KR101778343B1 - 공압식 시프팅력 보조 장치 - Google Patents

Abstract

기어박스를 위한 공압식 시프팅력 보조 장치는 압축공기 유입부 (24) 와 통기부 (48) 를 구비하는 하우징 구조 (1) 와 제어로드 (17) 와 출력유닛 (3) 을 포함하며, 상기 출력유닛은 2개의 공압 작업챔버 (14, 15) 를 정의하는 작업 피스톤 (12) 을 포함한다. 이때, 기능적으로 상기 제어로드와 상기 출력유닛 사이에는 밸브 배열체 (23) 가 제공되어 있으며, 상기 밸브 배열체는 상기 두 작업챔버에 적절히 작용함으로써 상기 제어로드에 대한 상기 출력유닛의 공압식 추종제어를 초래하고, 그리고 2개의 밸브 피스톤 (20, 21), 2개의 고리 모양의 밀봉 모서리 (43), 상기 밀봉 모서리들과 상호 작용하는 2개의 밸브스풀 (30, 31), 및 2개의 밸브시트 (26, 27) 를 포함한다. 상기 밸브 피스톤들 중 적어도 하나에게는, 이것에 대해 상대적으로 슬라이딩 가능한 스로틀 슬라이드 (51) 가 할당되어 있으며, 상기 스로틀 슬라이드는 각각 할당된 밸브시트와 상호 작용하는 폐쇄 모서리 (58) 를 구비하고, 그리고 적어도 하나의 스로틀 통로 (49) 를 한정하며, 상기 스로틀 통로의 횡단면적은 할당된 상기 밸브 피스톤과 관련된 상기 스로틀 슬라이드의 상대적인 위치에 의해 좌우된다.

Description

공압식 시프팅력 보조 장치{PNEUMATIC SHIFTING FORCE SUPPORTING DEVICE}

본 발명은 기어박스를 위한 공압식 시프팅력 보조 장치에 관한 것이며, 상기 시프팅력 보조 장치는 압축공기 유입부와 통기부 (air vent) 를 구비하는 하우징 구조체와, 그의 축을 따라 슬라이딩가능한 입력측 제어로드 (control rod) 와, 상기 제어로드를 둘러싸는, 상기 제어로드에 대해 평행으로 슬라이딩 가능한 출력유닛을 포함하고, 상기 출력유닛은 상기 하우징 구조체 안에 밀봉적으로 안내된, 2 개의 공압 작업챔버를 정의하는 작업 피스톤을 포함하며, 이때 기능적으로 상기 제어로드와 상기 출력유닛 사이에, 그리고 압축공기의 유동 경로 상에서 상기 압축공기 유입부와 상기 공압 작업챔버들 사이에 밸브 배열체가 제공되어 있고, 상기 밸브 배열체는 상기 두 공압 작업챔버에 적절히 작용함으로써 상기 제어로드에 대한 상기 출력유닛의 공압식 추종제어 (follow-up control) 를 초래한다.

상기 기재된 유형의 공압식 시프팅력 보조 장치들은 특히 화물 자동차에서 이용된다. 상기 시프팅력 보조 장치들은, 운전자에 의해 기어를 넣을 때 또는 기어 변경시 시프트 레버에 가해질 수 있는 힘을 현저히 감소시킴으로써 해당 차량의 운전자에 부하를 줄여준다. 실제로 이러한 유형의 여러 가지 시프팅력 보조 장치들이 존재한다.

상기 언급된 유형의 시프팅력 보조 장치들에게는, 부분적으로 서로 일종의 목표충돌에 있는 여러 가지 요구가 제시된다. 자동차 설비에 제시되는 일반적인 요구들 (비용절감적인, 가벼운, 콤팩트한, 성능 좋은, 신뢰성 있는, 정비가 쉬운, 수명이 긴) 에 특별 요구들이 추가되며, 상기 특별 요구들은 동일한 적용환경 안의 바뀌는 주변조건들과 관련되어 있다. 즉, 예컨대 변속기측에서 여러 가지 기어를 넣을 때 여러 가지 필요동력이 요구된다. 운전자가 모든 기어를 넣을 때 본질적으로 동일한 힘을 시프트 레베에 가해야 하는 데에 목표설정이 존재한다면, 이에 상응하여 몇몇 기어를 넣을 때의 힘의 강화는 다른 기어들을 넣을 때보다 커야 한다. 이 문제를 해결하기 위해 종래에 제안되었던 시프팅력 보조 장치들은 일반적으로 매우 복잡하고, 비용을 많이 들여 구성되어 있다. 그 밖의 복합적인 문제는 시프팅력 보조 장치에의 동적 요구들로 표현될 수 있다. 다양한 운전자가 동역학적으로 다양하게 시프트 레버를 작동시키는 것만이 아니며, 이때 각각의 운전자는 시프팅력 보조 장치를 통해 그를 위한 최적의 보조를 기대한다. 또한, 여러 가지 주행 상황이 여러 가지 동적 시프팅 과정을 요구한다. 특히, 오르막길 주행에 있어서, 기어 변경 동안 차량이 뒤로 밀리는 것 (속도 감소) 을 최소화하기 위해 특히 빠른 기어변경이 필요하다. 하지만, 상응하여 높은 시프팅 동력을 위해 설계되어 있는 시프팅력 보조 장치들에 있어서, 보다 적은 동력을 가진 시프트 레버의 작동시 상기 시프팅력 보조 장치들이 과변조하고, 그리고 이러한 방식으로 내부 충격 또는 진동 및/또는 시프트 레버에의 충격 또는 진동을 초래하는 위험이 존재한다.

위에서 제시된 문제를 고려하여, 본 발명의 목적은 - 위에서 언급된 일반적인 요구들을 충족시키면서 - 여러 가지 작동조건에서 전달 동력과 관련하여 특히 유리한 거동에 의해 탁월함을 나타내는, 도입부에 설명된 유형의 시프팅력 보조 장치를 제공하는 것이다.

