WO2017105133A1 - 건설기계의 주행 충격 저감 장치 및 이를 이용한 건설기계의 제어방법 - Google Patents

건설기계의 주행 충격 저감 장치 및 이를 이용한 건설기계의 제어방법 Download PDF

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WO2017105133A1
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pressure
pilot pressure
construction machine
reducing valve
hydraulic pump
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임현식
한관수
방재석
김종기
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두산인프라코어 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a traveling impact reduction device for a construction machine and a control method of a construction machine using the same, and more particularly to a driving impact reduction device for a construction machine for controlling the flow rate of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump and It relates to a control method.
  • a construction machine for example a wheel type excavator, can perform a forward or reverse operation using hydraulic oil discharged from a hydraulic pump. At this time, the flow rate of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump can be controlled by the degree of operation of the travel pedal.
  • An object of the present invention to provide a traveling impact reduction device for a construction machine.
  • Another object of the present invention to provide a method for controlling a construction machine by using the traveling impact reduction device.
  • the traveling impact reduction device of a construction machine for controlling the hydraulic oil discharge amount of the hydraulic pump for supplying the hydraulic oil to the traveling motor of the construction machine
  • the magnitude of the pilot pressure generated from the travel manipulation unit increases at a first ratio
  • the magnitude of the pilot pressure supplied from the pressure reducing valve to the hydraulic pump is a second ratio smaller than the first ratio. Can be increased.
  • the driving manipulation unit may include a driving pedal.
  • the sensor unit may include an angle sensor for measuring an angle change of the driving pedal.
  • the sensor unit may include a pressure sensor for measuring a change in the pilot pressure.
  • the pressure sensor may include a pressure switch.
  • the upper arm valve may be an electromagnetic proportional pressure reducing valve.
  • the proportional pressure reducing valve may control the pilot pressure to be proportional to the magnitude of the received control signal.
  • the electromagnetic proportional pressure reducing valve may control the pilot pressure to be inversely proportional to the magnitude of the received control signal.
  • the driving impact reduction apparatus may further include a regulator installed between the pressure reducing valve and the hydraulic pump.
  • the hydraulic pump may be a variable displacement hydraulic pump.
  • the traveling shock reduction device by the operation operation unit for generating a third pilot pressure for controlling the hydraulic oil discharge amount of the hydraulic pump for supplying the hydraulic oil to the actuator of the construction machine, and the pressure reducing valve
  • the apparatus may further include a shuttle valve that selects and outputs a larger pressure among the controlled pilot pressure and the third pilot pressure generated from the work operation unit.
  • the pressure reducing valve may be installed in a pilot line connecting the driving control unit and the shuttle valve.
  • the driving impact reduction apparatus of the construction machine may control the flow rate of the hydraulic oil supplied to the driving motor to gradually increase even if the driver steer the driving pedal. As a result, it is possible to reduce the shock that can occur during driving.
  • FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram illustrating a traveling system of a construction machine according to exemplary embodiments.
  • FIG. 2 is a graph showing the operating characteristics of the pressure reducing valve of FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of controlling a construction machine by using a traveling system of the construction machine of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a hydraulic circuit diagram illustrating a traveling system of a construction machine according to exemplary embodiments.
  • FIG. 6 is a graph showing the operating characteristics of the pressure reducing valve of FIG.
  • FIG. 8 is a hydraulic circuit diagram illustrating a hydraulic system of a construction machine according to exemplary embodiments.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another component.
  • first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • 1 is a hydraulic circuit diagram illustrating a traveling system of a construction machine according to exemplary embodiments.
  • 2 is a graph showing the operating characteristics of the pressure reducing valve of FIG.
  • the traveling system of a construction machine includes a hydraulic pump 10 for supplying hydraulic oil, a traveling motor 20 for driving the construction machine by receiving hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 10, and driving Main control valve 30 for controlling the supply direction of the hydraulic oil supplied to the motor 20, the driving control unit 40 for generating a pilot pressure for controlling the hydraulic pump 10 in response to the driver's operation ), And a driving shock reduction device for reducing a shock generated when the driver rapidly operates the driving operation unit 40.
  • the construction machine may include a wheel excavator, a wheel loader, a forklift, and the like.
  • a case in which the construction machine is a wheel type excavator will be described for convenience of description.
  • the driving shock reduction device of the present invention is not limited to controlling the wheel excavator, and the same may be applied to the wheel loader and the forklift.
  • the hydraulic pump 10 is connected to the output shaft of the engine and may be driven as the output shaft rotates to discharge hydraulic oil.
  • the hydraulic oil is stored in the oil tank T, and the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 10 may be supplied to the traveling motor 20, the swing motor, and the actuators via the main control valve 30.
  • the supplied hydraulic oil may be recovered to the oil tank (T) again.
  • the actuator may include a working device such as a boom, an arm, a bucket, or the like.
  • the hydraulic pump 10 may be a variable displacement hydraulic pump.
  • the variable displacement hydraulic pump may be a swash plate type axial piston pump.
  • the swash plate may be a disc installed inclined with respect to the rotation axis of the hydraulic pump (10).
  • the flow rate discharged from the hydraulic pump 10 may vary according to the inclination angle of the swash plate with respect to the rotation axis. That is, the flow rate of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 10 can be controlled by controlling the inclination angle of the swash plate.
  • the flow rate of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 10 may increase, and when the inclination angle of the swash plate decreases, the flow rate of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 10 may decrease. have.
  • the traveling motor 20 may receive hydraulic oil from the hydraulic pump 10 to generate driving driving force.
  • the driving driving force may be transmitted to the driving shaft through a transmission connected to the driving motor 20. Accordingly, the construction machine can move forward or backward.
  • the main control valve 30 may receive the hydraulic oil from the hydraulic pump 10 and control the pressure, flow rate, direction, etc. of the hydraulic oil supplied to the travel motor 20.
  • the main control valve may control the direction of the hydraulic oil supplied to the traveling motor in response to a driver's operation signal, the construction machine may move forward or backward according to the hydraulic oil supply direction, You can use the work tool to perform various tasks.
  • the main control valve 30 may be connected to a plurality of hydraulic motors, and may control the flow rate of the hydraulic oil supplied to the swing motor and various actuators.
  • the driving manipulator 40 may be installed in a cab of the construction machine and generate a pilot pressure corresponding to the driver's manipulation.
  • the pilot pressure may be supplied to the hydraulic pump 10 to control the inclination angle of the swash plate or to control the flow rate of the hydraulic oil supplied to the main control valve 30 and supplied to the travel motor 20.
  • the driving manipulation unit may be a driving pedal.
  • the construction machine may include a pilot pump (not shown) for supplying control oil for controlling the swash plate and / or the main control valve 30.
  • the control oil may comprise a material substantially the same as the hydraulic oil.
  • the pilot pump is connected to an output shaft of the engine and may be driven as the output shaft rotates to discharge control oil.
  • the discharged control oil can generate pilot pressure corresponding to the driver's operation.
  • a pilot pressure corresponding thereto may be formed according to the degree of the driver's operation of the driving manipulation unit 40.
  • the pilot pressure may be provided to the hydraulic pump 10 through the pilot line 50 to control the inclination angle of the swash plate.
  • the pilot line 50 may include a first pilot line 52 and a second pilot line 54.
