WO2013089457A1 - 전후진 2단 전동용 액슬장치 - Google Patents

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WO2013089457A1
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한승우
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우영유압주식회사
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    • F16H3/0915—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears including a single countershaft with coaxial input and output shafts
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Definitions

  • the present invention relates to an electric axle device, and more particularly, to a two-stage electric axle device that can be driven in two steps forward and backward in a forklift.
  • a general forklift is a kind of special vehicle used to lift or transport cargo at various industrial sites.
  • the basic configuration of such a forklift truck includes a fork or a carriage installed to lift or unload cargo outside the vehicle, and inside the vehicle body. An engine or a motor for driving the forklift is mounted.
  • the transmission when looking at the configuration of the power transmission device applied to the forklift, the transmission is installed in the center, the clutch is installed between the input shaft and the output shaft of the transmission to block the rotational force of the input shaft or to transmit to the output shaft, but the transmission with the clutch Since it is installed between the torque converter and the axle shaft, the engine and the shaft are lengthened, and the vibration and noise generated from the engine are transmitted to the driver's seat in the center of the vehicle through the transmission, and the bevel gear changes the power transmission direction and reduces the gear. Since the transmission has been installed before, the shock caused by the shift is excessively transmitted, and the durability of the transmission has to be increased, so the strength of parts such as gears has to be increased.
  • Korean Patent No. 425277 (Registration Date 2004.03.10) of the present applicant divides the sun gear into the forward and backward, and the ring gear is driven to the carrier according to the rotation of the forward and backward sun gear while fixing to the housing, and further improved the patent
  • No. 435278 (Registration date 2004.03.18) is formed to collect the shift clutch parts on each side to one side to prevent the noise and vibration generated from the engine from being transmitted to the transmission, and to independently drive both wheels.
  • a wheel transmission for heavy machinery is disclosed, which minimizes the radius of rotation of a forklift's spin or turn while being compact and freeing engine mounting and axle mounting design.
  • the electric axle device is connected to the engine or motor as a means for steering the forklift or controlling the wheel.
  • the electric axle device is an accessory device forming a forklift, and when the drive shaft rotates by the operation of a motor accommodated in the housing, the bevel pinion continuously connected to the motor drive shaft rotates the helical gear, and the helical gear rotated as described above. Is connected to the sun gear forming the planetary gear set, and the sun gear rotates the planet gear. The planetary gear rotated in this way rotates the planetary carrier connected to the center axis of the planetary gear inside the planetary gear set, and the planetary carrier thus rotated is connected to the wheel shaft to rotate the rim mounted on the wheel shaft. Forklift driving relationship is controlled.
  • the applicant's Korean Patent Nos. 582699 and 582701 connect the drive gear as the power transmission means to the drive shaft of the motor as the power generating means, and the driven gear receives the driven force from the drive gear.
  • the forklift is rotated and connected to control the forward and backward driving of the wheel according to the left and right movement of the driven gear, or as the power transmission means, an output unit composed of sun gear, planetary gear, carrier, ring gear, etc.
  • a forklift electric drive axle apparatus is disclosed which controls the relationship between the forward and backward driving of a wheel and the rotational relationship by the driving force transmitted from this output part.
  • forklifts unlike ordinary vehicles, do not require high-speed driving due to their work characteristics, do not require a large number of shifts, and are considered to be forklifts with the same performance in consideration of eco-friendliness considering energy efficiency that can reduce carbon dioxide emissions.
  • the patented electric axle is operated only in one stage, so that the speed of the forklift truck is fixed and the torque is increased. There is a problem in that it does not meet the recent demands, because it continues to consume a certain amount of electrical energy without a distinction between a lot of logistics work and driving during high speed.
  • the present invention has been made to meet such a recent demand, and performs forward and backward shifting by forward and reverse rotation of an electric motor, and between a bevel gear portion and a differential gear portion disclosed in Korean Patent No. 442475 (Registration Date 2004.07.21).
  • the forward and backward two-stage electric motor enables the driver to select and use the electric energy in two stages by distinguishing between the work requiring torque and the driving requiring high speed driving. It is an object of the present invention to provide an axle device.
  • the forward and backward two-stage transmission axle apparatus according to the embodiment of the present invention, the forward and backward two-stage transmission axle apparatus, the motor, the main drive shaft to forward and reverse rotation of the wheel receives the forward and reverse rotational force of the motor, and the first stage Consists of a first stage clutch portion and a second stage clutch portion connected in two stages, the clutch portion for shifting the power of the main drive shaft, and the power shifted by the clutch portion to the left and right wheels to distribute the driving force to the main drive shaft And a reduction gear assembly installed to drive the vehicle by decelerating a driving force distributed and transmitted by the differential gear portion.
  • the first stage clutch unit is coupled to the first stage drive gear in which the second counter gear is engaged to drive the wheel forward and backward in the first stage according to the forward and reverse rotation of the motor, and in this state, the second stage clutch unit is the first counter gear. It is coupled to the engaged two-stage drive gear to drive the wheel in two stages forward and backward, wherein the first counter gear and the second counter gear may be integrally formed.
  • the first or second stage gears rotate in the same direction, and the first and second counter gears can rotate in the opposite directions to the first or second stage gears. have.
  • At least one friction plate connected to the axle housing inner side of the clutch unit forward and backward two-stage transmission of the present invention; At least one friction disk located between the friction plates; An auxiliary coupling connected to one end of the friction disk; A one-way bearing positioned between the auxiliary coupling and one side of the two-stage coupling; And an inclined push prevention clutch part including a friction plate and a piston positioned at one side of the friction disk.
  • the reduction gear assembly includes a first sun gear coupled to the main drive shaft, a first ring gear fixed to the axle assembly, and a plurality of first planetary gears meshed with the first sun gear and the first ring gear so that power is transmitted to the wheel in a reduced speed.
  • a gear a first carrier shaft connected to the plurality of first planetary gears, a second sun gear coupled to the first carrier shaft, a second ring gear fixed to the axle assembly, the second sun gear and the first
  • the axle assembly may be provided with a wet brake assembly and a parking brake assembly for braking the main drive shaft.
  • the wet brake assembly is a brake coupling splined to the main drive shaft, a brake friction disk coupled to an outer circumferential surface of the brake coupling, and are alternately installed with a predetermined distance from the brake friction disk and fixedly coupled to the axle housing.
  • the brake friction plate a brake piston for compressing the brake friction disk and the brake friction plate by hydraulic pressure, and a restoring spring for providing a restoring force to the brake piston.
  • the parking brake assembly may be composed of a parking braze piston for compressing the brake friction disk and the brake friction plate and a spring for providing and supporting an elastic force to the parking brake piston.
  • the two-speed forward and backward driving axle apparatus enables forward and backward movement of the wheel by forward and reverse rotation of the motor, and the shift clutch portion is positioned between the bevel gear and the differential pinion gear according to the driver's operation. It is possible to operate in two stages of high speed or low speed, and it is possible to consume energy by dividing high speed driving and high torque logistics even in light weight forklift, and to reduce energy consumption. It works.
  • FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a forward and backward two-speed electric axle apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an overall cross-sectional view of the clutch portion, the differential gear portion, and the reduction gear assembly of the simple structure transmission of the forward and backward two-speed electric axle apparatus of FIG. 1;
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the clutch unit and the differential gear unit of FIG.
  • 4A and 4B are schematic operation diagrams of the A-A cross-sectional view of the FIG. 3 transmission and the connection relationship between the first and second counter gears, the first stage and the second stage drive gears,
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a one-way bearing of the anti-roll clutch portion of FIG.
  • FIG. 6 is a power transmission state diagram of the transmission according to the present invention during the first stage driving of the vehicle
  • FIG. 7 is a power transmission state diagram of a transmission according to the present invention when the vehicle is about to slide on a hill
  • FIG. 8 is a power transmission state diagram of a transmission according to the present invention during two-stage driving of a vehicle
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a reduction gear assembly for driving a vehicle in a drive shaft according to the present invention.
  • 10A and 10B are a cross-sectional view and a schematic operation view taken along line BB ′ of FIG. 9 in a reduction gear assembly according to the present invention
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the wet brake assembly and the parking brake assembly of the axle assembly according to the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic view showing the configuration of the forward and backward two-stage transmission axle apparatus in which the rotational force of the motor is transmitted directly to the clutch portion without passing through the bevel gear portion according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 1 shows the configuration of the forward and backward two-stage transmission axle device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a clutch unit and differential gear portion of the simple structure transmission of the forward and backward two-stage transmission axle device and The overall cross section of the reduction gear assembly is shown
  • FIG. 3 shows the enlarged cross section of the clutch part and the differential gear part of FIG.
