KR100307327B1 - 2개이상의유압펌프를갖는유압식건설기계의합류장치 - Google Patents

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Abstract

적어도 2개 이상의 유압펌프를 구동원으로 사용하는 유압식 굴삭기 등과 같은 건설장비에 적용되어, 엑츄에이터 작동시 필요에 따라 두 유압펌프 유량을 합류시킴으로써 보다 효과적인 유량배분을 얻을 수 있는 합류장치에 관한 기술을 개시한다. 개시된 기술은, 제 1 유압펌프와, 제 1 유압펌프에 의해 작동되는 적어도 하나 이상의 제 1 엑츄에이터와, 제 1 유압펌프와 제 1 엑츄에이터를 상호 병렬로 연결하는 제 1 유로를 포함하는 제 1 유압계통과; 제 2 유압펌프와, 제 2 유압펌프에 의해 작동되는 적어도 하나 이상의 제 2 엑츄에이터와, 제 2 유압펌프와 제 2 엑츄에이터를 상호 병렬로 연결하는 제 2 유로를 포함하는 제 2 유압계통과; 제 1 유로와 제 2 유로를 연결하는 합류유로; 및 합류유로 중에 설치되어 소정 신호가 인가되면 합류유로를 연통시키는 합류유로 개폐밸브로 구성된다.

Description

2개 이상의 유압펌프를 갖는 유압식 건설기계의 합류장치
본 발명은 유압식 건설기계(油壓式 建設機械 - Hydraulic Construction Equipment)에 관한 것으로, 특히 적어도 2개 이상의 유압펌프(Hydraulic Pump)를 구동원으로 사용하는 유압식 굴삭기(Excavator)등과 같은 건설장비에 적용되어, 엑츄에이터 작동시 필요에 따라 두 유압펌프 유량을 합류시킴으로써 보다 효과적인 유량배분을 얻을 수 있는 합류(合流)장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유압식 굴삭기 등과 같은 건설장비는 적어도 2개 이상의 주 유압펌프(Main Hydraulic Pump)를 구동원으로 사용하고 있으며, 이들 유압펌프는 각각 복수개의 엑츄에이터들에 대한 작동유 공급을 담당하고 있다. 편의상 이들을 제 1 유압펌프와 제 2 유압펌프로 구분하게 되면, 일반적으로, 제 1 유압펌프는 부움실린더(Boom Cylinder)와 버킷실린더(Bucket Cylinder) 및 우측 주행모터(Right Travelling Motor)에 대한 작동유 공급을 담당하고, 제 2 유압펌프는 선회모터(Swing Motor)와 아암실린더(Arm Cylinder) 및 좌측 주행모터(Left Travelling Motor)에 대한 작동유 공급을 담당한다.
보다 상세히 설명하면, 제 1 유압펌프와, 제1 유압펌프에 의해 작동유를 공급받는 전술한 각 엑츄에이터들(즉, 부움실린더, 버킷실린더 및 우측 주행모터) 사이에는 각각의 콘트롤밸브(Control Valve)들이 설치되고 이 콘트롤밸브 들은 병렬유로(Parallel Line)를 통해 상호 병렬로 연결된다. 이와 마찬가지로, 제 2 유압펌프와, 제 2 유압펌프에 의해 작동유를 공급받는 전술한 각 엑츄에이터들(즉, 선회모터, 아암실린더 및 좌측 주행모터) 사이에는 각각의 콘트롤밸브들이 설치되고 이 콘트롤밸브 들은 병렬유로(Parallel Line)를 통해 상호 병렬로 연결된다. 그에 따라, 각각의 엑츄에이터들은 단독으로 또는 복합으로 작동될 수 있게 된다.
그런데, 위와 같이 유로가 구성된 건설기계에서, 어느 한 쪽 계통(Group), 즉 제 1 유압펌프 계통 또는 제 2 유압펌프 계통 중, 어느 한 쪽 계통의 엑츄에이터만 단독 또는 복합작동될 때에, 다른 한 쪽 계통의 유압펌프는 아무 작용도 하지 않게 되기 때문에 유량배분 상, 상당히 비효율적인 면이 있었다. 예를 들어, 장비가 좌회전하면서 동시에 부움업(Boom-up) 작동을 한다고 가정해보면, 우측 주행모터와 부움실린더는 모두 제 1 유압펌프로 부터 작동유를 공급받게 되고, 그에 따라 제 1 유압펌프에는 상당한 부하가 걸리게 되는 반면, 제 2 유압펌프는 아무 일도 하지 않은 채 오일탱크로 리턴될 뿐이었다.
