KR101973315B1

KR101973315B1 - 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기

Info

Publication number: KR101973315B1
Application number: KR1020180005365A
Authority: KR
Inventors: 이연화
Original assignee: 이연화
Priority date: 2018-01-16
Filing date: 2018-01-16
Publication date: 2019-08-16

Abstract

본 발명의 변속기는 최종 회전수가 저회전이 필요할 때는 상기 모터로부터 회전력을 전달받아 감속하고, 고회전이 필요할 때는 상기 모터로부터 회전력을 전달받아 공회전하며, 유성기어 타입이고, 상기 모터가 가동 중에도 상기 모터의 회전력을 투입과 단절이 자유로운 도그클러치 타입인 1차 변속부와; 중간부는 상기 1차 변속부와 결합되고 하부는 상기 2차 변속부에 결합되며 상기 1차 변속부에서 감속할 때는 상기 1차 변속부에서 회전력을 전달받아 감속하고, 상기 1차 변속부에서 감속을 하지 않을 때는 상기 모터의 회전력을 전달받아 감속하는 2차 변속부와; 1차 감속이 필요할 때는 상기 모터의 회전력을 상기 1차 변속부를 통해 상기 2차 변속부로 전달하고, 1차 감속이 필요하지 않을 때는 상기 1차 변속부를 공회전 상태가 되게 하여 상기 모터의 회전력을 상기 2차 변속부로 바로 전달하며, 상기 모터가 회전 중에도 상기 1차 변속부에 부하 투입을 할 수 있는 도그클러치 타입인 도그클러치 주축부와; 상기 1차 변속부와 2차 변속부의 사이에 설치되고, 1차 변속부에 상기 모터의 회전력을 투입과 단절할 수 있는 공간을 형성하며, 상기 모터의 회전력을 상기 1차 변속부를 통해 상기 2차 변속부로 전달하거나 상기 1차 변속부를 공회전 상태로 작동시키는 변속단속장치부를 포함하여 구성된다.
본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기에 따르면 모터를 정지하지 않고 변속이 가능하므로 천공드릴부를 상부로 올리지 않고 지반의 강약에 따라 쉽게 회전속도를 변경할 수 있어 작업 효율과 작업능률이 향상되며, 도그 클러치 타입으로 동력이 전달되므로 스프라인 기어에 의한 동력 전달보다 기어의 내구성이 증대되는 장점이 있다.

Description

유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기{Planetary Gear Transmission Rotating Carrier Used Dog Clutch}

본 발명은 모터의 후단에 설치되어 상기 모터의 회전속도를 감속하며, 감속에 의해 상기 모터가 지닌 정격토크를 증대시키고, 가동을 중지하지 않고 회전되는 상태에서 변속시키는 변속기에 있어서 관한 것으로, 최종 회전수가 저회전이 필요할 때는 상기 모터로부터 회전력을 전달받아 감속하고, 고회전이 필요할 때는 상기 모터로부터 회전력을 전달받지 않고 공회전하며, 모터가 가동 중에도 모터의 회전력을 투입과 단절이 자유로운 도그클러치 타입인 1차 변속부를 가진 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기에 관한 것이다.

일반적으로 변속기는 웜과 웜기어를 사용한 변속기나 유성기어를 사용한 변속기가 있다. 이 중에서 웜과 웜기어를 사용한 변속기의 경우 변속비의 조절이 용이한 반면 동력전달 방향이 한정되거나 변속이 용이하지 않아, 다단 변속의 경우 유성기어 변속기를 사용하고 있다.

상기 유성기어 변속기는 통상 유성기어세트를 사용해 변속비를 조절하는데, 선기어와 링기어 그리고, 이들과 같은 축 상에서 회전하는 캐리어에 의해 지지된 여러 개의 유성기어로 구성되며 이러한 선기어, 링기어 및 캐리어의 일부를 고정하거나 구동함으로써 몇 개의 변속조합을 얻게 된다

이러한 유성기어 변속기는 특히 토크가 많이 필요한 건설기계분야의 오거나 공작기계분야에서 사용될 수 있는데, 오거나 공작기계에 장착되는 모터가 지닌 정격토크를 유성기어 변속기로써 4~5배 이상의 토크 증대를 가지도록 할 수 있다.

또한, 공작기계에서 토크를 증대시키는 목적은 주축이 지닌 정출력구간에서 회전하고 피삭재의 가공부하가 크지 않다면 문제가 없으나, 가끔 정출력구간 이하의 저속가공이 이루어지는 경우가 발생된다 정출력구간 이하에서는 모터의 출력(kW)이 떨어지며 토오크 또한 감소되어 중절삭가공이 불가능해 진다.

따라서 유성기어 변속기를 공작기계에 사용하게 되면 용량이 작은 모터에서도 가공부하가 큰 제품의 가공이 이루어질 수 있다.

상술한 일반적인 유성기어 변속기는 1단에서 여러 단을 사용하면 고속에서 저속까지 변속이 가능하나, 치차의 결합으로 이루어지는 변속이므로 하나의 유성기어 변속기에서 두 가지 변속비를 가진 것은 제작이나 사용상 문제점이 많았다.

본 발명의 변속기의 장점을 설명하기 위하여 상기 오거에 대해 설명한다.

상기 오거(AUGER)의 활용 범위(어떤 공법에 적용하는지)에 대해 설명하면 모든오가는 파일을 삽입하기 위한 천공작업에 사용되며, 천공되는 지질이 토사, 풍화토등 연약지반에서만 가능하며 풍화암,연,경암 등은 따로 함마작업이 병행된다.

각 오거(AUGER)의 제원(전장, 전폭, 수직고, 최대굴착깊이, 스크류의 최소/대 직경 등등)은 제작회사, 장비 기종에 따라 다르며 대략의 천공깊이는 위에서 설명한 것과 같으며 스크류의 최소작경은 100mm 부터 흔히 사용되는 400mm, 450mm, 500mm, 600mm, 800mm, 1000mm, 1200mm, 1500mm 최대 2000mm 까지 사용된다.

보통 소공이라는 것은 100 ~ 600mm를 사이를 지칭하며, 대공이라는 것은 800mm 이상을 지칭한다.

보통 대공을 천공할 때는 3 ~ 10 RPM을 요구되고 소공을 천공할 때는 14 ~ 30RPM 이 요구된다.

위와 같이 소공과 대공에 적용되는 회전수가 차이가 많이 나므로 대공과 소공을 1개의 오거를 사용하여 천공할 수가 없고 대공용 오거, 소공용 오거로 분리하여 사용하여 불편한 점이 많았고, 2가지 속도로만 천공을 하므로 지반의 상태에 따라 속도를 조정하는 것이 제한되어 작업효율을 높이는데 제약이 많았고 오거는 구경에 따라 구입비용이 수천만원에서 수억원에 이르는 고가의 장비이므로 2대를 보유하는 것이 초기 투자 비용의 증대를 가져오는 문제점이 있다.

상기 오거는 천공을 할 때 토크가 많이 필요하므로 인버터를 사용한 속도 변환은 힘이 부족하고 모터를 크게 하면 거기에 따른 변속기도 커지는 등 문제가 있어 인버터를 오거에 적용하는 것에는 많이 제약이 있고 비용 또한 많이 드는 문제점이 있었고 고작 폴체인지 모터를 사용하여 2가지로 속도를 변환하는게 고작이었다.

상기 오거와 비슷한 역할을 하는 드릴링머신이나 다른 건설기계에서도 변속비가 2가지인 유성변속기가 필요한 경우가 많다.

한국등록특허공보 제 10-1648329 1차감속부에서 2가지 감속비를 가지는 유성기어 감속기와 한국등록특허공보 제 10-1221717 2가지 감속비를 가지는 유성기어 감속기는 감속을 할 때 모터를 정지해야 하는 문제점이 있어, 오거를 상부로 올려 감속을 한 후에 다시 천공을 해야 하는 문제점이 있어 변속시 작업시간이 많이 걸려 작업 능률이 떨어지는 문제점이 있다.

