KR20160079452A - 상용차의 레인지 변속 오조작 방지 장치 - Google Patents

Abstract

차량의 주행정보를 기반으로 상용차용 다단 수동변속기의 레인지 변속시 저단에서 고단으로 정상적인 변속이 수반될 수 있게 함으로써 변속 충격을 방지함과 동시에 변속기의 내구 성능과 운전의 편의성을 향상시킬 수 있는 상용차의 레인지 변속 오조작 방지 장치를 개시한다.
전술한 레인지 변속 오조작 방지 장치는 작동압 인가포트를 갖추고서 기어 노브(50)에 구비된 레인지 스위치(54)와 연동하여 포트가 절환되는 제1스위칭 밸브(100), 작동압 인가포트를 갖추고서 상기 기어 노브(50)가 변속 패턴(56)을 따라 이동하는 변속 과정에서 포트가 절환되는 셧-오프 밸브(110), 상기 레인지 스위치(54)와 연동하여 포트가 절환되는 제2스위칭 밸브(120), 상기 제2스위칭 밸브(120)의 포트 절환에 따라 제공되는 작동압으로 레인지 변속을 구현하는 레인지 액츄에이터(130), 및 차속 정보에 기반하는 차단 신호를 수신받아 상기 제1스위칭 밸브(100)로부터 상기 제2스위칭 밸브(120)로 출력되는 작동압 신호를 제한하는 안전제어 밸브(140)를 구비한다.

Description

상용차의 레인지 변속 오조작 방지 장치{Apparatus for a wrong range shifting prevention in vehicle}

본 발명은 상용차의 레인지 변속 오조작 방지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상용차에 적용되는 다단 수동변속기의 레인지 변속시 차량의 주행정보를 기반으로 저단에서 고단으로 원활하게 변속될 수 있게 하는 상용차의 레인지 변속 오조작 방지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 대형 상용 자동차에 탑재되는 고마력의 수동 변속기는 한정된 기어열을 이용하여 동력을 다단의 변속비(12단 또는 16단 등)로 출력하기 위해 동력 분기방식의 기어열을 갖춤과 동시에 그에 따른 동력 전달의 경로를 전환하기 위한 다수의 싱크로 기구를 구비하게 된다. 또한, 구동력이 최종적으로 출력되는 부위에는 회전 속도를 하이 상태(등속 전이) 또는 로우 상태(감속 전이)로 전환하기 위해 구동축과의 동력 전달구조를 이원화하여 출력할 수 있는 유성기어세트가 채택된다.

일례로, 종래 대형 상용차에 탑재되는 동력 분기방식의 다단 수동 변속기는 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진으로부터 클러치(이상 미도시)를 거쳐 구동력을 단속적으로 제공받는 인풋 샤프트(1;또는 피니언 샤프트로도 지칭됨), 상기 인풋 샤프트(1)와 동축상으로 이격되게 배치되는 메인 샤프트(3), 상기 인풋 샤프트(1)와 상기 메인 샤프트(3)에 대해 나란한 위치에서 평행한 방향으로 이격되게 배치되어 상기 메인 샤프트(3)와의 상호 연동관계를 통해 다단의 변속비를 조성하는 카운트 샤프트(5), 상기 메인 샤프트(3)와 동축상으로 배치되어 프로펠러 샤프트(미도시)와 결합되는 캐리어 샤프트(7), 및 상기 메인 샤프트(3)와 상기 카운트 샤프트(5) 사이에서 평행하게 이격 배치되는 아이들 샤프트(9)를 구비한다.

또한, 종래 동력 분기식 다단의 수동 변속기를 구성하는 기어열은 상기 인풋 샤프트(1)에 대해 공회전 가능하게 설치되는 저단 구동기어(10), 상기 카운트 샤프트(5)에 대해 일체로 회전 가능하게 설치되고 상기 저단 구동기어(10)와 항상 치합하는 저단 종동기어(12), 상기 저단 구동기어(10)와 대향하는 위치에서 상기 메인 샤프트(3)에 대해 공회전 가능하게 설치되는 고단 구동기어(14;또는 2웨이기어로도 지칭됨), 상기 카운트 샤프트(5)에 대해 일체로 회전 가능하게 설치되고 상기 고단 구동기어(14)와 항상 치합하는 고단 종동기어(16), 상기 메인 샤프트(3)에 대해 공회전 가능하게 설치되는 다수의 변속단 종동기어(18), 상기 카운트 샤프트(5)에 대해 일체로 회전 가능하게 설치되고 상기 변속단 종동기어(18)와 항상 치합하는 다수의 변속단 구동기어(20), 상기 카운트 샤프트(5)에 대해 일체로 회전 가능하게 설치되는 후진 구동기어(22), 상기 후진 구동기어(22)와 항상 치합하고 상기 아이들 샤프트(9)에 대해 공회전 가능하게 설치되는 아이들 기어(24), 상기 아이들 기어(24)와 항상 치합되고 상기 메인 샤프트(3)에 대해 공회전 가능하게 설치되는 후진 종동기어(26), 및 상기 메인 샤프트(3)와 상기 캐리어 샤프트(7) 사이에 설치되어 상기 메인 샤프트(3)로부터 제공되는 회전속도를 등속 전이 또는 감속 전이하여 출력하는 유성기어세트(28)를 포함하여 구성된다.

