KR20110072587A

KR20110072587A - 건설장비용 유압시스템

Info

Publication number: KR20110072587A
Application number: KR1020090129576A
Authority: KR
Inventors: 이양구
Original assignee: 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2011-06-29

Abstract

본 발명은 굴삭기 등의 건설장비에 범용적으로 적용되는 2개의 유압펌프를 사용하는 유압시스템에 있어서, 굴삭기의 작업조건에 따라 붐 및 선회장치용 조작레버를 동시에 조작하여 복합작업을 수행할 경우, 붐 상승 조작신호에 의해 선회장치에 공급되는 작동유 량을 감소시키도록 제어하고, 상대적으로 붐 상승쪽으로 작동유 공급량을 증대시켜 붐 구동속도를 증속시킬 수 있도록 한 것으로,

본 발명의 실시예에 의한 건설장비용 유압시스템은,

가변용량형 제1유압펌프 및 제2유압펌프와,

제1유압펌프의 센터바이패스통로에 설치되고, 좌측 주행모터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 주행용 제1제어밸브와,

주행용 제1제어밸브의 하류측으로 센터바이패스통로에 설치되고 병렬라인을 통해 각각 연결되며, 붐실린더, 선회모터 및 아암실린더에 공급되는 작동유를 각각 제어하는 제1제어밸브와,

제2유압펌프의 센터바이패스통로에 설치되고, 우측 주행모터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 주행용 제2제어밸브와,

주행용 제2제어밸브의 하류측으로 센터바이패스통로에 설치되고 병렬라인을 통해 각각 연결되며, 붐실린더, 버킷실린더 및 아암실린더에 공급되는 작동유를 각각 제어하는 작업장치용 제2제어밸브와,

선회모터용 제1제어밸브의 공급측 포트에 일단이 접속되고 병렬유로에 타단 이 접속되는 통로에 설치되고, 붐용 제1제어밸브를 제어하는 붐 상승 제어신호의 입력에 따라 선회모터용 제1제어밸브에 공급되는 작동유 양을 제어하는 붐 우선제어밸브를 포함하여,

붐과 선회장치를 동시에 작동시키는 복합작업시, 붐 우선제어밸브에 입력되는 붐 상승 제어신호에 의해 제1유압펌프로부터 선회모터에 공급되는 작동유 량을 감소시키고, 상대적으로 제1유압펌프로부터 붐실린더에 공급되는 작동유 량을 증대시켜 붐실린더의 구동속도를 증속시킨다.

굴삭기, 작업장치, 액츄에이터, 붐 우선회로, 선회장치

Description

건설장비용 유압시스템{hydraulic system of construction equipment}

본 발명은 굴삭기 등의 건설장비에 범용적으로 적용되는 2개의 유압펌프를 사용하는 유압시스템에 있어서, 붐과 선회장치를 동시에 구동시키는 복합작업시 붐 구동속도를 증속시킬 수 있도록 한 건설장비용 유압시스템에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 굴삭기의 작업조건에 따라 붐 및 선회장치용 조작레버를 동시에 조작하여 복합작업을 수행할 경우, 붐 상승 조작신호에 의해 선회장치에 공급되는 작동유 량을 감소시키도록 제어하고, 상대적으로 붐 상승쪽으로 작동유 공급량을 증대시켜 붐 구동속도를 증속시킬 수 있도록 한 건설장비용 유압시스템에 관한 것이다.

도 1에 도시된 종래 기술에 의한 건설장비용 유압시스템(2개의 유압펌프를 사용하는 유압시스템을 말함.)은,

엔진(미 도시됨)에 연결되는 가변용량형 제1,2유압펌프(50,51)(이하, 제1,2유압펌프 라고 함.)와,

제1유압펌프(50)의 센터바이패스통로(52)에 설치되고, 좌측 주행모터(53)의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 주행용 제1제어밸브(54)와,

주행용 제1제어밸브(54)의 하류측으로 센터바이패스통로(52)에 설치되고 병렬라인(55)을 통해 각각 연결되며, 붐실린더(64), 선회모터(56) 및 아암실린더(57)에 공급되는 작동유를 각각 제어하는 제1제어밸브(68,58,59)와,

제2유압펌프(51)의 센터바이패스통로(60)에 설치되고, 우측 주행모터(61)의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 주행용 제2제어밸브(62)와,

주행용 제2제어밸브(62)의 하류측으로 센터바이패스통로(60)에 설치되고 병렬라인(63)을 통해 각각 연결되며, 붐실린더(64), 버킷실린더(65) 및 아암실린더(57)에 공급되는 작동유를 각각 제어하는 작업장치용 제2제어밸브(66,67,76)를 포함한다.

