KR0132027Y1 - 굴삭기 주행모우터의 캐비테이션 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 굴삭기 주행모우터의 캐비테이션 방지장치에 관한 것으로, 압유를 펌핑해서 주행모우터(1)에 공급하는 주유압펌프(2)와, 이 주유압펌프(2)에서 토출된 압유의 유량 및 공급방향을 제어해서 상기 주행모우터(11)의 브레이크밸브(3)로 공급하는 주제어밸브(4), 유압회로내의 밸브에 작동압유를 공급하는 보조유압펌프(5)에서 토출된 압유를 감압해서 공급하는 감압밸브(6)와, 이 감압밸브(6)를 통해 감압된 압유를 운전자의 운전조작에 따라 차단시키거나 공급하는 주행모듈레이션밸브(7), 이 주행모듈레이션밸브(7)를 통해 공급된 압유를 운전자의 전진 혹은 후진 선택에 따라 상기 주제어밸브(4)의 양쪽 스푸울에 파일롯트 압유로 공급하기 위해 주제어밸브(4)의 양쪽 스푸울에 각기 연결된 솔레노이드밸브(8,9), 상기 주행모우터측의 유압회로내에 설정압력을 유지시켜주는 리스트릭션밸브(10), 상기 주행모듈레이션밸브(7)의 페달오프시에 주제어밸브(4)의 스푸울의 중립복귀시간을 지연시켜주기 위해 솔레노이드밸브(8,9)와 주행모듈레이션밸브(7) 사이에 척밸브(20a)와 오리피스(20b)가 병렬로 설치된 슬로우리턴밸브(20) 및, 상기 오리피스(20b)를 통과하는 유량을 일정하게 유시시켜주기 위해 오리피스(20b)의 입구압력과 출구압력이 각각 양쪽 스푸울의 파일롯트압으로 작용하도록 압력보상밸브(30)가 오리피스(20b)에 직렬로 연결된 구조로, 주행모우터의 캐비테이션을 효과적으로 방지하도록 되어 있다.

Description

굴삭기 주행모우터의 캐비테이션 방지장치

제1도는 본 고안에 따른 캐비테이션 방지장치가 설치된 굴삭기의 주행구동 유압회로도.

제2도는 종래 굴삭기의 주행구동 유압회로도.

제3도는 종래 기술에 따른 캐비테이션 방지장치가 설치된 굴삭기의 주행구동 유압회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 주행모우터 2 : 주유압펌프

3 : 브레이크밸브 4 : 주제어밸브

5 : 보조유압펌프 6 : 감압밸브

7 : 주행모듈레이션밸브 8,9 : 솔레노이드밸브

10 : 리스트릭션밸브 20 : 슬로우리턴밸브

20a : 척밸브 20b : 오리피스

30 : 압력보상밸브

본 고안은 굴삭기의 주행구동 유압시스템에 관한 것으로, 특히 굴삭기의 주행중에 주행모우터를 급작스럽게 제동시키기 위해 주행페달을 오프시킬 때에 발생되는 주행모우터의 캐비테이션을 확실히 방지하면서 쇼크도 효과적으로 저감시킬 수 있도록 된 굴삭기 주행모우터의 캐비테이션 방지장치에 관한 것이다.

종래 굴삭기의 주행구동 유압시스템은 제2도에 도시된 것과 같이, 압유를 펌핑해서 주행모우터(1)에 공급하는 주유압펌프(2)와, 이 주유압펌프(2)에서 토출된 압유의 유량 및 공급방향을 제어해서 상기 주행모우터(1)의 브레이크밸브(3)로 공급하는 주제어밸브(4)를 갖추고서, 상기 주유압펌프(2)에서 토출된 압유가 주제어밸브(4)를 통해 브레이크밸브(3)를 거쳐서 주행모우터(1)에 공급되어, 주행모우터(1)를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시킴으로써 굴삭기가 전진 또는 후진하게 되어 있다.

