KR20110052041A - Regeneration apparatus swing energy of excavator - Google Patents

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KR20110052041A
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Abstract

PURPOSE: A regeneration apparatus for the swing energy of an excavator is provided to reduce the used amount of fuel for powering an excavator by storing working oil and using the stored working oil. CONSTITUTION: A regeneration apparatus for the swing energy of an excavator comprises a variable capacity hydraulic pump(30), a swing motor(33), a flow control valve(36), first, second, third, and fourth flow paths(38,40,42,44), and an accumulator(45). The swing motor is connected to the variable capacity hydraulic pump through first and second passages(31,32) and swings an upper swing body. The flow control valve controls the starting, stopping, and direction switching of the swing motor. First and second check valves(37,39) are installed in the first and second flow paths. First and second flow control valves(34,35) are installed in the third and fourth flow paths. The accumulator stores working oil and supplies the stored working oil to the first passage or the second passage when the upper swing body is swung.

Description

굴삭기의 선회에너지 회생장치{regeneration apparatus swing energy of excavator}Regeneration apparatus swing energy of excavator

본 발명은 굴삭기의 하부주행체에 대해 상부프레임을 선회시킬 경우, 선회모터로부터 유압탱크로 릴리프되는 작동유를 축압기에 저장후 재활용할 수 있도록 한 굴삭기의 선회에너지 회생장치에 관한 것이다.The present invention relates to a revolving energy regeneration device of an excavator that allows the hydraulic oil, which is reliefd from the revolving motor to the hydraulic tank, to be stored in the accumulator and recycled when the upper frame is rotated with respect to the lower running body of the excavator.

더욱 상세하게는, 굴삭기를 이용한 상차 작업(버킷에 의해 모래 등을 굴삭하여 덤프트럭의 적재함에 퍼올리는 작업을 말함) 등을 수행하기 위한 선회작업 과정에 있어서, 상부선회체의 선회 가속후 선회 감속시에 릴리프되는 작동유를 고압의 축압기에 저장한 후, 상부선회체의 선회 가속시에 축압기에 저장된 작동유를 활용하여 에너지 소모량을 절감할 수 있도록 한 굴삭기의 선회에너지 회생장치에 관한 것이다.More specifically, in the turning operation process for carrying out a loading operation using an excavator (the operation of digging sand and the like by a bucket and dumping it into a dump truck's loading box), the turning deceleration after the turning acceleration of the upper turning body. After storing the hydraulic oil relief in the high-pressure accumulator, the invention relates to a swing energy regeneration device of the excavator to reduce the energy consumption by using the hydraulic oil stored in the accumulator during the turning acceleration of the upper swing structure.

도 1에 도시된 종래 기술에 의한 굴삭기의 선회장치는,The turning device of the excavator according to the prior art shown in Figure 1,

엔진에 연결되는 가변용량형 유압펌프(1)(이하, "유압펌프" 라고함)와,Variable displacement hydraulic pump 1 (hereinafter referred to as "hydraulic pump") connected to the engine,

유압펌프(1)에 제1,2통로(2,3)를 통해 연결되고, 정방향 또는 역방향으로 회전되어 상부선회체(15)를 선회시키는 선회모터(4)(모터 및 펌프 기능을 갖는다)와,A swing motor 4 (having a motor and pump function) connected to the hydraulic pump 1 via first and second passages 2 and 3 and rotating in the forward or reverse direction to pivot the upper swing body 15; ,

유압펌프(1)와 선회모터(4) 사이의 제1,2통로(2,3)에 외부로부터의 신호에 따라 절환가능하게 설치되고, 절환시 선회모터(4)의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 유량제어밸브(5)와,It is installed in the first and second passages (2, 3) between the hydraulic pump (1) and the swing motor (4) so as to be switchable in response to a signal from the outside. And a flow control valve 5 for controlling the

제1통로(2)에 일단이 분기접속되고, 제1체크밸브(6)가 설치되는 제1유로(7)와,A first passage 7 having one end connected to the first passage 2 and provided with a first check valve 6;

제1통로(2)에 일단이 분기접속되고, 제1유로(7)의 타단에 일단이 연통되는 통로(8)의 타단에 연통되며, 제1통로(2)에 과부하 발생시 작동유 일부를 유압탱크(T2)로 릴리프시키는 제1포트릴리프밸브(9)가 설치되는 제2유로(10)와,One end is branched to the first passage (2), the other end of the passage (8) which is connected to the other end of the first passage (7), the hydraulic tank is a part of the hydraulic oil when the first passage (2) is overloaded A second flow path 10 provided with a first port relief valve 9 for relieving by T2,

제2통로(3)에 일단이 분기접속되고, 제1유로(7)의 타단 및 통로(8)의 교차부와 연통되며, 제2체크밸브(11)가 설치되는 제3유로(12)와,A third passage 12 having one end connected to the second passage 3, communicating with the other end of the first passage 7 and an intersection of the passage 8, and having a second check valve 11 installed therein; ,

제2통로(3)에 일단이 분기접속되고, 제2유로(10)의 타단 및 통로(8)의 교차부에 연통되며, 제2통로(3)에 과부하 발생시 작동유 일부를 유압탱크(T2)로 릴리프시키는 제2포트릴리프밸브(13)가 설치되는 제4유로(14)를 포함한다.One end is branch-connected to the second passage (3), communicates with the other end of the second passage (10) and the intersection of the passage (8), and when the overload occurs in the second passage (3) to the hydraulic tank (T2) And a fourth flow passage 14 in which the second port relief valve 13 to be released is installed.

이때 전술한 제1,2통로(2,3)에 분기접속된 제1,3유로(7,12)에 대해 제2,4유로(10,14)는 병렬형을 이루어 제1,2통로(2,3)에 분기접속된다.At this time, the second and fourth passages 10 and 14 are parallel to the first and third passages 7 and 12 branched to the aforementioned first and second passages 2 and 3 so that the first and second passages ( It is branched to 2, 3).

