KR960015722B1 - 자기진단 기능을 갖춘 중장비의 변속제어장치 - Google Patents

Abstract

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Description

자기진단 기능을 갖춘 중장비의 변속제어장치

제1도는 종래 기술에 따른 중장비의 변속제어장치를 나타낸 구성도.

제2도는 본 발명의 1실시예에 따른 자기진단 기능을 갖춘 중장비의 변속제어장치를 나타내는 구성도.

제3도는 제2도에서 과변속방지부의 구체적인 구성을 나타낸 회로 구성도.

제4도는 제2도에서의 RPM 센서 이상 검출부의 구체적인 구성을 나타낸 회로 구성도.

제5도는 제2도에서의 이상 신호 발생부의 구성을 구체적으로 나타낸 회로 구성도.

제6도는 제2도에서의 이상 표시부의 구성을 구체적으로 나타낸 회로 구성도.

제7도는 제2도에서의 변속방지부의 구성을 구체적으로 나타낸 회로 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 2속 압력 스위치 3 : RPM 센서

4 : F/V 변환기 5 : 1속 압력스위치

6 : 비교부 7 : 과변속 방지부

8 : 유압모터 9 : 릴리이프

10 : 1속 자동장치 11 : 2속 작동장치

12 : 오일 탱크 21 : 압력스위치 이상 검출부

22 : RPM 센서 이상 검출부 23,24 : 이상 표시부

25 : 이상 신호 발생부 26 : 변속 방지부

본 발명은 건설중장비의 변속장치에 관한 것으로, 특히 파워시프트 변속기(Power Shift Transmission)를 채용한 중장비에 있어서, 고속주행 중에 고단에서 저단으로의 변속을 방지함과 더불어 자기진단 기능을 갖춘 변속제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기 등과 같은 중장비의 경우에는 특성상 속도보다는 구동력이 요구되기 때문에 2속 변속장치가 채용되고 있으며, 이러한 변속작동을 위해 유압에 의해 작동되는 파워시프트 변속기가 채용되고 있다.

그런데, 상기한 2속 변속기를 채용한 장치에 있어서는 예컨대 2속 고속으로 주행하다가 1속으로 과변속하게 되면 주행속도에 따른 유압모터의 회전수증가에 의해 유압모터에 무리를 주어 유압모터의 파손등과 같은 고장의 원인이 될 수 있게 된다.

이에, 본 출원인은 운전자가 2속 고속에서 1속으로 변속을 실행하더라도 RPM이 일정 이상 저하된 후에만 변속이 실행되도록 된 변속제어장치를 발명하여 출원한 바 있다.

제1도는 상기한 종래기술에 따른 중장비에 변속제어장치를 나타낸 블록구성도로, 도면에서 참조번호 1은 2속시의 압력을 감지하여 2속 변속시에 로우레벨을 출력하는 2속 압력스위치이고, 3은 엔진 RPM을 검출하는 RPM 센서, 4는 이 RPM 센서(3)로 부터 출력되는 엔진 RPM에 대응되는 주파수신호를 대응되는 레벨의 전압신호로 변환하는 주파수/전압변환기이다. 그리고, CP는 이 F/V 변환기(4)의 출력레벨을 저항(R1,R2)에 의한 기준전압과 비교하는 비교기로서, 이 비교기(CP)는 RPM 센서(3)로 부터의 출력주파수가 일정이상인 경우에 하이레벨의 비교신호를 출력하게 된다.

또한, 참조번호 2는 상기 비교기(CP)로 부터의 출력신호를 클리어(Clear) 신호로서 입력함과 더불어 상기 2속 압력스위치(1)로 부터의 감지신호가 클록입력단(CK)에 인가되는 플립플롭으로서, 이는 비교기(CP)의 출력신호가 "H"로 되는 라이징 에지(rising edge)에서 "H"를 출력하게 된다.

또한, 참조번호 8은 오일펌프이고, 9는 릴리프밸브, 10은 1속 작동장치, 11은 2속 작동장치. SOL2는 1속 및 2속을 전환하기 위한 전환 밸브 12는 오일탱크로서, 이들은 일반적인 파워시프트 변속기를 구성하는 것이다.

