KR101067603B1

KR101067603B1 - 차량을 구동하기 위한 구동 트레인

Info

Publication number: KR101067603B1
Application number: KR1020057018124A
Authority: KR
Inventors: 위르겐 레그너; 볼프강 레브홀츠
Original assignee: 젯트에프 프리드리히스하펜 아게
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2004-03-20
Publication date: 2011-09-27
Also published as: EP1608526A1; WO2004085193A1; KR20050109609A; US7022044B2; DE10314329A1; CN1768219A; US20040192496A1; EP1608526B1; JP2006521513A

Abstract

차량 특히 휠로더와 같은 작업 기계의 구동을 위한 구동 트레인에서 원동기(1)의 크기를 감소시키기 위해, 원동기(1)와 구동 유압용 유압 펌프(5) 사이에는 무단 조정 가능한 변속 기어가 배열되며, 변속기는 원동기(1)의 부하 상태에 따라 조정 가능하다.

작업 기계, 구동 트레인, 원동기, 유압 펌프, 무단 변속기.

Description

차량을 구동하기 위한 구동 트레인 {ENGINE ASSEMBLY FOR DRIVING A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 더 자세히 규정된 유형에 따른 차량의 구동 트레인에 관한 것이다.

전제부에 따른 구동 트레인들은 바람직하게는 휠 로더 또는 그레이더와 같은 작업 기계에서 사용되며, 특히 디젤 엔진과 같은 원동기는 유체 역학 컨버터의 펌프 임펠러에 연결되고, 그 터빈 샤프트는 시프팅 가능한 변속기를 위한 구동부를 형성하며, 상기 변속기는 구동 휠들에 연결된다. 특히 작업 기계의 작동 유압 시스템을 위한 적어도 하나의 유압 펌프를 구동하기 위한 보조 동력 인출 장치도 원동기에 연결되며, 바람직하게는 유체 역학 컨버터의 구동 샤프트에 연결된다. 원동기 및 유체 역학 컨버터는, 고정 제동점에서, 즉 완전 부하 하에서 차량이 정지하고 작동 유압 시스템이 작동되지 않을 때 디젤 엔진이 공칭 회전수에 있도록 설계된다. 이는 요구되는 최소 회전수 이하로 디젤 엔진의 회전수가 감소되어 엔진이 정지하지 않고서도, 고정 제동점에서 작동 유압 시스템이 작동될 수 있도록 하기 위해 필요하다. 그러나 대부분의 주행 상태에서, 디젤 엔진의 크기가 과대한데, 이는 차량의 제조 비용에 부정적 영향을 미친다.

독일 특허 제195 21 458호에는 디젤 엔진과 유체 역학 컨버터 사이에 클러치가 배치된 기기를 구동하기 위한 전기 유압 제어 장치가 공지되어 있으며, 상기 클러치는, 차량의 주행 속도는 낮지만 작동 유압 시스템에 대해서는 충분한 용적 흐름이 제공되어야 할 때마다, 항상 개방 방향으로 작동할 수 있다.

본 발명의 목적은 저렴한 원동기가 사용될 수 있으면서 작동 유압 시스템에 대해서는 충분한 용적 흐름이 제공되는, 차량, 특히 작업 기계를 구동하기 위한 구동 트레인을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 독립항의 특징들도 포함하며 전제부에 따른 차량 구동용 구동 트레인에 의해서 해결된다.

본 발명에 따르면, 더 작은 원동기, 바람직하게는 디젤 엔진이 사용되며 상기 원동기는 고정 제동점에서 원동기가 작동 유압 시스템의 작동 없이도 거의 그 최대 토크 근처에서 유지되도록, 유체 역학 컨버터와 함께 설계된다. 구동 엔진이 그 설계에 의해서, 부분 부하 범위에서도 낮은 회전수를 가짐으로써, 보조 동력 인출 장치, 이로써 작동 유압 시스템의 펌프도 부분 부하 범위에서 낮은 회전수로 구동된다. 이를 보상하기 위해, 더 큰 송출 용적을 갖는 유압 펌프가 사용되거나, 유압 펌프와 원동기 사이의 더 큰 변속비가 사용된다. 이로써 부분 부하 범위에서 작동 유압 시스템이 충분한 송출량을 제공할 수 있다. 원동기가 완전 부하 작동에 있고, 증가된 주행 저항으로 인해 원동기 회전수가 규정된 회전수 아래로 저하되면, 조절 가능한 큰 용적의 유압 펌프를 사용할 때 작동 유압 시스템이 적은 송출 용적으로 조절되거나, 작동 유압 시스템의 유압 펌프와 원동기 사이의 변속비가 사용될 때 더 높은 변속비로 조절되므로, 유압 펌프의 회전수가 낮아지면서 유압 펌프의 수용 능력이 줄어들고, 이에 따라 원동기에 대한 부하는 과도하게 높지는 않을 것이다. 바람직하게 유압 펌프와 원동기 사이의 변속비가 무단으로 조절될 수 있지만, 변속비가 다양한 시프팅 단으로 실행될 수도 있다. 조절 가능한 유압 펌프를 사용할 경우, 상기 펌프가 바람직하게는 무단으로 조절될 수 있지만, 제어 가능한 적어도 2개의 수용 용적을 갖는 유압 펌프가 구성될 수도 있다. 마찬가지로 복수의 유압 펌프를 사용할 수도 있으며, 디젤 엔진 회전수에 따라 하나 또는 복수의 펌프들이 폐쇄될 수 있으므로, 용적 흐름도 줄어든다.

