KR101216945B1 - 건설장비 산업차량의 구동장치용 유성기어장치 - Google Patents

건설장비 산업차량의 구동장치용 유성기어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건설장비 산업차량의 구동장치용 유성기어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주행중 자동 변속을 위하여 입력축에 구축되어, 기어열의 단순화를 실현할 수 있도록 한 건설장비 산업차량의 구동장치용 유성기어장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 기어박스의 상부쪽에 배열되는 입력축의 일측부에 2단 입력기어가 일체로 형성되고, 입력축의 타측부에는 유성기어세트를 설치하되, 상기 유성기어세트는 입력축의 타측단이 연결되는 선기어와, 기어박스의 내면에 고정되는 링기어와, 상기 선기어 및 링기어에 동시에 맞물리는 복수개의 유성기어와, 각 유성기어의 축과 연결되면서 각 유성기어들과 일체로 연결되는 동시에 입력축과 베어링을 매개로 접촉하는 캐리어로 구성되고, 이 캐리어가 1단 입력기어로 형성된 것을 특징으로 하는 건설장비 산업차량의 구동장치용 유성기어장치를 제공한다.

Description

건설장비 산업차량의 구동장치용 유성기어장치{Planetary Gear Unit for driving device of construction vehicle}
본 발명은 건설장비 산업차량의 구동장치용 유성기어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주행중 자동 변속을 위하여 입력축에 구축되어, 기어열의 단순화를 실현할 수 있도록 한 건설장비 산업차량의 구동장치용 유성기어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 건설장비의 경우 엔진의 출력이 일정하기 때문에 주행방향을 전환하거나 주행속도를 바꾸기 위한 변속기인 기어박스 구동장치를 필수적으로 장착하고 있고, 이 기어박스 구동장치의 1단 및 2단 변속에 따른 동력전달이 이루어지고 있다.
여기서, 종래의 건설장비 기어박스의 구동장치중 입력축에 적용되는 기어열에 대한 일례를 첨부한 도 2를 참조로 설명하면 다음과 같다.
입력축(15)에는 커플링(8, 허브)이 결합되고, 슬리브(6)의 외경부와 커플링(8)의 내경부는 서로 치합되며, 이러한 슬리브(6)를 중심으로 입력축(15)의 일측에는 2단 싱크로나이저링(5) 및 2단 변속기어(9)가 배열되고, 입력축(15)의 타측에는 1단 싱크로나이저링(7) 및 1단 변속기어(10)가 배열되며, 입력축(15)의 끝단에는 입력축기어(11)가 형성되어 있다.
또한, 출력축(16)에는 2단 변속기어(9)와 맞물린 제1아이들기어(12)와, 1단 변속기어(10)와 맞물린 제2아이들기어(13)가 배열되고, 출력축(16)의 끝단에는 입력축기어(11)와 맞물리는 출력축기어(14)가 형성되어 있다.
이러한 종래의 기어열에 의한 1단 변속 작동을 살펴보면, 실린더 하우징(1)의 1단 유압공급구(17)로 유압이 공급되면 유압의 힘에 의하여 피스톤(3)이 전진하는 동시에 피스톤(3)과 일체로 된 변속축(2)이 가이드로드(4)의 직진 안내를 받으며 전진 이동을 하여 슬리브(6)를 밀어주게 되고, 변속축(2)과 함께 슬리브(6)가 1단 싱크로나이저링(7)쪽으로 전진함으로써, 슬리브(6)와 1단 싱크로나이저링(7)이 동기화되고, 동시에 1단 싱크로나이저링(7)에 의하여 커플링(8)과 1단 변속기어(10)가 동기화되어, 결국 1단 싱크로나이저링(7) 및 커플링(8)에 의하여 1단 변속기어(10)와 입력축(15)이 동기화되는 1단 변속 작동이 이루어진다.
