KR101716506B1 - 건설중장비의 유압시스템 및 비상 운전 방법 - Google Patents

건설중장비의 유압시스템 및 비상 운전 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 건설중장비의 유압시스템은 주행 직진 비례밸브를 통해 제1주행모터 및 제1작업기용 실린더를 작동하는 제1펌프와; 상기 주행 직진 비례밸브와 접속되고 제2주행모터 및 제2작업기용 실린더를 작동하는 제2펌프;가 구비되고, 제1펌프와 제2펌프에 각각 레귤레이터가 접속되며, 각 펌프와 각 레귤레이터가 전자제어장치에 접속되는 건설중장비에서 상기 전자제어장치의 고장 또는 조이스틱 압력 센서, 제1펌프 또는 제2펌프의 앵글센서 고장에 따라 정상적인 제어를 할 수 없는 경우에 건설중장비를 비상 운전할 수 있도록 하는 건설중장비 유압시스템에 있어서, 상기 제1펌프의 유압 라인에 제1솔레노이드 밸브를 설치하고, 상기 제2펌프의 유압 라인에 제2솔레노이드 밸브와 제3솔레노이드 밸브를 설치하여 비상 운전시 엔진의 스톨을 방지하도록 한 것이다.

Description

건설중장비의 유압시스템 및 비상 운전 방법 {a hydraulic system for a construction heavy equipment and emergency driving method thereof }
본 발명은 건설중장비의 유압시스템 및 비상 운전 방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 비상운전시만 동작하는 릴리프 밸브를 장착하여 경부하 및 고부하 작업 중에 운전미숙으로 허용 부하를 넘어설 경우에도 엔진이 스톨되는 것을 방지함으로써 굴삭기 작업의 효율성 및 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 것에 관한 것이다.
일반적으로 압력 제어형 전자 유압펌프를 사용하는 굴삭기 등의 건설중장비는 상기 압력 제어용 전자 유압펌프를 제어하기 위해 전자제어장치를 사용하게 된다.
상기 전자제어장치는 조이스틱 레버의 조작에 의한 압력과 펌프에 장착된 센서로부터 사판각 앵글 센서를 입력받아 압력 제어용 전자 유압펌프에 대한 압력 명령(command)을 출력하게 된다.
한편 상기 전자제어장치는 센서로부터의 센싱값 입력부와 전류 출력부를 필수적으로 구비하게 되며, 이들 중에서 하나의 고장은 곧 압력 제어용 전자 유압펌프의 비정상적인 제어를 의미하는 것으로, 이는 곧 건설중장비의 제어를 불가능하게 하는 요인으로 작용하게 된다.
실제 건설중장비의 사용과정에서 상기 전자제어장치의 고장 및 센서들의 고장이 발생할 수 있으며, 이러한 경우 건설중장비의 작동 불능과 같은 최악의 사태가 초래될 수 있다.
그런데 상기 전자제어장치의 고장으로 건설중장비가 작동 불능되었을 때에 건설중장비가 위험 지역에 위치한 상태라면 위험 지역을 벗어날 필요가 있게 되고, 작업중이던 일을 마무리하고자 하는 경우에도 최소한의 동작이 필요하게 된다.
한편 상기 전자제어장치가 동작 불능일 때 엔진제어유니트(ECU)는 림프 홈 모드(limp home mode)로 동작하도록 되어 엔진을 1,000rpm으로 동작시키며, 이러한 상태에서 전자제어장치와는 관계없이 건설중장비가 최소한의 작업이나 주행이 가능하도록 해주는 비상 운전 기능이 요구된다.
　이에 비상 운전 로직을 이용하여 강제적으로 펌프의 전자비례감압밸브(EPPRV)를 구동할 경우에는 일정압력 이하로만 운전을 해야 엔진의 부하 범위에서 운전이 가능하지만 운전자는 어느 정도가 현 상태에서 엔진 부하범위 이하인지 알 수 없고, 이 경우 작업자가 설정된 범위이상의 부하작업을 할 경우에는 엔진이 스톨되게 된다.
도 1에는 종래의 건설중장비의 비상 운전 방법을 나타낸 유압 제어 회로도가 도시되어 있다.
