KR101274359B1

KR101274359B1 - 트랙터의 무단변속 트랜스미션

Info

Publication number: KR101274359B1
Application number: KR1020110060695A
Authority: KR
Inventors: 강영선; 정문연; 김태영; 한종규
Original assignee: 동양물산기업 주식회사
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2013-06-13
Also published as: KR20130000163A

Abstract

본 발명은 트랙터의 무단변속 트랜스미션에 관한 것으로서, 유압펌프와 유압모터로 이루어진 HST(Hydrostatic Transmission); 입력축; 동력축; 썬기어와 다수개의 유성기어 및 유성기어축으로 이루어 전단캐리어; 다른 썬기어와 다수개의 유성기어 및 유성기어축, 다수개의 보조기어와 연결기어로 이루어진 후단캐리어; 동력전달축; 링기어; 보조동력축; 각각의 변속기어 및 후진기어와 전진기어가 각각 장착된 변속축; 상기 변속축에 장착된 제1 클러치와 제2 클러치 및 전후진클러치로 이루어진 클러치세트; 상기 전진기어와 맞물리는 변속구동기어가 일측에 장착되어 변속기와 연결된 변속구동축; 및 상기 후진기어와 맞물리는 후진변속기어가 일측에 장착되어 변속기와 연결된 후진구동축;으로 이루어져, 상기 전단캐리어의 링기어가 보조동력축에 의해 일정속도로 회전하고 있는 상태에서, 상기 HST의 유압모터의 회전방향 및 회전속도가 변하면서 상기 클러치세트의 각 클러치의 선택적인 연결에 따라 캐리어세트의 전단캐리어와 후단캐리어와 이어지는 각 단수의 동력기어와 변속기어의 조합으로 변속단수가 정해지는 트랙터의 무단변속 트랜스미션이며, 전단캐리어와 후단캐리어, 동력축, 변속축 등이 일렬로 나란히 배치되어 트랙터 내에서 설치공간을 절약할 수 있는 효과가 있다.

Description

트랙터의 무단변속 트랜스미션{CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION OF TRACTOR}

본 발명은 트랙터의 무단변속 트랜스미션(CVT)에 관한 것으로서, 상세히는 엔진에 의해 구동되는 HST(Hydrostatic Transmission)를 통해 동력을 전달받는 동력축, 상기 동력축에 연결된 전단캐리어와 후단캐리어, 상기 후단캐리어에 연결된 동력전달축, 엔진의 구동력을 전달받아 전단캐리어에 결합된 링기어를 회전시키는 보조동력축, 상기 동력전달축에 장착된 1단 내지 4단 동력기어와 맞물리는 1단 내지 4단 변속기어가 장착된 변속축 및, 상기 변속축에 장착된 클러치세트로 구성하여, 상기 HST의 회전방향과 회전속도를 변화시키면서 상기 클러치세트의 각 클러치를 선택적으로 연결함에 따라, 동력전달축의 제1단 내지 제4 동력기어와 맞물리는 변속축의 1단 내지 4단의 변속기어 또는 후진기어의 선택적인 연결에 의해 적절한 변속단수가 정해지는 트랙터의 무단변속 트랜스미션에 관한 것이다.

일반적으로 트랙터는 클러치 페달을 사용하지 않고 무단으로 트랙터를 전진 및 후진하기 위하여, HST(Hydrostatic Transmission)를 장착한 변속시스템을 사용하게 되는데, 상기 HST는 유체의 정특성을 이용하여 저속 고토크의 동력을 전달하는 방식이다.

이러한 HST는 개방형과 폐쇄형 2종류로 구분되는데, 개방형은 주로 건설 장비에 사용되는 것으로서 유압펌프와 유압모터가 분리된 구조이다. 반면에, 폐쇄형은 유압펌프와 유압모터가 일체로 구성된 구조이다.

도 1을 참조하여 상기 무단변속 트랜스미션의 작동을 설명하면, 유압펌프(1)는 엔진(6)으로부터 동력을 전달받아 작동되는 사판(7)을 갖는데, 이 사판(7)이 엔진 동력에 따라 유압펌프(1)의 용적을 변경시키게 되며, 작동되는 사판(7)의 경사도에 따라 토출되는 유량이 변하게 된다.

