KR20170046356A - 건설기계의 유압 제어 시스템 - Google Patents

건설기계의 유압 제어 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20170046356A
KR20170046356A KR1020150146576A KR20150146576A KR20170046356A KR 20170046356 A KR20170046356 A KR 20170046356A KR 1020150146576 A KR1020150146576 A KR 1020150146576A KR 20150146576 A KR20150146576 A KR 20150146576A KR 20170046356 A KR20170046356 A KR 20170046356A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
engine
pump
rpm
horsepower
horsepower per
Prior art date
Application number
KR1020150146576A
Other languages
English (en)
Inventor
김범수
Original Assignee
현대중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대중공업 주식회사 filed Critical 현대중공업 주식회사
Priority to KR1020150146576A priority Critical patent/KR20170046356A/ko
Publication of KR20170046356A publication Critical patent/KR20170046356A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B66F9/20—Means for actuating or controlling masts, platforms, or forks
    • B66F9/22—Hydraulic devices or systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2246—Control of prime movers, e.g. depending on the hydraulic load of work tools
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/18—Combined units comprising both motor and pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20507—Type of prime mover

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

본 발명은 건설기계의 유압 제어 시스템에 관한 것으로서, 압유를 통해 작동하는 구동장치; 엔진에 의해 구동되며 압유를 상기 구동장치로 공급하는 펌프; 상기 엔진에 의해 구동되어 건설기계가 전후진하도록 작동하는 주행장치; 및 상기 펌프의 토출 유량을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 엔진의 RPM 당 최대 발생 마력과 상기 엔진의 RPM 당 상기 주행장치 소비 마력을 통해 상기 엔진 RPM 당 상기 펌프 여유 소비 마력을 계산하고, 상기 엔진 RPM 당 상기 펌프 여유 소비 마력 이하로 상기 펌프를 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

건설기계의 유압 제어 시스템{A Hydraulic Control Device for Construction Equipment}
본 발명은 건설기계의 유압 제어 시스템에 관한 것이다.
건설 장비란 일반적으로 건설 토목용 기계를 의미하며, 도로, 하천, 항만, 철도, 플랜트 등과 같은 공사별로 각각 그 특성에 적합한 기계구조 및 성능을 보유하게 된다. 즉 건설 장비는 산업 현장에서 이루어지는 작업의 다양성으로 인해, 굴삭장비, 적재장비, 운반장비, 하역장비, 다짐장비, 기초공사장비 등으로 구분될 수 있으며, 구체적으로는 불도저, 굴삭기, 로더, 덤프트럭, 롤러 등과 같이 상당히 많은 종류의 장비를 포함하는 개념이다.
산업 현장에서 가장 기본적으로 수행되는 작업은 굴삭이다. 산업 공사 시에는 지면을 일정 깊이로 굴착하여 각종 구조물을 설치하거나, 또는 지면에 파이프 등을 매설하는 작업이 주로 수행되는데, 이때 굴삭기가 가장 많이 활용된다.
굴삭기는 토목, 건축, 건설 현장에서 땅을 파는 굴삭작업, 토사를 운반하는 적재작업, 건물을 해체하는 파쇄작업, 지면을 정리하는 정지작업 등의 작업을 행하는 건설기계로서, 장비의 이동역할을 하는 주행체와 주행체에 탑재되어 360도 회전하는 상부 선회체 및 작업 장치로 구성되어 있다.
굴삭기는 주행체의 주행방식에 따라 무한궤도식 크롤라 굴삭기와 타이어식 휠 굴삭기로 구분된다. 크롤라 굴삭기는 휠 굴삭기에 비해 작업이 안정적이며 작업생산성이 높기 때문에 장비 중량 1톤부터 100톤 이상의 초대형에 이르기까지 각 작업현장에 폭 넓게 사용되며, 휠 굴삭기는 크롤라 굴삭기에 비해 타이어 지지방식으로 인해 작업시 안정성은 떨어지나, 도로 주행이 가능하여 운반 트레일러 없이 작업장 이동이 가능하고 작업과 이동을 빈번하게 요구하는 작업 현장에 주로 사용된다.
