KR20100017629A - 차량 변속기용 시프팅 장치 - Google Patents

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KR20100017629A KR1020097025368A KR20097025368A KR20100017629A KR 20100017629 A KR20100017629 A KR 20100017629A KR 1020097025368 A KR1020097025368 A KR 1020097025368A KR 20097025368 A KR20097025368 A KR 20097025368A KR 20100017629 A KR20100017629 A KR 20100017629A
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디이터 피셔
클라우스 슈패트
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젯트에프 프리드리히스하펜 아게
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Abstract

본 발명은 변속기(30)의 기어 단을 선택하고 시프팅하기 위한 수단과 보조 역할을 할 수동 시프팅력이 작용하는 요소(20)를 포함하며, 서보 보조 장치(10)를 구비한, 특히 차량의 변속기(30)용 시프팅 장치(11, 40)에 관한 것이다. 수동 시프팅력 또는 시프팅 단계에 따라 상이한 기울기를 갖거나 수동 시프팅력에 비례하는 영역을 포함하는 특성 곡선이 서보 보조 장치(10)에 의해 나타날 수 있다. 서보 보조 장치(10)에는 특성 곡선을 나타내기 위해, 서보 압력이 작용하는 수단(88, 90, 106, 108)이 제공된다. 각각의 레인 또는 각각의 기어 단을 위해 경로에 따라 서보 보조력을 제한하기 위해 서보 보조 장치(10)의 구동 시 경로 제한부 및 하나 이상의 굽힘부(84, 110)가 서보 보조 장치(10)의 전방 및/또는 그 안에 제공된다.
시프팅 장치, 서보 보조 장치, 특성 곡선, 견인 피스톤, 견인 피스톤 스프링

Description

차량 변속기용 시프팅 장치 {SHIFTING DEVICE FOR A VARIABLE SPEED MOTOR VEHICLE TRANSMISSION}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 보다 자세히 규정된 유형에 따른 서보 보조 장치를 구비한 시프팅 장치에 관한 것이다.
이러한 시프팅 장치의 경우 시프팅 로드의 회전 운동은 개별 시프팅 레인의 선택에 사용되며 일반적으로 높은 시프팅력을 필요로 하지 않는다. 시프팅 로드의 축방향 종방향 운동은 원하는 기어 단을 넣기 위해 사용되며, 특히 중형 차량용 변속기의 경우와 운전석이 변속기에서 멀리 떨어져 있는 차량의 경우 보다 큰 시프팅력이 필요하다.
승합차 및 화물차와 같은 최근의 상용차는 프론트 컨트롤 유형의 구조로 인해, 변속기 장착을 위해서는 변속기가 불가피하게 운전석에서 멀리 떨어져 배치되는 공간적 상황을 갖는다. 언더플로어(underfloor) 엔진 또는 리어(rear) 엔진을 구비한 차량의 경우에는 변속기가 운전석에서 특히 멀리 떨어져 있다. 기계식으로 시프팅되는 변속기의 경우 때때로 밀접하게 작동되는 긴 시프팅 연동부(shifting linkage)로 인해 정확한 기어 단 변경은 종종 어려워진다.
차량 운전자가 도로 교통 상황에 완전히 주의를 기울일 수 있도록, 운전자는 차량 주행에 필요한 모든 활동들에 대한 부담이 가능한 한 줄어들어야 하고 지원을 받아야 한다.
모든 운전자는 어려운 교통 상황에서 시프팅 변속기의 원활한 조작이 중요할 수 있다는 점을 알고 있다. 모든 크기의 상용차들을 위한 압축 공기식 시프팅 보조 장치가 이러한 점에 있어서 해결책을 제시할 수 있다.
종래의 서보 시프팅 장치는 변속기에 부분적으로 직접 장착되며 외부에서 접근 가능한 제어 로드 및 피스톤 로드를 갖는다. 시프팅 연동부는 제어 로드에 연결된다. 제어 로드의 종방향 운동에 의해 보조 장치가 활성화된다. 이러한 유형의 구동은 2개의 로드 인장식 시프팅 또는 케이블 인장식 시프팅과 연관되어 나타난다. 이 경우 벨로우즈에 의한 제어 로드 및 피스톤 로드의 밀폐와, 부족한 윤활은 단점이다. 화물차에서 이러한 부분은 매우 심한 오염에 노출된다. 시프팅 연동부 변속비의 변동 시 서보 보조 장치의 시작도 변동되거나, 서보 보조 장치는 밸브의 조절에 의해 시프팅 연동부 변속비에 맞게 조정되어야 한다. 이는 서로 분리된 구동 밸브 및 서보 실린더로 구성된 시프팅 보조 장치에도 동일하게 적용된다. 밸브 및 실린더는 볼 조인트에 의해 시프팅 레버 및 콘솔에 연결되며, 콘솔은 다시 변속기에 고정된다. 이러한 장치는 각각의 시프팅 시 부품들이 변속기 및 차량 프레임에 대해 상대적으로 움직임으로써, 밸브와 실린더를 서로 연결해주는 공기 라인들을 마모시킬 수 있는 단점을 추가로 갖는다.
기계적 압축 공기식 제어부와 압축 공기식의 별도의 압력부로 구성된 상기 유형의 압축 공기식 시프팅 보조 장치가 분해된 구조로 공지되어 있다. 분해된 구 조의 시프팅 보조 장치는 루만(Loomann) 저서의 "기어 변속기"(슈프링거 출판사, 1988년 제2판), 225 페이지에 공지되어 있다. 제어부는 기계식으로 작동하는 제어 밸브이며, 이는 시프팅 연동부에 의해 작동한다. 기어 단 변경 시 선택 운동은 변속기에 기계식으로 직접 전달된다. 시프팅 운동의 전달 시 제어 밸브가 작동하며 이와 동시에 수동 시프팅력이 레버에 의해 변속기 상에 기계식으로 전달된다. 수동 시프팅력은 압축 공기 실린더에 의해 압축 공기식으로 추가로 보조를 받는다. 이 경우 압축 공기 실린더는 통합된 유압 댐퍼를 구비한 투 포지션(two position)실린더로서 압축 공기식 압력부를 형성한다. 여기서는 수동 시프팅력을 정비례 방식으로 표시하는 것이 달성되지 않는다. 제어부와 압력부 사이의 경로는 길며 장착을 위한 공간 소모가 따른다. 제어부와 압력부 사이의 압축 공기 라인들의 손상은 방지될 수 없다.
