KR20100066531A - 동력 분기식 트랜스미션 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 휠 로더와 같은 작업 기계용 동력 분기식 트랜스미션에 관한 것으로, 본 발명에 따른 동력 분기식 트랜스미션은 서메이션 기어(13)에서 합해지는 무단 조절 가능한 동력 브랜치와 기계적 동력 브랜치를 구비하되, 서메이션 기어는 전진 주행용 클러치(4)와 후진 주행용 클러치(8)를 통해 구동 장치(2)에 연결되고, 아울러 동력 분기식 트랜스미션은 단일의 클러치만이 배치되어 있는 샤프트들(2, 7; 32, 33)을 구비한다.
Description
본 발명은 청구항 1의 전제부에 상세히 정의된 타입에 따른 동력 분기식 트랜스미션에 관한 것이다.
전제된 바에 따른 동력 분기식 트랜스미션은 서메이션 기어(summation gear)에서 합해지는 무단 조절 가능한 동력 브랜치(power branch)와 기계적 동력 브랜치를 구비한다.
DE 10 2006 004 223 A1은 서메이션 기어에서 합해지는 무단 조절 가능한 동력 브랜치와 기계적 동력 브랜치를 구비한 동력 분기식 트랜스미션을 개시하고 있는데, 여기서 서메이션 기어는 이중 유성 기어, 2개의 태양 기어들, 및 링 기어를 구비한 유성 기어 트레인으로 이뤄진다.
예컨대, 휠 로더(wheel loader)와 같은 작업 기계들에서는 구동 모터가 구동 샤프트의 위에 배치되고, 그럼으로써 트랜스미션의 구동 장치와 트랜스미션의 종동 장치 사이의 축간 거리가 커야만 하는 트랜스미션이 필요하게 된다. 추가로, 작업 기계들에서는 트랜스미션의 폭과 깊이를 수용하기 위한 구조 공간이 극히 제한되므로, 흔히 큰 축간 거리를 갖는 좁고 짧은 트랜스미션이 작업 기계들에 사용되고 있다.
본 발명의 과제는 콤팩트한 구성으로 되면서 큰 축간 거리를 가능케 하는 동력 분기식 트랜스미션을 제공하는 것이다.
아울러, 동력 분기식 트랜스미션은 제1 주행 모드로부터 제2 주행 모드로의 전환 시에 높은 기어 시프트 안락성을 가져야 한다.
그러한 과제는 독립항에 특징져진 특징들도 또한 갖는 전제된 바에 따른 동력 분기식 트랜스미션에 의해 해결된다.
본 발명에 따르면, 동력 분기식 트랜스미션은 무단 조절 가능한 동력 브랜치와 기계적 동력 브랜치를 구비한다.
무단 조절 가능한 동력 브랜치는 사판식 타입 또는 사축식 타입의 무단 조절 가능한 유체 정압 유닛(hydrostatic unit)들을 구비할 수 있는 유체 정역학적 동력 브랜치로서 구성될 수 있다. 그 유체 정압 유닛들은 공통의 요크에 의해 조절될 수 있도록 상호 연결될 수 있다. 그러한 요크는 제1 위치에서 제1 유체 정압 유닛이 행정 체적 0으로 되고 제2 유체 정압 유닛이 그 최대 행정 체적을 갖도록 설정될 수 있다. 요크의 제2 단부 위치에서는, 제1 유체 정압 유닛이 최대 행정 체적으로 조절되고 제2 유체 정압 유닛이 행정 체적 0으로 조절된다.
하지만, 무단 유닛들을 전기 유닛들로서 구성하는 방안도 있다. 무단 조절 가능한 동력 브랜치와 기계적 동력 브랜치는 서메이션 기어에서 합해지는데, 서메이션 기어는 유성 기어 트레인으로서 구성되고, 링 기어와 2개의 태양 기어들과 맞물려 있는 하나 이상의 이중 유성 기어를 구비한다.
