KR20080103096A

KR20080103096A - 기어박스 제어용 장치

Info

Publication number: KR20080103096A
Application number: KR1020087024315A
Authority: KR
Inventors: 요나스 우드
Original assignee: 스카니아 씨브이 악티에볼라그
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2008-11-26
Also published as: WO2007120106A1; US20090013815A1; BRPI0707230A2; CN101395409A; EP2618030B1; KR101441627B1; CN101395409B; JP2009528499A; EP1994312A1; SE529714C2; US8061230B2; SE0600476L; JP4879282B2; EP1994312A4; EP2618030A1

Abstract

본 발명은 기어박스(1)를 작동시키는 작동 장치에 관한 것으로, 상기 작동 장치(2)는, 작동봉(4)과, 상기 작동봉(4)에 연결된 변속 핑거(6)와, 상기 작동봉(4)에 작용하는 적어도 2개의 전동 모터(8, 10)를 포함하고, 상기 전동 모터(8, 10)의 회전자(12, 26)들은, 이들 전동 모터(8, 10) 각각이 전력을 공급받았을 때에, 제1 전동 모터(8)가 작동봉(4)을 그 작동봉(4)의 축선(A)을 따라서 작동봉(4)의 축방향의 직선 운동으로 이동시키도록 구성되어서 변속 핑거(6)의 측방향 이동을 제어하고, 제2 전동 모터(10)가 작동봉(4)을 그 작동봉(4)의 축선(A)을 중심으로 해서 선회시키는 회전 운동을 실행시키도록 구성되어서 변속 핑거(6)의 종방향 이동을 제어하도록, 상기 작동봉(4) 상에 배치된다.

자동차, 변속, 기어박스, 작동봉, 차륜, H형 그리드

Description

기어박스 제어용 장치{ARRANGEMENT FOR THE CONTROL OF A GEAR BOX}

본 발명은 기어박스를 작동시키는 기어박스 작동 장치에 관한 것이다.

차량의 엔진과 그 엔진의 힘을 받는 차륜들 사이에 위치된 기어박스에 그 기어박스를 작동시키기 위한 작동 장치를 설치하는 것은 차량 기술 분야에서 공지된 기술로서, 상기 작동 장치는 작동봉과, 이 작동봉에 견고하게 연결된 변속 핑거(shift finger)를 포함한다. 기어박스 내의 여러 기어들은 특정된 여러 기어 위치들 사이에서 변속 핑거를 이동시킴으로써 계합과 계합 해제가 이루어진다. 변속 핑거는, H형의 크로스바가 기어 박스의 중립 위치에 해당하고 H형의 암이 특정된 여러 기어 위치들에 해당되는 H형 그리드를 따라서, 통상의 방식으로 이동한다. H형은 일반적으로 크로스바에 대해 직각으로 연장되는 4개 내지 6개의 암을 구비한다. 차량에는 직렬로 연결된 하나 이상의 기어박스가 장착된다는 점에 의해 기어박스가 단지 4 내지 6개의 기어 위치들을 갖고 있음에도 불구하고 도달될 수 있는 기어 위치들은 4 내지 6개 이상이 되게 할 수 있다. 변속 핑거는, 기어박스가 중립 위치에 있을 때에는 작동봉과 이 작동봉에 연결된 변속 핑거가 크로스바의 방향으로 이동할 수 있도록 하는 제1 실린더에 의해서, 즉 공압 실린더를 거쳐서 변속 핑거의 운동에 영향을 미치는 실린더에 의해서, H형 그리드를 따라서 이동한다. 즉, 위와 같은 실린더는 변속 핑거의 측방향 이동을 제어한다. 변속 핑거가 계합될 특정 기어에 대응하는 암에 위치될 때, 크로스바를 따르는 직선 운동은 중지되고, 제2 실린더는 작동봉을 그의 축을 중심으로 해서, 일반적으로, 변속 핑거가 H형의 평면에 대해 직각으로 방향으로 위치되어 있는 중심 위치로부터 대략 30ㅀ로 회전시키도록 되어 있고, 그에 따라 변속 핑거는 암들 중 하나의 암 상의 위치 쪽으로의 작동봉의 방향에 대해 가로지르고, 이에 의해 소망하는 기어가 상기 암을 따라서 위치한 축을 밀어내는 변속 핑거에 의해 계합되는데, 이는 다시 말하자면, 이 실린더가 변속 핑거의 종방향 이동을 제어한다는 것이다. 이에 따라 기어박스 내의 기어들의 계합과 계합 해제가 실행된다. 2개의 실린더들은 일반적으로 차량의 통상의 압축 시스템에 의해 공압식으로 동력을 받는다.

