KR20010032678A - 주행구동장치 - Google Patents

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Abstract

주행장치는 피드펌프(25)와 유압가변용적펌프(2)를 구동하는 구동모터(24) 영(0)으로 선회가능하며 유압가변용량펌프(2)로 유압싸이클을 구성하는 유압가변모터(1)와 전달할 회전모멘트가 최소이며 유압가변모터(1)의 흡입용적이 영(0)으로 될 때 전환되는 유압구동 2-단-변속기(11)를 구비하고 있다.

Description

주행구동장치{HYDROMECHANICAL TRAVELLING MECHANISM}
유압변속기 및 다단치차 변속기를 가진 휠 로더(wheel loader), 굴착기 또는 크롤러 트랙터와 같은 주행구동장치는 건설-및 작업기에 사용된다. 이와 동시에 구동엔진 특히 디젤엔진은 유압 가변용량형 펌프를 구동하여 가변모터와 함께 유압변속기를 형성하고 그의 변속비는 회전수에 따르는 제어압력에 의하여 조정된다.
여기에서 회전수에 따르는 유압구동 자동조정에 대하여 언급한다. 즉 펌프와 모터는 회전수와 1차구동의 부하에 따라서 자동적으로 변속비를 제어하며 더욱이 변속비는 부하가 증가하면 증가하고 회전수가 증가하면 감소하도록 제어된다. 유압변속기외에 부하-변환 변속기가 자주 2-단 유성변속기의 형태인 부하-전환 변속기가 이러한 구동장치에 속한다. 2개의 1차 구동에 의한 보조펌프, 피드(feed)펌프와 2제어펌프가 당해 시스템 압력과 제어압력을 발생한다. 이러한 2개의 보조펌프 대신에 분배시스템을 가진 보조펌프도 사용할 수 있다. 전자기 밸브는 부하 전환요소, 공압, 유압 전자기 또는 스프링에 의하여 조작 가능하다.
고속 작업기계의 주행구동 시스템에 있어서는 다양한 유형으로 구분한다. 다양한 구동유형은 그때마다의 주요한 요구조건에 따라 분류된다. 그리하여 정지상태에서 전환 가능한 물림-또는 슬라이드기어 변속기는 경제적으로 제작가능하긴 하지만 동시에 불리한 운전상태에서 정지중인 변속과정만을 가능토록 한다.
이에 대하여 2개 또는 그 이상의 유압모터를 가진 유압식 통합 변속기의 사용으로 비교적 양호한 주행안정감을 얻을 수 있다. 그러나 이러한 옵션은 비교적 고가이며 주행속도가 빠를 때 변화범위가 작고 효율이 좋지 않다, 또한 고가이며 비용이 많이 드는 해결방안은 유압통합 및 후 전환-부하 크러치 이다. 이때 변속과정들은 출력을 전달하지 않은 변속기 부분에서 이루어진다. 동기교합과정과 연동하는 무단 조정 유압식 부하변속기는 주행안정감이 크긴하지만 보다 큰 주행속도에 있어서 비용과 효율면에서 비경제적인 해결방안이다.
이동식 건설 및 작업기계에 대한 유압변속기 및 다단치차 변속기를 구비한 주행구동장치는 DE 44 31 864 A1에 공지되어 있다. 그러나 이 주행구동장치는 부하변속기로 사용하면 비용이 많이 들고 고가이다.
본 발명은 청구항 제 1항의 상위개념에 보다 상세히 정의되어 있는 유형의 주행구동장치에 관한 것이다.
도면의 내용은 다음과 같다.
도 1 휠로더의 에에서 폐쇄형 유압 싸이클에 대한 발명에 따른 주행구동 약도 및
도 2 이동식 굴착기의 예로 개방식 유압 싸이클에 대한 발명에 따른 주행구동장치의 약도
부하 변속기의 위치에서 동기 교합기구를 가진 유압구동 2단-변속기를 사용하면 동시에 고출력을 전달할 수 있는 소형의 조밀하고도 가격면으로 유리한 구조형태를 얻을 수 있다. 또한 동기교합은 변속과정시 작은 전달 모멘트에 의하여 크기를 작게 할 수 있다. 또한 이러한 구조로 유압 폐쇄형 싸이클은 물론 개방형 유압 싸이클에도 사용 가능하다.