독일 공개 공보 제195 39 472 A1호에는 차량의 변속기용 서보 보조 장치를 구비한 시프팅 장치가 공지되어 있다. 서보 보조 장치의 제어 로드는 축방향으로 변위 가능하게 피스톤 로드의 내부에 제공되며 시프팅 연동부에 의해 시프팅 레버와 상호 작용한다. 피스톤 로드에는 양측으로 압력 수단의 작용을 받을 수 있는 피스톤이 배치되며, 피스톤 로드는 기어 휠 변속기의 시프팅을 위한 수단들과 상호 작용한다. 피스톤 로드에서 제어 로드의 축방향 조정 시, 제어 밸브는 작동 피스톤에 의해 작동할 수 있다. 시프팅 레버 및 시프팅 연동부에 의해 제어 로드에 가해진 시프팅력은 피스톤 로드에 의해, 기어 휠 변속기의 시프팅을 위한 수단에 비례적으로 전달된다. 이 경우 시프팅 장치의 양 측면은 상이한 크기의 시프팅력을 출력하므로, 차량 변속기의 다양한 기어 단들은 상이한 시프팅력에 의해 시프팅될 수 있다. 상이한 시프팅력들은 상이한 크기의 작동 피스톤의 피스톤면들로 인해 그리고/또는 반대되게 배치된 피스톤의 2개의 표면들의 상이한 기하학적 크기로 인해, 상이한 밸브 특성 곡선에 의해 구현된다.
독일 공개 공보 제10 2006 006 651 A1호에는 차량 변속기를 위한 서보 보조 장치를 구비한 시프팅 장치가 공지되어 있으며, 이는 변속기의 기어 단을 시프팅하고 선택하기 위한 수단과 서보 보조 장치의 제어 로드를 포함하고, 제어 로드에는 보조 역할을 할 수동 시프팅력이 작용한다. 시프팅 장치에는, 서보 보조 장치로의 도입 전에 서보 보조 장치에 작용하는 시프팅력을 변동시키거나 제한하기 위한 탄성의 요소들이 제공된다.
독일 공개 공보 제10 2006 006 652 A1호에는 마찬가지로 차량 변속기를 위한 서보 보조 장치를 구비한 시프팅 장치가 공지되어 있으며, 시프팅 장치는 변속기의 기어단을 시프팅하고 선택하기 위한 수단과 서보 보조 장치의 제어 로드를 포함하고, 보조 역할을 할 수동 시프팅력이 제어 로드에 작용한다. 시프팅 장치에는 서보 보조 장치 내에 서보 보조력이 형성되기 전에 그리고/또는 서보 보조력이 형성되는 동안, 서보 보조 장치에 작용하는 수동 시프팅력을 변동시키기 위해 스프링 요소가 제공된다.
상이한 서보 보조력을 구현하기 위해, 상이한 굽힘부 또는 탄성부가 요구된다. 이는 구조상의 실시예에 따라 복잡할 수 있으며, 종종 제공되지 않는 공간을 필요로 한다.
독일 공개 공보 제10 2004 042 609 A1호에는 차량 변속기의 시프팅 장치의 서보 보조 장치에 대한 특성 곡선이 제안되어 있다. 상기 특성 곡선은 수동 시프팅력 또는 시프팅 단계에 따라, 상이한 기울기를 갖거나 수동 시프팅력에 비례하는 영역을 포함한다. 특성 곡선이 구조적으로 어떻게 구현될 수 있는지는 독일 공개 공보 제10 2004 042 609 A1에 공개되어 있지 않다.
본 발명의 목적은, 수동 시프팅력 또는 시프팅 단계에 따라, 상이한 기울기를 갖거나 수동 시프팅력에 비례하는 영역을 포함하는 서보 특성 곡선이 경로와 무관하게 구현될 수 있도록 하며 추가의 공간 없이도 각각의 레인 또는 각각의 기어단에 상응하는 서보 보조력이 할당될 수 있는 서보 보조 장치를 구비한 시프팅 장치를 제시하는 것이다.
본 발명의 기초가 되는 목적은 독립항의 특징부도 포함하는, 일반적인 시프팅 장치에 의해 달성된다.
서보 보조 장치를 구비한, 특히 차량의 변속기를 위한 본 발명에 따른 시프팅 장치는 변속기의 기어단을 선택하고 시프팅하기 위한 수단과, 보조 역할을 할 수동 시프팅력이 작용하는 요소를 포함한다. 상기 요소는 예컨대 서보 보조 장치의 제어 로드로서 형성될 수 있다. 본 발명에 따라 서보 보조 장치는 수동 시프팅력 또는 시프팅 단계에 따라 상이한 기울기를 갖거나 수동 시프팅력에 비례하는 영역을 포함하는 특성 곡선을 나타내기 위한 수단을 포함하며, 각각의 레인 또는 각각의 기어 단을 위해 경로에 따라 서보 보조력을 제한하기 위해 서보 보조 장치의 구동 시 경로 제한부와 하나 이상의 굽힘부가 서보 보조 장치의 전방 및/또는 그 안에 제공된다.
특성 곡선을 나타내기 위한 수단은, 제어 로드의 현재 위치의 변동 없이, 특성 곡선이 상기 수단에 작용하는 서보 압력에 의해 경로와 무관하게 구현될 수 있도록 서보 보조 장치에 배치된다.
서보 보조 장치의 구동 시 경로 제한부에 의해, 서보 보조 장치의 제어 로드와 피스톤 로드 사이의 상대 운동이 제한될 수 있다. 경로 제한부는, 서보 특성 곡선 및 이로써 서보 보조력이 조건에 따라 이용될 수 있음으로써 각각의 레인 또는 각각의 기어단을 위해 상응하는 서보 보조력에 도달할 수 있도록 형성된다. 이 경우 예컨대 서보 보조 장치 전방 또는 서보 보조 장치 내에서 부품들의 굽힘부에 의해 형성되거나 이들의 조합 형태로 형성되는 서보 특성 곡선이 사용될 수 있다. 예컨대 굽힘부는 서보 보조 장치의 제어 로드에 배치된 스프링 요소에 의해 구현될 수 있다.