동력 분기식 트랜스미션은 샤프트들을 구비하고, 그 샤프트들 상에는 클러치들이 배치되는데, 클러치들에 의해 한편으로 전진 주행 방향과 후진 주행 방향이 기어 시프트될 수 있고, 다른 한편으로 종동 장치의 회전수를 무단으로 바꿀 수 있는 범위 내에 있는 2가지 이상의 주행 모드들이 기어 시프트될 수 있다. 샤프트들은 서로 이격되어 배치되고, 각각의 샤프트 상에는 단일의 클러치만이 배치되며, 그럼으로써 큰 축간 거리와 그 밖의 면에서 콤팩트한 구성을 갖는 트랜스미션이 제공되게 된다. 서메이션 기어의 상류에는 전진 주행 방향용 클러치와 후진 주행 방향용 클러치가 배치되고, 그럼으로써 서메이션 기어의 하류에는 주행 모드용 클러치들이 배치될 수 있게 된다.
전진 주행 방향용 클러치는 동력 분기식 트랜스미션의 구동 장치와 동축상으로 배치되고, 후진 주행 방향용 클러치는 전진 주행 방향용 클러치에 대해 이격되어 있는 샤프트 상에 배치되는 것이 바람직하다. 기어들의 전동 비들은 후진 주행용 클러치에 연결된 샤프트가 전진 주행용 클러치에 연결된 구동 샤프트보다 더 높은 회전수를 갖도록 설계되는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 후진 주행용 클러치가 배치된 샤프트 상에 예컨대 유압 펌프와 같은 하나 이상의 유압 소비 장치를 배치하여 그 유압 소비 장치들이 트랜스미션의 구동 시에 낮은 회전수에서도 이미 충분히 높은 회전수를 갖게 하는 것이 가능케 된다. 그러한 유압 펌프는 예컨대 트랜스미션 시스템에의 유압 공급은 물론 냉각 및 윤활에 사용될 수 있다. 작동 유압을 공급하는데에는 또 다른 유압 펌프가 사용될 수 있다.
하나 이상의 이중 유성 기어를 지지하는 서메이션 기어의 유성 캐리어(planet carrier)는 기어들, 전진 주행용 클러치, 및 후진 주행용 클러치를 통해 동력 분기식 트랜스미션의 구동 장치에 연결될 수 있다. 서메이션 기어의 제1 태양 기어는 무단 조절 가능한 제1 유닛에 연결되고, 서메이션 기어의 링 기어는 기어들을 통해 무단 조절 가능한 제2 유닛과 연동한다. 제1 주행 모드로 기어 시프트를 하기 위해, 무단 조절 가능한 제2 유닛이 제1 주행 모드용 클러치와 또 다른 기어들을 통해 동력 분기식 트랜스미션의 종동 장치에 연결된다. 동력 분기식 트랜스미션의 기어들은 서메이션 유성 기어 트레인을 제외하고는 모두 평기어로서 구성된다.
제2 주행 모드로 기어 시프트를 하기 위해, 제1 주행 모드용 클러치가 열림 방향으로 작동되고, 제2 주행 모드용 클러치가 닫힘 방향으로 작동되며, 그럼으로써 서메이션 유성 기어 트레인의 제2 태양 기어가 동력 분기식 트랜스미션의 종동 장치와 연동하는 상태로 될 수 있게 된다.
모드 기어들의 전동 비들은 제1 주행 모드용 클러치가 아직 닫혀 있는 제1 주행 모드의 끝 무렵에 제2 주행 모드용 클러치가 회전수 차이를 보이지 않아 동기적으로 닫히도록 선택되는 것이 바람직하다. 모드 전환 중에는, 제1 주행 모드용 클러치가 열림 방향으로 작동되고, 제2 주행 모드용 클러치가 닫힘 방향으로 작동되는데, 그러한 기어 시프트 동안 오로지 변경된 압력 비로 인해 발생하는 누출만을 교정에 의해 보상하기만 하면 되기 때문에, 무단 조절 가능한 유닛들, 예컨대 유체 정압 유닛들이 그 회전수에 있어 단지 조금만 교정되기만 하면 된다. 제2 주행 모드로부터 제1 주행 모드로 역으로 기어 시프트를 할 때에는, 클러치들의 열림과 닫힘이 그에 상응하게 다른 방향으로 진행된다. 이어서, 제2 주행 모드에서는 무단 조절 가능한 제2 유닛이 행정 체적 0으로부터 최대 행정 체적 쪽으로 조절되고, 무단 조절 가능한 제1 유닛이 최대 행정 체적으로부터 최소 행정 체적 쪽으로 조절된다.
