KR102510867B1

KR102510867B1 - 건설기계의 제동 제어 장치 및 제동 제어 방법

Info

Publication number: KR102510867B1
Application number: KR1020180012106A
Authority: KR
Inventors: 허연행; 박광석; 박규홍
Original assignee: 현대두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2023-03-16
Anticipated expiration: 2038-01-31
Also published as: WO2019151731A3; CN111670288B; US11773568B2; EP3736383A4; WO2019151731A2; US20210079623A1; EP3736383A2; KR20190092858A; EP3736383B1; CN111670288A

Abstract

건설기계의 제동 제어 장치는, 건설기계의 전방 제동 장치 및 후방 제동 장치로 제동유를 각각 공급하기 위한 제1 및 제2 제동 라인들, 상기 제1 및 제2 제동 라인들에 각각 설치되고 입력된 제1 및 제2 제동 제어 신호들에 비례하도록 상기 제동유의 흐름을 각각 제어하기 위한 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들, 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보를 검출하기 위한 센서 및 운전자의 제동 조작 신호에 따라 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 각각 출력하고 상기 센서에 의해 검출된 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보에 기초하여 상기 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들을 독립적으로 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

건설기계의 제동 제어 장치 및 제동 제어 방법{BRAKE CONTORL APPARATUS AND BRAKE CONTROL METHOD FOR CONSTRUCTION MACHINERY}

본 발명은 건설기계의 제동 제어 장치 및 제동 제어 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 휠 타입의 건설기계를 위한 제동 제어 장치 및 제동 제어 방법에 관한 것이다.

건설기계의 기존 유압식 제동 제어 장치에 있어서, 운전자는 브레이크 페달을 이용하여 수동 매뉴얼 방식으로 유압 브레이크 밸브를 제어할 수 있다. 그러나, 상기 유압 브레이크 밸브는 전방 제동 장치와 후방 제동 장치에 거의 동시에 제동유를 공급하므로, 차량 상태에 따라 상기 전방 및 후방 제동 장치들을 독립적으로 정밀하게 제어할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명의 일 과제는 전방 및 후방 제동 장치들을 독립적으로 제어할 수 있는 건설기계의 전자 유압식 제동 제어 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 과제는 상술한 제어 제어 장치를 이용한 건설기계의 제동 제어 방법을 제공하는 데 있다.

상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제동 제어 장치는, 건설기계의 전방 제동 장치 및 후방 제동 장치로 제동유를 각각 공급하기 위한 제1 및 제2 제동 라인들, 상기 제1 및 제2 제동 라인들에 각각 설치되고 입력된 제1 및 제2 제동 제어 신호들에 비례하도록 상기 제동유의 흐름을 각각 제어하기 위한 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들, 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보를 검출하기 위한 센서 및 운전자의 제동 조작 신호에 따라 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 각각 출력하고 상기 센서에 의해 검출된 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보에 기초하여 상기 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들을 독립적으로 제어하는 제어부를 포함한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어부는 상기 제동 조작 신호로부터 제1 및 제2 전환 비율들로 변환하여 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 각각 출력할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 전환 비율들은 상기 제동 조작 신호의 크기에 따라 변화하도록 조정될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 전환 비율들은 상기 제동 조작 신호가 기 설정된 크기보다 작을 때 제1 크기를 갖고 상기 제동 조작 신호가 상기 기 설정된 크기보다 클 때 상기 제1 크기보다 작은 제2 크기를 가질 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 전환 비율들은 상기 건설기계의 차속에 따라 변화하도록 조정될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 전환 비율은 상기 건설기계의 차속의 크기가 커질수록 증가하고 상기 제2 전환 비율은 상기 건설기계의 차속의 크기가 커질수록 감소할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 전환 비율들은 기 설정값 이하의 차속에서 서로 동일할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 전환 비율들은 상기 건설기계의 적재 하중에 따라 변화하도록 조정될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 전환 비율들은 상기 건설기계의 버켓의 높이에 따라 변화하도록 조정될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어부는 상기 건설기계가 경사지에 있을 때 일정 시간 동안 상기 제동 조작 신호를 수신한 경우 경사지 밀림 방지 모드로 진입하여 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 출력하여 상기 전방 제동 장치 및 상기 후방 제동 장치를 동작시킬 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어부는 상기 경사지 밀림 방지 모드 시에 주행 조작 신호 또는 일정 크기 이상의 제동 조작 신호를 수신할 때 상기 경사지 밀림 방지 모드를 해제할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어부는, 상기 센서에 의해 검출된 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보에 기초하여 상기 제동 조작 신호를 제1 전환 비율로 변환하여 상기 제1 제동 제어 신호를 생성하는 제1 제어 신호 생성부 및 상기 센서에 의해 검출된 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보에 기초하여 상기 제동 조작 신호를 제2 전환 비율로 변환하여 상기 제2 제동 제어 신호를 생성하는 제2 제어 신호 생성부를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 센서는 붐 각도 센서, 붐 실린더 압력 센서, 차속 센서 및 가속도 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제동 제어 장치는 상기 건설기계의 파킹 제동 장치로 제동유를 공급하기 위한 파킹 제동 라인, 및 상기 파킹 제동 라인에 설치되고, 입력된 파킹 제어 신호에 따라 상기 제동유를 공급 또는 차단하기 위한 비례 방향 제어 밸브를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 긴급 상황 발생 시 상기 파킹 제어 신호를 출력할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제동 제어 장치는 상기 운전자에 의한 페달의 각도 변화에 비례하는 전자 신호로서 상기 제동 조작 신호를 출력하는 전자 페달 장치를 더 포함할 수 있다