한편, 또 다른 예로써, 조향 작동의 경우에도, 위와 같은 유량배분에 있어서의 비효율적인 면이 상존하고 있었다. 즉, 장비가 좌회전 또는 우회전 방향으로 조향하기 위해서는, 좌측 또는 우측 주행모터 중 어느 한 주행모터만 작동하게 되는 데, 다시 말해, 장비를 좌회전시키기 위해서는, 제 1 유압펌프로 부터 우측 주행모터에 작동유를 공급되도록 하여 좌측 주행모터의 작동을 억제한 상태에서 우측 주행모터를 작동시키고, 장비를 우회전시키기 위해서는, 제 2 유압펌프로 부터 좌측 주행모터에 작동유를 공급되도록 하여 우측 주행모터의 작동을 억제한 상태에서 좌측 주행모터를 작동시키게 되는 바, 결국 좌회전시에는 반드시 제 1 유압펌프만, 또 우회전시에는 반드시 제 2 유압펌프만 작동유 공급을 담당하게 되기 때문에, 만족할 만한 조향 속도를 얻을 수 없었다.
본 발명자는 앞서 설명한 바와 같이, 2개 이상의 유압펌프를 갖는 유압식 건설기계의 유량배분이 상당히 비효율적이라는 점을 발견함으로써, 이를 해결하고자 예의 연구를 거듭한 결과 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 효율적인 유량배분을 도모함으로써 작업성능과 작동성능이 총체적으로 개선된 유압식 건설기계를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하기 위한 개략적 유압회로도.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
P1: 제 1 유압펌프, P2: 제 2 유압펌프
BM: 부움실린더, BKT: 버킷실린더, TR: 우측 주행모터
SW: 선회모터(스윙모터), ARM: 아암실린더, TL: 좌측 주행모터
PR1: 제 1 (병렬)유로, PR2: 제 2 (병렬)유로
CP: 합류유로, CPV: 합류유로 개폐밸브
V1: 제 1 유로개폐밸브, V2: 제 2 유로개폐밸브
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유압식 건설기계는, 제 1 유압펌프와, 상기 제 1 유압펌프에 의해 작동되는 적어도 하나 이상의 제 1 엑츄에이터와, 상기 제 1 유압펌프와 상기 제 1 엑츄에이터를 상호 병렬로 연결하는 제 1 유로를 포함하는 제 1 유압계통과, 제 2 유압펌프와, 상기 제 2 유압펌프에 의해 작동되는 적어도 하나 이상의 제 2 엑츄에이터와, 상기 제 2 유압펌프와 상기 제 2 엑츄에이터를 상호 병렬로 연결하는 제 2 유로를 포함하는 제 2 유압계통과, 상기 제 1 유로와 상기 제 2 유로를 연결하는 합류유로와, 상기 합류유로 중에 설치되어 소정 신호가 인가되면 상기 합류유로를 연통시키는 합류유로 개폐밸브를 포함한다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 장치는, 상기 제 1 유로 중 상기 제 1 엑츄에이터를 경유한 최하류측 소정 위치에 설치되어 상기 제 1 유로를 개방하고 있다가 소정 신호가 인가되면 상기 제 1 유로를 폐쇄절환하는 제 1 유로개폐밸브와, 상기 제 2 유로 중 상기 제 2 엑츄에이터를 경유한 최하류측 소정 위치에 설치되어 상기 제 2 유로를 개방하고 있다가 소정 신호가 인가되면 상기 제 2 유로를 폐쇄절환하는 제 2 유로개폐밸브를 더 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 제 1 엑츄에이터는, 우측 주행모터와 버킷실린더 및 부움실린더를 포함하고, 상기 제 2 엑츄에이터는, 좌측 주행모터와 아암실린더 및 선회모터를 포함한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 합류유로 개폐밸브에 작용하는 상기 소정 신호와 상기 제 1 및 제 2 유로개폐밸브에 작용하는 상기 소정 신호는, 상기 우측 주행모터의 조작 신호와 상기 좌측 주행모터의 조작 신호 중 어느 하나가 발생될 때 이와 연동하여 발생되어 상기 합류유로 개폐밸브 및 상기 제 1 및 제 2 유로개폐밸브에 인가된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 합류유로 개폐밸브에 작용하는 상기 소정 신호와 상기 제 1 및 제 2 유로개폐밸브에 작용하는 상기 소정 신호는, 상기 우측 주행모터 조작 신호와 상기 좌측 주행모터의 조작 신호가 모두 발생되고, 이와 동시에 나머지 엑츄에이터 중 적어도 어느 하나의 조작 신호가 발생될 때 이와 연동하여 발생되어 상기 유로개폐밸브 및 상기 제 1 및 제 2 유로개폐밸브에 인가된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 유압식 굴삭기의 개략적 유압회로를 도시하고 있다.
