KR101803173B1 - 교합식 걸림 결합 장치 - Google Patents

Abstract

교합식 걸림 결합 장치는 제1 부재, 제2 부재, 가압 기구, 및 반력 기구를 포함한다. 상기 제1 부재는 복수의 제1 도그 티스를 구비한다. 상기 복수의 제1 도그 티스는 상기 제1 부재의 원주 방향으로 일정한 간격을 두고 배치된다. 상기 제2 부재는 복수의 제2 도그 티스를 구비한다. 상기 복수의 제2 도그 티스는 상기 제2 부재의 원주 방향으로 일정한 간격을 두고 배치된다. 상기 가압 기구는 상기 제1 부재가 가압되었을 때에 상기 제1 도그 티스가 상기 제2 도그 티스 사이에 삽입되어 교합하도록 상기 제1 부재를 상기 제2 부재측에 가압하도록 구성되어 있다. 상기 반력 기구는 상기 제1 부재가 가압되었을 때에 상기 제1 부재의 이동에 대한 상기 반력의 증가량이 소정 위치까지의 증가량과 비교하여, 소정 위치보다 상기 제2 부재측의 위치에서 커지도록, 상기 제1 도그 티스와 상기 제2 도그 티스가 교합하게 상기 제1 부재를 가압하는 가압력에 대하여 반력을 발생하도록 구성되어 있다. 상기 소정 위치는 상기 제1 부재가 가압되어 상기 제2 부재측으로의 이동을 개시한 후, 각 도그 티스끼리가 교합하기 시작할 때까지의 사이의 위치이다.

Description

교합식 걸림 결합 장치{MESHING-TYPE ENGAGEMENT DEVICE}

본 발명은 도그 티스를 교합함으로써 2개의 부재를 토크 전달 가능하게 연결하는 교합식 걸림 결합 장치에 관한 것이다.

일본 특허 출원 공개 제2014-98459에는 회전축에 연결된 클러치 허브와, 출력축에 토크 전달 가능하게 연결된 클러치 링에, 원통 형상의 슬리브를 교합함으로써, 클러치 허브와 클러치 링을 연결하도록 구성된 교합식 걸림 결합 장치가 기재되어 있다. 이 교합식 걸림 결합 장치는 액추에이터로 슬리브를 축선 방향으로 이동시킴으로써, 걸림 결합과 해방을 전환하도록 구성되어 있고, 교합식 걸림 결합 장치를 걸림 결합시킬 때에는, 슬리브와 클러치 링이 교합하기 직전의 위치까지, 슬리브를 이동시킨 후 일시적으로 그 슬리브를 정지시키고, 또한 그 후, 슬리브를 이동시켜 클러치 링에 교합하도록 구성되어 있다. 이들 슬리브와 클러치 링에는 반구 형상의 돌기부가 형성되어 있다. 이 돌기부는 슬리브와 클러치 링이 교합 시작하기 직전의 위치까지 슬리브를 이동시키고, 또한 슬리브와 클러치 링이 상대 회전했을 경우에 접촉하는 위치에 형성되어 있다. 따라서, 슬리브가 클러치 링에 교합 시작하기 직전의 위치까지 이동했는지 여부는, 돌기부끼리가 접촉하여 슬리브가 복귀된 것을 스트로크 센서로 검출함으로써 판단하고 있다.

또한, 일본 특허 출원 공개 제2007-285448에는 동력 전달 경로에 있어서의 상류측에 마찰식 걸림 결합 장치를 설치하고, 그 하류에 교합식 걸림 결합 장치를 설치한 변속기가 기재되어 있다. 이 변속기는 마찰식 걸림 결합 장치를 해방한 후에, 교합식 걸림 결합 장치를 걸림 결합시키고, 또한 그 후에 마찰식 걸림 결합 장치를 걸림 결합함으로써 소정의 변속단을 설정하도록 구성되어 있다. 이 마찰식 걸림 결합 장치는 피스톤에 의해 마찰판이 가압되어 걸림 결합한다. 상기와 같이 마찰식 걸림 결합 장치를 일단 해방할 때에는, 마찰식 걸림 결합 장치가, 소위 반걸림 결합 상태로 되는 피스톤의 위치와, 마찰식 걸림 결합 장치가 완전히 해방된 상태로 되는 피스톤의 위치 사이의 위치에, 피스톤을 이동시키도록 구성되어 있고, 그 피스톤의 위치는 스트로크 센서에 의해 검출하고 있다.

