KR101593697B1 - 건설기계의 유압회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 건설기계의 유압회로는 제 1 및 제 2 펌프(101)(102) 각각으로부터 토출되고 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112) 각각에 의해 흐름 방향이 제어된 작동유를 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132) 각각에 공급하여 상기 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132)를 구동시키며, 제 1 및 제 2 압력보상밸브(141)(142)를 통해 상기 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112)의 전단의 압력을 보상하는 건설기계에 적용되는 것으로서, 상기 제 1 및 제 2 펌프(101)(102) 각각을 상기 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112) 각각에 연결하는 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122); 상기 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132) 각각의 로드센싱압력을 상기 제 1 및 제 2 압력보상밸브(141)(142) 각각에 도입하기 위한 제 1 및 제 2 로드센싱라인(151)(152); 조작부(191)로부터 입력되는 조작신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 로드센싱라인(151)(152)을 연결하거나 차단하는 제 1 합류밸브(161); 및 상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)의 압력에 따라 상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)을 합류시키거나 차단하는 제 2 합류밸브(162)를 포함한다.
합류, 시점, 제 1 및 제 2 토출압력, 유압 충격, 조작 지연

Description

건설기계의 유압회로{HYDRAULIC CIRCUIT FOR CONSTRUCTION MACHINERY}
본 발명은 굴삭기 등과 같은 건설기계에 관한 것으로서, 특히 복수의 펌프로부터 토출되는 작동유가 선택적으로 합류되어 액추에이터를 구동시키는 건설기계의 유압회로에 관한 것이다.
굴삭기와 같은 건설기계는 붐, 암, 버켓 등의 복수의 작업기 및 상부 선회체를 구비하며, 각 작업기 및 상부 선회체는 실린더나 유압모터와 같은 액추에이터에 의해 구동된다. 이러한 액추에이터는 복수의 유압펌프에 의해 토출되는 작동유에 의해 구동된다.
여기서, 복수의 유압펌프는 각각이 담당하는 복수의 액추에이터에 작동유를 공급하며, 복수의 액추에이터에 필요 유량이 어느 하나의 유압펌프의 최대 토출 유량을 초과하면, 다른 유압펌프의 토출유량을 합류시켜 액추에이터에 공급하게 된다. 그 일 예가 한국등록특허 제0748465호에 개시된다.
도 1은 상기 한국등록특허에 개시된 도면이다. 도 1을 참조하면, 제 1 유압펌프(2)로부터 토출되는 작동유는 제 1 토출라인(10)을 통해 제 1 컨트롤밸브(5)에 유입되고, 제 1 컨트롤밸브(5)에 유입된 작동유는 흐름 방향이 제어되어 제 1 액추 에이터(4)에 공급된다. 또한, 제 2 유압펌프(3)로부터 토출되는 작동유는 제 2 토출라인(11)을 통해 제 2 컨트롤밸브(8)에 공급되고, 상기 제 2 컨트롤밸브(8)에 공급된 작동유는 그 흐름방향이 제어되어 제 2 액추에이터(7)에 공급된다.
한편, 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(5)(8) 각각과 상기 제 1 및 제 2 액추에이터(4)(7) 각각의 사이에는 제 1 및 제 2 압력보상밸브(6)(9)가 설치되며, 상기 제 1 및 제 2 압력보상밸브(6)(9)의 수압부에는 제 1 및 제 2 부하압력 도입라인(16)(19)이 연결된다. 상기 제 1 및 제 2 부하압력 도입라인(16)(19)은 제 1 합류밸브(21)에 의해 합류되거나 차단된다.
또한, 제 1 및 제 2 토출라인(10)(11)의 사이에는 제 2 합류밸브(13)가 설치되며, 컨트롤러(14)로부터 출력되는 신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 토출라인(10)(11)을 합류시키거나 차단시킨다.
