KR19980049617U - 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 중장비에서 사용되는 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치에 관한 것으로, 메인펌프(1)에서 토출되는 압유가 메인컨트롤밸브블록(2)에 구비된 밸브스푸울(3)에 의해 절환되어 액튜에이터(4)로 공급되고, 상기 스푸울(3) 양쪽 선단이 조이스틱(7)과 파이롯압유라인(8)을 통하여 보조펌프(9)와 연결되어 이 보조펌프(9)에서 토출되는 압유에 의해 좌우로 절환되게 되어 있으며, 상기 파이롯압유라인(8)에 유량제어라인(10)이 분기되어 파이롯압유를 상기 스푸울(3)을 거쳐 오일탱크(5)로 드레인시키도록 되어 있는 한편, 상기 유량제어라인(10)의 상류에는 상기 메인펌프(1)의 토출유량을 제어하는 펌프레귤레이터(11)를 제어작동시키는 레귤레이터제어라인(12)이 분기되어 있으므로써, 상기 밸브스푸울(3)의 변위량에 따라 가변되어지는 유량제어라인(10)의 압력을 상기 레귤레이터(11)쪽으로 전달하여 메인펌프(1)의 토출유량을 가변제어되어져, 작업을 하기 위해 스푸울(3)을 절환시킬 때 메인펌프(1)로부터 토출되는 압유가 액튜에이터쪽으로 즉각적으로 전달되어지게 한 것이다.

Description

가변용량형 유압펌프의 유량제어장치

본 고안은 중장비에서 사용되는 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치에 관한 것으로, 특히 보조펌프에서 전달되어오는 압유의 압력이 메인컨트롤밸브블럭에 구비된 제어밸브의 스푸울변위량에 따라 가변되어지면서 메인펌프의 레귤레이터로 전달되어져 메인펌프의 토출량을 제어해 줄 수 있도록 한 중장비용 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 중장비에는 여러개의 작업기가 구비되어 있고, 통상 이들 작업기의 작동과 주행은 모두 유압의 작동으로 이루어지게 되어 있으며, 이들 각 작업기와 주행은 그 동작을 제어하는 액튜에이터의 작동에 의해 이루어지도록 되어 있다.

따라서, 중장비에는 여러개의 액튜에이터가 구비되어 있는데, 이들 각 액튜에이터에 선택적으로 압유의 공급을 제어하기 위한 여러개의 제어밸브가 필요하고, 또한 이들 액튜에이터에 공급되는 압유는 통상 하나 또는 2 개의 메인펌프에서 공급되는 것을 사용하도록 되어 있다.

그러므로, 상기 메인펌프에서 공급되는 압유를 해당 액튜에이터에 선택적으로 공급되어지게 하고, 그 제어가 용이하게 하며 유압장치의 구조를 간단하게 하기 위해 통상 도 3 에 도시된 바와 같이, 메인펌프(101)에서 공급되는 압유가 다수개의 밸브스푸울(102; 도면에는 하나만 표시됨)을 구비하고 있는 메인콘트롤밸브블록(103)에서 선택적으로 제어되어져, 해당 액튜에이터(104;도면에는 하나만 도시됨)로 공급되어지게 되어 있다.

그리고, 상기 각 밸브스푸울(102)의 선택적 절환작동은 보조펌프(105)에서 공급되는 압유를 해당 조이스틱(106 ; 도면에는 하나만 도시됨)으로 제어함으로써 이루어지게 되고, 이와 같이 특정 밸브스푸울(102)을 절환작동시킴으로써 메인펌프(101)에서 토출되어 메인라인(107)을 통해 유동하는 압유가 상기 해당 밸브스푸울(102)을 통해 작동시키고자 하는 액튜에이터(104)로 유입되어지게 되어 있다.

한편, 중장비의 어떠한 액튜에이터(104)도 작동시키지 않는 경우에는 상기 각 밸브스푸울(102)이 전부 중립위치에 위치하게 되고, 이때 상기 메인밸브블록(103)의 내부에 펌프(101)에서 토출된 압유가 메인밸브블록(103)의 상단까지 통과하게 되는 센터바이패스라인(109)가 형성되게 된다.

