KR20090024138A - 기어박스용 스위칭 장치 - Google Patents

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게르하르트 비르켄마이어
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칼-프리츠 하인첼만
후베르트 쾨니크
만프레드 베터
게르하르트 회링
헨리크 슈
킴 퓌러
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클라우스 뵈르
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Abstract

본 발명은 스위칭 및 선택용 액추에이터를 구비한 기어박스용 스위칭 장치(13)에 관한 것으로서, 선택 동작은 셀렉터 판(4)의 드라이버 러그(5)와 연결된 셀렉터 액추에이터(10)에 의해 수행된다. 셀렉터 액추에이터(10)의 전기자(1)는 영구자석(2)을 포함한다. 셀렉터 액추에이터(10)의 엔드 스톱(3)은 강자성 재료로 형성되며, 이로써 셀렉터 액추에이터(10)의 전기자(1)가 셀렉터 액추에이터(10)의 부착을 위해 정의된 위치에 고정된다.
전기자, 영구자석, 셀렉터 판, 기어박스 하우징, 액추에이터

Description

기어박스용 스위칭 장치{SWITCHING DEVICE FOR A GEARBOX}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 다단 기어박스용 스위칭 장치에 관한 것이다.
자동 기어박스는 그 주 구성품과 관련하여 경우에 따라서는 수동 작동이 가능한 종래 방식의 기어박스로 구성되며, 이러한 기어박스에서는 구동 엔진 및 변속기 사이에서의 변속 및/또는 스타트 클러치의 작동 및 변속 기어의 선택과 변속이 상응하는 액추에이터를 통해 이루어진다. 이 액추에이터는 일반적으로 유압식 또는 공압식으로 작동 가능한 포지셔닝 실린더 또는 전동 액추에이터로서 형성되는데, 이는 전술된 변속기 기능을 위한 위치결정 수단에 작용한다. 이 위치결정 수단은 변속기 옆 또는 내에 배치된다. 주 변속기는, 상용차에서 변속 과정의 높은 힘 요구에 단 하나의 변속 액추에이터만 필요하도록, 형성될 수 있는데, 그 이유는 상응하는 스위칭 부재의 선택이 약한 힘 요구를 갖는 셀렉터 액추에이터를 통해 구현 가능하기 때문이다. 주 변속기의 기어 수를 증가시키기 위하여 이러한 기어박스는 하나의 전단 장착 그룹 및/또는 후단 그룹을 포함한다.
종래 기술에서는 변속 및 선택이 소위 변속기 액추에이터에 의해 수행되는 기어박스가 공개되어 있다. 변속기 액추에이터에서는 변속의 수행에 필요한 모든 액추에이터, 센서, (솔레노이드) 밸브 및 전자 제어 장치가 하나의 메카트로닉 모듈에 통합될 수 있다. 변속기 액추에이터는 기어박스 하우징의 상응하는 홈에 개별적으로 부착될 수 있다. 기어박스 하우징으로의 변속기 액추에이터의 수직 진입 시 액추에이터의 피스톤 로드와 시프트 레일 사이의 연결이 이루어지도록, 적합한 조절 게이지를 통해 액추에이터가 정렬될 수 있다. 동일한 사항은 선택 장치의 연결에도 상응하게 적용된다. 유럽 특허 EP 0 541 035 B1에는 별도로 기어박스 하우징에 부착 가능한 변속기 액추에이터에 의해 변속 및 선택이 수행되는 기어 변속 시스템이 공개되어 있다.
종래 기술의 단점은, 변속기 액추에이터의 부착 시 조절 게이지를 통해 정렬된 액추에이터가 다시 이동될 수 있다는 것인데, 이로 인해 시프트 레일의 홈으로의 피스톤 로드의 맞물림이 어렵게되거나 또는 억제된다.
