KR20170137906A - 기어박스에서 업시프트 프로세스를 위한 브레이크 장치 - Google Patents

기어박스에서 업시프트 프로세스를 위한 브레이크 장치 Download PDF

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KR20170137906A
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피어 노르베리
다니엘 헤그스트룀
Original Assignee
스카니아 씨브이 악티에볼라그
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Abstract

본 발명은 기어박스(2)용 브레이크 장치(24)에 관한 것이다. 기어박스는 입력축(3), 카운터축(4), 메인축(8) 및 카운터축(4) 상에 배치되는 주 기어휠(6-10)과 메인축(11) 상에 배치되는 보조 기어휠(13-17)을 각각 포함하는 복수의 기어휠 쌍을 포함하며, 브레이크 장치는 카운터축(5) 또는 카운터축(5)에 연결되어 있는 부품(3) 상에 제동 토크(T1 -3)가 작용하도록 각각 구성되는 2개의 브레이크 유닛(24a-c) 및 브레이크 유닛(24a-c)의 작동을 제어하도록 구성되는 제어 유닛(25)을 포함한다. 제어 유닛(25)은 기어박스에 결합되는 기어휠 쌍의 보조 기어휠(13-17)이 메인축(11)과 동기 속도로 감속되는 기어박스(2)의 업시프트 프로세스 중에 적어도 2개의 브레이크 유닛(24b-c)을 하나씩 작동시키거나 또는 적어도 2개의 브레이크 유닛(24b-c) 모두를 동시에 작동시키도록 구성된다.

Description

기어박스에서 업시프트 프로세스를 위한 브레이크 장치
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 기어 박스에서 업시프트 프로세스를 위한 브레이크 장치에 관한 것이다.
종래의 기어박스는 메인축, 카운터축 및 복수의 기어휠 쌍을 포함하며, 각각의 기어휠 쌍은 카운터축 상에 견고하게 배치되는 주 기어휠 및 메인축 상에 회전 가능하게 배치되는 보조 기어휠을 포함한다. 각각의 기어 휠 쌍의 주 기어휠과 보조 기어휠은 서로 일정하게 계합된다. 동기화 유닛은 각각의 기어휠 쌍의 보조 기어휠 속도를 메인축의 속도와 동기화시키고, 동기 속도에 도달되었을 때 메인축 상에 보조 기어휠을 로킹하는데 사용된다. 통상적으로, 동기화 유닛은 보조 기어휠에 연결되는 원추형 마찰면과 메인축에 연결되는 원추형 마찰면을 포함한다. 원추형 마찰면이 결합되면, 보조 기어 휠과 메인축이 빠르게 동기 속도를 달성한다. 그러나, 동기화 유닛의 마찰면에는 큰 하중이 가해져 마모가 발생한다.
동기화 유닛을 사용하는 대안은 트랜스미션 브레이크를 사용하는 것이다. 트랜스미션 브레이크는 일반적으로 멀티 디스크 브레이크로 설계된다. 업시프트 프로세스 중에, 트랜스미션 브레이크는 카운터축 상에 제동 토크를 제공하는데 사용되어서 메인축의 속도에 맞물리는 보조 기어 휠의 속도를 줄일 수 있다. 보조 기어휠이 메인축과 동기 속도에 도달하면 즉시 보조 기어휠이 로킹 유닛에 의해 메인축에 회전식으로 로킹된다. 다운시프트 프로세스 중에, 결합되는 보조 기어휠이 메인축과 동기 속도에 도달할 때까지 엔진은 카운터축의 가속을 제공하도록 작동된다. 보조 기어휠이 메인축과 동기 속도에 도달하면 즉시 보조 기어휠이 로킹 유닛에 의해 메인축에 회전식으로 로킹된다.
종래의 트랜스미션 브레이크는 카운터축 상에 고정된 제동 토크를 제공한다. 분할 기어를 포함하는 기어박스는 결합된 분할 기어에 따라 가변인 관성 모멘트를 갖는 카운터 샤프트를 구비한다. 이러한 기어박스를 위해 카운터축 상에 고정된 제동 토크를 제공하는 트랜스미션 브레이크의 치수를 정하기는 어렵다. 트랜스미션 브레이크는 카운터축의 최대 관성 모멘트에 맞게 치수가 결정될 수 있다. 이러한 경우에, 카운터축은 매우 빠르게 감속을 수신하기 때문에 관성 모멘트가 작을 때 높은 정확성으로 적시에 제동 토크를 해제하는 것을 어렵게 만든다. 대안적으로, 트랜스미션 브레이크는 가장 낮은 관성 모멘트를 위해 치수가 정해진다. 이러한 경우에, 카운터축은 느리게 감속을 수신하여 큰 관성 모멘트를 가질 때 긴 기어시프트 프로세스를 초래한다.