  • the first pilot line 52 may be a pilot line between the pressure reducing valve 120 and the driving operation unit 40, which will be described later
  • the second pilot line 54 may be the pressure reducing valve 120 and the hydraulic pump. It may be a pilot line between 10.
  • the pressure of the control oil formed in the first pilot line 52 is defined as the first pilot pressure
  • the pressure of the control oil formed in the second pilot line 54 is defined as the second pilot pressure.
  • the first pilot pressure may be a pilot pressure having a magnitude corresponding to the driver's operation signal
  • the second pilot pressure may be a control oil supplied to the hydraulic pump 10 to control the inclination angle of the swash plate. May be a pilot pressure.
  • the driving shock reduction device may further include a regulator 140 installed in the pilot line 50.
  • the regulator 140 may control the flow rate and pressure of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 10 to be kept constant regardless of the load.
  • the driving shock reduction device includes a pressure sensor 100 for measuring the pilot pressure generated by the driving operation unit 40, an angle sensor 110 for determining an operation degree of the driving operation unit 40, sensors 100,
  • the controller 130 receives the measured information from the 110 and generates a control signal for controlling the pilot pressure based on the information, and the pressure reducing valve 120 for controlling the magnitude of the pilot pressure in accordance with the control signal It may include.
  • the pressure sensor 100 may be installed in the first pilot line 52 and measure the magnitude of the first pilot pressure.
  • the measured pressure information may be transmitted to the controller 130 through wireless communication, for example, a controller area network (CAN), a local interconnect network (LIN), a FlexRay, or the like.
  • the pressure sensor 100 may be directly connected to the control unit 130 through a wire.
  • the pressure sensor may be a pressure switch.
  • the pressure switch may be turned on or off by comparing a pressure inside the first pilot line 52 with a preset pressure. That is, when the first pilot pressure inside the first pilot line 52 is greater than or equal to a preset pressure, the pressure switch may be turned on, and pressure information may be transmitted to the controller 130.
  • the pressure sensor 100 may transmit the first pilot pressure to the controller 130 at all times or periodically.
  • the angle sensor 110 may be installed at one side of the travel operation unit 40, and measure an operation degree of the travel operation unit 40.
  • the angle sensor may measure an operation amount of the travel operation unit by detecting a change in the inclination angle with respect to the earth gravity direction of the travel operation unit, or by detecting a relative position change between the bottom surface of the cab and the travel operation unit.
  • the measured angle information may be transmitted to the controller 130 through wireless communication, for example, a controller area network (CAN), a local interconnect network (LIN), a FlexRay, or the like.
  • the angle sensor 110 may be directly connected to the controller 130 through a wire.
  • the driving shock reduction device may include only the pressure sensor 100 and may not include the angle sensor 110.
  • the driving shock reduction device may include only the angle sensor 110 and may not include the pressure sensor 100.
  • the pressure of the control oil formed in the first pilot line 52 may be determined according to a driver's manipulation amount.
  • the manipulation amount may be proportional to the degree to which the driver manipulates the driving manipulation unit 40. Therefore, the angle of the driving operation unit 40 measured by the angle sensor 110 and the first pilot pressure measured by the pressure sensor 100 are values that can be converted to each other. Accordingly, the driving shock reduction device may include only one sensor selected from the pressure sensor 100 and the angle sensor 110.
  • the pressure reducing valve 120 is installed in the pilot line 50 and may receive a control signal from the controller 130.
  • the pressure reducing valve 120 may control the magnitude of the second pilot pressure supplied to the hydraulic pump 10 to correspond to the received control signal.
  • the pressure reducing valve may be an Electronic Proportional Pressure Reducing (EPPR) valve.
  • the electromagnetic proportional pressure reducing valve may generate a pilot pressure corresponding to the magnitude of the received control signal, for example, the current strength. That is, the magnitude of the second pilot pressure may be determined by the magnitude of the control signal received from the controller 130.
  • the pressure reducing valve 120 may control the magnitude of the second pilot pressure to be inversely proportional to the magnitude of the control signal input from the controller 130.
  • the magnitude of the second pilot pressure may be the first pressure P1 (point A).
  • the magnitude of the second pilot pressure may be the second pressure P1 (B point).
  • the second current C2 may be greater than the first current C1
  • the first pressure P1 may be greater than the second pressure P2. That is, as the magnitude of the control signal input to the pressure reducing valve 120 increases, the magnitude of the second pilot pressure output through the second pilot line 54 may decrease.
  • the controller 130 may receive the pressure information of the first pilot line 52 and the information about the manipulation amount of the driving manipulation unit 40 from the pressure sensor 100 and the angle sensor 110, respectively. The controller 130 may determine whether the driving operation unit 40 is suddenly operated from the received information. When it is determined that the driver has suddenly operated the driving operation unit 40, the driver may output a control signal to the pressure reducing valve 120 to control the second pilot pressure to gradually increase. When the second pilot pressure gradually increases, the inclination angle of the swash plate of the hydraulic pump 10 may also gradually increase, and the flow rate of the hydraulic oil supplied to the travel motor 20 may also gradually increase. Accordingly, the driving shock due to the rapid operation of the traveling operation unit 40 can be reduced.
  • the controller may be an electronic control unit (ECU).
  • the driving shock reduction device of the construction machine controls the flow rate of the hydraulic oil supplied to the traveling motor 20 to gradually increase even when the driver steer the driving operation unit 40. can do. Thereby, the shock which can arise at the time of running can be reduced.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of controlling a construction machine by using a traveling system of the construction machine of FIG. 1.
  • 4 are graphs showing changes in pilot pressure and input current.
  • a first pilot pressure corresponding to the manipulation amount may be formed in the first pilot line 52.
  • the controller 130 may receive information on the first pilot pressure from the pressure sensor 100 installed in the first pilot line 52.
  • the controller 130 may receive angle information of the travel operation unit 40 from the angle sensor 110 installed in the travel operation unit 40.
  • the controller 130 may determine the degree of operation of the driving operation unit 40 using the received pressure information or angle information.
  • the driving manipulation unit may be a driving pedal.
  • the controller 130 may determine that the driver has rapidly operated the driving control unit 40. .
  • the set pressure may be set in consideration of the specifications of the construction machine, the type of the selected shift stage, the working environment, and the like.
  • the controller 130 may determine that the driver has rapidly operated the driving operation unit 40 when the angle change of the driving operation unit 40 input from the angle sensor 110 is greater than or equal to a preset angle.
  • the set angle may be set in consideration of the specifications of the construction machine, the type of the selected gear, the working environment.
  • the pilot pressure is controlled to gradually increase the flow rate of the hydraulic oil discharged from the hydraulic motor (S120).
  • the controller 130 may control the swash plate angle of the hydraulic pump 10 to gradually increase. Thereby, a sudden increase in the flow rate of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 10 can be prevented, and generation of a traveling shock can be suppressed.
  • a first pilot pressure corresponding to the manipulation amount may be formed in the first pilot line 52.
  • the pressure sensor 100 may detect the first pilot pressure and provide it to the controller 130.
