KR101251108B1

KR101251108B1 - 굴삭기의 복합동작 제어용 유압제어시스템

Info

Publication number: KR101251108B1
Application number: KR1020050132827A
Authority: KR
Inventors: 김윤기
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2013-04-04
Also published as: KR20070070350A

Abstract

본 발명은 소형굴삭기의 주행복합동작 제어용 유압시스템에 관한 것으로, 적어도 3개의 유압펌프(P1,P2,P3)를 구비하고, 주행복합동작시 합류밸브(20)는 제2합류위치(20B)로 절환하여 붐제어스풀(12), 버켓제어스풀(13)과 암제어스풀(15)에, 제1유압펌프(P1) 및 제2유압펌프(P2)의 유량과는 별도의 제3유압펌프(P3)의 유량을 합류시켜 제공함으로써 주행복합동작시 프론트작업성능이 향상된다.

소형굴삭기, 3펌프, 합류밸브, 주행복합동작

Description

굴삭기의 복합동작 제어용 유압제어시스템{ Hydraulic control system for combined operation of en excavator}

도 1은 종래 굴삭기의 복합동작 제어용 유압제어시스템의 일 예를 도시한 유압회로도,

도 2는 본 발명에 따른 굴삭기의 복합동작 제어용 유압제어시스템의 일 예를 도시한 유압회로도,

도 3은 도 2의 합류밸브를 확대도시한 도면이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

P1: 제1유압펌프 P2: 제2유압펌프

P3: 제3유압펌프 10: 컨트롤밸브

11: 우주행제어스풀 12: 붐제어스풀

13: 버켓제어스풀 14: 좌주행제어스풀

15: 암제어스풀 16: 선회제어스풀

17: 도저제어스풀 18: 프론트작업 제어스풀군

L1: 제1바이패스라인 L2: 제2바이패스라인

L3: 제3바이패스라인 20: 합류밸브

20A: 제1합류위치 20B: 제2합류위치

20C: 제3합류위치 21A: 제1수압부

21B: 제2수압부 22: 스프링

23A: 제1유로 23B: 제2유로

24A: 제3유로 24B: 제4유로(24B)

25A: 제5유로 25B: 제6유로

30: 제1합류라인 31: 제2합류라인

Pic: 주행복합동작신호 Pup: 붐상승신호

본 발명의 굴삭기의 유압제어시스템에 관한 것으로, 특히 적어도 3개 이상의 유압펌프를 구비하여, 붐, 암, 버켓을 사용하여 이루어지는 소위 프론트작업과 주행모터를 구동하여 이루어지는 주행은 2개 이상의 유압펌프의 유량을 합류시킨 압유를 분배하여 사용하고, 프론트작업 이외에 또는 이들 프론트작업과 함께 이루어지는 다른 작업은 상기 2개의 유압펌프와는 별개의 유압펌프를 사용하는 3펌프시스템에서 복합동작을 제어하는 유압시스템에 관한 것이다.

통상 소형굴삭기는 작업특성상 복수의 유압 액츄에이터를 구비하고 이들 액츄에이터를 단독 또는 2개 이상의 액츄에이터를 동시에 작동시켜 복합동작을 수행 한다. 이 경우 복합동작을 수행하는 복수개의 액츄에이터에 2개의 유압펌프로부터 토출되는 압유를 합류시켜 공급함으로써 복합동작을 원활히 수행하게 된다.

상기한 바와 같은 종래의 소형굴삭기의 유압시스템을 도 1을 참조하여 설명하면, 종래의 소형굴삭기의 복합동작 제어용 유압시스템은 상대적으로 용량이 큰 2개의 유압펌프, 즉 제1유압펌프(P1), 제2유압펌프(P2)와, 상기 2개의 유압펌프(P1,P2)보다 상대적으로 용량이 적은 제3유압펌프(P3)를 구비하고, 이들 3개의 유압펌프(P1,P2,P3))에서 토출되는 압유의 방향과 유량을 제어하여 복수개의 유압 액츄에이터로 공급하는 컨트롤밸브 유니트(100)를 구비한다.

그리고 상기 컨트롤밸브 유니트(100)는, 좌주행 유압모터로 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 좌주행 제어스풀(101), 우주행 유압모터(도시생략)로 공급되는 압유을 제어하는 우주행 제어스풀(102), 붐실린더로 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 붐제어스풀(103), 버켓실린더로 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 버켓제어스풀(104), 암실린더로 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 암제어스풀(105), 도저실린더로 공급하는 되는 압유의 흐름을 제어하는 도저제어스풀(106), 선회모터로 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 선회 제어스풀(107)을 구비한다.

