KR20150081356A - 트랙터 상에서 일정한 견인 하중을 유지하기 위한 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템 - Google Patents

트랙터 상에서 일정한 견인 하중을 유지하기 위한 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템 Download PDF

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Abstract

트랙터 상에서 3점식 링크 배열(three-point linkage arrangement)을 위한 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템에 있어서, 유압 오일 공급원 (hydraulic oil supply); 제어 시스템과 하중 설정 시스템; 상기 리프트 실린더와 유체 연통하는 하중 감지 비례 밸브(load sensing proportional valve) 형태의 하중 감지 시스템; 및 상기 하중 감지 비례 밸브와 트랙터의 유압 오일 공급원에 연결된 하중 감지 펌프(load sense pump)를 갖는 하중 조절 시스템을 포함하며, 상기 하중 설정 시스템은 견인 기구와 작업 운전을 개시하기 전에 우선 견인 기구에 결합될 때 상기 3점식 링크의 리프트 실린더에 대하여 소정의 하중이 미리 설정되도록 구성되며, 상기 하중 설정 시스템이 하중을 미리 설정하면, 하중 설정 시스템은 선택되는 예정된 하중을 수신하고; 리프트 실린더 안으로부터 오일 압력을 통해 리프트 실린더에 대한 하중을 모니터하고, 하중이 예정된 하중보다 낮아지면, 하중 감지 시스템은 하중 조절 시스템에 신호를 전송하여, 오일을 유압 오일 공급원으로부터 리프트 실린더로 전환하여 예정된 하중을 유지하며; 예정된 하중을 초과하면, 신호가 하중 조절 시스템에 전송되어, 리프트 실린더로부터 트랙터의 유압 오일 공급원으로 다시 전환한다.

Description

트랙터 상에서 일정한 견인 하중을 유지하기 위한 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템{LOAD SENSING AND LIFT CYLINDER ADJUSTING TO MAINTAIN CONSTANT TOWED LOAD ON A TRACTOR}
본 발명은 하중 이송(load transfer)에 있어서 그리고 그 하중 이송과 관련한 개선에 관한 것이다.
본 발명은 3점식 링크(3 point linkage)(히치(hitch))의 수단을 통하여 또는 간단히 토우 바(tow bar)를 통하여 기구를 견인하는 트랙터에 대하여 특정한 용례를 갖는다.
무거운 화물(하중)을 견인할(당길)때 트랙터가 직면하는 주요한 문제는 트랙터에 의하여 견인되는 실질적인 하중이 가변적인(variable) 지면 상태를 횡단할 때 크게 변화할 수 있고, 결과적으로 견인력(traction)이 악화될 수 있다는 것이다. 이러한 가변적인 지면 상태의 몇몇 비제한적인 예로서 다음을 포함할 수 있다.
- 흙과 바위 또는 돌 투성이의 지면;
- 건조한 지면과 진흙투성이 및/또는 젖은 지면;
- 평탄한 지면과 울퉁불퉁한 지면; 또는
- 언덕과 평평한 지면.
통상, 상이한 지면 상태 사이의 접점(interface)에서 어려움을 겪는다.
수 십년에 걸쳐 기구를 견인하는 트랙터가 겪어온 전술한 견인력의 상실 문제를 트랙터에의 밸러스트(ballast)의 추가; 드래프트 제어 시스템(draft control systems); 및 자동 성능 관리 시스템(automatic performance management systems)을 포함하는 여러 가지 상이한 방법으로 해결하고자 하였다. 그러나, 이러한 시스템은 여전히 후술한 바와 같은 결점들을 갖고 있다.
밸러스트 (Ballast)
현재 시판되고 있는 종래의 모든 트랙터는 견인력을 증가시키기 위하여 트랙터에 부가되는 "사(dead)" 하중(weight)(트랙터의 크기와 견인되는 하중에 따라 대략 수 톤 이상)인 부가적인 밸러스트를 여전히 필요로 한다. 트랙터에 부가되어야 하는 밸러스트의 필요조건은, 견인력의 손실을 방지하기 위하여 트랙터에 드래프트 제어 및 자동 관리 시스템이 제공되는 것임에도 불구하고 여전히 남아있다. 당연한 것이겠지만, 견인되는 하중뿐만 아니라 트랙터에 의하여 이동되는 사하중의 부가는 연비를 상당히 저하시킨다.