이 목적은 본 발명에 따르면, 제어로드와 커플링된, 출력유닛에서 밀봉적으로 슬라이딩 가능하게 안내된 2개의 밸브 피스톤과, 각각 상기 제어로드에 대해 그리고 상기 출력유닛에 대해 상대적으로 세로방향으로 슬라이딩 가능하게 안내된 밸브스풀과 상호 작용하며 상기 제어로드와 커플링된 2개의 고리 모양의 밀봉 모서리를 포함한, 도입부에 설명된 유형의 시프팅력 보조 장치에 있어서, 상기 두 밸브스풀 각각은 게다가 각각 상기 출력유닛에게 할당된 밸브시트와 상호 작용하며, 그리고 적어도 하나의 밸브 피스톤에게는, 바람직하게는 상기 두 밸브 피스톤에게는, 이것에 대해 상대적으로 슬라이딩 가능한 각각 하나의 스로틀 슬라이드가 할당되어 있고, 상기 스로틀 슬라이드는 각각 할당된 상기 밸브시트와 상호 작용하는 폐쇄 모서리를 구비하며, 그리고 적어도 하나의 스로틀 통로를 한정하고, 상기 스로틀 통로의 횡단면적은 할당된 상기 밸브 피스톤과 관련된 상기 스로틀 슬라이드의 상대적인 위치에 의해 좌우됨으로써 달성된다. 이에 따르면, 본 발명에 따른 시프팅력 보조 장치의 나머지 구조적 특징들과의 상승적-기능적 상호 작용에서 특히 본질적인 특징들 중 하나는, 적어도 하나의 밸브 피스톤에게, 바람직하게는 상기 제어로드와 커플링된, 상기 출력유닛에서 밀봉적으로 슬라이딩 가능하게 안내된 두 밸브 피스톤 각각에게 기능적 및 공간적으로 스로틀 슬라이드가 할당되어 있고, 이때 각각 상기 할당된 밸브 피스톤에 대한 상기 스로틀 슬라이드의 상대적인 위치에 따라 스로틀 통로의 특정한 횡단면적이 생기며, 상기 스로틀 통로는 특히 상기 스로틀 슬라이드에 의해 한정되어 있다는 데에 있다. 이때, 상기 언급된 각각 적어도 하나의 스로틀 통로는 압축공기 유입부로부터 각각 해당 공압 작업챔버로의 흐름경로 안에 놓여 있다. 이에 따르면, 상기 스로틀 통로는, 해당 공압 작업챔버에의 가압의 정도 (압축공기 흐름) 가 상기 할당된 밸브 피스톤에 대한 상기 스로틀 슬라이드의 위치에 의해 좌우되는 것을 초래한다. 상기 스로틀 통로의 횡단면적이 - 상기 할당된 밸브 피스톤과 관련된 상기 스로틀 슬라이드의 상응하는 상대적인 위치를 통해 - 크면 클수록, 할당된 공압 작업챔버는, 특히 완전한 시프팅력 강화의 형성의 동역학의 의미에서, 시프팅 동력에의 상응하는 작용과 함께 더 빨리 압축공기로 가압된다.

하기에서는, 본 발명의 그 밖의 설명을 간단하게 하기 위해, 다른 것이 언급되지 않는 한, 바람직한, 그러나 전혀 강제적이 아닌 실시에 맞춰지며, 상기 실시에서는 상기 두 밸브 피스톤뿐만 아니라 고리 모양의 상기 두 밀봉 모서리도 고정식으로 상기 제어로드와 커플링되어 있으며, 그리고 상기 두 밸브 피스톤 각각에게는, 이것에 대해 상대적으로 슬라이딩 가능한 스로틀 슬라이드가 할당되어 있다. 본 발명은 이러한 실시로 제한되지 않는다.

상기 두 스로틀 슬라이드 각각이 밀봉 모서리를 통하여, 각각 할당된, 상기 출력유닛에 대해 상대적으로 고정식으로 배치된 밸브시트와 상호 작용함으로써, 상기 제어로드가 상기 출력유닛보다 선행하는 또는 상기 출력유닛이 상기 제어로드를 뒤따라가는 정도는 바로 상기 스로틀 통로들의 횡단면적들의 제어를 위해 고려될 수 있으며, 보다 정확히 말하면 전형적으로, 상기 횡단면적이 (강제적으로 선형 관계가 존재할 필요 없이) 상기 출력유닛에 대해 상대적인 상기 제어로드의 선행이 증가할 때 증가하도록 고려될 수 있다. 이는 반대로, 상기 출력유닛이 상기 제어로드의 위치에 의해 미리 정해져 있는 그의 목표위치에 접근하면, 그리고 이러한 방식으로 상기 스로틀 통로 안의 스로틀링 효과가 증가하면, 가압된 작업챔버에게 할당된 적어도 하나의 스로틀 통로의 횡단면적이 감소하도록 작용할 수도 있기 때문에, 상기 시프팅력 보조 장치가 고도로 동적인 시프팅력 보조를 위해 설계되어 있을지라도 상기 시프팅력 보조 장치가 과변조하는 위험이 적다. 결과적으로, 본 발명은 여러 가지 요구 및 주변조건에 있어서 특히 시프팅 동력 및 보조 기능과 관련하여, 특히 높은 기어변경 편안함과 관련하여 뛰어난 특성을 가진 시프팅력 보조 장치를 제공하며, 이때 추가적으로 내부 충격 또는 진동의 저지 및 상응하는 재료보호를 통해 신뢰성이 증가하고, 또한 수명이 길어질 수 있다.

본 발명의 전형적인 적용 경우들에서, 즉 특히 조절되지 않은 시프팅력 보조 장치들에 있어서, 바람직하게는 상기 두 밸브 피스톤은 고정식으로 상기 제어로드와 커플링되어 있다. 특히 각각 상기 각각의 할당된 밸브 피스톤과 동일한 구조적 유닛에서 설계되어 있을 수 있는 상기 고리 모양의 밀봉 모서리들에게도 마찬가지로 적용된다. 그러나, 본 발명을 적용하여 실행된 다단의, 즉 조절된 내부 압력감소를 갖춘 시프팅력 보조 장치들에 있어서는, 특히 상기 두 밸브 피스톤과, 이것들에게 각각 할당된 고리 모양의 상기 밀봉 모서리들이 상기 제어로드와 그의 축방향으로 슬라이딩 가능하게 커플링되어 있을 수 있음으로써, 특히 스프링을 이용해 스톱에 대해 예비인장됨으로써 이와 구별된다.

