KR100998606B1 - 건설장비용 유압펌프의 토출유량 제어시스템 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은, 굴삭기 등의 하부 주행체에 대해 상부 선회체를 선회시킬 경우, 상부 선회체가 선회 시작후 가속되기 전까지 유압펌프의 토출유량을 감소시켜 에너지 효율을 향상시키고, 연료 소모량을 줄일수 있도록 한 것으로,

본 발명의 실시예에 의한 건설장비용 유압펌프의 토출 유량 제어시스템은,

엔진에 연결되는 메인 유압펌프 및 파일럿 펌프와,

메인 유압펌프에 연결되어 구동되는 선회모터와,

메인 유압펌프의 토출유로에 설치되고, 절환시 선회모터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 제어스풀과,

선회모터를 구동시키도록 제어스풀에 제어신호를 공급하는 리모트컨트롤밸브와,

리모트컨트롤밸브로부터 출력되는 선회 조작신호를 검출하여 검출신호를 출력하는 선회 조작신호 검출수단과,

메인 유압펌프의 사판 경전각을 제어하여 메인 유압펌프의 토출 유량을 제어하는 레귤레이터와,

선회 조작신호 검출수단으로부터 입력되는 전기적 신호에 따라 메인 유압펌프의 토출 유량을 감소시키도록 레귤레이터에 제어신호를 출력하는 제어부를 포함한다.

유압펌프, 선회, 토출 유량 제어시스템, 파일럿 신호압, 유량 손실, 에너지 효율

Description

건설장비용 유압펌프의 토출유량 제어시스템{control system of hydraulic pump flow of construction apparatus}

본 발명은 굴삭기 등의 하부 주행체에 대해 상부 선회체를 선회시킬 경우, 작동유의 최대 유량이 불필요한 동작 구간에서는 유압펌프의 토출 유량을 최적화하여 장비의 에너지 효율을 향상시킬 수 있도록 한 건설장비용 유압펌프의 토출 유량 제어시스템에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 상부 선회체를 하부 주행체에 대해 선회시킬 경우, 상부 선회체가 선회 시작후 가속되기 전까지 유압펌프의 토출 유량을 감소시켜 에너지 효율을 향상시키고, 연료 소모량을 줄일수 있도록 한 건설장비용 유압펌프의 토출 유량 제어시스템에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 건설장비용 유압펌프 토출 유량 제어시스템은,

엔진에 연결되는 메인 유압펌프(1) 및 파일럿 펌프(2)와,

메인 유압펌프(1)에 연결되어 구동되는 붐실린더(3) 및 선회모터(4)와,

메인 유압펌프(1)의 센터바이패스통로(1a)에 설치되고, 절환시 붐실린더(3) 및 선회모터(4)의 기동, 정지 및 방향전환을 각각 제어하는 제어스풀(5,6)과,

붐실린더(3) 또는 선회모터(4)를 구동시키도록 제어스풀(5,6)에 해당 제어신호를 공급하는 리모트컨트롤밸브(7)(RCV lever)를 포함한다.

따라서, 리모트컨트롤밸브(7)의 조작으로 인해 파일럿 펌프(2)로부터의 파일럿 신호압(P1,P2)에 의해 제어스풀(6)을 절환시킴에 따라, 메인 유압펌프(1)로부터 토출되어 제어스풀(6)을 경유하는 작동유에 의해 선회모터(4)를 구동시켜 상부 선회체를 하부 주행체에 대해 선회시킬 수 있다.

또한, 리모트컨트롤밸브(7)의 조작으로 인해 파일럿 펌프(2)로부터의 파일럿 신호압(P3,P4)에 의해 제어스풀(5)을 절환시킴에 따라, 메인 유압펌프(1)로부터 토출되어 제어스풀(5)을 경유하는 작동유에 의해 붐실린더(3)를 구동시켜 붐을 업(up) 또는 다운(down) 시킬 수 있다.