전술한 바와 같은 구성을 가지는 건설기계의 유압시스템은 작업자가 제 1 조작부(29)를 조작하면, 컨트롤러(14)는 조작신호로부터 제 1 액추에이터(4)에 필요한 유량을 산출하고, 산출된 필요 유량이 제 1 유압펌프(2)의 최대 토출 유량보다 큰 지를 판단한다. 상기 산출된 필요 유량이 제 1 유압펌프(2)의 최대 토출 유량보다 작으면, 제 1 및 제 2 합류밸브(21)(13)를 도 1과 반대로 변환시킨다. 반면, 산출된 필요 유량이 제 1 유압펌프(2)의 최대 토출 유량보다 큰 경우, 상기 제 1 합류밸브(21)를 도 1과 같은 상태로 변환시킨다. 그러면 제 2 압력보상밸브(9)에 의해 압력보상이 시작되고, 이에 의해 제 2 토출라인(11)이 압력이 상승한다. 그런 후에, 일정 시간 지연하여 제 2 합류밸브(13)를 도 1과 같이 변환시켜 제 1 및 제 2 토출라인(10)(11)을 연통시킨다. 이에 의해 제 1 및 제 2 유압펌프(2)(3)로부터 토출되는 작동유가 합류되게 된다. 이와 같이, 상기 한국등록특허에서는 제 1 합류밸브(21)가 완전히 개방된 후 일정 시간 후에 제 2 합류밸브(13)를 개방한다. 이는 제 1 및 제 2 토출라인(10)(11)의 압력차에 따른 충격이 발생하는 것을 방지하기 위해 제 1 및 제 2 토출라인(10)(11)의 압력이 동일하게 되는 시간을 확보하기 위함이다.
만약, 제 1 및 제 2 합류밸브(21)(13)를 동시에 개방하게 되면, 도 2의 A 및 B 영역과 같이, 제 1 액추에이터(4)에 공급되는 유량 및 압력이 갑작스럽게 작아지는 유압 충격이 발생하게 된다. 이는 제 1 토출라인(10)의 압력이 높고 제 2 토출라인(11)의 압력이 낮기 때문에, 제 2 합류밸브(13)가 개방되는 순간 제 1 토출라인(10)의 작동유가 제 2 토출라인(11)으로 갑작스럽게 흐르기 때문에 발생하는 현상이다. 이와 같은 압력과 유량이 갑작스럽게 작아지는 충격현상을 방지하기 위해 상기 한국등록특허에서는 제 1 합류밸브(21)가 개방된 후 일정 시간 지연되게 제 2 합류밸브(13)를 개방하고 있다.
그러나, 제 1 합류밸브(21)가 개방된 후 제 1 및 제 2 토출라인(10)(11)의 압력이 동일해지는 시간은 호스 배관 및 배치, 작동유의 온도, 작동유 압력의 크기, 조작부의 조작속도 등 다양한 변수에 의해 달라진다. 따라서, 상기 한국등록특허에 의할 경우, 제 1 및 제 2 토출라인(10)(11)의 압력이 동일하지 않은 상태에서 상기 제 2 합류밸브(13)를 개방하게 되는 경우가 발생하게 되고, 이에 의해 도 2와 같은 유량 및 압력이 갑작스럽게 작아지는 유압 충격 현상이 발생하게 된다.
물론, 제 1 합류밸브(21)가 개방된 후 충분한 시간이 흐른 뒤에 제 2 합류밸브(13)를 개방시키면, 상기 제 1 및 제 2 토출라인(10)(11)의 압력이 동일한 상태에서 합류될 수 있을 것이다. 그러나 이와 같은 경우, 제 1 합류밸브(21)가 개방된 후 제 2 합류밸브(13)가 개방되는 시점까지 너무 많은 시간이 소요되어, 제 1 액추에이터(4)의 구동속도가 저하되는 등 조작 지연이 발생하게 된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 유량 및 압력의 급격한 변화나 조작 지연 없이 복수의 펌프의 작동유를 합류시킬 수 있는 건설기계의 유압회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설기계의 유압회로는 제 1 및 제 2 펌프(101)(102) 각각으로부터 토출되고 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112) 각각에 의해 흐름 방향이 제어된 작동유를 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132) 각각에 공급하여 상기 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132)를 구동시키며, 제 1 및 제 2 압력보상밸브(141)(142)를 통해 상기 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112)의 전단의 압력을 보상하는 건설기계에 적용되는 것으로서, 상기 제 1 및 제 2 펌프(101)(102) 각각을 상기 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112) 각각에 연결하는 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122); 상기 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132) 각각의 로드센싱압력을 상기 제 1 및 제 2 압력보상밸브(141)(142) 각각에 도입하기 위한 제 1 및 제 2 로드센싱라인(151)(152); 조작부(191)로부터 입력되는 조작신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 로드센싱라인(151)(152)을 연결하거나 차단하는 제 1 합류밸브(161); 및 상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)의 압력에 따라 상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)을 합류시키거나 차단하는 제 2 합류밸브(162)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유압회로는 상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)의 압력 중 큰 압력을 선택하여 상기 제 2 합류밸브(162)의 제 1 수압부(162a)에 신호압으로 전달하는 고압선택밸브(170); 및 상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)의 압력 중 작은 압력을 선택하여 상기 상기 제 2 합류밸브(162)의 제 2 수압부(162b)에 신호압으로 전달하는 저압선택밸브(180)를 더 포함한다.