스로틀링 특성과 관련된 개별적인, 각각의 변속기에 맞춰진 스로틀 통로들의 형성을 통해, 기어변경 편안함은 또한 긍정적으로 영향을 받을 수 있다. 이 의미에서, 상기 스로틀 통로의 횡단면적이 그의 축방향 연장부에 걸쳐 선형으로 변하는 선형 스로틀링 특성의 상응하는 조건하에, 상기 스로틀 통로가 그의 축방향 연장부에 걸친 그의 횡단면적의 점진적 증가의 의미에서의 점진적 특성을 구비하도록 또는 그의 축방향 연장부에 걸친 그의 횡단면적의 누감적(累減的) 증가의 의미에서의 누감적(累減的) 특성을 구비하도록 구별될 수 있다. 질적으로 볼 때, 가압된 상기 공압 작업챔버 안의 압력생성의 속도의 기울기는 상기 출력유닛에 대한 상기 제어로드의 증가하는 상대이동과 함께 증가하고, 그러나 누감적(累減的) 스로틀링 특성에서는 감소한다.

스로틀 슬라이드와 상호 작용하는 다수의 스로틀 통로가 제공되어 있으면, 상기 스로틀 통로들이 하나의 통일적인 축방향 연장부를 구비하는 것은 강제적이 아니다. 오히려, 예컨대 상기 스로틀 통로들의 개방 모서리들의 상응하는 축방향 옮김을 통해, 상기 스로틀 슬라이드의 계속되는 축방향 이동시 점차적으로 잇달아 개별적인 상기 스로틀 통로들이 해제될 수 있고, 즉 관류를 위해 열려질 수 있다. 이 경우, 특히 불연속적으로 진행되는 스로틀링 특성이 발생될 수 있으며, 특히 통틀어 관류를 위해 제공되어 있는 횡단면적의 비약적인 증가를 가진 스로틀링 특성이 발생될 수 있다. 이때, 예컨대 스로틀 통로들 각각은 그들의 개별적인 연장부에 걸쳐 일정한 횡단면을 가질 수 있으며, 따라서 스로틀 슬라이드가 해당 스로틀 통로의 개방 모서리에 도달하거나 또는 닿으면, 스로틀 통로들 각각을 위해 0% 로부터 100% 로의 횡단면적의 (비약적인) 변화가 발생한다. 이때, 알아볼 수 있는 바와 같이, 그 밖에, 전체 스로틀 통로들이 일치하는 횡단면을 가질 필요가 전혀 없다. 즉, 예컨대 열려 있는 제 1 스로틀 통로는 열려 있는 제 2 스로틀 통로 등등보다 작은 횡단면을 가질 수 있다.

구조적 비용과 관련하여 특히 유리한 본 발명의 바람직한 제 1 개선형태에 따르면, 상기 두 밸브 피스톤은 각각 상기 제어로드 위에 부착된 피스톤 구조의 부품이며, 상기 피스톤 구조는 게다가 적어도 하나의 스로틀 통로를 - 스로틀 슬라이드에 추가하여 - 한정하는 원통형 부착물을 포함한다. 이때, 상기 스로틀 슬라이드들은 특히 슬리브 모양으로 형성되어 있을 수 있으며, 그리고 해당 피스톤 구조의 각각 할당된 상기 부착물 위에 세로방향으로 슬라이딩 가능하게 안내되어 있을 수 있다. 이때, 또다시 바람직한 개선형태에서, 각각 상기 적어도 하나의 스로틀 통로는 - 밸브 피스톤도 포함하는 - 상기 피스톤 구조의 상기 각각의 부착물 안에 설계된 그루브를 포함할 수 있으며, 이때 상기 제어로드의 축방향에 있어서 방사상 깊이 및/또는 원주방향으로 측정된 상기 그루브의 폭이 변한다. 할당된 상기 밸브 피스톤과 관련된 상기 스로틀 슬라이드의 상대적인 위치를 통한 횡단면 변화의 이러한 방식으로 달성 가능한 프로파일을 통하여, 스로틀링 효과의 특성이 맞춰질 수 있다.

상기 두 스로틀 슬라이드에게의 압축공기 흐름의 가능한 한 균일한 흐름 동적 작용과 관련하여, 본 발명의 다른 바람직한 개선형태에 따르면, 어쨌든 상기 스로틀 슬라이드들이 상기 설명된 의미에서 슬리브 모양으로 설계되어 있을 경우에는, 각각 적어도 2개 이상의 스로틀 통로가 제공되어 있으면 바람직하며, 상기 스로틀 통로들은 균일하게 축 둘레에 배치되어 있다; 왜냐하면 이러한 방식으로, 상기 스로틀 슬라이드가 기울어지는 위험이 감소되기 때문이다.

