KR100539383B1 - 전후진변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지속적인 변속조작에 의해 고온상태로 되어도 클러치에 작용하는 압력을 일정하게 유지하여 주행성능을 최적으로 유지시킬 수 있는 전후진 변속기를 제공한다.

그 전후진 변속기는 유압펌프(2)에 의해 송출되는 압유를 공급하기 위한 유압입력라인(3)과, 상기 유압입력라인(3)으로부터 유압을 공급받아 작동되는 토오크 컨버터(5)와, 상기 유압입력라인(3)으로부터 압유를 공급받아 전진 클러치(12) 및 후진 클러치(13)로 압유를 공급하기 위한 방향전환밸브(16)와, 상기 각각의 클러치(12,13)로 공급되는 압유라인과 합류되도록 설치된 셔틀밸브(18)를 통해 압유가 축적되는 어큐물레이터(19)를 구비하고, 또한 유압펌프(2) 와 방향전환밸브(16)사이의 유압입력라인(3)상에 설치되며 선택적으로 전환되는 복수개의 오리피스부를 구비하는 가변형 오리피스(20)와, 가변형 오리피스(20)의 일측수압부와 상기 어큐물레이터(19)를 연결하는 클러치 유압라인(30)을 더 포함하여 구성된다.

Description

전후진 변속기

본 발명은 전후진 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제한적이진 않지만 지게차와 같은 중장비에서 변속기가 고온상태로 되어도 클러치에 작용하는 압력을 일정하게 유지하여 주행성능을 최적으로 유지시킬 수 있는 전후진 변속기에 관한 것이다.

일반적으로, 지게차는 자동차와 마찬가지로 바퀴가 제공되어 있으므로 도로등을 주행할 수 있으며 작업중에도 신속하게 이동할 수 있다. 이러한 지게차는 엔진에서 발생되는 동력을 전달받아 구동축을 정회전 또는 역회전 시키게 되는 변속기를 갖추고 있다. 이와 같은 변속기는 엔진 동력을 감속시켜 차량의 이동에 필요한 충분한 토오크를 제공하게 된다. 또한, 이러한 변속기는 전진구동기어와 후진구동기어등 다수의 변속기어를 갖추고 있으며, 내부에는 상기한 전진구동기어와 후진구동기어의 구동 및 이들 기어들의 윤활을 수행하는 오일이 충진되어 있다.

