KR101295835B1 - 다목적 도로관리차의 유압유 자동제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사계절 도로의 유지, 관리의 목적을 위해 다목적 도로관리차에 선택적으로 장착되어 운용하는 각종 작업장치에 공급하는 동력원인 유압유의 효율을 향상시키는 유압유 자동제어시스템에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 상기 작업장치에 공급하는 유압유의 온도가 설정온도 이상으로 높아지거나 동절기 온도가 급강하함으로써 유압유의 점도가 떨어지면서 유막이 얇아지게 되어 작업효율이 저하됨은 물론 작업장치가 정상적으로 작동하지 않고, 유압부품의 수명이 단축되는 현상을 해소하기 위한 방안으로 유압유의 온도를 높이거나 낮추면서 항상 적정온도를 자동으로 유지하여 상기 작업장치의 효율을 획기적으로 향상함은 물론 유압유의 원활한 흐름 및 초기예열 가동시간을 단축할 수 있도록 함을 특징으로 한다.
또한, 유압탱크 내에 발생하는 케비테이션 현상으로 인해 생긴 기포가 유압펌프로 유입되지 않도록 상기 유압탱크 내에서 자체적으로 기포를 없애주어 유압펌프의 토출량과 효율성의 저하를 방지하고, 베어링과 시일의 손상 및 모터의 소손을 방지하여 유압펌프의 수명을 대폭 연장하며, 상기 유압펌프의 정상적인 가동성을 확보하여 작업장치의 오작동을 예방하면서 작업 효율을 획기적으로 향상함을 특징으로 한다.

Description

다목적 도로관리차의 유압유 자동제어시스템{Automatic control system for hydraulic oil of many purpose road supervision car}

본 발명은 사계절 도로의 유지, 관리의 목적을 위해 다목적 도로관리차에 선택적으로 장착되어 운용하는 각종 작업장치에 공급하는 동력원인 유압유의 적정온도를 항상 자동으로 유지하고, 상기 유압유가 저장된 유압탱크 내에 케비테이션으로 생긴 기포를 없애주어 펌프의 소손 및 토출량 저하를 효과적으로 방지하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 다목적 도로관리차라 함은 계절에 구애받지 않고 한 대의 차량을 이용하여 동절기의 제설작업, 중량물의 상·하차작업, 크레인을 이용한 고소작업, 차도 및 도로변의 먼지와 오물청소, 도로터널과 방음벽의 세척, 가로수방제작업 및 녹지 물공급 등의 다양한 작업을 수행하면서 도로를 유지, 관리하는 차량을 일컫는다.

상기 다목적 도로관리차는 차량의 전방 및 후방에 제설기, 얼음파쇄기, 살수장치, 제초기, 스노우블로어, 살포기, 가이드레일청소기. 터널청소기, 도로보수장비 등 다양한 종류의 작업장치를 선택적으로 장착하여 운용하는 것으로, 상기 작업장치는 유압을 동력원으로 이용하여 작동하고 있다.

이와 같은 작업장치에 공급하는 유압유는 온도가 상승하는 경우 점도가 떨어지면서 유막이 얇아지게 되고, 유중에 포함된 입자상 오염물이 이런 동적 유막 두께보다 커지게 되어 마찰이 증가함은 물론 열 발생이 많아지고 마모도 증가하여 고장발생이 많아지며, 특히 효율을 현저하게 저하시켜 동력 손실이 많아지고, 상기 유압유의 내부누설도 증가하여 실린더의 속도도 떨어지고 이것이 새로운 발열요인으로 작용하여 온도가 더욱 높아지는 문제점이 야기된다.

이러한 유압유의 온도 상승에 따른 문제점을 해소하기 위한 방안으로 본 발명 출원인의 선등록 발명인 「특허등록 제1160870호, 명칭/다목적 도로관리차량의 동력공급시스템」이 제안되고 있으며, 상기 선등록 발명은 작업장치에 공급하는 유압의 실시간 온도를 작업자에게 알려주어 유압의 온도상승을 사전에 예방함으로써 유압기구(실린더, 유압펌프 등)의 내구성을 향상함은 물론 효율저하를 방지하고, 상기 유압기구의 작동에 따른 원활성을 향상 및 발열을 방지하는 유용한 효과를 제공한다.

