KR101358524B1 - 토공 공구의 부동화 시스템 및 방법 - Google Patents

토공 공구의 부동화 시스템 및 방법 Download PDF

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에드워드 씨 휴즈
크리스토퍼 앨런 윌리암슨
조슈아 디 짐머맨
모니카 마리안느 아이반티사이노바
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Abstract

토공 기계(14)의 토공 공구(12)를 상승 및 하강시키도록 구성된 유압 액추에이터(16) 내의 챔버들을 물리적으로 연결시키지 않은 상태에서 토공 기계(14)의 토공 공구(12)의 부동 기능을 실행하기 위한 시스템(10) 및 방법이 개시된다. 상기 시스템은, 유압 액추에이터(16)에 그리고 유압 액추에이터(16) 내의 피스톤에 의해 분리되는 챔버에 가압 유체를 전달하고, 유압 액추에이터(16)로부터 그리고 유압 액추에이터(16) 내의 피스톤에 의해 분리되는 챔버로부터 가압 유체를 수용하는 전달-수용 장치(18)와, 유압 액추에이터(16)의 챔버 사이의 체적의 차이를 보상하기 위한 밸브(22)와, 유압 액추에이터(16)의 챔버 내의 압력을 감지하기 위한 전자 센서(36, 38) 및 전자 센서(36, 38)의 출력을 수신하기 위한 컨트롤러(34)를 포함하는 전자 제어 회로를 포함한다. 컨트롤러(34)는, 유압 액추에이터(16)에 전달되거나 유압 액추에이터(16)로부터 수용되는 경우에 유압 액추에이터(16)의 챔버 내에 실질적으로 일정한 압력을 달성하여 유압 액추에이터(16)의 모션에 관계없이 토공 공구(12)를 부동시키게 하는 가압 유체의 양을 연산한다.

Description

토공 공구의 부동화 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ENABLING FLOATING OF EARTHMOVING IMPLEMENTS}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2008년 11월 6일자 미국특허가출원 제61/111,746호에 근거하여 우선권을 주장하며, 그 내용은 본 발명에 참고자료로 포함된다.
본 발명은 개략적으로 유압 회로를 작동시키기 위한 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 토공 기계 상의 작업(토공) 공구(예를 들어, 굴착기의 블레이드)의 위치를 제어하기 위한 유압 시스템에 관한 것이다.
소형 굴착기는 복수의 표준 기능을 자주 갖는 다-기능 토공 기계의 일례다. 도 1은 스윙 베어링(도시되지 않음) 또는 그외 다른 적절한 장치를 통해 차대(102) 상부에 장착되는 조종실(cab 또는 cabin)(101)을 갖는 소형 굴착기(100)를 도시한다. 차대(102)는 트랙(103) 및 관련 구동 구성요소(예를 들어, 구동 스프라켓, 롤러, 아이들러, 등)를 포함한다. 굴착기(100)에는 붐(106), 스틱(107), 및 버킷으로 나타나는 부착물(108)을 포함하는 관절 기계 아암(105)과 블레이드(104)가 추가로 장착되지만, 다양한 다른 부착물들도 아암(105)에 장착될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 굴착기(100)의 기능은 붐(106), 스틱(107), 및 버킷(108)의 모션과, 버킷(108)을 이용한 굴착 작업 중 아암(105)의 오프셋과, 그레이딩 작업 중 블레이드(104)의 모션과, 조종실(101)을 회전시키는 스윙 모션과, 굴착기(100)의 움직임 중 트랙(103)의 좌측 및 우측 진행 모션을 포함한다. 도 1에 나타나는 타입의 소형 굴착기(100)의 경우에, 블레이드(104), 붐(106), 스틱(107), 버킷(108), 및 오프셋 기능들이 일반적으로 선형 액추에이터(109-114)(도 1에 유압 실린더로 나타남)를 이용하여 동력을 공급받는다.