1. 한국등록특허공보 제 10-1648329 (등록일자 : 2016년 08월 08일) 1차감속부에서 2가지 감속비를 가지는 유성기어 감속기 2. 한국등록특허공보 제 10-1221717 (등록일자 : 2013년 01월 27일) 2가지 감속비를 가지는 유성기어 감속기 3. 한국등록특허공보 제 10-1048358 (등록일자 : 2011년 07월 05일) 기계식 자동 변속기 4. 한국등록특허공보 제 10-0985975 (등록일자 : 2010년 09월 30일) 4가지 속도를 가진 오거

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 높은 토르크가 필요한 때는 저회전으로 가동하고 상대적으로 낮은 토르크가 필요할 때는 고회전으로 가동하여 운전 효율을 높일 수 있으며, 1차 변속의 단속을 작동 중에도 모터를 정지하지 않고 변속을 할 수 있으며, 회전력 전달시 내구성이 증대된 도그클러치 타입을 사용하는 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기를 제공함에 있다.

본 발명의 변속기는 모터의 후단에 설치되어 상기 모터의 회전속도를 감속하며, 감속에 의해 상기 모터가 지닌 정격토크를 증대시키고, 가동을 중지하지 않고 회전되는 상태에서 변속시킨다.

상기 변속기는 최종 회전수가 저회전이 필요할 때는 상기 모터로부터 회전력을 전달받아 감속하고, 고회전이 필요할 때는 상기 모터로부터 회전력을 전달받아 공회전하며, 유성기어 타입이고, 상기 모터가 가동 중에도 상기 모터의 회전력을 투입과 단절이 자유로운 도그클러치 타입인 1차 변속부와; 중간부는 상기 1차 변속부와 결합되고 하부는 상기 2차 변속부에 결합되며 상기 1차 변속부에서 감속할 때는 상기 1차 변속부에서 회전력을 전달받아 감속하고, 상기 1차 변속부에서 감속을 하지 않을 때는 상기 모터의 회전력을 전달받아 감속하는 2차 변속부와; 1차 감속이 필요할 때는 상기 모터의 회전력을 상기 1차 변속부를 통해 상기 2차 변속부로 전달하고, 1차 감속이 필요하지 않을 때는 상기 1차 변속부를 공회전 상태가 되게 하여 상기 모터의 회전력을 상기 2차 변속부로 바로 전달하며, 상기 모터가 회전 중에도 상기 1차 변속부에 부하 투입을 할 수 있는 도그클러치 타입인 도그클러치 주축부와; 상기 1차 변속부와 2차 변속부의 사이에 설치되고, 1차 변속부에 상기 모터의 회전력을 투입과 단절할 수 있는 공간을 형성하며, 상기 모터의 회전력을 상기 1차 변속부를 통해 상기 2차 변속부로 전달하거나 상기 1차 변속부를 공회전 상태로 작동시키는 변속단속장치부를 포함하여 구성된다.

상기 1차 변속부는 상기 도그클러치 주축부의 도그클러치 샤프트와 스프레인기어로 결합되어 회전력을 전달받아 회전되는 1단 선기어와; 상기 1단 선기어의 회전에 의해 자전과 공전을 하는 3개의 1단 유성기어와, 상기 1단 유성기어를 결합시켜 지지하고 상기 1단 유성기어의 회전으로 구동되며 도그클러치가 형성된 1단 유성캐리어를 포함하며, 상기 도그클러치와 상기 도그클러치 주축부의 변속 도그클러치의 외측 도그클러치와 결합되었을 때는 1차 변속된 회전력을 상기 변속 도그클러치를 통해 상기 2차 변속부로 전달하는 1단 캐리어 도그클러치 아이들세트와; 상기 1단 유성기어가 공전할 수 있게 하며 회전하지 않고 고정되는 1단 링기어를 포함하여 구성된다.

상기 도그클러치 주축부는 상기 모터의 회전축으로부터 회전력을 전달받으며, 상기 1차 변속부에 결합되어 상기 모터의 회전력을 상기 1차 변속부로 전달하고, 운전 중에도 가동 중지 없이 1차 변속부를 통하여 상기 2차 변속부로 회전력을 전달하거나 1차 변속부를 통하지 않고 상기 모터에서 바로 상기 2차 변속부로 회전력을 전달할 수 있게 하며, 도그클러치 타입인 도그클러치 샤프트와; 일측은 상기 모터의 회전축과 결합되고, 타측은 상기 도그클러치 샤프트와 결합되어 상기 모터의 회전력을 상기 도그클러치 샤프트로 전달하는 모터 커플러와; 상기 도그클러치 샤프트의 일정 부분 외부에 설치되어 상기 도그클러치 샤프트와 내부에서 결합되었다가 분리되었다가 하며, 상기 도그클러치 샤프트와 결합되었을 때는 상기 1차 변속부에서 변속하지 않고 회전력을 바로 2차 변속부로 전달하고, 상기 도그클러치 샤프트와 분리되었을 때는 외측 도그클러치에서 상기 1차 변속부와 결합되어 변속된 회전력을 상기 2차 변속부로 전달하는 변속 도그클러치로 구성된다.

상기 변속단속장치부는 상기 도그클러치 주축부의 변속 도그클러치에 결합되어 상기 변속 도그클러치를 상부로 올리거나 내릴 수 있게 하는 변속 포크와; 상기 변속 포크의 일단에 결합되어 상기 변속포크를 올리고 내리는 변속 레버부와; 상기 변속 도그클러치와 변속 포크 및 변속 레버부를 설치할 수 있는 공간을 제공하고 상기 변속 레버부가 결합 설치되는 변속 플랜지와; 상기 변속 플랜지의 전면에 결합되어 상기 변속 포크와 변속 레버부가 일정 위치에 위치하여 작동할 수 있도록 설치 위치를 지정하고 고정시키는 변속 플랜지 커버를 포함하여 구성된다.

상기 변속 레버부는 상기 변속 포크에 기어 결합되어 회전시 상기 변속 포크를 상부로 올리거나 내리며, 상기 변속 포크와 기어 결합하는 회전기어와 상기 회전기어의 일단에 연이어 형성되어 상기 회전기어를 돌릴 수 있게 자루 역할을 하는 기어핸들로 구성된 회전기어부와; 상기 기어핸들에 결합되어 상기 회전기어부를 회전시키고, 상기 기어핸들과 결합되는 핸들결합부와 상기 핸들결합부에 직각으로 형성되어 운전자가 손으로 회전시키는 레버로 구성된 레버부와; 상기 핸들결합부와 회전기어의 사이의 상기 기어핸들 외부로 삽입되어 상기 회전기어부가 원활하게 회전될 수 있도록 내부에 베어링이 설치되며, 상기 회전기어부가 고정부를 가지고 회전될 수 있게 상기 변속 플랜지와 변속 플랜지 커버에 결합되며, 상기 변속 플랜지 내부에 있는 윤활유가 누설되지 않게 외부에 O 링이 설치된 레버하우징부로 구성된다.

상기 변속 포크는 상기 변속 도그클러치의 홈에 끼워져 상기 변속 도그클러치를 올렸다 내렸다 하며, 두 갈래로 갈라진 포크부와; 상기 포크부의 일단에 연이어 형성되어 상기 변속 플랜지 커버와 결합되며, 상기 회전기어부의 회전기어와 기어 결합하여 상기 회전기어의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 렉과 상기 변속 플랜지 커버와의 결합을 위해 커버결합홀이 형성된 렉기어부로 구성된다.

상술한 변속기로 본 발명의 해결하고자 하는 과제를 해결할 수 있다.

