KR101674862B1 - 유압파워유니트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온도조절부가 하나의 공급라인을 통해 히팅라인 및 쿨링라인을 가지면서도 충분한 유량으로 작동유의 히팅 및 쿨링이 가능한 유압파워유니트에 관한 것으로서, 오일탱크, 유압발생부 및 온도조절부를 포함하는 유압파워유니트에 있어서, 상기 온도조절부는, 오일공급부와, 방향절환부와, 오일쿨러와, 오일히터를 포함하고, 상기 방향절환부는, 상기 공급라인으로부터 각각 분기되는 파일럿제어라인, 쿨링로직제어라인 및 히팅로직제어라인과, 상기 쿨링로직제어라인 및 쿨링공급라인 사이에 설치되는 제1 로직밸브와, 상기 히팅로직제어라인 및 히팅공급라인 사이에 설치되는 제2 로직밸브와, 상기 파일럿제어라인에 설치되고, 방향절환에 따라 파일럿압을 상기 제1 로직밸브 또는 제2 로직밸브에 선택적으로 공급하여 상기 제1 로직밸브 또는 제2 로직밸브를 개폐시켜 상기 공급라인으로 공급되는 상기 작동유를 상기 쿨링공급라인 또는 히팅공급라인으로 선택적으로 전달하는 방향절환밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유압파워유니트{HYDRAULIC POWER UNIT}
본 발명은 대형선박이나 발전소 등에 고압의 유압을 이용하여 각종 밸브기구 및 유압작동요소를 제어할 목적으로 작동유를 공급하는 유압파워유니트에 관한 것이다.
일반적으로 유압시스템은 압력에너지를 기계적 에너지로 변화시키는데 사용되는 것으로, 모터를 통해 유압펌프를 가동함으로써 오일탱크 내의 작동유를 제어변을 통해 그 양이나 그 출입의 순서를 제어하면서 엑추에이터를 작동시키는 일련의 작업을 수행하게 된다.
즉, 상기 유압시스템의 작동유는 오일탱크로부터 유압펌프를 통해 엑추에이터로 작동하는 각종 밸브기구 및 유압작동요소로 공급되고, 이러한 작동유의 공급은 유압파워유니트(Hydraulic Power Unit)에 의해 이루어진다. 상기 유압파워유니트에 의해 공급되는 작동유는 유로에서의 유체마찰, 또는 각 유압작동요소의 기계적 마찰 등에 의해 발생된 열을 흡수하여 온도가 상승하거나, 내부 또는 외부 환경적 요인 등에 의해 오일탱크에 저장된 작동유의 온도가 하강할 수 있다.
이러한 작동유의 온도 변화에 따라 점성이 변화하여 각 유압작동요소의 윤활이나 정밀 제어 등에 부정적인 영향을 주게 되고, 온도가 과도하게 상승할 경우 각 작동부의 냉각기능을 수행할 수 없게 되는 문제가 발생한다.
특히, 고압 또는 초고압의 유압시스템인 경우에는 작동유의 온도 및 점성 변화에 따라 작동유의 압축율이 달라지기 때문에 각 유압작동요소를 정밀하게 제어할 수 없게 되고, 이로 인해 각 유압작동요소의 파손으로 큰 위험을 초래할 수 있다.
따라서, 대형 선박이나 발전소와 같은 고압 또는 초고압의 유압시스템을 운영하는 경우에는 유압파워유니트의 오일탱크에 저장된 작동유의 온도를 각 시스템에서 요구하는 설정된 온도범위 내로 유지하기 위해 온도조절부가 설치된다.
예컨대 종래기술에 따른 유압파워유니트의 제1 실시예는, 도 1에 도시된 바와 같이 작동유가 저장된 오일탱크(10)와, 상기 오일탱크(10)로부터 상기 작동유를 펌핑하여 각각의 유압작동요소에 공급하는 유압발생부(20)와, 상기 오일탱크(10)에 저장된 상기 작동유의 온도가 기 설정된 온도범위 내에서 유지되도록 상기 작동유를 쿨링 또는 히팅시키는 온도조절부(30)를 포함하고, 상기 온도조절부(30)는 오일탱크(10)로부터 작동유를 히팅하는 히팅라인(31)과, 냉각하는 쿨링라인(32)을 별도로 설치한다. 그에 따라, 오일탱크(10) 내의 작동유 온도가 상승할 경우 쿨링라인(32)을 가동하고, 온도가 하강할 경우 히팅라인(31)을 가동하게 된다. 그러나, 상기와 같은 종래 제1 실시예는 2개의 독립된 히팅라인(31) 및 쿨링라인(32)을 가지므로 각 라인에 필요한 1조의 모터나 펌프 등이 별도로 구비되어야 하는 문제가 있다.
상기와 같은 문제를 해결하고자 종래기술에 따른 유압파워유니트의 제2 실시예는, 도 2에 도시된 바와 같이 온도조절부(30)가 히팅라인(31)과 쿨링라인(32)을 방향절환밸브(33)를 통해 제어하여 각각의 라인이 하나의 공급라인으로 연결되면서 필요시 방향절환하여 오일탱크(10) 내의 작동유를 히팅 또는 쿨링할 수 있다.