상기 본 발명의 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제동 제어 방법에 있어서, 건설기계의 전방 제동 장치 및 후방 제동 장치로 제동유를 각각 공급하기 위한 제1 및 제2 제동 라인들 및 상기 제1 및 제2 제동 라인들에 각각 설치되며 입력된 제1 및 제2 제동 제어 신호들에 비례하도록 상기 제동유의 흐름을 각각 제어하기 위한 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들을 포함하는 유압 시스템을 제공한다. 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보를 검출한다. 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보에 기초하여 상기 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들을 독립적으로 제어하도록 상기 제동 조작 신호에 따라 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 각각 출력한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 각각 출력하는 것은 상기 제동 조작 신호로부터 제1 및 제2 전환 비율들로 변환하여 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 각각 출력하는 것을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 전환 비율들은 상기 제동 조작 신호의 크기, 상기 건설기계의 차속, 상기 건설기계의 적재 하중 및 상기 건설기계의 버켓의 높이 중 적어도 어느 하나에 따라 변화하도록 조정될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 출력하는 것은 상기 건설기계가 경사지에 있을 때 일정 시간 동안 상기 제동 조작 신호를 수신한 경우 경사지 밀림 방지 모드로 진입하여 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 출력하여 상기 전방 제동 장치 및 상기 후방 제동 장치를 동작시키는 것을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 방법은, 상기 운전자에 의한 제동 페달의 각도 변화에 비례하는 전자 신호로서의 상기 제동 조작 신호를 수신하는 것을 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 건설시계의 제동 제어 장치 및 제동 제어 방법에 있어서, 전자 유압식 제동 제어 방식을 이용하고 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보를 고려하여 전방 및 후방 제동 장치들을 독립적으로 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, 의도하지 않은 상황 발생시 파킹 솔레노이드 밸브를 통하여 안전 사고 발생을 방지할 수 있다.

이에 따라, 건설기계의 무인화/자동화 장비를 위한 차량 제동 제어를 제공할 수 있다.

다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 건설기계를 나타내는 측면도이다.
도 2는 도 1의 건설기계의 제어 시스템을 나타내는 유압 회로도이다.
도 3는 도 2의 제어 시스템의 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 제어부로부터 출력된 제동 제어 신호에 따른 제동 장치의 제동 압력을 나타내는 그래프이다.
도 5는 운전자의 제동 페달 위치에 따라 도 3의 제어부에 의해 생성된 제동 제어 신호를 나타내는 그래프이다.
도 6은 차량 속도에 따라 도 3의 제어부에 의해 생성된 제동 페달 위치에 대한 제동 제어 신호의 전환율을 나타내는 그래프이다.
도 7은 붐 실린더 압력에 따른 도 3의 제어부에 의해 생성된 제동 페달 위치에 대한 제동 제어 신호의 전환율을 나타내는 그래프이다.
도 8은 붐 각도에 따른 도 3의 제어부에 의해 생성된 제동 페달 위치에 대한 제동 제어 신호의 전환율을 나타내는 그래프이다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제동 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 건설기계를 나타내는 측면도이다. 도 2는 도 1의 건설기계의 제어 시스템을 나타내는 유압 회로도이다. 도 3는 도 2의 제어 시스템의 제어부를 나타내는 블록도이다. 도 4는 도 3의 제어부로부터 출력된 제동 제어 신호에 따른 제동 장치의 제동 압력을 나타내는 그래프이다. 도 5는 운전자의 제동 페달 위치에 따라 도 3의 제어부에 의해 생성된 제동 제어 신호를 나타내는 그래프이다. 도 6은 차량 속도에 따라 도 3의 제어부에 의해 생성된 제동 페달 위치에 대한 제동 제어 신호의 전환율을 나타내는 그래프이다. 도 7은 붐 실린더 압력에 따른 도 3의 제어부에 의해 생성된 제동 페달 위치에 대한 제동 제어 신호의 전환율을 나타내는 그래프이다. 도 8은 붐 각도에 따른 도 3의 제어부에 의해 생성된 제동 페달 위치에 대한 제동 제어 신호의 전환율을 나타내는 그래프이다. 도 1에는 휠 로더(10)가 도시되어 있으나 이로 인하여 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 시스템이 휠 로더에서만 이용되는 것으로 한정되는 것은 아니며, 휠 굴삭기와 같은 휠 타입의 건설기계에도 이와 실질적으로 동일하게 적용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 휠 로더(10)에 대해서만 기술하기로 한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 휠 로더(10)는 서로 회전 가능하게 연결된 전방 차체(12) 및 후방 차체(14)를 포함할 수 있다. 전방 차체(12)는 작업 장치 및 전방 휠(70)을 포함할 수 있다. 후방 차체(14)는 운전실(40), 엔진룸(50) 및 후방 휠(72)를 포함할 수 있다.

