KR20230023847A - 농기계용 파워 클러치 어셈블리 및 그 작동방법 - Google Patents

농기계용 파워 클러치 어셈블리 및 그 작동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 농기계용 파워 클러치 어셈블리에 관한 발명으로, 농기계의 클러치 팩(10) 일측에 탑재하고 유체공급라인(110)과 연결하여 구비하는 파워 클러치 본체(100)와, 본체(100)에 탑재하여 클러치 판과 연동하는 클러치 레버(20)에 로드를 결합하고, 제1유체이송포트(121) 및 제2유체이송포트(122)를 연결하여 구비하는 실린더(120)와, 릴리즈 또는 인게이지 신호에 따라서 상기 제1유체이송포트(121) 및 제2유체이송포트(122)를 절환하도록 구비하는 솔레노이드밸브(130)와, 제1유체이송포트(121) 상에 장착하고 실린더(120)로 이송되는 유체의 압력을 설정하여 운동에너지를 클러치 레버(20)에 전달하도록 구비하는 감압밸브(140)를 포함하고, 제2유체이송포트(122) 상에는, 클러치 레버(20)의 하중에 의해 실린더(120)로부터 이송되는 유체를 흡수 또는 배출하여 유량을 제어하도록 구비하는 유량컨트롤모듈(150)과, 클러치 레버(20)의 하중에 의해 실린더(120)로부터 이송되는 유체를 통과 및 배출하여 유체의 스트로크를 제어하도록 구비하는 스피드컨트롤모듈(160)을 장착하여, 클러치 판을 인게이지 시키는 과정에서 동력 전달 속도를 제어하도록 구성함에 따라 농기계 운전자에게 전해지는 충격을 최소화하고 부드러운 주행이 이루어지도록 하는 것이 특징이다.

Description

농기계용 파워 클러치 어셈블리 및 그 작동방법{POWER CLUTCH ASSEMBLY FOR AGRICULTURAL MACHINERY}
본 발명은 농기계용 파워 클러치 어셈블리 및 그 작동방법에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 농기계 수동 트랜스미션의 클러치 판을 유압으로 제어하는 파워 클러치에 있어서 출발 및 기어 변속 시 종래 클러치 페달 대신 버튼 조작에 의한 제어 및 부드러운 조작력을 제공하여 운전자에게 전해지는 충격을 최소화하는 농기계용 파워 클러치 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로, 트랙터 등 농기계 트랜스미션의 동력을 전달/차단하는 클러치 판을 유압으로 제어하는 파워 클러치는 기어 변속 시에 클러치 조작력이 과대해지는 것을 방지하기 위하여 동력의 전달/차단 속도를 유압 밸브로 조절하도록 구비된다.
파워 클러치는 유압에 의해 실린더가 전, 후진하면서 클러치 레버에 운동 에너지를 전달시키고 클러치 판을 플라이 휠에 릴리즈/인게이지시킴으로써 엔진과 트랜스미션 사이에 동력을 전달/차단하도록 이루어진다.
이와 같은 클러치 제어 메커니즘과 관련한 공지된 기술의 일례로서, 한국등록실용신안 제 20 - 0133292 호 클러치 페달과, 클러치 페달의 가압에 의해 오일탱크내의 오일을 공급하는 클러치 마스터 실린더와, 클러치 마스터 실린더로부터 공급되는 오일에 의해 클러치를 작동시키는 클러치 릴리스 레버로 구성되는 차량의 클러치에 있어서, 유압라인을 경유하여 클러치 마스터 실린더에서 공급된 오일이 유입되는 유입포트를 지니며, 내부에는 로드를 통해 클러치 릴리스 레버와 연결된 피스톤이 미끄럼 이동 가능하게 설치되는 클러치 실린더와, 유압라인 상에 설치되는 솔레노이드 밸브와, 클러치 작동신호를 바탕으로 솔레노이드 밸브를 온/오프 시키는 제어기를 포함하는 차량의 클러치 제어장치를 구성한다.
다른 예로서, 한국등록실용신안 제 20 - 0098883 호에는 콤바인의 유압식 예취 및 탈곡자동클러치에 있어서, 콤바인의 작업시 예취 및 탈곡부의 동력을 단속하기 위해 주행 프레임의 고정프레임에 장착된 클러치레버와 이에 장착된 솔레노이드 밸브a, 솔레노이드 밸브b를 조작하여 유압실린더를 상승 및 하강시켜 클러치레버를 힌지축을 중심으로 회전하고 예취 클러치 와이어의 회동으로 타이트아암과 클러치아암을 작동시켜 예취풀리와 탈곡풀리의 동력을 풀리와 밸브의 인장력에 의해 단속하도록 이루어지는 콤바인의 유압식 예취 및 탈곡자동 클러치를 구성한다.
