KR101742322B1 - 전자유압펌프용 비상 제어부를 포함하는 건설기계의 유압 시스템 - Google Patents

전자유압펌프용 비상 제어부를 포함하는 건설기계의 유압 시스템 Download PDF

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KR101742322B1
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Abstract

본 발명은 전자유압펌프를 사용하는 건설기계의 유압 시스템에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 전자유압펌프를 제어하는 전자제어부의 작동 불능시 임시로 건설기계를 구동하기 위한 비상 제어부를 포함하는 유압 시스템에 관한 것으로, 이를 위하여 전자유압펌프와, 전자유압펌프를 제어하는 전자제어부, 및 전자제어부 작동 불능시 작동되어 전자유압펌프를 사전 설정된 조건으로 임시로 제어하는 비상 제어부를 포함하는 유압 시스템의 구성을 개시하고, 특히 전자제어부 작동 불능시 요구되는 작업기의 부하량(저부하, 고부하)에 기초하여 선택적으로 상이한 조건으로 비상 제어부가 작동함으로써 일정 압력(P1)에 해당하는 저부하 작업과 그보다 높은 압력(P2)에 해당하는 고부하 작업 모두에 대해 효과적으로 대응할 수 있다.

Description

전자유압펌프용 비상 제어부를 포함하는 건설기계의 유압 시스템{Hydraulic system of construction machinery comprising emergency controller for electro-hydraulic pump}
본 발명은 전자유압펌프를 사용하는 건설기계의 유압 시스템에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 전자유압펌프를 제어하는 전자제어부의 작동 불능시 임시로 건설기계를 구동하기 위한 비상 제어부를 포함하는 유압 시스템에 관한 것이다.
굴삭기, 휠로더 등과 같은 건설기계는 통상적으로 엔진에 의해 구동되는 유압펌프와, 유압펌프로부터 토출되는 작동유의 압력을 통해 붐, 암, 버켓, 및 주행모터, 선회 모터 등과 같은 다수의 작업기를 구동하는 유압 시스템으로 구성된다.
이러한 건설기계의 유압 시스템에서 사용되는 유압펌프는 펌프 내에 형성된 사판과 사판의 각도(사판각)를 조정하기 위한 조정기를 구비하는 가변 용량형 펌프이며, 특히 사판각을 조정하기 위해 조정기로 입력되는 지시의 유형에 따라 기계 제어 방식 또는 전자 제어 방식으로 구분될 수 있다.
초기 유압펌프는 기계 제어 방식이 주였으나, 오늘날에는 예컨대 전기 신호를 조정기로 인가하여 사판각을 제어하는 전자 제어 방식이 도입되고 있다. 이러한 전자 제어 방식의 유압펌프는 소위 압력 제어형 전자유압펌프를 포함한다.
압력 제어형 전자유압펌프는 전자제어부와 같은 제어 수단을 통해 제어된다. 이러한 전자제어부는 건설기계의 조종석 내 조이스틱과 같은 레버가 조작됨에 따른 압력 센서의 값과 전자유압펌프 내에 장착된 센서로부터 사판각 각도의 값을 각각 전기 신호로 입력받고, 해당 전자유압펌프로 압력 제어를 위한 전기 신호를 출력하게 된다. 예컨대 전자제어부는 이들 센서로부터 검출된 값을 수신하는 입력부와 입력된 값에 기초하여 대응하는 제어 신호를 생성하는 연산부, 그리고 전자유압펌프로 제어 신호를 출력하는 출력부를 포함한다.
이러한 전자유압펌프를 사용하는 건설기계의 경우에, 전자제어부가 작동 불능이 된다면, 예컨대 전기 신호를 수신하는 입력부 및 제어 신호를 출력하는 출력부 중 어느 하나가 고장을 일으킨다면, 이는 전자유압펌프의 제어가 정상적으로 이루어질 수 없게 됨을 의미하고, 결국 전자유압펌프를 사용하는 건설기계 자체의 구동 불능과 같은 최악의 결과를 가져오게 된다.
따라서, 전자제어부의 작동 불능시 임시로 전자유압펌프를 제어할 수 있도록 비상 제어부를 구비함으로써 전자제어부의 작동 불능과 같은 비상 상황에 대처하는 방안이 마련되고 있다.