한편, 동절기에는 상기 유압유의 온도가 급강하함으로써 유압유의 점도가 낮아져 긴급작업시에는 유압부품의 시일 파손 및 누유현상이 발생하여 가동시간의 지연 및 유압펌프까지 전달되는 유압유의 점도가 낮아 원활한 흐름을 하지 못하는 문제점이 야기된다.

또한, 상기 유압유가 유압탱크의 내부로 회수되는 과정에서 상기 유압탱크의 내부에는 와류가 발생함으로 인해 압력이 포화증기압 이하로 내려가면서 기포가 생기는 케비테이션(Cavitation, 공동현상)현상이 발생하며, 이와 같은 케비테이션 현상에 의한 기포는 고압의 영역에 이르렀을 때 갑자기 파괴되는데, 가장 문제가 되는 곳은 유압펌프의 피스톤·기어의 입구부분에서 발생한다.

즉 상기 피스톤·기어의 입구부분에서 기포가 파괴될 때 심한 소음과 진동의 증가, 펌프의 토출량 및 효율성 저하, 침식과 파괴, 베어링과 시일의 손상 및 모터 소손까지 유발함은 물론 상기 유압펌프의 비정상적인 작동으로 인해 작업장치의 오작동을 유발하면서 작업 효율을 저하시키는 문제점이 야기된다.

본 발명은 유압유의 온도를 작업자에 알려주는 것에 국한되지 않고, 유압유의 온도가 설정온도 이상으로 높아지면 자동으로 유압유 쿨러를 가동하면서 온도를 낮춰주어 유압유를 항상 적정온도로 유지할 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.

또한, 본 발명은 유압유의 온도가 설정온도 이하로 낮아지면 유압유 히터를 가동하면서 온도를 높여주어 유압유의 원활한 흐름 및 초기예열 가동시간을 단축할 수 있도록 함을 발명의 또 다른 해결과제로 한다.

또한, 본 발명은 상기 유압탱크 내에 발생하는 케비테이션 현상으로 인해 생긴 기포가 유압펌프로 유입되지 않도록 상기 유압탱크 내에서 자체적으로 기포를 없애줄 수 있도록 함을 발명의 또 다른 해결과제로 한다.

또한, 본 발명은 유압탱크의 유량이 설정유량 이하로 내려가면 유압유의 보충을 위한 경고를 자동으로 발생하여 상기 유압유 쿨러가 충분한 냉각성능을 발휘하기 위한 유압유의 최소 레벨을 유지할 수 있도록 함을 발명의 또 다른 해결과제로 한다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로 유압펌프를 이용하여 유압탱크에 저장된 유압유를 펌핑하여 적재함에 설치된 유압 밸브블럭에 공급하고, 상기 유압 밸브블럭과 각종 작업장치를 선택적으로 연결하며, 상기 작업장치를 구동하고 난 유압유를 상기 유압탱크로 회수하는 한편, 상기 유압탱크에는 유압유의 온도를 측정하는 온도센서를 설치하고, 상기 작업장치와 유압탱크의 사이에 연결된 유압 회수라인에는 쿨링 바이패스밸브를 설치하며, 상기 쿨링 바이패스밸브에서 분기되어 유압탱크 및 상기 쿨링 바이패스밸브의 사이에 연결된 유압 회수라인에 바이패스관을 연결 설치하고, 상기 바이패스관에는 유압유 쿨러를 설치하며, 상기 온도센서는 유압유의 온도가 설정온도 이상으로 높아지면 상기 유압유 쿨러를 가동하여 온도를 낮춰주는 한편, 상기 유압유의 온도가 설정온도 이하로 낮아지면 상기 유압탱크에 설치된 유압유 히터를 가동하여 유압유의 온도를 높여주는 기술을 강구한다.

