KR20020041311A

KR20020041311A - 복동식 볼크링형 동기 장치

Info

Publication number: KR20020041311A
Application number: KR1020010074150A
Authority: KR
Inventors: 페르난데스호세발도로베르토
Original assignee: 존 씨. 메티유; 이턴 코포레이션
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2002-06-01
Also published as: US6739443B2; US20020063030A1; EP1209376A1; BR0006744A

Abstract

복동식 볼크링형 동기 장치(18)는 전진 기어 및 후진 기어(14, 16)를 샤프트(12)에 동기화시키고 확동 연결하기 위한 마찰면들(24, 28 및 26, 50)과 조 이빨들(28, 54, 30, 56)을 포함한다. 변속 슬리브(34)가 중립 위치로부터 초기 맞물림 이동은 프리-에너자이저들(52 또는 100)을 활성화시켜 조 이빨들이 동기화되지 않은 상태에서 맞물리는 것을 방지하는 블로커 표면들(44a, 54a, 46a, 56a)을 맞물리게 한다. 프리-에너자이저들은 틈새들과 후진 기어와 중앙으로 집중시키는 힘들을 가지는데, 이 힘은 변속 슬리브가 전진 및 후진 기어들과 각각 연동하는 조 이빨들(28, 54 또는 30, 56)의 맞물려진 위치로부터 중립 위치로 돌아갈 때 후진 기어 및 전진 기어와 연동하는 마찰면들의 순간적인 맞물림을 방지한다.

Description

복동식 볼크링형 동기 장치{DOUBLE-ACTING BAULKRING-TYPE SYNCHRONIZER}

본 발명은 복동식 볼크링형 동기 장치(double-acting baulkring-type synchronizer)에 사용되는 프리-에너자이저(pre-enegizer)에 관한 것이다.

다비율(multi-ratio) 변속기들에 사용되는 볼크링형 동기 장치들은 잘 알려져 있다. 이런 동기 장치들은 대개 축 방향으로 떨어져 있는 기어들을 각각 샤프트에 동기화시키고 확동 클러치 연결(positive clutching)하는 마찰 부재와 조(jaw) 부재의 쌍들, 변속 슬리브(shift sleeve)의 내측 스플라인(internal spline)을 미끄러질 수 있게 결합되는 외측 스플라인(external spline)을 가지며 샤프트에 고정되고 회전이 가능한 허브(hub), 및 동기화가 될 때까지 변속 슬리브의 맞물림 이동을 저지하고 슬리브로부터 마찰 부재들로 변속력을 전달하기 위한 블로커 이빨들(blocker teeth)을 가지는 볼크링들을 포함한다. 또한, 이와 같은 동기 장치들은 대개 변속 슬리브의 초기 맞물림 이동에 반응하여 마찰 부재들을 초기 맞물림시키기 위해 스프링 힘에 대항하여 축 방향으로 이동되는 부재를 갖는 프리-에너자이저를 포함한다.

그러나, 변속 슬리브가 한 기어와 확동 클러치 맞물림된 위치에서부터 중립위치로 이동할 때, 프리-에너자이저 부재가 다른 기어의 마찰 부재들이 곧바로 맞물리게 될 수 있어서 이들 마찰면들의 불필요하고 빠른 마모를 야기한다. 변속 슬리브가 한 기어와 확동 맞물림되어 있는 위치에서 중립 위치로 이동함은 두 기어가 모두 전진 기어들인 경우 발생할 수 있으나, 한 기어는 전진 기어이고 다른 기어는 후진 기어인 경우에 더 자주 발생한다. 이런 전진/후진 기어 배열의 상대 회전 속도가 전진/전진 기어 배열의 상대 회전 속도보다 훨씬 크기 때문에, 중립으로 변속시 전진/후진 기어 마찰면들의 순간적인 맞물림은 이들 마찰면들의 빠른 마모를 더 확대시킨다.

본 발명의 목적은 개선된 프리-에너자이저를 구비한 볼크링형 동기 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 중립 위치에 있으며 샤프트의 축 주위로 회전하도록 배치된 복동식 볼크링형 동기 장치의 단면도,

도 2는 도 1에 도시한 구성 요소들을 부분 단면으로서 그 일부만 나타내어 오른쪽에서 본 절단도,

도 3 내지 도 5는 도 1에 도시한 동기 장치의 구성 요소들을 다른 위치에서 도시한 부분도,

도 6a와 도 6b는 도 1 내지 도 5에 도시한 동기 장치의 한 부품의 확대도,

도 7은 동기 장치의 제2실시예의 부분 단면도,

도 8 내지 도 10은 도 7에 도시한 동기 장치의 구성 요소들을 다른 위치에서 나타낸 도면,

도 11a 내지 도 12b는 도 7 내지 도 10에 도시한 동기 장치의 두 부품의 확대도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 샤프트18 : 동기 장치