드래프트 제어 (Draft control)
최근 대다수의 신규 트랙터에는 드래그가 증가하고 견인력의 손실 가능성을 나타내는 상황에서 드래프트 제어 시스템이 마련되는바, 이 드래프트 제어 시스템은 3점식 히치의 히치 아암(hitch arm)을 뒤로 잡아 당기는 견인 기구에서 발생하는 드래프트력(draft forces) 증가를 감지하는 센서를 이용한다. 드래프트력이 증가하면, 드래프트 제어 시스템은 히치 아암을 들어올리는 반응을 하며, 드래그(drag)를 감소시키는 시도 중에서 기구를 지면으로부터 약간 들어올리는 반응을 한다. 그러나, 이러한 드래프트 제어 시스템의 반응은 견인 작동(operation) 중에 드래프트 제어가 자동으로 수 회 작동할 때 문제가 되는바, 즉 반복된 리프팅(lifting) 반응으로 인하여 기구가 지면으로부터 완전히 들어 올려지기 때문에, 물론 이는 바람직하지 않다. 드래프트 제어 시스템이 갖는 문제는 후진시에 작동할 수 없다는 것이며, 드래그가 감소할 때 아암을 하강시킬 수 없다는 것이다. 이것은 일방향 시스템(one way system)이다.
자동 관리 시스템 (Automatic management systems)
자동 관리 시스템은 차륜 속도(wheel speed)와 정확한 대지속도(true ground speed)를 모니터링하는 것에 의하여 차륜 미끄러짐(wheel slippage)을 감지한다. 차륜 속도와 정확한 대지속도 사이에 10 내지 15%의 차이가 있으면, 시스템은 이것을 차륜 미끄러짐의 경우로 인식하고, 리프트 아암(lifting arms)을 작동시켜 기구를 지면으로부터 약간 들어올려 드래그를 감소시킨다. 그러나, 이러한 시스템은 실제로 다음과 같은 주지의 사실로 신뢰할 수 없다:
- 차륜 미끄러짐이 검출(즉, 10 내지 15%의 속도차가 존재할 때)되는 시간까지 겪게되는 드래그력이 상당하기 때문에 종종 너무 늦어진다;
- 시스템은 통상적으로 상당한 드래그력 때문에 과잉보상(overcompensates)을 하며, 결국에는 기구를 지면으로부터 완전히 들어 올린다; 및
- 시스템은 차륜 미끄러짐의 경우가 발생한 이후에 기구를 하강시키지 못한다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하는 것 또는 적어도 일반 대중에게 유용한 선택을 제공하는 것이다.
본원에 인용된 어떠한 특허나 특허 출원을 포함하는 모든 언급대상은 본원에 참조로서 채용된다. 어떠한 참고 문헌도 선행 기술을 구성하고 있다고 인정되지 않는다. 참고 문헌에 관한 어떠한 논의는 그 저자가 주장하고 있는 것을 설명하는 것으로, 출원인은 본 명세서에 인용된 모든 문헌의 정확성 및 적절성에 이의를 제기할 권리를 유보한다. 다수의 종래 공보를 본원에 참조하고 있지만, 이러한 문헌이 뉴질랜드 또는 기타 다른 국가에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식의 일부를 형성하고 있는 것으로 승인을 구성하는 것도 아니라는 것을 당연히 이해할 수 있다.
본 명세서 전체에 걸쳐, '구성(comprise)'이라는 용어와, '포함하다(comprises)' 또는 '포함하는(comprising)'이라는 그 파생어는 설명되는 요소(element), 정수(integer) 또는 공정(step), 또는 요소군, 정수군 또는 공정군을 포함하도록 해석되어야 하며, 기타 요소, 정수 또는 공정, 또는 요소군, 정수군 또는 공정군을 배제하는 것을 의미하는 것은 아니다.
기타 본 발명의 또 다른 태양과 장점은 단지 실시예로 주어진 다음의 설명으로부터 자명하게 될 것이다.
