KR101426261B1 - 건설장비용 기어박스 구동장치의 변속 쇼크 완화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설장비용 기어박스 구동장치의 변속 쇼크 완화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주행 중 1단 및 2단 변속이 원할하게 이루어짐을 물론이고, 변속시 충격 완화 성능을 향상시킬 수 있도록 한 건설장비용 기어박스 구동장치의 변속 쇼크 완화 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 기존의 모듈레이션 밸브를 비롯한 2단 압력포트와의 통로 가공 등의 복잡한 구조를 배제하고, 단순히 1단 변속시 충격을 완화하는 1단용 완충 스프링을 1단 피스톤의 후부에 배치하는 동시에 2단 변속기 충격을 완화하는 2단용 완충 스프링을 2단 피스톤의 후부에 배치하는 단순화된 완충 구조를 실현하여, 1단에서 2단 변속 또는 2단에서 1단 변속시 충격을 용이하게 완충시킬 수 있도록 한 건설장비용 기어박스 구동장치의 변속 쇼크 완화 장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

건설장비용 기어박스 구동장치의 변속 쇼크 완화 장치{Device for preventing transmission shock of driving device for construction vehicle}

본 발명은 건설장비용 기어박스 구동장치의 변속 쇼크 완화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주행 중 1단 및 2단 변속이 원할하게 이루어짐은 물론이고, 변속시 충격 완화 성능을 향상시킬 수 있도록 한 건설장비용 기어박스 구동장치의 변속 쇼크 완화 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 건설장비의 경우 엔진의 출력이 일정하기 때문에 주행방향을 전환하거나 주행속도를 바꾸기 위한 변속기인 기어박스 구동장치를 필수적으로 장착하고 있고, 이 기어박스 구동장치의 1단 및 2단 변속에 따른 동력전달로 주행이 이루어진다.

종래의 건설장비 산업차량의 기어박스내에 설치되는 구동장치는 다음과 같은 단점이 있다.

1) 각 클러치 팩을 밀착시키기 위한 피스톤이 접시스프링의 탄성력에 의하여 작동하는 바, 접시스프링을 사용함에 따라 각 클러치 팩에 대한 전달하중 변경이 어려운 단점이 있다.

2) 1단 및 2단 변속시, 각 단별 피스톤이 양방향으로 동시에 움직임에 따른 변속 쇼크가 발생하고, 피스톤에 유로를 형성하는 등 피스톤에 대한 가공성이 난해한 점이 있다.

3) 변속 쇼크 저감을 고려하여 시프팅 밸브를 추가로 장착함에 따른 제조원가 상승이 초래되는 단점이 있다.

이러한 단점을 해결하고자, 본원 출원인은 1단 및 2단 모두 동일한 유압력 패턴이 형성됨에 따라 주행 중 1단에서 2단 변속 시의 충격을 완화시킬 수 있는 모듈레이션 밸브를 포함하는 건설장비용 기어박스 구동장치를 특허출원하여 등록(등록번호 10-1168894호(2012.07.20))받은 바 있다.

그러나, 기 등록된 특허의 모듈레이션 밸브는 2단 압력포트와 연통 가능한 구조로 별도 구비 및 장착되어야 함에 따라, 제조원가 상승을 비롯하여 변속장치의 구성품 증가에 따른 조립성 저하를 초래하는 단점이 있다.