이 경우, 상기 유성기어세트(28)는 상기 메인 샤프트(3)에 일체로 형성된 선 기어(30), 상기 선 기어(30)와 외접하는 다수의 피니언 기어(32)를 구속하고 상기 캐리어 샤프트(7)에 연결되는 캐리어(34), 및 상기 다수의 피니언 기어(32)와 내접하는 링 기어(36)를 포함하여 구성된다. 한편, 도면 중 미설명 부호 38은 변속기의 케이싱에 해당한다.

이와 같은 구성의 종래 동력 분기식 다단의 수동 변속기에서 상기 저단 구동기어(10)와 상기 고단 구동기어(14)는 그 위치를 상호 반대로 배치할 수도 있고, 상기 변속단 종동기어(18)와 상기 변속단 구동기어(20)의 배치 수량에 의해 12단 또는 16단 등의 다단 변속비가 조성될 수 있다. 예컨대, 상기 고단 구동기어(14)를 포함하여 상기 변속단 종동기어(18)의 수량이 3개이고 각각에 대해 한 쌍의 치합관계를 구성하도록 상기 고단 종동기어(16)와 상기 변속단 구동기어(20)가 각각 구비되면, 전진 12속(2*3*2)의 변속비를 제공하게 된다. 또한, 상기 고단 구동기어(14)를 포함하여 상기 변속단 종동기어(18)의 수량이 4개이고 각각에 대해 한 쌍의 치합관계를 구성하도록 상기 고단 종동기어(16)와 상기 변속단 구동기어(20)가 각각 구비되면, 전진 16속(2*4*2)의 변속비를 제공하게 된다.

또한, 상기와 같은 구성의 종래 동력 분기식 다단의 수동 변속기에 있어, 변속을 위해 동력의 전달 경로를 전환하는 싱크로 기구는 상기 인풋 샤프트(1)에 대해 상기 저단 구동기어(10)와 상기 고단 구동기어(14) 중 어느 하나를 선택적으로 동기화시키도록 설치되는 입력단 싱크로 기구(40), 상기 메인 샤프트(3)에 대해 상기 다수의 변속단 종동기어(18) 중 하나 또는 상기 후진 종동기어(26)를 선택적으로 동기화시키도록 설치되는 다수의 변속단 싱크로 기구(42), 및 상기 유성기어세트(28)의 구성요소 중 상기 링 기어(36)의 회전을 선택적으로 구속하여 상기 캐리어 샤프트(7)의 회전 속도를 가변화시키도록 설치되는 최종단 싱크로 기구(44)를 포함하여 구성된다.

이 경우, 상기 입력단 싱크로 기구(40)는 상기 인풋 샤프트(1)에 대해 상기 저단 구동기어(10) 또는 상기 고단 구동기어(14)를 선택적으로 동기화시켜 상기 인풋 샤프트(1)로부터 상기 카운트 샤프트(5)에 전달되는 회전속도를 저단 전이(로우 상태) 또는 고단 전이(하이 상태)하는 스플리트 변속 기능을 수행하고, 상기 변속단 싱크로 기구(42)는 상기 메인 샤프트(3)에 대해 상기 변속단 종동기어(18)를 선택적으로 동기화시켜 다단의 변속비를 조성하거나 또는 후진 변속의 작용을 수행하는 메인단 변속 기능을 수행하며, 상기 최종단 싱크로 기구(44)는 상기 메인 샤프트(3)로부터 상기 캐리어 샤프트(7)에 전달되는 회전속도를 감속 전이(로우 상태) 또는 등속 전이(하이 상태)하는 레인지 변속 기능을 수행한다.

따라서 상기 입력단 싱크로 기구(40)의 작동에 따라 상기 인풋 샤프트(1)와 상기 저단 구동기어(10)가 동기되면, 상기 인풋 샤프트(1)로 제공된 구동력은 상기 카운트 샤프트(5)를 거친 다음 상기 메인 샤프트(3)를 경유하여 상기 캐리어 샤프트(7)를 통해 외부로 출력된다. 이 과정에서 상기 변속단 싱크로 기구(42)의 작동에 의해 해당하는 상기 변속단 구동기어(20)와 상기 변속단 종동기어(18) 사이의 기어비에 의해 변속비가 결정된다. 또한, 상기 최종단 싱크로 기구(44)의 작동에 의해 상기 케이싱(38)에 대해 상기 링 기어(36)가 구속되거나 또는 해방되어 최종 변속비가 결정된다.

또한, 상기 입력단 싱크로 기구(40)의 작동에 따라 상기 인풋 샤프트(1)와 상기 고단 구동기어(14)가 동기되면, 상기 인풋 샤프트(1)로 제공된 구동력은 상기 메인 샤프트(3)를 거쳐 상기 카운트 샤프트(5)로 전달된 다음, 다시 상기 메인 샤프트(3)를 경유하여 상기 캐리어 샤프트(7)를 통해 외부로 출력된다. 이 과정에서 상기 변속단 싱크로 기구(42)의 작동에 의해 해당하는 상기 변속단 구동기어(20)와 상기 변속단 종동기어(18) 사이의 기어비에 의해 변속비가 결정된다. 또한, 상기 최종단 싱크로 기구(44)의 작동에 의해 상기 케이싱(38)에 대해 상기 링 기어(36)가 구속되거나 또는 해방되어 최종 변속비가 결정된다.

