WO2016105155A1 - 트랙터용 변속 액추에이터 - Google Patents

트랙터용 변속 액추에이터 Download PDF

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WO2016105155A1
WO2016105155A1 PCT/KR2015/014250 KR2015014250W WO2016105155A1 WO 2016105155 A1 WO2016105155 A1 WO 2016105155A1 KR 2015014250 W KR2015014250 W KR 2015014250W WO 2016105155 A1 WO2016105155 A1 WO 2016105155A1
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sensor
rail
motor
rails
shift
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PCT/KR2015/014250
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Inventor
이상헌
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엘에스엠트론 주식회사
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D49/00—Tractors
    • 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
    • F16H61/12—Detecting malfunction or potential malfunction, e.g. fail safe; Circumventing or fixing failures
    • 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
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • 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
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/40—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism comprising signals other than signals for actuating the final output mechanisms
    • F16H63/42—Ratio indicator devices

Definitions

  • the present invention relates to an actuator that provides power to change the moving speed or the forward / backward movement of a tractor. It relates to an actuator that can be detected accurately.
  • tractors are agricultural devices that use a variety of work tools attached to the lower link, depending on the application.
  • the tractor is equipped with a transmission for speed change.
  • the transmission is provided with a synchronizer for vehicle speed, forward or reverse shift.
  • the synchronous device is a device for matching the relative speed between the output unit and the input unit including the clutch through a sleeve connected thereto.
  • the sleeve of the synchronizer is operated by fork, rail and shift lever. Specifically, when the driver moves the shift lever, rails and forks connected thereto are moved together. The fork is connected with the sleeve. Therefore, the sleeve is moved together by the movement of the fork to shift the tractor.
  • the actuator includes a motor and a rail on which the movement is made by the power provided by the motor.
  • the tractor is shifted by the movement of the rail.
  • a sensor for detecting the position of the rail is coupled to the motor. Therefore, in the related art, the moving direction or the moving distance of the rail is estimated based on the rotation speed of the motor.
  • the power provided by the motor is moved to the rail through a plurality of configurations, and the shift of the tractor is actually performed according to the movement of the rail. Therefore, when the rail does not actually work, the sensor coupled to the motor has a problem that can not detect this error.
  • Korean Unexamined Patent Publication No. 2012-0060482 discloses a method of controlling a shift of a tractor and a shift control apparatus using the control method.
  • a control method for determining whether to shift according to a pressure value measured by a pressure sensor is disclosed.
  • the pressure sensor it was difficult to accurately grasp the actual position of the rail.
  • the present invention was developed to solve the above limitations and problems of the prior art, specifically, when the rail does not actually work or there is an error in the operation of the rail, a shift for a tractor capable of detecting such a failure To provide an actuator.
  • a motor for providing power a rail movable according to the driving of the motor, a rail sensor for detecting whether the rail is neutral, a position sensor for detecting the displacement of the rail and the It is mounted to the motor provides a shift actuator including a rotation sensor for detecting the rotational speed of the motor.
  • the rail sensor is directly coupled to one surface of the rail, and the position sensor is coupled to the rail by a sensor arm formed at one side of the rail and extending in a direction perpendicular to the extending direction of the rail.
  • the sensor arm is coupled to a hinge portion protruding from one surface of the rail.
  • the shift actuator may further include a controller configured to determine a position of the rail by determining a position of the rail according to information detected by the rail sensor, the position sensor, and the rotation sensor.
  • the controller When the control unit determines that there is an abnormality in the shift, the controller operates an alarm unit that transmits an alarm signal for shift abnormality to the driver, or operates a display unit to visually display a signal for shift abnormality.
  • the control unit When the driving signal is transmitted to the control unit, the control unit detects the detection values of the rotation sensor, the rail sensor and the position sensor, and determines whether all detection values transmitted from the respective sensors match.
  • the controller sends a normal driving signal to the outside, and the detection value of any one of the rotation sensor, the rail sensor and the position sensor is inconsistent.
  • the controller detects the type of sensor in which a problem occurs and sends an abnormal driving signal to the outside.
  • the position sensor for detecting the position of the rail by the sensor arm is coupled to the rail has the advantage that it is possible to accurately detect the malfunction of the rail.
  • the rail sensor directly detects whether the rail is neutral or directly coupled to the rail, it is possible to more accurately determine whether the rail is actually operated.
  • the user can determine whether the driving or shifting of the tractor is properly made through the rotation sensor directly coupled to the position sensor, the rail sensor and the motor has the advantage of improving the work reliability.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of a tractor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A and 2B are enlarged views of portion A of FIG. 1 and show a configuration of a transmission.
  • FIG. 3 is a view illustrating a specific example of part B of FIG. 2B, and is a perspective view illustrating a front surface of a shift actuator according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a rear surface of the shift actuator.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a block diagram schematically illustrating a process of transmitting information sensed by a plurality of sensors to a driver.
  • FIG. 7 is a flowchart schematically illustrating a driving process of the tractor.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of a tractor according to an embodiment of the present invention.
  • the tractor 100 includes a steering front wheel 110 for adjusting a driving direction and a driving rear wheel 120 for driving a vehicle.
  • the steering front wheel 110 is coupled to the guide bar 130 through the axle.
  • the engine 200 and the transmission device 300 are sequentially mounted in the tractor 100 from the front to the rear.
