KR101324894B1 - 굴삭기 선회장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 굴삭기 선회장치에 관한 것으로, 유압펌프(1)와, 구비한 선회모터(4)와, 중립 위치와 상기 선회모터(4)를 좌/우 방향으로 각기 선회시키는 위치 사이에서 절환되며 상기 유압펌프(1)와 선택적으로 연통되는 선회밸브(2)와, 상기 선회밸브(2)를 제어하는 선회 조이스틱(3)을 포함하는 굴삭기에 있어서, 상기 선회 조이스틱(3)과 상기 선회밸브(2)를 연결하는 유로에 설치된 제 1 셔틀밸브(21)와; 상기 선회밸브(2)와 상기 선회모터(4)를 연결하는 유로에 설치된 제 2 셔틀밸브(23)와; 상기 제 1 및 제 2 셔틀밸브(21)(23) 사이에 개재되어 있으며, 작동시에는 상기 선회모터(4)에 충전된 유압유를 바이패스 시키도록 제공된 선회 소음 및 충격 방지수단(30)을 포함으로써, 선회 압력이 완만하게 감소하고 선호 속도가 부드럽게 최대 속도에 도달함은 물론 전체적인 바이패스 유량이 완만하게 감소되어 선회모터에 공급되는 유량 또한 서서히 증가됨으로써 선회체의 과도한 회전 관성으로 인한 선회 토크의 급강하를 방지하여 굴착기 선회 가속시 발생되는 선회 소음 및 충격을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
굴삭기, 선회장치, 선회소음

Description

굴삭기 선회장치 {Swing device for excavator}
도 1은 종래 기술에 의한 굴삭기 선회장치를 나타내는 유압 회로도이다.
도 2는 본 발명에 의한 굴삭기 선회장치를 나타내는 유압 회로도이다.
도 3은 도 2의 요부를 확대하여 나타내는 유압 회로도이다.
도 4는 굴삭기 선회장치의 시간에 따른 압력/속도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 굴삭기 선회장치의 시간에 따른 압력/유량의 변화를 나타내는 그래프이다.
<< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >>
1 : 유압펌프 2 : 선회밸브
3 : 선회 조이스틱 4 : 선회모터
21, 23 : 셔틀밸브
30 : 선회 소음 및 충격 방지수단
31, 33 : 밸브 35 : 바이패스 체크밸브
37 : 어큐뮬레이터 39 : 가변 교축밸브
본 발명은 굴삭기 선회장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선회 모터에 공급되는 유량을 순차적으로 증가시켜 선회체의 과도한 회전 관성으로 인한 선회 토크의 급강하를 방지하여 굴착기 선회 가속시 발생되는 선회 소음 및 충격을 감소시킬 수 있는 굴삭기 선회장치에 관한 것이다.
도 1을 참조하여 종래 기술에 의한 굴삭기 선회장치의 작동 관계를 설명하면, 굴삭기 선회장치는 작업자가 선회 조이스틱(3)을 조작하면 선회밸브(2)가 절환되고 이에 대응하여 선회모터(4)로의 유로(A 포트 또는 B 포트)가 개방된다. 이와 같이 굴삭기 선회장치의 선회밸브(2)가 절환되면 선회밸브(2)의 중앙 바이패스 유로(선회모터의 드레인 포트와 연결되는 유로)가 패쇄되면서 네가티브 컨트롤 신호가 감소함으로써 유압펌프(1)의 사판각이 증가되면서 유량이 증가된다.
전술된 바와 같이 선회 가속시 선회 상부체의 회전 관성에 의한 회전 속도는 일정한 가속도를 가지고 서서히 증가하게 되며, 특히 이 구간에서는 유량펌프(1)의 공급 유량보다 선회모터(4)의 흡수 유량이 적어 선회모터(4)의 릴리프 밸브가 작동하게 된다.
그리고 선회 상부체가 충분히 가속되어 속도가 최대 속도에 근접하게 되면 회전 관성에 의해 속도 증가에 필요한 선회 토크가 급격히 감소하게 된다. 따라서 선회 토크의 급격한 감소는 선회 압력 프로파일을 통해서도 확인할 수 있다(도 4 및 도 5 참조). 결과적으로 선회 토크의 급격한 감소는 충격 발생 및 이로 인한 선회 감속기를 중앙으로 하는 선회 소음을 증가시킨다.
