KR20180090016A - 정유압식 무단 변속 트랜스미션 및 그 제어 방법 - Google Patents

정유압식 무단 변속 트랜스미션 및 그 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180090016A
KR20180090016A KR1020170014886A KR20170014886A KR20180090016A KR 20180090016 A KR20180090016 A KR 20180090016A KR 1020170014886 A KR1020170014886 A KR 1020170014886A KR 20170014886 A KR20170014886 A KR 20170014886A KR 20180090016 A KR20180090016 A KR 20180090016A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
swash plate
control valve
angle
working fluid
control
Prior art date
Application number
KR1020170014886A
Other languages
English (en)
Inventor
서진
김봉재
Original Assignee
대동공업주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대동공업주식회사 filed Critical 대동공업주식회사
Priority to KR1020170014886A priority Critical patent/KR20180090016A/ko
Publication of KR20180090016A publication Critical patent/KR20180090016A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/42—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic involving adjustment of a pump or motor with adjustable output or capacity
    • F16H61/433—Pump capacity control by fluid pressure control means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/4061—Control related to directional control valves, e.g. change-over valves, for crossing the feeding conduits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Control Of Fluid Gearings (AREA)

Abstract

동력원(엔진)의 동력으로 구동되는 가변용량 유압펌프와, 유압펌프에 연동되어 구동되며 유압펌프의 토출 유량에 따라 회전속도가 가변되는 가변용량 유압모터로 구성된 정유압식 무단 변속 트랜스미션 및 그 제어 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 정유압식 무단 변속 트랜스미션은, 유압모터 내부의 사판 후면부에 연접하도록 설치되며 작동압력라인을 통해 제공되는 유압으로 작동되어 모터축에 대한 사판의 경사각이 조절되도록 구동력을 발생시키는 액츄에이터부, 액츄에이터부 일측에 설치되며, 외부의 솔레노이드형 유량조절밸브로부터 단속적으로 제공되는 유압으로 작동되어 상기 작동압력라인을 통한 소정 압력의 작동유체가 액츄에이터부에 공급되거나 액츄에이터부에 채워져 있던 작동유체가 외부로 빠져나가는 것을 단속하는 사판제어밸브, 그리고 액츄에이터부의 작동에 따라 각도 변경되는 사판의 움직임에 연동되어 이동되면서 사판이 각도 변경된 상태로 유지되도록 사판제어밸브를 피드백 제어하는 피드백기구부를 포함하여 구성되는 것을 요지로 한다.

Description

정유압식 무단 변속 트랜스미션 및 그 제어 방법{Hydro Static Transmission and control methods}
본 발명은 정유압식 무단 변속 트랜스미션 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 가변용량 유압펌프와 가변용량 유압모터로 구성된 정유압식 무단 변속 트랜스미션 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
소형제설장비, 이앙기, 트랙터, 콤바인 등과 같이 잦은 변속이 요구되는 작업차의 경우 작업의 효율성을 위해 변속장치로서 정유압식 무단변속장치(Hydro Static Transmission, 이하, 'HST'라 한다)를 주로 채택한다. HST는 일반적으로 하나의 가변용량 유압펌프와 하나 이상의 정용량 유압모터를 포함하며, 중립밸브, 릴리프밸브 등으로 구성된다.
가변용량 유압펌프와 정용량 유압모터로 구성된 HST는, 동력원 예컨대, 엔진이 출력한 회전력으로 상기 유압펌프가 구동되어 작동유를 흡입하여 소정의 압력으로 유압모터 측에 토출하며, 유압모터는 상기 유압펌프로부터의 토출 유량으로 회전하면서 그 회전력으로 내부의 동력전달요소를 회전시켜 차륜을 구동시키게 된다.
유압모터의 모터축 회전속도와 방향은 상기 가변용량 유압펌프로부터 송출되는 유량과 회로 압력 부하의 크기에 의해 결정되며, 이를 위해 가변용량 유압펌프는 복수의 피스톤이 장착된 실린더블록과 피스톤을 왕복운동 시키는 트러니온 사판 및 실린더블록을 회전시키는 펌프축으로 이루어져, 사판의 경전각(Swivel angle)을 조절하여 송출 유량과 압력을 조절할 수 있도록 되어 있다.
예를 들어, 사판 경전각이 '0'인 경우(사판이 펌프축에 대해 수직으로 배치)에는 유압펌프의 토출 유량이 없어 중립상태가 되며, 사판 경전각이 전진 측에 대해 소정각 기울어진 경우에는 그 각도에 비례하여 결정된 유압펌프의 흡입/토출 유량에 의해 유압펌프는 전진방향으로 동력을 출력하게 된다. 그리고 반대인 경우 유량의 토출 방향이 바뀌어 유압모터의 회전방향도 바뀌게 된다.
유압펌프의 상기 사판 경전각 조절을 위해 트러니온축(trunnion shaft)을 회전 조작하는 유압식 사판각 조절수단, 예컨대 변속용 유압 실린더가 적용되며, 소정의 전기신호로 작동되는 제어수단, 예컨대 솔레노이드밸브를 통해 유압 실린더에 공급되는 유압을 단속하여 상기 유압 실린더의 작동을 제어함으로써 사판의 경전각 조절이 구현된다.
전기신호로 작동되는 상기 제어수단은 변속조작기구, 예컨대 변속 페달 또는 레버의 조작 위치(또는 조작량)를 검출하는 가변저항방식의 위치검출수단의 검출 정보에 기초한 ECU의 출력신호로 그 작동이 제어되며, ECU의 제어에 따라 제어수단을 통해 사판각 조절수단에 공급되는 작동유의 유량이 제어됨으로써 사판의 경전각이 조절된다.
동력원(엔진)의 회전수가 낮게 설정된 상태에서 유압펌프 사판 경전각을 조절하여 변속을 수행할 경우 변속비, 즉 사판 경전각에 따라 차이는 있으나 큰 부하가 동력원에 걸릴 수 있으며, 이 경우 과부하로 인해 엔진 스톨(stall)이 발생되기 쉽다. 엔진 스톨의 발생을 회피하기 위해서는 변속조작기구의 신중한 조작이 요구된다.
특히 부하가 커지는 오르막 길의 경사지나 작업 장치를 연결한 작업한 상태로 작업차를 발진시킬 경우 또는 정차 상태에서 출발시키는 경우, 작은 조작 실수에도 엔진 스톨이 발생될 수 있기 때문에 변속조작에 더욱 신중을 기하거나 부하 상황에 맞춰 작업자가 직접 별도의 부변속 조작을 행해야 하는 등 종래에는 유압펌프 만가지고 다양한 상황에 맞는 적절한 변속을 구현하는데 한계가 있다.
