KR101683317B1

KR101683317B1 - 중장비의 유압 펌프 제어 장치

Info

Publication number: KR101683317B1
Application number: KR1020117017074A
Authority: KR
Inventors: 조영식; 장달식
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2016-12-07
Also published as: KR20110100289A; EP2381115B1; US20110262287A1; EP2381115A4; WO2010074507A2; WO2010074507A3; EP2381115A2; CN102265041B; CN102265041A; US8707690B2

Abstract

본 발명에 따른 건설기계의 유압펌프 제어장치는 사판각이 조절되어 토출 유량이 제어되는 유압펌프(10)와, 보조펌프(14)와, 상기 유압펌프(10)로부터 토출되는 유체의 흐름 방향을 제어하여 액추에이터(13)에 선택적으로 공급하는 컨트롤 밸브(11)와, 상기 컨트롤 밸브(11)의 센터 바이패스 라인(17)과 탱크(T) 사이에 상호 병렬로 연결된 오리피스(15) 및 릴리프 밸브(16)와, 상기 컨트롤 밸브(11)의 센터 바이패스 라인(17)을 통과한 유체와 상기 보조펌프(14)로부터 토출된 유체를 전달받아 이 중 어느 하나의 압력을 신호압으로 선택하는 신호압 선택유닛(20)(120)(220)과, 상기 신호압 선택유닛(20)(120)(220)로부터 선택된 신호압을 전달받아 상기 유압펌프(10)의 사판각을 조절하는 레귤레이터(30)를 포함하며, 상기 신호압 선택유닛(20)은 건설기계의 아이들 상태에서 상기 보조펌프(14)로부터 토출된 유체의 압력을 신호압으로 선택하여 상기 레귤레이터(30)에 전달하는 것을 특징으로 한다.

Description

건설기계의 유압펌프 제어장치{DEVICE FOR HYDRAULIC PUMP CONTROL IN HEAVY EQUIPMENT}

본 발명은 굴삭기 등과 같이 유압을 작업장치의 구동원으로 이용하는 건설기계에 관한 것으로서, 특히 유압펌프의 토출 유량을 제어하기 위한 건설기계의 유압펌프 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기와 같은 건설기계는 주행이나 각종 작업장치를 구동시키기 위한 복수의 액츄에이터를 구비하며, 상기 복수의 액츄에이터는 엔진 또는 전기모터에 의해 구동되는 가변 용량형 유압펌프로부터 토출되는 작동유에 의해 구동된다.

상기 가변용량형 유압펌프로부터 토출되는 작동유의 유량은 동력 손실을 최소화할 수 있도록 작업 부하에 따라 제어되며, 일 예가 도 1에 도시된다.

도 1을 참조하면, 엔진에 직결되어 구동되는 유압펌프(1)는 레귤레이터(2)에 입력되는 신호압에 따라 사판각이 조절되어 토출유량이 조절된다. 상기 레귤레이터(2)에 입력되는 신호압은 복수의 컨트롤 밸브(3)를 통과한 센터 바이패스 라인(6)으로부터 인출되며, 상기 센터 바이패스 라인(6)에는 릴리프 밸브(4)와 오리피스(5)가 상호 병렬로 연결된다.

전술한 바와 같은 구성을 가지는 유압펌프 제어장치의 작동 과정을 살펴보면, 우선, 조이스틱과 같은 조작부의 조작신호가 입력되지 않으면, 복수의 컨트롤 밸브(3)는 중립 상태에 위치한다. 이와 같은 상태에서, 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 센터 바이패스 라인(6)을 통해 탱크(T)로 배출된다. 이때, 오리피스(5)에 의해 탱크(T)로 드레인되는 작동유의 유량이 제한되어 센터 바이패스 라인(6)의 압력은 릴리프 밸브(4)의 릴리프 압력까지 상승하게 되며, 이와 같이 상승된 압력은 레귤레이터(2)로 입력되어 유압펌프(1)의 유량이 감소하도록 유압펌프(1)의 사판각이 조절된다.

반면, 조작부로부터 조작신호가 입력되면, 복수의 컨트롤 밸브(3) 중 어느 하나가 변환되고, 이에 의해 센터 바이패스 라인(6)을 통해 흐르는 작동유의 유량이 줄어들게 된다. 그러면, 레귤레이터(2)에 입력되는 신호압의 크기는 작아지고, 이에 의해 유압펌프(1)의 유량이 증가하는 방향으로 유압펌프(1)의 사판각이 조절된다.

전술한 바와 같은 유압펌프 제어장치에 의하면, 작업 장치나 주행 장치가 구동되지 않은 경우에도 센터 바이패스 라인(6)의 작동유가 릴리프 밸브(4)의 릴리프 압력에 도달될 수 있게 유압펌프(1)는 일정한 유량을 토출해야 한다. 즉, 복수의 컨트롤 밸브(3)가 모두 중립 상태에 있는 경우에도 유압펌프(1)는 일정한 유량을 공급할 수 있도록 구동되어야 하고, 이는 엔진의 동력 손실을 초래하게 된다.

