KR101061193B1 - Slewing Energy Regeneration Device of Excavator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 굴삭기를 이용한 상차 작업 등을 수행하기 위한 선회작업 과정에 있어서, 상부선회체의 선회 가속후 선회 감속시에 릴리프되는 작동유를 고압의 축압기에 저장한 후, 상부선회체의 선회 가속시에 축압기에 저장된 작동유를 활용하여 에너지 소모량을 절감할 수 있도록 한 것으로,According to the present invention, in the turning operation process for carrying out a loading operation using an excavator, the hydraulic fluid which is relief at the time of turning deceleration after the turning acceleration of the upper turning body is stored in a high pressure accumulator, and the turning acceleration of the upper turning body is performed. In order to reduce energy consumption by using the hydraulic fluid stored in the accumulator
본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 선회에너지 회생장치는,The swing energy regeneration device of the excavator according to the embodiment of the present invention,
엔진에 연결되는 가변용량형 유압펌프와,Variable displacement hydraulic pump connected to the engine,
가변용량형 유압펌프에 제1통로 및 제2통로를 통해 연결되고, 정방향 또는 역방향으로 회전되어 상부선회체를 선회시키는 선회모터와,A swing motor connected to the variable displacement hydraulic pump through a first passage and a second passage, and rotated in a forward or reverse direction to pivot the upper swing structure;
가변용량형 유압펌프와 선회모터사이의 제1,2통로에 외부로부터의 입력신호에 따라 절환가능하게 설치되고, 절환시 선회모터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 유량제어밸브와,A flow rate control valve installed in the first and second passages between the variable displacement hydraulic pump and the swing motor in response to an input signal from the outside and controlling the starting, stopping, and direction change of the swing motor at the time of switching;
제1통로에 일단이 분기접속되고 제1체크밸브가 설치되는 제1유로와,A first passage having one end connected to the first passage and a first check valve installed;
제2통로에 일단이 분기접속되고 제1유로의 타단에 연통되도록 접속되며, 제2체크밸브가 설치되는 제2유로와,A second passage having one end connected to the second passage and communicating with the other end of the first passage, and having a second check valve installed thereon;
제1유로에 대해 병렬형으로 제1통로에 일단이 분기접속되고, 외부로부터의 입력신호에 따라 절환될 경우 유로를 개폐하도록 제1유량제어밸브가 설치되는 제3유로와,A third flow passage having one end connected to the first flow passage in parallel with the first flow passage, and having a first flow control valve installed to open and close the flow path when the switch is switched according to an input signal from the outside;
제2유로에 대해 병렬형으로 제2통로에 일단이 분기접속되고, 외부로부터의 입력신호에 따라 절환될 경우 유로를 개폐하도록 제2유량제어밸브가 설치되는 제4유로와,A fourth flow passage having one end connected to the second flow passage in parallel with the second flow passage, and having a second flow control valve installed to open and close the flow path when the switch is switched according to an input signal from the outside;
제3유로 및 제4유로의 교차부에 설치되고, 상부선회체의 선회 가속후 선회 감속시에 제1통로 또는 제2통로부터 유압탱크로 릴리프되는 작동유를 저장하며, 상부선회체의 선회 가속시 저장된 작동유를 제1통로 또는 제2통로에 공급하는 축압기를 포함한다.It is installed at the intersection of the third flow path and the fourth flow path, and stores the hydraulic fluid reliefd from the first passage or the second cylinder to the hydraulic tank at the time of turning deceleration after the turning acceleration of the upper turning body, and during the turning acceleration of the upper turning body. And an accumulator for supplying the stored hydraulic oil to the first passage or the second passage.
굴삭기, 선회에너지, 회생장치, 축압기 Excavator, turning energy, regenerative device, accumulator
Description
본 발명은 굴삭기의 하부주행체에 대해 상부프레임을 선회시킬 경우, 선회모터로부터 유압탱크로 릴리프되는 작동유를 축압기에 저장후 재활용할 수 있도록 한 굴삭기의 선회에너지 회생장치에 관한 것이다.The present invention relates to a revolving energy regeneration device of an excavator that allows the hydraulic oil, which is reliefd from the revolving motor to the hydraulic tank, to be stored in the accumulator and recycled when the upper frame is rotated with respect to the lower running body of the excavator.