이와 같이 유압펌프(1)가 작동하여 유압모터(2)로 오일을 공급하면 공급되는 오일에 의해 상기 유압모터(2)의 모터축이 회전하고 회전하는 모터축은 입력축 (5a)을 통해 캐리어세트(80)의 전단캐리어(81)를 회전시키고, 상기 전단캐리어(81)와 연결된 후단캐리어(82)와 말단캐리어(4)를 회전시키며, 상기 후단캐리어(82)와 말단캐리어(40)에 각각 연결된 동력전달축(50)의 동력전달중공축(5b)(5c)(5d)을 회전시킨다.

또한 엔진(6)으로부터 또 다른 기어가 맞물려 제1 링기어(85a)를 회전시킴으로써, 상기 전단캐리어(81)의 썬기어와 링기어(85a)의 회전비에 따라 무단변속을 구현하게 된다. 상기 후단캐리어(82)와 말단캐리어(4)에는 같이 회전하는 제2 링기어(85b)와 말단링기어(14)가 각각 연결된다.

한편, 상기 말단캐리어(4)와 후차축(18)의 사이에는 최종감속을 위한 캐리어(17)가 별도로 구비되어 연결된다.

도면의 미설명 부호 10은 캐리어케이스, 11은 말단캐리어케이스이다.

이와 같이 두 기어의 회전비에 의해 결정되는 회전비에 대한 다양한 형태의 기어가 장착되어 서로 맞물려 있어, 상기 동력전달축(50)에 장착된 클러치세트(16)의 여러 가지의 클러치(16a)(16b)(16c)(16d)(16e)(16f)의 작동으로 상기 각 기어들의 선택적인 기어조합에 의해 여러 가지 단수의 변속단수가 정해지게 된다.

상기 무단변속 트랜스미션에 의한 변속단수는 트랙터 내에 설치되는 기계식 변속기에 의한 변속단수와의 조합으로 상기 트랙터가 전진할 때의 최종 변속단수를 임의로 선택하게 된다.

그런데, 종래 무단변속 트랜스미션에서 기어의 조합은 여러 가지의 변속단수를 위해 수많은 기어로 이루어져 있기 때문에 트랙터 내에서 기어가 차지하는 공간이 넓어질 수밖에 없고, 수많은 기어의 조합으로 인해 복잡한 구조로 이루어져 있어 조립 및 해체가 용이하지 않다는 문제가 있다.

또한, 종래 HST를 장착한 변속시스템은 단순히 기계적 변속기(MT)의 앞에 설치되어 있어 엔진의 동력을 일괄적으로 받기 때문에 동력전달효율이 떨어진다는 단점이 있다.

한편, 트랙터는 자동차와는 달리 전후진 동작뿐만 아니라 작업기를 작동시키는 기능을 가져야 하므로, 엔진 동력을 무단변속 트랜스미션을 거치지 않고 선택적으로 전달받아 작업기를 구동하기 위한 PTO(Power TakeOff) 장치가 마련되어 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 유압펌프와 유압모터를 사용하는 무단변속 변속시스템에서 상기 유압모터로부터 동력을 동력축으로 전달받아 변속이 이루어지는 기어의 조합으로써, 썬기어와 유성기어 및 연결기어로 이루어져 상기 동력축에 연결된 전단캐리어와 후단캐리어, 상기 후단캐리어에 연결된 동력전달축, 엔진의 구동력을 전달받아 전단캐리어에 결합된 링기어를 회전시키는 보조동력축, 상기 동력전달축에 장착된 각 변속단수의 동력기어에 맞물리는 각 변속단수의 변속기어와 클러치세트가 장착된 변속축으로 이루어진 트랙터의 무단변속 트랜스미션을 제공함에 있다.

