KR100501599B1 - 정유압식 무단 변속 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 용량형의 유압 펌프와, 상기 유압 펌프에 의한 압유로 작동하는 가변 용량형 제1 유압 모터와, 상기 유압 펌프에 의한 압유로 작동하는 정용량형 제2 유압 모터와, 상기 제1 유압 모터와, 상기 제2 유압 모터의 압유 입력측 포트끼리를 연통 접속하는 동시에 상기 제1 유압 모터와, 상기 제2 유압 모터의 배유측 포트끼리를 연통 접속하는 병렬 회로와, 상기 제1 유압 모터의 회전 출력과 상기 제2 유압 모터의 회전 출력을 합류시키는 출력 합류 기구와,

상기 가변 용량형의 제1 유압 모터의 경사판 각도를 상기 정용량형의 제2 유압 모터에 있어서의 경사판 각도와 비슷하게 하는 제1 속도 상태와, 상기 가변 용량형의 제1 유압 모터의 경사판 각도를 0도로 하는 제2 속도 상태가 선택적으로 절환된다.

Description

정유압식 무단 변속 장치{HYDROSTATIC TRANSMISSION}

본 발명은 트랙터나 휠 로더 등의 작업 차량에 탑재되는 유압 펌프와 유압 모터로 이루어지는 정유압식 무단 변속 장치에 관한 것이다.

종래의 정유압식 무단 변속 장치는 일본국 특허 공개 평11-59210호 공보에 개시된 바와 같이, 한 개의 유압 모터와 한 개의 유압 펌프로 이루어지는 구조, 이른바 1 펌프 및 1 모터형으로 구성되어 있는 것이 일반적이다.

통상, 1 펌프 및 1 모터형의 정유압식 무단 변속 장치(이하, HST라 약칭)는, 유압 모터는 정용량형이고, 유압 펌프만 가변 용량형으로 구성되어 있어, 이들 유압 펌프와 유압 모터의 각 용량에 의해 HST의 출력 회전 및 출력 토오크의 각 특성이 결정된다. 즉, 최저속 조작을 행했을 때의 유압 모터의 출력 토오크는 설정된 부하 압력(릴리프 밸브에 의한 최대 회로압)을 넘을 수는 없다.

예를 들어, 적용되는 작업 차량의 종류 등에 의해서는 HST의 최대 토오크를 강화하고 싶은 경우가 있지만, 그 경우의 대책으로서 우선 생각할 수 있는 것은 압유 모터의 대형화와, 유압 모터의 가변 용량화이다. 유압 모터의 대형화, 즉 유압 모터의 용량을 크게(감연비를 높게) 하는 수단에서는 그에 맞추어 유압 펌프의 용량도 크게 해야만 하므로, 유압계 전체로서의 개조가 필요해지는 점에서 곤란성이 있다. 또한, 유압 모터를 가변 용량형으로 함으로써, 보다 저속 회전을 가능하게 하여 고토오크화를 도모하는 수단에서는 유압 모터의 허용 회전수로부터 HST로서의 감속비가 제한되어 버려, 소기의 감속비 영역을 만족시키는 것이 어려워진다는 문제가 있다. 이와 같이, 어떠한 수단이라도 다른 개선의 여지가 남겨져 있는 것이었다.

본 발명의 목적은 기존의 유압 시스템에 더하는 개조를 가능한 한 소규모인 것으로 해결하면서, 최대 토오크를 증대할 수 있는 HST를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 정유압식 무단 변속 장치에서는 가변 용량형의 유압 펌프와, 이 유압 펌프에 의한 압유로 작동하는 2개의 유압 모터(제1 유압 모터와 제2 유압 모터)가 설치되고, 이들 2개의 유압 모터의 압유 입력측 포트끼리 및 배유측 포트끼리를 연통 접속하는 병렬 회로가 구비되고, 그 때 2개의 유압 모터 중 적어도 한 쪽을 가변 용량형의 유압 모터로 구성하고, 이들 2개의 유압 모터의 각 출력 회전이 출력 합류 기구에 의해 합류시켜져 단일의 출력 회전으로서 취출된다.

