KR101720694B1

KR101720694B1 - 건설기계의 유압펌프 제어장치

Info

Publication number: KR101720694B1
Application number: KR1020127025431A
Authority: KR
Inventors: 김동수; 이경섭
Original assignee: 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2017-03-28
Also published as: EP2589822A4; KR20130095629A; JP2013531207A; EP2589822A1; CN102985704B; US9309899B2; JP5714703B2; CN102985704A; WO2012002589A1; US20130098022A1; EP2589822B1

Abstract

굴삭기 등의 건설기계에 장착되는 네가티브 제어방식의 유압펌프 제어장치를 개시한다. 본 발명에 따른 건설기계의 유압펌프 제어장치에 있어서, 제어 신호압력을 저장하는 축압기와, 제어신호 인가에 따라 절환시 축압기로부터의 신호압력과 네가티브 압력중 어느 하나를 레귤레이터에 공급하는 솔레노이드밸브와, 운전자의 조작에 따라 솔레노이드밸브에 인가되는 제어신호를 온,오프시키는 조작레버 잠금수단을 포함하여, 엔진 시동시 솔레노이드밸브의 절환으로 축압기로부터 공급되는 작동유에 의해 네가티브 압력을 보상하여 유압펌프의 사판 경전각을 최소 용량으로 유지하는 것을 특징으로 하는 유압펌프 제어장치를 제공한다.

Description

건설기계의 유압펌프 제어장치{CONTROL DEVICE FOR A HYDRAULIC PUMP OF CONSTRUCTION MACHINERY}

본 발명은 네가티브 제어방식의 유압펌프 제어장치에 관한 것으로, 특히 고지대 또는 대기 온도가 저온인 작업환경에서 굴삭기 등의 엔진 시동이 원활하게 걸리도록 한 건설기계의 유압펌프 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 가변 용량형 메인 유압펌프의 토출유량을 제어함에 있어서, 유압 액츄에이터에 공급되는 작동유를 제어하는 컨트롤밸브에 입력되는 신호압에 비례하여 유압펌프의 토출 유량을 제어하는 포지티브 제어방식(positive control system)(도 1(a)에 도시됨)과, 컨트롤밸브 하류측에 생성되는 네가티브 압력에 반비례하여 유압펌프의 토출 유량을 제어하는 네가티브 제어방식(negative control system)(도 1(b)에 도시됨)이 있다.

한편, 스타트 모터에 의해 시동되는 엔진의 경우, 작업장소가 고지대이거나, 대기 온도가 낮은 동절기일 경우에는 산소의 부족, 압력 감소 등으로 인해 연료와 공기를 적절하게 조합하여 실린더로 분사시키는 능력이 떨어진다. 이로 인해 엔진의 초기 시동이 원활하게 걸리지않는다.

시동성은 초기 스타트 모터에 의해 구동되는 회전속도가 큰 영향을 미치게 되나, 스타트 모터의 설계에 있어서 그 용량은 일정하게 한정된다. 특히 굴삭기의 경우 엔진 PTO(power take off)에 연결된 여러 종류의 유압펌프가 기동성을 떨어트리는 저항 부하로 작용하여 엔진 시동이 걸리지않은 경우가 종종 발생된다.

도 2에 도시된 종래 기술에 의한 네가티브 제어방식의 유압펌프 제어장치는,

엔진(미도시됨)에 연결되는 가변용량형 유압펌프(1)와,

유압펌프(1)의 바이패스통로(3)에 설치되고, 조작레버(미도시된 RCV를 말함)의 조작에 따라 유압펌프(1)로부터의 작동유를 제어하는 컨트롤밸브(2)와,

컨트롤밸브(2)의 절환시 공급되는 작동유에 의해 구동되는 붐실린더 등의 유압 액츄에이터(미도시됨)와,

바이패스 통로(3)의 하류측에 설치되어 네가티브 압력(negative pressure)을 생성하는 오리피스(4)와,

네가티브 압력에 의해 작동되고, 유압펌프(1)의 사판 경적각을 제어하여 토출 유량을 제어하는 레귤레이터(5)를 포함한다.