또 다른 예로서, 한국등록특허 제 10 - 0222825 호에는 클러치 페달의 조작에 따라 오일탱크의 오일을 릴리스 실린더로 공급하는 마스터 실린더로 구성되어, 클러치 페달을 밟으면 오일탱크 내의 오일은 마스터 실린더를 거쳐서 릴리스 실린더로 공급되어, 릴리스 포오크를 밀어 클러치를 차단하는 구조로 되어 있는 유압식 클러치에 있어서, 릴리스 실린더로부터 오일탱크로 리턴 되는 유압의 리턴 속도를 서서히 조절할 수 있도록 유압라인에 형성되는 밸브와, 페달의 피벗축에 제공된 페달 릴리스각 감지센서와, 릴리스각 감지센서로부터 신호를 받아 밸브의 작동을 제어하는 신호제어기를 가지는 유압 조절수단이 제공된 유압식 클러치 조작장치를 구성한다.
한국등록실용신안 제 20 - 0133292 호 (1999.02.18) 한국등록실용신안 제 20 - 0098883 호 (1996.05.17) 한국등록특허 제 10 - 0222825 호 (1999.10.01) 한국등록실용신안 제 20 - 0198879 호 (2000.10.02)
상기와 같은 종래 기술이 적용되는 파워 클러치는 유압에 의해 피스톤을 이동하여 클러치 릴리스 레버를 작동하는 실린더와, 유압라인 상에 설치되는 솔레노이드 밸브와, 솔레노이드 밸브를 온/오프하는 제어기로 이루어져 엔진과 트랜스미션 사이에 동력을 전달/차단하도록 이루어진다.
그러나, 이와 같은 종래의 수동 미션 트랙터와 같이 출발 및 변속 시 사람이 발로 직접 클러치 페달을 조작 후 변속 레버 및 전/후진 레버를 조작하는 작동 메커니즘은 자동차보다 많은 하중과 조작 빈도를 가지고 있는 농기계의 작동에 있어서 높은 피로도를 요구하게 되는 단점이 있다.
또한, 종래 기술의 파워 클러치는 클러치 판을 플라이 휠에 릴리즈/인게이지시키는 과정에서 급격한 조작력이 작용하여 엔진의 꺼짐이나 덜컹거림이 불가피하게 발생하게 된다.
따라서, 운전자가 차량을 변속 시 클러치와 트랜스미션의 동력이 전달되는 속도가 부드럽게 제어되지 못하게 되고 주행중인 운전자에게 충격이 그대로 전해지게 되는 문제가 초래된다.
이와 같은 문제를 개선하기 위해, 또 다른 종래 기술에서는 릴리즈 실린더로부터 오일탱크로 리턴되는 유압의 속도를 조절하도록 감지센서를 장착하여 유압라인에 형성되는 밸브의 작동을 제어하는 구성을 포함하고는 있으나 그 구성이 복잡하고 세밀한 제어가 어려운 단점이 있다.
이에 본 발명에서는 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,
농기계의 클러치 팩(10) 일측에 탑재하여 변속 레버 및 전/후진 레버에 탑재하는 작동버튼에 의해 동작하고 유체공급라인(110)과 연결하는 파워 클러치 본체(100)와,
상기 본체(100)에 탑재하여 클러치 판과 연동하는 클러치 레버에 로드를 결합하고, 제1유체이송포트(121) 및 제2유체이송포트(122)를 연결하여 구비하는 실린더(120)와,
릴리즈 또는 인게이지 신호에 따라서 상기 제1유체이송포트(121) 및 제2유체이송포트(122)를 절환하도록 구비하는 솔레노이드밸브(130)와,
제1유체이송포트(121) 상에 장착하고 실린더(120)로 이송되는 유체의 압력을 설정하여 운동에너지를 클러치 레버에 전달하도록 구비하는 감압밸브(140)를 포함하고,
상기 제2유체이송포트(122) 상에는,
클러치 레버의 하중에 의해 실린더(120)로부터 이송되는 유체를 흡수 또는 배출하여 유량을 제어하도록 구비하는 유량컨트롤모듈(150)과,
클러치 레버의 하중에 의해 실린더(120)로부터 이송되는 유체를 통과 및 배출하여 유체의 스트로크를 제어하도록 구비하는 스피드컨트롤모듈(160)을 장착하여, 클러치 판을 인게이지 시키는 과정에서 동력 전달 속도를 제어하도록 구성함으로써 농기계 운전자에게 전해지는 충격을 최소화하고 부드러운 주행이 이루어지도록 하는 목적 달성이 가능하다.