28, 30 : 조 이빨32 : 허브

36a : 멈춤쇠34 : 변속 슬리브

40, 42 : 볼크링54a, 56a : 블로커 표면

52, 100 : 프리-에너자이저58, 102 : 가동 부재

62, 104 : 스프링 홀더

본 발명에 따르면, 복동식 볼크링형 동기 장치가 축 방향으로 떨어져 있는 제1 및 제2 드라이브(drive) 중 하나를 샤프트와 선택적으로 동기화시키고 확동 연결하는데, 제1 및 제2 드라이브는 샤프트의 축 주위로 상대 회전하게 배치되며 샤프트에 대해 축 방향으로는 고정되어 있다. 영국 공개 특허 제2,029,219호에 개시되었으며 청구항 제1항의 전제부에 나타난 것처럼, 동기 장치는 드라이브들 사이에 축과 동심으로 샤프트에 부착된 허브를 포함한다. 허브는 축 방향 반대편으로 향하는 측벽들을 가지며 반경 방향으로 뻗어 있는 웨브(web), 외측 스플라인들을 가지는 외측 원주, 및 외측 원주를 통해 뻗어 있는 웨브 안에 반경 방향으로 뻗어 있는슬롯을 포함한다. 제1 및 제2 조 이빨과 제1 및 제2 마찰면이 제1 및 제2 드라이브에 각각 부착된다. 변속 슬리브는 내측 스플라인들과 제3 및 제4 조 이빨을 가지는데, 내측 스플라인은 허브 외측 스플라인과 미끄럼 결합하며, 제3 및 제4 조 이빨은 변속 슬리브를 중립 위치로부터 축 방향으로 맞물림 이동시키도록 작용하는 제1 및 제2 변속 힘에 각각 응답하여 각각 제1 및 제2 조 이빨과 맞물려질 수 있다. 제1 및 제2 볼크링은 웨브의 맞은편 측면들 상에 배치되며, 동기화 토크를 조성하기 위해 제1 및 제2 마찰면들과 각각 맞물려 질 수 있는 제3 및 제4 마찰면을 포함하고, 제1 및 제2 볼크링은 제1 및 제2 블로커 표면을 각각 포함한다. 제3 및 제4 블로커 표면이 변속 슬리브에 대하여 축 방향으로 부착되어 있다. 프리-에너자이저 수단은 변속 힘에 의한 변속 슬리브의 초기 맞물림 이동에 응답하여 제1 및 제2 마찰면들을 제3 및 제4 마찰면들과 각각 맞물리게 하는데 사용되며, 제1 및 제2 조 이빨과 제3 및 제4 조 이빨의 동기화되지 않은 상태에서 맞물려지는 것을 방지하기 위해 제1 및 제2 블로커 표면들을 제3 및 제4 블로커 표면들과 각각 맞물리도록 위치시키는데 사용된다. 프리-에너자이저 수단은 가동 부재를 포함하는데, 이 가동 부재는 제1 볼크링 접촉부와 제2 볼크링 접촉부 사이에 축 방향으로 배치되고 변속 슬리브가 중립 위치에 있을 때 스프링 수단에 의해 반경 방향 바깥쪽으로 변속 슬리브 안에 있는 멈춤쇠(detent) 안으로 치우쳐진다. 멈춤쇠는 변속 슬리브의 축 방향으로 뻗어 있는 표면들 사이에 축 방향으로 배치되어 있다. 스프링 홀더는 부재와 스프링 수단 사이의 슬롯 안에 배치되며, 웨브의 맞은편 측면들에 미끄러지도록 배치되는 탭들(tab)과 경사면들(ramp surfaces)을 포함하는데, 이 경사면들은 경사면의 각과 스프링 수단의 힘에 의해 결정되는 중앙으로 집중시키는 힘(centering force)으로 부재를 그 위에서 중앙으로 집중시키는데 사용된다. 멈춤쇠는 비스듬한 측벽들을 가지는데, 이 측벽들은 경사면들의 중앙으로 집중시키는 능력보다 큰 힘 전달 능력으로 변속 슬리브의 초기 맞물림 이동에 각각 응답하여 제1 및 제2 접촉부와 접촉하도록 부재를 축 방향으로 이동시키는데 사용되며, 드라이브들과 샤프트 사이의 동기화에 응답하여 제1 및 제2 조 이빨을 제3 및 제4 조 이빨과 각각 맞물리도록 변속 슬리브의 연속되는 맞물림 이동을 허용하도록 축 방향으로 뻗어 있는 표면들 중 하나 위로 부재를 반경 방향 안쪽으로 이동시키는데 사용된다.

동기 장치는 슬롯 안에 배치되며 슬롯을 통해 축 방향으로 뻗어 있는 플랫폼, 꼭 맞는 미끄럼 관계로 웨브 측벽들을 둘러싸는 탭들, 변속 슬리브가 중립 위치에 있는 동안 제1 및 제2 볼크링 접촉부로부터 축 방향으로 떨어져 있는 부재를 포함한다. 경사면들에 의해 중앙으로 집중시키는 힘이 조성되며, 축 방향 공간은 변속 슬리브가 조 이빨 맞물림 위치에서부터 중립 위치로 이동될 때 부재와 축 방향으로 뻗어 있는 표면들 사이의 마찰력에 의해 부재가 제2 접촉부와 맞물림 이동하는 것을 방지하기에 충분히 큰 것이 특징이다.

