KR100988406B1 - 건설중장비의 냉각팬모터 구동제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휠로더와 같은 건설중장비의 냉각팬 모터 구동제어장치에 관한 것으로, 특히 엔진냉각수온도 감지센서(31)와, 트랜스미션오일온도 감지센서(32)와, 작동유온도 감지센서(33)를 포함하고, 냉각팬 모터(16)에 공급되는 압유의 최고압력을 제한하는 릴리이프밸브(17)를 파이롯 가변릴리이프밸브로 구성하고, 이 가변릴리이프밸브(17)는 전자비례 감압밸브(25)에 의해 제어되는 파이롯압력에 따라 그 설정압력이 가변되며, 컨트롤러(26)가 엔진냉각수 실제온도(T1)와, 트랜스미션오일온도(T2)와, 유압작동유 실제온도(T3)를 설정된 각각의 기준온도를 비교하고, 상기 감지온도중 어느 하나의 감지온도가 그의 기준온도를 초과하는 경우 그 온도차이를 대응하는 전류값으로 환산하여 이 전류값을 상기 전자비례 감압밸브(25)에 인가하여 그 전류량에 따라 냉각팬 모터(16)의 회전수를 제어하게 하는 한편, 기준온도 이하일 경우에는 솔레노이드 차단밸브(17)에 전류를 인가하여 상기 압유라인(14)을 차단함으로써 냉각이 필요한 조건을 자동으로 감지하여 냉각이 필요한 경우에만 냉각팬(15)을 회전구동하여 냉각대상부의 과냉을 방지함과 아울러 에너지 낭비를 줄일 수 있다.

냉각팬 구동모터, 휠로더, 온도감지, 작업대기

Description

건설중장비의 냉각팬모터 구동제어장치{Apparatus for driving a cooling fan motor of construction heavy equipment}

도 1은 종래 냉각팬 모터 구동제어장치를 개략적으로 도시한 유압회로도,

도 2는 본 발명에 따른 냉각팬 구동제어장치의 개략적인 구성도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

11: 메인유압펌프 12: 파이롯펌프

13: 보조펌프 14: 압유라인

E: 엔진 TM: 트랜스미션

TC: 토오크컨버터 T1: 엔진냉각수온도

T2: 트랜스미션오일온도 T3: 작동유온도

15: 냉각팬 16: 냉각팬 모터

17: 가변 릴리이프밸브 17a: 파이롯수압부

20: 냉각대상부 21: 엔진냉각수 라디에이터

22: 작동유 냉각용 열교환장치 23: 토오크컨버터오일 열교환장치

24: 파이롯라인 25: 전자비례 감압밸브

26: 컨트롤러 30: 온도감지부

31: 엔진냉각수온도 감지센서 32: 트랜스미션오일온도 감지센서

33: 작동유온도 감지센서

본 발명은 건설중장비의 냉각팬을 구동하는 장치에 관한 것으로, 특히 엔진 냉각수의 온도나, 유압작동유의 온도 또는 토크컨버터의 오일의 온도 등에 따라 냉각팬의 회전을 제어하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 건설중장비는 작업도중 엔진이나 작동유가 과열되는 경우 그 엔진냉각수나 작동유를 냉각시키기 위한 냉각팬 구동장치를 구비하고 있는 데, 이 냉각장치는 통상 도 1에 도시된 바와 같은 구성으로 되어 있다.

즉 2개의 메인펌프(11)와 파이롯펌프(12) 및 냉각팬모터 구동용 보조펌프(13)가 1개의 엔진(E)에 트랜스미션(TM)과 토크컨버터(TC)을 통하여 연결되어 있고, 상기 보조펌프(13)는 압유라인(14)을 통하여 냉각팬(15)을 구동시키는 냉각팬 모터(16)와 연결되며, 상기 압유라인(14)에는 릴리이프밸브(17)가 설치되어 상기 압유라인(14)을 통하여 냉각팬 모터(16)에 공급되는 압유의 최대압력을 제한하게 되어 있다.

