KR20160052392A

KR20160052392A - 작업 기계

Info

Publication number: KR20160052392A
Application number: KR1020150151366A
Authority: KR
Inventors: 니콜라스 로버츠
Original assignee: 제이씨 뱀포드 엑스카베이터즈 리미티드
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2035-10-29
Also published as: CN105569107B; CN105569107A; GB2531766A; US20160121722A1; EP3023550B1; GB201419275D0; EP3023550A1; KR102536756B1; JP2016105016A; US9994105B2; EP3023550B8

Abstract

지면 개입 구조체에 지지되는 바디 및 작업 작동을 수행할 수 있기 위해, 바디에 장착되는 작업 암을 갖는 작업 기계. 작업 기계를 추진하기 위한 구동 장치를 갖는 작업기계로, 원동기와 원동기에 의해 구동되는 적어도 하나의 유압 펌프를 포함하는 정유압 변속기 및 적어도 하나의 유압 펌프에 의해 제공되는 유압 유체에 의해 구동되는 적어도 하나의 모터를 포함한다. 또한, 원동기의 출력 동력을 선택적으로 설정하기 위한 핸드 스로틀, 제1작동 모드에서 원동기의 출력 동력을 동적으로 조절하기 위한 풋 스로틀을 갖는 작업 기계에 있어서, 변속기는 미리 정해진 기준이 충족되었을 때 제2작동 모드에서 작동하도록 구성되고, 제2모드에서 풋 스로틀은 지면 개입 구조체의 이동 속도를 직접 제어한다.

Description

작업 기계 {Working machine}

본 발명은 작업 기계에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 작업 기계의 스로틀(throttle) 및 운행 속도 제어부에 관한 것이지만, 오직 이에 관한 것만은 아니다.

다양한 종류의 작업 기계들이 알려져 있다. 이러한 기계는 전형적으로 토양 경질 작업 (예를 들어, 도랑 파기(trenching), 땅 고르기(grading) 및 적재(loading)) 및 자재 취급(예를 들어, 도랑에 골재 매립하기, 높은 단상에 자재를 올려 배치시키기)을 위해 사용된다.

이러한 기계는 엔진, 기어 박스, 유압 펌프 및 하부 주행체와 같은 특정 구성들이 다른 종류의 기계에 걸쳐 적용될 수 있기는 하지만, 전형적으로 한 종류의 기계를 위해 특정적으로 디자인된 하위 조립체 세트로 제작된다.

알려진 기계의 예는 다음을 포함한다.

선회 굴삭기는 하부 주행체에 대해 무제한적으로 회전 가능한 상부 구조체를 포함한다. 상부 구조체는 위에 열거한 종류의 작업을 수행하기 위해 버킷(Bucket)과 같은 부착물를 조작하기 위한 작업 암(arm) 장치, 디젤 내연(IC) 엔진과 같은 원동기, 유압 펌프 및 작업자 운전실을 포함한다. 원동기는 작업 암 장치를 작동시키기 위한 가압 유체를 공급하기 위해, 또한 굴삭기를 추진하기 위해 두 개의 무한 궤도 트랙 또는 네 개의 휠 (또는 듀얼 휠 구조에서는 여덟 개의 휠)을 선택적으로 구동하는 데에 사용되며 하부 주행체에 배치된 하나 이상의 유압 모터에 동력을 제공하기 위해 유압 펌프를 작동시킨다.

선회 링은 상부 구조체와 하부 주행체를 회전 가능하게 연결시키며, 중앙 로터리 조인트 장치는 유압 유체로 하여금 상부 구조체와 하부 주행체의 상대적인 위치와 무관하게 상부 구조체의 펌프로부터 유압 모터를 지나서 상부 구조체로 돌아올 수 있게 한다. 선회 굴삭기가 추진을 위해 트랙을 이용한다면, 조향은 하부 주행체의 반대되는 측의 트랙을 서로 다르게 구동하는 것에 의해 이루어진다. 선회 굴삭기가 추진을 위해 휠을 이용한다면, 스티어링(steering) 장치는 두 개 또는 네 개의 바퀴에 대해 사용되며, 하부 주행체에서 개별적인 유압 제어가 이를 위해 필요하다.

선회 굴삭기는 그 크기의 면에서 폭넓은 범위로 이용될 수 있다. 초소형, 소형 및 중형 굴삭기는 약 750kg에서 12,000kg에 이르는 작동 무게 범위에 분포되어 있으며, 상부 구조체에 대해 "킹포스트(kingpost)" 인터페이스를 이용함으로써 실질적인 수직 축에 대하여 상부 구조체에 대해 회전할 수 있는 작업 암 장치를 전형적으로 갖는 것으로 주목할 만하다. 일반적으로, 소형 및 중형 굴삭기는 약 1,200kg을 넘는 무게를 갖는다. 작동 무게가 약 12,000kg을 초과하는 대형 굴삭기는 흔히 'A 프레임' 굴삭기로 불리며, 전형적으로 수직 축에 대해 고정되어 있어서 상부구조체와 함께 회전할 수만 있는 작업 암 장치를 구비한다. 이것은 더 작은 굴삭기들이 더 제한적인 공간에서 작동할 것으로 기대되며, 따라서 초소형, 소형, 중형 굴삭기를 위해서는 예를 들어, 벽체와 같은 장애물에 근접하게 도랑을 파기 위해 두 개의 상호 오프셋된 축에 대해 회전하는 능력이 더욱 바람직하다는 사실이 작용한 결과이다.

작동 암 장치는 일반적으로 디퍼(dipper)에 회전 가능하게 연결된 붐(boom)을 포함한다. 두 개의 회전 가능하게 연결된 섹션을 갖는 삼관절식 붐 및 종종 전반적으로 곡선형의 단일한 구조체로 만들어진 모노(mono) 붐을 포함하여, 활용 가능한 붐에는 몇 가지 종류들이 있다. 디퍼는 붐에 회전 가능하게 연결되고, 예를 들어 버킷(bucket)과 같은 부착물을 위한 마운트가 디퍼에 제공된다. 필요한 작업 작동을 수행하기 위해 유압 실린더들이 붐, 디퍼 마운트를 서로에 대해 움직이도록 제공된다.

트랙식 굴삭기는 느린 최고 속도와 그 금속 트랙이 포장된 도로에 입히는 손상 때문에, 꽤 먼 거리를 자체 추진력으로 주행할 수는 없다. 다만, 그 트랙은 굴삭기의 안정성을 향상시킨다. 휠식 굴삭기는 더 높은 속도(전형적으로, 40kph까지)로, 포장된 도로면에 눈에 띄는 손상을 주지 않고도 "로딩(roading)"할 수 있다. 하지만, 작업 암 장치는 불가결하게 로딩 중 상부 구조체의 전방으로 연장되며, 승차감과 전방 시야를 해칠 수 있다. 작업 작동을 수행 중일 때는, 공기 타이어가 트랙에 비해 덜 안정적인 플랫폼을 제공하므로, 안정성을 위해 추가적인 스태빌라이저(stabiliser) 레그가 전개될 수 있다.

원동기, 유압 펌프, 유압 저장조 등이 상부 구조체에 배치되기 때문에, 모든 종류의 선회 굴삭기에 있어서 무게 중심이 상대적으로 높다. 이들 구성이 작업 작동 중 야기되는 힘에 대해 균형 추로서 기능하도록 배치될 수 있는 반면, 패키징(packaging) 제약이 이러한 배치를 최적이 아닌 차선책이 되도록 할 수 있으며, 예를 들어 기계의 후방으로의 시선을 제한할 수도 있다.

