KR100205568B1

KR100205568B1 - 로우더의 유압장치

Info

Publication number: KR100205568B1
Application number: KR1019960027837A
Authority: KR
Inventors: 디. 리 아나톨리.
Original assignee: 토니헬샴; 볼보건설기계코리아주식회사
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1996-07-10
Publication date: 1999-07-01
Also published as: GB2315102A; DE19729167A1; GB9714578D0; CN1170831A; KR980009964A; JPH1082368A

Abstract

본 발명은 로우더의 유압장치에 관한 것으로, 특히 건설기계의 대표적인 예인 로우더의 메인펌프와 파일롯펌프를 장비의 부하상태에 따라 토출유량이 변화할 수 있도록 가변용량형 유압펌프로 적용시켜 장비의 효율을 향상시킨 로우더의 유압장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 로우더의 유압장치는, 작업장치계와 조향장치계를 구동하는 메인펌프와, 상기 작업장치계의 콘트롤밸브부에 파일롯신호를 공급하는 조작레버에 작동유를 공급하는 파일롯펌프가 구비된 로우더의 유압장치에 있어서, 상기 각 펌프로부터 작동유가 토출되는 공급유로로부터 분기한 분기유로에 각각 설치되어 상기 분기유로의 압력의 변화에 따라 펌프의 사판경전각을 절환시키는 레귤레이터를 구비하여 구성된다.

Description

로우더의 유압장치

본 발명은 로우더의 유압장치에 관한 것으로, 특히 건설기계의 대표적인 예인 로우더의 메인펌프와 파일롯펌프를 장비의 부하상태에 따라 토출유량이 변화할 수 있도록 가변용량형 유압펌프로 적용시켜 장비의 효율을 향상시킨 로우더의 유압장치에 관한 것이다.

일반적으로, 로우더는 토사 등의 적재물을 버킷에 퍼올려 이를 덤프트럭에 적재하는 상차작업을 주로 수행하여 왔다. 이와 같은 로우더는, 엔진의 동력으로 가동되는 메인펌프와 스티어링펌프가 각각 붐과 버킷으로 이루어진 작업장치와, 조향장치를 구동하였다. 첨부도면 도 2에 의거하여 로우더의 구성을 상세히 설명하면, 엔진에 의해 구동되는 메인펌프(2)와 스티어링펌프(3), 이 메인펌프(2)에 의해 구동되는 작업장치계 액츄에이터인 리프트실린더(17)와 덤프실린더(18), 이 작업장치계 액츄에이터를 구동하는 유압라인에 각각 설치되어 메인펌프(2)로부터 토출되는 작동유를 절환시키는 다수의 콘트롤밸브(14, 16), 스티어링펌프(3)에 의해 구동되어 장비를 조향하는 스티어링실린더(10), 조작자의 조향휠(미 도시됨)의 조작에 따라 작동하는 스티어링스풀(6), 및 조향장치계 유압라인에서 파일롯신호를 전달받아 절환됨에 따라 작업장치계 유압라인과 조향장치계 유압라인에 공급되는 작동유량을 결정하는 디맨드스풀(5)을 구비하였다.

미설명부호 1은 유압탱크이며, 4는 작업장치계 유압라인과 조향장치계 유압라인을 접속하는 유로에 설치된 체크밸브이고, 7은 조향장치계 릴리프밸브이며, 11은 작업장치계 릴리프밸브이고, 8은 조향장치계 흡입밸브이며, 12는 작업장치계 흡입밸브를 나타낸다.

이와 같은 상태에서, 장비가 가동되어 엔진이 구동되면, 메인펌프(2)에서 유로(2A)를 통해 토출되는 작동유가 콘트롤밸브(14, 16)의 절환에 의해 액츄에이터(17, 18)가 작동되며, 스티어링펌프(3)에서 유로(3A)를 통해 토출되는 작동유가 스티어링스풀(6)의 절환에 의해 스티어링실린더(10)가 작동되었다.

