KR100354294B1 - 무한궤도차량의조향변속기용안전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 궤도차량의 중첩조향기구 특히 이런 유형의 조향기구(7)에 대한 안전장치에 관한 것이다.
궤도차량에 대한 조향기구에는 근본적인 단점이 있으며 이것이 운전 부주위나 또는 일정한 운전조건하에 비정상적인 주행저항을 받아 과부하를 받을 수가 있다.
이러한 과부하의 우려를 해소 시켜주기 위하여 발명에 따라 조향장치(7)의 구동 및 종동회전수가 포착되어서 주어진 운전 매개변수와 대비가 이루어진다. 유격이 포착되면 조향기구(7)의 차단이 이루어 진다.

Description

무한궤도 차량의 조향 변속기용 안전 장치
본 발명은 유성기어 셋트, 브레이크 및 상이한 회전 반경을 갖는 커브 주행시에 있어서 상이한 변속비와 맞물리기 위한 커플링 수단을 구비하는 무한궤도 차량용 크로스 드라이브(cross-drive) 조향 변속기에 관한 것이다.
크로스 드라이브 조향 변속기는 도로상에서 고속으로 주행하는 경우에 안전하고 비도로상에서의 주행시에 있어서 조향 손실이 적기 때문에 무한궤도 차량의 조향 변속기에 있어서 광범위하게 사용된다. DE-A 36 19 055에는 3개의 회전 반경범위를 구비하는 크로스 드라이브 조향 변속기가 공지된다. 상기 크로스 드라이브 조향 변속기는 유체정력학적 및 기계적 부분 변속기로 구성된다. 조향 변속기의 중립축은 주 변속기의 종합 변속기와 상호 작용한다. 전적으로, 유체정력학적 부분 변속기는 제 1 회전 반경 영역에서 작동되며, 기계적 부분 변속기는 제 2 회전 반경 영역에서 작동된다. 추가적으로, 기계적 부분 변속기는 제 3 영역의 고정 회전 반경에서 전적으로 작동된다.
무한궤도 차량용 조향 기어 변환 변속기는 작동 오류 또는 비정상적 주행 저항의 결과로서 어떠한 주행 조건하에서 과부하를 받을 수 있다는 본질적인 문제점이 있다.
큰 회전 반경을 주행하는 경우에 있어서 커브의 내측 궤도 및 외측 궤도 사이에는 적은 속도 차이가 절대적으로 요구된다. 이를 위해 필요한 조향 변속기의낮은 변속기 출력 속도는 입력(엔진 속도)과 조향 변속기의 출력 사이의 큰 변속비에 의하여 획득된다. 그러나 상기 큰 변속비는 요구되는 낮은 출력 속도를 제공할 뿐만 아니라, 주 변속기의 출력축 상에 상당히 높은 과도한 토크를 생성한다. 상술한 조건은 상기 조향 기어 변환 변속기가 과부하되는 본질적인 위험을 야기시키는데, 이것은 과도하게 제공되는 토크가 차량에 있어서 그것의 일반적인 사용 동안에 결코 필요하지 않기 때문이다. 그러나 어떤 특정 조건하에서 높은 출력 토크는 예를 들어, 작동 오류(주차 브레이크를 넣은 상태에서 수직축을 중심으로 한 방향 전환과 같은) 또는 비정상적인 주행 저항(이물체로 인하여 주행 장치에 장애가 생기는 것과 같은)의 경우에 있어서 뒷받침될 수 있다.
경제적인 이유로, 어떠한 변속기도 우발적으로 발생하는 상기 토크를 고려하여 설계될 수 없으므로, 조향 기어 변환 변속기 내에서 클러치가 미끄러지는 결과로 조향 변속기가 파손될 우려가 있다.
본 발명은 과부하를 받을 경우 기계적 크로스 드라이브 조향 변속기를 신뢰성있게 보호하는 조향 기어 변환 변속기용 안전 장치를 제공하기 위한 과제를 기초로 한다. 본 발명이 기초하는 상기 과제는 조향 변속기의 입력 속도, 출력 속도 및 조향 변속기에서 맞물려진 변속비가 감지되고 미리 결정된 운전 파라미터와 비교되며, 슬립(slip)이 감지되는 경우에 조향 변속기가 차단됨으로써 해결된다. 제안된 상기 해결 방안은 과부하의 경우에 차량의 기동성, 주행 안전성 및 그것의 탑승객에 영향을 주지 않으면서도 기계식 크로스 드라이브 조향 변속기의 신뢰성있는 보호를 가능하게 한다. 차단을 위한 조건은 원칙적으로 조향 변속기의 차단이 이론상으로 과부하가 발생 가능한 주행 조건하에서만 발생하도록 선택된다. 또한 상기 차단은 출발의 경우 또는 매우 낮은 속도에서만 일어난다.