본 발명은 콤팩트한 구성으로 되면서 큰 축간 거리를 가능케 하는 동력 분기식 트랜스미션을 제공한다. 아울러, 본 발명에 따른 동력 분기식 트랜스미션은 제1 주행 모드로부터 제2 주행 모드로의 전환 시에 높은 기어 시프트 안락성을 갖는다.
첨부 도면에 관한 이후의 설명들로부터 또 다른 특징들을 알 수 있을 것이다. 첨부 도면들 중에서,
도 1은 전진 주행을 위한 2가지 주행 모드들과 후진 주행을 위한 2가지 주행 모드들을 갖는 동력 분기식 트랜스미션을 나타낸 도면이고;
도 2는 전진 주행을 위한 3가지 주행 모드들과 후진 주행을 위한 3가지 주행 모드들을 갖는 동력 분기식 트랜스미션을 나타낸 도면이다.
도 1은 전진 주행을 위한 2가지 주행 모드들과 후진 주행을 위한 2가지 주행 모드들을 갖는 동력 분기식 트랜스미션을 나타낸 도면이고;
도 2는 전진 주행을 위한 3가지 주행 모드들과 후진 주행을 위한 3가지 주행 모드들을 갖는 동력 분기식 트랜스미션을 나타낸 도면이다.
도 1:
구동 모터(1)는 동력 분기식 트랜스미션의 구동 샤프트(2)를 구동한다. 구동 샤프트(2)는 고정 기어로서 구성된 평기어(3)와 전진 주행용 클러치(4)에 연결된다. 구동 샤프트(2) 상에는 전진 주행용 클러치(4)에 회전 불가능하게 연결된 아이들러 기어(5)가 배치된다. 평기어(3)는 고정 기어로서 구성된 평기어(6)와 맞물려 있고, 평기어(6)는 샤프트(7)에 회전 불가능하게 연결된다. 평기어(6)에 회전 불가능하게 연결된 샤프트(7) 상에는 후진 주행용 클러치(8)가 배치된다. 샤프트(7) 상에는 후진 주행용 클러치(8)에 회전 불가능하게 연결된 아이들러 기어(9)가 배치된다. 유압 소비 장치(10), 예컨대 유압 펌프가 그 샤프트(7)에 의해 구동된다. 전동 비들은 샤프트(7)가, 그에 따라 유압 소비 장치(10)가 샤프트(2)보다 더 높은 회전수를 갖도록 선택되는 것이 바람직하다. 아이들러 기어(5)와 아이들러 기어(9)는 서메이션 유성 기어 트레인(13)의 유성 캐리어(12)에 회전 불가능하게 연결된 아이들러 기어(11)와 맞물려 있다. 유성 캐리어(12)는 하나 이상의 이중 유성 기어(14)를 지지하는데, 이중 유성 기어는 한편으로 링 기어(15)와 맞물려 있고, 다른 한편으로 제1 태양 기어(16) 및 제2 태양 기어(17)와 맞물려 있다. 제1 태양 기어(16)는 무단 조절 가능한 제1 유닛(18), 예컨대 유체 정압 유닛에 연결된다. 링 기어(15)는 고정 기어로서 구성된 평기어(20)와 맞물려 있는 아이들러 기어(19)에 회전 불가능하게 연결된다. 평기어(20)는 무단 조절 가능한 제2 유닛(21), 예컨대 유체정압 유닛에 연결된다. 제2 태양 기어(17)는 고정 기어로서 구성된 평기어(22)에 연결된다. 동력 분기식 트랜스미션의 종동 장치(23)는 고정 기어로서 구성된 평기어(24)에 연결되는데, 그 평기어(24)는 한편으로 고정 기어로서 구성된 평기어(25), 제1 주행 모드용 클러치(26), 및 아이들러 기어(27)를 통해 평기어(20)에 연결될 수 있거나, 다른 한편으로 평기어(25), 아이들러 기어(28), 제2 주행 모드용 클러치(29), 및 고정 기어로서 구성된 평기어(30)를 통해 평기어(22)에 연결될 수 있다. 따라서, 제1 주행 모드용 클러치(26)를 닫고 제2 주행 모드용 클러치(29)를 엶으로써 종동 장치(23)를 제1 주행 모드로 작동하고, 클러치(26)를 열고 클러치(29)를 닫음으로써 종동 장치(23)를 제2 주행 모드로 작동하는 것이 가능케 된다. 전동 비들은 클러치(26)가 닫힌 상태에서 제1 주행 모드의 끝 무렵에 도달할 때에 아이들러 기어(28)와 평기어(30)가 동기적으로 회전함으로써 클러치(29)가 회전수 차이 없이 닫힘 방향으로 작동될 수 있도록 구성된다. 구조 공간에 기인하여, 아이들러 기어(19), 평기어(20), 및 아이들러 기어(27)로 이뤄진 기어 체인을 2개의 기어 쌍으로 분할함으로써 고정 기어들의 형태의 2개의 평기어들이 샤프트(31) 상에 배치되도록 하는 것이 필요할 수도 있다. 그럼으로써, 큰 전동 비를 구현할 수 있다.