굴삭기는 디깅(digging)과 같은 작업에 일반적으로 사용된다. 하지만, 만약 로딩(loading)과 같은 작업을 수행할 필요가 있다면 다른 종류의 기계가 사용되어야 한다. 로딩 작동을 할 수 있는 기계들이 알려져 있으며, 다양한 유형을 갖고 있다. 흔히 "텔레스코픽 핸들러(telescopic handler)"나 "텔레핸들러(telehandler)"라고 불리는 일 유형에서, 상부 구조체와 하부 주행체는 서로에 대해 고정되어 있고, 둘 이상의 부분으로 된 텔레스코픽 붐의 형태로 된 중앙 작업 암이 기계의 앞뒤로 연장된다. 붐은 기계의 후단을 향해 수평 축에 대해 회전하고, 부착물은 붐의 전단에 탈착 가능하게 장착되며, 별개로 된 제2수평 축에 대해 회전 가능하다. 널리 사용되는 부착물에는 팰릿(pallet) 포크와 셔블(shovel)이 포함된다. 텔레핸들러는 일반적인 로딩 작동(예를 들어, 골재를 저장 더미에서 건설 현장의 필요한 위치로 운송하는 것)과 높은 단으로 건축 자재를 올리는 것과 같은 리프팅 작동을 위해 사용될 수 있다.

텔레 핸들러는 전형적으로 추진을 위해 두 개의 액슬상에 네 개의 휠을 가지는데, 하나 또는 두 액슬은 모두가 구동되며 조향 가능하다. 원동기(전형적으로 디젤 내연 엔진)는 프론트 휠과 리어 휠 사이에서 기계의 일측으로 오프셋된 포드(pod)에 배치될 수 있고, 정유압식 또는 기계식 변속기에 의해 휠에 연결된다. 작업자 운전실은 종종 붐의 원동기에 다른 측에 배치되고, 휠 사이에서 상대적으로 낮다. 의도된 적용예에 따라, 기계는 전개 가능한 스태빌라이저 레그와 함께 제공될 수 있다.

텔레 핸들러의 하위 세트는 리프팅과 선회 작동을 조합하기 위해, 추가적인 무게와 더 높은 높이를 감수하면서, 회전 가능한 상부 구조체에 운전실과 붐을 장착시킨다. 이들 기계는 주로 로딩(loading)보다는 리프팅용으로 사용되므로, 그들은 더 긴 붐을 수용하는 종래의 텔레핸들러보다 긴 휠 베이스를 갖는데, 이는 운전성에 영향을 준다. 더욱이, 기계에 인접한 지면을 향한 시선이 굴삭보다 리프팅에서 덜 치명적이므로, 이들은 결과적으로 상당히 취약하다.

다른 작업의 적용을 위한 상기와 같은 다른 기계를 개발하기 위한 비용은 상당하다. 더욱이, 한 종류의 기계를 위한 생산 라인에서 다른 종류의 기계를 위한 생산 라인으로 바꾸기 위한 비용과 지체 또한 상당하다.

사용되는 연료의 주어진 양에 대한 작업 작동이 수행되는 양의 관점에서, 작업 시 작업 기계가 더 효율적으로 되는 것이 더욱 바람직하다. 이는 원동기, 변속기, 구동 라인 및 유압 시스템의 연료 효율의 함수일뿐만 아니라, 작업자가 작업 작동을 보기 위해 불필요하게 자주 작업 기계를 리포지션(reposition)할 필요가 있다는 것을 의미하며 작업을 훨씬 더 느리게 함으로써 비효율을 구성하는 좋지 못한 시야와 같은 부차적인 요인 때문일 수도 있다.

본 출원은 정유압식 구동부를 갖는 기계의 효율이 개선될 수 있는 분야는 엔진 스로틀(throttle)을 제어하는 데에 있다는 것을 인식했다.

관습적으로, 핸드 스로틀은 굴삭과 차량이 정지 상태일 때 사용된다. 충분한 동력을 가지면서 작업 작동이 신속하게 수행되기 위해 고압의 충분한 유압 유체가 유압 펌프로부터 유압 실린더로 공급되도록, 작업 기계 엔진은 비교적 고속(예를 들어, 2000rpm)으로 설정된다. 하지만, 작업 기계가 작업 작동 과정에서 리포지션되어야 한다면, 정유압식 구동부로 유체를 공급하는 유압 펌프가 매우 급하고, 갑작스러운 운전을 야기하지 않도록, 핸드 스로틀은 영으로 감소되어야 하고, 풋 스로틀은 더 정교하게 엔진 속도를 제어해야 했는데, 매우 급하고 갑작스러운 운전은 구동부가 빠른 엔진 속도로 맞물려 있으면 안전하지 않을 수 있다. 리포지셔닝 후에, 엔진 속도는 작업 작동에 필요한 엔진 속도로 다시 설정되어야 한다. 이는 이러한 작업 작동을 지체시키므로, 비효율적이고 바람직하지 못하다.

본 발명의 제1양상은 지면 개입 구조체; 상기 지면 개입 구조체에 지지되는 바디; 작업 작동을 수행할 수 있기 위해, 상기 바디에 장착되는 작업 암; 상기 지면 개입 구조체를 이동시켜, 상기 작업 기계를 추진하기 위한 구동 장치로서, 상기 구동 장치는 원동기와 상기 원동기에 의해 구동되는 적어도 하나의 유압 펌프를 포함하는 정유압 변속기 및 적어도 하나의 상기 유압 펌프에 의해 제공되는 유압 유체에 의해 구동되는 적어도 하나의 모터를 포함하고; 상기 원동기의 출력 동력을 선택적으로 설정하기 위한 핸드 스로틀; 제1작동 모드에서 상기 원동기의 출력 동력을 동적으로 조절하기 위한 풋 스로틀을 포함하는 작업 기계에 있어서, 상기 변속기는 미리 정해진 기준이 충족되었을 때 제2작동 모드에서 작동하도록 구성되고, 상기 제2모드에서 상기 풋 스로틀은 상기 지면 개입 구조체의 이동 속도를 직접 제어하는 작업 기계를 제공한다.

유리하게도, 이는 기계가 핸드 스로틀이 먼저 분리될 필요 없는 빠르고 안전하며 효율적인 방식으로 작업 작동 사이에서 리포지션될 수 있게 한다.

일 실시예에서, 이리 정해진 기준은 핸드 스로틀로부터의 영이 아닌 입력이다.

유리하게도, 이는 제1작동 모드와 제2작동 모드 사이의 스위칭 방식을 편리하게 제공한다.

일 실시예에서, 미리 정해진 기준은 미리 정해진 수준 이상인 핸드 스로틀로부터의 입력이다.

다른 실시예에서, 미리 정해진 기준은 사이트/하이웨이 셀렉터로부터의 입력이다. 유리하게도, 이는 시스템에 대한 작업자의 이해도를 향상시킬 수 있다.

핸드 스로틀은 선택적으로, 제2모드에서 지면 개입 구조체의 최고 이동 속도를 설정하도록 구성될 수 있다. 이는 작업 기계가 정교한 제어를 필요로 하는 작동을 수행할 때, 지면 속도가 제한될 수 있게 한다.

일 실시예에서, 작업 기계는 방향 제어 밸브와 지면 개입 구조체에 연결된 유압 모터 사이에서 유압 유체의 흐름을 변화시킴으로써, 이동 속도를 원동기 속도와 별도로 제어하도록 구성된다.

유리하게도, 이 장치는 속도가 원동기 속도와 별도로 제어될 수 있게 한다.

일 실시예에서, 작업 기계는 풋 스로틀 요구와 지면 개입 구조체의 속도 사이에 미리 정해진 고정된 관계를 유지하기 위해, 구동 장치에 부가되는 부하에 맞추어 유압 유체를 변화시키도록 구성된다.

유리하게도, 이는 풋 스로틀 요구와 속도 사이에서 응답을 예측 가능하도록 제공한다.

일 실시예에서, 작업 기계는 휠 속도 센서 및/또는 지면 속도 센서를 더 포함하여, 실질적으로 고정된 미리 정해진 관계가 유지될 수 있다.

일 실시예에서, 고정된 관계는 실질적으로 선형적인 관계이다.

일 실시예에서, 작업 기계는 풋 스로틀로부터의 신호를 받고 전기적인 제어 신호를 보내어, 제2모드에서 적어도 하나의 모터로의 유압 유체의 흐름을 제어하기 위한 전자 제어 유닛(ECU)을 포함한다.