상기 작업 장치는 붐(20) 및 버켓(30)을 포함할 수 있다. 붐(20)은 전방 차체(12)에 자유롭게 회전 가능하도록 부착되고 버켓(30)은 붐(20)의 일단부에 자유롭게 회전 가능하도록 부착될 수 있다. 붐(20)은 전방 차체(12)에 한 쌍의 붐 실린더들(22)에 의해 연결되고, 붐(20)은 붐 실린더(22)의 구동에 의해 상하 방향으로 회전할 수 있다. 틸트 암(34)은 붐(20)의 중심부 상에서 자유롭게 회전 가능하도록 부착되고, 틸트 암(34)의 일단부와 전방 차체(12)는 한 쌍의 버켓 실린더들(32)에 의해 연결되고, 틸트 암(34)의 타단부에 틸트 로드에 의해 연결된 버켓(30)은 버켓 실린더(32)의 구동에 의해 상하 방향으로 회전(덤프 또는 크라우드)할 수 있다.

또한, 전방 차체(12)와 후방 차체(14)는 센터 핀(16)에 의해 서로 회전 가능하게 연결되고, 스티어링 실린더(도시되지 않음)에 신축에 의해 전방 차체(12)가 후방 차체(14)에 대하여 좌우로 굴절될 수 있다.

후방 차체(14)에는 휠 로더(10)를 주행시키기 위한 주행 장치가 탑재될 수 있다. 엔진(도시되지 않음)은 엔진룸(50) 내에 배치되고 상기 주행 장치에 파워 출력을 공급할 수 있다. 상기 주행 장치는 상기 엔진에 연결된 트랜스미션, 프로펠러 샤프트, 전방 액슬(60), 후방 액슬(62) 등을 포함할 수 있다. 상기 엔진의 파워 출력은 상기 트랜스미션, 상기 프로펠러 샤프트, 전방 액슬(60) 및 후방 액슬(62)을 통해 전방 휠(70) 및 후방 휠(72)로 전달되어 휠 로더(10)가 주행하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 건설기계의 제어 시스템은 제동유를 공급하기 위한 유압 펌프(100), 상기 제동유를 공급받아 전방 액슬(60) 및 후방 액슬(62)을 제동시키기 위한 전방 제동 장치(80) 및 후방 제동 장치(82), 및 운전자의 조작에 대응하여 전방 제동 장치(80) 및 후방 제동 장치(82)를 제어하기 위한 제동 제어 장치를 포함할 수 있다.

상기 제동 제어 장치는 전방 제동 장치(80) 및 후방 제동 장치(82)로 상기 제동유를 각각 공급하기 위한 제1 및 제2 제동 라인들(120, 122), 제1 및 제2 제동 라인들(120, 122)에 각각 설치되고 입력된 제1 및 제2 제동 제어 신호들에 비례하도록 상기 제동유의 흐름을 각각 제어하기 위한 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들(210, 220), 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보를 검출하기 위한 센서, 및 운전자의 제동 조작 신호에 따라 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 각각 출력하고 상기 센서에 의해 검출된 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보에 기초하여 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들(210, 220)을 독립적으로 제어하는 제어부(300)를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 유압 펌프(100)는 동력전달장치를 통하여 상기 엔진에 연결될 수 있다. 상기 엔진으로부터의 동력은 유압 펌프(100)에 전달될 수 있다. 유압 펌프(100)로부터 토출된 작동유는 제1 및 제2 제동 제어 밸브들(210, 220)을 거쳐 전방 제동 장치(80) 및 후방 제동 장치(90)에 각각 분배되어 공급될 수 있다. 예를 들면, 유압 펌프(100)는 상기 엔진의 출력축에 연결된 파일럿 펌프일 수 있다. 상기 파일럿 펌프는 기어펌프를 포함할 수 있다.

구체적으로, 메인 유압 라인(110)은 유압 펌프(100)에 연결되어 상기 제동유를 도입할 수 있다. 메인 유압 라인(110)은 제동 라인(112) 및 파킹 제동 라인(114)으로 분기될 수 있다. 제동 라인(112)은 제1 및 제2 제동 라인들(120, 122)로 분기될 수 있다. 제1 제동 라인(120)은 전방 제동 장치(80)에 연결되고, 제2 제동 라인(122)은 후방 제동 장치(82)에 연결될 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 파킹 라인(114)은 파킹 제동 장치(92)와 연결될 수 있다.

