KR100816991B1 - 트랙터의 변속장치 - Google Patents

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KR100816991B1
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김효중
김형태
이상헌
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엘에스전선 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 트랙터의 변속장치는, 엔진으로부터 동력을 전달받는 입력축(100)과, 공회전 축(200)과, 주 변속부로 동력을 전달하는 출력축(300)이 서로 평행하게 배치되고, 상기 입력축(100)에는, 전진 구동기어(110)와 후진 구동기어(120)가 미끄럼 회전되도록 설치됨과 더불어, 상기 전진 구동기어(110)와 후진 구동기어(120) 사이에서 상기 전진 구동기어(110)와 입력축(100)을 연결하는 상태, 중립 상태 및 상기 후진 구동기어(120)와 입력축(100)을 연결하는 상태로 선택적으로 동작하는 전후진 클러치(501)가 설치되고, 상기 공회전 축(200)에는, 상기 입력축(100)의 전진 구동기어(110)에 맞물리는 전진 피동기어(210) 및 상기 후진 구동기어(120)에 아이들 기어(220a)를 매개로 맞물리는 후진 피동기어(220)가 일체로 회전하도록 설치되고, 상기 전진 피동기어(210)와 상기 후진 피동기어(220) 사이에 고속 구동기어(230)와 저속 구동기어(240)가 미끄럼 회전되도록 설치됨과 더불어, 상기 고속 구동기어(230)와 공회전 축(200)을 연결하는 상태, 중립 상태 및 상기 저속 구동기어(240)와 공회전 축(200)을 연결하는 상태로 선택적으로 동작하는 고속/저속 클러치(502)가 설치되고, 상기 출력축(300)에는, 상기 공회전축(200)의 고속 구동기어(230)와 저속 구동기어(240)에 각각 맞물리는 고속 피동기어(310)와 저속 피동기어(320)가 일체로 회전하도록 설치되어, 전후진 변속부와 고속/저속 변속부를 변속기 케이스의 하나의 영역에 배치한 것이다.
트랙터, 변속, 전후진, 고속/저속, 변속부, 길이, 평행, 유압, 클러치,

Description

트랙터의 변속장치{TRANSMISSION APPARATUS OF TRACTOR}
도 1은 본 발명에 따른 변속장치의 계통도이다.
도 2는 본 발명에 따른 변속장치의 실제 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 변속장치에서 1단 변속 시의 동력의 흐름을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 변속장치에서 2단 변속 시의 동력의 흐름을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 변속장치에서 3단 변속 시의 동력의 흐름을 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 변속장치에서 4단 변속 시의 동력의 흐름을 보여주는 단면도이다.
도 7은 종래의 변속 장치의 일례를 보여주는 계통도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 입력축 110: 전진 구동기어
120: 후진 구동기어 200: 공회전 축
210: 전진 피동기어 220: 후진 피동기어
220a: 아이들 기어 230: 고속 구동기어
240: 저속 구동기어 300: 출력축
310: 고속 피동기어 320: 저속 피동기어
501: 전후진 클러치 502: 고속/저속 클러치
본 발명은 트랙터의 변속장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고속/저속 변속부를 전후진 변속부와 병합하여 변속장치의 길이를 짧게 하고, 그러면서도 이를 구조가 간단하고 변속 장치의 크기를 최소화하면서 구현할 수 있도록 한 트랙터의 변속장치에 관한 것이다.
트랙터의 변속장치는 엔진으로부터 여러 단계의 변속부가 순차적으로 연결된 형태로 이루어진다. 즉, 엔진의 회전 동력을 전진 방향과 후진 방향으로 전환하는 전후진 변속부와, 전후진 변속부의 출력 측에서 4단계의 속도로 변속하는 주 변속부, 주 변속부의 출력 측에서 2~4단계의 속도로 변속하는 부 변속부를 가진다. 상기 부 변속부는 통상적으로 고속/저속의 2단계 선택이 가능한 고속/저속 변속부와, 고속/저속 변속부에서의 출력을 한 번 더 감속하는 초저속 변속부로 나눌 수 있다. 그리고 트랙터의 후미부에 장착되는 작업기의 구동을 위해 동력을 인출하는 PTO(Power Take-Off) 변속부를 가진다.