  • the forward and backward two-stage transmission axle device 100 of the present invention is a motor 120, a rotary shaft 102 for transmitting the rotational force of the motor 120, and the rotary shaft 102
  • the main drive shaft 16 is rotated by receiving the rotation force of the), the first stage clutch portion 20 and the two stage clutch portion 40 connected in two stages connected to the first stage and the main driving shaft 16, the A clutch unit 140 for shifting the power of the main drive shaft 16 and a differential gear unit 60 for distributing the driving force to the main drive shaft 16 by distributing the driving power to the left and right wheels by shifting the power shifted by the clutch unit 140;
  • a reduction gear assembly 50 installed to drive the vehicle by reducing the driving force distributed and transmitted by the differential gear unit 60.
  • the motor 120 As the motor 120 rotates forward and backward, the main drive shaft 16 also rotates forward and backward to move the vehicle forward or backward.
  • the motor 120 may be a motor used in an industrial vehicle such as a forklift.
  • the first stage clutch unit 20 rotates and drives the first stage drive gear 26 coupled to the main drive shaft 16, and the second stage clutch unit 40 is coupled to the second stage drive gear 46 and the second stage drive gear 46.
  • the first counter gear 48 is rotated by the rotational drive of), and the second counter gear 49 formed coaxially with the first counter gear 48 is rotated to accelerate.
  • first and second forward and backward steps are performed by the forward and reverse rotation of the motor 120 and the operation of the first stage clutch unit 20, and the forward and backward operation by the forward and reverse rotation of the motor 120 and the operation of the second stage clutch unit 20.
  • True two stages are performed.
  • the transmission in the forward and backward two-stage transmission axle device 100 is a bevel pinion gear 11 and the bevel pinion gear 11 to the rotational power of the motor 120, the bevel pinion gear 11 Power transmitted from the bevel gear unit 10 including the ring gear 12 in a right direction, shifted through the clutch unit 140, and shifted through the differential gear unit 60 connected to the clutch unit 140 It is transmitted to the main drive shaft 16, the main drive shaft 16 is configured to transmit the reduced power through the axle assembly 160.
  • the clutch unit 140 is composed of a first stage clutch unit 20 and a second stage clutch unit 40, and the first stage clutch unit 20 includes a first stage clutch drum 21, a first stage coupling 25, and a piston. And a spring (not shown) as an elastic means.
  • the first stage clutch drum 21 is positioned inside the axle housing 76 while being integrally connected to the beveling gear 12, and one or more friction plates 22 are coupled to the inner circumferential surface thereof.
  • the first stage coupling 25 is located inside the first stage clutch drum 21, and at least one friction disk 23 is coupled to an outer circumferential surface thereof.
  • the friction plate 22 and the friction disk 23 are positioned overlapping each other.
  • a cylinder 21 ' is formed at one side of the first clutch drum 21, and a piston 24 is positioned at one side of the friction plate 22 and the friction disk 23.
  • the piston 24 is moved to the left in the cylinder 21 'to the left by the hydraulic oil introduced along the flow path 17 connected to the first clutch drum 21 to compress the friction plate 22 and the friction disk 23. Let's do it.
  • One side of the piston 24 is connected to a spring (not shown) as an elastic means for providing a restoring force.
  • the second stage clutch portion 40 also includes a two stage clutch drum 41, a two stage coupling 45, a piston 44 and a spring (not shown) as an elastic means. Is done.
  • Two-stage clutch drum 41 is located on one side of the first-stage clutch drum 21 in the axle housing 76, one or more friction plates 42 are coupled to the inner peripheral surface.
  • the two-stage coupling 45 is located inside the two-stage clutch drum 41 and one or more friction disks 43 are coupled to the outer circumferential surface thereof.
  • the friction plate 42 and the friction disk 43 are positioned overlapping each other.
  • a cylinder 41 ' is formed at one side of the two-stage clutch drum 41, and a piston 44 is positioned at one side of the friction plate 42 and the friction disk 43.
  • the piston 44 is moved to the left inside the cylinder 41 'by the hydraulic oil introduced along the flow path 19 connected to the two-stage clutch drum 41 to compress the friction plate 42 and the friction disk 43. Let's do it.
  • One side of the piston 44 is connected to a spring (not shown) as an elastic means for providing a restoring force.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 3 illustrating a connection relationship between first and second counter gears and first and second stage drive gears according to the present invention.
  • the first stage driving gear 26 and the second stage driving gear 46 may have a driving speed of 1: 4.
  • the first counter gear 48 and the first counter gear 48 formed integrally with the second stage gear 46 are integrated into the second stage gear ( 46 is rotated in the direction opposite to the rotation direction.
  • the first stage drive gear 26 meshed with the second counter gear 49 rotates in the same direction as the second stage drive gear 46, and the first stage drive gear 26 of the differential gear unit 60 fastened with the bolt.
  • the case 61 also rotates in the same direction as the first stage drive gear 26 and the differential pinion gear 62 which is coupled to the case 61 and rotates in the same direction.
  • the heavy equipment in the uphill ramp is pushed back by the force of gravity during the time that the pressure of the hydraulic oil flowing into the clutch portion is restored to a pressure sufficient to transfer power to the drive shaft, and the phenomenon is pushed back.
  • the engine power is consumed a lot, the fuel consumption is greatly increased, and the load of the power transmission components is greatly increased, which shortens the service life of the transmission.
  • stop on the uphill slope on 771961 (Registration date 2007.11.01)
  • separate hydraulic pressure is supplied to the forward auxiliary clutch to transfer power in the forward direction so that it does not push backward on the uphill slope.
  • the forward auxiliary clutch has a simpler structure, simplifying the manufacturing process, reducing the manufacturing cost, and improving the operation process.
  • the ramp anti-clutch portion 30 is at least one friction plate 32 is connected between the friction plate 32 and at least one side of the axle housing 76 of the clutch 140, the friction disk 33 is located between the friction plate (32) And an auxiliary coupling 35a connected to one end of the friction disk 33, and a one-way bearing 36 and a friction plate 32 positioned between one side of the auxiliary coupling 35a and the two-stage coupling 45. And a piston 34 positioned at one side of the friction disk 33.
  • the first stage coupling 25 is preferably splined to the first stage drive gear 26. Accordingly, the first stage driving gear 25 and the first stage driving gear 26 are integrally rotated, and the first stage driving gear 26 is also bolted to the case 61 of the differential gear part 60 to rotate integrally.
  • the differential pinion gear 62 which is coupled to the case 61 of the differential gear unit 60 and rotates together, meshes with the differential side gear 63, and the differential side gear 63 is spline-coupled with the main drive shaft 16. Is rotated.
  • the first stage drive gear 26 which rotates integrally with the case 61 of the differential gear unit 60 transmits the power transmitted through the first stage coupling 25 to the differential pinion gear 62 and the differential side gear 63. Pass through the main drive shaft (16).
  • the two-stage coupling 45 of the two-stage clutch portion 40 has a friction disk 43 coupled to the outer circumferential surface, and is integrally connected to the two-stage driving gear 46.
  • the one-way bearing 36 is positioned between the auxiliary coupling 35a and one side of the two-stage coupling 26.
  • the piston 34 is located on one side of the friction plate 32 and the friction disk 33.
  • 5 is a cross-sectional view showing a one-way bearing 36 of the inclined road prevention clutch portion 30 according to the present invention.
  • the piston 34 is moved to the left in the cylinder 31 'to the left by the hydraulic oil introduced along the flow path 18 (dashed line portion) connected to one side of the axle housing 76, so that the friction plate 32 and the friction disk 33 ).
  • One side of the piston 34 is connected to an elastic means (not shown) for providing a restoring force.
  • FIG. 6 is a power transmission state diagram of the transmission according to the present invention during the first stage driving of the vehicle. As shown in FIG. 6, the first stage of starting of the vehicle will be described as follows.
  • the power of the motor 120 is transmitted to the beveling gear 12 through the bevel pinion gear 11 and then to the clutch unit 140 integrally formed with the beveling gear 12.
  • the bevel pinion gear 11 transmits power while rotating clockwise or counterclockwise according to the forward and reverse rotation of the motor 120 and the bevel pinion gear 11.
  • the beveling gear 12 meshed with) also transmits power to the clutch unit 140 while rotating clockwise or counterclockwise.
  • the hydraulic pressure is supplied together with the first stage clutch portion 20 and the slope prevention clutch portion 30.
  • the piston 24 moves to compress the friction plate 22 and the friction disk 23 so that the rotational force of the first stage clutch drum 21 is increased by the first stage coupling 25.
  • the first stage coupling 25 is rotated, and when the motor 120 rotates forward, the vehicle rotates clockwise to move forward, and when rotated counterclockwise, the vehicle moves backward.
  • the first stage drive gear 26 coupled to the first stage coupling 25 by a spline also rotates clockwise or counterclockwise, and the case 61 of the differential gear unit 60 fastened to the first stage drive gear 26 by bolts.
  • the power is also transmitted while rotating clockwise or counterclockwise.
  • the differential side gear 63 rotates clockwise or counterclockwise and is splined to the differential side gear 63. Since the drive shaft 16 rotates in a clockwise or counterclockwise direction, the vehicle proceeds to one step forward and backward according to the forward and reverse rotation of the motor 120.