제동 제어 밸브(200)는 제1 및 제2 제동 라인들(120, 122)에 설치되어 입력된 전자 제어 신호에 따라 상기 제동유의 흐름을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제1 비례 유량 제어 밸브(210)는 제1 제동 라인(120)에 설치되어 입력된 제1 제동 제어 신호에 비례하도록 상기 제동유의 흐름을 제어할 수 있다. 제2 비례 유량 제어 밸브(220)는 제2 제동 라인(122)에 설치되어 입력된 제2 제동 제어 신호에 비례하도록 상기 제동유의 흐름을 제어할 수 있다.

예를 들면, 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들(210, 212)은 비례전자식 유량 제어 밸브(Proportional Electro Hydraulic Flow Control Valve)를 포함할 수 있다. 상기 비례전자식 유량 제어 밸브를 통과하는 상기 제동유의 유량은 입력된 전자 제어 신호, 예를 들면, 전류 지령값(mA)의 크기에 비례할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 제어부(300)는 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호로서의 제동 제어 지령값(mA)을 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들(210, 212)로 출력하고, 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들(210, 212)은 입력된 제1 및 제2 제동 제어 신호들의 크기에 비례하도록 상기 제동유의 흐름을 제어할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 제어부(500)는 운전자의 제동 조작 신호에 따라 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 각각 출력할 수 있다. 상기 건설기계의 제동 제어 장치는 운전자에 의한 페달의 각도 변화에 비례하는 전자 신호로서 상기 제동 조작 신호를 출력하는 전자 페달 장치(90)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 운전자가 브레이크 페달을 밟은 경우, 전자 페달 장치(90)는 상기 브레이크 페달의 온(ON) 신호 및 각도 변화를 검출하여 전자 신호로서 제어부(300)로 출력할 수 있다. 상기 측정된 각도 정보는 예를 들면, CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), FlexRay 등을 통해 제어부(300)로 송신될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 센서는 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보를 검출하기 위하여 붐 각도 센서(24), 붐 실린더 압력 센서(26), 차속 센서(54) 및 가속도 센서(52)를 포함할 수 있다.

붐 각도 센서(24)는 붐(20)의 회전 각도를 검출하고 이에 기초하여 붐 상승 높이에 대한 정보를 제공할 수 있다. 붐 각도 센서(24)는 붐(20)의 회전에 따른 자기장 변화를 이용하여 붐(20)의 각도(θ)를 나타내는 전압값을 출력할 수 있다.

붐 실린더 압력 센서(26)는 붐 실린더(22)의 압력을 측정할 수 있다. 붐 실린더 압력 센서(26)는 버켓(30)의 적재 하중에 따른 붐 실린더(22)의 압력 변화를 측정할 수 있다.

차속 센서(54)는 차량의 속도 정보를 검출할 수 있다. 가속도 센서(52)는 운전실(40) 내에 설치되어 차량의 지구 중력 방향에 대한 경사각, 차량의 충격 상태(pitching rate) 등을 측정할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 제어부(300)는 상기 센서에 의해 검출된 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보에 기초하여 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들(210, 212)을 서로 독립적으로 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(500)는 전자 페달 장치(90)로부터 운전자의 제동 페달 조작량에 비례하는 제동 조작 신호 및 상기 센서에 의해 검출된 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보 신호를 수신하는 데이터 수신부(310), 상기 센서에 검출된 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보에 기초하여 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 각각 생성하는 제1 및 제2 제어 신호 생성부들(320, 322), 및 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 제1 및 제2 제동 제어 밸브들(210, 220)로 각각 출력하기 위한 출력부(330)를 포함할 수 있다.

예를 들면, 제1 제어 신호 생성부(320)는 상기 센서에 의해 검출된 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보에 기초하여 상기 제동 조작 신호를 제1 전환 비율로 변환하여 상기 제1 제동 제어 신호를 생성할 수 있다. 제2 제어 신호 생성부(322)는 상기 센서에 의해 검출된 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보에 기초하여 상기 제동 조작 신호를 제2 전환 비율로 변환하여 상기 제2 제동 제어 신호를 생성할 수 있다. 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보에 따라 상기 제1 전환 비율과 상기 제2 전환 비율은 서로 동일하거나 다르게 조정될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 건설기계의 제동 제어 장치는 상기 건설기계의 파킹 제동 장치(92)로 상기 제동유를 공급하기 위한 파킹 제동 라인(114), 및 파킹 제동 라인(114)에 설치되고 입력된 파킹 제어 신호에 따라 상기 제동유를 공급 또는 차단하기 위한 비례 방향 제어 밸브(230)를 더 포함할 수 있다.

예를 들면, 비례 방향 제어 밸브(230)는 솔레노이드 방향 제어 밸브(Solenoid Directional Control Valve)를 포함할 수 있다. 상기 솔레노이드 방향 제어 밸브의 온(ON)-오프(OFF)는 입력된 파킹 제어 신호, 예를 들면, 전류 지령값(mA)에 의해 결정될 수 있다.