본 발명의 유리하고도 적절한 유형들은 제 종속청구항에 들어 있다. 그러나 본 발명은 제청구항의 특징들간 결합에 국한하지 않는다. 당업자에게는 제 청구항과 본 과제설정으로 부터의 개별청구 특징들의 보다 중요한 결합 가능성이 있을 수 있다.
도 1에 의하여 폐쇄 유압 싸이클 예컨대 휠로드의 것에 대하여 기술한 바 여기에서 전속도나 기계삽(shovel)의 전하중이 필요없다. 주행방향은 유압 가변펌프(2)에 부착된 자기밸브(3) 또는 (4)에 의하여 전환된다. 유압가변모터(1)에서 주행방향은 자기밸브(5)에 의하여 추진작동중에 최대 흡입 용적 방향으로의 조정을 저지하기 위하여 설정되어 있다. 유압가변모터(1)에는 최대 흡입 용적의 설정을 위하여 밸브(6)가 설치되어 잇어서 크리프과정(서행)에 이용할 수 있는 밸브(6)가 있다.
유압가변모터(1)는 유리하게도 영행정모터(zero stroke motor)로서 그의 흡입용적 및 그결과 전달할 모멘트도 최대값으로부터 영(0)값에 이르도록 감소 시킬수 있다.
다음엔 주행중 유압가변 용량펌프(2)와 유압가변모터(1)의 가변과정이 명시되어 있다. 유압가변 용량펌프(2)는 구동엔진(24)의 구동회전수에 따라서 선회한다. 유압가변 용량펌프(2)에서 발생하는 재조정 하중에 의하여 부하에 따르는 고압은 역회전되게 작동하는데 즉 유압가변모터(1)의 회전수는 감소한다. 회전수에 비례하는 제어압력은 유압가변 용량펌프(2)의 제어압력 조인트(7) 및 유압가변모터(1)의 제어압력 조인트(8)에서 대기하고 있다. 유압가변모터(1)는 제어압력에 따라서 최대 흡입용적에서 적인 흡입용적에 이르기까지 선회한다. 정상 주행구동에 있어서 즉 제 1 또는 제 2단에서 유압가변모터(1)의 최대회전수는 제한되어야 한다. 이것은 최소 흡입용적의 결정을 위한 기계적인 정지(stopper)의 설정에 의하지 않음으로 최소 흡입용적은 제어압력과 리턴스프링(9)에 의하여 유압-기계적으로 생기는 하중간의 균형발생에 의하여 최소한의 흡입용적을 설정해야 한다.최대 제어압력과 이와 결부되는 최소 읍입 용적은 감압밸브(10)에 의하여 제한을 받는다. 유압가변모터(1)의 최대로부터 최소에 이르는 제어압력에 따른는 흡입용적의 변화는 유압가변모터(1)의 최대로부터 최소에 이르는 흡입용적의 고압에 따르는 변화로 대체된다.