그러나, 상기와 같은 제2 실시예의 경우에는 상술한 제1 실시예에 비하여 2개의 독립된 히팅라인(31) 및 쿨링라인(32)을 하나의 라인으로 합치기 때문에 구성요소를 보다 단순하게 할 수 있는 장점이 있으나, 반대로 제1 실시예에 비하여 작동유의 히팅 또는 쿨링되는 유량이 적을 수밖에 없다. 왜냐하면, 방향절환밸브(33)을 통해 히팅라인(31) 및 쿨링라인(32)으로 작동유의 흐름방향을 절환해야 하기 때문인데, 제2 실시예의 방향절환밸브(33)는 솔레노이드 작동의 스풀타입으로 통과유량이 적을 수밖에 없다.
즉, 펌프를 통해 오일탱크(10)로부터 다량의 작동유를 공급하더라도 방향절환밸브(33)에서 작동유의 흐름방향을 절환해야 하기 때문에, 결국 히팅 또는 쿨링되는 작동유의 유량은 방향절환밸브(33)의 유로 크기에 비례할 수밖에 없는 것이다. 그렇다고 방향절환밸브(33)를 무작정 크게 제작할 수도 없는 것이고, 크기가 커질수록 누유되는 유량이 많아지는 문제가 발생한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 하나의 공급라인을 통해 히팅라인 및 쿨링라인을 가지면서도 충분한 유량으로 작동유의 히팅 및 쿨링이 가능한 유압파워유니트를 제공하는 데 있다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 유압파워유니트는, 작동유가 저장된 오일탱크와, 상기 오일탱크로부터 상기 작동유를 펌핑하여 각각의 유압작동요소에 공급하는 유압발생부와, 상기 오일탱크에 저장된 상기 작동유의 온도가 기 설정된 온도범위 내에서 유지되도록 상기 작동유를 쿨링 또는 히팅시키는 온도조절부를 포함하는 유압파워유니트에 있어서, 상기 온도조절부는, 상기 오일탱크로부터 상기 작동유를 펌핑하여 공급라인으로 공급하는 오일공급부와, 상기 공급라인 상에 설치되고, 상기 공급라인에 공급된 상기 작동유를 쿨링공급라인 또는 히팅공급라인으로 선택적으로 전달하는 방향절환부와, 상기 쿨링공급라인 상에 설치되고, 상기 쿨링공급라인으로 전달되는 상기 작동유를 쿨링한 후 쿨링귀환라인을 통해 상기 오일탱크로 귀환시키는 오일쿨러와, 상기 히팅공급라인 상에 설치되고, 상기 히팅공급라인으로 전달되는 상기 작동유를 히팅한 후 히팅귀환라인을 통해 상기 오일탱크로 귀환시키는 오일히터를 포함하고, 상기 방향절환부는, 상기 공급라인으로부터 각각 분기되는 파일럿제어라인, 쿨링로직제어라인 및 히팅로직제어라인과, 상기 쿨링로직제어라인 및 쿨링공급라인 사이에 설치되는 제1 로직밸브와, 상기 히팅로직제어라인 및 히팅공급라인 사이에 설치되는 제2 로직밸브와, 상기 파일럿제어라인에 설치되고, 방향절환에 따라 파일럿압을 상기 제1 로직밸브 또는 제2 로직밸브에 선택적으로 공급하여 상기 제1 로직밸브 또는 제2 로직밸브를 개폐시켜 상기 공급라인으로 공급되는 상기 작동유를 상기 쿨링공급라인 또는 히팅공급라인으로 선택적으로 전달하는 방향절환밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 로직밸브는, 제1 로직공급포트가 상기 쿨링로직제어라인과 연결되고, 제1 로직출구포트가 상기 쿨링공급라인과 연결되며, 상기 방향절환밸브로부터 파일럿압이 공급되는 제1 파일럿공급포트가 형성되고, 상기 제1 파일럿공급포트에 파일럿압이 공급되지 않는 경우에는 상기 쿨링로직제어라인으로부터 상기 쿨링공급라인으로 상기 작동유가 이동하도록 상기 제1 로직공급포트와 제1 로직출구포트가 개방되어 연통되지만, 그 역방향인 상기 쿨링공급라인으로부터 상기 쿨링로직제어라인으로 흐르는 상기 작동유의 이동을 제한하도록 상기 제1 로직공급포트와 제1 로직출구포트를 폐쇄하는 체크기능을 수행하고, 상기 제1 파일럿공급포트에 파일럿압이 공급되는 경우에는 상기 제1 로직공급포트와 제1 로직출구포트가 연통되지 않도록 폐쇄하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 로직밸브는, 제2 로직공급포트가 상기 히팅로직제어라인과 연결되고, 제2 로직출구포트가 상기 히팅공급라인과 연결되며, 상기 방향절환밸브로부터 파일럿압이 공급되는 제2 파일럿공급포트가 형성되고, 상기 제2 파일럿공급포트에 파일럿압이 공급되지 않는 경우에는 상기 히팅로직제어라인으로부터 상기 히팅공급라인으로 상기 작동유가 이동하도록 상기 제2 로직공급포트와 제2 로직출구포트가 개방되어 연통되지만, 그 역방향인 상기 히팅공급라인으로부터 상기 히팅로직제어라인으로 흐르는 상기 작동유의 이동을 제한하도록 상기 제2 로직공급포트와 제2 로직출구포트를 폐쇄하는 