KR100685322B1 - 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진에서 출력된 회전동력이 입력되는 베벨기어부와 변속된 회전동력을 출력하여 휠축으로 전달시키는 차동기어부 사이에 설치되어, 유압으로 작동되는 클러치와 기어조합에 의해 전진3단과 후진2단의 다단변속을 수행하며, 이를 위해 베벨기어부를 통해 엔진의 출력이 입력되고 선택적으로 전진 혹은 후진으로 동력을 전달시키는 입력부와, 유성기어장치에 의해 전진3단 또는 후진2단의 다단변속을 수행하는 변속부와, 변속된 동력을 차동기어부를 통해 휠구동부로 출력하는 출력부로 구성되어 있으며, 입력구동축과 변속구동축을 분리 구성함으로써 구조적 안정성을 높이고 아울러 기어의 외치차 조합에 의해 감속비가 보다 용이하게 결정되는 효과를 제공할 수 있다.

트랜스미션, 중장비, 원웨이클러치

Description

중장비용 3축 구동 다단트랜스미션{Triple-Axle-Drive Variable Transmission For Heavy Machinery}

도 1은 종래의 다단트랜스미션의 대표단면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션의 사시도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션의 우측면도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션의 단면도.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션의 입력부와 변속부 및 출력부의 확대단면도.

도 8 내지 도9a 및 도9b는 원웨이클러치부의 확대단면도와 전진 및 중립시와 후진시 원웨이클러치부의 작동상태를 도시한 도8의 E-E' 단면도.

도 10 내지 도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전진1·2·3단과 후진1·2단의 동력전달경로를 화살표로 도시한 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 입력부 10 : 클러치부

10a : 전진클러치부 10b : 후진클러치부

10c : 입력축고정클러치부 110 : 입력구동축

111 : 전진구동기어 112 : 후진구동기어

113 : 후진피동기어 120 : 유압공급축

200 : 변속부 20a : 제1유성기어장치

20b : 제2유성기어장치 20c : 제1캐리어축고정클러치부

20d : 변속구동축고정클러치부 210 : 변속구동축

300 : 출력부 30a : 차동기어부

30c : 전진1단클러치부 31a : 좌측차동기어케이스

31b : 우측차동기어케이스 32 : 전진1단구동기어

33 : 출력피동기어 34 : 휠축

40 : 원웨이클러치부 44 : 일방향베어링외륜

46 : 일방향베어링

본 발명은 중장비용 트랜스미션에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진에서 출력된 회전동력이 입력되는 베벨기어부와 변속된 회전동력을 출력하여 휠축으로 전달시키는 차동기어부 사이에 설치되어, 유압으로 작동되는 클러치와 기어조합에 의해 전진3단과 후진2단의 다단변속을 수행하는 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션에 관한 것이다.

일반적으로 포크레인이나 지게차 등과 같은 중장비는 고속주행 목적의 차량이 아니므로, 전진과 후진에 있어 2 내지 3단의 변속만으로 작업수행이 가능하다.

이러한 전진3단과 후진2단의 변속시스템과 관련된 종래기술로서 대한민국 특허공개2000-15284호에서는 엔진출력축과 결합되어 동력을 출력하는 토크컨버터에 직접 연결되며, 다수의 클러치와 기어조합을 통해 변속을 수행한 후 베벨기어부를 거쳐 휠축으로 동력을 전달하도록 구성된 즉, 엔진-트랜스미션-베벨기어부-차동기어부-휠축 순으로 동력이 전달되는 중장비용 트렌스미션이 제시되어 있다.

그러나 상기한 종래의 트랜스미션은 전술한 바와 같이 토크컨버터에 감속장치없이 직접 연결되어 있으므로, 엔진출력을 변속하는 과정에서 트랜스미션 내부에 변속충격량이 과다하게 발생되며, 특히 전진과 후진의 상호 변속을 위해서는 베벨기어부에서의 베벨기어 회전방향이 서로 반대가 되어야 하므로, 이로 인해 전·후진 변속시점에 베벨기어부에서 충격량이 크게 발생되어 소음발생량이 커지고 승차감이 저하되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명인은 대한민국특허출원10-2004-2909호를 통해 전술한 트랜스미 션을 베벨기어부와 차동기어부 사이에 위치시켜 엔진-베벨기어부-트랜스미션-차동기어부-휠축으로 동력이 전달되도록 변속시스템을 구성하여, 베벨기어부를 통해 엔진의 출력을 1차 감속시켜 트랜스미션으로 입력하고, 전·후진 변속은 트랜스미션 내부의 전진 및 후진클러치부로 이루어진 클러치부에 각각 선택적으로 유압이 공급됨으로써 전진방향과 후진방향의 동력전달이 단속되도록 구성하여, 전·후진변속시 베벨기어부의 회전방향을 변화시키지 않고 일정하게 유지한 채 변속이 이루어지도록 함으로써 전·후진변속에 따른 변속충격량을 현저히 감소시킬 수 있는 트랜스미션구조를 제시하였다.

이와 같은 동력전달계통을 갖는 트랜스미션구조는 베벨기어부와 차동기어부 및 트랜스미션 구조가 일체로 통합형성됨에 따라 별도의 트랜스미션 공간이 불필요하여 구조설계에 있어 공간자유도를 높이고, 동력전달계통을 단순화시킬 수 있어 차량중량 및 부품수를 현격히 감소시키는 효과를 가져왔다.

나아가 본 발명인은 중장비용 차량이 오르막경사로에서 정지작업 후 전진을 위한 변속시점에 하향으로 밀리는 현상을 방지하여 안정적인 작업을 꾀할 수 있도록 하기 위해 대한민국특허출원10-2005-15918호를 통해 상기 대한민국특허출원10-2004-2909호에 제시된 상기 트랜스미션구조에서 상기 전진클러치부와 후진클러치부 사이에 전진보조클러치부를 추가로 형성하여, 차량의 정지 및 전진시 상기 전진보조클러치부에 선택적으로 유압을 공급시켜 전진방향의 보조동력을 휠축에 추가로 전달함으로써 하향밀림현상을 방지하고, 아울러 바람직하게는 상기 전진보조클러치부에 일방향베어링을 추가로 삽입하여 휠축으로 전진방향의 회전력만 전달되도록 하여 차량이 뒤로 밀리는 현상을 근본적으로 방지할 수 있도록 개량된 오르막경사로 밀림방지용 단순구조 트랜스미션을 제시하였다.

더 나아가 본 발명인은 대한민국특허출원10-2005-26259호를 통해 상기 대한민국특허출원10-2005-15918호에 제시된 엔진-베벨기어부-트랜스미션-차동기어부-휠축의 트랜스미션구조에서, 상기 트랜스미션과 차동기어부를 연결하는 동력축에 유성기어장치부를 추가장착하여 전진3단과 후진2단의 변속출력이 가능하도록 구성함으로써 작동성이 향상된 다단트랜스미션구조를 제시한 바 있으며, 이를 종래기술(이하 '종래 다단트랜스미션')로 하여 부가 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명인에 의해 기출원된 상기 종래 다단트랜스미션의 전체적인 구성을 나타낸 단면도이다.

도시된 바와 같이 종래 다단트랜스미션은 베벨링기어(1)와 일체로 결합되어 동력을 전달받는 제1클러치조립체(2a) 및 이와 결합되어 일체로 회전하는 제2클러치조립체(2b)로 이루어진 변속클러치부(2)와 변속클러치부(2)에서 동력을 전달받아 유성기어조합에 의해 동력을 변속전달하는 제1유성기어장치(4a), 제2유성기어장치(4b) 및 후진유성기어장치(4c)로 이루어진 유성기어장치부(4)를 포함하여 이루어진다.