전자 제어는 본 발명이 단순한 방식으로 유리하게 실행되게 한다.

일 실시예에서, 전자 제어 유닛은 비례 밸브를 제어하여, 유압 유체의 흐름을 제어한다.

일 실시예에서, 지면 개입 구조체는 적어도 네 개의 휠을 포함한다.

일 실시예에서, 작업 기계는 두 개의 유압 모터를 포함하되, 제1모터는 프론트 액슬을 구동시키고, 제 2모터는 리어 액슬을 구동시킨다.

일 실시예에서, 제1모터는 저속 모터이고, 제2모터는 상대적으로 고속 모터이다.

유리하게도, 이는 복잡한 기어 박스를 필요로 하지 않으면서, 두 개의 범위인, 그리고 선택 가능한 2륜 구동/4륜 구동 변속기를 갖는 작업 기계를 제공하는 단순하고 저가인 방법을 제공하는 것으로 이해될 것이다. 추가로, 장치는 모터에서부터 모터에 의해 구동되는 각각의 액슬로의 두 개의 드라이브 샤프트를 필요 없도록 함으로써 무게를 절감시킬 수 있고, 다른 용도를 위한 드라이브 샤프트에 의해 앞서 차지되던 공간을 없앰으로써 패키징을 개선시킬 수도 있다.

일 실시예에서, 제2액슬은 통상적인 운행 방향에 있어서의 리어 액슬이다.

일 실시예에서, 제1유압 모터와 제2유압 모터 중 적어도 하나는 각자의 액슬에 근접하여 배치된다.

유리하게도, 이는 긴 드라이브 샤프트가 필요하지 않게 한다.

일 실시예에서, 적어도 하나의 유압 모터는 각자의 액슬에 직접 연결된다.

유리하게도, 이는 드라이브 샤프트가 전혀 필요하지 않게 한다.

일 실시예에서, 양 모터는 그들 각자의 축에 직접 연결된다.

일 실시예에서, 저속 모터는 감속 기어를 포함한다.

일 실시예에서, 작업 기계는 추가적인 작업 기계의 기능을 위해 유압 유체를 제공하기 위한 원동기에 의해 구동되는 제2저압 펌프를 포함한다.

유리하게도, 이는 특정한 목적을 위해 필요한 압력에서, 유압 유체의 공급을 더 효율적으로 제공한다.

일 실시예에서, 제1펌프와 제2펌프의 구동력은 직렬이다.

일 실시예에서, 제1펌프와 제2펌프의 구동력은 예를 들어, 베벨 기어 박스를 통한 병렬이다.

일 실시예에서, 바디는 하부 주행체 및 그에 회전 가능한 상부 구조체를 포함한다.

일 실시예에서, 원동기, 제1유압 펌프 및 제1유압 모터와 제2유압 모터는 하부 주행체에 장착된다.

유리하게도, 이는 작업자의 시야를 개선시킨다.

일 실시예에서, 원동기의 대부분은 휠의 상한과 일치하는 높이 아래에 배치된다.

일 실시예에서, 원동기는 프론트 액슬과 리어 액슬 사이에 배치된다.

유리하게도, 이는 작업 기계의 패키징을 개선시킨다.

일 실시예에서, 원동기는 작업 기계의 앞뒤 방향을 가로지르는 방향으로 장착된다.

일 실시예에서, 원동기는 작업 기계의 앞뒤 방향에 실질적인 직각으로 장착된다.

일 실시예에서, 원동기는 피스톤을 포함하는 왕복동식 엔진이고, 엔진은 피스톤이 수직한 방향을 향하도록 장착된다.

일 실시예에서, 열 교환기 및 냉각 팬은 원동기에 이웃하여 장착되고, 팬의 회전 축이 작업 기계의 앞뒤 방향에 실질적으로 평행하게 배열된다.

유리하게도, 이는 작업 기계의 패키징 및 냉각을 개선시킨다.

일 실시예에서, 작업 기계는 작업 기계의 앞뒤 방향으로 연장된 축의 일측에 배치된 연료 탱크를 포함하고, 원동기는 작업 기계의 앞뒤 방향으로 연장된 축의 타측에 배치된다.

일 실시예에서, 작업 기계는 작업 기계의 앞뒤 방향으로 연장된 축의 일측에 배치된 유압 유체 탱크를 포함하고, 엔진은 작업 기계의 앞뒤 방향으로 연장된 축의 타측에 배치된다.

일 실시예에서, 상부 구조체와 하부 주행체 사이의 로터리 커넥션은 전기적 신호 및/또는 유압 유체가 하부 주행체에 대한 상부 구조체의 위치와 무관하게 상부 구조체로 통할 수 있도록 구성된 로터리 조인트 장치를 포함한다.

일 실시예에서, 프론트 액슬과 리어 액슬은 적어도 이륜 조향으로 구성된다.

일 실시예에서, 프론트 액슬과 리어 액슬은 사륜 조향으로 구성된다.

본 발명의 추가적인 양상은 변속기가 제2작동 모드로 들어가게 하는 단계 및 기계의 리포지션을 위해 풋 스로틀을 작동시키는 단계를 포함하는 제1양상에 따른 작업 기계 작동 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 참조하여, 예시로서만 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 작업 기계의 측면도이다.
도 2는 도 1의 기계의 평면도이다.
도 3은 도 1의 기계의 정면도이다.
도 4는 도 1의 기계의 하부 주행체 부분의 평면도이다.
도 5는 도 1의 기계의 유압 및 전자 제어 시스템의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기계의 작동을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어 시스템의 단순화된 개략도이다.

일반적인 형태

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 작업 기계(10)의 다소 단순화된 형태가 도시되어 있다. 본 실시예에서, 작업 기계는 (작동 무게가 약 6 내지 12메트릭톤(metric ton) 사이인) 중형 굴삭기로 간주될 수 있다. 다른 실시예에서, 작업 기계는 (작동 무게가 1.2 내지 6메트릭톤 사이인) 소형 굴삭기일 수 있다. 기계는 선회 링(16) 형태의 선회 기구에 의해 연결된 하부 주행체(12)와 상부 구조체(14)를 포함한다. 이 실시예에서, 선회 링(16)은 상부 구조체의 하부 주행체(12)에 대한 무제한적인 회전을 허용한다. 작업자가 작업 기계를 작동시킬 수 있는 운전실(30)은 상부 구조체에 장착된다. 작업 암 장치(40)가 또한 상부 구조체에 회전 가능하게 장착되어, 굴삭 작동을 수행하기 위해 제공된다.

하부 주행체

하부 주행체는 한 쌍의 이격된 섀시 레일(18a, 18b)로 형성되는데, 섀시 레일(18a, 18b)은 앞뒤로 연장되고, 전형적으로 평행하거나 실질적으로 평행하게 연장되지만, 항상 평행한 것은 아니다. 레일은 하부 주행체(12)의 강도의 대부분을 제공한다. 하부 주행체는 지면 개입 구조체에 연결되는데, 이 실시예에서는 섀시 레일(18a, 18b)에 장착된 제1드라이브 액슬(20a)과 제2드라이브 액슬(20b) 및 각각의 액슬 끝단에 회전 가능하게 결합된 휠을 포함한다. 이 실시예에서, 제2드라이브 액슬(20b)은 섀시 레일(18a, 18b)에 대해 고정된 반면, 제1드라이브 액슬(20a)은 제한적인 관절 운동이 가능하며, 그로써 지면이 평평하지 않은 경우에도 휠이 지면과의 접촉을 유지할 수 있게 한다. 두 액슬에 연결된 휠은 스티어링 허브(17a, 17b, 17c, 17d)를 통해 조향 가능하다. 이 실시예에서, 휠 베이스는 2.65m이지만 적형적인 범위는 2.0m 내지 3.5m이다.

본 적용예의 목적을 위해, 앞뒤 방향(A)은 섀시 레일(18a, 18b)의 대체적인 방향에 실질적으로 평행한 방향으로 정의되어 있다. 대체적인 수직 방향(U)은 작업 기계가 평평한 지면에 있을 때, 실질적으로 수직한 방향으로 정의된다. 대체적인 횡 방향(L)은 작업 기계가 평평한 지면에 있을 때 실질적으로 수평하고, 앞뒤 방향(A)에 실질적으로 직각인 방향으로 정의된다.

