KR102048488B1 - 차량용 동력 전달 장치 - Google Patents

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히로후미 나카다
가즈노리 사이토
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

[과제] 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림식 클러치의 계합 상태와 해방 상태를 전환하기 위한 슬리브를 구동하는 피스톤의 작동을 안정화할 수 있는 차량용 동력 전달 장치를 제공한다.
[해결 수단] 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림식 클러치(D1)를 해방 상태로부터 계합 상태로 전환하기 위하여 슬리브(56)를 계합측으로 이동시키는 추력은, 기어 기구 카운터축(44)과 동심으로 설치된 제 2 피스톤(92)이 작동함으로써, 기어 기구 카운터축(44) 내에 설치되고 또한 기어 기구 카운터축(44)과 동심으로 설치된 제 1 피스톤(90)에 작용시켜진다. 이에 의해, 기어 기구 카운터축(44) 내에 그 회전 중심선(C)과 동심으로 설치된 제 1 피스톤(90)에는 뒤틀림이 발생하지 않고, 유압 시일을 필요로 하지 않으므로, 제 1 피스톤(90)의 작동을 안정화할 수 있어 맞물림식 클러치(D1)의 신뢰성을 높일 수 있다.

Description

차량용 동력 전달 장치{VEHICULAR POWER TRANSMITTING SYSTEM}
본 발명은 차량용 동력 전달 장치에 관한 것으로서, 특히 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림 클러치를 구비한 차량용 동력 전달 장치에 관한 것이다.
외주 톱니를 가지고, 회전 중심선 둘레로 회전 가능하게 설치된 회전축과, 회전축에 상대 회전 가능하게 설치된 클러치 기어를 단접(斷接)하는 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림식 클러치가 구비되어 있는 차량용 동력 전달 장치가 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 차량용 동력 전달 장치가 그것이다.
일본공개특허 특개2016-001029호 공보
상기 특허문헌 1에 기재된 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림식 클러치에서는, 포크 샤프트가 액추에이터에 의해 작동시켜짐으로써, 포크 샤프트에 고정 설치된 시프트 포크를 개재하여 슬리브를 계합(engaging)측으로 이동시키는 방향의 추력이 슬리브에 작용시켜진다. 슬리브에 소정의 추력이 작용시켜져, 슬리브가 회전축의 회전 중심선 방향으로 왕복 이동시켜짐으로써, 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림식 클러치의 계합 상태와 해방 상태를 전환할 수 있다. 그러나, 상기 특허문헌 1의 기술에서는, 회전축의 회전 중심선으로부터 직경 방향으로 멀어진 위치에 포크 샤프트가 설치되어 있으므로, 예를 들면 포크 샤프트에 캔틸레버 형상으로 고정 설치된 시프트 포크를 개재하여 슬리브에 작용시켜지는 상기 추력에 의해 생기는 모멘트에 의해 포크 샤프트에 휨이 발생하기 때문에, 포크 샤프트의 축단에 설치된 피스톤의 뒤틀림에 의해 유압 시일 기능이 충분히 얻어지지 않아 그 작동이 불안정해질 가능성이 있었다.
본 발명은 이상의 사정을 배경으로 하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림식 클러치의 계합 상태와 해방 상태를 전환하기 위한 슬리브를 구동하는 피스톤의 작동을 안정화할 수 있는 차량용 동력 전달 장치를 제공하는 것에 있다.
제 1 발명의 요지로 하는 바는, (a) 외주 톱니를 가지고, 회전 중심선 둘레로 회전 가능하게 설치된 회전축과, 상기 회전축에 상대 회전 가능하게 설치된 클러치 기어를 단접하는 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림식 클러치가 구비되어 있는 차량용 동력 전달 장치에 있어서, (b) 상기 회전축 내에 설치되고, 상기 회전축의 상기 회전 중심선 방향으로 왕복 이동 가능하게 배치된 제 1 피스톤과, (c) 상기 제 1 피스톤에 연결되고, 상기 회전축의 상기 외주 톱니와 맞물리는 내주 톱니를 가짐과 함께, 상기 회전축과 함께 회전하고, 상기 제 1 피스톤의 작동에 수반되어 상기 회전축의 상기 회전 중심선 방향으로 왕복 이동 가능하게 배치된 슬리브와, (d) 상기 클러치 기어에 형성된 테이퍼면에 의해 상대 회전 가능하게 지지된 싱크로나이저 링과, (e) 상기 제 1 피스톤을 왕동(往動) 방향으로 구동하여, 상기 슬리브의 내주 톱니를 상기 싱크로나이저 링을 거쳐 상기 클러치 기어에 맞물리게 하는 제 2 피스톤을 가지는 액추에이터를 구비하고, (f)상기 제 1 피스톤 및 상기 제 2 피스톤은, 상기 회전축과 동심으로 설치되어 있는 것에 있다.
제 2 발명의 요지로 하는 바는, 제 1 발명에 있어서, 상기 제 1 피스톤의 외주면과 상기 회전축의 내주면의 사이에는, 상기 슬리브의 내주 톱니가 상기 클러치 기어로부터 빠지는 방향으로 상기 제 1 피스톤을 가압하는 탄성 부재가 배치되어 있는 것에 있다.
제 3 발명의 요지로 하는 바는, 제 2 발명에 있어서, 상기 탄성 부재는, 상기 제 1 피스톤과 동심으로 설치되어 있는 코일 스프링인 것에 있다.
제 4 발명의 요지로 하는 바는, 제 2 발명 또는 제 3 발명에 있어서, 상기 제 1 피스톤은, 상기 제 2 피스톤에 의해 왕동 방향으로 구동되지 않는 경우에는, 상기 탄성 부재의 가압력에 의해 상기 클러치 기어로부터 멀어지는 방향으로 복동(復動)시켜지는 것에 있다.
제 5 발명의 요지로 하는 바는, 제 1 발명 내지 제 4 발명 중 어느 일 발명에 있어서, 상기 회전축은, 한 쌍의 베어링을 개재하여 한 쌍의 지지벽에 의해 회전 가능하게 지지되고, 상기 제 2 피스톤은, 상기 한 쌍의 지지벽 중의 일방의 지지벽 내에 설치되어 있는 것에 있다.
제 6 발명의 요지로 하는 바는, 제 5 발명에 있어서, 상기 액추에이터는, 상기 일방의 지지벽에 상기 제 2 피스톤과 동심으로 형성된 피스톤 감합 구멍 내에 슬라이딩 가능하고 또한 유밀(油密)하게 상기 제 2 피스톤의 기단부(基端部)를 감입하고, 상기 제 2 피스톤과 상기 피스톤 감합 구멍에 의해 형성된 유실(油室)을 구비하는 유압 액추에이터인 것에 있다.
제 7 발명의 요지로 하는 바는, 제 6 발명에 있어서, 상기 유실은, 상기 회전축의 회전 중심선과 동심의 원기둥 형상 공간이 되도록 형성되어 있는 것에 있다.
제 8 발명의 요지로 하는 바는, 제 1 발명 내지 제 7 발명 중 어느 일 발명에 있어서, 상기 제 2 피스톤과 상기 제 1 피스톤의 사이에는 완충재가 설치되어, 상기 제 1 피스톤은 상기 제 2 피스톤에 대하여 상대 회전 가능하게 맞닿아져 있는 것에 있다.
제 9 발명의 요지로 하는 바는, 제 8 발명에 있어서, 상기 완충재는, 상기 제 2 피스톤의 선단면에 고착되어 있는 것에 있다.
제 10 발명의 요지로 하는 바는, 제 6 발명 또는 제 7 발명에 있어서, 상기 유압 액추에이터는, 상기 유실 내의 작동유가 유압 제어 또는 전기 제어에 의해 조압(調壓)됨으로써 상기 제 2 피스톤을 작동시키는 것에 있다.
제 11 발명의 요지로 하는 바는, 제 5 발명 내지 제 7 발명 중 어느 일 발명에 있어서, (a) 상기 회전축은, 상기 제 1 피스톤 및 상기 제 2 피스톤의 선단부를 수용하는 중심 구멍을 가지고, (b) 상기 중심 구멍의 상기 한 쌍의 지지벽의 타방의 지지벽측의 개구로부터 윤활유가 공급되고, (c) 상기 클러치 기어는, 니들 베어링을 개재하여 상기 회전축에 상대 회전 가능하게 설치되고, 상기 윤활유는, 상기 중심 구멍으로부터 직경 방향으로 형성된 직경 방향 유로(油路)를 통하여 상기 니들 베어링에 공급되고 있는 것에 있다.
