KR20160128775A - 농업용 작업차의 변속장치 - Google Patents

Abstract

농용 작업차의 변속장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 농용 작업차의 변속장치는, 전후진변속부, 복수단의 1차 변속을 위한 주변속부 및 주변속부가 출력하는 1차 변속된 전진 또는 후진방향 동력을 증속 내지는 감속시키기 위한 2차 변속을 행하는 고저변속부를 포함하는 구성으로 이루어져, 변속 단수의 다단화를 통해 저속단으로부터 고속단에 이르는 폭넓은 변속이 가능하다.

Description

농업용 작업차의 변속장치{Transmission of agriculture vehicle}

본 발명은 농업용 작업차의 변속장치에 관한 것으로, 특히 변속구간의 폭을 넓힌 농업용 작업차의 변속장치에 관한 것이다.

'트랙터(Tractor)' 라 불리우는 농업용 작업차는 구조적으로 일반 자동차와 비슷하지만 강력한 엔진을 장착하고 있어 견인력이 좋고 튼튼하여 경작용(耕作用)으로 주로 이용되며, 경작의 용도로 활용을 위해 기체 후방으로 다양한 형태의 작업기를 선택적으로 부착하거나 떼어낼 수 있도록 되어 있다.

농업용 작업차를 통한 작업 능률의 향상을 위해서는, 작업 대상부의 토질에 맞춰 주행 속도 및 동력인출축(PTO 축, Power Take Off)의 회전속도를 최적으로 조절할 수 있도록 변속구간 폭이 넓어야 한다. 따라서 농용 작업차에는 일반 차량과는 다르게 폭넓은 변속단수를 갖는 복잡한 형태의 변속장치(transmission)가 채택되고 있다.

도 1은 종래 농업용 작업차에 적용되고 있는 미션조합(변속장치)을 나타내고 있다.

도 1을 참조하면, 종래 농업용 작업차의 미션조합은 크게, 미션부(1)와 뒷차동부(6)로 구성된다. 미션부(1)는 전, 후진 변속과 관련한 셔틀변속부(2), 폭넓은 변속단수 구현을 위한 주변속부(3)와 부변속부(4), 배속턴과 전륜 구동을 위한 전륜구동부(5)로 구분되고, 뒷차동부(6)는 미션부(1)에 의해 변속된 동력을 좌, 우측 후륜에 적절히 분배한다.

미션부(1)를 구성하는 셔틀변속부(2)는 운전자 레버조작으로 흐름이 허용되는 압유에 의해 선택적 동력접속을 구현하는 유압 클러치 방식이며, 주변속부(3)는 싱크로나이져 타입의 4단 기어로 구성되어 있다. 그리고 부변속부(4)는 기어비가 서로 다른 여러 쌍의 기어가 레버조작으로 좌우로 움직이면서 선택적으로 물릴 수 있는 섭동 기어식 구성을 이룬다.

전륜구동부(5)는 상기 셔틀변속부(2)와 마찬가지로 유압 클러치 방식으로 구성되고, 미션부(1)와 뒷차동부(6)를 구성하는 다양한 부품들은 밀폐된 공간을 형성시키는 미션 케이스(8)에 의해 보호되고, 미션 케이스(8)에는 기어 간 원활한 동력전달과 원활한 축의 회전을 도모하고 부품 간 마찰과 마모를 줄이는 윤활제로서 오일이 일정 높이로 채워져 있다.

한편, 부변속부(4)는 상기 주변속부(3)를 거치면서 1차로 변속이 행해진 변속동력을 제공받아 다시 한번 변속시키기 위해 기능하며, 상기 부변속부(4)를 거치면서 최종적으로 변속이 완료되어 회전방향과 회전속도가 결정된 변속동력은 상기 뒷차동부(6)에 제공되고 뒷차동부(6)를 거쳐 구동륜이 되는 좌측과 우측 후륜에 적절히 분배된다.

도면에서 미설명 부호 7은 엔진에서 출력된 동력을 작업기 구동을 위한 동력으로 활용하기 위해 기체 밖으로 엔진 동력을 인출시키는 PTO 구동부(동력인출부)를 나타낸다.

그러나 도 1과 같은 종래 농업용 작업차의 미션조합은 실제 주행속도 변속과 관련한 주변속장치와 부변속장치가 운전자 레버 조작으로 시프터 또는 기어를 이동시켜 원하는 변속단수로 바꾸는 수동식 변속 메커니즘으로 구성됨으로써, 그 구성이 매우 복잡하며, 변속 조작 시 소음이 발생되는 문제가 있고, 변속 조작이 잦을 경우 조작 피로감이 쌓이는 문제가 있다.

더욱이, 변속 시 변속 충격이 커서 기동성과 안정성이 떨어지는 문제가 있으며, 재배작물에 따라 요구되는 작업속도가 천차만별인 농업용 작업차의 작업 특성을 고려하면 변속단수를 보다 세밀하게 쪼개는 것이 유리하지만 도 1과 같은 수동식 변속 메커니즘에서는 변속구간의 폭을 넓히기 위해 변속단수를 세밀하게 쪼개는 것이 매우 어렵다.

