KR20100084847A - 트랙터용 자동화 변속기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 트랙터용 자동화 변속기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트랙터의 전후진 변속시, 클러치가 작동하도록 클러치 액추에이터를 제어하여 엔진 동력 전달을 차단함으로써, 전후진 변속시의 변속 충격을 완화하도록 하는 트랙터용 자동화 변속기에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙터용 자동화 변속기는 엔진으로부터의 회전 동력의 방향을 바꾸는 트랙터용 자동화 변속기로서, 상기 트랙터가 전진하는 방향으로 상기 엔진의 동력 방향을 전환하는 제 1 기어; 상기 트랙터가 후진하는 방향으로 상기 엔진의 동력 방향을 전환하는 제 2 기어; 상기 엔진의 회전 동력의 방향을 전환하도록 개시 신호를 입력하는 전후진 레버; 상기 엔진의 동력 전달을 선택적으로 차단하는 클러치를 구동시키는 클러치 액추에이터; 상기 전후진 레버로부터 연장하는 회전축을 회전시키는 전후진 액추에이터; 상기 전후진 액추에이터의 구동에 따라 상기 제 1 기어 또는 제 2 기어에 맞물리도록 위치 변환하는 싱크로 메시; 및 상기 전후진 레버의 개시 신호를 입력받아 상기 클러치 액추에이터를 구동시키기 위한 제어 신호를 발생시키며, 상기 전후진 액추에이터의 구동을 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
트랙터, 변속기, 클러치

Description

트랙터용 자동화 변속기 {AUTOMATIC TRANSMISSION FOR TRACTOR}
본 발명은 트랙터용 자동화 변속기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트랙터의 전후진 변속시, 클러치가 작동하도록 클러치 액추에이터를 제어하여 엔진 동력 전달을 차단함으로써, 전후진 변속시의 변속 충격을 완화하도록 하는 트랙터용 자동화 변속기에 관한 것이다.
트랙터는 엔진 동력을 변속하기 위한 트랜스미션을 구비하며, 상기 트랜스미션에는 엔진 동력을 주변속 장치를 거치지 않고 선택적으로 전달받아 작업기를 구동하기 위한 PTO(Power TakeOff) 클러치가 구비된다.
도 1은 트랙터의 구성을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 트랙터의 동력 전달 계통도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 트랙터(10)는 조향용 전륜(11)과 구동용 후륜(12)이 구비된 프레임(13)에, 전방으로부터 후방으로 엔진(20), 변속 장치(30)가 순차적으로 탑재된다. 그리고 엔진(20) 후방 측의 프레임(13) 상부에는 탑승 운전부(14)가 탑재되고, 변속 장치(30)의 후방에는 후륜(12)의 구동을 위한 후방 차축(40)이 연결되며, 변속 장치(30)의 PTO 변속부로부터는 PTO축(41)이 연장되어 후 미부의 리프트 장치(50)에 설치되는 작업기를 구동하도록 되어 있다.
상기 변속 장치(30)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진(20)으로부터의 회전동력을 전진(정회전) 및 후진(역회전)으로 전환하는 전후진 변속기(31), 트랙터의 주행 속도를 다단계(통상적으로 4단계)로 변속하는 주변속부(32), 주변속부(32)의 속도 변화를 다단계(통상적으로 2~4단계)로 확장하기 위한 부변속부(33) 및 부변속부(33)의 출력축에 연결되어 최종 감속함과 더불어 후차축(40)으로 동력의 전달 방향을 바꾸는 최종 감속부(34)로 이루어진다. 그리고 주변속부(35)로부터 동력을 전달받아 작업기 측으로 동력을 인출하기 위한 PTO(Power Take-Off)부(35)를 포함한다.
위와 같은 트랙터에 있어서는, 탑승 운전부에 설치된 전후진 레버를 조작하여 전진, 중립, 후진을 선택하고, 고속-저속(HIGH-LOW) 변속 레버를 조작하여 부변속부(32)의 고속과 저속을 선택하며, 주 변속 레버를 조작하여 주변속부(32)의 변속 단수를 필요한 속도로 선택할 수 있고, 이러한 선택 조작에 따라 내부의 유압 클러치나 싱크로나이저 기구에 의해 변속이 이행된다.