즉, 상기 입력단 싱크로 기구(40)의 작동에 따라 상기 인풋 샤프트(1)와 상기 저단 구동기어(10)가 동기되거나, 또는 상기 인풋 샤프트(1)와 상기 고단 구동기어(14)가 동기되는 것이 스플리트 변속에 해당하는 것으로, 특히 각 변속단에서 상기 입력단 싱크로 기구(40)의 작동에 의해 상기 저단 구동기어(10)가 동기되면 스플리트 변속 중에서 로우 상태의 변속이 되고, 상기 고단 구동기어(14)가 동기되면 스플리트 변속 중에서 하이 상태의 변속이 되는 것이다.

또한, 상기 변속단 싱크로 기구(42)의 작동에 따라 상기 메인 샤프트(3)에 대해 다수의 변속단 종동기어(18) 중 어느 하나의 기어가 구속되어 동기되는 것이 메인단 변속에 해당하는 것으로, 변속단 기어의 수량에 따라 변속비가 결정된다.

또한, 상기 최종단 싱크로 기구(44)의 작동에 따라 상기 유성기어세트(28)의 링 기어(36)가 구속되거나 또는 해방되는 것이 레인지 변속에 해당하는 것으로, 특히 상기 최종단 싱크로 기구(44)의 작동에 의해 상기 링 기어(36)가 구속되면 레인지 변속 중에서 로우 상태의 변속이 되고, 상기 링 기어(36)가 해방되면 레인지 변속 중에서 하이 상태의 변속이 되는 것이다.

한편, 상기와 같은 종래 동력 분기식 다단의 수동 변속기에서 구현될 수 있는 변속단은 전진 12속 또는 16속 등으로 다양하게 이루어질 수 있는 데, 이하에서는 전진 16속의 변속 과정에 대해 설명한다.

도 2는 종래 동력 분기식 다단 수동 변속기에서 구현될 수 있는 각 변속단을 스플리트 변속과 레인지 변속으로 구분한 도면이다.

도 2를 참조로 하면, R단을 포함하여 전진 1단 내지 8단의 각 변속단은 스플리트 변속에 의해 로우 상태와 하이 상태의 저단과 고단으로 각각 변속비를 달리할 수 있으므로, 최종 출력 가능한 변속단은 16속이 되는 것이다. 이와 별개로, R단을 포함하여 전진 1단에서 4단까지의 변속단이 레인지 변속에 의해 로우 상태로 유지되고, 전진 5단에서 8단까지의 변속단이 레인지 변속에 의해 하이 상태로 유지된다.

이와 같은 다단의 변속비를 출력할 수 있는 동력 분기식 수동 변속기에 있어 변속 조작을 위한 기어 노브와, 기어 노브의 이동 경로에 해당하는 게이트 구조의 변속 패턴은 도 3에 도시된 바와 같다.

도 3을 참조로 하면, 기어 노브(50)는 스플리트 변속을 위해 조작 가능한 스플리터 스위치(52)와 함께 레인지 변속을 위해 조작 가능한 레인지 스위치(54)를 각각 별도의 부위에 구비한다. 또한, 게이트 구조의 변속 패턴(56)은 R단을 포함하여 전진 1단 내지 4단의 변속 조작의 경로가 상호 분리된 위치로 배치되고, 전진 1단 내지 4단의 각 위치에 대응하도록 전진 5단 내지 8단의 위치가 함께 배치되는 구조를 이루게 된다.

이에 따라, 전진 1단에서 상기 스플리터 스위치(52)의 조작에 의해 변속단은 1속의 로우 상태 또는 2속의 하이 상태로 전환될 수 있고, 이는 전진 2단 내지 8단에서 동일하게 구현된다. 또한, 상기 레인지 스위치(54)는 전진 1단 내지 4단에서 로우 상태가 되고, 전진 5단 내지 8단에서는 하이 상태로 전환된다.

그런데, 상기와 같은 구성의 동력 분기식 다단 수동 변속기에서 레인지 변속이 로우 상태에서 하이 상태로 전환되는 4단에서 5단으로의 변속시에는 4단 주행중 상기 레인지 스위치(54)를 하이 상태로 조작한 다음 상기 기어 노브(50)의 위치를 5단의 위치로 옮겨야 하는 데, 운전자의 실수로 상기 레인지 스위치(54)를 조작하지 않은 상태에서 5단의 위치로 상기 기어 노브(50)를 옮기게 되면, 5단이 아니라 1단으로의 변속이 이루어지게 된다.

