KR20130125757A - 산업 프로세스용 하이브리드 유압 시스템 - Google Patents

산업 프로세스용 하이브리드 유압 시스템 Download PDF

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KR20130125757A
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hydraulic
accumulator
fluid
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킹후 유안
안쿠어 간걸리
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이턴 코포레이션
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Abstract

본 발명은, 부하를 구동하기 위한 유압 구동 시스템으로서, 구동 샤프트와; 구동 샤프트에 의해 구동된 제1 및 제2유압 펌프로서, 적어도 제2유압 펌프가 가변 변위 양방향 펌프이고, 제1유압 펌프가 부하에 접속되는 공급 라인과 유체 연통하는 출구와 저장소와 유체 연통하는 입구를 가지며, 제2유압 펌프가 공급 라인과 유체 연통하는 제1펌프 포트와 저장소 및 유압 유체 어큐뮬레이터와 선택적으로 유체 연통하는 제2펌프 포트를 갖는, 제1 및 제2유압 펌프와; a) 제2유압 펌프가 공급 라인으로부터 어큐뮬레이터로 유압 유체를 펌핑하는 제1모드와, b) 제2유압 펌프가 어큐뮬레이터로부터 공급 라인으로 유압 유체를 펌핑하는 제2모드와, c) 제2유압 펌프가 공급 라인으로부터 저장소로 유압 유체를 펌핑하는 제3모드 및 d) 제2유압 펌프가 저장소로부터 공급 라인으로 유압 유체를 펌핑하는 제4모드를 포함하는 복수의 모드로, 유압 구동 시스템을 동작시키는 콘트롤 시스템을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유압 구동 시스템을 제공한다.

Description

산업 프로세스용 하이브리드 유압 시스템{HYBRID HYDRAULIC SYSTEMS FOR INDUSTRIAL PROCESSES}
본 출원은, U.S.를 제외한 모든 국가의 지정을 위한 출원인으로서 U.S. 국적의 회사인 Eaton Corporation 그리고, U.S.만의 지정을 위한 출원인으로서 중국 시민인 QingHui Yuan과 인도 시민인 Ankur Ganguli의 이름의 PCT 국제 출원으로서, 2011년 10월 14일 출원되고, 2010년 10월 15일 출원된 U.S. 특허 출원 번호 제61/393,556호에 대해서 우선권을 청구하며, 그 공개 내용은 참조로서 그 전체가 본 명세서에 통합된다.
몇몇 통상적인 유압 시스템에 있어서, 고정된 변위 펌프는 유체를 하나 이상의 부하 소스에 공급한다. 부하 소스의 부하 필요조건은 듀티 사이클(duty cycle)에 걸쳐서 변화한다. 고정된 변위 펌프는 듀티 사이클 동안 요구되는 최대 부하를 수용하는 사이즈로 된다.
따라서, 펌프는 듀티 사이클의 상당한 부분에 대해서 과도한 크기로 된다.
본 발명 개시의 몇몇 측면은, 반복하는 듀티 사이클(예를 들어, 작업 사이클)을 갖는 유압 시스템과 관련된다. 유압 시스템은, 유체를 시스템의 부하 섹션에 공급하기 위한 적어도 하나의 가변 변위 펌프와 적어도 하나의 어큐뮬레이터를 포함한다. 콘트롤 시스템은, 어큐뮬레이터가 충진 및 방출될 때를 결정한다. 소정 실시형태에 있어서, 상기 시스템은, 또한 가변 변위 펌프에 직렬로 결합되는 고정된 변위 펌프를 포함한다.
다양한 추가적인 본 발명의 측면이, 이하의 상세한 설명에서 설명된다. 본 발명의 측면들은 개별적인 형태 및 형태들의 결합과 조합과 관련될 수 있다. 상기된 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명 모두는 단지 예시적인 일례이며, 본 명세서에 개시된 실시형태가 기반하는 넓은 발명의 개념을 제한하지 않는 것으로 이해된다.
도 1은 본 발명 개시의 원리에 따른 일례의 유압 시스템의 부하 섹션으로 유체 흐름을 공급하도록 구성된 고정된 변위 펌프를 나타내는 유압 회로도,
도 2는 본 발명 개시의 원리에 따른 다른 예의 유압 시스템의 부하 섹션으로 유체 흐름을 공급하도록 구성된 가변 변위 펌프를 나타내는 유압 회로도,
도 3은 본 발명 개시의 원리에 따른 다른 예의 유압 시스템의 부하 섹션으로 공급 라인을 따라 유체 흐름을 공급하도록 구성된 가변 변위 펌프 배열을 나타내는 유압 회로도,
도 4는 부하 필요조건에 대응하는 구동 모드를 나타내는 차트,
도 5는 도 3의 구동 회로가 동작될 수 있는 일례의 제어 프로세스(400)에 대한 동작 흐름을 나타내는 흐름도,
도 6은 구동 회로가 충진 모드로 구성될 때, 구동 회로를 통한 유체 흐름을 나타내는 회로도,
도 7은 구동 회로가 덤프 모드(dump mode)로 구성될 때, 구동 회로를 통한 유체 흐름을 나타내는 회로도,
도 8은 구동 회로가 정상 모드로 구성될 때, 구동 회로를 통한 유체 흐름을 나타내는 회로도,
도 9는 구동 회로가 방출 모드로 구성될 때, 구동 회로를 통한 유체 흐름을 나타내는 회로도,
도 10은 일례의 듀티 사이클에 걸친 일례의 부하 프로파일을 갖는 일례의 유압 시스템에서 시간에 걸쳐서 각 펌프로부터 공급 라인 Ps로의 유체 흐름을 차트로 나타내는 그래프,
도 11은 어큐뮬레이터 없는 유압 구동 시스템(삼각형 라인)과 어큐뮬레이터를 갖는 유압 구동 시스템(원형 라인) 사이에서 펌프를 동작시키기 위해서 모터에 의해 공급된 피크 파워의 차이를 묘사하는 그래프,
도 12는 유압 시스템의 도 3의 펌프 배열이 설계되고 프로그램된 일례의 설계 및 선택 프로세스에 대한 동작 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 1은 반복하는 작업 사이클을 갖는 부하 섹션(130: 예를 들어, 주입 몰딩 머신)의 동작이 파워를 갖게 하기 위한(구동되도록 하기 위한) 유압 구동 회로(100)를 나타내는 유압 회로도이다. 구동 회로(100)는 일례의 유압 시스템의 부하 섹션(130)으로 유압 유체를 공급하도록 구성된 고정된 변위 펌프(110)를 포함한다. 전기 제어 유닛(116:ECU)은 VFD(114)를 관리한다.
펌프(110)는 입구(111)와 출구(113)를 갖는다. 입구(111)는 저장소(105: 예를 들어, 탱크)에 접속되고, 출구(113)는 흐름 제어 밸브(120) 및 릴리프 밸브(125)에 접속된다. 가변 주파수 드라이버(114: VFD)를 갖는 모터(112: 예를 들어, 전기 모터)는 펌프(110)를 구동해서 저장소(105)로부터 유체를 끌어내고 가변 유체 흐름을 시스템에 제공한다. 릴리프 밸브(125)는 저장소(105)로의 과잉 흐름을 통과시킴으로써 펌프 출구 압력(예를 들어, 유압 시스템 압력)을 제어한다. 흐름 제어 밸브(120)는 액튜에이터에 제공된 유압 유체의 흐름 속도(flow rate)를 제어한다. 소정 실시형태에 있어서, 흐름 제어 밸브(120) 및 릴리프 밸브(125)는 비례 밸브이다.
