KR101825752B1

KR101825752B1 - 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101825752B1
Application number: KR1020120090083A
Authority: KR
Inventors: 원진희; 손득균; 임준성
Original assignee: 현대건설기계 주식회사
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2018-02-06
Also published as: KR20140023731A

Abstract

본 발명은 휠 굴삭기에서 두 개의 유압펌프의 합류된 유량을 사용하여 주행효율 향상 및 엔진 회전수를 다운시키도록 한 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 압유를 공급받는 주행 스풀에 의해 주행 모터를 구동시켜 휠 굴삭기를 주행하도록 하는 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템에 있어서, 제1 및 제2 유압펌프가 압유를 토출하며; 주행 직진 스풀이 상기 제1 및 제2 유압펌프로부터 압유를 공급받아 상기 주행 스풀로 토출하며; 솔레노이드 밸브가 상기 제1 및 제2 유압펌프로부터 토출되는 압유를 상기 주행 직진 스풀 측으로 서로 합류시켜 주며; 비례제어 밸브가 상기 제1 및 제2 유압펌프의 최대 유량을 제어하며; 제어부가 상기 솔레노이드 밸브를 제어하여 펌프 합류 제어를 수행하며, 상기 비례제어 밸브를 제어하여 펌프 최대 유량 제어를 수행한다. 이러한 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템 및 방법은 엔진 회전수를 다운시켜 주행 연료 소모량을 낮출 수 있으며, 또한 주행 소음을 감소시킬 수 있다.

Description

휠 굴삭기의 주행 제어 시스템 및 방법 {System and Method for Driving Control of Wheel Excavator}

본 발명은 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 휠 굴삭기에서 두 개의 유압펌프의 합류된 유량을 사용하여 주행효율 향상 및 엔진 회전수를 다운시키도록 한 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 굴삭기는 작업 대기 시에 엔진 연료 손실을 최소하기 위한 방법으로, 엔진으로부터 회전 운동 에너지를 이용하여 메인 펌프의 가변용량 펌프에서 작동유를 메인 라인을 통해 토출하는 한편, 메인 스풀이 중립위치 포트를 통하여 아무런 신호를 받지 않을 경우에 메인 라인을 통한 유량은 바이패스 릴리프 밸브를 통하여 탱크로 귀환하며, 이와 동시에 오리피스에서 형성된 압력이 펌프 제어 라인을 통하여 펌프 레귤레이터로 전달되어 펌프의 사판각을 제어하여 토출유량을 감소시키도록 하고 있다.

한편, 한국공개특허 제10-2003-0056347호는 펌프의 유량 가변제어가 가능한 굴삭기에 있어 작업 대기 시 동력 손실을 최소화하기 위하여 펌프 사판각 및 펌프 입력 마력의 조절 등의 펌프 제어를 함으로써 장비의 연료 절감 및 내구성 향상시킬 수 있는 굴삭기 펌프 최소 유량 조절 방법에 관한 것으로서, 굴삭기의 작업 대기 시 엔진 연료 손실을 최소화하기 위하여 엔진, 가변용량형 펌프, 메인 콘트롤 밸브, 중앙 제어 컴퓨터, 전자비례 감압 밸브 및 솔레노이드 밸브를 구성하여 펌프의 최소 유량을 조절함에 있어서, 네거티브 라인과 솔레노이드 밸브에 의해 제어되는 파이롯트 펌프의 파이롯트 라인 사이에 셔틀 밸브를 설치하고 작업 대기 상태의 신호를 받은 중앙 제어 컴퓨터의 신호로 솔레노이드 밸브를 작동하고 셔틀 밸브에서 압력을 비교 센싱하여 펌프의 사판각을 최소로 작동케 하고 작업대기 상태의 신호를 받은 중앙 제어 컴퓨터에서 펌프 레귤레이터 입력 토크를 조절하는 전자비례 감압 밸브에 신호를 가하여 펌프 입력 토크를 최소로 제어하는 것을 특징으로 한다. 개시된 기술에 따르면, 공회전 시의 동력 손실을 최소화시킬 수 있어 연료를 절감할 뿐만 아니라 내구성 향상과 환경친화적인 건설기계를 제공할 수 있는 효과가 있다.

그런데, 이러한 굴삭기는 하나의 유압펌프의 유량만을 주행 동력으로 활용함으로써, 주행 시에는 엔진 회전수(예를 들어, 2150(rpm))가 높아지며, 이에 주행 연료 소모량이 증가 및 주행소음이 커지는 단점이 있었다.

한국공개특허 제10-2003-0056347호

본 발명의 일 실시예는 휠 굴삭기에서 두 개의 유압펌프의 합류된 유량을 사용하여 엔진 회전수를 다운시켜 주행 연료 소모량 개선, 주행효율 향상 및 주행 소음을 저감하도록 한 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.