도 1에 도시한 종래의 건설중장비의 비상 운전 방법은 주행 직진 비례밸브(201)를 통해 제1주행모터(211) 및 제1작업기용 실린더(221)를 작동하는 제1펌프(231)와; 상기 주행 직진 비례밸브(201)와 접속되고 제2주행모터(212) 및 제2작업기용 실린더(222)를 작동하는 제2펌프(232);가 구비되고, 제1펌프(231)와 제2펌프(232)에 각각 레귤레이터(241)(242)가 접속되며, 각 펌프(231)(232)와 각 레귤레이터(241)(242)가 전자제어장치(250)에 접속되는 건설중장비에서 전자제어장치(250)의 고장 또는 조이스틱 압력 센서, 제1펌프(231) 또는 제2펌프(232)의 앵글센서 고장에 따라 정상적인 제어를 할 수 없는 경우에 비상운전 로직이 동작하여 강제적으로 제1펌프(231) 및 제2펌프(232)에 대응되는 각 레귤레이터(241)(242)에 모두 일정 전류가 인가되도록 함으로써 사판각을 일정각도로 제어하게 되는 것으로, 각 레귤레이터(241)(242)에 인가되는 펌프 압력 지령에 해당하는 전류지령을 일정상수(단일 상수; 1가지 출력 값)로 주는 방식이었다.
상기 종래의 건설중장비의 비상 운전 방법에 있어서는 전자제어장치 고정시에도 제1펌프(231) 및 제2펌프(232)가 일정 압력을 유지할 수 있게 되므로 일정 압력 이하의 부하 작업을 수행할 수 있었게 되지만 도 2의 P-Q선도와 같이 P1 이상의 압력을 설정할 경우 엔진 마력 이상의 부하가 펌프에 걸려 엔진이 스톨됨에 따라 압력 설정에 유의해야 하는 문제가 있었다.
즉, 종래의 건설중장비의 비상 운전 방법은 고압력 설정이 어렵게 되고, 그에 따라 고부하에서의 작업이 불가능하게 되는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 실정을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 비상 운전시에 펌프를 저압력은 물론 고압력으로도 설정할 수 있도록 하여 고부하에서의 작업이 가능하도록 하는 건설중장비의 유압시스템 및 비상 운전 방법을 제공하는 데에 있는 것이다.
아울러 본 발명은 그 다른 목적이 비상 운전 과정에서 각 펌프에 과부하가 걸리지 않도록 하는 것에 의해 엔진의 스톨이 발생하지 않도록 하는 건설중장비의 유압시스템 및 비상 운전 방법을 제공하는 데에 있는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 건설중장비의 유압시스템은 주행 직진 비례밸브를 통해 제1주행모터 및 제1작업기용 실린더를 작동하는 제1펌프와; 상기 주행 직진 비례밸브와 접속되고 제2주행모터 및 제2작업기용 실린더를 작동하는 제2펌프;가 구비되고, 제1펌프와 제2펌프에 각각 레귤레이터가 접속되며, 각 펌프와 각 레귤레이터가 전자제어장치에 접속되는 건설중장비에서 상기 전자제어장치의 고장 또는 조이스틱 압력 센서, 제1펌프 또는 제2펌프의 앵글센서 고장에 따라 정상적인 제어를 할 수 없는 경우에 건설중장비를 비상 운전할 수 있도록 하는 건설중장비 유압시스템에 있어서, 상기 제1펌프의 유압 라인에 제1솔레노이드 밸브를 설치하고, 상기 제2펌프의 유압 라인에 제2솔레노이드 밸브와 제3솔레노이드 밸브를 설치하여 비상 운전시 엔진의 스톨을 방지하도록 한 것이다.
본 발명의 건설중장비의 비상 운전 방법은 상기 건설중장비의 유압시스템에서 건설중장비의 비상운전 방법으로서, 경부하 작업시에는 강제적으로 제1펌프의 제1레귤레이터 및 제2펌프의 제2레귤레이터에 일정 전류가 인가되도록 하여 사판각을 일정각도로 제어함으로써 제1펌프와 제2펌프 모두를 작동 가능하게 하고, 고부하 작업시에는 주행 직진 비례밸브와 제2펌프에만 지령을 주어 제2펌프만을 작동 가능하게 한 것이다.
