KR101248263B1

KR101248263B1 - 작동유의 대체 공급이 가능한 휠로더의 유압회로

Info

Publication number: KR101248263B1
Application number: KR1020060108587A
Authority: KR
Inventors: 조연제
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2006-11-03
Filing date: 2006-11-03
Publication date: 2013-03-27
Also published as: KR20080040522A

Abstract

본 발명은 휠로더용 유압회로에 관한 것으로, 특히 브레이크, 냉각팬 또는 파일럿 계통에 대한 작동유 공급원을 이원화하고, 일방이 작동불능시 타방이 대체하여 작동유를 공급할 수 있는 유압회로에 관한 것이다.

본 발명에 따른 작동유의 대체 공급이 가능한 휠로더의 유압회로는, 브레이크 계통, 파일럿 계통 및 냉각팬 계통에 대한 작동유 공급원을 이원화함으로써 유압펌프의 용량을 각 계통의 작동에 필요한 최소한으로 구성할 수 있으므로 휠로더의 연비를 향상시키고, 이원화된 작동유 공급원 중 일방이 작동불능인 경우에는, 이를 압력스위치로 감지하여, 타방의 작동유 공급원으로부터 작동유를 대체적으로 공급받을 수 있으므로, 작동유 공급원의 고장에도 불구하고 휠로더를 정상적으로 운행할 수 있다.

휠로더, 작동유, 대체 공급.

Description

작동유의 대체 공급이 가능한 휠로더의 유압회로{HYDRAULIC CIRCUIT HAVING SUBSTITUTE SUPPLY FOR HYDRAULIC OIL IN WHEEL LOADER}

도 1은 종래 기술에 따른 휠로더의 유압회로 중 일부를 도시한 유압회로도,

도 2는 본 발명에 따른 휠로더의 유압회로의 일 실시예를 도시한 유압회로도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

30 : 로더펌프 20 : 조향펌프

110 : 제1보조펌프 120 : 제2보조펌프

210 : 제1유압라인 220 : 제2유압라인

230 : 보조유압라인 300 : 대체유로 전환밸브

400 : 압력스위치 500 : 체크밸브

로더는 흙이나 모래, 자갈, 골재 등을 옮겨 운반기계에 싣는데 사용되는 장비로서, 유압으로 구동되는 것이 일반적이며 휠로더는 이들 중 특히 이동수단으로서 바퀴를 구비하고 있는 형태를 가리킨다.

휠로더는 차체의 전방에 골재 등을 적재하기 위한 버킷을 구비하며, 버킷은 붐(boom)을 통해 차체에 연결된다. 또한 차체에는 운전석과 엔진룸이 배치되며, 버킷을 포함한 전반부에 전륜이, 엔진룸을 포함한 후반부에 후륜이 구비되어 전반부 전체를 후반부에 대해 회동시킴으로서 조향된다. 이와 같이 조향되는 부분이 크기 때문에, 휠로더는 버킷 등 작업장치 계통 뿐 아니라 조향계통에도 비교적 큰 동력이 요구된다.

따라서, 휠로더는 도 1에 도시한 회로도와 같이 버킷 및 붐을 구동하기 위한 유압펌프로서 로더펌프(30)와, 조향계통을 작동시키기 위한 유압펌프로서 조향펌프(20)를 각각 구비하며, 기타 브레이크, 냉각팬 및 파일럿 계통을 작동시키기 위해 별도의 보조펌프(10)를 구비하고 있다. 미설명된 도면부호 50은 작동유를 저장하는 오일탱크를 가리킨다.

이 보조펌프(10)는 통상 로더펌프(30)나 조향펌프(20)에 비해 작은 용적을 가지지만, 로더펌프나 조향펌프와 마찬가지로 엔진에 의해 상시 구동되도록 구성되어 있다. 따라서 보조펌프(10)는 지속적으로 작동유를 가압하여 토출하는데, 냉각팬은 지속적으로 작동유를 공급받을 필요가 있지만, 브레이크나 파일럿 계통은 항상 조작되는 것이 아니라, 작업자가 브레이크를 밟거나, 버킷 또는 붐을 조작하거나, 조향 조작을 하는 경우에만 작동유를 필요로 한다.

그러므로 보조펌프(10)는 경우에 따라 필요 이상으로 큰 용량을 가진 셈이 되며, 이는 결국 엔진 출력을 낭비하는 것이므로 휠로더의 연비를 떨어뜨리게 된다.

