KR20090007299A - 기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치 및방법 - Google Patents

기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치 및방법 Download PDF

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애릴드 선드크비스트
모르텐 버거 군네루드
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콩스베르그 오토모티브 에이에스
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Abstract

본 발명에 따른 장치(1)는 회동가능한 입력 샤프트(3) 및 레버 요소(11)를 통해서 서보 제어 장치(4)에 연결되는 기아 레버(도시되지 않음)를 포함한다. 이 장치(1)는 기아 선택 샤프트(2) 및 이 기아 선택 샤프트(2)를 기계적으로 움직이는 서보 수단(도시되지 않음)을 포함한다. 기아 선택 샤프트(2) 및 회동가능한 입력 샤프트(3)는 자신의 길이 방향을 축(8)으로 해서 회동하게 된다. 이 장치(1)는 감각적 피드백 수단(sensory feedback means)을 더 포함하며, 이 감각적 피드백 수단은 기아 변속 시에 기아 변속 레버의 움직임을 억제하는 가변력을 제공함으로써 기아 변속 레버의 상대적 위치를 조작자가 감각적으로 알 수 있게 한다. 이 감각적 피드백 수단은 기아 변속 레버와 서버 제어 장치(4) 간에 개재된 멈춤쇠 기구(10)를 포함한다. 이 멈춤쇠 기구(10)는 회동 가능한 입력 샤프트(3)에 부착된 움직일 수 있는 레버 요소(11)와, 압축 스프링(4) 및 볼 베어링(17)의 결합 형태로 된 인덱싱 요소(indexing element)(14)를 포함한다. 회동가능한 입력 샤프트(3) 측의 반대편의 레버 요소(11)의 단부에는 원호 형상으로 된 일련의 3 개의 멈춤쇠(12)가 형성되어 있다. 레버 요소(11)는 하부 핀 연결부(5)를 통해서 전달되는 회전력에 의해서 축(8)을 중심으로 피벗 운동을 한다. 이 회전력은 조작자가 기아 변속 레버를 움직임으로써 생성된다. 압축 스프링(15)에 의해서 볼 베어링(17)은 레버 요소(11)를 향하도록 압력을 받게 된다. 볼 베어링(17)은 멈춤쇠(12)에 대해서 슬라이딩될 수 있게 멈춤쇠(12)와 접촉하고 있으며 스냅 체결 방식으로 멈춤쇠(12) 내 에 수용되게 된다. 레버 요소(11)가 피벗 운동을 하면 입력 샤프트(3)도 축(8)을 중심으로 피벗 운동을 한다.

Description

기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CHANGING GEAR IN MECHANICAL GEARBOXES}
본 발명은 기계식 기아박스에서 기아를 바꾸는 장치 및 방법에 관한 것이며, 특히 기아 변속 장치의 조작자에게 감각적 피드백을 제공하는 분야에 관한 것이다.
종래 기술에서는 수동식 기아박스에서의 동기화 기구 및 시프트 포크(shift fork)와 같은 기아 변속 기구들은 수동 조작 시에 이들이 받게 되는 힘을 견디도록 구성된다. 수동식 기아박스 조작 시에, 차량의 운전자가 기아 레버를 조작할 시에 운전자가 사용하는 힘은 가령 기계식으로 또는 유압식으로 기아박스 내의 기아 변속 기구에 전달된다.
큰 모터 토크가 사용되는 화물차에서 기아박스는 이러한 큰 모터 토크를 견디어야 하고 이 때문에 기아를 변속할 시에 큰 힘이 필요하게 된다. 몇몇 경우에 기아를 변속하는데 필요한 힘이 너무 커서 운전자가 손쉽게 기어 레버를 조작하기 위해서 보조 시스템 또는 서보 시스템으로부터 보조적인 힘을 도움받을 필요가 있다. 이렇게 기아 변속이 손쉽게 되도록 하기 위해서 보조적인 힘을 제공하는 수많은 방식이 존재한다. 가령, DE 2223881은 이러한 보조적인 힘을 제공하는 보조 시스템 또는 서보 방식의 실례들을 개시하고 있다.
또한, 멈춤쇠(detent)가 구비된 서보 장치를 포함하는 기아 변속 시스템이 존재한다. 이 멈춤쇠는 서보 장치의 밖으로 나가는 샤프트, 즉 기아박스로 들어가는 샤프트에 대응하는 샤프트에 위치한다. 이 멈춤쇠는 기아박스와 시프트 레일이 서보 장치를 통해서 가령 중립 위치 또는 기아가 들어가 있는 위치에서 그대로 유지되도록 하게 한다. 이러한 타입의 어셈블리의 실례는 DE 19 839 850의 특허 명세서에 개시되어 있다.