도면중 미 설명부호 15는 전술한 선회모터(4)의 회전에 따라 굴삭기의 하부주행체에 대해 상부프레임을 정방향 또는 역방향으로 선회시키는 상부선회체이다.In the figure, reference numeral 15 denotes an upper swinging structure which pivots the upper frame in the forward or reverse direction with respect to the lower traveling body of the excavator in accordance with the rotation of the swinging motor 4 described above.

가) 선회모터가 정방향으로 회전되는 것을 설명한다(예를 들어, 선회모터의 "A"포트에 작동유가 공급되어 정방향으로 회전되는 경우를 말함).A) The turning motor rotates in the forward direction (for example, when the hydraulic oil is supplied to the "A" port of the turning motor to rotate in the forward direction).

외부로부터의 신호에 따라 유량제어밸브(5)의 스풀이 도면상, 좌측방향으로 절환되는 경우, 유압펌프(1)는 제1통로(2)를 통해 선회모터(4)의 "A"포트에 연결되고, 선회모터(4)의 "B"포트는 제2통로(3)를 통해 유압탱크(T1)와 연결된다.When the spool of the flow control valve 5 is switched to the left in the drawing according to the signal from the outside, the hydraulic pump 1 is connected to the "A" port of the swing motor 4 via the first passage 2. The "B" port of the swing motor 4 is connected to the hydraulic tank T1 through the second passage 3.

이로 인해 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 유량제어밸브(5)와 제1통로(2)를 차례로 경유하여 선회모터(4)의 "A"포트에 공급되므로, 선회모터(4)를 정방향으로 회전시킨다. 이때 선회모터(4)의 "B"포트로부터 귀환되는 작동유는 제2통로(3)와 유량제어밸브(5)를 차례로 경유하여 유압탱크(T1)로 귀환된다.As a result, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 is supplied to the "A" port of the swing motor 4 via the flow control valve 5 and the first passage 2 in order, so that the swing motor 4 is rotated in the forward direction. Rotate At this time, the hydraulic oil returned from the "B" port of the swing motor 4 is returned to the hydraulic tank (T1) via the second passage (3) and the flow control valve (5) in turn.

나) 선회모터가 역방향으로 회전되는 것을 설명한다(예를 들어, 선회모터의 "B"포트에 작동유가 공급되어 역방향으로 회전되는 경우를 말함).B) Explain that the swing motor rotates in the reverse direction (for example, when hydraulic oil is supplied to the "B" port of the swing motor to rotate in the reverse direction).

외부로부터의 신호에 따라 유량제어밸브(5)의 스풀이 도면상, 우측방향으로 절환되는 경우, 유압펌프(1)는 제2통로(3)를 통해 선회모터(4)의 "B"포트에 연결되고, 선회모터(4)의 "A"포트는 제1통로(2)를 통해 유압탱크(T1)와 연결된다.When the spool of the flow control valve 5 is switched to the right in the drawing in response to a signal from the outside, the hydraulic pump 1 is connected to the "B" port of the swing motor 4 through the second passage 3. The port “A” of the swing motor 4 is connected to the hydraulic tank T1 through the first passage 2.

이로 인해 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 유량제어밸브(5)와 제2통로(3)를 차례로 경유하여 선회모터(4)의 "B"포트에 공급되므로, 선회모터(4)를 역방향으로 회전시킨다. 이때 선회모터(4)의 "A"포트로부터 귀환되는 작동유는 제1통로(2)와 유량제어밸브(5)를 차례로 경유하여 유압탱크(T1)로 귀환된다.As a result, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 is supplied to the "B" port of the swing motor 4 via the flow control valve 5 and the second passage 3 in order, so that the swing motor 4 is reversed. Rotate At this time, the hydraulic oil returned from the "A" port of the swing motor 4 is returned to the hydraulic tank (T1) via the first passage (2) and the flow control valve (5) in turn.

도 2는 종래 기술에 의한 굴삭기를 이용하여 상차 작업시 선회모터의 "A"포 트와 "B"포트의 압력을 나타내는 그래프이다. 이때 청색 곡선(a)은 좌측 선회모터(LH)를 의미하고 검정색 곡선(b)은 우측 선회모터(RH)를 의미한다.Figure 2 is a graph showing the pressure of the "A" port and "B" port of the revolving motor during the loading operation using the excavator according to the prior art. At this time, the blue curve (a) means the left turning motor (LH) and the black curve (b) means the right turning motor (RH).

구간1 및 구간2는 상부선회체(15)를 선회 가속한 후 감속하여 운전자가 원하는 선회 위치까지 상부선회체(15)를 선회시키는 것을 나타낸다.Section 1 and section 2 show that the upper swing body 15 is rotated and accelerated and then decelerated to rotate the upper swing body 15 to the desired swing position of the driver.

구간1에서는, 외부로부터의 입력신호에 따라 유량제어밸브(5)의 스풀을 도면상, 좌측방향으로 절환시킴에 따라, 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 유량제어밸브(5)를 통과하여 제1통로(2)를 따라 "A"포트에 공급된다. 반면에 "B"포트로부터의 작동유는 유압탱크(T1)로 귀환된다. 이로 인해 선회모터(4)를 정방향으로 회전시킨다.In section 1, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 passes through the flow control valve 5 as the spool of the flow control valve 5 is turned to the left in the drawing according to the input signal from the outside. It is supplied to the "A" port along the first passage (2). On the other hand, the hydraulic oil from the "B" port is returned to the hydraulic tank T1. This rotates the turning motor 4 in the forward direction.

구간2에서는, 회전되는 상부선회체(15)의 급격한 감속이 요구되어 유량제어밸브(5)의 스풀을 중립위치로 전환시킨다. 이로 인해 유압펌프(1)로부터의 작동유를 선회모터(4)에 공급하는 제1통로(2)와, 선회모터(4)로부터의 작동유를 유압탱크(T1)로 귀환시키는 제2통로(3)가 각각 차단된다.In section 2, a rapid deceleration of the rotating upper swing body 15 is required to switch the spool of the flow control valve 5 to the neutral position. Thus, the first passage 2 for supplying the hydraulic oil from the hydraulic pump 1 to the swing motor 4 and the second passage 3 for returning the hydraulic oil from the swing motor 4 to the hydraulic tank T1. Are respectively blocked.

