KR100484714B1 - 동력변속기용전자유압식제어장치 - Google Patents

Abstract

특히 건설기계에서의 동력변속기용 전기유압식 제어장치는 스위칭요소(SE1, SE2, SE3)를 구비하며 이것들은 외부의 압력매질소스(1)로부터의 시스템 압력에 의해 작동될 수 있다. 이 경우에 상기 압력매질소스(1)와 스위칭요소(SE1, SE2, SE3) 사이에는 변속밸브(SV1, SV2, SV3)가 배열되며, 이것들은 파일럿 압력에 의하여 작동될 수 있다. 상기 스위칭요소(SE1, SE2, SE3) 중 각각 하나는 적어도 2 개의 작동된 변속밸브(SV1, SV2, SV3)와 적어도 하나의 작동되지 않은 변속밸브의 한정된 스위칭 상태의 경우에 작동될 수 있다.

Description

동력변속기용 전기유압식 제어장치

본 발명은 청구범위 제 1 항에서 더욱 자세히 한정된, 특히 건설기계의 동력변속기용 전기유압식 제어장치에 관한 것이다.

굴삭기로더와 같은 건설기계에 있어서는, 실무상, 동력변속기 내지 집단변속장치가 사용되며, 이것들은 일반적으로 운행방향의 선택을 위한 스위칭요소들과 함께, 추가적인 스위칭요소들을 구비하도록 구성되는데, 상기 추가적인 스위칭요소들에 의해 다른 감속비들, 즉, 운행방향에 대한 상이한 범위의 속도 또는 기어들이 조절될 수 있다. 건설기계 또는 차량에서 이러한 변속기를 가능한한 유연하게 설치하는 것을 가능케하기 위해, 실무에서는, 상기 스위칭요소들이 리모트 컨트롤로 구성되는데, 즉 링크 장치 대신에 크랭크 커넥션을 구비하도록 설계된다.

이를 위하여, 실무적으로 공지된 동력변속기용 변속기 제어장치들은 전기유압식 신호 변환기를 구비하는데, 여기서는 선택 스위치에 의해 전기적으로 제어되어하는 유압식 기계 부품이 사용된다.

이러한 공지된 전기유압식 신호 변환기는, 대체로 상기 신호 변환기들의 주된 작동을 위한 추가적인 센서 시스템이 생략될 수 있기 때문에, 비용면에서 상당히 효과적이라는 장점을 갖는다. 따라서, 이러한 제어 장치는 특히 저가의 시스템에 적합하다.

그러나, 이미 공지된 전기유압식 신호 변환기를 구비하는 이러한 변속기 제어 장치의 현저한 단점은, 상기 제어 장치를 가지고, 변속밸브와 같은 상응하는 스위칭 장치가 작동되는 경우, 상기 변속밸브가 드라이버에 의해 작동되는지 또는 예를 들면 회로의 단락과 같은 작동상의 오류로 인해 비의도적으로 작동되는지에 관계없이, 통합된 스위칭요소가 항상 작동된다는 점이다.

후자의 경우, 이미 작동된 기어변환요소가 추가적으로 맞물린다. 상기 변속기에 대한 가능한 손상과 함께, 이것은, 운행 상태 및 도로 표면 상태에 따라, 상기 차량의 작동상의 불안정성 및 사고의 위험으로 귀결된다.

실무적으로 변속 제어장치가 또한 공지되는데, 여기서는, 통합된 소프트웨어를 갖는 전자 제어장치에 의하여, 상기 변속기 제어장치에 신호평가장치를 구비하는 종합적인긴 센서 시스템을 추가적으로 배열함에 의해, 상술한 전기유압식 신호 변환기를 가지는 공지된 제어장치들의 단점들이 회피된다.

그러나, 그러한 전자 시스템은 대체로 큰 비용이 요구되며, 상당히 높은 원가로 귀결된다.

도 1 은 3 개의 스위칭요소 SE1, SE2 및 SE3를 갖는 동력변속기용 전기유압식 제어장치의 기본적인 개략도를 도시한다.

따라서, 본 발명은, 구조적으로 간단한 구성을 갖는 변속기 제어장치가 스위칭요소의 작동이 의도되었는지 아닌지를 감지하는 상술한 유형의 전기유압식 제어장치를 창안하는 과제를 기초로 한다.

본 발명에 따르면, 이러한 과제는, 상기 스위칭요소들 중 하나가 적어도 2 개의 작동된 변속밸브 및 적어도 하나의 미작동된 변속밸브에 의해 한정된 스위칭 상태에서 작동될 수 있다는 점에 의해 해결된다.