이때, 메인 유압펌프(1)로부터 토출되는 유량은, 붐 등의 작업장치에 발생되는 부하 압력에 무관하게 리모트컨트롤밸브(7)의 조작 각도 또는 파일럿 압력에 비례하여 유량을 토출하게 된다. 이로 인해 리모트컨트롤밸브(7)의 레버를 풀 스트로크(full stroke)로 조작하는 경우 또는 설정된 파일럿 압력이 일정 압력 이상일 경우에 작동유를 최대로 토출하게 된다(도 2에 도시됨).

이때, 선회모터(4)에 작동유를 공급하여 상부 선회체를 하부 주행체에 대해 선회시킬 경우에 상부 선회체가 선회 시작할 때부터 가속되기 전까지의 동작구간에서는 많은 유량이 불필요하다. 반면에 메인 유압펌프(1)는 최대 유량을 토출하게 되므로 불필요한 에너지 손실을 초래하고(도 3에 빗금친 부분임), 엔진 연료 소모량이 증가되어 에너지 효율성이 떨어지는 문제점을 갖는다.

본 발명의 실시예는, 굴삭기 등의 하부 주행체에 대해 상부 선회체를 선회 시킬 경우, 상부 선회체가 가속되기 전까지 유압펌프의 토출 유량을 감소시켜 에너지 효율을 향상시키고, 엔진의 연료 소모량을 줄일수 있도록 한 유압펌프의 토출 유량 제어시스템과 관련된다.

본 발명의 실시예에 의한 건설장비용 유압펌프의 토출 유량 제어시스템은,

엔진에 연결되는 메인 유압펌프 및 파일럿 펌프와,

메인 유압펌프에 연결되어 구동되는 선회모터와,

메인 유압펌프의 토출유로에 설치되고, 절환시 선회모터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 제어스풀과,

선회모터를 구동시키도록 제어스풀에 제어신호를 공급하는 리모트컨트롤밸브와,

리모트컨트롤밸브로부터 출력되는 선회 조작신호를 검출하여 검출신호를 출력하는 선회 조작신호 검출수단과,

메인 유압펌프의 사판 경전각을 제어하여 메인 유압펌프의 토출 유량을 제어하는 레귤레이터와,

선회 조작신호 검출수단으로부터 입력되는 전기적 신호에 따라 메인 유압펌 프의 토출 유량을 감소시키도록 레귤레이터에 제어신호를 출력하는 제어부를 포함한다.

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 선회 조작신호 검출수단은,

리모트컨트롤밸브와 제어스풀의 양측 수압부에 연결되는 파일럿 신호라인에 병렬연결되는 셔틀밸브와, 셔틀밸브에서 검출된 선회 조작신호에 따른 전기적 신호를 제어부에 출력하는 압력 스위치를 포함한다.

전술한 레귤레이터로서 비례제어밸브가 사용된다.

전술한 제어부로부터 레귤레이터에 제어신호를 출력하여 메인 유압펌프의 토출 유량을 감소시키는 동작구간은 선회모터가 구동후 가속 회전되기 전까지 제어된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 건설장비용 유압펌프의 토출 유량 제어시스템은 아래와 같은 이점을 갖는다.

굴삭기 등의 하부 주행체에 대해 상부 선회체를 선회시킬 경우, 선회 조작신호를 공급받아 상부 선회체가 선회시작 후 가속되기 전까지의 특정 조정구간에서 유압펌프의 토출 유량을 감소시켜 장비의 에너지 효율을 높이고, 엔진의 연료 소모량을 줄일수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 건설장비용 유압펌프의 토출 유량 제어시스템은,

엔진에 연결되는 메인 유압펌프(11) 및 파일럿 펌프(12)와,

메인 유압펌프(11)에 연결되어 구동되는 선회모터(미 도시됨)(swing motor)와,

메인 유압펌프(11)의 토출유로(13)에 설치되고, 절환시 선회모터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 메인컨트롤밸브(MCV)의 제어스풀(14)(swing spool)(내부 스풀은 미 도시됨)과,