또한 상기 종래 다단트랜스미션은 변속에 따라 선기어(5a,6a,7a), 제2캐리어축(6d), 제2링기어(6c)와 후진캐리어축(7d)을 각각 고정하는 선기어고정클러치부(3a), 제2캐리어고정클러치부(3b), 제2링기어고정클러치부(3c) 및 후진링기어고정클러치부(3d)로 이루어진 고정클러치부(3)와 일측이 제1클러치조립체(2a) 내부로 연장형성되고 타측면이 제1유성기어장치(4a)의 제1링기어(5c)와 결합된 메인구동기어(8a)와 일측이 제2클러치조립체(2b) 내부로 연장형성되고 타측이 제1유성기어장치(4a)의 제1유성기어(5b) 회전축과 일체로 결합된 제1캐리어축(5c)을 더 포함하여 이루어진다.

한편 도시되지 않았지만 후방에 위치한 차동기어부(8)와 상기 차동기어부(8)에 연결된 휠구동부(9)가 상기 종래 다단트랜스미션구조에 순차적으로 연결되어 있다.

그러나 전술한 구성을 갖는 종래 다단트랜스미션은 하나의 메인구동축(8b)에 다수의 선기어(5a,6a,7a)가 형성됨에 따라 이와 맞물리는 다수의 유성기어장치(4a,4b,4c)에 의해 변속이 이루어기 위해서는 메인구동축(8b)이 장축으로 제작되어야 하고, 특히 다단변속에 따른 동력의 입력과 출력이 하나의 메인구동축(8b)을 거쳐 모두 이루어지므로 제작공차에 따른 구조적 강도와 불안정성 및 작동에 따른 비틀림 현상 등이 문제시되고, 이를 극복하기 위해 보다 정밀한 가공이 요구되므로 제조비용이 추가 상승되는 문제점이 상존하였다.

그리고 상기 유성기어장치에 의한 전진다단변속 및 후진변속이 제1캐리어축과 제2캐리어축을 입력축으로, 제1링기어를 출력축으로 구성하여 이뤄짐에 따라 내치차조합에 의한 감속비 결정이 용이하지 못한 문제점이 있었다.

또한 상기 종래 다단트랜스미션은 상기한 구조 및 작동상의 불안정성으로 인해 전·후진 변속과 다단변속을 수행함과 아울러 오르막경사로에서 차량의 밀림을 방지할 수 있는 트랜스미션구조로의 설계 및 기능적 확장성에도 한계가 있었다.

따라서 베벨기어부와 차동기어부 사이에 트렌스미션을 구성하여 개량된 종래의 다단트랜스미션구조의 장점을 살리되, 구조적 강도 및 작동의 안정성을 꾀할 수 있고 감속비 결정이 용이하며 동시에 오르막 경사로에서 차량의 밀림현상을 방지할 수 있는 새로운 다단트랜스미션구조가 요망된다.

상기한 문제점을 극복하기 위해, 종래 다단트랜스미션구조에서의 메인구동축을 베벨기어부에서 입력되어 전진방향과 후진방향으로 단속되는 동력을 매개하는 입력구동축과 유성기어장치에 의해 다단으로 변속되는 동력의 전달을 매개하는 변속구동축으로 분리 구성함으로써 구조적 강도와 작동의 안정성을 높인 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 입력구동축과 변속구동축에 형성된 기어의 외치차 조합에 의해 감속비가 보다 용이하게 결정되는 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

그리고 오르막 경사로에서 차량의 전진변속이나 중립시 하향으로 밀리는 현상을 방지할 수 있는 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 중장비용 3축 구동 다단트랜 스미션은, 엔진의 출력축에 연결된 토크컨버터로부터 동력을 전달받는 베벨기어부와 휠축과 연결되어 변속된 동력을 출력하는 차동기어부 사이에 위치한 트랜스미션에 있어서, 상기 베벨기어부로부터 동력을 입력받아 전진이나 후진에 따른 동력전달을 단속하기 위해 전진클러치부(10a)와 후진클러치부(10b)로 이루어진 클러치부(10)와, 상기 전진클러치부(10a)에 연결되어 전진방향의 동력전달을 매개하는 입력구동축(110)과, 상기 입력구동축(110)의 일측에 형성되어 전진방향의 동력을 전달하는 전진구동기어(111)와, 상기 입력구동축(110)의 회전을 구속하는 입력구동축고정장치(10c)와, 상기 후진클러치부(10b)에 연결되어 후진방향의 동력을 전달하는 후진구동기어(112)로 구성된 입력부(100); 및 상기 입력부(100)로부터 입력된 동력의 변속을 매개하는 변속구동축(210)과, 상기 변속구동축(210)의 일측에 결합되며 상기 전진구동기어(111)로부터 동력을 전달받기 위해 제1 및 제2링기어(24a, 24b), 제1 및 제2유성기어(22a, 22b), 제1 및 제2캐리어축(23a, 23b) 그리고 제1 및 제2선기어(21a, 21b)로 각각 구성된 제1유성기어장치(20a) 및 제2유성기어장치(20b)를 포함하는 유성기어장치부(20)와, 상기 변속구동축의 타측에 형성되며 상기 후진구동기어(112)에 맞물리어 입력받은 동력을 상기 변속구동축(210)으로 전달하는 후진피동기어(113)와, 상기 변속구동축(210)과 상기 제1유성기어장치(20a)의 제1캐리어축(23a)의 회전을 구속하는 변속구동축고정장치(20d)와 제1캐리어축고정장치(20c)를 포함하여 이루어진 변속부(200);를 포함하여 이루어지며, 상기 유성기어장치부(20)를 통해 변속된 동력을 차동기어부(30a)를 거쳐 휠축(34)으로 출력하는 것을 특징으로 하는 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션을 제공한다.

또한 상기 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션은 상기 제1유성기어장치(20a)의 제1링기어(24a)로부터 전진1단의 변속동력을 입력받는 전진1단구동기어(32)와 상기 제2유성기어장치(20b)의 제2링기어(24b)로부터 변속동력을 입력받는 출력피동기어(33)와 상기 전진1단구동기어(32)와 출력피동기어(33)로부터 변속된 동력을 전달받아 휠축(34)으로 출력하는 차동기어부(30a)와 상기 전진1단구동기어(32)를 통해 전달된 전진1단의 변속동력을 차동기어부(30a)에 선택적으로 전달하는 전진1단클러치부(30c)로 구성된 출력부(300)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션을 제공한다.

그리고 상기 전진클러치부(10a)와 후진클러치부(10b)는 각각 내부 일측에 실린더가 구비된 중공형 전진클러치드럼(11a) 및 후진클러치드럼(11b)과, 스프링으로 지지된 상태에서 상기 실린더(16a, 16b)에 설치되고 작동유가 공급되면 유압에 의해 길이방향으로 이동되는 전진피스톤(15a) 및 후진피스톤(15b)과, 상기 전진클러치드럼(11a) 및 후진클러치드럼(11b)의 내부 타측 내주면에 이격되게 하나 이상 결합된 마찰플레이트(12a, 12b)와, 상기 입력구동축(110)에 일체결합되며 상기 전진클러치드럼(11a) 내부로 연장형성된 전진커플링(14a) 및 상기 입력구동축(110)과는 독립적으로 회전되는 후진구동기어(112)와 일체로 형성되며 후진클러치드럼(11b) 내부로 연장형성된 후진커플링(14b)과, 상기 전진커플링 및 후진커플링(14a, 14b)의 외주면에 하나 이상 각각 이격되게 결합되며 상기 마찰플레이트(12a, 12b)와 양측면이 일정간격으로 이격되게 상호 교번되어 배치된 마찰디스크(13a, 13b)을 포함하여 이루어진다.