샤프트(2), 샤프트(7), 및 샤프트들(31, 32, 33)을 상호 이격되게 배치하고, 그 샤프트들 상에 단일의 클러치만을 배치함으로써, 콤팩트하게 구성되면서 큰 축간 거리를 갖는 동력 분기식 트랜스미션이 제공될 수 있게 된다.
도 2:
본 구성은 제3 주행 모드가 추가로 존재한다는 점에서만 도 1의 구성과 상이하다. 그를 위해, 아이들러 기어(35)를 고정 기어로서 구성된 평기어(36)에 연결하여 제3 주행 모드로 기어 시프트를 하게 하는 제3 주행 모드용 클러치(34)가 마련되는데, 여기서 평기어(36)는 평기어(30) 또는 평기어(22)와 맞물려 있고, 아이들러 기어(35)는 평기어(25)와 맞물려 있다. 제1 주행 모드용 클러치(26)를 닫힘 방향으로 작동하고 제2 주행 모드용 클러치(29)와 제3 주행 모드용 클러치(34)를 열림 방향으로 작동함으로써 제1 주행 모드로의 기어 시프트가 이뤄지고, 제2 주행 모드용 클러치(29)를 닫힘 방향으로 작동하고 제1 주행 모드용 클러치(26)와 제3 주행 모드용 클러치(34)를 열림 방향으로 작동함으로써 제2 주행 모드로의 기어 시프트가 이뤄지며, 제3 주행 모드용 클러치(34)를 닫힘 방향으로 작동하고 제1 주행 모드용 클러치(26)와 제2 주행 모드용 클러치(29)를 열림 방향으로 작동함으로써 제3 주행 모드로의 기어 시프트가 이뤄지게 된다.
1: 구동 모터 2: 구동 샤프트 3: 평기어
4: 전진 주행용 클러치 5: 아이들러 기어 6: 평기어
7: 샤프트 8: 후진 주행용 클러치 9: 아이들러 기어
10: 유압 소비 장치 11: 아이들러 기어 12: 유성 캐리어
13: 서메이션 유성 기어 트레인 14: 이중 유성 기어
15: 링 기어 16: 제1 태양 기어 17: 제2 태양 기어
18: 무단 조절 가능한 제1 유닛 19: 아이들러 기어
20: 평기어 21: 무단 조절 가능한 제2 유닛 22: 평기어
23: 종동 장치 24: 평기어 25: 평 기어
26: 제1 주행 모드용 클러치 27: 아이들러 기어 28: 아이들러 기어
29: 제2 주행 모드용 클러치 30: 평기어 31: 샤프트
32: 샤프트 33: 샤프트 34: 제3 주행 모드용 클러치
35: 아이들러 기어 36: 평기어 37: 샤프트
4: 전진 주행용 클러치 5: 아이들러 기어 6: 평기어
7: 샤프트 8: 후진 주행용 클러치 9: 아이들러 기어
10: 유압 소비 장치 11: 아이들러 기어 12: 유성 캐리어
13: 서메이션 유성 기어 트레인 14: 이중 유성 기어
15: 링 기어 16: 제1 태양 기어 17: 제2 태양 기어
18: 무단 조절 가능한 제1 유닛 19: 아이들러 기어
20: 평기어 21: 무단 조절 가능한 제2 유닛 22: 평기어
23: 종동 장치 24: 평기어 25: 평 기어
26: 제1 주행 모드용 클러치 27: 아이들러 기어 28: 아이들러 기어
29: 제2 주행 모드용 클러치 30: 평기어 31: 샤프트
32: 샤프트 33: 샤프트 34: 제3 주행 모드용 클러치
35: 아이들러 기어 36: 평기어 37: 샤프트
Claims (11)