전술한 바와 같은 유압펌프의 제어장치에 있어서, 운전자가 조작레버(RCV)를 조작하지 않을 경우, 전술한 컨트롤밸브(2)의 스풀 중립으로 인해 유압펌프(1)로부터 토출되는 모든 작동유가 오리피스(4)를 경유하여 유압탱크(T)로 귀환된다. 이때 오리피스(4)에 높은 압력이 형성되므로, 도 1(b)에서와 같이 네가티브 압력이 높을 경우 유압펌프(1)의 토출 유량이 최소가 되도록 레귤레이터(5)에 의해 유압펌프(1)의 사판 경전각을 제어한다.

반면에, 운전자가 조작레버(RCV)를 조작하여 컨트롤밸브(2)를 절환시킬 경우 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 유압 액츄에이터에 공급된다. 이때 컨트롤밸브(2)의 스풀의 절환량에 따라 바이패스 통로(3)를 통과하는 유량이 점차 줄어든다. 이로 인해 오리피스(4)에 형성되는 네가티브 압력이 감소되므로, 유압 액츄에이터를 구동시킬 수 있는 유량이 토출되도록 레귤레이터(5)에 의해 유압펌프(1)의 사판 경전각을 제어하게 된다.

이경우, 엔진이 정지상태에 놓여 있는 경우 컨트롤밸브(2)의 스풀이 중립위치를 유지하는 경우에도 바이패스 통로(3)에 공급되는 유량이 없게 된다. 즉 유압펌프(1)의 사판 경전각은 초기의 높은 유량을 토출하게 되는 사판각에 위치하게 되므로, 엔진의 초기 기동시 상대적으로 높은 기동 토오크가 요구된다.

전술한 바와 같이 네가티브 제어방식의 유압펌프가 장착되는 건설기계에서, 엔진 가동을 중지할 경우 유압펌프의 사판 경전각은 최대 용량의 상태로 정지된다.

반면에, 엔진을 가동시킬 경우 네가티브 압력이 형성되지않은 상태에서는 유압펌프의 사판 경전각이 최대 용량 상태로 있게 된다. 즉 엔진 시동시에 네가티브 압력을 발생시키는 컨트롤밸브의 중립시 유량이 적어 네가티브 압력이 충분하지 않으면 유압펌프의 사판 경전각은 큰 용량을 그대로 유지하게 된다.

또한, 동절기의 저온 조건에서는 작동유의 점도가 높아 지므로, 교반 토오크가 크게 되어 메인 유압펌프를 회전시 소요되는 토오크는 정상 조건보다 상대적으로 크게 된다.

본 발명의 실시예는, 엔진의 초기 기동시에 유압펌프의 사판 경전각이 최소 용량으로 유지되도록 하여 시동성을 확보할 수 있도록 한 건설기계의 유압펌프 제어장치와 관련된다.

본 발명의 실시예는, 엔진의 초기 시동시에 네가티브 압력을 형성할 수 없는 저회전수로 회전되는 경우에도 유압펌프의 사판 경전각을 최소 용량으로 유지하여 엔진의 회전수를 신속하게 설정된 회전수로 끌어올릴 수 있도록 한 건설기계의 유압펌프 제어장치와 관련된다.

본 발명의 실시예는, 네가티브 제어방식의 유압펌프의 사판 경전각을 최소 용량을 유지하도록 유압시스템을 작동시킬 수 있어, 엔진 시동이 어려운 작업환경조건에서 엔진 시동성을 향상시켜 운전자에게 편리성을 제공할 수 있도록 한 건설기계의 유압펌프 제어장치와 관련된다.

본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계의 유압펌프 제어장치는,

엔진과, 엔진을 기동시키는 스타트 모터와, 엔진에 연결되는 가변용량형 유압펌프와, 조작량에 비례하여 2차 신호압력을 발생하는 조작레버와, 유압펌프의 바이패스 통로에 설치되고 조작레버의 조작에 따라 유압펌프로부터의 작동유를 제어하는 컨트롤밸브와, 컨트롤밸브의 절환시 공급되는 작동유에 의해 구동되는 유압 액츄에이터와, 바이패스 통로의 하류측에 설치되어 네가티브 압력을 생성하는 오리피스와, 유압펌프의 사판 경적각을 제어하여 토출 유량을 제어하는 레귤레이터를 포함하는 건설기계에 있어서,

제어 신호압력을 저장하는 축압기와,

제어신호 인가에 따라 절환시 축압기로부터의 신호압력과, 네가티브 압력중 어느 하나를 레귤레이터에 공급하는 솔레노이드밸브와,

운전자의 조작에 따라 솔레노이드밸브에 인가되는 제어신호를 온,오프시키는 조작레버 잠금수단을 포함하여,

엔진 시동시 솔레노이드밸브 절환으로 축압기로부터 공급되는 작동유에 의해 네가티브 압력을 보상하여 유압펌프의 사판 경전각을 최소 용량으로 유지할 수 있다.

