KR101317602B1 - 휠로더의 전기조이스틱 조향 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휠로더의 전기조이스틱 조향 제어장치에 관한 것으로, 조향 펌프(P)와; 상기 조향 펌프(P)와 연통되어 있으며 상기 조향 펌프(P)로부터 공급된 압유를 탱크(T)로 드레인시키는 중립 위치와, 조향 실린더(10)에 압류를 공급하여 선택적으로 회전시키는 제 1 및 제 2 위치 사이에서 절환되는 조향 밸브(1)와; 휠로더의 운전실에 제공된 전기조이스틱(3)과; 상기 전기조이스틱(3)의 조작에 대응하여 상기 조향 밸브(1)를 절환하는 전기조향유닛(4)을 포함하는 휠로더에 있어서, 트랜스미션의 기어 회전수를 감지하여 주행 속도로 변환하도록 상기 트랜스미션 인접부에 제공된 감지센서(12)와; 상기 전기조이스틱(3)과 상기 전기조향유닛(4) 사이에 개재되어 있으며, 상기 감지센서(12)로부터 입력되는 검출값과 기설정된 값을 비교하여 상기 전기조이스틱(3) 움직임에 대한 상기 전기조향유닛(4)의 응답성을 제어하는 컨트롤러(1)를 포함함으로써, 휠로더의 주행 속도에 대응하여 바람직한 전기조이스틱의 전기조향유닛의 응답성을 제공하여 종래 기술에 의한 고속 주행시 또는 복합 조작시 운전자의 운전 습관이나 휴먼 에러에 의해 안전 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
휠로더, 전기조향, 응답성

Description

휠로더의 전기조이스틱 조향 제어장치 {Steering control device of electric-joystick of wheel loader}
도 1은 종래 기술에 의한 휠로더의 조이스틱 전기조향 유압 회로도이다.
도 2는 본 발명에 의한 휠로더의 전기조이스틱 조향 제어장치를 나타내는 유압 회로도이다.
도 3은 본 발명에 의한 조이스틱 스트로크 - 출력 전류에 관한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 의한 휠로더의 전기조이스틱 조향 제어장치의 작동 관계를 나타내는 순서도이다.
<< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >>
1 : 조향 밸브 3 : 전기조이스틱
4 : 전기조향유닛 5 : 오비트롤 펌프
7 : 메인 스풀
11 : 컨트롤러 12 : 감지센서
본 발명은 휠로더의 전기조이스틱 조향 제어장치에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 휠로더의 조향용 전기조이스틱의 응답성이 빠르거나 일정하게 설정되어 있어 고속 주행이나 복합 운전시 운전자의 전기조이스틱 조작에 따른 충돌, 인명사고 또는 전복사고 등의 안전사고를 미연에 방지하기 위하여 휠로더의 주행 속도에 따라 전기조이스틱의 조작 응답성을 제어할 수 있는 휠로더의 전기조이스틱 조향 제어장치에 관한 것이다.
휠로더는 조향 핸들과 병설되게 조향용 전기조이스틱을 구비하고 있다. 일반적으로 휠로더의 조향 핸들은 차륜의 조향 조절각도보다는 조향 핸들을 더 돌리도록 되어 있으나 전기조향 제어방식의 전기조이스틱은 짧은 스트로크에 대응하여 차륜이 신속하게 대응하여 조향되도록 설계되고 구성되어 있다.
도 1에 나타나 있는 바와 같이, 운전자가 휠로더를 일측 방향으로 회전시키기 위해 조향 핸들(도시 안됨)을 돌리면 이와 연동된 오비트롤 펌프(5)에 형성된 유량과 압력이 조향 밸브(1)의 메인 스풀(7) 제어용으로만 작용하고 탱크(T)로 리턴되며 펌프(P)의 유량은 메인 스풀(7)을 경유하여 조향 실린더(10)에 공급되어 조향이 이루어진다. 이와는 별개로, 운전자가 전기 조향을 하는 경우에는 전기조이스틱(3)을 조작하게 되는데, 이 때 전기조이스틱(3)의 방향과 스트로크에 대응하여 제어밸브인 전기조향유닛(4)이 메인 스풀(7)을 절환하고 전술된 바와 같이 펌프(P) 로부터 압유가 공급되어 메인 스풀(7)을 거쳐 조향 실린더(10)에 공급됨으로써 조향이 이루어진다.
통상적으로 휠로더는 조향 핸들이 적어도 3 - 4회 정도 회전되어야 차륜의 조향이 완전하게 이루어지도록 구성되어 있어 운전자가 급속하게 또는 급격하게 조향 핸들을 조작하더라도 조향 각도가 작아 이로 인한 휠로더의 충돌 사고, 인명 사고 등의 안전 사고를 미연에 방지하고 있다. 그러나 휠로더에 제공된 전기조이스틱(3)은 조향 핸들의 전체 회전 스트로크에 비하여 매우 적은 직선 스트로크를 갖으며 이에 대응하여 차륜이 급속하게 조향되는데 이러한 조향은 휠로더의 주행 속도와는 무관하게 이루어진다. 따라서 휠로더의 고속 주행시 또는 복합 조작시 운전자의 운전 습관이나 휴먼 에러에 의해 안전 사고가 발생할 가능성이 매우 높은 단점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 본 발명의 목적은, 주행 속도에 따라 전기조이스틱의 반응 속도를 제어함으로써 안전한 주행을 구현할 수 있는 휠로더의 전기조이스틱 조향 제어장치를 제공함에 있다.