즉, 종래에는 운전자가 로우 상태의 4단에서 하이 상태의 5단으로 레인지 변속을 의도하였으나, 조작 실수로 인해 상기 레인지 스위치(54)를 작동시키지 않게 되면, 저단인 1단으로 변속이 이루어져 고속 주행시 급작스러운 저단 변속으로 인해 엔진 및 변속기에서 충격이 발생하게 되고, 이러한 충격의 발생은 엔진과 변속기의 내구 성능을 크게 저하시키게 하는 문제로 귀결된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 감안하여 안출된 것으로, 차량의 주행정보를 기반으로 상용차용 다단 수동변속기의 레인지 변속시 저단에서 고단으로 정상적인 변속이 수반될 수 있게 함으로써 변속 충격을 방지함과 동시에 변속기의 내구 성능과 운전의 편의성을 향상시킬 수 있도록 하는 상용차의 레인지 변속 오조작 방지 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 작동압 인가포트를 갖추고서 기어 노브에 구비된 레인지 스위치와 연동하여 포트가 절환되는 제1스위칭 밸브, 작동압 인가포트를 갖추고서 상기 기어 노브가 변속 패턴을 따라 이동하는 변속 과정에서 포트가 절환되는 셧-오프 밸브, 상기 레인지 스위치와 연동하여 포트가 절환되는 제2스위칭 밸브, 상기 제2스위칭 밸브의 포트 절환에 따라 제공되는 작동압으로 레인지 변속을 구현하는 레인지 액츄에이터, 및 차속 정보에 기반하는 차단 신호를 수신받아 상기 제1스위칭 밸브로부터 상기 제2스위칭 밸브로 출력되는 작동압 신호를 제한하는 안전제어 밸브를 포함하여 구성된다.

본 발명에 있어, 상기 제1스위칭 밸브는 상기 안전제어 밸브의 입력측으로 공급압을 제공하는 인가 포트부, 상기 안전제어 밸브의 입력측으로 공급압의 출력을 차단하는 제한 포트부, 및 상기 레인지 스위치가 로우 상태로 조작된 경우에 한해 상기 인가 포트부와 상기 안전제어 밸브 사이의 교통을 허용하도록 작동하는 리턴 스프링을 구비한다.

본 발명에 있어, 상기 셧-오프 밸브는 변속 중에 상기 제2스위칭 밸브의 입력측으로 공급압을 제공하는 인가 포트부, 변속 완료시 상기 제2스위칭 밸브의 입력측으로 공급압의 출력을 차단하는 제한 포트부, 및 변속 중에 한해 상기 인가 포트부로 공급압의 제공이 이루어지도록 작동하는 리턴 스프링을 구비한다.

본 발명에 있어, 상기 제2스위칭 밸브는 상기 셧-오프 밸브로부터 제공되는 공급압을 상기 레인지 액츄에이터의 로우 포트로 제공하는 로우 포트 절환부, 상기 셧-오프 밸브로부터 제공되는 공급압을 상기 레인지 액츄에이터의 하이 포트로 제공하는 하이 포트 절환부, 상기 안전제어 밸브로부터 제공되는 작동압 신호를 인가받는 입력 포트, 및 상기 입력 포트를 통한 작동압 신호의 수신이 있는 경우에 한해 상기 셧-오프 밸브로부터 제공되는 공급압을 상기 로우 포트 절환부를 경유하여 상기 레인지 액츄에이터의 하이 포트로 제공하도록 작동하는 리턴 스프링을 구비한다.

본 발명에 있어, 상기 레인지 액츄에이터는 상기 제2스위칭 밸브의 로우 포트 절환부와 교통 가능하게 구성되는 로우 포트, 상기 제2스위칭 밸브의 하이 포트 절환부와 교통 가능하게 구성되는 하이 포트, 및 상기 로우 포트 또는 상기 하이 포트로부터 제공되는 작동압에 의해 동작되는 피스톤 로드를 구비한다.

본 발명에 있어, 상기 안전제어 밸브는 현재 주행 차속이 기준 설정값 이하이면 상기 제1스위칭 밸브로부터 제공되는 작동압 신호를 상기 제2스위칭 밸브의 입력 포트로 제공하는 인가 포트부, 현재 주행 차속이 기준 설정값 이상이면 상기 제1스위칭 밸브로부터 제공되는 작동압 신호를 상기 제2스위칭 밸브의 입력 포트로 제공되는 것을 차단하는 제한 포트부, 현재 주행 차속이 기준 설정값 이하이면 상기 인가 포트부로의 포트 절환이 이루어지도록 작동하는 리턴 스프링, 및 현재 주행 차속이 기준 설정값 이상이면 상기 제한 포트부로의 포트 절환이 이루어지도록 차단 신호를 받는 수신부를 구비한다.

본 발명은 상기 안전제어 밸브의 포트 절환을 위한 기준 설정값을 조정하는 기준값 설정부를 더 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 상용차의 레인지 변속 오조작 방지 장치는 기어 노브에 위치한 레인지 스위치를 로우 상태에서 하이 상태로 절환하지 않고 저단에서 고단으로 변속할 때 발생하는 원치않는 저단으로의 레인지 변속을 방지할 수 있으므로 엔진 및 변속기에서 발생하는 충격을 배제함과 더불어, 충격으로부터 변속기의 기어를 보호할 수 있으므로 내구 성능을 향상시키고 변속 충격의 억제에 따른 운전 편의성을 증진시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.