실시예들 중에서, 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템은, 압유를 공급받는 주행 스풀에 의해 주행 모터를 구동시켜 휠 굴삭기를 주행하도록 하는 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템에 있어서, 압유를 토출하는 제1 및 제2 유압펌프; 상기 제1 및 제2 유압펌프로부터 압유를 공급받아 상기 주행 스풀로 토출하는 주행 직진 스풀; 상기 제1 및 제2 유압펌프로부터 토출되는 압유를 상기 주행 직진 스풀 측으로 서로 합류시켜 주는 솔레노이드 밸브; 상기 제1 및 제2 유압펌프의 최대 유량을 제어하는 비례제어 밸브; 및 상기 솔레노이드 밸브를 제어하여 펌프 합류 제어를 수행하며, 상기 비례제어 밸브를 제어하여 펌프 최대 유량 제어를 수행하는 제어부를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 솔레노이드 밸브는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제1 유압펌프로부터 토출되는 압유를 상기 주행 직진 스풀 측으로 합류시키거나, 상기 제2 유압펌프로부터 토출되는 압유를 상기 주행 직진 스풀 측으로 합류시킬 수 있다.

다른 실시예에서, 상기 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템은, 상기 제1 유압펌프의 레귤레이터로 입력되는 압유의 압력을 감지하여 해당 감지된 제1 압유 압력 값을 상기 제어부에 입력하는 제1 유압펌프 압력 센서; 및 상기 제2 유압펌프의 레귤레이터로 입력되는 압유의 압력을 감지하여 해당 감지된 제2 압유 압력 값을 상기 제어부에 입력하는 제2 유압펌프 압력 센서를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 제1 유압펌프 압력 센서로부터 입력되는 제1 압유 압력 값과 상기 제2 유압펌프 압력 센서로부터 입력되는 제2 압유 압력 값이 서로 동일하도록 상기 솔레노이드 밸브의 동작을 제어할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 유압펌프 압력 센서의 회로 상에 고전압 단락의 유무 및 저전압 단락의 유무를 진단하며, 상기 솔레노이드 밸브의 회로 상에 단선 또는 단락의 유무를 진단할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 제1 유압펌프 압력 센서로부터 입력되는 제1 압유 압력 값과 상기 제2 유압펌프 압력 센서로부터 입력되는 제2 압유 압력 값의 차이 값이 메모리부에 기 설정된 기준 압유 압력 차를 초과하는 경우에 시스템 이상으로 판단할 수 있다.

다른 실시예에서, 상기 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템은, 상기 비례제어 밸브의 압력을 감지하여 해당 감지된 비례제어 밸브 압력 값을 상기 제어부에 입력하는 비례제어 밸브 압력 센서를 더 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 상기 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템은 상기 제1 유압펌프의 네거티브 압력을 감지하여 해당 감지된 제1 펌프 네거티브 압력 값을 상기 제어부에 입력하는 제1 펌프 네거티브 압력 센서; 및 상기 제2 유압펌프의 네거티브 압력을 감지하여 해당 감지된 제2 펌프 네거티브 압력 값을 상기 제어부에 입력하는 제2 펌프 네거티브 압력 센서를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 제1 펌프 네거티브 압력 센서로부터 입력되는 제1 펌프 네거티브 압력 값과 상기 제2 펌프 네거티브 압력 센서로부터 입력되는 제2 펌프 네거티브 압력 값의 차이 값이 메모리부에 기 설정된 기준 펌프 네거티브 압력 차를 초과하는 경우에 시스템 이상으로 판단할 수 있다.