이러한 기존의 서보 방식 보조형 기아 변속 시스템에서는 서보 장치를 사용하여 기아가 선택된다. 이 서보 장치는 차량 운전자가 기아 레버를 움직이면 개방되는 서버 밸브에 의해서 기동하게 된다. 한편, 운전자는 기아 레버의 움직임 정도를 정확하게 감지하는 능력이 부족할 수 있다. 따라서, 운전자가 기아 레버를 통해서 기아박스와 기아 변속 시스템의 위치를 정확하게 알 수 없게 될 수도 있다. 또한, 서보 밸브가 스프링 구성을 갖기 때문에 운전자 측에서는 이러한 스프링 구성으로 인한 느낌을 가질 수도 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같이 운전자가 기아 레버를 조작할 때에 느끼게 되는 감지 능력이 떨어지게 된다는 기존의 서보 방식 보조형 기아 변속 시스템의 문제점을 해결하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 제 1 측면에 따르면, 기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치가 제공되는데, 이 장치는 연결 어셈블리에 의해서 서보 제어 장치에 연결된 기아 변속 레버와, 변위 가능한 기아 선택 샤프트와, 상기 기아 변속 레버가 움직이면 상기 기아 선택 샤프트를 기계적으로 움직이는 서보 수단과, 상기 기아 변속 레버의 조작 시에 상기 기아 변속 레버의 위치와 관련된 가변력을 제공함으로써 상기 기아 변속 레버의 상대적 위치를 조작자가 알 수 있게 하는 움직임 억제 기구를 포함하는 감각적 피드백 수단(sensory feedback means)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 움직임 억제 기구의 가변력은 초기에는 기아의 움직임을 억제하며 상기 기아 변속 레버의 움직임을 촉진한다. 이로써, 상기 기어 변속 레버가 원하는 위치에 도달했음을 알리는 포지티브 피드백 기능이 상기 기아 변속 레버의 조작자에게 제공된다.
바람직하게는, 상기 움직임 억제 기구는 멈춤쇠 요소(detent element) 및 상기 멈춤쇠 요소를 향하도록 압력을 받게 되는 인덱싱 요소(indexing element)를 포함하고, 상기 멈춤쇠 요소와 상기 인덱싱 요소는 서로 간을 향해서 움직일 수 있고, 상기 인덱싱 요소는 상기 멈춤쇠 요소에 의해서 수용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 움직임 억제 기구는 상기 기아 변속 레버와 상기 서보 제어 장치 간에 개재된 적어도 하나의 멈춤쇠 기구를 포함하고, 상기 적어도 하나의 멈춤쇠 기구는 적어도 하나의 멈춤쇠가 형성된 변위 가능한 요소 및 상기 변위 가능한 요소를 향하도록 압력을 받게 되는 인덱싱 요소를 포함하며, 상기 인덱싱 요소는 탄성 구성 요소를 포함하고 상기 변위 가능한 요소에 대해서 슬라이딩될 수 있게 상기 변위 가능한 요소와 접촉하고 있으며 상기 적어도 하나의 멈춤쇠에 의해서 수용될 수 있다.
본 발명에 따른 기아 변속 장치는 차량 운전석의 기아 변속 레버를 서보 제어 장치로 들어가는 구동 샤프트에 연결하는 임의의 적합한 타입의 연결 어셈블리를 포함한다. 바람직하게는, 움직임 억제 기구는 기아 변속 레버와 서보 제어 장치 간의 연결 어셈블리 내부에 배치된다. 이 연결 어셈블리는 기아 변속 레버를 바람직하게는 공압식인 서보 제어 장치에 연결하는 기계식 연결부, 유압식 연결부, 전기적 연결부 또는 케이블 연결부일 수 있다. 바람직하게는, 기아 변속 레버를 서보 제어 장치에 연결하는 연결 어셈블리에는 서보 제어 장치로 들어가는 구동 샤프트 상에서 움직임 억제 기구가 설치될 수 있다. 연결 어셈블리는 서보 제어 장치로 들어가는 구동 샤프트를 포함한다.
서보 제어 장치는 바람직하게는 서보 수단을 위한 제어 밸브 기능을 하는 구성을 포함한다. 서보 제어 장치로 들어가는 구동 샤프트 상에 멈춤쇠들을 설치함으로써 기어 변속 레버의 조작자에게 제공되는 감각적 피드백이 개선될 수 있다. 앞에서 설명한 탄성 구성 요소로 인해서 발생하는 감각적 인지 능력 저하가 줄어들어서 운전자는 기아박스가 중립 위치에 있는지 아니면 기아 맞물림 위치에 있는지를 더 정확하게 감지할 수 있다. 이로써, 운전자의 기아박스 제어 능력이 향상되어서 편안하고 자연스러운 운전을 할 수 있게 된다.
