KR19990072389A

KR19990072389A - 산업차량에서전자밸브제어방법및전자밸브제어장치

Info

Publication number: KR19990072389A
Application number: KR1019990003519A
Authority: KR
Inventors: 야마다도다시; 이토히루
Original assignee: 이소가이 지세이; 가부시키가이샤 도요다지도숏키 세이사쿠쇼
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 1999-09-27
Also published as: CN1225334A; JPH11222397A; CN1162878C; KR100289027B1; JP3152200B2; EP0944100A1; TW518314B; US6275368B1

Abstract

솔레노이드(18)가 여자 전류에 의해 가열되는 것을 방지하기 위한 방법 및 장치이다. 유압 실린더(12)가 신장 및 수축될 때, 전자밸브(16)가 연결 위치로 이동되도록 제어기(26)는 이동 전류를 솔레노이드(18)로 전송하기 위해 하이-사이드 드라이버(32)를 제어한다. 따라서, 제어기(26)는 밸브체(160)가 연결 위치에 유지되도록 유지 전류를 솔레노이드(18)로 전송하기 위해 하이-사이드 드라이버를 제어한다. 이동 전류 및 유지 전류는 펄스파이다. 유지 전류의 듀티비는 이동 전류의 듀티비보다 적다.

Description

산업 차량에서 전자밸브 제어방법 및 전자밸브 제어장치{Method and apparatus for controlling electromagnetic valve in industrial vehicle}

본 발명은 포크리프트와 같은 산업 차량의 후륜 축의 피봇팅을 제어하기 위한 기구에 관한 것이고 특히, 피봇 제어기구의 유압 회로에 전자밸브를 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

포크리프트와 같은 전형적인 산업 차량에서, 후륜을 지지하기 위한 차축은 차체 프레임을 안정시키기 위해 차체 프레임에 대하여 피봇한다. 그러나, 만일 차량이 방향을 바꾸기 위해 조향될 때, 후륜 축의 피봇팅은 차체 프레임을 경사지게 할 수도 있고, 그리하여 차량이 불안정하게 된다. 그러므로, 차량은 차량이 방향을 바꿀 때, 후륜 축을 로킹하기 위한 기구를 갖는다.

차축 로킹 기구는 유압 실린더를 갖는 유압 회로를 포함한다. 유압 실린더는 차체 프레임과 후륜 축 사이에 배치되고 2개의 오일 챔버를 갖는다. 오일 챔버는 오일 통로에 의해 상호 연결된다. 전자 밸브는 오일 통로내에 배치된다. 후륜 축의 피봇팅은 유압 실린더를 신장 및 수축시킨다. 후륜 축의 피봇팅을 제어하기 위해, 유압 실린더의 신장 및 수축이 제어된다. 후륜 축이 피봇될 때, 전자밸브가 개방되어 오일 챔버가 상호 연통하여 유압 실린더의 왕복운동을 허용한다. 한편, 후륜 축이 로킹될 때, 전자밸브는 오일 챔버가 상호 연결되는 것을 차단한다.

전자밸브는 오일 챔버가 상호 연통하는 것을 허용하는 연결 위치와 오일 챔버를 차단하는 차단 위치 사이에서 이동되는 밸브체를 갖는 투웨이 스위치 밸브이다. 밸브체의 위치는 차단 위치쪽으로 밸브체를 끌어당기기 위해 사용되는 스프링력과 밸브체를 연결 위치쪽으로 끌어당기는 솔레노이드의 스프링력과의 평형에 의해 결정된다. 솔레노이드가 여자되지 않을 때, 스프링력은 밸브체를 차단위치에 배치시킨다. 솔레노이드가 여자될 때, 솔레노이드의 힘은 스프링력을 억제하고 밸브체를 연결 위치에 놓는다. 전자밸브는 후륜 축의 피봇팅을 제어하는 제어기에 의해 제어된다.

포크리프트가 비교적 높은 위치에서 비교적 무거운 적재 하물을 운반할 때, 제어기는 솔레노이드를 여자하지 않는다. 따라서, 밸브체는 차단 위치에 있고, 후륜 축은 로크된다. 포크리프트가 비교적 낮은 위치에서 비교적 가벼운 적재 하물을 운반할 때, 제어기는 솔레노이드를 여자한다. 이것은 밸브체를 연결 위치에 놓고 후륜 축이 피봇하도록 허용한다.

상술한 바와 같이, 솔레노이드가 여자되지 않는다면, 솔레노이드는 밸브체를 연결 위치에 놓지 않는다. 그러므로, 솔레노이드가 고장일 때, 후륜 축은 피봇팅으로부터 방지될 수 있다.

전자밸브는 차량 엔진으로부터 나오는 열에 노출된다. 유압 회로내 오일은 후륜 축이 피봇될 때 유동한다. 후륜 축의 빈번한 피봇팅은 오일의 온도를 상승시키고, 이것은 또한 회로의 온도를 상승시킨다. 신장된 전 기간에 걸쳐 후륜 축을 연속적으로 피봇하면, 즉, 솔레노이드가 장기간 여자되면, 솔레노이드의 온도가 상승한다. 따라서, 전자밸브는 과열되어, 솔레노이드의 고장을 일으킨다.

본 발명의 목적은 솔레노이드가 과열되는 것을 방지하는 것에 의해 솔레노이드에 의해 작동되는 전자밸브를 제어하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 실현하기 위해, 본 발명은 전원, 전원에 의해 여자되는 솔레노이드 및 제1 위치와 제2 위치 사이에서 스위치되는 밸브체를 포함한다. 밸브체는 제2 위치쪽으로 당겨진다. 본 방법은 a) 제2 위치로부터 제1 위치로 밸브체를 이동하기 위해 이동 전류를 솔레노이드에 공급하는 단계와, b) 밸브체를 제1 위치에 유지하기 위해 이동 전류보다 작은 값의 유지 전류를 a) 단계 후에 솔레노이드에 공급하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은 전자밸브를 제어하기 위한 제어기를 제공한다. 제어기는 드라이버와 프로세서를 포함한다. 드라이버는 솔레노이드에 전압을 인가한다. 프로세서는 솔레노이드에 인가할 전압의 값을 표시하는 지령을 드라이버로 전송한다. 밸브체를 제2 위치로부터 제1 위치로 이동할 때, 프로세서는 이동 전압을 소정 기간동안 솔레노이드로 인가하기 위해 드라이버에 이동 지령 신호를 전송한다. 밸브체가 제1 위치에 유지될 때, 프로세서는 밸브체를 제1 위치에 유지하기 위한 최소 전류보다 다소 큰 유지 전류를 연산하고, 차후 소정 기간에 유지 전압을 인가하기 위해 유지 지령 신호를 드라이버에 전송한다. 유지 전압은 솔레노이드에 유지 전류를 발생시킨다.