더욱 상세하게는, 굴삭기를 이용한 상차 작업(버킷에 의해 모래 등을 굴삭하여 덤프트럭의 적재함에 퍼올리는 작업을 말함) 등을 수행하기 위한 선회작업 과정에 있어서, 상부선회체의 선회 가속후 선회 감속시에 릴리프되는 작동유를 고압의 축압기에 저장한 후, 상부선회체의 선회 가속시에 축압기에 저장된 작동유를 활용하여 에너지 소모량을 절감할 수 있도록 한 굴삭기의 선회에너지 회생장치에 관한 것이다.More specifically, in the turning operation process for carrying out a loading operation using an excavator (the operation of digging sand and the like by a bucket and dumping it into a dump truck's loading box), the turning deceleration after the turning acceleration of the upper turning body. After storing the hydraulic oil relief in the high-pressure accumulator, the invention relates to a swing energy regeneration device of the excavator to reduce the energy consumption by using the hydraulic oil stored in the accumulator during the turning acceleration of the upper swing structure.
도 1에 도시된 종래 기술에 의한 굴삭기의 선회장치는,The turning device of the excavator according to the prior art shown in Figure 1,
엔진에 연결되는 가변용량형 유압펌프(1)(이하, "유압펌프" 라고함)와,Variable displacement hydraulic pump 1 (hereinafter referred to as "hydraulic pump") connected to the engine,
유압펌프(1)에 제1,2통로(2,3)를 통해 연결되고, 정방향 또는 역방향으로 회전되어 상부선회체(15)를 선회시키는 선회모터(4)(모터 및 펌프 기능을 갖는다)와,A swing motor 4 (having a motor and pump function) connected to the
유압펌프(1)와 선회모터(4) 사이의 제1,2통로(2,3)에 외부로부터의 신호에 따라 절환가능하게 설치되고, 절환시 선회모터(4)의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 유량제어밸브(5)와,It is installed in the first and second passages (2, 3) between the hydraulic pump (1) and the swing motor (4) so as to be switchable in response to a signal from the outside. And a
제1통로(2)에 일단이 분기접속되고, 제1체크밸브(6)가 설치되는 제1유로(7)와,A
제1통로(2)에 일단이 분기접속되고, 제1유로(7)의 타단에 일단이 연통되는 통로(8)의 타단에 연통되며, 제1통로(2)에 과부하 발생시 작동유 일부를 유압탱크(T2)로 릴리프시키는 제1포트릴리프밸브(9)가 설치되는 제2유로(10)와,One end is branched to the first passage (2), the other end of the passage (8) which is connected to the other end of the first passage (7), the hydraulic tank is a part of the hydraulic oil when the first passage (2) is overloaded A
제2통로(3)에 일단이 분기접속되고, 제1유로(7)의 타단 및 통로(8)의 교차부와 연통되며, 제2체크밸브(11)가 설치되는 제3유로(12)와,A
제2통로(3)에 일단이 분기접속되고, 제2유로(10)의 타단 및 통로(8)의 교차부에 연통되며, 제2통로(3)에 과부하 발생시 작동유 일부를 유압탱크(T2)로 릴리프시키는 제2포트릴리프밸브(13)가 설치되는 제4유로(14)를 포함한다.One end is branch-connected to the second passage (3), communicates with the other end of the second passage (10) and the intersection of the passage (8), and when the overload occurs in the second passage (3) to the hydraulic tank (T2) And a
이때 전술한 제1,2통로(2,3)에 분기접속된 제1,3유로(7,12)에 대해 제2,4유로(10,14)는 병렬형을 이루어 제1,2통로(2,3)에 분기접속된다.At this time, the second and
도면중 미 설명부호 15는 전술한 선회모터(4)의 회전에 따라 굴삭기의 하부주행체에 대해 상부프레임을 정방향 또는 역방향으로 선회시키는 상부선회체이다.In the figure,
가) 선회모터가 정방향으로 회전되는 것을 설명한다(예를 들어, 선회모터의 "A"포트에 작동유가 공급되어 정방향으로 회전되는 경우를 말함).A) The turning motor rotates in the forward direction (for example, when the hydraulic oil is supplied to the "A" port of the turning motor to rotate in the forward direction).
