KR101241713B1

KR101241713B1 - 휠로더의 유압펌프 유량제어장치

Info

Publication number: KR101241713B1
Application number: KR1020050133038A
Authority: KR
Inventors: 조용락; 장달식
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2013-03-08
Also published as: KR20070070460A

Abstract

본 발명은 휠로더의 유압펌프 유량제어장치에 관한 것으로, 특히 붐실린더 로드센싱라인(30A)과 버켓실린더 로드센싱라인(30B)가 제1셔틀밸브(41)를 통하여 메인 로드센싱라인(30)에 연결되고, 붐실린더 로드센싱라인(30A)은 보조 배출라인(42)을 통하여 귀환라인(22)과 연통되며, 보조 배출라인(42)에는 붐파이롯신호압력에 의해 유로를 차단하는 개폐밸브(43)가 설치되고, 메인로드센싱라인(30)과 귀환라인(22)을 연결하는 배출라인(25)에는 유량조절밸브(26)이 설치된다.

휠로더, 로드센싱압력, 유량조절, 로드센싱압력 배출라인

Description

휠로더의 유압펌프 유량제어장치{ APPARATUS FOR CONTROLLING THE FLOW RATES OF THE HYDRAULIC PUMP OF A WHEEL LOADER}

도 1은 종래 휠로더의 유압펌프의 제어장치의 개략적인 유압회로도,

도 2는 종래 휠로더의 유압펌프의 유량제어장치에 의한 작동유압의 압력선도,

도 3은 본 발명에 따른 휠로더의 유압펌프의 제어장치의 제1실시예에 대한 유압회로도,

도 4는 본 발명에 따른 휠로더의 유압펌프의 제어장치에 의한 작동유압의 압력선도,

도 5는 본 발명의 제2실시예에 대한 유압회로도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 붐파이롯밸브 1A: 붐상승 조작레버

1B: 붐하강 조작레버 2A,2B: 붐파이롯신호라인

5: 버켓파이롯밸브 5A: 버켓크라우드 조작레버

5B: 버켓덤프 조작레버 10: 유량제어기구

P1:가변용량형 유압펌프 P2: 파이롯펌프

3A,3B: 유압공급라인 13: 붐실린더

13A: 대경실 13B: 소경실

14: 붐제어스풀 14A: 붐상승측 수압부

14B: 붐하강측 수압부 14C: 대경실측 로드센싱포트

14D: 소경실측 로드센싱포트 15: 붐상승위치

16: 중립위치 17: 붐하강위치

18: 붐낙하위치 19: 체크밸브

22: 귀환라인 23: 버켓실린더

23A: 대경실 23B: 소경실

24: 버켓제어스풀 24C: 대경실측 로드센싱포트

24D: 소경실측 로드센싱포트 25: 배출라인

26: 유량조절밸브 T: 탱크

30: 메인 로드센싱라인 30A: 붐실린더 로드센싱라인

30B: 버켓실린더 로드센싱라인 41: 제1셔틀밸브

42: 보조 배출라인 43: 개폐밸브

43A: 수압부 44: 제2셔틀밸브

LSP: 로드센싱압력 Pp: 토출압력

51: 제3셔틀밸브 52: 제4셔틀밸브

53: 제5셔틀밸브 6A,6B: 버켓파이롯신호라인

본 발명은 휠로더의 유압펌프의 유량제어장치에 대한 것으로, 특히 작업 액츄에이터의 부하압력에 따라 유압펌프의 유량을 제어하는 로드센싱방식의 유량제어장치이다.

도 1은 종래 휠로더의 유압펌프 유량제어장치를 개략적으로 도시한 유압회로도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 휠로더는 유량조절기구(10)에 의해 토출유량을 조절하는 가변용량형 유압펌프(P1)와, 파이롯펌프(P2)를 구비하고, 상기 가변용량형 유압펌프(P1)에서 토출되는 압유는 컨트롤밸브(12)의 붐제어스풀(14) 또는 버켓제어스풀(24)에 각각의 압유공급라인(3A,3B)을 통하여 제공되고, 이들 붐제어스풀(14) 또는 버켓제어스풀(24)에서 각각 유량과 방향이 제어되어 붐실린더(13) 또는 버켓실린더(23)에 제공되어 이들 붐실린더(13)와 버켓실린더(23)를 작동시킨다.