굴착기(100) 및 유사 토공 기계의 블레이드(104)는, 예를 들어, 구멍을 다시 메우거나, 고르지 못한 지면 위에서 주행할 때 기계 배향의 변화에도 불구하고(자주 나타남), 수평한 토사 표면을 생성하도록 블레이드(140)의 위치 제어를 수반하는 다른 종류의 작업을 행하는 것과 같이, 토사를 운반하도록 구성된다. 도 1에서, 블레이드 위치는, 굴착기(100)의 차대(102)와 블레이드(104)에 연결되는 복동식 단일-로드(single-rod) 유압 실린더일 수 있는, 선형 액추에이터(113, 114)에 의해 결정되는 것으로 나타나지만, 임의의 개수 및 종류의 액추에이터가 사용될 수 있다. 액추에이터(113, 114)로의 가압유의 유량은 수동으로 작동하는 유압 밸브(도시되지 않음)를 이용하여 제어되는 것이 일반적이다. 이러한 밸브는 액추에이터(113, 114)의 두 챔버 모두를 서로에게 연결하는 위치를 통상적으로 포함하여, 블레이드(104)를 "부동"(floating)시키거나 자유롭게 움직이게 하여 토사 표면의 윤곽을 따르게 할 수 있다. 부동 기능은, 굴착기(100)를 후진시키고 블레이드(104)를 지상에서 견인하는 동안 토사를 평탄화(smoothing)하는데 특히 유용하다.
토공 기계의 블레이드 위치를 제어하는 실린더는 유압 펌프를 이용하여 직접 제어될 수도 있다. 고정 용적식 펌프 및 가변 용적식 펌프를 이용하는 여러 가지 펌프-제어 유압 시스템들이 알려져 있다. 블레이드 유압 시스템이 폐-유압 회로 내 단일-로드 액추에이터에 연결되는 가변 용적식 펌프를 이용할 경우, 적어도 하나의 밸브가 일반적으로 이러한 회로를 충전 펌프에 연결하여, 액추에이터의 두 챔버 중 하나 내의 로드의 존재로부터 나타나는 액추에이터의 두 챔버 사이의 체적의 차이를 보상한다. 이러한 체적 보상은 (미국특허공보 제5,329,767호에서와 같은) 단일 스풀-타입 밸브, 두개의 파일롯-작동 체크 밸브, 또는 그외 다른 방식으로 달성될 수 있다. 앞서 설명한 부동 기능은 파일롯 라인들의 전환을 위한 적어도 하나의 밸브의 추가를 이용하여 펌프-제어 액추에이터 회로에서 달성될 수 있다. 밸브-제어 및 펌프-제어 회로에서 모두, 액추에이터 부동 기능은 적어도 하나의 밸브와 함께 두개의 액추에이터 유압 라인을 물리적으로 연결함으로써 달성된다.
본 발명은, 토공 기계의 토공 공구를 상승 및 하강시키도록 구성된 유압 액추에이터 내의 챔버들을 물리적으로 연결하지 않으면서, 토공 기계의 토공 공구에서 부동 기능을 실행하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 제 1 형태에 따르면, 상기 시스템은, 유압 액추에이터에 그리고 유압 액추에이터 내의 피스톤에 의해 분리되는 챔버에 가압 유체를 전달하고, 유압 액추에이터로부터 그리고 유압 액추에이터 내의 피스톤에 의해 분리되는 챔버로부터 가압 유체를 수용하는 전달-수용 장치와, 유압 액추에이터의 챔버 사이의 체적의 차이를 보상하도록 구성되는 적어도 하나의 밸브와, 유압 액추에이터의 챔버 내의 압력을 감지하기 위한 전자 센서 및 전자 센서의 출력을 수신하기 위한 컨트롤러를 포함하는 전자 제어 회로를 포함한다. 컨트롤러는, 유압 액추에이터의 챔버 내에 실질적으로 일정한 압력을 달성하기 위해 유압 액추에이터에 전달되어야 하거나 유압 액추에이터로부터 수용되어야 하는 가압 유체의 양을 연산하고, 그 가압 유체의 양을 전달하거나 수용하도록 전달-수용 장치를 제어해서, 유압 액추에이터의 챔버 내에 실질적으로 일정한 압력을 달성하여 유압 액추에이터의 모션에 관계없이 토공 공구를 부동하게 한다.