이와 같은 구조의 트랙터의 무단변속 트랜스미션에서 상기 전단캐리어와 후단캐리어, 동력전달축, 보조동력축, 변속축 등을 일렬로 나란히 배치한 설계로 인해 설치공간을 절약하고, 상기 클러치세트의 각 클러치의 선택적인 연결과 동시에, 동력전달축의 각 변속단수의 동력기어에 맞물리는 변속축의 각 변속단수의 변속기어의 선택적인 연결에 의해 트랙터의 변속단수가 정해지도록 한 트랙터의 무단변속 트랜스미션을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 트랙터의 무단변속 트랜스미션은, 엔진 구동축의 동력을 전달받아 구동하는 유압펌프와 상기 유압펌프로부터 오일을 공급받는 유압모터로 이루어진 HST(Hydrostatic Transmission); 상기 유압모터의 모터축과 결합된 입력축; 상기 입력축에 장착된 입력기어와 맞물린 동력전달기어가 일측에 장착된 동력축; 썬기어와 다수개의 유성기어 및 유성기어축으로 이루어져 상기 썬기어가 동력축에 연결된 전단캐리어; 다른 썬기어와 다수개의 유성기어 및 유성기어축, 다수개의 보조기어와 연결기어로 이루어져, 상기 전단캐리어의 유성기어축에 장착된 각 보조기어에 연결기어와 다른 썬기어가 각각 맞물리고, 상기 각 연결기어에 연결된 다른 유성기어축에 다른 유성기어가 각각 장착되어 상기 각 유성기어에 또 다른 썬기어가 맞물린 후단캐리어; 동력전달중심축과 동력전달중공축으로 이루어져 상기 후단캐리어의 또 다른 썬기어가 일측에 장착되며, 축상에 각 변속단수의 동력기어가 각각 장착되는 동력전달축; 상기 전단캐리어의 각 유성기어의 둘레를 따라 맞물리는 안쪽기어가 안쪽 둘레면에 형성되고, 바깥쪽 둘레면으로 바깥기어가 형성된 링기어; 상기 엔진의 구동축에 장착된 구동축기어와 맞물리는 제1 보조전달기어가 일측에 장착되고, 타측에 상기 링기어의 바깥기어와 맞물리는 제2 보조전달기어가 장착된 보조동력축; 상기 동력전달축의 각 동력기어와 맞물리는 각각의 변속기어 및 후진기어와 전진기어가 각각 장착된 변속축; 상기 변속축에 장착된 제1 클러치와 제2 클러치 및 전후진클러치로 이루어진 클러치세트; 상기 전진기어와 맞물리는 변속구동기어가 일측에 장착되어 변속기와 연결된 변속구동축; 및 상기 후진기어와 맞물리는 후진변속기어가 일측에 장착되어 변속기와 연결된 후진구동축;으로 이루어져, 상기 각 동력기어 중 어느 하나의 동력기어는 후단캐리어에 연결되고, 상기 입력축, 전단캐리어와 후단캐리어, 동력전달축, 보조동력축, 변속축이 일렬로 나란히 배치된 것을 특징으로 하고 있다.

또, 상기 전단캐리어는, 동력축에 장착된 제1 썬기어, 상기 제1 썬기어에 각각 맞물린 제1 유성기어, 상기 제 1유성기어의 중심부에 연결된 제 1 유성기어축, 상기 제1 유성기어축의 한쪽 끝단부에 각각 장착된 보조기어로 이루어지고, 상기 후단캐리어는, 동력전달축의 한쪽 끝단부에 장착되어 상기 각 보조기어에 맞물린 제 2 썬기어, 상기 동력전달축의 다른 쪽 끝단부에 장착된 제 3 썬기어, 상기 제 3 썬기어 둘레에 각각 맞물린 제 2 유성기어, 상기 제 2 유성기어의 중심부에 연결된 제 2 유성기어축, 상기 제2 유성기어축의 한쪽 끝단부에 각각 장착되어 상기 각 보조기어에 맞물린 연결기어로 이루어지는 것이 바람직하다.

또, 상기 동력전달축에 장착되는 각 변속단수의 동력기어는 제3 썬기어 이후로 후단캐리어에 연결되는 3단 동력기어와, 동력전달중공축에 차례로 장착되는 2단 동력기어 및 4단 동력기어와, 상기 동력전달중심축에 장착되는 1단 동력기어로 이루어지며, 상기 변속축에 장착되는 각 변속기어는 상기 1단 내지 4단 동력기어와 차례로 맞물리는 1단 내지 4단 변속기어와, 상기 변속기어 이후로 장착된 후진기어와 전진기어로 이루어지는 것이 바람직하다.