이를 방지하기 위해 보조펌프(10)를 2개 이상의 소형펌프로 나누어 구성하는 것이 가능하다. 즉, 원래 보조펌프(10)에 할당된 브레이크, 냉각팬 및 파일럿 계통에 대한 작동유 공급의 역할을 둘 이상의 소형펌프에 나누어 할당하고, 각 소형펌프의 용량을 최적으로 조절함으로써 연비 저하의 문제를 해결할 수는 있다.

그러나, 파일럿 계통이 작동불능이 되면 휠로더가 조작불능 상태에 빠지므로 사고의 위험이 크며, 브레이크 계통이 작동불능일 경우에도 사고발생의 위험이 적다고할 수 없다. 따라서 각 계통에 작동유를 가압 공급하는 소형펌프들 모두가 정상 작동하도록 지속적인 유지관리가 필요하게 되는데, 이는 보조펌프가 하나의 유압펌프로 되어 있는 것에 비해 유지관리에 소요되는 노력과 비용을 증가시킨다는 문제를 초래한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 작동유 공급원을 이원화하고, 각 작동유 공급원으로서의 유압펌프의 용량을 필요한 최소한으로 구성하여 휠로더의 연비를 향상시킬 수 있는 휠로더의 유압회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 이원화된 작동유 공급원 중 일방이 작동불능인 경우에도 작동유를 대체적으로 공급할 수 있는 휠로더의 유압회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 작동유의 대체 공급이 가능한 휠로더의 유압회로는, 버킷, 붐 등의 작업장치에 작동유를 가압 공급하는 로더펌프와, 조향계통에 작동유를 가압 공급하는 조향펌프와, 브레이크, 냉각팬 및 파일럿 계통에 작동유를 가압 공급하는 보조펌프를 구비한 휠로더에 있어서, 상기 보조펌프는, 브레이크, 냉각팬 또는 파일럿 계통 중 선택된 적어도 하나 이상의 계통에 작동유를 가압 공급하는 제1보조펌프와, 상기 제1보조펌프가 작동유를 공급하지 않는 나머지 계통에 작동유를 가압 공급하는 제2보조펌프를 포함하고, 상기 제1보조펌프로부터 상기 선택된 계통으로 작동유가 공급되는 제1유압라인과, 상기 제2보조펌프로부터 상기 나머지 계통으로 작동유가 공급되는 제2유압라인과, 상기 제1유압라인으로부터 분기되어 상기 제2유압라인으로 합류되는 보조유압라인과, 상기 제2유압라인의 압력에 따라 작동되도록 설치된 압력스위치와, 상기 보조유압라인의 분기점에 설치되고 상기 압력스위치로부터의 전기신호에 따라 상기 제2보조펌프로부터의 작동유를 상기 제2유압라인 또는 상기 보조유압라인으로 선택적으로 절환하여 공급하는 대체유로 전환밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 작동유의 대체 공급이 가능한 휠로더의 유압회로에 있어서, 상기 제2보조펌프는 브레이크 계통과 파일럿 계통으로 작동유를 공급하기 위해 동 력인출축(Power-Take-Off shaft: PTO Shaft)에 체결된 기어펌프인 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조로 본 발명에 따른 휠로더의 유압회로의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 휠로더의 유압회로의 일 실시예의 유압회로도이다.

로더펌프(30), 조향펌프(20) 및 보조펌프(110, 120)는 각 유압작동기로 작동유를 가압하여 공급하는 유압펌프의 일종들이며, 디젤엔진과 같이 휠로더에 설치된 엔진으로부터 구동력을 전달받아 작동된다.

로더펌프(30)는 버킷 및 붐을 작동시키기 위해 설치된 유압실린더로 작동유를 가압하여 공급하고, 조향펌프(20)는 휠로더의 전반부와 후반부 사이에 설치되어 전반부를 후반부에 대해 회동시키는 유압실린더로 작동유를 가압하여 공급한다.

보조펌프(110, 120)는 브레이크, 냉각팬 및 파일럿 계통으로 작동유를 가압하여 공급하는 유압펌프로서, 제1보조펌프(110)와 제2보조펌프(120)를 포함한다.

제1보조펌프(110)와 제2보조펌프(120)는 상호보완적이다. 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이 제1보조펌프(110)가 냉각팬에 작동유를 공급한다면, 제2보조펌프(120)는 나머지 계통, 즉 브레이크와 파일럿 계통에 작동유를 공급하도록 한다.

휠로더는 엔진의 냉각수 및 작동유의 냉각을 위해 냉각팬을 상시 작동시키므로, 제1보조펌프(110)는 엔진이 작동하는 동안 지속적으로 냉각팬에 작동유를 공급하여 냉각팬이 회전하도록 한다.