제어부(300)는 파킹 제동 조건 시 또는 긴급 상황 발생 시 상기 파킹 제어 신호를 출력하고, 비례 방향 제어 밸브(230)는 상기 파킹 제어 신호에 따라 파킹 제동 장치(92)의 동작을 제어할 수 있다.

이하에서는, 도 2 및 도 3의 제동 제어 장치를 이용한 건설기계의 제동 제어 방법에 대하여 설명하기로 한다.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 브레이크 페달 변위의 초기 일정 구간은 운전자의 실수에 의한 제동이 발생하지 않도록 데드 존(dead zone)으로 설정하고, 그 이후 구간에서는 전방 및 후방 제동 장치들(80, 82)의 제동 압력은 운전자의 제동 페달 변위에 대해 비례 제어될 수 있다.

예를 들면, 전방 및 후방 제동 장치들(80, 82)의 제동 압력(bar)은 제동 제어 신호(제동 제어 지령값(mA))가 초기 일정 구간(데드 존) 내에 있을 때에는 0으로 유지될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 초기 제동 구간(I)과 메인 제동 구간(II)에서 서로 다른 제동 압력이 발생되도록 제동 제어 신호를 구간별로 제어할 수 있다.

예를 들면, 제동 조작 신호(제동 페달 위치(%))가 초기 일정 구간(데드 존)내에 있을 때에는 제동 제어 신호(제동 제어 지령값(mA))는 0으로 유지되고, 상기 제동 조작 신호가 데드 존 이후의 기 설정된 초기 제동 구간(I 구간) 내에 있을 때에는 상기 제동 제어 신호는 상기 제동 조작 신호로부터 제1 비율로 전환되고, 상기 제동 조작 신호가 메인 제동 구간(II 구간) 내에 있을 때에는 상기 제동 제어 신호는 상기 제동 조작 신호로부터 상기 제1 비율보다 작은 제2 비율로 전환될 수 있다. 이에 따라, 초기 제동 구간(I 구간)에서는 제동 제어가 더 빠르게 이루어질 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 차량 속도에 따라 제동시 전방 액슬(60) 및 후방 액슬(62)에 인가되는 하중이 다르므로, 일정 차속 이후부터는 전방 액슬(60)과 후방 액슬(62)의 제동력을 각각 독립적으로 제어할 수 있다.

구체적으로, 제1 제어 신호 생성부(320)는 상기 제동 조작 신호로부터 제1 전환 비율로 변환하여 상기 제1 제동 제어 신호를 출력하고, 제2 제어 신호 생성부(322)는 상기 제동 조작 신호로부터 제2 전환 비율로 변환하여 상기 제2 제동 제어 신호를 출력할 수 있다. 상기 차속이 기 설정값까지는 상기 제1 전환 비율과 상기 제2 전환 비율은 서로 동일하고, 상기 차속이 기 설정값 이후부터는 상기 제1 전환 비율과 상기 제2 전환 비율을 서로 다르게 제어될 수 있다.

예를 들면, 상기 차속이 기 설정값 이후부터 상기 제1 전환 비율은 차속의 크기가 커질수록 증가하도록 제어되고 상기 제2 전환 비율은 차속의 크기가 커질수록 감소하도록 제어될 수 있다. 이에 따라, 차속이 증가할수록, 전방 액슬(60)의 제동력을 후방 액슬(62)의 제동력보다 상대적으로 증가시킴으로써 효율적인 제동 제어를 수행할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 버켓(30)의 적재 하중에 따라 제동시 전방 액슬(60)에 인가되는 하중이 달라지므로, 일정 적재량 이후부터는 전방 액슬(60)의 제동력을 비례적으로 증가하도록 제어할 수 있다.

구체적으로, 붐 실린더 압력에 기초하여 버켓(30)의 적재 하중이 50% 이후부터는 상기 제1 전환 비율은 버켓(30)의 적재 하중의 크기가 커질수록 증가하도록 제어될 수 있다. 이에 따라, 적재 하중이 증가할수록, 전방 액슬(60)의 제동력을 증가시킴으로써 효율적인 제동 제어를 수행할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 버켓(30)의 높이에 따라 제동시 전방 액슬(60) 및 후방 액슬(62)에 인가되는 하중이 상대적으로 변화하므로, 지면으로부터 버켓(30)의 높이가 일정 높이 이후부터는 전방 액슬(60)의 제동력을 비례적으로 증가하도록 제어할 수 있다.

구체적으로, 붐 각도에 기초하여 버켓(30)의 높이가 45% 이후부터는 상기 제1 전환 비율은 버켓(30)의 높이가 커질수록 증가하도록 제어될 수 있다. 이에 따라, 버켓 높이가 증가할수록, 전방 액슬(60)의 제동력을 증가시킴으로써 효율적인 제동 제어를 수행할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 제어부(300)는 건설기계(10)가 경사지에 있을 때 일정 시간 동안 상기 제동 조작 신호를 수신한 경우 경사지 밀림 방지 모드로 진입하여 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 출력하여 전방 제동 장치(80) 및 후방 제동 장치(90)를 동작시킬 수 있다.