본 발명의 다른 형태 및 장점은 본 발명의 원리의 실시예를 나타내는 첨부도면과 관련한 다음 설명을 통해 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자밸브를 제어하기 위한 제어기의 회로 개략도.

도 2는 도 1의 밸브 제어기를 갖는 피봇 제어기구를 도시한 개략도.

도 3은 도 1의 피봇 제어기구의 유압 회로를 도시한 개략도.

도 4는 도 1의 제어기로부터의 전압 펄스 출력의 패턴을 도시한 타이밍 챠트.

도 5는 제2 실시예에 따른 밸브 제어기로부터의 전압 펄스 출력의 패턴을 도시한 타이밍 챠트.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전자밸브를 제어하기 위한 제어기의 회로 개략도.

전자밸브를 제어하기 위한 제어기(26)의 제1 실시예를 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하겠다. 도 1 내지 도 4에 도시된 밸브 제어기(26)는 포크리프트의 후륜 축(11)을 제어하기 위한 피봇 제어기구에 사용된다. 그러나, 제어기(26)는 특히, 과열에 노출되기 다른 피봇 제어기구에 사용될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 포크리프트의 차체 프레임(10)은 후륜 축(11)상에 피봇가능하게 지지된다. 후륜(9)은 후륜 축(11)에 연결된다. 유압 실린더(12)는 차체 프레임(10)과 후륜 축(11) 사이에 배치된다. 실린더(12)는 하우징(13) 및 피스톤 로드(14)를 포함한다. 하우징(13)은 차체 프레임(10)에 결합되고 피스톤 로드(14)는 후륜 축(11)에 연결된다. 피스톤 로드(14)는 하우징(13)에 내장된 피스톤 헤드(도시 생략)를 포함한다. 피스톤 헤드는 하우징(13)의 길이 방향으로 슬라이드된다.

실린더(12)의 내부는 피스톤 헤드에 의해 제1 오일 챔버(R1)와 제2 오일 챔버(R2)로 나뉜다. 제1 오일 챔버(R1)는 차체 프레임(10)에 보다 가까운 쪽에 배치되고 제2 오일 챔버(R2)는 후륜 축(11)에 보다 가까운 다른 쪽에 배치된다. 제1 및 제2 오일 챔버(R1, R2)는 오일 통로(15)에 의해 유체 내에서 상호 연통하도록 연결된다. 오일 통로(15)는 오일 챔버(R1, R2)를 상호 연결 및 차단하는 전자밸브(16)를 포함한다. 즉, 밸브(16)는 챔버(R1, R2) 간에 유체 교통을 허용하거나 또는 막는다.

전자밸브(16)는 투-웨이 스위치 밸브이고 밸브체(160)를 갖는 것이 양호하다. 밸브체(160)는 차단 위치(16e)와 연결 위치(16f) 사이에서 스위치된다. 밸브(16)는 4개의 포트(16a, 16b, 16c, 16d)를 갖는다. 포트(16a)는 오일 통로(15)에 의해 오일 챔버(R2)에 연결된다. 포트(16b)는 오일 통로(15)에 의해 오일 챔버(R1)에 연결된다. 포트(16c, 16d)는 유압 오일을 저장하는 어큐뮬레이터(19)에 연결된다.

밸브체(160)가 차단 위치(16e)에 있을 때, 포트(16a) 및 포트(16b)는 도 3에 도시된 것처럼 차단된다. 이런 상태에서, 유압 오일은 챔버(R1, R2) 사이에서 유동하는 것으로부터 방지된다. 따라서, 피스톤 로드(14)는 하우징(13)에 대해 로크되고, 후륜 축(11)은 피봇될 수 없다. 밸브체(160)가 연결 위치(16f)에 있을 때, 포트(16a) 및 포트(16b)는 포트(16c, 16d) 및 어큐뮬레이터(19)에 의해 상호 연결된다. 이것은 유압 오일이 챔버(R1, R2) 사이에서 유동하도록 허용한다. 따라서, 피스톤 로드(14)는 하우징(13)에 대하여 이동가능하고, 후륜 축(11)은 차체 프레임(10)에 대하여 피봇가능하다.

전자밸브(16)는 코일 스프링(17) 및 솔레노이드(18)를 포함한다. 코일 스프링(17)은 밸브체(160)를 차단 위치(16e)쪽으로 끌어당긴다. 여자될 때, 솔레노이드(18)는 스프링(17)력에 대항하여 밸브체(160)를 이동시키고 밸브체(160)를 연결 위치(16f)까지 이동시킨다.

차단 위치(16e)로부터 연결 위치(16f)로 밸브체(160)를 이동하기 위해 요구되는 전류 또는 제1 여자 전류(PD1)는 연결 위치(16f)에 밸브체(160)를 유지하기 위해 필요한 전류 또는 제2 여자 전류(PD2)보다 크다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제어기(26)는 차체 프레임(10)에 부착된다. 제어기(26)는 배터리(27)에 연결되어 밸브(16)를 제어한다. 배터리(27)는 전원 전압(VB)을 솔레노이드(18) 및 제어기(26)로 공급한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 포크(21)는 내부 마스트(22)에 고착된다. 내부 마스트(22)는 마스트(20)에 의해 지지된다. 마스트(20)는 포크 위치 센서(23)를 포함한다. 포크 위치 센서(23)는 양호하게는 포크(21)의 수직 위치를 검출하는 리미트 스위치이다. 포크(21)는 2개의 리프트 실린더(24)에 의해 상승 및 하강된다. 리프트 실린더(24)중 하나는 압력 센서(25)를 갖는다. 압력 센서(25)는 관련 리프트 실린더(24)내 오일의 압력을 검출한다. 검출된 압력은 포크(21)상에서의 하중에 대응한다. 솔레노이드(18), 포크 위치 센서(23) 및 압력 센서(25)는 제어기(26)에 전기적으로 접속된다.