체크기능을 수행하고, 상기 제2 파일럿공급포트에 파일럿압이 공급되는 경우에는 상기 제2 로직공급포트와 제2 로직출구포트가 연통되지 않도록 폐쇄하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방향절환밸브는, P공급포트, R배기포트, A작업포트 및 B작업포트의 4포트와, 정상위치 및 작동위치의 2위치에 대하여 선택적으로 방향절환이 가능한 4포트 2위치 방향절환밸브이고, 상기 P공급포트는 상기 파일럿제어라인과 연결되고, 상기 R배기포트는 파일럿귀환라인을 통해 상기 오일탱크와 연결되며, 상기 A작업포트는 제2 파일럿공급라인을 통해 상기 제2 파일럿공급포트와 연결되고, 상기 B작업포트는 제1 파일럿공급라인을 통해 상기 제1 파일럿공급포트와 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방향절환밸브는, 정상위치인 경우 상기 파일럿제어라인의 작동유가 상기 P공급포트를 통해 상기 A작업포트를 나와 제2 파일럿공급라인을 경유하여 상기 제2 파일럿공급포트로 파일럿압을 공급함으로써 상기 제2 로직공급포트와 제2 로직출구포트가 연통되지 않도록 폐쇄하며, 상기 제1 파일럿공급포트와 연결된 제1 파일럿공급라인의 작동유가 상기 B작업포트를 통해 상기 R배기포트를 나와 상기 파일럿귀환라인을 경유하여 상기 오일탱크로 귀환하고, 작동위치인 경우 상기 파일럿제어라인의 작동유가 상기 P공급포트를 통해 상기 B작업포트를 나와 제1 파일럿공급라인을 경유하여 상기 제1 파일럿공급포트로 파일럿압을 공급함으로써 상기 제1 로직공급포트와 제1 로직출구포트가 연통되지 않도록 폐쇄하며, 상기 제2 파일럿공급포트와 연결된 제2 파일럿공급라인의 작동유가 상기 A작업포트를 통해 상기 R배기포트를 나와 상기 파일럿귀환라인을 경유하여 상기 오일탱크로 귀환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유압파워유니트는, 작동유의 온도를 조절하는 온도조절부가 하나의 공급라인 내에서 방향절환부를 통해 오일탱크 내의 작동유를 선택적으로 히팅 및 쿨링시킬 수 있으면서도, 제1 로직밸브 및 제2 로직밸브를 통해 많은 유량을 히팅 및 쿨링시킬 수 있고, 히팅 또는 쿨링전환은 방향절환밸브의 작동에 따라 파일럿압을 이용해 제1 로직밸브 및 제2 로직밸브의 개폐를 통해 이루어지므로 방향절환시 압력상승 및 누유는 최소화하면서도 대유량의 작동유를 히팅 및 쿨링시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 유압파워유니트의 제1 실시예를 도시한 유압회로도이고,
도 2는 종래기술에 따른 유압파워유니트의 제2 실시예를 도시한 유압회로도이며,
도 3은 본 발명에 따른 유압파워유니트의 일 실시예를 도시한 유압회로도이고,
도 4는 도 3의 실시예에서 오일탱크에 저장된 작동유가 온도조절부를 통해 쿨링되는 과정을 도시한 유압회로도이며,
도 5는 도 4의 실시예를 간략하게 확대 도시한 유압회로도이고,
도 6은 도 5의 실시예 중 방향절환밸브의 정상위치에서 제1 로직밸브 및 제2 로직밸브의 작동과정을 도시한 단면도이며,
도 7은 도 3의 실시예에서 오일탱크에 저장된 작동유가 온도조절부를 통해 히팅되는 과정을 도시한 유압회로도이고,
도 8은 도 7의 실시예를 간략하게 확대 도시한 유압회로도이고,
도 9는 도 8의 실시예 중 방향절환밸브의 작동위치에서 제1 로직밸브 및 제2 로직밸브의 작동과정을 도시한 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 유압파워유니트의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 유압파워유니트는, 도 3 내지 9에 도시된 바와 같이 오일탱크(100), 유압발생부(110), 온도조절부(120)를 포함하고, 상기 온도조절부(120)는 오일공급부(200), 방향절환부(300), 오일쿨러(400) 및 오일히터(500)를 포함하여 이루어진다.
오일탱크(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 명칭 그대로 작동유가 저장된 탱크이고, 작동유의 공급원으로서 후술하는 유압발생부(110)를 통해 각종 밸브기구 및 유압작동요소로 공급되어 사용된 후 다시 귀환된다. 또한, 이러한 오일탱크(100)에 저장된 작동유는 후술하는 온도조절부(120)의 오일공급부(200)를 통해 오일쿨러(400) 및 오일히터(500)에 선택적으로 공급되어 쿨링 또는 히팅되면서 기 설정된 온도범위 내로 유지된다.
