KR100631072B1 - 중장비 옵션장치용 유압회로 - Google Patents

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Abstract

브레이커(breaker) 등과 같은 옵션장치를 장착하여 작업하는 경우, 옵션장치에 발생되는 부하 크기에 상관없이 유압펌프로 부터 토출되는 유량을 옵션장치에 일정하게 공급함에 따라 옵션장치 속도가 일정하여 조작이 편리하고, 옵션장치의 사양에 따라 요구되는 유량을 임의로 조정할 수 있도록 한 것으로,
본 발명에 의한 중장비 옵션장치용 유압회로는, 가변용량형 유압펌프와,
유압펌프에 연결되는 옵션장치와,
유압펌프와 옵션장치사이의 유로에 설치되고, 외부로 부터 인가되는 파일럿 신호압에 의해 절환시 유압펌프로 부터 옵션장치에 공급되는 유량을 제어하는 제1스플과,
제1스플 절환시 유압펌프로부터의 작동유를 옵션장치에 공급할 수 있도록 유압펌프와 제1스플사이의 유로에 개폐가능하게 설치되는 포펫 및 포펫의 배압실에 탄설되는 피스톤과,
제1스플 통과전의 압력과 제1스플 통과후의 압력차에 의해 절환되고, 절환시 배압실과 연통되는 관통유로를 통하여 유압펌프로 부터 포펫의 배압실에 공급되는 유량을 제어하는 제2스플을 구비한다.
중장비, 옵션장치, 토출 유량, 부하, 스플

Description

중장비 옵션장치용 유압회로{hydraulic circuit for heavy equipment option device}
도 1은 종래 기술에 의한 유량 제어밸브의 개략적인 단면도,
도 2는 본 발명에 의한 중장비 옵션장치용 유압회로도,
도 3은 본 발명에 의한 유압회로에 해당되는 유량 제어밸브의 단면도,
도 4는 본 발명에서 파일럿 신호압에 의한 토출 유량, 펌프 압력의 관계를 나타내는 그래프,
도 5는 본 발명에서 압력과 토출 유량과의 관계를 나타내는 그래프,
도 6은 본 발명의 다른 실시예의 유압회로도,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예의 유압회로도이다.
*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명
10; 유압펌프 11; 옵션장치
12; 제1스플 13; 포펫
14,21; 배압실 15; 피스톤
16; 제1오리피스 17; 관통유로
18; 제2스플 19; 제2오리피스
20; 제3오리피스 22; 유량표시부
23; 전기식 선택스위치 24; 오리피스
25; 가변 오리피스
본 발명은 브레이커(breaker) 등과 같은 옵션장치를 장착하여 작업하는 경우, 옵션장치에 발생되는 부하 크기에 상관없이 유압펌프로부터의 유량을 일정하게 공급하여 작업할 수 있도록 한 중장비 옵션장치용 유압회로에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 유압펌프로 부터 토출되는 유량이 옵션장치에 발생되는 부하 크기에 상관없이 옵션장치에 일정하게 공급되므로 옵션장치 조작이 편리하고, 옵션장치의 사양에 따라 요구되는 유량을 임의로 조정할 수 있도록 한 중장비 옵션장치용 유압회로에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 유량 제어밸브는, 가변용량형 유압펌프(1)와, 유압펌프(1)에 연통되는 공급라인(8)과, 공급라인(8)에 연통된 액츄에이터 포트(7)를 통해 유압펌프(1)에 연결되는 옵션장치(2)와, 공급라인(8)에 연통되는 병렬통로(6)에 설치되고 액츄에이터 포트(7)에 공급되는 작동유를 제어하는 포펫(5)과, 유압펌프(1)와 옵션장치(2)사이의 유로에 설치되고, 외부로 부터 파 일럿 신호압 인가시 절환되어 옵션장치(2)(breaker(hammer), shear, tilt 등의 작업장치를 말함)에 공급되는 유량, 흐름방향을 제어하는 스플(3)을 구비한다.