여기서 상기 냉각팬(15)의 앞쪽에는 냉각대상부(20)로서, 엔진냉각수 라디에이터(21)와, 작동유 냉각용 열교환장치(22) 및 토오크컨버터 오일냉각용 열교환장 치(23)가 설치되어 있다. 따라서 냉각팬(TM)이 회전하여 강제송풍함으로써 그 앞쪽에 위치한 라디에이터(21)의 냉각수, 작동유 냉각용 열교환장치(22)의 작동유 및 토오크컨버터 오일냉각용 열교환장치(11)의 오일을 냉각시킨다.

그런데 상기 종래의 냉각팬 모터(16)는 라디에이터(21)의 냉각수, 작동유 및 토오크컨버터의 오일의 실제온도와는 무관하게 엔진(E)의 회전수에 따라 구동하게 되어 있으므로 냉각효율이 낮은 단점이 있었다. 즉 동절기에는 장비는 가동되고 있지만 냉매의 온도가 그다지 높지 않아 냉각할 필요가 없는 경우에도 엔진의 회전수에 따라 구동되어 냉매가 과냉되는 문제가 있고, 뿐만아니라 불필요하게 냉각팬이 회전함에 따라 팬회전 소음은 물론 에너지가 손실되는 단점이 있다.

반면에 혹서기에는 외기온도의 영향에 따라 냉매의 온도가 높아서 냉각할 필요가 있음에도 불구하고 엔진 회전수는 높지 않는 경우 냉각팬이 회전하지 않아 엔진이나 작동유가 과열되는 문제가 있다.

또한 종래 냉각팬 구동제어장치는 냉각팬의 회전속도를 엔진의 정격회전수에 맞추어 설정하고, 그 냉각팬의 회전속도에 대응하여 릴리프밸브(18)의 릴리프압력을 일정하게 고정해두고 있다. 그러므로 엔진이 정격회전하는 경우에는 그 엔진회전수에서는 냉각팬 모터(16)의 회전수가 적합하지만, 엔진의 회전수가 낮은 경우에는 냉각팬 모터의 회전수가 부족하고, 또한 엔진이 정격회전수로 회전하는 경우라도 부하가 적은 경우에는 냉각팬 모터가 동일한 조건으로 회전하여 과냉시키게 되는 문제가 있었다.

이에 본 발명은 상기 종래의 냉각팬 구동방식이 가진 단점을 해소하기 위하여 고안된 것으로, 엔진 냉각수의 실제온도나 작동유의 온도 또는 토오크컨버터의 오일온도 등과 같이 냉각대상체의 온도나 엔진의 작동상태와 같이 냉각팬 구동에 필요한 실제 조건에 따라 냉각팬을 적시에 적절한 회전수로 구동시키는 냉각팬 구동제어장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 엔진냉각수온도 감지센서와, 트랜스미션오일온도 감지센서와, 작동유온도 감지센서를 포함하고, 냉각팬모터의 릴리프압력을 설정하는 릴리이프밸브는 파이롯펌프의 파이롯압력에 따라 설정압력이 가변되는 파이롯 가변릴리이프밸브로 구성되며, 입력전류의 세기에 따라 상기 가변릴리이프밸브에 가해지는 파이롯펌프의 파이롯압력을 제어하는 전자비례 감압밸브를 포함하고, 상기 엔진냉각수 온도감지센서에서 감지한 엔진냉각수 실제온도와, 트랜스미션오일온도 감지센서에서 감지한 트랜스미션오일온도와, 유압작동유온도 감지센서에서 감지한 유압작동유 온도를 설정된 각각의 기준온도와를 비교하여 상기 감지온도중 어느 하나의 감지온도가 그의 기준온도를 초과하는 경우 그 온도차이에 해당하는 전류값을 발생시켜 그 전류값을 상기 전자비례 감압밸브에 인가하는 컨트롤러를 포함한 구성으로 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 냉각팬 구동제어장치에 따르면, 냉각이 필요한 조건을 자동으로 감지하여 냉각이 필요한 경우에만 냉각팬을 회전구동하게 함으로써 엔진이나 작업장치의 작동유 등이 과열되지 않게 하고, 불필요하게 회전하 는 냉각팬의 소음을 줄일 수 있는 동시에 에너지 낭비를 줄일 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 냉각팬 구동제어장치에 대한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 2개의 메인 유압펌프(11)와 파이롯펌프(12) 및 냉각팬모터 구동용 보조펌프(13)가 1개의 엔진(E)에 트랜스미션(TM)과 토크컨버터(TC)을 통하여 연결되어 있고, 상기 보조펌프(13)는 압유라인(14)을 통하여 냉각팬(15)을 구동시키는 냉각팬 모터(16)와 연결되며, 상기 압유라인(14)에는 설정압력을 가변시킬 수 있는 파이롯 가변 릴리이프밸브(17)가 설치되어 있다.

