KR20050098266A - 정유압 변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조정 가능한 유압 모터(5)에 의해 개방 루프에서 작동되는 정유압 변속기에 관한 것이다. 정유압 모터(5)는 전자 제어부(8)의 도움으로, 요구 차량 속도가 측정된 차량 속도에 일치하도록, 가속 및 감속이 조정된다.

Description

정유압 변속기{HYDROSTATIC TRANSMISSION}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 상세히 규정된 유형에 따른 정유압 변속기에 관한 것이다.

상기 유형의 정유압 변속기는 휠 굴삭기와 같은, 예를 들어 건설 기계에서 차량의 구동을 위해 사용된다. 유압 모터를 갖는 유압 펌프는 개방 루프식으로 작동되며, 유압 펌프는 유압액을 유압액 리저버로부터 취하여 작동 도관을 통해 유압 모터로 공급한다. 절환 가능한 변속기가 유압 모터의 하류에 배열되는 경우도 종종 있다. 유압 모터를 벗어나는 유압액 흐름은 언덕 하향 주행 시에 차량의 신뢰성 없는 가속을 방지하기 위해 압력 제한 밸브에 의해 제한될 수 있다. 귀환 작동 도관 내에 유압이 구축되도록, 브레이크 밸브는 유압 모터의 유압액 흐름을 제한하며, 상기 유압은 설정된 유압 모터의 흡입 용량의 변경을 통해 변경되고 하류에 연결된 변속기의 지원 여부에 따라 그리고 변속기의 입력 변속단에 따라 구동 휠에 작용한다. 유압 모터의 최소 흡입 용량이 설정되고, 경사의 기울기에 따라 차량에 작용하는 하강 구동력이 가능한 브레이크 모멘트를 초과하는 경우, 위험한 주행 상태가 발생할 수 있다.

유럽 특허 공보 제0 530 842 B1호에는 유압 모터의 흡입 용량이 브레이크 밸브에 의해 형성되는 유압에 따라 조정 가능한 브레이크 밸브를 갖는 역전 가능한 정유압 변속기가 공지되어 있다. 따라서, 유압 모터는 급경사 주행 중에 그 최대 흡입 용량으로 변경되고, 이를 통해, 최대로 형성되는 유압 모터의 브레이크 모멘트가 형성된다. 유압 모터의 조정이 브레이크 밸브에 의해 형성되는 예압에 따라서만 행해지기 때문에, 상기 브레이크 모멘트에 의해 형성되는 감속에 영향을 미치는 것은 불가능하다. 또한, 이러한 감속은 하류에 연결된 감속 기어의 설정 감속비에 따라 상이하게 차량에 작용한다.

다른 특징으로 도면 및 실시예에서 알 수 있다.

도1은 정유압 변속기의 블록 선도이다.

도2는 유압 모터 조정의 그래프이다.

본 발명의 목적은 차량이 오버런 작동에서도 허용되지 않은 주행 상태를 야기하지 않게 하는 정유압 변속기를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 독립 청구항의 특징을 가지며 전제부에 따른 정유압 변속기에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 차량에서 요구 속도가 달성되도록 그 흡입 용량이 조정되는 유압 모터가 전자 제어 유닛에 의해 조정된다. 이를 위해, 요구 속도는 전자 제어 유닛에 공급되고, 요구 속도는 예를 들어 가속 페달 위치 또는 매인 제어 밸브의 위치로부터 결정되거나 또는 매인 제어 밸브에 대한 가속 페달의 제어압 내의 압력 센서 또는 가속 페달의 회전 각도 센서를 이용하여 결정된다. 또한, 전자 제어부는 예를 들어 절환 기어의 감속비와 조합된 유압 모터 회전수 또는 변속기의 피동축 회전수로부터 취해질 수 있는 차량 속도에 상응하는 신호를 얻는다. 모터의 최소 흡입 용량은 역학적으로 제한되지 않는다. 측정된 차량 속도가 소정의 차량 속도로부터 편차가 나면, 유압 모터의 흡입 용량은 소정의 차량 속도가 실제 차량 속도에 일치하도록 조정된다. 이를 위해, 제어압에 따라 조정 가능하거나 또는 전기적으로 비례적으로 조정 가능한, 중첩 압력 제어식 유압 모터가 사용된다. 모터에는 브레이크 밸브가 장착되고 모터와 브레이크 밸브 사이에는 2차적으로 작용하는 압력 제한 밸브가 배치된다. 가속 과정, 트랙션 작동 중에는 유압 모터에 대한 전자 제어부의 제어 신호가 실제 디젤 엔진 회전수, 가속 페달 위치 및 용적 흐름에 상응하여, 가능 속도가 달성될 수 있도록, 즉, 신호가 높게 평가되도록 조정된다.