가변용량형 유압펌프(P1)로부터 압유를 제공받아서 작동하는 붐실린더(13), 버켓실린더(23)와 같은 적어도 1개 이상의 유압액츄에이터와, 상기 가변용량형 유압펌프(P1)에서 붐실린더(13)와 버켓실린더(23)로 각각 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 붐제어스풀(14) 및 버켓제어스풀(24)이 구비된 컨트롤밸브(12)와, 상기 파이롯펌프(P2)에서 토출되는 압유의 압력과 방향을 제어하여 상기 붐제어스풀(14)과 버켓제어스풀(24)를 절환시키기 위한 파이롯압력을 제공하는 붐파이롯밸브(1)와 버켓파이롯밸브(5)를 구비한다.

상기 붐파이롯밸브(1)와 버켓파이롯밸브(5)는 각각의 조작레버(1A,1B)(5A,5B)의 조작량에 비례하여 상기 파이롯펌프(P2)에서 제공하는 압유를 제어하여 제어스풀 절환용 파이롯압력을 생성하고, 이 파이롯압력은 각 파이롯신호라인(2A,2B)(6A,6B)을 통하여 붐제어스풀(14)의 수압부(14A,14B)와 버켓제어스풀(24)의 수압부(24A,24B)에 작용하여 이들 붐제어스풀(14)과 버켓제어스풀(24)을 절환시킨다.

그리고, 붐실린더(13)와 버켓실린더(23)의 각각의 파이롯신호압력이 상기 가변용량형 유압펌프(P1)의 유량제어신호압력으로 작용하도록 붐실린더(13) 및 버켓실린더(23)의 각각의 대경실(13A,23A) 및 소경실(13B,23B)은 각 로드센싱라인(30A,30B)에 연결되고, 이들 각 로드센싱라인(30A,30B)들은 메인 로드센싱라인(30)을 통하여 유량제어기구(10)에 연결된다. 상기 메인 로드센싱라인(30A,30B)들은 배출라인(25)을 통하여 귀환라인(22)에 접속되고, 상기 배출라인(25)에는 유량제어밸브(26)가 설치된다.

이하, 붐실린더를 연장하여 붐을 상승시키기 경우만 예를 들어 설명한다. 붐파이롯밸브(1)의 붐상승측 조작레버(1A)를 조작하여 붐상승 파이롯압력을 생성하면, 붐상승 파이롯압력은 파이롯신호라인(2A)을 통하여 붐제어스풀(14)의 붐상승측 수압부(14A)에 작용하여 붐제어스풀(14)을 절환시킨다. 가변용량형 유압펌프(P1)의 압유는 붐제어스풀(14)의 붐상승측 유로를 거쳐 붐실린더(13)의 대경실(13A)로 공급되어 붐을 상승시킨다.

이 때 붐실린더(13)의 대경실(13A)과 소경실(13B)은 붐실린더측 로드센싱라 인(30A)에 연결된다. 따라서 대경실(13A)의 높은 압력이 로드센싱압력(LSP)으로 검출되어 메인 로드센싱라인(30)을 통하여 유량제어기구(10)에 전달된다.

가변용량형 유압펌프(P1)의 유량제어기구(10)는 가변용량형 유압펌프(P1)의 토출압력과 로드센싱압력(LSP)을 비교하여 토출압력이 로드센싱압력(LSP)보다 낮으면 작업부하에 대응하는 유량이 부족한 것으로 판단하여 상기 로드센싱압력(LSP)에 비례하여 가변용량형 유압펌프(P1)의 토출유량을 증가시키도록 가변용량형 유압펌프(P1)의 사판각을 증가시키고, 반대로 가변용량형 유압펌프의 토출압력이 로드센싱압력(LSP)보다 높으면, 과다한 유량이 토출된다고 판단하여 토출유량을 감소하도록 가변용량형 유압펌프(P1)의 사판각을 감소시킨다.

붐제어스풀(14)이 중립위치(16)나 붐낙하위치(18)에 있을 때에는 붐실린더측 로드센싱라인(30A)이 탱크(T)에 연결되므로 가변용량형 유압펌프(P1)는 압유를 토출하지 않게 되고, 붐낙하위치(18)에서는 붐제어스풀(14)은 붐실린더(13)의 대경실(13A)과 소경실(13B)을 탱크(T)에 연결함으로써 가변용량형 유압펌프(P1)의 압유를 차단시켜 붐을 자중으로 낙하시키게 된다. 이러한 동작을 이용하여 지면평탄작업을 수행한다.

상기한 바와 같은 휠로더의 유압펌프 제어장치는 로드센싱을 통하여 가변용량형 유압펌프가 작업에 필요한 만큼의 유량을 토출하게 하여 불필요한 에너지낭비를 줄일 수 있고, 또한 운전자의 파이롯밸브의 조작레버 조작량에 비례하여 액츄에이터의 작동속도를 제어할 수 있으므로 제어성이 양호한 장점은 있으나 아래와 같은 단점이 있다.