실시예들 중에서, 휠 굴삭기의 주행 제어 방법은, 압유를 공급받는 주행 스풀에 의해 주행 모터를 구동시켜 휠 굴삭기를 주행하도록 하는 휠 굴삭기의 주행 제어 방법에 있어서, 제1 및 제2 유압펌프로부터 토출되는 압유를 주행 직진 스풀 측으로 서로 합류시켜 주는 솔레노이드 밸브를 제어하여 펌프 합류 제어를 수행하는 단계; 상기 펌프 합류 제어의 이상 유무를 확인한 후에, 상기 주행 직진 스풀 측에 합류된 압류를 상기 주행 스풀로 토출하는 단계; 상기 제1 및 제2 유압펌프의 최대 유량을 제어하는 비례제어 밸브를 제어하여 펌프 최대 유량 제어를 수행하는 단계; 및 상기 펌프 최대 유량 제어의 이상 유무를 확인한 후에, 상기 제1 및 제2 유압펌프의 최대 유량을 제어하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 펌프 합류 제어를 수행하는 단계는, 상기 제1 유압펌프의 레귤레이터로 입력되는 제1 압유의 압력 값을 감지하는 단계; 상기 제2 유압펌프의 레귤레이터로 입력되는 제1 압유의 압력 값을 감지하는 단계; 및 상기 제1 압유 압력 값과 상기 제2 압유 압력 값이 서로 동일하도록 상기 솔레노이드 밸브의 동작을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 상기 휠 굴삭기의 주행 제어 방법은, 시스템 고장 진단 기능을 수행하여 시스템 고장이 발생하였는지를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 상기 휠 굴삭기의 주행 제어 방법은, 상기 펌프 합류 제어 또는 상기 펌프 최대 유량 제어가 불가능한 경우에, 또는 상기 시스템 고장이 발생한 경우에, 상기 솔레노이드 밸브를 제어하여 제1 또는 제2 유압펌프 중 하나로 운용하도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 시스템 고장이 발생하였는지를 판단하는 단계는, 상기 제1 및 제2 유압펌프와 상기 비례제어 밸브의 압력 센서의 회로 상에 고전압 단락의 유무 및 저전압 단락의 유무를 진단하는 단계; 상기 솔레노이드 밸브의 회로 상에 단선 또는 단락의 유무를 진단하는 단계; 상기 제1 유압펌프의 레귤레이터로 입력되는 제1 압유의 압력 값과 상기 제2 유압펌프의 레귤레이터로 입력되는 제1 압유의 압력 값을 감지하는 단계; 상기 제1 압유 압력 값과 상기 제2 압유 압력 값의 차이 값을 구하는 단계; 메모리부에 이미 설정되어 저장해 둔 기준 압유 압력 차를 판독하는 단계; 상기 구한 압유 압력 차이 값이 상기 판독한 기준 압유 압력 차를 초과하는지를 확인하는 단계; 상기 제1 유압펌프의 네거티브 압력 값과 상기 제2 유압펌프의 네거티브 압력 값을 감지하는 단계; 상기 제1 유압펌프의 네거티브 압력 값과 상기 제2 유압펌프의 네거티브 압력 값의 차이 값을 구하는 단계; 메모리부에 이미 설정되어 저장해 둔 기준 펌프 네거티브 압력 차를 판독하는 단계; 및 상기 구한 펌프 네거티브 압력 차이 값이 상기 판독한 기준 펌프 네거티브 압력 차를 초과하는지를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템 및 방법은 휠 굴삭기에서 두 개의 유압펌프로부터 토출되는 압유를 합류시켜 합류된 유량을 사용하도록 함으로써, 주행효율 향상 및 엔진 회전수를 다운시켜 주행 연료 소모량을 낮추어 주행 연비를 개선할 수 있으며, 또한 주행 소음을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템을 설명하는 블록도이다.
도 2는 도 1에 있는 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템에 의한 연비 개선을 나타낸 비교 그래프이다.
도 3은 도 1에 있는 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템에 의한 주행 소음 감소를 나타낸 비교 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 굴삭기의 주행 제어 방법을 설명하는 순서도이다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템을 설명하는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템(100)은, 제1 및 제2 유압펌프(110, 120), 솔레노이드 밸브(130), 주행 직진 스풀(140), 주행 스풀(150), 비례제어 밸브(160), 메모리부(170), 제어부(180)를 포함하는데, 두 개의 유압펌프(110, 120)에서 토출되는 압유를 합류시켜 해당 합류된 유량을 사용함으로써 주행효율 향상 및 엔진 회전수를 다운시켜 주도록 한다.

제1 유압펌프(110)는 압유를 토출하는 역할을 하는데, 제1 병렬라인에 연결되어 있으며, 엔진의 구동에 의해 압력을 가하여 형성된 압유를 제1 병렬라인을 통해 솔레노이드 밸브(130)를 거쳐 주행 직진 스풀(140)로 토출해 준다.

여기서, 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템(100)은, 제1 유압펌프(110)의 레귤레이터로 입력되는 압유의 압력을 감지하여 해당 감지된 제1 압유 압력 값을 제어부(180)에 입력하는 제1 유압펌프 압력 센서(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)를 더 포함한다. 또한, 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템(100)은, 제1 유압펌프(110)의 MCV 네거티브(Negative) 압력을 감지하여 해당 감지된 제1 펌프 네거티브 압력 값을 제어부(180)에 입력하는 제1 펌프 네거티브 압력 센서(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)를 더 포함한다.

제2 유압펌프(120)는 압유를 토출하는 역할을 하는데, 제2 병렬라인에 연결되어 있으며, 엔진의 구동에 의해 압력을 가하여 형성된 압유를 제2 병렬라인을 통해 솔레노이드 밸브(130)를 거쳐 주행 직진 스풀(140)로 토출해 준다.

여기서, 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템(100)은, 제2 유압펌프(120)의 레귤레이터로 입력되는 압유의 압력을 감지하여 해당 감지된 제2 압유 압력 값을 제어부(180)에 입력하는 제2 유압펌프 압력 센서(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)를 더 포함한다. 또한, 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템(100)은, 제2 유압펌프(120)의 MCV 네거티브 압력을 감지하여 해당 감지된 제2 펌프 네거티브 압력 값을 제어부(180)에 입력하는 제2 펌프 네거티브 압력 센서(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)를 더 포함한다.

솔레노이드 밸브(130)는 제1 및 제2 유압펌프(110, 120)로부터 토출되는 압유를 주행 직진 스풀(140) 측으로 서로 합류시켜 주는 역할을 하는데, 제어부(180)의 제어에 따라 제1 유압펌프(110)로부터 제1 병렬라인을 통해 토출되는 압유를 주행 직진 스풀(140) 측으로 합류시키거나, 제2 유압펌프(120)로부터 제2 병렬라인을 통해 토출되는 압유를 주행 직진 스풀(140) 측으로 합류시켜 준다. 여기서, 솔레노이드 밸브(130)는 제1 유압펌프(110)로부터 제1 병렬라인을 통해 토출되는 압유를 주행 직진 스풀(140) 측으로 합류시키기기 위한 제1 솔레노이드 밸브(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)와, 제2 유압펌프(120)로부터 제2 병렬라인을 통해 토출되는 압유를 주행 직진 스풀(140) 측으로 합류시키기기 위한 제2 솔레노이드 밸브(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)로 구성될 수 있다.