출원 번호가 10 2005 001 551.4인 공개되지 않은 출원인의 출원에는 선택 및 변속 액추에이터를 구비한 기어박스를 위한 싱글 레일 스위칭 장치로서 실시된 스위칭 장치가 설명되어 있는데, 이 장치는 기어 변속을 위해 슬라이딩 슬리브에 맞물리는 시프트 포크 또는 셀렉터 포크를 포함한다. 이 출원의 내용은 전체적으로 본 출원의 대상과 일치한다. 변속 동작은 셀렉터 샤프트의 축방향 동작을 통해 수행할 수 있으며 선택 동작은 운동학적으로 변속 동작에서부터 분리된다. 스위칭 장치의 선택 메커니즘은 셀렉터 샤프트에서 그에 대해 상대적으로 이동 가능하며 셀렉터 샤프트에서 축방향으로 고정되게 배치된 드라이버 또는 시프트 핑어 링(shift finger ring)을 포함한다. 드라이버 또는 시프트 핑어 링은 시프트 포크 암의 상응 하는 그루브에 맞물린다. 또한 선택 메커니즘은 셀렉터 액추에이터에서부터 회전 방향으로 구동 가능하며 축방향에서 움직이지 않는, 하우징에 고정된 셀렉터 판 또는 잠금부를 포함하며, 이 잠금부는 선택 동작을 드라이버 또는 시프트 핑어 링에 전달하고 이로써 시프트 핑어에 전달한다. 또한 변속되지 않아야 하는 기어의 시프트 포크 또는 셀렉터 포크가 이 셀렉터 판을 통해 잠긴다.
본 발명의 목적은, 기어박스 하우징 옆에 또는 내에 부착해야 할 액추에이터의 설치가 추가적인 장치 없이 원활하게 수행되는 기어박스용 스위칭 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 독립항의 특징부에 명시된 특징을 구비한 이러한 유형의 스위칭 장치를 통해 달성된다.
본 발명에 따른 스위칭 장치는 기어박스의 기어박스 하우징 옆에 또는 내에 개별적으로 부착되는 적어도 하나의 액추에이터를 포함한다. 기어박스 하우징에서 액추에이터의 설치 시 액추에이터는 변속 또는 선택 메커니즘의 해당 장치에 맞물려야 한다. 이러한 맞물림을 보장하기 위하여, 액추에이터 뿐 아니라 변속 또는 선택 메커니즘도 그에 지정된 위치로 이동되어야 한다. 하기 설명에서는 액추에이터로서 전기역학적(electrodynamic) 셀렉터 액추에이터가 가정된다.
스위칭 장치의 선택 메커니즘은 셀렉터 샤프트에서 회전 가능하며 셀렉터 샤프트에서 축방향으로 고정되게 배치되며 시프트 핑어를 구비한 드라이버 또는 시프트 핑어 링을 포함한다. 이외에도 선택 메커니즘은 셀렉터 판을 포함하며, 이 셀렉터 판은 선택 동작을 드라이버 또는 시프트 핑어 링 및 이로써 시프트 핑어에 전달한다. 셀렉터 판에는 바람직하게도 셀렉터 판과 일체형으로 제조되는 부재, 예를 들어 드라이버 러그가 배치된다. 셀렉터 판은 셀렉터 샤프트에 대해 방사상 방향으로 동작할 수 있고 축방향으로는 동작할 수 없도록 하우징에 고정 배치된다. 기어박스 하우징에 부착된 셀렉터 액추에이터의 전기자는 셀렉터 판의 드라이버 러그와 연결된다. 셀렉터 액추에이터의 작동을 통해 드라이버 러그 및 따라서 셀렉터 판도 셀렉터 샤프트에 대해 둘레 방향에서 동작된다. 또한 변속되지 않아야 하는 기어의 시프트 포크 또는 셀렉터 포크가 잠기도록 셀렉터 판이 형성된다.
