KR100639842B1 - 트랙터용 동력조향시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트랙터용 동력조향시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 트랙터용 동력조향시스템의 구성을 단순화함과 아울러 중량을 감소시키고 트랙터의 동력 감소를 방지할 수 있는 트랙터용 동력조향시스템에 관한 것이다.

본 발명의 목적은, 모터를 이용하여 동력조향시스템을 구축하고 별도의 고가인 센서를 사용하지 않아 제작에 비용이 많이 들지 않으면서도 단순한 구성으로 트랙터의 동력조향시스템을 구축할 수 있도록 구성한 트랙터용 동력조향시스템을 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 스티어링 축(S)에 일체로 설치되어 스티어링 휠(W)의 회전과 연동하는 제1워엄기어(1)와, 상기한 제1워엄기어(1)의 회전으로 스티어링 휠(W)의 회전 각속도를 측정하도록 제1피니언(2)을 매개로 치합되어 제1하우징(3) 내에 설치된 포텐쇼미터(4)와, 상기한 스티어링 축(S)의 하부에 일체로 설치되어 연동 회전하도록 제2하우징(7) 내에 설치된 제2피니언(5)과, 상기한 제2피니언(5)과 치합되고, 모터(6)의 동력을 전달받아 회전하는 제2워엄기어(8)와, 상기한 스티어링 축(S)의 종단에 고정 설치되고 조향축(ST)의 섹터 기어(9)와 맞물려 스티어링 축(S)의 회전에 따라 회전되어 상기 섹터 기어(9)를 회전시키는 구동 워엄기어(10)와, 상기한 포텐쇼미터(4)에서의 신호에 따라 모터(6)를 제어하도록 설치된 제어부(11)로 구성함을 특징으로 한다.

트랙터, 트랙터의동력조향장치, 동력조향장치

Description

트랙터용 동력조향시스템{Power steering system for tractor}

도1은 본 발명에 따른 트랙터용 동력조향시스템을 도시한 개략도,

도2는 도1에서 조향 장치의 단면도,

도3은 본 발명에 따른 트랙터용 동력조향시스템을 도시한 블럭도,

도4는 본 발명에 따른 트랙터용 동력조향시스템의 제어 플로우차트,

도5는 도4에서 체크 펑션의 제어 플로우차트.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 제1워엄기어 2: 제1피니언

3: 제1하우징 4: 포텐쇼미터

5: 제2피니언 6: 모터

7: 제2하우징 8: 제2워엄기어

9: 섹터기어 10: 구동워엄기어

11: 제어부 12: 입출력회로

13: 마이콤 14: 모터구동회로

15: 정전압전원부 16: 전류전압감지회로

17: LED S: 스티어링축

W: 스티어링 휠 ST: 조향축

본 발명은 트랙터용 동력조향시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 트랙터용 동력조향시스템의 구성을 단순화함과 아울러 중량을 감소시키고 트랙터의 동력 감소를 방지할 수 있는 트랙터용 동력조향시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 동력조향장치는 자동차 또는 트랙터등과 같은 산업기계에 적용되어 운전자가 조향을 할 때 비교적 작은 힘으로도 쉽게 조향이 가능하도록 조향장치에 보조적으로 설치된다.

즉, 동력조향장치는 운전자가 회전을 위해 스티어링 휠을 회전시키게 되면 이를 감지하여 회전방향으로 별도의 힘을 더 부가시키도록 유압 또는 모터와 같은 전기적인 힘으로 스티어링 휠을 회전시키도록 함으로써, 운전자가 매우 작은 힘으로 스티어링 휠을 회전시켜도 쉽게 조향이 가능하도록 하는 것이다.

여기서, 산업기계 특히, 트랙터는 자동차에 비해 중량이 무거울 뿐만 아니라 조향 장치의 구성 및 부품들이 무겁기 때문에 유압을 이용한 동력조향장치를 사용하게 된다.

이는 스티어링 축의 회전에 따라 비틀리도록 설치된 토션바와, 상기한 토션바에 비틀림에 따라 유압을 제어하도록 설치된 제어밸브 및 여기에 유체를 공급하는 유압펌프와, 상기한 제어 밸브에 의해 인가된 유압으로 조향휠을 회전시키게 되는 동력실린더등으로 구성된다.

즉, 엔진과 함께 연동하는 유압펌프에 의해 소정의 유압이 제어밸브에 인가될 때 스티어링 휠에 의해 토션바가 일정량 비틀리게 되면 동력실린더에 유압이 인가되면서 조향을 보다 쉽게 할 수 있도록 하는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같이 트랙터용으로 유압을 이용한 동력 조향장치를 사용하게 되면, 구성이 복잡하게 됨과 아울러 엔진의 출력을 유압펌프가 쓰기 때문에 출력이 떨어지고 농기계의 특성상 험한 장소에서 사용하기 때문에 유압 라인이 파손되면 동력 조향 장치를 사용할 수 없게 되는 문제점이 있다.