즉, 상기 메인 로드센싱라인(30)의 로드센싱압력의 변화율은 상기 유량조절밸브(26)에 의해 조절되고, 붐실린더측 로드센싱라인(30A)에는 체크밸브(19)가 구비되어 로드센싱라인(30A)의 유량은 상기 유량조절밸브(26)를 통해서만 유출되게 되어 있으므로, 로드센싱라인으로 출입되는 유량과 용량에 의해 시간지연이 발생한다. 이러한 시간지연현상은 붐파이롯밸브(1)의 조작속도를 느리게 하는 경우에는 영향을 미치지 않지만, 붐파이롯밸브(1)를 급조작 또는 급전환하는 경우에는 유압펌프의 성능에 영향을 미친다.

이러한 현상을 도 2의 그래프를 참조하여 설명하면, 붐실린더(13)의 부하압력이 큰 경우나 붐이 최대위치로 상승하도록 조작하다가 붐낙하위치(18)로 붐파이롯밸브(1)를 급조작하는 경우, 로드센싱압력(LSP)은 도 2에 나타나는 바와 같이, 일정한 속도로 감소한다.

그러나 붐제어스풀(14)의 중립위치(16)와 붐낙하위치(18)에서는 붐실린더측 로드센싱라인(30A)이 탱크(T)로 연결되지만 로드센싱라인(30A)의 선단에 구비된 체크밸브(19)로 인하여 탱크(T)로는 로드센싱압력(LSP)이 유출되지 않고 배출라인(25)의 유량조절밸브(26)를 통해서만 유출된다. 그리고 붐하강위치(17)에서는 로드센싱라인(30A)이 붐실린더(13)의 포트에 연결되는데, 붐실린더(13)의 이동방향이 자중방향과 동일하고 가변용량형 유압펌프의 토출유량이 최소로 되므로 붐실린더(13)의 포트에 발생하는 압력이 로드센싱압력에 비하여 작아서 로드센싱라인(30A)쪽으로 압유가 유입되지 않는다. 그 결과 붐제어스풀(14)의 중립위치(16)에서 붐낙하위치(18)로 절환되는 동안에는 로드센싱라인(30A)쪽으로 유입되는 유량이 없고 유량조절밸브(26)를 통하여 압유가 유출되어 로드센싱압력(LSP)은 일정한 속도로 감소한다.

가변용량형 유압펌프(P1)의 토출압력 변화를 살펴보면, 붐제어스풀(14)이 중립위치(16)에서는 가변용량형 유압펌프(P1)의 유압공급라인(3A)이 차단되므로 가변용량형 유압펌프(P1)의 토출압력(Pp)은 로드센싱압력(LSP)의 변화에 따라 감소된다. 붐제어스풀(14)의 하강위치(17)에서는 가변용량형 유압펌프(P1)의 유압공급라인(3A)이 붐실린더(13)의 소경실(13B)에 연통된다. 이 상태에서는 붐실린더(13)의 자중에 의한 붐실린더(13)의 소경실(13B)측 부하가 작으므로 가변용량형 유압펌프(P1)의 토출압력(Pp)은 급격히 감소한다. 가변용량형 유압펌프(P1)의 토출압력(Pp)이 로드센싱압력(LSP)에 비하여 낮으므로 가변용량형 유압펌프(P1)의 사판각은 증대되어 토출압력(Pp)이 다시 급격히 증가하게 된다. 이러한 상태는 가변용량형 유압펌프(P1)의 토출압력(Pp)이 로드센싱압력(LSP)에 비하여 높은 동안에는 유지된다.

이 상태에서 붐제어스풀(14)이 하강위치(18)로 절환되면, 가변용량형 유압펌프(P1)의 유압공급라인(3A)이 차단되어 가변용량형 유압펌프(P1)의 토출압력(Pp)이 상승하고, 이 토출압력(Pp)이 다시 최저로 감소하는데 까지는 시간지연이 발생하므로 가변용량형 유압펌프의 토출압력(Pp)은 순간적으로 시스템 허용 최대압력까지 상승하는 위험이 있다.