또한, 굴삭기는 토사와 암석의 상태, 작업의 종류 및 용도에 따라 적절한 작업 장치를 장착하여 사용할 수 있다. 일반 굴삭 및 토사 운반을 위한 버켓(Bucket), 단단한 지면, 암석 등의 파쇄를 위한 브레이커, 건물의 해체 및 파쇄에 사용하는 크라샤 등이 굴삭기에 주로 사용되는 작업 장치이다.
건설기계에는 굴삭기 외에도 본체의 전방에 붐과 버켓을 포함하는 프론트 장치를 구비하여 파쇄된 암반, 토사 등과 같은 골재를 적재하거나 건초나 쓰레기, 잡목 등을 옮기거나 중량체를 견인하는 등 근거리 운반에 쓰이는 휠로더(Wheel loader), 고중량의 하물을 들어올리거나 운반하는데 사용되는 지게차가 있을 수 있다.
이러한 지게차나 휠로더는, 엔진의 토크 특성상 저 RPM 구간에서 과부하 작업(주행+최대 부하물 상승 또는 작업물 디깅(Digging))과 같이 동력소요가 큰 작업간에는 순간적으로 엔진 스톨(stall) 현상이 발생하고, 이는 피스톤 펌프의 등마력 제어 방식으로도 대응되지 않는다.
따라서, 지게차와 휠로더는, 저 RPM 구간에서 작업을 시작하므로 엔진의 토크 변경이 불가능할 경우 개선이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 엔진의 RPM-토크 변경없이 자체 시스템적으로 실시간 동력 소요를 예측하여 미리 피스톤 펌프의 유량을 조절함으로써 엔진 스톨 발생을 방지하기 위한 건설기계의 유압 제어 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 건설기계의 유압 제어 시스템은, 압유를 통해 작동하는 구동장치; 엔진에 의해 구동되며 압유를 상기 구동장치로 공급하는 펌프; 상기 엔진에 의해 구동되어 건설기계가 전후진하도록 작동하는 주행장치; 및 상기 펌프의 토출 유량을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 엔진의 RPM 당 최대 발생 마력과 상기 엔진의 RPM 당 상기 주행장치 소비 마력을 통해 상기 엔진 RPM 당 상기 펌프 여유 소비 마력을 계산하고, 상기 엔진 RPM 당 상기 펌프 여유 소비 마력 이하로 상기 펌프를 제어하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 제어부는, 하기 계산식 1에 의해서 상기 엔진 RPM 당 상기 펌프 여유 소비 마력을 계산할 수 있다. 계산식 1 : Ma - Mb = Mc (여기서 Ma는 상기 엔진의 RPM 당 최대 발생 마력, Mb는 상기 엔진의 RPM 당 상기 주행장치 소비 마력, Mc는 상기 엔진 RPM 당 상기 펌프 여유 소비 마력)
구체적으로, 상기 주행장치는, 상기 엔진에서 공급되는 마력을 상기 건설기계의 전후진 추진력으로 변환시키는 토크 컨버터를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 엔진의 RPM 당 최대 발생 마력은 상기 엔진의 Stall 현상이 발생하게 되는 마력이며, 상기 엔진의 RPM 당 상기 주행장치 소비 마력 중 최대 소비 마력은 상기 토크 컨버터의 Stall 현상이 발생되는 마력일 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는, 하기 계산식 2에 의해서 상기 펌프의 최대 토출 유량 이하로 상기 펌프의 토출 유량을 제어할 수 있다. 계산식 2 : Qm = Mc / P (여기서 Qm은 상기 펌프의 최대 토출 유량, Mc는 상기 엔진 RPM 당 상기 펌프 여유 소비 마력, P는 상기 펌프의 토출 압력)
구체적으로, 상기 제어부는, 전기적 신호로 상기 펌프의 토출 유량을 제어하는 EPPR 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 건설기계의 유압 제어시스템은, 건설기계가 과부하 작업 조건에서 저 RPM 구간(저토크, 저파워)에서도 시동 꺼짐(엔진 스톨현상)을 방지하여 운전자의 운전 습관에 상관없이 과부하 작업이 원활하도록 할 수 있어 작업자의 작업 능률이 향상되고 작업 기간이 줄어드는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 유압 제어시스템을 포함하는 휠로더의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 유압 제어시스템을 포함하는 지게차의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 건설기계의 유압 제어시스템을 나타내는 개념도이다.
