KR20190016510A - 2차 모듈을 갖는 유압 구동 라인 - Google Patents

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KR20190016510A
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율리오 올넬라
카를로스 막시밀리아노 조르조 보르
다비드 모저
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다나 이탈리아 에스.알.엘
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Abstract

본 발명은 차량용 유압 구동 라인(1)에 관한 것이며, 이는, 제2 유압 변위 유닛(5)과 유체 연결되는 제1 유압 변위 유닛(4)을 갖는 메인 유압 회로(8)를 포함하고, 상기 제2 유압 변위 유닛(5)은 구동 라인의 1차 유압 부하를 형성하고, 제1 유압 변위 유닛(4)은 연소 엔진(3)과 구동가능하게 연결되며, 구동 라인은 밸브들의 제1 그룹 중 하나 이상의 제어가능한 밸브들(HPA, HPB, LPA, LPB)에 의해 메인 유압 회로에 선택적으로 유체 연결되는 유압 축압기 조립체(6a, 6b)를 더 포함하고, 구동 라인은 유압 구동 라인의 제1 2차 유압 부하(27, 37)와 유압 축압기 조립체(6a, 6b)의 제1 유체 연통(23, 23', 24, 24')을 포함하는 제1 2차 모듈(28, 28')을 더 포함하고, 제1 유체 연통은 제1 2차 부하(27, 37)와 유압 축압기 조립체(6a, 6b)를 연결시키는 것 또는 제1 2차 부하로부터 유압 축압기 조립체(6a, 6b)를 분리시키는 것을 허용하고 밸브들의 제2 그룹에 속하는 하나 이상의 제어가능한 밸브들(20, 20', 21, 21', 22)을 포함하고, 밸브들의 제2 그룹의 제어가능한 밸브들은 밸브들의 제1 그룹의 제어가능한 밸브들과 독립적으로 제어가능하다.

Description

2차 모듈을 갖는 유압 구동 라인
본 발명은 주로 메인 유압 회로, 유압 에너지 저장을 위한 1차 유압 부하 및 유압 축압기 조립체, 및 유압 2차 모듈을 포함하는 차량용 유압 구동 라인 및 구동 라인을 동작시키는 방법들에 관한 것이다. 이러한 종류의 유압 하이브리드 트랜스미션들은 통상적으로 트랙터, 휠 로더, 휠 굴착기, 백호 로더, 텔레핸들러, 덤퍼 등과 같은 농업, 광업 또는 건설에 사용되는 비포장 도로 차량들 및 작동 기계들에서 일반적으로 볼 수 있다.
폐쇄형 회로 구성들 및 최대 420-450 bar의 유압은 견고한 동작 기계들에서의 유체 정역(hydrostatic) 주행 기능들에서 일반적으로 사용되는 한편, 개방 회로 구성들 및 최대 250-300 bar의 유압은 작동 기능(work function)들과 같은 2차 기능들에 더 일반적이고, 보조 기능들과 같은 다른 2차 기능들에 대해서는 다른 레벨의 유압이 사용될 수 있다. 따라서, 유압 주행 기능들 및 2차 기능들 둘 모두를 포함하는 시스템들의 효율적이고 유연한 동작은 개발자들에게 계속하여 도전을 제기한다.
작동 기계의 수명 중 중요한 퍼센티지는 조작자로부터 어떠한 요청 없이 유휴 조건에 놓이는 것으로 구성되고, 유휴 조건에서, 작동 기계는 중지되고, 작동 기계의 엔진은 최소 속도로 동작하고 있다. 유휴 조건에서, 작동 기계의 연료 소비를 감소시키기 위해 내연 기관일 수 있는 작동 기계의 엔진이 정지될 수 있다. 유압 축압기 조립체는 작동 기계의 2차 모듈들의 기능을 지원하는 유압식으로 저장된 에너지를 제공할 수 있다.
WO 2015/144349호는 유압 축압기 조립체, 즉, 메인 회로 및 축압기들에서 주어진 압력 상황에 반응하고 메인 회로, 축압기들 및 2차 기능(파일럿 압력) 사이에서 어떤 연결이 설정되는지를 자동으로 조절하는 셔틀 밸브들의 시스템을 교시한다.
WO2015/117962호에 따르면, 축압기들, 메인 회로 및 작동 기능 사이의 밸브들은, 한편으로는 축압기들과 메인 회로 사이의 유체 연결 및 다른 한편으로는 축압기들과 작동 기능 사이의 유체 연결의 독립적 설정을 허용하지 않는 스위칭 밸브들이다.
따라서, 본 발명의 목적은 유압 주행 기능들 및 2차 기능들 뿐만 아니라 고도의 유연성 및 효율로 동작될 수 있는 유압 축압기 조립체를 포함하는 유압 구동 라인을 설계하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 제1항에 따른 유압 구동 라인에 의해 해결된다. 특수한 실시예들은 종속항에 제공된다.
따라서, 특히 자동차에서 사용하기 위한 차량용 유압 구동 라인이 제안되며, 이는,
제2 유압 변위 유닛과 유체 연결되는(fluidly connected) 제1 유압 변위 유닛을 갖는 메인 유압 회로를 포함하고, 상기 제2 유압 변위 유닛은 구동 라인의 1차 유압 부하(load)를 형성하고, 제1 유압 변위 유닛은 가변 유압 변위를 갖고 연소 엔진과 구동가능하게 연결되며,
구동 라인은 밸브들의 제1 그룹 중 하나 이상의 제어가능한 밸브들에 의해 메인 유압 회로에 선택적으로 유체 연결되는 유압 축압기 조립체(hydraulic accumulator assembly)를 더 포함하고,
구동 라인은 유압 구동 라인의 제1 2차 유압 부하와 유압 축압기 조립체의 제1 유체 연통(fluid communication)을 포함하는 제1 2차 모듈을 더 포함하고, 제1 유체 연통은 제1 2차 부하와 유압 축압기 조립체를 연결시키는 것 또는 제1 2차 부하로부터 유압 축압기 조립체를 분리시키는 것을 허용하고 밸브들의 제2 그룹에 속하는 하나 이상의 제어가능한 밸브들을 포함하고, 밸브들의 제2 그룹의 제어가능한 밸브들은 밸브들의 제1 그룹 중 제어가능한 밸브들과 독립적으로 제어가능하다.
축압기 조립체가 제1 유압 변위 유닛을 포함하는 유압 회로에 선택적으로 유체 연결될 때, 축압기 조립체에 저장된 유압 에너지는 2차 부하에 에너지를 전달하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 에너지는, 메인 유압 회로가 동작하고 있고 제1 유압 변위 유닛이 연소 엔진에 의해 구동되고 있는 동안 뿐만 아니라 연소 엔진이 실행되고 있지 않은 경우에도 적어도 특정 시간 동안 2차 부하에 전달될 수 있다. 유압 에너지는 메인 유압 회로를 통해 및 하나 이상의 제어가능한 밸브들을 통해 제1 유압 변위 유닛에 의해 유압 축압기 조립체에 공급될 수 있다. 유압 에너지는 또한 예를 들어 유압 작동 기능들과 같은 2차 부하들을 구동하기 위한 유압을 발생시키도록 1차적으로 기능하는 추가적인 유압 변위 유닛에 의해 각각의 제어가능한 밸브들을 통해 유압 축압기 조립체에 공급될 수 있다. 추가적인 유압 변위 유닛은 또한 제1 유압 변위 유닛에 연결된 연소 엔진에 의해 기계적으로 구동될 수 있다. 그러나, 추가적인 유압 변위 유닛을 구동하기 위한 추가적인 연소 엔진을 제공하는 것이 또한 가능하다.
메인 유압 회로는 통상적으로 제1 유압 변위 유닛의 제1 유체 포트를 제2 유압 변위 유닛의 제1 유체 포트에 유체 연결하거나 선택적으로 유체 연결하는 제1 메인 유체 라인, 및 제1 유압 변위 유닛의 제2 유체 포트를 제2 유압 변위 유닛의 제2 유체 포트에 유체 연결하거나 선택적으로 유체 연결하는 제2 메인 유체 라인을 포함한다. 유압 축압기 조립체는 제어가능한 밸브들을 통해 제1 메인 유체 라인 및/또는 제2 메인 유체 라인에 선택적으로 유체 연결될 수 있다. 유압 회로의 최소 유압 또는 유체 정역 압력은 10 bar 또는 적어도 20 bar일 수 있다.
구동 라인은 제2 유압 변위 유닛을 제1 유압 변위 유닛으로부터 선택적으로 유체 격리 또는 분리 시키도록 적응되는 한 쌍의 격리 밸브들을 포함할 수 있다. 차량 출력을 해제하기 위해 엔진을 시동하는 경우, 제1 유압 변위 유닛으로부터 제2 유압 변위 유닛을 유체 격리시키는 것이 유용할 수 있다.