제 12 발명의 요지로 하는 바는, 제 11 발명에 있어서, (a) 상기 회전축에는, 상기 회전 중심선 방향으로 길고 또한 상기 중심 구멍에 연통하는 안내 구멍이 형성되고, (b) 상기 슬리브는, 상기 안내 구멍을 통하여 상기 제 1 피스톤에 세워 설치된 연결핀을 개재하여 상기 제 1 피스톤에 연결되어 있는 것에 있다.
제 13 발명의 요지로 하는 바는, 제 1 발명 내지 제 12 발명 중 어느 일 발명에 있어서, 상기 제 1 피스톤은, 상기 회전축의 축 방향 중앙부에 배치되어 있는 것에 있다.
제 14 발명의 요지로 하는 바는, 제 1 발명 내지 제 12 발명 중 어느 일 발명에 있어서, 상기 제 1 피스톤은, 상기 회전축의 축 단부에 배치되어 있는 것에 있다.
제 1 발명에 의하면, 상기 차량용 동력 전달 장치는, 상기 회전축 내에 설치되고, 상기 회전 중심선 방향으로 왕복 이동 가능하게 배치된 제 1 피스톤과, 상기 제 1 피스톤에 연결되고, 상기 회전축의 외주 톱니와 맞물리는 내주 톱니를 가짐과 함께, 상기 회전축과 함께 회전하고, 상기 제 1 피스톤의 작동에 수반되어 상기 회전축의 상기 회전 중심선 방향으로 배치된 슬리브를 구비하고 있다. 또한, 상기 차량용 동력 전달 장치는, 상기 클러치 기어에 형성된 테이퍼면에 의해 상대 회전 가능하게 지지된 싱크로나이저 링과, 상기 제 1 피스톤을 왕동 방향으로 구동하여 상기 슬리브의 내주 톱니를 상기 싱크로나이저 링을 거쳐 상기 클러치 기어에 맞물리게 하는 상기 제 2 피스톤을 가지는 액추에이터를 구비하고 있다. 또한, 상기 제 1 피스톤 및 상기 제 2 피스톤은 상기 회전축과 동심으로 설치되어 있다. 이에 의해, 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림식 클러치를 해방 상태로부터 계합 상태로 전환하기 위하여 상기 슬리브를 계합측으로 이동시키는 추력은, 상기 회전축과 동심으로 설치된 상기 제 2 피스톤이 작동함으로써, 상기 회전축 내에 설치되고 또한 상기 회전축과 동심으로 설치된 상기 제 1 피스톤에 작용시켜진다. 즉, 상기 추력은, 상기 회전축의 상기 회전 중심선과 동심으로 설치된 상기 제 2 피스톤 및 상기 제 1 피스톤을 개재하여 상기 회전축에 작용시켜진다. 이 때문에, 상기 추력이 상기 회전축의 상기 회전 중심선과 동심과는 상이한 위치 예를 들면 상기 회전 중심선보다 직경 방향으로 멀어진 위치에서 작용하는 경우와 비교하여, 상기 회전축 내에 그 회전 중심선과 동심으로 설치된 제 1 피스톤에는 뒤틀림이 발생하지 않고, 유압 시일도 필요로 하지 않으므로, 제 1 피스톤의 작동을 안정화할 수 있어 상기 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림식 클러치의 신뢰성이 높아진다.
제 2 발명에 의하면, 상기 제 1 피스톤의 외주면과 상기 회전축의 내주면의 사이에는, 상기 슬리브의 내주 톱니가 상기 클러치 기어로부터 빠지는 방향으로 상기 제 1 피스톤을 가압하는 탄성 부재가 배치되어 있다. 이에 의해, 상기 탄성 부재에 의한 가압력에 의해, 상기 슬리브의 내주 톱니가 상기 클러치 기어로부터 빠지는 방향으로 상기 제 1 피스톤을 이동시킬 수 있다.
제 3 발명에 의하면, 상기 탄성 부재는, 상기 제 1 피스톤과 동심으로 설치되어 있는 코일 스프링이다. 이에 의해, 상기 탄성 부재에 의한 가압력에 의해, 상기 슬리브의 내주 톱니가 상기 클러치 기어로부터 빠지는 방향으로 보다 효율적으로 상기 제 1 피스톤을 이동시킬 수 있다.
제 4 발명에 의하면, 상기 제 1 피스톤은, 상기 제 2 피스톤에 의해 왕동 방향으로 구동되지 않는 경우에는, 상기 탄성 부재의 가압력에 의해 상기 클러치 기어로부터 멀어지는 방향으로 복동시켜진다. 이에 의해, 탄성 부재에 의한 가압력에 의해, 상기 클러치 기어로부터 멀어지는 방향으로 상기 제 1 피스톤을 이동시킬 수 있으므로, 상기 제 1 피스톤을 상기 클러치 기어로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 경우에, 조압 제어된 작동유를 공급할 필요가 없어지기 때문에, 예를 들면 조압 제어용의 솔레노이드 밸브를 설치할 필요가 없어진다. 그 때문에, 차량용 동력 전달 장치의 부품수가 적어지므로 비용을 저감할 수 있다.
제 5 발명에 의하면, 상기 회전축은, 한 쌍의 베어링을 개재하여 한 쌍의 지지벽에 의해 회전 가능하게 지지되고, 상기 제 2 피스톤은, 상기 한 쌍의 지지벽 중의 일방의 지지벽 내에 설치되어 있다. 이에 의해, 상기 제 1 피스톤을 구동시키는 상기 제 2 피스톤은, 상기 회전축과는 상이한 부재에 설치되므로, 상기 회전축에 고정밀도의 피스톤 장착부를 형성하거나 고기능의 시일 부재를 설치할 필요가 없어진다. 그 때문에, 상기 회전축의 비용을 저감시킬 수 있다.
제 6 발명에 의하면, 상기 액추에이터는, 상기 일방의 지지벽에 상기 제 2 피스톤과 동심으로 형성된 피스톤 감합 구멍 내에 슬라이딩 가능하고 또한 유밀하게 상기 제 2 피스톤의 기단부를 감입하고, 상기 제 2 피스톤과 상기 피스톤 감합 구멍에 의해 형성된 유실을 구비하는 유압 액추에이터이다. 이에 의해, 상기 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림식 클러치를 계합시키는 경우에는, 상기 슬리브가 연결된 상기 제 1 피스톤을 구동시키기 위하여 상기 유실에 작동유를 공급하여 상기 제 2 피스톤을 작동시키기 때문에, 상기 제 1 피스톤에 직접 작동유를 공급할 필요가 없어진다. 그 때문에, 상기 제 1 피스톤에 대한 시일 부재나 작동유를 공급하기 위한 유로를 형성할 필요가 없어져 비용을 저감시킬 수 있다.
제 7 발명에 의하면, 상기 유실은, 상기 회전축의 상기 회전 중심선과 동심의 원기둥 형상 공간이 되도록 형성되어 있다. 이에 의해, 상기 회전축과 동심 즉 상기 제 2 피스톤 및 상기 제 1 피스톤과 동심으로 상기 유실이 원기둥 형상 공간이 되도록 형성되어 있으므로, 상기 유실이 동심이 아닌 경우, 즉 상기 제 2 피스톤 및 상기 제 1 피스톤과 동심이 아닌 경우와 비교하여, 상기 유실에 공급되는 조압 제어된 작동유의 유압 손실을 저감할 수 있다. 그 때문에, 상기 제 2 피스톤을 효율적으로 작동시켜, 상기 제 1 피스톤을 효율적으로 구동시킬 수 있다.
제 8 발명에 의하면, 상기 제 2 피스톤과 상기 제 1 피스톤의 사이에는 완충재가 설치되어, 상기 제 1 피스톤은 상기 제 2 피스톤에 대하여 상대 회전 가능하게 맞닿아져 있다. 이에 의해, 상기 제 2 피스톤과 상기 제 1 피스톤이 맞닿아지게 되는 경우에, 맞닿음에 의한 충격 하중에 의해 상기 제 2 피스톤 및 상기 제 1 피스톤이 파손 또는 변형되는 것을 억제할 수 있다.
제 9 발명에 의하면, 상기 완충재는, 상기 제 2 피스톤의 선단면에 고착되어 있다. 이에 의해, 상기 완충재는 상기 제 2 피스톤에 일체적으로 설치되므로, 상기 제 2 피스톤과 상기 제 1 피스톤이 맞닿아지게 되는 경우에, 맞닿음에 의한 충격 하중에 의해 상기 제 2 피스톤 및 상기 제 1 피스톤이 파손 또는 변형되는 것을 보다 간소한 구조로 억제할 수 있다.