그리고 유압시스템의 각종 밸브 등에 작동압유를 공급하는 보조유압펌프(5)에서 토출된 압유를 감압해서 공급하는 감압밸브(6)와, 이 감압밸브(6)를 통해 감압된 압유를 운전자의 운전조작에 따라 차단시키거나 공급하는 주행모듈레이션밸브(7), 이 주행모듈레이션밸브(7)를 통해 공급된 압유를 운전자의 전진 혹은 후진 선택에 따라 상기 주제어밸브(4)의 양쪽 스푸울에 파일롯트 압유로 공급하기 위해 주제어밸브(4)의 양쪽 스푸울에 각기 연결된 솔레노이드밸브(8,9)가 구비되어, 운전자가 전진주행 혹은 후진주행을 선택해서 해당 작동스위치를 누르면 해당 솔레노이드밸브에 전류가 인가되어 유로가 형성됨과 더불어 상기 주행모듈레이션밸브(7)를 누르게 되면, 상기 보조유압펌프(5)에서 토출된 압유가 감압밸브(6)와 주행모듈레이션밸브(7)를 통해 해당 솔레노이드밸브를 거쳐서 주제어밸브(4)의 한쪽 스푸울에 작용해서 유로를 개방시킴에 따라 주유압펌프(2)에서 토출된 압유가 주제어밸브(4)에 형성된 유로를 통해 주행모우터(1)로 공급되게 된다.

한편 상기 주행모우터(1)로 굴삭기를 전진 혹은 후진주행중에 굴삭기를 감속 또는 정지시키기 위해 상기 주행모듈레이션밸브(7)의 페달을 오프시키게 되면, 보조유압펌프(5)에서 토출된 압유는 주행모듈레이션밸브(7)에 의해 차단되어 탱크로 드레인되기 때문에 솔레노이드밸브(8,9)로 공급되지 못하게 됨과 더불어 이와 동시에 주제어밸브(4)의 스푸울에는 더 이상 파일롯트압력이 가해지지 않게 됨으로써, 주제어밸브(4)는 중립위치로 복귀되게 된다.

상기와 같이 주제어밸브(4)가 중립위치로 복귀되게 되면 주유압펌프(2)에서 토출된 압유는 리스트릭션 밸브(10:restriction valve)를 통해 탱크로 드레인되면서 유압회로라인에 일정한 압력을 유지시켜 주게 된다.

그런데 상기 주행모우터(1)는 주유압펌프(2)로부터 압유를 공급받지 않게 되지만 그 회전관성으로 인해 구동방향으로 일정시간 동안에 계속해서 회전되기 때문에 압유를 역으로 펌핑하게 되고, 펌핑된 압유는 브레이크밸브(3)에 의해 탱크로의 드레인 통로가 차단되어 있기 때문에 릴리이프밸브(11)와 체크밸브(12)를 통해 반대쪽 라인으로 유입되어 폐루우프를 형성하면서 유동되게 된다. 이때에 일부 압유는 브레이크밸브(3)내의 개구멍을 통해 탱크로 드레인됨에 따라 이 드레인되는 양만큼 순간적으로 캐비테이션이 발생되게 된다.

상기와 같이 발생되는 캐비테이션을 방지하기 위해 주행모우터(1)내에 메이크 엎 포트(Make-up port)를 두어 이를 주유압펌프(2)의 드레인라인에 연결시켜 주제어밸브(4)의 중립시에 리스트릭션밸브(10)에 의해 형성된 설정압력으로 주행모우터에 메이크엎 유량을 공급하게 되어 있는데, 메이크엎 유량은 굴삭기의 상부선회체에 설치된 배관으로부터 중간의 스위블 조인트를 통하여 주행모우터에 이르는 과정에 상당한 압력손실이 수반됨으로 충분한 메이크엎 성능을 발휘하기 위해서는 높은 압력으로 설정된 리스트릭션밸브가 요구되는 바, 이 때문에 리스트릭션밸브를 높게 설정하게 되면 그만큼 압력손실이 높아지게 되는 결점이 있었다.