이 실시예에서, 도저 블레이드 장치(22)는 섀시 레일(18a, 18b)의 일단에 회전 가능하게 체결되는데, 이는 알려진 장치를 이용하여 유압 실린더(21)에 의해 올려지고 내려질 수 있으며, 굴삭 시 이웃하는 휠을 지면으로부터 들어올림으로써, 기계에 대해 스태빌라이저로서도 동작할 수도 있지만, 이는 다른 실시예에서는 제공되지 않을 수 있다.

스태빌라이저 레그 장치(24)는 섀시 레일(18a, 18b)의 타단에 회전 가능하게 장착되는데, 역시 알려진 장치를 이용하여 유압 실린더(23)에 의해 올려지고 내려질 수 있지만, 다른 실시예에서는 이것이 생략될 수 있다.

구동

도 4를 참조하면, 알려진 굴삭기와 달리, 원동기와 변속기를 포함하는 구동 장치는 하부 주행체(12)에 수용된다. 본 실시예에서, 원동기는 디젤 내연 엔진(64)이다. 엔진(64)은 앞뒤 방향으로 하부 주행체 중앙을 관통하여 연장되는 축(B)의 일측에 장착된다. 엔진(64)은 축(B)를 가로질러, 즉 엔진의 크랭크 샤프트의 회전 축(R)이 앞뒤 방향의 축(B)을 가로질러 장착된다. 추가로, 엔진(64)은 엔진의 피스톤이 실질적인 수직 방향(U)으로 연장되도록 배향된다.

열 교환기(66)와 냉각 팬(68)은 엔진(64)에 이웃하여 하부 주행체에 수용된다. 냉각 팬(68)은 다른 실시예들에서는 다르게 배향될 수도 있지만, 팬의 회전 축(Q)이 앞뒤 방향(A)으로 연장되도록 배향된다.

엔진(64)에 연료를 공급을 제공하는 연료 탱크(70)는 축(B)의 엔진에 반대되는 측에 배치된다. 유압 탱크(72)는 축(B)의 엔진에 반대되는 측에서 연료 탱크(70)에 이웃하여 제공된다.

엔진(64), 열 교환기(66), 냉각 팬(68), 연료 탱크(70) 및 유압 탱크(72)는 모두 액슬(20a, 20b) 사이 영역에 수용된다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 엔진(64)은 상부 구조체의 하한과 일치하는 높이 아래에 배치된다. 사실 엔진(64)의 대부분, 이 실시예에서는 엔진(64) 전체가 휠(19a, 19b, 19c, 19d)의 상한과 일치하는 높이(Q) 아래에 배치된다. 본 실시예에서, 열 교환기(66), 냉각 팬(68), 연료 탱크(70) 및 유압 탱크(72)의 대부분은 휠(19a, 19b, 19c, 19d)의 상한과 일치하는 높이(Q) 아래에 있다.

도 4 및 5를 참조하면, 본 실시예에서 변속기는 정유압 변속기이다. 변속기는 관련된 차지 펌프(75a)뿐만 아니라, 고압 사판식(swash plate) 유압 변속기(75b)도 포함한다. 변속기 펌프는 순차로 두 개의 유압 모터(76, 77)를 선택적으로 구동시킬 수 있다. 변속기 펌프(75b)는 약 350-450bar(35-45MPa)의 전형적인 작동 압력을 갖는다.

엔진(64)은 차지 펌프(75a)와 변속기 펌프(75b)를 구동시키도록 구성된다. 펌프(75a, 75b)는 필요시 유압 유체 탱크(72)로부터 유압 유체를 끌어와, 공급 및 회수 전용 호스를 거쳐, 유압 모터(76)로 공급하도록 구성된다(즉, 흐름은 본질적으로 폐회로이되, 필요시 탱크로부터 끌어와지고 회수되는 유압 유체를 갖는다). 본 실시예에서, 유압 모터(76)는 도저 블레이드 장치(22)를 향해 배치된다. 엔진(64), 유압 펌프(74) 및 유압 모터(77)는 스태빌라이저 장치(24)를 향해 배치된다.

제1유압 모터(76)는 예를 들어 0 내지 255cm³/revolution의 넓은 용적 범위를 가진 고속 사판식 모터이며, 프론트 액슬(20a)을 통상 주행 방향으로 구동시킨다. 모터의 출력은 전방을 항하며, 짧은 드라이브 샤프트(78)와 차동 장치(미도시)를 거쳐, 제1액슬(20a)을 구동시킨다. 제2유압 모터(77)는 예를 들어 0 내지 125cm³/revolution의 더 적은 용적 범위를 가지는 상대적으로 저속인 사판식 모터이다. 저속 모터(77)는 제2드라이브 샤프트(80)에 연결되어, 제2차동 장치(미도시)를 통해, 제2(리어)액슬(20b)을 구동시킨다.

다른 실시예에서는 한 액슬에 구동력을 분리/맞물리게 하기 위한 클러치를 작동시키는 이륜 구동/사륜 구동 셀렉터와 전형적으로 함께, 단일 유압 모터가 프론트 액슬과 리어 액슬 모두에 구동력을 제공할 수 있다.

차지 펌프(75a)와 변속기 펌프(75b)는 엔진(64)에 이웃하여 배치되고, 엔진으로부터 펌프로의 입력이 엔진으로부터 펌프로의 출력과 축 방향으로 정렬되도록 하는 방향을 향한다.

하부 주행체에서 설명한 바와 같이 구동 장치를 배열하는 것은 상부 구조체에 수용되는 구성의 부피를 감소시켜, 순차로 185cm의 키(95퍼센타일(percentile)의 남성)를 갖는 작업자가 기계의 좌측에 있는 운전석에 앉았을 때, 기계의 우측 후방 코너로의 시선(도 3의 각도 α)이 수평선의 아래로 (이 크기의 종래 중형 굴삭기에서는 약 22°인 것에 비교할 때) 30°를 초과(이 실시예에서는 33°)하는 것으로 밝혀졌다. 이는 상부 구조체의 일부에 의해 가려지는 기계 주변 지면의 면적을 상당히 감소시킴으로써, 기계 운전을 위한 시야를 개선시킨다.

구동 장치가 일반적으로 상부 구조체에 배치되는 종래의 굴삭기와 비교할 때, 구동 장치를 하부 주행체에 배치시키는 것의 추가적인 이점은 엔진과 운전실 사이의 소음, 진동 및 불쾌감(NVH) 절연이 개선되어, 작업자의 편안함과 안전성이 개선된다는 것이다. 나아가, 정비와 재급유를 위해 엔진, 연료 탱크, 유체 탱크 등으로 접근하는 것이 지면 높이에서 이루어진다.

상부 구조체

상부 구조체(14)는 선회 링(16)에 장착된 구조적 플랫폼(26)을 포함한다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 선회 링(16)은 상부 구조체를 하부 주행체의 중앙에 장착시키기 위해, 앞뒤 방향(A)과 횡 방향(L)에서 실질적으로 하부 주행체(12)의 중앙에 있다. 선회 링(16)은 대체적인 수직 축(Z)에 대하여 하부 주행체에 대한 상부 구조체(14)의 회전을 허용한다.

로터리(rotary) 조인트 장치(85)는 선회 링의 중앙에 제공되며, 하부 주행체로부터 상부 구조체로 복수의 유압 유체 라인, 유압 유체 회수 라인 및 전기적 - 계측 제어기 통신망(Controller Area Network, CAN) - 신호 라인을 제공하도록 구성되는 한편, 하부 주행체에 대한 상부 구조체의 완전한 360° 회전을 허용한다. 이러한 로터리 조인트 장치의 구성은 본 기술 분야에서 알려져 있다.

플랫폼(26)은 운전실(30)을 장착시킨다. 운전실은 운전석과 (후술할) 기계 제어부를 수용한다.

