KR20090129491A - 기어 변속 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변속 레버, 기어박스, 서보 메커니즘, 상기 변속 레버로 부터 상기 서보 메커니즘으로 변속 명령들을 전달하는 매개물, 및 서보 작동 레버(7)를 포함하여 구성된 기어 변속 시스템에 있어서, 변속 명령은 적어도 하나의 레버 아암을 거쳐 기어박스 샤프트(1)에 상기 매개물에 의해 전달되며, 상기 기어박스 샤프트(1)는 적어도 하나의 변속 작동 레버(1b)를 포함하고, 상기 서보 메커니즘은 서보 밸브(2)에 의해 제어되고, 상기 서보 밸브(2)는 변속 명령 전달 매개물의 운동을 서보 밸브(2)로 전달하도록 구성된 상기 서보 작동 레버(7)에 의해 제어되고, 상기 서보 작동 레버(7)는 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a)까지 제한된 동작을 하도록 구성된 일부분(7a)을 가지며, 상기 제한된 동작은 상기 기어박스 샤프트(1)와 관련한 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a)의 변위를 허용하며, 상기 서보 작동 레버(7)는 상기 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a) 및 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a) 간 제한된 동작 범위 내에서 기어박스 샤프트(1)의 세로 축(A)에 필연적으로 평행한 축(B)을 중심으로 회전 가능하도록 변속 작동 레버(1b)에 연결되는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템에 관한 것이다.

기어 변속 시스템, 기어 박스, 서보 밸브, 변속 작동 제어

Description

기어 변속 시스템{GEAR SHIFT SYSTEM}

본 발명은 기어 변속 시스템(기어 변환 시스템, 기어 전환 시스템)에 관한 것으로, 특히 변속 레버, 기어박스, 서보 메커니즘, 상기 변속 레버로 부터 상기 서보 메커니즘으로 변속 명령들을 전달하는 매개물, 및 서보 작동 레버를 포함하여 구성된 기어 변속 시스템에 관한 것으로, 변속 명령은 적어도 하나의 레버 아암을 거쳐 기어박스 샤프트에 상기 매개물에 의해 전달되며, 상기 기어박스 샤프트는 적어도 하나의 변속 작동 레버를 포함하고, 상기 서보 메커니즘은 서보 밸브에 의해 제어되고, 상기 서보 밸브는 변속 명령 전달 매개물의 운동을 서보 밸브로 전달하도록 구성된 상기 서보 작동 레버에 의해 제어되고, 상기 서보 작동 레버는 기어박스 샤프트의 일부분 까지 제한된 동작을 하도록 구성된 일부분을 가지며, 상기 제한된 동작은 상기 기어박스 샤프트와 관련한 상기 서보 작동 레버의 일부분의 변위를 허용한다.

일반적으로, 중형차용 수동 변속 시스템은 운전자로 하여금 기어를 용이하게 변속하게 하는 보조력(보조 힘, assistance force)을 제공하기 위한 서보 메커니즘(servo mechanism)을 장착하고 있다. 보조력이 구현되면 실질적으로 기어 변속 시스템상의 전체 력은 증가하게 된다.

보조력을 제공하기 위해 서보 메커니즘을 장착한 수동 변속 시스템이 독일 특허 제 29 276 66 호에 설명되어 있다. 여기서 설명되는 수동 변속 시스템은, 변속 명령을 기어박스로 전달하기 위해 톱니바퀴 메커니즘에 의해 전달 아암에 연결된 기어 선택 샤프트를 포함하여 구성된다. 기어 선택 샤프트 및 전달 아암 간 톱니바퀴 메커니즘에서 톱니 표면들 간 제한된 동작 범위 내의 운동은, 서보 보조력을 가하기 위해 블록 엘리먼트(block element)에 의해 서보 메커니즘을 작동시키는 데 이용된다.

독일 특허 제 29 276 66 호에 설명된 수동 변속 시스템은, 블록 엘리먼트를 수단으로 서보 메커니즘을 작동시키는데 있어서 상당한 인력을 가해야 한다는 단점이 있다. 그러한 수동 변속 시스템의 주요 설계는, 기어를 수동으로 변속하는 것과 인력이 기어 변속에 충분하지 않은 경우에만 서보(servo) 보조력을 추가하는 것이다. 따라서, 상기 해결책은 최대 운전 편의성을 지향한 것이 아니라, 저항력이 큰 기어 변속 시스템의 기어들을 변속하는 완벽한 능력을 지향한 것이다. 앞서 설명된 수동 변속 시스템은, 최신 차량의 고객이 기대하는 높은 운전 편의성을 제공하지 못한다.

독일 특허 제 29 276 66 호에서 설명된 수동 변속 시스템에서, 톱니바퀴 메커니즘의 톱니 표면들의 제작과 조정은 고정밀도 및 미세조정이 필요하다는 또 다른 단점이 있다. 이로 인해, 수동 변속 시스템은 매우 고가이고 다양하게 구성된 다른 고객들과 기어박스 시스템들에 관하여 유연적이지 못하다.

본 발명의 목적은, 높은 운전 편의성을 제공하는 서보 보조력 (보조 힘, assistance force)으로, 향상되고 저렴하며 유연적인 기어 변속 시스템을 달성하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 청구항 1의 개시내용에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 청구항 2 내지 22에 기재되어 있다. 이 중 바람직한 제 1 실시예는 청구항 2 내지 13에 기재되어 있으며, 바람직한 제 2 실시예는 청구항 14 내지 22에 기재 되어 있다.

본 발명의 기어 변속 시스템은 변속 레버, 기어박스, 서보 메커니즘, 상기 변속 레버로 부터 상기 서보 메커니즘으로 변속 명령들을 전달하는 매개물, 및 서보 작동 레버를 포함하여 구성되며, 변속 명령은 적어도 하나의 레버 아암을 거쳐 기어박스 샤프트에 상기 매개물에 의해 전달되며, 상기 기어박스 샤프트는 적어도 하나의 변속 작동 레버를 포함하고, 상기 서보 메커니즘은 서보 밸브에 의해 제어되고, 상기 서보 밸브는 변속 명령 전달 매개물의 운동을 서보 밸브로 전달하도록 구성된 상기 서보 작동 레버에 의해 제어된다. 상기 서보 작동 레버의 일부분은, 상기 기어박스 샤프트와 관련한 상기 서보 작동 레버의 일부분의 변위를 허용하는 기어박스 샤프트의 일부분 까지 제한된 동작을 하도록 구성된다. 본 발명의 기어 변속 시스템의 서보 작동 레버는 상기 기어박스 샤프트의 일부분 및 상기 서보 작동 레버의 일부분 간 제한된 동작 범위 내에서 기어박스 샤프트의 세로 축에 필연적으로 평행한 축을 중심으로 회전 가능하도록 변속 작동 레버에 연결된다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 서보 메커니즘을 포함하는 기어 변속 시스템의 배면 사시도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기어 변속 시스템의 정면 사시도.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기어 변속 시스템의 횡측단면도.

도 4 내지 도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 운동 단계를 달리하고 변속 레버에 가해지는 힘을 달리하여 도시한 기어 변속 시스템의 정면도.

도 10은 기어박스에 전달된 힘을 운전자가 변속 레버에 가한 힘의 함수로서 도시한 그래프.

도 11은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 감속 메커니즘(reduction mechanism)을 구비한 기어 변속 시스템의 사시도.

도 12는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 감속 메커니즘을 구비한 기어 변속 시스템의 횡측단면도.

도 13은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 감속 메커니즘을 구비한 기어 변속 시스템의 정면도.

도 14 내지 도 18은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따라 운동 단계를 달리하고 변속 레버에 가해진 힘을 달리하여 도시한 감속 메커니즘을 구비한 기어 변속 시스템의 정면도.