전술한 바와 같이 구성되는 종래 기술의 유압시스템에서, 굴삭기를 주행하기 위하여 미 도시된 주행레버 조작으로 주행모터용 제1제어밸브(54)를 절환시킴에 따라, 제1유압펌프(50)로부터 공급되는 작동유에 의해 좌측 주행모터(53)를 구동시키고, 주행모터용 제2제어밸브(62)를 절환시 제2유압펌프(51)로부터 공급되는 작동유에 의해 우측 주행모터(61)를 구동시킨다. 따라서 건설장비는 원활하게 주행할 수 있다.

한편, 건설장비를 선회시키기 위하여 선회모터용 제1제어밸브(58)를 절환시킴에 따라, 제1유압펌프(50)로부터 공급되는 작동유에 의해 선회모터(56)를 구동시 킬 수 있다. 이로 인해 굴삭기의 하부주행체에 대해 상부프레임을 선회시킬 수 있다.

붐을 구동시키기 위하여 작업장치용 레버 조작으로 붐용 제1제어밸브(68)를 도면상, 우측방향으로 절환시킴에 따라, 제1유압펌프(50)로부터 토출되는 작동유는 제1제어밸브(68)와, 합류통로(77)를 통해 붐실린더(64)의 라지챔버(64a)에 공급된다.

또한, 붐용 제2제어밸브(66)를 도면상, 좌측방향으로 절환시킴에 따라 제2유압펌프(51)로부터 토출되는 작동유는 제2제어밸브(66)를 통해 합류통로(77)에 합류되어 붐실린더(64)에 라지챔버(64a)에 공급된다. 이때 붐실린더(64)의 스몰챔버(64b)로부터의 작동유는 제1,2제어밸브(68,66)를 경유하여 유압탱크로 귀환된다.

따라서 붐을 상승시킬 수 있게 된다.

한편, 작업조건에 따라 붐과 선회장치를 동시에 구동시켜 복합작업을 수행하는 경우, 붐 및 선회용 제1제어밸브(68,58)를 각각 절환시킴에 따라, 제1유압펌프(50)로부터 토출되는 작동유 일부는 붐용 제1제어밸브(68)를 경유하여 붐실린더(64)의 라지챔버(64a)에 공급된다. 동시에 제1유압펌프(50)로부터 토출되는 작동유 일부는 병렬라인(55), 선회모터용 제1제어밸브(58)를 경유하여 선회모터(56)에 공급된다.

이때, 선회모터(56)에 발생되는 작동유 압력보다 붐실린더(64)에 발생되는 작동유 압력이 상대적으로 크게 될 경우, 제1유압펌프(50)로부터 붐실린더(64)에 공급되는 작동유 양보다 선회모터(56)에 공급되는 작동유 양이 상대적으로 많게 된다. 이로 인해 붐 상승속도가 느려져 작업성이 떨어진다.

한편, 굴삭기의 경우, 붐과 선회의 복합 동작에서 통상 선회보다 붐쪽으로 유량이 많이 가도록 회로를 구성 한다.

이와 같이 붐 우선을 하기 위하여 설계되는 종래의 유압시스템(도 1 참조) 으로는, 한 쌍의 유압펌프 시스템에서, 붐 스풀은 2개, 선회 스풀은 1개를 사용하여, 각각 단독 동작의 경우 붐은 2개의 유압펌프 및 2개의 스풀을 동시에 사용 하고, 선회의 경우 하나의 유압펌프 및 1개의 스풀을 사용 하도록 설계 된다.

