KR101642900B1 - 건설기계의 유압회로 및 그 제어장치 - Google Patents

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Abstract

센터바이패스통로에 직렬로 배치된 복수의 방향제어밸브로 이루어지는 방향제어밸브 그룹과, 방향제어밸브 그룹의 하류의 센터바이패스통로에 배치된 블리드오프밸브를 가지고, 방향제어밸브는, 압유를 센터바이패스통로에 유출하는 제1 내부통로와, 압유를 유압 액츄에이터에 공급하는 제2 내부통로를 구비하며, 제1 내부통로는 유압펌프로부터 토출된 압유를 방향제어밸브에 대해서 하류의 상기 센터바이패스통로에 유출시킴으로써, 센터바이패스통로와 제1 내부통로에 의해 패럴렐통로를 형성하고, 제2 내부통로는 스풀의 개구 및/또는 바이패스통로를 경유하여 센터바이패스통로로부터 실린더포트에 압유를 공급한다.

Description

건설기계의 유압회로 및 그 제어장치{Hydraulic circuit for construction machinery and control device for same}
본 발명은, 건설기계의 유압회로 및 그 제어장치에 관한 것이다.
건설기계에는, 유압펌프로부터 토출된 압유의 일부(예를 들면 잉여분)를 작동유탱크에 되돌리는 제어(블리드오프제어)를 행하는 것이 있다. 블리드오프제어를 행하기 위해서, 건설기계에서는, 압유를 되돌리기 위한 간극(블리드개구)을 방향제어밸브의 스풀에 마련하고 있는 것이 있다. 건설기계는, 이 블리드개구의 개구면적을 변화시킴으로써, 블리드오프제어를 행한다(예를 들면, 특허문헌 1).
종래의 건설기계의 유압회로에서는, 예를 들면 도 6에 나타내는 바와 같이, 방향제어밸브(Vm)의 스풀에 복수의 블리드개구(Sbo)를 구비한다. 이 때, 유압회로는, 블리드개구(Sbo)의 개구면적을 변화시킴으로써, 블리드오프제어를 행한다.
선행기술문헌
(특허문헌)
특허문헌 1: 일본 특허공개공보 평11－257302호
그러나, 특허문헌 1에 개시되어 있는 건설기계의 유압회로에서는, 복수의 방향제어밸브의 스풀에 각각 블리드개구를 마련하고 있기 때문에, 센터바이패스통로를 통과하는 압유의 압력 손실이 증가하는 경우가 있었다. 예를 들면 도 7에 나타내는 바와 같이, 방향제어밸브(Vm)를 복수 배치한 종래의 유압회로에서는, 복수의 방향제어밸브(Vm)의 스풀에 각각 복수의 블리드개구(Sbo)를 마련할 필요가 있기 때문에, 센터바이패스통로(RCm)의 형상이 복잡하게 되어(절곡부가 많아져), 센터바이패스통로(RCm)을 통과하는 압유의 압력 손실이 증가하는 경우가 있었다.
또, 특허문헌 1의 유압회로에서는, 복수의 방향제어밸브의 스풀에 각각 블리드개구를 마련하고 있기 때문에, 유압펌프(센터바이패스통로)로부터 유압 액츄에이터(실린더포트)에 공급되는 작동유(압유)의 압력 손실이 증가하는 경우가 있었다.
또한, 특허문헌 1의 유압회로에서는, 패럴렐통로(예를 들면 도 6의 RP)를 마련하는 경우에, 센터바이패스통로(RC)와 실린더포트(CprtBm)를 바이패스하는 바이패스통로(바이패스전환밸브)를 더욱 마련할 때, 방향제어밸브(Vm)의 스풀의 길이방향의 크기(또는 브리지통로(Rbm))가 대형화되는 경우가 있었다.
본 발명은, 이러한 사정하에 이루어진 것으로, 유압펌프로부터 토출되는 압유가 공급되는 센터바이패스통로를 구비하고, 블리드오프제어를 행하는 건설기계의 유압회로 또는 그 제어장치로서, 센터바이패스통로를 통과하는 압유 및 실린더포트에 공급하는 압유의 압력 손실을 저감할 수 있는 건설기계의 유압회로 또는 그 제어장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 실시형태에 의하면, 유압펌프로부터 토출되는 압유가 공급되는 센터바이패스통로를 구비하는 건설기계의 유압회로로서, 상기 센터바이패스통로에 직렬로 배치된 복수의 방향제어밸브로 이루어지는 방향제어밸브 그룹과, 상기 방향제어밸브 그룹의 하류의 상기 센터바이패스통로에 배치된 블리드오프밸브를 가지고, 상기 방향제어밸브는, 상기 방향제어밸브에 공급된 압유를 상기 센터바이패스통로에 유출하는 제1 내부통로와, 상기 압유를 실린더포트에 공급하는 제2 내부통로를 구비하며, 상기 제1 내부통로는, 상기 유압펌프로부터 토출된 압유를 상기 방향제어밸브에 대해서 하류의 상기 센터바이패스통로에 유출시킴으로써, 상기 센터바이패스통로와 상기 제1 내부통로에 의해 패럴렐통로를 형성하고, 상기 제2 내부통로는, 스풀의 개구 및/또는 바이패스통로를 경유하여, 상기 센터바이패스통로로부터 상기 실린더포트에 압유를 공급하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압회로가 제공된다. 또, 상기 바이패스통로는, 바이패스전환밸브가 배치되고, 상기 바이패스전환밸브는, 상기 바이패스전환밸브의 개구면적을 변화시킴으로써, 상기 바이패스통로를 경유하여 상기 실린더포트에 공급되는 압유의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는, 건설기계의 유압회로가 제공된다. 또, 상기 제1 내부통로는, 상기 방향제어밸브의 스풀위치에 관계없이 대략 동일한 통로 면적을 가지고, 상기 통로 면적에 대응하는 상기 패럴렐통로를 형성하며, 상기 복수의 방향제어밸브는, 상기 패럴렐통로만으로부터 압유의 공급을 받는 것을 특징으로 하는, 건설기계의 유압회로가 제공된다. 또, 복수의 상기 방향제어밸브 그룹과 복수의 상기 센터바이패스통로를 가지고, 복수의 상기 방향제어밸브 그룹은, 복수의 상기 센터바이패스통로마다 각각 배치되어, 복수의 상기 센터바이패스통로와 복수의 상기 방향제어밸브 그룹의 각 제1 내부통로가, 각각 패럴렐통로를 형성하는 것을 특징으로 하는, 건설기계의 유압회로가 제공된다.
