KR100911109B1 - 농업용 작업 차량의 유압식 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 농업용 작업 차량의 유압식 브레이크 장치를 제공한다. 상기 유압식 브레이크 장치는 좌, 우 한 쌍의 구동륜이 유압에 의해 독립적으로 제동되는 농업용 작업 차량의 유압식 브레이크 장치에 있어서, 작동유체가 충전된 미션오일탱크와 유압펌프로 이루어진 유압공급유닛; 상기 유압공급유닛으로부터 조향륜 조작에 필요한 압유를 제공받는 조향제어밸브; 상기 조향제어밸브로부터 분기된 유압라인 상에 마련되는 우선밸브; 계통내 유압을 냉각시키기 위해 상기 우선밸브와 유압관로를 통해 연결되는 오일쿨러; 상기 우선밸브에서 분기된 다른 유압관로와 연결되어 압유을 제공받는 동력인출장치; 및 좌, 우 한 쌍의 브레이크 페달 조작과 연동하는 브레이크 밸브; 포함하여 구성되며, 상기 브레이크 밸브는, 브레이크 페달의 선택적 조작에 따라 상기 구동륜 제동에 필요한 압유를 해당 브레이크에 제공하되, 상기 오일쿨러 출구측 유압관로와 연결되어 오일쿨러로부터 압유를 제공받으며, 브레이크 밸브 비작동 시 브레이크 밸브에 제공된 압유는 드레인 라인을 거쳐 미션오일탱크로 귀환하도록 유로가 형성되어, 별도의 브레이크 오일을 사용하지 않고도 종래 유압구성회로를 이용하여 브레이크를 제동시키는 데에 필요한 제동력을 얻을 수 있는 이점을 가진다.

Description

농업용 작업 차량의 유압식 브레이크 장치{Hydraulic brake system for tractor}

본 발명은 트랙터와 같이 주로 농작업에 이용되는 차량의 유압식 브레이크 장치에 관한 것으로, 상세하게는 별도의 브레이크 오일을 사용하지 않고도 종래 유압구성회로를 이용하여 브레이크를 제동시키는 데에 필요한 제동력을 얻을 수 있는 농업용 작업 차량의 유압식 브레이크 장치에 관한 것이다.

트랙터(tractor) 등과 같이 농업용으로 이용되는 작업 차량은, 미션 케이스내에 차동 기어(differential gear) 장치를 가지며, 미션 케이스(mission case)의 측부에 접속되는 후륜 차축 케이스에 후륜 차축을 구비한다. 상기 차동 기어 장치의 출력축과 후륜 차축은 감속 장치를 통해 접속되어 주행에 적합한 속도로 감속된 동력이 전달되며, 상기 후륜 차축으로부터 연장된 양 선단에는 구동륜 제동을 위한 브레이크(brake) 장치가 마련된다.

농업용 작업 차량에 적용되는 상기 브레이크(brake) 장치는, 사용자 레버 조 작에 따른 링크식 구동에 따라 구동륜 제동에 적합한 제동력을 발생하는 기계식 브레이크 장치와, 운전석 바닥에 마련된 브레이크 페달 조작에 따른 유압식 실린더 구동에 따라 구동륜 제동에 적합한 제동력을 생성하는 유압식 브레이크 장치로 구분된다.

상기 기계식 브레이크 장치 및 유압식 브레이크 장치는, 후륜 차축 상에 설치되는 다판식 브레이크 디스크와, 브레이크 디스크의 일 측에 배치되는 브레이크 서포트와, 브레이크 서포트 상에 슬라이딩 가능하게 설치되며 사용자 조작에 따라 상기 브레이크 디스크를 압박하는 다판식 마찰 디스크(또는 '브레이크 클러치'라고도 함) 등을 공용하며, 다만 상기 마찰 디스크를 압박하는 수단 및 조작 형태에 따라 유압식과 기계식으로 구분된다.