이제 밸브 제어기(26)의 전기 회로를 설명하겠다.

도 2에 도시된 바와 같이, 포크 위치 센서(23)는 제어기(26)에 연결된다. 포크 위치 센서(23)는 포크(21)가 소정 높이(H0) 또는 그 이상으로 상승될 때 턴 오프되고, 포크(21)가 소정 높이(H0)보다 낮은 위치에 위치할 때 턴 온된다. 포크 위치 센서(23)는 높이 신호(SH)를 제어기(26)로 전송한다. 높이 신호(SH)의 값은 높이(H0)에 대한 포크(21)의 수직 위치를 나타낸다. 압력 센서(25)는 포크(21) 위에 적재 하물의 하중(W)을 검출한다. 압력 센서(25)는 아날로그 신호(SW)를 제어기(26)로 전송한다. 아날로그 신호(SW)는 하중(W)에 대응한다. 제어기(26)는 높이 신호(SH), 하중 신호(SW) 및 전원 전압(VB)에 근거한 여자 전압(VP)을 솔레노이드(18)에 인가한다. 인가된 여자 전압(VP)은 솔레노이드(18)에 여자 전류(PD)를 발생시킨다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제어기(26)는 전압 검출기(30), 마이크로컴퓨터(31) 및 인텔리전트 하이-사이드 드라이버(32)를 포함한다. 전압 검출기(30)는 레지스터(33, 34)를 포함한다. 전압 검출기(30)는 배터리(27)의 전압(VB)을 검출하고, 검출된 전압(VB)를 나타내는 신호(Vb)를 마이크로컴퓨터(31)로 전송한다.

마이크로컴퓨터(31)는 중앙 프로세스 유닛(CPU, 31a), 아날로그-투-디지털(analog-to-digital, A/D) 변환기(35, 36), 입력 인터페이스(37, 38) 및 펄스 폭 변조(PWM) 회로(39)를 포함한다. 전압 신호(Vb)는 A/D 변환기(35)를 통해 CPU(31a)로 입력된다. 높이 신호(SH)는 입력 인터페이스(37)를 통해 CPU(31a)로 입력된다. 하중 신호(SW)는 A/D 변환기(36)를 통해 CPU(31a)로 입력된다.

CPU(31a)는 하중 신호(SW), 예를 들어, 3kHz 의 주파수에 근거한 소정 시간 간격의 높이 신호(SH) 및 전압 신호(Vb)에 근거한 지령 신호(SD)를 발생시킨다. PWM 회로(39)는 지령 신호(SD)에 근거한 펄스 폭 변조(PWM) 신호(PS)를 발생시키고 PWM 신호(PS)를 하이-사이드 드라이버(32)에 전송한다. PWM 신호(PS)는 고전압과 저전압 사이에서 변하는 펄스 신호이다. 펄스 신호(PS)의 듀티비는 D% 이다.

하이-사이드 드라이버(32)는 솔레노이드(18)가 배터리(27)로부터 과전압을 받는 것을 방지한다. 하이-사이드 드라이버(32)는 양호하게는 종래 반도체 칩(예, SGS 톰슨사에서 제조된 VN06)이다. 하이-사이드 드라이버(32)는 입력 단자(IN), 전원 단자(VCC), 출력 단자(OUT) 및 다이아그노스틱 단자(DIAG, 이하 다이아그 단자)를 갖는다. 전원 단자(VCC)는 최종적으로 솔레노이드(18)에 인가되는 전원 전압(VB, 예를 들어 12볼트)을 받는다. 입력 단자(IN)는 PWM 신호(PS)를 받는다. 출력 단자(OUT)는 솔레노이드(18) 및 플라이휠 다이오드(40)에 연결된다.

하이-사이드 드라이버(32), 솔레노이드(18) 및 플라이휠 다이오드(40)는 양호하게는 공동 접지된다. 하이-사이드 드라이버(32)는 전압(VB)을 여자 전압(VP)으로 변조하고, 듀티비는 D%가 되도록 하기 위해, PWM 신호(PS)에 근거한 직접 전압(VB)의 펄스-폭 변조를 수행한다. 여자 전압(VP)은 출력 단자(OUT)로부터 출력되고, 여자 전류(PD)로서 솔레노이드(18)로 공급된다.

이 모듈레이션에서, 전원 전압(VB)은 여자 전압(VP)을 얻기 위해 실제로 감소되지 않는다. 솔직히 말하면, 여자 전압(VP)의 각 펄스의 전압은 전원 전압(VB)과 같다. 그러나, 여자 전압(VP)의 각 펄스는 매우 짧다(수 밀리초). 따라서, 여자 전압(VP)의 피상 값은 전압(VB)에 듀티비(D)를 곱한 것과 같다. 예를 들어, PWM 신호(PS)의 듀티비(D)가 0% 일 때, 여자 전압(VP)의 값은 0 V(=VE x 0) 이다. 듀티비(D)가 100% 일 때, 여자 전압(Vp)은 전원 전압(VB)과 같다. 만일, 듀티비가 60% 라면, 여자 전압(VP)은 전원 전압(VB)과 같다. 그러나, 여자 전압(VP)의 피상 값은 0.6 VB 와 같고, 이것은 전압(VB)에 60% 를 곱한 것이다.

하이-사이드 드라이버(32)는 자기 진단 기능을 갖는다. 다이아그 신호(VD)는 펄스 신호가 입력 단자(IN)에 입력될 때마다 다이아그 단자(DIAG)로부터 출력된다. 즉, 다이아그 신호(VD)는 PWM 신호(PS)와 같은 듀티비를 갖는 펄스 신호이다.

입력 단자(IN)에 전압이 낮고 출력 단자(OUT)에 전압이 0 볼트일 때, 또는 입력 단자(IN)에 전압이 높고 출력 단자(OUT)에 전압이 전원 전압(VB)이고 하이-사이드 드라이버(32)에 고장이 없을 때, 하이-사이드 드라이버(32)는 다이아그 단자(DIAG)를 통해 고전압을 갖는 다이아그 신호(VD)를 출력한다. 즉, 고전압을 갖는 다이아그 신호(VD)는 하이-사이드 드라이버(32)에 고장이 없다는 것을 나타낸다.

