KR20160148020A - 유압 시스템용 저 소음 제어 알고리즘 - Google Patents

유압 시스템용 저 소음 제어 알고리즘 Download PDF

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Abstract

포크리프트 또는 기타 작업 기계를 위한 유압 펌프의 방사 소음 감소 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 유압 펌프의 변위량이 0의 변위량 위치에 유지되어 있고, 운전자가 유압 분기 회로 중 어느 회로로부터의 유량도 요구하지 않는 기간 중에 유효한 소음 제어 알고리즘을 개시하는 단계를 포함한다. 이 소음 제어 알고리즘이 유효한 경우, 모든 다른 유압 분기 회로의 유압 유체 압력에 관하여 최저의 유압 유체 압력을 가진 유압 분기 회로와 관련되는 제어 밸브 어셈블리가 개방되고, 나머지 제어 밸브 어셈블리는 폐쇄 위치에 유지되거나 설치된다. 대안적 실시형태에서, 소음 제어 알고리즘이 작동되는 경우에 개방되는 드레인 밸브 어셈블리가 제공된다.

Description

유압 시스템용 저 소음 제어 알고리즘{LOW NOISE CONTROL ALGORITHM FOR HYDRAULIC SYSTEMS}
관련 출원(들)의 상호 참조
본 출원은 PCT 국제 특허 출원으로서 2015년 5월 6일에 출원된 것으로, 2014년 5월 6일에 출원된 미국 특허 출원 번호 제 61/989,215 호에 대한 우선권을 주장하고, 이것의 개시는 그 전체가 원용에 의해 본원에 포함된다.
포크리프트, 휠 로더, 트랙 로더, 굴삭기, 백호(backhoe), 불도저, 및 텔리핸들러(telehandler)와 같은 작업 기계가 공지되어 있다. 작업 기계는 펠릿, 흙, 및/또는 암설과 같은 재료를 이동시키기 위해 사용될 수 있다. 작업 기계는 통상적으로 이 작업 기계에 연결되는 작업 도구(예를 들면, 포크)를 포함한다. 작업 기계에 부착된 작업 도구는 통상적으로 유압 시스템에 의해 구동된다. 유압 시스템은 디젤 엔진과 같은 원동기에 의해 구동되는 유압 펌프를 포함할 수 있다. 일부의 용도에서, 유압 펌프는 작업 기능 및 작업 기계의 구동 기능의 양자 모두를 교대로 구동한다.
이러한 시스템의 일부의 작동 모드에서, 유압 펌프에 의해 과도한 또는 바람직하지 않은 소음이 발생될 수 있다. 개선이 요망된다.
포크리프트 또는 기타 작업 기계용 유압 펌프의 방사(radiant) 소음 감소 방법이 개시된다. 하나의 단계는 복수의 유압 분기 회로와 선택적 유체 연통되는 가변 변위량 펌프를 가진 유압 시스템을 제공하는 단계를 포함하고, 이 유압 분기 회로의 각각은 제어 밸브 어셈블리를 갖고, 유압 유체 압력으로 유압 유체를 수용한다. 다른 단계는 펌프 변위량이 0의 변위량 위치에 있다는 것 및 운전자가 유압 분기 회로 중 어느 회로로부터의 유량도 요구하고 있지 않다는 것을 결정하는 단계를 포함한다. 또 다른 단계는 펌프 변위량이 0의 변위량 위치에 유지되어 있고, 운전자가 유압 분기 회로 중 어느 회로로부터의 유량도 요구하고 있지 않는 경우에 유효한 소음 제어 알고리즘을 개시하는 단계를 포함한다. 소음 제어 알고리즘이 유효한 경우, 본 방법은 모든 나머지 제어 밸브 어셈블리가 폐쇄 위치에 있는 것을 보장하면서 모든 다른 유압 분기 회로의 유압 유체 압력에 관하여 최저의 유압 유체 압력을 가진 유압 분기 회로와 관련되는 제어 밸브 어셈블리를 개방시키는 단계를 포함한다. 일부의 구현형태에서, 예를 들면, 하이브리드 포크리프트 작업 기계가 구동 기능 및 작업 기능의 양자 모두를 구동하기 위한 유압 펌프를 구비하는 경우, 최저 압력 기능에 관련되는 밸브는 소음 제어 알고리즘이 작동되는 경우에 개방되는 밸브일 수 있다. 대안적 실시형태에서, 나머지 밸브가 폐쇄 위치에 배치되거나 유지되어 있는 동안에 소음 제어 알고리즘이 작동되는 경우에 개방되는 드레인 밸브 어셈블리가 제공된다.
비제한적이고 비포괄적인 실시형태가 반드시 축척에 따라 작도된 것은 아닌 도면을 참조하여 설명되고, 여기서 유사한 참조 번호는 다르게 특정되지 않는 한 다양한 도면의 전체를 통해 동일한 부품을 지칭한다.
