KR102459523B1 - 가변 엔진 속도 제어 - Google Patents

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KR102459523B1
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로날드 에스. 한센
크리스토퍼 엘. 영
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클라크 이큅먼트 컴파니
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Abstract

주행 기능 및 리프트 암 기능 등과 같은 다른 동력 기계 기능을 제어하는 사용자 입력장치의 작동을 기반으로 엔진 속도를 조정하는 동력 기계(예를 들어, 100; 200; 300l 400), 제어 시스템(예를 들어, 160; 360; 460) 및 방법(예를 들어, 500; 550; 600; 700; 750; 800)을 개시한다. 다른 기계 기능을 제어하는 사용자 입력장치에 최소한 부분적으로 응답하여 엔진 속도를 제어함으로써, 보다 최적의 엔진 속도를 달성할 수 있다.

Description

가변 엔진 속도 제어
본 발명은 동력 기계에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 동력 기계에서 엔진 스로틀(throttle) 제어에 관한 것이다.
본 발명의 목적의 동력 기계는 특별 과제 또는 다양한 과제를 달성하기 위해 동력을 생성하는 임의의 종류의 기계를 포함한다. 동력 기계의 한 종류가 작업 차량(work vehicle)이다. 작업 차량은 보통 작업 기능을 수행하도록 조작될 수 있는 리프트 암(lift arm)(일부 작업 차량은 다른 작업 장치를 가질 수 있지만)과 같은 작업 장치를 갖는 자체 추진(self-propelled) 차량이다. 작업 차량은 몇 가지 예를 들면, 로더(loaders), 굴삭기(excavators), 다용도 차량, 트랙터 및 트렌처(trenchers)를 포함한다. 다음의 개시는 로더(loader) 타입 동력 기계 및 작업 차량의 내용에서 다루어진 것으로, 이러한 개시가 로더에만 한정되는 것은 아니다.
스키드 스티어(skid steer) 로더 및 트랙 로더를 포함하는 로더의 작업자는 손 및/또는 발 제어를 사용하여 동시에 서로 다른 기계 기능을 제어할 필요가 있다. 보통 제어되어야 하는 기계 기능은 전후 주행, 선회(turning)/조향(steering), 주행 속도, 리프트 실린더 작동을 통한 리프트 암 작동(리프트), 리프트 실린더 작동을 통한 버킷(bucket) 또는 도구(implement)의 방향 조정(틸트(tilt)) 및 부착된 도구와 연계된 보조 기능을 포함한다. 예를 들어, “ISO 패턴”으로 지칭되는 조이스틱 제어 패턴을 사용하여, 오른손용 조이스틱은 리프트 기능(조이스틱의 세로(fore-aft) 이동) 및 틸트 기능(조이스틱의 좌우 이동)을 제어하고, 왼손용 조이스틱은 전후 주행 및 선회를 제어한다. “H 패턴”으로 지칭되는 다른 조이스틱 제어 패턴을 사용하여, 좌측 조이스틱은 좌측 구동 기능(좌측 견인 요소의 전후 이동 및 속도) 및 리프트 기능을 제어하고, 우측 조이스틱은 우측 구동 기능(우측 견인 요소의 전후 이동 및 속도), 틸트 기능 및 보조 유압 기능을 제어한다. 다른 패턴도 사용될 수 있다.
한 쌍의 조이스틱 제어로 상술한 기능을 제어하는 동안, 일부 형태의 로더의 작업자는 보통 발 페달 또는 다른 사용자 입력장치를 사용하여, 간단히“엔진 속도”로 지칭되는 엔진 동작 속도를 발 페달로 제어하여 로더가 동작하는 동안 엔진 속도를 유리하게 변경해야 한다. 그러한 발 페달은 종종 최소 엔진 속도 설정치에 맞추어 설정되어 있어, 작업자가 발 페달을 통해 최소 엔진 속도량 이상을 공급해야 한다. 즉, 이 같은 발 페달 형태는 순간적으로 작동되는 장치이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 엔진의 작동 범위 내에서 임의의 엔진 속도 설정치로 설정될 수 있는 기준선(baseline) 스로틀 입력이 채용되어 최소량을 조정할(또는 상술한 발 페달과 같은 순간 입력을 사용할 수 없는 경우 단순히 엔진 속도를 설정) 수 있다. 이 입력들은 수동으로 제어되기 때문에, 숙련된 작업자라도 최적의 스로틀 속도 보다 크거나 작게 명령할 수 있고, 그 결과 연료 사용이 증가하거나 동력이 부적절하게 전달될 수 있다.
엔진이 분당 회전수(rotations per minute; RPM)라고 하는 충분히 높은 엔진 속도에서 동작하여 유압 시스템에 충분한 동력을 제공하여 상술한 작업 기능이 수행되는 것을 보장하기 위하여, 작업자가 기준선 스로틀 입력을 사용하여 엔진 속도를 높은 RPM 레벨로 설정하고, 엔진을 이 레벨로 유지하고, 사용자 입력장치 조작이 필요한 다양한 작업을 수행하여 전후 주행, 주행 속도, 선회, 리프트 암 기능, 틸트 기능 및 보조 기능을 제어하는 것이 보통이다. 이 기능을 수행하는 동안 항상 높은 RPM 레벨이 필요한 것이 아니기 때문에, 이러한 실시는 더 많은 연료가 사용되고, 필요 이상의 엔진 마모와 많은 잡음이 생긴다. 선택적으로, 작업자가 스로틀 입력을 사용하여 엔진 속도를 낮은 RPM 레벨로 설정한다면, 기계는 이 기능을 수행할 때 동력이 부족해서 성능이 낮아지거나 엔진 정지(stalls) 등을 초래한다.
상술한 개시는 단지 본 발명의 일반적인 배경정보를 주기 위한 것일 뿐, 본 발명의 특허청구범위 결정에 보조로 사용되어서는 않된다
본 발명은 주행 기능 및 리프트 암 조립체 위치 제어 기능과 같은 다른 동력 기계 기능을 제어하는 사용자 입력장치를 기반으로 엔진 속도를 자동으로 제어하는 동력 기계, 제어 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 동력 기계는 다른 기계 기능을 제어하는 사용자 입력장치에 최소한 부분적으로 응답하여 엔진 속도를 자동으로 제어함으로써 보다 최적의 엔진 속도를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 동력 기계가 개시된다. 동력 기계는 프레임, 프레임에 동작 가능하게 결합되는 견인 요소(tractive element), 프레임에 동작 가능하게 결합되는 작업 요소, 프레임에 장착된 엔진 및 견인 요소, 작업 요소 및 엔진의 동작을 제어하는 제어 시스템을 갖는다. 엔진은 견인 요소 및 작업 요소에 동력원을 제공한다. 제어 시스템은 견인 요소를 제어하는 의사를 나타내는 신호를 제공하도록 조작될 수 있는 제1 사용자 입력장치, 작업 요소를 제어하는 의사를 나타내는 신호를 제공하도록 조작될 수 있는 제2 사용자 입력장치 및 제어 신호를 제공하여 엔진 동작 속도를 제어하는 제어기를 포함한다. 제어기는 제1 및 제2 사용자 입력장치와 통신하여 제1 및 제2 사용자 입력장치로부터 신호를 수신하고, 기준선(baseline) 엔진 동작 속도 및 계산된 오프셋(offset)을 기반으로 원하는 엔진 동작 속도를 결정한다. 오프셋은 최소한 부분적으로 제1 사용자 입력장치의 신호 및 제2 사용자 입력장치의 신호 중 적어도 하나를 기반으로 한다. 제어기는 결정된 원하는 엔진 동작 속도를 기반으로 엔진에 제어 신호를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 엔진, 유압(hydraulic) 펌프 및 유압 모터를 포함하는 구동 시스템 및 리프트 암 조립체를 갖는 동력 기계의 동작을 제어하는 방법이 개시된다. 그 방법은 동력 기계를 지지면 위로 구동하는 의사를 나타내는 제1 입력장치 및 리프트 암 조립체를 움직이는 의사를 나타내는 제2 입력장치 중 하나로부터 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 엔진 동작 속도 오프셋은 제1 입력장치 및 제2 입력장치 중 하나로부터 수신된 신호를 기반으로 계산된다. 오프셋은 기준선 엔진 동작 속도에 가산되어 원하는 엔진 동작 속도를 설정한다. 본 발명의 방법은 제1 입력장치 및 제2 입력장치 중 하나로부터 수신된 신호를 기반으로 구동 시스템 및 리프트 암 조립체 중 하나의 동작을 명령하는 단계 및 엔진에 원하는 엔진 동작 속도에서 동작하도록 명령하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 유압 구동 시스템을 갖는 동력 기계의 엔진을 제어하는 제어 시스템이 개시된다. 제어 시스템은 유압 구동 시스템을 제어하는 의사를 나타내는 신호를 제공하도록 조작될 수 있는 구동 사용자 입력장치 및 엔진 동작 속도를 제어하는 제어 신호를 제공하는 제어기를 포함한다. 제어기는 구동 사용자 입력장치와 통신하여 구동 사용자 입력장치로부터 신호를 수신하고, 기준선 엔진 동작 속도를 결정하고 최소한 부분적으로 사용자 입력장치에서 출력된 신호를 기반으로 오프셋을 계산하여 원하는 엔진 동작 속도를 결정하고, 결정된 원하는 엔진 속도를 기반으로 엔진에 제어 신호를 공급한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 리프트 암 조립체를 갖는 동력 기계의 엔진을 제어하는 제어 시스템이 개시된다. 제어 시스템은 리프트 암 조립체의 위치를 제어하는 의사를 나타내는 신호를 제공하도록 조작될 수 있는 리프트 암 사용자 입력장치 및 엔진 동작 속도를 제어하는 제어 신호를 제공하는 제어기를 포함한다. 제어기는 리프트 암 사용자 입력장치와 통신하여 리프트 암 사용자 입력장치로부터 신호를 수신하고, 기준선 엔진 동작 속도를 결정하고 최소한 부분적으로 리프트 암 사용자 입력장치에서 출력된 신호를 기반으로 오프셋을 계산하여 원하는 엔진 동작 속도를 결정하고, 결정된 원하는 엔진 동작 속도를 기반으로 엔진에 제어 신호를 공급한다.
