KR101652111B1 - 건설기계의 유압시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 건설기계의 유압시스템은 유압펌프(10)로부터 토출되는 작동유를 스티어링 유닛(20)과 메인 컨트롤 밸브(30)에 공급하는 건설기계에 적용되는 것으로서, 상기 유압펌프(10)와 상기 스티어링 유닛(20)을 연결하는 직결라인(40); 상기 직결라인(40)으로부터 분기되어 상기 메인 컨트롤 밸브(30)에 연결되는 분기라인(50); 및 상기 분기라인(50)에 설치되어 상기 분기라인(50)의 개도량을 조절하는 유량조절밸브(60)(160)를 포함한다.
스티어링 유닛, 압손, 직결라인, 유량조절밸브

Description

건설기계의 유압시스템{HYDRAULIC SYSTEM FOR CONSTRUCTION MACHINERY}
본 발명은 휠로더와 같은 건설기계에 관한 것으로서, 특히 하나의 유압펌프로부터 토출되는 작동유를 이용하여 작업장치 및 스티어링 유닛을 구동시키는 건설기계의 유압시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 휠로더와 같은 건설기계는 엔진에 직결된 유압펌프로부터 토출되는 작동유를 이용하여 스티어링 유닛과 작업장치를 구동시킨다. 특히, 최근에는 하나의 유압펌프로부터 토출되는 작동유를 스티어링 유닛과 작업장치에 동시에 공급하는 유압시스템이 이용되고 있다. 이와 같은 유압시스템에서는 스티어링 유닛과 작업장치에 공급되는 작동유를 효율적으로 분배되어야 하는데, 그 일 예가 도 1에 도시된다.
도 1을 참조하면, 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 우선밸브(2)를 거쳐 스티어링 유닛(3)과 메인 컨트롤 밸브(4)에 공급된다. 상기 메인 컨트롤 밸브(4)에 공급되는 작동유는 그 흐름 방향이 조절되어 작업장치의 액추에이터에 공급된다. 한편, 상기 우선밸브(2)는 스티어링 유닛(3)에 우선적으로 작동유를 공급하도록 설정되며, 스티어링 유닛(3)의 로드센싱 압력(LS)이 낮아지면 상기 메인 컨트롤 밸 브(4)에 공급되는 유량을 증가시키고 상기 스티어링 유닛(3)에 공급되는 작동유의 유량을 감소시킨다.
그러나, 전술한 바와 같은 유압시스템은 스티어링 유닛(3)과 메인 컨트롤 밸브(4)에 공급되는 작동유가 항상 우선밸브(2)를 통과하여야 하기 때문에 우선밸브(2)에 의한 압력 손실을 줄이는데 한계가 있다. 이와 같은 압력손실은 건설기계의 연비를 악화시키는 요인이 된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 압력손실을 줄여 연비를 향상시킬 수 있는 건설기계의 유압시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설기계의 유압시스템은 유압펌프(10)로부터 토출되는 작동유를 스티어링 유닛(20)과 메인 컨트롤 밸브(30)에 공급하는 건설기계에 적용되는 것으로서, 상기 유압펌프(10)와 상기 스티어링 유닛(20)을 연결하는 직결라인(40); 상기 직결라인(40)으로부터 분기되어 상기 메인 컨트롤 밸브(30)에 연결되는 분기라인(50); 및 상기 분기라인(50)에 설치되어 상기 분기라인(50)의 개도량을 조절하는 유량조절밸브(60)(160)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유량조절밸브(60)의 일측 수압부(61)에는 상기 스티어링 유닛(20)의 제1 로드센싱라인(23)이 연결되고, 타측 수압부(62)에는 상기 메인 컨트롤 밸브(30)의 제2 로드센싱라인(33)이 연결되어, 상기 유량조절밸브(60)는 상기 스티어링 유닛(20)의 제1 로드센싱압력(PLSS)과 상기 메인 컨트롤 밸브(30)의 제2 로드센싱압력(PLSM)에 따라 상기 분기라인(50)의 개도량을 조절한다.
상기 분기라인(50)에는 상기 메인 컨트롤 밸브(30)의 작동유가 역류되는 것을 방지하기 위한 체크밸브(51)가 설치된다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 유압시스템은 상기 스티어링 유닛(20)의 제1 로드센싱압력(PLSS)을 감지하기 위한 제1 부하압력센서(110); 상기 메인 컨트롤 밸브(30)의 제2 로드센싱압력(PLSM)을 감지하기 위한 제2 부하압력센서(120); 및 상기 제1 및 제2 부하압력센서(110, 120)에 의해 감지된 상기 제, 2 로드센싱압력(PLSS, PLSM)에 따라 상기 유량조절밸브(160)를 제어하는 제어부(130, 230)를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제어부(230)는 상기 제 1 및 제 2 부하압력센서(110)(120)에 의해 감지된 압력 중 큰 압력을 선택하고, 선택된 압력을 전기적 신호로 산출하여 상기 유압펌프(10)의 레귤레이터(211)에 출력한다.