또한, 일부 고가의 자동차에 사용되는 모터를 이용한 동력조향장치는 중량이 무겁고 대형차량인 트랙터에는 출력 또는 구조의 문제로 인해 적용할 수 없을 뿐만 아니라 고가여서 트랙터에 적용이 불가능한 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 모터를 이용하여 동력조향시스템을 구축하고 별도의 고가인 센서를 사용하지 않아 제작에 비용이 많이 들지 않으면서도 단순한 구성으로 트랙터의 동력조향시스템을 구축할 수 있도록 구성한 트랙터용 동력조향시스템을 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 스티어링 축에 일체로 설치되어 스티어링 휠의 회전과 연동하는 제1워엄기어와, 상기한 제1워엄기어의 회전으로 스티어링 휠의 회전 각속도 및 방향을 측정하도록 제1피니언으로 치합되고 제1하우징에 설치된 포텐쇼미터와, 상기한 스티어링 축의 하부에 일체로 설치되어 연동 회전하는 제2피니언과, 상기한 제2피니언과 치합되어 이를 회전시키도록 모터축에 설치 되고 제2하우징에 고정된 제2워엄기어와, 상기한 스티어링 축의 종단에 고정 설치되고 트랙터의 조향링크기구가 연결된 조향축의 섹터 기어와 맞물려 스티어링 축의 회전에 의해 섹터 기어가 회전되도록 하는 구동 워엄기어와, 상기한 포텐쇼미터에서의 신호에 따라 모터의 구동력 및 회전 방향을 제어하도록 설치된 제어부로 구성함을 특징으로 한다.

도1과 도2는 본 발명에 따른 트랙터용 동력조향시스템을 도시한 개략도와 동력조향장치의 단면도로서, 스티어링 축(S)에 일체로 설치되어 스티어링 휠(W)의 회전과 연동하는 제1워엄기어(1)와, 상기한 제1워엄기어(1)의 회전으로 스티어링 휠(W)의 회전 각속도를 측정하도록 제1피니언(2)을 매개로 치합되어 제1하우징(3) 내에 설치된 포텐쇼미터(4)와, 상기한 스티어링 축(S)의 하부에 일체로 설치되어 연동 회전하도록 제2하우징(7) 내에 설치된 제2피니언(5)과, 상기한 제2피니언(5)과 치합되고, 모터(6)의 동력을 전달받아 회전하는 제2워엄기어(8)와, 상기한 스티어링 축(S)의 종단에 고정 설치되고 조향축(ST)의 섹터 기어(9)와 맞물려 스티어링 축(S)의 회전에 따라 회전되어 상기 섹터 기어(9)를 회전시키는 구동 워엄기어(10)와, 상기한 포텐쇼미터(4)에서의 신호에 따라 모터(6)를 제어하도록 설치된 제어부(11)로 구성된다.

물론, 상기한 조향축(ST)에는 트랙터의 일반적인 조향링크기구(미 도시)가 연결 설치되어 있다.

즉, 상기한 스티어링 휠(W)에 의해 제1워엄기어(1)가 회전되면 포텐쇼미터(4)에서 회전각속도 신호가 제어부(11)로 입력되어 이를 기준으로 모터(6)를 구동 시키게 되는 바, 모터(6)의 제2워엄기어(8)가 스티어링 축(S)에 설치된 제2피니언(5)을 구동시키게 되면 모터(6)의 힘으로 스티어링 축(S)이 회전되도록 함으로써, 동력조향이 이루어지도록 하는 것이다.

상기한 제어부(11)는 도3에 도시된 바와 같이 포텐쇼미터(4)에서 측정된 스티어링 축(S)의 회전각속도(속도, 방향) 신호가 입출력회로(12)를 통해 입력되는 마이콤(13)과, 상기한 마이콤(13)에서 상기 회전각속도 신호에 따라 미리 세팅된 값을 읽어 입출력회로(12)를 통해 모터 제어 신호를 출력하여 모터(6)를 제어하고 배터리에서 전원이 인가되는 모터구동회로(14)와, 상기한 포텐쇼미터(4)에 정전압을 인가하도록 설치된 정전압회로(15)와, 상기한 모터구동회로(14)의 과부하, 고장등을 감지하도록 설치된 전류전압 감지회로(16)로 이루어져 있다.

즉, 상기한 마이콤(13)에는 미리 포텐쇼미터(4)에서의 측정치에 따른 모터제어값이 입력되어 있는 상태로서, 상기한 포텐쇼미터(4)에서의 각속도 및 방향 측정값에 따라 마이콤(13)이 모터구동회로(14)를 동작시켜 모터(6)가 회전되도록 함으로써, 스티어링 휠(W)의 작동 보조력을 인가할 수 있게 되는 것이다.

여기서, 상기한 마이콤(13)에는 모터구동회로(14)의 전류 및 전압 이상 시 이상 신호를 발하도록 LED(17)등과 같은 점멸 부재가 설치되어 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 작용 효과를 도4와 도5에 따라 설명하면 운전자가 트랙터의 시동을 걸게 되면, 마이콤(13)에서 전체 시스템을 초기화시키게 되고, 상기한 초기화 후 스티어링 기능 체크를 하게 된다.