한편, 장비가 무부하 운전하는 경우, 즉 조향장치계와 작업장치계가 구동되지 않는 경우에는 스티어링펌프(3)와 메인펌프(3)에서 토출된 작동유는 작업장치계와 조향장치계 액츄에이터를 구동하는 모든 콘트롤밸브를 통과하고 탱크(1)로 귀환되었다. 그러나, 이와 같은 로우더의 메인펌프와, 스티어링펌프는 펌프의 사판 경전각이 변화되지 않는 정용량형 펌프가 사용됨에 따라 장비가 무부하 운전하는 경우에 펌프는 사판의 경전각에 의해 설정된 일정유량을 항시 토출하여 펌프의 구동력이 낭비되었을 뿐만아니라 각 콘트롤밸브에 일정유량이 통과하게 되어 콘트롤밸브의 내구성을 저하시켜 장비의 수명를 단축시키는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 장비의 무부하시 유압펌프로부터 토출되는 유량을 적게하여 엔진의 구동력을 절약하여 장비의 효율을 증대하는 로우더의 유압장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 장비의 무부하시에도 작동유 공급유로에 일정압을 유지하게 함으로써 장비의 반응력을 향상시킬 수 있는 로우더의 유압장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 장비의 무부하시 토출유량을 바이패스유로와 연통하여 유압펌프가 무부하로 운전할 수 있도록 하여 펌프의 구동력을 절약하고, 장치의 가열을 방지하여 펌프수명을 연장시킴을 물론 유온상승을 방지하여 작업장치의 성능저하 및 손상을 감소시킬 수 있는 로우더의 유압장치를 제공하는 것에 있다.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 의한 로우더의 유압장치를 나타내는 유압회로도,

도 1b는 도 1a의 요부확대도,

도 2는 종래의 로우더의 유압장치를 나타내는 유압회로도이다.

* 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명

1 : 메인펌프 2 : 파일롯펌프

3 : 스티어링 시스템 4 : 메인콘트롤밸브부

5 : 조작레버 6 : 체크밸브

7 : 어큐뮬레이터 8 : 유로개폐밸브

9, 10 : 레귤레이터 11, 12 : 조향실린더

13 : 큐션 14 : 덤프실린더

16, 17 : 리프트실린더 15 : 릴리프밸브

18 : 비상조향장치 19 : 파일롯신호공급부

20 : 쿨러 21 : 탱크

22 : 에어브리터 90 : 실린더

91, 92 : 챔버 93 : 피스톤

94 : 피스톤로드 95 : 탄성부재

96 : 오리피스 97 : 비례밸브

전술한 본 발명의 목적은, 작업장치계와 조향장치계를 구동하는 메인펌프와, 상기 작업장치계의 콘트롤밸브부에 파일롯신호를 공급하는 조작레버에 작동유를 공급하는 파일롯펌프가 구비된 로우더의 유압장치에 있어서, 상기 각 펌프로부터 작동유가 토출되는 공급유로로부터 분기한 분기유로에 각각 설치되어 상기 분기유로의 압력의 변화에 따라 펌프의 사판경전각을 절환시키는 레귤레이터를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 로우더의 유압장치를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징 1에 의하면, 상기 각 레귤레이터는, 상기 펌프의 일측에 설치된 서보실린더와, 상기 분기유로를 분기하여 상기 서보실린더의 라지챔버측과 연통된 제 1 유로와, 상기 분기유로를 분기하여 상기 서보실린더의 스몰챔버측과 연통된 제 2 유로와, 상기 실린더실 내부에 왕복섭동이 가능하도록 설치되며, 일단이 상기 펌프의 사판과 연결된 피스톤과, 상기 스몰챔버내에 설치되어 상기 피스톤을 상기 라지챔버측으로 탄성바이어스 하는 탄성부재와, 상기 제 1 유로와 제 2 유로가 접속되는 접속유로중에 설치되어 제 2 유로로 향하는 통과유량을 제한하는 오리피스, 및 상기 제 2 유로를 분기하여 드레인유로와 연통하는 유로상에 설치되어, 상기 제 1 유로의 작동압을 절환신호로 입력받아 자체 탄성부재의 탄성압과의 크기차이에 비례하여 절환됨에 따라 제 2 유로를 드레인시키는 비례밸브를 구비하여 구성된다.

