KR102388531B1

KR102388531B1 - 특장차용 스마트 유압 시스템

Info

Publication number: KR102388531B1
Application number: KR1020210088992A
Authority: KR
Inventors: 이재호
Original assignee: 이재호
Priority date: 2021-07-07
Filing date: 2021-07-07
Publication date: 2022-04-21

Abstract

본 발명은 특장차용 스마트 유압 시스템에 관한 것으로, 이는 엔진 RPM으로 회전하는 엔진; 엔진 RPM의 속도로 유압 탱크의 유압유를 흡입 및 토출하는 유압 펌프; 유량 및 흐름을 결정하는 다수의 스풀을 구비하고, 상기 스풀 각각의 개폐량에 따라 다수의 엑츄에이터 각각에 제공되는 유압을 조정하는 메인 컨트롤 밸브; 작업자 조작값에 따라 상기 스풀 각각의 개폐량을 조정하는 RCV; 및 상기 메인 컨트롤 밸브의 유량과 상기 유압 펌프의 1회전당 유압유 이송량에 기반하여 상기 엔진 RPM을 자동 산출한 후 상기 엔진을 동작 제어하는 RPM 최적화부를 포함할 수 있다.

Description

특장차용 스마트 유압 시스템{Smart oil hydraulic system for special vehicles}

본 발명은 유압펌프 및 메인 컨트롤 밸브의 현재 유압을 통해 최적의 엔진 RPM를 자동 산출할 수 있도록 하는 특장차용 스마트 유압 시스템에 관한 것이다.

특장차는 유압제어시스템을 구비하고, 이를 통해 특장차에 구비되는 다수의 작업 기기 각각의 구동에 필요한 유압을 제공할 수 있도록 한다.

특장차용 유압시스템은 엔진 RPM으로 회전하여 동력을 발생시키는 엔진, 엔진의 동력을 전달받아 구동되어 유압유를 토출하는 유압펌프, 유압펌프로부터 토출되는 유압유를 적어도 하나의 액추에이터로 분배하는 메인 컨트롤 밸브, 메인 컨트롤 밸브의 유압유 유량과 흐름을 제어하기 위한 리모트 컨트롤 밸브 등을 포함하여 구성된다.

리모트 컨트롤 밸브는 조이스틱, 페달 등으로 구현될 수 있으며, 작업자가 조작하는 조작 변위에 따라 요구 값(유량)이 형성되고, 요구 값에 의해 메인 컨트롤 밸브에서 토출되는 유압유의 유량과 흐름이 제어된다. 상술한 바와 같이, 유압유의 유량을 제어하는 것을 유압시스템의 유량제어라 한다.

또한, 유압펌프에서 유압탱크의 유압유를 흡입하여 메인 컨트롤 밸브로 토출시키려면 펌프에 회전토크를 형성시켜야 한다. 이러한 토크는 펌프 토크라 한다. 펌프 토크(T)는 펌프 용적과 유압유에 형성된 압력(P)의 곱으로 계산된다.

펌프용적은 펌프 샤프트 1회전당 토출되는 유압유의 유량으로, 엔진 RPM에 의해 가변될 수 있다. 즉, 엔진 RPM(Revolution per minute)가 빠를수록 유량이 증가되고, 엔진 RPM가 느릴수록 유량이 감소되며, 이와 같은 맥락으로 엔진 RPM가 빠를수록 메인유압펌프에서 토출되는 유압유의 압력이 증가되고, 엔진 RPM가 느릴수록 메인유압펌프에서 토출되는 유압유의 압력이 낮아지게 된다.이와 같이 유압 펌프에서 구현되는 펌프 토크를 제어하는 제어를 유압시스템의 마력제어라 한다.

다만, 종래의 유압시스템은 작업자가 특장차에 마련된 RPM 조작 기기를 엔진 RPM를 직접 제어하도록 하므로, 엔진 RPM 최적 제어가 어려워지는 문제가 발생한다.