본 구성에서는, 2개의 유압 모터를 병렬 접속하여 단일의 출력 회전으로서 취출함으로써, 어떤 출력 회전 속도에 있어서의 토오크를 종래의 대략 2배로 할 생각이다. 즉, 유압 입력측 포트끼리 및 배유측 포트끼리가 연통 접속된 2개의 유압 모터를 장비하는 구조, 즉 유압 모터를 탠덤하게 병렬 접속하는 구조로 하고, 게다가 어느 한 쪽의 유압 모터를 가변 용량형으로 구성하였으므로, 한 쪽의 유압 모터가 정용량형인 경우에는 합류된 출력 회전 속도가 동일해지도록, 다른 쪽의 가변 용량형 유압 모터의 출력 회전 속도를 조절함으로써, 그 상태에서의 출력 토오크를 대략 2배로 하는 것이 가능한 동시에, 가변 용량형 유압 모터의 출력 회전 속도가 0이 되도록 조절하면, 정용량형 유압 모터를 1개만 장비한 것과 같은 상태로 할 수 있다.

그리고, 유압 모터의 쌍방이 가변 용량형으로서 구성될 경우에는 합류된 회전 속도가 같아지도록 양 유압 모터의 출력 회전 속도를 조절함으로써, 그 조절된 출력 회전 속도에 있어서의 출력 토오크를 종래의 대략 2배로 하는 것이 가능해지는 동시에, 한 쪽의 가변 용량형 유압 모터의 출력 회전 속도가 0이 되도록 조절하면, 다른 쪽의 가변 용량형 유압 모터에만 의한 출력 상태로 할 수 있다.

본 발명에 의한 HST에서는 적어도 한 쪽이 가변 용량형이 된 2개의 유압 모터를 병렬 접속한 1 펌프 및 2 모터 구성이 채용됨으로써, 가변 용량형 유압 모터를 1개 부설할 정도의 국부적인 개조가 되도록 하면서, 원하는 변속 영역의 확보와 최대 토오크 강화의 쌍방의 요구를 만족시킬 수 있었다.

본 발명에 의한 적절한 실시 형태에 있어서, 2개의 유압 모터의 한 쪽이 가변 용량형으로 구성되고, 다른 쪽이 정용량형으로 구성되어 있다. 또한, 상기 가변 용량형의 유압 모터의 경사판 각도를 상기 정용량형의 유압 모터에 있어서의 경사판 각도와 같게 하는 제1 속도 상태와, 상기 가변 용량형의 제1 유압 모터의 경사판 각도를 0도로 하는 제2 속도 상태가 선택적으로 절환된다.

본 구성에 따르면, 정용량형 유압 모터와 가변 용량형 유압 모터에 의한 2개의 유압 모터를 병렬 접속하여 단일 출력 회전으로서 취출함으로써, 종래의 대략 2배의 최대 토오크를 얻을 생각이다. 즉, 가변 용량형의 유압 모터를 이의 경사판각이 정용량형의 유압 모터에 있어서의 경사판각과 같은 제1 속도 상태와, 0도가 되는 제2 속도 상태의 2상태 절환형으로 하였으므로, 가변 용량형의 유압 모터를 제1 속도 절환 상태로 하면, 출력 토오크가 대략 2배가 되므로, 유압 펌프의 단위 시간당의 압유 토출량을 가장 교축한 최대 토오크를 대략 2배로 하는 것이 가능해진다. 그리고, 가변 용량형의 유압 모터를 제2 속도 상태로 하면, 저용량형 유압 모터가 1개 장비되었다면 동일한 상태가 되어, 종래와 같은 변속 영역을 얻을 수 있다. 즉, 고저 2속의 절환 구조가 된 가변 용량형 유압 모터를 병렬 접속 상태로 하여 1개 부설한다고 하는 가능한 한 적은 개조가 되는 고안에 의해, 대략 2배의 최대 토오크를 발휘할 수 있는 것으로 하면서, 필요해지는 변속 영역도 확보할 수 있는 합리적인 것으로서 제공할 수 있는 데 이르렀다.

