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KR101962971B1 - 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템 - Google Patents

굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 운전자가 엔진 회전수의 최대값과 최소값을 설정할 수 있도록 마련된 제1입력부, 상기 제1입력부에 의해 설정된 엔진 회전수 범위 내에서 작업자가 원하는 엔진 회전수를 입력하는 제2입력부, 상기 제1입력부 및 제2입력부에 입력된 정보에 따라 엔진의RPM을 제어하는 RPM 제어부 및 상기 RPM 제어부로부터 신호를 받아 엔진 및 펌프 제어부를 제어하는 엔진 제어부를 포함하는 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템에 관한 것이다.

Description

굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템{Engine RPM Control System for Excavator}
본 발명은 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진 회전수의 최대값과 최소값을 설정하고, 설정된 범위 내에서 용이하게 엔진 회전수를 조절할 수 있는 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 굴삭기의 작업은 선회, 주행, 굴삭 작업, 정지 작업, 상차 작업 등의 작업 요소별로 정해져 있는 동질의 일을 하는 것이지만, 작업속도 및 작업량은 동질의 작업요소이더라도 크게 변환된다. 예를 들어, 주행에 관하여 살펴보면 고속주행과 저속주행이 있고, 굴삭작업에 관하여 살펴보면 많은 양의 일을 수행하는 굴삭작업과 비교적 적은 양의 일을 수행하는 굴삭작업이 있다.
따라서, 종래의 굴삭기는 도 1a 내지 도 1b에 도시된 바와 같이 엔진 회전수 제어 스위치(rpm 다이얼)와 어태치먼트 조정버튼 내지 모드 전환 스위치가 구비되어 운전자가 작업환경에 따라 엔진 회전수 제어 스위치를 회전시키거나 모드전환 스위치를 굴삭모드, 표준 굴삭모드, 경 굴삭모드 등으로 전환하며 엔진 회전수를 조절할 수 있다.
그러나, 종래의 엔진 회전수 제어 스위치의 경우 작업자가 작업 부하가 높아질 경우에 작업을 일시 중단하고 다이얼의 RPM을 원하는 만큼 올려서 고 RPM 상태에서 작업을 진행하는 상황이 벌어지게 된다. 부하가 낮아질 경우에도 일시적으로 굴삭 작업을 정지한 상태에서 RPM 조절 다이얼을 조정해야만 한다. 이러한 경우에는 작업 도중뿐만 아니라 작업 전, 후에 무부하 상태에서도 고 RPM으로 인한 연료 손실이 발생하거나 저 RPM으로 조정하는 동안에는 불필요한 엔진 동작이 필요하게 된다.
또한, 파워 모드, 경제 모드 등의 설정 모드를 전환하는 경우에도 예컨대, 경제 모드에서 작업 도중에 높은 파워가 필요할 경우에 작업자가 작업을 일시 중단하고 파워 모드로 설정을 변경해야 한다.
이처럼, 종래의 엔진 회전수 제어 스위치 내지 모드 전환 스위치 만으로는 작업환경에 적합한 엔진 회전수보다 높은 값으로 설정되면 연료의 낭비 및 굴삭기의 과부하, 과열 등이 발생하고, 낮은 값으로 설정되면 작업이 동력이 부족한 문제점이 있다.
또한, 종래의 엔진 회전수 제어 스위치와 모드 전환 스위치를 조작하려면 조작 레버에서 손을 놓아 작업을 멈춘 후 엔진 회전수 제어 스위치와 모드 전환 스위치를 조작해야 하므로 작업시 공백이 발생하여 작업능률이 떨어진다.
특허공개 제10-2010-0084848(2010.07.28. 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 엔진 회전수의 최대값과 최소값을 설정하고 설정된 범위 내에서 작업자가 엔진 회전수를 제어함으로써 고 RPM 상황에서의 IDLE 상황을 개선하고, RPM 조절을 신속하게 할 수 있는 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템은 운전자가 엔진 회전수의 최대값과 최소값을 설정할 수 있도록 마련된 제1입력부(I1); 상기 제1입력부(I1)에 의해 설정된 엔진 회전수 범위 내에서 작업자가 원하는 엔진 회전수를 입력하는 제2입력부(I2); 상기 제1입력부(I1) 및 제2입력부(I2)에 입력된 정보에 따라 엔진의RPM을 제어하는 RPM 제어부(C1); 및 상기 RPM 제어부(C1)로부터 신호를 받아 엔진(E) 및 펌프 제어부(C3)를 제어하는 엔진 제어부(C2)를 포함한다.