이러한 변속장치에 있어서, 상기 주 변속부의 변속 기구를 전통적인 싱크로메시(synchromesh) 기구 대신에 유압 클러치로 자동화한 파워 시프트(power shift) 방식을 채택한 변속장치가 대한민국 공개특허 제10-2006-0092873호(출원번호 10-2005-0084996호) 공보 등에 개시되어 있다.
도 7은 상기 공보에 개시된 변속장치의 전체 구조를 보여주는 도면이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 공보에 개시된 발명에서는, 전후진 변속부(5,6 부분) 제1 주변속 장치(10, 이하 본 명세서에서는 '주 변속부'라 칭함), 제2 주변속 장치(11. 이하 본 명세서에서는 '고속/저속 변속부'라 칭함), 부 변속 장치(12, 이하 본 명세서에서는 '초저속 변속부'라 칭함)를 일렬로 배치하여 전진 16단(16속) 후진 16단(16속)의 속도를 얻을 수 있도록 하고, 전후진 변속부(5,6 부분) 주 변속부(10), 고속/저속 변속부(11)에 유압 클러치(5,6)(21~24)(26,27)를 적용하고 있다.
상기 변속 장치에서는, 유압 클러치에 의한 파워 시프트를 도입하여 변속의 편리함을 도모하였으나, 전후진 변속부로부터 초저속 변속부에 이르기까지의 모든 기어 열(列)을 1열로 즉, 전,후 방향으로 길게 배치하고 있어, 파워 시프트의 도입에 의한 길이 증가에 더하여 변속 장치의 길이가 과도하게 길어지는 단점이 있다. 예컨대, 변속 장치 전체의 길이가 길어지면 전륜과 후륜의 거리가 멀어져서 최소 회전 반경이 증가하는 문제가 있을 뿐만 아니라, 변속 장치의 무게가 증가하여 엔진의 동력이 불필요하게 소모되게 된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제를 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 고속/저속 변속부를 전후진 변속부와 병합하여 변속장치의 길이를 짧게 하고, 이를 전후진 변속부의 전동축을 고속/저속 변속을 위한 구동축으로도 활용하는 구조를 통해 구조가 간단하고 크기를 최소화하면서 구현할 수 있도록 한 트랙터의 변속장치를 제공하는 것에 목적이 있다.
상술한 본 발명의 목적은, 전후진 변속부와 고속/저속 변속부를 변속기 케이스의 하나의 영역에 배치할 수 있는 트랙터의 변속 장치로서, 엔진으로부터 동력을 전달받는 입력축과, 공회전 축과, 주 변속부로 동력을 전달하는 출력축이 서로 평행하게 배치되고, 상기 입력축에는, 전진 구동기어와 후진 구동기어가 미끄럼 회전되도록 설치됨과 더불어, 상기 전진 구동기어와 후진 구동기어 사이에서 상기 전진 구동기어와 입력축을 연결하는 상태, 중립 상태 및 상기 후진 구동기어와 입력축을 연결하는 상태로 선택적으로 동작하는 전후진 클러치가 설치되고, 상기 공회전 축에는, 상기 입력축의 전진 구동기어에 맞물리는 전진 피동기어 및 상기 후진 구동기어에 아이들 기어를 매개로 맞물리는 후진 피동기어가 일체로 회전하도록 설치되고, 상기 전진 피동기어와 상기 후진 피동기어 사이에 고속 구동기어와 저속 구동기어가 미끄럼 회전되도록 설치됨과 더불어, 상기 고속 구동기어와 공회전 축을 연 결하는 상태, 중립 상태 및 상기 저속 구동기어와 공회전 축을 연결하는 상태로 선택적으로 동작하는 고속/저속 클러치가 설치되고, 상기 출력축에는, 상기 공회전축의 고속 구동기어와 저속 구동기어에 각각 맞물리는 고속 피동기어와 저속 피동기어가 일체로 회전하도록 설치되는 트랙터의 변속 장치를 제공함으로써 달성된다.
이와 같이 구성된 본 발명은, 상기 전후진 클러치의 변속 조작(전진 또는 후진 조작)과 상기 고속/저속 클러치의 변속 조작(고속 또는 저속 조작)이 병행하여 수행되는 것에 의해, 입력축의 동력이 전진/고속, 전진/저속, 후진/고속, 후진/저속으로 변속 되어 출력축을 통해 주 변속부로 입력된다.