일정한 갯수, 즉, 적어도 2 개 또는 선택적으로 그 이상의 상기 변속밸브들이 동시에 작동되어야 하고, 그리고, 일정한 갯수, 즉, 적어도 하나의 변속밸브가 상기 요소의 작동 또는 스위칭을 가능하게 하기 위해 미작동 상태로 남아있어야 하는 점으로 인해, 본 발명에 따른 전기유압식 제어 장치는, 잘못된 기어변속 또는 스위칭요소들의 의도되지 않은 작동이 상당한 정도로 제거될 수 있고, 이에 따라, 거기서 야기되는 상기 변속기에 대한 손상 효과가 방지될 수 있거나 또는 적어도 매우 크게 감소될 수 있다는 특별한 장점을 제공한다.

또한, 잘못된 기어변속을 피함에 의해, 운행중의 작동상의 안정성은 매우 증진된다.

본 발명의 제어장치의 또 다른 장점은, 또한, 단지 필수적인 밸브들 및 제어요소들만이 요구되기 때문에, 상기 구조적인 구성이 특히 간단하고 비용이 합리적이라는 것이다.

본 발명의 다른 장점들 및 유리한 구성은 도면을 참조로 이하 상세히 기술되는 실시예 및 종속항들로부터 나타난다.

상기 전기유압식 제어장치는 상기 스위칭요소 SE1, SE2 및 SE3와 상기 스위칭요소들 SE1, SE2 및 SE3 를 작동시키 위해 부과되는 시스템압력을 형성하는 외부압력매질소스(1) 사이에 연속적으로 배열된 3 개의 변속밸브 SV1, SV2, SV3 로 구성된다.

상기 변속밸브 SV1, SV2, SV3 의 위치에 따라, 상기 시스템 압력이 압력도관(2)을 통하여 상기 외부 압력매질소스(1)로부터 상기 변속밸브 SV1 으로, 그리고 이것으로부터 압력도관(3) 또는 또 다른 압력도관(4)을 통하여 상기 변속밸브 SV2로, 그리고 이것으로부터 3 개의 압력도관(5,6,7) 중 하나를 통하여 상기 변속밸브SV3 로, 그리고 최종적으로 이것으로부터 압력도관(8)을 통하여 상기 스위칭요소 SE3 로, 또는 압력도관(9)를 통하여 상기 스위칭요소 SE2 로, 또는 압력도관(10)을 통하여 상기 스위칭요소 SE1 으로 안내될 수 있다.

상기 스위칭요소들 SV1, SV2, SV3 는, 또 다른 외부 압력소스(11)에 의해 형성되는 파일럿 압력(pilot pressure)에 의해 스위칭될 수 있다. 이를 위해, 상기 파일럿 압력은, 압력도관(12) 및 개별적으로 삽입된 유입필터(13)를 통하여, 각각 상기 변속밸브 SV1, SV2, SV3 중 하나와 통합되고 각각의 압력도관(14,15,16)을 통하여 거기에 연결된 제어밸브 Y1, Y2, Y3 에 안내된다.

상기 변속밸브 SV1, SV2, SV3 중 하나를 작동시키기 위해, 상응하는 변속밸브와 통합된 상기 제어밸브 Y1, Y2, 또는 Y3 는 전기적인 펄스에 의해 제어되고, 상기 제어밸브 Y1, Y2, Y3 의 작동은, 예를 들면, 건설기계 운전자가 버튼을 누름에 의해 상기 제어밸브 Y1, Y2, Y3 에 전기적인 펄스의 형태로 기어 선택을 위한 제어 명령을 부여하는 것과 같이, 리모트 콘트롤에 의해 차례로 제어된다.

이하, 도면에 도시된 전기유압식 제어장치의 작동이 설명된다.

상기 전기유압식 제어장치의 기본적인 원리는, 변속밸브 SV1, SV2, SV3 중 일정한 갯수는 스위칭되고 이것들 중 일정한 갯수는 미작동되는 한정된 스위칭 상태의 존재하에서만 작동될 수 있다는 것이다. 상기 스위칭요소 SE1, SE2, SE3 중 하나를 작동시키기 위해, 2 개의 변속밸브가 정확하게 작동되어야 하고 1 개의 변속밸브는 미작동 상태로 남아있어야 하는데, 즉, 상기 개별적으로 작동된 변속밸브들의 조합은 상기 스위칭요소 SE1, SE2 또는 SE3 중 어느것이 스위칭되는지 결정한다. 단지 1 개의 변속밸브가 작동되거나, 3 개의 모든 변속밸브가 작동되거나, 또는 상기 밸브들 중 아무것도 작동되지 않는 경우, 중립 위치 또는 공회전 위치(idling speed position)가 조정된다.