도 1은 종래의 전자유압펌프를 사용하는 유압 시스템의 일 예를 도시한 유압 회로도이다. 도 1을 참조하면, 건설기계는 엔진에 의해 구동되는 제 1 및 제 2 전자유압펌프(10a, 10b)와, 전자유압펌프로부터 토출되는 작동유의 유동을 제어하는 다수의 메인제어밸브(20a, 20b, 20c, 20d), 메인제어밸브로부터 공급되는 작동유를 통해 구동될 수 있는 제 1 및 제 2 주행펌프(30a, 30b) 및 다수의 작업기(40a, 40b)를 포함한다. 또한, 이들 펌프와 메인제어밸브 및 작업기 등을 연결하여 작동유가 이송되는 경로를 형성하는 소정의 유압 라인을 포함하고, 펌프와 메인제어밸브 사이의 유압 라인 상에 주행모터(30a, 30b) 및 작업기(40a, 40b)에 대한 작동유의 공급 경로를 변경할 수 있는 주행직진제어밸브(70)를 더 포함한다.
덧붙여, 제 1 및 제 2 전자유압펌프(10a, 10b)의 사판각을 조정하는 조정기(12a, 12b)와, 이 조정기를 제어할 수 있는 전자제어부(50)를 포함하며, 이 전자제어부(50)는 조이스틱(도시되지 않음)의 압력 신호(80)와 각 펌프(10a, 10b)의 유량 신호(예컨대, 사판각의 각도 검출 신호)(14a, 14b)를 수신하여 대응하는 제어 신호(52a, 52b, 54)를 생성하고, 이들 제어 신호를 각 펌프의 조정기(12a, 12b) 및 주행직진제어밸브(70)로 출력한다.
또한, 이러한 유압 시스템에서 전자제어부의 작동 불능시를 대비하기 위한 비상 제어부(60)를 더 포함한다.
도 2는 도 1의 비상 제어부(60)의 일 예를 도시한 로직 회로도이다. 도 2에 따르면, 전자제어부(도 1의 50)의 작동 불능시 비상 제어부(60)는 예컨대 스위치(SW)의 조작을 통해 입력 포트(62A, 62B)에서 출력 포트(62a, 62b)로 전달되는 제어 신호의 경로를 예컨대, 배터리와 같은 상시 전원(64)에서 출력 포트(62a, 62b)로 전달되는 대체 경로로 전환할 수 있다. 즉, 도 2의 스위치를 기준으로 실선의 경로(입력 포트로부터 전달되는 제어 신호)가 점선의 경로(상시 전원으로부터 전달되는 제어 신호)로 전환될 수 있다.
이때, 출력 포트(62a, 62b)로 전달되는 상시 전원(64)의 제어 신호는 경로 상에 배치된 저항(R1, R2)을 통해 사전 설정된 임의의 값으로 결정될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 종래의 비상 제어부는, 예컨대 각 전자유압펌프(10a, 10b)가 사전 설정된 동일한 압력을 유지하도록 구성되며, 이에 전자제어부가 작동 불능이 되는 비상 상황시 건설기계가 일정 압력 이하의 부하 작업을 수행할 수 있도록 구성되었다. 즉, 전자제어부와 관계없이 건설기계가 최소한의 작업이나 주행을 할 수 있도록 전자유압펌프가 임시로 제어될 수 있다.
도 3은 비상 제어부의 작동에 따라 전자유압펌프가 구동될 때 압력과 유량 사이의 관계를 도시한 그래프이다. 도 3에 도시된 것처럼, 종래의 유압 시스템에서, 엔진 정격회전수에서 1개 전자유압펌프의 최대 토출 유량을 Qmax로 할 때, 비상 제어부의 작동에 따라 종래의 유압 시스템의 토출 유량은 2×Qmax의 최대값으로 고정되고, 이 최대 유량하에서 소정의 압력(예컨대 P1)에 해당하는 부하 작업이 수행될 수 있었다. 통상 P1에 해당하는 부하 작업은 최소한의 작업기 구동 또는 주행과 같은 저부하 작업이 될 수 있다.
그러나, 소정의 압력인 P1보다 높은 압력에 대응하는 부하 작업(예컨대, 고부하 작업)을 수행하고자 할 경우에는, 엔진 마력 이상의 부하가 펌프에 걸리기 때문에, 엔진이 스톨되어 건설기계의 구동 자체가 불가능해지는 최악의 상황으로 귀결될 수 있다.