본 발명의 다른 적합한 실시 형태에서는 2개의 유압 모터가, 그들의 출력축끼리가 일직선 상에 늘어서도록 배치되어 있다. 2개의 유압 모터를 그들의 출력축이 일직선 상에 늘어서도록 배치되어 있으므로, 예를 들어 2개의 유압 모터의 출력축끼리를 기어 연동시켜 1개의 출력축으로 하는 구조에 비해서, 전후 방향으로는 길지만, 상하 좌우 방향으로는 콤팩트해지는 등의 경우에, 출력축의 직경 방향으로의 부피 팽창이 경감된 변속 장치를 구성하는 것이 가능해진다. 또한, 2개의 유압 모터가 동일한 출력 회전 속도인 경우에는 출력축끼리를 직결할 수 있어, 더욱 콤팩트화하는 것이 가능하다.

본 발명의 그 밖의 특징과 이점은 이하의 도면을 이용한 실시 형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도1에, 본 발명에 의한 HST를 탑재한 트랙터가 도시되어 있고, 부호 E는 엔진, 부호 1은 전방륜, 부호 2는 후방륜, 부호 3은 보닛, 부호 4는 운전부, 부호 5는 엔진, 부호 6은 주행용 미션, 부호 7은 차체, 부호 8은 운전 좌석, 부호 9는 PTO축, 부호 10은 후방부 작업 장치, 부호 11은 후방륜용 팬더, 부호 g는 가드 부재이다.

도2, 도3에 주행용 미션(6)의 주요부인 HST(12)가, 그리고 도4에는 그 유압 회로도가 각각 도시되어 있다. 이 HST(12)는 입력축(13)에 입력된 엔진 동력을 평기어 연동 기구(14)를 거쳐서, 가변 용량형의 유압 펌프(P)의 펌프축(15)에 전동하고, 유압 펌프(P)의 압유에 의해 작동하는 2개의 유압 모터(M1, M2) 각각의 출력축(16, 17)을 커플링(18)[출력 합류 기구(A)의 일예]을 이용하여 직결 연동하고 있고, 1 펌프 및 2 모터형으로 구성되어 있다. 또한, 도4에 있어서, 일점 파선으로 둘러싸인 부분이 미션 케이스(6c)이고, 그 외측에 그려진 것[차지 펌프(19)의 토출측 유로(19a)나 후술하는 전자 절환 밸브(39) 등]은 외부 배관이나 케이스 외부 부착 부품으로 되어 있다.

펌프축(15)에는 HST(12)용의 차지 펌프(19)가 장비되는 동시에, 그 선단부를 미션 케이스(6c) 외부로 돌출시키고 있고, 라이브 PTO축 등에 이용할 수 있는 돌출 선단축부(20)로 하고 있다. 미션 케이스(6c)는 주로 유압 펌프(P) 및 제1 유압 모터(M1)를 씌우는 메인 케이스부(21), 입력축(13) 등을 저어널하는 덮개 케이스부(22), 제2 유압 모터(M2)를 씌우는 모터 케이스부(23) 및 메인 케이스부(21)와 모터 케이스부(23) 사이에 개재 장착되는 유로 블럭(24)을 갖고 구성되어 있다.

도4에 도시한 바와 같이, 플런저식의 유압 펌프(P)는 가변 용량형으로, 액셜 피스톤식의 제1 유압 모터(M1)는 정용량형으로, 그리고 액셜 피스톤식의 제2 유압 모터(M2)는 가변 용량형으로 각각 구성되어 있고, 이들 2개의 유압 모터(M1, M2)의 유압 입력측 포트(25, 26)끼리 및 배유측 포트(27, 28)끼리를 연통 접속하여 병렬 회로(h)를 형성하고, 한 쌍의 급배 유로(29, 30)를 거쳐서 유압 펌프(P)에 접속하고 있다. 부호 34, 부호 35는 전진측 및 후진측의 최대 부하압을 설정하는 주행용 릴리프 밸브이고, 부호 36은 회로압의 상한을 설정하는 메인 릴리프 밸브이다. 또한, 입력측과 배유측 각 포트(25 내지 28)는 HST(12)로서의 출력 회전 방향이 정전일 때와 역전일 때에는 그 기능이 서로 반대가 된다.

