KR101326351B1

KR101326351B1 - 차량 변속기

Info

Publication number: KR101326351B1
Application number: KR1020120127849A
Authority: KR
Inventors: 김상현; 이상헌
Original assignee: 엘에스엠트론 주식회사
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2013-11-11

Abstract

본 발명에 따른 차량의 엔진 동력을 전달하기 위한 변속기는, 상기 엔진의 출력부에 연결되는 구동 입력축과, 상기 구동 입력축의 회전력을 전달받아 회전하는 캐리어 및 선기어축과, 상기 캐리어에 구비되는 제1 싱크로 메시 변속기구와, 상기 선기어축에 구비되는 제2 싱크로 메시 변속기구와, 상기 제1 싱크로 메시 변속기구가 선택적으로 연결되는 1단 구동기어 및 3단 구동기어와, 상기 제2 싱크로 메시 변속기구가 선택적으로 연결되는 2단 구동기어 및 4단 구동기어와, 상기 1단 구동기어 및 상기 3단 구동기어에 각각 연결되는 1단 피동기어 및 3단 피동기어를 구비하며, 구동 출력축에 연결된 클러치의 제1클러치부에 선택적으로 연결 가능한 제1변속축과, 상기 2단 구동기어에 연결되는 2단 피동기어 및 상기 4단 구동기어에 연결되는 2단 연결기어를 구비하는 2단 연결축과 상기 4단 구동기어가 일단에 형성되고, 타단에 2/4단 피동기어가 형성되는 제2변속축 및 상기 클러치의 제2클러치부와 선택적으로 연결 가능하며, 상기 2/4단 피동기어와 연결되는 클러치 기어를 포함한다.

Description

차량 변속기{Transmission of vehicle}

본 발명은 차량 변속기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트랙터 등과 같은 작업 차량에 적합한 변속기에 관한 것이다.

트랙터와 같은 작업 차량의 동력 전달 시스템으로서 유압식 무단 변속기(HST)와 기계식 차동장치가 조합된 유압 기계식 변속기(HMT)가 이용되고 있다.

유압 기계식 트랜스미션은 뛰어난 조작성을 가지는 HST와 뛰어난 전달효율을 가지는 차동 기어의 양쪽의 장점을 극대화하기 위한 변속기이다.

또한, 기존 작업 차량은 한 쌍 이상의 유성기어와 무단변속 장치를 이용하여 동력 전달 경로를 2개 이상으로 한 다경로 변속기를 이용하는 것이 일반적인데, 이는 1개의 경로에 무단변속장치를 이용함으로써 전체 변속기를 무단화한 변속기이다.

하지만, 기존 무단변속 트랙터는 대부분 습식 다판 클러치를 사용하며, 일반적으로 습식 다판클러치가 6~8세트가 필요하다. 이에 따라서, 100마력 이하 트랙터의 변속기와 같이 공간의 제약이 있는 경우에는 적용이 어려웠다.

또한, 습식 다판클러치는 냉각을 위해 윤활을 해야 하며, 유압으로 작동하기 때문에 유로가 축에 형성되어야 하므로 구조가 복잡하다.