선회모터를 구동시키도록 제어스풀(14)에 제어신호를 파일럿 신호라인(16,17)을 통해 공급하는 리모트컨트롤밸브(15)(RCV lever)와,

리모트컨트롤밸브(15)로부터 출력되는 선회 조작신호를 검출하여 검출신호를 출력하는 선회 조작신호 검출수단과,

메인 유압펌프(11)의 사판 경전각을 제어하여 메인 유압펌프(11)의 토출 유량을 제어하는 레귤레이터(18)(regulator)와,

선회 조작신호 검출수단으로부터 입력되는 전기적 신호에 따라 메인 유압펌프(11)의 토출유량을 감소시키도록 레귤레이터(18)에 제어신호를 출력하는 제어부(19)(V-ECU)를 포함한다.

이때, 전술한 선회 조작신호 검출수단은,

리모트컨트롤밸브(15)와 제어스풀(14)의 양측 수압부에 연결되는 파일럿 신호라인(16,17)에 병렬연결되는 셔틀밸브(20)(shuttle valve)와, 셔틀밸브(20)에서 검출된 선회 조작신호에 따른 전기적 신호를 제어부(19)에 출력하는 압력 스위치(21)(pressure switch)를 포함한다.

전술한 레귤레이터(18)로서 비례제어밸브(proportional valve)가 사용된다.

전술한 제어부(19)로부터 레귤레이터(18)에 제어신호를 출력하여 메인 유압펌프(11)의 토출 유량을 감소시키는 동작구간은 선회모터가 구동후 가속 회전되기 전까지(일 예로서, 2∼3초 동안을 말함) 제어된다.

이하에서, 본 발명의 실시예에 의한 건설장비용 유압펌프의 토출 유량 제어시스템의 사용예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 굴삭기 등의 하부 주행체(미 도시됨)에 대해 상부 선회체를 선회시키기 위해 리모트컨트롤밸브(15)를 조작하는 경우, 파일럿 펌프(12)로부터의 파일럿 신호압력이 리모트컨트롤밸브(15)를 경유한 후 파일럿 신호라인(16,17)을 통해 제어스풀(14)에 공급되어 절환시킨다. 이로 인해 선회모터 가 구동되므로 상부 선회체를 좌측 또는 우측 방향으로 선회시킬 수 있다.

이때, 파일럿 신호라인(16,17)에 병렬연결된 셔틀밸브(20)에 의해 검출된 파일럿 신호압력(2차 압력)에 해당되는 전기적 신호가 압력 스위치(21)를 통해 제어부(19)에 전송된다. 이로 인해 제어부(19)에서는 메인 유압펌프(11)의 사판 경전각을 제어하여 토출 유량을 감소시키도록 레귤레이터(18)에 제어신호에 대응되는 전기적 신호를 전송한다.

따라서, 레귤레이터(18)의 구동으로 인해 사판 경전각을 제어하여 메인 유압펌프(11)의 토출 유량을 감소시킬 수 있다. 즉 도 5에 그래프 곡선 "b"로 도시된 바와 같이, 리모터컨트롤밸브(15)의 조작(레버가 풀 스트로크(full stroke)로 조작된 경우)으로 파일럿 신호압력이 최대 압력인 경우, 선회모터 구동으로 상부 선회체가 선회 시작후 가속되기 전까지 일정시간(일 예로서, 2∼3초를 말함) 동안 메인 유압펌프(11)의 토출 유량을 줄일 수 있다(도 6에 그래프 곡선 "c"으로 표기됨).

따라서, 선회모터의 선회 시작후 가속되기 전까지 유량 손실(flow loss)되는 것을 최소화할 수 있다(도 6에 빗금친 부분임).