또, 상기 클러치세트의 제1 클러치는 제1 변속기어와 제4 변속기어 사이의 변속축에 2개 1세트로 장착되고, 상기 제2 클러치는 제2 변속기어와 제3 변속기어 사이의 변속축에 2개 1세트로 장착되며, 상기 전후진클러치는 후진기어와 전진기어 사이의 변속축에 2개 1세트로 장착되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 트랙터의 무단변속 트랜스미션에 의하면, 상기 HST의 기어조합을 전단캐리어와 후단캐리어로 구성하고 상기 전단캐리어와 후단캐리어를 동력축, 동력전달축, 보조동력축, 변속축 등과 나란히 일렬로 배치하는 설계로 인해 트랙터 내에서 트랜스미션이 차지하는 공간을 대폭적으로 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 전단캐리어와 후단캐리어를 구성하는 기어조합을 단순하게 구성함으로 인해 상기 전단캐리어와 후단캐리어의 조립 및 해체가 아주 용이하다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 무단변속 트랜스미션은 기계적 변속기(MT)와 별도로 동력을 받아 작동하기 때문에 그만큼 동력전달효율이 높아진다고 하는 효과가 있다.

도 1은 종래 무단변속 트랜스미션의 각 구성을 개략적으로 보여주는 구성배치도 및 주요부 구성도
도 2는 본 발명에 따른 트랙터의 무단변속 트랜스미션의 각 구성을 개략적으로 보여주는 구성배치도
도 3은 변속기에 연결되는 본 발명에 따른 트랙터의 무단변속 트랜스미션의 사시도
도 4는 상기 도 3의 주요부로써 동력전달축의 동력기어와 변속축의 변속기어의 맞물림을 보여주는 사시도
도 5는 본 발명에 따른 트랙터의 무단변속 트랜스미션의 변속그래프

이하, 본 발명에 따른 트랙터의 무단변속 트랜스미션의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 트랙터의 무단변속 트랜스미션의 각 구성을 개략적으로 보여주는 구성배치도이고, 도 3은 변속기에 연결되는 본 발명에 따른 트랙터의 무단변속 트랜스미션의 사시도이며, 도 4는 상기 도 3의 주요부로써 동력전달축의 동력기어와 변속축의 변속기어의 맞물림을 보여주는 사시도를 도시한 것이다.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 트랙터의 무단변속 트랜스미션은 엔진의 구동축(D)에 연결된 유압펌프(1)와 유압모터(2)로 이루어진 HST(5), 상기 유압모터(2)로부터 동력을 받아 전달하는 입력축(3)과 동력축(4), 기어조합으로 이루어져 상기 동력축(4)에 연결된 전단캐리어(81)와 후단캐리어(82), 상기 후단캐리어(82)의 중심을 관통하여 연결된 동력전달축(8), 상기 구동축(D)에 연결되어 전단캐리어(81)와 결합된 링기어(9)를 회전시키는 보조동력축(10), 상기 동력전달축(8)과 기어결합으로 연결된 변속축(16), 상기 변속축(16)에 다수개의 클러치로 장착된 클러치세트(12), 상기 변속축(16)과 기어결합으로 연결된 변속구동축(13)과 후진구동축(14)로 이루어진다.

이와 같은 구성의 상기 HST(5)의 유압펌프(1)와 유압모터(2), 입력축(3), 동력축(4)과 전단캐리어(81) 및 후단캐리어(82), 동력전달축(8), 보조동력축(10), 변속축(16) 등은 많은 부피를 차지하지 않도록 엔진(6)과 변속기(17) 사이에서 나란히 길게 배치되어 조립된다.

상기 유압펌프(1)는 트랙터의 엔진(6)과 연결되어 상기 엔진(6)의 동력으로 작동하는데, 상기한 바와 같이 유압펌프(1)에 설치된 사판(7)이 열릴 때의 경사각도에 따라 토출되는 유압에 의해 상기 유압펌프(1)가 작동하여 오일을 공급하게 된다.

상기 유압모터(2)는 유압펌프(1)로부터 공급받는 오일에 의해 모터축을 회전시켜 상기 모터축과 커플링결합된 입력축(3)을 동시에 회전시키며, 상기 입력축(3)의 끝단에는 입력기어(3a)가 장착된다.

상기 동력축(4)은 입력축(3)에 장착된 입력기어(3a)와 맞물리는 동력전달기어(4a)가 일측에 장착되며, 주위에 캐리어케이스(15)가 장착되어 동력축(4)이 상기 캐리어케이스(15)의 중심부로 삽입된다.

상기 전단캐리어(81)는 동력축(4)의 타측에 장착된 제1 썬기어(83a), 상기 제1 썬기어(83a)의 바깥둘레에 각각 맞물린 3개의 제1 유성기어(84a), 상기 각 제1 유성기어(84a)의 중심에 각각 연결된 제1 유성기어축(86a), 상기 각 제1 유성기어축(86a)의 끝단부에 각각 장착된 3개의 보조기어(87)로 이루어진다.

