KR101485619B1 - 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션 - Google Patents

유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션 Download PDF

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Abstract

농업 기계 및 건설 기계에 사용하기 위한, 2가지 이상의 주행 모드들을 갖는 본 발명에 따른 동력 분기식 트랜스미션은 전진 주행용 클러치(7) 및 후진 주행용 클러치(6)가 그에 선행하여 배치되고 제1 태양 기어(13)와 제2 태양 기어(14) 및 링 기어(15)를 구비하는 서메이션 유성 기어 트레인을 포함하되, 제1 주행 모드에 있어서는 링 기어(15)가 제1 주행 모드용 클러치(23)를 통해 종동 샤프트(22)에 연결될 수 있고, 제2 주행 모드에 있어서는 제2 태양 기어(14)가 제2 주행 모드용 클러치(27)를 통해 종동 샤프트(22)에 연결될 수 있다.

Description

유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션{HYDROSTATIC-MECHANICAL POWER SPLIT TRANSMISSION}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 상세히 정의된 타입에 따른 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션에 관한 것이다.
DE 10 2006 025 348 A1은 상이한 주행 모드들에서 구동축을 무단으로 구동할 수 있기 위해 서메이션 기어(summation gear)에서 합해지는 기계적 동력 브랜치(power branch)와 유체 정역학적 동력 브랜치를 구비한 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션을 개시하고 있다.
DE 10 2006 025 347 B3은 공통의 요크에 의해 그 행정 체적(swept volume)이 조정될 수 있는 2개의 통합된 사축식(斜軸式) 동력 트레인들로 이뤄진 유압 모듈을 개시하고 있다. 이중 요크의 제1 위치에서는 펌프가 최소 행정 체적으로, 그리고 모터가 최대 행정 체적으로 각각 조정되고, 이중 요크가 변위하면 모터는 그 최소 행정 체적 쪽으로, 그리고 펌프는 그 최대 행정 체적 쪽으로 각각 조정된다.
예컨대, 트랙터와 같은 농업 차량은 원동 샤프트와 종동 샤프트가 달린 트랜스미션을 구비하는데, 원동 샤프트와 종동 샤프트는 작은 축간 거리를 갖는다. 또한, 트랙터용 구동 트레인을 그것이 60 ㎞/h에 도달할 수 있도록 설계하는 것이 필요하다.
예컨대, 휠 로더(wheel loader)와 같은 작업 기계는 매우 큰 축간 거리를 갖는 원동 샤프트와 종동 샤프트가 달린 트랜스미션을 구비한다. 농업 차량용 트랜스미션과는 대조적으로, 앞차축용 구동 샤프트와 뒤차축용 구동 샤프트는 트랜스미션의 원동 샤프트로부터 동일한 축간 거리를 갖는데, 농업 차량에서는 뒤차축용 구동 샤프트가 앞차축용 구동 샤프트에 비해 떨어져 있다.
본 발명의 과제는 예컨대 트랙터와 같은 농업 차량은 물론 휠 로더와 같은 작업 기계에도 간단하게 사용될 수 있는 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션을 제공하는 것이다.
그러한 과제는 독립항에서 특징으로 하는 특징들도 또한 갖는 전제된 바에 따른 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션에 의해 해결된다.
본 발명에 따르면, 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션은 예컨대 내연 엔진에 연결되는 원동 샤프트를 구비한다. 원동 샤프트는 한편으로 전진 주행용 클러치를 통해 유성 캐리어(planet carrier)를 거쳐 서메이션 기어에 집어 넣어지고, 다른 한편으로 후진 주행용 클러치를 통해 서메이션 기어의 유성 캐리어에 집어 넣어진다.
전진 주행용 클러치는 원동 샤프트와 동축상으로 배치되는 것이 바람직하고, 후진 주행용 클러치는 원동 샤프트에 대해 이격된 샤프트 상에 배치되는 것이 바람직하다. 후진 주행용 클러치는 평기어 섹션을 통해 원동 샤프트에 연결되고, 평기어 섹션을 통해 서메이션 기어의 유성 캐리어에 연결된다. 전진 주행용 클러치도 마찬가지로 평기어 섹션을 통해 서메이션 기어의 유성 캐리어에 연결된다. 서메이션 기어는 유성 기어 트레인으로서 구성되는데, 그러한 유성 기어 트레인은 제1 유압 유닛에 연결된 제1 태양 기어, 제2 태양 기어, 및 제2 유압 유닛에 연결된 링 기어(ring gear)와 맞물리는 하나 이상의 이중 유성 기어를 구비한다.