도 4는 엔진-토크컨버터 매칭 곡선을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 유압 제어 시스템을 포함하는 휠로더의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 유압 제어 시스템을 포함하는 지게차의 측면도이다. 이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유압 제어 시스템(20)을 구비하는 휠로더(1) 또는 지게차(2)를 우선 설명하도록 한다. 여기서 도 1 및 도 2에 도시된 휠로더(1) 또는 지게차(2)는 본 발명의 실시예에 따른 유압 제어 시스템(20)을 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐이며 이에 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이 휠로더(1)는, 파쇄된 암반, 토사 등과 같은 골재를 적재하는 적재작업 또는 이러한 자재들을 근거리 운반하는 운반작업 등의 작업을 행하는 건설기계로서, 작업 장치(10), 휠로더 본체(30), 주행장치(40)를 포함하여 구성될 수 있다.
작업 장치(10)는, 휠로더(1)의 일측에 구비되고, 버켓(12), 붐(15)으로 구성되어 있으며, 붐(15)이 붐 실린더(14)에 의해 작동되고, 버켓(12)은 버켓 실린더(11) 및 로더 링키지(13)에 의해 세부적인 작업을 수행할 수 있다.
예를 들어 버켓 실린더(11)의 압축 시 로더 링키지(13)는 버켓(12) 방향으로 회전하여 버켓(12)의 끝단이 전방으로 움직인 상태가 되고, 버켓 실린더(11)의 인장 시 로더 링키지(13)는 버켓(12)의 반대방향 즉, 버켓(12)의 내측으로 회전하여 토사 등을 내부 공간에 담을 수 있는 상태가 된다.
구체적으로, 붐 실린더(14)가 압축되면 붐(15)이 하강 회전되어 버켓(12)이 지면을 향하여 이동하게되며 버켓 실린더(11)의 압축으로 버켓(12)의 끝단이 지면과 접하게 되면서 적재 준비 상태가 된다.
이후 버켓 실린더(11)가 인장되어 파쇄된 암반, 토사 등과 같은 골재를 버켓(11)의 내부로 적재하게 되고, 적재된 상태로 후술할 주행장치(40)를 구동하여 골재의 하역장소로 이동하게 된다. 이때, 버켓(11)을 지면과 가깝게 위치하도록 한 상태에서 하역장소로 이동할 수 있으며, 붐 실린더(14)를 인장하여 붐(15)이 상승회전하게 함으로써 버켓(11)을 지면으로부터 들어올린 상태에서 하역장소로 이동할 수도 있다.
여기서 붐(15) 앞부분에 버켓(12)이 연결 또는 분리되기 위해서 퀵커플러(Quick coupler)가 사용된다. 퀵커플러는 버켓(12)과 붐(15)의 탈부착을 빠르고 쉽게 진행하기 위해서 붐(15)의 전면에 실린더(도시하지 않음)의 형태로 설치된다. 또한, 퀵커플러는, 후술할 휠로더 몸체(30)의 내부에 장착되는 압유 저장탱크(21)로부터 압유를 공급받아 상기 기술한 실린더가 삽입 또는 분리를 수행하게 되며, 상기 실린더가 버켓(12)에 돌출된 브라켓(도시하지 않음)에 삽입 또는 분리됨으로써 버켓(12)의 탈부착이 진행된다.
휠로더 본체(30)는, 앞부분에 작업 장치(10)가 연결되며, 주행장치(40)에 탑재되어 이동가능하며, 운전실(31), 카운터 웨이트(32) 및 엔진(33)을 포함하여 구성될 수 있다.