도 19는 기어박스에 전달된 힘을 감속 메커니즘의 효과를 포함한 운전자가 변속 레버에 가한 힘의 함수로서 도시한 그래프.

일반적으로, 변속 레버는 변속 명령을 운전자의 인력의 형태로 기어 변속 시스템으로 전달하도록 구성되어 있다. 일반적으로, 세로 축을 중심으로 한 기어박스 샤프트의 회전 운동은 기어 변속에 필요한 힘을 기어박스 쪽으로 전달한다. 바람직하게, 상기 세로 축을 중심으로 한 기어박스 샤프트의 회전 운동은 상기 기어박스 샤프트로 부터 방사상으로 연장된 변속 작동 레버의 피벗 운동에 기인한다. 바람직하게, 서보 메커니즘은 상기 변속 작동 레버상에 서보 회전 모멘트를 가하도록 구성되며, 상기 서보 메커니즘은 적어도 하나의 서보 밸브에 의해 제어된다. 바람직하게, 서보 작동 레버는 상기 기어박스 샤프트의 세로 축을 중심으로 그리고 상기 기어박스 샤프트와 관련한 운동을 위한 제한된 동작을 가지고서 회전 가능하게 구성되며, 상기 서보 작동 레버는 적어도 하나의 서보 밸브를 제어한다.

여기서, "힘/력(force)"이라는 용어는 회전 축에 대한 작용점의 거리에 따른 물리적인 힘에 기인한 해당 회전 모멘트에 또한 적용된다는 것을 주목해야 한다. 여기서 이용되는 "힘/력"은 하나 이상의 전달 동작에 영향을 주어, 일정 지점의 그 효과적인 근소한 값이 하나 이상의 전달 비 또는 레버 아암에 의해 좌우될 수 있도록 한다. 여기서 이용되는 "힘/력"은 그 출처에 의해 특징지어질 뿐이고 그 후 기어 변속 시스템을 통해 기계적으로 전달된다.

제 1 실시예에서, 상기 변속 레버는 변속 명령을 운전자의 인력의 형태로 상기 서보 작동 레버 쪽으로 전달하도록 구성되어, 상기 서보 작동 레버로 하여금 상기 기어박스 샤프트 및 상기 서보 작동 레버 사이의 제한된 동작 범위 내에서 상기 기어박스 샤프트의 세로 축에 평행한 축을 중심으로 회전하도록 한다. 상기 제한된 동작의 한 종료 점에 도달하는 즉시, 상기 서보 작동 레버 및 상기 변속 작동 레버 간 상대적 운동은 멈추고 상기 서보 작동 레버는 상기 기어박스 샤프트의 세로축 주위를 상기 변속 작동 레버와 협동하여 회전하여 상기 기어박스 샤프트를 회전시키게 된다.

상기 기어 변속 시스템은 두 개의 서보 밸브를 포함하여 구성하는 것이 바람직하다. 상기 서보 작동 레버가 제한된 동작의 일단 또는 타단에 각각 도달한 때, 두 개의 서보 밸브 중 어느 하나는 완전히 개방된다. 바람직하게, 상기 제한된 동작의 중심 위치는 어떠한 서보 보조력도 발생하지 않는 두 서보 밸브의 폐쇄 위치에 대응한다. 각각의 기어 변속 동작 후에, 즉, 더 이상 인력이 상기 변속 레버에 가해지지 않거나 어떠한 추가적인 기어 변속이 필요하지 않을 때, 예를 들면, 원하는 중립 기어 위치에 도달한 때 또는 원하는 기어가 완전히 맞물려진 때, 상기 서보 작동 레버는 바람직하게 자동으로 중심 위치에 위치한다.

상기 서보 작동 레버, 상기 변속 작동 레버, 및 상기 기어박스 샤프트가 상기 기어박스 샤프트의 세로 축 주위를 협동하여 회전하는 동안 하나의 밸브를 완전히 개방시켜 유지시키기 위해서는, 상기 서보 작동 레버가 상기 제한된 동작 범위 내 중심 위치에 있을 때 상기 서보 작동 레버는 상기 기어박스 샤프트의 세로 축에 대응하는 중심축을 갖는 외주면을 포함하여 구성하는 것이 바람직하다. 상기 서보 작동 레버의 외주면은, 상기 서보 밸브들을 작동시키는 수단과 일정한 슬라이딩 맞댐 방식으로 접촉하는 것이 바람직하다. 상기 서보밸브 작동 수단들은, 반대측에서 부터 상기 서보 작동 레버의 외주면에 맞대도록 점 대칭 배열 방식으로 서로 마주 보도록 구성할 수 있다. 이러한 실시예의 장점은, 상기 서보 작동 레버, 상기 변속 작동 레버, 및 상기 기어박스 샤프트가 상기 기어박스 샤프트의 세로 축 주위를 협동하여 회전하는 동안, 상기 서보 밸브는 필수적으로 그 위치를 유지한다는 것이다. 한편, 상기 기어박스 샤프트 및 상기 서보 작동 레버 간 제한된 동작 범위 내에서 상기 서보 작동 레버가 상기 기어박스 샤프트의 세로 축에 평행한 축을 중심으로 회전하면, 둘 중 어느 하나의 서보 밸브는 개방되거나 또는 폐쇄된다.

일반적으로, 상기 이용된 서보 밸브는 그 종류에 있어 기압 공급부로 부터 서보 실린더로의 에어흐름을 허용하는 체크 밸브를 사용한다. 두 전/후방 변속 레버 운동으로 부터의 기어 변속 명령들을 보조하기 위해, 상기 서보 실린더는 보통 피스톤에 의해 분할된 두 개의 반응 챔버를 포함한다. 상기 피스톤은 둘 중 어느 하나의 챔버로 부터 기압을 제공받아 양방향 운동에 의해 상기 기어박스 샤프트로 어느 한 방향으로 기압으로 부터의 힘을 보조력으로서 전달한다. 이러한 기어 변속 시스템에서 현저한 것은, 상기 기압 공급부로 부터 상기 서보 실린더의 각 챔버로 에어 흐름을 서보 밸브를 수단으로 제어한다는 것이다. 이 경우, 상기 두 개의 서보 밸브는 상기 서보 실린더의 챔버에 대응하여 서로 마주 보게 동작하므로, 상기 기어 샤프트의 세로 축을 중심으로 한 점 대응 배열 방식과 기계적 상호 소통 방식으로 서로 마주보게 상기 서보 밸브들을 구성하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 구성의 장점은, 변속 명령을 상기 서보 밸브들로 전달하는 상기 매개물이 오직 하나의 구성요소 (즉, 서보 작동 레버)만을 포함하여 구성된다는 것이다. 그러나, 상기 변속 레버로부터 상기 서보 밸브를 거쳐 상기 서보 메커니즘으로 변속 명령을 전달하는 상기 매개물은 추가적인 구성요소들을 포함하여 구성할 수 도 있다.

상기 매개물을 거쳐 상기 서보 밸브로 전달되는 상기 변속 레버상의 인력이 증가함에 따라, 둘 중 어느 하나의 서보 밸브는 점차 개방된다. 그러므로, 상기 서보 작동 레버가 상기 기어박스 샤프트 및 상기 서보 작동 레버 간 제한된 동작 범위 내에서 회전하는 동안, 상기 보조력은 상기 변속 레버상의 가해진 인력에 대응하여 증가한다. 주목해야 할 점은, 상기 최대 서보 보조력 또는 상기 기어박스에서 기어를 변속하는 데 필요한 전체 력에 비해 상기 서보 밸브들의 스프링력은 각각 매우 작게 선택될 수 있다는 것이다. 상기 서보 밸브 개방에 필요한 인력은 상기 최대 서보 보조력 보다 작은 크기일 수 도 있다.