본 발명의 개요와 요약은 하기 상세한 설명에서 더 설명되는 것을 단순화한 형태로, 본 발명의 개념 중 선택된 것을 소개한 것이다. 본 발명의 개요와 요약은 특허청구범위의 핵심 기술 또는 필수 기술을 특정하는 것은 아니며, 특허청구범위 결정에 도움을 주는 것도 아니다.
본 발명의 동력 기계는 다른 기계 기능을 제어하는 사용자 입력장치에 최소한 부분적으로 응답하여 엔진 속도를 자동으로 제어함으로써 보다 최적의 엔진 속도를 얻을 수 있다.
본 발명의 동력 기계는 엔진 연료 소비, 엔진 마모, 필요한 엔진 유지보수 빈도 및 잡음 중 하나 이상을 감소시키면서, 또한 동력 기계를 사용하여 작업 기능을 수행하도록 충분한 엔진 속도가 유지됨을 보장한다.
도 1은 본 발명의 실시예가 유리하게 실시될 수 있는 대표적인 동력 기계의 기능적 시스템을 도시한 것이다.
도 2 및 도 3은 개시된 실시예가 실시될 수 있는 종류의 스키드 스티어 로더 형태에서 대표적인 동력 기계의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 기계의 엔진 동작 속도를 제어하는 제어 시스템을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예에 따른 동력 기계의 엔진 속도를 제어하는 제어 시스템을 포함하는 동력 기계에 대한 블록도이다.
도 6a는 본 발명의 일부 실시예에 따라 도 5에 나타낸 제어 시스템의 특별한 예를 도시한 블록도이다.
도 6b 및 도 6c는 도 6a의 제어 시스템과 함께 사용하는 사용자 입력장치의 제어 패턴을 도시한 것이다.
도 7 내지 도 12는 본 발명의 일부 실시예에 따라 엔진 동작 속도를 제어하는 방법을 도시한 것이다.
본 발명에서 개시된 개념이 예시적인 실시예를 참조하여 설명된다. 그러나 본 발명은 도시된 실시예의 구성요소의 구성 및 배열의 세부 내용으로 그 응용이 제한되지 않으며, 다양한 방식으로 실시 또는 수행될 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어는 설명을 위한 것으로 제한하는 것으로 간주하여서 안된다. 여기에서 사용된 "포함하다", "가지다" 그리고 그 변형된 용어는 추가적인 항목뿐만 아니라, 이후 열거된 항목과 그 균등물을 포함함을 의미한다.
본 발명의 일부 실시예에 따라, 본 발명은 주행 기능, 리프트 기능, 틸트 기능 및 보조 기능과 같은 다른 동력 기계 기능을 제어하는 사용자 입력장치 제어를 기반으로 동력 기계에서 자동으로 엔진 동작 속도("엔진 속도" 로도 지칭됨)를 제어하는 시스템 및 장치를 제공한다. 이 기능들이 한 쌍의 조이스틱과 같은 사용자 입력장치로 제어되는 한편, 엔진 속도는 전통적으로 발 페달과 같은 엔진 스로틀 입력장치를 사용하여 완전히 별도로 제어되어 왔다. 다른 기계 기능을 제어하는 사용자 입력장치에 최소한 부분적으로 응답하여 엔진 속도를 자동으로 제어함으로써 보다 최적의 엔진 속도를 얻을 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 이는 엔진 연료 소비, 엔진 마모, 필요한 엔진 유지보수 빈도 및 잡음 중 하나 이상을 감소시키면서, 또한 동력 기계를 사용하여 작업 기능을 수행하도록 충분한 엔진 속도가 유지됨을 보장한다.
본 발명은 후술되는 것처럼 다양한 동력 기계에 대해 실시될 수 있다. 본 발명으 실시예가 실시될 수 있는 대표적인 동력 기계가 도 1에 도형 형태로 도시되었고, 그러한 동력 기계의 일례가 도 2 및 도 3에 도시되어 실시예가 개시되기 전에 하기에서 설명된다. 간단하게 하기 위해, 하나의 동력 기계만이 대표적인 동력 기계로 설명된다. 그러나 상술한 바와 같이, 하기의 실시예는 도 2 및 도 3에 도시된 대표적인 동력 기계와 다른 형태의 동력 기계를 포함한 수많은 동력 기계의 어느 것에서도 실시될 수 있다.
본 발명의 목적을 위한 동력기계는 프레임, 적어도 하나의 작업 요소 및 동력을 작업 요소에 공급하여 작업 과제를 달성할 수 있는 동력원을 포함한다. 동력 기계의 한 종류는 자체추진 작업 차량이다. 자체 추진 작업 차량은 프레임, 작업 요소 및 작업 요소에 동력을 공급할 수 있는 동력원을 포함하는 동력 기계의 일 종류이다. 적어도 하나의 작업 요소는 동력하에서 동력 기계를 이동시키는 동력(motive) 시스템이다.
도 1은 동력 기계(100)의 기본 시스템을 도시한 블록도로, 후술되는 실시예가 유리하게 통합될 수 있는 서로 다른 형태의 동력 기계 중 임의의 것일 수 있다. 도 1의 블록도는 동력 기계(100)의 다양한 시스템과 다양한 부품 및 시스템 사이의 관계를 도시한다. 상술한 바와 같이, 가장 기본적인 수준에서 본 발명의 목적을 위한 동력 기계는 프레임, 동력원 및 작업 요소를 포함한다. 동력 기계(100)는 프레임(110), 동력원(120) 및 작업 요소(130)를 포함한다. 도 1에 도시된 동력 기계(100)가 자체-추진 작업 차량이므로, 동력 기계(100)는 지지면 위로 동력 기계를 이동하도록 마련된 작업 요소인 견인 요소(140) 및 동력 기계의 작업 요소를 제어하기 위한 작업 장소(operation position)가 마련된 작업자 스테이션(150)을 포함한다. 제어 시스템(160)은 다른 시스템과 연동하여 적어도 부분적으로 작업자에 의한 제어 신호에 응답하여 다양한 작업 과제를 수행한다.
어떤 작업 차량은 전용(dedicated) 과제를 수행할 수 있는 작업 요소를 구비한다. 예를 들어, 일부 작업 차량은 버킷과 같은 도구가 피닝(pinning) 배열에 의해 연결되는 리프트 암을 구비한다. 작업 요소, 즉, 리프트 암은 작업을 수행할 도구의 위치를 정할 수 있도록 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 버킷을 리프트 암에 대해 회전시키는 것과 같이, 도구는 작업 요소에 대한 상대적인 위치를 정하여 도구의 위치를 더 조종한다. 그러한 작업 차량의 통상적인 동작하에서 버킷이 부착되어 사용된다. 그러한 작업 차량은 도구/작업 요소 결합을 해체하고 다른 도구를 원래의 버킷의 위치에 재결합함으로써 다른 도구를 수용할 수 있다. 그러나 다른 작업 차량은 다양한 도구와 사용되고, 도 1에 도시된 도구 인터페이스(170)와 같은 도구 인터페이스를 구비한다. 가장 기본적인 수준에서, 도구 인터페이스(170)는 후술되는 것처럼 프레임(110) 또는 작업 요소(130) 및 도구 사이의 연결 기구(connection mechanism)이고, 도구를 직접 프레임(110) 또는 작업 요소(130)에 부착하기 위한 연결 포인트만큼 간단하거나 또는 좀 더 복잡할 수 있다.
일부 동력 기계에서, 도구 인터페이스(170)는 작업 요소에 이동 가능하게 부착되는 물리적 구조체인 도구 캐리어를 포함할 수 있다. 도구 캐리어는 체결장치(engagement features) 및 잠금장치(locking features)를 구비하여 임의의 개수의 도구를 작업 요소에 수용 및 고정한다. 그러한 도구 캐리어의 한 가지 특성은 일단 도구가 부착되면, 도구에 고정되고(즉, 도구에 대해 이동할 수 없다), 도구 캐리어가 작업 요소에 대해 이동하면 도구는 도구 캐리어와 함께 이동한다. 여기서 사용된 용어, 도구 캐리어는 단지 선회(pivot) 연결 포인트가 아니라 다양한 서로 다른 도구를 수용하여 고정하도록 특별히 의도된 전용 장치이다. 도구 캐리어 자체는 리프트 암 또는 프레임(110)과 같은 작업 요소(130)에 장착될 수 있다. 도구 인터페이스(170)는 또한 도구 상의 하나 이상의 작업 요소에 동력을 공급하기 위한 하나 이상의 동력원을 포함할 수 있다. 일부 동력 기계는 도구 인터페이스를 구비한 복수의 작업 요소를 포함할 수 있고, 이들의 각각은 도구를 수용하기 위한 도구 캐리어를 포함할 수 있지만, 필요한 것은 아니다. 일부 다른 동력 기계는 단일 작업 요소가 복수의 도구를 동시에 수용할 수 있도록 복수의 도구 인터페이스를 구비한 작업 요소를 포함할 수 있다. 이 도구 인터페이스 각각은 도구 캐리어를 구비할 수 있지만, 필요한 것은 아니다.
프레임(110)은 그에 부착되거나 위치하는 다른 다양한 부품을 지지할 수 있는 물리적 구조체를 포함한다. 프레임(110)은 임의의 개수의 개별 부품을 포함할 수 있다. 일부 동력 기계는 단단한 프레임을 갖는다. 즉, 프레임의 어느 부분도 프레임의 다른 부분에 대해 움직일 수 없다. 다른 동력 기계는 프레임의 다른 부분에 대해 움직일 수 있는 적어도 한 부분을 갖는다. 예를 들어, 굴삭기는 하부 프레임부에 대해 회전하는 상부 프레임부를 가질 수 있다. 다른 동력 차량은 연접식(articulated) 프레임을 갖고, 프레임의 일부가 프레임의 다른 부분(소위 연접식 프레임)에 대해 선회하여(pivot) 조향 기능을 수행한다.