본 발명의 제 1 측면의 제 1 실시예에서는, 상기 적어도 하나의 멈춤쇠 기구의 상기 변위 가능한 요소는 상기 인덱싱 요소에 대해서 직선 축 방향으로 변위 가능하다. 이러한 구성은 서보 제어 장치로 들어가며 축을 따라서 운동가능한 구동 샤프트 상에 멈춤쇠가 설치되어 있는 기어 변속 시스템에 적합하다. 이 멈춤쇠는 서보 제어 장치의 외부 중 업스트림 부분에 위치하지만 또한 서보 밸브 하우징 내부에도 위치할 수 있다.
본 발명의 제 1 측면의 제 2 실시예에서는, 상기 적어도 하나의 멈춤쇠 기구의 상기 변위 가능한 요소는 상기 서보 제어 장치로 들어가는 구성 요소의 축을 중심으로 해서 상기 인덱싱 요소에 대해서 피벗 운동을 한다. 이러한 구성은 서보 제어 장치 내의 서보 제어 밸브를 제어하도록 피벗 운동하는 레버 암 상에 맘춤쇠가 설치된 기아 변속 시스템에 적합하다. 또한, 이 실시예에서, 멈춤쇠 및 레버 암은 서보 하우징 내에 설치되거나 이와 달리 별도의 하우징 내에 설치될 수 있다.
위의 제 1 실시예든 제 2 실시예든 모든 실시예에서, 상기 움직임 억제 기구는 상술한 바와는 달리 인덱싱 요소를 포함하는 변위 가능한 요소 및 적어도 하나의 멈춤쇠가 형성된 고정 요소를 포함할 수 있으며, 상기 인덱싱 요소는 상기 고정 요소를 향하도록 압력을 받으며 상기 고정 요소의 멈춤쇠에 의해서 수용될 수 있으며, 상기 인덱싱 요소는 탄성 구성 요소를 포함하고 상기 고정 요소에 대해서 슬라이딩될 수 있게 상기 고정 요소와 접촉하고 있다.
일반적으로 멈춤쇠 기구를 별도의 하우징이 덮고 있어서 먼지, 습기 등과 같은 환경적 성분이 멈춤쇠 기구로 들어가는 것이 방지된다.
상술한 양 실시예들에서, 본 발명에 따른 장치는 서보 제어 장치로 들어가는 구동 샤프트와 연관된 제 1 멈춤쇠 기구의 멈춤쇠들에 의한 작용 효과 및 서보 제어 장치로부터 나가는 기아 선택 샤프트와 연관된 제 2 멈춤쇠 기구의 멈춤쇠들에 의한 작용 효과를 서로 조합하여 발휘한다. 상기 제 2 멈춤쇠 기구는 상술한 제 1 멈춤쇠 기구의 실시예들 중 임의의 어느 하나의 실시예와 동일한 구성을 가질 수 있다.
서보 제어 장치로부터 나가는 기아 선택 샤프트와 연관된 제 2 멈춤쇠 기구의 멈춤쇠들은 주로 기아박스가 원하는 위치에 유지되도록 보장하며, 서보 제어 장치로 들어가는 구동 샤프트와 연관된 제 1 멈춤쇠 기구의 멈춤쇠들은 주로 운전자가 기아박스의 상태를 정확하게 감지할 수 있도록 보장한다. 이러한 구성에 있어서, 서보 보조 능력을 조절하기 위해서 멈춤쇠들의 길이가 서로 상대적으로 설정될 수 있다. 가령, 서보 제어 장치로부터 나가는 기아 선택 샤프트가 제 2 멈춤쇠 기구의 멈춤쇠의 피크를 통과하기 이전에 서보 제어 장치로 들어오는 구동 샤프트가 제 1 멈춤쇠 기구의 멈춤쇠의 피크를 통과하도록 제 1 멈춤쇠 기구의 멈춤쇠들이 설계되면, 서보 보조 능력이 증가한다. 이와 반대로, 서보 제어 장치로 들어오는 구동 샤프트가 제 1 멈춤쇠 기구의 멈춤쇠의 피크를 통과하기 이전에 서보 제어 장치로부터 나가는 기아 선택 샤프트가 제 2 멈춤쇠 기구의 멈춤쇠의 피크를 통과하게 되면 서보 보조 능력은 감소한다.