기계식의 브레이크 장치의 경우에는, 상기 마찰 디스크를 압박하는 수단으로서 운전석에 마련된 레버(lever) 등의 조작에 따라 축상에서 회동하는 캠 플레이트(cam plate)를 포함하며, 상기 캠 플레이트(cam plate)의 일측 캠면에는 요홈이 형성되고, 이 요홈과 후륜 차축 브레이크 어셈블리 케이스 벽면 사이에는 볼이 개입됨에 따라서, 레버 조작에 의한 캠 플레이트 회전 시 상기 요홈으로부터 볼이 이탈함에 따른 수평이동거리 만큼 캠 플레이트(cam plate)가 상기 브레이크 디스크(brake disk) 측으로 이동하여 이를 압박할 수 있도록 되어 있다. 예를 들면, 일본 특허공개 평 7-144504호에 나타난 구성이 그것이다.

그리고 유압식의 브레이크 장치의 경우에는, 상기 압박 수단으로서 후륜 차축 케이스 또는 브레이크 어셈블리 케이스에 슬라이딩 가능하게 설치되는 피스톤이 이용된다. 피스톤은 운전석 바닥에 마련된 브레이크 페달 조작에 따른 실린더의 동작으로 압유을 제공받으며, 압유의 공급에 따라서 브레이크 디스크 측으로 강하게 밀착하여 브레이크 디스크의 회전을 저지할 수 있도록 되어 있다. 이처럼 피스톤 슬라이딩에 의한 구동륜 제어방식의 유압식 브레이크 장치로는 일본 특허공개 평 6-68299호에 개시된 구성을 예를 들수 있다.

위와 같은 유압식 브레이크 장치에 있어, 상기 피스톤에 압유를 공급하기 위한 수단으로서 종래 농업용 작업 차량은 도 1에서와 같이, 브레이크 오일이 충전되는 오일탱크(100) 및 후륜 차축에 설치된 한 쌍의 좌, 우 구동륜에 대한 독립적인 제동을 위해 해당 구동륜 측 피스톤(미도시)에 압유를 공급하는 마스터 실린더(200)를 구비한다. 마스터 실린더(200)를 거쳐 피스톤 측으로 압유가 공급되는 과정에서의 상기 압유는 밸런싱 밸브(300)를 거치면서 제동에 적합한 압력으로 하향 조정되며, 각각의 구성요소는 복수의 유압관로(400)를 통해 하나의 브레이크 유압라인을 형성한다.

이처럼 구성된 종래의 유압식 브레이크 장치는, 조작성, 응답성이 매우 우수하면서 보다 큰 제동력을 용이하게 얻을 수 있다는 점에서 기계식의 브레이크(brake) 장치에 비해 우수하다는 장점을 가지지만, 종래에는 차량 부속기기 예컨대, 미션 내지는 동력인출장치(PTO; Power take off) 등의 구동을 위해 미션오일탱크 및 유압펌프를 포함하는 메인 유압라인과는 별도로, 위와 같은 브레이크 오일탱크(100) 및 마스터 실린더(200) 등을 포함하는 브레이크 유압라인이 형성되어 있다.