대한민국 특허공개공보 제10-2012-0086822호

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 설치 및 관리가 어려운 습식 다판 클러치를 최소화하면서도, 구조가 간단하고, 동력 전달 효율이 우수한 차량 변속기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량의 엔진 동력을 전달하기 위한 변속기는, 상기 엔진의 출력부에 연결되는 구동 입력축과, 상기 구동 입력축의 회전력을 전달받아 회전하는 캐리어 및 선기어축과, 상기 캐리어에 구비되는 제1 싱크로 메시 변속기구와, 상기 선기어축에 구비되는 제2 싱크로 메시 변속기구와, 상기 제1 싱크로 메시 변속기구가 선택적으로 연결되는 1단 구동기어 및 3단 구동기어와, 상기 제2 싱크로 메시 변속기구가 선택적으로 연결되는 2단 구동기어 및 4단 구동기어와, 상기 1단 구동기어 및 상기 3단 구동기어에 각각 연결되는 1단 피동기어 및 3단 피동기어를 구비하며, 구동 출력축에 연결된 클러치의 제1클러치부에 선택적으로 연결 가능한 제1변속축과, 상기 2단 구동기어에 연결되는 2단 피동기어 및 상기 4단 구동기어에 연결되는 2단 연결기어를 구비하는 2단 연결축과 상기 4단 구동기어가 일단에 형성되고, 타단에 2/4단 피동기어가 형성되는 제2변속축 및 상기 클러치의 제2클러치부와 선택적으로 연결 가능하며, 상기 2/4단 피동기어와 연결되는 클러치 기어를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 1단에서 상기 제1 싱크로 메시 변속기구는 상기 1단 구동기어에 연결되고, 상기 제2 싱크로 메시 변속기구는 상기 2단 구동기어에 연결되며, 상기 클러치의 제1클러치부는 상기 제1변속축에 연결되며, 1단에서 2단 변속시, 상기 클러치의 제2클러치부는 상기 클러치 기어와 연결되며, 상기 제1클러치부와 상기 제1변속축의 연결이 해제되고, 2단에서 3단 변속시, 상기 제1 싱크로 메시 변속기구가 상기 3단 구동기어에 미리 연결되도록 조정된 상태에서, 상기 클러치의 제1클러치부는 상기 제1변속축에 연결되며, 상기 제2클러치부와 상기 클러치 기어의 연결은 해제되며, 3단에서 4단 변속시, 상기 제2 싱크로 메시 변속기구가 상기 4단 구동기어에 미리 연결되도록 조정된 상태에서, 상기 클러치의 제2클러치부는 상기 클러치 기어와 연결되며, 상기 제1클러치부와 상기 제1변속축의 연결이 해제되도록 한다.

또한, 상기 구동 출력축의 구동력은 구동 연결축에 전달되도록 하고, 상기 구동 출력축에 형성되는 제3 싱크로 메시 변속기구, 상기 구동 출력축 상에 자유회전 가능하게 연결되는 후진 구동 기어, 상기 구동 연결축에 형성되는 전진 연결기어 및 후진 아이들 기어를 매개로 상기 후진 구동기어와 연결되는 제1 후진 연결기어와, 상기 전진 연결기어와 연결되는 제2 후진 연결기어를 구비한 후진 연결축을 더 포함하며, 상기 제3 싱크로 메시 변속기구는 상기 후진 구동 기어와 상기 전진 연결기어에 선택적으로 연결 가능하도록 할 수도 있다.

또한, 상기 선기어축은 상기 구동 입력축 상에 자유회전 가능하게 연결되고, 상기 캐리어는 상기 선기어축 상에 자유회전 가능하게 연결되며, 상기 제2변속축은 상기 구동 입력축 상에 자유회전 가능하게 연결되도록 할 수도 있다.

또한, 상기 후진 연결축은 상기 구동 입력축 상에 자유회전 가능하게 연결되도록 할 수도 있다.

또한, 상기 구동 입력축에 고정 설치되는 제1선기어와, 상기 선기어축에 형성되는 제2선기어와, 상기 구동 입력축을 중심으로 자유회전 가능하며, 상기 제2선기어를 감싸도록 설치되는 링기어와, 상기 제1선기어와 연결되는 제1피니언 기어와, 상기 제2선기어 및 상기 링기어의 링기어의 링 출력기어와 동시에 연결되는 제2피니언 기어를 구비하는 복수의 유성기어를 더 포함하고, 상기 캐리어는 상기 복수의 유성기어에 동시에 체결되도록 할 수도 있다.