유압발생부(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 오일탱크(100)로부터 상기 작동유를 펌핑하여 각각의 유압작동요소(미도시)에 공급한다. 이러한 유압발생부(200)에는 도면부호는 도시하지 않았으나 작동유를 가압상태로 저장해 놓기 위한 복수의 어큐뮬레이터는 물론, 각종 제어변과 함께 유압요소들이 구비되고, 이를 통해 엑추에이터에 의해 출력되는 밸브기구 및 각각의 유압작동요소에 공급된다. 상기 유압발생부(200)는 오일탱크(100)의 작동유를 유압작동요소에 공급하기 위한 것으로서, 도면상 간략하게 도시되어 있으나 유압작동요소의 종류나 수량에 따라 복잡한 구조를 가질 수도 있다.
온도조절부(120)는 도 3 내지 9에 도시된 바와 같이 상기 오일탱크(100)에 저장된 상기 작동유의 온도가 기 설정된 온도범위 내에 유지되도록 상기 작동유를 쿨링 또는 히팅시킨다. 보다 구체적으로, 온도조절부(120)는 오일공급부(200), 방향절환부(300), 오일쿨러(400) 및 오일히터(500)를 포함한다.
오일공급부(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 오일탱크(100)로부터 상기 작동유를 펌핑하여 공급라인(210)으로 공급한다. 오일공급부(200)는 모터(M)의 회전력에 의해 작동하는 유압펌프이고, 도 3에 도시된 바와 같이 메인펌프와 보조펌프의 2개의 펌프를 사용할 수도 있다. 즉, 평상시에는 상기 유압발생부(200)에서 작동유의 사용이 적어 오일탱크(100) 내부에 저장된 작동유의 온도변화가 크지 않지만, 유압발생부(200)의 과부하시에는 작동유의 사용이 많아져 오일탱크(100) 내부에 저장된 작동유의 온도변화가 커지므로 그에 따라 작동유를 대량으로 쿨링 또는 히팅시킬 필요가 있기 때문이다. 상기와 같은 오일공급부(200)를 통해 펌핑된 작동유는 공급라인(210)으로 공급되고, 후술하는 방향절환부(300)에서 방향절환되어 선택적으로 오일쿨러(400) 또는 오일히터(500)를 통해 쿨링 또는 히팅된다.
방향절환부(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 공급라인(210)에 공급된 상기 작동유를 쿨링공급라인(410) 또는 히팅공급라인(510)으로 선택적으로 전달한다. 이러한 방향절환부(300)는 오일탱크(100) 내부에 저장된 작동유의 온도가 설정온도 이하로 떨어질 경우 히팅공급라인(510)으로 작동유를 이동시켜 히팅시키고, 반대로 작동유의 온도가 설정온도 이상으로 상승할 경우 쿨링공급라인(410)으로 작동유를 이동시켜 쿨링시키는 역할을 한다.
즉, 오일쿨러(400)는 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 상기 쿨링공급라인(410) 상에 설치되고, 상기 쿨링공급라인(410)으로 전달되는 상기 작동유를 쿨링한 후 쿨링귀환라인(420)을 통해 상기 오일탱크(100)로 귀환시킨다. 또한, 오일히터(500)는 도 3 및 7에 도시된 바와 같이 상기 히팅공급라인(510) 상에 설치되고, 상기 히팅공급라인(510)으로 전달되는 상기 작동유를 히팅한 후 히팅귀환라인(520)을 통해 상기 오일탱크(100)로 귀환시킨다. 상술한 오일쿨러(400) 및 오일히터(500)는 작동유의 열을 주거나 받는 열교환장치로서, 간접 또는 직접적으로 열전달매체를 통해 열을 교환하여 작동유의 온도를 낮추거나 올릴 수 있고, 쿨링 및 히팅장치는 널리 알려져 있으므로 그 상세한 설명은 생략한다.
다만, 상술한 구성 중 본 발명에서의 방향절환부(300)는 후술하겠지만 공급라인(210)에 공급된 작동유의 유량 전체를 종래와 같은 스풀타입의 방향절환밸브를 통해 방향을 절환하는 것이 아니라, 일부의 파일럿압만을 이용하여 방향절환하되, 쿨링공급라인(410) 또는 히팅공급라인(510)으로 이동하는 작동유의 유량은 대량으로 이동할 수 있도록 하는 것이 특징이다.
이를 위하여, 상기 방향절환부(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 공급라인(210)으로부터 각각 분기되는 파일럿제어라인(310), 쿨링로직제어라인(320) 및 히팅로직제어라인(330)과, 상기 쿨링로직제어라인(320) 및 쿨링공급라인(410) 사이에 설치되는 제1 로직밸브(321)와, 상기 히팅로직제어라인(330) 및 히팅공급라인(510) 사이에 설치되는 제2 로직밸브(331)와, 상기 파일럿제어라인(310)에 설치되고, 방향절환에 따라 파일럿압을 상기 제1 로직밸브(321) 또는 제2 로직밸브(331)에 선택적으로 공급하여 상기 제1 로직밸브(321) 또는 제2 로직밸브(331)를 개폐시켜 상기 공급라인(210)으로 공급되는 상기 작동유를 상기 쿨링공급라인(410) 또는 히팅공급라인(510)으로 선택적으로 전달하는 방향절환밸브(311)를 포함한다.