반면에, 종래에는 도 5에 그래프 곡선 "a"로 도시된 바와 같이, 리모트컨트롤밸브의 레버를 풀 스트로크로 조작하는 경우에 유압펌프는 작동유를 최대로 토출하게 된다.

한편, 전술한 바와 같이 선회모터의 속도를 감속시키는 경우 리모트컨트롤밸브(15)의 레버를 천천히 조작함에 따라 파일럿 신호압력이 낮아져 메인 유압펌 프(11)의 토출 유량이 감소된다. 이때 상부 선회체를 선회시켜 작업하는 경우에는 작업속도에 큰 영향이 없다.

반면에, 상부 선회체를 선회시키는 작업모드와, 붐 등의 작업장치를 동시에 구동시키는 복합작업 모드일 경우, 다른 작업장치의 파일럿 신호압력을 우선적으로 인식할 수 있도록 제어부에서 설정하는 경우, 복합 작업을 수행하는 경우에 메인 유압펌프로부터 토출되는 작동유의 유량 부족으로 인해 작업속도가 늦어지는 것을 해소할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 건설장비용 유압펌프의 토출 유량 제어시스템은, 굴삭기 등의 하부 주행체에 대해 상부 선회체의 선회 조작신호를 공급받아 유압펌프의 토출 유량을 제어할 경우, 상부 선회체가 선회시작 후 가속되기 전까지의 일정시간(2∼3초) 동안 메인 유압펌프의 토출 유량을 감소시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 건설장비용 유압펌프의 토출 유량 제어시스템의 유압회로도,

도 2는 종래 기술에 의한 파일럿 압력과 유압펌프의 토출 유량의 관계를 나타내는 그래프,

도 3은 종래 기술에 의한 선회작동 압력과 유압펌프의 토출 유량의 관계를 나타내는 그래프,

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 건설장비용 유압펌프의 토출 유량 제어시스템의 유압회로도,

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 건설장비용 유압펌프의 토출 유량 제어시스템에서, 파일럿 압력과 유압펌프의 토출 유량의 관계를 나타내는 그래프,

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 건설장비용 유압펌프의 토출 유량 제어시스템에서, 선회작동 압력과 유압펌프의 토출 유량의 관계를 나타내는 그래프이다.

*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명

11; 메인 유압펌프

12; 파일럿 펌프

13; 토출유로

14; 제어스풀

15; 리모트컨트롤밸브

16,17; 파일럿 신호라인

18; 레귤레이터

19; 제어부

20; 셔틀밸브

21; 압력 스위치

Claims (2)

1. 엔진에 연결되는 메인 유압펌프(11) 및 파일럿 펌프(12);

   상기 메인 유압펌프(11)에 연결되어 구동되는 선회모터;

   상기 메인 유압펌프(11)의 토출유로(13)에 설치되고, 절환시 상기 선회모터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 제어스풀(14);

   상기 선회모터를 구동시키도록 상기 제어스풀(14)에 제어신호를 공급하는 리모트컨트롤밸브(15);

   상기 리모트컨트롤밸브(15)와 제어스풀(14)에 연결되는 파일럿신호라인(16,17)에 병렬연결되는 셔틀밸브(20)와, 셔틀밸브(20)에서 검출된 선회 조작신호에 따른 전기적 신호를 출력하는 압력스위치(21)로서 이루어지고, 상기 리모트컨트롤밸브(15)로부터 출력되는 선회 조작신호를 검출하여 검출신호를 출력하는 선회 조작신호 검출수단;

   상기 메인 유압펌프(11)의 사판 경전각을 제어하여 메인 유압펌프(11)의 토출 유량을 제어하는 레귤레이터(18); 및

   상기 선회 조작신호 검출수단으로부터 입력되는 전기적 신호에 따라 상기 메인 유압펌프(11)의 토출 유량을 감소시키도록 상기 레귤레이터(18)에 제어신호를 출력하는 제어부(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설장비용 유압펌프의 토출 유량 제어시스템.
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