KR100309686B1 - 자기에너자이징을지닌동기화기 - Google Patents

Abstract

보크링형 동기화기 메카니즘(18)은 콘클러치 마찰면(24, 48 및 26, 50)이 셋트 죠우 클러치 이빨(58, 28 및 60, 30)을 포함하여 기어(14, 16)를 축(12)에 마찰적으로 동기화하여 확동 연결시킨다. 보크링(40, 42)의 블로커면은 죠우클러치 이빨의 비동기 맞물림을 방지하고 시프트 슬리이브(34)에서 콘클러치로 오퍼레이터 시프트힘(F□+□o)을 전달한다. 각이진 자기에너자이징면(72a, 72b, 74a, 74b)이 허브(32)의 외부원주에 고정되고, 블로커 이빨을 경유해 콘클러치에 전달되는 부가힘(Fa)을 제공하기 위해 시프트 슬리이브(34)에 고정된 각이진 자기에너자이징면(76a, 76b, 76c, 76d)을 맞물린다.

죠우클러치 이빨은 시프트 슬리이브(34)에 의해 형성되어 기어에 고정된 셋트이빨(28, 30)에 축 방향으로 고정된 축 방향으로 이동하는 제1 및 제2셋트의 이빨(58, 60)을 포함한다. 슬리이브가 중립위치에 있을 때 제1 및 제2셋트의 이빨이 허브(32)의 흥부에 느슨하게 배치된다. 제1 및 제2셋트의 이빨(58, 60)중 하나가 고정셋트의 이빨중 하나와 맞물릴 때 나머지 제1 및 제2셋트가 관련된 홈의 부분에 근접하게 수용된다.

Description

자기에너자이징을 지닌 동기화기

제1도는 축의 축(axis)주위로 회전하도록 배설되고 중립위치와 이중작용 보크링형 동기화기의 단면도.

제2도는 제1도의 축에 대해 축방향 왼쪽에서 본 허브부재의 부분의 도면.

제3도∼제8도는 제1도의 선(3-3)을 따라 방사상 왼쪽방향에서 본 동기화기의 부품의 작동의 여러 단계를 도시한 도면.

제9도는 동기화 메카니즘의 블로커를 따라 작용하는 축방향 힘과 토오크의 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

24,26,48,50 : 콘클러치 마찰면

28,30,38,60 : 죠우클러치 이빨

32 : 허브 34 : 시프트 슬리이브

40,42 : 보크링 72a,72b,74a,74b : 각이진 에너자이징면

본 발명은 자기에너자이징 되는 보크링(baulkring)형 동기화기에 관한 것이다.

다중비 변속기에 이용되는 보크링형 동기 메카니즘이 공지되어 있다. 이러한 변속기는 기어를 축과 동기화하여 확실하게 맞물리는 여러쌍의 마찰 및 죠우부재와, 시프트 슬리이브의 초기 맞물림 이동에 따라 마찰부재를 맞물리는 프리에너자이저 어셈블리(pre-energizer assemblies)와, 축에 대해 회전할 수 있게 고정되어 여러 쌍의 죠우부재중 하나를 형성하는 변속 슬리이브의 내부 스플라인을 이동시킬 수 있게 수용하는 내부 스플라인 이빨을 지닌 허브와, 같은 속도에 다달을 때까지 변속 슬리이브의 맞물림 운동을 정지시키는 블로커 이빨을 지니며, 마찰부재의 맞물림힘을 증가시키기 위해 슬리이브로부터 변속력을 전달하는 보크링을 구비하고 있다.

다중비 변속기 검출에서 동기 메카니즘이 어떤 변속기어비의 변속 시간을 감소하는데 이용되는 것이 공지되어 있다. 자기에너자이징형의 동기화 메카니즘을 이용하면, 차량 오퍼레이터가 필요로 하는 변속 노력, 즉 변속레버에 가해진 힘을 감소시킬 수 있다는 내용이 공지되어 있다. 조작자의 변속 노력은 차량크기와 무게의 증대에 따라 증가하기 때문에 자기에너자이 정형의 동기 떼카니즘은 대형 트럭에 이용하는 것이 알맞다. 자기에너자이 징형의 보크링형 동기화기가 미합중국 특허 제 3,548,983 호에 개시되어 있고, 이를 참고로 여기에 포함했다.