상기한 본 발명에 있어서, 상기 클러치들은 유압 다판식 클러치로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 클러치를 유압에 의해 구동 가능함으로써 클러치를 싱크로나이저 장치와 같은 기구 및 링크 병합식 클러치를 사용하고 변속 레버를 힘을 들여 수동으로 조작하는 방식에 비해 조작이 편리해지는 한편, 복잡한 링크 기구의 배제에 의해 구조가 간단해진다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 구체적으로 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 전후진 변속부와 고속/저속 변속부를 변속기 케이스의 하나의 영역에 배치하기 위하여, 입력축(100), 공회전 축(200), 및 출력축(300)이 서로 평행하게 배치된다. 상기 입력축(100)은 엔진으로부터 동력을 전달받는 역할을 하고, 공회전 축(200)은 전후진을 위한 매개 기능과 고속/저속 변속을 위한 구동축의 역할을 수행한다. 출력축(300)은 상기 공회전 축(200)으로부터의 동력을 전달받아 주 변속부로 동력을 전달한다.
본 발명에 있어서, 상기 입력축(100)에는, 전진 구동기어(110)와 후진 구동기어(120)가 미끄럼 회전되도록(베어링을 통한 지지에 의해 입력축(100) 상에서 공회전 되도록) 설치된다. 그리고 상기 전진 구동기어(110)와 후진 구동기어(120) 사이에는 전후진 클러치(501)가 설치되어, 상기 전진 구동기어(110)와 입력축(100)을 연결하는 상태, 중립 상태 및 상기 후진 구동기어(120)와 입력축(100)을 연결하는 상태로 선택적으로 동작한다.
상기 공회전 축(200)에는, 상기 입력축(100)의 전진 구동기어(110)에 맞물리는 전진 피동기어(210) 및 상기 후진 구동기어(120)에 아이들 기어(220a)를 매개로 맞물리는 후진 피동기어(220)가 일체로 회전하도록 설치된다. 또한, 상기 전진 피동기어(210)와 상기 후진 피동기어(220) 사이에는 고속 구동기어(230)와 저속 구동기어(240)가 미끄럼 회전되도록 설치된다. 고속 구동기어(230)와 저속 구동기어(240) 사이에는, 상기 고속 구동기어(230)와 공회전 축(200)을 연결하는 상태, 중립 상태 및 상기 저속 구동기어(240)와 공회전 축(200)을 연결하는 상태로 선택적으로 동작하는 고속/저속 클러치(502)가 설치된다.
그리고 상기 출력축(300)에는, 고속 피동기어(310)와 저속 피동기어(320)가 일체로 회전하도록 설치된다. 상기 고속 피동기어(310)는 상기 공회전축(200)의 고속 구동기어(230)와 맞물리고, 상기 저속 피동기어(320)는 상기 공회전축(200)의 저속 구동기어(240)에 맞물린다.
상기 전후진 클러치(501)의 변속 조작(전진 또는 후진 조작)과 상기 고속/저속 클러치(502)의 변속 조작(고속 또는 저속 조작)이 병행하여 수행되는 것에 의해, 입력축(100)의 동력이 전진/고속, 전진/저속, 후진/고속, 후진/저속으로 변속 되어 출력축(300)을 통해 주 변속부로 입력된다.