미국 특허 출원 US 2008/0116030호는 다단 수동 트랜스미션용 기어 브레이크 장치를 개시한다. 제1 기어 브레이크는 업시프트 프로세스 중에 사용된다. 입력 기어축이나 동력 인출축에 작용하는 적어도 하나의 추가 보조 브레이크가 제공된다. 보조 브레이크는 보조 기능을 단독으로 수행하거나 또는 PTO 제동 기능 또는 언덕 홀드 기능과 같은 보조 기능을 제1 기어 브레이크와 함께 수행할 수 있도록 설계된다.
본 발명의 목적은 기어박스에서 업시프트 프로세스 동안에 소망하는 속도로 카운터축의 빠른 제동 프로세스를 고 정밀도로 제공할 수 있게 하는 제동 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 제1항의 특징부에 따른 브레이크 장치에 의해 달성된다. 브레이크 장치는 기어박스의 업시프트 프로세스 중에 카운터축을 제동할 수 있는 적어도 2개의 브레이크 유닛을 포함한다. 한 번에 브레이크 유닛 중 하나를 작동시키거나 복수의 브레이크 유닛을 동시에 작동시킬 수 있다. 이로써, 다른 업시프트 프로세스에서 여러 가지 다른 제동 토크로 카운터축을 감속시킬 수 있다. 또한, 업시프트 프로세스의 다른 단계에서 여러 가지 다른 제동 토크로 카운터축을 감속시킬 수 있다. 많은 수의 기어를 갖는 기어박스에는 시프트업을 위한 많은 옵션이 있다. 복수의 브레이크 유닛을 사용하면 기어박스의 가능한 각각의 업시프트 프로세스에 대해 고유한 제동 프로세스를 제공할 수 있다. 제동 프로세스는 성능, 정확성 및 편의성 간의 최적의 균형을 유지하도록 설계될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 각각의 브레이크 유닛은 카운터축 상에 또는 카운터축에 연결된 부품 상에 고정된 제동 토크가 작용하도록 구성된다. 이러한 브레이크 유닛은 비교적 단순한 디자인을 가질 수 있다. 바람직하게는, 브레이크 유닛은 카운터축 상에 또는 카운터축에 연결된 부품 상에 다른 고정된 제동 토크가 작용하도록 구성된다. 이러한 경우에, 복수의 브레이크 유닛이 동시에 작동될 때 각각의 브레이크 유닛에 대한 고정된 제동 토크와 복수의 고정 제동 토크를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제어 유닛은 기어박스의 상이한 업시프트 프로세스 동안에 적어도 2개의 브레이크 유닛이 어떻게 작동되어야 하는지에 관한 저장된 정보에 액세스할 수 있다. 모든 가능한 업시프트 프로세스 및 다른 작동 조건 중에 바람직한 브레이크 유닛의 작동을 여러 번 결정하는 것이 가능하다. 이러한 정보는 제어 유닛이 상기 정보에 액세스할 수 있는 적절한 방식으로 저장될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 브레이크 유닛 중 적어도 하나는 카운터축 상에 직접적으로 작용하는 제동 토크를 제공하도록 구성된다. 상기 브레이크 유닛은 종래의 트랜스미션 브레이크로서 작용할 수 있지만, 업시프트 프로세스 동안에 카운터축에 작은 제동 토크를 제공하도록 치수가 정해질 수 있다. 상기 브레이크 유닛은 카운터축의 단부에 제동 토크가 작용하도록 구성될 수 있다. 보통 브레이크 유닛을 배치할 수 있는 카운터축의 단부에는 공간이 있다. 따라서, 하나의 브레이크 유닛을 카운터축의 일 단부에 배치하고, 다른 브레이크 유닛을 카운터 샤프트의 대향 단부에 배치하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 브레이크 유닛 중 적어도 하나는 기어박스에 대한 입력축 상에 제동 토크가 작용하도록 구성된다. 입력축은 기어휠 쌍의 형태인 트랜스미션을 통해 카운터축과 일정하게 결합될 수 있다. 이러한 경우에, 브레이크 유닛은 입력축 상의 제동 토크와 기어휠 쌍의 기어비와 관련되어 있는 카운터축 상에 작용하는 제동 토크를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 각각의 브레이크 유닛은 공압식 액추에이터 및 공압식 액추에이터에 의해 작동되는 브레이크 부재를 포함한다. 