KR101449007B1 - 건설장비의 전자유압 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설장비의 전자유압 시스템에 관한 것으로, 작동유의 토출 유량 가변이 가능하며, 작업장치의 구동을 위해 연결된 액추에이터에 작동유를 공급하는 펌프(10), 액추에이터로 제공되는 작동유의 유로를 제어하는 제어밸브(30,40)에 마련되고, 액추에이터와 연결된 작업장치가 자중 또는 관성 중 선택된 어느 하나에 의해 구동될 때, 액추에이터의 헤드 측 및 로드 측 유압라인을 연결하여 액추에이터의 헤드 측 및 로드 측 중 어느 하나로부터 토출되는 작동유 중 일부를 액추에이터의 헤드 측 및 로드 측 중 나머지 하나로 공급하는 재생회로부, 액추에이터의 헤드 측 및 로드 측 유압 측정 값과, 펌프의 토출유압 측정 값 및 제어밸브의 개도량 측정 값을 연산하여 재생회로부에 의해 액추에이터로 다시 공급되는 재생유량(Qregen)을 산출하는 액추에이터 사용유량 계산부, 운전자의 조이스틱 조작에 의해 입력되는 요구 유량(Qset)에서 재생유량(Qregen)의 차이만큼 작동유가 토출되도록 펌프의 사판 각도를 산출하는 사판제어부(220) 및 사판 제어부(220)에서 결정된 결과 값에 의해 펌프(10)의 사판 각도를 제어하는 전자비례감압밸브 구동부(230)를 포함한다.

건설기계, 건설장비, 유압회로, 유압시스템, 작동유, 재생, 전자 제어

Description

건설장비의 전자유압 시스템 {ELECTRIC OIL PRESSURE SYSTEM OF CONSTRUCTION EQUIPMENT}

본 발명은 건설장비의 전자유압 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자조이스틱 또는 원격제어기를 조작하여 건설장비의 액추에이터에서 소요되는 적량의 유량과 유압을 공급할 수 있도록 하는 건설장비의 전자유압 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 건설장비는 엔진과 엔진의 동력을 이용하여 유압을 발생시키는 유압펌프와 유압펌프에서 발생되는 유압을 유압밸브에 의해 제어하는 제어부와 유압에 의해 일을 하는 액추에이터를 포함한다.

특히 상술한 바와 같은 건설장비는 유량과 유압을 제어함에 따라 각각의 액추에이터 등을 작동시키고, 예컨대 액추에이터는 붐(Boom), 암(Arm), 버킷(bucket) 등을 작동시키면서 특정한 일을 하게 되며, 이때 각각의 액추에이터에 가해지는 유량과 유압을 제어하여야 한다.

유압과 유량을 제어하는 기술로서 오픈 센터 방식의 유량 제어 시스템과 로드 감지(Load sensing) 유압 시스템이 알려져 있다.

상술한 전자의 오픈 센터 방식의 유량 제어 시스템은 센터 바이-패스를 통과하여 탱크로 흘러가는 유량에 의해 오리피스 전단에 생성되는 압력이 유량제어부에 작용하여 펌프의 사판각을 제어하는 네거티브 유량 제어 방식과, 조이스틱의 파일럿 압력이 선택되어 유량제어부에 작용하여 펌프의 사판각을 제어하는 포지티브 유량 제어 방식이 있고, 상술한 두 가지의 제어 방식은 운전자가 미세 조작하는 부분에서 펌프의 토출 유량이 센터 바이-패스 유로와 액추에이터 유로로 분기되는 구성이다.

다른 한편으로 상술한 후자의 로드 감지 유압 시스템은 과도의 유량이 발생되지 않고, 압력 보정기(pressure compensator)를 통해 액추에이터 부하에 무관한 유량 분배를 실시가 가능한 것으로 알려져 있다.