한국등록특허 제10-0988155호(등록일자 2010. 10. 08)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 변속의 용이함을 도모할 수 있고, 변속 편의를 제공할 수 있으며, 변속 시 변속 충격을 경감시킬 수 있는 농업용 작업차의 변속장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 변속단수의 다단화를 통해 저속단에서 고속단까지 보다 폭넓은 구간에 걸쳐 변속이 가능한 농업용 작업차의 변속장치를 제공하고자 하는 것이다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명은,

동력원으로부터 단속적으로 동력을 전달받을 수 있도록 구비된 동력인출축과;

상기 동력인출축에 단속적으로 입력되는 동력의 회전방향을 결정하고 상기 동력인출축과 평행한 제1 출력축을 통해 출력하는 유압클러치 방식 변속 메커니즘의 전후진변속부와:

상기 제1 출력축과 직결된 제1 입력축과 함께 유압클러치 방식 변속 메커니즘에 의해 다수의 1차 변속단을 구성하는 제2 출력축을 구비하며, 상기 제1 입력축을 통해 입력되는 회전방향이 결정된 동력을 1차 변속시켜 상기 동력인출축에 동심 배치된 상기 제2 출력축을 통해 출력하는 주변속부와;

상기 제2 출력축 후방의 동력인출축에 동심 배치된 제2 입력축과 상기 제2 출력축 사이의 동력 전달을 단속하며, 상기 주변속부에 의한 1차 변속 동력을 선택적으로 감속시켜 상기 제2 입력축을 통해 출력하는 유압클러치 방식 변속 메커니즘의 고저변속부; 및

상기 제2 입력축과 함께 동기 치합식(Synchromesh type) 변속 메커니즘에 의해 다수의 2차 변속단을 구성하도록 된 제3 출력축 및 변속축을 구비하며, 상기 고저변속부가 출력한 변속동력을 다시 한번 변속시켜 상기 제3 출력축을 통해 출력하는 부변속부;를 포함하는 농업용 작업차의 변속장치를 제공한다.

본 발명에서 상기 전후진변속부는, 상기 동력인출축에 설치되는 유압식 전진클러치 및 후진클러치의 택일적인 클러치 접속에 따라 동력원으로부터 상기 동력인출축에 단속적으로 입력되는 동력의 회전방향을 결정하여 상기 제1 출력축을 통해 출력하는 것일 수 있다.

바람직하게는, 상기 전후진변속부는, 상기 동력인출축 상에 배치되며 다수의 마찰요소를 갖춘 유압식 전진클러치와 후진클러치가 하나의 유닛 형태로 구성된 전후진변속클러치유닛과; 상기 전후진변속클러치유닛의 전방과 후방의 상기 동력인출축 상에 회전 자유롭게 구비된 전진구동기어와 후진구동기어; 및 상기 전진구동기어와 후진구동기어에 각각 대응하여 상기 제1 출력축에 일체 회전 가능하게 구비된 전진피동기어와 후진피동기어;를 포함하는 구성일 수 있다.

이때, 상기 전후진변속클러치유닛의 인접 후방에서 상기 동력인출축의 외면부를 감싸면서 동력인출축의 회전운동을 지지하는 제1 지지부;를 더 포함하며, 상기 제1 지지부에는 상기 동력인출축의 내부유로 출입구와 기밀하게 접하는 복수의 유로가 형성될 수 있다.

본 발명에 적용된 상기 주변속부는, 상기 제1 입력축 상에 직렬 배치된 복수의 유압식 변속클러치와; 상기 제1 입력축과 상기 제2 출력축에 서로 맞물리는 쌍을 이루도록 설치되는 전동기어들;의 조합으로 이루어진 구성일 수 있다.

이때 주변속부를 구성하는 상기 변속클러치는, 상기 제1 입력축에 설치되며 1단 변속클러치와 2단 변속클러치가 하나의 유닛을 이루도록 구성된 저단 클러치유닛과; 상기 저단 클러치유닛 후방의 상기 제1 입력축에 설치되며 3단 변속클러치와 4단 변속클러치가 하나의 유닛을 이루도록 구성된 고단 클러치유닛;을 포함하며, 상기 전동기어는, 상기 제1 입력축에 설치된 1단 내지 4단 구동기어와; 상기 1단 내지 4단 구동기어에 각각 대응하여 맞물리는 상기 제2 출력축 상의 1단 내지 4단 피동기어;로 구성될 수 있다.

이때, 상기 1단 구동기어와 2단 구동기어는 상기 저단 클러치유닛 전방과 후방에서 각각 1단 클러치의 클러치허브와 2단 클러치의 클러치허브에 일체로 형성되고, 상기 3단 구동기어와 4단 구동기어는 상기 고단 클러치유닛 전방과 후방에서 각각 3단 클러치의 클러치허브와 4단 클러치의 클러치허브에 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 1단 내지 4단 구동기어는 각 클러치허브와 함께 제1 입력축에 대해 회전 자유롭게 이루어진 구성일 수 있다.

상기 제2 출력축은 동력인출축과 동심 배치를 이루며 동력인출축의 회전에 대해 회전이 자유로운 중공축일 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 제1 입력축의 외면부를 감싸면서 제1 입력축의 회전운동을 지지하는 제2 지지부;를 더 포함하며, 상기 제2 지지부에는 상기 제1 입력축의 내부유로 출입구와 기밀하게 접하는 복수의 유로가 형성될 수 있다.