이러한 본 발명의 목적은, 조향 펌프와; 상기 조향 펌프와 연통되어 있으며 상기 조향 펌프로부터 공급된 압유를 탱크로 드레인시키는 중립 위치와, 조향 실린더에 압류를 공급하여 선택적으로 회전시키는 제 1 및 제 2 위치 사이에서 절환되 는 조향 밸브와; 휠로더의 운전실에 제공된 전기조이스틱과; 상기 전기조이스틱의 조작에 대응하여 상기 조향 밸브를 절환하는 전기조향유닛을 포함하는 휠로더에 있어서, 트랜스미션의 기어 회전수를 감지하여 주행 속도로 변환하도록 상기 트랜스미션 인접부에 제공된 감지센서와; 상기 전기조이스틱과 상기 전기조향유닛 사이에 개재되어 있으며, 상기 감지센서로부터 입력되는 검출값을 기설정된 값과 비교하여 상기 전기조이스틱 움직임에 대한 상기 전기조향유닛의 응답성을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성된 휠로더의 전기조이스틱 조향 제어장치에 의해 달성될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 컨트롤러는 상기 감지센서로부터 입력된 검출값과 기설정값을 비교하여 상기 검출값이 상기 기설정값의 범위 이내이면 표준 응답성을 제공하는 제 2 모드, 상기 검출값이 상기 기설정값을 초과하는 경우에는 휠로더의 주행 안정성을 보장하기 위하여 느린 응답성을 제공하는 제 3 모드와, 상기 검출값이 상기 기설정값 미만인 경우에는 작업 성능을 개선하기 위하여 빠른 응답성을 제공하는 제 1 모드를 갖는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 휠로더의 전기조이스틱 조향 제어장치를 나타내는 유압 회로도이고, 도 3은 본 발명에 의한 조이스틱 스트로크 - 출력 전류에 관한 그래프이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 휠로더의 전기조이스틱 조향 제어장치는 조향 펌프(P), 조향 밸브(1), 전기조향유닛(4), 전기조이스틱(3), 감지센서(12) 및 컨트롤러(11)를 포함하여 구성된다.
조향 밸브(1)는 조향 펌프(P)와 연통되는 우선밸브(1a)와, 우선밸브(1a)와 선택적으로 연통된 메인 스풀(7)을 포함하여 유로에 제공된 복수 개의 파이롯트 압력밸브를 구비한다. 여기서, 우선밸브(1a)는 조향 펌프(P)로부터 공급되는 압유를 메인 스풀(7)에 공급하는 위치가 기본 위치이다.
메인 스풀(7)은 중립 위치와, 조향 실린더(10)를 좌측 방향 또는 우측 방향으로 각기 절환되는 위치로 절환되며 중립 위치시 조향 펌프(P)로부터 공급된 압유는 탱크(T)로 드레인된다. 여기서 본 발명은 전기조이스틱(3)에 의해 제어되는 전기조향유닛(4) 및 조향 밸브(1)에 관련된 것으로 조향 핸들(도시 안됨)에 의해 메인 스풀(7)을 절환하는 오비트롤 펌프(5)의 기능 설명은 생략하기로 한다.
전기조향유닛(4)은 전기조이스틱(3)의 조작에 의한 전기적 신호에 의해 절환되는 전기제어스풀(4a)과, 복수 개의 릴리프 밸브 및 감압밸브로 구성되어 있다. 여기서 전기제어유닛(4)은 중립 위치와, 전기조이스틱(3)의 조작에 의해 유압 펌프(P)로부터 공급된 압유를 공급받아 형성된 압력과 유량을 이용하여 조향 밸브(1)의 메인 스풀(7)을 각기 절환한다. 본 발명에 적용되는 전기조향유닛(4)은 소위 'PVG32'으로 전기 제어신호에 따라 밸브의 위치가 절환되는 전기제어 방식의 유압 밸브의 일종이다.
그리고 본 발명은 전기조이스틱(3)과 전기조향유닛(4) 사이에 개재된 컨트롤러(11)를 포함하며, 이 컨트롤러(11)는 트랜스미션(도시 안됨)의 기어 회전수를 감지하여 주행 속도로 변환하는 감지센서(12)와 전기적으로 연결되어 실시간적으로 검출값을 입력받는다. 감지센서(12)는 트랜스미션의 기어 회전수를 감지하여 주행 속도로 변환하는 센서로서 컨트롤러(11)와 연결되어 있다.