또한, 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 오리피스(5) 및 릴리프 밸브(4)를 통해 드레인 탱크(T)로 드레인되기 때문에 압력 손실이 발생하게 되고, 이에 의해 엔진(E)의 동력의 손실이 더욱 증가할 뿐만 아니라 작동유의 온도가 상승하게 된다. 작동유의 온도가 상승하게 되면, 각 액츄에이터의 구동 정밀도가 저하되고 고가의 유압 부품이 손상되어 수명이 짧아지는 문제점이 있어 건설기계의 신뢰성이 저하된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 동력 손실을 최소화할 수 있는 건설기계의 유압펌프 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 건설기계의 유압펌프 제어장치는 사판각이 조절되어 토출 유량이 제어되는 유압펌프(10); 보조펌프(14); 상기 유압펌프(10)로부터 토출되는 유체의 흐름 방향을 제어하여 액추에이터(13)에 선택적으로 공급하는 컨트롤 밸브(11); 상기 컨트롤 밸브(11)의 센터 바이패스 라인(17)과 탱크(T) 사이에 상호 병렬로 연결된 오리피스(15) 및 릴리프 밸브(16); 상기 컨트롤 밸브(11)의 센터 바이패스 라인(17)을 통과한 유체와 상기 보조펌프(14)로부터 토출된 유체를 전달받아 이 중 어느 하나의 압력을 신호압으로 선택하는 신호압 선택유닛; 및 상기 신호압 선택유닛으로부터 선택된 신호압을 전달받아 상기 유압펌프(10)의 사판각을 조절하는 레귤레이터(30)를 포함하며, 상기 신호압 선택유닛은 건설기계의 아이들 상태에서 상기 보조펌프(14)로부터 토출된 유체의 압력을 신호압으로 선택하여 상기 레귤레이터(30)에 전달하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 신호압 선택유닛(20)은 상기 보조펌프(14)의 압력을 상기 레귤레이터(30)에 전달하고 상기 센터 바이패스 라인(17)의 작동유를 탱크(T)에 배출하는 제1위치와, 상기 센터 바이패스 라인(17)의 압력을 상기 레귤레이터(30)에 전달하는 제2위치 사이에서 변환되는 밸브유닛(21); 및 작업신호(Pi)가 입력되지 않으면 상기 밸브유닛(21)을 제1위치로 변환시키고, 작업신호(Pi)가 입력되면 상기 밸브유닛(21)을 제2위치로 변환시키는 제어부(24)를 포함한다.

또한, 상기 밸브유닛(21)은 상기 제어부(24)의 신호에 따라 상기 보조펌프(14)의 파일럿 작동유를 통과시키거나 차단하는 제1밸브(22); 및 상기 제1밸브(22)가 상기 보조펌프(14)의 파일럿 작동유를 통과시키는 위치에 있으면 상기 제1밸브(22)를 통과한 상기 보조펌프(14)의 파일럿 압력을 상기 레귤레이터(30)에 전달하고 상기 센터 바이패스 라인(17)의 작동유를 탱크(T)로 배출시키며, 상기 제1밸브(22)가 상기 보조펌프(14)의 파일럿 작동유를 차단하는 위치에 있으면 상기 센터 바이패스 라인(17)의 압력을 상기 레귤레이터(30)에 전달하는 제2밸브(23)를 포함한다.