"동기 장치"라는 용어는 확동 클러치에 의해 선택된 기어 또는 드라이브를 샤프트에 비회전 연결(non-rotatably couple)하는데 이용되는 클러치 기구를 가리키는데, 이 장치에서는 확동 클러치의 조 이빨들이 조 클러치들과 함께 작용하는 마찰 클러치들에 의해 실질적으로 동기화된 회전에 도달되기 전까지 의도하는 확동 클러치의 맞물림이 저지된다.

이제 도 1 내지 도 6b를 보면, 도면에는 도시하지 않은 다비율 변환 속도 변속기(multi-ratio change speed transmission)의 부분을 구성하는 기어 및 동기 장치 조립체(10)가 도시되어 있다. 조립체(10)는 중앙축(12a) 주위를 회전하도록 장착된 샤프트(12), 축에 대하여 상대 회전하도록 축 위에 지지되며 축 방향으로 떨어져 있는 전진 및 후진 기어 또는 드라이브(14, 16), 및 복동식 볼크링형 동기 장치(18)를 포함한다. 기어들은 알려진 방법으로 샤프트에 대한 축 방향 이동이 없도록 제한된다.

동기 장치 클러치 기구(18)는 알려진 방법으로 기어들(14, 16)에 회전할 수 있게 그리고 축 방향으로 부착된 환상 드라이브(annular drive)(20, 22), 드라이브들(20, 22)과 일체를 이루는 기어 마찰면들(24, 26), 드라이브들(20, 22)과 일체를 이루는 스플라인 또는 조 이빨들(28, 30), 샤프트(12)에 그 중앙 개구(32a)가 축 방향으로 그리고 회전할 수 있게 부착된 허브(32), 변속 슬리브(34), 슬리브(34)의 중앙 개구상에 형성되어 있으며 허브(32)의 바깥 원주부에 형성되어 있는 외측 스플라인 이빨들(38)과 항상 맞물려 있는 내측 스플라인 이빨들(36), 볼크링들(40, 42), 블로커 이빨 세트(44, 46), 볼크링(40, 42)과 일체를 이루는 마찰면들(48, 50), 및 프리-에너자이저 조립체(52)를 포함한다. 여기서, 동기 장치는 원주 방향으로 떨어져 있는 프리-에너자이저(52) 3개를 포함한다. 볼크링들은 허브에 대해 제한적으로 상대 회전할 수 있도록 알려진 방법으로 장착되어 있다.

이미 살펴본 바와 같이, 마찰면들(24, 48 및 26, 50)은 쌍을 이루어 조 이빨들의 맞물림 이전에 기어들을 샤프트에 동기화하는데 사용되는 마찰 클러치들을 정의한다. 마찰면들은 바람직하게는 원뿔 모양이 바람직하나, 다른 모양들도 사용될 수 있다. 넓은 범위의 원뿔 각이 사용될 수 있다. 마찰면들은 베이스 부재에 부착되는 몇몇 알려진 마찰 재료들 중 어느 하나에 의해 형성될 수 있는데, 예를 들어 미합중국 특허 제4,700,823호, 제4,844,218호 및 제4,778,548호에 개시된 열분해 탄소(pyrolytic carbon) 마찰 물질이 사용될 수 있다. 이들 특허들은 여기서 참고로 포함된다.

스플라인 이빨들(36, 38)은 밀접 미끄럼 관계(close sliding relation)로 계속 맞물려 있는 축 방향으로 뻗어 있는 플랭크 면들을 가져서 변속 슬리브(34)와 허브(32) 사이에 자유로운 움직임이 상대적으로 전혀 없거나 거의 없다. 내측 스플라인들(36)의 맞은편 끝부분들에는 조 이빨들(54, 56)이 형성되어 있는데, 이들은 조 이빨들(28, 30)과 결합하여 기어들을 샤프트에 확동 클러치 연결한다. 조 이빨들의 축 방향 끝부분은 비스듬한 블로커 표면들(54a, 56a)을 포함하는데, 이 표면들은 블로커 이빨 세트(44, 46)의 끝부분들 상에 있는 비스듬한 블로커 표면들(44a, 46a)과 함께 알려진 방법으로 조 이빨들(54, 56)과 조 이빨들(28, 30)이 동기화되지 않은 상태에서 맞물리는 것을 방지한다. 조 이빨들의 플랭크 측면들은 조 이빨들의 뜻밖의 맞물림을 방지하기 위해 앤티-백-아웃(anti-back-out) 또는 잠금 각(locking angle) 형상이 제공될 수 있다. 이런 형상에 대한 자세한 내용은 미합중국 특허 제4,727,968호를 참고하면 알 수 있으며, 이것을 여기에 참고로 포함한다.

