변속기용 기어 및 동기화 어샘블리(10)를 도시한다. 그러나, 어샘블리(10)는 다른 응용에도 이용될 수 있다. 어샘블리는 변속입력축(11)과 주축(12)을 포함하는데, 이 주축은 축에 지지되어 공지된 방식으로 축에 고정된 환상드러스트 부재에 의해 축에 대해 축방향 이동에 고정된 공통축(11a, 12a)과 공간을 둔 비기어(14, 16) 주위를 회전하기 위해 설치되어 있고, 또한 이 어샘블리는 이중작용 핀형 동기화 클러치 메카니즘(18)을 포함한다. 어샘블리(10)가 트윈 중간축 변속기의 부분(미합중국 특허 제3,648,346호 및 제4,788,889호에 개시, 이를 여기에 포함)일때, 기어(14)의 이빨(14a) 은 기어(16)에 의해 구동되는 도시하지 않은 중간축의 기어와 일정하게 정합되고, 축(12)은 연결되거나 부하에 선택적으로 연결될 수 있고, 축(12) 은 선행기술에서처럼 방사상으로 자유롭게 이동한다. 기어(16)는 입력축(11)에 스플 라인되어 있고 이빨(16a)은 도시하지 많은 중간축에 존재하는 기어이빨과 일정하게 정합되어 있다.

동기화 메카니즘(18)은 환상마찰부재 또는 콘컵(20, 22) 및 기어(14, 16)와 회전하도록 고정된 환상죠우부재(14b, 16b), 축에 일체가 형성된 외부 스플라인 이빨(12b)과 미끄러지게 정합하는 내부 스플라인 이빨(24a, 26a)을 지닌 죠우클러치부재(24, 26), 죠우부재(24, 26)의 축방향으로 마주한 면(24b, 26b) 사이에 샌드위치된 축방향으로 대항하여 마주한 축(28a, 28b)을 지닌 방사상으로 연장한 시프트 플랜지(28), 상대적인 축방향 이동에 대해 플랜지가 죠우부제를 고정하는 H 모양의 리테이너부재(30)(이중 하나는 제4도에 도시), 플랜지의 구멍(28c)과 마찰부재로 부터 축방향으로 연장한 3개의 원주로 공간을둔 핀(36)에 의해 고정된 환상마찰부재 또는 링(32, 34) 및 핀에 의해 형성된 면과 반작용하는 스프링(40)과 플런저(42)를 포함하는 3개의 프리에너자이저 어샘블리(38)를 포함한다. 리테이너(30), 핀(36) 및 어샘블리(38)의 수는 개시된 것 보다 많거나 적다.

축(11), 기어(16) 및 베어링(17)이 변속기의 부분적으로 도시한 하우징벽(19)의 베어링 레이스 지지구멍(19a)을 통해 조립체로 설치되는 것이 바람직하다. 마찰부재(22)의 직경이 구멍(19a)의 직경 보다 크기 때문에, 부재(22)는 조립이 된 후 기어(16)에 설치된다.

마찰부재(20, 22)는 환상마찰부재(32, 34)의 외부 콘마찰면(32a, 34a)과 각각 정합하는 외부 콘마찰면(20a, 22a)을 지닌다. 도시되어 있듯이, 마찰 부재(20, 32 및 22, 34) 쌍은 죠우클러치가 맞물리기 전에 기어를 축에 동기화하기 위해 마찰면을 형성한다. 마찰부재(20, 22)는 이들 사이에서 상대회전을 방지하기 위해 기어(14, 16)에 의해 형성된 외부 스플라인(14c, 16c)과 미끄러지게 정합하는 내부 스플라인(20b, 22b)을 포함한다. 기어(14, 16)에 의해 형성된 인접 또는 반작용면은 기어 사이의 공간으로 부터 부재(20, 22)의 축방향 운동을 제한한다. 기어 사이의 공간쪽으로의 부재의 축방향 운동은 부재(32, 34)의 축 방향으로 배열된 구멍(32b, 34b)과 플랜지(28)의 구멍(28c)을 통해 미끄러지게 연장한 다수의 강체에 신장된 부재(44)에 의해 제한하거나 방지된다. O링 죔부재(44)와 같은 스프링 클립 또는 탄성밴드(46)는 부재(20, 22)사이에 부재(32, 34)를 설치하기 전에 각각의 부재(44)를 위치적으로 보지시키는데 이용될 수 있다. 또한, 부재(44)는 기동죠우부재(24, 26) 중 하나가 맞물림 위치에서 중심위치로 이동할 때 콘면을 분리하게 한다.