상기 서보 보조력 내지 상기 기어박스에서의 기어 변속을 위해 기어박스 샤프트상에 가해진 전체 력에 인력이 추가되더라도, 그 인력의 일부는 높은 운전 편의성을 위해 무시될 수 있다.

본 발명의 제 1 실시예에서, 인력이 상기 서보 밸브를 소정의 최대 개방 단계까지 개방한 때, 상기 기어박스 샤프트의 세로 축에 평행한 축을 중심으로 한 서보 작동 레버의 피벗팅(pivoting)은 상기 서보 작동 레버의 개구부를 통해 돌출된 기어박스 샤프트에 의해 제한된다.

바람직하게, 상기 변속 작동 레버는 상기 기어박스 샤프트로 부터 방사상으로 연장되며, 상기 기어박스 샤프트의 세로 축을 중심으로 한 회전 운동을 수단으로 변속 명령을 전달하도록 구성된다. 따라서, 상기 서보 메커니즘은 상기 변속 작동 레버상에 서보 회전 모멘트를 가하여 상기 기어박스 샤프트를 회전시키거나 그 회전을 지지하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 서보 메커니즘은 상기 변속 작동 레버상에 양방향 서보 회전 모멘트를 가하도록 구성될 수 있다. 상기 양방향 서보 회전 모멘트의 방향은 상기 서보 밸브들 중 어느 것이 작동 하는지에 의해 좌우된다. 이러한 목적을 위해, 상기 서보 메커니즘은, 상기 서보 회전 모멘트를 발생시키는 압력을 상기 변속 작동 레버상에 가하도록 구성된 수압식 또는 기압식 서보 실린더를 포함하여 구성한다.

상기 서보 작동 레버는 상기 기어박스 샤프트 및 상기 서보 작동 레버 간의 제한된 동작을 가지고서 상기 기어박스 샤프트의 세로 축을 중심으로 회전가능하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 서보 작동 레버는 개구부를 포함할 수 있으며, 상기 개구부를 통해 상기 기어박스 샤프트가 돌출한다. 상기 개구부의 방사상 연장부는 상기 기어박스 샤프트의 방사상 연장부 보다 크다. 상기 개구부는 보어(bore), 러그(lug) 또는 홀(hole)과 같은 상기 서보 작동 레버의 일부분에 의해 전체적으로 둘러싸이거나 또는 'U'-형상 리세스와 같은 상기 서보 작동 레버의 일부분에 의해 부분적으로만 둘러싸일 수 있다. 상기 서보 작동 레버의 일부분은 상기 서보 밸브(들)를 작동시키기 위한 캠(cam)으로서 작용한다. 이러한 구성에서, 상기 서보 작동 레버는 상기 기어박스 샤프트 및 상기 서보 작동 레버 간 제한된 동작 범위 내에서 적어도 하나의 서보 밸브 쪽으로 상기 변속 레버상의 인력을 전달하도록 구성될 수 있다. 상기 서보 작동 레버가 상기 기어박스 샤프트 및 상기 서보 작동 레버 간 제한된 동작의 종료 점에 도달한 때, 상기 서보 작동 레버는 상기 변속 레버상에 인력을 전달하여 상기 보조 회전 모멘트에 추가로 수동 회전 모 멘트를 상기 변속 작동 레버상에 가할 수 있다.

보조력을 충분히 이용하기 위해, 서보 밸브는, 최대 서보 회전 모멘트가 상기 변속 작동 레버상에 가해지도록 상기 서보 작동 레버가 상기 기어박스 샤프트 및 상기 서보 작동 레버 간 제한된 동작의 종료 점에 도달한 때 완전히 개방되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 2 실시 예에서는, 보조력이 구현되면 실질적으로 기어 변속 시스템상의 전체 력이 증가하는 문제를 다룬다. 따라서, 가해진 과도한 힘이 상기 기어박스를 손상시키는 위험은 증가한다. 특히, 동기화 링들은 지나치게 큰 전체 력에 노출되면 손상될 것이다.

상기 기어박스에서 상기 보조력 및 상기 전체 력을 감소시킴으로써 상술한 문제점을 해결하는 종래기술로는 서보 감속기(servo reducer)로 알려진 메커니즘 또는 장치들이 있다. 이러한 서보 감속기는 국제 공개 번호 제 WO 2005/119100 호에 설명되어 있다. 상기 서보 감속기는 상기 변속 레버상의 전체 력을 일정하게 유지하며 또는 미리 정해진 임계 값을 초과한 때 상기 변속 레버상의 전체 력을 감소시킨다. 한편으로는, 뛰어난 기어박스 보호와 편안한 기어 레버 핸들링을 제공하지만, 다른 한편으로 상술한 해결책은 서보 실린더에서의 압력 조절을 위한 추가적인 밸브들을 필요로 하고, 생산 비용 및 크기에 있어 꽤 복잡하고 값 비싸다.

미국 특허 제 6,851,350 호는, 의도되지 않은 클러치 풀림을 방지하기 위해 외부 솔레노이드 밸브와 결합하여 비-귀환 밸브를 구비한 피스톤을 갖는 작동 기압식 실린더를 개시하고 있다.

국제 공개 번호 제 WO 00/14437 호와 제 WO 2005/022007 호는, 공급된 보조 압력을 제어하는 감속 메커니즘(reducing mechanism)을 구비한 보조 기어 변속 시스템들을 개시하고 있다.

이러한 대부분의 공지된 해결책의 경우, 외부 감속 메커니즘은 대부분 생산 비용과 크기와 관련하여 고가인, 다소 복잡한 구조라는 단점을 갖는다. 덜 복잡한 공지된 해결책은 최대 값까지로 보조력을 한정하는 것 뿐이어서 추가로 기어 레버에 가해진 큰 인력(수동력, manual force)에 대해 기어박스 보호는 미약하다.

본 발명과 조합하면, 구현된 감속 메커니즘은 다수의 추가적인 부품 또는 새로운 밸브를 도입하지 않고도 완벽한 기어박스 보호를 제공하는 보조 기어 변속 시스템에서 간단하고, 저렴하며 보다 공간 절약형의 서보 감속 메커니즘을 달성하게 된다.

본 발명의 제 2 실시예에 따라, 변속 레버상에 가해진 힘이 임계 값을 초과할 때, 상기 감속 메커니즘은 상기 서보 밸브 및 상기 변속명령 전달 매개물을 분리하도록 구성된다. 상기 서보 밸브는 힘이 임계 값을 초과하여 큰 경우 폐쇄된다. 따라서, 상기 서보 보조력은 감소하게 되고, 운전자가 상기 변속 레버상에 가한 인력은 주로 상기 기어박스에 작용하는 상태로 남겨질 것이다. 보조력 및 운전자가 가한 인력의 합으로서 정의되며 정상동작 동안 보조력이 우위를 차지하는 전체 력은, 인력이 과도하게 커서 상기 서보 보조력이 많이 감소하게 되는 경우 꽤 빠르게 감소한다.

바람직하게, 감속 메커니즘(reducing mechansm)은 순수하게 기계적이다. 그 러한 기계적 양태의 경우, 상기 감속 메커니즘은 서보 메커니즘을 장착한 수동 변속 시스템의 서보 밸브 유닛들과 상기 레버 아암 사이에 배치된다.