대형 차량은 일반적으로 다양한 목적을 위한 압축 공기 소스를 포함한다. 공압식 액추에이터 및 브레이크 유닛을 작동시키기 위해 이미 존재하는 동력 소소를 사용하는 것이 바람직하다. 공압식 액추에이터에는 상이한 영역의 피스톤이 제공될 수 있다. 따라서, 하나 및 동일한 압축 공기 소스로부터의 압축 공기에 의해 2개의 공압식 액추에이터로부터 2개의 다른 제동 토크를 제공하는 것이 가능하다. 그러나, 유압 실린더 또는 전기 엔진과 같은 브레이크 유닛의 작동을 위해 다른 종류의 액추에이터를 사용할 수 있다. 브레이크 부재는 멀티 디스크 브레이크일 수 있다. 그러나, 다른 종류의 브레이크 부재를 사용하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 브레이크 유닛 중 적어도 하나는 적어도 2개의 다른 기어비가 제공된 트랜스미션을 통해 카운터축에 연결된 부품 상에 제동 토크가 작용하도록 구성된다. 이러한 경우에, 브레이크 유닛으로부터 적어도 2개의 다른 기어비로 제동 토크를 제공하는 것이 가능하다. 결과적으로, 이러한 브레이크 유닛으로부터의 제동 토크는 카운터축 상에 작용하는 적어도 2개의 다른 제동 토크로 변환될 수 있다. 트랜스미션은 적어도 2개의 분할 기어에 결합될 수 있는 분할 기어일 수 있다. 특정 기어박스는 입력축과 카운터축 사이에 분할 기어를 포함한다. 분할 기어는 기어박스의 기어에 높은 분할 기어와 낮은 분할 기어를 부여하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 분할 기어는 부품과 카운터축 사이의 연결을 해제하는 중립 위치에 위치될 수 있다. 분할 기어를 포함하는 종래의 기어박스에서, 기어박스에서 통상적인 기어의 시프트 프로세스와 분할 기어의 시프트 프로세스가 순차적으로 수행된다. 통상적인 기어의 시프트 프로세스는 초기에 수행되어서 분할 기어의 시프트 프로세스가 수행된다. 분할 기어가 중립 위치에 있을 때, 동시에 브레이크 유닛 중 하나에 의해 입력축이 감속되고, 브레이크 유닛 중 다른 브레이크 유닛에 의해 카운터축이 감속될 수 있다. 이러한 경우에, 통상적인 기어와 분할 기어의 시프트 프로세스를 동시에 수행할 수 있으므로 기어박스에서 업시프트 프로세스 시간이 단축된다.
본 발명은 또한 청구항 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 브레이크 장치를 포함하는 기어박스에 관한 것이고, 청구항 제14항에 따른 기어박스를 포함하는 차량에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 브레이크 장치를 갖는 기어박스를 도시한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 브레이크 장치를 갖는 기어박스를 도시한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부 도면을 참조하여 예로서 설명된다.
도 1은 기어 박스(2)가 제공되어 있는 개략적으로 나타낸 차량(1)을 도시한다. 차량(1)은 대형 차량일 수 있다. 기어박스(2)는 하우징 및 미 도시된 엔진에 의해 구동되는 입력축(3)을 포함한다. 입력축(3)은 기어휠(12)을 포함한다. 기어박스는 상이한 크기의 복수의 기어휠(5-10)이 제공된 카운터축(4)을 또한 포함한다. 기어휠(5-10)은 카운터축(4) 상에 견고하게 장착되거나 또는 카운터축(4)의 균일한 부분으로 형성된 별도의 유닛이다. 카운터축(4) 상의 기어휠(5)은 입력축(3) 상의 기어휠(12)에 연결된다. 기어휠(5, 12)은 기어박스에서 제1 기어휠 쌍을 형성한다. 기어박스(2)는 상이한 크기의 복수의 기어휠(13-17)이 제공된 메인축(11)을 포함한다. 카운터축(4) 상의 기어휠(6-10)은 메인축(11) 상의 기어휠(13-17)과 일정하게 결합하여 기어박스(2)에 다수의 추가적인 기어휠 쌍을 형성한다. 각각의 추가적인 기어휠 쌍은 카운터축(4) 상에 견고하게 부착된 주 기어휠(6-10)과 메인축(11) 상에 회전 가능하게 배치된 보조 기어휠(13-17)을 포함한다.