이때 상부선회체(15)의 큰 중량 및 회전 관성력으로 인해 상부선회체(15)가 곧바로 회전을 멈추지 못해 정지하는데까지는 소정시간이 필요하게 된다. 즉 유량제어밸브(5)를 중립위치로 전환시킨 후 선회모터(4)의 계속적인 회전으로 인해 제2통로(3)에는 과부하가 발생된다.At this time, due to the large weight and rotational inertia of the upper swinging body 15, a predetermined time is required for the upper swinging body 15 to stop immediately because the rotation does not stop. That is, after the flow control valve 5 is switched to the neutral position, the second passage 3 is overloaded due to the continuous rotation of the swing motor 4.

이때 회전을 계속하게 되는 선회모터(4)의 "A"포트에 부족되는 작동유 량은 제1체크(6)를 통하여 유압탱크(T2)로부터 흡입하여 보충하고, 선회모터(4)의 "B"포트를 통해 작동유가 토출된다.At this time, the amount of operating fluid shortened to the "A" port of the turning motor 4 which continues to rotate is sucked up from the hydraulic tank T2 through the first check 6, and the "B" of the turning motor 4 is supplemented. Hydraulic oil is discharged through the port.

이로 인해 선회모터(4)의 "B"포트에서 토출되는 고압의 작동유는 제2포트릴리프밸브(13)에 의해 릴리프 압력까지 상승되므로 상부선회체(15)를 정지시키는 힘으로서 작용한다.As a result, the high-pressure hydraulic oil discharged from the "B" port of the swinging motor 4 is raised to the relief pressure by the second port relief valve 13 and thus acts as a force for stopping the upper swinging structure 15.

구간3에서 구간4까지는 회전되는 상부선회체(15)를 다시 반대 방향으로 가속하여 선회시킨 후 감속 선회시켜 초기위치로 복귀시키는 것을 나타낸다.The interval 3 to the interval 4 indicates that the rotating upper swinging body 15 is rotated again in the opposite direction and then decelerated to return to the initial position.

구간3에서는, 외부로부터의 신호에 따라 유량제어밸브(5)의 스풀을 도면상, 우측 방향으로 절환시킴에 따라, 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 유량제어밸브(5)를 통과하여 제2통로(3)를 따라 "B"포트에 공급된다. 이로 인해 선회모터(4)를 역방향으로 회전시킨다. 이때 상부선회체(15)의 선회 가속을 높일 경우 제2통로(3)에 발생되는 설정압력을 초과하는 작동유는 제2포트릴리프밸브(13)를 통해 유압탱크(T2)로 드레인된다. 이때 선회모터(4)의 "B"포트에 고압이 형성되므로 상부선회체(15)는 가속 선회된다.In section 3, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 passes through the flow control valve 5 as the spool of the flow control valve 5 is switched in the right direction on the drawing in accordance with a signal from the outside. It is supplied to the "B" port along the two paths (3). This rotates the turning motor 4 in the reverse direction. At this time, when the turning acceleration of the upper swing body 15 is increased, the hydraulic oil exceeding the set pressure generated in the second passage 3 is drained to the hydraulic tank T2 through the second port relief valve 13. At this time, since the high pressure is formed in the "B" port of the swing motor 4, the upper swing structure 15 is accelerated.

구간4에서는, 상부선회체(15)를 감속 선회시킬 경우, 유량제어밸브(5)를 중립위치로 전환시키는 경우에도 회전 관성력으로 인해 선회모터(4)는 회전을 계속하게 된다. 이로 인해 선회모터(4)의 "B"포트에 부족되는 작동유 량은 제2체크밸브(11)를 통해 유압탱크(T2)로부터 흡입하여 보충하게 된다.In section 4, when the upper swing body 15 is decelerated, even when the flow control valve 5 is switched to the neutral position, the swing motor 4 continues to rotate due to the rotational inertia force. Because of this, the operating flow rate that is insufficient in the "B" port of the swing motor (4) is replenished by sucking from the hydraulic tank (T2) through the second check valve (11).

이때 선회모터(4)의 "A"포트에 발생되는 고압의 작동유는 제1포트릴리프밸브(9)를 통하여 유압탱크(T2)로 드레인된다.At this time, the high-pressure hydraulic oil generated in the port "A" of the swing motor 4 is drained to the hydraulic tank T2 through the first port relief valve 9.

한편, 운전자에 의한 조이스틱의 미세 조작에 의해 상부선회체(15)의 가속 및 감속 압력이 낮은 경우, 제1포트릴리프밸브(9) 또는 제2포트릴리프밸브(13)가 개방되지않아, 유량제어밸브(5)의 스풀 제어에 따라 선회모터(4)에 공급되는 작동유 량을 제어할 수 있다.On the other hand, when the acceleration and deceleration pressure of the upper swing body 15 is low due to the micromanipulation of the joystick by the driver, the first port relief valve 9 or the second port relief valve 13 is not opened, and the flow rate control is performed. According to the spool control of the valve (5) it can control the operating flow rate supplied to the swing motor (4).

전술한 바와 같이 종래 기술의 굴삭기의 선회장치는, 상부선회체(15)의 선회 가속시에 너무 많은 량의 작동유가 선회모터(4)에 공급된다. 이로 인해 작동유 일부가 제1포트릴리프밸브(9) 또는 제2포트릴리프밸브(13)를 통과하여 유압탱크(T2)로 드레인되어 에너지 손실을 초래한다.As mentioned above, in the turning device of the excavator of the prior art, too much amount of hydraulic oil is supplied to the turning motor 4 at the time of turning acceleration of the upper turning body 15. As a result, a part of the hydraulic oil passes through the first port relief valve 9 or the second port relief valve 13 and is drained into the hydraulic tank T2 to cause energy loss.