본 발명에 따르면, 유압온도를 실시간으로 측정한 후 온도가 설정온도 이상으로 높아지면 유압유 쿨러를 가동하여 이른 시간 내에 온도를 낮춰주어 유압유의 적정온도를 항상 자동으로 유지함으로써 유압유의 부족현상을 억제하고, 유압유의 과도한 온도 상승에 다른 동력 손실을 방지하며, 각종 유압부품의 수명을 획기적으로 연장하는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 유압유의 온도가 설정온도 이하로 낮아지면 유압유 히터를 가동하면서 온도를 높여줌으로써 유압유의 원활한 흐름을 확보하고, 특히 동절기 초기예열 가동시간을 단축하여 작업의 원활성을 제고한다.

아울러 상기 유압탱크 내에 발생하는 케비테이션 현상으로 인해 생긴 기포를 자체적으로 없애주어 기포가 유압펌프로 유입됨을 근본적으로 방지함으로써 유압펌프의 토출량과 효율성의 저하를 방지하고, 날개차의 침식과 파괴, 베어링과 시일의 손상 및 모터의 소손을 방지하여 유압펌프의 수명을 대폭 연장하며, 상기 유압펌프의 정상적인 가동성을 확보하여 작업장치의 오작동을 예방하면서 작업 효율을 획기적으로 향상하는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 유압탱크의 유량을 실시간으로 측정한 후 설정유량 이하로 내려가면 유압유의 보충을 위한 경고를 자동으로 발생함으로써 유압유의 부족으로 인해 순환싸이클이 짧아지면서 온도가 상승하는 현상을 억제할 수 있는 최소한의 레벨을 유지할 수 있어 유압유 쿨러가 충분한 냉각성능을 발휘하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 전체적인 싸이클을 나타낸 계통도
도 2는 본 발명 유압탱크의 사시도
도 3은 본 발명 유압탱크의 부분 절개 사시도
도 4는 본 발명 유압탱크의 평단면도
도 5는 본 발명 도 4의 A-A선 단면도
도 6은 본 발명 도 4의 B-B선 단면도
도 7은 본 발명 레벨센서의 설치상태 종단면도

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결수단을 보다 구체적으로 구현하기 위한 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전체적인 기술구성을 첨부된 도면에 의거 개략적으로 살펴보면, 차량의 적재함에 설치되는 유압 밸브블럭(1)과 유압탱크(2)의 사이에 연결된 유압 공급라인(3)에 유압펌프(4)가 설치되고, 상기 유압 밸브블럭(1)과 선택적으로 연결되는 각종 작업장치(5)를 구동하고 난 유압유를 유압 회수라인(6)을 통해 상기 유압탱크(2)로 회수하는 다목적 도로관리차에 있어서, 상기 유압 회수라인(6)에 설치된 쿨링 바이패스밸브(10), 바이패스관(20), 온도센서(30), 유압유 쿨러(40), 유압유 히터(50)의 구성요소로 대분됨을 확인할 수 있다.

이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 용이하도록 좀더 상세하게 설명하기로 한다.

우선적으로 본 발명의 다목적 도로관리차는 주로 차량의 적재함 후방에 장착되는 각종 작업장치(5)에 동력원인 유압유를 전용으로 제공하기 위한 유압 밸브블럭(1)이 설치되고, 상기 유압 밸브블럭(1)과 유압탱크(2)의 사이에는 유압 공급라인(3)이 연결되며, 상기 유압 공급라인(3)에 유압펌프(4)가 설치된다.

따라서, 상기 유압펌프(4)의 작동에 따라 유압탱크(2)에 저장된 유압유를 펌핑한 후 적재함에 설치되는 유압 밸브블럭(1)에 원활하게 공급할 수 있게 된다.