입력 단자(IN)에 신호의 레벨이 출력 단자(OUT)로부터의 신호 출력의 레벨에 대응하지 않을 때, 즉, 입력 단자(IN)에 전압이 낮고 출력 단자(OUT)에 전압이 전원 전압일 때 또는 입력 단자(IN)에 전압이 높고 출력 단자(OUT)에 전압이 0 볼트일 때, 솔레노이드(18)는 코일의 차단으로 인해 전기적으로 개방되거나 그렇지 않으면, 단락된다. 예를 들어, 솔레노이드(18)가 단락되면, 출력 단자(OUT)는 전원 전압(VB)을 일정하게 출력한다. 이것은 솔레노이드(18)를 과열시키고 그 결과 솔레노이드(18)의 차단을 일으킨다. 이 상태에서, 하이-사이드 드라이버(32)는 저전압을 갖는 다이아그 신호(VD)를 출력하고, 이것은 고장이 있다는 것을 나타낸다.

플라이휠 다이오드(40)는 제어기(26)가 솔레노이드(18)의 인덕턴스에 근거한 역기전력에 의해 차단되는 것을 방지한다.

이그니션 스위치(도시생략)가 턴 온될 때, 마이크로컴퓨터(31)는 작동을 시작한다. 마이크로컴퓨터(31)는 소정 간격으로 소정 제어 프로그램을 실행한다. 제어 프로그램은 후륜 축(11)의 피봇팅을 제어하기 위한 루틴을 포함한다.

마이크로컴퓨터(31)는 적재 하물의 하중(W)이 기준값(W0)보다 큰지 또는 같은지를 결정하고 포크 위치(H)가 높이 신호(SH)와 하중 신호(SW)에 근거한 기준값(H0)보다 큰지 같은 지를 결정한다. 만일 하중(W)이 기준값(W0)보다 크거나 같고 수직 위치(H)가 기준값(H0)보다 크거나 같다면, 마이크로컴퓨터(31)는 포크(21)의 위치가 비교적 높고 포크(21)위에 적재 하물이 비교적 무겁다고 판단한다. 이런 경우에, 제어기(26)는 솔레노이드(18)로의 전류 흐름을 억제하고, 그리하여 후륜 축(11)의 피봇팅을 방지한다. 제어기(26)가 솔레노이드(18)에 전류를 공급하지 않는 동안, 마이크로컴퓨터(31)는 지령 신호(PS)를 출력하지 않는다. 이 경우에, 입력 단자(IN)에 인가되는 전압은 낮고, 하이-사이드 드라이버(32)는 다이아그 단자(DIAG)로부터 듀티비가 100%인 다이아그 신호(VD)를 계속 출력한다. 마이크로컴퓨터(31)는 다이아그 신호(VD)에 근거하여 솔레노이드(18)에 고장이 있는 지를 판단한다. 만약 솔레노이드(18)가 단락된다면, 예를 들어 마이크로컴퓨터는 경보 장치(도시생략)를 사용하여 피봇 제어 기구의 고장을 운전자에게 알린다.

한편, 만약 하중(W)이 기준값(W0)보다 작거나 또는 만약 포크 위치(H)가 기준값(H0)보다 작다면, 마이크로컴퓨터(31)는 포크(21)의 위치가 비교적 높고 포크(21)위에 하중이 비교적 무겁지 않다고 판단한다. 이 경우에, 제어기(26)는 유압 실린더(12)가 신장하거나 또는 수축하도록 허용하고 그리하여 후륜 축(11)의 피봇을 허용한다.

이 때, 제어기(26)는 도 4에 도시된 바와 같이, 여자 전압(VP)을 솔레노이드(18)로 인가한다. 여자 전압(VP)은 2개 값(VP1, VP2)를 갖는다. 제1 여자 전압(VP1)은 소정 기간(T1, 예를 들어, 1초)동안 인가된다. 그 후, 제2 여자 전압(VP2)은 솔레노이드(18)로 인가된다. 제1 전압(VP1)은 솔레노이드(18)내 제1 여자 전류(PD1)를 발생시킨다. 제1 여자 전류(PD1)는 밸브체(160)를 연결 위치(16f)로 이동시킨다. 제2 전압(VP2)은 솔레노이드(18)내 제2 여자 전류(PD2)를 발생시킨다. 제2 전류(PD2)는 밸브체(160)를 연결 위치(16f)에 유지시킨다. 상술한 바와 같이, 저 전압치는 밸브체를 연결 위치(16f)에 이동하기 위해 요구되는 것보다 밸브체(160)를 연결 위치(16f)에 유지하기 위해 요구된다.

CPU(31a)가 듀티비는 100% 인 제1 지령 신호(SD1)를 T1 기간동안 PWM 회로(39)에 출력할 때, 제어기(26)는 제1 전류(PD1)를 솔레노이드(18)로 공급한다. 즉, 신호(SD1)를 받으면서, PWM 회로(39)는 시간 T1 동안 듀티비가 100% 인 PWM 신호(PS1)를 공급한다. 그 후, 하이-사이드 드라이버(32)는 시간 T1 동안 여자 전압(VP1)으로서 전원 전압(VB)을 솔레노이드(18)로 인가한다. 따라서, 제1 여자 전류(PD1)는 시간 T1 동안 솔레노이드(18)로 공급된다.

제1 여자 전류(PD1)은 양호하게는 전자밸브(16)의 정격 작동 전류와 같다. 전류(PD1)가 솔레노이드(18)로 공급되는 시간 T1은 밸브체(160)를 차단 위치(16e)로부터 연결 위치(16f)까지 이동하기에 충분히 긴 시간이다.