도 1은 본 개시의 원리에 따른 양태의 실시예의 특징을 가진 작업 기계의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 작업 기계에서 사용하기 에 적절한 유압 시스템의 개략도이다.
도 3은 도 2에 도시된 유압 시스템의 변형예의 개략도이다.
도 4는 도 2에 도시된 유압 시스템의 변형예의 개략도이다.
도 5는 도 2, 도 3, 및/또는 도 4에 도시된 유압 시스템과 함께 사용하기 위한 전자 제어 시스템의 개략도이다.
도 6은 도 2, 도 3, 및/또는 도 4에 도시된 유압 시스템의 작동 방법을 도시하는 프로세스 흐름도이다.
다양한 실시형태가 도면을 참조하여 상세히 설명되고, 다수의 도면의 전체를 통해 동일한 참조 번호는 동일한 부품 및 어셈블리를 표시한다. 다양한 실시형태에 대한 설명이 본 명세서에 첨부된 청구항의 범위를 제한하지 않는다. 또한, 본 명세서에 설명된 임의의 실시예는 제한을 위한 것이 아니고, 단지 첨부된 청구항을 위한 많은 가능한 실시형태 중 일부를 설명하는 것이다.
개요
도 1에 도시된 바와 같이, 작업 기계(300)가 도시되어 있다. 작업 기계(300)는 다양한 작업 임무를 수행하기 위한 작업 부가장치(301)를 포함한다. 하나의 실시형태에서, 작업 기계(300)는 포크리프트 트럭이고, 작업 부가장치(301)는 2 개의 포크를 포함한다. 그러나, 본 기술분야의 당업자는 작업 부가장치가 임의의 유압 구동식 작업 도구일 수 있다는 것을 이해할 것이다.
작업 기계(300)는 또한 하나 이상의 구동륜(305) 및 하나 이상의 조향륜(306)을 포함하는 것으로서 도시되어 있다. 특정의 실시형태에서, 하나 이상의 구동륜(305)은 하나 이상의 조향륜(306)과 하나 이상의 조향륜(306)과 조합될 수 있다. 구동륜은 유압 추진 회로(204)를 통해 펌프(12) 및 유압 모터(312)와 동력 연통 상태인 엔진(308)에 의해 구동된다. 펌프(12)는 엔진(308)에 기계적으로 연결되고, 유압 모터(312)는 유압 시스템(10)을 경유하여 엔진(308)에 연결된다. 또한 모터(312)는 액슬(316), 차동장치(318), 및 구동 샤프트(320)를 통해 구동륜(들)(305)에 기계적으로 연결된다.
하나의 실시형태에서, 작업 회로(104) 및 조향 회로(324)도 유압 시스템(10)과 유체 연통 상태에 있다. 조향 회로(324)에 의해 작업 기계(300)가 원하는 방향으로 선택적으로 조향될 수 있는 동시에 작업 임무가 수행될 수 있도록 이 작업 회로(104)는 작업 부가장치(301)를 작동시킨다.
유압 시스템의 설명
도 2를 참조하면, 유압 시스템(10)의 제 1 실시형태가 개략도로서 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 유압 시스템(10)은 적어도 제 1 제어 밸브 어셈블리(102)를 가진 제 1 유압 분기 회로(100) 및 제 2 제어 밸브 어셈블리(202)를 가진 제 2 유압 분기 회로(200)에 가압 유체를 제공하도록 구성된 펌프(12)를 포함한다. 설명된 실시형태에서, 펌프(12)는 가변 변위량 축류 펌프로서 설명된다. 그러나, 오버-센터 펌프와 같은 다른 유형의 펌프가 펌프(12)로서 사용될 수 있다. 구성된 바와 같이, 이 유압 펌프(12)는 리저버(14)로부터 유압 유체를 수용하는 유입구(즉, 저압측)를 포함하고, 유압 펌프(12)는 각각의 유압 공급 라인(18, 19)을 통해 제 1 제어 밸브 어셈블리(102) 및 제 2 제어 밸브 어셈블리(202)에 연결되는 유출구(즉, 고압측)를 포함한다. 이 펌프(12)가 회전되면, 유압 유체는 리저버(14)로부터 유압 펌프(12)의 유입구 내로 흡인되고, 유압 펌프(12)의 유출구로부터 더 높은 압력으로 토출된다.
역시 도 2를 참조하면, 제어 밸브 어셈블리(102)는 작업 회로(104)로서 구성된 제 1 유압 회로(104)의 상류에 위치되는 것으로서 도시되어 있고, 제 2 제어 밸브 어셈블리(202)는 추진 회로(204)로서 구성된 제 2 유압 회로(204)의 상류에 위치되는 것으로서 도시되어 있다. 유체는 각각의 리저버 라인(20, 21)에 의해 회로(104, 204)로부터 복귀된다.
