KR102015094B1 - 선회 구동 시스템 - Google Patents

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하오 장
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저셩 지앙
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파커-한니핀 코포레이션
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Abstract

굴삭기용 선회 구동 시스템(swing drive system)은 제1 유압 펌프/모터에 기계식으로 연결되는 원동기와, 선회 메커니즘에 기계식으로 연결되는 제2 유압 펌프/모터를 이용한다. 상기 시스템은 유압액 저장기, 유압 어큐뮬레이터, 상기 제1 유압 펌프/모터 및 상기 제2 유압 펌프/모터를 연결하는 유압 회로를 구비한다. 상기 시스템은 상기 제2 유압 펌프/모터가 상기 선회 메커니즘의 운동을 지체하도록 펌프로서 작용하고, 상기 제2 유압 펌프/모터로부터의 가압된 유압액이 상기 유압 어큐뮬레이터 내로 펌핑되는 하나의 모드에서 작동가능하다. 상기 시스템은 상기 유압 어큐뮬레이터로부터의 가압된 유압액이 상기 선회 구동를 포함하는 유압 소비원을 구동할 때 원동기를 조력하도록 또 다른 모드에서 작동가능하다.

Description

선회 구동 시스템{HYDRAULIC HYBRID SWING DRIVE SYSTEM FOR EXCAVATORS}
본 출원은 2012년 1월 4일자로 출원된 미국 가출원 61/582,862호를 우선권으로 하며, 그 개시내용은 본원에 참조로 편입된다.
본 발명은 유압 굴삭기(hydraulic excavators), 특히 스윙 브레이크 동안에 에너지를 회수하고, 선회 구동 또는 다른 작동 기능을 파워링할 때 원동기를 조력하도록 회수된 에너지를 이용하는 유압 하이브리드 선회 구동 시스템(hydraulic hybrid swing drive system)에 관한 것이다.
굴삭기는 다양한 업무를 수행하도록 다수의 유압 액추에이터를 이용하는 건설 기계의 일례이다. 이러한 액추에이터는, 액추에이터 내의 챔버에 가압 유체를 제공하는 펌프에 유체 연결된다. 액추에이터 표면에 작용하는 이와 같은 가압 유체력은 액추에이터 및 그 연결된 작업 툴(work tool)을 운동시킨다. 일단 유압 에너지가 이용되면, 가압된 유체가 저압 저장기로 복귀하도록 챔버로부터 드레인된다. 보통, 드레인되는 유체는 저장기 내의 압력보다 고압에 있으므로, 일단 저장기에 들어가게 되면 나머지의 에너지가 소비된다. 이와 같이 소비된 에너지는 기계 듀티 사이클(machine duty cycle) 과정에서 유압 시스템 전체의 효율을 감소시킨다. 굴삭기에서의 에너지 손실의 주된 예는, 저압 저장기로 이동하는 유체가 선회 운동의 제동에 영향을 미치는 그 운동의 지체 부분 동안에 밸브 위에서 스로틀되는 그 선회 구동이다. 굴삭기에서의 선회의 총 이용 기간은 전체 수명 사이클의 약 50% - 70%이고, 엔진이 공급하는 에너지의 25% - 40%를 소비한다. 유체 스로틀링의 또 다른 바람직하지 못한 영향은 증가되는 냉각 비용을 초래하는 유압액에 대한 가열이다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예는, 차량(vehicle)의 선회 구동 시스템(swing drive system)으로서, 제1 유압 펌프/모터에 기계식으로 연결되는 원동기(prime mover); 선회 메커니즘에 기계식으로 연결되는 제2 유압 펌프/모터; 및 유압액 저장기(hydraulic fluid reservoir), 유압 어큐뮬레이터(hydraulic