교합 걸림 결합 기구에서는 해방 상태에서 각 교합 이끼리가 크게 이격되어 있다. 이것은, 진동이나 조립 오차 등에 의해 교합 이끼리가 접촉하는 것을 회피하기 위해서이다. 따라서, 걸림 결합하는 경우에는, 그 이격 거리를 메운 후, 교합 이끼리가 교합하기 시작한다. 그 이격 거리를 채우기 위한 이동은, 소위 공주(空走)이고, 그 공주 시간이 걸림 결합의 지연 요인이 된다. 일본 특허 출원 공개 제2014-98459에 기재된 장치에서는 스트로크 센서에 의해 각 이끼리가 교합 시작하기 직전의 위치를 검출할 수 있지만, 그 걸림 결합 직전의 위치까지의 이동(공주)을 고속화하거나, 혹은 그 이동 시간을 단축화할 수는 없어, 교합식 걸림 결합 기구의 걸림 결합 응답성을 향상시키기 위해서는 개선의 여지가 있었다.

본 발명은 상기의 기술적 과제에 착안하여 이루어진 것이며, 교합 이끼리가 교합하기 시작할 때까지의 동작 시간을 단축하여 걸림 결합 응답성을 향상시킬 수 있는 교합식 걸림 결합 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명의 하나의 형태에 관한 교합식 걸림 결합 장치는 제1 부재, 제2 부재, 가압 기구, 및 반력 기구를 포함한다. 상기 제1 부재는 복수의 제1 도그 티스를 구비한다. 상기 복수의 제1 도그 티스는 상기 제1 부재의 원주 방향으로 일정한 간격을 두고 배치된다. 상기 제2 부재는 복수의 제2 도그 티스를 구비한다. 상기 복수의 제2 도그 티스는 상기 제2 부재의 원주 방향으로 일정한 간격을 두고 배치된다. 상기 가압 기구는 상기 제1 부재가 가압되었을 때에 상기 제1 도그 티스가 상기 제2 도그 티스 사이에 삽입되어 교합하도록 상기 제1 부재를 상기 제2 부재측에 가압하도록 구성되어 있다. 상기 반력 기구는 상기 제1 부재가 가압되었을 때에 상기 제1 부재의 이동에 대한 상기 반력의 증가량이 소정 위치까지의 증가량과 비교하여, 소정 위치보다 상기 제2 부재측의 위치에서 커지도록, 상기 제1 도그 티스와 상기 제2 도그 티스가 교합하도록 상기 제1 부재를 가압하는 가압력에 대해 반력을 발생하도록 구성되어 있다. 상기 소정 위치는 상기 제1 부재가 가압되어 상기 제2 부재측으로의 이동을 개시한 후, 각 도그 티스끼리가 교합하기 시작할 때까지의 사이의 위치이다.

상기 형태에 관한 교합식 걸림 결합 장치에 있어서, 상기 반력 기구는 상기 제1 부재의 위치에 상관없이 제1 부재에 탄성력을 작용시키는 제1 탄성 부재와, 상기 1 부재가 상기 소정 위치까지 이동했을 경우에, 상기 제1 부재에 접촉하여 탄성력을 작용시키는 제2 탄성 부재를 포함해도 된다.

상기 형태에 관한 교합식 걸림 결합 장치에 의하면, 가압 기구에 의해 제1 부재를 가압하여 각 도그 티스를 교합하도록 구성되어 있다. 또한, 그 가압 기구에 의한 가압력에 대한 반력을 발생하는 반력 기구를 구비하고 있다. 이 반력 기구는 제1 부재가 이동을 개시한 후, 각 도그 티스끼리가 교합하기 시작할 때까지의 사이의 소정 위치에서, 상기 제1 부재의 이동에 대한 상기 반력의 증가량이 소정 위치까지의 증가량과 비교하여, 소정 위치보다 상기 제2 부재측의 위치에서 커지도록 구성되어 있다. 따라서, 소정 위치까지 제1 부재가 이동하도록 가압 기구에 의해 제1 부재를 가압하면, 그 가압 기구에 의한 가압력이 증대되는 방향으로 변동되었다고 해도, 제1 부재가 과잉으로 이동하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 각 도그 티스가 과잉으로 접근하는 것을 억제할 수 있다. 그로 인해, 비교적 높은 가압력으로 제1 부재를 가압할 수 있으므로, 각 도그 티스가 교합하기 시작할 때까지의 사이에 있어서의 제1 부재의 동작 시간을 단축할 수 있다. 즉, 걸림 결합 응답성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 유사 요소들을 유사 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 이하에 설명된다.

도 1은 본 발명에 관한 교합식 걸림 결합 장치의 일례를 설명하기 위한 단면도.
도 2는 각 리턴 스프링을 스프링 시트에 설치하는 위치를 도시하는 도면.
도 3은 제1 피스톤의 이동량과, 제1 피스톤을 이동시키기 위해 필요로 하는 가압력의 크기를 나타내는 선도.
도 4는 본 발명에 있어서의 변속기의 일례를 도시하는 골격도.
도 5는 각 변속단을 설정하기 위해 걸림 결합되는 걸림 결합 기구를 도시하는 도표.