주행중에 가능한 1단에서 2단으로의 변속은 자동변속기에서만 일어나며 변속기(11)의 종동회전수에 의하여 이루어진다. 변속단의 전환시 우선 자기밸브(112)가 열리며 유압가변모터(1)의 제어압력조인트(8)에서 공급압력이 발생하며 감압밸브(10)의 최대압력보다 크다. 이러한 공급압력은 유압가변모터(1)의 흡입용적을 영(0)으로 감소시키며 동시에 고압이 증가됨에 따라서 회전 모멘트가 영(0)으로 감소된다. 이러한 과정중에 유압가변펌프(2)에서 주행방향의 결정은 변속과정중에 구동계의 고압이 아주작게 작용되도록 자기밸브(3) 또는 (4)에 의하여 차단된다. 유압가변모터(1)의 흡입용적이 영(0)으로 되자마자 구동회전수와 종동회전수를 비교함으로서 동기 교합단계의 끝을 인식하는 변속기(11)의 새단계가 변환된다. 이에 필요한 변속시간은 주로 변속기 단차크기에 따른다. 변속기(11)의 4/3-전환밸브(13) 조인트(17)에는 변속단계에서 항상 공급압력이 발생한다. 변속기(11)의 동기 교합단계(14)는 변속유형(1단으로부터 2단으로 또는 이와반대)과 종동회전수의 변속단차에 따라서 유압가변모터(1)의 회전수를 자동적으로 마추어준다. 동기교합기구(14)는 이경우에도 다만 변속기(11)와 유압가변모터(1)의 관성질량 및 흡입용적이 영(0)으로 되는 유압가변모터(1)의 근소한 견인모멘트로 접속해야 한다. 유압가변모터(1)가 새로운 변속으로 동기교합되면 자기밸브(12)및 (15)또는 (12) 및 (16)은 차단되고 유압가변펌프(2)의 주행방향은 자기밸브(3) 또는 (4)에 의하여 접속된다.
유압가변펌프(2)의 유량 및 유압가변모터(1)의 흡입용적은 회전수에 따른 제어압력과 부하에 따른 고압에 따라 나타난다. 유압가변모터(1)의 회전모멘트는 재차 영(0)으로부터 증가하며 변속과정이 끝난다.
도 2에 의하여 변속과정은 개방유압싸이클 예컨대 이동굴착기의 경우의 변속과정이 설명되어 있는 것으로서 이 경우 전속력 또는 전쇼벨하중이 소요된다.
주행방향은 이 경우에 있어서도 자기밸브(3) 도는 (4)의 조작에 의하여 주행 방향밸브(18)에서 선택된다. 우선 주행중 유압가변모터(1)의 송출량 설정 및 가변과정을 설명하고자 한다. 유압가변모터(1)에 이르는 유압가변용량펌프(2)의 송출량은 2개의 매개변수 즉 엔진구동 회전수와 장치운전자의 가속페달과 연결되어 있는 조정가능한 감압밸브(10)의 1차 제어압력에 따라 좌우된다. 감압밸브(10)로부터 4/3-방향전환밸브로 구성되어 있는 주행방향밸브(18)에 의하여 공급된 제어압력에 비례하여 6/3-방향전환밸브(19)의 개구에 따라서 오일흐름은 유압가변모터(1)에 의하여 해제된다.
유압가변용량모터(1)는 압력에 따라서 최대 흡입용적에서 적은 흡입용적으로 변화한다. 제어압력은 감압밸브(10)로부터 자기밸브(12)를 거쳐 회전운동에 의하여 유압가변모터(1)의 제어압력 조인트(8)에 도달한다. 정상적인 주행중 즉 제 1 또는 제 2 단에 있어서 여기에서도 최대 유압모터 회전수는 제어압력과 리턴스프링(9)의 하중간에 평형설정에 의하여 유압식/또는 기계식으로 제한해야 한다. 최대 제어압력과 그 다음 최소흡입압력은 감압밸브(10)에 의하여 제한된다.
주행중 1단에서 2단으로의 가능한 단 변속 및 이와 반대의 변속은 자동변속기에서만 행해지며 변속기(1)의 종동회전수에 따라 이루어 진다. 단 변속시에 우선적으로 자기밸브(12)가 열리는데 감압밸브(10)의 최대압력 보다 높은 압력조정밸브(20)에 의하여 설정된 1차 제어압력은 유압가변모터(1)의 조인트(8)에서 발생한다. 유압가변모터(1)에는 유압조작 3/2-방향전환밸브(21)가 설치되어 있어서 주행운전중에 유압가변모터(1)의 정압레규레이터(22)의 공급압력이 해지된다.