일본 특허 공개 평7-023610호 일본 특허 공개 제2006-70943호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 유압모터를 가변 용량형으로 구성하고 부하 크기에 따라 결정된 제어 값으로 유량을 조절하여 유압모터의 사판 경전각(Swivel angle)을 제어하도록 구성함으로써, 별도의 부변속 조작 없이도 주행환경 또는 작업환경에 따라 달라지는 다양한 부하 상황에 맞춰 적절한 출력을 낼 수 있는 정유압식 무단 변속 트랜스미션 및 그 제어 방법을 제공하고자 하는 것이다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,
동력원(엔진)의 동력으로 구동되는 가변용량 유압펌프와, 상기 유압펌프에 연동되어 구동되며 유압펌프의 토출 유량에 따라 회전속도가 가변되는 유압모터로 구성된 정유압식 무단 변속 트랜스미션에 있어서,
상기 유압모터는 모터축에 대한 사판의 각도가 임의로 가변되는 가변용량 유압모터로서,
상기 유압모터 내부의 상기 사판 후면부에 연접하도록 설치되며, 작동압력라인을 통해 제공되는 유압으로 작동되어 상기 모터축에 대한 상기 사판의 경사각이 조절되도록 구동력을 발생시키는 액츄에이터부와;
상기 액츄에이터부 일측에 설치되며, 외부의 솔레노이드형 유량조절밸브로부터 단속적으로 제공되는 유압으로 작동되어 상기 작동압력라인을 통한 소정 압력의 작동유체가 상기 액츄에이터부에 공급되거나 액츄에이터부에 채워져 있던 작동유체가 외부로 빠져나가는 것을 단속하는 사판제어밸브와;
상기 액츄에이터부의 작동에 따라 각도 변경되는 사판의 움직임에 연동되어 이동되면서 상기 사판이 각도 변경된 상태로 유지되도록 상기 사판제어밸브를 피드백 제어하는 피드백기구부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 트랜스미션을 제공한다.
본 발명의 실시 예에서 상기 액츄에이터부는, 상기 사판 인접 후방의 압력실 내에서 왕복운동을 하는 피스톤과, 상기 피스톤에 결합되며, 피스톤과 마주하는 사판의 면에 접촉되는 피스톤 슈(shoe)로 구성되며, 상기 압력실과 상기 사판제어밸브 사이에 작동유체 공급·배출유로가 형성된 구성일 수 있다.
또한 상기 사판제어밸브는, 외부의 솔레노이드형 유량조절밸브로부터 단속적으로 제공되는 작동유체의 유압으로 실린더 내에서 승강 작동되는 플런져와, 상기 플런져의 선단에 접하며, 플런져의 승강 작동에 연동되어 중공의 밸브바디 내에 승강 이동되는 컨트롤 스풀과, 컨트롤 스풀과 밸브바디 사이에 상기 컨트롤 스풀을 둘러싸도록 설치되며, 압력실과 상기 사판제어밸브 사이의 작동유체 공급·배출유로와 접속되는 통공이 형성된 슬리브;를 포함하며, 사판의 각도 변화에 따른 상기 피드백기구의 작동으로 상기 슬리브가 일정 시간 차를 두고 상기 컨트롤 스풀이 이동된 방향으로 움직여 통공을 통한 작동유체의 유출입이 차단됨으로써 작동유체의 공급 또는 배유를 차단하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 고부하 운전 시 상기 실린더에 공급되는 작동유체의 압력으로 상기 플런져와 컨트롤 스풀이 상승 이동되고 상기 통공과 컨트롤 스풀의 배유측 홈이 서로 연통되며, 액츄에이터부 내부에 채워져 있던 작동유체가 외부에 드레인되면서 힌지핀을 중심으로 하여 사판 경사각이 커지는 방향으로 사판이 회전되고, 상기 사판의 경사각 변화에 연동된 액츄에이터부 반대편의 피드백기구부의 작동과 피드백 스프링의 복원력으로 상기 슬리브가 상승 이동되고 통공을 통한 작동유체의 유출입이 차단됨으로써 사판이 임의 각도로 고정될 수 있다.
또한, 중저부하 운전 시에는 상기 실린더에 대한 작동유체의 공급은 차단되고, 스풀 스프링의 복원력으로 상기 플런져와 컨트롤 스풀이 하강 이동되어 상기 통공과 컨트롤 스풀의 공급측 홈이 서로 연통되며, 작동압력라인을 통해 공급되는 작동유체가 액츄에이터부에 유입되어 힌지핀을 중심으로 하여 사판 경사각이 작아지는 방향으로 사판이 회전되고, 상기 사판의 경사각 변화에 연동된 액츄에이터부 반대편의 피드백기구부의 작동으로 상기 슬리브가 하강 이동되고 상기 슬리브의 통공을 통한 작동유체의 유출입이 차단됨으로써 사판이 임의 각도로 고정될 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에서 상기 피드백기구부는, 제1 방향을 따라 직선운동하며, 상기 액츄에이터부 반대편의 사판 배면 임의 지점에 일측 단부가 접하도록 구비되고, 외면부에 임의의 깊이로 곡선상의 캠면이 형성된 작동바와, 상기 작동바를 사판 측에 밀어내는 방향으로 복원력을 발생시키는 피드백 스프링과, 제2 방향을 따라 직선운동하며, 상단에 상기 캠면에 접촉되는 캠이 형성되고 하단부는 사판제어밸브의 슬리브와 접촉된 푸쉬핀;을 포함하는 구성일 수 있다.
이때 제1 방향은 유압모터의 모터축과 평행한 임의 축선 방향과 일치하는 방향이며, 제2 방향은 상기 제1 방향과 수직방향일 수 있다.
또한, 상기 캠면은 상기 사판제어밸브 내에서 이동 가능한 컨트롤 스풀의 최대 이동 거리에 대응되는 깊이로 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에서 상기 솔레노이드형 유량조절밸브는, ECU 통제를 받고, ECU는 부하감지부가 제공하는 동력원에 대한 부하감지 데이터로부터 제어 값을 결정하고 상기 유량조절밸브의 솔레노이드에 전기신호 형태로 출력하도록 구성될 수 있다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,
가변용량 유압펌프와 가변용량 유압모터로 구성된 상기 일 측면에 따른 정유압식 무단 변속 트랜스미션을 제어하는 방법으로서,
(a) 부하감지부가 제공하는 동력원에 대한 부하감지 데이터로부터 ECU가 제어 값을 결정하고, 결정된 제어 값을 가지고 유압모터의 사판 경사각을 제어하는 솔레노이드형 유량조절밸브를 제어하는 단계; 및
(b) ECU 통제를 받는 상기 유량조절밸브를 이용하여 유압모터의 사판제어밸브가 형성하는 유로를 가변시켜 상기 유압모터의 사판 경사각이 부하 상황에 맞춰 커지거나 작아지도록 상기 사판제어밸브를 제어하는 단계;를 포함하는 정유압식 무단 변속 트랜스미션 제어 방법을 제공한다.
여기서, 상기 (a) 단계에서 부하감지부가 보내온 부하감지 데이터가 특정 값 이상이면, 상기 (b)단계에서 상기 사판제어밸브가 유압모터의 사판 경사각을 설정 범위 내에서 최대각도로 전환시키는 방향에 절환되도록 상기 유량제어밸브의 솔레노이드를 온(On)으로 전환시키는 제어가 ECU에 의해 행해질 수 있다.