본 발명에 관한 교합식 걸림 결합 장치를 구비한 변속기의 일례를 도 4에 도시하고 있다. 이 변속기(1)는 차량에 탑재된 것이며, 종래 알려져 있는 더블 피니언형의 유성 기어 기구(이하, 제1 유성 기어 기구라고 기재함)(2)와, 라비뇨형의 유성 기어 기구(이하, 제2 유성 기어 기구라고 기재함)(3)를 갖고 있다. 이 변속기(1)는 구동력원인 엔진(4)의 출력축(5)에, 도시하지 않은 토크 컨버터를 통해 연결되어 있다. 또한, 이 변속기(1)는 전진 제1 속단으로부터 전진 제8 속단까지의 변속단과, 후진 제1 속단 및 후진 제2 속단의 변속단을 설정할 수 있도록 구성되고, 엔진(4)의 목표 회전수나, 요구되는 구동력 등에 따라 어느 하나의 변속단을 설정한다.

상기 제1 유성 기어 기구(2)는 케이스(6)에 연결된 제1 선 기어(7)와, 제1 선 기어(7)에 교합하는 제1 이너 피니언 기어(8)와, 제1 이너 피니언 기어(8)에 교합하는 제1 아우터 피니언 기어(9)와, 제1 아우터 피니언 기어(9)에 교합하는 제1 링 기어(10)와, 제1 이너 피니언 기어(8) 및 제1 아우터 피니언 기어(9)를 자전 및 공전 가능하게 유지하고, 또한 입력축(11)에 연결된 제1 캐리어(12)에 의해 구성되어 있다. 즉, 제1 유성 기어 기구(2)는 엔진(4)이 구동력을 출력하고 있는 경우에, 제1 캐리어(12)가 입력 요소로서 기능하고, 제1 선 기어(7)가 반력 요소로서 기능하고, 제1 링 기어(10)가 출력 요소로서 기능하도록 구성된 3개의 회전 요소를 갖는 차동 기구이다. 또한, 상기와 같이 제1 선 기어(7)는 케이스(6)에 연결되어 있으므로, 제1 유성 기어 기구(2)는 감속기로서 기능한다.

제2 유성 기어 기구(3)는 입력축(11)과 동심원 상에 배치된 제2 선 기어(13) 및 제3 선 기어(14)와, 제3 선 기어(14)에 교합하는 제2 이너 피니언 기어(15)와, 제2 이너 피니언 기어(15) 및 제2 선 기어(13)에 교합하는 제2 아우터 피니언 기어(16)와, 제2 이너 피니언 기어(15) 및 제2 아우터 피니언 기어(16)를 자전 및 공전 가능하게 유지하는 제2 캐리어(17)와, 제2 아우터 피니언 기어(16)에 교합하는 제2 링 기어(18)에 의해 구성되어 있다. 즉, 제2 유성 기어 기구(3)는 싱글 피니언형의 유성 기어 기구와 더블 피니언형의 유성 기어 기구의 2개의 회전 요소를 공유하여 구성되어 있고, 제2 선 기어(13), 제3 선 기어(14), 제2 캐리어(17), 제2 링 기어(18)의 4개의 회전 요소를 갖는 차동 기구이다.

또한, 이들 각 기어(7, 8, 9, 10, 13, 14, 15, 16, 18)는 토크 전달 시에 이음이 발생하는 것을 억제할 수 있는 헬리컬 기어이고, 그 비틀림각은, 후술하는 전진 제2 속단으로부터 전진 제1 속단으로 변속할 때에 제2 캐리어(17)의 회전수를 저하시키도록 토크를 전달함으로써, 후술하는 각 도그 티스가 이격되는 방향으로 제2 캐리어(17)의 백래쉬가 채워지도록 정해져 있다.

또한, 제1 유성 기어 기구(2)에 있어서의 각 회전 요소와, 제2 유성 기어 기구(3)에 있어서의 각 회전 요소를 선택적으로 걸림 결합시키는 복수의 클러치나, 어느 하나의 회전 요소를 정지시키는 브레이크가 설치되어 있다. 구체적으로는, 제1 링 기어(10)와 제3 선 기어(14)를 연결하는 제1 클러치 C1이 설치되고, 입력축(11) 또는 제1 캐리어(12)와 제2 캐리어(17)를 연결하는 제2 클러치 C2가 설치되고, 제1 링 기어(10)와 제2 선 기어(13)를 연결하는 제3 클러치 C3이 설치되고, 제1 캐리어(12)와 제2 선 기어(13)를 연결하는 제4 클러치 C4가 설치되어 있다. 이들 각 클러치 C1, C2, C3, C4는 종래 알려진 마찰 클러치와 마찬가지로 구성되어 있고, 유압 액추에이터의 제어량에 기초하여 전달 토크 용량을 변경할 수 있다.