구체적으로, 제어부(300)는 경사지 조건(5도 이상), 차속 상태(정지 상태, 0 km/h), 제동 페달 입력 조건(100%, 2초 이상) 및 가속 페달 입력 조건(0%)이 상기 경사지 밀림 방지 모드 조건에 만족하는 여부를 판단하고 상기 경사지 밀림 방지 모드 동작의 진입 시점을 결정할 수 있다.

제어부(300)는 상기 경사지 밀림 방지 모드 시에 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 제1 및 제2 제동 제어 밸브들(210, 212)로 각각 출력할 수 있다. 이에 따라, 운전자가 제동 페달을 밟지 않더라도 전방 및 후방 제동 장치들(80, 82)이 작동하여 건설기계(10)가 밀리지 않게 할 수 있다.

제어부(300)는 제동 페달 입력 조건(80% 이상 재입력), 가속 페달 입력(50% 이상) 및 전후진 레버의 상태 변경 중 어느 하나를 수신하며 경사지 밀림 방지 모드 동작을 해제하도록 제어할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 제어부(300)는 운전자의 의지와 상관없는 돌발 상황 발생 시, 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들 또는 상기 파킹 제어 신호를 출력함으로써 안전 사고 발생을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 건설시계의 제동 제어 장치는 전자 유압식 제동 제어 방식을 이용하여 전방 및 후방 제동 장치들(80, 82)을 독립적으로 제어할 수 있다. 또한, 의도하지 않은 상황 발생시 파킹 솔레노이드 밸브(230)를 통하여 안전 사고 발생을 방지할 수 있다. 이에 따라, 건설기계의 무인화/자동화 장비를 위한 차량 제동 제어를 제공할 수 있다.

도 9는 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제동 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

도 2, 도 3 및 도 9를 참조하면, 운전자의 제동 조작 신호 및 건설기계의 작업 및 주행 정보를 수신할 수 있다(S100).

예시적인 실시예들에 있어서, 운전자는 전자 페달 장치(90)를 통해 전방 및 후방 제동 장치들(80, 82)에 대한 제동 조작 신호를 입력할 수 있다. 건설기계에 설치된 센서를 통해 작업 및 주행 정보를 획득할 수 있다.

예를 들면, 붐 각도 센서(24)를 통해 붐(20)의 회전 각도를 검출하고 이에 기초하여 붐 상승 높이에 대한 정보를 획득할 수 있다. 붐 실린더 압력 센서(26)를 통해 붐 실린더(22)의 압력을 검출하고 이에 기초하여 버켓(30)의 적재 하중에 대한 정보를 획득할 수 있다. 차속 센서(54)를 통해 차량의 속도 정보를 획득할 수 있다. 가속도 센서(52)를 통해 차량의 지구 중력 방향에 대한 경사각, 차량의 충격 상태(pitching rate) 등에 대한 정보를 획득할 수 있다.

이후, 상기 수신된 정보에 기초하여 상기 제동 조작 신호에 따른 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 각각 생성하고(S110), 상기 제1 제동 제어 신호에 따라 제1 비례 유량 제어 밸브(120)를 동작시키고(S120) 상기 제2 제동 제어 신호에 따라 제2 비례 유량 제어 밸브(122)를 동작시킬 수 있다(S122). 이어서, 전방 및 후방 제동 장치들(80, 82)에 상기 제동유가 공급되어 동작을 각각 제어할 수 있다(S130, S132).

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보에 기초하여 상기 제동 조작 신호를 제1 전환 비율로 변환하여 상기 제1 제동 제어 신호를 생성하고 상기 제동 조작 신호를 제2 전환 비율로 변환하여 상기 제2 제동 제어 신호를 생성할 수 있다. 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보에 따라 상기 제1 전환 비율과 상기 제2 전환 비율은 서로 동일하거나 다르게 조정될 수 있다. 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들(210, 212)은 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들의 크기에 비례하도록 상기 제동유의 흐름을 제어할 수 있다.

예를 들면, 일정 차속 이후부터는 전방 액슬(60)과 후방 액슬(62)의 제동력을 각각 독립적으로 제어할 수 있다. 상기 차속이 기 설정값 이후부터 상기 제1 전환 비율은 차속의 크기가 커질수록 증가하도록 제어되고 상기 제2 전환 비율은 차속의 크기가 커질수록 감소하도록 제어될 수 있다. 이에 따라, 차속이 증가할수록, 전방 액슬(60)의 제동력을 후방 액슬(62)의 제동력보다 상대적으로 증가시킴으로써 효율적인 제동 제어를 수행할 수 있다.

