KR101841401B1 - 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량에 관한 것으로서, 특히, 휠과 연결되게 배치된 액슬샤프트를 가지는 액슬 출력부, 상기 액슬 출력부에 동력 발생부로부터 발생된 동력을 공급하도록 차체의 전후방향으로 구비된 베벨기어회전축을 형성하는 베벨기어부, 및 상기 액슬 출력부의 액슬샤프트와 이격되게 배치되고, 상기 베벨기어부로부터 동력을 입력받아 상기 액슬 출력부로 전달하는 입력구동 샤프트를 포함하는 액슬 입력부를 포함하고, 상기 액슬 입력부는, 상기 베벨기어부의 베벨기어회전축과 상기 입력구동 샤프트의 축 중심이 형성하는 연결각도가 고정된 상태로, 상기 액슬샤프트의 원주방향의 기결정된 위치에 고정 가능하도록 구비됨으로써, 설계 자유도를 향상시킴은 물론, 제품의 제조 비용을 절감하고, 제품의 소형화 설계가 가능한 이점을 제공한다.

Description

동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량{APPARATUS FOR POWER TRAIN AND VEHICLE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 차량의 동력전달 장치는, 구동력을 발생시키는 동력 발생부와, 동력 발생부로부터 발생된 동력의 토크 및 속도를 변환시키는 동력 변환부와, 동력 변환부에 의하여 변환된 출력 토크 및 속도의 구동력을 다수의 휠로 전달하는 동력 전달부를 포함한다.
여기서, 동력 발생부는, 화석연료의 연소를 기반으로 하는 내연기관 엔진, 전기력의 공급을 기반으로 하는 모터 엔진, 내연기관 엔진과 모터 엔진을 혼합한 방식의 하이브리드 엔진 및 기타 다른 타입의 원동기들에 구비되어 있다.
동력 변환부는, 일반적으로 동력 발생부로부터 출력된 구동력을 토크 변환시켜 출력하는 토크 컨버터(Torque converter)와, 회전속도를 변환시키는 트랜스미션(Transmission)을 포함한다.
동력 전달부는, 동력 변환부에 의하여 변환된 출력 토크 및 출력 속도의 구동력을 전달받는 차동기어(Differential gear)와, 차동기어에 의하여 분배된 구동력을 좌우 휠측으로 전달하는 액슬샤프트를 포함한다.
일반적으로, 상술한 동력 발생부와 동력 변환부 사이에는, 동력을 단속하는 클러치 장치가 더 구비된다. 이론적으로, 클러치 장치는, 상기한 바와 같이, 동력 발생부와 동력 변환부 사이에 구비될 수 있고, 동력 변환부와 동력 전달부 사이에 구비될 수 있으며, 동력 전달부와 최종적으로 구동력을 전달받는 좌우 휠측 사이에 구비될 수도 있다.
클러치 장치는, 구동력을 전달하고 전달받는 각 부품 사이에 배치되어 동력의 전달을 일시적으로 차단할 수 있도록 구비됨으로써, 동력 발생부의 작동 정지 없이도 차량이 정지 및 주행을 무리 없이 반복할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
이와 같은 클러치 장치는, 일반 상용 차량의 경우 동력 발생부로부터 발생된 구동력 에너지의 소모가 가장 적도록 동력 발생부와 동력 변환부 사이의 동력을 차단하도록 구비되는 것이 효율적이다.
그러나, 반드시 클러치 장치의 위치가 한정되어야 하는 것은 아니고, 적용되는 차량의 종류 및 특징들에 따라 클러치 장치의 구비 위치가 변경되어야 할 필요성이 큰 경우도 많다. 즉, 일반적인 상용 차량과 중량이 크고 특수한 작업에 사용되는 중장비 차량은 요구 토크 특성 및 요구 주행 속도가 상이하다. 따라서, 각 차량의 특성에 따른 주행 효율 및 작업 효율이 현저히 달라질 것인 바, 상술한 동력 발생부, 동력 변환부 및 동력 전달부의 구조 설계 또한 각 차량의 특성에 맞게 변경하여 설계할 필요성이 크다.
이와 같은 각 차량의 특성에 따라 상술한 동력 발생부, 동력 변환부 및 동력 전달부의 설계 변경은 차종에 따라 상이하므로, 이로 인한 구조 설계가 다수의 제조사에 의해 이루어지는 추세이며, 통합 구조의 설계가 난망한 문제가 있다.
아울러, 동력 변환부로부터 출력된 구동력은, 좌우 휠측으로 분배되어 전달되어야 하는 바, 통상 좌측 액슬 샤프트 및 우측 액슬 샤프트 사이를 연결하도록 구비된 차동기어에 베벨 기어를 매개로 연결되어 전달된다.
보다 상세하게는, 베벨 기어의 회전축(이하, '베벨기어회전축'이라 함)은 전후 방향으로 대략 수평되게 구비된 한편, 좌측 액슬 샤프트와 우측 액슬 샤프트는 대략 좌우로 수평되게 구비된다.
여기서, 베벨 기어는 차동 기어에 구비된 베벨링 기어의 중심축에서 크게 벗어나지 않도록 치합되어야 하기 때문에 상술한 액슬샤프트에 대한 베벨기어회전축의 설계가 매우 제한적인 문제점이 있다. 즉, 베벨기어회전축과 베벨링 기어의 치합은 통상 구동력을 방향을 대략 직각방향으로 전환시켜 전달하는 구성인 점에서 일반적인 평기어의 치합은 불안정하고 스파이럴 기어 치합이 이루어진다. 따라서, 베벨기어회전축과 베벨링 기어의 회전축은 통상 거의 같은 높이에 위치되도록 설계되어야 하고, 베벨기어회전축과 베벨링 기어의 회전축 사이에 소정의 상하 높이차가 발생되도록 설계될 경우 베벨 기어와 베벨링 기어에 형성된 치형의 경사도가 커져야 하는 문제점으로 이어진다. 즉, 베벨 기어와 베벨링 기어에 형성된 치형의 경사도를 증가시키는 것에는 한계가 있기 때문이다.
물론, 베벨 기어는 유니버셜 조인트 결합체로 이루어진 프로펠러샤프트(Propeller shaft)의 선단에 구비되는 한도에서는 액슬샤프트에 대한 베벨 기어의 상하 높이차 설계는 어느 정도의 여유 공차를 가지나, 어디까지나 프로펠러샤프트의 본연의 기능은 현가 장치에 의한 차체의 상하 높이차를 흡수하는 것에 있는 바, 그 기능을 넘어서는 설계 자유도는 확보할 수 없는 문제점이 있다.
아울러, 최근에는 상술한 일반적인 차량의 동력전달 장치가 지게차와 같은 중장비 차량에도 그대로 적용되고 있는 실정이다. 일례로, 본 발명의 출원인이 대한민국 특허청에 기출원하여 등록한 등록특허 제10-0425277호가 대표적이다.
상기 등록특허는, 지게차와 같은 중장비 차량에 일반적인 차량의 동력전달 장치를 그대로 적용할 경우 발생되는 엔진의 소음 및 진동에 따른 문제점 및 중장비 차량의 회전반경의 최소화를 위해 안출되어 등록된 것으로서, 액슬샤프트의 액슬 허브 내에 트랜스미션 및 클러치 시스템(장치)을 통합 설치하여 제동 성능을 향상시키고 콤팩트하게 함으로써 엔진 마운팅과 액슬마운팅 설계를 자유롭게 하기 위한 목적을 달성하였다.