본 발명에 적용된 상기 상기 고저변속부는, 상기 제2 출력축 단부에 일체 회전 가능하게 구비되고, 상기 주변속부에 의해 1차 변속된 동력이 입력되는 고속단기어와; 상기 고속단기어의 축선과 평행하며, 상기 고속단기어에 맞물려 회전하는 중간기어를 구비한 중간축과; 상기 고속단기어와 맞물린 부분 타측 중간축 상의 중간기어와 맞물려 회전하는 저속단기어와; 상기 제2 입력축에 구비되며, 상기 고속단기어와 저속단기어 중 하나와 상기 제2 입력축의 동력접속을 단속하는 하이/로우 클러치;를 포함하는 구성일 수 있다.

이때, 상기 제2 입력축은 동력인출축과 동심 배치를 이루며 동력인출축의 회전에 대해 회전이 자유로운 중공축일 수 있다.

또한 본 발명은, 상기 제2 입력축의 외면부를 감싸면서 제2 입력축의 회전운동을 지지하는 제3 지지부;를 더 포함하며, 상기 제3 지지부에는 상기 제2 입력축의 내부유로 출입구와 기밀하게 접하는 복수의 공급유로가 형성될 수 있다.

본 발명에 적용된 상기 부변속부는, 상기 제2 입력축과 평행한 상기 제3 출력축 상의 동기 치합식 제1 부변속기구와; 상기 제3 출력축과 평행한 상기 변속축 상의 동기 치합식 제2 부변속기구와; 상기 제2 입력축, 제3 출력축, 상기 변속축 및 변속축과 평행한 중간축에 서로 맞물려 쌍을 이루도록 설치되는 전동기어들;을 포함하는 구성일 수 있다.

한편, 상기 동력인출축은 상기 동력원으로부터 단속적으로 동력을 전달받는 구동축과, 상기 구동축으로부터 단속적으로 동력을 전달받는 피동축으로 구성되며, 상기 구동축과 피동축 사이에 이들의 동력접속을 단속하는 PTO 클러치가 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 변속장치에 의하면, 유압클러치 방식 변속 메커니즘의 주변속부로 인하여, 주변속 조작 시 시프터를 이동시켜 변속단수를 바꾸는 종래 기계식 구성과 비교해 구성이 훨씬 단순하며, 큰 힘을 들이지 않고도 변속 조작이 가능해 조작 피로감을 경감할 수 있고, 변속조작의 용이함을 또한 도모할 수 있어 만족도 높은 조작의 편의를 제공할 수 있다.

또한, 유압클러치 방식 변속 메커니즘의 적용으로 변속충격의 경감 및 차량의 기동성과 안정성을 확보할 수 있으며, 주변속부, 고저변속부, 부변속부의 다양한 변속조합에 의해 보다 폭넓은 구간에 걸쳐 세밀한 변속이 가능하므로, 차량의 주행특성을 개선할 수 있으며, 작업 환경에 맞는 보다 최적화된 속도로 작업이 가능하게 하는 효과가 있다.

또한, 유압클러치가 설치된 각 축의 외면부를 감싸면서 회전운동을 지지하는 지지부가 마련되고, 각각의 지지부에는 상기 각 축의 내부유로 출입구와 기밀하게 접하는 복수의 공급유로가 형성되어 유압을 제공하는 구성을 이룸으로써, 해당 유압클러치로 공급되는 유압의 이동경로를 짧게 할 수 있어 유압클러치의 응답성을 개선할 수 있고 압력손실을 최소화할 수 있다.

도 1은 종래 농용 작업차의 미션조합(변속조합)의 전개도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 농업용 작업차의 변속장치의 전개도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 농업용 작업차의 변속장치의 개략 구성도.
도 4는 도 2 및 도 3의 전후진변속부를 확대 도시한 도면.
도 5는 도 2 및 도 3의 주변속부를 확대 도시한 도면.
도 6은 도 2 및 도 3의 고저변속부를 확대 도시한 도면.
도 7은 도 2 및 도 3의 부변속부를 확대 도시한 도면.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 작업차용 변속장치의 전개도이며, 도 3은 도 2에 나타난 변속장치를 개략화하여 도시한 개략도이다.

도 2의 전개도에서는 발명의 이해를 돕기 위해 부변속부(50)의 제3 출력축(55)과 변속축(57)을 동력인출축(10)의 상부 측에 전개시킨 형태로 표현하고 있으나, 실제 배치에 있어서는 동력인출축(10)의 아래쪽에 제3 출력축(55)이 배치되고 제3 출력축(55) 측부에 상기 변속축(57)이 위치하게 된다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치는 크게, 동력인출축(10)과, 유압클러치 방식(유압 작동으로 작동 플레이트가 클러치 디스크에 접촉하여 동력 접속을 이루는 방식) 변속 메커니즘을 갖는 전후진변속부(20), 주변속부(30) 및 고저변속부(40)와, 동기 치합식(Synchromesh type) 변속 메커니즘에 의해 다수의 2차 변속단을 구성하는 부변속부(40)를 포함한다.

동력인출축(10)은 동력원으로부터 단속적으로 동력을 전달받을 수 있도록 구비되며, 전후진변속부(20)는 상기 동력인출축(10)에 단속적으로 입력되는 동력의 회전방향을 결정하고 상기 동력인출축(10)과 평행한 제1 출력축(25)을 통해 출력한다. 동력원은 내연기관인 엔진일 수 있으며, 동력원과 동력인출축(10) 사이에는 단속적인 동력 전달을 위해 메인클러치(부호생략)가 배치된다.