상부 구조체(14)는 제1유압 모터(32)와 브레이크를 이용하여 하부 주행체(12)에 대해 회전한다.

플랫폼은 작업 암 장치(40)를 위한 킹포스트(28)를 더 장착시킨다. 킹포스트(28) 장치는 본 기술 분야에서 알려져 있으며, 대체적인 수직 축(X)과 대체적인 횡 축(W)에 대한 작업 암의 회전을 허용한다.

상부 구조체는 작업 암 장치를 위해 상부 구조체의 킹포스트(28)에 반대되는 측에 배치된 균형 추(34)를 더 포함한다.

유압 공급부

이 실시예에서, 엔진(64)은 추가적으로 차지 펌프(75a) 및 변속기 펌프(75b)와 직렬로 배열된 메인, 저압 유압 펌프(74)를 구동시킨다. 이 실시예에서, 메인 유압 펌프는 약 250-300bar(25-30MPa)의 작동 압력을 가지며, 역시 가변 용적형이다.

메인 펌프(74)는 유압 유체를 'a'로 끝나는 같은 숫자로 표시된 상부 구조체(14)의 관련 밸브를 거쳐, 작업 암 장치를 작동시키기 위한 유압 실린더(50, 52, 54, 60, 62)로 공급하고, 파일럿 공급 밸브(83)를 거쳐, 선회 브레이크로 공급하며, 그랩(grab)(미도시) 등과 같은 특정 부착물이 사용하도록 보조 유압 유체 공급부로 공급한다. 메인 펌프(74)는 추가적으로 하부 주행체의 스태빌라이저/도저 밸브(79)를 거쳐, 도저 블레이드 장치와 스태빌라이저 장치의 유압 실린더(21, 23)로 공급한다. 하지만, 대안이 되는 실시예에서는 단일 펌프가 모터와 유압 실린더로 유압 유체를 공급하기 위해 사용될 수 있다. 메인 펌프(74)는 또한 도 5에 도시된 바와 같이 에어 컨디셔닝(93)을 위해 유압 유체를 제공하는 데에 사용된다.

이 실시예에서, 엔진은 추가적으로 스티어링 시스템을 위한 별도의 펌프(74')와 냉각팬(69b)을 구동하기 위한 팬 펌프(69a) 및 주차 브레이크(31b)를 위한 주차 브레이크 밸브(31a)를 구동시킨다. 이 실시예에서, 이들 펌프는 전자 제어 유닛 제어 없이 약 200bar(200MPa)의 더 낮은 압력에서 작동 가능한 기어 펌프이다.

더욱이, 자치 펌프(75a)는 추가적으로 프론트 액슬(20a)의 관절 운동을 선택적으로 차단하는 액슬 락 밸브(33a)에 유압 유체를 공급한다.

작업 암

본 실시예의 작업 암 장치(40)는 굴삭기 암 장치이다. 작업 암 장치는 디퍼(44)에 회전 가능하게 연결된 삼관절식 붐(42)이다. 삼관절식 붐(42)은 제2섹션(48)에 회전 가능하게 연결된 제1섹션(46)을 포함한다. 대체적인 횡 축(W)에 대하여 킹포스트(28)에 대해 붐(42)의 제1섹션(46)을 올리고 내리기 위해 유압 실린더(50)가 제공된다. 대체적인 횡 축(T)에 대하여 붐의 제1섹션에 대해 붐(42)의 제2섹션(48)을 회전시키기 위해 추가적인 유압 실린더(52)가 제공된다. 대체적인 횡 축(S)에 대하여 붐(42)에 대해 디퍼(44)를 회전시키기 위해 다른 추가적인 유압 실린더(54)가 제공된다. 마운트(56)는 디퍼(44)에 부착물을 회전 가능하게 장착시키기 위해 제공되는데, 본 실시예에서 부착물은 버킷(58)이다. 유압 실린더(60)는 디퍼(44)에 대해 부착물을 회전시키기 위해 제공된다. 다만, 이를 대체하는 붐 실린더 장치(예를 들어, 트윈 실린더)가 다른 실시예들에서 활용될 수 있다.

도 2에서 가장 명확하게 나타나는 것처럼, 다른 추가적인 유압 실린더(62)가 대체적인 수직 축(X)에 대해 작업 암 장치(40)를 회전(스윙)시키기 위해 제공된다. 작업 암 장치를 회전시키기 위해 유압 실린더 장치를 이용하는 것은 작업 기계(10)의 제작과 작동을 단순화시켜준다.

기계 제어부

복수의 기계 제어 입력부는 운전실(30)에 제공된다. 이 실시예에서, (조향과 제동을 제외한) 입력은 계측 제어기 통신망 버스(bus)를 거쳐, 하나 이상의 상부 구조체 전자 제어 유닛 및/또는 하나 이상의 추가적인 하부 주행체 전자 제어 유닛(87)으로 전기적으로 연결되는데, 상부 구조체의 전자 제어 유닛은 입력을 해석하고 작업 암 등의 움직임을 제어하기 위한 다양한 밸브들에 신호를 보내는 적절한 마이크로 프로세서, 메모리 등을 포함하며, 하부 주행체 전자 제어 유닛은 스태빌라이저/도저 밸브(79), 팬 모터(69b), 주차 브레이크 밸브(31a), 액슬 락 밸브(33a), 메인 펌프(74), 변속기 펌프(75b), 조향 모드 밸브(97)를 포함하는 하부 주행체의 유압 기능들을 궁극적으로 제어하기 위한 것이다.

대안의 실시예에서, 전자 제어 유닛은 (예를 들어, 하부 구조체에 수용된) 베이스 조립체에만 제공될 수 있고, 기계 입력 제어부로부터의 신호는 상부 구조체의 전자 제어 유닛(86)을 거치는 대신, 하부 구조체의 전자 제어 유닛(87)으로 직접 전송될 수 있다. 이러한 장치를 위한 전기적 연결부는 제어 입력부로부터, 선회 링과 로터리 조인트 장치를 거쳐, 전자 제어 유닛(87)으로 통할 수 있다.

제어 입력부는 작업 암(40)의 작동을 제어하기 위한 조이스틱(88), 다양한 부차적인 기능을 위한 스위치(89), 작업 작동을 위해 엔진 속도를 설정하기 위한 핸드 스로틀(90), 로딩(roading)/운전을 위해 엔진 속도를 동적으로 설정하기 위한 풋 스로틀(91) 및 원하는 방향으로 구동력을 맞물리게 하기 위한 전진/중립/후진(FNR) 셀렉터(92)를 포함한다.

조향과 제동의 필수 안전성으로 인해, 브레이크 페달과 스티어링은 브레이크 페달(94)과 핸들(미도시)에 연결된 스티어 밸브(95)에 의해 유압식으로 제어된다. 유압 유체의 공급은 전용 스티어 펌프(74')로부터, 로터리 조인트(85)와 우선 밸브(96)를 거치는데, 이는 필요에 따라 유압 유체의 적절한 공급이 브레이크 페달(94)/오비트롤(orbitrol) 밸브(95)로 제공되는 것을 보장한다.

그리고 나서 스티어 밸브(95)는 로터리 조인트를 관통하는 다른 공급로를 거쳐, 하부 구조체(12)의 스티어 모드 밸브(97)로 공급하는데, 스티어 모드 밸브는 기계가 사륜 조향(오프로드), 이륜 조향(온로드) 또는 크랩(crab) 조향으로 작동할지를 제어한다. 그러면 스티어 모드 밸브는 선택된 모드에 따라 유압 유체를 적절한 스티어링 실린더(98)로 공급한다.

제동 페달(94)은 역시 로터리 조인트를 관통하는 공급로를 거쳐, 휠 끝단의 서비스 브레이크(99)로 유체를 공급한다. 팬 펌프(69a)로부터의 별도의 유압 유체 공급로는 상부 구조체 전자 제어 유닛(86)과 하부 구조체 전자 제어 유닛(87)의 제어 하에 있는 팬 모터(69b)와 액슬 락 밸브(33a)뿐만 아니라, 주차 제동 밸브(31a)로도 유체를 공급한다.