일례로 나타낸 바와 같이, 부하 섹션(130)은 제1부하 소스(132), 제2부하 소스(134) 및 제3부하 소스(136)를 포함한다. 다른 실시형태에 있어서, 유압 시스템은 더 많거나 더 적은 부하 소스를 가질 수 있다. 소정 실시형태에 있어서, 각각의 부하 소스(132, 134, 136)는 머신 액튜에이터(예를 들어, 주입 머신(injection 머신), 클램프(clamp), 스크류 등)를 포함한다. 각각의 액튜에이터(132, 134, 136)는 밸브(131, 133, 135)를 통해 흐름 제어 밸브(120)에 각각 접속된다. 일례로 나타낸 바와 같이, 제1밸브(131) 및 제2밸브(133)는 3-위치 밸브이고, 제3밸브(135)는 2-위치 비례 밸브이다. 그런데, 다른 실시형태에 있어서, 밸브(131, 133, 135)는 소정의 바람직한 수의 상태를 가질 수 있다.
각각의 액튜에이터(132, 134, 136)는 액튜에이터(132, 134, 136)가 펌프(110)로부터의 유체 흐름을 요구하는 활성 상태와 액튜에이터(132, 134, 136)가 펌프(110)로부터 차폐되는 비활성 상태 사이에서 스위칭된다. 밸브(131, 133, 135)는 액튜에이터(132, 134, 136)와의 유체 연동을 개방 및 폐쇄하기 위해 사용된다. 몇몇 실시형태에 있어서는, 하나의 부하 소스(132, 134, 136)만이 소정의 하나의 시간에서 활성화된다. 다른 실시형태에 있어서는, 다중 액튜에이터(132, 134, 136)가 동시에 활성화될 수 있다. 소정 실시형태에 있어서, 액튜에이터(132, 134, 136)는 반복적인 임무를 수행하므로, 각각의 액튜에이터(132, 134, 136)에 의해 요구되는 부하는 듀티 사이클에 따라서 변하게 된다.
예를 들어, 몇몇 실시형태에 있어서, 유압 시스템은 주입 몰딩 시스템을 포함한다. 이러한 몇몇 시스템에 있어서, 제1부하 소스(132)는 클램프가 파워를 갖게 하는 유압 실린더를 포함하고, 제2부하 소스(134)는 인젝터의 오거(auger)를 축 방향으로 이동시키는 유압 실린더를 포함하며, 제3부하 소스(136)는 인적터의 오거를 회전시키는 유압 모터를 포함한다. 그런데, 다른 실시형태에 있어서, 각각의 부하 소스(132, 134, 136)는 소정의 바람직한 타입의 유압 액튜에이터를 포함할 수 있다. 머신 부하 섹션(130)은 주입 몰딩 머신으로서 묘사되지만, 본 발명 개시의 측면이 소정 타입의 유압으로 파워를 갖는 머신에 적용 가능한 것으로 이해된다. 특히, 본 발명 개시의 측면은, 작업 사이클에 걸쳐서 머신에 의해 요구되는 유압 압력 부하와 유압 흐름 부하가 사전에 규정된 프로파일에 따라 변하는 반복하는 작업 사이클을 갖는 유압 머신에 대해서 적합하다.
유압 구동 회로(100)는 파워 생성 및 파워 소모가 효과적으로 매칭(부합)될 수 있는 구조를 가지므로, 트로틀링 파워 손실(throttling power losse)을 감소한다. 몇몇 실시형태에 있어서는, 하나 이상의 어큐뮬레이터(150)가 흐름 제어 밸브(120)의 유압 구동 회로(100)에 접속될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 하나 이상의 어큐뮬레이터(150)가 흐름 제어 밸브(120)와 병렬로 유압 구동 회로(100)에 접속될 수 있다. 예를 들어, 개시된 하나의 이러한 병렬 구조 구동 회로는, 함께 출원되고 "병렬 구조 어큐뮬레이터를 갖는 유압 구동 회로"로 명명된 계류중인 U.S. 출원 번호 No . [대리인 도킷 넘버 15720.0122USU1를 갖는다]에서 발견할 수 있는데, 상기 출원은 2010년 10월 18일자로 출원되고 "에너지 절약을 위한 병렬 구조의 인텔리전트 어큐뮬레이터(PAIA: Parallel Architectured Intelligent Accumulator)"로 명명된 U.S. 예비 출원 번호 제61/393,968호의 이득을 청구하며, 상기 출원 모두는 본 명세서에 참조로 통합된다.
일반적으로, VFD(114)는 펌프(110)를 구동해서, 특정한 압력 및 흐름 속도를 갖는 유체를 부하 섹션(130)에 공급한다. 부하가 제1의 사전에 결정된 문턱 이하일 때, 듀티 사이클 내의 시간 동안, 밸브 배열(155)은 펌핑된 유체의 부분을 안내해서 어큐뮬레이터(150)를 충진한다. 요구된 부하가 제2의 사전에 결정된 문턱 이상일 때, 듀티 사이클 내의 시간 동안, 밸브 배열(155)은 어큐뮬레이터(150)를 방출해서, 추가의 유체 흐름을 부하 섹션(130)으로 안내한다.
어큐뮬레이터(150)는, 부하 필요조건이 제1 및 제2문턱 사이일 때, 유압 시스템의 나머지로부터 (예를 들어, 밸브 배열(155)에 의해) 차폐된다. 모터(112), VFD(114) 및 펌프(110)는, 어큐뮬레이터(150)가 차폐될 때 규칙적인 형태로 동작한다. 소정 실시형태에 있어서, 제1 및 제2문턱이 설정되므로, 듀티 사이클의 상당한 부분에 걸쳐서 어큐뮬레이터(150)가 유압 시스템의 나머지로부터 차폐된다. 몇몇 실시형태에 있어서, 제1 및 제2의 사전에 결정된 문턱은 특정 시스템의 듀티 사이클 및 부하 필요조건에 기반해서 실험적으로 설정된다.
도 2는 반복하는 작업 사이클을 갖는 부하 섹션(230: 예를 들어 주입 몰딩 머신)이 파워를 갖게 하기 위한 유압 구동 회로(200)를 나타내는 유압 회로도이다. 구동 회로(200)는 다른 예의 유압 시스템의 부하 섹션(230)에 유체 흐름을 공급하도록 구성된 가변 변위 펌프(210)를 포함한다. 펌프(210)는 입구(211)와 출구(213)를 갖는다. 가변 변위 펌프(210)는 입구(211)를 통해 공급 탱크(205)로부터 유체를 끌어낸다. ECU(216)는 출구(213)로부터 시스템으로 흐르는 유체를 선택적으로 제공하기 위해 비례 밸브(214)를 제어한다. 펌프(210)는, 모터(예를 들어, 전기 모터(212))에 의해 구동되는데, 부하 감지 신호 LS에 기반해서 유체 흐름을 변화시킨다. 비례 밸브(214)의 하류의 비례 밸브(220)는 가변 변위 펌프(210)를 부하 섹션(230)에 접속한다. 비례 릴리프 밸브(225)는 가변 변위 펌프(210)로부터의 과잉의 유체를 탱크(205)로 리턴시키게 허용한다.