본 발명의 제2실시예에 의한 건설기계의 유압펌프 제어장치는,

제어 신호압력을 저장하는 축압기와,

제어신호 인가에 따라 절환시 축압기로부터의 신호압력을 공급하거나 차단하는 솔레노이드밸브와,

솔레노이드밸브와 네가티브 압력 포트에 입구측이 연결되고, 레귤레이터 포트에 출구측이 연결되는 셔틀밸브와,

본 발명의 제3실시예에 의한 건설기계의 유압펌프 제어장치는,

제어 신호압력을 저장하는 축압기와,

운전자의 조작에 따라 솔레노이드밸브에 인가되는 제어신호를 온,오프시키는 조작레버 잠금수단과,

조작레버 잠금수단의 조작신호를 입력받아 조작레버 잠금수단이 잠금위치로 전환된 경우 솔레노이드밸브에 제어신호를 전달하는 컨트롤러를 포함하여,

본 발명의 제4실시예에 의한 건설기계의 유압펌프 제어장치는,

엔진과, 엔진을 기동시키는 스타트 모터와, 엔진에 연결되는 가변용량형 유압펌프와, 조작량에 비례하여 2차 신호압력을 발생하는 조작레버와, 유압펌프의 바이패스 통로에 설치되고 조작레버의 조작에 따라 유압펌프로부터의 작동유를 제어하는 컨트롤밸브와, 컨트롤밸브의 절환시 공급되는 작동유에 의해 구동되는 유압 액츄에이터와, 바이패스 통로의 하류측에 설치되어 네가티브 압력을 형성하는 오리피스와, 유압펌프의 사판 경적각을 제어하여 토출유량을 제어하는 레귤레이터를 포함하는 건설기계에 있어서,

제어 신호압력을 저장하는 축압기와,

조작레버의 잠금수단이 잠금위치로 전환시 전원이 입력되고, 출력단이 솔레노이드밸브와 릴레이 구동부의 신호와 병렬로 연결되며, 엔진 스타트 키이로부터의 입력신호에 의해 구동되는 릴레이를 포함하여,

더욱 바람직한 실시예에 의하면, 전술한 엔진에 연결되며, 조작레버 잠금수단의 안전레버가 잠금위치로 전환시 솔레노이드밸브를 통해 레귤레이터에 신호압력을 공급하는 파일럿 펌프를 구비한다.

전술한 솔레노이드밸브는 축압기 포트와 네가티브 압력 포트중 어느 하나를 레귤레이터 포트에 연결할 수 있도록 3포트 솔레노이드밸브로 구성되어, 절환시 축압기 포트를 레귤레이터 포트에 연결하거나, 네가티브 압력 포트를 레귤레이터 포트에 연결된다.

전술한 조작레버 잠금수단은 이의 안전레버가 잠금위치로 전환될 경우, 스위칭 온 되어 솔레노이드밸브에 이를 절환시키도록 제어신호를 공급하는 스위치를 구비한다.

전술한 컨트롤러는 엔진 스타트 키이로부터 신호를 입력받아 스타트 키이가 작동된 경우 솔레노이드밸브에 이를 절환시키도록 제어신호를 공급하고, 조작레버 잠금수단의 조작신호가 해제상태로 전환된 경우 솔레노이드밸브에 인가되는 전원을 차단한다.

전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 유압펌프 제어장치는 아래와 같은 이점을 갖는다.

엔진의 초기 기동시 또는 시동시에 유압펌프의 사판 경전각을 최저 용적율으로 제어함에 따라 엔진 시동성을 향상시킨다.

또한, 엔진의 시동성이 떨어지는 작업환경에서 작업할 경우에, 운전자가 일반적인 작업환경(저온, 고도를 제외한 환경을 말함)에서의 작업장치 조작패턴만으로 작업장치를 구동시킬 수 있어 운전자에게 편리성을 제공할 수 있다.