또한, 내부 유압을 조절하여 출력되는 동력의 크기를 조절하는 유압식 무단 변속기(HST) 유닛을 더 포함하고, 상기 구동 입력축은 상기 HST 유닛의 HST 입력축에 연결되고, 상기 링기어의 입력부는 상기 HST 유닛의 HST 출력축에 연결되어, 상기 구동 입력축의 동력과 상기 HST 유닛의 동력이 합성되어 상기 캐리어 및 상기 선기어축에 전달되도록 할 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 차량은 작업 차량이고, 상기 구동 입력축은 상기 작업 차량의 작업 장치를 구동시키는 작업장치 구동축과 연결될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기의 구성을 나타내는 선도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기(1)의 구성을 나타내는 선도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 변속기(1)는 엔진(2)의 출력부에 연결되어 엔진(2)의 동력에 의해 회전하는 구동 입력축(10)을 중심으로 구성된다. 구동 입력축(10)의 최상류측에는 제1선기어(sun gear)(11)가 고정 설치되고, 하류측 중간에는 HST 입력 구동기어(18)가 고정 설치된다. 구동 입력축(10)의 최하류측에는 작업 차량의 작업 장치를 구동시키는 작업 장치 구동축(170)이 클러치(160)을 통해 연결된다. 클러치(160)를 통해 작업 장치 구동축(170)이 구동 입력축(10)에 연결되는 작업 장치를 승하강시키는 등 작업을 수행할 수 있다.

본 명세서에 사용된 용어 "상류"는 하나의 부재에 의해 동력이 입력되는 쪽을 의미하며, 용어 "하류"는 상기 부재로부터 입력된 동력이 전달되어 가는 쪽을 의미한다.

HST 입력 구동기어(18)는, 유압식 무단 변속기(HST) 유닛(90)에 동력을 입력하는 HST 입력축(93) 상에 고정 설치된 HST 입력 피동기어(95)와 연결된다.

HST 유닛(90)은 유압 펌프(91)와 유압 모터(92)를 구비한다. 엔진(2)에 의해 구동하는 구동 입력축(10)의 회전력이 기어(18, 95)를 통해 HST 입력축(93)으로 전달되고, 유압 펌프(91)는 HST 입력축(93)의 구동력에 의해 구동한다. 유압 펌프(91)는 그 내부에 구비된 경사판의 경사각을 조절하여 내부 유량의 용량을 가변적으로 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 유압 펌프(91)는 유압 모터(92)를 구동시킨다. HST 유닛(90)은 유압 펌프(91)의 용량을 조절하는 것에 의해 유압 펌프(91)에 대한 유압 모터(92)의 구동비를 조절할 수 있고, 이에 따라 출력되는 동력의 크기를 조절할 수 있다. 유압 모터(92)는 HST 유닛(90)의 HST 출력축(94)을 회전시킨다.

상기 HST 유닛(90)과 같이 엔진(2)의 구동력을 전달받아 이를 감속시키는 유압식 무단 변속기의 구조는 이미 공지된 것이므로, 여기서는 HST 유닛(90)의 구성과 동력 전달 특성에 대한 더 구체적인 설명은 생략한다.

한편, 구동 입력축(10)의 제1선기어(11)의 하류측에는 구동 입력축(10) 상에서 자유회전 가능하게 형성되는 선기어축(30)과, 상기 선기어축(30) 상에서 자유회전 가능하게 형성되는 캐리어(carrier)(20)가 구비된다.

선기어축(30)의 상류측 단부에는 제2선기어(31)가 구비된다.

제1선기어(18)와 제2선기어(31)에는 복수의 유성기어(12)가 연결된다. 복수의 유성기어(12)는, 제1선기어(18)와 연결되는 제1피니언 기어(13)와 제2선기어(31)와 연결되는 제2피니언 기어(14)를 구비한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 캐리어(20)는 복수의 유성기어(12)에 동시에 체결된다.

본 실시예에 따르면, HST 유닛(90)의 구동력과 구동 입력축(10)의 회전 구동력과 합성하기 위하여, 링기어(ring gear)(15)가 제2선기어(31)를 감싸도록 설치된다.

링기어(15)의 링 출력기어(17)는 유성기어(12)의 제2피니언 기어(14)와 연결되고, 링 입력기어(16)는 HST 유닛(90)의 HST 출력축(94)에 형성된 HST 출력 구동기어(96)와 연결된다.

링기어(15)는 HST 출력축(94)의 회전 구동에 의해 구동 입력축(10)에 대하여 자유회전 가능하다.