일례로 나타낸 바와 같이, 부하 섹션(230)은 제1부하 소스(232), 제2부하 소스(234) 및 제3부하 소스(236)를 포함한다. 다른 실시형태에 있어서, 유압 시스템은 부하 소스보다 많거나 적은 수를 가질 수 있다. 소정 실시형태에 있어서, 각각의 부하 소스(232, 234, 236)는 머신 액튜에이터(예를 들어, 주입 머신, 클램프, 스크류 등)를 포함한다. 각각의 액튜에이터(232, 234, 236)는 밸브(231, 233, 235) 각각을 통해서 흐름 제어 밸브(220)에 접속된다. 일례로 나타낸 바와 같이, 제1밸브(231) 및 제2밸브(233)는 3-위치 밸브이고, 제3밸브(235)는 2-위치 비례 밸브이다. 그런데, 다른 실시형태에 있어서, 밸브(231, 233, 235)는 소정의 바람직한 수의 상태를 가질 수 있다.
각각의 액튜에이터(232, 234, 236)는, 액튜에이터(232, 234, 236)가 펌프(210)로부터의 유체 흐름을 요구하는 활성 상태와 액튜에이터(232, 234, 236)가 펌프(210)로부터 차폐되는 비활성 상태 사이에서 스위칭된다. 밸브(231, 233, 235)는 액튜에이터(232, 234, 236)와의 유체 연통을 개방 및 차폐하는데 사용된다. 몇몇 실시형태에 있어서는, 하나의 부하 소스(232, 234, 236)만이 소정의 하나의 시간에서 활성이다. 다른 실시형태에 있어서, 다중 액튜에이터(232, 234, 236)는 동시에 활성화된다. 소정 실시형태에 있어서, 액튜에이터(232, 234, 236)는 반복적인 임무를 수행하므로, 각각의 액튜에이터(232, 234, 236)에 의해 요구된 부하가 듀티 사이클에 따라서 변화된다.
예를 들어, 몇몇 실시형태에 있어서, 유압 시스템은 주입 몰딩 시스템이다. 이러한 몇몇 시스템에 있어서, 제1부하 소스(232)는 클램프가 파워를 갖게 하는 유압 실린더를 포함하고, 제2부하 소스(234)는 인젝터의 오거를 축 방향으로 이동시키는 유압 실린더이며, 제3부하 소스(236)는 인젝터의 오거를 회전시키는 유압 모터이다. 그런데, 다른 실시형태에 있어서, 각각의 부하 소스(232, 234, 236)는 소정의 바람직한 타입의 유압 액튜에이터를 포함할 수 있다. 머신 부하 섹션(230)이 주입 몰딩 머신으로서 묘사되지만, 본 발명 개시의 측면은 소정 타입의 유압의 파워를 갖는 머신을 포함할 수 있다. 특히, 본 발명 개시의 측면은, 작업 사이클에 걸쳐서 머신에 의해 요구된 유압 압력 부하 및 유압 흐름 부하가 사전에 규정된 프로파일에 따라 변하는 반복하는 작업 사이클을 갖는 유압 머신에 적합하다.
유압 구동 회로(200)는 파워 생성 및 파워 소모가 효과적으로 매칭(부합)될 수 있는 구조를 가지므로, 트로틀링 파워 손실(throttling power losse)을 감소한다. 어큐뮬레이터(250)는 비례 밸브(220)의 상류 및 비례 릴리프 밸브(225)의 하류에서 유압 구동 회로(200)에 접속된다. 몇몇 실시형태에 있어서는, 하나 이상의 어큐뮬레이터(250)가 흐름 제어 밸브(220)의 상류의 유압 구동 회로(200)에 접속될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 하나 이상의 어큐뮬레이터(250)는 흐름 제어 밸브(220)와 병렬로 유압 구동 회로(200)에 접속될 수 있다. 예를 들어, 개시된 하나의 이러한 병렬 구조 구동 회로는, 함께 출원되고 "병렬 구조 어큐뮬레이터를 갖는 유압 구동 회로"로 명명된 계류중인 U.S. 출원 번호 No . 에서 발견할 수 있는데, 상기 출원은 2010년 10월 18일자로 출원되고 "에너지 절약을 위한 병렬 구조의 인텔리전트 어큐뮬레이터(PAIA)"로 명명된 U.S. 예비 출원 번호 제61/393,968호의 이득을 청구하며, 상기 출원 모두는 본 명세서에 참조로 통합된다.
일반적으로, 가변 변위 펌프(210)는 부하 감지 제어 신호 LS에 기반한 유압 시스템(200)의 부하 섹션(230)으로 적합한 유체 흐름을 공급한다. 듀티 사이클 내의 시간 동안, 요구된 부하가 제1의 사전에 결정된 문턱 이하일 때, 밸브 배열(255)은 어큐뮬레이터(250)를 충진하기 위해서 펌핑된 유체의 부분을 안내한다. 듀티 사이클의 시간 동안, 요구된 부하가 제2의 사전에 결정된 문턱 이상일 때, 밸브 배열(255)은 어큐뮬레이터(250)를 방출해서, 추가의 유체 흐름을 부하 섹션(230)으로 안내한다.
어큐뮬레이터(250)는, 부하 필요조건이 제1문턱과 제2문턱 사이일 때, 밸브 배열(255)에 의해 유압 시스템의 나머지로부터 차폐된다. 가변 변위 펌프(210)는, 어큐뮬레이터(250)가 차폐될 때, 규칙적인 형태로 동작한다. 소정 실시형태에 있어서, 제1 및 제2문턱이 설정되므로, 어큐뮬레이터(250)는 듀티 사이클의 상당한 부분에 걸쳐서 유압 시스템(200)의 나머지로부터 차폐된다. 몇몇 실시형태에 있어서는, 제1 및 제2의 사전에 결정된 문턱이 특정 시스템의 듀티 사이클 및 부하 필요조건에 기반해서 실험적으로 설정된다.
도 3은 반복하는 작업 사이클을 갖는 부하 섹션(330: 예를 들어, 주입 몰딩 머신)이 파워를 갖게 하기 위한 유압 구동 회로(300)를 나타내는 유압 회로도이다. 구동 회로(300)는, 다른 예의 유압 시스템의 부하 섹션(330)에 대한 공급 라인 Ps을 따라 유체 흐름을 공급하도록 구성된 가변 변위 펌프 배열(301)을 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 부하 섹션(330)은 도 1의 부하 섹션(130) 또는 도 2의 부하 섹션(230)과 동일하다. 그런데, 다른 실시형태에 있어서, 부하 섹션(330)은 소정의 바람직한 수 및/또는 타입의 부하 소스를 포함할 수 있다. 가변 변위 펌프 배열(300)은 저장소(305)로부터 유체를 끌어내고, 과잉의 유체를 저장소(305)로 덤프(dump)한다.