이에 따라, 종래에는 브레이크 장치의 구성이 전반적으로 복잡함은 물론, 정기적으로 브레이크 오일을 보충해야하는 불편함이 있으며, 브레이크 오일탱크 설치를 위한 별도의 공간이 확보되어야 함에 따라 차량내 구성 부품의 배치를 위한 레이아웃을 고려했을 때 상당한 공간상 제약이 따르는 문제가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종래 독립된 방식의 유압식 브레이크 시스템을 농업용 작업 차량의 유압구동회로와 통합하여, 브레이크 작동 오일 및 브레이크 오일탱크와 같은 종래 브레이크 장치에 적용되는 구성요소들이 요구되지 않으며, 따라서 장치 전반에 걸쳐 구조 단순화를 구현할 수 있는 농업용 작업 차량의 유압식 브레이크 장치를 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서 본 발명은, 좌, 우 한 쌍의 구동륜이 유압에 의해 독립적으로 제동되는 농업용 작업 차량의 유압식 브레이크 장치에 있어서, 작동유체가 충전된 미션오일탱크와 유압펌프로 이루어진 유압공급유닛; 상기 유압공급유닛으로부터 조향륜 조작에 필요한 압유를 제공받는 조향제어밸브; 상기 조향제어밸브로부터 분기된 유압라인 상에 마련되는 우선밸브; 계통내 압유를 냉각시키기 위해 상기 우선밸브와 유압관로를 통해 연결되는 오일쿨러; 상기 우선밸브에서 분기된 다른 유압관로와 연결되어 압유를 제공받는 동력인출장치; 및 좌, 우 한 쌍의 브레이크 페달 조작과 연동하는 브레이크 밸브를 포함하며, 상기 브레이크 밸브는 브레이크 페달의 선택적 조작에 따라 상기 구동륜 제동에 필요한 유압을 해당 브레이크에 제공하되, 상기 브레이크 밸브는 상기 오일쿨러 출구측 유압관로와 연결되어 압유를 제공받으며, 브레이크 밸브 비작동 시 브레이크 밸브에 제공된 압유는 드레인 라인을 거쳐 미션오일탱크로 귀환하도록 유로가 형성된 농업용 작업 차량의 유압식 브레이크 장치를 제공한다.

여기서, 상기 브레이크 밸브는, 상기 좌, 우 한 쌍의 브레이크 페달과 각각 링크를 통해 연결되며, 해당 브레이크 페달 조작과 연동하여 구동륜 제동에 필요한 압유를 해당 브레이크에 제공하는 좌, 우 한 쌍의 실린더; 및 상기 유압라인을 통해 제공된 유압을 상기 단동 실린더에 공급하거나 드레인 라인을 거쳐 미션오일탱크로 귀환되는 방향으로 압유의 흐름을 전화하는 포트를 가진 좌, 우 한 쌍의 방향제어밸브;를 포함하여 구성되도록 함이 바람직하다.

이때, 상기 실린더로는 단동 실린더가 바람직하며, 상기 브레이크 밸브는 상기 좌, 우 한 쌍의 실린더 및 방향제어밸브를 하나의 하우징 내에 구비한 단일구조를 가지도록 구성함이 좋을 것이다.

상기한 구성의 본 발명의 실시예에 의하면, 구동륜 제동을 위한 유압식 브레이크 장치가 농업용 작업 차량의 종래 유압구동회로와 통합된 구조를 가짐에 따라, 종래와 같이 독립적인 유압라인과 브레이크 작동을 위한 전용 작동유체 및 전용 오일탱크 없이도 구동륜 제동에 필요한 제동력을 얻을 수 있다.

또한, 종래 독립된 구성과는 달리 별도의 전용 작용유체 및 전용 오일탱크가 요구되지 않음에 따라, 장치 전반에 걸쳐 구조 단순화를 구현할 수 있으며, 브레이크 오일을 주기적으로 보충함에 따른 종래의 불편함 또한 해소 가능하여, 유지, 보 수 및 정비성 향상을 기대할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 농업용 작업 차량 유압식 브레이크 장치의 전반적인 구성을 개략적으로 나타낸 개략 구성도이며, 도 3은 도 2에 따른 유압 회로도를 나타낸다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 유압식 브레이크 장치는 브레이크 페달 작동에 따라 브레이크 클러치(미도시)를 후륜 차축 상의 브레이크 디스크(미도시)와 접속 내지는 이격시키는 데에 필요한 유압을 농업용 작업 차량의 메인 유압구동회로를 통해 얻어낼 수 있도록 한 것으로, 브레이크 페달(7a)(7b)과 연동하는 브레이크 밸브(6)가 종래 마스터 실린더 위치에 장착되어 종래 유압구동회로로부터 유압을 제공받을 수 있도록 구성됨을 요지로 한다.