본 발명은 농기계 운전자가 차량을 변속 시 클러치 판의 작동 과정에서 유체의 유량 및 스트로크를 제어 가능한 농기계용 파워 클러치 어셈블리를 구성하여 변속 레버 및 전/후진 레버에 장착되는 파워클러치 작동버튼을 누른 후 레버를 조작하여 클러치를 제어하고 동력을 전달/차단하도록 제공한다.
따라서, 본 발명은 유압 실린더와 유압 밸브에 의해 종래의 클러치 페달 조작 방식에 비해 보다 세밀하고 안정적인 제어가 가능하여 작업자의 피로도를 감소시키며, 클러치 판을 플라이 휠에 릴리즈/인게이지시키는 과정에서 급격한 조작력이 작용하여 엔진의 꺼짐이나 덜컹거림이 발생하는 문제를 해소하고 운전자에게 전달되는 충격을 최소화하여 더욱 부드러운 출발과 변속감을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 농기계용 파워 클러치 어셈블리의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 농기계용 파워 클러치 어셈블리의 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 농기계용 파워 클러치 어셈블리의 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 농기계용 파워 클러치 어셈블리의 개략적인 유압 회로도.
도 5는 도 2의 A-A선을 따라서 취한 단면도.
도 6은 도 2의 B-B선을 따라서 취한 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 농기계용 파워 클러치 어셈블리를 클러치 팩 일측에 적용한 사용 상태 예시도.
도 8은 본 발명에 따른 농기계용 파워 클러치 어셈블리의 유량컨트롤모듈의 작동 상태 예시도.
도 9는 본 발명에 따른 농기계용 파워 클러치 어셈블리의 스피드컨트롤모듈의 작동 상태 예시도.
도 10은 본 발명에 따른 농기계용 파워 클러치 어셈블리의 스피드컨트롤모듈의 밸브가변조절나사의 최대 풀림(a) 및 최대 조임(b) 상태에서의 실린더 스트로크 그래프.
이하, 본 발명의 농기계용 파워 클러치 어셈블리 및 그 작동방법의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기의 설명에서 당해 기술분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 농기계용 파워 클러치 어셈블리의 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 농기계용 파워 클러치 어셈블리의 정면도, 도 3은 본 발명에 따른 농기계용 파워 클러치 어셈블리의 측면도, 도 4는 본 발명에 따른 농기계용 파워 클러치 어셈블리의 개략적인 유압 회로도, 도 5는 도 2의 A-A선을 따라서 취한 단면도, 도 6은 도 2의 B-B선을 따라서 취한 단면도, 도 7은 본 발명에 따른 농기계용 파워 클러치 어셈블리를 클러치 팩 일측에 적용한 사용 상태 예시도, 도 8은 본 발명에 따른 농기계용 파워 클러치 어셈블리의 유량컨트롤모듈의 작동 상태 예시도, 도 9는 본 발명에 따른 농기계용 파워 클러치 어셈블리의 스피드컨트롤모듈의 작동 상태 예시도, 도 10은 본 발명에 따른 농기계용 파워 클러치 어셈블리의 스피드컨트롤모듈의 밸브가변조절나사의 최대 풀림(a) 및 최대 조임(b) 상태에서의 실린더 스트로크 그래프를 도시한 것이다.
본 발명의 기술이 적용되는 농기계용 파워 클러치 어셈블리 및 그 작동방법은 농기계 수동 트랜스미션의 클러치 판을 유압으로 제어하는 파워 클러치에 있어서 출발 및 기어 변속 시 버튼 조작에 의한 제어 및 부드러운 조작력을 제공하여 운전자에게 전해지는 충격을 최소화하도록 구성하는 기술에 관한 것임을 주지한다.
이를 위한 본 발명의 농기계용 파워 클러치 어셈블리는 파워 클러치 본체(100)와, 본체(100)에 내장하는 실린더(120), 솔레노이드밸브(130), 감압밸브(140), 유량컨트롤모듈(150), 스피드컨트롤모듈(160)을 포함하여 구성하며 구체적으로는 하기와 같다.
상기 파워 클러치 본체(100)는 도 7에 개략적으로 도시한 바와 같이 농기계의 클러치 팩(10) 일측에 탑재하고 변속 레버 및 전/후진 레버에 마련되는 파워클러치 작동버튼(미도시)을 누른 후 레버 조작에 의해 동작하며 유체공급라인(110)과 연결하여 구비한다.
상기 파워 클러치 본체(100)는 소정의 박스형 케이싱을 형성하여 상기 부품들을 내장하도록 구비하며, 하중이 작용하는 클러치 레버(20)의 하측에 위치하여 실린더(120)의 작동을 도출하도록 구성한다.
상기 실린더(120)는 상기 본체(100)에 탑재하여 클러치 판과 연동하는 클러치 레버(20)에 로드를 결합하고, 제1유체이송포트(121) 및 제2유체이송포트(122)를 연결하여 구비한다.