전후진변속부(20)는 상기 동력인출축(10)에 설치되는 유압식 전진클러치(22-1) 및 후진클러치(22-2)를 포함하며, 상기 유압식 전진클러치(22-1)와 후진클러치(22-2)의 택일적인 클러치 접속(전진클러치가 클러치 접속 측에 작동되거나 후진클러치가 클러치 접속 측에 작동)에 따라 동력원으로부터 상기 동력인출축(10)에 단속적으로 입력되는 동력의 회전방향을 결정하여 상기 제1 출력축(25)을 통해 출력한다.

주변속부(30)는 상기 제1 출력축(25)과 직결된 제1 입력축(31)과 함께 유압클러치 방식 변속 메커니즘에 의해 다수의 1차 변속단을 구성하는 제2 출력축(35)을 구비하며, 상기 제1 입력축(31)을 통해 입력되며 상기 전후진변속부(20)를 통해 회전방향이 결정된 동력을 1차 변속시켜 상기 동력인출축(10)에 동심 배치된 상기 제2 출력축(35)을 통해 출력한다.

고저변속부(40)는 제2 출력축(35) 후방의 동력인출축(10)에 동심 배치된 제2 입력축(45)과 상기 제2 출력축(35) 사이의 동력 전달을 단속하며, 상기 주변속부(30)에 의한 1차 변속 동력을 선택적으로 감속시켜 상기 제2 입력축(45)을 통해 출력한다. 그리고 고저변속부(40)가 출력한 동력이 상기 부변속부(40)에 전달되고, 부변속부(40)를 통한 2차 변속 후 제3 출력축(55)을 통해 차륜이 연결되는 차동축에 전달된다.

본 발명의 실시 예에 따른 변속장치의 주요부 구성을 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.

전후진변속부

도 4는 도 2 및 도 3의 전후진변속부를 확대 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 전후진변속부(20)는 구체적으로, 전진클러치(22-1)와 후진클러치(22-2)가 하나의 유닛 형태로 구성된 전후진변속클러치유닛(22)과, 상기 전후진변속클러치유닛(22)의 전방과 후방의 상기 동력인출축(10) 상에 회전 자유롭게 구비된 전진구동기어(23)와 후진구동기어(24)를 포함한다. 그리고 상기 제1 출력축(25)에 배치되는 전진피동기어(26)와 후진피동기어(27)를 구비한다.

전진클러치(22-1)와 후진클러치(22-2)는 상기 동력인출축(10) 상에 배치되고 유압으로 작동되며 복수의 마찰요소(여러 장의 클러치 디스크와 여러 장의 작동 플레이트)를 갖는 유압식 다판 클러치일 수 있으며, 전진피동기어(26)와 후진피동기어(27)는 상기 전진구동기어(23)와 후진구동기어(24)에 각각 대응하여 상기 제1 출력축(25)에 일체 회전 가능하게 배치된다.

전진클러치(22-1) 측 전진구동기어(23)와 상기 전진피동기어(26)는 중간 매개체 없이 직접 맞물려 전진클러치(22-1) 접속 시 제1 출력축(25)은 동력인출축(10)의 회전에 반대방향으로 회전하게 되며, 후진구동기어(24)와 후진피동기어(27)는 후진아이들기어(28)를 통해 동력 전달 가능하게 연결됨으로써 후진클러치(22-2) 접속 시 제1 출력축(25)은 동력인출축(10)의 회전과 같은 방향으로 회전하게 된다.

유압에 의해 전후진변속클러치유닛(22)이 작동됨에 있어서는, 전진클러치(22-1)와 후진클러치(22-2) 중 하나만 클러치 접속(clutch engage)되도록 택일적으로 작동되거나, 전진클러치(22-1) 및 후진클러치(22-2) 모두가 릴리즈(release, 클러치 비접속(clutch disengage)) 됨으로써, 전진/후진 변속 및 기어 중립을 구현하게 된다.

전진클러치(22-1) 측에 유압이 공급되어 클러치 접속되면, 동력인출축(10)의 회전력이 전진클러치(22-1)의 클러치허브(221)와 전진구동기어(23)를 통해 전진피동기어(26)에 전달되고, 후진클러치(22-2) 측에 유압이 공급될 경우 동력인출축(10)의 회전력은 후진클러치(22-2)의 클러치허브(222)와 후진구동기어(24) 및 후진아이들기어(28)를 통해 상기 후진피동기어(27)에 전달된다.

유압이 어느 쪽에도 공급되지 않아 전진클러치(22-1)와 후진클러치(22-2)가 모두 클러치 비접속 위치에 있으면 중립 상태가 되어 제1 출력축(25)은 회전되지 않는다. 즉 중립 상태에서는 동력인출축(10)이 회전되더라도 그 회전력은 상기 제1 출력축(25)에 전달되지 않으며, 동력인출축(10) 상에 일체로 구비된 전후진변속클러치유닛(22)의 클러치 리테이너(220)만 공회전하는 상태가 된다.

전후진변속클러치유닛(22)의 인접 후방에는 상기 동력인출축(10)의 외면부를 감싸면서 동력인출축(10)의 회전운동을 지지하는 제1 지지부(29)가 구비된다. 이때 제1 지지부(29)에는 상기 동력인출축(10)의 내부유로(전후진변속클러치유닛(22)으로 유압을 공급하거나 전후진변속클러치유닛(22)에 공급된 유압이 빠져 나오는 유로) 출입구와 기밀하게 접하는 복수의 유로(290)가 형성된다.