  • the second counter gear 49 engaged with the first stage drive gear 26 rotates in a direction opposite to the rotation direction of the first stage drive gear 26 and is integrally formed with the second counter gear 49.
  • the first counter gear 48 also rotates in the opposite direction. Since the two-stage drive gear 46 meshed with the first counter gear 48 eventually rotates in the same direction as the rotation direction of the first-stage drive gear 26, the two-stage drive gear 46 is driven in the forward and reverse first stage. Will activate the vehicle.
  • the piston 34 moves to compress the friction plate 32 and the friction disk 33 to fix the auxiliary coupling 35a to the axle housing 76.
  • the two-stage drive gear 46 is in an overrunning state in which the two-stage drive gear 46 rotates counterclockwise.
  • FIG. 7 is a power transmission state diagram of a transmission in accordance with the present invention when the vehicle is about to slide on a hill. As shown in FIG. 7, when the vehicle tries to slide during the first stage driving on the hill, it is as follows.
  • the power transmission of the motor 120 is transmitted in the same manner as in the first stage driving of the vehicle, and when slipping during the first stage driving of the vehicle, the hydraulic pressure is cut off to the first stage clutch unit 20 and is supplied only to the inclined push prevention clutch unit 30. do.
  • the piston 24 When the hydraulic pressure is interrupted by the first stage clutch unit 20, the piston 24 is returned to space the friction plate 22 and the friction disk 23 so that the first stage clutch drum 21 and the first stage coupling 25 are also spaced apart. do. If the first stage clutch drum 21 and the first stage coupling 25 are also spaced apart, the rotational force is not transmitted to the first stage coupling 25. Rotational force is also not transmitted to the first stage drive gear 26 coupled to the first stage coupling 25 by a spline.
  • the second counter gear 49 engaged with the first stage drive gear 26 rotates clockwise as shown in FIG. 6, and the first counter gear 48 formed integrally with the second counter gear 49 is also clockwise. Will rotate.
  • the second stage drive gear 46 meshed with the first counter gear 48 is rotated counterclockwise.
  • FIG. 8 is a power transmission state diagram of the transmission according to the present invention during the two-stage driving of the vehicle. As shown in FIG. 8, the vehicle is driven in two stages.
  • Power transmission of the motor 120 is transmitted in the same manner as when the vehicle is driven in the first stage, and when the vehicle is driven in the second stage, hydraulic pressure is supplied to the second stage clutch unit 40 and is blocked by the inclined road prevention clutch unit 30. .
  • the first counter gear 48 rotates in the opposite direction
  • the second counter gear 49 also rotates in the opposite direction
  • the first stage drive gear 46 rotates in one direction.
  • the gear 26 rotates in the same direction as the two-stage drive gear 46.
  • the differentially coupled gear case 61, the differential pinion gear 62, and the differential side gear 63 also rotate in the same direction to differentially. Since the side gear 63 and the spline-coupled main drive shaft 16 are rotated in the same direction, the vehicle is accelerated as a gear ratio of the two-stage drive gear 26.
  • the two-stage coupling 45 and the two-stage driving gear 46 are integrally connected, the two-stage coupling 45 is rotated as soon as the two-stage driving gear 46 is rotated.
  • FIG 9 is a cross-sectional view of the reduction gear assembly 50 connected to the main drive shaft 16 to drive a vehicle.
  • the planetary gear assembly is shown as the reduction gear assembly 50, but the reduction gear assembly is not necessarily limited to the planetary gear assembly. There may be various variations, including general gear reduction, for deceleration, and these simple variations are obvious to those skilled in the art and are therefore within the scope of this right.
  • the reduction gear assembly 50 is for driving the vehicle by decelerating the power of the main drive shaft 16 at a ratio of approximately 13: 1, and the rotation of the main drive shaft 16 is splined to the main drive shaft 16. It is transmitted to the first sun gear 51.
  • first sun gear 51 is meshed with the plurality of first planetary gears 52, and the plurality of first planetary gears 52 of the first ring gear 53 fixedly coupled to the housing of the axle assembly 160. It is engaged with the inner side, the central rotation shaft 55 of the first planetary gear 52 is integrally coupled with the first carrier shaft 54.
  • the rotation of the motor 120 input to the first sun gear 51 is first decelerated by the plurality of first planetary gears 52 and output through the first carrier shaft 54.
  • the first carrier shaft 54 is splined with the second sun gear 51 'to transmit the first reduced rotation, and the second sun gear 51' is meshed with a plurality of second planetary gears 52 '.
  • the plurality of second planetary gears 52 ' are engaged with the inside of the second ring gear 53' fixed to the housing of the axle assembly 160, and the central rotation shaft 55 'of the second planetary gear 52' is engaged. ) Is integrally coupled with the second carrier shaft 54 '.
  • the first ring gear 53 and the second ring gear 53 ' are integrally manufactured so that the first planetary gear 52 and the second planetary gear 52' may be engaged with each other.
  • the first ring gear 53 and the second ring gear 53 ' may be manufactured separately and fastened with bolts.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view and a perspective view taken along line BB 'of FIG. 9 in which the sun gears 51 and 51' integrally formed with the main drive shaft 16 are decelerated by a plurality of planetary gears 52 and 52 'and ring gears 53 and 53'. to be.
  • the planetary gears 52 and 52 'of the plurality of planetary gears 55 and 55' are integrally formed with the carrier shafts 54 and 54 'to transmit power to the wheels according to the revolution of the planetary gears.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a brake assembly composed of a wet brake assembly 70 for braking the rotation of the main drive shaft 16 and a parking brake assembly 80 for braking the rotation of the main drive shaft 16 during parking.
  • the wet brake assembly 70 is fixedly coupled to the brake coupling 71 coupled to the main drive shaft 16 and the brake friction disk 73 and the axle housing 76 coupled to the outer circumferential surface of the brake coupling 71.
  • the brake piston 74 compresses the brake friction disk 73 and the brake friction plate 72 by hydraulic pressure with the brake friction plate 72 alternately installed while maintaining a predetermined distance from the brake friction disk 73.
  • a restoring spring 75 that provides restoring force to the brake piston 74.
  • the brake coupling 71 splined to the main driving shaft 16 by the rotation of the main driving shaft 16 when the vehicle is driven rotates together with the main driving shaft 16 and is formed on the outer circumferential surface of the brake coupling 71.
  • the combined brake disc 73 also rotates.
  • the parking brake assembly 80 is provided with an elastic force to the parking brake piston 81 and the parking brake piston 81 for compressing the brake friction disk 73 and the brake friction plate 72 to support the spring (82) )
  • the hydraulic brake piston 81 is supplied with hydraulic pressure so that the parking brake piston 81 moves to the left so that the brake friction disk 73 and the brake friction plate 72 are not compressed.
  • the brake friction disk 73 and the brake friction plate 72 are compressed by the elastic force of the spring 82.
  • the shift clutch unit has a bevel gear and a differential pinion. It is possible to operate the transmission clutch unit located between the gears in two stages of high speed or low speed according to the driver's operation, and it is possible to consume energy by distinguishing high speed driving and high torque logistics work even in a light forklift truck. Fuel consumption can be reduced.
  • the two-speed forward and rearward axle device of the present invention is a bevel consisting of a bevel pinion gear (1) and a beveling gear (2) of the rotational force of the motor 120, as in the embodiment of FIG. It is not transmitted in the direction perpendicular to the gear portion, and may be configured to be directly transmitted to the first stage clutch portion 20 and the second stage clutch portion 40 when driving the first stage, the operation is performed in FIG. Since it is the same as the example, detailed description is omitted.
  • the transmission of the present invention is composed of a reduction gear assembly and a clutch unit, which are conventional ones, and can reduce noise generated when the bevel gear is rotated while reducing noise vibration
  • the shift clutch unit has a bevel gear and a differential pinion gear. It is located in between to allow space and to freely design the engine and axle in the vehicle design, and the gearbox is shifted at a reduced speed through the shift after the bevel gear.
  • the clutch part is separated from the reduction gear assembly, thereby simplifying the overall weight and providing cost-saving effects by simplifying the transmission structure and reducing parts through the transmission.
  • acceleration and deceleration can be performed while performing forward and backward movement by the motor, it is possible to consume energy by separating high-speed driving and high-torque logistics operations even in a light forklift truck, thereby reducing fuel consumption. Therefore, energy efficiency is improved.

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Abstract

본 발명의 전후진 2단 전동용 액슬장치는, 모터(120)와, 상기 모터(120)의 정역 회전력을 전달받아 휠을 정역 회전되는 메인구동축(16)과, 1단으로 연결되는 1단클러치부(20)와 2단으로 연결되는 2단클러치부(40)로 이루어져서, 상기 메인구동축(16)의 동력을 변속하는 클러치부(140)와, 상기 클러치부(140)에 의해 변속된 동력을 좌우 휠로 구동력을 배분하여 상기 메인구동축(16)에 전달하는 차동기어부(60)와, 상기 차등기어부(60)에 의해 배분되어 전달된 구동력을 감속하여 차량을 구동하도록 설치된 감속기어조립체(50)를 포함한다.