넓은 범위의 콘각이 이용될 수 있는데, 여기서는 7½의 콘각이 사용된다.

마찰면은 미합중국 특허 제4,700,823호, 제4,844,218호 및 제4,775,548 호와 같은 파이얼리틱 탄소마찰재에 고정된 여러 공지된 마찰재에 의해 형성될 수 있다. 또한, 이들 특허를 여기에 포함했다.

핀(36)은 제6도에 상세히 설명되어 있다. 각각의 핀은 플랜지 구멍(28c)의 직경 보다 작은 직경을 한 주직경부(36a), 마찰링(32, 34)(여기서 중간) 사이에 공간을 둔 감소한 직경 또는 홈부(36b), 핀축으로 부터 방사상 바깥쪽으로 연장하고 핀축에 수직인 선에 대해 약 40°의 각으로 서로에게서 방사상으로 연장한 원주블로커 쇼울더 또는 면(36c, 36d)과, 독립 프리에너자이저면(36e, 36f) 및 연장한 이차 중심면(36g, 36h)을 포함한다. 각각의 플랜지 구멍에 배설될 때, 홈부는 플랜지에 대해 강체 마찰링과 핀 조립체의 회전을 제한함으로써 핀블로커 쇼울더를 플랜지 구멍 주위에 형성된 모가난 블로커 쇼울더(28e, 28f)와 맞물리게 한다. 원주블로커 쇼울더(36c, 36d)의 부분을 교차하거나 제거된 프리에너자이저면(36e, 36f)은 평면인 것이 바람직하고, 블로커면의 각 보다 약간 작은 핀측에 대해 각을 형성한다. 중심면(37g, 36h)은 도면에서 알 수 있듯이 평면이고, 블로커 및 프리에너자이저면의 각 보다 작은 핀축에 대해 각을 형성한다. 여기에 개시되어 있듯이 평면의 현의 길이는 핀축과 축의 축(axis)에 접해 있다. 또한, 면(36e-36f)은 프리에너자이저 플런저(124)가 없고 블로커면(36c, 36d)과 반작용한다.

플랜지의 슬롯에 배설된 헬리컬 압축스프링(40)은 플런저(42)를 핀 프리 에너자이저면쪽으로 방사상 바깥쪽으로 바이어스한다. 슬롯의 주요크기는 축의 축(axis)에 대해 방사상으로 연장되어 있다. 또한, 슬롯은 플랜지축(28a, 28b)을 축방항으로 플랜지구멍(28c)에 연장하고, 스프링이 반작용하는 방사상 안쪽크기에 단(28h)을 구성한다.

전에 언급했듯이, 죠우부재(24, 26)는 축에 고정된 외부 스플라인 이빨(12b)과 미끄러지게 정합하는 내부 스플라인 이빨(24a, 26a)을 포함한다. 내부 스플라인은 축의 축(axis)에 평행한 인벌루트 플랭크면(12c)을 지닌다. 죠우부재 스플라인의 플랭크면이 갖는 정합은 이들 사이의 상대회전을 방지한다. H 모양의 부재(30)는 죠우부재면(24c, 26c)에 반작용하는 단부(30a, 30b)와, 단부를 상호 연결하는 중심부(30c)를 포함한다. 중심부는 죠우부재의 축방향으로 연장한 슬롯(24b, 26d)을 통해 안전하게 연장되어 있고, 중심부(3Oc)와 협동하는 방사상으로 연장한 정지면(28n, 28m)을 지닌 구멍(28k)을 자유롭게 통과함으로써 아래에 설명되어 있듯이 죠우부재 및 축에 대해 플랜지의 회전운동을 제한한다.