본 발명의 다른 바람직한 개선형태에 따르면, 상기 할당된 밸브 피스톤에 (또는 고정식으로 상기 제어로드와 커플링된 그 밖의 부품에) 지지되는 예비인장 스프링은 각각 상기 두 스로틀 슬라이드에 작용한다. 이러한 예비인장 스프링을 이용해, 특히 상기 스로틀 슬라이드는, - 각각 할당된 밸브시트와 상호 작용하는 폐쇄 모서리를 통하여 - 상기 밸브시트에 대해 상대적인 상기 스로틀 슬라이드의 밀봉이 수행되는 위치에서 예비인장된다. 상기 출력유닛에 대한 상기 제어로드의 상응하는 상대적 위치를 근거로 상기 밸브스풀과 상기 밸브시트 사이의 밸브 배열체의 해당 쪽에서 관통하여 들어가는 압축공기는 상기 밸브시트에서의 상기 스로틀 슬라이드-폐쇄 모서리의 밀봉적인 밀착을 통해, 본 발명에 따라 제공되어 있는, 위에서 설명된, 변화 가능한 횡단면적을 가진 스로틀 통로를 통해 신뢰성 있게 강제로 밀어넣어지며, 즉 상기 스로틀 통로를 우회하는 것이 저지되거나 또는 크게 제한된다. 이와 관련하여, 개념“폐쇄 모서리”는, 상기 폐쇄 모서리가 밸브시트에 밀착하면, 그곳에서 (기술적으로 전적으로 가능한) 완전한 밀봉이 수행된다는 것만으로 이해되어서는 안 된다는 것을 참조하도록 한다. 오히려, 본 발명의 범위에서, 스로틀 슬라이드-폐쇄 모서리와 밸브시트 사이의 (단지) 광범위한 밀봉이 고려될 수 있다. 특히 의도적인 누출 (예컨대 정의된 노치를 이용하여) 이 제공되어 있음으로써 이러한 단지 광범위한 밀봉은, 각각 압축공기로 가압된 상기 공압 작업챔버의, 상기 스로틀 통로에 의해 좌우되는 기본적인 공급을 보장하기 위해 심지어 의도적으로 추구될 수 있다.

본 발명의 또다시 다른 바람직한 개선형태에 따르면, 상기 두 밸브시트는 각각 고정식으로 바로 상기 출력유닛에 배치되어 있다. 특히 바람직하게는, 상기 두 밸브시트 사이에 스페이서 슬리브가 있다. 이때, 양쪽으로 상기 밸브시트들에 의해 한정된 압축공기 챔버는 항상 압축공기 유입부와 연결되어 있을 수 있다. 방사상으로 안쪽으로, 상기 압축공기 챔버는 특히 바람직하게는 두 밸브스풀에 의해 한정되어 있으며, 따라서 이것들은 특히 바람직하게는 서로 상대적으로 밀봉되어 있다. 구조적 관점에서 상기 두 밸브스풀은 특히 플라스틱으로 구성될 수 있으며, 이때 상기 두 밸브스풀 중 하나에는 엘라스토머로 구성된 시일이 배치되어 있을 수 있고, 상기 시일은 다른 밸브스풀의 할당된 원통형 밀봉면 위에 슬라이딩하며 밀봉적으로 안내되어 있다. 상기 두 밸브스풀은, 설명한 바와 같이, 상기 제어로드에 대해 상대적으로 그리고 상기 출력유닛에 대해 상대적으로 슬라이딩 가능하다. 이때, 구조적 관점에서, 상기 밸브스풀들이 바로 상기 제어로드 위에 세로방향으로 슬라이딩 가능하게 안내되어 있으면 특히 유리하다.

본 발명의 또다시 다른 바람직한 개선형태는, 상기 두 밸브스풀 사이에서 압축 스프링 배열체가 작용한다는 점에 의해 탁월함을 나타내며, 상기 압축 스프링 배열체는 상기 밸브스풀들을 각각 할당된 밸브시트에 대해 예비인장시킨다. 이때, 한 밸브스풀 또는 다른 밸브스풀을 할당된 밸브시트로부터 들어올림은 - 중립적인 위치로부터 상기 출력유닛에 대해 상대적인 상기 제어로드의 변위에 따라 -, 특히 (할당된 밸브 피스톤도 포함하는) 피스톤 유닛에 배치되어 있을 수 있으며 상기 제어로드와 커플링된 해당 밀봉 모서리를 통해 수행되며, 그러면 이때 상기 해당 밀봉 모서리는 밀봉적으로 상기 할당된 밸브스풀에 밀착하고, 따라서 상응하여 열려 있는 밸브를 관통하여 - 상기 밸브시트와 상기 밸브스풀 사이의 - 들어가는 압축공기는 강제적으로 적어도 하나의 스로틀 통로에게 공급된다.

본 발명의 또다시 다른 바람직한 개선형태에 따르면, 상기 밸브 피스톤들 각각은 제어챔버를 한정하며, 상기 제어챔버는, 상기 출력유닛 (3) 안에 배치되며 상기 출력유닛 (3) 안으로 개구되는 통로 (60) 를 통하여, 할당된 상기 공압 작업챔버와 소통하고, 그리고 할당된 상기 밸브스풀로부터 들어 올려진 상기 밸브 피스톤의 밀봉 모서리에 있어서, 상기 제어로드 안에 제공된 배기 통로를 통하여 통기부와 소통한다. 상기 제어로드와 상기 출력유닛 상호간의 안정적인 중립적 위치와 관련하여, 이 위치에서 밸브 배열체의 양쪽에 각각 (피스톤 유닛의) 밀봉 모서리가 상기 밸브스풀로부터 들어 올려져 있으며, 따라서 상기 두 제어챔버는 상기 통기부에 이어져 있고, 이를 통해 상기 두 공압 작업챔버도 무압 상태에 있다.

본 발명의 특히 바람직한 개선형태에서, 상기 작업 피스톤의 외부 둘레에는, 상기 압축공기 유입부와 항상 연결되어 있는, 상기 하우징에 의해 한정된 환형 챔버가 형성되어 있으며, 상기 환형 챔버는 상기 출력유닛 안에 설계된 압축공기 통로를 통하여, 위에서 이미 언급된 압축공기 챔버와 항상 연결되어 있다. 이러한 방식으로, 상기 고정식 하우징과, 이것에 대해 상대적으로 움직일 수 있는 상기 출력유닛 사이의 신뢰성 있는 압축공기 연결, 및 상응하여 상기 밸브 배열체의 신뢰성 있는 압축공기 공급이 수행된다.