또, 본 실시형태에 의하면, 상기 유압회로 중 어느 1개를 제어하는 건설기계의 유압회로의 제어장치가 제공된다. 또, 상기 건설기계에 입력된 조작 정보에 따라, 상기 바이패스전환밸브의 개구면적을 변경하는 것을 특징으로 하는, 건설기계의 유압회로의 제어장치가 제공된다.
본 발명에 관한 건설기계의 유압회로 또는 그 제어장치에 의하면, 센터바이패스통로를 통과하는 압유 및 실린더포트에 공급되는 압유의 압력 손실을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 건설기계의 일례를 설명하는 개략 외관도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 건설기계의 유압회로의 일례를 설명하는 유압회로도이다.
도 3a는 본 발명의 실시형태에 관한 건설기계의 유압회로의 방향제어밸브의 일례를 설명하는 개략 구성도이다.
도 3b는 본 발명의 실시형태에 관한 건설기계의 유압회로의 방향제어밸브의 일례를 설명하는 개략 구성도이다.
도 3c는 본 발명의 실시형태에 관한 건설기계의 유압회로의 방향제어밸브의 일례를 설명하는 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 관한 건설기계의 유압회로의 방향제어밸브의 단면(도 3a로부터 도 3c의 AA단면)의 일례를 설명하는 개략 단면도이다.
도 5는 건설기계의 유압회로의 그 외의 예를 설명하는 유압회로도이다.
도 6은 그 외의 예의 유압회로의 방향제어밸브를 설명하는 개략 구성도이다.
도 7은 그 외의 예의 유압회로의 방향제어밸브의 단면(도 6의 BB단면)의 일례를 설명하는 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 관한 건설기계의 유압회로의 방향제어밸브의 일례를 설명하는 개략 구성도이다.
첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 한정적이지 않은 예시의 실시형태에 대하여 설명한다. 다만, 첨부된 전체 도면 내의 기재에서, 동일 또는 대응하는 부재 또는 부품에는, 동일 또는 대응하는 참조 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다. 또, 도면은, 부재 혹은 부품 간의 상대비를 나타내는 것을 목적으로 하지 않는다. 따라서, 구체적인 치수는, 이하의 한정적이지 않은 실시형태에 비추어, 당업자에 의해 결정할 수 있다.
이후에, 본 발명의 실시형태에 관한 유압회로(20)를 구비하는 건설기계(100)를 이용하여, 본 발명을 설명한다. 다만, 본 발명은, 본 실시형태 이외에도, 센터바이패스통로(센터바이패스라인)를 구비하는 건설기계로서, 컷밸브(블리드오프밸브, 유량제어밸브 등)을 이용하여 압유의 일부를 탱크에 환류(블리드오프제어)하는 건설기계라면, 어느 건설기계에도 이용할 수 있다. 또, 본 발명을 이용할 수 있는 건설기계에는, 유압 쇼벨, 크레인차, 불도저, 휠 로더 및 덤프 트럭 및 항타기, 항발기, 워터 제트, 오니 배수 처리설비, 그라우트 믹서, 샤프트 공법용 기계 및 천공 기계 등이 포함된다.
(건설기계의 구성)
본 발명을 이용할 수 있는 건설기계(100)의 개략 구성을, 도 1을 이용하여 설명한다. 여기에서, 건설기계란, 본 실시형태에서는, 유압 액츄에이터(후술하는 붐 등)를 이용하여, 원하는 작업을 실시하는 기계이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 건설기계(100)는, 유압 액츄에이터로서, 상부선회체(10Up)에 기단부가 축지지된 붐(11)과, 붐(11)의 선단에 축지지된 암(12)과, 암(12)의 선단에 축지지된 버킷(13)을 구비한다.
건설기계(100)는, 붐(11)과 상부선회체(10Up)와의 간극에 배치된 붐실린더(11c)에 작동유를 공급함으로써, 붐실린더(11c)를 길이방향으로 신축한다. 이 때, 붐(11)은, 붐실린더(11c)의 신축에 의해, 상하방향으로 구동된다. 또, 건설기계(100)는, 오퍼레이터(운전자, 작업자)의 조작 레버의 조작량(및 조작 방향)에 따라 제어되는 붐용 방향제어밸브(예를 들면 도 2(후술)의 Vb1 및 Vb2)에 의해, 붐실린더(11c)에 공급되는 작동유를 제어한다. 이 결과, 건설기계(100)는, 오퍼레이터의 조작 레버의 조작량 등에 따라, 원하는 작업을 실시한다.