다르게, 상기 (a) 단계에서 부하감지부가 보내온 부하감지 데이터가 특정 값 미만이면, 상기 (b)단계에서 상기 사판제어밸브가 유압모터의 사판 경사각을 설정 범위 내에서 최저각도로 전환시키는 방향에 절환되도록 상기 유량제어밸브의 솔레노이드를 오프(Off)로 전환시키는 제어가 ECU에 의해 행해질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 정유압식 무단 변속 트랜스미션 및 그 제어 방법에 의하면, 유압모터가 가변 용량형으로 구성되되, 부하정보로부터 출력되는 제어 값으로 작동유체의 유량을 조절하여 상기 유압모터의 사판 경전각(Swivel angle)이 자동 조절되도록 구성된다. 따라서 주행 또는 작업 환경에 따라 달라지는 부하 상황에 능동적인 대처가 가능하다.
즉 부하 상황에 따라 유연한 대처가 가능하며, 그 상황에 맞는 적절한 출력을 제공할 수 있어 작업차량의 작업능률이 향상될 수 있으며, 작업조건 별 부하에 대응하기 위해 종래와 같이 부변속 조작을 별도로 행하지 않고도 동력원의 부하를 최소화할 수 있어 잦은 부변속에 의한 조작 피로 및 변속 충격으로 인한 운전자의 피로도를 경감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 정유압식 무단 변속 트랜스미션의 횡단면도.
도 2는 도 1의 정유압식 무단 변속 트랜스미션을 포함하여 구성되는 변속 계통의 유압 회로도.
도 3은 도 1의 사판제어밸브를 확대 도시한 도면.
도 4에는 도 1의 피드백기구부를 확대 도시한 도면.
도 5는 고부하 운전 시 유압모터의 작동상태를 나타내는 횡단면도.
도 6은 고부하 운전 시 작동유체의 흐름을 나타내는 변속 계통 유압 회도로.
도 7은 저부하 운전 시 유압모터의 작동상태를 나타내는 횡단면도.
도 8은 저부하 운전 시 작동유체의 흐름을 나타내는 변속 계통 유압 회도로.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 정유압식 무단 변속 트랜스미션의 횡단면도이며, 도 2는 도 1의 정유압식 무단 변속 트랜스미션을 포함하여 구성되는 변속 계통의 유압 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 정유압식 무단 변속 트랜스미션(10)은, 하나의 가변용량 유압펌프(12)와 하나의 가변용량 유압모터(16)로 구성된다. 가변용량 유압펌프(12)는 동력원(20), 예컨대 엔진의 동력으로 구동되고, 유압모터(16)는 상기 유압펌프(12)에 연동되어 구동되며 유압펌프(12)의 사판 경전각(Swivel angle) 변화에 따른 토출 유량에 변화에 따라 회전속도와 방향이 결정된다.
먼저 유압펌프의 구성부터 살펴본다.
가변용량 유압펌프(12)는 복수의 피스톤(123)이 장착된 실린더블록(124)을 포함한다. 실린더블록(124)의 일측에 상기 피스톤(123)을 왕복운동 시키는 트러니온 사판(122, 이하 '사판'이라 한다)이 상기 실린더블록(124)에 인접 설치되되, 동력원(20)의 출력 동력으로 회전되는 펌프축(120)에 회전 자유롭게 설치되며, 실린더블록(124)은 펌프축(120) 상에 일체 회전 가능하게 설치된다.
유압펌프(12)는 동력원(20), 예컨대 엔진 동력으로 구동된다. 이를 위해 펌프축(120)이 동력원(20)의 출력축에 직결 또는 벨트, 체인 방식으로 동력전달 가능하게 연결된다. 동력원(20)의 출력으로 유압펌프(12)가 구동되면, 유압펌프(12)는 작동유를 흡입하여 소정의 압력으로 유압모터(16) 측에 토출하며, 유압모터(16)가 유압펌프(12)로부터의 토출 유량으로 회전되어 변속 동력을 출력한다.
유압모터(16)의 모터축(160) 회전속도와 방향은 상기 유압펌프(12)로부터 송출되는 유량과 회로 압력 부하의 크기에 의해 결정되며, 유압펌프(12)로부터 유압모터(16)에 송출되는 작동유의 유량과 압력은 유압펌프(12)의 상기 사판(122)의 경전각(Swivel angle, 펌프축(120)에 대한 사판의 각도)을 변화시킴으로써 조절될 수 있다.
예를 들어, 사판(122) 경전각이 '0'인 경우에는 유압펌프(12)의 토출 유량이 없어 중립상태가 되며, 사판 경전각이 전진방향으로 소정각 기울어진 경우에는 그 각도에 비례하여 결정되는 유압펌프(12)의 흡입/토출 유량에 의해 유압펌프(12)는 전진방향으로 동력을 출력하게 된다. 반대의 경우 유량의 토출 방향이 바뀌어 유압모터(16)의 회전방향도 바뀌게 된다.
유압펌프(12)의 사판 경전각 조절은 사판(122) 양 측부의 트러니온축(trunnion shaft, 도시 생략)을 회전 조작하는 유압식 사판각 조절수단(126), 예컨대 유압실린더에 의해 구현된다. 사판각 조절수단(126)은 운전자 변속레버(129) 조작으로 내부 유로 상태가 절환되는 유압밸브(128, 도 2 참조)의 유압 단속으로 그 작동이 제어될 수 있다.
물론, 도면을 통해 구체적으로 예시하지는 않았으나, ECU(60)에 의한 소정의 출력신호로 작동되는 사판각 제어 솔레노이드밸브(미도시)의 유압 단속으로 그 작동이 제어되는 전자제어 방식으로 구현될 수도 있다.
ECU(60)에 의해 행해지는 전자제어는 다시, 변속 페달이나 레버와 같은 변속조작기구의 조작위치 검출 정보에 기초한 ECU의 신호로 상기 사판각 제어 솔레노이드밸브를 통제하여 제어하는 방법, 복수의 검출수단이 제공하는 정보로부터 파악되는 차량 부하 정보에 기초해 상기 솔레노이드밸브를 통제하는 제어하는 방법이 있다.
변속조작기구를 통한 사판각 제어는, 변속 조작을 위한 조작 명령을 상기 변속조작기구의 조작 위치(또는 조작량)를 검출하는 변속위치 검출수단(가변 저항 스위치)이 출력하고, ECU(60)는 상기 변속위치 검출수단이 제공하는 정보로부터 제어 값을 결정하여 결정된 제어 값으로 상기 사판각 제어 솔레노이드밸브의 작동을 제어함으로써 구현될 수 있다.
즉 변속조작기구를 이용한 사판각 제어에서는, 변속위치 검출수단의 검출 정보에 기초하여 운전자의 의도된 변속조작기구의 조작 위치를 파악하고, 파악된 상기 변속조작기구의 조작 위치에 대응하여 미리 설정된 제어 값으로 유압펌프의 사판각 제어 솔레노이드밸브를 제어하여 유압펌프(12)의 사판각을 조절함으로써 유압펌프(12)의 출력을 상황에 맞게 직접 조절하는 것이다.