따라서 부분 부하 범위 내에서, 설계상 소형 구동 엔진에 대해 너무 높은 부하를 가하지 않고서도 작동 유압 시스템을 위한 유압 펌프의 충분한 송출량이 제공되는 것을 보장한다.

다른 실시예에서, 원동기와 유체 역학 컨버터 사이에 클러치가 배치될 수 있다. 예컨대 휠 로더가 매우 낮은 주행 속도 상태에 있거나 심지어 정지 상태에 있고 작동 유압 시스템이 작동하면, 원하는 주행 속도는 초과되지 않으나 작동 유압 시스템에 대해 충분한 송출량이 제공될 정도까지, 클러치가 개방 방향으로 작동할 수 있는데, 이는 상기 클러치의 개방에 의해 구동 엔진 회전수가 높아지고, 낮은 출력이 주행 구동부 내로 흐르기 때문이다. 마찬가지로 클러치는, 원동기가 그 작동을 유지할 수 있도록 주행 구동부 및 작동 유압 시스템에 의해 허용 회전수 레벨 아래로 부하될 때, 클러치가 항상 개방 방향으로 작동됨으로써, 원동기를 과도한 부하로부터 보호하기 위해 사용될 수 있다. 바람직하게 원동기와 유체 역학 컨버터 사이의 클러치와, 작동 유압 시스템의 유압 펌프와 원동기 사이의 변속비 또는 작동 유압 시스템의 유압 펌프의 송출 용적은 원동기의 부하 상태의 원하는 주행 속도 및, 작동 유압 시스템의 요구에 따라 개회로 제어 또는 폐회로 제어된다.

이하 다른 특징들이 도면을 참조로 설명된다.

도1은 원동기를 도시하는 도면이다.

단일 도면은 원동기(1)를 도시하며, 이 원동기의 축은 1차 클러치(2)를 통해 유체 역학 컨버터(4)의 펌프 임펠러(3)를 구동한다. 또한, 원동기(1)는 작동 유압 시스템의 유압 펌프(5)와 연결된다. 유압 펌프(5)는 1차 클러치(2)의 구동부와 연결된다. 유압 펌프(5)는 바람직하게는 부하 감응식 펌프이다. 유압 펌프(5)의 송출량은 밸브(6)를 통해, 예를 들어 휠로더의 버킷(bucket)과 같은 소비 장치(7)로 공급된다. 전자 제어 유닛(8)은 브레이크 페달, 가속 페달(10), 작동 유압 시스템(11)용 제어 레버, 원동기(1)의 부하 상태와 회전수, 및 펌프 임펠러(3)의 회전수와 시프팅 변속기(12)에서의 입력 회전수의 센서로부터 나오는 신호를 처리한다. 이러한 파라미터에 따라 전자 제어 유닛은 그 송출 용적 내에서 조정 가능한 더 큰 유압 펌프(5)에서 송출 용적을 제어하거나, 유압 펌프(5)와 원동기(1) 사이에서 도시되지 않는 조정 가능한 변속 장치에서 변속비를 제어한다. 예를 들어 원동기(1)가 부분 부하 범위 내에 있고 전자 제어 유닛이 제어 레버(11)의 작동을 통해 유압 펌프(5)의 용적 흐름 요구를 인식할 경우에, 유압 펌프(5)의 용적 흐름은 유압 펌프(5)의 조정을 통해서 또는 유압 펌프(5)와 원동기(1) 사이의 변속비의 조정을 통해 증가된다. 예를 들어 전자 제어 유닛(8)이 가속 페달(10)의 위치로부터, 차량의 주행 속도가 낮거나 심지어 정지 상태에 있다는 것을 인식하고, 제어 레버(11)를 통해 용적 흐름이 유압 펌프(5)에 의해 송출되는 것이 인식하면, 1차 클러치(2)가 개방 방향으로 작동되고, 원동기(1)의 부하 상태에 따라 유압 펌프(5)의 송출 용적이 조정되거나 원동기(1)와 유압 펌프(5) 사이의 변속 기어가 조정되어, 주행 속도의 증가 없이도 유압 펌프(5)의 용적 흐름이 증가된다. 그러나, 전자 제어 유닛(8)이 가속 페달(10)로부터는, 차량 속도가 증가하고 원동기(1)가 부분 부하 범위에 있는 것을 인식하고, 제어 레버(11)로부터는, 작동 유압을 위한 용적 흐름이 요구되는 것을 인식할 경우, 유압 펌프(5)의 송출 용적이 증가 방향으로 조정되거나, 유압 펌프(5)와 원동기(1) 사이의 변속기가, 유압 펌프(5)가 더 큰 송출 용적을 공급하도록 조정된다. 그러나, 유압 펌프(5)의 송출 용적 또는 유압 펌프(5)와 원동기(1) 사이의 변속 기어의 변속비는, 원동기(1)가 규정된 회전수 레벨 이하로 감소하지 않을 정도로만 조정된다.