본 발명의 목적은 자기에너자이징이 향상된 보크링형 동기화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 따르면, 클러치 메카니즘은 공통축 주위에서 회전하도록 배설된 제1 및 제2구동부재를 마찰되면서 같은 속도로 회전시켜 확실하게 연결시킨다 클러치 메카니즘은 원주상으로 일정 간격 떨어진 다수의 제1구동이빨을 포함하는 제1구동수단과, 이 제1구동부재에 고정된 제1구동마찰면을 포함한다. 제2구동부재에 고정된 허브는 외주부와 제1 및 제2축방향으로 마주보는 단을 포함한다. 외주부는 원주상으로 일정간격 떨어진 외부 스플라인의 플랭크면에 의해 형성된 다수의 제1흠을 포함한다. 보크링은 허브와 제1구동수단 사이에서 축 방향으로 위치하고, 이들 사이를 축방향으로 이동한다. 보크링은 허브의 방향으로 축방향을 향한 단이 각진 제1블로커면을 지니면서 원주상으로 일정 간격 떨어진 블로커 이빨을 포함한다. 또한, 보크링은 제1구동마찰면과 맞물려 동기토오크를 발생시키는 제2마찰면과 허브에 대한 보크링의 회전을 제한하는 인접면을 포함한다. 변속 슬리이브는 허브의 제1 및 제2단과 같은 축 방향으로 마주한 제1 및 제2단을 지낸다. 내부원주는 슬리이브에 작용하는 축 방향으로 향하는 변속 력(+Fo)에 따라 제1드라이브(drive)의 이빨과 제1흠에 배설된 중립위치로부터 맞물림 위치로 축 방향으로 이동 가능한 원주상으로 일정 간격 떨어진 다수의 제1이발을 포함한다. 블로커링 축방향의 슬리이브 제1이빨은 각진 블로커면을 지닌 슬리이브의 제1단에 있는 여러 단을 포함한다. 프리에너자이저 수단은 슬리이브가 중립위치로부터 축 방향으로 초기에 이동함에 따라 작동하여 보크링 마찰면을 제1드라이브 마찰면과 맞물리게 이동되어서 각진 보크링의 블로커면을 각진 제1슬리이브 블로커면에 의해 맞물린 위치에서 회전시키고, 제1구동이빨과 제1슬리이브 이빨의 비동기 상태에서의 맞물림을 막고, 변속력을 맞물린 블로커면을 통해 전달함으로써 보크링의 마찰면과 제1드라이브 마찰면 과의 맞물림힘을 증가시키고, 각진 블로커면을 경유하여 보크링 및 슬리이브의 각진 제1이빨 블로커면을 동기화가 됨에 따라 맞물림상태로 부터 이동하게 하는 동기화기 토오크와 반대인 토오크를 발생시킨다 자기 에너자이징 수단은 슬리이브 및 허브에 고정되어 블로커면의 맞물림과 슬리이브와 허브 사이의 상대회전에 따라 맞물림 으로 이동하는 각진 제1자기에너 자이징면을 포함한다. 각진 자기에너자이징면은 축에 수직인 평면에 경사지게 위치하고 있고, 마찰면의 맞물림힘을 더 증가시키는 변속력(+Fo)의 방향으로 블로커면을 통해 전달된 부가적인 축방향힘(+Fa)을 발생시키는 동기토오크에 반력을 가하도록 맞물릴 때 작동한다.

클러치 떼카니즘은, 슬리이브 제1단으로부터 슬리이브 제2단쪽으로 축방향으로 길이가 연장된 변속 슬리이브의 제1이빨을 특징으로 한다. 슬리이브 내주부는 슬리이브의 제2단으로부터 슬리이브의 제1단쪽으로 축방향으로 연장된 원주상으로 일정 간격 떨어진 다수의 제2이빨을 포함한다. 인접한 여러 쌍의 제1 및 제2이빨은 슬리이브의 축방향 길이보다 작거나 같은 결합길이를 갖는다. 허브는 스플라인에 의해 형성되고 슬리이브의 제2이빨을 이동시킬 수 있게 수용하는 다수의 제2홈을 포함한다. 제1 및 제2홈중 축 방향으로 연장된 부분의 플랭크면은, 블로커면이 중립위치 및 맞물림 위치에 있는 동안에는 슬리이브의 제1 및 제2이빨중 적어도 일부가 상기 제1및 제2홈속에 있게 한다. 축 방향으로 연장되어 있으면서 이빨에 대해 원주상으로 일정간격 떨어진 부분중 플랭크면은 슬리이브와 허브 사이의 상대회전을 가능하게 하여 자기에너자이징면이 맞물리게 하고, 제1드라이브와 슬리이브의 제1이빨이 이들 사이에서 상대회전하는 것을 방지하도록 맞물릴때는, 제2흠중 축 방향으로 연장된 또 다른 부분의 플랭크면은 슬리이브 제2이빨을 수용한다.

“동기클러치 메카니즘”이란, 확동클러치에 의해 선택된 기어비를 축에 대해 회전할 수 없게 연결시키는데 이용되는 클러치 메카니즘을 말하는 것으로, 확동클러치의 맞물림 시도는 확동클러치의 여러 부재가 확동클러치와 관련된 동기 마찰클러치에 의해 동기회전을 할 때까지 방지된다. “자기에너자이징”이란, 마찰클러치의 동기화 토오크에 비례하여 동기클러치의 맞물림힘을 증가시키는 램프(ramp) 또는 캡(cap)을 포함하는 동기클러치 메카니즘을 의미한다.