제1도 ∼ 제2도 및 제7도 ∼ 제10도에 도시되어 있듯이, 플랜지(28)의 중립위치의 제1도, 제2도 및 제8도의 양 축방향의 축의 외부 이빨(12b)의 어떤 부분이 플랜지로 부터 축 스플라인(12b) 사이의 방사상으로 연장한 공간으로 방사상 양쪽으로 연장한 반작용 수단 또는 내부 이빨(45)에 의해 형성된 다수의 램프면과 협동하는 하나 이상의 램프면을 제공하도록 개량되어 있다. 램프면은 죠우부재(24, 26) 및 축(12)에 대해 플랜지의 회전을 제한하고 플랜지(28)에 가해진 시프트힘에 의해 초기에 맞물리는 콘클러치의 맞물림힘을 증가하는 부가적인 축방향 자기에너자이징힘을 제공하기 위해 콘클러치와 축사이의 동기토오크를 반작용시킴으로써 콘클러치에 의해 제공된 동기토오크를 증가시킨다. 램프면은 업 및 다운 시프트에서처럼 양 방향의 토오크에 따라 동기힘을 증가시키거나 하나 또는 양 기어의 동기힘을 증가하기 위해 제공되어 있다. 특히, H모양의 리테이너 중심부(30c) 사이의 각각의 이빨(12b)은 기둥형 부분(30)의 대항단(l2d, 12e) 및 최소 외주 직경(12f)에 의해 형성된 제1단을 지닌다. 최소 외주 직경(12f)은 플랜지 내부 이빨(48)의 내주 보다 작다. 기둥형 부분(50)은 이들로 부터 양 축 방향으로 각각의 이빨의 부분을 제거하여 형성된 다이어몬드 모양이다. 제거된 부분의 축방향 및 방사상 방향의 익스텐드는 기둥부분(50)의 기계가공 부우스트 램프면(50a, 50b, 50c, 50d)을 쉽게 하고, 이러한 효과를 최소화하여 이러한 제거가 이빨(12b)의 길이에 대해 이루어진다. 또한, 스플라인 이빨(12b)에는 램프면이 이에 작용하는 힘에 의해 손상을 최소화하도록 충분한 표면적을 갖도록 충분한 방사상 깊이를 한다. 기둥부(50)의 축방향 단(50a, 50b)과 이빨(12)의 축방향 단(l2d, 12e) 사이의 제거된 부분 또는 리셋스의 크기는 이빨에 환상홈을 기계 가공함으로써 형성된다. 제거된 부분의 축방향 길이는 램프면을 형성하기 위해 기계공구의 삽입을 실행한다. 램프면(50a, 50b)은 양 방향의 토오크에 따라 기어(14)의 동기비를 증가시키거나 보조하기 위해 부가 축방향힘(F_a)을 제공하도록 플랜지 이빨(48)의 램프면(48a, 48b)에 각각 반작용한다. 램프면(50c, 50d)은 양 방향의 동기토오크에 따라 기어(16)에 대해 부가적인 축방향힘(F_a)을 제공하기 위해 램프면(48c, 48d)에 반작용한다. 램프면의 각은 업 및 다운 시프트와 고저속도에 대해 다른 양의 부가적인 축방향힘을 제공한다. 또한, 어떠한 부착 축방향힘이 하나 이상의 기어에 대해 한쪽 방향으로 평행하지 않으면 어떠한 유효램프면이 제공되지 않는다.

아래에 자세히 설명되어 있듯이, 축방향 부과력의 크기 또는 량이 마찰클러치 및 자기에너자이징 램프의 평균 반경비의 함수이다. 따라서, 시프트 포크에 의해 시프트 플랜지(28)에 가해진 소정의 시프트힘의 부가힘의 크기는 램프면 및/또는 평균 반경비를 변화시킴으로써 변화한다. 내부 이빨(48)과 기둥모양의 부분(50)에는 원주 대항측에 제공된 비부우스트면 또는 평면(48e 및 50e)이 제공되어 있다. 비부우스트면은 서로 반작용하는 반면, 플랜지(28)는 콘클러치가 마찰면 사이의 점성 전단력에 의해 토오크를 발생하는 경우, 자기에너자이징 램프의 작동을 방지하기 위해 중립위치에 위치한다.