본 발명의 바람직한 특징 2에 의하면, 상기 비례밸브의 탄성부재는, 조작자에 의해 설정 탄성압이 변화될 수 있는 가변 탄성부재이다.

본 발명의 바람직한 특징 3에 의하면, 상기 펌프의 공급유로상에 각각 설치되어 펌프로부터 토출되는 작동유를 축압하는 어큐뮬레이터, 및 상기 각 펌프와 상기 어큐뮬레이터 사이의 공급유로에 각각 설치되어 어큐뮬레이터에 의해 축압된 작동유가 펌프로 역류되는 것을 방지하는 체크밸브를 더 구비한다.

본 발명의 바람직한 특징 4에 의하면, 상기 펌프와 체크밸브 사이의 공급유로를 분기하여 상기 드레인유로와 연통되는 유로에 각각 설치되어 소정의 신호에 의해 이 유로를 폐쇄하는 초기상태로부터 개방하는 상태로 절환하는 유로개폐밸브를 더 구비한다.

본 발명의 바람직한 특징 5에 의하면, 작업장치계와 조향장치계를 구동하는 메인펌프와, 상기 작업장치계의 콘트롤밸브부에 파일롯신호를 공급하는 조작레버에 작동유를 공급하는 파일롯펌프가 구비된 로우더의 유압장치에 있어서, 상기 각 펌프로부터 작동유가 토출되는 공급유로로부터 분기한 분기유로에 각각 설치되어 상기 분기유로의 압력의 변화에 따라 펌프의 사판경전각을 절환시키는 레귤레이터와, 상기 펌프의 공급유로상에 각각 설치되어 펌프로부터 토출되는 작동유를 축압하는 어큐뮬레이터와, 상기 각 펌프와 상기 어큐뮬레이터 사이의 공급유로에 각각 설치되어 어큐뮬레이터에 의해 축압된 작동유가 펌프로 역류되는 것을 방지하는 체크밸브, 및 상기 펌프와 체크밸브 사이의 공급유로를 분기하여 상기 드레인유로와 연통되는 유로에 각각 설치되어 소정의 신호에 의해 이 유로를 폐쇄하는 초기상태로부터 개방하는 상태로 절환하는 유로개폐밸브를 구비하여 구성된다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

첨부도면 도 1a와 도 1b는 본 발명의 일실시예에 의한 로우더의 유압회로도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 엔진에 의해 구동되는 메인펌프(1)로부터 유로(1A)를 통해 토출되는 작동유에 의해 구동되는 작업장치계와 주행장치계가 구비되며, 주행장치계는 조작자의 조향휠(미 도시됨)의 신호에 의해 유로(1A)를 통해 공급되는 작동유를 절환하는 스티어링 시스템(3)과, 이 스티어링 시스템(3)에 의해 공급되는 작동유에 의해 구동됨에 따라 장비를 조향하는 한쌍의 스티어링 실린더(11, 12) 및 조향시 장비의 충격을 방지하는 큐션(13)으로 이루어진다.

한편, 작업장치계는 파일롯신호(a, b, c d, f, g, h)에 의해 유로(1A)를 통해 공급되는 작동유를 절환하는 메인콘트롤밸브부(4), 이 메인콘트롤밸브부(4)와 연결되어 작업장치를 작동시키는 덤프실린더(14)와 리프트실린더(16, 17), 및 유압라인에 소정의 압력 이상 상승하는 것을 방지하여 유압회로의 작동압을 결정하는 릴리프밸브(15)로 이루어진다.

또한, 파일롯펌프(2)로부터 토출되는 작동유 공급유로(2A)에 설치되어, 조작자의 신호에 비례하여 메인콘트롤밸브부(4)에 파일롯신호를 공급하는 조작레버(5)부와, 이 조작레버부(5)에 공급되는 작동유를 제어하는 파일롯신호공급부(19)가 구비된다.

미설명 부호 18은 비상용 스티어링 시스템이며, 20은 귀환유를 냉각시키는 쿨러이고, 21은 유압탱크이며, 22는 에어브리더(Air Breather)를 나타낸다.