구체적으로, 상기 유압식 브레이크 장치는 작동유체가 충전된 미션오일탱크(10)와 유압펌프(12)로 이루어진 유압공급유닛(1)과, 상기 유압공급유닛(1)으로부터 조향륜 조작에 필요한 압유를 제공받는 조향제어밸브(2)를 포함한다. 상기 조향제어밸브(2)로부터 분기된 유압라인 상에는 압유 분배를 위한 우선밸브(3)가 설치되며, 계통내 압유를 냉각시키기 위한 오일쿨러(5)가 상기 우선밸브(3)와 유압관로를 통해 연결된다. 따라서 브레이크 페달(7a)(7b) 조작에 따른 상기 브레이크 밸 브(6) 작동 시 오일쿨러(5)를 포함한 상기 브레이크 밸브 유압라인 측으로 상기 우선밸브(3)를 거쳐 분배된 압유가 공급된다.

상기 우선밸브(3)로부터는 상기 오일쿨러(5)를 향해 뻗은 유압관로와는 다른 유압관로가 분기되며, 이처럼 분기된 유압관로를 통해서는 별도의 기타 유압장비 구동을 위한 동력인출장치(PTO; Power Take Off, 4)로 압유가 제공되는 한편, 운전석 전방 바닥측에 마련되는 좌, 우 한 쌍의 브레이크 페달(7a)(7b)은 브레이크 밸브(6)와 연동가능하게 연결된다. 이때 상기 브레이크 밸브(6)는 브레이크 페달(7a)(7b)의 선택적 조작에 따라 상기 구동륜 제동에 필요한 유압을 해당 브레이크 디스크 측 피스톤(미도시)에 제공하는 역할을 한다.

나아가, 상기 브레이크 밸브(6)는 상기 오일쿨러(5) 출구측과 유압관로를 통해 연결되며, 상기 브레이크 페달(7a)(7b)이 작동하지 않을 경우의 브레이크 밸브(6)에 제공된 압유는 드레인 라인(D/L)을 거쳐 미션오일탱크로 귀환할 수 있도록 유로가 형성된다. 따라서 브레이크 페달(7a)(7b) 조작 시 오일쿨러(5)를 경유한 압유는 상기 브레이크 밸브(6)에 제공되고, 이 브레이크 밸브(6)는 브레이크 페달(7a)(7b) 조작 시 선택 조작된 방향의 브레이크 페달(7a)(7b)과 연계된 해당 브레이크(8a)(8b)에 유압을 전달하는 한편, 브레이크 페달(7a)(7b)을 조작하지 않았을 경우, 상기 오일쿨러(5)를 통해 상기 브레이크 밸브(6)로 유입된 압유는 드레인 라인(D/L)을 거쳐 상기 미션오일탱크(10)로 귀환된다.

본 발명에 적용된 상기 브레이크 밸브의 구체적인 구성은 도 3에서와 같이, 상기 좌, 우 한 쌍의 브레이크 페달(7a)(7b)과 각각 링크 연결되는 좌, 우 한 쌍의 실린더(60) 및 브레이크 밸브(6) 작동 시 상기 실린더(60)로 각각 압유를 공급하거나 비작동 시 드레인 라인(D/L)을 개방하는 좌, 우 한 쌍의 방향제어밸브(62)를 포함한다. 상기 좌, 우 한 쌍의 실린더(60)는 해당 브레이크 페달(7a)(7b) 조작과 연동하여 구동륜 제동에 필요한 압유를 해당 브레이크에 제공하며, 방향제어밸브(62)는 상기 오일쿨러(5)를 거쳐 공급된 압유를 상기 실린더(60)에 공급하거나 드레인 라인(D/L)을 거쳐 미션오일탱크(10)로 귀환되는 방향으로의 압유 흐름을 전환하는 포트를 가진다.

본 발명에 적용되는 상기 실린더(60)로는 피스톤의 한 쪽에만 압유를 공급하고 스프링을 통해 원위치로 복귀되는 행정을 가진 단동 실린더가 적당하며, 이처럼 단동 실린더 및 방향제어밸브(62)를 가진 브레이크 밸브(6)는 하나의 하우징 안에 상기 좌, 우 한 쌍의 실린더 및 방향제어밸브가 내설되어 단일구조를 가지도록 구성함이 바람직하다.