  • a boarding driver 140 is mounted on an upper portion of the transmission device 300, and a rear axle 400 for driving the rear wheel 120 is connected to the rear of the transmission device 300.
  • the PTO transmission portion of the transmission device 300 is extended to the front, middle or rear of the PTO shaft 410 is connected to the work machine.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a portion A of FIG. 1, that is, a part of the inside of the transmission 300.
  • FIG. 2A illustrates a synchronization device of the transmission device 300
  • FIG. 2B illustrates the synchronization device.
  • the actuating device is shown.
  • the tractor transmission device (see reference numeral 300 of FIG. 1) is provided with a synchronizer for a vehicle speed or forward / backward shifting.
  • the synchronizing device refers to a device for matching a relative speed of an output unit for providing power and an input unit for receiving power when the user operates the shift lever (see reference numeral 141 of FIG. 2B).
  • the synchronizer includes a clutch gear 310, a synchronizer ring 320, a clutch hub 330, a clutch sleeve 340, a key spring 350, and the like.
  • a signal transferred from the shift lever is transmitted to the synchronization device.
  • the synchronizer compares a signal of the shift lever with a current state to match a relative speed of the output unit and the input unit.
  • a plurality of rails 40 and 41 and a plurality of forks 50 and 51 coupled to the plurality of rails 40 and 41 are installed at one end of the shift lever 141.
  • one rail 40 of the plurality of rails may be a forward shift rail
  • the other rail 41 of the plurality of rails may be a reverse shift rail.
  • the type of the rails and the number of the rails are not limited thereto.
  • the driving unit 150 is composed of a motor (see 10 in FIG. 3), a reduction gear (see 20 in FIG. 3), and the like.
  • the forks 50 and 51 fixed to the rail also move together.
  • the fork moved together with the rail is engaged with the clutch sleeve (see 340 in FIG. 2A) to move the clutch sleeve, thereby shifting the tractor (see 100 in FIG. 1).
  • the forks 50 and 51 may move the clutch sleeve 340 while covering the outer surface of the clutch sleeve.
  • the clutch sleeve 340 surrounds the clutch hub 330 fixed to the shaft, and is movable in the width direction of the clutch hub 330.
  • both sides of the clutch sleeve 340 are synchronized with the synchronizer ring 320, and the clutch sleeve 340 and the synchronizer ring 320 move together.
  • the driving unit 150 When the shift lever 141 is operated by a user, the driving unit 150 operates to move one of the rails 40 and 41, and the fork 50 fixed to the rails 40 and 41. , 51 is moved together with the rails 40, 41. As the forks 50 and 51 are moved, the clutch sleeve 340 engaged with the forks 50 and 51 and the synchronizer ring 320 which are bitten by the clutch sleeve 340 turn around on the shaft. The clutch gear 310 is in contact with the clutch gear 310, and the clutch gear 310 rotates to transmit a rotational force to another clutch (not shown) that is in engagement with the clutch gear 310.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a specific example of part B of FIG. 2B, and illustrates a front surface of the shift actuator according to an exemplary embodiment
  • FIG. 4 is a perspective view showing a rear surface of the shift actuator.
  • 5 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 4.
  • the shift actuator 1 according to the present invention is operated by the power provided by the motor 10.
  • the motor 10 may be composed of a plurality. However, since the power transfer process provided from the plurality of motors 10 is the same, the following description will be given by taking one motor 10b as an example for convenience of description.
  • the motor 10b rotates clockwise or counterclockwise according to the electric signal.
  • the rotation speed of the motor 10b is determined according to the electric signal, and the power provided by the motor 10b is transmitted to the reduction gear 20b disposed on one side of the motor 10b.
  • the reduction gear 20b increases or decreases the power transmitted from the motor 10b. Specifically, the reduction gear 20b is connected to the motor 10b by a predetermined shaft, and the power generated by the rotation of the motor 10b is transmitted to the reduction gear 20b.
  • the motor output shaft 12 is connected to the central portion of the reduction gear 20b.
  • the motor output shaft 12 transmits the increased or decreased power to the motor arm 15 while passing through the reduction gear 20b. Accordingly, the motor arm 15 may rotate clockwise or counterclockwise. Specifically, the power transmitted from the motor output shaft 12 to the motor arm 15 is transmitted to the rotatable working arm 30. According to the clockwise or counterclockwise rotation of the motor arm 15, the operation arm 30 may rotate in the same direction as the rotation direction of the motor arm 15.
  • the actuating arm 30 is also directly connected to the rail 41. Referring to FIG. 5, when the operating arm 30 rotates, the rail 41 may be moved according to the rotation of the operating arm 30.
  • the power supplied from the other motor 10a disposed above the motor 10b is located in the upper direction of the rail 41 via the reduction gear 20a disposed at one side of the motor 10a.
  • the rail 40 is moved.
  • One side of the rail 40 is coupled to the fork 50 fixed to the rail 40 and moving in the same direction as the moving direction of the rail 40.
  • the fork 50 is connected to the sleeve of the synchronizer to select a gear of the tractor. That is, the fork 50 moves in one direction and engages with one gear of the plurality of gears of the tractor.