유압 모터의 흡입 용량은 조절압에 상응하게 조정되는데, 이 조절압은 사전 설정된 유압량과 사용 가능한 주행 성능으로부터 형성된다. 실제 속도가 목표 속도에 근접하면, 실제 차량 가속에 따라 그리고/또는 목표 속도와 실제 속도로부터 도출된 편차(특성 영역)에 따라, 유압 모터에 대한 제어 신호가 상응하게 적응되어, 목표 속도와 실제 속도의 편차가 가능한 한 작아진다. 특성 영역은 실제 속도가 목표 속도보다 클 경우에 사용된다.

예를 들어 언덕 하향 주행을 통해 또는 더 낮은 속도로의 가속 페달의 변경을 통해 형성되는 차량의 실제 속도가 목표 속도보다 더 높을 경우, 전자 제어부는, 유압 모터가 더 큰 흡입 용량으로 조정되도록 유압 모터를 조정하고, 이를 통해 속도가 감소된다. 이를 통해 유압 모터로의 유입 압력은 규정값 이하로 감소하고, 브레이크 밸브는 폐쇄되기 시작하여, 유압 모터의 유출측에 유압이 구축되는데, 이 압력은 유압 모터의 설정된 흡입 용량과 관련되어 브레이크 압력 및 브레이크 모멘트를 형성한다. 브레이크 작동 중에 흡입 용량 조정의 정도에 따라, 감속 정도를 조정하는 가능성이 제공된다. 흡입 용량 조정은 브레이크 작동 중에, 감속의 목표값과 감속의 실제값 사이의 편차에 따라 전자적으로 제어되고, 상기 감속은 전자 제어부가 저장된 특성 영역으로부터 취한 것이고, 감속 실제값으로 전자 제어된다. 목표값 감속에 대한 예를 들어 "강함", "중간" 및 "약함"과 같은 복수의 한계값이 선택되는 가능성이 제공된다. 실제 감속은 피동축 회전수의 변경으로부터 전자 제어를 결정한다. 따라서, 하류에 연결된 감속 기어의 입력된 감속비와는 무관하게, 항상 동일한 감속이 조절된다. 운전자가 동시에 작동 브레이크를 작동하면 자동으로 감속이 "강함"으로 설정되도록 전자 제어부가 구성되는 가능성도 있다. 이를 통해, 작동 브레이크는 적게 부하를 받는다.

다른 실시예에서, 유체 탱크 내에는 온도 센서가 있고, 온도 센서의 신호를 통해 온도 초과 시에 허용 주행 속도가 감소된다. 다른 실시예에서, 겨울철 작동 시 워밍업 중에 최대 속도는 작동 온도에 도달할 때까지 제한되는 가능성도 있다.

다른 실시예에서, 속도는 오일 품질에 따라 제한되는 가능성이 있다.

다른 실시예에서, 차량이 크리프(creep) 작동을 위한 위치에 있는 경우 유압 모터의 흡입 용량은 그 최대 용량으로 유지된다.

정상 작동으로부터 크리프 작동으로의 전환은 사전 선택된 감속에 상응하여 전환된다.