또, 건설기계(100)는, 붐(11)의 경우와 마찬가지로, 암실린더(12c) 및 버킷실린더(13c)의 신축에 의해, 암(12) 및 버킷(13)을 구동한다. 건설기계(100)는, 붐실린더(11c)의 경우와 마찬가지로, 암용 방향제어밸브(예를 들면 도 2의 Va1 및 Va2) 및 버킷용 방향제어밸브(예를 들면 도 2의 Vbk)를 이용하여, 암실린더(12c) 및 버킷실린더(13c)에 공급되는 작동유를 제어한다.
또한, 건설기계(100)는, 차륜 및 선회장치 등을 이용하여, 건설기계(100) 본체의 주행(전후좌우의 이동) 및 회전(선회 등)을 행한다. 건설기계(100)는, 예를 들면 주행용의 방향제어밸브 등(예를 들면 도 2의 Vt1, Vt2 및 Vst)을 이용하여, 오퍼레이터의 조작 레버의 조작량 등에 따라, 건설기계(100)의 주행 등을 실시한다.
본 발명을 이용할 수 있는 건설기계(100)는, 유압펌프로부터 유압 액츄에이터에 작동유(압유)를 공급하는 유압회로(후술)(20)와, 건설기계(100)의 각 구성의 동작을 제어하는 제어장치(후술)(30)를 더욱 구비한다. 이하에, 본 발명의 실시형태에 관한 건설기계(100)의 유압회로(20) 및 제어장치(30)를 구체적으로 설명한다.
(건설기계의 유압회로)
본 발명의 실시형태에 관한 건설기계(100)의 유압회로(20)를, 도 2를 이용하여 설명한다. 여기에서, 도 2에 기재한 실선은, 유로(압유의 통로)를 나타낸다. //를 부가하고 있는 실선은, 전기 제어계를 나타낸다.
다만, 본 발명을 적용할 수 있는 유압회로는, 도 2에 나타내는 것에 한정되지 않는다. 즉, 센터바이패스통로를 구비하고, 방향제어밸브의 하류측의 센터바이패스통로에 컷밸브를 배치하고 있는 유압회로이면, 어느 유압회로에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또, 도 2에 나타내는 유압회로(20)는 2개의 유압펌프를 구비하지만, 본 발명을 적용할 수 있는 유압회로는 2개의 유압펌프를 구비하는 것에 한정되지 않는다. 즉, 1개 또는 3개 이상의 유압펌프를 구비하는 유압회로(건설기계)에 본 발명을 이용해도 된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 관한 건설기계(100)의 유압회로(20)는, 도시하지 않은 동력원(원동기, 엔진, 모터 등)의 출력축에 기계적으로 접속된 2개의 유압펌프(P)(제1 유압펌프(P1) 및 제2 유압펌프(P2))와, 2개의 유압펌프(P)로부터 각각 토출된 압유(작동유)가 공급되는 2개의 센터바이패스통로(RC)(제1 센터바이패스통로(RC1) 및 제2 센터바이패스통로(RC2))와, 유압 액츄에이터(도 1의 붐(11) 등)를 제어하는 방향제어밸브(제1 주행용 방향제어밸브(Vt1) 등)와, 주행직진용의 방향제어밸브(주행직진밸브)(Vst)를 가진다. 또, 유압회로(20)는, 센터바이패스통로(RC)의 하류(예를 들면 최하류)에 배치된 블리드오프밸브(Vbo)(제1 블리드오프밸브(Vbo1) 및 제2 블리드오프밸브(Vbo2))와, 블리드오프밸브(Vbo)의 파일럿포트(제어포트)에 입력하는 압력을 생성하는(압유를 토출하는) 파일럿펌프(Pp)(제1 파일럿펌프(Pp1) 및 제2 파일럿펌프(Pp2))를 가진다. 또, 유압회로(20)는, 본 실시형태에서는, 센터바이패스통로(RC)의 압유를 실린더포트에 공급(바이패스)하는 바이패스통로(RBp)와, 바이패스통로(RBp)에 배치된 바이패스전환밸브(Vps)를 더욱 가진다.
다만, 도 2에 나타내는 유압회로(20)에서는 바이패스통로(RBp)(및 바이패스전환밸브(Vps))를 제1 붐용 방향제어밸브(Vb1)와 제1 암용 방향제어밸브(Va1)와의 상류측에 배치하고 있지만, 본 발명을 적용할 수 있는 유압회로의 바이패스통로는 이러한 위치에 배치되는 것에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명을 적용할 수 있는 유압회로는, 임의의 방향제어밸브의 상류측 또는 하류측에 바이패스통로(바이패스전환밸브)를 마련해도 된다. 또, 유압회로(20)는, 바이패스전환밸브(Vps)로서, 비례밸브, 비례제어밸브, 전환밸브 등을 이용할 수 있다. 또, 유압회로(20)는, 바이패스전환밸브(Vps)로서, 미리 배치되어 있는 로드체크밸브를 이용해도 된다.