더욱이 시프팅 장치는 시프팅 샤프트와 중공 샤프트를 포함한다. 서보 보조 장치는 밸브 피스톤 및 밸브 슬라이더를 갖는 밸브를 포함하며, 서보 보조 장치의 피스톤 로드는 변속기의 시프팅을 위한 수단과 상호 작용한다.
본 발명에 따른 시프팅 장치의 바람직한 실시예에서, 서보 특성 곡선을 나타내기 위한 수단은 밸브와 상호 작용하는 견인 피스톤으로서, 그리고 견인 피스톤에 연결된 견인 피스톤 스프링으로서 형성된다. 견인 피스톤 스프링은 예컨대 나선형 스프링 또는 판 스프링으로서 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 시프팅 장치의 특히 바람직한 실시예에서 견인 피스톤은, 견인 피스톤이 제어 로드 및 밸브 피스톤을 반경 방향으로 둘러싸고 피스톤의 정지부에 접하도록, 피스톤 로드 내에 배치된다. 견인 피스톤 스프링은 한편으로 피스톤 로드의 정지부에 접하며 다른 한편으로는 견인 피스톤에 연결된다.
예컨대 견인 피스톤은 작동 상태일 때 제어 로드에 배치된 정지 요소에 작용하는 중공 실린더의 형태로 형성될 수 있다. 견인 피스톤이 중공 실린더의 형태로 형성되고 견인 피스톤 스프링에 대향 배치된 측면에 제어 로드 쪽 방향으로 형성된 정지부를 포함하는 것도 고려할 수 있으며, 이 경우 견인 피스톤의 정지부는 작동 상태일 때 밸브 피스톤에 접한다. 특정의 수동 시프팅력으로부터 시작해서, 조절된 서보 압력은 견인 피스톤 스프링력에 대항해서 견인 피스톤이 밸브 피스톤에 또는 제어 로드에 배치된 정지 요소 상에 가압될 정도로 크며, 이는 견인 피스톤의 작동 상태를 의미한다. 이로써 수동 시프팅력 또는 제어 로드력은 밸브 피스톤에 직접 작용하는 압축력뿐만 아니라, 견인 피스톤에 의해 밸브 피스톤에 전달되거나 제어 로드에 배치된 정지 요소에 전달된 압축력에 의해서도 저지된다. 이로써 특정의 조절 위치로부터 시작해서 수동 시프링력 또는 제어 로드력에 대항하는 압축력은 상응하게 증대된다. 따라서 특성 곡선은 꺾인점을 포함하며, 특성 곡선은 상기 꺾인점으로부터 시작해서 보다 낮은 기울기를 가지므로 보다 평평하게 연장된다. 특성 곡선의 꺾인점은 견인 피스톤 스프링의 설계에 따라 상응하게 정해질 수 있다.
본 발명에 따른 시프팅 장치의 특히 바람직한 실시예에서, 서보 보조 장치에는, 서보 보조력을 2개 이상의 상이한 서보력 레벨로 제한할 수 있는 수단이 제공된다.
본 발명에 따른 시프팅 장치의 특히 바람직한 실시예에서, 서보 보조 장치의 구동 시 경로 제한부는 중공 샤프트의 그루브 및 상기 그루브를 관통하는 하나 이상의 핀에 의해 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 시프팅 장치의 다른 실시예에서, 서보 보조 장치의 구동 시 경로 제한부는 시프팅 샤프트의 그루브 및 상기 그루브를 관통하거나 그루브 내에 맞물리는 하나 이상의 핀에 의해 구현될 수 있다.
중공 샤프트 또는 시프팅 샤프트의 그루브는, 시프팅 샤프트의 축방향으로 각각의 레인 또는 각각의 기어단을 위해 핀과 그루브 사이에 상이한 크기의 원주 백래시(circumferential backlash)가 우세하도록 형성될 수 있다. 예컨대 그루브의 하나의 측면의 원주 백래시는 변속기의 동일한 시프팅 레인에서 시프팅 위치들이 상이한 경우 상이한 서보 보조력을 나타내기 위해, 대향 배치된 그루브의 측면 상의 원주 백래시와 다른 치수를 가질 수 있다.
다른 실시예에서, 서보 보조 장치의 제어 로드와 피스톤 로드 사이의 상대 운동은 시프팅 샤프트의 보어, 예컨대 선회 보어에 의해 제한될 수 있다. 이러한 보어에 의해 시프팅 샤프트와 보어에 배치된 핀 사이에 상응하는 유격이 형성되므로, 시프팅 샤프트와 중공 샤프트 사이에는 상응하는 원주 백래시가 형성될 수 있으며 서보 보조력은 상응하게 제한될 수 있다.
이로써 경로 제한부에 의해 서보 보조 장치의 기계적 브릿지가 가능하므로, 서보 보조력은 레인에 따라 또는 기어단에 따라 제한될 수 있다. 서보 보조 장치의 제어 로드의 경로 제한부는 시프팅 장치 또는 시프팅 시스템에서 다른 하나의 지점에서도 구현될 수 있으므로 구조적으로 다르게 실행될 수 있다.
이로써 서보 보조 장치를 구비한 본 발명에 따른 시프팅 장치에 의해, 제어 로드의 위치가 변동되지 않으면서 "꺾인" 서보 특성 곡선이 구현될 수 있으며, 이 경우 서보 보조 장치의 구동 시 존재하는 경로 제한부에 의해 서보 보조 장치의 제어 로드의 작동은 경로에 따라 또는 기어단에 따라 피스톤 로드에 대해 제한될 수 있으므로, 상응하는 서보 보조력이 경로에 따라 기어단에 따라 구현될 수 있다.