이와 같은 종래의 전후진 변속기는 도 1에 도시된 바와 같은 유압회로도에 의해 작동된다. 즉, 예컨대 엔진식 지게차의 경우 엔진의 작동에 의해 또는 전기식 지지게차의 경우에는 모터(1)의 작동에 의해 그 모터에 연계된 유압펌프(2)가 작동되어 압유가 유압 입력라인(3)을 통해 송출된다. 이와 같이 송출되는 압유는 메인 릴리프 밸브(4)를 통해 토오크 컨버터(5)로 공급되어 토오크를 증폭시켜 그 토오크를 구동축에 전달한다. 물론 이와 같은 토오크 컨버터(5)에는 터빈 샤프트(6) 및 토크 컨버터 토출 릴리이프 밸브(7)가 연계되어 있고, 또한 그 릴리프 밸브에는 열교환기(8)가 연결되어 있으며, 이 터빈 샤프트와 열교환기는 모두 윤활장치(9)에 연결되어 있다. 또한, 토크 컨버터 토출 릴리프 밸브(7)와 열교환기(8) 사이에는 윤활 릴리프 밸브(10)가 설치되어 있고, 또한 그 토오크 컨버터(5)에는 드레인 입구 릴리프 밸브(11)가 연결되어 있다. 이와 같은 구성요소들의 구체적인 구성 및 작동은 널리 공지되어 있으며, 또한 실제적으로 본원의 구체적인 기술범위를 벗어나므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편,이와 같은 전후진 변속기에는 전후진의 변속을 위해 2개의 클러치, 즉, 전진 클러치(12)와 후진 클러치(13)를 구비하고 있다. 이들 각각의 클러치(12,13)는 실제로 유압펌프(2)로부터 송출되는 압유가 공급되는 유압입력라인(3)을 통해 압유를 공급반는데, 그 유압 입력라인(3)과 각각의 클러치(12,13)사이에는 압유의 압력, 공급여부 및 방향을 제어하기 위한 다양한 구성부품이 연설되어 있다. 즉, 유압 입력라인(3)의 종단부에는 압유의 유동을 제어하기 위한 고정형 오리피스(14)가 설치되어 있으며, 그 오리피스(14)에는 그로부터 공급되는 유압을 송출하기 위한 중간 유압라인(15)이 연결되어 있는 바, 그 중간 유압라인(15)은 일정한 체적의 밀폐된 공간을 지니기 때문에 그 내부의 압유의 압력은 일정시간이 지나면 상기 입력유압라인(3)이 내부 압력과 동일 압력을 지니게 된다. 또한, 그 중간 유압라인(15)의 종단에는 상기 각각의 클러치(12,13)로의 실제적인 압유의 공급을 제어하기 위한 방향전환 밸브(16)가 설치되어 있으며, 또한 그 방향전환밸브(16)에는 그곳에 작용하는 유압을 단속하고 또한 전진 및 후진의 유압공급을 각각 단속하기 위한 전진 솔레노이드밸브(17a) 및 후진솔레노이드밸브(17b)가 설치되어 있다. 한편, 그 방향전환밸브(16)와 각각의 클러치(12,13)사이에는 셔틀밸브(18)가 설치되어 있어, 각각의 클러치(12,13)로 향하는 압유라인을 2개의 입구로 하고 이들 2개의 입구중 높은측의 입구를 선택하는 역할을 하며, 이와 같이 선택된 입구로부터의 유압은 어큐물레이터(19)로 공급되어 축적된다.

그러나 이와 같은 종래의 전후진 변속기에서는 여러 가지 문제점이 발생되는 것으로 나타났다.

먼저, 변속기의 작동중 그것의 온도가 상승되면 오일의 점성이 낮아지게 되어 각각의 밸브(16,17a,17b,18), 어큐물레이터(19) 및 각각의 클러치(12,13)에서의 내부유량이 증가되어 결국 각각의 클러치(12,13)에 작용하는 클러치압력이 감압되는 현상이 발생되며, 이와 같은 현상이 발생되면, 예컨대 차량이 경사진 도로를 등판하는 경우 충분한 전동토오크가 전달되지 못하여 오르지 못하게 되며, 또한 이와 같은 작동압력이 낮은 상태에서는 각각의 클러치(12,13)를 구성하는 마찰판 디스크가 상호 슬립현상을 일으켜 디스크가 변형될 수 있으며, 또한 마찰열이 증가되어 클러치 자체를 손상시키게 되므로 클러치 및 차량 자체의 수명을 저하시키는 문제점이 있었다.

또한, 중간유압라인(15)과 각각의 클러치(12,13)사이에 배설된 각각의 각각의 밸브 및 부품 사이의 작은 틈새를 통해 압유가 조금씩 외부로 누출될 수 있다. 이와 같은 누출유량의 발생하면 중간유압라인의 감압이 발생될 수 있으며 이를 방지하기 위해 고정형 오리피스(14)가 설치되어 있는 것이다. 그러나, 전술된 바와 같이 변속기의 내부온도가 마찰열로 인하여 고온을 유지하게 되면 오리피스의 설치에도 불구하고 중간유압라인(15)의 압력이 감압되며, 이와 같이 중간유압라인(15)에서 유압이 감압되면 도 2에 도시된 바와 같이 변속기의 저온상태에서의 클러치 압력(a)으로부터 고온상태에서의 클러치 압력(b)으로 현저히 저하되며, 이에 따라 전술된바와 같이 높은 토오크를 요구하는 등판시에 적정 토오크를 발생시키지 못함으로 인해 차량이 후방으로 밀리게 되어 운전성 및 안전성이 저하되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 변속기가 고온상태로 되더라도 클러치에 작용되는 유압을 일정하게 유지시킬 수 있는 전후진 변속기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 중간유압라인에 배설된 각종 부품들 사이를 통한 누유로 인해 클러치에 작용하는 압력의 강하를 방지할 수 있는 전후진 변속기를 제공하는데 있다.