본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기에 따르면 모터를 정지하지 않고 변속이 가능하므로 천공드릴부를 상부로 올리지 않고 지반의 강약에 따라 쉽게 회전속도를 변경할 수 있어 작업 효율과 작업능률이 향상되며, 도그 클러치 타입으로 동력이 전달되므로 스프라인 기어에 의한 동력 전달보다 기어의 내구성이 증대되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 전체 조립도
도 2는 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 전체 분해도
도 3은 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 작동 설명도
도 4는 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기에 따른 1차 변속부 개략도
도 5는 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 1차 변속부에 따른 1단 선기어 개략도
도 6은 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 1차 변속부에 따른 1단 캐리어 도그클러치 아이들세트 개략도
도 7은 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 1차 변속부에 따른 링기어 개략도
도 8은 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기에 따른 도그클러치 주축부 개략도
도 9는 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 도그클러치 주축부에 따른 도그클러치 샤프트 개략도
도 10는 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 도그클러치 주축부에 따른 변속 도그클러치 개략도
도 11은 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기에 따른 변속단속장치부 조립도
도 12는 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기에 따른 변속단속장치부 분해도
도 13은 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 변속단속장치부에 따른 변속 포크 개략도
도 14는 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 변속단속장치부에 따른 변속 레버부 개략도
도 15는 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 변속단속장치부에 따른 변속 플랜지 개략도
도 16은 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 변속단속장치부에 따른 변속 플랜지 커버 개략도
도 17은 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 1차 변속 및 2차 변속시 변속비 비교도

먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기"를 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 "유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기"에 관한 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

다음의 실시 예는 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 전체 조립도이며, 도 2는 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 전체 분해도이고, 도 3은 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 작동 설명도이며, 도 4는 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기에 따른 1차 변속부 개략도이고, 도 5는 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 1차 변속부에 따른 1단 선기어 개략도이며, 도 6은 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 1차 변속부에 따른 1단 캐리어 도그클러치 아이들세트 개략도이고, 도 7은 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 1차 변속부에 따른 링기어 개략도이며, 도 8은 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기에 따른 도그클러치 주축부 개략도이고, 도 9는 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 도그클러치 주축부에 따른 도그클러치 샤프트 개략도이며, 도 10는 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 도그클러치 주축부에 따른 변속 도그클러치 개략도이고, 도 11은 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기에 따른 변속단속장치부 조립도이며, 도 12는 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기에 따른 변속단속장치부 분해도이고, 도 13은 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 변속단속장치부에 따른 변속 포크 개략도이며, 도 14는 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 변속단속장치부에 따른 변속 레버부 개략도이고, 도 15는 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 변속단속장치부에 따른 변속 플랜지 개략도이며, 도 16은 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 변속단속장치부에 따른 변속 플랜지 커버 개략도이고, 도 17은 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기의 1차 변속 및 2차 변속시 변속비 비교도이다.

도 1과 도 2에 도시되어 있는 것 같이 본 발명의 변속기(B)는 모터(A)의 후단에 설치되어 상기 모터(A)의 회전속도를 감속하며, 감속에 의해 상기 모터(A)가 지닌 정격토크를 증대시키고, 가동을 중지하지 않고 회전되는 상태에서 변속시키는 역할을 한다.

상기 변속기(B)는 최종 회전수가 저회전이 필요할 때는 상기 모터(A)로부터 회전력을 전달받아 감속하고, 고회전이 필요할 때는 상기 모터(A)로부터 회전력을 전달받지 않고 공회전하며, 유성기어 타입이고, 상기 모터(A)가 가동 중에도 상기 모터(A)의 회전력을 투입과 단절이 자유로운 도그클러치 타입인 1차 변속부(1)와; 상기 1차 변속부(1)에서 감속할 때는 상기 1차 변속부(1)에서 회전력을 전달받아 감속하고, 상기 1차 변속부(1)에서 감속을 하지 않을 때는 상기 모터(A)의 회전력을 전달받아 감속하는 2차 변속부(2)와; 중간부는 상기 1차 변속부(1)와 결합되고 하부는 상기 2차 변속부(2)에 결합되며, 1차 감속이 필요할 때는 상기 모터(A)의 회전력을 상기 1차 변속부(1)를 통해 상기 2차 변속부(2)로 전달하고, 1차 감속이 필요하지 않을 때는 상기 1차 변속부(1)를 공회전 상태가 되게 하여 상기 모터(A)의 회전력을 상기 2차 변속부(2)로 바로 전달하며, 상기 모터(A)가 회전 중에도 상기 1차 변속부(1)에 부하 투입을 할 수 있는 도그클러치 타입인 도그클러치 주축부(3)와; 상기 1차 변속부(1)와 2차 변속부(2)의 사이에 설치되고, 상기 1차 변속부(1)에 상기 모터(A)의 회전력을 투입과 단절할 수 있는 공간을 형성하며, 상기 모터(A)의 회전력을 상기 1차 변속부(1)를 통해 상기 2차 변속부(2)로 전달하거나 상기 1차 변속부(1)를 공회전 상태로 작동시키는 변속단속(斷續)장치부(4)를 포함하여 구성된다.

상기 변속기(B)는 추가로 상기 1차 변속부(1)의 상부에 결합되어 상기 도그클러치 주축부(3)의 모터 커플러(32)와 도그클러치 샤프트(31)가 내부에 설치되며, 상기 모터(A)가 지지되기 위하여 상기 모터(A)가 상부에 설치되는 모터플랜지 및 1차 변속부 하우징(5)과; 상기 2차변속부(2)의 하부에 설치되어 상기 변속기(B)를 덮으며 리테나 커버(61)를 포함하는 하부플랜지(6)와; 상기 2차 변속부(2)의 캐리어와 기어 결합되어 회전력을 전달받는 피니언 샤프트(7)와 상기 피니언 샤프트(7)에 결합되어 회전력을 드릴비트부와 같은 곳에 기어 결합되게 하는 피니언 기어(8)를 포함한다.

본 발명의 상기 변속기(B)는 상기 1차 변속부(1)에서 1차 변속 후 2차 변속부(2)로 모터(A)의 회전력을 전달하거나, 상기 모터(A)의 회전력을 상기 도그클러치 주축부(3)을 통해 바로 전달할 때에 상기 모터(A)의 가동을 중지하지 않고 상기 변속단속장치부(4)를 바로 투입할 수 있게 도그클러치 타입의 기어로 회전력을 전달하는 것이 핵심 사항이다.

스프라인 결합시에는 싱크로라이징 링이 있어야 안정적으로 결합되나 도그 클러치 타입은 싱크로라이징 링이 없이도 상기 모터(A)가 가동중에도 투입이 안정적으로 된다.

도그클러치는 서로 맞물리는 조(jaw)를 가진 플랜지(flange)의 한쪽을 원동축으로 고정하고, 다른 방향은 축 방향으로 이동할 수 있도록 한 클러치를 말하며, 본 발명의 상기 도그클러치 주축부(3)와 1차 변속부(1)는 도그클러치 결합을 할 수 있게 상기 도그클러치 주축부(3)의 도그클러치 샤프트(31)와 변속 도그클러치(33) 및 상기 1차 변속부(1)의 1단 유성캐리어(122)가 도그클러치를 가진다.

상기 2차 변속부(2)는 2단 변속부(21) 또는 2단 변속부(21) 및 3단 변속부(22)의 2차에 거쳐 변속할 수도 있으며, 도 1과 도 2에 도시된 상기 2차 변속부(2)는 2단 변속부(21) 및 3단 변속부(22)의 2차에 거쳐 변속한 것을 도시한 것이며, 본 발명의 2단 변속부(21) 및 3단 변속부(22)는 기존의 유성변속기와 동일하게 선기어, 유성기어, 유성캐리어 및 링기어를 가지고 도면에 표시된 2단 변속부(21) 및 3단 변속부(22)의 링기어는 같이 공유하며 링기어가 회전하지 않고 고정되는 것으로 상세한 설명은 생략한다.

상기 2차 변속부(2)는 2단 선기어(211)에 의해 상기 1차 변속부(1)에 의해 변속을 할 때는 상기 1차 변속부(1)의 1단 유성캐리어(122)의 도그클러치(1221)와 클러치 결합된 상기 도그클러치 주축부(3)의 변속 도그클러치(33)의 외측 도그클러치(335)로부터 회전력을 전달받고, 상기 1차 변속부(1)에서 변속을 하지 않을 때는 상기 도그클러치 주축부(3)의 도그클러치 샤프트(31)의 도그클러치부(311)와 변속 도그클러치(33)의 내측 도그클러치(332)가 기어 결합하여 회전력을 전달받는다.