프레임(110)은 일부 예에서 도구 인터페이스(170)를 통해 부착된 도구가 사용할 동력을 공급하는 것뿐만 아니라, 하나 이상의 견인 요소(140)를 포함하는 하나 이상의 작업 요소(130)에 동력을 공급할 수 있는 동력원(120)을 지지한다. 동력원(120)에서 출력된 동력은 작업 요소(130), 견인 요소(140) 및 도구 인터페이스(170) 중 어느 것에 직접 공급될 수 있다. 또는, 동력원(120)에서 출력된 동력은 제어 시스템(160)에 공급될 수 있고, 차례로 동력을 작업 기능 수행에 사용할 수 있는 요소에 선택적으로 공급한다. 동력 기계용 동력원은 보통 내연기관 엔진과 같은 엔진 및 기계 변속기 또는 엔진 출력을 작업 요소가 사용할 수 있는 동력 형태로 변환할 수 있는 유압 시스템과 같은 동력 변환 시스템을 포함한다. 다른 형태의 동력원은 전원 또는 일반적으로 하이브리드 동력원으로 알려진 동력원의 결합을 포함하는 동력 기계에 통합될 수 있다.
도 1은 작업 요소(130)로 지정된 단일 작업 요소를 도시하고 있지만, 다양한 동력 기계는 임의의 개수의 작업 요소를 구비할 수 있다. 작업 요소는 보통 동력 기계의 프레임에 연결되어 작업 과제를 수행할 때 프레임에 대해 움직일 수 있다. 또한, 견인 요소(140)는 작업 기능이 일반적으로 동력 기계(100)를 지지면 위로 이동시키는 것이라는 점에서 작업 요소의 특별한 경우다. 견인 요소(140)는 항상 그런 것은 아니지만, 많은 동력 기계가 견인 요소 외에 추가적인 작업 요소를 구비하고 있기 때문에 작업 요소(130)와 분리되어 도시되어 있다. 동력 기계는 임의의 수의 견인 요소를 구비할 수 있고, 그들 중 일부 또는 전부는 동력원으로부터 동력을 받아 동력 기계(100)를 추진할 수 있다. 견인 요소는, 예를 들어, 견인 집합체, 차축(axle)에 부착된 바퀴(wheels) 등일 수 있다. 견인 요소는 견인 요소의 움직임이 차축에 대한 회전으로 제한되도록(그래서 미끄러지는 동작(skidding action)에 의해 조향이 수행되도록) 프레임에 장착되거나, 또는 프레임에 선회 가능하게(pivotally) 장착되어 프레임에 대해 견인 요소를 선회하여 조향이 이루어진다.
동력 기계(100)는 작업자가 동력 기계의 동작을 제어할 수 있는 작업 장소를 포함하는 작업자 스테이션(150)을 포함한다. 일부 동력 기계에서, 작업자 스테이션(150)은 폐쇄형 또는 부분 폐쇄형 운전석(cab)으로 정의된다. 개시된 실시예가 실시될 수 있는 일부 동력 기계는 상술한 운전석 또는 작업자실(operator compartment)을 구비하지 않을 수 있다. 예를 들어, 워크 비하인드(walk behind)형 로더는 운전석 또는 운전자실을 구비하지 않지만, 동력 기계가 적절한 작업을 수행하도록 작업자 스테이션 역할을 하는 작업 장소를 구비할 수 있다. 더 광범위하게는, 작업 차량이 아닌 동력 기계는 상술한 작업 장소 및 작업자실과 반드시 유사할 필요는 없는 작업자 스테이션을 구비할 수 있다. 또한, 동력 기계(100) 등과 같은 일부 동력 기계가 작업자실 또는 작업자 장소를 구비하든지 구비하지 않든지, 동력 기계에 인접하거나 그 위에 위치한 작업자 스테이션에 추가하여 또는 그 대신으로 원격에서(즉, 작업자 스테이션으로부터 떨어진) 작업이 이루어질 수 있다. 이는 동력 기계의 작업자 제어 기능 중 적어도 일부를 동력 기계에 결합된 도구와 연계된 작업 장소에서 동작시킬 수 있는 애플리케이션을 포함할 수 있다. 또는, 일부 동력 기계에서 동력 기계의 작업자 제어 기능의 적어도 일부를 제어할 수 있는 원격 제어 장치가 제공될 수 있다(즉, 동력 기계 및 거기에 결합된 임의의 도구 모두에게서 멀리 떨어져서).
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 형태의 동력 기계의 일례인 로더(200)를 도시한 것으로, 로더에는 후술될 실시예가 유리하게 채용될 수 있다. 로더(200)는 동력 기계(100)의 일례로, 후술될 로더(200)의 특징부는 도 1에 사용된 것과 유사한 부호를 사용한다. 예를 들어, 로더(200)는 동력 기계(100)가 프레임(100)을 구비한 것처럼 프레임(210)을 구비한 것으로 설명된다. 로더(200)는 스키드-스티어(skid-steer) 로더로, 강성 차축(rigid axles)을 통해 로더의 프레임에 장착된 견인 요소(이 경우, 4개의 바퀴)를 갖는 로더이다. 여기서 “강성 차축”은 스키드-스티어 로더(200)가 회전하거나 조향되어 로더가 선회하는 것을 도울 수 있는 어떠한 견인 요소도 갖지 않는 것을 말한다. 대신 스키드-스티어 로더는 로더의 각 측면에 있는 하나 이상의 견인 요소에 독립적으로 동력을 제공해 각 측면에 각기 다른 견인 신호를 공급함으로써 기계가 지지면 위로 미끄러지도록 하는 구동 시스템을 갖는다. 이 가변(varying) 신호는 로더 한쪽의 견인 요소(들)에 동력을 제공해 로더를 전방향으로 이동하게 하고, 로더의 다른 쪽 견인 요소(들)에 동력을 제공해 로더가 역방향으로 이동하게 함으로써 로더가 로더 자체의 궤적 내에 중심을 가진 반경에 대해 선회하게 한다. 용어 “스키드-스티어”는 전통적으로 견인 요소로서 바퀴를 갖는 상술한 스키드 스티어링을 갖는 로더를 말한다. 그러나 많은 트랙 로더 또한 미끄러짐을 통해 선회할 수 있고, 이들이 바퀴를 갖지 않더라도 기술적으로 스키드- 스티어 로더임이 주지되어야 한다. 본 발명의 목적을 위해, 달리 주지되지 않는 한, 용어 스키드-스티어는 그 범위를 견인 요소로서 바퀴를 갖는 로더로 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.
로더(200)는 여기서 개시된 실시예에서 필수는 아니고, 따라서 후술될 실시예가 유리하게 실시될 수 있는 로더(200)가 아닌 동력 기계에 포함될 수도 있고 아닐 수도 있는 것으로 기술되는 특징부에 대한 설명으로 특별히 제한되는 것으로 간주되어서는 안된다. 특별히 주지되지 않는 한, 후술되는 실시예들은 다양한 동력 기계에 실시될 수 있고, 로더(200)는 그 동력 기계 중 단지 하나일 뿐이다. 예를 들어, 후술된 개념 중 일부 또는 전부가, 몇 가지 예를 들면, 많은 다른 로더, 굴삭기, 트렌처 및 도저(dozers)와 같은 많은 다른 형태의 작업 차량에 실시될 수 있다.
로더(200)는 동력 기계에서 다양한 기능을 동작시키는 동력을 생성하거나 공급할 수 있는 동력 시스템(220)을 지지하는 프레임(210)을 포함한다. 동력 시스템(220)은 블록도 형태로 도시되었지만, 프레임(210) 내에 위치한다. 프레임(210)은 또한 다양한 작업을 수행하기 위해 동력 시스템(220)으로부터 동력을 공급받는 리프트 암 조립체(230) 형태를 갖는 작업 요소를 지지한다. 로더(200)가 작업 차량인 경우, 프레임(210)은 또한 지지면 위로 동력 기계를 추진하기 위해 동력 시스템(220)으로부터 동력을 받는 견인 시스템(240)을 지지한다. 동력 시스템(220)은 기계 후면에서 접근할 수 있다. 테일게이트(tailgate, 280)는 열린 위치에 있을 때 동력 시스템(220)에 접근하게 하는 개구부(도시되지 않음)를 커버한다. 리프트 암 조립체(230)는 차례로 도구를 리프트 암 조립체에 결합시키는 부착 구조체를 제공하는 도구 인터페이스(270)를 지지한다.
로더(200)는 작업자가 다양한 제어 장치(260)를 조작하여 동력 기계가 다양한 작업 기능을 수행할 수 있는 작업자 스테이션(2550)을 정의하는 운전석(250)을 포함한다. 운전석(250)은 유지보수 및 수리에 필요할 때, 동력 시스템의 부품에 접근하도록 마운트(254)를 통해 연장되는 축을 중심으로 뒤로 선회될 수 있다. 작업자 스테이션(255)은 작업자 자리(258) 및 작업자가 다양한 기계 기능을 조작할 수 있는 제어 레버(26)를 포함한 복수의 작업 입력장치를 포함한다. 작업자 입력장치는 수동 레버 또는 발 페달 등의 독립형 장치이거나 프로그래머블 입력장치를 포함한 핸드 그립 또는 디스플레이 패널과 통합될 수 있는 버튼, 스위치, 레버, 슬라이더(sliders), 페달 등을 포함한다. 작업자 입력장치의 작동은 전기 신호, 유압 신호 및/또는 기계적인 신호 형태의 신호를 생성할 수 있다. 작업자 입력장치에 응답하여 생성된 신호는 동력 기계의 다양한 기능을 제어하도록 동력 기계의 다양한 부품에 공급된다. 동력 기계(100)의 작업자 입력장치를 통해 제어되는 기능은 견인 요소(219), 리프트 암 조립체(230), 도구 캐리어(272)에 대한 제어 및 도구에 동작 가능하게 결합될 수 있는 임의의 도구에 신호를 제공하는 것을 포함한다.