이로써 서보 보조 장치를 구비한 본 발명에 따른 시프팅 장치에 의해 시프팅 시작 시 충분한 서보 보조력이 보장될 수 있으며, 이 경우 시프팅에 참여하는 부품들 또는 동기화 장치에 과부하를 주지 않는 서보 보조력이 동기화 단계 중에 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 시프팅 장치는 예컨대 시프팅 연동부 또는 케이블 인장식 시프팅을 갖는 변속기에서 사용될 수 있다.
이하에서는 복수의 실시예들을 허용하는 본 발명의 기본 원리가 도면에 의해 예시적으로 더 자세히 설명된다.
도 1은 종래 기술에 따른 시프팅 시스템의 도면이다.
도 2는 시프팅 장치의 일 실시예의 단면도이다.
도 3은 시프팅 장치의 다른 실시예의 단면도이다.
도 4는 시프팅 장치의 다른 실시예의 단면도이다.
도 5는 서보 보조 장치의 일 실시예의 단면도이다.
도 6은 서보 보조 장치의 다른 실시예의 단면도이다.
도 7은 2개의 상이한 서보력 레벨을 구현하기 위한 서보 보조 장치의 일 실시예의 단면도이다.
도 8은 3개의 상이한 서보력 레벨을 구현하기 위한 서보 보조 장치의 일 실시예의 단면도이다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량의 시프팅 시스템(2)의 도면을 도시한다. 시프팅 로드(6)는 시프팅 레버(4)로부터 레버 편향부(8)에 의해 시프팅 장치(11)로 안내되며, 시프팅 장치는 압축 공기식 서보 보조 장치(10)를 갖는다. 압축 공기식 서보 보조 장치(10)는 저장기(14)로 안내되는 연결 라인(12)을 포함하며, 압축 공기식 서보 보조 장치(10)는 저장기로부터 압축 공기를 공급받는다. 레버 편향부(8)는 시프팅 로드(6)에 바람직하게 힌지식으로 연결된 제1 레버(16)를 포함한다. 레버 편향부(8)는 제2 레버(18)를 포함하며, 제2 레버는 압축 공기식 서보 보조 장치(10)에 배치된 제어 로드(20)에 다시 맞물린다. 또한 압축 공기식 서보 보조 장치(10)에는 피스톤 로드(22)가 제공되며, 피스톤 로드에는 회전 가능한 시프팅 샤프트(26)에 의해 차량 변속기(30)의 레버(28)에 연결된 레버(24)가 맞물린다. 레버(28)는 시프팅 레일(32)에 맞물리며, 변속기의 변속비는 시프팅 레일에 의해 공지된 방식으로 시프팅될 수 있다. 레버(24)의 운동은 시프팅 샤프트(26)에 의해 레버(28)의 운동에 전달되므로, 시프팅 레일(32)은 레버(28)에 의해 축방향으로 운 동할 수 있다. 이러한 운동 시에 시프팅 레일(32)은 바람직하게 3개의 위치 즉, 시프팅된 변속비에 상응하는 2개의 축방향 단부 위치와, 상기 단부 위치들 사이에 놓이며 변속기의 중립 위치에 상응하는 중심 위치를 취한다.
도 2는 본 발명에 따른 시프팅 장치(40)를 단면도로 도시한다. 시프팅 샤프트(44)는 그 축을 중심으로 회전 가능하도록 중공 샤프트(52) 내에 지지된다. 중공 샤프트(52)는 시프팅 샤프트(44)의 축을 중심으로 회전 가능하게 시프팅 장치(40) 내에 지지된다. 시프팅 샤프트(44)의 원주에는 시프팅 샤프트의 축을 따라 그루브(54)가 제공된다. 시프팅 샤프트(44)의 그루브(54)에는 레버(18)의 니들 부시(58)에 회전 가능하게 지지된 핀(56)이 맞물린다. 핀(56)은, 자신의 축에 따른 시프팅 샤프트(44)의 축방향 변위가 가능하도록 그리고 자신의 축을 중심으로 한 시프팅 샤프트(44)의 회전이 레버(18)를 선회시키도록, 그루브(54) 내에 배치된다.
레버(18)는 예컨대 쉽게 회전될 수 있도록 볼트 상에 배치된 롤러(60)에 의해 제어 로드(20)의 포켓(70) 내에 맞물리며, 수동 시프팅력이 압축 공기식 서보 보조 장치(10)에 마찰 없이 전달되도록 한다. 서보 보조 장치(10)에 의해 형성된 서보 보조력은 피스톤 로드(22)로부터 레버(24)에 전달되고(도1 참조) 상기 레버로부터 중공 샤프트(52)에 전달된다.
서보 보조 장치(10)의 구동 시 경로 제한부에 의해 상이한 서보 보조력이 형성될 수 있다. 본원에서 경로 제한부는 중공 샤프트(52)의 그루브(48)와 핀(56)에 의해 구현될 수 있는 상응하는 원주 백래시가 시프팅 샤프트(44)와 중공 샤프트(52) 사이에 우세하도록 형성된다. 중공 샤프트(52)의 그루브(48)가 상응하게 구성됨으로써 시프팅 샤프트(44)와 중공 샤프트(52) 사이에 상이한 원주 백래시가 존재할 수 있다. 서보 보조력은 시프팅 샤프트(44)와 중공 샤프트(52) 사이의 원주 백래시가 없어질 때까지는 형성된다. 그러면, 수동 시프팅력은 중공 샤프트(52)에 직접 전달되며, 제어 로드(20)는 서보 보조 장치(10)의 피스톤 로드(22)에 대해 더 이상 이동하지 않는다. 상기 실시예에서 중공 샤프트(52)와 레버(18)는 축방향으로 서로 변위될 수 있도록 배치된다.
