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KR20210050673A - 트랙터의 구동 기어 어셈블리 - Google Patents

트랙터의 구동 기어 어셈블리 Download PDF

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KR20210050673A
KR20210050673A KR1020190135015A KR20190135015A KR20210050673A KR 20210050673 A KR20210050673 A KR 20210050673A KR 1020190135015 A KR1020190135015 A KR 1020190135015A KR 20190135015 A KR20190135015 A KR 20190135015A KR 20210050673 A KR20210050673 A KR 20210050673A
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South Korea
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pto
hydraulic pump
engine
drive gear
input shaft
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KR1020190135015A
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최진하
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주식회사 대동
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Abstract

본 발명의 구동 기어 어셈블리는, 엔진 동력으로 회전하는 엔진측 PTO 구동축으로부터 상기 엔진 동력을 전달받아 회전하는 상기 엔진측 PTO 구동축과, 상기 PTO 입력축으로 전달된 동력을 PTO 출력축으로 전달하는 PTO 클러치를 포함하는 PTO 동력라인과, 상기 PTO 동력라인의 동력으로 구동되는 유압펌프를 포함하는 유압펌프 조립부와, 상기 엔진측 PTO 구동축과 상기 PTO 입력축 상에 배치되며, 상기 PTO 입력축과 함께 회전가능하게 구성된 유압펌프 구동기어와, 상기 유압펌프 구동기어와 유압펌프 조립부를 연동가능하게 연결되도록 하는 아이들 기어와, 상기 엔진측 PTO 구동축과 PTO 입력축 사이의 커플링 결합이 가능하도록 하고, 상기 유압펌프 구동기어의 유동을 억제하기 위한 구성으로서, 상기 유압펌프 구동기어의 일측에 배치된 제1 볼베어링과, 상기 유압펌프 구동기어의 타측에 배치된 제2 볼베어링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

트랙터의 구동 기어 어셈블리{Driving gear assembly for tractor}
본 발명은 기어펌프 구동용 기어의 회전과 지지를 효과적으로 수행하여, 기어의 이상 마모가 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있는 구동 기어 어셈블리에 관한 것이다.
농업용 작업차로서 주로 사용되는 트랙터(Tractor)는 구조적으로 일반 자동차와 비슷한 주행 동력차이면서도, 튼튼한 차체와 강력한 출력, 높은 지상고로 인해 경작을 비롯해 다양한 작업에 이용되고 있다. 다양한 작업을 위해 기체 후미에는 여러 형태의 작업기를 선택적으로 부착하거나 떼어낼 수 있는 구조의 유압승강장치를 구비한다.
종래 트랙터는 상기 유압승강장치를 구동시킬 유압을 발생하는 유압원으로서의 유압펌프로 기어펌프를 주로 사용하고 있다. 일반적으로는 도 1과 같이 운전석 전방 엔진룸에 탑재된 엔진(100)의 측면에 유압펌프(400)를 어셈블리 형태로 구성되고, 엔진 출력축에 연동 가능하게 구성하여 엔진 동력으로 이용된다.
그러나 도 1과 같이 유압펌프를 취부하는 경우, 미션케이스(300)가 통상 오일탱크를 겸용하는 특이한 트랙터의 구조상의 특징으로인해 유압펌프(400)와 상기 미션케이스(300)를 연결시켜 미션케이스(300)의 오일을 유압펌프(400)가 흡입할 수 있도록 설치되는 유압 파이프(350)의 길이가 길어져 유압손실이 커지는 문제가 있고, 다양한부품이 빼곡히 들어찬 비좁은 엔진룸 공간에 유압펌프가 위치함에 따라 정비성 측면에서도 불리한 문제가 있다
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 출원인은 도 2에 도시된 바와 같이 유압 펌프의 구동 동력을 미션에서 추출하여 사용할 수 있도록 미션 측에 유압펌프를 취부한 트랙터 미션 조합을 제안한 바 있다.