제1도 및 제8도를 참조하면, 플랜지(28)가 중립에 위치할 때 핀(36)이 감소한 직경부(36b)는 관련된 플랜지 구멍(28c)과 방사상으로 배열되고, 콘클러치의 마찰면은 약간 공간을 두고 마찰부재(20, 22)를 접속하는 신장된 부재(44)의 단(44a, 44b)과, 스프링(40)의 힘에 의해 핀(36)의 프리에너자이저면(36e, 36f)에 작용하는 플런저(42)의 각이진 프리에너자이저면(42a,42b)에 의해 이 공간관계로 유지된다. 기어를 축에 커플할 때, 미합중국 특허 제4,920,815호(이를 참고로 여기에 포함)와 같은 적당하고 도시하지 않은 시프트 메카니즘은 플랜지를 축(12)의 축을 따라 이동시켜 기어(16)를 커플하도록 왼쪽, 또는 기어(14)를 커플하도록 오른쪽으로 이동하는 방식으로 플랜지(28)의 외주면에 연결되어 있다. 시프트 메카니즘은 링케이지 시스템을 통해 오퍼레이터에 의해 수동으로 이동하고, 선택적으로 엑츄에이터에 의해 수동으로 이동하거나 자동적으로 시프트 메카니즘 이동을 선택적으로 개시하거나 시프트 메카니즘에 의해 가해진 힘의 크기를 제어하는 수단에 의해 이동된다. 시프트 메카니즘이 수동으로 이동할 때, 힘이 시프트레버에 대해 오퍼레이터가 가한 힘에 비례한다. 수동이건 자동이건간에 힘이 축방향으로 플랜지(28)에 가해지고 제10도의 화살표(F_o)의 길이에 의해 나타난다.

오퍼레이터 시프트힘(F_o)에 의한 초기 오른쪽 축방항 운동이 콘면(32a)을 콘면(20a)과 초기에 마찰적으로 맞물리게 하기 위해 프리에너자이저면(36f)에 의해 핀에 프리에너자이저 플런저(42)에 의해 전달된다. 콘면의 초기 맞물림 힘은 물론 스프링(40)의 힘과 프리에너자이저면의 각의 함수이다. 초기 마찰 맞물림(비동기 상태가 존재하고 자기에너자이징 램프의 효과를 순간적으로 무시하면)은 플랜지(27)와 맞물림 마찰링 사이의 회전운동을 제한하는 초기 콘클러치맞물림힘과 동기 토오크(T_o)를 발생시킴으로써 핀 블로커 쇼울더(36c)를 맞물리기 위해 감소한 직경의 핀부(36b)를 플랜지 구멍(28c)의 적절한 측에 이동시킨다. 블로커 쇼울더가 맞물릴 때, 플랜지(28)의 완전 오퍼레이터 시프트힘(F_o)이 블로커 쇼울더를 경유해 마찰링(32)에 전달되어 콘클러치가 오퍼레이터 시프트힘(F_o)의 전체 힘에 의해 맞물려 오퍼레이터 동기토오크(T_o)를 제공한다.

이 오퍼레이터 동기토오크(T_o)가 제10도에서 화살표(T_o)로 표시되어 있다. 블로저 쇼울더가 오퍼레이터 시프트힘(F_o)의 축방향에 대해 각을 지어 배설되기 때문에, 비동기 상태 동안 콘클러치로 부터 동기토오크에 역이고 크기가 작은 역힘 또는 언블로킹 토오크를 발생시킨다. 동기화가 됨에 따라 동기토오크가 언블로킹 토오크 이하로 떨어지므로, 블로커 쇼울더는 핀을 구멍(28c)과 편심관계로 이동시키게 되어 제7도에 도시되어 있듯이 죠우부재(24)의 외부죠우이빨(24d)을 기어(14)의 내부죠우이빨(14b)과 맞물리게 하고, 플랜지를 연속 축방향으로 이동시킨다. 선행기술에 공지되고, 제7도의 죠우이빨(16b)에만 참조번호로 특정했듯이, 죠우이빨의 선부는 초기 접촉 동안 이빨 손상을 감소시키는 레크선단 모서리(16c)와 이빨을 정합배열로 클럭하는 챔퍼 또는 웨이커면(16d)을 지닌다. 이러한 선단부를 지닌 죠우이빨은 적절한 레크각을 제공하는 미합중국 특허 제4,246,993호와 더불어 미합중국 특허 제3,265,173호에 개시되어 있고, 이를 참고로 여기에 포함했다. 비대칭인 웨이커면은 이빨의 선단 모서리의 인접 접촉에 의해 시프트 완료의 지연을 방지한다. 시프트를 부드럽고 노력을 덜 들이고 수행하기 위해, 죠우이빨은 원주방향으로 정교하거나 작은 것이 바람직하므로 죠우이빨은 정합하여 배열하기에 필요한 수나 회전 클러킹각을 최소화한다. 이빨은 실제로 큰 직경 주위에 배설되는 것이 바람직하다.