일정 적재량 이후부터는 전방 액슬(60)의 제동력을 비례적으로 증가하도록 제어할 수 있다. 버켓(30)의 적재 하중이 50% 이후부터는 상기 제1 전환 비율은 버켓(30)의 적재 하중의 크기가 커질수록 증가하도록 제어될 수 있다. 이에 따라, 적재 하중이 증가할수록, 전방 액슬(60)의 제동력을 증가시킴으로써 효율적인 제동 제어를 수행할 수 있다.

버켓(30)의 높이가 일정 높이 이후부터는 전방 액슬(60)의 제동력을 비례적으로 증가하도록 제어할 수 있다. 버켓(30)의 높이가 45% 이후부터는 상기 제1 전환 비율은 버켓(30)의 높이가 커질수록 증가하도록 제어될 수 있다. 이에 따라, 버켓 높이가 증가할수록, 전방 액슬(60)의 제동력을 증가시킴으로써 효율적인 제동 제어를 수행할 수 있다.

건설기계가 경사지에 있을 때 일정 시간 동안 상기 제동 조작 신호를 수신한 경우 경사지 밀림 방지 모드로 진입하여 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 출력하여 전방 제동 장치(80) 및 후방 제동 장치(90)를 동작시킬 수 있다.

구체적으로, 경사지 조건(5도 이상), 차속 상태(정지 상태, 0 km/h), 제동 페달 입력 조건(100%, 2초 이상) 및 가속 페달 입력 조건(0%)이 상기 경사지 밀림 방지 모드 조건에 만족하는 여부를 판단하고 상기 경사지 밀림 방지 모드 동작의 진입 시점을 결정할 수 있다. 또한, 제동 페달 입력 조건(80% 이상 재입력), 가속 페달 입력(50% 이상) 및 전후진 레버의 상태 변경 중 어느 하나의 경사지 밀림 방지의 해제 조건이 만족할 경우, 경사지 밀림 방지 모드 동작을 해제하도록 제어할 수 있다.

또한, 운전자의 의지와 상관없는 돌발 상황 발생 시, 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들 또는 파킹 제어 신호를 출력함으로써 안전 사고 발생을 방지할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 휠 로더 12: 전방 차체
14: 후방 차체 20: 붐
22: 붐 실린더 24: 붐 각도 센서
30: 버켓 32: 버켓 실린더
34: 틸트 암 36: 버켓 각도 센서
40: 운전실 50: 엔진룸
52: 가속도 센서 54: 차속 센서
60: 전방 액슬 62: 후방 액슬
70: 전방 휠 72: 후방 휠
80: 전방 제동 장치 82: 후방 제동 장치
90: 전자 페달 장치 92: 파킹 제동 장치
100: 유압 펌프 110: 메인 유압 라인
112: 제동 라인 114: 파킹 제동 라인
120: 제1 제동 라인 122: 제2 제동 라인
200: 제동 제어 밸브 210: 제1 제동 제어 밸브
220: 제2 제동 제어 밸브 230: 비례 방향 제어 밸브
300: 제어부 310: 데이터 수신부
320: 제1 제어 신호 생성부 322: 제2 제어 신호 생성부
340: 출력부