정의
본원에 사용된 용어 '드로우바(drawbar)'는 견인을 할 수 있도록 트랙터 상의 토우 바(tow bar)에 부착하는데 사용되는 견인 기구의 전방에 있는 빔(beam)을 말한다.
본원에 사용된 용어 '토우 바(tow bar)'는 견인을 위해 사용된 트랙터의 후방 상의 바를 말한다.
본원에 사용된 3점식 링크 배열(arrangement)은
- 당업계에 널리 공지된 바와 같이 트랙터의 후방(rear) 상의 종래 3점식 링크; 및
- 본 발명에서의 도 3에 개시된 바와 같은 그리고 WO 2011/025392 공보에 상세히 설명된 바와 같은 트랙터의 전방(front)으로부터 당기기 위하여 변경된 트랙터의 토우 바를 말한다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 트랙터 상에서 3점식 링크 배열(three-point linkage arrangement)을 위한 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템(lift cylinder adjusting system)에 있어서,
- 유압 오일 공급원 (hydraulic oil supply);
- 제어 시스템(control system)과 하중 설정 시스템(load setting system);
- 상기 리프트 실린더와 유체 연통(fluid connection)하는 하중 감지 비례 밸브(load sensing proportional valve) 형태의 하중 감지 시스템(load sensing system); 및
- 상기 하중 감지 비례 밸브와 트랙터의 유압 오일 공급원에 연결된 하중 감지 펌프(load sense pump)를 갖는 하중 조절 시스템을 포함하며,
여기에서, 상기 하중 설정 시스템은 견인 기구와 작업 운전을 개시하기 전에 우선 견인 기구에 결합될 때 상기 3점식 링크의 리프트 실린더에 대하여 소정의 하중이 미리 설정(pre-set)되도록 구성되며, 일단 상기 하중 설정 시스템이 하중을 미리 설정하면, 하중 감지 시스템은 선택되는 예정된 하중을 수신하고, 그 후 리프트 실린더 안으로부터 오일 압력(oil pressure)을 통해 리프트 실린더에 대한 하중을 모니터하고,
- 하중이 예정된 하중보다 낮아지면, 하중 감지 시스템은 하중 조절 시스템에 신호를 전송하여, 오일을 유압 오일 공급원으로부터 리프트 실린더로 전환하여 예정된 하중을 유지하며,
- 예정된 하중을 초과하면, 신호가 하중 조절 시스템에 전송되어, 리프트 실린더로부터 트랙터의 유압 오일 공급원으로 다시 전환하는, 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템이 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 실질적으로 전술한 바와 같이, 트랙터 상에서 3점식 링크 배열을 위한 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템에 있어서, 상기 시스템은 유압 충격파(hydraulic shock wave)를 흡수할 수 있는 적어도 하나의 완충 장치(shock absorbing device)를 구비한다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 실질적으로 전술한 바와 같이, 트랙터 상에서 3점식 링크 배열을 위한 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템에 있어서, 상기 제어 시스템은 PLC 형태의 제어 시스템과, 상기 제어 시스템에 소정의 하중 이송 정보(transfer information)를 입력하기 위하여 트랙터의 운전석에 위치하는 사용자 인터페이스(user interface)를 이용하는 하중 설정 시스템이다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 실질적으로 전술한 바와 같이, 트랙터 상에서 3점식 링크 배열을 위한 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템에 있어서, 상기 제어 시스템은 하중 감지 비례 밸브와 하중 감지 펌프와 협력하는 방향성 밸브(directional valve)를 갖는 하중 조절 시스템이다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 실질적으로 전술한 바와 같이, 트랙터 상에서 3점식 링크 배열을 위한 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템에 있어서, 상기 제어 시스템은 하중 변화와 상기 하중 변화의 크기를 검출하는 하중 감지 비례 밸브 형태의 하중 감지 시스템이다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 실질적으로 전술한 바와 같은 3점식 링크 배열용 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템을 구비하는 트랙터가 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 트랙터 상에서 3점식 링크 배열에 사용되는 리프트 실린더를 제어하는 방법에 있어서, 기구가 3점식 링크 배열에 결합되면 리프트 실린더에 대하여 소정의 하중을 설정하는 단계와; 상기 기구를 견인하는 동안에 하중 감지 비례 밸브를 통해 리프트 실린더에 대한 하중을 모니터링하는 단계와; 예정된 하중을 필요한 만큼 유지하기 위하여 리프트 실린더를 연속적으로 조정하는 단계를 포함하는 리프트 실린더 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양은 단지 실시예로서 그리고 첨부도면을 참조하여 제공된 설명으로부터 보다 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트랙터 상에서 3점식 링크용 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템을 개략도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 시스템의 작동을 예시하기 위하여 견인 기구를 견인하면서 지면에 있는 융기부(rise) 위를 통과하는 트랙터의 개략도이다.