다른 실시예에서, 적절한 수준의 고장 오차가 시스템에 구축되어 있다면, 제동과 조향은 전자 제어를 통해 이루어질 수 있다.

고속 로딩(roading) 작동

도로상에서 작동("로딩")하거나 예를 들어 평평한/경질의 면상에서 운전할 때, 기계(10)의 이동 속도가 견인력 또는 토크보다 선호된다. 따라서, 제1이륜 구동 작동 모드에서, 운전자는 2륜 구동/4륜 구동 셀렉터(미도시)에서 2륜 구동을 선택하여, 적절한 상부 구조체 전자 제어 유닛(86)에 신호를 보냄으로써, 하부 구조체 전자 제어 유닛(87)을 거쳐, 변속기 펌프(75b)에 신호를 주어, 유압 유체가 고속 모터(76)로 흐를 수 있게 한다.

그 후, 작업자는 전진/중립/후진 셀렉터(92)에서 전진이나 후진을 선택하는데, 이를 위한 신호는 고속 고속 모터(76)와 휠(19a, 19b)을 원하는 방향으로 회전시키는 정확한 흐름의 방향으로, 직접 유압 유체와 유사한 방식으로 변속기 펌프(75b)에 이른다.

그리고 나서 작업자는 풋 스로틀(91)을 이용하여 엔진 속도를 설정하며, 이는 순차로 변속기 펌프(75b)를 원하는 속도로 구동한다. 하부 구조체 전자 제어 유닛(87)은 펌프(75b)와 고속 모터(76)의 사판 각도를 제어함으로써, 고속 모터(76)가 회전하여 제1축(20a)의 휠(19a, 19b)이 회전하도록 구동시킨다.

전형적으로, 이는 약 40km/h의 최고 속도로 운행할 수 있게 한다.

저속 작동

전형적으로 건설 현장과 같은 오프로드 지역에서, 저속, 더 높은 토크, 더 높은 견인력의 운전을 위해 작업자는 2륜 구동/4륜 구동 셀렉터에서 제2사륜 구동 작동 모드를 선택한다. 이는 순차로 상부 구조체 전자 제어 유닛(86)에 신호를 보내고, 연이어 하부 구조체 전자 제어 유닛(87)을 거쳐, 변속기 펌프(75b)에 신호를 보내어, 유압 유체가 고속 모터(76)와 저속 모터(77) 모두로 흐를 수 있게 한다.

그 후, 작업자는 전진/중립/후진 셀렉터(92)에서 전진이나 후진을 선택하는데, 이를 위한 신호는 유압 유체가 고속 모터(76)와 저속 모터(77)로 흐르는 방향을 결정하는 것과 유사한 방식으로, 변속기 펌프(75b)를 관통하여 공급된다.

그리고 나서 작업자는 풋 스로틀(91)을 이용하여 엔진 속도를 설정하는데, 이는 순차로 변속기 펌프(758b)를 원하는 속도로 구동시킨다. 하부 구조체 전자 제어 유닛(87)은 바람직하게는 펌프(75b)와 고속 모터(76)의 사판 각도를 제어하며, 이는 궁극적으로는 고속 모터(76), 저속 모터(77)를 회전시키고, 제1액슬(20a)과 제2액슬(20b) 모두의 휠(19a, 19b, 19c, 19d)을 서로 적합한 속도로 구동시킨다.

전형적으로, 이 작동 모드는 예를 들어, 10km/h 또는 그 이하의 오프 로드 작동을 위한 더 낮은 최고 속도를 제공한다.

작업 작동 중 리포지셔닝

트렌칭이나 그레이딩과 같은 작업 작동 동안, 작업자는 핸드 스로틀을 영이 아닌 위치로 설정하여, 적절한 작업 속도로 작업하기 위해 적절한 엔진 속도를 설정한다.

이 조건에서, 전자 제어 유닛(86)은 작업 기계(10)의 구동력을 다르게 조절하도록 프로그램된다. 영이 아닌 위치의 핸드 스로틀(90)과 함께, 풋 스로틀(91)로부터의 입력은 전자 제어 유닛(86)에 의해 엔진 속도 요구 신호가 아닌 휠 속도 요구 신호로 해석된다. 이는 변속기의 제2작동 모드를 구성하는데, "사이트(site) 모드" 또는 "디그(dig) 모드"로 불릴 수도 있다.

도 6의 흐름도를 참조하면, 이를 가능하게 하기 위해, 상부 구조체 전자 제어 유닛(86)은 핸드 스로틀 신호(HT%)와 풋 스로틀 신호(FT%)의 두 모니터를 해석하여, 핸드 스로틀 신호가 영보다 크면, 사이트 모드를 입력한다. 이 모드에서, 핸드 스로틀은 계속하여 엔진 속도 요구 신호를 제공하고(즉, 종래의 방식으로 엔진 속도를 비례적으로 제어하고), 엔진 속도 요구를 원하는 수준으로 설정하며, 작업자의 추가적인 개입이 없는 한 그 수준을 유지한다. 하지만, 풋 스로틀은 핸드 스로틀에 의해 설정된 수준을 초과하여 엔진 속도를 계속 제어하는 대신에, 이제는 변속기 펌프(75b)의 용적을 비례적으로 제어한다. 사판식 펌프에서, 이는 예를 들어 적절한 제어 솔레노이드(미도시)를 이용하여 펌프의 사판 각도를 제어함으로써 이루어진다.

따라서, 느린 전진 리포지셔닝 운전을 수행하기 위해, 엔진 속도가 핸드 스로틀(90)로, 수행되는 작업 작동에 적절한 수준으로 설정될 때, 작업자는 전진/중립/후진 셀렉터(92)에서 전진을 선택하고 풋 스로틀(91)을 약하게 밟는다. 이는 상부 구조체 전자 제어 유닛(86)에 의해 해석되고, 하부 주행체 전자 제어 유닛(87)을 거쳐, 제어 솔레노이드(미도시)로 전송되어져, 펌프의 사판 각도를 약간 변화시킴으로써, 고속의 변속기 펌프(75b)가 작동하더라도 상대적으로 저속으로 전진하여, 운전 중 기계를 안전하게 제어하도록 만든다. 풋 스로틀을 더 많이 밟으면 전진 속도가 증가할 것이다. 하지만, 이 모드는 흔히 공간이 제한되고, 안전이 유지될 필요가 있는 다른 인력과 기계류가 근처에 있는 현장에서 일어난다는 점에 비추어 볼 때, 어퍼 속도는 바람직하게는, 말하자면 20km/h로 전자적으로 설정된다.

구동 장치에 가해지는 부하와 무관하게 풋 스로틀 요구와 휠 스피드 사이에 실질적인 선형 관계를 생성하기 위해서는 적당한 휠, 변속기 또는 지면 속도 센서가 제공되어, 하부 전자 제어 유닛(87)에 펌프 사판 각도에 대한 피드백을 폐회로 방식으로 공급할 수 있다. 유압 유체는 2륜 구동 또는 4륜 구동이 선택되었는지에 따라, 고속 모터(76)와 저속 모터(77) 중 하나 또는 둘로 공급된다.

다른 실시예에서는 고속 모터(76)의 공급 또는 회수 경로나 고속 모터의 바이패스 경로에, 적당한 흐름을 제어하는 추가적인 솔레노이드 비례 흐름 제어 밸브가 제공될 수 있다.

이 장치에 따라, 작업자는 핸드 스로틀(90)을 조정할 필요 없이, 작업 작동 사이에 또는 작업 작동 중에, 작업 기계를 빠르고 안전하게 리포지셔닝 할 수 있다.

도 7에 도시된 추가적인 실시예에서는 추가적인 사이트/하이웨이 셀렉터 입력부(89'), 예를 들어 적절한 스위치, 버튼 또는 제어 화면의 아이콘이 도 6의 실시예에서 사실상 그 역할을 수행하는 핸드 스로틀 대신 제공된다.