제1 유압 변위 유닛은 유압식, 전형적으로는 유체 정역식 펌프를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 유압 변위 유닛은 이동가능한 경사판을 갖는 유압 방사형 피스톤 펌프 또는 유체 정역 축방향 피스톤 펌프일 수 있다. 제2 유압 변위 유닛은 유압식, 전형적으로는 유체 정역식 모터를 포함할 수 있다. 제1 유압 변위 유닛과 같이, 제2 유압 변위 유닛은 가변 유압 변위를 가질 수 있다. 제2 유압 변위 유닛은 이동가능한 경사판을 갖는 유체 정역 방사형 피스톤 모터 또는 유체 정역 축방향 피스톤 모터일 수 있다. 통상적으로, 제2 유압 변위 유닛은 차량 출력과 구동가능하게 결합된 또는 선택적으로 구동가능하게 결합된다. 차량 출력은 예를 들어, 구동 샤프트, 최종 구동장치, 차량 액슬 및 휠 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
유압 구동 라인은 통상적으로 전자 제어 유닛을 전형적으로 포함하는 유압 구동 라인 시스템의 일부이다. 시스템의 제어가능한 밸브들은 통상적으로 전자 제어 유닛에 의해 제어된다. 전자 제어 유닛은 통상적으로 비 유압 연통 라인, 전형적으로 케이블 또는 와이어에 의해 또는 무선 또는 초음파 통신과 같은 다른 통신 수단에 의해 제어가능한 밸브와 연결된다. 전자 제어 유닛은 통상적으로 센서들, 예를 들어, 2차 모듈과 연통할 수 있는 메인 유압 회로 또는 축압기 조립체 또는 하나의 단일 축압기 또는 다른 유압 라인과 유체 연통하는 구획 내에 위치된 압력 센서들 및/또는 유동 센서들과 추가로 연결된다.
밸브들의 제2 그룹의 제어가능한 밸브들이 밸브들의 제1 그룹의 제어가능한 밸브와 독립적으로 제어가능하다는 사실은 제어 유닛에 의한 제어를 위해 높은 레벨의 유연성 및 효율을 발생시킨다. 메인 유압 회로를 유압 축압기 조립체와 연결하는 상이한 제어가능한 밸브들은 제어가능한 밸브들의 제1 또는 제2 그룹의 다른 밸브들의 상태와 독립적으로 개방 또는 폐쇄될 수 있다.
선택적으로, 유압 축압기 조립체는 메인 유압 회로와 유압 축압기 조립체의 유체 연결과 독립적으로 제1 2차 모듈과 유체 연결가능할 수 있다. 선택적으로, 유압 축압기 조립체와 제1 2차 모듈의 유체 연결은 메인 유압 회로와 유압 축압기 조립체의 유체 연결과 독립적으로 제어가능할 수 있다. 선택적으로, 유압 축압기 조립체와 제1 2차 모듈의 유체 연결은 메인 유압 회로와 유압 축압기 조립체의 유체 연결과 독립적으로 제어될 수 있다. 특히, 유압 축압기 조립체와 제1 2차 모듈의 유체 연결은 메인 유압 회로와 유압 축압기 조립체의 유체 연결과 독립적으로 설정 또는 분리될 수 있다. 따라서, 시스템의 유연성 및 효율 레벨은 증가될 수 있다.
전자 제어 유닛은 유압 시스템의 상이한 포인트들에서 유압들의 측정을 허용하는 하나 이상의 압력 센서들에 연결될 수 있다. 제어 유닛은 측정된 압력 밸브들을 고려하여 밸브들을 폐쇄 및/또는 개방하는 것과 같은 필수적 동작들을 결정할 수 있다. 이는, 특정 유압 라인들을 동시에 개방 및/또는 폐쇄할 오직 제한된 가능성들이 존재하는 종래 기술에 대한 차이를 생성한다.
예를 들어, 안전상의 이유로, 특정 조건들이 충족되어야 하고 개방 및 폐쇄된 연결들/밸브들의 특정 조합들이 회피되어야 하는 경우, 이는 전자 제어 유닛의 로직들을 지배하는 규칙들의 하나 이상의 세트들에 의해 고려될 수 있다. 제어 유닛의 규칙들은 예를 들어 전자적으로 또는 소프트웨어 프로그래밍에 의해 쉽게 그리고 저비용으로 구현될 수 있다. 이러한 규칙들은 종래 기술에서 공지된 셋업들과 같은 유압 하드웨어 셋업에서보다 전자 제어 유닛에서 더 쉽게 수정될 수 있다.
제안된 구동 라인은 내연 기관과 구동가능하게 결합된 충전 펌프(charge pump)를 포함할 수 있다. 충전 펌프는 내연 기관이 충전 펌프를 구동하고 있을 때 2차 유압 모듈과 선택적으로 유체 연통할 수 있다. 충전 펌프는 저압 유체 저장조(reservoir)에 의해 공급될 수 있다. 유체 저장조는 대기압일 수 있다.
유압 구동 라인은 유압 구동 라인의 제2 2차 유압 부하와 유압 축압기 조립체의 제2 유체 연통을 포함하는 제2 2차 모듈을 더 포함할 수 있고, 제2 유체 연통은 밸브들의 제1 그룹의 제어가능한 밸브들과 독립적으로 제어가능한 밸브들의 제2 그룹에 속하는 하나 이상의 제어가능한 밸브들을 포함한다.
선택적으로, 유압 축압기 조립체는 메인 유압 회로와 유압 축압기 조립체의 유체 연결과 독립적으로 제2 2차 모듈과 유체 연결가능할 수 있다. 선택적으로, 유압 축압기 조립체와 제2 2차 모듈의 유체 연결은 메인 유압 회로와 유압 축압기 조립체의 유체 연결과 독립적으로 제어가능할 수 있다. 선택적으로, 유압 축압기 조립체와 제2 2차 모듈의 유체 연결은 메인 유압 회로와 유압 축압기 조립체의 유체 연결과 독립적으로 제어될 수 있다. 특히, 유압 축압기 조립체와 제2 2차 모듈의 유체 연결은 메인 유압 회로와 유압 축압기 조립체의 유체 연결과 독립적으로 설정 또는 분리될 수 있다. 이는 또한 시스템의 유연성 레벨 및 효율을 증가시킬 수 있다.
유압 구동 라인의 구현은 제1 2차 부하가 보조 부하인 것을 추가로 제공할 수 있다. 보조 부하는 차량의 경우, 휠들의 구동과 같은 1차 부하가 아니고, 차량의 작동 작업을 달성하도록, 즉 차량의 엘리먼트들이 아닌 객체들과 상호작용하도록 기능하는 작동 유압 기능도 아닌 부하일 수 있다. 바람직하게는, 보조 부하는 연소 엔진용 냉각 팬, 차량 안정기, 차량의 브레이크 또는 차량 휠의 제한된 이동을 위한 액추에이터일 수 있다.
유압 구동 라인의 추가적 구현은 제1 2차 부하가 작동 유압 부하인 것을 제공할 수 있다. 작동 유압 부하는, 차량의 작동 작업을 달성하도록 기능하는, 즉 차량의 엘리먼트들이 아닌 객체들과 상호작용하는 부하이다. 바람직하게는, 작동 유압 부하는 유압 붐 또는 유압식으로 구동되는 기계적 툴이다.
유압 구동 라인의 추가적 구현은 제2 2차 부하가 보조 부하인 것 또는 제2 2차 부하가 작동 유압 부하인 것을 제공할 수 있다. 또 다른 구현에서, 유압 구동 라인의 제1 2차 유압 부하와 유압 축압기 조립체의 제1 유체 연통은 압력 조절 밸브 및/또는 유동 조절 밸브를 포함한다.
압력 조절 밸브는 수백 bar 정도일 수 있는 유압 축압기 조립체의 고압으로부터 2차 유압 부하를 보호할 수 있다. 유동 조절 밸브는 2차 유압 부하에 불필요하게 높은 유체 흐름을 방지할 수 있고, 2차 유압 부하를 구동하기 위해 유압 축압기 조립체를 사용할 때 유압 축압기 조립체의 압력 손실을 최소화할 수 있다.
또 다른 구현에서, 유압 구동 라인의 제2 2차 유압 부하를 갖는 유압 축압기 조립체의 제2 유체 연통은 제1 제2차 유압 부하에 대해 앞서 논의된 바와 동일한 이유로 압력 조절 밸브 또는 유동 조절 밸브를 포함한다.
유압 축압기 조립체는, 유압 유체가 고압 하에서 저장될 수 있는 적어도 하나의 구획을 갖는 하나의 단일 유압 축압기, 또는 유압 유체가 고압 하에서 저장될 수 있는 적어도 하나의 구획을 각각 갖는 다수의 둘 이상의 유압 축압기들을 포함할 수 있다. 상이한 유압 축압기들은 상이한 압력 레벨들에서 유압 유체를 저장할 수 있고, 상이한 유압 축압기들은 별개의 제어가능한 밸브들에 의해 하나 이상의 2차 유압 부하들에 개별적으로 연결될 수 있다. 압력 조절 밸브들 또는 유동 조절 밸브들은 단일 유압 축압기들을 단일 2차 부하들에 연결하는 연통 라인들 및/또는 모든 축압기들 또는 유압 축압기들의 그룹들을 단일 2차 부하들 또는 2차 부하들의 그룹들 또는 모든 2차 부하들과 연결하는 연통 라인들에서 제공될 수 있다.