도면중 미 설명부호 4,4a는 릴리프밸브이다.
유압펌프(1)로 부터 토출되는 작동유는 공급라인(8)을 통하여 포펫(5)을 도면상, 상방향으로 밀어올려 병렬통로(6)(parallel)에 대기하고 있다. 외부로 부터 파일럿 신호압(Pb)이 스플(3)의 좌측단에 입력됨에 따라 스플(3)을 도면상, 우측방향으로 절환시킨다. 스플(3)에 의해 병렬통로(6)에 대기하고 있는 작동유는 액츄에이터 포트(7)를 통과하여 옵션장치(2)에 공급된다.
이때, 전술한 옵션장치(2)는 이를 제작하는 제조회사마다 사양이 상이하다. 즉 옵션장치(2)의 사용되는 유량 및 압력이 상이한 경우, 필요한 유량이 상이한 것임에도 불구하고 전술한 유압펌프(1)로 부터 여러 종류의 옵션장치(2)에 공급되는 유량은 일정하여 유량 조정이 불가능하다.
한편, 옵션장치(2)에 발생되는 부하 변동에 상응하여 옵션장치(2)의 작동속도가 가변됨에 따라, 중장비 운전경력이 오래된 능숙한 운전자인 경우에도 옵션장치(2)를 효율적으로 조작하기가 힘들고, 또한 값비싼 중장비를 이용한 작업성이 떨어지는 문제점을 갖는다.
본 발명의 목적은, 브레이커 등과 같은 옵션장치를 장착하여 작업하는 경우, 옵션장치에 발생되는 부하 크기에 상관없이 유압펌프로 부터 토출되는 유량이 옵션 장치에 일정하게 공급되므로 옵션장치 조작이 용이하고, 여러 종류의 옵션장치의 사양에 따라 요구되는 유량을 임의로 조정할 수 있도록 한 중장비 옵션장치용 유압회로를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 중장비 운전경력이 적은 운전자라도 여러 종류의 옵션장치를 용이하게 조작할 수 있어 운전자에게 편리성을 제공할 수 있도록 한 중장비 옵션장치용 유압회로를 제공하는 것이다.
전술한 본 발명의 목적은, 가변용량형 유압펌프와,
유압펌프에 연결되는 옵션장치와,
유압펌프와 옵션장치사이의 유로에 설치되고, 외부로 부터 인가되는 파일럿 신호압에 의해 절환시 유압펌프로 부터 옵션장치에 공급되는 유량을 제어하는 제1스플과,
제1스플 절환시 유압펌프로부터의 작동유를 옵션장치에 공급할 수 있도록 유압펌프와 제1스플사이의 유로에 개폐가능하게 설치되는 포펫 및 포펫의 배압실에 탄설되는 피스톤과,
제1스플 통과전의 압력과 제1스플 통과후의 압력차에 의해 절환되고, 절환시 배압실과 연통되는 관통유로를 통하여 유압펌프로 부터 포펫의 배압실에 공급되는 유량을 제어하는 제2스플을 구비하여,
유압펌프로부터의 작동유가 옵션장치에 공급될 경우, 제2스플을 절환시키는 신호압사이에 발생되는 압력 손실이 제2스플의 반복적인 절환구동으로 인해 일정토록 하여 옵션장치에 공급되는 작동유를 일정하게 제어하는 것을 특징으로 하는 중장비 옵션장치용 유압회로를 제공함에 의해 달성된다.