상기 출력유닛을 하나의 부분으로 구성하는 것이 기술적으로 가능할지라도, 구조적 관점에서 상기 출력유닛이 다수의 부분으로 구성되어 있고, 연결 피스, 캐리어 및 클램핑 관을 포함하면 특히 바람직하며, 이때 작업 피스톤은 상기 클램핑 관과 상기 캐리어 사이에 클램핑되어 있다. 상기 출력유닛의 상기 다수의 부분으로 이루어진 구성은 특히 유리한 방식으로 상기 출력유닛 안으로의 밸브 배열체 및 시프팅력 보조 장치의 그 밖의 구성요소들의 통합을 가능하게 한다. 이때, 제어로드는 특히 변속기에 대한 본래의 출력부를 의미하는 상기 연결 피스 안에 안내되어 있을 수 있고, 보다 정확히 말하면 시프팅력 보조 장치 안으로의 입력부와 시프팅력 보조 장치 밖으로의 출력부가 동일한 쪽에 배치되어 있는 지 또는 다양한 쪽들에 배치되어 있는 지의 여부에 따라 안내되어 있다.

본 발명의 또다시 다른 바람직한 구조적 개선형태에서, 상기 제어로드와 상기 출력유닛 사이에는 센터링 스프링 배열체가 작용한다. 상기 센터링 스프링 배열체는 상기 출력유닛에 대해 상대적인 상기 제어로드의 중립적인 위치를 정해 준다. 또한, 상기 센터링 스프링 배열체를 통하여, 운전자에 의해 시프트 레버에 가해진 힘이 상기 시프트 레버와 기계적으로 커플링된 상기 제어로드로부터 상기 센터링 스프링 배열체를 거쳐 상기 출력유닛으로 전달되도록, 상기 제어로드와 상기 출력유닛과의 - 스프링력에 비례하여 - 탄성적으로 휘기 쉬운 커플링이 수행된다. 그러므로, 상기 출력유닛에서 제공된 시프팅력은 2개의 부분으로 이루어지며, 즉 한편으로는 운전자에 의해 시프트 레버에 가해진 힘과 다른 한편으로는 가압된 공압 작업챔버 안에 발생된 공압력으로 이루어진다. 이때, 상기 센터링 스프링 배열체는 기계적 스톱들을 포함할 수 있으며, 상기 스톱들은 상기 제어로드와 상기 출력유닛 사이에서, 이 두 부품의 미리 정해져 있는 최대 변위에 있어서 작용하고, 그리고 - 상기 제어로드와 상기 출력유닛의 직접적인 기계적 커플링을 통해 - 시프트 레버를 통한 변속기의 순전히 기계적인 작동을 허용한다.

또다시 다른 특히 바람직한 구조적 개선형태에 따르면, 상기 하우징은 하우징 블록, 프로파일드 관 및 폐쇄 커버를 포함하며, 이때 상기 출력유닛은 상기 폐쇄 커버에서 안내되어 있다. 이때, 상기 폐쇄 커버 안으로 특히 통기부가 통합되어 있을 수 있다; 그리고 압축공기 유입부는 특히 상기 프로파일드 관 안에 설계되어 있을 수 있고, 그의 원통형 내부구멍 안에는 상기 출력유닛의 작업 피스톤이 밀봉적으로 안내되어 있다.

마지막으로, 본 발명에 따른 시프팅력 보조 장치는, 상기 하우징에 대해 상대적인 상기 출력유닛 또는 상기 제어유닛의 정확한 위치들을 상응하는 디텐트 메커니즘 (detent mechanism) 을 통해 고정시키기 위해, 상기 하우징과 상기 출력유닛 사이에 및/또는 상기 하우징과 상기 제어유닛 사이에 작용하는 디텐트를 구비할 수 있다. 이때, 이러한 디텐트는 특히 공명 효과를 저지하는데 또는 적어도 감소시키는데 기여할 수도 있다.

이하, 본 발명은 도면에 도시되어 있는 바람직한 실시예를 근거로 상세히 설명된다.

도 1 은 본 발명에 따라 설계된 공압식 시프팅력 보조 장치의 본 발명과 관련된 영역의 세로방향 단면,
도 2 는 도 1 에 따른 시프팅력 보조 장치에 본질적으로 상응하는, 그리고 그에 대해 단지 개별적인 내용들에 있어서만 변경되어 있는 시프팅력 보조 장치의 밸브 배열체의 영역을 확대시킨 도면,
도 3 은 도 2 에 도시되어 있는 밸브 배열체의 부분 영역을 다시 한 번 확대시킨 도면을 나타낸다.

도면에 도시되어 있는 시프팅력 보조 장치는 3개의 1차 기능유닛들, 즉 하우징 구조체 (1), 입력유닛 (2), 및 이것을 둘러싸는 출력유닛 (3) 을 구비한다. 입력유닛 (2) 과 출력유닛 (3) 은 축 (4) 을 따라 서로 상대적으로 그리고 하우징 구조 (1) 에 대해 상대적으로 슬라이딩 가능하다.

하우징 구조 (1) 는 본질적으로 3개의 구성요소, 즉 하우징 블록 (5), 프로파일드 관 (6) 및 폐쇄 커버 (7) 로 구성되어 있다. 이때, 프로파일드 관 (6) 은 밀봉적으로 하우징 블록 (5) 과 폐쇄 커버 (7) 사이에 수용되어 있으며, 이를 위해 실링링 (8) 들은 양쪽에서 단부면에서 프로파일드 관 (6) 을 누른다.

출력유닛 (3) 은, 본질적으로 연결 피스 (9), 캐리어 (10), 클램핑 관 (11) 및 작업 피스톤 (12) 으로 조립되어 있음으로써 마찬가지로 다수의 부분으로 구성되어 있다. 이때, 연결 피스 (9) 는 변속기의 시프트 레일 입력부와 커플링될 수 있는 본래의 출력부를 의미한다. 캐리어 (10) 는 연결 피스 (9) 위에 나사결합되어 있다. 그리고, 다른 한편으로는 캐리어 (10) 위에 클램핑 관 (11) 이 나사결합되어 있으며, 이때 작업 피스톤 (12) 은 클램핑 관 (11) 과 캐리어 (10) 사이에 클램핑되어 있다. 이때, 작업 피스톤 (12) 은 프로파일드 관 (6) 의 원통형 내부구멍 (13) 안에 안내되어 있으며, 그리고 2개의 공압 작업챔버 (14, 15) 를 정의한다. 단부쪽 작업챔버 (14) 를 밀봉하기 위해, 클램핑 관 (11) 은 폐쇄 커버 (7) 의 원통형 부착물 (16) 안에 밀봉적으로 슬라이딩 가능하게 안내되어 있다.