운전실(31)에는 작업장치 조작부(부호 도시하지 않음), 주행 조작부(도시하지 않음) 등 작업자(도시하지 않음)가 휠로더(1)를 운전할 수 있는 각종 조작장치가 구비되어 있다. 작업장치 조작부는, 작업 장치(10)의 세부 구성을 각각 조작할 수 있는 레버 혹은 스위치가 복수 개 구비될 수 있으며, 주행 조작부는, 후술할 주행장치(40)의 조작을 위해 가속 페달과 제동 페달 및 전후좌우 방향조절을 위한 복수 개의 주행레버가 구비될 수 있다.
주행장치(40)는, 장비의 이동 역할을 하며, 본체(30)의 하부에 위치하고 전측에는 좌우 한 벌의 전륜휠(42)이 회전가능하게 설치되며, 후측에는 후륜휠(41)이 회전가능하게 설치되어 구성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 지게차(2)는, 고중량의 화물(80)을 들어올리는 리프팅 작업 및 이를 하역장소로 운반하는 운반작업 등의 작업을 행하는 건설기계로서, 지게차 본체(50), 마스트 조립체(60), 주행장치(70)를 포함하여 구성될 수 있다.
지게차(2)는, 조향 보조장치(도시하지 않음), 주행 장치(70) 및 마스트 조립체(60)를 구동하는 리프트 실린더(도시하지 않음) 및 틸트 실린더(도시하지 않음)를 구비할 수 있다.
지게차 본체(50)는, 앞부분에 마스트 조립체(60)가 연결되며, 주행장치(70)에 탑재되어 운전실(51) 및 엔진(도시하지 않음)을 포함하여 구성될 수 있다.
운전실(51)에는 마스트 조립체 조작부(부호 도시하지 않음), 주행 조작부(도시하지 않음) 등 작업자(도시하지 않음)가 지게차(2)를 운전할 수 있는 각종 조작장치가 구비되어 있다. 마스트 조립체 조작부는, 마스트 조립체(60)의 세부 구성을 각각 조작할 수 있는 레버 혹은 스위치가 복수 개 구비될 수 있으며, 주행 조작부는, 후술할 주행장치(70)의 조작을 위해 가속 페달과 제동 페달 등의 페달(512) 및 전후좌우 방향조절을 위한 복수 개의 주행레버가 구비될 수 있다.
운전실(51)의 상측은 운전실(51)에 탑승하는 운전자(도시하지 않음)를 보호하기 위한 오버 헤드 가드(511)가 설치된다.
지게차 본체(50)는, 앞부분에 마스트 조립체(60)와 연결 또는 분리되기 위해서 퀵커플러(Quick coupler)가 사용된다.
퀵커플러는, 지게차 본체(50)와 마스트 조립체(60)의 탈부착을 빠르고 쉽게 진행하기 위해서 지게차 본체(50)의 전면에 실린더(도시하지 않음)의 형태로 설치된다. 또한, 퀵커플러는, 지게차 본체(50)의 내부에 장착되는 압유 저장탱크(21)로부터 압유를 공급받아 상기 기술한 실린더가 삽입 또는 분리를 수행하게 되며, 상기 실린더가 버켓(12)에 돌출된 브라켓(도시하지 않음)에 삽입 또는 분리됨으로써 버켓(12)의 탈부착이 진행된다.
마스트 조립체(60)는 마스트 레일(61)과 마스트 레일(61)을 따라 상, 하로 승강 가능한 캐리지(62)를 갖추고 있으며, 캐리지(62)에는 화물(80)을 들어올리는 한 쌍의 포크(63)가 간격 조절이 가능하도록 장착된다.
주행장치(70) 및 주행장치(70)에 포함되는 전륜휠(71) 및 후륜휠(72)은 도 1에 도시된 휠로더(1)에서 설명한 주행장치(40)와 동일 또는 유사하므로 이에 갈음하도록 한다.
이하에서는 상기와 같은 휠로더(1) 또는 지게차(2)를 구동하기 위한 본 발명의 건설기계의 유압제어시스템(20)을 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 유압제어시스템의 개념도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 건설기계의 유압제어시스템(20)은, 압유 저장탱크(21), 펌프(22), 주행 유니트(23), 메인 컨트롤 밸브(24), 구동장치 유니트(25), 제어부(26), 엔진(33)을 포함한다.