상기 실린더(120)는 클러치 레버(20)에 실린더(120) 로드를 결합하여 유압에 의해 전, 후진하면서 운동에너지를 전달하여 클러치 판을 릴리즈 또는 인게이지시키는 작동을 도출하도록 구성한다.
상기 실린더(120)의 일측에는 제1유체이송포트(121)를 구비하여 유체공급라인(110)을 통해 공급되는 유체가 실린더(120)에 이송되도록 구비하며, 타측에는 제2유체이송포트(122)를 구비하여 후술하게 될 유량컨트롤모듈(150) 및 스피드컨트롤모듈(160)에 유체를 이송하도록 구성한다.
상기 솔레노이드밸브(130)는 릴리즈 또는 인게이지 신호에 따라서 상기 제1유체이송포트(121) 및 제2유체이송포트(122)를 절환하도록 구비한다.
상기 솔레이노드밸브는 릴리즈 신호 또는 인게이지 신호 입력에 따라서 상기 제1유체이송포트(121)를 개방하여 실린더(120)에 유체를 공급하거나, 공급을 중단하고 상기 제2유체이송포트(122)를 개방하는 작동을 구현하도록 구성한다.
상기 감압밸브(140)는 상기 제1유체이송포트(121) 상에 장착하고 실린더(120)로 이송되는 유체의 압력을 설정하여 운동에너지를 클러치 레버(20)에 전달하도록 구비한다.
상기 제2유체이송포트(122) 상에는 실린더(120)에서 배출되는 유체의 양을 제어하는 유량컨트롤모듈(150)과, 배출되는 유체의 스트로크를 제어하는 스피드컨트롤모듈(160)을 장착하여 클러치 판을 인게이지 시키는 과정에서 동력 전달 속도를 제어하도록 구성한다.
상기 유량컨트롤모듈(150)은 클러치 레버(20)의 하중에 의해 실린더(120)로부터 이송되는 유체를 흡수 또는 배출하여 유량을 제어하도록 구비한다.
도 5 및 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 유량컨트롤모듈(150)은 크게 댐퍼바디(151)와, 댐퍼피스톤(152)과, 댐퍼스프링(153), 및 댐퍼가변조절나사(154)를 포함한다.
상기 댐퍼바디(151)는 제2유체이송포트(122)와 연결되는 덕트 구조를 형성하여 유체를 출입하도록 구비한다.
상기 댐퍼피스톤(152)은 댐퍼바디(151)의 일측에 내장하고 댐퍼바디(151)에 이송되는 유체를 흡수하면서 후진하거나 또는 댐퍼스프링(153)에 의해 전진하도록 구비한다.
상기 댐퍼피스톤(152)은 상기 솔레노이드밸브(130)에 인게이지 신호가 입력하여 상기 실린더(120)가 하강 작동시 상기 제2유체이송포트(122)를 통해 댐퍼바디(151)로 이송되는 유체의 압력에 의해 유체를 흡수하면서 후진하도록 구비한다.
상기 댐퍼스프링(153)은 댐퍼바디(151)의 타측에 내장하고 상기 댐퍼피스톤(152)에 접하여 유체의 압력에 의해 압축하거나 또는 자체 탄성에 의해 인장하도록 구비한다.
상기 댐퍼스프링(153)은 압축스프링으로 구비하여 인장력에 의해 상기 댐퍼피스톤(152)을 원위치로 전진시키고 유체를 배출하도록 구성한다.
상기 댐퍼가변조절나사(154)는 상기 댐퍼바디(151)의 타측 단부에 체결하고 상기 댐퍼피스톤(152)의 후방을 향해 내삽하여 댐퍼피스톤(152)의 전, 후진 작동 범위를 설정하도록 구비한다.
상기 댐퍼가변조절나사(154)는 후단에 소정의 스크류를 형성하여 상기 댐퍼바디(151)의 타단에 체결하고, 선단을 댐퍼바디(151)의 내부로 돌출하여 상기 댐퍼피스톤(152)의 후방을 향하도록 구비한다.
상기 댐퍼가변조절나사(154)는 조임 또는 풀림 상태에 따라서 내부로 진입되는 거리가 조절되도록 구비하므로, 농기계의 종류, 즉 다종의 차량마다 상이한 클러치 레버(20)의 하중에 대한 편차를 조절하여 일률적인 성능 구현이 이루어지도록 구성한다.
상기 스피드컨트롤모듈(160)은 클러치 레버(20)의 하중에 의해 실린더(120)로부터 이송되는 유체를 통과 및 배출하여 유체의 스트로크를 제어하도록 구비한다.
도 6 및 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 스피드컨트롤모듈(160)은 크게 밸브바디(161)와, 밸브스풀(163)과, 밸브스프링(166), 및 밸브가변조절나사(167)를 포함한다.