도시된 바에 의하면, 본 실시예에 따른 유압식 건설기계는, 제 1 유압펌프(P1)와 제 2 유압펌프(P2)를 유압 구동원으로 구비하고 있다. 제 1 유압펌프(P1)와 제 2 유압펌프(P2)는 각각 복수개의 엑츄에이터에 작동유를 공급하여 이들을 구동시키도록 되어 있는 데, 본 실시예의 경우, 제 1 유압펌프(P1)에 의해 구동되는 엑츄에이터는, 부움실린더(BM), 버킷실린더(BKT) 및 우측 주행모터(TR) 등이 되고, 제 2 유압펌프(P2)에 의해 작동되는 엑츄에이터는, 스윙모터(SW), 아암실린더(ARM) 및 좌측 주행모터(TL) 등이 된다. 이들의 배치와 분배는 장비의 종류나 기타 필요에 따라 얼마든지 달라질 수 있다.
설명의 편의상, 제 1 유압펌프(P1)를 포함하여, 제 1 유압펌프(P1)에 의해 작동되는 엑츄에이터들로 이루어진 그룹을 제 1 유압계통이라 하고, 제 2 유압펌프(P2)를 포함하여, 제 2 유압펌프(P2)에 의해 작동되는 엑츄에이터들로 이루어진 그룹을 제 2 유압계통이라 한다.
제 1 유압계통의 제 1 유압펌프(P1)과 각 엑츄에이터(BM, BKT, TR)들 사이에는 엑츄에이터들의 기동과 정지 및 방향전환을 담당하는 각각의 콘트롤밸브들(SR1, SR2, SR3)가 설치되고, 제 2 유압계통의 제 2 유압펌프(P2)과 각 엑츄에이터(SW, ARM, TL)들 사이에는 엑츄에이터들의 기동과 정지 및 방향전환을 담당하는 각각의 콘트롤밸브들(SL1, SL2, SL3)가 설치된다. 제 1 유압계통의 콘트롤밸브(SR1, SR2, SR3)들은 각각 제 1 유로(PR1)에 의해 제 1 유압펌프(P1)에 대해 상호 병렬로 연결되어 있다. 그에 따라, 제 1 유압계통의 엑츄에이터(BM, BKT, TR)들은 각각 단독으로 또는 복합으로 작동할 수 있다. 이와 마찬가지로, 제 2 유압계통의 콘트롤밸브(SL1, SL2, SL3)들은 각각 제 2 유로(PR2)에 의해 제 2 유압펌프(P2)에 대해 상호 병렬로 연결되어 있다. 그에 따라, 제 1 유압계통의 엑츄에이터(SW, ARM, TL)들은 각각 단독으로 또는 복합으로 작동할 수 있다.
한편, 전술한 제 1 유로(PR1)의 소정 지점과 제 2 유로(PR2)의 소정 지점을 서로 연결하는 합류유로(CP)가 설치되고, 이 합류유로(CP) 중에 합류유로 개폐밸브(CPV)가 설치된다. 합류유로 개폐밸브(CPV)는 평상시(Normal State) 밸브스프링(1)에 의해 탄성바이어스되어 합류유로(CP)를 폐쇄시키는 상태로 유지되다가 밸브스프링(1) 대향측에 소정 신호가 인가되면 합류유로(CP)를 연통시키는 상태로 절환된다.
합류유로(CP)가 연결되는 전술한 제 1 유로(PR1) 중의 소정 지점과 제 2 유로(PR2) 중의 소정 지점은, 제 1 유압계통의 엑츄에이터 중, 우측 주행모터(TR)가 제 1 유압펌프(P1)로 부터 최하류측에 배치되고, 제 2 유압계통의 엑츄에이터 중, 좌측 주행모터(TL)가 제 2 유압펌프(P2)로 부터 최하류측에 배치될 때, 각각 우측 주행모터(TR)측으로 분기된 제 1 유로(PR1) 중의 소정 지점이 되고, 좌측 주행모터(TL)측으로 분기된 제 2 유로(PR2) 중의 소정 지점이 된다.