제1보조펌프(110)가 냉각팬에 작동유를 공급하는 경우, 제2보조펌프(120)는 브레이크 계통과 파일럿 계통에 작동유를 공급한다. 파일럿 계통이란 유압구동차량에서 작동유의 흐름을 통제하기 위한 컨트롤밸브를 조작하기 위한 유압라인 전체를 의미한다. 제1보조펌프(110)와 제2보조펌프(120)는 동종의 펌프로서 인접하여 배치될 수도 있으나, 바람직하게는 서로 다른 형식의 유압펌프이고, 공간적으로 다른 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 예컨대 제1보조펌프(110)는 베인펌프로서 엔진과 연결된 트랜스미터에 위치하고, 제2보조펌프(120)는 기어펌프로서 엔진의 동력인출축(PTO Shaft)에 연결되어 있는 것이 바람직하다. 이는 특히 제2보조펌프(120)가 브레이크 계통과 파일럿 계통에 작동유를 공급하는 경우 펌프의 용량이 비교적 적은 것이라도 무방하므로, 단순한 구조의 기어펌프로 구성함으로써 펌프 자체의 고장률을 낮추는 동시에, 브레이크 계통 및 파일럿 계통을 작동시키기 위해 필요한 최적의 용량을 가진 저용량 펌프로 구성함으로써 연비향상의 효과를 얻기 위한 것이다. 또한, 서로 다른 공간에 배치되어 다른 경로로 동력을 전달받게 함으로써 두 펌프가 동시에 작동불능이 될 가능성을 최소화하기 위한 것이기도 하다.

제1유압라인(210)은 제1보조펌프(110)로부터 냉각팬까지 연결되어 작동유가 흐르는 유압라인이고, 제2유압라인(220)은 제2보조펌프(120)로부터 브레이크 계통 및 파일럿 계통으로으로 작동유가 공급되는 유압라인이다.

제1유압라인(210)과 제2유압라인(220) 사이에는 보조유압라인(230)이 구비된다. 즉, 보조유압라인(230)은 제1유압라인(210)으로부터 분기되어 제2유압라인(220)으로 합류되도록 형성된다. 이 보조유압라인(230)은 후술할 대체유로 전환밸브(300)에 의해 제1유압라인(210)과 제2유압라인(220)을 선택적으로 연통시키기 위한 유압라인이다.

보조유압라인(230)이 제1유압라인(210)으로부터 분기되는 지점에는 대체유로 전환밸브(300)가 설치된다. 대체유로 전환밸브(300)는 제1보조펌프(110)로부터 토출된 작동유가 제1유압라인(210) 만을 따라 진행하도록 할지, 보조유압라인(230)을 통해 제2유압라인(220)을 따라서도 진행하도록 할지를 절환시킨다. 즉, 대체유로 전환밸브(300)는 제1유압라인(210)을 따라 공급되던 작동유의 일부를 보조유압라인(230)으로 흐르도록 하고, 결과적으로 제2유압라인(220)을 따라 작동유가 공급되도록 하는 것으로, 외부의 전기적 신호에 의해 조작될 수 있도록 솔레노이드 조작밸브인 것이 바람직하다. 또한 대체유로 전환밸브(300)는 3포트 2위치 밸브인 것이 바람직하며, 제1위치에서는 제1보조펌프(110)로부터 토출된 작동유가 제1유압라인(210)을 통해서만 흐르도록 하고, 제2위치에서는 제1유압라인(210)은 물론 보조유압라인(230)으로도 작동유가 흐르도록 하는 것이 바람직하다.

대체유로 전환밸브(300)가 절환작동되도록 하기 위해, 제2유압라인(220)에는 압력스위치(400)가 설치된다. 압력스위치(400)는 제2유압라인(220) 내의 작동유의 압력을 감지하여, 미리 설정된 값에 따라 온오프되며, 그 결과로 전기적인 신호를 출력한다. 이렇게 출력된 전기적 신호는 대체유로 전환밸브(300)를 절환 조작하기 위한 입력값으로 사용된다. 특히 대체유로 전환밸브(300)가 솔레노이드 조작밸브인 경우, 압력스위치(400)가 출력한 전기적 신호를 대체유로 전환밸브(300)의 솔레노이드부에 그대로 입력하는 것만으로 대체유로 전환밸브(300)가 조작되도록 할 수 있으므로 구성이 간단해진다.

