KR100435278B1 - 휠트랜스미션 - Google Patents

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KR100435278B1
KR100435278B1 KR10-2001-0056004A KR20010056004A KR100435278B1 KR 100435278 B1 KR100435278 B1 KR 100435278B1 KR 20010056004 A KR20010056004 A KR 20010056004A KR 100435278 B1 KR100435278 B1 KR 100435278B1
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Abstract

본 발명은 지게차, 굴삭기 등의 중장비에 적용됨은 물론 트랙터, 특장차에도 적용될 수 있는 중장비용 휠트랜스미션에 관한 것으로서, 중장비의 엔진과 토크컨버터와 추진축과 최종감속기 및 차동기어를 통하여 액슬샤프트에 회전력이 전달됨과 동시에 상기 액슬샤프트의 양단이 위치하는 액슬허브 내부에 각각 유성기어조립체(210)와, 하나의 변속 클러치부(230)와, 원웨이클러치부(300)와, 브레이크부(270)로 구성된 휠트랜스미션(200)이 설치되어 좌우측 한 쌍의 휠이 독립적으로 구동되도록 한 것이다.

Description

휠트랜스미션{WHEEL TRANSMISSION}
본 발명은 지게차, 굴삭기 등의 중장비에 적용됨은 물론 트랙터, 특장차에도 적용될 수 있는 중장비용 휠트랜스미션에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액슬허브에 장착되어 전진 및 후진으로 변속되고, 변속 클러치부와 브레이크부 등이 포함되어 구성됨과 아울러, 양측 구동휠의 전·후진을 각각 별개로 제어하여 스핀턴이 가능하도록 한 중장비용 휠트랜스미션에 관한 것이다.
일반적으로, 중장비는 유압모터 또는 엔진을 동력원으로 사용하고 있으며, 휠의 형태에 따라 휠타입과 크롤러타입으로 구별된다.
중장비는 일반차량과 달리 작업특성상 고속주행을 목적으로 하지 않고 다수의 변속을 필요로 하지 않으나 엔진으로부터 전달되는 소음과 진동 저감, 회전반경의 최소화가 가장 큰 해결과제로 남아 있는 실정이다.
도 1은 중장비의 하나인 지게차에 적용된 종래의 동력전달장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 종래의 중장비에 있는 변속기(1)는 지게차의 경우, 중앙부에 설치되어 있으며, 이 변속기(1)의 입력축(2)과 출력축(3) 사이에는 클러치(6)가 설치되어 입력축(2)의 회전력을 차단하거나 출력축(3)으로 전달되도록 하고 있다.
그리고, 클러치(6)는 지게차의 후부에 설치된 엔진(4)으로부터 동력을 전달받아 토크를 증폭시키는 토크컨버터(5)에 연결되어 있으며, 변속기(1)의 출력축(3)으로 전달된 회전력은 최종감속기(7) 및 차동기어(8)를 통하여 액슬샤프트(9)로 전달되어 휠을 회전시키고, 액슬허브(10)에는 도시하지 않은 드럼식 또는 디스크식 브레이크가 내장되어 주행상태인 차량의 제동작용을 하게 된다.
그러나, 전술한 바와 같이 지게차 등에 적용된 종래의 중장비용 변속기는 클러치와 함께 토크컨버터와 액슬샤프트 사이에 설치됨으로 엔진과 액슬샤프트와의 거리가 길어지게 되고, 엔진에서 발생한 진동 및 소음이 변속기를 통하여 중장비의 중앙에 있는 운전석으로 대부분 전달되는 폐단이 있으며, 장비의 전체길이가 길게 제작되므로 협소한 환경에서 작업하기가 곤란한 문제점이 있었다.
그리고, 종래와 같은 구조로 변속기를 장착한 중장비는 일반적인 승용차나 화물차와 같은 방식으로 회전함으로 도 2에 도시된 바와 같이 그 회전반경(R)이 크고, 따라서 협소한 장소에서 작업하기가 곤란하며, 기동성이 저하되는 문제점도 있었다.
또한, 종래의 중장비는 경사로에서 주정차하였다가 출발하는 순간(기어변속하는 동안) 중장비가 뒤로 밀리는 현상이 발생하기도 하였으며, 종래와 같은 구조로 변속기를 장착한 중장비는 클러치 및 변속기를 내장하는 하우징이 대형이므로 중장비의 중앙부분 설계가 자유롭지 못하고, 엔진의 회전수를 최종적으로 감속하기 위한 최종감속기의 크기를 크게 하여야만 충분한 감속비를 얻을 수 있는 취약점을 가지고 있었다.
이에, 본 발명 출원인은 전륜 또는 후륜의 양쪽 휠 액슬허브에 장착하여 엔진에서 발생되는 소음 및 진동이 변속기로 전달되는 것을 차단하고, 양쪽 휠을 독립적으로 구동시킬 수 있도록 함으로써, 중장비의 회전반경을 최소화하며 브레이크와 클러치 등을 일체로 구성하면서 제동성능을 향상시키고 콤팩트하게 하여 엔진 마운팅과 액슬마운팅 설계를 자유롭게 할 수 있는 중장비용 휠트랜스미션(대한민국 특허출원 제 2000-46795호)을 출원한 바 있다.