도 3은 다른 실시예의 시프팅 장치(40)를 도시한다. 도 2의 실시예와 달리, 상기 실시예는 시프팅 샤프트(44)에 고정 배치되거나 베어링(62)에 의해 배치된 핀(38)을 포함한다. 레버(18)는 연속된 2개의 축방향 그루브(46) 및 보어(42)를 포함한다. 핀(38)은, 자신의 축에 따른 시프팅 샤프트(44)의 축방향 변위가 가능하도록 그리고 자신의 축을 중심으로 한 시프팅 샤프트(44)의 회전이 레버(18)를 선회시키도록, 그루브(46) 내에 배치된다. 보어(42)에 의해 핀(38)의 조립이 가능해진다. 중공 샤프트(52)와 시프팅 샤프트(44)는 축방향으로 서로 변위될 수 있도록 배치되며, 이 경우 바람직하게 시프팅 샤프트(44)는 축방향으로 변위될 수 있도록 배치되며 중공 샤프트(52)는 축방향으로 변위될 수 없도록 배치된다. 서보 보조 장치(10)의 구동 시 경로 제한부는 중공 샤프트(52)의 그루브(48)와 핀(38)에 의해 구현될 수 있는 상응하는 원주 백래시가 시프팅 샤프트(44)와 중공 샤프트(52) 사이에 우세하도록 형성된다.
도 4는 본원에 도시되지 않은 시프팅 레일(32) 내에(도 1 참조) 연장부(74)에 의해 맞물리는 레버(28)의 영역에서 시프팅 샤프트(44)의 단면도를 도시한다. 하나 이상의 핀(66)은 레버(28), 중공 샤프트(52) 및 시프팅 샤프트(44)를 관통한다. 상기 영역에서 중공 샤프트(52)는 2개의 장 홀(64)을 포함한다. 중공 샤프트(52)의 원주 방향으로 장홀(64)의 폭은 핀(66)의 직경에 거의 상응한다. 핀(66)은 예컨대 고정 링(72)에 의해 자신의 위치에 유지된다. 시프팅 샤프트(44)는 상기 영역에 보어, 예컨대 선회 보어를 포함한다. 상기 선회 보어에 의해 시프팅 샤프트(44)와 핀(66) 사이에 상응하는 유격(s, s')이 형성된다. 상기 유격(s, s')에 의해 시프팅 샤프트(44)와 중공 샤프트(52) 사이에 상응하는 원주 백래시(68, 68')가 형성된다. 유격(s, s')은 시프팅 샤프트(44)와 중공 샤프트(52) 사이에 동일한 원주 백래시(68, 68') 또는 상이한 원주 백래시(68, 68')가 양측으로 생기도록 형성될 수 있다. 마찬가지로 유격(s, s')은 경로에 따른 서보 보조력의 제한을 위해서도 이용될 수 있다.
선회 보어는 핀(66)이 위치한 시프팅 샤프트(44)에 의해 장홀로서 형성될 수도 있으므로, 시프팅 샤프트(44)의 축방향으로 상이한 크기의 유격(s, s')이 구현될 수 있다.
또한 시프팅 샤프트(44)와 핀(66) 사이에 상이한 크기의 유격(s, s')을 형성하기 위해, 시프팅 샤프트(44)에는 선회 보어 대신에 그루브가 제공될 수 있으며, 이 경우 핀(66)은 분할된다. 장홀 또는 그루브가 상응하게 형성됨으로써, 각각의 레인 또는 각각의 기어단에 대해 상응하는 서보 보조력이 형성될 수 있으며, 이 경우 선택 운동은 시프팅 샤프트(44)에 의해서가 아니라, 본원에 도시되지 않은 요소에 의해 레버(28)에 전달된다.
도 5는 서보 보조 장치(10)의 섹션을 단면도로 도시한다. 서보 보조 장치(10)는 제어 로드(20)와, 피스톤 로드(22)와, 실린더(76) 및 피스톤(78)을 포함한다. 서보 보조 장치(10)의 제어 로드(20)는 축방향으로 변위 가능하게 피스톤 로드(22) 내에 배치되며, 시프팅 연동부에 의해 시프팅 레버와 상호 작용한다(도 1 참조). 피스톤 로드(22)는 기어 휠 변속기의 시프팅을 위한 수단들과 상호 작용한다(도 1 참조). 피스톤(78) 및 피스톤 로드(22)는 서로 고정 연결되거나 하나의 부품으로 제조된다. 밸브(98)는 밸브 피스톤(82, 104) 및 밸브 슬라이더(80, 102)로 구성된다. 본원에서 밸브 피스톤(82, 104)은 스프링 요소(84, 110)의 스프링력에 대항해서 제어 로드(20)에 축방향으로 변위 가능하게 배치되며, 서보 보조 장치(10)의 미작동 상태일 때 스프링 요소(84, 110)에 의해 그 출발 위치에 유지된다. 본원에서 스프링 요소(84, 110)는 나선형 스프링으로서 형성되며, 예컨대 사전 응력을 받은 상태로 서보 보조 장치에 배치될 수도 있다. 밸브 피스톤들(82, 104) 사이에는 마찬가지로 축방향으로 변위 가능하게 밸브 슬라이더(80, 102)가 배치된다. 밸브 슬라이더(80, 102)는 스프링 요소(100)에 의해 서로 축방향으로 유지되며 각각 피스톤 로드(22)의 하나의 밸브 시트에 접한다. 본원에서 서보 보조 장치(10)는 2개의 견인 피스톤(88, 106)과 견인 피스톤 스프링(90, 108)을 포함한다. 견인 피스톤들(88, 106)은 본원에서 중공 실린더의 형태로 형성되며, 제어 로드(20)뿐만 아니라 밸브 피스톤(82, 104)도 둘러싸도록 그리고 제어 로드(20)에 대해 축방향으로 변위될 수 있도록 서보 보조 장치에 배치된다. 견인 피스톤 스프링(90, 108)은 본원에서 나선형 스프링으로서 형성되며, 견인 피스톤 스프링의 하 나의 단부는 피스톤 로드(22)의 정지부에 접하고 다른 하나의 단부는 견인 피스톤(88, 106)에 접한다. 피스톤 로드(22)의 정지부는 본원에서 고정 링으로 도시되지만, 피스톤 로드와 일부재로 형성될 수도 있다. 서보 보조 장치(10)가 작동되지 않은 상태일 때 밸브 슬라이더(80, 102)는 피스톤 로드(22)의 밸브 시트에 접하고, 견인 피스톤(88, 106)은 견인 피스톤 스프링(90, 108)에 의해 피스톤 로드(22)의 상응하는 정지부에 대해 가압된다. 밸브 피스톤(82, 104)에는 예컨대 디스크형으로 형성되는 요소(96, 112)가 추가로 배치될 수 있다. 서보 보조 장치에는 본원에서 고정 링 및 스프링 요소(84, 110)에 의해 제어 로드(20)에 고정되는 정지 요소(92, 114)가 배치된다. 정지 요소(92, 114)는 본원에서 포트형으로 형성되며 정지부(94, 116)를 포함한다.