외부로부터의 신호에 따라 유량제어밸브(5)의 스풀이 도면상, 좌측방향으로 절환되는 경우, 유압펌프(1)는 제1통로(2)를 통해 선회모터(4)의 "A"포트에 연결되고, 선회모터(4)의 "B"포트는 제2통로(3)를 통해 유압탱크(T1)와 연결된다.When the spool of the
이로 인해 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 유량제어밸브(5)와 제1통로(2)를 차례로 경유하여 선회모터(4)의 "A"포트에 공급되므로, 선회모터(4)를 정방향으로 회전시킨다. 이때 선회모터(4)의 "B"포트로부터 귀환되는 작동유는 제2통로(3)와 유량제어밸브(5)를 차례로 경유하여 유압탱크(T1)로 귀환된다.As a result, the hydraulic oil discharged from the
나) 선회모터가 역방향으로 회전되는 것을 설명한다(예를 들어, 선회모터의 "B"포트에 작동유가 공급되어 역방향으로 회전되는 경우를 말함).B) Explain that the swing motor rotates in the reverse direction (for example, when hydraulic oil is supplied to the "B" port of the swing motor to rotate in the reverse direction).
외부로부터의 신호에 따라 유량제어밸브(5)의 스풀이 도면상, 우측방향으로 절환되는 경우, 유압펌프(1)는 제2통로(3)를 통해 선회모터(4)의 "B"포트에 연결되고, 선회모터(4)의 "A"포트는 제1통로(2)를 통해 유압탱크(T1)와 연결된다.When the spool of the
이로 인해 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 유량제어밸브(5)와 제2통로(3)를 차례로 경유하여 선회모터(4)의 "B"포트에 공급되므로, 선회모터(4)를 역방향으로 회전시킨다. 이때 선회모터(4)의 "A"포트로부터 귀환되는 작동유는 제1통로(2)와 유량제어밸브(5)를 차례로 경유하여 유압탱크(T1)로 귀환된다.As a result, the hydraulic oil discharged from the
도 2는 종래 기술에 의한 굴삭기를 이용하여 상차 작업시 선회모터의 "A"포 트와 "B"포트의 압력을 나타내는 그래프이다. 이때 청색 곡선(a)은 좌측 선회모터(LH)를 의미하고 검정색 곡선(b)은 우측 선회모터(RH)를 의미한다.Figure 2 is a graph showing the pressure of the "A" port and "B" port of the revolving motor during the loading operation using the excavator according to the prior art. At this time, the blue curve (a) means the left turning motor (LH) and the black curve (b) means the right turning motor (RH).
구간1 및 구간2는 상부선회체(15)를 선회 가속한 후 감속하여 운전자가 원하는 선회 위치까지 상부선회체(15)를 선회시키는 것을 나타낸다.
구간1에서는, 외부로부터의 입력신호에 따라 유량제어밸브(5)의 스풀을 도면상, 좌측방향으로 절환시킴에 따라, 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 유량제어밸브(5)를 통과하여 제1통로(2)를 따라 "A"포트에 공급된다. 반면에 "B"포트로부터의 작동유는 유압탱크(T1)로 귀환된다. 이로 인해 선회모터(4)를 정방향으로 회전시킨다.In
구간2에서는, 회전되는 상부선회체(15)의 급격한 감속이 요구되어 유량제어밸브(5)의 스풀을 중립위치로 전환시킨다. 이로 인해 유압펌프(1)로부터의 작동유를 선회모터(4)에 공급하는 제1통로(2)와, 선회모터(4)로부터의 작동유를 유압탱크(T1)로 귀환시키는 제2통로(3)가 각각 차단된다.In
이때 상부선회체(15)의 큰 중량 및 회전 관성력으로 인해 상부선회체(15)가 곧바로 회전을 멈추지 못해 정지하는데까지는 소정시간이 필요하게 된다. 즉 유량제어밸브(5)를 중립위치로 전환시킨 후 선회모터(4)의 계속적인 회전으로 인해 제2통로(3)에는 과부하가 발생된다.At this time, due to the large weight and rotational inertia of the upper swinging
이때 회전을 계속하게 되는 선회모터(4)의 "A"포트에 부족되는 작동유 량은 제1체크(6)를 통하여 유압탱크(T2)로부터 흡입하여 보충하고, 선회모터(4)의 "B"포트를 통해 작동유가 토출된다.At this time, the amount of operating fluid shortened to the "A" port of the turning