상기한 결점을 해소하기 위해 본 출원인이 1994년 특허출원 제18015호 굴삭기의 주행모터 캐비테이션 방지장치를 출원한 바, 이 캐비테이션 방지장치는 제3도에 도시된 것과 같이 솔레노이드밸브(8,9)와 주행모듈레이션밸브(7) 사이에 슬로우리턴밸브(20)가 추가로 설치된 구조로 되어 있다.

이에 따라 상기 주행모듈레이션밸브(7)의 페달을 오프시키게 되면 보조유압펌프(5)에서 토출된 압유는 솔레노이드밸브(8,9)로 유입되지 못하도록 차단됨과 동시에 주제어밸브(4)의 스푸울이 스프링의 탄성복원력에 의해 중립위치로 밀리게 되므로 스푸울 스트로크에 해당되는 만큼의 유량이 역류하게 되고, 이 역류 압유는 슬로우리턴밸브(20)의 척밸브에 의해 차단되므로 이 척밸브와 병렬로 연결된 오리피스를 통하여 탱크로 드레인되게 되며, 이때에 상기 오리피스를 통과하는 압유의 역압에 의해 주제어밸브(4)의 스푸울이 순간적으로 중립위치로 복귀되지 않고 서서히 복귀되도록 지연시키게 되므로, 주제어밸브(4)의 스푸울을 통해 보조유압펌프(5)의 펌핑압유가 주행모우터(1)로 공급되어, 주행모우터(1)의 순간적인 캐비테이션을 방지할 수 있게 되어 있다.

그러나 상기한 캐비테이션 방지장치에서는 주행모듈레이션밸브(7)의 페달을 오프시킬 때에 발생하는 쇼크를 충분하게 흡수하기가 미흡한 결점이 있었다.

또한 예컨대 압유의 유온이 달라지게 되면 압유의 점성이 변화되게 됨과 더불어 오리피스를 통과하는 압유의 유량도 달라지게 됨으로써, 결국에는 주제어밸브의 스푸울 복귀시간도 압유의 유온에 따라 변화되어 캐비테이션 방지장치의 일정한 성능을 기대할 수 없다고 하는 결점이 있었다.

이에 본 고안은 상기한 결점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 작동압유의 유온이 달라지게 되더라도 압유가 항상 일정한 양과 속도로 오리피스를 통과되게 함으로써 작동압유의 유온변화에 대해 항상 일정한 성능을 발휘할 수 있을 뿐만아니라 페달오프시에 발생하는 쇼크도 보다 효과적으로 저감시킬 수 있도록 된 굴삭기 주행모우터의 캐비테이션 방지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 압유를 펌핑해서 주행모우터에 공급하는 주유압펌프와, 이 주유압펌프에서 토출된 압유의 유량 및 공급방향을 제어해서 상기 주행모우터의 브레이크밸브로 공급하는 주제어밸브, 유압회로내의 밸브에 작동압유를 공급하는 보조유압펌프에서 토출된 압유를 감압해서 공급하는 감압밸브와, 이 감압밸브를 통해 감압된 압유를 운전자의 운전조작에 따라 차단시키거나 공급하는 주행모듈레이션밸브, 이 주행모듈레이션밸브를 통해 공급된 압유를 운전자의 전진 혹은 후진 선택에 따라 상기 주제어밸브의 양쪽 스푸울에 파일롯트 압유로 공급하기 위해 주제어밸브의 양쪽 스푸울에 각기 연결된 솔레노이드, 상기 주행모우터측의 유압회로내에 설정압력을 유지시켜주는 리스트릭션밸브, 상기 주행모듈레이션밸브의 페달오프시에 주제어밸브의 스푸울의 중립복귀시간을 지연시켜주기 위해 솔레노이드밸브와 주행모듈레이션밸브 사이에 척밸브와 오리피스가 병렬로 설치된 슬로우리턴밸브 및, 상기 오리피스를 통과하는 유량을 일정하게 유지시켜주기 위해 오리피스의 입구압력과 출구압력이 각각 양쪽 스푸울의 파일롯트압으로 작용하도록 압력보상밸브가 오리피스에 직렬로 연결된 구조로 되어 있다.

