KR102630126B1 - Differential module system applied to cultivators - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시례에 따른 차동 모듈 시스템은, 이격되어 마련되는 제1축, 제2축 및 제3축; 상기 제1축이 관통하고, 동력을 전달하는 입력기어; 상기 제2축이 관통하고, 상기 입력기어와 치합되어 동력을 전달하는 제1중간기어; 상기 제2축이 관통하고, 상기 제1중간기어와 기설정된 거리 이격되어 마련되며, 동력을 전달하는 제2중간기어; 상기 제3축 양단에 각각 관통되고, 동력을 바퀴에 전달하는 제1출력기어 및 제2출력기어; 및 상기 제3축이 관통하고, 상기 제2중간기어와 치합되며, 상기 제1출력기어 및 제2출력기어의 회전수를 다르게 제어하는 차동기어;를 포함할 수 있다.A differential module system according to an embodiment of the present invention includes a first axis, a second axis, and a third axis provided to be spaced apart; an input gear through which the first shaft passes and transmits power; a first intermediate gear through which the second shaft passes and meshed with the input gear to transmit power; a second intermediate gear through which the second shaft passes, spaced apart from the first intermediate gear at a preset distance, and transmitting power; a first output gear and a second output gear respectively penetrating both ends of the third axis and transmitting power to the wheels; and a differential gear through which the third shaft passes, meshed with the second intermediate gear, and controlling the rotation speeds of the first output gear and the second output gear differently.
Description
본 발명은 경운기에 적용되는 차동 모듈 시스템에 관한 것으로 상세하게는, 경운기 변속부 구조를 일부만 변경하는 방법으로 차동기어를 적용하면서, 양쪽 바퀴의 극단적인 마찰력 차이로 발생하는 사고를 방지할 수 있는 경운기에 적용되는 차동 모듈 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a differential module system applied to a cultivator, and more specifically, to a cultivator that can prevent accidents caused by extreme differences in friction between both wheels while applying a differential gear by changing only a part of the structure of the transmission unit of the cultivator. It relates to a differential module system applied to.
경운기란, 보행용(步行用) 트랙터의 하나로, 석유기관 등을 동력원으로 하여 농경작업(農耕作業)을 하는 기계이다. 일반적인 경운기는, 엔진의 동력이 양측 바퀴에 바로 전달되기 때문에, 바퀴에 전달되는 동력을 제어하는 조향클러치를 구비하여 이를 통해 양측 바퀴에 전달되는 동력을 제어하므로써, 조향이 이루어지게 하는 장치를 구비하고 있다. 이에 따라 내리막길이나 후진 시, 조향클러치 레버를 반대로 조작하여 조향이 이루어지는 등, 운전 시 각별한 주의가 필요한 문제점이 발생한다.A cultivator is a type of walk-behind tractor and is a machine that performs agricultural work using a petroleum engine as a power source. Since the power of the engine is directly transmitted to both wheels, a typical cultivator is equipped with a steering clutch that controls the power transmitted to the wheels, and a device that controls the power transmitted to both wheels through this to achieve steering. there is. Accordingly, problems arise that require special attention when driving, such as when steering is performed by operating the steering clutch lever in the opposite direction when going downhill or reversing.
따라서, 경운기 변속부 구조를 일부만 변경하는 방법으로 차동기어를 적용하면서, 양쪽 바퀴의 극단적인 마찰력 차이로 발생하는 사고를 방지할 수 있는 경운기에 적용되는 차동 모듈 시스템에 관한 연구가 요구된다.Therefore, research is required on a differential module system applied to a cultivator that can prevent accidents caused by extreme differences in friction between both wheels while applying differential gears by only partially changing the structure of the transmission unit of the cultivator.
본 발명의 목적은, 경운기 변속부 구조를 일부만 변경하는 방법으로 차동기어를 적용하여, 편리하게 방향을 전환할 수 있는 경운기에 적용되는 차동 모듈 시스템을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a differential module system applied to a cultivator that can conveniently change direction by applying a differential gear by only partially changing the structure of the transmission unit of the cultivator.
또한, 본 발명의 목적은, 양쪽 바퀴의 극단적인 마찰력 차이로 발생하는 사고를 방지할 수 있는 경운기에 적용되는 차동 모듈 시스템을 제공하는 것이다.Additionally, the purpose of the present invention is to provide a differential module system applied to a cultivator that can prevent accidents caused by extreme differences in friction between both wheels.
또한, 본 발명의 목적은, 양쪽 바퀴의 회전수를 검출하는 센서의 고장을 판단할 수 있는 센서모니터링부가 구비된 경운기에 적용되는 차동 모듈 시스템을 제공하는 것이다.Additionally, the purpose of the present invention is to provide a differential module system applied to a cultivator equipped with a sensor monitoring unit that can determine a failure of a sensor that detects the rotation speed of both wheels.
본 발명의 일 실시례에 따른 차동 모듈 시스템은, 이격되어 마련되는 제1축, 제2축 및 제3축; 상기 제1축이 관통하고, 동력을 전달하는 입력기어; 상기 제2축이 관통하고, 상기 입력기어와 치합되어 동력을 전달하는 제1중간기어; 상기 제2축이 관통하고, 상기 제1중간기어와 기설정된 거리 이격되어 마련되며, 동력을 전달하는 제2중간기어; 상기 제3축 양단에 각각 관통되고, 동력을 바퀴에 전달하는 제1출력기어 및 제2출력기어; 및 상기 제3축이 관통하고, 상기 제2중간기어와 치합되며, 상기 제1출력기어 및 제2출력기어의 회전수를 다르게 제어하는 차동기어;를 포함할 수 있다. A differential module system according to an embodiment of the present invention includes a first axis, a second axis, and a third axis provided to be spaced apart; an input gear through which the first shaft passes and transmits power; a first intermediate gear through which the second shaft passes and meshed with the input gear to transmit power; a second intermediate gear through which the second shaft passes, spaced apart from the first intermediate gear at a preset distance, and transmitting power; a first output gear and a second output gear respectively penetrating both ends of the third axis and transmitting power to the wheels; and a differential gear through which the third shaft passes, meshed with the second intermediate gear, and controlling the rotation speeds of the first output gear and the second output gear differently.