유압 구동 라인의 다른 구현은, 유압 축압기 조립체가 적어도 하나의 고압 축압기 및 적어도 하나의 저압 축압기를 포함하고, 고압 축압기의 압력이 저압 축압기의 압력보다 큰 것을 제공할 수 있다.
고압 축압기는 제1 유압 변위 유닛/펌프의 고압 포트를 제2 변위 유닛과 연결하는 유체 라인과 선택적으로 연결될 수 있는 한편, 저압 축압기는 제1 유압 변위 유닛/펌프의 저압 포트를 제2 변위 유닛과 연결하는 유체 라인과 선택적으로 연결될 수 있다. 전술한 선택적 연결들은 제어가능한 밸브들에 의해 두 경우들 모두에서 바람직하게 실현된다. 고압 축압기 뿐만 아니라 저압 축압기는 각각 유압 유체가 고압 하에 저장되는 다수의 하나 초과의 구획을 포함할 수 있다.
구동 라인의 또 다른 구현에서, 고압 축압기 및 저압 축압기는 각각 제어가능한 밸브들의 제2 그룹의 2개의 상이한 제어가능한 밸브들 중 하나를 통해 유체 연통의 연결 포인트에 연결되며, 연결 포인트는 2차 부하에 유체 연결되거나 연결가능하고, 압력 제어 밸브는 고압 축압기와 연결 포인트 사이에 포함되거나 배열된다.
이러한 셋업에서, 2차 부하는 고압 축압기의 고압으로부터 보호되는 한편 저압 축압기와 직접 연결될 수 있는데, 이는, 저압 축압기의 압력 레벨이 2차 부하를 위험하게 할 수 있는 임계 레벨보다 아래에 있을 수 있기 때문이다.
고압 축압기 및 저압 축압기는 각각 제어가능한 밸브들의 제2 그룹의 2개의 상이한 제어가능한 밸브들 중 하나를 통해 유체 연통의 연결 포인트에 연결되며, 연결 포인트는 2차 부하에 유체 연결되거나 연결가능하고, 압력 제어 밸브 또는 유동 제어 밸브는 연결 포인트와 2차 부하 사이에 포함되거나 배열되는 것이 또한 제공될 수 있다. 이러한 경우, 2차 부하는 밸브에 의해 축압기 조립체의 축압기들 둘 모두로부터의 위험한 영향들로부터 보호될 수 있다. 유동 제어 밸브는 2차 부하의 유동 소비를 제한할 수 있다.
구동 라인의 다른 구현은, 적어도 하나의 2차 부하가 유압 붐 또는 유압식으로 작동하는 기계적 툴과 같은 작동 유압 기능을 포함하는 것을 제공할 수 있다.
구동 라인의 또 다른 구현은, 적어도 하나의 2차 부하가 바람직하게는 연소 엔진용 냉각 팬, 차량 안정기, 차량의 브레이크 또는 차량 휠의 제한된 이동을 위한 액추에이터에 의해 형성되지만 이에 제한되는 것은 아닌 보조 기능인 것을 제공할 수 있다.
유압 구동 라인과 별도로 본 발명은 전술한 바와 같은 유압 구동 라인을 갖는 유압 구동 라인 시스템을 지칭하며, 시스템은 밸브들의 제1 그룹의 하나 이상의 또는 모든 제어가능한 밸브들을 제어하도록 구성된 전자 제어 유닛을 포함한다.
본 발명은 유압 구동 라인 시스템을 추가로 지칭하며, 시스템은 밸브들의 제2 그룹의 하나 이상의 또는 모든 제어가능한 밸브들을 제어하도록 구성된 전자 제어 유닛을 포함한다. 이미 앞서 언급된 바와 같이, 메인 유압 회로를 유압 축압기 조립체 또는 단일 축압기들 또는 축압기들의 그룹들과 연결하는 상이한 제어가능한 밸브들은 제어가능한 밸브들의 제1 또는 제2 그룹의 다른 밸브들의 상태와 독립적으로 제어 유닛으로부터의 신호들에 의해 개방 또는 폐쇄될 수 있다. 제어 유닛은 유체 라인들 또는 유압 구동 라인 시스템의 구획들의 상이한 장소들에 위치된 유동 센서들 및/또는 압력 센서들과 연결될 수 있다. 제어 유닛은 조작자로부터 명령들을 수신할 수 있고, 제어 유닛은 하나 이상의 밸브들을 제어하기 위해 신호들을 생성할 수 있다. 효과적이고 효율적이며 안전한 동작들을 제공하는 미리 결정된 규칙들을 따르는 특정 로직들에 따라 제어 유닛에서 신호들이 생성될 수 있다.
제어 유닛의 규칙들은 전자적으로 또는 소프트웨어 프로그래밍에 의해 쉽게 그리고 유연하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 안전상의 이유로, 특정 조건들이 충족되어야 하고 개방 및 폐쇄된 연결들의 특정 조합들이 회피되어야 하는 경우, 이는 전자 제어 유닛의 로직들을 지배하는 규칙들의 하나 이상의 세트들에 의해 구현될 수 있다.
유압 구동 라인 및 유압 구동 라인 시스템 이외에, 본 발명은 또한 앞서 논의된 바와 같은 유압 구동 라인의 동작 방법을 지칭하고, 2차 유압 부하의 동작에 대해, 축압기 조립체의 제1 저압 축압기가 2차 부하와 연결되고, 상기 저압 축압기는 2차 부하로부터 분리되고, 그 다음 고압 축압기는 2차 부하와 연결된다.
이러한 방식으로, 2차 부하의 압력은 주의깊게 상승될 수 있고, 저압 축압기의 압력은 초기에 예를 들어, 파일럿팅(piloting) 프로세스를 위해 사용될 수 있다. 고압 축압기로 스위칭함으로써, 고압 축압기의 고압 유체 소비가 제한될 수 있다.
연소 엔진을 정지시킬 때 또는 그 직전에, 예를 들어 파일럿 압력 모듈에 의해 엔진을 재시동하기에 충분한 유압 에너지가 축압기 조립체에 저장되는 것을 보장하기 위해, 축압기 조립체의 충전 상태가 체크될 수 있다. 이를 위해, 시스템은 축압기 조립체의 충전 상태를 결정하도록 적응된 하나 이상의 압력 센서들을 구비할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 고압 축압기 내의 유압을 결정하기 위한 제1 압력 센서 및/또는 저압 축압기 내의 유압을 결정하기 위한 제2 압력 센서를 포함할 수 있다. 축압기 조립체의 충전 상태는, 고압 축압기 내의 유압, 저압 축압기 내의 유압, 및 고압 축압기 내의 유압과 저압 축압기 내의 유압 사이의 압력 차이 중 적어도 하나를 특징으로 할 수 있다. 제어 유닛은 압력 센서(들)와 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛은, 압력 측정을 수행하도록 압력 센서(들)에 명령하는 것, 압력 센서(들)에 의해 수행되는 압력 측정의 결과를 수신하는 것, 축압기 조립체의 충전 상태를 결정하기 위해 압력 측정의 결과를 프로세싱하는 것 중 적어도 하나를 행하도록 구성될 수 있다.
유압 액추에이터에 의해 형성된 2차 유압 부하는 파일럿 압력부를 통해 유압 축압기 조립체 및 유압 회로와 유체 연통할 수 있고, 파일럿 압력부는 셔틀 밸브들, 예를 들어, 시스템의 상이한 포인트들로부터 가장 이용가능한 유압을 선택하도록 적응된 셔틀 밸브들의 캐스케이드를 포함한다. 그 다음, 셔틀 밸브들에 의해 선택된 최고 압력은 유압 액추에이터를 제어하기 위한 파일럿 압력으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 셔틀 밸브들에 의해 선택된 최고 압력은 제1 유압 변위 유닛의 변위를 제어하기 위해 유압 액추에이터에 적용되거나 선택적으로 적용될 수 있고, 제1 유압 변위 유닛에 커플링된 연소 엔진을 시동할 수 있다.
현재 제안된 구동 라인 및 구동 라인 시스템 및 방법들의 바람직한 실시예는 다음의 상세한 설명에서 설명되며, 첨부된 도면에 도시된다.
도 1은 본 발명의 기초를 형성하는 종래 기술의 유압 하이브리드 구동 라인의 예를 도시한다.
도 2는 2차 모듈들이 없는 유압 구동 라인의 코어 유닛의 예를 도시한다.
도 3은 유압 작동 기능을 포함하는 2차 모듈을 갖는 유압 구동 라인을 도시한다.
도 4는 보조 유압 기능을 포함하는 2차 모듈을 갖는 유압 구동 라인을 도시한다.
도 1은 파워 허브(2)를 포함하는 직렬 유압 하이브리드 구동 라인(1)을 개략적으로 예시한다. 유압 하이브리드 구동 라인(1)은 유압 가변 변위 펌프(4)를 구동하는 엔진(3)을 포함한다. 파워 허브(2)는 펌프(4)와 유체 정역 가변 변위 모터(5) 사이에 위치된다. 파워 허브(2)는 가능한 경우 유압 하이브리드 구동 라인(1)이 한 쌍의 유압 축압기들(6a, 6b)에 유압 에너지를 저장하도록 허용하고, 필요한 경우 유압 에너지를 재공급하여 연료를 절감하거나 유압 하이브리드 구동 라인(1)의 성능을 증가시킨다. 고압 축압기(6a) 및 저압 축압기(6b)는 함께 유압 축압기 조립체를 형성하고, 예를 들어, 유체-공기 블래더 축압기들로서 구성된다.