제 10 발명에 의하면, 상기 유압 액추에이터는, 상기 유실 내의 작동유가 유압 제어 또는 전기 제어에 의해 조압됨으로써 상기 제 2 피스톤을 작동시킨다. 이에 의해, 설계상 및 기능상에 있어서 적합한 유압 제어 또는 전기 제어에 의한 조압에 의해 작동유를 조압할 수 있으므로, 다양한 차량용 동력 전달 장치에 적용할 수 있다.
제 11 발명에 의하면, 상기 회전축은, 상기 제 1 피스톤 및 상기 제 2 피스톤의 선단부를 수용하는 중심 구멍을 가지고, 상기 중심 구멍의 상기 한 쌍의 지지벽의 타방의 지지벽측의 개구로부터 윤활유가 공급되고, 상기 클러치 기어는, 니들 베어링을 개재하여 상기 회전축에 상대 회전 가능하게 설치되고, 상기 윤활유는, 상기 중심 구멍으로부터 직경 방향으로 형성된 직경 방향 유로를 통하여 상기 니들 베어링에 공급되고 있다. 이에 의해, 상기 회전축 내에 윤활유가 공급되므로, 예를 들면 상기 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림식 클러치가 계합시켜진 경우에, 상기 회전축, 상기 클러치 기어, 상기 제 1 피스톤 및 상기 제 2 피스톤 등의 부품의 마모를 억제할 수 있다.
제 12 발명에 의하면, 상기 회전축에는, 상기 회전 중심선 방향으로 길고 또한 상기 중심 구멍에 연통하는 안내 구멍이 형성되고, 상기 슬리브는, 상기 안내 구멍을 통하여 상기 제 1 피스톤에 세워 설치된 연결핀을 개재하여 상기 제 1 피스톤에 연결되어 있다. 이에 의해, 상기 슬리브는, 상기 연결핀에 의해 상기 제 1 피스톤에 연결되어 있으므로, 상기 제 1 피스톤의 복동에 수반되어 상기 회전축의 회전 중심선 방향으로 왕복 이동할 수 있다.
제 13 발명에 의하면, 상기 제 1 피스톤은, 상기 회전축의 축 방향 중앙부에 배치되어 있다. 상기 슬리브를 왕복 이동시키는 상기 제 1 피스톤을 상기 회전축과 동심으로 또한 상기 회전축 내의 축 방향 중앙부에 배치함으로써, 예를 들면 상기 회전축이 이용된 종래의 MT차에 대하여 부품의 배치 등을 복잡하게 변경하지 않고 본 발명을 적용할 수 있기 때문에, 차량용 동력 전달 장치의 구조를 간소화할 수 있음과 함께 비용을 저감할 수 있다.
제 14 발명에 의하면, 상기 제 1 피스톤은 상기 회전축의 축 단부에 배치되어 있다. 이에 의해, 상기 슬리브를 왕복 이동시키기 위한 상기 제 1 피스톤 및 상기 제 2 피스톤을 상기 회전축과 동심으로 또한 상기 회전축의 축 단부에 배치함으로써, 상기 회전축이 이용된 종래의 MT차에 대하여 부품의 배치 등을 복잡하게 변경하지 않고 본 실시예를 적용할 수 있고 또한 상기 제 2 피스톤을 소형화할 수 있기 때문에, 차량용 동력 전달 장치의 구조를 보다 간소화할 수 있음과 함께 비용을 보다 저감할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 차량용 동력 전달 장치가 적용되는 차량의 개략 구성을 설명하는 도이다.
도 2는, 도 1의 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림 클러치가 계합 상태에 있을 때의 실시형태를 나타내는 도이다.
도 3은, 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림 클러치의 주요부를 확대하여 나타내는 도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림 클러치가 계합 상태에 있을 때의 실시형태를 나타내는 도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시예에 있어서 도면은 적절히 간략화 또는 변형되어 있고, 각 부의 치수비 및 형상 등은 반드시 정확하게 그려져 있는 것은 아니다.
(실시예 1)
도 1은, 본 발명의 차량용 동력 전달 장치가 적용되는 차량의 개략 구성을 설명하는 도이다. 도 1에 있어서, 차량(10)은, 주행용의 구동력원으로서 기능하는 엔진(12)과, 구동륜(14)과, 엔진(12)과 구동륜(14)의 사이에 설치된 차량용 동력 전달 장치(16)를 구비하고 있다. 차량용 동력 전달 장치(16)는, 비회전 부재로서의 하우징(18) 내에 있어서, 엔진(12)에 연결된 유체식 전동 장치로서의 공지의 토크 컨버터(20), 토크 컨버터(20)에 연결된 입력축(22), 입력축(22)에 연결된 무단 변속 기구로서의 공지의 벨트식 무단 변속기(24)(이하, 무단 변속기(24)), 동일하게 입력축(22)에 연결된 전후진 전환 장치(26), 전후진 전환 장치(26)를 개재하여 입력축(22)에 연결되어 무단 변속기(24)와 병렬로 설치된 전동 기구로서의 기어 기구(28)를 구비하고 있다. 또한, 차량용 동력 전달 장치(16)는, 무단 변속기(24) 및 기어 기구(28)의 공통의 출력 회전 부재인 출력축(30), 카운터축(32), 출력축(30) 및 카운터축(32)에 각각 상대 회전 불가능하게 설치되어 맞물리는 한 쌍의 기어로 이루어지는 감속 기어 장치(34), 카운터축(32)에 상대 회전 불가능하게 설치된 기어(36)에 연결된 디퍼렌셜 기어(38), 디퍼렌셜 기어(38)에 연결된 한 쌍의 차축(40) 등을 구비하고 있다. 이와 같이 구성된 차량용 동력 전달 장치(16)에 있어서, 엔진(12)의 동력은, 토크 컨버터(20), 무단 변속기(24)(또는 전후진 전환 장치(26) 및 기어 기구(28)), 감속 기어 장치(34), 디퍼렌셜 기어(38) 및 차축(40) 등을 차례로 개재하여 한 쌍의 구동륜(14)으로 전달된다.
이와 같이, 차량용 동력 전달 장치(16)는, 엔진(12)(여기서는 엔진(12)의 동력이 전달되는 입력 회전 부재인 입력축(22)이어도 마찬가지)과 구동륜(14)(여기서는 구동륜(14)으로 엔진(12)의 동력을 출력하는 출력 회전 부재인 출력축(30)이어도 마찬가지)의 사이에 병렬로 설치된, 무단 변속기(24) 및 기어 기구(28)를 구비하고 있다. 따라서, 차량용 동력 전달 장치(16)는, 엔진(12)의 동력을 입력축(22)으로부터 무단 변속기(24)를 개재하여 구동륜(14)측(즉 출력축(30))으로 전달하는 제 1 동력 전달 경로와, 엔진(12)의 동력을 입력축(22)으로부터 기어 기구(28)를 개재하여 구동륜(14)측(즉 출력축(30))으로 전달하는 제 2 동력 전달 경로를 구비하고, 차량(10)의 주행 상태에 따라 그 제 1 동력 전달 경로와 그 제 2 동력 전달 경로가 전환되도록 구성되어 있다. 그 때문에, 차량용 동력 전달 장치(16)는, 엔진(12)의 동력을 구동륜(14)측으로 전달하는 동력 전달 경로를, 제 1 동력 전달 경로와 제 2 동력 전달 경로로 선택적으로 전환하는 클러치로서, 제 1 동력 전달 경로를 단접하는 제 1 클러치로서의 CVT 주행용 클러치(C2)와, 제 2 동력 전달 경로를 단접하는 제 2 클러치로서의 전진용 클러치(C1) 및 후진용 브레이크(B1)를 구비하고 있다. CVT 주행용 클러치(C2), 전진용 클러치(C1) 및 후진용 브레이크(B1)는 단접 장치에 상당하는 것이고, 모두 유압 액추에이터에 의해 마찰 계합시켜지는 공지의 유압식 마찰 계합 장치(마찰 클러치)이다. 또한, 전진용 클러치(C1) 및 후진용 브레이크(B1)는, 각각 후술하는 바와 같이, 전후진 전환 장치(26)를 구성하는 요소의 하나이다.