조향 변속기를 차단하기 위한 간단한 해결 방안은 슬립이 감지되는 경우에 조향 변속기로의 압력 공급을 중단시키는 것으로 이루어진다.
상이한 운전 파라미터의 논리 조합에 의하여 차단 조건을 결정하는 것이 매우 바람직하다. 상기 운전 파라미터는 다음과 같은 입력 신호를 포함한다: 맞물려진 기어단, 차량 속도, 조향 변속기에서 맞물려진 변속비 및 조향 변속기 입력 및 출력 속도비.
브레이크 신호로부터의 입력 신호를 운전 파라미터에 부가시키는 것이 바람직하다. 브레이크 신호를 사용하여, 어떤 주행 조작에 있어서 클러치의 슬립을 기다리지 않고 즉시 조향 변속기를 차단시킬 수 있다. 이것은 예를 들어, 주차 브레이크가 작동된 경우에 '수직축을 중심으로 한 방향 전환'의 주행 조작을 하는 경우일 수 있다.
조향 변속기의 차단은 주행 스위치, 또는 기어 변속 핸들 및 조향 휠의 위치를 감지하는 것에 의한 특히 간단한 방법으로 해제된다. 상기 신호는 AND 함수에 의해 연관된다. 조향 휠이 직진 위치로 복귀되자마자 조향 변속기의 차단이 해제된다.
조향 변속기에서 변속비를 지시하는 개별 압력 스위치 신호가 임의의 조합으로 나타나는 것을 억제하기 위하여 압력 스위치 신호의 신뢰도를 점검하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 해결 방안의 바람직한 실시예에 있어서, 조향 변속기의 안전장치는 3개의 기능 블럭으로 구성된다. 이것들은 전자 변속기 제어, 조향 변속기의 기능 블럭 및 컴퓨터 유닛로 형성된다.
조향 변속기의 차단을 운전자에게 시각적으로 지시하는 것이 바람직하다. 상기 목적을 위해 경고등이 설치된다.
또한 발명의 본질적인 다른 특징 및 이로부터 결과하는 장점은 본 발명의 실시예에 관한 설명으로부터 이해될 수 있다.
도면에 있어서;
제 1 도는 무한궤도 차량용 자동 조향 기어 변환 변속기의 변속기 개략도;
제 2 도는 기어 변환 변속기에 대한 표;
제 3 도는 조향 변속기에 대한 표;
제 4 도는 차단 조건을 설명하는 기능표;
제 5 도는 압력 스위치의 오류 검출표;
제 6 도는 하나의 기능 개요를 갖는 조향 변속기 안전 장치의 기능 군의 개략적인 도해이다.
제 1 도은 무한궤도 차량용 자동 조향 기어 변환 변속기(1)의 변속기 개략도를 도시한다. 상기 조향 기어 변환 변속기는 다음의 모듈로 구성된다: 기어 변환 변속기(2), 플로우 브레이크(3; 리타더), 유체동력학적 컨버터(4) 및 도면상의 좌측 또는 우측에 각각 위치되는 종합 변속기(5 및 6) 상기 조립체의 하부에는 입력 피니언(8), 및 기어(10 및 11)에 의하여 종합 변속기(5 및 6)에 맞물리는중립축(9)을 구비하는 조향 변속기(7)가 도시된다.
상기 기어 변환 변속기(2)는 압력측 상에, 같은축 상에 배열되는 2개의 클러치(KV 및 K4R)을 구비한다. 이것에 이어서 3개의 유성기어 셋트가 위치되는데 이것의 중공 기어는 브레이크(B3, B2 및 B1)에 의해 하우싱과 연결 가능하다. 제 3 유성기어 셋트의 웨브(12)는 중앙축(13)과 비회전적으로 연결된다. 종합 변속기(5 및 6)는 상기 중앙축(13)에 의해 구동된다. 도시되지 않은 무한궤도 차량의 입력 궤도는 상기 변속기에 의해 구동된다.