도 1(a,b)은 유압펌프 유량을 제어하는 포지티브 및 네가티브 제어방식을 나타내는 그래프,
도 2는 종래 기술에 의한 건설기계의 유압펌프 제어장치의 유압회로도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계의 유압펌프 제어장치의 유압회로도,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 건설기계의 유압펌프 제어장치의 유압회로도,
도 5는 본 발명의 제3실시예에 의한 건설기계의 유압펌프 제어장치의 유압회로도,
도 6은 본 발명의 제4실시예에 의한 건설기계의 유압펌프 제어장치의 유압회로도,
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 유압펌프 제어장치를 설명하기위한 그래프이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명〉
10; 엔진
11; 가변용량형 유압펌프
12; 바이패스 통로
13; 컨트롤밸브
14; 오리피스
15; 레귤레이터
16; 축압기
17; 솔레노이드밸브
18; 파일럿 펌프
19; 조작레버 잠금수단
20; 스위치
21; 셔틀밸브
22; 컨트롤러(ECU)
23; 엔진 스타트 키이

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 3에 도시된 본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계의 유압펌프 제어장치는, 엔진(10)과, 엔진(10)을 기동시키는 스타트 모터와, 엔진(10)에 연결되는 가변용량형 유압펌프(11)와, 조작량에 비례하여 2차 신호압력을 발생하는 조작레버(RCV)와, 유압펌프(11)의 바이패스 통로(12)에 설치되고 조작레버의 조작에 따라 유압펌프(11)로부터의 작동유를 제어하는 컨트롤밸브(13)와, 컨트롤밸브(13)의 절환시 공급되는 작동유에 의해 구동되는 유압 액츄에이터(붐실린더 등을 말함)와, 바이패스 통로(12)의 하류측에 설치되어 네가티브 압력을 형성하는 오리피스(14)와, 유압펌프(11)의 사판 경적각을 제어하여 토출 유량을 제어하는 레귤레이터(15)를 포함하는 건설기계에 있어서,

제어 신호압력을 저장하는 축압기(16)와,

제어신호 인가에 따라 절환시 축압기(16)로부터의 신호압력과, 네가티브 압력중 어느 하나의 압력을 레귤레이터(15)에 공급하는 솔레노이드밸브(17)와,

운전자의 조작에 따라 솔레노이드밸브(17)에 인가되는 제어신호를 온,오프시키는 조작레버 잠금수단(18)(safety lever를 말함)을 포함하여,

엔진(10) 시동시 솔레노이드밸브(17)의 절환으로 축압기(16)로부터 공급되는 작동유에 의해 네가티브 압력을 보상하여 유압펌프(11)의 사판 경전각을 최소 용량으로 유지할 수 있다.

전술한 엔진(10)에 연결되며, 조작레버 잠금수단(18)이 잠금위치로 전환시 절환되는 솔레노이드밸브(17)를 통해 레귤레이터(15)에 신호압력을 공급하는 파일럿 펌프(18)를 구비한다.

전술한 솔레노이드밸브(17)는 축압기 포트와 네가티브 압력 포트중 어느 하나를 레귤레이터 포트에 연결할 수 있도록 3포트 솔레노이드밸브로 구성되어, 절환시 축압기 포트를 레귤레이터 포트에 연결하거나(Ⅰ), 네가티브 압력 포트를 레귤레이터 포트에 연결한다(Ⅱ).

전술한 조작레버 잠금수단(19)은 이의 안전레버(safety lever)가 잠금위치로 전환될 경우(안전레버가 운전실 바닥쪽으로 내려간 상태를 말함), 스위칭 온 되어 솔레노이드밸브(17)에 이를 절환시키도록 제어신호를 공급하는 스위치(20)를 구비한다.

이하에서 본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계의 유압펌프 제어장치의 사용예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 3에서와 같이, 운전자가 엔진 시동을 걸 경우, 컨트롤밸브(13)의 스풀이 중립을 유지하므로 유압펌프(11)로부터 토출되는 작동유가 컨트롤밸브(13) 및 오리피스(14)를 경유하여 유압탱크(T)로 귀환된다. 이때 조작레버 잠금수단(19)의 안전레버는 잠금위치를 유지하므로(조작레버 잠금수단(19)의 안전레버가 잠금위치를 유지할 경우 시동이 걸리도록 시동 회로가 설계됨), 조작레버 잠금수단(19)에 설치된 스위치(20)로부터의 전기신호에 의해 솔레노이드밸브(17)를 절환시킨다(도면에 도시된 상태로 절환됨).