상기 후단캐리어(82)는 3개의 상기 보조기어(87)의 사이에서 바깥둘레면이 3개의 각 보조기어(87)에 맞물린 제2 썬기어(83b), 3개의 각 보조기어(87) 중 2개의 보조기어(87) 사이에서 상기 2개의 보조기어(87)의 바깥둘레에 각각 맞물린 3개의 연결기어(88), 상기 각 연결기어(88)의 중심부에 연결되어 일측에 연결기어(88)가 각각 장착되고 타측에 제2 유성기어(84b)가 각각 장착된 제2 유성기어축(86b), 3개의 상기 각 제2 유성기어(84b)의 사이에서 바깥둘레면이 3개의 각 제2 유성기어(84b)에 맞물린 제3 썬기어(83c)로 이루어진다.

상기 제 1 유성기어(84a)와 제 2 유성기어(84b)의 배치는 상기 구조에 따르면 3개의 제 1 유성기어(84a)와 3개의 제 2 유성기어(84b)가 서로 일직선상에 있지 않고, 3개의 제 1 유성기어(84a) 사이 사이에 3개의 제 2 유성기어(84b)가 배치되는 형태를 이루고 있다.

상기 동력전달축(8)은 중심부의 동력전달중심축(8a)과 상기 동력전달중심축(5)에 끼워지는 중공관(中空管)으로 된 동력전달중공축(8b)으로 구성되어, 상기 후단캐리어(82)의 제2 썬기어(83b)는 제3 썬기어(83c)의 중심부를 관통하면서 동력전달중심축(8a)으로 연결되고, 상기 제3 썬기어(83c)는 동력전달중공축(8b)으로 연결된다.

제3 썬기어(83c) 이후의 상기 동력전달축(8)의 동력전달중공축(8b)에는 길이방향을 따라 2단 동력기어(22a) 및 4단 동력기어(44a)가 차례로 장착되고, 상기 동력전달중공축(8b) 이후의 동력전달중심축(8a)에는 1단 동력기어(11a)가 장착되고, 3단 동력기어(33a)는 후단캐리어(82)에 장착된다.

상기 링기어(9)는 캐리어케이스(15)에 측면에 밀착되어 조립되고, 안쪽 둘레면에 안쪽기어(9a)가 형성되고 바깥쪽 둘레면에 바깥기어(9b)가 형성되어 상기 안쪽기어(9a)는 상기 전단캐리어(81)의 각 제 1 유성기어(84a)의 바깥둘레와 맞물려 있다.

상기 보조동력축(10)은 일측에 제1 보조전달기어(10a)가 장착되고 타측에 제2 보조전달기어(10b)가 장착되어, 상기 제1 보조전달기어(10a)가 엔진(6)의 구동축(D)에 장착된 구동축기어(5a)와 맞물리고, 상기 제2 보조전달기어(10b)가 링기어(9)의 바깥쪽 둘레면에 형성된 바깥기어(9b)가 맞물려 있다.

따라서, 상기 링기어(9)는 엔진(6)이 구동할 때에는 보조동력축(10)의 동력을 받아 계속해서 회전하도록 되어 있다.

상기 변속축(16)은 전단캐리어(81)와 후단캐리어(82) 및 동력전달축(8)과 마주보도록 나란히 배치되고, 변속축(16)에는 1단 동력기어(11a)와 맞물리는 1단 변속기어(11b), 2단 동력기어(22a)와 맞물리는 2단 변속기어(22b), 3단 동력기어(33a)와 맞물리는 3단 변속기어(33b), 4단 동력기어(44a)와 맞물리는 4단 변속기어(44b)가 각각 장착된다.

또한, 변속기(17)에 연결되는 상기 변속축(16) 끝단에는 후진 변속기어(R)와 전진변속기어(F)가 각각 장착된다.

상기 클러치세트(12)는 1단 변속기어(11b)와 4단 변속기어(44b) 사이의 변속축(16)에 2개가 1세트로 장착된 제1 클러치(12a, 12b), 2단 변속기어(22b)와 3단 변속기어(33b) 사이의 변속축(16)에 2개가 1세트로 장착된 제2 클러치(12c, 12d), 상기 변속축(16)의 끝단의 후진기어(R)와 전진기어(F) 사이에 2개가 1세트로 장착된 전후진클러치(12e,12f)로 이루어져 있으며, 각 클러치는 각각 독립적으로 선택하여 연결하거나 분리할 수 있다.