여기서, 상기 센터바이패스라인(109) 하류에 설치된 오리피스(110) 입구측에 파이롯신호라인(111)이 분기되고, 이 파이롯신호라인(111)은 메인펌프(101)의 토출량을 제어하는 펌프레귤레이터(112)와 연결되어, 중장비에 구비된 모든 작업기 및 액튜에이터(104)가 가동되지 않는 경우에는 펌프(101)에서 토출된 압유가 상기 오리피스(110)의 전단에서 배압을 형성하여 상기 파이롯신호라인(111)으로 전달되게 되고, 이 파이롯신호라인(111)을 통해 전달되는 압력(Pi)의 크기에 따라 레귤레이터가 메인펌프(101)의 사판각을 조절하여 그 토출량(Qp)을 도 4에 나타낸 바와같이 반비례적으로 제어할 수 있도록 되어 있다.

즉, 중장비에 구비된 어떠한 작업기도 가동되지 않아 밸브스푸울(102)이 중립위치에 있을 때에는 상기 오리피스(110) 전단에 걸리는 압력(Pi)이 높아지면서 이 압력(Pi)이 파이롯신호라인(111)을 통해 레귤레이터(112)로 전달되어져 메인펌프(101)의 토출유량을 최저상태로 유지시키고, 이러한 상태에서 작업기를 가동시키기 위해 조이스틱(106)을 조작하게 되면, 상기한 해당 밸브스푸울(102)이 위치절환되어져 이동하게 되고, 그 결과 센터바이패이라인(109)이 차단되어져 상기 상기 오리피스(110) 전단에 걸리는 압력(Pi)이 최저상태로되면서 이 압력(Pi)이 파이롯신호라인(111)을 통해 레귤레이터(112)로 전달되어져 메인펌프(101)의 토출유량(Qp)을 최고상태로 유지시키게 된다.

그리고, 상기 밸브스푸울(102)을 중립위치에서 센터바이패스라인(109)을 완전차단시키는 작업위치로 절환시키는 도중에 있을 때에는, 상기 바이패스라인(109)은 밸브스푸울(102)에 의해 교축되면서 이 라인과 병렬연결된 해당 액튜에이터(104)로 공급되는 압유공급라인(113)이 개방되면서 메인펌프(101)에서 토출된 유량이 두라인(109,113)으로 분류되어 공급되어지게 되어 있다.

여기서, 상기 바이패스라인(109)과 액튜에이터(104)측 압유공급라인(113)은 서로 병렬로 연결되어 있기 때문에, 밸브스푸울(102)이 작업위치로 완전절환까지의 과도기 상태에서 상기 두 라인(109,113)의 유로가 동시에 연결되는 구간이 발생하게 되고, 이때 펌프(101)로부터 토출된 압유가 어느 유로로 공급될 것인가는 각각의 유로 하류측에 작용하는 부하압력에 의하여 결정된다.

즉, 상기와 같이 이루어진 종래의 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치에 따르면, 도 5a에서 보는 바와 같이, 액튜에이터(104)의 부하압력이 낮을 때는 밸브스푸울(102)의 변위(S)가 중립위치인 S1에서 절환됨과 동시에 센터바이패스라인(109)으로 흐르는 유량(Qc)은 감소하고, 이에 비례하여 액튜에이터(104)측으로 공급되는 유량(Qa)은 점진적으로 증가하게 되고, 절환이 완료되어 센터바이패스라인(109)이 교축되면서 펌프(101)에서 토출된 압유의 전량이 액튜에이터(104) 측으로 흐르게 된다.