모든 프리-에너자이저 조립체(52)는 스플라인들(36) 중 하나 안에 있는 멈춤쇠(36a), 가동 부재(58), 허브 안의 블라인드 보어(blind bore)(32b) 안에 한쪽 끝이 배치되는 코일 스프링(60), 허브 웨브(66) 내 슬롯(66a) 안에 배치되며 가동 부재(58)와 스프링의 다른 끝부분 사이에 위치하는 스프링 홀더(62)와 스프링 가이드(64), 및 볼크링 접촉부 표면들(40a, 42a)을 포함한다. 가동 부재(58)는 볼 또는 롤러일 수 있는데, 여기서는 롤러이고, 이 롤러는 변속 슬리브가 도 1에 도시한 중립 위치에 있을 때 접촉부 표면들로부터 축 방향으로 떨어져 있다. 박판금(sheet metal)으로 만든 스프링 홀더는 슬롯(66a)을 통해 축 방향으로 뻗어 있는 플랫폼 부분(62a)과, 굽힘 가공에 의해 반경 방향 안쪽으로 뻗어 있는 플랫폼의 축 방향으로 마주보는 끝부분들에 의해 정의되는 탭들(62b, 62c)을 포함한다. 탭들은 스프링 홀더와 웨브간 축 방향 이동을 실질적으로 방지하기 위해 웨브 측벽들(66b, 66c)을 꼭 맞게 미끄러지는 관계로 에워싼다. 플랫폼 부분은 축에 평행하게 절단한 평면에 비교적 울퉁불퉁하지 않은 프로파일인 반경 방향 안쪽으로 구부러진 표면에 의해 정의되는 경사면들(62d, 62e)을 가지며, 부재(58)가 롤러인 경우 축의 수직인 평면에 실질적으로 평행인 프로파일을 갖는다. 플랫폼에 작용하는 스프링 힘은 변속 슬리브가 도 1의 중립 위치에 있을 때 롤러를 반경 방향 바깥쪽 멈춤쇠 안쪽으로 편향시킨다. 경사면들은 스프링의 힘과 경사면들의 각들에 의해 결정되는 중앙으로 집중시키는 힘으로 롤러를 중앙으로 집중시킨다. 여기서 경사면의 각들은 대략 15도이다. 멈춤쇠는 비스듬한 측벽들(36b)을 가지는데, 이것은 변속 슬리브가 맞물림 위치쪽으로 이동될 때 경사면들의 중앙으로 집중시키는 능력보다 크게 롤러에 축 방향 힘 전달 능력을 제공하는데 사용된다. 멈춤쇠에 축 방향으로접촉하는 변속 슬리브 스플라인은 롤러(58)가 대항해서 미끄러지는 축 방향으로 뻗어 있는 편평한 표면들(36c)을 포함한다.

어느 한 기어를 샤프트에 연결시켜야 할 경우, 도시하진 않았으나 적절한 변속 기구가 사용된다. 이러한 기구의 예는 미합중국 특허 제4,920,815호에 개시되어 있으며 여기에 참고로 포함한다. 변속 기구는 환상 리세스(annular recess)(34a) 안에 수용되며 도시하지 않았으나 변속 포크 슬리브(shift fork sleeve)를 포함하는데, 이 변속 포크 슬리브는 변속 슬리브(34)를 샤프트(12)의 축을 따라 중립 위치로부터 샤프트(12)의 왼편 확동 클러치 기어(14) 쪽으로 또는 샤프트(12)의 오른편 확동 클러치 기어(16)쪽으로 축 방향 이동시킨다. 기어들 중 하나가 분리되어야 할 때, 변속 힘은 변속 슬리브를 중립으로 되돌린다. 변속 기구는 링크 기구 시스템을 통해 운전자에 의해 수동으로 움직이게 하거나 액츄에이터에 의해 선택적으로 움직이게 할 수도 있으며, 또는 변속 기구의 이동을 자동으로 초기화하고 또 변속 포크에 의해 가해지는 힘의 크기를 조절하는 수단에 의해 움직이게 할 수도 있다. 변속 포크가 움직이면, 프리-에너자이저들(52)은 변속 슬리브에 가해지는 변속 힘에 비례하는 프리-에너자이저 힘을 가한다. 수동 및 자동 어느 것으로 가해지던 간에 변속 힘이 기어가 맞물리게 되는 축 방향쪽으로 변속 슬리브에 가해진다. 변속 힘에 의해 변속 슬리브 이동 방향에 의존하는 프리-에너자이저 힘은 마찰면들(48, 50) 중 하나를 이와 맞닿는 마찰면과 초기 맞물림 상태가 되도록 이동시켜서, 알려진 방법으로 이와 함께 작동하는 볼크링을 블로커 표면들을 맞물리는 위치로 배치시키기 위한 허브(32)에 대한 상대 위치로 고정시킨다.

