KR20190076701A - 파워 시프트용 릴리프 샤프트 - Google Patents

파워 시프트용 릴리프 샤프트 Download PDF

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권민석
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현대트랜시스 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 파워 시프트용 릴리프 샤프트는, 시프팅 제어장치를 구성하는 릴리프 샤프트에 릴리프 레버의 핀이 위치하는 변속 슬롯을 구성함에 있어서, 상기 변속 슬롯은 폭이 각기 다른 변속단을 구성하는 복수의 슬롯을 포함한다.

Description

파워 시프트용 릴리프 샤프트{RELIEF SHAFT FOR POWER SHIFT}
본 발명은 시프팅을 위한 파워 시프트용 릴리프 샤프트에 관한 것이다.
일반적으로 상용차(commercial vehicle)의 변속기에는 시프팅 변속을 원활히 하기 위해 파워 시프트(power shift)가 장착된다. 파워 시프트는 운전자가 변속하려는 치합단으로 변속을 시행할 시 공압력이 증폭되어 치합력을 증대시키는 기능을 한다. 파워 시프트로 인해 운전자는 시프팅 변속을 큰 힘을 들이지 않고 부드럽게 치합할 수 있다. 시프팅 메커니즘은 통상 기어 변속 노브(KNOB), 시프트 레버, 릴리프 사프트, 릴리프 레버, 파워 시프트, 오버레이팅 레버, 변속 등과 같은 순서로 이루어진다. 시프트 레버는 운전자가 기어 변속 노브를 전후로 이동하였을 때 차량 케이블에 의해 변속기에 시프팅 신호를 전달한다. 릴리프 샤프트는 시프트 레버에서 전달된 시프팅 신호를 릴리프 샤프트로 전달하여 회전력을 릴리프 레버로 전달한다. 파워 시프트는 릴리프 레버에서 전달된 회전력을 통해 파워 시프트의 릴리프 샤프트를 이동시키고 이로 인해 파워 시프트의 에어를 개폐하여 오퍼레이팅 샤프트를 이동시킴으로써 오퍼레이팅 레버를 회전시킨다.
그런데 기존 파워 시프트 시스템에서는 큰 치합력을 필요로 하는 저단과 작은 치합력을 필요로 하는 고단으로 구분할 수 있다. 저단은 전체 모두 단에 동일한 치합력을 발생시키므로 큰 치합력을 필요로 한다. 고단은 동일한 파워 시프트 치합력을 발생시키므로 작은 치합력을 필요로 한다. 이로 인해 고단에서 치합력이 너무 가벼워짐으로 인해 오작동이 발생할 수 있고, 저단에서는 상대적으로 변속이 무겁게 느껴지는 문제가 발생할 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2006-0035715호(2006.04.26. 공개)
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예는 저단 구간에서는 파워시프트의 최대 출력을 유도하고, 고단 구간에서는 파워시프트의 출력을 제어하여 저단구간과 동등한 출력을 가능하게 하는 파워 시프트용 릴리프 샤프트를 제공하고자 한다.
전술한 목적을 이루기 위해 본 발명의 실시예에 따른 파워 시프트용 릴리프 샤프트는, 시프팅 제어장치를 구성하는 릴리프 샤프트에 릴리프 레버의 핀이 위치하는 변속 슬롯을 구성함에 있어서, 상기 변속 슬롯은, 폭이 각기 다른 변속단을 구성하는 복수의 슬롯을 포함할 수 있다.
또한, 상기 변속 슬롯은 제1, 2단 슬롯; 상기 제1, 2단 슬롯에 연이어 구비되는 제3, 4단 슬롯; 및 상기 제3, 4단 슬롯에 연이어 구비되는 제5, 6단 슬롯; 을 포함하며, 상기 제3, 4단 슬롯의 폭은 상기 1, 2단 슬롯의 폭보다 크고, 상기 제5, 6단 슬롯의 폭은 상기 제3, 4단 슬롯의 폭보다 클 수 있다.
또한, 상기 제1, 2단 슬롯의 폭, 상기 제3, 4단 슬롯의 폭 및 상기 제5, 6단 슬롯의 폭은 상기 릴리프 샤프트의 외주방향으로 형성되는 폭일 수 있다.