그러나, 차동 기어가 구비된 좌측 액슬 샤프트 및 우측 액슬 샤프트에 트랜스미션 및 클러치 시스템이 통합 설치될 경우 하중이 집중되는 바, 각 구성을 보호하는 하우징이 견고하게 제조되어야 하는 한편, 기어간 치합이 정교하게 이루어져야 하는 점에서 제조 비용을 크게 증가시키게 된다.
또한, 베벨 기어가 차동 기어에 구비된 베벨링 기어에 직접 치합되게 구비됨으로써 프로펠러샤프트를 포함하는 전체적인 동력전달 구성의 전후 길이가 길어져 구조 설계의 자유도를 제한하는 문제점이 있다.
아울러, 최근에는 동력 발생부로서, 전기력을 이용한 모터 엔진의 개발이 활발한 추세인 바, 기존의 내연기관 엔진으로부터 탈피하여 다양한 동력 발생부가 적용될 수 있는 통합적인 트랜스미션 구조의 개발이 절실한 실정이다.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
첫째, 동력 전달 구성의 전체적인 설계 자유도를 향상시킬 수 있는 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량을 제공하는 것을 그 목적으로 하고,
둘째, 액슬샤프트의 편중된 하중이 분산되도록 함으로써 소형화 설계가 가능한 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량을 제공하는 것을 다른 목적으로 하며,
셋째, 제품의 제조 비용을 절감시킬 수 있는 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명에 따른 동력전달 장치의 실시예는, 휠과 연결되게 배치된 액슬샤프트를 가지는 액슬 출력부, 상기 액슬 출력부에 동력 발생부로부터 발생된 동력을 공급하도록 차체의 전후방향으로 구비된 베벨기어회전축을 형성하는 베벨기어부, 및 상기 액슬 출력부의 액슬샤프트와 이격되게 배치되고, 상기 베벨기어부로부터 동력을 입력받아 상기 액슬 출력부로 전달하는 입력구동 샤프트를 포함하는 액슬 입력부를 포함하고, 상기 액슬 입력부는, 상기 베벨기어부의 베벨기어회전축과 상기 입력구동 샤프트의 축 중심이 형성하는 연결각도가 고정된 상태로, 상기 액슬샤프트의 원주방향의 기결정된 위치에 고정 가능하다.
여기서, 상기 액슬 입력부는, 상기 입력구동 샤프트에 구비되고, 상기 베벨기어부의 베벨 기어와 치합되어 상기 동력을 전달받는 베벨링 기어와, 상기 입력구동 샤프트의 외주에 구비되고, 작동유의 공급 여부에 따라 상기 입력구동 샤프트와 고정되는 전후진 클러치부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 액슬샤프트에 이격되게 배치되되, 상기 입력구동 샤프트와 평행되게 배치되고, 상기 전후진 클러치부 중 어느 하나와 연결되어 상기 입력구동 샤프트의 일방향 회전 동력을 타방향 회전 동력으로 전환하여 상기 액슬 출력부에 전달하는 아이들러부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전후진 클러치부는, 상기 액슬 출력부와 직접 연결되게 구비된 후진구동기어를 포함하고, 상기 입력구동 샤프트와 고정될 때 상기 후진구동기어를 연동 회전시키는 후진클러치부와, 상기 아이들러부를 매개로 상기 액슬 출력부와 간접 연결되게 구비된 전진구동기어를 포함하고, 상기 입력구동 샤프트와 고정될 때 상기 전진구동기어 및 상기 아이들러부를 연동 회전시키는 전진클러치부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 아이들러부는, 상기 액슬샤프트 및 상기 입력구동 샤프트와 평행되게 구비된 아이들러 샤프트와, 상기 아이들러 샤프트의 외주에 구비되고, 상기 전진클러치부의 상기 전진구동기어와 치합되는 아이들 기어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 액슬 입력부는, 상기 입력구동 샤프트의 축 중심을 지나는 임의의 수직선을 기준으로 상기 액슬 입력부가 구비된 측의 반원 범위 내의 기결정된 위치에 고정 가능할 수 있다.
또한, 상기 액슬샤프트는, 상기 휠 중 좌측 휠과 연결된 좌측 액슬 샤프트와, 상기 휠 중 우측 휠과 연결된 우측 액슬 샤프트를 포함하고, 상기 액슬 출력부는, 상기 좌측 액슬 샤프트와 우측 액슬 샤프트 사이에 배치되어 상기 액슬 입력부로부터 전진 구동 출력 및 후진 구동 출력을 구분하여 전달받도록 상기 액슬 입력부와 연결되는 좌측 차동전달기어 및 우측 차동전달기어를 포함하며, 상기 액슬 입력부는, 상기 좌측 차동전달기어 및 우측 차동전달기어의 축 중심을 지나는 임의의 수직선을 기준으로 상기 액슬 입력부가 구비된 측의 반원 범위 내의 기결정된 위치에 고정 가능할 수 있다.
또한, 상기 액슬샤프트는, 상기 휠 중 좌측 휠과 연결된 좌측 액슬 샤프트와, 상기 휠 중 우측 휠과 연결된 우측 액슬 샤프트를 포함하고, 상기 액슬 출력부는, 상기 좌측 액슬 샤프트와 우측 액슬 샤프트 사이에 배치되어 상기 액슬 입력부로부터 전진 구동 출력 및 후진 구동 출력을 구분하여 전달받도록 상기 액슬 입력부와 연결되는 좌측 차동전달기어 및 우측 차동전달기어를 포함하며, 상기 액슬 입력부는, 상기 아이들러부가 일측은 상기 전진구동기어와 연결되고 타측은 상기 좌측 차동전달기어 및 우측 차동전달기어 중 어느 하나에 연결된 상태에서 상기 후진구동기어가 상기 좌측 차동전달기어 및 우측 차동전달기어 중 나머지 하나의 축 중심을 지나는 임의의 수직선을 기준으로 상기 액슬 입력부가 구비된 측의 반원 범위 내의 기결정된 위치에 치합 가능할 수 있다.
또한, 상기 액슬샤프트는, 상기 휠 중 좌측 휠과 연결된 좌측 액슬 샤프트와, 상기 휠 중 우측 휠과 연결된 우측 액슬 샤프트를 포함하고, 상기 액슬 출력부는, 상기 좌측 액슬 샤프트와 우측 액슬 샤프트 사이에 배치되어 상기 액슬 입력부로부터 전진 구동 출력 및 후진 구동 출력을 구분하여 전달받도록 상기 액슬 입력부와 연결되는 좌측 차동전달기어 및 우측 차동전달기어를 포함하며, 상기 액슬 입력부는, 상기 아이들 기어가 일측은 상기 전진구동기어와 치합되고 타측은 상기 좌측 차동전달기어 및 우측 차동전달기어 중 어느 하나에 치합된 상태에서 상기 후진구동기어가 상기 좌측 차동전달기어 및 우측 차동전달기어 중 나머지 하나의 축 중심을 지나는 임의의 수직선을 기준으로 상기 액슬 입력부가 구비된 측의 반원 범위 내의 기결정된 위치에 치합 가능할 수 있다.