이로 인해 축압기(16) 또는 파일럿 펌프(18)로부터의 제어 신호압력은 절환된 솔레노이드밸브(17)를 경유하여 레귤레이터(15)로 공급된다. 즉 엔진(10) 시동시에 축압기(16) 또는 파일럿 펌프(18)로부터 공급되는 신호압력에 의해 컨트롤밸브(13)의 네가티브 압력을 보상함에 따라 유압펌프(11)의 사판 경전각을 최소 용량상태를 유지하게 된다.

따라서 유압펌프(11)의 사판 경전각을 최소상태로 전환시켜 유압펌프(11)로부터 토출되는 유량이 최소 용량을 유지하게 된다. 이로 인해 엔진(10) 시동시 컨트롤밸브(13)의 네가티브 압력이 낮은 경우에도 유압펌프(11)의 사판 경전각이 최소 상태를 유지함에 따라 시동성을 향상시킬 수 있다.

반면에, 엔진 시동후에 운전자가 조작레버를 조작할 경우(이경우 안전레버는 전원이 연결되도록 수평으로 올려진 상태임), 조작레버 잠금수단(19)에 설치된 스위치(20)가 열리게 되므로(off상태임) 밸브스프링(17a)의 탄성력에 의해 솔레노이드밸브(17)는 초기상태로 복귀된다.

이로 인해 축압기(16) 또는 파일럿 펌프(18)로부터의 신호압력이 차단됨에 따라, 컨트롤밸브(13)의 네가티브 압력이 솔레노이드밸브(17)를 경유하여 레귤레이터(15)에 공급된다. 이로 인해 운전자가 조작레버(RCV)를 조작함에 따라 요구되는 유압펌프(11)의 토출 유량을 조절할 수 있다.

도 4에 도시된 본 발명의 제2실시예에 의한 건설기계의 유압펌프 제어장치는, 엔진(10)과, 엔진(10)을 기동시키는 스타트 모터와, 엔진에 연결되는 가변용량형 유압펌프(11)와, 조작량에 비례하여 2차 신호압력을 발생하는 조작레버(RCV)와, 유압펌프(11)의 바이패스 통로(12)에 설치되고 조작레버의 조작에 따라 유압펌프로부터의 작동유를 제어하는 컨트롤밸브(13)와, 컨트롤밸브(13)의 절환시 공급되는 작동유에 의해 구동되는 유압 액츄에이터와, 바이패스 통로(12)의 하류측에 설치되어 네가티브 압력을 형성하는 오리피스(14)와, 유압펌프(13)의 사판 경적각을 제어하여 토출 유량을 제어하는 레귤레이터(15)를 포함하는 건설기계에 있어서,

제어 신호압력을 저장하는 축압기(16)와,

제어신호 인가에 따라 절환시 축압기(16)로부터의 신호압력을 공급하거나 차단하는 솔레노이드밸브(17)와,

솔레노이드밸브(17)와 네가티브 압력 포트에 입구측이 각각 연결되고, 레귤레이터 포트에 출구측이 연결되며, 네가티브 압력과 솔레노이드밸브(17)를 통과하는 신호압력중 높은 압력을 레귤레이터(15)로 출력하는 셔틀밸브(21)와,

운전자의 조작에 따라 솔레노이드밸브(17)에 인가되는 제어신호를 온,오프시키는 조작레버 잠금수단(19)을 포함하여,

전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 제2실시예에 의한 유압펌프 제어장치는, 운전자가 엔진 시동을 걸 경우, 조작레버 잠금수단(19)의 안전레버는 잠금위치(안전레버가 운전실 바닥쪽으로 내려간 위치를 말함)를 유지하게 된다. 이로 인해 조작레버 잠금수단(19)에 설치된 스위치(20)로부터의 전기신호에 의해 솔레노이드밸브(17)를 절환시킨다.

이로 인해 축압기(16) 또는 파일럿 펌프(18)로부터의 제어 신호압력이 절환된 솔레노이드밸브(17) 및 셔틀밸브(21)를 경유하여 레귤레이터(15)로 공급된다. 즉 엔진(10) 시동시에 축압기(16) 또는 파일럿 펌프(18)로부터 공급되는 신호압력에 의해 컨트롤밸브(13)의 네가티브 압력을 보상함에 따라 유압펌프(11)의 사판 경전각을 최소 용량상태를 유지하게 된다.