변속조작기구에 의해 유압펌프(12)로부터 토출된 유량은 유압모터(16)로 보내지게 되며, 이때 유압펌프(12)의 경전사판에 의해 송출된 유량이 많을수록 유압모터(16)는 빠르게 회전한다.
유압펌프(12)로부터 송출된 유량이 유압모터(16)로 전가되어 유압모터(16)가 회전하게 되며, 이때 차량을 구동시키기 위한 토크가 외부요인에 의하여 변동되면 외부의 상황에 따른 유압모터(16)로의 출력(토크)을 능동적으로 제어하기 위해 가변형 유압모터(16)의 사판(162)을 저용량 측으로 변경하면 회전속도는 늦추고 토크를 높일 수 있다.
차량 부하 정보에 기초하여 사판각을 통제하는 자동제어의 경우에는, 차량 각부 검출수단들이 제공하는 정보로부터 ECU(60)가 차량의 부하 상태를 파악하고 파악된 부하 량에 대응하여 설정된 적절한 제어 값을 선택하며, 선택된 제어 값을 상기 사판각 제어 솔레노이드밸브에 출력하여 사판각 조절수단(126)의 동작을 제어함으로써 사판각 조절이 구현될 수 있다.
사판각 자동 제어에서 차량 부하 판단에 사용되는 부하 검출수단으로는, 동력원의 실회전수를 검출하는 수단과 변속조작기구의 조작 변위를 검출하는 회전수 설정위치 검출수단을 포함할 수 있다. 즉 동력원의 실제 회전수(Actual RPM)와 변속조작기구의 조작 위치에 따라 설정되는 목표 회전수(Target PRM)로부터 부하상태를 판단할 수 있다.
도 2에서 미설명 부호 14는 밸브 블록으로서, 밸브 블록(14) 내부에는 유압펌프(12)의 토출 유량이 유압모터(16)에 공급되도록 작동유체의 이동경로를 제공하는 유로(부호 생략)가 형성되어 있다.
다음 유압모터에 대해 설명한다.
전술한 유압펌프와 마찬가지로, 본 발명의 실시 예에 적용된 유압모터(16) 역시 가변용량형 구조로 이루어진다. 즉 무단 변속된 동력을 출력하는 모터축(160)에 대해 사판(162)의 각도가 임의로 가변되고, 따라서 모터의 용량이 가변되어 상기 모터축(160)을 통해 출력되는 출력 동력의 회전속도와 토크를 상황에 맞게 변화시킬 수 있는 구조를 갖는다.
유압모터(16)는 복수의 피스톤(163)이 장착된 실린더블록(164), 피스톤(163)을 왕복운동 시키는 사판(162), 실린더블록(164)을 회전시키는 모터축(160)을 구비한다. 또한 상기 사판(162)의 경사각(θ) 조절을 위한 구동력을 발생시키는 액츄에이터부(166)와, 액츄에이터부(166) 구동을 위한 작동유체의 유출입을 단속하는 사판제어밸브(168), 그리고 사판(162)의 각도 변화에 따라 상기 사판제어밸브(168)를 피드백 제어하는 피드백기구부(165)를 포함한다.
복수의 피스톤이 장착된 상기 실린더블록(164)의 일측에 상기 피스톤(163)을 왕복 운동시키는 사판(162)이 동력의 출력 방향을 기준으로 상기 실린더블록(164)의 후방에 인접 설치되되, 최종 무단 변속된 동력을 외부(바람직하게는, 부변속부)에 출력하는 모터축(160)에 회전 자유롭게 설치되며, 실린더블록(164)은 모터축(160) 상에 모터축(160)과 일체로 회전하도록 설치된다.
액츄에이터부(166)는 사판(162)의 후면부에 연접하도록 설치된다. 액츄에이터부(166)는 상기 사판제어밸브(168)의 절환 상태에 따라 작동압력라인(Pilot line, 30)을 통해 제공되는 유압으로 작동되어 상기 모터축(160)에 대한 상기 사판(162)의 경사각(θ)이 조절되도록 구동력을 발생시킨다. 액츄에이터부(166)는 바람직하게, 단동형 유압실린더일 수 있다.
액츄에이터부(166)는 구체적으로, 상기 사판(162) 인접 후방에 형성되는 압력실(166a) 내에서 왕복운동을 하는 피스톤(166b)과, 피스톤(166b)에 결합되고 피스톤(166b)과 마주하는 사판(162)의 면에 접촉되는 피스톤 슈(shoe, 166c)를 포함하는 구성일 수 있으며, 압력실(166a)과 사판제어밸브(168) 사이에는 상기 압력실(166a)에 작동유체를 공급하거나 압력실(166a) 내 작동유체 배출을 위한 공급·배출유로(C)가 형성된다.
이에 따라, 사판제어밸브(168)가 액츄에이터부(166)에 작동유체의 공급을 허용하는 측으로 절환되면, 상기 작동압력라인(30)이 제공하는 작동유체가 공급·배출유로(C)를 통해 액츄에이터부(166)에 공급되어 모터축(160)에 대한 각도 작아지는 방향으로 사판(162)이 회전되고, 모터의 허용 용량이 작아져 모터축(160)의 회전수는 빨라지고 토크는 줄어 들게 된다.
반대로, 사판제어밸브(168)가 드레인 측으로 절환되면, 액츄에이터부(166)에 대한 작동유체의 공급은 차단하고 액츄에이터부(166)에 채워져 있던 작동유체를 탱크(오일 탱크, T)에 리턴시키는 드레인 유로가 개방된다. 이에 압력실(166a) 내 작동유체가 빠져나가면서 상기 피스톤이 후퇴하게 되고, 결국 모터의 허용 용량이 커지는 방향으로 사판(162)이 회전됨으로써, 저회전 고토크의 동력이 모터축(160)을 통해 출력된다.
사판제어밸브(168)는 상기 액츄에이터부(166) 일측에 설치될 수 있다. 사판제어밸브(168)는 외부의 솔레노이드형 유량조절밸브(Flow control valve, 169)로부터 단속적으로 제공되는 유압으로 작동되며, 상기 작동압력라인(30)을 통한 소정 압력의 작동유체가 상기 액츄에이터부(166)에 공급되거나 액츄에이터부(166)에 채워져 있던 작동유체가 외부로 빠져나가는 것을 단속한다.
도 2에서 미설명 부호 P는 동력원(20), 바람직하게는 엔진 동력으로 구동되며, 다양한 작동유체를 압축시켜 필요 유압부(예컨대, PTO 밸브 등)에 공급하는 펌프이며, 80은 상기 펌프(P)의 공급측에 연결된 유체공급라인으로서, 상기 유량조절밸브(169)의 절환 상태에 따라 사판제어밸브(168)의 실린더(168b)에 작동유체를 공급한다.
도 3은 본 발명의 요부를 확대 도시한 요부 확대도로서, 도 1의 사판제어밸브를 확대 도시한 도면이다.