또한, 2단 압력포트와의 통로를 가공해야 하고, 가공된 통로에 모듈레이션 밸브를 장착해야 함에 따라, 제조 공수 및 작업성 저하는 물론 구조적으로 변속장치의 구조가 복잡해지는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 기존의 모듈레이션 밸브를 비롯한 2단 압력포트와의 통로 가공 등의 복잡한 구조를 배제하고, 단순히 1단에서 2단 변속시 충격을 완화하는 1단용 완충 스프링을 1단 피스톤의 후부에 배치하는 동시에 2단에서 1단 변속시 충격을 완화하는 2단용 완충 스프링을 2단 피스톤의 후부에 배치하는 단순화된 완충 구조를 실현하여, 1단에서 2단 변속 또는 2단에서 1단 변속시 충격을 용이하게 완충시킬 수 있도록 한 건설장비용 기어박스 구동장치의 변속 쇼크 완화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 일측에는 모터캐리어가 직접 조립되고, 타측에는 제1 및 제2서브케이스가 조립되며, 제2서브케이스의 바깥쪽에는 마감플레이트가 장착된 케이스와; 상기 케이스내에서 길이방향을 따라 회전 가능하게 배열되는 입력축과; 상기 입력축의 중간 위치쪽 외경면에 가공된 선기어와; 상기 선기어의 좌측쪽에 베어링을 매개로 장착되는 리테이너와; 상기 리테이너의 우측단 내경면에 형성된 링기어와; 선기어 및 링기어에 동시에 맞물리는 유성기어와; 입력축의 우측쪽으로 연장되며 유성기어와 일체로 된 캐리어와; 상기 캐리어와 맞물리는 출력축 기어를 갖는 출력축과; 리테이너의 좌측쪽에 배열되는 동시에 리테이너에 스플라인 결합되는 2단용 내륜 클러치 팩과; 상기 2단용 내륜 클러치 팩의 외측쪽에 배열되는 동시에 케이스의 제1서브케이스의 내경에 스플라인 결합되는 1단용 외륜 클러치 팩과; 입력축의 좌측단부의 외경면에 슬라이드 가능하게 결합되어 2단용 내륜 클러치 팩을 가압시키는 2단 피스톤과; 상기 2단 피스톤의 외경쪽에 이격 배치되어 1단용 외륜 클러치 팩을 가압시키는 1단 피스톤과; 1단 피스톤을 후진시키기 위한 유압을 1단 피스톤의 앞쪽공간으로 제공하기 위하여 제1서브케이스에 형성된 1단 압력포트와; 2단 피스톤을 후진시키기 위한 유압을 2단 피스톤의 앞쪽공간으로 제공하기 위하여 제2서브케이스에 형성된 2단 압력포트; 를 포함하는 건설장비용 기어박스 구동장치에 있어서,

상기 제2서브케이스의 내벽면과 1단 피스톤의 이면 사이에 1단에서 2단 변속시 충격을 완화시키는 1단용 완충스프링을 배치하고, 상기 2단 피스톤 중 2단용 제1피스톤의 이면과 마감플레이트 사이에 2단에서 1단 변속시 충격을 완화시키는 2단용 완충 스프링을 배치하여서 된 것을 특징으로 하는 건설장비용 기어박스 구동장치의 변속 쇼크 완화 장치를 제공한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 1단에서 2단 변속시 충격을 완화하는 1단용 완충 스프링을 1단 피스톤의 후부에 배치하는 동시에 2단에서 1단 변속시 충격을 완화하는 2단용 완충 스프링을 2단 피스톤의 후부에 배치하는 단순화된 완충 구조를 실현하여, 1단에서 2단 변속 또는 2단에서 1단 변속시 충격을 용이하게 완화시킬 수 있다.

둘째, 변속쇼크를 제어하는 모듈레이션 밸브를 삭제하여, 제조원가 절감을 도모할 수 있다.

도 1은 종래의 건설장비용 기어박스 구동장치 및 모듈레이션 밸브 구조를 나타내는 횡단면도,
도 2는 본 발명에 따른 건설장비용 기어박스 구동장치의 변속 쇼크 완화 장치를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 건설장비용 기어박스 구동장치의 변속 쇼크 완화 장치를 채택한 경우, 1단에서 2단 또는 2단에서 1단 변속시 유압유 및 스프링에 의한 피스톤의 압력 변화를 나타낸 그래프.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 이해를 돕기 위하여, 먼저 본원 출원인에 의하여 특허출원되어 등록된 종래의 건설장비용 기어박스 구동장치에 대한 구성 및 동작을 살펴보면 다음과 같다.

첨부한 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 건설장비용 기어박스 구동장치의 구성중 케이스의 구조를 개선하되, 1단 및 2단용 클러치 팩을 비롯하여 클러치를 작동시키기 위한 피스톤 등이 입력축의 선단부쪽에 장착되는 것을 회피할 수 있는 구조로 개선하고자, 케이스(130)의 우측(동력이 최초 입력되는 쪽)에는 모터캐리어(118)가 직접 조립되고, 좌측에는 제1 및 제2서브케이스(131,132)가 차례로 조립되며, 제2서브케이스(132)의 바깥쪽에는 마감플레이트(133)가 장착된다.