도 2를 참조하면, 동력라인은 크게, 동력원(엔진)으로부터 단속적으로 동력을 전달받을 수 있도록 구비되며 전달받은 동력을 장치 외부로 출력하는 PTO 동력라인(1), PTO 동력라인(1)에서 추출된 동력을 변속시켜 구동륜에 전달하는 변속장치를 포함하는 주행동력라인(2) 및 PTO 동력라인(1)의 동력으로 구동되는 유압펌프(40)를 포함한다. PTO 동력라인(1)에는 엔진 동력을 단속적으로 전달받아 회전하는 PTO 입력축(10)이 포함된다. 또한 PTO 클러치(12)를 통해 상기 PTO 입력축(10)에 단속적으로 동력전달 가능하게 연결되는 PTO 출력축(14)을 포함한다. PTO입력축(10)과 PTO 출력축(14)은 일직선상으로 배치되고, PTO 출력축(14) 말단에는 PTO 동력을 작업에 적합한 속도로 감속시키는 PTO 감속부(16)가 배치된다.
주행동력라인(2)은 PTO 입력축(10)에서 분기된 엔진 동력의 회전속도를 주행 또는 작업에 적합한 회전속도로 바꾸는 다수의 변속부로 구성된 변속장치를 포함한다. 여기서 변속장치를 구성하는 변속부는, 증속 내지 감속을 위한 고저변속부(20)와 전후진 절환을 위한 전후진변속부(23), 회전방향이 결정된 동력을1차, 2차에 걸쳐 변속시키는 주변속부(25)와 부변속부(28)를 포함한다. 고저변속부(20)는 PTO 입력축(10)에 단속적으로 전달되는 엔진 동력을 상기 PTO 입력축(10)으로부터 추출하여 고속 측 또는 저속 측으로 전환하는 최초 고저변속을 수행하고, 전후진변속부(23)는 상기 고저변속부(20)에 의해 고저변속이 수행된 동력의 회전방향을 결정(전진 또는 후진 전환)하고 상기 주변속부(25) 측에 전달한다.
주변속부(25)로 입력되는 회전방향이 결정된 변속 동력은 상기 주변속부(25)를 통해 운전자에 의해 선택된 주행내지는 작업에 적합한 변속비로 1차 변속되고 부변속부(28)로 전달된다. 그리고 부변속부(28)에 전달된 1차 변속동력은 상기 부변속부(28)를 통한 2차 최종 변속을 거쳐 뒷차동부에 차량 구동을 위한 주행 동력으로 제공된다.
유압펌프(40)는 상기 PTO 동력라인(1)을 구성하는 PTO 클러치(12) 전측의 상기 PTO 입력축(10)으로부터 추출된 동력으로 구동된다. 도면부호 29는 배속턴부를 가리킨다. 배속턴부(29)는 운전자 선택으로 4륜모드가 선택된 때 작동되며, 상기 부변속부(28)로부터 회전방향과 속도가 최종 결정된 부변속 동력을 전달받아 추가 변속(배속턴 기능을 포함하는 4륜 모드 실행 시)을 실시하거나, 추가 변속 없이(단순 4륜 모드인 경우) 전륜 측에 전달하는 역할을 한다.
PTO 입력축(10) 상에 일체로 회전가능하게 구성된 유압펌프 구동기어(11)가 구성되고, 상기 유압펌프 구동기어(11)에 대응하여 아이들 기어(13)가 구비되며, 상기 아이들 기어(13)를 통해 유압펌프(40)의 구동축(42)이 상기 유압펌프 구동기어(11)에 연동가능하게 연결된다.
이러한 구성을 통해, 미션케이스 측면에 유압펌프가 배치되고 엔진 동력을 외부로 인출시키는 PTO 동력라인에서 추출된 동력으로 구동되도록 구성됨으로써, 유압 파이프에 의한 유압펌프와 오일탱크 역할을 하는 미션케이스 사이의 유압경로를 최단경로로 형성할 수 있어 유압 손실을 줄일 수 있었다.
그러나, 이러한 구조의 경우, 유압펌프의 구동기어가 PTO 축 선상에 설치되고, 부재의 지지 베어링부가 떨어져서 설치되기 때문에, 유압펌프 구동기어의 흔들림이 발생하는 문제가 있다. 즉, 유압펌프 구동기어는 허공에 떠 있는 구조를 갖고 있고, 지지하기 위한 베어링부가 인접하게 구성되지 않아 구동기어의 동작을 확고하게 지지하기 위한 구조가 부재하였다.
엔진의 동력을 고속 및 고부하로 전달하는 구동기어가 흔들릴 경우에, 이상 소음이 발생하게 되며, 기어의 이상 마모 발생에 의한 수명 단축이 발생하는 문제가 있다.