상기한 중장비용 휠트랜스미션은, 중장비의 엔진과 토크컨버터와 추진축과 최종감속기 및 차동기어를 통하여 액슬샤프트에 회전력이 전달됨과 동시에 상기 액슬샤프트의 양단이 위치하는 액슬허브 내부에 각각 유성기어조립체와 제 1변속클러치부와 제 2변속클러치부와 원웨이클러치부로 구성된 트랜스미션이 설치되어 좌우측 한쌍의 휠이 독립적으로 구동되도록 함에 있어서, 상기 유성기어조립체는 상기 액슬샤프트의 단부에 선기어가 형성되고, 상기 선기어에 맞물리는 복수개의 유성기거가 케리어로 연결되며, 상기 유성기어는 링기어에 맞물리도록 구성된 것과;
상기 제 1변속클러치부는 상기 링기어의 회전반경과 대응하는 위치의 액슬허브에 실린더가 형성되고 이 실린더내에 브레이크피스톤과 서비스피스톤이 맞대어져 설치되어서 작동유의 공급에 따라 액슬허브의 길이방향으로 이동될 수 있도록 하고 상기 브레이크피스톤에는 디스크스프링이 탄성지지되고, 상기 서비스피스톤에는 리액션플레이트가 고정되며, 상기 리액션플레이트로 가압될 수 있도록 상기 액슬허브의 내면과 상기 링기어의 외면에 각각 브레이크플레이트와 마찰판이 스플라인결합되어 구성된 것과;
상기 제 2변속클러치부는 상기 케리어의 회전반경과 대응하는 위치의 액슬허브에 실린더가 형성되고 이 실린더내에 브레이크피스톤과 서비스피스톤이 맞대어져 설치되어서 작동유의 공급에 따라 액슬허브의 길이방향으로 이동될 수 있도록 하고 상기 브레이크피스톤에는 디스크스프링이 탄성지지되고, 상기 서비스피스톤에는 리액션플레이트가 고정되며, 상기 리액션플레이트로 가압될 수 있도록 상기 액슬허브의 내면과 상기 케리어의 외면에 각각 브레이크플레이트와 마찰판이 스플라인결합되어 구성된 것과;
상기 원웨이클러치부는 상기 휠이 후진방향으로만 회전될 수 있도록 상기 링기어의 출력축이 상기 휠에 제 1원웨이클러치로 결합되는 한편 상기 휠이 전진방향으로만 회전될 수 있도록 상기 케리어의 출력축이 상기 휠에 제 2원웨이클러치로 결합된 것;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 상기 토크컨버터의 출력축에 통상의 보조클러치가 설치되어 제동시 엔진의 회전력을 차단하여 추진축으로 회전력을 단속할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 상기한 구성으로 이루어진 휠트랜스미션에 의하면 변속기가 전륜 또는 후륜의 양쪽 휠액슬허브에 장착되므로 엔진과 액슬샤프트와의 거리를 단축시킬 수 있고, 엔진에서 발생한 진동 및 소음을 차단할 수 있으며, 장비의 전체길이를 축소제작하여 협소한 환경에서 작업할 수 있는 장점과 더불어, 양쪽 휠을 독립적으로 구동시킬 수 있으므로 중장비의 회전반경을 최소화하고, 서비스브레이크(주행중 제동장치), 주차브레이크 및 클러치기능을 포함하고 있으며, 습식브레이크를 채용하여 제동성능 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 원웨이클러치를 사용하여 휠을 안정적으로 고정시켜줌으로 경사로에서 주정차하였다가 출발할 때 중장비가 밀리는 현상을 방지할 수 있다.
또, 중장비의 중앙부분에 여유가 생겨 엔진마운팅 및 액슬마운팅 설계를 자유롭게 할 수 있고, 유성기어조립체의 기어비로 엔진의 회전수를 최종적으로 감소시키게 되므로 최종감속기의 크기를 줄이더라도 충분한 감속비를 얻을 수 있으며, 엔진정지시 유압이 해제되면 디스크스프링의 복원력에 의하여 자동적으로 제동되는 장점이 있는 것이다.
한편, 본 발명 출원인은 상기한 휠트랜스미션(대한민국 특허출원 제 2000-46795호)을 원출원으로 하여 선기어를 전진 선기어와 후진 선기어로 나누고, 링기어는 하우징에 고정시키면서 상기한 전진 선기어와 후진 선기어의 회전에 따라 케리어의 구동으로 휠이 독립적으로 전·후진 가능하도록 한 중장비용 휠트랜스미션(대한민국 특허출원 제 2001-11280호) 또한 기출원한 바 있다.
도 3 내지 도 5b는 상기한 휠트랜스미션(대한민국 특허출원 제 2001-11280호)에 개시된 구성을 도시한 것으로서, 도 3은 상기한 휠트랜스미션의 단면도이고, 도 4a는 도 3의 A부 확대도로서, 전진주행시의 작동상태를 나타낸 단면도이고, 도 4b는 도 4a에서의 유성기어조립체를 나타낸 것으로, 전진주행시의 작동상태를 나타낸 도면이다.
한편, 도 5a 또한 도 3의 A부 확대도로서, 후진주행시의 작동상태를 나타낸 단면도이고, 도 5b는 도 5a에서의 유성기어조립체를 나타낸 것으로, 후진주행시의 작동상태를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 상기한 휠트랜스미션(특허출원 제 2001-11280호)은 중장비의 엔진과 토크컨버터와 추진축과 최종감속기 및 차동기어를 통하여 액슬샤프트(108)에 회전력이 전달됨과 동시에 상기 액슬샤프트(108)의 양단이 위치하는 액슬허브(104) 내부에 각각 유성기어조립체(110)와 제 1변속클러치부(130)와 제 2변속클러치부(140)로 구성된 휠트랜스미션(100)이 설치되어 좌우측 한쌍의 휠(102)이 독립적으로 구동되도록 함에 있어서, 상기 유성기어조립체(110)는 상기 액슬샤프트(108)와 베어링(112)을 사이에 두고 한 쌍의 전진 선기어(114)와 후진 선기어(116)가 착설되고, 상기 전진 선기어(114)에는 복수개의 제 1유성기어(120)가 치차물림되고, 상기 후진 선기어(116)에는 상기 제 1유성기어(120)와도 치차물림되는 제 2유성기어(122)가 치차물림되며, 상기 제 1유성기어(120)는 액슬하우징(106)에 고정설치된 링기어(124)의 내주면과 치차물림되도록 구성된 것과;
상기 제 1변속클러치부(130)는 상기 전진 선기어(114)와 대응하는 위치의 액슬허브(104)내에 실린더(132)가 형성되고, 이 실린더(132)내로의 작동유 공급에 따라 전진 피스톤(136)이 리턴스프링(138)을 압축시키면서 전진하여 전진 선기어(114)에 밀착됨과 동시에 상기 액슬샤프트(108)에서 연장형성된 제 1클러치팩(108a)에 설치되어진 마찰판(137)에 상기 전진 선기어(114)에 설치된 클러치판(135)이 밀착되도록 하여 상기 전진 선기어(114)를 액슬샤프트(108)에 구속시키도록 구성된 것과;
상기 제 2변속클러치부(140)는 상기 후진 선기어(116)와 대응하는 위치의 액슬허브(104)내에 실린더(142)가 형성되고, 이 실린더(142)내로의 작동유 공급에 따라 후진 피스톤(146)이 리턴스프링(148)을 압축시키면서 전진하여 상기 후진 선기어(116)에 밀착됨과 동시에 상기 액슬샤프트(108)에서 연장형성된 제 2클러치팩(108b)에 설치되어진 마찰판(147)에 상기 후진 선기어(116)에 설치된 클러치판(145)이 밀착되도록 하여 상기 후진 선기어(116)를 액슬샤프트(108)에 구속시키도록 구성된 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명은 상기 휠트랜스미션(대한민국 특허출원 제 2000-46795호)을 원출원으로 하여 개량발명된 휠트랜스미션(대한민국 특허출원 제 2001-11280호)의 또 다른 개량발명으로서, 각각 양측에 있던 변속 클러치부를 일측으로 모아서 형성하고도 동일한 작용효과를 가지는 휠트랜스미션을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 중장비중 하나인 지게차에 적용된 동력전달장치를 나타낸 구성도.