가변 펌프 배열(300)은 구동 샤프트(319)를 통해서 적어도 제1펌프(312) 및 제2펌프(314)를 구동하는 모터(예를 들어, 전기 모터(310))를 포함한다. 적어도 제2펌프(314)는 양방향 펌프이다. 소정 실시형태에 있어서, 제2펌프(314)는 가변 변위 펌프이다. 일례로 나타낸 바와 같이, 제1펌프(312)는 고정된 변위, 단일 방향 펌프이다. 다른 실시형태에 있어서, 제1펌프(312)는 가변 변위 펌프일 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 펌프 배열(300)은 추가적인 펌프(예를 들어, 고정된 변위 펌프 및/또는 가변 변위 펌프)를 포함할 수 있다. 펌프 배열(300)의 펌프(312, 314)는 공급 라인 Ps에 직렬로 접속된다.
모터(310)는 일정하게 제1펌프(312)를 구동해서, 탱크(305)로부터 펌프 입구(311)를 통해 유체를 끌어내고, 펌프 출구(313)로부터 부하 섹션(330)으로 유체를 공급한다. 양방향, 가변 변위 펌프(314)는 제1포트(315) 및 제2포트(317)를 갖는다. 또한, 모터(310)는 가변 변위 펌프(314)를 제1펌프(312)에 따라 일정하게 구동한다. 그런데, 가변 변위 펌프(314)가 양방향이고, 포트(315, 317) 각각이 입구 포트 및 출구 포트로서 교대로 기능할 수 있다.
ECU(316)는, 가변 변위 펌프(314)가 유체를 제1방향으로 안내할 때 그리고 제2펌프(314)가 유체를 제2방향으로 안내할 때, 제어 신호 U1을 제공한다. 제어 신호 U1이 제2펌프(314)가 유체를 제1방향으로 안내하도록 할 때, 제2펌프(314)는 펌프 공급 라인 Ps로부터의 유체(예를 들어, 제1펌프(312)에 의해 탱크(305)로부터 얻어진 유체)는 제2포트(317), 제1포트(315)를 통해 피더 라인 F로 안내된다. 그런데, 제어 신호 U1이 제2펌프(314)가 유체를 제2방향으로 안내하도록 할 때, 제2펌프(314)는 피더 라인 F로부터의 유체를, 제1포트(315), 제2포트(317)를 통해, 펌프 공급 라인 Ps로 안내한다.
3-위치 방향 밸브(320)는, 피더 라인 F를 탱크(305)에 그리고 적어도 하나의 어큐뮬레이터(340)를 포함하는 어큐뮬레이터 배열에 선택적으로 결합한다. 또한, 소정 타입의 방향 밸브(320)는 탱크(305) 및 어큐뮬레이터 배열 모두로부터 선택적으로 피더 라인 F를 차폐하게 된다. 방향 밸브(320)는 피더 포트(321), 어큐뮬레이터 포트(323) 및 저장소 포트(325)를 포함한다. 일례로 나타낸 바와 같이, 방향 밸브(320)는 3개의 위치 사이에서 이동하도록 구성된다. 중립(예를 들어, 중간) 위치에서, 방향 밸브(320)는 소정의 포트(321, 323, 325)를 접속시키지 않는다. 따라서, 밸브(320)는 피더 라인 F를 어큐뮬레이터 배열 또는 탱크(305)에 유체 결합시키지 않는다. 왼쪽으로 이동할 때, 방향 밸브(320)는 피더 포트(321)를 어큐뮬레이터 포트(323)에 접속시키므로, 이에 의해 피더 라인 F를 어큐뮬레이터 배열에 유체 결합시킨다. 오른쪽으로 이동할 때, 방향 밸브(320)는 피더 포트(321)를 저장소 포트(325)에 접속시켜므로, 이에 의해 피더 라인 F을 저장소(305)에 유체 결합시킨다.
도 3에 나타낸 예에 있어서, 어큐뮬레이터 배열은 하나의 어큐뮬레이터(340)를 포함한다. 그런데, 다른 실시형태에 있어서, 어큐뮬레이터 배열은, 함께 출원되고 "병렬 구조 어큐뮬레이터를 갖는 유압 구동 회로"로 명명된 계류중인 U.S. 출원 번호 No . 에 나타낸 바와 같은 어큐뮬레이터 어레이를 포함할 수 있는데, 상기 출원은 본 명세서에 참조로 통합된다. 또한, 이 출원은 구동 회로(300) 내에서 사용될 수 있는 어큐뮬레이터 배열을 위한 병렬 구조를 개시한다.
소정 실시형태에 있어서, 방향 밸브(320)는 솔레노이드(322)에 의해 이동하는데, 이 솔레노이드는 ECU(318)에 의해 생성된 제어 신호 U2로 제어된다. 몇몇 실시형태에 있어서, ECU(318)는 ECU(316)와 동일하다. 다른 실시형태에 있어서, 2개의 분리 ECU(316, 318)가 제공될 수 있다. 또한, 소정 실시형태에 있어서, 방향 밸브(320)는 하나 또는 양쪽 방향으로 스프링-바이어스될 수 있다(스프링(324)을 보자).
일반적으로, 제1펌프(312) 및 제2펌프(314)는 부하 섹션(330)에 의해 사용하기 위한 공급 라인 Ps에 유체를 제공하도록 협동한다. 제1펌프(312)는 탱크(305)로부터의 일정 유체 흐름을 부하 섹션(330)에 공급한다. 제2펌프(314)는, 구동 회로(300)의 구동 모드에 의존해서, 저장소(305)로부터의 유체를 파워 공급 라인 Ps로 안내하거나, 어큐뮬레이터(340)로부터의 유체를 파워 공급 라인 Ps로 안내하거나, 제1펌프(312)로부터 출력된 몇몇 유체를 어큐뮬레이터(340)로 안내하거나, 펌프(314)로부터의 유체를 저장소(305)로 안내한다. 구동 모드는 듀티 사이클 내의 소정의 제공된 시간에서 요구된 부하에 기반해서 변화된다.
도 4는 부하 필요조건과 대응하는 구동 모드를 나타내는 차트이다. 도시된 바와 같이, 부하 섹션(130)이 낮은 부하 필요조건을 가질 때(예를 들어, 부하 섹션(130)의 부하 필요조건이 제1문턱 T1 미만일 때), ECU(316)는 제어 신호 U1을 제공해서 제2펌프(314)가 피더 라인 F로부터 공급 라인 Ps로의 제1방향으로 유체를 안내하도록 지시한다. 낮은 파워 필요조건 동안, 구동 회로(300)는 충진 모드 또는 덤프 모드로 구성될 수 있다. 충진 모드로 구성될 때, ECU(318)는 제어 신호 U2를 제공해서, 방향 밸브(320)가 피더 라인 F를 어큐뮬레이터(340)에 접속하도록 지시한다. 덤프 모드로 구성될 때, ECU(318)는 제어 신호 U2를 제공해서 방향 밸브(320)가 피더 라인 F를 저장소(305)에 접속하도록 지시한다.