이 실시예에서, 변속기는 제1실시예와 유사한 원리를 이용하여 작동한다. 셀렉터가 하이웨이 모드에 있을 때, 풋 스로틀(91)은 종래 방식으로 도로 속도를 제어, 즉 엔진 속도를 통해 제어한다. 이 실시예에서, 핸드 스로틀로의 입력은 하이웨이 모드에서 무시된다.

사이트 모드가 선택되었을 때, 핸드 스로틀(90)의 수준은 수행되는 작업 작동에서 적절한 엔진 속도뿐만 아니라, 최고 안전 사이트 제한(예를 들어, 제1실시예에서와 같은 20km/h)까지의 최고 속도를 설정하기 위해 사용된다. 따라서, 정교한 컨트롤을 필요로 하여 낮은 회전 속도를 필요로 하는 작업 작동을 위해, 최고 주행 속도는 더 큰 유압(더 큰 버킷의 굴삭력)과 더 높은 엔진 회전 속도를 필요로 하는 작업의 경우보다 낮다.

이 모드에서, 풋 스로틀(91)은 변속기 펌프(75b)의 사판 각도를 다시 제어하여, 휠 속도를 제어하며, 풋 스로틀이 작동한 정도와 휠/지면 속도 사이의 관계가 가능한 선형이 되기 위해, 실제 휠 속도나 지면 속도에 대한 폐회로의 피드백을 선택적으로 갖는다.

하부 주행체에 원동기, 펌프, 모터 및 탱크를 갖는 굴삭기에 관해 설명하였지만, 이 장치는 원동기 등이 상부 구조체에 배치된 종래의 굴삭기 및 특정한 텔레핸들러, 스키드 스티어 로더(skid steer loader) 등과 같이 정유압 구동부를 갖는 작업 기계에 적용될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 이러한 특정 기계의 경우, 이 모드는 작업 작동을 동시에 수행할 때, 휠 스피드를 정교하게 제어할 수 있게 한다는 점에서, 추가적인 이점을 가질 수 있다. 이는 예를 들어, 그레이딩 작동에서 프론트 셔블(shovel)을 이용하거나 셔블로부터 기울이면서 서서히 앞으로 나아갈 때 유용할 수 있다.

특정 실시예에서는 예를 들어, 스태빌라이저 레그(24)/도저 블레이드(22)가 내려가는 동안 휠로 구동력이 가는 것을 방지하기 위해 또는 작업 암이 특정 위치에 있을 때 운행 속도를 제한시키기 위해, 인터락이 시스템에 통합될 수 있다.

변형예

이상에서 발명이 하나 또는 그 이상의 바람직한 실시예들과 함께 설명되었으나, 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같은 발명의 범위를 벗어나지 않고도 다양한 변경 또는 개조가 가해질 수 있다는 점이 이해될 것이다.

고속 모터(77)와 저속 모터(76)로의 동력 균형을 바꾸기 위해, 유압 유체의 압력 및/또는 흐름은 저속 작동 모드에서 고속 모터(77)와 저속 모터(76)로 직접 향할 수 있다. 예를 들어, 기계가 적절한 센서의 사용을 통해 한 축상의 견인력 손실을 감지한 것에 맞추어, 유압 유체가 다른 축으로 우회할 수 있다.

저속 모터 및/또는 고속 모터는 액슬 또는 그들이 구동하는 각각의 액슬에 직접 연결될 수 있거나, 한 쌍의 고속 모터가 어느 한 액슬의 개별적인 휠을 구동시키고 저속 모터가 두 번째 액슬의 개별적인 휠을 구동시킬 수 있다.

이 실시예에서는 고압 펌프가 메인 컨트롤 밸브와 다양한 유압 실린더 및 모터를 위한 유압 유체를 제공하는 것으로 도시되었으나, 다른 실시예에서는 메인 컨트롤 밸브로의 공급이 저압 펌프로부터 이루어질 수 있다.

다른 실시예에서, 고압 펌프와 저압 펌프는 직렬로 구동되는 대신, 예를 들어 베벨 기어 박스를 통해 병렬로 구동될 수 있고, 클러치 기구는 특정한 작업에 불필요하다면 펌프로의 구동력을 분리시키기 위해 제공될 수 있다.

본 발명은 특정한 기계 배치의 맥락에서 설명되었으며, 이 경우 특히 유리한 것으로 간주되었으나, 상부 구조체에 엔진과 유압 펌프를 갖는 종래의 휠식 선회 굴삭기 또는 정유압 변속기를 갖는 텔레핸들러, 러프 터레인 크레인 등과 같은 더 종래의 기계에 사용된다면, 본 발명의 특정한 이점을 얻을 수 있다. 본 발명은 트랙식 차량 및 각각 고정된 액슬을 가지며 조향을 위해 서로 관절로 이어진 두 개의 부분으로 형성된 바디에 사용하기 적절할 수도 있다.

풋 스로틀을 위한 리포지셔닝 모드는 영이 아닌 위치 외의 수단 - 이는 미리 정해진 더 높은 설정일 수 있음(예를 들어, 1500rpm 초과)에 의해 입력될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 작업 작동은 기계의 작업 암의 사용이나 작업자가 앉는 자세의 몇 가지 예로 감지될 수 있다(즉, 만약 좌석이 로딩을 위한 다른 방향을 향하는 대신, 하이웨이 모드로부터 사이트 모드로 전환하기 위해 작업 암을 향해 회전된다면 입력될 수 있다).

사이트 모드와 하이웨이 모드 사이의 전환은 작업자에게 제공된 어떠한 디스플레이상의 레이아웃, 유압 기능부 등과 같은 다른 기계 시스템을 작동 가능/작동 불가능하게 할 수 있다.

하부 주행체 전자 제어 유닛(87)은 상부 구조체 전자 제어 유닛(86) 대신, 풋 스로틀(91) 요구 신호를 해석하여 리포지셔닝 모드에서 모터로의 오일 흐름을 제어하기 위한 로직을 포함할 수 있다.

지금 설명된 실시예에서, 엔진은 본 실시예의 엔진과 변속기의 패키징 크기를 줄이기 위해, 축(B)에 수직하게 배치되지만, 엔진이 다르게 가로지르는 방향, 예를 들어 시계 방향으로 측정했을 때 축(B)에 30° 내지 70°사이로 배치될 수 있는 대안의 실시예에서 본 발명의 이점을 얻을 수 있다.

지금 설명된 실시예에서, 엔진은 피스톤의 길이 방향 축이 실질적으로 수직한 방향을 향하도록 배치되지만, 대안의 실시예에서는 피스톤이 다른 방향을 향할 수 있으며, 예를 들어 피스톤은 실질적으로 수평할 수 있다. 추가적인 대안의 실시예에서, 원동기는 디젤 엔진이 아닐 수 있으며, 예를 들어 엔진은 가솔린 엔진일 수 있다.

본 발명의 연료 탱크, 유압 유체 탱크, 열 교환기, 팬 및 엔진 장치는 그 작은 특성 때문에 유리하지만, 이들 구성이 다른 장소에 배치될 수 있는 대안의 실시예에서 본 발명의 이점을 얻을 수 있으며, 예를 들어 연료 탱크와 유압 유체 탱크는 액슬 사이에 배치되지 않을 수 있다.

작업 암은 디퍼와 삼관절식 붐을 포함하는 것으로 설명되었으나, 대안의 실시예에서 붐은 상부 구조체와 디퍼의 연결부에서만 관절식일 수 있다. 추가적인 대안의 실시예에서, 붐의 섹션이나 디퍼는 텔레 스코픽일 수 있다.

작업 기계는 수동 유압 제어 또는 전자 유압 제어를 이용하여 작동될 수 있다.

본 실시예에서, 두 액슬의 휠은 조향 가능하지만(즉, 작업 기계는 사륜 조향으로 구성됨), 대안의 실시예에서는 액슬 중 하나상의 휠만 조향 가능(즉, 작업 기계는 이륜 조향으로 구성됨)할 수 있다.