아울러 상기 입력부(100)는 입력구동축(110)의 일측에 위치하고 내부에는 상기 클러치부(10)에 유압을 공급하기 위한 유로(120a)가 형성된 유압공급축(120)을 더 포함하여 이루어지며, 상기 입력구동축고정장치(10c), 변속구동축고정장치(20d) 및 제1캐리어축고정장치(20c)는 하우징(1b)에 결합된 마찰플레이트(12c, 22d, 22c)와, 상기 입력구동축(110), 변속구동축(210) 및 제1캐리어축(23a)에 스플라인 결합된 입력구동축고정커플링(14c), 변속구동축고정커플링(24d) 및 제1캐리어축고정커플링(24c)과, 상기 입력구동축고정커플링(14c), 변속구동축고정커플링(24d) 및 제1캐리어축고정커플링(24c)의 외주면에 하나 이상 결합되며 상기 마찰플레이트(12c, 22d, 22c)와 상호 교번되게 형성된 마찰디스크(13c, 23d, 23c)와, 상기 하우징(1b) 내부 일측에 형성된 실린더(16c, 26d, 26c)에 길이방향으로 이동가능하도록 설치된 피스톤(15c, 25d, 25c)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

더불어 상기 전진1단클러치부(30c)는 내부 일측에 실린더(36c)가 형성된 전진1단클러치드럼(31c)과, 상기 실린더(36c)에 설치되어 유압공급에 의해 길이방향으로 이동되는 피스톤(35c)과, 상기 전진1단클러치드럼(31c)의 내주면에 하나 이상 이격되게 결합된 마찰플레이트(32c)와, 상기 전진1단클러치드럼(31c)의 내부로 연장형성된 전진1단커플링(34c)의 외주면에 결합되며 상기 마찰플레이트(32c)와 교번되게 설치된 마찰디스크(33c)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션을 제공한다.

또한 상기 차동기어부(30a)의 차동기어케이스는 상기 전진1단클러치부(30c)로 삽설되어 상기 전진1단커플링(34c)과 스플라인 결합되는 좌측차동기어케이스 (31a)와 출력피동기어(33)에 삽설되어 스플라인 결합되는 우측차동기어케이스(31b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션을 제공한다.

그리고 상기 출력부(300)는 상기 출력피동기어(33)의 치면을 제외한 일측 외주면에 삽설된 하나 이상의 일방향베어링(46)과, 상기 일방향베어링(46)의 외주면에 결합되어 상기 일방향베어링(46)을 수용하는 일방향베어링외륜(44)과, 상기 일방향베어링외륜(44)의 외주면에 하나 이상 상호 이격되게 결합된 마찰디스크(43)와, 상기 마찰디스크(43)와 교번되게 하나 이상 하우징(1b)에 결합된 마찰플레이트(42)와, 상기 하우징(1b)으로 이루어진 실린더에 구비되고 상기 마찰디스크(43)와 마찰플레이트(42)를 압착시키는 피스톤(45)으로 구성되는 원웨이클러치부(40)를 더 포함하여 이루어짐으로써, 차량의 전진이나 중립시 선택적으로 유압이 공급되어 상기 피스톤(45)에 의해 상기 마찰디스크(43)와 마찰플레이트(42)가 압착되면 상기 일방향베어링외륜(44)이 고정됨에 따라 상기 일방향베어링(46)에 의해 상기 출력피동기어(33)는 전진방향의 회전만 가능해지고 후진방향의 회전은 구속됨으로써 오르막 경사로에서 차량의 정지작업 후 전진을 위한 변속시나 중립시 뒤로 밀리는 현상을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미 와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.

도 2 내지 도 4의 사시도와 측면도 및 단면도에서 보는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중장비용 3축구동 트랜스미션(이하 "트랜스미션(Ⅰ)")은 베벨기어부를 통해 엔진의 출력이 입력되고 선택적으로 전진 혹은 후진으로 동력을 전달시키는 입력부(100)와, 유성기어장치(20a, 20b)에 의해 전진3단 또는 후진2단의 다단변속을 수행하는 변속부(200)와, 변속된 동력을 차동기어부(30a)를 통해 휠구동부(Ⅱ)로 출력하는 출력부(300)로 구성되어 있다.

이하 도 5 내지 도 7은 각각 입력부, 변속부 및 출력부에 해당되는 도4의 A, B, C블럭의 부분확대도로서 이를 통해 각 구성요소간 결합관계를 보다 상세히 설명하고자 하며, 먼저 도 5에 도시된 도 4의 A블럭에 해당되는 입력부(100)의 부분확대도를 참조하여 입력부를 설명하면 다음과 같다.

입력부(100)는 동력전달을 매개하는 입력구동축(110)과, 상기 입력구동축(110)의 일단에 인접하여 클러치부(10)에 유압을 공급할 수 있는 유로(120a)가 내부에 형성된 유압공급축(120)과, 엔진출력축(미도시)과 연결된 토크컨버터(미도시)로부터 동력을 전달받는 베벨피니언기어(미도시)에 맞물리어 엔진의 회전동력을 직 교방향으로 입력받고 상기 입력구동축(110)이 삽설되나 공간상으로 분리되는 베벨링기어(1a)로 구성되는 베벨기어부와, 상기 베벨링기어(1a)에 일체로 결합되어 같이 회전하며 상기 베벨링기어(1a)로 입력된 동력을 차량의 전진과 후진에 따라 유압에 의해 선택적으로 상기 입력구동축(110)에 전달하는 클러치부(10)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 클러치부(10)는 상기 베벨링기어(1a)의 일측에 결합되어 전진시 동력전달을 단속하는 전진클러치부(10a)와 상기 전진클러치부(10a)에 인접하여 설치되고 후진시 동력전달을 단속하는 후진클러치부(10b)로 이루어진다.

상기 전진클러치부(10a)와 후진클러치부(10b)는 각각 내부 일측에 실린더가 구비된 중공형 전진클러치드럼(11a) 및 후진클러치드럼(11b)과, 스프링(미도시)으로 지지된 상태에서 상기 실린더(16a, 16b)에 설치되고 작동유가 공급되면 유압에 의해 길이방향으로 이동되는 환형(環形) 전진피스톤(15a) 및 후진피스톤(15b)과, 상기 전진클러치드럼(11a) 및 후진클러치드럼(11b)의 내부 타측 내주면에 이격되게 하나 이상 결합된 환형(環形) 마찰플레이트(12a, 12b)와, 상기 입력구동축(110)에 일체결합되며 상기 전진클러치드럼(11a) 내부로 연장형성된 전진커플링(14a) 및 상기 입력구동축(110)과는 독립적으로 회전되는 후진구동기어(112)와 일체로 형성되며 후진클러치드럼(11b) 내부로 연장형성된 후진커플링(14b)과, 상기 전진커플링 및 후진커플링(14a, 14b)의 외주면에 하나 이상 결합되어 상기 마찰플레이트(12a, 12b)와 양측면이 일정간격으로 이격되게 상호 교번되어 배치된 환형(環形) 마찰디스크(13a, 13b)을 포함하여 구성된다.

한편 상기 상기 입력구동축(110)과 유압공급축에는 전진구동기어(111)와 후진구동기어(112)가 각각 구비되는데, 상기 전진구동기어(111)와 후진구동기어(112)는 그 외주면에 형성된 치차를 통해 전진클러치부(10a)나 후진클러치부(10b)로부터 입력구동축(110)으로 전달된 동력을 후술하게 되는 변속부(200)의 제1링기어(24a)와 후진피동기어(113)로 각각 전달하며, 전진구동기어(111)는 입력구동축(110)과 일체형성되나 후진구동기어(112)는 상기 유압공급축(120)이 삽설되어 베어링에 의해 지지되는 것이 바람직하며 상기 후진구동기어(112)와 후진커플링(14b)은 일체로 형성될 수 있다.

그리고 상기 입력구동축(110)에는 그 회전을 선택적으로 단속할 수 있는 입력구동축고정클러치부(10c)가 형성되되, 상기 입력구동축고정클러치부(10c)는 하우징(1b)에 결합된 환형(環形) 마찰플레이트(12c)와, 상기 입력구동축(110)에 스플라인 결합된 입력구동축고정커플링(14c)과, 상기 입력구동축고정커플링(14c)의 외주면에 하나 이상 결합되며 상기 마찰플레이트(12c)와 상호 교번되게 형성된 환형(環形) 마찰디스크(13c)과, 상기 하우징(1b) 내부 일측에 형성된 실린더(16c)에 길이방향으로 이동가능하도록 설치된 피스톤(15c)로 이루어진다.