펌프(4) 및 모터(5)는 제1 메인 유체 라인(7a) 및 제2 메인 유체 라인(7b)을 통해 유체 연통한다. 통상적으로 제2 메인 유체 라인(7b)보다 높은 압력 레벨을 갖는 제1 메인 유체 라인(7a)은 펌프(4)의 제1 유체 포트(고압 포트)를 제1 격리 밸브(IVA)를 통해 모터(5)의 제1 유체 포트(고압 포트)에 선택적으로 유체 연결한다. 제2 메인 유체 라인(7b)은 펌프(4)의 제2 유체 포트(저압 포트)를 제2 격리 밸브(IVB)를 통해 모터(5)의 제2 유체 포트(저압 포트)에 선택적으로 유체 연결한다. 펌프(4), 모터(5) 및 메인 유체 라인들(7a, 7b)은 메인 유압 회로(8)를 형성한다. 격리 밸브들(IVA, IVB)은 제어 유닛(CU)에 제어가능하게 연결될 수 있다. 도면들에서 제어가능한 밸브들과 제어 유닛(CU) 사이의 전기 또는 무선 연결들 또는 다른 연결들은 간략화를 이유로 명시적으로 도시되지 않으며, 제어 유닛(CU)에 연결된 짧은 전기 라인 섹션들(18)에 의해 오직 상징적으로만 표시된다.
격리 밸브들(IVA, IVB)이 개방(연결) 위치에 있는 경우, 메인 유압 회로(8)는 폐쇄되어 메인 유압 회로(8)에서 유압 유체가 순환할 수 있다. 예를 들어, 유압 회로(8)가 폐쇄되는 경우, 엔진(3)으로부터의 기계적 에너지는 메인 유압 회로(8)를 통해 전달되어, 모터(5)와 구동가능하게 결합되는 차량 출력(9)을 구동시킬 수 있다. 구동 라인(1)이 동작하는 경우, 메인 유압 회로(8)의 최소 유압은 통상 적어도 10 bar 또는 적어도 20 bar이지만, 수 백 bar일 수 있다.
파워 허브(2)는 3개의 부분들, 즉 2차 유압 모듈(2a)을 형성하는 파일럿 압력부, 축압기 연결부(2b) 및 모터 격리부(2c)를 포함한다. 모터 격리부(2c)는 통상적으로 폐쇄 위치에 있는 2/2-웨이 밸브들인 2개의 격리 밸브들(IVA, IV8)을 포함한다. 격리 밸브들(IVA, IVB)이 작동되지 않는 경우, 격리 밸브들(IVA, IVB)은 유체 정역 가변 변위 모터(또는 모터들)(5)를 유압 하이브리드 구동 라인(1)의 나머지 부분으로부터 격리시킨다. 비제한적인 예로서, 유체 정역 가변 변위 모터(5)는 엔진이 실행중이 아닐 때 격리되어 유체 정역 제동을 용이하게 할 수 있다.
파일럿 압력부(2a)는 파워 허브(2)에 파일럿 압력 포트(PP)를 제공한다. 파일럿 압력 포트(PP)는 차량이 실행중인 경우 및/또는 축압기들(6a, 6b)이 가압되는 경우 파일럿들(예를 들어, 약 30 bar의 압력)에 적합한 압력을 제공한다. 파일럿 압력부(2a)는 3개의 셔틀 밸브들(SV1, SV2, SV3) 및 감압 밸브(10)를 포함한다.
셔틀 밸브는 전형적으로 2개의 입구들 및 하나의 출구를 갖는 파이프와 같은 중공체를 포함한다. 차단 엘리먼트는 2개의 입구들 중 하나를 선택적으로 차단하기 위해 중공체 내에서 자유롭게 이동가능할 수 있어서, 차단되지 않은 입구와 출구 사이의 유압 유체의 유동을 허용한다. 예를 들어, 제1 유압이 제1 입구에 적용되고 제2 유압이 제2 입구에 적용되고, 제1 유압이 제2 유압보다 큰 경우, 차단 엘리먼트는 제2 입구를 향해 푸시되어, 제2 입구를 차단한다. 이러한 방식으로, 제1 입구는 출구에 유체 연결되고, 출구의 유압은 제1 입구에 적용된 제1 유압과 동일하다.
선택적으로, 셔틀 밸브는 당업자에게 쉽게 명백한 바와 같이 적어도 2개의 체크 밸브들을 포함하는 장치로 대체될 수 있다. 예를 들어, 이러한 장치는 제1(입구) 유체 포트와 출구 유체 포트 사이에서 유체 연통을 제공하는 제1 체크 밸브 및 제2(입구) 유체 포트와 출구 유체 포트 사이에서 유체 연통을 제공하는 제2 체크 밸브를 포함할 수 있다. 이러한 장치에서, 제1 체크 밸브는 제1 유체 포트로부터 출구 유체 포트로의 유체의 유동을 허용하고 출구 유체 포트로부터 제1 유체 포트로의 유체의 유동을 차단하도록 구성될 수 있고, 제2 체크 밸브는 제1 유체 포트로부터 출구 유체 포트로의 유체의 유동을 허용하고 출구 유체 포트로부터 제1 유체 포트로의 유체의 유동을 차단하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 입구 유체 포트들에 적용되는 유압들 중 가장 큰 것은 출구 유체 포트에서 선택된다.
제1 셔틀 밸브(SV1)의 입구 포트들은 메인 유압 회로(8)의 제1 메인 유체 라인(7a) 및 제2 메인 유체 라인(7b)에 각각 유체 연결된다. 따라서, 출구 포트에서, 제1 셔틀 밸브(SV1)는 제1 메인 유체 라인(7a) 내의 유압과 제2 메인 유체 라인(7b) 내의 유압 사이에서 더 큰 유압을 선택한다. 제2 셔틀 밸브(SV2)의 입구 포트들은 각각 고압 축압기(6a) 및 저압 축압기(6b)에 유체 연결된다. 따라서, 출구 포트에서, 제2 셔틀 밸브(SV2)는 고압 축압기(6a) 내의 유압과 저압 축압기(6b) 내의 유압 사이에서 더 큰 유압을 선택한다. 제3 셔틀 밸브(SV3)의 입구 포트들은 제1 셔틀 밸브(SV1) 및 제2 셔틀 밸브(SV2)의 출구 포트들에 각각 유체 연결된다. 따라서, 출구 포트에서, 제3 셔틀 밸브(SV3)는 제1 셔틀 밸브(SV1)에 의해 선택된 유압과 제2 셔틀 밸브(SV2)에 의해 선택된 유압 사이에서 더 큰 유압을 선택한다. 셔틀 밸브들(SV1, SV2 및 SV3)은 제어 유닛에 의한 중앙 제어 없이 자율적으로 작동하고 있다. 감압 밸브(10)에는 제3 셔틀 밸브(SV3)로부터의 유압이 공급된다. 감압 밸브(10)는 이러한 압력을 파일럿 압력(예를 들어, 약 30 bar의 압력)으로 감압하고, 감압된 압력을 파일럿 압력 포트(PP)에 공급한다.
파일럿 압력부(2a)는, 고압 축압기(6a) 또는 저압 축압기(6b)로부터 파일럿 압력이 공급됨에 따라 2개의 메인 유체 라인들(7a, 7b)이 압력을 갖지 않을 때 파일럿 압력이 공급되도록 허용한다. 통상적으로, 2개의 메인 유체 라인들(7a, 7b) 내의 압력은 엔진(3)의 동작을 통해 전기 유압 가변 가변 변위 펌프(4)에 의해 공급된다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 유압 하이브리드 구동 라인(1)에서, 엔진(3)은 비 동작 조건에 배치될 수 있고, 따라서 파일럿 압력부(2a)는 고압 축압기(6a) 또는 저압 축압기(6b)로부터 파일럿 압력이 공급되도록 허용한다.
전형적으로, 제동 조작을 따르는 직렬 유압 하이브리드 구동 라인(1)에서, 고압 축압기(6a)는 약 최대 압력까지 충전되고, 저압 축압기(6b)는 약 최소 압력까지 압력 해제된다. 비제한적인 예들로서, 최대 압력은 약 200 bar일 있고 최소 압력은 약 20 bar일 수 이다. 유압 하이브리드 구동 라인(1)의 조작자가 유압 하이브리드 구동 라인(1)에 어떠한 커맨드들도 제공하지 않는 경우, 엔진(3)은 비 동작 조건에 배치될 수 있다.