상기한 바와 같은 가변용량형 유압펌프의 토출압력의 급격한 변동(surging)을 방지하기 위하여 유량조절밸브(26)의 개구면적을 증가시키는 방법이 있으나, 이 경우 붐상승 또는 붐하강시에 유량조절밸브(26)를 통하여 유실되는 유량이 증대되어 에너지 손실을 증가시키고, 로드센싱압력 변화율이 커서 부하변동에 따라 시스템이 민감하게 반응하여 시스템이 불안정해지는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 휠로더의 유압펌프 제어장치의 단점을 해결하기 위하여, 가변용량형 유압펌프의 토출압력의 급격한 변동을 방지하여 안정된 시스템을 제공할 수 있는 휠로더의 유압펌프 제어장치를 제공하는 것에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유량제어기구에 의해 토출유량이 조절되는 가변용량형 유압펌프와, 파이롯펌프와, 상기 가변용량형 유압펌프의 압유에 의해 작동하는 붐실린더 및 버켓실린더를 포함한 복수개의 유압액츄에이터와, 상기 가변용량형 유압펌프에서 붐실린더로 제공되는 압유의 흐름을 제어하는 붐제어스풀과, 상기 가변용량형 유압펌프에서 버켓실린더로 제공되는 압유의 흐름을 제어하는 버켓제어스풀을 포함한 컨트롤밸브와, 상기 파이롯펌프의 압유를 감압하여 상기 붐제어스풀과 버켓제어스풀을 절환시키기 위한 파이롯신호압력을 출력하는 붐파이롯밸브 및 버켓파이롯밸브와, 상기 붐실린더 및 버켓실린더의 부하압력을 상기 가변용량형 유압펌프의 유량제어신호압력으로 검출하여 상기 유량제어기구에 전달하는 로드센싱라인과, 상기 붐실린더 및 버켓실린더에서 탱크로 압유를 귀환시키는 귀환라인과 상기 로드센싱라인을 서로 연결하는 로드센싱압력 배출라인상에 설치되어 로드센싱라인에서 귀환라인으로 배출되는 유량을 조절하는 유량조절밸브를 포함한 휠로더의 유압펌프 유량제어장치에 있어서,

상기 로드센싱라인의 유량을 상기 귀환라인으로 배출하는 로드센싱압력 배출라인과, 상기 붐제어스풀 및 암제어스풀의 각 파이롯신호라인으로부터 파이롯신호압력을 검출하는 파이롯신호 검출수단과, 상기 로드센싱압력을 귀환라인으로 배출하는 보조배출라인과, 상기 보조배출라인상에 설치되어 상기 파이롯신호압력 검출수단에서 파이롯신호가 검출되는 경우에 상기 보조 배출라인을 개방하고, 상기 파이롯신호압력 검출수단에서 파이롯신호가 검출되지 않는 경우에는 상기 보조배출라인을 폐쇄하는 개폐밸브를 더 구비한다.

또한 본 발명은 상기 파이롯신호 검출수단은, 상기 붐제어스풀의 양쪽 수압부에 작용하는 붐파이롯신호압력중 높은 압력을 검출하는 제1셔틀밸브와, 상기 버켓제어스풀의 양쪽 수압부에 작용하는 버켓파이롯신호압력중 높은 압력을 검출하는 제2셔틀밸브 및 상기 제1셔틀밸브와 제2셔틀밸브에서 각각 검출한 압력중 높은 압력을 검출하는 제3셔틀밸브로 이루어지고,

상기 개폐밸브는 파이롯수압부를 구비한 파이롯작동식 밸브로 구성되어 상기 파이롯수압부에 상기 제3셔틀밸브에서 검출된 파이롯신호압력이 작용하는 경우에 유로를 폐쇄한다.

또 본 발명은, 보조배출라인이 붐실린더측 로드센싱라인과 귀환라인사이에 연결되고, 상기 개폐밸브는 붐파이롯신호압력에 의해 상기 보조배출라인을 폐쇄되는 구성으로 될 수 있다.

상기 개폐밸브는 상기 파이롯신호압력이 소정 크기 이상일 경우에만 상기 보조배출라인을 개방하고, 상기 파이롯신호압력이 소정 크기 이하일 경우에는 상기 보조배출라인을 폐쇄하게 되어 있다.

이하, 본 발명에 따른 휠로더의 유압펌프의 유량제어장치에 대한 실시예들을 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

도 3는 본 발명에 따른 휠로더의 유압펌프의 제어장치의 제1실시예에 대한 유압회로로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 유량제어기구(10)에 의해 토출유량이 조절되는 가변용량형 유압펌프(P1)와, 파이롯펌프(P2)가 구비된다.

상기 가변용량형 유압펌프(P1)는 붐실린더(13)와 버켓실린더(23)에 각각의 유압공급라인(3A,3B)을 통하여 연결되어 이들 붐실린더(13)와 버켓실린더(23)에 압유를 공급한다.

상기 붐실린더(13)측 유압공급라인(3A)에는 붐실린더(13)로 공급되는 압유의 방향을 제어하는 붐제어스풀(14)이 설치되고, 버켓실린더(23)측 유압공급라인(3B)에는 버켓실린더(23)로 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 버켓제어스풀(24)이 설치된다.