이러한 본 발명은, 전후진 변속부와 고속/저속 변속부가 변속기 케이스의 하나의 영역에 병합된 형태로 설치되므로 변속장치의 길이가 짧아지도록 한 것이다. 또한, 전후진 변속부의 전동축을 공회전 축(200)으로 구성하는 한편, 입력축(100)과 공 회전축(200)에 클러치(501)(502)를 배치하여, 상기 공회전 축(200)이 고속/저속 변속을 위한 구동축의 역할도 겸하도록 하는 구성에 의해 구조가 간단하고 변속 장치의 크기를 최소화한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 전후진 클러치(501) 및 고속/저속 클러치(502)는 공지의 유압 다판식 클러치로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 클러치를 유압에 의해 구동 가능함으로써, 공지의 싱크로나이저 장치와 같은 기구 및 링크 병합식 클러치를 사용하여 변속 레버를 힘을 들여 수동으로 조작하는 클러치를 사용하는 방식에 비해, 조작이 편리함과 더불어 복잡한 링크 기구의 배제에 의해 구조가 간단해진다. 클러치(501)(502)들을 파워 시프트 형태의 유압 클러치로 사용하게 되면 싱크로나이저 장치를 사용할 때에 비해 길이가 약간 더 증가하게 되나, 이의 길이 증가량은, 본 발명에서와 같이 전후진 변속부와 고속/저속 변속부를 평행하게 배치함에 따라 얻어지는 길이 단축량에 비해 미미한 것이므로, 변속 장치의 전체 길이 축소 효과가 크게 반감되지는 않는다.
첨부 도면 도 2에는 전술한 도 1에서 설명한 전후진 변속부와 고속/저속 변속부가 병합된 실제 구조를 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 그리고 앞서 설명한 바와 같이, 전후진 변속부와 고속/저속 변속부가 병합된 변속 장치(10)는, 변속기 케이스(11)의 한 영역에, 입력축(100), 공회전 축(200) 및 출력축(300)이 평행하게 배치된 형태로 이루어져 있다. 입력축(100)에는 전진 구동기어(110), 후진 구동기어(120) 및 전후진 클러치(501)가 설치되고, 공회전 축(200)에는 전진 피동기어(210), 후진 피동기어(220), 그리고 고속 구동기어(230), 저속 구동기어(240) 및 고속/저속 클러치(502)가 설치된다. 출력축(300)에는 고속 피동기어(310)와 저속 피동기어(320)가 설치된다.
상기와 같이 이루어진 본 발명의 변속 과정을 첨부 도면 도 3 내지 도 6을 참조하여 순차적으로 설명한다.
(전진/고속 변속)
도 3에 도시된 바와 같이, 운전자가 전진 및 고속 변속을 선택하면, 전후진 클러치(501)는 전진 구동기어(110) 쪽으로 작동되고 고속/저속 클러치(502)는 고속 구동기어(230) 쪽으로 작동된다. 그에 따라 전진 구동기어(110)는 입력축(100)에 일체로 결합 되고, 고속 구동기어(230)는 공회전 축(200)에 일체로 결합 된다. 따라서, 엔진으로부터 입력축(100)으로 입력된 동력은, 전후진 클러치(501)->전진 구동기어(110)->전진 피동기어(210)->공회전 축(200)->고속/저속 클러치(502)->고속 구동기어(230)->고속 피동기어(310)를 통해 출력축(300)에 전달되어 주 변속부로 입력된다.
(전진/저속 변속)
도 4에 도시된 바와 같이, 운전자가 전진 및 저속 변속을 선택하면, 전후진 클러치(501)는 전진 구동기어(110) 쪽으로 작동되고 고속/저속 클러치(502)는 저속 구동기어(240) 쪽으로 작동된다. 그에 따라 전진 구동기어(110)는 입력축(100)에 일체로 결합 되고, 저속 구동기어(240)는 공회전 축(200)에 일체로 결합 된다. 따라서, 엔진으로부터 입력축(100)으로 입력된 동력은, 전후진 클러치(501)->전진 구동기어(110)->전진 피동기어(210)->공회전 축(200)->고속/저속 클러치(502)->저속 구동기어(240)->저속 피동기어(320)를 통해 출력축(300)에 전달되어 주 변속부로 입력된다.
(후진/고속 변속)
도 5에 도시된 바와 같이, 운전자가 후진 및 고속 변속을 선택하면, 전후진 클러치(501)는 후진 구동기어(120) 쪽으로 작동되고 고속/저속 클러치(502)는 고속 구동기어(230) 쪽으로 작동된다. 그에 따라 후진 구동기어(120)는 입력축(100)에 일체로 결합 되고, 고속 구동기어(230)는 공회전 축(200)에 일체로 결합 된다. 따라서, 엔진으로부터 입력축(100)으로 입력된 동력은, 전후진 클러치(501)->후진 구동기어(120)->아이들 기어(220a)->후진 피동기어(220)->공회전 축(200)->고속/저속 클러치(502)->고속 구동기어(230)->고속 피동기어(310)를 통해 출력축(300)에 전달되어 주 변속부로 입력된다.