Claims

작업 기계로서,
지면 개입 구조체;
상기 지면 개입 구조체에 지지되는 바디;
작업 작동을 수행할 수 있기 위해, 상기 바디에 장착되는 작업 암; 및
상기 지면 개입 구조체를 이동시켜 상기 작업 기계를 추진하기 위한 구동 장치로서, 상기 구동 장치는 원동기와 상기 원동기에 의해 구동되는 적어도 하나의 유압 펌프를 포함하는 정유압 변속기 및 적어도 하나의 상기 유압 펌프에 의해 제공되는 유압 유체에 의해 구동되는 적어도 하나의 모터를 포함하고;
상기 원동기의 출력 동력을 선택적으로 설정하기 위한 핸드 스로틀;
제1작동 모드에서 상기 원동기의 출력 동력을 동적으로 조절하기 위한 풋 스로틀을 포함하는 작업 기계에 있어서,
상기 변속기는 미리 정해진 기준이 충족되었을 때 제2작동 모드에서 작동하도록 구성되고, 상기 제2모드에서 상기 풋 스로틀은 상기 지면 개입 구조체의 이동 속도를 직접 제어하는 작업 기계.
제1항에 있어서,
상기 미리 정해진 기준은 상기 핸드 스로틀로부터의 영이 아닌 입력인 작업 기계.
제2항에 있어서,
상기 미리 정해진 조건은 미리 정해진 수준 이상인 상기 핸드 스로틀로부터의 입력인 작업 기계.
제1항 내지 3항에 있어서,
상기 미리 정해진 기준은 사이트/하이웨이 셀렉터로부터의 입력인 작업 기계.
제4항에 있어서,
상기 핸드 스로틀은 상기 제2모드에서 상기 지면 개입 구조체의 최고 이동 속도를 설정하도록 구성된 작업 기계.
제1항 내지 5항에 있어서,
방향 제어 밸브와 상기 지면 개입 구조체에 연결된 유압 모터 사이에서 유압 유체의 흐름을 변화시킴으로써, 이동 속도를 원동기 속도와 별도로 제어하도록 구성되는 작업 기계.
제6항에 있어서,
풋 스로틀 요구와 상기 지면 개입 구조체의 속도 사이에 실질적으로 고정된 미리 정해진 관계를 유지하기 위해, 상기 구동 장치에 부가되는 부하에 맞추어 유압 흐름을 변화시키도록 구성되는 작업 기계.
제7항에 있어서,
상기 실질적으로 고정된 미리 정해진 관계가 유지될 수 있도록 휠 속도 센서 및/또는 지면 속도 센서를 더 포함하는 작업 기계.
제7항에 있어서,
상기 고정된 관계는 실질적으로 선형 관계인 작업 기계.
제1항 내지 9항 중 어느 하나에 있어서,
상기 풋 스로틀로부터의 신호를 받고 전기적인 제어 신호를 보내어, 상기 제2모드에서 적어도 하나의 상기 모터로의 유압 유체의 흐름을 제어하기 위한 전자 제어 유닛을 더 포함하는 작업 기계.
제10항에 있어서,
상기 전자 제어 유닛은 비례 밸브를 제어하여, 상기 유압 유체의 흐름을 제어하는 작업 기계.
제1항 내지 11항 중 어느 하나에 있어서,
상기 지면 개입 구조체는 적어도 네 개의 휠을 포함하는 작업 기계.
제1항 내지 12항 중 어느 하나에 있어서,
두 개의 유압 모터를 포함하되, 제1모터는 프론트 액슬을 구동시키며, 제2모터는 리어 액슬을 구동시키는 작업 기계.
제13항에 있어서,
상기 제1모터는 저속 모터이고, 상기 제2모터는 상대적으로 고속 모터인 작업 기계.
제14항에 있어서,
상기 제2액슬은 통상적인 운행 방향에 있어서의 리어 액슬인 작업 기계.
제14항 또는 15항에 있어서,
제1유압 모터와 제2유압 모터 중 적어도 하나는 각자의 액슬에 근접하여 배치되는 작업 기계.
제16항에 있어서,
적어도 하나의 유압 모터는 각자의 액슬에 직접 연결되는 작업 기계.
제17항에 있어서,
양 모터는 그들 각자의 액슬에 직접 연결되는 작업 기계.
제14항 내지 18항 중 어느 하나에 있어서,
상기 저속 모터는 감속 기어를 포함하는 작업 기계.
제1항 내지 19항 중 어느 하나에 있어서,
추가적인 작업 기계의 기능을 위한 유압 유체를 제공하기 위해 상기 원동기에 의해 구동되는 제2저압 펌프를 더 포함하는 작업 기계.
제20항에 있어서,
상기 제1펌프와 제2펌프로의 구동력은 직렬인 작업 기계.
제20항에 있어서,
상기 제1펌프와 제2펌프로의 구동력은 예를 들어, 베벨 기어 박스를 통한 병렬인 작업 기계.
제1항 내지 22항 중 어느 하나에 있어서,
상기 바디는 하부 주행체 및 그에 회전 가능한 상부 구조체를 포함하는 작업 기계.
제23항에 있어서,
상기 원동기, 제1유압 펌프 및 제1유압 모터와 제2유압 모터는 상기 하부 주행체에 장착되는 작업 기계.
제24항에 있어서,
상기 원동기의 대부분은 상기 휠의 상한과 일치하는 높이 아래에 배치되는 작업 기계.
제24항 또는 25항에 있어서,
상기 원동기는 상기 프론트 액슬과 리어 액슬 사이에 배치되는 작업 기계.
제1항 내지 26항 중 어느 하나에 있어서,
상기 원동기는 상기 작업 기계의 앞뒤 방향을 가로지르는 방향으로 장착되는 작업 기계.
제27항에 있어서,
상기 원동기는 상기 작업 기계의 앞뒤 방향에 실질적으로 직각으로 장착되는 작업 기계.
제1항 내지 28항 중 어느 하나에 있어서,
상기 원동기는 피스톤을 포함하는 왕복동식 엔진이고, 상기 엔진은 상기 피스톤이 수직 방향을 향하도록 장착되는 작업 기계.
제1항 내지 29항 중 어느 하나에 있어서,
열 교환기와 냉각 팬이 상기 원동기에 이웃하여 장착되고, 상기 팬의 회전 축이 상기 작업 기계의 앞뒤 방향에 실질적으로 평행하게 배열되는 작업 기계.
제1항 내지 30항 중 어느 하나에 있어서,
상기 작업 기계는 상기 작업 기계의 앞뒤 방향으로 연장되는 축의 일측에 배치된 연료 탱크를 포함하고, 상기 원동기는 상기 작업 기계의 앞뒤 방향으로 연장되는 축의 타측에 배치되는 작업 기계.
제1항 내지 31항 중 어느 하나에 있어서,
상기 작업 기계는 상기 작업 기계의 앞뒤 방향으로 연장되는 축의 일측에 배치된 유압 유체 탱크를 포함하고, 상기 엔진은 상기 작업 기계의 앞뒤 방향으로 연장되는 축의 타측에 배치되는 작업 기계.
23항 내지 32항 중 어느 하나에 있어서,
상기 상부 구조체와 하부 주행체 사이의 로터리 커넥션은 전기적 신호 및/또는 유압 유체가 상기 하부 주행체에 대한 상기 상부 구조체의 위치와 무관하게 상기 상부 구조체로 통할 수 있도록 구성된 로터리 조인트 장치를 포함하는 작업 기계.
제1항 내지 33항 중 어느 하나에 있어서,
상기 프론트 액슬과 리어 액슬은 적어도 이륜 조향으로 구성되는 작업 기계.
제34항에 있어서,
상기 프론트 액슬과 리어 액슬은 사륜 조향으로 구성되는 작업 기계.
상기 변속기가 상기 제2작동 모드로 들어가게 하는 단계 및 상기 기계의 리포지션을 위해 상기 풋 스로틀을 작동시키는 단계를 포함하는 제1항 내지 35항에 따른 작업 기계 작동 방법.
첨부된 도면을 참조하여 여기에 앞서 설명된 바 및/또는 첨부된 도면에 나타난 바와 실질적으로 같은 작업 기계.