상기 밸브바디(161)는 제2유체이송포트(122)와 연결되는 노멀오픈형 밸브 구조를 형성하여 유체를 출입하도록 구비한다.
상기 밸브바디(161)에는 내, 외경부를 관통하는 제2T라인(162)을 형성하여 후술하게 될 밸브스풀(163)의 제1T라인(165)와 선택적으로 연통하도록 구비한다.
상기 밸브스풀(163)은 밸브바디(161)의 일측에 내장하고 밸브바디(161)에 이송되는 유체의 압력에 의해 후진하거나 또는 밸브스프링(166)에 의핸 전진하되, 심부에는 오리피스(164)를 형성하여 유체를 통과하도록 구비한다.
상기 밸브스풀(163)은 상기 솔레노이드밸브(130)에 인게이지 신호가 입력하여 상기 실린더(120)가 하강 작동시 상기 제2유체이송포트(122)를 통해 밸브바디(161)로 이송되는 유체의 압력에 의해 후진하도록 구비한다.
상기 밸브스풀(163)에는 오리피스(164)를 형성하여 유체를 유입하며, 오리피스(164)에서 외경부로 관통하는 제1T라인(165)을 형성한다.
상기 제1T라인(165)과 상기 밸브바디(161)에 형성되는 제2T라인(162)은 상기 밸브스풀(163)의 전, 후진 위치에 따라서 일부 또는 전체 구간을 오버랩하도록 구비하여 유체의 스트로크를 제어하도록 구성한다.
상기 밸브스프링(166)은 밸브바디(161)의 타측에 내장하고 상기 밸브스풀(163)에 접하여 유체의 압력에 의해 압축하거나 또는 자체 탄성에 의해 인장하도록 구비한다.
상기 밸브스프링(166)은 압축스프링으로 구비하여 인장력에 의해 상기 밸브스풀(163)을 원위치로 전진시키고 제1T라인(165)과 제2T라인(162)이 오버랩되어 유체를 배출하도록 구비한다.
상기 밸브가변조절나사(167)는 상기 밸브바디(161)의 일측 단부에 체결하고 상기 밸브스풀(163)의 후방을 향해 내삽하여 밸브스풀(163)의 전, 후진 작동 범위를 설정하도록 구비한다.
상기 밸브가변조절나사(167)는 후단에 소정의 스크류를 형성하여 상기 밸브바디(161)의 타단에 체결하고, 선단을 밸브바디(161)의 내부로 돌출하여 상기 밸브스풀(163)의 후방을 향하도록 구비한다.
상기 밸브가변조절나사(167)는 조임 또는 풀림 상태에 따라서 내부로 진입되는 거리가 조절되도록 구비하므로, 농기계의 종류, 즉 다종의 차량마다 상이한 클러치 레버(20)의 하중에 대한 편차를 조절하여 일률적인 성능 구현이 이루어지도록 구성한다.
전술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 기술이 적용된 농기계용 파워 클러치 어셈블리 작동방법을 살펴보면 다음과 같다. 이하의 설명은 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 들어 설명하는 것이므로 본 발명은 하기 실시 예에 의해 한정되는 것이 아니며 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 제공될 수 있음은 당연하다 할 것이다.
도 4에는 본 발명에 따른 농기계용 파워 클러치 어셈블리의 유압 회로도를 도시한 것이다.
솔레노이드밸브(130)에 릴리즈 신호(S1)가 인가되면 유체공급라인(110)을 통해 공급되는 유체(오일)가 솔레노이드밸브(130)의 제1유체이송포트(121)를 지나 감압밸브(140)의 설정된 압력을 거쳐 실린더(120)의 로드를 전진(상승)시킨다.
이렇게 전달된 유압 에너지는 상기 실린더(120) 로드가 결합되는 클러치 레버(20)에 운동에너지가 전달되어 클러치 판을 릴리즈시키고, 차량의 동력 전달을 차단하여 운전자는 차량을 변속할 수 있게 된다.
운전자가 차량을 변속하면 솔레노이드밸브(130)에 인게이지 신호(S2)를 인가하게 되고, 클러치 레버(20)의 하중에 의해 실린더(120)의 로드가 후진(하강)하게 된다. 실린더(120) 파트에 있던 유체는 솔레노이드밸브(130)의 제2유체이송포트(122)를 거쳐 유량컨트롤모듈(150) 및 스피드컨트롤모듈(160)로 흐르게 된다. 이때, 유량컨트롤모듈(150) 및 스피드컨트롤모듈(160)에 의해 유체의 흐름 속도가 제어되면서 차량의 클러치 인게이지 시 빠르고 부드럽게 동력이 전달된다.