즉, 도 3, 4 및 7에 도시된 바와 같이 오일공급부(200)에 의해 오일탱크(100) 내부에 저장된 작동유는 공급라인(210)으로 공급되며, 이때 공급라인(210)은 파일럿제어라인(310), 쿨링로직제어라인(320) 및 히팅로직제어라인(330)으로 각각 분기되어 작동유는 흘러간다. 쿨링로직제어라인(320) 상에는 제1 로직밸브(321)가 설치되고, 히팅로직제어라인(330) 상에는 제2 로직밸브(331)가 설치되므로 상기 제1 로직밸브(321) 및 제2 로직밸브(331)의 개폐에 따라 작동유는 쿨링공급라인(410) 또는 히팅공급라인(510)으로 선택적으로 전달될 것이다. 이 경우 파일럿제어라인(310) 상에는 방향절환밸브(311)가 설치되어 공급라인(210)으로 공급되는 작동유 중 일부를 파일럿압으로 하여 상기 제1 로직밸브(321) 또는 제2 로직밸브(331)에 전달하고, 상기 방향절환밸브(311)의 작동에 따라 선택적으로 제1 로직밸브(321) 또는 제2 로직밸브(331)가 개폐되는 것이다.
보다 구체적으로, 상기 제1 로직밸브(321)는 도 4 내지 9에 도시된 바와 같이 제1 로직공급포트(321a)가 상기 쿨링로직제어라인(320)과 연결되고, 제1 로직출구포트(321b)가 상기 쿨링공급라인(410)과 연결되며, 상기 방향절환밸브(311)로부터 파일럿압이 공급되는 제1 파일럿공급포트(321c)가 형성된다. 이때, 도 4 내지 6에 도시된 바와 같이 상기 제1 파일럿공급포트(321c)에 파일럿압이 공급되지 않는 경우에는 상기 쿨링로직제어라인(320)으로부터 상기 쿨링공급라인(410)으로 상기 작동유가 이동하도록 상기 제1 로직공급포트(321a)와 제1 로직출구포트(321b)가 개방되어 연통되지만, 그 역방향인 상기 쿨링공급라인(410)으로부터 상기 쿨링로직제어라인(320)으로 흐르는 상기 작동유의 이동을 제한하도록 상기 제1 로직공급포트(321a)와 제1 로직출구포트(321b)를 폐쇄하는 체크기능을 수행한다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 로직밸브(321)에 파일럿압이 공급되지 않는 경우에는 일반적인 체크밸브(check valve)와 동일한 기능을 수행한다. 그러나, 상기 제1 로직밸브(321)는 도 7 내지 9에 도시된 바와 같이 상기 제1 파일럿공급포트(321c)에 파일럿압이 공급되는 경우에는 상기 제1 로직공급포트(321a)와 제1 로직출구포트(321b)가 연통되지 않도록 폐쇄한다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이 제1 로직밸브(321)에 파일럿압이 공급되는 경우에는 작동유의 흐름을 완전히 차단하는 클로징(closing) 상태가 된다.
또한, 상기 제2 로직밸브(331)는 도 4 내지 9에 도시된 바와 같이 제2 로직공급포트(331a)가 상기 히팅로직제어라인(330)과 연결되고, 제2 로직출구포트(331b)가 상기 히팅공급라인(510)과 연결되며, 상기 방향절환밸브(311)로부터 파일럿압이 공급되는 제2 파일럿공급포트(331c)가 형성된다. 이때, 도 7 내지 9에 도시된 바와 같이 상기 제2 파일럿공급포트(331c)에 파일럿압이 공급되지 않는 경우에는 상기 히팅로직제어라인(330)으로부터 상기 히팅공급라인(510)으로 상기 작동유가 이동하도록 상기 제2 로직공급포트(331a)와 제2 로직출구포트(331b)가 개방되어 연통되지만, 그 역방향인 상기 히팅공급라인(510)으로부터 상기 히팅로직제어라인(330)으로 흐르는 상기 작동유의 이동을 제한하도록 상기 제2 로직공급포트(331a)와 제2 로직출구포트(331b)를 폐쇄하는 체크기능을 수행한다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이 제2 로직밸브(331)에 파일럿압이 공급되지 않는 경우에는 일반적인 체크밸브(check valve)와 동일한 기능을 수행한다. 그러나, 상기 제2 로직밸브(331)는 도 4 내지 6에 도시된 바와 같이 상기 제2 파일럿공급포트(331c)에 파일럿압이 공급되는 경우에는 상기 제2 로직공급포트(331a)와 제2 로직출구포트(331b)가 연통되지 않도록 폐쇄한다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 제2 로직밸브(331)에 파일럿압이 공급되는 경우에는 작동유의 흐름을 완전히 차단하는 클로징(closing) 상태가 된다.