중립으로부터 변속하기 시작할 때, 변속 힘에 의한 변속 슬리브(34)의 왼쪽으로의 축 방향 초기 이동은 프리-에너자이저 롤러들(58)에 의해 볼크링 접촉부 표면들(40a)을 통해 볼크링(40)으로 전달되어, 움직여지는 마찰면(48)과 기어 마찰면(24)이 초기 마찰 맞물림하도록 한다. 물론, 마찰면의 초기 맞물림 힘은 스프링들(60)의 힘과 멈춤쇠(36a)의 측벽들(36b) 각도의 함수이다. 마찰면(48)의 초기 맞물림은 동기화되지 않았다는 전제하에 마찰면들(48, 24)을 통해 전달되는 초기 동기화 토크를 야기한다. 이 초기 토크는 블로커 표면들(54a, 44a)을 맞물리기에 충분할 정도로 볼크링(40)을 허브와 변속 슬리브에 대해 회전시키고, 이렇게 함으로써 완전한 동기화를 위해 변속 힘 전부가 맞물려진 블로커 표면들을 통해 직접 전달되도록 허용한다. 동기화가 되어감에 따라, 변속 슬리브 상의 변속 힘은 볼크링 블로커 표면들이 블로킹 맞물림(blocking engagement)에서 벗어나게 움직이도록 하고, 도 4에 도시한 것처럼 각 멈춤쇠의 비스듬한 측벽은 그와 연동하는 롤러를 반경 방향 안쪽으로 이동시켜 동기화되고 있는 기어(14)에 부착되어 있는 조 이빨들과 맞물리도록 변속 슬리브 조 이빨들이 이동하는 것을 허용한다. 이러한 이동 중에는 연동하는 롤러가 축 방향으로 뻗어 있는 편평한 표면들(36c) 중 하나와 미끄럼 접촉하도록 이동된다. 기어(16)를 동기화하기 위한 동기화 작동은 대체로 같다.

도 3 내지 도 5를 참조하여 프리-에너자이저(52)와 그 작동을 더 살펴보면, 도 3은 접촉부(40a)에 대항하여 작동하는 롤러(58)와 함께 동기화 기어(14)의 왼쪽으로의 초기 이동을 보여주고 있다. 도 4는 조 이빨의 확동 연결과 축 방향으로 뻗어 있는 편평한 표면들(36c)과 접촉하고 있는 롤러(58)를 나타내고 있다. 도 5는 중립으로 되돌아가는 변속 슬리브와 경사면들(62d, 62e)의 중앙으로 조정하는 힘에 의해 중앙으로 집중된 롤러(58)를 나타내고 있다. 롤러와 볼크링 접촉부들 사이의 공간 및 스프링 홀더 탭들과 허브 측벽들 사이에 있는 약간의 틈새는 샤프트에 대해 기어(14)를 동기화하고 확동 클러치를 연결하기 위한 변속 슬리브 이동에 대응하여 롤러들이 볼크링 접촉부들(40a)에 접촉하기 전에 경사면들(62d) 상에서의 롤러들의 이동을 확보하는데 필요하다. 물론, 롤러들의 경사면들에 의해 조성되는 중앙으로 집중시키는 힘은 멈춤쇠(36a)의 비스듬한 측벽들(36b)에 의해 롤러에 가해지는 힘보다 항상 작다. 그러나, 변속 슬리브가 중립쪽으로 다시 오른쪽으로 이동될 때 경사면들(62d, 62e)에 의해 조성되는 중앙으로 집중시키는 힘은 롤러들과 축 방향으로 뻗어 있는 편평한 표면들(36c) 사이의 마찰력보다 크다. 따라서, 중앙으로 집중시키는 힘은 마찰력에 의해 경사면들(62e) 상으로의 롤러의 운동을 방지 또는 제한하며, 이렇게 함으로써 롤러가 접촉부 표면들(42a)과 접촉하는 것과 후진 기어(16)와 함께 작용하는 마찰면들(42, 50)의 순간적인 맞물림을 방지한다.

이제 도 7 내지 도 12b를 살펴보면, 기어와 동기 장치 조립체(10') 및 복동식 볼크링형 동기 장치(18')가 도시되어 있는데, 프리-에너자이저(100)가 프리-에너자이저(52)와 다르다는 점을 제외하고 기어와 동기 장치 조립체(10) 및 복동식 볼크링형 동기 장치(18)와 동일한 것이다. 따라서, 도 7 내지 도 10에 있는 대응하는 구성요소들과 구조적으로 동일한 도 7 내지 도 12b에 도시된 모든 구성 요소들은 같은 참조 번호를 부여하였다.