이와 같은 클러치세트(12)의 각 클러치들은 전자적인 제어에 의해 클러치를 연결하거나 분리하는 작동을 선택적으로 실시함에 따라 변속축(16)도 이에 따라 연결되거나 분리되면서 상기 변속축(16)을 통해 동력을 전달하거나 전달되지 않도록 한다.

상기 변속구동축(13)은 일측에 변속구동기어(13a)가 장착되어 변속축(16)의 전진기어(F)와 맞물리면서 변속기(17)에 연결된다.

상기 후진구동축(14)은 일측에 후진변속기어(14a)가 장착되어 변속축(16)의 후진기어(R)와 맞물리면서 변속기(17)에 연결된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 무단변속 트랜스미션은 다음과 같은 방법으로 변속 및 후진이 이루어진다.

우선, 변속을 하고자하는 트랙터의 주행 중에는 상기한 바와 같이 전단캐리어(81)의 링기어(9)에는 엔진(6)에 의해 회전하는 보조동력축(10)이 기어결합으로 연결되어 있어 상기 링기어(9)는 계속해서 일정속도로 회전하고 있는 상태에 있다.

이후 예컨대, 1단 변속의 경우, 클러치세트(12)의 제1 클러치(12a)와 전후진클러치(12f)는 연결되고, 다른 클러치는 분리된 상태에서, 동력축(4)→전단캐리어(81)와 후단캐리어(82)→동력전달축(8)의 동력전달중심축(8a)→1단 동력기어(11a)→1단 변속기어(11b)→변속축(16)→전진기어(F)→변속구동기어(13a)→변속구동축(16)→변속기(17)의 순서로 기어가 연결되면서 변속이 이루어진다.

2단 변속의 경우, 클러치세트(12)의 제2 클러치(12c)와 전후진클러치(12f)는 연결되고 다른 클러치는 분리된 상태에서, 동력축(4)→전단캐리어(81)와 후단캐리어(82)→동력전달축(8)의 동력전달중공축(8b)→2단 동력기어(22a)→2단 변속기어(22b)→변속축(16)→전진기어(F)→변속구동기어(13a)→변속구동축(16)→변속기(17)의 순서로 기어가 연결되면서 변속이 이루어진다.

3단 변속의 경우, 클러치세트(12)의 제2 클러치(12d)와 전후진클러치(12f)는 연결되고 다른 클러치는 분리된 상태에서, 동력축(4)→전단캐리어(81)와 후단캐리어(82)→3단 동력기어(33a)→3단 변속기어(33b)→변속축(16)→전진기어(F)→변속구동기어(13a)→변속구동축(16)→변속기(17)의 순서로 기어가 연결되면서 변속이 이루어진다.

4단 변속의 경우, 클러치세트(12)의 제1 클러치(12b)와 전후진클러치(12f)는 연결되고 다른 클러치는 분리된 상태에서, 동력축(4)→전단캐리어(81)와 후단캐리어(82)→동력전달축(8)의 동력전달중공축(8b)→4단 동력기어(44a)→4단 변속기어(44b)→변속축(16)→전진기어(F)→변속구동기어(13a)→변속구동축(16)→변속기(17)의 순서로 기어가 연결되면서 변속이 이루어진다.

그리고 후진 1단의 경우, 클러치세트(12)의 제1 클러치(12a)와 전후진클러치(12e)는 연결되고 다른 클러치는 분리된 상태에서, 동력축(4)→전단캐리어(81)와 후단캐리어(82)→동력전달축(8)의 동력전달중심축(8a)→1단 동력기어(11a)→1단 변속기어(11b)→변속축(16)→후진기어(R)→후진변속기어(14a)→후진구동축(14)→변속기(17)의 순서로 기어가 연결되면서 정상적인 변속의 회전과는 반대의 회전을 하게 된다.