기존의 작동 장치에 있어서의 문제점은 차량의 통상의 압축 시스템 내의 공기압이 각기 다른 상황에 따라서 변동하고, 그 결과 변속 핑거의 제어는 매번 정확히 동일한 압력에서 실행되지 않게 된다. 더욱이, 공압 시스템은 실린더의 피스톤이 움직이기 전에 공기가 실린더 안으로 들어가면 공기가 압축되기 때문에 조절이 어렵고, 그에 따라 변속 핑거를 제어하는 것이 어려워지게 된다. 따라서, 변속 핑거의 기존의 위치를 모니터하고 그 위치를 H형 그리드 내에서의 예상 위치와 비교하는 시스템을 제공하는 것이 필요하다.

실린더의 피스톤이 움직이기 전에 공기가 실린더 안으로 들어가면 공기가 압축되기 때문에 공압 시스템은 조절이 어렵고 그에 따라 변속 핑거의 제어가 어렵다고 하는 공압 시스템의 문제점은, 특허청구범위 제1항에 따른 기어박스를 작동시키는 장치를 제공하는 본 발명에 따라서 해소된다.

특허청구범위 제1항의 특징들을 포함하는 기어박스를 작동시키는 장치에 의하면, 전동 모터에 인가되는 전압이 특정 토크를 제공하기 때문에 아주 정확하게 제어될 수 있는 작동 장치를 제공하게 되는 이점을 달성하게 된다.

이하에서는 동일한 부재에 대해 동일한 도면 부호를 부여한 다음과 같은 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 기어박스를 작동시키는 장치의 제1 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 도 1에 따른 기어박스를 작동시키는 장치를 부분적으로 절단하여 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 기어박스를 작동시키는 장치의 제2 실시예를 부분적으로 절단하여 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4(도 4a 내지 도 4b)는 변속 핑거용 H형 기어 변환 그리드의 몇 가지 예들을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1은 본 발명에 따른 기어박스(1)를 작동시키는 장치, 즉 작동봉(4), 상기 작동봉(4)에 연결된 변속 핑거(6) 및 상기 작동봉(4)에 작용하는 바람직하기로는 적어도 2개인 전동 모터(8, 10)를 포함하는 작동 장치(2)의 제1 실시예를 개략적으 로 도시하고 있다. 전동 모터(8, 10)는 상기 작동봉(4)을 따라서, 더 바람직하기로는 그 작동봉(4) 둘레에 배열되어 설치된다. 제1 전동 모터(8)는 작동봉(4)을 그 작동봉(4)의 축선(A)을 따라서 작동봉(4)의 축방향의 직선 운동으로 이동시키도록 구성되어서 변속 핑거(6)의 측방향 이동을 제어하고, 제2 전동 모터(10)는 작동봉(4)을 그 작동봉(4)의 축선(A)을 중심으로 해서 선회시키는 회전 운동을 실행시키도록 구성되어서 변속 핑거(6)의 종방향 이동을 제어한다. 상기 제1 전동 모터(8)는 바람직하기로는 영구 자화 리니어 모터이고, 제2 전동 모터(10)는 바람직하기로는 영구 자화 AC 모터 또는 영구 자화 DC 모터이다. 모터들은 선택적으로는 회전자 권선이 장착된 리니어 모터, AC 또는 DC 모터일 수 있는데, 영구 자화 모터들이 바람직하고, 그 이유는 이들 영구 자화 모터들은 회전자 권선을 필요로 하지 않으며 전력을 받지 않을 때에는 고정 위치를 유지하기 때문이고, 이와 같은 점은, 이러한 모터들은 위치 결정을 단순화한다는 점에서 위치 결정 목적용으로 사용함에 있어서 장점이 되는 것이고, 그에 따라 이하에서는 본 발명을 영구 자화 모터와 관련하여서 설명한다.

도 2는 도 1에 따른 기어박스(1)의 작동을 위한 장치를 부분적으로 절단하여 개략적으로 도시하고 있는 것이다. 앞에서 설명한 바와 같이, 전동 모터(8)는 리니어 모터이다. 이 리니어 모터는 본 실시예에서는 교번 극성(N극과 S극이 번갈아 바뀌는 극성, 도 2 참조)의 영구 자석(14, 16)이 구비된 회전자(12)를 포함한다. 회전자(12)는 본 실시예에서는 작동봉인 회전자 축(rotor shaft) 상에 배치된다. 즉, 회전자(12)는 작동봉(4) 상에 배치된다. 제1 전동 모터(8)는 고정자 하우징(20) 내 의 계자 권선(field winding)(18)도 또한 포함하고, 상기 고정자 하우징(20)은 플레인 베어링(plain bearing)(22, 24)에 의해서 작동봉(4)에 대해서 지지될 수 있는데, 이는 다시 말하자면, 작동봉(4)이 계자 권선(18)의 고정자 하우징(20)을 통과하고 그에 따라 계자 권선(18)에 의해서 둘러싸인다는 것이다. 계자 권선(18)에 전력이 공급되면, 작동봉(4)이 이 작동봉(4)의 축방향에서 작동봉(4)의 축선(A)을 따라 전후로 직선 운동을 수행하게 되고, 이에 따라 변속 핑거(6)도 작동봉(4)의 축방향에서 작동봉(4)의 축선(A)을 따라 전후로 직선 운동을 수행하게 된다.