또한, 케이스(6)에 제2 선 기어(13)를 연결함으로써, 제2 선 기어(13)를 정지시키는 제1 브레이크 B1이 설치되고, 마찬가지로 케이스(6)에 제2 캐리어(17)를 연결함으로써, 제2 캐리어(17)를 정지시키는 제2 브레이크 B2가 설치되어 있다. 이 제1 브레이크 B1은 종래 알려진 마찰 브레이크와 마찬가지로 구성되어, 전달 토크 용량을 변화시킴으로써 제2 선 기어(13)에 작용시키는 제동력을 제어할 수 있다. 그 전달 토크 용량은 도시하지 않은 유압 액추에이터의 유압을 제어함으로써 변화된다. 한편, 제2 브레이크 B2는 후술하는 각 도그 티스를 교합함으로써 제2 캐리어(17)와 케이스(6)를 연결하고, 제2 캐리어(17)를 정지시키도록 구성된 교합식 걸림 결합 장치이다. 또한, 각 클러치 C1, C2, C3, C4 및 제1 브레이크 B1의 전달 토크 용량은 전자 액추에이터에 의해 제어되어도 되고, 그 수단은 한정되지 않는다.

그리고, 엔진(4)이나 각 걸림 결합 장치 등을 제어하기 위한 전자 제어 장치(이하, ECU라고 기재함)(19)가 설치되어 있다. 이 ECU(19)는 종래 알려진 것과 마찬가지로 마이크로 컴퓨터를 주체로 하여 구성되어 있다. 또한, 이 ECU(19)는 도시하지 않은 센서로부터 신호가 입력되고, 그 입력된 신호와, 미리 기억된 맵이나 연산식 등에 기초하여 엔진(4)이나 각 걸림 결합 장치에 신호를 출력하도록 구성되어 있다. 그 일례로서는, 차속 센서에 의해 검출된 차속과, 액셀러레이터 개방도 센서에 의해 검출된 액셀러레이터 개방도의 신호가, ECU(19)에 입력된다. 그리고, ECU(19)에는, 종래 알려져 있는 바와 같이 차속과 액셀러레이터 개방도를 파라미터로 하여 미리 준비된 변속 맵이 기억되어 있고, 상기 입력된 신호와 변속 맵에 의해 변속단을 정한다. 계속해서, 그 정해진 변속단에 따른 신호를, 상기의 각 클러치 C1, C2, C3, C4나 각 브레이크 B1, B2에 출력한다.

각 변속단을 설정하기 위해 걸림 결합되는 걸림 결합 기구를, 도 5에 도시하고 있다. 또한, 도 5에 있어서 「○」는, 클러치 또는 브레이크가 걸림 결합되어 있는 상태를 나타내고, 「－」는 클러치 또는 브레이크가 해방되어 있는 상태를 나타내고 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 클러치 C1과 제2 브레이크 B2를 결합시킴으로써 전진 제1 속단이 설정된다. 제1 클러치 C1과 제1 브레이크 B1을 결합시킴으로써 전진 제2 속단이 설정된다. 제1 클러치 C1과 제3 클러치 C3을 결합시킴으로써 전진 제3 속단이 설정된다. 제1 클러치 C1과 제4 클러치 C4를 결합시킴으로써 전진 제4 속단이 설정된다. 제1 클러치 C1과 제2 클러치 C2를 결합시킴으로써 전진 제5 속단이 설정된다. 제2 클러치 C2와 제4 클러치 C4를 결합시킴으로써 전진 제6 속단이 설정된다. 제2 클러치 C2와 제3 클러치 C3을 결합시킴으로써 전진 제7 속단이 설정된다. 제2 클러치 C2와 제1 브레이크 B1을 결합시킴으로써 전진 제8 속단이 설정된다. 또한, 제2 브레이크 B2와 제3 클러치 C3을 결합시킴으로써 후진 제1 속단이 설정되고, 제2 브레이크 B2와 제4 클러치 C4를 결합시킴으로써 후진 제2 속단이 설정된다.

또한, 전진 제1 속단을 설정하고 있을 때의 변속비가 가장 커지고, 전진 제8속단을 설정하고 있을 때의 변속비가 가장 작아지도록 구성되어 있고, 또한 전진 제6 속단을 설정하고 있을 때의 변속비가 「1」이 되도록 구성되어 있다.