또한, 상부선회체(15)의 선회 감속시, 재생할 수 있는 유압에너지가 제1포트릴리프밸브(9) 또는 제2포트릴리프밸브(13)를 통해 소모되는 문제점을 갖는다.In addition, when the swinging deceleration of the upper swing body 15, the renewable hydraulic energy has a problem that is consumed through the first port relief valve 9 or the second port relief valve (13).

본 발명의 실시예는, 굴삭기를 이용한 상차 작업 등을 수행하기 위한 선회작업 과정에 있어서, 상부선회체의 선회 가속후 선회 감속시에 릴리프밸브를 통해 유압탱크로 릴리프되는 작동유를 고압의 축압기에 저장한 후, 상부선회체의 선회 가속시에 축압기에 저장된 작동유를 활용하여 에너지 소모량을 절감할 수 있도록한 굴삭기의 선회에너지 회생장치와 관련된다.In an embodiment of the present invention, in the turning operation process for performing the loading operation using an excavator, the hydraulic fluid which is relief to the hydraulic tank through the relief valve at the time of turning deceleration after turning acceleration of the upper turning body to the high pressure accumulator After storage, it relates to a swing energy regenerative device of an excavator which makes it possible to reduce the energy consumption by utilizing the working oil stored in the accumulator during the swing acceleration of the upper swing structure.

본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 선회에너지 회생장치는,The swing energy regeneration device of the excavator according to the embodiment of the present invention,

엔진에 연결되는 가변용량형 유압펌프와,Variable displacement hydraulic pump connected to the engine,

가변용량형 유압펌프에 제1통로 및 제2통로를 통해 연결되고, 정방향 또는 역방향으로 회전되어 상부선회체를 선회시키는 선회모터와,A swing motor connected to the variable displacement hydraulic pump through a first passage and a second passage, and rotated in a forward or reverse direction to pivot the upper swing structure;

가변용량형 유압펌프와 선회모터사이의 제1,2통로에 외부로부터의 입력신호에 따라 절환가능하게 설치되고, 절환시 선회모터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 유량제어밸브와,A flow rate control valve installed in the first and second passages between the variable displacement hydraulic pump and the swing motor in response to an input signal from the outside and controlling the starting, stopping, and direction change of the swing motor at the time of switching;

제1통로에 일단이 분기접속되고 제1체크밸브가 설치되는 제1유로와,A first passage having one end connected to the first passage and a first check valve installed;

제2통로에 일단이 분기접속되고 제1유로의 타단에 연통되도록 접속되며, 제2체크밸브가 설치되는 제2유로와,A second passage having one end connected to the second passage and communicating with the other end of the first passage, and having a second check valve installed thereon;

제1유로에 대해 병렬형으로 제1통로에 일단이 분기접속되고, 외부로부터의 입력신호에 따라 절환될 경우 유로를 개폐하도록 제1유량제어밸브가 설치되는 제3유로와,A third flow passage having one end connected to the first flow passage in parallel with the first flow passage, and having a first flow control valve installed to open and close the flow path when the switch is switched according to an input signal from the outside;

제2유로에 대해 병렬형으로 제2통로에 일단이 분기접속되고, 외부로부터의 입력신호에 따라 절환될 경우 유로를 개폐하도록 제2유량제어밸브가 설치되는 제4유로와,A fourth flow passage having one end connected to the second flow passage in parallel with the second flow passage, and having a second flow control valve installed to open and close the flow path when the switch is switched according to an input signal from the outside;

제3유로 및 제4유로의 교차부에 설치되고, 상부선회체의 선회 가속후 선회 감속시에 제1통로 또는 제2통로부터 유압탱크로 릴리프되는 작동유를 저장하며, 상부선회체의 선회 가속시 저장된 작동유를 제1통로 또는 제2통로에 공급하는 축압기를 포함한다.It is installed at the intersection of the third flow path and the fourth flow path, and stores the hydraulic fluid reliefd from the first passage or the second cylinder to the hydraulic tank at the time of turning deceleration after the turning acceleration of the upper turning body, and during the turning acceleration of the upper turning body. And an accumulator for supplying the stored hydraulic oil to the first passage or the second passage.

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 제1유량제어밸브 및 제2유량제어밸브는,According to a preferred embodiment, the first flow control valve and the second flow control valve described above,

제1통로 또는 제2통로로부터의 작동유가 축압기쪽으로 항시 이동될 수 있도록 유로가 각각 형성되는 제1포트와, 외부로부터의 입력신호에 따라 절환될 경우 축압기에 저장된 작동유를 제1통로 또는 제2통로에 공급하는 제2포트를 각각 포함한다.The first passage or the first port in which the flow path is formed so that the hydraulic oil from the first passage or the second passage can be always moved toward the accumulator, and the hydraulic oil stored in the accumulator when the switch is switched according to the input signal from the outside Each of the second ports supplied to the two passages is included.

전술한 제1유량제어밸브 및 제2유량제어밸브의 제1포트의 유로에 체크밸브가 각각 설치된다.Check valves are respectively provided in the flow paths of the first ports of the first flow control valve and the second flow control valve.

전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 선회에너지 회생장치는 아래와 같은 이점을 갖는다.The turning energy regenerative apparatus of the excavator according to the embodiment of the present invention configured as described above has the following advantages.

상차 작업 등을 수행하기 위하여 선회작업이 요구되는 경우, 상부선회체의 선회 가속후 선회 감속시에 릴리프밸브를 통해 유압탱크로 릴리프되는 작동유를 고압의 축압기에 저장한 후, 상부선회체의 선회 가속시에 축압기에 저장된 작동유를 활용함에 따라, 굴삭기를 구동시키는 연료 사용량을 절감할 수 있다.When turning work is required to carry out the loading operation, etc., the hydraulic oil, which is released to the hydraulic tank through the relief valve at the time of turning deceleration after the turning acceleration of the upper turning body, is stored in the high pressure accumulator, and then the turning of the upper turning body By utilizing the hydraulic fluid stored in the accumulator at the time of acceleration, the amount of fuel used to drive the excavator can be reduced.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, which is intended to explain in detail enough to enable those skilled in the art to easily practice the present invention. It is not intended that the technical spirit and scope of the invention be limited.