상기 유압 밸브블럭(1)에는 살포기, 살수장치, 터널청소기 등과 같은 각종 작업장치(5)를 선택적으로 연결하여 해당 작업을 실시할 수 있고, 상기 작업장치(5)와 유압탱크(2)의 사이에 유압 회수라인(6)이 연결됨으로써 상기 작업장치(5)를 구동하고 난 유압유를 유압탱크(2)로 회수하는 싸이클을 형성할 수 있게 된다.

이와 같은 유압 회수라인(6)에는 평상시 유압유를 직접 유압탱크(2)로 안내하다가 유압유가 설정온도 이상으로 높아지면 자동으로 상기 유압유 쿨러(40)를 통과하면서 냉각될 수 있도록 바이패스관(20)으로 흐름을 바꿔주는 쿨링 바이패스밸브(10)가 설치되고, 상기 쿨링 바이패스밸브(10)는 통상의 3웨이 자동밸브가 적용된다.

상기 바이패스관(20)은 쿨링 바이패스관(20)에서 분기되어 상기 유압탱크(2) 및 쿨링 바이패스밸브(10)의 사이에 연결된 유압 회수라인(6)과 연결됨으로써 상기 쿨링 바이패스밸브(10)의 선택적인 조작에 따라 유압탱크(2)로 직접 향하던 유압유를 유압유 쿨러(40)로 바이패스 공급할 수 있게 된다.

상기 유압탱크(2)에는 쿨링 바이패스밸브(10)와 상기 유압유 쿨러(40)를 동시에 가동하는 시점을 자동으로 판단하기 위한 온도센서(30)가 설치되는 것으로, 상기 온도센서(30)는 유압유의 온도를 감지하여 온도를 작업자에게 알려주는 것에 국한되지 않고, 나아가 설정온도 이상으로 높아지면 이를 감지한 후 감지신호를 통상의 콘트롤러에 입력함으로써 콘트롤러의 명령에 따라 상기 바이패스관(20)으로 향하는 유로를 개방함과 동시에 상기 유압유 쿨러(40)를 자동으로 가동하면서 유압유의 온도를 낮춰주어 항상 적정온도를 유지시키는 특별한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 유압탱크(2)에 유압유의 보충시기를 알려주는 레벨센서(60)가 설치되는 신규의 기술구성이 추가로 접목되는 것으로, 상기 레벨센서(60)가 설치된 이유는 상기 유압유의 급격한 온도상승을 방지할 수 있는 최소한의 레벨을 유지하기 위함이다.

즉 유압유의 유량이 감소하면 유압유의 순환싸이클이 빨라지면서 온도가 급격하게 상승하게 되고, 이로 인해 유압유 쿨러(40)가 정상적으로 작동함에도 유압유가 제대로 냉각되지 않을 우려가 있는바 이를 적극적으로 감안하여 상기 레벨센서(60)는 유압유의 급격한 온도상승을 방지할 수 있는 최소한의 레벨을 유지할 수 있도록 상기 유압탱크(2)의 유량이 설정유량 이하로 내려가면 유압유의 보충을 위한 경고를 자동으로 발생한다.

여기에서 상기 레벨센서(60)는 유압탱크(2)의 내부로 회수되는 과정에서 유압유의 출렁임이 발생함으로써 레벨을 정밀하게 측정하지 못하고 오작동을 유발함을 방지할 수 있도록 하는 기술이 접목된다.

이를 위한 기술구성으로 상기 레벨센서(60)는 별도의 오작동방지 케이싱(61)에 내장 설치된 모듈의 형태로 구성되고, 상기 오작동방지 케이싱(61)은 유압탱크(2)의 상부면을 관통하여 내부로 연결 설치되며, 하측에는 내부의 공간으로 유압유가 유입될 수 있는 유압 통공(62)이 관통 형성되고, 상측에는 유면의 외측으로 노출된 공기유입구(63)가 형성된다.