특히, 작업자가 대부분은 엔진 회전수를 필요 이상으로 상승시키는 습관이 있어, 유압유 압력 증가로 인해 유압유 온도가 상승하는 문제, 유압 펌프 피로도 증가로 유압 펌프 수명이 단축되는 문제, 엔진 소음 발생 문제 등이 다양하게 발생한다.

국내공개특허 제10-2016-0141955호(공개일자 2016년12월12일)

이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 유압펌프 및 메인 컨트롤 밸브의 현재 유압을 모니터링하고 분석함으로써, 최적의 엔진 RPM를 자동 산출할 수 있도록 하는 특장차용 스마트 유압 시스템을 제공하고자 한다.

또한 작업자 요청에 따라 엔진 RPM를 수동 제어하되, 유압펌프 및 메인 컨트롤 밸브의 현재 유압에 따라 엔진 RPM을 보정하여 반영할 수 있도록 특장차용 스마트 유압 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면 엔진 RPM으로 회전하는 엔진; 엔진 RPM의 속도로 유압 탱크의 유압유를 흡입 및 토출하는 유압 펌프; 유량 및 흐름을 결정하는 다수의 스풀을 구비하고, 상기 스풀 각각의 개폐량에 따라 다수의 엑츄에이터 각각에 제공되는 유압을 조정하는 메인 컨트롤 밸브; 작업자 조작값에 따라 상기 스풀 각각의 개폐량을 조정하는 RCV; 및 상기 메인 컨트롤 밸브의 유량과 상기 유압 펌프의 1회전당 유압유 이송량에 기반하여 상기 엔진 RPM을 자동 산출한 후 상기 엔진을 동작 제어하는 RPM 최적화부를 포함하는 특장차용 스마트 유압 시스템을 제공한다.

상기 RPM 최적화부는 상기 메인 컨트롤 밸브의 유량을 상기 유압 펌프의 1회전당 유압유 이송량으로 나누어 상기 엔진 RPM을 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 RPM 최적화부는 RPM 조작 기기에 획득 및 제공하는 엔진 RPM과 상기 유압 펌프의 1회전당 유압유 이송량 기반으로 상기 유압 펌프의 유압을 파악한 후, 상기 메인 컨트롤 밸브의 유량과 비교하여 유량 편차율을 산출하고, 상기 유량 편차율에 따라 상기 엔진 RPM을 보정하여 상기 엔진을 동작 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특장차용 스마트 유압 시스템은 유압펌프 및 메인 컨트롤 밸브의 현재 유압에 기반하여 최적의 엔진 RPM를 자동 산출하거나, 작업자가 수동 제어하는 엔진 RPM를 보정할 수 있도록 한다.

그리고 최적의 엔진 RPM을 통해 유압펌프가 메인 컨트롤 밸브가 필요로 하는 유압만을 생성 및 공급함으로써, 유압 시스템의 동작 효율 및 안정도가 극대화될 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 특장차용 스마트 유압 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 유압 시스템의 RPM 자동 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 유압 시스템의 RPM 보정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블럭도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 특장차용 스마트 유압 시스템을 도시한 도면이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 스마트 유압 시스템(100)은 엔진(110), 유압펌프(120), 메인 컨트롤 밸브(130) 및 리모트 컨트롤 밸브(140), 유압 탱크(150) 및 RPM 최적화부(160) 등을 포함한다.

엔진(110)는 입력받은 엔진 RPM으로 회전하여 유압펌프 동력을 발생 및 공급한다.

유압펌프(120)는 엔진 RPM의 속도로 유압 탱크(150)에 저장된 유압유를 흡입 및 토출한다.

이를 위해, 유압펌프(120)는 엔진에 결합된 구동축, 구동축에 의해 경사 회전되는 스위치 플레이트(또는 사판), 스위치 플레이트에 결합되어 왕복 운동하는 다수의 피스톤, 다수의 피스톤 각각의 왕복 운동을 통해 유압 탱크(130)의 유압유를 기 설정된 유량만큼 흡입 및 토출하는 실린더 블록으로 구현될 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.