또한, 상기 저압선택밸브(180)와 상기 제 2 수압부(162b)를 연결하는 파일럿 라인(181)은 상기 제 1 합류밸브(161)에 의해 연결되거나 차단되며, 상기 제 1 합류밸브(161)에 의해 상기 파일럿 라인(181)이 차단되면, 상기 제 2 합류밸브(162)는 상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)을 분리시키고, 상기 제 1 합류밸브(161)에 의해 상기 파일럿 라인(181)이 연결되고 상기 제 1 및 제 2 수압부(162a)(162b)에 전달되는 신호압이 동일하면, 상기 제 2 합류밸브(162)는 상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)를 합류시킨다.
전술한 바와 같은 과제 해결 수단에 의하면, 제 2 합류밸브가 상기 제 1 및 제 2 토출라인의 압력에 따라 상기 제 1 및 제 2 토출라인을 합류시키거나 차단함으로써, 호스 배관 및 배치, 작동유의 온도, 작동유 압력의 크기, 조작부의 조작속도 등 다양한 변수에 의해 제 1 및 제 2 토출라인의 압력이 달라지더라도 제 1 및 제 2 토출라인를 정확한 시점에 합류시킬 수 있게 된다. 따라서, 기존에 제 1 및 제 2 토출라인의 압력차에 따른 합류 시점의 유압 충격을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 합류 시점이 지연되어 발생되는 조작지연 현상을 방지할 수 있게 된다.
특히, 제 1 및 제 2 로드센싱라인의 분리 및 합류를 제어하기 위한 제 1 합류밸브를 통해 상기 제 2 합류밸브의 제 2 수압부에 연결되는 파일럿 라인을 연결 및 차단함으로써, 최소한의 유압부품으로 합류 회로를 구성할 수 있게 되고, 이에 의해 제조원가를 절감할 수 있게 된다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압회로에 대하여 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압회로는 제 1 및 제 2 펌프(101)(102) 각각으로부터 토출되어 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112) 각각에 의해 흐름 방향이 제어된 작동유에 의해 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132) 각각이 구동되는 건설기계에 적용되는 것으로서, 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)과, 제 1 및 제 2 로드센싱라인(151)(152)과, 제 1 및 제 2 합류밸브(161)(162)와, 고압선택밸브(170)와, 저압선택밸브(180) 및 제어부(190)를 포함한다.
상기 제 1 및 제 2 펌프(101)(102)는 각각 제어부(190)로부터 출력되는 제어신호에 따라 경사판(103)(104)의 경사각이 조절되어 토출 유량이 조절되는 가변 용량형 펌프이다. 상기 제 1 및 제 2 펌프(101)(102)에는 각각 레귤레이터(105)(106)가 마련되며, 상기 각 레귤레이터(105)(106)는 제어부(190)로부터 출력되는 신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 펌프(101)(102)의 경사각을 조절하여 토출 유량을 가변시킨다. 여기서, 상기 제어부(190)는 조작부(191)로부터 출력되는 조작신호로부터 상 기 제 1 및 제 2 펌프(101)(102)의 토출유량을 산출하고, 이를 근거로 제어신호를 산출하여 상기 제 1 및 제 2 펌프(101)(102)의 각 레귤레이터(105)(106)에 출력한다.