본 발명의 일 실시례에 따른 상기 제3축은, 상기 제1출력기어가 관통되는 제3-1축; 및 상기 제2출력기어가 관통되는 제3-2축;을 포함할 수 있다. The third axis according to an embodiment of the present invention includes a 3-1 axis through which the first output gear passes; and a 3-2 axis through which the second output gear passes.
본 발명의 일 실시례에 따른 차동 모듈 시스템은, 상기 제1출력기어 및 제2출력기어의 회전수의 차가 기설정된 횟수 이상인 경우, 상기 차동기어를 잠궈서 상기 제1출력기어 및 제2출력기어의 회전수를 일치시키는 차동잠금부;를 더 포함할 수 있다. The differential module system according to an embodiment of the present invention, when the difference in rotation speed between the first output gear and the second output gear is more than a preset number of times, locks the differential gear to rotate the first output gear and the second output gear. It may further include a differential locking unit that matches the number of rotations.
본 발명의 일 실시례에 따른 상기 차동잠금부는, 상기 제1출력기어 및 제2출력기어 각각에 마련되어 회전수를 검출하는 회전센서; 상기 회전센서로 검출된 상기 제1출력기어 및 제2출력기어의 회전수의 차가 기설정된 횟수 이상인지 판별하고 명령을 내리는 제어부; 및 상기 제어부의 명령에 따라 상기 차동기어를 잠그는 잠금부;를 포함할 수 있다. The differential locking unit according to an embodiment of the present invention includes a rotation sensor provided in each of the first output gear and the second output gear to detect the number of rotations; a control unit that determines whether the difference in rotation speed between the first output gear and the second output gear detected by the rotation sensor is greater than a preset number of times and issues a command; and a locking unit that locks the differential gear according to a command from the control unit.
본 발명의 일 실시례에 따른 상기 차동잠금부는, 하기 [수학식 1]에 의해 산출되는 상기 회전센서의 평균오차(Aerr)가 기설정된 한계오차(Serr)보다 큰 경우, 상기 회전센서가 고장난 것으로 판단하는 센서모니터링부;를 더 포함할 수 있다. The differential lock unit according to an embodiment of the present invention, when the average error (A err ) of the rotation sensor calculated by the following [Equation 1] is greater than the preset limit error (S err ), the rotation sensor It may further include a sensor monitoring unit that determines that the device is broken.
[수학식 1][Equation 1]
(여기서, Aerr은 평균오차, Taver는 상기 회전센서로 측정한 측정값의 전체평균, Paver는 상기 회전센서로 측정한 측정값 n개에 대한 일부평균, Tσ는 상기 회전센서로 측정한 측정값의 전체표준편차를 의미함)(Here, A err is the average error, T aver is the overall average of the measured values measured by the rotation sensor, P aver is the partial average of n measured values measured by the rotation sensor, and T σ is the average of the measured values measured by the rotation sensor. refers to the overall standard deviation of one measurement value)
본 발명의 일 실시례에 따른 경운기에 적용되는 차동 모듈 시스템은, 경운기 변속부 구조를 일부만 변경하는 방법으로 차동기어를 적용하여, 편리하게 방향을 전환할 수 있는 효과를 가진다.The differential module system applied to a cultivator according to an embodiment of the present invention has the effect of conveniently changing direction by applying a differential gear by partially changing the structure of the transmission unit of the cultivator.
또한, 본 발명의 일 실시례에 따른 경운기에 적용되는 차동 모듈 시스템은, 양쪽 바퀴의 극단적인 마찰력 차이로 발생하는 사고를 방지할 수 있는 효과를 가진다.In addition, the differential module system applied to the cultivator according to an embodiment of the present invention has the effect of preventing accidents caused by extreme differences in friction between both wheels.
또한, 본 발명의 일 실시례에 따른 경운기에 적용되는 차동 모듈 시스템은, 양쪽 바퀴의 회전수를 검출하는 센서의 고장을 판단할 수 있는 효과를 가진다.In addition, the differential module system applied to the cultivator according to an embodiment of the present invention has the effect of determining a failure of the sensor that detects the rotation speed of both wheels.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 경운기에 적용되는 차동 모듈 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 차동잠금부를 도시한 블록도이다.Figure 1 is a diagram illustrating a differential module system applied to a cultivator according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing a differential lock according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시례를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시례에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시례를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the idea of the present invention is not limited to the presented embodiments, and those skilled in the art who understand the idea of the present invention can add, change, or delete other components within the scope of the same idea, thereby creating other degenerative inventions or the present invention. Other embodiments that are included within the scope of the invention can be easily proposed, but this will also be said to be included within the scope of the invention of the present application.