accumulator), 상기 제1 유압 펌프/모터 및 상기 제2 유압 펌프/모터를 연결하는 유압 회로를 포함하며, 상기 시스템은 상기 제2 유압 펌프/모터가 상기 선회 메커니즘의 운동을 지체하도록 펌프로서 작용하고, 상기 제2 유압 펌프/모터로부터의 가압된 유압액이 상기 유압 어큐뮬레이터 내로 펌핑되는 제1 모드에서 작동가능하고, 상기 시스템은 상기 제2 유압 펌프/모터가 상기 유압 어큐뮬레이터로부터의 가압된 유체를 이용하여 상기 선회 메커니즘에 보조 파워를 제공하도록 모터로서 작용하는 제2 모드에서 작동가능한, 선회 구동 시스템을 제공한다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예는, 차량의 선회 구동 시스템으로서, 제1 유압 펌프/모터에 기계식으로 연결되는 원동기; 선회 메커니즘에 기계식으로 연결되는 제2 유압 펌프/모터; 상기 제1 유압 펌프/모터, 상기 제2 유압 펌프/모터, 유압 어큐뮬레이터 및 유압 저장기를 연결하는 유압 회로; 및 상기 유압 어큐뮬레이터를 상기 유압 회로의 나머지 부분으로부터 선택적으로 분리하는 상기 유압 어큐뮬레이터와 관련된 격리 밸브(isolation valve)를 포함하며, 상기 시스템은, 상기 격리 밸브가 개방될 때 상기 제2 유압 펌프/모터가 상기 선회 메커니즘의 운동을 지체하도록 펌프로서 작용하고, 상기 제2 유압 펌프/모터로부터의 가압된 유압액이 상기 유압 어큐뮬레이터 내로 펌핑되는 제1 모드에서 작동가능하고, 상기 시스템은, 상기 격리 밸브가 개방될 때 상기 유압 어큐뮬레이터로부터의 가압된 유체를 이용하여 상기 제2 유압 펌프/모터가 상기 선회 메커니즘에 보조 파워를 제공하는 제2 모드에서 작동가능하고, 상기 시스템은, 상기 격리 밸브가 폐쇄될 때 상기 제2 유압 펌프/모터가 상기 선회 메커니즘의 운동을 지체하도록 펌프로서 작용하고, 상기 제2 유압 펌프/모터로부터의 가압된 유압액이 상기 원동기에 보조 파워를 제공하는 모터로서 상기 제1 유압 펌프/모터를 회전시키는 제3 모드에서 작동가능한, 선회 구동 시스템을 제공한다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예는, 차량의 선회 구동 시스템으로서, 기계식 기어 세트를 통해 제1 유압 펌프/모터에 기계식으로 연결되는 원동기; 상기 기계식 기어 세트를 통해 선회 메커니즘에 기계식으로 연결되는 제2 유압 펌프/모터로서, 상기 기계식 기어 세트는 리버스 기어를 구비하는, 상기 제2 유압 펌프/모터; 상기 제1 유압 펌프/모터, 상기 제2 유압 펌프/모터, 유압 어큐뮬레이터 및 유압 저장기를 연결하는 유압 회로; 및 상기 유압 어큐뮬레이터를 상기 유압 회로의 나머지 부분으로부터 선택적으로 분리하는 상기 유압 어큐뮬레이터와 관련된 격리 밸브를 포함하며, 상기 시스템은, 상기 격리 밸브가 개방될 때 상기 선회 메커니즘의 운동을 지체하도록 펌프로서 작용하고, 상기 제2 유압 펌프/모터로부터의 가압된 유압액이 상기 유압 어큐뮬레이터 내로 펌핑되는 제1 모드에서 작동가능하고, 상기 시스템은, 상기 격리 밸브가 개방될 때 상기 유압 어큐뮬레이터로부터의 가압 유체를 이용하여 상기 제2 유압 펌프/모터가 상기 선회 메커니즘에 보조 파워를 제공하는 제2 모드에서 작동가능하고, 상기 시스템은, 상기 격리 밸브가 폐쇄될 때 상기 제2 유압 펌프/모터가 상기 선회 메커니즘의 운동을 지체하도록 펌프로서 작용하고, 상기 제2 유압 펌프/모터로부터의 가압된 유압액이 상기 원동기에 보조 파워를 제공하는 모터로서 상기 제1 유압 펌프/모터를 회전시키는 제3 모드에서 작동가능한, 선회 구동 시스템을 제공한다.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선회 구동 시스템을 구비한 유압 하이브리드 구동 시스템의 개략도,