자기에너자이징 램프의 효과를 무시하면, 힘(F_o)에 의해 제공된 콘클러치 토오크가 다음 식으로 표현된다.

T_o= F_oR_cμ_c/sinα

여기서, R_c= 콘마찰면의 평균 반경,

μ_c= 콘마찰면의 마찰각,

α = 콘마찰면의 각.

자기에너자이징 램프의 효과를 살펴보고 제8도 및 제9도와 관련해서 오퍼레이터가 가한 축방향 시프트힘(F_o)에 의한 동기토오크(T_o)는 핀(32)에 의해 플랜지(28)에 전달되고, 자기에너자이징 램프면을 가로질러 축(12)에 반작용한다. 맞물릴 때, 자기에너자이징 램프면은 축(12)과 죠우부재(24, 26)에 대한 플랜지의 제한회전을 발생시키고, 시프트힘(F_o)과 같은 방향으로 플랜지에 작용하는 축방향 힘성분과 축방향 부가힘(F_a)을 발생시킴으로써 토오크(T_o)가 더해진 부가적인 동기화 토오크(T_a)를 제공하기 위해 콘클러치의 맞물림힘을 증가시킨다. 제8도는 시프트 플랜지(28)가 제1도의 위치에 상응하는 중립위치에 있을 때, 자기에너자이징 램프면의 위치와 축스플라인(12b)에 대한 죠우부재 스플라인(24a, 26a)의 위치를 도시한다. 제9도는 기어(14)가 맞물림 콘면(32a, 20a)에 의해 동기화되는 동안 램프와 스플라인의 위치를 도시한다. 맞물림 콘면은 축램프면(50a)을 지닌 플랜지 부재 램프면(48a)을 맞물리게 하는 방향으로 동기토오크를 발생시킨다. 따라서, 콘클러치를 맞물리는 축방향힘의 합은 제10도에 도시되어 있듯이 T_o+ T_a이다. 소정의 오퍼레이터 시프트 토오크(F_o)와 오퍼레이터 동기토오크(T_o)에 대해 축방향 부가힘의 크기는 맞물린 자기에너자이징의 각의 기능인 것이 바람직하다. 이 각은 동기토오크를 증가시키기에 충분한 크기의 부가힘(F_a)을 발생시키기에 충분히 큰 것이 바람직하고, 오퍼레이터에 의한 소정의 약간의 시프트 노력에 따라 동기시간을 감소시킨다. 그러나, 이 각은 또한 제어된 축방향 부가힘(F_a)을 발생시키기에 매우 작아야 한다. 즉, 힘(F_a)은 힘(F_o)의 증가 또는 감소에 따라 증가 또는 감소해야만 한다. 램프각이 너무 크면 램프는 자기에너자이징이 아니라 자기록킹하여 콘클러치가 초기에 맞물리자마자 힘(F_o)이 F_o에 무관하게 급속히 제어할 수 없을 만큼 증가함으로써 콘클러치를 록업(lockup) 쪽으로 구동시킨다. 자기에너자이징이 아닌 자기록킹은 시프트 특성 또는 시프트 감(feel)을 저하시키고 동기화 부품에 압력을 지나치게 하고, 콘클러치면을 파열시키고 급속히 손상시키며, 심지어 시프트레버의 오퍼레이터 운동을 오버라이드(override) 하게 한다.

