KR101458260B1 - 오토아이들 신호를 이용한 최소유량토출 레귤레이터를 구비한 소형급 굴삭기용 메인펌프 - Google Patents

오토아이들 신호를 이용한 최소유량토출 레귤레이터를 구비한 소형급 굴삭기용 메인펌프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오토아이들 신호를 이용한 최소유량토출 레귤레이터를 구비한 소형급 굴삭기용 메인펌프에 관한 것으로, 그 목적은 소형급 굴삭기의 유휴상태에서 사판각의 최소화가 가능하게 함으로써 불필요한 연료의 소모를 방지할 수 있도록 한 오토아이들 신호를 이용한 최소유량토출 레귤레이터를 구비한 소형급 굴삭기용 메인펌프를 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 소형급 굴삭기 유량제어시스템의 메인펌프에 있어서, 상기 사판(115)과 연결되게 설치된 오토아이들피스톤(122)과; 상기 오토아이들피스톤에 탄성력을 제공하는 스프링(123);으로 이루어진 레귤레이터(120)를 더 포함 구성하여 상기 레귤레이터(120)의 일측면에 메인컨트롤밸브에 구비된 오토아이들 압력 라인으로부터 형성된 오토아이들 압력을 공급받아 상기 스프링쪽으로 가해지는 힘(F1)이 가해짐과 동시에 오토아이들피스톤쪽으로 스프링탄성력 힘(F2)이 가해지도록 구성함으로써 F2 힘이 F1에 비하여 클 경우, 사판의 경사각을 감소시키도록 이동하여 메인펌프로부터 토출되는 유량을 감소시키게 구성한 오토아이들 신호를 이용한 최소유량토출 레귤레이터를 구비한 소형급 굴삭기용 메인펌프를 발명의 특징으로 한다.

Description

오토아이들 신호를 이용한 최소유량토출 레귤레이터를 구비한 소형급 굴삭기용 메인펌프{Mainpump for mini excavator having regulator for minimum flow control system using auto idle pressure signal}
본 발명은 오토아이들 신호를 이용한 최소유량토출 레귤레이터를 구비한 소형급 굴삭기용 메인펌프에 관한 것으로, 자세하게는 소형급 굴삭기의 아이들 상태(작업 중 유휴 상태)에서의 최소유량 토출을 위한 레귤레이터를 구비한 메인 펌프에 관한 것이다. 특히, 소형급 굴삭기의 기존의 아이들 상태에서 엔진 회전수 감소 외, 메인 펌프의 사판각을 최대로 감소시켜 토출되는 유량을 최소화함으로써 불필요한 연료의 소모를 방지할 수 있도록 것에 관한 것이다.
굴삭기에 적용되는 오토 아이들은 굴삭기 가동 중에 다른 작동을 하지 않고, 엔진만 가동될 때, 불필요하게 소모되는 연료를 최소화하기 위해 엔진의 속도를 낮추어주는 기능이다.
오토아이들 기능은 4 ~ 6초 이상 다른 작업 장치(붐, 암, 버켓, 선회, 주행 등)가 작동을 하지 않을 때는 엔진의 속도를 고속에서 저속으로 바꾸어 주며, 굴삭기 작동 시에는 각 작동장치 스풀 절환으로 인해 메인컨트롤밸브 내부에 형성된 오토아이들 유로가 차단되어 압력이 높아지고, 이때 높아진 압력에 의해 압력스위치가 작동하여 엔진을 원래 속도로 복귀하라는 신호를 보내게 되어있다.
중형급 굴삭기의 경우 메인컨트롤밸브 내에 네거티브 압력 형성 장치를 두어 메인컨트롤밸브의 작업 장치별 스풀 절환 스트로크를 네거티브 압력으로 변환시켜 이를 메인펌프에 설치된 레귤레이터에 전달함으로써 토출유량을 작업장치의 작업조건에 맞게 조절할 수 있도록 되어 있다.
따라서 장비가 아이들 상태일 때 오토아이들 라인의 압력으로 인해 엔진의 회전수가 감소될 뿐만 아니라, 메인 컨트롤 밸브로부터 바이패스 되는 네거티브 압력이 작용하여 펌프의 사판각을 감소시켜 펌프로부터 토출되는 유량을 최소화하는 것이 가능하다.