기어박스(2)에는, 제1 분할 위치에서 제1 기어휠 쌍(5, 12)을 통해 입력축(3)을 카운터축(4)과 연결시키고, 제2 분할 위치에서 제2 기어휠 쌍(6, 13)을 통해 입력축(3)을 카운터축(4)과 연결시키는 분할 기어가 구비된다. 제2 기어휠 쌍(6, 13)은 기어박스(2)의 제3 기어를 획정하는 비(ratio)를 제공한다. 기어박스(2)는 기어박스(2)의 제2 기어를 획정하는 제3 기어휠 쌍(7, 14), 기어박스(2)의 제1 기어를 획정하는 제4 기어휠 쌍(8, 15), 크립 기어를 획정하는 제5 기어휠 쌍(9, 16) 및 후진 기어를 획정하는 제6 기어휠 쌍(10, 17)을 포함한다. 제6 기어휠 쌍(10, 17)은 메인축(11)의 역회전을 제공하는 중간 기어휠을 포함한다.
입력축(3)은 롤러 베어링(18a)에 의해 기어박스(2) 내에 회전 가능하게 배치된다. 보조 기어휠(13-17)은 니들 베어링일 수 있는 롤러 베어링(18b)에 의해 메인축(11) 상에 회전 가능하게 배치된다. 메인축(11)은 2개의 롤러 베어링(18c)에 의해 기어박스 내에 회전 가능하게 배치된다. 로킹 유닛(19-21)은 입력축(3) 상의 보조 기어휠(12) 및 메인축(11)의 보조 기어휠(13-15)에 인접하게 배치된다. 각각의 로킹 유닛(19-21)은 메인축(11) 상의 보조 기어휠(13-15) 중 적어도 하나의 회전 로킹을 제공하도록 구성된다. 제1 로킹 유닛(19)은 상이한 분할 위치를 확립하는 기능을 한다. 제1 로킹 유닛(19)은 제1 저 분할 위치에서는 제1 기어휠 쌍(5, 12)을 통해, 제2 고 분할 위치에서는 제2 기어휠 쌍(6, 13)을 통해 입력축(3)을 기어박스(2)의 카운터축(4)에 연결시킬 수 있다.
제2 로킹 유닛(20)은 메인축(11) 상에 있는 제2 기어휠(13, 14)의 회전 로킹을 제공하도록 구성된다. 제3 로킹 유닛(21)은 메인축(11) 상에 있는 보조 기어휠(15)의 회전 로킹을 제공하도록 구성된다.
또한, 제1 로킹 유닛(19)과 제2 로킹 유닛(20)에 의해 입력축(3)과 메인축(11)을 직접 연결하여 기어 박스(2)에 직접-구동 기어를 제공할 수도 있다. 또한, 기어박스는 메인축(11)과 기어박스(2)의 출력축(23) 사이에 배치되는 레인지 기어(22)를 포함한다. 레인지 기어(22)는 메인축(11) 상에 견고하게 배치된 썬휠(22a), 유성휠(22b) 및 출력축(23)에 견고하게 연결되는 유성휠 캐리어(22c)를 포함한다. 레인지 기어(22)에 의해 기어박스(2) 내의 모든 통상적인 기어에는 고 레인지 기어 또는 저 레인지 기어가 제공될 수 있다. 따라서, 레인지 기어(22)는 기어박스(2)에 2배의 많은 기어를 제공한다.
기어박스는 카운터축(4)의 단부에 배치된 제1 브레이크 유닛(24a)의 형태인 브레이크 장치를 포함한다. 제1 브레이크 유닛(24a)은 공압식 액추에이터(24a1) 및 브레이크 부재(24a2)를 포함한다. 브레이크 장치는 입력축(3)의 단부에 배치된 제2 브레이크 유닛(24b)을 포함한다. 제2 브레이크 유닛(24b)은 공압식 액추에이터(24b1)와 브레이크 부재(24b2)를 포함한다. 브레이크 부재들(24a2, 24b2)은 멀티 디스크 브레이크일 수 있다. 제어 유닛(25)은 브레이크 유닛(24a, 24b)의 작동을 제어한다. 제1 브레이크 유닛(24a)의 공압식 액추에이터(24a1)는 제1 압축 공기 라인(27a)을 통해 압축 공기 소스(26)에 연결된다. 제1 압축 공기 라인(27a)은 제어 유닛(25)에 의해 제어되는 삼방 밸브(28a)를 포함한다. 제2 브레이크 유닛(24b)의 공압식 액추에이터(24b1)는 제2 압축 공기 라인(27b)을 통해 압축 공기 소스(26)에 연결된다. 제2 압축 공기 라인(27b)은 제어 유닛(25)에 의해 제어되는 삼방 밸브(28b)를 포함한다.