도 2는 도 1에 도시한 유압 하이브리드 구동 시스템의 선회 구동 시스템부의 개략도,
도 3은 선회 메커니즘을 구동하는 어큐뮬레이터와 원동기를 도시한 선회 구동 시스템의 다른 실시예에 대한 개략도,
도 4는 어큐뮬레이터 내에 저장된 선회 에너지를 도시한, 도 3의 선회 구동 시스템의 개략도,
도 5는 도 3과 유사하지만 방향 제어 밸브를 구비한 선회 구동 시스템의 다른 실시예에 대한 개략도,
도 6은 도 5와 유사하지만 유성 기어 세트를 구비한 선회 구동 시스템의 다른 실시예에 대한 개략도,
도 7은 선회 구동 시스템이 선회 메커니즘을 구동하는 어큐뮬레이터와 원동기를 도시한 하이드로스태틱 구동인 시스템의 또 다른 실시예에 대한 개략도,
도 8은 어큐뮬레이터 내에 저장된 선회 에너지를 도시한, 도 7의 선회 구동 시스템의 개략도,
도 9는 원동기를 조력하는데 이용되는 선회 에너지를 도시한, 도 7의 선회 구동 시스템의 개략도,
도 10은 도 7과 유사하지만 유성 기어 세트를 구비한 선회 구동 시스템의 또 다른 실시예에 대한 개략도,
도 11은 도 1과 유사하지만 비선회 유압 소비원을 위한 펌프와 관련된 어큐뮬레이터를 구비하는 유압 하이브리드 구동 시스템에 대한 개략도,
도 12는 기어 세트를 바로 통과하지 않고서 제2 유압 유닛이 선회 메커니즘에 기계식으로 연결되는 것을 제외하고는, 도 1과 유사한 유압 하이브리드 구동 시스템에 대한 개략도.
도 1은 굴삭기용 유압 선회 구동 시스템(11)을 구비한 유압 하이브리드 구동 시스템(10)을 도시한다. 굴삭기에 이용되는 유압 구동 시스템(10)은 굴삭기(미도시)의 상부 구조체(upper structure), 언더캐리지(undercarriage), 스윙(swing), 붐(boom), 아암(arm) 및 버켓(bucket)을 포함한다. 유압 선회 구동 시스템(11)은 원동기(20)를 포함한다. 바람직하게, 원동기(20)는 내연(IC) 기관이지만, 가스 터빈, 전기 모터 및 연료 전지 등의 다른 원동기가 이용될 수도 있다. 원동기(20)는 제1 유압 유닛(30)에 기계식으로 연결되고, 제2 유압 유닛(32)은 선회 메커니즘(70)에 기계식으로 연결된다. 바람직하게, 유압 유닛(30, 32)은 가변 타입(variable displacement type)으로서, 가역적이어서 펌프 또는 모터로서 기능할 수 있으며, 본원에서는 유압 유닛 또는 유압 펌프/모터로 지칭된다. 예로서, 유압 유닛은 축방향 피스톤 펌프/모터일 수 있으며, 펌프/모터의 변위는 당업자에게 잘 공지된 방식으로 기울일 수 있는 스워시 플레이트(tiltable swash plate)의 틸트 각도(tilt angle)를 바꿈으로써 변경된다.
도 1의 실시예에 도시한 바와 같이, 선회 메커니즘(70)과 제2 유압 유닛(32) 사이의 기계식 연결은 기어 세트(50)를 갖는 트랜스미션, 기어 세트(50)를 갖는 트랜스미션을 선회 메커니즘(70)에 연결하는 샤프트, 및 기어 세트(50)를 갖는 트랜스미션을 제2 유압 유닛(32)에 연결하는 샤프트를 구비한다. 또한, 기계식 연결은 선회 메커니즘(70)과 관련된 복수의 기어 세트(52)를 구비한다. 트랜스미션 기어 세트(50)는 유성 또는 단순한 기어 세트 타입일 수 있다. 트랜스미션 기어 세트(50)는 선회를 역전시키는 리버스 기어(reverse gear)를 구비한다. 리버스 기어는 유입 유닛(30, 32) 중 하나 또는 그 양자의 물리적 제한사항에 대한 방해를 회피하는 반대방향으로 선회 기계류의 추진 및 제동 동안에 결합된다. 본 실시예는 원동기(20)와 제1 유압 유닛(30) 사이의 기계식 연결을 선택적으로 분리하도록 배치된 클러치(80)를 선택적으로 구비한다.