이하 본 고안을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

제1도는 본 고안에 따른 캐비테이션 방지장치가 설치된 굴삭기의 주행구동 유압회로도인 바, 제2도 및 제3도와 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 표기하고 그에 대한 자세한 설명은 명세서를 간략하게 서술하기 위해 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 주행모우터에 캐비테이션 방지장치는 제1도에 도시된 것과 같이 솔레노이드밸브(8,9)와 주행모듈레이션밸브(7) 사이에 척밸브(20a)와 오리피스(20b)가 병렬로 설치된 슬로우리턴밸브(20)에 압력보상밸브(30)가 추가로 설치된 구조로 되어 있는 바, 즉 상기 오리피스(20b)에 압력보상밸브(30)가 직렬로 연결되어 있다.

상기와 같은 구조의 캐비테이션 방지장치가 설치된 유압회로으 동작을 살펴보면, 먼저 굴삭기를 주행시키기 위해 주행모듈레이션밸브(7)의 페달을 누르게 되면 보조유압펌프(5)에서 토출된 압유가 감압밸브(6)와 주행모듈레이션밸브(7)를 거쳐서 캐비테이션 방지장치의 척밸브(20a)를 통해 해당 솔레노이드밸브(8,9)로 공급되어 주제어밸브(4)의 한쪽 스푸울에 파일롯트압으로 작용하게 되는데, 상기 척밸브(20a)를 통해 솔레노이드밸브(8,9)로 공급되는 압유는 중립상태에 있는 압력보상밸브(30)에 파일롯트압으로 작용해서 압력보상밸브(30)를 개구시킴에 따라 주행모듈레이션밸브(7)를 통해 공급된 압유의 대부분은 척밸브(20a)를 통해 캐비테이션 방지장치를 빠져나가지만 일부 압유는 압력보상밸브(30)를 통해 빠져나와서 상기 압유와 합류되어 솔레노이드밸브(8,9)로 공급되게 된다.

상기와 같이 보조유압펌프(5)에서 토출된 압유가 해당 솔레노이드밸브를 통해 주제어밸브(4)의 한쪽 스푸울에 파일롯트압으로 작용해서 주제어밸브(4)를 한 방향으로 개구시키게 되면 주유압펌프(2)에서 토출된 압유가 주제어밸브(4)를 통해 브레이크밸브(3)를 거쳐서 주행모우터(1)로 공급되어 굴삭기가 선택된 방향으로 주행하게 된다.

상기와 같은 주행상태에서 굴삭기를 감속 혹은 정지시키기 위해 주행모듈레이션밸브(7)의 페달을 오프시키게 되면 보조유압펌프(5)에서 토출된 압유의 공급이 상기 주행모듈레이션밸브(7)에 의해 차단되어 압력보상밸브(30)에 파일롯트 압력이 작용하지 않기 때문에 압력보상밸브(30)는 중립위치로 복귀됨과 더불어 주제어밸브(4)도 스프링의 탄성복원력에 의해 중립위치로 서서히 복귀되게 된다.

즉 주제어밸브(4)의 스푸울이 스프링에 의해 복귀위치로 밀리게 되면 스푸울의 스트로크에 해당하는 만큼의 잔류압유가 솔레노이드밸브를 통해 캐비테이션 방지장치로 역류되게 되는 바, 이 역류되는 압유는 오리피스(20b)를 통과해 캐비테이션 방지장치로 유입되어 탱크로 드레인되게 된다.

상기한 잔류압유의 역류과정에 역류초기에는 압력보상밸브(30)가 중립위치에 있기 때문에 역류통로가 막히게 되어, 제3도에 도시된 캐비테이션 방지장치에서와 같이 오리피스(20b)를 통해 항상 드레인되던 종래에 비해 쇼크에 보다 효과적으로 대응할 수 있게 된다.