제1도~제8도를 설명하면, 기어 및 동기화기(10) 조립체는 다중비 변경속도 변속기의 일부를 구성한다. 어셈블리(10)는 중심축(12a)주위를 회전하도록 설치된 축(12)과, 축 방향으로 공간을 두고 이 축(12a)에 대해 회전하도록 축(12)에 지지되고 공지된 방식으로 축에 대해 축방향 이동할 우려가 없는 기어(14, 16)와, 이중 작동 동기화 클러치 메카니즘(18)을 포함한다.

동기화 클러치 메카니즘(18)은 공지된 방식으로 축 방향으로 회전할수 있게 기어(14, 16)에 고정된 환상부재(20, 22), 부재(20, 22)와 일체가된 기어 마찰면(24, 26), 부재(20, 22)와 일체가 된 기어죠우이빨(28, 30), 중앙구멍(32a)에서 축(12)에 대해 축 방향으로 회전할 수 있게 고정되어 축방향 반대로 마주한단(32b, 32c) 및 외주부(32d)를 지닌 허브부재(32), 슬리이브의 길이를 형성하는 축 방향으로 대항하여 마주한 단(34a, 34b)을 지닌 변속 슬리이브(료), 슬리이브(34)의 중앙구멍 또는 내주부(34c)에 형성된 여러 셋트의 내부 스플라인 이빨(36), 허브(32)의 외주부(32d)에 형성된 외부 스플라인 이빨(38, 39)및 보크링(40, 42), 블로커 이빨 셋트(44, 46)(제3도~제8도) 및 보크링(40, 42), 프리에너자이징 어샘블리(52) 및 자기에너자이징/블로커 어샘블리(54)와 일체가 된 마찰면(48, 50)을 포함한다. 여기서, 동기화기는 원주상으로 상당한 간격 떨어진 3 개의 자기에너자이징/블로커 어샘블리(54)와, 원주상으로 일정 간격 떨어진 3 개의 프리에너 자이저 어샘블리를 포함한다. 각각의 블로커 이빨은 각진 블로커면(44a, 44b, 46a, 46b) 및 동기토오크 반작용면(44c, 44d, 46c, 46d)을 포함한다.

여러 셋트의 내부 스플라인 이빨(36)은 변속 슬리이브(34)의 축방향으로 연장된 3 개의 이빨(56), 이빨(56) 사이에 원주상으로 위치한 3 개의 제1셋트의 8 개 이빨(58) 및 이빨(36) 사이에서 원주상으로 위치한 3 개의 제2셋트의 8 개 이빨(60)을 포함한다. 각각의 셋트는 상당히 많거나 비교적 적은 이빨을 포함한다. 제3도~제8도는 두개의 이빨(56)과 제1 및 제2셋트(38, 60)의 8 개의 이빨 각각을 도시한다. 각각의 이빨(56), 그 대향단에 죠우이빨부(56a, 56b)를 지니고, 프리에너자이저 어셈블리(52)용 디텐트홈(56c)을 지닌다. 제1 및 제2셋트의 이빨(58, 60)은 제1 및 제2셋트는 중간 길이의 4 개 이빨(58a, 60a), 두개의 짧은 이빨(38b, 60b) 및 두개의 이빨(58c, 60c)을 포함한다. 각각의 이빨(58, 60, 56a, 56b)은 공지된 방식으로 블로커 이빨(44, 46)의 블로커면과 결합하는 각진 블로커면(58d, 58e 및 6od, 60e)을 포함한다. 또한, 이빨(58, 60)의 길이는 중간 정도로 될 수 있다. 여기서, 긴 이빨은 제8도에 도시된 것처럼 이빨(28, 30)로부터 이빨(58, 60)을 분리하는데 이용된다. 여기서, 긴 이빨은 죠우이빨(28)과 맞물리는 동안 블로커 이빨(44)과 맞물림을 유지하는데 이용되므로 블로커 이빨의 뒤측에 의한 간섭없이 슬리이브의 분리운동을 보장한다. 또 다른 방법이 분리를 하는데 이용될 수 있다. 예를 들면, 블로커 이빨의 뒷면은 각진 면을 가질 수 있다. 이빨(56a, 56b, 58, 60 및 28, 30)의 플랭크면에는 의도하지 않았는데도 이빨이 분리되는 것을 방지하기 위해 분리방지 또는 잠금 각 모양이 제공되어 있다. 이의 상세한 설명은 미합중국 특허 제 4,727,968호에 개시되어 있고 이를 참고로 여기에 포함했다.