도 2는 도 1의 동력전달장치가 적용된 지게차의 회전반경을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명 출원인에 의해 기 출원된 휠트랜스미션의 구성을 도시한 단면도.
도 4a는 도 3의 A부 확대도로서, 전진주행시의 작동상태를 나타낸 도면.
도 4b는 도 3a에서의 유성기어조립체를 나타낸 것으로, 후진주행시의 작동상태를 나타낸 도면.
도 5a는 도 3의 A부 확대도로서, 후진주행시의 작동상태를 나타낸 도면.
도 5b는 도 5a 서의 유성기어조립체를 나타낸 것으로, 후진주행시의 작동상태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따라 개량된 휠트랜스미션의 구성을 나타낸 분해사시도.
도 7은 도 6의 결합단면도.
도 8은 본 발명에 따라 개량된 휠트랜스미션의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 9a는 도 8의 B부 확대도로서, 전진주행시의 작동상태를 나타낸 도면.
도 9b는 본 발명에 따른 휠트랜스미션에서 유성기어조립체를 나타낸 것으로, 전진주행시의 작동상태를 나타낸 도면.
도 10a는 도 8의 B부 확대도로서, 후진주행시의 작동상태를 나타낸 도면.
도 10b는 본 발명에 따른 휠트랜스미션에서 유성기어조립체를 나타낸 것으로, 후진주행시의 작동상태를 나타낸 도면.
도 10c는 도 10a의 C부 확대도로서, 원웨이클러치부를 도시한 도면.
도 11 내지 도 13은 본 발명에 따라 개량된 휠트랜스미션의 구성을 도시한 단면도로서, 도 11은 전진중 정지시의 작동상태를 나타낸 도면.
도 12는 후진중 정지시의 작동상태를 나타낸 도면.
도 13은 주차 브레이크 작동시의 작동상태를 나타낸 도면.
도 14는 본 발명에 따라 개량된 휠트랜스미션을 적용한 지게차의 회전반경을 나타낸 도면.
도 15는 본 발명에 따라 개량된 다른 실시예의 휠트랜스미션을 나타낸 결합단면도.
도 16은 본 발명에 따라 개량된 다른 실시예의 휠트랜스미션 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 17a는 도 16의 C부 확대도로서, 전진주행시의 작동상태를 나타낸 도면.
도 17b는 도 16의 C부 확대도로서, 후진주행시의 작동상태를 나타낸 도면.
도 17c는 도 16의 C부 확대도로서, 전진중 정지시의 작동상태를 나타낸 도면.
도 17d는 도 16의 C부 확대도로서, 후진중 정지시의 작동상태를 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
200 : 휠트랜스미션 202 : 하우징
204 : 드라이브액슬샤프트 206 : 클러치샤프트
210 : 유성기어 조립체 214 : 전진 선기어
216 : 후진 선기어 220 : 제 1유성기어
222 : 제 2유성기어 224 : 링기어
226 : 케리어 230 : 변속 클러치부
232 : 캠클러치샤프트 234 : 제 1클러치플레이트
236 : 제 1클러치팩 238 : 제 1리액션플레이트
240 : 제 2클러치플레이트 242 : 제 1실린더부
244 : 제 2클러치팩 246 : 제 2리액션플레이트
248 : 제 2실린더부 250 : 전진 피스톤
252 : 리턴스프링 254 : 제 1유로홈
256 : 후진 피스톤 258 : 제 2유로홈
270 : 브레이크부 272 : 서비스브레이크피스톤
274 : 브레이크플레이트 276 : 마찰판
278 : 주차 브레이크피스톤 280 : 스프링
290 : 클러치팩 300 : 원웨이클러치부
302 : 캠클러치피스톤 304 : 원웨이락커
308 : 아웃터레이스 310 : 캠클러치
상기한 목적달성을 위한 본 발명의 휠트랜스미션은, 중장비의 엔진과 토크컨버터와 추진축과 최종감속기 및 차동기어를 통하여 액슬샤프트에 회전력이 전달됨과 동시에 상기 액슬샤프트의 양단이 위치하는 액슬허브 내부에 각각 유성기어 조립체와, 변속 클러치부와, 브레이크부로 구성된 휠 트랜스미션이 설치되어 좌우측 한쌍의 휠이 독립적으로 구동되도록 하는 것에 있어서,
상기 유성기어조립체는, 상기 드라이브액슬샤프트에 연결된 클러치샤프트에 한 쌍의 전진 선기어와 후진 선기어가 착설되고, 상기 전진 선기어에는 복수개의 제 1유성기어가 치차물림되고, 상기 후진 선기어에는 상기 제 1유성기어와도 치차물림되는 제 2유성기어가 치차물림되며, 상기 제 1유성기어는 하우징에 고정설치된 링기어의 내주면과 치차물림되어 구성된 것과;