상기 조향 기어 변환 변속기(1)에 대한 입력측(16)의 중공축(15) 상에 비회전적으로 위치되는 기어(14)는 조향 변속기(7)의 입력 기어(17)와 기어 맞물림 연결된다. 또 다른 기어(18)는 기어(8)에 구동 연결된다.
상기 조향 변속기(7)에는 모두 4개의 클러치(19, 20, 21 및 22)가 배치된다. 직진 운전시에는 클러치(19 및 20)가 맞물리게 된다. 클러치(19)가 분리되는 경우에는 무한궤도 차량은 우회전을 하게 되며, 클러치(19)가 맞물리고 클러치(20)가 분리되는 경우에는 차량은 좌회전을 하게 된다. 회전 방향을 역전시키기 위한 변속기(23)는 클러치(20)와 기어(11) 사이에 위치된다.
조향 변속기(7)는 2개의 유성기어 세트(24 및 25)에 의해서 보완된다. 유성기어 셋트(24)의 대형 중앙 기어는 브레이크(26)에 의해 하우싱과 연결 가능하다. 유성기어 셋트(25)의 중공 기어는 플라이휠(27)에 의하여 하우싱 상에 지지된다.
제 2 도 및 제 3 도에 따른 표는 어떤 기어 변환 요소가 어떤 단에서 또는 어떤 반경에서 작동되는가를 도시한다.
조향 변속기(7)의 안전을 위하여 입력 속도(n_An-Lenk)는 속도 센서(28)에 의해 검출된다. 또한 출력 속도(n_Ab-Lenk)는 중립축(9)의 기어(10) 및 종합 변속기(5) 사이의 중간 기어(29) 상에서 측정된다. 상기 목적을 위해 또 다른 속도 센서(30)가 설치된다.
제 1 (고정)회전 반경 및 제 3 회전 반경 사이의 변속기 요소는 상기 조향 변속기(7)와 맞물려지는 변속비에 따라 클러치(21, 22) 및 브레이크(26) 상에서 여기서는 도시되지 않은 압력 스위치에 의해 슬립 발생을 모니터링한다. 슬립이 감지되는 경우에는 도시되지 않은 솔레노이드 밸브가 작동되어 조향 변속기(7)로의 압력 제공, 및 이와 함께 토크의 전달을 차단한다.
차단 조건은 다음과 같이 선택된다:
1. 조향 변속기는 이론상으로도 과부하가 발생될 수 있는 주행 상태의 경우에만 차단되고
2. 조향 변속기는 출발시 또는 매우 낮은 속도에서만 차단된다.
차단 조건은 제 4도의 총괄표로부터 개개적으로 이해된다.
다음의 입력 파라미터가 모니터링되며 논리 이론 원리에 따라 연관되는 것이 바람직하다: 중립 위치(N)를 벗어나서 맞물리는 기어단(선택적인 기어 변환단 신호), 차량 속도(v_Fzg) < 최대 차량 속도(Fzg_Schwelle), 회전 반경 압력(p_Lenkgetr, 클러치(22), 브레이크(24) 및 클러치(21)의 압력 스위치).
회전 반경 압력은 (p_Lenkgetr; p_.L5, p_L6 및 p_L7)로 표기된다.
입력 속도(n_An-Lenkgetr) 및 출력 속도(n_Ab-Lenkgetr)의 비교가 또한 행해진다. 출력 속도는 각각의 회전 반경(I_R1_g, I_R2_g 및 I_R3_g)의 변속비와 곱해진다.
차단 조건은 AND 논리 함수에 의해 연관되는 조건에 기초하는 복수의 신호에 의해 결정되는데, 여기서 맞물리는 기어단 신호는 맞물리는 기어단이 중립 위치로부터 벗어나는 경우(맞물리는 기어단 < > N)에 "참(True)"이 되고, 차량 속도 조건은 차량 속도 신호가 미리 결정된 한계값 보다 작은 경우(v_Fzg < Fzg_Schwelle)에 "참(True)"이 되며; 슬립 조건은 조향 변속기의 입력 속도 신호가 조향 변속기에 맞물려진 변속단에 의해 곱해진 조향 변속기의 출력 속도 신호 보다 큰 경우(n_An_Lenkgetr > n_Ab_Lenkgetr * i_Rx_g)에 "참(True)"이 되고, 이것은 압력 스위치 신호(p_L5, p_L6 및 p_L7)의 논리 조합에 의해 결정된다. 이것에 따라서 모든 조건이 만족되는 때에 비로소 조향 변속기(7)가 차단된다. 상기 표는 또한 옵션으로 브레이크 신호("brake")를 입력 신호에 첨가하는 선택적인 가능성을 도시한다. 이것의 장점은 예를 들어, 주차 브레이크가 작동된 상태에서 수직 축을 중심으로 방향 전환을 하는 주행 동작에 있어서 조향이 작동된 후에 즉시 조향 변속기가 차단된다는 점이다. 이 경우에 있어서, 이것은 클러치 중 1개 또는 브레이크가 미끄러질때까지 기다리지 않는다.