또한, 상기 제1입력부(I1)는 이중의 다이얼로 마련되어, 최대 RPM 다이얼(30)과 최대 RPM 표시자(31)에 의해 엔진 회전수의 최대값을 설정하고, 최소 RPM 다이얼(50)과 최소 RPM 표시자(51)에 의해 엔진 회전수의 최소값을 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2입력부(I2)는 RPM 레벨 조절버튼(23)이 설치된 조이스틱으로 마련되어 상기 RPM 레벨 조절버튼(23)의 가압 정도에 따라 작업자가 원하는 엔진 회전수를 입력시키도록 마련된다.
또한, 작업자가 상기 제1입력부(I1)의 입력을 완료한 후, 상기 제2입력부(I2)를 작동시키면 상기 RPM 제어부(C1)에 의해 엔진의 토크와 펌프의 토출유량이 일정 범위내에서 제어되도록 한다.
상기와 같은 본 발명의 효과는 간단한 구성의 변경을 통해 작업자가 신속하게 RPM을 변경시켜 연비 손실을 줄일 수 있다. 또한, 굴삭 작업의 중단 없이 RPM을 변경할 수 있어 작업 효율을 증가시킬 수 있다.
도 1a 및 1b는 종래 기술에 따른 RPM 조절 다이얼 및 조이스틱에 관한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템의 제1입력부에 관한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템의 제2입력부에 관한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템의 블록도,
도 5는 본 발명에 따른 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템의 설명도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템에 관하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시 할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않으며, 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.
도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이 종래 기술에 따른 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템은 RPM 다이얼(10)과 어태치먼트 조정버튼(21) 내지 모드 전환 스위치가 구비된 조이스틱(20)에 의해 운전자가 작업환경에 따라 엔진 회전수 제어 스위치를 회전시키거나 모드전환 스위치를 굴삭모드, 표준 굴삭모드, 경 굴삭모드 등으로 전환하며 엔진 회전수를 조절한다.
본 발명에 따른 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템은 운전자가 엔진 회전수의 최대값과 최소값을 설정할 수 있도록 마련된 제1입력부(I1), 상기 제1입력부(I1)에 의해 설정된 엔진 회전수 범위 내에서 작업자가 원하는 엔진 회전수를 입력하는 제2입력부(I2), 상기 제1입력부(I1) 및 제2입력부(I2)에 입력된 정보에 따라 엔진의RPM을 제어하는 RPM 제어부(C1) 및 상기 RPM 제어부(C1)로부터 신호를 받아 엔진(E) 및 펌프 제어부(C3)를 제어하는 엔진 제어부(C2)를 포함한다.
도 2는 상기 제1입력부(I1)에 관한 사시도로서 상기 제1입력부(I1)는 이중의 다이얼로 마련되어, 최대 RPM 다이얼(30)과 최대 RPM 표시자(31)에 의해 엔진 회전수의 최대값을 설정하고, 최소 RPM 다이얼(50)과 최소 RPM 표시자(51)에 의해 엔진 회전수의 최소값을 설정하는 것을 특징으로 한다.
작업자는 상기 최대 RPM 다이얼(30)을 회전시켜 엔진 회전수의 최대값을 설정하고 설정된 최대값은 상기 최대 RPM 표시자(31)에 의해 작업자에게 알려진다. 또한, 상기 최소 RPM 다이얼(50)을 회전시켜 엔진 회전수의 최소값을 설정하고 설정된 최소값은 상기 최소 RPM 표시자(51)에 의해 작업자에게 알려진다.
상기 제1입력부(I1)는 도 2에 도시된 바와 같이 이중의 다이얼로 마련되거나, 경우에 따라서 하나의 다이얼과 상기 다이얼에 마련된 스위치 등으로 대체될 수도 있다. 따라서, 다이얼과 스위치를 동시에 조작하면서 엔진 회전수의 최대값과 최소값을 설정할 수 있다.
또한, 엔진 회전수의 최대값과 최소값은 운전실의 디스플레이부에 의해 디스플레이되거나, 일정 값 이상의 최대값을 설정하거나 일정 값 이하의 최소값을 설정하는 경우 작업자에게 알람을 할 수도 있다.
상기 최대 RPM 다이얼(30)과 최소 RPM 다이얼(50)은 작업자의 용이한 작동을 위해 돌기 내지 홈이 복수로 마련되어 작업자가 파지하기 쉽게 마련될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 다이얼 테두리에 일정 높이의 걸림부를 마련할 수도 있다.
작업자는 상기 제1입력부(I1)을 통해 엔진 회전수의 최대값과 최소값을 설정하고 나면, 상기 제2입력부(I2)를 통해 원하는 엔진 회전수를 단계별로 조정할 수 있다.