본 실시예에 의한 로우더의 유압장치는, 유로(1A)의 압력을 피드백받아 메인펌프(1)의 토출유량이 변화하도록 메인펌프(1)의 사판의 경전각을 가변시키는 레큘레이터(9)와, 유로(1A) 중에 설치되어 메인펌프(1)로부터 토출되는 여분의 작동유를 축압하여 유로(1A)의 작동압을 주행장치계와 작업장치계가 작동될 수 있도록 소정압력 이상으로 유지하는 어큐뮬레이터(7)와, 이 어큐뮬레이터(7)로부터 메인펌프(1)측으로 축압된 압유가 역류됨을 방지하는 체크밸브(6)를 구비하여 구성된다.

전술한 레귤레이터(9)는, 장비가 작업을 하거나 주행을 하는 경우, 유로(1A)의 압력을 피드백 받아 메인펌프의 사판의 경전각을 크게하여 토출유량이 최대가 되도록 구동하며, 이와 반대로 장비가 무부하상태에 있는 경우, 메인펌프의 사판 경전각을 작게하여 토출유량이 최소가 되도록 구동한다. 이와 같은 작동을 위해 레귤레이터(9)는, 유로(1A)와 연통된 유로(9A)를 분기한 유로(90A, 90B)를 양단과 연결하는 서보실린더(90)와, 이 서보실린더를 라지챔버(91)와 스몰챔버(92)로 구분하고, 서보실린더(90)내에서 왕복섭동하는 피스톤(93)과, 메인펌프(1)의 사판의 일측과 연결되어 피스톤(93)이 이동함에 따라 사판의 경전각 변화하도록 절환력을 전달하는 피스톤로드(94)와, 서보실린더의 스몰챔버(92)에 설치되어 피스톤(93)을 실린더 우단으로 탄성바이어스하는 탄성부재(95)와, 유로(90A)와 유로(90B)의 접속유로중에 설치된 오리피스(96)와, 자체 탄성부재(98)의 탄성압과 유로(90A)에 작용하는 유압력과의 차이에 의해 유로(90B)를 드레인유로(21A)로 개방하는 비례밸브(97)를 구비한다.

전술한 비례밸브의 탄성부재(98)는 조작자의 조작에 의해 설정 탄성압이 가변될 수 있는 가변탄성부재이다.

또한, 유로(1A)를 분기하여 드레인유로(21A)와 연결하는 분기유로(8A)중에 설치되어 소정의 신호에 의해 밸브스프링에 의해 설정된 유로폐쇄상태인 초기상태로부터 유로를 개방하는 상태로 절환하는 유로개폐밸브(8)를 더 구비한다.

한편, 파일롯펌프의 사판경전각을 가변하는 레귤레이터(10)의 구성은 전술한 레큘레이터(9)의 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

이하, 이와 같이 구성된 본 실시예의 작동 및 효과를 설명한다.

먼저, 장비의 모든 콘트롤밸브가 중립상태(무부하상태)에서 장비가 가동되면, 메인펌프(1)에서 토출되는 작동유에 의해 유로(1A)의 압력은 릴리프밸브(15)의 설정압까지 상승하게 될 것이다. 즉, 조향장치계 공급유로(3A)와 작업장치계 공급유로(4A)가 폐회로이고 유로개폐밸브(8)가 유로를 폐쇄하는 절환상태이면 메인펌프(1)에서 토출되는 작동유에 의해 유로(1A)내의 압력은 릴리프밸브(15)의 설정압까지 상승하게 된다. 이 때, 어큐뮬레이터(7)는 작동유를 축압하게 되며, 레귤레이터(9)는 메인펌프(1)의 사판경전각을 작게하여 토출유량이 최소량이 되도록 작동할 것이다. 이것을 상세히 설명하면, 유로(9A)와 유로(90A)를 통해 실린더의 라지챔버내(91)로 공급되는 유압력에 의해 피스톤(93)의 일측에 작용하는 힘이 오리피스(96)와 유로(90B)를 통과하여 실린더의 스몰챔버(92)내로 공급되는 유압력과 탄성부재(95)의 탄성력에 의해 피스톤(93)의 타측에 작용하는 힘을 이기고 피스톤(93)이 도면상 좌측으로 이동하게 된다. 이 때, 비례밸브(98)는 유로(90A)에 작용하는 유압력에 의한 파일롯압이 탄성부재(98)의 탄성력을 이기고 유로(90B)를 드레인유로(21A)와 연통되도록 절환하게 된다. 결국, 비례밸브(98)는 피스톤(93)의 이동량에 비례하여 스몰챔버(92)내의 작동유를 드레인유로(21A)로 귀환시키게 된다. 이와 같은 상태에서 탄성부재(98)의 탄성력을 가변시키면 피스톤(93)의 이동량 및 이동속도를 가변할 수 있는 것이다.