이러한 충격 발생과 선회 소음을 방지하기 위하여 종래 기술에 의한 굴삭기 선회장치는 반전방지밸브(5)를 구비하고 있다. 종래의 반전방지밸브(5)는 선회 정지시와 선회 가속시에 소량의 유량을 바이패스 시킴으로써 속도의 오우버슈트 (overshot)를 저지하는 기능을 수행한다. 그러나 이러한 반전방지밸브(5)는 전술한 상태에서 소량의 유량만을 바이패스 시킬 수 있는 구조를 갖기 때문에 완벽한 충격 발생 및 선회 소음을 방지할 수 없다.
따라서 종래 기술에 의한 굴삭기 선회장치는 선회 가속시 선회 토크 또는 압력의 급격한 감소를 막기 위해서 대 유량을 바이패스 시킬 수 있는 구성이 요구되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 본 발명의 목적은, 굴삭기의 선회 가속시 발생되는 충격과 선회 소음을 감소시킬 수 있는 굴삭기 선회장치를 제공함에 있다.
이러한 본 발명의 목적은, 유압펌프와, 구비한 선회모터와, 중립 위치와 상기 선회모터를 좌/우 방향으로 각기 선회시키는 위치 사이에서 절환되며 상기 유압 펌프와 선택적으로 연통되는 선회밸브와, 상기 선회밸브를 제어하는 선회 조이스틱을 포함하는 굴삭기에 있어서, 상기 선회 조이스틱과 상기 선회밸브를 연결하는 유로에 설치된 제 1 셔틀밸브와; 상기 선회밸브와 상기 선회모터를 연결하는 유로에 설치된 제 2 셔틀밸브와; 상기 제 1 및 제 2 셔틀밸브 사이에 개재되어 있으며, 작동시에는 상기 선회모터에 충전된 유압유를 바이패스 시키도록 제공된 선회 소음 및 충격 방지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 선회장치에 의해 달성될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 선회 소음 및 충격 방지수단은 중립 위치와, 상기 제 1 셔틀밸브를 연통하는 제 2 위치 사이에서 절환되는 제 1 밸브와, 어큐뮬레이터와, 상기 어큐뮬레이터와 상기 선회모터의 드레인 포트를 연통하는 제 1 위치와, 상기 어큐뮬레이터와 상기 제 1 밸브의 제 2 위치를 연통하는 제 2 위치 사이에서 절환되는 제 2 밸브와, 상기 어큐뮬레이터와 상기 제 2 밸브 사이에 개재된 바이패스 체크밸브와, 중립 위치와, 상기 제 2 셔틀밸브와 상기 선회모터의 드레인 포트와 연통되는 제 2 위치 사이에서 절환되는 가변 교축밸브를 포함한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 굴삭기 선회장치를 나타내는 유압 회로도이다.
도 3은 도 2의 요부를 확대하여 나타내는 유압 회로도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 굴삭기 선회장치는 선회 가속시 선회모터(4)로부터 유압유를 바이패스시켜 선회체의 과도한 회전 관성으로 인한 선회 토크의 급강하를 방지할 수 있도록 제공된 선회 소음 및 충격 방지수단(30)과, 선회 조이스틱(3)의 조작 방향에 무관하게 선회 소음 및 충격 방지수단(30)이 작동되도록 제공된 제 1 및 제 2 셔틀밸브(21)(23)를 포함하여 구성되어 있다.
굴삭기의 선회장치에 관련된 유압회로는 엔진과 연동된 유압펌프(1)와, 선회 조이스틱(3), 선회밸브(2), 선회모터(4), 셔틀밸브(21)(23) 및 선회 소음 및 충격 방지수단(30)을 포함하여 구성되어 있다.
유압펌프(1)는 선회 조이스틱(3)의 조작에 대응하여 각 위치로 절환되는 선회밸브(2)에 의해서 선회모터(4)에 유압유를 공급하거나 중지한다. 여기서 선회밸브(2)는 중립 위치와, 선회모터(4)를 좌측 또는 우측으로 각기 선회시키는 위치 사이에서 절환된다.
선회밸브(2)가 최초 중립 위치하며, 이때 유압펌프(1)의 유압유는 선회밸브(2)의 중립 위치를 경유하여 다시 복귀된다.
그리고 선회 조이스틱(2)이 좌측으로 조작되면 선회밸브(2)는 제 2 위치로 절환되어 유압펌프(1)의 유압유가 선회모터(4)의 A 포트로 유입되어 좌회전되며 이와는 반대로 선회 조이스틱(2)이 우측으로 조작되면 선회밸브(2)는 제 3 위치로 절환되어 유압펌프(1)의 유압유가 선회모터(4)의 B 포트로 유입되어 우회전된다.