본 발명에 따른 차량의 실시예는, 휠과 연결되게 배치된 액슬샤프트를 가지는 액슬 출력부, 상기 액슬 출력부에 동력 발생부로부터 발생된 동력을 공급하도록 차체의 전후방향으로 구비된 베벨기어회전축을 형성하는 베벨기어부, 및 상기 액슬 출력부의 액슬샤프트와 이격되게 배치되고, 상기 베벨기어부로부터 동력을 입력받아 상기 액슬 출력부로 전달하는 입력구동 샤프트를 포함하는 액슬 입력부를 포함하고, 상기 액슬 입력부는, 상기 베벨기어부의 베벨기어회전축과 상기 입력구동 샤프트의 축 중심이 형성하는 연결각도가 고정된 상태로, 상기 액슬샤프트의 원주방향의 기결정된 위치에 고정 가능한 동력전달 장치를 포함한다.
본 발명에 따른 동력전달 장치, 이를 포함하는 차량 및 그 작동 제어방법의 실시예에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.
첫째, 액슬샤프트를 기준으로 반경방향으로 베벨기어부의 베벨 기어와 연결되는 연결 부위를 자유롭게 정할 수 있으므로 설계 자유도가 향상되는 효과를 가진다.
둘째, 액슬샤프트를 기준으로 변속 기능을 담당하던 구성들 일부를 별도의 축 상으로 분리 설치함으로써 전체적인 소형화 설계가 가능한 효과를 가진다.
셋째, 종래 변속을 위한 복잡한 구성이 구비된 액슬샤프트로부터 변속 기능을 담당하는 구성들 일부를 외부로 분리시킴으로써 정교한 기어 제조가 불필요한 바, 전체적인 제품의 제조 비용을 절감할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량의 실시예를 나타낸 개요도이고,
도 2는 본 발명에 따른 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량의 실시예의 구성 중 제2변속부의 일예를 나타낸 사시도이며,
도 3은 도 2의 정면도이고,
도 4는 도 3의 A-A선을 따라 취한 단면도이며,
도 5는 도 3의 B-B선을 따라 취한 단면도이고,
도 6은 도 5의 C-C선을 따라 취한 단면도이며,
도 7은 도 5의 D-D선을 따라 취한 단면도이고,
도 8은 제2변속부에 따른 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량의 작용 효과를 나타낸 측면도이며,
도 9a 내지 도 9c는 제2변속부의 일예에 따른 중립, 전진 및 후진 시의 동력전달 과정을 나타낸 구성도이다.
이하, 본 발명에 따른 동력전달 장치, 이를 포함하는 차량 및 그 작동 제어방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량의 실시예를 나타낸 개요도이다.
본 발명에 따른 동력전달 장치의 실시예는, 차량에 적용된다. 여기서의 차량은, 일반적인 승용 차량은 물론, 트럭, 밴, 스포츠-유틸리티 차량, 중장비 차량 등 엔진 등과 같은 구동원(동력 발생부(1))으로부터 발생된 구동력을 토대로 주행될 수 있는 모든 종류의 운송수단을 포함한다.
아울러, 도면에는 후륜 구동 동력전달 장치를 예시하고 있지만, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않는 한도에서 전륜 구동 동력전달 장치를 모두 포함할 수 있다.
여기서 동력전달 장치에 의하여 전달하는 구동력의 원천이 되는 구동원(동력 발생부(1))은, 종래의 내연기관, 모터 엔진(M), 하이브리드 엔진 또는 기타 다른 타입의 원동기를 모두 포함하는 개념이다.
본 발명에 따른 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량의 실시예는, 동력 발생부(1)로부터 발생된 동력을 전달받아 토크 컨버터(3)를 이용하여 토크 변환시킨 후 프로펠러샤프트(7)의 선단에 구비된 베벨기어부(도면부호 미표기)를 통해 좌측 휠(LW)부 및 우측 휠(RW)부로 동력을 전달하는 동력 전달 계통에 관한 것이다.
일반적으로, 동력 발생부(1)는 동력을 발생시키는 구동원으로 정의되고, 동력 변환부는 발생된 동력에 의한 회전 속도 또는 출력 토크를 변환시키는 구성을 통칭하는 것이나, 본 발명에 따른 동력전달 장치의 실시예에서는, 설명의 편의를 위하여, 동력 발생부(1)와 프로펠러샤프트(7) 사이에 구비된 구성 전체를 '제1변속부(Ⅰ)'라 정의하고, 프로펠러샤프트(7)와 후술하는 휠 구동부(Ⅲ) 사이에 구비된 구성 전체를 '제2변속부(Ⅱ)'라 정의하기로 한다.
여기서, 제1변속부(Ⅰ)는 미도시 되었으나 변속 하우징 내부에 구비되어 차체에 장착되고, 제2변속(Ⅱ) 및 휠 구동부(Ⅲ)는 상술한 변속 하우징과 구분되는 액슬 하우징 내부에 구비되어 차체에 일체로 장착될 수 있다.
본 발명에 따른 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량의 실시예는, 도 1에 참조된 바와 같이, 차체의 전후방향으로 구비된 베벨기어회전축을 형성하는 베벨기어부와 연결되어 제1변속부(Ⅰ)의 구동력이 입력되고, 입력된 구동력을 선택적으로 전진 구동 출력 및 후진 구동 출력 중 어느 하나로 전환하여 출력하거나 입력된 구동력을 다단 변속시켜 출력하는 액슬 입력부(100)와, 액슬 입력부(100)로부터 출력된 구동력을 전달받아 좌측 휠(LW) 및 우측 휠(RW)과 연결된 휠 구동부(Ⅲ)로 출력하는 액슬 출력부(200)를 포함할 수 있다. 액슬 입력부(100)의 세부적인 구성에 대해서는 뒤에 상세하게 설명하기로 한다.
액슬 출력부(200)는, 액슬 입력부(100)로부터 입력된 전진 구동력 및 후진 구동력 중 어느 하나, 또는 다단 변속된 구동력 중 어느 하나를 전달받아 차동기어부(210)를 통해 휠 구동부(Ⅲ)로 전달하기 위한 장치이다.
따라서, 액슬 출력부(200)는, 차동기어부(210)와, 차동기어부(210)를 중심으로 좌측 휠(LW) 및 우측 휠(RW)로 연장된 좌측 액슬 샤프트(221) 및 우측 액슬 샤프트(222)와, 브레이크 수단(230)을 포함할 수 있다.
차동기어부(210)는, 좌측차동기어 케이스(211)와, 우측차동기어 케이스(212)가 결합되어 형성된 차동기어케이스부(211,212)와, 차동기어케이스부(211,212)에 결합된 피니언샤프트(213)를 회전축으로 하는 차동피니언기어(218)와, 차동피니언기어(218)에 치합되어 최종적으로 액슬샤프트(220)에 연결되는 차동사이드기어(214,215)를 포함할 수 있다.
좌측차동기어 케이스(211)의 외주면과 우측차동기어 케이스(212)의 외주면에는 각각 좌측 차동전달기어(217) 및 우측 차동전달기어(216)가 평기어 형태로 구비될 수 있다.