이로 인해 선회모터(4)의 "B"포트에서 토출되는 고압의 작동유는 제2포트릴리프밸브(13)에 의해 릴리프 압력까지 상승되므로 상부선회체(15)를 정지시키는 힘으로서 작용한다.As a result, the high-pressure hydraulic oil discharged from the "B" port of the swinging
구간3에서 구간4까지는 회전되는 상부선회체(15)를 다시 반대 방향으로 가속하여 선회시킨 후 감속 선회시켜 초기위치로 복귀시키는 것을 나타낸다.The
구간3에서는, 외부로부터의 신호에 따라 유량제어밸브(5)의 스풀을 도면상, 우측 방향으로 절환시킴에 따라, 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 유량제어밸브(5)를 통과하여 제2통로(3)를 따라 "B"포트에 공급된다. 이로 인해 선회모터(4)를 역방향으로 회전시킨다. 이때 상부선회체(15)의 선회 가속을 높일 경우 제2통로(3)에 발생되는 설정압력을 초과하는 작동유는 제2포트릴리프밸브(13)를 통해 유압탱크(T2)로 드레인된다. 이때 선회모터(4)의 "B"포트에 고압이 형성되므로 상부선회체(15)는 가속 선회된다.In
구간4에서는, 상부선회체(15)를 감속 선회시킬 경우, 유량제어밸브(5)를 중립위치로 전환시키는 경우에도 회전 관성력으로 인해 선회모터(4)는 회전을 계속하게 된다. 이로 인해 선회모터(4)의 "B"포트에 부족되는 작동유 량은 제2체크밸브(11)를 통해 유압탱크(T2)로부터 흡입하여 보충하게 된다.In
이때 선회모터(4)의 "A"포트에 발생되는 고압의 작동유는 제1포트릴리프밸브(9)를 통하여 유압탱크(T2)로 드레인된다.At this time, the high-pressure hydraulic oil generated in the port "A" of the
한편, 운전자에 의한 조이스틱의 미세 조작에 의해 상부선회체(15)의 가속 및 감속 압력이 낮은 경우, 제1포트릴리프밸브(9) 또는 제2포트릴리프밸브(13)가 개방되지않아, 유량제어밸브(5)의 스풀 제어에 따라 선회모터(4)에 공급되는 작동유 량을 제어할 수 있다.On the other hand, when the acceleration and deceleration pressure of the
전술한 바와 같이 종래 기술의 굴삭기의 선회장치는, 상부선회체(15)의 선회 가속시에 너무 많은 량의 작동유가 선회모터(4)에 공급된다. 이로 인해 작동유 일부가 제1포트릴리프밸브(9) 또는 제2포트릴리프밸브(13)를 통과하여 유압탱크(T2)로 드레인되어 에너지 손실을 초래한다.As mentioned above, in the turning device of the excavator of the prior art, too much amount of hydraulic oil is supplied to the turning
또한, 상부선회체(15)의 선회 감속시, 재생할 수 있는 유압에너지가 제1포트릴리프밸브(9) 또는 제2포트릴리프밸브(13)를 통해 소모되는 문제점을 갖는다.In addition, when the swinging deceleration of the
본 발명의 실시예는, 굴삭기를 이용한 상차 작업 등을 수행하기 위한 선회작업 과정에 있어서, 상부선회체의 선회 가속후 선회 감속시에 릴리프밸브를 통해 유압탱크로 릴리프되는 작동유를 고압의 축압기에 저장한 후, 상부선회체의 선회 가속시에 축압기에 저장된 작동유를 활용하여 에너지 소모량을 절감할 수 있도록한 굴삭기의 선회에너지 회생장치와 관련된다.In an embodiment of the present invention, in the turning operation process for performing the loading operation using an excavator, the hydraulic fluid which is relief to the hydraulic tank through the relief valve at the time of turning deceleration after turning acceleration of the upper turning body to the high pressure accumulator After storage, it relates to a swing energy regenerative device of an excavator which makes it possible to reduce the energy consumption by utilizing the working oil stored in the accumulator during the swing acceleration of the upper swing structure.