또한, 구동부가 윤활유의 유면으로부터 상당한 거리로 이격되어 있어, 윤활유의 공급이 어려우며, 이로 인해 스플라인 구동부 및 베어링 등 압력을 받는 위가 과도하게 열이 발생하는 문제가 있다.
상기되는 문제들을 해결하기 위해서는, 유압펌프 구동기어의 회전 지지를 위한 부재 설치와 윤활을 위한 구조가 필요하지만, 변속기 내부 구조상 별도의 회전지지 부재를 설치하기 어려운 구조이다.
따라서, 본 발명은 유압펌프 구동기어의 회전지지를 효과적으로 하기 위하여 주행동력라인의 내경을 이용하여 니들베어링을 구성하고, PTO 클러치의 지지를 위한 구조물의 형상을 새롭게 제안하며, 이러한 구조물의 형상을 이용하여 볼베어링을 구성시킴으로써, 유압펌프 구동기어의 안정적인 지지가 가능하도록 하는 구동 기어 어셈블리를 제안하고자 한다.
본 발명의 구동 기어 어셈블리는, 엔진 동력으로 회전하는 엔진측 PTO 구동축으로부터 상기 엔진 동력을 전달받아 회전하는 상기 엔진측 PTO 구동축과, 상기 PTO 입력축으로 전달된 동력을 PTO 출력축으로 전달하는 PTO 클러치를 포함하는 PTO 동력라인과, 상기 PTO 동력라인의 동력으로 구동되는 유압펌프를 포함하는 유압펌프 조립부와, 상기 엔진측 PTO 구동축과 상기 PTO 입력축 상에 배치되며, 상기 PTO 입력축과 함께 회전가능하게 구성된 유압펌프 구동기어와, 상기 유압펌프 구동기어와 유압펌프 조립부를 연동가능하게 연결되도록 하는 아이들 기어와, 상기 엔진측 PTO 구동축과 PTO 입력축 사이의 커플링 결합이 가능하도록 하고, 상기 유압펌프 구동기어의 유동을 억제하기 위한 구성으로서, 상기 유압펌프 구동기어의 일측에 배치된 제1 볼베어링과, 상기 유압펌프 구동기어의 타측에 배치된 제2 볼베어링을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 장치에 의해서, 고RPM 및 고부하를 사용하는 유압식 펌프의 구동 기어를 안정적으로 지지할 수 있고, 이를 통해 이상소음의 발생을 현저히 줄일 수 있으며, 내구성을 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 구동 기어가 두 개의 축을 커플링할 수 있도록 구성됨으로써, 커플링 부품 및 구조를 사용하지 않아도 되며, 건조 상태의 베어링 및 구동부 커플링에 윤활유를 공급할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 트랙터의 파워트레인을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 트랙터 미션 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 실시예의 트랙터의 구동 기어 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 기어 어셈블리에서 유압펌프 구동기어를 중심으로 확대도시한 도면이다.
도 5는 종래의 엔진측 PTO 구동축과 PTO 입력축 사이의 커플링 구조를 보여주기 위한 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 기어 어셈블리의 외형을 구성하는 미션케이스를 보여주는 도면이다.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
본 발명과 관련되는 설명에 사용되는 접미수 "수단" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 3은 본 실시예의 트랙터의 구동 기어 어셈블리를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 기어 어셈블리에서 유압펌프 구동기어를 중심으로 확대도시한 도면이다.
도 5는 종래의 엔진측 PTO 구동축과 PTO 입력축 사이의 커플링 구조를 보여주기 위한 참조도면으로서, 본 발명의 구성과의 비교를 위한 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 기어 어셈블리의 외형을 구성하는 미션케이스를 보여주는 도면이다. 도 6을 통해, 본 발명의 미션 케이스(3)와, 유압펌프 조립부(41) 및 브레이크부(7)의 배치 위치를 확인할 수 있다.
먼저, 도 3과 도 4를 참조하면, 실시예의 구동 기어 어셈블리 역시 PTO 동력라인(도 2 참조)과 주행동력라인(도 2 참조)을 구성하는 동력전달장치는 미션케이스(3)에 수용되어 보호된다.