그리고, 상기 유압펌프 제어장치는 상기 보조펌프(14)의 파일럿 압력이 기준 압력 이상이면 상기 보조펌프(14)의 파일럿 작동유를 탱크(T)로 배출시키는 보조 릴리프 밸브(29)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 신호압 선택유닛(120)은 상기 보조펌프(14)의 파일럿 압력과 상기 센터 바이패스 라인(17)의 압력 중 큰 압력을 상기 레귤레이터(30)에 전달하는 셔틀밸브(123); 상기 센터 바이패스 라인(17)과 탱크(T) 사이에 상기 오리피스(15) 및 상기 릴리프 밸브(16)와 병렬로 설치되어 상기 센터 바이패스 라인(17)을 탱크(T)에 연결시키거나 차단하는 단속밸브(121); 및 상기 셔틀밸브(123)를 상기 보조펌프(14)에 연결시키거나 상기 셔틀밸브(123)를 탱크(T)에 연결시키는 방향절환밸브(122)를 포함하며, 상기 단속밸브(121)와 상기 방향절환밸브(122)는 상기 컨트롤 밸브(11)의 변환에 따라 압력이 가변하는 밸브 신호라인(124)의 압력에 따라 변환되며, 상기 단속밸브(121)는, 상기 컨트롤 밸브(11)가 중립상태이면 상기 센터 바이패스 라인(17)을 탱크(T)에 연결시키고, 상기 컨트롤 밸브(11)가 중립상태를 벗어나면 상기 센터 바이패스 라인(17)과 탱크(T)의 연결을 차단하며, 상기 방향절환밸브(122)는, 상기 컨트롤 밸브(11)가 중립상태이면 상기 셔틀밸브(123)가 상기 보조펌프(14)의 압력을 선택하도록 상기 셔틀밸브(123)를 상기 보조펌프(14)에 연결시키고, 상기 컨트롤 밸브(11)가 중립상태를 벗어나면 상기 셔틀밸브(123)가 상기 센터 바이패스 라인(17)의 압력을 출력하도록 상기 셔틀밸브(123)를 상기 탱크(T)에 연결시킨다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 신호압 선택유닛(220)은 수압부(221a)가 상기 보조펌프(14)와 연결되면, 상기 보조펌프(14)가 상기 레귤레이터(30)에 연결되고 상기 센터 바이패스 라인(17)의 탱크(T)로 배출되도록 변환되고, 상기 수압부(221a)가 탱크(T)에 연결되면, 상기 보조펌프(14)와 상기 레귤레이터(30)의 연결이 차단되고 상기 센터 바이패스 라인(17)이 상기 레귤레이터(30)에 연결되도록 변환되는 신호압 선택밸브(221); 및 상기 신호압 선택밸브(221)의 수압부(221a)를 상기 보조펌프(14)에 연결하거나 탱크(T)에 연결하는 방향절환밸브(222)를 포함하고, 상기 방향절환밸브(222)는 상기 컨트롤 밸브(11)의 변환에 따라 압력이 가변하는 밸브 신호라인(124)의 신호압에 따라 변환되며, 상기 방향절환밸브(222)는, 상기 컨트롤 밸브(11)가 중립상태이면 상기 신호압 선택밸브(221)의 수압부(221a)를 상기 보조펌프(14)에 연결하고, 상기 컨트롤 밸브(11)가 중립상태를 벗어나면 상기 신호압 선택밸브(221)의 수압부(221a)를 탱크(T)에 연결한다.

이상에서 설명한 바와 같은 과제 해결 방법에 의하면, 신호압 선택유닛에 의해 건설기계가 아이들 상태이면 보조펌프의 압력이 레귤레이터로 전달되어 센터 바이패스 라인의 작동유를 릴리프 밸브를 거치지 않고 탱크로 배출시킬 수 있게 된다. 이에 의해 릴리프 밸브에 의한 압손 및 동력 손실을 최소화할 수 있게 되고, 작동유의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 건설기계의 연비를 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 건설기계가 아이들 상태인 경우, 센터 바이패스 라인의 압력보다 높은 보조펌프의 압력을 레귤레이터에 전달함으로써, 유압펌프의 토출유량을 최소화시킬 수 있게 되고, 이에 의해 건설기계의 연비를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 신호압 선택유닛을 셔틀밸브와 단속밸브 및 방향절환밸브로 구성하여 전기적 신호없이 유압신호로만 유압펌프를 제어할 수 있고, 이에 의해 건설기계의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 신호압 선택유닛을 신호압 선택밸브와 방향절환밸브로 구성함으로써, 유압부품수를 최소화할 수 있고, 이에 의해 제조원가를 줄일 수 있다.

도 1은 종래 유압펌프 제어장치를 개략적으로 나타낸 유압 회로도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 유압펌프 제어장치를 개략적으로 나타낸 유압 회로도,
도 4 내지 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 유압펌프 제어장치를 개략적으로 나타낸 유압 회로도,
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 유압펌프 제어장치를 개략적으로 나타낸 유압 회로도이다.

이하, 본 발명에 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어장치는 유압펌프(10)와, 보조펌프(14)와, 컨트롤 밸브(11)와, 오리피스(15) 및 릴리프 밸브(16)와, 신호압 선택유닛(20)과, 레귤레이터(30)를 포함한다.

상기 유압펌프(10)는 엔진(E)에 연결되어 구동되며, 사판각이 조절되어 토출 유량이 제어되는 가변 용량형 펌프이다. 상기 유압펌프(10)로부터 토출되는 작동유는 컨트롤 밸브(11)에 의해 그 흐름 방향이 제어된 상태로 액추에이터(13)에 공급되어 액추에이터(13)를 구동시킨다.

상기 컨트롤 밸브(11)는 조작부(12)로부터 입력되는 신호압에 따라 변환되어 상기 액추에이터(13)에 공급될 작동유의 흐름 방향을 변환시킨다. 이러한 컨트롤 밸브(11)는 상기 조작부(12)로부터 신호압이 전달되지 않으면, 도 2와 같이, 중립 상태를 유지하며, 이와 같은 상태에서 건설기계는 작업을 하고 있지 않는 아이들 상태가 된다.

상기 보조펌프(14)는 상기 컨트롤 밸브(11)의 수압부에 신호압으로 인가될 파일럿 작동유를 토출하기 위한 것으로서, 상기 보조펌프(14)는 상기 조작부(12)와 연결된다. 도 2와 같이, 상기 조작부(12)가 조작되지 않은 상태에서는 상기 보조펌프(14)의 파일럿 압력은 상기 컨트롤 밸브(11)의 수압부에 전달되지 않고, 도 3과 같이, 상기 조작부(12)가 조작된 상태에서는 상기 보조펌프(14)의 파일럿 압력은 상기 조작부(12)를 통해 상기 컨트롤 밸브(11)의 수압부에 전달된다. 이와 같이 파일럿 압력이 상기 컨트롤 밸브(11)의 수압부에 전달되면 상기 컨트롤 밸브(11)는 일측 또는 타측으로 변환되어 상기 유압펌프(10)의 작동유를 액추에이터(13)에 공급하게 된다.