도 2b는 도 1에 도시된 시스템의 작동을 예시하기 위하여 견인 기구를 견인하면서 지면에 있는 오목한 부분(depression)을 통과하는 트랙터의 개략도이다.
도 3은 후방(rare) 리프트 실린더를 구비하며, 또한 본 발명을 이용할 수 있는 트랙터의 전방으로부터 당길 수 있도록 변형된 견인 바만을 구비하는 트랙터의 개략도이다.
본 발명의 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템은 다음과 같이 구성되어 있다:
첫째, PLC 형태의 제어 시스템과, 상기 제어 시스템에 소정의 하중 이송 정보를 입력하기 위하여 일반적으로 트랙터의 운전석에 위치하는 사용자 인터페이스 (제어 패널(control panel))을 이용하는 하중 설정 시스템;
둘째, 하중 감지 비례 밸브와 하중 감지 펌프와 협력하는 방향성 밸브를 갖는 하중 조절 시스템; 및
셋째, 하중 변화와 하중 변화의 크기를 검출하는 하중 감지 비례 밸브 형태의 하중 감지 시스템.
이하, 이러한 3개의 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 트랙터 상에서 3점식 링크용 하중 감지 및 리프트 실리더 조절 시스템(LAS)이 화살표 1로 지시되어 있다.
LAS(1)는 스풀형(spool type) 방향성 밸브(2)를 통해 트랙터의 3점식 링크의 유압 시스템에 결합된다. 유입 포트(inlet port)(비도시)가 유압 공급 라인(hydraulic supply line)(호스(hose))(3)에 연결된 방향성 밸브(2)는 유압 유체(hydraulic fluid)를 트랙터의 유압 유체 공급원(hydraulic fluid supply)(100)으로부터 하중 감지 펌프(load sense pump)(101)를 통해 트랙터(비도시)의 후방에서 (3점식 링크의(비도시)) 유압 리프트 아암(hydraulic lift arms)(유압 램(hydraulic rams) 또는 실린더)(102)에 공급한다. 또한, 방향성 밸브(2)는 리프트 아암 공급 라인(4)에 연결된 제1 유입 포트/배출 포트(exit port)(비도시)를 구비하며, 결과적으로 상기 리프트 아암 공급 라인(4)은 유입/배출 라인(5)을 통해 리프트 아암(102)에 실질적으로 연결되어 있다.
방향성 밸브(2)는 관련 솔레노이드(solenoid)(6)에 의하여 작동된다. 솔레노이드(6)는 트랙터의 운전석(비도시) 내에서 제어 시스템(PLC)과 사용자 인터페이스(비도시)에 연결되어 있다. 사용자 인터페이스는 운전자(비도시)가 LAS(1)를 구동시킬 수 있게 하며, 견인된 기구(비도시)로부터 트랙터로 이송되는 소정의 중량을 설정하도록 하며, 그 때 제어 시스템(PLC)은 LAS(1)의 전체 작동을 통제한다.
솔레노이드(6)에 의하여 방향성 밸브(5)가 유체를
- 유입 포트/배출 포트(비도시)와 리프트 아암 공급 라인(4)을 통해 리프트 아암으로, 또는
- 제2 유입 포트/배출 포트(비도시)와 제2 유입/배출 라인(7)을 통해 하중 감지 비례(LSP) 밸브(8)로 안내하며,
상기 제2 유입 포트/배출 포트(7)는 하중 감지 비례(LSP) 밸브(8)에 연결되어 있다.