선회 구동 시스템(11)은 에너지 회수 장치(40)(어큐뮬레이터로서 도시됨)를 연결하는 제1 유압 회로(31)와, 제1 유압 유닛(30)과 제2 유압 유닛(32)을 갖는 유체 저장기(42)를 구비한다. 유압 유닛(30, 32)은 서로 유압식으로 결합되고, 또한 에너지 저장을 제공하는 어큐뮬레이터(40)와 서로 연결되고, 소정의 상태에서 유압 선회 모터를 구동하는 파워원으로서 작용한다.
유압 하이브리드 구동 시스템(10)은 유압 펌프(24)에 기계식으로 연결된 원동기(20)를 구비한다. 유압 펌프(34)는 제2 유압 회로(33)를 통해 제어 밸브(60)에, 그리고 붐 실린더(62), 아암 실린더(64), 버켓 실린더(66) 및 리덕션 유닛(reduction unit)(72)에 기계식으로 연결된 트래블링 모터(travelling motor)(36)를 구비한 복수의 유압 파워 소비원(hydraulic power consumers)에 유압식으로 연결된다.
도 2를 참조하면, 선회 구동 시스템(11)은 하이브리드 유압 구동 시스템(10)의 일부이다. 도 2는 명확성을 위해 제2 유압 회로(33)와 관련된 요소들이 제거된 점을 제외하고는, 도 1의 유압 구동 시스템(10)과 동일하다. "To Pump"로 나타낸 점선은 하이브리드 유압 구동 시스템(10)의 제거된 부분을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 선회 구동 시스템(12)은, 선회 구동 시스템(12)이 선회 메커니즘(70)과 트랜스미션 기어(50) 사이에 유성 기어 시스템(52)을 가지지 않는 점을 제외하고는, 도 2의 선회 구동 시스템(11)과 동일하다. 도 2에서, 제2 유압 유닛(32)은 유성 기어 세트(52)의 필요성을 제거한 저속, 고 토크의 유닛(low speed, high torque unit)이다. 소정의 제2 유압 유닛의 경우에는, 제2 유압 유닛 출력부와 선회 메커니즘 사이에서 소정의 토크 및 속도비를 성취하도록 단일 또는 복수 스테이지의 유성 기어 감속을 이용할 필요가 있을 수 있다.
통상적인 작동에서 선회 메커니즘(70)을 일측부로 추진하는 동안에, 원동기(20)는 트랜스미션 기어(50)를 통해 제1 유압 유닛(30)을 구동한다. 제1 유압 유닛(30)은 펌프로서 작용하고, 모터로서 전환하여 트랜스미션 기어(50)를 통해 선회 기계류(70)를 추진하는 제2 유압 유닛(32)에 가압된 유체를 공급한다. 도 3은 추진 상태 동안에 파워 흐름 방향을 화살표(35)로 도시한다. 어큐뮬레이터(40) 내에 저장된 에너지량에 따라서, 점선 화살표로 나타낸 바와 같이 원동기(20)를 조력하도록 파워 블랜딩(power blending)에 대한 가능성이 있다. 유성 또는 단순한 기어 세트로서의 트랜스미션 기어 세트(50)에 대해 가능한 레이아웃의 경우에, 제2 유압 유닛 출력부는 엔진 파워부와 조합될 수 있거나 또는 선회 메커니즘(70) 단독으로 구동할 수 있다. 또한, 기어 세트(50)를 통해 원동기(20)와 선회 메커니즘(70) 사이의 직접적인 기계식 연결을 구현하여, 추진 동안에 보다 효율적인 작동을 위해 유압 유닛(30, 32)을 바이패스하는 것이 가능하다.