그러나, 액튜에이터(104)의 부하압력이 높을 때는 도 5b에 나타낸 바와 같이, 중립상태에서 밸브스푸울(102)을 절환시킬 때에 낮은 압력이 작용할 때와는 달리 액튜에이터(104)쪽으로 유입되어야 할 압유가 부하압력이 높으므로 이와 병렬 연결된 바이패스라인(109) 쪽으로 계속 공급액튜에이터(104)쪽으로 공급되지 않고, 밸브스푸울(102)을 S2 위치로 절환시켜 바이패스라인(109)이 더욱 교축되어져야만 액튜에이터(104)측 압유라인으로 공급되게 되게 된다는 문제점이 있었다.

이에 따라, 밸브스푸울(102)을 절환시킴과 동시에 액튜에이터(104)쪽으로 압유가 공급되지 않고 부하압력의 고저에 따라 해당작업기의 액튜에이터(104)로 공급되는 압유량이 변동되고, 고압일 때는 작업기의 응답속도가 떨어져 중장비의 운전자는 답답함을 느끼게 됨은 물론, 작업이 지연되는 단점이 있었던 것이다.

이에 본 고안은 상기한 바와 같은 제 문제점을 해소시켜, 밸브스푸울을 절환시킴과 동시에 해당액튜에이터 압유가 전달되어 해당 작업기를 빠른 속도로 가동시킬 수 있게 한 중장비용 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치에 관한 것이다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 메인펌프에서 토출되는 압유가 메인컨트롤밸브블록에 구비된 다수개의 밸브스푸울에 의해 절환되어 해당 액튜에이터로 공급되고, 상기 메인컨트롤밸브블록에는 다수개의 스푸울 양쪽 선단이 조이스틱과 파이롯압유라인을 통하여 보조펌프와 연결되어 이 보조펌프에서 토출되는 압유에 의해 좌우로 절환되게 된 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치에 있어서,

상기 파이롯압유라인에 상기 보조펌프에서 토출되어 이 파이롯압유라인으로 유입된 압유를 상기 컨트롤밸브블록을 거쳐 오일탱크로 드레인시키는 유량제어라인이 형성되어 있고, 상기 유량제어라인의 상류에는 상기 메인펌프의 토출유량을 제어하는 펌프레귤레이터를 제어작동시키는 레귤레이터제어라인이 분기되어, 상기 밸브스푸울의 변위량에 따라 가변되어지는 유량제어라인의 압력을 상기 레귤레이터쪽으로 전달하여 펌프유량을 가변제어할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어진 본 고안의 유량제어장치에 따르면, 메인펌프의 레귤레이터를 조절하는 제어압력이 작업기에 압유를 공급하는 압유에 의해 제어되어지지 않고, 작업을 위해 밸브스푸울을 절환시킴과 동시에 가변되어지는 유량제어라인의 압력에 의해 제어되어, 이와 같이 가변되는 유압신호가 펌프레귤레이터로 전달되어 메인펌프로부터 토출되는 압유량을 증가시켜 해당 액튜에이터 압유가 전달되지도록 되어 있으므로써, 해당 작업기를 빠른 속도로 가동시킬 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치의 개략적인 유압회로도,

도 2는 본 고안의 유량제어라인의 압력과 메인펌프의 토출유량과의 관계를 나타낸 그래프,

도 3은 종래 기술에 따른 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치를 도1과 같이 나타낸 유압회로도,

도 4는 의 파이롯신호라인의 압력과 메인펌프의 토출유량과의 관계를 도 2와 같이 나타낸 그래프

도 5a와 도 5b는 종래의 기술에 따라 펌프에서 토출된 압유가 스푸울변위에 따라 센터바이패스라인과 액튜에이터로 뷴류 공급되는 상태를 설명하기 위한 그래프로서,

도 5a는 액튜에이터의 부하압력이 낮은 경우의 그래프,

도 5b는 액튜에이터의 부하압력이 높은 경우의 그래프이다.