일반적으로, 상기 서보 밸브(들)는 그 종류에 있어 기압 공급부로부터 서보 실린더로의 에어 흐름을 허용하는 체크 밸브를 사용한다. 두 전/후방 변속 레버 운동으로 부터의 기어 변속 명령들을 보조하기 위해, 서보 실린더는 보통 피스톤에 의해 분할된 두 개의 반응 챔버를 포함한다. 상기 피스톤은 둘 중 어느 하나의 챔버로부터 기압을 제공받아 양방향 운동에 의해 기어박스 샤프트로 어느 하나의 방향으로 기압으로 부터의 힘을 보조력으로서 전달한다. 그러한 기어 변속 시스템에서, 현저한 것은 상기 기압 공급부로 부터 상기 서보 실린더의 각 챔버 쪽으로의 에어 흐름을 서보 밸브로 제어하는 것이다. 이 경우, 상기 두 개의 서보 밸브가 상기 서보 실린더의 챔버에 대응하여 서로 마주보게 작용하므로, 추가적으로 현저한 것은 점 대칭 배치 방식과 기계적 상호 소통 방식으로 서로 마주보게 상기 서보 밸브들을 구성하는 것이다. 이러한 구성의 장점은, 상기 변속 레버로부터 상기 서보 밸브들로 변속 명령들을 전달하기 위한 매개물이 하나만 필요하다는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에서, 상기 감속 메커니즘은 기계식으로 접촉하는 제어 링 및 제어 레버를 포함한다. 바람직하게, 상기 제어 링과 제어 레버는, 상기 변속 레버로 부터 상기 서보 밸브들로 변속 명령들을 전달하는 상기 매개물로서 기능하는 밸브 작동 레버에 피벗 가능하게 연결된다. 상기 제어 링은, 직접적으로 또는 상기 밸브 몸체들에 접한 급경사 연결부를 거쳐, 그 외곽 링 표면과 마주보고 접촉하는 두 부분에서 바이어스(bias)되는 상기 밸브 작동 레버에, 제어 링 피벗 축의 주위에서 피벗 가능하도록 연결된다. 이러한 피벗팅으로 인해, 둘 중 어느 하나의 서보 밸브가 작동하거나 폐쇄된다. 상기 밸브 작동 레버 그 자신은 작동 레버 피벗 축 주위에서 피벗 가능하도록 구성되므로, 상기 제어 링의 피벗팅은 상기 제어 링 피벗 축 및/또는 상기 작동 레버 피벗 축의 주위에서 수행될 수 있다. 바람직하게, 상기 제어 링은, 상기 서보 작동 레버에 연결된 피벗 연결부의 반대측상에, 상기 제어 레버의 제 1 단부 부분 하나와 맞물리는 홈을 포함한다. 상기 제어 레버는 제 1 단부 부분과 제 2 단부 부분을 구비하며, 그 자신은 상기 단부 부분들 사이에서 제어 레버 피벗 축의 주위에서 피벗 가능하게 상기 서보 작동 레버에 연결되는데, 이는 상기 제어 링의 홈과 맞물려진 상기 제 1 단부 부분을 상기 서보 작동 레버와 관련한 소정의 일탈 정도로 상기 홈으로부터 해방시키기 위한 것이다. 또한, 상기 제어 레버 피벗 축은 상기 작동 레버 피벗 축과 동일할 수 있으며, 따라서 상기 제어 레버는 상기 작동 레버 피벗 축으로서 이용되는 수단에 피벗 가능하게 연결될 수 도 있다. 상기 제어 레버의 제 1 단부 부분이 상기 제어 링의 홈과 맞물리는 동안, 상기 서보 작동 레버에 관련한 제어 레버의 피벗 운동은 상기 제어 링 피벗 축 주위의 제어 링의 피벗 운동과 일치한다. 또한, 상기 제어 레버의 제 2 단부 부분은 상기 제어 레버 피벗 축의 주위에서 피벗 가능하다. 상기 서보 작동 레버의 반대측 러그들에 맞대고 있는 두 개의 장착된 제어 스프링은, 상기 제어 레버의 제 2 단부 부분에 대항해 둘 중 어느 하나의 피벗 방향으로부터 바이어스된다. 그러므로, 상기 제어 레버는 두 개의 피벗 방향으로 스프링 장착된다.

상기 서보 작동 레버에 전달된 상기 변속 레버상의 인력이 정상적, 즉, 임계 값 미만인 동안, 상기 제어 링의 홈에 맞물린 상기 제어 레버의 제 1 단부는 상기 제어 링이 상기 서보 작동 레버에 관련해 상기 제어 링 피벗 축 주위에서 피벗하는 것을 방지한다. 상기 제어 링은 상기 서보 작동 레버 피벗 축의 주위에서 상기 서보 작동 레버와 일치하여 피벗한다. 이러한 피벗 운동은 그 외각 링 표면상의 접촉 부위를 거쳐 둘 중 어느 하나의 서보 밸브를 작동시킨다.

상기 매개물을 거쳐 상기 서보 밸브에 전달된 상기 변속 레버상의 인력이 증가함에 따라, 둘 중 어느 하나의 서보 밸브는 점차 개방된다. 그러므로, 인력이 정상적, 즉, 임계 값 미만인 동안, 보조력은 상기 변속 레버상의 가해진 인력에 대응하여 증가한다.

인력이 서보 밸브를 소정의 최대 개방 단계까지 개방하기에 충분하게 큰 일정한 값에 도달 한 때, 상기 서보 작동 레버 피벗 축 주위의 상기 제어 링의 피벗팅은 샤시(chassis)에 고정되어 있는 수단에 의해 제한된다. 이들 수단은 상기 링 개구부 안쪽으로 돌출하여 내부 링 표면과의 접촉시 상기 피벗 운동을 제한하도록 구성된 봉(rod) 또는 바아(bar) 일 수 있다. 또한, 최대 일탈 정도에서 상기 제어 링과 맞물리는 러그(lug) 또는 플랜지(flange)를 한정하는 것을 고려할 수 있다.

상기 최대 개방 상태에 도달하면, 둘 중 어느 하나의 서보 밸브는 상기 변속 레버에 가해진 인력이 추가적으로 증가하더라도 추가적으로 개방되지 않는다. 그러므로, 서보 보조력은 최대 값에 도달한다. 상기 제어 링의 피벗 운동이 제한되므로, 상기 피벗운동은 상기 변속 레버상의 추가적으로 증가된 인력에 기인한 상기 서보 작동 레버의 추가적인 피벗 운동을 따르지 못한다. 이는, 상기 서보 작동 레 버에 관련하여 상기 제어 링 축의 주위를 피벗하는 상기 제어 링상에 상기 제한 수단에 의해 가해진 대항력을 초래한다. 이러한 대항력은, 상기 제어 링의 홈 내부의 맞물린 제 1 단부 부분를 거쳐 상기 제어 레버 축의 주위를 피벗하는 제어 레버로 전달된다. 상기 제 2 단부 부분이 두 개의 피벗 방향으로 스프링 장착되므로, 상기 전달된 힘은 상기 제어 스프링의 스프링 력에 의해 상쇄된다. 상기 변속 레버에 가해진 인력이 추가로 증가하여 상기 전달된 힘이 상기 제어 스프링의 스프링력을 극복하기에 충분히 증가한 때, 상기 서보 작동 레버에 관련한 각각의 상기 제어 링 피벗 축과 상기 제어 레버 피벗 축의 주위에서의 상기 제어 링과 상기 제어 레버의 협동된 피벗 운동이 수행된다. 이러한 협동된 피벗 운동의 일탈 정도가 증가한 때, 상기 제어 링의 홈에 맞물려 있는 상기 제 1 단부 부분의 일부는 감소한다.

상기 제 1 단부 부분의 순환 경로들과 상기 서보 작동 레버와 관련한 상기 제어 링의 홈은 갈라진다. 상기 변속 레버에 가해진 인력이 임계 값 이상으로 증가한 때, 상기 서보 작동 레버에 관련한 협동된 피벗 운동은 소정의 일탈 정도에 도달하는데, 이는 상기 제어 레버의 제 1 단부 부분이 상기 제어 링의 홈으로 부터 완전히 해방되고 상기 제어 링 및 상기 제어 레버 사이의 마찰 접촉력이 급격히 감소한 때 이루어진다. 상기 서보 밸브 및 상기 변속 명령 전달 매개물(즉, 서보 작동 레버)은 상기 변속 레버상의 가해진 힘이 임계 값을 초과하는 순간에 분리된다. 그 때, 상기 제어 링은 상기 제어 링 피벗 축의 주위를 거의 자유롭게 피벗한다. 최대로 스프링 장착되어 있는 상기 완전히 개방된 서보 밸브는 상기 거의 자유롭게 피벗가능한 제어 링을 상기 외곽 링 표면상의 접촉 부위들을 거쳐 후퇴시켜 상기 서보 밸브가 즉시 폐쇄되도록 한다.