본 발명의 제 2 형태에 따르면, 상기 방법은, 유압 액추에이터에 그리고 유압 액추에이터 내의 피스톤에 의해 분리되는 챔버에 가압 유체를 전달하고, 유압 액추에이터로부터 그리고 유압 액추에이터 내의 피스톤에 의해 분리되는 챔버로부터 가압 유체를 수용하는 단계와, 유압 액추에이터의 챔버 사이의 체적의 차이를 보상하는 단계와, 유압 액추에이터의 챔버 내의 압력을 감지하고, 유압 액추에이터의 챔버 내에 실질적으로 일정한 압력을 달성하기 위해 유압 액추에이터에 전달되어야 하거나 유압 액추에이터로부터 수용되어야하는 가압 유체의 양을 연산하고, 그 가압 유체의 양을 전달하거나 수용하도록 전달-수용 수단을 제어해서 유압 액추에이터의 챔버 내에 실질적으로 일정한 압력을 달성하여, 토공 기계가 고르지 못한 표면 위에서 진행할 때 유압 액추에이터의 모션에 관계없이 토공 공구를 부동시키기 위해, 전자 제어 회로를 작동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 형태는 상술한 시스템을 구비한 토공 기계이다.
위에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 주목할 만한 장점은, 공구를 상승 및 하강시키는데 사용되는 액추에이터의 챔버들을 물리적으로 연결시키는데 종래에 요구되던 추가적인 밸브 없이, 공구에 대해 요망 부동 기능을 달성하는 기능이다. 선택적인 장점은, 액추에이터의 챔버 내 0이 아닌 압력 차이를 유지함으로써, 부동 작용, 특히, 공구와 토사 사이의 접촉력을 조정하는 기능이다. 이러한 기능은 조작자가 공구에 의해 운반되는 토사의 양을 더욱 정밀하게 제어할 수 있게 한다.
본 발명의 다른 형태 및 장점들은 다음의 상세한 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 종래 기술에서 알려진 타입의 소형 굴착기의 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 토공 기계의 블레이드 부동 위치를 구현하기 위한 펌프-제어 액추에이터 회로의 도면.
도 2는 토공 기계(14)의 블레이드에 대한 부동 기능을 구현하기 위한 시스템(10)을 개략적으로 나타낸다. 시스템(10)은, 기계(14)에 대한 블레이드(12)의 상승, 하강, 및 수평화(leveling)를 포함한, 블레이드(12)의 움직임을 제어하도록 구성되는 펌프-제어 유압 액추에이터(16)를 지닌 폐-유압 회로를 포함하는 형태로 도 2에 도시된다. 액추에이터(16)는 도 1의 굴착기(100)의 블레이드(104)를 제어하는데 사용되는 선형 액추에이터(113, 114)와 유사한, 블레이드(12)에 연결되는 복수의 액추에이터(도시되지 않음) 중 하나인 것이 바람직하다. 본 발명은 블레이드 또는 다른 토공 공구를 흔히 갖춘 휠 로더(wheel loader) 및 스키드-스티어 로더(skid steer loader)와 같은, 다른 타입의 토공 기계와 함께 사용하기에도 또한 적합하다.
도 2에 나타난 바와 같이, 액추에이터(16)는 블레이드(12)에 연결된, 그리고, 기계(14)의 적절한 프레임 구조물에 연결된, 복동식, 단일-로드 유압 실린더로 나타나서, 액추에이터(16)가 기계(14)에 대해, 그리고, 기계(14) 아래의 지면(도시되지 않음)에 대해 블레이드(12)의 위치를 제어할 수 있게 한다. 액추에이터(16)로의 가압유 또는 적절한 유압유의 유량은, 주동력원(예를 들어, 내연 기관)에 의해 동력을 공급받을 수 있는 가변 용적식 펌프(18)를 이용하여 제어된다. 적어도 하나의 밸브(22)가 이러한 회로를 충전 펌프(24)에 연결하여, 액추에이터(16)의 두 챔버 사이의 체적의 차이를 보상하고, 과량의 유압유는 압력 해제 밸브(26)를 통해, 충전 펌프(24)에 유체를 공급하는 리저버(reservoir)(28)로 복귀한다.