차동기어케이스부(211,212)의 내측을 형성하는 좌측차동기어 케이스(211)의 내주면은 차동기어케이스부(211,212)의 내측으로 삽설된 좌측 액슬 샤프트(221)의 선단부에 스플라인 기어 결합되어 있는 좌측 차동사이드기어(214)의 외측면과 치합된다.
아울러, 차동기어케이스부(211,212)의 내측을 형성하는 우측차동기어 케이스(212)의 내주면은 차동기어케이스부(211,212)의 내측으로 삽설된 우측 액슬 샤프트(222)의 선단부에 스플라인 기어 결합되어 있는 우측 차동사이드기어(215)의 외측면과 치합된다.
상술한 차동피니언기어(218)의 피니언샤프트(213)는 좌측 액슬 샤프트(221) 및 우측 액슬 샤프트(222)와는 직교되게 배치되고, 양단에 구비된 차동피니언기어(218)가 각각 좌측 차동사이드기어(214) 및 우측 차동사이드기어(215)의 내측면과 치합된다.
차동기어부(210)에 의하여 출력된 동력은 좌,우 휠(LW,RW)에 형성된 휠 구동부(Ⅲ)로 전달될 수 있다.
여기서, 휠 구동부(Ⅲ)는, 좌측 휠(LW)과 연결되게 구비된 좌측 휠 구동부(Ⅲ)와, 우측 휠(RW)과 연결되게 구비된 우측 휠 구동부(Ⅲ)를 포함할 수 있다. 차동기어부(210)로부터 전달된 동력에 의하여 좌측 휠 구동부(Ⅲ) 및 우측 휠 구동부(Ⅲ)를 회전시키는 방식은 동일하므로, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 별도로 '좌측' 및 '우측' 이라는 용어로 구분하지 않고 '휠 구동부(Ⅲ)'의 각 구성 명칭만을 부여하여 설명하기로 한다.
휠 구동부(Ⅲ)는, 브레이크 수단(230)이 구비될 수 있다. 브레이크 수단(230)은, 설계자의 선택에 따라 건식브레이크 수단 및 습식브레이크 수단 중 어느 하나가 채용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 습식브레이크 수단으로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
습식브레이크 수단(230)은, 도 1에 참조된 바와 같이, 차동기어부(210)와 좌측 액슬 샤프트(221)의 선단 또는 차동기어부(210)와 우측 액슬 샤프트(222)의 선단 사이에 배치될 수 있다.
습식브레이크 수단(230)은, 미도시 되었으나, 액슬샤프트(220)를 제동하는 브레이크피스톤 및 이에 의하여 상호 마찰되도록 구비된 브레이크디스크(232)와 패드(231)로 구비될 수 있다. 브레이크디스크(232)와 패드(231)가 압착하게 되면, 액슬샤프트(220) 및 이에 일체로 형성된 후술하는 감속기어부(300)의 선기어(311)가 제동될 수 있다.
좌측 액슬 샤프트(221)와 우측 액슬 샤프트(222)의 선단부에는 감속기어부(300)가 구비된다.
본 발명에 따른 동력 전달 장치 및 이를 포함하는 차량의 실시예에서, 감속기어부(300)는, 이중 유성기어 세트(Double Planetary)로 구비될 수 있다. 즉, 이중 유성기어 세트는, 액슬샤프트(220)에 근접되게 배치된 제1유성기어(312)세트(310)와, 좌측 휠(LW) 및 우측 휠(RW)에 근접되게 배치된 제2유성기어(322)세트(320)를 포함할 수 있다.
제1유성기어(312)세트(310)는, 도 1에 참조된 바와 같이, 액슬샤프트(220)의 선단에 일체로 형성된 제1선기어(311)와, 제1선기어(311)와 치합되고, 제1선기어(311)의 회전 동작에 따라 자전 및 공전하는 복수의 제1유성기어(312)와, 액슬 하우징(도면부호 미표기) 내에 고정되되 복수의 제1유성기어(312)를 둘러싸도록 구비되고, 복수의 제1유성기어(312)와 동시에 내주면 치합되는 제1링기어(313) 및 복수의 제1유성기어(312)의 각 회전 중심과 연결되어 복수의 제1유성기어(312)의 공전 방향으로 회전되는 제1캐리어(314)를 포함할 수 있다.
또한, 제2유성기어(322)세트(320)는, 제1캐리어(314)의 회전축과 동축으로 일체 연결된 제2선기어(321)와, 제2선기어(321)와 치합되고, 제2선기어(321)의 회전 동작에 따라 자전 및 공전하는 복수의 제2유성기어(322)와, 액슬 하우징 내에 고정되되 복수의 제2유성기어(322)를 둘러싸도록 구비되고, 복수의 제2유성기어(322)와 동시에 내주면 치합되는 제2링기어(323) 및 복수의 제2유성기어(322)의 각 회전 중심과 연결되어 복수의 제2유성기어(322)의 공전 방향으로 회전되는 제2캐리어(324)를 포함할 수 있다.
제2캐리어(324)는, 좌측 휠(LW) 및 우측 휠(RW)에 연결되어 최종적으로 좌측 휠(LW) 및 우측 휠(RW)에 감속된 회전 동력을 전달하는 역할을 한다.
이처럼, 본 발명에 따른 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량의 실시예는, 좌,우 액슬샤프트(220)의 선단과 좌,우 휠 사이에 이중 유성기어세트로 이루어진 감속기어부(300)를 구비함으로써, 차동기어부(210)와 좌측 액슬 샤프트(221) 및 우측 액슬 샤프트(222)에 연결되는 액슬 출력부(200)의 전체 하중을 분산시킬 수 있는 이점을 가진다.
상용 차량에 비하여 전후길이(전장) 및 좌우 폭이 짧은 지게차와 같은 중장비 차량의 경우에는 동력 발생부(1), 동력 변환부 및 동력 전달부 대부분의 구성이 운전석 아래인 차체의 가운데 부분에 집중될 수 밖에 없는 설계상의 난점이 있었다. 또한, 이로 인해 기존의 중장비 차량의 트랜스미션 조립체의 경우 좌,우 액슬샤프트(220)로 이루어진 액슬샤프트(220) 1축에 다수의 구성이 결합되어 있어 전체 체적이 증가되는 문제점으로 이어졌다. 이와 같은 체적의 증가는 트랜스미션 조립체의 외관을 형성하면서 하중을 지탱하기 위한 트랜스미션 하우징의 제조 비용을 증가시키게 된다. 또한, 동력 변환부 및 동력 전달부를 이루는 개별 구성들은 수많은 기어의 조합체로 이루어지는 바, 정교한 기어의 제조를 위한 제조 비용의 증가로 이어지는 문제점이 있었다.
본 발명에 따른 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량의 실시예는, 실질적으로 전달된 구동력을 감속시키면서 출력 토크를 증가시키는 감속기어부(300)를 종래 대비 액슬샤프트(220)의 중심 부위로부터 외측단으로 이동되게 위치 설계하되, 고토크의 출력 효과를 달성하도록 이중 유성기어 세트(Double Planetary)로 채용한 바, 실제로 액슬샤프트(220)에 하중이 편중될 수 있는 액슬 출력부(200)로부터 액슬 입력부(100)를 분리되도록 배치시켜, 액슬 출력부(200)의 전체 하중의 분산은 물론, 나아가 기존의 토크 컨버터(3)의 삭제 설계도 가능한 이점을 달성할 수 있다.