또한, 이와 같은 상태에서 유로개폐밸브(8)를 개방하면, 유로(8A)와 드레인유로(21A)가 연통되어 메인펌프(1)의 작동유가 작업장치계 및 조향장치계의 유압라인을 통과하지 않고 탱크(21)로 귀환되며, 유로(1A)는 어큐뮬레이터(7)에 의해 장비가 구동될 수 있는 작동압이 유지되는 것이다.

한편, 이와 같은 상태에서 작업장치계, 조향장치계 및 각 장치계를 동시에 작동시키면, 어큐뮬레이터(7)에서 축압된 압유가 먼저 공급되게 되며, 동시에 유로개폐밸브(8)는 유로폐쇄상태로 절환되어 메인펌프(1)에서 토출되는 작동유가 공급된다. 이 경우 메인펌프(1)의 사판경전각이 증가하여 메인펌프(1)의 토출량이 증가된다. 즉, 비례밸브(98)의 파일롯신호압력(90A)이 작아지게 됨에 따라 드레인포트를 차단하여 유로(90B)의 압력을 상승시키고 동시에 실린더의 라지챔버(91)내에 작용하는 유압력이 작아지게 됨에 따라 피스톤(93)은 도면 상 우측으로 이동하여 메인펌프(1) 사판의 경전각을 크게 하는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 로우더의 유압장치에 의하면, 장비의 무부하시 유압펌프로부터 토출되는 유량을 적게하여 엔진의 구동력을 절약하여 장비의 효율을 증대하며, 작동유 공급유로에 일정압을 유지하게 함으로써 장비의 반응력이 향상되고, 장비의 무부하시 토출유량을 바이패스유로와 연통하여 유압펌프가 무부하로 운전할 수 있도록 하여 펌프의 구동력을 절약하고, 장치의 가열을 방지하여 펌프수명을 연장시킴을 물론 유온상승을 방지하여 작업장치의 성능저하 및 손상을 감소시키는 효과가 있다.

Claims

작업장치계와 조향장치계를 구동하는 메인펌프와, 상기 작업장치계의 콘트롤밸브부에 파일롯신호를 공급하는 조작레버에 작동유를 공급하는 파일롯펌프가 구비된 로우더의 유압장치에 있어서:

상기 각 펌프로부터 작동유가 토출되는 공급유로로부터 분기한 분기유로에 각각 설치되어 상기 분기유로의 압력의 변화에 따라 펌프의 사판경전각을 절환시키는 레귤레이터를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 로우더의 유압장치.
청구항 1에 있어서, 상기 각 레귤레이터는,

상기 펌프의 일측에 설치된 서보실린더;

상기 분기유로를 분기하여 상기 서보실린더의 라지챔버측과 연통된 제 1 유로;

상기 분기유로를 분기하여 상기 서보실린더의 스몰챔버측과 연통된 제 2 유로;

상기 실린더실 내부에 왕복섭동이 가능하도록 설치되며, 일단이 상기 펌프의 사판과 연결된 피스톤;

상기 스몰챔버내에 설치되어 상기 피스톤을 상기 라지챔버측으로 탄성바이어스 하는 탄성부재;