  • the controller 130 may determine whether the driving operation unit 40 is suddenly operated by comparing the first pilot pressure with a preset pressure. When it is determined that the driving operation unit 40 is suddenly operated, the controller 130 may increase the current input to the pressure reducing valve 120. When the input current increases, the pressure reducing valve 120 may be switched to the right side. Accordingly, the pilot pressure provided to the swash plate, that is, the second pilot pressure may be smaller than the first pilot pressure. Thereafter, the controller 130 may gradually reduce the input current. Accordingly, the second pilot pressure may be gradually increased until the same size as the first pilot pressure, and the hydraulic oil discharge flow rate from the hydraulic pump 10 may also be gradually increased.
  • the first and second pilot pressures are respectively 0, and the current input to the pressure reducing valve 120 is also May be minimal.
  • the first pilot pressure may increase rapidly in response to the operation amount of the driving operation unit 40.
  • the controller 130 may rapidly increase the strength of the current input to the pressure reducing valve 120.
  • the increase in the second pilot pressure may not be large.
  • the controller 130 may gradually reduce the strength of the current input to the pressure reducing valve 120. Accordingly, the second pilot pressure may gradually increase until the same size as the first pilot pressure (third zone, III).
  • the rate of decrease of the input current and the rate of increase of the second pilot pressure may be variously set in consideration of the specifications of the construction machine, the type of the selected shift stage, and the working environment.
  • the reduction of the input current with time is shown as having a linear shape, but the present invention is not limited thereto.
  • the input current may decrease along a parabolic trajectory, or may decrease stepwise along a stepped trajectory.
  • control method of the construction machine may gradually increase the flow rate of the hydraulic oil supplied to the travel motor 20. Accordingly, even if the driver operates the travel operation unit 40 abruptly, a smooth travel can be realized without a driving shock.
  • FIG. 5 is a hydraulic circuit diagram illustrating a traveling system of a construction machine according to exemplary embodiments. 6 is a graph showing the operating characteristics of the pressure reducing valve of FIG.
  • the traveling system of FIG. 5 is substantially the same as or similar to the traveling system of the construction machine described with reference to FIG. 1 except for the pressure reducing valve 122. Accordingly, the same components are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions of the same components are omitted.
  • a traveling system of a construction machine includes a hydraulic pump 10 for supplying hydraulic oil, a traveling motor 20 for driving the construction machine, and a driving motor 20 for driving the construction machine.
  • the main control valve 30 for controlling the hydraulic fluid to be operated, the travel operation unit 40 for generating a pilot pressure for controlling the discharge amount of the hydraulic pump 10 in response to the driver's operation, and during the rapid operation of the travel operation unit 40 It may include a driving shock reduction device for reducing the possible driving shock.
  • the driving shock reduction device includes a pressure sensor 100 for measuring a pilot pressure generated according to the operation of the driving operation unit 40, an angle sensor 110 for measuring an operation amount of the driving operation unit 40, sensors 100, A control unit 130 for receiving the measured information from the 110 and generating a control signal for controlling the magnitude of the pilot pressure, and a pressure reducing valve 122 for receiving the control signal and controlling the magnitude of the pilot pressure.
  • a pressure sensor 100 for measuring a pilot pressure generated according to the operation of the driving operation unit 40
  • an angle sensor 110 for measuring an operation amount of the driving operation unit 40
  • sensors 100 sensors 100
  • a control unit 130 for receiving the measured information from the 110 and generating a control signal for controlling the magnitude of the pilot pressure
  • a pressure reducing valve 122 for receiving the control signal and controlling the magnitude of the pilot pressure.
  • the pressure reducing valve 122 is installed in the pilot line 50 and may receive a control signal from the controller 130.
  • the pressure reducing valve 122 may control the magnitude of the second pilot pressure supplied to the hydraulic pump 10 to correspond to the received control signal.
  • the pressure reducing valve may be an Electronic Proportional Pressure Reducing (EPPR) valve.
  • the electromagnetic proportional pressure reducing valve may generate a pilot pressure corresponding to the magnitude of the received control signal, for example, the current strength. That is, the magnitude of the second pilot pressure may be determined by the magnitude of the control signal received from the controller 130.
  • the pressure reducing valve 122 may control the magnitude of the second pilot pressure to be proportional to the magnitude of the control signal input from the controller 130.
  • the magnitude of the second pilot pressure may be the third pressure P3 (point D).
  • the magnitude of the second pilot pressure may be the fourth pressure P4 (point E).
  • the fourth current C4 may be greater than the third current C3, and the fourth pressure P4 may be greater than the third pressure P3. That is, as the magnitude of the control signal input to the pressure reducing valve 122 increases, the magnitude of the second pilot pressure output through the second pilot line 54 may also increase.
  • the driving shock reduction device of the construction machine controls the flow rate of the hydraulic oil supplied to the traveling motor 20 to gradually increase even when the driver steer the driving operation unit 40. can do. Thereby, the shock which can arise at the time of running can be reduced.
  • FIG. 7 are graphs showing changes in pilot pressure and input current.
  • the control method of FIG. 7 is substantially the same as or similar to the control method of the construction machine described with reference to FIGS. 3 and 4 except for the change of the input current and the second pilot pressure. Accordingly, like reference numerals refer to like elements, and repeated descriptions of the same steps will be omitted.
  • the first and second pilot pressures are each 0, and the current input to the pressure reducing valve 122 is also May be minimal.
  • the first pilot pressure may increase rapidly in response to the operation amount of the driving operation unit 40.
  • the controller 130 may gradually increase the strength of the current input to the pressure reducing valve 122.
  • the second pilot pressure may also gradually increase. Thereafter, the second pilot pressure may increase gradually until it becomes the same size as the first pilot pressure (sixth zone, VI).
  • the rate of increase of the input current and the rate of increase of the second pilot pressure may be variously set in consideration of the specifications of the construction machine, the type of the shift stage selected, the working environment, and the like.
  • the input current increases over time as having a linear shape, but the present invention is not limited thereto.
  • the input current may increase along a parabolic trajectory, or may increase stepwise along a stepped trajectory.
  • control method of the construction machine may gradually increase the flow rate of the hydraulic oil supplied to the travel motor 20. Accordingly, even if the driver operates the travel operation unit 40 abruptly, a smooth travel can be realized without a driving shock.
  • FIG. 8 is a hydraulic circuit diagram illustrating a hydraulic system of a construction machine according to exemplary embodiments.
  • the hydraulic system of FIG. 8 is substantially the same as or similar to the traveling system of the construction machine described with reference to FIG. Accordingly, like reference numerals refer to like elements, like reference numerals refer to like elements, and repeated descriptions of like elements are omitted.
  • a hydraulic system of a construction machine includes a hydraulic pump 10 for supplying hydraulic oil, a traveling motor 20 for driving the construction machine by receiving the hydraulic oil, and the operation of the construction machine by receiving the hydraulic oil.
  • the driving manipulator 40 may generate a first pilot pressure for controlling a flow rate of the hydraulic oil supplied to the driving motor 20.
  • the driving manipulator 40 may include a driving pedal.
  • the work operation unit 42 may generate a third pilot pressure for controlling the flow rate of the hydraulic oil supplied to the actuator 22 for driving the work device.
  • the work manipulation unit 42 may include a joystick.
  • Actuator 22 may include a swing motor, boom cylinder, arm cylinder or bucket cylinder and the like.
  • the first pilot pressure generated from the driving manipulator 40 may be provided to the hydraulic pump 10 through the pilot line 50.
  • the third pilot pressure generated from the work operation unit 42 may be provided to the hydraulic pump 10 through the third pilot line 60.