종래 소형급 굴삭기에 사용되고 있는 메인펌프는 하나의 실린더 블럭을 이용, 펌프에 마련된 2개의 포트를 통해 동일한 유량을 토출하는 가변유량형 단일 실린더블럭 피스톤 펌프방식을 채택하고 있는데, 이러한 가변유량형 단일 실린더블럭 피스톤 펌프는 사판이 하나이므로 두 개의 펌프(P1, P2)에서 경사각이 동일한 구성을 갖는다. 한편 사판의 경사각은 메인압력인 P1 펌프압력, P2 펌프압력을 합한 전체 압력에 따라 변하며, 엔진마력에 따른 P1 펌프, P2 펌프의 전마력제어 기능만을 수행한다. 즉, 출력은 토출 압력과 유량의 곱이 일정하도록((P1+P2)ㅧ Q = 일정) 조절된다.
이러한 구성을 갖는 종래의 시스템은 작업장치의 부하에 따라 메인펌프의 출력마력이 엔진의 출력마력을 넘지 않게 하는 전마력제어를 가능하게 한다. 그러나 이처럼 작업장치의 부하 정도에 따른 전마력제어만으로는 장비가 아이들 상태에 돌입해도 사판각을 감소시킬 수 없으므로 일정한 유량이 토출되므로 불필요한 연료의 소모가 발생하고 있는 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 소형급 굴삭기의 유휴상태에서 사판각의 최소화가 가능하게 함으로써 불필요한 연료의 소모를 방지할 수 있도록 한 오토아이들 신호를 이용한 최소유량토출 레귤레이터를 구비한 소형급 굴삭기용 메인펌프를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 레귤레이터의 구조가 단순하여 제작이 용이하고 또 메인펌프 내에 마련되어 설치공간의 확보가 용이한 레귤레이터를 구비한 소형급 굴삭기용 메인펌프를 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 사판의 경사각에 따라 토출량을 제어하여 작동유를 공급하는 메인펌프와, 메인펌프로부터 공급되는 작동유를 각 작업장치(붐, 암, 버켓, 주행, 선회)로 공급하여 사용자의 조작에 의한 작업장치의 구동이 이루어지게 하는 메인컨트롤밸브로 구성된 소형급 굴삭기 유량제어시스템의 메인펌프에 있어서,
상기 사판과 연결되게 설치된 오토아이들피스톤과;
상기 오토아이들피스톤에 탄성력을 제공하는 스프링;으로 이루어진 레귤레이터를 더 포함 구성하여 상기 레귤레이터의 일측면에 메인컨트롤밸브에 구비된 오토아이들 압력 라인으로부터 형성된 오토아이들 압력을 공급받아 상기 스프링쪽으로 가해지는 힘(F1)이 가해짐과 동시에 오토아이들피스톤쪽으로 스프링탄성력 힘(F2)이 가해지도록 구성함으로써 F2 힘이 F1에 비하여 클 경우, 사판의 경사각을 감소시키도록 이동하여 메인펌프로부터 토출되는 유량을 감소시키게 구성한 것을 특징으로 하는 오토아이들 신호를 이용한 최소유량토출 레귤레이터를 구비한 소형급 굴삭기용 메인펌프를 제공함으로써 달성된다.
본 발명은 바람직한 실시예로 상기 오토아이들피스톤이 메인펌프내에 형성된 레귤레이터 챔버에 설치되게 구성할 수 있다.
상기와 같이 본 발명은 장비가 아이들 상태 돌입 시 메인컨트롤밸브 내 오토아이들 라인의 압력변화를 이용하여 메인펌프의 사판각을 감소시키는 최소유량토출 레귤레이터의 설치가 가능해짐으로써 기존의 소형급 굴삭기에서 발생하던 불필요한 연료의 소모를 방지할 수 있다는 장점을 가진다.
또한 본 발명에 따른 메인펌프에 구비된 레귤레이터는 복잡한 링크 구조 없이 사판직동형 피스톤식 구조로 인하여 제작 및 설치가 용이하고, 레귤레이터의 설치로 인한 제작단가의 상승을 최소화할 수 있게 되었다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 레귤레이터가 적용된 메인펌프의 일 실시예를 나타낸 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 레귤레이터의 상세도이고,
도 3은 도 1에 도시된 메인펌프가 적용된 유량제어시스템의 유압회로도이다.