아울러 본 발명의 건설중장비의 비상 운전 방법은 제1펌프 유압 라인에 제1솔레노이드 밸브를 설치하고, 제2펌프의 유압 라인에 제2솔레노이드 밸브와 제3솔레노이드 밸브를 설치하여 제1펌프와 제2펌프 모두가 작동하는 경부하 작업시에 최대 사용 가능 압력(P1)을 초과할 경우 제1솔레노이드 밸브와 제2솔레이드 밸브를 개방시켜 상기 최대 사용 가능 압력(P1)보다 작은 압력(Pa)에서 제1펌프와 제2펌프가 작동되도록 함으로써 엔진의 스톨을 방지하도록 하고, 제2펌프만이 작동하는 고부하 작업시에 최대 사용 가능 압력(P2)을 초과할 경우 제3솔레노이드 밸브를 개방시켜 상기 최대 사용 가능 압력(P2)보다 작은 압력(Pb)에서 제2펌프가 작동되도록 함으로써 엔진의 스톨을 방지하도록 한 것을 포함한다.
본 발명의 건설중장비의 유압시스템 및 비상 운전 방법에 의하면 고압력 설정이 가능하게 되므로 고부하에서도 작업을 할 수 있게 되며, 경부하 및 고부하 작업 중에 운전미숙으로 허용 부하를 넘어설 경우에도 엔진이 스톨되지 않게 되므로 굴삭기 작업의 효율성 및 안정성을 크게 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 1은 종래의 건설중장비의 비상 운전 방법을 나타낸 유압 제어 회로도
도 2는 동 종래의 건설중장비의 비상 운전 방법의 P-Q선도
도 3a는 본 발명의 한 실시예의 제1펌프와 제2펌프 모두를 비상 작동하는 경우의 유압 제어 회로도
도 3b는 동 실시예의 제2펌프만 비상 작동하는 경우의 유압 제어 회로도
도 4는 동 실시예의 제2펌프만을 비상 작동하는 경우의 P-Q선도
도 5a는 본 발명의 다른 실시예의 제1펌프와 제2펌프 모두를 비상 작동하는 경우의 유압 회로도
도 5b는 동 다른 실시예의 제2펌프만 비상 작동하는 경우의 유압 제어 회로도
도 6a는 동 다른 실시예의 제1펌프와 제2펌프를 모두 비상 작동하는 경우의 P-Q선도
도 6b는 동 다른 실시예의 제2펌프만 비상 작동하는 경우의 P-Q선도
이하 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 기술 내용을 첨부도면에 의거하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 3a에는 본 발명의 한 실시예의 제1펌프와 제2펌프 모두를 비상 작동하는 경우의 유압 제어 회로도가 도시되어 있고, 도 3b에는 동 실시예의 제2펌프만 비상 작동하는 경우의 유압 제어 회로도가 도시되어 있다.
도 3a 및 도 3b와 같이 본 발명의 건설중장비의 유압시스템은 주행 직진 비례밸브(101)를 통해 제1주행모터(111) 및 제1작업기용 실린더(121)를 작동하는 제1펌프(131)와; 상기 주행 직진 비례밸브(101)와 접속되고 제2주행모터(112) 및 제2작업기용 실린더(122)를 작동하는 제2펌프(132);가 구비되고, 제1펌프(131)와 제2펌프(132)에 각각 레귤레이터(141)(142)가 접속되며, 각 펌프(131)(132)와 각 레귤레이터(141)(142)가 전자제어장치(150)에 접속되는 건설중장비에서 상기 전자제어장치(150)의 고장 또는 조이스틱 압력 센서, 제1펌프(131) 또는 제2펌프(132)의 앵글센서 고장에 따라 정상적인 제어를 할 수 없는 경우에 건설중장비를 비상 운전할 수 있도록 하는 건설중장비 유압시스템에 있어서,
상기 제1펌프(131)의 유압 라인에 제1솔레노이드 밸브(161)를 설치하고, 상기 제2펌프(132)의 유압 라인에 제2솔레노이드 밸브(162)와 제3솔레노이드 밸브(163)를 설치하여 비상 운전시 엔진의 스톨을 방지하도록 한 것이다.