상기 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112)는 제어부(190)로부터 출력되는 신호에 따라 일측 또는 타측으로 변환하면서, 상기 제 1 및 제 2 펌프(101)(102)로부터 토출되는 작동유의 흐름 방향과 유량을 제어하여 상기 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132) 각각에 공급한다.
상기 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132)는 각각 붐, 아암, 버켓 또는 상부 선회체 등과 같은 작업기를 구동시키기 위한 것으로서, 유압 실린더나 유압모터 등으로 구성된다. 본 도면에서는 액추에이터(131)(132) 및 컨트롤밸브(111)(112) 각각이 단일의 작업기를 위한 것으로 도시되어 있다. 하지만, 이는 꼭 이렇게 해석되는 것만은 아니며, 상기 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132)는 제 1 펌프(101) 및 제 2 펌프(102) 각각으로부터 공급받은 유압에 의해 작동되는 액추에이터들의 그룹을 이해의 편의를 위해 간략화하여 도시한 것으로도 해석이 가능하다. 이 경우 도면에서는 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112)가 각기 하나의 액추에이터에만 유압을 공급하는 것처럼 보일 수 있으나, 실제로 각각의 펌프들에 의해 유압을 공급받는 액추에이터들을 제어하기 위한 컨트롤밸브 그룹으로 간주가 가능하다. 상기 컨트롤 밸브 그룹에는 하나의 액추에이터를 구동시키기 위해 1속 2속으로 구분되어 작동유 유압을 제어하는 컨트롤 밸브가 제 1 및 제 2 컨트롤 밸브(111)(112) 각각에 구분되어 설치될 수 있다. 상술된 바와 같이 액추에이터들 및 컨트롤밸브들이 구성됨을 감안하면, 후술될 로드센싱라인들은 각 펌프로부터 공급받는 액추에이터들의 로드센싱라인들을 모두 고려한 형태로 간주될 수 있다. 이 경우, 펌프들간의 합류는 각각의 펌프로부터 유압을 공급받는 액추에이터들이 복합적으로 구동되는 경우를 고려할 수 있을 것이다. 즉, 펌프들의 합류는 여러 작업기가 복합적으로 구동하는 경우를 감안하여 진행될 수 있다. 이 경우 어느 펌프가 최대 토출량을 토출하는 상태에서 추가 작업지시가 입력되어 유량이 더 필요할 경우, 다른 작업기가 구동되어 이미 구동되고 있는 나머지 펌프의 토출유량을 늘려서 합류시킴을 의미하는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 각각에 개별적인 액추에이터만 연결된 경우를 예로 들어 설명한다.
이러한 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132)와 상기 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112)의 사이에는 제 1 및 제 2 압력보상밸브(141)(142)가 연결된다. 상기 제 1 및 제 2 압력보상밸브(141)(142)는 상기 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132)가 복합 동작시에 상기 제 1 및 제 2 펌프(101)(102)로부터 토출되는 압력을 상기 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132)의 로드센싱압력에 관계없이 동일하게 하기 위한 것이다. 보다 구체적으로, 상기 제 1 및 제 2 압력보상밸브(141)(142)는 상기 제 1 및 제 2 로드센싱라인(151)(152)이 연결되면, 상기 제 1 및 제 2 압력보상밸브(141)(142) 중 로드센싱압력이 저압인 압력보상밸브의 수압부에는 고압의 로드센싱압력이 신호압으로 전달되고, 이에 의해 저압의 로드센싱압력이 형성된 액추에이터에 공급되는 작동유의 유량을 감소시킨다. 이에 의해 저압의 펌프로부터 토출되는 펌프의 압력을 상승시키게 되고, 이에 의해 한 쌍의 펌프(101)(102)로부터 토출 되는 작동유의 압력이 동일하게 된다. 이와 같은 원리에 의해 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132)는 로드센싱압력에 관계없이 조작부(191)의 조작신호에 따라 구동될 수 있고 이에 의해 조작성을 향상시킬 수 있게 된다. 즉, 상기 제 1 및 제 2 압력보상밸브(141)(142)는 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132)가 복합 동작시 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112)의 전단의 압력을 보상하기 위한 것으로서, 이미 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)은 제 1 및 제 2 펌프(101)(102) 각각을 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112) 각각에 연결시켜, 상기 제 1 및 제 2 펌프(101)(102) 각각의 작동유를 상기 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112) 각각에 도입시킨다. 이러한 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)은 합류라인(123)에 의해 상호 연결되며, 상기 합류라인(123)은 상기 제 2 합류밸브(162)에 의해 연결 및 차단된다.