한편, 상기 컨트롤 밸브(11)가 중립 상태인 경우, 상기 유압펌프(10)의 작동유는 센터 바이패스 라인(17)을 통해 탱크(T6)로 드레인된다. 이때, 센터 바이패스 라인(17)과 탱크(T6)의 사이에는 오리피스(15) 및 릴리프 밸브(16)가 상호 병렬되게 설치된다. 상기 오리피스(15)는 탱크(T6)로 배출되는 상기 센터 바이패스 라인(17)의 작동유의 유량을 제한하여 상기 센터 바이패스 라인(17)의 압력을 상승시키는 기능을 한다. 상기 센터 바이패스 라인(17)의 압력이 상기 릴리프 밸브(16)의 릴리프 압력에 도달하면, 상기 릴리프 밸브(16)는 변환되어 상기 센터 바이패스 라인(17)의 작동유를 탱크(T6)로 배출시킨다. 이와 같이, 건설기계가 아이들 상태인 경우, 센터 바이패스 라인(17)의 압력을 릴리프 압력까지 상승시키는 이유는 센터 바이패스 라인(17)이 유압펌프(10)의 레귤레이터(30)에 큰 압력을 전달하여 유압펌프(10)의 토출유량을 낮추기 위함이다.

그러나 건설기계가 아이들 상태인 경우, 전술한 바와 같이, 센터 바이패스 라인(17)의 작동유를 릴리프 압력까지 상승시킨 후에 릴리프 밸브(16)를 통해 탱크(T6)에 배출하는 것은 에너지 손실을 증가시킬 뿐만 아니라 작동유의 온도를 상승시킨다. 이러한 이유로 본 실시예에서는 신호압 선택유닛(20)을 통해, 상기 건설기계가 아이들 상태이면, 상기 보조펌프(14)의 파일럿 압력을 상기 레귤레이터(30)에 전달하고, 건설기계가 아이들 상태가 아니면 상기 센터 바이패스 라인(17)의 압력을 상기 레귤레이터(30)에 전달하도록 하였다. 이에 의해, 건설기계가 아이들 상태인 경우, 센터 바이패스 라인(17)의 압력을 낮추더라도 유압펌프(10)의 토출유량을 줄일 수 있게 되어 에너지 손실을 최소화함과 아울러 작동유의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있게 된다.

보다 구체적으로, 상기 신호압 선택유닛(20)은 상기 레귤레이터(30)에 전달된 신호압을 선택하기 위한 것으로서, 밸브유닛(21)과 상기 밸브유닛(21)의 변환을 제어하기 위한 제어부(24)를 포함한다.

상기 밸브유닛(21)은 상기 제어부(24)의 신호에 따라 상기 보조펌프(14)의 파일럿 작동유를 통과시키거나 차단하는 제1밸브(22)와, 상기 제1밸브(22)를 통과한 파일럿 압력과 상기 센터 바이패스 라인(17)의 압력 중 어느 하나의 압력을 상기 레귤레이터(30)에 전달하기 위한 제2밸브(23)를 포함한다.

상기 제1밸브(22)는 그 일측이 탱크(T4)와 보조펌프(14)가 연결되며, 타측은 상기 제2밸브(23)의 수압부(23a)와 입력단에 연결된다. 상기 제1밸브(22)가, 도 2와 같은 상태로 변환되면, 보조펌프(14)의 작동유는 제2밸브(23)의 수압부(23a)로 입력되어 제2밸브(23)를 도 2와 같은 상태로 변환시킨다. 그러면, 제2밸브(23)는 보조펌프(14)의 압력을 신호압(PN)으로 레귤레이터(30)에 전달하게 되고, 센터 바이패스 라인(17)을 탱크(T6)에 연결하여 센터 바이패스 라인(17)의 작동유를 탱크(T)로 배출시킨다.

반면, 제1밸브(22)가, 도 3과 같은 상태로 변환되면, 상기 보조펌프(14)는 제2밸브(23)와 차단되며, 보조펌프(14)로부터 토출되는 작동유는 보조 릴리프 밸브(29)를 통해 탱크(T3)로 드레인된다. 이때, 제2밸브(23)의 수압부(23a)는 탱크(T4)에 연결되어 제2밸브(23)는 스프링에 의해 도 3과 같은 상태로 변환된다. 그러면, 센터 바이패스 라인(17)은 레귤레이터(30)와 연결되어 상기 센터 바이패스 라인(17)의 압력이 레귤레이터(30)에 전달된다.