한편, 대체유로 전환밸브(300)가 제2위치로 절환되어 제1유압라인(210)과 제2유압라인(220)이 보조유압라인(230)을 통해 연통되었을 때, 제1유압라인(210)으로부터 제2유압라인(220)으로 작동유가 흐르는 것을 방지하기 위해 보조유압라인(230)에는 체크밸브(500)를 설치하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성의 본 발명에 따른 휠로더의 유압회로의 일실시예는, 제2보조펌프(120)가 정상적으로 작동유를 가압 토출하지 못하는 경우에, 제2보조펌프(120)로부터 작동유를 공급받던 유압 계통들에게 대체적인 작동유 공급라인을 확보할 수 있다.

예를 들어, 제2보조펌프(120) 자체가 노후, 충격 등에 의해 고장나거나, 휠로더의 엔진으로부터 제2보조펌프(120)에 이르는 동력계통의 이상에 의해 제2보조펌프(120)가 원활하게 작동하지 않는 경우, 제2보조펌프(120)로부터 작동유를 공급받던 브레이크 계통과 파일럿 계통은 동작할 수가 없게 된다. 브레이크 계통이 작동하지 않으면, 움직이던 휠로더를 멈출 수가 없으므로 심각한 사고를 유발할 수 있다. 또한 파일럿 계통이 작동하지 않으면, 버킷이나 붐의 동작 또는 조향 동작을 제어할 수 없으므로 역시 사고발생의 가능성이 높아진다. 어느 경우이건 제2보조펌프(120)로부터 연결된 제2유압라인(220)은 작동유의 압력이 저하되게 된다. 압력스위치(400)는 제2유압라인(220)이 미리 설정된 압력 이하로 떨어질 경우에 작동되어 전기적 신호를 출력한다. 대체유로 전환밸브(300)는 통상적인 상태에서는 제1보조펌프(110)로부터 토출된 작동유가 제1유압라인(210)으로만 공급되도록, 예컨대 제1위치에 놓여져 있다. 그러나 압력스위치(400)로부터 전기적 신호가 입력 되면, 제1보조펌프(110)로부터 토출된 작동유를 제1유압라인(210) 뿐만 아니라 보조유압라인(230)으로도 공급되도록 제2위치로 절환된다. 따라서 결과적으로 제2유압라인(220)은 압력이 상승하며, 브레이크 계통과 파일럿 계통은 제2유압라인(220)을 통해 다시 작동유를 정상적으로 공급받을 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 작동유의 대체 공급이 가능한 휠로더의 유압회로는, 브레이크 계통, 파일럿 계통 및 냉각팬 계통에 대한 작동유 공급원을 이원화함으로써 유압펌프의 용량을 각 계통의 작동에 필요한 최소한으로 구성할 수 있으므로 휠로더의 연비를 향상시킬 수 있다.

또한 이원화된 작동유 공급원 중 일방이 작동불능인 경우에는, 이를 압력스위치로 감지하여, 타방의 작동유 공급원으로부터 작동유를 대체적으로 공급받을 수 있으므로, 작동유 공급원의 고장에도 불구하고 휠로더를 정상적으로 운행할 수 있다.

Claims

버킷, 붐 등의 작업장치에 작동유를 가압 공급하는 로더펌프(30)와, 조향계통에 작동유를 가압 공급하는 조향펌프(20)와, 브레이크, 냉각팬 및 파일럿 계통에 작동유를 가압 공급하는 보조펌프를 구비한 휠로더에 있어서,

상기 보조펌프는, 브레이크, 냉각팬 또는 파일럿 계통 중 선택된 적어도 하나 이상의 계통에 작동유를 가압 공급하는 제1보조펌프(110)와, 상기 제1보조펌프가 작동유를 공급하지 않는 나머지 계통에 작동유를 가압 공급하는 제2보조펌프(120)를 포함하고,

상기 제1보조펌프로부터 상기 선택된 계통으로 작동유가 공급되는 제1유압라인(210)과,

상기 제2보조펌프로부터 상기 나머지 계통으로 작동유가 공급되는 제2유압라인(220)과,

상기 제1유압라인으로부터 분기되어 상기 제2유압라인으로 합류되는 보조유압라인(230)과,

상기 제2유압라인의 압력에 따라 작동되도록 설치된 압력스위치(400)와,

상기 보조유압라인의 분기점에 설치되고 상기 압력스위치로부터의 전기신호에 따라 상기 제2보조펌프로부터의 작동유를 상기 제2유압라인 또는 상기 보조유압라인으로 선택적으로 절환하여 공급하는 대체유로 전환밸브(300)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휠로더의 유압회로.
제1항에 있어서,

상기 제2보조펌프(120)는 브레이크 계통과 파일럿 계통으로 작동유를 공급하기 위해 동력인출축(PTO shaft)에 체결된 기어펌프인 것을 특징으로 하는 휠로더의 유압회로.