도 3은 상기 제2입력부(I2)에 관한 사시도이며, 상기 제2입력부(I2)는 조이스틱(20)으로 마련되고, 상기 조이스틱(20)의 헤드부에는 어태치먼트 조정버튼(21) 및 RPM 레벨 조절버튼(23)이 마련된다.
상기 RPM 레벨 조절버튼(23)은 작업자가 가압하는 정도에 따라 엔진 회전수의 조절이 가능한 것으로 작업자가 상기 RPM 레벨 조절버튼(23)을 깊게 누르는 경우 엔진 회전수가 올라가고, 살짝 누르는 경우 엔진 회전수가 상대적으로 감소하는 것이다.
또한, 상기 RPM 레벨 조절버튼(23)은 도 3에 도시된 바와 같이 버튼형태 이외에도, 다이얼의 형태로 마련될 수도 있으며, 복수의 버튼으로 마련되어 단계별 RPM의 설정이 가능하도록 할수도 있다.
상기 RPM 레벨 조절버튼(23)은 상기 조이스틱(20)의 측면에 마련될 수도 있으며, 경우에 따라서 상기 조이스틱 이외에 조작장치에 설치되어 작업자가 엔진 회전수를 설정할 수도 있을 것이다.
또한, 본 발명에 따른 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템은 엔진 회전수의 설정단계와 설정된 엔진 회전수의 구동 여부를 시각적으로 출력하는 디스플레이부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한, 엔진의 회전수를 측정하는 엔진 회전수 검출센서(미도시) 및 엔진 회전수를 일정하게 유지시키는 조속기(미도시) 등의 구성을 더 포함할 수도 있다. 따라서, 상기 제어부(C1, C2, C3)는 상기 엔진 회전수 검출센서 및 조속기와 연결될 수 있는 것이다.
상기 제어부는 상기 엔진 회전수 검출센서로부터 회전신호를 입력받아 현재의 엔진 회전수를 파악하고 상기 입력부(I1, I2)에서 설정된 엔진 회전수로 엔진을 구동시켰음에도 설정된 엔진 회전수와 현재의 엔진 회전수가 다른 경우, 상기 조속기를 통하여 설정된 엔진 회전수로 일정하게 엔진을 구동시킬 수 있다.
즉, 상기 제어부는 상기 엔진을 설정된 엔진 회전수로 구동시켰음에도 실제 엔진 회전수와 오차가 발생하는 경우 이를 보정하는 기능을 더 포함할 수 있는 것이다.
또한, 상기 디스플레이부는 엔진 회전수의 설정과정을 시각적으로 출력하고 설정된 엔진 회전수의 구동 여부를 작업자에게 시각적으로 출력한다. 즉, 상기 디스플레이부는 엔진 회전수의 설정과정과 설정된 엔진 회전수의 구동 여부를 작업자가 인지 가능하게 시각적으로 출력하는 수단으로써 상기 제어부로부터 출력신호를 입력받아 이에 상응하는 시각 신호로 전환하여 엔진 회전수 설정과정을 시각적으로 출력하거나 설정된 엔진 회전수의 구동 여부를 시각적으로 출력한다.
따라서, 작업자가 상기 입력부를 조작하여 엔진 회전수를 설정하면 상기 디스플레이부로 설정 과정을 볼 수 있어 신속하고 정확한 설정이 가능하고 상기 입력부를 조작하여 설정된 엔진 회전수로 엔진이 구동시키면 이를 시각적으로 출력하여 설정된 엔진 회전수의 구동 여부도 파악할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템에 관한 작동 과정과 절차를 도 4 및 도5를 통해 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템에 관한 구성요소의 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1입력부(I1)과 제2입력부(I2)에 의해 작업자의 설정의사가 입력이 되면, 입력된 신호가 상기 RPM 제어부(C1)으로 입력되고 상기 RPM 제어부(C1)는 입력된 신호에 따라 상기 엔진 제어부(C2)를 제어한다. 다시, 상기 엔진 제어부(C2)는 입력된 신호에 따라 엔진을 제어하고, 상기 펌프 제어부(C3)와 신호를 전달하거나 전달 받게된다.
상기 엔진(E)은 펌프(P)에 동력을 전달하고 상기 펌프는 펌프 사판에 동력을 전달하는데, 상기 펌프 사판은 상기 펌프 제어부(C3)로부터 동시에 신호를 전달받아 제어가 이루어지는 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템의 단계를 설명하는 설명도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 1단계는 작업자가 상기 제1입력부(I1)의 다이얼을 조작하여 엔진 회전수의 최대값과 최소값을 설정하는 단계이다. 도시된 바와 같이 작업자는 최대값과 최소값의 범위를 다양하게 설정할 수 있다.