또한, 상기 제1, 2단 슬롯의 폭은 상기 릴리프 레버의 핀에 부합하며, 상기 제3, 4단 슬롯의 폭 및 제5, 6단 슬롯 폭은 상기 릴리프 레버의 핀보다 큰 폭일 수 있다.
또한, 상기 제1, 2단 슬롯의 폭, 상기 제3, 4단 슬롯의 폭 및 제5, 6단 슬롯 폭은 상기 릴리프 레버의 중심축을 기준으로 양측으로 대칭 구조를 이룰 수 있다.
또한, 상기 변속 슬롯은 릴리프 샤프트의 상, 하 양측으로 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 파워 시프트용 릴리프 샤프트에 의하면, 저단 구간에서는 파워 시프트의 최대 출력을 유도할 수 있다.
또한, 고단 구간에서는 파워 시프트의 출력을 제어하여 저단구간과 동등한 출력을 가능하게 할 수 있다.
또한, 차량 운행 시 파워 시프트에 의해 변속 치합감을 개선함으로써 장거리 운행의 피로감을 감소시킬 수 있다.
또한, 전체 변속단에 동일한 파워 시프트력을 전달하여 이질감을 없애줌으로써 차량 오작동을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 변속기의 시프팅 제어장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 시프팅 제어장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 시프팅 제어장치의 분리 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 릴리프 샤프트를 나타내는 도면이다.
도 5 내지 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 릴리프 레버의 작동을 나타내는 도면이다.
도 10 내지 12는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 핀의 변속단 슬롯 위치에 따른 에어 개폐과정을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 파워 시프트용 릴리프 샤프트의 구성을 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이 변속기(1)에는 시프팅 변속을 원활히 하기 위해 시프팅 제어장치(10)가 장착된다.
도 2, 3에 도시된 바와 같이 시프팅 제어장치(10)의 시프팅 메커니즘은 기어 변속 노브, 시프트 레버(121), 릴리프 샤프트(110), 릴리프 레버(122), 파워시프트(123), 오버레이팅 레버(124), 변속 등과 같은 순으로 이루어진다.
운전자가 기어 변속 노브(미도시)를 전후로 이동시키면 기어 변속 노브와 연결된 케이블이 시프트 레버(121)를 당긴다. 시프트 레버(121)는 변속기에 시프팅 신호를 전달한다.
시프트 레버(121)에서 전달된 시프팅 신호는 릴리프 샤프트(110)로 전달된다. 릴리프 샤프트(110)의 회전력은 릴리프 레버(122)로 전달된다.
릴리프 레버(122)에서 전달된 회전력을 통해 파워시프트(123)의 에어를 개폐할 수 있다.
이러한 시프팅 제어장치의 시프팅 메커니즘은 기존과 동일하게 이루어진다.
본 발명의 실시예는 릴리프 샤프트의 변속 슬롯 구조를 기술적 특징으로 한다.
도 4에 도시된 바와 같이 릴리프 샤프트(110)에는 변속 슬롯(111)이 구비된다. 변속 슬롯(111)에 릴리프 레버(122)와 연결되는 핀(122a)이 위치한다. 변속 슬롯(111)은 복수로 구성되는 변속단 슬롯을 포함한다. 변속 슬롯(111)은 릴리프 샤프트(110)의 상하 양측으로 구비될 수 있다.
구체적으로 변속 슬롯(111)은 제1, 2단 슬롯(112), 제3, 4단 슬롯(113) 및 제5, 6단 슬롯(114)을 포함한다.
제1, 2단 슬롯(112)은 릴리프 레버(122)의 핀(122a)에 부합하는 폭(W1)으로 형성된다. 제1, 2단 슬롯(112)은 릴리프 샤프트(110)의 길이 방향으로 긴 홈 형태로 형성된다. 제1, 2단 슬롯(112)의 폭(W1)은 릴리프 샤프트(110)의 중심축(115)을 기준으로 양측으로 대칭 구조를 이룬다.