도 6은 도 4의 B블럭에 해당되는 변속부(200)의 부분확대도로서 이를 참조하여 변속부(200)의 구성을 아래와 같이 상세히 기술한다.

변속부(200)는 변속된 동력의 전달을 매개하는 변속구동축(210)과, 상기 변속구동축(210)의 일측에 결합되며 상기 입력구동축(110)의 전진구동기어(111)에 맞 물리어 동력을 전달받는 제1유성기어장치(20a) 및 제2유성기어장치(20b)와, 상기 입력구동축(110)의 후진구동기어(112)와 맞물리어 동력을 전달받고, 하기 변속구동축고정클러치부(20d)의 변속구동축고정커플링(24d)이 삽설되어 스플라인 결합되는 후진피동기어(113)와, 상기 변속구동축(210)을 고정시키는 변속구동축고정클러치부(20d) 및 상기 제1유성기어장치(20a)의 제1캐리어축(23a)을 고정시키는 제1캐리어고정클러치부(20c)로 구성된다.

상기 제1유성기어장치(20a)는 외주면과 내주면에 각각 치차가 형성되어 상기한 입력구동축(110)의 전진구동기어(111)와 외접하여 맞물리는 제1링기어(24a)와, 상기 제1링기어(24a)의 내주면에 형성된 치차에 내접기어로 치합되는 하나 이상의 제1유성기어(22a)와, 상기 제1유성기어(22a)의 회전축과 일체로 형성되는 제1캐리어축(23a)과, 제1유성기어(22a)에 외접기어로 치합되며 변속구동축(210)에 일체형성된 제1선기어(21a)로 구성된다.

또한 상기 제2유성기어장치(20b)는 외주면과 내주면에 각각 치차가 형성된 제2링기어(24b)와, 상기 제2링기어(24b)의 내측에 내접기어로 맞물리는 제2유성기어(22b)와, 제2유성기어(22b)의 회전축과 일체로 형성되며 일단이 상기 제1유성기어장치(20a)의 제1링기어(24a)와 일체로 결합되는 제2캐리어축(23b)과, 제2유성기어(22b)에 외접기어로 치합되며 변속구동축(210)에 일체형성된 제2선기어(21b)로 이루어진다.

그리고 제1유성기어장치(20a)의 제1캐리어축(23a)을 고정시키기 위해 상기 제1유성기어장치(20a)에 인접한 일측에는 제1캐리어축고정클러치부(20c)가 설치되 되, 이는 외주면이 하우징(1b)에 고정결합되고 내부 중공에는 변속구동축(210)이 삽설되어 베어링에 의해 지지되며 내부 일측에 실린더(26c)가 구비된 중공형 제1캐리어축고정클러치드럼(21c)과, 스프링(미도시)에 의해 지지된 상태에서 상기 실린더 내부에 설치되고 유압에 의해 길이방향으로 이동되는 피스톤(25c)과, 상기 제1캐리어축고정클러치드럼(21c)의 내주면에 이격되게 하나 이상 결합된 환형(環形) 마찰플레이트와, 상기 제1캐리어축고정클러치드럼(21c)의 내부에 구비되며 변속구동축(210)이 삽설되어 스플라인 결합되고 일단이 상기 제1캐리어와 일체결합되며 타단의 외주면에 상기 마찰플레이트(22c)와 일정간격으로 이격되게 교번되어 하나 이상 결합된 마찰디스크(23c)을 구비한 제1캐리어축고정커플링(24c)으로 이루어진다.

아울러 변속구동축(210)의 일측에는 상기 변속구동축(210)을 고정시킴으로써 변속구동축(210)에 일체형성된 제1선기어(21a) 및 제2선기어(21b)의 회전을 구속하는 변속구동축고정클러치부(20d)가 형성되되, 상기 변속구동축고정클러치부(20d)는 하우징(1b)으로 이루어지며 내부 일측에 실린더(26d)가 형성된 변속구동축고정클러치드럼(21d)과, 상기 실린더(26d) 내부에 설치되며 유압의 공급에 의해 길이방향으로 이동되는 피스톤(25d)과, 변속구동축고정클러치드럼(21d)의 내주면에 이격되게 하나 이상 결합된 환형(環形) 마찰플레이트(22d)와, 일단이 상기 변속구동축고정클러치드럼(21d)의 내부로 연장형성되어 그 외주면에 상기 마찰플레이트(22d)와 일정간격으로 이격되게 교번되어 하나 이상 결합된 마찰디스크(23d)를 구비하고 변속구동축(210)이 스플라인으로 삽설되어 이와 일체 구동되는 변속구동축고정커플링 (24d)으로 이루어진다.

한편 상기 변속구동축고정커플링(24d)과 후진피동기어(113)는 일체로 제작될 수 있다.

도 7은 도 4의 C블럭에 해당되는 출력부(300)의 부분확대도이다.

출력부(300)는 변속부(200)에서 변속된 동력을 차동기어부(30a)를 통해 휠구동부(Ⅱ)로 출력하기 위한 장치로서, 차동기어부(30a), 전진1단구동기어(32), 전진1단클러치부(30c) 및 출력피동기어(33)로 이루어진다.

상기 차동기어부(30a)는 좌측차동기어케이스(31a)와 우측차동기어케이스(31b)가 결합되어 형성된 차동기어케이스(31)와, 상기 차동기어케이스(31)에 결합된 피니언샤프트(32a)를 회전축으로 하는 차동피니언기어(33a)와 상기 차동피니언기어(33a)에 치합되어 최종적으로 휠구동부(Ⅱ)의 휠축(34)에 연결되는 차동사이드기어(34a)로 이루어진다.

그리고 상기 전진1단클러치부(30c)는 내부 일측에 실린더(36c)가 형성된 전진1단클러치드럼(31c)과, 상기 실린더(36c)에 설치되어 유압공급에 의해 길이방향으로 이동되는 피스톤(35c)과, 상기 전진1단클러치드럼(31c)의 내주면에 하나 이상 이격되게 결합된 환형(環形) 마찰플레이트(32c)와, 상기 전진1단클러치드럼(31c)의 내부로 연장형성된 전진1단커플링(34c)의 외주면에 결합되며 상기 마찰플레이트(32c)와 교번되게 설치된 마찰디스크(33c)로 이루어진다.

한편 상기 전진1단커플링(34c)은 전진1단구동기어(32)가 삽설되어 스플라인 으로 결합되거나 일체형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 전진1단구동기어(32)는 전진1단으로 변속된 동력을 상기 좌측차동기어케이스(31a)를 통해 차동기어부(30a)로 전달하기 위하여 변속부(200)의 제1링기어(24a)와 차동기어부(30a) 사이에 설치되며, 그 일단의 외주면은 치면이 형성되어 제1링기어(24a)와 외접기어로 맞물리고, 그 타단은 상기 전진1단커플링(34c)과 스플라인 결합되는 한편, 상기 전진1단커플링(34c)과 전진1단구동기어(32)는 일체로 형성될 수 있다.

아울러 상기 출력피동기어(33)는 전진2·3단 및 후진1·2단의 전·후진다단으로 변속된 동력을 상기 우측차동기어케이스(31b)를 통해 차동기어부(30a)로 전달하며, 이를 위해 외주면에 치차가 형성되어 변속부(200)의 제2링기어(24b)와 외접기어로 맞물리고, 중공형으로 제작되어 우측차동기어케이스(31b)가 삽설되어 스플라인이나 볼트로 체결되어 결합됨에 따라 우측차동기어케이스(31b)와 일체회동한다. 한편 상기 출력피동기어(33)는 도시된바와 같이 우측차동기어케이스(31b)와 볼트로 체결되어 외주면에 치차가 형성된 형상으로써, 우측차동기어케이스(31b)의 외주면에 치면을 형성하여 그 자체로서 상기 출력피동기어(33)를 대체하도록 구성되는 것도 가능하다.