앞에서 설명한 바와 같이, 제2 전동 모터(10)는 바람직하기로는 영구 자화 AC 모터 또는 영구 자화 DC 모터이다. 제2 전동 모터(10)는 본 실시예에서는 영구 자화 전동 모터이고, 따라서 단일 극성(본 실시예에서는 N극)을 갖는 영구 자석(27)이 구비된 회전자(26)를 포함한다. 회전자(26)는 본 실시예에서는 작동봉(4)인 회전자 축(rotor shaft) 상에 배치된다. 즉, 회전자(26)는 작동봉(4) 상에 배치된다. 제2 전동 모터(10)는 회전자 하우징(30) 내의 계자 권선(28)도 포함하고, 상기 고정자 하우징(20)은 플레인 베어링(plain bearing)(32, 34)에 의해서 작동봉(4)에 대해서 지지될 수 있는데, 이는 다시 말하자면, 작동봉(4)이 계자 권선(28)의 고정자 하우징(30)을 통과하고 그에 따라 계자 권선(28)에 의해서 둘러싸인다는 것이다. 계자 권선(28)에 전력이 공급되면, 작동봉(4)이 이 작동봉(4)의 축선(A)을 중심으로 한 회전 운동을 수행하게 된다.

본 발명에 따르면, 제1 전동 모터(8) 및 제2 전동 모터(10)는 작동봉(4)을 따라서, 바람직하기로는 그 작동봉(4)을 둘러싸게 배치되고, 그에 따라 작동봉(4) 은 상기 두 모터의 회전자 축을 구성한다. 제1 전동 모터(8) 및 제2 전동 모터(10)가 이와 같은 방식으로 동일 축, 즉 두 모터의 회전자 축으로 사용되는 작동봉(4)에 의해 서로 결합되는 경우의 문제점은, 통상의 전동 모터에서 관통하는 회전자 축은 그 회전자 축을 중심으로 해서만 회전하지만 회전자 축의 축방향으로는 이동하지 못한다는 데 있는데, 그 이유는 그와 같은 전동 모터에서의 회전자 및 고정자는 회전자가 고정자에 대해서 축방향 운동을 할 수 없게 한 방식으로 상호 조립되어서 전동 모터 하우징 내에서 서로에 대해 축방향으로 잠기기(고정되기) 때문이다. 본 발명은, 작동봉(4)을 계자 권선(28)이 내장된 제2 전동 모터(10)의 고정자 하우징(30)에 대해서 플레인 베어링(32, 34)에 의해 지지되게 함으로써, 위와 같은 문제점을 해소하였는데, 이에 의하면, 고정자 하우징(30)이 회전자 축, 즉 작동봉(4)의 축선 방향(A)에서 이동할 수 있게 되고, 그에 따라 본 실시예에서는 영구 자석(27)에 구비된 회전자(26)가 고정자 하우징(30) 외측으로 이동하고 이에 의해서 작동봉(4)이 그의 축선 방향(A)으로 이동되게 될 때에는 계자 권선(28)과의 접촉으로부터 부분적으로 벗어나게 된다. 회전자(26)가 계자 권선(28) 내에 있는 비율을 작게 하면 할수록 제2 전동 모터(10)의 효율이 더 낮아지지만, 제2 전동 모터(10)의 그 효율은 작동봉(4)을 그의 축선 방향으로 이동시키고 그에 의해 기어박스(1)를 작동시킴에 있어서는 충분하다. 작동봉(4)이 그의 축선 방향(A)으로 이동되게 될 때에 회전자 권선(12)이 계자 권선(28) 내에 있는 비율을 작게 하면 할수록 위와 마찬가지로 제1 전동 모터(8)의 효율도 더 낮아지지만, 제1 전동 모터(8)의 그 효율은 작동봉(4)을 그의 회전 방향에서 운동하게 하고 그에 의해 기어박 스(1)를 작동시킴에 있어서는 충분하다. 따라서, 제1 전동 모터(8)와 제2 전동 모터(10) 모두가 동일한 축(shaft)을 그들의 축이 되게 하는 것이 가능하다. 즉, 작동봉(4)을 제1 전동 모터(8)와 제2 전동 모터(10)의 회전자 축이 되게 하는 것이 가능하다. 제2 전동 모터(10)는 AC모터 또는 DC 모터이다.