여기서 붐과 선회의 동시 동작이 되면 2개의 유압펌프중 1 개의 유압펌프는 붐 만으로 사용 하고, 나머지 1개의 유압펌프로 붐과 선회로 공급하여 붐 사용 유량이 선회보다 많게 하여 붐 우선이 되도록 설계한다.

개념적으로 설명하면, 1개의 유압펌프의 최대 토출 유량을 100 이라 가정 하면, 붐 단독의 경우 사용 유량은 2개 유압펍프의 총 최대 유량 즉 200 이 되고, 선회 단독의 경우 하나의 유압펌프의 최대 유량 100 을 사용 하게 된다. 여기서 붐 과 선회의 동시 동작이 되면 붐은 하나의 유압펌프의 최대 유량 및 나머지 하나의 유압펌프의 반을 사용하여 150을 사용 하고, 선회는 하나의 유압펌프의 반을 사용하여 50을 사용 하여 150 대 50 의 유량 분배를 가지게 되어 붐 우선이 된다.

이러한 종래의 유압시스템은 붐과 선회의 부하 압력이 동일 할 경우 3:1 의 유량 분배가 될 수 있으나, 만일 붐의 부하 압력이 선회 부하 압력 보다 높을 경우에는 하나의 유압펌프에서 분기 되는 유량중 붐으로 가능 유량이 적게 되어 3 : 1 의 유량 분배가 불가능 하게 된다.

또한 굴삭기의 경우, 작업장치의 위치에 따라 붐과 선회 압력의 부하가 달라지게 되고, 붐 과 선회의 부하 압력이 가변적일 경우 이러한 유량 분배 또한 가변 적이 되어 안정적인 붐 우선이 불가능 하게 된다

본 발명의 실시예는, 2개의 유압펌프를 사용하는 유압시스템이 적용되는 건설장비에서, 작업조건에 따라 붐 및 선회장치용 조작레버를 동시에 조작하여 복합작업시, 붐 상승 조작신호에 의해 선회장치에 공급되는 작동유 량을 감소시키도록 제어하고 상대적으로 붐 상승쪽으로 작동유 공급량을 증대시켜 붐 구동속도를 증속시킴에 따라, 작업성을 향상시킬 수 있도록 한 건설장비용 유압시스템과 관련된다.

본 발명의 실시예에 의한 건설장비용 유압시스템은,

가변용량형 제1유압펌프 및 제2유압펌프와,

주행용 제2제어밸브의 하류측으로 센터바이패스통로에 설치되고 병렬라인을 통해 각각 연결되며, 붐실린더, 버킷실린더 및 아암실린더에 공급되는 작동유를 각 각 제어하는 작업장치용 제2제어밸브와,

선회모터용 제1제어밸브의 공급측 포트에 일단이 접속되고 병렬유로에 타단이 접속되는 통로에 설치되고, 붐용 제1제어밸브를 제어하는 붐 상승 제어신호의 입력 양에 따라 통로의 면적을 제어하여 선회모터용 제1제어밸브에 공급되는 작동유 양을 제어하는 붐 우선제어밸브를 포함하여,

전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 건설장비용 유압시스템은 아래와 같은 이점을 갖는다.

2개의 유압펌프를 사용하는 유압시스템이 적용되는 건설장비에서, 작업조건에 따라 붐 및 선회장치용 조작레버를 동시에 조작하여 복합작업시, 붐 상승 조작신호에 의해 선회장치에 공급되는 작동유 량을 감소시키고 상대적으로 붐 상승쪽으로 작동유 공급량을 증대시킴에 따라, 붐 구동속도를 증속시켜 작업성을 향상시킬 수 있다.

또한, 붐과 선회장치를 동시에 구동시킬 경우에도 선회장치의 급속 회전되는 것을 방지하여 안전성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.

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.