그리고 본 발명의 건설중장비의 비상 운전 방법은 상기 건설중장비의 유압시스템에서 건설중장비의 비상운전 방법으로서, 경부하 작업시에는 강제적으로 제1펌프(131)의 제1레귤레이터(141) 및 제2펌프(132)의 제2레귤레이터(142)에 일정 전류가 인가되도록 하여 사판각을 일정각도로 제어함으로써 제1펌프(131)와 제2펌프(131) 모두를 작동 가능하게 하고, 고부하 작업시에는 주행 직진 비례밸브(101)와 제2펌프(132)에만 지령을 주어 제2펌프(132)만을 작동 가능하게 한 것이다.
상기 본 발명의 건설중장비의 유압시스템 및 비상 운전 방법에 있어서 제1펌프(131)와 제2펌프(132)가 모두 작동 가능하게 되는 경부하 작업시에는 도 2 및 도 4의 P1 까지 펌프 압력을 설정할 수 있지만 제2펌프(132)만이 작동 가능하게 되는 고부하 작업시에는 도 4의 P2 까지 펌프 압력을 설정할 수 있게 되므로 고부하에서도 작업이 가능하게 된다.
즉, 제2펌프(132)만을 사용할 경우 도 4의 P-Q선도와 같이 엔진 마력 이하에서 사용할 수 있는 압력은 증가하게 되며, 한 개의 펌프 사용으로 사용유량은 줄어들어 속도는 하강하게 되지만 고부하에서도 건설중장비의 동작이 가능하여 고부하가 필요 작업 또는 위험지역 탈출이 가능해지게 된다.
이처럼 본 발명의 건설중장비의 유압시스템 및 비상 운전 방법의 경우 경부하의 작업시에는 제1펌프(131)와 제2펌프(132) 모두에 일정 압력지령을 주는 방식으로 작동하고, 특히 고부하 운전시에는 주행 직진 변경 후 제2펌프(132)에만 압력지령을 주는 방식으로 작동하여 전자제어장치(150)에 이상이 발생하여도 최소한의 작업과 위험지역 탈출이 가능하게 된다.
한편 도 5a에는 본 발명의 다른 실시예의 제1펌프와 제2펌프 모두를 비상 작동하는 경우의 유압 회로도가 도시되어 있고, 도 5b에는 동 다른 실시예의 제2펌프만 비상 작동하는 경우의 유압 제어 회로도가 도시되어 있다.
도 5a 및 도 5b와 같이 본 발명의 건설중장비의 유압시스템 및 비상 운전 방법은 제1펌프(131) 유압 라인에 제1솔레노이드 밸브(161)를 설치하고, 제2펌프(132)의 유압 라인에 제2솔레노이드 밸브(162)와 제3솔레노이드 밸브(163)를 설치하여 제1펌프(131)와 제2펌프(132) 모두가 작동하는 경부하 작업시에 최대 사용 가능 압력(P1)을 초과할 경우 제1솔레노이드 밸브(161)와 제2솔레이드 밸브(162)를 개방시켜 상기 최대 사용 가능 압력(P1)보다 작은 압력(Pa)에서 제1펌프(131)와 제2펌프(132)가 작동되도록 함으로써 엔진의 스톨을 방지하도록 하고, 제2펌프(132)만이 작동하는 고부하 작업시에 최대 사용 가능 압력(P2)을 초과할 경우 제3솔레노이드 밸브(163)를 개방시켜 상기 최대 사용 가능 압력(P2)보다 작은 압력(Pb)에서 제2펌프(132)가 작동되도록 함으로써 엔진의 스톨을 방지하도록 한 것을 포함한다.
도 1 및 도 3a와 같이 두 개의 펌프가 모두 사용되는 경우 최대 사용 가능 압력 P1을 초과하게 되면 엔진이 스톨되고, 도 3b와 같이 한 개의 펌프가 사용되는 경우에도 최대 사용 가능 압력 P2를 초과하게 되면 엔진이 스톨되는 등 작업자가 조금만 부주의해도 엔진이 스톨될 수 있게 된다.
그러나 도 5a 및 도 5b의 다른 실시예와 같이 제1펌프(131) 유압 라인에 제1솔레노이드 밸브(161)를 설치하고, 제2펌프(132)의 유압 라인에 제2솔레노이드 밸브(162)와 제3솔레노이드 밸브(163)를 설치한 경우 경부하 작업시에 최대 사용 가능 압력인 P1의 압력으로 설정이 되면 그보다 작은 Pa 압력에 릴리프 밸브가 동작되도록 제1솔레노이드 밸브(161)와 제2솔레노이드 밸브(162)를 동작시켜 유압 라인을 연결시키고, 고부하 작업시에 최대 사용 가능 압력인 P2의 압력으로 설정되면 그보다 작은 Pb 압력에 릴리프 밸브가 동작되도록 제3솔레노이드 밸브(163)를 동작시켜 유압라인을 연결시킨다.