도 3은 본 발명의 변속기(B)의 작동 상태를 설명한 도면이다.

본 발명의 변속기(B)는 상기 1차 변속부(1)의 1단 링기어(13)가 고정되어 회전하지 않고 1단 유성캐리어(122)가 회전하여, 상기 1단 유성캐리어(122)의 도그클러치(1221)와 변속 도그클러치(33)의 외측 도그클러치(335)가 클러치 결합되어 회전력을 전달받아, 상기 변속 도그클러치(33)의 내부에 형성된 2단 선기어 결합기어(333)와 2단 선기어(211)가 결합되어 회전력을 상기 2차 변속부로 전달한다.

본 발명의 변속기(B)가 1차 변속부와 2차 변속부에서 동시에 변속할 때의 회전력 전달을 설명하면 아래와 같으며, 도면 예의 감속비는 1차 감속비는 3.321 대 1며, 2차 감속비는 33 대 1로 총 감속비는 109.6 대 1로, 6극 모터인 경우 8rpm이 나온다.

1. 상기 모터(A) 가동 중에 상기 변속단속장치부(4)의 레버부(422)를 돌려 상기 변속 도그클러치(33)의 상기 내측 도그클러치(332)와 외측 도그클러치(335)가 각각 상기 도그클러치 샤프트(31)의 도그클러치부(311)와 상기 1단 유성캐리어(122)의 도그클러치(1221)와 결합되도록 상기 변속 도그클러치(33)를 위로 올린다.

2. 1과 같은 상태일 때의 모터의 회전력의 전달 상태를 보면 아래와 같다.

1) 상기 모터(B)의 회전축으로부터 상기 도그클러치 주축부(3)의 모터 커플러(32)가 회전력을 전달받는다.

2) 상기 모터 커플러(32)로부터 상기 도그클러치 주축부(3)의 도그클러치 샤프트(31)가 회전력을 전달받는다.

3) 상기 도그클러치 샤프트(31)의 상단기어부(312)로부터 상기 1차 변속부(1)의 1단 선기어(11)가 회전력을 전달받는다.

4) 상기 1단 선기어(11)의 회전으로 상기 1차 변속부(1)의 1단 캐리어 도그클러치 아이들세트(12)의 1단 유성기어(121)가 회전한다.

5) 상기 1차 변속부(1)의 1단 링기어(13)가 고정되어 있으므로 상기 1단 캐리어 도그클러치 아이들세트(12)의 1단 유성캐리어(122)가 회전한다.

6) 상기 1단 유성캐리어(122)의 회전력을 상기 1단 유성캐리어(122)의 도그클러치(1221)를 통해 상기 도그클러치 주축부(3)의 변속 도그클러치(33)의 외측 도그클러치(335)를 통해 상기 변속 도그클러치(33)로 전달받는다.

7) 상기 변속 도그클러치(33)의 내측에 형성된 2단 선기어 결합기어(333)와 상기 2단 선기어(211)와 기어 결합하여 상기 변속 도그클러치(33)의 회전력을 상기 2차 변속부(2)로 전달받아 상기 2차 변속부(2)에서 2차 변속을 시행한다.

본 발명의 변속기(B)가 중립 상태일 때를 설명하면 다음과 같다.

1. 상기 모터(A) 가동 중에 상기 변속단속장치부(4)의 레버부(422)를 돌려 상기 변속 도그클러치(33)의 상기 내측 도그클러치(332)와 외측 도그클러치(335)가 각각 상기 도그클러치 샤프트(31)의 도그클러치부(311)와 상기 1단 유성캐리어(122)의 도그클러치(1221)와 분리되도록 상기 변속 도그클러치(33)를 아래로 내린다.

6) 상기 변속 도그클러치(33)의 상기 내측 도그클러치(332)와 외측 도그클러치(335)가 각각 상기 도그클러치 샤프트(31)의 도그클러치부(311)와 상기 1단 유성캐리어(122)의 도그클러치(1221)와 분리되어 있으므로 상기 변속 도그클러치(33)와 상기 도그클러치 샤프트(31)만 공회전하고, 상기 2차 변속부(2)로 회전력이 전달되지 않는다.

본 발명의 변속기(B)가 상기 2차 변속부(2)에서만 변속할 때의 회전력 전달을 설명하면 아래와 같으며, 도면 예의 감속비는 2차 감속비는 33 대 1로 6극 모터인 경우 27rpm이 나온다.

1. 상기 모터(A) 가동 중에 상기 변속단속장치부(4)의 레버부(422)를 돌려 상기 변속 도그클러치(33)의 상기 내측 도그클러치(332)가 상기 도그클러치 샤프트(31)의 도그클러치부(311)와 클러치 결합되도록 상기 변속 도그클러치(33)를 완전히 아래로 내린다.

3) 중립일 때 설명한 것 같이 상기 변속 도그클러치(33)의 외측 도그클러치(335)가 상기 1단 유성캐리어(122)의 도그클러치(1221)와 분리되어 있으므로 상기 1차 변속기(1)는 공회전한다.

4) 상기 도그클러치 샤프트(31)의 도그클러치부(311)와 변속 도그클러치(33)의 내측 도그클러치(332) 클러치 결합하여 상기 도그클러치 샤프트(31)의 회전력을 상기 변속 도그클러치(33)가 전달받는다.

5) 상기 변속 도그클러치(33)의 내측에 형성된 2단 선기어 결합기어(333)와 상기 2단 선기어(211)와 기어 결합하여 상기 변속 도그클러치(33)의 회전력을 상기 2차 변속부(2)로 전달받아 상기 2차 변속부(2)에서 변속을 시행한다.

도 4에 도시되어 있는 것 같이 상기 1차 변속부(1)는 최종 회전수가 저회전이 필요할 때는 상기 모터(A)로부터 회전력을 전달받아 감속하고, 고회전이 필요할 때는 상기 모터(A)로부터 회전력을 전달받아 공회전하며, 유성기어 타입이고, 상기 모터(A)가 가동 중에도 상기 모터(A)의 회전력을 투입과 단절이 자유로운 도그클러치 타입이다.

상기 1차 변속부(1)는 상기 도그클러치 주축부(3)의 도그클러치 샤프트(31)와 스프라인기어로 결합되어 회전력을 전달받아 회전되는 1단 선기어(11)와; 상기 1단 선기어(11)의 회전에 의해 자전과 공전을 하는 3개의 1단 유성기어(121)와, 상기 1단 유성기어를 결합시켜 지지하고 상기 1단 유성기어(121)의 회전으로 구동되며 도그클러치(1221)가 형성된 1단 유성캐리어(122)를 포함하며, 상기 도그클러치(1221)와 상기 도그클러치 주축부(3)의 변속 도그클러치(33)의 외측 도그클러치(335)와 결합되었을 때는 1차 변속된 회전력을 상기 변속 도그클러치(33)를 통해 상기 2차 변속부(2)로 전달하는 1단 캐리어 도그클러치 아이들세트(12)와; 상기 1단 유성기어(11)가 공전할 수 있게 하며 회전하지 않고 고정되는 1단 링기어(13)를 포함하여 구성된다.

상기 1차 변속부(1)는 상기 1단 유성기어(121)와 1단 유성캐리어(122)가 회전되고 상기 1단 링기어(13)는 고정되어 회전하지 않는다.

그러므로 상기 1차 변속부(1)의 변속비는 상기 1단 링기어(13) 치차수(88개)/ 상기 1단 선기어 치차수(38개) +1 로 3.32 대 1 이다.

상기 1단 선기어(11)와 모터플랜지 및 1차 변속부 하우징(5) 사이에는 상기 도그클러치 샤프트(31)에서 회전력을 전달받아 회전시 모터플랜지 및 1차 변속부 하우징(5)과의 마찰을 최소화하고 원활하게 회전하기 위해 베어링(115)이 설치된다.

