KR100503612B1 - 중장비용 변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전진 3단 및 후진 2단으로 구성되어 작동성 및 안전성이 향상되고 구조가 간단한 중장비용 변속기을 제공한다.

그 변속기는 엔진에 연결된 토오크 컨버터(18)의 입력축(19)에 설치되며 외주부에 복수개의 기어(22)가 정렬형성되는 클러치 실린더(20)와, 상기 클러치 실린더(20)의 기어(22)들중 해당 기어에 치합되며, 상기 해당 기어에 각각 해제가능하게 치합되는 기어가 형성된 전진 1단 클러치(32)및 전진 2단 클러치(34)를 구비하는 전진 샤프트조립체(30)와, 상기 클러치 실린더(20)의 기어(22)들중 다른 해당 기어에 치합되며, 상기 다른 해당 기어에 각각 해제가능하게 치합되는 기어가 형성된 후진 1단 클러치(42)와 후진 2단 클러치(44)를 구비하는 후진 샤프트조립체(40)와, 상기 클러치 실린더(20)의 기어(22)들중 또다른 해당 기어에 해제가능하게 치합되는 기어가 형성된 전진 3단 클러치(52)를 구비하는 전진 3단 샤프트조립체(50)와, 중장비의 휠(70)에 변속동력을 전달하도록 상기 각각의 샤프트조립체(30,40,50)가 각각 독립적으로 연게되는 1단 출력기어(62), 2단 출력기어(64) 및 3단 출력기어(66)가 장착되는 출력축(60)으로 구성된다.

Description

중장비용 변속기

본 발명은 중장비용 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전진 3단 및 후진 2단으로 구성되어 작동성이 향상되고 구조가 간단한 중장비용 변속기에 관한 것이다.

일반적으로, 포크레인, 텔레스코픽 핸들러, 지게차등과 같은 중장비는 그 장비들의 작업특성상 유압을 동력원으로 사용하고 있으며, 또한 그 구동원으로서 유압모터를 사용하고 있다. 이와 같은 유압모터는, 일방향으로만 회전하는 엔진으로부터 동력을 전달받아 변속기 내부에서 역회전이 이루어지도록 구성된 일반 차량용 변속기와는 달리 그 자체가 정역회전이 가능하다.

한편, 이와 같은 중장비들은 일반차량과는 달리 고속주행을 목적으로 하는 것이 아니므로 다수의 변속단을 필요로하지 않으며, 이에 따라 대부분의 중장비들은 2단정도의 변속만으로도 소정의 작업을 원할하게 수행할 수 있었다.

그러나, 이와 같은 조건에도 불구하고 종래의 중장비에 사용되는 변속기는 대부분 전진 3단 및 후진 3단으로 구성되어 있으며, 이에 따라 변속에 필요한 각종기어를 설치하기 위한 축이 3개이상 구비되어 있으며, 이에 더불어 이들 각각의 기어를 지지하기 위한 베어링도 설치되어야 하므로, 그 구조가 복잡하게 됨은 물론 구성부품수도 증가하게되어 변속기의 설치용적 및 중량이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 소정의 변속비를 획득하기 위해 기어간 치합이 증가하게 되는 바, 이에 비례하게 변속기의 효율이 저하되는 하편, 이와 같은 기어들의 치합시 속도가 증속되어 윤활성능이 저하됨은 물론 작동성이 저하되며 빈번하게 고장이 초래되는 문제점이 있었다.

더욱이 구성 및 작동적인 측면에서도, 이와 같은 전진 3단 및 후진 3단식 변속기는 전후진 클러치 팩(clutch pack), 1,2,3단 클러치 팩을 이용하여 동력을 전달하는 구조로 이루어져 있어, 예컨대 전진 1단으로 변속하기 위해서는 전진 클러치와 3단 클러치 팩이 작동되어야 하므로 기어의 트레인(train)이 복잡해지고 또한, 제작 및 조립비용이 과도하게 소모됨은 물론, 전진 1,2,3단 변속시 전진 클러치 팩이 모두 작동되어야 하고 또한 후진 1,2,3단 변속시 후진 클러치 팩이 모두 작동되어야 하므로 역시 그 작동이 복잡해짐은 물론 조립비용이 과도하게 소모되는 문제점이 있었다.