상기 제 1 및 제 2 로드센싱라인(151)(152) 각각은 상기 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132) 각각의 공급라인으로부터 인출된다. 따라서, 상기 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112)가 도 3과 같이 중립상태에 위치하면, 상기 제 1 및 제 2 로드센싱라인(151)(152)은 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112)를 통해 탱크(T)와 연결되어 저압이 형성된다. 그러나, 상기 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112)가 일측 또는 타측으로 변환되면, 상기 제 1 및 제 2 로드센싱라인(151)(152)은 상기 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132)에 작동유를 공급하는 라인과 연통되어 상기 제 1 및 제 2 로드센싱라인(151)(152)에는 상기 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132)의 로드 센싱압력이 형성되게 된다.
상기 제 1 로드센싱라인(151)은 상기 제 1 액추에이터(131)의 공급라인으로부터 인출되어 상기 제 1 합류밸브(161)의 일측에 연결된다. 또한, 상기 제 1 로드센싱라인(151)은 분기되어 상기 제 1 압력보상밸브(141)의 일측 수압부에 연결된다. 한편, 상기 제 1 압력보상밸브(141)의 타측 수압부에는 제 1 압력보상밸브(141) 전단의 압력인 인가된다. 또한, 상기 제 1 로드센싱라인(151)에는 제 1 로드센싱라인(151)의 로드센싱압이 탱크(T)로 드레인되는 것을 방지하기 위한 제 1 체크밸브(153)가 설치된다.
상기 제 2 로드센싱라인(152)은 상기 제 2 액추에이터(132)의 공급라인으로부터 인출되어 상기 제 1 합류밸브(161)의 타측에 연결된다. 또한, 상기 제 2 로드센싱라인(152)은 분기되어 상기 제 2 압력보상밸브(142)의 일측 수압부에 연결된다. 한편, 상기 제 2 압력보상밸브(142)의 타측 수압부에는 상기 제 2 압력보상밸브(142)의 전단의 압력이 인가된다. 또한, 상기 제 2 로드센싱라인(152)에는 제 2 로드센싱라인(152)의 로드센싱압이 탱크(T)로 드레인되는 것을 방지하기 위한 제 2 체크밸브(154)가 설치된다.
상기 제 1 합류밸브(161)는 그 일측에 상기 제 1 로드센싱라인(151)이 연결되고, 타측에 상기 제 2 로드센싱라인(152)이 연결되어 상기 제어부(190)로부터 출력되는 신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 로드센싱라인(151)(152)을 합류시키거나 분리하는 기능을 한다. 또한, 상기 제 1 합류밸브(161)는 그 일측에 상기 저압선택밸브(180)가 연결되고 그 타측에는 상기 제 2 합류밸브(162)의 제 2 수압부(162b)가 연결되어, 상기 저압선택밸브(180)에 의해 선택된 신호압을 상기 제 2 합류밸브(162)의 제 2 수압부(162b)에 전달하거나 차단하는 기능도 한다. 상기 제 1 합류밸브(161)는 제어부(190)로부터 출력되는 제어신호에 따라 변환된다고 설명하였으나, 상기 제어부(190)는 조작부(191)로부터 입력되는 조작신호에 따라 상기 제 1 합류밸브(161)를 변환시키기 때문에 상기 제 1 합류밸브(161)는 상기 조작부(191)의 조작신호에 따라 변환되는 것으로 표현될 수도 있다.