전술한 본 발명의 목적은, 가변용량형 유압펌프와,
유압펌프에 연결되는 옵션장치와,
유압펌프와 옵션장치사이의 유로에 설치되고, 유압펌프로 부터 토출되어 옵션장치에 공급되는 작동유를 제어하는 오리피스와, 외부로 부터 인가되는 파일럿 신호압에 의해 절환시 유압펌프로 부터 옵션장치에 공급되는 작동유를 가변적으로 제어하는 가변 오리피스를 포함하는 제1스플과,
제1스플 절환시 유압펌프로부터의 작동유를 옵션장치에 공급할 수 있도록 유압펌프와 제1스플사이의 유로에 개폐가능하게 설치되는 포펫 및 포펫의 배압실에 탄설되는 피스톤과,
제1스플 통과전의 압력과 제1스플 통과후의 압력차에 의해 절환되고, 절환시 배압실과 연통되는 관통유로를 통하여 유압펌프로 부터 포펫의 배압실에 공급되는 유량을 제어하는 제2스플을 구비하여,
유압펌프로부터의 작동유가 옵션장치에 공급될 경우, 제2스플을 절환시키는 신호압사이에 발생되는 압력 손실이 제2스플의 반복적인 절환구동으로 인해 일정토록 하여 옵션장치에 공급되는 작동유를 일정하게 제어하는 것을 특징으로 하는 중장비 옵션장치용 유압회로를 제공함에 의해 달성된다.
바람직한 실시예에 의하면, 여러종류의 옵션장치를 사용할 경우, 전술한 제1 스플을 절환시키는 파일럿 신호압 인가수단으로, 선택된 옵션장치에 요구되는 유량 표시부로 전환시 파일럿 신호압이 선택된 옵션장치에 공급되는 유량에 상응하여 공급되도록 하는 전기식 선택스위치를 더 구비한다.
또한, 전술한 피스톤에 형성되고, 제2스플 절환시 유압펌프로 부터 토출되어 포펫의 배압실에 공급되는 작동유를 제어하는 제1오리피스와,
제2스플과 피스톤의 배압실사이의 유로에 설치되고, 제2스플 절환시 유압펌프로 부터 피스톤 배압실에 공급되는 작동유를 제어하는 제2오리피스와,
입구측이 제1스플과 포펫사이의 유로에 연통되고 출구측이 제2스플에 연통되는 유로에 설치되고, 유압펌프로 부터 토출되어 제2스플을 절환시키는 작동유를 제어하는 제3오리피스를 더 구비한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 중장비 옵션장치용 유압회로는, 가변용량형 유압펌프(10)와, 유압펌프(10)에 연결되는 옵션장치(11)(브레이커 등의 작업장치를 말함)와, 유압펌프(10)와 옵션장치(11)사이의 유로에 설치되고 외부로 부터 인가되는 파일럿 신호압에 의해 절환시 유압펌프(10)로 부터 옵션 포트(26)를 통하여 옵션장치(11)에 공급되는 유량을 제어하는 제1스플(12)과, 제1스플(12) 절환시 유압펌프로부터의 작동유를 옵션장치(11)에 공급할 수 있도록 유압펌프(10)와 제1스플(12)사이의 유로에 개폐가능하게 설치되는 포펫(13)(poppet)과, 포펫(13)의 배압실(14)에 탄설되는 피스톤(15)과, 제1스플(12) 통과전의 압력과 제1스플(12) 통과후의 압력차에 의해 절환되고 절환시 배압실(14)과 연통되는 관통유로(17)를 통하여 유압펌프(10)로 부터 포펫(13)의 배압실(14)에 공급되는 유량을 제어하는 제2스플(18)을 구비한다.
또한, 전술한 피스톤(15)에 형성되고, 제2스플(18) 절환시 유압펌프(10)로 부터 토출되어 포펫(13)의 배압실(14)에 공급되는 작동유를 제어하는 제1오리피스(16)와,
제2스플(18)과 피스톤(15)의 배압실(21)사이의 유로(27)에 설치되고, 제2스플(18) 절환시 유압펌프(10)로 부터 피스톤(15)의 배압실(21)에 공급되는 작동유를 제어하는 제2오리피스(19)와,
입구측이 제1스플(12)과 포펫(13)사이의 유로에 연통되고 출구측이 제2스플(18)에 연통되는 유로(28)에 설치되고, 유압펌프(10)로 부터 토출되어 제2스플(18)을 절환시키는 작동유를 제어하는 제3오리피스(20)를 더 구비한다.
