KR100370966B1 - 산업차량용 변속기의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력축에 설치되어 있는 베어링류, 습식 클러치류 등의 냉각을 위한 산업차량용 변속기의 냉각장치에 관한 것이다.

본 발명은 케이스와, 상기 케이스 내부에 양단이 베어링 지지되는 입력축 및 출력축과, 입력축을 변속시키는 선기어 및 링기어와 유성기어들과, 유성기어의 회전력을 출력축에 전달하는 구동기어 및 종동기어와, 유성기어와 링기어의 회전을 제어하는 브레이크부 및 클러치부를 포함하며, 입력축에는 베어링과 브레이크부 및 클러치부에 오일을 공급하기 위한 주 오일통로 및 다수의 분지 오일통로가 형성되고, 케이스에는 주 오일통로에 오일을 공급하기 위한 오일펌프가 설치되는 것을 포함하는 산업차량용 변속기에 있어서, 입력축(20)의 주 오일통로(20b)에는 오일펌프로부터 토출되는 오일을 분산시켜 다수의 분지 오일통로(20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h)로 골고루 공급하기 위한 오리피스 블록(80)이 설치되며; 오리피스 블록(80)은 오일을 도입하기 위한 입구(82)와, 도입된 오일을 주 오일통로(20b)로 배출시키도록 입구(82)와 동축을 이루는 제 2출구(84)와, 도입된 오일을 주 오일통로(20b)의 내벽으로 유도하도록 입구(82)와 직교하게 양쪽으로 형성되는 제 2출구(86) 및 제 3출구(88)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

산업차량용 변속기의 냉각장치{Apparatus for cooling transmission in industrial vehicle}

본 발명은 산업차량용 변속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유성기어의 회전을 제어하는 브레이크부와 클러치부 및 각종 베어링을 냉각, 윤활시키기 위한 산업차량용 변속기의 냉각장치에 관한 것이다.

지게차, 굴삭기, 스키드 스티어로더 등과 같은 산업용 차량에는 엔진 또는 구동모터로부터 발생되는 동력을 구동륜 또는 추진축에 전달하기 위한 동력전달장치를 갖추고 있다. 이러한 동력전달장치는 주행상태에 따라 엔진의 회전력과 속도를 적절하게 변환시켜주는 변속기를 포함하여 구성된다.

도 1에는 일반적인 변속기의 구성을 나타내는 도면이 도시되어 있다. 이에 따르면, 변속기는 케이스(10)를 구비하며, 이 케이스(10)에는 엔진 또는 구동모터에 의해 회전되는 입력축(20)과, 입력축(20)과 나란하게 배치되는 출력축(30)을 갖는다. 입력축(20)에는 선기어(22)가 형성되어 있으며, 선기어(22)의 둘레에는 유성기어(24)들이 배치된다. 각각의 유성기어(24)들은 선기어(22)의 둘레를 따라 공전하면서 자전할 수 있도록 캐리어(25)에 회전가능하게 고정되며, 캐리어(25)의 둘레에는 구동기어(26)가 형성되어 있다. 이 구동기어(26)는 출력축(30)에 고정되는 종동기어(32)와 치합되도록 구성되어 입력축(20)의 회전력을 출력축(30)에 전달한다.

그리고 유성기어(24)의 둘레에는 상기 유성기어(24)의 공전과 자전을 안내하는 링기어(27)가 배치되며, 이 링기어(27)는 커플러(28)에 의해 입력축(20)에 회전가능하게 지지된다.

한편, 변속기에는 유성기어(24)의 회전을 제어하는 브레이크부(40)와 클러치부(50)가 설치된다. 즉, 브레이크부(40)는 링기어(27)의 회전을 제한하는 것으로, 커플러(28)의 외주면 둘레에 조립되는 다수의 브레이크 디스크(42)를 갖는다. 이 브레이크 디스크(42)는 커플러(28)와 일체로 회전되도록 구성되며, 각각의 브레이크 디스크(42)사이에는 브레이크 마찰판(44)이 배치된다. 이 브레이크 마찰판(44)은 케이스(10)의 내주면에 축방향으로의 이동이 가능하도록 스플라인 조립된다. 한편, 케이스(10)의 내부에는 브레이크 피스톤(45)이 케이스(10)를 따라 이동가능하도록 설치되며, 이 브레이크 피스톤(45)은 케이스(10)의 제 1오일통로(12)로 공급되는 압유에 의해 이동되어 브레이크 마찰판(44)을 가압하도록 구성된다.

이와 같은 구성에 의해 브레이크 피스톤(45)이 이동되어 브레이크 마찰판(44)을 가압하면, 브레이크 디스크(42)와 브레이크 마찰판(44)은 서로 밀착되면서 마찰접촉되어 커플러(28), 즉 링기어(27)의 회전을 제한한다.