  • the two ends of the pilot line 50 and the third pilot line 60 is further connected, and further comprises a shuttle valve 150 for selecting a high pressure of the two input pressures and outputs through the outlet. can do.
  • the pilot line 50 may include a first pilot line 52 and a second pilot line 54.
  • the first pilot line 52 may connect the driving control unit 40 and the pressure reducing valve 120
  • the second pilot line 54 may connect the pressure reducing valve 120 and the first end of the shuttle valve 150 to the inlet. have.
  • the third pilot line 60 may connect the work operation unit 42 and the second end of the shuttle valve 120 inlet.
  • the fourth pilot line 70 may connect the outlet of the shuttle valve 150 and the regulator 140.
  • the shuttle valve 150 may select a larger pressure from the second pilot pressure controlled by the pressure reducing valve 120 and the third pilot pressure generated from the work operation unit 42 and output the same to the regulator 140. have.
  • hydraulic pump 20 travel motor
  • actuator 30 main control valve
  • pilot line 52 first pilot line
  • control unit 140 regulator

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Abstract

건설기계의 주행 충격 저감 장치는, 건설기계의 주행 모터로 작동유를 공급하는 유압 펌프의 작동유 토출량을 제어하기 위한 파일럿 압력을 발생시키는 주행 조작부, 주행 조작부의 조작 변화량을 검출하기 위한 센서부, 주행 조작부와 유압 펌프 사이에 설치되어 유압 펌프로 공급되는 파일럿 압력을 제어하기 위한 감압밸브, 및 센서부로부터 조작 변화량 정보를 수신하고 조작 변화량이 기 설정된 크기 이상인 경우 파일럿 압력이 서서히 증가하도록 감압밸브의 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함한다.

Description

건설기계의 주행 충격 저감 장치 및 이를 이용한 건설기계의 제어방법
본 발명은 건설기계의 주행 충격 저감 장치 및 이를 이용한 건설기계의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유압 펌프로부터 토출되는 작동유의 유량을 제어하는 건설기계의 주행 충격 저감 장치 및 이를 이용한 건설기계의 제어 방법에 관한 것이다.
건설기계, 예를 들어, 휠 타입의 굴삭기는 유압 펌프로부터 토출된 작동유를 이용하여 전진 또는 후진 동작을 수행할 수 있다. 이 때, 상기 유압 펌프로부터 토출되는 작동유의 유량은 주행 페달의 조작 정도에 의해 제어될 수 있다.
그런데, 정차 상태에서 급출발하는 경우와 같이, 운전자가 주행 페달을 갑자기 세게 밟는 경우에는 상기 유압 펌프로부터 토출되는 작동유의 유량이 빠르게 증가할 수 있다. 이에 따라, 주행 가속도는 급격히 증가하게 되고 운전자에게 충격이 가해질 수 있다.
본 발명의 일 목적은 건설기계의 주행 충격 저감 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 주행 충격 저감 장치를 이용하여 건설기계를 제어하는 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 주행 충격 저감 장치는, 건설기계의 주행 모터로 작동유를 공급하는 유압 펌프의 작동유 토출량을 제어하기 위한 파일럿 압력을 발생시키는 주행 조작부, 상기 주행 조작부의 조작 변화량을 검출하기 위한 센서부, 상기 주행 조작부와 상기 유압 펌프 사이에 설치되어 상기 유압 펌프로 공급되는 파일럿 압력을 제어하기 위한 감압밸브, 및 상기 센서부로부터 상기 조작 변화량 정보를 수신하고 상기 조작 변화량이 기 설정된 크기 이상인 경우 상기 파일럿 압력이 서서히 증가하도록 상기 감압밸브의 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 주행 조작부로부터 발생되는 파일럿 압력의 크기는 제1 비율로 증가하고, 상기 감압밸브로부터 상기 유압 펌프로 공급되는 파일럿 압력의 크기는 상기 제1 비율보다 작은 제2 비율로 증가할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 주행 조작부는 주행 페달을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 센서부는 상기 주행 페달의 각도 변화를 측정하기 위한 각도 센서를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 센서부는 상기 파일럿 압력의 변화를 측정하기 위한 압력 센서를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 압력 센서는 압력 스위치를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 갑암밸브는 전자비례 감압밸브일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 전자비례 감압밸브는 수신된 제어 신호의 크기에 비례하도록 상기 파일럿 압력을 제어할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 전자비례 감압밸브는 수신된 제어 신호의 크기에 반비례하도록 상기 파일럿 압력을 제어할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 주행 충격 저감 장치는 상기 감압밸브와 상기 유압 펌프 사이에 설치되는 레귤레이터를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 유압 펌프는 가변 용량형 유압 펌프일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 주행 충격 저감 장치는, 상기 건설기계의 액추에이터로 작동유를 공급하는 유압 펌프의 작동유 토출량을 제어하기 위한 제3 파일럿 압력을 발생시키는 작업 조작부, 및 상기 감압밸브에 의해 제어된 상기 파일럿 압력 및 상기 작업 조작부로부터 발생된 상기 제3 파일럿 압력 중에서 더 큰 압력을 선택하여 출력하는 셔틀 밸브를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 감압밸브는 상기 주행 조작부와 상기 셔틀 밸브를 연결하는 파일럿 라인에 설치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 건설기계의 주행 충격 저감 장치는, 운전자가 주행 페달을 급조작하더라도 주행 모터로 공급되는 작동유의 유량이 서서히 증가하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 주행시 발생 가능한 충격을 저감시킬 수 있다
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 주행 시스템을 나타내는 유압 회로도이다.
도 2는 도 1의 감압밸브의 동작 특성을 나타내는 그래프이다.
도 3은 도 1의 건설기계의 주행 시스템을 이용하여 건설기계를 제어하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 파일럿 압력 및 입력 전류의 변화를 나타내는 그래프들이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 주행 시스템을 나타내는 유압 회로도이다.
도 6은 도 5의 감압밸브의 동작 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7은 파일럿 압력 및 입력 전류의 변화를 나타내는 그래프들이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 유압 시스템을 나타내는 유압 회로도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 주행 시스템을 나타내는 유압 회로도이다. 도 2는 도 1의 감압밸브의 동작 특성을 나타내는 그래프이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 건설기계의 주행 시스템은 작동유를 공급하는 유압 펌프(10), 유압 펌프(10)로부터 토출된 작동유를 공급받아 상기 건설기계를 주행시키는 주행 모터(20), 주행 모터(20)로 공급되는 작동유의 공급 방향을 제어하기 위한 메인 컨트롤 밸브(Main Control Valve, 30), 운전자의 조작에 대응하여 유압 펌프(10)를 제어하기 위한 파일럿 압력을 발생시키는 주행 조작부(40), 및 운전자가 주행 조작부(40)를 급조작한 경우에 발생하는 충격을 저감시키기 위한 주행 충격 저감 장치를 포함할 수 있다.