기어박스 하우징에서 셀렉터 액추에이터의 간단하고 안정적인 부착을 위하여 셀렉터 액추에이터의 전기자는 영구자석으로 형성되고 셀렉터 액추에이터의 엔드 스톱은 강자성 재료로 형성된다. 이 강자성 재료로 인해 전기자는 정의된 위치에서 고정된다(강제 위치 고정). 셀렉터 액추에이터의 하우징은 지지판에 배치되거나 또는 지지판과 일체형으로 제조된다. 지지판에는 액추에이터 공간에 대해 변속기 공간을 밀봉하는 실링 수단, 즉 예를 들어 지지판 둘레로 진행하는 O링이 배치된다. 셀렉터 액추에이터가 부착된 상태에서 셀렉터 액추에이터는 셀렉터 판의 드라이버 러그와 연결된다. 셀렉터 액추에이터의 부착 전에 변속기는 정의된 기어로 변속되며, 이로써 셀렉터 판 및 셀렉터 판의 드라이버 러그가 정의된 위치에 고정된다. 셀렉터 판의 드라이버 러그는 외부에서 가시화된다. 또한 변속기의 수평 위치에서 드라이버 러그가 셀렉터 액추에이터의 방향으로 강제되도록 셀렉터 판의 중점이 설계될 수 있으며, 이로 인해 셀렉터 액추에이터의 부착 전에 변속기가 정의된 기어로 변속될 필요가 없다. 셀렉터 액추에이터는 원추형 부재를 통해 닫힌다. 셀렉터 액추에이터의 부착 시 셀렉터 액추에이터는 수직 방향에서 기어박스 하우징의 홈, 예를 들어 세로 구멍 홈에 삽입된다. 기어박스 하우징에 있는 홈을 통해 셀렉터 액추에이터의 위치 및 이로써 차량 종방향에서 셀렉터 판의 드라이버 러그에 대한 셀렉터 액추에이터로부터의 전기자의 위치도 결정된다. 기어박스 하우징 방향에서 셀렉터 액추에이터의 수직 동작 시 셀렉터 액추에이터는 셀렉터 판의 드라이버 러그와 접촉한다. 액추에이터 하우징의 원추형 부재로 인해 셀렉터 판의 드라이버 러그가 셀렉터 액추에이터의 전기자 방향으로 강제된다. 이를 통해 셀렉터 판의 드라이버 러그가 셀렉터 액추에이터의 전기자에 안정적으로 맞물리는 것이 보장된다. 기어박스 하우징에 장착된 셀렉터 액추에이터의 지지판은 예를 들어 볼트 체결부를 통해 기어박스 하우징과 견고하게 결합된다.
셀렉터 액추에이터의 전기자가 영구자석으로 이루어지고 셀렉터 액추에이터의 엔드 스톱이 강자성 재료로 이루어지므로, 전기자의 위치가 안정적으로 고정되며, 이로 인해 셀렉터 액추에이터의 부착을 위한 별도의 장치가 필요치 않다. 셀렉터 액추에이터는 아무런 문제없이 기어박스 하우징 옆 또는 내에 배치될 수 있다.
도 1은 기어박스용 스위칭 장치(13)의 부분도를 도시한다.
하기에서, 본 발명의 기본 원리가 도면을 근거로 예시적으로 상세히 설명된다.
단 하나의 도면은 기어박스용 스위칭 장치(13)의 부분도를 나타낸다. 셀렉터 액추에이터(10)의 전기자(1)는 영구자석(2)을 포함한다. 부착된 상태의 셀렉터 액추에이터(10)에서는 셀렉터 액추에이터(10)의 전기자(1)가 셀렉터 판(4)의 드라이버 러그(5)와 연결된다. 셀렉터 액추에이터(10)의 부착에 적합한 위치에서의 전기자(1)의 고정은, 셀렉터 액추에이터(10)의 엔드 스톱(3)이 강자성 재료로 형성되고 그로 영구자석(2)이 당겨짐으로써 달성된다 (강제 최종 위치 고정). 따라서 셀렉터 액추에이터(10)의 부착 시 전기자(1)의 최종 위치 고정을 위한 다른 별도의 장치가 필요치 않다. 변속기는 셀렉터 액추에이터(10)의 부착 전에 정의된 기어로 변속되며, 이로써 셀렉터 액추에이터(10)의 전기자(1)에 맞물려야 하는 셀렉터 판(4)의 드라이버 러그(5)가 외부에서부터 가시화된다. 셀렉터 액추에이터(10)는 원추형 부재(6)를 통해 닫힌다. 셀렉터 액추에이터의 부착 시 셀렉터 액추에이터는 수직 방향에서 기어박스 하우징(7)에 삽입된다. 차량 종방향에서의 셀렉터 액추에이터(10)의 위치는 기어박스 하우징(7) 내의 홈에 의해 결정된다. 이로써 차량 종방향에서 셀렉터 판(4)의 드라이버 러그(5)에 대한 전기자(1)의 위치도 결정된다. 원추형 부재(6)는 셀렉터 액추에이터(10)의 부착 시 지지 또는 미세 조절을 위하여 셀렉터 판(4)의 드라이버 러그(5)를 전기자(1)의 방향으로 압박할 수 있다. 지지판(9)에 배치된 실링 수단(8)을 통해 액추에이터 공간에 대해 변속기 공간이 밀봉된다. 이는, 액추에이터 공간이 이외에도 센서, (솔레노이드) 밸브 및 전자 제어 장치를 포함할 수 있으므로 필요하다. 이 실링 수단(8)은 예를 들어 지지판(9) 둘레로 진행하는 O링으로서 형성될 수 있다. 셀렉터 액추에이터(10) 전체가 변속기 홈에 삽입 되는 경우에는, 기어박스 하우징(7)에 올려진 셀렉터 액추에이터(10)의 지지판(9)이 기어박스 하우징(7)과 견고하게 결합된다. 이 결합은 예를 들어 볼트 체결부(11, 12)를 통해 구현될 수 있으며, 볼트 체결부의 수는 두 개로 한정되지 않는다. 기어박스 하우징(7)에서 셀렉터 액추에이터(10)의 부착 후에 셀렉터 판(4)의 드라이버 러그(5)가 전기자(1)로 삽입되며, 그로 인해 시프트 게이트의 선택이 가능하게 된다. 전술된 조치를 통해 셀렉터 액추에이터(10)의 부착이 단순화된다.
