KR101524380B1 - 궤도차량의 유압식 조향장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유압에 의해 궤도차량 조향변속기의 조향클러치를 작동시키는 궤도차량의 유압식 조향장치에 관한 것으로, 유압공급원으로부터 조향클러치의 액츄에이터로 작동유압을 공급하는 메인유압라인, 상기 메인유압라인에 구비되고 상기 조향클러치의 액츄에이터에 제어부로부터 인가된 신호에 따라 작동유압을 가변적으로 공급하는 비례제어밸브, 및 궤도차량의 조향각에 비례하여 제어압력을 산출하고 운전시 조향각에 따른 압력신호를 상기 비례제어밸브에 인가하는 제어부를 포함하여, 유압 응답성을 저하시키지 않으면서 무한반경으로 조향각을 제어할 수 있게 된다.

Description

궤도차량의 유압식 조향장치{ A hydraulic steering device of a track vehicle }
본 발명은 궤도차량의 유압식 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유압에 의해 궤도차량 조향변속기의 조향클러치를 작동시키는 궤도차량의 유압식 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로, 궤도차량은 변속기 출력축에서 좌우측 속도차에 의해 조향되고, 조향장치 내의 기어비에 따라 좌우측 속도차가 달라지게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 궤도차량의 유압식 조향장치는 유압공급원으로부터 메인유압라인(140)으로 유압을 공급받아 3개의 유압라인(141,142,143)으로 분기시키고, 각 유압라인(141,142,143)에 온오프(on-off) 개폐 방식의 클러치 압력공급으로 1단 클러치 액츄에이터(P1)와 2단 클러치 액츄에이터(P2) 및 3단 클러치 액츄에이터(P3)를 작동시키게 된다. L은 좌조향 클러치 액츄에이터, R은 우조향 클러치 액츄에이터를 나타낸다.
조향변속시 유압에 의한 액츄에이터(P1,P2,P3)의 동작에 의해 1단,2단,3단 클러치가 순차적으로 유압에 의해 물려 해당 기어비로 출력축에 동력을 전달하게 되는데, 궤도차량에서 유압을 이용하는 기계식 조향장치의 각 조향단의 기어비가 정해져 있어 조향단의 변경시 절도 있는 방향전환이 일어난다.
가령, 조향1단은 3.4:1의 감속비, 조향2단은 1.7:1의 감속비, 조향3단은 1:1의 감속비를 갖는다고 가정할 때, 조향1단에서 조향2단으로 변속하면 3.4:1의 감속속도에서 1.7:1의 감속속도로 급작스럽게 변경되므로 조향각도가 절도 있게 이루어지게 된다.
따라서, 종래의 유압시스템은 온오프(on-off)제어로 조향응답성 측면에서는 유리하나 조향변속시 기어비에 따른 속도차이로 조향충격이 발생되고 궤도차량이 급격하게 방향전환되어 안정적인 운전을 저해하고 조향감 및 승차감을 저해하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 궤도차량의 유압식 조향장치가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 유압 응답성을 저하시키지 않으면서 무한반경으로 조향각을 제어할 수 있는 궤도차량의 유압식 조향장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 궤도차량의 유압식 조향장치는, 유압에 의해 궤도차량 조향변속기의 조향클러치를 작동시키는 궤도차량의 유압식 조향장치로서, 유압공급원으로부터 조향클러치의 액츄에이터로 작동유압을 공급하는 메인유압라인, 상기 메인유압라인에 구비되고 상기 조향클러치의 액츄에이터에 제어부로부터 인가된 신호에 따라 작동유압을 가변적으로 공급하는 비례제어밸브, 및 궤도차량의 조향각에 비례하여 제어압력을 산출하고 운전시 조향각에 따른 압력신호를 상기 비례제어밸브에 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 궤도차량의 유압식 조향장치에 있어서, 상기 메인유압라인에 구비되고 상기 조향 클러치의 액츄에이터로 인가된 작동유압이 상기 비례제어밸브 쪽으로 역류하는 것을 차단하는 체크밸브를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 궤도차량의 유압식 조향장치에 있어서, 상기 메인유압라인과 병렬로 구비되고 상기 조향클러치의 액츄에이터로 작동유압을 공급하는 서브유압라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 궤도차량의 유압식 조향장치에 있어서, 상기 조향클러치의 액츄에이터로 상기 메인유압라인이나 서브유압라인의 작동유압을 선택적으로 공급하는 유로선택밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 궤도차량의 유압식 조향장치에 있어서, 상기 메인유압라인으로부터 분기되어 구비되고 상기 유로선택밸브로 파일럿압력을 인가하는 파일럿유압라인, 및 상기 메인유압라인으로부터 상기 파일럿유압라인으로 인가되는 파일럿압력을 개폐하는 파일럿개폐밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 궤도차량의 유압식 조향장치에 있어서, 상기 조향클러치는 서로 다른 감속비를 갖는 조향1단 클러치와 조향2단 클러치 및 조향3단 클러치를 포함할 수 있다.