조향 변속기(7)의 차단은 조향 휠이 직진 주행 위치로 복귀되자마자 즉시 차단된다. 상기 목적을 위하여 주행 스위치의 위치(변속 레버)와 조향 휠 위치가 감지되고 AND 논리 함수에 의해 서로 연관된다.
추가적인 신뢰도 분석에 의하여 상술한 조향 변속기(7)의 보호를 완전하게하는 것이 매우 바람직한 것으로 입증되었다. 이것에 대한 실시예는 압력 스위치에 대한 오류 검출이다. 제 5 도에 따른 표는 개별적인 압력 스위치 신호(p_L5, p_L6 및 p_L7)가 임의적인 조합으로는 나타날 수 없음을 나타낸다.
제 6 도에 따른 기능표에서는 조향 변속기의 전자식 안전 장치에 대한 개개의 기능 블럭의 본질적인 상호 작용이 설명된다. 주로 3개의 기능 블럭이 상호 작용한다: 조향 기어 변속 변속기(1)에 대한 1개의 전자 제어 장치(31), 반경 방향 압력(p_L5, p_L6 및 p_L7)을 전달하는 조향 변속기(7)의 1개의 기능블럭(32). 또한 입력 및 출력 속도, 및 조향 변속기의 중립 위치가 감지된다. 상기 신호는 전자 제어 장치(33)로 유입된다. 변속기 제어를 위한 상기 신호는 전자식 변속기 제어 장치(31)와 기능 블럭(32) 사이에서 신호들은 교환된다. 전자식 변속기 제어 장치(31)는 출력 속도(n_Ab-Getriebe)를 컴퓨터 유닛(33)에 전달한다. 기어 신호도 선택적으로 사용될 수 있다. 변속기 출력 속도 대신에 터빈 회전수가 처리될 수도 있다.
전자 제어 장치(33)에는 선택적으로 브레이크(주차 브레이크 및/또는 주행 브레이크) 신호가 입력된다. 주행 상태 "대기(stand-by)"는 스위치에 의해 설정된다.
중앙 전자 제어 장치(33)는 도시된 논리 규정에 따라 입력 신호를 처리한다. 조향 변속기(7)를 차단하기 위하여 이것은 차단 신호(p_L4-Abschaltung)를 기능 블럭(32)에 전달한다. 솔레노이드 밸브가 제어되며, 이것은 조향 변속기로의 압력 공급 및, 이에 따른 조향 변속기로의 토크 전달이 차단된다.
조향 변속기의 차단은 경고등을 통하여 운전자에게 시각적으로 지시된다.
유리하게도 본 발명에 따른 조향 변속기의 안전 장치는 다음의 특성에 의해 두드러진다:
- 안전상의 이유로 슬립 감지는 이론적으로 과부하가 발생될 수 있는 " 대기" 주행 상태인 경우에만 관계된다(회전 반경 < s/2; s = 차량의 궤도 길이).
- 조향 변속기는 차량 정지 동안 또는 차량 속도가 아주 작은 경우에 차단된다.
- 회전 반경 감지(< s/2)는 오직 차량 속도로부터 유도된다(커브의 외측 및 내측 출력 속도가 일반적으로 요구된다).
- 과부하에 대한 반작용은 압력 공급의 차단에 의한 조향 변속기의 차단이다.
- 조향 변속기의 토크는 조향 변속기에 대한 압력 공급 차단에 의하여 해제된다.
- 차단 밸브는 조향 변속기의 압력 공급 필터 하우징 내로 통합된다.
- 조향 변속기의 과부하는 조향 변속기의 입력 속도 및 출력 속도 사이의 슬립 검출에 의하여 감지된다.
- 조향 변속기의 슬립 감지에 의하여 토크 오차 허용도(tolerance)의 형태의 안전 계수를 고려하지 않고 조향 변속기의 최대 토크 전달 능력을 활용할 수 있다(슬립 한계에 도달하기 전에 토크 한계가 해제되도록 하는 방법으로 조절되어야 하는 토크 센서와 상이).