그런데 트랙터는 후미부에 쟁기, 써래 등의 작업기를 장착하고 경작을 수행한다는 작업 특성상 전진과 후진을 빈번하게 바꿀 수밖에 없다. 전진에서 후진, 후진에서 전진, 또는 중립에서 전진 혹은 후진으로의 변속 조작은, 트랙터가 정지한 상태에서 전진 혹은 후진 방향으로 변속이 이행되는 것이므로, 변속과 동시에 트랙터는 정지상태에서 움직이게 된다. 이는, 트랙터가 주행하는 상태에서 주행 방향과 동일 방향으로 속도를 증감시키는 변속과는 달리 큰 변속 충격이 발생하게 된다. 변속 충격이 발생하면 트랙터가 울컥거리는 현상이 발생함과 더불어 동력 전달 계통의 각 부위에 무리한 충격이 가해지게 된다. 특히, 사용자가 실수로 클러치 페달을 밟지 않아 엔진의 동력전달이 차단되지 않은 상태에서, 억지로 변속 조작을 수행하는 경우, 트랙터에 가해지는 충격이 심해진다.
본 발명의 목적은 종래의 수동 변속 시스템 구조를 변경하지 않고, 클러치 액추에이터 및 전후진 액추에이터를 부가함으로써, 클러치 조작을 자동화할 수 있는 트랙터용 자동화 변속기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 트랙터의 출발시 발생하는 충격을 완화하도록 클러치 액추에이터의 구동을 제어하여 반클러치 상태를 구현할 수 있는 트랙터용 자동화 변속기를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙터용 자동화 변속기는 엔진으로부터의 회전 동력의 방향을 바꾸는 트랙터용 자동화 변속기로서, 상기 트랙터가 전진하는 방향으로 상기 엔진의 동력 방향을 전환하는 제 1 기어; 상기 트랙터가 후진하는 방향으로 상기 엔진의 동력 방향을 전환하는 제 2 기어; 상기 엔진의 회전 동력의 방향을 전환하도록 개시 신호를 입력하는 전후진 레버; 상기 엔진의 동력 전달을 선택적으로 차단하는 클러치를 구동시키는 클러치 액추에이터; 상기 전후진 레버로부터 연장하는 회전축을 회전시키는 전후진 액추에이터; 상기 전후진 액추에이터의 구동에 따라 상기 제 1 기어 또는 제 2 기어에 맞물리도록 위치 변환하는 싱크로 메시; 및 상기 전후진 레버의 개시 신호를 입력받아 상기 클러치 액추에이터를 구동시키기 위한 제어 신호를 발생시키며, 상기 전후진 액추에이터의 구동을 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
상기 트랙터용 자동화 변속기는, 상기 클러치 액추에이터의 변위값을 감지하여, 상기 컨트롤러로 전달하는 클러치 액추에이터 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 트랙터용 자동화 변속기는, 상기 전후진 액추에이터의 변위값을 감지하여, 상기 컨트롤러로 전달하는 전후진 액추에이터 센서를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 전후진 액추에이터 센서로부터 입력되는 센싱값을 분석하여, 상기 클러치 액추에이터를 구동시키는 제어신호를 발생시킬 수 있다.
상기 트랙터용 자동화 변속기는, 상기 엔진의 주변속 시, 상기 클러치 액추에이터를 구동시키기 위한 신호를 상기 컨트롤러로 입력시키는 클러치 스위치를 구비하는 주변속 레버를 더 포함할 수 있다.
상기 트랙터용 자동화 변속기는, 상기 엔진의 회전 구동 속도를 감지하는 입력축 속도 센서; 및 상기 제 1 기어 또는 제 2 기어에 맞물린 출력축의 회전 속도를 감지하는 출력축 속도 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 트랙터용 자동화 변속기는 트랙터 출발시 발생하는 충격을 완화하도록, 클러치 액추에이터를 제어하여 반클러치 상태를 구현함으로써, 트랙터의 클러치 조작 실수로 인한 급출발 충격을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 트랙터용 자동화 변속기는, 종래의 수동 변속 시스템 구조를 변경하지 않고, 단순히 클러치 액추에이터 및 전후진 액추에이터를 부가함으로써, 저가의 비용으로 클러치 조작을 자동화할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 트랙터용 자동화 변속기에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙터용 자동화 변속기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 자동화 변속기는 제 1 기어(102), 제 2 기어(104), 전후진 레버(110), 클러치 액추에이터(120), 전후진 액추에이터(130), 싱크로 메시(140) 및 컨트롤러(150)를 포함한다. 선택적으로, 클러치 액추에이터 센서(124), 전후진 액추에이터 센서(134), 주변속 레버(170), 입력축 속도 센서(182), 및/또는 출력축 속도 센서(184)를 더 포함할 수 있다.
