KR100813774B1 - 소형 굴삭기의 유압펌프 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형굴삭기에서 유압펌프를 제어하는 장치에 관한 것으로, 특히 프론트작업장치와 주행모터(M1,M2)에 압유를 공급하는 제1,2가변용량형 유압펌프(P1,P2)와, 선회모터(M3)에만 압유를 공급하는 제3유압펌프(P3)가 1개의 엔진에 의해 구동되게 되어 있으며, 상기 제1,2가변용량형 유압펌프(P1,P2)는 펌프레귤레이터(4)에 의해 토출유량이 제어되게 되어 있고, 상기 제3유압펌프(P3)의 압유는 선회방향제어밸브(7)에 의해 방향제어된 후 한쌍의 병렬유로(9a,9b)를 통하여 선회모터(M3)로 공급된다. 선회모터(M3)로는 선회입력유량 제어밸브(12a,12b)에 의해 일정압 이상의 압유만 공급되며, 상기 선회입력유량제어밸브(12a,12b)의 입구측 유로(6a,6b)상의 압유중 압력이 높은 쪽 압유가 셔틀밸브(13)에서 선택되어 유로(10)를 통하여 상기 펌프레귤레이터(4)에 연결된 구성으로 된다. 이러한 본 발명은 선회복합작업시 빈번하게 선회동작에 의한 프론트작업의 속도를 저하현상을 방지하고, 선회동작시 그 선회동작에 필요한 적정한 유량만을 출력시켜 불필요한 출력손실을 방지할 수 있다.

소형 굴삭기, 선회모터, 마력제어

Description

소형 굴삭기의 유압펌프 제어장치{Hydraulic pump control system for a small excavator}

도 1은 종래 소형굴삭기의 유압펌프 제어장치에 대한 개략적인 유압회로도,

도 2는 본 발명에 따른 유압펌프 제어장치에 대한 개략적인 유압회로도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

P1: 가변용량형 제1유압펌프 P2: 가변용량형 제2유압펌프

P3: 제3유압펌프 M1: 우주행모터

M2: 좌주행모터 M3: 선회모터

1: 붐실린더 2: 버켓실린더

3: 암실린더 4: 펌프레귤레이터

4a,4b,4c: 수압실 5: 유압라인

L1,L2: 유압라인 6a,6b: 유로

7: 선회방향제어밸브 8a,8b: 체크밸브

9a,9b: 병렬라인 10: 유로

12a,12b: 선회 입력유량 제어밸브

본 발명은 소형굴삭기에서 유압펌프를 제어하는 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 프론트작업장치의 유압원을 제공하는 2개의 메인유압펌프와 선회모터에 유압원을 공급하는 1개의 보조펌프를 구비하고, 이들 유압펌프가 1개의 엔진의 출력으로 구동되게 하되, 선회작업에 소요되는 보조펌프의 출력변화에 따라 메인유압펌프의 출력이 가변되게 제어하는 유압펌프제어장치에 관한 것이다.

소형 굴삭기는, 도 1의 유압회로에 도시된 바와 같이, 제1,2가변용량형 유압펌프(P1,P2)의 압유가 각 콘트롤밸브에 의해 흐름이 제어되어 붐실린더(1), 버켓실린더(2), 암실린더(3)와 같은 프론트작업장치와 주행모터(M1,M2)에 공급되고, 제3유압펌프(P3)의 압유는 유압라인(25)상의 선회방향제어밸브(27)에서 제어되어 1쌍의 유로(26a,26b)를 통하여 선회모터(M3)에만 공급되며, 상기 3개의 유압펌프(P1,P2,P3)들은 1개의 엔진(E)에 의해 구동되게 되어 있으며, 상기 제1,2가변용량형 유압펌프(P1,P2)의 토출유량은 각 제어라인(Pi1,Pi2,Pi3)을 통하여 펌프레귤레이터(24)의 각 수압부(24a,24b,24c)에 유입되는 상기 3개의 유압펌프(P1,P2,P3)에서 토출되는 총유량에 따라 토출유량이 제어되게 되어 있다.

상기한 바와 같이 종래의 펌프 제어장치는 하나의 엔진의 총마력을 복수개의 유압펌프들의 작업부하에 따라 적절히 분배하여 사용하므로 엔진출력을 효율적으로 사용할 수 있는 장점은 있으나, 다음과 같은 단점이 있었다.