주행 직진 스풀(140)은 제1 및 제2 유압펌프(110, 120) 각각에 연결되는 제1 및 제2 병렬라인 각각으로부터 압유를 공급받는 역할을 하는데, 제1 유압펌프(110)로부터 제1 병렬라인을 통해 솔레노이드 밸브(130)를 거쳐 토출되는 압유와 제2 유압펌프(120)로부터 제2 병렬라인을 통해 솔레노이드 밸브(130)를 거쳐 토출되는 압유가 함유되어 공급받아 주행 스풀(150)로 토출해 준다.

주행 스풀(150)은 주행 직진 스풀(140)을 통해 토출되는 합류된 압유를 공급받아 주행 모터를 구동시켜 준다.

비례제어 밸브(160)는 제어부(180)의 제어에 따라 제1 및 제2 유압펌프(110, 120)의 최대 유량을 제어하여 제1 및 제2 유압펌프(110, 120)의 최대 유량을 제한한다.

여기서, 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템(100)은, 비례제어 밸브(160)의 압력을 감지하여 해당 감지된 비례제어 밸브 압력 값을 제어부(180)에 입력하기 위한 비례제어 밸브 압력 센서(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)를 더 포함한다.

메모리부(170)는 제어부(180)의 제어 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장하는데, 특히 시스템 이상을 판단하기 위한 기준 압유 압력 차 및 기준 펌프 네거티브 압력 차를 설정하여 저장해 둔다.

제어부(180)는 솔레노이드 밸브(130)의 동작을 제어하는 펌프 합류 제어 기능과, 비례제어 밸브(160)의 제어를 통한 펌프 최대 유량을 제어하여 엔진 회전수를 제한하는 펌프 최대 유량 제어 기능과, 유압 부품 및 시스템의 고장 진단을 통한 주행 안전성을 확보하는 주행 시스템 고장 진단 기능을 수행한다.

이때, 제어부(180)는 펌프 합류 제어 기능을 통해서, 주행 모드에서 제1 압력 센서(110)에서 감지된 압력 값과 제2 압력 센서(120)에서 감지된 압력 값이 서로 동일하도록 솔레노이드 밸브(130)의 동작을 제어한다.

그리고 제어부(180)는 펌프 최대 유량 제어 기능을 통해서, 주행 모드에서 유압펌프(110, 120)의 토출 압력 저하 시에 주행 모터에 제공되는 유량 과다로 오버런(Over-run)되지 않도록 비례제어 밸브(160)의 제어를 통한 유압펌프(110, 120)의 최대 유량을 제어한다. 예를 들어, 제어부(180)는 제1 및 제2 유압펌프(110, 120)의 합류된 유량을 기준으로 주행모터의 최대 허용 유량(예를 들어, 165(LPM)) 토출을 유지하도록 하며, 주행 최대 엔진 회전수를 1800(rpm)으로 제한하도록 한다.

그리고 제어부(180)는 주행 시스템 고장 진단 기능을 통해서, 주행 모드에서 펌프 합류 제어 기능 또는 펌프 최대 유량 제어 기능이 불가능하다고 판단되었을 때에, 펌프 합류 제어 기능을 수행하지 않도록 솔레노이드 밸브(130)의 동작을 제어하여 하나의 펌프(즉, 제1 유압펌프(110) 또는 제2 유압펌프(120))로 운용되도록 한다.

이때, 제어부(180)는 주행 시스템 고장 진단 기능 중 유압 부품 이상 진단의 경우, 제1 유압펌프 압력 센서, 제2 유압펌프 압력 센서, 제1 펌프 네거티브 압력 센서, 제2 펌프 네거티브 압력 센서, 그리고 비례제어 밸브 압력 센서의 회로 상에 고전압 단락의 유무를 진단하거나, 1.0(V) 미만의 저전압 단락의 유무를 진단하거나, 0.5(V) 미만의 저전압 단락의 유무를 진단하며, 제1 및 제2 솔레노이드 밸브의 회로 상에 단선(Open) 또는 단락(Short)의 유무를 진단하도록 함으로써, 유압 부품 이상 진단 시에 솔레노이드 밸브(130)의 동작을 제어하여 하나의 펌프(즉, 제1 유압펌프(110) 또는 제2 유압펌프(120))로 운용되도록 한다.

그리고 제어부(180)는 주행 시스템 고장 진단 기능 중 시스템 이상 진단의 경우, 주행 모드에서 제1 유압펌프 압력 센서가 감지한 제1 압유 압력 값과 제2 유압펌프 압력 센서가 감지한 제2 압유 압력 값을 비교하여 압유 압력 차이 값을 구하며, 해당 구한 압유 압력 차이 값이 메모리부(170)에 기 설정된 기준 압유 압력 차(예를 들어, 100(bar))를 초과할 경우에 시스템 이상으로 판단하도록 함으로써, 시스템 이상 판단 시에 솔레노이드 밸브(130)의 동작을 제어하여 하나의 펌프(즉, 제1 유압펌프(110) 또는 제2 유압펌프(120))로 운용되도록 한다.