그리고 후진 2단의 경우, 클러치세트(12)의 제2 클러치(12c)와 전후진클러치(12e)는 연결되고 다른 클러치는 분리된 상태에서, 동력축(4)→전단캐리어(81)와 후단캐리어(82)→동력전달축(8)의 동력전달중심축(8a)→2단 동력기어(22a)→2단 변속기어(22b)→변속축(16)→후진기어(R)→후진변속기어(14a)→후진구동축(14)→변속기(17)의 순서로 기어가 연결되면서 정상적인 변속의 회전과는 반대의 회전을 하게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 트랙터의 무단변속 트랜스미션의 변속그래프를 도시한 것이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 전단캐리어(81)의 링기어(9)가 보조동력축(10)에 의해 일정속도로 계속해서 회전하고 있는 상태에서 상기 캐리어들의 각 기어를 연결하여 회전시키는 HST의 유압모터(2)는 최초 마이너스(-) 속도에서 점점 속도가 증속되어 플러스(+) 속도로 가면서 상기 링기어(9)와 같은 방향의 같은 회전속도에 도달할 때까지가 1단의 변속단수로 되어 1단 주행을 한다.

이어서, 상기 HST의 유압모터(2)가 상기 링기어(9)와 같은 방향의 같은 회전속도에 도달하는 변속시점에서 2단의 변속이 이루어져 이후로 1단보다 차량속도가 빠른 2단 주행을 하고, 상기 HST의 유압모터(2) 속도는 점점 감속되어 마이너스(-) 속도로 간다.

이어서, 상기 HST의 유압모터(2)가 마이너스(-) 속도로 가면서 상기 링기어(9)와 다른 방향의 같은 회전속도에 도달하는 변속시점에서 3단의 변속이 이루어져 이후로 2단보다 차량속도가 빠른 3단 주행을 하고, 상기 HST의 유압모터(2)는 점점 증속되어 다시 플러스(+) 속도로 간다.

이어서, 상기 HST의 유압모터(2)가 상기 링기어(9)와 같은 방향의 같은 회전속도에 도달하는 변속시점에서 4단의 변속이 이루어져 이후로 3단보다 차량속도가 빠른 4단 주행을 하고, 상기 HST의 유압모터(2) 속도는 점점 줄어들어 마이너스(-) 속도로 간다.

전자적인 제어에 의해 상기한 바와 같은 작동으로 1단에서부터 4단 변속 및 후진이 이루어지는 본 발명의 트랙터의 무단변속 트랜스미션에서, 전단캐리어와 후단캐리어 등의 다양한 기어의 조합들을 단순하게 구성하게 됨으로써 전체적인 기어조합을 종래보다 훨씬 컴팩트하게 구성하고, 상기 전단캐리어 및 후단캐리어와 함께 동력전달축과 변속축 등을 일렬로 나란하게 배치함으로써 설치공간을 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 조립 및 해체의 작업도 간편하게 이루어지게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 트랙터의 무단변속 트랜스미션에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

1 : 유압펌프 2 : 유압모터
3 : 입력축 3a : 입력기어
5 : HST 5a : 구동축기어
4 : 동력축 4a : 동력전달기어
6 : 엔진 7 : 사판
8 : 동력전달축 8a : 동력전달중심축
8b : 동력전달중공축 9 : 링기어
9a : 안쪽기어 9b : 바깥쪽기어
10 : 보조동력축 10a : 제1 보조전달기어
10b : 제2 보조전달기어 11a : 1단 동력기어
11b : 1단 변속기어 12 : 클러치세트
12a,12b : 제1 클러치 12c,12d : 제2 클러치
12e,12f : 전후진클러치 13 : 변속구동축
13a : 변속구동기어 14 : 후진구동축
14a : 후진변속기어 15 : 캐리어케이스
16 : 변속축 17 : 변속기
22a : 2단 동력기어 22b : 2단 변속기어
33a : 3단 동력기어 33b : 3단 변속기어
44a : 4단 동력기어 44b : 4단 변속기어
81 : 전단캐리어 82 : 후단캐리어
83a : 제 1 썬기어 84a : 제 1 유성기어
86a : 제 1 유성기어축 83b : 제 2 썬기어
83c : 제 3 썬기어 84b : 제 2 유성기어
86b : 제 2 유성기어축 87 : 보조기어
88 : 연결기어 D : 엔진구동축
F : 전진기어 R : 후진기어