도 8은 출력부에 장착되고 도 4의 D블럭에 해당되는 원웨이클러치부의 부분확대도이며, 도 9a와 도 9b는 도 8의 E-E'단면도로서 도9a는 전진 및 중립시를, 도 9b는 후진시 작동상태를 도시한 단면도이다.

먼저 도 8을 통해 원웨이클러치부(40)의 구성을 살펴보면, 출력피동기어(33)의 치면을 제외한 일측 외주면에 삽설된 하나 이상의 일방향베어링(46)과, 상기 일방향베어링(46)의 외주면에 결합되어 상기 일방향베어링(46)을 수용하는 일방향베어링외륜(44)과, 상기 일방향베어링외륜(44)의 외주면에 하나 이상 상호 이격되게 결합된 마찰디스크(43)와, 상기 마찰디스크(43)와 교번되게 하나 이상 하우징(1b)에 결합된 마찰플레이트(42)와, 상기 하우징(1b)으로 이루어진 실린더에 구비되고 상기 마찰디스크(43)와 마찰플레이트(42)를 압착시키는 피스톤(45)으로 이루어진다.

이와 같은 구성을 갖는 원웨이클러치부(40)가 차량의 전진이나 중립시 작동되는 상태를 도 9a를 참조하여 설명하면, 선택적으로 공급된 유압은 상기 피스톤(45)에 의해 일방향베어링외륜(44)에 결합된 상기 마찰디스크(43)와 고정된 하우징에 결합된 마찰플레이트(42)를 압착시키면서 하우징에 의해 일방향베어링외륜(44)을 고정시킴에 따라 일방향의 회전만 제한적으로 허용하는 상기 일방향베어링(46)에 의해 상기 출력피동기어(33)는 전진방향(즉, 시계방향)의 회전만 가능해지고 후진방향의 회전은 구속된다.

또한 상기 출력피동기어(33)는 차동기어부(30a)를 통해 휠축(34)과 연결되므로 차량은 전진방향으로만 이동가능하게 된다. 이와 같은 구성으로 인해 상기 원웨이클러치부(40)는 특히 오르막 경사로에서 차량이 정지하여 작업을 수행한 후 전진구동을 위한 변속시 전진클러치부(10a)에 유압이 충분히 공급되는 동안 중력의 작용을 받아 차량이 일시적으로 뒤로 밀리는 현상을 방지할 수 있게 된다. 아울러 오 르막경사로에서 중립시에도 상기 원웨이클러치부(40)에 유압이 공급되어 운전자의 의도하지 않은 차량밀림을 예방할 수 있다.

다음으로 도 9b를 참조하여 차량의 후진시 원웨이클러치부(40)의 작동상태를 살펴보면, 후진시에는 원웨이클러치부(40)에 공급되던 유압이 해제되어 하우징(1b)에 의한 일방향베어링외륜(44)의 회전구속이 제거됨에 따라, 출력피동기어(33)와 일방향베어링(46) 및 일방향베어링외륜(44)은 하우징(1b)에 대해 상대적으로 반시계방향의 자유로운 회전이 가능하게 된다.

한편 상기 일방향베어링(46)은 회전속도나 토크가 한쪽 회전방향으로만 전달되는 곳에 사용되는 기계요소로서 미끄럼베어링이나 구름베어링 또는 이의 다양한 균등대체물이 모두 적용가능하나 본 발명의 바람직한 실시예에서는 스프라그(sprag)베어링이 사용되었다.

이하에서는 상술한 입력부(100)와 변속부(200) 및 출력부(300)의 각 구성요소간 동작관계를 전진과 후진의 변속단수에 따라 설명하고자 한다.

도 10은 전진1단 변속에 따른 동력의 전달경로를 화살표로 도시한 단면도이다.

동력의 전달경로를 따라 순차적으로 설명하면, 엔진에서 베벨피니언기어(미도시)를 통해 트랜스미션(Ⅰ)의 베벨링기어(1a)로 전달되는 반시계방향의 회전동력은 우선 입력부(100)의 베벨링기어(1a)로 입력되어 베벨링기어(1a)를 시계방향으로 회전시킨다.

한편 클러치부(10)는 베벨링기어(1a)와 볼트(미도시)로 체결되어 일체로 회동하므로 전진클러치드럼(11a)과 후진클러치드럼(11b)이 베벨링기어(1a)와 함께 시계방향으로 회전된다. 이때 클러치드럼(11a, 11b)과 입력구동축(110)은 윤활유로 채워져 있는 공간에 의해 이격되어 있으므로 클러치부(10)로 유압이 공급되지 않는다면 엔진의 회전동력은 베벨링기어(1a)를 거쳐 상기 클러치드럼(11a, 11b)까지만 전달되고 상기 클러치드럼(11a, 11b)과 베벨링기어(1a)는 공회전하게 된다.

이후 전진클러치부(10a)에 공급된 유압은 피스톤(15a)을 좌측으로 이동시키고, 상기 피스톤(15a)에 의해 전진클러치드럼(11a)의 내주면에 결합된 마찰플레이트(12a)와 입력구동축(110)과 스플라인으로 결합된 전진커플링(14a)의 외주면에 상기 마찰플레이트(12a)와 일정간격으로 교번되게 결합된 마찰디스크(13a)을 상호 압착시킴에 따라, 전진클러치드럼(11a)으로 입력된 동력을 상기 마찰플레이트(12a)와 마찰디스크(13a)을 거쳐 전진커플링(14a)으로 전달하게 되고 이로 인해 입력구동축(110)을 시계방향으로 회전시키게 된다.

그런 다음 입력구동축(110)으로 입력된 시계방향의 회전동력은 상기 입력구동축(110)에 일체형성된 전진구동기어(111)를 시계방향으로 회전시키고 또한 상기 전진구동기어(111)에 외접기어로 치합되는 변속부(200)의 제1링기어(24a)를 반시계방향으로 회전시킴에 따라 입력부(100)에서 변속부(200)로 출력된다.

이와 같이 변속부(200)의 제1링기어(24a)로 전달된 반시계방향의 회전동력은 제1링기어(24a)와 외접기어로 맞물리는 출력부(300)의 전진1단구동기어(32)에 직접 전달되어 상기 전진1단구동기어(32)를 시계방향으로 회전시킨다.

즉, 엔진의 회전동력은 베벨피니언기어(미도시)와 베벨링기어(1a)의 기어비에 의해 1차 감속되어 토크가 증가되고, 이어 전진클러치부(10a)를 통해 입력부(100)로 입력되면 각각 외접기어로 맞물리면서 회전하는 입력구동축(110)의 전진구동기어(111)와 변속부(200)의 제1링기어(24a) 그리고 출력부(300)의 전진1단구동기어(32)의 기어비에 의해 전진1단으로 변속된다.

다음에 상기 전진구동기어(111)의 일단에 형성된 전진1단클러치부(30c)에 피스톤(35c)을 이동시키기 위한 유압이 공급되면, 상기 전진1단클러치부(30c)의 내부로 연장형성된 전진1단구동기어(32) 일측 외주면에 결합된 마찰디스크(33c)과 전진1단클러치드럼(31c)의 내주면에 결합된 마찰플레이트(32c)가 압착되어 상기 전진1단클러치드럼(31c)으로 동력이 전달된다.

이처럼 전진1단으로 변속되어 전진1단클러치드럼(31c)으로 전달된 시계방향의 회전동력은 하우징에 베어링으로 지지되어 있는 상기 전진1단클러치드럼(31c)과 스플라인결합된 좌측차동기어케이스(31a)를 시계방향으로 회전시키게 되고, 상기 차동기어케이스와 같은 방향으로 함께 회전되는 피니언샤프트(32a) 및 차동피니언기어(33a)와 상기 차동피니언기어(33a)에 맞물리는 차동사이드기어(34a)를 시계방향으로 회전시켜 최종적으로 휠축(34)으로 전달됨에 따라 차량을 전진1단으로 진행시키게 된다.