상기 제어부(24)는 상기 제1밸브(22)의 변환을 제어하기 위한 것으로서, 압력센서(28)에 의해 검출된 압력이 입력된다. 상기 압력센서(28)는 상기 조작부(12)의 한 쌍의 파일럿 라인(26)(27)의 압력 중 큰 압력을 감지할 수 있도록 파일럿 셔틀밸브(25)의 출력단에 연결된다. 이와 같은 구성에 의해, 도 3과 같이, 조작부(12)가 조작되면, 상기 압력센서(28)는 조작 압력(Pi)을 감지하여 제어부(24)에 출력한다. 그러면 제어부(24)는 상기 제1밸브(22)의 신호인가부에 전원을 인가하여 도 3과 같이 제1밸브(22)를 변환시킨다.

이하, 전술한 바와 같은 구성을 가지는 건설기계의 유압펌프 제어장치의 동작에 대하여 상세히 설명한다.

우선, 건설기계가 아이들인 상태, 즉 조작부(12)가 조작되지 않은 상태에서 압력센서(28)로부터 출력되는 조작신호(Pi)는 제어부(24)로 입력된다. 그러면, 상기 제어부(24)는 조작부(12)가 조작되지 않은 상태이므로, 제1밸브(22)의 신호인가부에 전원을 인가하지 않게 되고, 이에 의해 제1밸브(22)는 도 2와 같은 상태가 유지되어 보조펌프(14)의 파일럿 압력이 신호압(PN)으로 선택되어 레귤레이터(30)에 인가되고, 센터 바이패스 라인(17)의 작동유는 탱크(T6)로 드레인된다.

한편, 조작부(12)가 조작되면, 압력센서(28)에 의해 조작신호(Pi)가 제어부(24)로 입력된다. 그러면, 제어부(24)는 제1밸브(22)의 신호인가부에 전원을 인가하여 제1밸브(22)를 도 3과 같은 상태로 변환시킨다. 그러면, 제2밸브(23)의 수압부(23a)가 탱크(T4)에 연결되어 제2밸브(23)가 도 3과 같은 상태로 변환되고, 이에 의해 센터 바이패스 라인(17)의 압력이 신호압(PN)으로 선택되어 레귤레이터(30)에 전달된다.

도 4 내지 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 유압펌프 제어장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 여기서, 본 발명의 제2실시예와 제3실시예에서 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여한다.

본 발명의 제1실시예에서는 제어부(24)의 제어신호에 의해 유압펌프(10)의 레귤레이터(30)에 입력되는 신호를 선택하였으나, 본 발명의 제2실시예에서는 유압식으로 레귤레이터(30)에 입력되는 신호를 선택한다. 또한, 본 발명의 제2실시예에서는 2개의 유압펌프가 이용되는 유압 시스템을 예시하고 있으나, 2개의 유압펌프에 대한 제어 방법이 동일하므로, 도 4의 우측 유압펌프의 제어장치에 대해서만 설명한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에서에 따른 신호압 선택유닛(120)은 상기 보조펌프(14)의 파일럿 압력과 상기 센터 바이패스 라인(17)의 압력 중 큰 압력을 레귤레이터(30)에 전달하는 셔틀밸브(123)와, 상기 센터 바이패스 라인(17)과 탱크(T) 사이에 상기 오리피스(15) 및 상기 릴리프 밸브(16)와 병렬로 설치되어 상기 센터 바이패스 라인(17)을 탱크(T)에 연결시키거나 차단하는 단속밸브(121)와, 상기 셔틀밸브(123)를 상기 보조펌프(14)에 연결시키거나 상기 셔틀밸브(123)를 탱크(T)에 연결시키는 방향절환밸브(122)를 포함한다.

상기 셔틀밸브(123)의 입력단에는 상기 방향절환밸브(122)와 상기 센터 바이패스 라인(17)이 연결되며, 상기 셔틀밸브(123)의 출력단은 상기 레귤레이터(30)에 연결된다.

상기 단속밸브(121)는 상기 밸브 신호라인(124)의 신호압에 따라 변환되며, 상기 밸브 신호라인(124)의 압력이 낮으면 상기 센터 바이패스 라인(17)의 작동유를, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 탱크(T)로 드레인시키며, 상기 밸브 신호라인(124)의 압력이 높으면 상기 센터 바이패스 라인(17)의 작동유가 드레인되는 것을 차단한다.

상기 방향절환밸브(122)는 상기 밸브 신호라인(124)의 신호압에 따라 변환되며, 상기 밸브 신호라인(124)의 신호압이 낮으면, 상기 방향절환밸브(122)는 보조펌프(14)의 파일럿 압력을 셔틀밸브(123)에 전달하고, 상기 밸브 신호라인(124)의 신호압이 높으면 상기 보조펌프(14)와 상기 셔틀밸브(123)의 연결을 차단하고 상기 셔틀밸브(123)를 탱크(T)에 연결시킨다.