부하 섹션(130)이 정상 부하 필요조건을 가질 때(예를 들어, 부하 섹션(130)의 부하 필요조건이 제1문턱 T1 이상이고 제2 문턱 T2 이하일 때), ECU(316)는 제어 신호 U1를 제공해서, 제2펌프(314)가 공급 라인 Ps로부터 피더 라인 F로의 제2방향으로 유체를 안내하도록 지시한다. ECU(318)는 제어 신호 U2를 제공해서, 방향 밸브(320)가 피더 라인 F를 저장소(305)에 접속하도록 지시한다. 따라서, 제2펌프(314)는 탱크(305)로부터 유체를 효과적으로 끌어내고, 이 유체를 제1펌프(312)에 의해 공급되는 유체에 부가해서 공급 라인 Ps로 안내한다.
부하 섹션(130)이 높은 부하 필요조건을 가질 때(예를 들어, 부하 섹션(130)의 부하 필요조건이 제2문턱 T2보다 클 때), ECU(316)는 제어 신호 U1를 제공해서, 제2펌프(314)가 공급 라인 Ps로부터 피더 라인 F로의 제2방향으로 유체를 안내하도록 지시한다. ECU(318)는 제어 신호 U2를 제공해서, 방향 밸브(320)가 피더 라인 F를 어큐뮬레이터(340)에 접속하도록 지시한다. 따라서, 제2펌프(314)는 어큐뮬레이터(340)로부터의 유체를 효과적으로 끌어내고, 제1펌프(312)에 의해 공급되는 유체에 부가해서 공급 라인 Ps로 유체를 안내한다.
도 5는 도 3의 구동 회로(300)가 동작될 수 있는 일례의 제어 프로세스(400)에 대한 동작 흐름을 나타내는 흐름도이다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 예의 제어 프로세스(400)는 하나 이상의 전기 제어 유닛(예를 들어, 도 3의 ECU(316) 및 ECU(318))에 의해 실행된다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 예의 제어 프로세스(400)는 소정의 그 밖의 전자 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 상기 예의 제어 프로세스(400)는 시작 모듈(402)에서 시작하고, 소정의 적합한 개시 과정을 수행하며, 획득 동작(404)으로 진행한다.
획득 동작(404)은 유압 시스템에 대한 현재의 부하 필요조건을 결정한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 획득 동작(404)은 클록 시간과 유압 시스템의 사전에 결정된 듀티 사이클을 비교한다. 다른 실시형태에 있어서, 획득 동작(404)은 사전에 결정된 듀티 사이클에 관련된 시스템의 상기 현재 상태를 수신한다. 다른 실시형태에 있어서, 획득 동작(404)은 유압 시스템 내의 하나 이상의 센서를 사용해서 유체 압력 및 유체 흐름을 측정한다.
제1결정 모듈(406)은 현재 부하 필요조건이 제1의 사전에 결정된 문턱 T1 미만인지를 결정한다. 현재 부하 필요조건이 제1의 사전에 결정된 문턱 T1 미만이면, 제1펌프 위치 동작(408)이 제2펌프(314)가 유체를 제1방향으로 안내하도록 한다. 예를 들어, ECU(316)는 제어 신호 U1을 제2펌프(314)로 송신해서, 제2펌프(314)가 공급 라인 Ps로부터의 유체를 피더 라인 F로 안내하도록 할 수 있다.
제2결정 모듈(410)은 어큐뮬레이터(예를 들어, 도 3의 어큐뮬레이터(340))의 용량이 채워졌는 지를 결정한다. 어큐뮬레이터(340)의 용량이 채워지지 않으면, 제1밸브 위치 동작(412)은 방향 밸브(320)를 이동시켜서 충진을 위해 피더 라인 F를 어큐뮬레이터(340)에 접속시킨다. 예를 들어, ECU(318)는 솔레노이드(322)를 안내해서, 도 3의 방향 밸브(320)를 왼쪽을 행해 이동시킨다. 따라서, 제2펌프(314)는 공급 라인 Ps로부터 유체를 끌어내고, 이 유체를 피더 라인 F를 통해 어큐뮬레이터(340)로 펌핑한다. 제어 프로세스(400)는 소정의 적합한 완료 과정을 수행하고, 종료 모듈(422)에서 종료된다.
예를 들어, 도 6은 구동 회로(300)가 충진 모드로 구성될 때, 구동 회로(300)를 통해 흐르는 유체를 나타내는 회로도이다. 도 6에 있어서, ECU(316)는 제2펌프(314)가 공급 라인 Ps로부터의 유체를 피더 라인 F으로 안내하도록 지시된다. ECU(318)는 솔레노이드(322)가 방향 밸브(320)를 이동시켜서 피더 라인 포트(321)가 어큐뮬레이터 포트(325)에 접속되도록 지시한다. 따라서, 유체는 제1펌프(312)로부터 공급 라인 Ps로 흐른다. 제1펌프(312)로부터의 몇몇 유체는 제2펌프(314)에 의해 공급 라인 Ps로부터 끌어내 지고, 어큐뮬레이터(340)로 안내된다. 유체가 제1방향으로 흐르므로, 밸브 접속은 도 6에 나타낸 바와 같이 피더 포트(321)로부터 어큐뮬레이터 포트(323)로 연장한다. 그런데, 상기 접속은 제2펌프(314)의 방향에 기반해서 양방향인 것으로 이해된다.
그런데, 도 5를 다시 참조하면, 제2결정 모듈(410)이, 어큐뮬레이터(340)의 용량이 채워진 것으로 결정하면, 제2밸브 위치 동작(414)은 방향 밸브(320)를 이동시켜서, 피더 라인 F를 저장소(305)에 접속시킨다. 예를 들어, ECU(318)는 솔레노이드(322)를 안내해서, 도 3의 방향 밸브를 오른쪽을 향해 이동시킬 수 있다. 따라서, 제2펌프(314)는 공급 라인 Ps로부터 유체를 끌어내고, 이 유체를 피더 라인 F를 통해 탱크(305)로 덤핑한다. 제어 프로세스(400)는 소정의 적합한 완료 과정을 수행하고 종료 모듈(424)을 종료한다.
예를 들어, 도 7은 구동 회로(300)가 덤프 모드로 구성될 때, 구동 회로(300)를 통해 흐르는 유체를 나타낸 회로도이다. 도 7에 있어서, ECU(316)는 제2펌프(314)가 유체를 공급 라인 Ps로부터 피더 라인 F로 안내하도록 지시한다. ECU(318)는 솔레노이드(322)가 방향 밸브(320)를 이동시켜서 피더 포트(321)를 저장소 포트(325)에 접속시키도록 지시한다. 유체가 제1방향으로 흐르므로, 밸브 접속은 도 7에 나타낸 바와 같이, 피더 포트(321)를 저장소 포트(325)로 연장한다. 그런데, 접속은 제2펌프(314)의 방향에 기반해서 양방향이다.