1차 제어압력을 가하면 3/2-방향전환밸브(21)가 방향전환을 함에 따라서 유압가변모터(1)의 고압에 따르는 조정으로 최대 흡입용적 방향에 따라 하중이 작용하지 않도록 한다. 유압가변모터(1)은 그 결과 흡입용적을 영(0)으로 조정하고 이는 동시에 유압가변모터(1)의 회전모멘트를 동시에 영(0)으로 저감하며 고압증가에 이르도록 한다. 이러한 과정중에 자기 밸브(3) 또는 (4)의 주행방향은 차단됨으로서 유압가변펌프(2)와 제동밸브(23)간의 구동계의 고압은 대단히 낮게된다. 유압가변모터(1)가 흡입용적이 영(0)으로 되는 즉시 변속기(11)의 새단이 개시되며 동기교합단계의 끝이 구동-및 구동회전수의 비교에로 인식된다. 이러한 과정에 필요한 변속시간은 주로 변속기 단차의 크기에 따른다.
변속기(11)의 4/3-방향전환밸브(13)의 조인트(13)에서는 변속단계중에 1차 제어압력이 작용한다. 동기교합기구(14)는 변속유형과 종동회전수의 단차에 따라서 유압가변모터의 회전수와 매칭(matching)된다.
동기교합기구(14)는 이 경우에 있어서도 단지 변속기(11)와 유압가변모터(1)의 관성질량 및 흡입용적이 영(0)으로된 유압가변모터(1)의 근소한 견인모멘트를 삽입해야한다. 이럼으로서 동기교합기구(14)의 크기가 작아지게 된다.
유압가변모터(1)가 새로운 회전수로 동기교합되면 자기밸브(12)및 (15) 또는 (12)및 (16)은 차단되며 주행방향밸브(18)의 주행방향은 자기밸브(3) 또는 (4)에 의하여 연결된다. 유압가변모터(1)에 이르는 유압가변용적펌프(2)의 송출량은 이때 감압밸브(10)의 제어압력과 부하에 따른 고압에 따라서 설정된다. 유압가변모터(1)의 회전모멘트는 이제 다시 영(0)으로부터 증가되고 변속과정이 끝난다.
휠로더, 굴착기, 크롤러(crawler)와 같은 건설중장비의 주행구동장치로 적합하다.

Claims (5)

  1. 피드펌프(25)와 유압가변모터펌프(2)를 구동하는 구동엔진(24)에 의한 주행구동장치는 유압가변펌프(2)로 유압싸이클을 형성하며 변속기(11)를 구동하는 유압가변모터, 주행방향밸브(18)와 제어압력의 조정을 위한 감압밸브(10)를 구비하며 유압가변모터(1)는 그의 흡입용적이 제어압 및 고압의 변화에 의하여 변속과정중에 전달할 회전모멘트가 최저이며 유압가변모터(1)의 가변위치는 리턴스프링(9)에 의하여 인접 제어압 및 고압으로서 평형이 되도록 제어되는 영행정모터(zero stroke motor)이며 변속기(11)는 동기교합기구(14)를 가진 유압구동 2-단-변속기인것을 특징으로 하는 주행구동장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    이러한 영(0)위치에서 유압가변용량펌프(2)와 유압가변모터(1)간의 오일흐름이 차단됨에 따라서 발생하는 고압이 동시에 영(0)이 되는 것을 특징으로 하는 주행구동장치.
  3. 제 1항 및 2항에 있어서,
    주행구동장치는 개 및 폐 유압싸이클을 위하여 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 주행구동장치.
  4. 제 1항 및 2항에 있어서,
    개방유압싸이클에 있어서 3/2-방향전환밸브(21)는 작용 고압의 개폐를 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    변속기(11)의 동기교합기구(14)는 구동축(26) 또는 종동축(27)에 위치할 수 있는 것을 특징으로 하는 주행장치.
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