또한, 제어부(180)는 주행 모드에서 제1 펌프 네거티브 압력 센서가 감지한 제1 펌프 네거티브 압력 값과 제2 펌프 네거티브 압력 센서가 감지한 제2 펌프 네거티브 압력 값을 비교하여 펌프 네거티브 압력 차이 값을 구하며, 해당 구한 펌프 네거티브 압력 값이 메모리부(170)에 기 설정된 기준 펌프 네거티브 압력 차(예를 들어, 10(bar))를 초과할 경우에 시스템 이상으로 판단하도록 함으로써, 시스템 이상 판단 시에 솔레노이드 밸브(130)의 동작을 제어하여 하나의 펌프(즉, 제1 유압펌프(110) 또는 제2 유압펌프(120))로 운용되도록 한다.

도 2는 도 1에 있는 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템에 의한 연비 개선을 나타낸 비교 그래프이며, 도 3은 도 1에 있는 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템에 의한 주행 소음 감소를 나타낸 비교 그래프이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템(100)은, 합류 기능을 가진 솔레노이드 밸브(130)를 더 포함하고, MCV 주행 직진 스풀(140)의 변경을 통해서, 펌프 합류 가능하도록 한 유압 시스템으로 변경하며, 또한 합류 기능 실현을 위한 솔레노이드 밸브(130)의 동작을 제어하고, 최대 유량을 제한하기 위한 비례제어 밸브(160)의 제어를 통한 펌프 최대 유량을 제어하고, 주행 안전 시스템 구성을 위한 유압 부품 및 시스템의 고장 진단을 통한 주행 안전성을 확보하도록 한 제어 시스템으로 변경하도록 한다.

이에 따라, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 주행 시에 주행속도는 기존의 하나의 유압펌프를 사용할 때와 같은 동일한 수준을 유지하면서, 엔진 회전수는 예를 들어, 1800(rpm)으로 낮출 수 있게 되며, 이에 주행 연료 소모량을 약 15(%) 정도 더 감소시켜 주행 연비를 개선할 수 있으며, 또한 주행 소음을 감소시킬 수 있다. 운전실 소음의 경우에, 예를 들어 정적 상태일 때 소음 레벨을 3.8(dBA) 정도 감소시킬 수 있으며, 1속 상태일 때 소음 레벨을 2.8(dBA) 정도 감소시킬 수 있으며, 2속 상태일 때 소음 레벨을 3.1(dBA) 정도 감소시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 굴삭기의 주행 제어 방법을 설명하는 순서도이다.

도 4를 참조하면, 제1 병렬라인에 연결되어 있는 제1 유압펌프(110)는, 엔진의 구동에 의해 압력을 가하여 형성된 압유를 제1 병렬라인을 통해 솔레노이드 밸브(130)를 거쳐 주행 직진 스풀(140)로 토출해 주게 된다.

이때, 제1 유압펌프 압력 센서는 제1 유압펌프(110)의 레귤레이터로 입력되는 압유의 압력을 감지하여 해당 감지된 제1 압유 압력 값을 제어부(180)에 입력하게 되며, 또한 제1 펌프 네거티브 압력 센서도 제1 유압펌프(110)의 MCV 네거티브 압력을 감지하여 해당 감지된 제1 펌프 네거티브 압력 값을 제어부(180)에 입력하게 된다.

그리고 제2 병렬라인에 연결되어 있는 제2 유압펌프(120)는, 엔진의 구동에 의해 압력을 가하여 형성된 압유를 제2 병렬라인을 통해 솔레노이드 밸브(130)를 거쳐 주행 직진 스풀(140)로 토출해 주게 된다.

이때, 제2 유압펌프 압력 센서는 제2 유압펌프(120)의 레귤레이터로 입력되는 압유의 압력을 감지하여 해당 감지된 제2 압유 압력 값을 제어부(180)에 입력하게 되며, 또한 제2 펌프 네거티브 압력 센서도 제2 유압펌프(120)의 MCV 네거티브 압력을 감지하여 해당 감지된 제2 펌프 네거티브 압력 값을 제어부(180)에 입력하게 된다.

이에, 제어부(180)는 주행 모드에서 제1 압력 센서(110)에서 감지된 제1 압유 압력 값을 입력받고, 제2 압력 센서(120)에서 감지된 제2 압유 압력 값을 입력받아, 제1 압력 센서(110)로부터 입력되는 제1 압유 압력 값과 제2 압력 센서(120)로부터 입력되는 제2 압유 압력 값이 서로 동일하도록 솔레노이드 밸브(130)의 동작을 제어하는 펌프 합류 제어 기능을 수행하도록 한다(S201).

그리고 제어부(180)는 주행 시스템 고장 진단 기능을 통해서 상술한 단계 S201의 펌프 합류 제어 기능이 제대로 수행되는지를 확인하는데(S202), 만약에 펌프 합류 제어 기능이 불가능하다고 판단되었을 때에는 펌프 합류 제어 기능을 수행하지 않도록 솔레노이드 밸브(130)의 동작을 제어하여 하나의 펌프(즉, 제1 유압펌프(110) 또는 제2 유압펌프(120))로 운용되도록 한다(S203).