제어 로드(20)가 수동 시프팅력에 의해 도면 평면에서 좌측으로 이동하면, 제어 로드(20)에 배치된 밸브 피스톤(82)도 좌측으로 이동한다. 밸브 피스톤(82)에 의해 밸브 슬라이더(80)가 작동하므로, 밸브 슬라이더는 피스톤 로드(22)의 밸브 시트로부터 분리되어 밸브(98)를 개방한다. 개방된 밸브(98)는 제공된 저장 압력을 이용하여, 우세한 제어 로드력에 상응하게 서보 압력을 조절한다. 수동 시프팅력이 증가함으로써 제어 로드(20)가 좌측으로 더 이동하면, 밸브 피스톤(82) 및 밸브 슬라이더(80)는 힘 평형에 도달함으로써, 앞서 도달한 개방 위치에 머무르는 반면, 제어 로드(20)는 이들 두 부품에 대해 더욱 이동하며 스프링 요소(84)는 더욱 압축된다. 이 경우 항상 다시 새로운 힘 평형이 형성되므로, 상응하는 서보력 거동이 나타난다. 이로써 스프링 요소(84)에 의해 내부 서보 압력이 제한될 수 있 다.
조절된 서보 압력에 의해 견인 피스톤(88)에 작용하는 압축력이 견인 피스톤 스프링(90)에 의해 형성된 힘보다 작으면, 견인 피스톤(88)은 또한 피스톤 로드(22)의 정지부에 접하며 견인 피스톤 스프링(90)은 압축되지 않는다. 이로써 밸브 피스톤(82)에 작용하는 압축력만이 수동 시프팅력 또는 제어 로드력을 저지하므로, 이는 가파른 서보 특성 곡선의 영역에서 조절 위치에 상응한다.
제어 로드(20)가 보다 큰 수동 시프팅력에 의해 도면 평면에서 좀 더 좌측으로 이동하면, 밸브 슬라이더(80)는 밸브 피스톤(82)에 의해 마찬가지로 좀 더 좌측으로 변위되므로, 밸브(98)는 더 많이 개방된다. 따라서 이에 상응하게 보다 높은 서보 압력이 형성된다. 견인 피스톤 스프링(90)이 견인 피스톤(88)에 의해 압축되고 견인 피스톤(88)이 견인 피스톤 스프링(90) 힘에 대항해서 정지 요소(92)의 정지부(94) 상에 가압될 정도로, 조절된 서보 압력이 크면, 수동 시프팅력 또는 제어 로드력은 밸브 피스톤(82)에 직접 작용하는 압축력뿐만 아니라, 견인 피스톤(88) 및 정지 요소(92)에 의해 제어 로드(20)에 전달되는 압축력에 의해서도 저지된다. 이로써 수동 시프팅력 또는 제어 로드력을 저지하는 압축력은 보다 커지며 특성 곡선은 꺾인점을 갖는다. 이러한 조절 위치는 보다 평평한 특성 곡선의 영역에 상응한다. 이 경우 제어 로드(20) 및 밸브 피스톤(82)의 위치는 변동하지 않으므로, "꺾인" 특성 곡선은 경로와 무관하게 구현될 수 있다.
밸브 피스톤(82)이 스프링 요소(84)의 스프링력에 대항해서 정지 요소(92)에 가압될 정도로, 조절된 서보 압력이 크면, 서보 특성 곡선은 밸브 피스톤(82)이 제 어 로드(20)에 고정 배치되는 서보 특성 곡선 거동에 상응하는 거동을 갖는다.
전술한 내용은 도면 평면에서 제어 로드(20)가 우측으로 작동하는 실시예에도 유사하게 적용된다. 이 경우 밸브 슬라이더(102)는 밸브 피스톤(104)에 의해 작동하므로, 피스톤 로드(22)의 밸브 시트로부터 밸브 슬라이더(102)가 분리됨으로써 밸브(98)가 개방된다.
도 6은 서보 보조 장치(10)의 다른 실시예의 섹션을 단면도로 도시한다. 상기 실시예의 기능 방식은 도 5에서 설명한 실시예의 기능 방식에 상응한다. 도 5에 도시된 실시예와 달리, 중공 실린더로서 형성된 견인 피스톤(88)은 견인 피스톤 스프링(90)에 대향하는 측면에 제어 로드(20)에 대한 방향으로 형성된 정지부를 포함한다. 예컨대 정지부는 견인 피스톤(88, 106)과 함께 하나의 부품으로 제조될 수 있다. 본 실시예에서도 견인 피스톤(88)은, 제어 로드(20)뿐만 아니라 밸브 피스톤(82)도 둘러싸도록, 스프링 요소(90)의 스프링력에 대항해서 제어 로드(20)에 대한 축방향으로 변위될 수 있도록 배치된다. 특정의 수동 시프팅력으로부터 시작해서 조절된 서보 압력은, 견인 피스톤 스프링력에 대항해서 견인 피스톤(88)이 밸브 피스톤(82) 상에 가압될 정도로 크다. 이로써 수동 시프팅력 또는 제어 로드력은 밸브 피스톤(82)에 직접 작용하는 압축력뿐만 아니라, 견인 피스톤(88)에 의해 밸브 피스톤(82)에 전달된 압축력에 의해서도 저지된다. 이로써 특정의 조절 위치로부터 시작해서, 수동 시프링력 또는 제어 로드력을 저지하는 압축력은 상응하게 증대되므로, 서보 특성 곡선은 꺾인점을 포함하며 상기 꺾인점으로부터 보다 낮은 기울기를 가지므로 서보 특성 곡선은 보다 평평하게 연장된다. 본 실시예에서 스 프링 요소(84)의 방향으로의 밸브 피스톤(82)의 축방향 운동은, 예컨대 고정 링으로서 형성되며 제어 로드(20)에 고정 배치된 정지부(86)에 의해 제한된다.