한편, 최근에는 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 제안으로서, 전진 2단 및 후진 2단으로 구성되는 2단변속기가 제안되어 있는 바, 이와 같은 2단 변속기는 도 1에 도시된 바와 같이, 변속기의 입력축(1)에 유성기어장치(2)를 설치하고, 또한 이 유성기어장치(2)를 제어하는 브레이크부(3) 및 클러치부(4)를 구비하고 있다. 물론 그 입력축(1)에는 유압모터(5)가 연결되어 있어 동력을 전달 받으며, 유성기어장치(2)에서 변속된 동력이 캐리어 조립체(6)를 통해 출력축(7)의 피동기어(8)로 전달되도록 구성되어 있다.

또한, 입력축(1)에는 유성기어장치(2)를 구성하는 선기어(9)가 일체로 구성되며, 그 선기어(9)의 주위에 다수의 유성기어(10)가 배치되며, 그 유성기어의 주변에는 링기어(11)가 설치되어 있다. 그리고, 유성기어 내부에 회전축(12)이 자유롭게 회전할 수 있도록 설치되며, 그 회전축(12)의 선단에는 구동기어(13)가 설치되며, 그 구동기어(13)가 출력축(7)의 피동기어(8)와 연결되어 유성기어장치(2)에서 변속된 동력을 출력축으로 전달해 주도록 구성되어 있다.

그리고, 브레이크부(3)는 변속기 케이스(14)의 내면에 고정설치된 브레이크 실린더(15)의 내부에 브레이크 피스톤(16)이 설치되며, 이 브레이크 실린더의 선단에는 변속기 케이스(14)의 내면에 스플라인 결합되는 브레이크 플레이트가 반경방향으로 연결되어 있어 브레이크 피스톤(16)의 이동에 따라 변속기 케이스(14)의 길이방향으로 이동하도록 구성되는 한편, 링기어(11)에는 그것에 일체로 연결되어 변속기 케이스(14)의 길이방향을 따라 신장되는 링기어 조립체(17)가 설치되어 있다.

그러나 이와 같은 2단 변속기는 그 구조가 간단한 장점은 제공하지만, 속도의 한계를 극복하지 못하는 문제점이 있었다. 즉, 실제로 대부분의 중장비는 전술된 바와 같이 고속주행을 반드시 필요로 하지 않음은 물론 후진의 경우에는 안전상 일정범위 이상의 속도는 불필요하다할 지라도 예컨대 지게차와 같은 일부의 중장비에서는 신속한 전진주행을 요구하는 경우가 있는데, 이경우 운전자 또는 작업자를 충분히 만족시키지 못하는 문제점이 있었다.

이에 따라 지게차와 같이 기동성 및 안전성을 동시에 요구하는 중장비에서는 이와 같은 필요충분조건을 동시에 만족시키는 것이 해결과제로 상존하고 있는 것이다.

이에 본 발명은 상술된 문제점 및 과제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 전진시에는 일정속도 이상으로 주행할 수 있는 반면 후진시에는 안전성을 고려하여 소정의 속도로 제한될 수 있는 중장비용 변속기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 각각의 변속단을 개별적으로 제어할 수 있어 작동성 및 조작성이 향상될 수 있는 중장비용 변속기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 구조가 간단하고 제조가 용이하며 고장을 회피할 수 있는 중장비용 변속기를 제공하는데 있다.