상기한 바와 같이, 종래 유압펌프 제어장치에서는 선회모터(M3)의 구동원인 제3유압펌프(P3)의 토출압력과 프론트작업장치의 구동원인 제1유압펌프(P1)와 제2유압펌프(P2)의 각 토출압력들이 펌프레귤레이터(24)에 작용하게 되어 가변용량 유압펌프인 상기 제1유압펌프(P1)와 제2유압펌프(P2)의 토출유량이 상기 선회모터(M3)의 작업부하에 따라 가변되게 되어 있으므로 작업도중 선회동작이 빈번하게 이루어지는 소형 굴삭기에서는 상기 선회동작에 의해 프론트작업장치의 구동에 사용되는 출력이 감소하여 프론트작업장치의 동작이 충분하지 않는 단점이 있다.

즉 소형 굴삭기에서는 작업특성상 선회동작이 빈번하게 이루어지는 데, 엔진의 출력이 선회모터를 작동시키는 데 일부 소요되고, 그 나머지 출력만이 프론트작업에 소요되므로 프론트작업에는 출력이 부족하여 붐, 암, 버켓등의 속도가 저하되는 경향이 있었다.

또한 선회동작을 중심으로 하는 작업시에는 선회동작에 필요한 유량이상의 유량이 선회모터로 공급되어 이 유량을 릴리프시켜 사용하므로 불필요한 출력손실이 발생하는 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기 종래 소형굴삭기의 유압펌프 제어장치가 가진 단점을 해소하기 위하여 고안된 것으로, 선회복합작업시 빈번하게 선회동작에 의한 프론트작업의 속도를 저하현상을 방지하고, 선회동작시 그 선회동작에 필요한 적정한 유량만을 출력시켜 불필요한 출력손실을 방지할 수 있는 유압펌프 제어장치를 제공함 에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 프론트작업장치와 주행모터에 압유를 공급하는 가변용량형 제1,2 유압펌프와, 상기 제1,2 유압펌프의 사판각을 제어하는 펌프레귤레이터를 구비한 소형 굴삭기의 유압제어장치에 있어서,

선회모터와, 상기 선회모터에만 압유를 독립적으로 공급하는 제3유압펌프와, 상기 제3유압펌프의 토출 유압라인상에 설치되어 선회모터로 공급되는 압유의 방향을 절환하는 선회방향제어밸브와, 상기 선회방향제어밸브와 선회모터의 입출구를 연결하는 한쌍의 유로와, 상기 유로상에 각각 설치되며 압유의 공급은 억제하고 배출은 허용하는 체크밸브와, 상기 각각의 체크밸브를 우회하는 각각의 병렬유로와, 상기 각각의 병렬유로상에 설치되며 선회모터로 공급되는 압유의 압력이 일정압 이상일 때만 연통되는 선회입력유량제어밸브와, 상기 선회입력유량제어밸브의 각각의 입구측 유로와 연결되어 상기 유로상의 압유중 압력이 높은 쪽 압유를 선택하는 선회모터 입력유량 감지수단과, 상기 선회모터 입력유량 감지수단으로부터 검출된 압유를 상기 펌프레귤레이터와 연결하는 유로를 구비한다.

선회모터 입력유량 감지수단은 상기 선회입력유량제어밸브의 입구측 압유 중 압력이 높은 쪽 압유를 선택하는 셔틀밸브로 구성된다. 그리고 선회모터 입력유량 감지수단과 펌프레귤레이터를 연결하는 유로는 제1,2가변용량형 유압펌프의 사판각을 줄이는 방향으로 펌프레귤레이터에 연결된다.

따라서 본 발명은 선회모터를 작동시키기 위하여 구동되는 제3유압펌프의 출 력을 제외한 나머지 엔진의 출력으로써 제1유압펌프와 제2유압펌프를 구동하고, 선회모터가 작동하지 않을 경우에는 엔진의 전출력이 제1유압펌프와 제2유압펌프의 구동에 사용되게 되므로 프론트작업장치에 충분한 유량을 공급하여 프론트작업성을 향상시킬 수 있고, 선회와 프론트작업을 동시에 수행하는 복합작업의 경우에는 상기 제1유압펌프와 제2유압펌프의 출력을 줄여서 선회작업용 제3유압펌프를 가동하게 되므로 엔진의 출력을 효율적으로 활용할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 소형 굴삭기의 유압펌프 제어장치의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명에 따른 소형 굴삭기의 유압펌프 제어장치의 실시예를 개략적으로 도시한 유압회로도가 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유압펌프 제어장치는 가변용량형 제1유압펌프(P1)와 제2유압펌프(P2)를 포함하고, 상기 제1유압펌프(P1)와 제2유압펌프(P2)의 압유는 콘트롤밸브에 의해 흐름방향이 제어되어 좌우측 주행모터(M1,M2)와, 붐실린더(1), 버켓실린더(2), 암실린더(3) 등과 같은 프론트작업장치에 선택적으로 공급됨으로써 이들 프론트작업장치를 작동시키게 되어 있다.