엔진(2)이 구동하면 구동 입력축(10)이 회전하게 되고, 구동 입력축(10)의 회전 구동력(10)은 HST 입력 구동기어(18)와 HST 입력 피동기어(95)를 통해 HST 입력축(93)을 회전시킨다. HST 입력축(93)의 회전 구동력은 HST 유닛(90)으로 입력되고, HST 유닛(90)은 기설정된 HST 유닛(90)의 용량에 따라 HST 출력축(94)을 회전시킨다.

HST 출력축(94)이 회전하면, HST 출력 구동기어(96)와 연결된 링기어(15)가 구동 입력축(10)을 중심으로 회전하게 된다.

한편, 엔진(2)의 구동력에 의해 구동 입력축(10)이 회전하게 되면, 구동 입력축(10)에 고정 설치된 제1선기어(11)도 회전한다.

제1선기어(11)와 링기어(14)가 각각 회전함에 따라서, 제1선기어(11)와 링기어(14)에 동시 연결된 복수의 유성기어(12)들은 제1선기어(11)와 링기어(14) 사이에서 구동 입력축(10) 주위를 공전 운동하게 된다.

이때, 각각의 유성기어(12)들의 공전 속도는 모두 동일하므로, 유성기어(12)들에 동시에 체결되는 캐리어(20)는 구동 입력축(10)을 중심으로 회전하게 된다.

또한, 각각의 유성기어(12)들은 그 자체로 회전 운동을 하면서 공전 운동을 하므로, 유성기어(12)의 제2피니언 기어(14)에 연결된 선기어축(30)은 유성기어(12)의 회전 운동 및 공전 운동에 의해 구동 입력축(10)을 중심으로 회전하게 된다.

즉, 본 실시예에 따르면, 엔진(2)에 의해 직접 구동하는 구동 입력축(10)의 회전 구동력과 HST 유닛(90)에 의해 구동하는 HST 출력축(94)의 회전 구동력이 유성기어(12)를 통해 합성되고, 그 합성 구동력이 캐리어(20) 및 선기어축(30)을 회전 구동시키게 된다.

본 실시예에 따르면, 캐리어(20) 및 선기어축(30)의 회전력을 받아 변속을 수행하는 변속부가 구비된다.

구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 캐리어(20)에는 슬리브(41)와 허브(42)를 포함하는 제1싱크로 메시 변속기구(40)가 형성되고, 선기어축(30)의 하류측 단부에는 슬리브(51)와 허브(52)를 포함하는 제2싱크로 메시 변속기구(50)가 형성된다.

싱크로 메시 변속기구는 변속기어 앞에 클러치 기어를 형성하고, 클러치 기어와 슬리브 사이를 움직이는 싱크로나이저 링을 두어 슬리브를 움직이게 하여 변속을 수행하는 변속기구이다. 변속을 하게 될 경우, 슬리브가 움직이면서 슬리브에 형성된 기어치와 싱크로나이저 링의 기어치가 맞물린다. 그 상태로 슬리브가 클러치 기어 쪽으로 움직이는데, 이때, 클러치 기어와 싱크로나이저 링이 맞닿는 부분이 매끈하여 서로 가까워질수록 마찰이 커지면서 두 기어의 회전수가 같아지게 된다.

이와 같은 싱크로 메시 변속기구의 구성 및 작동 원리는 이미 공지된 것이므로 여기서는 더 자세한 설명은 생략한다.

본 실시예에 따르면, 변속기어에 해당하는 1단 구동기어(61)와 3단 구동기어(63)가, 캐리어(20)에 고정 설치된 제1싱크로 메시 변속기구(40)의 허브(42)를 사이에 두고 캐리어(20) 상에 자유회전 가능하게 설치된다.

제1싱크로 메시 변속기구(40)의 슬리브(41)를 1단 구동기어(61) 또는 3단 구동기어(63) 쪽으로 선택적으로 이동시킴으로써, 1단 구동기어(61) 또는 3단 구동기어(63)가 캐리어(20)와 동기화되어 함께 회전할 수 있게 된다.