상기 1단 링기어(13)는 상기 모터플랜지 및 1차 변속부 하우징(5)과 볼트로 결합된다.

도 5에 도시되어 있는 것 같이 상기 1단 선기어(11)는 상기 도그클러치 주축부(3)의 도그클러치 샤프트(31)와 스프라인기어로 결합되어 회전력을 전달받아 회전된다.

상기 1단 선기어(11)의 외측에는 상기 1단 유성기어(121)로 회전력을 전달하기 위한 1단 유성기어 결합기어(112)와, 상기 모터플랜지 및 1차 변속부 하우징(5)과의 마찰을 최소화하고 원활하게 회전하기 위해 베어링(115)이 설치되는 베어링 설치부(114)가 형성된다.

상기 1단 선기어(11)의 내측에는 상기 도그클러치 샤프트(31)이 관통하는 샤프트관통 내부중공(113)과, 상기 상기 도그클러치 샤프트(31)로부터 회전력을 전달받는 샤프트 결합기어(111)이 형성된다.

도 6에 도시되어 있는 것 같이 상기 1단 캐리어 도그클러치 아이들세트(12)는 상기 1단 선기어(11)의 회전에 의해 자전과 공전을 하는 3개의 1단 유성기어(121)와; 상기 1단 유성기어(121)를 결합시켜 지지하고 상기 1단 유성기어(121)의 회전으로 구동되며 도그클러치(1221)가 형성된 1단 유성캐리어(122)를 포함하며, 상기 도그클러치(1221)와 상기 도그클러치 주축부(3)의 변속 도그클러치(33)의 외측 도그클러치(335)와 결합되었을 때는 1차 변속된 회전력을 상기 변속 도그클러치(33)를 통해 상기 2차 변속부(2)로 전달한다.

상기 1단 유성캐리어(122)에는 상기 변속 도그클러치(33)의 외측 도그클러치(335)와 결합되는 도그클러치(1221)와, 상기 1단 유성기어(121)가 설치되는 유성기어 설치홀(1222)과, 상기 변속단속장치부(4)의 변속 플랜지(43)의 마찰을 최소화하는 원활한 회전을 위한 유성캐리어 베어링(1223)이 형성된다.

상기 도그클러치(1221)는 8개의 클러치치차를 가져 상기 변속 도그클러치(33)의 외측 도그클러치(335)와 클러치 결합한다.

도 7에 도시되어 있는 것 같이 상기 1단 링기어(13)는 상기 1단 유성기어(11)가 공전할 수 있게 하며 회전하지 않고 고정된다.

상기 1단 링기어(13)에는 상기 1단 유성기어(11)와 기어 결합하는 링기어치차(132)와; 모터플랜지 및 1차 변속부 하우징(5)와 상기 변속단속장치부(4)의 변속 플랜지(43)와 볼트로 결합하기 위한 볼트결합홀(133)이 형성된다.

도 8에 도시되어 있는 것 같이 상기 도그클러치 주축부(3)은 중간부는 상기 1차 변속부(1)와 결합되고 하부는 상기 2차 변속부(2)에 결합되며, 1차 감속이 필요할 때는 상기 모터(A)의 회전력을 상기 1차 변속부(1)를 통해 상기 2차 변속부(2)로 전달하고, 1차 감속이 필요하지 않을 때는 상기 1차 변속부(1)를 공회전 상태가 되게 하여 상기 모터(A)의 회전력을 상기 2차 변속부(2)로 바로 전달하며, 상기 모터(A)가 회전 중에도 상기 1차 변속부(1)에 부하 투입을 할 수 있는 도그클러치 타입이다.

상기 도그클러치 주축부(3)는 상기 모터(A)의 회전축으로부터 회전력을 전달받으며, 상기 1차 변속부(1)에 결합되어 상기 모터(A)의 회전력을 상기 1차 변속부(1)로 전달하고, 운전 중에도 가동 중지 없이 상기 1차 변속부(1)를 통하여 상기 2차 변속부(2)로 회전력을 전달하거나 상기 1차 변속부(1)를 통하지 않고 상기 모터(A)에서 바로 상기 2차 변속부(2)로 회전력을 전달할 수 있게 하며, 도그클러치 타입인 도그클러치 샤프트(31)와; 일측은 상기 모터(A)의 회전축과 결합되고, 타측은 상기 도그클러치 샤프트(31)와 결합되어 상기 모터(A)의 회전력을 상기 도그클러치 샤프트(31)로 전달하는 모터 커플러(32)와; 상기 도그클러치 샤프트(31)의 일정 부분 외부에 설치되어 상기 도그클러치 샤프트(31)와 내부에서 결합되었다 분리되었다 하며, 상기 도그클러치 샤프트(31)와 결합되었을 때는 상기 1차 변속부(1)에서 변속하지 않고 회전력을 바로 상기 2차 변속부(2)로 전달하고, 상기 도그클러치 샤프트(31)와 분리되었을 때는 외측 도그클러치(335)에서 상기 1차 변속부(1)와 결합되어 변속된 회전력을 상기 2차 변속부(2)로 전달하는 변속 도그클러치(33)로 구성된다.

도 8의 상부 도면은 상기 1차 변속부(1)에서 감속을 하지 않을 때의 단면도이로서, 상기 도그클러치 샤프트(31)의 도그클러치부(311)가 상기 변속 도그클러치(33)의 내측 도그클러치(332)와 결합되고, 외측 도그클러치(335)는 상기 1단 유성캐리어(122)의 도그클러치(1221)와는 결합이 끊어지므로 1차 변속을 하지 않는다.

도 8의 하부 도면은 상기 1차 변속부(1)에서 감속을 시행할 때의 단면도이며, 상기 도그클러치 샤프트(31)의 도그클러치부(311)는 상기 변속 도그클러치(33)의 내측 도그클러치(332)와 결합되지 않고, 외측 도그클러치(335)는 상기 상기 1단 유성캐리어(122)의 도그클러치(1221)와는 결합되어 상기 상기 변속 도그클러치(33)를 통해 1차 변속한 회전력을 상기 2차 변속부(2)의 2단 선기어(211)로 전달한다.

도 9에 도시되어 있는 것 같이 상기 도그클러치 샤프트(31)는 상기 모터(A)의 회전축으로부터 회전력을 전달받으며, 상기 1차 변속부(1)에 결합되어 상기 모터(A)의 회전력을 상기 1차 변속부(1)로 전달하고, 운전 중에도 가동 중지 없이 상기 1차 변속부(1)를 통하여 상기 2차 변속부(2)로 회전력을 전달하거나 상기 1차 변속부(1)를 통하지 않고 상기 모터(A)에서 바로 상기 2차 변속부(2)로 회전력을 전달할 수 있게 하며, 도그클러치 타입이다.

상기 도그클러치 샤프트(31)에는 상기 모터(A)의 회전력을 운전 중에도 가동 중지 없이 상기 1차 변속부(1)를 통하여 상기 2차 변속부(2)로 회전력을 전달하기 위하여 상기 변속 도그클러치(33)와는 결합이 해제되고, 상기 1차 변속부(1)를 통하지 않고 상기 모터(A)에서 바로 상기 2차 변속부(2)로 회전력을 전달할 때는 상기 변속 도그클러치(33)와 결합되는 도그클러치부(311)와; 상기 모터 커플러(33)과 결합하여 상기 모터(A)의 회전력을 전달받고 전달받은 회전력을 상기 1차 변속부(1)에 결합되어 상기 1차 변속부(1)로 전달하는 상단기어부(312)와; 상기 2차 변속부(2)의 2단 선기어와의 원활한 접촉을 위한 베어링이 설치되는 하단베어링부(313)와, 상기 변속 도그클러치(33)의 상단이 회전할 때 떨지 않게 지지해주는 메탈베어링이 설치되는 중단베어링부(314)가 형성된다.

상기 상단기어부(312)는 수퍼기어로서 스프라인기어이다.