Description

전후진 2단 전동용 액슬장치
본 발명은 전동용 액슬장치에 관한 것으로, 구체적으로 지게차에서 전후진 2단으로 구동 가능한 2단 전동용 액슬장치에 관한 것이다.
일반적인 지게차라 함은 각종 산업현장에서 화물을 들어올리거나 운반하는데 이용하는 특수차량의 일종으로서, 이와 같은 지게차의 기본적인 구성은, 차량 외측에 화물을 들어올리거나 하역하기 위한 포크 또는 캐리지가 설치되고, 차체 내부에 지게차를 구동시키기 위한 엔진 또는 모터 등이 탑재된다.
이러한 지게차는 일반차량과 달리 작업특성상 고속주행을 목적으로 하지 않고, 다수의 변속을 필요로 하지 않으나, 엔진으로부터 전달되는 소음과 진동 저감, 회전 반경의 최소화와 더불어 부품수의 감소 및 원가절감 등이 주요 해결과제가 된다.
일반적으로 지게차에 적용되는 동력전달장치의 구성을 살펴보면, 변속기가 중앙부에 설치되며, 변속기의 입력축과 출력축 사이에 클러치가 설치되어 입력축의 회전력을 차단하거나 출력축으로 전달하도록 하고 있으나, 클러치와 함께 변속기가 토크컨버터와 액슬샤프트 사이에 설치되므로, 엔진과 샤프트의 길이가 길어지고 엔진에서 발생된 진동및 소음이 변속기를 통해 기게차 중앙의 운전석으로 전달되며, 동력전달방향의 변경과 기어감속을 행하는 베벨기어 전에 변속기가 설치되므로 변속으로 인한 충격이 과다하게 전달되어 변속기의 내구성 문제가 있으므로 기어 등 부품의 강도를 증가해야만 하였다.
이를 해결하고자 본 출원인의 한국특허 제425277호(등록일 2004.03.10)에는 선기어를 전진과 후진으로 나누고, 링기어는 하우징에 고정시키면서 전후진 선기어의 회전에 따라 캐리어를 구동하고, 또한 상기 특허의 개량 특허로서 제435278호(등록일 2004.03.18)에는 각각 양측에 있던 변속 클러치부를 일측으로 모으도록 형성하여 엔진에서 발생되는 소음 및 진동이 변속기로 전달되는 것을 차단하고, 양쪽 휠을 독립적으로 구동시킬 수 있도록 함에 따라, 지게차의 스핀 또는 턴의 회전반경을 최소화하면서도 콤팩트하여 엔진 마운팅과 액슬 마운팅 설계를 자유롭게 할 수 있는 중장비용 휠 트랜스미션을 개시하고 있다.
하지만, 이들 특허의 휠 트랜스미션은 스핀턴과 같은 기능이 필요없는 경우에 적용시키고자 할 때, 상기 휠 트랜스미션과 부품을 서로 공유할 수 있으면서 더욱 원가와 부품을 절감할 필요성이 있는 바, 이에 따라 본 출원인의 한국특허 제442475호(등록일 2004.07.21)호에는 베벨기어 이후 변속을 통하여 회전수가 감속된 상태에서 변속되어 변속 시의 충격의 대부분이 감속되고, 유성기어조립체와 변속 클러치부가 분리형으로 이루어져 소음진동이 감소하는 동시에, 전후진 변속시에도 베벨기어의 회전방향은 바뀌지 않음에 따라 베벨기어에서 발생하는 소음을 대폭 줄일 수 있고, 변속기어에 작용하는 충격력을 감소시키며, 변속 클러치부가 베벨기어와 차동피니어 기어 사이에 위치되어 공간확보가 가능하여 차량설계가 자유로운 트랜스미션을 개시하고 있다.
한편, 엔진 또는 모터에 지게차를 조향하거나 휠을 제어하기 위한 수단으로서 전동용 액슬장치가 연결 설치된다.
전동용 액슬장치는 지게차를 형성하는 부속 장치로서, 하우징 내에 수용 설치된 모터 작동에 의해 구동축이 회전하게 되면, 그 모터 구동축에 연속적으로 연결된 베벨피니언이 헬리컬기어를 회전시키게 되고, 이와 같이 회전되는 헬리컬기어가 유성기어세트를 형성하는 선기어에 접속되어, 그 선기어에 의해 유성기어를 회전시키게 된다. 이와 같이 회전되는 유성기어는 유성기어세트 내측에서 유성기어의 중심축에 연결된 유성캐리어를 회전시키게 되며, 이렇게 회전되는 유성캐리어는 휠샤프트에 접속되어, 휠사프트에 장착된 림을 회전시킴으로써, 일련의 지게차 구동관계가 제어된다.
하지만, 이러한 종래의 전동용 액슬장치는 단순히 전후진 1단만을 지원하는 것으로, 매우 제한적이어서 성능저하의 문제점이 있으며, 지게차의 정지회전구동을 위해서는 별도의 컨트롤 장치 등을 이용해야 하는 등 상당한 효율성 저하의 문제점이 상존하고 있다.
이에 본 출원인의 한국특허 제582699호 및 제582701호(등록일 2006.05.16)에는 동력발생수단인 모터의 드라이브 샤프트에 동력전달수단인 드라이브 기어를 연결하고, 이 드라이브 기어로부터 구동력을 드리븐기어가 전달받도록 연결하여 지게차를 회전구동하고, 드리븐기어의 좌우이동에 따라 휠의 전후진 구동과 회전관계를 제어하거나, 동력전달수단으로서 선기어와, 유성기어와, 캐리어와, 링기어 등으로 구성된 출력부를 형성하고, 이 출력부로 부터 전달되는 구동력에 의해 휠의 전후진 구동과 회전관계를 제어하는 지게차용 전동드라이브 액슬장치가 개시되어 있다.
그런데, 지게차는 일반차량과 달리 작업특성상 고속주행을 목적으로 하지 않고, 다수의 변속을 필요로 하지 않을 뿐 아니라, 이산화탄소의 배출을 저감할 수 있는 에너지 효율을 고려한 친환경을 고려할 때, 동일한 성능의 지게차라 하더라도 그 크기가 작고 연료의 소모를 줄이는 것이 최근의 요구에 부합할 필요가 점증하고 있지만, 이 특허의 전동용 액슬장치는 1단으로만 작동함으로 인하여 지게차의 속도가 고정될 수 밖에 없어 토오크를 많이 필요한 물류작업 시와, 고속이 필요한 주행 시의 구분이 없이 일정한 전기에너지를 계속 소모하므로, 최근의 요구에 부합되지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 최근의 요구에 부합하고자 안출된 것으로서, 전동 모터의 정역회전으로 전후진 변속을 실행하고, 한국특허 제442475호(등록일 2004.07.21)호에 개시된 베벨기어부와 차동기어부 사이에 설치된 단순구조의 트랜스미션에 의해 가감속 변속이 수행되도록 함에 따라, 운전자가 토오크가 필요한 작업 시와 고속주행이 필요한 주행 시를 구분하여 2단으로 전기에너지의 선택 사용을 가능하도록 하는 전후진 2단 전동용 액슬장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 실시형태에 따른 전후진 2단 전동용 액슬장치는, 전후진 2단 전동용 액슬장치는, 모터와, 상기 모터의 정역 회전력을 전달받아 휠을 정역 회전되는 메인구동축과, 1단으로 연결되는 1단클러치부와 2단으로 연결되는 2단클러치부로 이루어져서, 상기 메인구동축의 동력을 변속하는 클러치부와, 상기 클러치부에 의해 변속된 동력을 좌우 휠로 구동력을 배분하여 상기 메인구동축에 전달하는 차동기어부와, 상기 차동기어부에 의해 배분되어 전달된 구동력을 감속하여 차량을 구동하도록 설치된 감속기어조립체를 포함한다.
본 발명에 있어서, 1단클러치부는 제2카운터기어가 치합된 1단구동기어와 결합되어 모터의 정역회전에 따라 휠을 전후진 1단으로 구동하고, 이 상태에서 2단클러치부는 제1카운터기어가 치합된 2단구동기어에 결합되어 휠을 전후진 2단으로 구동하며, 이때 제1카운터기어와 제2카운터기어는 일체로 형성될 수 있다.
1단 또는 2단 클러치부에 유압이 공급되면, 1단 또는 2단 구동기어는 서로 동일한 방향으로 회전되고, 제 1 및 제 2 카운터기어는 1단 또는 2단 구동기어와 반대방향으로 회전될 수 있다.