주변속부

도 5는 도 2 및 도 3의 주변속부를 확대 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 주변속부(30)는 상기 제1 출력축(25)과 직결되는 제1 입력축(31) 상에 직렬 배치되며 상기 제1 입력축(31)과 제2 출력축(35) 사이의 동력접속을 선택적으로 단속하는 복수의 유압식 변속클러치(32-1~32-4)와, 상기 제1 입력축(31) 및 제1 입력축(31)에 평행한 상기 제2 출력축(35)에 서로 맞물리는 쌍을 이루도록 설치되되 각 쌍마다 기어비가 서로 다른 전동기어들(311~314)(351~354)의 조합으로 구성된다.

주변속부(30)를 구성하는 변속클러치들은 전후 한 쌍의 클러치가 택일적으로 접속되는 공지된 더블팩 타입의 유압 작동식 다판 클러치의 구성일 수 있으며, 1단 변속클러치(32-1)와 2단 변속클러치(32-2)가 하나의 유닛 형태로 구성된 저단 클러치유닛(32a)과, 3단 변속클러치(32-3)와 4단 변속클러치(32-4)가 전후 쌍을 이루는 하나의 유닛 형태로 구성된 고단 클러치유닛(32b)을 포함한다.

전동기어는 제1 입력축(31)에 설치되는 1단 내지 4단 구동기어(311~314)와, 상기 1단 내지 4단 구동기어(311~314) 각각에 대응하여 맞물리도록 제2 출력축(35) 상에 배치되는 1단 내지 4단 피동기어(351~354)로 구성된다. 이때 피동기어(351~354)가 설치된 제2 출력축(35)은 동력인출축(10)의 회전운동에 구속을 받지 않도록 동력인출축(10)과 동심 배치를 이루는 중공축일 수 있다.

1단 내지 4단 피동기어들(351~354)은 상기 제2 출력축(35) 상에 일체 회전 가능하게 구비된다. 그리고 1단, 3단 구동기어(311)(313)와 2단, 4단 구동기어(312)(314)는 각각 저단 클러치유닛(32a)과 고단 클러치유닛(32b) 전방과 후방에서 각각 1단, 3단 변속클러치(32-1)(32-3)의 클러치허브(321)(323)와 2단, 4단 변속클러치(32-2)(32-4)의 클러치허브(322)(324)와 일체 회전 가능하게 구비된다.

1단 내지 4단 구동기어(311~314) 및 이와 일체 회전되는 해당 클러치허브(321, 322, 323, 324)는 상기 제1 입력축(31)에 회전 자유롭게 구성되며, 상기 1단 내지 4단 변속클러치(32-1~32-4) 각각의 클러치 리테이너(325, 326, 327, 328)는 상기 제1 입력축(31)에 일체 회전 가능하게 구비됨으로써 제1 입력축(31)과 함께 회전한다.

이에 따라, 주변속부(30)의 변속조작이 없는 경우 전후진변속부(20)의 동력 접속으로 제1 출력축(25)과 함께 각 단의 클러치 리테이너(325, 326, 327, 328)가 회전되더라도 각 단의 클러치허브(321, 322, 323, 324)와 구동기어(311~314)는 회전되지 않으며, 택일적으로 어느 한 단의 변속클러치가 접속된 때에만 그 접속된 변속클러치 측 구동기어가 상기 제1 입력축(31)과 함께 회전하게 된다.

제1 입력축(31)의 전단 또는 후단에는 상기 제1 입력축(31)의 외면부를 감싸면서 제1 입력축(31)의 회전운동을 지지하는 제2 지지부(39)가 구비될 수 있으며, 제2 지지부(39)에는 상기 제1 입력축(31)의 내부유로(변속클러치에 유압을 공급하거나 변속클러치에 공급된 유압이 빠져 나오는 유로) 출입구와 기밀하게 접하는 복수의 유로(390)가 형성된다.

고저변속부

도 6은 도 2 및 도 3의 고저변속부를 확대 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 고저변속부(40)는 고속단기어(401) 및 저속단기어(403)와, 상기 저속단기어(403)가 회전 자유롭게 설치되며 상기 제2 출력축(35)과 동일 축선 상으로 배치되는 제2 입력축(45)을 구비한다. 그리고 제2 입력축(45)과 평행한 중간축(43) 및 고속단기어(401)와 저속단기어(403) 사이에서 둘 중 하나를 상기 제2 입력축(45)과 동력전달 가능하게 접속시키는 하이/로우 클러치(42)를 포함한다.

고속단기어(401)는 상기 제2 출력축(35)의 끝단에 일체 회전 가능하게 배치되어 제2 출력축(35)과 함께 상기 전후진변속부(20)에 의해 회전방향이 결정되고 상기 주변속부(30)를 거쳐 1차 변속이 완료된 동력에 의해 의해 회전되며, 상기 저속단기어(403)는 상기 고속단기어(401)에 입력되고 상기 중간축(43)을 우회하는 동력에 의해 회전된다.

중간축(43) 전단에 설치된 제1 중간기어(431)를 통해 상기 중간축이 고속단기어(401) 측과 동력전달 가능하게 연결됨으로써 상기 고속단기어(401)의 회전 시 중간축(43)이 함께 회전하게 되며, 제1 중간기어(431) 반대편의 중간축 후단에는 제2 중간기어(433)가 일체 회전 가능하게 구비되고, 제2 중간기어(433)에 상기 저속단기어(403)가 맞물려 중간축(43)과 함께 회전된다.