제1 주행 모드에서는, 제1 유압 유닛이 펌프로서 작동하고, 제2 유압 유닛이 모터로서 작동한다.
제2 주행 모드에서는, 제1 유압 유닛이 모터로서 작동하고, 제2 유압 유닛이 펌프로서 작동한다.
제1 태양 기어가 제1 유압 유닛의 샤프트와 동축상으로 배치되고, 제2 태양 기어가 평기어 섹션을 통해 제2 유압 유닛에 연결되며, 그럼으로써 제1 유압 유닛과 제2 유압 유닛의 샤프트들이 떨어져 배치되는 것이 바람직하다.
유압 유닛들에는 DE 10 2006 025 347 B3에 개시된 바와 같은 이중 요크가 형성된다. 다수의 무단 주행 모드들로 기어를 바꿔 넣기 위해, 전진 주행용 및 후진 주행용 클러치들을 구비한 평기어 트레인들과 서메이션 유성 기어 트레인들과 2개의 유압 유닛들에 후속하여 샤프트 상에 클러치들이 배치된 평기어 트레인이 배치된다.
제1 주행 모드용 클러치는 평기어 섹션을 통해 제2 유압 유닛의 구동 샤프트에 연결된다.
제2 주행 모드용 클러치는 평기어 섹션을 통해 서메이션 유성 기어 트레인의 제2 태양 기어에 연결된다.
제1 주행 모드의 클러치가 접속 방향으로 작동되면, 트랜스미션의 종동 샤프트가 평기어 섹션을 통해 제2 유압 유닛의 구동 샤프트에 연결된다.
제2 주행 모드용 클러치가 접속되면, 트랜스미션의 종동 샤프트가 평기어 섹션을 통해 제2 태양 기어에 연결된다. 트랜스미션의 종동 샤프트 상의 톱니바퀴는 제2 유압 유닛의 샤프트 상의 톱니바퀴와 연동하기 때문에, 종동 샤프트가 트랙터의 뒤차축용 구동 샤프트를 또 다른 평기어 섹션을 통해 구동하고 트랙터의 앞차축을 직접 구동하거나, 평기어 섹션을 통해 휠 로더의 앞차축 및 뒤차축을 구동하도록 그 종동 샤프트를 공간적으로 배치할 수 있는 가능성이 있게 된다.
트랙터를 위한 구성에서는, 평기어 섹션이 뒤차축용 구동 샤프트와 함께 트랜스미션의 원동 샤프트 쪽에 배치되고, 차량의 앞차축용 구동 샤프트가 트랜스미션의 종동 샤프트와 대략 평행하게 연장된다.
추가의 기어 감속 모드를 구현하기 위해, 제2 유압 유닛의 샤프트 상에 제3 주행 모드용 클러치가 위치하고, 그 클러치에 의해 제2 유압 유닛의 샤프트가 평기어 섹션을 통해 종동 샤프트와 연결될 수 있다.
따라서, 큰 비용을 들이지 않고도 농업 차량 또는 작업 기계에 대해 2가지 또는 3가지 주행 모드들을 갖는 동력 분기식 트랜스미션을 제공하는 것이 가능케 된다.
본 발명은 예컨대 트랙터와 같은 농업 차량은 물론 휠 로더와 같은 작업 기계에도 간단하게 사용될 수 있는 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션을 제공한다. 특히, 큰 비용을 들이지 않고도 농업 차량 또는 작업 기계에 대해 2가지 또는 3가지 주행 모드들을 갖는 동력 분기식 트랜스미션을 제공하는 것이 가능하다.
첨부 도면에 관한 이후의 설명들로부터 또 다른 특징들을 알 수 있을 것이다. 첨부 도면들 중에서,
도 1은 2가지 주행 모드들을 갖는 작업 기계용 동력 분기식 트랜스미션을 나타낸 도면이고;
도 2는 3가지 주행 모드들을 갖는 작업 기계용 동력 분기식 트랜스미션을 나타낸 도면이며;
도 3은 2가지 주행 모드들을 농업 차량용 동력 분기식 트랜스미션을 나타낸 도면이고;
도 4는 3가지 주행 모드들을 갖는 농업 차량용 동력 분기식 트랜스미션을 나타낸 도면이다.
도 1:
원동 샤프트(1)는 구동 모터(2)에 회전 불가능하게 연결된다. 원동 샤프트(1)는 고정 기어(3) 및 고정 기어(4)를 통해 동력 인출 장치(power take-off; PTO)(5)와 후진 주행용 클러치(6) 및 전진 주행용 클러치(7)를 구동한다. 전진 주행용 클러치(7)는 원동 샤프트(1)와 동축상으로 배치되고, 후진 주행용 클러치(6)는 원동 샤프트(1)에 대해 이격되어 배치된다. 전진 주행용 클러치를 접속함으로써, 원동 샤프트(1)가 원동 샤프트(1) 상에 배치된 아이들러 기어(8)를 통해 아이들러 기어(9)를 구동하는데, 그 아이들러 기어(9)는 유성 캐리어(10)에 회전 불가능하게 연결되어 있다. 후진 주행용 클러치(6)를 접속함으로써, 원동 샤프트(1)가 아이들러 기어(11)를 통해 아이들러 기어(9)를 구동한다. 유성 캐리어(10) 상에는 하나 이상의 이중 유성 기어(12)가 장착된다. 