본 실시형태에 관한 유압회로(20)는, 방향제어밸브(Vt1 등)를 센터바이패스통로(RC)에 직렬로 배치하고, 센터바이패스통로(RC)의 하류에 블리드오프밸브(Vbo)를 배치하고 있다. 구체적으로는, 유압회로(20)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 유압펌프(P1)에 대응하는 제1 센터바이패스통로(RC1)에, 제1 주행용 방향제어밸브(예를 들면 좌측주행용 방향제어밸브)(Vt1), 예비용 방향제어밸브(Vop), 선회용 방향제어밸브(Vsw), 제2 붐용 방향제어밸브(Vb2) 및 제1 암용 방향제어밸브(Va1) 및 제1 블리드오프밸브(Vbo1)를 직렬로 배치하고 있다. 또, 유압회로(20)는, 제2 유압펌프(P2)에 대응하는 제2 센터바이패스통로(RC2)에, 제2 주행용 방향제어밸브(예를 들면 우측주행용 방향제어밸브)(Vt2), 버킷용 방향제어밸브(Vbk), 제1 붐용 방향제어밸브(Vb1) 및 제2 암용 방향제어밸브(Va2) 및 제2 블리드오프밸브(Vbo2)를 직렬로 배치하고 있다. 또한, 유압회로(20)는, 제2 센터바이패스통로(RC2)의 상류측에, 주행직진밸브(Vst)를 배치하고 있다.
즉, 본 실시형태에 관한 유압회로(20)는, 센터바이패스통로(RC)에 복수의 방향제어밸브를 직렬로 배치하고 있다. 또, 유압회로(20)는, 2개의 센터바이패스통로(RC1, RC2)에 복수의 방향제어밸브를 각각 직렬로 배치함으로써, 방향제어밸브를 직렬로 배치하고 있다. 다만, 이후의 설명에 있어서, 센터바이패스통로(RC)에 직렬로 배치된 복수의 방향제어밸브로 이루어지는 그룹을 “방향제어밸브 그룹”이라고 한다.
본 실시형태에 관한 유압회로(20)는, 오퍼레이터의 조작 레버의 조작에 대응하는 조작 정보(예를 들면, 조작량에 관한 정보, 조작 방향에 관한 정보)에 따라 생성된 리모트컨트롤압(리모트컨트롤밸브의 2차압)을, 조작된 조작 레버에 대응하는 방향제어밸브(Vt1 등)에 입력한다. 이 때, 방향제어밸브는, 스풀(유량제어 스풀)의 양단에 도입되는 리모트컨트롤압에 따라, 스풀의 위치를 전환하여, 스풀의 개구의 면적을 변화시킨다. 이로써, 방향제어밸브는, 스풀의 개구를 경유하여 센터바이패스통로(RC)로부터 유압 액츄에이터(예를 들면 도 3a로부터 도 3c의 실린더포트(Cprt))에 공급하는 압유(작동유)의 유량(조작량) 및 방향(조작 방향)을 제어할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 유압회로(20)는, 센터바이패스통로(RC)(예를 들면 RC1)의 하류에 배치한 블리드오프밸브(Vbo)(예를 들면 Vbo1)를 이용하여, 유압펌프(P)(예를 들면 P1)로부터 토출된 압유의 일부(잉여분)를 작동유탱크(Tnk)에 환류한다(블리드오프제어함). 이로써, 건설기계(100)는, 유압실린더(예를 들면 11c)에 공급되는 작동유(압유)의 유량을 제어하여, 유압 액츄에이터(예를 들면 도 1의 붐(11))의 구동(동작)을 제어할 수 있다.
여기에서, 블리드오프밸브(Vbo)는, 본 실시형태에서는, 그 개구면적이 최대가 되는 언로드 위치와, 개구면적이 제로가 되는 블록위치를 구비한다. 블리드오프밸브(Vbo)는, 후술하는 제어장치(30)에 의해 제어되는 전자비례감압밸브 등(도시하지 않음)을 통하여 파일럿펌프(Pp)의 압유(의 압력)를 이용하여, 언로드 위치로부터 블록위치로 전환되어, 그 개구면적이 변화된다. 이로써, 블리드오프밸브(Vbo)는, 변화된 개구면적에 대응하는 원하는 유량의 압유를 작동유탱크(Tnk)에 환류할(되돌릴) 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 유압회로(20)는, 방향제어밸브(예를 들면 도 2의 Vb1 또는 Va1)의 상류측에 배치한 바이패스통로(RBp)(및 바이패스전환밸브(Vps))를 이용하여, 유압펌프(P)(P2 또는 P1)로부터 토출된 압유의 일부를 실린더포트(예를 들면 도 3a로부터 도 3c의 Cprt)에 직접 공급한다. 또, 유압회로(20)는, 건설기계(100)에 입력된 정보에 근거하여, 바이패스전환밸브(Vps)의 개구면적을 변화시킨다. 즉, 본 실시형태에 관한 유압회로(20)는, 바이패스전환밸브(Vps)를 로드체크밸브로서 기능시킴과 함께, 바이패스통로(RBp)를 이용하여 유압 액츄에이터에 작동유(압유)를 직접 공급하는 전환밸브로서 기능시킨다.
(방향제어밸브 및 그 내부통로)
본 발명의 실시형태에 관한 건설기계(100)의 유압회로(20)에 배치된 방향제어밸브를, 도 3a부터 도 3c 및 도 4를 이용하여 설명한다.
도 3a에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 유압회로(20)는, 유압 액츄에이터(유압실린더)에 공급하는 작동유(압유)를 제어하는 방향제어밸브(V)와, 센터바이패스통로(RC)를 통하여 압유가 공급되는 입구포트(PIprt)와, 입구포트(PIprt)에 공급된 압유를 센터바이패스통로(RC)에 유출하는 출구포트(POprt)와, 압유를 유압실린더에 공급하는 실린더포트(Cprt)와, 유압실린더로부터 배출된 압유를 작동유탱크에 배출하는 탱크포트(Tprt)를 가진다.