이 변속기(1)에 있어서의 전진 제2 속단으로부터 전진 제1 속단으로의 변속의 제어예를 간단히 설명한다. 상술한 바와 같이 전진 제1 속단과 전진 제2 속단은 제1 클러치 C1이 걸림 결합되어 있다. 따라서, 전진 제1 속단으로의 변속 시에는 제1 클러치 C1을 걸림 결합시킨 상태에서, 제1 브레이크 B1을 해방하고, 제2 브레이크 B2를 걸림 결합한다. 그때에는, 제1 브레이크 B1의 전달 토크 용량과 엔진(4)의 출력 토크를 협조 제어하여, 제2 캐리어(17)의 회전수를 「0」에 가깝게 하고, 그 후에, 제2 브레이크 B2를 걸림 결합하고, 또한 그 후에, 제1 브레이크 B1을 완전히 해방시킨다.

그와 같이 제2 브레이크 B2를 걸림 결합시키는 시간을 짧게 하기 위해, 제2 캐리어(17)의 회전수를 제어하고 있는 과정에서, 제2 브레이크 B2가 걸림 결합하기 직전의 상태가 되도록 제어하는 것이 바람직하다. 이 제2 브레이크 B2가 걸림 결합하기 직전의 상태란, 부품의 편차 등을 고려하여, 의도하지 않고 제2 브레이크 B2가 걸림 결합하지 않는 상태이다. 한편, 상술한 바와 같이 제2 캐리어(17)의 회전수를 저하시키도록 토크를 전달함으로써, 후술하는 각 도그 티스가 이격되는 방향으로 제2 캐리어(17)의 백래쉬가 채워지도록 구성되어 있다. 따라서, 제2 브레이크 B2가 걸림 결합하기 직전의 상태로 하는 경우에는, 진동 등에 의해 제2 캐리어(17)가 축선 방향으로 이동하는 것을 고려하지 않아도 되고, 그 상태에서의 각 도그 티스의 간극은 제2 브레이크를 완전히 해방하고 있는 상태보다도 작게 정해져 있다.

그와 같이 제2 브레이크 B2가 걸림 결합하기 직전의 상태로 할 수 있는 구성의 일례를 도 1에 도시하고 있다. 이 제2 브레이크 B2는 케이스(6)에 회전 불가능하게 연결된 제1 피스톤(20)과, 제2 캐리어(17)와 일체로 회전하는 회전 부재(21)를 결합시킴으로써, 제2 캐리어(17)의 회전을 정지시키도록 구성되어 있다.

이 제1 피스톤(20)은 환상으로 형성되어 있고, 케이스(6)의 측면으로부터 축선 방향으로 돌출된 제1 원통부(22)와, 케이스(6)의 측면의 외주부를 굴곡시켜 형성된 제2 원통부(23) 사이에, 한쪽의 단부(이하, 끼워 맞춤부라고 기재함)(24)가 끼워 맞추어져 있다. 이 끼워 맞춤부(24)로부터 축선 방향으로 돌출된 부분(25)은 끼워 맞춤부(24)보다도 외경이 크게 형성되어 있고, 그 외주면과 케이스(6)의 내벽면이 스플라인 걸림 결합하고 있다. 즉, 제1 피스톤(20)은 축선 방향으로 이동할 수 있음과 함께, 회전 불가능하게 케이스(6)에 걸림 결합하고 있다.

그 제1 피스톤(20)이 케이스(6)의 측면측으로 가장 이동했을 경우에, 끼워 맞춤부(24)의 단부면과 케이스(6)의 측면에 간극이 비도록, 케이스(6)의 측면에는 환상의 홈(26)이 형성되어 있고, 그 홈(26)과 도시하지 않은 유압원이 유로를 통해 연통되어 있다. 따라서, 유압원으로부터 홈(26)으로 오일을 공급함으로써, 그 유압에 기초하는 하중에 의해 제1 피스톤(20)이 측면으로부터 이격되는 방향으로 가압된다. 즉, 케이스(6)와 제1 피스톤(20)이 유압 액추에이터를 구성하고 있고, 이와 같이 구성된 유압 액추에이터가, 본 발명의 실시예에 있어서의 「가압 기구」에 상당하고, 제1 피스톤(20)이, 본 발명의 실시예에 있어서의 「제1 부재」에 상당한다. 또한, 이하의 설명에서는, 홈(26)을 유압실(26)이라고 기재한다. 이 제1 피스톤(20)의 끼워 맞춤부(24)와는 반대측의 단부에 축선 방향으로 돌출된 제1 도그 티스(27)가 형성되어 있다. 이 제1 도그 티스(27)는 원주 방향으로 소정의 간격을 두고 복수 형성되어 있다.