로더는 예를 들어, 청각적인 및/또는 시각적인 표시와 같이 작업자가 감지할 수 있는 형태로 동력 기계의 동작과 관련된 정보를 나타내는, 운전석(250)에 마련되는 표시장치(display devices)를 포함하는 인간-기계 인터페이스를 포함할 수 있다. 청각적인 표시는 버저(buzzers), 벨 등의 형태로 또는 음성(verbal) 통신으로 이뤄질 수 있다. 시각적인 표시는 그래프, 라이트, 아이콘, 게이지(gauges), 알파벳 문자 등의 형태로 이루어질 수 있다. 표시는 경고등 또는 게이지와 같은 전용 표시를 주도록 전용적이거나, 또는 다양한 크기와 기능의 모니터와 같은 프로그래머블 표시장치를 포함하고, 프로그래머블 정보를 주도록 동적(dynamic)일 수 있다. 표시장치는 진단 정보, 고장수리(troubleshooting) 정보, 지시 정보 및 작업자의 동력 기계 또는 동력 기계에 결합된 도구의 운전을 돕는 다양한 다른 형태의 정보를 제공할 수 있다. 작업자에게 유용한 다른 정보 역시 제공될 수 있다. 위크 비하인드형 로더와 같은 다른 동력 기계는 운전석, 작업자실 또는 자리도 없을 수 있다. 그러한 로더 상의 작업자 장소는 대개 작업자의 작업자 입력장치 조작에 가장 적합한 장소로 정의된다.
후술될 실시예를 포함하거나 실시예와 연동될 수 있는 다양한 동력 기계는 다양한 작업 요소를 지지하는 다양한 프레임 부품을 구비할 수 있다. 여기서 개시된 프레임(210)의 요소는 본 발명의 설명의 목적으로 제공된 것이고 프레임(210)은 실시예가 실시될 수 있는 동력 기계가 채용할 수 있는 유일한 형태의 프레임일 필요는 없다. 로더(200)의 프레임(210)은 차대장치(undercarriage) 또는 프레임의 하부(211) 및 차대장치에 의해 지지되는 프레임의 메인 프레임 또는 상부(212)를 포함한다. 일부 실시예에서, 로더(200)의 메인 프레임(212)은 잠금장치(fastener)로 차대장치(211)에 부착되거나 차대장치를 메인 프레임에 납땜하여 연결된다. 또는, 메인 프레임 및 차대장치는 일체형으로 형성될 수 있다. 메인 프레임(212)은 리프트 암 조립체(230)를 지지하고 리프트 암 조립체(230)가 선회 가능하게 부착된 메인 프레임의 후면을 향해 양 측면에 위치한 한 쌍의 직립부(214A, 214B)를 포함한다. 리프트 암 조립체(230)는 예시적으로 직립부(214A, 214B) 각각에 고정된다(pinned). 직립부(214A, 214B), 리프트 암 조립체(230) 및 장착 하드웨어(리프트 암 조립체를 메인 프레임(212)에 고정하는데 사용되는 핀을 포함하는) 상의 장착 부의 결합은 본 발명의 목적을 위해 총괄하여 접합 이음부(joints, 216A, 216B)(하나는 직립부(214)의 각각에 위치한다)로 지칭된다. 접합 이음부(216A, 216B)는 리프트 암 조립체가 후술되는 바와 같이 축(218)을 중심으로 프레임(210)에 대해 선회할 수 있도록 축(218)을 따라 정렬된다. 다른 동력 기계는 프레임의 각각의 측면에 직립부를 포함하지 않거나, 프레임의 각각의 측면에 프레임 후미를 향해 직립부에 장착 가능한 리프트 암 조립체를 갖지 않을 수 있다. 예를 들어, 일부 동력 기계는 그 동력 기계의 일 측면 또는 동력 기계의 정면 또는 후면에 장착된 단일 암을 가질 수 있다. 다른 기계는 복수의 리프트 암을 포함하는 복수의 작업 요소를 가질 수 있고, 그 각각은 고유 구조로 기계에 장착된다. 프레임(210)은 또한 로더(200)의 어느 쪽에서 바퀴(219A 내지 D; 집합적으로 219)의 형태로 견인 요소를 지지한다.
도 2 및 도 3에 도시된 리프트 암 조립체(230)는 로더(200)와 같은 동력 기계, 또는 본 발명의 실시예가 실시될 수 있는 다른 동력 기계에 부착될 수 있는 많은 다른 형태의 리프트 암 조립체 중 하나이다. 리프트 암 조립체(230)는 대체로 수직 경로를 형성하는 리프트 경로(237)를 따라 프레임(210)에 대해 로더(200)의 제어 하에서 리프트 암 조립체(230)가 이동 가능함(즉, 리프트 암 조립체가 상승 및 하강될 수 있는)을 의미하는 수직 리프트 암으로 알려진 것이다. 다른 리프트 암 조립체는 다른 구조를 가질 수 있고, 다양한 방법으로 로더의 프레임에 결합되어 리프트 암 조립체(230)의 방사상(radial) 경로와는 다른 리프트 경로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 다른 로더의 일부 리프트 경로는 방사상 리프트 경로를 제공한다. 다른 리프트 암 조립체는 연장 가능한 또는 신축형(telescoping) 부분을 가질 수 있다. 다른 동력 기계는 프레임에 부착된 복수의 리프트 암 조립체를 가질 수 있고, 각 리프트 암 조립체는 서로 독립적이다. 특정하여 언급되지 않는 한, 본 발명에 개시된 본 발명의 개념은 특정 동력 기계와 결합된 리프트 암 조립체의 형태와 개수에 제한되지 않는다.
리프트 암 조립체(230)는 프레임(210)의 대향 측면에 배치된 한 쌍의 리프트 암(234)을 포함한다. 각 리프트 암(234)의 제1단은 접합 이음부(216)에서 동력 기계에 선회 가능하게 결합되고, 각 리프트 암의 제2단(232B)은 도 2에 도시된 바와 같이 하부 위치에 있을 때 프레임(210) 전방에 위치한다. 접합 이음부(216)는 리프트 암이 프레임(210)의 측면으로 연장하도록 로더(200)의 배면을 향해 위치한다. 리프트 경로(237)는 리프트 암 조립체(230)가 최소 및 최대 높이 사이에서 이동할 때 리프트 암(234)의 제2단(232B)의 주행 경로로 정의된다.
각 리프트 암(234)의 제1 부분(234A)은 접합 이음부(216) 중 하나에서 프레임(210)과 선회 가능하게 결합되고, 제2 부분(234B)은 리프트 암 조립체(230)의 제1 부분(234A) 및 제2단(232B)까지 연장된다. 리프트 암(234)은 각각 제1 부분(234A)에 부착된 횡 부재(cross member; 236)와 결합된다. 횡 부재(236)는 리프트 암 조립체(230)에 향상된 구조적 안정성을 준다. 로더(200)에서 동력 시스템(220)으로부터 가압 유체를 받는 유압 실린더인 한 쌍의 구동기(actuators)(238)는 로더(200)의 양 측면에서 선회 가능한 접합 이음부(238A 및 238B)에서 각각 프레임(210) 및 리프트 암(234) 모두와 선회 가능하게 결합된다. 구동기(238)는 보통 개별적으로 또는 집합적으로 리프트 실린더로 지칭된다. 구동기(238)의 구동(즉, 연장 및 축소)은 리프트 암 조립체(230)가 접합 이음부(216)에 대해 선회하게 하여, 화살표(237)로 도시된 고정 경로를 따라 상승 및 하강된다. 한 쌍의 제어 링크(217) 각각은 프레임(210)의 양 측면에서 프레임(210)과 리프트 암(232) 중 하나에 선회 가능하게 장착된다. 제어 링크(217)는 리프트 암 조립체(230)의 고정 리프트 경로를 정의하는데 도움을 준다.
일부 리프트 암, 가장 잘 알려진 굴삭기의 리프트 암, 그러나 로더에도 가능한 리프트 암은, 도 2에 도시된 리프트 조립체(230)의 경우처럼 함께 이동하는 대신(즉, 미리 결정된 경로를 따라), 다른 세그먼트에 대해 선회하도록 제어 가능한 부분들을 가질 수 있다. 일부 동력 기계는 굴삭기, 또는 혹은 일부 로더와 다른 동력 기계에서 알려진 것과 같은 단일 리프트 암을 구비한 리프트 암 조립체를 갖는다. 다른 동력 기계는 복수의 리프트 암 조립체를 가질 수 있고, 각 리프트 암 조립체는 서로 독립적이다.
도구 인터페이스(270)는 리프트 암 조립체(234)의 제2단(232B)에 가깝게 위치한다. 도구 인터페이스(270)는 리프트 암(230)에 다양한 다른 도구를 수용 및 고정할 수 있는 도구 캐리어(272)를 포함한다. 그러한 도구들은 도구 캐리어(272)와 체결되는 상보적인(complementary) 기계 인터페이스를 갖는다. 도구 캐리어(272)는 암(234)의 제2단(232B)에 선회 가능하게 장착된다. 도구 캐리어 구동기(235)는 리프트 암 조립체(230) 및 도구 캐리어(272)와 동작 가능하게 결합되고, 리프트 암 조립체에 대해 도구 캐리어를 회전하도록 동작할 수 있다. 도구 캐리어 구동기(235)는 유압 실린더이고 보통 틸트(tilt) 실린더로 알려져 있다.
복수의 다른 도구에 부착될 수 있는 도구 캐리어를 구비함으로써 하나의 도구에서 다른 도구로의 변경이 비교적 쉽게 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도구 캐리어를 구비한 기계는 도구 캐리어와 리프트 암 조립체 사이에 구동기를 제공할 수 있고, 따라서 도구를 제거 또는 부착하는 것은 도구에서 구동기를 제거 또는 부착하는 것, 또는 리프트 암 조립체에서 도구를 제거 또는 부착하는 것을 포함하지 않는다. 도구 캐리어(272)는, 도구 캐리어가 없는 리프트 암 조립체가 구비하지 않는, 리프트 암(또는 동력 기계의 다른 부분)에 도구를 쉽게 부착하는 장착 구조물을 제공한다.
일부 동력 기계는, 도구 또는 도구 형태의 구조물에 직접 결합된 틸트 구동기를 갖는 리프트 암에 고정되는 것과 같은 형태로 도구 및 도구에 장착되는 도구 유사 장치를 가질 수 있다. 리프트 암에 회전 가능하게 고정된 그러한 도구와 같은 통상의 예가 버킷이고, 하나 이상의 틸트 실린더가 납땜으로 버킷에 직접 고정되거나 또는 잠금장치를 사용하여 부착된다. 그러한 동력 기계는 도구 캐리어를 구비하지 않지만, 리프트 암과 도구 사이에 직접 연결수단을 갖는다.