제3, 4단 슬롯(113)은 제1, 2단 슬롯(112)에 연이어 형성된다. 제3, 4단 슬롯(113)은 제1, 2단 슬롯(112)의 끝에서 연장되는 홈이다. 제3, 4단 슬롯(113)의 폭(W2)은 릴리프 샤프트(110)의 외주 방향으로 제1, 2단 슬롯(112)의 폭(W1)보다 큰 폭으로 형성된다. 제3, 4단 슬롯(113)의 폭(W2)은 릴리프 레버(122)의 핀(122a)보다 큰 폭으로 형성된다. 제3, 4단 슬롯(113)의 폭(W2)은 릴리프 샤프트(110)의 중심축(115)을 기준으로 양측으로 대칭 구조를 이룬다.
제5, 6단 슬롯(114)은 제3, 4단 슬롯(113)에 연이어 형성된다. 제5, 6단 슬롯(114)은 제3, 4단 슬롯(113)의 끝에서 연장되는 홈이다. 제5, 6단 슬롯(114)의 폭(W3)은 릴리프 샤프트(110)의 외주 방향으로 제3, 4단 슬롯(113)의 폭(W2)보다 큰 폭으로 형성된다. 제5, 6단 슬롯(114)의 폭(W3)은 릴리프 레버(122)의 핀(122a)보다 큰 폭으로 형성된다. 제5, 6단 슬롯(114)의 폭(W3)은 릴리프 샤프트(110)의 중심축(115)을 기준으로 양측으로 대칭 구조를 이룬다.
다음은 본 발명의 실시예에 따른 파워 시프트용 릴리프 샤프트의 시프팅 과정을 설명한다.
기존에 변속기는 파워시프트를 통해 전단에 걸쳐 동일한 파워시프트 출력을 전달하여 저단에서는 무거움을 느끼게 되고, 고단에서는 변속력이 가볍게 느껴지는 현상이 발생한다. 본 발명의 실시예는 이러한 저단 및 고단에서 발생하는 변속 이질감을 에어 개폐 시점 및 에어 개폐량을 제어하여 전체 변속단에 걸쳐 동일한 변속력을 전달하는 시스템을 제공함으로써 변속 감 개선 및 오작동을 방지할 수 있다.
운전자가 치합하고자 하는 변속단으로 셀렉팅을 실시하면 릴리프 샤프트(110)는 직선 방향으로 이동한다.
도 4와 같이 운전자가 셀렉팅 후 시프팅을 전개할 때 릴리프 샤프트(110)는 화살표 방향으로 회전한다. 릴리프 샤프트(110)의 회전에 의해 릴리프 레버(122)가 회전한다. 이때, 릴리프 샤프트(110)의 각 변속단 슬롯의 폭(W1, W2, W3)에 따라 릴리프 레버(122)의 회전 시점이 제어된다. 이에 파워시프트(123)의 에어 개폐량과 파워시프트(123)의 작동 시점이 변경된다.
구체적으로 1, 2단 셀렉팅에서는 릴리프 샤프트(110)의 제1, 2단 슬롯(112) 폭(W1)이 핀(122a)에 부합하기 때문에 릴리프 샤프트(110)의 회전이 즉시 핀(122a)에 전달된다. 이로 인해 핀(122a)과 연결된 릴리프 레버(122)가 핀(122a)과 함께 즉시 회전한다. 릴리프 레버(122)의 회전량이 커질수록 파워시프트(123)에 공급되는 에어량이 커지고 파워시프트(123)의 출력이 커진다.
반면, 5, 6단 셀렉팅에서는 릴리프 샤프트(110)의 제5, 6단 슬롯(114) 폭(W1)이 제1, 2단 슬롯(112) 폭(W1)보다 넓기 때문에 릴리프 샤프트(110)가 회전이 어느 정도 이루어져야 핀(122a)이 제5, 6단 슬롯(114) 폭(W1) 끝에 걸려 회전이 이루질 수 있다. 이로 인해 릴리프 레버(122)의 회전이 핀(122a)이 제1, 2 단 슬롯(112)에 위치해 있을 때보다 늦게 이루어진다.
또한, 릴리프 샤프트(110)가 완전한 변속 회전했을 때도 릴리프 레버(122)는 회전량이 제1, 2단 슬롯(112)에 핀(122a)이 위치할 때보다 작게 작동하므로 파워시프트(123)의 개폐 시점도 느려지게 된다. 이로 인해 파워시프트(123)에 에어 공급량 및 압력이 작게 적용된다.