이하에서는, 상술한 감속기어부(300)의 위치 설계 및 구조 설계의 변경을 통해 구현될 수 있는 다양한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량의 실시예의 구성 중 제2변속부(Ⅱ)의 일예를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 정면도이며, 도 4는 도 3의 A-A선을 따라 취한 단면도이고, 도 5는 도 3의 B-B선을 따라 취한 단면도이며, 도 6은 도 5의 C-C선을 따라 취한 단면도이고, 도 7은 도 5의 D-D선을 따라 취한 단면도이며, 도 8은 제2변속부(Ⅱ)에 따른 동력전달 장치의 작용 효과를 나타낸 측면도이며, 도 9a 내지 도 9c는 제2변속부(Ⅱ)의 일예에 따른 중립, 전진 및 후진 시의 동력전달 과정을 나타낸 구성도이다.
본 발명에 따른 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량의 실시예의 구성 중 제2변속부(Ⅱ)의 일예는, 도 2 내지 도 8에 참조된 바와 같이, 프로펠러샤프트(7)의 선단에 구비된 베벨기어부의 베벨 기어(9)를 매개로 제1변속부(Ⅰ)의 구동력이 입력된다.
베벨기어부와 액슬 입력부(100)는 베벨 기어(9)에 의하여 직각으로 연결된 직립 동력 연결방식을 취하되, 액슬 입력부(100)와 액슬 출력부(200)는 그 사이에 배치된 후술하는 아이들러부(131)와 함께 상호 평행되고 소정거리 이격되게 배치된다.
제2변속부(Ⅱ)의 일예는, 도 2 내지 도 8에 참조된 바와 같이, 액슬 입력부(100)와 액슬 출력부(200) 사이에 구비되고, 액슬 입력부(100)에 의하여 입력된 동력이 전진 구동 출력 또는 후진 구동 출력 중 어느 하나인 경우에만 회전되고, 다른 구동 출력일 경우에는 회전되지 않도록 구비된 아이들러부(131)를 더 포함할 수 있다.
제1변속부(Ⅰ)에는, 제2변속부(Ⅱ)의 액슬 입력부(100)에 회전 동력을 입력하기에 앞서 토크 변환시키는 토크 컨버터(3)를 더 포함할 수 있다. 토크 컨버터(3)는 토크 컨버터(3) 클러치를 구비하여 동력 발생부(1)의 출력축(도면부호 미표기)과 제1변속부(Ⅰ)의 입력축(도면부호 미표기)을 단속시키는 역할을 한다.
토크 컨버터(3)에 의해 출력된 구동 토크는, 선단에 베벨 기어(9)가 구비된 프로펠러샤프트(7)를 통하여 제2변속부(Ⅱ)의 액슬 입력부(100)로 전달된다. 프로펠러샤프트(7)는 일단과 타단 사이에 유니버셜 조인트 결합되어 회전되는 구성체로서, 미도시의 현가장치에 의한 차체의 높낮이 변화를 흡수하는 부가적인 기능을 수행함은 주지된 바와 같다.
액슬 입력부(100)는, 액슬 출력부(200)의 액슬샤프트(220)와 이격되게 배치되고, 베벨기어부로부터 후술하는 입력구동 샤프트(110)가 동력을 입력받아 액슬 출력부(200)로 전달하는 역할을 한다. 보다 상세하게는, 액슬 입력부(100)는, 베벨 기어(9)의 회전 중심인 베벨기어회전축과 직교되게 배치된 입력구동 샤프트(110)(Input driving shaft)와, 입력구동 샤프트(110)의 외주면에 일체로 형성된 베벨링 기어(101)와, 입력구동 샤프트(110)의 외주에 배치되어 유압의 공급 여부에 따라 선택적으로 전진 구동 및 후진 구동력으로 전환하는 전후진 클러치부(121,126)를 포함하여 구성된다.
입력구동 샤프트(110)의 외주면에는 전후진 클러치부(121,126)를 사이에 둔 일측 및 타측에 구비되어 전후진 클러치부(121,126)의 동작에 따라 선택적으로 입력구동 샤프트(110)와 일체 회전되는 전진구동기어(129) 및 후진구동기어(124)가 구비된다.
전후진 클러치부(121,126)는, 전진구동기어(129) 측에 배치되어 유압의 공급에 따라 입력구동 샤프트(110)와 전진구동기어(129)를 고정시키는 전진클러치부(126)와, 후진구동기어(124) 측에 배치되어 작동유의 공급에 따라 입력구동 샤프트(110)와 후진구동기어(124)를 고정시키는 후진클러치부(121)를 포함한다.
즉, 작동유가 유로에 의하여 전진클러치부(126)로 공급되면 전진클러치부(126)의 마찰구성들(후술하는 마찰플레이트 및 마찰디스크)이 상호 압착에 의하여 입력구동 샤프트(110)와 전진구동기어(129)를 고정시킴으로써 입력구동 샤프트(110)의 회전시 전진구동기어(129)가 회전되도록 함과 아울러, 후진구동기어(124)는 회전되지 않는 정지상태를 유지한다.
반대로, 유압이 유로에 의하여 후진클러치부(121)로 공급되면 후진클러치부(121)의 마찰구성들(후술하는 마찰플레이트 및 마찰디스크)이 상호 압착에 의하여 입력구동 샤프트(110)와 후진구동기어(124)를 고정시킴으로써 입력구동 샤프트(110)의 회전시 후진구동기어(124)가 회전되도록 함과 아울러, 전진구동기어(129)는 정지상태로써 후진 구동력만을 출력하게 된다.
보다 상세하게는, 전진클러치부(126)는, 미도시 되었으나, 내부 일측에 실린더가 구비된 중공형 전진클러치드럼과, 스프링으로 지지된 상태에서 실린더에 설치되고 작동유가 공급되면 유압에 의해 입력구동 샤프트(110)의 길이방향으로 이동되는 환형 전진피스톤과, 전진클러치드럼의 내부 타측 내주면에 이격되게 하나 이상 결합된 환형 마찰플레이트(122)와, 입력구동 샤프트(110)에 일체결합되며 전진클러치드럼 내부로 연장형성된 전진커플링과, 전진커플링의 외주면에 하나 이상 결합되어 마찰플레이트(122)와 양측면이 일정 간격으로 상호 교번되게 배치된 환형 마찰디스크(123)를 포함할 수 있다.
마찬가지로, 후진클러치부(121)는, 미도시 되었으나, 내부 일측에 실린더가 구비된 중공형 후진클러치드럼과, 스프링으로 지지된 상태에서 실린더에 설치되고 작동유가 공급되면 유압에 의해 입력구동 샤프트(110)의 길이방향으로 이동되는 환형 후진피스톤과, 후진클러치드럼의 내부 타측 내주면에 이격되게 하나 이상 결합된 환형 마찰플레이트(127)와, 입력구동 샤프트(110)에 일체결합되며 후진클러치드럼 내부로 연장형성된 후진커플링과, 후진커플링의 외주면에 하나 이상 결합되어 마찰플레이트(127)와 양측면이 일정 간격으로 상호 교번되게 배치된 환형 마찰디스크(128)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량의 실시예에서는, 작동유가 공급되면 마찰 플레이트(122,127) 및 마찰디스크(123,128)가 상호 압착되도록 구성된 포지티브 시스템(Positive system)으로 구비된 것으로 한정하여 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 마찰플레이트(122,127)와 마찰디스크(123,128)가 상시 압착되어 있는 상태에서 작동유가 공급되면 상호 분리되면서 입력구동 샤프트(110)와 고정되게 구비되는 네거티브 시스템(Negative system)의 구체적인 적용도 가능하다.