메인 컨트롤 밸브(130)는 유량 및 흐름을 결정하는 다수의 스폴을 구비하고, 다수의 스폴 각각의 개폐 상태에 따라 다수의 엑츄에이터 각각에 공급되는 유압유의 유량을 제어한다. 이때, 엑츄에이터는 특장차에 구비되는 작업기기를 유압 기반으로 구동하기 위한 것으로, 유압유의 유량에 따라 엑츄에이터 구동 반경, 속도, 세기 등을 조정 조정되게 된다.

리모트 컨트롤 밸브(140)는 작업자에 의해 조작 가능한 적어도 하나의 레버를 구비하고, 레버 각각의 조작값에 따라 메인 컨트롤 밸브(130)에 구비된 다수의 스폴 각각의 개폐량을 조정한다.

유압 탱크(150)는 유압펌프(120)에 유압유를 공급하고, 이와 동시에 리모트 컨트롤 밸브(140) 및 다수의 엑츄에이터를 거쳐 회수되는 유압유를 다시 수집 저장한다.

RPM 최적화부(160)는 유압 펌프(120)의 유압유 입력 유량 및 메인 컨트롤 밸브(130)의 유압유 출력 유량을 실시간 확인 및 비교하여 최적의 엔진 RPM를 산출한 후 엔진(110)에 통보함으로써, 엔진(110)이 최적 효율의 유압 펌프 동력을 생성 및 제공할 수 있도록 한다.

즉, 본 발명의 유압 시스템은 작업자가 특장차에 구비된 RPM 조작 기기를 통해 엔진 RPM를 직접 제어할 필요 없이, 유압 펌프와 메인 컨트롤 밸브의 유압 기반으로 최적의 엔진 RPM를 자동 산출할 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 유압 시스템의 RPM 자동 산출 방법을 설명하기 위한 도면으로, 이는 작업자 개입 없이 엔진 RPM를 자동 산출하는 방식에 관한 것이다.

먼저, RPM 최적화부(160)는 리모트 컨트롤 밸브(140)의 출력 신호 또는 메인 컨트롤 밸브(130)에 설치된 유압 센서를 통해 메인 컨트롤 밸브(130)에 구비된 다수의 스폴 각각의 개폐량(즉, 유량)을 확인한다. 그리고 다수의 스폴 각각의 개폐량 모두를 합산하여 메인 컨트롤 밸브(130)의 유압(cc/min)을 산출한다(S11).

그리고 유압 펌프(120)의 1 회전당 유압유 이송량(cc/rev)을 확인한 후(S12), 메인 컨트롤 밸브(130)의 유압(cc/min)을 유압 펌프(120)의 1 회전당 유압유 이송량(cc/rev)으로 나누어 최적 엔진 RPM(rev/min)를 산출한다(S13).

[수학식 1]

예를 들어, 메인 컨트롤 밸브(130)의 유압이 120(cc/min)이고, 유압 펌프(120)의 1 회전당 유압유 이송량이 80(cc/rev)이라면, 최적 엔진 RPM은 125/80(rev/min)이 되며, 메인 컨트롤 밸브(130)의 유압이 60(cc/min)이고, 유압 펌프(120)의 1 회전당 유압유 이송량이 80(cc/rev)이라면, 최적 엔진 RPM은 60/80(rev/min)이 될 것이다.

그러면, RPM 최적화부(160)는 엔진(110)을 단계 S13을 통해 산출된 최적 엔진 RPM으로 회전시켜, 유압 펌프(120)가 메인 컨트롤 밸브(130)가 필요한 용량의 유압유만을 토출할 수 있도록 한다(S14).

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 유압 시스템의 RPM 보정 방법을 설명하기 위한 도면으로, RPM 조작 기기에 획득 및 제공하는 엔진 RPM를 보정하는 방식에 관한 것이다.

RPM 최적화부(160)는 특장차에 구비된 RPM 조작 기기가 획득 및 제공하는 엔진 RPM(rev/min)를 수신 및 저장하고, 이와 동시에 유압 펌프(120)의 1회전당 유압유 이송량(cc/rev)을 확인한다(S21).