이하, 본 발명인 경운기에 적용되는 차동 모듈 시스템(100)은 첨부된 도 1 내지 도 2를 참고로 상세하게 설명한다. Hereinafter, the differential module system 100 applied to the cultivator of the present invention will be described in detail with reference to the attached FIGS. 1 and 2.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 경운기에 적용되는 차동 모듈 시스템을 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram illustrating a differential module system applied to a cultivator according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 차동 모듈 시스템(100)은 제1축(110), 제2축(120), 제3축(130), 입력기어(140), 제1중간기어(150), 제2중간기어(160), 제1출력기어(170), 제2출력기어(180), 차동기어(190)를 포함할 수 있다. Referring to Figure 1, the differential module system 100 according to an embodiment of the present invention includes a first axis 110, a second axis 120, a third axis 130, an input gear 140, and a first axis 100. It may include an intermediate gear 150, a second intermediate gear 160, a first output gear 170, a second output gear 180, and a differential gear 190.
제1축(110), 제2축(120) 및 제3축(130)은 각각 기설정된 거리 이격되어 마련될 수 있다. The first axis 110, the second axis 120, and the third axis 130 may be spaced apart from each other at a preset distance.
상기 제3축(130)은 제3-1축(131) 및 제3-2축(132)을 포함할 수 있다. The third axis 130 may include a 3-1 axis 131 and a 3-2 axis 132.
제3-1축(131)은 상기 제1출력기어(170)가 관통될 수 있다. The 3-1 axis 131 may be penetrated by the first output gear 170.
제3-2축(132)은 상기 제2출력기어(180)가 관통될 수 있다. 상기 제3-1축(131) 및 제3-2축(132)은 상기 차동기어(190)를 기준으로 일측은 제3-1축(131), 타측은 제3-2축(132)으로 구분될 수 있다. The second output gear 180 may penetrate the 3-2 axis 132. The 3-1 axis (131) and the 3-2 axis (132) have one side as the 3-1 axis (131) and the other side as the 3-2 axis (132) based on the differential gear 190. can be distinguished.
입력기어(140)는 상기 제1축(110)이 관통하고, 동력을 전달할 수 있다. 상기 입력기어(140)는 엔진을 통해 동력을 전달받고, 상기 제1중간기어(150)로 전달할 수 있다. The input gear 140 passes through the first shaft 110 and can transmit power. The input gear 140 can receive power through the engine and transmit it to the first intermediate gear 150.
제1중간기어(150)는 상기 제2축(120)이 관통하고, 상기 입력기어(140)와 치합되어 동력을 전달할 수 있다. The first intermediate gear 150 passes through the second shaft 120 and meshes with the input gear 140 to transmit power.
제2중간기어(160)는 상기 제2축(120)이 관통하고, 상기 제1중간기어(150)와 기설정된 거리 이격되어 마련되며, 동력을 전달할 수 있다. The second intermediate gear 160 passes through the second shaft 120, is provided at a preset distance from the first intermediate gear 150, and can transmit power.
제1출력기어(170) 및 제2출력기어(180)는 상기 제3축(130) 양단에 각각 관통되고, 동력을 바퀴에 전달할 수 있다. The first output gear 170 and the second output gear 180 penetrate both ends of the third shaft 130, respectively, and can transmit power to the wheels.
차동기어(190)는 상기 제3축(130)이 관통하고, 상기 제2중간기어(160)와 치합되며, 상기 제1출력기어(170) 및 제2출력기어(180)의 회전수를 다르게 제어할 수 있다. 상기 차동기어(190)가 마련됨으로써, 기존 경운기에 적용되는 클러치 없이 편리하게 방향을 전환할 수 있는 효과를 가진다. 또한, 경운기 운전자는 설치된 스티어링휠(미도시)을 통해 방향을 편리하게 입력할 수 있다. The differential gear 190 penetrates the third shaft 130 and meshes with the second intermediate gear 160, and rotates the first output gear 170 and the second output gear 180 differently. You can control it. By providing the differential gear 190, it is possible to conveniently change direction without the clutch applied to existing cultivators. Additionally, the cultivator operator can conveniently input direction through the installed steering wheel (not shown).
또한, 본 발명의 일 실시례에 따른 차동모듈 시스템(100)은 차동잠금부(10)를 더 포함할 수 있다. Additionally, the differential module system 100 according to an embodiment of the present invention may further include a differential locking unit 10.
차동잠금부(10)는 상기 제1출력기어(170) 및 제2출력기어(180)의 회전수의 차가 기설정된 횟수 이상인 경우, 상기 차동기어(190)를 잠궈서 상기 제1출력기어(170) 및 제2출력기어(180)의 회전수를 일치시킬 수 있다. 경운기 운전 시, 눈길이나 늪지대 같이 접지력이 상시적으로 변하는 험로를 간다거나 험로를 운행하다가 경운기의 한쪽 바퀴만이 웅덩이나 빙판에 빠졌을 경우, 빠지지 않은 쪽의 바퀴는 정지하고, 웅덩이나 빙판에 빠진 쪽의 바퀴만 헛바퀴를 도는 곤란한 상황에 처할 수 있다. 상기 차동잠금부(10)가 마련됨으로써, 양쪽 바퀴의 극단적인 마찰력 차이로 발생하는 사고를 방지할 수 있는 효과를 가진다. 상기 차동잠금부(10)는 도 2를 참고하여 보다 상세하게 살펴본다.The differential lock unit 10 locks the differential gear 190 when the difference in rotation speed between the first output gear 170 and the second output gear 180 is more than a preset number of times, thereby locking the first output gear 170. ) and the rotation speed of the second output gear 180 can be matched. When driving a cultivator, if only one wheel of the cultivator falls into a puddle or ice while driving on a rough road such as a snowy or swampy area where the traction is constantly changing, or while driving on a rough road, the wheel on the other side that did not fall into the puddle or ice should stop and the wheel on the other side that fell into the puddle or ice You may find yourself in a difficult situation where your wheels are spinning in vain. The provision of the differential locking unit 10 has the effect of preventing accidents caused by extreme differences in friction between both wheels. The differential locking unit 10 will be examined in more detail with reference to FIG. 2.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 차동잠금부(10)를 도시한 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing the differential locking unit 10 according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 차동잠금부(10)는 회전센서(11), 제어부(12) 및 잠금부(13)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the differential locking unit 10 according to an embodiment of the present invention may include a rotation sensor 11, a control unit 12, and a locking unit 13.