  • the rail 40 has a rail sensor 80 coupled to one surface of the rail 40 to detect whether the rail 40 is neutral. That is, the rail sensor 80 detects whether the rail 40 is in a neutral state or not. If the rail sensor 80 detects a neutral state of the rail 40, the fork 50 will not be caught in a gear, and the rail sensor 80 will be in a neutral state of the rail 40. If it is not detected, the fork 50 will be caught in one of the plurality of gears.
  • a position sensor 70 is installed indirectly coupled to the rail 40 by the sensor arm 60 and detects the displacement of the rail 40. Specifically, the position sensor 70 detects a displacement value of the rail 40 moved by the power provided from the motor 10. Therefore, the controller 150 may determine the current gear stage of the tractor by grasping the current position of the rail 40 according to the information detected by the position sensor 70.
  • the sensor arm 60 is configured to connect the rail 40 and the position sensor 70 and extends in a direction perpendicular to the extending direction of the rail 40.
  • the sensor arm 60 is coupled by the rail 40 and the hinge portion 61.
  • the hinge portion 61 may be rotated by the movement of the rail 40.
  • the sensor arm 60 and the position sensor 70 also rotate together with the rotational movement of the hinge portion 61. Therefore, the controller 150 may determine the position of the rail 40 based on the rotation of the position sensor 70.
  • the motor 10 is provided with a rotation sensor (not shown) for detecting the rotational speed or amount of rotation of the motor 10. Therefore, the controller 150 may determine the position of the rail 40 based on the information detected by the rotation sensor.
  • the rotation sensor 11 coupled to the motor 10 senses the rotation of the motor 10
  • the rail sensor 80 directly coupled to the rail 40 may be configured as the rail 40. It detects whether the neutral, the position sensor 70 indirectly coupled with the rail 40 detects the displacement of the rail 40.
  • the controller 150 determines the exact positions of the rail 40 and the fork 50 based on the information detected from the sensors 11, 70, and 80.
  • the controller 150 compares the position of the shift lever operated by the driver with the information detected from the sensors 11, 70, and 80 to determine whether the shift is abnormal. If it is determined that there is an abnormality in the shift, the controller 150 operates the alarm unit 210 to send an abnormal alarm to the driver or the display unit 220 to visually display information on whether the shift is abnormal to the driver. Display.
  • FIG. 7 is a flowchart schematically illustrating a driving process of the tractor.
  • the user transmits a driving signal to the tractor 100 in a stationary state so that the driving of the tractor 100 is performed for the purpose of work or the like (S11).
  • the driving signal is transmitted to the control unit 150, and the control unit 150 is one of the forks 50, for example, the fork 50 located above and one of the plurality of gears according to the driving signal.
  • the control of the gear (S12) is made. That is, the neutral state of one rail 40 is released according to the control signal of the controller 150.
  • the controller 150 is a rotation sensor 11 for detecting the rotation of the motor (10a), the rail sensor 80 for detecting whether the rail 40 is neutral, and the rail 40
  • the detection value of the position sensor 70 for detecting the displacement is determined (S13).
  • the rotation sensor 11 is installed in the motor (10a) is configured to detect the current stage of the transmission of the tractor by detecting the rotation of the motor (10a)
  • the rail sensor 80 is the Directly coupled to the rail 40 to determine whether the transmission of the tractor is neutral
  • the position sensor 70 is indirectly coupled to the rail 40 by the sensor arm 60 of the tractor It is a configuration that can grasp the current stage of the transmission.
  • the controller 150 determines whether all signal values detected by the three sensors match. That is, the controller 150 is the current stage number of the transmission gear of the tractor detected by the rotation sensor 11 and the position sensor 70 match, and the transmission of the tractor detected by the rail sensor 80 Neutrality is determined whether there is no deviation from the current stage of the transmission of the tractor according to the detection value of the rotation sensor 11 and the position sensor 70. If all of the signal values detected by the three sensors 11, 70, and 80 match, the shift of the tractor may be regarded as normal, and the controller 150 transmits a normal driving signal to the user (S15). ).
  • step S14 when it is determined in step S14 that the three signal detection values do not match, the controller 150 compares the detection signals of the three sensors 11, 70, and 80 (S16). By comparing the detected signals, the controller 150 may determine which sensor has a problem (S17).
  • the controller 150 determines the type of sensor that has a problem, and then transmits an abnormal signal to the outside in a manner of operating the alarm unit 210 or the display unit 220 so that a user may know the problem (S18). do.
  • the controller 150 may rotate the rotation sensor 11. It can be seen that there is a problem in the configuration that transfers power from the motor 10 to the rails (40, 41). In this case, the user checks whether the motor 10 is normally operated, checks the configuration of transmitting power including the motor arm 15 and the operation arm 30, or is attached to the motor 10. Checking the rotation sensor 11 can solve this problem.
  • the control unit 150 controls the position sensor ( 70) can be identified as a problem. In this case, the user can solve this problem by checking the position sensor 70 itself.
  • the control unit 150 controls the rail sensor. It can be seen that there is a problem with (80). In this case, the user can solve this problem by checking the rail sensor 80 itself.
  • the position of a rail is detected only by information detected by a rotation sensor mounted on a motor.
  • the rotation sensor has a problem that it is difficult to determine the exact position of the rail because it is difficult to detect any of the structure of the power transmission structure from the motor to the rail.