여러 셋트의 외부 스플라인(38, 39)은 제1 및 제2셋트의 이빨(58, 60)을 각각 수용하는 한편 번갈아 가면서 일정 간격 떨어진 제1 및 제2셋트의 홈(62, 64)을 형성한다 각각의 제1 및 제2홈(62, 64)의 축 방향으로 연장한 부분의 스플라인 플랭크면(38a, 39a 및 38c, 39c)은, 아래에서 설명하듯이, 슬리이브와 허브 사이의 상대회전을 제한하여 자기에너자이징 어샘블리(54)를 맞물리기 위해 이빨(58, 60)에 대해 원주상으로 일정 간격 떨어져 있다. 각각의 제2 및 제1흠(64, 62)의 타단에서 축 방향으로 연장된 부분의 플랭크면(38b, 39b 및 38d, 39d)은, 여러 셋트의 이빨중 하나가 기어중 하나에 고정된 관련 죠우이빨과 맞물릴 때, 슬리이브와 허브 사이의 상대회전을 방지하기 위해 이빨(60, 58)에 대해 원주상으로 보다 밀접하게 된채 일정간격 떨어져 있다.

선행기술에 있어서 공지된 각각의 프리에너자이저 어샘블리(52)는 허브(32)내의 반경방향으로 연장된 브라인드 보어내에 위치하여 롤러 또는 볼(70)(여기서는 롤러)을 변속 슬리이브의 스플라인(36)내 환형 디텐트홈(56c)내로 누르는 헬리컬 압축스프링(66)과 플런저(68)를 포함한다.

프리에너자이저 어샘블리(52)는 변속 슬리이브(34)를 제1도 및 제3도에 도시된 중립위치로 탄성적으로 위치시킨다. 롤러(70)는, 허브에 대한 보크링의 상대회전을 제한하기 위해 공지된 방식으로 자유로운 원주상운등을 하는 보크링(40, 42)으로부터 허브(32)의 인접 리셋스(32e)내로 연장된 태브(40b, 42b)에 의해 형성된 인접면(40a, 42a) 사이에서 축 방향으로 일정간격 떨어져 있다.

자기에너자이징 어샘블리(54)는 허브 외주면(32d)으로부터 방사상 바깥쪽으로 연장되어 있는 한편 원주상 한쪽 방향을 향하면서 축의 축(axis)(12a)에 수직인 평면에 대해 경사진 V자 모양 또는 각진 자기에너자이징면(72a, 72b)을 형성하는 제1돌출부(72)와, 방사상에서 보았을 때, 모래시계 토양의 리셋스를 지닌 면(72a, 72b)과 원주로 마주한 제2돌출부(74)와, 슬리이브 내부원주면(34c)에서 물시계 모양의 리셋스쪽으로 방사상 안쪽으로 연장한 돌출부(76)를 포함한다. 돌출부(76)는 면(72a, 72b, 74a, 74b)에 각각 평행하게 내설된 각진 자기에너자이징면(76a, 76b, 76c, 76d)을 포함한다. 맞물릴 때, 평행한 자기에너자이징면은 부가적인 축방향힘(Fa)을 가하여 동기화 시간을 감소시키는 한편7감소시키거나 오퍼레이터 시 프트 노력을 감소시킨다. 각각의 돌출부(76)는, 평면에 수직이고 변속 슬리 이브 중립위치에서 각각 작동하여 이에 평행한 비자기(nonself) 에너자이징면(72c, 74c)을 맞물리는 비자기에너자이징면(76e, 76f)을 포함한다. 비자기에너자이징면은, 콘클러치중 하나에 의해 발생한 약간의 토오크가 있는 경우, 원하지 않는 자기에너자이징면의 작동을 방지한다. 예를 들면, 콘클러치 마찰면 들간 오일의 점성 전단 음력이 램프를 작동시키는 토오크를 발생시킬 수 있다.

기어를 축, 및 미합중국 특허 제 4,920,815 호의 도시하지 않은 변속메카니즘(여기에 참고로 포함)에 연결하는 것이 바람직할 때, 부분적으로 도시된 변속 포오크(78)에 의해 변속 슬리이브(34)를 왼쪽으로 이동시켜 기어(14)를 연결시키거나 오른쪽으로 이동시켜 기어(16)를 연결시킨다. 변속 메카니즘은 링케이지(linkage)장치를 통해 조작자에 의해 수동으로 이동되고, 선택적으로 액츄에이터에 의해 이동할 수 있거나, 자동으로 변속 메카니즘 운동을 개시하게 하고 변속 메카니즘에 의해 가해진 힘의 크기를 제어하는 수단에 의해 이동될 수 있다. 변속 메카니즘이 수동으로 이동될 때, 프리에너자이저 어샘블리는 오퍼레이터가 가한 힘에 비례하는 프리에너자이저힘을 변속 슬리이브에 가한다. 수동이건 자동으로 가해지든간에, 힘이 축방향으로 슬리이브에 가해져서, 제9도의 힘(Fo)에 비례한다 변속력(Fo)에 의한 변속 슬리이브의 이동 방향에 따라, 프리에너자이저힘은 마찰면(48 또는 50)을 이동시켜 관련된 마찰면과 초기 맞물리게 하여 관련된 보크링을 허브(32)에 대한 위치로 되돌림으로써 블로괴면 및 자기에너자이징면을 후에 설명할 방식으로 위치시킨다.