도면에 도시된 스위칭 상태에서, 유압식 압력매질은 상기 외부 압력매질소스(1)로부터 부과된 시스템 압력으로, 상기 압력도관(2)을 통하여, 상기 변속밸브 SV1 의 입구(17)로 흘러간다. 상기 압력매질은 상기 변속밸브 SV1에서 상기 입구(17)로부터 출구(18)로 흘러가고, 그리고, 상기 압력도관(4)을 통하여 상기 변속밸브 SV2 로 계속 흘러가며, 여기서 폐쇄된 입구(19)와 만나게된다. 상기 압력매질의 흐름은, 상기 변속밸브 SV2 가 상기 제어밸브 Y2를 통하여 작동되지 않는 경우 여기서 종결된다.

이제 상기 변속밸브 SV2 가 작동되면, 상기 입구(19)와 상기 압력도관(7)으로 이어지는 출구(20) 사이의 연결부는 상기 변속밸브에서 자유롭게 스위칭되고, 이에 따라 상기 압력매질은 상기 압력도관(7)을 통하여 상기 변속밸브 SV2를 통과하여 상기 변속밸브 SV3 로 흘러갈 수 있다. 거기서 다시 상기 압력매질의 흐름이 종결되고, 이것은 상기 스위칭요소들 SE1, SE2, SE3 중 어느것으로 흘러갈 수 없기 때문에, 상기 변속기 제어장치는 공회전 또는 중립 위치로 스위칭되는데, 이는 단지 1 개의 변속밸브, 즉, 상기 변속밸브 SV2 만이 작동되었기 때문이다.

상기 변속밸브 SV2 와 동시에 상기 변속밸브 SV3 가 상기 제어밸브 Y3 를 통하여 또한 스위칭되는 경우, 상기 변속기 밸브 SV3 에서는, 상기 입구(21)와 출구(22) 사이에, 상기 압력도관(10)을 통하여 상기 스위칭 요소 SE1 으로 흘러가는 상기 압력매질의 통과 흐름을 위한 연결부가 형성되고, 상기 스위칭요소 SEI 는 이에 따라 작동된다.

또 다른 실시예로서, 상기 스위치밸브 SV2 및 변속밸브 SV3 이외에, 상기 변속밸브 SV1 이 상기 제어밸브 Y1 에 의해 또한 작동되는 경우, 상기 압력매질은 상기 압력도관(3)을 통하여 상기 변속밸브 SV2 의 출구(23)로 안내되고, 이것을 통하여 출구(24)로 안내되며, 그 다음 상기 압력도관(6)을 통하여 상기 변속밸브 SV3 의 그 다음 폐쇄된 입구(25)로 안내된다. 따라서, 상기 스위칭요소 SE1, SE2, SE3 중 하나로의 상기 압력매질의 흐름은 더 이상 가능하지 않다. 이 경우, 모든 3 개의 변속밸브 SV1, SV2, SV3 가 작동되었으면, 상기 변속기 제어장치는 중립 위치 또는 공회전 위치로 다시 조정된다.

다른 한편으로, 또 다른 스위칭에서 상기 변속밸브 SV1 이 작동되는 경우, 이에 따라 상기 압력매질은, 상기 압력도관(3)을 통하여, 상기 변속밸브 SV2 의 입구(23)으로, 그리고 상기 변속밸브 SV2를 거쳐 출구(26)로 안내되며, 그 다음 상기 압력도관(5)을 통하여 상기 변속밸브 SV3 의 제 1 폐쇄 입구(27)로 안내된다. 이제 상기 차량의 운전자가 버튼을 누름에 의해 상기 제어밸브 Y3를 통하여 상기 변속밸브 SV1 과 함께 상기 변속밸브 SV3를 작동시키면, 상기 변속밸브 SV3에서 상기 변속밸브의 출구(28)로의 압력 이동이 형성되고, 이에 따라 상기 압력매질은 상기 압력도관(9)을 통하여 상기 스위칭요소 SE2 로 안내되어 이에 따라 상기 스위칭요소 SE2 가 작동된다.

또 다른 실시예로서, 상기 변속밸브 SV1 및 SV2 가 작동되는 경우, 상기 압력매질은, 상기 변속밸브 SV1 및 압력도관(3)을 통하여, 상기 변속밸브 SV2 및 압력도관(6)을 통과하여 상기 변속밸브 SV3 로 안내되고, 이것은 도시된 미작동 상태에서 상기 입구(25)로부터 출구(29)로의 통로연결을 가지며 이로부터 상기 압력매질은, 상기 압력도관(8)을 통하여 상기 스위칭요소 SE3 로 안내되고, 이에 따라 상기 스위칭요소 SE3 가 작동된다.