토크 컨버터(20)는, 입력축(22) 둘레에 그 입력축(22)에 대하여 동심으로 설치되어 있고, 엔진(12)에 연결된 펌프 임펠러(20p) 및 입력축(22)에 연결된 터빈 임펠러(20t)를 구비하고 있다. 펌프 임펠러(20P)에는, 무단 변속기(24)의 변속 제어, 무단 변속기(24)에 있어서의 벨트 협압력(挾壓力) 제어, 마찰 클러치의 각각의 계합 및 해방의 제어, 및 차량용 동력 전달 장치(16)의 동력 전달 경로의 각 부에 윤활유를 공급하는 제어 등을 실시하기 위한 유압을 발생시키는 기계식 유압 펌프(41)가 연결되어 있다. 기계식 유압 펌프(41)는, 엔진(12)의 회전과 연동하여 작동시켜진다.
전후진 전환 장치(26)는, 제 2 동력 전달 경로에 있어서 입력축(22) 둘레에 그 입력축(22)에 대하여 동심으로 설치되어 있고, 더블 피니언형의 유성 기어 장치(26P), 전진용 클러치(C1) 및 후진용 브레이크(B1)를 구비하고 있다. 유성 기어 장치(26P)는, 입력 요소로서의 캐리어(26c)와, 출력 요소로서의 선 기어(26s)와, 반력 요소로서의 링 기어(26r)의 3개의 회전 요소를 가지는 차동 기구이다. 캐리어(26c)는 입력축(22)에 일체적으로 연결되고, 링 기어(26r)는 후진용 브레이크(B1)를 개재하여 하우징(18)에 선택적으로 연결되고, 선 기어(26s)는 입력축(22) 둘레로 그 입력축(22)에 대하여 동심으로 상대 회전 가능하게 설치된 소경(小徑) 기어(42)에 연결되어 있다. 또한, 캐리어(26c)와 선 기어(26s)는, 전진용 클러치(C1)를 개재하여 선택적으로 연결된다. 따라서, 전진용 클러치(C1)는, 상기 3개의 회전 요소 중의 2개의 회전 요소를 선택적으로 연결하는 클러치 기구이고, 후진용 브레이크(B1)는, 상기 반력 요소를 하우징(18)에 선택적으로 연결하는 클러치 기구이다.
무단 변속기(24)는, 입력축(22)과 출력축(30)의 사이의 동력 전달 경로 상에 설치되어 있다. 무단 변속기(24)는, 입력축(22)에 설치된 유효 직경이 가변인 프라이머리 풀리(64)와, 출력축(30)과 동심의 회전축(66)에 설치된 유효 직경이 가변인 세컨더리 풀리(68)와, 그 한 쌍의 풀리(64, 68)의 사이에 감겨 걸린 전동 벨트(70)를 구비하고, 한 쌍의 풀리(64, 68)와 전동 벨트(70)의 사이의 마찰력을 통하여 동력 전달이 행해진다. 무단 변속기(24)에서는, 한 쌍의 풀리(64, 68)의 V홈 폭이 변화하여 전동 벨트(70)의 걸림 직경(유효 직경)이 변경됨으로써, 변속비(기어비)(γ)(=입력축 회전 속도(Ni)/출력축 회전 속도(No))가 연속적으로 변화시켜진다. CVT 주행용 클러치(C2)는, 무단 변속기(24)보다 구동륜(14)측에 설치되어 있고(즉 세컨더리 풀리(68)와 출력축(30)의 사이에 설치되어 있고), 세컨더리 풀리(68)(회전축(66))와 출력축(30)의 사이를 선택적으로 단접한다. 차량용 동력 전달 장치(16)에서는, 제 1 동력 전달 경로에 있어서, CVT 주행용 클러치(C2)가 계합됨으로써, 동력 전달 경로가 성립시켜져, 엔진(12)의 동력이 입력축(22)으로부터 무단 변속기(24)를 경유하여 출력축(30)으로 전달된다. 차량용 동력 전달 장치(16)에서는, CVT 주행용 클러치(C2)가 해방되면, 제 1 동력 전달 경로는 뉴트럴 상태로 된다.
기어 기구(28)는, 소경 기어(42)와, 소경 기어와 맞물리는 대경(大徑) 기어(46)를 구비하고 있다. 대경 기어(46)는, 회전 중심선 둘레로 회전 가능하게 설치된 회전축(44) 즉 기어 기구 카운터축(44)에 대하여, 그 기어 기구 카운터축(44)의 축심 즉 회전 중심선(C)에 상대 회전 불가능하게 설치되어 있다. 또한, 기어 기구(28)는, 기어 기구 카운터축(44) 둘레로 그 기어 기구 카운터축(44)에 대하여 동심으로 상대 회전 가능하게 설치된 아이들러 기어(48)와, 출력축(30) 둘레로 그 출력축(30)에 대하여 동심으로 상대 회전 불가능하게 설치되어 그 아이들러 기어(48)와 맞물리는 출력 기어(50)를 구비하고 있다. 출력 기어(50)는 아이들러 기어(48)보다 대경이다. 따라서, 기어 기구(28)는, 입력축(22)과 출력축(30)의 사이의 동력 전달 경로에 있어서, 소정의 기어비(기어단)로서의 1개의 기어비(기어단)가 형성되는 전동 기구이다. 기어 기구 카운터축(44) 둘레에는, 또한, 대경 기어(46)와 아이들러 기어(48)의 사이에, 이들의 사이를 선택적으로 단접하는 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림식 클러치(D1)(이하, 맞물림식 클러치(D1)라고 한다)가 설치되어 있다. 맞물림식 클러치(D1)는, 차량용 동력 전달 장치(16)에 구비되어(즉 엔진(12)과 구동륜(14)의 사이의 동력 전달 경로에 개재시켜져), 선 기어(26s)로부터 출력축(30)까지의 사이의 동력 전달 경로를 단접하는 맞물림식 클러치이고, 전진용 클러치(C1)보다 출력축(30)측에 설치된, 제 2 동력 전달 경로를 단접하는 제 3 클러치로서 기능한다.
도 2는, 도 1의 맞물림식 클러치(D1)가 계합 상태에 있을 때의 실시형태를 나타내는 도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 기어 기구 카운터축(44)은, 한 쌍의 베어링(80a, 80b)을 개재하여 한 쌍의 지지벽(82a, 82b)에 의해 회전 중심선(C) 둘레로 회전 가능하게 지지되어 있다. 기어 기구 카운터축(44)에는, 관통하는 중심 구멍(44a)이 회전 중심선(C) 방향으로 형성되어 있고, 중심 구멍(44a)에는, 기어 기구 카운터축(44)이 한 쌍의 지지벽(82a, 82b)에 의해 지지된 상태로 중심 구멍(44a)의 한 쌍의 개구 중의 지지벽(82a)측의 개구로부터 윤활유가 공급된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 맞물림식 클러치(D1)는, 구체적으로는, 아이들러 기어(48)의 대경 기어(46)측에 그 아이들러 기어(48)에 고정 설치되고 또한 기어 기구 카운터축(44)에 대하여 동심으로 상대 회전 가능하게 설치된 클러치 기어(54)를 구비하고 있다. 이 클러치 기어(54)는, 맞물림식 클러치(D1)의 한 쌍의 맞물림 톱니의 일방에 대응하고 있다. 또한, 맞물림식 클러치(D1)는, 연결 부재 즉 연결핀(58)에 의해 기어 기구 카운터축(44) 내에 배치된 제 1 피스톤(90)에 연결된 원통 형상의 슬리브(56)를 구비하고 있다. 슬리브(56)의 후술하는 내주 톱니(56s)는, 기어 기구 카운터축(44)의 외주 톱니(44out)에 맞물려 있다. 슬리브(56)는, 기어 기구 카운터축(44)의 회전 중심선(C) 둘레의 상대 회전 불가능하게 또한 그 회전 중심선(C)과 평행한 방향 즉 회전 중심선(C) 방향의 상대 이동 가능하게 설치되어 있다. 상기 내주 톱니(56s)는, 클러치 기어(54)와 맞물림 가능하고, 맞물림식 클러치(D1)의 한 쌍의 맞물림 톱니의 타방에 대응하고 있다. 맞물림식 클러치(D1)에는, 클러치 기어(54) 및 아이들러 기어(48)와 기어 기구 카운터축(44)의 사이에 니들 베어링(84)이 배치되어 있다. 클러치 기어(54) 및 아이들러 기어(48)는, 니들 베어링(84)을 개재하여 기어 기구 카운터축(44)에 상대 회전 가능하게 지지되어 있다. 기어 기구 카운터축(44)에는, 타방의 지지벽(82a)측의 개구로부터 공급된 윤활유를 니들 베어링(84)에 공급하기 위한 직경 방향 유로(86)가 중심 구멍(44a)으로부터 직경 방향으로 형성되어 있다.