상기 유량컨트롤모듈(150) 및 스피드컨트롤모듈(160)에 의한 유량 및 스트로크 제어 메커니즘은 운전자에게 전해지는 충격을 최소화하기 위해서, 반클러치 시점(엔진의 미션과 클러치가 접합을 시작하는 구간)과 동력이 완전히 전달되는 시점을 유압을 통해 제어될 수 있도록 이루어진다. 크게는 2단계 유량 제어 방식으로 이루어지고, 세분화하면 총 3단계로 나눌 수 있다.
본 발명의 농기계용 파워 클러치 어셈블리의 총 제어 체적량은 약 18cc(100%)이며, 실린더(120)의 총 스트로크는 약 26mm(100%)이다. 이를 제3단계 제어로 구분하면, 우선 제1단계는 유량 8cc(44%), 하강 스트로크 △10~12mm(38.5% ~ 46.2%)이고, 제2단계는 유량 1cc(5.5%), 하강 스트로크 △2~3mm(7.7% ~ 11.5%)이고, 제3단계는 유량 9cc(50%), 하강 스트로크 △11~14mm(42.3% ~ 53.8%)로 작동이 이루어진다.
제1단계에서는 상기 유량컨트롤모듈(150)에 의한 유량 제어를 통해 반클러치 구간 도달 시간을 최소화하도록 이루어진다.
상기 유량컨트롤모듈(150)은 클러치가 인게이지 되기 시작하는 반클러치 구간까지 빠르게 도달하도록 하는 기능을 구현하며, 실린더(120)의 스트로크 중 약 38~45.6% 구간은 실제 클러치 제어 구간이 아니다. 따라서, 이 구간의 제어시간을 최소한으로 단축함으로써 클러치 인게이지 시간을 전체적으로 단축시키도록 한다.
상기 유량컨트롤모듈(150)이 제어해야 하는 유량은 각 차량의 클러치마다 편차가 존재하므로 최적의 상태로 세팅하기 위해 댐퍼가변조절나사(154)를 이용해 댐핑 볼륨을 설정하도록 이루어진다.
댐퍼바디(151)로 유량이 유입되면 댐퍼피스톤(152)이 댐퍼스프링(153)을 압축하면서 후퇴하여 실린더(120)의 잉여 유량을 제어한다.
제어를 필요로 하는 잉여 유량은 댐퍼가변조절나사(154)를 이용해 댐퍼피스톤(152)의 이동 범위를 제한하여 세팅된 댐핑 볼륨만큼 유량을 제어한다.
제어가 완료되면 댐퍼스프링(153)이 인장되면서 댐퍼피스톤(152)이 전진하여 원위치한다.
제2단계에서는 상기 스피드컨트롤모듈(160)에 의해 반클러치 이후 클러치 100% 인게이지까지 제어가 이루어진다.
제2단계 제어는 상기 유량컨트롤모듈(150)에 의한 제1단계 제어 이후에 작용한다. 이는 유량컨트롤모듈(150)의 댐퍼피스톤(152)은 스피드컨트롤모듈(160)의 밸브스풀(163)보다 낮은 압력에서 작동하도록 설정되기 때문이다.
상기 제1단계 제어가 완료되면 유체가 밸브스풀(163)의 오리피스(164)를 통과한다. 이때 발생하는 차압에 의해 밸브스풀(163)이 후진하게 되고 제1T라인(165) 및 제2T라인(162)의 통과면적을 제어한다.
제1T라인(165) 및 제2T라인(162)의 개구면적은 밸브스풀(163)의 이동 거리에 반비례 하게 되고 밸브스풀(163)의 이동 거리는 밸브가변조절나사(167)에 의해 제한된다.
제어가 완료되면 밸브스프링(166)에 의해 밸브스풀(163)이 원위치 하며 실린더(120)에 남아있는 잔압을 빠르게 해소시켜준다.
제3단계 제어는 상기 스피드컨트롤모듈(160)의 밸브가변조절나사(167)에 의한 시간 제어가 이루어진다.
도 9에서와 같이 밸브스풀(163)이 후진하면 밸브스풀(163)의 제1T라인(165)과 밸브바디(161)의 제2T라인(162)의 오버랩 되는 구간(T라인의 열림양)이 줄어들면서, 유체의 배출량을 제어하게 된다. 이와 같은 작용에 의해 실린더(120)의 하강 속도는 느려지게 되고, 부드러운 동력 전달로서 운전자도 부드러운 주행을 할 수 있게 된다. 이때, 제1T라인(165) 및 제2T라인(162)으로 빠져나가는 유체의 양은 약 9cc(50%)가 되며, 실린더(120)의 하강 스트로크는 약 △11~14mm(42.3% ~ 53.8%) 정도가 된다.