선회 메커니즘(70)의 운동을 지체하여 정지하게 하도록 제동을 인가하기 위해, 제2 유압 유닛(32)의 변위는 "오버센터(overcenter)" 되도록 제어됨으로써, 인가된 토크의 방향을 역전시킨다. 선회 제동 이벤트 동안에, 선회 메커니즘(70)은 트랜스미션(50)을 통해 제2 유압 유닛(32)에 토크를 공급한다. 제2 유압 유닛(32)은 펌프로서 작용하고, 도 4의 화살표(35)로 나타낸 바와 같이 어큐뮬레이터(40) 내에 저장되도록 유압 회로(31) 내로 다시 파워를 공급한다. 이는 본 실시예의 작동에 대한 에너지 회수 모드를 나타낸다. 제2 유압 유닛(32)은 선회 기계류(70)의 운동 에너지의 포획을 가능하게 하는 저항 토크(resistive torque)를 인가한다. 또한, 도 4에서, 제1 유압 유닛(30)은 최소한의 변위에 있도록 제어되고, 어큐뮬레이터(40)는 선회가 늦춰지면서 저장을 위한 포획된 제동 에너지를 수용하고 있다.
또한, 파워 부스트 작동 모드(power boost operational mode)에서 선회 구동 시스템(12)의 본 실시예를 이용하는 것이 가능하다. 트랜스미션 기어 세트(50)의 파워-스플릿(power-split) 실시예의 경우, 파워-부스트 특징부는 피크 선회 토크 요건 동안에 유용하다. 일방향 클러치(80)는 록업(locked up)될 수 있고, 어큐뮬레이터(40)는 제2 유압 유닛(32)의 토크 출력을 보충하는 모터로서 작용하는 제1 유압 유닛(30)을 통해 토크 부스트를 제공할 수 있다. 그 결과는 통상적으로 유용한 것보다 많은 기어 세트(50) 출력부에서의 토크이다.
도 5는 선회 구동 시스템(13)의 또 다른 실시예를 도시한다. 선회 구동 시스템(13)은, 트랜스미션 기어 세트(50')가 리버스 기어를 구비하지 않고, 선회 구동(13)가 방향 제어 밸브(90)를 구비하는 점을 제외하고는, 도 2-4의 선회 구동 시스템(12)과 유사하다. 방향 제어 밸브(90)는 양방향으로의 선회 작동 동안에 어큐뮬레이터(40)와 저장기(42)를 고압 및 저압 라인에 각각 연결한다.
도 6은 선회 구동 시스템(14)의 또 다른 실시예를 도시한다. 선회 구동 시스템(14)은, 선회 메커니즘(70)과 트랜스미션 기어 세트(50') 사이에 배치된 유성 기어 세트(52)의 추가를 제외하고는, 도 5의 선회 구동 시스템(13)과 유사하다. 트랜스미션 기어 세트(50')의 특정 배치에 따라서, 유용하다면 고 토크, 저속의 제2 유압 유닛(32) 또는 트랜스미션 기어 세트(50') 내부의 기어비에 의해 선회 메커니즘(70)에서 소정의 속도비를 충족하는 것이 가능하다. 어느 것도 유용하지 않으면, 도 6에 도시한 바와 같이, 별개의 유성 기어 감속(52)이 필요할 수 있다.
도 7을 참조하면, 하이드로스태틱 구성(hydrostatic configuration)의 실시예를 도시한다. 선회 구동 시스템(15)은 제1 유압 유닛(30)에 기계식 연결된 원동기(20)와, 선회 메커니즘(70)에 기계식으로 연결된 제2 유압 유닛(32)을 포함한다. 시스템(15)은 에너지 저장 장치(40)(어큐뮬레이터로서 도시됨)를 연결하는 유압 회로(31")와, 제1 유압 유닛(30)과 제2 유압 유닛(32)을 갖는 유체 저장기(42)를 구비한다. 제1 유압 유닛(30)과 제2 유압 유닛(32)은 역전가능하여, 펌프 또는 모터로서 기능할 수 있다. 어큐뮬레이터(40)는 방향 제어 밸브(90)의 도움으로 어느 쪽 유체 라인에 연결됨으로써 전류 또는 유압 파이롯트 신호(미도시)에 의해 제어될 수 있다. 저속, 고 토크 구동 모터의 유용성에 근거하여, 유성 기어 감속 유닛 없이 제2 유압 유닛(32)을 선회 기계류(70)에 직접 연결하는 것도 가능하다. 격리 밸브(92)는 작동 동안의 어느 때나 어큐뮬레이터(40)를 유압 회로(31)에 연결 또는 분리할 목적으로 기능한다.