상기 메인유압라인은 상기 조향1단 클러치와 조향2단 클러치 및 조향3단 클러치의 각 액츄에이터로 작동유압을 각각 공급하는 제1메인유압라인, 제2메인유압라인, 및 제3메인유압라인을 포함할 수 있다.
상기 서브유압라인은 상기 조향1단 클러치와 조향2단 클러치 및 조향3단 클러치의 각 액츄에이터로 작동유압을 공급하는 제1서브유압라인, 제2서브유압라인, 및 제3서브유압라인을 포함할 수 있다.
상기 유로선택밸브는 상기 제1메인유압라인이나 제1서브유압라인을 선택하는 제1유로선택밸브, 상기 제2메인유압라인이나 제2서브유압라인을 선택하는 제2유로선택밸브, 및 상기 제3메인유압라인이나 제3서브유압라인을 선택하는 제3유로선택밸브를 포함할 수 있다.
상기 파일럿유압라인은 상기 제1유로선택밸브, 제2유로선택밸브, 및 제3유로선택밸브로 파일럿압력을 각각 인가하는 제1파일럿유압라인, 제2파일럿유압라인, 및 제3파일럿유압라인을 포함할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 궤도차량의 유압식 조향장치에 의하면, 유압 응답성을 저하시키지 않으면서 무한반경으로 조향각을 제어할 수 있고, 조향 변속충격을 감쇠시켜 내구성을 향상시킬 수 있으며, 비례제어밸브의 고장시 기존의 회로를 보조적으로 적용하여 안정적으로 조향을 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 궤도차량의 유압식 조향장치를 나타낸 유압회로도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 궤도차량의 유압식 조향장치를 나타낸 유압회로도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 궤도차량의 유압식 조향장치를 나타낸 유압회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 궤도차량의 유압식 조향장치는, 유압에 의해 궤도차량 조향변속기의 조향클러치를 작동시키는 궤도차량의 유압식 조향장치로서, 유압공급원으로부터 조향클러치의 액츄에이터(P1,P2,P3)로 작동유압을 공급하는 메인유압라인(10), 상기 메인유압라인(10)에 구비되고 상기 조향클러치의 액츄에이터(P1,P2,P3)에 제어부로부터 인가된 신호에 따라 작동유압을 가변적으로 공급하는 비례제어밸브(21,22,23), 상기 메인유압라인(10)에 구비되고 상기 조향 클러치의 액츄에이터(P1,P2,P3)로 인가된 작동유압이 상기 비례제어밸브(21,22,23) 쪽으로 역류하는 것을 차단하는 체크밸브(30), 및 궤도차량의 조향각에 비례하여 제어압력을 산출하고 운전시 조향각에 따른 압력신호를 상기 비례제어밸브에 인가하는 제어부를 포함한다.
상기 메인유압라인(10)은 제1메인유압라인(11), 제2메인유압라인(12), 제3메인유압라인(13)으로 구성된다.
상기 메인유압라인(10)에는 유압공급원으로부터 상기 조향클러치의 액츄에이터(P1,P2,P3)로 인가되는 작동유압을 개폐하는 메인개폐밸브(80)가 구비되어 있다.
상기 제1메인유압라인(11)은 조향1단 클러치 액츄에이터(P1)로 유압을 공급하고, 상기 제2메인유압라인(12)은 조향2단 클러치 액츄에이터(P2)로 유압을 공급하고, 상기 제3메인유압라인(13)은 조향3단 클러치 액츄에이터(P3)로 유압을 공급한다.
상기 제1메인유압라인(11)과 제2메인유압라인(12) 및 제3메인유압라인(13)은 3개의 비례제어밸브(21,22,23)를 통해 조향1단 클러치 액츄에이터(P1), 조향2단 클러치 액츄에이터(P2), 및 조향3단 클러치 액츄에이터(P3)로 공급되는 유압을 각각 제어하게 된다.
상기 비례제어밸브(21,22,23)는 인가되는 전류량에 따라 상기 제1메인유압라인(11), 제2메인유압라인(12), 제3메인유압라인(13)을 통해 조향1단 클러치 액츄에이터(P1), 조향2단 클러치 액츄에이터(P2), 및 조향3단 클러치 액츄에이터(P3)로 공급되는 각 유압을 각각 비례적으로 개폐하여 미세한 각도로 무한조향이 가능하게 한다.