즉, 본 발명의 미션조합이 구성하는 동력라인은 크게, 동력원(엔진)으로부터 단속적으로 동력을 전달받을 수 있도록 구비되며 전달받은 동력을 장치 외부로 출력하는 PTO 동력라인(1), PTO 동력라인(1)에서 추출된 동력을 변속시켜 구동륜에 전달하는 변속장치를 포함하는 주행동력라인(2) 및 PTO 동력라인(1)의 동력으로 구동되는 유압펌프(40)를 포함한다.
PTO 동력라인(1)에는 엔진 동력을 단속적으로 전달받아 회전하는 PTO 입력축(10)이 포함된다. 또한 PTO 클러치(12)를 통해 상기 PTO 입력축(10)에 단속적으로 동력전달 가능하게 연결되는 PTO 출력축(14)을 포함한다. PTO 입력축(10)과 PTO 출력축(14)은 일직선상으로 배치되고, PTO 출력축(14) 말단에는 PTO 동력을 작업에 적합한 속도로 감속시키는 PTO 감속부(16)가 배치되는 것은 마찬가지이다.
그러나, 도 2에 도시된 구조의 경우는, 유압펌프 구동기어(11)의 축이 견고히 고정되지 못하여 디플리션이 발생하고, 이로 인해 기어와 기어 사이의 치합이 불완전하여 마모나 고장의 위험이 있고, 소음 문제도 발생하게 된다.
이러한 문제를 해결하고, 엔진 동력이 전달되는 엔진측 PTO 구동축(200)과 PTO 입력축(10) 사이의 커플링까지 이루어지도록 하는 어셈블리 구조에 대해서 설명하여 본다.
유압펌프 조립부(41)는 뒷차축케이스(34)와 중간케이스(32) 경계부 인접 후방의 뒷차축케이스(34) 내 PTO 입력축(10) 상에 일체 회전 가능하게 배치된 유압펌프 구동기어(11)를 포함한다.
유압펌프 구동기어(11)에 대응하여 아이들 기어(13)가 구비되며, 상기 아이들 기어(13)를 통해 유압펌프 조립부(41)가 유압펌프 구동기어(11)에 연동 가능하게 연결될 수 있다.
특히, 상기 유압펌프 구동기어(11)는 엔진측 동력이 전달되는 엔진측 PTO 구동축(200)과, PTO 입력축(10) 상에 걸쳐서 회전하도록 단부 형상이 넓게 연장되도록 구성된다. 즉, 상기 유압펌프 구동기어(11)의 단부는 상기 엔진측 PTO 구동축(200) 상부를 따라 연장 형성된 구동기어 제1보스(111)와, 상기 PTO 입력축(10) 상부를 따라 연장 형성된 구동기어 제2보스(112)를 포함한다.
상기 구동기어 제1보스 및 제2보스는 유압펌프 구동기어(11)의 양측면을 밀착하기 위한 베어링 구성들이 안착 및 지지되도록 하면서, 엔진측 PTO 구동축(200)과 PTO 입력축(10) 사이의 커플링도 함께 이루어지도록 한다.
상기 구동기어 제1보스(111) 상에는 니들 베어링(231)이 엔진측 PTO 구동축(200)을 중심으로 회전되도록 구성되고, 상기 니들 베어링(231)의 지지를 위하여 제1 서브 하우징(210)이 상기 니들 베어링(231)상부까지 연장 형성된다.
그리고, 상기 제1 서브 하우징(210) 상에는 상기 유압펌프 구동기어(11) 측면에 밀착하도록 배치된 제1 볼 베어링(232)이 구성되고, 상기 제1 볼 베어링(232) 역시 상기 엔진측 PTO 구동축(200)을 중심으로 회전한다. 그리고, 상기 제1 볼 베어링(232)의 지지를 위하여 베어링 커버(233)가 상기 제1 볼 베어링(232) 상에 배치된다.
이러한 구성을 통해, 상기 유압펌프 구동기어(11)의 일측(도면에서는 좌측)은 니들 베어링(231)과 제1 볼 베어링(232)에 의해 지지되고, 엔진 출력이 전달되는 상기 엔진측 PTO 구동축(200) 역시 좁은 공간내에서 간단한 구성들을 통해 회전의 지지가 이루어진다.
한편, 상기 유압펌프 구동기어(11)의 타측(도면에서는 우측) 역시 상기 구동기어 제2보스(112) 상에 구성된 제2 볼 베어링(234)에 의해 밀착/지지된다. 상기 제2 볼 베어링(234)의 고정을 위하여 인접한 곳에 형성되었던 커버를 연장시켜 제2 서브 하우징(220)을 형성하여 상기 제2 서브 하우징(220)이 상기 제2 볼 베어링(234) 상부를 고정시키도록 구성된다.