통상적인 작동에서 선회 구동를 일측부로 추진하는 동안에, 원동기(20)는 펌프로서 작용하는 제1 유압 유닛(30)을 구동하고, 모터로서 전환하여 선회 기계류(70)를 추진하는 제2 유압 유닛(32)에 가압된 유체를 공급한다. 도 7은 화살표(35)에 의한 추진 상태 동안에 파워 흐름방향을 도시한다. 본 실시예의 에너지 회수 관점의 일 작동 모드에서, 어큐뮬레이터(40)는 저장된 에너지가 있다면 원동기(20)를 조력하도록 격리 밸브(92)를 통해 고압 라인에 연결될 수 있다. 선회 구동의 운동은 유압 유닛(30, 32)의 변위를 제어하는 제어기에 의해 제어될 수 있다.
선회 메커니즘(70)의 운동을 지체하여 정지하게 하도록 제동을 인가하기 위해, 제2 유압 유닛(32)의 변위는 "오버센터(overcenter)" 되도록 제어됨으로써, 인가된 토크의 방향을 역전시킨다. 선회 제동 이벤트 동안에, 제2 유압 유닛(32)은 펌프로서 작용하여, 도 8의 화살표(35)로 나타낸 바와 같이 유압 회로(31") 내로 다시 파워를 공급한다. 제2 유압 유닛(32)은 방향 제어 밸브(90)와 격리 밸브(92)를 통해 본 실시예의 에너지 회수 관점의 또 다른 작동 모드를 나타내는 어큐뮬레이터 내에 저장되도록 유압 유체를 펌핑한다. 제2 유압 유닛(32)은 선회 기계류(70)의 운동 에너지의 포획을 가능하게 하는 저항 토크를 인가한다. 또한, 도 8에서, 제1 유압 유닛(30)은 최소한의 변위에 있도록 제어되고, 어큐뮬레이터(40)는 선회가 늦춰지면서 저장을 위한 포획된 제동 에너지를 수용하고 있다.
기계 작동에 근거하여, 즉시 이용을 위해 또는 동시의 작동 기능 또는 부속품을 파워링하기 위해 엔진 샤프트 상에 회수된 에너지를 다시 두도록 결정될 수 있다. 어큐뮬레이터는 유압 회로(31")에 분리 또는 연결될 수 있다. 도 9를 참조하면, 격리 밸브(92)를 에너자이징함으로써 제동 동안에 유압 회로(31")로부터 어큐뮬레이터가 분리되는 시나리오를 도시한다. 본 경우에, 제1 유압 유닛(30)은 모터로서 작용하는 한편, 그 변위는 오버센터가 되도록 제어된다. 화살표(35)로 나타낸 바와 같이, 회수된 에너지는 증기 소비를 위해 토크를 조력하는 형태로 엔진 샤프트를 통해 원동기(20)로 전달된다. 본 시나리오는 본 실시예의 에너지 회수 관점에 대한 제3 작동 모드를 나타낸다.
선회를 반대방향으로 추진(propel)하기 위해, 제1 유압 유닛(30)은 원동기(20)에 의해 구동되는 펌프로서 작용하는 한편, 오버센터로 가도록 제어된다. 이는 유압 회로(31") 내에서 흐름방향을 역전시킨다. 가압된 유체는 이전 예의 반대방향으로 모터로서 작용하는 제2 유압 유닛(32)을 전환함으로써, 소정의 운동을 성취하도록 선회 메커니즘(70)을 이동시킨다. 고압 및 저압 유체 라인은 회로(31") 내의 흐름방향에 대한 역전으로 스위칭된다. 방향 제어 밸브(90)는 모든 시나리오에서 고압 및 저압 라인에 어큐뮬레이터(40)와 저장기(42)를 연결하는데 도움을 준다. 제동 이벤트 동안에, 어큐뮬레이터(40)가 있고 없는 유압 회로 작동은 이전 경우와 유사하다.
도 10은 선회 구동 시스템(16)의 또 다른 실시예를 도시한다. 선회 구동 시스템(16)은, 선회 메커니즘(70)과 제2 유압 유닛 사이에 배치된 유성 기어 세트(52)를 추가한 점을 제외하고는, 도 7-9의 선회 구동 시스템(15)과 유사하다. 고 토크, 저속의 제2 유압 유닛(32)을 이용함으로써 선회 메커니즘(70)에서 소정의 속도비를 충족하는 것이 가능하지만, 하나가 유용하지 않다면, 도 10에 도시한 바와 같이 별개의 유성 기어 감속(52)이 필요할 수 있다.