상기 제 2 합류밸브(162)는 상기 합류라인(123)에 설치되어 상기 합류라인(123)을 차단하거나 연결하여 상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)을 분리시키거나 합류시키는 기능을 한다. 이러한 제 2 합류밸브(162)의 양측 각각에는 제 1 및 제 2 수압부(162a)(162b)가 마련되며, 상기 제 1 수압부(162a)에는 상기 고압선택밸브(170)의 출력단이 연결되고, 상기 제 2 수압부(162b)에는 저압선택밸브(180)이 출력단이 제 1 합류밸브(161)를 거쳐 연결된다.
한편, 상기 제 2 수압부(162b)와 상기 저압선택밸브(180)를 연결하는 파일럿 라인(181)은 탱크(T)에 연결되며, 파일럿 라인(181)과 탱크(T)의 사이에는 언로딩 오리피스(182)가 설치된다. 상기 언로딩 오리피스(182)는 상기 제 1 합류밸브(161)에 의해 상기 파일럿 라인(181)이 개방되면 상기 저압선택밸브(180)로부터 전달되는 작동유의 미량을 드레인시킨다. 그러나 탱크(T)에 드레인되는 양이 미량이기 때문에 상기 저압선택밸브(180)의 출력단의 압력이 제 2 수압부(162b)에 그대로 전달되게 된다. 한편, 상기 제 1 합류밸브(161)에 의해 파일럿 라인(181)이 차단되면, 상기 제 2 수압부(162b)의 작동유는 탱크(T)로 드레인되어 상기 제 2 수압부(162b) 에는 탱크(T) 압력이 인가된다.
상기 고압선택밸브(170)는 상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122) 중 고압을 선택하여 상기 제 2 합류밸브(162)의 제 1 수압부(162a)에 신호압으로 전달하기 위한 것으로서 셔틀밸브 등이 이용될 수 있다.
상기 저압선택밸브(180)는 상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122) 중 저압을 선택하여 상기 제 2 합류밸브(162)의 제 2 수압부(162b)에 신호압으로 전달하는 기능을 한다.
상기 제어부(190)는 조작부(191)로부터 조작신호를 입력받아 상기 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112)와, 제 1 및 제 2 펌프(101)(102) 및 제 1 합류밸브(161)를 제어하기 위한 것으로서, 상기 제어부(190)에 대해서는 후술한 동작 설명란에서 상세히 설명한다.
이하, 전술한 바와 같은 구성을 가지는 건설기계의 유압회로의 동작에 대하여 설명한다.
도 3은 건설기계가 작업을 하지 않는 상태, 즉 아이들 상태를 개략적으로 나타낸 회로도이다. 도 3을 참조하면, 상기 제 1 합류밸브(161)는 스프링(161a)에 의해 상기 파일럿 라인(181)을 차단하고 상기 제 1 및 제 2 로드센싱라인(151)(152)을 분리하는 초기상태에 위치한다. 그리고, 상기 제 2 합류밸브(162)의 제 1 수압부(162a)에는 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122) 중 큰 압력이 인가되고 제 2 수압부(162b)에는 탱크(T)의 압력이 인가된다. 여기서, 상기 제 2 합류밸브(162)의 스프링(162c)이 제 2 합류밸브(162)를 가압하는 힘은 상기 제 1 및 제 2 펌 프(101)(102)의 유량이 최소인 상태의 압력에 의해 제 1 수압부(162a)에 가해지는 힘보다 작게 설정된다. 따라서, 제 2 합류밸브(162)는 도 3과 같이 합류라인(123)을 차단하는 위치에 있게 된다. 이에 의해 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)은 분리된 상태가 된다.
이와 같은 상태에서, 작업자가 조작부(191)를 조작하면, 조작부(191)의 조작신호가 제어부(190)로 입력된다. 그러면, 제어부(190)는 입력된 조작신호부터 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132)에 필요한 유량을 산출한다. 그런 후에, 산출된 필요 유량이 제 1 및 제 2 펌프(101)(102) 중 어느 하나의 최대 유량 보다 작으면, 제 1 합류밸브(161)를 도 3과 같은 상태로 유지한다. 그러면, 상기 제 2 합류밸브(162)는 도 3과 같은 상태를 유지하여 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)이 분리된 상태를 유지하게 된다. 이와 같이 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)이 분리된 상태에서는 제 1 펌프(101)로부터 토출되는 작동유는 제 1 액추에이터(131)에만 공급되고, 제 2 펌프(102)로부터 토출되는 작동유는 제 2 액추에이터(132)에만 공급된다.