LSP 밸브(8)는 제어 시스템(비도시)에 연결되고 그것에 의하여 구동되는 관련 솔레노이드(9)에 의하여 작동된다. 질소 축압기(nitrogen accumulator)(10) 형태의 충격 흡수기(shock absorber)가 유압측 지선(hydraulic side branch line)(11)에 의하여 유압 라인(7)에 연결되어 있다. 질소 축압기(10)에 의하여 LAS(1)는 견인 하중에서의 급격한 변화로 인하여 유압 유체에서 겪는 충격을 흡수한다.
LSP 밸브(8)는 LSP 밸브를 전술한 바와 같이 라인(7)을 통해 방향성 밸브에 연결하는 제1 유입 포트/배출 포트(비도시)를 갖는다. 게다가, LSP 밸브(8)는 하중 감지 펌프(101)로부터 LSP 밸브(8)로 유압을 공급하는 유입 라인(12)을 갖는다. 유입 라인(12)은 또한 분리 가능한(coming off) 분기선(branch line)(13)을 구비하며, 상기 분기선은 LSP 밸브(8)가 유입 라인(12)을 차단할 때 고압의 유압 유체를 하중 감지 펌프(101)를 통해 트랙터 시스템에 공급한다. 게다가, LSP 밸브(8)는 배출 포트(비도시)와 관련 라인(17)을 구비하며, 상기 배출 포트 리프트 실린더(102) 내에 과도한 압력이 발생하는 경우에 방향성 밸브(2)로부터 받은 유압 유체를 트랙터의 유압 유체 공급원(100)으로 재안내할 수 있다.
하중 감지 펌프(101)는 또한 통상 유압 유체를 유압 장치를 갖는 견인 기구에 공급하는데 이용될 수 있는 부가적인 공급 포트(supply port)(비도시)를 가진다. 본 발명에 있어서, 하중 감지 공급 라인(14)이 하중 감지 펌프(101) 상의 부가 공급 포트에 연결되며, 부가 공급 포트는 볼 밸브(ball valve)(15) 형태의 프라이어리티 밸브(priority valve)를 통해 LSP 밸브(8)에 연결된다. 볼 밸브(15)는 트랙터 공급 라인(16)에 연결되는 포트(비도시)를 갖는다. 볼 밸브(15)는 브레이크(break) 또는 조향(steering)과 같은 트랙터의 필수 기능부들이 유압 유체를 필요로 할 때를 감지하여, 유압 유체를 이러한 경우에 우선적으로 유압 유체를 라인(16)으로 전환시킨다. 필수 기능부들이 더이상 유압 유체를 필요로 하지 않을 때까지 트랙터 공급 라인(16)에 대한 유체의 공급은 가압상태의 유압 유체를 LAS(1)에 공급하는 것에 우선하는 것으로 가정한다.
실제로, 유압 유체를 필수 기능부로 전환하는 것은 필수 기능부가 작동유를 필요하는 것이 가장 일반적인 경우에 최대로 약 1 내지 3초 동안 요구되기 때문에 LAS(1)의 작동에 영향을 미치지 않는다. 필수 기능부가 보다 긴 시간 주기 동안 가압 상태의 유압 유체를 부가적으로 필요로 하면, 트랙터는 중대한 경우, 즉 통상적인 견인 작동이 아마도 그리 중요하지 않은 경우인 것으로 이해할 수 있다.
아래의 설명은 도 1의 LAS가 도 2a 및 도 2b에 도시된 두가지 경우의 각각에 대해서 실제로 작동하는 방법을 상세히 나타내고 있다.
도 2a 및 도 2b에는 3점식 링크(1002)를 통해 지상 작동 기구(ground working implement)(1001)를 견인하는 트랙터(1000)가 도시되어 있다. 3점식 링크는 견인 기구(1001)에 결합된 상부 히치 아암(1003)을 갖는다. 한 쌍의 유압 리프트 실린더(1004)(그 중 하나만 도시)의 베이스(base)가 트랙터(1000)의 후방부에 고정식으로 장착되어 있다. 실린더(1004) 각각은 그 피스톤 로드(piston rod)의 말단부가 리프트 로드(lift rod)(1011)에 선회 가능하게 결합된 리프트 아암(1010)에 선회 가능하게 결합되어, 당업계에 공지된 바와 같이, 리프트 실린더(1004)를 하부 히치 아암(1005)에 적절히 결합할 수 있다.