오퍼레이터의 변속력(+Fo)에 의한 변속 슬리이브(34)의 확실한 초기 왼쪽 축방향 이동이 프리에너자이징 롤러(70)에 의해 태브인접면(40a)을 경유해 보크링(40)에 전달되어 이동 가능한 콘면(48)을 기어콘면(24)과 맞물리게 한다. 물론, 콘면의 초기 맞물림힘은 스프링(66)의 힘과 디텐트홈(56c) 벽의 각에 대한 함수이다. (비동기 상태가 존재하고, 자기에너자이징면의 영향을 순간적으로 무시하면)초기 마찰 맞물림은 변속 슬리이브(34)와 보크링(40) 사이의 상대회전을 확실하게 제한하는 초기 콘클러치 맞물림힘과 동기토오크(Te)를 발생시켜 블로커 이빨(44)을 교정각도로 각진 블로커 이빨의 블로커면이 교정각도로 각진 스플라인 이빨(50)의 블로커면을 맞물리게 하는 위치로 이동시킨다. 제4도 및 제5도에 도시되어 있듯이, 블로커면이 맞물릴 때, 변속 슬리이브(34)의 완전한 조작자의 변속력(+Fo)은 각진 블로커면(44b, 58d)을 경유해 마찰면(24, 48)으로 전달되므로, 콘클러치가 오퍼레이터 변속력(+Fo)의 전체 힘에 의해 맞물려서 오퍼레이터의 동기토오크(To)를 생성시킨다. 이 오퍼레이터의 동기토오크(To)를 제9도에서 화살표(To)로 표시했다 블로커면이 오퍼레이터 변속력(+Fo)의 축방향에 대한 각으로 배설되어 있기 때문에 비동기 상태 동안 콘클러치로부터 동기토오크와는 반대이지만 크기는 비교적 작은 반대방향 힘 또는 언블로킹(unblocking) 토오크를 발생시킨다. 실제적으로 동기화가 될 때, 동기토오크가 언블로킹 토오크 미만으로 내려가므로 블로커 이빨이 맞물림 상태로부터 이동하여 변속 슬리이브를 축 방향으로 연속 이동시키고 이동 가능한 죠우이빨(58)을 기어죠우이빨(28)과 맞물리게 한다.

태브(40b, 42b)는 각진 블로커면(44a, 44b 및 463, 46b), 각각 정합된 각진 블로커면(58d, 58e 및 6od, 60e)과 초기에 완전히 맞물리게 충분히 회전하도록 충분히 자유이동을 한다. 면(44b, 58d)의 초기 완전 접촉상태가 제4도에 도시되어 있다. 이렇게 블로커면이 초기 완전 접촉된 동기 클러치 메카니즘(18)에 대한 시험도중, 때때로 언블로킹이 너무 일찍 발생되었었다. 너무 이른 언블로킹은 블로커면이, 제4(a)도에 도시된 것처럼, 초기에 접촉하도록 자유이동량을 증가시키므로써 방지된다. 제2도에 도시되어 있듯이, 여기서 태브의 원주상 폭을 감소시킴으로써 이러한 사항이 이루어지며, 가상선(42b)은 원래의 원주상 폭을 도시하고 실선(42b′)은 감소한 원주상 폭을 도시한다.

자기에너자이징 램프의 영향을 무시하면서, 힘(Fo)에 의해 제공된 콘클러치 토오크를 다음 식으로 나타낸다.

To = FoRc μc/sina

여기서, Rc = 콘마찰면의 평균 반경, μc = 콘마찰면의 마찰계수, α= 콘마찰면의 각.

자기에너자이징면의 영향과 제3도∼제8도를 참조하면, 오퍼레이터가 가한 축방향 변속력(+Fo)에 의한 동기토오크(To)가 각진 블로커면에 의해 변속 슬리이브(34)로 전달되어, 자기에너자이징면을 가로질러 축(12)에 대해 반작용한다. 맞물릴 때, 자기에너자이징 램프면은 축(12)에 대한 변속 슬리이브의 회전을 제한하고, 변속력(+Fo)과 같은 방향으로 변속 슬리이브에 작용하는 축방향 힘성분 또는 축방향 힘(+Fa)을 발생시킴으로써, 콘클러치의 맞물림힘을 증가시켜 토오크(To)에 더해진 추가적 동기 토오크(Ta)를 발생시 킨다.