또한, 회전 부재(21)는 본 발명의 실시예에 있어서의 「제2 부재」에 상당하는 것이며, 제2 캐리어(17)에 연결한 바닥이 있는 원통 형상의 보유 지지 부재(28)와, 그 보유 지지 부재(28)의 내측에 축선 방향으로 이동 가능하게 수용된 환상의 제2 피스톤(29)과, 제2 피스톤(29)을 보유 지지 부재(28)의 저면으로부터 이격되는 방향으로 탄성력을 작용시키는 탄성 부재(30)에 의해 구성되어 있다. 이 보유 지지 부재(28)의 저면 중 외주부에는 축선 방향으로 돌출된 회전 멈춤부(31)가 원주 방향으로 소정의 간격을 두고 형성되어 있고, 그 회전 멈춤부(31)와 원주 방향에서 걸림 결합하는 돌기부(32)가, 제2 피스톤(29)의 한쪽의 단부에 형성되어 있다. 따라서, 제2 캐리어(17)의 토크가 회전 멈춤부(31)를 통해 제2 피스톤(29)에 전달된다. 또한, 제2 피스톤(29)의 다른 쪽의 측면에는 축선 방향으로 돌출된 제2 도그 티스(33)가 형성되어 있다. 이 제2 도그 티스(33)는 원주 방향으로 소정의 간격을 두고 복수 형성되어 있고, 이웃하는 제2 도그 티스(33) 사이에, 제1 도그 티스(27)가 삽입되도록 구성되어 있다.

상술한 바와 같이 유압실(26)의 유압에 따른 가압력으로, 제1 피스톤(20)이 가압되어 각 도그 티스(27, 33)가 교합한다. 한편, 각 도그 티스(27, 33)가 교합할 때에 각 도그 티스(27, 33)의 이 끝끼리가 접촉한 경우에는, 상기 탄성 부재(30)가 압축되고, 제2 도그 티스(33)가 제1 도그 티스(27)로부터 이격되는 방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 즉, 제1 도그 티스(27)의 이 끝에 작용하는 반력을 저하시켜 마찰력을 저하시킴으로써, 제1 도그 티스(27)와 제2 도그 티스(33)가 상대 회전하여 각 도그 티스(27, 33)가 교합할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 도면에 도시한 예에서는, 보유 지지 부재(28)의 개구부로부터 제2 피스톤(29)이 빠져나오는 것을 방지하기 위해, 보유 지지 부재(28)의 개구부의 내측에 스냅링(34)이 설치되어 있다. 또한, 보유 지지 부재(28)가 축선 방향으로 이동하는 것을 제한하기 위한 환상의 위치 결정 부재(35)가, 보유 지지 부재(28)의 저면에 접촉하도록 케이스(6)에 연결되어 있고, 제2 캐리어(17)의 회전수를 저하시키도록 토크가 전달되었을 때에, 보유 지지 부재(28)가 위치 결정 부재(35)에 접촉하도록 백래쉬가 채워지도록 구성되어 있다.

또한, 유압실(26)의 유압을 저하시킴으로써, 각 도그 티스(27, 33)가 이격되도록, 제1 리턴 스프링(36)이 설치되어 있다. 구체적으로는, 케이스(6)에 연결된 환상의 스프링 시트(37)와, 제1 피스톤(20)의 측면에 압축되어 제1 리턴 스프링(36)이 설치되어 있고, 그 제1 리턴 스프링(36)의 한쪽의 단부가, 스프링 시트(37)에 연결되어 있다. 따라서, 제1 리턴 스프링(36)은 유압실(26)의 유압에 기초하여 제1 피스톤(20)이 가압되는 하중에 대항한 탄성력(반력)을, 항상 제1 피스톤(20)에 작용시키도록 구성되어 있다. 또한, 제1 리턴 스프링(36)은, 도 2에 도시한 바와 같이 스프링 시트(37)의 원주 방향으로 소정의 간격을 두고 복수 배치해도 되고, 환상으로 형성된 하나의 스프링이어도 된다.

또한, 각 도그 티스(27, 33)가 교합 시작하기 직전의 위치(소정 위치)까지 제1 피스톤(20)이 이동했을 경우에, 제1 피스톤(20)의 측면에 접촉하고, 그 이상, 각 도그 티스(27, 33)가 교합하도록 제1 피스톤(20)이 이동했을 경우에, 제1 리턴 스프링(36)과 함께 압축되는 제2 리턴 스프링(38)이 설치되어 있다. 이 제2 리턴 스프링(38)은 한쪽의 단부가 스프링 시트(37)에 연결되고, 또한 상기 제1 리턴 스프링(36)보다도 짧은 코일 스프링이다. 또한, 이 제2 리턴 스프링(38)은 상술한 제1 리턴 스프링(36)과 마찬가지로 원주 방향으로 소정의 간격을 두고 배치해도 되고, 환상으로 형성된 하나의 스프링이어도 된다. 도 2에는 제1 리턴 스프링(36)과 제2 리턴 스프링(38)이 원주 방향으로 교대로 배치된 예를 도시하고, 도 1에는 제1 리턴 스프링(36)보다도 스프링 시트(37)의 내주측에 제2 리턴 스프링(38)이 설치된 예를 도시하고 있다. 또한, 제1 리턴 스프링(36)을 원주 방향으로 복수 설치하는 경우에는, 각각의 제1 리턴 스프링(36)에 있어서의 중앙부에 제2 리턴 스프링(38)을 배치해도 된다. 즉, 제1 리턴 스프링(36)의 중심 축선과, 제2 리턴 스프링(38)의 중심 축선이 동일해지도록 각 리턴 스프링(36, 38)을 배치해도 된다. 또한, 제1 리턴 스프링(36)과 제2 리턴 스프링(38)이, 본 발명의 실시예에 있어서의 「반력 기구」에 상당한다.