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Abstract

본 발명은, 동력을 제공하는 모터, 상기 모터의 구동에 따라 이동 가능한 레일, 상기 레일의 중립 여부를 감지하는 레일센서, 상기 레일의 이동 변위를 감지하는 위치센서 및 상기 모터에 장착되어 상기 모터의 회전수를 감지하는 회전센서를 포함하는 변속 액추에이터에 관한 것이다.

Description

트랙터용 변속 액추에이터
본 발명은 트랙터의 이동 속도 또는 전/후진 이동을 변경하도록 동력을 제공하는 액추에이터에 관한 것으로서, 구체적으로 레일의 위치와 상기 레일의 중립 여부를 감지하는 복수의 센서를 추가하여 레일 또는 포크의 위치를 정확하게 감지할 수 있는 액추에이터에 관한 것이다.
일반적으로, 트랙터는 작업 용도에 따라 하부 링크에 여러 가지의 작업기를 부착하여 사용하는 농업용 장치이다. 보통의 자동차와 마찬가지로, 상기 트랙터에는 속도 변화를 위한 변속기가 설치된다. 상기 변속기에는 차량 속도, 전진 또는 후진 변속을 위해 동기장치(synchronizer)가 설치된다. 상기 동기장치란 운전자가 변속 레버를 움직여서 변속을 행하면, 이와 연결된 슬리브를 통하여 출력부와 클러치를 포함하는 입력부와의 상대 속도를 일치시키는 장치이다.
상기 동기장치의 슬리브는 포크, 레일 및 변속 레버에 의해 작동된다. 구체적으로, 운전자가 상기 변속 레버를 이동시키면 이와 연결된 레일 및 포크가 함께 이동된다. 상기 포크는 상기 슬리브와 연결되어 있다. 따라서 상기 포크의 이동에 의해 상기 슬리브가 함께 이동되어 트랙터의 변속이 이루어진다.
최근의 트랙터에는 상기 변속기의 자동 변속이 가능한 유압식 또는 전기 모터식 액추에이터가 사용되고 있다. 구체적으로, 상기 액추에이터는 모터 및 상기 모터에서 제공되는 동력에 의해 그 이동이 이루어지는 레일을 포함한다. 상기 트랙터는 상기 레일의 이동에 의해 변속이 이루어진다.
종래 기술에 따르면, 상기 레일의 위치를 감지하는 센서가 상기 모터에 결합하였다. 따라서 종래에는 상기 모터의 회전수를 기초로 상기 레일의 이동 방향 또는 이동 거리를 예측하였다. 다만, 상기 모터에서 제공된 동력은 복수의 구성을 거쳐서 상기 레일로 이동하게 되고, 실제로 상기 트랙터의 변속은 레일의 이동에 따라 이루어진다. 따라서 상기 레일이 실제로 작동하지 못한 경우, 상기 모터에 결합하는 센서는 이러한 오류를 감지할 수 없는 문제가 있었다.
대한민국 공개특허공보 제2012-0060482호에는 트랙터의 변속을 제어하는 방법 및 상기 제어 방법을 이용한 변속 제어장치가 개시되어 있다. 본 문헌에서는 압력 센서에서 측정된 압력치에 따라 변속 여부를 결정하는 제어 방법이 개시된다. 다만, 상기 압력 센서에 의하더라도 상기 레일의 실제 위치를 정확하게 파악하는 것이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계와 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 레일이 실제로 작동하지 못하거나 또는 상기 레일의 작동에 오류가 있는 경우, 이러한 고장을 감지하는 것이 가능한 트랙터용 변속 액추에이터를 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 동력을 제공하는 모터, 상기 모터의 구동에 따라 이동 가능한 레일, 상기 레일의 중립 여부를 감지하는 레일센서, 상기 레일의 이동 변위를 감지하는 위치센서 및 상기 모터에 장착되어 상기 모터의 회전수를 감지하는 회전센서를 포함하는 변속 액추에이터를 제공한다.
상기 레일센서는 상기 레일의 일면에 직접 결합되고, 상기 위치센서는 상기 레일의 일측에 형성되고 상기 레일의 연장 방향에 대해 수직한 방향으로 연장되는 센서 암에 의해 상기 레일에 결합한다.
상기 센서 암은, 상기 레일의 일면으로부터 돌출 형성되는 힌지부와 결합한다.
상기 변속 액추에이터는, 상기 레일센서, 상기 위치센서 및 회전센서로부터 감지된 정보에 따라 상기 레일의 위치를 파악하여 변속 이상 여부를 판단하는 제어부를 더 포함한다.
상기 제어부는 변속에 이상이 있다고 판단시, 운전자에게 변속 이상에 대한 알람 신호를 송출하는 알람부를 작동시키거나 또는 변속 이상에 대한 신호를 시각적으로 표시하도록 디스플레이부를 작동시킨다.
상기 제어부에 구동 신호가 전달되면, 상기 제어부는 상기 회전센서, 상기 레일센서 및 상기 위치센서의 감지값을 파악하여, 각 센서들로부터 전달된 감지값이 모두 일치하는지 여부를 판단한다.
상기 회전센서, 상기 레일센서 및 상기 위치센서의 감지값이 모두 일치하면, 상기 제어부는 정상 구동 신호를 외부에 송출하고, 상기 회전센서, 상기 레일센서 및 상기 위치센서 중 어느 하나의 감지값이 불일치하면, 상기 제어부는 문제가 발생한 센서의 종류를 파악하여 이상 구동 신호를 외부에 송출한다.