또한, 서보 제어 장치로 들어가는 구동 샤프트와 연관된 상기 제 1 멈춤쇠 기구의 멈춤쇠들의 각각의 피크 간의 거리가 상기 서보 제어 장치로부터 나가는 기아 선택 샤프트와 연관된 상기 제 2 멈춤쇠 기구의 멈춤쇠들의 각각의 피크 간의 거리보다 클 수 있다. 이와 반대로, 서보 제어 장치로 들어가는 구동 샤프트와 연관된 상기 제 1 멈춤쇠 기구의 멈춤쇠들의 각각의 피크 간의 거리가 상기 서보 제어 장치로부터 나가는 기아 선택 샤프트와 연관된 상기 제 2 멈춤쇠 기구의 멈춤쇠들의 각각의 피크 간의 거리보다 작을 수 있다.
본 발명의 제 2 측면에 따르면, 서보 제어 장치에 연결된 기아 변속 레버와, 변위 가능한 기아 선택 샤프트와, 상기 기아 변속 레버가 움직이면 상기 기아 선택 샤프트를 기계적으로 움직이는 서보 수단을 포함하는, 기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치에 감각적 피드백 수단을 제공하는 방법이 제공되는데, 이 방법에서 상기 기아 변속 레버의 움직임을 억제하는 가변력을 제공함으로써 상기 기아 변속 레버의 상대적 위치를 조작자가 알 수 있게 하는 것을 포함한다.
바람직하게는, 상기 기아 변속 레버의 움직임을 억제하는 가변력은 상기 기아 변속 레버가 기아 중립 위치에서 기아가 변속 중인 위치로 움직임에 따라서 증가하고, 상기 기아 변속 레버가 기아가 변속 중인 위치에서 기아가 맞물리게 되는 위치로 움직임에 따라서 감소한다.
이하에서는, 본 발명의 2 개의 특정 실시예들이 첨부 도면을 참조하여 단지 예시적으로 기술될 것이다.
도 1은 피벗 운동을 하는 기아 선택 샤프트를 포함하는 기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치의 등각투영도,
도 2는 축 방향으로 운동하는 기아 선택 샤프트를 포함하는 기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치의 등각투영도,
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 도 1에 도시된 장치의 측면도로서 기아가 선택될 때의 장치의 동작을 설명하는 도면,
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 도 2에 도시된 장치의 측면도로서 기아가 선택될 때의 장치의 동작을 설명하는 도면.
도 1, 도 3a, 도 3b 및 도 3c에서는 기계식 기아박스(도시되지 않음)에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치(1)가 도시되어 있다. 이 장치(1)의 전반적인 구성 및 동작은 수동 조작형 기아박스에서 사용되는 공지된 타입의 서보 방식 보조형 기아 변속 시스템에 따른다. 이러한 장치에서 볼 조인트 탑재형 기아 변속 봉(a ball joint-mounted gear change rod)에 의해서 수동 기아 변속 레버의 움직임이 실제 기아 변속 수단으로 전달되며 이러한 타입의 장치는 US 4287784의 특허 명세서에 개시되어 있다. 이러한 장치는 기아 변속 레버의 움직임을 서보 제어 밸브로 전달하는 제 1 기계 장치 및 서보 장치의 도움으로 기아 선택 샤프트를 기계적으로 움직이는 제 2 기계 장치를 포함한다. 서보 제어 밸브는 기아 변속 레버의 움직임에 의해서 기동하여 서보 장치를 동작시킨다. 상기 제 1 기계 장치는 기아 변속 레버를 서보 제어 밸브로 연결하는 일련의 연결 기구 및 어셈블리를 포함한다. 상기 제 2 기계 장치는 피벗 운동을 할 수 있는 기아 선택 샤프트를 포함하고 서보 구동 레버에 의해서 자신의 길이 방향의 축을 중심으로 해서 피벗 운동을 할 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 장치(1)는 회동가능한 입력 샤프트(3) 및 레버 요소(11)를 통해서 서보 제어 장치(4)에 연결되는 기아 레버(도시되지 않음)를 포함한다. 이 장치(1)는 기아 선택 샤프트(2) 및 이 기아 선택 샤프트(2)를 기계적으로 움직이는 서보 수단(도시되지 않음)을 포함한다. 기아 선택 샤프트(2) 및 회동가능한 입력 샤프트(3)는 자신의 길이 방향을 축(8)으로 해서 회동하게 된다.