그러나 상술한 로드 감지 유압 시스템은 액추에이터의 로드에 자연적으로 작용하는 위치에너지를 이용하지 못하여 에너지를 효율적으로 이용하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 상술한 바와 같은 종래의 유압과 유량을 제어하는 기술은 기계식에 의해 이루어지는 것으로 정교한 제어가 어렵고 액추에이터의 작동에 대응하여 항상 과다하게 펌프와 엔진을 가동시켜야 하는 문제점이 있고, 이로써 연비가 떨어지는 문제점이 지적되기도 한다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액추에이터에 작용하는 위치에너지를 이용하여 유압과 유량을 재생할 수 있도록 하여 에너지이용 효율을 향상시키도록 하고, 아울러 엔진과 펌프의 가동은 실제 액추에이터에서 필요한 정량에 해당하는 최적의 상태로 가동하여 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 건설장비의 전자유압 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 건설장비의 전자유압 시스템은, 작동유의 토출 유량 가변이 가능하며, 작업장치의 구동을 위해 연결된 액추에이터에 작동유를 공급하는 펌프; 상기 액추에이터로 제공되는 상기 작동유의 유로를 제어하는 제어밸브에 마련되고, 상기 액추에이터와 연결된 상기 작업장치가 자중 또는 관성 중 선택된 어느 하나에 의해 구동될 때, 상기 액추에이터의 헤드 측 및 로드 측 유압라인을 연결하여 상기 액추에이터의 헤드 측 및 로드 측 중 어느 하나로부터 토출되는 작동유 중 일부를 상기 액추에이터의 헤드 측 및 로드 측 중 나머지 하나로 공급하는 재생회로부; 상기 액추에이터의 헤드 측 및 로드 측 유압 측정 값과, 상기 펌프의 토출유압 측정 값 및 상기 제어밸브의 개도량 측정 값을 연산하여 상기 재생회로부에 의해 상기 액추에이터로 다시 공급되는 재생유량(Qregen)을 산출하는 액추에이터 사용유량 계산부; 운전자의 조이스틱 조작에 의해 입력되는 요구 유량(Qset)에서 상기 재생유량(Qregen)의 차이만큼 상기 작동유가 토출되도록 상기 펌프의 사판 각도를 산출하는 사판제어부; 및 상기 사판 제어부에서 결정된 결과 값에 의해 상기 펌프의 사판 각도를 제어하는 전자비례감압밸브 구동부;를 포함한다.

또한, 구동 중인 상기 펌프의 사판 각도를 검출한 검출 값과, 상기 펌프의 회전수를 검출한 검출 값과, 상기 펌프에 의해 토출되는 작동유의 토출압력을 검출한 검출 값을 연산하여 상기 펌프에 의해 토출되는 토출유량(Qspump)을 산출하는 토출유량 계산부;를 더 포함하며, 상기 사판제어부는, 상기 요구유량(Qset)에서 상기 재생유량(Qregen) 및 상기 토출유량(Qspump)을 제외한 나머지 유량이 상기 펌프로부터 더 토출될 수 있는 상기 펌프의 사판 각도를 산출하는 것;일 수 있다.

또한, 상기 제어밸브의 개도량은, 제1, 제2스풀위치 검출부에 의해 측정된 상기 제어밸브의 스풀위치를 연산하여 산출되고, 상기 펌프의 회전수는 엔진속도 검출부에 의해 검출된 엔진의 회전속도를 연산하여 산출되는 것일 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 건설장비의 전자유압 시스템은 각각의 액추에이터에 작용하는 위치에너지를 활용할 수 있고 특히 자중에 의해 액추에이터가 하강할 때에 발생되는 유압과 유량의 일부를 재생하여 사용할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설장비의 전자유압 시스템은 유량을 더욱 정밀하게 제어할 수 있어 엔진과 유압펌프의 가동시간을 최적의 상태로 줄일 수 있고, 유량과 유압의 제어성 향상과 연비를 향상시킬 수 있는 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 건설장비의 전자유압 시스템에 대해서 설명한다.

첨부도면 도 1은 건설장비를 설명하기 위한 예시도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설장비의 전자유압 시스템을 설명하기 위한 유압회로 예시도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설장비의 전자유압 시스템에서 제어부를 설명하기 위한 예시도면이다.

건설장비는 도 1에 나타낸 바와 같이 하부체의 상측에서 선회하는 상부체, 상부체에 전방에 상하방향으로 각도 회전가능하게 배치되는 붐(boom), 붐의 바깥쪽에 상하방향으로 각도 회전가능하게 배치되는 암(arm) 및 암의 바깥쪽에 상하방향으로 각도 회전가능하게 배치되는 버킷(bucket)으로 구성된다.