모든 프리-에너자이저 조립체(100)는 스플라인들(36) 중 하나 안에 멈춤쇠(36a), 가동 부재 또는 스트럿(strut)(102), 허브(32) 내 블라인드 보어(32b) 안에 한쪽 끝이 배치되는 코일 스프링(60), 허브 웨브(66) 내 슬롯(66a) 안에 배치되고 가동 부재(102)와 스프링의 다른 끝부분 사이에 위치하는 스프링 홀더(104), 및 볼크링들(106, 108)의 볼크링 접촉부 표면들(106a, 108a)을 포함한다. 볼크링들(106, 108)은 스트럿(102)의 부가된 축 방향 길이로 인하여 축 방향으로 접촉부 표면들(106a, 108a)이 축 방향으로 줄어들었다는 점에서만 볼크링들(40, 42)과 다르다. 도 1과 유사한 방법으로 스트럿(102)은 변속 슬리브가 도 7에 도시한 중립 위치에 있을 때 접촉부 표면들(106a, 108a)로부터 축 방향으로 떨어져 있게 된다. 역시 박판금으로 만든 스프링 홀더(104)는 슬롯(66a)을 통해 축 방향으로 뻗어 있는 플랫폼 부분(104a)과, 굽힘 가공에 의해 반경 방향 안쪽으로 뻗어 있는 플랫폼의 축 방향 맞은편 끝부분들에 의해 정의되는 탭들(104b, 104c)을 포함한다. 탭들은 스프링 홀더와 웨브 사이의 모든 축 방향 이동을 실질적으로 방지하기 위해 웨브 측벽들(66b, 66c)을 꼭 맞는 미끄럼 관계로 에워싼다. 플랫폼 부분은 반경 방향 바깥쪽으로 휘어져 있으며 축에 평행인 면으로 잘랐을 때 상대적으로 울퉁불퉁하지 않은 프로파일을 가지고 축에 수직인 평면으로 잘랐을 때 실질적으로 평행한 프로파일을 가지는 표면들에 의해 정의되는 경사면들(104d, 104e)을 포함한다. 스트럿(102)의 반경 방향 바깥쪽으로 향하는 부분은 롤러(58)의 반경 방향 바깥쪽 표면과 유사한 방법으로 멈춤쇠(36a) 안에 수용되는 반경 방향 바깥쪽으로 휘어진 부분(102a)을 가진다. 스트럿(102)의 반경 방향 안쪽으로 향하는 부분은 반경 방향바깥쪽으로 휘어진 표면 또는 오목한 표면을 가지는데, 이 표면은 경사면들(104d, 104e)과 결합하여 롤러(58) 및 경사면들(62d, 62e)과 유사한 기능을 제공한다. 스트럿의 축 방향 맞은편 끝부분들은 스커트 형상 부분들(102b, 102c)을 포함하는데, 이들은 도 8과 도 9에 도시한 것처럼 플랫폼 부분(104a)의 표면과 함께 작용하여 축 방향으로 움직여질 때 스트럿의 기울어짐을 방지한다. 변속기가 도 7에 도시한 중립 위치에 있을 때 플랫폼에 작용하는 스프링력은 스트럿을 반경 방향 바깥쪽으로 멈춤쇠 안으로 치우치게 한다. 경사면들은 스프링력과 경사면의 각들에 의해 결정되는 중앙으로 집중시키는 힘으로 스트럿을 중앙으로 집중시킨다. 멈춤쇠는 스트럿에 축 방향 힘 전달 능력을 제공하기 위한 비스듬한 측벽들(36b)을 가지는데, 이 전달 능력은 변속 슬리브가 맞물림 위치로 이동될 때 경사면들의 중앙으로 집중시키는 능력보다 더 크다. 멈춤쇠에 축 방향으로 접촉하는 변속 슬리브 스플라인은 롤러(58)와 유사한 방법으로 휘어진 스트럿 부분(102a)이 뻗어 있는 편평한 표면들(36c)을 축 방향으로 미끄러지도록 제공한다.

이제 도 8 내지 도 10에 따라 프리-에너자이저(100)의 작동을 살펴보면, 도 8은 볼크링 접촉부(106a)를 향하여 작용하는 스트럿(102)이 기어(14)를 동기화하도록 왼쪽으로 초기 움직인 상태를 도시한다. 도 9는 조 이빨들과 축 방향으로 뻗어 있는 편평한 표면들(36c)과 접촉하고 있는 휘어진 스트럿 부분(102a)의 확동 연결을 나타낸다. 도 10은 중립으로 되돌아가는 변속 슬리브와, 경사면들(104d, 104e)의 중앙으로 집중시키는 힘에 의해 중앙으로 집중되는 스트럿(102)을 나타낸다. 도 1 내지 도 6의 실시예처럼, 스트럿과 볼크링 접촉부들 사이의 공간 및 스프링 홀더탭들과 허브 측벽들 사이에 있는 약간의 틈새는 기어(14)를 샤프트에 동기화하고 확동 클러치를 연결하기 위해 변속 슬리브 이동에 응답하여 스트럿이 볼크링 접촉부들(106a)과 접촉하기 전에 경사면(104e) 상으로의 스트럿의 운동을 확보하는데 필요하다. 물론, 스트럿들 상으로 경사면들(104d, 104e)에 의해 제공되는 중앙으로 집중시키는 힘들은 멈춤쇠(36a)의 비스듬한 측벽들(36b)에 의해 스트럿들에 가해지는 힘보다 항상 작다. 그러나, 도 10에 도시한 바와 같이 변속 슬리브가 오른쪽 중립으로 복귀할 때 경사면들(104d, 104e)에 의해 스트럿들 상에 제공되는 중앙으로 집중시키는 힘은 스트럿들의 휘어진 부분들(102a)과 축 방향으로 뻗어 있는 편평한 표면들(36c) 사이의 마찰력들보다 항상 크다. 따라서, 중앙으로 집중시키는 힘들은 마찰력들에 의해 경사면들(104d) 상으로의 스트럿의 이동을 방지 또는 제한하는데, 이렇게 함으로써 접촉부 표면들(108a)과 스트럿이 접촉하는 것과 후진 기어(16)와 함께 작용하는 마찰면들(26, 50)의 순간적인 맞물림을 방지한다.