한편, 제2 여자 전류(PD2)를 공급하기 위해, CPU(31a)는 제2 지령신호(SD2)를 PWM 회로(39)로 출력한다. 제2 지령신호(SD2)는 듀티비 Dh%가 (Dh＜100)인 것을 나타낸다. PWM 회로(39)는 제2 지령신호(SD2)에 근거하여 제2 PWM 신호(PS2)를 하이-사이드 드라이버(32)로 출력한다. 하이-사이드 드라이버(32)는 듀티비(Dh)에 근거하여 직접 전압(VB)을 제2 여자 전압(VP2)으로 변조하고, 제2 여자 전압(VP2)을 솔레노이드(18)로 인가한다. 전압(VP2)은 솔레노이드(18)에 제2 여자 전류(PD2)를 발생시킨다. 재2 여자 전류(PD2)는 코일 스프링(17)의 힘에 대해 작동하는 힘을 발생시킨다. 특히, 전류(PD2)의 값은 코일 스프링(17)의 힘에 대항해서 밸브체(160)를 연결 위치(16f)에 유지하기 위해 충분히 크다. 제2 여자 전류(PD2)는 제1 여자 전류(PD1)보다 작은 값을 갖는다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 듀티비(Dh)는 다음 수학식 1을 사용하여 CPU(31a)에 의해 연산된다.

Dh(%) > Ih/(VB/Rsol) x 100

수학식 1에서, Ih 는 밸브체(160)를 연결 위치(16f)에 유지하기 위한 최소 전류이다. Rsol은 전자밸브(16)의 가능한 최대 온도(Tmax)에서 솔레노이드(18)의 내부 저항이다. 즉, 듀티비(Dh)를 연산할 때, 밸브(16)의 최대 온도(Tmax)에서 솔레노이드(18)의 내부 저항이 사용된다.

VB/Rsol의 값은 전압(VB)이 저항(Rsol)에 인가될 때 전류의 값을 나타낸다. 통상적으로, 재료의 저항은 온도가 증가함에 따라 증가된다. 즉, 값(Rsol)은 정상 온도 조건하에서 솔레노이드(18)의 저항보다 크다. 따라서, 듀티비(Dh)는 제2 여자 전류가 최소 전류(Ih)보다 크고 전압(VB)이 솔레노이드(18)에 인가될 때 전류보다 작게 되도록 설정된다. 즉, CPU(31)는 (Ih＜PD2＜PD1)이 만족되도록 듀티비를 설정한다. 또한, CPU(31a)는 전원 전압(VB)의 값을 검사하기 때문에, 제2 여자 전류(PD2)는 최소 전류(Ih)보다 항상 크게 설정된다. 제2 여자 전류(PD2)는 최소 전류(Ih)보다 약간 큰 것이 양호하다.

이제 밸브 제어기의 작동을 설명하겠다.

이그니션 스위치가 턴 온 될 때, 마이크로컴퓨터(31)는 소정 간격으로 피봇 제어 프로그래을 실행한다. 만일 포크 높이(H)가 기준값(H0)보다 크거나 같고 하중(W)이 기준값(W0)보다 크거나 같다면, 마이크로컴퓨터(31)는 PWM 신호(PS)를 하이-사이드 드라이버(32)로 출력하지 않는다. 이 상태에서, 하이-사이드 드라이버(32)는 여자 전류(PD)를 솔레노이드(18)로 출력하지 않는다. 따라서, 밸브체(160)는 차단 위치(16e)에 유지되고, 이것은 실린더(12)의 운동을 억제한다. 따라서, 후륜 축(11)은 피봇팅에 대해 로크된다.

포크 높이(H)가 기준값(H0)보다 낮거나, 하중(W)이 기준값(W0)보다 적을 때, 마이크로컴퓨터(31)는 PWM 신호(PS)를 PWM 회로(39)로부터 하이-사이드 드라이버(32)로 출력한다. 그리고 나서, 상술한 바와 같이, 하이-사이드 드라이버(32)는 제1 여자 전압(VP1) 및 제2 여자 전압(VP2)을 출력 단자(OUT)로부터 솔레노이드(18)에 인가한다. 이것은 제1 및 제2 여자 전류(PD1, PD2)를 발생시킨다.

제1 여자 전류(PD1)를 받을 때, 솔레노이드(18)는 밸브체(160)를 차단 위치(16e)로부터 연결 위치(16f)로 이동시킨다. 이것은 유압 실린더(12)의 신장 및 수축을 허용하고 그리하여 후륜 축(11)이 피봇하도록 허용한다. 제2 여자 전류(PD2)가 솔레노이드(18)로 공급될 때, 솔레노이드(18)는 밸브체(160)를 연결 위치(16f)에 유지시킨다. 제2 여자 전류(PD2)가 솔레노이드(18)로 공급되는 한, 후륜 축(11)은 피봇되도록 허용된다. 제2 여자 전류(PD2)의 값은 비교적 작기 때문에, 비교적 긴 시간동안의 전류(PD2)의 인가는 솔레노이드(18)를 과열하지 않는다.

하이-사이드 드라이버(32)가 제1 여자 전류(VP1)를 출력하는 동안, 또는 시간 T1동안에, 마이크로컴퓨터(31)는 다이아그 신호(VD)를 사용하여 솔레노이드(18)를 검사한다. 제1 여자 전압(VP1)의 듀티비가 100% 이기 때문에, 대응하는 다이아그 신호(VD)의 듀티비도 100% 이다. 하이-사이드 드라이버(32)는 시간 T1 동안 다이아그 신호(VD)를 출력한다. 다이아그 신호(VD)가 저 전압값을 가질 때, 솔레노이드(18)의 코일은 차단 또는 솔레노이드(18)에 단락된 있는 것이다. 이 경우에, 마이크로컴퓨터(31)는 고장이 있다고 판단하고 밸브체(160)가 스프링(17)에 의해 차단 위치(16e)로 이동되고 그리하여 후륜 축(11)이 피봇팅에 대해 로크되도록 솔 레노이드(18)에 전압을 인가하는 것을 중단한다.

또한, 하이-사이드 드라이버(32)는 온도 민감성이다. 하이-사이드 드라이버(32)의 온도가 150℃ 에 도달할 때, 하이-사이드 드라이버(32)는 여자 전압(VP)의 값을 자동 감소시킨다. 이것은 또한 후륜 축(11)을 피봇팅에 대해 로크한다.

도 1 내지 도 4의 실시예는 다음과 같은 장점을 갖는다.