압유 저장탱크(21)는, 건설기계(1,2)에 장착되는 구동장치 유니트(25)와 압유 라인(부호 도시하지 않음)을 통해 연결되며, 저장되어 있는 압유를 상기 유압 장치들로 펌프(22)를 이용하여 공급할 수 있다.
압유 저장탱크(21)는, 압축성 유체를 저장하기 위해 압력용기형태일 수 있으며, 구동장치 유니트(25)에서 사용된 압축성 유체를 다시 회수하여 필터링을 거친 후 재저장할 수 있다.
압유 저장탱크(21)는, 저장된 압축성 유체를 공급하고 회수하여 재저장하기 위해서 압유 저장탱크(21) 내에 일정한 부피의 빈 공간이 형성되도록 압축성 유체를 일정수위만큼만 저장할 수 있다. 이는 압유 저장탱크(21)가 압축성 유체를 완전히 저장하게 되면, 압축성 유체를 공급하는 양보다 회수되는 양이 많은 임의의 순간에 압유 저장탱크(21)로 압축성 유체가 회수되지 못하여 유압장치들이 작동되지 못하는 상황이 발생할 수 있기 때문이다.
펌프(22)는, 압유 저장탱크(21)와 메인컨트롤밸브(MCV; 24) 사이의 압유 라인(부호 도시하지 않음) 상에 구비되며, 엔진(33)에 의해 동력(또는 마력)을 전달받아 구동되어 압유 저장탱크(21)에 저장된 압유를 메인컨트롤밸브(24)로 공급한다. 여기서 펌프(22)는, 가변 용량형 펌프로 사판(도시하지 않음)에 의해 토출 유량이 변경될 수 있다.
펌프(22)는, 후술할 제어부(26)로부터 제어 신호를 유선 또는 무선으로 전달받아 토출 유량이 조절될 수 있으며, 펌프(22)의 토출 유량값을 유선 또는 무선으로 제어부(26)에 전달할 수 있다.
주행 유니트(23)는, 건설기계(1,2)의 전진 또는 후진을 수행할 수 있다. 구체적으로, 주행 유니트(23)는, 엔진(33)과 기어(부호 도시하지 않음)를 통해 기계적으로 병렬 연결되어 엔진(33)에서 발생되는 동력(또는 마력)을 공급받아 건설기계(1,2)의 전진 또는 후진을 수행할 수 있다.
주행 유니트(23)는, 건설기계(1,2)의 주행을 전진, 후진 또는 중립으로 변경해주는 트랜스 미션(도시하지 않음)과 엔진(33)으로부터 공급되는 동력(또는 마력)인 회전력을 건설기계(1,2)의 추진력으로 변환하는 토크 컨버터(도시하지 않음) 및 전륜휠(42,72) 및 후륜휠(41,71)인 주행장치(40,70)들을 포함할 수 있다.
메인 컨트롤 밸브(24)는, 펌프(22)로부터 공급되는 압유를 구동장치 유니트(25)로 공급한다.
구체적으로, 메인 컨트롤 밸브(24)는, 건설기계(1,2)가 화물(80)을 들어올리거나 토사 운반 또는 일반 굴삭 등의 작업을 수행하는 경우에 각 작업을 수행하는 장치들로 압유를 분배하여 공급하도록 하며, 이를 통해서 각 작업에 압유가 집중되어 건설기계(1,2)가 각 작업을 수행하도록 할 수 있다.
구동장치 유니트(25)는, 펌프(22)로부터 압유를 공급받아 화물(80)을 들어올리거나 토사 운반 또는 일반 굴삭 등의 작업을 수행할 수 있다.
구체적으로, 구동장치 유니트(25)는, 화물(80)을 들어올려 적재하거나 이동시키는 마스트 조립체(60), 토사 운반 또는 일반 굴삭 등의 작업을 수행하는 버켓(12), 로더 링키지(13), 붐 실린더(14), 붐(15) 인 구동장치들을 포함할 수 있으며, 이들을 구동하기 위해 펌프(22)로부터 압유를 공급받아 각 구동장치들을 압유를 통해 구동시킬 수 있다.