본 발명의 전후진 2단 전동용 액슬장치는 클러치부의 액슬하우징 내부 일측에 연결되는 하나 이상의 마찰플레이트; 상기 마찰플레이트 사이사이에 위치되는 하나 이상의 마찰디스크; 상기 마찰디스크 일단에 연결되는 보조커플링; 상기 보조커플링과 2단커플링 일측의 사이에 위치되는 일방향베어링; 및 상기 마찰플레이트와 상기 마찰디스크의 일측에 위치되는 피스톤을 포함하여 이루어지는 경사로 밀림방지클러치부를 더 포함할 수 있다.
감속기어조립체는 휠에 동력이 감속전달되도록 메인구동축에 결합된 제1선기어와, 액슬조립체에 고정된 제1링기어와, 상기 제1선기어와 상기 제1링기어에 치합되는 다수의 제1유성기어와, 상기 다수의 제1유성기어와 연결된 제1캐리어축과, 상기 제1캐리어축과 결합된 제2선기어와, 상기 액슬조립체에 고정된 제2링기어와, 상기 제2선기어와 상기 제2링기어에 치합되는 다수의 제2유성기어와, 상기 다수의 제2유성기어에 연결된 제2캐리어축으로 이루어질 수 있다.
액슬조립체에는 메인구동축을 제동하는 습식브레이크조립체 및 파킹브레이크조립체가 구비될 수 있다.
습식브레이크조립체는 상기 메인구동축과 스플라인 결합된 브레이크커플링과, 상기 브레이크커플링의 외주면에 결합된 브레이크마찰디스크와, 상기 브레이크마찰디스크와 일정간격을 유지한 채 교번되게 설치되며 액슬하우징에 고정결합된 브레이크마찰플레이트와, 유압에 의해 상기 브레이크마찰디스크와 브레이크마찰플레이트를 압착시키는 브레이크피스톤과, 상기 브레이크피스톤에 복원력을 제공하는 복원스프링으로 이루어질 수 있다.
또한 파킹브레이크조립체는 상기 브레이크마찰디스크와 브레이크마찰플레이트를 압착시키는 파킹브레이트피스톤 및 상기 파킹브레이크피스톤에 탄성력을 제공하여 지지하는 스프링으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 전후진 2단 전동용 액슬장치는 모터의 정역회전에 의해 휠의 전후진이 가능하고, 변속 클러치부가 베벨기어와 차동피니언 기어 사이에 위치된 변속 클러치부를 운전자의 조작에 따라 고속 또는 저속의 2단으로 작동하는 것이 가능하여, 경량의 지게차에서도 고속 주행과, 고토크의 물류작업을 구분하여 에너지를 소모하는 것이 가능하여, 연료의 소모를 절감할 수 있으므로 에너지 효율을 향상하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전후진 2단 전동용 액슬장치의 구성을 나타내는 개략도이고,
도 2는 도 1 전후진 2단 전동용 액슬장치의 단순구조 트랜스미션의 클러치부와 차동기어부 및 감속기어조립체의 전체단면도이고,
도 3은 도 2의 클러치부와 차동기어부의 확대단면도이고,
도 4A 및 도 4B는 도 3 트랜스미션에서의 A-A 단면도 및 제1 및 제 2 카운터기어, 1단 및 2단구동기어의 연결관계의 개략 작동도이고,
도 5은 도 2 경사로 밀림방지클러치부의 일방향베어링을 나타내는 단면도이고,
도 6는 차량의 1단 구동시 본 발명에 따른 트랜스미션의 동력전달상태도이고,
도 7은 차량이 언덕에서 미끄러지려고 할때 본 발명에 따른 트랜스미션의 동력전달상태도이고,
도 8은 차량의 2단 구동시 본 발명에 따른 트랜스미션의 동력전달상태도이고,
도 9는 본 발명에 따른 구동축에서 차량을 구동시키는 감속기어조립체의 구성단면도이고,
도 10A 및 도 10B는 본 발명에 따른 감속기어조립체에서 도 9의 B-B' 단면도 및 개략적 작동도이고,
도 11은 본 발명에 따른 액슬조립체의 습식브레이크조립체와 파킹브레이크조립체의 구성단면도이고,
도 12은 본 발명의 다른 실시예에 따라 모터의 회전력이 베벨기어부를 거치지 않고 클러치부에 직접 전달되는 전후진 2단 전동용 액슬장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전후진 2단 전동용 액슬장치의 구성을 나타내고 있고, 도 2는 도 1 전후진 2단 전동용 액슬장치의 단순구조 트랜스미션의 클러치부와 차동기어부 및 감속기어조립체의 전체단면을 나타내고 있고, 도 3은 도 2의 클러치부와 차동기어부의 확대단면을 나타내고 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전후진 2단 전동용 액슬장치(100)는 모터(120)와, 모터(120)의 회전력을 전달하는 회전축(102)과, 회전축(102)의 회전력을 전달받아 회전되는 메인구동축(16)과, 메인구동축(16)과 1단으로 연결되는 1단클러치부(20)와 2단으로 연결되는 2단클러치부(40)로 이루어져서, 상기 메인구동축(16)의 동력을 변속하는 클러치부(140)와, 상기 클러치부(140)에 의해 변속된 동력을 좌우 휠로 구동력을 배분하여 메인구동축(16)에 전달하는 차동기어부(60)와, 상기 차동기어부(60)에 의해 배분되어 전달된 구동력을 감속하여 차량을 구동하도록 설치된 감속기어조립체(50)를 포함한다.
모터(120)가 정역회전함에 따라 메인구동축(16) 역시 정역회전되어 차량을 전진 또는 후진한다. 모터(120)는 지게차 등 산업용 차량에 사용되는 모터가 사용될 수 있다.
1단클러치부(20)는 메인구동축(16)과 결합된 1단구동기어(26)를 회전구동하며, 2단클러치부(40)는 2단구동기어(46)와 결합되며, 2단구동기어(46)의 회전구동에 의해 제 1 카운터기어(48)를 회전하고, 상기 제 1 카운터기어(48)에 동축으로 일체로 형성된 제 2 카운터기어(49)를 회전하여 가속한다.
이에 따라, 모터(120)의 정역회전과 1단클러치부(20)의 작동에 의해 전후진 1단이 수행되며, 모터(120)의 정역회전과 2단클러치부(20)의 작동에 의해 전후진 2단이 수행된다.
도 3을 참조하면, 본 발명 전후진 2단 전동용 액슬장치(100)에서의 트랜스미션은 모터(120)의 회전동력을 베벨피니언기어(11)와, 이 베벨피니언기어(11)에 치합된 베벨링기어(12)를 포함하는 베벨기어부(10)로부터 직각방향으로 전달받아, 클러치부(140)를 통해 변속하고, 클러치부(140)와 연결된 차동기어부(60)를 통해 변속된 동력이 메인구동축(16)에 전달되며, 메인구동축(16)에서 액슬조립체(160)를 통해 감속된 동력이 전달되도록 구성된다.
클러치부(140)는 1단클러치부(20)와 2단클러치부(40)로 이루어지며, 1단클러치부(20)는 1단클러치드럼(21), 1단커플링(25), 피스톤(24) 및 탄성수단으로서의 스프링(도시하지 않음)을 포함하여 이루어진다.
1단클러치드럼(21)은 베벨링기어(12)에 일체로 연결되면서 액슬하우징(76) 내부에 위치되며, 그 내주면에 하나 이상의 마찰플레이트(22)가 결합된다. 1단커플링(25)은 1단클러치드럼(21) 내부에 위치하며 그 외주면에는 하나 이상의 마찰디스크(23)가 결합된다. 마찰플레이트(22)와 마찰디스크(23)는 서로 사이사이에 겹쳐져 위치된다.
한편 1단클러치드럼(21) 내부 일측에 실린더(21')가 형성되고, 마찰플레이트(22)와 마찰디스크(23)의 일측에 피스톤(24)이 위치한다. 피스톤(24)은 1단클러치드럼(21)에 연결된 유로(17)를 따라 유입된 작동유에 의해 실린더(21') 내부에서 좌측으로 위치 이동되어 마찰플레이트(22)와 마찰디스크(23)를 압착시킨다. 피스톤(24) 일측에는 복원력을 제공하는 탄성수단으로서의 스프링(도시 생략)이 연결된다.
1단클러치부(20)와 유사하게 2단클러치부(40)도 2단클러치드럼(41), 2단커플링(45), 피스톤(44) 및 탄성수단으로서의 스프링(도시 생략)을 포함하여 이루어진다.
2단클러치드럼(41)은 액슬하우징(76) 내부의 1단클러치드럼(21)의 일측에 위치되며, 그 내주면에 하나 이상의 마찰플레이트(42)가 결합된다. 2단커플링(45)은 2단클러치드럼(41) 내부에 위치하며 그 외주면에는 하나 이상의 마찰디스크(43)가 결합된다. 마찰플레이트(42)와 마찰디스크(43)는 서로 사이사이에 겹쳐져 위치된다.