상기 건설기계는 휠 굴삭기, 휠 로더, 및 지게차 등을 포함할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 상기 건설기계가 휠 타입의 굴삭기인 경우에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 이로 인하여 본 발명의 주행 충격 저감 장치가 휠 굴삭기를 제어하기 위한 것으로 한정되는 것은 아니며, 휠 로더 및 지게차 등에도 이와 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
유압 펌프(10)는 엔진의 출력축에 연결되며, 상기 출력축이 회전함에 따라 구동되어 작동유를 토출할 수 있다. 상기 작동유는 오일 탱크(T)에 저장되며, 유압 펌프(10)로부터 토출된 작동유는 메인 컨트롤 밸브(30)를 거쳐 주행 모터(20), 스윙 모터, 및 액츄에이터들로 공급될 수 있다. 상기 공급된 작동유는 다시 오일 탱크(T)로 회수될 수 있다. 이 경우에 있어서, 상기 액츄에이터는 붐, 암, 버켓 등의 작업장치를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 유압 펌프(10)는 가변 용량형 유압 펌프일 수 있다. 예를 들면, 상기 가변 용량형 유압 펌프는 사판식 액시얼 피스톤 펌프(swash plate type axial piston pump)일 수 있다. 이 때, 상기 사판은 유압 펌프(10)의 회전축에 대하여 경사지게 설치된 원판일 수 있다. 상기 사판의 상기 회전축에 대한 경사각에 따라 유압 펌프(10)로부터 토출되는 유량이 달라질 수 있다. 즉, 상기 사판의 경사각을 제어함으로써 유압 펌프(10)로부터 토출되는 작동유의 유량을 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 사판의 경사각이 증가하면 유압 펌프(10)로부터 토출되는 작동유의 유량은 증가할 수 있고, 상기 사판의 경사각이 감소하면 유압 펌프(10)로부터 토출되는 작동유의 유량은 감소할 수 있다.
주행 모터(20)는 유압 펌프(10)로부터 작동유를 공급받아 주행 구동력을 발생시킬 수 있다. 상기 주행 구동력은 주행 모터(20)에 연결된 변속기를 거쳐 구동축으로 전달될 수 있다. 이에 따라, 상기 건설기계는 전진 또는 후진할 수 있다.
메인 컨트롤 밸브(30)는 유압 펌프(10)로부터 작동유를 공급받아 주행 모터(20)로 공급되는 작동유의 압력, 유량, 방향 등을 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 메인 컨트롤 밸브는 운전자의 조작 신호에 대응하여 상기 주행 모터로 공급되는 작동유의 방향을 제어할 수 있고, 상기 작동유 공급 방향에 따라 상기 건설기계는 전진하거나 또는 후진할 수 있고, 상기 작업 장치를 사용하여 다양한 작업을 수행할 수 있다.
도 1에는 메인 컨트롤 밸브(30)에 하나의 유압 펌프(10) 및 주행 모터(20)만이 연결된 것으로 도시되어 있으나 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 메인 컨트롤 밸브는 복수 개의 유압 모터들과 연결될 수 있으며, 스윙 모터 및 각종 액츄에이터들로 공급되는 작동유의 유량 등을 제어할 수 있다.
주행 조작부(40)는 상기 건설기계의 운전실 내에 설치되며, 운전자의 조작에 대응하는 파일럿 압력을 발생시킬 수 있다. 상기 파일럿 압력은 유압 펌프(10)로 공급되어 상기 사판의 경사각을 제어하거나, 또는 메인 컨트롤 밸브(30)로 공급되어 주행 모터(20)로 공급되는 작동유의 유량 등을 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 주행 조작부는 주행 페달일 수 있다.
구체적으로, 상기 건설기계는 상기 사판 및/또는 메인 컨트롤 밸브(30)를 제어하기 위한 제어유를 공급하는 파일럿 펌프(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제어유는 상기 작동유와 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 상기 파일럿 펌프는 상기 엔진의 출력축에 연결되며, 상기 출력축이 회전함에 따라 구동되어 제어유를 토출할 수 있다. 이 경우에 있어서, 상기 토출된 제어유는 운전자의 조작에 대응하는 파일럿 압력을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 운전자가 주행 조작부(40)를 조작하는 정도에 따라 그에 대응하는 파일럿 압력이 형성될 수 있다. 상기 파일럿 압력은 파일럿 라인(50)을 통해 유압 펌프(10)로 제공됨으로써 상기 사판의 경사각을 제어할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 파일럿 라인(50)은 제1 파일럿 라인(52) 및 제2 파일럿 라인(54)을 포함할 수 있다. 이 경우에 있어서, 제1 파일럿 라인(52)은 후술하는 감압밸브(120)와 주행 조작부(40) 사이의 파일럿 라인일 수 있고, 제2 파일럿 라인(54)은 감압밸브(120)와 유압 펌프(10) 사이의 파일럿 라인일 수 있다.
또한, 이하에서는 제1 파일럿 라인(52) 내에 형성된 제어유의 압력을 제1 파일럿 압력으로 정의하고, 제2 파일럿 라인(54) 내에 형성된 제어유의 압력은 제2 파일럿 압력으로 정의하기로 한다. 이 경우에 있어서, 상기 제1 파일럿 압력은 운전자의 조작 신호에 대응하는 크기의 파일럿 압력일 수 있고, 상기 제2 파일럿 압력은 상기 사판의 경사각을 제어하기 위하여 유압 펌프(10)로 공급되는 제어유의 파일럿 압력일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 주행 충격 저감 장치는 파일럿 라인(50)에 설치되는 레귤레이터(140)를 더 포함할 수 있다. 레귤레이터(140)는 유압 펌프(10)로부터 토출되는 작동유의 유량 및 압력이 부하와 관계없이 일정하게 유지되도록 제어할 수 있다.
상기 주행 충격 저감 장치는 주행 조작부(40)에 의해 발생된 파일럿 압력을 측정하기 위한 압력 센서(100), 주행 조작부(40)의 조작 정도를 파악하기 위한 각도 센서(110), 센서들(100, 110)로부터 측정된 정보들을 수신하고 이를 바탕으로 상기 파일럿 압력을 제어하기 위한 제어 신호를 발생시키는 제어부(130), 및 상기 제어 신호에 따라 상기 파일럿 압력의 크기를 제어하기 위한 감압밸브(120)를 포함할 수 있다.
압력 센서(100)는 제1 파일럿 라인(52)에 설치되며, 상기 제1 파일럿 압력의 크기를 측정할 수 있다. 상기 측정된 압력 정보는 무선 통신, 예를 들면, CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), FlexRay 등을 통해 제어부(130)로 송신될 수 있다. 이와 다르게, 압력 센서(100)가 유선을 통해 직접 제어부(130)와 연결될 수도 있다.
예를 들면, 상기 압력 센서는 압력 스위치일 수 있다. 상기 압력 스위치는 제1 파일럿 라인(52) 내부의 압력과 기 설정된 압력을 서로 비교하여 온(on)되거나 또는 오프(off)될 수 있다. 즉, 제1 파일럿 라인(52) 내부의 상기 제1 파일럿 압력이 기 설정된 압력 이상인 경우에는 상기 압력 스위치가 온되고, 압력 정보가 제어부(130)로 송신될 수 있다. 이와 다르게, 압력 센서(100)는 상기 제1 파일럿 압력을 항시 또는 주기적으로 제어부(130)로 송신할 수도 있다.