이 같은 목적들은 중장비의 엔진에 연결된 토오크 컨버터의 입력축에 설치되며 외주부에 복수개의 기어가 정렬형성되는 클러치 실린더와, 상기 클러치 실린더의 기어들중 해당 기어에 치합되며, 상기 해당 기어에 각각 해제가능하게 치합되는 기어가 형성된 전진 1단 클러치및 전진 2단 클러치를 구비하는 전진 샤프트조립체와, 상기 클러치 실린더의 기어들중 다른 해당 기어에 치합되며, 상기 다른 해당 기어에 각각 해제가능하게 치합되는 기어가 형성된 후진 1단 클러치와 후진 2단 클러치를 구비하는 후진 샤프트조립체와, 상기 클러치 실린더의 기어들중 또다른 해당 기어에 해제가능하게 치합되는 기어가 형성된 전진 3단 클러치를 구비하는 전진 3단 샤프트조립체와, 중장비의 휠에 변속동력을 전달하도록 상기 각각의 샤프트조립체가 각각 독립적으로 연게되는 1단 출력기어, 2단 출력기어 및 3단 출력기어가 각각 독립적으로 장착되는 출력축으로 이루어지는 중장비용 변속기에 의해 달성될 수 있다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면들중 도 2에는 본 발명에 따른 중장비용 변속기의 전체구조를 상세히 보여주는 구성도가 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명에 따른 중장비용 변속기의 입력축, 각각의 샤프트조립체 및 출력축의 결합관계를 보여주는 구성도가 도시되어 있으며, 도 4에는 본 발명에 따른 변속기의 동력전달구조를 보여주는 구성도가 도시되어 있다.

도 2내지 도 4에 따르면, 본 발명에 따른 중장비용 변속기는 기본적으로 클러치 실린더(20), 전진 샤프트조립체(30), 후진 샤프트조립체(40), 전진 샤프트조립체(50) 및 출력축(60)을 포함한다.

보다 상세히 설명하면, 클러치 실린더(20)는 도시되지 않은 엔진으로부터 동력을 전달받아 토오크를 증폭시키는 토오크 컨버터(18)에 연결되어 그 토오크 컨버터에 의해 회전되는 입력축(19)에 형성된 입력기어(19a)에 치합되는 복수개의 기어(22)가 외주부에 제공되어 있다.

그 클러치 실린더(20)의 외주부에 형성된 기어들중 하나의 기어(22)에 치합되는 전진 샤프트조립체(30)는, 실제로 클러치 실린더(20)의 기어에 해제 가능하게 치합되는 기어가 형성된 전진 1단 클러치(32)와 그 전진 1단 클러치(32)와 쌍을 이루며 실제로 클러치 실린더(20)의 기어에 해제 가능하게 치합되는 기어가 형성된 전진 2단 클러치(34)로 구성된다.

또한, 상기 클러치 실린더(20)의 외주부에 형성된 기어들중 다른 하나의 기어(22)에 치합되는 후진 샤프트조립체(40)는, 실제로 클러치 실린더(20)의 기어에 해제 가능하게 치합되는 기어가 형성된 후진 1단 클러치(42)와 그 후진 1단 클러치(42)와 쌍을 이루며 실제로 클러치 실린더(20)의 기어에 해제 가능하게 치합되는 기어가 형성된 후진 2단 클러치(44)를 구비한다.

특히, 본 발명에 따른 중장비용 변속기에는 전진 3단 샤프트조립체(50)가 별도로 제공되는 바, 그 전진 3단 샤프트조립체(50)는 실제로 상기 클러치 실린더(20)의 기어(22)들중 또 다른 하나의 기어에 해제가능하게 치합되는 기어가 형성된 전진 3단 클러치(52)를 포함한다.

물론, 이들 각각의 샤프트조립체(30,40,50)는 실제로 중장비의 휠(70)에 동력을 전달하기 위한 출력축(60)에 각각 독립적으로 연계되는 바, 그 출력축(60)에는 1단 출력기어(62), 2단 출력기어(64) 및 3단 출력기어(66)가 형성되어 있다. 이중 1단 출력기어(62)는 전진 샤프트조립체(30)의 전진 1단 클러치(32)에 형성된 기어 및 후진 샤프트조립체(40)의 후진 1단 클러치(42)에 형성된 기어에 의해 회전되고, 2단 출력기어(64)는 전진 샤프트조립체(30)의 전진 2단 클러치(34)에 형성된 기어 및 후진 샤프트조립체(40)의 후진 2단 클러치(44)에 형성된 기어에 의해 회전되며, 또한 3단 출력기어(66)는 전진 3단 샤프트조립체(50)의 전진 3단 클러치(52)에 형성된 기어에 의해 회전되도록 구성된다.