개선된 프리-에너자이저를 구비한 복동식 동기 장치들이 개시되었다. 이러한 프리-에너자이저들은 셀프-에너자이징(self-energizing)을 갖는 동기 장치들에 사용될 수 있다. 아래 청구항들은 개시된 동기 장치들의 발명 부분들을 포함하고자 하는 것이다.

본 발명의 동기 장치를 적용하면, 변속할 때 발생할 수 있는 다른 기어쪽 마찰면들의 순간적인 맞물림을 효과적으로 방지할 수 있으므로 마찰면의 수명이 연장된다. 따라서, 마찰면의 마모로 인한 동기 장치의 수명 단축을 예방하는 효과가 기대된다.

Claims

축 방향으로 떨어져 있으며 샤프트(12)의 축(12a) 주위를 상대 회전하게 배치되어 있고 축 방향으로는 축에 대해 상대적으로 고정되어 있는 제1 드라이브(14) 및 제2 드라이브(16) 중 하나와 상기 샤프트(12)를 선택적으로 동기화하고 확동 연결시키는데 사용되는 복동식 볼크링형 동기 장치(18)에 있어서:

축 방향 반대편으로 향하고 있는 측벽들(66b, 66c)이 있고 반경 방향으로 뻗어 있는 웨브(66), 외측 이빨들(38)이 있는 외측 원주, 및 상기 외측 원주를 통해 뻗어 있는 상기 웨브 안에 반경 방향으로 뻗어 있는 슬롯(66a)을 구비하며, 상기 드라이브들(14, 16) 사이에 상기 축(12a)과 동심으로 상기 샤프트(12)에 부착되는 허브(32);

상기 제1 및 제2 드라이브(14, 16)에 부착된 제1 및 제2 조 이빨(28, 30)과 제1 및 제2 마찰면(24, 26);

상기 허브 외측 스플라인들(38)과 미끄럼 결합하는 내측 스플라인들(36)과, 변속 슬리브(34)를 중립 위치로부터 축 방향으로 맞물림 이동하도록 작용하는 제1 및 제2 변속 힘에 각각 응답하여 제1 및 제2 조 이빨(28, 30)과 각각 맞물릴 수 있는 제3 및 제4 조 이빨(54, 56)을 갖는 변속 슬리브(34);

동기화 토크를 조성하기 위해 상기 제1 및 제2 마찰면(24, 26)과 각각 맞물려질 수 있는 제3 및 제4 마찰면(48, 50)을 각각 가지며, 제1 및 제2 블로커 표면(44a, 46a)을 각각 가지고, 상기 웨브의 맞은편 측면들 상에 배치되는 제1 및제2 볼크링(40, 42 또는 106, 108);

상기 변속 슬리브(34)에 대해 축 방향으로 부착되는 제3 및 제4 블로커 표면(54a, 56a); 및

상기 변속 힘들에 의해 상기 변속 슬리브(34)의 초기 맞물림 이동에 응답하여 상기 제1 및 제2 마찰면(24, 26)을 상기 제3 및 제4 마찰면(48, 50)에 각각 맞물리게 하는데 사용되며, 상기 제1 및 제2 조 이빨(28, 30)이 동기화되지 않은 상태에서 상기 제3 및 제4 조 이빨(54, 56)에 각각 맞물리는 것을 방지하기 위해 상기 제1 및 제2 블로커 표면(44a, 46a)이 상기 제3 및 제4 블로커 표면(54a, 56a)과 각각 맞물리게 위치시키는데 사용되는 프리-에너자이저 수단(52 또는 100)을 포함하며,