전술한 바와 같은 과제 해결 수단에 의하면, 직결라인을 통해 유압펌프와 스티어링 유닛을 직결하고 직결라인으로부터 분기되어 메인 컨트롤 밸브에 연결되는 분기라인에 유량조절밸브를 설치하여 유량을 분배함으로써, 스티어링 유닛으로 공급되는 작동유는 밸브를 통과하지 않아도 되어 밸브에 의한 압력 손실을 최소화할 수 있고, 이에 의해 건설기계의 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 유량조절밸브가 스티어링 유닛과 메인 컨트롤 밸브의 로드센싱압력에 따라 분기라인의 개도량을 조절함으로써, 스티어링 유닛과 메인 컨트롤 밸브에 유량 분배를 효율적으로 할 수 있다.
또한, 분기라인에 체크밸브를 설치하여 메인 컨트롤 밸브의 작동유가 역류되는 것을 방지하여 유압시스템의 신뢰성을 확보할 수 있다.
한편, 제 1 및 제 2 부하압력센서와 제어부에 의해 유량조절밸브를 전기적 신호로 제어할 수 있고, 이에 의해 스티어링 유닛과 메인 컨트롤 밸브의 유량 분배를 정밀하게 할 수 있다.
한편, 제어부가 제 1 및 제 2 부하압력센서로부터 전달되는 신호로부터 유압펌프의 레귤레이터에 입력되는 전기적 신호를 산출함으로써, 셔틀 밸브를 삭제할 수 있게 되고, 이에 의해 건설기계의 제조원가를 줄일 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압시스템에 대하여 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압시스템은 유압펌프(10)로부터 토출되는 작동유가 스티어링 유닛(20)과 메인 컨트롤 밸브(30)에 함께 공급되는 건설기계에 적용되는 것으로서, 상기 유압펌프(10)와 상기 스티어링 유닛(20)을 직접 연결하는 직결라인(40)과, 상기 직결라인(40)으로부터 분기되어 상기 메인 컨트롤 밸브(30)에 연결되는 분기라인(50)과, 상기 분기라인(50)에 설치된 유량조절밸브(60)를 포함한다.
상기 직결라인(40)은 상기 유압펌프(10)로부터 토출되는 작동유를 기존의 우선밸브를 통과하지 않고 스티어링 유닛(20)에 공급하기 위한 것이다. 따라서, 상기 직결라인(40)에는 밸브와 같은 유압 부품들이 설치되지 않는다. 그러나 상기 유압펌프(10)로부터 토출되는 작동유는 상기 스티어링 유닛(20) 뿐만 아니라 상기 메인 컨트롤 밸브(30)에도 공급되어야 하고, 상기 스티어링 유닛(20)과 상기 메인 컨트 롤 밸브(30)로 공급되는 작동유의 유량은 효율적으로 분배되어야 한다. 이를 위해, 상기 직결라인(40)으로부터 분기된 분기라인(50)을 설치하고, 상기 분기라인(50)에는 유량조절밸브(60)를 설치하였다.
상기 분기라인(50)은 상기 직결라인(40)으로부터 인출되어 상기 메인 컨트롤 밸브(30)에 연결된다. 여기서, 상기 메인 컨트롤 밸브(30)는 상기 분기라인(50)을 통해 공급된 작동유의 흐름 방향을 제어하여 액추에이터(31)에 공급한다. 한편, 상기 분기라인(50)에는 메인 컨트롤 밸브(30)의 작동유가 역류되는 것을 방지하기 위한 체크밸브(51)가 설치된다. 이러한 체크밸브(51)에 의해 액추에이터(31)를 통해 전달되는 부하압력이 높은 상태이더라도 메인 컨트롤 밸브(30)의 작동유가 분기라인(50)을 통해 역류되는 것을 방지할 수 있다.
상기 유량조절밸브(60)는 상기 분기라인(50)을 통해 상기 메인 컨트롤 밸브(30)로 공급되는 작동유의 유량을 조절하기 위한 것으로서, 상기 분기라인(50)에 설치된다. 이러한 유량조절밸브(60)에 의해 상기 메인 컨트롤 밸브(30)로 공급되는 작동유의 유량은 물론 상기 스티어링 유닛(20)에 공급되는 작동유의 유량이 조절될 수 있게 된다. 이러한 유량조절밸브(60)는 상기 분기라인(50)을 차단하는 제1위치와 상기 분기라인(50)이 완전히 개방되는 제2위치 사이에서 변환된다. 즉, 상기 유량조절밸브(60)는 분기라인(50)의 개도량을 조절하여 상기 메인 컨트롤 밸브(30)로 공급되는 작동유의 유량을 조절하게 된다.