본 발명의 목적은 전자유압펌프를 사용하는 건설기계에서 전자제어부의 작동이 불가능한 경우에 임시로 전자유압펌프를 제어할 수 있는 비상 제어부를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비상 제어부에 의해 임시로 제어되는 전자유압펌프가 요구되는 작업기의 부하량에 따라 저부하와 고부하의 상이한 설정으로 선택적으로 구동될 수 있는 유압 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전자유압펌프의 선택적 제어를 위한 비상 제어부의 로직 회로를 제공함으로써, 건설기계의 전자유압펌프가 저부하 작업과 고부하 작업에 대응하여 적절한 유량으로 작동유를 토출할 수 있도록 하는 유압 시스템을 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 압력 제어형 가변 용량 펌프인 제 1 및 제 2 전자유압펌프와; 제 1 및 제 2 전자유압펌프로부터 토출되는 작동유의 유동을 선택적으로 제어하는 다수의 메인제어밸브와; 다수의 메인제어밸브 중 대응하는 개개의 메인제어밸브로부터 공급되는 작동유를 통해 구동되는 다수의 작업기, 제 1 및 제 2 주행펌프와; 제 1 및 제 2 주행펌프로 공급되는 작동유의 공급 경로를 설정하는 주행직진제어밸브와; 제 1 및 제 2 전자유압펌프의 유량 신호 및 조종석 내 조이스틱의 조작 신호에 기초하여 제 1 및 제 2 전자유압펌프에 대한 압력 제어 전기 신호를 출력함으로써, 제 1 및 제 2 전자유압펌프의 작동유 토출 유량을 제어하는 전자제어부; 및 전자제어부의 작동 불능시 제 1 및 제 2 전자유압펌프에 대한 사전 설정된 압력 제어 전기 신호를 출력하는 비상 제어부를 포함하고, 이때 비상 제어부는 작업기의 부하량에 따라 제 1 및 제 2 전자유압펌프의 토출 유량을 선택적으로 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 전자유압펌프용 비상 제어부를 포함하는 건설기계의 유압 시스템을 제공한다.
본 발명에 있어서, 비상 제어부는, 작업기의 부하량이 저부하인 경우 제 1 및 제 2 전자유압펌프에 대해 동일한 압력으로 사전 설정된 압력 제어 전기 신호를 출력하고, 작업기의 부하량이 고부하인 경우 제 1 및 제 2 전자유압펌프 중 하나의 펌프에 대해 저부하의 경우보다 더욱 높은 압력으로 사전 설정된 압력 제어 전기 신호를 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 비상 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 비상 제어부는 작업기의 부하량이 고부하인 경우에 또한 주행직진제어밸브에 대한 구동 전기 신호를 출력하여 주행직진제어밸브를 구동시키는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 비상 제어부는: 주행직진제어밸브, 제 1 및 제 2 전자유압펌프로 전기 신호를 출력하는 개개의 출력 포트와; 소정의 회로를 통해 개개의 출력 포트와 연결되며, 전자제어부의 대응 전기 신호를 수신하는 개개의 입력 포트; 및 소정의 회로 상에 배치된 스위치를 통해 개개의 출력 포트와 연결되며, 전자제어부의 작동 불능시 사전 설정된 전기 신호를 출력하는 상시 전원;을 포함하는 전기 회로부로 구성되며, 이때 사전 설정된 전기 신호는 작업기의 부하량에 따라 스위치의 조작을 통해 선택적으로 출력 포트로 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 스위치는 저부하에 대해 제 1 및 제 2 전자유압펌프를 동작시키고, 고부하에 대해 주행직진제어밸브의 구동과 함께 제 1 및 제 2 전자유압펌프 중 하나의 펌프만을 동작시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전자유압펌프를 사용하는 건설기계에서 전자제어부의 작동이 불가능한 경우에 임시로 전자유압펌프를 제어할 수 있는 비상 제어부를 제공할 수 있다.