유압 펌프(P)의 경사판 조작부(33)에 연동하고 있는 유압식 변속 실린더(31)를 변속 밸브(32)의 절환에 의해 조작함으로써, 유압 펌프(P)의 경사판 각이 변화하여 단위 시간당의 압유의 토출량을 변화시키고, 그 토출된 압유의 에너지를 제1 및 제2 유압 모터(M1, M2)에 의해 회전력으로 변환하여, 입력축(13)으로부터의 회전 동력을 전진측과 후진측으로 절환 가능한 동시에, 전진측과 후진측 중 어느 쪽에 있어서도 무단계로 변속하여 출력축(17)으로부터 취출하고, 도시하지 않은 부변속 기구 등을 거쳐서 후방륜(2)에 전달하도록 HST(12)가 기능한다.

제2 유압 모터(M2)를 이의 경사판각이 제1 유압 모터(M1)에 있어서의 경사판 각과 같은 제1 속도 상태와, 0도가 되는 제2 속도 상태의 2상태 절환형으로 구성하고 있다. 도4에 도시한 바와 같이, 제2 유압 모터(M2)의 경사판(37)의 경사판 조작부(37a)에 작용하는 절환 실린더(38)와, 이 절환 실린더(38)를 절환 조작하는 2위치 절환형의 전자 절환 밸브(39)와, 그 버튼 스위치(40)를 설치하고 있다. 즉, 버튼 스위치(40)를 조작하여, 전자 절환 밸브(39)를 절환하여 절환 실린더(38)를 신축 이동시킴으로써, 경사판(37)이 경사진 제1 속도 상태(도3에 도시한 상태)와, 경사판(37)이 수직으로 서 경사각이 0이 되는 제2 속도 상태(도2에 도시한 상태)가 선택 절환 가능하게 구성되어 있다.

절환 실린더(38)는 실린더실(41a)과 피스톤 로드(41b)로 이루어지는 조작부(41)와, 복귀 스프링(42a)과, 압박 로드(42b)로 이루어지는 복귀부(42)를 모터 케이스부(23) 내에 있어서 대향 배치하여 구성되어 있고, 실린더실(41a)에 압유를 공급하여 복귀 스프링(42a)의 압박력에 대항하여 강제적으로 피스톤 로드(41b)를 밀어내면 도3에 도시한 제1 속도 상태가 되고, 실린더실(41a)로부터 배유하면 복귀 스프링(42a)의 압박력에 의해 압밥 로드(42b)가 경사판 조작부(37a)를 0도 위치로 압박 복귀시켜, 도2 도시한 제2 속도 형태로 스스로 복귀하는 것이다.

제2 유압 모터(M2)는 그 출력축(17)의 축심이 제1 유압 모터(M1)의 출력축(16)의 축심(X)과 일치하여 일직선 상에 늘어서도록 배치되어 있다. 따라서 모터부로서 본 경우는 축심(X) 방향(전후 방향)으로는 길지만, 상하 및 좌우 방향으로는 콤팩트하게 형성할 수 있어, 미션 스페이스가 전후로 길어지는 트랙터 등에 적합한 배치 레이아웃이 되고 있다.

제1 속도 상태에서는 양 유압 모터(M1, M2)가 동일한 경사판각이 되므로, 제1 유압 모터(M1)에 의한 경우의 대략 2배의 토오크를 발생할 수 있다. 이론상 토오크는 2배가 되지만, 실제로는 기계적인 마찰 손실 등의 에너지 손실이 존재하므로, 출력축(17)으로부터 취출되는 토오크는「대략 2배」가 된다. 따라서, 이 제1 속도 상태에서 유압 펌프(P)를 최저속 조작하면, 종래의 대략 2배의 최대 토오크를 발생할 수 있으므로, 진 땅에 있어서의 플라우 작업 등의 부하 토오크가 매우 커지는 작업 주행에 적합한 것이 된다. 또한, 경사각이 0이 되는 제2 속도 상태에서는 압유가 제2 유압 모터를 그냥 지나치는 상태가 되므로, 실질적으로 제1 유압 모터(M1)만이 장비된 1 모터 상태의 HST로서 사용할 수 있다.