반면에, 상술한 단계 S202에서 펌프 합류 제어 기능이 제대로 수행되는 경우, 솔레노이드 밸브(130)는 제1 및 제2 유압펌프(110, 120)로부터 토출되는 압유를 주행 직진 스풀(140) 측으로 서로 합류시켜 주게 된다. 이때, 제1 솔레노이드 밸브가 제어부(180)의 제어에 따라 제1 유압펌프(110)로부터 제1 병렬라인을 통해 토출되는 압유를 주행 직진 스풀(140) 측으로 합류시켜 주거나, 또는 제2 솔레노이드 밸브가 제2 유압펌프(120)로부터 제2 병렬라인을 통해 토출되는 압유를 주행 직진 스풀(140) 측으로 합류시켜 준다.

이에 따라, 주행 직진 스풀(140)은 제1 및 제2 유압펌프(110, 120) 각각에 연결되는 제1 및 제2 병렬라인 각각으로부터 압유를 공급받게 된다. 이때, 주행 직진 스풀(140)은 제1 유압펌프(110)로부터 제1 병렬라인을 통해 솔레노이드 밸브(130)를 거쳐 토출되는 압유와 제2 유압펌프(120)로부터 제2 병렬라인을 통해 솔레노이드 밸브(130)를 거쳐 토출되는 압유를 함유시켜 주행 스풀(150)로 토출해 주게 된다.

그러면, 주행 스풀(150)은 주행 직진 스풀(140)을 통해 토출되는 합류된 압유를 공급받아 주행 모터를 구동시켜 주게 된다. 이때, 제어부(180)는 주행 모드에서 제1 및 제2 유압펌프(110, 120)의 토출 압력 저하 시에 주행 모터에 제공되는 유량 과다로 오버런(Over-run)되지 않도록 하기 위해서, 비례제어 밸브(160)의 제어를 통한 제1 및 제2 유압펌프(110, 120)의 최대 유량을 제어하는 펌프 최대 유량 제어 기능을 수행하도록 한다(S204).

예를 들어, 제어부(180)는 제1 및 제2 유압펌프(110, 120)의 합류된 유량을 기준으로 165(LPM) 토출을 유지하도록 하며, 주행 최대 엔진 회전수를 1800(rpm)으로 제한하도록 한다.

그리고 제어부(180)는 주행 시스템 고장 진단 기능을 통해서 상술한 단계 S204의 펌프 최대 유량 제어 기능이 제대로 수행되는지를 확인하는데(S205), 만약에 펌프 최대 유량 제어 기능이 불가능하다고 판단되었을 때에는 상술한 단계 S203의 동작과 같이, 솔레노이드 밸브(130)의 동작을 제어하여 하나의 펌프(즉, 제1 유압펌프(110) 또는 제2 유압펌프(120))로 운용되도록 한다.

반면에, 상술한 단계 S205에서 펌프 최대 유량 제어 기능이 제대로 수행되는 경우, 비례제어 밸브(160)는 제어부(180)의 제어에 따라 제1 및 제2 유압펌프(110, 120)의 최대 유량을 제어하여 제1 및 제2 유압펌프(110, 120)의 최대 유량을 제한하게 된다. 이때, 비례제어 밸브 압력 센서는 비례제어 밸브(160)의 압력을 감지하여 해당 감지된 비례제어 밸브 압력 값을 제어부(180)에 입력하게 된다.

그리고 상술한 바와 같은 주행 모드의 동작을 수행하는 중에, 제어부(180)는 주행 모드의 시스템 고장 진단 기능을 수행하게 되는데(S206), 이때 시스템 고장이 발생하였는지를 판단하며(S207), 시스템 고장이 발생하지 않은 경우에는 상술한 단계 S201의 동작부터 다시 수행하도록 하며, 반면에 시스템 고장이 발생한 경우에는 상술한 단계 S203의 동작과 같이, 솔레노이드 밸브(130)의 동작을 제어하여 하나의 펌프(즉, 제1 유압펌프(110) 또는 제2 유압펌프(120))로 운용되도록 한다.

첫 번째로, 제어부(180)는 유압 부품 이상 진단을 수행하게 되는데, 우선 제1 유압펌프 압력 센서, 제2 유압펌프 압력 센서, 제1 펌프 네거티브 압력 센서, 제2 펌프 네거티브 압력 센서, 그리고 비례제어 밸브 압력 센서의 회로 상에 고전압 단락의 유무를 진단하며, 이때 고전압 단락이 발생한 경우에, 유압 부품(즉, 각종 압력 센서) 이상으로 판단하여, 솔레노이드 밸브(130)의 동작을 제어하여 하나의 펌프(즉, 제1 유압펌프(110) 또는 제2 유압펌프(120))로 운용되도록 한다.

그리고 제어부(180)는 각종 압력 센서의 회로 상에 1.0(V) 미만의 저전압 단락의 유무를 진단하며, 이때 저전압 단락이 발생한 경우에, 유압 부품(즉, 각종 압력 센서) 이상으로 판단하여, 솔레노이드 밸브(130)의 동작을 제어하여 하나의 펌프(즉, 제1 유압펌프(110) 또는 제2 유압펌프(120))로 운용되도록 한다.