트랙터가 융기부(rise)(1006)를 넘어갈때, 리프트 실린더(1004)에는 하방으로 향하는 힘 X가 작용하여, 리프트 실린더(1004) 내부의 유압 유체의 압력이 증가한다. 리프트 실린더(1004) 내부의 압력이 예정된 하중 이송 압력(초기에 사용자가 상기 기구를 트랙터에 결합한 이후에 설정)을 초과할 때, 이러한 압력은 LSP 밸브(8)에 의하여 감지된다. 제어 시스템 (비도시)은 LSP 밸브로부터 이러한 정보를 수신하자마자 방향성 및 LSP 밸브(2 및 8) 상의 솔레노이드(6 및 9)를 각각 구동시켜, 유압 유체를 실린더로부터 라인(17)을 통해 트랙터(100)의 유압 유체 공급원으로 재안내한다. 압력이 예정된 실린더 압력에 도달할 때까지 리프트 실린더(1004) 내부의 압력을 저감시킨다.
트랙터가 지면에 있는 움푹 패인 부분(dip)(1007)에 들어갈때, 리프트 실린더(1004)에는 상방으로 향하는 힘 Y가 작용하여, 리프트 실린더(1004) 내부의 유압 유체의 압력이 감소한다. 실린더(1004) 내부의 압력이 예정된 하중 이송 압력(초기에 사용자가 상기 기구를 트랙터에 결합한 이후에 설정)을 미만일 때, 이러한 초과 압력은 LSP 밸브(8)에 의하여 감지된다. 제어 시스템 (비도시)은 LSP 밸브(8)로부터 이러한 정보를 수신하자마자 방향성 및 LSP 밸브(2 및 8) 상의 솔레노이드(6 및 9)를 각각 구동시켜, 하중 감지 펌프(101)가 유압 유체를 트랙터(100)의 유압 유체 공급원으로부터 리프트 실린더(1004)로 급송하게 한다. 이러한 동작은 리프트 실린더(1004) 내부의 압력이 예정된 실린더 압력에 도달할 때까지 발생한다.
도 3에는 3점식 링크를 구비하는 대신에 기구의 드로우바(drawbar; 2003)를 통해 농업기구(2002)를 견인하기 위하여 토우 바(2001)만을 이용하는 것이 도시되어 있다. 이러한 트랙터는 베이스가 트랙터(2000)의 후방에 장착되어 있는 리프트 실린더(2004)를 구비하도록 변경되어 있다. 트랙터(2000)는 또한 트랙터(2002)의 후방에 선회 가능하게 부착되어 있는 리프트 아암(2005)을 구비하도록 변경되어 있으며, 실린더(2004)의 피스톤 로드가 리프트 아암(2005)에 선회 가능하게 결합되어 있다. 상기 트랙터(2000)는 또한
- 도 1의 LAS(1)를 구비하도록 (도시 생략); 및
- 견인 기구로부터 트랙터(2000)의 전방으로 하중을 전달하는 체인(2006)을 갖는 본 출원인의 WO2011/25392호 공보에 개시된 하중 이송 기구를 구비하도록 변경되어 있다.
실시예 1
본 실시예에서, 사용자는 쟁기를 트랙터의 3점식 히치에 걸었다. 기구를 3점식 히치에 부착하고, 사용자가 도 1의 LAS를 스위치 켰다.
이에 의하여 방향성 밸브와 LSP 밸브의 솔레노이드에 동력이 공급된다. LAS가 사용자에 의하여 구동되기 전에, 방향성 밸브는 단순한 일방향 밸브로 작동하며, 유압 유체가 트랙터의 정상 드래프트(draft) 제어 시스템을 통해 리프트 실린더에 공급된다.
그러나, LAS가 구동되면, 제어 시스템은 방향성 밸브의 제어를 인계받고, 일방향 밸브는 정지된다. 그리고 솔레노이드는 제어 시스템으로부터 수신된 정보에 따라서 밸브를 구동시킨다.