이러한 구성을 통해, 상기 유압펌프 구동기어(11)의 회전 동작시에 밀착 고정된 베어링들(231,232,234)에 의하여 디플리션 발생이 억제되고, 나아가 회전되는 엔진측 PTO 구동축(200)과 PTO 입력축(10) 사이의 커플링도 함께 이루어질 수 있다. 도 5에 도시된 커플링 구조와 비교하여 보면, 엔진으로부터 전달되는 동력을 PTO 입력축(10)으로 전달하기 위하여 이들의 연결 및 지지구조가 복잡한 반면, 본 발명의 실시예의 경우 유압펌프 구동기어(11)의 유동을 억제하기 위한 구조들에 의하여 커플링이 이루어질 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 경우, PTO 클러치로 동력을 전달하기 위한 PTO 입력축(10)의 길이를 크게 줄일 수 있으며, 구동부의 윤활 및 냉각을 위하여 윤활유를 PTO 클러치 및 PTO 입력축(10) 내부의 윤활 홀(250)을 통하여 도입할 수 있도록 구성되어, 녹 발생을 방지하고 윤활이 가능하도록 구성될 수 있다.
11 : 유압펌프 구동기어 13 : 아이들 기어
41 : 유압펌프 조립부 111 : 구동기어 제1 보스
112 : 구동기어 제2 보스 200 : 엔진측 PTO 구동축
210 : 제1 서브 하우징 220 : 제2 서브 하우징
231 : 니들 베어링 232 : 제1 볼 베어링
233 : 베어링 커버 234 : 제2 서브 하우징

Claims (5)

  1. 엔진 동력으로 회전하는 엔진측 PTO 구동축으로부터 상기 엔진 동력을 전달받아 회전하는 상기 엔진측 PTO 구동축과, 상기 PTO 입력축으로 전달된 동력을 PTO 출력축으로 전달하는 PTO 클러치를 포함하는 PTO 동력라인과,
    상기 PTO 동력라인의 동력으로 구동되는 유압펌프를 포함하는 유압펌프 조립부와,
    상기 엔진측 PTO 구동축과 상기 PTO 입력축 상에 배치되며, 상기 PTO 입력축과 함께 회전가능하게 구성된 유압펌프 구동기어와,
    상기 유압펌프 구동기어와 유압펌프 조립부를 연동가능하게 연결되도록 하는 아이들 기어와,
    상기 엔진측 PTO 구동축과 PTO 입력축 사이의 커플링 결합이 가능하도록 하고, 상기 유압펌프 구동기어의 유동을 억제하기 위한 구성으로서, 상기 유압펌프 구동기어의 일측에 배치된 제1 볼베어링과, 상기 유압펌프 구동기어의 타측에 배치된 제2 볼베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙터의 구동 기어 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압펌프 구동기어의 단부는 상기 엔진측 PTO 구동측과 PTO 입력축 사이를 커플링 연결하기 위하여 상기 엔진측 PTO 구동축 상부 일부를 따라 연장 형성된 구동기어 제1보스와, 상기 PTO 입력축 상부 일부를 따라 연장 형성된 구동기어 제2보스를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙터의 구동 기어 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동기어 제1보스 상에 배치되어 상기 엔진측 PTO 구동축을 중심으로 회전되도록 구성된 니들 베어링과, 상기 니들 베어링의 지지를 위하여 상기 니들 베어링 상부까지 연장형성되는 제1 서브 하우징과, 상기 제1 볼 베어링의 지지를 위하여 상기 제1 볼 베어링 상에 위치하는 베어링 커버를 포함하고,
    상기 제1 볼 베어링은 상기 제1 서브 하우징과 베어링 커버에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 트랙터의 구동 기어 어셈블리.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동기어 제2보스 상에 배치된 상기 제2 볼 베어링 상부를 고정시키도록 상기 제2 볼 베어링 상부까지 연장 형성된 제2 서브 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙터의 구동 기어 어셈블리.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 PTO 입력축 내부로 윤활유를 도입할 수 있도록 상기 PTO 입력축 내에 형성된 윤활 홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙터의 구동 기어 어셈블리.
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