도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 선회에너지 회생장치는, Turning energy regeneration device of the excavator according to the embodiment of the present invention shown in Figure 3,

엔진에 연결되는 가변용량형 유압펌프(30)와,Variable displacement hydraulic pump 30 is connected to the engine,

가변용량형 유압펌프(30)에 제1통로(31) 및 제2통로(32)를 통해 연결되고, 정방향 또는 역방향으로 회전되어 상부선회체(41)를 선회시키는 선회모터(33)(모터 및 펌프 기능을 갖는다)와,A swing motor 33 (motor and connected to the variable displacement hydraulic pump 30 through a first passage 31 and a second passage 32 and rotated in a forward or reverse direction to pivot the upper swing 41. Pump function),

가변용량형 유압펌프(30)와 선회모터(33)사이의 제1,2통로(31,32)에 외부로부터의 입력신호에 따라 절환가능하게 설치되고, 절환시 선회모터(33)의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 유량제어밸브(36)와,It is installed in the first and second passages 31 and 32 between the variable displacement hydraulic pump 30 and the swing motor 33 so as to be switchable in response to an input signal from the outside, and when the switch is started, the swing motor 33 is started. A flow control valve 36 for controlling stop and direction change;

제1통로(31)에 일단이 분기접속되고 제1체크밸브(37)가 설치되는 제1유 로(38)와,A first passage 38 having one end connected to the first passage 31 and provided with a first check valve 37;

제2통로(32)에 일단이 분기접속되고 제1유로(38)의 타단에 연통되도록 접속되며, 제2체크밸브(39)가 설치되는 제2유로(40)와,A second passage 40 having one end connected to the second passage 32 so as to communicate with the other end of the first passage 38, and having a second check valve 39 installed thereon;

제1유로(38)에 대해 병렬형으로 제1통로(31)에 일단이 분기접속되고, 외부로부터의 입력신호에 따라 절환될 경우 유로를 개폐하도록 제1유량제어밸브(34)가 설치되는 제3유로(42)와,One end is connected to the first passage 31 in parallel with the first passage 38, and the first flow control valve 34 is installed to open and close the flow path when it is switched according to an input signal from the outside. 3 euros 42,

제2유로(40)에 대해 병렬형으로 제2통로(32)에 일단이 분기접속되고, 외부로부터의 입력신호에 따라 절환될 경우 유로를 개폐하도록 제2유량제어밸브(35)가 설치되는 제4유로(44)와,One end is branched to the second passage 32 in parallel with the second passage 40, and the second flow control valve 35 is installed to open and close the passage when switched according to an input signal from the outside. 4 euros 44,

제3유로(42) 및 제4유로(44)의 교차부에 설치되고, 상부선회체(41)의 선회가속후 선회 감속시에 제1통로(31) 또는 제2통로(32)부터 유압탱크(T)로 릴리프되는 작동유를 저장하며, 상부선회체(41)의 선회 가속시 저장된 작동유를 제1통로(31) 또는 제2통로(32)에 공급하는 축압기(45)를 포함한다.Installed at the intersection of the third passage 42 and the fourth passage 44, the hydraulic tank from the first passage 31 or the second passage 32 at the time of turning deceleration after the turning acceleration of the upper swing body 41 The accumulator 45 stores the hydraulic fluid reliefd to (T) and supplies the hydraulic oil stored at the time of the acceleration of the turning of the upper swing structure 41 to the first passage 31 or the second passage 32.

전술한 제1유량제어밸브(34) 및 제2유량제어밸브(35)는,The first flow control valve 34 and the second flow control valve 35 described above,

제1통로(31) 또는 제2통로(32)로부터의 작동유가 축압기(45)쪽으로 항시 이동될 수 있도록 유로가 각각 형성되는 제1포트(46)와, 외부로부터의 입력신호에 따라 절환될 경우 고압 축압기(45)에 저장된 작동유를 제1통로(31) 또는 제2통로(32)에 공급하는 제2포트(47)를 각각 포함한다.The first port 46 and the flow path are respectively formed so that the hydraulic oil from the first passage 31 or the second passage 32 can be always moved toward the accumulator 45, and can be switched according to the input signal from the outside. In this case, it includes a second port 47 for supplying the hydraulic fluid stored in the high pressure accumulator 45 to the first passage 31 or the second passage (32).

전술한 제1유량제어밸브(34) 및 제2유량제어밸브(35)의 제1포트(46)의 유로에 체크밸브(43)가 각각 설치된다.The check valve 43 is provided in each of the flow paths of the first port 46 of the first flow control valve 34 and the second flow control valve 35 described above.

이하에서, 본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 선회에너지 회생장치의 사용예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an example of the use of the swing energy regenerative device of the excavator according to the embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 외부로부터 입력신호에 따라 유량제어밸브(36)의 스풀이 도면상, 좌측방향으로 절환되는 경우, 가변용량형 유압펌프(30)는 제1통로(31)를 통해 선회모터(33)의 "A"포트에 연결되고, 선회모터(33)의 "B"포트는 제2통로(32)를 통해 유압탱크(T1)와 연결된다.As shown in FIG. 3, when the spool of the flow control valve 36 is switched to the left in the drawing according to an input signal from the outside, the variable displacement hydraulic pump 30 is connected to the first passage 31. The "A" port of the swing motor 33 is connected, and the "B" port of the swing motor 33 is connected to the hydraulic tank T1 through the second passage 32.

이로 인해 가변용량형 유압펌프(30)로부터 토출되는 작동유는 유량제어밸브(36)와 제1통로(31)를 차례로 경유하여 선회모터(4)의 "A"포트에 공급되므로, 선회모터(33)를 정방향 또는 역방향으로 회전시킨다. 이때 선회모터(33)의 "B"포트로부터 귀환되는 작동유는 제2통로(32)와 유량제어밸브(36)를 차례로 경유하여 유압탱크(T1)로 귀환된다.As a result, the hydraulic oil discharged from the variable displacement hydraulic pump 30 is supplied to the "A" port of the swing motor 4 via the flow control valve 36 and the first passage 31 in order, and thus the swing motor 33 ) Rotate it in the forward or reverse direction. At this time, the hydraulic oil returned from the "B" port of the swing motor 33 is returned to the hydraulic tank (T1) via the second passage 32 and the flow control valve 36 in turn.