그리고 제어부(180)는 각종 압력 센서의 회로 상에 0.5(V) 미만의 저전압 단락의 유무를 진단하며, 이때 저전압 단락이 발생한 경우에, 유압 부품(즉, 각종 압력 센서) 이상으로 판단하여, 솔레노이드 밸브(130)의 동작을 제어하여 하나의 펌프(즉, 제1 유압펌프(110) 또는 제2 유압펌프(120))로 운용되도록 한다.

그리고 제어부(180)는 제1 및 제2 솔레노이드 밸브의 회로 상에 단선(Open) 또는 단락(Short)의 유무를 진단하며, 이때 제1 또는 제2 솔레노이드 밸브의 단선 또는 단락이 발생한 경우에, 유압 부품(즉, 제1 또는 제2 솔레노이드 밸브) 이상으로 판단하여, 정상적으로 동작되는 솔레노이드 밸브(130)를 제어하여 하나의 펌프(즉, 제1 유압펌프(110) 또는 제2 유압펌프(120))로 운용되도록 한다.

두 번째로, 제어부(180)는 시스템 이상 진단을 수행하게 되는데, 우선 메모리부(170)에 이미 설정되어 저장해 둔 기준 압유 압력 차(예를 들어, 100(bar))를 판독하며, 제1 유압펌프 압력 센서에서 감지한 제1 압유 압력 값과 제2 유압펌프 압력 센서에서 감지한 제2 압유 압력 값을 비교하여 압유 압력 차이 값을 구하며, 이에 해당 구한 압유 압력 차이 값이 메모리부(170)로부터 판독한 기준 압유 압력 차를 초과하는지를 확인한다.

이때, 해당 구한 압유 압력 차이 값이 해당 판독한 기준 압유 압력 차를 초과하는 경우에 시스템 이상으로 판단하여, 솔레노이드 밸브(130)의 동작을 제어하여 하나의 펌프(즉, 제1 유압펌프(110) 또는 제2 유압펌프(120))로 운용되도록 한다.

그리고 제어부(180)는 메모리부(170)에 이미 설정되어 저장해 둔 기준 펌프 네거티브 압력 차(예를 들어, 10(bar))를 판독하며, 제1 펌프 네거티브 압력 센서에서 감지한 제1 펌프 네거티브 압력 값과 제2 펌프 네거티브 압력 센서에서 감지한 제2 펌프 네거티브 압력 값을 비교하여 펌프 네거티브 압력 차이 값을 구하며, 이에 해당 구한 펌프 네거티브 압력 값이 메모리부(170)로부터 판독한 기준 펌프 네거티브 압력 차를 초과하는지를 확인한다.

이때, 해당 구한 펌프 네거티브 압력 값이 해당 판독한 기준 펌프 네거티브 압력 차를 초과하는 경우에 시스템 이상으로 판단하여, 솔레노이드 밸브(130)의 동작을 제어하여 하나의 펌프(즉, 제1 유압펌프(110) 또는 제2 유압펌프(120))로 운용되도록 한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템
110: 제1 유압펌프
120: 제2 유압펌프
130: 솔레노이드 밸브
140: 주행 직진 스풀
150: 주행 스풀
160: 비례제어 밸브
170: 메모리부
180: 제어부