이중 유성 기어(12)는 제1 태양 기어(13)와 제2 태양 기어(14) 및 링 기어(15)와 맞물린다. 제1 태양 기어(13)는 제1 유압 유닛(17)의 샤프트(16)에 회전 불가능하게 연결된다. 링 기어(15)는 아이들러 기어(18) 및 고정 기어(19)를 통해 제2 유압 유닛(21)의 샤프트(20)에 연결된다. 종동 샤프트(22)는 그 종동 샤프트(22)와 동축상으로 배치된 제1 주행 모드용 클러치(23), 아이들러 기어(24), 및 고정 기어(25)를 통해 샤프트(20)에 연결될 수 있다. 종동 샤프트(22)는 고정 기어(25'), 고정 기어(26), 제2 주행 모드용 클러치(27), 아이들러 기어(28), 및 고정 기어(29)를 통해 제2 태양 기어(14)에 연결될 수 있다. 고정 기어(29)는 제2 태양 기어(14)와 동축상으로 배치되고, 고정 기어(26), 제2 주행 모드용 클러치(27), 및 아이들러 기어(28)는 서로 동축상으로 배치되며, 고정 기어(25'), 제1 주행 모드용 클러치(23), 및 아이들러 기어(24)는 종동 샤프트(22)와 동축상으로 배치된다. 휠 로더에 충분한 축간 거리를 제공하기 위해, 종동 샤프트(22) 상에 고정 기어(30) 및 고정 기어(31)가 배치되는데, 고정 기어(30)는 앞차축 및 뒤차축용 구동 샤프트들에 회전 불가능하게 연결될 수 있는 샤프트(32)와 동축상으로 배치된다.
예컨대, 농업 차량에 있어서는 고정 기어(26)에 연결된 샤프트를 종동 샤프트로서 사용함으로써 그 종동 샤프트가 바퀴들을 구동하게 할 수 있는 가능성이 있게 된다.
샤프트(36)를 바퀴들을 구동하는데 사용할 수 있는 가능성도 있게 된다.
또 다른 구성 형태에서는, 아이들러 기어(24)를 고정 기어(19)와 직접 맞물림으로써 고정 기어(25)를 생략한다.
도 2:
본 구성은 제3 주행 모드용 클러치(33)를 사용하여 아이들러 기어(34)를 통해 고정 기어(35)로, 그리고 그로부터 종동 샤프트(22)로 전달되게 함으로써, 제3 주행 모드로 기어를 바꿔 넣을 수 있다는 점에서만 도 1의 구성과 상이하다.
즉, 전진 주행용 클러치(7) 및 제1 주행 모드용 클러치(23)를 접속함으로써 전진 주행 방향으로의 제1 주행 모드로 기어를 바꿔 넣을 수 있다.
전진 주행용 클러치(7) 및 제2 주행 모드용 클러치(27)를 접속함으로써 전진 주행 방향으로의 제2 주행 모드로 기어를 바꿔 넣을 수 있다.
전진 주행용 클러치(7) 및 제3 주행 모드용 클러치(33)를 접속함으로써 전진 주행 방향으로의 제3 주행 모드로 기어를 바꿔 넣을 수 있다.
또한, 후진 주행용 클러치(6) 및 제1 주행 모드용 클러치(23)를 접속함으로써 후진 주행 방향으로의 제1 주행 모드로 기어를 바꿔 넣을 수 있다.
후진 주행용 클러치(6) 및 제2 주행 모드용 클러치(27)를 접속함으로써 후진 주행 방향으로의 제2 주행 모드로 기어를 바꿔 넣을 수 있다.
후진 주행용 클러치(6) 및 제3 주행 모드용 클러치(33)를 접속함으로써 후진 주행 방향으로의 제3 주행 모드로 기어를 바꿔 넣을 수 있다.
도 3:
본 구성은 종동 샤프트(22)가 트랙터의 앞차축에 연결된 샤프트(36)에 직접 회전 불가능하게 연결되고, 고정 기어(37)가 고정 기어(30)와 맞물려 뒤차축 구동용 샤프트(38)를 구동한다는 점에서만 도 1의 구성과 상이하다. 샤프트(38)는 원동 샤프트(1) 쪽에 배치되는데, 그것은 트랙터가 원동 샤프트(1)와 샤프트(38) 사이의 작은 축간 거리를 필요로 하고, 샤프트(1)가 구동 모터의 구동 하에 앞차축을 구동할 수 있기 위해 원동 샤프트(1)에 대해 더 큰 축간 거리를 갖기 때문이다.
도 4:
본 구성은 도 2에 도시된 바와 같은 제3 주행 모드가 존재한다는 점에서만 도 3의 구성과 상이하다.
1: 원동 샤프트 2: 구동 모터 3, 4: 고정 기어
5: 동력 인출 장치 6: 후진 주행용 클러치 7: 전진 주행용 클러치
8, 9: 아이들러 기어 10: 유성 캐리어 11: 아이들러 기어
12: 이중 유성 기어 13: 제1 태양 기어 14: 제2 태양 기어
15: 링 기어 16: 샤프트 17: 제1 유압 유닛
18: 아이들러 기어 19: 고정 기어 20: 샤프트
21: 제2 유압 유닛 22: 종동 샤프트 23: 제1 주행 모드용 클러치
24: 아이들러 기어 25, 25', 26: 고정 기어
27: 제2 주행 모드용 클러치 28: 아이들러 기어 29, 30, 31: 고정 기어
32: 샤프트 33: 제3 주행 모드용 클러치 34: 아이들러 기어
35, 37: 고정 기어 36, 38: 샤프트 39 : 공통 요크