상기 제 1 유로와 제 2 유로가 접속되는 접속유로중에 설치되어 제 2 유로로 향하는 통과유량을 제한하는 오리피스; 및

상기 제 2 유로를 분기하여 드레인유로와 연통하는 유로상에 설치되어, 상기 제 1 유로의 작동압을 절환신호로 입력받아 자체 탄성부재의 탄성압과의 크기차이에 비례하여 절환됨에 따라 제 2 유로를 드레인시키는 비례밸브를 구비하여 구성됨을 로우더의 유압장치
청구항 2에 있어서, 상기 비례밸브의 탄성부재는,

조작자에 의해 설정 탄성압이 변화될 수 있는 가변 탄성부재임을 특징으로 하는 로우더의 유압장치.
청구항 1에 있어서,

상기 펌프의 공급유로상에 각각 설치되어 펌프로부터 토출되는 작동유를 축압하는 어큐뮬레이터; 및

상기 각 펌프와 상기 어큐뮬레이터 사이의 공급유로에 각각 설치되어 어큐뮬레이터에 의해 축압된 작동유가 펌프로 역류되는 것을 방지하는 체크밸브를 더 구비함을 특징으로 하는 로우더의 유압장치.
청구항 1에 있어서,

상기 펌프와 체크밸브 사이의 공급유로를 분기하여 상기 드레인유로와 연통되는 유로에 각각 설치되어 소정의 신호에 의해 이 유로를 폐쇄하는 초기상태로부터 개방하는 상태로 절환하는 유로개폐밸브를 더 구비함을 특징으로 하는 로우더의 유압장치.
작업장치계와 조향장치계를 구동하는 메인펌프와, 상기 작업장치계의 콘트롤밸브부에 파일롯신호를 공급하는 조작레버에 작동유를 공급하는 파일롯펌프가 구비된 로우더의 유압장치에 있어서:

상기 각 펌프로부터 작동유가 토출되는 공급유로로부터 분기한 분기유로에 각각 설치되어 상기 분기유로의 압력의 변화에 따라 펌프의 사판경전각을 절환시키는 레귤레이터;

상기 펌프의 공급유로상에 각각 설치되어 펌프로부터 토출되는 작동유를 축압하는 어큐뮬레이터;

상기 각 펌프와 상기 어큐뮬레이터 사이의 공급유로에 각각 설치되어 어큐뮬레이터에 의해 축압된 작동유가 펌프로 역류되는 것을 방지하는 체크밸브; 및

상기 펌프와 체크밸브 사이의 공급유로를 분기하여 상기 드레인유로와 연통되는 유로에 각각 설치되어 소정의 신호에 의해 이 유로를 폐쇄하는 초기상태로부터 개방하는 상태로 절환하는 유로개폐밸브를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 로우더의 유압장치.
청구항 6에 있어서, 상기 각 레귤레이터는,

상기 펌프의 일측에 설치된 서보실린더;

상기 분기유로를 분기하여 상기 서보실린더의 라지챔버측과 연통된 제 1 유로;

상기 분기유로를 분기하여 상기 서보실린더의 스몰챔버측과 연통된 제 2 유로;

상기 실린더실 내부에 왕복섭동이 가능하도록 설치되며, 일단이 상기 펌프의 사판과 연결된 피스톤;

상기 스몰챔버내에 설치되어 상기 피스톤을 상기 라지챔버측으로 탄성바이어스 하는 탄성부재

상기 제 1 유로와 제 2 유로가 접속되는 접속유로중에 설치되어 제 2 유로로 향하는 통과유량을 제한하는 오리피스; 및

상기 제 2 유로를 분기하여 드레인유로와 연통하는 유로상에 설치되어, 상기 제 1 유로의 작동압을 절환신호로 입력받아 자체 탄성부재의 탄성압과의 크기차이에 비례하여 절환됨에 따라 제 2 유로를 드레인시키는 비례밸브를 구비하여 구성됨을 로우더의 유압장치
청구항 7에 있어서, 상기 비례밸브의 탄성부재는,

조작자에 의해 설정 탄성압이 변화될 수 있는 가변 탄성부재임을 특징으로 하는 로우더의 유압장치.