즉, 본 발명은 레인지 스위치의 조작에 따라 연동하여 유로의 절환이 수반되는 파일럿 신호압의 전달 경로 중에 현재 차량의 주행속도를 기반으로 파일럿 신호압의 전달을 중간에서 차단할 수 있는 제어 밸브의 설치를 통해 저단에서 고단으로 레인지 변속시 기어 노브에 위치한 레인지 스위치의 미조작에 따른 원치않는 저단으로의 레인지 변속을 방지할 수 있게 되고, 이를 통해 변속기의 내구 성능을 향상시킴과 동시에 다단 수동변속기의 상품성을 증진시킬 수 있는 효과를 구현하게 된다.

도 1은 동력 분기식 다단의 수동 변속기에 대한 전체 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 전진 16속의 변속단을 가지는 동력 분기식 다단 수동 변속기에서 각 변속단의 변속 상태를 도시한 도표이다.
도 3은 동력 분기식 다단 수동 변속기의 기어 노브와 변속 패턴을 함께 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 상용차의 동력 분기식 다단 수동 변속기에 적용되는 레인지 변속 오조작 방지 장치에 대한 구성을 도시한 것으로, 로우 상태에서 하이 상태로의 정상적인 레인지 변속시 작동 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 상용차의 동력 분기식 다단 수동 변속기에 적용되는 레인지 변속 오조작 방지 장치에 대한 구성을 도시한 것으로, 로우 상태에서 하이 상태로의 비정상적인 레인지 변속시 오작동을 방지하는 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 레인지 변속 오조작 방지 장치를 탑재한 동력 분기식 다단 수동 변속기에서 로우 상태에서 정상적인 레인지 변속이 이루어지는 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 구성에 대한 이해를 돕기 위해, 동력 분기식 다단 수동 변속기의 구성과 변속단의 도표 및 기어 노브를 포함한 변속 패턴을 각각 도시한 도 1 내지 도 3을 참고로 하고, 이와 관련된 구성은 동일한 참조부호를 병기하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 상용차의 동력 분기식 다단 수동 변속기에 적용되는 레인지 변속 오조작 방지 장치에 대한 구성을 도시한 것으로, 로우 상태에서 하이 상태로의 정상적인 레인지 변속시 작동 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조로 하면, 본 발명에 따른 상용차의 레인지 변속 오조작 방지 장치는 작동압 인가포트를 갖추고서 기어 노브(50)에 구비된 레인지 스위치(54)와 연동하여 포트의 절환이 수반되는 제1스위칭 밸브(100), 작동압 인가포트를 갖추고서 상기 기어 노브(50)가 변속 패턴(56)을 따라 이동하는 변속 과정에서 포트의 절환이 수반되는 셧-오프 밸브(110), 상기 기어 노브(50)에 구비된 레인지 스위치(54)와 연동하여 포트의 절환이 수반되는 제2스위칭 밸브(120), 상기 제2스위칭 밸브(120)의 포트 절환에 따라 제공되는 작동압을 이용하여 최종단 싱크로 기구(44)를 로우 또는 하이 상태로 동작시켜 레인지 변속을 구현하는 레인지 액츄에이터(130), 및 차량의 차속 정보에 기반하는 차단 신호를 수신받아 포트의 절환이 수반되어 상기 제1스위칭 밸브(100)로부터 상기 제2스위칭 밸브(120)로 출력되는 작동압 신호를 선택적으로 제한하는 안전제어 밸브(140)를 포함하여 구성된다.

상기 제1스위칭 밸브(100)는 상기 기어 노브(50)에 설치되어 운전자에 의해 조작 가능한 상기 레인지 스위치(54)와 연동하여 내부 포트의 절환이 수반되는 것으로, 에어 탱크(T) 내에 저장된 공급압이 상기 안전제어 밸브(140)의 입력측으로 제공되는 것을 허용하도록 포트의 절환이 이루어지는 인가 포트부(102), 상기 에어 탱크(T)의 공급압을 상기 안전제어 밸브(140)의 입력측으로 출력되는 것을 차단하도록 포트의 절환이 이루어지는 제한 포트부(104), 및 상기 레인지 스위치(54)가 로우 상태로 조작된 경우에 한해 상기 에어 탱크(T)와 상기 인가 포트부(102) 사이의 교통을 허용하고, 상기 레인지 스위치(54)가 하이 상태로 조작된 경우에는 상기 에어 탱크(T)와 상기 인가 포트부(102) 사이의 교통을 단절시켜 상기 에어 탱크(T)의 작동압 인가포트를 상기 제한 포트부(104)에 위치하도록 작동하는 리턴 스프링(106)을 포함하여 구성된다.