또한, 상술한 붐과 상술한 암 또는 버킷을 구동시키는 각각의 작업용 액추에이터가 배치되고, 상술한 상부체에는 상술한 작업용 액추에이터에 작동유를 공급하기 위한 펌프(10)와 엔진(20)이 배치된다.

다른 한편으로 구체적으로 나타내지 않았으나 상부체를 선회 구동시키는 구동 모터와 건설장비의 주행을 담당하는 좌측 주행모터와 우측 주행모터가 더 배치될 수 있다.

상술한 펌프(10)는 사판의 각도제어에 의해 작동유의 유량과 압력을 가변하여 출력하고, 이때 토출되는 작동유는 상술한 각각의 액추에이터에 공급된다.

또한, 상술한 펌프(10)의 한쪽에는 사판각도 검출부(11)가 배치되어 상술한 사판의 각도를 검출하고, 상기 펌프(10)에서 작동유가 토출되는 쪽에는 토출유압 압력 검출부(12)가 배치되어 작동유 토출압력을 검출한다.

상술한 엔진(20)은 한쪽에 엔진속도 검출부(21)가 배치되어 엔진속도 검출부(21)는 엔진(20)의 속도를 검출하고, 엔진(20)에서 출력되는 동력은 상술한 펌프(10)에 제공된다.

상술한 펌프(10)에 의해 구동되도록 작동유 전달 가능하게 작업용 액추에이터에 연결되고, 상술한 작업용 액추에이터의 헤드 측과 로드 측의 유압 압력을 검 출하는 액추에이터 압력 검출부가 배치된다.

상술한 작업용 액추에이터는 일예로서 암을 구동시키는 제1 액추에이터(50)와 붐을 구동시키는 제2 액추에이터(60)가 있을 수 있고, 각각의 작업용 액추에이터에는 액추에이터 압력 검출부가 배치될 수 있다.

예컨대, 상술한 제1 액추에이터(50)에 작용되는 유압 압력을 검출하는 것으로 헤드 측에는 제1 헤드측 압력 검출부(51)가 배치되고, 로드 측에는 제1 로드 측 압력 검출 검출부(52)가 배치된다.

또한, 상술한 제2 액추에이터(60)에 작용되는 유압 압력을 검출하는 것으로 헤드 측에는 제2 헤드측 압력 검출부(61)가 배치되고, 로드 측에는 제2 로드 측 압력 검출 검출부(62)가 배치된다.

또한, 상술한 작업용 액추에이터를 제어하는 제어밸브가 배치되는 것으로 예컨대 제1 액추에이터(50)에는 제1 제어밸브(30)가 배치되고, 제2 액추에이터(60)에는 제2 제어밸브(40)가 배치될 수 있다.

상술한 제1 및 제2 제어밸브(30)(40)는 실질적으로 각 제어밸브(30)(40)에는 각 액추에이터(50)(60)의 헤드측 및 로드측에 연결된 유로를 상호 절환시키기 위한 복수의 스풀 및 유로(오리피스) 등이 구비될 수 있고, 이러한 스풀과 유로(오리피스) 등의 기술은 알려진 기술을 적용하는 것으로, 첨부도면 도 4 및 도 5 각각에 표시된 제 1 및 제 2 제어밸브(30)(40)에는 이해를 돕기 위해 재생회로만 상징적으로 드러나도록 간략하게 나타내어 상술한 스풀 및 유로(오리피스) 등은 생략하였 다.

또한, 상술한 제어밸브의 한쪽에는 스풀의 위치를 검출하는 스풀위치 검출부가 배치되는 것으로 예컨대 상술한 제1 제어밸브(30)에는 제1 스풀위치 검출부(31)가 배치되고, 상술한 제2 제어밸브(40)에는 제2 스풀위치 검출부(41)가 배치된다.

상술한 제1, 제2 제어밸브(30)(40)는 스풀의 움직이는 정도에 따라 작동유의 진행방향을 전환할 수 있고 스풀은 인가되는 전기적 제어신호에 따라 이동된다.

즉, 상술한 제1 스풀위치 검출부(31) 또는 제2 스풀위치 검출부(41)에 의해 측정된 결과 값에 의해 상술한 제어밸브의 스풀위치가 연산될 수 있고, 이렇게 연산된 결과 값은 제어밸브의 개도량을 산출하는데 기초 데이터로 활용될 수 있다.