상기 변속 클러치부는, 상기 클러치샤프트에 축설된 캠클러치샤프트에 설치된 제 1클러치플레이트와, 상기 클러치샤프트의 일단측에 연동가능하게 설치된 드라이브 액슬샤프트로부터 연장형성된 제 1클러치팩에 설치되어서 상기 제 1클러치 플레이트와 밀착·해제되는 제 1리액션플레이트 및 이 제 1리액션플레이트와 대향되는 방향에 설치된 제 2클러치플레이트와, 상기 제 1리액션플레이트를 밀어 제 1클러치플레이트에 밀착·해제시키기 위한 제 1실린더부와, 상기 클러치샤프트에 축설된 후진 선기어와 연동가능하게 설치된 제 2클러치팩에 설치되어서 상기 제 1클러치팩에 설치된 제 2클러치플레이트와 밀착·해제되는 제 2리액션플레이트와, 상기 제 2클러치플레이트를 밀어 제 2리액션플레이트에 밀착·해제시키기 위한 제 2실린더부로 구성된 것과;
상기 브레이크부는, 상기 후진 선기어가 연결된 제 2클러치팩에서 제 2클러치플레이트가 설치된 부위의 대향되는 위치에 설치된 브레이크플레이트와, 이 브레이크플레이트와 밀착·해제되도록 하우징에 고정설치된 마찰판과, 브레이크페달을 밟을 시 작동유의 공급에 의해 전진하여 상기 브레이크플레이트를 마찰판에 마찰시키는 서비스브레이크피스톤과, 지게차의 시동중에는 작동유가 공급되어 상기 마찰판과 밀착이 해제된 상태를 유지하다가 시동이 꺼지면 작동유가 빠져나가면서 스프링의 장력에 의해 마찰판을 브레이크플레이트에 밀착시키는 주차 브레이크피스톤을 포함하여 이루어진 것과;
상기 원웨이클러치부는, 상기 제 2실린더부의 제 2유로홈을 통한 작동유의 공급에 따라 전·후진 되는 캠클러치피스톤과, 이 캠클러치피스톤의 전진에 따라 슬라이드 되는 원웨이락커와, 상기 원웨이락커에 복원력을 제공하기 위한 리턴스프링과, 상기 캠클러치샤프트에 설치되어서 원웨이락커와 밀착 해제되는 아웃터레이스와, 이 아웃터레이스와 캠클러치샤프트 사이에 설치되는 캠클러치를 포함하여 이루어져서 전진 또는 중립상태에서는 상기 원웨이락커와 아웃터레이스가 밀착되어 캠 클러치가 작동되도록 하고, 후진시에는 상기 제 2실린더부의 제 2유로홈을 통한 작동유의 공급에 따라 캠클러치피스톤이 전진하여 원웨이락커를 아웃터레이스와 해제시킴으로써, 캠클러치의 작동이 이루어지지 않도록 구성된 것;을 특징으로 한다.
한편, 상기 변속클러치부가, 상기 클러치샤프트에 축설된 캠클러치샤프트에 설치된 제 1클러치플레이트와, 상기 클러치샤프트의 일단측에 연동가능하게 설치된 드라이브 액슬샤프트로부터 연장형성된 클러치팩에 설치되어서 상기 제 1클러치플레이트와 밀착·해제되는 제 1리액션플레이트 및 이 제 1리액션플레이트와 이격된 위치에 평행하게 설치된 제 2클러치플레이트와, 상기 제 1리액션플레이트를 밀어 제 1클러치플레이트에 밀착·해제시키기 위한 제 1실린더부와, 상기 제 2클러치 플레이트와 밀착·해제되는 제 2리액션플레이트와, 상기 제 2클러치플레이트를 밀어 제 2리액션플레이트에 밀착·해제시키기 위한 제 2실린더부로 구성된 것또한 특징으로 한다.
이 경우, 상기 제 1실린더부는, 상기 제 1리액션플레이트와 근접한 위치에 설치된 전진 피스톤과, 이 전진 피스톤과 캠클러치샤프트 사이에 설치된 리턴스프링과, 상기 전진 피스톤으로 작동유를 공급하기 위한 제 1유로홈을 포함하여 이루어지고;
상기 제 2실린더부는, 상기 제 2클러치플레이트와 근접한 위치에 설치된 후진 피스톤과, 이 후진 피스톤에 작동유를 공급하기 위한 제 2유로홈을 포함하여 이루어진 것;을 특징으로 한다.
한편, 상기 제 1유로홈과 제 2유로홈은 드라이브액슬샤프트에 관통형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명에 따라 개량된 휠트랜스미션의 분해사시도이고, 도 7은 도 6의 결합단면도이다.
또한, 도 8은 본 발명에 따라 개량된 휠트랜스미션을 도시한 단면도이고, 도 9a는 도 8의 B부 확대도로서, 전진주행시의 작동상태를 나타낸 도면이고, 도 9b는 본 발명에 따른 휠트랜스미션에서 유성기어조립체를 나타낸 것으로, 전진주행시의 작동상태를 나타낸 도면이다.
한편, 도 10a 또한 도 8의 B부 확대도로서, 후진주행시의 작동상태를 나타낸 도면이고, 도 10b는 본 발명에 따른 휠트랜스미션에서 유성기어조립체를 나타낸 것으로, 후진주행시의 작동상태를 나타낸 도면이며, 도 10c는 도 10a의 C부 확대도로서, 원웨이클러치의 구성을 나타낸 도면이다.
또한, 도 11은 본 발명에 따라 개량된 휠트랜스미션에서 전진중 정지시의 작동상태를 나타낸 도면이고, 도 12는 후진중 정지시의 작동상태를 나타낸 도면이며, 도 13은 주차 브레이크 작동시의 작동상태를 나타낸 도면이고, 도 14는 본 발명에 따라 개량된 휠트랜스미션을 적용한 지게차의 회전반경을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 9a 및 도 10a에 도시된 바와 같이, 중장비중 하나인 지게차의 프론트휠(미도시됨)의 액슬허브 내부에 각각 유성기어조립체(210)와, 변속 클러치부(230) 및 브레이크부(270)가 설치되어 있다.