[다른 실시 형태]

예를 들어, 제2 유압 모터(M2)의 출력축(17)의 회전을 기어 감속 기구에 의해 2분의 1로 감속하여 제1 유압 모터(M1)의 출력축(16)에 연동하도록 구성하고, 제1 속도 상태일 때에는 제2 출력축(17)의 회전 속도가 제1 출력축(16)의 회전 속도의 2배가 되도록, 제2 유압 모터(M2)의 경사판(37)의 경사 각도를 조절 설정하는 구조인 것이라도 좋다. 이 경우는 기어 감속 기구가 출력 합류 기구(A)에 상당한다.

본 발명에 의한 정유압식 무단 변속 장치를 컴바인이나 전식기, 운반차 등의 작업 차량의 변속 장치로서도 적용 가능하다. 제1 유압 모터(M1)와 제2 유압 모터(M2)의 쌍방을 용량 가변형으로 해도 좋다.

본 발명에 따르면, 기존의 유압 시스템에 더하는 개조를 가능한 한 소규모인 것으로 해결하면서, 최대 토오크를 증대할 수 있는 HST를 제공할 수 있다.

도1은 본 발명에 의한 HST를 탑재한 트랙터의 측면도.

도2는 제2 속도 상태에서의 HST의 구조를 도시한 측면도.

도3은 제1 속도 상태에서의 HST의 구조를 도시한 측면도.

도4는 HST의 유압 회로도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 전방륜

2 : 후방륜

3 : 보닛

4 : 운전부

5 : 엔진

6 : 주행용 미션

7 : 차체

8 : 운전 좌석

9 : PTO축

10 : 후방부 작업 장치

11 : 후방 바퀴용 팬더

12 : HST

13 : 입력축

14 : 연동 기구

15 : 펌프축

Claims (7)

1. 가변 용량형의 유압 펌프와,

   상기 유압 펌프에 의한 압유로 작동하는 가변 용량형 제1 유압 모터와,

   상기 유압 펌프에 의한 압유로 작동하는 제2 유압 모터와,

   이 회로는 상기 제1 유압 모터와 상기 제2 유압 모터의 압유 입력측 포트끼리를 연통 접속하는 동시에 상기 제1 유압 모터와 상기 제2 유압 모터의 배유측 포트끼리를 연통 접속하는 병렬 회로와,

   상기 제1 유압 모터의 회전 출력과 상기 제2 유압 모터의 회전 출력을 합류시키는 출력 합류 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 유압 모터가 정용량형인 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 가변 용량형의 제1 유압 모터의 경사판 각도를 상기 정용량형의 제2 유압 모터에 있어서의 경사판 각도와 같게 하는 제1 속도 상태와, 상기 가변 용량형의 제1 유압 모터의 경사판 각도를 0도로 하는 제2 속도 상태가 선택적으로 절환되는 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 유압 모터와 상기 제2 유압 모터의 출력축끼리가 일직선 상에 늘어서도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 출력 합류 기구가 상기 제1 유압 모터의 출력축과 상기 제2 유압 모터의 출력축을 연결하는 축 커플링인 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 유압 모터와 상기 제2 유압 모터의 유압 입력측 포트끼리를 연통 접속하는 유로 및 상기 제1 유압 모터와 상기 제2 유압 모터의 배유측 포트끼리를 접속하는 유로가 1개의 공통된 유로 블럭으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 유로 블럭의 한 쪽면에 상기 유압 모터가 배치되고, 상기 유로 블럭의 각각의 면에 제1 유압 모터와 제2 유압 모터가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 정유압식 무단 변속 장치.