또한, 비상 제어부에 의해 임시로 제어되는 전자유압펌프가 요구되는 작업기의 부하량에 따라 저부하와 고부하의 상이한 설정으로 선택적으로 구동될 수 있는 유압 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 전자유압펌프의 선택적 제어를 위한 비상 제어부의 로직 회로를 제공함으로써, 건설기계의 전자유압펌프가 저부하 작업과 고부하 작업에 대응하여 적절한 유량으로 작동유를 토출할 수 있도록 하는 유압 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 전자유압펌프를 사용하는 유압 시스템의 일 예를 도시한 유압 회로도;
도 2는 도 1의 비상 제어부의 일 예를 도시한 로직 회로도;
도 3은 도 1의 유압 시스템에서 비상 제어부 작동시 압력과 유량 사이의 관계를 도시한 그래프;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자유압펌프를 사용하는 유압 시스템을 도시한 유압 회로도;
도 5는 도 4의 비상 제어부의 일 예를 도시한 로직 회로도;
도 6a 및 도 6b는 작업기의 부하량이 고부하인 경우, 대응하는 유압 시스템의 유압 회로도 및 비상 제어부의 로직 회로도를 도시한 도;
도 7은 도 6a의 유압 시스템에서 압력과 유량 사이의 관계를 도시한 그래프; 그리고
도 8a 및 도 8b는 작업기의 부하량이 저부하인 경우, 대응하는 유압 시스템의 유압 회로도 및 비상 제어부의 로직 회로도를 도시한 도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자유압펌프를 사용하는 유압 시스템을 도시한 유압 회로도이다. 참고로, 본원에서 제시되는 유압 회로도는 본 발명의 특징을 설명하기 위해 간략화된 회로 도면이며, 예컨대 각 메인제어밸브 등의 제어를 조종하기 위한 파일럿 압력 및 메인제어밸브 내 스풀을 구동하기 위한 유압 라인 등이 생략된 것이라는 점에 유의한다.
도 4를 참조하면, 건설기계는 엔진에 의해 구동되는 제 1 및 제 2 전자유압펌프(110a, 110b)와, 전자유압펌프로부터 토출되는 작동유의 유동을 제어하는 다수의 메인제어밸브(120a, 120b, 120c, 120d)와, 메인제어밸브로부터 공급되는 작동유를 통해 구동될 수 있는 제 1 및 제 2 주행모터(130a, 130b) 및 다수의 작업기(140a, 140b)를 포함한다.
참고로, 도 4의 유압 시스템에서 작업기는 2개로 표시되고 있으나, 본 발명이 이로 한정되는 것은 아니며, 더 많은 수의 작업기 및 관련된 메인제어밸브를 더 포함할 수 있다는 점은 자명하다.
또한, 이들 펌프와 메인제어밸브 및 작업기 등을 연결하여 작동유가 이송되는 경로를 형성하는 소정의 유압 라인을 포함하고, 펌프와 메인제어밸브 사이의 유압 라인 상에 주행모터(130a, 130b) 및 작업기(140a, 140b)에 대한 작동유의 공급 경로를 변경할 수 있는 주행직진제어밸브(170)를 더 포함한다.
이 실시예에서, 주행직진제어밸브(170)가 구동되는 경우, 예컨대 도면을 기준으로 밸브가 우측에 위치하면, 제 1 전자유압펌프(110a)는 다수의 작업기(140a, 140b)에만 작동유를 공급하고, 제 2 전자유압펌프(110b)는 제 1 및 제 2 주행모터(130a, 130b)와 다수의 작업기(140a, 140b)로 작동유를 공급할 수 있다.
이와 달리, 주행직진제어밸브(170)가 구동되지 않는 경우, 예컨대 도면을 기준으로 밸브가 좌측에 위치하면, 제 1 전자유압펌프(110a)에서 토출된 작동유는 도면을 기준으로 좌측에 배열된 작업기들[예컨대, 제 1 주행모터(130a) 및 작업기(140a)]로 공급되고, 제 2 전자유압펌프(110b)에서 토출된 작동유는 도면을 기준으로 우측에 배열된 작업기들[예컨대, 제 2 주행모터(130b) 및 작업기(140b)]로 공급된다.
덧붙여, 제 1 및 제 2 전자유압펌프(110a, 110b)의 사판각을 제어하여 토출 유량을 조정하는 조정기(112a, 112b)와, 이 조정기를 제어할 수 있는 전자제어부(150)를 포함하며, 이 전자제어부(150)는 조종석 내 조이스틱(도시되지 않음)의 압력 신호(180)와 각 펌프(110a, 110b)의 유량 신호(예컨대, 사판각의 각도 검출 신호)(114a, 114b)를 수신하여 대응하는 제어 신호(152a, 152b, 154)를 생성하고, 이들 제어 신호를 각 펌프의 조정기(112a, 112b) 및 주행직진제어밸브(170)로 출력한다.
또한, 이러한 유압 시스템에서 전자제어부의 작동 불능시를 대비하기 위한 비상 제어부(160)가 더 포함된다. 예컨대 비상 제어부(160)는 전자제어부(150)가 작동 불능이 된 경우에, 전자유압펌프(110a, 110b) 및 주행직진제어밸브(170)로 사전 설정된 전기값과 같은 비상 제어 신호를 출력함으로써 임시로 건설기계가 구동될 수 있도록 할 수 있다.