이러한 1단 변속후, 엑셀레이트 페달을 밟게 되면 주행모터를 통해 들어오는 동력이 2단 변속기어(9)를 회전시키게 되고, 동시에 2단 변속기어(9)와 맞물린 제1아이들기어(12)가 회전하는 동시에 제2아이들기어(13)도 회전을 하게 되며, 연이어 제2아이들기어(13)와 맞물린 1단 변속기어(10)가 회전을 하게 된다.
이에, 1단 변속기어(10)의 회전력이 입력축(15)으로 전달되고, 이에 입력축(15)의 회전력이 입력축기어(11)에 의하여 출력축기어(14)로 전달됨에 따라, 최종적으로 출력축기어(14)를 갖는 출력축(16)에 동력이 전달되어진다.
상기한 종래의 기어열에 의한 2단 변속 작동을 살펴보면, 실린더 하우징(1)의 2단 유압공급구(18)로 유압이 공급되면 유압의 힘에 의하여 피스톤(3)이 후진하는 동시에 피스톤(3)과 일체로 된 변속축(2)이 가이드로드(4)의 직진 안내를 받으며 후진 이동을 하여 슬리브(6)를 당겨주게 되고, 변속축(2)과 함께 슬리브(6)가 2단 싱크로나이저링(5)쪽으로 후진함으로써, 슬리브(6)와 2단 싱크로나이저링(5)이 동기화되고, 동시에 2단 싱크로나이저링(5)에 의하여 커플링(8)과 2단 변속기어(9)가 동기화되어, 결국 2단 싱크로나이저링(5) 및 커플링(8)에 의하여 2단 변속기어(9)와 입력축(15)이 동기화되는 2단 변속 작동이 이루어진다.
이러한 2단 변속후, 엑셀레이트 페달을 밟게 되면 주행모터를 통해 들어오는 동력이 2단 변속기어(9)를 회전시키게 되고, 2단 변속기어(9)의 회전력이 입력축(15)으로 전달되어, 이에 입력축(15)의 회전력이 입력축기어(11)에 의하여 출력축기어(14)로 전달됨에 따라, 최종적으로 출력축기어(14)를 갖는 출력축(16)에 동력이 전달되어진다.
그러나, 상기한 건설장비 구동장치에 적용되는 종래의 기어열은 다음과 같은 단점이 있다.
종래의 기어열 즉, 파워트레인에는 입력축에 연결되는 1단 및 2단 변속기어, 입력축에 형성되는 입력축기어, 출력축에 연결되는 제1아이들기어 및 제2아이들기어, 출력축에 형성되는 출력축기어 등 많은 기어 부품수가 들어감에 따라, 구조가 매우 복잡하고 제조원가 상승을 초래하며, 또한 동력 전달 구조 자체가 복잡해지는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 주행중 자동 변속을 위하여 입력축에 구축되는 입력기어들의 기어열을 단순화시켜서, 부품수 절감 및 제조 원가를 절감할 수 있고, 변속 과정 및 변속 시간이 일정하게 이루어짐과 함께 변속시의 충격 및 소음을 크게 완화시키는데 일조할 수 있도록 한 건설장비 산업차량의 구동장치용 유성기어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 기어박스의 상부쪽에 배열되는 입력축의 일측부에 2단 입력기어가 일체로 형성되고, 입력축의 타측부에는 유성기어세트를 설치하되, 상기 유성기어세트는 입력축의 타측단이 연결되는 선기어와, 기어박스의 내면에 고정되는 링기어와, 상기 선기어 및 링기어에 동시에 맞물리는 복수개의 유성기어와, 각 유성기어의 축과 연결되면서 각 유성기어들과 일체로 연결되는 동시에 입력축과 베어링을 매개로 접촉하는 캐리어로 구성되고, 이 캐리어가 1단 입력기어로 형성된 것을 특징으로 하는 건설장비 산업차량의 구동장치용 유성기어장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 1단 입력기어는 출력축의 타측부에 지지베어링을 매개로 장착되는 1단 클러치기어와 맞물리고, 상기 2단 입력기어는 출력축의 일측부에 지지베어링을 매개로 장착되는 2단 클러치기어와 맞물리는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 입력축과 출력축이 유성기어세트를 포함하는 단순화된 기어열로 연결되어, 부품수 절감 및 제조 원가를 절감할 수 있고, 단순화된 기어열에 의하여 입력축의 동력이 출력축쪽으로 용이하게 전달되어 변속 과정 및 변속 시간이 일정하게 이루어짐과 함께 변속시의 충격 및 소음을 크게 완화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 건설장비 산업차량의 구동장치 및 이 구동장치에 채택된 유성기어장치를 나타내는 단면도,
도 2는 종래의 건설장비용 구동장치의 기어열을 나타내는 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 건설장비의 기어박스내에 설치되는 구동장치의 기어열를 단순화시키고자, 유성기어세트를 포함하는 모든 입력기어들이 입력축상에 동축을 이루며 배열되도록 한 점에 주안점이 있다.