본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 선회에너지 회생장치는,The swing energy regeneration device of the excavator according to the embodiment of the present invention,
엔진에 연결되는 가변용량형 유압펌프와,Variable displacement hydraulic pump connected to the engine,
가변용량형 유압펌프에 제1통로 및 제2통로를 통해 연결되고, 정방향 또는 역방향으로 회전되어 상부선회체를 선회시키는 선회모터와,A swing motor connected to the variable displacement hydraulic pump through a first passage and a second passage, and rotated in a forward or reverse direction to pivot the upper swing structure;
가변용량형 유압펌프와 선회모터사이의 제1,2통로에 외부로부터의 입력신호에 따라 절환가능하게 설치되고, 절환시 선회모터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 유량제어밸브와,A flow rate control valve installed in the first and second passages between the variable displacement hydraulic pump and the swing motor in response to an input signal from the outside and controlling the starting, stopping, and direction change of the swing motor at the time of switching;
제1통로에 일단이 분기접속되고 제1체크밸브가 설치되는 제1유로와,A first passage having one end connected to the first passage and a first check valve installed;
제2통로에 일단이 분기접속되고 제1유로의 타단에 연통되도록 접속되며, 제2체크밸브가 설치되는 제2유로와,A second passage having one end connected to the second passage and communicating with the other end of the first passage, and having a second check valve installed thereon;
제1유로에 대해 병렬형으로 제1통로에 일단이 분기접속되고, 외부로부터의 입력신호에 따라 절환될 경우 유로를 개폐하도록 제1유량제어밸브가 설치되는 제3유로와,A third flow passage having one end connected to the first flow passage in parallel with the first flow passage, and having a first flow control valve installed to open and close the flow path when the switch is switched according to an input signal from the outside;
제2유로에 대해 병렬형으로 제2통로에 일단이 분기접속되고, 외부로부터의 입력신호에 따라 절환될 경우 유로를 개폐하도록 제2유량제어밸브가 설치되는 제4유로와,A fourth flow passage having one end connected to the second flow passage in parallel with the second flow passage, and having a second flow control valve installed to open and close the flow path when the switch is switched according to an input signal from the outside;
제3유로 및 제4유로의 교차부에 설치되고, 상부선회체의 선회 가속후 선회 감속시에 제1통로 또는 제2통로부터 유압탱크로 릴리프되는 작동유를 저장하며, 상부선회체의 선회 가속시 저장된 작동유를 제1통로 또는 제2통로에 공급하는 축압기를 포함한다.It is installed at the intersection of the third flow path and the fourth flow path, and stores the hydraulic fluid reliefd from the first passage or the second cylinder to the hydraulic tank at the time of turning deceleration after the turning acceleration of the upper turning body, and during the turning acceleration of the upper turning body. And an accumulator for supplying the stored hydraulic oil to the first passage or the second passage.
바람직한 실시예에 의하면, 전술한 제1유량제어밸브 및 제2유량제어밸브는,According to a preferred embodiment, the first flow control valve and the second flow control valve described above,
제1통로 또는 제2통로로부터의 작동유가 축압기쪽으로 항시 이동될 수 있도록 유로가 각각 형성되는 제1포트와, 외부로부터의 입력신호에 따라 절환될 경우 축압기에 저장된 작동유를 제1통로 또는 제2통로에 공급하는 제2포트를 각각 포함한다.The first passage or the first port in which the flow path is formed so that the hydraulic oil from the first passage or the second passage can be always moved toward the accumulator, and the hydraulic oil stored in the accumulator when the switch is switched according to the input signal from the outside Each of the second ports supplied to the two passages is included.
전술한 제1유량제어밸브 및 제2유량제어밸브의 제1포트의 유로에 체크밸브가 각각 설치된다.Check valves are respectively provided in the flow paths of the first ports of the first flow control valve and the second flow control valve.
전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 선회에너지 회생장치는 아래와 같은 이점을 갖는다.The turning energy regenerative apparatus of the excavator according to the embodiment of the present invention configured as described above has the following advantages.
상차 작업 등을 수행하기 위하여 선회작업이 요구되는 경우, 상부선회체의 선회 가속후 선회 감속시에 릴리프밸브를 통해 유압탱크로 릴리프되는 작동유를 고압의 축압기에 저장한 후, 상부선회체의 선회 가속시에 축압기에 저장된 작동유를 활용함에 따라, 굴삭기를 구동시키는 연료 사용량을 절감할 수 있다.When turning work is required to carry out the loading operation, etc., the hydraulic oil, which is released to the hydraulic tank through the relief valve at the time of turning deceleration after the turning acceleration of the upper turning body, is stored in the high pressure accumulator, and then the turning of the upper turning body By utilizing the hydraulic fluid stored in the accumulator at the time of acceleration, the amount of fuel used to drive the excavator can be reduced.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, which is intended to explain in detail enough to enable those skilled in the art to easily practice the present invention. It is not intended that the technical spirit and scope of the invention be limited.