제3도는 동기화기 전체 부품의 중립위치를 도시한다. 반면, 변속 블러커의 이빨(44, 46)의 시작시에는 보크링 탭(40b, 42b)에 의한 허용한계와 허브 리세스(32e)에 의한 허용한계 사이의 어느 지점에 위치할 수 있다.

오퍼레이터 변속력(+Fo)에 의한 변속 슬리이브(34)의 초기 왼쪽방향 운동은, 전에 설명했듯이, 콘클러치면(24, 48)을 맞물린다. 제4도의 여러 부품은 마찰면이 토오크를 전달하고, 허브에 대한 보크링(40)의 회전을 시작하게 하기에 충분하게 맞물려 있지만, 자기에너자이징면(74a, 76c)을 맞물리기에 충분하지 않게 맞물려 있다 제5도의 블로킹/자기에너자이징 위치에서 완전 오퍼레이터 변속력(+Fo)이 블로커면을 가로질러 전달되고, 이로 인한 토오크(To)가 현재 맞물린 자기에너자이징면(74a, 76c)을 경유하여 축(12)에 대해 반작용한다.

앞서 설명했듯이, 맞물린 자기에너자이징면은 오퍼레이터 변속력(+Fo)과 같은 방향으로 작용하는 축방향 부가힘(+Fa)을 발생시킨다. 제9도는 클러치 마찰면을 맞물리게 하는 축방향 힘의 합(+Fo + +Fa)과 클러치 마찰면에 의해 발생한 동기토오크(To + Ta)의 합을 그래프로 도시했다 소정의 오퍼레이터 변속 토오크(+Fo)와 오퍼레이터 동기토오크(+To)에 대해 축방향 부가힘의 크기는 맞물린 자기에너자이징 램프면의 각에 대한 함수인 것이 바람직하다. 이 각은 동기 토오크를 증가시키기에 충분한 크기의 부가 힘(+Fa)을 발생시키도록 충분히 큰 것이 바람직하고, 오퍼레이터에 의한 적당한 소정의 변속 노력에 따라 동기시간을 감소시킨다. 그러나, 이 각은 또한 제어된 축방향의 부가힘(+Fa)을 발생시키도록 충분히 작은 것이 바람직하다. 즉, 힘(+Fa)은 힘(+Fo)의 증가 또는 감소에 따라 증가 또는 감소해야만 한다. 램프각이 너무 크면, 램프는 자기에너자이징이 되 보다는 스스로 잠겨서 일단 콘클러치가 초기에 맞물리게 되면 힘(+Fa)이 힘 (+Fo)과 무관하게 신속하면서 제어할 수 없을 만큼 증가됨으로써, 콘클러치를 잠그는(lockup) 방향으로 구동시킨다 자기에너자이징이 되기 보다는 스스로 잠겨버리면 양질의 변속 또는 변속 감(feel)을 저하시키게 되어, 동기화 부품에 압력을 지나치게 가하고, 콘클러치면을 과열시키는 한편 급속히 마모시키며, 심지어 변속 레버에 대한 오퍼레이터의 이동을 쓸모없게 되도록 한다.

어떤 축방향의 부가힘이라도 기어의 상단 또는 하단 변속에 바람직하지 않다면, 상단 또는 하단 변속을 위한 램프면이 축(12)의 축과 평행하게 형성된다. 예를 들어, 럼프면(74a, 76c)이 평행하게 형성되면, 어떠한 부가힘(Fa)도 상기 변속을 목적으로 가해지지 않는다.

부가적인 축방향 힘(Fa)을 가하기 위한 자기에너자이징면의 각 산출용의 주요변수는, 콘클러치각, 콘클러치 마찰계수, 콘클러치 및 자기에너자이징 램프의 평균 반경비 및 자기에너자이징면의 각이다. 자기에너자이징 또는 부우스트 면을 산출하고 제어하는데 대한 상세한 설명은 미합중국 특허 제5,092,439호를 참조하였으며, 앞서 설명한 바와 같이, 여기서는 참고로 인용했다.

제6도는 언블로킹 토오크가 블로킹면을 분리시킨 후 즉시 발생되는 부우스트/언블록된 위치를 도시한다. 이 위치에서 발생한 자기에너자이징은 관성에 의한 것이고/또는 콘클러치의 완전분리 위치보다 작다. 보조력은 언블로킹이 일어남에 따라 죠우이빨과 맞물리는 방향으로 죠우이빨(58)의 축방향 맞물림 이동을 재개시하는데 도움이 되고, 이빨(58 및 28)의 V자형 양끝이 맞물릴 때, 죠우이빨이 맞물리도록 이동하는 것을 돕는다. 보조력은 언블로킹이 일어남에 따라 오퍼레이터가 변속을 끝내기 위해 부가적인 노력으로 변속 레버를 이동시킬 필요성을 감소시킴으로써 변속 노치니스(shift notchiness)를 감소시킨다. 즉, 보조력은 노력을 덜 들이면서 원활하게 변속을 완료하게 한다. 제7도는 부우스트 위치의 단(end)을 도시하고, 제8도는 죠우이빨(58, 28)의 완전 맞물림 위치를 도시한다.