도 11은 유압 시스템(10')의 일 실시예를 도시하며, 유압 구동 시스템(10')이 트랜스미션 기어 세트를 통해 지향되지 않는 제2 유압 유닛(32)과 선회 메커니즘의 기계식 연결을 포함하는 점을 제외하고는, 도 1의 유압 시스템(10)과 유사하다.
도 12는 유압 시스템(10")의 일 실시예를 도시하며, 붐 실린더(62), 아암 실린더(64) 및 버켓 실린더(66) 액추에이션을 갖는 어큐뮬레이터(44)의 작동을 집적한 펌프(34)의 공급측 상에 추가적인 어큐뮬레이터(44)가 제공된 점을 제외하고는, 도 1의 유압 시스템(10)과 유사하다. 어큐뮬레이터(44)는 시스템 수요를 충족하도록 펌프(34)가 스트로크/압력까지 도달함에 따라 기능의 응답 시간을 증대시키는 부스트 용량을 제공한다.
본 발명의 원리, 실시예 및 작동이 본원에 상세하게 기술되었지만, 특정의 예시적인 형태에 제한되지 않아야 한다. 예를 들면, 격리 밸브(92)가 일부 실시예에 도시되지 않지만, 어큐뮬레이터를 격리시키는 임의의 배치에서 존재할 수도 있다. 이에 따라, 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고서 본원의 실시예에 대한 각종 변경이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. 차량의 선회 구동 시스템(swing drive system)에 있어서,
    제1 유압 펌프/모터에 기계식으로 연결되는 원동기;
    선회 메커니즘에 기계식으로 연결되는 제2 유압 펌프/모터; 및
    유압액 저장기, 유압 어큐뮬레이터, 상기 제1 유압 펌프/모터 및 상기 제2 유압 펌프/모터를 연결하는 유압 회로
    를 포함하며,
    상기 시스템은 상기 제2 유압 펌프/모터가 상기 선회 메커니즘의 운동을 지체하도록 펌프로서 작용하고, 상기 제2 유압 펌프/모터로부터의 가압된 유압액이 상기 유압 어큐뮬레이터 내로 펌핑되는 제1 모드에서 작동가능하고,
    상기 시스템은 상기 제2 유압 펌프/모터가 상기 유압 어큐뮬레이터로부터의 가압된 유체를 이용하여 상기 선회 메커니즘에 보조 파워를 제공하도록 모터로서 작용하는 제2 모드에서 작동가능하고,
    상기 원동기는 복수의 유압 파워 소비원에 유압식으로 연결된 유압 펌프에 기계식으로 연결되고,
    상기 유압 펌프와 상기 복수의 유압 파워 소비원 사이에 유체 연결된 유압 어큐뮬레이터를 더 포함하는,
    선회 구동 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유압 회로를 통해 유체의 흐름을 선택적으로 역전시키고 상기 유압 어큐뮬레이터에 유체 경로를 제공하는, 상기 유압 회로 내에 배치된 방향 제어 밸브
    를 더 포함하는,
    선회 구동 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유압 어큐뮬레이터를 상기 유압 회로의 나머지 부분으로부터 선택적으로 분리하는, 상기 유압 어큐뮬레이터와 관련된 격리 밸브(isolation valve)
    를 더 포함하는,
    선회 구동 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 제2 유압 펌프/모터가 상기 선회 메커니즘의 운동을 지체하도록 펌프로서 작용하고, 상기 제2 유압 펌프/모터로부터의 가압된 유압액이 보조 토크를 상기 원동기에 제공하도록 모터로서 작용하는 상기 제1 유압 펌프/모터로 지향되는 제3 모드에서 작동가능한,
    선회 구동 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 유압 펌프/모터와 상기 선회 메커니즘의 기계식 연결은 유성 기어 세트를 구비하는,
    선회 구동 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유압 회로는 하이드로스태틱 트랜스미션(hydrostatic transmission)인,
    선회 구동 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 원동기와 상기 제1 유압 펌프/모터 사이의 기계식 연결을 선택적으로 분리하도록 배치된 클러치
    를 더 포함하는,
    선회 구동 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    트랜스미션 기어 세트를 더 포함하며,
    상기 트랜스미션 기어 세트는 엔진과 상기 제1 유압 펌프/모터 사이에 기계식으로 연결되고,
    상기 트랜스미션 기어 세트는 상기 선회 메커니즘과 상기 제2 유압 펌프/모터 사이에 기계식으로 연결되는,
    선회 구동 시스템.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    트랜스미션 기어 세트를 더 포함하며,
    상기 트랜스미션 기어 세트는 엔진과 상기 제1 유압 펌프/모터 사이에 기계식으로 연결되고,
    상기 트랜스미션 기어 세트는 상기 선회 메커니즘과 상기 제2 유압 펌프/모터 사이에 기계식으로 연결되고,
    상기 트랜스미션 기어 세트는 리버스 기어를 구비하는,
    선회 구동 시스템.