이에 따라, 이들 각각의 구성요소들은 토오크 컨버터가 입력축을 회전 시키면 그 입력축에 장착된 입력기어가 전진 샤프트조립체, 후진 샤프트조립체 및 전진 3단 조립체에 연계된 클러치 실린더의 외주의 기어를 회전시키도록 조립되어 각각의 샤프트조립체가 회전상태를 유지하게 된다.

이와 같이 구성 및 조립된 본 발명에 따른 중장비용 변속기의 작동 및 그 작용모드를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 중장비의 시동시 또는 정지상태에서는 변속기가 중립상태를 유지하게 되는 것으로서, 모든 샤프트조립체(30;40;50)의 각각의 클러치(32,34;42,44;52)는 작동하지 않는 상태이며, 이때 각각의 샤프트조립체(30,40,50)는 클러치 실린더(20)의 외주에 형성된 각각의 해당기어에 의해 회전되는 상태를 유지하지만 출력축(60)으로는 동력이 전달되지 않는 상태를 유지하게 되는 것이다.

이어서, 중장비를 1단의 속도로 변속시키기 위해 운전자가 도시되지 않은 변속레버를 조작하면, 전진 샤프트조립체(30)의 전진 1단 클러치(32)가 작동되며, 이에 따라 그 전진 1단 클러치(32)에 형성된 기어가 출력축(60)에 장착된 1단 출력기어(62)를 회전 시킴으로써 전진 1단에 해당되는 동력이 그 출력축에 연결된 중장비의 휠(70)에 전달되어 그 중장비가 소정의 속도로 주행된다.

이후, 중장비를 2단의 속도로 변속시키기 위해 운전자가 변속레버를 조작하면, 전진 샤프트조립체(30)의 전진 2단 클러치(34)가 작동되며, 이에 따라 그 전진 2단 클러치(34)에 형성된 기어가 출력축(60)에 장착된 2단 출력기어(64)를 회전시킴으로써 전진 2단에 해당되는 동력이 그 출력축에 연결된 중장비의 휠(70)에 전달되어 그 중장비가 2단의 속도로 주행되는 것이다.

또한 중장비의 주행속도를 최대로 높이기 위해 운전자가 변속레버를 전진 3단으로 조작하면, 전진 3단 샤프트조립체(50)의 전진 3단 클러치(52)가 작동되며, 이에 따라 그 전진 3단 클러치(52)에 형성된 기어가 출력축(60)에 장착된 3단 출력기어(66)를 회전 시킴으로써 그 중장비는 소정의 최고 속도로 주행된다.

한편, 중장비를 후진 시키기 위해 운전자가 변속레버를 조작하면, 후진 샤프트조립체(40)의 후진 1단 클러치(42)가 작동되며, 이에 따라 그 후진 1단 클러치(42)에 형성된 기어가 출력축(60)에 장착된 1단 출력기어(62)를 회전 시킴으로써 후진 1단에 해당되는 동력이 그 출력축에 연결된 중장비의 휠(70)에 전달되어 그 중장비가 소정의 속도로 역주행 된다.

또한, 중장비의 후진속도를 증대시키기 위해 운전자가 변속레버를 조작하면, 후진 샤프트조립체(40)의 후진 2단 클러치(44)가 작동되며, 이에 따라 그 후진 2단 클러치(44)에 형성된 기어가 출력축(60)에 장착된 2단 출력기어(64)를 회전 시킴으로써 중장비가 증가된 속도로 후진되는 것이다.