상기 제어부(도면미도시)는 제어알고리즘에 의해 제어된 유압을 개폐하도록 상기 비례제어밸브(21,22,23)로 제어신호를 인가하고, 이때 상기 비례제어밸브(21,22,23)는 제어된 유압을 조향1단 클러치 액츄에이터(P1), 조향2단 클러치 액츄에이터(P2), 및 조향3단 클러치 액츄에이터(P3)로 각각 공급되게 비례적으로 개폐한다.
또한, 상기 비례제어밸브(21,22,23)에 의해 제어된 압력이 클러치에 공급되면 급격한 압력증가에 따른 조향 변속충격을 감쇠시킬 수 있게 되고, 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.
여기서, 비례제어밸브(21,22,23)는 초기 전류가 약 100~200mA에서 사점(Dead zone)이 발생되기 때문에 제어 응답성이 느리다. 초기 조향제어 응답성 증가를 위해 상기 제1메인유압라인(11)의 출력단에 체크밸브(30)가 구비된다.
상기 체크밸브(30)는 조향1단 클러치 액츄에이터(P1)와 비례제어밸브(21) 사이에 구비되어 유압의 역류를 저지함으로써 조향1단 클러치 액츄에이터(P1)와 비례제어밸브(21) 사이의 유압라인에 미리 미량의 잔압을 형성시켜 응답성을 증가시키게 된다. 따라서, 종래 유압시스템의 응답성과 동일하게 하면서 무한조향제어가 가능하게 된다.
여기서, 조향1단에서부터 순차적으로 클러치가 작동하는 중첩식 다판클러치의 경우 조향1단 출력라인에만 체크밸브(30)를 구비하면 되나, 각 조향단의 클러치가 독립적으로 동작하는 경우에는 각 조향단 출력라인에 체크밸브가 모두 구비되어야 한다.
도 3를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 궤도차량의 유압식 조향장치는, 상기 메인유압라인(10)과 병렬로 구비되고 상기 조향클러치의 액츄에이터(P1,P2,P3)로 작동유압을 공급하는 서브유압라인(40), 및 상기 조향클러치의 액츄에이터(P1,P2,P3)로 상기 메인유압라인(10)이나 서브유압라인(40)의 작동유압을 선택적으로 공급하는 유로선택밸브를 더 포함하고 있다.
상기 메인유압라인(10)에는 상기 유로선택밸브로 파일럿압력을 인가하는 파일럿유압라인(61,62,63)이 분기되어 구비되고, 상기 파일럿유압라인(61,62,63)에는 상기 메인유압라인(10)으로부터 그 파일럿유압라인(61,62,63)으로 인가되는 파일럿압력을 개폐하는 파일럿개폐밸브(70)가 구비되어 있다.
상기 서브유압라인(40)은 조향1단 클러치 액츄에이터(P1), 조향2단 클러치 액츄에이터(P2), 및 조향3단 클러치 액츄에이터(P3)로 작동유압을 각각 공급하는 제1서브유압라인(41), 제2서브유압라인(42), 및 제3서브유압라인(43)으로 구성된다.
상기 유로선택밸브는 상기 제1메인유압라인(11)이나 제1서브유압라인(41)을 선택하는 제1유로선택밸브(51), 상기 제2메인유압라인(12)이나 제2서브유압라인(42)을 선택하는 제2유로선택밸브(52), 및 상기 제3메인유압라인(13)이나 제3서브유압라인(43)을 선택하는 제3유로선택밸브(53)로 구성된다.
상기 제1서브유압라인(41)과 제2서브유압라인(42) 및 제3서브유압라인(43)에는 항시 유압이 공급되어 대기상태를 유지하고, 상기 제1유로선택밸브(51)와 제2유로선택밸브(52) 및 제3유로선택밸브(53)가 제1서브유압라인(41)과 제2서브유압라인(42) 및 제3서브유압라인(43) 쪽을 개방하면 조향1단 클러치 액츄에이터(P1), 조향2단 클러치 액츄에이터(P2), 및 조향3단 클러치 액츄에이터(P3)로 유압을 공급한다.
정상작동시 상기 유로선택밸브는 메인유압라인(10) 쪽을 선택하여 개방시켜 비례제어밸브(21,22,23)에 의한 비례제어가 가능하게 한다. 이때 상기 파일럿개폐밸브(70)는 상기 파일럿유압라인(61,62,63)을 닫아 상기 제1유로선택밸브(51)와 제2유로선택밸브(52) 및 제3유로선택밸브(53)가 상기 제1메인유압라인(11), 제2메인유압라인(12), 제3메인유압라인(13) 쪽의 유압을 인가시킨다.