한편, 조작신호로부터 산출된 필요 유량이 제 1 및 제 2 펌프(101)(102) 중 어느 하나의 펌프의 최대 토출 유량보다 크면, 상기 제 1 합류밸브(161)에 전원을 인가하여 제 1 합류밸브(161)를 도 4와 같은 상태로 변환한다. 이에 의해 제 1 및 제 2 로드센싱라인(151)(152)이 상호 연결되어 합류된 상태가 된다.
일 예로, 조작부(191)로부터 입력된 조작신호가 제 1 액추에이터(131)를 구동시키는 입력신호이고, 조작신호로부터 산출된 제 1 액추에이터(131)의 필요 유량이 제 1 펌프(101)의 최대 토출 유량보다 크면, 제 2 펌프(102)의 토출 유량을 제 1 액추에이터(131)에 공급해야 하기 때문에 제어부(190)는 제 1 합류밸브(161)를 도 4와 같이 변환하고, 제 2 펌프(102)의 레귤레이터(106)에 제어신호를 출력하여 제 2 펌프(102)의 토출 유량을 증가시킨다. 그러면, 상기 제 2 펌프(102)의 토출 유량이 증가하여 제 2 토출라인(122)의 압력이 상승하기 시작한다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 로드센싱라인(151)(152)이 합류되면, 상기 제 1 로드센싱라인(151)의 저압이 상기 제 2 로드센싱라인(152)을 통해 상기 제 1 압력보상밸브(141)의 일측 수압부에 전달된다. 그리고 타측 수압부는 제 1 컨트롤밸브(111)를 통해 공급되는 제 1 펌프(101)의 작동유의 고압이 인가된다. 이에 의해 상기 제 1 압력보상밸브(141)는 도 4와 같은 상태로 변환되어, 상기 제 1 컨트롤밸브(111)를 통과한 작동유를 상기 제 1 액추에이터(131)에 공급하게 된다.
한편, 상기 제 1 합류밸브(161)가 도 4와 같이 변환되면, 상기 저압선택밸브(180)의 파일럿 라인(181)은 상기 제 2 합류밸브(162)의 제 2 수압부(162b)에 연결된다. 이때, 상기 제 2 합류밸브(162)의 제 1 수압부(162a)에는 고압선택밸브(170)에 의해 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)의 압력 중 큰 압력이 신호압으로 전달된다. 따라서, 상기 제 1 합류밸브(161)가 변환되는 시점에는 상기 제 1 토출라인(121)의 압력이 상기 제 2 토출라인(122)의 압력보다 높으므로, 상기 제 1 토출라인(121)의 압력이 상기 제 1 수압부(162a)에 인가되고 상기 제 2 수압부(162b)에는 제 2 토출라인(122)의 압력이 인가된다.
이와 같은 상태에서 상기 제 2 펌프(102)의 토출유량이 증가하여 상기 제 2 토출라인(122)의 압력이 점차 상승하게 되어 상기 제 1 토출라인(121)의 압력과 동 일해지는 순간 상기 제 2 합류밸브(162)는 도 4와 같이 변환되어 상기 합류라인(123)을 연결하게 된다. 이에 의해 상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)이 합류되어 상기 제 2 펌프(102)로부터 토출되는 작동유는 합류라인(123)과 제 2 합류밸브(162)를 통해 제 1 펌프(101)의 작동유와 함께 상기 제 1 액추에이터(131)에 공급된다.
이와 같이, 상기 제 2 합류밸브(162)를 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)의 압력에 따라 변환시킴으로써, 호스 배관 및 배치, 작동유의 온도, 작동유 압력의 크기, 조작부의 조작속도 등 다양한 변수에 의해 달라지는 작동유의 압력의 변동과 관계없이 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)를 정확한 시점에 합류시킬 수 있게 된다. 따라서, 기존에 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)의 압력차에 따른 합류 시점의 유압 충격을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 합류 시점이 지연되는 것에 의해 작업성이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.