이런 메커니즘에 의해 1, 2단 셀렉팅 등과 같은 저단에서는 파워시프트(123)의 출력이 높고, 5, 6단 셀렉팅 등과 같은 고단에서는 파워시프트(123)의 출력이 낮아진다.
다음은 릴리프 레버의 작동에 대해 설명한다.
도 5와 같이 운전자가 기어 변속 노브(미도시)를 움직이면 차량 케이블(미도시)이 움직인다. 이에 차량 케이블과 연결된 시프트 레버(121)가 화살표 방향으로 회전한다.
도 6과 같이 시프트 레버(121)가 화살표 방향으로 회전하면 릴리프 샤프트(110)가 회전한다. 릴리프 샤프트(110)가 회전함에 따라 릴리프 레버(122)가 회전한다.
릴리프 레버(122)의 회전에 의해 파워시프트(123)의 에어통로(127)가 개방된다. 에어통로(127)가 개방됨에 따라 파워시프트(123)가 출력을 발생시킨다. 이때, 파워시프트(123)의 출력은 릴리프 레버(122)의 측면에 위치한 레버(122b)에 전달된다. 레버(122b)는 릴리프 샤프트(110)가 삽입되는 제1 샤프트(125)를 회전시킨다. 제1 샤프트(125)가 회전하여 변속 레일(미도시)을 이동시켜 변속을 완료한다.
다음은 릴리프 레버의 작동에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.
도 7과 같이 릴리프 샤프트(110)가 회전하면 릴리프 레버(122)의 상, 하로 구비되어 있는 변속 슬롯(111)에 위치한 상, 하 2개의 핀(122a)이 회전한다.
도 8과 같이 릴리프 레버(122)가 회전하면 제2 샤프트(128)가 전, 후 축방향으로 이동하게 한다.
제2 샤프트(128)가 전, 후 축방향으로 이동시 파워시프트(123) 내부의 에어 입구가 단계적으로 개방되어 파워시프트(123)가 출력을 발생시킨다. 파워시프트(123) 내부의 에어 입구가 단계적으로 개방될 때 파워시프트(123)의 출력은 단계적으로 증대된다. 이러한 메커니즘은 기존 기술과 동일하게 이루어진다.
도 9와 같이 릴리프 샤프트(110)가 전, 후 방향으로 직선 운동을 하면 점선으로 표시된 에어 개폐부(126)가 개방되어 릴리프 샤프트(110)를 감싸고 있는 실린더 내부로 에어가 공급된다. 이로 인해 파워시프트(123)가 작동을 시작한다.
파워시프트(123)가 작동하면 제3 샤프트(129)가 릴리프 샤프트(110)의 이동 방향과 동일한 방향으로 직선 이동을 한다.
제2 샤프트(128)의 외측에 위치하는 제3 샤프트(129)가 전, 후 직선방향으로 이동하면 레버(122b)가 회전한다. 레버(122b)는 제1 샤프트(125)를 회전시킨다. 제1 샤프트(125)의 회전으로 인해 변속기의 레일(미도시)을 이동하여 변속을 완료한다.
다음은 핀의 변속단 슬롯 위치에 따른 에어 개폐과정을 설명한다.
도 10과 같이 핀(122a)이 폭(W1)이 좁은 제1, 2단 슬롯(112)에 위치한 상태에서 릴리프 샤프트(110)가 회전하면 핀(122a)과 연결된 릴리프 레버(122)가 즉시 회전한다. 릴리프 레버(122)가 즉시 회전하기 때문에 파워시프트(123)의 에어 개폐량이 크다.
도 11과 같이 핀(122a)이 제1, 2단 슬롯(112) 폭(W1)보다 넓은 폭(W2)을 가진 제3, 4단 슬롯(113)에 위치한 상태에서 릴리프 샤프트(110)가 회전하여 제3, 4단 슬롯(113)의 폭(W2) 끝에 핀(122a)이 걸리면 릴리프 레버(122)의 회전이 이루어진다. 제1, 2단 슬롯(112) 폭(W1)보다 넓은 제3, 4단 슬롯(113) 폭(W2)의 갭(gap)으로 인해 파워시프트(123)의 에어 개폐량은 핀(122a)이 제1, 2단 슬롯(112)에 위치해 있을 때보다 작다.