도 10의 (a)는 상기 스피드컨트롤모듈(160)의 밸브가변조절나사(167)를 최대로 풀었을 시(최대 제어 시간)의 실린더(120) 운동 선도를 그래프로 도시한 것이고, 도 10의 (b)는 밸브가변조절나사(167)를 최대로 조였을 시(최소 제어 시간)의 실린더(120) 운동 선도를 그래프로 도시한 것이다. 밸브가변조절나사(167)를 풀면 인게이지 시간이 늘어나 부드러운 변속이 되는 반면, 상대적으로 반클러치 상태의 지속시간이 길다. 밸브가변조절나사(167)를 조이면 인게이지 시간이 줄어들고 상대적으로 클러치의 움직임이 체감되며 반클러치 상태의 지속시간은 짧다. 이 부분은 운전자가 직접 본인 성향에 맞게 조정 가능하다 할 것이다. 아울러, 이와 같은 조절 기능은 냉간시 오일 점도에 의한 변속지연을 보상해주는 기능도 함께 수행할 수 있게 된다.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 농기계용 파워 클러치 어셈블리 및 그 작동방법은 농기계 운전자가 차량을 변속 시 클러치 판의 작동 과정에서 유체의 유량 및 스트로크를 제어 가능한 농기계용 파워 클러치 어셈블리를 구성하여 변속 레버 및 전/후진 레버에 장착되는 파워클러치 작동버튼을 누른 후 레버를 조작하여 클러치를 제어하고 동력을 전달/차단하도록 제공한다.
따라서, 본 발명은 유압 실린더와 유압 밸브에 의해 종래의 클러치 페달 조작 방식에 비해 보다 세밀하고 안정적인 제어가 가능하여 작업자의 피로도를 감소시키며, 클러치 판을 플라이 휠에 릴리즈/인게이지시키는 과정에서 급격한 조작력이 작용하여 엔진의 꺼짐이나 덜컹거림이 발생하는 문제를 해소하고 운전자에게 전달되는 충격을 최소화하여 더욱 부드러운 출발과 변속감을 제공할 수 있는 효과가 있다.
10: 클러치 팩 20: 클러치 레버
100: 파워 클러치 본체 110: 유체공급라인
120: 실린더 121: 제1유체이송포트
122: 제2유체이송포트 130: 솔레노이드밸브
140: 감압밸브 150: 유량컨트롤모듈
151: 댐퍼바디 152: 댐퍼피스톤
153: 댐퍼스프링 154: 댐퍼가변조절나사
160: 스피드컨트롤모듈 161: 밸브바디
162: 제2T라인 163: 밸브스풀
164: 오리피스 165: 제1T라인
166: 밸브스프링 167: 밸브가변조절나사

Claims (5)

  1. 농기계의 클러치 팩(10) 일측에 탑재하여 변속 레버 및 전/후진 레버에 탑재하는 작동버튼에 의해 동작하고 유체공급라인(110)과 연결하는 파워 클러치 본체(100)와,
    상기 본체(100)에 탑재하여 클러치 판과 연동하는 클러치 레버(20)에 로드를 결합하고, 제1유체이송포트(121) 및 제2유체이송포트(122)를 연결하여 구비하는 실린더(120)와,
    릴리즈 또는 인게이지 신호에 따라서 상기 제1유체이송포트(121) 및 제2유체이송포트(122)를 절환하도록 구비하는 솔레노이드밸브(130)와,
    제1유체이송포트(121) 상에 장착하고 실린더(120)로 이송되는 유체의 압력을 설정하여 운동에너지를 클러치 레버(20)에 전달하도록 구비하는 감압밸브(140)를 포함하고,
    상기 제2유체이송포트(122) 상에는,
    클러치 레버(20)의 하중에 의해 실린더(120)로부터 이송되는 유체를 흡수 또는 배출하여 유량을 제어하도록 구비하는 유량컨트롤모듈(150)과,
    클러치 레버(20)의 하중에 의해 실린더(120)로부터 이송되는 유체를 통과 및 배출하여 유체의 스트로크를 제어하도록 구비하는 스피드컨트롤모듈(160)을 장착하여, 클러치 판을 인게이지 시키는 과정에서 동력 전달 속도를 제어하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 농기계용 파워 클러치 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량컨트롤모듈(150)은,
    제2유체이송포트(122)와 연결되는 덕트 구조를 형성하여 유체를 출입하도록 구비하는 댐퍼바디(151)와,
    댐퍼바디(151)의 일측에 내장하고 댐퍼바디(151)에 이송되는 유체를 흡수하면서 후진하거나 또는 댐퍼스프링(153)에 의해 전진하도록 구비하는 댐퍼피스톤(152)과,
    댐퍼바디(151)의 타측에 내장하고 상기 댐퍼피스톤(152)에 접하여 유체의 압력에 의해 압축하거나 또는 자체 탄성에 의해 인장하도록 구비하는 댐퍼스프링(153)을 포함하고,