- 차단의 해제는 조향 핸들을 직진 주행 위치로 복귀시킴으로써 행해진다.
- 과부하시 조향 변속기를 차단할 수 있으므로 조향 변속기는 추가적인 에너지의 소모없이 변속단 선택기(주행 변속기)의 중립 위치로 차단될 수 있다(안전).
- 압력 스위치 신호 및 조향 변속기 입력 속도 및 출력 속도의 신뢰도 조사에 의하여 압력 스위치의 진단이 가능하다.
- 조향 변속기의 차단은 경고등에 의해 운전자에게 지시된다.
- 차단 장치는 고장일 경우에 조정 스위치에 의해 정지될 수 있다.
- 조향 변속기 안전 장치에 대하여 변속기는 비교적 간단하게 재조립 가능하다.
- 전자 제어 장치는 기존 전자 변속기 제어 장치에 통합되거나 또는 변속기상에 고정 설치될 수 있다(두번째의 경우, 차량에 있어서 재조립 비용이 없음).
- 조향 변속기에서 맞물려진 변속비를 감지하기 위하여 사용되는 압력 스위치는 동시에 주행 프로그램에 작용하기 위하여 사용된다(이중 기능).
- 안전 장치는 변속기 또는 변속기 제어 장치에 결합되는 바 즉, 다른 차량 조립체로의 인터페이스가 전혀 필요하지 않다.

Claims (8)

  1. 유성 기어 셋트(24,25), 브레이크 및 다양한 회전 반경으로 커브 주행을 하기 위하여 상이한 변속비를 선택하기 위한 클러치 수단(19, 20, 21, 22, 23, 26)를 구비하는 무한궤도 차량용 크로스 드라이브 조향 변속기(7)에 있어서,
    상기 조향 변속기(7)의 입력 속도(n_An-Lenk), 출력 속도(n_Ab-Lenk) 및 조향 변속기(7) 내의 선택된 변속비가 포착되고 미리 설정된 운전 파라미터(중립 위치 또는 변속단 신호로부터 변동되는 변속단, 주행 속도 및 변속기 출력 속도)와 비교되며, 슬립이 감지되는 때에 상기 조향 변속기(7)가 차단되는 것을 특징으로 하는 크로스 드라이브 조향변속기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬립이 감지되는 때에 조향 변속기(7)로의 압력 공급이 차단되는 것을 특징으로 하는 크로스 드라이브 조향 변속기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    차단 조건은 조향 변속기의 입력 속도 및 출력 속도(n_An-Lenk, n_Ab-Lenk)뿐만 아니라 입력 신호 "선택된 변속단(중립 위치로부터 변동)", "미리 설정된 한계값(Fzg-Schwelle)보다 작은 차량 속도(v_Fzg)", 조향 변속기 내의 선택된 변속비(p_L5, p_L6 및 p_L7)의 논리 조합(AND 논리 함수)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 크로스 드라이브 조향 변속기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 입력 신호는 브레이크 신호에 의해 확장되는 것을 특징으로 하는 크로스 드라이브 조향장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 조향 변속기(7)의 차단을 해제하기 위하여 주행 스위치(변속 레버)의 위치 및 조향 휠의 위치는 AND 논리 함수에 의하여 상호 연관되는 것을 특징으로 하는 크로스 드라이브 조향 변속기.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 조향 변속기(7) 내에서 선택된 변속비(L5, L6, L7)는 브레이크 및 클러치(19, 20, 21, 22, 23 및 26)에서의 압력 스위치에 의해 감지되고 압력 차단 신호(p_L5, p_L6 및 p_L7)가 임의적인 조합에서는 발생되지 않도록 신뢰도에 대해 조사되는 것을 특징으로 하는 크로스 드라이브 조향 변속기.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 조향 변속기(7)의 안전 장치는 3개의 기능 블럭 즉, 전자적 변속기 제어 장치(31), 조향 변속기(7)의 기능 블럭(32) 및 컴퓨터 유닛(33)을 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스 드라이브 조향 변속기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 조향 변속기(7)의 차단은 운전자에게 시각적으로 지시되는 것을 특징으로 하는 크로스 드라이브 조향 변속기.
KR1019960702840A 1993-12-03 1994-11-29 무한궤도차량의조향변속기용안전장치 KR100354294B1 (ko)

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