상기 좌주행 제어스풀(101)과 우주행 제어스풀(102)은 주행직진 제어스풀(120)을 통하여 제1유압펌프(P1)과 제2유압펌프(P1)에 각각 연결되어 있다. 주행직진 제어스풀(120)는 주행복합신호를 받으면 제1유압펌프(P1)와 제2유압펌프(P2)의 압유를 합류시켜 좌/우 주행제어스풀(101,102)로 균등하게 유량을 분배되거나 단독 주행시에는 각 유압펌프의 압유를 각각 좌주행 제어스풀이나 우주행 제어스풀에 독립적으로 제공하게 되어 있다.

그리고 선회제어스풀(107), 도저 제어스풀(106), 붐 제어스풀(103) 및 버켓제어스풀(104)은 제3유압펌프(P3)의 바이패스라인(L)에 차례로 배치되어 각 병렬라인을 통하여 압유를 제공받는다.

한편, 상기 컨트롤밸브 유니트(100)는, 상기 도저 제어스풀(106)과 붐제어스풀(103) 사이의 바이패스라인(L)에 설치된 합류밸브(110)을 더 구비한다. 이 합류밸브(110)은 주행복합동작 신호(주행과 프론트작업을 동시에 수행하는 경우)가 작용하지 않는, 주행단독 또는 프론트단독작업의 경우에는 상기 제3유압펌프(P3)에서 붐,암, 버켓과 같은 프론트작업장치쪽으로는 압유를 공급하지 않도록 차단하지만, 주행복합동작 신호가 작용하는 경우에는 제3유압펌프(P3)의 압유를 프론트작업장치쪽으로 제공하도록 되어 있다.

또한 컨트롤밸브 유니트(100)는 주행직진밸브(120)을 구비하여, 주행복합동작의 경우에 제1유압펌프(P1)의 압유와 제2유압펌프(P2)의 압유를 합류시켜 합류된 유량을 좌주행 제어스풀(101)과 우주행 제어스풀(102)에 균등하게 분배함으로써 주행직진성을 확보하도록 되어 있다.

그런데 상기 도 1에 도시된 종래 유압제어시스템은 다음과 같은 단점이 있다.

즉, 상기 합류밸브(110)은 주행복합동작의 경우에만 제3유압펌프(P3)의 압유 를 붐, 버켓, 암의 프론트작업장치쪽으로 제공하고, 도저나 선회동작없이 프론트 단독작업(붐 단독동작, 암 단독동작)이나 도저 또는 선회동작없이 프론트복합작업(예를 들면, 붐-암복합동작)만을 하는 경우에는 제3유압펌프(P3)의 유량은 합류밸브(110)에서 탱크(T)로 언로딩되므로 불필요한 에너지의 낭비가 발생하는 단점이 있었다.

본 발명은 상기 종래 소형굴삭기의 유압제어시스템이 가진 단점을 해소하기 위하여, 통상적인 프론트 단독 또는 복합작업의 경우에도 유압펌프의 언로딩에 따르는 에너지 낭비를 없애고, 주행복합동작의 경우에는 주행직진성을 확보함과 동시에 다른 프론트작업장치에 따른 프론트작업의 성능을 우수하게 유지할 수 있는 굴삭기의 복합작업 제어용 유압시스템을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복합동작 제어용 유압제어시스템은, 적어도 3개의 유압펌프와,

상기 제1유압펌프에 차례로 연결된 우주행 제어스풀과, 붐 제어스풀 및 버켓 제어스풀로 이루어진 프론트작업 제어스풀군과, 상기 제2유압펌프에 차례로 연결된 좌주행 제어스풀 및 암제어스풀과, 상기 제3유압펌프에 차례로 연결된 선회제어스풀 및 도저제어스풀을 구비한 컨트롤밸브와,

상기 도저 제어스풀을 바이패스한 제3유압펌프의 압유를 제1합류라인과 제2합류라인을 통해 상기 프론트작업 제어스풀군과, 암제어스풀에 각각 합류시키는 합 류밸브를 포함한 굴삭기의 복합동작 제어용 유압제어시스템에 있어서,

상기 합류밸브는,

일측에는 주행복합동작신호와 붐상승신호가 작용하는 제1,2수압부가 구비되고, 타측에는 스프링이 설치되며,

상기 수압에 주행복합동작신호와 붐상승신호가 신호가 작용하지 않은 경우에 스프링에 의해 절환되어 상기 제3유압펌프의 바이패스라인을 제1합류라인과 연결하는 제1유로와 상기 제1유로에서 분기되어 상기 바이패스라인을 상기 제2합류라인에 연결하는 제2유로를 구비하여 상기 제3유압펌프의 압유를 상기 제1유압펌프 및 상기 제2유압펌프의 압유에 합류시키는 제1합류위치와,