즉, 운전자가 전환밸브(SOL2)를 작동시키게 되면, 그에 따라 오일펌프(8)에 의한 유압이 1속 작동장치(10)와 2속 작동장치(11)로 공급됨으로써 해당하는 변속단수로 전환하게 된다.

한편, 상기 전환밸브(SOL2)와 1속 및 2속 작동장치(10)(11)의 사이에는 솔레노이드밸브(SOL1)가 설치되어 있는 바 이 솔레노이드밸브(SOL1)는 구동신호에 따라 상기 전환밸브(SOL2)를 통한 유압을 1속 또는 2속 작동장치(10)(11)로 전환시키게 된다.

그리고, 상술한 플립플롭(2)과 앤드게이트(AND1)가 상기 솔레노이드밸브(SOL1)의 구동수단으로서 솔레노이드밸브(SOL1)에 결합되어, 상기 2속 압력스위치(1) 및 비교기(CP)로부터의 출력신호에 따라 솔레노이드밸브(SOL1)를 구동시키게 된다.

이어, 상기한 구성으로 된 장치의 동작을 설명하면, 1속 저속시에는 비교기(CP)로 부터 "L"가 출력되어 플립플롭(2)이 클리어되므로 앤드게이트(AND1)의 출력 레벨이 "L"가 되어 솔레노이드밸브(SOL1)는 작동되지 않게 된다.

따라서, 이 경우에는 운전자의 전환밸브(SOL2) 작동에 따라 1속 작동장치(10)와 2속 작동장치(11)가 동작되게 된다.

또한, 1속 고속에서 2속으로 변속시에는 비교시(CP)로 부터는 "H"가 출력되는 반면에 2속 압력스위치(1)로 부터 "L"가 출력되므로, 상기와 마찬가지로 플립플롭(2)의 출력단(Q)이 "L"가 되어 솔레노이드밸브(SOL1)는 작동되지 않게 된다.

한편, 2속 고속에서 운전자가 전환밸브(SOL2)를 작동시켜 1속으로 변속한 경우에는, 비교기(CP)와 2속 압력스위치(1)로 부터 "H"가 출력되므로 2속 압력스위치(1)의 출력이 "L"에서 "H"로 될 때 플립플롭(2)의 출력(Q)이, "H"로 되게 되고, 이에 따라 앤드게이트(AND1)의 출력이 "H"로 되어 솔레노이드밸브(SOL1)가 작동되게 된다.

따라서, 이 경우에는 전환밸브(SOL2)의 작동에 의해 1속 작동장치측으로 전환된 유압 솔레노이드밸브(SOL1)에 의해 다시 전환되어 2속 작동장치(11)측으로 인가되게 됨으로써 중장비는 2속 상태를 유지하게 된다.

그리고, 이 상태에서 중장비의 주행 속도가 저하되어, 즉 2속 저속으로 되어 비교기(CP)로 부터 "L"가 출력되면, 플립플롭(2)이 클리어되어 솔레노이드밸브(SOL1)가 원래의 위치로 복귀되게 됨으로써 비로서 1속 작동장치(10)가 동작되게 된다.

즉, 상기한 구성에 있어서는 운전자가 2속 고속시에 1속으로 변속을 하게 되면 RPM이 충분히 저하되어 2속 저속이 된 후에야 1속으로 변속을 실행함으로써 운전자의 무리한 변속에 의한 장치의 고장을 방지할 수 있게 된다.