입력유닛 (2) 은 본질적으로, 시프트 레버와 커플링될 수 있는, 그리고 이로써 시프팅력 보조 장치의 본래의 입력부를 의미하는 제어로드 (17) 와, 고정식으로 상기 제어로드와 커플링된 2 개의 피스톤 구조 (18, 19) 로 구성된다. 이때, 두 피스톤 구조 (18, 19) 각각은 밸브 피스톤 (20 또는 21) 을 포함하며, 상기 밸브 피스톤은 할당된 제어챔버 (22) 를 한정하기 위해 출력유닛 (3) 의 원통형 구멍 안에 밀봉적으로 슬라이딩 가능하게 안내되어 있고, 즉 단부쪽 밸브 피스톤 (20) 은 클램핑 관 (11) 안에 안내되어 있으며, 다른 밸브 피스톤 (21) 은 캐리어 (10) 안에 안내되어 있다.

이때, 두 피스톤 구조 (18, 19) 는 밸브 배열체 (23) 의 기능적 구성요소를 형성하며 (도 2 참조), 상기 밸브 배열체는 기능적으로는 제어로드 (17) 와 출력유닛 (3) 사이에, 압축공기의 유동 경로 상에서 하우징 구조 (1) 에, 즉 프로파일드 관 (6) 에 배치된 압축공기 유입부 (24) 와 두 공압 작업챔버 (14, 15) 사이에 제공되어 있고, 그리고 압축공기를 이용한 두 공압 작업챔버 (14, 15) 의 상응하는 가압을 통해 제어로드 (17) 에 대한 출력유닛 (3) 의 공압식 추종제어를 초래한다. 이때, 밸브 배열체 (23) 는 구체적으로 하기에서 설명하는 바와 같이 구성되어 있다:

출력유닛 (3) 안에는, 즉 캐리어 (10) 안에는, 스페이서 슬리브 (25) 에 의해 정의된 그리고 유지된, 미리 정해져 있는 서로간의 간격을 두고 2개의 밸브시트 (26, 27) 가 고정식으로 수용되어 있다. 이때, 위치 고정은 한편으로는 오프셋부 (28) 를 이용해, 그리고 다른 한편으로는 리테이닝 링 (29) 을 이용해 수행된다. 두 밸브시트 (26, 27) 사이의 공간 안에는 2개의 밸브스풀 (30, 31) 이 수용되어 있으며, 상기 밸브스풀들 둘 다 제어로드 (17) 위에 슬라이딩 가능하게 안내되어 있고, 그리고 서로에 대해 밀봉되어 있다. 밀봉을 목적으로 엘라스토머 밀봉요소 (32) 는 밸브스풀 (30) 과 연결되어 있으며, 상기 밀봉요소는 방사상 고리 모양의 밀봉 모서리 (33) 를 구비하고, 상기 밀봉 모서리는 다른 밸브스풀 (31) 의 원통형 밀봉면 (34) 위에서 밀봉적으로 슬라이딩한다. 이 이외에, 두 밸브스풀 (30, 31) 은 정면쪽에 마찬가지로 엘라스토머 밀봉면 (35 또는 36) 을 구비하며, 상기 밀봉면은 각각 할당된 밸브시트 (26 또는 27) 의 밀봉 모서리 (37) 와 상호 작용한다. 두 밸브스풀 (30, 31) 사이에 배치된 압축 스프링 배열체 (38) 를 이용해, 두 밸브스풀 (30, 31) 은 각각 할당된 밸브시트 (26 또는 27) 에 대해 예비인장된다.

각각 실링링 (39) 과 리테이닝 링 (40) 사이에서 제어로드 (17) 위에 고정된 두 피스톤 구조 (18 또는 19) 는 각각, 출력유닛 (3) 에서 밀봉적으로 슬라이딩하는 실링링 (41) 을 구비하는 본래의 밸브 피스톤 (20 또는 21) 이외에 원통형 부착물 (42) 을 포함한다. 이것에는 각각 정면쪽에 고리 모양의 밀봉 모서리 (43) 가 설계되어 있으며, 상기 밀봉 모서리는 각각 할당된 밸브스풀 (30 또는 31) 과 상호 작용할 수 있는데, 왜냐하면 이것을 해당 밸브시트 (26 또는 27) 로부터 들어 올리기 위해서이다. 이를 위해, 고리 모양의 밀봉 모서리 (43) 는 각각 방사상으로, 할당된 밸브시트 (26 또는 27) 의 내부에서, 해당 밸브스풀 (30 또는 31) 의 엘라스토머 밀봉면 (35 또는 36) 과 마주하고 있다. 도면에 도시되어 있는 중립적인 위치에 있어서, 고리 모양의 두 밀봉 모서리 (43) 는 물론 밸브스풀들 (30 또는 31) 에 대해 각각 미리 정해져 있는 간격을 유지하며, 따라서 각각 해당 밀봉 모서리 (43) 와, 할당된 밸브스풀 (30 또는 31) 사이에는 환형 틈새 (44) 가 존재하고, 상기 환형 틈새는 개별적인 방사상 구멍 (46) 과 제어로드 (17) 안의 하나의 공통의 축방향 구멍 (47) 을 포함하는 배기 통로 (45) 를 통하여, 단부쪽에서 하우징 구조 (1) 에, 즉 폐쇄 커버 (8) 에 배치된 통기부 (48) 와 소통한다.