도면 중 미설명 부호 20은 전술한 조향제어밸브로부터 압유를 제공받아 유체에 포함된 에너지를 조향륜 조작에 필요한 직선운동으로 변환하여 조향륜을 가변시키는 조향 실린더를 나타낸다.

상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 유압식 브레이크 장치를 통해 수행되는 농업용 작업 차량의 구동륜에 대한 제동과정을 본 발명의 동작과 연계하여 설명한다.

도 4, 도 5는 각각, 앞서 첨부된 도 2에 있어서 브레이크 페달을 밟았을 경우와 그렇지 않은 경우의 유압계통 내에서의 유압 흐름을 도시한 본 발명의 작동 상태도이다.

농업용 작업 차량의 시동이 온(ON) 됨과 동시에 엔진 출력을 제공받아 유압펌프(12)가 구동되면, 도면에 도시된 유압계통 전반에 걸쳐 압력에너지를 가진 작동유체, 즉 압유가 흐른다. 압유는 운전자 핸들 조작 시 조향륜을 가변시키는 조향 실린더(20)에 제공되어 일을 하거나 동력인출장치(4)로 제공되어 기타 유압장비 구동을 위한 동력을 출력하는 데에 있어 기계적 에너지로 변환된다.

위와 같은 구성요소를 포함한 유압구동회로에 있어, 주행중 운전자 선택에 따라 브레이크 페달(7a)(7b)을 밟으면, 도 4에 도시된 화살표 방향과 같이, 유압공급유닛(1)으로부터 제공된 일부 압유는 차량 주행중 조향륜 조작에 필요한 에너지로 활용되고, 일부는 우선밸브(3), 오일쿨러(5) 및 브레이크 밸브(6)를 거쳐 구동륜 차축에 설치된 브레이크(8a)(8b)로 전달되어 구동륜 제동에 필요한 에너지로 활용되어 구동륜에 대한 제동을 수행한다.

이때, 상기 우선밸브(3)는 두개의 출구측 유로를 가진 스풀을 내부에 가지며, 상기 두개의 유로 중 동력인출장치(4) 측을 향한 유로는 축경부(縮徑部)를 가진 오리피스 형태로 구성되는 한편, 오일쿨러(5)를 향한 유로는 압유가 흐를 경우 유로가 탄성개방되는 구조를 가진다. 따라서, 조향제어밸브(2)로부터 제공된 압유는 상기 오리피스 형태의 축경부를 거쳐 동력인출장치(4) 측으로 공급되어 동력인출장치를 통해 구동되는 각종 유압기기의 작동 안정성을 확보하며, 동시에 상기 오리피스 형태의 축경부를 경유하는 과정중에 압유에 의해 유로를 개방하고 제어함으로 인해 일부 압유는 오일쿨러(5)측과 연통된 유로를 탄성 개방시키고 이를 경유하여 상기 브레이크 밸브(6)로 공급될 수 있다.

한편, 단순 주행 내지는 정차와 같이 브레이크 페달(7a)(7b)이 조작되지 않는 경우에는, 도 5에 도시된 화살표 방향과 같이, 유압공급유닛(1)으로부터 제공된 일부 압유는 차량 주행중 조향륜 조작에 필요한 에너지로 활용되고, 일부는 우선밸브(3)로부터 분기된 유압라인을 거쳐 동력인출장치(4)로 주요하게 유입된다. 이 과정에서도 역시, 상기 우선밸브(3)를 거쳐 브레이크 밸브(6) 측으로 압유가 일부 공급되는데, 이때 공급된 압유는 브레이크 밸브(6) 비작동과 관련한 방향제어밸브(62)의 유로전환에 따라 드레인 라인(D/L)을 거쳐 다시 유압공급유닛(1)의 미션오일탱크(10)로 귀환하게 된다.