따라서 엔진(10)을 시동시킬 경우, 컨트롤밸브(13)의 네가티브 압력이 낮은 경우에도 유압펌프(11)의 사판 경전각을 최소 상태로 전환시킴에 따라 시동성을 향상시킬 수 있다.

반면에, 엔진(10) 시동후에 운전자가 조작레버 잠금수단(19)의 안전레버를 수평으로 전환시킴에 따라(잠금위치에서 해제됨), 조작레버 잠금수단(19)에 설치된 스위치(20)로부터 솔레노이드밸브(17)에 인가되는 전기신호가 차단된다.

이로 인해 축압기(16) 또는 파일럿 펌프(18)로부터의 신호압력이 차단됨에 따라, 컨트롤밸브(13)의 네가티브 압력이 셔틀밸브(21)를 경유하여 레귤레이터(15)에 공급된다. 이로 인해 운전자가 조작레버를 조작함에 따라 요구되는 유압펌프(11)의 토출 유량을 조절할 수 있다.

도 5에 도시된 본 발명의 제3실시예에 의한 건설기계의 유압펌프 제어장치는, 엔진(10)과, 엔진(10)을 기동시키는 스타트 모터와, 엔진(10)에 연결되는 가변용량형 유압펌프(11)와, 조작량에 비례하여 2차 신호압력을 발생하는 조작레버와, 유압펌프(11)의 바이패스 통로(12)에 설치되고 조작레버(RCV)의 조작에 따라 유압펌프로부터의 작동유를 제어하는 컨트롤밸브(13)와, 컨트롤밸브(13)의 절환시 공급되는 작동유에 의해 구동되는 유압 액츄에이터와, 바이패스 통로(12)의 하류측에 설치되어 네가티브 압력을 형성하는 오리피스(14)와, 유압펌프(11)의 사판 경적각을 제어하여 토출 유량을 제어하는 레귤레이터(15)를 포함하는 건설기계에 있어서,

제어 신호압력을 저장하는 축압기(16)와,

솔레노이드밸브(17)와 네가티브 압력 포트에 입구측이 각각 연결되고 레귤레이터 포트에 출구측이 연결되며, 네가티브 압력과 솔레노이드밸브(17)를 통과하는 신호압력중 높은 압력을 레귤레이터(15)로 출력하는 셔틀밸브(21)와,

운전자의 조작에 따라 솔레노이드밸브(17)에 인가되는 제어신호를 온,오프시키는 조작레버 잠금수단(19)과,

조작레버 잠금수단(19)의 조작신호를 입력받아 조작레버 잠금수단(19)의 안전레버(safety lever)가 잠금위치로 전환된 경우 솔레노이드밸브(17)에 이를 절환시키도록 제어신호를 전달하는 컨트롤러(ECU)(22)를 포함하여,

전술한 컨트롤러(22)는 엔진 스타트 키이(23)로부터 신호를 입력받아 스타트 키이(23)가 작동된 경우 솔레노이드밸브(17)에 이를 절환시키도록 제어신호를 공급하고, 조작레버 잠금수단(19)의 조작신호가 잠금위치에서 해제상태로 전환된 경우 솔레노이드밸브(17)에 인가되는 전원을 차단한다.

본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 의한 유압펌프 제어장치는, 엔진 시동시에만 필요한 기능임에도 불구하고, 조작레버 잠금수단(19)의 안전레버를 조작할 때마다 솔레노이드밸브(17) 또는 셔틀밸브(21)가 불필요하게 동작하게 된다. 이로 인해 이들의 내구성이 떨어지고, 엔진(10) 시동 전에 조작레버 잠금수단(19)을 반복하여 동작시킬 경우 축압기(16)의 압력이 손실될 수 있다.

본 발명의 제3실시예에 의한 유압펌프 제어장치는, 엔진(10) 초기 시동시에, 운전자에 의한 조작레버 잠금수단(19)의 조작상태를 입력받고 엔진 스타트 스위치(23)의 입력을 받을 경우에, 컨트롤러(22)로부터의 제어신호에 의해 솔레노이드밸브(17)를 절환시킴에 따라 축압기(16) 또는 파일럿 펌프(18)의 신호압력을 레귤레이터(15)로 공급할 수 있다.