제어부(26)는, 엔진(33)의 RPM 당 최대 발생 마력과 엔진(33)의 RPM 당 주행장치 소비 마력을 통해 엔진(33)의 RPM 당 펌프 여유 소비 마력을 계산하고, 엔진(33)의 RPM 당 펌프 여유 소비 마력 이하로 펌프(22)를 제어한다.
이하에서는 제어부(26)가 펌프(22)를 제어하기 위한 수치인 펌프 여유 소비 마력을 산출하기 위한 과정을 설명하기 위해 도 4를 참고하도록 하며, 도 4는 엔진-토크컨버터 매칭 곡선을 나타내는 그래프이다.
본 그래프에서 T는 엔진(33)의 토크 커브 곡선, F/R은 건설기계(1,2)의 전후진시 발생되는 토크 컨버터의 커브 곡선, N은 건설기계(1,2)의 중립시 발생되는 토크 컨버터의 커브 곡선, S는 엔진(33)의 토크 커브 곡선과 건설기계(1,2)의 전후진시 발생되는 토크 컨버터의 커브 곡선이 매칭되는 지점으로 토크 컨버터가 주행 stall을 일으키는 지점을 말한다.
x는 엔진(33)의 임의 RPM에서의 펌프 여유 소비 마력, y는 엔진(33)의 임의 RPM에서의 건설기계(1,2)의 전후진시 주행장치 소비 마력, z는 엔진(33)의 임의 RPM에서의 건설기계(1,2)의 중립시 주행장치 소비 마력을 나타낸다.
제어부(26)는, 계산식 1을 통해 엔진(33) RPM 당 펌프 여유 소비 마력을 계산할 수 있으며, 계산식 1은 Ma - Mb = Mc이다.(Ma는 엔진(33)의 RPM 당 최대 발생 마력, Mb는 엔진(33)의 RPM 당 주행장치 소비 마력, Mc는 엔진(33)의 RPM 당 펌프 여유 소비 마력)
이는 도 4에 도시된 그래프를 참조하여 보면, Ma는 엔진(33)의 임의 RPM에서 x+y의 값을 나타내며, Mb는 y를 나타낸다. 따라서, 엔진(33) RPM 당 펌프 여유 소비 마력은 x로 나타남을 알 수 있다. 따라서, 제어부(26)는, 펌프(22)의 토출 유량을 제어시 x의 범위 안에서 펌프(22)가 동력을 소모하도록 제어할 수 있다.
이때, 제어부(26)는, 엔진(33)으로부터 RPM 정보를 실시간으로 유선 또는 무선으로 전송받을 수 있고, 주행장치(40,70)로부터 소비 마력을 유선 또는 무선으로 전송받을 수 있다. 여기서 엔진(33)의 RPM 당 최대 발생 마력(Ma)는, 엔진(33)의 stall 현상이 일어나는 마력이며, 엔진(33)의 RPM 당 주행장치 소비 마력(Mb) 중 최대 소비 마력은 토크 컨버터의 stall 현상이 발생되는 마력이다.
제어부(26)는, 계산식 1 에서 엔진(33) RPM 당 펌프 여유 소비 마력(Mc)를 계산할 수 있고, 계산된 엔진(33) RPM 당 펌프 여유 소비 마력(Mc)을 토대로 계산식 2를 통해 펌프(22)의 최대 토출 유량을 계산할 수 있으며, 계산식 2는 Qm = Mc / P 이다. (여기서 Qm은 펌프(22)의 최대 토출 유량, Mc는 엔진(33)의 RPM 당 펌프 여유 소비 마력, P는 펌프(22)의 토출 압력)
이때, 제어부(26)는, 펌프(22)로부터 토출 압력을 유선 또는 무선으로 전송받을 수 있다.