정유압 변속기에서, 제어압에 따라 조정 가능한 유압 모터 또는 전기적으로 비례적으로 조정 가능한, 중첩 압력 제어식 유압 모터가 사용되기 때문에, 압력 조절 시에 설정 가능한 고압이 초과되는 트랙션 작동 중에, 유압 모터가 자동으로 더 큰 흡입 용량으로 조정되는 가능성이 제공된다. 이로써, 차량에 필요한 트랙션을 제공할 수 있는 것이 보장된다.

본 발명에 따른 정유압 변속기에 의해, 유압 온도, 유압량 및 하류에 연결된 감속단과는 무관하게, 사전 설정된 차량 감속 또는 가속을 달성되는 가능성이 제공된다. 또한, 하향 주행 시에 주행에 문제가 되는 상태가 발생하지 않는다.

도1:

구동 장치(1)는 유압액을 유압액 저장소(3)로부터 공급하는 유체 펌프(2)를 작동한다. 유체 펌프(2)는 매인 제어 밸브(4)를 통해 유압 모터(5)와 연결된다. 유압 모터(5)는 2개의 작업 도관(6)을 통해 매인 제어 밸브(4)와 연결되는데, 이 매인 제어 밸브는 조정에 따라, 작업 도관을 유압 펌프(2)와 연결시키거나 작업 도관을 유압액 저장소(3)와 연결시킨다. 유압 모터(5)는 제어압에 따라 조정 가능한, 중첩 압력 조절식 유압 모터이며, 유압 모터는 도시되지 않은 브레이크 밸브 및 도시되지 않은 2차 압력 제한 밸브를 갖는다. 유압 모터(5)에는 절환 가능한 감속 기어(7)가 하류에 연결되어 배치되고, 이 감속 기어는 차량 휠과 연결되어 있다. 전자 제어 유닛(8)은 센서(9)를 통해 매인 제어 밸브(4)를 조정하며, 이 매인 제어 밸브는 가속 페달(10)과 직접 연결되어 있다. 전자 제어 유닛(8)은 차량의 속도를 나타내는 구동 회전수 신호를 얻는다. 추가로, 전자 제어 유닛(8)은 감속 선택 회로(12)와 연결되며, 이 감속 선택 회로에 의해 예를 들어 3개의 감속 단계, 즉, "약함", "중간", "강함"이 선택될 수 있고, 전자 제어 유닛은 크리프 작동 회로(13)와 연결되는데, 이 크리프 작동 회로의 작동 시에 전자 제어 유닛(8)은 유압 모터(5)의 흡입 용량을 최대 흡입 용량으로 조정하며, 전자 제어 유닛은 브레이크 회로(14)와 연결되는데, 이 브레이크 회로의 작동 시에 전자 제어 유닛(8)은 자동으로 감속 "강함"으로 조정되고, 전자 제어 유닛은 차량 데이터가 규정되어 있는 입력부(15)와 연결된다. 온도 센서(16)는 압력 유체 저장소(3) 내의 온도를 측정하는데, 이를 통해, 전자 제어 유닛(8)이 상기 온도에 따라 유압 모터(5)의 흡입 용량을 조정한다. 전자 제어 유닛은 회전수 센서(16) 및 센서(17)를 통해 유체 펌프(2)의 공급 흐름을 측정한다.

전자 제어 유닛 및 유압 모터 제어 밸브는 차체 내에 배열될 수 있다.

이로써, 유처 모터(5)는 차량 속도가 운전자에 의해 가속 페달을 통해 설정될 수 있는 요구 속도에 도달되도록 조정된다. 또한, 차량은 감속 기어(7)의 절환된 감속비와는 무관하게 운전자에 의해 규정 가능한 감속으로 일정하게 "강함", "중간" 또는 "약함"으로 감속할 수 있다.