그러나, 상기한 종래기술에 따른 변속제어장치에 있어서는 RPM 센서(3)나 압력스위치(1)에 이상이 발생하게 되면, 솔레노이드(SOL1)가 비작동상태로 됨으로써 장치에 무리를 줄 우려가 있다.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 고려하여 감출된 것으로서, 변속제어장치의 각종 센서에 이상이 발생되는 경우에는 이를 운전자에 경고하고, 또한 과변속제한 기능도 그대로 유지할 수 있도록 된 변속제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 실현하기 의한 본 발명에 따른 자기진단기능을 갖춘 변속제어장치는 1속 작동창치(10)와 2속 작동장치(11)로의 유압공급을 개폐하는 유로 개폐수단(SOLl)을 갖추고, RPM 센서(3)와 변속압력스위치(1,5)로부터의 출력신호를 근거로 상기 유로 개폐수단(SOLl)을 제어하는 운전자의 과변속을 방지하도록 된 중장비의 변속제어장치에 있어서, 상기 변속압력스위치(l,5)의 이상을 검출하는 압력 스위치 이상 검출 수단(21)과, 상기 RPM 센서(3)의 이상을 검출하는 RPM 센서 이상 검출 수단(22) 및, 상기 이상 검출수단(21,22)에 의한 이상 검출시에는 운전자의 변속동작을 제한하는 변속방지수단(25,26)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 장치에 이상이 발생하게 되면 이상 표시수단이 운전자에게 경고를 해줌과 더불어, 변속방지수단이 운전자의 임의의 변속 동작을 제한학 됨으로써 운전자에 의한 과변속을 확실하게 방지할 수 있게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.

제2도는 본 발명의 1실시예에 따른 자기진단기능을 갖춘 중장비의 변속제어장치를 나타낸 시스템 구성도로서, 제2도에서 제1도와 동일한 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.

도면에서 참조번호 1과 5는 각각 2속 압력 스위치와 1속 압력 스위치로서, 이들은 각각 해당 변속시에 출력신호(S1)(S2)가 로우레벨로 되게 된다.

또한, 참조번호 3은 RPM 센서이고, 4는 이 RPM 센서(3)에서 출력되는 주파수 신호에 대응하는 례벨의 신호(S5)를 출력하는 주파수/전압 변환기, 6은 이 F/V 변환기(4)의 출력레벨을 근거로 RPM이 일정 이상 인지를 검출하는 비교부이다.

그리고, 참조번호 7은 상기 2속 압력 스위치(1)로부터의 출력신호(S1)와 1속 압력스위치(5)의 출력반전신호(S4) 및 비교부(6)로부터의 출력신호(S6)를 근거로 소정의 신호처리를 실행함으로써, 종래기술에서 설명한 바와같이 운전자가 2속 고속에서 l속으로 과변속을 실행하는 경우에는 솔레노이드밸브(SOLl)를 작동시켜 과변속을 방지하는 과변속 방지부이다.

제3도는 상기 과변속 방지부(7)의 구성을 구체적으로 나타낸 회로도로서, 이는 상기 비교부(6)의 출력신호(S6)를 클리어신호로서 인가받음과 더불어 각 클록 입력단(CK)에 상기 2속 압력스위치(1)의 출력신호(S1)와 1속 압력스위치(5)의 출력반전신호(S4)가 인가되는 플립플롭(Fl)(F2)과, 이 플립플롭(Fl,F2)의 출력신호를 근거로 솔레노이드밸브(SOLl)를 구동제어하기 위한 구동신호(S10)를 생성하는 게이트(AN2,AND3,OR2)로 구성되어 있다.

상기 과변속 방지부(7)는 2속 고속에서 운전자가 전환밸브(SOLl)를 작동시켜 1속으로 변속을 실행할 때, 즉 비교부(6)의 출력신호가 하이레벨인 상태에서 Sl 신호나 S4 신호가 로우레벨에서 하이레벨로 상승하게되면, 플립플롭(Fl,F2)으로부터 하이레벨이 출력되어 솔레노이드 밸브(SOLl)를 작동시키게 됨으로써 상술한 바와 같이 과변속을 방지하게 된다.

물론, 상기 구성은 제1도에서 설명한 종래의 구성과 같이 하나의 AND 게이트과 하나의 AND 게이트만으로 구성하여도 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.

한편, 제2도에서 참조번호 21은 2속 및 속 압력 스위치(1)(5)의 이상을 검출하기 위한 압력스위칭 이상 검출부로서, 이는 도면에 그 상세한 구성을 나타내지는 않았지만, 예컨대 익스클루시브 NOR 게이트로 구성되어 상기 양 입력 스위치(1)(5)의 신호가 동일한 경우에는 출력신호(S7)로서 하이레벨의 이상 신호를 출력하게 된다.