이 이외에, 두 피스톤 구조 (18 또는 19) 에는, 즉 상기 피스톤 구조들의 원통형 부착물 (42) 들에는, 각각 균일하게 축 둘레로 분배되어 배치된 3개의 스로틀 통로 (49) 가 설계되어 있다. 이때, 스로틀 통로 (49) 들은 각각 피스톤 구조 (18 또는 19) 의 각각의 부착물 (42) 안에 설계된 그루브 (50) 를 통해 형성되어 있으며, 상기 그루브의 방사상 깊이는 제어로드 (17) 의 축방향에 있어서 변하고, 즉 각각의 밸브 피스톤 (20 또는 21) 을 향한 방향으로 증가한다. 이 이외에, 각각의 피스톤 구조 (18 또는 19) 의 원통형 부착물 (42) 위에는 각각 슬리브 모양으로 설계된 스로틀 슬라이드 (51) 가 세로방향으로 슬라이딩 가능하게 안내되어 있다. 이때, 상기 스로틀 슬라이드는 각각 할당된 밸브 피스톤 (20 또는 21) 에 지지되는 예비인장 스프링 (52) 을 이용해, 스톱 (stop) 을 형성하는 리테이닝 링 (53) 의 방향으로 축방향으로 예비인장된다. 스로틀 슬라이드 (51) 는 상기 의미에서 각각, 할당된 스로틀 통로 (49) 를 위한 경계를 의미하는데, 왜냐하면 밸브 피스톤 (20 또는 21) 앞에 놓여 있는 제어챔버 (55) 의 부분 (54) 과 해당 밸브시트 (26 또는 27) 에 이웃하여 놓여 있는 제어챔버 (55) 의 부분 (56) 사이의 흐름경로는 결정적으로 각각의 스로틀 슬라이드 (51) 의 몸통부 (57) 와, 할당된 피스톤 구조 (18 또는 19) 의 부착물 (42) 안에 형성된 그루브 (50) 의 상호 작용을 통해 정의되기 때문이다. 이때, 해당 흐름경로의 가장 좁은 횡단면, 그리고 이로써 상기 스로틀 통로 안에서 효과적인 스로틀링 효과는 결정적으로, 할당된 피스톤 구조 (18 또는 19) 에 대해 상대적인 스로틀 슬라이드 (51) 가 차지하는 위치에 의해 좌우된다.

스로틀 슬라이드 (51) 는 각각 정면쪽에, 각각 할당된 밸브시트 (26 또는 27) 와 상호 작용하는 폐쇄 모서리 (58) 를 구비한다. 제어로드 (17) 가 출력유닛 (3) 에 대해 상대적으로 이동되면, 피스톤 구조들 중 하나 (18 또는 19) 의 밀봉 모서리 (43) 는 할당된 밸브스풀 (30 또는 31) 의 밀봉면 (35 또는 36) 에서 밀봉하며, 그리고 상기 밸브스풀을 제어로드 (17) 의 계속되는 운동시, 할당된 밸브시트 (26 또는 27) 로부터 들어 올린다. 이를 통해, 두 밸브시트 (26, 27) 사이에 배치된, 방사상으로 안쪽에서 두 밸브스풀 (30, 32) 에 의해 한정된 압축공기 챔버 (59) 는 해당 밸브시트 (26 또는 27) 에 이웃한 제어챔버 (55) 의 부분 (56) 과 연결된다. 동시에 해당 스로틀 슬라이드 (51) 의 폐쇄 모서리 (58) 가 밸브시트 (26 또는 27) 에 부딪침으로써, 제어로드 (17) 의 해당 운동에 있어서 스로틀 슬라이드 (51) 는 (예비인장 스프링 (52) 의 힘에 맞서) 피스톤 구조 (18 또는 19) 에 대해 상대적으로 이동되고, 따라서 스로틀 통로 (49) 가 (계속) 열린다. 이와는 달리, 밸브 유닛 (23) 의 마주하고 있는 쪽에서, 제어챔버 (55) 는 배기 통로 (45) 와 연결되어 있다.

두 제어챔버 (55) 각각은, 상기 출력유닛 (3) 안에 배치되며 상기 출력유닛 (3) 안으로 개구되는 통로 (60) 를 통하여, 할당된 공압 작업챔버 (14 또는 15) 와 항상 소통한다. 이 이외에, 압축공기 챔버 (59) 는 항상 압축공기 유입부 (24) 와 연결되어 있다. 이를 위해, 작업 피스톤 (12) 의 외부 둘레에는, 압축공기 유입부 (24) 와 연결되어 있는, 하우징 구조 (1) 의 프로파일드 관 (6) 에 의해 한정된 환형 챔버 (61) 가 형성되어 있으며, 상기 환형 챔버는 출력유닛 (3) 안에 설계된 압축공기 통로 (62) 및 스페이서 슬리브 (25) 안에 설계된 관통부 (63) 를 통하여 항상 압축공기 챔버 (59) 와 연결되어 있다.

제어로드 (17) 와 출력유닛 (3) 사이에는 센터링 스프링 배열체 (64) 가 작용하며, 상기 센터링 스프링 배열체는 이 두 부품의 서로 상대적인 중립적인 위치를 정해 주고, 상기 위치에서, 위에서 설명한 바와 같이, 두 공압 작업챔버 (14, 15) 는 통기부 (48) 와 소통한다.

Claims (18)