또한, 상술한 액추에이터와 연결된 작업장치가 자중 또는 관성 중 선택된 어느 하나에 의해 구동될 때, 상기 액추에이터의 헤드 측 및 로드 측 유압라인을 연결하여 상기 액추에이터의 헤드 측 및 로드 측 중 어느 하나로부터 토출되는 작동유 중 일부를 상기 액추에이터의 헤드 측 및 로드 측 중 나머지 하나로 공급하도록 하는 재생회로부가 더 배치될 수 있다.

상술한 재생회로부는 도 4에 상세하게 나타낸바와 같이 제1 내부유로(32)와 체크 밸브(33)일 수 있고, 또한, 도 5에 상세하게 나타낸 바와 같이 제2 내부유로(42)와 체크 밸브(43)일 수 있으며, 재생회로부의 작용은 후술하여 설명한다.

또한, 상술한 사판각도 검출부(11)와 상기 토출유압 압력 검출부(12)와 상기 엔진속도 검출부(21)와 상기 액추에이터 압력 검출부와 상기 스풀위치 검출부의 검출결과 값을 입력받아 연산하고, 연산된 결과 값에 의해 상기 펌프(10)와 상기 제 어밸브를 제어하는 제어부(C)가 더 배치될 수 있다.

또한, 상술한 제어부(C)에는 전자조이스틱(300)이 배치될 수 있고, 전자조이스틱(300)은 건설장비의 운전자에 의해 조작되는 것이며, 전자조이스틱(300)을 조작할 때에 전기적인 제어신호가 발생되며 이 제어신호는 상술한 제어부(C)에 인가되는 것이다.

상술한 제어부(C)는 첨부도면 도 3을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

상술한 제어부(C)는 밸브 제어부(100)와 펌프 제어부(200)를 포함한다.

상술한 밸브 제어부(100)는, 상술한 작업용 액추에이터에서 사용되는 유량 값(Qscyl)을 계산하는 액추에이터 사용유량 계산부(110)와 상술한 전자조이스틱(300)의 제어에 의해 발생되는 요구 유량 값(Qset)과 상기 액추에이터 사용유량 계산부(110)의 결과 값의 차이 유량 값을 연산하여 스풀 제어 결과 값을 산출하는 스풀 제어부(120) 및 상기 스플 제어부(120)에서 산출된 결과 값에 의해 상기 제어밸브의 스풀을 구동시키는 전자비례감압밸브 구동부(130)가 포함되어 구성될 수 있다.

상술한 액추에이터 사용유량 계산부(110)는 상술한 제어밸브에서 스풀의 위치를 검출한 결과 값을 인가 받고, 상술한 액추에이터 압력검출부의 검출한 결과 값을 인가 받으며, 상술한 토출유압 검출부(12)에서 검출한 결과 값을 인가 받는다.

상술한 펌프 제어부(200)는, 상기 펌프(10)에서 토출되는 유량을 계산하는 토출 유량 계산부(210), 전자조이스틱의 제어에 의해 요구되는 요구 유량(Qset)에 서 상술한 액추에이터 압력 검출부에서 검출된 값을 연산하여 계산되는 재생 유량의 유량을 뺀 결과의 유량 값(Qpump)과 상기 펌프(10)에서 토출되는 유량을 계산하여 상기 사판의 경사 각도를 계산하는 사판 제어부(220) 및 상기 사판 제어부(220)에서 결정된 결과 값에 의해 상기 펌프(10)를 제어하는 전자비례감압밸브 구동부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.

상술한 토출유량 계산부(210)는 상술한 사판각도 검출부(11)의 검출 값과 상술한 엔진속도 검출부(21)의 검출 값을 인가 받고, 또한, 사판제어부(220)는 상술한 사판각도 검출부(11)의 검출 값을 인가받는다.

이하 첨부도면 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예 따른 건설장비의 전자유압 시스템의 작용을 설명한다.

먼저 전자조이스틱(300)으로부터 발생된 지령 신호가 제어부(C)로 접수된다.

상술한 지령 신호는 액추에이터의 속도에 해당되는 요구 유량(Qset)에 상응하는 신호일 수 있다.