Claims

건설기계의 전방 제동 장치 및 후방 제동 장치로 제동유를 각각 공급하기 위한 제1 및 제2 제동 라인들;
상기 제1 및 제2 제동 라인들에 각각 설치되고, 입력된 제1 및 제2 제동 제어 신호들에 비례하도록 상기 제동유의 흐름을 각각 제어하기 위한 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들;
상기 건설기계의 작업 및 주행 정보를 검출하기 위한 센서; 및
운전자의 제동 조작 신호에 따라 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 각각 출력하고, 상기 센서에 의해 검출된 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보에 기초하여 상기 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들을 독립적으로 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제동 조작 신호로부터 제1 및 제2 전환 비율들로 변환하여 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 각각 출력하고,
상기 제1 및 제2 전환 비율들은 상기 제동 조작 신호의 크기에 따라 변화하고,
상기 제1 및 제2 전환 비율들은 상기 제동 조작 신호가 기 설정된 크기보다 작을 때 제1 크기를 갖고 상기 제동 조작 신호가 상기 기 설정된 크기보다 클 때 상기 제1 크기보다 작은 제2 크기를 갖는 건설기계의 제동 제어 장치.
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건설기계의 전방 제동 장치 및 후방 제동 장치로 제동유를 각각 공급하기 위한 제1 및 제2 제동 라인들;
상기 제1 및 제2 제동 라인들에 각각 설치되고, 입력된 제1 및 제2 제동 제어 신호들에 비례하도록 상기 제동유의 흐름을 각각 제어하기 위한 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들;
상기 건설기계의 작업 및 주행 정보를 검출하기 위한 센서; 및
운전자의 제동 조작 신호에 따라 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 각각 출력하고, 상기 센서에 의해 검출된 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보에 기초하여 상기 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들을 독립적으로 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제동 조작 신호로부터 제1 및 제2 전환 비율들로 변환하여 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 각각 출력하고,
상기 제1 및 제2 전환 비율들은 상기 건설기계의 차속에 따라 변화하도록 조정되고,
상기 제1 및 제2 전환 비율들은 기 설정값 이하의 차속에서 서로 동일한 건설기계의 제동 제어 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 제1 전환 비율은 상기 건설기계의 차속의 크기가 커질수록 증가하고 상기 제2 전환 비율은 상기 건설기계의 차속의 크기가 커질수록 감소하는 건설기계의 제동 제어 장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전환 비율들은 상기 건설기계의 적재 하중에 따라 변화하도록 조정되는 건설기계의 제동 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전환 비율들은 상기 건설기계의 버켓의 높이에 따라 변화하도록 조정되는 건설기계의 제동 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 건설기계가 경사지에 있을 때 일정 시간 동안 상기 제동 조작 신호를 수신한 경우 경사지 밀림 방지 모드로 진입하여 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 출력하여 상기 전방 제동 장치 및 상기 후방 제동 장치를 동작시키는 건설기계의 제동 제어 장치.
제 10 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 경사지 밀림 방지 모드 시에 주행 조작 신호 또는 일정 크기 이상의 제동 조작 신호를 수신할 때 상기 경사지 밀림 방지 모드를 해제하는 건설기계의 제동 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부는
상기 센서에 의해 검출된 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보에 기초하여 상기 제동 조작 신호를 제1 전환 비율로 변환하여 상기 제1 제동 제어 신호를 생성하는 제1 제어 신호 생성부; 및
상기 센서에 의해 검출된 상기 건설기계의 작업 및 주행 정보에 기초하여 상기 제동 조작 신호를 제2 전환 비율로 변환하여 상기 제2 제동 제어 신호를 생성하는 제2 제어 신호 생성부를 포함하는 건설기계의 제동 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 센서는 붐 각도 센서, 붐 실린더 압력 센서, 차속 센서 및 가속도 센서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 건설기계의 제동 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 건설기계의 파킹 제동 장치로 제동유를 공급하기 위한 파킹 제동 라인; 및
상기 파킹 제동 라인에 설치되고, 입력된 파킹 제어 신호에 따라 상기 제동유를 공급 또는 차단하기 위한 비례 방향 제어 밸브를 더 포함하고,
상기 제어부는 긴급 상황 발생 시 상기 파킹 제어 신호를 출력하는 건설기계의 제동 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 운전자에 의한 페달의 각도 변화에 비례하는 전자 신호로서 상기 제동 조작 신호를 출력하는 전자 페달 장치를 더 포함하는 건설기계의 제동 제어 장치.
건설기계의 전방 제동 장치 및 후방 제동 장치로 제동유를 각각 공급하기 위한 제1 및 제2 제동 라인들 및 상기 제1 및 제2 제동 라인들에 각각 설치되며 입력된 제1 및 제2 제동 제어 신호들에 비례하도록 상기 제동유의 흐름을 각각 제어하기 위한 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들을 포함하는 유압 시스템을 제공하고;
상기 건설기계의 작업 및 주행 정보를 검출하고; 그리고
상기 건설기계의 작업 및 주행 정보에 기초하여 상기 제1 및 제2 비례 유량 제어 밸브들을 독립적으로 제어하도록 제동 조작 신호에 따라 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 각각 출력하는 것을 포함하고,
상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 각각 출력하는 것은 상기 제동 조작 신호로부터 제1 및 제2 전환 비율들로 변환하여 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 각각 출력하는 것을 포함하고,
상기 제1 및 제2 전환 비율들은 상기 제동 조작 신호의 크기에 따라 변화하도록 조정되고,
상기 제1 및 제2 전환 비율들은 상기 제동 조작 신호가 기 설정된 크기보다 작을 때 제1 크기를 갖고 상기 제동 조작 신호가 상기 기 설정된 크기보다 클 때 상기 제1 크기보다 작은 제2 크기를 갖는 건설기계의 제동 제어 방법.
삭제
제 16 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전환 비율들은 상기 건설기계의 차속, 상기 건설기계의 적재 하중 및 상기 건설기계의 버켓의 높이 중 적어도 어느 하나에 따라 변화하도록 조정되는 건설기계의 제동 제어 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 출력하는 것은 상기 건설기계가 경사지에 있을 때 일정 시간 동안 상기 제동 조작 신호를 수신한 경우 경사지 밀림 방지 모드로 진입하여 상기 제1 및 제2 제동 제어 신호들을 출력하여 상기 전방 제동 장치 및 상기 후방 제동 장치를 동작시키는 것을 포함하는 건설기계의 제동 제어 방법.
제 16 항에 있어서, 운전자에 의한 제동 페달의 각도 변화에 비례하는 전자 신호로서의 상기 제동 조작 신호를 수신하는 것을 더 포함하는 건설기계의 제동 제어 방법.