도 3은, 맞물림식 클러치(D1)의 주요부를 확대하여 나타내는 도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 맞물림식 클러치(D1)는, 슬리브(56)와 클러치 기어(54)와 맞물리게 할 때에 회전을 동기시키는, 동기 기구로서의 공지의 싱크로메시 기구(S1)를 구비하고 있다. 도 3은 제 2 동력 전달 경로가 차단하고 있는 상태 즉 맞물림식 클러치(D1)가 맞물려 있지 않은 상태를 나타내고 있고, 구체적으로는, 슬리브(56)의 내주면(56in)의 내주 톱니(56s)가, 클러치 기어(54)의 외주 톱니(54s)와 맞물려 있지 않은 상태를 나타내고 있다. 클러치 기어(54)에 있어서의 싱크로메시 기구(S1)를 구성하는 싱크로나이저 링(78)과의 맞닿음에 관련된 부위에는, 기어 기구(28)가 조립된 상태에서 아이들러 기어(48)측으로부터 대경 기어(46)측을 향할수록 소경이 되는 테이퍼면(54t)이 형성되어 있다. 싱크로나이저 링(78)은, 테이퍼면(54t)에 의해 기어 기구 카운터축(44)에 상대 회전 가능하게 슬라이딩 접촉 상태로 지지되어 있다. 도 3에 나타내는 상태로부터, 슬리브(56)가 클러치 기어(54)측으로 이동시켜지면, 슬리브(56)의 내주 톱니(56s)는, 먼저 싱크로메시 기구(S1)를 구성하는 싱크로나이저 링(78)의 외주 톱니(78s)에 맞닿아 그 이동이 저지되고, 기어 기구 카운터축(44)과 클러치 기어(54)의 회전 동기가 개시된다. 그리고, 슬리브(56)와 클러치 기어(54)의 동기가 완료되면, 슬리브(56)의 내주 톱니(56s)가 싱크로나이저 링(78)의 외주 톱니(78s)를 통하여 클러치 기어(54)의 외주 톱니(54s)와 맞물려진다. 슬리브(56)의 내주 톱니(56s)가 클러치 기어(54)의 외주 톱니(54s)와 맞물려짐으로써, 맞물림식 클러치(D1)는 맞물림 상태가 되고 제 2 동력 전달 경로는 차단 상태로부터 접속 상태로 전환된다. 슬리브(56)에는, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 연결핀(58) 및 연결핀용 부시(60)가 삽입 통과하는 삽입 통과 구멍(56a)이 형성되어 있다.
또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 기어 기구 카운터축(44)에는, 후술하는 제 1 피스톤(90)의 제 1 원기둥부(90a)에 세워 설치된 연결핀(58) 및 연결핀용 부시(60)를 회전 중심선(C) 방향으로 안내하는 안내 구멍(88)이 직경 방향으로 형성되어 있다. 안내 구멍(88)은, 기어 기구 카운터축(44)의 외주면으로부터 중심 구멍(44a)에 연통하지만, 직경 방향으로는 비관통이며, 회전 중심축(C) 방향으로 길이 형상으로 형성되어 있다. 제 1 피스톤(90)의 제 1 원기둥부(90a)로부터 세워 설치된 연결핀(58) 및 연결핀용 부시(60)의 헤드부는, 안내 구멍(88)에 직경 방향으로 삽입 통과시켜진 상태로 슬리브(56)에 연결되어 있다.
맞물림식 클러치(D1)에서는, 제 1 피스톤(90)이 제 2 피스톤(92) 및 후술하는 코일 스프링(96)에 의해 왕복 구동시켜짐으로써, 제 1 피스톤(90)에 연결된 슬리브(56)가 기어 기구 카운터축(44)의 회전 중심선(C) 방향으로 왕복 이동시켜져, 해방 상태와 계합 상태가 전환된다. 여기서, 차량용 동력 전달 장치(16)에서는, 제 2 동력 전달 경로에 있어서, 전진용 클러치(C1)(또는 후진용 브레이크(B1))와 맞물림식 클러치(D1)가 함께 계합됨으로써, 전진용 동력 전달 경로(또는 후진용 동력 전달 경로)가 성립시켜져, 엔진(12)의 동력이 입력축(22)으로부터 기어 기구(28)를 경유하여 출력축(30)으로 전달된다. 차량용 동력 전달 장치(16)에서는, 적어도 전진용 클러치(C1) 및 후진용 브레이크(B1)가 모두 해방되거나, 또는 적어도 맞물림식 클러치(D1)가 해방되면, 제 2 동력 전달 경로는 동력 전달을 차단하는 뉴트럴 상태로 된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 피스톤(90) 및 제 2 피스톤(92)의 제 1 피스톤측의 선단부는, 기어 기구 카운터축(44) 내에 관통하여 단차가 있는 형상으로 형성된 중심 구멍(44a)에 수용되어 있다. 제 1 피스톤(90) 및 제 2 피스톤(92)은, 각각 기어 기구 카운터축(44)과 동심으로 배치되어 있다. 제 1 피스톤(90)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 중심 구멍(44a)의 중앙부 즉 기어 기구 카운터축(44)의 축 방향 중앙부에 배치되어 있다. 제 1 피스톤(90)은, 제 1 원기둥부(90a) 및 제 1 원기둥부(90a)보다 작은 직경으로 형성된 제 2 원기둥부(90b)에 의해 구성된 단차가 있는 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 제 1 원기둥부(90a)는 제 1 피스톤(90)의 기단부측에 위치하고, 제 2 원기둥부(90b)는 제 1 피스톤(90)의 선단부측에 위치하고 있다. 제 1 피스톤(90)의 선단부측의 단면(端面) 즉 제 2 원기둥부(90b)의 단면은, 중심 구멍(44a)의 단차가 있는 면으로서 회전 중심선(C)과 직교하는 방향의 벽면(44b)에 맞닿아진다. 제 1 원기둥부(90a)에는, 연결핀(58) 및 연결핀용 부시(60)가 장착되는 장착 구멍(94)이 직경 방향으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 장착 구멍(94)은 비관통 구멍으로서, 제 1 원기둥부(90a)의 외주면으로부터 회전 중심선(C)을 향하여 형성되어 있다. 장착 구멍(94)에 연결핀(58) 및 연결핀용 부시(60)가 예를 들면 압입에 의해 장착됨으로써, 제 1 피스톤(90)과 슬리브(56)가 연결된다. 여기서, 제 1 피스톤(90)과 슬리브(56)를 연결시키는 연결 부재에는, 예를 들면 연결핀(58) 대신에 연결 볼트를 이용해도 된다. 그 경우에는, 제 1 원기둥부(90a)의 외주면에는, 연결 볼트가 나사 결합되는 나사 결합 구멍이 형성된다.