본 발명은 기어박스용 스위칭 장치에 이용될 수 있다.
[도면 부호의 설명]
1 전기자
2 영구자석
3 엔드 스톱
4 셀렉터 판
5 드라이버 러그
6 테이퍼
7 기어박스 하우징
8 실링 수단
9 지지판
10 액추에이터, 셀렉터 액추에이터
11 볼트 체결부
12 볼트 체결부
13 스위칭 장치

Claims (9)

  1. 스위칭 및 선택용 액추에이터를 구비한 기어박스용 스위칭 장치(13)로서, 셀렉터 판(4)의 드라이버 러그(5)와 연결되며 그 전기자(1)가 영구자석(2)으로 이루어진 셀렉터 액추에이터(10)에 의해 선택 동작이 수행되는 스위칭 장치에 있어서,
    셀렉터 액추에이터(10)의 엔드 스톱(3)은 강자성 재료로 형성되며, 이로써 셀렉터 액추에이터(10)의 전기자(1)가 셀렉터 액추에이터(10)의 설치를 위해 정의된 위치에 고정되는 것을 특징으로 하는 기어박스용 스위칭 장치(13).
  2. 제1항에 있어서, 기어박스가 셀렉터 액추에이터(10)의 설치 전에 정의된 기어로 변속되는 것을 특징으로 하는 기어박스용 스위칭 장치(13).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 셀렉터 액추에이터(10)가 기어박스 하우징(7)의 상응하는 홈에 설치 가능한 것을 특징으로 하는 기어박스용 스위칭 장치(13).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 기어박스의 수평 위치에서 셀렉터 판(4)의 드라이버 러그(5)가 셀렉터 판(4)의 중점으로 인해 셀렉터 액추에이터(10)의 방향으로 강제되는 것을 특징으로 하는 기어박스용 스위칭 장치(13).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 셀렉터 액추에이터(10)가 원추형 부재(6)에 의해 닫히고, 이로써 셀렉터 액추에이터(10)의 부착 시 셀렉터 판(4)의 드라이버 러그(5)가 전기자(1)의 방향으로 압박될 수 있는 것을 특징으로 하는 기어박스용 스위칭 장치(13).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 셀렉터 액추에이터(10)가 둘레로 진행하는 실링 수단(8)을 통해 액추에이터 공간에 대해 변속기 공간을 밀봉하는 것을 특징으로 하는 기어박스용 스위칭 장치(13).
  7. 제6항에 있어서, 상기 실링 수단(8)이 O링으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 기어박스용 스위칭 장치(13).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 셀렉터 액추에이터(10)의 하우징이 지지판(9)에 배치되거나 또는 지지판(9)과 일체형으로 제조되는 것을 특징으로 하는 기어박스용 스위칭 장치(13).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 끝 위치로 삽입된 셀렉터 액추에이터(10)가 기어박스 하우징(7)에 접하는 셀렉터 액추에이터(10) 지지판(9)을 통해 기어박스 하우징(7)과 견고하게 결합되는 것을 특징으로 하는 기어박스용 스위칭 장치(13).
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