이에, 주행모터가 연결되는 모터캐리어(118)의 반대쪽 위치에 클러치 팩을 비롯한 피스톤 및 스프링 등과 같은 각종 필수 부품들이 장착됨에 따라, 각 필수부품과 모터캐리어(118)간의 간섭 발생이 배제될 수 있고, 따라서 모터 용량이 다르게 적용되는 각 톤수별 건설장비 차량마다 모터캐리어(118)의 사양 변경을 용이하게 실시할 수 있다.

상기와 같이 구비된 케이스(130)의 내부에는 그 길이방향을 따라 입력축(110)이 배열되는 바, 입력축(110)의 좌측단은 마감플레이트(133)에 베어링을 매개로 회전 가능하게 결합되고, 입력축(110)의 우측단은 모터캐리어(118)에 결합되는 주행모터(미도시됨)측과 동력 전달을 받을 수 있게 연결된다.

상기 입력축(110)의 외경면에서 중간 위치쪽에는 하나의 유성기어셋트가 조합되어 배치되는 바, 일단 유성기어셋트의 선기어(108)는 입력축(110)의 중간 위치쪽 외경면에 가공된다.

이때, 상기 선기어(108)의 좌측쪽에는 베어링을 매개로 입력축(110)에 회전 가능하게 리테이너(122)가 장착되며, 이 리테이너(122)의 우측단 내경면에 내접기어인 링기어(106)가 가공된다.

이에, 상기 유성기어셋트중 복수개의 유성기어(107)가 선기어(108)에 외접하며 치합되는 동시에 링기어(106)에 내접하며 치합되어진다.

또한, 상기 복수개의 유성기어(107)의 축에는 캐리어(109)가 일체로 연결되며, 이 캐리어(109)의 우측단부는 케이스의 내벽면에 베어링을 매개로 회전 가능하게 지지된다.

상기 케이스(130)의 내부에서 입력축(110)의 아래쪽에 출력축(미도시됨)이 배열되는 바, 이 출력축(미도시됨)에 일체로 형성된 출력축 기어(111)가 동력 전달을 받을 수 있게 캐리어(109)와 맞물리게 된다.

여기서, 상기 리테이너(122)의 좌측에 일체로 연장 형성된 연장단(123)과, 입력축(110)의 외경 사이 공간에 다수의 마찰판 및 플레이트를 포함하는 2단용 내륜 클러치 팩(112)이 장착되며, 이 2단용 내륜 클러치 팩(112)의 구성중 플레이트가 리테이어(122)의 연장단(123) 내경과 입력축(110) 외경에 스플라인(124) 결합된다.

또한, 상기 2단용 내륜 클러치 팩(112)의 좌측쪽에 2단용 내륜 클러치 팩(112)의 결합 작동 및 결합 해제 작동을 위한 2단 피스톤(102,103) 및 2단 스프링(104)이 설치된다.

상기 2단 피스톤(102,103)은 입력축(110)의 좌측단부의 외경면에 슬라이드 가능하게 결합되어 2단용 내륜 클러치 팩(112)을 가압시키는 구성으로서, 2단용 제1피스톤(102)과 2단용 제2피스톤(103)을 포함하여 구성된다.

보다 상세하게는, 상기 2단 피스톤(102,103)중 우측에 배열되는 2단용 제2피스톤(103)의 이면은 2단용 제1피스톤(102)의 전면과 밀착되고 그 정면은 2단용 내륜 클러치 팩(112)을 가압하는 부분이 되고, 반면에 2단 피스톤(102,103)중 좌측에 배열되는 2단용 제1피스톤(102)의 이면은 마감플레이트(133)에 장착되는 2단 스프링(104)에 의하여 탄성 지지된다.

상기 2단 스프링(104)은 케이스(130)의 좌측면에 장착된 마감플레이트(133)의 안쪽면에 장착되는 바, 이 2단 스프링(104)의 탄성력에 의하여 2단용 제1피스톤(102)의 이면이 밀리는 동시에 서로 접한 2단용 제2피스톤(103)도 2단용 내륜 클러치 팩(112)쪽으로 밀리게 되어, 2단용 내륜 클러치 팩(112)의 결합 작동이 이루어지게 된다.

이때, 상기 2단용 제1피스톤(102)의 전면과 2단용 제2피스톤(103)의 이면이 밀착되는 부분에는 스러스트 베어링(117)이 장착되어 서로간의 접촉 마찰이 부드럽게 이루어지게 된다.