도 11은 전진2단 변속에 따른 동력의 전달경로를 화살표로 도시한 단면도이 다.

입력부(100)의 입력구동축(110)으로 전달된 시계방향의 회전동력이 변속부(200)의 제1링기어(24a)로 입력되어 상기 제1링기어(24a)를 반시계방향으로 회전시키기까지의 동력전달경로는 전술한 전진1단의 경우와 동일하다.

다만 전진2단 변속은 유성기어장치(20a, 20b)를 통해 이루어지고 특히 제1 및 제2유성기어장치(20a, 20b)의 제1 및 제2선기어(21a, 21b)가 고정되어야 하므로 이는 상기 제1 및 제2선기어(21a, 21b)가 일체형성된 변속구동축(210)을 고정시킴으로써 구현되는데, 이와 같은 변속구동축고정조건은 변속구동축(210)의 일측에 설치된 변속구동축고정클러치부(20d)에 유압이 공급되어 변속구동축(210)에 스플라인 결합된 후진피동기어(113)를 고정시킴으로써 만족되고, 이에 따라 상기 변속구동축(210)에 일체형성된 제1선기어(21a)와 제2선기어(21b) 역시 고정된다.

이렇게 변속구동축(210)이 고정되어 제1선기어(21a)와 제2선기어(21b)가 고정된 상태에서 제1링기어(24a)로 입력된 반시계방향의 회전동력은 상기 제1링기어(24a)가 제2캐리어축(23b)과도 결합되어 일체로 회전하므로 제2캐리어축(23b)을 반시계방향을 회전시키고, 이에 따라 제2유성기어(22b)를 반시계방향으로 회전시키며, 상기 제2유성기어(22b)는 제2링기어(24b)에 내접기어로 맞물려 있으므로 상기 제2링기어(24b)를 동일한 방향인 반시계방향으로 회전시킨다.

한편 제1링기어(24a)에 내접기어로 치합되는 제1유성기어(22a)는 상기 제1링기어(24a)의 회전에 따라 같이 회전되어 그 회전동력을 상기 제1유성기어(22a)의 회전축인 제1캐리어축(23a)에 전달시키고, 상기 제1캐리어축(23a)은 이와 결합된 제1캐리어축고정커플링(24c)에 동력을 전달시키나, 상기 제1캐리어축고정커플링(24c)의 내주면과 변속구동축(210) 사이에는 베어링이 삽입되어 있고, 상기 제1캐리어축고정커플링(24c)의 외주면에 결합된 마찰디스크은 제1캐리어축고정클러치드럼(21c) 내주면에 결합된 마찰플레이트와 일정간격으로 이격되게 교번되어 설치되므로 더 이상의 동력전달이 진행되지 않으므로 상기 제1캐리어축고정커플링(24c)만 공회전시키게 된다.

이어서 설명하면, 상기와 같이 제2링기어(24b)로 전달된 반시계방향의 회전동력은 상기 제2링기어(24b)에 외접기어로 치합되는 출력피동기어(33)를 시계방향으로 회전시키고 상기 출력피동기어(33)에 일체결합된 우측차동기어케이스(31b)를 시계방향으로 회전시킴에 따라 시계방향의 전진2단으로 변속되어 전술한 전진1단에서와 같이 차동기어부(30a)를 통해 휠축(34)으로 전달된다.

즉, 전진클러치부(10a)를 통해 입력부(100)의 입력구동축(110)로 입력된 엔진의 회전동력은 변속구동축(210)이 고정된 조건하에서 외접기어로 맞물리는 입력구동축(110)의 전진구동기어(111) 및 변속부(200)의 제1링기어(24a), 상기 제2링기어(24b)와 일체회동되는 제2캐리어축(23b)과 일체회동되는 제2유성기어(22b) 및 상기 제2유성기어(22b)에 맞물리는 제2링기어(24b) 그리고 상기 제2링기어(24b) 및 이와 외접기어로 치합되는 출력피동기어(33)의 기어비에 의해 순차적으로 변속되어 최종 전진2단의 동력으로 출력된다.

다음 도12는 전진3단 변속에 따른 동력의 전달경로를 화살표로 도시한 단면 도이다.

전진3단에서도 엔진의 회전동력이 전진1단과 전진2단에서와 같이 입력부(100)를 거쳐 반시계방향으로 제1링기어(24a)에 입력되는 전달방식은 동일하다.

다만 전진2단에서는 변속구동축(210)이 고정되는 조건에서 유성기어장치부(20a, 20b)의 변속이 이루어지나, 전진3단의 경우는 제1캐리어축(23a)이 고정된 상태에서 변속구동축(210)은 회전하는 제1캐리어축(23a)고정조건에서 변속이 수행된다.

다시 말하면, 제1캐리어축(23a)을 고정시키기 위해 제1캐리어축고정클러치부(20c)에 유압이 공급되면 피스톤이 이동되고, 상기 피스톤은 하우징(1b)에 고정설치된 제1캐리어축고정클러치드럼(21c)의 내주면에 결합된 마찰플레이트(22c)와 제1캐리어축(23a)과 일체결합된 제1캐리어고정커플링(24c)의 외주면에 결합된 마찰디스크(23c)를 압착시켜 제1캐리어고정커플링(24c)을 고정시킴에 따라 제1캐리어축(23a)고정조건이 만족된다.

이처럼 제1캐리어축(23a)이 고정된 상태에서 제1링기어(24a)로 입력된 반시계방향의 회전동력은 제1유성기어(22a)를 반시계방향으로 자전시키고, 상기 제1유성기어(22a)와 외접하여 맞물리는 제1선기어(21a)를 시계방향으로 회전시켜 변속구동축(210)을 시계방향으로 회전시킴에 따라 상기 변속구동축(210)에 일체형성된 제2선기어(21b)가 시계방향으로 회전되어 제2유성기어(22b)를 반시계방향으로 자전시킨다.

아울러 제1링기어(24a)는 제2캐리어축(23b)과 일체로 결합되어 함께 회전하 므로 제2캐리어축(23b)이 반시계방향으로 회전하면서 상기 제2캐리어축(23b)을 회전축으로 하는 제2유성기어(22b)를 반시계방향으로 공전시킴과 동시에 자전시킨다.

따라서 제2유성기어(22b)는 전술한 전진2단의 경우처럼 제2캐리어축(23b)의 회전만에 의한 자전속도가 제2링기어(24b)를 통해 출력되는 경우와는 달리, 상기와 같이 제2선기어(21b)의 회전에 의한 자전과 제2캐리어축(23b)의 공전에 의한 자전이 중첩됨에 따라 그 자전속도가 배가되어 이와 내접기어로 맞물리는 제2링기어(24b)를 통해 반시계방향의 회전동력을 출력한다.

즉, 전진클러치부(10a)를 통해 입력부(100)의 입력구동축(110)로 입력된 엔진의 회전동력은 외접기어로 맞물리는 입력구동축(110)의 전진구동기어(111) 및 변속부(200)의 제1링기어(24a), 제1캐리어축(23a)이 고정된 조건하에서 서로 맞물리는 제1유성기어장치(20a) 및 제2유성기어장치(20b) 그리고 상기 제2링기어(24b) 및 이와 외접기어로 치합되는 출력피동기어(33)의 기어비에 의해 순차적으로 변속되어 최종 전진3단의 동력으로 출력된다.

그리고 상기 제2링기어(24b)로부터 출력된 동력이 출력피동기어(33)와 차동기어부(30a)를 통해 휠축(34)으로 전달되는 경로는 전술한 전진2단에서의 경우와 동일하다.

다음 도13은 후진1단 변속에 따른 동력의 전달경로를 화살표로 도시한 단면도로서 이를 참조하여 후진1단의 변속과정을 설명하고자 한다.