제어기(26)는 솔레노이드(18)를 제1 여자 전류(PD1)로 여자시키고 그리하여 밸브체를 차단 위치(16e)로부터 연결 위치(16f)로 이동시킨다. 그리고 나서, 제어기(26)는 밸브체(160)를 연결 위치(16f)에 유지시키기 위해, 제1 여자 전류(PD1)보다 작은 값의 제2 여자 전류(PD2)를 솔레노이드(18)로 전송한다. 종래 기술과 비교하면, 밸브체(160)는 비교적 작은 값을 갖는 전류에 의해 연결 위치(16f)에 유지된다. 밸브체(160)의 위치를 유지하기 위한 전류의 보다 작은 값은 솔레노이드(18)의 과잉 온도 증가를 억제한다.

제어기(26)는 밸브체(160)를 차단 위치(16e)로부터 연결 위치(16f)로 이동하기 위해 필요한 시간동안 제1 여자 전류(PD1)를 솔레노이드(18)로 공급한다. 따라서, 제어기(26)는 여자 전류를 언제 스위치할 지를 결정하기 위해 밸브체(160)가 위치(16e)로부터 위치(16f)로 이동될 때의 시간을 검출할 필요가 없다. 이것은 제어기(26)의 구조를 단순화시켜 준다.

PWM 회로(39)는 CPU(31a)에 의해 연산되는 제1 및 제2 지령 신호(SD1, SD2)에 근거하여 제1 및 제2 여자 전압(VP1, VP2)을 발생시킨다. 하이-사이드 드라이버(32)는 제1 및 제2 여자 전압(VP1, VP2)을 솔레노이드(18)로 인가한다. 이것은 다른 값을 갖는 제1 및 제2 여자 전류(PD1, PD2)의 공급을 향상시킨다.

PWM 회로(39)는 시간 T1 동안 듀티비가 100% 인 제1 PWM 신호(PS1)를 출력한다. 한편,마이크로컴퓨터(31)는 솔레노이드(18)가 단락상태인지 솔레노이드(18)가 전기적으로 개방되어 있는지를 판단한다. 그러므로, 솔레노이드(18)의 고장은 제어기(26)에 의해 검출된다.

마이크로컴퓨터(31)가 지령 신호(PS)를 출력하지 않는 동안, 즉, 후륜 축(11)이 로크되는 동안, 하이-사이드 드라이버(32)는 다이아그 단자(DIAG)로부터 저 레벨인 다이아그 신호(VD) 출력을 계속한다. 이 때, 다이아그 신호(VD)의 값은 마이크로컴퓨터(31)가 솔레노이드(18)에 고장이 있는 지를 판단하도록 허용한다.

CPU(31)는 밸브체(160)를 연결 위치(16f)에 유지하기 위해 전압 검출기(30), 최소 전류(Ih) 및 솔레노이드(18)의 가능한 최대 온도에서 솔레노이드(18)의 내부 저항(Rsol)에 의해 검출된 전원 전압(VB)에 근거하여 제2 여자 전류(PD2)를 연산한다. 그러므로, 제2 여자 전류(PD2)의 값은 전원 전압(VB)을 변화시킴에 따라 제어된다. 이러한 구조는 또한 솔레노이드(18)의 열을 억제하여 배터리(27)의 전력을 절감해준다.

인텔리전트 하이-사이드 드라이버(32)는 트랜지스터, 동작 증폭기 및 레지스터를 포함한 종래 전류 검출 회로 대신에 응용된다. 따라서, 제어기(26)는 부품의 수를 감소시킨다. 또한, 하이-사이드 드라이버(32)는 아날로그-투-디지털 변환기를 개재할 필요없이 CPU(31a)에 직접 연결된다. 이것은 제어기(26)의 구조를 단순화시킨다.

이제, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자밸브의 제어 장치를 설명하겠다. 제2 실시예의 장치는 솔레노이드에 다른 여자 전압을 인가하는 제1 실시예와는 다르다.

도 5에 도시된 바와 같이, 여자 전류(PD)는 2개의 전류(PD1, PD2)를 포함할 수 있고 소정 사이클을 갖는다. 제1 여자 전류(PD1)는 소정 시간 TI 동안(예를 들어, 1초) 솔레노이드(18)로 인가된다. 그 후, 제2 전류(PD2)는 소정 시간 T2 동안(예를 들어, 3초) 솔레노이드(18)로 공급된다. 제1 여자 전류(PDI)는 시간 T1 및 T2의 합인 소정 시간 간격 T 의 적어도 일부 동안 솔레노이드(18)에 공급된다. 그러므로, 밸브체(160)는 연결 위치(16f)에 견고하게 유지된다.

제2 실시예에서, 제2 여자 전압(VP2)의 듀티비는 Dh% 이고 다이아그 신호(VD)의 듀티비는 Dh% 이다. 즉, 다이아그 신호(VD)의 각 펄스는 비교적 단시간동안 하이-사이드 드라이버(32)로부터 출력된다. 그러므로, 하이-사이드 드라이버(32)가 제2 여자 전압(VP2)을 솔레노이드(18)에 인가하는 동안, 또는 시간 T2 동안, 마이크로컴퓨터(31)는 다이아그 신호(VD)에 근거하여 고장이 있는지를 판단할 수 없다.

도 5의 실시예에서, 듀티비가 100% 인 제1 PWM 신호(PS1)가 간헐적으로 출력된다. 이것은 CPU(31a)가 제1 여자 전류(PD1)가 출력될 때마다 솔레노이드(18)에 고장이 있는지를 판단하는 것을 허용한다.

본 발명의 제3 실시예는 도 6을 참조하여 설명하겠다.

제3 실시예에서, 하이-사이드 드라이버(32)는 비교기 및 제어기, 트랜지스터(41) 및 과잉 전류를 제한하기 위한 전류 제한 회로(44)를 포함하는 전류 검출 회로(42)로 대체된다. 전류 검출 회로(42)는 솔레노이드(18)에 공급되는 전류의 값을 검출한다. 회로(42)에 의해 발생되는 검출 신호는 아날로그-투-디지털 변환기(43)를 통해 마이크로컴퓨터(31)로 입력된다. PWM 신호(PS)가 출력되지 않을 때, 만일 회로(42)가 소정 값보다 큰 값의 전류를 검출한다면, 마이크로컴퓨터(31)는 솔레노이드(18)와 배터리(27) 사이에서 단락이 있다고 판단한다. 한편, PWM 신호(PS)가 출력될 때, 만일 회로(42)가 소정값보다 큰 전류를 검출한다면, 마이크로컴퓨터(31)는 회로가 전기적으로 개방(예를 들어, 솔레노이드(18)가 차단됨)되었다고 판단한다.