리프트 액추에이터, 틸트 액추에이터, 및 포크리프트 트럭의 작업 부가장치(예를 들면, 포크)를 위한 사이드 시프트 액추에이터와 같은 액추에이터를 통해 작업 기계의 다양한 작업 기능을 제어하고 작동시키기 위한 작업 회로(104)가 제공된다. 작업 회로(104)의 하나의 실시예는 "조건 부하 감지 제어"라는 명칭의 미국 특허 출원 공개 제 2012/0204549 호에 설명되어 있고, 이 공개의 전체는 원용에 의해 본원에 포함된다. 작업 회로(104)는 작업 기계의 다양한 기능을 작동시키기 위해 사용되는 하나 이상의 개별 작업 회로 섹션에 대응되는 하나 이상의 밸브 섹션으로 구성될 수 있다. 이 작업 회로 섹션은 유압 모터 및/또는 유압 액추에이터를 작동시키도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 작업 회로(104)는 포크리프트의 리프트 기능, 틸트 기능 및 시프트 기능에 대응하는 3 개의 개별 작업 회로 섹션을 포함할 수 있다.
추진 회로(204)는 작업 기계의 드라이브트레인(drivetrain)을 구동시키기 위해 제공된다. 설명된 실시형태에서, 제 2 유압 분기 회로(200)는 펌프(12)가 이용불가능하거나 드라이브트레인을 구동시키기에는 불충분한 용량을 가지는 경우에 사용하기 위해 고압으로 유압 유체를 저장하도록 기능하는 어큐물레이터(206)를 포함한다. 하나의 실시형태에서, 추진 회로는 하나 이상의 유압 모터를 포함한다.
도 1에 도시된 실시형태에서, 제 1 제어 밸브 어셈블리(102) 및 제 2 제어 밸브 어셈블리(202)는 폐쇄 위치(A)와 개방 위치(B)를 가진 2-위치의 2-방향 밸브로서 구성된다. 제 1 제어 밸브 어셈블리(102)가 개방 위치(B)에 있는 경우, 유압 유체는 펌프(12)로부터 작업 회로(104)로 유동하도록 허용된다. 따라서, 제 1 제어 밸브 어셈블리(102)가 폐쇄 위치(A)에 있는 경우, 유체는 펌프(12)로부터 작업 회로(104)로 또는 그 역으로 유동하는 것이 봉쇄된다. 제 2 제어 밸브(202)가 개방 위치(B)에 있는 경우, 유압 유체는 펌프(12)로부터 추진 회로(204) 및/또는 어큐물레이터(206)로 유동하도록 허용된다. 제 2 제어 밸브(202)가 폐쇄 위치(A)에 있는 경우, 유압 유체는 펌프, 추진 회로(204) 및 어큐물레이터(206) 사이에서 유동하는 것이 방지된다. 어큐물레이터(206)가 제 2 유압 분기 회로(200)에 제공되어 있고, 제 2 유압 회로에서의 압력이 제 1 유압 분기 회로(100) 내의 압력보다 큰 용도에서, 제 2 제어 밸브 어셈블리(202)의 폐쇄 위치(A)는 유압 유체가 제 1 유압 분기 회로(100)를 통해 어큐물레이터(206)로부터 리저버(14)로 바람직하기 않게 이동하는 것을 방지한다.
하나의 실시형태에서, 제 1 제어 밸브 어셈블리(102)에는 편향용 스프링(102a) 및 액추에이터(102b)가 구비되어 있다. 도시된 바와 같이, 편향용 스프링(102a)은 제 1 제어 밸브 어셈블리(102)를 폐쇄 위치(A)로 편향시키도록 기능하고, 액추에이터(102b)는 이 편향용 스프링(102a)의 힘에 대항하여 제 1 제어 밸브 어셈블리(102)를 개방 위치(B)로 구동시키도록 기능한다. 그러나, 필요에 따라, 이 밸브(102)가 개방 위치(B)로 편향되고, 폐쇄 위치(A)로 작동되도록, 이 편향 기능과 제어 기능이 역으로 배열될 수도 있다는 것이 주목된다. 하나의 실시형태에서, 제 1 제어 밸브 어셈블리(102)는 스풀형 밸브이고, 여기서 편향용 스프링(102a)과 액추에이터(102b)는 슬리브 내의 스풀의 대향 단부 상에서 작용한다. 설명된 실시형태에서, 액추에이터(102b)는 가변력 솔레노이드 밸브(즉, 비례 제어 밸브) 또는 보이스 코일일 수 있다. 그러나, 액추에이터(102b)는 유압 액추에이터 또는 다른 유형의 전기 또는 전자-유압 액추에이터일 수 있다는 것을 이해해야 한다.