또, 본 실시형태에 관한 방향제어밸브(V)는, 내부통로(RV)로서, 공급된 압유를 센터바이패스통로(RC)에 유출하는 제1 내부통로(RV1)와, 공급된 압유를 유압 액츄에이터에 공급하는 제2 내부통로(RV2)를 구비한다. 여기에서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 유압회로(20)는, 복수의 방향제어밸브(V)로 구성되는 방향제어밸브 그룹(Gv)을 구비한다. 즉, 방향제어밸브 그룹(Gv)을 구성하는 복수의 방향제어밸브(V)는, 제1 내부통로(RV1) 및 제2 내부통로(RV2)를 각각 구비한다.
본 실시형태에 관한 방향제어밸브(V)의 제1 내부통로(RV1)는, 센터바이패스통로(RC)의 하류(예를 들면 블리드오프밸브(Vbo))에 압유를 공급하기 위한 내부통로(예를 들면 도 2의 RV1)이다. 제1 내부통로(RV1)는, 유압펌프(P)로부터 토출된 압유를 방향제어밸브(V)에 대해서 하류의 센터바이패스통로(RC)에 유출한다. 또, 제1 내부통로(RV1)는, 방향제어밸브(V)의 스풀위치가 전환된 경우에도, 그 통로의 개구가 완전히 폐쇄되지 않는다. 즉, 제1 내부통로(RV1)는, 방향제어밸브(V)의 스풀위치에 관계없이 대략 동일한 통로 면적을 가진다.
이로써, 본 발명의 실시형태에 관한 유압회로(20)는, 센터바이패스통로(RC)와 제1 내부통로(RV1)에 의해, 패럴렐통로를 형성할 수 있다. 또, 본 발명의 실시형태에 관한 유압회로(20)는, 제1 내부통로(RV1)의 통로 면적에 대응하는 패럴렐통로를 형성할 수 있다. 또, 본 발명의 실시형태에 관한 유압회로(20)는, 형성된 패럴렐통로만으로부터 방향제어밸브 그룹(Gv)(복수의 방향제어밸브(V))에 압유를 공급할 수 있다.
다만, 복수의 방향제어밸브(V) 중 주행용 방향제어밸브(예를 들면 도 2의 Vt1, Vt2)는, 제1 내부통로(RV1)의 개구가 완전히 폐쇄되는 구성(예를 들면 도 2의 RV1t)으로 해도 된다. 이로써, 건설기계(100)(의 유압회로(20))는, 주행 시에, 주행의 안정성(주행에 필요한 작동유의 유량)을 확보할 수 있다. 또, 본 실시형태에 관한 방향제어밸브(V)의 제1 내부통로(RV1)(의 스풀)는, 작동유탱크에 압유를 되돌리기 위한 간극(이하, “블리드개구”라고 함)을 구비하지 않는다. 즉, 본 실시형태에 관한 유압회로(20)는, 상술한 바와 같이, 센터바이패스통로(RC)의 최하류측에 배치한 블리드오프밸브(Vbo)를 이용하여, 블리드오프제어(통일 블리드오프제어)를 실시한다.
본 발명의 실시형태에 관한 방향제어밸브(V)의 제2 내부통로(RV2)는, 유압실린더(예를 들면 도 2의 암실린더(12c) 등)에 압유를 공급하기 위한 내부통로(예를 들면 도 2의 RV2)이다. 제2 내부통로(RV2)는, 유압펌프(P)로부터 토출된 압유를, 유압실린더에 공급한다. 또, 제2 내부통로(RV2)는, 입력된 리모트컨트롤압에 따라 방향제어밸브(V)의 스풀의 개구의 면적이 변화했을 경우에, 유압실린더에 공급하는 압유(작동유)의 유량(조작량) 및 방향(조작 방향)이 변화된다. 또, 제2 내부통로(RV2)는, 본 실시형태에서는, 바이패스통로(RBp)(및 바이패스전환밸브(Vps))를 이용하여, 유압펌프(P)로부터 토출된 압유의 일부(또는 전부)를 직접 실린더포트(Cprt)(유압실린더)에 공급한다.
구체적으로는, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 방향제어밸브(V)는, 스풀변위 시(Mb)의 경우에, 바이패스통로(RBp)의 폐쇄 시(바이패스전환밸브(Vps)의 폐쇄 시)에, 제2 내부통로(RV2) 및 스풀의 개구를 경유하여(도면 중 f1), 센터바이패스통로(RC)로부터 공급된 압유(작동유)를 실린더포트(CprtB)(유압실린더)에 공급한다. 이 때, 유압실린더로부터 실린더포트(CprtA)에 배출된 압유(작동유)는, 탱크포트(Tprt)로부터 작동유탱크에 배출된다.
또, 도 3c에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 방향제어밸브(V)는, 스풀변위 시(Mb)의 경우에, 바이패스통로(RBp)의 개통 시(바이패스전환밸브(Vps)의 개구 시)에, 바이패스통로(RBp)(도면 중 f2) 및 스풀의 개구 등(도면 중 f1)을 경유하여, 센터바이패스통로(RC)로부터 공급된 압유(작동유)를 실린더포트(CprtB)(유압실린더)에 공급한다. 다만, 본 발명에 관한 유압회로(20)는, 스풀위치가 중립 위치(스풀의 폐쇄 시)인 경우에, 바이패스통로(RBp)(및 바이패스전환밸브(Vps))만을 경유하여, 압유를 센터바이패스통로(RC)로부터 실린더포트(Cprt)에 공급해도 된다.