여기서, 상기 2단용 내륜 클러치 팩(112)의 외측과 제1서브케이스(131)의 내경 사이공간에 다수의 마찰판 및 플레이트를 포함하는 1단용 외륜 클러치 팩(113)이 장착되며, 이 1단용 외륜 클러치 팩(113)의 구성중 플레이트가 제1서브케이스(131)의 내경에 형성된 스플라인(119)에 삽입 결합된다.

또한, 상기 1단용 외륜 클러치 팩(113)의 좌측쪽에 1단용 외륜 클러치 팩(113)의 결합 작동 및 결합 해제 작동을 위한 1단 피스톤(100) 및 1단 스프링(105)이 설치된다.

보다 상세하게는, 상기 1단 피스톤(100)은 2단 피스톤(102,103)중 2단용 제2피스톤(103)의 외경쪽에 이격 배치되어 1단용 외륜 클러치 팩(113)을 가압시키는 역할을 한다.

이때, 상기 제2서브케이스(132)의 내벽면과 1단 피스톤(100)의 이면 사이에는 1단 피스톤(100)을 1단용 외륜 클러치 팩(113)쪽으로 밀어주는 1단 스프링(105)이 설치되는 바, 1단 스프링(105)의 탄성력이 1단 피스톤(100)의 이면에 작용하게 되면, 1단 피스톤(100)이 1단용 외륜 클러치 팩(113)쪽을 가압하게 되어 1단용 외륜 클러치 팩(113)의 결합 작동이 이루어지게 된다.

한편, 상기 제1서브케이스(131)에는 1단 피스톤(105)을 후진시키기 위한 유압을 1단 피스톤(105)의 앞쪽공간으로 제공하는 1단 압력포트(114)가 관통 형성되고, 상기 제2서브케이스(132)에는 2단 피스톤(102,103)을 후진시키기 위한 유압을 2단용 제1피스톤(102)의 앞쪽공간으로 제공하는 2단 압력포트(115)가 관통 형성된다.

물론, 도면에는 미도시되었지만, 1단 압력포트(114) 및 2단 압력포트(115)에는 유압공급수단이 연결된다.

한편, 상기 2단 피스톤(102,103)에 작용하는 유압을 조절할 수 있도록 마감플레이트(133)에는 2단 압력포트(115)와 연통 가능한 모듈레이션 밸브(200)가 장착된다.

보다 상세하게는, 상기 모듈레이션 밸브(200)는 건설장비의 주행 중 1단에서 2단 변속이 이루어질 때, 2단쪽 클러치팩에 대한 유압을 조절해줌으로써, 변속 과정 및 변속 시간이 일정하게 이루어짐과 함께 변속시의 충격 및 소음을 완화시키는 기능을 한다.

이를 위해, 상기 2단 압력포트(115)에서 분기된 유로(202)와 연통되는 실린더(203)를 마감플레이트(133)에 장착하고, 실린더(203)내의 앞쪽에 피스톤(201)이 배치되며, 또한 실린더(203)의 후부에는 플러그(206)가 밀폐를 위하여 체결되고, 피스톤(201)의 이면과 플러그(206)의 전면 사이에는 압축 가능하게 스프링(204)이 배열되고, 상기 플러그(206)의 내면 둘레 및 피스톤(201)의 둘레면에 오일에 대한 기밀 유지를 위하여 기밀 유지용 오링(205)이 장착된다.

여기서, 본 발명에 따른 건설장비용 기어박스 구동장치의 변속 쇼크 완화 장치의 구성을 첨부한 도 2 및 도 3을 참조로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따르면 상기한 종래의 모듈레이션 밸브를 비롯한 2단 압력포트와의 통로 가공 등의 복잡한 구조를 배제하고, 한 쌍의 완충용 스프링을 이용하여 1단에서 2단으로의 변속시 또는 2단에서 1단으로의 변속시 쇼크를 용이하게 완화시킬 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

이를 위해, 첨부한 도 2에 도시된 바와 같이 1단에서 2단 변속시 충격을 완화하는 1단용 완충스프링(210)이 1단 피스톤의 후부에 배치되는 동시에 2단에서 1단 변속시 충격을 완화하는 2단용 완충스프링(220)이 2단 피스톤의 후부에 배치된다.