도 3에는 제1 피스톤(20)을 케이스(6)의 측면으로부터 이격되는 방향으로 이동시키기 위해 필요로 하는 가압력의 크기를 도시하고 있다. 또한, 도 3에 있어서의 횡축은 제1 피스톤(20)의 이동량을 나타내고, 종축이 가압력의 크기를 나타내고 있다. 도 3에 도시한 바와 같이 제1 피스톤(20)이 케이스(6)의 측면측에 위치하고 있는 경우에는, 제1 리턴 스프링(36)의 탄성력만이 제1 피스톤(20)에 작용한다. 따라서, 제1 피스톤(20)을 단위 거리, 이동시키기 위해 필요로 하는 가압력의 증가량은 제1 리턴 스프링(36)의 탄성계수에 따른 크기가 된다.

한편, 제1 피스톤(20)이, 각 도그 티스(27, 33)가 교합하기 직전의 위치(소정 위치)까지 이동하면, 제1 피스톤(20)의 측면에 제2 리턴 스프링(38)의 단부면이 접촉한다. 그로 인해, 그 이상, 제1 피스톤(20)을 이동시키기 위해서는, 각 리턴 스프링(36, 38)을 압축하게 되므로, 제1 피스톤(20)을 이동시키기 위해 필요로 하는 가압력이 급격히 증대된다. 즉, 제1 피스톤(20)을 소정량 이상 이동시키는 경우에는, 제1 피스톤(20)을 단위 거리, 이동시키기 위해 필요로 하는 가압력의 증가량은 각 리턴 스프링(36, 38)의 탄성계수의 합에 따른 크기가 된다. 바꾸어 말하면, 제1 피스톤(20)을 가압했을 때에 있어서의 제1 피스톤(20)의 이동에 대한 반력의 증가량이, 소정 위치까지의 증가량과 비교하여, 소정 위치보다 회전 부재(21)측의 위치에서 커진다. 따라서, 가압력의 미소 변화에 의한 제1 피스톤(20)의 이동량이 작아진다.

상술한 바와 같이 제2 브레이크 B2를 구성함으로써, 각 도그 티스(27, 33)가 걸림 결합하기 직전의 위치가 되도록 제1 피스톤(20)을 가압하는 경우에는, 제1 피스톤(20)이 제2 리턴 스프링(38)에 접촉하는 위치까지 이동시키게 된다. 그때에 필요로 하는 가압력은 제1 리턴 스프링(36)을 압축하는 양에 기초하여 구할 수 있다. 따라서, 제2 브레이크 B2를 걸림 결합시키는 경우에는, 먼저, 제1 피스톤(20)이 제2 리턴 스프링(38)에 접촉하는 위치까지, 상기와 같이 구해진 유압을 유압실(26)에 공급하고, 그 후, 제2 캐리어(17)의 회전수가 제2 브레이크 B2를 걸림 결합할 수 있는 회전수까지 저하되고 나서, 유압을 더욱 증대시켜, 각 도그 티스(27, 33)를 걸림 결합시킨다.

한편, 상술한 바와 같이 제2 리턴 스프링(38)을 압축하는 경우에는, 제1 피스톤(20)의 이동에 대한 반력의 증대량이 커지므로, 제2 리턴 스프링(38)에 제1 피스톤(20)이 접촉하도록 제1 피스톤(20)을 가압하는 가압력이, 증대되는 방향으로 변동되었다고 해도, 각 도그 티스(27, 33)가 과잉으로 접근하도록 이동하는 것을 억제할 수 있다. 바꾸어 말하면, 제2 리턴 스프링(38)에 접촉하는 위치에서 제1 피스톤(20)을 정지시킬 수 있다. 따라서, 제1 피스톤(20)의 관성 등에 따라 제1 피스톤(20)이 과잉으로 이동하는 것을 억제하기 위해, 제1 피스톤(20)의 위치에 따라 유압을 저하시키는 등의 제어를 행할 필요가 없다. 그로 인해, 각 도그 티스(27, 33)가 교합하기 직전의 위치까지 제1 피스톤(20)을 이동시키는 경우에는, 비교적 높은 가압력으로 제1 피스톤(20)을 가압할 수 있으므로, 제1 피스톤(20)을 이동시키는 시간을 단축할 수 있고, 그 결과, 걸림 결합 응답성을 향상시킬 수 있다.