여기서 전술된 바와 같이 선회 조이스틱(2)이 조작되지 않은 상태는 선회밸브(2)가 중립인 상태로서 유압펌프(1), 선회밸브(2)의 중립 위치 및 선회모터(4)의 드레인 포트(Mu)가 연통된다.
본 발명에 의한 제 1 셔틀밸브(21)는 선회 조이스틱(3)과 선회밸브(2)를 연결하는 유로 사이에 개재되어 있으며, 제 2 셔틀밸브(23)는 선회밸브(2)와 선회모터(4)를 연결하는 유로 사이에 개재되어 있다.
그리고 본 발명은 제 1 및 제 2 셔틀밸브(21)(23) 사이에 개재되어 있으며, 작동시에는 선회모터(4)의 드레인 포트(Mu)와 연결되어 유압유를 바이패스 시키도록 제공된 선회 소음 및 충격 방지수단(30)를 포함한다.
여기서 셔틀밸브(21)(23)는 선회 조이스틱(2)의 조작 방향에 무관하게 작용하여 선회 소음 및 충격 방지수단(30)이 작동되도록 한 것이다.
본 발명의 선회 소음 및 충격 방지수단(30)은 제 1 밸브(31), 제 2 밸브(33), 바이패스 체크밸브(35), 어큐뮬레이터(37) 및 가변교축밸브(39)를 포함하여 구성되어 있다.
먼저 제 1 밸브(31)는 중립 위치와, 제 1 셔틀밸브(21)와 연통되는 제 2 위치 사이에서 절환된다. 여기서 제 1 밸브(31)는 선회 조이스틱(2)가 조작되면 선회 파일럿 압력이 증가되고 이에 따라 최초 중립 상태에서 제 2 위치로 절환된다.
제 2 밸브(33)는 어큐뮬레이터(37)와 선회모터(4)의 드레인 포트(Mu)를 연통하는 제 1 위치와, 어큐뮬레이터(37)와 제 1 밸브(31)의 제 2 위치를 연통하는 제 2 위치 사이에서 절환된다.
그리고 바이패스 체크밸브(35)는 어큐뮬레이터(37)와 제 2 밸브(33) 사이에 개재되어 있다. 또한 가변 교축밸브(39)는 중립 위치와, 제 2 셔틀밸브(33)와 선 회모터(4)의 드레인 포트(Mu)와 연통되는 제 2 위치 사이에서 절환된다.
여기서 제 2 밸브(33)는 선회 조이스틱(3)의 조작되어 선회밸브(2)가 선회모터(4)의 A 또는 B 포트와 연통되어 유압유가 공급되면 선회모터(4)의 입구 압력(A 또는 B 포트의 압력)이 상승하게 되어 이 상승된 압력이 제 2 밸브(33)로 절환한다.
이하에서는 본 발명에 의한 굴삭기 선회장치의 작동 관계를 설명하면 다음과 같다.
굴삭기 사용자가 선회 조이스틱(3)를 조작(좌측 또는 우측)하면 이에 대응하여 선회밸브(2)는 선회모터(4)의 A 또는 B 포트와 연통된다. 이때, 선회 파일럿 압력은 제 1 셔틀밸브(21)를 중립 위치에서 제 2 위치로 절환한다.
그리고 선회밸브(2)를 통해 공급되는 유압유가 선회모터(4)에 공급되면 선회모터(4)의 입구 압력이 증가하게 되고, 이 증가된 선회모터(4)의 입구 압력이 제 2 셔틀밸브(22)를 중립 위치에서 제 2 위치로 절환된다. 여기서 제 2 셔틀밸브(22)가 제 2 위치로 절환되면 대기하고 있던 선회 파일럿 압력이 바이패스 체크밸브(35)를 통해 어큐뮬레이터(37)를 차징(charging)한다.
그리고 어큐뮬레이터(37)의 출구 압력은 가변 교축밸브(39)의 파일럿 압력으로 작용되며, 이 파일럿 압력에 의해 가변 교축밸브(39)는 제 2 위치로 절환된다.
따라서 가변 교축밸브(39)가 제 2 위치로 절환되어 선회모터(4)의 드레인 포트(Mu)와 연통되면 선회모터(4)의 A 또는 B 포트로 유입되는 유압유가 드레인 포 트(Mu)를 통해 드레인된다.