도 3 및 앞서 첨부된 도 1을 참조하면, 사판제어밸브(168)는 플런져(168a), 컨트롤 스풀(168c), 그리고 슬리브(168d)를 포함한다. 플런져(168a)는 외부의 솔레노이드형 유량조절밸브(169)로부터 단속적으로 제공되는 작동유체의 유압으로 실린더(168b) 내에서 승강 작동되며, 컨트롤 스풀(168c)은 상기 플런져(168a)의 승강 작동에 연동되어 중공의 밸브바디 내에서 플런져(168a)가 이동되는 방향으로 직선 왕복운동을 한다.
슬리브(168d)는 상기 컨트롤 스풀(168c)과 밸브바디 사이에 상기 컨트롤 스풀(168c)을 둘러싸면서 컨트롤 스풀(168c)에 대해 상대운동(승강운동) 가능하도록 설치된다. 슬리브(168d)에는 압력실(166a)과 상기 사판제어밸브(168) 사이의 상기 작동유체 공급·배출유로(C)와 접속되는 통공(h)이 형성되며, 통공(h)은 플런져(168a)와 컨트롤 스풀(168c)의 위치에 따라 피드백기구부(165)에 연동되어 움직이는 슬리브(168d)와의 유로연결에 따라 작동유체의 공급측 홈(h4) 또는 배유측 홈(h3)에 연결된다.
슬리브(168d)는 상기 피드백기구부(165)에 연동 가능하게 접촉된다. 구체적으로, 모터축(160)에 대한 전술한 사판(162)의 각도 변화에 연동되어 움직이는 상기 피드백기구부(165)의 작동으로 소정의 시간 차를 두고 상기 컨트롤 스풀(168c)이 이동된 방향으로 움직이며, 이로 인해 상기 통공(h)이 차단됨으로써 액츄에이터부(166)에 대한 작동유체의 공급 또는 액츄에이터부(166) 내 작동유체의 배유가 차단된다.
좀 더 구체적으로, 고부하 운전 시 ECU(60, 도 2 참조)의 상기 유량조절밸브(169)의 통제에 따라 상기 실린더(168b)에 공급되는 작동유체의 압력으로 플런져(168a)와 컨트롤 스풀(168c)이 상승 이동되고 이로 인해 통공(h)과 컨트롤 스풀(168c)의 배유측 홈(h3)이 연통된다. 이에 따라 액츄에이터부(166) 내부에 채워져 있던 작동유체가 실린더블록(164) 측 피스톤(163)의 추력에 의해 외부에 드레인된다.
작동유체의 드레인과 동시에 힌지핀(H2)을 중심으로 사판(162) 경사각(θ)이 커지는 방향으로 사판(162)이 회전되며, 사판(162)의 경사각(θ) 변화에 연동된 액츄에이터부(166) 반대편의 상기 피드백기구부(165)의 작동과 피드백 스프링(165c)의 복원력으로 상기 슬리브(168d)가 컨트롤 스풀(168c) 상승 시점에 대해 소정의 시간차를 두고 상승된다. 이로 인해 상기 통공(h)이 막혀 작동유체의 유출입이 차단되고 결국 사판(162)은 변경된 임의 각도로 고정된다.
반면, 저부하 운전 시에는 ECU(60)의 통제로 유량조절밸브(169)는 실린더(168b)에 대한 작동유체의 공급은 차단하고 실린더 내 작동유체를 드레인시키는 방향으로 절환된다. 이에 따라 스풀 스프링(168e)의 복원력으로 상기 플런져(168a)와 컨트롤 스풀(168c)이 하강 이동되어 통공(h)과 컨트롤 스풀(168c)의 공급측 홈(h4)이 서로 연통됨으로써 작동압력라인(30)의 작동유체가 액츄에이터부(166)에 공급될 수 있다.
작동유체의 액츄에이터부(166) 공급으로 사판(162)이 힌지핀(H2)을 중심으로 모터축(160)에 대한 경사각(θ)이 작아지는 방향으로 회전되며, 이러한 사판(162)의 경사각(θ) 변화에 연동된 상기 피드백기구부(165)의 작동으로 컨트롤 스풀(168c)의 하강 시점과 소정의 시간차를 두고 슬리브(168d)가 하강된다. 이로 인해 슬리브(168d)의 통공(h)이 막혀 작동유체의 유출입이 차단되고 결국 사판(162)은 변경된 임의 각도로 고정된다.
이와 같은 유압모터(16)의 사판(162) 경사각(θ) 변화에 대해서는 이후 작동 상태도(도 5 내지 도 8)를 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.
한편, 피드백기구부(165)는 상기 유압모터(16)의 사판(162)이 각도 변경된 상태로 유지되도록 상기 사판제어밸브(168)를 기구적으로 피드백 제어한다. 구체적으로는, 액츄에이터부(166)의 작동에 따라 각도 변경되는 사판(162)의 움직임에 연동되어 움직이면서 상기 사판(162)이 각도 변경된 상태로 유지되도록 상기 사판제어밸브(168)의 슬리브(168d) 위치를 기구적으로 제어한다.
도 4에는 피드백기구부를 확대 도시한 도면이 나타나 있다.
도 4 및 앞서 첨부된 도 1을 함께 참조하면, 피드백기구부(165)는, 사판(162)과 접촉하는 작동바(165a)와, 작동바(165a)를 사판(162) 측에 밀어내는 방향으로 복원력을 발생시키는 피드백 스프링(165c), 그리고 작동바(165a)의 특정방향 움직임에 대해 상기 슬리브(168d)가 연동되어 하강되도록 상기 작동바(165a)와 슬리브(168d) 사이에 설치되는 푸쉬핀(165d)을 포함한다.
작동바(165a)는 제1 방향을 따라 직선운동을 한다. 작동바(165a)는 상기 액츄에이터부(166) 반대편의 사판(162) 배면 임의 지점에 일측 단부가 접하도록 구비되고, 외면부에 임의의 깊이로 곡선상의 오목한 캠면(165b)이 형성된다. 푸쉬핀(165d)은 제2 방향을 따라 직선운동을 한다. 푸쉬핀(165d)은 그 상단에 상기 캠면(165b)에 접촉되는 캠(부호 생략)이 형성되고 하단부가 사판제어밸브(168)의 슬리브(168d) 상단에 접촉되도록 설치된다.
작동바(165a)가 움직이는 제1 방향은 유압모터(16)의 상기 모터축(160)과 평행한 임의 축선 방향과 일치하는 방향일 수 있으며, 푸쉬핀(165d)이 이동되는 제2 방향은 상기 제1 방향과 수직인 방향일 수 있다. 그리고 캠면(165b)은 전술한 사판제어밸브(168) 내에서 이동 가능한 컨트롤 스풀(168c)의 최대 이동 거리(Stroke_Max)에 대응되는 깊이로 오목하게 형성될 수 있다.
전술한 본 발명의 일 측면에 따른 정유압식 무단 변속 트랜스미션의 작동원리에 대해 본 발명의 다른 측면에 따른 트랜스미션 제어 방법과 연계하여 살펴보기로 하되, 유압모터를 중심으로 설명하기로 한다.