* 도면의 참조부호에 대한 설명 *

1 : 메인펌프 2 : 메인컨트롤밸브블록

3 : 밸브스푸울 4 : 해당 액튜에이터

5 : 오일탱크 6 : 센터바이패스라인

7 : 조이스틱 8 : 파이롯압유라인

9 : 보조펌프 10 : 유량제어라인

11 : 펌프레귤레이터 12 : 레귤레이터제어라인

13 : 유량제어유로

이하 본 고안을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치의 개략적인 사용상태도로서, 메인펌프(1)에서 토출되는 압유가 메인컨트롤밸브블록(2)에 구비된 다수개의 밸브스푸울(3; 도면에는 하나만 도시됨)에 의해 절환되어 해당 액튜에이터(4; 도면에는 하나만 도시됨)로 공급되어져 각 작업기를 작동하도록 되어 있고, 상기 작업기가 가동되지 않는 작동하지 않는 경우에는 상기 메인펌프(1)에서 토출된 압유를 상기 메인컨트롤밸브블록(2)을 거쳐 오일탱크(5)로 드레인시키는 센터바이패스라인(6)이 형성되어 있으며, 상기 메인컨트롤밸브블록(2)에는 다수개의 스푸울(3) 양쪽 선단이 조이스틱(7)과 파이롯압유라인(8)을 통하여 보조펌프(9)와 연결되어 이 보조펌프(9)에서 토출되는 압유에 의해 좌우로 절환되게 되어 있다.

그리고, 상기 파이롯압유라인(8)에는 상기 보조펌프(9)에서 토출되어 이 파이롯압유라인(8)으로 유입된 압유를 상기 컨트롤밸브블록(2)을 거쳐 오일탱크(5)로 드레인시키는 유량제어라인(10)이 형성되어 있고, 상기 유량제어라인(10)의 상류에는 상기 메인펌프(1)의 토출유량을 제어하는 펌프레귤레이터(11)를 제어작동시키는 레귤레이터제어라인(12)이 분기되어, 상기 밸브스푸울(3)의 변위량에 따라 가변되어지는 유량제어라인(10)의 압력을 상기 레귤레이터(11)쪽으로 전달하여 메인펌프(1)의 토출유량을 가변제어할 수 있도록 되어 있다.

즉, 상기 유량제어라인(10)에 연결되는 밸브블록(2)의 유량제어유로(13)는 상기 밸브스푸울(3)이 절환되어 이동되는 변위에 따라 교축되거나 개방되어지는 구조로 되어, 중립위치에 있던 밸브스푸울(3)이 작업을 수행하기 위해 절환되게 되면 상기 유량제어유로(13)가 교축되면서 유량제어라인(10)의 압력이 증가되고, 이와 같이 증가된 압력은 상기 레귤레이터제어라인(12)을 통해 상기 펌프레귤레이터(11)로 전달되어져, 레귤레이터제어라인(12)의 압력크기에 부합하는 메인펌프(1)의 토출유량을 제어할 수 있도록 되어 있다.

이하, 상기 유량제어라인(10)의 압력 변화와 레귤레이터제어라인(12)의 압력변화에 따라 메인펌프(1)의 토출유량이 제어되는 과정에 대해 자세히 설명한다.

중장비의 시동이 걸려져 있는 상태에서 작업을 하지 않는 경우에는 작업기에 부하가 걸리지 않는 무부하상태이므로, 메인펌프(1)에서 많은 량의 압유가 토출되게 할 필요가 없고, 최소유량만 토출되게 하면 되고, 또한 그 압력도 높아야 할 필요가 없다.

이러한 상태일 경우에는 상기 메인콘트롤밸브블록(2)에 구비되어 있는 각 스푸울(3)이 모두 절환되지 않은 중립상태이므로, 메인펌프(1)에서 토출되는 모든 량의 압유가 센터바이패스라인(6)을 통해 드레인되게 되고, 상기 유량제어유로(13)의 개방면적이 최대로 개방되어 유량제어라인(10)의 상류측에 걸리는 압력이 최저압으로 된다.