상기 유성기어조립체(210)는 클러치샤프트(206)에 전진 선기어(214)와 후진 선기어(216)가 축설되어 있고, 상기 전진 선기어(214)와 맞물리는 3개의 제 1유성기어(220)와, 상기 후진 선기어(216)와 맞물리는 3개의 제 2유성기어(222)가 구비되어 있으며, 상기 제 1유성기어(220)는 하우징(202)에 고정된 링기어(224)의 내면에 치차물림되어 구성되어 있어서, 이들의 기어비로 엔진의 회전력을 최종적으로 감속하게 된다.
그리고, 상기 변속 클러치부(230)는 상기 클러치샤프트(206)에 축설된 캠클러치샤프트(232)에 설치된 제 1클러치플레이트(234)와, 상기 클러치샤프트(206)의 일단측에 연동가능하게 설치된 드라이브액슬샤프트(204)로부터 연장형성된 제 1클러치팩(236)에 설치되어서 상기 제 1클러치플레이트(234)와 밀착·해제되는 제 1리액션플레이트(238) 및 이 제 1리액션플레이트(238)와 대향되는 방향에 설치된 제 2클러치플레이트(240)와, 상기 제 1리액션플레이트(238)를 밀어 제 1클러치플레이트(234)에 밀착·해제시키기 위한 제 1실린더부(242)와, 상기 클러치샤프트(206)에 축설된 후진 선기어(216)와 연동가능하게 설치된 제 2클러치팩(244)에 설치되어서 상기 제 1클러치팩(236)에 설치된 제 2클러치플레이트(240)와 밀착·해제되는 제 2리액션플레이트(246)와, 상기 제 2클러치플레이트(240)를 밀어 제 2리액션플레이트(246)에 밀착·해제시키기 위한 제 2실린더부(248)로 구성되어 있다.
상기 제 1실린더부(242)는 상기 제 1리액션플레이트(238)와 근접한 위치에 설치된 전진 피스톤(250)과, 이 전진 피스톤(250)과 캠클러치샤프트(232) 사이에 설치된 리턴스프링(252)과, 상기 전진 피스톤(250)으로 작업유를 공급하기 위한 제 1유로홈(254)을 포함하여 이루어져 있다.
한편, 상기 제 2실린더부(248)는 상기 제 2클러치플레이트(240)와 근접한 위치에 설치된 후진 피스톤(256)과, 이 후진 피스톤(256)에 작업유를 공급하기 위한 제 2유로홈(258)을 포함하여 이루어지는데, 상기 제 1유로홈(254)과 제 2유로홈(258)은 드라이브액슬샤프트(204)에 관통형성되어 있다.
따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 휠트랜스미션(200)을 갖춘 지게차를 전진시키고자 할 경우에는, 제 1실린더부(242)내로 작동유를 공급시킴으로써 이루어진다.
즉, 제 1실린더부(242)의 제 1유로홈(254)을 통한 작동유의 공급에 따라 전진 피스톤(250)이 전진하여 제 1리액션플레이트(238) 및 리턴스프링(252)을 밀어서 상기 제 1리액션플레이트(238)와 제 1클러치플레이트(234)를 밀착고정 시킴으로써, 상기 제 1클러치플레이트(234)가 설치된 캠클러치샤프트(232)를 클러치샤프트(206)에 구속시킴과 아울러 전진 선기어(214) 또한 클러치샤프트(206)에 구속시킨다.
따라서, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 드라이브액슬샤프트(204)와 클러치샤프트(206)의 회전에 따라 이 클러치샤프트(206)에 구속된 전진 선기어(214)가 시계방향(CW)으로 회전하게 되고, 이 전진 선기어(214)와 치차물림된 제 1유성기어(220)가 반시계방향(CCW)으로 회전하게 되는데, 이때 상기 제 1유성기어(220)와 그 내주면이 치차물림된 링기어(224)는 하우징(202)에 대하여 고정설치되어 있는 바, 상기한 제 1유성기어(220)들이 반시계방향(CCW)으로 자전 및 공전을 하게 되므로써, 상기 제 1유성기어(220)들과 치차물림되어 공회전하게 되는 제 2유성기어(222)들은 시계방향(CW)으로 회전하게 된다.
이에 따라, 상기 제 2유성기어(222)들과 연결된 케리어(226)가 역시 시계방향(CW)으로 회전되며, 이와 같은 케리어(226)의 회전력에 의해 휠이 전진구동하게 된다.
한편, 도 10c에 확대도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 휠트랜스미션(200)에는 원웨이클러치부(300)가 설치되어서 편방향으로만 구동이 이루어지도록 구성되어 있는데, 상기 원웨이클러치부(300)는, 후술되는 제 2실린더부(248)의 제 2유로홈(258)을 통한 작동유의 공급에 따라 전·후진 되는 캠클러치피스톤(302)과, 이 캠클러치피스톤(302)의 전진에 따라 슬라이드 되는 원웨이락커(One Way Locker)(304)와, 상기 원웨이락커(304)에 복원력을 제공하기 위한 리턴스프링(306)과, 상기 클러치샤프트(206)에 설치되어서 원웨이락커(304)와 밀착 해제되는 아웃터레이스(308)와, 이 아웃터레이스(308)와 클러치샤프트(206) 사이에 설치되는 캠클러치(310)를 포함하여 이루어져 있다.
따라서, 이러한 구성으로 이루어진 원웨이클러치부(300)는 항상 편방향으로만 구동이 이루어지도록 단속하게 되는 바, 상기한 리턴스프링(306)의 장력에 의해 원웨이락커(304)가 항상 아웃터레이스(308)와 맞물려 있음으로 인하여 전진 또는 중립상태에서는 캠클러치(310)의 작동으로 후방으로의 밀림현상이 방지된다.
즉, 상기 원웨이클러치부(300)의 작동으로 경사로 등에서 주·정차후 출발시 차가 뒤로 밀리는 현상이 예방되는 것이다.