블레이드(12)는, 액추에이터의 피스톤에 의해 분리되는 액추에이터(16)의 챔버 내의 유압이 액추에이터 모션에 관계없이 본질적으로 일정하게 유지될 때, 효과적으로 부동할 수 있다. 시스템(10)은, 액추에이터(16) 내의 유압을 감지하고 액추에이터(16)의 위치(확장/수축)의 표시를 제공하는 전자 센서를 지닌 전자 제어 시스템을 이용한다. 도 2의 실시예에서, 전자 제어 시스템은 액추에이터(16)의 피스톤 로드의 위치를 감지하기 위한 전자 위치 센서(32)와, 액추에이터(16)의 챔버 내 유압을 측정하기 위한 전자 압력 센서(36, 38)를 지니는 것으로 나타난다. 센서(32, 36, 38)의 신호들은 디지털 마이크로 컨트롤러(34)로 전달되어, 센서(36, 38)에 의해 액추에이터(16) 내에서 감지되는 챔버 압력과, 블레이드(12)를 부동시키는데 필요한 챔버 압력에 근거하여 요망 액추에이터 유량이 연산된다. 마이크로 컨트롤러(34)는 피드백 제어 알고리즘을 실행하고 명령 신호를 전계-유압 밸브(도시되지 않음)에 전송하며, 이러한 전계-유압 밸브는 액추에이터(16) 내 피스톤 모션에 관계없이 실린더 챔버 내의 대략 동일한 압력을 유지하도록 펌프(18)의 용적(displacement)을 조절하여 펌프(18)의 유량을 제어한다. 위치 센서(32)는 마이크로 컨트롤러(34)에 연결되어, 실린더 행정의 임계치에 도달하였을 경우에 대해 피드백을 제공하고, 그 후, 이에 따라 액추에이터(16)로의 유량을 감소시킨다.
도 2의 구조에 대한 대안의 구조 역시 가능하다. 예를 들어, 액추에이터(16)에 부착된 선형 위치 센서(32) 대신에 각도 위치 센서가 액추에이터에, 또는, 블레이드 조인트에 부착될 수 있다. 다른 가능한 대안은 피스톤 로드 위치를 전체 범위에 걸쳐 연속적으로 측정하지 않으면서, 실린더 행정 임계치에 도달하였을 때를 검출하는 한 세트의 근접도 센서(a set of proximity sensors)를 이용하는 것이다. 더욱이, 본 발명은 전기적으로 작동하는 유압 밸브를 이용하여 밸브-제어 유압 회로에서 구현될 수 있다.
앞서 설명한 시스템(10)의 특별한 장점은, 추가 밸브없이 요망 부동 기능을 달성하는 기능이다. 대신에, 시스템(10)은 액추에이터 위치 및 속도를 제어하기 위해 펌프-제어 액추에이터 회로를 갖춘 기계 상에 설치되는 경우가 잦은 타입의 압력 및 위치 센서를 이용할 수 있다. 이러한 경우에, 본 발명은 최소 비용 추가만으로 기능을 추가한다. 다른 장점은 부동 작용을 조정하는 기능으로서, 특히, 블레이드(12)와 토사 사이의 접촉력을 조정하는 기능이다. 종래 기술에서, 블레이드(12)와 토사 사이의 접촉력은 주로 블레이드(12)의 중량에 기인하며, 조정될 수 없다. 본 발명을 이용하면, 상술한 방식으로 액추에이터 유량을 조절함으로써, 하지만, 액추에이터(16)의 피스톤 간에 0이 아닌 압력 차이를 유지함으로써, 블레이드 접촉력이 바뀔 수 있다. 이러한 기능은 조작자로 하여금 운반되는 토사의 양을 더욱 정밀하게 제어할 수 있게 한다. 본 발명의 다른 형태 및 장점들은 도 2를 또한 참고함으로써 잘 이해될 것이다.