제 1 기어(102)는 싱크로 메시(140)와 맞물리면서, 트랙터가 전진하는 방향으로 엔진(100)의 동력 방향을 전환한다.
한편, 제 2 기어(104)는 싱크로 메시(140)와 맞물리면서, 트랙터가 후진하는 방향으로 엔진(100)의 동력 방향을 전환한다.
전후진 레버(110)는 엔진(100)의 회전 동력의 방향을 전환하기 위한 개시 신호를 입력시키는 수단이다. 즉, 사용자는 전후진 레버(110)를 통해 전진, 중립, 후진의 방향 설정을 할 수 있으며, 전후진 레버(110)에서의 개시 신호에 따라 최종적으로 싱크로 메시(140)가 제 1 기어(102) 또는 제 2 기어(104)에 맞물리면서 엔진(100)의 회전 동력 방향 전환이 이루어진다.
여기서, 제 1 기어(102) 또는 제 2 기어(104)에 맞물리는 싱크로 메시(140)가 급격하게 위치 변환하면서 전진에서 후진 또는 후진에서 전진으로 변속하게 되 면, 변속 충격에 의해 트랙터의 울컥거리는 현상이 발생한다.
상기 현상을 방지하기 위해, 본 발명의 클러치 액추에이터(120)는, 사용자가 실수로 클러치 페달(126)을 밟지 않은 상태에서 전후진 레버(110)를 조작하더라도, 전후진 레버(110)를 통한 변속 개시 신호가 입력되면, 클러치(122)가 작동하도록 모터를 구동시킨다. 구체적으로, 클러치 액추에이터(120)는 모터를 구동하여, 클러치 릴리즈 허브를 이동시킴으로써 클러치(122)를 작동시킨다.
클러치 액추에이터(120)의 구동에 따라 클러치(122)가 작동하면 엔진(100) 동력 전달이 차단될 수 있으며, 엔진(100)의 동력 전달이 차단되지 않은 상태에서 변속이 이루어짐에 따라 발생하는 트랙터 내의 동력 전달 계통의 손상이 방지될 수 있다.
컨트롤러(150)는 상기 전후진 레버(110)를 통해 변속 개시 신호를 입력받아서, 클러치 액추에이터(120)가 구동하도록 제어한다.
전후진 액추에이터(130)는 컨트롤러(150)로부터의 제어 신호를 입력받아, 전후진 레버(110)로부터 연장하는 회전축(112)을 회전시키며, 이에 따라, 싱크로 메시(140)의 슬리브가 제 1 기어(102) 또는 제 2 기어(104)에 맞물리게 된다.
한편, 클러치 액추에이터 센서(124)는 클러치 액추에이터(120)의 변위값을 감지하여, 컨트롤러(150)로 전달한다. 컨트롤러(150)는 클러치 액추에이터 센서(124)로부터의 센싱값을 바탕으로, 클러치 액추에이터(120) 구동 여부 및 구동 지속 시간 등의 정보를 분석하여, 전후진 액추에이터(130)를 구동하기 위한 제어 신호를 발생시킨다. 클러치 액추에이터 센서(124)에 의해 클러치(122)의 작동 여부 가 분석될 수 있으므로, 컨트롤러(150)는 보다 정밀하게 전후진 액추에이터(130)의 구동을 제어할 수 있다.
전후진 액추에이터 센서(134)는 전후진 액추에이터(130)의 변위값을 감지하여, 컨트롤러(150)로 전달한다. 컨트롤러(150)는 전후진 액추에이터(130)로 입력되는 센싱값을 분석하여, 클러치 액추에이터(120)를 구동시키는 제어 신호를 발생시킨다. 상기 과정은, 특히, 트랙터의 출발 시, 차량의 급출발 충격을 방지할 수 있다는 장점을 갖는다. 즉, 컨트롤러(150)는 전후진 액추에이터 센서(134)로부터 변위값을 입력받으며, 트랙터의 출발 시, 엔진(100)으로부터의 회전 동력이 출력축(106)으로 점진적으로 인가되도록 클러치 액추에이터(120)를 제어하여 반클러치 상태를 유지시킨다.