장치(1)는 움직임 억제 기구를 포함하는 감각적 피드백 수단을 더 포함하며, 이 감각적 피드백 수단은 기아 변속 시에 기아 변속 레버의 움직임을 억제하는 가변력을 제공함으로써 기아 변속 레버의 상대적 위치를 조작자가 감각적으로 알 수 있게 한다. 이 움직임 억제 기구는 기아 변속 레버와 서버 제어 장치(4) 간에 개재된 멈춤쇠 기구(10)를 포함한다. 이 멈춤쇠 기구(10)는 회동 가능한 입력 샤프트(3)에 부착된 움직일 수 있는 레버 요소(11)와, 압축 스프링(4) 및 볼 베어링(17)의 결합 형태로 된 인덱싱 요소(indexing element)(14)를 포함한다. 이 인덱싱 요소(14)는 적합한 하우징(도시되지 않음) 내에서 유지된다. 회동가능한 입력 샤프트(3) 측의 반대편의 레버 요소(11)의 단부에는 원호 형상으로 된 일련의 3 개의 멈춤쇠(12)가 형성되어 있다. 레버 요소(11)는 하부 핀 연결부(5)를 통해서 전달되는 회전력에 의해서 축(8)을 중심으로 피벗 운동을 한다. 이 회전력은 조작자가 기아 변속 레버를 움직임으로써 생성된다. 압축 스프링(15)에 의해서 볼 베어링(17)은 레버 요소(11)를 향하도록 압력을 받게 된다. 볼 베어링(17)은 멈춤쇠(12)에 대해서 슬라이딩될 수 있게 멈춤쇠(12)와 접촉하고 있으며 스냅 체결 방식으로 멈춤쇠(12) 내에 수용되게 된다. 레버 요소(11)가 피벗 운동을 하면 입력 샤프트(3)도 축(8)을 중심으로 피벗 운동을 한다.
서보 수단은 슬라이딩 가능한 샤프트에 대해 동작하는 적어도 하나의 압력 전달 요소를 포함하는 동작 실린더로 구성된다. 이 서보 수단은 유압 매체 또는 공기압 매체에 의해서 동작될 수 있다. 슬라이딩 가능한 샤프트는 핀 연결부(18)를 통해서 샤프트(2) 측의 반대편인 레버(6)의 단부에 연결된다. 서보 수단에는 서보 제어 장치(4)로부터 연장된 2 개의 파이프(도시되지 않음)에 의해서 압력 인가 매체가 공급된다. 서보 제어 장치(4)는 입력 샤프트(3)의 회전 운동에 의해서 기동되는 밸브 기구를 포함한다.
제 2 멈춤쇠 기구(20)가 기아 선택 샤프트(2)에 부착된다. 이 제 2 멈춤쇠 기구(20)는 자신의 한쪽 단부가 출력 기아 선택 샤프트(2)에 부착되어 있는 움직임 가능한 레버 요소(21)와, 볼 베어링(24) 및 압축 스프링(26)의 결합 형태로 된 인덱싱 요소(22)를 포함한다. 압축 스프링(26)은 출력 기아 선택 샤프트(2) 측의 반대편인 레버 요소(21)의 단부의 내부에 내장된 실린더 내에 배치되어 있다. 고정된 고정 요소(28)에는 일련의 3 개의 멈춤쇠(30)가 형성되어 있다. 레버 요소(21)는 하부 핀 연결부(18)를 통해 전달된 회전력에 의해서 축(8)을 중심으로 피벗 운동을 한다. 이 회전력은 서보 수단으로부터 생성된 것이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c은 다양한 국면에서의 장치(1)의 동작을 도시하고 있다. 도 3a는 중립 위치에 있을 때의 장치(1)를 도시하고, 도 3b는 기아가 바뀌고 있는 상태에서의 장치(1)를 도시하고, 도 3c가 기아가 바뀌어서 맞물린 상태에서의 장치(1)를 도시한다. 장치(1)의 동작은 운전자가 원하는 기아를 선택하기 위해서 기아 변속 레버를 중립 위치로부터 움직이면 시작되며, 이렇게 기아 변속 레버가 움직이면 핀 연결부(5)에 대해서 화살표(32)의 방향으로 힘이 인가된다. 화살 표(32)의 방향으로 인가된 힘으로 인해서 레버 요소(11)는 축(8)을 중심으로 회동한다. 초기 중립 위치에서, 볼 베어링(17)은 중앙의 멈춤쇠(12) 내부에 위치하고 서보 제어 밸브는 폐쇄 상태로 있다. 레버 요소(11)가 화살표(32)의 방향으로 피벗 운동을 하면, 볼 베어링은 샤프트(3) 측의 반대편에 있는 레버 요소(11)의 단부의 표면을 따라서 슬라이딩하여 스프링(15)을 압축시키고 이로써 서보 제어 밸브가 개방된다. 스프링(15)을 압축시키는데 필요한 힘으로 인해서 레버 요소(11)의 움직임이 억제되고 이로써 기아 변속 레버의 움직임도 억제된다. 도 3b에 도시된 중간 위치에서, 볼 베어링(17)은 2 개의 멈춤쇠들 간에 존재한다. 최종적으로, 볼 베어링(17)은 스냅 체결 방식으로 바깥쪽의 멈춤쇠들 중 하나로 들어간다. 이러한 스냅 체결로 인해서 기아 변속 레버의 조작자가 느끼게 되는 저항력은 갑자기 줄어들게 된다.