상기 프리-에너자이저 수단은 제1 및 제2 볼크링 접촉부(40a, 42a 또는 106a, 108a) 사이에 축 방향으로 배치되며 상기 변속 슬리브가 중립 위치에 있을 때 상기 변속 슬리브(34) 안에 있는 멈춤쇠(36a) 안쪽으로 스프링 수단(60)에 의해 반경 방향 바깥쪽으로 치우쳐 있는 가동 부재(58 또는 102), 상기 변속 슬리브의 축 방향으로 뻗어 있는 표면들(36c) 사이에 축 방향으로 배치되어 있는 멈춤쇠, 및 상기 부재(58)와 상기 스프링 수단(60) 사이의 슬롯(66a) 안에 배치되는 스프링 홀더(62 또는 104)를 포함하며, 상기 스프링 홀더는 상기 웨브(66)의 맞은편 측벽들 상에 미끄럼 배치되는 탭들(62b, 62c)과, 경사면들과 스프링 수단의 힘에 의해 결정되는 중앙으로 집중시키는 힘으로 그 위에 상기 부재(58 또는 102)를 중앙으로 집중시키기 위한 경사면(62d, 62e 또는 104d, 104e)을 가지며, 상기 멈춤쇠는 상기경사면들의 중앙으로 집중시키는 능력보다 큰 힘 전달 능력으로 상기 변속 슬리브(34)의 초기 맞물림 이동에 각각 응답하여 상기 제1 및 제2 접촉부(40a, 42a 또는 106a, 108a)와 접촉하게 상기 부재를 축 방향으로 이동시키는데 사용하고, 상기 드라이브들(14, 16)과 상기 샤프트(12) 사이의 동기화에 응답하여 상기 제1 및 제2 조 이빨(28, 30)을 상기 제3 및 제4 조 이빨(54, 56)과 각각 맞물리도록 상기 변속 슬리브의 연속되는 맞물림 이동을 허용하도록 상기 축 방향으로 뻗어 있는 표면들(36c) 중 하나 위로 반경 방향 안쪽으로 부재를 이동시키는데 사용되는 비스듬한 측벽들(36b)을 가지며, 상기 스프링 홀더(62 또는 104)는 상기 슬롯(66a) 안에 배치되고 상기 슬롯(66a)을 통해 축 방향으로 뻗어 있는 플랫폼 부분(62a 또는 104a)을 가지며, 상기 탭들(62b, 62c 또는 104b, 104c)은 꼭 맞는 미끄럼 관계로 상기 웨브 측벽들(66b, 66c)을 에워싸며, 상기 부재(58 또는 102)는 상기 변속 슬리브(34)가 중립 위치에 있는 동안 상기 제1 및 제2 접촉부(40a, 42a 또는 106a, 108a)로부터 축 방향으로 떨어져 있으며, 경사 면들(62d, 62e 또는 104d, 104e)에 의해 중앙으로 집중시키는 힘이 조성되며, 상기 축 방향 공간은 상기 변속 슬리브가 조 이빨 맞물림 위치로부터 중립 위치쪽으로 이동될 때 상기 부재와 상기 축 방향으로 뻗어 있는 표면들(36c) 사이의 마찰력에 의하여 상기 부재가 상기 제2 접촉부(42a 또는 108a)와 맞물림 이동하는 것을 방지하기에 충분히 큰 것을 특징으로 하는 동기 장치.
제1항에 있어서, 상기 탭들(62b, 62c)은 상기 플랫폼(62a 또는 104a)의 축방향 맞은편 끝부분들에 의해 형성되어 있으며, 그곳으로부터 반경 방향 안쪽으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 동기 장치.
제2항에 있어서, 상기 플랫폼 부분(62a)은 경사면들(62d, 62e)을 형성하는 반경 방향 안쪽으로 휘어진 표면을 가지고, 상기 부재(58)는 상기 변속 슬리브(34)가 중립 위치에 있을 때 상기 휘어진 표면의 반경 방향 가장 안쪽 부분에 배치되는 원형 프로파일을 가지는 것을 특징으로 하는 동기 장치.
제3항에 있어서, 상기 반경 방향 안쪽으로 휘어진 표면의 단면은 상기 축에 수직인 평면에 실질적으로 평행하고, 상기 부재는 롤러인 것을 특징으로 하는 동기 장치.
제4항에 있어서, 상기 반경 방향 안쪽으로 휘어진 표면은 울퉁불퉁하지 않게 굽은 것을 특징으로 하는 동기 장치.
제5항에 있어서, 상기 스프링 홀더는 박판금으로 스탬핑한 것을 특징으로 하는 동기 장치.
제2항에 있어서, 상기 플랫폼 부분(104a)은 상기 경사면(104d, 104e)을 형성하는 반경 방향 바깥쪽으로 휘어진 표면을 가지며, 상기 부재(102)는 상기 변속 슬리브가 중립 위치에 있을 때 상기 경사면과 결합하는 휘어진 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 동기 장치.
제7항에 있어서, 상기 스프링 홀더는 박판금으로 스탬핑한 것을 특징으로 하는 동기 장치.
제8항에 있어서, 상기 부재(102)의 축 방향 맞은편 끝부분들은 상기 부재가 축 방향으로 이동될 때 상기 부재(102)의 기울어짐을 예방하기 위해 상기 플랫폼 부분(102a)의 표면과 함께 작용하는 스커트 형상 부분들(102b, 102c)을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 한 드라이브(14)가 전진 드라이브이고 다른 드라이브는 후진 드라이브(16)인 것을 특징으로 하는 동기 장치.