이처럼, 전진클러치부(126) 및 후진클러치부(121)를 통하여 선택적으로 공급되는 작동유에 의하여 액슬 입력부(100)로부터 출력되는 회전 동력은 전진 동력과 후진 동력으로 구분되어 액슬 출력부(200)로 전달하거나, 액슬 입력부(100)에서 동력이 단속됨으로써 액슬 출력부(200)로 출력되지 않는 중립의 상태를 유지할 수 있다.
아이들러부(131)는, 도 4에 참조된 바와 같이, 입력구동 샤프트(110)와 액슬샤프트(220)의 사이에 배치되되, 입력구동 샤프트(110)와 액슬샤프트(220)에 평행되게 배치된 아이들러 샤프트(130)를 가진 아이들 기어(132)를 포함한다.
아이들 기어(132)는, 도 6에 참조된 바와 같이, 일측 외주면은 전진구동기어(129) 또는 후진구동기어(124) 중 어느 하나에 치합되도록 배치되고 타측 외주면은 후술하는 우측차동기어 케이스(212) 및 좌측차동기어 케이스(211)에 각각 구비된 좌측 차동전달기어(217) 및 우측 차동전달기어(216) 중 어느 하나에 치합되게 연결된다.
본 발명에 따른 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량의 실시예에서, 아이들러부(131)는, 아이들 기어(132)가 일측은 전진구동기어(129)와 치합되고 타측은 좌측차동기어 케이스(211)의 좌측 차동전달기어(217)와 치합되는 것으로 한정하여 설명하고 있다. 그러나, 아이들 기어(132)가 일측은 후진구동기어(124)와 치합되고 타측은 우측차동기어 케이스(212)의 우측 차동전달기어(216)와 치합될 수 있다. 이 때에는, 제1변속부(Ⅰ)로부터 입력된 회전 동력의 회전 방향이 반대인 경우이다.
아이들 기어(132)는, 전진구동기어(129) 및 후진구동기어(124) 중 전진구동기어(129)와만 치합되도록 구비됨으로써, 액슬 출력부(200)가 입력받는 출력 구동은 액슬 입력부(100)-아이들러부(131)-액슬 출력부(200)를 통하여 전달되는 전진 구동 출력 및 액슬 입력부(100)-액슬 출력부(200)를 통하여 전달되는 후진 구동 출력으로 구분하여 출력하는 역할을 한다.
액슬 입력부(100)로부터 입력된 전진 구동 출력 또는 후진 구동 출력은 상술한 바와 같이 아이들러부(131)의 아이들 기어(132)를 선택적으로 매개하여 차동기어부(210)로 전달되고, 차동기어부(210)는 양측의 좌측 액슬 샤프트(221) 및 우측 액슬 샤프트(222)를 동일 방향으로 회전시키도록 출력한다.
이처럼, 본 발명에 따른 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량의 실시예에서, 제2변속부(Ⅱ)의 일예는, 도 2 내지 도 7에 참조된 바와 같이, 액슬샤프트(220)에 직접적으로 결합될 수 있는 전후진 클러치부(121,126)를 액슬샤프트(220)로부터 이격된 외부로 배치함으로써 차동기어부(210)를 포함하는 액슬샤프트(220)의 전체 구성을 간략화할 수 있는 이점을 가진다.
즉, 액슬 입력부(100)는, 도 8에 참조된 바와 같이, 베벨기어부의 베벨기어회전축과 입력구동 샤프트(110)의 축 중심이 형성하는 연결각도가 고정된 상태로, 액슬샤프트(220)의 원주방향의 기결정된 위치에 고정 가능하게 구비될 수 있다.
보다 상세하게는, 액슬 입력부(100)는, 입력구동 샤프트(110)의 축 중심을 지나는 임의의 수직선을 기준으로 액슬 입력부(100)가 구비된 측의 반원 범위 내의 기결정된 위치에 고정 가능하다.
이는, 액슬 입력부(100)가, 좌측 차동전달기어(217) 및 우측 차동전달기어(216)의 축 중심을 지나는 임의의 수직선을 기준으로 액슬 입력부(100)가 구비된 측의 반원 범위 내의 기결정된 위치에 고정 가능한 것으로 해석 가능하다.
또한, 액슬 입력부(100)는, 아이들러부가 일측은 전진클러치부(126)의 전진구동기어(129)와 연결되고 타측은 좌측 차동전달기어(217) 및 우측 차동전달기어(216) 중 어느 하나와 연결된 상태에서, 후진클러치부(121)의 후진구동기어(124)가 좌측 차동전달기어(217) 및 우측 차동전달기어(216) 중 나머지 하나의 축 중심을 지나는 임의의 수직선을 기준으로 액슬 입력부(100)가 구비된 측의 반원 범위 내의 기결정된 위치에 치합 가능할 수 있다.
이때, 아이들러부의 아이들 기어는, 일측이 전진구동기어(129)와 치합된 상태로서, 타측은 좌측 차동전달기어(217)와 치합될 수 있다.
즉, 도 8의 (a) 내지 (d)를 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 액슬 입력부(100)와 액슬샤프트(220) 사이에 아이들러부(131)의 아이들러 샤프트(130)라는 매개 축을 추가 설치함으로써 액슬샤프트(220)의 회전 중심에 대한 베벨기어부의 회전축과의 상하 높낮이 설계를 액슬샤프트(220) 축의 외주방향을 따라 자유롭게 설계할 수 있는 이점을 제공한다.
즉, 종래에는, 베벨 기어(9)의 동력 전달 특수성에 기인하여 베벨기어부의 회전축과 베벨링 기어(101)의 회전축(즉, 액슬샤프트(220)의 중심축)에 대한 설계 자유도가 매우 제한적이었다. 그러나, 본 발명에 따른 제2변속부(Ⅱ)의 일예에 따르면, 베벨 기어(9)가 치합되는 베벨링 기어(101)를 액슬샤프트(220)로부터 분리된 액슬 입력부(100)의 입력구동 샤프트(110)에 구비함으로써 베벨 기어(9)와 베벨링 기어(101)를 기어 치합 효율이 가장 좋은 위치에 고정 설계하고, 상술한 기어 치합 효율을 저하시키지 않는 한도에서 베벨기어부와 액슬 입력부(100)를 동시에 액슬 출력부(200)의 외주 방향을 따라 자유롭게 위치 설계가 가능하다.
따라서, 미도시의 액슬 하우징을 슬림하게 설계 가능함은 물론, 액슬 하우징의 외관 형상의 설계 자유도를 증진시킬 수 있으므로, 제품의 소형화 설계가 가능한 이점을 가진다.