상기 파이롯 가변 릴리이프밸브(17)는 파이롯수압부(17a)가 파이롯라인(24)을 통하여 파이롯펌프(12)의 출구와 연결되고, 상기 파이롯라인(24)상에는 후술하는 컨트롤러(26)에서 출력하는 전류에 비례하여 파이롯라인(24)의 파이롯압유의 압력을 제어하는 전자비례 감압밸브(25)가 설치된다.

상기 냉각팬(15)은 냉각팬 모터(16)에 의해 회전하면서 앞쪽에 설치된 냉각대상부(20), 예컨대 엔진냉각수 라디에이터(21)와, 작동유 냉각용 열교환장치(22) 및 토오크컨버터 오일냉각용 열교환장치(23)를 냉각시키게 된다.

그리고 상기 냉각대상부(20)의 온도는 온도감지부(30)에서 감지되어 컨트롤러(26)에 입력된다. 상기 온도감지부(30)는 엔진(E)의 냉각수 온도(T1)를 감지하는 엔진냉각수온도 감지센서(31)와, 트랜스미션 오일의 온도(T2)를 감지하는 트랜스미션오일온도 감지센서(32)와, 유압작동유의 온도(T3)를 감지하는 작동유온도 감지센 서(33)를 포함한다.

상기 컨트롤러(26)는 엔진냉각수온도 감지센서(31)와 트랜스미션오일온도 감지센서(32)와, 작동유온도 감지센서(33)로부터 검출한 감지온도와 미리 설정한 기준온도를 서로 비교하여 그 온도차이에 따른 비례전류를 전자비례 감압밸브(25)로 출력한다.

상기 전자비례 감압밸브(25)는 컨트롤러(26)에서 제공하는 출력전류에 비례하여 파이롯압유의 압력을 제어한 다음, 이 파이롯압유를 상기 가변 릴리이프밸브(17)의 파이롯수압부(17a)에 작용시키게 되고, 이에 따라 상기 가변 릴리이프밸브(17)의 릴리이프 설정압력이 가변되게 된다.

즉 하절기의 경우에는 장비를 조금만 운전시켜도(즉 낮은 엔진회전수에도) 외기온도의 영향으로 상기 각 온도감지센서에서 감지한 감지온도가 기준온도보다 높게 되고, 이에 따라 컨트롤러(26)에서 전자비례 감압밸브(25)로 출력하는 전류의 세기가 크므로, 이에 따라 전자비례 감압밸브(25)를 통하여 릴리이프밸브(17)에 가해지는 파이롯압력이 높아져 상기 릴리이프밸브(17)의 설정압력이 높게 설정된다. 따라서 냉각팬 구동모터(16)의 구동 회전수는 엔진회전수에 대하여 급격히 증가하여 냉각팬(15)의 송풍력은 크게 된다.