처음에, 사용자에 의하여 선택된 압력에 도달할 때까지, LAS는 방향성 밸브와 LSP 밸브에 지시하여 유체를 하중 감지 펌프를 통해 리프트 실린더로 안내한다. 이 때, LSP 밸브는 하중 감지 펌프로부터의 공급 라인을 차단한다. 방향성 밸브와 LSP 밸브가 라인을 통해서 여전히 유체 연통 상태에 있기 때문에, LSP 밸브는 리프트 실린더 압력을 모니터할 수 있다.
예를 들면, 사용자가 리프트 실린더에 대하여 800 psi의 압력을 선택하면, 제어 시스템은 LSP 밸브의 솔레노이드를 작동시며, 압력이 전술한 것과 같이 도달할 때까지 하중 감지 펌프는 유압 유체를 리프트 실린더에 급송한다.
견인 동작 중에, 리프트 실린더 내에서 압력이 800 psi를 초과하는 것을 LSP 밸브가 감지하면, 제어 시스템은 LSP 밸브와 관련된 솔레노이드를 작동시켜, 실린더 내에서 800 psi라는 목표 압력에 도달할 때까지 유압 유체를 트랙터의 유압 유체 공급원으로 재안내한다.
그러나, 견인 동작 중에, LSP 밸브가 800 psi 압력에서 감소를 감지하면, 제어 시스템은 LSP 밸브와 관련된 솔레노이드를 작동시켜, 실린더 내에서 800 psi압력이 다시 얻어질 때까지 하중 감지 펌프로 하여금 유압 유체를 리프트 실린더로 급송하게 한다.
본 발명을 실시하기 위한 변형예의 상세한 설명
제어 시스템은 적절한 PLC일 수도 있으며, 하중 설정 시스템은 사용자가 하중 이송 셋팅을 선택할 수 있도록 PLC에 유효하게 연결된 적절한 사용자 인터페이스일 수도 있다.
제어 시스템과 하중 설정 시스템은 견인 기구로부터 트랙터로 전달되는 하중 및/또는 기구의 견인 중에 리프트 실린더가 유지되어야 하는 압력을 디스플레이하기 위하여 스크린 또는 기타 다른 시각적 표시 장치를 구비할 수도 있다.
하중 감지 시스템은 3점식 링크의 리프트 실린더에 결합된 하중 감지 비례 밸브를 구비할 수도 있다.
하중 감지 비례 밸브는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 여러 가지 상이한 형태로 관여할 수 있다.
일실시예에서, 하중 감지 비례 밸브는 제어 시스템에 의하여 제어되며 하중 감지 비례 밸브를 작동시키는데 사용되는 솔레노이드를 구비할 수도 있다.
하중 조절 시스템은 하중 감지 펌프에 결합된 하중 감지 비례 밸브에 결합된 (즉, 유체 연통 관계로) 방향성 밸브를 구비할 수도 있다.
방향성 밸브는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 유압 유체의 유동을 제어하기 위한 각종의 상이한 구성을 구비할 수도 있다. 예를 들면, 방향성 밸브는 다음과 같은 밸브로부터 선택될 수도 있다.
- 스풀형(spool type) 방향성 밸브;
- 포핏형(poppet type) 방향성 밸브; 및
- 로터리형(rotary type) 방향성 밸브.
그러나, 본 발명은 전술한 목록은 제한되지 않는다.
일실시예에서, 방향성 밸브는 제어 시스템에 의하여 제어되며, 방향성 밸브를 작동시키는데 사용되는 솔레노이드를 구비할 수도 있다.
하중 감지 펌프는 기존의 트랙터 유압 시스템에 마련된 하중 감지 펌프일 수도 있다.
하중 감지 펌프는 가압 오일 회로(pressurised oil circuit)를 돌아 유동하는 유압 유체를 300 psi의 일정한 압력으로 유지하는 가압 유체 회로에 의해 스탠드(stand)를 생성하도록 하중 감지 비례 밸브에 연결될 수도 있다. 하중 감지 펌프는 가압 유체 회로가 밸브의 디폴트(default) 구성이 되도록 구성될 수도 있다. 리프트 실린더 내에서의 압력 강하가 검출되지 않으면, 또는 가압 유체 회로 내에 마련되는 볼 프라어리티 밸브 (ball priority valve)가 가장 중요한 순위로서 트랙터의 브레이크, 조향 또는 기타 필수 유압 기능부로 재안내되어야 하는 것을 검출하지 않으면, 상기 가압 유체 회로는 상시 작동한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 종래에 비하여 다음과 같이 여러 가지 장점을 갖지만, 이것에 국한되는 것은 아니다.