본 발명에 따른 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량의 실시예에서, 제2변속부(Ⅱ)의 일예에 따른 중립, 전진 및 후진 시의 변속 과정을 도 9a 및 내지 도 9c를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 중립 구동 모습을 살펴본다.
중립 구동은, 도 9a에 참조된 바와 같이, 작동유가 전후진 클러치부(121,126) 중 어디에도 공급되지 않는 상태이다. 따라서, 동력 발생부(1) 또는 동력 변환부에서 베벨기어부의 베벨 기어(9)를 통해 입력 구동 샤프트로 회전 동력이 입력되더라도, 전후진 클러치부(121,126)에 유압이 공급되지 않는 바, 전진클러치부(126) 및 후진클러치부(121)는 모두 작동되지 않는다. 이 경우, 전진구동기어(129)와 후진구동기어(124) 또한 회전되지 않게 되므로 동력 전달이 이루어지지 않는 중립 상태가 된다.
다음으로, 전진 구동 모습을 살펴본다.
도 9b를 참조하여, 전후진 클러치부(121,126)에 의하여 전진 구동이 이루어지는 동력 전달 과정을 설명하면 다음과 같다. 즉, 구동원에서 베벨기어부의 베벨 기어(9)를 통해 전후진 클러치부(121,126)로 입력된 회전동력은, 작동유의 공급에 따라 전진 클러치부(126)와 입력구동 샤프트(110)가 고정되어 전진구동기어(129)가 회전 출력될 수 있다. 이때, 아이들러부(131)의 아이들 기어(132)가 전진구동기어(129)와 치합되어 회전되면서 좌측 차동전달기어(217_를 회전시키고, 좌측 차동전달기어(217)의 회전에 의하여 좌측 액슬 샤프트(221) 및 우측 액슬 샤프트(222)가 전진 구동될 수 있다.
액슬샤프트(220)가 전진 구동 출력되면, 이중 유성기어 세트(Double planetary)로 이루어진 감속기어부(300)에 의하여 감속된 후 좌측 휠(LW) 및 우측 휠(RW)을 최종 전진 구동시킨다.
반대로, 후진 구동 모습을 살펴본다.
도 9c를 참조하여, 전후진 클러치부(121,126)에 의하여 후진 구동이 이루어지는 동력 전달 과정을 설명하면 다음과 같다. 즉, 구동원에서 베벨기어부의 베벨 기어(9)를 통해 전후진 클러치부(121,126)로 입력된 회전동력은, 작동유의 공급에 따라 후진 클러치부(121)와 입력구동 샤프트(110)가 고정되어 후진구동기어(124)를 회전 출력될 수 있다. 이때, 후진구동기어(124)가 우측 차동전달기어(216)와 직접 치합되어 우측 차동전달기어(216)를 회전시킬 수 있고, 우측 차동전달기어(216)의 회전에 의하여 우측 액슬 샤프트(222) 및 좌측 액슬 샤프트(221)가 후진 구동될 수 있다.
마찬가지로, 액슬샤프트(220)가 후진 구동 출력되면, 이중 유성기어 세트로 이루어진 감속기어부(300)에 의하여 감속된 후 좌측 휠(LW) 및 우측 휠(RW)을 최종 후진 구동시킨다.
상술한 본 발명에 따른 동력전달 장치 및 이를 포함하는 차량의 시리예에서, 제2변속부(Ⅱ)의 일예는, 차동기어부(210) 또는 액슬샤프트(220)의 축상에서 분리한 후 평행된 입력구동 샤프트(110)가 구비되도록 전후진 클러치부(121,126)를 포함하는 액슬 입력부(100)를 마련함으로써 제품의 설계 자유도를 증진시키는 이점을 가진다.
이상, 본 발명에 따른 동력전달 장치, 이를 포함하는 차량 및 그 작동 제어방법의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의하여 정해진다고 볼 것이다.
1 : 동력 발생부 3 : 토크 컨버터
5 : 보상 기어부 7 : 프로펠러 샤프트
8 : 전후진출력변환 샤프트 9 : 베벨 기어
20 : 전후진 출력부 21 : 전진변환 클러치부
26 : 후진변환 클러치부 100 : 액슬 입력부
101 : 베벨링 기어 110 : 입력구동 샤프트
121 : 전진클러치부 122, 127 : 마찰플레이트
123, 128 : 마팔디스크 124 : 후진구동기어
126 : 후진클러치부 129 : 전진구동기어
130 : 아이들러 샤프트 131 : 아이들러부
132 : 아이들 기어 200 : 액슬 출력부
210 : 차동기어부 211 : 좌측차동기어 케이스
212 : 우측차동기어 케이스 213 : 피니언샤프트
214 : 좌측 차동사이드기어 215 : 우측 차동사이드기어
216 : 우측 차동전달기어 217 : 좌측 차동전달기어
218 : 차동피니언기어 220 : 액슬샤프트
221 : 좌측 액슬 샤프트 222 : 우측 액슬 샤프트
230 : 브레이크 수단 231 : 패드
232 : 브레이크디스크 300 : 감속기어부
310 : 제1유성기어세트 311 : 제1선기어
312 : 제1유성기어 313 : 제1링기어
314 : 제1캐리어 320 : 제2유성기어세트
321 : 제2선기어 322 : 제2유성기어
323 : 제2링기어 324 : 제2캐리어
LW : 좌측 휠 RW : 우측 휠
I : 제1변속부 II : 변속부, 제2변속부
III : 휠 구동부 M : 모터 엔진

Claims (10)

  1. 휠과 연결되게 배치된 액슬샤프트를 포함하는 액슬 출력부;
    상기 액슬 출력부에 동력 발생부로부터 발생된 동력을 공급하도록 차체의 전후방향으로 구비된 베벨기어회전축을 형성하는 베벨기어부;
    상기 액슬 출력부의 액슬샤프트와 이격되게 배치되고, 상기 베벨기어부로부터 동력을 입력받도록 외주면에 베벨링 기어가 구비되며, 입력된 동력을 상기 액슬 출력부로 전달하는 입력구동 샤프트와, 상기 입력구동 샤프트의 외주에 구비되고, 작동유의 공급 여부에 따라 상기 입력구동 샤프트와 고정되는 전후진 클러치부를 포함하는 액슬 입력부; 및
    상기 액슬샤프트에 이격되게 배치되되, 상기 입력구동 샤프트와 평행되게 배치되고, 상기 전후진 클러치부 중 어느 하나와 연결되어 상기 입력구동 샤프트의 일방향 회전 동력을 타방향 회전 동력으로 전환하여 상기 액슬 출력부에 전달하는 아이들러부; 를 포함하고,
    상기 액슬 입력부는, 상기 베벨기어부의 베벨기어회전축과 상기 입력구동 샤프트의 축 중심이 형성하는 연결각도가 고정된 상태로, 상기 액슬샤프트의 원주방향의 기결정된 위치에 고정 가능한 동력전달 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전후진 클러치부는,
    상기 액슬 출력부와 직접 연결되게 구비된 후진구동기어를 포함하고, 상기 입력구동 샤프트와 고정될 때 상기 후진구동기어를 연동 회전시키는 후진클러치부와;
    상기 아이들러부를 매개로 상기 액슬 출력부와 간접 연결되게 구비된 전진구동기어를 포함하고, 상기 입력구동 샤프트와 고정될 때 상기 전진구동기어 및 상기 아이들러부를 연동 회전시키는 전진클러치부를 포함하는 동력전달 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 아이들러부는,
    상기 액슬샤프트 및 상기 입력구동 샤프트와 평행되게 구비된 아이들러 샤프트와;
    상기 아이들러 샤프트의 외주에 구비되고, 상기 전진클러치부의 상기 전진구동기어와 치합되는 아이들 기어를 포함하는 동력전달 장치.