이 같은 목적들은 유압펌프에 의해 송출되는 압유를 공급하기 위한 유압입력라인과, 상기 유압입력라인으로부터 유압을 공급받아 작동되는 토오크 컨버터와, 상기 유압입력라인으로부터 압유를 공급받아 전진 클러치 및 후진 클러치로 압유를 공급하기 위한 방향전환밸브와, 상기 각각의 클러치로 공급되는 압유라인과 합류되도록 설치된 셔틀밸브를 통해 압유가 축적되는 어큐물레이터를 구비하는 전후진 변속기에 있어서, 상기 유압펌프 와 상기 방향전환밸브사이의 유압입력라인상에 설치되며, 선택적으로 전환되는 복수개의 오리피스부를 구비하는 가변형 오리피스와, 상기 가변형 오리피스의 일측수압부와 상기 어큐물레이터를 연결하는 클러치 유압라인으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전후진 변속기에 의해 달성될 수 있다.

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

도 3에는 본 발명에 따른 전후진 변속기의 유압회로도가 도시되어 있는 바, 이와 같은 전후진 변속기는 도 1에 도시된 일반적인 전후진 변속기를 구성하는 구성부품들을 기본적으로 포함하므로 이에 따른 구체적 구성 및 작동은 상술된 설명을 참고로 할 것이며, 또한 도면에서 도 1의 도면에 개시된 부품과 동일한 부품에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하였다.

본 발명에 따른 전후진 변속기는 종래의 고정형 오리피스 대신 가변형 오리피스(20), 및 그 가변형 오리피스(20)에 어큐물레이터(19)에서 배출되는 압유를 공급하기 위한 클러치 유압라인(30)을 더 포함한다.

보다 상세히 설명하면, 유압펌프(2)로부터 송출되는 압유를 공급하는 입력유압라인(3)과 그 입력유압라인으로부터 압유를 공급받아 실제로 각각의 클러치(12,13)에 공급하기 위한 중간유압라인(15)사이에는 가변형 오리피스(20)가 설치되어 있다. 이와 같은 가변형 오리피스(20)는 3개의 오리피스부, 즉, 제 1오리피스부(21), 제 2오리피스부(22) 및 제 3오리피스부(23)로 구성되며, 이들 각각의 오리피스부(21,22,23)는 상호 연통함은 물론 연동적으로 작동한다. 또한, 이들 각각의 오리피스부의 크기에 있어서, 제 2오리피스부(22)의 직경이 제 3오리피스부(23)의 직경보다 크게설정되는 것이 바람직한바, 이는 상세히 후술되는 바와 같이 그 가변현 오리피스에 인가되는 유압에 따라 선택적으로 선택되기 위함이다. 물론 그 오리피스(20)는 변속기가 전후진 상태가 아닌 중립상태에서 초기위치를 설정하기 위한 압축스프링(24)을 구비한다.

또한, 그 오리피스(20)의 일측 수압부에는 방향전환밸브(16)와 각각의 클러치(12,13)사이에 설치된 셔틀밸브(18)를 통해 유압을 공급받아 축적하는 어큐물레이터(19)에 연통연결되어 그로부터 압유를 공급받아 이 압유를 오리피스(20)에 공급하는 클러치 유압라인(30)이 연통연결되어 있다.

즉, 본원 발명에 따른 전후진 변속기는 유압펌프(2) 와 상기 방향전환밸브(16)사이의 유압입력라인(3)상에 선택적으로 전환되는 복수개의 오리피스부를 구비하는 가변형 오리피스(20)가 설치되며, 또한, 그 가변형 오리피스(20)의 일측수압부와 어큐물레이터(19)사이에는 이들을 상호 연결시키는 클러치 유압라인(30)이 설치되어 이루어지는 것이다.