제1 브레이크 부재(24a2)는 압축 공기가 압축 공기 소스(26)로부터 공압식 액추에이터(24a1)로 공급될 때 카운터축(4)에 제동 토크(T1)를 제공하도록 치수가 정해진다. 제2 브레이크 부재(24b2)는 압축 공기가 압축 공기 소스(26)로부터 공압식 액추에이터(24b2)로 공급될 때 입력축(3)에 제동 토크(T2)를 제공하도록 치수가 정해진다. 제어 유닛(25)은 차량의 복수의 작동 파라미터(29)에 관한 정보를 수신한다. 작동 파라미터(29)는 엔진의 속도 및 부하를 포함할 수 있다. 또한, 제어 유닛(25)은 각각의 센서 등으로부터 메인축의 속도(30) 및 카운터축(4)의 속도(31)에 관한 정보를 수신한다.
연소 엔진의 작동 중에, 제어 유닛(25)은 상기 작동 파라미터(29)에 관한 정보를 실질적으로 연속적으로 수신한다. 제어 유닛(25)은 상이한 작동 조건에서 결합되는 기어에 관한 저장된 정보(25a)에 대해 액세스할 수 있다. 제어 유닛(25)은 현재의 작동 상태에서 가장 바람직한 기어가 결합되는 것을 실질적으로 연속적으로 제어한다. 그렇지 않은 경우에, 제어 유닛(25)은, 해제되는 기어에 대한 보조 기어휠(13-17)이 메인축(11) 상에서 자유롭게 회전하도록, 결합된 로킹 유닛(19-21)을 로킹 위치로부터 비 로킹 위치로 이동시키는 시프트 포크 및 비 지시된 액추이터를 작동시킨다. 제어 유닛(25)은 시프트 프로세스가 업시프트 프로세스인지 또는 다운시프트 프로세스인지를 결정한다. 다운시프트 프로세스인 경우에, 제어 유닛(25)은 입력축(3)과 카운터축(4)를 가속시키도록 연소 엔진을 작동시켜서, 결합되는 기어휠 쌍의 보조 기어휠(13-15)이 메인축(11)과 대응하는 속도를 달성한 후에 로킹 유닛(19-21) 중 하나에 의해 상기 보조 기어휠이 메인축(11) 상에 회전 가능하게 로킹된다.
업시프트 프로세스인 경우에, 제어 유닛(25)은 브레이크 유닛(24a, 24b)의 작동에 대한 모든 가능한 업시프트 프로세스에 대해 저장된 정보(25a)에 액세스할 수 있다. 제1 브레이크 유닛(24a)은 작동 상태에서 카운터축(4) 상에 제동 토크(T1)를 제공한다. 제2 브레이크 유닛(24b)은 작동 상태에서 입력축(3) 상에 제동 토크(T2)를 제공한다. 이러한 경우에, 제2 공압식 액추에이터(24b1)는 제1 공압식 액추에이터(24a1)의 피스톤보다 큰 활성 영역을 갖는 피스톤을 갖는다. 결과적으로, 제2 브레이크 유닛(24b)은 제1 브레이크 유닛(24a)에 의해 카운터축(4) 상에 제공된 제동 토크(T1)보다 큰 제동 토크(T2)를 입력축(3) 상에 제공한다. 그러나, 입력축(3) 상에 작용하는 제동 토크(T2)는 분할 기어를 통해 카운터 축(4)에 전달되어 진다. 분할 기어가 제1 저 분할 위치에 있을 때, 제2 제동 토크(T2)는 제1 기어휠 쌍(5, 12)을 통해 카운터축(4)에 전달된다. 이러한 경우에, 제2 브레이크 유닛(24b)은 기어휠(5, 12)의 기어비에 의존하는 카운터축(4) 상에 작용하는 제동 토크(T2a)를 제공한다. 분할 기어가 제2 고 분할 위치에 있을 때, 제2 제동 토크(T2)는 제2 기어휠 쌍(6, 13)을 통해 카운터축(4)에 전달된다. 이러한 경우에, 제2 브레이크 유닛(24b)은 기어휠(6, 13)의 기어비에 의존하는 카운터축(4) 상에 작용하는 제동 토크(T2b)를 제공한다.