한편, 반대로 후진시키고자 할 경우에는, 제 2실린더부(248)내로 작동유를 공급시킴으로써 이루어진다.
이 경우, 먼저 편방향으로만 구동이 이루어지도록 단속하고 있는 원웨이클러치부(300)의 작동을 멈추게 하여야 한다.
따라서, 제 2실린더부(248)의 제 2유로홈(258)을 통한 작동유의 공급에 따라 캠클러치피스톤(302)이 유압에 의해 전진하여 원웨이락커(304)를 밀어 캠클러치(310)와의 밀착됨을 해제시키게 됨으로써, 캠클러치(310)가 작동을 멈추게 된다.
이와 동시에, 제 2실린더부(248)의 제 2유로홈(258)을 통한 작동유의 공급에 따라 후진 피스톤(256)이 전진하여 제 2클러치플레이트(240)를 밀어서 제 2리액션플레이트(246)에 밀착고정되도록 함으로써, 상기 제 2리액션플레이트(246)가 설치된 제 2클러치팩(244)가 후진 선기어(216)를 클러치샤프트(206)에 대하여 구속시킨다.
따라서, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 드라이브액슬샤프트(204) 및클러치샤프트(206)의 회전에 따라 상기 클러치샤프트(206)에 구속된 후진 선기어(216)가 시계방향(CW)으로 회전하게 되고, 이 후진 선기어(216)와 치차물림된 제 2유성기어(222)가 반시계방향(CCW)으로 회전하게 되는 바, 이 제 2유성기어(222)들과 연결된 케리어(226)가 동시에 반시계방향(CCW)으로 회전되며, 이와 같은 케리어(226)의 회전력에 의해 휠이 후진구동하게 된다.
이 경우, 제 1유성기어(220)와 치차물림된 전진 선기어(214)는 공회전하게 된다.
한편, 전진중인 지게차를 정지시키고자 브레이크페달(미도시됨)을 밟으면, 도 11에 도시된 바와 같이 유압콘트롤러(미도시됨)의 작동으로 제 1실린더부(242)의 제 1유로홈(254)을 통해 작동유가 빠지면서, 전진 피스톤(250)과 캠클러치샤프트(232) 사이에 개재된 리턴스프링(252)의 탄성복원력에 의해 상기 전진 피스톤(250)이 후퇴하여 제 1리액션플레이트(238)와 제 1클러치플레이트(234)의 마찰을 해제시키게 됨으로써, 캠클러치샤프트(232) 및 전진 선기어(214)가 클러치샤프트(206)에 대한 구속력이 해제되면서 회전이 이루어지지 않게 되는 바, 케리어(226)가 회전되지 않게 되어 휠이 정지되며, 이와 동시에 후술되는 브레이크부(270)의 서비스브레이크피스톤(272)으로 작동유가 공급되어 브레이크 플레이트(274)를 마찰시킴으로써, 제동이 이루어지도록 한다.
또한, 후진중인 지게차를 정지시키고자 역시 브레이크페달을 밟으면, 도 12에 도시된 바와 같이, 유압콘트롤러의 작동으로 제 2실린더부(248)의 제 2유로홈(258)을 통해 작동유가 빠지면서, 제 2실린더부(248)의 후진 피스톤(256)이복원되어 제 2클러치플레이트(240)과 제 2리액션플레이트(246)의 마찰이 해제됨으로써, 후진 선기어(216)가 클러치샤프트(206)에 대한 구속력이 해제되면서 회전이 이루어지지 않게 되는 바, 케리어(226)가 회전되지 않게 되어 휠이 정지되며, 이와 동시에 후술되는 브레이크부(270)의 서비스브레이크피스톤(272)으로 작동유가 공급되어 브레이크플레이트(274)를 마찰시킴으로써, 제동이 이루어지게 된다.
상기한 브레이크부(270)는, 상기 후진 선기어(216)가 연결된 제 2클러치팩(244)에서 제 2클러치플레이트(240)가 설치된 부위의 대향되는 위치에 설치된 브레이크플레이트(274)와, 이 브레이크플레이트(274)와 밀착·해제되도록 하우징(202)에 고정설치된 마찰판(276)과, 브레이크페달을 밟을 시 작동유의 공급에 의해 전진하여 상기 브레이크플레이트(274)를 마찰판(276)에 마찰시키는 서비스브레이크피스톤(272)과, 지게차의 시동중에는 작동유가 공급되어 상기 마찰판(276)과 밀착이 해제된 상태를 유지하다가 시동이 꺼지면 작동유가 빠져나가면서 스프링(280)의 장력에 의해 마찰판(276)을 브레이크플레이트(274)에 밀착시키는 주차브레이크피스톤(278)을 포함하여 이루어져 있다.
따라서, 지게차가 전·후진중 브레이크페달을 밟게 되면, 제 1실린더부(242) 및 제 2실린더부(248)의 제 1유로홈(254)과 제 2유로홈(258)을 통해 작동유가 빠지면서 서비스브레이크피스톤(272)에 작동유가 공급되며, 이에 따라 상기 서비스브레이크피스톤(272)은 브레이크플레이트(274)를 마찰판(276)에 밀착고정시킴으로써, 후진 선기어(216)를 구속하여 제동이 이루어지도록 하는 것이다.
한편, 도면중 미 설명부호 (282)는 브레이크페달의 조작시 작동유의 공급으로 전진하여 브레이크플레이트(274)를 마찰판(276)에 밀착고정시키는 서비스브레이크피스톤(272)이 상기 작동유의 배출시 원상태로 리턴되도록 하는 리턴스프링을 나타낸 것이다.
또한, 지게차를 정지시킨 상태로 주차 브레이크가 작동되도록 하고자 할 경우에는, 시동을 오프시키면 되는데, 이와 같이 시동을 오프시키면 도 13에 도시된 바와 같이, 주차 브레이크피스톤(278)을 밀고 있던 작동유가 빠지면서 스프링(280)의 장력에 의해 상기 주차 브레이크피스톤(278)이 마찰판(276)을 밀어 브레이크플레이트(274)와 밀착고정시킴으로써, 역시 후진 선기어(216)를 구속하여 정지상태를 유지시키게 된다.