회전센서(11)는 상기 제1출력기어(170) 및 제2출력기어(180) 각각에 마련되어 회전수를 검출할 수 있다. The rotation sensor 11 is provided on each of the first output gear 170 and the second output gear 180 and can detect the number of rotations.
제어부(12)는 상기 회전센서(11)로 검출된 상기 제1출력기어(170) 및 제2출력기어(180)의 회전수의 차가 기설정된 횟수 이상인지 판별하고 명령을 내릴 수 있다. The control unit 12 may determine whether the difference in rotation speed of the first output gear 170 and the second output gear 180 detected by the rotation sensor 11 is greater than or equal to a preset number of times and issue a command.
잠금부(13)는 상기 제어부(12)의 명령에 따라 상기 차동기어(190)를 잠글 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 잠금부(13)는, 상기 차동기어(190) 내부에 위치하여, 구동축과 회전축 사이에서 작용할 수 있다. 상기 차동기어(190) 내부에 경운기의 주행 상태에 따라 다양한 방식으로 회전하는 두 개의 기어가 위치하고, 상기 잠금부(13)가 두 기어를 서로 맞물리게 만들면, 상기 차동기어(190)가 잠금 상태로 변해, 상기 제1출력기어(170) 및 제2출력기어(180)가 동일한 속도로 회전할 수 있다. The locking unit 13 can lock the differential gear 190 according to a command from the control unit 12. More specifically, the locking portion 13 is located inside the differential gear 190 and may act between the drive shaft and the rotation shaft. Inside the differential gear 190, there are two gears that rotate in various ways depending on the driving state of the cultivator, and when the locking portion 13 engages the two gears, the differential gear 190 changes to a locked state. , the first output gear 170 and the second output gear 180 may rotate at the same speed.
또한, 본 발명의 일 실시례에 따른 차동잠금부(10)는 하기 [수학식 1]에 의해 산출되는 상기 회전센서(11)의 평균오차(Aerr)가 기설정된 한계오차(Serr)보다 큰 경우, 상기 회전센서(11)가 고장난 것으로 판단하는 센서모니터링부(14)를 더 포함할 수 있다. In addition, the differential lock unit 10 according to an embodiment of the present invention has an average error (A err ) of the rotation sensor 11 calculated by the following [Equation 1] than the preset limit error (S err ). In large cases, it may further include a sensor monitoring unit 14 that determines that the rotation sensor 11 is broken.
센서모니터링부(14)는 상기 회전센서(11)의 평균오차(Aerr)가 기설정된 한계오차(Serr)보다 큰 경우, 상기 회전센서(11)가 고장난 것으로 판단할 수 있다.If the average error (A err ) of the rotation sensor 11 is greater than the preset limit error (S err ), the sensor monitoring unit 14 may determine that the rotation sensor 11 is broken.
[수학식 1][Equation 1]
(여기서, Aerr은 평균오차, Taver는 상기 회전센서(11)로 측정한 측정값의 전체평균, Paver는 상기 회전센서(11)로 측정한 측정값 n개에 대한 일부평균, Tσ는 상기 상기 회전센서(11)로 측정한 측정값의 전체표준편차를 의미함)(Here, A err is the average error, T aver is the overall average of the measured values measured by the rotation sensor 11, P aver is the partial average of n measured values measured by the rotation sensor 11, T σ means the overall standard deviation of the measured value measured by the rotation sensor 11)
보다 상세하게는, Taver는 상기 회전센서(11)로 측정한 측정값의 전체평균이며, 회전센서(11)가 정상 동작하는 기설정된 기간동안(ex. 한 달) 다수의 데이터를 수집하여 센싱되는 측정값들의 전체 평균을 산출한 값을 의미하고, Tσ는 상기 기설정된 기간동안(ex. 한 달) 다수의 데이터를 수집하여 센싱되는 측정값들의 전체표준편차를 산출한 값을 의미한다.More specifically, T aver is the overall average of the measured values measured by the rotation sensor 11, and is sensed by collecting a large number of data during a preset period (ex. one month) during which the rotation sensor 11 operates normally. It means a value calculated by calculating the overall average of the measured values, and T σ means a value calculated by calculating the overall standard deviation of the measured values sensed by collecting a large number of data during the preset period (ex. one month).
또한, Paver는 상기 회전센서(11) 측정값 n개에 대한 일부평균이며, 회전센서(11)가 현장 설치되어 사용되는 과정에서 기설정된 수(n개)의 측정값을 실시간으로 입력받고 상기 기설정된 수(n개)의 측정값에 대한 평균을 산출한 것으로서, 일부 측정값의 평균에 해당하므로 일부평균이라 지칭할 수 있다.In addition, P aver is a partial average of n measured values of the rotation sensor 11, and in the process of installing and using the rotation sensor 11 in the field, a preset number (n) of measured values are input in real time and It calculates the average of a preset number (n) of measured values, and can be referred to as a partial average because it corresponds to the average of some measured values.
이 때, 일부평균을 이용하여 95%의 신뢰도로 추정평균값을 산출하면, 추정평균값(μ)은 범위를 갖게 된다.At this time, if the estimated average value is calculated with 95% confidence using partial averages, the estimated average value (μ) is It has a range.