상기 비례제어밸브(21,22,23)의 고장시(Fail aftey Mode) 제어부는 제1서브유압라인(41)과 제2서브유압라인(42) 및 제3서브유압라인(43)의 유압이 조향1단 클러치 액츄에이터(P1), 조향2단 클러치 액츄에이터(P2), 및 조향3단 클러치 액츄에이터(P3)로 공급될 수 있도록 상기 파일럿개폐밸브(70)를 개방한다.
이때, 상기 메인유압라인(10)의 유압이 상기 파일럿유압라인(61,62,63)으로 유입되어 상기 제1유로선택밸브(51)와 제2유로선택밸브(52) 및 제3유로선택밸브(53)를 작동시켜 상기 제1서브유압라인(41)과 제2서브유압라인(42) 및 제3서브유압라인(43)을 개방하게 된다. 이에 종래의 유압시스템과 같이 제1서브유압라인(41)과 제2서브유압라인(42) 및 제3서브유압라인(43)에 대기하고 있던 유압이 클러치로 공급된다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10 : 메인유압라인 11 : 제1메인유압라인
12 : 제2메인유압라인 13 : 제3메인유압라인
21,22,23 : 비례제어밸브 30 : 체크밸브
40 : 서브유압라인 41 : 제1서브유압라인
42 : 제2서브유압라인 43 : 제3서브유압라인
51 : 제1유로선택밸브 52 : 제2유로선택밸브
53 : 제3유로선택밸브 61,62,63 : 파일럿유압라인
70 : 파일럿개폐밸브 80 : 메인개폐밸브

Claims (6)

  1. 유압에 의해 궤도차량 조향변속기의 조향클러치를 작동시키는 궤도차량의 유압식 조향장치에 있어서,
    유압공급원으로부터 조향클러치의 액츄에이터로 작동유압을 공급하는 메인유압라인;
    상기 메인유압라인과 병렬로 구비되고, 상기 조향클러치의 액츄에이터로 작동유압을 공급하는 서브유압라인;
    상기 메인유압라인에 구비되고, 상기 조향클러치의 액츄에이터에 제어부로부터 인가된 신호에 따라 작동유압을 가변적으로 공급하는 비례제어밸브; 및
    궤도차량의 조향각에 비례하여 제어압력을 산출하고, 운전시 조향각에 따른 압력신호를 상기 비례제어밸브에 인가하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 궤도차량의 유압식 조향장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인유압라인에 구비되고, 상기 조향 클러치의 액츄에이터로 인가된 작동유압이 상기 비례제어밸브 쪽으로 역류하는 것을 차단하는 체크밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 궤도차량의 유압식 조향장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조향클러치의 액츄에이터로 상기 메인유압라인이나 서브유압라인의 작동유압을 선택적으로 공급하는 유로선택밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 궤도차량의 유압식 조향장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 메인유압라인으로부터 분기되어 구비되고, 상기 유로선택밸브로 파일럿압력을 인가하는 파일럿유압라인; 및
    상기 메인유압라인으로부터 상기 파일럿유압라인으로 인가되는 파일럿압력을 개폐하는 파일럿개폐밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 궤도차량의 유압식 조향장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조향클러치는 서로 다른 감속비를 갖는 조향1단 클러치와 조향2단 클러치 및 조향3단 클러치를 포함하고,
    상기 메인유압라인은 상기 조향1단 클러치와 조향2단 클러치 및 조향3단 클러치의 각 액츄에이터로 작동유압을 각각 공급하는 제1메인유압라인, 제2메인유압라인, 및 제3메인유압라인을 포함하며,
    상기 서브유압라인은 상기 조향1단 클러치와 조향2단 클러치 및 조향3단 클러치의 각 액츄에이터로 작동유압을 공급하는 제1서브유압라인, 제2서브유압라인, 및 제3서브유압라인을 포함하고,
    상기 유로선택밸브는 상기 제1메인유압라인이나 제1서브유압라인을 선택하는 제1유로선택밸브, 상기 제2메인유압라인이나 제2서브유압라인을 선택하는 제2유로선택밸브, 및 상기 제3메인유압라인이나 제3서브유압라인을 선택하는 제3유로선택밸브를 포함하며,
    상기 파일럿유압라인은 상기 제1유로선택밸브, 제2유로선택밸브, 및 제3유로선택밸브로 파일럿압력을 각각 인가하는 제1파일럿유압라인, 제2파일럿유압라인, 및 제3파일럿유압라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 궤도차량의 유압식 조향장치.
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