2단계는 상기 제1입력부(I1)에 의해 설정된 엔진 회전수의 최대값과 최소값의 범위에 따라 엔진의 회전수가 설정되는 것을 말한다. 즉, 상기 제1입력부(I1)에서 최대값과 최소값의 범위를 크게 설정하면, 상기 2단계에서 엔진의 회전수가 폭 넓게 변화 가능하다는 것을 그래프를 통해 알 수 있는 것이다.
3단계는 상기 제1입력부(I1)에 의해 설정된 엔진 회전수의 최대값과 최소값의 범위 내에서 작업자가 제2입력부(I2)를 조작하여 원하는 엔진 회전수를 설정하는 것이다. 앞서 설명한 바와 같이 상기 제2입력부(I2)의 조작은 상기 조이스틱(20)에 마련된 상기 RPM 레벨 조절버튼(23)의 가압하는 정도에 따라 설정될 수 있다.
즉, 상기 3단계에서 상기 RPM 레벨 조절버튼(23)을 누르는 정도에 따라 4단계의 제어선도가 조절되는 것이며, 만일 더 높은 RPM을 원하거나 더 낮은 RPM이 필요한 경우에는 상술한 순서에 관계없이 제1입력부(I1)인 최대, 최소 RPM 다이얼을 조정하여 동작 범위를 변경시킬 수도 있다.
4단계는 상기 제2입력부(I2)에 의해 설정된 엔진 회전수에 의해 엔진의 토크 즉, 엔진 제어선도가 일정 범위 내에서 변화하는 것을 말하며, 펌프의 토출유량 즉, 펌프 제어선도가 일정 범위 내에서 변화하는 것을 말한다.
이를 통해 작업자는 엔진 회전수의 최대값과 최소값을 설정하고 설정된 범위 내에서 작업자가 엔진 회전수를 제어함으로써 고 RPM 상황에서의 IDLE 상황을 개선하고, RPM 조절을 신속하게 할 수 있는 것이다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 업이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명은 구조를 개선하여 연비를 향상시키고 작업 효율을 증대시킨 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템에 이용될 수 있다.
10: RPM 다이얼 20: RPM 표시자
20: 조이스틱 21: 어태치먼트 조정버튼
23: RPM 레벨 조절버튼
30: 최대 RPM 다이얼 31: 최대 RPM 표시자
50: 최소 RPM 다이얼 51: 최소 RPM 표시자
I1: 제1입력부 I2: 제2입력부
C1: RPM 제어부 C2: 엔진 제어부
C3: 펌프 제어부
E: 엔진 P: 펌프

Claims (4)

  1. 굴삭기의 엔진 회전수(RPM) 제어시스템에 있어서,
    작업자가 엔진 회전수의 최대값과 최소값을 설정하기 위한 제1입력부(I1);
    작업자가 원하는 엔진 회전수를 입력하기 위한 제2입력부(I2);
    상기 제1입력부(I1) 및 상기 제2입력부(I2)에 입력된 정보에 따라 엔진의 회전수를 제어하는 RPM 제어부(C1) 및
    상기 RPM 제어부(C1)로부터 신호를 받아 엔진(E) 및 펌프 제어부(C3)를 제어하는 엔진 제어부(C2)를 포함하고,
    상기 제2입력부(I2)에 의해 설정 가능한 엔진 회전수의 최대값 및 최소값은 상기 제1입력부(I1)에 의해 설정된 상기 엔진 회전수의 최대값과 최소값이며,
    상기 RPM 제어부(C1)는 상기 제2입력부(I2)에 의해 입력된 엔진 회전수로 엔진의 회전수를 제어하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1입력부(I1)는 이중의 다이얼로 마련되어, 최대 RPM 다이얼(30)과 최대 RPM 표시자(31)에 의해 엔진 회전수의 최대값을 설정하고, 최소 RPM 다이얼(50)과 최소 RPM 표시자(51)에 의해 엔진 회전수의 최소값을 설정하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2입력부(I2)는 RPM 레벨 조절버튼(23)이 설치된 조이스틱으로 마련되어 상기 RPM 레벨 조절버튼(23)의 가압 정도에 따라 작업자가 원하는 엔진 회전수를 입력시키도록 마련되는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    작업자가 상기 제1입력부(I1)의 입력을 완료한 후, 상기 제2입력부(I2)를 작동시키면 상기 RPM 제어부(C1)에 의해 엔진의 토크와 펌프의 토출유량이 일정 범위내에서 제어되도록 하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 엔진 회전수 제어시스템.


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