따라서, 도 2의 Ⅰ구역으로 나타낸 바와 같이 상기 유량제어라인(10)에 걸리는 저압의 압력(Pi)은 상기 레귤레이터제어라인(12)을 통해 펌프레귤레이터(11)로 전달되어져, 이 레귤레이터(11)가 메인펌프(1)의 토출유량을(Qp) 줄이는 방향으로 제어되게 되어 메인펌프(1)의 토출유량(Qp)을 최소한으로 줄여주게 된다.

이어서, 작업기를 사용을 위해 상기 밸브스푸울(3)을 절환시키면, 해당 작업기의 유량제어유로(13)가 해당 스푸울(3)에 의해 교축되어 유량제어라인(10)의 상류측에 걸리는 압력(Pi)이 증가하기 시작하고, 상기 스푸울(3)이 완전히 절환되면 유량제어라인(10)에 걸리는 압력(Pi)이 최고압으로 되게 된다.

따라서, 상기 유량제어유로(13)가 교축과정에 있을 때는 도 2의 Ⅱ구역으로 나타낸 바와 같이, 상기 유량제어라인(10)에 걸리는 압력이 최저압으로부터 최고압으로 증가됨에 따라 이 압력(Pi)은 상기 레귤레이터 제어라인(12)을 통해 펌프레귤레이터(11)로 전달되어져, 이 레귤레이터(11)가 메인펌프(1)의 토출유량을 도 2의 Ⅱ 구역으로 나타낸 바와 같이 점진적으로 증가시키면서 Ⅲ 구역으로 이행되어 펌프토출유량(Qp)을 최대한으로 토출시켜주게 된다.

상기한 바와 같이, 메인펌프(1)의 토출량(Qp)을 제어하는 레귤레이터(11)가 작업기의 해당 액튜에이터(4)에 가해지는 부하의 영향을 직접받지 않고, 작업을 위해 절환시키는 해당 밸브스푸울(3)의 변위량에 따라 가변되어지는 유량제어라인(10)의 압력에 의해 레귤레이터(11)가 조절되면서 메인펌프(1)의 토출유량(Qp)을 증가시키게 되어 있으므로써, 밸브스푸울(3)의 절환과 동시에 액튜에이터(4)쪽으로 신속하게 압유를 공급할 수 있게 되고, 이에 따라 작업기를 빠른 속도로 작동시키고자 하는 경우에는 그에 부합하는 유량을 토출시킬 수 있게 되므로, 작업기에 고부하가 걸린상태에서도 이 작업기를 빠른 속도로 이동시킬 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치에 의하면, 작업을 위해 밸브스푸울(3)을 절환시킴과 동시에 유량제어라인(10)의 압력이 가변되어지고, 이와 같이 가변되는 유압신호가 펌프레귤레이터(11)로 전달되어 메인펌프(1)로부터 토출되는 압유량을 증가시켜 해당 액튜에이터(4) 압유가 전달되지도록 되어 있으므로써, 해당 작업기를 빠른 속도로 가동시킬 수 있게 되는 것이다.

Claims (1)

1. 메인펌프(1)에서 토출되는 압유가 메인컨트롤밸브블록(2)에 구비된 밸브스푸울(3)에 의해 절환되어 액튜에이터(4)로 공급되고, 상기 스푸울(3) 양쪽 선단이 조이스틱(7)과 파이롯압유라인(8)을 통하여 보조펌프(9)와 연결되어 이 보조펌프(9)에서 토출되는 압유에 의해 좌우로 절환되게 된 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치에 있어서,

   상기 파이롯압유라인(8)에 유량제어라인(10)이 분기되어 파이롯압유를 상기 스푸울(3)을 거쳐 오일탱크(5)로 드레인시키도록 되어 있고, 상기 유량제어라인(10)의 상류에는 상기 메인펌프(1)의 토출유량을 제어하는 펌프레귤레이터(11)를 제어작동시키는 레귤레이터제어라인(12)이 분기되어, 상기 밸브스푸울(3)의 변위량에 따라 가변되어지는 유량제어라인(10)의 압력을 상기 레귤레이터(11)쪽으로 전달하여 메인펌프(1)의 토출유량을 가변제어할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치.