하이/로우 클러치(42)는 유압 클러치가 전후 한 쌍으로 구비되어 고속단기어(401) 측과 저속단기어(403) 측 중 선택적인 동력 접속을 수행하는 공지된 더블팩 타입의 유압 작동식 다판 클러치일 수 있으며, 다수의 클러치 플레이트를 내측에 구비한 클러치 리테이너(420)가 상기 제2 입력축(45)에 일체 회전 가능하게 결합된 구성을 이룬다.

하이/로우 클러치(42)의 고속단 측 허브(422)는 상기 고속단기어(401)와 함께 상기 제2 출력축(35) 후단에 이와 일체 회전되도록 구성되면서 상기 제2 입력축(45)의 회전에 대해서는 회전 자유롭게 구성되며, 상기 저속단 측 허브(424)는 상기 저속단기어(403)와 함께 상기 제2 입력축(45) 상에 이 제2 입력축(45)에 대해 회전 자유롭게 구성된다.

제2 입력축(45)은 동력인출축(10)과 동심 배치를 이루며 동력인출축(10)의 회전에 대해 회전이 자유로운 중공축일 수 있으며, 제2 입력축(45)의 중앙부에는 상기 제2 입력축(45)의 외면부를 감싸면서 제2 입력축(45)의 회전운동을 지지하는 제3 지지부(49)가 구비될 수 있다. 이때 제3 지지부(49)에는 상기 제2 입력축(45)의 내부유로 출입구와 기밀하게 접하는 복수의 유로(490)가 형성된다.

하이/로우 클러치(42)가 고속단기어(401)나 저속단기어(403) 어느 한쪽과도 접속되지 않은 클러치 중립상태에서는 상기 제2 출력축(35)과 중간축(43)에 의해 고속단기어(401)와 저속단기어(403)가 회전되더라도 상기 제2 입력축(45)은 회전되지 않으며, 하이/로우 클러치(42)가 고속단기어(401)나 저속단기어(403) 중 어느 한 쪽과 접속된 경우에만 제2 입력축(45)이 회전하게 된다.

하이/로우 클러치(42)가 고속단기어(401) 측에 접속되면, 주변속부(30)에 의한 변속동력이 고속단기어(401)에서 하이/로우 클러치(42)를 직접 거쳐 제2 입력축(45)에 전달되며, 저속단기어(403)와 제2 입력축(45)을 접속시키는 방향으로 작동되면, 상기 변속동력은 중간축(43)을 우회하면서 감속되고 하이/로우 클러치(42)를 거쳐 제2 입력축(45)에 전달된다.

본 발명에 적용된 상기 고속단기어(401)와 제1 중간기어(431)의 기어비 및 제2 중간기어(433)와 저속단기어(403)의 기어비는 엔진 사양이나 본 발명에 따른 변속장치가 적용되는 농업용 작업차가 요구하는 출력 성능에 따라 변경 가능하므로 특정 기어비로 국한되는 것은 아니며, 보다 정밀하고 세밀한 변속이 요구되는 사양인 경우에는 고저변속부(40)가 3단 이상으로 형성될 수도 있다.

부변속부

도 7은 도 2 및 도 3의 부변속부를 확대 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 부변속부(40)는 전술한 제2 입력축(45)과 함께 동기 치합식(Synchromesh type) 변속 메커니즘에 의해 다수의 2차 변속단을 구성하도록 된 제3 출력축(55) 및 변속축(57)을 구비한다. 이와 같은 동기 치합식 변속 메커니즘을 갖는 부변속부(40)는 상기 고저변속부(40)가 출력한 변속동력을 다시 한번 변속시켜 상기 제3 출력축(55)을 통해 출력한다.

부변속부(40)는 구체적으로, 제2 입력축(45)과 평행한 상기 제3 출력축(55) 상의 동기 치합식 제1 부변속기구(53), 상기 제3 출력축(55)과 평행한 상기 변속축(57) 상의 동기 치합식 제2 부변속기구(54)를 포함하며, 제2 입력축(45), 제3 출력축(55), 상기 변속축(57) 및 변속축(57)과 평행한 중간축(58)에 서로 맞물려 쌍을 이루도록 설치되는 전동기어들을 포함한다.

제1 부변속기구(53)는 고단 부변속을 위해 제3 출력축(55) 상에서 직선왕복운동을 하는 제1 시프터(530)와, 제1 시프터(530)를 사이에 두고 대향 설치된 제1, 제2 부변속기어(532)(534)를 포함하며, 제2 부변속기구(54)는 저단 부변속을 위해 변속축(57) 상에서 직선왕복운동을 하는 제2 시프터(540)와, 제2 시프터(540) 전후방의 제3, 제4 부변속기어(542)(544)를 포함하여 구성된다.

도면부호 502과 504는 제2 입력축(45)에 일체 회전 가능하게 구비되며 상기 제1, 제2 부변속기어(532)(534)와 각각 맞물리는 고단 부변속 원동기어이며, 도면부호 506과 555은 상기 제2 입력축(45)과 제3 출력축(55)의 대응된 위치에서 서로 맞물리게 구비되어 제2 입력축(45)의 회전력이 변속축(57) 상의 상기 제2 부변속기구(54) 측에 전달되도록 하는 저단 부변속 원동기어와 중간기어를 가리킨다.