(후진/저속 변속)
도 6에 도시된 바와 같이, 운전자가 후진 및 저속 변속을 선택하면, 전후진 클러치(501)는 후진 구동기어(120) 쪽으로 작동되고 고속/저속 클러치(502)는 저속 구동기어(240) 쪽으로 작동된다. 그에 따라 후진 구동기어(120)는 입력축(100)에 일체로 결합 되고, 저속 구동기어(240)는 공회전 축(200)에 일체로 결합 된다. 따라서, 엔진으로부터 입력축(100)으로 입력된 동력은, 전후진 클러치(501)->후진 구동기어(120)->아이들 기어(220a)->후진 피동기어(220)->공회전 축(200)->고속/저속 클러치(502)->저속 구동기어(240)->저속 피동기어(320)를 통해 출력축(300)에 전달되어 주 변속부로 입력된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 이러한 본 발명은, 전후진 변속부와 고속/저속 변속부가 변속기 케이스의 하나의 영역에 병합된 형태로 설치되는 구조를 가져 변속 장치의 길이를 짧게 구성할 수 있게 된다.
또한, 전후진 변속부의 전동축을 공회전 축으로 구성하는 한편, 입력축과 공 회전축에 각각 전후진 및 고속/저속 변속을 위한 클러치를 배치하여, 상기 공회전 축이 고속/저속 변속을 위한 구동축의 역할도 겸하도록 함으로써, 변속 장치의 길이가 짧아지는 것에 더하여 구조가 간단해지고 변속 장치의 크기도 최소화된다.
이상에서는 첨부도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명의 바람직한 형태에 대한 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (2)

  1. 전후진 변속부와 고속/저속 변속부를 변속기 케이스의 하나의 영역에 배치할 수 있는 트랙터의 변속 장치로서,
    엔진으로부터 동력을 전달받는 입력축(100)과, 공회전 축(200)과, 주 변속부로 동력을 전달하는 출력축(300)이 서로 평행하게 배치되고,
    상기 입력축(100)에는, 전진 구동기어(110)와 후진 구동기어(120)가 미끄럼 회전되도록 설치됨과 더불어, 상기 전진 구동기어(110)와 후진 구동기어(120) 사이에서 상기 전진 구동기어(110)와 입력축(100)을 연결하는 상태, 중립 상태 및 상기 후진 구동기어(120)와 입력축(100)을 연결하는 상태로 선택적으로 동작하는 전후진 클러치(501)가 설치되고,
    상기 공회전 축(200)에는, 상기 입력축(100)의 전진 구동기어(110)에 맞물리는 전진 피동기어(210) 및 상기 후진 구동기어(120)에 아이들 기어(220a)를 매개로 맞물리는 후진 피동기어(220)가 일체로 회전하도록 설치되고, 상기 전진 피동기어(210)와 상기 후진 피동기어(220) 사이에 고속 구동기어(230)와 저속 구동기어(240)가 미끄럼 회전되도록 설치됨과 더불어, 상기 고속 구동기어(230)와 공회전 축(200)을 연결하는 상태, 중립 상태 및 상기 저속 구동기어(240)와 공회전 축(200)을 연결하는 상태로 선택적으로 동작하는 고속/저속 클러치(502)가 설치되고,
    상기 출력축(300)에는, 상기 공회전축(200)의 고속 구동기어(230)와 저속 구 동기어(240)에 각각 맞물리는 고속 피동기어(310)와 저속 피동기어(320)가 일체로 회전하도록 설치되며,
    상기 전후진 클러치(501)의 전진 또는 후진 조작과 상기 고속/저속 클러치(502)의 고속 또는 저속 조작이 병행하여 수행되는 것에 의해, 상기 입력축(100)의 동력이 전진/고속, 전진/저속, 후진/고속, 후진/저속으로 변속 되어 출력축(300)을 통해 주 변속부로 입력되는 것을 특징으로 하는 트랙터의 변속장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전후진 클러치(501) 및 고속/저속 클러치(502)는 유압 다판식 클러치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 트랙터의 변속장치.
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