제 2 원기둥부(90b)의 외주면의 직경 방향 외측에는, 탄성 부재 예를 들면 코일 형상으로 권회(卷回)된 코일 스프링(96)이 구비되어 있다. 코일 스프링(96)은, 제 2 원기둥부(90b)와 중심 구멍(44a)의 사이에 생기는 공간 즉 제 2 원기둥부(90b)와 벽면(44b) 및 중심 구멍(44a)의 벽면으로서 회전 중심선(C)에 평행한 벽면(44c)과의 사이에 생기는 공간에 배치되어 있다. 코일 스프링(96)은, 제 1 피스톤(90)과 동축상, 즉 기어 기구 카운터축(44)의 회전 중심선(C)과 동심으로 배치되어 있다. 제 1 피스톤(90)은, 제 2 피스톤(92)에 의해 왕동 방향 즉 왕복 이동 가능한 방향으로 구동되지 않는 경우에는, 코일 스프링(96)의 가압력에 의해 클러치 기어(54)로부터 멀어지는 방향으로 복동시켜진다. 구체적으로는, 제 1 피스톤(90)은, 후술하는 작동유가 제 2 피스톤(92)에 공급되지 않아 클러치 기어(54)에 접근하는 방향으로 구동되지 않는 경우에는, 코일 스프링(96)의 가압력에 의해 클러치 기어(54)로부터 멀어지는 방향 즉 중심 구멍(44a)의 벽면(44b)으로부터 멀어지는 방향으로 복동시켜진다. 여기서, 제 2 피스톤(92)의 기단부가 슬라이딩 가능하게 감입된 유실(102) 및 제 2 피스톤(92)은, 유압 액추에이터(112)를 구성하고 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제 2 피스톤(92)은, 대략 원기둥 형상의 제 2 피스톤 본체부(92a)와, 대략 원판 형상의 칼라부(92b)에 의해 구성되어 있다. 제 2 피스톤(92)의 선단부 즉 제 2 피스톤 본체부(92a)의 선단부는, 중심 구멍(44a)에 수용되어 있다. 제 2 피스톤(92)의 기단부 즉 칼라부(92b)는, 기어 기구 카운터축(44)과는 상이한 별도 부재인 한 쌍의 지지벽 중의 일방의 지지벽(82b)에 설치되어 있다. 구체적으로는, 칼라부(92b)는, 일방의 지지벽(82b)에 제 2 피스톤(92)과 동심으로 형성된 피스톤 감합 구멍(100)에 슬라이딩 가능하게 감입되어 있다. 칼라부(92b)는, 피스톤 감합 구멍(100)에 유밀하게 감입되어 있고, 칼라부(92b)와 피스톤 감합 구멍(100)에 의해 유실(102)이 형성되어 있다. 칼라부(92b)는, 예를 들면 O링(104)에 의해 피스톤 감합 구멍(100)에 대하여 시일되어 있다. 유실(102)은, 기어 기구 카운터축(44)의 회전 중심선(C)과 동심의 원기둥 형상 공간이 되도록 형성되어 있다. 유실(102)에는, 일방의 지지벽(82b)에 형성된 유로(106)를 통과하여 조압 제어된 작동유가 공급된다. 유실(102)에 작동유가 공급됨으로써, 제 2 피스톤(92)이 왕동 작동(전진)시켜져, 제 1 피스톤(90)은 제 2 피스톤(92)에 상대 회전 가능하게 맞닿아지게 된다. 제 2 피스톤 본체부(92a)의 선단측의 단면에는, 완충재(110)가 접착제 등으로 일체적으로 고착되어 있다. 완충재(110)는 예를 들면 원판 형상으로 형성되고, 제 2 피스톤 본체부(92a)에 고착되는 면과는 반대측의 면이 제 1 피스톤(90)의 기단부측의 단면에 맞닿아진다. 제 2 피스톤 본체부(92a)와 칼라부(92b)는 연결 부재, 예를 들면 연결 볼트(108)에 의해 일체적으로 연결되어 있다. 여기서, 제 2 피스톤(92)을 작동시키는 작동유는, 기계식 유압 펌프(41)에 의해 조압되는 것 외에, 예를 들면 전기 제어에 의해 조압되는 것이어도 된다.
본 실시예에서는, 맞물림식 클러치(D1)를 해방 상태로부터 계합 상태로 전환하는 경우에는, 슬리브(56)의 내주 톱니(56s)를 싱크로나이저 링(78)의 외주 톱니(78s)를 거쳐 클러치 기어(54)의 외주 톱니(54s)에 맞물리게 하기 위하여 슬리브(56)를 계합측으로 이동시키기 위한 추력이 제 2 피스톤(92)을 개재하여 제 1 피스톤(90)에 작용된다. 구체적으로는, 유실(102)에 조압 제어된 작동유가 공급됨으로써 제 2 피스톤(92)이 작동되어 제 2 피스톤(92)과 제 1 피스톤(90)이 맞닿아지는 기계적인 수단에 의해, 제 1 피스톤(90)에는, 직접 작동유가 공급되지 않고 제 2 피스톤(92)을 개재하여 추력이 작용시켜진다. 제 1 피스톤(90)은, 직접 작동유가 공급되지 않고 기계적인 수단에 의해 구동시켜지기 때문에, 제 1 피스톤(90)에 관련된 유압 시일에 필요한 시일 부재를 설치할 필요가 없어짐과 함께, 예를 들면 기어 기구 카운터축(44)이 기어 등의 하중을 받아 변형된 경우에 발생하는 피스톤의 고착, 이른바 피스톤 스틱에 의한 문제를 회피하기 위하여 중심 구멍(44a)의 직경 및 제 1 피스톤(90)의 직경의 치수 정밀도를 고정밀도로 할 필요가 없어진다. 또한, 제 1 피스톤(90)에 직접 작동유를 공급하기 위한 유로가 불필요하게 됨과 함께, 시일 부재에 의한 슬라이딩 손실이 없어진다. 제 1 피스톤(90)은, 제 2 피스톤(92)이 맞닿음으로써 구동됨과 함께, 코일 스프링(96)의 가압력에 의해 왕복 이동 가능하게 배치되어 있다. 즉, 본 실시예의 제 1 피스톤(90)은, 기계적인 수단에 의해 회전 중심선(C) 방향으로 복동하는 구조로 되어 있다.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 차량용 동력 전달 장치(16)는, 회전축 내 즉 기어 기구 카운터축(44) 내에 설치되고, 회전 중심선(C) 방향으로 왕복 이동 가능하게 배치된 제 1 피스톤(90)과, 제 1 피스톤(90)에 연결되고, 기어 기구 카운터축(44)의 외주 톱니(44out)와 맞물리는 내주 톱니(56s)를 가짐과 함께, 기어 기구 카운터축(44)과 함께 회전하고, 제 1 피스톤(90)의 작동에 수반되어 기어 기구 카운터축(44)의 회전 중심선(C) 방향으로 배치된 슬리브(56)를 구비하고 있다. 또한, 차량용 동력 전달 장치(16)는, 클러치 기어(54)에 형성된 테이퍼면(54t)에 의해 상대 회전 가능하게 지지된 싱크로나이저 링(78)과, 제 1 피스톤(90)을 왕동 방향으로 구동하여 슬리브(56)의 내주 톱니(56s)를 싱크로나이저 링(78)을 거쳐 클러치 기어(54)에 맞물리게 하는 제 2 피스톤(92)을 가지는 유압 액추에이터(112)를 구비하고 있다. 또한, 제 1 피스톤(90) 및 제 2 피스톤(92)은 기어 기구 카운터축(44)과 동심으로 설치되어 있다. 이에 의해, 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림식 클러치(D1)를 해방 상태로부터 계합 상태로 전환하기 위하여 슬리브(56)를 계합측으로 이동시키는 추력은, 기어 기구 카운터축(44)과 동심으로 설치된 제 2 피스톤(92)이 작동함으로써, 기어 기구 카운터축(44) 내에 설치되고 또한 기어 기구 카운터축(44)과 동심으로 설치된 제 1 피스톤(90)에 작용시켜진다. 결국 추력은, 기어 기구 카운터축(44)의 회전 중심선 즉 회전 중심선(C)과 동심으로 설치된 제 2 피스톤(92) 및 제 1 피스톤(90)을 개재하여 기어 기구 카운터축(44)에 작용시켜진다. 이 때문에, 추력이 기어 기구 카운터축(44)의 회전 중심선(C)과 동심과는 상이한 위치 예를 들면 회전 중심선(C)보다 직경 방향으로 멀어진 위치에서 작용하는 경우와 비교하여, 기어 기구 카운터축(44) 내에 그 회전 중심선(C)과 동심으로 설치된 제 1 피스톤(90)에는 뒤틀림이 발생하지 않고, 유압 시일을 필요로 하지 않으므로, 제 1 피스톤(90)의 작동을 안정화할 수 있어 맞물림식 클러치(D1)의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 제 1 피스톤(90)의 외주면과 기어 기구 카운터축(44)의 내주면 즉 벽면(44b) 및 벽면(44c)의 사이에 생기는 공간에는, 슬리브(56)의 내주 톱니(56s)가 클러치 기어(54)로부터 빠지는 방향으로 제 1 피스톤(90)을 가압하는 코일 스프링(96)이 배치되어 있다. 이에 의해, 코일 스프링(96)에 의한 가압력에 의해, 슬리브(56)의 내주 톱니(56s)가 클러치 기어(54)로부터 빠지는 방향으로 제 1 피스톤(90)을 이동시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 코일 스프링(96)은 제 1 피스톤(90)과 동심으로 설치되어 있다. 이에 의해, 코일 스프링(96)의 가압력에 의해, 슬리브(56)의 내주 톱니(56s)가 클러치 기어(54)로부터 빠지는 방향으로 보다 효율적으로 제 1 피스톤(90)을 이동시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 제 1 피스톤(90)은, 제 2 피스톤(92)에 의해 왕동 방향으로 구동되지 않는 경우에는, 코일 스프링(96)의 가압력에 의해 클러치 기어(54)로부터 멀어지는 방향으로 복동시켜진다. 이에 의해, 코일 스프링(96)에 의한 가압력에 의해, 클러치 기어(54)로부터 멀어지는 방향으로 제 1 피스톤(90)을 복동시킬 수 있으므로, 제 1 피스톤(90)을 클러치 기어(54)로부터 멀어지는 방향으로 복동시키기 위하여 조압 제어된 작동유를 공급할 필요가 없어지기 때문에, 예를 들면 제 1 피스톤(90)을 클러치 기어(54)로부터 멀어지는 방향으로 복동시키기 위한 조압 제어용의 솔레노이드 밸브를 설치할 필요가 없어진다. 