전류 제한 회로(44)는 1쌍의 트랜지스터 및 레지스터를 포함한다. 솔레노이드(18)에 단락이 있을 때, 회로(44)는 솔레노이드(18)가 과잉 전류를 받는 것을 방지한다.

본 발명은 당업자에게는 본 발명의 개념 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 많은 특정한 형태로 응용될 수 있을 것이다. 특히, 본 발명은 다음 형태로 응용될 수 있음을 이해할 수 있다.

상술한 실시예에서, 제어기(26)는 하중(W) 및 포크 높이(H)에 근거하여 후륜 축(11)의 피봇팅을 제어하는 포크리프트에 사용된다. 그러나, 본 발명은 포크 높이 또는 적재하물의 하중, 포크 높이 및 마스트의 경사에만 근거하여 후륜 축의 피봇팅을 제어하는 포크리프트에 응용될 수 있다. 다른 경우에, 제어기(26)는 솔레노이드(18)가 코일(18)을 여자시키고, 유압 오일의 유동 및 엔진의 열에 의해 과열되는 것을 방지한다.

제2 여자 전류(PD2)의 값은 최소 전류(Ih) 보다 크게 되는 한 일정할 수 있다. 이 경우에, 제어기(26)는 밸브체(160)가 연결 위치(16f)에 유지되는 동안 발생되는 열을 저감시킨다.

전자밸브(16)는 밸브체(160)가 연결 위치(16f)로 이동하는 것을 검출하기 위해 위치 센서를 가질 수 있다. 밸브체(160)가 위치 센서의 신호에 근거하여 연결 위치(16f)로 이동하는 것을 검출할 때, 제어기(26)는 제1 여자 전류(PD1)를 솔레노이드(18)로 공급하는 것을 중지하고, 제2 여자 전류(PD2)를 솔레노이드(18)로 공급하기 시작한다.

제1 여자 전류(PD1)의 듀티비(D)는 반드시 100% 일 필요는 없고 100% 보다 작아도 된다. 만일 듀티비(D)가 100% 보다 작다면, 솔레노이드(18)내에 단락 및 차단을 검출하기가 어렵다. 그러나, 솔레노이드(18)의 열 발생은 여전히 억제될 수 있다.

본 발명에 따른 밸브 제어기(26)는 축 로킹 기구외의 기구에 응용될 수도 이있다. 예를 들어, 제어기(26)는 포크 및 마스트의 경사를 제어하기 위한 기구에 사용되기도 한다. 경사 제어 기구는 유압 펌프를 갖는 유압 회로, 경사 실린더, 수동 유동 제어 밸브 및 전자 유동 제어 밸브를 포함한다. 오일 펌프는 수동 및 전자밸브를 통해 경사 실린더에 유압 오일을 공급한다. 운전자는 경사 레버를 조작함으로써 수동 밸브의 개방량을 제어한다. 전자밸브는 수동 밸브로부터 경사 실린더까지 오일의 유량을 제어한다. 특히, 전자밸브는 2개의 고정된 값 사이에서 유량을 스위치한다.

경사 제어 기구의 전자밸브는 밸브체 및 솔레노이드를 포함한다. 밸브체가 어그 수단에 의해 차단 위치에 배치될 때, 전자밸브는 수동 밸브로부터 경사 실린더까지 유량을 증가시킨다. 솔레노이드가 여자될 때, 밸브체는 연결 위치로 이동된다. 이 상태에서, 전자 밸브는 수동 밸브로부터 경사 실린더까지 오일의 유량을 감소시킨다.

경사 제어 기구는 포크상에 적재하물이 비교적 가볍고 포크가 비교적 낮은 위치에 있다면 밸브체를 차단 위치에 유지하고, 그리하여 마스트가 경사 레버의 조작에 따라 신속하게 경사지는 것을 허용한다. 포크상에 적재하물이 비교적 무겁고 포크가 비교적 높은 위치에 있을 때, 경사 제어 기구는 밸브체를 연결 위치로 이동시키고 그리하여 마스트가 경사 레버의 조작에 따라 서서히 경사지도록 한다. 경사 제어 기구는 본 발명에 따른 전자밸브 제어기(26)를 포함할 수도 있다.

본 발명에 따른 밸브 제어기(26)는 솔레노이드의 열 발생을 억제하기 위해 적당하다. 따라서, 밸브 제어기(26)는 포크리프트외에 산업 차량에 사용되기도 한다.

그러므로, 본 실시예 및 실시형태는 여기의 상세한 설명에 의해 제한되지 않고 첨부된 청구범위의 범위내에서 변형될 수 있다.

본 발명에 따른 방밥 및 장치는 포크리프트와 같은 산업 차량에서 후륜 축의 피봇팅을 제어하기 위한 기구에 관한 것이고 특히, 피봇 제어기구의 유압 회로에 전자밸브를 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

Claims

전원과, 전원에 의해 여자되는 솔레노이드(18)와, 제1 위치 및 제2 위치 사이에서 전환되며, 제2 위치쪽으로 치우쳐져 있는 밸브체(160)를 포함하는 전자밸브(16)의 제어 방법에 있어서,

ㄱ) 밸브체(160)를 제2 위치로 부터 제1 위치로 이동하기 위해 솔레노이드(18)에 이동 전류(PD1)를 공급하는 공급단계와,

ㄴ) 밸브체(160)를 제1 위치에 유지하기 위해 상기 ㄱ) 단계후에 이동 전류(PD1)보다 작은 값의 유지 전류(PD2)를 솔레노이드(18)에 공급하는 공급단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자밸브의 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 유지 전류(PD2)의 값을 연산하기 위한 단계는

전원의 전류 전압(VB)을 검출하는 단계와,

솔레노이드(18)의 소정 온도에서 솔레노이드(18)의 제1 위치 및 기준 저항(Rsol)에 밸브체(160)를 유지 하기 위해 기준 전류(Ih)를 미리 저장하는 단계와,