도 7에 나타낸 구동 시스템(300)의 예에 있어서, 유체는 제1펌프(312)로부터 공급 라인 Ps로 흐른다. 제1펌프(312)로부터의 몇몇 유체는 공급 라인 Ps로부터 제2펌프(314)에 의해 끌어 내지고, 저장소(305)로 안내된다. 부가적으로, 다른 실시형태에 있어서, ECU(316)는, 제2펌프(314)가 유체를 제2방향으로 펌핑해서, 저장소(305)로부터 유체를 끌어내도록 지시한다. 또 다른 실시형태에 있어서, ECU(318)는 밸브(320)를 이동해서 피더 라인 F로부터 어큐뮬레이터(340) 및 저장소(305) 모두를 차폐할 수 있다.
그런데, 도 5를 다시 참조하면, 제1결정 모듈(406)이 현재 부하 필요조건이 제1문턱을 초과하는 것을 결정하면, 제2펌프 위치 동작(416)은 제2펌프(314)가 유체를 제2방향으로 안내하게 한다. 예를 들어, ECU(316)는 제어 신호 U1을 제2펌프(314)에 송신해서, 제2펌프(314)가 피더 라인 F로부터의 흐름을 공급 라인 Ps로 안내하도록 할 수 있다.
제3결정 모듈(418)은, 현재 부하 필요조건이 제2의 사전에 결정된 문턱 T2를 초과하는 지를 결정한다. 현재 부하 필요조건이 제2문턱을 초과하지 않으면, 제2밸브 위치 동작(414)은 방향 밸브(320)를 이동시켜서, 피더 라인 F를 탱크(305)에 접속시킨다. 제2펌프(314)는 탱크(305)로부터 피더 라인 F를 통해 유체를 끌어내고, 이 유체를 공급 라인 Ps에 밀어 넣는다. 따라서, 제1 및 제2펌프(312, 314)는 협동해서 유체를 저장소(305)로부터의 부하 섹션(330)에 공급한다. 제어 프로세스(400)는 소정의 적합한 완료 과정을 수행하고, 종료 모듈(424)에서 종료된다.
예를 들어, 도 8은 구동 회로(300)가 정상 모드로 구동될 때, 구동 회로(300)를 통한 유체 흐름을 나타낸 회로도이다. 도 8에 있어서, ECU(316)는 제2펌프(314)가 피더 라인 F로부터 공급 라인 Ps로 유체를 안내하도록 지시한다. ECU(318)는 솔레노이드(322)가 방향 밸브(320)를 이동시켜서 피더 포트(321)가 저장소 포트(325)에 접속하도록 지시한다. 따라서, 유체는, 제1펌프(312) 및 제2펌프(314)로부터 공급 라인 Ps로 흐른다. 제2펌프(314)는 저장소(305)로부터 유체를 끌어낸다.
그런데, 현재 부하 필요조건이 제2문턱을 초과하면, 제1밸브 위치 동작(412)은 방향 밸브(320)를 이동시켜서, 방출을 위해 피더 라인 F를 어큐뮬레이터(340)에 접속시킨다. 따라서, 제2펌프(314)는 어큐뮬레이터(340)로부터 피더 라인 F를 통해 유체를 끌어내고, 이 유체를 공급 라인 Ps로 펌핑한다. 제어 프로세스(400)는 소정의 적합한 완료 과정을 수행하고, 종료 모듈(422)은 종료된다.
예를 들어, 도 9는 구동 회로(300)가 방출 모드로 구성될 때, 구동 회로(300)를 통해 흐르는 유체 흐름을 나타내는 회로도이다. 도 9에 있어서, ECU(316)는, 제2펌프(314)가 유체를 피더 라인 F로부터 공급 라인 Ps로 안내하도록 지시한다. ECU(318)는, 솔레노이드(322)가 방향 밸브(320)를 이동시켜서, 피더 라인 포트(321)를 어큐뮬레이터 포트(323)에 접속시키도록 지시한다. 따라서, 유체는 제1펌프(312) 및 제2펌프(314)로부터 공급 라인 Ps로 흐른다. 제2펌프(314)는 어큐뮬레이터(340)로부터 유체를 끌어낸다.
도 10은 일례의 듀티 사이클에 걸친 일례의 부하 프로파일을 갖는 일례의 유압 시스템에서 시간에 걸쳐서 각각의 펌프(312, 314)로부터 공급 라인 Ps로의 유체 흐름(L/m)을 차트로 나타내는 그래프(800)이다. 이 그래프 값은, 수치 시뮬레이션으로 생성되었다. 그래프(800)는, 다양한 구동 모드 동안 유체 흐름의 일반적인 경향을 그리도록 나타내므로, 이 시뮬레이션으로부터 얻어진 가공되지 않은 수는 본 개시 내용에 있어서 중요하지 않다.
그래프(800)는 듀티 사이클을 통해서 일정하게 유지되는 제1펌프(312)의 유체 속도(원형 라인)와, 듀티 사이클에 걸쳐서 변하는 제2펌프(314)의 유체 출력 속도(삼각형 라인)를 나타낸다. 특히, 제2펌프(314)의 유체 속도는 듀티 사이클의 부분 동안 제로(예를 들어, 0 mL/sec) 이하로 강하한다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 제2펌프(314)의 유체 속도는, 제2펌프(314)가 피더 라인 F로부터 공급 라인 Ps로 유체를 안내할 때(예를 들어, 제2펌프(314)가 저장소(305) 또는 어큐뮬레이터(340)로부터 유체를 끌어낼 때), 포지티브(positive)이다. 제2펌프(314)의 유체 속도는, 제2펌프(314)가 공급 라인 Ps로부터 피더 라인 F로 안내할 때(예를 들어, 어큐뮬레이터(340)를 충진하기 위해서), 네가티브(negative)이다.
그런데, 부하 섹션(330)의 부하 필요조건이 제1의 사전에 결정된 문턱 이하일 때, 시스템 듀티 사이클 내의 시간 동안, ECU(316)는 제어 신호 U1를 제공해서, 제2펌프(314)가 유체를 공급 라인 Ps로부터 피더 라인 F로 안내하도록 지시한다. 더욱이, ECU(318)는 제2 제어 신호 U2를 방향 밸브(320)에 제공해서, 피더 라인 F가 어큐뮬레이터(340)에 접속되도록 지시한다. 따라서, 제2펌프(314)는, 공급 라인 Ps로부터의 유체의 적어도 부분을, 피더 라인 F를 통해, 어큐뮬레이터(340)로 효과적으로 안내해서, 어큐뮬레이터(340)를 충진한다.
도 11은, 어큐뮬레이터 없는 유압 구동 시스템(원형 라인)과 어큐뮬레이터를 갖는 유압 구동 시스템(원형 라인) 사이에서 펌프(312, 314)를 동작시키기 위해서 모터(310)에 의해 공급된 피크 파워의 차이를 묘사한 그래프(700)이다. 이 그래프 값은, 일례의 듀티 사이클에 걸친 일례의 부하 프로파일을 갖는 일례의 유압 시스템을 위한 수치 시뮬레이션으로 생성되었다. 그래프(700)는, 어큐뮬레이터(340)의 추가가 모터(310)의 파워 필요조건에 어떻게 영향을 미치는 지를 묘사하므로, 시뮬레이션으로부터 얻어진 가공되지 않은 수는 본 개시 내용에 있어서 중요하지 않다.