그 때문에, 차량용 동력 전달 장치(16)의 부품수가 적어지므로 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 기어 기구 카운터축(44)은, 한 쌍의 베어링(80a, 80b)을 개재하여 한 쌍의 지지벽(82a, 82b)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 제 2 피스톤(92)은, 한 쌍의 지지벽 중의 일방의 지지벽(82b) 내에 설치되어 있다. 이에 의해, 제 1 피스톤(90)을 구동시키는 제 2 피스톤(92)은, 기어 기구 카운터축(44)과는 상이한 부재에 설치되어 있으므로, 기어 기구 카운터축(44)에 고정밀도의 피스톤 장착부를 형성하거나 고기능의 시일 부재를 설치할 필요가 없어진다. 그 때문에, 기어 기구 카운터축(44)의 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 유압 액추에이터(112)는, 일방의 지지벽(82b)에 제 2 피스톤(92)과 동심으로 형성된 피스톤 감합 구멍(100) 내에 슬라이딩 가능하게 또한 유밀하게 제 2 피스톤(92)의 기단부 즉 칼라부(92b)를 감입하고, 제 2 피스톤(92)과 피스톤 감합 구멍(100)에 의해 형성된 유실(102)을 구비하는 것이다. 이에 의해, 맞물림식 클러치(D1)를 계합시키는 경우에는, 슬리브(56)가 연결된 제 1 피스톤(90)을 구동시키기 위하여 유실(102)에 작동유를 공급하여 제 2 피스톤(92)을 작동시키기 때문에, 제 1 피스톤(90)에 직접 작동유를 공급할 필요가 없어진다. 그 때문에, 제 1 피스톤(90)에 대한 시일 부재나 제 1 피스톤(90)에 작동유를 공급하기 위한 유로를 형성할 필요가 없어져 비용을 저감시킬 수 있다. 또한, 상기 시일 부재를 설치할 필요가 없어짐으로써, 예를 들면 상기 시일 부재에 의한 슬라이딩 손실의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 차량용 동력 전달 장치(16)에 있어서의 동력 전달의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 유실(102)은, 기어 기구 카운터축(44)과 동심의 원기둥 형상 공간이 되도록 형성되어 있다. 이에 의해, 기어 기구 카운터축(44)과 동심 즉 제 2 피스톤(92) 및 제 1 피스톤(90)과 동심으로 유실(102)이 원기둥 형상 공간이 되도록 형성되어 있으므로, 유실(102)이 동심이 아닌 경우 즉 제 2 피스톤(92) 및 제 1 피스톤(90)과 동심이 아닌 경우와 비교하여, 예를 들면 유실(102)에 공급되는 조압 제어된 작동유의 유압 손실을 저감할 수 있다. 그 때문에, 제 2 피스톤(92)을 효율적으로 작동시켜, 제 1 피스톤(90)을 효율적으로 구동시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 제 2 피스톤(92)과 제 1 피스톤(90)의 사이에는 완충재(110)가 설치되어, 제 1 피스톤(90)은 제 2 피스톤(92)에 대하여 상대 회전 가능하게 맞닿아져 있다. 이에 의해, 제 2 피스톤(92)과 제 1 피스톤(90)이 맞닿아지게 되는 경우에, 맞닿음에 의한 충격 하중에 의해 제 2 피스톤(92) 및 제 1 피스톤(90)이 파손 또는 변형되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 충격재(110)는 제 2 피스톤(92)의 선단면에 고착되어 있다. 이에 의해, 완충재(110)는 제 2 피스톤(92)에 일체적으로 설치되므로, 제 2 피스톤(92)과 제 1 피스톤(90)이 맞닿아지게 되는 경우에, 맞닿음에 의한 충격 하중에 의해 제 2 피스톤(92) 및 제 1 피스톤(90)이 파손 또는 변형되는 것을 보다 간소한 구조로 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 유압 액추에이터(112)는, 유실(102) 내의 작동유가 유압 제어 또는 전기 제어에 의해 조압됨으로써 제 2 피스톤(92)을 작동시킨다. 이에 의해, 작동유를 설계상 및 기능상에 있어서 적합한 제어로 조압할 수 있으므로, 예를 들면 다양한 차량용 동력 전달 장치에 적용할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 기어 기구 카운터축(44)은, 제 1 피스톤(90) 및 제 2 피스톤(92)의 선단부를 수용하는 중심 구멍(44a)을 가지고, 중심 구멍(44a)의 한 쌍의 지지벽의 타방의 지지벽(82a)의 개구로부터 윤활유가 공급되고, 클러치 기어(54)는, 니들 베어링(84)을 개재하여 기어 기구 카운터축(44)에 상대 회전 가능하게 설치되고, 윤활유는, 중심 구멍(44a)으로부터 직경 방향으로 형성된 직경 방향 유로(86)를 통하여 니들 베어링(84)에 공급되고 있다. 이에 의해, 기어 기구 카운터축(44) 내에 윤활유가 공급되므로, 예를 들면 맞물림식 클러치(D1)가 계합시켜진 경우에, 기어 기구 카운터축(44), 클러치 기어(54), 제 1 피스톤(90) 및 제 2 피스톤(92) 등의 부품의 마모를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 기어 기구 카운터축(44)에는, 회전 중심선(C) 방향으로 길고 또한 중심 구멍(44a)에 연통하는 안내 구멍(88)이 형성되고, 슬리브(56)는, 안내 구멍(88)을 통하여 제 1 피스톤(90)에 세워 설치된 연결핀(58)을 개재하여 제 1 피스톤(90)에 연결되어 있다. 이에 의해, 슬리브(56)는, 연결핀(58)에 의해 제 1 피스톤(90)에 연결되어 있으므로, 제 1 피스톤(90)의 복동에 수반되어 기어 기구 카운터축(44)의 회전 중심선(C) 방향으로 왕복 이동할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 제 1 피스톤(90)은, 기어 기구 카운터축(44)의 축 방향 중앙부에 배치되어 있다. 슬리브(56)를 왕복 이동시키는 제 1 피스톤(90)을 기어 기구 카운터축(44)과 동심으로 또한 기어 기구 카운터축(44) 내의 축 방향 중앙부에 배치함으로써, 예를 들면 기어 기구 카운터축(44)이 이용된 종래의 MT차에 대하여 부품의 배치 등을 복잡하게 변경하지 않고 본 실시예를 적용할 수 있기 때문에, 구조를 간소화할 수 있음과 함께, 차량용 동력 전달 장치(16)의 비용을 저감할 수 있다.
(실시예 2)
다음에, 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 또한, 전술한 실시예 1과 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림 클러치(D1)가 계합 상태에 있을 때의 실시형태를 나타내는 도이다. 제 1 피스톤(90) 및 제 2 피스톤(200)의 선단부는, 기어 기구 카운터축(44) 내에 형성된 중심 구멍(44a)에 수용되고, 기어 기구 카운터축(44)의 회전 중심선(C)과 동심으로 각각 배치되어 있다. 제 1 피스톤(90)은, 중심 구멍(44a)의 축 단부 즉 기어 기구 카운터축(44)의 축 단부에 배치되어 있다. 구체적으로는, 제 1 피스톤(90)은 한 쌍의 지지벽(82a, 82b) 중의 일방의 지지벽(82b)측의 기어 기구 카운터축의 축 단부에 배치되어 있다. 제 1 피스톤(90)은, 기어 기구 카운터축(44)의 회전 중심선(C) 방향으로 왕복 이동 가능하게 배치되어 있다. 제 2 피스톤(200)은, 한 쌍의 지지벽(82a, 82b) 중의 일방의 지지벽(82b)에 형성된 피스톤 감합 구멍(100)에 슬라이딩 가능하게 또한 유밀하게 감입되어 있다. 제 2 피스톤(200)과 피스톤 감합 구멍(100)의 사이에는 유실(102)이 형성되어 있다. 여기서, 유실(102) 및 제 2 피스톤(200)은 유압 액추에이터(112)를 구성하고 있다. 맞물림식 클러치(D1)에서는, 유실(102)에 조압 제어된 작동유가 공급됨으로써, 제 1 피스톤(90)이 제 2 피스톤(200)에 의해 구동시켜져, 제 1 피스톤(90)에 연결된 슬리브(56)가 기어 기구 카운터축(44)의 회전 중심선(C) 방향으로 왕복 이동시켜진다. 이에 의해, 맞물림식 클러치(D1)는 계합 상태와 해방 상태가 전환된다. 제 2 피스톤(200)은, 제 1 피스톤(90)이 기어 기구 카운터축(44)의 축 방향 중앙부보다 일방의 지지벽(82b)측의 축 단부에 배치되어 있는 것에 의거하여, 실시예 1의 제 2 피스톤(92)과 비교하여, 축 방향의 길이가 짧게 되어 있어 소형화되어 있다.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 제 1 피스톤(90)은, 기어 기구 카운터축(44)의 축 단부에 배치되어 있다. 이에 의해, 슬리브(56)를 왕복 이동시키는 제 1 피스톤(90)을 기어 기구 카운터축(44)과 동심으로 또한 기어 기구 카운터축(44) 내의 축 단부에 배치함으로써, 예를 들면 기어 기구 카운터축(44)이 이용된 종래의 MT차에 대하여 부품의 배치 등을 복잡하게 변경하지 않고 본 실시예를 적용할 수 있고 또한 제 2 피스톤(200)을 소형화할 수 있기 때문에, 구조를 보다 간소화할 수 있음과 함께, 차량용 동력 전달 장치(16)의 비용을 보다 저감할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면에 의거하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 또 다른 양태에 있어서도 실시된다.