Claims (10)

  1. 전진 주행용 클러치(7) 및 후진 주행용 클러치(6)를 통해 서메이션 기어의 유성 캐리어(10)에 연결될 수 있는 원동 샤프트(1)를 구비한 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션에 있어서,
    서메이션 기어는 제1 태양 기어(13), 제2 태양 기어(14), 유성 캐리어(10) 상에 장착된 하나 이상의 이중 유성 기어(12), 및 링 기어(15)를 구비하되, 유압 동력 브랜치의 제1 유압 유닛(17)은 제1 태양 기어(13)에 회전 불가능하게 연결되고, 유압 동력 브랜치의 제2 유압 유닛(21)이 평기어 섹션을 통해 링 기어(15)에 연결되며, 제2 유압 유닛(21)은 또 다른 평기어 섹션 및 제1 주행 모드용 클러치(23)를 통해 종동 샤프트(22)에 연결될 수 있고, 제2 태양 기어(14)는 제2 주행 모드용 클러치(27)에 의해 또 다른 평기어 섹션을 통해 종동 샤프트(22)에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션.
  2. 제1항에 있어서, 전진 주행용 클러치(7)는 원동 샤프트(1)와 동축상으로 배치되고, 후진 주행용 클러치(6)와 서메이션 기어는 원동 샤프트(1)에 대해 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션.
  3. 제1항에 있어서, 제2 유압 유닛(21)은 제3 주행 모드용 클러치(33)를 통해 종동 샤프트(22)에 연결될 수 있되, 제3 주행 모드용 클러치(33)가 제2 유압 유닛(21)의 구동 샤프트(20)와 동축상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션.
  4. 제1항에 있어서, 제1 주행 모드용 클러치(23)는 종동 샤프트(22)와 동축상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션.
  5. 제4항에 있어서, 종동 샤프트(22)는 평기어 섹션(30, 37)을 통해 차량의 추진축의 동력 인입 샤프트를 구동하는 것을 특징으로 하는 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션.
  6. 제5항에 있어서, 종동 샤프트(22)가 추진축의 동력 인입 샤프트(38)를 구동하게 하는 평기어 섹션은 농업 기계에의 사용을 위해 원동 샤프트(1) 쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션.
  7. 제5항에 있어서, 종동 샤프트(22)가 추진축의 동력 인입 샤프트(32)를 구동하게 하는 평기어 섹션은 작업 기계에의 사용을 위해 원동 샤프트(1)의 반대쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션.
  8. 제1항에 있어서, 제2 주행 모드용 클러치(27)는 평기어 섹션의 고정 기어(26)와 동축상으로 배치되되, 평기어 섹션의 또 다른 고정 기어(25)는 종동 샤프트(22)와 동축상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션.
  9. 제1항에 있어서, 제1 유압 유닛(17) 및 제2 유압 유닛(21)은 공통의 요크(39)를 갖는 사축식 유압 유닛들로 구성되는 것을 특징으로 하는 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션.
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