도 7은 본 발명에 따른 서보 보조 장치(10)의 일 실시예를 단면도로 도시하며, 이 경우 서보 보조력은 2개의 상이한 서보력 레벨로 제한될 수 있다. 이하의 설명에서, 도 5의 설명에서와 동일한 요소들에는 동일한 도면 부호를 사용하였다.
도 5와 달리, 서보 보조 장치(10)는 추가의 스프링 요소(118) 및 추가의 정지 요소(120, 122, 124)를 포함한다. 정지 요소(124)는 서보 보조 장치(10)의 제어 로드(20)에 고정 배치된다. 본 실시예에서 스프링 요소(84)는 서보 보조 장치(10)가 작동하지 않는 경우 밸브 피스톤(82)과 정지 요소(124) 사이에 상기 스프링 요소가 고정되도록 제어 로드(20)에 배치된다. 정지 요소(124)와 스프링 요소(84) 사이의 정지 디스크(122)는 스프링 요소(84)에 대한 지지면으로서 사용될 수 있다. 정지 요소(20)는 포트형으로 형성되며, 반경 방향 외부 쪽을 향하는 정지부(128)를 포함하고 제어 로드(20)에 대한 반경 방향으로 스프링 요소(84)와 스프링 요소(118) 사이에 배치된다. 스프링 요소(118)는 제어 로드(20)에 대한 반경 방향으로 정지 요소들(92, 120) 사이에 배치되며, 서보 보조 장치(10)가 작동하지 않는 경우 견인 피스톤(88)을 위한 지지면으로서도 사용되는 정지 요소(92)와, 정지 요소(120)의 정지부(128) 사이에 고정되므로, 정지 요소(120)는 정지 요소(124)에 접한다.
작용하는 수동 시프팅력에 의해 서보 보조 장치(10)의 제어 로드(20)가 도면 평면에서 좌측으로 이동하면, 밸브(98)는 밸브 피스톤(82)에 의해 개방된다. 밸 브(98)가 개방된 경우 스프링 요소(84)에 의해 밸브 피스톤(82)에 작용하는 스프링력보다 큰 압력 레벨에 도달하면, 밸브 피스톤(82)은 서보 보조 장치(10)의 구동 시 경로 제한부가 유효할 때까지 즉, 서보 보조 장치(10)가 기계적으로 브릿지될 때까지(전술한 설명 참조) 제어 로드(20)에 대해 이동한다. 이로써 예컨대 6 기어단 메인 변속기의 5/6 기어단의 레인에서 유효한 제1 서보력 레벨이 형성된다.
이제 다른 하나의 레인, 예컨대 6 기어단 메인 변속기의 3/4 기어단의 레인이 선택되면, 제2 서보력 레벨이 형성될 수 있다. 이를 위해 서보 보조 장치(10)의 구동 시 경로 제한부는 예컨대 6 기어단 메인 변속기의 3/4 기어단의 레인에서 시프팅 샤프트와 중공 샤프트의 그루브 사이에 6 기어단 메인 변속기의 5/6 기어단의 레인(전술한 설명 참조)에서보다 큰 원주 백래시가 존재하도록 형성되므로, 서보 보조 장치(10)의 제어 로드(20)는, 서보 보조 장치(10)가 기계적으로 브릿지되기 전에 그리고 밸브 피스톤(82)이 정지 요소(120)에 접할 때까지 상기 밸브 피스톤이 제어 로드에 대해 더 많이 이동하기 전에 보다 큰 작동 경로를 갖는다. 수동 시프팅력이 더욱 증가하면, 밸브 피스톤(82)은 스프링 요소(118, 120)에 의해 밸브 피스톤(82)에 작용하는 스프링력의 총합에 상응하는 서보력 레벨에 도달될 때까지 제어 로드(20)에 대해 더 이상 이동하지 않는다. 수동 시프링력이 좀 더 증가하면, 밸브 피스톤(82)은 본 실시예에서도 서보 보조 장치(10)의 구동 시 경로 제한부에 의해 서보 보조 장치(10)가 기계적으로 브릿지될 때까지, 제어 로드(20)에 대해 상승한 서보력 레벨에 기초하여 이동한다.
서보 보조 장치(10) 내에서의 정지 요소(120) 및 스프링 요소(118)의 배치에 의해, 서보 보조력은 서보 보조 장치(10)의 치수 또는 공간을 확대시키지 않고서도 2개의 상이한 서보력 레벨로 제한될 수 있다.
도 8은 도 7에 따른 서보 보조 장치(10)를 도시하지만, 도 7과 상이하게 제어 로드(20)의 축방향으로 2개의 정지 요소들(92, 120) 사이에 본원에서 환형으로 형성된 추가의 정지 요소(126)가 배치된다. 도 7을 기초로 하여, 6 기어단 메인 변속기의 3/4 기어단의 레인으로부터 1/2 기어단의 레인이 선택된다. 본 실시예에서 서보 보조 장치(10)의 구동 시 경로 제한부는 6 기어단 메인 변속기의 3/4 기어단의 레인에서보다 1/2 기어단의 레인에 보다 큰 원주 백래시가 존재하도록 형성된다.