이를 위해, 첨부한 도 1에서 보는 바와 같이 기어박스(200)내에서 위쪽에 입력축(123)이 배열되고, 아래쪽에 출력축(127)이 배열되는 바, 상기 입력축(123)의 일측부에는 2단 입력기어(118)가 일체로 형성되고, 타측부에는 1단 입력기어(119)를 갖는 유성기어세트(124)가 배치된다.
이때, 상기 유성기어세트(124)는 입력축(123)의 타측단이 연결되는 선기어(121)와, 기어박스(200)의 내면에 고정되는 링기어(120)와, 상기 선기어(121) 및 링기어(120)에 동시에 맞물리는 복수개의 유성기어(122)와, 각 유성기어(122)의 축으로 연장되며 각 유성기어(122)들과 일체로 연결되는 캐리어(119)로 구성되며, 이 캐리어(119)는 입력축(123)의 타측부에 볼베어링(128) 및 스러스트베어링(129)을 매개로 축설되어 1단 입력기어(119)가 된다.
따라서, 입력축(123)으로 동력(회전)이 들어오면 일체형으로 되어 있는 선기어(121)가 함께 회전하게 되고, 선기어(121)는 유성기어(122)와 링기어(120)에 의해 감속된 상태로 캐리어(119)에 동력(회전수)를 전달하게 되며, 이렇게 입력축(123)에서 유성기어세트(124)에 의한 1차 감속이 이루어진 후, 하기와 같이 출력축(127)으로 동력이 전달되면서 2차 감속(토크)이 이루어진다.
상기 출력축(127)은 그 양측단부가 축지지용 베어링(109,117)을 매개로 지지되면서 기어박스(200)의 하단부에 회전 가능하게 배열되는 바, 이 출력축(127)의 일측부에는 지지베어링(108)을 매개로 2단 클러치기어(101)가 장착되고, 출력축(127)의 타측부에는 지지베어링(115)을 매개로 1단 클러치기어(110)가 장착된다.
이때, 상기 출력축(127)의 1단 클러치기어(110)는 입력축(123)의 1단 입력기어(119)와 맞물리고, 출력축(127)의 2단 클러치 기어(101)는 입력축(123)의 2단 입력기어(118)와 맞물리는 상태가 된다.
여기서, 첨부한 도 1에서 보듯이, 상기 출력축(127)에는 1단 클러치기어(110)의 동력을 출력축(127)으로 전달하는 제1클러치팩(130)과, 2단 클러치기어(101)의 동력을 출력축(127)으로 전달하는 제2클러치팩(140)이 장착된다.
상기 제1클러치팩(130)은 1단 클러치기어(110)의 일측면에서 축방향을 따라 일체로 연장된 제1동력연결단(132)과, 출력축(127)에 일체로 연결되는 1단 드럼(126) 사이에 구축된다.
보다 상세하게는, 상기 제1동력연결단(132)의 외경과 1단 드럼(126)의 내경간의 사이공간내에 다수개의 플레이트(111,112)와 다수개의 마찰판(113)이 서로 교번으로 배열되고, 특히 상기 1단 드럼(126)의 내측에는 유압공급수단(150)으로부터 공급되는 유압에 의하여 플레이트(111,112) 및 마찰판(113)을 가압하게 되는 제1피스톤(114)이 장착된다.