제안되는 본 발명에 따르면, 레일에는 센서 암에 의해 상기 레일의 위치를 감지하는 위치센서가 결합하므로 상기 레일의 오작동을 정확하게 감지하는 것이 가능한 장점이 있다.
또한, 상기 레일에는 상기 레일의 중립 여부를 감지하는 레일센서가 직접 결합하므로, 레일의 실제 작동 여부를 더욱 정확하게 판단하는 것이 가능한 장점이 있다.
또한, 사용자는 상기 위치센서, 상기 레일센서 및 모터에 직접 결합하는 회전센서를 통해 트랙터의 구동 또는 변속이 제대로 이루어지는지를 판단할 수 있으므로 작업 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 트랙터의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 A 부분을 확대한 도면으로서, 변속장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2b의 B 부분의 구체적인 예를 보여주는 도면으로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 변속 액추에이터의 전면을 보여주는 사시도이다.
도 4는 상기 변속 액추에이터의 후면을 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 4의 I-I' 부분의 단면도이다.
도 6은 복수의 센서에 의해 감지된 정보가 운전자에게 전달되는 과정을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 7은 상기 트랙터의 구동 과정을 개략적으로 보여주는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 트랙터의 구성을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 트랙터(100)는 주행 방향을 조정하는 조향용 전륜(110)과, 차량의 주행을 담당하는 구동용 후륜(120)을 포함한다. 상기 조향용 전륜(110)은 차축을 통해 가이드 바(130)에 결합된다.
또한 상기 트랙터(100)의 내부에는 전방으로부터 후방으로 엔진(200)과, 변속 장치(300)가 순차적으로 탑재된다. 그리고 상기 변속장치(300)의 상부에는 탑승 운전부(140)가 탑재되고, 상기 변속장치(300)의 후방에는 후륜(120)의 구동을 위한 후방 차축(400)이 연결된다. 또한 상기 변속장치(300)의 PTO 변속부에는 PTO축(410)이 전방, 중간 또는 후방으로 연장되어 작업기와 연결된다.
도 2는 도 1의 A 부분, 즉 변속장치(300)의 내부 중 일부분을 확대한 도면으로서, 구체적으로, 도 2a에는 변속장치(300)의 동기장치가 도시되고, 도 2b에는 상기 동기장치를 작동시키는 기구가 도시되어 있다.
먼저, 도 2a를 참조하면 상기 트랙터의 변속장치(도 1의 도면부호 300 참조)는 차속 또는 전후진 변속을 위한 동기장치(synchronizer)가 설치된다. 상기 동기장치란 사용자가 변속 레버(도 2b의 도면부호 141 참조)를 조작하여 변속을 수행할 때 동력을 제공하는 출력부와 동력을 수용하는 입력부의 상대 속도를 일치시키는 장치를 의미한다.
상기 동기장치는 클러치 기어(310), 싱크로나이저 링(320), 클러치 허브(330), 클러치 슬리브(340) 및 키 스프링(350) 등으로 구성된다.
사용자가 상기 변속레버를 조작하면 상기 변속레버로부터 이동되는 신호가 상기 동기장치로 전달된다. 또한 상기 동기장치는 상기 변속레버의 신호와 현재 상태를 비교하여 상기 출력부와 상기 입력부의 상대 속도를 일치시킨다.
상기 변속레버로부터 전달되는 신호가 상기 동기장치로 전달되는 세부 구조가 도 2b에 도시되어 있다.
도 2a 및 2b를 참조하면, 상기 변속레버(141)의 일단에는 복수의 레일(40, 41) 및 상기 복수의 레일(40, 41)에 결합하는 복수의 포크(50, 51)가 설치된다. 예를 들어, 상기 복수의 레일 중 일 레일(40)은 전진 시프트 레일이고, 상기 복수의 레일 중 타 레일(41)은 후진 시프트 레일일 수 있다. 다만, 상기 레일의 종류 및 상기 레일의 개수가 이에 제한되는 것은 아니다.
사용자가 상기 변속레버(141)를 조작하면, 조작 신호에 따라 상기 복수의 레일 중 어느 하나의 레일이 이동하게 된다. 이 때, 상기 레일(40, 41)의 이동은 구동부(150)에서 제공하는 동력에 의해 이루어질 수 있다. 상기 구동부(150)는 모터(도 3의 도면부호 10 참조), 감속기어(도 3의 도면부호 20 참조) 등으로 구성된다.
상기 레일의 이동에 따라 상기 레일에 고정된 포크(50, 51)도 함께 이동하게 된다. 상기 레일과 함께 이동된 포크는 상기 클러치 슬리브(도 2a의 도면부호 340 참조)와 맞물려서 상기 클러치 슬리브를 이동시킴에 따라 상기 트랙터(도 1의 도면부호 100 참조)의 변속이 수행된다.