정유압식 무단 변속 트랜스미션 제어는 크게, ECU(60)에 의해 결정된 제어 값으로 솔레노이드형 유량조절밸브(169)를 제어하는 단계(이하, '제1 단계'라 한다)와, ECU(60) 통제를 받는 상기 유량조절밸브(169)를 이용하여 유압모터(16) 측 사판제어밸브(168)의 유로를 가변시켜 유압모터(16)의 사판(162) 경사각(θ)이 부하 상황에 맞춰 가변되도록 상기 사판제어밸브(168)를 제어하는 단계(이하, '제2 단계'라 한다)를 포함한다.
제1 단계에서는 부하감지부(50)가 제공하는 동력원(20)에 대한 부하감지 데이터로부터 ECU(60)가 제어 값을 결정하고 그 제어 값으로 유량조절밸브(169)를 제어하며, 제2 단계에서는 ECU(60) 통제를 받는 유량조절밸브(169)로 작동유체를 단속하거나 흐름 방향을 전환하여 사판제어밸브(168)의 밸브 절환 상태를 제어함으로써 유압모터(16)의 사판(162) 경사각(θ)이 부하 크기에 맞춰 바뀌도록 한다.
바람직하게는, 제1 단계에서는 부하감지부(50)가 보내온 부하감지 데이터가 특정 값 이상이면, 상기 제2 단계에서 상기 사판제어밸브(168)가 유압모터(16)의 사판(162) 경사각(θ)을 설정 범위 내에서 최대로 전환시키는 방향에 절환되도록 상기 유량조절밸브(169)의 솔레노이드를 온(On)으로 전환시키는 제어가 상기 ECU(60)에 의해 행해질 수 있다.
이와는 다르게, 제1 단계에서 부하감지부(50)가 보내온 부하감지 데이터가 특정 값 미만이면, 상기 제2 단계에서 상기 사판제어밸브(168)가 유압모터(16)의 사판(162) 경사각(θ)을 설정 범위 내에서 최저각도로 전환시키는 방향에 절환되도록 상기 유량조절밸브(169)의 솔레노이드를 오프(Off)로 전환시키는 제어가 상기 ECU(60)에 의해 행해질 수 있다.
여기서, 부하감지부(50)는 동력원의 실회전수를 검출하는 실회전수 검출수단과 전술한 변속조작기구의 조작 변위를 검출하는 회전수 설정위치 검출수단을 포함하여 이루어진 구성일 수 있다. 즉 동력원의 실제 회전수(Actual RPM)와 상기 변속조작기구의 조작 위치에 따라 설정되는 목표 회전수(Target PRM)의 차이 값으로 부하상태를 판단할 수 있다.
실회전수 검출수단은 동력원의 회전축에서 (flexible shaft)를 사용하여 미터를 표시하는 기계식 회전계를 비롯하여 리드 스위치식, 전자 유도식, 점화 펄스식 등의 전기식 회전계가 사용될 수 있으며, 회전수 설정위치 검출수단은 가변저항식, 비접촉 광학식 센서 등을 비롯해 공지된 모든 형태의 위치감지센서가 적용될 수 있다.
도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 작동 상태도로서, 도 5와 도 6은 고부하 운전 시 작동유체의 흐름과 유압모터의 작동 상태를 나타낸 유압 회도로와 유압모터의 횡단면도이며, 도 7과 도 8에는 저부하 운전 시 작동유체의 흐름과 유압모터의 작동 상태를 나타낸 유압 회도로와 유압모터의 횡단면도가 각각 도시되어 있다.
도 5와 도 6을 참조하여 고부하 운전 시 작동부터 살펴보기로 한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 동력원(20)에 고부하가 걸린 경우 ECU(60)는, 부하감지부(50)가 제공하는 동력원(20)에 대한 부하감지 데이터로부터 제어 값을 결정하고 상기 유량조절밸브(169)의 솔레노이드에 출력한다. 바람직하게는, 유량조절밸브(169)가 상기 사판제어밸브(168) 측에 작동유체의 공급을 허용하는 측으로 절환되도록 소정의 전기신호를 상기 솔레노이드에 출력한다.
유량조절밸브(169)의 사판제어밸브(168) 측 작동유체의 공급을 허용하는 유로 전환에 따라, 사판제어밸브(168) 작동용 작동유체가 상기 유량조절밸브(169)를 통해 실린더에 공급되며, 작동유체의 압력으로 플런져(168a)와 컨트롤 스풀(168c)이 상승하게 된다. 이로 인해 슬리브(168d)의 통공(h)과 컨트롤 스풀(168c)의 배유측 홈(h3)이 서로 연통되고 액츄에이터부(166)에 채워져 있던 작동유체를 탱크(T) 측에 리턴시키는 드레인 유로가 개방된다
드레인 유로의 개방으로 상기 액츄에이터부(166)의 압력실(166a) 내에 채워져 있던 작동유체가 유압모터(16) 측 실린더블록(164)의 피스톤(163) 추력에 의해 강제로 밀려나 탱크(T, 오일 탱크) 측으로 빠져나가게 되고, 액츄에이터부(166)의 피스톤이 후퇴하게 된다. 이에 따라 힌지핀(H2)을 중심으로 사판(162) 경사각(θ)이 커지는 방향으로 사판(162)이 회전된다.
사판(162)의 경사각(θ) 변화에 따라, 작동바(165a)가 피드백 스프링(165c)의 복원력에 의해 밀려나고 푸쉬핀(165d)과 슬리브(168d)가 압축 스프링(S)에 의해 컨트롤 스풀(168c) 상승 시점과 소정의 시간차를 두고 상승된다. 이로 인해 배출유로(C)와 통공(h)이 서로 어긋나 작동유체의 유출입이 차단되고 결국 사판(162)은 각도 변경된 상태로 고정될 수 있다.
즉 유량조절밸브(169)에 의해 사판제어밸브(168)가 드레인 측으로 절환되면, 액츄에이터부(166)에 대한 작동유체의 공급은 차단하고 액츄에이터부(166)에 채워진 작동유체를 탱크(T) 측에 리턴시키는 드레인 유로가 개방되어 피스톤(166b)이 후퇴하게 되고, 결국 모터의 허용 용량이 커지는 방향으로 사판(162)이 회전된 상태로 고정됨으로써 저속 고토크의 동력이 모터축(160)을 통해 출력되는 것이다.
다음 도 7과 도 8을 참조하여 저부하 운전 시 작동에 대해 살펴본다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 동력원(20)에 걸린 부하가 해소되었거나 저부하가 걸린 경우 ECU(60)는, 부하감지부(50)가 제공하는 동력원(20)에 대한 부하감지 데이터로부터 부하상태 파악 후 유량조절밸브(169)를 제어한다. 바람직하게는, 유량조절밸브(169)가 실린더(168b) 내 작동유체를 탱크(T)에 드레인시키는 방향으로 탄성 복원되도록 솔레노이드에 대한 전기신호의 입력을 차단한다.