또한 본 발명에 따른 소형 굴삭기는 도저실린더나 선회모터(M3)에 압유를 공급하는 제3유압펌프(P3)를 포함하고, 상기 제3유압펌프(P3)는 상기 제1유압펌프(P1) 및 제2유압펌프(P2)와 함께 1개의 엔진(E)에 의해 구동되게 연결되어 있다. 따라서 상기 엔진의 전출력이 상기 3개의 유압펌프를 구동하는 데 분배되어 사용된다.

상기 제1유압펌프(P1)와 제2유압펌프(P2)의 각 출구 유압라인(L1,L2)에는 제어라인(Pi1,Pi2)이 분기되어 상기 제1유압펌프(P1)와 제2유압펌프(P2)의 사판각을 제어하는 펌프레귤레이터(4)의 각 수압실(4a,4b)에 연결된다. 상기 제1유압펌프(P1)나 제2유압펌프(P2)의 토출유량이 제어라인(Pi1,Pi2)을 통하여 펌프레귤레이터(4)의 수압실에 작용하면 상기 펌프레귤레이터(4)는 상기 유압펌프(P1,P2)의 사판각을 감소시키게 되어 있다.

상기 제3유압펌프(P3)의 출구측 유압라인(5)에는 선회모터(M3)측으로 공급되는 압유의 방향을 절환하는 선회방향제어밸브(7)가 구비되고, 상기 선회방향제어밸브(7)는 1쌍의 유로(6a,6b)를 통하여 상기 선회모터(M3)의 입출구에 연결된다. 를 연결하는 1쌍의 유로(6a,6b)상에는, 선회모터(M3)측으로 압유의 공급은 억제하고 배출은 허용하는 체크밸브(8a,8b)와, 상기 체크밸브(8a,8b)를 우회하는 병렬라인(9a,9b)이 구비된다. 따라서 제3유압펌프(P3)의 압유는 한쪽 병렬라인(9a,9b)을 통하여 선회모터(M3)로 공급되어 선회모터를 작동시킨 다음 상기 체크밸브(8a,8b)가 구비된 유로(6a,6b)를 통하여 배출된다.

상기 각 병렬라인(9a,9b)상에는 선회모터(M3)로 공급되는 압유의 압력이 일정압력 이상일 때만 연통되는 선회입력유량 제어밸브(12a,12b)가 구비되고, 상기 선회입력유량 제어밸브(12a,12b)의 각 입구측 유로(6a,6b)에는 선회모터 입력유량 감지수단이 연결되어 각 선회입력유량 제어밸브(12a,12b)로 유입되는 압유중 압력이 높은 쪽 압유를 선택하여 검출하도록 되어 있다.

여기서 상기 선회모터 입력유량 감지수단은 상기 유로(6a,6b)상에 연결된 셔 틀밸브(13)로 구성된다. 상기 셔틀밸브(13)의 출구는 유로(10)를 통하여 상기 제1유압펌프(P1)와 제2유압펌프(P2)의 사판각을 제어하는 펌프레귤레이터(4)의 수압부(4c)에 연결된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따라 소형 굴삭기의 펌프가 제어되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

<선회작업없이 프론트작업만 하는 경우>

이 경우 선회방향제어밸브(7)는 중립위치에 놓여 제3유압펌프(P3)의 토출압유는 선회방향제어밸브(7)를 거쳐 탱크로 드레인되어 선회모터 입력유량감지수단인 셔틀밸브(13)에서 검출되는 유량이 없으므로 제1유압펌프(P1) 및 제2유압펌프(P2)의 펌프레귤레이터(4)에 입력되는 신호압력은 없게 된다. 따라서 이 경우 3개의 유압펌프(P1,P2,P3)를 구동하는 엔진의 전마력은 프론트작업장치를 구동하는 제1유압펌프(P1)와 제2유압펌프(P2)를 작동시키는 데에만 사용되면 되므로 프론트작업장치의 작업부하가 증가하여 상기 제1유압펌프(P1) 또는 제2유압펌프(P2)의 출력을 증가시켜야 하는 경우에도 상기 엔진의 전마력을 상기 상기 제1유압펌프(P1)와 제2유압펌프(P2)를 구동하는 데 사용할 수 있고, 이로써 프론트작업장치에 충분한 압유가 공급되어 프론트작업을 원활하게 수행할 수 있게 된다.