도면중 미 설명부호 29는 가변용량형 유압펌프(10)의 공급라인(10a)과 연통되어 제2스플(18)을 절환시키는 신호압을 공급받는 파일럿 유로이다.
이하에서, 본 발명에 의한 중장비 옵션장치용 유압회로의 사용예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 가변용량형 유압펌프(10)로 부터 토출되는 작동유는 공급라인(10a)과, 공급라인(10a)에 연통된 파일럿 유로(29)에 공급된다. 공급라인(10a)에 공급되는 작동유에 의해 포펫(13)을 도면상, 상방향으로 들어올린다. 이때 포펫(13)의 배압실(14)에 공급된 작동유는 포펫(13)의 오리피스(13a)를 통과하여 챔버(30)로 이동되므로, 포펫(13)은 상방향으로 이동되어 피스톤(15)에 접촉된다(이때 탄성부재(33)는 압축된다). 따라서 공급라인(10a)의 작동유는 챔버(30)로 이동된다.
외부로 부터 파일럿 신호압(Pi)이 제1스플(12) 좌측단에 인가되는 경우 제1스플(12)이 도면상, 우측방향으로 절환되므로, 가변용량형 유압펌프(10)로 부터 토출되어 챔버(30)에 공급된 작동유는 옵션포트(26)에 공급된 후, 옵션장치(11)에 공급되어 옵션장치(11)를 구동시킨다.
이와같이, 제1스플(12) 절환으로 챔버(30)와 옵션포트(26)가 연통되어 유압펌프(10)로 부터 토출되는 작동유가 옵션장치(11)에 공급되는 경우, 제2스플(18) 통과전의 압력과 제2스플(18) 통과후의 압력사이에 압력손실이 발생된다(이때 통유되는 유량이 증가되면 압력 손실이 증가된다).
제1스플(12) 절환으로 상승되는 압력은 챔버(30)와 연통된 유로(28)를 따라 제2스플(18) 좌측단에 공급된다. 즉 유로(28) 단부에 형성된 제3오리피스(20)를 통과하여 제2스플(18)에 공급되는 경우 제2스플(18)을 도면상, 우측방향으로 절환시킨다. 이때 제2스플(18)의 수압부 단면적을 A1이라고 가정하면, 제2스플(18)을 우 측방향으로 절환시키는 힘은 A1 × P1이다.
한편, 옵션포트(26)에서의 압력은 파일럿 유로(31)을 통과하여 제2스플(18)의 우측단에 공급되므로, 제2스플(18)을 도면상, 좌측방향으로 절환시킨다. 이때 제2스플(18)의 수압부 단면적을 A2라고 가정하면, 제2스플(18)을 좌측방향으로 절환시키는 힘은 (A2 × P2) + F1(탄성부재(32)의 탄성력을 말함)이다.
즉, 제2스플(18)을 초기상태(도면에 도시된 상태를 말함)로 유지하는 조건은, A1 × P1 〈 (A2 × P2) + F1이고,
제2스플(18)을 도면상, 우측방향으로 절환시키는 조건은,
A1 × P1 〉(A2 × P2) + F1이다.
즉, 전술한 제2스플(18)을 도면상, 우측방향으로 절환시킬 경우, 유로(28)를 통하여 작동유가 제2스플(18) 좌측단에 공급됨에 따라, 제2스플(18)이 도면상, 우측방향으로 절환된다. 이때 공급라인(10a)과 연통되는 파일럿 유로(29)에 공급된 작동유는 제2스플(18), 관통유로(17)를 차례로 통과한후 피스톤(15)의 배압실(21)에 공급되므로, 피스톤(15)을 도면상, 하측방향으로 이동시킨다. 이때 탄성부재(33)에 의해 탄설된 포펫(13)이 동시에 하측방향으로 이동된다.