하나의 실시형태에서, 제 2 제어 밸브 어셈블리(202)에는 편향용 스프링(202a) 및 액추에이터(102b)가 구비되어 있다. 도시된 바와 같이, 편향용 스프링(202a)은 제 2 제어 밸브 어셈블리(202)를 개방 위치(B)로 편향시키도록 기능하고, 액추에이터(102b)는 이 편향용 스프링(202a)의 힘에 대항하여 제 2 제어 밸브 어셈블리(202)를 폐쇄 위치(A)로 구동시키도록 기능한다. 그러나, 필요에 따라, 이 밸브(202)가 폐쇄 위치로 편향되고, 개방 위치로 작동되도록, 이 편향 기능과 제어 기능이 역으로 배열될 수도 있다는 것이 주목된다. 하나의 실시형태에서, 제 2 제어 밸브 어셈블리(202)는 스풀형 밸브이고, 여기서 편향용 스프링(202a)과 액추에이터(202b)는 슬리브 내의 스풀의 대향 단부 상에서 작용한다. 설명된 실시형태에서, 액추에이터(202b)는 가변력 솔레노이드 밸브(즉, 비례 제어 밸브) 또는 보이스 코일일 수 있다. 그러나, 액추에이터(202b)는 유압 액추에이터 또는 다른 유형의 전기 또는 전자-유압 액추에이터일 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 유압 시스템(10)은, 유압 회로(604)에 의해 대표되는 바와 같이, 임의의 수("x")의 원하는 유압 회로, 예를 들면, 최대 20 개의 유압 회로를 포함할 수 있다. 하나의 실시형태에서, 추가의 유압 회로(604) 중 하나는 작업 기계(300)의 조향 회로(324)일 수 있다. 유압 회로(604)는 도 1에서 제 1 분기 회로(100) 및 제 2 분기 회로(200)용으로 도시된 것에 관하여 설명된 것과 유사한 제어 밸브 어셈블리(602) 및 압력 센서(610)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 제어 밸브 어셈블리(602)는 폐쇄 위치(A)와 개방 위치(B) 사이에서 밸브 어셈블리를 이동시키기 위한 액추에이터(602b) 및 편향용 스프링(602a)을 포함할 수 있다. 이 유압 회로(들)(604)는 또한 공급 라인(23)을 통해 펌프(12)와 유체 연통 상태로 설치될 수 있고, 드레인 라인(25)을 통해 리저버(14)와 유체 연통 상태로 설치될 수 있다. 도 3의 개략도는 어큐물레이터(206)를 사용하지 않는 제 2 유압 회로(204)를 도시하고, 제어 밸브 어셈블리(102, 202, 602)는 자체의 각각의 편향용 스프링(102a, 202a, 602a)에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 것에 주목해야 한다.
도 4를 참조하면, 유압 시스템(10)은 전용의 드레인 밸브 어셈블리를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 드레인 밸브 어셈블리(702)는 폐쇄 위치(A)와 개방 위치(B)를 가진 2-위치의 2-방향 밸브로서 구성된다. 드레인 밸브 어셈블리(702)가 개방 위치(B)에 있는 경우, 유압 유체는 펌프(12)로부터 리저버(14)로 직접 유동하도록 허용된다. 따라서, 드레인 밸브 어셈블리(702)가 폐쇄 위치(A)에 있는 경우, 유체는 드레인 밸브 어셈블리를 통해 펌프(12)로부터 리저버로 유동하는 것이 봉쇄된다.
하나의 실시형태에서, 드레인 밸브 어셈블리(702)에는 편향용 스프링(702a) 및 액추에이터(702b)가 구비되어 있다. 도시된 바와 같이, 편향용 스프링(702a)은 드레인 밸브 어셈블리(702)를 폐쇄 위치(A)로 편향시키도록 기능하고, 액추에이터(702b)는 이 편향용 스프링(702a)의 힘에 대항하여 드레인 밸브 어셈블리(702)를 개방 위치(B)로 구동시키도록 기능한다. 그러나, 필요에 따라, 이 밸브(702)가 개방 위치(B)로 편향되고, 폐쇄 위치(A)로 작동되도록, 이 편향 기능과 제어 기능이 역으로 배열될 수도 있다는 것이 주목된다. 실시형태에서, 드레인 밸브 어셈블리(702)는 스풀형 밸브이고, 여기서 편향용 스프링(702a)과 액추에이터(702b)는 슬리브 내의 스풀의 대향 단부 상에서 작용한다. 설명된 실시형태에서, 액추에이터(702b)는 가변력 솔레노이드 밸브(즉, 비례 제어 밸브) 또는 보이스 코일일 수 있다. 그러나, 액추에이터(702b)는 유압 액추에이터 또는 다른 유형의 전기 또는 전자-유압 액추에이터일 수 있다는 것을 이해해야 한다.