상술한 바로부터 귀결되는 바와 같이, 상기 스위칭요소 SE1 은, 상기 변속밸브 SV2 및 SV3 가 작동되고 상기 변속밸브 SV1 이 도시된 미작동 상태로 남아있을 때에만 단지 작동될 수 있다. 상기 스위칭요소 SE2를 작동시키기 위해, 상기 2 개의 변속밸브 SV1 및 SV3 는 정확하게 작동되어야 하고, 상기 스위칭요소 SE3를 작동시키기 위해서는, 상기 변속밸브 SV1 및 SV2를 스위칭하는 것이 정확하게 요구된다. 이와 반대로, 상기 변속밸브 SV1, SV2, SV3 중 단지 1 개, 또는 3 개 모두가 작동되거나 또는 어느것도 작동하지 않는 경우, 상기 변속기는 공회전 위치에 놓이게 된다.

상기 스위칭된 위치 중 하나가 실패하는 경우, 상기 공회전 위치는 어느 경우에나 조정될 것이다.

상기 스위치요소 SE1, SE2, SE3 중 하나를 작동시키기 위해서는, 2 개의 작동된 변속밸브를 갖는 1 개의 단일의 한정된 스위칭 상태가 조정되어야 하기 때문에, 의도되지 않은 잘못된 기어변속 및 또한 1 개의 변속밸브가 작동될때 공회전 위치로부터 의도되지 않는 1 개의 기어의 도입이 방지될 수 있다.

이러한 변속기 제어장치에 의해, 추가적으로 상기 변속기의 1 개의 절대적인 공회전 상태의 조정이 가능하다.

물론, 도시되지 않은, 3 개 이상의 스위칭요소와 3 개 이상의 변속밸브를 갖는 이러한 전기유압식 제어장치의 또 다른 실시예를 생각할 수 있는데, 상기 제어장치의 작동은 필요한 변경을 가하여 상기 도면을 참조로 상술한 바와 동일하게 수행될 수 있다. 본 발명의 기본적인 기술적 사상은 구체적으로 상술한 상기 실시예들과는 독립적인 것이며, 특정 갯수의 스위칭된 변속밸브와 특정 갯수의 스위칭되지 않은 변속밸브의 조합이 스위칭요소의 작동을 위한 한정된 스위칭 상태를 구성하는 다수의 변형예들과 관련된다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 건설기계등의 차량에서 동력변속기용 전기유압식 제어장치로서 이용될 수 있다.

Claims (5)

1. 외부의 압력매질소스(1)로부터의 시스템 압력에 의해 작동가능한 스위칭요소(SE1,SE2,SE3)를 구비하며, 상기 압력매질소스와 상기 스위칭요소 사이에는, 각각의 경우에 파일럿 압력에 의해 작동가능한 변속밸브(SV1,SV2,SV3)가 배열되는, 특히, 건설 기계에서의, 동력변속기용 전기유압식 제어장치에 있어서,

   각각의 경우에 상기 스위칭요소(SE1,SE2,SE3) 중 하나를 작동시키기 위해, 상기 변속밸브(SV1,SV2,SV3) 중 적어도 2 개가 동시에 작동되어야 하고, 상기 변속밸브(SV1 또는 SV2 또는 SV3) 중 적어도 하나는 미작동상태로 유지되는 것을 특징으로 하는, 동력변속기용 전기유압식 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   중립 위치 또는 공회전 위치는 3 개의 모든 변속밸브(SV1,SV2,SV3)가 동시에 작동하거나 또는, 상기 변속밸브(SV1,SV2,SV3) 중 1 개가 작동하거나, 또는 상기 변속밸브(SV1,SV2,SV3) 중 어느것도 작동되지 않음에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 동력변속기용 전기유압식 제어장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 스위칭요소(SE1)는 상기 제 2 및 제 3 변속밸브(SV2 및 SV3)의 작동에 의해 작동되고, 상기 제 2 스위칭요소(SE2)는 상기 제 1 및 제 3 변속밸브(SV1 및 SV3)의 작동에 의해 작동되며, 상기 제 3 스위칭요소(SE3)는 상기 제 1 및 제 2 변속밸브(SV1 및 SV2)의 작동에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는, 동력변속기용 전기유압식 제어장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 변속밸브(SV1, SV2, SV3)의 작동을 위한 상기 파일럿 압력은 제어밸브(Y1, Y2, Y3)에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는, 동력변속기용 전기유압식 제어장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제어밸브(Y1, Y2, Y3)는 전기적인 펄스에 의해 개별적으로 제어가능한 것을 특징으로 하는, 동력변속기용 전기유압식 제어장치.