상기 도그클러치부(311)는 5개의 클러치치차를 가져 상기 내측 도그클러치(332)와 클러치 결합한다.

도 10에 도시되어 있는 것 같이 상기 변속 도그클러치(33)는 상기 도그클러치 샤프트(31)의 일정 부분 외부에 설치되어 상기 도그클러치 샤프트(31)와 내부에서 결합되었다 분리되었다 하며, 상기 도그클러치 샤프트(31)와 결합되었을 때는 상기 1차 변속부(1)에서 변속하지 않고 회전력을 바로 상기 2차 변속부(2)로 전달하고, 상기 도그클러치 샤프트(31)와 분리되었을 때는 외측 도그클러치(335)에서 상기 1차 변속부(1)와 결합되어 변속된 회전력을 상기 2차 변속부(2)로 전달한다.

상기 변속 도그클러치(33)에는 상기 도그클러치 샤프트(31)가 내부에 설치될 수 있도록 내부가 빈 내부중공(331)과; 상기 내부중공(331)의 내측에 형성되며, 상기 도그클러치부(311)와 결합되었을 때는 상기 1차 변속부(1)에서 변속하지 않고 회전력을 바로 상기 2차 변속부(2)로 전달하고, 상기 도그클러치부(311)와 분리되었을 때는 상기 1차 변속부(1)에서 변속하여 상기 변속 도그클러치(33)을 통해 회전력을 상기 2차 변속부(2)로 전달하게 하는 내측 도그클러치(332)와; 상기 내부중공(331)의 내측에 형성되며, 상기 1차 변속부(1)에서 변속된 회전력 또는 상기 1차 변속부(1)에서 변속하지 않은 회전력을 상기 2차 변속부(2)로 전달하는 2단 선기어 결합기어(333)와; 외측에 형성되어 상기 도그클러치 샤프트(31)의 도그클러치부(311)와 상기 내측 도그클러치(332)가 분리되었을 때 상기 1차 변속부(1)를 통해 변속된 회전력을 전달받는 외측 도그클러치(335)와; 상기 변속단속장치부(4)의 변속 포크(41)가 끼워지는 포크결합 원형홈(336)이 형성된다.

상기 외측 도그클러치(335)는 8개의 클러치치차를 가져 상기 1단 유성캐리어(122)의 도그클러치(1221)과 클러치 결합하며, 상기 내측 도그클러치(332)는 5개의 클러치치차를 가져 상기 도그클러치부(311)와 클러치 결합한다.

도 11과 도 12에 도시되어 있는 것 같이 상기 변속단속(斷續)장치부(4)는 상기 1차 변속부(1)와 2차 변속부(2)의 사이에 설치되고, 상기 1차 변속부(1)에 상기 모터(A)의 회전력을 투입과 단절할 수 있는 공간을 형성하며, 상기 모터(A)의 회전력을 상기 1차 변속부(1)를 통해 상기 2차 변속부(2)로 전달하거나 상기 1차 변속부(1)를 공회전 상태로 작동시킨다.

상기 변속단속장치부(4)는 상기 도그클러치 주축부(3)의 변속 도그클러치(33)에 결합되어 상기 변속 도그클러치(33)를 상부로 올리거나 내릴 수 있게 하는 변속 포크(41)와; 상기 변속 포크(41)의 일단에 결합되어 상기 변속 포크(41)를 올리고 내리는 변속 레버부(42)와; 상기 변속 도그클러치(33)와 변속 포크(41) 및 변속 레버부(42)를 설치할 수 있는 공간을 제공하고 상기 변속 레버부(42)가 결합 설치되는 변속 플랜지(43)와; 상기 변속 플랜지(43)의 전면에 결합되어 상기 변속 포크(41)와 변속 레버부(42)가 일정 위치에 위치하여 작동할 수 있도록 설치 위치를 지정하고 고정시키는 변속 플랜지 커버(44)를 포함하여 구성된다.

도 13에 도시되어 있는 것 같이 상기 변속 포크(41)은 상기 도그클러치 주축부(3)의 변속 도그클러치(33)에 결합되어 상기 변속 도그클러치(33)를 상부로 올리거나 내릴 수 있게 한다.

상기 변속 포크(41)는 상기 변속 도그클러치(33)의 포크결합 원형홈(336)에 끼워져 상기 변속 도그클러치(33)를 올렸다 내렸다 하며, 두 갈래로 갈라진 포크부(411)와; 상기 포크부(411)의 일단에 연이어 형성되어 상기 변속 플랜지 커버(44)와 결합되며 상기 회전기어부(421)의 회전기어(4211)와 기어 결합하여 상기 회전기어(4211)의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 렉기어부(412)로 구성된다.

상기 렉기어부(412)에는 상기 회전기어부(421)의 회전기어(4211)와 기어 결합하여 상기 회전기어(4211)의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 렉(4121)과, 상기 변속 플랜지 커버(44)와의 결합을 위해 커버결합홀(4122)이 형성된다.

도 14에 도시되어 있는 것 같이 상기 변속 레버부(42)는 상기 변속 포크(41)의 일단에 결합되어 상기 변속 포크(41)를 올리고 내리는 역할을 한다.

상기 변속 레버부(42)는 상기 변속 포크(41)에 기어 결합되어 회전시 상기 변속 포크(41)를 상부로 올리거나 내리며, 상기 변속 포크(41)와 기어 결합하는 회전기어(4211)와 상기 회전기어(4211)의 일단에 연이어 형성되어 상기 회전기어(4211)를 돌릴 수 있게 자루 역할을 하는 기어핸들(4212)로 구성된 회전기어부(421)와; 상기 기어핸들(4212)에 결합되어 상기 회전기어부(421)를 회전시키는 핸들결합부(4221)와, 상기 핸들결합부(4221)에 직각으로 형성되어 운전자가 손으로 회전시키는 레버(4222)로 구성된 레버부(422)와; 상기 핸들결합부(4221)와 회전기어(4211)의 사이의 상기 기어핸들(4212) 외부로 삽입되어 상기 회전기어부(421)가 원활하게 회전될 수 있도록 내부에 베어링이 설치되며, 상기 회전기어부(421)가 고정부를 가지고 회전될 수 있게 상기 변속 플랜지(43)와 변속 플랜지 커버(44)에 결합되며, 상기 변속 플랜지(43) 내부에 있는 윤활유가 누설되지 않게 외부에 오링이 설치된 레버하우징부(423)로 구성된다.

도 15에 도시되어 있는 것 같이 상기 변속 플랜지(43)는 상기 변속 도그클러치(33)와 변속 포크(41) 및 변속 레버부(42)를 설치할 수 있는 공간을 제공하고 상기 변속 레버부(42)가 결합 설치된다.

상기 변속 플랜지(43)에는 상기 변속 플랜지 커버(44)가 설치되며 카버결합구(4311)이 형성된 커버설치 오픈부(431)와; 상기 1차 변속부(1)과 결합되는 1차 변속부 결합플랜지(432)와; 상기 2차 변속부(2)와 결합되는 2차 변속부 결합플랜지(433)와; 유성캐리어 베어링(1223)이 설치되는 베어링설치부(434)가 형성된다.

도 16에 도시되어 있는 것 같이 상기 변속 플랜지 커버(44)는 상기 변속 플랜지(43)의 전면에 결합되어 상기 변속 포크(41)와 변속 레버부(42)가 일정 위치에 위치하여 작동할 수 있도록 설치 위치를 지정하고 고정시킨다.

상기 변속 플랜지 커버(44)는 상기 커버설치 오픈부(431)를 덮으며 상기 카버결합구(4311)와 볼트 결합되는 커버플레이트(441)와, 상기 커버플레이트(441)에 수직으로 형성되어 상기 변속 포크(41)이 결합되며 포크결합핀(444)이 꼽히는 포크결합핀 삽입홀(4421)이 형성된 상하 2개로 된 포크 결합구(442)와; 상기 상기 커버플레이트(441)에 형성되어 오픈부가 형성되며, 상기 변속 레버부(42)가 삽입되어 결합되는 변속 레버부 결합구(443)를 포함한다.