도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 건설장비용 유압시스템(2개의 유압펌프를 사용하는 유압시스템을 말함.)은,

가변용량형 제1유압펌프(50) 및 제2유압펌프(51)(이하, 제1유압펌프 및 제2유압펌프 라고 함.)와,

주행용 제1제어밸브(54)의 하류측으로 센터바이패스통로(52)에 설치되고 병렬라인(55)을 통해 각각 연결되며, 붐실린더(64), 고정용량형 선회모터(56) 및 아암실린더(57)에 공급되는 작동유를 각각 제어하는 제1제어밸브(68,58,59)와,

주행용 제2제어밸브(62)의 하류측으로 센터바이패스통로(60)에 설치되고 병렬라인(63)을 통해 각각 연결되며, 붐실린더(64), 버킷실린더(65) 및 아암실린 더(57)에 공급되는 작동유를 각각 제어하는 작업장치용 제2제어밸브(66,67,76)와,

선회모터용 제1제어밸브(58)의 공급측 포트에 일단이 접속되고 병렬유로(55)에 타단이 접속되는 통로(100)에 설치되고, 신호압 라인(105)을 통해 붐 상승 제어신호(boom up pilot signal)의 입력에 따라 통로(100)의 면적을 제어하여 선회모터용 제1제어밸브(58)에 공급되는 작동유 양을 제어하는 붐 우선제어밸브(102)를 포함하여,

붐과 선회장치를 동시에 작동시키는 복합작업시, 붐 우선제어밸브(102)에 입력되는 붐 상승 제어신호에 의해 제1유압펌프(50)로부터 선회모터(56)에 공급되는 작동유 량을 감소시키고, 상대적으로 제1유압펌프(50)로부터 붐실린더(64)에 공급되는 작동유 량을 증대시켜 붐실린더(64)의 구동속도를 증속시킨다.

이때, 전술한 붐과 선회장치를 동시에 작동시키는 복합작업시, 선회모터(56)에 공급되는 작동유 량을 줄이고 붐실린더(64)에 공급되는 작동유 량을 상대적으로 증대시켜 붐 구동속도를 증속시키는 붐 우선제어밸브(102)를 제외한 유압시스템의 구성은, 도 1에 도시된 유압시스템의 구성과 실질적으로 동일하므로 이들의 구성 및 작동의 상세한 설명은 생략하고, 중복되는 도면부호는 동일하게 표기한다.

이하에서, 본 발명의 실시예에 의한 건설장비용 유압시스템의 사용예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 건설장비의 상부프레임을 하부주행체에 대해 선회 시키기 위하여 선회모터용 제1제어밸브(58)를 절환시킴에 따라, 제1유압펌프(50)로부터 병렬유로(55) 및 일정한 면적으로 설계된 붐 우선제어밸브(102)를 통해 공급되는 작동유에 의해 선회모터(56)를 구동시킬 수 있다. 이로 인해 굴삭기의 하부주행체에 대해 상부프레임을 선회시킬 수 있다.

한편, 붐을 구동시키기 위하여 신호압 라인(104)을 통해 공급되는 파일럿 신호압에 의해 붐용 제1제어밸브(68)를 도면상, 우측방향으로 절환시킴에 따라, 제1유압펌프(50)로부터 토출되는 작동유는 병렬유로(55), 제1제어밸브(68)와, 합류통로(77)를 통해 붐실린더(64)의 라지챔버(64a)에 공급된다.

또한, 제2제어밸브(66)를 도면상, 좌측방향으로 절환시킴에 따라 제2유압펌프(51)로부터 토출되는 작동유는 병렬유로(63), 붐용 제2제어밸브(66)를 통해 합류통로(77)에 합류되어 붐실린더(64)에 라지챔버(64a)에 공급된다. 이때 붐실린더(64)의 스몰챔버(64b)로부터의 작동유는 붐용 제2제어밸브(66)를 경유하여 유압탱크로 귀환된다.

따라서 붐 상승속도를 확보할 수 있게 된다.

한편, 작업조건에 따라 붐과 선회장치를 동시에 구동시켜 복합작업을 수행하기 위해 붐용 제1제어밸브(68)와 선회모터용 제1제어밸브(58)를 각각 절환시킴에 따라, 제1유압펌프(50)로부터 토출되는 작동유 일부는 병렬유로(55), 제1제어밸브(68), 합류통로(77)를 경유하여 붐실린더(64)의 라지챔버(64a)에 공급된다. 동시에 제1유압펌프(50)로부터 토출되는 작동유 일부는 병렬라인(55), 공급라인(100), 제1제어밸브(68)를 경유하여 선회모터(56)에 공급된다.