이때, 제1리턴스프링(116)의 일측단이 1단 드럼(126)의 외측에 일체로 형성된 스페이서(134)에 고정되고, 제1리턴스프링(116)의 타측단이 제1피스톤(114)에 고정되어, 제1피스톤(114)의 가압 작동후 제1피스톤(114)을 본래 위치로 복귀시키는 탄성복원력을 발휘하게 된다.
상기 제2클러치팩(140)은 2단 클러치기어(110)의 일측면에서 축방향을 따라 일체로 연장된 제2동력연결단(142)과, 출력축(127)에 일체로 연결되는 2단 드럼(125) 사이에 구축된다.
보다 상세하게는, 상기 제2동력연결단(142)의 외경과 2단 드럼(125)의 내경간의 사이공간내에 다수개의 플레이트(103,104)와 다수개의 마찰판(105)이 서로 교번으로 배열되고, 특히 상기 2단 드럼(125)의 내측에는 유압공급수단(150)으로부터 공급되는 유압에 의하여 플레이트(103,104) 및 마찰판(105)을 가압하게 되는 제2피스톤(106)이 장착된다.
이때, 제2리턴스프링(107)의 일측단이 2단 드럼(125)의 외측에 일체로 형성된 스페이서(144)에 고정되고, 제2리턴스프링(107)의 타측단이 제2피스톤(106)에 고정되어, 제2피스톤(106)의 가압 작동후 제2피스톤(106)을 본래 위치로 복귀시키는 탄성복원력을 발휘하게 된다.
한편, 상기 제1클러치팩(130)이 1단 클러치기어(110)와 동력 전달 가능하게 연결되도록 제1클러치팩(130)내에 유압을 공급하거나, 상기 제2클러치팩(140)이 2단 클러치기어(101)와 동력 전달 가능하게 연결되도록 제2클러치팩(140)내에 유압을 공급하는 유압공급수단(150)이 출력축(127) 및 각 클러치팩(130,140)에 걸쳐 구축된다.
상기 유압공급수단(150)의 일 구성으로서, 제1 및 제2유로(152,154)가 유압공급원과 연결되면서 출력축(127)내에 형성된다.
이때, 상기 제1클러치팩(130)의 1단 드럼(126)에는 제1유로(152)와 일치되는 제1유압토출구(156)가 형성되어, 제1유로(152)의 출구측과 제1클러치팩(130)의 제1피스톤(114) 배면공간이 서로 연통되는 상태가 된다.
또한, 상기 제2클러치팩(140)의 2단 드럼(125)에는 제2유로(154)의 일치하는 제2유압토출구(158)가 형성되어, 제2유로(154)의 출구측과 제2클러치팩(140)의 제2피스톤(106) 배면공간이 서로 연통되는 상태가 된다.
여기서, 본 발명에 따른 유성기어장치에 의하여 구동장치의 변속이 이루어지는 작동 흐름을 설명하면 다음과 같다.
1단 동력전달
주행 중, 주행모터를 통해 입력축(123)에 동력이 입력되면, 입력축(123)과 연결된 유성기어세트(124)의 선기어(121)가 회전을 하게 되고, 선기어(121)와 맞물린 복수개의 유성기어(122)가 구속되어 있는 내접기어인 링기어(120)를 따라 공전하게 되어, 유성기어(122)와 연결된 캐리어(119) 즉, 1단 입력기어(119)가 회전을 하게 된다.
이와 동시에 1단 입력기어(119)는 1단 클러치기어(110)에 회전동력을 전달하게 된다.
이때, 유압공급원으로부터 유압공급수단(150)의 제1유로(154)에 유압이 인가되면, 유압이 제1클러치팩(130)의 1단 드럼(126)에 형성된 제1유압토출구(156)를 통해 제1피스톤(114) 배면공간으로 들어가서 제1피스톤(114)을 밀어주게 된다.