자기에너자이징 램프각을 산출하고 오퍼레이터힘(F_o)에 비례하여 증가 또는 감소하는 부가적인 축방향힘(F_a)을 제공하는 주요인자는 콘클러치각, 콘클러치의 마찰계수, 콘클러치의 자기에너자이징 램프의 평균 반경비, 램프의 마찰계수 및 자기에너자이징 램프의 압력각이다. 압력각은 제로일 수 있다. 램프는 입력각이 20°이다. 자기에너자이징 또는 부우스트힘을 산출하여 제어하는 상세한 설명이 미합중국 특허 제5,092,439호에 개시되어 있다.

제11도는 신장된 부재(44)의 또 다른 실시예를 도시한다. 또 다른 실시예에서 각각의 신장된 부재는(114)로 표시했고, 단과 콘컵(20, 22) 사이의 항력을 제거하기 위해 반마찰수단(114c, l14d)을 단(114a, l14b)이 개량되었다. 이러한 항력은 시프트 수행을 저하시키고, 단이 콘컵과 접촉하여 손상 또는 열발생으로 인해 고장을 야기한다. 여기서, 반마찰수단(114c, l14d)은 단(114a, 114b)의 포캣에 보지된 볼베어링이다. 각각의 포켓과 볼 사이의 윤활은 각각의 포캣에 공지된 방식으로 채우거나 볼의 노출부에 변속오일을 스프레쉬함으로써 제어된다.

본 발명의 청구범위내에서 벗어나지 않으면 여러 수정과 변경이 가능하다.

Claims (7)