전원의 전류 전압(VB), 기준 전류(Ih) 및 기준 저항(Rsol)에 근거한 다음 수학식을 사용하여 계수 Dh 를 연산하는 단계와,

[수학식 1]

Dh ＞ 기준 전류(Ih) / (전류 전압(VB) / 기준 저항(Rsol),

Dh ＜ 100%

유지 전류(PD2)의 값이 기준 전류(Ih)의 값보다 약간 크고 이동 전류(PD1)의 값보다 작게 한 유지 전류(PD2)를 얻기 위해 이동 전류(PD1)와 연산된 계수 Dh를 곱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자밸브의 제어방법.
제 2 항에 있어서, 상기 이동 전류(PD1) 및 유지 전류(PD2)는 각각 다른 듀티비(duty ratio)를 갖는 펄스파(pulse wave)이고, 상기 계수 Dh 는 유지 전류(PD2)의 듀티비인 것을 특징으로 하는 전자밸브의 제어방법.
전원에 의해 여자되는 솔레노이드(18)와, 제1 위치 및 제2 위치 사이에서 전환되며 제2 위치쪽으로 치우쳐져 있는 밸브체(160)를 포함하는 전자밸브(16)를 제어하기 위한 제어기(26)에 있어서,

상기 제어기(26)는

전압을 솔레노이드(18)에 인가하기 위한 드라이버(32)와,

솔레노이드(18)에 인가할 전압의 값을 표시하는 지령을 드라이버(32)에 보내기 위한 프로세서(31)를 포함하며,

밸브체(160)를 제2 위치로부터 제1 위치로 이동할 때, 프로세서(31)는 소정 시간(T1)동안 이동 전압(VP1)을 솔레노이드(18)로 인가하기 위해 이동 지령 신호(PS1)를 드라이버(32)로 전송하며, 밸브체(160)를 제1 위치에 유지할 때, 프로세서(31)는 밸브체(160)를 제1 위치에 유지하기 위한 최소 전류보다 약간 큰 유지 전류(PD2)를 연산하고, 유지 전압(VP2)을 다음 시간(T1)에 인가하기 위해 유지 지령 신호(PS2)를 드라이버(32)로 전송하며, 상기 유지 전압(VP2)은 솔레노이드(18)에 유지 전류(PD2)를 발생시키는 것을 특징으로 하는 전자밸브를 제어하기 위한 제어기.
제 4 항에 있어서, 전원의 전압을 검출하기 위한 전압 센서(30)와,

밸브체(160)를 제1 위치에 유지하기 위해 기준 전류(Ih)와 솔레노이드(18)의 소정 온도에서 솔레노이드(18)의 기준 저항(Rsol)을 저장하기 위한 메모리를 포함하며,

상기 프로세서(31)는 전원의 전류전압(VB), 기준 전류(Ih) 및 기준 저항(Rsol)에 근거한 계수(Dh)를 연산하고, 이 때 계수(Dh)는 유지 전류(PD2)의 값을 설정하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 제어밸브를 제어하기 위한 제어기.
제 5 항에 있어서, 소정 시간(T1)은 밸브체(160)가 제2 위치로부터 제1 위치로 이동하는 데 필요한 시간보다 약간 길거나 같은 것을 특징으로 하는 제어밸브를 제어하기 위한 제어기.
제 6 항에 있어서, 이동 지령 신호(PS1) 및 유지 지령 신호(PS2)는 각각 다른 듀티비를 갖는 펄스 신호인 것을 특징으로 하는 제어밸브를 제어하기 위한 제어기.
제 7 항에 있어서, 상기 드라이버(32)는 이동 지령 신호(PS1)의 듀티비에 따라 전원으로부터 전압의 펄스 폭 변위를 수행하고, 상기 변위된 이동 전압(VP1)은 솔레노이드(18)에 이동 전압(VP1)에 대응하는 전류를 발생시키기 위해 솔레노이드(18)에 인가되는 것을 특징으로 하는 제어밸브를 제어하기 위한 제어기.
제 7 항에 있어서, 상기 드라이버(32)는 유지 지령 신호(PS2)의 듀티비에 따른 전원으로부터 전압의 펄스 폭 변조를 수행하고, 상기 변조된 유지 전압(VP2)은 솔레노이드(18)에 유지 전압(VP2)에 대응하는 전류를 발생시키기 위해 솔레노이드(18)에 인가되는 것을 특징으로 하는 제어밸브를 제어하기 위한 제어기.
제 9 항에 있어서, 이동지령신호(PS1), 이동전압(VP1) 및 이동 전류(PD1)의 듀티비는 100% 인 것을 특징으로 하는 제어밸브를 제어하기 위한 제어기.
제 9 항에 있어서, 유지 지령 신호(PS2), 유지 전압(VP2) 및 유지 전류(PD2)의 듀티비는 100% 미만인 것을 특징으로 하는 제어밸브를 제어하기 위한 제어기.
제 7 항에 있어서, 솔레노이드(18)에 전류를 검출하기 위한 전류 센서(32; 42)를 포함하며, 상기 프로세서(31)는 전류 센서(32; 42)에 의해 검출된 솔레노이드 전류와 유지 지령 신호(PS2)의 레벨에 근거하여 솔레노이드(18)의 고장을 검사하는 것을 특징으로 하는 제어밸브를 제어하기 위한 제어기.
제 12 항에 있어서, 솔레노이드(18)의 고장이 전원과 솔레노이드(18) 사이의 단락 또는 솔레노이드(18)의 차단인 것을 특징으로 하는 제어밸브를 제어하기 위한 제어기.
제 12 항에 있어서, 밸브체(160)를 제1 위치에 유지할 때, 프로세서(31)는 이동 지령 신호(PS1)를 주기적으로 출력하는 것을 특징으로 하는 제어밸브를 제어하기 위한 제어기.
제 14 항에 있어서, 전류 센서(32; 42)는 드라이버(32)와 일체인 것을 특징으로 하는 제어밸브를 제어하기 위한 제어기.
제 7 항에 있어서, 제어 밸브(16)는 산업 차량용 축 피봇 제어기구의 유압 회로에 사용되며, 이 때 제어기(26)는 제어 밸브(16)의 개방량을 제어하는 것을 특징으로 하는 제어밸브를 제어하기 위한 제어기.