따라서, 상기 제1동력연결단(132)의 외경과 1단 드럼(126)의 내경간의 사이공간내에 서로 교번 배열되어 있던 다수개의 플레이트(111,112)와 다수개의 마찰판(113)이 제1피스톤(114)의 가압력에 의하여 서로 밀착되는 상태가 됨으로써, 1단 클러치기어(110)의 회전력이 제1클러치팩(130)의 1단 드럼(126)으로 전달되어진다.
이에 따라, 1단 드럼(126)과 일체로 된 출력축(127)이 회전을 하여 차량의 1단 변속 주행이 이루어지게 된다.
2단 동력전달
주행 중, 주행모터를 통해 입력축(123)에 동력이 입력되면, 입력축(123)과 연결된 유성기어세트(124)의 선기어(121)가 회전을 하지만, 동시에 입력축(123)에 일체로 장착된 2단 입력기어(118)도 회전을 하게 된다.
이와 동시에 2단 입력기어(118)는 2단 클러치기어(101)에 회전동력을 전달하게 된다.
이때, 유압공급원으로부터 유압공급수단(150)의 제1유로(152)에 유압이 해제되는 동시에 유압공급수단(150)의 제2유로(154)에 유압이 인가되면, 유압이 제2클러치팩(140)의 2단 드럼(125)에 형성된 제2유압토출구(158)를 통해 제2피스톤(106) 배면공간으로 들어가서 제2피스톤(106)을 밀어주게 된다.
따라서, 상기 제2동력연결단(142)의 외경과 2단 드럼(125)의 내경간의 사이공간내에 서로 교번 배열되어 있던 다수개의 플레이트(103,104)와 다수개의 마찰판(105)이 제2피스톤(106)의 가압력에 의하여 서로 밀착되는 상태가 됨으로써, 2단 클러치기어(101)의 회전력이 제2클러치팩(140)의 2단 드럼(125)으로 전달되어진다.
이에 따라, 2단 드럼(125)과 일체로 된 출력축(127)이 회전을 하여 차량의 2단 변속 주행이 이루어지게 된다.
101 : 2단 클러치기어 103,104 : 플레이트
105 : 마찰판 106 : 제2피스톤
107 : 제2리턴스프링 108 : 지지베어링
109 : 축지지용 베어링 110 : 1단 클러치기어
111,112 : 플레이트 113 : 마찰판
114 : 제1피스톤 115 : 지지베어링
116 : 제1리턴스프링 117 : 축지지용 베어링
118 : 2단 입력기어 119 : 1단 입력기어
120 : 링기어 121 : 선기어
122 : 유성기어 123 : 입력축
124 : 유성기어세트 125 : 2단 드럼
126 : 1단 드럼 127 : 출력축
128 : 볼베어링 129 : 스러스트 베어링
130 : 제1클러치팩 132 : 제1동력연결단
134 : 스페이서 140 : 제2클러치팩
142 : 제2동력연결단 144 : 스페이서
150 : 유압공급수단 152 : 제1유로
154 : 제2유로 156 : 제1유압토출구
158 : 제2유압토출구 160 : 윤활수단
162 : 윤활홀 200 : 기어박스

Claims (2)

  1. 기어박스(200)의 상부쪽에 배열되는 입력축(123)의 일측부에 2단 입력기어(118)가 일체로 형성되고, 입력축(123)의 타측부에는 유성기어세트(124)를 설치하되,
    유성기어세트(124)는 입력축(123)의 타측단이 연결되는 선기어(121)와, 기어박스(200)의 내면에 고정되는 링기어(120)와, 선기어(121) 및 링기어(120)에 동시에 맞물리는 복수개의 유성기어(122)와, 각 유성기어(122)의 축과 연결되면서 각 유성기어(122)들과 일체로 연결되는 동시에 입력축(123)과 볼베어링(128) 및 스러스트베어링(129)을 매개로 접촉하는 캐리어(119)로 구성되고;