상기 붐실린더(13)와 버켓실린더(23)에서 배출되는 압유는 각각 붐제어스풀(14)과 버켓제어스풀(24)을 거친 후 귀환라인(22)을 통하여 탱크(T)로 귀환한다.

붐파이롯밸브(1)는 붐상승 조작레버(1A) 또는 붐하강 조작레버(1B)를 구비하고, 이들 조작레버(1A,1B)를 조작함에 따라 파이롯펌프(P2)의 압유를 감압하여 각각의 조작레버(1A,1B)의 조작량에 비례하는 붐상승 파이롯신호압력 또는 붐하강 파이롯신호압력을 출력한다. 이들 붐상승 파이롯신호압력과 붐하강 파이롯신호압력은 붐제어스풀(14)의 대응 수압부에 각각의 붐파이롯신호라인(2A,2B)을 통하여 작용하여 붐제어스풀(14)을 절환작동시킨다.

상기 붐제어스풀(14)은, 붐상승측 수압부(14A)에 붐상승 파이롯신호압력이 작용할 때 유지되는 붐상승위치(15)와, 어느 수압부에도 파이롯신호압력이 작용하지 않는 경우에 유지되는 중립위치(16)와, 타측 수압부에 붐하강 파이롯신호압력이 작용할 때 유지되는 붐하강위치(17)와, 최대의 붐하강 파이롯신호압력이 작용할 때 유지되는 붐낙하위치(18)를 구비한다.

한편, 붐제어스풀(14)은 붐실린더(13)의 대경실(13A)과 소경실(13B)의 각 부하압력을 검출하는 대경실측 로드센싱포트(14C)와 소경실측 로드센싱포트(14D)를 구비하고, 상기 로드센싱포트(14C,14D)들은 붐실린더 로드센싱라인(30A)에 접속된다. 또한 버켓제어스풀(24)은 버켓실린더(23)의 대경실(23A)과 소경실(23B)의 각 부하압력을 검출하는 대경실측 로드센싱포트(24C)와 소경실측 로드센싱포트(24D)를 구비하고, 이들 로드센싱포트(24C,24D)들은 버켓실린더 로드센싱라인(30B)에 접속된다. 상기 붐실린더 로드센싱라인(30A)과 버켓실린더 로드센싱라인(30B)은 제1셔틀밸브(41)에서 접속되어 각 로드센싱압력 중 높은 압력이 제1셔틀밸브(41)에서 검출되어 메인 로드센싱라인(30)을 통하여 가변용량형 유압펌프(P1)의 유량제어기구(10)에 로드센싱압력(LSP)으로 제공된다.

상기 붐실린더 로드센싱라인(30A)은 보조 배출라인(42)을 통하여 귀환라인 (22)에 연통되고, 상기 보조 배출라인(42)에는 개폐밸브(43)가 설치된다. 상기 개폐밸브(43)는 일측 수압부(43A)를 구비하고, 이 수압부(43A)는 상기 붐파이롯신호압력이 작용하도록 붐파이롯신호라인(2A,2B)중 높은 압력을 검출하는 붐파이롯압력 검출수단인 제2셔틀밸브(44)와 접속된다. 따라서 상기 개폐밸브(43)는 상기 붐파이롯신호압력이 소정값 이하일 경우에 보조 배출라인(42)을 개방하여 붐실린더 로드센싱라인(30A)의 유압을 귀환라인(22)으로 배출시킴으로써 붐실린더 로드센싱압력을 급속히 낮추어주고, 제2셔틀밸브(44)에서 검출한 붐파이롯신호압력이 소정값 이상일 경우에는 보조배출라인(42)을 폐쇄하여 붐실린더 로드센싱라인(30A)의 로드센싱압력을 서서히 감소시켜 준다.

즉, 로드센싱압력(LSP)이 감소함에 따라 가변용량형 유압펌프(P1)의 토출압력(Pp)도 감소하여 붐하강위치에서 로드센싱압력과 펌프의 토출압력의 차이가 감소하게 됨으로써 가변용량형 유압펌프(P1)의 용적이 최소로 복귀하는 시간이 단축된다. 그 결과 붐하강위치(18)에서 가변용량형 유압펌프의 유압공급라인(3B)이 차단되는 순간 유량이 감소하므로 가변용량형 유압펌프의 토출압력의 서어징현상이 크게 저감된다.

또한 상기 제1셔틀밸브(41)와 유량제어기구(10)를 연결하는 메인 로드센싱라인(30)은 배출라인(25)을 통하여 귀환라인(22)에 연결되고, 상기 배출라인(25)에는 유량조절밸브(26)가 설치되어 메인 로드센싱라인(30)에서 귀환라인(22)을 통하여 배출되는 로드센싱압력의 유량을 조절한다.