Claims

엔진 구동축의 동력을 전달받아 구동하는 유압펌프와 상기 유압펌프로부터 오일을 공급받는 유압모터로 이루어진 HST(Hydrostatic Transmission);
상기 유압모터의 모터축과 결합된 입력축;
상기 입력축에 장착된 입력기어와 맞물린 동력전달기어가 일측에 장착된 동력축;
상기 동력축에 장착된 제1썬기어, 상기 제1썬기어의 바깥둘레면에 맞물리는 3개의 제1유성기어로 구성되는 전단캐리어;
상기 제1유성기어의 제1유성기어축 끝단부에 각각 장착되는 3개의 보조기어;
상기 3개의 보조기어 내부에 위치하여 보조기어와 맞물린 제2썬기어;
상기 보조기어의 바깥둘레면에 각각 맞물린 3개의 연결기어;
상기 각 연결기어에 각각 연결된 제2유성기어축의 타측에 구성되는 제2유성기어;
상기 3개의 각 제2유성기어 사이에 위치하며, 바깥둘레면이 상기 제2유성기어에 맞물린 제3썬기어로 구성되는 후단캐리어;
동력전달중심축과 동력전달중공축으로 이루어져 상기 후단캐리어의 제3썬기어가 일측에 장착되며, 축상에 각 변속단수의 동력기어가 각각 장착되는 동력전달축;
상기 전단캐리어의 각 유성기어의 둘레를 따라 맞물리는 안쪽기어가 안쪽 둘레면에 형성되고, 바깥쪽 둘레면으로 바깥기어가 형성된 링기어;
상기 엔진의 구동축에 장착된 구동축기어와 맞물리는 제1 보조전달기어가 일측에 장착되고, 타측에 상기 링기어의 바깥기어와 맞물리는 제2 보조전달기어가 장착된 보조동력축;
상기 동력전달축의 각 동력기어와 맞물리는 각각의 변속기어 및 후진기어와 전진기어가 각각 장착된 변속축;
상기 변속축에 장착된 제1 클러치와 제2 클러치 및 전후진클러치로 이루어진 클러치세트;
상기 전진기어와 맞물리는 변속구동기어가 일측에 장착되어 변속기와 연결된 변속구동축; 및
상기 후진기어와 맞물리는 후진변속기어가 일측에 장착되어 변속기와 연결된 후진구동축;
으로 이루어져, 상기 각 동력기어 중 어느 하나의 동력기어는 후단캐리어에 연결되고, 상기 입력축, 전단캐리어와 후단캐리어, 동력전달축, 보조동력축, 변속축이 일렬로 나란히 배치된 것을 특징으로 하는 트랙터의 무단변속 트랜스미션.
제 1 항에 있어서,
상기 전단캐리어는, 동력축에 장착된 제1 썬기어, 상기 제1 썬기어에 각각 맞물린 제1 유성기어, 상기 제 1유성기어의 중심부에 연결된 제 1 유성기어축, 상기 제1 유성기어축의 한쪽 끝단부에 각각 장착된 보조기어로 이루어지고,
상기 후단캐리어는, 동력전달축의 한쪽 끝단부에 장착되어 상기 각 보조기어에 맞물린 제 2 썬기어, 상기 동력전달축의 다른 쪽 끝단부에 장착된 제 3 썬기어, 상기 제 3 썬기어 둘레에 각각 맞물린 제 2 유성기어, 상기 제 2 유성기어의 중심부에 연결된 제 2 유성기어축, 상기 제2 유성기어축의 한쪽 끝단부에 각각 장착되어 상기 각 보조기어에 맞물린 연결기어로 이루어진 것을 특징으로 하는 트랙터의 무단변속 트랜스미션.
제 2 항에 있어서,
상기 동력전달축에 장착되는 각 변속단수의 동력기어는 제3 썬기어 이후로 후단캐리어에 연결되는 3단 동력기어와, 동력전달중공축에 차례로 장착되는 2단 동력기어 및 4단 동력기어와, 상기 동력전달중심축에 장착되는 1단 동력기어로 이루어지며,
상기 변속축에 장착되는 각 변속기어는 상기 1단 내지 4단 동력기어와 차례로 맞물리는 1단 내지 4단 변속기어로 구성되고,
후진구동축의 일측에 후진변속기어가 장착되어 변속축의 후진기어와 맞물리면서 변속기에 연결되는 것을 특징으로 하는 트랙터의 무단변속 트랜스미션.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 클러치세트의 제1 클러치는 제1 변속기어와 제4 변속기어 사이의 변속축에 2개 1세트로 장착되고, 상기 제2 클러치는 제2 변속기어와 제3 변속기어 사이의 변속축에 2개 1세트로 장착되며, 상기 전후진클러치는 후진기어와 전진기어 사이의 변속축에 2개 1세트로 장착되는 것을 특징으로 하는 트랙터의 무단변속 트랜스미션.