이와 같이 구성된 전후진 변속기의 직동을 가변형 오리피스의 작동을 중심으로 설명하면, 먼저, 예컨대 지게차의 경우 그 지게차의 시동을 건, 초기상태, 즉, 중립상태에서는 압력스프링(24)에 의해 오리피스(20)가 작동되며, 이때에는 그 오리피스의 제 1오리피스(21)가 선택된다. 이와 같은 상태에서 운전자가 전후진 변속을 행함에 따라 각각의 클러치(12,13)의 압력이 상승되며 이에 따라 어큐물레이터(19)의 압력 또한 점진적으로 상승하게 된다. 이와 같이 어큐물레이터(19)내의 유압이 상승하여 설정치 이상으로 되면 그로부터 압유가 배출되어 클러치 유압라인(30)을 통해 가변형 오리피스(20)에 인가된다.

이와 같이 가변형 오리피스(20)에 어큐물레이터(19)로부터 클러치 유압라인(30)에 의해 압유가 인가되면, 그 오리피스는 제 1오리피스부(21)에서 제 2오리피스(22)를 지나 제 3오리피스(23)가 선택되며, 이에 따라 제 3오리피스부(23)를 통해 압유가 중간유압라인(15)으로 공급되며, 이 압유는 방향전환밸브(16)를 통해 각각의 클러치(12,13)에 작용되는 초기상태를 이루게 되는 것이다.

이와 같은 초기상태에서 계속적으로 변속이 행해짐에 따라 필연적으로 온도가 상승하게 되며 이와 같이 온도가 상승하게 되면 압유의 점성이 낮아지게 된다. 이와 같이 압유의 점성이 저하되면 중간 유압라인(15) 과 각각의 클러치 사이에 배설된 다양한 부품들(16,17a,17b,18,19)사이의 내부틈새를 통해 누출되는 압유가 증가하게 되며, 이에 따라 중간유압라인(15)의 압력이 저하되며 동시에 각각의 클러치(12,13) 및 어큐물레이터(19)의 유압 또한 저하된다.

이와 같이, 어큐물레이터(19)의 유압이 저하되면 클러치유압라인(30)을 통한 압유의 압력 또한 저하되어 가변형 오리피스(20)에 작용하는 유압이 저하됨에 따라 그 유압의 힘이 압력스프링(24)의 스프링력보다 낮아지게 된다. 이와 같이, 가변형 오리피스(20)에 인가되는 유압과 압력스프링(24)의 스프링력간의 균형이 유지되지 못하면 그 가변형 오리피스(20)는 제 3오리피스부(23)에서 제 2오리피스(22)로 전환되어 설정됨에 따라 제 3오리피스부(23)보다 직경이 큰 제 2오리피스부(22)를 통해 압유가 통과되어 중간유압라인(15)을 통해 상술된 바와 같이 클러치(12,13)에 압유가 공급되는 것이다.

보다 상세히 설명하면, 제 2오리피스부(22)가 개방됨으로써 유압입력라인(3)을 통해 공급되는 압유는 메인 릴리프 밸브(4)로 향하는 것보다 많이 가변형 오리피스(20)를 통과함에 따라 중간유압라인(15) 및 각각의 클러치(12,13)로 공급되는 압유가 증가되는 것이다. 이에 따라 전술된 바와 같이 각각의 부품의 내부틈새를 통한 뉴유량을 보상함은 물론 그 누유량보다 많게 공급됨으로 인해 중간유압라인(15) 및 클러치(12,13)에 적용되는 압력이 상승하게 되는 것이다.

이와 같이 중간유압라인 및 클러치의 압력이 정상상태를 회복하게 되면 상술된 바와 같이 다시 어큐물레이터의 유압이 증가하게 된다. 이후 어큐물레이터(19)의 압력이 계속적으로 증가하게 되어 설정치 이상으로 되면, 그 증가된 압유가 클러치유압라인(30)을 통해 다시 가변형 오리피스(20)에 인가되며 이에 따라 그 가변형 오리피스(20)는 다시 제 2오리피스부(22)로부터 제 3오리피스부(23)로 전환되어 선택됨으로써 전술된 바와 같은 작동상태를 유지하게 되는 것이다.