예를 들면, 전술한 실시예에 있어서는, 제 2 피스톤(92)은, 한 쌍의 지지벽(82a, 82b) 중의 일방의 지지벽(82b)에 설치되어 있었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 기어 기구 카운터축(44)은 상이한 별도 부재에 설치되어 있으면 된다.
또한, 전술한 실시예에 있어서는, 가압력에 의해 제 1 피스톤(90)을 복동시키는 탄성 부재는 코일 스프링(96)이었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 기계적으로 하중을 부가시켜 제 1 피스톤(90)을 복동시키는 부품이면 된다.
또한, 전술한 실시예에 있어서는, 유압 액추에이터(112)가 이용되어 있었으나, 예를 들면 제 2 피스톤(92)에 대응하는 랙과 맞물리는 피니언을 전동 모터가 회전 구동시키는 형식의 전동 액추에이터가 이용되어도 된다.
또한, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 상세하게 설명하였으나, 상술한 것은 어디까지나 일 실시형태이고, 그 밖에 일일이 예시는 하지 않으나, 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자의 지식에 의거하여 다양한 변경, 개량을 가한 양태로 실시할 수 있다.
16 : 차량용 동력 전달 장치
44 : 기어 기구 카운터축(회전축)
44a : 중심 구멍
44out : 기어 기구 카운터축의 외주 톱니
54 : 클러치 기어(한 쌍의 맞물림 톱니의 일방)
54t : 테이퍼면
56 : 슬리브
56s : 슬리브의 내주 톱니(한 쌍의 맞물림 톱니의 타방)
58 : 연결핀
78 : 싱크로나이저 링
80a, 80b : 한 쌍의 베어링
82a : 한 쌍의 지지벽 중의 타방의 지지벽
82b : 한 쌍의 지지벽 중의 일방의 지지벽
84 : 니들 베어링
86 : 직경 방향 유로
88 : 안내 구멍
90 : 제 1 피스톤
92 : 제 2 피스톤
96 : 코일 스프링(탄성 부재)
100 : 피스톤 감합 구멍
102 : 유실
110 : 완충재
112 : 유압 액추에이터(액추에이터)
D1 : 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림식 클러치
C : 회전 중심선

Claims (14)

  1. 외주 톱니(44out)를 가지고, 회전 중심선(C) 둘레로 회전 가능하게 설치된 회전축(44)과, 상기 회전축에 상대 회전 가능하게 설치된 클러치 기어(54)를 단접하는 싱크로메시 기구를 갖는 맞물림식 클러치(D1)가 구비되어 있는 차량용 동력 전달 장치(16)에 있어서,
    상기 회전축 내에 설치되고, 상기 회전축의 상기 회전 중심선 방향으로 왕복 이동 가능하게 배치된 제 1 피스톤(90)과,
    상기 제 1 피스톤에 연결되고, 상기 회전축의 상기 외주 톱니와 맞물리는 내주 톱니(56s)를 가짐과 함께, 상기 회전축과 함께 회전하고, 상기 제 1 피스톤의 작동에 수반되어 상기 회전축의 상기 회전 중심선 방향으로 왕복 이동 가능하게 배치된 슬리브(56)와,
    상기 클러치 기어에 형성된 테이퍼면(54t)에 의해 상대 회전 가능하게 지지된 싱크로나이저 링(78)과,
    상기 제 1 피스톤을 왕동 방향으로 구동하여, 상기 슬리브의 내주 톱니를 상기 싱크로나이저 링을 거쳐 상기 클러치 기어에 맞물리게 하는 제 2 피스톤(92; 200)을 가지는 액추에이터(112)를 구비하고,
    상기 제 1 피스톤 및 상기 제 2 피스톤은, 상기 회전축과 동심으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 동력 전달 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 피스톤의 외주면과 상기 회전축의 내주면(44c)의 사이에는, 상기 슬리브의 내주 톱니가 상기 클러치 기어로부터 빠지는 방향으로 상기 제 1 피스톤을 가압하는 탄성 부재(96)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 동력 전달 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 탄성 부재는, 상기 제 1 피스톤과 동심으로 설치되어 있는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 차량용 동력 전달 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 피스톤은, 상기 제 2 피스톤에 의해 왕동 방향으로 구동되지 않는 경우에는, 상기 탄성 부재의 가압력에 의해 상기 클러치 기어로부터 멀어지는 방향으로 복동시켜지는 것을 특징으로 하는 차량용 동력 전달 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전축은, 한 쌍의 베어링(80a, 80b)을 개재하여 한 쌍의 지지벽(82a, 82b)에 의해 회전 가능하게 지지되고,
    상기 제 2 피스톤은, 상기 한 쌍의 지지벽 중의 일방의 지지벽(82b) 내에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 동력 전달 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 액추에이터는, 상기 일방의 지지벽에 상기 제 2 피스톤과 동심으로 형성된 피스톤 감합 구멍(100) 내에 슬라이딩 가능하고 또한 유밀하게 상기 제 2 피스톤을 감입하고, 상기 제 2 피스톤과 상기 피스톤 감합 구멍에 의해 형성된 유실(102)을 구비하는 유압 액추에이터인 것을 특징으로 하는 차량용 동력 전달 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유실은, 상기 회전축의 회전 중심선과 동심의 원기둥 형상 공간이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 동력 전달 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 피스톤과 상기 제 1 피스톤의 사이에는 완충재(110)가 설치되어, 상기 제 1 피스톤은 상기 제 2 피스톤에 대하여 상대 회전 가능하게 맞닿아져 있는 것을 특징으로 하는 차량용 동력 전달 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 완충재는, 상기 제 2 피스톤의 선단면에 고착되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 동력 전달 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 유압 액추에이터는, 상기 유실 내의 작동유가 유압 제어 또는 전기 제어에 의해 조압됨으로써 상기 제 2 피스톤을 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 동력 전달 장치.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 회전축은, 상기 제 1 피스톤 및 상기 제 2 피스톤의 선단부를 수용하는 중심 구멍(44a)을 가지고,
    상기 중심 구멍의 상기 한 쌍의 지지벽의 타방의 지지벽(82a)측의 개구로부터 윤활유가 공급되고,
    상기 클러치 기어는, 니들 베어링(84)을 개재하여 상기 회전축에 상대 회전 가능하게 설치되고, 상기 윤활유는, 상기 중심 구멍으로부터 직경 방향으로 형성된 직경 방향 유로(86)를 통하여 상기 니들 베어링에 공급되고 있는 것을 특징으로 하는 차량용 동력 전달 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 회전축에는, 상기 회전 중심선 방향으로 길고 또한 상기 중심 구멍에 연통하는 안내 구멍(88)이 형성되고,
    상기 슬리브는, 상기 안내 구멍을 통하여 상기 제 1 피스톤에 세워 설치된 연결핀(58)을 개재하여 상기 제 1 피스톤에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 동력 전달 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 피스톤은, 상기 회전축의 축 방향 중앙부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 동력 전달 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 피스톤은, 상기 회전축의 축 단부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 동력 전달 장치.
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