도 12와 같이 핀(122a)이 제3, 4단 슬롯(113) 폭(W2)보다 넓은 폭(W3)을 가진 제5, 6단 슬롯(114)에 위치한 상태에서 릴리프 샤프트(110)가 회전하여 제5, 6단 슬롯(114)의 폭(W3) 끝에 핀(122a)이 걸리면 릴리프 레버(122)의 회전이 이루어진다. 제3, 4단 슬롯(113) 폭(W2)보다 넓은 제5, 6단 슬롯(114) 폭(W3)의 갭(gap)으로 인해 파워시프트(123)의 에어 개폐량은 핀(122a)이 제3, 4단 슬롯(113)에 위치해 있을 때보다 작다.
결국, 릴리프 레버(122)의 회전각이 클수록 릴리프 샤프트(110)의 이동량이 커지면서 에어 개폐부(126)의 개폐량이 커진다. 운전자가 기어 변속 노브를 전, 후로 이동할 때 릴리프 샤프트(110)의 회전각은 동일하다. 하지만, 릴리프 샤프트(110)에 구비되는 제1, 2단 슬롯(112)의 폭(W1), 제3, 4단 슬롯(113)의 폭(W2) 및 제5, 6단 슬롯(114)의 폭(W3)이 상이하므로 릴리프 레버(122)의 회전각이 달라져 에어 개폐 시점 및 에어 개폐량을 제어할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1:변속기
10:시프팅 제어장치
110:릴리프 샤프트
111:변속 슬롯
112:제1, 2단 슬롯
113:제3, 4단 슬롯
114:제5, 6단 슬롯
115:중심축
121:시프트 레버
122:릴리프 레버
122a:핀
122b:레버
123:파워시프트
124:오버레이팅 레버
125:제1 샤프트
126:에어 개폐부
127:에어통로
128:제2 샤프트
129:제3 샤프트
W1, W2, W3:폭

Claims (6)

  1. 시프팅 제어장치를 구성하는 릴리프 샤프트에 릴리프 레버의 핀이 위치하는 변속 슬롯을 구성함에 있어서,
    상기 변속 슬롯은,
    폭이 각기 다른 변속단을 구성하는 복수의 슬롯을 포함하는 파워 시프트용 릴리프 샤프트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속 슬롯은,
    제1, 2단 슬롯;
    상기 제1, 2단 슬롯에 연이어 구비되는 제3, 4단 슬롯; 및
    상기 제3, 4단 슬롯에 연이어 구비되는 제5, 6단 슬롯;
    을 포함하며,
    상기 제3, 4단 슬롯의 폭은 상기 1, 2단 슬롯의 폭보다 크고, 상기 제5, 6단 슬롯의 폭은 상기 제3, 4단 슬롯의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 파워 시프트용 릴리프 샤프트.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1, 2단 슬롯의 폭, 상기 제3, 4단 슬롯의 폭 및 상기 제5, 6단 슬롯의 폭은 상기 릴리프 샤프트의 외주방향으로 형성되는 폭인 것을 특징으로 하는 파워 시프트용 릴리프 샤프트.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1, 2단 슬롯의 폭은 상기 릴리프 레버의 핀에 부합하며,
    상기 제3, 4단 슬롯의 폭 및 제5, 6단 슬롯 폭은 상기 릴리프 레버의 핀보다 큰 폭인 것을 특징으로 하는 파워 시프트용 릴리프 샤프트.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1, 2단 슬롯의 폭, 상기 제3, 4단 슬롯의 폭 및 제5, 6단 슬롯 폭은 상기 릴리프 레버의 중심축을 기준으로 양측으로 대칭 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 파워 시프트용 릴리프 샤프트.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속 슬롯은,
    릴리프 샤프트의 상, 하 양측으로 구비되는 것을 특징으로 하는 파워 시프트용 릴리프 샤프트.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20060035715A (ko) 2003-07-04 2006-04-26 젯트에프 프리드리히스하펜 아게 건설 기계, 특히 트랙터 백호 로더 및 붐대 지게차용파워시프트 기어박스

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060035715A (ko) 2003-07-04 2006-04-26 젯트에프 프리드리히스하펜 아게 건설 기계, 특히 트랙터 백호 로더 및 붐대 지게차용파워시프트 기어박스

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