본 발명의 실시형태에 관한 방향제어밸브 그룹(Gv)(복수의 방향제어밸브(V))을 배치한 유압회로(20)는, 복수의 방향제어밸브(V)와 센터바이패스통로(RC)에 의해 패럴렐통로를 형성한다. 유압회로(20)는, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이, 방향제어밸브(V)의 스풀위치에 관계없이 대략 동일한 통로 면적을 가지는 방향제어밸브(V)의 제1 내부통로(도 3a부터 도 3c의 RV1)를 경유하여, 입구포트(PIprt)로부터 공급된 압유(Op)를 출구포트(POprt)에 유출하고, 센터바이패스통로(RC)에 유출한다. 이로써, 본 발명의 실시형태에 관한 건설기계(100)의 유압회로(20)는, 센터바이패스통로(RC)의 형상을 단순하게 할 수 있다. 또, 본 실시형태에 관한 유압회로(20)는, 센터바이패스통로(RC)의 절곡부 등을 적게 할 수 있으므로, 센터바이패스통로(RC)를 통과하는 압유의 압력 손실을 저감할 수 있다.
이상에 의해, 본 발명의 실시형태에 관한 건설기계(100)의 유압회로(20)에 의하면, 방향제어밸브(V)에서 블리드오프제어를 하지 않기 때문에(방향제어밸브(V)에 블리드개구를 가지지 않기 때문에), 방향제어밸브(V)의 제1 내부통로(RV1)의 개구면적을 크게 할 수 있다. 즉, 유압회로(20)에 의하면, 방향제어밸브(V)의 제1 내부통로(RV1)의 개구면적을 크게 할 수 있으므로, 센터바이패스통로(RC)를 통과하는 압유의 압력 손실을 저감할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 유압회로(20)에 의하면, 센터바이패스통로(RC)에 복수의 방향제어밸브(V)를 직렬로 배치할 수 있으므로, 센터바이패스통로(RC)와 복수의 제1 내부통로(RV1)(방향제어밸브(V))로 형성되는 통로를 패럴렐통로로서 기능시킬 수 있다. 이로 인하여, 유압회로(20)에 의하면, 패럴렐통로를 별도로 마련할 필요가 없어, 방향제어밸브(V)를 소형화(스풀의 축방향 및 직경방향의 크기를 작게)할 수 있다. 유압회로(20)는, 예를 들면 브리지통로(Rb)(도 3a)를 소형화할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관한 유압회로(20)에 의하면, 바이패스통로(RBp)(및 바이패스전환밸브(Vps))를 이용하여, 유압실린더(11c 등)에 공급되는 작동유(압유)의 유량을 제어하고, 유압 액츄에이터(11 등)의 구동(동작)을 제어할 수 있다. 또, 유압회로(20)에 의하면, 방향제어밸브(V)의 스트로크의 제어와는 독립하여, 유압 액츄에이터에 공급하는 압유를 제어할 수 있다. 유압회로(20)는, 예를 들면 방향제어밸브(V)의 스트로크의 제어역의 상한으로부터 벗어난 후에도, 바이패스전환밸브(Vps)를 이용하여 유압 액츄에이터에 공급하는 압유를 제어할 수 있다. 또한, 유압회로(20)에 의하면, 방향제어밸브(V)의 스풀의 개구를 경유하지 않고, 바이패스통로(RBp)(및 바이패스전환밸브(Vps))를 이용하여 압유를 직접 유압실린더(실린더포트(Cprt))에 공급할 수 있으므로, 공급되는 압유의 압력 손실을 저감할 수 있다.
한편, 도 5에, 건설기계의 유압회로의 그 외의 예를 나타낸다. 그 외의 유압회로에서는, 블리드오프제어를 실시하기 위하여, 방향제어밸브(Va1 등)의 스풀에 블리드개구(예를 들면 도 6의 Sbo)를 각각 마련한다. 즉, 그 외의 유압회로를 구비하는 건설기계에서는, 이 블리드개구의 개구면적을 변화시킴으로써, 블리드오프제어를 행할 수 있다.
그 외의 유압회로(도 5)를 구비하는 건설기계에서는, 방향제어밸브의 스풀에 블리드개구를 마련하고 있기 때문에, 본 발명에 관한 유압회로(도 2)의 경우와 비교하여, 센터바이패스통로를 통과하는 압유의 압력 손실이 증가하는 경우가 있다.
또, 그 외의 유압회로(도 5)를 구비하는 건설기계에서는, 방향제어밸브를 통과하는 압유의 압력 손실이 발생하는 경우가 있다. 즉, 그 외의 유압회로를 구비하는 건설기계에서는, 방향제어밸브의 블리드개구의 개방도가 상한인 경우에 있어서도, 방향제어밸브의 내부통로의 개방도를 작게 하는 경향으로 설계하고 있기 때문에, 본 발명에 관한 유압회로(도 2)의 경우와 비교하여, 센터바이패스통로를 통과하는 압유의 압력 손실이 증가하는 경우가 있다.
또, 그 외의 유압회로(도 5)의 방향제어밸브에서는, 방향제어밸브의 스풀에 블리드개구를 마련하고 있기 때문에, 방향제어밸브의 길이방향의 길이가 증가한다. 즉, 그 외의 유압회로의 방향제어밸브에서는, 방향제어밸브의 스풀에 블리드개구를 마련하고 있기 때문에, 본 발명에 관한 유압회로(도 2)의 경우와 비교하여, 방향제어밸브가 대형화하여, 그 제작이 용이하지 않게 된다.