상기와 같이 작동하는 본 발명의 실시예에 따르면, 구동륜 제동을 위한 유압식 브레이크 장치가 농업용 작업 차량의 종래 유압구동회로와 통합된 구조를 가짐에 따라, 종래와 같이 독립적인 유압라인과 브레이크 작동을 위한 전용 작동유체 및 전용 오일탱크 없이도 구동륜 제동에 필요한 제동력을 얻을 수 있다. 즉, 종래의 밸런스 밸브 및 별도의 브레이크 오일과 오일탱크를 사용하지 않고도 좌, 우 한 쌍의 구동륜을 독립적으로 제어할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 종래 농업용 작업 차량에 적용된 유압식 브레이크 장치와 관련한 분해 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 농업용 작업 차량 유압식 브레이크 장치의 전반적인 구성을 개략적으로 나타낸 개략 구성도.

도 3은 도 2에 따른 유압 회로도.

도 4, 도 5는 각각, 브레이크 페달을 밟았을 경우와 그렇지 않은 경우의 유압계통 내에서의 유압 흐름을 도시한 본 발명의 작동 상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1...유압공급유닛 2...조향제어밸브

3...우선밸브 4...동력인출장치

5...오일쿨러 6...브레이크 밸브

7a,7b...브레이크 페달 8a,8b...브레이크

10...미션오일탱크 D/L...드레인 라인

Claims (5)

1. 좌, 우 한 쌍의 구동륜이 유압에 의해 독립적으로 제동되는 농업용 작업 차량의 유압식 브레이크 장치에 있어서,

   작동유체가 충전된 미션오일탱크와 유압펌프로 이루어진 유압공급유닛;

   상기 유압공급유닛으로부터 조향륜 조작에 필요한 압유를 제공받는 조향제어밸브;

   상기 조향제어밸브로부터 분기된 유압라인 상에 마련되는 우선밸브;

   계통내 유압을 냉각시키기 위해 상기 우선밸브와 유압관로를 통해 연결되는 오일쿨러;

   상기 우선밸브에서 분기된 다른 유압관로와 연결되어 일정량의 압유을 우선적으로 제공받는 동력인출장치; 및

   좌, 우 한 쌍의 브레이크 페달 조작과 연동하는 브레이크 밸브; 포함하여 구성되며,

   상기 브레이크 밸브는 브레이크 페달의 선택적 조작에 따라 상기 구동륜 제동에 필요한 압유를 해당 브레이크에 제공하되, 상기 오일쿨러 출구측 유압관로와 연결되어 오일쿨러로부터 압유를 제공받으며, 브레이크 밸브 비작동 시 브레이크 밸브에 제공된 압유는 드레인 라인을 거쳐 상기 미션오일탱크로 귀환하도록 유로가 형성됨을 특징으로 하는 농업용 작업 차량의 유압식 브레이크 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 우선밸브는,

   두개의 출구측 유로를 가진 스풀을 내부에 가지며, 상기 두개의 유로 중 동력인출장치 측을 향한 유로는 축경부를 가진 오리피스 형태로 구성되고, 상기 오일쿨러를 향한 유로는 압유에 의해 유로가 탄성개방되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 농업용 작업 차량의 유압식 브레이크 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 브레이크 밸브는,

   상기 좌, 우 한 쌍의 브레이크 페달과 각각 링크를 통해 연결되며, 해당 브레이크 페달 조작과 연동하여 구동륜 제동에 필요한 압유를 해당 브레이크에 제공하는 좌, 우 한 쌍의 실린더; 및

   상기 오일쿨러를 거쳐 공급된 압유를 상기 실린더에 공급하거나 드레인 라인을 거쳐 미션오일탱크로 귀환되는 방향으로 압유의 흐름을 전환하는 포트를 가진 좌, 우 한 쌍의 방향제어밸브;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 농업용 작업 차량의 유압식 브레이크 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 실린더는 단동 실린더인 것을 특징으로 하는 농업용 작업 차량의 유압식 브레이크 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 브레이크 밸브는,

   상기 좌, 우 한 쌍의 실린더 및 방향제어밸브를 하나의 하우징 내에 구비한 단일구조로 이루어짐을 특징으로 하는 농업용 작업 차량의 유압식 브레이크 장치.

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