구체적으로 상기 포크(50, 51)는 상기 클러치 슬리브의 외면을 감싼 상태로 상기 클러치 슬리브(340)를 이동시킬 수 있다. 상기 클러치 슬리브(340)는 축에 고정되어 있는 클러치 허브(330)를 감싸고 있는 형태이며, 상기 클러치 허브(330)의 폭 방향으로 이동이 가능하다. 또한 상기 클러치 슬리브(340)의 양 옆에는 싱크로나이저링(320)이 물려 있으며, 상기 클러치 슬리브(340)와 상기 싱크로나이저링(320)은 함께 움직인다.
사용자에 의해 상기 변속레버(141)가 조작되면 상기 구동부(150)가 작동하여 상기 레일(40, 41)중 어느 하나를 이동시키게 되고, 상기 레일(40, 41)에 고정되어 있는 상기 포크(50, 51)가 상기 레일(40, 41)과 함께 이동된다. 상기 포크(50, 51)의 이동에 따라 상기 포크(50, 51)에 맞물려 있는 상기 클러치 슬리브(340)와, 상기 클러치 슬리브(340)에 물려있는 상기 싱크로나이저링(320)이 축 상에서 헛돌고 있는 상기 클러치 기어(310)와 물리게 되어, 상기 클러치 기어(310)가 회전을 함으로써 상기 클러치 기어(310)와 물려있는 다른 기어(미도시)에 회전력을 전달하게 된다.
이하에서는, 상기 구동부(150)를 포함하는 변속 액추에이터에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 도 2b의 B 부분의 구체적인 예를 보여주는 도면으로서 본 발명의 일 실시 예에 따른 변속 액추에이터의 전면을 보여주는 사시도이고, 도 4는 상기 변속 액추에이터의 후면을 보여주는 사시도이다. 그리고, 도 5는 도 4의 I-I' 부분의 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 변속 액추에이터(1)는 모터(10)에서 제공하는 동력에 의해 작동이 이루어진다. 상기 모터(10)는 복수 개로 구성될 수 있다. 다만, 상기 복수의 모터(10)로부터 제공되는 동력의 전달 과정은 각각 동일하므로, 이하에서는 설명의 편의를 위해 하나의 모터(10b)를 예로 들어 설명한다.
상기 모터(10b)는 전기 신호에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전한다. 그리고, 상기 모터(10b)는 상기 전기 신호에 따라 회전 속도가 결정되고, 상기 모터(10b)에 의해 제공된 동력이 상기 모터(10b)의 일측에 배치되는 감속 기어(20b)로 전달된다.
상기 감속 기어(20b)는 상기 모터(10b)에서 전달받은 동력을 증가 또는 감소시킨다. 구체적으로, 상기 감속 기어(20b)는 상기 모터(10b)와 소정의 축에 의해 연결되고, 상기 모터(10b)의 회전에 의해 발생하는 동력은 상기 감속 기어(20b)로 전달된다.
상기 감속 기어(20b)의 중앙 부분에는 모터 출력축(12)이 연결된다. 상기 모터 출력축(12)은 상기 감속 기어(20b)를 통과하면서 증감된 동력을 모터 암(15)으로 전달한다. 이에 따라, 상기 모터 암(15)은 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 구체적으로, 상기 모터 출력축(12)에서 상기 모터 암(15)으로 전달된 동력은, 회전 가능한 작동 암(30)으로 전달된다. 상기 모터 암(15)의 시계 방향 또는 반시계 방향 회전에 따라, 상기 작동 암(30)이 상기 모터 암(15)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전할 수 있다.
또한 상기 작동 암(30)은 레일(41)과 직접 연결된다. 도 5를 참조하면, 상기 작동 암(30)이 회전하면, 상기 레일(41)은 상기 작동 암(30)의 회전에 따라 그 이동이 수행될 수 있다.
이와 마찬가지로, 상기 모터(10b)의 상측에 배치되는 다른 모터(10a)에서 공급된 동력은 상기 모터(10a)의 일측에 배치되는 감속 기어(20a)를 거쳐서 상기 레일(41)의 상 방향에 위치하는 레일(40)로 이동한다.
상기 레일(40)의 일측에는 상기 레일(40)에 고정되어 상기 레일(40)의 이동 방향과 동일한 방향으로 이동하는 포크(50)가 결합된다. 상기 포크(50)는 동기장치의 슬리브에 연결되어 트랙터의 기어를 선택하기 위한 장치이다. 즉, 상기 포크(50)는 일 방향으로 이동하여 상기 트랙터의 복수의 기어 중 일 기어와 결합하는 구성이다.
상기 레일(40)에는, 상기 레일(40)의 일면에 직접 결합하여 상기 레일(40)의 중립 여부를 감지하는 레일센서(80)가 설치된다. 즉, 상기 레일센서(80)는 상기 레일(40)이 중립 상태인지 또는 중립 상태가 아닌지를 감지하는 역할을 수행한다. 만약, 상기 레일센서(80)에서 상기 레일(40)의 중립 상태를 감지하면, 상기 포크(50)는 기어에 걸리지 않은 상태일 것이고, 상기 레일센서(80)에서 상기 레일(40)의 중립 상태가 아님을 감지하면, 상기 포크(50)는 복수의 기어 중 일 기어에 걸린 상태일 것이다.