전자 제어 시스템
이 유압 시스템(10)은 (예를 들면, 운전자에 의해) 작업 기계(300) 상에 부여되는 요구에 따라 다양한 모드로 작동된다. 전자 제어 시스템은 이 다양한 모드가 적절한 시간에 개시되도록 모니터링하고 허용한다. 전자 제어기(50)는 다양한 센서 및 가장 적절한 작동 모드로 유압 시스템(10)을 구성하도록 유압 시스템(10)의 작동 파라미터를 모니터링한다.
도 5를 참조하면, RAM, 플래시 드라이브 또는 하드 드라이브와 같은 영구 저장 매체 또는 메모리(50B) 및 프로세서(50A)를 포함하는 전자 제어기(50)가 개략적으로 도시되어 있다. 메모리(50B)는 실행가능한 코드, 작동 파라미터, 운전자 인터페이스로부터의 입력을 저장하기 위한 것이고, 프로세서(50A)는 이 코드를 실행하기 위한 것이다. 전자 제어기(50)는 또한 작업 회로 작동 모드를 구현하기 위해 사용될 수 있는 다수의 입력 및 출력을 갖는 것으로서 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 전자 제어기(50)는 제 1 유압 회로 압력 입력(500), 제 2 유압 회로 압력 입력(502), 및 최대 "X" 유압 회로 압력 입력(504)을 포함한다. 또한 전자 제어기는 복수의 작업 기계 입력(506)을 가진 것으로서 도시되어 있고, 이것은 하나 이상의 레버(62)(예를 들면, 리프트 레버(62a), 틸트 레버(62b), 및 사이드 시프트 레버(62c)), 가속기 페달 위치(63), 및 조향륜 위치(65)를 포함할 수 있다. 하나의 실시형태에서, 레버 위치 입력(들)은 전자 레버로부터의 직접 디지털 신호일 수 있다. 작업 레버(62)는 작업 회로(104)와 관련되는 유압 액추에이터(들)에 의한 작업 작동을 요구하는 사용자의 지시를 제어기(50)에 제공한다. 본 기술분야의 당업자는 많은 다른 입력이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 측정된 엔진 속도는 전자 제어기(50) 내로 직접 입력으로서 제공될 수 있거나, 컨트롤 에어리어 네트워크(control area network; CAN)를 통해 제어 시스템의 다른 부분으로부터 수신될 수 있다. 측정된 펌프 변위량은, 예를 들면, 변위량 피드백 센서를 통해 제공될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 전자 제어기(50)는 다양한 회로(104, 204, 604)를 위한 요구되는 모든 작동 입력을 포함하도록 구성된다.
여전히 도 5를 참조하면, 전자 제어기(50)로부터의 다수의 출력이 도시되어 있다. 하나의 출력은 펌프(12)의 출력 압력을 조절하기 위한 펌프 출력 커맨드(510)이다. 하나의 실시형태에서, 펌프 압력 출력은 가변 변위량 축방향 피스톤 플레이트 내의 스워시 플레이트(swash plate)의 각도를 조절함으로써 제어될 수 있다. 도시된 추가의 출력은 제 1 제어 밸브 어셈블리 위치 커맨드(512), 제 2 제어 밸브 어셈블리 위치 커맨드(514), "X" 제어 밸브 어셈블리 위치 커맨드(516) 및 드레인 밸브 어셈블리 위치 커맨드(518)이다. 다른 출력도 또한 가능하다. 하나의 실시형태에서, 전자 제어기(50)는 다양한 회로(104, 204, 604)를 위한 요구되는 모든 작동 출력을 포함하도록 구성된다.
전자 제어기(50)는 이 제어기(50)의 입력과 출력을 상호관련시키는 다수의 맵 또는 알고리즘을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 이 제어기(50)는, 이하의 작동 방법의 란에서 더 설명되는 바와 같이, 센서(110, 210 및/또는 610)에서 측정된 압력 및 예측된 소음 출력 레벨에 기초하여 밸브(102, 202, 602 및/또는 702)의 위치를 제어하는 알고리즘을 포함할 수 있다.
전자 제어기(50)는 각각의 모드가 개시 및/또는 종료되어야 하는 경우를 결정하기 위한 다수의 사전정의된 및/또는 구성가능한 파라미터 및 오프셋을 저장할 수도 있다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "구성가능한"은 제어기 내에서 (즉, 딥스위치(dipswitch)를 통해) 선택될 수 있거나, 제어기 내에서 조절될 수 있는 파라미터 또는 오프셋 값을 지칭한다.
작동 방법
도 6을 참조하면, 제어 밸브 어셈블리(102, 202, 602 및/또는 702)를 작동시키기 위한 방법(1000)이 도시되어 있다. 비록 도 6이 이 방법 단계를 특정의 순서로 도식적으로 도시하고 있으나, 이 방법은 반드시 도시된 순서에 따라 수행되도록 한정되지 않는다는 것에 주의해야 한다. 오히려 도시된 단계들 중 적어도 일부는 중첩되는 방식으로, 상이한 순서로 및/또는 동시에 수행될 수 있다.