먼저 후진시에는 전진클러치부(10a)에 유압이 공급되지 않고 후진클러치부 (10b)에만 유압이 공급되며, 후진클러치부(10b)로 공급된 유압은 후진클러치드럼(11b)의 내부 실린더에 설치된 피스톤()을 이동시켜 후진클러치드럼(11b)의 내주면에 결합된 마찰플레이트와 상기 후진클러치드럼(11b) 내부로 연장형성된 후진구동기어(112)의 일측 외주면에 상기 마찰플레이트와 일정간격으로 이격되게 교번설치된 마찰디스크을 압착시킴에 따라, 엔진에서 베벨피니언기어와 베벨링기어(1a)를 거쳐 입력된 동력을 후진클러치부(10b)를 거쳐 후진구동기어(112)로 전달시킨다.

또한 외주면에 치면이 형성된 후진구동기어(112)의 타측은 변속부(200)의 변속구동축(210)과 스플라인결합된 후진피동기어(113)와 외접기어로 맞물려 있어, 후진구동기어(112)로 전달된 시계방향의 회전동력은 후진피동기어(113)를 반시계방향으로 회전시키면서 상기 후진피동기어(113)에 스플라인 결합된 변속구동축고정커플링(24d)과 상기 변속구동축고정커플링(24d)에 스플라인 결합된 변속구동축(210)을 반시계방향으로 회전시킨다.

한편 후진1단은 제2캐리어축(23b)(또는 이와 일체결합된 제1링기어(24a))가 고정된 상태에서 변속이 이루어져야 하는데, 이와 같은 제2캐리어축고정조건은 상기 제2캐리어축(23b)과 외접기어로 맞물리는 입력구동축(110)의 전진구동기어(111)를 고정시킴으로써 만족될 수 있다.

이를 위해 상기 입력구동축(110)의 일측에 설치된 입력구동축고정클러치부(10c)에 공급된 유압은 하우징(1b)에 결합된 마찰플레이트(12c)와 입력구동축고정커플링(14c)에 결합된 마찰디스크(13c)를 피스톤(15c)의 이동으로 압착시켜 상기 입력구동축고정커플링(14c)을 고정시키고, 상기 입력구동축고정커플링(14c)에 스플 라인결합된 입력구동축(110)의 회전이 구속됨에 따라 결과적으로 상기 입력구동축(110)에 일체형성된 전진구동기어(111) 및 상기 전진구동기어(111)와 외접기어로 맞물리는 제2캐리어축(23b)을 고정시킨다.

이와 같이 제2캐리어축(23b)이 고정된 조건하에서 입력구동축(110)의 후진구동기어(112)로부터 전달되어 변속구동축(210)을 반시계방향으로 회전시키는 회전동력은 제1선기어(21a)와 제2선기어(21b)를 통해 제1유성기어(22a)와 제2유성기어(22b)를 시계방향으로 회전시키게 된다.

그런 다음, 제1선기어(21a)의 회전을 통해 제1유성기어(22a)로 전달된 회전동력은 제1링기어(24a)가 고정되어 있으므로, 상기 제1링기어(24a)와 이에 맞물리는 전진구동기어(111)를 회전시키지 못하고 제1캐리어축(23a)을 반시계방향으로 회전시켜 상기 제1유성기어(22a)만 공회전시킨다.

그러나 제2선기어(21b)의 상기 제2유성기어(22b)로 전달된 회전동력은 상기 제1링기어(24a)의 고정으로 제2캐리어축(23b) 역시 고정된 상태에서 제2유성기어(22b)를 시계방향으로 자전시키고, 상기 제2유성기어(22b)와 내접하는 제2링기어(24b) 및 상기 제2링기어(24b)와 외접하는 출력피동기어(33)를 회전시켜 이들 상호간의 기어비에 의해 반시계방향의 후진1단으로 변속되어 차동기어부(30a)를 거쳐 휠축(34)으로 전달된다.

즉, 후진클러치부(10b)를 통해 입력부(100)의 입력구동축(110)로 입력된 엔진의 회전동력은 입력구동축(110)을 고정시켜 제1링기어(24a) 혹은 제2캐리어축(23b)이 고정되는 조건하에서 외접기어로 맞물리는 입력구동축(110)의 후진구동기 어(112) 및 변속부(200)의 후진피동기어(113) 그리고 제2유성기어장치(20b) 및 상기 제2유성기어장치(20b)의 제2링기어(24b)와 외접기어로 치합되는 출력피동기어(33)의 기어비에 의해 순차적으로 변속되어 반시계방향의 후진1단 동력으로 출력된다.

다음 도14는 후진2단 변속에 따른 동력의 전달경로를 화살표로 도시한 단면도로서 이를 참조하여 설명하고자 하며, 베벨링기어(1a)로 입력된 엔진의 출력이 입력부(100)의 후진클러치부(10b)와 후진구동기어(112)를 거쳐 변속부(200)의 후진피동기어(113)와 변속구동축(210)으로 전달되는 과정은 전술한 후진1단에서의 경우와 동일하다.

다만, 후진2단의 변속은 전술한 전진3단의 변속과정과 유사하게 제1캐리어축고정클러치부(20c)에 유압이 공급되어 제1캐리어축(23a)이 고정된 제1캐리어축고정조건상태에서 제1유성기어장치(20a)와 제2유성기어장치(20b)를 통해 수행된다.

상술하면, 변속구동축(210)으로 입력된 반시계방향의 회전동력은 제1캐리어축(23a)이 고정된 상태에서 제1선기어(21a)와 제2선기어(21b)를 반시계방향으로 회전시키되, 먼저 제1선기어(21a)의 회전에 의해 제1캐리어축(23a)이 고정된 상태에서 제1유성기어(22a)가 시계방향으로 자전되어 제1링기어(24a)를 시계방향으로 자전시킨다.

또한, 상기 제1링기어(24a)는 제2캐리어축(23b)과 일체로 형성되어 있으므로 제2유성기어(22b)를 시계방향으로 공전시키게 되고, 더불어 제2선기어(21b)의 반시 계방향의 회전동력이 제2유성기어(22b)를 시계방향으로 자전시키므로, 제2유성기어(22b)는 상기 제2링기어(24b)(제2캐리어축(23b))와 제2선기어(21b)의 회전에 의해 배가된 시계방향의 자전속도를 갖게 되고 이렇게 증속된 회전동력은 제2링기어(24b)를 통해 출력하게 된다.

이후 제2링기어(24b)와 출력피동기어(33) 및 차동기어부(30a)를 통해 반시계방향으로 후진2단의 변속동력이 휠축(34)으로 전달되는 과정은 전술한 후진1단의 경우와 동일하다.

즉, 후진클러치부(10b)를 통해 입력부(100)의 입력구동축(110)로 입력된 엔진의 회전동력은 제1캐리어축(23a)이 고정되는 조건하에서 외접기어로 맞물리는 입력구동축(110)의 후진구동기어(112) 및 변속부(200)의 후진피동기어(113), 제1유성기어장치(20a) 및 제2유성기어장치(20b) 그리고 상기 제2유성기어장치(20b)의 제2링기어(24b) 및 이와 외접기어로 치합되는 출력피동기어(33)의 기어비에 의해 순차적으로 변속되어 반시계방향의 후진2단 동력으로 출력된다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 중장비용 트랜스미션은 베벨기어부와 트랜스미션 및 차동기어부가 순차적으로 통합형성됨에 따라 별도의 트랜스미션 공간이 불필요하여 설계의 공간자유도를 높이고, 동력전달구조를 단순화시킬 수 있어 차량중량 및 부품수를 현격히 감소시키며 전·후진변속에 따른 변속충격량을 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

나아가 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중장비용 트랜스미션은 상기 트랜스미션 구조에서 입력구동축과 변속구동축을 분리 구성함으로써 구조적 강도와 작동의 안정성을 높인 트랜스미션을 제공하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 입력구동축과 변속구동축에 형성된 기어의 외치차 조합에 의해 감속비가 보다 용이하게 결정되는 효과를 제공할 수 있다.