상기 본 발명의 건설중장비의 유압시스템 및 비상 운전 방법에 있어서 건설중장비 비상 운전 작동 중에도 작업자가 설정압력 이상으로 작업을 하면 작업이 다소 느려지게 되지만 엔진이 스톨되는 상태를 방지할 수 있으므로 작업의 효율을 높일 수 있게 되며, 또한 작업자는 작업속도가 느려지는 것을 감지할 수 있으므로 자신이 과부하로 작동시킨 것을 인지하게 되어 부하가 작아지는 방향으로 작업하도록 유도할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
101 : 주행 직진 비례밸브
111 : 제1주행모터
112 : 제2주행모터
121 : 제1작업기용 실린더
122 : 제2작업기용 실린더
131 : 제1펌프
132 : 제2펌프
141, 142 : 레귤레이터
150 : 전자제어장치
161 : 제1솔레노이드 밸브
162 : 제2솔레노이드 밸브
163 : 제3솔레노이드 밸브

Claims (3)

  1. 주행 직진 비례밸브(101)를 통해 제1주행모터(111) 및 제1작업기용 실린더(121)를 작동하는 제1펌프(131)와; 상기 주행 직진 비례밸브(101)와 접속되고 제2주행모터(112) 및 제2작업기용 실린더(122)를 작동하는 제2펌프(132);가 구비되고, 제1펌프(131)와 제2펌프(132)에 각각 레귤레이터(141)(142)가 접속되며, 각 펌프(131)(132)와 각 레귤레이터(141)(142)가 전자제어장치(150)에 접속되는 건설중장비에서 상기 전자제어장치(150)의 고장 또는 조이스틱 압력 센서, 제1펌프(131) 또는 제2펌프(132)의 앵글센서 고장에 따라 정상적인 제어를 할 수 없는 경우에 건설중장비를 비상 운전할 수 있도록 하는 건설중장비 유압시스템에 있어서,
    상기 제1펌프(131)의 유압 라인에 제1솔레노이드 밸브(161)를 설치하고, 상기 제2펌프(132)의 유압 라인에 제2솔레노이드 밸브(162)를 설치하여, 상기 제1펌프(131)와 상기 제2펌프(132) 모두가 작동하는 경부하 작업시에 최대 사용 가능 압력(P1)을 초과할 경우 상기 제1솔레노이드 밸브(161)와 상기 제2솔레노이드 밸브(162)를 개방시켜 상기 최대 사용 가능 압력(P1)보다 작은 압력(Pa)에서 상기 제1펌프(131)와 상기 제2펌프(132)가 작동되도록 하여 엔진의 스톨을 방지한 건설중장비의 유압시스템.
  2. 제1항에 따른 건설중장비의 유압시스템에서 건설중장비의 비상운전 방법으로서,
    경부하 작업시에는 강제적으로 제1펌프(131)의 제1레귤레이터(141) 및 제2펌프(132)의 제2레귤레이터(142)에 일정 전류가 인가되도록 하여 사판각을 일정각도로 제어함으로써 제1펌프(131)와 제2펌프(131) 모두를 작동 가능하게 하고, 고부하 작업시에는 주행 직진 비례밸브(101)와 제2펌프(132)에만 지령을 주어 제2펌프(132)만을 작동 가능하게 한 것을 특징으로 하는 건설중장비의 비상 운전 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2펌프(132)의 유압 라인에 상기 제2솔레노이드 밸브(162)와 함께 제3솔레노이드 밸브(163)를 더 설치하여 상기 제2펌프(132)만이 작동하는 고부하 작업시에 최대 사용 가능 압력(P2)을 초과할 경우 상기 제3솔레노이드 밸브(163)를 개방시켜 상기 최대 사용 가능 압력(P2)보다 작은 압력(Pb)에서 상기 제2펌프(132)가 작동되도록 함으로써 엔진의 스톨을 방지한 것을 특징으로 하는 건설중장비의 비상 운전 방법.
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