한편 굴삭기 선회장치는 선회 속도가 증가하여 선회모터(4)의 입구 압력이 감소되고 제 2 밸브(33)의 절환 압력보다 작아지게 되면, 선회 파일럿 압력은 다시 차단되고 어큐뮬레이터(37)는 드레인 포트(Mu)를 연통한다. 여기서 어큐뮬레이터(37)는 바이패스 체크밸브(35)의 오리피스 및 제 2 밸브(33)를 통해 선회모터(4)의 드레인 포트(Mu)와 연통된 드레인 라인으로 연결되므로 어큐뮬레이터(37)의 압력은 일정 시간을 두고 서서히 떨어지게 된다.
이와 같이 어큐뮬레이터(37)의 압력이 서서히 떨어짐에 따라 가변 교축밸브(39)를 통해 드레인되는 유량도 서서히 감소하게 된다. 이때 가변 교축밸브(39)를 통한 유량 바이패스는 어큐뮬레이터(37)의 압력이 절환 압력 이하가 될 때까지 계속된다.
본 발명에 의한 굴삭기 선회장치는 선회 가속시만 작동하여 선회 가속 초기부터 정속도 도달시점까지 유량이 바이패스 되도록 구성되어 있으며 셔틀밸브(21)(23)는 전술된 바와 같이 선회 방향에 무관하게 선회 소음 및 충격 방지수단(30)이 작동되도록 제공된 것이다.
따라서 본 발명에 의한 굴삭기 선회장치는 선회 가속시 유량을 바이패스 시켜주어 선회모터(4)에 공급되는 유량을 서서히 순차적으로 증가시켜 주는 효과가 있어 선회체의 과도한 회전 관성으로 인한 선회 토크의 급 강하를 원천적으로 방지하고 있다.
상기와 같은 결과는 도 4 및 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명의 굴삭 기 선회장치는 선회 압력이 완만하게 감소하고 선호 속도가 부드럽게 최대 속도에 도달하게 된다. 또한 본 발명의 굴삭기 선회장치는 바이패스 유량이 릴리프 밸브 및 반전방지밸브(5)를 통한 바이패스 유량과 더하여져 전체적인 바이패스 유량의 감소가 완만하게 이루어지기 때문에 선회모터(4)에 공급되는 유량도 서서히 증가되는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명은 전술된 실시예에 한정되어 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 분야의 통상적인 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 정도의 변형은 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것임은 자명하다.
이상의 구성을 갖는 본 발명은 선회 압력이 완만하게 감소하고 선호 속도가 부드럽게 최대 속도에 도달함은 물론 전체적인 바이패스 유량이 완만하게 감소되어 선회모터에 공급되는 유량 또한 서서히 증가됨으로써 선회체의 과도한 회전 관성으로 인한 선회 토크의 급강하를 방지하여 굴착기 선회 가속시 발생되는 선회 소음 및 충격을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 유압펌프(1)와, 구비한 선회모터(4)와, 중립 위치와 상기 선회모터(4)를 좌/우 방향으로 각기 선회시키는 위치 사이에서 절환되며 상기 유압펌프(1)와 선택적으로 연통되는 선회밸브(2)와, 상기 선회밸브(2)를 제어하는 선회 조이스틱(3)을 포함하는 굴삭기에 있어서,
    상기 선회 조이스틱(3)과 상기 선회밸브(2)를 연결하는 유로에 설치된 제 1 셔틀밸브(21)와;
    상기 선회밸브(2)와 상기 선회모터(4)를 연결하는 유로에 설치된 제 2 셔틀밸브(23)와;
    상기 제 1 및 제 2 셔틀밸브(21)(23) 사이에 개재되어 있으며, 작동시에는 상기 선회모터(4)에 충전된 유압유를 바이패스 시키도록 제공된 선회 소음 및 충격 방지수단(30)을 포함하며,
    상기 선회 소음 및 충격 방지수단(30)은,
    중립 위치와, 상기 제 1 셔틀밸브(21)를 연통하는 제 2 위치 사이에서 절환되는 제 1 밸브(31)와,
    어큐뮬레이터(37)와,
    상기 어큐뮬레이터(37)와 상기 선회모터(4)의 드레인 포트(Mu)를 연통하는 제 1 위치와, 상기 어큐뮬레이터(37)와 상기 제 1 밸브(31)의 제 2 위치를 연통하는 제 2 위치 사이에서 절환되는 제 2 밸브(33)와,
    상기 어큐뮬레이터(37)와 상기 제 2 밸브(33) 사이에 개재된 바이패스 체크밸브(35)와,
    중립 위치와, 상기 제 2 셔틀밸브(23)와 상기 선회모터(4)의 드레인 포트(Mu)와 연통되는 제 2 위치 사이에서 절환되는 가변 교축밸브(39)를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기 선회장치.
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