따라서, 상기 유압탱크(2) 내에 출렁임이 발생하더라도 오작동방지 케이싱(61)의 내부에는 전혀 출렁임이 미치지 못해 유면은 잔잔한 상태를 유지함으로써 더욱 정밀한 레벨 측정이 가능하며, 상기 공기유입구(63)를 통해 공기가 유입되므로 오작동방지 케이싱(61) 내의 유면은 더욱더 출렁임이 없음은 물론 유압탱크(2) 내의 유압유가 원활하게 유입될 수 있게 된다.

아울러 본 발명은 동절기에 유압유의 온도가 급강하함으로써 유압유의 점도가 낮아져 초기예열 가동시간의 지연 및 유압펌프(4)까지 전달되는 유압유의 점도가 낮아 원활한 흐름을 하지 못하던 문제점을 적극적으로 해소하기 위한 방안으로 상기 유압탱크(2)에 유압유 히터(50)가 설치되고, 상기 유압유 히터(50)는 유압유의 온도가 설정온도 이하로 낮아지면 자동으로 가동함으로써 유압유의 온도를 높여주어 동절기 초기예열 가동시간을 대폭 단축하여 작업의 원활성을 제고한다.

한편, 본 발명은 상기 유압탱크(2) 내에서 발생하는 케비테이션 현상으로 인해 생긴 기포를 유압탱크(2) 내부에서 자체적으로 없애주어 상기 유압펌프(4)로 유입됨을 근본적으로 방지하여 케비테이션 현상으로 인한 심각한 폐해를 예방하는 기술이 접목된다.

이를 위한 기술구성으로 상기 유압탱크(2)는 일측면 하측에 유압 공급라인(3)이 연결되는 아웃렛 포트(2a)가 수평으로 관통 설치되고, 상기 유압탱크(2)의 상부면 일측에는 유압 회수라인(6)이 연결되는 인렛 포트(2b)가 하향으로 관통하여 설치된다.

여기에서 상기 아웃렛 포트(2a) 및 인렛 포트(2b)의 사이에는 도 4와 같이 한 쌍의 격판(70)(70a)이 이격 설치되되, 상기 격판(70)(70a)은 상호 대향된 하측에 각각 유압 유로(71)가 관통 형성됨으로써 인렛 포트(2b)를 통해 유압탱크(2)로 유입되는 유압유는 유압 유로(71) 및 격판(70)(70a)의 사이사이를 지그재그의 형태로 장시간을 경유하면서 통과하고, 상기 격판(70)(70a)의 양면에는 각각 기포가 부딪치면서 파괴되는 기포파괴 엠보(72)가 돌출 형성된다.

또한, 상기 인렛 포트(2b)의 전방에는 기포를 유면으로 상향 유도하는 기포 유도판(73)이 유압탱크(2)의 바닥면에 상향으로 입설된다.

따라서, 상기 인렛 포트(2b)의 하단에서 유압탱크(2)의 내부로 유압유가 합류되는 과정에서 발생하는 케비테이션 현상으로 인해 주로 인렛 포트(2b)의 하측 지점에서 기포가 생기는데, 본 발명에서는 상기 기포가 급격하게 격판(70)(70a)의 유압 류로(71)로 유입되지 않고, 도 5와 같이 기포 유도판(73)에 의해 상향으로 이동하면서 유면 상부의 공기와 만나면서 터짐으로써 1차적으로 기포가 효과적으로 제거될 수 있게 된다.

그리고 상기 격판(70)(70a)의 사이사이를 따라 지그재그로 장시간을 통과하는 과정에서 유압유에 포함된 잔여 기포는 2차적으로 격판(70)(70a)에 형성된 기포파괴 엠보(72)에 부딪치면서 파괴됨으로써 상기 유압탱크(2)의 내부에서 자체적으로 완전하게 제거된다.