도 1은 엔진(3)이 비 동작 조건에 배치될 때 유압 하이브리드 구동 라인(1)을 구체적으로 예시한다. 여기서 그리고 다음의 반복 특징부들은 동일한 참조 부호로 지정된다. 엔진(3)을 비 동작 조건에 배치하거나 엔진(3)을 동작 조건으로 복귀시키는 시기 및 방법을 결정하는데 사용되는 로직에 관한 특정 세부 사항들이 본 명세서에서 아래에 설명된다. 엔진(3)은 제어기(미도시)에 의해 2 가지 방식들 중 하나로 자동으로 비 동작 조건에 배치될 수 있다.
제1 방식에서, 제어기는 연료 주입 프로세스를 금지하는 특정 커맨드를 사용하여 엔진 제어 유닛(미도시)에 지시한다. 제2 방식으로, 엔진 제어 유닛과 엔진(3) 사이의 전자 회로는 연료 주입 프로세스에 대한 제어를 허용하도록 수정되어, 요청시에 연료 주입 공정이 금지되거나 가능해지도록 허용할 수 있다.
도 2에 예시된 유압 하이브리드 구동 라인(1)은 파워 허브(2)의 파일럿 압력 포트(PP)와 충전 펌프 압력 측정 포트(MC) 사이의 유체 연통을 제공하는 시동-중지 밸브(SSV)를 포함한다. 도 1에서, 밸브(SSV)는 어떠한 유압 유체도 밸브(SSV)를 통해 흐를 수 없는 폐쇄 위치에 있다. 즉, 도 2에서, 밸브(SSV)는 파일럿 압력 포트(PP)를 충전 펌프 측정 포트(MC)로부터 유체 분리한다. 충전 펌프 압력 측정 포트(MC)는 유압 가변 변위 펌프들의 전형적인 특징이다.
도 1은 또한 다음의 동작 조건들을 예시한다:
엔진(3)은 비 동작 상태에 배치되고, 유체 정역 펌프(4)의 이동가능한 경사판은 자동으로 제로 배치 위치로 선회되어, 메인 유체 라인들(7a, 7b)에 어떠한 유압도 적용되지 않는다. 통상적으로 메인 유체 라인들(7a, 7b)에 유체 연결되는 유체 정역 모터(5)는 제동 조작을 용이하게 하기 위해 격리 밸브들(IVA, IVB)을 폐쇄함으로써 파워 허브(2)의 컴포넌트들의 나머지로부터 유체 분리된다.
고압 축압기(6a)는 약 최대 압력까지 충전 또는 가압되고 저압 축압기(7b)는 약 최소 압력까지 압력 해제된다.
파일럿 압력부(2a)는 고압 축압기(6a)로부터의 유압을 선택하고, 감압 밸브(10)를 통해 이를 파일럿 압력까지 감압한다.
도 1에 예시된 조건들에서, 유체 정역 펌프(4)의 파일럿 라인들(11a-d)이 어떠한 가압 라인들에도 유체 연결되지 않기 때문에, 유체 정역 펌프(4)의 경사판은 임의의 방향으로 선회하도록 명령받을 수 없다. 그러나, 시동-중지 밸브(SSV)의 사용을 통해, 유체 정역 펌프(4)의 파일럿 라인들(11a-d)에 파일럿 압력이 제공될 수 있다.
파일럿 압력이 제공되면, 펌프(4)의 경사판에 기계적으로 커플링된 유압 액추에이터(12)는 유체 정역 펌프(4)의 경사판을 선회시키기 위해 요구되는 파일럿 압력을 공급 받아 펌프(4)의 유압 변위를 원하는 0이 아닌 값으로 증가시킨다.
유압 액추에이터(12)는 피스톤의 대향 측면들 상의 대응하는 작동 챔버들에서 유압 유체의 양 및/또는 유체 정역 압력을 변경함으로써 이동될 수 있는 유압 피스톤을 포함한다. 4/3-웨이 펌프 제어 밸브(15)는 유압 액추에이터의 작동 챔버들을 파일럿 라인(11b) 및 유체 저장조(13)에 선택적으로 유체 연결한다. 파일럿 라인(11b)은 시동-중지 밸브(SSV)를 개방함으로써 파일럿 압력부(2a)의 파일럿 압력 포트(PP)에 유체 연결될 수 있다. 또한, 파일럿 라인(11b)은 엔진(3)과 구동가능하게 결합된 충전 펌프(14)에 유체 연결된다. 펌프 제어 밸브(15)의 제1 솔레노이드(SPA)를 작동시킴으로써, 펌프 제어 밸브(15)는 제1 스풀(spool) 위치로 스위칭된다. 제1 스풀 위치에서, 유압 액추에이터(12)의 제1 작동 챔버는 파일럿 라인(11b)에 유체 연결되고, 유압 액추에이터(12)의 제2 작동 챔버는 저압 저장조(13)에 유체 연결되어, 파일럿 압력부(2a)에 의해 제공된 파일럿 압력을 유압 액추에이터(12)의 제1 작동 챔버에 인가한다.
고압 축압기(6a)는 고압 축압기 밸브(HPB)를 작동시킴으로써 제2 메인 유체 라인(7b)에 유체 연결될 수 있는 한편, 저압 축압기(6b)는 저압 축압기 밸브(LPA)를 작동시킴으로써 제1 메인 유체 라인(7a)에 유체 연결될 수 있다. 이러한 경우의 유체 정역 펌프(4)의 경사판은 제2 메인 유체 라인(7b)으로부터의 유동을 제1 메인 유체 라인(7a)으로 지향시키도록 선회되고, 유체 정역 펌프(4)는 압력 차이를 겪는다. 유체 정역 모터(5)가 격리되면, 유압 하이브리드 구동 라인(1)은 구동되지 않으며 유체 정역 펌프(4)는 모터로서 작동하여, 고압 축압기(6a)로부터의 유동을 저압 축압기(7b)로 지향시키고 엔진(3)을 가속시킨다. 이러한 구성은 엔진(3)이 연료 주입 프로세스를 가능하게 하기 위한 최소 속도에 도달할 때까지 유지되고, 그 후 엔진은 동작 조건에 배치된다.
엔진(3)이 유휴 조건에 도달하면, 유압 하이브리드 구동 라인(1)은 다음과 같이 동작될 수 있다: 이제 엔진(3)과 구동가능하게 결합된 충전 펌프(14)를 사용하여 파일럿 압력이 제공될 때, 시동-중지 밸브(SSV)가 폐쇄 위치로 스위칭되고, 충전 펌프(14)는 유압 액추에이터(12) 및 유체 저장조(13)와 유체 연통한다.
펌프 제어 밸브(15)의 제2 솔레노이드(SPB)가 작동되어 유압 액추에이터(12)의 피스톤을 이동시켜 유체 정역 펌프(4)의 경사판을 다시 제로 변위로 선회시킨다. 구체적으로, 펌프 제어 밸브(15)의 제2 솔레노이드(SPB)를 작동시킴으로써, 펌프 제어 밸브(15)는 제2 스풀 위치로 스위칭되고 이에 의해 제2 작동 챔버를 가압한다.
유체 정역 펌프(4)의 경사판이 다시 제로 변위로 선회되면, 고압 축압기(6a) 및 저압 축압기(6b)는 어떠한 공동화의 위험없이 메인 유체 라인들(7a, 7b)로부터 분리될 수 있고, 펌프 제어 밸브(15)(펌프 제어 밸브 솔레노이드들(SPA 및 SPB)과 연관됨)는 펌프 제어 밸브 솔레노이드들(SPA, SPB)가 작동되지 않는 중립 위치에 남는다. 중립 위치로 스위칭될 때, 펌프 제어 밸브(15)는 유압 액추에이터(12)의 작동 챔버들을 저압 저장조(13) 및 파일럿 라인(11b)으로부터 유체 분리한다. 또한, 심지어 격리 밸브들(IVA, IVB)차도 유체 정역 모터(또는 모터)(5)를 메인 유체 라인들(7a, 7b)에 유체 연결하여 구동 조건을 복원하도록 작동할 수 있다.
도 2는 2차 모듈없이 전술한 유압 구동 라인의 기본 버전을 도시한다. 도 2는 파워 허브(2)를 포함하는 직렬 유압 하이브리드 구동 라인(1)의 개략도를 포함한다. 전술한 바와 같은 유압 하이브리드 구동 라인(1)은 유압 가변 변위 펌프(4)를 구동하는 엔진(3)을 포함한다. 파워 허브(2)는 가능한 경우 한 쌍의 축압기들(6a, 6b)에 유압 에너지를 저장하고, 예를 들어, 필요한 경우 유압 에너지를 재공급하여 연료를 절감하거나 유압 하이브리드 구동 라인(1)의 성능을 증가시키는 것을 허용한다. 고압 축압기(6a) 및 저압 축압기(6b)는 함께 유압 축압기 조립체를 형성한다. 고압 축압기(6a)는 연결 포인트(17) 뿐만 아니라 도 3 및 도 4에서 언급되는 이유 때문에 도 2에 도시된 연결 포인트(16)에서 밸브들(HPA, HPB)에 유체 연결된다. 연결 포인트(17)에서, 저압 축압기(6b)는 밸브들(LPB, LPA)과 유체 연결된다.