도구 인터페이스(270)는 또한 리프트 암 조립체(230) 상의 도구에 연결할 수 있는 도구 동력원(274)을 포함한다. 도구 동력원(274)은 도구가 제거 가능하게 결합될 수 있는 가압 유압 유체(pressured hydraulic fluid) 포트를 포함한다. 가압 유압 유체 포트는 도구 상의 하나 이상의 기능 또는 구동기에 동력을 주는 가압된 유압 유체를 선택적으로 제공한다. 도구 동력원은 또한 도구 상의 전기 구동기 및/또는 전자 제어기에 동력을 주는 전기 동력원을 포함할 수 있다. 도구 동력원은 또한 굴삭기(200)의 데이터 버스와 통신하여 도구의 제어기 및 로더(200)의 전자 장치 사이의 통신을 가능하게 하는 전기 도관을 포함할 수 있다.
동력 기계(100) 및 로더(200)에 대한 기술은 본 발명의 설명 목적으로 제공되고 후술되는 실시예가 실시될 수 있는 예시적인 환경을 제공한다. 본 발명에 개시된 실시예가 도 1의 블록도로 도시된 동력 기계(100)로 일반적으로 기술된 바와 같은 동력 기계 및 특히 스키드-스티어 로더(200)와 같은 로더 상에서 실시될 수 있는 반면, 달리 주지하거나 언급되지 않으면, 후술되는 개념은 그 적용분야에서 위에서 자세하게 기술된 환경으로 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 동력 기계(300)의 단순화된 블록도이다. 동력 기계(300)는 엔진(320) 형태의 동력원을 포함한다. 제어 시스템(360)은 제어기(362) 및 제어기(362)와 통신하는 하나 이상의 사용자 입력장치(364)를 포함한다. 통신 경로(363)는 사용자 입력장치(364)와 제어기(362) 사이에 도시되어 있다. 사용자 입력장치(364)는 다양한 사용자 조작 장치를 포함할 수 있고, 각각은 조작되고 있는지 및 어떻게 조작되고 있는지 여부를 나타내는 신호를 제어기(362)와 송수신할 수 있다. 사용자 입력장치에서 출력된 신호는 단순화하기 위해 사용자 입력장치로부터 제어기(362)까지의 통신 경로(363)를 따라 일 방향으로 이동하는 것으로 표시되었다. 다양한 실시예에서, 제어기(362)와 다수의 사용자 입력장치(364) 사이의 2-방향 통신 경로가 존재할 수 있다. 또한, 사용자 입력장치(364)와 제어기(362) 사이의 통신은 아날로그 전기 신호 및 유선 또는 무선 통신 신호들을 포함하여 다양한 방식으로 이뤄질 수 있지만, 그에 한정되지 않는다. 일부 실시예에서, 일부 사용자 입력장치는 동일한 동력 기계상에서 다른 사용자 입력장치와는 다른 형태로 제어기와 통신할 수 있다.
제어기(362)는 또한 엔진(320) 및 작업 요소(330)와 통신한다. 일부 실시예에서, 제어기(362)는 작업 요소(330A) 및 작업 요소(330B) 등을 포함하는 복수의 작업 요소와 통신한다. 제어 신호(361)는 제어기(362) 및 엔진(320) 사이의 통신을 나타낸다. 통신 신호(365, 365A, 365B)는 제어기(362) 및 작업 요소(330, 330A, 330B) 사이의 통신을 보여준다. 모든 통신 신호가 1-방향 통신으로 나타났지만, 다양한 실시예에서, 제어기, 엔진 및 임의의 작업 요소 사이의 통신은 2-방향 통신일 수 있다.
작업 요소(330)의 작동은 제어기(362)에서 제공된 제어 신호(365)에 응답하여 수행된다. 차례로, 제어기(362)는 적어도 부분적으로 하나 이상의 사용자 입력장치(364)로부터 제공된 신호에 응답하여 작업 요소(330)에 제어 신호(365)를 공급한다. 또한, 제어기(362)는 적어도 부분적으로 제어 요소(330)의 제어에 사용된 사용자 입력장치로부터 제어기로 공급된 동일한 신호에 응답하여 제어 신호(361)를 엔진(320)에 공급하여 엔진의 엔진 속도를 조절한다.
도 5는 동력 기계의 다양한 작업 기능을 제어하는 제어 시스템(460)을 구비한 동력 기계(400)의 실시예를 도시한 것이다. 제어 시스템(460)은 하나 이상의 사용자 입력장치(464)로부터 출력된 신호(집합적으로; 463)를 수신하고, 사용자 입력장치로부터 출력된 적어도 하나 이상의 신호에 응답하여 제어 신호(집합적으로; 465)를 제공하여 동력 기계의 다양한 작업 요소의 동작을 제어하는 제어기(462)를 포함한다. 제어기(462)에 의해 제어된 작업 요소는 예시적으로 리프트 및 틸트 실린더(438, 431), 좌우측 견인 요소(440A, 440B)를 포함한다. 또한 제어기(462)는 보조 소스(472)에서 가압 유체가 선택적으로 공급되는 것을 제어한다. 도 5에 도시된 실시예에서, 리프트 및 틸트 기능은 제어 밸브 조립체(466)를 선택적으로 구동하는 제어 신호(465C)를 공급함으로써 리프트 및 틸트 실린더(438, 431)에 각각 가압 유체를 공급하여 제어된다. 기계 주행 방향(즉, 전방향 또는 역방향), 조향(steering) 및 속도를 제어하기 위한 좌우측 견인 요소(440A, 440B)의 제어는 좌우측 구동 펌프(424A, 424B)에 제어 신호(465A 및 465B)를 제공함으로써 이루어진 다. 가압 유체의 보조 소스(472)에의 공급 제어는 제어 신호(465D)를 제어 밸브 조립체에 공급함으로써 달성된다. 보조 소스(472)는 복수의 다른 종류의 도구에 결합되고 그러한 도구 상의 모터, 실린더 등과 같은 하나 이상의 구동 장치를 제어할 수 있다. 또한, 후술되는 바와 같이, 제어기(462)는 신호(461)를 엔진에 공급하여 적어도 부분적으로 제어기(462)에 공급되는 하나 이상의 신호(463)를 기반으로 엔진 속도를 제어한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 엔진(420)은 제어기(462)와 통신하고 제어기로부터 제어 신호(461)을 수신하여 엔진 속도를 제어하는 엔진 제어부(engine control unit; ECU; 422)를 포함할 수 있다. 그런 다음, ECU(422)는 엔진(420)의 속도를 제어한다. 엔진(420)은 도시된 것처럼 기어 펌프 등의 고정 배기량(displacement) 펌프 또는 가변 배기량 펌프일 수 있는 좌측 구동 펌프(424A), 우측 구동 펌프(424B) 및 도구 펌프(425)를 구동하여 가압 유압 유체를 제어 밸브 조립체(466)에 공급한다. 좌측 구동 펌프(424A)는, 예를 들어, 가압 유압 유체를 선택적으로 양방향 좌측 구동 모터(도시되지 않음)에 공급하여 하나 이상의 좌측 견인 요소(440A)에 동력을 제공한다. 유사하게, 우측 구동 펌프(440B)는 가압 유압 유체를 선택적으로 유사한 양방향 우측 구동 모터(도시되지 않음)에 공급하여 하나 이상의 우측 견인 요소(440A)에 동력을 제공한다.
일부 실시예에서, 제어 밸브 조립체(466)는 적어도 부분적으로, 신호(465C, 465D)를 제어하고 그에 응답하여 스풀(spools)을 시프트하여 도관(467A, 467B, 467C)을 통해 리프트 실린더(438), 틸트 실린더(431) 및 보조 소스(472) 각각에 유압 유체를 공급할 수 있는 구동기에 의해 스풀의 위치가 제어되는 개방 중심 다중 스풀 밸브 장치(open center multiple spool valve arrangement; 도시되지 않음)이다. 다른 실시예에서, 유압 부품의 다양한 구조가 제공되어 작업 요소를 제어하는 구동기로의 유압 유체의 흐름을 선택적으로 제어한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 동력 기계(400)는 도구(480)에 동작 가능하게 결합될 수 있다. 도구(480)와 같은 일부 도구는 보조 소스(472)에 결합되어 동력 기계(400)에서 출력되는 가압 유압 유체를 선택적으로 수신한다. 도구(480)는 그 위에 장착되어 제어기(462)에서 출력된 제어 신호(465E)를 수신할 수 있는 도구 제어기(482)를 포함한다. 도 5에 1-방향으로, 즉 제어기(462)에서 도구 제어기(482)로의 통신이 도시되었지만, 일부 실시예에서 통신은 2-방향이다. 또한, 일부 실시예에서, 도구 제어기(482)는 제어 신호를 제어기(462)로 송신할 수 있고, 이로써 제어기(462)는 제어 신호(465D)를 제어 밸브 조립체(466)로 제공하여 가압 유압 유체가 보조 소스에서 사용될 수 있게 한다. 다른 도구는 도구 제어기(482)와 같은 도구 제어기를 갖지 않을 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 사용자 입력장치(464)는 기준선 엔진 속도 설정에 사용될 수 있는 스로틀 제어 입력장치뿐만 아니라, 리프트 실린더(438), 틸트 실린더(431) 및 보조 소스(472)에서의 가압 유압 유체의 존재를 제어하는 대표적인 입력장치이다. 도 6a의 경우를 참조하면, 일부 실시예에서, 사용자 입력장치(464)는 리프트 제어 입력장치(464A), 틸트 제어 입력장치(464B), 좌측 구동 제어 입력장치(464C), 우측 구동 제어 사용자 입력장치(464D), 보조 소스 제어 입력장치(464E) 및 기준선 스로틀 제어 입력장치(464F)를 포함한다. 이 사용자 입력장치의 일부는, 예를 들어, 좌우측 구동 제어 입력장치(464C, 464D)는 단일 사용자 입력장치로 결합될 수 있다. 보조 소스 제어 입력장치(435) 및 기준선 스로틀 제어 입력장치(440)는, 예를 들어, 작업자실 밖에 위치한 별개의 입력장치일 수 있고, 또는 이 입력장치는 엄지 스위치(thumb switches), 푸시 버튼(push buttons), 또는 다른 사용자가 작동 가능한 입력장치를 사용하여 조이스틱에 통합될 수 있다.