도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 선회에너지 회생장치는, Turning energy regeneration device of the excavator according to the embodiment of the present invention shown in Figure 3,
엔진에 연결되는 가변용량형 유압펌프(30)와,Variable displacement
가변용량형 유압펌프(30)에 제1통로(31) 및 제2통로(32)를 통해 연결되고, 정방향 또는 역방향으로 회전되어 상부선회체(41)를 선회시키는 선회모터(33)(모터 및 펌프 기능을 갖는다)와,A swing motor 33 (motor and connected to the variable displacement
가변용량형 유압펌프(30)와 선회모터(33)사이의 제1,2통로(31,32)에 외부로부터의 입력신호에 따라 절환가능하게 설치되고, 절환시 선회모터(33)의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 유량제어밸브(36)와,It is installed in the first and
제1통로(31)에 일단이 분기접속되고 제1체크밸브(37)가 설치되는 제1유 로(38)와,A
제2통로(32)에 일단이 분기접속되고 제1유로(38)의 타단에 연통되도록 접속되며, 제2체크밸브(39)가 설치되는 제2유로(40)와,A
제1유로(38)에 대해 병렬형으로 제1통로(31)에 일단이 분기접속되고, 외부로부터의 입력신호에 따라 절환될 경우 유로를 개폐하도록 제1유량제어밸브(34)가 설치되는 제3유로(42)와,One end is connected to the
제2유로(40)에 대해 병렬형으로 제2통로(32)에 일단이 분기접속되고, 외부로부터의 입력신호에 따라 절환될 경우 유로를 개폐하도록 제2유량제어밸브(35)가 설치되는 제4유로(44)와,One end is branched to the
제3유로(42) 및 제4유로(44)의 교차부에 설치되고, 상부선회체(41)의 선회가속후 선회 감속시에 제1통로(31) 또는 제2통로(32)부터 유압탱크(T)로 릴리프되는 작동유를 저장하며, 상부선회체(41)의 선회 가속시 저장된 작동유를 제1통로(31) 또는 제2통로(32)에 공급하는 축압기(45)를 포함한다.Installed at the intersection of the
전술한 제1유량제어밸브(34) 및 제2유량제어밸브(35)는,The first
제1통로(31) 또는 제2통로(32)로부터의 작동유가 축압기(45)쪽으로 항시 이동될 수 있도록 유로가 각각 형성되는 제1포트(46)와, 외부로부터의 입력신호에 따라 절환될 경우 고압 축압기(45)에 저장된 작동유를 제1통로(31) 또는 제2통로(32)에 공급하는 제2포트(47)를 각각 포함한다.The
전술한 제1유량제어밸브(34) 및 제2유량제어밸브(35)의 제1포트(46)의 유로에 체크밸브(43)가 각각 설치된다.The
이하에서, 본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 선회에너지 회생장치의 사용예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an example of the use of the swing energy regenerative device of the excavator according to the embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 외부로부터 입력신호에 따라 유량제어밸브(36)의 스풀이 도면상, 좌측방향으로 절환되는 경우, 가변용량형 유압펌프(30)는 제1통로(31)를 통해 선회모터(33)의 "A"포트에 연결되고, 선회모터(33)의 "B"포트는 제2통로(32)를 통해 유압탱크(T1)와 연결된다.As shown in FIG. 3, when the spool of the
이로 인해 가변용량형 유압펌프(30)로부터 토출되는 작동유는 유량제어밸브(36)와 제1통로(31)를 차례로 경유하여 선회모터(4)의 "A"포트에 공급되므로, 선회모터(33)를 정방향 또는 역방향으로 회전시킨다. 이때 선회모터(33)의 "B"포트로부터 귀환되는 작동유는 제2통로(32)와 유량제어밸브(36)를 차례로 경유하여 유압탱크(T1)로 귀환된다.As a result, the hydraulic oil discharged from the variable displacement
이와 반면에, 외부로부터 입력신호에 따라 유량제어밸브(36)의 스풀이 도면상, 우측방향으로 절환되는 경우, 가변용량형 유압펌프(30)는 제2통로(32)를 통해 선회모터(33)의 "B"포트에 연결되고, 선회모터(33)의 "A"포트는 제1통로(31)를 통해 유압탱크(T1)와 연결된다.On the other hand, when the spool of the
이로 인해 가변용량형 유압펌프(30)로부터 토출되는 작동유는 유량제어밸브(36)와 제2통로(32)를 차례로 경유하여 선회모터(33)의 "B"포트에 공급되므로, 선회모터(33)를 정방향 또는 역방향으로 회전시킨다. 이때 선회모터(33)의 "A"포트 로부터 귀환되는 작동유는 제1통로(31)와 유량제어밸브(36)를 차례로 경유하여 유압탱크(T1)로 귀환된다.As a result, the hydraulic oil discharged from the variable displacement
가) 상부선회체의 선회 가속 및 선회 감속시 유압탱크로 드레인되는 작동유를 축압기에 저장하는 경우를 설명한다.A) The case where the hydraulic oil drained to the hydraulic tank is stored in the accumulator during turning acceleration and turning deceleration of the upper swing structure.