따라서, 추정평균값(μ)의 상한 또는 하한과 전체평균(Taver)과의 차이값인 평균오차(Aerr)는, 상기 [수학식 1]과 같이 산출될 수 있다.Therefore, the average error (A err ), which is the difference between the upper or lower limit of the estimated average value (μ) and the overall average (T aver ), can be calculated as in [Equation 1] above.
그러므로, 상기 [수학식 1]에 의해 산출되는 평균오차(Aerr)가 기설정된 한계오차(Serr)보다 크다는 것은 실시간으로 입력받은 기설정된 수(n개)의 측정값이 상기 회전센서(11)의 고장으로 잘 못 입력되고 있을 가능성이 매우 높음을 의미하므로, 센서모니터링부(14)는 상기 조건이 만족되면 상기 회전센서(11)가 고장난 것으로 판단할 수 있다.Therefore, the fact that the average error (A err ) calculated by [Equation 1] is greater than the preset limit error (S err ) means that the preset number (n) of measurement values received in real time are measured by the rotation sensor 11. ) means that there is a very high possibility that it is being input incorrectly due to a malfunction, so the sensor monitoring unit 14 can determine that the rotation sensor 11 is broken when the above conditions are met.
한편, 센서모니터링부(14)는 상기 측정값에 오류가 있는지 판단하기 위해 상기 [수학식 1]에 의해 산출되는 평균값(Aerr)과 기설정된 한계값(Serr)을 비교하는 것과 동시에 상기 회전센서(11)의 온도를 측정하여 측정된 온도가 기설정된 범위를 벗어나는지 여부, 상기 실시간 측정값이 기설정된 구간크기 내에서 주기적으로 반복되는 패턴을 보이는지 여부, 상기 회전센서(11)의 주변의 습도를 측정하여 측정된 습도가 기설정된 범위를 벗어나는지 여부, 센서의 동작시간과 비동작시간의 비율을 분석하여 상기 비율이 기설정된 비율범위를 벗어나는지 여부 등을 판단하여, 상기 조건들이 적어도 하나 이상 만족되는 경우에 상기 측정값에 오류가 발생한 것으로 판단할 수도 있다.Meanwhile, the sensor monitoring unit 14 compares the average value (A err ) calculated by [Equation 1] and the preset limit value (S err ) to determine whether there is an error in the measured value, and at the same time, the rotation By measuring the temperature of the sensor 11, whether the measured temperature is outside the preset range, whether the real-time measured value shows a periodically repeating pattern within the preset section size, and the surrounding area of the rotation sensor 11 Measure the humidity to determine whether the measured humidity is outside the preset range, analyze the ratio of the operating time and non-operating time of the sensor, and determine whether the ratio is outside the preset ratio range, and determine if at least one of the above conditions is met. If the above is satisfied, it may be determined that an error has occurred in the measured value.
이하에서는 상기 오류 판단방법들의 구체적 내용을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the specific details of the above error determination methods will be described in detail.
우선, 회전센서(11)의 온도를 측정하여 측정된 온도가 기설정된 범위를 벗어나는지 여부를 판단하기 위해서는, 회전센서(11)와 기설정된 거리 내에 모니터링용 온도센서를 별도로 마련하고, 상기 모니터링용 온도센서를 통해 회전센서(11)의 온도를 실시간 모니터링할 수 있다. 이는, 회전센서(11)가 정상동작하는 상황이라면 허용되는 범위(기설정된 발열온도범위) 내에서의 발열 온도를 유지한다는 기술적 원리를 이용하는 것이며, 발열이 지나치다거나 발열이 전혀 없는 경우라면 과부하가 걸렸거나 전혀 동작하지 않는 것으로 추측할 수 있으므로 그 경우는 회전센서(11)에 오류가 발생한 것으로 판단할 수 있고, 이는 곧 실시간 측정값에 오류가 발생한 것으로 추정할 수 있다.First, in order to measure the temperature of the rotation sensor 11 and determine whether the measured temperature is outside the preset range, a separate temperature sensor for monitoring is provided within a preset distance from the rotation sensor 11, and the monitoring temperature sensor is separately installed. The temperature of the rotation sensor 11 can be monitored in real time through the temperature sensor. This uses the technical principle of maintaining the heat generation temperature within an acceptable range (preset heat generation temperature range) if the rotation sensor 11 is operating normally, and if the heat generation is excessive or there is no heat generation at all, it is overloaded. Or it can be assumed that it does not operate at all, so in that case, it can be determined that an error has occurred in the rotation sensor 11, which in turn can be assumed to have caused an error in the real-time measured value.
다음으로, 상기 측정값에 오류가 있는지 판단하기 위해서는, 상기 측정값이 기설정된 구간크기 내에서 주기적으로 반복되는 패턴을 보이는지 여부를 모니터링할 수 있는데, 이는 회전센서(11)에 이물질이 유입된 경우, 유입된 이물질에 의해 기설정된 구간크기 내에서 측정값이 반복적으로 특정 패턴으로 출력될 수 있다는 기술적 원리를 이용한 것이다. 이때, 상기 기설정된 구간크기는, 아래 [수학식 2]에 따라 결정될 수 있다.Next, in order to determine whether there is an error in the measured value, it is possible to monitor whether the measured value shows a pattern that is periodically repeated within a preset section size, which is when foreign matter enters the rotation sensor 11. , it uses the technical principle that measurement values can be repeatedly output in a specific pattern within a preset section size due to incoming foreign substances. At this time, the preset section size can be determined according to [Equation 2] below.