상술한 제1 로직밸브(321) 및 제2 로직밸브(331)의 구성 및 작용에 대하여, 방향절환밸브(311)의 구체적인 구성 및 작용을 살펴본다. 상기 방향절환밸브(311)는 도 5, 6, 8 및 9에 도시된 바와 같이 P공급포트(P), R배기포트(R), A작업포트(A) 및 B작업포트(B)의 4포트와, 정상위치 및 작동위치의 2위치에 대하여 선택적으로 방향절환이 가능한 4포트 2위치 방향절환밸브이다. 이때, 상기 P공급포트(P)는 상기 파일럿제어라인(310)과 연결되고, 상기 R배기포트(R)는 파일럿귀환라인(311c)을 통해 상기 오일탱크(100)와 연결되며, 상기 A작업포트(A)는 제2 파일럿공급라인(311b)을 통해 상기 제2 파일럿공급포트(331c)와 연결되고, 상기 B작업포트(B)는 제1 파일럿공급라인(311a)를 통해 상기 제1 파일럿공급포트(321c)와 연결된다.
그에 따라, 상기 방향절환밸브(311)는 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 정상위치인 경우 상기 파일럿제어라인(310)의 작동유가 상기 P공급포트(P)를 통해 상기 A작업포트(A)를 나와 제2 파일럿공급라인(311b)을 경유하여 상기 제2 파일럿공급포트(331c)로 파일럿압을 공급함으로써 상기 제2 로직공급포트(331a)와 제2 로직출구포트(331b)가 연통되지 않도록 폐쇄한다. 이 경우 상기 제1 파일럿공급포트(321c)와 연결된 제1 파일럿공급라인(311a)의 작동유가 상기 B작업포트(B)를 통해 상기 R배기포트(R)를 나와 상기 파일럿귀환라인(311c)을 경유하여 상기 오일탱크(100)로 귀환한다.
반대로, 상기 방향절환밸브(311)는 도 8 및 9에 도시된 바와 같이 작동위치인 경우 상기 파일럿제어라인(310)의 작동유가 상기 P공급포트(P)를 통해 상기 A작업포트(A)를 나와 제1 파일럿공급라인(311a)을 경유하여 상기 제1 파일럿공급포트(321c)로 파일럿압을 공급함으로써 상기 제1 로직공급포트(321a)와 제1 로직출구포트(321b)가 연통되지 않도록 폐쇄한다. 이 경우 상기 제2 파일럿공급포트(331c)와 연결된 제2 파일럿공급라인(311b)의 작동유가 상기 B작업포트(B)를 통해 상기 R배기포트(R)를 나와 상기 파일럿귀환라인(311c)을 경유하여 상기 오일탱크(100)로 귀환한다.
상술한 구성적 특징을 가진 본 발명에 따른 유압파워유니트에서 온도조절부(120)를 통한 오일탱크(100) 내부에 저장된 작동유의 쿨링 및 히팅 각각의 구체적인 과정을 도 4 내지 9를 참조하여 설명한다.
먼저, 작동유의 쿨링과정을 도 4 내지 6을 참조하여 살펴보면, 오일탱크(100)에 저장된 작동유가 오일공급부(200)를 통해 공급라인(210)으로 공급되고, 공급라인(210)에 공급된 작동유는 파일럿제어라인(310), 쿨링로직제어라인(320) 및 히팅로직제어라인(330)으로 각각 분기된다. 이 경우 파일럿제어라인(310)으로 분기된 작동유는 파일럿제어라인(310) 상에 설치된 방향절환밸브(311)의 P공급포트(P)를 통해 A작업포트(A)로 나와 제2 파일럿공급라인(311b)를 경유하여 제2 로직밸브(331)의 제2 파일럿공급포트(331c)로 공급된다. 그에 따라, 제2 로직밸브(331)의 제2 로직공급포트(331a) 및 제2 로직출구포트(331b)가 폐쇄되어 히팅로직제어라인(330)으로부터 히팅공급라인(510)으로의 작동유 흐름은 차단된다. 반대로, 제1 로직밸브(321)의 제1 파일럿공급포트(321c)와 연결된 제1 파일럿공급라인(311a) 상의 작동유는 방향절환밸브(311)의 B작업포트(B)를 통해 R배기포트(R)로 나와 파일럿귀환라인(311c)을 경유하여 오일탱크(100)로 귀환하므로 제1 로직밸브(321)에는 파일럿압이 공급되지 않는 상태가 된다. 따라서, 제1 로직밸브(321)의 제1 로직공급포트(321a) 및 제1 로직출구포트(321b)는 개방되고, 쿨링로직제어라인(320)으로 분기된 작동유는 제1 로직밸브(321)를 경유하여 쿨링공급라인(410)을 따라 이동하게 된다. 쿨링공급라인(410)을 따라 이동하는 작동유는 쿨링공급라인(410) 상에 설치된 오일쿨러(400)을 지나면서 쿨링되고, 쿨링된 오일은 쿨링귀환라인(420)을 통해 오일탱크(100)로 복귀하게 된다.