도 3 및 도 2의 구간1에서와 같이, 외부로부터 입력신호에 따라 유량제어밸브(36)의 스풀이 도면상, 좌측방향으로 절환됨에 따라, 가변용량형 유압펌프(30)는 제1통로(31)를 통해 선회모터(33)의 "A"포트에 연결되고, 선회모터(33)의 "B"포트는 제2통로(32)를 통해 유압탱크(T1)에 연결된다.3 and 2, as the spool of the
따라서 가변용량형 유압펌프(30)로부터 제1통로(31)를 통해 공급되는 작동유에 의해 선회모터(33)가 회전되므로, 상부선회체(41)를 정방향 또는 역방향으로 선회시킨다.Therefore, since the
이때, 도 3 및 도 2의 구간2에서와 같이, 회전되는 상부선회체(41)를 급격하게 감속시키킬 수 있도록 유량제어밸브(36)의 스풀을 중립위치로 전환하는 경우, 상부선회체(41)의 큰 중량 및 회전 관성력으로 인해 상부선회체(41)가 곧바로 회전을 멈추지 못한다. 즉 유량제어밸브(36)의 스풀을 중립위치로 전환시킨 후 선회모터(33)의 계속적인 회전으로 인해 제2통로(32)에 과부하가 발생된다. 제2통로(32)에 형성되는 과부하에 해당되는 작동유는 제2유량제어밸브(35)의 제1포트(46)의 체크밸브(43)를 경유하여 축압기(45)에 저장된다.3 and 2, when the spool of the
이때 회전을 계속하게 되는 선회모터(33)의 "A"포트에 부족되는 작동유 량은 제1체크(37)를 통하여 유압탱크(T2)로부터 흡입하여 보충한다.At this time, the operating flow rate insufficient for the "A" port of the turning
도 3 및 도 2의 구간3에서와 같이, 외부로부터 입력신호에 따라 유량제어밸브(36)의 스풀이 도면상, 우측방향으로 절환됨에 따라, 가변용량형 유압펌프(30)는 제2통로(32)를 통해 선회모터(33)의 "B"포트에 연결되고, 선회모터(33)의 "A"포트는 제1통로(32)를 통해 유압탱크(T1)에 연결된다.3 and 2, as the spool of the
따라서 가변용량형 유압펌프(30)로부터 제2통로(32)를 통해 공급되는 작동유에 의해 선회모터(33)가 회전되므로, 상부선회체(41)를 정방향 또는 역방향으로 선회시킨다.Therefore, since the
이때, 도 3 및 도 2의 구간4에서와 같이, 회전되는 상부선회체(41)를 급격하게 감속시키킬 수 있도록 유량제어밸브(36)의 스풀을 중립위치로 전환하는 경우, 상부선회체(41)의 큰 중량 및 회전 관성력으로 인해 상부선회체(41)가 곧바로 회전을 멈추지 못한다. 즉 유량제어밸브(36)의 스풀을 중립위치로 전환시킨 후 선회모터(33)의 계속적인 회전으로 인해 제1통로(31)에 과부하가 발생된다. 제1통로(31)에 형성되는 과부하에 해당되는 작동유는 제1유량제어밸브(34)의 제1포트(46)의 체크밸브(43)를 경유하여 축압기(45)에 저장된다.3 and 2, when the spool of the
이때 회전을 계속하게 되는 선회모터(33)의 "B"포트에 부족되는 작동유 량은 제2체크(39)를 통하여 유압탱크(T2)로부터 흡입하여 보충한다.At this time, the operating flow rate insufficient to the "B" port of the turning
전술한 바와 같이, 상부선회체(41)의 선회 가속후 선회 감속시에 유압탱크로 릴리프되는 작동유를 제1유량제어밸브(34) 또는 제2유량제어밸브(35)를 경유하여 고압의 축압기(45)에 저장함에 따라 유압 에너지를 절감할 수 있다.As described above, the hydraulic pressure of the high pressure accumulator is passed through the first flow
나) 상부선회체의 선회 가속시 축압기에 저장된 작동유를 사용하는 경우를 설명한다.B) Explain the case of using the hydraulic oil stored in the accumulator during the turning acceleration of the upper swing structure.