이제 수동 시프팅력이 좀 더 많이 증가하면 밸브 피스톤(82)은, 정지 요소(120)에 의해 밸브 피스톤(82)이 정지 요소(126)에 접함으로써 제어 로드(20)에 대해 더 이상 이동할 수 없을 때까지는 제어 로드(20)에 대해 이동한다. 따라서 차량에 존재하는 저장 압력에 상응하는 제3 서보력 레벨이 형성될 수 있다. 이로써 제한되지 않은 저장 압력에 의한 1 기어단의 시프팅이 가능하다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 시프팅 시스템
4 : 시프팅 레버
6 : 시프팅 로드
8 : 레버 편향부
10 : 서보 보조 장치
11 : 시프팅 장치
12 : 연결 라인
14 : 저장기
16 : 레버
18 : 레버
20 : 제어 로드
22 : 피스톤 로드
24 : 레버
26 : 시프팅 샤프트
28 : 레버
30 : 차량 변속기
32 : 시프팅 레일
38 : 핀
40 : 시프팅 장치
42 : 보어
44 : 시프팅 샤프트
46 : 그루브
48 : 그루브
52 : 중공 샤프트
54 : 그루브
56 : 핀
58 : 니들 부시
60 : 롤러
62 : 베어링
64 : 장홀
66 : 핀
68, 68 : 원주 백래시
70 : 포켓
72 : 고정 링
74 : 연장부
76 : 실린더
78 : 피스톤
80 : 밸브 슬라이더
82 : 밸브 피스톤
84 : 스프링 요소
86 : 정지 요소
88 : 견인 피스톤
90 : 견인 피스톤 스프링
92 : 정지 요소
94 : 정지부
96 : 디스크
98 : 밸브
100 : 스프링 요소
102 : 밸브 슬라이더
104 : 밸브 피스톤
106 : 견인 피스톤
108 : 견인 피스톤 스프링
110 : 스프링 요소
112 : 디스크
114 : 정지 요소
116 : 정지부
118 : 정지 요소
120, 122, 124, 126 : 정지 요소
128 : 정지부
s, s' : 유격

Claims (13)

  1. 서보 보조 장치(10)를 구비한, 특히 차량의 변속기(30)용 시프팅 장치(11, 40)이며, 시프팅 장치는 변속기(30)의 기어 단을 선택하고 시프팅하기 위한 수단과 보조 역할을 할 수동 시프팅력이 작용하는 요소(20)를 포함하고, 수동 시프팅력 또는 시프팅 단계에 따라 상이한 기울기를 갖거나 수동 시프팅력에 비례하는 영역을 포함하는 특성 곡선이 서보 보조 장치(10)에 의해 나타날 수 있는, 서보 보조 장치(10)를 구비한 시프팅 장치(11, 40)에 있어서,
    서보 보조 장치(10)에는 특성 곡선을 나타내기 위해, 서보 압력이 작용하는 수단(88, 90, 106, 108)이 존재하며, 각각의 레인 또는 각각의 기어 단을 위해 경로에 따라 서보 보조력을 제한하기 위해 서보 보조 장치(10)의 구동 시 경로 제한부 및 하나 이상의 굽힘부(84, 110)가 서보 보조 장치(10)의 전방 및/또는 그 안에 제공되는 것을 특징으로 하는, 서보 보조 장치(10)를 구비한 시프팅 장치(11, 40).
  2. 제1항에 있어서, 요소(20)는 서보 보조 장치(10)의 제어 로드로서 형성되며 시프팅 장치(11, 40)는 시프팅 샤프트(44) 및 중공 샤프트(52)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 서보 보조 장치(10)를 구비한 시프팅 장치(11, 40).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 서보 보조 장치(10)는 변속기(30)의 시프팅을 위한 수단과 상호 작용하는 피스톤 로드(22)와, 밸브 피스톤(82, 104) 및 밸브 슬 라이더(80, 102)를 구비한 밸브(98)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 서보 보조 장치(10)를 구비한 시프팅 장치(11, 40).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수단(88, 90, 106, 108)은 밸브(98)와 상호 작용하는 견인 피스톤(88, 106) 및 견인 피스톤 스프링(90, 108)인 것을 특징으로 하는, 서보 보조 장치(10)를 구비한 시프팅 장치(11, 40).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 견인 피스톤(88, 106)은 피스톤 로드(22) 내에 배치되고 제어 로드(20) 및 밸브 피스톤(82, 104)을 둘러싸며 피스톤 로드(22)의 정지부에 접하고, 견인 피스톤 스프링(90, 108)은 한편으로 피스톤 로드(22)의 정지부에 접하며 다른 한편으로는 견인 피스톤(88, 106)에 연결된 것을 특징으로 하는, 서보 보조 장치(10)를 구비한 시프팅 장치(11, 40).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 견인 피스톤(88, 106)은 중공 실린더의 형태로 형성되며, 견인 피스톤 스프링(90, 108)에 대향 배치된 측면에 제어 로드(20)에 대한 방향으로 형성된 정지부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 서보 보조 장치(10)를 구비한 시프팅 장치(11, 40).
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 견인 피스톤(88, 106)은 중공 실린더의 형태로 형성되며, 작동 상태일 때 제어 로드(20)에 배치된 정지 요소(92, 114)의 정지부(94, 116)에 작용하는 것을 특징으로 하는, 서보 보조 장치(10)를 구비한 시프팅 장치(11, 40).
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 경로 제한부는 중공 샤프트(52) 내의 하나 이상의 핀(56, 38)과 그루브 사이의 상이한 원주 백래시에 의해 구현될 수 있는 것을 특징으로 하는, 서보 보조 장치(10)를 구비한 시프팅 장치(11, 40).
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 경로 제한부는 시프팅 샤프트(44) 내의 하나 이상의 핀(56)과 그루브(54) 사이의 상이한 원주 백래시에 의해 구현될 수 있는 것을 특징으로 하는, 서보 보조 장치(10)를 구비한 시프팅 장치(11, 40).
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 원주 백래시는 변속기(30)의 각각의 레인 또는 기어단들에 맞게 조정되는 것을 특징으로 하는, 서보 보조 장치(10)를 구비한 시프팅 장치(11, 40).
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 경로 제한부는 시프팅 샤프트(44)와 핀(66) 사이의 유격(s, s')에 의해 구현될 수 있으며, 시프팅 샤프트(44)와 중공 샤프트(52) 사이에 상응하는 원주 백래시(68, 68')가 형성되는 것을 특징으로 하는, 서보 보조 장치(10)를 구비한 시프팅 장치(11, 40).
  12. 제11항에 있어서, 시프팅 샤프트(44)와 핀(66) 사이의 유격(s, s')은 시프팅 샤프트(44) 내의 장홀 또는 그루브에 의해 구현될 수 있는 것을 특징으로 하는, 서보 보조 장치(10)를 구비한 시프팅 장치(11, 40).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 서보 보조 장치(10)에는 서보 보조력을 2개 이상의 상이한 서보력 레벨로 제한할 수 있는 수단(118, 120, 124, 126)이 존재하는 것을 특징으로 하는, 서보 보조 장치(10)를 구비한 시프팅 장치(11, 40).
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