[수학식 2][Equation 2]
Arange = {(Taver + Dmax) - (Taver - Dmax)}*0.3A range = {(T aver + D max ) - (T aver - D max )}*0.3
Arange는 기설정된 구간크기이고, Taver는 기설정된 기간동안의 전체 평균이며, Dmax는 기설정된 기간동안의 최대편차를 의미한다.A range is the preset section size, T aver is the overall average during the preset period, and D max means the maximum deviation during the preset period.
일례로, 기설정된 기간동안의 전체 평균이 70이고 최대편차가 20이라면 Arange는 12가 되므로, 최대값과 최소값의 차가 12를 넘지 않는 범위에서 주기적으로 반복되는 값이 출력(ex. 52, 62, 52, 62, 53, 62, 52, 63 등과 같은 유사한 값들이 반복 출력)된다면 이는 회전센서(11)에 이물질이 유입되어 측정값에 오류가 발생한 것으로 추정할 수 있다.For example, if the overall average during the preset period is 70 and the maximum deviation is 20, the A range is 12, so periodically repeating values are output in the range where the difference between the maximum and minimum values does not exceed 12 (ex. 52, 62 If similar values such as , 52, 62, 53, 62, 52, 63, etc. are repeatedly output, it can be assumed that an error has occurred in the measured value due to foreign matter entering the rotation sensor 11.
다음으로, 회전센서(11)의 습도를 측정하여 측정된 습도가 기설정된 값을 초과하였는지 여부를 판단하기 위해서는, 회전센서(11)와 기설정된 거리 내에 습도센서를 별도로 마련하고, 상기 습도센서를 통해 회전센서(11)의 습도를 실시간 모니터링할 수 있다. 이는, 회전센서(11)에 수분이 유입된 경우에는 비정상 동작한다는 기술적 원리를 이용하는 것이며, 습도가 기설정된 값을 초과했다면 상기 회전센서(11)에 수분이 유입된 것으로 추측할 수 있다. 따라서 이 경우는 회전센서(11)에 오류가 발생한 것으로 판단할 수 있고, 이는 곧 측정값에 오류가 발생한 것으로 추정할 수 있다.Next, in order to measure the humidity of the rotation sensor 11 and determine whether the measured humidity exceeds a preset value, a separate humidity sensor is provided within a preset distance from the rotation sensor 11, and the humidity sensor is Through this, the humidity of the rotation sensor 11 can be monitored in real time. This uses the technical principle that if moisture enters the rotation sensor 11, it operates abnormally. If the humidity exceeds a preset value, it can be assumed that moisture has entered the rotation sensor 11. Therefore, in this case, it can be determined that an error has occurred in the rotation sensor 11, which can be assumed to mean that an error has occurred in the measured value.
마지막으로, 회전센서(11)의 동작시간과 비동작시간의 비율을 분석하여 상기 비율이 기설정된 비율범위를 벗어나는지 여부 등을 판단할 수 있으며, 그 결과에 따라 상기 측정값에 오류가 발생한 것으로 판단할 수 있다.Finally, by analyzing the ratio of the operating time and non-operating time of the rotation sensor 11, it can be determined whether the ratio is outside the preset ratio range, and according to the results, it is determined that an error has occurred in the measured value. You can judge.
일례로, 현장에 설치된 회전센서(11)가 절전을 위해 매 1초마다 0.1초씩 측정값을 수집하도록 설정되어 있다면, 동작시간과 비동작시간의 비율은 10 : 1이 되나, 실시간 모니터링을 통해 분석한 결과 그 비율이 1 : 10으로 역전되거나 현저히 다른 비율(ex. 30% 이상의 비율변화)로 변화했다면 회전센서(11)의 오동작 및 측정값에 오류가 발생한 것으로 판단할 수 있는 것이다.For example, if the rotation sensor (11) installed in the field is set to collect measurement values by 0.1 seconds every second to save power, the ratio of operating time to non-operating time is 10:1, but analysis is performed through real-time monitoring. As a result, if the ratio is reversed to 1:10 or changes to a significantly different ratio (ex. ratio change of 30% or more), it can be determined that the rotation sensor 11 has malfunctioned and an error has occurred in the measured value.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시례에서 센서모니터링부(14)는 다수의 고장진단방법을 모두 고려하여 상기 측정값에 오류여부를 판단할 수 있으며, 아래 [수학식 3]과 같이 다수의 고장진단방법을 모두 반영한 Stotal 값으로 최종 판단될 수도 있다.As described above, in one embodiment of the present invention, the sensor monitoring unit 14 can determine whether there is an error in the measured value by considering all of the multiple fault diagnosis methods, and can detect multiple faults as shown in [Equation 3] below. The final judgment may be made based on the S total value that reflects all diagnostic methods.