또한, 그 외의 유압회로(도 5)에서는, 센터바이패스통로(RC)와 실린더포트(CprtBm)를 바이패스하는 바이패스통로(바이패스전환밸브)를 더욱 마련할 때, 방향제어밸브(Vm)의 스풀의 길이방향의 크기(또는 브리지통로(Rbm))가 대형화되는 경우가 있다. 또, 그 외의 유압회로에서는, 새롭게 마련하는 바이패스통로(바이패스전환밸브)의 형상 등이 복잡하게 되어, 실린더포트에 공급하는 압유의 압력 손실이 증가하는 경우가 있다. 즉, 그 외의 유압회로에서는, 바이패스통로(바이패스전환밸브)를 더욱 마련할 때, 본 발명에 관한 유압회로(도 2)의 경우와 비교하여, 유압회로가 대형화하여, 그 제작이 용이하지 않게 되는 경우가 있다.
(건설기계의 제어장치)
건설기계(100)의 제어장치(30)는, 본 실시형태에서는, 건설기계(100) 전체의 동작을 제어하기 위해서 탑재되어 있는 컨트롤러(30C)(도 2)를 이용한다. 여기에서, 컨트롤러(30C)(제어장치(30))는, 건설기계(100)의 각 구성에 동작을 지시하고, 각 구성의 동작을 제어하는 장치이다. 컨트롤러(30C)(제어장치(30))는, CPU(Central Processing Unit) 및 메모리 등을 포함하는 연산처리장치로 구성할 수 있다.
컨트롤러(30C)는, 본 실시형태에서는, 건설기계(100)에 입력된 정보(예를 들면 조작 레버의 조작량, 조작 방향 등에 관한 조작 정보)에 근거하여, 레귤레이터(R)(R1, R2)의 동작을 제어한다. 이로써, 유압펌프(P)(P1, P2)는, 레귤레이터(R)에 의해, 그 토출량이 제어된다.
또, 컨트롤러(30C)는, 건설기계(100)에 입력된 정보에 근거하여, 리모트컨트롤밸브 등을 이용하여, 리모트컨트롤압을 생성한다. 이어서, 컨트롤러(30C)는, 리모트컨트롤회로를 이용하여, 생성된 리모트컨트롤압을 방향제어밸브(Vt1 등)에 입력한다. 이로써, 방향제어밸브는, 입력된 리모트컨트롤압을 이용하여, 스풀위치를 전환하여 유압 액츄에이터에 공급하는 작동유를 제어할 수 있다.
또, 컨트롤러(30C)는, 건설기계(100)에 입력된 정보에 근거하여, 전자비례감압밸브 등(도시하지 않음)을 통하여 블리드오프밸브(Vbo)(Vbo1, Vbo2)에 입력하는 파일럿펌프(Pp)(Pp1, Pp2)의 압유의 압력을 변화시킨다. 이로써, 블리드오프밸브(Vbo)는, 입력된 압력을 이용하여, 개방도를 변화시킬 수 있다. 또, 블리드오프밸브(Vbo)는, 개방도를 변화시킴으로써, 작동유탱크에 환류하는 압유의 유량을 제어할 수 있다.
또, 컨트롤러(30C)는, 본 실시형태에서는, 건설기계(100)에 입력된 정보에 근거하여, 바이패스전환밸브(Vps)(도 3a부터 도 3c)의 개구면적을 제어한다. 컨트롤러(30C)는, 바이패스전환밸브(Vps)의 개구면적을 변경하기 위해서, 예를 들면 바이패스전환밸브(Vps)의 제어포트에 입력하는 파일럿펌프(Pp)(도 2의 Pp1, Pp2)의 압유의 압력을 전자비례감압밸브 등(도시하지 않음)을 통하여 제어한다. 이로써, 컨트롤러(30C)는, 바이패스전환밸브(Vps)의 개구면적을 변경함으로써, 바이패스통로(RBp)를 흐르는 압유의 유량을 제어할 수 있다. 즉, 컨트롤러(30C)는, 실린더포트(Cprt)에 직접 공급하는 압유를 제어할 수 있다. 다만, 컨트롤러(30C)는, 방향제어밸브(V)의 스풀의 개구를 경유하여 실린더포트(Cprt)에 압유를 공급하지 않을 때에, 바이패스전환밸브(Vps)의 개구면적을 변경함으로써, 실린더포트(Cprt)에 공급하는 압유를 제어해도 된다.
이상에 의해, 본 발명의 실시형태에 관한 건설기계(100)의 제어장치(30)에 의하면, 상기 서술의 유압회로(20)와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
실시예
(건설기계의 구성), (건설기계의 유압회로) 및 (건설기계의 제어장치)
실시예에 관한 건설기계(110)의 구성 등(도 1~도 4)은, 실시형태의 건설기계(100)의 구성 등과 기본적으로 동일하므로, 설명을 생략한다.
(방향제어밸브 및 그 내부통로)
본 실시예에 관한 건설기계(110)의 유압회로(20)에 배치된 방향제어밸브(컨트롤밸브)의 일례를 도 8에 나타낸다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 유압회로(20)는, 본 실시예에서는, 센터바이패스통로(RC)에 수직인 평면에 복수의 방향제어밸브(V)를 배치한다. 이로써, 유압회로(20)는, 직렬로 배치된 방향제어밸브 그룹(Gv)(도 4)의 복수의 방향제어밸브(V)를 실린더포트(Cprt)(유압 액츄에이터)에 대응하는 위치에 각각 배치할 수 있다. 즉, 유압회로(20)는, 유로(도 2의 RC, RBp 등)의 형상, 길이 및 배선 등을 최적으로 설계할 수 있다.