각도 센서(110)는 주행 조작부(40)의 일측에 설치되며, 주행 조작부(40)의 조작 정도를 측정할 수 있다. 예를 들면, 상기 각도 센서는 상기 주행 조작부의 지구 중력 방향에 대한 경사각 변화를 검출하거나, 또는 상기 운전실의 바닥면과 상기 주행 조작부 간의 상대적인 위치 변화를 검출함으로써 상기 주행 조작부의 조작량을 측정할 수 있다. 상기 측정된 각도 정보는 무선 통신, 예를 들면, CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), FlexRay 등을 통해 제어부(130)로 송신될 수 있다. 이와 다르게, 각도 센서(110)가 유선을 통해 직접 제어부(130)와 연결될 수도 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 주행 충격 저감 장치는 압력 센서(100)만을 포함하고 각도 센서(110)는 포함하지 않을 수 있다. 이와 다르게, 상기 주행 충격 저감 장치는 각도 센서(110)만을 포함하고 압력 센서(100)는 포함하지 않을 수도 있다.
제1 파일럿 라인(52)에 형성된 제어유의 압력, 즉 상기 제1 파일럿 압력은 운전자의 조작량에 따라 그 크기가 결정될 수 있다. 이 때, 상기 조작량은 운전자가 주행 조작부(40)를 조작하는 정도에 비례할 수 있다. 따라서, 각도 센서(110)에 의해 측정된 주행 조작부(40)의 각도와 압력 센서(100)에 의해 측정된 상기 제1 파일럿 압력은 서로 변환될 수 있는 값들이다. 이에 따라, 상기 주행 충격 저감 장치는 압력 센서(100) 및 각도 센서(110) 중에서 선택된 하나의 센서만을 포함할 수 있다.
감압밸브(120)는 파일럿 라인(50)에 설치되며, 제어부(130)로부터 제어 신호를 수신할 수 있다. 감압밸브(120)는 상기 수신된 제어 신호에 대응하도록 유압 펌프(10)로 공급되는 상기 제2 파일럿 압력의 크기를 제어할 수 있다.
예를 들면, 상기 감압밸브는 전자비례 감압(Electronic Proportional Pressure Reducing, EPPR)밸브일 수 있다. 상기 전자비례 감압밸브는 수신된 제어 신호의 크기, 예를 들면, 전류의 세기에 대응하는 파일럿 압력을 발생시킬 수 있다. 즉, 상기 제2 파일럿 압력의 크기는 제어부(130)로부터 수신된 제어 신호의 크기에 의해 결정될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 감압밸브(120)는 상기 제2 파일럿 압력의 크기가 제어부(130)로부터 입력된 제어 신호의 크기에 반비례하도록 제어할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 감압밸브(120)로 제1 전류(C1)의 제어 신호가 입력되면 상기 제2 파일럿 압력의 크기는 제1 압력(P1)일 수 있다(A 지점). 감압밸브(120)로 제2 전류(C2)의 제어 신호가 입력되면 상기 제2 파일럿 압력의 크기는 제2 압력(P1)일 수 있다(B 지점). 이 때, 상기 제2 전류(C2)는 상기 제1 전류(C1)보다 크고, 상기 제1 압력(P1)은 상기 제2 압력(P2)보다 클 수 있다. 즉, 감압밸브(120)로 입력되는 제어 신호의 크기가 커질수록 제2 파일럿 라인(54)을 통해 출력되는 상기 제2 파일럿 압력의 크기는 작아질 수 있다.
제어부(130)는 압력 센서(100) 및 각도 센서(110)로부터 각각 제1 파일럿 라인(52)의 압력 정보 및 주행 조작부(40)의 조작량에 대한 정보를 수신할 수 있다. 제어부(130)는 상기 수신된 정보들로부터 주행 조작부(40)의 급조작 여부를 판단할 수 있다. 운전자가 주행 조작부(40)를 급조작한 것으로 판단된 경우에는, 감압밸브(120)로 제어 신호를 출력하여 상기 제2 파일럿 압력이 서서히 증가하도록 제어할 수 있다. 상기 제2 파일럿 압력이 서서히 증가하면, 유압 펌프(10)의 상기 사판의 경사각 역시 서서히 증가할 수 있고, 주행 모터(20)로 공급되는 작동유의 유량 역시 서서히 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 주행 조작부(40)의 급조작에 의한 주행 충격이 저감될 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부는 전자 제어 장치(Electronic Control Unit, ECU)일 수 있다.
상술한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 주행 충격 저감 장치는, 운전자가 주행 조작부(40)를 급조작한 경우에도 주행 모터(20)로 공급되는 작동유의 유량은 서서히 증가하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 주행시 발생 가능한 충격을 저감시킬 수 있다.
도 3은 도 1의 건설기계의 주행 시스템을 이용하여 건설기계를 제어하는 방법을 나타내는 순서도이다. 도 4는 파일럿 압력 및 입력 전류의 변화를 나타내는 그래프들이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 주행 조작부에 대한 조작 정보를 획득한다(S100).
구체적으로, 운전자가 주행 조작부를 조작하면 제1 파일럿 라인(52) 내에는 조작량에 대응하는 제1 파일럿 압력이 형성될 수 있다. 제어부(130)는 제1 파일럿 라인(52)에 설치된 압력 센서(100)로부터 상기 제1 파일럿 압력에 대한 정보를 수신할 수 있다. 이와 다르게, 제어부(130)는 주행 조작부(40)에 설치된 각도 센서(110)로부터 주행 조작부(40)의 각도 정보를 수신할 수도 있다. 제어부(130)는 수신된 압력 정보 또는 각도 정보를 이용하여 주행 조작부(40)의 조작 정도를 판단할 수 있다. 예를 들면, 상기 주행 조작부는 주행 페달일 수 있다.
이후, 주행 조작부가 급조작 되었는지 여부를 판단한다(S110).
예시적인 실시예들에 있어서, 제어부(130)는 압력 센서(100)로부터 입력된 상기 제1 파일럿 압력이 기 설정된 압력 이상인 경우에는, 운전자가 주행 조작부(40)를 급조작 한 것으로 판단할 수 있다. 이 때, 상기 설정 압력은 상기 건설기계의 제원, 선택된 변속단의 종류, 작업 환경 등을 고려하여 설정될 수 있다.
이와 다르게, 제어부(130)는 각도 센서(110)로부터 입력된 주행 조작부(40)의 각도 변화가 기 설정된 각도 이상인 경우에는, 운전자가 주행 조작부(40)를 급조작 한 것으로 판단할 수 있다. 이 때, 상기 설정 각도는 상기 건설기계의 제원, 선택된 변속단의 종류, 작업 환경 등을 고려하여 설정될 수 있다.
주행 조작부가 급조작된 것으로 판단된 경우에는, 유압 모터로부터 토출되는 작동유의 유량이 서서히 증가하도록 파일럿 압력을 제어한다(S120).