정상 동작 중, 상기 기어 변속 동작은 임계 값 미만의 정상적인 인력을 가한 때 발생한다. 보다 큰 인력이 가해진 때, 상기 기어박스를 보호하기 위해 상기 기어박스에 전달된 전체 력을 크게 감소시킨다.

이제, 한정되지 않은, 본 발명의 두 개의 바람직한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기어 변속 시스템을 도시한 배면 사시도이다. 세로 축(A)을 갖는 기어박스 샤프트(1)는 기어 변속 시스템의 다른 부품을 보여주기 위해 절단 도시되어 있다. 실제, 상기 기어박스 샤프트(1)는 기어박스(미도시) 쪽으로 축(A)을 따라 연장된다. 세로축(A)을 중심으로 한 회전으로 변속 명령을 수신하여 전달하기 위해, 방사상 돌출부들을 갖는 외곽 프로파일이 상기 기어박스 샤프트(1)의 외곽면에 도시되어 있다. 상기 기어박스 샤프트(1)는 변속 작동 레버(1b)에 의해 둘러싸여 있으며, 상기 변속 작동 레버(1b)는 상기 기어박스 샤프트(1)로 부터 축(A)에 평행한 축(B)까지 방사상으로 연장되어 있다. 상기 변속 작동 레버(1b)가 상기 기어박스 샤프트(1)상에서 슬라이딩될 수 있도록 상기 변속 작동 레버(1b)는 상기 기어박스 샤프트(1)의 외곽 프로필에 매칭된 내부 프로필을 갖는 개구부를 포함한다. 볼트 또는 나사와 같은 고정 수단(17)은 상기 변속 작동 레버(1b)를 상기 기어박스 샤프트(1)에 결합시킨다. 이러한 구성에 의해, 상기 축(A)을 중심으로 한 변속 작동 레버(1b)의 피벗 운동은 상기 축(A)을 중심으로 한 기어박스 샤프트(1)의 회전운동을 초래하게 된다. 상기 축(A)는 차량의 해당 프레임에 고정되는 데 반해, 상기 축(B)은 상기 변속 작동 레버(1b) 및 상기 기어박스 샤프트(1)와 더불어 상기 축(A)을 중심으로 한 회전운동을 수행할 수 있다.

서보 메커니즘은 기압 서보 실린더(11) 및 서보 피스톤(13)을 포함하며, 핀(15)을 경유하여 상기 변속 작동 레버(1b)에 연결된다. 상기 핀(15)의 세로 축은 상기 축(B)에 대응된다. 이러한 구성에 의해, 기어박스에서 기어변속 동작을 수행하기 위해, 서보 메커니즘은, 상기 축(A)을 중심으로 피벗하고 상기 기어박스 샤프트(1)의 회전을 조종하는 변속 작동 레버(1b)상에, 접선을 따라 작용하는 필수적인 서보 보조력을 가할 수 있다. 기어변속 동작을 유지시키는 서보 보조력의 레버 아암은, 상기 축(A) 및 축(B)사이의 거리 (즉, 변속 작동 레버(1b)의 필수적인 방사상 연장부)에 의해 주어진다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기어 변속 시스템의 정면 사시도이다. 분명하게 알 수 있는 것은, 어떻게 상기 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a)이 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a)의 개구부를 통해 돌출하여 이들 일부분들(1a)와 (7a)사이에 소정의 동작이 있게 하는지 이다. 상기 서보 작동 레버(7)는 상기 핀(15)에 의해 상기 변속 작동 레버(1b)에 회전 가능하게 연결된다. 변속 레버(미도시)상의 인력은 변속 레버 연결점(6)을 거쳐 상기 서보 작동 레버(7)로 전달된다. 축(D)에 대해서는 직각으로, 그리고 상기 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a) 및 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a) 사이의 제한된 동작 범위 내에서 상기 축(B)을 중심으로 한 서보 작동 레버(7)의 회전운동을 유발하는 축(B)에 대해서는 필수적으로 접선을 따라 인력이 작용한다. 이러한 축(B)을 중심으로 한 서보 작동 레버(7)의 회전 운동은, 부속물들(2a)을 거쳐 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a)의 외주면에 맞댐 접촉하고 있는 두 개의 서보 밸브(2)중 하나를 작동시킨다.

서보 실린더(도 2 내지 도 19에 도시안됨)로 부터의 보조력은 상기 핀(15)을 거쳐 상기 변속 작동 레버(1b)로 전달된다. 상기 보조력은, 상기 축(B)에 대해서는 직각으로 그리고, 상기 변속 작동 레버(1b)상에 상기 축(A)을 중심으로 회전 모멘트를 유발하는 축(A)에 대해서는 필수적으로 접선을 따라 작용한다. 상기 보조 회전 모멘트의 인가시 상기 기어박스 샤프트(1)가 회전하는지 여부는 상기 기어박스에서의 저항력에 따라 좌우된다. 상기 보조력 뿐만 아니라, 상기 변속 레버 연결점(6)상의 인력과 상기 서보 밸브(2)의 해당 반작용 스프링력이 상기 축(A)을 중심으로 한 전체 회전 모멘트에 추가된다. 그러나, 주목해야 할 점은, 상기 보조력이 통상적으로 각각 상기 인력 및 상기 해당 반작용 스프링력 보다 큰 계수라는 것이다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기어 변속 시스템의 횡측단면도이다. 도 3에서 알 수 있는 것은, 상기 변속 작동 레버(1b)가 상기 볼트(17)에 의해 상기 기어박스 샤프트(1)에 고정된다는 것이다. 상기 볼트(17)는, 상기 기어박스 샤프트(1)를 통하여 상기 축(A)에 대해 직각으로 연장되고, 상기 축(A)에 따른 세로방향 변위가 일어나지 않도록 상기 변속 작동 레버(1b)를 묶어 놓는다. 상기 핀(15)은 상기 기어박스 샤프트(1)의 세로 축(A)에 평행한 세로 축(B)을 따르며, 상기 변속 작동 레버(1b)를 상기 서보 작동 레버(7)에 연결한다. 상기 서보 작동 레버(7) 의 일부분(7a)은 개구부를 포함한다. 상기 개구부는 상기 개구부를 통해 돌출하는 상기 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a)의 외경 보다 큰 직경을 갖는다. 이러한 직경 차이로 인해, 제한된 동작이 발생한다. 이러한 제한된 동작 범위 내에서, 상기 서보 작동 레버(7)는 상기 변속 작동 레버(1b)와 관련해 상기 축(B)을 중심으로 회전하는 것이 가능하다. 이러한 회전은, 상기 변속 레버(미도시)로 부터 상기 변속 레버 연결점(6)으로 전달되는 인력에 의해 발생될 수 있다.

도 4 내지 도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기어 변속 시스템의 5개의 정면도로, 다른 운동 단계에서 동작하는 방법을 도시하고 있다. 다른 운동 단계에서는 인력을 달리하여 가하지만, 주목해야 할 점은 인력이 기어 변속에 필요한 전체 력의 범위 보다 매우 낮은 범위 내에서 변화한다는 것이다.

도 4는 힘을 가하지 않은 중립 기어 위치에 있는 기어 변속 시스템을 보여준다. 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a)은 그 개구부를 통해 돌출하는 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a)의 주위에 대칭적으로 위치된다. 그러므로, 상기 서보 작동 레버(7)는 힘을 가하지 않은 중립 기어 위치에서 제한된 동작 범위 내 중심 위치를 취한다.