상기 셧-오프 밸브(110)는 변속기 측에 설치되어 상기 기어 노브(50)가 변속 패턴(56)을 따라 이동하는 변속 과정에 한해 내부 포트의 절환이 수반되는 것으로, 변속 중에 상기 에어 탱크(T)의 공급압이 상기 제2스위칭 밸브(120)의 입력측으로 제공되는 것을 허용하도록 포트의 절환이 이루어지는 인가 포트부(112), 변속 완료시 상기 에어 탱크(T)의 공급압을 상기 제2스위칭 밸브(120)의 입력측으로 출력되는 것을 차단하도록 포트의 절환이 이루어지는 제한 포트부(114), 및 상기 기어 노브(50)가 변속 패턴(56)을 따라 이동하는 변속 중에 한해 상기 에어 탱크(T)와 상기 인가 포트부(102) 사이의 교통을 허용하고, 상기 기어 노브(50)가 변속 패턴(56)을 따라 완전하게 이동한 변속 완료의 상태에 한해 상기 에어 탱크(T)와 상기 인가 포트부(102) 사이의 교통을 단절시켜 상기 에어 탱크(T)의 작동압 인가포트를 상기 제한 포트부(114)에 위치하도록 작동하는 리턴 스프링(116)을 포함하여 구성된다.

상기 제2스위칭 밸브(120)는 변속기 측에 설치되어 상기 레인지 스위치(54)와 연동함과 동시에 상기 안전제어 밸브(140)로부터 제공되는 작동압 신호에 의해 내부 포트의 절환이 수반되는 것으로, 상기 셧-오프 밸브(110)로부터 제공되는 공급압이 상기 레인지 액츄에이터(130)의 로우 포트(L)로 제공되는 것을 허용하도록 포트의 절환이 이루어지는 로우 포트 절환부(122), 상기 셧-오프 밸브(110)로부터 제공되는 공급압이 상기 레인지 액츄에이터(130)의 하이 포트(H)로 제공되는 것을 허용하도록 포트의 절환이 이루어지는 하이 포트 절환부(124), 상기 안전제어 밸브(140)로부터 제공되는 작동압 신호를 인가받는 입력 포트(126), 및 상기 입력 포트(126)를 통해 작동압 신호의 수신이 없으면 상기 셧-오프 밸브(110)로부터 제공되는 공급압을 상기 하이 포트 절환부(124)를 경유하여 상기 레인지 액츄에이터(130)의 하이 포트(H)로 제공하도록 작동하는 리턴 스프링(128)을 포함하여 구성된다.

상기 레인지 액츄에이터(130)는 상기 제2스위칭 밸브(120)의 로우 포트 절환부(122)와 교통 가능하게 구성되는 로우 포트(L), 상기 제2스위칭 밸브(120)의 하이 포트 절환부(124)와 교통 가능하게 구성되는 하이 포트(H), 및 상기 로우 포트(L) 또는 상기 하이 포트(H)로부터 제공되는 작동압에 의해 동작되어 상기 최종단 싱크로 기구(44)를 작동시키는 피스톤 로드(132)를 포함하여 구성된다.

상기 안전제어 밸브(140)는 주행중인 차량의 차속 정보에 기반하는 차단 신호를 수신받아 상기 제1스위칭 밸브(100)로부터 제공되는 작동압 신호를 상기 제2스위칭 밸브(120)의 입력 포트(126)로 선택적으로 출력하는 것이다. 즉, 상기 안전제어 밸브(140)는 차량의 차속 정보에 기반하여 포트의 절환이 수반되어 상기 제1스위칭 밸브(100)로부터 제공되는 작동압 신호를 상기 제2스위칭 밸브(120)에 선택적으로 출력하거나 또는 제한하는 역할을 수행한다.

이를 위해, 상기 안전제어 밸브(140)는 현재 주행 차속이 기준 설정값 이하이면 상기 제1스위칭 밸브(100)로부터 제공되는 작동압 신호가 상기 제2스위칭 밸브(120)의 입력 포트(126)로 제공되는 것을 허용하도록 포트의 절환이 이루어지는 인가 포트부(142), 현재 주행 차속이 기준 설정값 이상이면 상기 제1스위칭 밸브(100)로부터 제공되는 작동압 신호가 상기 제2스위칭 밸브(120)의 입력 포트(126)로 제공되는 것을 차단하도록 포트의 절환이 이루어지는 제한 포트부(144), 현재 주행 차속이 기준 설정값 이하이면 상기 인가 포트부(142)로의 포트 절환이 이루어지도록 작동하는 리턴 스프링(146), 및 현재 주행 차속이 기준 설정값 이상이면 상기 제한 포트부(144)로의 포트 절환이 이루어지도록 차단 신호를 받는 수신부(148)를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 상용차의 레인지 변속 오조작 방지 장치는 상기 안전제어 밸브(140)의 포트 절환을 위한 기준 설정값을 가변적으로 조정할 수 있는 기준값 설정부(150)를 더 포함하여 구성된다. 즉, 상기 기준값 설정부(150)는 상기 안전제어 밸브(140)의 수신부(148)로 제공되는 포트 절환을 위한 기준 설정값을 사용자의 편의 등에 따라 가변적으로 조절함으로써 상기 안전제어 밸브(140)에서 이루어지는 차속 정보에 따른 상기 인가 포트부(142)에서 상기 제한 포트부(144)로의 절환 기준을 변경할 수 있는 기능을 구현하게 된다.

따라서 본 발명은 전진 4단에서 5단으로의 변속시 레인지 변속이 로우 상태에서 하이 상태로 전환되는 16속의 동력 분기식 다단 수동 변속기에서 다음과 같이 효과적으로 작용될 수 있다.