반면 동절기의 경우에는 장비 운전전의 냉각수 등 냉매의 온도가 외기온도의 영향으로 낮으므로 장비를 장시간 운전하여도 온도는 그다지 높아지지 않는다. 이 경우 컨트롤러(26)는 상대적으로 약한 전류를 출력하여 릴리이프밸브(17)의 설정압 력을 낮추어주므로 냉각팬 모터(16)의 회전수는 완만하게 증가한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 보조펌프(13)와 냉각팬 모터(16)를 연결하는 압유라인(14)에는 상기 컨트롤러(26)로부터 제공하는 전류에 의해 유로를 선택적으로 차단하는 솔레노이드 차단밸브(18)가 구비된다. 상기 컨트롤러(26)는 온도감지부(30)에서 감지한 냉각대상부(20)의 온도가 냉각이 필요한 최저기준온도 이하인 경우에는 상기 솔레노이드 차단밸브(18)에 최대전류를 출력하여 상기 솔레노이드 차단밸브(18)가 냉각팬 모터(16)과 보조펌프(13)를 연결하는 압유라인(14)을 차단하게 한다. 즉, 장비의 시동을 건 직후나 작업중 대기상태(idling)의 경우에는 냉각수의 온도나 작동유의 온도 뿐만아니라 트랜스미션의 온도가 낮다. 따라서 이 경우 각 온도감지센서에서 감지한 온도는 기준온도보다 낮으므로 이 경우 컨트롤러는 상기 솔레노이드 차단밸브(18)에 최대전류를 인가하여 차단밸브(18)가 압유라인(14)을 차단시킴으로써 냉각팬모터(16)는 정지하게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명은 엔진냉각수온도, 유압작동유온도 또는 토오크컨버터의 오일온도 등과 같이 냉각이 필요한 조건을 자동으로 감지하여 냉각이 필요한 경우에만 냉각팬을 회전구동하게 함으로써 엔진이나 작업장치의 작동유 등이 과열되지 않게 하고, 특히 냉각이 필요없는 시동초기나 작업중 대기상태에서는 냉각팬 모터를 작동정지시킴으로써 불필요하게 회전하는 냉각팬의 소음을 줄일 수 있는 동시에 에너지 낭비를 줄일 수 있다.

Claims (3)

1. 엔진(E)과 냉각대상부(20)를 구비하고, 상기 엔진(E)에 의해 구동되면서 냉각팬모터구동용 보조펌프(13)와, 상기 냉각팬모터구동용 보조펌프(13)에서 공급되는 압유에 의해 냉각팬(15)을 회전시켜 상기 냉각대상부(20)를 냉각시키는 냉각팬 모터(16)를 포함한 건설중장비의 냉각팬 구동제어장치에 있어서,

   상기 냉각팬모터(16)의 상류측 압유라인(14)상에 설치되어 상기 냉각팬모터(16)으로 공급되는 압유의 량을 조절하는 가변릴리프수단과,

   냉각수, 트랜스미션오일, 유압작동유의 온도감지센서(31,32,33)로부터 감지된 엔진냉각수온도(T1), 트랜스미션오일온도(T2), 작동유온도(T3) 중 어느 하나라도 미리 설정된 기준온도보다 높은 경우 온도값에 비례하여 상기 가변릴리프수단에 비례전류신호를 인가하여 상기 냉각팬모터(16)의 속도를 조절하는 컨트롤러(26)와,

   상기 냉각팬모터구동용 보조펌프(13)의 압유를 냉각팬모터(16)로 공급하는 압유라인(14)상에 설치되어 유로를 선택적으로 차단하는 솔레노이드 차단밸브(18)를 포함하고,

   상기 컨트롤러(26)는 상기 엔진냉각수온도(T1), 트랜스미션오일온도(T2), 작동유온도(T3)를 각각 감지하는 온도감지센서(31,32,33)에서 감지한 복수개의 온도를 각각의 기준온도와 비교하여 상기 온도감지센서(31,32,33)에서 감지한 모든 온도가 기준온도 이하일 경우에 상기 냉각팬모터(16)으로 압유를 공급하는 압유라인(14)을 차단하도록 상기 솔레노이드 차단밸브(18)에 제어신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 건설중장비의 냉각팬 구동제어장치.
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