상기 커버플레이트(441)에는 상기 커버설치 오픈부(431)의 카버결합구(4311)와 볼트 결합을 위한 다수 개의 변속플랜지 결합홀(4411)이 형성된다.

도 17는 본 발명의 변속기(B)의 예를 도시한 것으로 상기 1차 변속부(1)은 1단 링기어(13) 치차수 88개, 1단 유성기어(121) 치차수 25개, 1단 선기어 (11) 치차수 38개일 때 감속비= 88/38+1=3.32 로 1 대 3.32의 변속비를 가진다.

상기 2차 변속부(2)는 2단 변속부(21)과 3단 변속부(22)를 가지며, 2단 변속부는 2단 링기어 치차수 78개, 2단 유성기어 치차수 26개, 2단 선기어(211) 치차수 15개일 때 변속비= 78/15+1=6.2 로 1 대 6.2의 변속비를 가진다.

3단 변속부는 3단 링기어 치차수 78개, 3단 유성기어 치차수 23개, 3단 선기어 치차수 18개일 때 변속비= 78/18+1=5.33 로 1 대 5.33의 변속비를 가진다.

그러므로 상기 2차 변속부(2)는 2단 변속비 * 3단 변속비이므로 2차 변속비= 6.2*5.33=33 이므로 1 대 33의 변속비를 가진다.

이와 같이 상기 1차 변속부(1)과 2차 변속부(2)를 거치면 총 감속비는 3.32*33로 해서 총 1/109.6이 되며 4극 전기모터의 회전수가 약 1760rpm 이므로 본 발명의 상기 1차 변속부(1)과 2차 변속부(2)를 거친 출력축의 회전수는 약 16RPM이 되고, 상기 2차 변속부(2)만 거친다면 2차 변속부(2)의 감속비가 33 이므로 출력축의 회전수는 약 53.3rpm이 된다.

도 3에서와 같이 8극 전기모터의 사용할 때는 8극 전기모터의 회전수가 약 880rpm 이므로 본 발명의 상기 1차 변속부(1)과 2차 변속부(2)를 거친 출력축의 회전수는 약 8RPM이 되고, 상기 2차 변속부(2)만 거친다면 2차 변속부(2)의 감속비가 33 이므로 출력축의 회전수는 약 27rpm이 된다.

상기 예와 같이 기어의 치차수 변경으로 필요 회전수 변경을 시행할 수 있어 수요자의 요구에 부응할 수 있다.

천공을 하는 오거에 있어서 예를 들면 1개의 오거로서 2가지의 속도를 낼 수 있으며, 토크에 문제가 없다면 유압오거에 있어서 유압량을 조절하여 속도를 변경할 수 있으므로 다목적으로 오거를 사용할 수도 있다.

오거는 1기가 수 천만원에서 수 억원에 달하는 고가의 장비이므로 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기를 적용하면 설비투자에 필요한 비용을 대폭 줄일 수 있으며, 오거 외에도 건설장비나 공작기계에 활용이 높은 변속기이며, 기존의 유성기어 변속기에서 쉽게 개조를 하여 본 발명을 적용할 수 있으므로 유용하게 사용할 수 있는 발명이다.

또한, 본 발명의 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기에 따르면 모터를 정지하지 않고 변속이 가능하므로 천공드릴부를 상부로 올리지 않고 지반의 강약에 따라 쉽게 회전속도를 변경할 수 있어 작업 효율과 작업능률이 향상되며, 도그 클러치 타입으로 동력이 전달되므로 스프라인 기어에 의한 동력 전달보다 기어의 내구성이 증대되는 장점이 있다.

A : 모터 B : 변속기
1 : 1차 변속부 11 : 1단 선기어
111 : 샤프트 결합기어 112 : 1단 유성기어 결합기어
113 : 샤프트관통 내부중공 114 : 베어링 설치부
115 : 베어링 12 : 1단 캐리어 도그클러치 아이들세트
121 : 1단 유성기어 122 : 1단 유성캐리어
1221 : 도그클러치 1222 : 유성기어 설치홀
1223 : 유성캐리어 베어링 13 : 1단 링기어
132 : 링기어치차 133 : 볼트결합홀
2 : 2차 변속부 21 : 2단 변속부
211 : 2단 선기어 22 : 3단 변속부
3 : 도그클러치 주축부 31 : 도그클러치 샤프트
311 : 도그클러치부 312 : 상단기어부
313 : 하단베어링부 314 : 중단베어링부
32 : 모터 커플러 321 : 모터회전축결합구
322 : 샤프트 결합기어 33 : 변속 도그클러치
331 : 내부중공 332 : 내측 도그클러치
333 : 2단 선기어 결합기어 334 : 메탈베어링설치부
335 : 외측 도그클러치 336 : 포크결합 원형홈
337 : 오링설치홈
4 : 변속단속장치부 41 : 변속 포크
411 : 포크부 412 : 렉기어부
4121 : 렉 4122 : 커버결합홀
42 : 변속 레버부 421 : 회전기어부
4211 : 회전기어 4212 : 기어핸들
422 : 레버부 4221 : 핸들결합부
42211 : 핸들결합구 4222 : 레버
423 : 레버하우징부 4231 : 베어링
4232 : 오링 43 : 변속 플랜지
431 : 커버설치 오픈부 4311 : 커버결합구
432 : 1차 변속부 결합플랜지 433 : 2차 변속부 결합플랜지
434 : 베어링설치부
44 : 변속 플랜지 커버 441 : 커버플레이트
4411 : 변속플랜지 결합홀 442 : 포크 결합구
4421 : 포크결합핀 삽입홀 443 : 변속 레버부 결합구
444 : 포크결합핀 5 : 모터플랜지 및 1차 변속부 하우징
6 : 하부플랜지 61 : 리테나 커버
7 : 피니언 샤프트 8 : 피니언 기어