한편 2단클러치드럼(41) 내부 일측에 실린더(41')가 형성되고, 마찰플레이트(42)와 마찰디스크(43)의 일측에 피스톤(44)이 위치한다. 피스톤(44)은 2단클러치드럼(41)에 연결된 유로(19)를 따라 유입된 작동유에 의해 실린더(41') 내부에서 좌측으로 위치 이동되어 마찰플레이트(42)와 마찰디스크(43)를 압착시킨다. 피스톤(44) 일측에는 복원력을 제공하는 탄성수단으로서의 스프링(도시 생략)이 연결된다.
도 4는 본 발명에 따른 제 1 및 제 2 카운터기어와, 1단 및 2단구동기어의 연결관계를 도시한 도 3의 A-A 단면도이다.
도 4을 참고하여 설명하면 1단구동기어(26)와 2단구동기어(46)는 1:4의 구동속도가 바람직하다. 2단구동기어(46)가 회전하게 되면 2단구동기어(46)와 치합된 제1카운터기어(48) 및 제1카운터기어(48)와 일체로 형성된 제2카운터기어(49)는 2단구동기어(46)의 회전방향과 반대의 방향으로 회전하게 된다.
이에 따라 제2카운터기어(49)와 치합된 1단구동기어(26)는 2단구동기어(46)와 동일한 방향으로 회전하게 되고 1단구동기어(26)와 볼트로 체결된 차동기어부(60)의 케이스(61)도 1단구동기어(26)와 동일한 방향으로 회전되며 케이스(61)에 결합되어 함께 회전하는 차동피니언기어(62)가 동일한 방향으로 회전한다.
따라서 차동사이드기어(63)와 스플라인 결합된 메인구동축(16) 역시 동일한 방향으로 회전됨에 따라 이 회전력이 메인구동축(16)에 전달되어 차량이 가속된다.
통상의 중장비에서는 오르막 경사로에서 일시정지하거나 정지상태에서 작업을 수행할 때 브레이크를 사용하여 정지한 후 제한된 엔진출력으로 인해 전진클러치부에 전달되는 유압을 차단하고 엔진에서 별도로 공급되는 동력에 의해 작업을 수행하였고, 또한 정지 후 다시 오르막 경사로를 오르기 위해서는 작동유가 전진클러치부에 유입되어 피스톤을 이동시켜 클러치 팩을 가압함으로써 구동축으로 동력을 전달시켜야 한다.
그런데, 클러치부에 유입된 작동유의 압력이 동력을 구동축으로 전달시킬 수 있을 정도의 충분한 압력으로 회복되는 시간동안 오르막 경사로에 있는 중장비는 중력의 작용을 받아 뒤로 밀리는 현상이 발생되고, 일단 오르막 경사로에서 뒤로 밀린 중장비를 다시 전진시키기 위해서는 엔진출력이 많이 소모되어 연료소모량이 크게 증대되며 동력전달 구성품 상호간에도 많은 부하가 걸리게 되어 트랜스미션의 사용수명이 단축되는 문제점이 있었기에, 이를 해소하고자 본 출원인은 한국특허 제771961호(등록일 2007.11.01)에 오르막 경사로에서 정지시 전진클러치부에 유압이 차단되기 이전에 전진보조클러치부에 별도의 유압이 공급되어 오르막 경사로에서 뒤로 밀리지 않을 만큼의 동력을 전진방향으로 전달하고, 재출발시에도 전진클러치부와 전진보조클러치부에 각각 별도로 유압이 공급됨에 따라 변속충격이 현저히 감소되며, 마찰플레이트와 피스톤 사이에 베어링을 없애면서 전진보조클러치부를 보다 단순한 구조로 구성하여 제작공정을 단순화시키면서 제작단가를 절감시키며 작동과정을 단순화시켜 고장의 우려를 줄이는 오르막 경사로 밀림방지용 단순구조 트랜스미션 내장형 액슬장치을 개시하고 있으며, 본 발명의 전후진 2단 전동용 액슬장치에서 이를 채택하고 있는 바, 클러치부(140)에 경사로 밀림방지클러치부(30)가 추가로 형성될 수 있다.
경사로 밀림방지클러치부(30)는 클러치부(140)의 액슬하우징(76) 내부 일측에 하나 이상 연결된 마찰플레이트(32)와, 마찰플레이트(32) 사이사이에 위치되는 하나 이상의 마찰디스크(33)와, 마찰디스크(33)의 일단에 연결된 보조커플링(35a)과, 보조커플링(35a)과 2단커플링(45) 일측의 사이에 위치되는 일방향베어링(36) 및 마찰플레이트(32)와 마찰디스크(33)의 일측에 위치되는 피스톤(34)을 포함하여 이루어진다.
1단커플링(25)은 1단구동기어(26)와 스플라인 결합되는 것이 바람직하다. 이에 따라 1단커플링(25)과 1단구동기어(26)는 일체로 회전하고 1단구동기어(26)도 차동기어부(60)의 케이스(61)에 볼트로 체결되어 일체로 회전한다.
차동기어부(60)의 케이스(61)와 결합되어 함께 회전하는 차동피니언기어(62)는 차동사이드기어(63)와 치합되고 차동사이드기어(63)는 메인구동축(16)과 스플라인 결합되어 일체로 회전된다.
즉 차동기어부(60)의 케이스(61)와 일체로 회전하는 1단구동기어(26)는 1단커플링(25)을 통해 전달받은 동력을 차동피니언기어(62)와 차동사이드기어(63)를 거쳐 메인구동축(16)으로 전달한다.
2단클러치부(40)의 2단커플링(45)은 마찰디스크(43)가 외주면에 결합되어 있으며, 2단구동기어(46)와 일체 연결된다.
도 3에서 보는 바와 같이 보조커플링(35a)과 2단커플링(26)의 일측 사이에 일방향베어링(36)이 위치된다. 마찰플레이트(32)와 마찰디스크(33)의 일측에 피스톤(34)이 위치된다. 도 5는 본 발명에 따른 경사로 밀림방지클러치부(30)의 일방향베어링(36)을 나타내는 단면도이다.
피스톤(34)은 액슬하우징(76)의 일측에 연결된 유로(18 ; 점선부분)를 따라 유입된 작동유에 의해 실린더(31') 내부에서 좌측으로 위치 이동되어 마찰플레이트(32)와 마찰디스크(33)를 압착시킨다. 피스톤(34) 일측에는 복원력을 제공하는 탄성수단(도시 생략)이 연결된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 트랜스미션의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 6은 차량의 1단 구동시 본 발명에 따른 트랜스미션의 동력전달상태도이다. 도 6에서 보는 바와 같이 차량의 1단방향 시동시를 먼저 살펴보면 다음과 같다.
모터(120)의 동력은 베벨피니언기어(11)를 통해 베벨링기어(12)로 전달된 후 베벨링기어(12)와 일체로 형성된 클러치부(140)에 전달된다.
모터(120)의 회전력이 전달되는 형태이므로, 본 발명에서는 모터(120)의 정역회전에 따라 베벨피니언기어(11)가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하면서 동력을 전달하고 상기 베벨피니언기어(11)에 치합되는 베벨링기어(12) 역시 시계방향또는 반시계방향으로 회전하면서 클러치부(140)에 동력을 전달한다.
예컨대 모터(120)가 정역회전하여 차량의 전진 또는 후진방향으로 구동시에는 유압이 1단클러치부(20)와 경사로 밀림방지클러치부(30)에 함께 공급된다.
1단클러치부(20)에 유압이 공급되면 피스톤(24)이 이동하여 마찰플레이트(22)와 마찰디스크(23)를 압착시켜 1단클러치드럼(21)의 회전력이 1단커플링(25)에 전달되고 1단커플링(25)이 회전하게 되는데, 모터(120)가 정회전하면 시계방향으로 회전하여 차량은 전진하고, 역회전하면 반시계방향으로 회전하여 차량은 후진하게 된다.
이때 1단클러치부(20)에 유압이 공급되지 않는 상태에서는 마찰디스크(23)와 마찰플레이트(22)가 일정간격을 유지한 상태이므로 1단클러치드럼(21)의 회전력이 1단커플링(25)을 통해 1단구동기어(26)로 전달되지 않고 공회전 상태를 유지한다.
1단커플링(25)에 스플라인으로 결합된 1단구동기어(26)도 시계 또는 반시계방향으로 회전하게 되고, 1단구동기어(26)와 볼트로 체결된 차동기어부(60)의 케이스(61)도 시계 또는 반시계방향으로 회전하면서 동력이 전달된다.
케이스(61)와 일체 형성된 차동피니언기어(62)가 시계 또는 반시계방향으로 회전됨에 따라 차동사이드기어(63)가 시계 또는 반시계방향으로 회전하게 되고 차동사이드 기어(63)와 스플라인 결합된 메인구동축(16)이 시계 또는 반시계방향으로 회전하므로, 모터(120)의 정역회전에 따라 차량은 전후진 1단으로 진행하게 된다.