초기 중립 위치에서 서보 제어 밸브는 폐쇄된다. 레버 요소(11)가 방향(32)으로 피벗 운동을 하면 서보 제어 밸브가 개방된다. 서보 제어 밸브가 개방되면, 서보 수단이 구동되어 기아 선택 샤프트(2)를 움직이기 시작한다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 레버 요소(11)의 움직임과 기아 선택 샤프트(2)에 부착된 변위 가능한 요소(21)의 움직임 간에는 약간의 시간 차가 존재한다. 이러한 시간 차로 인해서 볼 베어링(17)이 이미 레버 요소(11)의 움직임을 억제하는 최대 억제 위치를 통과 완료했으며 이제는 바깥의 멈춤쇠 내부로 스냅 방식으로 수용되고 있는 중이기 때문에 운전자의 기아 선택이 용이하게 된다.
또한, 서보 제어 장치로 들어가는 구동 샤프트(3)와 연관된 멈춤쇠들(12)의 각각의 피크 간의 거리가 상기 서보 제어 장치로부터 나가는 기아 선택 샤프트(2)와 연관된 멈춤쇠들(30)의 각각의 피크 간의 거리보다 클 수 있다. 이와 반대로, 서보 제어 장치로 들어가는 구동 샤프트(3)와 연관된 멈춤쇠들(12)의 각각의 피크 간의 거리가 상기 서보 제어 장치로부터 나가는 기아 선택 샤프트(2)와 연관된 멈춤쇠들(30)의 각각의 피크 간의 거리보다 작을 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 서보 보조 능력을 정밀하게 조절하기 위해서 멈춤쇠들의 길이가 서로 간에 상대적으로 설정된다.
도 2, 도 4a, 도 4b 및 도 4c에서는 기계식 기아박스(도시되지 않음)에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치(41)의 제 2 실시예가 도시되어 있다. 도 4에 도시된 본 발명에 따른 장치(41)는 직선 운동을 하는 입력 샤프트(43)를 통해 서보 제어 장치(42)에 연결된 기아 변속 레버(도시되지 않음)와, 변위 가능한 기아 선택 샤프트(44)와, 기아 선택 샤프트(44)를 기계적으로 움직이는 서보 수단(45)을 포함한다. 기어 선택 샤프트(44) 및 입력 샤프트(43)는 축(46)의 길이 방향으로 변위될 수 있다. 장치(41)는 상기 기아 변속 레버의 조작 시에 상기 기아 변속 레버의 움직임을 억제하는 가변력을 제공함으로써 상기 기아 변속 레버의 상대적 위치를 상기 기아 변속 레버의 조작자가 감각적으로 알 수 있게 하는 감각적 피드백 수단을 더 포함한다. 이 감각적 피드백 수단은 기아 변속 레버와 서버 제어 장치(42) 간에 개재된 멈춤쇠 기구(48)에 의해 형성된 움직임 억제 기구를 포함한다. 멈춤쇠 기구(48)는 변위 가능한 입력 샤프트(43) 상에 형성된 일련의 3 개의 멈춤쇠(50)와, 압축 스프링(51) 및 볼 베어링(52)의 결합 형태로 된 인덱싱 요소를 포함한다.
서보 제어 장치(42)는 분리 판(60)의 각 측에 상에 배치된 2 개의 스프링(58,59)을 포함한다.
서보 수단(45)은 왕복 운동 가능한 피스톤(54)을 포함하는 동작 실린더(53)를 포함한다. 피스톤(54)은 기아 선택 샤프트(44)에 부착된다. 샤프트(44)에는 제 2 멈춤쇠 기구(56)가 형성되어 있다. 제 2 멈춤쇠 기구(56)는 압축 스프링(58), 볼 베어링(60) 및 기아 선택 샤프트(44)에 형성된 일련의 3 개의 멈춤쇠(61)를 포함한다.