상기 밸브 신호라인(124)은 상기 복수의 컨트롤 밸브(11) 중 주행 컨트롤 밸브(11a)의 변환에 따라 신호압이 가변하는 제 1 밸브 신호라인(124a)과, 상기 주행 컨트롤 밸브(11a) 이외의 컨트롤 밸브(11b)의 변환에 따라 신호압이 가변하는 제 2 밸브 신호라인(124b)과, 상기 제 1 밸브 신호라인(124a)과 제 2 밸브 신호라인(124b) 중 큰 압력을 선택하여 상기 단속밸브(121)와 상기 방향절환밸브(122)에 신호압으로 인가하는 제 3 밸브 신호라인(124c)을 포함한다. 상기 제 1 내지 제 3 밸브 신호라인(124a)(124b)(124c)은 신호용 셔틀밸브(124d)를 통해 연결된다.

한편, 상기 제 1 및 제 2 밸브 신호라인(124a)(124b)은 파일럿 유압라인(40)으로부터 인출된다. 상기 파일럿 유압라인(40)은 메인 파일럿 유압라인(41)과 제 1 파일럿 유압라인(42)과 제 2 파일럿 유압라인(43)을 포함한다.

상기 메인 파일럿 유압라인(41)은 보조펌프(14)에 연결되어 보조펌프(14)의 파일럿 작동유를 공급하기 위한 것으로서, 보조펌프(14)로부터 토출되는 작동유의 일부는 상기 방향절환밸브(122)로 공급되고, 보조펌프(14)의 파일럿 작동유의 나머지 일부는 상기 제 1 및 제 2 파일럿 유압라인(42)(43)으로 공급된다.

상기 제 1 파일럿 유압라인(42)은 주행 컨트롤 밸브(11a)의 로직밸브(18a)를 통해 드레인 라인에 연결된다. 그리고, 상기 제 1 밸브 신호라인(124a)은 상기 제 1 파일럿 유압라인(42)의 제 1 신호용 오리피스(44)의 후단으로부터 인출된다. 따라서, 상기 주행 컨트롤 밸브(11a)가 변환되면 로직밸브(18a)가 상기 제 1 파일럿 유압라인(42)과 드레인 라인을 차단하여 제 1 파일럿 유압라인(42)의 압력이 상승하게 되고, 이에 의해 제 1 밸브 신호라인(124a)의 압력이 상승하게 된다.

상기 제 2 파일럿 유압라인(43)은 상기 주행 컨트롤 밸브(11a) 외의 작업 컨트롤 밸브(11b)의 로직밸브(18b)를 통해 드레인 라인에 연결된다. 그리고, 상기 제 2 밸브 신호라인(124b)은 상기 제 2 파일럿 유압라인(43)의 제 2 신호용 오리피스(45)의 후단으로부터 인출된다. 따라서, 작업 컨트롤 밸브(11b) 중 어느 하나가 변환되면 로직밸브(18b)가 상기 제 2 파일럿 유압라인(43)과 드레인 라인을 차단하여 상기 제 2 파일럿 유압라인(43)의 압력이 상승하게 되고, 이에 의해 제 2 밸브 신호라인(124b)의 압력이 상승하게 된다.

상기 제 1 및 제 2 밸브 신호라인(124a)(124b) 중 어느 하나의 압력이 상승하게 되면, 제 3 밸브 신호라인(124c)의 압력이 상승하게 된다.

이하, 전술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 제2실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어장치의 동작 과정에 대하여 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 6은 건설기계가 아이들 상태인 경우를 나타낸 유압 회로도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 컨트롤 밸브(11)가 변환되지 않은 중립상태이기 때문에, 제 1 및 제 2 파일럿 유압라인(42)(43)의 압력이 낮은 상태이어서, 제 1 내지 제 3 밸브 신호라인(124a)(124b)(124c)의 압력이 낮다. 따라서, 제 3 밸브 신호라인(124c)의 신호압에 따라 변환되는 단속밸브(121)와 방향절환밸브(122)는 변환되지 않고, 도 4 내지 6과 같은 초기 상태를 유지한다. 이와 같은 상태에서, 방향절환밸브(122)는 보조펌프(14)의 파일럿 압력을 셔틀밸브(123)에 인가하게 되고, 셔틀밸브(123)는 보조펌프(14)의 파일럿 압력을 신호압으로 선택하여 레귤레이터(30)에 전달한다. 이때, 단속밸브(121)는 센터 바이패스 라인(17)을 탱크(T)에 연결한다.

도 7 내지 도 9는 건설기계가 아이들 상태가 아닌 작업 상태의 유압회로도를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 컨트롤 밸브(11) 중 일부가 변환된 상태이다.

이와 같은 상태에서는 제 2 파일럿 유압라인(43)은 드레인 라인과 차단되고, 이에 의해 제 2 밸브 신호라인(124b)의 압력이 상승하게 된다. 이에 의해 제 3 밸브 신호라인(124c)에 높은 압력이 출력되어 단속밸브(121)와 방향절환밸브(122)에 인가된다. 그러면, 방향절환밸브(122) 및 단속밸브(121)는 도 7 내지 도 9와 같은 상태로 변환된다. 그러면 방향절환밸브(122)는 셔틀밸브(123)를 탱크(T)에 연결하고, 단속밸브(121)는 센터 바이패스 라인(17)을 차단한다. 그러면, 센터 바이패스 라인(17)의 압력이 상승하게 되고, 이와 같은 압력은 셔틀밸브(123)로 입력되어 신호압으로 선택된다. 이와 같이 선택된 센터 바이패스 라인(17)의 신호압은 레귤레이터(30)로 입력된다.