상기 유량조절밸브(60)의 일측 수압부(61)에는 상기 스티어링 유닛(20)의 제1 로드센싱라인(23)이 연결되고, 타측 수압부(62)에는 상기 메인 컨트롤 밸브(30)의 제2 로드센싱라인(33)이 연결된다.
이에 의해 상기 스티어링 유닛(20)의 제1 로드센싱압력(PLSS)이 상승하면, 상기 유량조절밸브(60)는 분기라인(50)의 개도량을 줄여 메인 컨트롤 밸브(30)로 공급되는 작동유량이 줄이게 되고, 이에 의해 상기 스티어링 유닛(20)으로 공급되는 작동유의 유량이 증가하게 된다.
반면, 상기 메인 컨트롤 밸브(30)의 제2 로드센싱압력(PLSM)이 상승하면, 상기 유량조절밸브(60)는 분기라인(50)의 개도량을 증가시켜 상기 메인 컨트롤 밸브(30)로 공급되는 작동유의 유량을 증가시키고, 상기 스티어링 유닛(20)으로 공급되는 작동유의 유량을 감소시키게 된다.
이와 같이, 분기라인(50)에 설치된 유량조절밸브(60)에 의해 상기 스티어링 유닛(20)의 제1 로드센싱압력(PLSS)과 메인 컨트롤 밸브(30)의 제2 로드센싱압력(PLSM)에 따라 유량을 효율적으로 분배하면서도, 상기 스티어링 유닛(20)으로 공급되는 작동유가 기존의 우선밸브를 통과하지 않도록 구성되어 압력 손실을 최소화할 수 있게 되고, 이에 의해 건설기계의 연비를 향상시킬 수 있게 된다.
상기 각 제1, 2 로드센싱라인(23, 33)은 셔틀밸브(34)에 연결되며, 상기 셔틀밸브(34)는 각 제1, 2 로드센싱라인(23, 33) 중 높은 압력을 선택하여 유압펌프(10)의 레귤레이터(11)로 입력된다. 그러면, 레귤레이터(11)는 입력되는 제1, 2 로드센싱압력(PLSS, PLSM)에 따라 상기 유압펌프(10)의 사판각을 조절하여 토출유량을 조절하게 된다.
한편, 상기 스티어링 유닛(20)에 공급되는 작동유는 그 흐름 방향이 제어되어 상기 조향 실린더(21)에 공급된다.
이하, 전술한 바와 같은 구성을 가지는 건설기계의 유압시스템의 동작에 대하여 상세히 설명한다.
우선, 도 3과 같이, 스티어링 유닛(20)의 제1 로드센싱압력(PLSS)이 낮은 경우 유량조절밸브(60)는 분기라인(50)을 완전히 개방하는 초기 위치에 있다. 이러한 상태에서, 유압펌프(10)로부터 토출되는 작동유는 직결라인(40)을 통해 스티어링 유닛(20)으로 공급되고, 직결라인(40)의 일부 유량은 유량조절밸브(60)를 통해 메인 컨트롤 밸브(30)에 공급된다.
반면, 스티어링 유닛(20)의 제1 로드센싱압력(PLSS)이 상승하고 메인 컨트롤 밸브(30)의 제2 로드센싱압력(PLSM)이 낮아지면, 도 4에 도시된 바와 같이, 유량조절밸브(60)는 분기라인(50)을 차단하도록 변환된다. 그러면, 유압펌프(10)로부터 토출되는 모든 작동유는 스티어링 유닛(20)으로 공급된다.
도 3 및 도 4는 유량조절밸브(60)가 완전히 개방되거나 완전히 차단되는 예를 도시하였으나, 상기 유량조절밸브(60)는 각 제1, 2 로드센싱압력(PLSS, PLSM)에 따라 분기라인(50)의 개도량이 연속적으로 조절되도록 변환된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건설기계의 유압시스템을 개략적으로 나타낸 유압회로도이다.
본 발명의 다른 실시예는 유량조절밸브(160)가 제어부(130)로부터 출력되는 전기적 신호에 따라 변환되는 전자식 밸브로 구성되는 점에서 본 발명의 일 실시예와 차이가 있다.
이를 위해, 상기 제어부(130)에는 스티어링 유닛(20)의 제1 로드센싱라인(23)의 압력을 감지하기 위한 제1 부하압력센서(110)와 메인 컨트롤 밸브(30)의 제2 로드센싱라인(33)의 압력을 감지하기 위한 제2 부하압력센서(120)로부터 출력되는 제1, 2 로드센싱압력(PLSS, PLSM)에 대한 신호가 전송된다. 그러면, 제어부(130)는 각 제1, 2 로드센싱압력(PLSS, PLSM)에 따라 설정된 분기라인(50)의 개도량을 산출하여 유량조절밸브(160)에 전기적 신호로 출력한다.