또한 상기 레일(40)의 다른 일측에는, 센서 암(60)에 의해 상기 레일(40)과 간접적으로 결합하고 상기 레일(40)의 이동 변위를 감지하는 위치센서(70)가 설치된다. 구체적으로, 상기 위치센서(70)는 상기 모터(10)로부터 제공된 동력에 의해 이동된 상기 레일(40)의 이동 변위값을 감지한다. 따라서 제어부(150)는 상기 위치센서(70)에 의해 감지된 정보에 따라 상기 레일(40)의 현재 위치를 파악하여 트랙터의 현재 기어 단 수를 알 수 있다.
상기 센서 암(60)은 상기 레일(40)과 상기 위치센서(70)를 연결하기 위한 구성으로서, 상기 레일(40)의 연장 방향에 수직한 방향으로 연장되는 구성이다. 상기 센서 암(60)은 상기 레일(40)과 힌지부(61)에 의하여 결합된다. 구체적으로, 상기 힌지부(61)는 상기 레일(40)의 이동에 의해 회전 운동이 수행될 수 있다. 결국, 상기 힌지부(61)의 회전 운동에 따라 상기 센서 암(60) 및 상기 위치센서(70)도 함께 회전되는 것이다. 따라서 제어부(150)는 상기 위치센서(70)의 회전에 기초하여 상기 레일(40)의 위치를 파악할 수 있다.
한편, 상기 모터(10)에는 상기 모터(10)의 회전 속도 또는 회전량을 감지하는 회전 센서(도시되지 않음)가 설치된다. 따라서 제어부(150)는 상기 회전 센서에서 감지된 정보에 기초하여 상기 레일(40)의 위치를 파악할 수 있다.
이하에서는 도 6을 참조하여 복수의 센서에 의해 감지된 정보가 제어부의 신호를 통해 운전자에게 전달되는 과정을 개략적으로 설명한다.
도 6을 참조하면, 모터(10)와 결합하는 회전센서(11)는 모터(10)의 회전을 감지하고, 레일(40)과 직접적으로 결합하는 레일센서(80)는 상기 레일(40)의 중립 여부를 감지하며, 상기 레일(40)과 간접적으로 결합하는 위치센서(70)는 상기 레일(40)의 이동 변위를 감지한다.
상기 회전센서(11), 위치센서(70) 및 레일센서(80)에서 감지된 정보는 제어부(150)로 전달된다. 상기 제어부(150)는 상기 센서(11, 70, 80)들로부터 감지된 정보에 기초하여 상기 레일(40) 및 포크(50)의 정확한 위치를 파악한다.
그 다음, 상기 제어부(150)는 운전자가 조작한 변속레버의 위치와 상기 센서(11, 70, 80)들로부터 감지된 정보를 비교하여 변속 이상 여부를 판단한다. 만약 변속에 이상이 있다고 판단시, 상기 제어부(150)는 알람부(210)를 작동시켜서 운전자에게 이상 알람을 송출하거나 또는 디스플레이부(220)를 작동시켜서 운전자에게 변속 이상 여부에 대한 정보를 시각적으로 표시한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 트랙터(100)의 구동 또는 변속 과정을 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 7은 상기 트랙터의 구동 과정을 개략적으로 보여주는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 사용자는 작업 등의 목적으로 트랙터(100)의 구동이 이루어지도록 정지 상태의 트랙터(100)에 구동 신호를 송출(S11)한다. 이러한 구동 신호는 제어부(150)로 전송되고, 상기 제어부(150)는 상기 구동 신호에 따라 포크(50, 51) 중 하나의 포크, 예를 들어 상측에 위치한 포크(50)와 복수의 기어 중 하나의 기어의 걸림(S12)이 이루어지도록 제어한다. 즉, 상기 제어부(150)의 제어 신호에 따라 하나의 레일(40)의 중립 상태가 해제된다.
그 다음, 상기 제어부(150)는 상기 모터(10a)의 회전을 감지하는 회전센서(11)와, 상기 레일(40)의 중립 여부를 감지하는 레일센서(80)와, 상기 레일(40)의 이동 변위를 감지하는 위치센서(70)의 감지값을 파악한다(S13). 구체적으로, 상기 회전센서(11)는 상기 모터(10a)에 설치되어 모터(10a)의 회전을 감지함으로써 트랙터의 변속장치의 현재 단 수를 파악할 수 있는 구성이고, 상기 레일센서(80)는 상기 레일(40)에 직접적으로 결합하여 트랙터의 변속장치의 중립 여부를 파악할 수 있는 구성이며, 상기 위치센서(70)는 상기 센서 암(60)에 의해 상기 레일(40)에 간접적으로 결합하여 트랙터의 변속장치의 현재 단 수를 파악할 수 있는 구성이다.
상기 회전센서(11), 레일센서(80) 및 위치센서(70)의 감지가 완료되면, 상기 제어부(150)는 세 개의 센서에서 감지된 신호값이 모두 일치하는지를 판단한다(S14). 즉, 상기 제어부(150)는 상기 회전센서(11)와 상기 위치센서(70)에서 감지된 트랙터의 변속장치의 현재 단 수가 일치하는지, 그리고 상기 레일센서(80)에서 감지된 트랙터의 변속장치의 중립여부가 상기 회전센서(11) 및 위치센서(70)의 감지값에 따른 트랙터의 변속장치의 현재 단 수와 어긋남이 없는지 판단한다. 만약, 상기 세 개의 센서(11, 70, 80)에서 감지된 신호값이 모두 일치한다면, 트랙터의 변속이 정상적으로 이루어진 것으로 볼 수 있으므로, 상기 제어부(150)는 정상 구동 신호를 사용자에게 송출한다(S15).