이와 반면에, 외부로부터 입력신호에 따라 유량제어밸브(36)의 스풀이 도면상, 우측방향으로 절환되는 경우, 가변용량형 유압펌프(30)는 제2통로(32)를 통해 선회모터(33)의 "B"포트에 연결되고, 선회모터(33)의 "A"포트는 제1통로(31)를 통해 유압탱크(T1)와 연결된다.On the other hand, when the spool of the flow control valve 36 is switched in the right direction in the drawing according to an input signal from the outside, the variable displacement hydraulic pump 30 is the swing motor 33 through the second passage 32. ) Is connected to the "B" port, the "A" port of the swing motor 33 is connected to the hydraulic tank (T1) through the first passage (31).

이로 인해 가변용량형 유압펌프(30)로부터 토출되는 작동유는 유량제어밸브(36)와 제2통로(32)를 차례로 경유하여 선회모터(33)의 "B"포트에 공급되므로, 선회모터(33)를 정방향 또는 역방향으로 회전시킨다. 이때 선회모터(33)의 "A"포트 로부터 귀환되는 작동유는 제1통로(31)와 유량제어밸브(36)를 차례로 경유하여 유압탱크(T1)로 귀환된다.As a result, the hydraulic oil discharged from the variable displacement hydraulic pump 30 is supplied to the "B" port of the swing motor 33 via the flow control valve 36 and the second passage 32 in turn, so that the swing motor 33 ) Rotate it in the forward or reverse direction. At this time, the hydraulic oil returned from the "A" port of the swing motor 33 is returned to the hydraulic tank T1 via the first passage 31 and the flow control valve 36 in turn.

가) 상부선회체의 선회 가속 및 선회 감속시 유압탱크로 드레인되는 작동유를 축압기에 저장하는 경우를 설명한다.A) The case where the hydraulic oil drained to the hydraulic tank is stored in the accumulator during turning acceleration and turning deceleration of the upper swing structure.

도 3 및 도 2의 구간1에서와 같이, 외부로부터 입력신호에 따라 유량제어밸브(36)의 스풀이 도면상, 좌측방향으로 절환됨에 따라, 가변용량형 유압펌프(30)는 제1통로(31)를 통해 선회모터(33)의 "A"포트에 연결되고, 선회모터(33)의 "B"포트는 제2통로(32)를 통해 유압탱크(T1)에 연결된다.3 and 2, as the spool of the flow control valve 36 is switched in the left direction according to the input signal from the outside, the variable displacement hydraulic pump 30 is the first passage ( 31 is connected to the "A" port of the swing motor 33, the "B" port of the swing motor 33 is connected to the hydraulic tank (T1) through the second passage (32).

따라서 가변용량형 유압펌프(30)로부터 제1통로(31)를 통해 공급되는 작동유에 의해 선회모터(33)가 회전되므로, 상부선회체(41)를 정방향 또는 역방향으로 선회시킨다.Therefore, since the swing motor 33 is rotated by the hydraulic oil supplied from the variable displacement hydraulic pump 30 through the first passage 31, the upper swing body 41 is rotated in the forward or reverse direction.

이때, 도 3 및 도 2의 구간2에서와 같이, 회전되는 상부선회체(41)를 급격하게 감속시키킬 수 있도록 유량제어밸브(36)의 스풀을 중립위치로 전환하는 경우, 상부선회체(41)의 큰 중량 및 회전 관성력으로 인해 상부선회체(41)가 곧바로 회전을 멈추지 못한다. 즉 유량제어밸브(36)의 스풀을 중립위치로 전환시킨 후 선회모터(33)의 계속적인 회전으로 인해 제2통로(32)에 과부하가 발생된다. 제2통로(32)에 형성되는 과부하에 해당되는 작동유는 제2유량제어밸브(35)의 제1포트(46)의 체크밸브(43)를 경유하여 축압기(45)에 저장된다.3 and 2, when the spool of the flow control valve 36 is switched to a neutral position so as to rapidly decelerate the rotating upper swing 41, the upper swing ( Due to the large weight of 41 and the rotational inertia force, the upper swing body 41 does not immediately stop rotating. That is, after the spool of the flow control valve 36 is switched to the neutral position, the second passage 32 is overloaded due to the continuous rotation of the swing motor 33. The hydraulic fluid corresponding to the overload formed in the second passage 32 is stored in the accumulator 45 via the check valve 43 of the first port 46 of the second flow control valve 35.

이때 회전을 계속하게 되는 선회모터(33)의 "A"포트에 부족되는 작동유 량은 제1체크(37)를 통하여 유압탱크(T2)로부터 흡입하여 보충한다.At this time, the operating flow rate insufficient for the "A" port of the turning motor 33 to continue the rotation is replenished by suction from the hydraulic tank (T2) through the first check (37).

도 3 및 도 2의 구간3에서와 같이, 외부로부터 입력신호에 따라 유량제어밸브(36)의 스풀이 도면상, 우측방향으로 절환됨에 따라, 가변용량형 유압펌프(30)는 제2통로(32)를 통해 선회모터(33)의 "B"포트에 연결되고, 선회모터(33)의 "A"포트는 제1통로(32)를 통해 유압탱크(T1)에 연결된다.3 and 2, as the spool of the flow control valve 36 is switched in the right direction according to the input signal from the outside, the variable displacement hydraulic pump 30 is connected to the second passage ( 32 is connected to the "B" port of the swing motor 33, the "A" port of the swing motor 33 is connected to the hydraulic tank (T1) through the first passage (32).