도 5는 도 4의 비상 제어부(160)의 일 예를 도시한 로직 회로도이다. 도 5에 따르면, 전자제어부(도 4의 150)의 작동 불능시 비상 제어부(160)는 예컨대 스위치(SW1, SW2)의 조작을 통해 입력 포트(162A, 162B, 162D)에서 출력 포트(162a, 162b, 162d)로 전달되는 제어 신호의 경로를 예컨대, 배터리와 같은 상시 전원(164)에서 출력 포트(162a, 162b, 162d)로 전달되는 대체 경로로 전환할 수 있다. 즉, 도 5의 스위치(SW1, SW2)를 기준으로 실선의 경로(입력 포트로부터 전달되는 제어 신호)가 점선의 경로(상시 전원으로부터 전달되는 제어 신호)로 전환될 수 있다.
이때, 출력 포트(162a, 162b, 162d)로 전달되는 상시 전원(64)의 제어 신호는 경로 상에 배치된 저항(R1, R2, R3, R4)을 통해 사전 설정된 임의의 값으로 결정될 수 있다. 또한, 2개의 스위치(SW1, SW2)가 선택적으로 조작될 수 있기 때문에, 필요에 따라 예컨대 저부하 작업과 고부하 작업에 따라 선택적으로 제어 신호의 경로가 설정될 수 있다.
한편, 종래와 달리, 본 발명의 비상 제어부(160)는 주행직진제어밸브(170)에 대한 신호 경로를 더 포함하고, 이 신호 경로 상에 차단 스위치(ST_Off)를 배치하고, 이 차단 스위치(ST_Off)를 1차 스위치(SW1)와 연계시킴으로써, 전자제어부의 작동 불능시 1차 스위치(SW1)를 조작함으로써 기본적으로 주행직진제어밸브에 대한 전자제어부의 구동 신호를 차단하도록 구성되어 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 비상 제어부는, 선택적으로 예컨대 각 전자유압펌프(110a, 110b)가 사전에 설정된 동일한 압력에 의해 구동되거나 하나의 전자유압펌프(예컨대, 110b)만이 사전에 설정된 더 큰 압력에 의해 구동될 수 있도록 구성되며, 이에 전자제어부가 작동 불능이 되는 비상 상황시 건설기계가 저부하 작업과 고부하 작업 모두에 대해 선택적으로 대응할 수 있도록 구성되었다.
예컨대, 본 발명의 비상 제어부(160)를 포함하는 유압 시스템은 저부하 작업이 요구될 때 종래와 유사하게 제 1 및 제 2 전자유압펌프(110a, 110b)로 동일한 압력의 전기 신호를 출력함으로써 각 전자유압펌프(110a, 110b)가 동일한 유량을 토출하도록 할 수 있으며, 이와 달리 고부하 작업이 요구될 때 제 1 및 제 2 전자유압펌프 중 하나의 펌프(예컨대, 제 2 전자유압펌프)(110b)만이 사전 설정된 유량을 토출하도록 함으로써 상대적으로 큰 부하 작업을 수행할 수 있도록 구성된다.
고부하와 저부하 각각의 경우를 기준으로, 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 이들 도면은 기본적으로 도 4 및 도 5에 기초한 것이며, 이에 비상 제어부(160)의 선택적 작동에 따라 구별되는 점을 중심으로 설명한다.
먼저, 도 6a 및 도 6b는 고부하 작업이 요구되는 경우의 유압 시스템의 유압 회로도 및 그 비상 제어부의 로직 회로도를 도시한다. 또한 도 7은 도 6a의 유압 시스템에서 유량과 압력의 상관 관계를 도시한 그래프이다.
도 6a에서 도시된 바와 같이, 고부하 작업의 경우에 비상 제어부(160)는 주행직진제어밸브(170)와 제 2 전자유압펌프(110b)만을 구동함으로써 종래의 저부하 작업보다 더 큰 압력을 요구하는 고부하 작업을 수행할 수 있도록 작동한다.
예컨대, 도 6a에서 비상 제어부(160)는 주행직진제어밸브(170)에 대한 제어 신호(154')와 제 2 전자유압펌프(110b)에 대한 제어 신호(152b')를 출력한다. 주행직진제어밸브(170)가 구동됨에 따라 주행모터(130a, 130b) 및 작업기(140a, 140b)에 대한 작동유의 공급은 하나의 펌프, 즉 제 2 전자유압펌프(110b)에 의해서만 이루어지도록 변경되며, 예컨대, 도 6a에서 굵은 선으로 도시된 경로를 따라 해당 제어 신호가 전달되고, 제 2 전자유압펌프(110b)로부터 토출된 작동유가 각 주행모터(130a, 130b) 및 작업기(140a, 140b)로 공급된다.