한편, 상기와 같은 구조로 이루어진 지게차를 회전시키고자 할 경우, 먼저 좌회전시키고자 할 경우에는 도시되지 않은 조향핸들을 이용하여 후륜을 조향하면 서 좌측의 휠트랜스미션을 후진으로 제어하는 한편 우측의 휠트랜스미션은 전진으로 제어하면 도 14에 도시된 바와 같이, 지게차가 액슬샤프트의 중심을 회전중심으로 하여 최소 회전반경으로 스틴턴되면서 좌회전하게 된다.
반대로, 우회전시키고자 할 경우에도 도시되지 않은 조향핸들을 이용하여 후륜을 조향하면서 좌측의 휠트랜스미션을 전진으로 제어하는 한편, 우측의 휠트랜스미션은 후진으로 제어하면 역시 도 14에 도시된 바와 같이, 지게차가 액슬샤프트의 중심을 회전중심으로 하여 최소 반경으로 스핀턴되면서 우회전하게 된다.
한편, 도 15는 본 발명에 따라 개량된 다른 실시예의 휠트랜스미션을 나타낸 결합단면도이고, 도 16은 본 발명에 따라 개량된 다른 실시예의 휠트랜스미션 구성을 개략적으로 도시한 단면도로서, 하나의 클러치팩에 전진클러치부와 후진클러치부가 동시에 연결설치된 구성을 도시한 것이다.
또한, 도 17a는 도 16의 C부 확대도로서, 전진주행시의 작동상태를 나타낸 도면이고, 도 17b는 도 16의 C부 확대도로서, 후진주행시의 작동상태를 나타낸 도면이며, 도 17c는 도 16의 C부 확대도로서, 전진중 정지시의 작동상태를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 개량된 다른 실시예의 휠트랜스미션을 설명함에 있어서, 앞선 실시예와 동일한 부분에 대하여는 동일부호를 부여하여 설명하고, 그 반복되는 설명은 생략하여 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 변속클리치부(230)는 상기 클러치샤프트(206)에 축설된 캠클러치샤프트(232)에 설치된 제 1클러치 플레이트(234)와, 상기 클러치샤프트(206)의 일단측에 연동가능하게 설치된 드라이브 액슬샤프트(204)로부터 연장형성된 클러치팩(290)에 설치되어서 상기 제 1클러치플레이트(234)와 밀착·해제되는 제 1리액션플레이트(238) 및 이 제 1리액션플레이트(238)와 이격된 위치에 평행하게 설치된 제 2클러치플레이트(240)와, 상기 제 1리액션플레이트(238)를 밀어 제 1클러치플레이트(234)에 밀착·해제시키기 위한 제 1실린더부(242)와, 상기 제 2클러치 플레이트(240)와 밀착·해제되는 제 2리액션플레이트(246)와, 상기 제 2클러치플레이트를 밀어 제 2리액션플레이트에 밀착·해제시키기 위한 제 2실린더부(248)로 구성되어 있다.
이와 같이 하나의 클러치팩(290)에 전진클러치부 및 후진클러치부가 설치된경우, 그 크기를 줄일 수 있게 된다.
이와 같은 구성으로 이루어진 휠트랜스미션의 구성은, 원웨이클러치부를 배제한 상태에서 적용가능하며, 전진과 후진 및 전진중 정지와 후진중 정지의 작동관계는 앞선 실시예에서의 도 9a, 도 10a, 도 11, 도 12를 참조로 설명한 작동관계와 동일하며, 이를 각각 도 17a∼도 17d에 도시하였다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 휠트랜스미션은, 구동방향을 바꾸어주는 변속장치가 전륜 또는 후륜의 양쪽 휠의 액슬허브에 장착되므로 엔진과 액슬샤프트와의 거리를 단축시킬 수 있고, 엔진에서 발생한 진동 및 소음을 차단할 수 있으며, 장비의 전체길이를 축소제작하여 협소한 환경에서 작업할 수 있는 장점과, 양쪽 휠을 독립적으로 구동시킬 수 있으므로 중장비의 회전반경을 최소화하며 습식브레이크를 채용하여 제동성능 및 내구성을 향상시킬 수 있으며, 중장비에서 중앙부분에 여유가 생겨 엔진마운팅 및 액슬마운팅 설계를 자유롭게 할 수 있음과 아울러 유성기어조립체의 기어비로 엔진의 회전수를 최종적으로 감속시키게 됨으로 최종감속기의 크기를 줄이더라도 충분한 감속비를 얻을 수 있는 장점을 가지게 된다.
한편, 상기 원웨이클러치부에 의해 편방향으로만 구동이 이루어지도록 단속하게 되는 바, 경사로 등에서의 주·정차후 출발시 차체가 뒤로 밀리는 현상이 예방되는 효과가 있다.
또한, 기존의 트랜스미션하우징 및 부품의 삭제로 중량 및 원가가 절감되고,갑작스런 엔진 정지시 실린더내의 유압이 무부하상태로 되어 자동 제동기능을 갖게 되며, 엔진에서 발생한 진동 및 소음을 차단하고, 액슬마운팅 설계가 자유로울 수 있게 되는 효과와, 엔진정지시 유압이 해제됨으로써, 리턴스프링의 자체 복원력에 의해 자동적으로 제동이 이루어지는 효과도 그대로 가지게 됨과 아울러, 기존의 휠트랜스미션에서 전·후진시 각각 적용되는 변속 클러치부를 따로 두었던 것을 한쪽으로만 형성되게 구비하면서도 동일 작용효과를 가지게 됨으로써, 그 설계 및 제작이 쉬워지는 효과가 있다.