본 발명이 특정 실시예의 측면에서 설명되었으나, 다른 형태도 당 업자에 의해 채택될 수 있다는 것은 명백하다. 예를 들어, 시스템(10)의 각각의 구성요소의 기능이 서로 다른 구조의, 그러나, 유사한(반드시 동등한 것은 아닌) 기능을 행할 수 있는, 구성요소들에 의해 실행될 수 있다. 따라서, 본 발명이 도면에 도시된 특정 실시예만으로 제한되는 것은 아니다. 대신에, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (14)

  1. 토공 기계(14)의 토공 공구(12)를 상승 및 하강시키도록 구성된 유압 액추에이터(16) 내의 챔버들을 물리적으로 연결시키지 않은 상태에서 토공 기계(14)의 토공 공구(12)에서의 부동(floating) 기능을 실행하기 위한 시스템(10)에 있어서,
    상기 액추에이터(16)에 그리고 상기 액추에이터(16) 내의 피스톤에 의해 분리되는 챔버에 가압 유체를 전달하고, 상기 액추에이터(16)로부터 그리고 상기 챔버로부터 가압 유체를 수용하는 전달-수용 수단(18)과,
    상기 액추에이터(16)의 챔버 사이의 체적의 차이를 보상하도록 구성된 적어도 하나의 밸브(22)와,
    상기 액추에이터(16)의 챔버 내의 압력을 감지하기 위한 전자 센서(36, 38)와, 상기 센서(36, 38)의 출력을 수신하기 위한 컨트롤러(34)를 포함하는 전자 제어 회로를 포함하며,
    상기 컨트롤러(34)는, 상기 액추에이터(16)의 챔버 내에 실질적으로 일정한 압력을 달성하기 위해 상기 액추에이터(16)에 전달되어야 하거나 상기 액추에이터(16)로부터 수용되어야 하는 가압 유체의 양을 연산하고, 상기 가압 유체의 양을 전달하거나 수용하도록 상기 전달-수용 수단(18)을 제어해서, 상기 액추에이터(16)의 챔버 내에 실질적으로 일정한 압력을 달성하여 상기 액추에이터(16)의 모션에 관계없이 상기 토공 공구(12)를 부동시키게 하고,
    상기 토공 공구(12)는 블레이드(12)이고,
    상기 컨트롤러(34)는, 상기 액추에이터(16)의 챔버 내에 실질적으로 일정한 압력을 달성하여 상기 챔버 사이에 0이 아닌 압력 차이를 유지하도록 상기 전달-수용 수단(18)을 제어함으로써, 상기 블레이드(12)와 상기 블레이드(12) 아래의 표면 사이의 접촉력을 선택 및 유지하도록 동작 가능한
    토공 공구의 부동 기능 실행 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 회로는, 상기 액추에이터(16)의 피스톤을 감지하여 상기 액추에이터(16)의 행정 임계치에 도달한 경우에 대해 피드백을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 전자 센서(32)를 더 포함하는
    토공 공구의 부동 기능 실행 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 토공 기계(14)는 굴착기인
    토공 공구의 부동 기능 실행 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템(10)은 상기 토공 기계(14) 상에 설치되는
    토공 공구의 부동 기능 실행 시스템.
  7. 제 6 항에 따른 시스템(10)을 구비한
    토공 기계(14).
  8. 토공 기계(14)의 토공 공구(12)를 상승 및 하강시키도록 구성된 유압 액추에이터(16) 내의 챔버들을 물리적으로 연결시키지 않은 상태에서 토공 기계(14)의 토공 공구(12)의 부동 기능을 실행하기 위한 방법에 있어서,
    상기 액추에이터(16)에 그리고 상기 액추에이터(16) 내의 피스톤에 의해 분리되는 챔버에 가압 유체를 전달하고, 상기 액추에이터(16)로부터 그리고 상기 챔버로부터 가압 유체를 수용하는 단계와,
    상기 액추에이터(16)의 챔버 사이의 체적의 차이를 보상하는 단계와,
    상기 액추에이터(16)의 챔버 내의 압력을 감지하고, 상기 액추에이터(16)의 챔버 내에 실질적으로 일정한 압력을 달성하기 위해 상기 액추에이터(16)에 전달되어야 하거나 상기 액추에이터(16)로부터 수용되어야 하는 가압 유체의 양을 연산하고, 상기 가압 유체의 양을 전달하거나 수용하도록 가압 유체의 전달 및 수용을 제어해서 상기 액추에이터(16)의 챔버 내에 실질적으로 일정한 압력을 달성하여, 상기 토공 기계(14)가 고르지 못한 표면 위에서 진행할 때 상기 액추에이터(16)의 모션에 관계없이 상기 토공 공구(12)를 부동시키기 위해, 전자 제어 회로를 작동시키는 단계를 포함하고,
    상기 토공 공구(12)는 블레이드(12)이고,
    상기 전자 제어 회로는, 상기 액추에이터(16)의 챔버 내에 실질적으로 일정한 압력을 달성하여 상기 챔버 사이의 0이 아닌 압력 차이를 유지하도록 가압 유체의 전달 및 수용을 제어함으로써, 상기 블레이드(12)와 상기 블레이드(12) 아래의 표면 사이의 접촉력을 선택 및 유지하도록 동작하는
    토공 공구의 부동 기능 실행 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 액추에이터(16)의 위치를 감지하여, 상기 액추에이터(16)의 행정 임계치에 도달한 경우에 대해 피드백을 제공하는 단계를 더 포함하는
    토공 공구의 부동 기능 실행 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 토공 기계(14)는 굴착기인
    토공 공구의 부동 기능 실행 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 전달-수용 수단(18)은 가변 용적식 펌프인
    토공 공구의 부동 기능 실행 시스템.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 가압 유체의 전달 및 가압 유체의 수용은 가변 용적식 펌프에 의해 수행되는
    토공 공구의 부동 기능 실행 방법.