또한, 참조번호 22는 상기 RPM 센서(3)의 이상을 검출하는 RPM 센서 이상 검출부로서, 이는 제4도에 나타낸 바와 같이 F/V 변환기(4)의 출력신호 유무를 검출하는 비교기(CP1)와, 이 비교기(CP1)의 출력신호와 하이레벨전압을 낸드처리하는 NAND 게이트(NANDl)로 구성되어 있는 바, 이에 따라 F/V 변환기(4)로부터의 출력신호가 일정 이하인 경우에는, 즉 RPM 센서(3)에 이상이 있는 경우에는 NAND 게이트(NANDl)로부터의 출력신호(58)가 하이레벨로 되게 된다.

또한, 참조번호 25는 상기 압력스위치 이상검출부(21)와 RPM 센서 이상 검출부(22)로부터의 출력신호(S7)(S8)를 근거로 이상 신호를 발생시키는 이상 신호 발생부로서, 이는 제5도에 나타낸 바와 같이 상기 출력신호(S7)(S8)를 논리합하는 OR 게이트(OR3)와, 이 OR 게이트(OR3)의 출력신호를 클록신호로서 인가받는 플립플롭(F3)을 포함하여 구성되어 있다.

따라서, 상기 이상신호 발생부(25)는 상기 압력스위치 이상 검출부(21)와 RPM 센서 이상 검출부(22)로부터 하이레벨의 이상신호가 인가되게 되면 출력신호(S9)로서 하레벨의 이상 신호를 출력하게 된다.

또한, 참조번호 23 및 24는 각각 상기 압력 스위치(1,5)와 RPM 센서(3)의 이상을 표시하기 위한 이상표시부로서, 이는 제6도에 나타낸 바와 같이 상기 이상신호 발생부(25)로부터의 출력신호(S9)가 하이레벨로 되면 이상 검출부(21)(22)의 출력신호(S7)(S8)가 하이레벨로 될대 플립플롭(F4)의 출력이 하이레벨, NAND 게이트(NAND2)의 출력이 로우레벨로 되어 발광다이오드(LED)가 점등되는 구성으로 되어 있다.

그리고. 참조번호 26은 상기 이상 신호 발생부(25)의 출력신호(S9)가 하이레벨로 되면, 즉 이상이 발생되면 운전자에 의한 변속을 방지하는 변속 방지부로서. 이는 RPM 센서(3)의 고장시에는 2속 주행시에 솔레노이드 밸브(SOLl)를 전환밸브(SOL2)와 연동시켜 작동시킴으로써 지속적으로 2속이 유지되도록 하고, 또한 압력스위치(l)(5)의 고장시에는 설정치 이하의 속도에서는 항상 l속을 유지하고 실정치이상의 속도에서는 항상 2속을 유지하도록 솔레노이드 밸브(SOLl)를 작동시키게 된다.

이어, 상기한 변속 방지부(26)에 의한 작동을 제7도에 나타낸 상세 구성도를 이용하여 설명한다.

변속 방지부(26)는 제7도에 나타낸 바와 같이 상술한 이상신호 발생부(25)로부터의 출력신호(S9)가 클리어단(CLR)에 인가되는 다수의 플립플롭(F5∼F8)과 게이트 소자(OR4∼OR6,AND5,AND6,IV3,NOR) 및 NOR 게이트(NOR)의 출력신호에 의해 프리셋되는 플립플롭(F9)을 포함하여 구성되어 있다.

그리고, 이에 따라 상기 플립플롭(R5∼F8)은 입력 신호(S9)가 로우레벨, 즉 이상신호 발생부(25)로부터 이상 신호가 출력되지 않는 정상상태에서는 출력(Q)이 모두 로우레벨로 되므로 플립플롭(F9)과 OR 게이트(OR6)의 출력도 로우레벨로 되어 AND 게이트(AND7)로부터의 출력신호(Sl1)로 로우레벨로 되게 한다.