상기한 구성으로 된 본 발명의 제1실시예는 다음과 같이 작동한다.

1) 붐상승상태(도 4의 "상승"구간)

붐파이롯밸브(1)의 붐상승 조작레버(1A)를 조작하여 붐제어스풀(14)을 붐상승위치(15)로 절환시키면, 가변용량형 유압펌프(P1)의 압유는 붐제어스풀(14)의 붐상승위치(15)의 유로를 거쳐 붐실린더(13)의 대경실(13A)로 유입되어 붐실린더(13)의 대경실(13A)의 압력을 일정한 압력까지 상승시켜 일정한 압력으로 유지시키고, 동시에 붐실린더 로드센싱라인(30A)에 유입되어 로드센싱압력(LSP)도 일정한 압력으로 상승시켜 유지시킨다.

이 때, 붐상승 파이롯신호압력은 제1셔틀밸브(41)를 거쳐 개폐밸브(43)의 수압부(43A)에 작용함으로써 보조 배출라인(42)을 차단하는 위치로 개폐밸브(43)를 절환시킨다. 따라서 로드센싱압력(LSP)은 보조 배출라인(42)쪽으로는 배출되지 못하고 유량조절밸브(26)를 통해서만 배출되게 되므로 일정한 압력으로 유지된다. 이와 같이 일정한 로드센싱압력(LSP)을 제공받는 유량제어기구(10)는 가변용량형 유압펌프(P1)의 용적을 최대로 증가시킨 상태로 유지시켜 가변용량형 유압펌프(P1)의 토출압력을 붐상승에 따른 부하에 대응하도록 최대로 유지시킨다.

2) 붐상승상태에서 중립상태로 절환하는 경우(도 4의 "중립"구간)

붐을 상승한 상태에서 붐파이롯밸브(1)의 붐상승 조작레버(1A)를 중립위치로 이동시켜 붐제어스풀(14)을 중립위치(16)로 복귀시키면, 붐제어스풀(14)은 붐실린더(13)의 대경실(13A)측 포트와 소경실(13B)측 포트를 차단시킨다. 이와 동시에 개 폐밸브(43)는 수압부(43A)에 작용하던 붐상승 파이롯신호압력이 제거되므로 개방위치로 절환된다.

그리고 붐실린더 로드센싱라인(30A)의 유량은 체크밸브(19) 때문에 붐제어스풀(14)쪽으로 배출되지는 못하지만, 배출라인(25)의 유량조절밸브(26)와 보조배출라인(42)의 개폐밸브(43)를 통하여 배출되므로 상대적으로 빠른 속도로 탱크(T)의 귀환라인(22)으로 배출되어 도 4에 도시된 바와 같이 로드센싱압력(LSP)도 급격히 감소하여 가변용량형 유압펌프(P1)의 토출압력(Pp)도 감소시킨다. 그 결과 붐하강위치에서 로드센싱압력과 펌프의 토출압력의 차이가 감소하게 됨으로써 가변용량형 유압펌프(P1)의 용적이 최소로 복귀하는 시간이 단축되고, 붐하강위치(18)에서 가변용량형 유압펌프의 유압공급라인(3B)이 차단되는 순간 유량이 감소하여 가변용량형 유압펌프의 토출압력의 급셕한 변동, 즉 서어징(SURGING)현상이 크게 저감된다.

3) 붐을 중립위치에서 붐하강위치로 절환하는 경우

붐파이롯밸브(1)를 중립위치에서 붐하강위치(17)로 이동시키면 붐파이롯밸브(1)에서 발생한 붐하강파이롯신호가 붐제어스풀(14)에 작용하여 붐제어스풀(14)을 붐하강위치(17)로 절환시키는 동시에 파이롯신호검출수단인 제1셔틀밸브(41)를 거쳐 개폐밸브(43)의 수압부(43A)에 작용하여 개폐밸브(43)를 개방위치로 절환시킨다.

이 경우에도 붐실린더 로드센싱라인(30A)의 로드센싱압력(LSP)은 배출라인(25)의 유량조절밸브(26)와 보조 배출라인(42)의 개폐밸브(43)를 통하여 배출되므 로 빠른 속도로 탱크(T)의 귀환라인(22)으로 배출되어 4에 도시된 바와 같이 완만한 속도로 감소하여 가변용량형 유압펌프의 토출압력을 감소시킨다.