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Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110289911A1 (en) * 2010-06-01 2011-12-01 Mark Phillip Vonderwell Hydraulic system and method of actively damping oscillations during operation thereof
US20120055149A1 (en) * 2010-09-02 2012-03-08 Bucyrus International, Inc. Semi-closed hydraulic systems
US8572938B2 (en) * 2011-05-03 2013-11-05 Deere & Company Header height control with closed center pump
US8887499B2 (en) * 2011-06-29 2014-11-18 Caterpillar Inc. Electronic high hydraulic pressure cutoff to improve system efficiency
US8858151B2 (en) * 2011-08-16 2014-10-14 Caterpillar Inc. Machine having hydraulically actuated implement system with down force control, and method
JP5752526B2 (ja) 2011-08-24 2015-07-22 株式会社小松製作所 油圧駆動システム
US8863509B2 (en) 2011-08-31 2014-10-21 Caterpillar Inc. Meterless hydraulic system having load-holding bypass
US8944103B2 (en) 2011-08-31 2015-02-03 Caterpillar Inc. Meterless hydraulic system having displacement control valve
US8966892B2 (en) 2011-08-31 2015-03-03 Caterpillar Inc. Meterless hydraulic system having restricted primary makeup
US8655556B2 (en) * 2011-09-30 2014-02-18 Komatsu Ltd. Blade control system and construction machine
US9051714B2 (en) 2011-09-30 2015-06-09 Caterpillar Inc. Meterless hydraulic system having multi-actuator circuit
US9151018B2 (en) 2011-09-30 2015-10-06 Caterpillar Inc. Closed-loop hydraulic system having energy recovery
US8966891B2 (en) 2011-09-30 2015-03-03 Caterpillar Inc. Meterless hydraulic system having pump protection
US9057389B2 (en) 2011-09-30 2015-06-16 Caterpillar Inc. Meterless hydraulic system having multi-actuator circuit
US8731784B2 (en) * 2011-09-30 2014-05-20 Komatsu Ltd. Blade control system and construction machine
EP2765240A4 (en) * 2011-10-05 2015-10-28 Volvo Constr Equip Ab SYSTEM FOR CONTROLLING LEVELING WORK WITH A BAGGER
US8978374B2 (en) 2011-10-21 2015-03-17 Caterpillar Inc. Meterless hydraulic system having flow sharing and combining functionality
US8893490B2 (en) 2011-10-21 2014-11-25 Caterpillar Inc. Hydraulic system
US8978373B2 (en) 2011-10-21 2015-03-17 Caterpillar Inc. Meterless hydraulic system having flow sharing and combining functionality
US8973358B2 (en) 2011-10-21 2015-03-10 Caterpillar Inc. Closed-loop hydraulic system having force modulation
US8919114B2 (en) 2011-10-21 2014-12-30 Caterpillar Inc. Closed-loop hydraulic system having priority-based sharing
US8943819B2 (en) 2011-10-21 2015-02-03 Caterpillar Inc. Hydraulic system
US9068578B2 (en) 2011-10-21 2015-06-30 Caterpillar Inc. Hydraulic system having flow combining capabilities
US9080310B2 (en) 2011-10-21 2015-07-14 Caterpillar Inc. Closed-loop hydraulic system having regeneration configuration
US8910474B2 (en) 2011-10-21 2014-12-16 Caterpillar Inc. Hydraulic system
US8984873B2 (en) 2011-10-21 2015-03-24 Caterpillar Inc. Meterless hydraulic system having flow sharing and combining functionality
CN104254694B (zh) * 2012-01-05 2017-05-10 派克汉尼芬公司 带有浮动功能的电液系统