따라서, 제2도에 나타낸 구성도에 있어서, 장치에 이상이 없는 정상상태에서는 변속방지부(26)로부터의 출력신호(S11)가 로우레벨로 되므로, 솔레노이드 밸브(SOLl)는 과변속방지부(7)의 출력신호(S10)에 따라 작동되어 정상적인 과변속 방지 동작을 실행하게 된다.

한편, 제2도에서 RPM 센서(3)에 고장이 발생된 경우에 비교부(6)로부터의 출력신호가 항상 로우레벨로 유지되므로 제7도의 인버터(IN3)로부터의 출력신호는 하이레벨로 유지되게 된다.

또한, 상술한 바와 같이 이상 발생시에는 이상신호 발생부(25)로부터의 출력신호(S9)가 하이레벨로 되므로 플립플롭(F5∼F5)은 압력스위치(1,5)의 출력신호(S1,S2)에 따른 변속방지부(26)로의 입력신호(Sl∼S4)에 의해 그 출력(Q)이 결정되게 된다.

즉, 예를 들어 현재 2속으로 주행하는 상태에서 RPM 센서(3)에 이상이 발생된 경우에는 이상 신호 발생부(25)로부터의 출력신호(S9)는 하이레벨로 되지만, 각 플립플롭(F5~F8)의 클록 입력단(CK)으로 인가되는 변수단수에 따른 신호(S1-S4)가 "L'',"H'',"H'',''L''의 상태에서 운전자가 1속으로 변속을 실행하는 경우에 Sl∼S4가 ''H","L'',"L","H"로 전환되어 플립플롭(F5,F8)의 클록입력단(CK)에 하이레벨의 클록펄스가 인가되는 것으로 되게 된다.

그리고, 상기 플립플롭(F5,F8)의 하이레벨 출력에 의해 OR 게이트(OR4,OR5)의 출력이 하이레벨로 됨으로서, AND 게이트(AND5,AND6)와 OR 게이트(OR6)의 출력이 하이레벨로 되게 되고, 또한 NOR 게이트(NOR)의 로우레벨 출력에 의해 플립프롭(F9)이 프리셋트되어 그 출력이 하이레벨로 되게 됨으로써 AND 게이트(AND7)로부터의 출력신호(S11)가 하이레벨로 되게 된다.

따라서. 전활밸브(SOL2)에 의해 전환된 유로가 솔레노이드 밸브(SOLl)에 의해 전환되게 됨으로써 중장비는 2속 상태를 유지하게 된다.

또한, 상기한 상태에서 운전자가 다시 전환밸브(SOL2)를 작동시켜 변속을 실행하개 되면, 이때는 S1∼S4가 "L","H", ''H'', ''L''로 되어 S1과 S4가 로우레벨로 됨으로써 AND 게이트(AND5,AND6)의 출력이 로우레벨로 되게 된다.

따라서, 솔레노이드 밸브(AND7)로부터의 로우레벨 출력에 의해 솔레노이드 밸브(SOLl)가 원래의 위치로 복귀되게 됨으로써 운전자가 계속 변속동작을 실행하더라도 변속동작이 이루이지지 않게 된다.

한편, 운전자가 1속으로 주행하는 상태에서 RPM 센서(3)에 이상이 발생된 경우에는 운전자의 2속 변속시에 솔레노이드 밸브(AND5,AND6)로 인가되는 S1 및 S4 신호가 로우레벨로 되어 OR 게이트(OR6)와의 솔레노이드 밸브(AND7)의 출력이 로우레벨로 되므로 1속에서 2속으로의 변속동작이 실행되게 된다.

즉, 상기 변속방지부(26)는 RPM 센서(3)가 고장된 경우에는 운전자에 의한 1속으로의 변속 조작에 연동하여 솔레노이드 밸브(SOLl)를 작동시킴으로써 운전자에 의한 과변속 가능성을 제거하게 된다.

따라서, RPM 센서(3)의 이상시에도 운전자에 의한 과변속을 방지할 수 있게 된다.

한편, 제2도의 구성에서 2속 압력 스위치(1)나 1속 압력스위치(5)에 고장이 발생한 경우에 대해 설명한다.