이와같이, 포펫(13)이 하측방향으로 이동되는 경우 포펫(13)에 의해 공급라인(10a)과 챔버(30)사이의 유로가 단절된다. 이때 유로(28) 내의 압력이 감소됨에 따라 제2스플(18)을 도면상, 좌측방향으로 이동시킨다. 즉 A1 × P1 〈 (A2 × P2) + F1의 수식이 성립된다.
제2스플(18)이 도면상, 좌측방향으로 이동되는 경우 파일럿 유로(29) 내의 압력이 관통유로(17)쪽으로 공급됨이 차단되므로, 포펫(13)이 도면상, 상방향으로 이동되면서 유압펌프(10)로 부터 토출되는 작동유가 챔버(30), 유로(28)를 경유하여 제2스플(18)에 공급됨에 따라, A1 × P1 〉(A2 × P2) + F1이 성립된다. 이로 인해 제2스플(18)이 도면상, 우측방향으로 절환된다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제2스플(18)을 절환시키는 신호압사이에 발생되는 압력 손실이 제2스플(18)의 반복적인 절환구동으로 인해 일정하게 된다.
즉, 옵션장치(11)에 공급되는 유량(Q)은, Q = Cd × A × △P임을 알 수 있다.
(이때, Q는 유량, Cd는 유량계수, A(스플 개구면적) = constant, △P = constant(유로(27)와 유로(28)에서의 압력손실을 말함.)
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 중장비 옵션장치용 유압회로는, 작동압력이 상이한 여러종류의 옵션장치를 사용할 경우 전술한 제1스플(12)을 절환시키는 파일럿 신호압 인가수단으로, 선택된 옵션장치(11)에 요구되는 유량 표시부(22)로 전환시 파일럿 신호압이 선택된 옵션장치(11)에 공급되는 유량에 상응하여 공급되도록 하는 전기식 선택스위치(23)를 더 구비한다.
이때, 선택된 옵션장치(11)에 요구되는 작동유에 상응하는 파일럿 신호압을 제1스플(12)에 인가할 수 있도록 다단계의 유량 표시부(22)로 이루어진 전기식 선택스위치(23)를 제외한 구성은, 도 2에 도시된 것과 실질적으로 동일하므로 이들의 상세한 설명은 생략하고, 중복되는 도면부호는 동일하게 표기한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 중장비 옵션장치용 유압회로는, 유압펌프(10)와 옵션장치(11)사이의 유로에 설치되고, 유압펌프(10)로 부터 토출되어 옵션장치(11)에 공급되는 작동유를 제어하는 고정식 오리피스(24)와, 외부로 부터 인가되는 파일럿 신호압에 의해 절환시 유압펌프(10)로 부터 옵션장치(11)에 공급되는 작동유를 가변적으로 제어하는 가변 오리피스(25)를 포함하는 제1스플(12)을 구비한다.
이때, 초기단계에서 유압펌프(10)로 부터 옵션장치(11)에 공급되는 작동유를 제어하는 고정식 오리피스(24)와, 외부로 부터 파일럿 신호압을 받을 경우 절환되어 옵션장치(11)에 공급되는 작동유를 가변 제어하는 가변 오리피스(25)로 이루어진 제1스플(12)을 제외한 구성은, 도 2에 도시된 것과 실질적으로 동일하므로 이들의 상세한 설명은 생략하고, 중복되는 도면부호는 동일하게 표기한다.
이상에서와 같이, 본 발명에 의한 중장비 옵션장치용 유압회로는 다음과 같은 이점을 갖는다.
브레이커 등과 같은 옵션장치에 발생되는 부하 크기에 상관없이 유압펌프로 부터 토출되는 유량이 옵션장치에 일정하게 공급되므로 옵션장치의 작동속도가 일정하고, 옵션장치의 사양이 상이한 경우 공급되는 유량을 임의로 조정할 수 있어 작업능률을 향상시킬 수 있다.