도3은 본 발명에 따른 기어박스를 작동시키는 장치의 다른 실시예를 부분적으로 절단하여 개략적으로 도시하는 것이다. 도 2에 도시된 실시예와 비교하여 다른 점은 더 두꺼운 회전자(26)가 이 회전자(26)보다 긴 고정자 하우징(3)에 배치되었다는 것, 즉 본 실시예에 따르면 회전자(26)가 고정자 하우징(30) 내에서만 운동할 수 있다는 것이다. 이 결과 비틀림력이 더욱 커지며 고정자 하우징(30)의 작동봉(4)의 축선 방향에서의 운동성이 제한되는데, 반면에 작동봉(4)의 직경을 증가시킬 필요성은 없다.

도 4a 내지 도 4b는 변속 핑거용 H형 기어 변환 그리드의 몇 가지 예를 개략적으로 도시하고 있는 것이다. 사용된 부호에 있어서, VR은 후진 기어 위치, VC는 저속 기어 위치, V1 내지 V4는 전방향(앞방향) 주행 정상 기어 위치들을 나타낸다.

따라서, 본 발명은 기어박스(1)를 작동시키는 장치, 즉 작동봉(4)과, 상기 작동봉(4)에 연결된 변속 핑거(6)와, 상기 작동봉(4)에 작용하는 바람직하기로는 적어도 2개인 전동 모터(8, 10)를 포함하는 작동 장치(2)에 관한 것으로, 상기 전동 모터(8, 10)의 회전자(12, 26)들은, 이들 전동 모터(8, 10) 각각이 전력을 공급받았을 때에, 제1 전동 모터(8)가 작동봉(4)을 그 작동봉(4)의 축선(A)을 따라서 작동봉(4)의 축방향의 직선 운동으로 이동시키도록 구성되어서 변속 핑거(6)의 측 방향 이동을 제어하고, 제2 전동 모터(10)가 작동봉(4)을 그 작동봉(4)의 축선(A)을 중심으로 해서 선회시키는 회전 운동을 실행시키도록 구성되어서 변속 핑거(6)의 종방향 이동을 제어하도록, 상기 작동봉(4) 상에 배치된다.

Claims

작동봉(4)과, 상기 작동봉(4)에 연결된 변속 핑거(6)와, 상기 작동봉(4)에 작용하는 적어도 2개의 전동 모터(8, 10)를 포함하는, 기어박스(1)를 작동시키는 기어박스 작동 장치(2)에 있어서,

상기 전동 모터(8, 10)의 회전자(12, 26)들은, 이들 전동 모터(8, 10) 각각이 전력을 공급받았을 때에, 제1 전동 모터(8)가 작동봉(4)을 그 작동봉(4)의 축선(A)을 따라서 작동봉(4)의 축방향의 직선 운동으로 이동시키도록 구성되어서 변속 핑거(6)의 측방향 이동을 제어하고, 제2 전동 모터(10)가 작동봉(4)을 그 작동봉(4)의 축선(A)을 중심으로 해서 선회시키는 회전 운동을 실행시키도록 구성되어서 변속 핑거(6)의 종방향 이동을 제어하도록, 상기 작동봉(4) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 기어박스 작동 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 전동 모터(8)는 영구 자화 리니어 모터이고, 상기 제2 전동 모터(10)는 영구 자화 AC 모터 또는 영구 자화 DC 모터인 것을 특징으로 하는 기어박스 작동 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1 전동 모터(8)는 교번 자극을 갖는 영구 자석(14, 16)이 구비된 회전자 권선(12)인 것을 특징으로 하는 기어박스 작동 장치.
제3항에 있어서, 상기 제1 전동 모터(8)가 고정자 하우징 내의 계자 권선(18)도 또한 포함하고, 상기 고정자 하우징(20)은 플레인 베어링(22, 24)에 의해서 작동봉(4)에 대해서 지지되고, 상기 계자 권선(18)에 전력이 공급되면, 작동봉(4)이 이 작동봉(4)의 축방향에서 작동봉(4)의 축선(A)을 따라 전후로 직선 운동을 수행하게 되는 것을 특징으로 하는 기어박스 작동 장치.
제2항에 있어서, 상기 제2 전동 모터(10)는 단일 극성의 영구 자석(27)이 구비된 회전자(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어박스 작동 장치.
제5항에 있어서, 상기 제2 전동 모터(10)가 고정자 하우징 내의 계자 권선(28)도 또한 포함하고, 상기 고정자 하우징(20)은 플레인 베어링(32, 34)에 의해서 작동봉(4)에 대해서 지지되고, 상기 계자 권선(28)에 전력이 공급되면, 작동봉(4)이 이 작동봉(4)의 축선(A)을 중심으로 한 회전 운동을 수행하게 되는 것을 특징으로 하는 기어박스 작동 장치.