압력스위치(1, 5)에 이상이 발생한 경우에는 압력스위치(l,5)의 출력신호(S1,S2)가 모두 로우레벨이 되거나 모두 하이레벨로 됨과 더불어 상술한 바와 같이 이상 신호 발생부(25)로부터 하이레벨의 이상신호가 출력됨으로써 상술한 RPM 센서(3)의 고장시와 마찬가지로 제7도의 OR 게이트(OR4 또는 OR5)로부터 하이레벨이 출력되게 된다.

그리고, 이 상태에서 압력스위치(1,5)로부터의 입력신호 S1 및 S4도 적어도 하나가 하이레벨로 되므로 솔레노이드 밸브(AND5 또는 AND6)는 인버터(IV3)의 출력에 따라 하이 또는 로우레벨을 출력하게 된다. 또한, 플립플롭(F9)의 출력도 NOR 게이트(NOR)로부터의 로우레벨 출력에 의해 프리셋트되어 하이레벨로되므로, AND 게이트(7)의 출력신호(S11)는 인버터(IV3)의 출력레벨에 따라 그 레벨이 결정되게 된다.

따라서, 변속방지부(26)는 압력스위치(l 도는 5)의 이상시에는 비교부(6)로부터 출력되는 주행속도에 따른 출력신호(S6)에 따라 솔레노이드 밸브(SOLl)를 작동시킴으로써, 고속시에 2속, 저속시에는 1속으로 변속동작을 실행하게 된다.

즉, 상시 실시예에 있어서는 정상시에는 과변속방지부(7)의 작동에 의해 2속 고속에서 1속으로 변속을 방지하게 된다.

그리고, RPM 센서(3)의 고장시에는 운전자의 변속동작에 따라 솔레노이드 밸브(SOLl)를 연동시켜 동작시킴으로써 운전자에 의해 변속동작을 방지하고, 압력스위치(1,5)의 이상시에도 확실하게 과변속을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 오지를 벗이나지 않는 범위내에서 다양하게 변경실시할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 장치에 이상의 발생된 경우에도 운전자에 의한 과변속올 방지할수 있도록 된 자기진단기능을 갖춘 중장비의 변속제어장치를 실현할 수 있케게 된다.

Claims (5)

1속 작동장치(10)와 2속 작동장치(11)로의 유압공급을 개폐하는 유로개폐수단(SOL1)을 갖추고, RPM센서(3)와 변속압력 스위치(1,5)로부터의 출력신호를 근거로 상기 유로개폐수단(SOL1)을 제어하여 운전자의 과변속을 방지하도록 된 중장비의 변속제어장치에 있어서, 상기 변속압력 스위치(1,5)의 이상을 검출하는 압력 스위치 이상검출수단(21)과, 상기 RPM 센서(3)의 이상을 검출하는 RPM 센서 이상검출수단(22) 및, 상기 이상검출수단(21,22)에 의한 이상 검출시에는 운전자의 변속동작을 제한하는 변속방지수단(25,26)을 포함하는 구성된 것을 특징으로 하는 자기진단기능을 갖춘 중장비의 변속제어장치.

제1항에 있어서, 상기 압력스위치 이상검출수단(21)은 상기 변속압력스위치(1,5)로부터의 출력신호가 동일한 지의 여부를 근거로 이상 유무를 검출하는 것을 특징으로 하는 자기진단기능을 갖춘 중장비의 변속제어장치.

제1항에 있어서, 상기 이상검출수단(21,22)에 의한 검출결과에 따라 이상 표시를 실행하는 이상표시수단(23,24)을 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기진단기능을 갖춘 중장비의 변속제어장치.

제1항에 있어서, 상기 변속방지수단은 RPM 센서(3)의 고장시에 운전자에 의한 1속변속을 방지하는 것을 특징으로 하는 자기진단기능을 갖춘 중장비의 변속제어장치.

제1항에 있어서, 상기 변속방지수단은 상기 변속압력 스위치(1,5)의 고장시에는 주행속도를 근거로 상기 유로개폐수단(SOL1)을 구동하는 것을 특징으로 하는 자기진단기능을 갖춘 중장비의 변속제어장치.