도 3에서와 같이, 가변용량형 유압펌프(30)로부터의 작동유를 유량제어밸브(36), 제1통로(31)를 통해 선회모터(33)의 "A"포트에 공급하여 상부선회체(41)를 선회 가속시킬 경우, 유량제어밸브(36)의 스풀을 절환시키도록 입력되는 신호압력이 설정압력을 초과하거나(스풀의 과도한 절환으로 인해 가변용량형 유압펌프로부터 토출되는 작동유가 유압탱크로 릴리프될 수 있을 정도로 초과되는 설정압력을 말함.), 또는 선회모터(33)의 "A"포트의 압력이 설정압력을 초과할 경우(선회모터로 공급되는 작동유의 압력이 유압탱크로 릴리프될 수 있을 정도로 초과되는 설정압력을 말함), 제1유량제어밸브(34)에 절환신호를 입력하여 도면상, 하측방향으로 절환시킨다(이때 밸브스프링은 압축됨).As shown in FIG. 3, the hydraulic oil from the variable displacement
이로 인해, 축압기(45)에 저장된 고압의 작동유가 제1유량제어밸브(34)의 제2포트(47)와, 제1통로(31)를 통해 선회모터(33)의 "A"에 공급된다. 이때 가변용량형 유압펌프(30)의 사판 경전각을 제어하여 토출되는 유량을 감소시킴에 따라, 가변용량형 유압펌프(30)를 구동시키는 연료 소모량을 줄일 수 있다.For this reason, the high pressure hydraulic oil stored in the
한편, 축압기(45) 내의 압력이 설정압력 이하일 경우, 상부선회체(41)를 선회 가속시킬 경우에도 제1유량제어밸브(34) 또는 제2유량제어밸브(35)를 절환시키지않고, 가변용량형 유압펌프(30)로부터 토출되는 작동유에 의해 상부선회체(41)를 선회시킨다.On the other hand, when the pressure in the
이때 가변용량형 유압펌프(30)로부터 토출되는 작동유 모두가 선회모터(33)측으로 공급될 수 있고, 작동유 일부는 제1유량제어밸브(34) 또는 제2유량제어밸브(35)를 경유하여 축압기(45)에 저장될 수 있다.At this time, all of the hydraulic oil discharged from the variable displacement
도 1은 종래 기술에 의한 굴삭기의 선회장치를 나타내는 유압회로도,1 is a hydraulic circuit diagram showing a turning device of an excavator according to the prior art;
도 2는 종래 기술에 의한 굴삭기를 이용하여 상차 작업시 선회모터의 압력을 나타내는 그래프,Figure 2 is a graph showing the pressure of the turning motor during loading operation using an excavator according to the prior art,
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 선회에너지 회생장치의 유압회로도이다.3 is a hydraulic circuit diagram of a swing energy regeneration device of an excavator according to an embodiment of the present invention.
*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명* Explanation of symbols used in the main part of the drawing
30; 가변용량형 유압펌프30; Variable displacement hydraulic pump
31; 제1통로31; The first passage
32; 제2통로32; Second passage
33; 선회모터33; Turning motor
34; 제1유량제어밸브34; 1st flow control valve
35; 제2유량제어밸브35; 2nd flow control valve
36; 유량제어밸브36; Flow control valve
37; 제1체크밸브37; First check valve
38; 제1유로38;
39; 제2체크밸브39; 2nd check valve
40; 제2유로40; 2nd euro
41; 상부선회체41; Upper swing structure
42; 제3유로42; 3rd euro
43; 체크밸브43; Check valve
44; 제4유로44;
45; 축압기45; Accumulator
46; 제1포트46; 1st port
47; 제2포트47; 2nd port
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