이 방법(1000)의 제 1 단계(1002)에서, 전자 제어기(50)는 유압 펌프(12)가 0의 변위량 상태에 있는지를, 즉 펌프(12)가 출력 유량을 생성하지 않도록 커맨드를 수신했는지, 또는 운전자가 작동을 요구하지 않으므로 다양한 제어 밸브가 0의 유량에 있는지 및/또는 폐쇄 위치에 있는지를 결정한다. 가변 변위량 축방향 피스톤 플레이트를 사용하는 유압 시스템의 실제의 구현형태에서, 펌프(12)에서 완전하거나 진정한 0의 유량 상태는 발생되지 않고, 이러한 조건에서 펌프에 의해 일부의 유량이 생성된다는 것에 주의해야 한다. 그러므로, 용어 "0의 출력 위치" 및 "0의 변위량 위치"는 0의 변위량 또는 유량에 근접하지만 여전히 약간의 양의 유압 유량이 펌프(12)에 의해 발생되는 유압 펌프의 위치를 포함한다. 이러한 상황으로 인해, 그리고 유압 시스템(10) 내에 안전 밸브가 제공되어 있지 않으므로, 제어 밸브(102, 202, 602 및/또는 702) 중 하나 이상은 펌프(12)로부터 리저버(14)로 최저 유량을 역류시킬 수 있도록 적어도 부분적으로 개방되도록 커맨드를 수신해야 한다.
단계(1004)에서, 운전자가 유압 분기 회로(100, 200, 600) 중 임의의 회로로부터 유량을 요구하고 있는지의 여부에 관한 결정이 이루어진다. 하나의 실시형태에서, 이러한 결정은 전자 제어기(50)에의 위에서 설명된 입력(506)에 기초하여 실시될 수 있고, 여기서 이 입력은 작업 기계(300)의 유압 회로(104, 204, 604)에서 기능이 요구도지 않음을 나타낸다. 분기 회로(100, 200, 600) 중 임의의 회로로부터의 유량이 요구되는 경우, 이 방법은 단계(1002)로 되돌아 간다.
단계(1006)에서, 제어기(50) 내에서 저 소음 제어 또는 소음 감소 알고리즘이 개시된다. 소음 감소 알고리즘은 펌프(12)가 0의 변위량 상태에 유지되는 경우 및 운전자로부터의 요구가 검출되지 않는 경우에 활성 상태를 유지한다. 소음 감소 알고리즘은 유압 분기 회로와 펌프(12)의 유입구측 사이에서 고압의 차동장치에 의해 유발되는 펌프(12)의 소음을 감소시키기 위한 것이다. 펌프(12)의 유입구와 유출구의 전역에서 자동장치의 압력이 증가됨에 따라 펌프(12)에 의해 발생되는 방사 소음이 증가한다. 따라서, 펌프(12)가 비교적 고압으로 분기 회로에 노출되는 경우, 펌프의 소음 출력은 펌프(12)가 비교적 저압으로 분기 회로에 노출되는 경우에 발생되는 소음보다 크다.
단계(1008)에서, 최저의 분기 라인 압력에 관련되는 제어 밸브는 리저버로 최저 펌프 유량이 복귀될 수 있도록 개방되고, 펌프에 의해 지배되는 나머지 모든 제어 밸브는 폐쇄 위치에 있도록 보장된다. 폐쇄 위치는 밸브 어셈블리 또는 밸브 어셈블리들을 폐쇄 위치로 작동시킴으로써 또는 밸브를 폐쇄 위치로 편향시킴으로써 달성될 수 있다. 하나의 실시형태에서, 최저의 분기 라인 압력은 압력 센서(110, 210 및/또는 610)로부터의 입력들을 비교함으로써 결정될 수 있다. 전술한 바와 같이, 최저 압력에 관련되는 제어 밸브를 개방하면 펌프(12)에서 최저의 소음이 발생된다. 고압을 유지하기 위한 어큐물레이터(206)를 포함하는 도 2에 도시된 특정의 구성의 경우, 통상적으로 제 1 유압 분기 회로(100)는 제 2 유압 분기 회로(200)보다 낮은 압력이 될 것으로 예상된다. 그러므로, 분기 회로 압력의 직접 비교를 수행하는 대신에 또는 이것에 추가하여 소음 감소 제어 알고리즘이 일단 구현되면, 제 1 제어 밸브 어셈블리(102)는 개방을 위한 디폴트(default) 밸브 어셈블리로서 선택될 수 있다. 추가의 드레인 밸브 어셈블리(702)를 포함하는 도 3에 도시된 특정의 구성의 경우, 단계(1008)보다는 대안적 단계(1008a)가 구현될 수 있다. 단계(1008a)에서, 단계(1006)에서 소음 감소 알고리즘이 일단 구현되면, 드레인 밸브 어셈블리(702)는 리저버로 최저 펌프 유량이 복귀될 수 있도록 개방되고, 여기서 유압 분기 회로와 관련되는 밸브 어셈블리는 폐쇄 위치로의 커맨드를 수신하거나 디폴트 폐쇄 위치에 유지된다.