US9279236B2 (en) 2012-06-04 2016-03-08 Caterpillar Inc. Electro-hydraulic system for recovering and reusing potential energy
US9290912B2 (en) 2012-10-31 2016-03-22 Caterpillar Inc. Energy recovery system having integrated boom/swing circuits
US9290911B2 (en) 2013-02-19 2016-03-22 Caterpillar Inc. Energy recovery system for hydraulic machine
FR3004148B1 (fr) * 2013-04-04 2017-04-28 Poclain Hydraulics Ind Dispositif de transmission hydraulique
CN105683451A (zh) * 2013-10-30 2016-06-15 沃尔沃建造设备有限公司 具有浮动功能的工程机械的液压系统
CN106468062B (zh) * 2016-09-22 2018-09-11 柳州柳工挖掘机有限公司 具有推土铲浮动功能的挖掘机推土液压系统
CN108934171B (zh) * 2017-03-24 2020-10-09 株式会社日立建机Tierra 工程机械的液压驱动装置
US11408144B2 (en) 2019-08-29 2022-08-09 Deere & Company Variable float and variable blade impact
IT202000021808A1 (it) * 2020-09-16 2022-03-16 Cnh Ind Italia Spa Procedimento di controllo per eseguire una funzione flottante di un braccio, sistemi di controllo corrispondenti e macchine operatrici comprendenti tali sistemi di controllo

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0657782A (ja) * 1992-08-10 1994-03-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ブルドーザのブレード自動制御装置
US20070144165A1 (en) * 2003-03-26 2007-06-28 Kayaba Industry Co. Ltd. Control Apparatus for Hydraulic Cylinder

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5138838A (en) * 1991-02-15 1992-08-18 Caterpillar Inc. Hydraulic circuit and control system therefor
US5329767A (en) * 1993-01-21 1994-07-19 The University Of British Columbia Hydraulic circuit flow control
JPH0932040A (ja) * 1995-07-24 1997-02-04 Yutani Heavy Ind Ltd 建設機械のアクチュエータ診断装置
DE10303360A1 (de) 2003-01-29 2004-08-19 O & K Orenstein & Koppel Gmbh Hydrauliksystem für verdrängergesteuerte Linearantriebe
CA2588290A1 (en) * 2004-12-01 2006-06-08 Haldex Hydraulics Corporation Hydraulic drive system
DE102005043447A1 (de) * 2005-09-13 2007-03-15 Deere & Company, Moline Ladegerät sowie Verfahren für ein Ladegerät
US7478581B2 (en) * 2005-12-12 2009-01-20 Caterpillar Inc. Method of ameliorating an end of stroke effect in an implement system of a machine and machine using same
US7478489B2 (en) * 2006-06-01 2009-01-20 Deere & Company Control system for an electronic float feature for a loader
US8453441B2 (en) * 2008-11-06 2013-06-04 Purdue Research Foundation System and method for pump-controlled cylinder cushioning
US7942208B2 (en) * 2008-11-06 2011-05-17 Purdue Research Foundation System and method for blade level control of earthmoving machines

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0657782A (ja) * 1992-08-10 1994-03-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ブルドーザのブレード自動制御装置
US20070144165A1 (en) * 2003-03-26 2007-06-28 Kayaba Industry Co. Ltd. Control Apparatus for Hydraulic Cylinder

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Publication number Publication date
EP2379815A2 (en) 2011-10-26
KR20110099236A (ko) 2011-09-07
WO2010054153A3 (en) 2010-07-29
WO2010054153A2 (en) 2010-05-14
US8474254B2 (en) 2013-07-02
EP2379815A4 (en) 2014-03-05
US20100162885A1 (en) 2010-07-01

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