한편, 선기어축(30)에 고정 설치된 제2싱크로 메시 변속기구(50)의 허브(52)의 상류측에는 2단 구동기어(62)가 선기어축(30) 상에 자유회전 가능하게 설치된다.

허브(52)의 하류측에는 제2변속축(60)이 구동 입력축(10) 상에 자유회전 가능하게 설치된다. 제2변속축(60)의 상류측 단부에는 4단 구동기어(64)가 설치되고, 하류측 단부에는 2/4단 피동기어(66)가 설치된다.

제2싱크로 메시 변속기구(50)의 슬리브(51)를 2단 구동기어(62) 또는 4단 구동기어(64) 쪽으로 선택적으로 이동시킴으로써, 2단 구동기어(62) 또는 4단 구동기어(64)가 선기어축(30)와 동기화되어 함께 회전할 수 있게 된다.

본 실시예에 따르면, 변속된 회전 구동력을 구동 출력축(120)에 전달하기 위하여, 제1변속축(70)이 형성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1변속축(70)에는 상류측에서부터 1단 구동기어(61)와 연결되는 1단 피동기어(71) 및 3단 구동기어(63)와 연결되는 3단 피동기어(72)가 형성된다.

또한, 제1변속축(70)에는 2단 연결축(80)이 자유회전 가능하게 연결되고, 2단 연결축(80)에는 2단 구동기어(62)와 연결되는 2단 피동기어(82) 및 4단 구동기어(64)와 연결되는 2단 연결기어(81)가 형성되어 있다.

제1변속축(70)의 하류측 단부는 구동 출력축(120)의 상류측 단부에 형성된 2단의 클러치(100)의 제1클러치부(101)에 연결된다.

구동 출력축(120)의 제2클러치부(102)에는 클러치 기어(110)가 연결되고, 클러치 기어(110)는 제2변속축(60)의 2/4단 피동기어(66)와 연결된다.

구동 출력축(120)의 하류측 단부에는 제3 싱크로 메시 변속기구(121)가 구비된다.

제3 싱크로 메시 변속기구(121)의 하류측에는 전진 연결기어(152)가 형성된 구동 연결축(130)이 설치된다. 제3 싱크로 메시 변속기구(121)의 상류측에는 구동 출력축(120) 상에 자유회전 가능하게 연결되는 후진 구동 기어(151)가 형성된다.

구동 입력축(10)에는 구동 입력축(10) 상에서 자유회전 가능한 후진 연결축(140)이 형성되며, 후진 연결축(140)에는 후진 아이들 기어(153)를 매개로 후진 구동기어(151)와 연결되는 제1 후진 연결기어(141)과, 전진 연결기어(152)와 연결되는 제2 후진 연결기어(142)가 형성된다.

이와 같은 구성에 의하면, 제3싱크로 메시 변속기구(121)의 슬리브(122)를 전진 연결기어(152) 또는 후진 구동 기어(151) 쪽으로 선택적으로 이동시킴으로써, 전진과 후진 구동의 절환이 이루어질 수 있다.

구동 연결축(130)에는 차륜(180)이 연결되어, 엔진(2)의 구동력이 구동 출력축(120) 및 구동 연결축(130)을 거쳐 차륜(130)으로 전달된다.

위와 같은 구성을 가지는 본 실시예에 따른 변속기에서 1단에서 4단으로(저속에서 고속) 변속을 위한 기어(구동 기어 및 피동기어)들의 기어치의 개수, 비율 및 크기 등은 기설정된 속도 범위에 맞게 조절될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

본 실시예에 따른 1단 내지 4단 변속은 정해진 속도 구간에 따라 외부의 전기 액츄에이터를 이용해 싱크로 메시 변속기구를 자동으로 동작시킴으로써 수행된다.

이하에서는 본 실시예에 따른 변속기(1)의 동작을 설명한다.

전진 동작시, 제3 싱크로 메시 변속기구(121)의 슬리브(122)는 전진 연결기어(152) 쪽으로 이동하여 구동 출력축(120)과 구동 연결축(130)을 직접 연결시킨다.