  6. 청구항 1, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액슬 입력부는, 상기 입력구동 샤프트의 축 중심을 지나는 임의의 수직선을 기준으로 상기 액슬 입력부가 구비된 측의 반원 범위 내의 기결정된 위치에 고정 가능한 동력전달 장치.
  7. 청구항 1, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액슬샤프트는, 상기 휠 중 좌측 휠과 연결된 좌측 액슬 샤프트와, 상기 휠 중 우측 휠과 연결된 우측 액슬 샤프트를 포함하고,
    상기 액슬 출력부는, 상기 좌측 액슬 샤프트와 우측 액슬 샤프트 사이에 배치되어 상기 액슬 입력부로부터 전진 구동 출력 및 후진 구동 출력을 구분하여 전달받도록 상기 액슬 입력부와 연결되는 좌측 차동전달기어 및 우측 차동전달기어를 포함하며,
    상기 액슬 입력부는, 상기 좌측 차동전달기어 및 우측 차동전달기어의 축 중심을 지나는 임의의 수직선을 기준으로 상기 액슬 입력부가 구비된 측의 반원 범위 내의 기결정된 위치에 고정 가능한 동력전달 장치.
  8. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 액슬샤프트는, 상기 휠 중 좌측 휠과 연결된 좌측 액슬 샤프트와, 상기 휠 중 우측 휠과 연결된 우측 액슬 샤프트를 포함하고,
    상기 액슬 출력부는, 상기 좌측 액슬 샤프트와 우측 액슬 샤프트 사이에 배치되어 상기 액슬 입력부로부터 전진 구동 출력 및 후진 구동 출력을 구분하여 전달받도록 상기 액슬 입력부와 연결되는 좌측 차동전달기어 및 우측 차동전달기어를 포함하며,
    상기 액슬 입력부는, 상기 아이들러부가 일측은 상기 전진구동기어와 연결되고 타측은 상기 좌측 차동전달기어 및 우측 차동전달기어 중 어느 하나에 연결된 상태에서 상기 후진구동기어가 상기 좌측 차동전달기어 및 우측 차동전달기어 중 나머지 하나의 축 중심을 지나는 임의의 수직선을 기준으로 상기 액슬 입력부가 구비된 측의 반원 범위 내의 기결정된 위치에 치합 가능한 동력전달 장치.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 액슬샤프트는, 상기 휠 중 좌측 휠과 연결된 좌측 액슬 샤프트와, 상기 휠 중 우측 휠과 연결된 우측 액슬 샤프트를 포함하고,
    상기 액슬 출력부는, 상기 좌측 액슬 샤프트와 우측 액슬 샤프트 사이에 배치되어 상기 액슬 입력부로부터 전진 구동 출력 및 후진 구동 출력을 구분하여 전달받도록 상기 액슬 입력부와 연결되는 좌측 차동전달기어 및 우측 차동전달기어를 포함하며,
    상기 액슬 입력부는, 상기 아이들 기어가 일측은 상기 전진구동기어와 치합되고 타측은 상기 좌측 차동전달기어 및 우측 차동전달기어 중 어느 하나에 치합된 상태에서 상기 후진구동기어가 상기 좌측 차동전달기어 및 우측 차동전달기어 중 나머지 하나의 축 중심을 지나는 임의의 수직선을 기준으로 상기 액슬 입력부가 구비된 측의 반원 범위 내의 기결정된 위치에 치합 가능한 동력전달 장치.
  10. 휠과 연결되게 배치된 액슬샤프트를 포함하는 액슬 출력부;
    상기 액슬 출력부에 동력 발생부로부터 발생된 동력을 공급하도록 차체의 전후방향으로 구비된 베벨기어회전축을 형성하는 베벨기어부;
    상기 액슬 출력부의 액슬샤프트와 이격되게 배치되고, 상기 베벨기어부로부터 동력을 입력받도록 외주면에 베벨링 기어가 구비되며, 입력된 동력을 상기 액슬 출력부로 전달하는 입력구동 샤프트와, 상기 입력구동 샤프트의 외주에 구비되고, 작동유의 공급 여부에 따라 상기 입력구동 샤프트와 고정되는 전후진 클러치부를 포함하는 액슬 입력부; 및
    상기 액슬샤프트에 이격되게 배치되되, 상기 입력구동 샤프트와 평행되게 배치되고, 상기 전후진 클러치부 중 어느 하나와 연결되어 상기 입력구동 샤프트의 일방향 회전 동력을 타방향 회전 동력으로 전환하여 상기 액슬 출력부에 전달하는 아이들러부; 를 포함하고,
    상기 액슬 입력부는, 상기 베벨기어부의 베벨기어회전축과 상기 입력구동 샤프트의 축 중심이 형성하는 연결각도가 고정된 상태로, 상기 액슬샤프트의 원주방향의 기결정된 위치에 고정 가능한 동력전달 장치를 포함하는 차량.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100442475B1 (ko) * 2004-01-15 2004-07-30 한승우 베벨기어부와 차동기어부 사이에 설치된 단순구조형트랜스미션
KR100685322B1 (ko) * 2005-10-25 2007-02-22 우영유압주식회사 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US829958A (en) * 1905-09-07 1906-09-04 Francis E Fairman Reversing-gear.
US851448A (en) * 1906-10-03 1907-04-23 David Seibert Smith Reversing-gear for traction-engines.
US2161702A (en) * 1937-05-05 1939-06-06 Schweizerische Lokomotiv Reversing gearing comprising pressure fluid operated control coupling
JP3853925B2 (ja) * 1997-09-12 2006-12-06 本田技研工業株式会社 四輪車用動力伝達装置
JP3592078B2 (ja) * 1998-05-26 2004-11-24 株式会社クボタ トラクタ
US6578854B2 (en) * 2001-07-30 2003-06-17 Solorider Industries, Inc. Personal mobility vehicle incorporating tilting and swiveling seat and method for use while playing golf
JP2003312282A (ja) * 2002-04-19 2003-11-06 Fuji Heavy Ind Ltd 車両の駆動装置
KR100617460B1 (ko) * 2005-03-30 2006-09-01 우영유압주식회사 베벨기어부와 차동기어부 사이에 설치된 단순구조형다단변속기
US7614227B2 (en) * 2006-08-04 2009-11-10 Briggs And Stratton Corporation Rotary control valve for a hydrostatic transmission
TWI615294B (zh) * 2016-01-15 2018-02-21 財團法人工業技術研究院 具有雙離合器的電動車用兩速變速箱

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100442475B1 (ko) * 2004-01-15 2004-07-30 한승우 베벨기어부와 차동기어부 사이에 설치된 단순구조형트랜스미션
KR100685322B1 (ko) * 2005-10-25 2007-02-22 우영유압주식회사 중장비용 3축 구동 다단트랜스미션

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