또한, 제1 피스톤(20)의 위치를 검출하기 위한 센서를 별도로 설치할 필요가 없고, 그와 같은 센서의 신호에 기초하여 유압을 제어할 필요가 없으므로, 각 도그 티스(27, 33)가 교합하기 직전의 위치까지 제1 피스톤(20)을 이동시키는 제어를 간소화할 수 있다.

또한, 제1 피스톤(20)이 미리 정해진 소정 위치까지 이동했을 때에, 제1 피스톤(20)의 이동에 대한 반력의 증가량이 소정 위치까지의 증가량과 비교하여, 소정 위치보다 회전 부재(21)측의 위치에서 커지도록 구성되어 있으면 되고, 예를 들어 제1 피스톤(20)과 케이스(6)가 스플라인 걸림 결합하는 부분의 미끄럼 이동 마찰 저항이 커지도록, 스플라인 이의 치면을 형성하고 있어도 된다.

또한, 본 발명에 있어서의 가압 기구는 유압 액추에이터로 한정되지 않고, 전자 액추에이터 등의 다른 것이어도 된다. 또한, 제1 리턴 스프링(36)과 제2 리턴 스프링(38)의 2개의 탄성 부재에 의해, 제1 피스톤(20)에 탄성력을 작용시키는 구성으로 제한되지 않는다. 구체적으로는, 제1 피스톤(20)이 이동하기 시작하고 나서 각 도그 티스(27, 33)가 교합하기 직전의 위치까지는, 비교적 작은 탄성력이 작용하고, 그 이상, 제1 피스톤(20)이 보유 지지 부재(21)측으로 이동하는 동안은, 비교적 큰 탄성력이 작용하도록, 선 직경이나 유효 권취수, 혹은 코일 직경 등을 변경하여 탄성계수가 다르도록 구성한 하나의 탄성체에 의해, 제1 피스톤(20)을 압박하도록 구성하고 있어도 된다. 또한, 본 발명에 있어서의 반력 기구는 스프링으로 한정되지 않고, 고무나 유압 실린더를 이용한 것이어도 된다. 또한, 본 발명에 관한 교합식 걸림 결합 장치는 브레이크로서 기능하는 것으로 한정되지 않고, 클러치로서 기능하는 것이어도 된다.

Claims (2)

1. 교합식 걸림 결합 장치이며,
   제1 부재와, 제2 부재, 가압 기구, 및 반력 기구를 포함하고,
   제1 부재는 복수의 제1 도그 티스를 구비하고, 상기 복수의 제1 도그 티스는 상기 제1 부재의 원주 방향으로 일정한 간격을 두고 배치되고,
   제2 부재는 복수의 제2 도그 티스를 구비하고, 상기 복수의 제2 도그 티스는 상기 제2 부재의 원주 방향으로 일정한 간격을 두고 배치되고,
   가압 기구는 상기 제1 부재가 가압되었을 때에 상기 제1 도그 티스가 상기 제2 도그 티스 사이에 삽입되어 교합하도록 상기 제1 부재를 상기 제2 부재측에 가압하도록 구성되어 있고,
   상기 제1 도그 티스와 상기 제2 도그 티스가 교합할 때에 상기 제1 도그 티스와 상기 제2 도그 티스의 이 끝끼리 접촉한 경우에, 상기 제2 도그 티스가 상기 제1 도그 티스로부터 이격되는 방향으로 이동하도록 하는 탄성 부재(30)를 구비하며,
   반력 기구는 상기 제1 부재가 가압되었을 때에 상기 제1 부재의 이동에 대한 상기 반력의 증가량이 소정 위치까지의 증가량과 비교하여, 소정 위치보다 상기 제2 부재측의 위치에서 커지도록, 상기 제1 도그 티스와 상기 제2 도그 티스가 교합하게 상기 제1 부재를 가압하는 가압력에 대해 반력을 발생하도록 구성되어 있고, 상기 소정 위치는, 상기 제1 부재가 가압되어 상기 제2 부재측으로의 이동을 개시한 후, 각 도그 티스끼리가 교합하기 시작할 때까지의 사이의 위치인, 교합식 걸림 결합 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 반력 기구는 상기 제1 부재의 위치에 상관없이 제1 부재에 탄성력을 작용시키는 제1 탄성 부재와, 상기 제1 부재가 상기 소정 위치까지 이동했을 경우에, 상기 제1 부재에 접촉하여 탄성력을 작용시키는 제2 탄성 부재를 포함하는, 교합식 걸림 결합 장치.

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