즉, 4단 주행중 상기 레인지 스위치(54)를 하이 상태로 조작한 다음 상기 기어 노브(50)의 위치를 5단의 위치로 옮기는 정상적인 변속의 과정에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1스위칭 밸브(100)에서 제한 포트부(104)로의 포트의 절환이 수반됨과 동시에 상기 제2스위칭 밸브(120)에서 하이 포트 절환부(124)로의 포트의 절환이 수반되므로, 상기 에어 탱크(T)로부터 상기 제1스위칭 밸브(100)의 인가 포트부(102)로 제공되는 작동압 신호는 차단된다.

이때, 상기 에어 탱크(T)로부터 상기 셧-오프 밸브(110)의 인가 포트부(112)로 제공된 작동압은 상기 제2스위칭 밸브(120)의 하이 포트 절환부(124)를 통해 상기 레인지 액츄에이터(130)의 하이 포트(H)로 인가될 수 있으므로, 상기 레인지 액츄에이터(130)에서 정상적인 피스톤 로드(132)의 이동이 수반되고, 이를 통해 최종단 싱크로 기구(44)의 작동을 통해 유성기어세트(28)의 링 기어(36)는 구속이 해제되므로 메인 샤프트(3)로부터 캐리어 샤프트(7)로 전달되는 구동력은 등속 전이의 하이 상태로 전환될 수 있게 된다.

이에 반해, 4단 주행중 상기 레인지 스위치(54)를 하이 상태로 조작하지 않고 로우 상태로 그대로 유지한 다음 상기 기어 노브(50)의 위치를 5단의 위치로 옮기는 비정상적인 변속의 과정에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 수신부(148)를 통해 입력되는 차속 정보에 근거한 차단 신호에 의해 상기 안전제어 밸브(140)에서 제한 포트부(144)로의 포트 절환이 수반되므로 인해 상기 제1스위칭 밸브(100)의 인가 포트부(102)를 통해 상기 안전제어 밸브(140)로 제공되는 작동압 신호는 상기 제2스위칭 밸브(120)로 제공되지 못하고 중간에서 차단된다.

즉, 상기 안전제어 밸브(140)의 인가 포트부(142)를 통해 상기 제2스위칭 밸브(120)의 입력 포트(126)로 제공되는 작동압 신호의 출력이 차단되므로, 상기 제2스위칭 밸브(120)는 리턴 스프링(128)의 복원력에 의해 포트의 위치를 하이 포트 절환부(124)로 변경하게 된다.

이 과정에서 상기 셧-오프 밸브(110)의 인가 포트부(112)를 통해 제공되는 작동압은 상기 제2스위칭 밸브(120)의 하이 포트 절환부(124)를 거쳐 상기 레인지 액츄에이터(130)의 하이 포트(H)로 정상적으로 공급될 수 있으므로, 종래와 같이 1단으로 변속되는 것이 아니라 정상적인 5단 변속이 구현될 수 있고, 이를 통해 상기 메인 샤프트(3)로부터 상기 캐리어 샤프트(7)로 전달되는 구동력은 등속 전이의 하이 상태로 전환될 수 있게 된다.

한편, 전진 1단에서 4단까지의 정상적인 레인지 변속이 로우 상태에서 이루어지는 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 기어 노브(50)의 레인지 스위치(54)가 로우 상태임에 따라, 상기 제1스위칭 밸브(100)의 포트 위치는 인가 포트부(102)로 전환되어 상기 에어 탱크(T)의 작동압 인가 포트와 교통 가능한 상태이고, 상기 안전제어 밸브(140)는 차단 신호를 인가받지 않은 상태인 인가 포트부(142)로의 포트 절환이 수반됨과 동시에 상기 제2스위칭 밸브(120)의 입력 포트(126)로 작동압 신호가 제공되어 로우 포트 절환부(122)로의 포트 절환이 이루어지게 되므로, 상기 에어 탱크(T)로부터 제공되는 작동압은 상기 셧-오프 밸브(110)의 인가 포트부(112)와 상기 제2스위칭 밸브(120)의 로우 포트 절환부(122)를 경유하여 상기 레인지 액츄에이터(130)의 로우 포트(L)로 정상적으로 제공된다.

이 결과, 상기 최종단 싱크로 기구(44)의 작동을 통해 상기 유성기어세트(28)의 링 기어(36)는 케이싱(38)에 대해 정상적으로 구속되므로, 상기 메인 샤프트(3)로부터 상기 캐리어 샤프트(7)로 전달되는 구동력은 정상적으로 감속 전이의 로우 상태로 유지될 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

1-인풋 샤프트 3-메인 샤프트
5-카운트 샤프트 7-캐리어 샤프트
9-아이들 샤프트 10-저단 구동기어
12-저단 종동기어 14-고단 구동기어
16-고단 종동기어 18-변속단 종동기어
20-변속단 구동기어 22-후진 구동기어
24-아이들 기어 26-후진 종동기어
28-유성기어세트 30-선 기어
32-피니언 기어 34-캐리어
36-링기어 38-케이싱
40-입력단 싱크로 기구 42-변속단 싱크로 기구
44-최종단 싱크로 기구 50-기어 노브
52-스플리터 스위치 54-레인지 스위치
56-변속패턴
100-제1스위칭 밸브 110-셧-오프 밸브
120-제2스위칭 밸브 130-레인지 액츄에이터
140-안전제어 밸브 150-기준값 설정부