이와 반대로, 상기 S14 단계에서 세 개의 신호 감지값이 일치하지 않는 것으로 파악되는 경우, 상기 제어부(150)는 상기 세 개의 센서(11, 70, 80)들의 감지 신호를 비교한다(S16). 이러한 감지 신호의 비교를 통해, 상기 제어부(150)는 어떠한 센서에 문제가 발생하였는지를 파악할 수 있다(S17).
상기 제어부(150)는 문제가 발생한 센서의 종류를 파악한 후, 사용자가 이러한 문제를 알 수 있도록 상기 알람부(210) 또는 디스플레이부(220)를 작동시키는 방식으로 이상 신호를 외부로 송출(S18)한다.
예를 들어, 상기 레일센서(80)와 위치센서(70)에서 감지된 감지값이 일치하고 상기 회전센서(11)에서 감지된 감지값이 불일치하다면, 상기 제어부(150)는 상기 회전센서(11)에 문제가 있거나 모터(10)로부터 레일(40, 41)까지 동력을 전달하는 구성에 문제가 있는 것으로 파악할 수 있다. 이러한 경우에, 사용자는 상기 모터(10)의 정상 작동 여부를 확인하거나, 모터 암(15), 작동 암(30)을 포함한 동력을 전달하는 구성을 확인하거나, 상기모터(10)에 부착되어 있는 상기 회전센서(11)를 확인하여 이러한 문제점을 해결할 수 있다.
다른 예로서, 상기 회전센서(11)와 상기 레일센서(80)에서 감지된 감지값이 일치하고 상기 위치센서(70)에서 감지된 감지값이 불일치하다면, 상기 제어부(150)는 상기 위치센서(70)에 문제가 있는 것으로 파악할 수 있다. 이러한 경우에, 사용자는 상기 위치센서(70) 자체를 확인하여 이러한 문제점을 해결할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 회전센서(11)와 상기 위치센서(70)에서 감지된 감지값이 일치하고 상기 레일센서(80)에서 감지된 감지값이 불일치하다면, 상기 제어부(150)는 상기 레일센서(80)에 문제가 있는 것으로 파악할 수 있다. 이러한 경우에, 사용자는 상기 레일센서(80) 자체를 확인하여 이러한 문제점을 해결할 수 있다.
종래에는, 모터에 장착된 회전 센서에서 감지된 정보만으로 레일의 위치를 감지하였다. 상기 회전 센서는 상기 모터로부터 상기 레일까지의 동력 전달 구조 중 어느 하나의 구조에 이상이 발생하더라도 이를 감지하기가 어려우므로 상기 레일의 정확한 위치를 파악하는 것이 어려운 문제가 있었다.
그러나 본 발명에 따르면, 회전 센서와 함께 상기 레일(40, 41)에 레일센서(80)와 위치센서(70)가 결합하므로 이러한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되고, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 동력을 제공하는 모터(10);
    상기 모터(10)의 구동에 따라 이동 가능한 레일(40, 41);
    상기 레일(40, 41)의 중립 여부를 감지하는 레일센서(80);
    상기 레일(40, 41)의 이동 변위를 감지하는 위치센서(70); 및
    상기 모터(10)에 장착되어 상기 모터의 회전수를 감지하는 회전센서(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 액추에이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레일센서(80)는 상기 레일(40, 41)의 일면에 직접 결합되고,
    상기 위치센서(70)는 상기 레일(40, 41)의 일측에 형성되고 상기 레일(40, 41)의 연장 방향에 대해 수직한 방향으로 연장되는 센서 암(60)에 의해 상기 레일(40, 41)에 결합되는 것을 특징으로 하는 변속 액추에이터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서 암(60)은, 상기 레일(40, 41)의 일면으로부터 돌출 형성되는 힌지부(61)와 결합하는 것을 특징으로 하는 변속 액추에이터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레일센서(80), 상기 위치센서(70) 및 회전센서(11)로부터 감지된 정보에 따라 상기 레일(40, 41)의 위치를 파악하여 변속 이상 여부를 판단하는 제어부(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 액추에이터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부(150)는 변속에 이상이 있다고 판단시,
    운전자에게 변속 이상에 대한 알람 신호를 송출하는 알람부(210)를 작동시키거나 또는 변속 이상에 대한 신호를 시각적으로 표시하도록 디스플레이부(220)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 변속 액추에이터.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부(150)에 구동 신호가 전달되면,
    상기 제어부(150)는 상기 회전센서(11), 상기 레일센서(80) 및 상기 위치센서(70)의 감지값을 파악하여, 각 센서들로부터 전달된 감지값이 모두 일치하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 변속 액추에이터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 회전센서(11), 상기 레일센서(80) 및 상기 위치센서(70)의 감지값이 모두 일치하면, 상기 제어부(150)는 정상 구동 신호를 외부에 송출하고,
    상기 회전센서(11), 상기 레일센서(80) 및 상기 위치센서(70) 중 어느 하나의 감지값이 불일치하면, 상기 제어부(150)는 문제가 발생한 센서의 종류를 파악하여 이상 구동 신호를 외부에 송출하는 것을 특징으로 하는 변속 액추에이터.
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