따라서 가변용량형 유압펌프(30)로부터 제2통로(32)를 통해 공급되는 작동유에 의해 선회모터(33)가 회전되므로, 상부선회체(41)를 정방향 또는 역방향으로 선회시킨다.Therefore, since the swing motor 33 is rotated by the hydraulic oil supplied from the variable displacement hydraulic pump 30 through the second passage 32, the upper swing body 41 is rotated in the forward or reverse direction.

이때, 도 3 및 도 2의 구간4에서와 같이, 회전되는 상부선회체(41)를 급격하게 감속시키킬 수 있도록 유량제어밸브(36)의 스풀을 중립위치로 전환하는 경우, 상부선회체(41)의 큰 중량 및 회전 관성력으로 인해 상부선회체(41)가 곧바로 회전을 멈추지 못한다. 즉 유량제어밸브(36)의 스풀을 중립위치로 전환시킨 후 선회모터(33)의 계속적인 회전으로 인해 제1통로(31)에 과부하가 발생된다. 제1통로(31)에 형성되는 과부하에 해당되는 작동유는 제1유량제어밸브(34)의 제1포트(46)의 체크밸브(43)를 경유하여 축압기(45)에 저장된다.3 and 2, when the spool of the flow control valve 36 is switched to the neutral position so as to rapidly decelerate the rotating upper swing 41, the upper swing ( Due to the large weight of 41 and the rotational inertia force, the upper swing body 41 does not immediately stop rotating. That is, after the spool of the flow control valve 36 is switched to the neutral position, an overload occurs in the first passage 31 due to the continuous rotation of the swing motor 33. The hydraulic fluid corresponding to the overload formed in the first passage 31 is stored in the accumulator 45 via the check valve 43 of the first port 46 of the first flow control valve 34.

이때 회전을 계속하게 되는 선회모터(33)의 "B"포트에 부족되는 작동유 량은 제2체크(39)를 통하여 유압탱크(T2)로부터 흡입하여 보충한다.At this time, the operating flow rate insufficient to the "B" port of the turning motor 33 to continue the rotation is replenished by suction from the hydraulic tank (T2) through the second check (39).

전술한 바와 같이, 상부선회체(41)의 선회 가속후 선회 감속시에 유압탱크로 릴리프되는 작동유를 제1유량제어밸브(34) 또는 제2유량제어밸브(35)를 경유하여 고압의 축압기(45)에 저장함에 따라 유압 에너지를 절감할 수 있다.As described above, the hydraulic pressure of the high pressure accumulator is passed through the first flow rate control valve 34 or the second flow rate control valve 35 to the hydraulic oil relief to the hydraulic tank at the time of turning deceleration after the turning acceleration of the upper swing body 41. Storing at 45 can save hydraulic energy.

나) 상부선회체의 선회 가속시 축압기에 저장된 작동유를 사용하는 경우를 설명한다.B) Explain the case of using the hydraulic oil stored in the accumulator during the turning acceleration of the upper swing structure.

도 3에서와 같이, 가변용량형 유압펌프(30)로부터의 작동유를 유량제어밸브(36), 제1통로(31)를 통해 선회모터(33)의 "A"포트에 공급하여 상부선회체(41)를 선회 가속시킬 경우, 유량제어밸브(36)의 스풀을 절환시키도록 입력되는 신호압력이 설정압력을 초과하거나(스풀의 과도한 절환으로 인해 가변용량형 유압펌프로부터 토출되는 작동유가 유압탱크로 릴리프될 수 있을 정도로 초과되는 설정압력을 말함.), 또는 선회모터(33)의 "A"포트의 압력이 설정압력을 초과할 경우(선회모터로 공급되는 작동유의 압력이 유압탱크로 릴리프될 수 있을 정도로 초과되는 설정압력을 말함), 제1유량제어밸브(34)에 절환신호를 입력하여 도면상, 하측방향으로 절환시킨다(이때 밸브스프링은 압축됨).As shown in FIG. 3, the hydraulic oil from the variable displacement hydraulic pump 30 is supplied to the "A" port of the swing motor 33 through the flow control valve 36 and the first passage 31 so that the upper swing structure ( In case of turning acceleration 41), the signal pressure input to switch the spool of the flow control valve 36 exceeds the set pressure (the hydraulic oil discharged from the variable displacement hydraulic pump due to excessive switching of the spool is transferred to the hydraulic tank). Refers to the set pressure exceeded enough to be released), or when the pressure in port "A" of the swing motor 33 exceeds the set pressure (the pressure of the hydraulic oil supplied to the swing motor can be released to the hydraulic tank). Refers to the set pressure exceeded enough), the switching signal is input to the first flow control valve 34 to be switched downward in the drawing (the valve spring is compressed).

이로 인해, 축압기(45)에 저장된 고압의 작동유가 제1유량제어밸브(34)의 제2포트(47)와, 제1통로(31)를 통해 선회모터(33)의 "A"에 공급된다. 이때 가변용량형 유압펌프(30)의 사판 경전각을 제어하여 토출되는 유량을 감소시킴에 따라, 가변용량형 유압펌프(30)를 구동시키는 연료 소모량을 줄일 수 있다.For this reason, the high pressure hydraulic oil stored in the accumulator 45 is supplied to the "A" of the swing motor 33 through the second port 47 of the first flow control valve 34 and the first passage 31. do. At this time, by reducing the flow rate discharged by controlling the swash plate tilt angle of the variable displacement hydraulic pump 30, it is possible to reduce the fuel consumption for driving the variable displacement hydraulic pump 30.

한편, 축압기(45) 내의 압력이 설정압력 이하일 경우, 상부선회체(41)를 선회 가속시킬 경우에도 제1유량제어밸브(34) 또는 제2유량제어밸브(35)를 절환시키지않고, 가변용량형 유압펌프(30)로부터 토출되는 작동유에 의해 상부선회체(41)를 선회시킨다.On the other hand, when the pressure in the accumulator 45 is lower than or equal to the set pressure, even when the upper swing body 41 is rotated and accelerated, it is possible to change the first flow control valve 34 or the second flow control valve 35 without switching. The upper swing body 41 is rotated by the hydraulic oil discharged from the displacement hydraulic pump 30.