상술한 액추에이터 사용 유량 계산부(110)는 제1 제어밸브(30) 또는 제2 제어밸브(40)에 배치된 제1 또는 제2 스풀위치 검출부(31)(41)로부터 스풀 변위의 검출 값을 인가받고, 상술한 제1 또는 제2 헤드측 압력 검출부(51)(61)과 제1 또는 제2 로드 측 압력 검출 검출부(52)(62)로부터 검출 값을 인가 받으며, 토출유압 압력 검출부(12)의 검출 값을 인가받는다.

이때 액추에이터 사용 유량 계산부(110)는 다음의 수학식 1의 오리피스 식을 통해 액추에이터가 현재 사용하고 있는 유량을 예측한다.

여기서, Qscyl: 액추에이터 사용 유량, Ppump: 펌프 토출 압력, Pcyl: 액추에이터 부하 압력, A(x): 스풀 위치 x로 규정되는 밸브의 개구 면적, Cq: 유량 계수, ρ: 유체 밀도 이다.

상술한 스풀 제어부(120)는 전자조이스틱(300)을 조작에 의해 요구하는 액추에이터 유량(Qset)과 현재의 액추에이터 사용 유량(Qscyl)과의 오차 값을 입력 받아 제1 또는 제2 제어밸브(30)(40)의 스풀의 위치를 결정한다.

여기서 오차 값이 빠르게 소멸될 수 있도록 다양한 제어 알고리즘이 구현되고 일예로서 스풀 제어부로부터 결정된 스풀 위치 지령(Xspool)은 전자비례감압밸브 구동부(130)를 통해 전기신호(공급전류)로 전환되며 이 전기 신호에 의해 상술한 제1 또는 제2 제어밸브(30)(40)의 스풀위치가 변하게 된다.

상술한 펌프 제어부(200)는 작업용 액추에이터가 필요로 하는 유량만큼만 토출 할 수 있도록 펌프(10)의 사판 각도를 제어한다.

펌프 제어부(200)는 현재의 토출 유량을 예측하는 토출 유량 계산부(210), 펌프 요구 유량과 현재 토출 유량을 비교 연산하여 사판 각도의 제어 지령을 생성하는 사판각 제어부(220), 사판 각도를 조정하는 압력을 생성시키는 전자비례감압밸브를 구동하는 전자비례감압밸브 구동부(230)로 구성된다.

상술한 펌프 요구 유량(Qpump)은 수식으로 표현하면 다음과 같다.

Qpump = Qset - Qregen

여기서, Qpump: 펌프 요구 유량, Qset: 전자 조이스틱의 제어에 의해 발생되는 요구 유량 값, Qregen: 재생되는 유량이다.

상술한 토출 유량 계산부(210)는 사판각도 검출부(11)의 검출 값과 엔진속도 검출부(21)의 검출 값을 인가받아 현재의 펌프 토출 유량을 다음의 수학식 3에 의해 계산한다.

여기서, Qspump: 현재 토출 유량, ω: 엔진 회전속도, △V : 펌프 용적(displacement)이다.

상술한 사판 제어부(220)는 펌프 요구 유량(Qpump)과 현재 토출 유량(Qspump)간의 오차 값을 입력받고 펌프(10)의 토출유압 압력 검출부(12)의 검출 값을 입력 받아 사판 각도를 연산한다.

여기서 오차 값이 빠르게 소멸될 수 있도록 다양한 제어 알고리즘이 구현될 수 있고 일예로서 사판각 제어 알고리즘은 유량 제어 및 마력 제어 알고리즘일 수 있다.

상술한 사판 제어부(220)로부터 결정된 사판각도 지령(Xangle)은 전자비례감 압밸브 구동부(230)를 통해 제어신호(공급전류)로 전환되어 사판의 각도를 변환시킬 수 있다.

일반적으로 펌프 요구 유량(Qpump)과 전자조이스틱의 제어에 의해 요구되는 요구 유량(Qset)은 밸브의 유량 재생 효과로 인하여 차이가 발생하고, 작업용 액추에이터의 특성에 따라 달라지는 유량 재생을 고려하여 펌프 요구 유량(Qpump)을 계산하여야 한다.

상술한 유량 재생(regeneration)이란 제어밸브에 구현된 기능으로, 암(Arm)의 오므릴(Crowd)때와 붐의 하강(Down)할 때의 위치에너지, 또는 상부체 선회시의 관성에너지에 의해 실린더(또는 모터)의 일측에서 토출되는 작동유를 다시 실린더(또는 모터)의 타측으로 재공급함으로써 필요유량을 절감시키는 것을 의미한다.