보다 상세하게는, 상기 1단용 완충스프링(210)은 제2서브케이스(132)의 내벽면과 1단 피스톤(100)의 이면 사이에 배치되어 1단에서 2단 변속시 충격을 완화시키는 역할을 하게 되고, 상기 2단용 완충 스프링(220)은 2단 피스톤(102,103)중 2단용 제1피스톤(102)의 이면과 접하는 마감플레이트(133)에 배치되어 2단에서 1단 변속시 충격을 완화시키는 역할을 하게 된다.

한편, 상기 제1서브케이스(131)과 1단 피스톤(105)의 전면 사이에는 1단 피스톤을 후진시키기 위한 1단 오일유입용 체적공간(212)이 1단 압력포트(114)와 연통 가능하게 형성되고, 상기 제2서브케이스(132)와 2단 피스톤 중 2단용 제1피스톤(102)의 전면 사이에는 2단 피스톤을 후진시키기 위한 2단 오일유입용 체적공간(222)이 2단 압력포트(115)와 연통 가능하게 형성된다.

따라서, 상기 1단에서 2단 변속시 1단 오일유입용 체적공간(212)에 오일이 유입되면, 1단 피스톤(105)이 후진하는 동시에 1단용 완충스프링(210)이 압축되며 변속시 충격을 완화시키게 되고, 반면 2단에서 1단 변속시 2단 오일유입용 체적공간(222)에 오일이 유입되면, 2단 피스톤(102,103)이 후진하는 동시에 2단용 완충스프링(220)이 압축되며 변속시 충격을 완화시키게 된다.

바람직하게는, 상기 1단용 완충스프링(210) 및 2단용 완충스프링(220)의 수량 또는 스프링의 구조(폭,길이,권선수) 변경으로 피스톤의 압력변화 및 변속 충격 완충력 등을 조절할 수 있다.

여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 건설장비용 기어박스 구동장치의 변속 동작 및 변속시 완충 동작을 도 1 내지 도 3을 참조로 살펴보면 다음과 같다.

1단 동력전달

먼저, 모터 캐리어(118)에 연결된 주행모터(미도시됨)를 통해 들어오는 동력이 입력축(110)에 입력되면, 입력축(110)에 형성된 선기어(108)가 회전하고, 이 선기어(108)의 회전력은 선기어(108)와 맞물린 유성기어(107)로 전달된다.

이때, 2단 압력포트(115)를 통해 공급된 유압이 2단 피스톤(102,103)중 2단용 제1피스톤(102)의 앞쪽공간에 인가되면, 2단용 제1피스톤(102)이 후진하는 동시에 2단용 제1피스톤(102)과 접한 2단용 제2피스톤(103)이 2단용 내륜 클러치 팩(112)을 가압하지 않게 되므로, 2단용 내륜 클러치 팩(112)의 결합이 해제된 상태가 된다.

이와 함께, 상기 1단용 완충스프링(210)이 1단 피스톤(100)의 이면을 밀어주게 되고, 동시에 1단 피스톤(100)의 전면이 1단용 외륜 클러치 팩(113)을 가압하여, 1단용 외륜 클러치 팩(113)의 마찰판과 플레이트가 압착된다.

이렇게 제1서브케이스(131)의 내경과 리테이너(122)의 외경 사이 공간에서 스플라인(119) 결합된 1단용 외륜 클러치 팩(113)의 마찰판과 플레이트가 압착되면, 마찰판 및 플레이트와 결합된 리테이너(122)가 구속되고, 동시에 리테이너(122)의 후단 내경에 형성된 내접기어인 링기어(106)도 구속되는 상태가 된다.

따라서, 입력축(13)으로 입력된 동력이 선기어(108)를 통해 유성기어(107)로 전달되면, 유성기어(107)는 링기어(106)를 따라 회전하게 되고, 이때의 회전력은 유성기어(107)와 일체로 연결된 캐리어(109)로 전달된다.

이에 따라, 캐리어(109)의 1단 회전 동력이 캐리어(109)와 맞물린 출력축 기어(111)로 전달됨으로써, 최종적으로 출력축 기어(111)를 일체로 갖는 출력축(미도시됨)에 1단 동력이 전달되어진다.