Claims

압유를 공급받는 주행 스풀에 의해 주행 모터를 구동시켜 휠 굴삭기를 주행하도록 하는 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템에 있어서,
압유를 토출하는 제1 및 제2 유압펌프;
상기 제1 및 제2 유압펌프로부터 압유를 공급받아 상기 주행 스풀로 토출하는 주행 직진 스풀;
제어부의 제어에 따라 상기 제1 유압펌프로부터 토출되는 압유를 상기 주행 직진 스풀 측으로 합류시키거나, 상기 제2 유압펌프로부터 토출되는 압유를 상기 주행 직진 스풀 측으로 합류시키는 솔레노이드 밸브; 및
상기 제어부의 제어에 따라 상기 제1 및 제2 유압펌프의 최대 유량을 제어하는 비례제어 밸브를 포함하는 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템.
삭제
제1항에 있어서, 상기 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템은
상기 제1 유압펌프의 레귤레이터로 입력되는 압유의 압력을 감지하여 해당 감지된 제1 압유 압력 값을 상기 제어부에 입력하는 제1 유압펌프 압력 센서; 및
상기 제2 유압펌프의 레귤레이터로 입력되는 압유의 압력을 감지하여 해당 감지된 제2 압유 압력 값을 상기 제어부에 입력하는 제2 유압펌프 압력 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템.
제3항에 있어서, 상기 제어부는
상기 제1 유압펌프 압력 센서로부터 입력되는 제1 압유 압력 값과 상기 제2 유압펌프 압력 센서로부터 입력되는 제2 압유 압력 값이 서로 동일하도록 상기 솔레노이드 밸브의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템.
제3항에 있어서, 상기 제어부는
상기 제1 및 제2 유압펌프 압력 센서의 회로 상에 고전압 단락의 유무 및 저전압 단락의 유무를 진단하며, 상기 솔레노이드 밸브의 회로 상에 단선 또는 단락의 유무를 진단하는 것을 특징으로 하는 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템.
제3항에 있어서, 상기 제어부는
상기 제1 유압펌프 압력 센서로부터 입력되는 제1 압유 압력 값과 상기 제2 유압펌프 압력 센서로부터 입력되는 제2 압유 압력 값의 차이 값이 메모리부에 기 설정된 기준 압유 압력 차를 초과하는 경우에 시스템 이상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템은
상기 비례제어 밸브의 압력을 감지하여 해당 감지된 비례제어 밸브 압력 값을 상기 제어부에 입력하는 비례제어 밸브 압력 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템은
상기 제1 유압펌프의 네거티브 압력을 감지하여 해당 감지된 제1 펌프 네거티브 압력 값을 상기 제어부에 입력하는 제1 펌프 네거티브 압력 센서; 및
상기 제2 유압펌프의 네거티브 압력을 감지하여 해당 감지된 제2 펌프 네거티브 압력 값을 상기 제어부에 입력하는 제2 펌프 네거티브 압력 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템.
제8항에 있어서, 상기 제어부는
상기 제1 펌프 네거티브 압력 센서로부터 입력되는 제1 펌프 네거티브 압력 값과 상기 제2 펌프 네거티브 압력 센서로부터 입력되는 제2 펌프 네거티브 압력 값의 차이 값이 메모리부에 기 설정된 기준 펌프 네거티브 압력 차를 초과하는 경우에 시스템 이상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 휠 굴삭기의 주행 제어 시스템.
압유를 공급받는 주행 스풀에 의해 주행 모터를 구동시켜 휠 굴삭기를 주행하도록 하는 휠 굴삭기의 주행 제어 방법에 있어서,
제1 및 제2 유압펌프로부터 토출되는 압유를 주행 직진 스풀 측으로 서로 합류시켜 주는 솔레노이드 밸브를 제어하여 펌프 합류 제어를 수행하는 단계;
상기 펌프 합류 제어의 이상 유무를 확인한 후에, 상기 주행 직진 스풀 측에 합류된 압류를 상기 주행 스풀로 토출하는 단계;
상기 제1 및 제2 유압펌프의 최대 유량을 제어하는 비례제어 밸브를 제어하여 펌프 최대 유량 제어를 수행하는 단계; 및
상기 펌프 최대 유량 제어의 이상 유무를 확인한 후에, 상기 제1 및 제2 유압펌프의 최대 유량을 제어하는 단계를 포함하는 휠 굴삭기의 주행 제어 방법.
제10항에 있어서, 상기 펌프 합류 제어를 수행하는 단계는
상기 제1 유압펌프의 레귤레이터로 입력되는 제1 압유의 압력 값을 감지하는 단계;
상기 제2 유압펌프의 레귤레이터로 입력되는 제2 압유의 압력 값을 감지하는 단계; 및
상기 제1 압유 압력 값과 상기 제2 압유 압력 값이 서로 동일하도록 상기 솔레노이드 밸브의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 굴삭기의 주행 제어 방법.
제10항에 있어서, 상기 휠 굴삭기의 주행 제어 방법은
시스템 고장 진단 기능을 수행하여 시스템 고장이 발생하였는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 굴삭기의 주행 제어 방법.
제12항에 있어서, 상기 휠 굴삭기의 주행 제어 방법은
상기 펌프 합류 제어 또는 상기 펌프 최대 유량 제어가 불가능한 경우에, 또는 상기 시스템 고장이 발생한 경우에, 상기 솔레노이드 밸브를 제어하여 제1 또는 제2 유압펌프 중 하나로 운용하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 굴삭기의 주행 제어 방법.
제12항에 있어서, 상기 시스템 고장이 발생하였는지를 판단하는 단계는
상기 제1 및 제2 유압펌프와 상기 비례제어 밸브의 압력 센서의 회로 상에 고전압 단락의 유무 및 저전압 단락의 유무를 진단하는 단계;
상기 솔레노이드 밸브의 회로 상에 단선 또는 단락의 유무를 진단하는 단계;
상기 제1 유압펌프의 레귤레이터로 입력되는 제1 압유의 압력 값과 상기 제2 유압펌프의 레귤레이터로 입력되는 제2 압유의 압력 값을 감지하는 단계;
상기 제1 압유 압력 값과 상기 제2 압유 압력 값의 차이 값을 구하는 단계;
메모리부에 이미 설정되어 저장해 둔 기준 압유 압력 차를 판독하는 단계;
상기 구한 압유 압력 차이 값이 상기 판독한 기준 압유 압력 차를 초과하는지를 확인하는 단계;
상기 제1 유압펌프의 네거티브 압력 값과 상기 제2 유압펌프의 네거티브 압력 값을 감지하는 단계;
상기 제1 유압펌프의 네거티브 압력 값과 상기 제2 유압펌프의 네거티브 압력 값의 차이 값을 구하는 단계;
메모리부에 이미 설정되어 저장해 둔 기준 펌프 네거티브 압력 차를 판독하는 단계; 및
상기 구한 펌프 네거티브 압력 차이 값이 상기 판독한 기준 펌프 네거티브 압력 차를 초과하는지를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 굴삭기의 주행 제어 방법.