메인 유압 회로(8)의 펌프(4) 및 모터(5)는 제1 메인 유체 라인(7a) 및 제2 메인 유체 라인(7b)을 통해 유체 연통한다. 제1 메인 유체 라인(7a)은 통상적으로 제2 메인 유체 라인(7b)보다 높은 압력 레벨을 갖는다. 메인 유압 회로(8)는 도 1과 관련하여 설명된 것과 동일한 방식으로 형성되고, 격리 밸브들(IVA, IVB)의 기능은 도 1에 따른 것과 같이 도 2에서 동일하다.
도 3에서, 2차 모듈, 예를 들어 유압 작동 모듈이 도 2에 도시된 바와 같이 연결 포인트들(16, 17)에 유체 연결될 수 있음이 도시되어 있다. 도 3에서, 바람직하게는 파워 허브를 갖는, 더 바람직하게는 도 2에 도시된 모든 엘리먼트들을 갖는 메인 유압 회로가 박스(19)에 의해 상징적으로 표현된다. 고압 축압기(6a)는 고압 유체로 충전되고 저압 축압기(6b)는 저압 유체로 충전될 수 있다. 유압 축압기들(6a, 6b)은 연결 포인트들(16, 17)을 통해 유압 구동 라인의 파워 허브에 유체 연결된다. 청구된 바와 같은 현재의 구동 라인의 구현을 위해, 유압 축압기들의 다른 구성들이 또한 가능하며, 예를 들어, 오직 하나의 단일 유압 축압기 또는 2개 초과의 유압 축압기들이 포함된다. 도 3의 유압 작동 기능을 갖는 2차 모듈은 박스(28)로 도 3에 표시된다.
도 3에 도시된 구성의 하나의 장점은 연소 엔진이 턴 오프된 경우에도 유압 축압기 조립체에 저장된 유압 에너지를 사용하는 것을 허용한다는 점이다. 통상적으로, 유압 축압기 조립체는 작동 유압 기능에 공급될 수 있거나 구동 라인의 1차 부하의 전력을 승압하기 위해 사용될 수 있는 에너지를 저장할 수 있다. 이러한 에너지는 2차 모듈 및 예를 들어 작동 유압과 같은 동작 또는 작업을 시작 및/또는 완료하기 위해 사용될 수 있다. 작동 유압은 아래에 나타날 바와 같이 메인 유압 회로와 유압 축압기 조립체의 유압 연결과 독립적으로 제어될 수 있다. 따라서, 작동 유압의 동작/작업은 연소 엔진을 재시동할 어떠한 필요도 없이, 따라서 연소 가스들의 방출의 어떠한 추가적인 생성 없이(“제로 방출 붐”) 완료될 수 있다. 병렬적으로, 또한 도 1에 도시된 바와 같은 시동 및 중지 기능이 동일한 구성에 포함될 수 있다.
유압 축압기 조립체는 구동 라인의 유압 펌프 또는 작동 유압 장치의 유압 펌프에 의해 충전될 수 있다.
유압 축압기 조립체는 또한 예를 들어, 에너지를 메인 유압 회로에 다시 공급하는 차량의 생성 브레이크에 의해 또는 (예를 들어, 붐이 중력에 의해 낮춰지는 경우와 같이) 임의의 작동 유압 장치로부터 유압 에너지의 복원에 의해 파워 허브 등 이외의 다른 메커니즘들에 의해 충전될 수 있다. 유압 유체 라인(23)은 중앙 제어 유닛(CU)에 의해 제어될 수 있는 제어가능한 밸브(20)와 고압 축압기(6a)를 연결한다.
유압 유체 라인(24)은 제어 유닛(CU)에 의해 또한 제어될 수 있는 제어가능한 밸브(21)와 저압 축압기(6b)를 연결한다. 밸브들(20, 21)은 분배기와 유체 연결되는 포인트(25)에서 유체 연결된다. 밸브(20)와 연결 포인트(25) 사이에서, 2차 부하(27) 또는 분배기(26)가 압력 레벨에 저항하지 않으면 고압 축압기(6a)로부터의 고압이 감압되도록 하는 감압 밸브(22)가 제공될 수 있다. 그러한 감압 밸브(22) 또는 대안적으로 다른 목적들을 위해, 유동 감소 밸브가 추가적으로 또는 대안적으로 연결 포인트(25)와 분배기(26) 사이에 제공되어 다른 목적들을 달성할 수 있다.
분배기(26)에는 연소 엔진, 예를 들어 메인 유압 회로 또는 작동 유압 기능에 공급하는 동일한 연소 엔진과 연결될 수 있는 펌프(29)에 의해 유압 에너지가 공급될 수 있다. 예를 들어 연소 엔진이 턴 오프되기 때문에 펌프(29)가 고압 유체를 제공하지 않으면, 고압 유체 및 이에 따른 유압 에너지가 유압 축압기 조립체(6a, 6b)에 의해 제공될 수 있다. 이 경우, 펌프(29)와 유체 라인(31) 사이에 위치되는 체크 밸브(30)는 유압 축압기 조립체로부터의 유체가 펌프(29)를 통해 저압 저장조(32)로 유동하는 것을 방지한다. 유체 라인(31)은 연결 포인트(25)를 분배기(26)와 연결한다.
분배기에서, 유체 라인(31)은 파일럿 포트(P)와 연결된다. 파일럿 포트는 본 기술분야에 공지되어 있고 2차 부하(27)의 동작을 위한 시동 프로세스를 제공하는 파일럿팅 기능과 연결된다. 파일럿팅 프로세스가 완료되는 경우, 고압 유체가 포트들(A, B) 중 하나에 전달되어 부하에 전달된다. 분배기는 (포트(P)의 압력 레벨이 충분히 높으면) 입구 포트(P)의 압력과 독립적으로 부하에 대한 유압 유체의 유동을 제어하는 능력을 갖는다.
분배기는 추가로 압력 센서(33)에 대한 부하 감지 포트(LS)를 갖는다. 부하 감지 포트는 또한 하나 이상의 압력 센서들에 연결된 제어 유닛 CU에 연결될 수 있다. 압력 센서(33)는 분배기의 우선순위 모듈에서 압력을 측정하고, 따라서 분배기 내부의 각각의 모듈의 입구 포트에서 최대 압력을 감지한다. 예를 들어, 분배기가 더 많은 유압 액추에이터들을 갖는 붐에 연결될 때, 압력 센서(33)는 모든 유압 액추에이터들의 압력의 최대값을 측정한다. 압력 센서(33)로 압력을 측정함으로써, 작동 유압 펌프의 변위(또는 최대 허용 변위)를 전자식으로 제어하기 위한 피드백이 제공되어 부하를 들어 올리는데 필요한 정확한 오일 압력을 제공할 수 있다.
2차 부하(27)(제1 2차 부하)는 작동 유압 부하일 수 있다. 작동 유압 부하는, 차량의 작동 작업을 달성하도록 기능하는, 즉 차량 자체의 엘리먼트들이 아닌 객체들 그러나 차량 외부에 있고 차량과 독립적인 객체들과 상호작용한다. 바람직하게는, 작동 유압 부하는 유압 붐 또는 유압식으로 구동되는 기계적 툴이다.
동작 방법은 다음과 같을 수 있다:
연소 엔진이 정지되면, 유압 축압기 조립체 및 부하(27)에서의 압력 레벨들(센서(33)에 의해 측정됨)이 모니터링 및 비교된다.
예를 들어, 고압 축압기(6a)의 유압 축압기 조립체의 압력 레벨이 (압력 센서(33)에 의해 측정되는 압력보다 높은) 부하(27)의 압력 레벨보다 높고 또한 높은 한, 축압기(6a)는 분배기에 연결된다. 제어 유닛(CU)은 밸브(20)에 신호를 전송하고 밸브(20)를 개방한다. 고압 하이브리드 축압기(6a)는 유체 라인들(23 및 31)에 의해 분배기에 연결된다. 감압 밸브(22)는 고압 유압 축압기(6a)로부터의 압력을 분배기(26)에 허용가능한 레벨로 감압한다.
저압 하이브리드 축압기(6b)의 압력 레벨이 충분히 높고 허용가능한 레벨이면, 이러한 축압기(6b)는 대안적으로 제어 유닛(CU)의 적절한 커맨드에 의해 밸브(21)를 개방함으로써 연결 포인트에 연결될 수 있다.
일부 시스템들에서, 우선순위는, 최소 파일럿팅 압력이 제공되고 2차 모듈의 제어가능성이 손상되지 않는 것을 보장하기 위해 분배기의 파일럿 압력을 허용가능한 레벨로 유지하는 것이다. 모듈에 대한 열악한 제어는 또한 축압기들로부터 저압 저장조/탱크로의 유압 유체를 초래할 수 있다. 따라서, 특히 2차 부하가 작동하지 않는 경우, 저압 축압기를 고압 축압기보다 분배기에 연결하는 것이 타당하다.