본 발명에 따르면, 도 3에서 명확하게 볼 수 있듯이 2단 압력포트(115)를 통해 공급된 유압이 2단 피스톤을 후진시키기 위한 2단 오일유입용 체적공간(222)에 작용하면, 2단용 제1피스톤(102)이 후진하는 동시에 2단용 제1피스톤(102)과 마감플레이트(133)에 배치된 2단용 완충 스프링(220)이 압축되면서 1단 변속시 충격을 완화시키는 역할을 하게 된다.

2단 동력전달

주행모터를 통해 들어오는 동력을 입력축과 일체인 선 기어를 회전시켜 동력을 2단 스프링 힘에 의해 2단용 제1 및 제2피스톤이 동시에 내륜 클러치 팩의 마찰판과 플레이트를 압착시켜 입력축과 링 기어가 일체가 되어 상시회전하여 캐리어 기어를 회전시켜 캐리어 기어와 맞물려 있는 출력축기어에 동력을 전달 출력축에 회전을 전달 한다.

마찬가지로, 모터 캐리어(118)에 연결된 주행모터(미도시됨)를 통해 들어오는 동력이 입력축(110)에 입력되면, 입력축(110)에 형성된 선기어(108)가 회전하고, 이 선기어(108)의 회전력은 선기어(108)와 맞물린 유성기어(107)로 전달된다.

이때, 1단 압력포트(114)를 통해 공급된 유압이 1단 피스톤(100)의 앞쪽공간에 인가되면, 1단 제1피스톤(100)이 후진하여 1단용 외륜 클러치 팩(113)을 가압하지 않게 되므로, 1단용 외륜 클러치 팩(113)의 결합이 해제된 상태가 된다.

이와 함께, 2단용 완충 스프링(220)이 2단 피스톤(102,103)중 2단용 제1피스톤(102)의 이면을 탄성력을 이용하여 밀어주게 되고, 동시에 2단용 제1피스톤(102)과 스러스트 베어링(117)을 매개로 접하고 있는 2단용 제2피스톤(103)이 2단용 내륜 클러치 팩(112)을 가압하여, 2단용 내륜 클러치 팩(112)의 마찰판과 플레이트가 압착된다.

이렇게 리테이너(122)의 내경과 입력축(110)의 외경 사이 공간에서 스플라인(124) 결합된 2단용 내륜 클러치 팩(112)의 마찰판과 플레이트가 압착되면, 입력축(110)과 리테이너(122)가 동기화되고, 동시에 리테이너(122)의 우측단 내경에 형성된 내접기어인 링기어(106)도 리테이너(122)와 함께 회전을 하게 된다.

따라서, 입력축(110)과 링기어(106)가 서로 동기화되면서 상시 회전을 하고, 이와 함께 입력축(110)으로 입력된 동력이 선기어(108)를 통해 유성기어(107)로 전달됨에 따라, 회전하고 있는 링기어(106)를 따라 유성기어(107)가 보다 빠르게 회전을 하여, 유성기어(107)와 일체로 된 캐리어(109)가 2단 동력전달을 위한 회전을 하게 된다.

이에 따라, 캐리어(109)의 2단 회전 동력이 캐리어(109)와 맞물린 출력축 기어(111)로 전달됨으로써, 최종적으로 출력축 기어(111)를 일체로 갖는 출력축(미도시됨)에 2단 동력이 전달되어진다.

본 발명에 따르면, 도 3에서 명확하게 볼 수 있듯이, 1단 압력포트(114)를 통해 공급된 유압이 1단 피스톤을 후진시키기 위한 1단 오일유입용 체적공간(212)에 인가되면, 1단 피스톤(100)이 후진하는 동시에 제2서브케이스(132)의 내벽면과 1단 피스톤(100)의 이면 사이에 배치된 1단용 완충스프링(210)이 압축되면서 2단 변속시 충격을 완화시키는 역할을 하게 된다.

이와 같이, 종래에 적용된 모듈레이션 밸브를 배제하고, 1단용 완충스프링(210) 및 2단용 완충스프링(220)을 이용하여 주행 중 1단에서 2단 또는 2단에서 1단 변속 시 충격을 용이하게 완화시킬 수 있다.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 건설장비용 기어박스 구동장치의 변속 쇼크 완화 장치를 채택한 경우, 1단에서 2단 또는 2단에서 1단 변속시 유압유 및 스프링에 의한 피스톤의 압력 변화를 나타낸 그래프이다.