또한, 중간축(58) 상에 배치된 기어를 가리키는 도면부호 581과 583은 상기 제2 부변속기구(54)를 구성하는 제3, 제4 부변속기어(542)(544)에 각각 맞물리게 결합되는 저단 부변속 중간기어이며, 변속축(57) 말단의 도면부호 571과 이에 대응되는 위치의 제3 출력축(55) 상에서 맞물리는 쌍을 이루도록 배치되는 551은 상기 변속축(57)과 제3 출력축(55)을 동력전달 가능하게 연결하는 원동기어 및 피동기어이다.

한편, 도 2 및 도 3에 도시된 상기 동력인출축(10)은 상기 동력원으로부터 단속적으로 동력을 전달받는 구동축(10a)과, 구동축(10a)으로부터 단속적으로 동력을 전달받는 피동축(10b)으로 분리 구성될 수 있으며, 이때 상기 구동축(10a)과 피동축(10b) 사이에는 이들의 동력접속을 단속하는 유압클러치 방식의 PTO 클러치(12)가 설치될 수 있다.

다른 한편, 도 2에서 미설명 도면부호 60은 4륜 구동 선택 및 배속턴 기능(차량 선회 시 전륜의 회전속도를 후륜의 회전속도보다 빠르게 하는 것)의 구현을 위한 배속턴부를 가리키며, 70은 엔진 출력을 외부로 인출하는 상기 동력인출축(10)의 회전속도를 작업기 구동에 적합한 속도로 변속시켜주는 PTO 변속부를 가리킨다.

본 발명의 실시 예에 따른 변속장치에 의하면, 유압클러치 방식 변속 메커니즘의 주변속부로 인하여, 주변속 조작 시 시프터를 이동시켜 변속단수를 바꾸는 종래 기계식 구성과 비교해 구성이 훨씬 단순하며, 큰 힘을 들이지 않고도 변속 조작이 가능해 조작 피로감을 경감할 수 있고, 변속조작의 용이함을 또한 도모할 수 있어 만족도 높은 조작의 편의를 제공할 수 있다.

또한, 유압클러치 방식 변속 메커니즘의 적용으로 변속충격의 경감 및 차량의 기동성과 안정성을 확보할 수 있으며, 주변속부, 고저변속부, 부변속부의 다양한 변속조합에 의해 보다 폭넓은 구간에 걸쳐 세밀한 변속이 가능하므로, 차량의 주행특성을 개선할 수 있으며, 작업 환경에 맞는 보다 최적화된 속도로 작업이 가능하게 하는 효과가 있다.

또한, 유압클러치가 설치된 각 축의 외면부를 감싸면서 회전운동을 지지하는 지지부가 마련되고, 각각의 지지부에는 상기 각 축의 내부유로 출입구와 기밀하게 접하는 복수의 공급유로가 형성되어 유압을 제공하는 구성을 이룸으로써, 해당 유압클러치로 공급되는 유압의 이동경로를 짧게 할 수 있어 유압클러치의 응답성을 개선할 수 있고 압력손실을 최소화할 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 동력인출축 12 : PTO 클러치
20 : 전후진변속부 22 : 전후진변속클러치유닛
22-1 : 전진클러치 22-2 : 후진클러치
25 : 제1 출력축 29 : 제1 지지부
30 : 주변속부 31 : 제1 입력축
32-1 : 1단 변속클러치 32-2 : 2단 변속클러치
32-3 : 3단 변속클러치 32-4 : 4단 변속클러치
39 : 제2 지지부 40 : 고저변속부
42 : 하이/로우 클러치 45 : 제2 입력축
43 : 중간축 49 : 제3 지지부
50 : 부변속부 53 : 제1 부변속기구
54 : 제2 부변속기구 55 : 제3 출력축
57 : 변속축 58 : 중간축
60 : 배속턴부 70 : PTO 변속부

Claims (15)