그러나 붐하강이전에 중립상태에서 로드센싱압력의 감소에 의해 가변용량형 유압펌프(P1)의 토출압력이 이미 낮게 감소하였기 때문에 붐하강위치에서의 가변용량형 유압펌프의 토출압력변화는 중립상태의 토출압력에 비하여 압력변동이 크지 않게 된다.

4) 붐하강위치에서 순간적으로 낙하위치로 절환하는 경우

이 경우 붐파이롯밸브(1)의 조작레버를 최대 스트로크로 조작하여 붐파이롯압력을 최대로 증가시키면, 이 붐파이롯압력은 붐제어스풀(14)을 붐낙하위치로 절환시켜 붐제어스풀(14)이 공급유로를 차단하고 탱크로의 배출유로는 개방하여 붐이 자중에 의해 낙하하게 한다. 그리고 동시에 붐파이롯압력은 제1셔틀밸브(41)를 통하여 개폐밸브(43)를 폐쇄위치로 절환시킨다.

따라서 붐실린더의 대경실(13A)의 압유는 탱크로 배출되지만 붐실린더 로드센싱라인(30A)쪽으로는 붐제어스풀(14)쪽으로 배출되지는 못한다. 붐실린더 로드센싱라인(30A)의 유량은 개폐밸브(43)쪽으로는 통과하지 않고 배출라인(25)의 유량조절밸브(26)를 통해서만 배출되므로 에너지손실이 크지 않고, 펌프의 용적은 증가하지만 붐낙하직전에 붐하강상태에서 로드센싱압력(LSP)에 대응하여 가변용량형 유압펌프의 토출압력이 낮은 상태로 유지되어 있으므로 도 4에 도시된 바와 같이 토출압력의 써징현상을 크게 완화시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2실시예를 개략적으로 도시한 유압회로도이다.

도 5를 참조하여 본 발명의 제2실시예를 설명한다. 이하, 도 3에 도시된 제1실시예와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 부호를 사용하고, 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.

붐제어스풀(14)은 붐실린더(13)의 대경실(13A)과 소경실(13B)의 각 부하압력을 검출하는 대경실측 로드센싱포트(14C)와 소경실측 로드센싱포트(14D)를 구비하고, 상기 로드센싱포트(14C,14D)들은 붐실린더 로드센싱라인(30A)에 접속된다. 또한 버켓제어스풀(24)은 버켓실린더(23)의 대경실(23A)과 소경실(23B)의 각 부하압력을 검출하는 대경실측 로드센싱포트(24C)와 소경실측 로드센싱포트(24D)를 구비하고, 이들 로드센싱포트(24C,24D)들은 버켓실린더 로드센싱라인(30B)에 접속된다. 상기 붐실린더 로드센싱라인(30A)과 버켓실린더 로드센싱라인(30B)은 메인 로드센싱라인(30)에 연결되어 가변용량형 유압펌프(P1)의 유량제어기구(10)에 접속된다.

상기 메인 로드센싱라인(30)은 배출라인(25)을 통하여 귀환라인(22)에 연결되고, 상기 배출라인(25)에는 유량조절밸브(26)가 설치되어 메인 로드센싱라인(30)에서 귀환라인(22)을 통하여 배출되는 유량을 조절한다.

보조배출라인(42)이 상기 배출라인(25)과는 별도로 메인로드센싱라인(30)과 귀환라인(22)사이에 설치되고, 상기 보조배출라인(42)에는 개폐밸브(43)가 설치된다. 상기 개폐밸브(43)는 일측에 수압부(43A)를 구비하고, 이 수압부(43A)는 상기 붐파이롯신호압력과 버켓파이롯신호압력중 높은 압력을 파이롯신호로 검출하는 파 이롯신호 검출수단에 연결된다.

상기 파이롯신호 검출수단은, 붐작동 파이롯신호압력을 검출하는 제3셔틀밸브(51)와, 버켓작동 파이롯신호압력을 검출하는 제4셔틀밸브(52)와, 상기 제3셔틀밸브(51)와 제4셔틀밸브(52)에서 검출한 파이롯신호압력중 높은 압력을 파이롯신호로 검출하는 제5셔틀밸브(53)로 이루어진다.

따라서 상기 개폐밸브(43)는 상기 제5셔틀밸브(53)에서 검출한 파이롯신호압력이 소정값 이상일 경우에 보조 배출라인(42)을 개방하여 메인 로드센싱라인(30)의 유압을 귀환라인(22)으로 추가로 배출시킴으로써 로드센싱압력을 급속히 감소시키고, 제5셔틀밸브(53)에서 검출한 파이롯신호압력이 소정값이하일 경우에는 보조 배출라인(42)을 폐쇄하여 로드센싱압력을 서서히 감소시켜 준다.