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 레귤레이터가 적용된 메인펌프의 일 실시예를 나타낸 단면도를, 도 2는 본 발명에 따른 레귤레이터의 상세도를, 도 3은 도 1에 도시된 메인펌프가 적용된 유량제어시스템의 유압회로도를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 레귤레이터(120)는 오토아이들 피스톤(122)이 직접 사판을 절환하는 사판직동형 방식으로 메인펌프(110)에 내장 가능함으로써 설치 공간 확보가 어려운 소형급 굴삭기에서 장비 아이들 상태 시 변화하는 오토아이들 압력을 이용하여 메인펌프(110)의 사판각을 감소시켜 최소유량토출을 가능하게 한 것이다.
한편, 본 발명에서 언급되는 소형급 굴삭기는 10톤급 미만의 굴삭기로 정의될 수 있다.
굴삭기의 유량제어시스템은 작동유를 공급하는 메인펌프(110)와, 메인펌프(110)로부터 공급되는 작동유를 각 작업장치(붐, 암, 버켓, 주행, 선회)로 공급하여 사용자의 조작에 의한 작업장치의 구동이 이루어지게 하는 메인컨트롤밸브(200)로 구성되어 있다.
이때 상기 메인컨트롤밸브(200)는 좌/우 주행모터로 작동유 유입량 및 방향을 결정하는 주행스풀부(210)과, 붐실린더의 작동유 유입량 및 방향을 결정하는 붐스풀(220)과, 버켓의 작동유 유입량 및 방향을 결정하는 버켓스풀(230)과, 암실린더의 작동유 유입량 및 방향을 결정하는 암스풀(240)과, 선회모터의 작동유 유입량 및 방향을 결정하는 선회스풀(250)과, 추가장치의 사용시 작동유 유입량 및 방향을 결정하는 옵션스풀(260)과, 도저 블레이드 실린더의 작동유 유입량 및 방향을 결정하는 도저스풀(270)을 구비하고 있으며, 이러한 메인컨트롤밸브(200)의 기본적인 구성은 주지 관용된 굴삭기 메인컨트롤밸브(200)와 동일하다.
다만, 본 발명에 따라 메인컨트롤밸브(200)의 오토아이들 라인(290)이 메인펌프(110)의 레귤레이터 챔버(121)에 연결된다.
메인컨트롤밸브(200)의 오토아이들 라인은 장비의 작업장치가 작동 할 경우 각 작업장치의 스풀의 전환으로 오토아이들 유로가 차단되어 압력이 높아지고, 높아진 압력은 압력스위치(280)를 작동시켜 엔진이 원래 회전수로 변경하라는 신호를 보내준다. 장비의 작업장치가 작동을 하지 않을 경우 각 작업장치 스풀이 중립상태로 전환됨에 따라 차단되었던 오토아이들 유로가 열리며 오토아이들 라인의 압력이 낮아짐에 따라 엔진의 회전수를 고속에서 저속으로 낮추게 된다.
한편 상기 메인펌프(110)는 하우징(111)과, 상기 하우징(111)에 회전가능하게 설치된 회전축(112)과, 상기 회전축(112)과 함께 회전하는 실린더 블록(113)과, 상기 실린더 블록(113)에 설치된 다수개의 피스톤(114)과, 상기 하우징(111)의 내부에 설치된 사판(115)과, 상기 피스톤(114)에 결합되어 사판(115)의 한면에 접하여 습동하는 슈(116)와, 2개의 토출포트를 구비한 밸브플레이트(125)를 포함하고 있으며 이러한 메인펌프(110)의 기본적인 구성은 공지의 사판펌프와 동일하다.
한편 상기 메인펌프(110)에는 각 작업장치의 부하에 따라서 메인펌프(110)의 출력마력이 엔진의 출력마력이 넘지 않도록 P1 펌프와 P2 펌프를 전마력제어하기 위한 전마력제어 피스톤부(130)가 구비되어 있으며, 상기 전마력제어 피스톤부(130)는 메인펌프(110)로부터 공급되는 P1, P2 압력 그리고 기어펌프(140)로부터 공급되는 P3 압력에 의하여 사판(115)에 작용하는 힘이 사판(115)의 일측을 탄성지지하는 스프링(117, 118)의 탄성력 보다 클 경우, 사판(115)의 경사각을 조절함으로써 P1 펌프, P2 펌프의 토출유량을 동시에 감소시키는 전마력제어를 행하게 되며, 이러한 전마력제어는 종래의 메인펌프에도 동일한 방법으로 구현되고 있다.