도 3에서 보듯이, 1단에서 2단 변속시(2단에서 1단 변속동일) 최초 1단 피스톤(100)이 후진하도록 1단 오일유입용 체적공간(212)에 오일이 유입되면, 1단용 완충스프링(220)이 압축되기 시작하는 하중 즉, 피스톤이 작동하기 시작하는 구간의 하중까지 오일이 유입된다(도 4에서, 피스톤의 이면공간(오일유입용 체적공간)에 오일이 채워지기 시작하는 구간으로 표시됨).

이때, 유입된 오일에 의해 1단용 완충 스프링의 힘을 이길 수 있는 압력이 형성되면 1단 피스톤이 작동을 시작하며(도 4에서, 피스톤 작동 시작 압력구간으로 표시됨), 이어서 1단 피스톤이 완전 작동된 압력구간 까지 압력 시작점 및 압력 기울기를 1단용 완충 스프링의 하중으로 변화시킬 수 있다.

또한, 1단 피스톤이 완충 스프링을 압축시키면서 소정의 위치까지 이동 작동되면 피스톤의 이면공간 체적(오일유입용 체적공간)이 늘어나고, 늘어난 체적에는 오일이 채워지게 된다.

참고로, 2단에서 1단 변속시 2단 피스톤 및 2단용 완충 스프링의 동작도 동일하게 이루어지므로, 그 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명은 1단 또는 2단 피스톤 작동시작 구간 및 1단 또는 2단 피스톤이 완전 작동되는 압력 구간 조절을 스프링 수량 또는 스프링의 구조(폭,길이,권선수) 변경하여 이루어질 수 있고, 이를 통해 종래의 모듈레이션 밸브의 기능까지 구현 가능한 장점을 제공할 수 있다.

한편, 스프링(104)은 노듈러주철로 이루어질 수 있다. 이 노듈러주철을 1600∼1650℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.3∼0.7 중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어진다.

여기서, 노듈러주철을 1600℃ 미만으로 가열하면 전체 조직이 충분히 용융되지 못하며, 1650℃를 초과하여 가열시키면 불필요하게 에너지가 낭비된다. 그러므로 노듈러주철을 1600∼1650℃로 가열하는 것이 바람직하다.

용융된 노듈러주철에는 마그네슘이 0.3∼0.7 중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣는 바, 마그네슘이 0.3 중량% 미만이면 구상화 처리제를 투입효과가 극히 미미해 지며, 0.7 중량%를 초과하면 구상화 처리제의 투입효과가 크게 향상되지 않는 반면에, 고가의 재료비가 증가되는 문제점이 있다. 그러므로 구상화 처리제의 마그네슘 혼합비율은 0.3∼0.7 중량% 정도가 적합하다.

용융된 노듈러주철에 구상화 처리제가 투입되면 이를 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한다. 구상화 처리 온도가 1500℃ 미만이면 구상화 처리가 제대로 이루어지지 않으며, 1550℃를 초과하면 구상화 처리 효과가 크게 개선되지 않는 반면에 불필요하게 에너지가 낭비된다. 그러므로 구상화 처리 온도는 1500∼1550℃가 적합하다.

노듈러주철로 이루어진 본 발명의 스프링(104)은 회주철에 비하여 흑연의 형태가 구상이고, 구상인 노듈러주철은 노치효과가 적기 때문에 스프링(104)의 응력 집중 현상이 감소되며, 이에 따라 스프링(104)의 강도와 인성이 크게 향상된다.

100 : 1단 피스톤 102 : 2단용 제1피스톤
103 : 2단용 제2피스톤 104 : 2단 스프링
105 : 1단 스프링 106 : 링기어
107 : 유성기어 108 : 선기어
109 : 캐리어 110 : 입력축
111 : 출력축 기어 112 : 2단용 내륜 클러치 팩
113 : 1단용 외륜 클러치 팩 114 : 1단 압력포트
115 : 2단 압력포트 117 : 스러스트 베어링
118 : 모터캐리어 119 : 스플라인
120 : 출력축 122 : 리테이너
123 : 연장단 124 : 스플라인
130 : 케이스 131 : 제1서브케이스
132 : 제2서브케이스 133 : 마감플레이트
200 : 모듈레이션 밸브 201 : 피스톤
202 : 유로 203 : 실린더
204 : 스프링 205 : 오링
206 : 플러그 210 : 1단용 완충스프링
220 : 2단용 완충스프링 212 : 1단 오일유입용 체적공간
222 : 2단 오일유입용 체적공간