이 장치(41)는 변위 가능한 요소들이 피벗 운동을 하는 것이 아니라 축 방향 직선 운동을 한다는 점을 제외하면 장치(1)와 유사한 방식으로 동작한다. 도 4a, 도 4b 및 도 4c는 다양한 국면에서의 장치(41)의 동작을 도시하고 있다. 도 4a는 중립 위치에 있을 때의 장치(41)를 도시하고, 도 4b는 기아가 바뀌고 있는 상태에서의 장치(41)를 도시하고, 도 4c가 기아가 바뀌어서 맞물린 상태에서의 장치(41)를 도시한다. 장치(41)의 동작은 운전자가 원하는 기아를 선택하기 위해서 기아 변속 레버를 중립 위치로부터 움직이면 시작되며, 이렇게 기아 변속 레버가 움직이면 입력 샤프트(43)에 대해서 화살표(62)의 방향으로 힘이 인가된다. 화살표(62)의 방향으로 인가된 힘으로 인해서 입력 샤프트(43)는 축(46) 방향으로 직선 운동을 한다. 초기 중립 위치에서, 볼 베어링(52)은 중앙의 멈춤쇠(50) 내부에 위치하고 서보 제어 밸브(42)는 폐쇄 상태로 있다. 입력 샤프트(43)가 화살표(62)의 방향으로 직선 운동을 하면, 볼 베어링(52)은 표면 멈춤쇠들(50)을 따라서 슬라이딩하여 스프링(51)을 압축시키고 이로써 서보 제어 밸브(42)가 개방된다. 스프링(51)을 압축 시키는데 필요한 힘으로 인해서 입력 샤프트(43)의 움직임이 억제되고 이로써 기아 변속 레버의 움직임도 억제된다. 도 4b에 도시된 중간 위치에서, 볼 베어링(52)은 2 개의 멈춤쇠들(50) 간에 존재한다. 최종적으로, 볼 베어링(52)은 스냅 체결 방식으로 바깥쪽의 멈춤쇠들 중 하나로 들어간다. 이러한 스냅 체결로 인해서 기아 변속 레버의 조작자가 느끼게 되는 저항력은 갑자기 줄어들게 된다.
초기 중립 위치에서 서보 제어 밸브(42)는 폐쇄된다. 입력 샤프트(43)가 방향(22)으로 직선 운동을 하면 서보 제어 밸브(42)가 개방된다. 서보 제어 밸브(42)가 개방되면, 서보 수단(45)이 구동되어 기아 선택 샤프트(44)를 움직이기 시작한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 입력 샤프트(43)의 움직임과 기아 선택 샤프트(44)의 움직임 간에는 약간의 시간 차가 존재한다. 이러한 시간 차로 인해서 볼 베어링(52)이 이미 입력 샤프트(43)의 움직임을 억제하는 최대 억제 위치를 통과 완료했으며 이제는 바깥의 멈춤쇠 내부로 스냅 방식으로 수용되고 있는 중이기 때문에 운전자의 기아 선택이 용이하게 된다.
또한, 입력 샤프트(43)와 연관된 멈춤쇠들(50)의 각각의 피크 간의 거리가 기아 선택 샤프트(44)와 연관된 멈춤쇠들(61)의 각각의 피크 간의 거리보다 클 수 있다. 이와 반대로, 입력 샤프트(43)와 연관된 멈춤쇠들(50)의 각각의 피크 간의 거리가 기아 선택 샤프트(44)와 연관된 멈춤쇠들(61)의 각각의 피크 간의 거리보다 작을 수 있다.
주목할 만한 것은 멈춤쇠 기구(10)가 멈춤쇠 기구(20)와 동일한 구성을 갖는 멈춤쇠 기구로 대체될 수 있다는 것인데, 이 경우에는 움직임 억제 기구는 상술한 바와는 달리 인덱싱 요소를 포함하는 변위 가능한 요소 및 적어도 하나의 멈춤쇠가 형성된 고정 요소를 포함하고, 상기 인덱싱 요소는 상기 고정 요소를 향하도록 압력을 받으며 상기 고정 요소의 멈춤쇠에 의해서 수용될 수 있으며, 상기 인덱싱 요소는 탄성 구성 요소를 포함하고 상기 고정 요소에 대해서 슬라이딩될 수 있게 상기 고정 요소와 접촉하고 있다.