그리고 엔진 RPM(rev/min)과 유압 펌프(120)의 1회전당 유압유 이송량(cc/rev)을 곱하여, 유압 펌프(120)의 유압(cc/min)을 산출한다(S22).

그리고 리모트 컨트롤 밸브(140)의 출력 신호 또는 메인 컨트롤 밸브(130)에 설치된 유압 센서를 통해 메인 컨트롤 밸브(130)에 구비된 다수의 스폴 각각의 개폐량을 확인한 후 취합하여, 메인 컨트롤 밸브(130)의 유압(cc/min)을 산출한다(S23).

그리고 메인 컨트롤 밸브(130)의 유압을 유압 펌프(120)의 유압으로 나누어 유량 편차율을 확인하고, 유량 편차율에 따라 수신된 엔진 RPM를 다단 보정함으로써, 최적 엔진 RPM을 산출하도록 한다(S25).

예를 들어, 유량 편차율이 0.8~1,2이면 현재 엔진 RPM을 유지하되, 1.21 ~ 1,5 이면 현재 엔진 RPM를 10% 증가시키고, 1.51 이상이면 현재 엔진 RPM를 20% 증가시키고, 0.5~0.79이면 현재 엔진 RPM를 10% 감소시키고, 0.49 이하이면 현재 엔진 RPM를 20% 감소시키도록 한다.

즉, 작업자 제어값에 따라 엔진 RPM를 수동 제어하되, 유압펌프 및 메인 컨트롤 밸브의 현재 상태에 따라 엔진 RPM을 보정한 후 반영할 수 있도록 한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims

삭제
엔진 RPM(Revolution per minute)으로 회전하는 엔진;
엔진 RPM의 속도로 유압 탱크의 유압유를 흡입 및 토출하는 유압 펌프;
유량 및 흐름을 결정하는 다수의 스풀을 구비하고, 상기 스풀 각각의 개폐량에 따라 다수의 엑츄에이터 각각에 제공되는 유압을 조정하는 메인 컨트롤 밸브;
작업자 조작값에 따라 상기 스풀 각각의 개폐량을 조정하는 리모트 컨트롤 밸브; 및
상기 메인 컨트롤 밸브의 유량과 상기 유압 펌프의 1회전당 유압유 이송량에 기반하여 상기 엔진 RPM을 자동 산출한 후 상기 엔진을 동작 제어하는 RPM 최적화부를 포함하며,
상기 RPM 최적화부는
상기 메인 컨트롤 밸브의 유량을 상기 유압 펌프의 1회전당 유압유 이송량으로 나누어 상기 엔진 RPM을 산출하는 것을 특징으로 하는 특장차용 스마트 유압 시스템
엔진 RPM(Revolution per minute)으로 회전하는 엔진;
엔진 RPM의 속도로 유압 탱크의 유압유를 흡입 및 토출하는 유압 펌프;
유량 및 흐름을 결정하는 다수의 스풀을 구비하고, 상기 스풀 각각의 개폐량에 따라 다수의 엑츄에이터 각각에 제공되는 유압을 조정하는 메인 컨트롤 밸브;
작업자 조작값에 따라 상기 스풀 각각의 개폐량을 조정하는 리모트 컨트롤 밸브; 및
상기 메인 컨트롤 밸브의 유량과 상기 유압 펌프의 1회전당 유압유 이송량에 기반하여 상기 엔진 RPM을 자동 산출한 후 상기 엔진을 동작 제어하는 RPM 최적화부를 포함하며,
상기 RPM 최적화부는
RPM 조작 기기에 획득 및 제공하는 엔진 RPM과 상기 유압 펌프의 1회전당 유압유 이송량 기반으로 상기 유압 펌프의 유량을 파악한 후, 상기 메인 컨트롤 밸브의 유량과 비교하여 유량 편차율을 산출하고, 상기 유량 편차율에 따라 상기 엔진 RPM을 보정하여 상기 엔진을 동작 제어하는 것을 특징으로 하는 특장차용 스마트 유압 시스템.