파일럿팅 단계가 끝나고 2차 부하에 전력 공급될 경우, 연결은 고압 축압기(6a)로 스위칭될 수 있다. 이러한 스위칭 프로세스는 일부 근면성(diligence)을 요구한다. 한편, 2개의 밸브들(21, 22)은 동시에 개방되지 않을 수 있다. 한편, 연결 포인트(25)가 축압기(6a) 또는 축압기(6b) 모두에 연결되지 않는 스위칭 시간은 유압 분배기(26)의 제어가능성의 손실을 회피할만큼 충분히 짧아야 한다. 파일럿 라인 또는 파일럿 포트(P), 또는 포트(P) 또는 유체 라인(31)에 연결된 작은 여분의 유압 축압기의 0이 아닌 제어 볼륨은 이러한 목적에 도움이 될 수 있다.
도 3에 도시된 시스템의 수정은, 시스템이 고압 유압 축압기(6a)만을 포함하고 어떠한 저압 유압 축압기도 포함하지 않는 것을 제공할 수 있다. 이러한 경우, 제어가능한 밸브(21)는 차량 내의 저압 탱크에 연결될 수 있다. 어떠한 저압 유압 축압기도 필요하지 않은 경우, 이것은 더 저렴하고 더 간단한 구조이다.
도 3에 도시된 시스템의 다른 애플리케이션은 도 1에 도시된 바와 같은 시동/중지 기능과 결합될 수 있고, 여기서 파일럿 압력은 연소 엔진(3)을 시동시키기 위해 유압 압축기들(6a, 6b)에 의해 제공된다.
시동/중지 기능은, 2차 부하(27)에 의한 에너지 소비가 과도하지 않았고 고압 유압 축압기(6a)에서의 압력 레벨이 엔진을 시동하기에 충분할 경우에만 엔진을 시동할 수 있다. 2개의 축압기들(6a, 6b)은, 엔진(3)의 빠른 재시동 및 2차 부하(27)의 동작의 긴 이용가능성 둘 모두를 보장하기 위해 적절히 제어되고 관리되어야 한다. 이러한 상황에서, 시동 및 중지 기능성의 기능을 위해, 이용가능한 전력은 축압기들(6a 및 6b) 사이의 압력 차이에 의해 결정된다는 것이 고려되어야 한다. 한편, 2차 부하(예를 들어, “제로 방출 붐”)(27)에 대해 이용가능한 에너지는 축압기들(6a, 6b) 둘 모두의 총 에너지에 의존하며, 특히 저압 축압기(6b)의 비교적 높은 압력 레벨은 유압 컴포넌트들의 필수적 파일럿팅 단계에서 짧은 유휴 단계를 보장하기 위해 도움이 될 수 있다.
축압기들(6a, 6b) 둘 모두의 압력 레벨들의 효과적이고 효율적인 관리를 위해, 제어 유닛(CU)에 전기적으로 또는 예를 들어, 안테나 심볼들에 의해 도 3에 상징화된 무선 접촉에 의해 연결되는 센서들(34 및 35)이 제공된다. 제어 유닛은 언제든지 유압 에너지의 최적 이용가능성을 보장하기 위해 적절한 방식으로 축압기들(6a, 6b) 둘 모두로부터의 에너지 사용을 관리할 수 있다. 제어 유닛은 또한 축압기들에서 이용가능한 에너지가 미리 결정된 값보다 낮아지면 2차 모듈(들)의 활동들을 중지시킬 수 있다.
대안적인 시스템에서, 도 1에 도시된 바와 같은 시동/중지 기능은 도 3에 도시된 바와 같은 2차 모듈 및 단지 하나의 고압 축압기(6a)와 결합될 수 있음을 언급해야 한다.
도 3에서와 같이 또한 도 4에서, 바람직하게는 파워 허브를 갖는, 더 바람직하게는 도 2에 도시된 모든 엘리먼트들을 갖는 메인 유압 회로가 박스(19)에 의해 상징적으로 표현된다. 또한 도 3과 관련하여 앞서 논의된 바와 같이, 고압 축압기(6a)는 고압 유체로 충전되고 저압 축압기(6b)는 저압으로로 충전될 수 있다. 유압 축압기들(6a, 6b)은 또한 연결 포인트들(16, 17)을 통해 유압 구동 라인의 파워 허브에 유체 연결된다. 도 4에 추가로 도시된 바와 같은 시스템의 구현에 대해, 유압 축압기들의 다른 구성들이 또한 가능하며, 예를 들어, 오직 하나의 단일 유압 축압기 또는 2개 초과의 유압 축압기들이 포함된다.
유압 보조 기능을 갖는 2차 모듈은 박스(28')로 도 4에 표시된다. 도 4에 도시된 구성의 이점은, 연소 엔진이 턴 오프되는 경우에도, 유압 축압기 조립체에 저장된 유압 에너지를 이용하고, 보조 유압 부하(37)에 의해 형성된 2차 유압 부하를 갖는 2차 유압 모듈의 활동을 위해 이러한 에너지를 사용하는 것을 허용한다는 점이다.
도 4의 보조 유압 부하(37)는 부하(37)에 연결될 축압기에 따라, 유체 라인들(23', 24') 중 하나에 의해 축압기들(6a, 6b)과 유체 연결될 수 있다. 유체 연결은, 둘 모두가 중앙 제어 유닛(CU)에 의해 제어될 수 있는 제어가능한 밸브들(20', 21') 중 하나를 개방(=이의 출력 포트와 이의 입력 포트의 내부 연결)함으로써 추가로 실현된다. 이러한 방식으로, 연결 포인트(25')는 축압기들 중 하나와 연결되고, 보조 부하(37)는 밸브(36)에 의해 연결 포인트(25')와 연결되며, 밸브(36)는 제어 유닛에 의해 제어가능하거나 제어가능하지 않을 수 있고 부하(37)의 요건들에 따라 압력 제어 밸브 또는 유동 제어 밸브일 수 있다.
보조 부하(37)는 차량의 경우, 차량을 일 장소로부터 다른 장소로 이동시키도록 기능하는 휠들의 구동과 같은 1차 부하가 아니고, 차량의 작동 작업을 달성하도록, 즉 차량의 엘리먼트들이 아닌 객체들과 상호작용하도록 기능하는 작동 유압 기능도 아닌 부하일 수 있다. 바람직하게는 그러나 비배타적으로, 보조 부하는 연소 엔진용 냉각 팬, 차량 안정기, 차량의 브레이크 또는 차량 휠의 제한된 이동을 위한 액추에이터에 의해 형성될 수 있다.
보조 부하가 연소 엔진의 냉각 팬이면, 이는 유압 모터에 의해 구동될 수 있다. 이러한 경우, 엔진이 (엔진에 의한 어떠한 추가적 노력 없이) 실행 중인 경우 또는 엔진이 턴 오프되고 소정 시간 동안 냉각되어야 하는 경우 냉각 팬을 구동시키는 것이 가능하다. 이러한 경우, 축압기 조립체 내의 압력의 결정된 압력 레벨이 이용가능하고, 그 이용가능한 압력이 팬을 실행하기에 적절할 정도로 충분히 높은 한, 팬은 유압 축압기 조립체로부터의 에너지에 의해 실행될 수 있다.
보조 부하가 안정기 또는 안정기들의 그룹이면, 이들은, 연소 엔진을 턴 오프하기 전후에 사용될 수 있으며, 차량을 안정시키거나 심지어 지면에서 상승시키기(또는 차량을 또한 낮추기) 위해 사용될 수 있어서, 이의 안정도 및 안전성을 증가시킨다. 결정된 압력 레벨이 축압기 조립체 내에서 이용가능하고, 그 이용가능한 압력이 안정기(들)를 실행하기에 적절할 정도로 충분히 높은 한, 안정기(들)는 유압 축압기 에너지로부터의 에너지에 의해 실행될 수 있다. 제어 유닛은 축압기 조립체에 저장된 에너지가 압력 센서들에 의해 수행된 측정들에 의해 계획된 활동을 완료할 정도로 충분히 큰지 여부를 미리 체크할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 제어 유닛은 활동 중단을 회피하기 위해 엔진이 다시 턴 온되어야 한다는 신호를 제공할 수 있다.
차량이 움직이기 시작하는 경우 또는 그 직전에, 축압기 조립체에 저장된 에너지에 의해 자동 주차 브레이크를 해제하는 것이 또한 가능하다. 차량의 브레이크(서비스 브레이크)는 또한 축압기 조립체에 저장된 에너지를 사용하여 제어 유닛에 의해 작동될 수 있다. 이는 차량이 제동 중일 때 엔진 부하를 낮추게 한다. 그러나, 누적된 유압 에너지에 의한 브레이크의 작동은 축압기 조립체 내에서 충분한 에너지의 이용가능성에 의존한다.
보조 부하가 스티어링 실린더인 경우, 이러한 스티어링 실린더는 연소 엔진이 턴 오프된 후 차량의 휠들을 자율적으로 회전시키는 것과 같은 스티어링 기능들에 쉽게 사용될 수 있다. 이는, 특히 차량이 경사면에 주차될 때 안전성과 유연성을 증가시킬 수 있다. 축압기 조립체 내에서 압력의 결정된 압력 레벨이 이용가능하고, 그 이용가능한 압력이 스티어링 실린더들을 실행할만큼 충분히 높은 한, 스티어링 실린더들은 오직 유압 축전기 에너지로부터의 에너지에 의해 실행될 수 있기 때문에, 제어 유닛은, 축압기 조립체 내의 저장된 에너지가 계획된 활동을 완료할만큼 충분한지 여부를 미리 체크할 수 있고, 그렇지 않은 경우 경고 신호를 제공하거나, 축압기 조립체를 충전하기 위해 연소 엔진을 자동으로 턴 온시킬 수 있다.