상기한 바와 같이 본 발명의 유압펌프 유량제어장치에 따르면, 붐제어스풀에 붐파이롯압력이 작용하지 않는 중립상태에서 로드센싱압력을 탱크로 배출시켜 로드센싱압력의 급격한 증가를 방지함으로써 가변용량형 유압펌프의 토출압력의 써어징(SURGING)현상을 방지할 수 있다. 또한 유량조절밸브의 통과유량을 증대시키지 않더라도 개폐밸브를 통하여 로드센싱라인의 유량을 탱크로 귀환시킬 수 있으므로, 유량조절밸브의 통과유량의 증대에 따른 에너지손실 및 시스템의 불안정을 해소할 수 있다.

Claims

유량제어기구(10)에 의해 가변용량형 유압펌프(P1)와, 파이롯펌프(P2)와, 상기 가변용량형 유압펌프(P1)의 압유에 의해 작동하는 붐실린더(13) 및 버켓실린더(23)와, 상기 가변용량형 유압펌프(P1)에서 붐실린더(13)로 제공되는 압유의 흐름을 제어하는 붐제어스풀(14)과, 상기 가변용량형 유압펌프(P1)에서 버켓실린더(23)로 제공되는 압유의 흐름을 제어하는 버켓제어스풀(24)을 포함한 컨트롤밸브(12)와, 상기 파이롯펌프(P2)의 압유를 감압하여 상기 붐제어스풀(14)과 버켓제어스풀(24)을 절환시키기 위한 파이롯신호압력을 출력하는 붐파이롯밸브(1) 및 버켓파이롯밸브(5)와, 상기 붐실린더(13) 및 버켓실린더(23)의 부하압력을 상기 가변용량형 유압펌프(P1)의 유량제어신호압력으로 검출하여 상기 유량제어기구(10)에 전달하는 로드센싱라인(30)과, 상기 붐실린더(13) 및 버켓실린더(23)에서 탱크(T)로 압유를 귀환시키는 귀환라인(22)과 상기 로드센싱라인(30)을 서로 연결하는 배출라인(25)상에 설치되어 상기 로드센싱라인(30)에서 귀환라인(22)으로 배출되는 유량을 조절하는 유량조절밸브(26)를 포함한 휠로더의 유압펌프 유량제어장치에 있어서,

상기 로드센싱라인(30)의 유량을 상기 귀환라인(22)으로 배출하는 보조배출라인(42)과, 상기 붐제어스풀(14) 및 버켓제어스풀(24)의 각 파이롯신호라인(2A,2B)(6A,6B)으로부터 파이롯신호압력을 검출하는 파이롯신호 검출수단과, 상기 보조배출라인(42)상에 설치되어 상기 파이롯신호압력 검출수단에서 파이롯신호가 검출되는 경우에 상기 보조배출라인(42)을 개방하고, 상기 파이롯신호압력 검출수단에서 파이롯신호가 검출되지 않는 경우에는 상기 보조배출라인(42)을 폐쇄하는 개폐밸브(43)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 휠로더의 유압펌프 유량제어장치.
제1항에 있어서,

상기 파이롯신호 검출수단은 상기 붐제어스풀(14)의 양쪽 수압부(14A,14B)에 작용하는 붐파이롯신호압력중 높은 압력을 검출하는 제3셔틀밸브(51)와 상기 버켓제어스풀(24)의 양쪽 수압부(24A,24B)에 작용하는 버켓파이롯신호압력중 높은 압력을 검출하는 제4셔틀밸브(52) 및 상기 제3셔틀밸브(51)와 제4셔틀밸브(52)에서 각각 검출한 압력중 높은 압력을 검출하는 제5셔틀밸브(53)로 이루어지고,

상기 개폐밸브(43)는 파이롯수압부(43A)를 구비한 파이롯작동식 밸브로 구성되어 상기 파이롯수압부(43A)에 상기 제3셔틀밸브(51)에서 검출된 압력이 작용하는 경우에 유로를 개방하는 것을 특징으로 하는 휠로더의 유압펌프 유량제어장치.
제1항에 있어서, 상기 보조배출라인(42)은 붐실린더측 로드센싱라인(30A)과 귀환라인(22)사이에 연결되고, 상기 개폐밸브(43)는 붐파이롯신호압력에 의해 개폐되게 된 것을 특징으로 하는 휠로더의 유압펌프 유량제어장치.
제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 개폐밸브(43)는 상기 파이롯신호압력이 소정 크기 이상일 경우에는 유로를 폐쇄하고, 상기 파이롯신호압력이 소정 크기 이하일 경우에는 유로를 개방하는 것을 특징으로 하는 휠로더의 유압펌 프 유량제어장치.