여기서 컨트롤러(11)는 전술된 실시간적으로 입력되는 검출값을 기준으로 하여 기탑재된 프로그램에 의해 다수의 모드 예컨대 제 1 모드, 제 2 모드 및 제 3 모드로 구분되며 각 모드의 특성은 표 1과 같다. 본 발명에 의해 적용되는 컨트롤러(11)는 검출값과 기설정값을 비교, 판정하는 프로그램과, 판정값에 의해 전기조향유닛(4)을 제어할 수 있는 등의 다양한 프로그램이 탑재될 수 있다.
Figure 112006090336157-pat00001
또한 본 발명은 컨트롤러(11)에 의해 전기조향유닛(4)을 3단계의 모드로 구분하고 있으나 이에 한정되지 않고 다양하게 구분할 수 있다. 그리고 본 발명은 트랜스미션의 기어 회전수를 검출하고 있으나 이에 한정되지 않고 휠로더의 주행 속도를 직접 측정하거나 또는 기타 방법에 의하여 주행 속도를 검출할 수 있는 어떠한 방법(또는 장치)도 본 발명에 적용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 3을 참조하면 그래프의 좌측의 수직 성분은 출력 전류(mA)로서 이에 한정되지 않고 출력 전류(V)을 이용할 수도 있다.
여기서, 본 발명에 의한 휠로더의 전기조이스틱 조향 제어장치의 작동 관계를 설명하면 다음과 같으며 기설정값은 11 내지 20km로 미리 정한다.
트랜스미션의 기어 회전수 검출
먼저, 실시간적으로 감지센서(12)에 의해 트랜스미션의 기어 회전수를 검출하여 주행 속도로 변환(또는 환산)한다.
검출값과 기설정값 비교
감지센서(12)로부터 입력되는 검출값은 컨트롤러(11)의 기설정값과 비교된다.
모드 설정
검출값과 기설정값을 비교하여, 검출값이 기설정값의 범위 이내인 경우에는 휠로더의 주행 안정성이 보장되는 속도로서 표준인 제 2 모드를 수행한다. 그리고 검출값이 기설정값 미만인 경우는 휠로더의 주행 속도가 느린 상태로서 전기조이스틱(3)에 의한 전기조향유닛(4)의 응답성을 빠르게 조정하여 작업 생산성을 개선하도록 제 1 모드를 설정하고, 이와는 반대로 검출값이 기설정값을 초과하는 경우는 휠로더의 주행 속도가 빠른 경우로 전기조이스틱(3)에 의한 전기조향유닛(4)의 반응성을 가장 느리게 조정하여 휠로더의 주행 안정성을 확보하도록 제 3 모드를 설정한다.
여기서 각 모드의 속도 범위는 표 1을 참조하기로 한다.
이상에서 설명된 본 발명은 전술된 실시예에 한정되어 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 분야의 통상적인 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 정도의 변형은 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것임은 자명하다.
이상의 구성을 갖는 본 발명은 휠로더의 주행 속도에 대응하여 바람직한 전기조이스틱의 전기조향유닛의 응답성을 제공하여 종래 기술에 의한 고속 주행시 또는 복합 조작시 운전자의 운전 습관이나 휴먼 에러에 의해 안전 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 조향 펌프(P)와; 상기 조향 펌프(P)와 연통되어 있으며 상기 조향 펌프(P)로부터 공급된 압유를 탱크(T)로 드레인시키는 중립 위치와, 조향 실린더(10)에 압류를 공급하여 선택적으로 회전시키는 제 1 및 제 2 위치 사이에서 절환되는 조향 밸브(1)와; 휠로더의 운전실에 제공된 전기조이스틱(3)과; 상기 전기조이스틱(3)의 조작에 대응하여 상기 조향 밸브(1)를 절환하는 전기조향유닛(4)을 포함하는 휠로더에 있어서,
    트랜스미션의 기어 회전수를 감지하여 주행 속도로 변환하도록 상기 트랜스미션 인접부에 제공된 감지센서(12)와;
    상기 전기조이스틱(3)과 상기 전기조향유닛(4) 사이에 개재되어 있으며, 상기 감지센서(12)로부터 입력되는 검출값과 기설정된 값을 비교하여 상기 전기조이스틱(3) 움직임에 대한 상기 전기조향유닛(4)의 응답성을 제어하는 컨트롤러(11)를 포함하며,
    상기 컨트롤러(11)는,
    상기 감지센서(12)로부터 입력된 검출값과 기설정값을 비교하여 상기 검출값이 상기 기설정값의 범위 이내이면 상기 전기조이스틱(3) 움직임에 따라 상기 전기조향유닛(4)을 제어하는 표준 응답성을 제공하는 제 2 모드와, 상기 검출값이 상기 기설정값을 초과하는 경우에는 휠로더의 주행 안정성을 보장하기 위하여 상기 표준 응답성 보다 응답시점이 느린 응답성을 제공하는 제 3 모드와, 상기 검출값이 상기 기설정값 미만인 경우에는 작업 성능을 개선하기 위하여 상기 표준 응답성 보다 응답시점이 빠른 응답성을 제공하는 제 1 모드를 갖는 것을 특징으로 하는 휠로더의 전기조이스틱 조향 제어장치.
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