그리고 출력부가 형성된 차동기어부와 하우징 사이에 원웨이클러치부가 결합되어 이의 작동을 통해 오르막 경사로에서 차량의 정지작업 후 전진을 위한 변속시나 중립시 뒤로 밀리는 현상을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (8)

1. 엔진의 출력축에 연결된 토크컨버터로부터 동력을 전달받는 베벨기어부와 휠축과 연결되어 변속된 동력을 출력하는 차동기어부 사이에 위치한 트랜스미션에 있어서,

   상기 베벨기어부로부터 동력을 입력받아 전진이나 후진에 따른 동력전달을 단속하기 위해 전진클러치부(10a)와 후진클러치부(10b)로 이루어진 클러치부(10)와, 상기 전진클러치부(10a)에 연결되어 전진방향의 동력전달을 매개하는 입력구동축(110)과, 상기 입력구동축(110)의 일측에 형성되어 전진방향의 동력을 전달하는 전진구동기어(111)와, 상기 입력구동축(110)의 회전을 구속하는 입력구동축고정장치(10c)와, 상기 후진클러치부(10b)에 연결되어 후진방향의 동력을 전달하는 후진구동기어(112)로 구성된 입력부(100); 및

   상기 입력부(100)로부터 입력된 동력의 변속을 매개하는 변속구동축(210)과, 상기 변속구동축(210)의 일측에 결합되며 상기 전진구동기어(111)로부터 동력을 전달받기 위해 제1 및 제2링기어(24a, 24b), 제1 및 제2유성기어(22a, 22b), 제1 및 제2캐리어축(23a, 23b) 그리고 제1 및 제2선기어(21a, 21b)로 각각 구성된 제1유성기어장치(20a) 및 제2유성기어장치(20b)를 포함하는 유성기어장치부(20)와, 상기 변속구동축의 타측에 형성되며 상기 후진구동기어(112)에 맞물리어 입력받은 동력을 상기 변속구동축(210)으로 전달하는 후진피동기어(113)와, 상기 변속구동축(210)과 상기 제1유성기어장치(20a)의 제1캐리어축(23a)의 회전을 구속하는 변속구 동축고정장치(20d)와 제1캐리어축고정장치(20c)를 포함하여 이루어진 변속부(200);를 포함하여 이루어지며, 상기 유성기어장치부(20)를 통해 변속된 동력을 차동기어부(30a)를 거쳐 휠축(34)으로 출력하는 것을 특징으로 하는 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션.
2. 제1항에 있어서,

   상기 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션은 상기 제1유성기어장치(20a)의 제1링기어(24a)로부터 전진1단의 변속동력을 입력받는 전진1단구동기어(32)와 상기 제2유성기어장치(20b)의 제2링기어(24b)로부터 변속동력을 입력받는 출력피동기어(33)와 상기 전진1단구동기어(32)와 출력피동기어(33)로부터 변속된 동력을 전달받아 휠축(34)으로 출력하는 차동기어부(30a)와 상기 전진1단구동기어(32)를 통해 전달된 전진1단의 변속동력을 차동기어부(30a)에 선택적으로 전달하는 전진1단클러치부(30c)로 구성된 출력부(300)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션.
3. 제1항에 있어서,

   상기 전진클러치부(10a)와 후진클러치부(10b)는 각각 내부 일측에 실린더가 구비된 중공형 전진클러치드럼(11a) 및 후진클러치드럼(11b)과, 스프링으로 지지된 상태에서 상기 실린더(16a, 16b)에 설치되고 작동유가 공급되면 유압에 의해 길이방향으로 이동되는 전진피스톤(15a) 및 후진피스톤(15b)과, 상기 전진클러치드럼(11a) 및 후진클러치드럼(11b)의 내부 타측 내주면에 이격되게 하나 이상 결합된 마찰플레이트(12a, 12b)와, 상기 입력구동축(110)에 일체결합되며 상기 전진클러치드럼(11a) 내부로 연장형성된 전진커플링(14a) 및 상기 입력구동축(110)과는 독립적으로 회전되는 후진구동기어(112)와 일체로 형성되며 후진클러치드럼(11b) 내부로 연장형성된 후진커플링(14b)과, 상기 전진커플링 및 후진커플링(14a, 14b)의 외주면에 하나 이상 각각 이격되게 결합되며 상기 마찰플레이트(12a, 12b)와 양측면이 일정간격으로 이격되게 상호 교번되어 배치된 마찰디스크(13a, 13b)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션.
4. 제1항에 있어서,

   상기 입력부(100)는 입력구동축(110)의 일측에 위치하고 내부에는 상기 클러치부(10)에 유압을 공급하기 위한 유로(120a)가 형성된 유압공급축(120)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션.
5. 제1항에 있어서,

   상기 입력구동축고정장치(10c), 변속구동축고정장치(20d) 및 제1캐리어축고 정장치(20c)는 하우징(1b)에 결합된 마찰플레이트(12c, 22d, 22c)와, 상기 입력구동축(110), 변속구동축(210) 및 제1캐리어축(23a)에 스플라인 결합된 입력구동축고정커플링(14c), 변속구동축고정커플링(24d) 및 제1캐리어축고정커플링(24c)과, 상기 입력구동축고정커플링(14c), 변속구동축고정커플링(24d) 및 제1캐리어축고정커플링(24c)의 외주면에 하나 이상 결합되며 상기 마찰플레이트(12c, 22d, 22c)와 상호 교번되게 형성된 마찰디스크(13c, 23d, 23c)와, 상기 하우징(1b) 내부 일측에 형성된 실린더(16c, 26d, 26c)에 길이방향으로 이동가능하도록 설치된 피스톤(15c, 25d, 25c)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션.
6. 제2항에 있어서,

   상기 전진1단클러치부(30c)는 내부 일측에 실린더(36c)가 형성된 전진1단클러치드럼(31c)과, 상기 실린더(36c)에 설치되어 유압공급에 의해 길이방향으로 이동되는 피스톤(35c)과, 상기 전진1단클러치드럼(31c)의 내주면에 하나 이상 이격되게 결합된 마찰플레이트(32c)와, 상기 전진1단클러치드럼(31c)의 내부로 연장형성된 전진1단커플링(34c)의 외주면에 결합되며 상기 마찰플레이트(32c)와 교번되게 설치된 마찰디스크(33c)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션.
7. 제2항에 있어서,

   상기 차동기어부(30a)의 차동기어케이스는 상기 전진1단클러치부(30c)로 삽설되어 상기 전진1단커플링(34c)과 스플라인 결합되는 좌측차동기어케이스(31a)와 출력피동기어(33)에 삽설되어 스플라인 결합되는 우측차동기어케이스(31b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션.
8. 제2항에 있어서,

   상기 출력부(300)는 상기 출력피동기어(33)의 치면을 제외한 일측 외주면에 삽설된 하나 이상의 일방향베어링(46)과, 상기 일방향베어링(46)의 외주면에 결합되어 상기 일방향베어링(46)을 수용하는 일방향베어링외륜(44)과, 상기 일방향베어링외륜(44)의 외주면에 하나 이상 상호 이격되게 결합된 마찰디스크(43)와, 상기 마찰디스크(43)와 교번되게 하나 이상 하우징(1b)에 결합된 마찰플레이트(42)와, 상기 하우징(1b)으로 이루어진 실린더에 구비되고 상기 마찰디스크(43)와 마찰플레이트(42)를 압착시키는 피스톤(45)으로 구성되는 원웨이클러치부(40)를 더 포함하여 이루어짐으로써, 차량의 전진이나 중립시 선택적으로 유압이 공급되어 상기 피스톤(45)에 의해 상기 마찰디스크(43)와 마찰플레이트(42)가 압착되면 상기 일방향베어링외륜(44)이 고정됨에 따라 상기 일방향베어링(46)에 의해 상기 출력피동기어(33)는 전진방향의 회전만 가능해지고 후진방향의 회전은 구속되는 것을 특징으로 하는 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션.

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