앞서 설명한 바와 같이, 엔진(2)이 회전하여 구동 입력축(10)을 회전시키면, 구동 입력축(10)의 회전 구동력과, HST 유닛(90)에 의해 구동하는 HST 출력축(94)의 회전 구동력이 유성기어(12)를 통해 합성되고, 그 합성 구동력이 캐리어(20) 및 선기어축(30)을 회전 구동시킨다.

1단 구동시 제1 싱크로 메시 변속기구(40)는 액츄에이터(미도시)를 통해 1단 구동기어(61)와 연결되고, 제2 싱크로 메시 변속기구(50)는 2단 구동기어(62)와 연결된다. 클러치(100)의 제1클러치부(101)는 제1변속축(70)에 연결되며, 제2클러치부(102)는 클러치 기어(110)와 연결되지 않는다.

이와 같은 연결에 의해, 선기어축(30)의 회전 구동이 1단 구동기어(61)를 통해 제1변속축(70)으로 전달되고, 제1변속축(70)의 회전 구동력이 구동 출력축(120)과 구동 연결축(130)으로 전달되어 최종적으로 차륜(180)을 회전시킨다.

1단에서 2단으로의 변속 시점이 되면, 클러치(100)의 제1클러치부(101)와 제1변속축(70)의 연결이 해제되고, 제2클러치부(102)가 클러치 기어(110)와 연결된다.

이와 같은 연결에 의해, 캐리어(20)의 회전 구동이 2단 구동기어(62)를 통해 2단 연결축(80)을 회전시키고, 2단 연결축(80)은 제2변속축(60)을 회전시킨다. 제2변속축(60)의 회전 구동력에 의해 클러치(110) 기어가 회전한다.

이때, 클러치 기어(110)는 클러치(100)와 연결된 상태이므로, 클러치 기어(110)의 회전 구동력이 클러치(100) 및 그와 연결된 구동 출력축(120)을 회전시키고, 구동 연결축(130)이 회전하여 최종적으로 차륜(180)이 회전하게 된다.

차륜(180)의 회전수가 증가되면, 제1싱크로 메시 변속기구(40)의 슬리브(41)는 3단 구동기어(63) 쪽으로 이동되어, 제1싱크로 메시 변속기구(40)가 3단 구동기어(63)와 미리 연결된다.

2단에서 3단으로의 변속 시점이 되면, 클러치(100)의 제2클러치부(102)와 클리치 기어(110)의 연결이 해제되고, 제1클러치부(101)가 제1변속축(70)와 연결된다.

이에 따라서, 선기어축(30)의 회전 구동이 3단 구동기어(63)를 통해 제1변속축(70)으로 전달되고, 제1변속축(70)의 회전 구동력이 구동 출력축(120) 및 구동 연결축(130)으로 전달되어 최종적으로 차륜(180)을 회전시킨다.

차륜(180)의 회전수가 증가되면, 제2싱크로 메시 변속기구(50)의 슬리브(51)는 4단 구동기어(53) 쪽으로 이동되어, 제2싱크로 메시 변속기구(50)가 4단 구동기어(63)와 미리 연결된다.

3단에서 4단으로의 변속 시점이 되면, 클러치(100)의 제1클러치부(101)와 제1변속축(70)의 연결이 해제되고, 제2클러치부(102)가 클러치 기어(110)와 연결된다.

이와 같은 연결에 의해, 캐리어(20)의 회전 구동이 4단 구동기어(64)를 통해 제2변속축(60)으로 전달되고, 제2변속축(60)의 회전 구동력에 의해 클러치(110) 기어가 회전한다.

이때, 클러치 기어(110)는 클러치(100)와 연결된 상태이므로, 클러치 기어(110)의 회전 구동력이 클러치(100) 및 그와 연결된 구동 출력축(120)을 회전시키고, 구동 연결축(130)이 회전하여 차륜(180)이 회전하게 된다.