상기 제1수압부에만 주행복합동작신호가 작용하는 경우에 절환되어 상기 제3유압펌프의 바이패스라인을 제1합류라인에 연결하는 제3유로와, 상기 제3유로에서 분기되어 상기 바이패스라인을 상기 제2합류라인에 연결하고 상기 제3유로보다 상대적으로 더 작은 유량을 통과시키도록 오리피스가 설치된 제4유로를 구비하여 상기 프론트작업 제어스풀군에 상기 제3유암펌프의 압유를 제공하는 제2합류위치와,

상기 제1수압부와 상기 제2수압부에 각각 주행복합동작신호와 붐상승신호가 작용하는 경우에 절환되어 상기 제3유압펌프의 바이패스라인을 제1합류라인에 연결하는 제5유로와, 상기 제5유로에서 분기되어 상기 바이패스라인을 상기 제2합류라인에 연결하고 상기 제5유로보다 상대적으로 더 작은 유량을 통과시키도록 오리피스가 설치된 제6유로를 구비하여 상기 제3유압펌프의 유량을 상기 암 제어스풀보다 상기 프론트작업 제어스풀군으로 증대시키는 제3합류위치를 구비한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 굴삭기의 복합동작 제어용 유압시스템은 프론트작업만을 하는 경우나 하나 이상의 프론트작업장치를 작동시켜 프론트복합동작(예컨대, 붐-암 복합동작)을 하는 경우에, 암, 붐, 버켓과 같은 프론트작업장치에는 제1유압펌프와 제2유압펌프의 압유가 제공되고, 동시에 합류밸브는 제3유압펌프의 압유를 상기 제1유압펌프 및 제2유압펌프의 압유에 합류시켜 프론트작업장치에 공급되는 유량을 증가시킴으로써 프론트작업장치의 성능을 향상시킨다.

또한, 주행과 프론트작업을 동시에 수행하는 경우에는, 합류밸브의 수압부에 주행복합신호가 작용하여 합류밸브가 주행복합의 제2합류위치로 절환하게 되고, 이 상태에서 우주행장치와 좌주행장치에는 각각 제1유압펌프와 제2유압펌프에서 제공되고, 프론트작업장치쪽으로는 제1유압펌프 및 제2유압펌프의 압유와 함께 합류밸브를 거친 제3유압펌프의 압유가 제공되어 공급유량이 증가함으로써 프론트작업을 원활하게 수행하게 된다.

한편, 붐상승의 경우 또는 붐동작과 다른 프론트작업장치가 동시에 수행하는 붐복합동작의 경우에는 합류밸브는 수압부에 붐상승신호가 작용함으로써 암제어스풀쪽으로 합류되는 제3유압펌프의 유량을 상대적으로 줄여서 붐제어스풀과 버켓제어스풀쪽으로 합류되는 제3유압펌프의 유량을 증대시킴으로써 붐상승 동작 또는 붐복합동작의 성능을 향상시키게 된다.

이하, 본 발명에 따른 굴삭기의 복합작업 제어용 유압제어시스템의 실시예를 도면에 따라 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 굴삭기의 복합동작제어용 유압제어시스템을 개략적으 로 도시한 유압회로도이고, 도 3은 도 2의 합류밸브를 확대도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소형굴삭기의 유압시스템은 적어도 3개의 유압펌프, 즉 제1유압펌프(P1), 제2유압펌프(P2) 및 제3유압펌프(P3)를 구비하고, 이들 3개의 유압펌프(P1,P2,P3)중 하나 또는 하나 이상의 유압펌프의 압유의 흐름을 제어하여 복수개의 유압 액츄에이터(도시생략)로 공급하는 컨트롤밸브(10)를 구비한다.

상기 컨트롤밸브(10)는 우주행모터(도시생략)로 공급되는 유압펌프의 압유의 흐름을 제어하는 우주행제어스풀(11)과, 붐실린더(도시생략)로 공급되는 유압펌프의 압유를 제어하는 붐제어스풀(12), 버켓실린더(도시생략)로 공급되는 유압펌프의 압유의 흐름을 제어하는 버켓제어스풀(13)과, 좌주행모터(도시생략)로 공급되는 유압펌프의 압유의 흐름을 제어하는 좌주행제어스풀(14), 암실린더(도시생략)로 공급되는 유압펌프의 압유의 흐름을 제어하는 암제어스풀(15), 선회모터(도시생략)로 로 공급되는 유압펌프의 압유의 흐름을 제어하는 선회제어스풀(16), 도저실린더(도시생략)로 공급되는 유압펌프의 압유의 흐름을 제어하는 도저제어스풀(17)을 포함한다.