즉 암을 오므리거나 붐을 하강할 때에 자중에 의해 액추에이터로부터 토출되는 유량을 탱크로 흘러 보내지 않고 액추에이터로 유입되는 유량의 일부로 사용함으로써 에너지 절감 및 속도 증가를 꾀하고 있다.

따라서 실제로 펌프에서 토출 하여야 하는 펌프 요구 유량(Qpump)은 전자조이스틱의 제어에 의해 요구되는 요구 유량(Qset)에서 재생되는 유량(Qregen)을 뺀 만큼에 해당된다.

본 발명의 일실시예의 작업용 액추에이터는 일예로서 암을 구동하는 제1 액추에이터(50)에 해당될 수 있고, 붐을 구동하는 제2 액추에이터(60)에 해당될 수 있다.

상술한 제1 액추에이터(50)는 암을 구동시키는 것으로 제1 액추에이터(50)가 신장 구동될 때에 재생유량을 이용하는 것으로 이를 첨부도면 도 4를 참조하여 설명한다.

암을 오므릴 때에 제1 액추에이터(50)의 로드쪽 유량이 자중에 의해 토출된다.

이 유량은 제1 제어밸브(30)의 메인스풀(Aout)은 지나고 재생 해제 회로의 유로(35)를 지나 탱크로 흘러나간다.

한편 메인스풀을 지난 후의 압력 p*는 미터아웃 제어를 통해 속도가 제어되므로 일반적으로 제1 액추에이터(50)의 실린더 헤드 쪽 압력보다 높다.

따라서 로드 쪽 유량의 일부는 제1 내부유로(32)에 형성된 체크 밸브(33)를 지나 펌프유량과 합류되어 제1 액추에이터(50)의 실린더 헤드 쪽으로 공급된다.

상술한 제1 액추에이터(50)에서 사용되는 재생유량(Qregen)은 다음의 수학식 4 및 수학식 5에 의해 계산할 수 있다.

여기서, Qregen: 재생 유량, Aregen: 재생 밸브(체크 밸브) 유로면적, P*: 스풀 및 재생 해제 회로 사이의 압력, Ppump: 펌프 토출 압력, Cq: 유량 계수, ρ: 유체 밀도, α=Arod/Ahead: 암 실린더 로드 면적 대 헤드 면적 비, Qscyl: 액추에 이터 사용 유량, Aout: 액추에이터에서 탱크로 연결되는 스풀 개구 면적, Prod: 암 로드 쪽 부하 압력이다.

또한, 붐은 하당할 때에 재생유량이 발생되는데 이는 첨부도면 도 5를 참조하여 설명한다.

붐이 하강할 때에 자중에 의해 제2 액추에이터(60)는 헤드 쪽 유량의 일부가 제2 내부유로(42)에 형성된 체크 밸브(43)를 지나 붐 로드 쪽으로 재생되고, 이때 제2 액추에이터(60)의 재생유량(Qregen)은 다음과 수학식 6에 의해 계산할 수 있다.

여기서, Qregen: 재생 유량, Aregen: 재생 밸브(체크 밸브) 유로면적, Ppump: 펌프 토출 압력, Cq: 유량 계수, ρ: 유체 밀도, Phead: 붐 헤드쪽 부하 압력이다.

따라서 펌프를 실질적으로 구동시켜서 작동유를 토출시킬 요구 유량은 다음의 수학식 7에 의해 계산할 수 있다.

여기서, Qpump: 펌프가 구동되어 토출하여야 할 유량, Qset: 전자조이스틱의 제어에 의해 요구되는 요구 유량, Qregen: 제1 또는 제2 액추에이터(50)(60)에 생 성되는 재생 유량이다.

상술한 바와 같이 각각의 검출부에서 얻어지는 검출 값을 제어부(C)에서 연산하여 제1 또는 제2 제어밸브(30)(40)와 펌프(10)를 제어하여 요구 유량에 대응되는 최적의 유량을 토출할 수 있게 된다.