그리고 역류초기에 압유는 상기 오리피스(20b)의 입구를 통해 주입됨과 동시에 압력보상밸브(30)의 파일롯트압으로 작용해서 중립위치에 있던 압력보상밸브(30)의 스푸울을 서서히 밀어서 개구시키게 되고, 압력보상밸브(30)가 서서히 개구되면 역류되는 압유가 오리피스(20b)를 통해 탱크로 드레인되게 된다.

여기서 역류초기에는 오리피스(20b)의 입구압력이 출구압력보다 상당히 높은 반면에 역류가 계속해서 진행되면 입구압력과 출구압력과의 차압이 작아지게 되는데, 이와 동시에 압력보상밸브(30)는 그에 가해지는 파일롯트압으로 인해 역류초기단계부터 서서히 개구되어 점차적으로 개구면적이 증대되게 됨으로써, 오리피스를 통해 항상 일정한 유량이 배출되게 된다.

즉 일반적으로 유량과 개구면적 및 압력과의 상관관계는 아래의 식과 같과 같이 나타내어지는데,

Q∝A*(△P)^1/2

역류초기에는 오리피스(20b)의 입구와 출구의 차압(△P)이 높은 반면에 압력보상밸브(30)의 개구면적은 작고, 역류가 계속해서 진행되면 상기 차압(△P)은 감소하는 반면에 압력보상밸브(30)의 개구면적은 점차적으로 크지게 되므로, 압력보상밸브(30)의 개구면적과 오리피스(20b)의 차압의 곱인 유량은 역류초기에나 역류진행단계에서나 거의 일정하게 된다.

상기와 같이 본 발명에 따른 캐비테이션 방지장치에서는 오리피스를 통과해서 탱크로 드레인되는 압유의 유량이 거의 일정하게 되므로 압유의 유온에 관계없이 항상 효과적으로 주행모우터의 캐비테이션을 방지할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 굴삭기 주행모우터의 캐비테이션 방지장치에 의하면, 척밸브와 오리피스 및 압력보상밸브를 갖추고서 굴삭기의 감속 혹은 정지시에 발생하는 쇼크를 보다 효과적으로 흡수할 수 있을 뿐만아니라 작동 압유의 유온에 관계없이 항상 일정한 유량으로 오리피스를 통해 서서히 드레인시켜 주행모우터의 캐비테이션을 효과적으로 방지할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (1)

1. 압유를 펌핑해서 주행모우터(1)에 공급하는 주유압펌프(2)와, 이 주유압펌프(2)에서 토출된 압유의 유량 및 공급방향을 제어해서 상기 주행모우터(11)의 브레이크밸브(3)로 공급하는 주제어밸브(4), 유압회로내의 밸브에 작동압유를 공급하는 보조유압펌프(5)에서 토출된 압유를 감압해서 공급하는 감압밸브(6)와, 이 감압밸브(6)를 통해 감압된 압유를 운전자의 운전조작에 따라 차단시키거나 공급하는 주행모듈레이션밸브(7), 이 주행모듈레이션밸브(7)를 통해 공급된 압유를 운전자의 전진 혹은 후진 선택에 따라 상기 주제어밸브(4)의 양쪽 스푸울에 파일롯트 압유로 공급하기 위해 주제어밸브(4)의 양쪽 스푸울에 각기 연결된 솔레노이드밸브(8,9), 상기 주행모우터측의 유압회로내에 설정압력을 유지시켜주는 리스트릭션밸브(10), 상기 주행모듈레이션밸브(7)의 페달오프시에 주제어밸브(4)의 스푸울의 중립복귀시간을 지연시켜주기 위해 솔레노이드밸브(8,9)와 주행모듈레이션밸브(7) 사이에 척밸브(20a)와 오리피스(20b)가 병렬로 설치된 슬로우리턴밸브(20)를 갖춘 굴삭기 주행모우터의 캐비테이션 방지장치에 있어서, 상기 오리피스(20b)를 통과하는 유량을 일정하게 유시시켜주기 위해 오리피스(20b)의 입구압력과 출구압력이 각각 양쪽 스푸울의 파일롯트압으로 작용하도록 압력보상밸브(30)가 오리피스(20b)에 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 굴삭기 주행모우터의 캐비테이션 방지장치.