또한, 제 1 유로(PR1) 중 엑츄에이터(BM, BKT, TR)를 모두 경유한 최하류측 소정 위치에는 제 1 유로개폐밸브(V1)가 설치되는 데, 이 제 1 유로개폐밸브(V1)는 평상시 밸브스프링(2)에 의해 탄성바이어스되어 제 1 유로(PR1)를 개방시키는 상태로 유지되다가 밸브스프링(2) 대향측에 소정 신호가 인가되면 제 1 유로(PR1)를 폐쇄시키는 상태로 절환된다. 이와 마찬가지로, 제 2 유로(PR2) 중 엑츄에이터(SW, ARM, TL)를 모두 경유한 최하류측 소정 위치에는 제 2 유로개폐밸브(V2)가 설치되는 데, 이 제 2 유로개폐밸브(V2)는 평상시 밸브스프링(3)에 의해 탄성바이어스되어 제 2 유로(PR2)를 개방시키는 상태로 유지되다가 밸브스프링(3) 대향측에 소정 신호가 인가되면 제 2 유로(PR2)를 폐쇄시키는 상태로 절환된다.
본 실시예에서, 전술한 합류유로 개폐밸브(CPV)에 작용하는 소정 신호와 제 1 및 제 2 유로개폐밸브(V1, V2)에 작용하는 소정 신호는, 우측 주행모터(TR)의 조작 신호와 좌측 주행모터(TL)의 조작 신호 중 어느 하나가 발생될 때 이와 연동하여 발생하도록 된다. 또한, 전술한 소정 신호는, 우측 주행모터(TR) 조작 신호와 좌측 주행모터(TL)의 조작 신호가 모두 발생되고, 이와 동시에 나머지 엑츄에이터 (BM, BKT, SW, ARM)중 적어도 어느 하나의 조작 신호가 발생될 때 이와 연동하여 발생하도록 된다.
이하에서는, 위와 같이 구성된 본 실시예의 작동을 설명한다.
우선, 다른 엑츄에이터들은 아무런 작동을 하지 않고, 부움실린더(BM)만 작동을 한다고 가정한다. 이 경우, 부움실린더(BM)은 제 1 유압펌프(P1)으로 부터 작동유를 공급받으며, 합류유로 개폐밸브(CPV)는 폐쇄상태를, 제 1 유로개폐밸브(V1) 및 제 2 유로개폐밸브(V2)등은 개방상태를 유지하고 있고, 제 1 유압펌프(P1) 유량과 제 2 유압펌프(P2) 유량의 합류는 일어나지 않는다. 이와 같은 관계는 버킷실린더(BKT), 아암실린더(ARM) 또는 스윙모터(SW)가 단독 작동하고 있을 때에도 마찬가지로 적용된다.
다음, 장비가 좌회전하기 위해 우측주행모터(TR)이 작동한다고 가정한다. 이때, 합류유로 개페밸브(CPV)에는 전술한 소정 신호가 인가되어 폐쇄상태로 있던 합류유로(CP)는 연통상태로 절환되고, 이와 동시에 제 2 유로개폐밸브(V2)에도 전술한 소정 신호가 인가되어 개방상태로 있던 제 2 유로(PR2)는 폐쇄상태로 절환된다. 따라서, 제 2 유압펌프(P2) 유량은 제 2 유로(PR2)와 합류유로(CP)를 통해 제 1 유압펌프(P1) 유량과 합류되어 우측주행모터(TR)에 공급된다. 결국, 장비는 좌회전시에 충분한 조향속도를 확보할 수 있게 된다.
한편, 장비가 우회전하기 위해 좌측주행모터(TL)이 작동한다고 가정한다. 이때, 합류유로 개폐밸브(CPV)에는 전술한 소정 신호가 인가되어 폐쇄상태로 있던 합류유로(CP)는 연통상태로 절환되고, 이와 동시에 제 1 유로개폐밸브(V1)에도 전술한 소정 신호가 인가되어 개방상태로 있던 제 1 유로(PR1)는 폐쇄상태로 절환된다. 따라서, 제 1 유압펌프(P1) 유량은 제 1 유로(PR1)와 합류유로(CP)를 통해 제 2 유압펌프(P2) 유량과 합류되어 좌측주행모터(TL)에 공급된다. 결국, 장비는 우회전시에 충분한 조향속도를 확보할 수 있게 된다.