1. 기어박스를 위한 공압식 시프팅력 보조 장치로서,
   상기 공압식 시프팅력 보조 장치는 압축공기 유입부 (24) 와 통기부 (48) 를 구비하는 하우징 구조 (1) 와, 상기 하우징 구조의 축 (4) 을 따라 슬라이딩 가능한 입력측 제어로드 (17) 와, 상기 제어로드를 둘러싸는, 상기 제어로드에 대해 평행으로 슬라이딩 가능한 출력유닛 (3) 을 포함하며,
   상기 출력유닛은 상기 하우징 구조 안에 밀봉적으로 안내된, 2개의 공압 작업챔버 (14, 15) 를 규정하는 작업 피스톤 (12) 을 포함하고,
   기능적으로 상기 제어로드와 상기 출력유닛 사이에, 그리고 압축공기의 유동 경로 상에서 상기 압축공기 유입부와 공압 작업챔버들 사이에 밸브 배열체 (23) 가 제공되어 있으며,
   상기 밸브 배열체는 두개의 상기 공압 작업챔버에 적절히 작용함으로써 상기 제어로드에 대한 상기 출력유닛의 공압식 추종제어를 초래하고, 그리고 상기 제어로드와 커플링된, 상기 출력유닛에서 밀봉적으로 슬라이딩 가능하게 안내된 2개의 밸브 피스톤 (20, 21) 과, 각각 상기 제어로드에 대해 그리고 상기 출력유닛에 대해 상대적으로 세로방향으로 슬라이딩 가능하게 안내된 밸브스풀 (30, 31) 과 상호 작용하며 상기 제어로드와 커플링된 2개의 고리 모양의 밀봉 모서리 (43) 를 포함하며,
   두개의 상기 밸브스풀 각각은 게다가 상기 출력유닛에게 할당된 밸브시트 (26, 27) 와 상호 작용하고, 그리고 적어도 하나의 밸브 피스톤에게는, 상기 밸브 피스톤에 대해 상대적으로 슬라이딩 가능한 하나의 스로틀 슬라이드 (51) 가 할당되어 있으며, 상기 스로틀 슬라이드는 할당된 상기 밸브시트와 상호 작용하는 폐쇄 모서리 (58) 를 구비하고, 그리고 적어도 하나의 스로틀 통로 (49) 를 한정하며, 상기 스로틀 통로의 횡단면적은 할당된 상기 밸브 피스톤과 관련된 상기 스로틀 슬라이드의 상대적인 위치에 의해 좌우되는 공압식 시프팅력 보조 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 피스톤들 (20, 21) 은 고정식으로 상기 제어로드 (17) 와 커플링되어 있는 것을 특징으로 하는 공압식 시프팅력 보조 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 피스톤들 (20, 21) 은 상기 제어로드 (17) 와 그의 축방향으로 슬라이딩 가능하게 커플링되어 있는 것을 특징으로 하는 공압식 시프팅력 보조 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 고리 모양의 밀봉 모서리 (43) 들은 고정식으로 상기 제어로드 (17) 와 커플링되어 있는 것을 특징으로 하는 공압식 시프팅력 보조 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 고리 모양의 밀봉 모서리 (43) 들은 상기 제어로드 (17) 와 그의 축방향으로 슬라이딩 가능하게 커플링되어 있는 것을 특징으로 하는 공압식 시프팅력 보조 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 스로틀 통로 (49) 는 그의 축방향 연장부에 걸친 그의 횡단면적의 선형 변화의 의미에서의 선형 특성을 구비하는 것을 특징으로 하는 공압식 시프팅력 보조 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 스로틀 통로 (49) 는 그의 축방향 연장부에 걸친 그의 횡단면적의 점진적 증가의 의미에서의 점진적 특성을 구비하는 것을 특징으로 하는 공압식 시프팅력 보조 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 스로틀 통로 (49) 는 그의 축방향 연장부에 걸친 그의 횡단면적의 누감적(累減的) 증가의 의미에서의 누감적(累減的) 특성을 구비하는 것을 특징으로 하는 공압식 시프팅력 보조 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 피스톤들 (20, 21) 은 각각 피스톤 구조 (18, 19) 의 부품이며, 상기 피스톤 구조는 게다가 적어도 하나의 스로틀 통로 (49) 를 한정하는 원통형 부착물 (42) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 시프팅력 보조 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 스로틀 슬라이드 (51) 는 슬리브 모양으로 형성되어 있으며, 그리고 상기 피스톤 구조 (18, 19) 의 할당된 부착물 (42) 위에 세로방향으로 슬라이딩 가능하게 안내되어 있는 것을 특징으로 하는 공압식 시프팅력 보조 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스로틀 통로 (49) 는 상기 피스톤 구조 (18, 19) 의 상기 각각의 부착물 (42) 안에 설계된 그루브 (50) 를 포함하며, 이때 제어로드 (17) 의 축방향에 있어서, 상기 그루브의 방사상 깊이 및 원주방향으로 측정된 폭 중 하나 이상이 변하는 것을 특징으로 하는 공압식 시프팅력 보조 장치.
12. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각 적어도 2개의 스로틀 통로 (49) 가 제공되어 있으며, 상기 스로틀 통로들은 제어로드 (17) 의 축 (4) 둘레에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 공압식 시프팅력 보조 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 스로틀 통로 (49) 들은 여러 가지 축방향 연장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 공압식 시프팅력 보조 장치.
14. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 할당된 상기 밸브 피스톤 (20, 21) 에 지지되는 예비인장 스프링 (52) 은 각각 두개의 상기 스로틀 슬라이드 (51) 에 작용하는 것을 특징으로 하는 공압식 시프팅력 보조 장치.
15. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 피스톤들 (20, 21) 각각은 제어챔버 (55) 를 한정하며, 상기 제어챔버는, 상기 출력유닛 (3) 안에 배치되며 상기 출력유닛 (3) 안으로 개구되는 통로 (60) 를 통하여, 할당된 상기 공압 작업챔버 (14, 15) 와 소통하고, 그리고 할당된 상기 밸브스풀 (30, 31) 로부터 들어 올려진 밀봉 모서리 (43) 에 있어서, 상기 제어로드 (17) 안에 제공된 배기 통로 (45) 를 통하여 통기부 (48) 와 소통하는 것을 특징으로 하는 공압식 시프팅력 보조 장치.
16. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력유닛 (3) 안에 두개의 상기 밸브시트 (26, 27) 사이에 배치된 압축공기 챔버 (59) 는 항상 상기 압축공기 유입부 (24) 와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 공압식 시프팅력 보조 장치.
17. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스로틀 슬라이드 (51) 들의 상기 폐쇄 모서리 (closing edge, 58) 들은, 각각 할당된 상기 밸브시트 (26, 27) 에 대하여 완전히 밀봉하도록 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 공압식 시프팅력 보조 장치.
18. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스로틀 슬라이드 (51) 들의 상기 폐쇄 모서리 (58) 들은, 소정의 누출을 유지하면서, 각각 할당된 상기 밸브시트 (26, 27) 에 대하여 광범위하게 밀봉하도록 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 공압식 시프팅력 보조 장치.

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