Claims (4)

1. 일측에는 모터캐리어(118)가 직접 조립되고, 타측에는 제1 및 제2서브케이스(131,132)가 조립되며, 제2서브케이스(132)의 바깥쪽에는 마감플레이트(133)가 장착된 케이스(130)와; 상기 케이스(130)내에서 길이방향을 따라 회전 가능하게 배열되는 입력축(110)과; 상기 입력축(110)의 중간 위치쪽 외경면에 가공된 선기어(108)와; 상기 선기어(108)의 좌측쪽에 베어링을 매개로 장착되는 리테이너(122)와; 상기 리테이너(122)의 우측단 내경면에 형성된 링기어(106)와; 선기어(108) 및 링기어(106)에 동시에 맞물리는 유성기어(107)와; 입력축(110)의 우측쪽으로 연장되며 유성기어(107)와 일체로 된 캐리어(109)와; 상기 캐리어(109)와 맞물리는 출력축 기어(111)를 갖는 출력축과; 리테이너(122)의 좌측쪽에 배열되는 동시에 리테이너(122)에 스플라인(124) 결합되는 2단용 내륜 클러치 팩(112)과; 상기 2단용 내륜 클러치 팩(112)의 외측쪽에 배열되는 동시에 케이스(130)의 제1서브케이스(131)의 내경에 스플라인(119) 결합되는 1단용 외륜 클러치 팩(113)과; 입력축(110)의 좌측단부의 외경면에 슬라이드 가능하게 결합되어 2단용 내륜 클러치 팩(112)을 가압시키는 2단 피스톤(102,103)과; 상기 2단 피스톤(102,103)의 외경쪽에 이격 배치되어 1단용 외륜 클러치 팩(113)을 가압시키는 1단 피스톤(100)과; 1단 피스톤(105)을 후진시키기 위한 유압을 1단 피스톤(105)의 앞쪽공간으로 제공하기 위하여 제1서브케이스(131)에 형성된 1단 압력포트(114)와; 2단 피스톤(102,103)을 후진시키기 위한 유압을 2단 피스톤(102)의 앞쪽공간으로 제공하기 위하여 제2서브케이스(132)에 형성된 2단 압력포트(115); 를 포함하는 건설장비용 기어박스 구동장치에 있어서,
   상기 제2서브케이스(132)의 내벽면과 1단 피스톤(100)의 이면 사이에 1단에서 2단 변속시 충격을 완화시키는 1단용 완충스프링(210)을 배치하고,
   상기 2단 피스톤(102,103)중 2단용 제1피스톤(102)의 이면과 마감플레이트(133) 사이에 2단에서 1단 변속시 충격을 완화시키는 2단용 완충 스프링(220)을 배치하여서 된 것을 특징으로 하는 건설장비용 기어박스 구동장치의 변속 쇼크 완화 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1서브케이스(131)과 1단 피스톤(105)의 전면 사이에는 1단 피스톤을 후진시키기 위한 1단 오일유입용 체적공간(212)이 1단 압력포트(114)와 연통 가능하게 형성되고, 상기 제2서브케이스(132)와 2단 피스톤 중 2단용 제1피스톤(102)의 전면 사이에는 2단 피스톤(102,103)을 후진시키기 위한 2단 오일유입용 체적공간(222)이 2단 압력포트(115)와 연통 가능하게 형성된 것을 특징으로 하는 건설장비용 기어박스 구동장치의 변속 쇼크 완화 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 1단 오일유입용 체적공간(212)에 오일이 유입되면, 1단 피스톤(105)이 후진하는 동시에 변속시 충격을 완화시키도록 1단용 완충스프링(210)이 압축되고,
   상기 2단 오일유입용 체적공간(222)에 오일이 유입되면, 2단 피스톤(102,103)이 후진하는 동시에 변속시 충격을 완화시키도록 2단용 완충스프링(220)이 압축되는 것을 특징으로 하는 건설장비용 기어박스 구동장치의 변속 쇼크 완화 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 1단용 완충스프링(210) 및 2단용 완충스프링(220)의 수량 또는 스프링의 폭, 길이, 권선수는 원하는 피스톤의 압력 변화 및 변속 충격 완충력에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 건설장비용 기어박스 구동장치의 변속 쇼크 완화 장치.

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