- 1 초의 몇 분의 1 동안 설정된 압력으로부터 리프트 실린더 압력에서 약간의 변화를 감지하는 능력;
- 1 초의 몇 분의 1 동안 리프트 실린더 압력에서 약간의 변화에 반응하는 능력; 및
- 일정한 견인 하중을 유지하기 위하여 리프트 실린더를 적절히 승강 또는 하강할 수 있는 능력.
본 발명의 태양이 단지 실시예로서 설명되었고, 수정 및 부가가 첨부된 청구범위에서 규정된 범위에서 벗어나지 않고 이루어질 수 있는 것에 주목하여야 한다.

Claims (10)

  1. 트랙터 상에서 3점식 링크 배열(three-point linkage arrangement)을 위한 하중 감지(load sensing) 및 리프트 실린더(lift cylinder) 조절 시스템에 있어서,
    유압 오일 공급원 (hydraulic oil supply);
    제어 시스템(control system)과 하중 설정 시스템(load setting system);
    상기 리프트 실린더와 유체 연통(fluid connection)하는 하중 감지 비례 밸브(load sensing proportional valve) 형태의 하중 감지 시스템(load sensing system); 및
    상기 하중 감지 비례 밸브와 트랙터의 유압 오일 공급원에 연결된 하중 감지 펌프(load sense pump)를 갖는 하중 조절 시스템을 포함하며,
    상기 하중 설정 시스템은 견인 기구와 작업 운전을 개시하기 전에 우선 견인 기구에 결합될 때 상기 3점식 링크의 리프트 실린더에 대하여 소정의 하중이 미리 설정되도록 구성되며, 상기 하중 설정 시스템이 하중을 미리 설정하면, 하중 감지 시스템은 선택되는 예정된 하중을 수신하고, 리프트 실린더 안으로부터 오일 압력을 통해 리프트 실린더에 대한 하중을 모니터하고,
    하중이 예정된 하중보다 낮아지면, 하중 감지 시스템은 하중 조절 시스템에 신호를 전송하여, 오일을 유압 오일 공급원으로부터 리프트 실린더로 전환하여 예정된 하중을 유지하며,
    예정된 하중을 초과하면, 신호가 하중 조절 시스템에 전송되어, 리프트 실린더로부터 트랙터의 유압 오일 공급원으로 다시 전환하는 것을 특징으로 하는 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 유압 충격파(hydraulic shock wave)를 흡수할 수 있는 적어도 하나의 완충 장치(shock absorbing device)를 구비하는 것을 특징으로 하는 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 시스템은 PLC 형태의 제어 시스템과, 상기 제어 시스템에 소정의 하중 이송 정보를 입력하기 위하여 트랙터의 운전석에 위치하는 사용자 인터페이스을 이용하는 하중 설정 시스템인 것을 특징으로 하는 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어 시스템은 하중 감지 비례 밸브와 하중 감지 펌프와 협력하는 방향성 밸브를 갖는 하중 조절 시스템인 것을 특징으로 하는 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 시스템은 하중 변화와 상기 하중 변화의 크기를 검출하는 하중 감지 비례 밸브(load sensing proportional valve) 형태의 하중 감지 시스템인 것을 특징으로 하는 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템.
  6. 제1항에 청구된 3점식 링크 배열용 하중 감지 및 리프트 실린더 조절 시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는 트랙터.
  7. 공란
  8. 공란
  9. 공란
  10. 트랙터 상에서 3점식 링크 배열에 사용되는 리프트 실린더를 제어하는 방법에 있어서,
    기구가 3점식 링크 배열에 결합되면 리프트 실린더에 대하여 소정의 하중을 설정하는 단계와;
    상기 기구를 견인하는 동안에 하중 감지 비례 밸브를 통해 리프트 실린더에 대한 하중을 모니터링하는 단계와;
    예정된 하중을 필요한 만큼 유지하기 위하여 리프트 실린더를 연속적으로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리프트 실린더 제어 방법.

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