이를 상세하게 설명하면, 키이를 최초에 온 시킬 경우에 컨트롤러(22)는 솔레노이드밸브(17)의 신호포트에 오프(off) 신호를 출력하고, 엔진(10) 시동키 신호가 온 일 경우에 솔레노이드밸브(17)의 신호포트에 온(on) 신호를 출력하여 솔레노이드밸브(17)를 절환시킨다.

솔레노이드밸브(17)의 절환으로 인해 축압기(16) 또는 파일럿 펌프(18)로부터의 신호압력이 셔틀밸브(21)를 경유하여 레귤레이터(15)에 공급된다. 즉 조작레버 잠금수단(19)의 안전레버가 잠금위치로 전환되고 엔진 스타트 키이(23)를 시동시킬 경우에, 축압기(16) 또는 파일럿 펌프(18)로부터 공급되는 신호압력에 의해 컨트롤밸브(13)의 네가티브 압력을 보상한다. 이로 인해 유압펌프(11)의 사판 경전각을 최소 용량상태로 전환시킴에 따라 엔진의 초기 기동이 용이해져 시동성을 향상시킬 수 있다.

이때 대기 온도가 저온이거나 또는 고지대에서와 같이 엔진(10) 시동이 어려운 작업환경일 경우에 엔진(10)의 회전수가 정상적인 상태로 상승하기 전까지 상당한 시간이 소요될 수 있다. 이경우 컨트롤밸브(13)의 네가티브 압력이 정상적인 범위내로 유지될 때까지 계속적으로 유압펌프(11)의 사판 경전각을 임의로 제어해줄 필요가 요구된다.

이러한 특성으로 인해 엔진 스타트 키이(23)가 오프되어 스타트 모터의 기동이 멈추는 경우에도 축압기(16)의 신호압력이 레귤레이터(15)에 계속적으로 공급될 수 있도록 솔레노이드밸브(17)는 전환된 상태를 계속 유지해야 된다.

한편, 도 7에서와 같이, 시동 후에 운전자가 붐 등의 작업장치를 조작하기 위해 조작레버 잠금수단(19)의 안전레버를 잠금위치에서 해제시킬 경우(안전레버를 수평으로 들어올린 경우를 말함), 컨트롤러(22)로부터의 제어신호에 따라 솔레노이드밸브(17)를 곧바로 오프시킴에 따라, 운전자에 의한 조작레버(RCV)의 조작에 따라 요구되는 유압펌프(11)의 토출 유량을 조절할 수 있다.

도 6에 도시된 본 발명의 제4실시예에 의한 건설기계의 유압펌프 제어장치는, 엔진(10)과, 엔진(10)을 기동시키는 스타트 모터와, 엔진(10)에 연결되는 가변용량형 유압펌프(11)와, 조작량에 비례하여 2차 신호압력을 발생하는 조작레버(RCV)와, 유압펌프(11)의 바이패스 통로(12)에 설치되고 조작레버의 조작에 따라 유압펌프(11)로부터의 작동유를 제어하는 컨트롤밸브(13)와, 컨트롤밸브(13)의 절환시 공급되는 작동유에 의해 구동되는 유압 액츄에이터와, 바이패스 통로(12)의 하류측에 설치되어 네가티브 압력을 형성하는 오리피스(14)와, 유압펌프(11)의 사판 경적각을 제어하여 토출 유량을 제어하는 레귤레이터(15)를 포함하는 건설기계에 있어서,

제어 신호압력을 저장하는 축압기(16)와,

솔레노이드밸브(17)와 네가티브 압력 포트에 입구측이 각각 연결되고 레귤레이터 포트에 출구측이 연결되며, 솔레노이드밸브(17)를 통과하는 신호압력과 네가티브 압력중 높은 압력을 레귤레이터(15)에 선택적으로 출력하는 셔틀밸브(21)와,

출력단이 솔레노이드밸브(17)와 릴레이 구동부의 신호와 병렬로 연결되며, 엔진 스타트 키이(23)로부터의 입력신호에 의해 구동되는 릴레이(24)를 포함하여,

본 발명의 제4실시예에 의한 유압펌프 제어장치에서, 운전자에 의해 엔진 시동을 걸 경우, 조작레버 잠금수단(19)의 안전레버는 잠금위치(안전레버가 운전실 바닥쪽으로 내려간 상태를 말함)를 유지하고, 엔진 스타트 키이(23)의 입력신호에 의해 릴레이(24)가 구동된다. 릴레이(24)의 출력측이 솔레노이드밸브(17)와 릴레이 구동부의 신호와 병렬로 연결됨에 따라, 엔진 스타트 키이(23)에 의한 시동이 걸린 후에도 릴레이의 구동상태를 유지하게 된다.