제어 유닛(25)은 기어박스(2)의 업시프트 프로세스 중에 브레이크 유닛들(24a, 24b)을 각각 작동시키거나 또는 결합하여 작동시킬 수 있다. 결과적으로, 제어 유닛(25)은 제1 브레이크(24a)를 작동시켜서 카운터축(4) 상에 제동 토크(T1)를 제공할 수 있다. 제어 유닛(25)은 분할 기어가 저 분할 위치에 있을 때 제2 브레이크 유닛(24b)을 작동시켜서 카운터축(4) 상에 제동 토크(T2a)를 제공할 수 있다. 제어 유닛(25)은 분할 기어가 고 분할 위치에 있을 때 제2 브레이크 유닛(24b)을 작동시켜서 카운터축(4) 상에 제동 토크(T2b)를 제공할 수 있다. 또한, 제어 유닛(25)은 분할 기어가 저 분할 위치에 있을 때 제1 브레이크 유닛(24a)과 제2 브레이크 유닛(24b)을 작동시켜서 카운터축(4) 상에 제동 토크(T1+T2a)를 제공할 수 있다. 마지막으로, 제어 유닛(25)은 분할 기어가 고 분할 위치에 있을 때 제1 브레이크 유닛(24a)과 제2 브레이크 유닛(24b)을 작동시켜서 카운터축(4) 상에 제동 토크(T1+T2b)를 제공할 수 있다. 이러한 경우에, 제어 유닛(25)은 5개의 다른 제동 토크를 이용하여 카운터축(4)의 속도를 감속시킬 수 있다. 또한, 업시프트 프로세스의 여러 단계 동안에 5개의 다른 제동 토크 중 여러 개를 사용할 수 있다.
분할 기어가 중립 위치에 있을 때, 카운터축(4)은 입력축(3)으로부터 해제된다. 이러한 경우에, 카운터축은 제1 관성 모멘트(I1)를 갖는다. 분할 기어가 고 분할 위치에 있을 때, 카운터축(4)은 제2 기어휠 쌍(6, 13)을 통해 입력축(3)에 연결된다. 이러한 경우에, 카운터축(4)은 제1 관성 모멘트(I1)보다 큰 제2 관성 모멘트(I2)를 갖는다. 분할 기어가 저 분할 위치에 있을 때, 카운터축(4)은 제1 기어휠 쌍(5, 12)을 통해 입력축(3)에 연결된다. 이러한 경우에, 카운터축(4)은 제2 관성 모멘트(I2)보다 큰 제3 관성 모멘트(I3)를 갖는다. 카운터축(4)의 요구되는 제동 토크(T)는 카운터축(4)의 관성 모멘트(I)와 관련된다. 결과적으로, 카운터축(4)이 제3 관성 모멘트(I3)를 가질 때 브레이크 유닛(24a, 24b) 모두 작동될 필요가 있다.
분할 기어의 업시프트 및 기어박스(2) 내의 통상적인 기어의 업시프트를 포함하는 업시프트 프로세스가 수행될 때 분할 기어는 중립 위치에 위치될 수 있다. 입력축(3) 및 카운터축(4)은 분할 기어가 중립 위치에 있을 때 서로 해제된다. 이러한 경우에, 동시에 제1 브레이크 유닛(24a)에 의해 카운터축(4)을 감속시키고, 제2 브레이크 유닛(24b)에 의해 입력축(3)을 감속시키는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 통상적인 기어 및 분할 기어의 시프트 프로세스를 동시에 수행할 수 있으므로 기어박스(2)의 업시프트 프로세스에 대한 시간을 단축할 수 있다.