마지막으로, 장비가 직진주행하다가 다른 엑츄에이터(BM, BKT, ARM, SW)가 작동하는 경우를 살펴본다. 장비가 직진주행하기 위해서는, 우측주행모터(TR)와 좌측주행모터(TL)가 동시에 같은 속도로 작동하여야 한다. 만약, 어느 한 주행모터가 나머지 한 주행모터에 비해 속도가 느리거나 빠르다면 장비는 직진성을 잃고 한쪽으로 편향되어버리는 문제점이 발생될 것이다. 예를 들어, 장비가 직진주행하다가 부움업 작동을 한다고 하면, 제 2 유압펌프(P2)의 유량은 좌측주행모터(PL)에 정상적으로 공급되는 데, 제 1 유압펌프(P1)의 유량은 우측주행모터(PR)와 부움실린더(BM)에 배분되어 공급되기 때문에, 우측주행모터(PR)의 작동속도는 좌측주행모터(PL)의 작동속도보다 저하되게 되고, 따라서, 장비는 예기치 않게 좌회전방향으로 편향되어버리게 된다.
본실시예에서는, 위와 같은 경우, 합류유로 개폐밸브(CPV)에 전술한 소정 신호가 인가되어 폐쇄상태로 있던 합류유로(CP)가 연통상태로 절환되므로, 제 1 유압펌프(P1) 유량과 제 2 유압펌프(P2) 유량이 합류되어 우측주행모터(TR)와 좌측주행모터(TL)에 동일하게 배분되어 공급되기 때문에, 장비는 직진성을 유지할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 두개의 유압펌프를 구동원으로 사용하는 장비에 적용되어 필요에 따라 두 펌프 유량을 합류함으로써, 효율적인 유량배분효과를 얻을 수 있으며, 그에 따라 장비의 작동성능이 향상될 수 있다.

Claims (1)

  1. 제 1 유압펌프; 상기 제 1 유압펌프로부터 공급되는 유압력에 의해 작동되며 상기 제 1 유압펌프로부터의 최하류측에 배치되는 우측 주행모터와 버킷실린더 및 부움실린더로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 것으로 구성되는 제 1 엑츄에이터와, 상기 제 1 유압펌프와 상기 제 1 엑츄에이터를 상호 병렬로 연결하는 제 1 유로를 포함하는 제 1 유압계통; 제 2 유압펌프; 상기 제 2 유압펌프에 의해 작동되며 상기 제 2 유압펌프로부터의 최하류측에 배치되는 좌측 주행모터와 아암실린더 및 선회모터로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 제 2 엑츄에이터와, 상기 제 2 유압펌프와 상기 제 2 엑츄에이터를 상호 병렬로 연결하는 제 2 유로를 포함하는 제 2 유압계통; 상기 제 1 유로 중 상기 우측주행모터만을 경유하지 않은 소정 지점과, 상기 제 2 유로 중 상기 좌측주행모터만을 경유하지 않은 소정 지점에서 제 1 유로와 상기 제 2 유로를 연결시키는 합류유로; 상기 우측 주행모터 및 좌측 주행모터 중 어느 하나에 조작 신호가 인가될 때 상기 합류유로를 연통시킬 수 있도록 상기한 합류유로 중에 설치되는 합류유로 개폐밸브; 상기 제 1 유로 중 상기 제 1 엑츄에이터를 경유한 최하류측 소정 위치에 설치되어 상기 제 1 유로를 개방하게 되는 상태에서, 상기 우측 주행모터의 조작신호와 좌측 주행모터의 조작신호중 어느 하나의 신호가 발생되면 상기 제 1 유로를 폐쇄절환하는 제 1 유로개폐밸브; 및 상기 제 2 유로 중 상기 제 2 엑츄에이터를 경유한 최하류측 소정 위치에 설치되어 상기 제 2 유로를 개방하게 되는 상태에서, 상기 우측 주행모터의 조작신호와 좌측 주행모터의 조작신호중 어느 하나의 신호가 발생되면 상기 제 2 유로를 폐쇄절환하는 제 2 유로개폐밸브를 포함하는 유압식 건설기계의 합류장치.
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