여기에 기술된 사용자 입력장치의 적어도 일부는 한 쌍의 이중 축(dual axis) 조이스틱을 사용하여 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 도 6b에 도시된 것처럼, 좌측 조이스틱(469A) 및 우측 조이스틱(469B)(집합적으로 469)은“ISO 패턴”으로 지칭되는 조이스틱 제어 패턴을 사용하여 동작할 수 있다. ISO 패턴에서, 좌측 조이스틱(469A)은 주행 속도와 방향(즉, 전방 또는 후방)을 제어하도록 조작 가능한 제1축, 전/후 방향축(fore/aft axis)을 갖는다. 측면축(side-to-side axis)은 좌우 회전을 제어하고 회전 난이도(severity)를 제어한다. 조이스틱은 제어기(462)로 한 쌍의 신호를 전송하고, 제어기(469B)는 이를 해석하여 좌우측 구동 펌프를 제어한다. 우측 조이스틱(469B)은 도 6b에서 도시되고 설명된 리프트 및 틸트 기능을 제어한다. 도 6c는“H-패턴”으로 알려지고, 다른 실시예에서 사용되는 제어 패턴을 도시한 것이다. H-패턴에서, 좌측 조이스틱(469A’)은 좌측 구동 펌프 및 리프트 실린더를 제어하는 입력 신호를 제공하도록 조작 가능하고, 우측 조이스틱(469B’)은 우측 구동 펌프 및 틸트 실린더를 제어하는 입력 신호를 공급하도록 조작 가능하다.
제어기(462)는 리프트 및 틸트 실린더(438, 431), 좌우측 구동 펌프(424A, 424B), 보조 기능을 제어하는 제어 신호를 생성하는 외에, 최소한 부분적으로 하나 이상의 다른 작업 요소를 제어하는데 사용되는 동일한 사용자 입력장치에 기반하여 엔진(420)의 속도를 제어하는 제어 신호를 생성한다. 예를 들어, 조이스틱 제어기(469A)를 사용하여 좌우측 구동 펌프(424A, 424B)를 제어하는 제어 신호를 공급하는 경우, 제어기(462)는 조이스틱의 구동 정도에 기반하여 동력 기계가 충분히 동작할 수 있는 적절한 엔진 속도를 감지할 수 있다. 이어서, 제어기(462)는 엔진 속도를 조절하는 제어 신호를 공급하여 성능을 최적화한다. 유사하게, 리프트 또는 틸트 실린더(438, 431)를 구동하는 경우, 제어기(462)는 엔진 속도를 증가하여 작업 수행에 충분한 동력이 사용될 수 있도록 보장한다.
제어기(462)는 엔진 속도를 제어하기 위한 다양한 기술을 사용할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 엔진 속도는, 기능 수행을 위한 가장 높은 엔진 토크의 필요에 따라 사용자 입력장치(즉, 기준선 스로틀 제어 입력장치) 및 작업 요소(즉, 주행, 리프트 및 틸트 요소, 도구에 동작 가능하게 결합된 유압 기능)를 기반으로 설정된다. 리프트 및 틸트가 리프트 및 틸트 실린더의 구동을 지시하지 않고, 좌우측 구동 입력장치가 구동 펌프가 높은 속도 또는 가속률(rate of acceleration)로 동력 기계가 움직이게 지시한다면, 제어기는 구동 펌프의 요구를 기반으로 엔진 속도를 제어할 수 있다. 또는, 리프트 및/또는 틸트 입력장치가 리프트 및/또는 틸트 실린더의 구동을 지시했지만, 동력 기계가 주행하지 않거나 구동 펌프에 대해 낮은 지시 신호(low commanded signal)에 응답하여 주행하고 있는 경우, 제어기(462)는 리프트 및/틸트 입력장치를 기반으로 엔진 속도를 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기(462)는 또한 사용자 입력장치의 특별한 결합을 기반으로 엔진 속도를 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, 기준선 스로틀 입력장치(440)는 사용자 입력장치(320)에 포함된다. 기준선 스로틀 입력장치(440)는 동력 기계 작업자에 의해 구동되어 원하는 기준선 또는 엔진이 동작중 정지되지 않는 최소 엔진 속도를 나타내는 신호를 공급한다. 제어기(462)는 기준선 엔진 속도를 저장하고, 엔진이 엔진 속도를 기준선 엔진 속도 이상으로 유지하게 한다. 상술한 것처럼 조이스틱 사용자 입력장치를 기반으로, 제어기(462)는 기계 기능 제어에 사용되는 하나 이상의 사용자 입력장치에 응답하여 엔진 속도를 기준선 엔진 속도에서 위쪽으로 편향하게(deviate) 제어하지만, 엔진 속도가 기준선 밑으로 떨어지지는 않게 제어한다. 일부 실시예에서, 작업 요소를 제어하는 의사를 나타내는 사용자 입력장치(464)가 구동되면, 엔진 속도를 기준선 엔진 속도에서 증가시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 어떤 사용자 입력장치만 구동하면 제어기는 엔진 속도를 증가시킬 것이다. 예를 들어, 사용자 입력장치는 엔진 속도를 기준선 엔진 속도보다 일정량(예를 들어, 최대값의 50%) 증가하도록 구동될 수 있다. 다른 실시예에서, 제어기는 사용자 입력장치 구동의 미리 정해진 결합(예를 들어, 주행 속도, 리프트 실린더 구동, 틸트 실린더 구동, 보조 기능 구동 등의 일부 결합)을 수신하여 엔진 속도를 증가하도록 할 수 있다.
일부 실시예에서, 기준선 엔진 속도는 동력 기계에 부착된 특정 도구 형태를 기반으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 도구 제어기를 갖는 도구에 결합되면, 도구 제어기는 제어기(462)와 식별 정보 또는 부하 정보를 송수신하여 특정 도구를 최적으로 사용하도록 엔진의 기준선 엔진 속도 설정에 도움을 줄 수 있다. 다른 실시예에서, 도구는 제어기(462)에 어떤 종류의 도구가 동력 기계에 동작 가능하게 결합되었는 지를 알려줄 수 있는 RFID 태그와 같은 식별 태그, 다른 종류의 식별 태그 또는 식별 메커니즘 또는 시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 도구 종류를 식별하거나 도구의 작업 부하에 관한 정보를 제공하는 도구 제어기로부터의 정보는 또한 사용자 입력장치의 작동에 응답하여 지시될 기준선 엔진 속도로부터의 편향량을 제어하는데 사용될 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 제어 시스템(460)은 특별한 작업 기능을 수행하는 동안 엔진 속도를 기반으로 사용자가 기준선 엔진 속도를 설정할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 작업자가 선호하거나 최적이라고 생각한 엔진 속도에서 동력 기계를 전방향으로 운전하도록 사용자 입력장치가 구동되면, 푸시 버튼 또는 다른 스로틀 잠금 입력장치(464G)와 같은 사용자 입력장치는 현재 엔진 속도를 기준선 엔진 속도와 같은 속도로 고정하도록 작동될 수 있다. 그런 다음, 작동된 사용자 입력장치가 해지되어 중립 위치로 되돌아가는 경우에도, 사용자가 예를 들어, 스로틀 잠금 입력장치(464G)를 다시 작동시키는 것과 같이 RPM 잠금을 무시할 때까지 엔진 속도는 선택된 엔진 속도로 유지된다. 이는, 도구 제어기 등으로부터의 정보, 작업자의 지식에 기반하여 특별한 기준선 엔진 속도를 설정하기보다는, 기계를 동작시켜서 최적의 엔진 속도가 설정될 수 있고, 원하는 방식으로 운전할 때 입력장치(464G)를 동작시켜서 엔진의 엔진 속도를 기준선 엔진 속도로 고정한다는 점에서, 일부 실시예와 다르다. 그때의 엔진 속도는 이전에 선택된 기준선 및 스로틀 잠금 입력장치(464G)가 구동될 때 동작될 수 있는 임의의 작업 요소의 기능으로 선택될 수 있음이 이해되어야 한다.
다른 실시예에서, 모드 선택 입력장치(464H)는 기계의 사용자 및/또는 소유자가 엔진 속도 제어 모드를 선택할 수 있도록 포함될 수 있다. 예를 들어, 동력 기계 운전 비경험자가 스로틀을 매우 높은 속도로 설정하여 운전하고, 필요하지 않은 경우에도 높은 엔진 속도를 유지한다면, 일부 실시예에서 기계 소유자는 모드 선택 입력장치(464H)를 사용하여 제어기에 신호를 보냄으로써 기계가 기준선 스로틀이 미리 설정된 기준선 스로틀을 초과하여 증가할 수 없는 모드에 선택적으로 위치하도록 할 수 있다. 즉, 일부 실시예에서, 기준선 스로틀은 조정되지 않을 수 있다. 예를 들어, 이 모드에서, 기준선 RPM은 엔진의 아이들(idle) 레벨일 수 있고, 엔진 RPM은 조이스틱 조작으로 조정 가능하지 않는 기준선에서 상향으로 편향될 수 있다. 조이스틱이 중립 위치로 돌아온 후, 엔진 RPM은 조정 가능하지 않는 기준선으로 돌아간다. 이들 및 다른 제어 방법이 상술한 제어 시스템(460)과 같은 시스템에서 구현될 수 있다.
도 7은 제어기(462)를 엔진 속도를 제어하기 위해 다른 동작 모드로 동작하도록 구성하는 방법(500)에 대한 흐름도이다. 상세하게, 방법(500)은 제어 시스템(460)이 어떻게 작업자가 조정 가능한 기준선 엔진 속도를 허가하는가 하지 못하는가를 설명한다. 505 블록에서, 동작 모드가 선택된다. 예를 들어, 일부 실시예에서 다수의 동작 모드 중에서 선택하기 위하여 모드 선택 입력장치(464H)가 사용될 수 있다. 501 블록에서, 제어기는 제1 동작 모드가 선택되었는지를 판단한다. 제1 동작 모드가 선택되었으면, 515 블록에서, 기준선 또는 최소 엔진 속도가 고정되어(locked) 작업자가 변경할 수 없다. 이 동작 모드는, 예를 들어, 상술한 바와 같이, 비경험 작업자가 기준선 엔진 속도를 너무 높게 설정하지 못하게 하고 싶은 동력 기계 소유자에게 유용하다.