따라서 종래와 달리 하나의 펌프만이 구동되기 때문에 종래 2개의 펌프가 구동될 때의 최대 유량(즉, 2×Qmax)보다 낮은 최대 유량(Qmax)으로 작동유가 공급되게 되며, 이에 종래보다 더 높은 압력(예컨대, P2)에 해당하는 부하 작업을 수행할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 특징은, 전자제어부가 작동 불능이 된 비상 상황시에 고부하의 작업이 요구되는 경우, 비상 제어부가 시스템 내 공급되는 작동유의 최대 유량을 기존보다 낮게(예컨대, 2×Qmax에서 Qmax로) 설정하도록 작동함으로써 더 높은 압력(예컨대, P1에서 P2로)에 해당하는 부하 작업을 수행할 수 있도록 한 것이다. 예컨대, 도 7에서 빗금친 부분에 해당하는 고부하 작업을 수행할 수 있다.
다시 도 6a를 살펴보면, 하나의 전자유압펌프(110b)만으로 주행모터(130a, 130b) 및 작업기(140a, 140b)를 구동하기 위해서, 주행직진제어밸브(170)가 제어 신호(154')를 받아 구동된 상태임을 알 수 있다. 예컨대, 제 2 전자유압펌프(110)로부터 토출된 작동유가 도면을 기준으로 우측으로 도시된 일군의 메인제어밸브(120b, 120d)로 공급됨과 동시에 주행직진제어밸브(170)를 통해 좌측으로 도시된 일군의 메인제어밸브(120a, 120c)로 공급될 수 있다.
이 경우 종래의 2×Qmax 유량보다 적은 Qmax의 유량으로 작업기들을 구동하게 되어, 종래의 압력(P1)에 해당하는 부하 작업(예컨대, 저부하 작업)보다 더 높은 압력(P2)에 해당하는 부하 작업(예컨대, 고부하 작업)을 수행할 수 있게 된다. 따라서, 종래와 달리 고부하 작업을 수행하더라도, 엔진 마력 이상의 부하가 펌프에 걸리지 않기 때문에, 엔진이 스톨되는 등의 종래의 단점을 해소할 수 있다.
이와 같이, 고부하 작업의 경우 비상 제어부(160)는 도 6b와 같이 작동됨으로써, 요구되는 제어 신호(152b', 154')를 출력할 수 있다. 도 6b는 도 5의 회로도에서 1차 스위치(SW1)와 2차 스위치(SW2)가 모두 조작된 상태를 나타낸다.
1차 스위치(SW1)가 조작됨으로써, 주행직진제어밸브용 차단 밸브(ST_Off)가 구동되어 주행직진제어밸브용 출력 포트(162d)에 대한 연결이 차단되고 제 1 및 제 2 전자유압펌프용 출력 포트(162a, 162b)에 대해 상시 전원(164)이 연결된다. 또한 2차 스위치(SW2)가 조작됨으로써, 주행직진제어밸브용 출력 포트(162d)에 대해 상시 전원(164)이 연결되고 동시에 1차 전자유압펌프용 출력 포트(162a)에 대한 상시 전원의 연결이 차단된다.
따라서, 1차 및 2차 스위치(SW1, SW2)가 모두 조작된 도 6b의 경우에, 비상 제어부(160)는 실선으로 표시된 바와 같이, 주행직진제어밸브용 출력 포트(162d)를 통해 제어 신호(154')를 그리고 제 2 전자유압펌프용 출력 포트(162b)를 통해 제어 신호(152b')를 출력한다.
참고로, 상시 전원(164)에서 제공되는 전기는 연결 회로 상에 배치된 적절한 저항(R1, R2, R3, R4)을 통해 적절한 값으로 조절된다. 예컨대, 비상 제어부(160) 내 저항의 크기를 조정함으로써 비상시 공급되는 전기의 값이 결정될 수 있다.
도 6b의 경우 저항 R3는 주행직진제어밸브용 출력 포트(162d)로 공급되는 전기의 크기를, 그리고 저항 R4는 제 2 전자유압펌프용 출력 포트(162b)로 공급되는 전기의 크기를 결정한다.
다음으로, 도 8a 및 도 8b는 저부하 작업이 요구되는 경우의 유압 시스템의 유압 회로도 및 그 비상 제어부의 로직 회로도를 도시한다. 이 경우, 유량과 압력의 상관 관계는 종래의 경우를 도시한 도 3과 실질적으로 동일하다.