한편, 클러치부(50)는 입력축(20)과 링기어(27)가 일체로 회전될 수 있도록 입력축(20)과 링기어(27)를 서로 구속하는 것으로, 입력축(20)의 둘레에 조립되는 다수의 클러치 디스크(52)를 가지며, 각각의 클러치 디스크(52)의 사이에는 클러치 마찰판(54)이 배치된다. 이 클러치 마찰판(54)은 커플러(28)의 내주면에 축방향으로의 이동이 가능하도록 스플라인 조립된다. 한편, 커플러(28)의 내면에는 클러치 피스톤(55)이 설치되며, 이 클러치 피스톤(55)은 케이스(10)의 제 2오일통로(13)와입력축(20)의 제 1오일통로(20a)를 통해 공급되는 압유에 의해 이동되어 클러치 마찰판(54)을 가압하도록 구성된다.

이와 같은 구성에 의해 클러치 피스톤(55)이 이동하여 클러치 마찰판(54)을 가압하면, 클러치 디스크(52)와 클러치 마찰판(54)은 서로 밀착되면서 마찰 접촉되어 입력축(20)과 링기어(27)로 하여금 일체로 회전될 수 있게 한다. 한편, 변속기 내부는 일정량의 윤활 오일을 가지고 있는데, 이 윤활 오일은 변속기 내부의 부품이 회전, 마찰운동을 하면서 열을 발생시킬 때 윤활, 냉각을 할 수 있도록 충분한 오일을 가지면 문제가 없으나 오일이 어느 양 이상이 되면 회전체의 마찰 저항에 의한 발열에 의하여 변속기 전체의 온도가 올라갈 수 있으므로 포화 온도를 낮출 수 있는 적당한 양의 오일만을 가지게 하는 것이 보통이다.

한편, 변속기에는 브레이크부(40)와 클러치부(50)를 냉각, 윤활할 수 있는 냉각장치가 설치된다. 즉, 상기 브레이크부(40)와 클러치부(50)는 수시로 작동되는 바, 브레이크부(40)의 브레이크 디스크(42)와 브레이크 마찰판(44), 그리고 클러치부(50)의 클러치 디스크(52)와 클러치 마찰판(54)에는 마찰열로 인한 고열이 발생한다. 따라서, 변속기에는 브레이크부(40)와 클러치부(50) 및 베어링류(61, 62, 63, 64)를 냉각시킬 수 있는 강제 윤활 방식의 냉각장치를 반드시 구비해야 한다. 이같은 요구에 의해 변속기의 케이스(10)에는 변속기 하부의 냉각된 오일을 펌핑할 수 있는 오일펌프(미도시)가 설치되며, 펌핑된 냉각 오일을 가압하도록 오일펌프의 출구측에는 오리피스(17)를 설치하고, 입력축(20)과 커플러(28)에는 오일펌프의 오일을 브레이크부(40)와 클러치부(50) 그리고 베어링류(61, 62, 63, 64)에 공급할수 있는 주 오일통로(20b) 및 다수개의 분지 오일통로(28a, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h)가 각각 형성되어 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 변속기는 상기한 냉각장치로는 입력축의 회전속도에 따라 베어링(61, 62, 63, 64)들에 오일공급이 잘 안되기 때문에 충분한 냉각효과를 기대할 수 없는 단점이 있다.

즉, 오일펌프에 의해 펌핑된 오일은 오리피스(17)를 통과하여 소정의 압력을 가지면서 입력축(20)의 주 오일통로(20b)와 분지 오일통로(20c, 20d, 20f, 20h)를 통하여 베어링(61, 62, 63, 64)으로 공급되도록 구성되는 바, 입력축(20)의 회전속도가 저속일때에는, 저압의 오일은 천천히 흐르면서 분지 오일통로(20h, 20f, 20d, 20c)순으로 공급되어 베어링(61, 62, 63, 64)들에 원활하게 공급될 수 있지만, 입력축(20)의 회전속도가 고속일때에는, 오리피스(17)을 통과한 고압의 오일은 그 속도가 상당히 높아져서 입력축(20)의 주 오일통로(20b)의 끝까지 도달한 후에 상기와는 역순인 분지 오일통로(20c, 20d, 20f, 20h)순으로 오일이 공급된다. 따라서, 베어링(61)에는 많은 양의 오일이 공급되지만, 상대적으로 베어링(64)에는 적은 양의 오일이 공급되게 되는 것이다. 만약, 오일통로(20h)를 통하여 베어링(64)에 충분한 오일이 공급되지 않으면, 상기 베어링(64)은 장시간 운전시 파손될 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 입력축에 설치된 모든 오일통로로 일정량 이상을 공급하여 베어링류, 기어류, 클러치부, 브레이크부도 충분히 냉각시킬 수 있도록 구성함으로써, 냉각효과를 향상시킬 수 있는 변속기의 냉각장치를 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 산업차량용 변속기의 구성을 나타내는 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 산업차량용 변속기의 냉각장치의 구성을 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명의 주요부인 오리피스 블록을 확대하여 나타내는 단면도이다.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