본 발명에서 벗어나지 않으면 여러 수정과 변경이 가능하다.

Claims (9)

1. 축방향의 변속력(F°)에 의해 중립 위치로부터 제2죠우수단(28)쪽으로 제1죠우수단(58)이 맞물림 이동함에 따라, 중림 위치로부터 제2죠우수단(28)과의 맞물림 위치로 축방향 이동하여 상기 두 드라이브를 확실하게 연결시키는 제1죠우수단(58)과; 상기 제1죠우수단(58)이 맞물림 이동하여 같은 속도로 회전하는 토오크(T°) 를 발생시킴에 따라, 축 방향으로 이동하여 제2마찰면(24)과 접촉하는 제1마찰면(48)과, 원주상에서 일정 간격 떨어져 있으면서 축 방향으로 연장되어 있는 동시에 상기 제1죠우수단으로부터 반경방향으로 연장되어 있는 제1이빨을 이동가능하게 수용하는 다수의 제1흠(62)을 갖는 외주부를 포함하고, 제1드라이브(12)에 부착되어 있는 허브(32)와; 제1마찰면(48)과 다수의 제1블로커면(44b)을 포함하고, 상기 허브(32)로부터 떨어져서 상기 제 마찰면(24) 쪽으로 축방향 이동가능하게 되어 있는 제1보크링(40)과, 상기 제1블로커면(44b)과 접촉하여 상기 제2죠우수단(28)과 상기 1죠우수단(58)이 같은 속도로 연동하는 것을 방지하는 상기 제1죠우수단(58)상의 블로커면(58d)과; 각진 다수의 제1허브면(74a)를 포함하는 허브(32)와; 상기 보크링(40)의 상기 블로커면(44b)을 통해 전달되는 상기 제1마찰면(48)의 토오크에 대한 반력으로 인해, 변속력(F°)만을 이용하는 것보다는 상기 마찰면(48)상에서 축방향의 힘을 더 증대시키는 한편 토오크를 더 증대시켜 같은 속도로 회전시키면서, 상기 허브면(74a)과 접촉하여 변속력(F°)의 방향으로 축방향의 힘(Fa)을 추가로 발생시키도록 위치하고 있는 한편, 제1죠우수단(58)과 함께 이동하지 못하게 하고 상기 허브(32)에 대한 상대 회전을 제한할 목적으로 장착되어 있는 다수의 자기에너자이징 부재(76)를 포함하는 클러치(18)에 있어서, 여러 개의 제1홈(62)들 사이에 위치하면서 축 방향으로 연장되는 동시에, 제1죠우수단(58)으로부터 반경방향으로 연장된 제2이빨을 이동가능 상태로 수용하고 있는 다수의 제2흠(64)을 포함하며, 제1 및 제2홈(62, 64)은, 블로커가 중립위치(44) 및 맞물림위치(S8d)에 있는 동안 제1 및 제2홈 사이에 제1 및 제2이빨(58, 60)의 적어도 일부가 각각 위치하며, 여러 개의 제1죠우수단과 허브(32) 사이의 상대 회전을 가능하게 하여 제1죠우수단(58)의 맞물림 이동중 자기에너자이징 수단(72, 74)의 맞물림을 이를 목적으로 상기 이빨들에 대해 원주상의 폭(38a, 39a, 및 38c, 39c)을 지니고, 상기 제1죠우수단과 상기 허브 사이의 상대 회전을 방지하여 상기 제1 및 제2죠우수단이 맞물릴 때는, 상기 제2흠(64)의 일부(38b, 37b)는 상기 제2이빨(60)을 밀접하게 수용하도록 된 허브(32)를 특징으로 하는 다수의 자기에너자이징 부재(76)를 포함하여 구성되는, 마찰하면서 같은 속도로 회전하여 공통의 축(12a) 주위를 상대 회전하도록 배치된 제1 및 제2드라이브(12, 14)를 확실하게 연결시키는 클러치(18).
2. 제1항에 있어서, 상기 제1죠우수단(58)은 축방향으로 길게 되어 있는 변속 슬리이브(34)에 부착되어 있으면서 제1이빨이기도 하며, 상기 제1이빨의 길이는 상기 변속 슬리이브 길이의 절반보다도 더 짧은, 마찰하면서 같은 속도로 회전하여 공통의 축(12a) 주위를 상대 회전하도록 배치된 제1 및 제2드라이브(12,14)를 확실하게 연결시키는 클러치(18).
3. 제2항에 있어서, 상기 제2이빨은 상기 변속 슬리이브(34)에 부착되어 있으면서 변속 슬리이브 길이의 절반보다도 길이 더 짧은, 마찰하면서 같은 속도로 회전하여 공통의 축(12a) 주위를 상대 회전하도록 배치된 제1 및 제2드라이브(12,14)를 확실하게 연결시키는 클러치(18).