후진 변속의 경우, 클러치(100)를 통해 구동 출력축(120)으로 전달하던 동력을 차단한 상태에서, 제3싱크로 메시 변속기구(121)가 후진 구동기어(151)와 연결된다.

클러치(100)가 연결되어 구동 출력축(120)이 회전하는 경우 구동 출력축(120)의 회전 구동이 후진 구동기어(151)를 회전시키고, 후진 구동기어(64)의 회전 구동력이 후진 아이들 기어(13)를 거쳐 후진 연결축(140)을 회전시킨다. 후진 연결축(140)의 회전 구동력은 전진 연결기어(152)를 통해 구동 연결축(130)을 회전시킨다.

이때, 후진 구동 기어(151)의 회전 구동력은 후진 아이들 기어(153)를 거쳐 전달되므로, 구동 연결축(130)의 회전 방향은 전진시 회전 방향과 반대가 된다는 것이 이해될 것이다.

위와 같은 전진 및 후진 동작 절환 구조에 의하면, 전후진 변환을 위한 싱크로 메시 변속기구(121)가 별도로 구비되므로, 후진 동작시에도 1 내지 4단 변속이 가능하게 된다.

이상과 같은 본 실시예에 따른 변속기(1)는, 변속을 위한 변속부에 습식 다판 클러치를 대신하여 싱크로 메시 변속기구를 하였으므로, 습식 다판 클러치의 사용이 최소화되어 100 마력 이하의 트랙터 등과 같이 부품을 탑재할 공간에 제약이 있는 차량에도 효과적으로 적용될 수 있다.

또한, 싱크로 메시 변속기구는 전기 액츄에이터로 작동하므로, 발열 및 유압 공급이 필요없어 관련 냉각 장치가 필요없으므로, 변속기(1)의 구조가 간단해진다.

또한, 본 실시예에 따른 변속기(1)는 구동 입력축(10) 및 구동 출력축(120)의 두 개 축에 모든 부품을 조립할 수 있도록 되어 있으므로, 구조가 매우 간단하고, 조립성이 우수해진다.

또한, 1 내지 4단의 변속과 전후진의 동력 절환에 하나의 클러치(100)를 공통적으로 활용하므로, 장치의 구조를 간소화할 수 있다.

1: 변속기
2: 엔진
10: 구동 입력축
11: 제1선기어
12: 유성기어
15: 링기어
18: HST 입력 구동기어
20: 캐리어
30: 선기어축
31: 제2선기어
40, 50, 121: 싱크로 메시 변속기구
60: 제2변속축
61: 1단 구동기어
62: 2단 구동기어
63: 3단 구동기어
64: 4단 구동기어
70: 제1변속축
71: 1단 피동기어
72: 3단 피동기어
80: 2단 연결축
81: 2단 피동기어
82: 2단 연결기어
90: HST 유닛
100: 클러치
110: 클러치 기어
120: 구동 출력축
130: 구동 연결축
160: 클러치
170: 작업장치 구동축
180: 차륜