앞서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 메인펌프(110)에는 최소유량토출용 레귤레이터(120)가 더 구비되어 장비의 아이들 상태 시 사판각을 조절하여 토출되는 유량을 최소화함으로써 불필요한 연료 소모를 방지하도록 한 것에 특징을 가지고 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 상기 레귤레이터(120)는 메인펌프(110)의 하우징(111)에 형성된 레귤레이터 챔버(121), 상기 레귤레이터 챔버(121)에 설치된 오토아이들 피스톤(122)과, 이 오토아이들 피스톤에 탄성력을 제공하는 스프링(123)으로 구성되며, 이때 상기 레귤레이터 챔버(121)는 하우징(111)에 마련되어 오토아이들 피스톤(122)이 설치되는 공간 및 오토아이들 압력(PAI)에 의해 이동할 수 있는 공간을 제공하게 된다.
상기 오토아이들 피스톤(122)은 메인펌프(110)로부터 공급되는 오토아이들 압력을 일측면으로 공급받는 힘 F1과 타측면으로부터 공급받는 스프링(123) 탄성력 F2 힘 중 큰힘에 의해 한쪽 방향으로 이동하게 된다. 본 발명에서 F1은 오토아이들피스톤이 스프링쪽 방향쪽으로 가압하는 힘이고, F2는 스프링이 오토아이들피스톤방향 쪽으로 미는 힘을 말한다.
따라서 장비의 각 작업장치 작동 시 생성되는 오토아이들 라인의 압력에 의해 스프링(123) 탄성력 F2보다 큰 힘 F1이 작용하여 도 1 상에서 오토아이들 피스톤(122)이 우측방향으로 이동함으로써 사판(115)의 경사각을 증대시켜 메인펌프(110)의 토출유량을 증가시킨다. 이때, 메인펌프(110)의 전마력제어에는 영향을 주지 않으며 사판(115)은 전마력제어 피스톤부(130)에 의해 제어된다.
반대로, 장비가 아이들 상태로 돌입 시 오토아이들 라인의 압력이 낮아짐에 따라 힘 F1이 작아져 스프링(123)의 탄성력 F2가 작용하여 오토아이들 피스톤(122)이 도 1 상에서 좌측방향으로 이동함으로써 사판(115)의 경사각을 감소시켜 메인펌프(110)가 최소유량을 토출하게 한다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(110) : 메인펌프 (115) : 사판
(120) : 레귤레이터 (121) : 레귤레이터챔버
(122) : 오토아이들 피스톤 (200) : 메인컨트롤밸브

Claims (2)

  1. 사판(115)의 경사각에 따라 토출량을 제어하여 작동유를 공급하는 메인펌프(110)와, 메인펌프(110)로부터 공급되는 작동유를 각 작업장치(붐, 암, 버켓, 주행, 선회)로 공급하여 사용자의 조작에 의한 작업장치의 구동이 이루어지게 하는 메인컨트롤밸브(200)로 구성된 소형급 굴삭기 유량제어시스템의 메인펌프에 있어서,
    상기 사판(115)과 연결되게 메인펌프(110) 내에 형성된 레귤레이터 챔버(121)에 설치된 오토아이들피스톤(122)과;
    상기 오토아이들피스톤에 탄성력을 제공하는 스프링(123);으로 이루어진 레귤레이터(120)를 더 포함 구성하여 상기 레귤레이터(120)의 일측면에 메인컨트롤밸브에 구비된 오토아이들 압력 라인으로부터 형성된 오토아이들 압력을 공급받아 상기 스프링쪽으로 가해지는 힘(F1)이 가해짐과 동시에 오토아이들피스톤쪽으로 스프링탄성력 힘(F2)이 가해지도록 구성함으로써 F2 힘이 F1에 비하여 클 경우, 사판의 경사각을 감소시키도록 이동하여 메인펌프로부터 토출되는 유량을 감소시키게 구성한 것을 특징으로 하는 오토아이들 신호를 이용한 최소유량토출 레귤레이터를 구비한 소형급 굴삭기용 메인펌프.
  2. 삭제
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