도2:

그래프에는, 어떻게 속도 제어가 행해지는지가 도시된다. 운전자 요구 및 목표 차량 속도는 가속 페달 위치로부터 또는 매일 제어 밸브의 위치로부터 또는 압력 센서를 이용하여 검출된다. 세로 좌표에는 실제 속도와 목표 속도 사이의 편차가 도시된다. 가로 좌표에는 유압 모터의 흡입 용량이 도시된다. 이 특성 영역에서, 측정된 유압 모터 회전수 및 감속 기어의 실제 변속비를 갖는 피구동측 회전수로부터 계산되는 실제 가속에 따라 상이한 특성 곡선이 형성된다. 유압 모터-흡입 용량의 최소값은, 예를 들어 54.50cm³/rpm은 최대 엔진 회전수에서 그리고 완전 밟혀진 가속 페달에서 예를 들어 20.25km/h 또는 34km/h인 차량의 속도 등급에 따라 최대주행 속도를 달성하기 위해, 이론적으로 요구되는 최소 흡입 용량에 일치한다. 유압 모터-흡입 용량의 최대값은 사용된 유압 모터의 최대 흡입 용량이거나 또는, 변속기에 대한 오버런 작동 시에 최대 허용 가능한 구동 회전 모멘트가 초과될 경우에 감소된 값이다. 실제 차량 가속이, 예를 들어 경사 구간에서의 가속 주행 중에 발생하는, 라인(18)에 상응하는 예를 들어 a=2로 매우 높고 양의 값일 경우에, 유압 모터-흡입 용량(q_HM)은 목표 속도 이전에 이미 4km/h로 증가되며, 이로써, 엔진 고회전이 유지될 수 있다. 라인(19)에 상응하고 예를 들어 면에서 발생하는 실제 차량 가속이 거의 0, a=0일 경우에, 유압 모터 용량(q_HM)은 목표 속도가 도달될 때까지 변경되지 않는다. 속도(v_Ist)가 목표 속도(v_Soll) 이상으로 상승하면, 유압 모터 흡입 용량(q_HM)은 초기에는 매우 조금 증가하지만 점차로 상승하는 실제 속도(v_Ist)에 따라 지수적으로 증가한다. 이는 평면 주행 시에 진동을 방지한다. 실제 차량 가속이 음의 값, 라인(20)에 도시된 예를 들어 a=-2이면, 유압 모터 흡입 용량(q_HM)은 예를 들어 4km/h의 속도를 초과할 때까지 변경되지 않고, 실제 속도(v_Ist)가 더 상승됨에 따라 최대값까지 증가한다. 중간값은 보간될 수 있다.

하류에 연결되고 2개의 변속단을 갖는 감속 기어의 사용 시에, 이하의 가능성이 형성된다: 제1단에서 모든 차량 속도 등급, 예를 들어 20km/h, 25km/h, 34km/h 최대 속도에 대한 단일 특성 영역이 존재하고, 즉, 제1단에는 최대 작동 속도가 동일하다. 제2단에서 각 속도 등급에 대해 하나의 특성 영역이 존재한다. 이 특성 영역 또는 함소는 전자 제어부에 저장된다.

도2에서 유압 모터-흡입 용량(q_HM)에 대한 최소값은 이론적을 계산될 수 있는데(=f(Q_Fahren, n_soll)), 이 최소값은, 최대 주행 속도(v_max)가 모든 경우에도 상이한 공차로 도달될 수 있을 만큼 작다. 따라서, 차량에서 조정되는 것이 필요치 않다. 적응식 조절에 의해, 실제로 최소로 필요한 유압 모터-흡입 용량(q_HM)이 결정된다. 정지 작동 상태에서, 예를 들어 엔진이 최대 회전수로 작동될 경우에, 가속 페달은 완전히 작동되고 그리고/또는 실제 가속은 거의 0이고 실제 속도는 목표 속도 보다 클 경우에, 최소 유압 모터-흡입 용량값(q)HM-Wert)은 특성 영역 내에서, 조절 편차가 거의 0이 될 때까지 증가한다. 이러한 적응식 조절에 의해 , 예를 들어 펌프 조정, 매인 피스톤의 공급량 제어 조정, 제어압 피스톤 행정의 특성, 가속 페달 위치 제어압 특성, HDD-컨트롤의 제어 유량-제어압 특성, 유압 모터 내의 제어압(qHM) 특성과 같은 이미 존재하는 공차들이 조정될 수 있다.