특히, 제 1 및 제 2 로드센싱라인(151)(152)의 분리 및 합류를 제어하기 위한 제 1 합류밸브(161)를 통해 상기 제 2 합류밸브(162)의 제 2 수압부(162b)에 연결되는 파일럿 라인(181)을 연결 및 차단함으로써, 최소한의 유압부품으로 합류 회로를 구성할 수 있게 되고, 이에 의해 제조원가를 절감할 수 있게 된다.
도 1은 종래 건설기계의 유압회로를 개략적으로 나타낸 유압회로도,
도 2는 도 1의 유압회로에서 제 1 및 제 2 유압펌프의 토출압력이 동일하지 않은 시점에 제 1 및 제 2 토출라인을 합류시키는 경우 제 1 및 제 2 유압펌프의 토출압력 및 유량과 제 1 액추에이터의 압력 및 유량을 개략적으로 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압회로를 개략적으로 나타낸 유압 회로도,
도 4는 도 3의 제 1 및 제 2 토출라인이 합류된 상태를 개략적으로 나타낸 유압회로도이다.
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>
101, 102; 제 1 및 제 2 펌프 111, 112; 제 1 및 제 2 컨트롤밸브
121, 122; 제 1 및 제 2 토출라인 131, 132; 제 1 및 제 2 액추에이터
141, 142; 제 1 및 제 2 압력보상밸브 151, 152; 제 1 및 제 2 로드센싱라인
161; 제 1 합류밸브 162; 제 2 합류밸브
162a, 162b; 제 1 및 제 2 수압부 170; 고압선택밸브
180; 저압선택밸브 190; 제어부
191; 조작부

Claims (3)

  1. 제 1 및 제 2 펌프(101)(102) 각각으로부터 토출되고 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112) 각각에 의해 흐름 방향이 제어된 작동유를 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132) 각각에 공급하여 상기 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132)를 구동시키며, 제 1 및 제 2 압력보상밸브(141)(142)를 통해 상기 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112)의 전단의 압력을 보상하는 건설기계의 유압회로로서,
    상기 제 1 및 제 2 펌프(101)(102) 각각을 상기 제 1 및 제 2 컨트롤밸브(111)(112) 각각에 연결하는 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122);
    상기 제 1 및 제 2 액추에이터(131)(132) 각각의 로드센싱압력을 상기 제 1 및 제 2 압력보상밸브(141)(142) 각각에 도입하기 위한 제 1 및 제 2 로드센싱라인(151)(152);
    조작부(191)로부터 입력되는 조작신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 로드센싱라인(151)(152)을 연결하거나 차단하는 제 1 합류밸브(161); 및
    상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)의 압력에 따라 상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)을 합류시키거나 차단하는 제 2 합류밸브(162)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)의 압력 중 큰 압력을 선택하여 상기 제 2 합류밸브(162)의 제 1 수압부(162a)에 신호압으로 전달하는 고압선택밸브(170); 및
    상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)의 압력 중 작은 압력을 선택하여 상기 상기 제 2 합류밸브(162)의 제 2 수압부(162b)에 신호압으로 전달하는 저압선택밸브(180)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 저압선택밸브(180)와 상기 제 2 수압부(162b)를 연결하는 파일럿 라인(181)은 상기 제 1 합류밸브(161)에 의해 연결되거나 차단되며,
    상기 제 1 합류밸브(161)에 의해 상기 파일럿 라인(181)이 차단되면, 상기 제 2 합류밸브(162)는 상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)을 분리시키고,
    상기 제 1 합류밸브(161)에 의해 상기 파일럿 라인(181)이 연결되고 상기 제 1 및 제 2 수압부(162a)(162b)에 전달되는 신호압이 동일하면, 상기 제 2 합류밸브(162)는 상기 제 1 및 제 2 토출라인(121)(122)를 합류시키는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압회로.
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