10: 케이스 17: 오리피스

20: 입력축 20b: 주 오일통로

20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h: 분지 오일통로 22: 선기어

24: 유성기어 25: 캐리어

26: 구동기어 27: 링기어

30: 출력축 32: 종동기어

40: 브레이크부 50: 클러치부

61, 62, 63, 64: 베어링 80: 오리피스 블록

82: 입구 84: 제 1출구

86: 제 2출구 88: 제 3출구

90: 리턴통로

이 같은 목적은 케이스와, 상기 케이스 내부에 양단이 베어링 지지되는 입력축 및 출력축과, 상기 입력축을 변속시키는 선기어 및 링기어와 유성기어들과, 상기 유성기어의 회전력을 출력축에 전달하는 구동기어 및 종동기어와, 상기 유성기어와 링기어의 회전을 제어하는 브레이크부 및 클러치부를 포함하며, 상기 입력축에는 상기 베어링과 브레이크부 및 클러치부에 오일을 공급하기 위한 주 오일통로 및 다수의 분지 오일통로가 형성되고, 상기 케이스에는 상기 주 오일통로에 오일을 공급하기 위한 오일펌프가 설치되는 것을 포함하는 산업차량용 변속기에 있어서, 상기 입력축의 주 오일통로에는 오일펌프로부터 토출되는 오일을 분산시켜 다수의 분지 오일통로로 골고루 공급하기 위한 오리피스 블록이 설치되며; 상기 오리피스 블록은 오일을 도입하기 위한 입구와, 도입된 오일을 주 오일통로로 배출시키도록 상기 입구와 동축을 이루는 제 2출구와, 도입된 오일을 주 오일통로의 내벽으로 유도하도록 상기 입구와 직교하게 양쪽으로 형성되는 제 2출구 및 제 3출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 산업차량용 변속기 냉각장치에 의해 달성될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 산업차량용 변속기 냉각장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 산업차량용 변속기의 냉각장치의 구성을 나타내는 단면도이며, 도 3은 본 발명의 주요부인 오리피스 블록을 확대하여 나타내는 단면도이다. 여기서, 종래의 변속기의 구성요소와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 부여하여 표시하였으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이에, 본 발명의 특징부를 상세하게 살펴보면, 본 발명에 따른 변속기는 케이스(10)의 하단부 일측에서 냉각된 오일을 펌핑할 수 있는 오일펌프(미도시)와, 상기 오일펌프에서 토출된 오일의 압력과 속도를 높여주는 오리피스(17) 그리고 오리피스(17)로부터 배출되는 오일을 분산시켜주는 오리피스 블록(80)과, 베어링류(61, 62, 63, 64) 및 기어류(22), 브레이크부(40)와 클러치부(50)로 유도하는 주 오일통로(20b) 및 분지 오일통로(20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h)들로 이루어짐을 알 수 있다.

한편, 오리피스 블록(80)은 도 3에 도시된 바와 같이 오리피스(17)와 입력축(20)의 주 오일통로(20b) 사이의 적당한 곳에 설치되며, 하나의 입구(82)와, 3개의 제 1/제 2/제 3출구(84, 86, 88)를 갖추고 있다. 제 1출구(84)는 입구(82)와 동축을 이루도록 구성되며, 제 2출구(86)과 제 3출구(88)는 상기 입구(82)와 직교하도록 양쪽으로 형성된다. 제 1출구(84)는 오리피스(17)로부터 토출되는 오일을 주 오일통로(20b)로 배출시키는 역할을 하는 것이며, 제 2 및 제 3출구(86, 88)는 오리피스(17)로부터 토출되는 오일을 주 오일통로(20b)의 내벽으로 유도하여 분지 오일통로(20h)로 공급하는 역할을 한다. 여기서, 오리피스 블록(80)의 제 1출구(84)는 입구(82)보다 작은 직경을 가져야 하며, 제 2 및 제 3출구(86, 88)의 직경은 제 1출구(84)와 동일하거나 근사한 직경을 가져야 한다.