적응식 조절을 결정하는 유압 모터(q_HM)의 흡입 용량값은 전자 제어 유닛의 비휘발성 영역 내에 저장된다.

도면 부호 리스트

1: 구동 장치

2: 유압 펌프

3: 유압액 저장소

4: 매인 제어 밸브

5: 유압 모터

6: 작동 도관

7: 감속 기어

8: 전자 제어 유닛

9: 센서

10: 가속 페달

11: 회전수 센서

12: 감속 선택 회로

13: 크리프 작동 회로

14: 브레이크 회로

15: 입력 가능성

16: 회전수 센서

17: 센서

18: 라인

19, 20: 라인

Claims (10)

1. 적어도 하나의 유압 펌프(2)와, 그 흡입 용량이 조정 가능하고 2개의 작동 도관(6)에 연결된 적어도 하나의 유압 모터(5)를 포함하는 차량용 정유압 변속기이며, 유압 펌프(2)는, 압력 매체를 압력 매체 저장소(3)로부터 취하여 적어도 하나의 작동 도관(6)을 통해 유압 모터(5)에 공급하며, 압력 매체 흐름을 한정하는 브레이크 밸브를 포함하는 정유압 변속기에 있어서,

   센서(11)는 차량 속도에 상응하는 피동축 회전수 또는 차량 속도를 검출하여 전자 제어 유닛(8)에 공급하며, 전자 제어 유닛은 요구 속도에 따라, 이 요구 속도에 상응하는 차량 속도 또는 피동축 회전수를 계산하며, 유압 모터(5)의 흡입 용량은, 센서(11)에 의해 검출된 차량 속도 또는 계산된 차량 속도 또는 피동축 회전수에 거의 일치하도록 조정되는 것을 특징으로 하는 정유압 변속기.
2. 제1항에 있어서, 전자 제어부(8)는 차량의 감속이 이전에 규정된 일정값을 취하도록 조정되는 것을 특징으로 하는 정유압 변속기.
3. 제2항에 있어서, 이전에 규정된 값이 변경 가능한 것을 특징으로 하는 정유압 변속기.
4. 제2항에 있어서, 감속은 이전에 규정된 특성 영역을 이용하여 조절되는 것을 특징으로 하는 정유압 변속기.
5. 제1항에 있어서, 차량의 작동 브레이크(14)의 작동을 통해, 이전에 규정된 최대 감속이 도달되도록 유압 모터(5)가 자동으로 조정되는 것을 특징으로 하는 정유압 변속기.
6. 제1항에 있어서, 절환 가능한 감속 기어(7)는 유압 모터(5)의 하류에 배열되고, 전자 제어부(8)는 입력된 변속비를 고려하는 것을 특징으로 하는 정유압 변속기.
7. 제1항에 있어서, 유압 모터(5)를 조정하는 제어 신호는, 실제 속도가 목표 속도에 접근할 경우 상응하게 적응되는 것을 특징으로 하는 정유압 변속기.
8. 제1항에 있어서, 수동 작동 가능한 신호(13)에 의해, 전자 제어부(8)는 유압 모터(5)를 그 최대 흡입 용량으로 유지하는 것을 특징으로 하는 정유압 변속기.
9. 제1항에 있어서, 센서(16)는 유압액의 온도를 결정하고 전자 제어부(8)는, 규정된 온도가 초과되지 않도록 유압 모터(5)를 조정하는 것을 특징으로 하는 정유압 변속기.
10. 제1항에 있어서, 유압 모터의 최소 필요 흡입 용량은 전자 제어부에 의해 게산되어 실제 최소 흡입 용량과 비교되고, 유압 모터의 실제 필요 흡입 용량이 결정되고 저장된 값은 조절 편차가 거의 0이될 때까지 변경되는 것을 특징으로 하는 정유압 변속기.