제어부(26)는, 계산식 1 및 계산식 2를 통해서 최종적으로 펌프(22)의 최대 토출 유량(Qm)을 계산할 수 있고, 산출된 펌프(22)의 최대 토출 유량(Qm) 이하로 펌프(22)의 토출 유량을 제어할 수 있다. 이때, 제어부(26)는, EPPR 밸브(도시하지 않음)를 통해서 전기적 신호로 펌프(22)의 사판을 제어하여 펌프(22)의 토출 유량을 비례적으로 제어할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 제어부(26)를 통해서 엔진(33)의 RPM별 최대 마력을 통해 펌프(22)의 여유 마력을 산출할 수 있으며, 산출된 펌프(22)의 여유 마력안에서 건설기계(1,2)의 작업시 펌프(22)의 여유 마력을 넘지 않도록 제어하여 엔진(33)의 stall 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
엔진(33)은, 디젤 등의 연료를 공급받아 구동되어 동력을 발생시키며, 발생시킨 동력을 펌프(22) 또는 주행 유니트(23)에 공급할 수 있다. 이때, 엔진(33)은 펌프(22)와 직결될 수 있으며, 서로 직렬로 연결되도록 구성될 수 있고, 주행 유니트(23)와는 별도의 기어(부호 도시하지 않음)를 구비하는 별도의 축(부호 도시하지 않음)을 통해서 병렬로 기계적인 연결이 될 수 있다.
따라서, 엔진(33)은, 발생되는 동력을 펌프(22)뿐만 아니라 주행 유니트(23)에도 동력을 전달할 수 있고, 주행 유니트(23)는 엔진(33)으로부터 받은 동력을 토크로 변환시켜 건설기계(1,2)의 전진 및 후진을 구현하도록 한다.
이와 같이 본 발명에 따른 건설기계의 유압 제어시스템은, 건설기계가 과부하 작업 조건에서 저 RPM 구간(저토크, 저파워)에서도 시동 꺼짐(엔진 스톨현상)을 방지하여 운전자의 운전 습관에 상관없이 과부하 작업이 원활하도록 할 수 있어 작업자의 작업 능률이 향상되고 작업 기간이 줄어드는 효과가 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 휠로더 2: 지게차
10: 작업 장치 11: 버켓 실린더
12: 버켓 13: 로더 링키지
14: 붐 실린더 15: 붐
20: 본 발명의 유압 제어 시스템 21: 압유 저장탱크
22: 펌프 23: 주행 유니트
24: 메인 컨트롤 밸브 25: 구동장치 유니트
26: 제어부 30: 휠로더 본체
31: 운전실 32: 카운터 웨이트
33: 엔진 40: 주행장치
41: 후륜휠 42: 전륜휠
50: 지게차 본체 51: 운전실
511: 오버 헤드 가드 512: 페달
60: 마스트 조립체 61: 마스트 레일
62: 캐리지 63: 포크
70: 주행장치 71: 전륜휠
72: 후륜휠 80: 화물
T: 토크 커브 F/R: 전후진시 커브
N: 중립시 커브 S: 주행 stall 지점
x: 엔진 RPM 당 펌프 여유 소비 마력
y: 전후진시 엔진 RPM 당 주행장치 소비 마력
z: 중립시 엔진 RPM 당 주행장치 소비 마력

Claims (6)

  1. 압유를 통해 작동하는 구동장치;
    엔진에 의해 구동되며 압유를 상기 구동장치로 공급하는 펌프;
    상기 엔진에 의해 구동되어 건설기계가 전후진하도록 작동하는 주행장치; 및
    상기 펌프의 토출 유량을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 엔진의 RPM 당 최대 발생 마력과 상기 엔진의 RPM 당 상기 주행장치 소비 마력을 통해 상기 엔진 RPM 당 상기 펌프 여유 소비 마력을 계산하고, 상기 엔진 RPM 당 상기 펌프 여유 소비 마력 이하로 상기 펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    하기 계산식 1에 의해서 상기 엔진 RPM 당 상기 펌프 여유 소비 마력을 계산하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압 제어 시스템.