물론 이와 같은 변속조작은 운전자가 필요에 따라 임의로 연속 반복적으로 실행할 수 있으며, 어떠한 경우에서든 각각의 샤프트조립체의 클러치에 형성된 각각의 기어가 출력축에 장착된 해당 출력기어를 회전시켜 소정의 동력을 출력함으로써, 각각의 변속단계가 유연하고 원할하게 실행될 수 있는 것이다. 또한, 전진으로는 3단의 변속이 이루어져 신속한 전진주행 및 소정의 작업을 신속하게 행할 수 있는 반면, 후진으로는 2단의 변속만이 이루어져 무모한 후진 과속으로 인한 사고를 방지할 수 있는 것이다.

상술된 바와 같이 본 발명의 중장비용 변속기에 의하면, 전진시에는 일정속도 이상으로 주행할 수 있는 반면 후진시에는 안전성을 고려하여 소정의 속도로 제한될 수 있으며, 또한 중장비의 변속시 각각의 변속단계별로 해당 클러치가 독립적으로 조작 및 작동됨으로써 작동성이 향상되며, 이에 따라 차량의 안전성이 향상되는 효과가 있는 것이다.

또한 구조가 간단하여 분해, 수리 및 조립을 간단하게 행할 수 있으며, 그 제조비용이 저렴하여 작업성 및 생산성이 향상되는 잇점이 있는 것이다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술분야의 당업자라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

도 1은 종래의 중장비용 변속기의 전체구조를 개략적으로 보여주는 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 중장비용 변속기의 상세한 전체구조를 보여주는 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 중장비용 변속기의 입력축, 샤프트조립체 및 출력축의 결합구조를 보여주는 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 변속기의 동력전달구조를 보여주는 구성도.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

18: 토오크 컨버터 19: 입력축

19a: 입력기어 20: 클러치 실린더

22: 기어 30: 전진 샤프트조립체

32: 전진 1단 클러치 34: 전진 2단 클러치

40: 후진 샤프트조립체 42: 후진 1단 클러치

44: 후진 2단 클러치 50: 전진 3단 샤프트조립체

52: 전진 3단 클러치 60: 출력축

62: 1단 출력기어 64: 2단 출력기어

66: 3단 출력기어 70: 휠

Claims (2)

1. 중장비의 엔진에 연결된 토오크 컨버터(18)의 입력축(19)에 설치되며 외주부에 복수개의 기어(22)가 정렬형성되는 클러치 실린더(20)와,

   상기 클러치 실린더(20)의 기어(22)들중 해당 기어에 치합되며, 상기 해당 기어에 각각 해제가능하게 치합되는 기어가 형성된 전진 1단 클러치(32)및 전진 2단 클러치(34)를 구비하는 전진 샤프트조립체(30)와,

   상기 클러치 실린더(20)의 기어(22)들중 다른 해당 기어에 치합되며, 상기 다른 해당 기어에 각각 해제가능하게 치합되는 기어가 형성된 후진 1단 클러치(42)와 후진 2단 클러치(44)를 구비하는 후진 샤프트조립체(40)와,

   상기 클러치 실린더(20)의 기어(22)들중 또다른 해당 기어에 해제가능하게 치합되는 기어가 형성된 전진 3단 클러치(52)를 구비하는 전진 3단 샤프트조립체(50)와,

   중장비의 휠(70)에 변속동력을 전달하도록 상기 샤프트조립체(30,40,50)가 각각 독립적으로 연계된 1단 출력기어(62), 2단 출력기어(64) 및 3단 출력기어(66)가 장착되는 출력축(60)으로 이루어지는 중장비용 변속기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 출력축(60)은, 1단 출력기어(62)가 전진 샤프트조립체(30)의 전진 1단 클러치(32)에 형성된 기어 및 후진 샤프트조립체(40)의 후진 1단 클러치(42)에 형성된 기어에 의해 회전되고, 상기 2단 출력기어(64)가 전진 샤프트조립체(30)의 전진 2단 클러치(34)에 형성된 기어 및 후진 샤프트조립체(40)의 후진 2단 클러치(44)에 형성된 기어에 의해 회전되며, 상기 3단 출력기어(66)가 전진 3단 샤프트조립체(50)의 전진 3단 클러치(52)에 형성된 기어에 의해 회전되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 중장비용 변속기.