본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

  1. 중장비의 엔진과 토크컨버터와 추진축과 최종감속기 및 차동기어를 통하여 드라이브액슬샤프트(204)에 회전력이 전달됨과 동시에 상기 드라이브액슬샤프트(204)의 양단이 위치하는 액슬허브의 내부에 각각 유성기어 조립체(210)와, 변속 클러치부(230)와, 브레이크부(270) 및 원웨이클러치부를 포함하여 구성된 휠트랜스미션(200)이 설치되어 좌우측 한쌍의 휠이 독립적으로 구동되도록 형성된 것으로서,
    상기 유성기어조립체(210)는, 드라이브액슬샤프트(204)에 연결된 클러치샤프트(206)에 한 쌍의 전진 선기어(214)와 후진 선기어(216)가 착설되고, 상기 전진 선기어(214)에는 복수개의 제 1유성기어(220)가 치차물림되고, 상기 후진 선기어(216)에는 상기 제 1유성기어(220)와도 치차물림되는 제 2유성기어(222)가 치차물림되며, 상기 제 1유성기어(220)는 하우징(202)에 고정설치된 링기어(224)의 내주면과 치차물림되어 구성된 것과;
    상기 변속 클러치부(230)는, 상기 클러치샤프트(206)에 축설된 캠클러치샤프트(232)에 설치된 제 1클러치플레이트(234)와, 상기 클러치샤프트(206)의 일단측에 연동가능하게 설치된 드라이브액슬샤프트(204)로부터 연장형성된 제 1클러치팩(236)에 설치되어서 상기 제 1클러치플레이트(234)와 밀착·해제되는 제 1리액션플레이트(238) 및 이 제 1리액션플레이트(238)와 대향되는 방향에 설치된 제 2클러치플레이트(240)와, 상기 제 1리액션플레이트(238)를 밀어 제 1클러치플레이트(234)에 밀착·해제시키기 위한 제 1실린더부(242)와, 상기 클러치샤프트(206)에 축설된 후진 선기어(216)와 연동가능하게 설치된 제 2클러치팩(244)에 설치되어서 상기 제 1클러치팩(236)에 설치된 제 2클러치플레이트(240)와 밀착·해제되는 제 2리액션플레이트(246)와, 상기 제 2클러치 플레이트(240)를 밀어 제 2리액션플레이트(246)에 밀착·해제시키기 위한 제 2실린더부(248)로 구성된 것과;
    상기 브레이크부(270)는, 상기 후진 선기어(216)가 연결된 제 2클러치팩(244)에서 제 2클러치플레이트(240)가 설치된 부위의 대향되는 위치에 설치된 브레이크플레이트(274)와, 이 브레이크플레이트(274)와 밀착·해제되도록 하우징(202)에 고정설치된 마찰판(276)과, 브레이크페달을 밟을 시 작동유의 공급에 의해 전진하여 상기 브레이크플레이트(274)를 마찰판(276)에 마찰시키는 서비스브레이크피스톤(272)과, 지게차의 시동중에는 작동유가 공급되어 상기 마찰판(276)과 밀착이 해제된 상태를 유지하다가 시동이 꺼지면 작동유가 빠져나가면서 스프링(280)의 장력에 의해 마찰판(276)을 브레이크플레이트(274)에 밀착시키는 주차 브레이크피스톤(278)을 포함하여 구성된 것과;
    상기 원웨이클러치부(300)는, 상기 제 2실린더부(248)의 제 2유로홈(258)을 통한 작동유의 공급에 따라 전·후진 되는 캠클러치피스톤(302)과, 이 캠클러치피스톤(302)의 전진에 따라 슬라이드 되는 원웨이락커(304)와, 상기 원웨이락커(304)에 복원력을 제공하기 위한 리턴스프링(306)과, 상기 클러치샤프트(206)에 설치되어서 원웨이락커(304)와 밀착 해제되는 아웃터레이스(308)와, 이 아웃터레이스(308)와 클러치샤프트(206) 사이에 설치되는 캠클러치(310)를 포함하여 이루어져서 전진 또는 중립상태에서는 상기 원웨이락커(304)와 아웃터레이스(308)가 밀착되어 캠 클러치(310)가 작동되도록 하고, 후진시에는 상기 제 2실린더부(248)의 제 2유로홈(258)을 통한 작동유의 공급에 따라 캠클러치피스톤(302)이 전진하여 원웨이락커(304)를 아웃터레이스(308)와 해제시킴으로써, 캠클러치(310)의 작동이 이루어지지 않도록 구성된 것;을 특징으로 하는 휠트랜스미션.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 변속클러치부(230)가, 상기 클러치샤프트(206)에 축설된 캠클러치샤프트(232)에 설치된 제 1클러치 플레이트(234)와, 상기 클러치샤프트(206)의 일단측에 연동가능하게 설치된 드라이브 액슬샤프트(204)로부터 연장형성된 클러치팩(290)에 설치되어서 상기 제 1클러치플레이트(234)와 밀착·해제되는 제 1리액션플레이트(238) 및 이 제 1리액션플레이트(238)와 이격된 위치에 평행하게 설치된 제 2클러치플레이트(240)와, 상기 제 1리액션플레이트(238)를 밀어 제 1클러치플레이트(234)에 밀착·해제시키기 위한 제 1실린더부(242)와, 상기 제 2클러치 플레이트(240)와 밀착·해제되는 제 2리액션플레이트(246)와, 상기 제 2클러치플레이트를 밀어 제 2리액션플레이트에 밀착·해제시키기 위한 제 2실린더부(248)로 구성된 것을 특징으로 하는 휠트랜스미션.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1실린더부(242)는, 상기 제 1리액션플레이트(238)와 근접한 위치에 설치된 전진 피스톤(250)과, 이 전진 피스톤(250)과 캠클러치샤프트(232) 사이에 설치된 리턴스프링(252)과, 상기 전진 피스톤(250)으로 작동유를 공급하기 위한 제 1유로홈(254)을 포함하여 이루어지고;
    상기 제 2실린더부(248)는, 상기 제 2클러치플레이트(240)와 근접한 위치에 설치된 후진 피스톤(256)과, 이 후진 피스톤(256)에 작동유를 공급하기 위한 제 2유로홈(258)을 포함하여 이루어진 것;을 특징으로 하는 휠트랜스미션.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1유로홈(254)과 제 2유로홈(258)은 드라이브액슬샤프트(204)에 관통형성된 것을 특징으로 하는 휠 트랜스미션.
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