    상기 댐퍼바디(151)의 타측 단부에 체결하고 상기 댐퍼피스톤(152)의 후방을 향해 내삽하여 댐퍼피스톤(152)의 전, 후진 작동 범위를 설정하도록 구비하는 댐퍼가변조절나사(154)를 포함하여, 다종의 차량마다 상이한 클러치 레버(20)의 하중에 대한 편차를 조절하여 일률적인 성능 구현이 이루어지도록 구성하는 것을 특징으로 하는 농기계용 파워 클러치 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스피드컨트롤모듈(160)은,
    제2유체이송포트(122)와 연결되는 노멀오픈형 밸브 구조를 형성하여 유체를 출입하도록 구비하는 밸브바디(161)와,
    밸브바디(161)의 일측에 내장하고 밸브바디(161)에 이송되는 유체의 압력에 의해 후진하거나 또는 밸브스프링(166)에 의핸 전진하되, 심부에는 오리피스(164)를 형성하여 유체를 통과하도록 구비하는 밸브스풀(163)과,
    밸브바디(161)의 타측에 내장하고 상기 밸브스풀(163)에 접하여 유체의 압력에 의해 압축하거나 또는 자체 탄성에 의해 인장하도록 구비하는 밸브스프링(166)을 포함하고,
    상기 밸브바디(161)의 일측 단부에 체결하고 상기 밸브스풀(163)의 후방을 향해 내삽하여 밸브스풀(163)의 전, 후진 작동 범위를 설정하도록 구비하는 밸브가변조절나사(167)를 포함하여, 다종의 차량마다 상이한 클러치 레버(20)의 하중에 대한 편차를 조절하여 일률적인 성능 구현이 이루어지도록 구성하는 것을 특징으로 하는 농기계용 파워 클러치 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 밸브스풀(163)에는 오리피스(164)에서 외경부로 관통하는 제1T라인(165)을 형성하고,
    상기 밸브바디(161)에는 내, 외경부를 관통하는 제2T라인(162)을 형성하고,
    상기 제1T라인(165)과 제2T라인(162)은 상기 밸브스풀(163)의 전, 후진 위치에 따라서 일부 또는 전체 구간을 오버랩하도록 구비하여 유체의 스트로크를 제어하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 농기계용 파워 클러치 어셈블리.
  5. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 의한 농기계용 파워 클러치 어셈블리 작동방법에 있어서,
    유량컨트롤모듈(150)에 의한 유량 제어를 통해 반클러치 구간 도달 시간을 조절하도록 이루어지는 제1단계와,
    스피드컨트롤모듈(160)에 의한 유체의 스트로크 제어를 통해 반클러치 시점 이후 클러치의 인게이지까지의 제어 속도를 조절하도록 이루어지는 제2단계와,
    스피드컨트롤모듈(160)의 밸브가변조절나사(167)에 의해 제2단계의 제어 시간을 조절하도록 이루어지는 제3단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 제1단계에서는,
    유량컨트롤모듈(150)의 댐퍼바디(151)로 유량이 유입되면 댐퍼피스톤(152)이 댐퍼스프링(153)을 압축하면서 후퇴하여 실린더(120)의 잉여 유량을 제어하고,
    유량컨트롤모듈(150)의 댐퍼가변조절나사(154)를 이용해 댐퍼피스톤(152)의 이동 범위를 제한하여 세팅된 댐핑 볼륨만큼 유량을 제어하고,
    제어가 완료되면 댐퍼스프링(153)에 의해 댐퍼피스톤(152)이 원위치하도록 이루어지고,
    상기 제2단계에서는,
    스피드컨트롤모듈(160)의 밸브스풀(163)의 오리피스(164)를 유체가 통과하면 차압에 의해 밸브스풀(163)이 이동하고 제1T라인(165) 및 제2T라인(162)의 통과면적을 조절하여 실린더(120)의 하강 속도를 제어하고,
    스피드컨트롤모듈(160)의 밸브가변조절나사(167)를 이용해 밸브스풀(163)의 이동 거리를 세팅된 범위만큼 제한하고,
    제어가 완료되면 밸브스프링(166)에 의해 밸브스풀(163)이 원위치하도록 이루어지고,
    상기 제3단계에서는,
    스피드컨트롤모듈(160)의 밸브가변조절나사(167)를 풀어서 클러치 인게이지 시간을 지연하고 반클러치 상태를 길게 지속하거나, 또는 밸브가변조절나사(167)를 조여서 클러치 인게이지 시간을 단축하고 반클러치 상태를 짧게 지속하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 농기계용 파워 클러치 어셈블리 작동방법.
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