이때, 전술한 붐용 제1제어밸브(68)를 절환시키는 붐 상승 제어신호가 신호압 라인(105)을 통해 피스톤(106)을 가압하여 붐 우선제어밸브(102)의 배압실 압력을 증대시킨다.

이로 인해 선회모터용 제1제어밸브(58)의 공급측 포트에 일단이 접속된 통로(100)의 면적이 줄어들게 된다. 따라서 제1유압펌프(50)로부터 선회모터용 제1제어밸브(58)를 경유하여 선회모터(56)에 공급되는 작동유 량을 감소시킨다. 이와 반면에 제1유압펌프(50)로부터 붐용 제1제어밸브(68)를 경유하여 합류통로(77)를 통해 붐실린더(64)의 라지챔버(64a)에 공급되는 작동유 양을 상대적으로 증대시킨다.

한편, 붐실린더(64)를 수축구동시키도록 붐용 제1제어밸브(68)의 우측포트에 파일럿 신호압이 공급되는 경우, 신호압 라인(104)에 설치된 제어밸브(103)가 외부로부터의 파일럿 신호압에 의해 도면상, 하측 방향으로 절환되므로, 신호압 라인(104)의 작동유를 유압탱크로 드레인시킨다.

따라서 붐용 제1제어밸브(68)가 도면상, 좌측 방향으로 절환되므로 붐실린더(64)의 라지챔버(64a)로부터의 작동유가 합류통로(77)를 통하여 유압탱크로 드레인 된다.

전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 건설장비용 유압시스템은, 건설장비에 범용적으로 적용되는 2개의 유압펌프를 사용하는 유압시스템에서, 붐과 선회장치를 동시에 작동시키는 복합작업시 선회장치에 공급되는 작동유 량을 줄이고, 상대적으로 붐쪽으로 공급되는 작동유 량을 증대시켜 붐실린더의 구동속도를 증속시킴에 따라 작업성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 건설장비용 유압시스템의 개략도,

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 건설장비용 유압시스템의 유압회로도이다.

* 도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명

50; 가변용량형 제1유압펌프

51; 가변용량형 제2유압펌프

52,60; 센터바이패스 통로

53; 좌측 주행모터

56; 선회모터

58,59,68; 제1제어밸브

61; 우측 주행모터

64; 붐실린더

77; 합류통로

100; 통로

102; 붐 우선제어밸브

103; 제어밸브

104; 신호압 라인

105; 신호압 라인

106; 피스톤

Claims

가변용량형 제1유압펌프 및 제2유압펌프;

상기 제1유압펌프의 센터바이패스통로에 설치되고, 좌측 주행모터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 주행용 제1제어밸브;

상기 주행용 제1제어밸브의 하류측으로 센터바이패스통로에 설치되고 병렬라인을 통해 각각 연결되며, 붐실린더, 선회모터 및 아암실린더에 공급되는 작동유를 각각 제어하는 제1제어밸브;

상기 제2유압펌프의 센터바이패스통로에 설치되고, 우측 주행모터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 주행용 제2제어밸브;

상기 주행용 제2제어밸브의 하류측으로 센터바이패스통로에 설치되고 병렬라인을 통해 각각 연결되며, 붐실린더, 버킷실린더 및 아암실린더에 공급되는 작동유를 각각 제어하는 작업장치용 제2제어밸브; 및

상기 선회모터용 제1제어밸브의 공급측 포트에 일단이 접속되고 상기 병렬유로에 타단이 접속되는 통로에 설치되고, 상기 붐용 제1제어밸브를 제어하는 붐 상승 제어신호의 입력에 따라 상기 선회모터용 제1제어밸브에 공급되는 작동유 양을 제어하는 붐 우선제어밸브를 포함하여,

붐과 선회장치를 동시에 작동시키는 복합작업시, 붐 우선제어밸브에 입력되는 붐 상승 제어신호에 의해 상기 제1유압펌프로부터 선회모터에 공급되는 작동유 량을 감소시키고, 상대적으로 상기 제1유압펌프로부터 붐실린더에 공급되는 작동유 량을 증대시켜 붐실린더의 구동속도를 증속시키는 것을 특징으로 하는 건설장비용 유압시스템.