어떤 유형의 소음 감소 제어 전략도 구현하고 있지 않은 종래의 유압 시스템에 비해 위에서 설명한 방법은 유압 펌프로부터의 방사 소음 출력을 상당히 감소시킬 수 있다.
위에서 설명한 다양한 실시형태는 단지 설명을 위해 제공된 것이므로 이것은 본 명세서에 첨부된 청구항을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 기술분야의 당업자는 본 명세서에 도시되고 설명된 예시적 실시형태 및 적용을 따르지 않는, 그리고 본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 개조 및 변형이 실시될 수 있다는 것을 용이하게 이해할 것이다.

Claims (20)

  1. 유압 펌프의 방사(radiant) 소음 감소 방법에 있어서,
    (a) 복수의 유압 분기 회로와 선택적 유체 연통되는 가변 변위량 펌프를 가진 유압 시스템을 제공하는 단계 - 상기 유압 분기 회로의 각각은 제어 밸브 어셈블리를 갖고, 유압 유체 압력으로 유압 유체를 수용함 -;
    (b) 펌프 변위량이 0의 변위량 위치에 있다는 것 및 운전자가 상기 유압 분기 회로 중 어느 회로로부터의 유량도 요구하고 있지 않다는 것을 결정하는 단계;
    (c) 펌프 변위량이 0의 변위량 위치에 유지되어 있고, 운전자가 상기 유압 분기 회로 중 어느 회로로부터의 유량도 요구하고 있지 않는 경우에 유효한 소음 제어 알고리즘을 개시하는 단계; 및
    (d) 상기 소음 제어 알고리즘은 모든 나머지 제어 밸브 어셈블리가 폐쇄 위치에 있는 것을 보장하면서 모든 다른 유압 분기 회로의 유압 유체 압력에 관하여 최저의 유압 유체 압력을 가진 유압 분기 회로와 관련되는 상기 제어 밸브 어셈블리를 개방시키는 단계를 포함하는
    유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 최저의 유압 유체 압력을 가진 상기 유압 분기 회로와 관련되는 상기 제어 밸브 어셈블리를 개방시키는 단계는 상기 최저의 유압 유체 압력을 가진 것으로서 사전결정된 제어 밸브 어셈블리를 개방시키는 단계를 포함하는
    유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 최저의 유압 유체 압력을 가진 상기 유압 분기 회로와 관련되는 상기 제어 밸브 어셈블리를 개방시키는 단계는 각각의 분기 회로에서 상기 유압 유체 압력을 비교하는 단계를 포함하는
    유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압 시스템을 제공하는 단계는 상기 복수의 유압 분기 회로의 각각을 위한 압력 센서를 제공하는 단계를 포함하는
    유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압 시스템을 제공하는 단계는 제 1 분기 회로 및 제 2 분기 회로를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 분기 회로는 어큐물레이터를 포함하는
    유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유압 시스템을 제공하는 단계는 상기 제 1 분기 회로를 위한 제 1 제어 밸브 어셈블리를 제공하는 단계 및 상기 제 2 분기 회로를 위한 제 2 제어 밸브 어셈블리를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 제어 밸브 어셈블리는 폐쇄 위치로 편향되고, 상기 제 2 제어 밸브 어셈블리는 개방 위치로 편향되는
    유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 최저의 유압 유체 압력을 가진 상기 유압 분기 회로와 관련되는 상기 제어 밸브 어셈블리를 개방시키는 단계는 상기 제 1 제어 밸브 어셈블리를 개방시키는 단계를 포함하는
    유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 유압 시스템을 제공하는 단계는 제 1 분기 회로, 제 2 분기 회로, 및 제 3 분기 회로를 제공하는 단계를 포함하는
    유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 유압 시스템을 제공하는 단계는 상기 제 1 분기 회로를 위한 제 1 제어 밸브 어셈블리를 제공하는 단계, 상기 제 2 분기 회로를 위한 제 2 제어 밸브 어셈블리를 제공하는 단계, 및 제 3 분기 회로를 위한 제 3 제어 밸브 어셈블리를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 제어 밸브 어셈블리는 폐쇄 위치로 편향되는
    유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  10. 유압 펌프의 방사 소음 감소 방법에 있어서,
    (a) 복수의 유압 분기 회로와 선택적 유체 연통되는 가변 변위량 펌프를 가진 유압 시스템을 제공하는 단계 - 상기 유압 분기 회로의 각각은 제어 밸브 어셈블리를 갖고, 유압 유체 압력으로 유압 유체를 수용함 -;
    (b) 유압 유체 리저버와 유체 연통 상태로 상기 가변 변위량 펌프를 선택적으로 설치하도록 위치 및 배치되는 드레인 밸브 어셈블리를 제공하는 단계;