이로써, 유압 펌프(5)가 충분한 용적 흐름을 공급할 수 있으면서도, 원동기(1)가 작은 크기를 가질 수 있는 차량을 구동하기 위한 구동 트레인이 제공될 수 있다.

도면부호 리스트

1: 원동기

2: 1차 클러치

3: 펌프 임펠러

4: 유체 역학 컨버터

5: 유압 펌프

6: 밸브

7: 소비 장치

8: 전자 제어 유닛

9: 브레이크 페달

10: 가속 페달

11: 제어 레버

12: 시프팅 변속기

Claims

한편으로 유체 역학 컨버터(4)를 통해, 주행 구동부를 작동시키기 위한 시프팅 가능한 감속 변속기(12)를 구동하고, 다른 한편으로 적어도 하나의 유압 펌프(5)를 작동시키기 위한 보조 동력 인출 장치를 구동하는 원동기(1)를 포함하는 차량을 작동하기 위한 구동 트레인에 있어서,

보조 동력 인출 장치 사이의 상류측에 시프팅 가능한 변속 기어가 배열되며, 이 변속기는 유압 펌프(5)의 필요 송출량에 따라, 그리고 원동기(1)의 회전수 및 부하 상태에 따라 변속비를 설정하는 것을 특징으로 하는 구동 트레인.
제1항에 있어서, 감속 변속기는 무단으로 조정 가능한 것을 특징으로 하는 구동 트레인.
제1항에 있어서, 원동기(1)가 규정된 회전수 이하에서 완전 부하로 작동될 경우에, 변속 기어가 최고 변속비로 조정되어, 유압 펌프(5)의 구동 회전수가 감소되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인.
제1항에 있어서, 원동기(1)가 규정된 회전수 이하에서 부분 부하로 작동될 경우에, 변속 기어가 낮은 변속비로 조정되어, 유압 펌프(5)의 구동 회전수가 증가되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인.
제1항에 있어서, 원동기(1)가 규정된 회전수 이하 및 유압 펌프의 필요 송출 용적 이하에서 완전 부하로 작동될 경우에, 유체 역학 컨버터(4)와 원동기(1) 사이에 배열된 클러치(2)는, 원동기(1)가 규정된 최소 회전수가 설정될 때까지 개방 방향으로 작동되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인.
한편으로 유체 역학 컨버터(4)를 통해, 주행 구동부를 작동시키기 위한 시프팅 가능한 감속 변속기(12)를 구동하고, 다른 한편으로 적어도 하나의 조정 가능한 유압 펌프(5)를 작동시키기 위한 보조 동력 인출 장치를 구동하는 원동기(1)를 포함하는 차량을 작동하기 위한 구동 트레인에 있어서,

유압 펌프(5)의 송출 용적은 유압 펌프(5)의 필요 송출량에 따라, 그리고 원동기(1)의 회전수 및 부하 상태에 따라 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 구동 트레인.
제6항에 있어서, 유압 펌프(5)는 무단으로 조정 가능한 것을 특징으로 하는 구동 트레인.
제6항에 있어서, 원동기(1)가 규정된 회전수 이하에서 완전 부하로 작동될 경우에, 유압 펌프(5)는 작은 용적 흐름으로 조정되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인.
제6항에 있어서, 원동기(1)가 규정된 회전수 이하에서 부분 부하로 작동될 경우에, 유압 펌프(5)는 큰 용적 흐름으로 조정되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인.
제6항에 있어서, 원동기(1)가 규정된 회전수 이하 및 유압 펌프의 필요 송출 용적 이하에서 완전 부하로 작동될 경우에, 유압 컨버터(4)와 원동기(1) 사이에 배열된 클러치(2)는, 원동기(1)의 규정된 최소 회전수가 설정될 때까지 개방 방향으로 작동되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인.