도시된 바와 같이, 전기 모터는, 어큐뮬레이터(340)가 사용되지 않으면, 제1레벨의 파워 P1를 출력해서, 구동 회로(300)의 펌프(312, 314)를 동작시킨다. 전기 모터는, 어큐뮬레이터(340)가 사용되면, 제2레벨의 파워 P2를 출력해서 구동 회로(300)의 펌프(312, 314)를 동작시킨다. 제2파워 레벨 P2는 제1파워 레벨 P1 미만이다(화살표를 보라). 따라서, 어큐뮬레이터(340)가 구동 회로(300)에 부가될 때, 모터(310)의 사이즈는, 구동 회로(300)가 어큐뮬레이터(340) 내에 포함되지 않을 때 필요한 모터(310)와 비교해서 감소될 수 있다. 모터 사이즈를 감소시키는 것은 다중 이득을 갖는다. 먼저, 더 작은 모터는 더 작은 구매 및 유지 비용의 경향이 있다. 둘째, 모터에 의해 출력되도록 요구되는 파워의 범위를 감소하는 것은, 모터가 자체의 이상적인 동작 범위 내에서 더 자주 동작될 수 있게 하므로, 모터의 성능을 증가시킨다.
도 12는 일례의 설계 및 선택 프로세스(500)를 위한 동작 흐름을 나타내는 흐름도로서, 이에 따라 유압 시스템의 도 3의 펌프 배열(300)이 설계되고 프로그램된다. 예를 들어, 몇몇 실행에 있어서, 선택 프로세스(500)는 ECU(316, 318)를 프로그램하는데 사용될 수 있다. 소정 실시형태에 있어서, 선택 프로세스(500)는 펌프(312, 314)를 소정 사이즈로 만드는데 사용될 수 있다. 상기 예의 선택 프로세스(500)는 시작 모듈(502)에서 시작하고, 소정의 적합한 개시 과정을 수행하며, 획득 동작(504)으로 진행한다. 이 획득 동작(504)은 유압 시스템에 대한 부하 프로파일을 획득한다. 부하 프로파일은 유압 시스템의 듀티 사이클에 걸친 부하 섹션의 부하 필요조건의 변화를 나타낸다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에 있어서, 획득 동작(504)은 유압 시스템의 수치 시뮬레이션을 구동해서 파워 필요조건을 맵(map)한다.
계산 동작(506)은 유압 시스템의 듀티 사이클 동안 요구된 평균 또는 중간 부하를 결정한다. 사이즈 동작(508)은 펌프 배열(300)에 대한 사이즈 필요조건을 결정해서, 평균 또는 중간 부하 필요조건을 만족시킨다. 예를 들어, 사이즈 동작(508)은 제1펌프(312)에 대한 적합한 사이즈와 제2펌프(314)에 대한 적합한 사이즈를 결정한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 사이즈 동작(508)은 펌프(312, 314)의 사이즈를 선택해서, 평균 부하 이상이지만 최대 요구 부하보다 상당히 아래를 제공한다. 다른 실시형태에 있어서, 사이즈 동작(508)은 펌프(312, 314)의 사이즈를 선택해서, 평균 부하를 제공한다.
제2획득 동작(510)은, 듀티 사이클에 걸쳐서 선택된 펌프(312, 314)를 포함하는 유압 시스템에 대한 흐름 프로파일을 획득한다. 이 흐름 프로파일은, 소정의 어큐뮬레이터 없이 동작(508)에서의 사이즈로서, 펌프(312, 314)의 사용에 기반한다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에 있어서, 제2획득 동작(510)은 유압 시스템의 수치 시뮬레이션을 구동해서, 유압 시스템의 펌프(312, 314)로부터 부하 섹션(330)으로의 유체 흐름을 맵한다.
제2계산 동작(512)은, 파워 프로파일 및 흐름 프로파일에 기반해서, 적합한 제1문턱 파워 레벨 T1 및 적합한 제2문턱 파워 레벨 T2를 결정한다. 유압 시스템의 콘트롤 유닛은, 부하 필요조건이 제1문턱 레벨 이하로 강하할 때, 어큐뮬레이터(340)를 충진하고, 부하 필요조건이 제2문턱 레벨 이상으로 상승할 때, 어큐뮬레이터(340)를 방출하도록 설정된다. 콘트롤 유닛은, 부하 필요조건이 제1 및 제2문턱 사이일 때, 어큐뮬레이터(340)를 차폐한다. 제1문턱 T1는 VDP 펌프 시스템이 요구하게 되는 최저 파워 피크 아래로 떨어지는 값으로 설정된다. 제2문턱 T2는 VDP 펌프 시스템의 요구되는 최대 파워 피크 아래로 떨어지지만 최저 피크 이상인 값으로 설정된다. 소정 실시형태에 있어서는, 문턱 레벨 T1, T2이 설정되므로, 유압 시스템의 파워 필요조건은 중요한 듀티 사이클 동안 정상 부하 범위 내로 떨어진다.
시스템의 흐름 제약(예를 들어, 제1 및 제2문턱(T1, T2))은 테스트 동작(514)에 의해 평가된다. 예를 들어, 테스트 동작(514)은 듀티 사이클에 걸쳐서 유압 시스템에 대한 다른 수치 시뮬레이션을 구동할 수 있다. 테스트 동작(514)에 의해 구동되는 수치 시뮬레이션에 있어서, 유압 시스템은 펌프(312, 314) 및 어큐뮬레이터(340) 양쪽을 포함한다. 수치 시뮬레이션에 있어서, 어큐뮬레이터(340)는, 제1 및 제2문턱 레벨에 기반해서, 충진되고, 차폐되며, 방출된다.
결정 모듈(516)은, 하나 이상의 흐름 제약에 대항해서 테스트 동작(514)에 의해 수행된 수치 시뮬레이션의 결과를 체크한다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에 있어서, 결정 모듈(516)은, 충진 동안 어큐뮬레이터(340)로 안내된 유체의 양이 방출동안 어큐뮬레이터(340)로 안내된 유체의 양과 대략 등가인지를 체크하므로, 듀티 사이클에 걸친 어큐뮬레이터(340) 내의 변화 압력이 이하의 식을 만족하는 지를 체크한다:
Figure pct00001
결정 모듈(516)이, 제1문턱이 충분히 높게 설정되므로, 충진 동안 어큐뮬레이터(340)로 포워드되는 유체의 체적이 듀티 사이클 동안 어큐뮬레이터(340)로부터 방출되는 것이 요구되는 유체의 체적만큼 적어도 큰 것을 결정하면, 선택 프로세스(500)는 소정의 적합한 완료 과정을 수행하고, 종료 모듈(518)을 종료한다. 그런데, 결정 모듈(516)이, 불충분한 양의 유체가, 충진 동안, 어큐뮬레이터(340)로 포워드되는 것을 결정하면, 제1문턱 레벨은 조정 동작(520)에서 증가되고, 선택 프로세스(500)는 테스트 동작(514)으로 되돌아가서 다시 시작된다.
상기된 상세한 설명, 예 및 데이터는 본 발명 구성의 제작 및 사용의 완전한 설명을 제공한다. 본 발명의 다양한 실시형태가 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고, 만들어질 수 있으므로, 본 발명은 이하의 청구항에 존재한다.