운전자가 주행 조작부(40)를 급조작한 경우에는, 유압 펌프(10)로부터 토출되는 작동유의 유량 및 압력이 빠르게 증가할 수 있다. 이 경우 건설기계의 주행 가속도가 지나치게 커져 충격이 발생할 수 있다. 상기 충격을 방지하기 위하여, 제어부(130)는 유압 펌프(10)의 사판 각도가 서서히 증가하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 유압 펌프(10)로부터 토출되는 작동유 유량의 급격한 증가를 방지할 수 있고, 주행 충격이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
구체적으로, 운전자가 주행 조작부(40)를 조작하면, 조작량에 대응하는제1 파일럿 압력이 제1 파일럿 라인(52)에 형성될 수 있다. 압력 센서(100)는 상기 제1 파일럿 압력을 검출하여 제어부(130)로 제공할 수 있다. 제어부(130)는 상기 제1 파일럿 압력과 기 설정된 압력을 비교하여 주행 조작부(40)가 급조작 되었는지 여부를 판단할 수 있다. 주행 조작부(40)가 급조작된 것으로 판단된 경우, 제어부(130)는 감압밸브(120)로 입력되는 전류를 증가시킬 수 있다. 입력 전류가 증가하면 감압밸브(120)는 우측으로 절환될 수 있다. 이에 따라, 상기 사판에 제공되는 파일럿 압력, 즉 제2 파일럿 압력은 상기 제1 파일럿 압력보다 작아질 수 있다. 이후, 제어부(130)는 상기 입력 전류를 서서히 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 파일럿 압력은 상기 제1 파일럿 압력과 동일한 크기가 될 때까지 서서히 증가하고, 유압 펌프(10)로부터의 작동유 토출 유량도 서서히 증가할 수 있다.
제어부(130)가 파일럿 압력을 제어하는 상기의 과정은 도 4에 자세히 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 운전자가 주행 조작부(40)를 전혀 조작하지 않은 상태(제1 구역, Ⅰ)에서는, 제1 및 제2 파일럿 압력들은 각각 0이고, 감압밸브(120)로 입력되는 전류도 최소일 수 있다.
이후, 운전자가 주행 조작부(40)를 급조작하면(제2 구역, Ⅱ), 주행 조작부(40)의 조작량에 대응하여 제1 파일럿 압력이 빠르게 증가할 수 있다. 이 때, 제어부(130)는 감압밸브(120)로 입력되는 전류의 세기를 급격히 증가시킬 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 감압밸브(120)로 입력된 전류의 세기와 제2 파일럿 압력의 크기는 반비례 관계에 있으므로, 상기 제2 파일럿 압력의 증가폭은 크지 않을 수 있다. 이 후, 제어부(130)는 감압밸브(120)로 입력되는 전류의 세기를 서서히 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 파일럿 압력은 상기 제1 파일럿 압력과 동일한 크기가 될 때(제3 구역, Ⅲ)까지 서서히 증가할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 입력 전류의 감소율 및 상기 제2 파일럿 압력의 증가율은 건설기계의 제원, 선택된 변속단의 종류, 작업 환경 등을 고려하여 다양하게 설정될 수 있다. 도 4에서는 시간 경과에 따른 상기 입력 전류의 감소가 직선 형태를 갖는 것으로 도시되어 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 입력 전류는 포물선 형태의 궤적을 따라 감소할 수도 있고, 혹은 계단 형태의 궤적을 따라 단계적으로 감소할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 방법은 주행 모터(20)로 공급되는 작동유의 유량을 서서히 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 운전자가 주행 조작부(40)를 갑자기 조작하더라도 주행 충격 없이 부드러운 주행을 실현할 수 있다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 주행 시스템을 나타내는 유압 회로도이다. 도 6은 도 5의 감압밸브의 동작 특성을 나타내는 그래프이다. 도 5의 주행 시스템은 감압밸브(122)를 제외하고는 도 1을 참조로 설명한 건설기계의 주행 시스템과 실질적으로 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 건설기계의 주행 시스템은 작동유를 공급하는 유압 펌프(10), 상기 작동유를 공급받아 상기 건설기계를 주행시키기 위한 주행 모터(20), 주행 모터(20)로 공급되는 작동유를 제어하기 위한 메인 컨트롤 밸브(30), 운전자의 조작에 대응하여 유압 펌프(10)의 토출량을 제어하기 위한 파일럿 압력을 발생시키는 주행 조작부(40), 및 주행 조작부(40) 급조작시 발생 가능한 주행 충격을 저감시키기 위한 주행 충격 저감 장치를 포함할 수 있다.
상기 주행 충격 저감 장치는 주행 조작부(40) 조작에 따라 발생된 파일럿 압력을 측정하기 위한 압력 센서(100), 주행 조작부(40)의 조작량을 측정하기 위한 각도 센서(110), 센서들(100, 110)로부터 측정된 정보들을 수신하고 파일럿 압력의 크기를 제어하기 위한 제어 신호를 발생시키는 제어부(130), 및 상기 제어 신호를 수신하여 파일럿 압력의 크기를 제어하기 위한 감압밸브(122)를 포함할 수 있다.
감압밸브(122)는 파일럿 라인(50)에 설치되며, 제어부(130)로부터 제어 신호를 수신할 수 있다. 감압밸브(122)는 상기 수신된 제어 신호에 대응하도록 유압 펌프(10)로 공급되는 상기 제2 파일럿 압력의 크기를 제어할 수 있다.
예를 들면, 상기 감압밸브는 전자비례 감압(Electronic Proportional Pressure Reducing, EPPR)밸브일 수 있다. 상기 전자비례 감압밸브는 수신된 제어 신호의 크기, 예를 들면, 전류의 세기에 대응하는 파일럿 압력을 발생시킬 수 있다. 즉, 상기 제2 파일럿 압력의 크기는 제어부(130)로부터 수신된 제어 신호의 크기에 의해 결정될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 감압밸브(122)는 상기 제2 파일럿 압력의 크기가 제어부(130)로부터 입력된 제어 신호의 크기에 비례하도록 제어할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 감압밸브(122)로 제3 전류(C3)의 제어 신호가 입력되면 상기 제2 파일럿 압력의 크기는 제3 압력(P3)일 수 있다(D 지점). 감압밸브(122)로 제4 전류(C4)의 제어 신호가 입력되면 상기 제2 파일럿 압력의 크기는 제4 압력(P4)일 수 있다(E 지점). 이 때, 상기 제4 전류(C4)는 상기 제3 전류(C3)보다 크고, 상기 제4 압력(P4)은 상기 제3 압력(P3)보다 클 수 있다. 즉, 감압밸브(122)로 입력되는 제어 신호의 크기가 커질수록 제2 파일럿 라인(54)을 통해 출력되는 상기 제2 파일럿 압력의 크기도 커질 수 있다.
상술한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 주행 충격 저감 장치는, 운전자가 주행 조작부(40)를 급조작한 경우에도 주행 모터(20)로 공급되는 작동유의 유량은 서서히 증가하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 주행시 발생 가능한 충격을 저감시킬 수 있다.
도 7은 파일럿 압력 및 입력 전류의 변화를 나타내는 그래프들이다. 도 7의 제어 방법은 입력 전류 및 제2 파일럿 압력의 변화를 제외하고는 도 3 및 도 4를 참조로 설명한 건설기계의 제어 방법과 실질적으로 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 단계들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면, 운전자가 주행 조작부(40)를 전혀 조작하지 않은 상태(제4 구역, Ⅳ)에서는, 제1 및 제2 파일럿 압력들은 각각 0이고, 감압밸브(122)로 입력되는 전류도 최소일 수 있다.