다음으로, 작동유의 히팅과정을 도 7 내지 9를 참조하여 살펴보면, 오일탱크(100)에 저장된 작동유가 오일공급부(200)를 통해 공급라인(210)으로 공급되고, 공급라인(210)에 공급된 작동유는 파일럿제어라인(310), 쿨링로직제어라인(320) 및 히팅로직제어라인(330)으로 각각 분기된다. 이 경우 파일럿제어라인(310)으로 분기된 작동유는 파일럿제어라인(310) 상에 설치된 방향절환밸브(311)의 P공급포트(P)를 통해 B작업포트(B)로 나와 제1 파일럿공급라인(311a)를 경유하여 제1 로직밸브(321)의 제1 파일럿공급포트(321c)로 공급된다. 그에 따라, 제1 로직밸브(321)의 제1 로직공급포트(321a) 및 제1 로직출구포트(321b)가 폐쇄되어 쿨링로직제어라인(320)으로부터 쿨링공급라인(410)으로의 작동유 흐름은 차단된다. 반대로, 제2 로직밸브(331)의 제2 파일럿공급포트(331c)와 연결된 제2 파일럿공급라인(311b) 상의 작동유는 방향절환밸브(311)의 A작업포트(A)를 통해 R배기포트(R)로 나와 파일럿귀환라인(311c)을 경유하여 오일탱크(100)로 귀환하므로 제2 로직밸브(331)에는 파일럿압이 공급되지 않는 상태가 된다. 따라서, 제2 로직밸브(331)의 제2 로직공급포트(331a) 및 제2 로직출구포트(331b)는 개방되고, 히팅로직제어라인(330)으로 분기된 작동유는 제2 로직밸브(331)를 경유하여 히팅공급라인(510)을 따라 이동하게 된다. 히팅공급라인(510)을 따라 이동하는 작동유는 히팅공급라인(510) 상에 설치된 오일히터(500)을 지나면서 히팅되고, 히팅된 오일은 히팅귀환라인(520)을 통해 오일탱크(100)로 복귀하게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 유압파워유니트는, 온도조절부(120)가 하나의 공급라인(210) 내에서 방향절환부(300)를 통해 오일탱크(100) 내의 작동유를 선택적으로 히팅 및 쿨링시킬 수 있으면서도, 제1 로직밸브(321) 및 제2 로직밸브(331)를 통해 많은 유량을 히팅 및 쿨링시킬 수 있고, 히팅 또는 쿨링전환은 방향절환밸브(311)의 작동에 따라 파일럿압을 이용해 제1 로직밸브(321) 및 제2 로직밸브(331)의 개폐를 통해 이루어지므로 방향절환시 압력상승 및 누유는 최소화하면서도 대유량의 작동유를 히팅 및 쿨링시킬 수 있는 효과가 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
100 : 오일탱크
110 : 유압발생부
120 : 온도조절부
200 : 오일공급부 210 : 공급라인
300 : 방향절환부
310 : 파일럿제어라인 311 : 방향절환밸브
311a :제1 파일럿공급라인 311b : 제2 파일럿공급라인
311c : 파일럿귀환라인
P : P공급포트 R : 배기포트
A : A작업포트 B : B작업포트
320 : 쿨링로직제어라인 321 : 제1 로직밸브
321a : 제1 로직공급포트 321b : 제1 로직출구포트
321c : 제1 파일럿공급포트
330 : 히팅로직제어라인 331 : 제2 로직밸브
331a : 제2 로직공급포트 331b : 제2 로직출구포트
331c : 제2 파일럿공급포트
400 : 오일쿨러
410 : 쿨링공급라인 420 : 쿨링귀환라인
500 : 오일히터
510 : 히팅공급라인 520 : 히팅귀환라인

Claims (5)

  1. 작동유가 저장된 오일탱크와, 상기 오일탱크로부터 상기 작동유를 펌핑하여 각각의 유압작동요소에 공급하는 유압발생부와, 상기 오일탱크에 저장된 상기 작동유의 온도가 기 설정된 온도범위 내에서 유지되도록 상기 작동유를 쿨링 또는 히팅시키는 온도조절부를 포함하는 유압파워유니트에 있어서,
    상기 온도조절부는,
    상기 오일탱크로부터 상기 작동유를 펌핑하여 공급라인으로 공급하는 오일공급부와, 상기 공급라인 상에 설치되고, 상기 공급라인에 공급된 상기 작동유를 쿨링공급라인 또는 히팅공급라인으로 선택적으로 전달하는 방향절환부와, 상기 쿨링공급라인 상에 설치되고, 상기 쿨링공급라인으로 전달되는 상기 작동유를 쿨링한 후 쿨링귀환라인을 통해 상기 오일탱크로 귀환시키는 오일쿨러와, 상기 히팅공급라인 상에 설치되고, 상기 히팅공급라인으로 전달되는 상기 작동유를 히팅한 후 히팅귀환라인을 통해 상기 오일탱크로 귀환시키는 오일히터를 포함하고,
    상기 방향절환부는,