도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 유압펌프 제어장치를 개략적으로 나타낸 회로도이다.

본 발명의 제3실시예는 본 발명의 제2실시예에서는 2개의 단속밸브(121)와 2개의 셔틀밸브(123)가 적용된 것을 하나의 신호압 선택밸브(221)로 구현한 점에서 차이가 있을 뿐 나머지 구성들은 동일하다. 따라서, 이하에서는 제2실시예와 다른 점에 대해서만 설명하겠다.

본 발명의 제3실시예에 따른 신호압 선택유닛(220)은 신호압 선택밸브(221)와 방향절환밸브(222)를 포함한다. 방향절환밸브(222)는 본 발명의 제2실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 신호압 선택밸브(221)의 일측에는 2개의 센터 바이패스 라인(17)과 상기 방향절환밸브(222)가 연결되며, 그 타측에는 상기 2개의 레귤레이터(30)와 탱크(T)가 연결된다. 한편, 상기 신호압 선택밸브(221)의 수압부(221a)에는 상기 방향절환밸브(222)로부터 전달되는 신호압이 인가된다.

이와 같은 신호압 선택밸브(221)는 건설기계가 아이들 상태이면 2개의 센터 바이패스 라인(17)을 탱크(T)와 연결시키고, 상기 방향절환밸브(222)를 통해 전달되는 보조펌프(14)의 파일럿 압력을 신호압으로 선택하여 레귤레이터(30)에 전달한다. 반면, 건설기계가 작업 상태이면, 2개의 센터 바이패스 라인(17)의 압력이 신호압으로 선택되어 레귤레이터(30)에 전달되고, 신호압 선택밸브(221)의 파일럿 작동유를 방향절환밸브(222)를 통해 탱크(T)로 드레인된다.

이하, 전술한 바와 같은 구성을 가지는 유압펌프 제어장치의 동작에 대하여 설명한다.

도 10은 건설기계가 작업상태인 경우를 나타낸 것으로서, 복수의 컨트롤 밸브(11) 중 어느 하나가 변환되면 제 3 밸브 신호라인(124c)의 압력이 높아진다. 이에 의해 방향절환밸브(222)는 도 10과 같은 상태로 변환된다. 그러면, 신호압 선택밸브(221)의 수압부(221a)의 작동유가 탱크(T)로 드레인되어 신호압 선택밸브(221)는 도 10과 같은 상태로 변환된다. 그러면, 2개의 센터 바이패스 라인(17)은 레귤레이터(30)에 연결된다.

반면, 건설기계가 아이들 상태인 경우, 제 3 밸브 신호라인(124c)의 압력이 낮아진다. 이에 의해 방향절환밸브(222)는 도 10과 반대 상태로 변환된다. 그러면, 보조펌프(14)의 파일럿 압력이 신호압 선택밸브(221)의 수압부(221a)로 전달되어 신호압 선택밸브(221)는 도 10과 반대 상태로 변환된다. 그러면 신호압 선택밸브(221)는 2개의 센터 바이패스 라인(17)의 작동유를 드레인시키고, 방향절환밸브(222)를 통해 전달된 보조펌프(14)의 파일럿 압력을 신호압으로 선택하여 레귤레이터(30)에 전달한다.

산업상 이용가능성

이상과 같은 본 발명은 굴삭기, 휠로더 등 다양한 유압을 이용하여 구동되는 다양한 건설기계에 적용될 수 있다.