1. 구동죠우수단(14b, 16b)이 각각의 드라이브(14, 16)에 고정되어 있고, 축(12)에 고정된 축방향으로 연장한 외부 스플라인(12b)과 미끄러지게 연속 정합된 축방향으로 연장한 내부 스플라인(24a, 26a)을 지닌 축방향으로 이동 가능한 죠우수단(24d, 26d)과 맞물리며, 외부 스플라인(12b)은 공간을 지닌 대항하여 마주한 쌍의 플랭크면(12c)을 지니며; 제1 및 제2콘마찰면(20a, 22a)은 제1 및 제2드라이브(14, 16)와 고정 회전하고, 드라이브(14, 16) 사이의 공간으로 부터 제한 동축방향 운동을 위해 인접수단(14c, 16c 및 14d, 16d)에 의해 각각 축방향으로 공간을 둔 제1 및 제2부재(20, 22)에 의해 형성되고, 제3 및 제4콘마찰면(32a, 34a)은 축의 축(axis)(12a) 에 동심인 한쌍의 축방향으로 공간을 둔 링(32, 34) 사이에서 축방향으로 이동 가능하여 축방향으로 이동하여 제1 및 제2마찰면(20a, 22a)과 맞물려 드라이브(14, 16)를 축(12)과 동기화시키며; 플랜지(28)가 링(32, 34) 사이에서 방사상으로 연장되어 플랜지(28)에 가해진 축방향 양 방향 시프트힘(F_o)에 따라 링과 축 방향으로 이동하는 죠우수단(24d, 26d)을 축방향으로 이동시키고, 수단(30)은 축방향으로 이동가능한 죠우수단(24d, 26d)에 대해 축방향 이동에 대해 플랜지를 고정시키고; 블로커 수단(36d, 36c 및 28e, 28f)은 동기화 되기 전에 축방향으로 이동 가능한 죠우수단(24d, 26d)의 맞물림을 방지하고, 또한 블로커 수단은 링(32, 34)에 고정된 다수의 원주로 공간을 두고 축방향으로 연장한 핀(36)을 포함하며, 이 핀은 플랜지(28)의 구멍(28c)을 통해 연장되어 있고, 각각의 핀은 플랜지(28)의 대항측에 형성되고 관련된 구멍(28c) 주위에 형성된 블로커 쇼울더(28e, 28f)와 맞물리는 축방향으로 공간을 둔 블로커 쇼울더(36d, 36c)를 지니며; 프리에너자이저 수단(38, 36f, 36e)은 드라이브(14, 16) 쪽으로의 중립위치로 부터의 시프트힘에 의해 플랜지(28)의 초기 축방향 운동에 따라 제3 및 제4마찰면(32a, 34a)을 제1 및 제2마찰면(20a, 22a) 중 하나와 각각 맞물리게 하고, 핀(36) 을 경유해 플랜지(28)에 전진된 동기토오크를 발생시키는 마찰면(20a, 22a, 32a, 34a)의 맞물림에 따라 블로커 수단(36d, 36c 및 28e, 28f)을 맞물리고, 맞물림 마찰면의 맞물림힘을 증가시키기 위해 맞물림 블로커 수단을 경유하여 맞물림 마찰면에 시프트힘을 전달하는 축의 축(12a)주위를 상대회전하도륵 설치되어 축에 대해 축방향 운동에 대항하여 고정된 제1 및 제2축방향으로 공간을 둔 드라이브(14, 16)를 마찰적으로 동기화하여 축방향으로 확동 연결하도록 선택적으로 작동하는 핀형 동기화 메카니즘(18)에 있어서, 인접수단(14c, 16c 및 14d, l6d)은 하나 이상의 제1 및 제2부재(20, 22)를 하나 이상의 마찰링(32, 34) 쪽으로 축방향으로 이동시키며; 다수의 원주로 공간을 둔 링부재(44)가 제1 및 제2부재(20, 22) 사이에 위치하여 마찰링(32, 34) 쪽으로 축방향 운동을 제한하는 것을 특징으로 하는 핀형 동기화 메카니즘.
2. 제1항에 있어서, 인접수단(14c, 16c 및 14d, l6d)은 한쌍의 링(32, 34) 및 플랜지(28)를 통해 축방향으로 연장한 다수의 셋트의 원주로 공간을 둔 구멍(28c, 32d, 34d)를 포함하며, 각각의 강체부재(44)는 셋트의 구멍중 하나에 미끄러지게 배설된 신장부재이고, 제1 및 제2부재(20, 22)와 밀접한 인접관계로 대항단(44a, 44b 또는 114c, l14d)을 지닌 것을 특징으로 하는 핀형 동기화 메카니즘.
3. 제2항에 있어서, 제1 및 제2부재(20, 22) 사이에 링(32, 34)을 설치하기 전에 구멍(28c, 32d, 34d)에 존재하는 신장된 부재(44)를 보지하는 수단(46)을 포함하는 것을 특징으로 하는 핀형 동기화 메카니즘.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1자기에너자이징 수단(48, 50)은 한쪽 방향으로 동기화 토오크(T_o)에 따라 맞물리어 마찰수단(20a, 32a)과 축(12) 사이의 동기토오크에 반작용하고, 제1마찰면(32a)을 맞물리는 힘을 더 증가시키기 위해 축방향 부가힘(F_a)을 발생시키는 것을 특징으로 하는 핀형 동기화 메카니즘.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수단(30)은 축 방향으로 이동 가능한 죠우 수단(24d, 26d)에 대해 플랜지를 원주로 이동시키게 가는 플랜지(25)를 고정하고; 외부 스플라인(12a) 사이의 하나 이상의 공간은 하나 이상의 쌍의 플랭크면(12c)에 형성된 제1램프면(50a)을 지니고, 제1램프면(50a)은 축의 축(axis)(12a)과 플랭크면(12c)에 수직인 평면에 대해 90°이하의 각을 형성하며; 반작용수단(48)은 플랜지(28)로 부터 하나의 공간이 방사상 안쪽으로 연장되고, 또한 반작용 수단은 제1램프면(50a)에 평행하고, 제1드라이브(14)와 관련된 맞물림 마찰면(20a, 32a)으로 부터 한 방향의 동기토오크에 따라 맞물리고, 축방향 부가힘을 시프트힘의 방향으로 발생시키고, 제1드라이브(14)와 관련된 마찰면(20a, 32a)의 맞물림힘을 증가시키는 것을 특징으로 하는 핀형 동기화 메카니즘.
6. 제1항, 제2항, 제4항 또는 제5항중 한 항에 있어서, 각각의 신장된 부재(114)의 대항단은 반마찰수단(114a, 114d)을 포함하는 것을 특징으로 하는 핀형 동기화 메카니즘.
7. 제6항에 있어서, 반마찰수단(114c, l14d)은 각각의 신장부재의 각각의 단의 포캣(114a, 114B)에 보시된 볼베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 핀형 동기화 메카니즘.