또, 유압회로(20)는, 본 실시예에서는, 센터바이패스통로(RC)에 수직인 평면에 배치한 복수의 방향제어밸브(V)에, 바이패스통로(RBp)(및 바이패스전환밸브(Vps))를 각각 배치한다. 이로써, 유압회로(20)는, 센터바이패스통로(RC)에 수직인 평면에 배치한 복수의 방향제어밸브(V)로부터 실린더포트(Cprt)에 공급되는 압유를 각각 제어할 수 있다.
다만, 본 발명을 이용할 수 있는 유압회로는, 도 8에 나타내는 바와 같은 센터바이패스통로(RC)와 수직인 동일 평면에 2개의 방향제어밸브(V)를 배치하는 회로에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명을 이용할 수 있는 유압회로는, 예를 들면 3개 이상의 방향제어밸브(V)를 센터바이패스통로(RC)에 수직인 동일 평면 상에 배치해도 된다.
이상에 의해, 본 발명의 실시예에 관한 건설기계(110)의 유압회로(20)에 의하면, 본 발명의 실시형태에 관한 건설기계(100)의 유압회로(20)와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이상, 건설기계의 유압회로 및 그 제어장치를 포함하는 본 발명의 바람직한 실시형태 및 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은, 상기 서술한 실시형태 및 실시예에 제한되는 것은 아니다. 또, 본 발명은, 첨부된 특허 청구의 범위에 비추어, 다양하게 변형 또는 변경하는 것이 가능하다.
본 국제출원은, 2012년 8월 7일에 출원한 일본 특허출원 2012－175170호에 근거하여 우선권을 주장하는 것으로, 2012－175170호의 전체 내용을 이 곳 본 국제출원에 원용한다.
100, 110：건설기계
11： 붐, 11c： 붐실린더
12： 암, 12c： 암실린더
13： 버킷, 13c： 버킷실린더
20： 유압회로
30： 제어장치, 30C： 컨트롤러
Gv： 방향제어밸브 그룹
V： 방향제어밸브(컨트롤밸브)
Va1, Va2, Vb1, Vb2, Vbk, Vsw, Vop, Vt1, Vt2：유압 액츄에이터용 방향제어밸브
Vst： 주행직진용 방향제어밸브(주행직진밸브)
Vbo： 블리드오프밸브(컷밸브)
Vps： 바이패스전환밸브
Vch： 체크밸브(역지밸브)
RC, RC1, RC2： 센터바이패스통로(센터바이패스라인)
RV1： 제1 내부통로(블리드오프용 내부통로, PT 개구용 내부통로)
RV2： 제2 내부통로(유압 액츄에이터용 내부통로, 실린더포트용 내부통로)
RBp： 바이패스통로
PIprt：입구포트
POprt：출구포트
Tprt ：탱크포트
Cprt, CprtA, CprtB ：실린더포트
P, P1, P2： 유압펌프
R, R1, R2： 레귤레이터
Tnk： 작동유탱크(탱크)
Pp, Pp1, Pp2： 파일럿펌프

Claims (6)

  1. 유압펌프로부터 토출되는 압유가 공급되는 센터바이패스통로를 구비하는 건설기계의 유압회로로서,
    상기 센터바이패스통로에 직렬로 배치된 복수의 방향제어밸브로 이루어지는 방향제어밸브 그룹과,
    상기 방향제어밸브 그룹의 하류의 상기 센터바이패스통로에 배치된 블리드오프밸브를 가지고,
    상기 방향제어밸브는, 상기 방향제어밸브에 공급된 압유를 상기 센터바이패스통로에 유출하는 제1 내부통로와, 상기 압유를 실린더포트에 공급하는 제2 내부통로를 구비하며,
    상기 제1 내부통로는, 상기 유압펌프로부터 토출된 압유를 상기 방향제어밸브에 대해서 하류의 상기 센터바이패스통로에 유출시킴으로써, 상기 센터바이패스통로와 상기 제1 내부통로에 의해 패럴렐통로를 형성하고,
    상기 제2 내부통로는, 스풀의 개구 및 바이패스통로 중 적어도 하나를 경유하여, 상기 센터바이패스통로로부터 상기 실린더포트에 압유가 공급되며,
    상기 바이패스통로는, 바이패스전환밸브가 배치되고,
    상기 바이패스전환밸브는, 상기 바이패스전환밸브의 개구면적을 변화시킴으로써, 상기 바이패스통로를 경유하여 상기 실린더포트에 공급되는 압유의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 내부통로는, 상기 방향제어밸브의 스풀위치에 관계없이 동일한 통로 면적을 가지고, 상기 통로 면적에 대응하는 상기 패럴렐통로를 형성하며,
    상기 복수의 방향제어밸브는, 상기 패럴렐통로만으로부터 압유의 공급을 받는 것을 특징으로 하는, 건설기계의 유압회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 방향제어밸브 그룹과 복수의 상기 센터바이패스통로를 가지고,
    복수의 상기 방향제어밸브 그룹은, 복수의 상기 센터바이패스통로마다 각각 배치되며,
    복수의 상기 센터바이패스통로와 복수의 상기 방향제어밸브 그룹의 각 제1 내부통로가, 각각 패럴렐통로를 형성하는 것을 특징으로 하는, 건설기계의 유압회로.
  4. 제 1 항에 기재된 건설기계의 유압회로를 제어하는 건설기계의 유압회로의 제어장치.
  5. 제 1 항에 기재된 건설기계의 유압회로를 제어하는 건설기계의 유압회로의 제어장치로서,
    상기 건설기계에 입력된 조작 정보에 따라, 상기 바이패스전환밸브의 개구면적을 변경하는 것을 특징으로 하는, 건설기계의 유압회로의 제어장치.
  6. 삭제
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