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Kafe 바로가기주관연구기관 | (주)대호하이드로릭 |
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연구책임자 | 김당주 |
참여연구자 | 김동춘 , 함영복 , 정순배 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2019-05 |
과제시작연도 | 2019 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 | TRKO202200006334 |
과제고유번호 | 1415161734 |
사업명 | 기계산업핵심기술개발사업(R&D) |
DB 구축일자 | 2022-08-13 |
키워드 | 유압-기계식 변속기.트랜스미션 제어 알고리즘.동력전달 효율 전자비례제어.무단변속기.전자제어 HSU. |
3. 개발결과 요약
※ 최종목표
1. HSU(Hydro Static Unit) 개발
- 용적 최적화 및 고압화 기술
- 전자 유압 제어 기술
2. 변속 제어 시스템 개발
- 변속, 주행모드 및 엔진/변속기 통합 제어 알고리즘 기술
- Simulation 모델링 기술
- TCU(Transmission Control Unit) 설계 기술
3. 시험평가 기술개발
- 핵심부품 및 무단변속기 완제품에 대한 성능, 신뢰성, 환경시험 기준 개발 및 표준안 작성
- 핵심부품 및 무단변속기
3. 개발결과 요약
※ 최종목표
1. HSU(Hydro Static Unit) 개발
- 용적 최적화 및 고압화 기술
- 전자 유압 제어 기술
2. 변속 제어 시스템 개발
- 변속, 주행모드 및 엔진/변속기 통합 제어 알고리즘 기술
- Simulation 모델링 기술
- TCU(Transmission Control Unit) 설계 기술
3. 시험평가 기술개발
- 핵심부품 및 무단변속기 완제품에 대한 성능, 신뢰성, 환경시험 기준 개발 및 표준안 작성
- 핵심부품 및 무단변속기 시제품에 대한 성능 및 신뢰성 시험
※ 개발내용 및 결과
□ 건설 중장비와 각종 농업용 기계에 사용가능한 환경 친화형 유압동력전달 모듈 개발
□ 유압모터의 고강성 설계를 통하여 유압모터의 수명과 안전성을 높이고, 설계기술을 확보함
□ 유압모터에 장착되는 방향제어밸브, 브레이크회로 등의 메커니즘의 안정된 성능을 유지할 수 있는 유압식 제어회로를 설계함
□ 기어 트레인 및 변속부 최적 설계 기술 및 클러치 모듈 최적화 기술 확보함
□ 개발에 따른 주철·주물, 단조 합금강, 냉간압연강, 등 적용되는 소재기술과, 열처리 기술의 연구를 통하여 안정된 내구수명을 얻고, 가공기술을 개발하여 습득함
□ 유압펌프의 동작을 제어하는 전자 유압제어 시스템을 장착하여 변속제어기술을 확보함
□ 액시얼 피스톤 펌프, 모터의 유량맥동 토크해석, 주요습동부 정압윤활설계, 유압모터의 메커니즘 확립과 부품설계기술 개발을 통하여 Rotary Group의 정·동특성을 해석하고, 분석함
□ 건설/농기계용 유압-기계식 무단변속기 제어장치 개발
- 지능형/고효율 무단변속 제어시스템
- 농기계용 무단변속기 신호모사장치
※ 기술개발 배경
□ 지구환경의 보존, 충돌시 안전성, 운전의 편리성의 추구와 정보통신의 발전으로 최근의 차량은 크게 변화하고 있고, 차량변속기도 이에 대응하여 자동변속기의 다 단화와 무단변속화의 경향이 점점 증대하고 있다. 특히 환경과 충돌안전성이 강조되면서 지구환경오염이 적은 차, 차세대의 하이브리드(Hybrid) 차량이 각광을 받고 있으며, 이를 위한 연비가 우수하고, 경량이면서 소형인 무단변속기에 대한 요구가 증가하고 있다.
□ 기계유압식 변속기(Hydro Mechanical Drive Transmission, HMT)는 엔진의 동력축에서 나오는 출력과 전자제어 HSU의 동력을 합쳐 전달할 수 있는 유성기어를 두고 두가지 힘을 동시 또는 분리하여 사용할 수 있는 동력전달 장치(무단변속기)를 말한다.
□ 고성능 전자제어 HSU는 유압액추에이터의 속도와 부하를 정밀하게 제어하는 기능과 더불어 동력을 제어함으로써 에너지를 절감하는 효과가 있고 전자유압 펌프는 유량, 압력, 동력 등의 정밀한 다기능 제어를 수행하여 시스템의 구성부품들을 대폭 줄일 수 있고, 전량 수입에만 의존하여 있는 고부가가치 제품이며 특히, 대일무역적자가심각하다.
※ 핵심개발 기술의 의의
□ 세계 차량의 무단변속기 장착비율은 1999년의 2%에서 2005년에는 6%, 그리고 2010년에는 14%에 달하고 있으며, 변속 기본체의 기술개발과 더불어 주변장치나 제어시스템의 기술개발도 활발하게 이루어지고 있다.
□ 이에 따라 그동안 소형기계에만 적용해오던 무단변속기가 새로운 기술의 개발에 힘입어 대형기계에까지도 적용이 가능하게 되었으며 향후에는 하이브리드 차량에도 적용되어 대기환경 보호와 연비절감이 가능한 보다 친환경적이고 경제적인 차량의 개발에 일익을 담당할 것으로 전망된다.
□ 고성능 전자제어 HSU는 유압액추에이터의 속도와 부하를 정밀하게 제어하는 기능과 더불어 동력을 제어함으로써 에너지를 절감하는 효과가 있고 전자유압 펌프는 유량, 압력, 동력 등의 정밀한 다기능 제어를 수행하여 시스템의 구성부품들을 대폭 줄일 수 있고, 전량 수입에만 의존하여 있는 고부가가치 제품이며 특히, 대일무역적자가심각하다.
□ 전자-유압이 융합된 기술로써 원격제어 또는 정밀제어를 필요로 하는 연구실의 실험장비, 전투력 증강용 방산장비, 위험지대의 무인장비, 그리고 에너지 축적 및 회생용 하이브리드 굴삭기 등에 많이 응용될 수 있는 있는 차세대 기반기술이며 국내 펌프 생산업체의 수입역조 개선을 위한 기술지원센터 구축 가능하며 국내외 기계유압식 변속기의 HUB 기능 수행할 수 있다.
□ 원천기술개발과 성능인증시스템의 연계로 국제적인 펌프기술의 중심으로 도약가능 하고 효율적인 기업기술지원체계 역할 수행 가능 전자제어 HSU의 활용분야인 건설장비, 농기계, 수송 장비분야, 방산 및 항공, 공정생산 장비분야 등에서 최근 에너지절감 및 고효율, 고정밀 및 전자제어화, 다기능 및 소형화 등의 기술 향상요구에 의한 기술개발 속도가 매우 빠르게 전개되고 있으며, 세계경제 침체를 벗어나는 2~3년 후 사용 영역은 더욱 확대될 전망됨
□ 종전에는 유압동력을 발생시키기 위하여 관련되는 부품들을 독립적으로 구성 하였지만, 점차 기계장비의 구조가 간략화되고 설치공간이 제한됨에 따라, 컴팩트한 구조에 전자제어기능을 겸비한 본 개발기술의 전망이 밝아지고 있음. 향후 무인화장비, 원격제어장비, 첨단기계 장비 등으로 유압시스템의 응용범위가 확대될 것에 대비하여, 고난이도 제어모듈이 탑재된 형태의 HSU 기술개발이 가속화 되고 있는 추세임
□ 초고압, 전자화, 다기능 제어기를 탑재한 고급 제품은 아직 국내업체에서 미성숙된 기술로 대부분 수입에 의존할 수 밖에 없는 상황이며, 대일 무역수지 개선이 절실한 품목으로 개발 기술은 HSU의 동작제어에 필요한 기능적 기술은 물론 사용 동력의 효율적 제어를 통한 에너지 절감기술을 동시에 수반하므로, 기술선진화와 에너지절약을 추구하는 국내외 요구에 잘 부합되며, 그간 일본, 미국, 유럽 등의 선진기술국에 비해 상대적으로 낙후되었던 국내 유압기술 개발업체들의 기술개발 경쟁력 향상에 크게 기여 할 것으로 기대된다.
□ 본 연구에서는 건설기계와 농기계의 주요 핵심 부품인 HSU(Hydro Static Unit)를 두 가지사업에 공용으로 활용할 수 있도록 개발할 뿐만 아니라 사용자의 편의성을 높이는 전자-유압시스템으로 개발하여 동력 손실을 줄이고 연비 향상을 및 배기가스 규제에 따른 대응을 위한 환경친화적인 90kW급 지게차, 트랙터용 기계유압식 무단변속기 기술을 개발하여 국내 및 해외 시장에 진입하고자 한다.
※ 적용 분야
건설장비, 농기계 분야
(출처 : 기술개발사업 최종보고서 초록 6p)
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