Claims

모터(A)의 후단에 설치되어 상기 모터(A)의 회전속도를 감속하며, 감속에 의해 상기 모터(A)가 지닌 정격토크를 증대시키고, 가동을 중지하지 않고 회전되는 상태에서 변속시키는 변속기(B)에 있어서,
상기 변속기(B)는 최종 회전수가 저회전이 필요할 때는 상기 모터(A)로부터 회전력을 전달받아 감속하고, 고회전이 필요할 때는 상기 모터(A)로부터 회전력을 전달받아 공회전하며, 유성기어 타입이고, 상기 모터(A)가 가동 중에도 상기 모터(A)의 회전력을 투입과 단절이 자유로운 도그클러치 타입인 1차 변속부(1)와;
상기 1차 변속부(1)에서 감속할 때는 상기 1차 변속부(1)에서 회전력을 전달받아 감속하고, 상기 1차 변속부(1)에서 감속을 하지 않을 때는 상기 모터(A)의 회전력을 전달받아 감속하는 2차 변속부(2)와;
중간부는 상기 1차 변속부(1)와 결합되고 하부는 상기 2차 변속부(2)에 결합되며, 1차 감속이 필요할 때는 상기 모터(A)의 회전력을 상기 1차 변속부(1)를 통해 상기 2차 변속부(2)로 전달하고, 1차 감속이 필요하지 않을 때는 상기 1차 변속부(1)를 공회전 상태가 되게 하여 상기 모터(A)의 회전력을 상기 2차 변속부(2)로 바로 전달하며, 상기 모터(A)가 회전 중에도 상기 1차 변속부(1)에 부하 투입을 할 수 있는 도그클러치 타입인 도그클러치 주축부(3)와;
상기 1차 변속부(1)와 2차 변속부(2)의 사이에 설치되고, 상기 1차 변속부(1)에 상기 모터(A)의 회전력을 투입과 단절할 수 있는 공간을 형성하며, 상기 모터(A)의 회전력을 상기 1차 변속부(1)를 통해 상기 2차 변속부(2)로 전달하거나 상기 1차 변속부(1)를 공회전 상태로 작동시키는 변속단속장치부(4)를 포함하여 구성되는 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기
제 1항에 있어서,
상기 1차 변속부(1)는 상기 도그클러치 주축부(3)의 도그클러치 샤프트(31)와 스프라인기어로 결합되어 회전력을 전달받아 회전되는 1단 선기어(11)와;
상기 1단 선기어(11)의 회전에 의해 자전과 공전을 하는 3개의 1단 유성기어(121)와, 상기 1단 유성기어를 결합시켜 지지하고 상기 1단 유성기어(121)의 회전으로 구동되며 도그클러치(1221)가 형성된 1단 유성캐리어(122)를 포함하며, 상기 도그클러치(1221)와 상기 도그클러치 주축부(3)의 변속 도그클러치(33)의 외측 도그클러치(335)와 결합되었을 때는 1차 변속된 회전력을 상기 변속 도그클러치(33)를 통해 상기 2차 변속부(2)로 전달하는 1단 캐리어 도그클러치 아이들세트(12)와;
상기 1단 유성기어(121)가 공전할 수 있게 하며 회전하지 않고 고정되는 1단 링기어(13)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기
제 1항에 있어서,
상기 도그클러치 주축부(3)는 상기 모터(A)의 회전축으로부터 회전력을 전달받으며, 상기 1차 변속부(1)에 결합되어 상기 모터(A)의 회전력을 상기 1차 변속부(1)로 전달하고, 운전 중에도 가동 중지 없이 상기 1차 변속부(1)를 통하여 상기 2차 변속부(2)로 회전력을 전달하거나 상기 1차 변속부(1)를 통하지 않고 상기 모터(A)에서 바로 상기 2차 변속부(2)로 회전력을 전달할 수 있게 하며, 도그클러치 타입인 도그클러치 샤프트(31)와;
일측은 상기 모터(A)의 회전축과 결합되고, 타측은 상기 도그클러치 샤프트(31)와 결합되어 상기 모터(A)의 회전력을 상기 도그클러치 샤프트(31)로 전달하는 모터 커플러(32)와;
상기 도그클러치 샤프트(31)의 일정 부분 외부에 설치되어 상기 도그클러치 샤프트(31)와 내부에서 결합되었다 분리되었다 하며, 상기 도그클러치 샤프트(31)와 결합되었을 때는 상기 1차 변속부(1)에서 변속하지 않고 회전력을 바로 상기 2차 변속부(2)로 전달하고, 상기 도그클러치 샤프트(31)와 분리되었을 때는 외측 도그클러치(335)에서 상기 1차 변속부(1)와 결합되어 변속된 회전력을 상기 2차 변속부(2)로 전달하는 변속 도그클러치(33)로 구성되는 것을 특징으로 하는 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기
제 1항에 있어서,
상기 변속단속장치부(4)는 상기 도그클러치 주축부(3)의 변속 도그클러치(33)에 결합되어 상기 변속 도그클러치(33)를 상부로 올리거나 내릴 수 있게 하는 변속 포크(41)와;
상기 변속 포크(41)의 일단에 결합되어 상기 변속 포크(41)를 올리고 내리는 변속 레버부(42)와;
상기 변속 도그클러치(33)와 변속 포크(41) 및 변속 레버부(42)를 설치할 수 있는 공간을 제공하고 상기 변속 레버부가 결합 설치되는 변속 플랜지(43)와;
상기 변속 플랜지(43)의 전면에 결합되어 상기 변속 포크(41)와 변속 레버부(42)가 일정 위치에 위치하여 작동할 수 있도록 설치 위치를 지정하고 고정시키는 변속 플랜지 커버(44)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기
제 3항에 있어서,
상기 도그클러치 샤프트(31)에는 상기 모터(A)의 회전력을 운전 중에도 가동 중지 없이 상기 1차 변속부(1)를 통하여 상기 2차 변속부(2)로 회전력을 전달하기 위하여 상기 변속 도그클러치(33)와는 결합이 해제되고, 상기 1차 변속부(1)를 통하지 않고 상기 모터(A)에서 바로 상기 2차 변속부(2)로 회전력을 전달할 때는 상기 변속 도그클러치(33)와 결합되는 도그클러치부(311)와;
상기 모터 커플러(32)와 결합하여 상기 모터(A)의 회전력을 전달받고 전달받은 회전력을 상기 1차 변속부(1)에 결합되어 상기 1차 변속부(1)로 전달하는 상단기어부(312)와;
상기 2차 변속부(2)의 2단 선기어와의 원활한 접촉을 위한 베어링이 설치되는 하단베어링부(313)가 형성되며,
상기 변속 도그클러치(33)에는 상기 도그클러치 샤프트(31)가 내부에 설치될 수 있도록 내부가 빈 내부중공(331)과;
상기 내부중공(331)의 내측에 형성되며, 상기 도그클러치부(311)와 결합되었을 때는 상기 1차 변속부(1)에서 변속하지 않고 회전력을 바로 상기 2차 변속부(2)로 전달하고, 상기 도그클러치부(311)와 분리되었을 때는 상기 1차 변속부(1)에서 변속하여 상기 변속 도그클러치(33)을 통해 회전력을 상기 2차 변속부(2)로 전달하게 하는 내측 도그클러치(332)와;
상기 내부중공(331)의 내측에 형성되며, 상기 1차 변속부(1)에서 변속된 회전력 또는 상기 1차 변속부(1)에서 변속하지 않은 회전력을 상기 2차 변속부(2)로 전달하는 2단 선기어 결합기어(333)와;
외측에 형성되어 상기 도그클러치 샤프트(31)의 도그클러치부(311)와 상기 내측 도그클러치(332)가 분리되었을 때 상기 1차 변속부(1)를 통해 변속된 회전력을 전달받는 외측 도그클러치(335)와;
상기 변속단속장치부(4)의 변속 포크(41)가 끼워지는 포크결합 원형홈(336)이 형성되는 것을 특징으로 하는 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기
제 4항에 있어서,
상기 변속 레버부(42)는 상기 변속 포크(41)에 기어 결합되어 회전시 상기 변속 포크(41)를 상부로 올리거나 내리며, 상기 변속 포크(41)와 기어 결합하는 회전기어(4211)와 상기 회전기어(4211)의 일단에 연이어 형성되어 상기 회전기어(4211)를 돌릴 수 있게 자루 역할을 하는 기어핸들(4212)로 구성된 회전기어부(421)와;
상기 기어핸들(4212)에 결합되어 상기 회전기어부(421)를 회전시키는 핸들결합부(4221)와, 상기 핸들결합부(4221)에 직각으로 형성되어 운전자가 손으로 회전시키는 레버(4222)로 구성된 레버부(422)와;
상기 핸들결합부(4221)와 회전기어(4211)의 사이의 상기 기어핸들(4212) 외부로 삽입되어 상기 회전기어부(421)가 원활하게 회전될 수 있도록 내부에 베어링이 설치되며, 상기 회전기어부(421)가 고정부를 가지고 회전될 수 있게 상기 변속 플랜지(43)와 변속 플랜지 커버(44)에 결합되며, 상기 변속 플랜지(43) 내부에 있는 윤활유가 누설되지 않게 외부에 오링이 설치된 레버하우징부(423)로 구성되며,
상기 변속 포크(41)는 상기 변속 도그클러치(33)의 포크결합 원형홈(336)에 끼워져 상기 변속 도그클러치(33)를 올렸다 내렸다 하며, 두 갈래로 갈라진 포크부(411)와;
상기 포크부(411)의 일단에 연이어 형성되어 상기 변속 플랜지 커버(44)와 결합되며, 상기 회전기어부(421)의 회전기어(4211)와 기어 결합하여 상기 회전기어(4211)의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 렉(4121)과 상기 변속 플랜지 커버(44)와의 결합을 위해 커버결합홀(4122)이 형성된 렉기어부(412)로 구성되는 것을 특징으로 하는 유성기어의 캐리어가 회전하는 도그 클러치를 이용한 변속기