도 2는 브레이크 장치의 다른 실시예를 도시한다. 브레이크 장치는 카운터축(4)의 제1 단부에 배치된 제1 브레이크 유닛(24a)을 포함한다. 제1 브레이크 유닛(24a)은 공압식 액추에이터 (24a1) 및 브레이크 부재(24a2)를 포함한다. 브레이크 장치는 카운터축(4)의 대향 단부에 배치된 추가적인 브레이크 유닛(24c)을 포함한다. 추가적인 브레이크 유닛(24c)은 공압식 액추에이터(24c1) 및 브레이크 부재(24c2)를 포함한다. 브레이크 부재들(24a2, 24c2)은 멀티 디스크 브레이크일 수 있다. 제어 유닛(25)은 브레이크 유닛(24a, 24c)의 작동을 제어한다. 제1 브레이크 유닛(24a)의 공압식 액추에이터(24a1)는 제1 압축 공기 라인(27a)을 통해 압축 공기 소스(26)에 연결된다. 제1 압축 공기 라인(27a)은 제어 유닛(25)에 의해 제어되는 삼방 밸브(28a)를 포함한다. 추가적인 브레이크 유닛(24c)의 공압식 액추에이터(24c1)는 제2 압축 공기 라인(27c)을 통해 압축 공기 소스(26)에 연결된다. 제2 압축 공기 라인(27c)은 제어 유닛(25)에 의해 제어되는 삼방 밸브(28c)를 포함한다. 제1 브레이크 부재(24a2)는 압축 공기 소스(26)로부터 공압식 액추에이터(24a1)로 압축 공기가 공급될 때 카운터축(4)에 제동 토크(T1)를 제공하도록 치수가 정해진다. 추가적인 브레이크 부재(24c2)는 압축 공기 소스(26)로부터 공압식 액추에이터(24c2)로 압축 공기가 공급될 때 카운터축(4)에 제동 토크(T3)를 제공하도록 치수가 정해진다.
제어 유닛(25)은 기어박스(2)의 업시프트 프로세스 중에 브레이크 유닛들(24a, 24c)을 각각 또는 조합하여 작동시킬 수 있다. 결론적으로, 제어 유닛(25)은 제1 브레이크 유닛(24a)을 작동시킬 수 있고, 카운터축(4) 상에 제동 토크(T1)를 제공할 수 있다. 제어 유닛(25)은 추가적인 브레이크(24c)를 작동시킬 수 있고, 카운터축(4) 상에 제동 토크(T3)를 제공할 수 있다. 제어 유닛(25)은 제1 브레이크 유닛(24a)과 추가적인 브레이크 유닛(24c)을 작동시킬 수 있고, 카운터축(4) 상에 제동 토크(T1+T3)를 제공할 수 있다. 이러한 경우에, 제어 유닛(25)은 3개의 대안적인 제동 토크를 이용하여 기어박스(2)의 다양한 업시프트 프로세스 중에 카운터축(4)의 속도를 감소시킬 수 있다. 또한, 업시프트 프로세스의 여러 단계 중에 여러가지 다른 제동 토크를 사용하는 것이 가능하다.
기어박스의 업시프트 프로세스 동안에 카운터축을 제동하기 위해 하나 이상의 브레이크 유닛을 사용하는 것은 많은 이점이 있다. 예를 들어, 카운터축이 가변인 관성 모멘트를 갖는 경우에, 기어 박스에서 카운터축의 관성 모멘트에 제동 토크를 적용할 수 있다. 이러한 경우에, 카운터축(4)이 큰 관성 모멘트를 가질 때 큰 제동 토크가 가해지고, 카운터축(4)이 작은 관성 모멘트를 가질 때 작은 제동 토크가 가해진다. 또한, 카운터축(4)의 제동 프로세스의 초기 단계에서 큰 제동 토크를 인가하고, 제동 프로세스의 마지막 부분에서 작은 제동 토크를 인가하는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 빠른 제동 과정을 고정밀도로 제공할 수 있다. 또한, 다양한 작동 조건 중에 안락함이 적은 빠른 업시프트 프로세스와 안락함이 큰 느린 업시프트 프로세스 사이에서 선택할 수 있다. 큰 제동 토크는 빠른 업시프트 프로세스를 초래하고 작은 제동 토크는 더 높은 정밀도와 더 큰 안락함을 초래한다.