Claims

차량의 엔진 동력을 전달하기 위한 변속기로서,
상기 엔진의 출력부에 연결되는 구동 입력축;
상기 구동 입력축의 회전력을 전달받아 회전하는 캐리어 및 선기어축;
상기 캐리어에 구비되는 제1 싱크로 메시 변속기구;
상기 선기어축에 구비되는 제2 싱크로 메시 변속기구;
상기 제1 싱크로 메시 변속기구가 선택적으로 연결되는 1단 구동기어 및 3단 구동기어;
상기 제2 싱크로 메시 변속기구가 선택적으로 연결되는 2단 구동기어 및 4단 구동기어;
상기 1단 구동기어 및 상기 3단 구동기어에 각각 연결되는 1단 피동기어 및 3단 피동기어를 구비하며, 구동 출력축에 연결된 클러치의 제1클러치부에 선택적으로 연결 가능한 제1변속축;
상기 2단 구동기어에 연결되는 2단 피동기어 및 상기 4단 구동기어에 연결되는 2단 연결기어를 구비하는 2단 연결축;
상기 4단 구동기어가 일단에 형성되고, 타단에 2/4단 피동기어가 형성되는 제2변속축;
상기 클러치의 제2클러치부와 선택적으로 연결 가능하며, 상기 2/4단 피동기어와 연결되는 클러치 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속기.
제1항에 있어서,
1단에서 상기 제1 싱크로 메시 변속기구는 상기 1단 구동기어에 연결되고, 상기 제2 싱크로 메시 변속기구는 상기 2단 구동기어에 연결되며, 상기 클러치의 제1클러치부는 상기 제1변속축에 연결되며,
1단에서 2단 변속시, 상기 클러치의 제2클러치부는 상기 클러치 기어와 연결되며, 상기 제1클러치부와 상기 제1변속축의 연결이 해제되고,
2단에서 3단 변속시, 상기 제1 싱크로 메시 변속기구가 상기 3단 구동기어에 미리 연결되도록 조정된 상태에서, 상기 클러치의 제1클러치부는 상기 제1변속축에 연결되며, 상기 제2클러치부와 상기 클러치 기어의 연결은 해제되며,
3단에서 4단 변속시, 상기 제2 싱크로 메시 변속기구가 상기 4단 구동기어에 미리 연결되도록 조정된 상태에서, 상기 클러치의 제2클러치부는 상기 클러치 기어와 연결되며, 상기 제1클러치부와 상기 제1변속축의 연결이 해제되는 것을 특징으로 하는 변속기.
제1항에 있어서,
상기 구동 출력축의 구동력은 구동 연결축에 전달되고,
상기 구동 출력축에 형성되는 제3 싱크로 메시 변속기구;
상기 구동 출력축 상에 자유회전 가능하게 연결되는 후진 구동 기어;
상기 구동 연결축에 형성되는 전진 연결기어; 및
후진 아이들 기어를 매개로 상기 후진 구동기어와 연결되는 제1 후진 연결기어와, 상기 전진 연결기어와 연결되는 제2 후진 연결기어를 구비한 후진 연결축을 더 포함하며,
상기 제3 싱크로 메시 변속기구는 상기 후진 구동 기어와 상기 전진 연결기어에 선택적으로 연결 가능한 것을 특징으로 하는 변속기.
제1항에 있어서,
상기 선기어축은 상기 구동 입력축 상에 자유회전 가능하게 연결되고,
상기 캐리어는 상기 선기어축 상에 자유회전 가능하게 연결되며,
상기 제2변속축은 상기 구동 입력축 상에 자유회전 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 변속기.
제3항에 있어서,
상기 후진 연결축은 상기 구동 입력축 상에 자유회전 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 변속기.
제4항에 있어서,
상기 구동 입력축에 고정 설치되는 제1선기어;
상기 선기어축에 형성되는 제2선기어;
상기 구동 입력축을 중심으로 자유회전 가능하며, 상기 제2선기어를 감싸도록 설치되는 링기어;
상기 제1선기어와 연결되는 제1피니언 기어와, 상기 제2선기어 및 상기 링기어의 링기어의 링 출력기어와 동시에 연결되는 제2피니언 기어를 구비하는 복수의 유성기어를 더 포함하고,
상기 캐리어는 상기 복수의 유성기어에 동시에 체결되는 것을 특징으로 하는 변속기.
제6항에 있어서,
내부 유압을 조절하여 출력되는 동력의 크기를 조절하는 유압식 무단 변속기(HST) 유닛을 더 포함하고,
상기 구동 입력축은 상기 HST 유닛의 HST 입력축에 연결되고,
상기 링기어의 입력부는 상기 HST 유닛의 HST 출력축에 연결되어,
상기 구동 입력축의 동력과 상기 HST 유닛의 동력이 합성되어 상기 캐리어 및 상기 선기어축에 전달되는 것을 특징으로 하는 변속기.
제1항에 있어서,
상기 차량은 작업 차량이고,
상기 구동 입력축은 상기 작업 차량의 작업 장치를 구동시키는 작업장치 구동축과 연결되는 것을 특징으로 변속기.