Claims (13)

  1. 연결 어셈블리에 의해서 서보 제어 장치에 연결된 기아 변속 레버와,
    변위 가능한 기아 선택 샤프트와,
    상기 기아 변속 레버가 움직이면 상기 기아 선택 샤프트를 기계적으로 움직이는 서보 수단과,
    상기 기아 변속 레버의 조작 시에 상기 기아 변속 레버의 위치와 관련된 가변력을 제공함으로써 상기 기아 변속 레버의 상대적 위치를 조작자가 알 수 있게 하는 움직임 억제 기구를 포함하는 감각적 피드백 수단(sensory feedback means)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 움직임 억제 기구는 상기 연결 어셈블리 내부에 배치된 것을 특징으로 하는 기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 움직임 억제 기구는 멈춤쇠 요소(detent element) 및 상기 멈춤쇠 요소를 향하도록 압력을 받게 되는 인덱싱 요소(indexing element)를 포함하고,
    상기 멈춤쇠 요소와 상기 인덱싱 요소는 서로 간을 향해서 움직일 수 있고,
    상기 인덱싱 요소는 상기 멈춤쇠 요소에 의해서 수용될 수 있는 것을 특징으로 하는 기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 움직임 억제 기구는 상기 기아 변속 레버와 상기 서보 제어 장치 간에 개재된 제 1 멈춤쇠 기구를 포함하고,
    상기 제 1 멈춤쇠 기구는 적어도 하나의 멈춤쇠가 형성된 변위 가능한 요소 및 상기 변위 가능한 요소를 향하도록 압력을 받게 되는 인덱싱 요소를 포함하며,
    상기 인덱싱 요소는 상기 변위 가능한 요소에 대해서 슬라이딩될 수 있게 상기 변위 가능한 요소와 접촉하고 있으며 상기 적어도 하나의 멈춤쇠에 의해서 수용될 수 있는 것을 특징으로 하는 기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 멈춤쇠 기구의 상기 변위 가능한 요소는 상기 인덱싱 요소에 대해서 직선 운동을 하는 것을 특징으로 하는 기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 멈춤쇠 기구의 상기 변위 가능한 요소는 상기 서보 제어 장치로 들어가는 구성 요소의 축을 중심으로 해서 상기 인덱싱 요소에 대해서 피벗 운동을 하는 것을 특징으로 하는 기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    멈춤쇠가 2 개 이상 존재하고,
    상기 2 개 이상의 멈춤쇠 중 제 1 멈춤쇠는 기계식 기아박스의 기아 중립 위치에 대응하는 것을 특징으로 하는 기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 2 개 이상의 멈춤쇠 중 제 2 멈춤쇠는 기계식 기아박스의 기아 맞물림 위치(in-gear position)에 대응하는 것을 특징으로 하는 기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서보 수단에 연결된 제 2 멈춤쇠 기구를 더 포함하고,
    상기 제 2 멈춤쇠 기구는 적어도 하나의 멈춤쇠가 형성된 변위 가능한 요소 및 상기 변위 가능한 요소를 향하도록 압력을 받게 되는 인덱싱 요소를 포함하며,
    상기 인덱싱 요소는 상기 변위 가능한 요소에 대해서 슬라이딩될 수 있게 상기 변위 가능한 요소와 접촉하고 있으며 상기 적어도 하나의 멈춤쇠에 의해서 수용 될 수 있는 것을 특징으로 하는 기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 멈춤쇠 기구의 멈춤쇠들의 각각의 피크 간의 거리는 상기 제 2 멈춤쇠 기구의 멈춤쇠들의 각각의 피크 간의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 멈춤쇠 기구의 멈춤쇠들의 각각의 피크 간의 거리는 상기 제 1 멈춤쇠 기구의 멈춤쇠들의 각각의 피크 간의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치.
  12. 서보 제어 장치에 연결된 기아 변속 레버와, 변위 가능한 기아 선택 샤프트와, 상기 기아 변속 레버가 움직이면 상기 기아 선택 샤프트를 기계적으로 움직이는 서보 수단을 포함하는, 기계식 기아박스에서의 기아 변속을 용이하게 하는 장치에 감각적 피드백 수단을 제공하는 방법으로서,
    상기 기아 변속 레버의 움직임을 억제하는 가변력을 제공함으로써 상기 기아 변속 레버의 상대적 위치를 조작자가 알 수 있게 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기아 변속 레버의 움직임을 억제하는 가변력은 상기 기아 변속 레버가 기아 중립 위치에서 기아가 변속 중인 위치로 움직임에 따라서 증가하고, 상기 기아 변속 레버가 기아가 변속 중인 위치에서 기아가 맞물리게 되는 위치로 움직임에 따라서 감소하는 것을 특징으로 하는 방법.
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