    캐리어(119)는 1단 입력기어(119)로 형성되며, 1단 입력기어(119)는 출력축(127)의 타측부에 지지베어링(115)을 매개로 장착되는 1단 클러치기어(110)와 맞물리고, 2단 입력기어(118)는 출력축(127)의 일측부에 지지베어링(107)을 매개로 장착되는 2단 클러치기어(101)와 맞물리며;
    출력축(127)에는 1단 클러치기어(110)의 동력을 출력축(127)으로 전달하는 제1클러치팩(130)이 장착되되, 제1클러치팩(130)은 1단 클러치기어(110)의 일측면에서 축방향을 따라 일체로 연장된 제1동력연결단(132)과 출력축(127)에 일체로 연결되는 1단 드럼(126) 사이에 구축되고, 제1동력연결단(132)의 외경과 1단 드럼(126)의 내경간의 사이공간 내에 다수개의 플레이트(111,112)와 다수개의 마찰판(113)이 서로 교번으로 배열되며 1단 드럼(126)의 내측에는 유압공급수단(150)으로부터 공급되는 유압에 의하여 플레이트(111,112) 및 마찰판(113)을 가압하게 되는 제1피스톤(114)이 장착되고, 제1리턴스프링(116)의 일측단이 1단 드럼(126)의 외측에 일체로 형성된 스페이서(134)에 고정되며 제1리턴스프링(116)의 타측단이 제1피스톤(114)에 고정되어 제1피스톤(114)의 가압 작동후 제1피스톤(114)을 본래 위치로 복귀시키는 탄성복원력을 발휘하게 구비되며;
    출력축(127)에는 2단 클러치기어(101)의 동력을 출력축(127)으로 전달하는 제2클러치팩(140)이 장착되되, 제2클러치팩(140)은 2단 클러치기어(110)의 일측면에서 축방향을 따라 일체로 연장된 제2동력연결단(142)과 출력축(127)에 일체로 연결되는 2단 드럼(125) 사이에 구축되고, 제2동력연결단(142)의 외경과 2단 드럼(125)의 내경간의 사이공간 내에 다수개의 플레이트(103,104)와 다수개의 마찰판(105)이 서로 교번으로 배열되며 2단 드럼(125)의 내측에는 유압공급수단(150)으로부터 공급되는 유압에 의하여 플레이트(103,104) 및 마찰판(105)을 가압하게 되는 제2피스톤(106)이 장착되고, 제2리턴스프링(107)의 일측단이 2단 드럼(125)의 외측에 일체로 형성된 스페이서(144)에 고정되며 제2리턴스프링(107)의 타측단이 제2피스톤(106)에 고정되어 제2피스톤(106)의 가압 작동후 제2피스톤(106)을 본래 위치로 복귀시키는 탄성복원력을 발휘하게 되며;
    제1클러치팩(130)이 1단 클러치기어(110)와 동력 전달 가능하게 연결되도록 제1클러치팩(130)내에 유압을 공급하거나, 제2클러치팩(140)이 2단 클러치기어(101)와 동력 전달 가능하게 연결되도록 제2클러치팩(140)내에 유압을 공급하는 유압공급수단(150)이 출력축(127) 및 각 클러치팩(130,140)에 걸쳐 구축되되, 유압공급수단(150)은 제1 및 제2유로(152,154)가 유압공급원과 연결되면서 출력축(127)내에 형성되고, 제1클러치팩(130)의 1단 드럼(126)에는 제1유로(152)와 일치되는 제1유압토출구(156)가 형성되어, 제1유로(152)의 출구측과 제1클러치팩(130)의 제1피스톤(114) 배면공간이 서로 연통되는 상태가 되며, 제2클러치팩(140)의 2단 드럼(125)에는 제2유로(154)의 일치하는 제2유압토출구(158)가 형성되어, 제2유로(154)의 출구측과 제2클러치팩(140)의 제2피스톤(106) 배면공간이 서로 연통되는 상태가 되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 건설장비 산업차량의 구동장치용 유성기어장치.
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