    (c) 펌프 변위량이 0의 변위량 위치에 있다는 것 및 운전자가 상기 유압 분기 회로 중 어느 회로로부터의 유량도 요구하고 있지 않다는 것을 결정하는 단계;
    (d) 펌프 변위량이 0의 변위량 위치에 유지되어 있고, 운전자가 상기 유압 분기 회로 중 어느 회로로부터의 유량도 요구하고 있지 않는 경우에 유효한 소음 제어 알고리즘을 개시하는 단계; 및
    (e) 상기 소음 감소 알고리즘은 상기 유압 분기 회로와 관련되는 상기 제어 밸브 어셈블리가 상기 폐쇄 위치에 있는 것을 보장하면서 상기 드레인 밸브 어셈블리를 개방시키는 단계를 포함하는
    유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 유압 시스템을 제공하는 단계는 제 1 분기 회로를 위한 제 1 제어 밸브 어셈블리를 제공하는 단계 및 제 2 분기 회로를 위한 제 2 제어 밸브 어셈블리를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 제어 밸브 어셈블리는 폐쇄 위치로 편향되는
    유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 유압 시스템을 제공하는 단계는 제 3 분기 회로를 위한 제 3 제어 밸브 어셈블리를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제 3 밸브 어셈블리는 폐쇄 위치로 편향되는
    유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  13. 포크리프트(forklift) 유압 펌프의 방사 소음 감소 방법에 있어서,
    (a) ｉ. 제 1 제어 밸브 어셈블리 및 상기 포크리프트의 적어도 리프팅 기능 및 틸팅 기능을 구동하기 위한 작업 회로를 포함하는 제 1 유압 분기 회로; 및
    ⅱ. 제 2 제어 밸브 어셈블리, 어큐물레이터, 및 상기 포크리프트의 구동 기능을 구동하기 위한 추진 회로
    를 포함하는 제 2 유압 분기 회로와 선택적 유체 연통되는 가변 출력 펌프를 가진 유압 시스템을 가진 포크리프트를 제공하는 단계;
    (b) 펌프 출력이 0에 근접한 유량 상태에 있다는 것 및 운전자가 상기 유압 분기 회로 중 어느 회로로부터의 유량도 요구하고 있지 않다는 것을 결정하는 단계;
    (c) 펌프 변위량이 0의 변위량 위치에 유지되어 있고, 운전자가 상기 유압 분기 회로 중 어느 회로로부터의 유량도 요구하고 있지 않는 경우에 유효한 소음 제어 알고리즘을 개시하는 단계; 및
    (d) 상기 소음 제어 알고리즘은 상기 제 2 제어 밸브 어셈블리가 폐쇄 위치에 있는 것을 보장하면서 상기 펌프로부터의 최저 펌프 유량이 리저버로 복귀할 수 있도록 상기 제 1 제어 밸브를 개방시키는 단계를 포함하는
    포크리프트 유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 유압 시스템을 가진 포크리프트를 제공하는 단계는 상기 제 1 제어 밸브 어셈블리가 폐쇄 위치로 편향되는 단계 및 상기 제 2 제어 밸브 어셈블리가 개방 위치로 편향되는 단계를 포함하는
    포크리프트 유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 밸브 어셈블리 및 상기 제 2 제어 밸브 어셈블리는 각각 편향용 스프링 및 액추에이터를 포함하는
    포크리프트 유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 밸브 및 상기 제 2 제어 밸브의 각각의 액추에이터는 솔레노이드형 제어 밸브인
    포크리프트 유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    (a) 상기 제 1 제어 밸브 어셈블리 및 상기 제 2 제어 밸브 어셈블리와 통신하는 전자 제어기를 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 전자 제어기는 상기 소음 제어 알고리즘을 실행하도록 구성되는
    포크리프트 유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 전자 제어기를 제공하는 단계는 상기 작업 회로 및 상기 추진 회로에 관련되는 운전자의 입력을 더 수신하는 전자 제어기를 제공하는 단계를 포함하는
    포크리프트 유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 작업 회로 및 상기 추진 회로와 관련되는 운전자의 입력을 수신하는 전자 제어기를 제공하는 단계는 리프트 레버, 틸트 레버, 및 사이드 시프트 레버로부터의 입력을 수신하는 단계를 포함하는
    포크리프트 유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 가변 출력 펌프를 제공하는 단계는 스워시 플레이트(swash plate)를 가진 가변 변위량 축방향 피스톤 플레이트를 제공하는 단계를 포함하는
    포크리프트 유압 펌프의 방사 소음 감소 방법.
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