100 - 구동 회로,
130 - 부하 섹션,
116 - 전기 제어 유닛,
114 - VFD
110 - 펌프.

Claims (20)

  1. 부하를 구동하기 위한 유압 구동 시스템으로서,
    구동 샤프트와;
    구동 샤프트에 의해 구동된 제1 및 제2유압 펌프로서, 적어도 제2유압 펌프가 가변 변위 양방향 펌프이고, 제1유압 펌프가 부하에 접속되는 공급 라인과 유체 연통하는 출구와 저장소와 유체 연통하는 입구를 가지며, 제2유압 펌프가 공급 라인과 유체 연통하는 제1펌프 포트와 저장소 및 유압 유체 어큐뮬레이터와 선택적으로 유체 연통하는 제2펌프 포트를 갖는, 제1 및 제2유압 펌프와;
    a) 제2유압 펌프가 공급 라인으로부터 어큐뮬레이터로 유압 유체를 펌핑하는 제1모드와, b) 제2유압 펌프가 어큐뮬레이터로부터 공급 라인으로 유압 유체를 펌핑하는 제2모드와, c) 제2유압 펌프가 공급 라인으로부터 저장소로 유압 유체를 펌핑하는 제3모드 및 d) 제2유압 펌프가 저장소로부터 공급 라인으로 유압 유체를 펌핑하는 제4모드를 포함하는 복수의 모드로, 유압 구동 시스템을 동작시키는 콘트롤 시스템을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유압 구동 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    콘트롤 시스템은, 부하가 사전에 결정된 아래 문턱 레벨 이하이고 어큐뮬레이터가 완전히 충진되지 않을 때, 제1모드로 유압 구동 시스템을 동작시키는 것을 특징으로 하는 유압 구동 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    콘트롤 시스템은, 부하가 사전에 결정된 위 문턱 레벨 이상일 때, 제2모드로 유압 구동 시스템을 동작시키는 것을 특징으로 하는 유압 구동 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    콘트롤 시스템은, 부하가 사전에 결정된 아래 문턱 레벨 이하이고 어큐뮬레이터가 완전히 충진될 때, 제3모드로 유압 구동 시스템을 동작시키는 것을 특징으로 하는 유압 구동 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    콘트롤 시스템은, 부하가 사전에 결정된 위 및 아래 문턱 레벨 사이일 때 제4모드로 유압 구동 시스템을 동작시키는 것을 특징으로 하는 유압 구동 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    구동 샤프트는 전기 모터에 의해 회전되는 것을 특징으로 하는 유압 구동 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    제1유압 펌프는 고정된 변위 유압 펌프인 것을 특징으로 하는 유압 구동 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    콘트롤 시스템은, 제2 펌프 포트와 유체 연통하는 제1밸브 포트를 갖는 방향 밸브와, 어큐뮬레이터와 유체 연통하는 제2밸브 포트 및, 저장소와 유체 연통하는 제3밸브 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 구동 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    밸브는, 제1밸브 포트가 제3밸브 포트에 접속되고, 어큐뮬레이터가 제1밸브 포트로부터 차폐되는 제1위치와, 제2 및 제3밸브 포트가 제1밸브 포트로부터 차폐되는 제2위치 및, 제1밸브 포트가 제2밸브 포트에 접속되고, 제3밸브 포트가 제1밸브포트로부터 차폐되는 제3위치를 갖는 3위치 밸브인 것을 특징으로 하는 유압 구동 시스템.
  10. 부하에 대해서 유압 구동 시스템을 동작하기 위한 방법으로서, 유압 구동 시스템은 공통 샤프트에 의해 구동되는 제1 및 제2유압 펌프를 포함하며, 적어도 제2펌프는 양방향 펌프이며, 상기 방법은,
    부하가 위 문턱 레벨과 아래 문턱 레벨 사이일 때, 양쪽 유압 펌프로, 유압 유체를 저장소로부터 공급 라인으로 펌핑하고;
    부하가 아래 문턱 레벨 이하일 때, 제2유압 펌프로, 유압 유체를 공급 라인으로부터 어큐뮬레이터로 펌핑하며;
    부하가 위 문턱 레벨 이상일 때, 제2유압 펌프로, 유압 유체를 어큐뮬레이터로부터 공급 라인으로 펌핑하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    부하가 아래 문턱 레벨 이하이고 어큐뮬레이터가 완전히 충진될 때, 제2유압 펌프로, 유압 유체를 공급 라인으로부터 저장소로 펌핑하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    제1유압 펌프는 고정된 변위 펌프이고, 제2유압 펌프는 가변 변위 펌프인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 부하가 파워를 갖게 하기 위한 유압 구동 시스템으로서, 이 유압 구동 시스템은:
    유압 유체를 공급 라인으로 펌핑하기 위한 펌프 배열로서, a) 전기 모터에 의해 구동된 가변 변위 펌프와, b) 가변 주파수 구동에 의해 구동된 고정된 변위 펌프로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 펌프 배열과;
    유압 유체 어큐뮬레이터 및;
    펌프 배열과 유체 연통하는 유압 유체 어큐뮬레이터와 선택적으로 접속하고, 펌프 배열로부터 유압 유체 어큐뮬레이터를 차폐하기 위한 밸브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유압 구동 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    펌프 배열은 전기 모터에 의해 구동되는 가변 변위 펌프를 포함하고, 제1 및 제2 비례 흐름 밸브는 가변 변위 펌프의 하류에 공급 라인을 따라 직렬로 위치되는 것을 특징으로 하는 유압 구동 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    어큐뮬레이터는 제1 및 제2 비례 흐름 밸브 사이의 위치에서 공급 라인에 접속되는 것을 특징으로 하는 유압 구동 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    어큐뮬레이터와 제1비례 흐름 밸브 사이의 위치에서 공급 라인에 접속되는 릴리프 밸브를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유압 구동 시스템.
  17. 제13항에 있어서,
    펌프 배열은 가변 주파수 구동에 의해 구동되는 고정된 변위 펌프를 포함하고, 비례 흐름 밸브는 고정된 변위 펌프로부터 하류의 공급 라인 상에 위치되며, 어큐뮬레이터는 비례 흐름 밸브와 고정된 변위 펌프 사이의 공급 라인에 접속되는 것을 특징으로 하는 유압 구동 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    어큐뮬레이터와 고정된 변위 펌프 사이의 위치에서 공급 라인에 접속되는 릴리프 밸브를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유압 구동 시스템.
  19. 제13항에 있어서,
    펌프 배열은 제1펌프 및 제2펌프를 포함하고, 제2펌프는 전기 모터에 의해 구동된 가변 변위 펌프이고, 가변 변위 펌프는 양방향 펌프이며, 제1 및 제2펌프 모두는 공통 구동 샤프트에 의해 구동되고, 제1 및 제2펌프 모두는 공급 라인과 유체 연통하는 제1포트를 가지며, 제2펌프는 유압 유체 어큐뮬레이터와 선택적으로 유체 연통하는 제2포트를 갖는 것을 특징으로 하는 유압 구동 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    제1펌프는 저장소와 항상 유체 연통하는 제2포트를 갖고, 제2펌프의 제2포트는 저장소와 선택적으로 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 유압 구동 시스템.
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