Claims

건설기계의 유압펌프 제어장치로서,
사판각이 조절되어 토출 유량이 제어되는 유압펌프(10);
보조펌프(14);
상기 유압펌프(10)로부터 토출되는 유체의 흐름 방향을 제어하여 액추에이터(13)에 선택적으로 공급하는 컨트롤 밸브(11);
상기 컨트롤 밸브(11)의 센터 바이패스 라인(17)과 탱크(T) 사이에 상호 병렬로 연결된 오리피스(15) 및 릴리프 밸브(16);
상기 컨트롤 밸브(11)의 센터 바이패스 라인(17)을 통과한 유체와 상기 보조펌프(14)로부터 토출된 유체를 전달받아 이 중 어느 하나의 압력을 신호압으로 선택하는 신호압 선택유닛; 및
상기 신호압 선택유닛으로부터 선택된 신호압을 전달받아 상기 유압펌프(10)의 사판각을 조절하는 레귤레이터(30)를 포함하고,
상기 신호압 선택유닛은 건설기계의 아이들 상태에서 상기 보조펌프(14)로부터 토출된 유체의 압력을 신호압으로 선택하여 상기 레귤레이터(30)에 전달하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압펌프 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 신호압 선택유닛은,
상기 보조펌프(14)의 압력을 상기 레귤레이터(30)에 전달하고 상기 센터 바이패스 라인(17)의 작동유를 탱크(T)에 배출하는 제1위치와, 상기 센터 바이패스 라인(17)의 압력을 상기 레귤레이터(30)에 전달하는 제2위치 사이에서 변환되는 밸브유닛(21); 및
작업신호(Pi)가 입력되지 않으면 상기 밸브유닛(21)을 제1위치로 변환시키고, 작업신호(Pi)가 입력되면 상기 밸브유닛(21)을 제2위치로 변환시키는 제어부(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압펌프 제어장치.
제 2 항에 있어서,
상기 밸브유닛(21)은,
상기 제어부(24)의 신호에 따라 상기 보조펌프(14)의 파일럿 작동유를 통과시키거나 차단하는 제1밸브(22); 및
상기 제1밸브(22)가 상기 보조펌프(14)의 파일럿 작동유를 통과시키는 위치에 있으면 상기 제1밸브(22)를 통과한 상기 보조펌프(14)의 파일럿 압력을 상기 레귤레이터(30)에 전달하고 상기 센터 바이패스 라인(17)의 작동유를 탱크(T)로 배출시키며,
상기 제1밸브(22)가 상기 보조펌프(14)의 파일럿 작동유를 차단하는 위치에 있으면 상기 센터 바이패스 라인(17)의 압력을 상기 레귤레이터(30)에 전달하는 제2밸브(23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압펌프 제어장치.
제 3 항에 있어서, 상기 보조펌프(14)의 파일럿 압력이 기준 압력 이상이면 상기 보조펌프(14)의 파일럿 작동유를 탱크(T)로 배출시키는 보조 릴리프 밸브(29)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압펌프 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 신호압 선택유닛은,
상기 보조펌프(14)의 파일럿 압력과 상기 센터 바이패스 라인(17)의 압력 중 큰 압력을 상기 레귤레이터(30)에 전달하는 셔틀밸브(123);
상기 센터 바이패스 라인(17)과 탱크(T) 사이에 상기 오리피스(15) 및 상기 릴리프 밸브(16)와 병렬로 설치되어 상기 센터 바이패스 라인(17)을 탱크(T)에 연결시키거나 차단하는 단속밸브(121); 및
상기 셔틀밸브(123)를 상기 보조펌프(14)에 연결시키거나 상기 셔틀밸브(123)를 탱크(T)에 연결시키는 방향절환밸브(122)를 포함하며,
상기 단속밸브(121)와 상기 방향절환밸브(122)는 상기 컨트롤 밸브(11)의 변환에 따라 압력이 가변하는 밸브 신호라인(124)의 압력에 따라 변환되며,
상기 단속밸브(121)는, 상기 컨트롤 밸브(11)가 중립상태이면 상기 센터 바이패스 라인(17)을 탱크(T)에 연결시키고, 상기 컨트롤 밸브(11)가 중립상태를 벗어나면 상기 센터 바이패스 라인(17)과 탱크(T)의 연결을 차단하며,
상기 방향절환밸브(122)는, 상기 컨트롤 밸브(11)가 중립상태이면 상기 셔틀밸브(123)가 상기 보조펌프(14)의 압력을 선택하도록 상기 셔틀밸브(123)를 상기 보조펌프(14)에 연결시키고, 상기 컨트롤 밸브(11)가 중립상태를 벗어나면 상기 셔틀밸브(123)가 상기 센터 바이패스 라인(17)의 압력을 출력하도록 상기 셔틀밸브(123)를 상기 탱크(T)에 연결시키는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압펌프 제어장치.
제1항에 있어서,
상기 신호압 선택유닛은,
수압부(221a)가 상기 보조펌프(14)와 연결되면, 상기 보조펌프(14)가 상기 레귤레이터(30)에 연결되고 상기 센터 바이패스 라인(17)의 작동유가 탱크(T)로 배출되도록 변환되고,
상기 수압부(221a)가 탱크(T)에 연결되면, 상기 보조펌프(14)와 상기 레귤레이터(30)의 연결이 차단되고 상기 센터 바이패스 라인(17)이 상기 레귤레이터(30)에 연결되도록 변환되는 신호압 선택밸브(221); 및
상기 신호압 선택밸브(221)의 수압부(221a)를 상기 보조펌프(14)에 연결하거나 탱크(T)에 연결하는 방향절환밸브(222)를 포함하고,
상기 방향절환밸브(222)는 상기 컨트롤 밸브(11)의 변환에 따라 압력이 가변하는 밸브 신호라인(124)의 신호압에 따라 변환되며,
상기 방향절환밸브(222)는, 상기 컨트롤 밸브(11)가 중립상태이면 상기 신호압 선택밸브(221)의 수압부(221a)를 상기 보조펌프(14)에 연결하고, 상기 컨트롤 밸브(11)가 중립상태를 벗어나면 상기 신호압 선택밸브(221)의 수압부(221a)를 탱크(T)에 연결하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압펌프 제어장치.