즉 무부하 또는 저부하 운전 시 ECU(60)의 통제로 유량조절밸브(169)는 실린더(168b)에 대한 작동유체의 공급은 차단하고 실린더 내 작동유체를 드레인시키는 방향으로 절환되며, 이에 따라 스풀 스프링(168e)의 복원력으로 플런져(168a)와 컨트롤 스풀(168c)이 하강 이동되어 통공(h)과 컨트롤 스풀(168c)의 공급측 홈(h4)이 서로 연통되며, 결국 작동압력라인(30)의 작동유체가 액츄에이터부(166)에 공급될 수 있다.
작동압력라인(30)을 통한 작동유체의 공급으로 액츄에이터부(166)의 피스톤(166b)이 전진하게 되고, 이에 따라 사판(162)이 힌지핀(H2)을 중심으로 모터축(160)에 대한 경사각(θ)이 작아지는 방향(사판(162)이 가변 가능한 범위 내에서 최저각도(θmin)에 수렴하는 방향)으로 회전하게 된다.
사판(162)의 경사각(θ) 변화에 따라, 작동바(165a)가 후퇴하고 후퇴한 거리에 상응하는 캠면(165b)의 깊이만큼 푸쉬핀(165d)과 슬리브(168d)가 컨트롤 스풀(168c)의 하강 시점과 소정의 시간차를 두고 하강된다. 이로 인해 통공(h)과 공급유로(C)가 서로 어긋나 작동유체의 유출입이 차단되고 결국 사판(162)은 각도 변경된 상태로 고정될 수 있다.
즉 유량조절밸브(169)의 드레인 측 절환으로 사판제어밸브(168)가 액츄에이터부(166)에 대한 작동유체의 공급을 허용하는 측으로 절환되며, 따라서 작동압력라인(30)이 제공하는 작동유체가 공급유로(C)를 통해 액츄에이터부(166)에 공급되어 모터축(160)에 대한 각도 작아지는 방향으로 사판(162)이 회전됨으로써 모터의 허용 용량이 작아지게 되고, 결국 모터축(160)을 통해 고회전 저토크의 동력이 출력되는 것이다.
이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 따른 정유압식 무단 변속 트랜스미션 및 그 제어 방법에 의하면, 유압모터가 가변 용량형으로 구성되되, 부하정보로부터 출력되는 제어 값으로 작동유체의 유량을 조절하여 상기 유압모터의 사판 경전각(Swivel angle)이 자동 조절되도록 구성된다. 따라서 주행 또는 작업 환경에 따라 달라지는 부하 상황에 능동적인 대처가 가능하다.
즉 부하 상황에 따라 유연한 대처가 가능하며, 그 상황에 맞는 적절한 출력을 제공할 수 있어 작업차량의 작업능률이 향상될 수 있으며, 작업조건 별 부하에 대응하기 위해 종래와 같이 부변속 조작을 별도로 행하지 않고도 동력원의 부하를 최소화할 수 있어 잦은 부변속에 의한 조작 피로 및 변속 충격으로 인한 운전자의 피로도를 경감시킬 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 : 트랜스미션 12 : 유압펌프
16 : 유압모터 20 : 동력원
30 : 작동압력라인 50 : 부하감지부
60 : ECU 160 : 모터축(출력축)
162 : 사판(모터 측) 165 : 피드백기구부
165a : 작동부 165b : 캠면
165c : 피드백 스프링 165d : 푸쉬핀
166 : 액츄에이터부 166a : 압력실
166b : 피스톤 168 : 사판제어밸브
168a : 플런져 168b : 실린더
168c : 컨트롤 스풀 168d : 슬리브
168e : 스풀 스프링 169 : 유량조절밸브
H : 유압펌프 힌지핀 H : 유압모터 힌지핀
h : 통공 h3 : 배유측 홈
h4 : 공급측 홈 C : 공급·배출유로

Claims (12)

  1. 동력원(엔진)의 동력으로 구동되는 가변용량 유압펌프와, 상기 유압펌프에 연동되어 구동되며 유압펌프의 토출 유량에 따라 회전속도가 가변되는 유압모터로 구성된 정유압식 무단 변속 트랜스미션에 있어서,
    상기 유압모터는 모터축에 대한 사판의 각도가 임의로 가변되는 가변용량 유압모터로서,
    상기 유압모터 내부의 상기 사판 후면부에 연접하도록 설치되며, 작동압력라인을 통해 제공되는 유압으로 작동되어 상기 모터축에 대한 상기 사판의 경사각이 조절되도록 구동력을 발생시키는 액츄에이터부와;
    상기 액츄에이터부 일측에 설치되며, 외부의 솔레노이드형 유량조절밸브로부터 단속적으로 제공되는 유압으로 작동되어 상기 작동압력라인을 통한 소정 압력의 작동유체가 상기 액츄에이터부에 공급되거나 액츄에이터부에 채워져 있던 작동유체가 외부로 빠져나가는 것을 단속하는 사판제어밸브와;
    상기 액츄에이터부의 작동에 따라 각도 변경되는 사판의 움직임에 연동되어 이동되면서 상기 사판이 각도 변경된 상태로 유지되도록 상기 사판제어밸브를 피드백 제어하는 피드백기구부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 트랜스미션.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액츄에이터부는,
    상기 사판 인접 후방의 압력실 내에서 왕복운동을 하는 피스톤과;
    상기 피스톤에 결합되며, 피스톤과 마주하는 사판의 면에 접촉되는 피스톤 슈(shoe);로 구성되며,
    상기 압력실과 상기 사판제어밸브 사이에 작동유체 공급·배출유로가 형성된 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 트랜스미션.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 사판제어밸브는,
    외부의 솔레노이드형 유량조절밸브로부터 단속적으로 제공되는 작동유체의 유압으로 실린더 내에서 승강 작동되는 플런져와;
    상기 플런져의 선단에 접하며, 플런져의 승강 작동에 연동되어 중공의 밸브바디 내에 승강 이동되는 컨트롤 스풀과;
    컨트롤 스풀과 밸브바디 사이에 상기 컨트롤 스풀을 둘러싸도록 설치되며, 압력실과 상기 사판제어밸브 사이의 작동유체 공급·배출유로(C)와 접속되는 통공(h)이 형성된 슬리브;를 포함하며,
    사판의 각도 변화에 따른 상기 피드백기구의 작동으로 상기 슬리브가 일정 시간 차를 두고 상기 컨트롤 스풀이 이동된 방향으로 움직여 통공(h)을 통한 작동유체의 유출입이 차단되는 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 트랜스미션.
  4. 제 3 항에 있어서,
    고부하 운전 시 상기 실린더에 공급되는 작동유체의 압력으로 상기 플런져와 컨트롤 스풀이 상승 이동되고 통공(h)과 컨트롤 스풀의 배유측 홈(h3)이 서로 연통되며,
    액츄에이터부 내부에 채워져 있던 작동유체는 외부에 드레인되고 힌지핀을 중심으로 하여 사판 경사각이 커지는 방향으로 사판이 회전되며,
    상기 사판의 경사각 변화에 연동된 액츄에이터부 반대편의 피드백기구부의 작동과 피드백 스프링의 복원력으로 상기 슬리브가 상승 이동되어 통공(h)을 통한 작동유체의 유출입이 차단됨으로써 사판이 임의 각도로 고정되는 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 트랜스미션.