도 5에서, 화살표(10)로 표기된 첫 번째 인력은 상기 변속 레버 연결점(6)에 가해져서, 상기 서보 작동 레버(7)가 상기 축(B)을 중심으로 소정의 경로의 반시계 방향으로 회전되도록 한다. 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a)의 외주면은 상기 서보 밸브(2)의 좌측 부속물(2a)을 강제하여 상기 서보 밸브(2)를 개방하도록 한다. 주목해야 할 점은, 상기 서보 밸브(2)의 스프링력이, 상기 축(A)을 중심으로 한 너무 이른 회전을 방지하는 기어박스의 저항력 보다 낮은 계수라는 점이다. 상기 서보 밸브(2)를 개방함으로써, 상기 서보 밸브(2)의 개방에 따른 보조력이 상기 핀(15)에 가해진다. 도 4와 관련하여 상기 핀(15)과 상기 축(B)은 아직 회전하지 않으므로, 상기 기어박스의 저항력은 상기 축(B)에 가해진 전체 력 (즉, 보조력, 인력, 및 반작용 스프링력의 합) 보다 여전히 큰 상태이다.

도 6에서, 화살표(10)로 표기된 인력은 도 5에 비해 증가하여 상기 서보 밸브(2)를 최대로 개방한다. 이러한 상황에서, 제한된 동작의 종료점에 도달하고 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a)은 상기 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a)에 맞대어진다. 이제, 최대 보조력 및 반작용 스프링력은 상기 변속 작동 레버(1b)에 가해져, 기어 변속을 위한 반시계 방향으로 상기 기어박스 샤프트(1)를 회전시킨다. 그러나, 이러한 예에서, 전체 력 (즉, 보조력, 인력, 및 반작용 스프링력의 합)은 기어박스의 저항력을 극복하기에 아직 충분하지 못하다. 상기 변속 작동 레버(1b)와 상기 기어박스 샤프트(1)는 아직까지 회전하지 않는다.

도 7 및 도 8은 화살표(10)로 표기된 인력이 추가적으로 약간 증가하여 기어박스의 저항력을 넘어선 상태를 보여준다. 이제, 상기 축(B)에 가해진 전체 력 (즉, 보조력, 인력, 및 반작용 스프링력의 합)은 상기 저항력 보다 커져서, 상기 변속 작동 레버(1b)와 상기 기어박스 샤프트(1)는 상기 축(A)을 중심으로 반시계 방향으로 회전한다. 상기 축(B) 및 상기 축(A) 간 보다 짧은 레버 아암 거리에 비해 상기 축(D) 및 상기 축(A) 간 보다 긴 레버 아암 거리로 전달 비를 높이는 힘의 작용은, 일단 제한된 동작의 종료 점에 도달시 인력을 유지시키는 것이다. 그러나, 상기 전체 력의 대부분은 보조력 상태로 남는다.

도 7 및 도 8 사이의 중간 과정에서, 상기 서보 작동 레버(7) 및 상기 변속 작동 레버(1b)는 반시계 방향으로 상기 축(A)을 중심으로 협동하여 회전한다. 이는, 극복된 저항력을 넘는 전체 력의 초과량이 상기 서보 밸브(2)의 최대 스프링력 보다 크다는 사실에 기인한 것이다. 이 경우, 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a)은 상기 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a)과 접촉상태로 유지되며, 상기 서보 밸브(2)는 최대 보조력을 발생시키기 위해 여전히 완전히 개방된 상태이다.

도 9에서, 상기 축(A)을 중심으로 한 반시계 방향의 기어 변속 회전은 멈추고 기어는 완전히 맞물려진다. 운전자는 인력을 가하는 것을 멈춘 상태이고, 상기 서보 작동 레버(7)를 상기 축(B)을 중심으로 시계방향으로 회전시킴으로써 상기 서보 밸브(2)의 스프링력은 상기 제한된 동작의 중심 위치로 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a)을 후퇴시킨다. 이제, 상기 서보 밸브(2)는 폐쇄되고 더 이상 어떠한 보조력도 가해지지 않는다.

도 1 내지 도 9는 상기 일부분(7a)을 추가적으로 포함하는 상기 변속 작동 레버(7)를 보여준다. 이러한 일부분(7b)은 리세스들을 포함한 곡선모양의 방사상 외향형태의 프로필(21)을 보여주고 있으며, 상기 프로필(21)은 슬라이딩 또는 롤링(rolling)방식으로 안정화 부재(19)와 접촉하고 있다. 회전 동안, 상기 안정화 부재(19)는 상기 변속 작동 레버(7)의 일부분(7b)의 프로필(21)을 따르고 상기 프로필(21)의 리세스 안쪽으로 철컥하고 잠겨서, 상기 중립 위치에서 또는 기어가 완전히 맞물렸을 때 상기 변속 작동 레버(7)를 안정화시킨다. 그러나, 인력이 가하여 상기 안정화 부재(19)를 상기 리세스에서 분리시킬 때 까지 상기 안정화는 일시적일 뿐이다.

도 10은 기어박스에 전달된 힘을, 운전자가 변속 레버에 가한 인력의 함수로서 도시하고 있다. 힘을 표기한 단위들은 단지 도시할 목적으로 임의로 선택된다. 서보 밸브를 개방하는데 필요한 힘은 'VF'로 나타내며, 그 범위는 폐쇄 밸브에 대해서는 0의 값에서 최대 개방 밸브에 대해서는 100의 값까지이다. 이 중 100의 값은 'VFmax'로 나타낸다. 인력(DF)이 서보 밸브를 최대로 개방하는데 필요한 힘(VFmax) 미만인 동안, 보조력(SF)은 상기 인력(DF)의 증가에 비례하여 증가한다. 이는 서보 실린더의 압력이 서보 밸브의 개방 상태에 대응하기 때문이다. 선형성은 별문제로 하고, 다른 상관관계가 물론 가능하다. 단지 식별을 위해, 상기 보조력(SF)은 상기 인력(DF) 보다 3배 크게 도시되어 있다. 실제, 높은 운전 편의성을 제공하기 위해 상기 보조력(SF)은 상기 인력(DF) 보다 크 수많은 계수들일 수 있다.

상기 기어박스에 전달된 전체 력(TF)은 상기 인력(DF) 및 상기 보조력(SF)의 합이다. 상기 서보 작동레버(7)의 일부분(7a)의 개구부의 내면이 상기 기어박스 샤프트의 일부분(1a)에 맞대어 상기 서보 밸브(2)가 최대로 개방될 때, 상기 보조력(SF)은 최대치에 도달한다. 이 단계에서, 상기 전체 력(TF)은 기어를 변속하는 기어박스의 저항력을 극복할 만큼 충분히 커야 한다. 기어가 고정되고 저항력이 보다 큰 경우, 상기 인력(DF)을 추가적으로 증가시킬 필요가 있다. 그러나, 이는 기어박스 또는 다른 부품을 손상 시킬 수 있다. 이러한 위험은 유익한 감속 메커니즘 에 의해 도 19에 도시된 바와 같이 감소될 수 있다.

도 11 내지 도 13은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 기계적 감속 메커니즘을 구비한 기어 변속 시스템을 도시한 사시도, 횡측단면도, 및 정면도이다. 서보 보조 시스템(미도시)의 두 개의 서보 밸브(2)는 각각 기압 서보 실린더 시스템(미도시)의 두 개의 챔버 중 하나에 연결된다. 상기 서보 밸브(2)의 개방 및 폐쇄는 변속 레버 연결점(6)으로 부터 기어박스(미도시)로 기어 변속 명령의 하나 또는 다른 한 방향으로 서보 보조력을 제어한다. 상기 변속 레버 연결점(6)상의 인력은, 기어박스로 운동을 전달하는 기어박스 샤프트(1)에 서보 작동 레버(7)를 거쳐 상기 기어박스로 전달된다. 서보 작동 레버(7)는 피벗 가능하게 축(B)에 연결되어, 서보 작동 레버(7)의 두 개의 일부분들(7a) 및 (7b)이 축(B)으로부터 연장되도록 한다.

상기 축(B)으로 부터 연장된 서보 작동 레버(7)의 한 부분은 부속물 형태를 갖는 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a)을 틀에 끼우는 일부분(7a)을 포함한다. 상기 축(B)은 변속 작동 레버(1b)을 수단으로 상기 기어박스 샤프트(1)에 회전 가능하게 정렬된다. 따라서, 상기 변속 레버 연결점(6)에 가해진 인력은 상기 변속 작동 레버(1b)를 거쳐 상기 기어박스 샤프트(1)로 전달된다. 주목할 중요한 점은, 상기 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a) 및 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a) 사이에는 조금 의미있는 동작이 발생한다는 것이다. 이러한 동작은, 인력이 상기 서보 작동 레버(7)의 타 부분(7b)과 결합되어 있는 변속 레버 연결점(6)에 가해진 때, 상기 서보 작동 레버(7)로 하여금 상기 축(B) 주위를 제한적으로 피벗 운동하 도록 한다.

감속 메커니즘(reducing mechanism)은 제어 링(3)과 제어 레버(4)를 포함하여 구성한다. 상기 제어 링(3)은 그 중심이 고정 기어박스 샤프트 축(A)상의 중립 기어 위치에 있으면서 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a)과 동축으로 연결된다. 상기 제어 링(3)은 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a)과 연결하는 피벗 연결부를 포함하여, 상기 서보 작동 레버(7)와 관련한 상기 제어 링(3)의 피벗 운동을 허용하는 제어 링 축(C)을 초래한다. 상기 서보 작동 레버(7)에 평행하게, 상기 제어 레버(4)는 상기 축(B)을 중심으로 피벗 가능하게 연결되어, 상기 제어 레버(4)의 두 부분들이 상기 축(B)로 부터 연장되도록 한다. 상대적인 피벗 운동이 가능하도록 상기 제어 레버(4) 및 상기 서보 작동 레버(7)의 사이에는 고정 연결부가 없다. 상기 제어 레버(4)의 한 단부 부분(4a)은 상기 제어 링(3)의 홈(3a)과 마찰 접촉 방식으로 맞물려 있다. 상기 홈(3a)은 상기 제어 링(3)에 형성되어, 상기 제어 링 축(C)을 초래하는 피벗 연결부를 마주보고 있다. 상기 제어 레버(4)의 단부 부분(4a)이 상기 제어 링(3)의 홈(3a)과 마찰 접촉 상태로 있는 동안, 상기 제어 링(3)과 상기 제어 레버(4)는 협동하여 상기 서보 작동 레버(7)과 관련해 피벗 운동을 수행한다.

두 개의 제어 스프링들(8)은 상기 서보 작동 레버(7)의 러그들(5)에 고정되어 있으며, 상기 제어 레버(4)의 타 단부 부분(4b)에 대항해 반대 방향으로 바이어스된다. 이로써, 상기 제어 스프링(8)은 상기 서보 작동 레버(7)와 관련한 상기 제어 링(3)과 제어 레버(4)의 협동된 피벗 운동에 대항하도록 작용한다. 상기 제어 링(3)의 중요한 특징은 그 외경이 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a)의 외경 보다 커서, 외곽 제어 링 표면은 캠(cam)으로서 기능하도록 상기 서보 밸브(2)의 부속물(2a)과 맞댐 접촉 상태에 있다는 것이다. 상기 제어 링(3)의 내경은, 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a)과 상기 제어 링(3) 두 개를 통과하는 상기 기어박스 샤프트 부분(1a)의 직경 보다 크다.

도 14는 도 13에 도시된 바와 같이 기어 변속 시스템의 감속 메커니즘의 최초 위치를 보여준다. 게다가, 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a)의 위치는 점선으로 도시되어 있다.

도 15 내지 도 18에서 가정한 것은, 기어박스(예: 고정 기어)의 큰 저항은 변속 작동 레버(1a)의 피벗 운동을 수단으로 기어박스 샤프트 축(A)의 주위의 축(B)의 회전과 기어박스 샤프트(1)의 회전을 방지한다는 것이다. 따라서, 상기 축(B)은 상기 고정된 기어박스 샤프트 축(A)과 관련하여 정지상태로 도시된다.

도 15에서, 정상적인 인력(10)이 상기 변속 레버 연결점(6)에 가해져 상기 서보 작동 레버(7)는 상기 축(B)의 주위를 피벗 운동 한다. 외곽 제어 링 표면의 일부가 하나의 서보 밸브 부속물(2a)에 대항해 바이어스 되므로, 상기 변속 레버 연결점(6)에 가해진 힘에 기인한 축(B) 주위에서의 제어 링(3)의 피벗 운동에 따라 상기 서보 밸브는 점차 개방된다. 따라서, 보조력은 상기 변속 연결점(6)에 가해진 인력에 따라 점차 증가한다.

도 16에서, 상기 변속 레버 연결점(6)상의 인력은 추가적으로 증가하여, 상기 제어 링(3)은 그 내면의 일부분으로 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a)과 상 기 제어 링(3)을 통해 돌출하는 상기 기어박스 샤프트 일부분(1a)을 건드린다. 이는 상기 서보 밸브(2)가 최대로 개방된 지점이며 그 결과로서 보조력이 최대인 지점이다.

도 17에 도시된 바와 같이, 상기 변속 레버 연결점(6)상에 인력을 추가적으로 증가시키면, 보조력이 증가하는 것이 아니라 상기 제어 링(3)과 상기 제어 레버(4)가 협동하여 상기 서보 작동 레버(7)과 관련해 피벗 운동한다. 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a)의 개구부의 내경은 상기 제어 링(3)의 내경 보다 크므로, 제어 링 축(C)의 접촉점에 전달된 인력과 상기 기어박스 샤프트 부분(1a) 및 상기 제어 링(3)간 접촉점에서의 반작용력은 순수한 모멘트를 형성하여 상기 제어 링(3)으로 하여금 상기 제어 링 축(C)의 주위를 상기 서보 작동 레버(7)와 관련해 피벗 운동하게끔 한다. 따라서, 상기 제어 레버(4)는 상기 제어 링(3) 및 상기 제어 레버(4) 간 마찰 접촉으로 인해 상기 축(B)의 주위를 피벗한다. 인력은 상기 제어 레버(4)의 단부부분(4b)에 상기 제어 스프링(8)이 가한 힘을 극복하기에 충분히 커야 한다. 상기 단부부분(4a)의 순환 경로들 및 상기 서보 작동 레버(7)과 관련한 제어 링(3)의 홈(3a)은 갈라진다.

도 17에 도시된 바와 같이, 상기 변속 레버 연결점(6)에 가해진 인력이 임계 값에 도달하게 되면, 상기 서보 작동 레버(7)와 관련하여 협동된 피벗 운동은, 상기 제어 레버(4)의 단부부분(4a)이 상기 제어 링(3)의 홈(3a)으로 부터 완전히 해방되어 상기 제어 링(3) 및 제어 레버(4) 간 마찰 접촉력이 급격히 감소한 때 일탈 정도에 이르게 된다. 상기 서보 밸브(2)와 상기 서보 작동 레버(7)는 상기 변속 레 버 연결점(6)상의 가해진 힘이 임계 값을 초과하는 순간에 분리된다. 상기 개방된 서보 밸브(2)의 스프링력은 상기 제어 링(3)을 후퇴시켜 상기 서보 밸브(2)를 폐쇄한다.