1. 동력원으로부터 단속적으로 동력을 전달받을 수 있도록 구비된 동력인출축과;
   상기 동력인출축과 함께 유압클러치 방식 변속 메커니즘의 전후진 변속단을 구성하도록 된 제1 출력축을 구비하는 전후진변속부와:
   상기 제1 출력축과 직결된 제1 입력축과 함께 유압클러치 방식 변속 메커니즘에 의해 다수의 1차 변속단을 구성하도록 된 제2 출력축을 구비하는 주변속부와;
   상기 제2 출력축 후방의 동력인출축에 동심 배치된 제2 입력축과 상기 제2 출력축 사이의 동력 전달을 단속하는 유압클러치 방식 변속 메커니즘의 고저변속부; 및
   상기 제2 입력축과 함께 동기 치합식(Synchromesh type) 변속 메커니즘에 의해 다수의 2차 변속단을 구성하도록 된 제3 출력축 및 변속축을 구비하는 부변속부;를 포함하는 농업용 작업차의 변속장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전후진변속부는,
   상기 동력인출축에 설치되는 유압식 전진클러치 및 후진클러치의 택일적인 클러치 접속에 따라 동력원으로부터 상기 동력인출축에 단속적으로 입력되는 동력의 회전방향을 결정하여 상기 제1 출력축을 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 농업용 작업차의 변속장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 전후진변속부는,
   상기 동력인출축 상에 배치되며 다수의 마찰요소를 갖춘 유압식 전진클러치와 후진클러치가 하나의 유닛 형태로 구성된 전후진변속클러치유닛과;
   상기 전후진변속클러치유닛의 전방과 후방의 상기 동력인출축 상에 회전 자유롭게 구비된 전진구동기어와 후진구동기어; 및
   상기 전진구동기어와 후진구동기어에 각각 대응하여 상기 제1 출력축에 일체 회전 가능하게 구비된 전진피동기어와 후진피동기어;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 농업용 작업차의 변속장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 전후진변속클러치유닛의 인접 후방에서 상기 동력인출축의 외면부를 감싸면서 동력인출축의 회전운동을 지지하는 제1 지지부;를 더 포함하며,
   상기 제1 지지부에는 상기 동력인출축의 내부유로 출입구와 기밀하게 접하는 복수의 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 농업용 작업차의 변속장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 주변속부는,
   상기 제1 입력축 상에 직렬 배치된 복수의 유압식 변속클러치와;
   상기 제1 입력축과 상기 제2 출력축에 서로 맞물리는 쌍을 이루도록 설치되는 전동기어들;의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 농업용 작업차의 변속장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   주변속부를 구성하는 상기 변속클러치는,
   상기 제1 입력축에 설치되며 1단 변속클러치와 2단 변속클러치가 하나의 유닛을 이루도록 구성된 저단 클러치유닛과;
   상기 저단 클러치유닛 후방의 상기 제1 입력축에 설치되며 3단 변속클러치와 4단 변속클러치가 하나의 유닛을 이루도록 구성된 고단 클러치유닛;을 포함하며,
   상기 전동기어는,
   상기 제1 입력축에 설치된 1단 내지 4단 구동기어와;
   상기 1단 내지 4단 구동기어에 각각 대응하여 맞물리는 상기 제2 출력축 상의 1단 내지 4단 피동기어;로 구성됨을 특징으로 하는 농업용 작업차의 변속장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 1단 구동기어와 2단 구동기어는 상기 저단 클러치유닛 전방과 후방에서 각각 1단 클러치의 클러치허브와 2단 클러치의 클러치허브에 일체로 형성되고,
   상기 3단 구동기어와 4단 구동기어는 상기 고단 클러치유닛 전방과 후방에서 각각 3단 클러치의 클러치허브와 4단 클러치의 클러치허브에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 농업용 작업차의 변속장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 1단 내지 4단 구동기어는 각 클러치허브와 함께 제1 입력축에 대해 회전 자유롭게 구성된 것을 특징으로 하는 농업용 작업차의 변속장치.
   
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 제2 출력축은 동력인출축과 동심 배치를 이루며 동력인출축의 회전에 대해 회전이 자유로운 중공축으로 구성되는 것을 특징으로 하는 농업용 작업차의 변속장치.
   
10. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 입력축의 외면부를 감싸면서 제1 입력축의 회전운동을 지지하는 제2 지지부;를 더 포함하며,
    상기 제2 지지부에는 상기 제1 입력축의 내부유로 출입구와 기밀하게 접하는 복수의 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 농업용 작업차의 변속장치.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 고저변속부는,
    상기 제2 출력축 단부에 일체 회전 가능하게 구비되고, 상기 주변속부에 의해 1차 변속된 동력이 입력되는 고속단기어와;
    상기 고속단기어의 축선과 평행하며, 상기 고속단기어에 맞물려 회전하는 중간기어를 구비한 중간축과;
    상기 고속단기어와 맞물린 부분 타측 중간축 상의 중간기어와 맞물려 회전하는 저속단기어와;
    상기 제2 입력축에 구비되며, 상기 고속단기어와 저속단기어 중 하나와 상기 제2 입력축의 동력접속을 단속하는 하이/로우 클러치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 농업용 작업차의 변속장치.
    
    
12. 제 1 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 입력축은 동력인출축과 동심 배치를 이루며 동력인출축의 회전에 대해 회전이 자유로운 중공축으로 구성되는 것을 특징으로 하는 농업용 작업차의 변속장치.
    
13. 제 1 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 입력축의 외면부를 감싸면서 제2 입력축의 회전운동을 지지하는 제3 지지부;를 더 포함하며,
    상기 제3 지지부에는 상기 제2 입력축의 내부유로 출입구와 기밀하게 접하는 복수의 공급유로가 형성된 것을 특징으로 하는 농업용 작업차의 변속장치.
    
    
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 부변속부는,
    상기 제2 입력축과 평행한 상기 제3 출력축 상의 동기 치합식 제1 부변속기구와;
    상기 제3 출력축과 평행한 상기 변속축 상의 동기 치합식 제2 부변속기구와;
    상기 제2 입력축, 제3 출력축, 상기 변속축 및 변속축과 평행한 중간축에 서로 맞물려 쌍을 이루도록 설치되는 전동기어들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 농업용 작업차의 변속장치.
    
    
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 동력인출축은 상기 동력원으로부터 단속적으로 동력을 전달받는 구동축과, 상기 구동축으로부터 단속적으로 동력을 전달받는 피동축으로 구성되며,
    상기 구동축과 피동축 사이에 이들의 동력접속을 단속하는 PTO 클러치가 설치된 것을 특징으로 하는 농업용 작업차의 변속장치.
    

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