4. 제1항에 있어서, 상기 변속 슬리이브가 중립 위치에 있을 때, 상기 제1홈은 상기 제1죠우수단(58)의 원주상 약 1.5배의 원주상 폭을 갖는, 마찰하면서 같은 속도로 회전하여 공통의 축(12a) 주위를 상대 회전하도록 배치된 제1 및 제2드라이브(12,14)를 확실하게 연결시키는 클러치(18).
5. 제1항에 있어서, 상기 제2이빨이 제4죠우수단(30)과 맞물려 제1드라이브 및 제3드라이브(12, 16) 사이의 백래쉬 또는 자유로운 이동을 제한할 때, 상기 제1홈은 상기 회전을 제한하지 못하는, 마찰하면서 같은 속도로 회전하여 공통의 축(12a) 주위를 상대 회전하도록 배치된 제1및 제2드라이브(12,14)를 확실하게 연결시키는 클러치(18).
6. 제1항에 있어서, 상기 자기에너자이징 부재(76)는, 상기 변속 슬리이브의 내주부(34c)에 형성되어 있으면서 원주상으로 일정 간격 떨어져 있는 다수의 자기에너자이징 면(76d)을 포함하는, 마찰하면서 같은 속도로 회전하여 공통의 축(12a) 주위를 상대 회전하도록 배치된 제1및 제2드라이브(12, 14)를 확실하게 연결시키는 클러치(18).
7. 제1항에 있어서, 상기 제1죠우수단이 중립 위치에 있을 때, 상기 허브(32) 및 상기 자기에너자이징 부재(76)중 적어도 하나는 각각 상기 허브의 회전면에 수직하게 연장되어 맞물린 비부우스트면(72c, 76e)을 포함하는, 마찰하면서 같은 속도로 회전하여 공통의 축(12a) 주위를 상대 회전하도록 배치된 제1및 제2드라이브(12, 14)를 확실하게 연결시키는 클러치(18).
8. 제1항에 있어서, 상기 제1보크링(40)은, 상기 허브(32)에 대한 상기 보크링(40)의 회전을 제한하는 제한수단(40b)과, 실질적으로 완전한 초기 접촉으로부터 초기 접촉이 감소할 때까지 상기 블로커면의 초기 접촉을 변경시킬 목적으로 상기 허브(32)에 대한 보크링(40)의 회전을 증대시키는 수단(42b')을 포함하는, 마찰하면서 같은 속도로 회전하여 공통의 축(12a) 주위를 상대 회전하도록 배치된 제1및 제2드라이브(12, 14)를 확실하게 연결시키는 클러치(18).
9. 제1항에 있어서, 축방향 변속력(F°)에 의해 상기 제4죠우수단(30)쪽으로 상기 제1죠우수단이 맞물림 이동함에 따라, 중립 위치로부터, 상기 제1드라이브를 상기 제3드라이브와 확실하게 연결시키는 제4죠우수단(30)과의 맞물림 위치로 축방향 이동가능하게 되어 있으면서 제2이빨이기도 한 제3죠우수단(60)과, 같은 속도로 회전시키는 토오크(T°)를 발생시키는 제1죠우수단이 맞물림 이동함에 따라, 축 방향으로 이동하여 제4마찰면과 맞물리는 제3마찰면(50)과; 제3마찰면(50)과 다수의 제2블로커면(46b)을 포함하면서 허브(32)로부터 떨어져서 상기 제4마찰면(26) 쪽으로 축방향 이동가능한 제2보크링(42)과; 제2블로커면과 접촉하여 상기 제1죠우수단(60)이 상기 제2죠우수단(30)과 맞물리는 것을 방지하도록 작동하는 상기 제2죠우수단상의 블로커 면(60d)과; 상기 보크링의 블로커면(46b)을 통해 전달된 마찰면의 토오크에 대한 반력으로 인해, 변속력(F°)만을 이용하는 것보다는 상기 마찰면(50)상에서 축방향의 힘을 증대시키는 한편 토오크를 더 증대시켜 같은 속도로 회전시키면서, 상기 각진 허브면(74)과 접촉하여 변속력(F°)의 방향으로 축방향의 힘(Fa)을 추가로 발생시키도록 위치하고 있으며, 제2죠우수단(6則과 함께 이동하지 못하게 하고 허브(32)에 대한 상대 회전을 제한할 목적으로 장착되어 있는 다수의 자기에너자이징 부재(76)를 더 포함하는, 마찰하면서 같은 속도로 회전하여 공통의 축(12a) 주위를 상대 회전하도록 배치된 제1및 제2드라이브(12, 14)를 확실하게 연결시키는 클러치(18).