그리고 상기 우주행 제어스풀(11)과, 붐제어스풀(12) 및 버켓제어스풀(13)을 포함하는 프론트작업 제어스풀군(18)은 상기 제1유압펌프(P1)의 압유를 바이패스시키는 제1바이패스라인(L1)상에 차례로 배치되어 제1바이패스라인(L1)에 각 병렬라인을 통하여 병렬로 연결된다.

또 좌주행제어스풀(14)과 암제어스풀(15)은 상기 제2유압펌프(P2)의 압유를 바이패스시키는 제2바이패스라인(L2)상에 차례로 배치되어 제2바이패스라인(L2)에 각 병렬라인을 통하여 병렬로 연결된다.

상기 선회제어스풀(16)과 도저제어스풀(17)은 제3유압펌프(P3)의 압유를 바이패스시키는 제3바이패스라인(L3)상에 순차적으로 배치되어 제3유압펌프(P3)에 병렬연결된다.

상기 도저 제어스풀(17)을 바이패스한 제3유압펌프(P3)의 압유는 제1합류라인(30)을 통하여 상기 프론트작업 제어스풀군(18)로 공급되고, 아울러 제2합류라인(31)을 통하여 암제어스풀(15)로도 합류되게 되어 있다.

그리고, 합류밸브(20)는 상기 도저제어스풀(17)을 바이패스한 제3유압펌프(P3)의 압유를, 제1합류라인(30)에 제공하고 동시에 제2합류라인(31)에 제공하여 프론트작업장치에 공급되는 압유의 유량을 증가시킨다.

또 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 합류밸브(20)는, 주행복합동작신호(Pic)가 작용하는 제1수압부(21A)와, 붐상승신호(Pup)가 작용하는 제2수압부(21B)를 일측에 구비하고, 타측에는 상기 주행복합동작신호(Pic)와 붐상승신호(Pup)에 대항하여 스프링(22)이 설치된다.

그리고 상기 합류밸브(20)는 상기 수압부(21A,21B)들에 아무런 신호가 작용하지 않은 경우에 상기 스프링(22)에 의해 유지되는 제1합류위치(20A)와, 상기 제1수압부(21A)에 주행복합동작신호(PiC)가 작용하는 경우에 절환되는 상기 제2합류위치(20B)와, 상기 제1수압부(21A)와 상기 제2수압부(21B)에 각각 주행복합동작신호 (Pic)와 붐상승신호(Pup)가 작용하는 경우에는 절환되는 제3합류위치(20C)를 가진다.

상기 합류밸브(20)의 제1합류위치(20A)에는, 상기 제3유압펌프(P3)의 바이패스라인(L3)을 제1합류라인(30)에 연결하는 제1유로(23A)와, 상기 제1유로(23A)에서 분기되어 상기 바이패스라인(L3)을 상기 제2합류라인(31)에 연결하는 제2유로(23B)가 구비된다. .

제2합류위치(20B)에는 상기 제3유압펌프(P3)의 바이패스라인(L3)을 제1합류라인(30)에 연결하는 제3유로(24A)와, 상기 제3유로(24A)에서 분기되어 상기 바이패스라인(L3)을 상기 제2합류라인(31)에 연결하고 상기 제3유로(24A)보다 상대적으로 더 작은 유량을 통과시키도록 오리피스(24C)가 설치된 제4유로(24B)가 구비된다.

그리고 제3합류위치(20C)에는, 상기 제3유압펌프(P3)의 바이패스라인(L3)을 제1합류라인(30)에 연결하는 제5유로(25A)와, 상기 제3유로(25A)에서 분기되어 상기 바이패스라인(L3)을 상기 제2합류라인(31)에 연결하고 상기 제3유로(25A)보다 상대적으로 더 작은 유량을 통과시키도록 오리피스(25C)가 설치된 제6유로(25B)를 구비한 제3합류위치(20C)가 구비된다.

상기한 바와 같은 구성을 가진 본 발명에 따른 굴삭기의 주행복합동작 제어용 유압시스템의 작동을 설명한다.