이러한 구성에 의해 오리피스(17)을 통과한 압유가 오리피스 블록(80)의 입구(82)와 제 1출구(84)를 지나 주 오일통로(20b)로 배출되면서 상기 주오일통로(20b)를 따라 계속 흘러간 다음, 오일통로(20g)를 거쳐서 디스크류(42, 44, 52, 54)를 윤활, 냉각시키게 되며, 속도를 가진 일부 오일은 주 오일통로(20b)의 끝까지 흘러간 뒤 분지 오일통로(20c)로 흘러 베어링(61)을 윤활, 냉각하고 그 나머지가 분지 오일통로(20c, 20d, 20e)로 흘러 베어링(63, 64), 선기어(22) 등을 윤활, 냉각시키게 된다.

그리고 오리피스 블록(80)의 제 2출구(86)와 제 3출구(88)를 지난 오일은 주 오일통로(20b)의 내벽을 따라 분지 오일통로(20h)로 공급되며, 이에 따라 베어링(64)에는 오일이 충분히 공급되는 것이다.

이상에서와 같이 오리피스 블록(80)을 설치함으로써, 입력축(20)의 회전수에 관계없이 모든 분지 오일통로(20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h)에 일정량의 냉각 오일을 공급하고, 이에 따라 입력축(20)의 회전 속도에 관계없이 베어링(61, 62, 63, 64) 모두에 골고루 오일을 공급할 수 있는 효과를 갖는다.

한편, 강제 윤활에 의한 오일이 입력축(20)에 가공되어진 분지 오일통로(20g)를 지나서 클러치부(50)를 통과한 오일은 도 2의 확대도에 도시된 바와 같이 틈새(t)를 통하여 분출하게 되는데, 이때 분출되는 오일을 유도하도록 베어링(64) 상부의 케이스(10)에 리턴통로(90)를 형성하면, 분출된 오일은 리턴통로(90)로 흘러 들어가서 결국은 베어링(64)를 윤활, 냉각하는데 재사용할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 산업차량용 변속기의 냉각장치는펌핑된 오일을 오리피스 블록을 거치게 하면서 각각의 분지 오일통로로 공급되도록 구성함으로써, 입력축의 회전속도와 오일의 점도에 관계 없이 각각의 분지통로에 일정한 량의 오일을 공급할 수 있게 윤활, 냉각효율을 더욱 증진시키게 하는 효과를 갖는다. 특히, 차량이 고속으로 주행하여 브레이크부와 클러치부에 고열이 발생하더라도 차량의 속도 비례하여 오일의 공급량이 증가되도록 구성함으로써, 상기 브레이크부와 클러치부를 충분히 냉각시킬 수 있는 장점을 갖는다.

또한, 한번의 윤활에 사용된 오일이 분출되는 것을 이용하여 또 다른 곳으로 흐르도록 유도 함으로써, 윤활량을 증대시키고, 따라서 변속기의 수명을 증대 시킬 수 있는 장점을 갖는다.

Claims (2)

1. 케이스와, 상기 케이스 내부에 양단이 베어링 지지되는 입력축 및 출력축과, 상기 입력축을 변속시키는 선기어 및 링기어와 유성기어들과, 상기 유성기어의 회전력을 출력축에 전달하는 구동기어 및 종동기어와, 상기 유성기어와 링기어의 회전을 제어하는 브레이크부 및 클러치부를 포함하며, 상기 입력축에는 상기 베어링과 브레이크부 및 클러치부에 오일을 공급하기 위한 주 오일통로 및 다수의 분지 오일통로가 형성되고, 상기 케이스에는 상기 주 오일통로에 오일을 공급하기 위한 오일펌프가 설치되는 것을 포함하는 산업차량용 변속기에 있어서,

   상기 입력축(20)의 주 오일통로(20b)에는 오일펌프로부터 토출되는 오일을 분산시켜 다수의 분지 오일통로(20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h)로 골고루 공급하기 위한 오리피스 블록(80)이 설치되며;

   상기 오리피스 블록(80)은 오일을 도입하기 위한 입구(82)와, 도입된 오일을 주 오일통로(20b)로 배출시키도록 상기 입구(82)와 동축을 이루는 제 2출구(84)와, 도입된 오일을 주 오일통로(20b)의 내벽으로 유도하도록 상기 입구(82)와 직교하게 양쪽으로 형성되는 제 2출구(86) 및 제 3출구(88)를 구비하는 것을 특징으로 하는 산업차량용 변속기 냉각장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 케이스(10)에는 상기 분지 오일통로(20g)를 통하여 상기 클러치부(50)로 공급된 오일이 리턴되어 입력축(20)의 일단을 지지하는 베어링(64)으로 공급될 수 있도록 리턴통로(90)를 형성하는 것을 특징으로 하는 산업차량용 변속기의 냉각장치.