1단구동기어(26)에 치합된 제2카운터기어(49)는 도 6에서 보는 바와 같이 1단구동기어(26)의 회전방향과 반대의 방향으로 회전하게 되고 제2카운터기어(49)와 일체 형성된 제1카운터기어(48) 역시 반대의 방향으로 회전하게 된다. 제1카운터기어(48)와 치합된 2단구동기어(46)는 결국 1단구동기어(26)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전하게 되므로, 전후진 1단으로 구동하는 상태에서 2단구동기어(46)가 작동하게 되면 차량을 가속하게 된다.
한편 경사로 밀림방지클러치부(30)에 유압이 공급되면 피스톤(34)이 이동하여 마찰플레이트(32)와 마찰디스크(33)를 압착시켜 액슬하우징(76)에 보조커플링(35a)이 고정된다. 보조커플링(35a)이 고정된 상태에서 일방향베어링(36)에 의해 2단구동기어(46)는 반시계방향으로 회전하는 오버런닝상태가 된다.
도 7은 차량이 언덕에서 미끄러지려고 할때 본 발명에 따른 트랜스미션의 동력전달상태도이다. 도 7에서 보는 바와 같이 차량이 언덕에서 1단 구동 중 미끄러지려고 할 때를 살펴보면 다음과 같다.
모터(120)의 동력 전달은 차량의 1단 구동 시와 동일하게 전달되고, 차량의 1단구동 중 미끄러질 시에는 유압이 1단클러치부(20)에 차단되며 경사로 밀림방지클러치부(30)에만 공급된다.
1단클러치부(20)에 유압이 차단되면 피스톤(24)이 복귀하여 마찰플레이트(22)와 마찰디스크(23)를 이격시켜 1단클러치드럼(21)과 1단커플링(25)도 이격된다. 1단클러치드럼(21)과 1단커플링(25)도 이격되면 1단커플링(25)에 회전력이 전달되지 않는다. 1단커플링(25)에 스플라인으로 결합된 1단구동기어(26)에도 회전력이 전달되지 않는다.
이때 차량이 미끄러짐에 따라 메인구동축(16)이 반시계방향으로 회전하고, 메인구동축(16)의 회전에 따라 차동사이드기어(63), 차동피니언기어(62) 및 케이스(61)도 반시계방향으로 회전한다. 차동기어부(60)의 케이스(61)와 볼트로 체결된 1단구동기어(26)가 반시계방향으로 회전한다.
1단구동기어(26)에 치합된 제2카운터기어(49)는 도 6에서 보는 바와 같이 시계방향으로 회전하게 되고, 제2카운터기어(49)와 일체 형성된 제1카운터기어(48) 역시 시계방향으로 회전하게 된다. 제1카운터기어(48)와 치합된 2단구동기어(46)는 반시계방향으로 회전하게 된다.
아울러 경사로 밀림방지클러치부(30)에 유압이 계속 공급되면 피스톤(34)이 이동된 상태로 마찰플레이트(32)와 마찰디스크(33)를 계속 압착시켜 액슬하우징(76)에 보조커플링(35a)이 고정된다. 보조커플링(35a)이 고정된 상태에서 2단구동기어(46)는 반시계방향으로 회전하려다가 일방향베어링(36)에 의해 고정되고 언덕에서 미끄러지려던 차량은 정지된다.
도 8은 차량의 2단 구동시 본 발명에 따른 트랜스미션의 동력전달상태도이다. 도 8에서 보는 바와 같이 차량이 2단으로 구동할 때를 살펴보면 다음과 같다.
모터(120)의 동력 전달은 차량의 1단 구동 시와 동일하게 전달되고, 차량이 2단 구동 시에는 유압이 2단클러치부(40)에 공급되고 경사로 밀림방지클러치부(30)에는 차단된다.
2단클러치부(40)에 유압이 공급되면 피스톤(44)이 이동하여 마찰플레이트(42)와 마찰디스크(43)를 압착시켜 2단클러치드럼(41)의 회전력이 2단커플링(45)에 전달된다. 2단커플링(45)에 일체 형성된 2단구동기어(46)에도 회전력이 전달된다.
2단구동기어(46)는 도 4에서 보는 바와 같이 어느 한방향으로 회전하면, 제1카운터기어(48)는 반대 방향으로 회전하고, 또한 제2카운터기어(49)도 반대 방향으로 회전하며, 1단구동기어(26)는 2단구동기어(46)와 동일한 방향으로 회전한다.
이와 같이 1단구동기어(26)가 2단구동기어(46)와 동일 방향으로 회전하면 일체 연결된 차동기어케이스(61), 차동피니언기어(62) 및 차동사이드기어(63)도 동일 방향으로 회전하여 차동사이드기어(63)와 스플라인 결합된 메인구동축(16)이 동일방향으로 회전하게 되므로 2단구동기어(26)의 기어비로서 차량이 가속된다.
이때 경사로 밀림방지클러치부(30)에 유압이 차단되면 피스톤(34)이 복귀하여 마찰플레이트(32)와 마찰디스크(33)가 서로 이격되고 액슬하우징(76)에서 보조커플링(35a)이 자유롭게 된다. 보조커플링(35a)이 자유상태에서는 2단구동기어(46)가 시계방향으로 회전하더라도 2단구동기어(46)는 일방향베어링(36)에 의해 저지되지 않고 시계방향으로 회전하여 차량을 2단으로 가속한다.
본 발명에서 2단커플링(45)과 2단구동기어(46)가 일체 연결되므로 2단커플링(45)이 회전됨은 곧 2단구동기어(46)가 회전되는 것임은 물론이다.
이와 반대로, 2단클러치부(40)에서 1단클러치부(20)로 변속되면, 2단클러치부(40)에 공급되는 유압은 차단되고, 1단클러치부(20)로 공급되어, 차량이 전후진 1단으로 구동되도록 감속된다.
도 9는 메인구동축(16)에 연결되어 차량을 구동시키는 감속기어조립체(50)의 단면도이다.
여기에서는 감속기어조립체(50)로서 유성기어조립체를 도시하였으나 상기 감속기어조립체가 반드시 유성기어조립체에 한정되는 것은 아니다. 감속을 위해 일반기어감속을 비롯해 다양한 변형이 있을 수 있으며 이러한 단순한 변형은 당업자에게 자명한 것이므로 본 권리의 범주에 있는 것이다.
감속기어조립체(50)는 메인구동축(16)의 동력을 대략 13:1의 비율로 감속하여 차량을 구동시키기 위한 것으로, 메인구동축(16)의 회전은 상기 메인구동축(16)에 스플라인 결합된 제1선기어(51)로 전달된다.
또한 제1선기어(51)는 다수의 제1유성기어(52)와 치합되며 상기 다수의 제1유성기어(52)는 액슬조립체(160)의 하우징에 고정결합된 제1링기어(53)의 내측과 치합되고, 상기 제1유성기어(52)의 중심회전축(55)은 제1캐리어축(54)과 일체로 결합된다.
따라서 제1선기어(51)로 입력된 모터(120)의 회전이 다수의 제1유성기어(52)에 의해 1차 감속되어 제1캐리어축(54)을 통해 출력된다.
그리고 상기 제1캐리어축(54)은 제2선기어(51')와 스플라인결합되어 1차감속된 회전을 전달하고 제2선기어(51')는 다수의 제2유성기어(52')와 치합되며 상기 다수의 제2유성기어(52')는 액슬조립체(160)의 하우징에 고정된 제2링기어(53')의 내측과 치합되고, 상기 제2유성기어(52')의 중심회전축(55')은 제2캐리어축(54')과 일체로 결합된다.
즉 제1캐리어축(54)을 통해 제2선기어(51')로 입력된 모터(120)의 회전력이 다수의 제2유성기어(52')에 의해 2차 감속되며 제2캐리어축(54')을 통해 출력된 최종 회전력에 의해 차량의 휠이 구동된다.
한편 본 실시예에서 상기 제1링기어(53)와 제2링기어(53')는 일체로 제작되어 제1유성기어(52)와 제2유성기어(52')가 치합될 수 있도록 내주면을 형성하였으나 제1링기어(53)와 제2링기어(53')가 각각 별도로 제작되어 볼트로 체결될 수도 있다.
도 10은 메인구동축(16)과 일체 형성된 선기어(51, 51')가 다수의 유성기어(52, 52')와 링기어(53, 53')에 의해 감속되는 도 9의 B-B' 단면도와 사시도이다.
즉, 다수의 유성기어(52, 52')는 그 중심회전축(55, 55')이 캐리어축(54, 54')과 일체로 형성되어 유성기어의 공전에 따라 휠에 동력을 전달한다.
도 11은 메인구동축(16)의 회전을 제동하는 습식브레이크조립체(70)와 파킹시 메인구동축(16)의 회전을 제동하는 파킹브레이크조립체(80)로 구성된 브레이크조립체의 단면도이다.