상기한 스티어링 기능 체크는 전원 공급 체크, 모터체크, 센서 체크(토오크 센서)로 이루어지게 되는 바, 모터(6)에 전원을 공급한 후 먼저 트랙터에 기설치되어 있는 엔진 회전수 체크용의 토오크 센서에서 인가된 신호를 마이콤(13)에서 분석하여 최대치(엔진시동)와 최소치(엔진정지)의 값에서 이외의 값이 체크되면 엔진의 이상으로 판단하여 공급 전원의 차단, 불안정등으로 판정하게 되어 경보 신호(LED)를 발하게 된다.

이 상태에서 이상이 없고 엔진 시동 상태(최대치의 값)로 판단되면 모터(6)의 온도와 터미널 전압을 체크하여 이상이 없으면, 배터리의 전원 공급 상태를 별도의 센서등을 통해 체크하게 되는 바, 공급 전원의 이상이 발견되면 제어부(11)의 고장 원인이 되므로 경보를 발하게 된다.

공급 전원에 이상이 없으면 동력 조향 시스템이 정상으로 판정되면 모터(6)의 구동 전원을 오프시키고 스티어링 기능 체크를 종료하게 된다.

이 상태에서 트랙터를 운전할 때, 트랙터를 회전시키기 위하여 스티어링 휠(W)을 소정 방향으로 소정 속도로 회전시키게 되면, 상기한 스티어링 휠(W)과 연결된 스티어링 축(S)이 회전하게 된다.

스티어링 축(S)이 회전하게 되면 이와 일체로 설치된 제1워엄기어(1)가 회전하게 되는 바, 이와 치합된 제1피니언(2)이 회전되면서 포텐쇼미터(4)가 동작하게 되고, 여기에서 각속도 및 방향이 측정되어 마이콤(13)으로 전송된다.

마이콤(13)에서 회전 각속도 및 방향이 판단되면 이에 적합한 모터(6)의 제어 신호를 출력하여 모터구동회로(14)로 전송하게 되고, 상기한 모터구동회로(14)에서는 상기 신호에 따라 모터(6)를 제어하게 된다.

모터(6)가 제어 신호에 따라 구동되면 상기한 모터(6)의 축에 설치된 제2워엄기어(8)의 회전에 따라 이와 치합된 제2피니언(5)이 회전하면서 스티어링 축(S)을 조향방향으로 회전시키게 된다.

스티어링 축(S)이 모터(6)의 힘에 의해 회전하게 되면 운전자가 보다 작은 힘으로 조향을 할 수 있게 되는 바, 상기한 스티어링 축(S)의 회전에 따라 구동 워엄 기어(10)와 섹터 기어(9)에 의해 조향 링크 기구가 작동하여 트랙터가 회전을 할 수 있게 되는 것이다.

여기서, 상기한 모터(6)에는 감속기가 내장되어 있는 타입을 선택하여 사용함으로써 모터(6)의 구동력을 크게 하고, 스티어링 축(S)을 회전시키기 위해 동력 전달비가 우수한 워엄(1, 8)과 피니언(2, 5)을 사용함으로써 모터(6)와 같은 비교적 작은 힘으로도 쉽게 동력 조향을 가능하게 한다.

이상과 같이 본 발명은 스티어링 휠의 회전 각속도 및 방향을 고가인 센서를 사용하지 않고 워엄과 피니언 및 포텐쇼미터를 사용함으로써 동력조향시스템의 원가를 저하시킴과 아울러 모터의 동력을 워엄 및 피니언으로 스티어링 축에 전달하여 비교적 작은 동력으로도 스티어링 축을 회전시킬 수 있도록 함과 아울러 단순한 구성으로 트랙터용 동력조향시스템을 구성할 수 있는 잇점이 있는 것이다.

Claims (2)

1. 스티어링 축(S)에 일체로 설치되어 스티어링 휠(W)의 회전과 연동하는 제1워엄기어(1)와, 상기한 제1워엄기어(1)의 회전으로 스티어링 휠(W)의 회전 각속도를 측정하도록 제1피니언(2)을 매개로 치합되어 제1하우징(3) 내에 설치된 포텐쇼미터(4)와, 상기한 스티어링 축(S)의 하부에 일체로 설치되어 연동 회전하도록 제2하우징(7) 내에 설치된 제2피니언(5)과, 상기한 제2피니언(5)과 치합되고, 모터(6)의 동력을 전달받아 회전하는 제2워엄기어(8)와, 상기한 스티어링 축(S)의 종단에 고정 설치되고 조향축(ST)의 섹터 기어(9)와 맞물려 스티어링 축(S)의 회전에 따라 회전되어 상기 섹터 기어(9)를 회전시키는 구동 워엄기어(10)와, 상기한 포텐쇼미터(4)에서의 신호에 따라 모터(6)를 제어하도록 설치된 제어부(11)로 구성함을 특징으로 하는 트랙터용 동력조향시스템.
2. 삭제

Images