이러한 본 발명은 상기 유압유의 적정온도를 항상 자동으로 유지함으로써 유압유의 부족현상을 억제할 뿐만 아니라 유압유의 과도한 온도 상승 및 온도 저하에 따른 동력 손실을 방지하여 작업장치의 효율을 획기적으로 향상하고, 각종 유압부품의 수명을 획기적으로 연장하는 특별한 효과를 제공함은 자명하다고 할 수 있다.

1: 유압 밸브블럭 2: 유압탱크
2a: 아웃렛 포트 2b: 인렛 포트
3: 유압 공급라인 4: 유압펌프
5: 작업장치 6: 유압 회수라인
10: 쿨링 바이패스밸브 20: 바이패스관
30: 온도센서 40: 유압유 쿨러
50: 유압유 히터 60: 레벨센서
61: 오작동방지 케이싱 62: 유압 통공
63: 공기 유입구 70, 70a: 격판
71: 유압 유로 72: 기포파괴 엠보
73: 기포 유도판

Claims (4)

1. 차량의 적재함에 설치되는 유압 밸브블럭(1)과 유압탱크(2)의 사이에 연결된 유압 공급라인(3)에 유압펌프(4)가 설치되고, 상기 유압 밸브블럭(1)과 선택적으로 연결되는 각종 작업장치(5)를 구동하고 난 유압유를 유압 회수라인(6)을 통해 상기 유압탱크(2)로 회수하는 다목적 도로관리차에 있어서,
   상기 유압 회수라인(6)에 설치되는 쿨링 바이패스밸브(10)와;
   상기 쿨링 바이패스밸브(10)에서 분기되어 상기 유압탱크(2) 및 쿨링 바이패스밸브(10)의 사이에 연결된 유압 회수라인(6)에 연결되는 바이패스관(20)과;
   상기 유압탱크(2)에 설치되어 유압유의 온도를 감지하는 온도센서(30)와;
   상기 바이패스관(20)에 설치되고, 유압유의 온도가 설정온도 이상으로 높아지면 자동으로 가동하면서 바이패스관(20)을 통과하는 유압유의 온도를 낮춰주는 유압유 쿨러(40)와;
   상기 유압탱크(2)에 설치되고, 유압유의 온도가 설정온도 이하로 낮아지면 자동으로 가동하면서 유압유의 온도를 높여주는 유압유 히터(50)로 이루어지는 한편;
   상기 유압탱크(2)는 일측면 하측에 수평으로 관통 설치된 아웃렛 포트(2a) 및 상부면 일측에 하향으로 관통 설치된 인렛 포트(2b)의 사이에 한 쌍의 격판(70)(70a)이 이격 설치되되 상기 격판(70)(70a)은 상호 대향된 하측에 각각 유압 유로(71)가 관통 형성되고, 상기 격판(70)(70a)의 양면에는 각각 기포가 부딪치면서 파괴되는 기포파괴 엠보(72)가 돌출 형성되며, 상기 인렛 포트(2b)의 전방에는 유압탱크(2)의 바닥면에 기포를 유면으로 상향 유도하는 기포 유도판(73)이 설치된 것을 특징으로 하는 다목적 도로관리차의 유압유 자동제어시스템.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   유압탱크(2)에는 유압유의 보충시기를 알려주는 레벨센서(60)가 추가로 설치되고, 상기 레벨센서(60)는 유압탱크(2)의 유량이 설정유량 이하로 내려가면 유압유의 보충을 위한 경고를 자동으로 발생하여 상기 유압유의 급격한 온도상승을 방지할 수 있는 최소한의 레벨을 유지하는 것을 특징으로 하는 다목적 도로관리차의 유압유 자동제어시스템.
   
4. 제 3항에 있어서,
   레벨센서(60)는 상기 유압탱크(2)의 상부면을 관통하여 설치되는 오작동방지 케이싱(61)에 내장 설치되고, 상기 오작동방지 케이싱(61)은 하측에 유압 통공(62)이 형성되며, 상측에는 공기유입구(63)가 유면 외측으로 노출되게 형성된 것을 특징으로 하는 다목적 도로관리차의 유압유 자동제어시스템.

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