- 무단 조절 가능한 동력 브랜치와 기계적 동력 브랜치를 구비하되, 2개의 동력 브랜치들이 서메이션 기어(13)에서 합해지고, 서메이션 기어(13)가 유성 기어 트레인으로서 구성되며, 클러치들(26, 29)에 의해 기어 시프트될 수 있는 2가지 주행 모드들을 갖고, 전진 주행 방향용 클러치(4), 후진 주행 방향용 클러치(8), 및 샤프트들(32, 33)을 구비하며, 샤프트들(32, 33) 상에 기어들(27, 25, 28, 30) 및 클러치들(26, 29)이 배치되는 동력 분기식 트랜스미션에 있어서,
각각의 샤프트(2, 7; 32, 33) 상에 단일의 클러치(4, 8; 26, 29)만이 배치되고, 샤프트들(2, 7; 32, 33)은 상호 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 동력 분기식 트랜스미션. - 제1항에 있어서, 서메이션 기어(13)는 링 기어(15)와, 그 링 기어(15) 및 2개의 태양 기어(16, 17)와 맞물려 있는 하나 이상의 이중 유성 기어(14)를 유성 캐리어(12) 상에 구비하되, 유성 캐리어(12)는 전진 주행용 방향용 클러치(4)와 후진 주행 방향용 클러치(8)를 통해 구동 장치(2)에 연결되는 상태로 될 수 있는 것을 특징으로 하는 동력 분기식 트랜스미션.
- 제2항에 있어서, 태양 기어(17)는 무단 조절 가능한 제1 유닛(18)에 연결되고, 링 기어(15)는 무단 조절 가능한 제2 유닛(21)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 동력 분기식 트랜스미션.
- 제1항에 있어서, 전진 주행 방향용 클러치(4)는 구동 장치(2)와 동축상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 동력 분기식 트랜스미션.
- 제1항에 있어서, 후진 주행용 클러치(8)가 배치되어 있는 샤프트(7)에 하나 이상의 유압 소비 장치(10)가 연결되는 것을 특징으로 하는 동력 분기식 트랜스미션.
- 제2항에 있어서, 제2 태양 기어(18)는 제2 주행 모드용 클러치(29)를 통해 종동 장치(23)와 연동하는 것을 특징으로 하는 동력 분기식 트랜스미션.
- 제3항에 있어서, 무단 조절 가능한 제2 유닛(21)은 제1 주행 모드용 클러치(26)를 통해 종동 장치(23)와 연동하는 것을 특징으로 하는 동력 분기식 트랜스미션.
- 제2항에 있어서, 제2 태양 기어(18)는 제3 주행 모드용 클러치(34)를 통해 종동 장치(23)와 연동하는 것을 특징으로 하는 동력 분기식 트랜스미션.
- 제1항에 있어서, 제1 주행 모드로부터 제2 주행 모드로의 기어 시프트 시에 제2 주행 모드용 클러치(29)가 동기적인 회전수를 갖도록 전동 비들이 구성되는 것을 특징으로 하는 동력 분기식 트랜스미션.
- 제5항에 있어서, 후진 주행 방향용 클러치(8)가 배치되어 있는 샤프트(7)는 구동 샤프트(2)보다 더 높은 회전수를 갖는 것을 특징으로 하는 동력 분기식 트랜스미션.
- 제1항에 있어서, 무단 조절 가능한 동력 브랜치는 공통의 요크에 의해 조절될 수 있는 2개의 사축식 유압 유닛들을 구비하는 것을 특징으로 하는 동력 분기식 트랜스미션.
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