습식브레이크조립체(70)는 메인구동축(16)과 스플라인 결합된 브레이크커플링(71)과 상기 브레이크커플링(71)의 외주면에 결합된 브레이크마찰디스크(73)와 액슬하우징(76)에 고정결합되며, 상기 브레이크마찰디스크(73)와 일정간격을 유지한 채 교번되게 설치된 브레이크마찰플레이트(72)와 유압에 의해 상기 브레이크마찰디스크(73)와 브레이크마찰플레이트(72)를 압착시키는 브레이크피스톤(74)과 상기 브레이크피스톤(74)에 복원력을 제공하는 복원스프링(75)으로 이루어진다.
따라서 차량 구동시 메인구동축(16)의 회전에 의해 상기 메인구동축(16)과 스플라인 결합된 브레이크커플링(71)은 상기 메인구동축(16)과 함께 회전하며 상기 브레이크커플링(71)의 외주면에 결합된 브레이크 디스크(73)도 회전하게 된다.
그러나 차량 제동시 브레이크피스톤(74)에 유압이 공급되면 상기 브레이크피스톤(74)이 좌측으로 이동하여 액슬하우징(76)에 고정결합된 브레이크마찰플레이트(72)와 회전하는 브레이크마찰디스크(73)를 압착하여 상기 브레이크마찰디스크(73)의 회전이 제한되어 차량이 정지하게 된다.
또한 상기 파킹브레이크조립체(80)는 상기 브레이크마찰디스크(73)와 브레이크마찰플레이트(72)를 압착시키는 파킹브레이크피스톤(81) 및 상기 파킹브레이크피스톤(81)에 탄성력을 제공하여 지지하는 스프링(82)으로 이루어진다.
한편 차량 이동시에는 상기 파킹브레이크피스톤(81)에 유압이 공급되어 상기 파킹브레이크피스톤(81)가 좌측으로 이동하여 브레이크마찰디스크(73)와 브레이크마찰플레이트(72)를 압착하지 않으며, 파킹시에는 유압이 제거되어 스프링(82)의 탄성력에 의해 브레이크마찰디스크(73)와 브레이크마찰플레이트(72)를 압착하게 된다.
이와 같이 본 발명의 전후진 2단 전동용 액슬장치(100)는 모터(120)에 의해 동력이 발생되므로, 모터(120)의 정역회전에 의해 전후진이 이루어지고, 변속 클러치부가 베벨기어와 차동피니언 기어 사이에 위치된 변속 클러치부를 운전자의 조작에 따라 고속 또는 저속의 2단으로 작동하는 것이 가능하여, 경량의 지게차에서도 고속 주행과, 고토크의 물류작업을 구분하여 에너지를 소모하는 것이 가능하여, 연료의 소모를 절감할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 모터의 회전력이 베벨기어부를 거치지 않고 클러치부에 직접 전달되는 전후진 2단 전동용 액슬장치의 구성을 나타내고 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전후진 2단 전동용 액슬장치는 도 1의 실시예에서 처럼 모터(120)의 회전력이 베벨피니언기어(1)와 베벨링기어(2)로 구성된 베벨기어부에서 직각방향으로 전달되지 않고, 1단 구동 시 1단클러치부(20)와, 2단 구동 시 2단클러치부(40)로 직접 전달되도록 구성될 수 있으며, 그 작동은 도 1의 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따르면, 공간확보가 가능하여 차량설계가 자유로운 이점이 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 트랜스미션은 종래의 일체형이었던 감속기어조립체와 클러치부가 분리형으로 이루어져 소음진동이 감소되면서 베벨기어의 회전시 발생하는 소음까지 감소시킬 수 있고, 변속클러치부가 베벨기어와 차동피니언기어 사이에 위치되어 공간확보가 가능하면서 차량설계에 있어 엔진 및 엑슬의 마운팅 설계가 자유로워지면서 베벨기어 이후 변속을 통하여 회전수가 감속된 상태에서 변속되므로 변속시 충격의 상당부분이 감소된다.
또한 트랜스미션하우징, 액슬하우징, 그리고 파이널드라이부하우징으로 분리함으로써 차량을 해체하지 않고 액슬조립체만을 분해하여 변속기부분을 정비할 수 있으면서 다양한 차량의 장착조건을 유연하게 만족시킬 수 있다.
아울러 클러치부가 감속기어조립체와 분리되어 간략해지면서 전체 중량 감소함은 물론 트랜스미션 구조단순화와 이를 통한 부품감소로 원가가 절감되는 효과를 제공한다.
더구나, 모터에 의해 전후진을 수행하면서, 가감속을 수행할 수 있으므로, 경량의 지게차에서도 고속 주행과, 고토크의 물류작업을 구분하여 에너지를 소모하는 것이 가능하여, 연료의 소모를 절감할 수 있으므로 에너지 효율이 향상된다.
이상 본 발명의 구체적인 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 설명된 실시형태들을 변경 또는 변형할 수 있다. 본 명세서에서 설명된 각 구성요소들은 공지된 다양한 구성들로 구현 또는 대체될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수도 있다. 본 명세서에서 설명된 각 구성요소들은 공지된 다양한 소자들로 구현 또는 대체될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 의해 정해져야 한다.

Claims (6)

  1. 전후진 2단 전동용 액슬장치는,
    모터와,
    상기 모터의 정역 회전력을 전달받아 휠을 정역 회전되는 메인구동축과,
    1단으로 연결되는 1단클러치부와 2단으로 연결되는 2단클러치부로 이루어져서, 상기 메인구동축의 동력을 변속하는 클러치부와,
    상기 클러치부에 의해 변속된 동력을 좌우 휠로 구동력을 배분하여 상기 메인구동축에 전달하는 차등기어부와,
    상기 차등기어부에 의해 배분되어 전달된 구동력을 감속하여 차량을 구동하도록 설치된 감속기어조립체를 포함하는
    전후진 2단 전동용 액슬장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 1단클러치부는 제2카운터기어가 치합된 1단구동기어와 결합되어 상기 모터의 정역회전에 따라 상기 휠을 전후진 1단으로 구동하고,
    이 상태에서 상기 2단클러치부는 제1카운터기어가 치합된 2단구동기어에 결합되어 상기 휠을 전후진 2단으로 구동하며,
    상기 제1카운터기어와 상기 제2카운터기어는 일체로 형성되는
    전후진 2단 전동용 액슬장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 1단 또는 2단 클러치부에 유압이 공급되면, 상기 1단 또는 2단 구동기어는 서로 동일한 방향으로 회전되고, 상기 제 1 및 제 2 카운터기어는 상기 1단 또는 2단 구동기어와 반대방향으로 회전되는
    전후진 2단 전동용 액슬장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 클러치부의 액슬하우징 내부 일측에 연결되는 하나 이상의 마찰플레이트; 상기 마찰플레이트 사이사이에 위치되는 하나 이상의 마찰디스크; 상기 마찰디스크 일단에 연결되는 보조커플링; 상기 보조커플링과 2단커플링 일측의 사이에 위치되는 일방향베어링; 및 상기 마찰플레이트와 상기 마찰디스크의 일측에 위치되는 피스톤을 포함하여 이루어지는 경사로 밀림방지클러치부를 더 포함하는
    전후진 2단 전동용 액슬장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 감속기어조립체는
    상기 휠에 동력이 감속전달되도록 상기 메인구동축에 결합된 제1선기어와, 액슬조립체에 고정된 제1링기어와, 상기 제1선기어와 상기 제1링기어에 치합되는 다수의 제1유성기어와, 상기 다수의 제1유성기어와 연결된 제1캐리어축과, 상기 제1캐리어축과 결합된 제2선기어와, 상기 액슬조립체에 고정된 제2링기어와, 상기 제2선기어와 상기 제2링기어에 치합되는 다수의 제2유성기어와, 상기 다수의 제2유성기어에 연결된 제2캐리어축으로 이루어지는
    전후진 2단 전동용 액슬장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 액슬조립체에는 상기 메인구동축을 제동하는 습식브레이크조립체 및 파킹브레이크조립체가 구비되며,
    상기 습식브레이크조립체는 상기 메인구동축과 스플라인 결합된 브레이크커플링과, 상기 브레이크커플링의 외주면에 결합된 브레이크마찰디스크와, 상기 브레이크마찰디스크와 일정간격을 유지한 채 교번되게 설치되며 액슬하우징에 고정결합된 브레이크마찰플레이트와, 유압에 의해 상기 브레이크마찰디스크와 브레이크마찰플레이트를 압착시키는 브레이크피스톤과, 상기 브레이크피스톤에 복원력을 제공하는 복원스프링으로 이루어지며,
    상기 파킹브레이크조립체는 상기 브레이크마찰디스크와 브레이크마찰플레이트를 압착시키는 파킹브레이트피스톤 및 상기 파킹브레이크피스톤에 탄성력을 제공하여 지지하는 스프링으로 이루어지는
    전후진 2단 전동용 액슬장치.
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