이때 가변용량형 유압펌프(30)로부터 토출되는 작동유 모두가 선회모터(33)측으로 공급될 수 있고, 작동유 일부는 제1유량제어밸브(34) 또는 제2유량제어밸브(35)를 경유하여 축압기(45)에 저장될 수 있다.At this time, all of the hydraulic oil discharged from the variable displacement hydraulic pump 30 can be supplied to the swing motor 33 side, and a part of the hydraulic oil is transferred to the shaft via the first flow control valve 34 or the second flow control valve 35. It can be stored in the presser 45.

도 1은 종래 기술에 의한 굴삭기의 선회장치를 나타내는 유압회로도,1 is a hydraulic circuit diagram showing a turning device of an excavator according to the prior art;

도 2는 종래 기술에 의한 굴삭기를 이용하여 상차 작업시 선회모터의 압력을 나타내는 그래프,Figure 2 is a graph showing the pressure of the turning motor during loading operation using an excavator according to the prior art,

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 선회에너지 회생장치의 유압회로도이다.3 is a hydraulic circuit diagram of a swing energy regeneration device of an excavator according to an embodiment of the present invention.

*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명* Explanation of symbols used in the main part of the drawing

30; 가변용량형 유압펌프30; Variable displacement hydraulic pump

31; 제1통로31; The first passage

32; 제2통로32; Second passage

33; 선회모터33; Turning motor

34; 제1유량제어밸브34; 1st flow control valve

35; 제2유량제어밸브35; 2nd flow control valve

36; 유량제어밸브36; Flow control valve

37; 제1체크밸브37; First check valve

38; 제1유로38; Euro 1

39; 제2체크밸브39; 2nd check valve

40; 제2유로40; 2nd euro

41; 상부선회체41; Upper swing structure

42; 제3유로42; 3rd euro

43; 체크밸브43; Check valve

44; 제4유로44; Euro 4

45; 축압기45; Accumulator

46; 제1포트46; 1st port

47; 제2포트47; 2nd port

Claims (3)

엔진에 연결되는 가변용량형 유압펌프;A variable displacement hydraulic pump connected to the engine; 상기 가변용량형 유압펌프에 제1통로 및 제2통로를 통해 연결되고, 정방향 또는 역방향으로 회전되어 상부선회체를 선회시키는 선회모터;A swing motor connected to the variable displacement hydraulic pump through a first passage and a second passage and rotated in a forward or reverse direction to pivot an upper swing structure; 상기 가변용량형 유압펌프와 선회모터사이의 제1,2통로에 외부로부터의 입력신호에 따라 절환가능하게 설치되고, 절환시 선회모터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 유량제어밸브;A flow rate control valve installed in the first and second passages between the variable displacement hydraulic pump and the swing motor in response to an input signal from the outside and controlling the starting, stopping, and direction change of the swing motor during switching; 상기 제1통로에 일단이 분기접속되고 제1체크밸브가 설치되는 제1유로;A first passage having one end connected to the first passage and a first check valve installed; 상기 제2통로에 일단이 분기접속되고 상기 제1유로의 타단에 연통되도록 접속되며, 제2체크밸브가 설치되는 제2유로;A second passage having one end connected to the second passage and connected to the other end of the first passage, and having a second check valve installed thereon; 상기 제1유로에 대해 병렬형으로 상기 제1통로에 일단이 분기접속되고, 외부로부터의 입력신호에 따라 절환될 경우 유로를 개폐하도록 제1유량제어밸브가 설치되는 제3유로;A third flow passage having one end connected to the first passage in parallel with the first flow passage, and having a first flow control valve installed to open and close the flow passage when the first flow passage is switched according to an input signal from the outside; 상기 제2유로에 대해 병렬형으로 상기 제2통로에 일단이 분기접속되고, 외부로부터의 입력신호에 따라 절환될 경우 유로를 개폐하도록 제2유량제어밸브가 설치되는 제4유로; 및A fourth flow passage having one end connected to the second flow passage in parallel with the second flow passage, and having a second flow control valve installed to open and close the flow passage when it is switched according to an input signal from the outside; And 상기 제3유로 및 제4유로의 교차부에 설치되고, 상기 상부선회체의 선회 가속후 선회 감속시에 상기 제1통로 또는 제2통로부터 유압탱크로 릴리프되는 작동유를 저장하며, 상기 상부선회체의 선회 가속시 저장된 작동유를 상기 제1통로 또는 제2통로에 공급하는 축압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 선회에너지 회생장치.It is installed at the intersection of the third flow path and the fourth flow path, and stores the hydraulic oil which is relief from the first passage or the second cylinder to the hydraulic tank at the time of turning deceleration after the acceleration of the rotation of the upper swing structure, the upper swing structure And an accumulator for supplying the stored working oil to the first passage or the second passage during the acceleration of the turning of the excavator. 제1항에 있어서, 상기 제1유량제어밸브 및 제2유량제어밸브는,The method of claim 1, wherein the first flow rate control valve and the second flow rate control valve, 상기 제1통로 또는 제2통로로부터의 작동유가 상기 축압기쪽으로 항시 이동될 수 있도록 유로가 각각 형성되는 제1포트와, 외부로부터의 입력신호에 따라 절환될 경우 상기 축압기에 저장된 작동유를 상기 제1통로 또는 제2통로에 공급하는 제2포트를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 선회에너지 회생장치.A first port having a flow path formed therein so that the hydraulic oil from the first passage or the second passage can be always moved toward the accumulator, and the hydraulic oil stored in the accumulator when the fluid is switched according to an input signal from the outside; A turning energy regenerative apparatus for an excavator, comprising a second port for supplying one passage or a second passage, respectively. 제2항에 있어서, 상기 제1유량제어밸브 및 제2유량제어밸브의 제1포트의 유로에 체크밸브가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 선회에너지 회생장치.3. The turning energy regenerative apparatus for an excavator according to claim 2, wherein a check valve is provided in each of the flow paths of the first port of the first flow control valve and the second flow control valve.
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