브레이크 장치가 큰 제동 토크를 제공할 때, 여러 브레이크 유닛이 작동되어진다. 이러한 경우에, 공압식 액추에이터를 충전하기 위해 다수의 공기 유입구가 사용되고 공압식 액추에이터를 비우기 위해 다수의 공기 배출구가 사용된다. 공기 유입구 및 공기 배출구의 전체 유동 면적은 통상적인 트랜스미션 브레이크에 사용되는 단일 공압식 액추에이터의 공기 유입구 및 공기 배출구의 유동 면적보다 일반적으로 크다. 결과적으로, 브레이크 유닛을 작동 및 비 작동시키는 시간은 종래의 트랜스미션 브레이크보다 상기 브레이크 장치에서 더 빠를 것이다. 브레이크 장치가 작은 제동 토크를 제공할 때, 브레이크 유닛 중 하나만 작동된다. 이러한 경우에, 공압식 액추에이터를 충전하고 공압식 액추에이터를 비우기 위해 필요한 공기량은 종래의 트랜스미션 브레이크의 큰 공압식 액추에이터를 충전하는데 필요한 공기보다 적다. 이러한 경우에도 브레이크 유닛을 작동 및 비 작동시키는 시간은 종래의 트랜스미션 브레이크보다 상기 브레이크 장치에서 더 빠를 것이다.
본 발명은 설명된 실시예에 제한되지 않고 청구항의 범위 내에서 자유롭게 변경될 수 있다. 예를 들어, 기어박스의 업시프트 프로세스 중에 카운터축을 제동하는데 2개 이상의 브레이크 유닛을 사용하는 것이 가능하다.

Claims (15)

  1. 기어박스(2)용 브레이크 장치(24)로,
    기어박스는 입력축(3), 카운터축(4), 메인축(8) 및 카운터축(4) 상에 배치되는 주 기어휠(6-10)과 메인축(11) 상에 배치되는 보조 기어휠(13-17)을 각각 포함하는 복수의 기어휠 쌍을 포함하며, 브레이크 장치는 카운터축(5) 또는 카운터축(5)에 연결되어 있는 부품(3) 상에 제동 토크(T1 -3)가 작용하도록 각각 구성되는 2개의 브레이크 유닛(24a-24c) 및 브레이크 유닛(24a-24c)의 작동을 제어하도록 구성되는 제어 유닛(25)을 포함하는, 브레이크 장치에 있어서,
    상기 제어 유닛(25)은 기어박스에 결합되는 기어휠 쌍의 보조 기어휠(13-17)이 메인축(11)과 동기 속도로 감속되는 기어박스(2)의 업시프트 프로세스 중에 적어도 2개의 브레이크 유닛(24b-24c)을 하나씩 작동시키거나 또는 적어도 2개의 브레이크 유닛(24b-24c) 모두를 동시에 작동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 브레이크 유닛(24a-24c)은 카운터축(4) 또는 상기 카운터축(4)에 연결되어 있는 부품(3) 상에 고정된 제동 토크(T1 -3)가 작용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 브레이크 유닛(24a, 24c)은 카운터축(4) 또는 상기 카운터축(4)에 연결되어 있는 부품(3) 상에 다른 제동 토크가 작용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  4. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(25)은 기어박스(2)의 상이한 업시프트 프로세스 동안에 상기 적어도 2개의 브레이크 유닛(24a-24c)이 어떻게 작동되어야 하는지에 관한 저장된 정보에 액세스할 수 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  5. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브레이크 유닛(24a, 24c) 중 적어도 하나는 카운터축(5) 상에 제동 토크가 작용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 브레이크 유닛(24a, 24c) 중 적어도 하나는 카운터축(4)의 단부 상에 제동 토크가 작용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  7. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브레이크 유닛(24b) 중 적어도 하나는 기어박스(2)에 대한 입력축(3) 상에 제동 토크가 작용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  8. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 브레이크 유닛(24a-24c)은 공압식 액추에이터(24a1-24c1) 및 상기 공압식 액추에이터(24a1-c1)에 의해 작동되는 브레이크 부재(24a2-24c2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 브레이크 유닛(24a-24c)의 공압식 액추에이터(24a1-24c1)에는 다른 크기의 피스톤이 제공되는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 브레이크 부재는 멀티 디스크 브레이크인 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  11. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 브레이크 유닛(24b)은 트랜스미션을 이용하여 카운터축(4)에 연결되어 있는 부품(3) 상에 제동 토크를 제공하도록 구성되며, 상기 트랜스미션에 의해 상기 부품(3)과 카운터축(4) 사이에 적어도 2개의 다른 기어비를 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 트랜스미션은 적어도 2개의 분할 기어에 결합될 수 있는 분할 기어인 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    분할 기어는 부품(3)과 카운터축(4) 사이의 연결을 해제하는 중립 위치에 위치될 수 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  14. 기어박스로,
    제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 브레이크 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어박스.
  15. 차량으로,
    제14항에 따른 기어박스를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
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