    계산식 1 : Ma - Mb = Mc (여기서 Ma는 상기 엔진의 RPM 당 최대 발생 마력, Mb는 상기 엔진의 RPM 당 상기 주행장치 소비 마력, Mc는 상기 엔진 RPM 당 상기 펌프 여유 소비 마력)
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 주행장치는,
    상기 엔진에서 공급되는 마력을 상기 건설기계의 전후진 추진력으로 변환시키는 토크 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압 제어 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 엔진의 RPM 당 최대 발생 마력은 상기 엔진의 Stall 현상이 발생하게 되는 마력이며,
    상기 엔진의 RPM 당 상기 주행장치 소비 마력 중 최대 소비 마력은 상기 토크 컨버터의 Stall 현상이 발생되는 마력인 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압 제어 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는,
    하기 계산식 2에 의해서 상기 펌프의 최대 토출 유량 이하로 상기 펌프의 토출 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압 제어 시스템.

    계산식 2 : Qm = Mc / P (여기서 Qm은 상기 펌프의 최대 토출 유량, Mc는 상기 엔진 RPM 당 상기 펌프 여유 소비 마력, P는 상기 펌프의 토출 압력)
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제어부는,
    전기적 신호로 상기 펌프의 토출 유량을 제어하는 EPPR 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압 제어 시스템.
KR1020150146576A 2015-10-21 2015-10-21 건설기계의 유압 제어 시스템 KR20170046356A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150146576A KR20170046356A (ko) 2015-10-21 2015-10-21 건설기계의 유압 제어 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150146576A KR20170046356A (ko) 2015-10-21 2015-10-21 건설기계의 유압 제어 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170046356A true KR20170046356A (ko) 2017-05-02

Family

ID=58742974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150146576A KR20170046356A (ko) 2015-10-21 2015-10-21 건설기계의 유압 제어 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170046356A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101970436B1 (ko) * 2018-08-14 2019-04-18 박헌정 지하터널 경사갱 전용 다목적 건설장비
KR20190050491A (ko) * 2017-11-03 2019-05-13 현대건설기계 주식회사 작업기계의 엔진 제어 시스템 및 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190050491A (ko) * 2017-11-03 2019-05-13 현대건설기계 주식회사 작업기계의 엔진 제어 시스템 및 방법
KR101970436B1 (ko) * 2018-08-14 2019-04-18 박헌정 지하터널 경사갱 전용 다목적 건설장비

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11111649B2 (en) Working machine
KR102657223B1 (ko) 작업 기계용 하부 주행체
CN103109094A (zh) 具有优化的功率管理的多功能轮式装载机联动装置控制
KR102536756B1 (ko) 작업 기계
KR20170046356A (ko) 건설기계의 유압 제어 시스템
KR101970486B1 (ko) 농업용 스키드 스티어 로더
KR20170046357A (ko) 건설기계의 유압 제어 시스템
KR101882528B1 (ko) 건설기계의 붐 플로팅 시스템
KR20140061004A (ko) 백호 로더의 제어 방법
KR101920088B1 (ko) 건설기계의 선회 제어 시스템
KR101998308B1 (ko) 건설장비용 전자유압 밸브의 유량제어 시스템
KR20140061019A (ko) 백호 로더의 제어 방법
KR101882529B1 (ko) 건설기계의 붐 플로팅 시스템
CN214301899U (zh) 用于非独立推土作业的工程机械
KR20160017318A (ko) 건설기계의 유압제어시스템
KR20170101492A (ko) 건설기계의 붐 플로팅 시스템
KR101922219B1 (ko) 건설기계의 유압제어시스템
CN215483185U (zh) 一种多功能履带式推土机
KR20160017771A (ko) 건설기계의 제어시스템
KR20150030928A (ko) 건설기계의 선회 제어 시스템
KR20160025707A (ko) 건설기계의 유압제어시스템
KR20150030927A (ko) 건설기계의 선회 제어 시스템
KR20160050623A (ko) 건설기계의 주행 제어 시스템
KR20140061023A (ko) 백호 로더의 제어 방법
KR20150025125A (ko) 건설기계의 주행 조작 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application