510 블록에서, 제1 동작 모드가 선택되지 않았으면, 520 블록에서, 제2 동작 모드가 선택되었는지가 판단될 수 있다. 제2 동작 모드가 선택되었으면, 525 블록에서 기준선 또는 최저 엔진 속도는 기계 작업자에 의해, 예를 들어, 기준선 스로틀 제어 입력장치(464F)의 작동에 응답하는 것을 포함해 상술한 하나 이상의 기술을 사용하여 조정될 수 있다. 제1 및 제2 모드의 하나에서, 엔진 속도는 상술한 바와 같이 사용자 입력장치의 작동을 기반으로 기준선에서부터 변경될 수 있다.
도 8은 다른 예시적인 실시예에 따라 엔진 속도를 제어하는 다른 동작 모드로 동작하도록 제어기(462)를 구성하는 방법(550)에 대한 순서도를 도시한 것이다. 555 블록에서, 동작 모드가 선택되고, 560 블록에서 제1 동작 모드가 선택되었는지 판단된다. 제1 동작 모드가 선택되었다면, 565 블록에서, 기준선 또는 최소 엔진 속도가 고정되어 작업자가 변경할 수 없다. 그러나, 엔진 속도는 상술한 바와 같이 사용자 입력장치의 작동을 기반으로 기준선에서부터 변경될 수 있다.
한편 560 블록에서, 제1 모드가 선택되지 않았다고 판단되면, 방법은 570 블록으로 이동해 제2 모드가 선택되었는지 판단할 수 있다. 제2 모드가 선택되었다면, 방법은 575 블록으로 이동하고, 방법은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 사용자 입력장치(364, 464)를 통해 최소 또는 최대 속도를 조정할 수 있다. 일부 실시예에서, 사용자 입력장치(364, 464)의 작동으로, 최소 및 최대 속도가 미리 결정된 양만큼 변경된다. 다른 실시예에서, 사용자 입력장치(364)의 작동으로 최소 또는 기준선 작업 엔진 속도가 현재의 엔진 작업 속도로 변경된다. 560 블록에서, 제2 모드가 선택되지 않았다고 판단되면, 방법은 580 블록으로 이동해, 작업자가 최소 엔진 속도를 조정할 수 있지만, 엔진 속도는 동력 기계에서 작업 요소의 제어에 사용되는 사용자 입력장치에 응답하여 가변되지는 않는다.
도 9는 일부 실시예에 따른 기준선 또는 최소 엔진 속도를 조정하는 방법(600)을 도시한 흐름도이다. 605 블록에서, 최소 엔진 속도를 조정하는 의사를 나타내는 신호가 수신된다. 예를 들어, 신호는 스로틀 설정 입력장치(440)로부터 수신될 수 있다. 610 블록에서, 제1 동작 모드가 선택되었는지 판단된다. 상술한 바와 같이, 제1 동작 모드에서는 기준선 또는 최소 엔진 모드가 고정되어 변경될 수 없다. 따라서 제1 동작 모드가 선택되었다고 판단되면, 방법은 615 블록으로 진행하고, 최소 엔진 속도는 수신된 신호에 응답하여 변경되지 않는다. 그러나 610 블록에서 제1 동작 모드가 선택되지 않았다면, 상술한 제2 및 제3 동작 모드에서 작업자가 기준선 또는 최소 엔진 속도를 조절할 수 있기 때문에, 최소 엔진 모드가 620 블록에서 수신된 신호가 나타내는 대로 조정된다. 모드에 대한 상술한 순서도는 본 발명의 설명의 예시를 위한 것임이 이해되어야 한다. 다양한 실시예에서, 모드 선택 입력장치(464H)에서 출력된 신호의 입력 처리는 다양한 방법으로 구현될 수 있고, 모드는 다른 실시예에서 다른 번호로 표현될 수 있다.
도 10을 참조하면, 예시적인 실시예에 따라 주행 동작을 하는 동안 동력 기계를 제어하는 방법(700)의 흐름도가 도시되어 있다. 방법(700)의 705 블록에서, 유압 구동 펌프(424A, 424B) 중 하나 또는 모두에 대한 구동 신호를 명령하는 작업자 입력장치로부터 신호가 수신된다. 조이스틱이 ISO 제어 패턴으로 구성된 예시적인 실시예에서, 제어기(462)는 좌측 조이스틱(469A)에서 출력된 신호를 수신할 수 있다. 다른 실시예에서, 우측 조이스틱(469B)에서 출력된 신호를 수신할 수 있고, 또는 조이스틱 모두(469)에서 출력된 단일의 대표 신호를 수신할 수 있다. 즉, 구동 신호를 지시하는 수신 신호는 두 조이스틱 사용자 입력장치에서 출력된 2개의 개별 신호일 수 있다. 구동 제어 신호는 전후 방향 주행을 제어하는 신호 성분 또는 양태뿐만 아니라, 추진(propulsion) 신호 성분 또는 양태(aspect) 및 조향 신호 성분 또는 양태 모두를 포함한다.
710 블록에서, 엔진 속도 오프셋이 수신 신호(들) 및/또는 대응하는 지시된 구동 제어 신호를 기반으로 계산 또는 결정될 수 있다. 엔진 속도 오프셋 및 기준선 엔진 속도는 모두 구동 제어 신호에 의하여 결정된 엔진 속도를 나타낸다. 제어기(462)는 엔진 속도 오프셋으로 결정된 엔진 속도를 설정하여 최적의 토크를 제공함으로써 펌프를 지시된 펌프 스트로크(stroke)에서 구동한다. 엔진 속도 가속을 선택하여 기준선 엔진 속도와 설정된 엔진 속도 사이의 완만한 변이(transition)를 제공할 수 있다. 715 블록에서, 구동 펌프(424A, 424B)는 조이스틱 사용자 입력장치(들)로부터 수신된 신호(들)에 따라 지시를 받고, 엔진 속도는 그 지시에 따라 기준선 또는 최소 엔진 속도에 계산된 오프셋이 더해진 값이 된다.
도 11을 참조하면, 예시적인 실시예에 따라 주행 동작 및 리프트 및/또는 틸트 동작의 하나 또는 모두를 하는 동안 동력 기계를 제어하는 방법(750)의 흐름도가 도시되어 있다. 755 블록에서, 하나 또는 모든 유압 구동 펌프(424A, 424B)에 대해 구동 신호를 지시 및/또는 하나 또는 모든 리프트 및 틸트 구동기(438, 431)의 작동을 지시하는 하나 이상의 작업자 입력장치로부터 신호를 수신한다. 상술한 바와 같이, 일부 실시예에서, 수신된 신호는 조이스틱 사용자 입력장치(469) 모두와 같은 다수의 작업자 입력장치에서 출력된 신호의 결합이거나, 또는 다수의 작업자 입력장치에서 출력된 다수의 개별 신호일 수 있다.
760 블록에서, 엔진 속도 오프셋은 수신된 신호(들) 및/또는 대응하는 지시를 받은 구동 제어 신호, 리프트 실린더 제어 신호 및/또는 틸트 실린더 제어 신호를 기반으로 계산 또는 결정될 수 있다. 엔진 속도 오프셋 및 기준선 엔진 속도는 모두 수신된 신호(들)을 기반으로 제어기(462)에 의해 결정된 엔진 속도를 나타낸다. 제어기(462)는 엔진 속도 오프셋으로 결정된 것과 같은 엔진 속도를 설정하고, 최적의 토크를 제공하여 지시된 펌프 스트로크에서 구동 펌프(424A, 424B)를 구동하고, 및/또는 도구 펌프(425)에 최적의 토크를 제공하여 가압하에서 리프트 및/또는 틸트 실린더로 유압 유체를 공급한다. 일부 실시예에서, 엔진 속도 오프셋 또는 대안적으로 원하는 엔진 속도의 계산은 구동 기능, 리프트 기능 또는 틸트 기능을 위해 계산되거나 필요한 최대 엔진 속도 신호를 기반으로 이루어진다. 즉, 이 개별 기능 각각에 대한 최적의 엔진 속도의 최고값은 엔진 속도 오프셋을 계산하기 위한 원하는 엔진 속도로 선택된다. 일부 다른 실시예에서, 선택된 원하는 엔진 속도는 리프트, 틸트 및 구동 신호의 부가 기능으로서 결정된다. 765 블록에서, 구동 펌프(424A, 424B), 리프트 및 틸트 실린더(438, 431)는 조이스틱 사용자 입력장치(들)로부터 수신된 신호(들)에 따라 지시를 받고, 엔진 속도는 기준선 또는 최소 엔진 속도에 계산된 오프셋이 더해진 값으로 지시된다.
도 12를 참조하면, 예시적인 실시예에 따라 주행동작, 리프트 및/틸트 동작, 및 보조 기능 동작 중 어느 것 또는 모두를 진행하는 동안 동력 기계를 제어하는 방법(800)의 흐름도가 도시되어 있다. 805 블록에서, 하나 또는 모든 유압 구동 펌프(424A, 424B)에게 구동 신호를 지시하고, 하나 또는 모든 리프트 및 틸트 구동기(438, 431)의 작동을 지시하고, 및/또는 동력 기계로부터의 가압 유압 유체를 필요로하는 부착 도구(480)에 대한 기능과 같은 보조 기능을 지시하는, 하나 이상의 작업자 입력장치로부터 출력된 신호가 수신된다. 상술한 바와 같이, 일부 실시예에서, 수신된 신호는 조이스틱 사용자 입력장치(469) 모두와 같은 다수의 작업자 입력장치 및/또는 보조 소스 제어 입력장치(464E)로부터 출력된 신호의 결합이거나 다수의 작업자 입력장치로부터 출력된 다수의 개별 신호일 수 있다.