  5. 제 3 항에 있어서,
    중저부하 운전 시 상기 실린더에 대한 작동유체의 공급은 차단되고, 스풀 스프링의 복원력으로 상기 플런져와 컨트롤 스풀이 하강 이동되어 통공(h)과 컨트롤 스풀의 공급측 홈(h4)이 서로 연통되며,
    작동압력라인을 통해 공급되는 작동유체가 액츄에이터부에 유입되어 힌지핀을 중심으로 하여 사판 경사각이 작아지는 방향으로 사판이 회전되고,
    상기 사판의 경사각 변화에 연동된 액츄에이터부 반대편의 피드백기구부의 작동으로 상기 슬리브가 하강 이동되고 통공(h)을 통한 작동유체의 유출입이 차단됨으로써 사판이 임의 각도로 고정되는 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 트랜스미션.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 피드백기구부는,
    제1 방향을 따라 직선운동하며, 상기 액츄에이터부 반대편의 사판 배면 임의 지점에 일측 단부가 접하도록 구비되고, 외면부에 임의의 깊이로 곡선상의 캠면이 형성된 작동바와;
    상기 작동바를 사판 측에 밀어내는 방향으로 복원력을 발생시키는 피드백 스프링과;
    제2 방향을 따라 직선운동하며, 상단에 상기 캠면에 접촉되는 캠이 형성되고 하단부는 사판제어밸브의 슬리브와 접촉된 푸쉬핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 트랜스미션.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제1 방향은 유압모터의 모터축과 평행한 임의 축선 방향과 일치하는 방향이며,
    제2 방향은 상기 제1 방향과 수직한 방향인 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 트랜스미션.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 캠면은 상기 사판제어밸브 내에서 이동 가능한 컨트롤 스풀의 최대 이동 거리에 대응되는 깊이로 형성되는 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 트랜스미션.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 솔레노이드형 유량조절밸브는 ECU 통제를 받고, ECU는 부하감지부가 제공하는 동력원에 대한 부하감지 데이터로부터 제어 값을 결정하고 상기 유량조절밸브의 솔레노이드에 전기신호 형태로 출력하는 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 트랜스미션.
  10. 가변용량 유압펌프와 가변용량 유압모터로 구성된 상기 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 하나의 항에 기재된 정유압식 무단 변속 트랜스미션을 제어하는 방법으로서,
    (a) 부하감지부가 제공하는 동력원에 대한 부하감지 데이터로부터 ECU가 제어 값을 결정하고, 결정된 제어 값으로 솔레노이드형 유량조절밸브를 제어하는 단계; 및
    (b) ECU 통제를 받는 상기 유량조절밸브를 이용하여 유압모터의 사판제어밸브가 형성하는 유로를 가변시켜 상기 유압모터의 사판 경사각이 부하 상황에 맞춰 커지거나 작아지도록 상기 사판제어밸브를 제어하는 단계;를 포함하는 정유압식 무단 변속 트랜스미션 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 부하감지부가 보내온 부하감지 데이터가 특정 값 이상이면, 상기 (b)단계에서 상기 사판제어밸브가 유압모터의 사판 경사각을 설정 범위 내에서 최대각도로 전환시키는 방향에 절환되도록 상기 유량제어밸브의 솔레노이드를 온(On)으로 전환시키는 제어가 ECU에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 트랜스미션 제어 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 부하감지부가 보내온 부하감지 데이터가 특정 값 미만이면, 상기 (b)단계에서 상기 사판제어밸브가 유압모터의 사판 경사각을 설정 범위 내에서 최저각도로 전환시키는 방향에 절환되도록 상기 유량제어밸브의 솔레노이드를 오프(Off)로 전환시키는 제어가 ECU에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 트랜스미션 제어 방법.
KR1020170014886A 2017-02-02 2017-02-02 정유압식 무단 변속 트랜스미션 및 그 제어 방법 KR20180090016A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170014886A KR20180090016A (ko) 2017-02-02 2017-02-02 정유압식 무단 변속 트랜스미션 및 그 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170014886A KR20180090016A (ko) 2017-02-02 2017-02-02 정유압식 무단 변속 트랜스미션 및 그 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180090016A true KR20180090016A (ko) 2018-08-10

Family

ID=63229760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170014886A KR20180090016A (ko) 2017-02-02 2017-02-02 정유압식 무단 변속 트랜스미션 및 그 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180090016A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102654598B1 (ko) 2022-10-31 2024-04-05 하이드로텍(주) 유압식 무단 변속장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0723610A (ja) 1993-07-07 1995-01-27 Kubota Corp 農用トラクタ
JP2006070943A (ja) 2004-08-31 2006-03-16 Toyota Motor Corp 無段変速機の変速制御装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0723610A (ja) 1993-07-07 1995-01-27 Kubota Corp 農用トラクタ
JP2006070943A (ja) 2004-08-31 2006-03-16 Toyota Motor Corp 無段変速機の変速制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102654598B1 (ko) 2022-10-31 2024-04-05 하이드로텍(주) 유압식 무단 변속장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1936242B1 (en) Hydraulic stepless transmission
US7726125B2 (en) Hydraulic circuit for rapid bucket shake out
EP1676962B1 (en) Fluid pump control device for wheel loaders
US7894963B2 (en) System and method for controlling a machine
SE535824C2 (sv) Arbetsfordon innefattande en hydrostatisk transmissionskrets
JPWO2002021023A1 (ja) ホイール式油圧走行車両の速度制御装置
EP2792797B1 (en) Working vehicle
SE533997C2 (sv) Anläggningsfordon med anordning för undvikande av hjulslirning och plötslig acceleration
US5447029A (en) Hydrostatic transmission control system
EP2444557A1 (en) Hydraulically-Powered Working Vehicle
KR101467612B1 (ko) 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치
US10618527B2 (en) Hydraulic system for work machine
KR101675659B1 (ko) 펌프 제어 장치
US11274682B2 (en) Hydraulic driving apparatus
US20180179736A1 (en) Hydraulic system for working machine
KR20180090016A (ko) 정유압식 무단 변속 트랜스미션 및 그 제어 방법
EP1811208A1 (en) Hydraulic stepless apeed changing device
WO2008105999A1 (en) Method and system for feedback pressure control
US6883313B2 (en) Electro-hydraulic pump displacement control with proportional force feedback
KR20180090015A (ko) 정유압식 무단 변속 트랜스미션 및 정유압식 무단 변속 트랜스미션의 가변용량 유압모터 사판 각도 제어 방법
EP1701066B1 (en) Vehicle mounted with continuous stepless speed changer
JP3999618B2 (ja) 油圧駆動車両の走行制御装置および油圧駆動車両
KR20230032102A (ko) 정유압 변속장치의 2속 변속 제어장치
JPH07111221B2 (ja) 車両用無段変速機の変速制御方法
JP5945742B2 (ja) ポンプユニットの斜板角制御システム

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal