KR0128094B1 - 토목 건설기계용 유압회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

토목 건설기계용 유압회로

제1도는 본 발명에 관한 토목건설기계용 유안회로의 한실시예를 나타내는 유압제통도.

제2도는 제1도에서의 유압회로에 사용되는 파일럿체크밸브(pilot check valve)의 한 구성예를 나타내는 요부구조단면도.

제3도는 제2도에서의 파일럿체크밸브의 변형예를 나타내는 요부구조단면도.

제4도는 복합 제어밸브에 배치된 방향전환밸브의 요부단면도.

제5도는 본 발명에 관한 유압회로를 적용할 수 있는 토목건설기계의 한 실시예를 나타내는 개략설명도.

제6도는 종래의 토목 건설기계용 유압회로의 유압계통도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12,13 : 파일럿체크밸브 14,15 : 슬로우리턴밸브(slow return valve)

16 : 파일럿펌프 17,18,19 : 선택밸브

20 : 릴리프밸브 21 : 초크오리피스

22 : 피스턴 23 : 파일럿포핏밸브

24 : 메인포핏스프링실(main poppet spring 실)

25 : 메인포핏 26 : 실린더포트(cylinder port)

27 : 오리피스 28 : 체크밸브

29 : 압력스위치 30 : 타이머

31a,31b : 유압펌프 32a,32b : 복합제어밸브

33,34,35a,35b,36,37 : 방향절환밸브

38 : 암(arm)용 실린더 41 : 붐(boom)용 실린더

42 : 버킷(bucket)용 실린더 44a,44b,45a,46b :과부하릴리프밸브

47a,47b,48a,48b,49a,49b : 메이크업밸브

51 :암 52 : 붐

53 : 버킷 54 : 밸브본체

55 : 스풀(spool) 56 : 랜드(land)부

px : 밸브개폐신호선

본 발명은, 토목 건설기계의 부하를 유지하는 유압액추에이터(power shovel의 boom, arm등)의 방향절환밸브가 중립위치에서의 자연강하(spool의 land부에서의 압력유의 누유 등)하는 것을 방지하는 유압회로에 관한 것이다. 종래의 간략화된 토목건설기계용 유압회로를 표시하면 제6도와 같다. 즉, 제6도에 있어서, 유압펌프(31a,31b)에서 토출되는 앞유는, 복합제어밸브(32a,32b)로 공급된다. 각 방향절환 밸브(33,34,35a,35b,36,37)에는, 각각 암응실린더(38), 선회용모터(39), 좌주행용 모터(40a), 우주행용 모터(40b), 붐용 실린더(41), 버킷용 실린더(42)가 접속되고, 상기 각 방향절환밸브를 조작함으로써, 각각 대응하는 액추에이터가 작동되도록 구성되어있다. 또, 참조부호 43a,43b는 메인릴리프밸브를 나타내고, 유압펌프 31a,31b의 이상 고압을 방지하도록 동작한다. 또, 참조부호 44a,44b,45a,45b,46a,46b는 과부하릴리프밸브를 나타내고, 또, 참조부호 47a,47b,48a,48b,49a,49b는 메이크업밸브를 나타내며, 전자는 액추에이터보호용으로, 후자는 캐비테이션방지용으로 필요장소에 설치되고, 각각 복합제어밸브(32a,32b)내에 배치되어 있다. 그런데, 요사이에는 토목건설기계용 유압회로의 고압화가 진행되고, 이에 따라 예로서, 절환밸브의 중립시에 각 액추에이터를 유지하는 부하압력이 높아지는 경향에 있다. 그런데, 종래에 알려져 있는 절환밸브의 구조는, 예로서 제6도의 유압회로에 사용되는 방향절환밸브(36)에 대해 이것을 확대하여 표시하면, 제4도와 같이 된다. 그리하여 제4도에 표시하는 방향절환밸브(36)에 있어서, 압유의 누유들 방지할 장소는 밸브본체(54)와 스풀(55)의 랜드부(56)이나, 스풀(55)이 이동하기 위해서는 빌브본체와의 간극이 필요하고, 이 간극 때문에 압유의 누유를 방지하는데에는 한도가 있었다. 이 경우의 해결수단으로서는, 제6도에서의 붐용 실린더(41)와 방향절환밸브(36)와의 사이에 파일럿체크밸브를 설치하도록 제안되어 있으나, 이 경우에는 과부하릴리프밸브(45a,45b)이 설치장소가 문제로 된다. 즉, 파이럿 체크밸브를 설치함으로써 과부하릴리프밸브(45a,45b)를 붐용실린더(41)과 파이럿체크밸브와의 사이에 설치할 필요가 있다. 그런데, 종래에 알려진 방향절환밸브의 구조는 제4도에 표시하는 바와 같이 밸브 본체(54)내에 과부하릴리프밸브(45a,45b)가 배치되어있고, 또 압유의 누유를 방지할 필요가 있는 장소는 복합제어밸브(32a,32b)의 모든 방향절환밸브가 포함되는 것은 아니기 때문에, 밸브본체(54)내에 파일럿체크밸브를 설치하는 구조로 하면, 파일럿체크밸브를 필요로하지 않는 방향절환밸브의 부분이 필요없이 길고 커지는 난점이 있다.

한편, 파일럿체크밸브는 이것을 필요로 하는 방향절환밸브에 대해서만, 밸브본체(54)의 외부에 설치하는 것으로 하면, 파일럿체크밸브외에 과부하릴리프밸브 및 다른 탱크통로도 외부설치가 필요하게 되고, 코스트업으로 되는 난점이 있다. 또, 상술한 바와 같이 과부하릴리프밸브를 액추에이터와 파일럿체크밸브와의 사이에 설치함으로써, 엄밀하게 말하여 과부하릴리프밸브 자체에서의 압유의 누유는 방지 할 수 없다. 그리하여, 본 발명의 복적은, 토목 건설기계용 유압회로의 고압화에 따라, 방향절환밸브의 압유의 누유를 방지하기 위해, 파일럿체크 밸브를 액추에이터와 방향절환밸브와의 사이에 설치할 경우, 과부하릴리프밸브 및 탱크통로는 종래와 같이 밸브본체내의 위치로 하고, 더구나 압유의 누유를 방지할 필요가 있는 방향절환밸브에 대해서만 밸브본체 외부에 파일럿체크밸브를 설치하여 과부하릴리프밸브에서의 압유의 누유를 효과적으로 방지할 수 있는 건설기계용 유압회로를 제공함에 있다. 본 발명에 관한 토목, 건설기계용 유압회로는, 유압펌프와, 이 유압펌프로부터의 압유에 의해 구동되는 암용액추에이터, 붐용액추에이터 및 버킷용액추에이터와, 상기 유압펌프로부터 상기 각 액추에이터에 공급되는 압유의 방향 및 유량을 각각 제어하는 방향절환밸브와, 상기 어느것인가의 액추에이터의 자연강하를 방지하기 위하여, 상기 각 액추에이터와, 이것을 제어하는 각 방향절환밸브사이에 과부하릴리프밸브와 함께 각각 설치된 파일럿체크밸브로 되는 토목, 건설기계용 유압회로에 있어서, 암용액추에이터의 한측과 이 암용액추에이터의 과부하릴리프밸브와의 사이에 슬로우리턴밸브를 통하여 밸브개폐신호선과 접속한 제1의 파일럿체크밸브를 설치하고, 붐용액추에이터의 한측과 이 붐용 액추에이터의 과부하릴리프밸브와의 사이에 슬로우리턴밸브를 통하여 밸브개폐신호선과 접속한 제2의 파이럿 체크밸브를 설치하며, 상기 각 파일럿체크밸브를 개폐조작하는 밸브개폐신호선에 신호압력을 공급하기 위한 파일럿펌프를 설치하여, 상기 밸브개폐신호선을 2방향으로 분기하여 그 한쪽을 각각 대응하는 상기 각 방향절환밸브의 개폐에 있어서, 개방시에는 액추에이터의 동작보다 빠르게 동작하고 폐쇄시에는 과하릴리프밸브가 우선하여 작동하게 지연동작하도록 설정한 슬로우리턴밸브를 통하여 각각 상기 제1 및 제2의 파일럿체크밸브를 조작하도록 접속하며, 분기된 다른쪽의 밸브개폐신호선은 상기 각 액추에이터를 제어하는 가가 방향절환밸브와 각각 연동하는 선택밸브를 경유하여 탱크로 순환하도록 접속하고, 상기 각 방향절환밸브가 중립상태의 경우에는, 상기 선택밸브를 개구하고, 파일럿펌프로부터 공급되는 신호압력을 언로드(unload)하여 상기 각 파일럿체크밸브를 닫아서 압유의 누유를 확실하게 방지하도록 회로구성하는 동시에, 상기 어느것인가의 방향절환밸브를 조작한 경우에는, 대응하는 선택밸브를 닫아서 상기 한쪽의 신호선의 신호압력을 높여, 대응하는 액추에이터의 작동개시전에 파일럿체크밸브를 열어서 원활한 압유의 귀환을 하도록 회로구성한 것을 특징으로 한다. 이때, 액추에이터의 급격한 정지 등에 의한 이상고압의 발생에 대해서는 파일럿 체크밸브에 의한 체크기능이 작동하는 시간을 지연시켜(과부하릴리프밸브의 작동시간은 수초간), 과부하릴리프밸브가 작동가능하게 되도록 구성한다.

본 발명에 관한 토목 건설기계용 유압회로의 작용에 관해, 제6도에 표시하는 토목 건설기계를 참조하면서 설명한다.

제5도에 있어서, 암용실린더(38), 붐용실린더(41) 및 버킷용실린더(42)는, 각각 제6도에서의 유압회로도에 표시된 것과 같은 참조부호로 표시하고, 이들은 암(51), 분(52) 및 버킷(53)의 각 액추에이터를 작동시키도록 구성되어 있다. 여기서 문제가 되는 것은, 예를 들어 붐(52) 및 암(51)의 압유의 누유양이다.

그런데, 여기서 압유의 누유량이 문제되는 것은 암(51), 붐(52) 및 버킷(53)의 각 액추에이터에 대한 방향절환밸브가 모두 중립의 위치에 있을때이고, 공중에서 하중을 받쳐들고 있는 경우이다. 그러나, 상기 어느것인가 하나의 액추에이터를 작동시키고 있을 때는, 외견상으로는 물론이고 사용상에도 큰 문제가 되지 않는다. 또, 과부하릴리프밸브가 작동하는 것은, 그 액추에이터가 정지한 때(방향절환밸브가 중립한때)에, 외부에서 큰힘이 가해진 경우이고, 그의 외력은 대개의 경우 그 기계자체의 다른 액추에이터에 의해 발생하던가, 또는 그 액추에이터자체의 작동을 급격히 정지시킨 경우(방향절환밸브를 급격히 중립상태로 되돌릴경우)의 충격하중에 의하던가하는 것이다. 여기서 제5도에 표시하는 바와 같이, 버킷(53)이 지면에 접촉하고, 암용방향절환 밸브(33) (제6도)가 중립상태에서 정지하고 있는 것으로 하면, 붐(52)를 내리는 방향(붐용 실린더(41)가 추축하는 방향)으로 붐용방향절환밸브(36)(제6도)를 조작하면, 차체가 부상하려고하여 그 자중에 의해 암용실린더(38)가 뻗는 방향으로 외력이 작용한다. 이때, 상기 암용방향절환밸브(33)는 중립상태이기 때문에 이를 받치고 있는 압력이 자중에 의한 외력에 의해 과부하릴리프밸브의 설정압력보다 높아지면, 암용실린더(38)의 로드(rod)측의 과부하릴리프밸브(44a)(제6도)가 작동한다. 이와같이, 붐(52)를 조작함으로써, 암(51)측의 과부하릴리프밸브가 작동하게 된다. 이 경우, 본 발명의 유압회로에 있어서는, 기계자체의 다른 액추에이터에 의해 발생하는 외력 및 그 액추에이터 자체의 급격한 정지시의 충격 하중 등에 의한 이상고압에 대해, 체크기능이 작동하는 시간을 늦추어서(과부하릴리프밸브의 작동시간은 수초간), 과부하릴리프밸브의 작동을 가능케한 파일럿체크밸브를 설치함으로써, 방향절환 밸브가 중립위치에 있을때의 압유의 누유를 방지할 수 있다.

다음에는, 본 발명에 관한 토목 건설기계용 유압회로의 실시예에 대해, 첨부도면을 참조하면서 다음에 상세히 설명한다. 또 설명의 편의상 제6도에 표시하는 종래의 유압회로의 구성요소와 같은 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙여 설명한다. 제1도는, 본 발명의 토목 건설기계용 유압회로의 한 실시예를 나타낸 것이다. 제1도에 있어서, 참조부호 12,13은 각각 파일럿체크밸브를 표시하고, 이 파일럿체크밸브(12,13)는 암용실린더(38)의 로드측 및 붐용실린더(41)의 바닥측에 설치된다. 각 파일럿체크밸브(12,13)에 대한 밸브개폐신호선(Px)에는, 각각 슬로우리턴밸브 (14,15)를 설치하고, 각각 대응하는 방향절환밸브(33,36)의 개폐에 있어서, 개방시에는 빨리 폐쇄시에는 시간지연이 생기도록 설정한다. 상기의 파일럿체크밸크(12,13)의 밸브개폐신호 압력용으로서, 파일럿펌프(16)가 설치되어 있다.

이 파일럿펌프(16)에서 공급되는 압유는, 초크오리피스(21)을 통하여 각각 암용, 붐용, 버킷용의 각 방향절환밸브(33,36,37)와 연동하는 선택밸브(17,18,19)를 경유하여 캥크(50)로 되돌아가도록 설정된다. 또, 파일럿펌프(16)에서 공급되는 압유는 릴리프밸브(20)에 의해 일정한 압력(통상은 30-40kgf/cm²)으로 유지되고, 초크 오리피스(21)의 하류에서 밸브개폐신호선(Px)를 거쳐 파일럿체크밸브(12,13)로 도입되어 있다. 상기 각 방향절환밸브(33,36,37)와 연동하는 각 선택밸브(17,18,19)는 그의 스트로크(stroke)도중의 빠른 시점에서 온(ON), 오프(off)적으로 절환되고 그 타이밍은 각 방향절환밸브(33,36,37)의 실린더 포트에서 탱크(50)로 통하는 통로가 열리기전의 시점에 설정되어 있다. 여기서 지금, 암용, 붐용, 버킷용의 각 방향절환밸브(33,36,37)가 중립상태이면, 각 방향절환밸브(33,36,37)에 연동하고 있는 선택밸브(17,18,19)는 개구하고 있으므로, 파일럿펌프(16)에서 공급되는 압유는, 언로드(unload)되어 저압이기 때문에 밸브개폐신호선(Px)의 압력도 낮아지고, 각 파일럿체크밸브(12,13)이 닫쳐져서 압유의 누유가 확실히 방지된다. 다음에는 암용 방향절환 밸브(33)을 조작하면, 선택밸브(17)가 연동하여 파일럿펌프(16)에서 공급되는 압유의 공급을 중지하므로, 밸브개폐신호선(Px)의 압력이 상승하고 각 파일럿체크밸브(12,13)가 열린다. 이 타이밍은, 상기 방향절환밸브(33)의 실린더포드에서 탱크(50)로의 통로가 열리기 이전이기 때문에, 암용실린더(38)의 로드측에서 탱크(50)로의 압유의 귀환은 저항없이 이루어진다. 이때, 붐용실린더(41)측의 파일럿체크밸브(13)도 열리게 되나, 상기와 같이 큰 문제가 되지않을뿐더러, 암조작에 의해 붐용의 과부하릴리프밸브(13)도 열리게 되나, 상기와 같이 큰 문제가 되지 않을 뿐더러, 암조작에 의해 붐용의 과부하릴리프밸브(45a,45b)가 작동하는 것을 방해하는 일은 없다. 또, 버킷용 실린더(42)에는 파일럿체크밸브가 설치되어 있지 않으나, 버킷용 방향절환밸브(37)를 조작한 경우, 상기 과부하릴리프밸브(45a,46b)의 작동용으로서, 선택밸브(19)가 암용 및 붐용의 파일럿체크밸브(12,13)를 열도록 설치되어 있다. 또, 실용적으로는, 파일럿압력용 선택밸브를 선회용 방향절환밸브(34)에 설치할수도 있다. 또, 슬로우리턴밸브(14,15)에 의해, 방향절환밸브의 개폐에 있어서, 개방시에는 빨리 동작하고, 폐쇄시에는 시간지연을 발생시켜 동작하는 것은 상술한바와 같다.

제2도는, 제1도에서의 파일럿체크밸브의 한 실시예를 나타내는 것이다. 제2도에 있어서, 파일럿체크밸브가 해제될때에 밸브개폐신호선(Px)의 압력이 높아지면(예를들어, 릴리프설정압력을 30-40kgf/cm²로 한다). 피스턴(22)를 밀어올려, 파일럿 포핏밸브(23)을 밀어올린다. 이때, 피스턴(22)의 가압면적을 파일럿포핏시트(pilot poppet seat)의 약 10배(직경으로 약 3배)로 설정해 두면, 실린더의 부하압력 300-400kgf/cm²(대략 사용최고유압회로압력)에서도 파일럿포핏밸브(23)을 해제시킬 수 있다. 파일럿포핏밸브(23)가 해제되면, 메인포핏스프링실(24)의 압력이 저하하여 메인포핏(25)가 열리게 된다. 이 경우, 파일럿 포핏밸브(23)에서의 배출유는, 방향절환밸브의 실린더포트(26)측으로 배출(이때, 방향절환밸브의 액추에이터 포트에서 탱크로의 통로는 막힌 상태로 된다)되므로, 액추에이터의 순간적인 하강은 일어나지 않는다. 단, 메인포핏(25)에 설치된 오리피스(27)은, 자유흐름방향일 때 응답의 지연이 일어나는 일은 없고, 또 파일럿포핏밸브(23)의 개구시에는 메인포핏스프링실(24)의 압력이 충분히 떨어지도록 설계할 필요가 있다.

또, 방향절환밸브의 실린더포트(26)에서 액추에이터로 압유가 흘러들어갈 때, 실린더포트(26)의 압력이 메인포핏스프링실(24)에 작용하여 파일럿체크밸브가 열리지 않는 일이 없도록 파일럿포핏밸브(23)로의 통로에 체크밸브(28)가 설치되어 있다. 제3도는, 제2도에 표시하는 파일럿체크밸브의 변형예를 표시하는 것이다. 즉, 본 예에 있어서는 파일럿체크밸브의 변형예를 기본구성의 제2도에 표시하는 실시예와 같고, 따라서 같은 구성요소에는 동일한 참조부호를 붙여 상세한 설명을 생략한다. 그런데, 본예에 있어서는, 압력스위치(29)와 타이머(30)을 사용하여, 파일럿체크밸브의 개폐를 개방시에는 빨리 작동하고 폐쇄시에는 지연동작하도록 설정한 것을 특징으로 하는 것이다. 상술한 바와 같은 실시예에서 명백히 알수 있는 바와 같이 본 발명에 의하면, 액추에이터의 부하압력에 의해 압유의 누유를 확실하게 방지할수 있고, 또 과부하릴리프밸브는 종래의 복합제어밸브의 위치에 설치할 수 있는 동시에 파일럿체크밸브는 필요한 장소에만 간단히 설치할 수 있다. 따라서, 본 발명의 유압회로에 의하면, 유압회로의 고압화에 대하여 압유의 누유를 효율적으로 방지하고, 이 유압회로를 적용한 각종토목 건설기계의 성능의 향상에 공헌한 효과가 지극히 크다.

이상, 본 발명의 적합한 실시예에 관해서 설명했으나, 본 발명의 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 정신을 이탈치 않는 범위내에 있어서, 여러 가지의 실제변경을 할 수 있음은 물론이다.

Claims (2)

1. 유압펌프와, 이 유압펌프로부터의 압력유에 의해 구동되는 암용 액추에이터, 붐용 액추에이터 및 버킷용 액추에이터와, 상기 유압펌프로부터 상기 각 액추에이터로 공급되는 압유의 방향과 유량을 각각 제어하는 방향절환밸브와 상기 어느 것인가의 액추에이터의 자연 강하를 방지하기 위하여 상기 각 액추에이터와 이를 제어하는 각 방향절환밸브와의 사이에 과부하릴리프밸브와 함께 각각 설치된 파일럿체크밸브로 되는 토목, 건설기계용 유압회로에 있어서, 암용 액추에이터의 한측과 이 암용 액추에이터의 과부하 릴리프밸브와의 사이에 슬로우 리턴밸브를 통하여 밸브개폐신호선과 접속한 제1의 파일럿체크밸브를 설치하고, 붐용 액추에이터의 한측과, 이 붐용 액추에이터의 과부하 릴리프밸브와의 사이에 슬로우리턴밸브를 통하여 밸브개폐신호선과 접속한 제2의 파일럿체크밸브를 설치하며, 상기 각 파일럿체크밸브를 개폐조작하는 밸브개폐신호선의 신호압력을 공급하기위한 파일럿펌프를 설치하고, 상기 밸브개폐신호선을 2방향으로 분기하여 그 한쪽을 각각 대응하는 상기 각 방향절환밸브의 개패에 있어서, 개방시에는 액추에이터의 동작보다 빠르게 동작하고, 폐쇄시에는 과부하릴리프밸브가 우선하여 작동되게 지연동작하도록 설정한 슬로우리턴밸브를 통하여 각각 상기 제1 및 제2의 파일럿 체크밸브를 조작하도록 접속하고, 분기된 다른쪽의 밸브개폐신호선은 상기 각 액추에이터를 제어하는 각 방향절환밸브와 각각 연동하는 선택밸브를 경유하여 탱크로 순환하도록 접속하며, 상기 각 방향 절환밸브가 중립상태인 경우에는, 상기 선택밸브가 개구하고, 파일럿펌프로부터 공급되는 신호압력을 언로드(unload) 하여 상기 각 파일럿체크밸브를 닫아서 압유의 누유를 확실하게 방지하도록 회로 구성하는 동시에, 상기 어느것인가의 방향절환밸브를 조작한 경우에는 대응하는 선택밸브를 닫아서 상기 한쪽의 신호선의 신호압력을 높혀 대응하는 액추에이터의 작동개시전에, 파일럿체크밸브를 열어서 원활한 압유의 귀환을 하도록 회로 구성한 것을 특징으로 하는 토목, 건설기계용 유압회로.
2. 제1항에 있어서, 파이럿체크밸브의 개폐는, 대응하는 방향절환밸브의 개폐에서 있어서, 개방할 때에는 빨리 동작하고, 폐쇄할때에는 지연동작하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 토목 건설기계용 유압회로.

Images