도 8a에서 도시된 바와 같이, 저부하 작업의 경우에 비상 제어부(160)는 제 1 전자유압펌프(110a)와 제 2 전자유압펌프(110b)를 동시에 구동함으로써 종래와 같은 저부하 작업을 수행할 수 있도록 선택적으로 작동할 수 있다.
예컨대, 도 8a에서 비상 제어부(160)는 제 1 전자유압펌프(110a)에 대한 제어 신호(152a")와 제 2 전자유압펌프(110b)에 대한 제어 신호(152b")를 출력한다. 따라서 종래와 같이 2개의 펌프가 구동되기 때문에, 역시 최대 유량(즉, 2×Qmax)으로 작동유가 공급되게 되며, 이에 종래와 같이 일정한 압력(예컨대, P1)에 해당하는 부하 작업을 수행할 수 있게 된다. 또한 이 경우, 작동유의 공급 경로는 도 8a에서 굵은 실선으로 표현된 바와 같다.
한편, 저부하 작업의 경우 비상 제어부(160)는 도 8b와 같이 작동됨으로써, 요구되는 제어 신호(152a", 152b")를 출력할 수 있다. 도 8b는 도 5의 회로도에서 1차 스위치(SW1)만이 조작된 상태를 나타낸다.
1차 스위치(SW1)가 조작됨으로써, 주행직진제어밸브용 차단 밸브(ST_Off)가 구동되어 주행직진제어밸브용 출력 포트(162d)에 대한 연결이 차단되고 동시에 제 1 및 제 2 전자유압펌프용 출력 포트(162a, 162b)에 대해 상시 전원(164)이 연결된다.
따라서, 1차 스위치(SW1)만이 조작된 도 8b의 경우에, 비상 제어부(160)는 실선으로 표시된 바와 같이, 제 1 전자유압펌프용 출력 포트(162a)를 통해 제어 신호(152a")를 그리고 제 2 전자유압펌프용 출력 포트(162b)를 통해 제어 신호(152b")를 출력한다.
역시, 상시 전원(164)에서 제공되는 전기는 연결 회로 상에 배치된 적절한 저항(R1, R2, R3, R4)을 통해 적절한 값으로 조절되고, 이에 공급되는 전기의 값이 결정될 수 있다.
도 8b의 경우 저항 R1은 제 1 전자유압펌프용 출력 포트(162a)로 공급되는 전기의 크기를, 그리고 저항 R2는 제 2 전자유압펌프용 출력 포트(162b)로 공급되는 전기의 크기를 결정한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 전자유압펌프를 사용하는 건설기계의 유압 시스템에 관한 것으로, 특히 전자유압펌프를 제어하는 전자제어부가 작동 불능이 될 경우에, 전자제어부를 대신하여 전자유압펌프를 사전에 설정된 조건으로 임시로 제어할 수 있는 비상 제어부에 관한 것이며, 특히 전자제어부 작동 불능시 요구되는 부하량에 따라 저부하 작업 및 고부하 작업에 대해 선택적으로 작동하는 비상 제어부를 포함하는 유압 시스템을 특징으로 한다.
따라서, 전자제어부가 작동 불능이 된 경우에도, 작업기를 구동하여 작업을 마무리하거나, 위험 지역에 있는 건설기계를 안전한 지대로 옮기기 위한 주행시키는 등의 비상 작업을 수행할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 비상 제어부는 전자제어부의 작동 불능시 요구되는 작업기의 부하량에 따라 저부하 작업을 수행하는 경우와 고부하 작업을 수행하는 경우를 기준으로 사전 설정된 제어 신호를 선택적으로 출력함으로써 각 경우에 대응하여 적합하게 전자유압펌프를 구동할 수 있다는 점을 특징으로 한다.
이를 위해, 본 발명은 주행직진제어밸브와, 제 1 및 제 2 전자유압펌프에 대해 사전에 설정된 2가지 설정(P1의 압력에 해당하는 저부하 작업, P2의 압력에 해당하는 고부하 작업, 이때 P1은 P2보다 작다)에 맞추어 제어 신호를 출력함으로써, 저부하 작업과 고부하 작업 모두에 대해 효과적으로 건설기계를 구동할 수 있도록 한다.