  12. 차량의 선회 구동 시스템에 있어서,
    제1 유압 펌프/모터에 기계식으로 연결되는 원동기;
    선회 메커니즘에 기계식으로 연결되는 제2 유압 펌프/모터;
    상기 제1 유압 펌프/모터, 상기 제2 유압 펌프/모터, 유압 어큐뮬레이터 및 유압 저장기를 연결하는 유압 회로; 및
    상기 유압 어큐뮬레이터를 상기 유압 회로의 나머지 부분으로부터 선택적으로 분리하는, 상기 유압 어큐뮬레이터와 관련된 격리 밸브
    를 포함하며,
    상기 시스템은, 상기 격리 밸브가 개방될 때 상기 제2 유압 펌프/모터가 상기 선회 메커니즘의 운동을 지체하도록 펌프로서 작용하고, 상기 제2 유압 펌프/모터로부터의 가압된 유압액이 상기 유압 어큐뮬레이터 내로 펌핑되는 제1 모드에서 작동가능하고,
    상기 시스템은, 상기 격리 밸브가 개방될 때 상기 유압 어큐뮬레이터로부터의 가압된 유체를 이용하여 상기 제2 유압 펌프/모터가 상기 선회 메커니즘에 보조 파워를 제공하는 제2 모드에서 작동가능하고,
    상기 시스템은, 상기 격리 밸브가 폐쇄될 때 상기 제2 유압 펌프/모터가 상기 선회 메커니즘의 운동을 지체하도록 펌프로서 작용하고, 상기 제2 유압 펌프/모터로부터의 가압된 유압액이 상기 원동기에 보조 파워를 제공하는 모터로서 상기 제1 유압 펌프/모터를 회전시키는 제3 모드에서 작동가능한,
    선회 구동 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유압 회로를 통해 유체의 흐름을 선택적으로 역전시키고 상기 유압 어큐뮬레이터에 유체 경로를 제공하는 상기 유압 회로 내에 배치된 방향 제어 밸브
    를 더 포함하는,
    선회 구동 시스템.
  14. 차량의 선회 구동 시스템(swing drive system)에 있어서,
    제1 유압 펌프/모터에 기계식으로 연결되는 원동기;
    선회 메커니즘에 기계식으로 연결되는 제2 유압 펌프/모터; 및
    유압액 저장기, 유압 어큐뮬레이터, 상기 제1 유압 펌프/모터 및 상기 제2 유압 펌프/모터를 연결하는 유압 회로
    를 포함하며,
    상기 시스템은 상기 제2 유압 펌프/모터가 상기 선회 메커니즘의 운동을 지체하도록 펌프로서 작용하고, 상기 제2 유압 펌프/모터로부터의 가압된 유압액이 상기 유압 어큐뮬레이터 내로 펌핑되는 제1 모드에서 작동가능하고,
    상기 시스템은 상기 제2 유압 펌프/모터가 상기 유압 어큐뮬레이터로부터의 가압된 유체를 이용하여 상기 선회 메커니즘에 보조 파워를 제공하도록 모터로서 작용하는 제2 모드에서 작동가능하고,
    상기 시스템은 상기 유압 회로를 통해 유체의 흐름을 선택적으로 역전시키고 상기 유압 어큐뮬레이터에 유체 경로를 제공하는, 상기 유압 회로 내에 배치된 방향 제어 밸브를 구비하는,
    선회 구동 시스템.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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