810 블록에서, 엔진 속도 오프셋은 수신된 신호(들) 및/또는 대응하는 지시를 위한 구동 제어 신호, 리프트 실린더 제어 신호, 틸트 실린더 제어 신호 및/또는 보조 기능 제어 신호를 기반으로 계산 또는 결정될 수 있다. 지시된 보조 기능의 엔진 속도 오프셋 계산에 한 기여는, 보조 기능에 필요한 유압 흐름량을 기반으로 또는 부착 도구의 종류에 기반할 수 있다. 일부 실시예에서, 상술한 도구 제어기(482)를 통해 이러한 정보가 제어기(462)에 사용될 수 있다.
엔진 속도 오프셋 및 기준선 엔진 속도는 모두 수신된 신호(들)을 기반으로 제어기(462)에 의해 결정된 엔진 속도를 나타낸다. 810 블록에서, 제어기(462)는 엔진 속도 오프셋으로 결정되는 것과 같이, 엔진 속도를 설정하고, 최적의 토크를 제공하여 지시된 펌프 스트로크에서 구동 펌프(424A, 424B)를 구동하고, 및/또는 도구 펌프(425)에 최적의 토크를 제공하여 가압하에서 리프트 및/또는 틸트 실린더 및/또는 부착된 도구로 유압 유체를 공급하게 한다. 일부 실시예에서, 엔진 속도 오프셋 또는 원하는 엔진 속도의 계산은 구동 기능, 리프트 및 틸트 기능 또는 보조 기능을 위해 계산되거나 필요한 최대 엔진 속도 신호를 기반으로 이루어진다. 즉, 이 개별 기능 각각에 대한 최적의 엔진 속도의 최고값은 엔진 속도 오프셋을 계산하기 위한 원하는 엔진 속도로 선택된다. 일부 다른 실시예에서, 선택된 원하는 엔진 속도는 리프트, 틸트, 보조 및 구동 신호의 부가 기능으로서 결정된다. 815 블록에서, 구동 펌프(424A, 424B), 리프트 및 틸트 실린더(438, 431) 및 보조 기능은 조이스틱 사용자 입력장치(들)로부터 수신된 신호(들)에 따라 명령을 받고, 엔진 속도는 기준선 또는 최소 엔진 속도에 계산된 오프셋이 더해진 값으로 지시된다.
본 발명은 바람직한 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 형태 및 세부 사항으로 변경이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 본 발명에 상술한 방법들은 예시적인 실시예로 제공되었으나 당업자들은 본 발명의 개념이 이러한 특별한 방법 실시예에 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 유사하게, 도시된 제어 시스템은 개시된 개념이 실시될 수 있는 수많은 실시예의 단지 몇 개를 나타낸 것이다.

Claims (15)

  1. 프레임;
    상기 프레임에 동작 가능하게 결합된 견인 요소;
    상기 프레임에 동작 가능하게 결합된 작업 요소;
    상기 프레임에 장착되고 견인요소 및 작업 요소에 동력원을 제공하는 엔진; 및
    상기 견인 요소, 작업 요소 및 엔진의 동작을 제어하는 제어 시스템을 포함하는 동력 기계로서,
    상기 제어 시스템은,
    상기 견인 요소를 제어하는 의사를 나타내는 신호를 제공하도록 조작될 수 있는 제1 사용자 입력장치;
    상기 작업 요소를 제어하는 의사를 나타내는 신호를 제공하도록 조작될 수 있는 제2 사용자 입력장치; 및
    엔진 동작 속도를 제어하는 제어 신호를 제공하는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는 제1 및 제2 사용자 입력장치와 통신하여 제1 및 제2 사용자 입력장치로부터 신호를 수신하고, 기준선 엔진 동작 속도를 결정하고 제1 사용자 입력장치로부터의 신호 및 제2 사용자 입력장치로부터의 신호 중 적어도 하나에 부분적으로 기반하여 오프셋을 계산함으로써 원하는 엔진 동작 속도를 결정하고, 상기 결정된 원하는 엔진 동작 속도를 기반으로 엔진에 제어신호를 공급하는, 동력 기계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어기와 통신하여 동작 모드를 선택하는 의사를 나타내는 신호를 제공하도록 조작될 수 있는 제3 사용자 입력장치를 더 포함하고,
    상기 제어기는 제3 사용자 입력장치로부터 수신된 신호에 응답하여 엔진 동작 속도를 제어하는 복수의 다른 모드로 동작하는, 동력 기계.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어기는 엔진 동작 속도를 조절하는 제1 및 제2 동작 모드 중 하나로 동작하고, 상기 제1 동작 모드에서 제어기는 기준선 엔진 동작 속도의 조정을 금지하고, 제2 동작 모드에서 제어기는 기준선 엔진 동작 속도의 조정을 허가하는, 동력 기계.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어기와 통신하여 기준선 엔진 동작 속도를 조정하는 의사를 나타내는 신호를 제공하도록 조작될 수 있는 제4 사용자 입력장치를 더 포함하는, 동력 기계.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어기는 제4 사용자 입력장치로부터의 신호에 응답하여 기준선 엔진 동작 속도를 현재의 엔진 속도로 설정하는, 동력 기계.
  6. 제1항에 있어서, 상기 작업 요소는 리프트 암 조립체인, 동력 기계.
  7. 엔진, 유압 펌프 및 유압 모터를 포함하는 구동 시스템 및 리프트 암 조립체를 구비하는 동력 기계의 동작을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 동력 기계를 지지면 위로 구동하도록 구동 시스템을 제어하는 의사를 나타내는 제1 입력장치 및 리프트 암 조립체를 움직이도록 리프트 암 조립체를 제어하는 의사를 나타내는 제2 사용자 입력장치 중 하나로부터 신호를 수신하는 단계;
    상기 제1 입력장치 및 제2 입력장치 중 하나로부터 수신된 신호를 기반으로 엔진 동작 속도 오프셋을 계산하고, 상기 엔진 동작 속도 오프셋을 기준선 엔진 동작 속도에 더하여 원하는 엔진 동작 속도를 설정하는 단계;
    상기 제1 입력장치 및 제2 입력장치 중 하나로부터 수신된 입력을 기반으로 구동 시스템 및 리프트 암 조립체 중 하나의 동작을 지시하는 단계; 및
    상기 엔진이 원하는 엔진 동작 속도에서 동작하도록 지시하는 단계를 포함하는,
    엔진, 유압 펌프 및 유압 모터를 포함하는 구동 시스템 및 리프트 암 조립체를 구비하는 동력 기계의 동작을 제어하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 입력장치 및 제2 입력장치 중 하나로부터 신호를 수신하는 단계는, 제1 입력장치로부터 신호를 수신하는 단계 및 제2 입력장치로부터 신호를 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 오프셋을 계산하는 단계는, 제1 입력장치 및 제2 입력장치 각각으로부터의 신호를 기반으로 하는,
    엔진, 유압 펌프 및 유압 모터를 포함하는 구동 시스템 및 리프트 암 조립체를 구비하는 동력 기계의 동작을 제어하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 모드 입력장치로부터 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 모드 입력장치로부터 수신된 신호에 부분적으로 기반하여 기준선 엔진 동작 속도를 계산하는 단계를 더 포함하는,
    엔진, 유압 펌프 및 유압 모터를 포함하는 구동 시스템 및 리프트 암 조립체를 구비하는 동력 기계의 동작을 제어하는 방법.
  10. 유압 구동 시스템을 갖는 동력 기계의 엔진을 제어하는 제어 시스템에 있어서,
    상기 유압 구동 시스템을 제어하는 의사를 나타내는 신호를 제공하도록 조작될 수 있는 구동 사용자 입력장치; 및
    엔진 동작 속도를 제어하는 제어 신호를 제공하는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는 구동 사용자 입력장치와 통신하여 구동 사용자 입력장치로부터 신호를 수신하고, 기준선 엔진 동작 속도를 결정하고 최소한 부분적으로 구동 사용자 입력장치로부터의 신호를 기반으로 오프셋을 계산하여 원하는 엔진 동작 속도를 결정하고, 상기 결정된 원하는 엔진 속도를 기반으로 엔진에 제어 신호를 공급하는, 유압 구동 시스템을 갖는 동력 기계에서 엔진을 제어하는 제어 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어 시스템은 기준선 엔진 동작 속도를 변경하는 의사를 나타내는 신호를 제공하도록 조작될 수 있는 기준선 엔진 동작 속도 입력장치를 더 포함하는, 유압 구동 시스템을 갖는 동력 기계에서 엔진을 제어하는 제어 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어기는 기준선 엔진 동작 속도 입력장치로부터 기준선 엔진 동작 속도를 변경하는 의사를 나타내는 신호를 수신하면, 기준선 엔진 동작 속도를 미리 설정된 양만큼 변경하는, 유압 구동 시스템을 갖는 동력 기계에서 엔진을 제어하는 제어 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제어기는 기준선 엔진 동작 속도 입력장치로부터 기준선 엔진 동작 속도를 변경하는 의사를 나타내는 신호를 수신하면, 기준선 엔진 동작 속도를 현재의 기준선 엔진 동작 속도로 변경하는, 유압 구동 시스템을 갖는 동력 기계에서 엔진을 제어하는 제어 시스템.
  14. 리프트 암 조립체를 갖는 동력 기계에서 엔진을 제어하는 제어 시스템에 있어서,
    상기 리프트 암 조립체의 위치를 제어하는 의사를 나타내는 신호를 제공하도록 조작될 수 있는 리프트 암 사용자 입력장치; 및
    엔진 동작 속도를 제어하는 제어 신호를 제공하는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는 리프트 암 사용자 입력장치와 통신하여 리프트 암 사용자 입력장치로부터 신호를 수신하고, 기준선 엔진 동작 속도를 결정하고 최소한 부분적으로 리프트 암 사용자 입력장치로부터의 신호를 기반으로 오프셋을 계산하여 원하는 엔진 동작 속도를 결정하고, 상기 결정된 원하는 엔진 속도를 기반으로 엔진에 제어 신호를 공급하는, 리프트 암 조립체를 갖는 동력 기계에서 엔진을 제어하는 제어 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 견인 요소는 유압 펌프에 의하여 제어되고, 엔진은 유압 펌프에 동력원을 제공하고, 그리고 제1 사용자 입력장치는 유압 펌프를 제어하는 의사를 나타내는 신호를 제공하도록 조작될 수 있는 동력기계

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