도 18에서는, 상기 서보 밸브(2)의 스프링력이 상기 제어 링(3)을 완전히 후퇴시키고 상기 서보 밸브 부속물(2a)은 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a)을 건드리는 것을 도시하고 있다. 이 순간, 상기 서보 밸브(2)는 폐쇄되고 따라서 보조력은 스위치 오프되어 기어박스를 손상시킬 수 있는 추가적인 힘 작용으로부터 기어박스를 보호한다. 기어박스에 아직 전달되는 인력은 보조력 보다 작고 어떤 보조력 없이 안전하게 가할 수 있는 계수들이다.

도 19는 기어박스에 전달된 힘을 운전자가 변속 레버에 가한 힘의 함수로서 도시하고 있다. 인력(DF)이 정상적이면서 임계 값 미만인 동안, 보조력(SF)은 상기 인력(DF)의 증가에 비례하여 증가한다. 기어박스에 전달된 전체 력(TF)은 상기 인력(DF)과 상기 인력(DF) 보다 큰 대표적인 요소인 보조력(SF)의 합이다. 상기 제어 링(3)이 상기 기어박스 샤프트 부분(1a)을 건드리고 상기 서보 밸브(2)가 최대로 개방된 때, 상기 보조력(SF)은 최대치에 도달한다. 상기 인력(DF)을 추가적으로 증가시키는 것은 상기 제어 스프링(8)의 힘을 극복하여 상기 감속 메커니즘을 해제시키는 데 필요하다. 임계 값(PF)에 도달한 때, 상기 제어 링(3) 및 상기 제어 레버(4) 간 마찰 접촉은 급격하게 감소하고 상기 서보 밸브(2)는 폐쇄한다. 이 순간, 상기 보조력(SF)은 스위치 오프되며, 기어박스에 전달되는 전체 력(TF)은 인력(DF)뿐이다.

본 발명은 기어 변속 시스템에 관한 것으로, 변속 레버, 기어박스, 서보 메커니즘, 상기 변속 레버로 부터 상기 서보 메커니즘으로 변속 명령들을 전달하는 매개물, 및 서보 작동 레버를 포함하여 구성된 기어 변속 시스템에 관한 것으로, 높은 운전 편의성을 제공하는 서보 보조력(보조 힘)으로, 향상되고 저렴하며 유연적인 기어 변속 시스템을 제공한다.

Claims (22)

1. 변속 레버, 기어박스, 서보 메커니즘, 상기 변속 레버로 부터 상기 서보 메커니즘으로 변속 명령들을 전달하는 매개물, 및 서보 작동 레버(7)를 포함하여 구성된 기어 변속 시스템에 있어서,

   변속 명령은 적어도 하나의 레버 아암을 거쳐 기어박스 샤프트(1)에 상기 매개물에 의해 전달되며, 상기 기어박스 샤프트(1)는 적어도 하나의 변속 작동 레버(1b)를 포함하고,

   상기 서보 메커니즘은 서보 밸브(2)에 의해 제어되고,

   상기 서보 밸브(2)는 변속 명령 전달 매개물의 운동을 서보 밸브(2)로 전달하도록 구성된 상기 서보 작동 레버(7)에 의해 제어되고,

   상기 서보 작동 레버(7)는 상기 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a)까지 제한된 동작을 하도록 구성된 일부분(7a)을 가지며, 상기 제한된 동작은 상기 기어박스 샤프트(1)와 관련한 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a)의 변위를 허용하며,

   상기 서보 작동 레버(7)는 상기 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a) 및 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a) 간 제한된 동작 범위 내에서, 상기 기어박스 샤프트(1)의 세로 축(A)에 평행한 축(B)을 중심으로 회전 가능하도록 상기 변속 작동 레버(1b)에 연결되는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 변속 작동 레버(1b)는 상기 기어 박스 샤프트(1)로 부터 방사상으로 연장하며 상기 기어박스 샤프트(1)의 세로축(A)을 중심으로 한 회전운동에 의해 변속 명령을 전달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 서보 메커니즘은 상기 변속 작동 레버(1b)상에 서보 회전 모멘트를 가하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 서보 작동 레버(7)는 상기 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a) 및 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a) 간 제한된 동작에 따라서 상기 기어박스 샤프트(1)의 세로축(A)을 중심으로 회전 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 변속 레버는 운전자의 인력의 형태로 변속 명령을 서보 작동 레버(7) 쪽으로 전달하도록 구성 되어, 상기 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a) 및 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a) 사이의 제한된 동작 범위 내에서 서보 작동 레버(7)가 상기 기어박스 샤프트(1)의 세로 축(A)에 평행한 축(B)을 중심으로 회전하도록 하는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   적어도 하나의 서보 밸브(2)는 상기 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a) 및 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a) 간 제한된 동작 범위 내에서 변속 작동 레버(1b)에 관해 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a)을 변위시킴으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 서보 작동 레버(7)는 개구부를 포함하며, 상기 개구부를 통해 상기 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a)이 돌출하고,

   상기 개구부의 방사상 연장부는 상기 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a)의 방사상 연장부 보다 큰 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 서보 메커니즘은 두 개의 서보 밸브(2)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 서보 메커니즘은 상기 변속 작동 레버(1b)상에 양방향 서보 회전 모멘트를 가하도록 구성되고,

   상기 회전 모멘트의 방향은 상기 두 개의 서보 밸브(2)중 어느 것이 작동하는 지에 의해 좌우되는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 서보 메커니즘은 상기 변속 작동 레버(1b)상에 서보 회전 모멘트를 유발하는 압력을 가하도록 구성된 수압식 또는 기압식 서보 실린더(11)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 서보 작동 레버(7)는 상기 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a) 및 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a) 간 제한된 동작 범위 내에서 상기 서보 밸브(2) 중 적어도 하나의 서보 밸브 쪽으로 변속 레버상의 인력을 전달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 서보 작동 레버(7)는 상기 변속 레버 상에 인력을 전달하도록 구성되어, 서보 작동 레버(7)가 상기 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a) 및 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a) 간 제한된 동작의 종료 점에 도달한 때 상기 서보 회전 모멘트에 추가로 상기 변속 작동 레버(1b)상에 수동 회전 모멘트를 가하는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 서보 밸브(2)는 서보 작동 레버(7)가 상기 기어박스 샤프트(1)의 일부분(1a) 및 상기 서보 작동 레버(7)의 일부분(7a) 간 제한된 동작의 종료점에 도달한 때 완전히 개방되는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기어 변속 시스템은 감속 메커니즘을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 감속 메커니즘은 상기 서보 작동 레버의 운동을 상기 서보 밸브(2)로 전달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,

    상기 감속 메커니즘은 상기 변속 레버상의 가해진 힘이 임계 값을 초과한 때 상기 서보 밸브(2) 및 상기 서보 작동 레버(7)를 분리하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 감속 메커니즘은 기계적인 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 감속 메커니즘은 기계식 접촉으로 제어 링(3) 및 제어 레버(4)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
19. 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 서보 밸브(2)는 스프링 장착되어, 서보 밸브(2)과 상기 변속 명령 전달 매개물이 분리된 때 폐쇄되도록 한 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,

    상기 제어 링(3)은, 상기 서보 밸브(2)를 작동시키는 제어 링(3)의 피벗 운동에 의해 상기 서보 밸브(2)와 기계적으로 소통하는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
21. 제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제어 레버(4)는 스프링 장착되어, 변속 레버상의 가해진 힘이 임계 값을 초과한 때 상기 제어 링(3)으로의 기계적 접촉을 해지하는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
22. 제 21 항에 있어서,

    상기 서보 밸브(2)는, 상기 제어 레버(4) 및 상기 제어 링(3) 사이의 기계적 접촉이 해지된 때 스프링 압력으로 폐쇄되도록 하는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.

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