<선회복합동작의 경우(선회모터와 프론트작업장치에 압유를 동시에 공급하여야 하는 경우)>

이 경우 제1유압펌프(P1)와 제2유압펌프(P2)는 프론트작업장치쪽으로 압유를 공급하여 해당 프론트작업장치, 제3유압펌프(P3)도 선회모터(M3)쪽으로 압유를 공 급하게 된다.

이 경우 상기 선회방향제어밸브(7)를 통과하여 선회모터(M3)의 입구측으로 공급되는 제3유압펌프(P3)의 유량은 선회입력유량 제어밸브(12a,12b)에 의해 일정 압력 이상의 경우에만 선회모터(M3)로 공급되게 되고, 선회모터로 입력되는 유량은 상기 셔틀밸브(13)에서 검출되어 유로(10)를 통하여 제1유압펌프(P1)와 제2유압펌프(P2)의 펌프레귤레이터(4)의 수압부(4a)에 작용된다. 이에 따라 펌프레귤레이터(4)는 제1유압펌프(P1)와 제2유압펌프(P2)의 최대경전각을 감소시켜 프론트작업부하가 증대되더라도 제1유압펌프(P1)와 제2유압펌프(P2)의 최대 토출유량은 감소하게 되어 그만큼 프론트작업에 소요되는 엔진의 부하를 줄여주게 된다.

따라서 선회복합동작을 수행하는 경우에도 엔진의 전마력은 3개의 유압펌프를 구동하는 데 효율적으로 사용될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 유압펌프 제어장치에 따르면 선회모터를 구동하기 위한 유압펌프의 부하에 따라 프론트작업장치를 구동하는 유압펌프의 구동에 엔진의 출력이 분배되어 사용되므로 프론트작업과 선회동작을 동시에 수행하는 선회복합동작이 원활하고 아울러 프론트작업만 수행하는 경우에는 그 해당 유압펌프의 구동에 엔진의 전출력이 사용되므로 프론트작업이 원활하게 된다.

Claims (3)

1. 붐실린더(1),버켓실린더(2), 암실린더(3) 등을 포함하는 프론트작업장치와 주행모터(M1,M2)에 압유를 공급하는 제1,2가변용량형 유압펌프(P1,P2)와, 상기 제1,2가변용량형 유압펌프(P1,P2)의 사판각을 제어하는 펌프레귤레이터(4)를 구비한 소형 굴삭기의 유압제어시스템에 있어서,

   선회모터(M3)와, 상기 선회모터(M3)에만 압유를 독립적으로 공급하는 제3유압펌프(P3)와, 상기 제3유압펌프(P3)의 토출 유압라인(5) 상에 설치되어 선회모터(M3)로 공급되는 압유의 방향을 절환하는 선회방향제어밸브(7)와, 상기 선회방향제어밸브(7)와 선회모터(M3)의 입출구를 연결하는 한쌍의 유로(6a,6b)와, 상기 유로(6a,6b) 상에 각각 설치되며 압유의 공급은 억제하고 배출은 허용하는 체크밸브(8a,8b)와, 상기 각각의 체크밸브(8a,8b)를 우회하는 각각의 병렬유로(9a,9b)와, 상기 각각의 병렬유로(9a,9b) 상에 설치되며 선회모터(M3)로 공급되는 압유의 압력이 일정압 이상일 때만 연통되는 선회입력유량제어밸브(12a,12b)와, 상기 선회입력유량제어밸브(12a,12b)의 각각의 입구측 유로(6a,6b)와 연결되어 상기 유로(6a,6b)상의 압유중 압력이 높은 쪽 압유를 선택하는 선회모터 입력유량 감지수단과, 상기 선회모터 입력유량 감지수단으로부터 검출된 압유를 상기 펌프레귤레이터(4)와 연결하는 유로(10)를 구비한 것을 특징으로 하는 소형 굴삭기의 유압펌프 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 선회모터 입력유량 감지수단은 상기 선회입력유량제어밸브(12a,12b)의 입구측 압유 중 압력이 높은 쪽 압유를 선택하는 셔틀밸브(13)인 것을 특징으로 하는 소형 굴삭기의 유압펌프 제어장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유로(10)는 상기 제1,2가변용량형 유압펌프(P1,P2)의 사판각을 줄이는 방향으로 펌프레귤레이터(4)에 연결된 것을 특징으로 하는 소형 굴삭기의 유압펌프 제어장치.

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