100: 유압 시스템 110a, 110b: 전자유압펌프
112a, 112b: 조정기 114a, 114b: 유량 신호
120a, 120b, 120c, 120d: 메인제어밸브 130a, 130b: 주행모터
140a, 140b: 작업기 150: 전자제어부
152a, 152b: 전자유압펌프용 제어 신호
154: 주행직진제어밸브용 제어 신호
160: 비상 제어부
162A, 162B, 162D: 입력 포트
162a, 162b, 162d: 출력 포트
164: 상시 전원 170: 주행직진제어밸브
180: 조작 신호
R1, R2, R3, R4: 저항
SW1, SW2: 스위치
ST_Off: 차단 스위치

Claims (5)

  1. 압력 제어형 가변 용량 펌프인 제 1 및 제 2 전자유압펌프(110a, 110b)와;
    상기 제 1 및 제 2 전자유압펌프(110a, 110b)로부터 토출되는 작동유의 유동을 선택적으로 제어하는 다수의 메인제어밸브(120a, 120b, 120c, 120d)와;
    상기 다수의 메인제어밸브 중 대응하는 개개의 메인제어밸브로부터 공급되는 작동유를 통해 구동되는 다수의 작업기(140a, 140b), 제 1 및 제 2 주행모터(130a, 130b)와;
    상기 제 1 및 제 2 주행모터(130a, 130b)로 공급되는 작동유의 공급 경로를 설정하는 주행직진제어밸브(170)와;
    상기 제 1 및 제 2 전자유압펌프의 유량 신호(114a, 114b) 및 조종석 내 조이스틱의 조작 신호(180)에 기초하여 상기 제 1 및 제 2 전자유압펌프(110a, 110b)에 대한 압력 제어 전기 신호(152a, 152b)를 출력함으로써, 제 1 및 제 2 전자유압펌프의 작동유 토출 유량을 제어하는 전자제어부(150); 및
    상기 전자제어부(150)의 작동 불능시 상기 제 1 및 제 2 전자유압펌프(110a, 110b)에 대한 사전 설정된 압력 제어 전기 신호를 출력하는 비상 제어부(160)를 포함하고,
    상기 비상 제어부(160)는 작업기의 부하량에 따라 상기 제 1 및 제 2 전자유압펌프(110a, 110b)의 토출 유량을 선택적으로 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자유압펌프용 비상 제어부를 포함하는 건설기계의 유압 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 비상 제어부(160)는, 상기 작업기의 부하량이 저부하인 경우 상기 제 1 및 제 2 전자유압펌프(110a, 110b)에 대해 동일한 압력으로 사전 설정된 압력 제어 전기 신호를 출력하고, 상기 작업기의 부하량이 고부하인 경우 상기 제 2 전자유압펌프(110b)에 대해 상기 저부하의 경우보다 더욱 높은 압력으로 사전 설정된 압력 제어 전기 신호를 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 비상 제어부를 포함하는 건설기계의 유압 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 비상 제어부(160)는 상기 작업기의 부하량이 고부하인 경우에 또한 상기 주행직진제어밸브(170)에 대한 구동 전기 신호를 출력하여 상기 주행직진제어밸브(170)를 구동시키는 것을 특징으로 하는 비상 제어부를 포함하는 건설기계의 유압 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 비상 제어부(160)는:
    상기 주행직진제어밸브(170), 제 1 및 제 2 전자유압펌프(110a, 110b)로 전기 신호를 출력하는 개개의 출력 포트(162a, 162b, 162d);
    소정의 회로를 통해 상기 개개의 출력 포트와 연결되며, 상기 전자제어부의 대응 전기 신호를 수신하는 개개의 입력 포트(162A, 162B, 162D); 및
    상기 소정의 회로 상에 배치된 스위치(SW1, SW2)를 통해 상기 개개의 출력 포트(162a, 162b, 162d)와 연결되며, 상기 전자제어부의 작동 불능시 사전 설정된 전기 신호를 출력하는 상시 전원(164);을 포함하는 전기 회로부로 구성되며,
    상기 사전 설정된 전기 신호는 상기 작업기의 부하량에 따라 상기 스위치(SW1, SW2)의 조작을 통해 선택적으로 상기 출력 포트(162a, 162b, 162d)로 공급되는 것을 특징으로 하는 비상 제어부를 포함하는 건설기계의 유압 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 스위치(SW1, SW2)는 저부하에 대해 상기 제 1 및 제 2 전자유압펌프(110a, 110b)를 동작시키고, 고부하에 대해 상기 주행직진제어밸브(170)의 구동과 함께 상기 제 2 전자유압펌프(110b)만을 동작시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 비상 제어부를 포함하는 건설기계의 유압 시스템.
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