[수학식 3][Equation 3]
Stotal = W1*Raver + W2*Rtem + W3*Rrep + W4*Rhum + W5*Rrat S total = W1*R aver + W2*R tem + W3*R rep + W4*R hum + W5*R rat
여기서, Stotal은 다수의 오류판단값의 합산값, Raver은 [수학식 1]에 의해 산출되는 평균값(Aerr)과 기설정된 한계값(Serr)을 비교하여 도출한 오류판단값(오류 여부에 따라 0과 1중 하나의 값), Rtem은 온도가 기설정된 범위를 벗어나는지 여부에 따라 오류여부를 판단한 값(오류 여부에 따라 0과 1중 하나의 값), Rrep은 반복 패턴이 나타나는지 여부에 따라 오류여부를 판단한 값(오류 여부에 따라 0과 1중 하나의 값), Rhum은 습도가 기설정된 범위를 벗어나는지 여부에 따라 오류여부를 판단한 값(오류 여부에 따라 0과 1중 하나의 값), Rrat은 동작시간과 비동작시간의 비율을 분석하여 오류여부를 판단한 값(오류 여부에 따라 0과 1중 하나의 값), W1은 Raver항목 가중치, W2는 Rtem항목 가중치, W3은 Rrep항목 가중치, W4는 Rhum항목 가중치, W5는 Rrat 항목 가중치를 각각 의미한다.Here, S total is the sum of multiple error judgment values, and R aver is the error judgment value ( error A value between 0 and 1 depending on whether the temperature is outside the preset range), R tem is a value that determines whether there is an error depending on whether the temperature is outside the preset range (a value between 0 and 1 depending on whether there is an error), R rep is a value that determines whether there is an error depending on whether a repeating pattern appears (a value between 0 and 1 depending on whether there is an error), and R hum is a value that determines whether there is an error depending on whether the humidity is outside the preset range (error either 0 or 1 depending on whether R rat is the value determined for error by analyzing the ratio of operating time and non-operating time (either 0 or 1 depending on whether there is an error), W1 is the R aver item weight, W2 is the R tem item weight, and W3 is R. Rep item weight, W4 means R hum item weight, and W5 means R rat item weight, respectively.
예를 들어, Stotal가 4 이상이라면 측정값에 오류가 있는 것으로 사전 설정할 수 있고, 발열온도가 매우 중요한 파라미터인 경우이라면 W2를 3으로 사전 설정하고, W1, W3, W4, W5는 모두 1으로 사전 설정할 수 있다.For example, if S total is more than 4, it can be preset to indicate that there is an error in the measured value. If the heating temperature is a very important parameter, W2 can be preset to 3, and W1, W3, W4, and W5 are all set to 1. Can be preset.
이러한 조건에서 상기 다수의 고장진단방법에 따라 오류여부를 모니터링한 결과, Raver는 1, Rtem은 1, Rrep는 0, Rhum은 0, Rrat은 0으로 도출되었다면, Stotal는 4가 되므로, 상기 측정값에는 오류가 있는 것으로 최종 판단할 수 있다.Under these conditions, as a result of monitoring errors according to the above multiple fault diagnosis methods, if R aver is 1, R tem is 1, R rep is 0, R hum is 0, and R rat is 0, then S total is 4. Therefore, it can be finally determined that there is an error in the measured value.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시례에 따르면, 경운기 변속부 구조를 일부만 변경하는 방법으로 차동기어를 적용하여, 편리하게 방향을 전환할 수 있고, 양쪽 바퀴의 극단적인 마찰력 차이로 발생하는 사고를 방지할 수 있는 효과를 가진다.As seen above, according to one embodiment of the present invention, by applying a differential gear by changing only a part of the structure of the transmission unit of the cultivator, the direction can be conveniently changed, and the extreme friction difference between the two wheels occurs. It has the effect of preventing accidents.
또한, 본 발명의 일 실시례에 따른 경운기에 적용되는 차동 모듈 시스템은, 양쪽 바퀴의 회전수를 검출하는 센서의 고장을 판단할 수 있는 효과를 가진다.In addition, the differential module system applied to the cultivator according to an embodiment of the present invention has the effect of determining a failure of the sensor that detects the rotation speed of both wheels.
이상과 같이 본 발명의 일 실시례는 비록 한정된 실시례와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 일 실시례는 상기 설명된 실시례에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 일 실시례는 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, although one embodiment of the present invention has been described with limited examples and drawings, one embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, which is based on common knowledge in the field to which the present invention pertains. Anyone who has the knowledge can make various modifications and variations from this description. Accordingly, an embodiment of the present invention should be understood only by the scope of the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications thereof shall fall within the scope of the spirit of the present invention.
100: 차동 모듈 시스템
110: 제1축
120: 제2축
130: 제3축
131: 제3-1축
132: 제3-2축
140: 입력기어
150: 제1중간기어
160: 제2중간기어
170: 제1출력기어
180: 제2출력기어
190: 차동기어
10: 차동잠금부
11: 회전센서
12: 제어부
13: 잠금부
14: 센서모니터링부100: Differential module system
110: 1st axis
120: 2nd axis
130: 3rd axis
131: Axis 3-1
132: Axis 3-2
140: input gear
150: 1st intermediate gear
160: 2nd intermediate gear
170: First output gear
180: Second output gear
190: Differential gear
10: Differential locking part
11: Rotation sensor
12: control unit
13: locking part
14: Sensor monitoring unit
Claims (5)
상기 제1축(110)이 관통하고, 동력을 전달하는 입력기어(140);
상기 제2축(120)이 관통하고, 상기 입력기어(140)와 치합되어 동력을 전달하는 제1중간기어(150);
상기 제2축(120)이 관통하고, 상기 제1중간기어(150)와 기설정된 거리 이격되어 마련되며, 동력을 전달하는 제2중간기어(160);
상기 제3축(130) 양단에 각각 관통되고, 동력을 바퀴에 전달하는 제1출력기어(170) 및 제2출력기어(180); 및
상기 제3축(130)이 관통하고, 상기 제2중간기어(160)와 치합되며, 상기 제1출력기어(170) 및 제2출력기어(180)의 회전수를 다르게 제어하는 차동기어(190);
를 포함하고,
상기 제3축은(130),