Claims (7)

1. 작동압 인가포트를 갖추고서 기어 노브(50)에 구비된 레인지 스위치(54)와 연동하여 포트가 절환되는 제1스위칭 밸브(100);
   작동압 인가포트를 갖추고서 상기 기어 노브(50)가 변속 패턴(56)을 따라 이동하는 변속 과정에서 포트가 절환되는 셧-오프 밸브(110);
   상기 레인지 스위치(54)와 연동하여 포트가 절환되는 제2스위칭 밸브(120);
   상기 제2스위칭 밸브(120)의 포트 절환에 따라 제공되는 작동압으로 레인지 변속을 구현하는 레인지 액츄에이터(130); 및
   차속 정보에 기반하는 차단 신호를 수신받아 상기 제1스위칭 밸브(100)로부터 상기 제2스위칭 밸브(120)로 출력되는 작동압 신호를 제한하는 안전제어 밸브(140)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상용차의 레인지 변속 오조작 방지 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1스위칭 밸브(100)는,
   상기 안전제어 밸브(140)의 입력측으로 공급압을 제공하는 인가 포트부(102);
   상기 안전제어 밸브(140)의 입력측으로 공급압의 출력을 차단하는 제한 포트부(104); 및
   상기 레인지 스위치(54)가 로우 상태로 조작된 경우에 한해 상기 인가 포트부(102)와 상기 안전제어 밸브(140) 사이의 교통을 허용하도록 작동하는 리턴 스프링(106)을 구비하는 것을 특징으로 하는 상용차의 레인지 변속 오조작 방지 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 셧-오프 밸브(110)는,
   변속 중에 상기 제2스위칭 밸브(120)의 입력측으로 공급압을 제공하는 인가 포트부(112);
   변속 완료시 상기 제2스위칭 밸브(120)의 입력측으로 공급압의 출력을 차단하는 제한 포트부(114); 및
   변속 중에 한해 상기 인가 포트부(112)로 공급압의 제공이 이루어지도록 작동하는 리턴 스프링(116)을 구비하는 것을 특징으로 하는 상용차의 레인지 변속 오조작 방지 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2스위칭 밸브(120)는,
   상기 셧-오프 밸브(110)로부터 제공되는 공급압을 상기 레인지 액츄에이터(130)의 로우 포트(L)로 제공하는 로우 포트 절환부(122);
   상기 셧-오프 밸브(110)로부터 제공되는 공급압을 상기 레인지 액츄에이터(130)의 하이 포트(H)로 제공하는 하이 포트 절환부(124);
   상기 안전제어 밸브(140)로부터 제공되는 작동압 신호를 인가받는 입력 포트(126); 및
   상기 입력 포트(126)를 통한 작동압 신호의 수신이 있는 경우에 한해 상기 셧-오프 밸브(110)로부터 제공되는 공급압을 상기 로우 포트 절환부(122)를 경유하여 상기 레인지 액츄에이터(130)의 하이 포트(H)로 제공하도록 작동하는 리턴 스프링(128)을 구비하는 것을 특징으로 하는 상용차의 레인지 변속 오조작 방지 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 레인지 액츄에이터(130)는,
   상기 제2스위칭 밸브(120)의 로우 포트 절환부(122)와 교통 가능하게 구성되는 로우 포트(L);
   상기 제2스위칭 밸브(120)의 하이 포트 절환부(124)와 교통 가능하게 구성되는 하이 포트(H); 및
   상기 로우 포트(L) 또는 상기 하이 포트(H)로부터 제공되는 작동압에 의해 동작되는 피스톤 로드(132)를 구비하는 것을 특징으로 하는 상용차의 레인지 변속 오조작 방지 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 안전제어 밸브(140)는,
   현재 주행 차속이 기준 설정값 이하이면 상기 제1스위칭 밸브(100)로부터 제공되는 작동압 신호를 상기 제2스위칭 밸브(120)의 입력 포트(126)로 제공하는 인가 포트부(142);
   현재 주행 차속이 기준 설정값 이상이면 상기 제1스위칭 밸브(100)로부터 제공되는 작동압 신호를 상기 제2스위칭 밸브(120)의 입력 포트(126)로 제공되는 것을 차단하는 제한 포트부(144);
   현재 주행 차속이 기준 설정값 이하이면 상기 인가 포트부(142)로의 포트 절환이 이루어지도록 작동하는 리턴 스프링(146); 및
   현재 주행 차속이 기준 설정값 이상이면 상기 제한 포트부(144)로의 포트 절환이 이루어지도록 차단 신호를 받는 수신부(148)를 구비하는 것을 특징으로 하는 상용차의 레인지 변속 오조작 방지 장치.
7. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
   상기 안전제어 밸브(140)의 포트 절환을 위한 기준 설정값을 조정하는 기준값 설정부(150)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상용차의 레인지 변속 오조작 방지 장치.

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