즉, 상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 전자유압시스템에 의하면, 종래의 오픈 센터 유량 제어 유압시스템의 유량 재생의 기능과 두 개의 펌프의 운용 기능과 이미 검증된 제품의 신뢰성을 충분히 활용하면서, 정확한 유량 공급 및 유량 분배가 가능하게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 건설장비의 전자유압 시스템은 건설장비에 이용 될 수 있고, 특히 위치에너지가 작용하는 액추에이터에서 자연적으로 발생되는 유압을 재생할 수 있으며 실제 액추에이터에서 요구되는 정량의 유압을 출력시킬 수 있다.

도 1은 건설장비를 설명하기 위한 예시도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설장비의 전자유압 시스템을 설명하기 위한 유압회로 예시도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설장비의 전자유압 시스템에서 제어부를 설명하기 위한 예시도면이다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설장비의 전자유압 시스템에서 작업용 액추에이터가 구동될 때 유량을 계산하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10: 펌프 11: 사판각도 검출부

12: 토출유압 압력 검출부 20: 엔진

21: 엔진속도 검출부 30, 40: 제1, 제2 제어밸브

31, 41: 제1, 제2 스풀위치 검출부 35: 재생해제용 유로

50, 60: 제1, 제2 액추에이터

51, 61: 제1, 제2 헤드측 압력 검출부

52, 62: 제1, 제2 로드측 압력 검출부

100: 밸브 제어부 110: 액추에이터 사용유량 계산부

120: 스풀 제어부 130: 제1 전자비례 감압밸브 구동부

200: 펌프 제어부 210: 토출 유량 계산부

220: 사판 제어부 230: 제2 전자비례 감압밸브 구동부

300: 전자 조이스틱 C: 제어부

Claims (3)

1. 작동유의 토출 유량 가변이 가능하며, 작업장치의 구동을 위해 연결된 액추에이터에 작동유를 공급하는 펌프(10);

   상기 액추에이터로 제공되는 상기 작동유의 유로를 제어하는 제어밸브(30,40)에 마련되고, 상기 액추에이터와 연결된 상기 작업장치가 자중 또는 관성 중 선택된 어느 하나에 의해 구동될 때, 상기 액추에이터의 헤드 측 및 로드 측 유압라인을 연결하여 상기 액추에이터의 헤드 측 및 로드 측 중 어느 하나로부터 토출되는 작동유 중 일부를 상기 액추에이터의 헤드 측 및 로드 측 중 나머지 하나로 공급하는 재생회로부;

   상기 액추에이터의 헤드 측 및 로드 측 유압 측정 값과, 상기 펌프의 토출유압 측정 값 및 상기 제어밸브의 개도량 측정 값을 연산하여 상기 재생회로부에 의해 상기 액추에이터로 다시 공급되는 재생유량(Qregen)을 산출하는 액추에이터 사용유량 계산부(110);

   운전자의 조이스틱 조작에 의해 입력되는 요구 유량(Qset)에서 상기 재생유량(Qregen)의 차이만큼 상기 작동유가 토출되도록 상기 펌프의 사판 각도를 산출하는 사판제어부(220); 및

   상기 사판 제어부(220)에서 결정된 결과 값에 의해 상기 펌프(10)의 사판 각도를 제어하는 전자비례감압밸브 구동부(230);

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설장비의 전자유압 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   구동 중인 상기 펌프의 사판 각도를 검출한 검출 값과, 상기 펌프의 회전수를 검출한 검출 값과, 상기 펌프에 의해 토출되는 작동유의 토출압력을 검출한 검출 값을 연산하여 상기 펌프에 의해 토출되는 토출유량(Qspump)을 산출하는 토출유량 계산부(210);를 더 포함하며,

   상기 사판제어부는,

   상기 요구유량(Qset)에서 상기 재생유량(Qregen) 및 상기 토출유량(Qspump)을 제외한 나머지 유량이 상기 펌프로부터 더 토출될 수 있는 상기 펌프의 사판 각도를 산출하는 것;

   을 특징으로 하는 건설장비의 전자유압 시스템.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제어밸브의 개도량은, 제1, 제2 스풀위치 검출부(31)(41)에 의해 측정된 상기 제어밸브의 스풀위치를 연산하여 산출되고,

   상기 펌프의 회전수는, 엔진속도 검출부(21)에 의해 검출된 엔진의 회전속도를 연산하여 산출되는 것;

   을 특징으로 하는 건설장비의 전자유압 시스템.

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