    상기 공급라인으로부터 각각 분기되는 파일럿제어라인, 쿨링로직제어라인 및 히팅로직제어라인과, 상기 쿨링로직제어라인 및 쿨링공급라인 사이에 설치되는 제1 로직밸브와, 상기 히팅로직제어라인 및 히팅공급라인 사이에 설치되는 제2 로직밸브와, 상기 파일럿제어라인에 설치되고, 방향절환에 따라 파일럿압을 상기 제1 로직밸브 또는 제2 로직밸브에 선택적으로 공급하여 상기 제1 로직밸브 또는 제2 로직밸브를 개폐시켜 상기 공급라인으로 공급되는 상기 작동유를 상기 쿨링공급라인 또는 히팅공급라인으로 선택적으로 전달하는 방향절환밸브를 포함하고,
    상기 제1 로직밸브는,
    제1 로직공급포트가 상기 쿨링로직제어라인과 연결되고, 제1 로직출구포트가 상기 쿨링공급라인과 연결되며, 상기 방향절환밸브로부터 파일럿압이 공급되는 제1 파일럿공급포트가 형성되고,
    상기 제1 파일럿공급포트에 파일럿압이 공급되지 않는 경우에는 상기 쿨링로직제어라인으로부터 상기 쿨링공급라인으로 상기 작동유가 이동하도록 상기 제1 로직공급포트와 제1 로직출구포트가 개방되어 연통되지만, 그 역방향인 상기 쿨링공급라인으로부터 상기 쿨링로직제어라인으로 흐르는 상기 작동유의 이동을 제한하도록 상기 제1 로직공급포트와 제1 로직출구포트를 폐쇄하는 체크기능을 수행하고,
    상기 제1 파일럿공급포트에 파일럿압이 공급되는 경우에는 상기 제1 로직공급포트와 제1 로직출구포트가 연통되지 않도록 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 유압파워유니트.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 로직밸브는,
    제2 로직공급포트가 상기 히팅로직제어라인과 연결되고, 제2 로직출구포트가 상기 히팅공급라인과 연결되며, 상기 방향절환밸브로부터 파일럿압이 공급되는 제2 파일럿공급포트가 형성되고,
    상기 제2 파일럿공급포트에 파일럿압이 공급되지 않는 경우에는 상기 히팅로직제어라인으로부터 상기 히팅공급라인으로 상기 작동유가 이동하도록 상기 제2 로직공급포트와 제2 로직출구포트가 개방되어 연통되지만, 그 역방향인 상기 히팅공급라인으로부터 상기 히팅로직제어라인으로 흐르는 상기 작동유의 이동을 제한하도록 상기 제2 로직공급포트와 제2 로직출구포트를 폐쇄하는 체크기능을 수행하고,
    상기 제2 파일럿공급포트에 파일럿압이 공급되는 경우에는 상기 제2 로직공급포트와 제2 로직출구포트가 연통되지 않도록 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 유압파워유니트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 방향절환밸브는,
    P공급포트, R배기포트, A작업포트 및 B작업포트의 4포트와, 정상위치 및 작동위치의 2위치에 대하여 선택적으로 방향절환이 가능한 4포트 2위치 방향절환밸브이고,
    상기 P공급포트는 상기 파일럿제어라인과 연결되고, 상기 R배기포트는 파일럿귀환라인을 통해 상기 오일탱크와 연결되며, 상기 A작업포트는 제2 파일럿공급라인을 통해 상기 제2 파일럿공급포트와 연결되고, 상기 B작업포트는 제1 파일럿공급라인을 통해 상기 제1 파일럿공급포트와 연결되는 것을 특징으로 하는 유압파워유니트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방향절환밸브는,
    정상위치인 경우 상기 파일럿제어라인의 작동유가 상기 P공급포트를 통해 상기 A작업포트를 나와 제2 파일럿공급라인을 경유하여 상기 제2 파일럿공급포트로 파일럿압을 공급함으로써 상기 제2 로직공급포트와 제2 로직출구포트가 연통되지 않도록 폐쇄하며, 상기 제1 파일럿공급포트와 연결된 제1 파일럿공급라인의 작동유가 상기 B작업포트를 통해 상기 R배기포트를 나와 상기 파일럿귀환라인을 경유하여 상기 오일탱크로 귀환하고,
    작동위치인 경우 상기 파일럿제어라인의 작동유가 상기 P공급포트를 통해 상기 B작업포트를 나와 제1 파일럿공급라인을 경유하여 상기 제1 파일럿공급포트로 파일럿압을 공급함으로써 상기 제1 로직공급포트와 제1 로직출구포트가 연통되지 않도록 폐쇄하며, 상기 제2 파일럿공급포트와 연결된 제2 파일럿공급라인의 작동유가 상기 A작업포트를 통해 상기 R배기포트를 나와 상기 파일럿귀환라인을 경유하여 상기 오일탱크로 귀환하는 것을 특징으로 하는 유압파워유니트.
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JP2014055608A (ja) * 2012-09-11 2014-03-27 Hitachi Sumitomo Heavy Industries Construction Crane Co Ltd 建設機械の油圧回路およびクレーン

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