주행과 프론트작업을 동시에 수행하는 경우에는, 합류밸브의 수압부에 주행복합신호가 작용하여 합류밸브가 주행복합의 제2합류위치로 절환하게 되고, 이 상 태에서 우주행장치와 좌주행장치에는 각각 제1유압펌프와 제2유압펌프에서 제공되고, 프론트작업장치쪽으로는 제1유압펌프 및 제2유압펌프의 압유와 함께 합류밸브를 거친 제3유압펌프의 압유가 제공되어 공급유량이 증가함으로써 프론트작업을 원활하게 수행하게 된다.

상기한 바와 같이, 주행복합동작의 경우에 좌우측 주행장치에는 주행직진제어스풀에 의해 2개의 유압펌프(P1,P2)에서 합류된 유량이 균등하게 분배되어 직진주행이 이루어지고, 프론트작업장치에는 제1유압펌프(P1) 및 제2유압펌프(P2)의 합류유량의 일부와 제3유압펌프(P3)의 유량이 합류되어 공급되므로 프론트작업장치는 충분한 유량을 제공받아서 우수한 작업성능을 가진다.

Claims

적어도 3개의 유압펌프(P1,P2,P3)와,

상기 제1유압펌프(P1)에 차례로 연결된 우주행 제어스풀(11)과, 붐 제어스풀(12) 및 버켓 제어스풀(13)로 이루어진 프론트작업 제어스풀군(18)과, 상기 제2유압펌프(P2)에 차례로 연결된 좌주행 제어스풀(14) 및 암제어스풀(15)과, 상기 제3유압펌프(P3)에 차례로 연결된 선회제어스풀(16) 및 도저제어스풀(17)을 구비한 컨트롤밸브(10)와,

상기 도저 제어스풀(17)을 바이패스한 제3유압펌프(P3)의 압유를 제1합류라인(30)과 제2합류라인(31)을 통해 상기 프론트작업 제어스풀군(18)과, 암제어스풀(15)에 각각 합류시키는 합류밸브(20)를 포함한 굴삭기의 복합동작 제어용 유압제어시스템에 있어서,

상기 합류밸브(20)는,

일측에는 주행복합동작신호(Pic)와 붐상승신호(Pup)가 작용하는 제1,2수압부(21A,21B)가 구비되고, 타측에는 스프링(22)이 설치되며,

상기 수압부(21A,21B)에 주행복합동작신호(Pic)와 붐상승신호(Pup)가 신호가 작용하지 않은 경우에 스프링(22)에 의해 절환되어 상기 제3유압펌프(P3)의 바이패스라인(L3)을 제1합류라인(30)과 연결하는 제1유로(23A)와 상기 제1유로(23A)에서 분기되어 상기 바이패스라인(L3)을 상기 제2합류라인(31)에 연결하는 제2유로(23B)를 구비하여 상기 제3유압펌프(P3)의 압유를 상기 제1유압펌프(P1) 및 상기 제2유압펌프(P2)의 압유에 합류시키는 제1합류위치(20A)와,

상기 제1수압부(21A)에만 주행복합동작신호(PiC)가 작용하는 경우에 절환되어 상기 제3유압펌프(P3)의 바이패스라인(L3)을 제1합류라인(30)에 연결하는 제3유로(24A)와, 상기 제3유로(24A)에서 분기되어 상기 바이패스라인(L3)을 상기 제2합류라인(31)에 연결하고 상기 제3유로(24A)보다 상대적으로 더 작은 유량을 통과시키도록 오리피스(24C)가 설치된 제4유로(24B)를 구비하여 상기 프론트작업 제어스풀군(18)에 상기 제3유압펌프(P3)의 압유를 제공하는 제2합류위치(20B)와,

상기 제1수압부(21A)와 상기 제2수압부(21B)에 각각 주행복합동작신호(Pic)와 붐상승신호(Pup)가 작용하는 경우에 절환되어 상기 제3유압펌프(P3)의 바이패스라인(L3)을 제1합류라인(30)에 연결하는 제5유로(25A)와, 상기 제5유로(25A)에서 분기되어 상기 바이패스라인(L3)을 상기 제2합류라인(31)에 연결하고 상기 제5유로(25A)보다 상대적으로 더 작은 유량을 통과시키도록 오리피스(25C)가 설치된 제6유로(25B)를 구비하여 상기 제3유압펌프(P3)의 유량을 상기 암 제어스풀(15)보다 상기 프론트작업 제어스풀군(18)으로 증대시키는 제3합류위치(20C)를 구비한 것을 특징으로 하는 굴삭기의 복합동작제어용 유압제어시스템.
제1항에 있어서,

상기 합류밸브(20)는 상기 제2수압부(21B)에 작용하는 붐상승신호(Pup)의 세기에 비례하여 상기 오리피스(25C)의 개구면적을 감소시키는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 복합동작제어용 유압제어시스템.