이처럼, 유량조절밸브(160)가 전기적 신호에 의해 제어됨으로써, 그 위치가 정밀하게 제어될 수 있어 스티어링 유닛(20)과 메인 컨트롤 밸브(30)에 유량을 정밀하게 분배할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건설기계의 유압시스템을 개략적으로 나타낸 유압회로도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예는, 본 발명의 다른 실시예의 셔틀밸브(34)를 삭제하고 제어부(230)로부터 출력되는 전기적 신호가 레귤레이터(211)에 입력되고, 이와 같이 입력된 전기적 신호를 통해 유압펌프(10)의 토출유량이 조절된다. 이를 위해, 본 실시예에서는 전자제어식 유압펌프(10)가 사용된다.
보다 구체적으로, 상기 제어부(130)는 제 1 및 제 2 부하압력센서(110)(120)로부터 입력된 각 제1, 2 로드센싱압력(PLSS, PLSM) 중 큰 압력을 산출하고, 이를 근거로 전기적 신호를 산출하여 레귤레이터(211)에 전송한다.
이와 같이, 제어부(230)에 의해 레귤레이터(211)에 제어신호가 출력됨으로 써, 셔틀밸브(34)를 삭제할 수 있고, 이에 의해 제조원가를 절감할 수 있게 된다.
도 1은 종래 일반적인 건설기계의 유압시스템을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압시스템을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 유압시스템의 유압회로도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건설기계의 유압시스템의 유압회로도,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건설기계의 유압시스템의 유압회로도이다.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
10; 유압펌프 20; 스티어링 유닛
30; 메인 컨트롤 밸브 40; 직결라인
50; 분기라인 51; 체크밸브
60; 유량조절밸브 110, 120; 제 1 및 제 2 부하압력센서
130, 230; 제어부

Claims (6)

  1. 유압펌프(10)로부터 토출되는 작동유를 스티어링 유닛(20)과 메인 컨트롤 밸브(30)에 공급하는 건설기계의 유압시스템에 있어서,
    상기 유압펌프(10)와 상기 스티어링 유닛(20) 사이를 연결하며, 상기 유압펌프(10)로부터 토출되는 작동유를 상기 스티어링 유닛(20)으로 공급되도록 안내하는 직결라인(40);
    일측이 상기 직결라인(40)과 연결되고 타측이 상기 메인 컨트롤 밸브(30)와 연결되어, 상기 직결라인(40)을 통과하는 작동유를 분기시켜 상기 메인 컨트롤 밸브(30)로 공급하는 분기라인(50); 및
    상기 분기라인(50)에 설치되어 상기 분기라인(50)을 통과하는 작동유의 유량을 조절하여 상기 메인 컨트롤 밸브(30) 및 상기 스티어링 유닛(20)으로 공급되는 작동유의 유량을 분배하는 유량조절밸브(60)(160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유량조절밸브(60)의 일측 수압부(61)에는 상기 스티어링 유닛(20)의 제1 로드센싱라인(23)이 연결되고,
    타측 수압부(62)에는 상기 메인 컨트롤 밸브(30)의 제2 로드센싱라인(33)이 연결되어,
    상기 스티어링 유닛(20)의 제1 로드센싱압력(PLSS)과 상기 메인 컨트롤 밸브(30)의 제2 로드센싱압력(PLSM)에 따라 상기 분기라인(50)의 개도량을 조절하는 것
    을 특징으로 하는 건설기계의 유압시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분기라인(50)에는 상기 메인 컨트롤 밸브(30)의 작동유가 역류되는 것을 방지하기 위한 체크밸브(51)가 설치되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압시 스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 스티어링 유닛(20)의 제1 로드센싱압력(PLSS)을 감지하기 위한 제1 부하압력센서(110);
    상기 메인 컨트롤 밸브(30)의 제2 로드센싱압력(PLSM)을 감지하기 위한 제2 부하압력센서(120); 및
    상기 제1 및 제2 부하압력센서(110, 120)에 의해 감지된 상기 제1, 2 로드센싱압력(PLSS, PLSM)에 따라 상기 유량조절밸브(160)를 제어하는 제어부(130, 230)를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 건설기계의 유압시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부(230)는 상기 제 1 및 제 2 부하압력센서(110)(120)에 의해 감지된 압력 중 큰 압력을 선택하고, 선택된 압력을 전기적 신호로 산출하여 상기 유압펌프(10)의 레귤레이터(211)에 출력하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 스티어링 유닛(20)의 제1 로드센싱압력(PLSS)과 상기 메인 컨트롤 밸브(30)의 제2 로드센싱압력(PLSM) 중 큰 압력을 선택하고 선택된 압력을 상기 유압펌프(10)의 레귤레이터(11)로 출력하는 셔틀밸브(34);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압시스템.
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