주변속 레버(170)는 트랙터의 주행 중 엔진(100)의 주변속을 위한 신호를 입력하는 수단이다. 주변속 레버(170)는 클러치 스위치(172)를 구비하며, 클러치 스위치(172)는 클러치 액추에이터(120)를 구동시키기 위한 신호를 컨트롤러(150)로 입력시킨다. 따라서, 사용자는 클러치 페달(126)을 밟지 않더라도, 클러치 스위치(172)를 누른 상태에서 주변속 레버(170)를 이동시킴으로써, 주변속 조작을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 입력축 속도 센서(182)와 출력축 속도 센서(184)가 더 포함될 수 있다.
입력축 속도 센서(182)는 엔진(100)의 회전 구동 속도를 감지하며, 출력축 속도 센서(184)는 제 1 기어(102) 또는 제 2 기어(104)에 맞물린 출력축(106)의 회 전 속도를 감지한다.
입력축 속도 센서(182)와 출력축 속도 센서(184)에서 감지된 센싱값은 컨트롤러(150)로 전달되며, 컨트롤러(150)는 각 센싱값을 비교 분석하여, 엔진 동력이 출력축(106)으로 충분히 전달되지 않는 등의 현상이 감지되면, 동력 전달 계통의 이상으로 판단하여, 클러치 액추에이터(120)를 구동시키는 등의 제어 신호를 발생시킨다.
본 발명에 있어서, 클러치 액추에이터(120), 전후진 액추에이터(130) 등은 종래의 수동 변속 시스템의 구조를 변경시키지 않고, 단순히 부가하여 사용될 수 있다. 또한, 사용자는 클러치 페달(126)을 직접 밟는 조작을 통해, 클러치 액추에이터(120)를 구동시키지 않을 수도 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 단지 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 트랙터의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 트랙터의 동력 전달 계통도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙터용 자동화 변속기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

Claims (5)

  1. 엔진으로부터의 회전 동력의 방향을 바꾸는 트랙터용 자동화 변속기로서,
    상기 트랙터가 전진하는 방향으로 상기 엔진의 동력 방향을 전환하는 제 1 기어;
    상기 트랙터가 후진하는 방향으로 상기 엔진의 동력 방향을 전환하는 제 2 기어;
    상기 엔진의 회전 동력의 방향을 전환하도록 개시 신호를 입력하는 전후진 레버;
    상기 엔진의 동력 전달을 선택적으로 차단하는 클러치를 구동시키는 클러치 액추에이터;
    상기 전후진 레버로부터 연장하는 회전축을 회전시키는 전후진 액추에이터;
    상기 전후진 액추에이터의 구동에 따라 상기 제 1 기어 또는 제 2 기어에 맞물리도록 위치 변환하는 싱크로 메시; 및
    상기 전후진 레버의 개시 신호를 입력받아 상기 클러치 액추에이터를 구동시키기 위한 제어 신호를 발생시키며, 상기 전후진 액추에이터의 구동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙터용 자동화 변속기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 클러치 액추에이터의 변위값을 감지하여, 상기 컨트 롤러로 전달하는 클러치 액추에이터 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙터용 자동화 변속기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 트랙터용 자동화 변속기는,
    상기 전후진 액추에이터의 변위값을 감지하여, 상기 컨트롤러로 전달하는 전후진 액추에이터 센서를 더 포함하며,
    상기 컨트롤러는 상기 전후진 액추에이터 센서로부터 입력되는 센싱값을 분석하여, 상기 클러치 액추에이터를 구동시키는 제어신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 트랙터용 자동화 변속기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 엔진의 주변속 시, 상기 클러치 액추에이터를 구동시키기 위한 신호를 상기 컨트롤러로 입력시키는 클러치 스위치를 구비하는 주변속 레버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙터용 자동화 변속기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진의 회전 구동 속도를 감지하는 입력축 속도 센서; 및
    상기 제 1 기어 또는 제 2 기어에 맞물린 출력축의 회전 속도를 감지하는 출 력축 속도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙터용 자동화 변속기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102630130B1 (ko) * 2023-02-27 2024-01-29 주식회사 넥스트앤코 농업용 관리기의 동력 전달 시스템

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