결과적으로, 가변형 오리피스(20)는 클러치(12,13) 및 어큐물레이터(19)의 압력변동에 따라 제 3오리피스부(23)와 제 2오리피스부(22)가 상호 연동적으로 전환되어 선택됨으로써, 도 4에 그래프로 도시된 바와 같이 각각의 클러치(12,13) 및 중간유압라인(15)에 작용 또는 인가되는 유압을 소정의 범위내에서 지속적으로 전환시키며 유지시킬 수 있는 것이다. 즉, 도 2의 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 변속기의 온도가 저온상태에서는 높은 클러치 압력(A)을 유지하며, 변속기의 온도가 상승함에 따라 오리피스가 작동되어 클러치으 압력(B)이 일정범위내에서 변환됨으로써 변속기의 온도가 고온으로 상승되더라도 클러치 압력(C)은 종래의 고온상태에서의 클러치 압력(D)보다 높게 설정되는 것이다.

상술된 바와 같이 본 발명의 전후진 변속기에 의하면, 가변형 오리피스에 의해 클러치에 적용되는 유압이 항상 소정치 이상으로 유지됨으로서 차량이 어떠한 구동조건에 처하더라도 토오크의 부족으로 인한 구동불능상태를 완전히 방지할 수 있는 효과가 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 전후진 변속기의 구성 및 작동상태를 보여주는 유압회로도.

도 2는 종래의 전후진 변속기에서의 클러치에 작용되는 압력의 변화를 보여주는 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 전후진 변속기의 구성 및 작동상태를 보여주는 유압회로도.

도 4는 본 발명에 따른 전후진 변속기에서의 클러치에 작용되는 압력의 변화를 보여주는 그래프.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

3: 유압입력라인 4: 메인릴리프밸브

12; 전진클러치 13: 후진클러치

15: 중간유압라인 16: 방향전환밸브

17a: 전진 솔레노이드밸브 17b: 후진 솔레노이드밸브

18: 셔틀밸브 19: 어큐물레이터

20: 가변형 오리피스 21: 제 1오리피스부

22: 제 2오리피스부 23: 제 3오리피스부

24: 압력스프링 30: 클러치 유압라인

Claims (3)

1. 유압펌프(2)에 의해 송출되는 압유를 공급하기 위한 유압입력라인(3)과, 상기 유압입력라인(3)으로부터 유압을 공급받아 작동되는 토오크 컨버터(5)와, 상기 유압입력라인(3)으로부터 압유를 공급받아 전진 클러치(12) 및 후진 클러치(13)로 압유를 공급하기 위한 방향전환밸브(16)와, 상기 각각의 클러치(12,13)로 공급되는 압유라인과 합류되도록 설치된 셔틀밸브(18)를 통해 압유가 축적되는 어큐물레이터(19)를 구비하는 전후진 변속기에 있어서,

   상기 유압펌프(2) 와 상기 방향전환밸브(16)사이의 유압입력라인(3)상에 설치되며, 선택적으로 전환되는 복수개의 오리피스부를 구비하는 가변형 오리피스(20)와,

   상기 가변형 오리피스(20)의 일측수압부는 상기 어큐물레이터(19)와 클러치 유압라인(30)으로 연결 구성된 것을 특징으로 하는 전후진 변속기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 오리피스(20)는 변속기의 초기 중립상태에서는 압력스프링(24)에 의해 전환되어 설정되는 제 1오리피스부(21)와, 상기 어큐물레이터(19)로부터 압유가 인가됨에 따라 상기 제 1오리피스부(21)로부터 전환되어 설정되는 제 2오리피스부(22)와, 계속적인 압유의 인가에 따라 제 2오리피스부(22)로부터 전환되어 설정되는 제 3오리피스부(23)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전후진 변속기.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 어큐물레이터(19)로부터 가변형 오리피스(20)로 공급되는 압유가 저하됨에 따라 제 3오리피스부(23)로부터 제 2오리피스(22)로 전환되며, 상기 제 3오리피스부(23)의 직경이 제 2오리피스부(22)의 직경 보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 전후진 변속기.