도 4에서, 더 많은 보조 모듈들 또는 다른 2차 모듈들을 모듈(28')에 추가할 기회를 표현하는 추가적 연결 포인트들(16', 16", 17', 17")이 도시되어 있다. 유압은 제어가능한 밸브들(20", 21")에 의해 연결 포인트들(25")에 제공될 수 있다. 연결 포인트들(25', 25")과 각각의 부하들(37, 47) 사이 또는 박스들(22', 22")에 의해 표현되는 고압측 밸브들(20', 20")과 각각의 연결 포인트들(25', 25") 사이의 각각의 단일 2차 부하(37, 47)에 대해 압력 제어 밸브들 및/또는 유동 제어 밸브들(36, 36')이 제공될 수 있다. 도 4와 관련하여 논의된 것과 동일한 방식으로, 또한 도 3에서, 하나 이상의 2차 모듈들이 모듈(28)에 추가될 수 있음을 언급해야 한다.

Claims (20)

  1. 차량용 유압 구동 라인(1)으로서,
    제2 유압 변위 유닛(5)과 유체 연결되는(fluidly connected) 제1 유압 변위 유닛(4)을 갖는 메인 유압 회로(8)를 포함하고, 상기 제2 유압 변위 유닛(5)은 상기 구동 라인의 1차 유압 부하(load)를 형성하고, 상기 제1 유압 변위 유닛(4)은 가변 유압 변위를 갖고 연소 엔진(3)과 구동가능하게 연결되며,
    상기 구동 라인은 밸브들의 제1 그룹 중 하나 이상의 제어가능한 밸브들(HPA, HPB, LPA, LPB)에 의해 상기 메인 유압 회로에 선택적으로 유체 연결되는 유압 축압기 조립체(hydraulic accumulator assembly)(6a, 6b)를 더 포함하고,
    상기 구동 라인은 상기 유압 구동 라인의 제1 2차 유압 부하(27, 37)와 상기 유압 축압기 조립체(6a, 6b)의 제1 유체 연통(23, 23', 24, 24')을 포함하는 제1 2차 모듈(28, 28')을 더 포함하고, 상기 제1 유체 연통은 상기 제1 2차 부하(27, 37)와 상기 유압 축압기 조립체(6a, 6b)를 연결시키는 것 또는 상기 제1 2차 부하로부터 상기 유압 축압기 조립체(6a, 6b)를 분리시키는 것을 허용하고 밸브들의 제2 그룹에 속하는 하나 이상의 제어가능한 밸브들(20, 20', 21, 21', 22)을 포함하고, 상기 밸브들의 제2 그룹의 제어가능한 밸브들은 상기 밸브들의 제1 그룹의 제어가능한 밸브들과 독립적으로 제어가능한,
    차량용 유압 구동 라인.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 라인은 상기 유압 구동 라인의 제2 2차 유압 부하(47)와 상기 유압 축압기 조립체(6a, 6b)의 제2 유체 연통을 포함하는 제2 2차 모듈(16', 17', 20", 21", 47)을 더 포함하고, 상기 제2 유체 연통은 상기 밸브들의 제1 그룹의 제어가능한 밸브들과 독립적으로 제어가능한 상기 밸브들의 제2 그룹에 속하는 하나 이상의 제어가능한 밸브들(20", 21")을 포함하는,
    차량용 유압 구동 라인.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 2차 부하는 보조 부하(37)인,
    차량용 유압 구동 라인.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 2차 부하는 작동(working) 유압 부하(27)인,
    차량용 유압 구동 라인.
  5. 제1항 또는 제2항, 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제2 2차 부하는 보조 부하(37)인,
    차량용 유압 구동 라인.
  6. 제1항 또는 제2항, 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제2 2차 부하는 작동 유압 부하(27)인,
    차량용 유압 구동 라인.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유압 구동 라인의 제1 2차 유압 부하(27, 37)와 상기 유압 축압기 조립체(6a, 6b)의 제1 유체 연통은 압력 조절 밸브(22) 및/또는 유동(flow) 조절 밸브(36)를 포함하는,
    차량용 유압 구동 라인.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유압 구동 라인의 제2 2차 유압 부하(47)와 상기 유압 축압기 조립체(6a, 6b)의 제2 유체 연통은 압력 조절 밸브 또는 유동 조절 밸브를 포함하는,
    차량용 유압 구동 라인.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유압 축압기 조립체(6a, 6b)는 적어도 하나의 고압 축압기(HP, 6a) 및 적어도 하나의 저압 축압기(LP, 6b)를 포함하고, 상기 고압 축압기(HP, 6a)의 압력이 상기 저압 축압기(LP, 6b)의 압력보다 큰,
    차량용 유압 구동 라인.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 고압 축압기(HP, 6a) 및 상기 저압 축압기(LP, 6b)는 각각 제어가능한 밸브들의 상기 제2 그룹의 2개의 상이한 제어가능한 밸브들(20, 20', 20", 21, 21', 21") 중 하나를 통해 유체 연통의 연결 포인트(25, 25', 25")에 연결되며, 상기 연결 포인트는 2차 부하(27, 37, 47)에 유체 연결되거나 또는 유체 연결가능하고, 압력 제어 밸브(22)는 상기 고압 축압기(HP, 6a)와 상기 연결 포인트 사이에 포함되는,
    차량용 유압 구동 라인.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 고압 축압기(HP, 6a) 및 상기 저압 축압기(LP, 6b)는 각각 제어가능한 밸브들의 상기 제2 그룹의 2개의 상이한 제어가능한 밸브들(20, 20', 20", 21, 21', 21") 중 하나를 통해 유체 연통의 연결 포인트(25, 25', 25")에 연결되며, 상기 연결 포인트는 2차 부하(27, 37, 47)에 유체 연결되거나 또는 유체 연결가능하고, 압력 제어 밸브(22) 또는 유동 제어 밸브(36)는 상기 연결 포인트와 상기 2차 부하 사이에 포함되는,
    차량용 유압 구동 라인.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 2차 부하(27, 37, 47)는 바람직하게는 유압식으로 구동되는 유압 붐 또는 기계적 툴에 의해 형성된 작동 유압 기능인,
    차량용 유압 구동 라인.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 2차 부하(27, 37, 47)는 바람직하게는 상기 연소 엔진에 대한 냉각 팬, 차량 안정기, 차량의 브레이크들 또는 차량 휠의 제한된 이동을 위한 액추에이터에 의해 형성되는 보조 기능인,
    차량용 유압 구동 라인.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유압 축압기 조립체(6a, 6b)는 상기 메인 유압 회로(8)와 상기 유압 축압기 조립체의 유체 연결과 독립적으로 제1 2차 모듈(28, 28')과 유체 연결가능할 수 있는,
    차량용 유압 구동 라인.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 2차 모듈(28, 28')과 상기 유압 축압기 조립체(6a, 6b)의 유체 연결은 상기 메인 유압 회로(8)와 상기 유압 축압기 조립체(6a, 6b)의 유체 연결과 독립적으로 제어가능한,
    차량용 유압 구동 라인.
  16. 제2항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유압 축압기 조립체(6a, 6b)는 상기 메인 유압 회로(8)와 상기 유압 축압기 조립체(6a, 6b)의 유체 연결과 독립적으로 제2 2차 모듈(16', 17', 20", 21", 47)과 유체 연결가능한,
    차량용 유압 구동 라인.
  17. 제2항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 2차 모듈(16', 17', 20", 21", 47)과 상기 유압 축압기 조립체(6a, 6b)의 유체 연결은 상기 메인 유압 회로(8)와 상기 유압 축압기 조립체(6a, 6b)의 유체 연결과 독립적으로 제어가능한,
    차량용 유압 구동 라인.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 유압 구동 라인을 갖는 유압 구동 라인 시스템으로서, 상기 시스템은 상기 밸브들의 제1 그룹의 하나 이상의 또는 모든 제어가능한 밸브들(HPA, HPB, LPA, LPB)을 제어하는 전자 제어 유닛(CU)을 포함하는,
    유압 구동 라인 시스템.
  19. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 유압 구동 라인을 갖는 유압 구동 라인 시스템으로서, 상기 시스템은 상기 밸브들의 제2 그룹의 하나 이상의 또는 모든 제어가능한 밸브들(20, 20', 20", 21, 21', 21")을 제어하는 전자 제어 유닛(CU)을 포함하는,
    유압 구동 라인 시스템.
  20. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 유압 구동 라인, 또는 제18항 또는 제19항의 유압 구동 라인 시스템의 동작 방법으로서,
    2차 유압 부하(27, 37, 47)의 동작에 대해, 제1 저압 축압기(LP, 6b)가 2차 부하와 연결되고, 그 다음에 상기 저압 축압기(LP, 6b)가 상기 2차 부하로부터 분리되고, 그 다음에 고압 축압기(HP, 6a)가 상기 2차 부하와 연결되는,
    동작 방법.
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