상기 제1출력기어(170)가 관통되는 제3-1축(131); 및
상기 제2출력기어(180)가 관통되는 제3-2축(132);
을 포함하며,
상기 제1출력기어(170) 및 제2출력기어(180)의 회전수의 차가 기설정된 횟수 이상인 경우, 상기 차동기어(190)를 잠궈서 상기 제1출력기어(170) 및 제2출력기어(180)의 회전수를 일치시키는 차동잠금부(10);
를 더 포함하고,
상기 차동잠금부(10)는,
상기 제1출력기어(170) 및 제2출력기어(180) 각각에 마련되어 회전수를 검출하는 회전센서(11);
상기 회전센서(11)로 검출된 상기 제1출력기어(170) 및 제2출력기어(180)의 회전수의 차가 기설정된 횟수 이상인지 판별하고 명령을 내리는 제어부(12);
상기 제어부(12)의 명령에 따라 상기 차동기어(190)를 잠그는 잠금부(13); 및
상기 차동잠금부(10)는,
하기 [수학식 1]에 의해 산출되는 상기 회전센서(11)의 평균오차(Aerr)가 기설정된 한계오차(Serr)보다 큰 경우, 상기 회전센서(11)가 고장난 것으로 판단하는 센서모니터링부(14);
를 포함하고,
[수학식 1]
(여기서, Aerr은 평균오차, Taver는 상기 회전센서(11)로 측정한 측정값의 전체평균, Paver는 상기 회전센서(11)로 측정한 측정값 n개에 대한 일부평균, Tσ는 상기 회전센서(11)로 측정한 측정값의 전체표준편차를 의미함)
상기 센서모니터링부(14)는,
상기 회전센서(11)와 기설정된 거리 이격되고, 상기 회전센서(11)의 온도를 측정하는 온도 센서가 마련되어, 측정된 온도가 기설정된 범위를 벗어나는지 여부를 판단하며,
상기 센서값이 기설정된 구간크기 내에서 주기적으로 반복되는 패턴을 보이는지 여부를 판단하고,
상기 회전센서(11)와 기설정된 거리 이격되고, 상기 회전센서(11)의 습도를 측정하는 습도센서가 마련되어, 측정된 습도가 기설정된 값을 벗어나는지 여부를 판단하며,
상기 회전센서(11)의 동작시간과 비동작시간의 비율을 분석하여 상기 비율이 기설정된 비율범위를 벗어나는지 여부를 판단하여 센싱 데이터의 오류가 발생한 것으로 판단되는 경우 고장 진단을 확정하고,
상기 기설정된 구간크기는,
하기 [수학식 2]에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 차동 모듈 시스템.
[수학식 2]
Arange = (Taver + Dmax) - (Taver - Dmax)*0.3
(Arange는 기설정된 구간크기이고, Taver는 기설정된 기간동안의 전체 평균이며, Dmax는 기설정된 기간동안의 최대편차를 의미함)A first axis 110, a second axis 120, and a third axis 130 provided to be spaced apart;
An input gear 140 through which the first shaft 110 passes and transmits power;
a first intermediate gear 150 through which the second shaft 120 passes and meshed with the input gear 140 to transmit power;
a second intermediate gear 160 through which the second shaft 120 passes, which is provided at a preset distance from the first intermediate gear 150 and transmits power;
A first output gear 170 and a second output gear 180 that penetrate both ends of the third shaft 130 and transmit power to the wheels; and
The third shaft 130 penetrates, engages with the second intermediate gear 160, and differential gear 190 controls the rotation speed of the first output gear 170 and the second output gear 180 differently. );
Including,
The third axis (130),
A 3-1 shaft 131 through which the first output gear 170 passes; and
A 3-2 axis 132 through which the second output gear 180 passes;
Includes,
When the difference in rotation speed between the first output gear 170 and the second output gear 180 is more than a preset number of times, the differential gear 190 is locked to rotate the first output gear 170 and the second output gear ( A differential lock unit (10) that matches the rotation speed of 180);
It further includes,
The differential locking unit 10,
A rotation sensor 11 provided in each of the first output gear 170 and the second output gear 180 to detect the number of rotations;
A control unit 12 that determines whether the difference in rotation speed of the first output gear 170 and the second output gear 180 detected by the rotation sensor 11 is greater than a preset number of times and issues a command;
a locking unit 13 that locks the differential gear 190 according to a command from the control unit 12; and
The differential locking unit 10,
When the average error (A err ) of the rotation sensor 11 calculated by the following [Equation 1] is greater than the preset limit error (S err ), the sensor monitoring unit determines that the rotation sensor 11 is broken. (14);
Including,
[Equation 1]
(Here, A err is the average error, T aver is the overall average of the measured values measured by the rotation sensor 11, P aver is the partial average of n measured values measured by the rotation sensor 11, T σ means the overall standard deviation of the measured value measured with the rotation sensor 11)
The sensor monitoring unit 14,
A temperature sensor is provided that is separated from the rotation sensor 11 by a preset distance and measures the temperature of the rotation sensor 11, and determines whether the measured temperature is outside a preset range,
Determine whether the sensor value shows a periodically repeating pattern within a preset section size,
A humidity sensor is provided that is separated from the rotation sensor 11 by a preset distance and measures the humidity of the rotation sensor 11, and determines whether the measured humidity exceeds the preset value,
Analyze the ratio of the operation time and non-operation time of the rotation sensor 11 to determine whether the ratio is outside the preset ratio range, and if it is determined that an error in the sensing data has occurred, confirm the fault diagnosis,
The preset section size is,
A differential module system characterized in that determined according to Equation 2 below.
[Equation 2]
A range = (T aver + D max ) - (T aver - D max )*0.3
(A range is the preset section size, T aver is the overall average during the preset period, and D max means the maximum deviation during the preset period)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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