또한, 중장비 운전경력이 적은 운전자라도 여러 종류의 옵션장치를 용이하게 조작할 수 있어 운전자에게 조작의 편리성을 제공한다.

Claims (4)

  1. 가변용량형 유압펌프;
    상기 유압펌프에 연결되는 옵션장치;
    상기 유압펌프와 옵션장치사이의 유로에 설치되고, 외부로 부터 인가되는 파일럿 신호압에 의해 절환시 유압펌프로 부터 옵션장치에 공급되는 유량을 제어하는 제1스플;
    상기 제1스플 절환시 유압펌프로부터의 작동유를 옵션장치에 공급할 수 있도록 유압펌프와 제1스플사이의 유로에 개폐가능하게 설치되는 포펫 및 포펫의 배압실에 탄설되는 피스톤; 및
    상기 제1스플 통과전의 압력과 제1스플 통과후의 압력차에 의해 절환되고, 절환시 배압실과 연통되는 관통유로를 통하여 유압펌프로 부터 포펫의 배압실에 공급되는 유량을 제어하는 제2스플을 구비하여,
    상기 유압펌프로부터의 작동유가 옵션장치에 공급될 경우, 제2스플을 절환시키는 신호압사이에 발생되는 압력 손실이 제2스플의 반복적인 절환구동으로 인해 일정토록 하여 옵션장치에 공급되는 작동유를 일정하게 제어하는 것을 특징으로 하는 중장비 옵션장치용 유압회로.
  2. 가변용량형 유압펌프;
    상기 유압펌프에 연결되는 옵션장치;
    상기 유압펌프와 옵션장치사이의 유로에 설치되고, 유압펌프로 부터 토출되어 옵션장치에 공급되는 작동유를 제어하는 오리피스와, 외부로 부터 인가되는 파일럿 신호압에 의해 절환시 유압펌프로 부터 옵션장치에 공급되는 작동유를 가변적으로 제어하는 가변 오리피스를 포함하는 제1스플;
    상기 제1스플 절환시 유압펌프로부터의 작동유를 옵션장치에 공급할 수 있도록 유압펌프와 제1스플사이의 유로에 개폐가능하게 설치되는 포펫 및 포펫의 배압실에 탄설되는 피스톤; 및
    상기 제1스플 통과전의 압력과 제1스플 통과후의 압력차에 의해 절환되고, 절환시 배압실과 연통되는 관통유로를 통하여 유압펌프로 부터 포펫의 배압실에 공급되는 유량을 제어하는 제2스플을 구비하여,
    상기 유압펌프로부터의 작동유가 옵션장치에 공급될 경우, 제2스플을 절환시키는 신호압사이에 발생되는 압력 손실이 제2스플의 반복적인 절환구동으로 인해 일정토록 하여 옵션장치에 공급되는 작동유를 일정하게 제어하는 것을 특징으로 하는 중장비 옵션장치용 유압회로.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1스플을 절환시키는 파일럿 신호압 인가수단으로,
    여러종류의 옵션장치를 사용할 경우, 선택된 옵션장치에 요구되는 유량 표시 부로 전환시 파일럿 신호압이 선택된 옵션장치에 공급되는 유량에 상응하여 공급되도록 하는 전기식 선택스위치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 중장비 옵션장치용 유압회로.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 피스톤에 형성되고, 상기 제2스플 절환시 유압펌프로 부터 토출되어 포펫의 배압실에 공급되는 작동유를 제어하는 제1오리피스;
    상기 제2스플과 피스톤의 배압실사이의 유로에 설치되고, 상기 제2스플 절환시 유압펌프로 부터 피스톤 배압실에 공급되는 작동유를 제어하는 제2오리피스; 및
    입구측이 제1스플과 포펫사이의 유로에 연통되고 출구측이 제2스플에 연통되는 유로에 설치되고, 유압펌프로 부터 토출되어 제2스플을 절환시키는 작동유를 제어하는 제3오리피스를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 중장비 옵션장치용 유압회로.
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