이후, 운전자가 주행 조작부(40)를 급조작하면(제5 구역, Ⅴ), 주행 조작부(40)의 조작량에 대응하여 제1 파일럿 압력이 빠르게 증가할 수 있다. 이 때, 제어부(130)는 감압밸브(122)로 입력되는 전류의 세기를 서서히 증가시킬 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 감압밸브(122)로 입력된 전류의 세기와 제2 파일럿 압력의 크기는 비례 관계에 있으므로, 상기 제2 파일럿 압력도 서서히 증가할 수 있다. 이 후, 상기 제2 파일럿 압력은 상기 제1 파일럿 압력과 동일한 크기가 될 때(제6 구역, Ⅵ)까지 서서히 증가할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 입력 전류의 증가율 및 상기 제2 파일럿 압력의 증가율은 건설기계의 제원, 선택된 변속단의 종류, 작업 환경 등을 고려하여 다양하게 설정될 수 있다. 도 7에서는 시간 경과에 따른 상기 입력 전류의 증가가 직선 형태를 갖는 것으로 도시되어 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 입력 전류는 포물선 형태의 궤적을 따라 증가할 수도 있고, 혹은 계단 형태의 궤적을 따라 단계적으로 증가할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 방법은 주행 모터(20)로 공급되는 작동유의 유량을 서서히 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 운전자가 주행 조작부(40)를 갑자기 조작하더라도 주행 충격 없이 부드러운 주행을 실현할 수 있다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 유압 시스템을 나타내는 유압 회로도이다. 도 8의 유압 시스템은 작업 조작부 및 셔틀밸브를 제외하고는 도 1을 참조로 설명한 건설기계의 주행 시스템과 실질적으로 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 8을 참조하면, 건설기계의 유압 시스템은 작동유를 공급하는 유압 펌프(10), 상기 작동유를 공급받아 상기 건설기계를 주행시키기 위한 주행 모터(20), 상기 작동유를 공급받아 상기 건설기계의 작업 장치를 구동시키기 위한 액추에이터(22), 운전자의 조작에 대응하여 유압 펌프(10)의 토출량을 제어하기 위한 파일럿 압력을 발생시키는 주행 조작부(40) 및 작업 조작부(42), 및 주행 조작부(40) 급조작시 발생 가능한 주행 충격을 저감시키기 위한 주행 충격 저감 장치를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 주행 조작부(40)는 주행 모터(20)로 공급되는 작동유의 유량을 제어하기 위한 제1 파일럿 압력을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 주행 조작부(40)는 주행 페달을 포함할 수 있다. 작업 조작부(42)는 상기 작업 장치를 구동시키기 위한 액추에이터(22)로 공급되는 작동유의 유량을 제어하기 위한 제3 파일럿 압력을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 작업 조작부(42)는 조이스틱을 포함할 수 있다. 액추에이터(22)는 스윙 모터, 붐 실린더, 암 실린더 또는 버켓 실린더 등을 포함할 수 있다.
주행 조작부(40)로부터 발생된 상기 제1 파일럿 압력은 파일럿 라인(50)을 통해 유압 펌프(10)로 제공될 수 있다. 작업 조작부(42)로부터 발생된 상기 제3 파일럿 압력을 제3 파일럿 라인(60)을 통해 유압 펌프(10)로 제공될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 파일럿 라인(50)과 제3 파일럿 라인(60)에 양단이 연결되고, 입력되는 두 압력 중 높은 압력을 선택하여 출구를 통해 출력하는 셔틀 밸브(150)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 파일럿 라인(50)은 제1 파일럿 라인(52) 및 제2 파일럿 라인(54)을 포함할 수 있다. 제1 파일럿 라인(52)은 주행 조작부(40)와 감압밸브(120)를 연결하고, 제2 파일럿 라인(54)은 감압밸브(120)와 셔틀 밸브(150) 입구의 제1 단부를 연결할 수 있다. 제3 파일럿 라인(60)은 작업 조작부(42)와 셔틀 밸브(120) 입구의 제2 단부를 연결할 수 있다. 제4 파일럿 라인(70)은 셔틀 밸브(150)의 출구와 레귤레이터(140)를 연결할 수 있다.
따라서, 셔틀 밸브(150)는 감압밸브(120)에 의해 제어된 제2 파일럿 압력 및 작업 조작부(42)로부터 발생된 상기 제3 파일럿 압력 중에서 더 큰 압력을 선택하여 레귤레이터(140)로 출력할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
<부호의 설명>
10: 유압 펌프 20: 주행 모터
22: 액추에이터 30: 메인 컨트롤 밸브
40: 주행 조작부 42: 작업 조작부
50: 파일럿 라인 52: 제1 파일럿 라인
54: 제2 파일럿 라인 60: 제3 파일럿 라인
70: 제4 파일럿 라인 100: 압력 센서
110: 각도 센서 120, 122: 감압밸브
130: 제어부 140: 레귤레이터
150: 셔틀 밸브 T: 오일 탱크

Claims (13)

  1. 건설기계의 주행 모터로 작동유를 공급하는 유압 펌프의 작동유 토출량을 제어하기 위한 파일럿 압력을 발생시키는 주행 조작부;
    상기 주행 조작부의 조작 변화량을 검출하기 위한 센서부;
    상기 주행 조작부와 상기 유압 펌프 사이에 설치되어 상기 유압 펌프로 공급되는 파일럿 압력을 제어하기 위한 감압밸브; 및
    상기 센서부로부터 상기 조작 변화량 정보를 수신하고, 상기 조작 변화량이 기 설정된 크기 이상인 경우 상기 파일럿 압력이 서서히 증가하도록 상기 감압밸브의 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 건설기계의 주행 충격 저감 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주행 조작부로부터 발생되는 파일럿 압력의 크기는 제1 비율로 증가하고, 상기 감압밸브로부터 상기 유압 펌프로 공급되는 파일럿 압력의 크기는 상기 제1 비율보다 작은 제2 비율로 증가하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 주행 충격 저감 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 주행 조작부는 주행 페달인 것을 특징으로 하는 건설기계의 주행 충격 저감 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 센서부는 상기 주행 페달의 각도 변화를 측정하기 위한 각도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 주행 충격 저감 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 센서부는 상기 파일럿 압력의 변화를 측정하기 위한 압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 주행 충격 저감 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 압력 센서는 압력 스위치인 것을 특징으로 하는 건설기계의 주행 충격 저감 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 갑암밸브는 전자비례 감압(Electronic Proportional Pressure Reducing)밸브인 것을 특징으로 하는 건설기계의 주행 충격 저감 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 전자비례 감압밸브는 수신된 제어 신호의 크기에 비례하도록 상기 파일럿 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 주행 충격 저감 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 전자비례 감압밸브는 수신된 제어 신호의 크기에 반비례하도록 상기 파일럿 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 주행 충격 저감 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 감압밸브와 상기 유압 펌프 사이에 설치되는 레귤레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 주행 충격 저감 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 유압 펌프는 가변 용량형 유압 펌프인 것을 특징으로 하는 건설기계의 주행 충격 저감 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 건설기계의 액추에이터로 작동유를 공급하는 유압 펌프의 작동유 토출량을 제어하기 위한 제3 파일럿 압력을 발생시키는 작업 조작부; 및
    상기 감압밸브에 의해 제어된 상기 파일럿 압력 및 상기 작업 조작부로부터 발생된 상기 제3 파일럿 압력 중에서 더 큰 압력을 선택하여 출력하는 셔틀 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 주행 충격 저감 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 감압밸브는 상기 주행 조작부와 상기 셔틀 밸브를 연결하는 파일럿 라인에 설치되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 주행 충격 저감 장치.
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