릴레이(24)의 구동으로 인해 솔레노이드밸브(17)를 절환시킴에 따라 축압기(16) 또는 파일럿 펌프(18)로부터의 신호압력이 솔레노이드밸브(17) 및 셔틀밸브(21)를 경유하여 레귤레이터(15)에 공급된다.

즉 엔진(10) 시동시에 축압기(16) 또는 파일럿 펌프(18)로부터 공급되는 신호압력에 의해 컨트롤밸브(13)의 네가티브 압력을 보상함에 따라 유압펌프(11)의 사판 경전각을 최소 용량상태를 유지하게 된다.

한편, 조작레버 잠금수단(19)의 안전레버가 잠금위치에서 해제상태(운전자에 의해 안전레버가 수평으로 전환된 것을 말함)로 전환될 경우 솔레노이드밸브(17)에 인가되는 제어신호가 차단된다.

이로 인해 셔틀밸브(21)를 경유하여 공급되는 컨트롤밸브(13)의 네가티브 압력에 의해 레귤레이터(15)를 구동시켜 유압펌프(11)의 사판 경전각을 제어할 수 있다. 따라서 운전자가 조작레버를 조작함에 따라 요구되는 유압펌프(11)의 토출 유량을 조절할 수 있다.

산업상 이용가능성

전술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 의한 건설기계의 유압펌프 제어장치에 의하면, 엔진의 초기 기동시 또는 시동시에 유압펌프의 사판 경전각을 최저 용량상태로 제어하여 엔진 시동성을 향상시킬 수 있다. 저온 또는 고지대의 작업환경에서 작업할 경우 일반적인 작업환경에서의 작업장치 조작패턴만으로 작업장치를 구동시킬 수 있다.

Claims

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엔진과, 엔진을 기동시키는 스타트 모터와, 엔진에 연결되는 가변용량형 유압펌프와, 조작량에 비례하여 2차 신호압력을 발생하는 조작레버와, 유압펌프의 바이패스 통로에 설치되고 조작레버의 조작에 따라 유압펌프로부터의 작동유를 제어하는 컨트롤밸브와, 컨트롤밸브의 절환시 공급되는 작동유에 의해 구동되는 유압 액츄에이터와, 바이패스 통로의 하류측에 설치되어 네가티브 압력을 형성하는 오리피스와, 유압펌프의 사판 경적각을 제어하여 토출유량을 제어하는 레귤레이터를 포함하는 건설기계에 있어서:
제어 신호압력을 저장하는 축압기;
제어신호 인가에 따라 절환시 상기 축압기로부터의 신호압력을 공급하거나 차단하는 솔레노이드밸브;
상기 솔레노이드밸브와 상기 네가티브 압력 포트에 입구측이 연결되고, 상기 레귤레이터 포트에 출구측이 연결되는 셔틀밸브;
운전자의 조작에 따라 상기 솔레노이드밸브에 인가되는 제어신호를 온,오프시키는 조작레버 잠금수단; 및
상기 조작레버의 잠금수단이 잠금위치로 전환시 전원이 입력되며, 출력단이 상기 솔레노이드밸브와 릴레이 구동부의 신호와 병렬로 연결되며 엔진 스타트 키이로부터의 입력신호에 의해 구동되는 릴레이를 포함하여,
엔진 시동시 상기 솔레노이드밸브의 절환으로 축압기로부터 공급되는 작동유에 의해 네가티브 압력을 보상하여 유압펌프의 사판 경전각을 최소 용량으로 유지하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압펌프 제어장치.
제12항에 있어서, 상기 엔진에 연결되며, 조작레버 잠금수단의 안전레버가 잠금위치로 전환시 상기 솔레노이드밸브를 통해 상기 레귤레이터에 신호압력을 공급하는 파일럿 펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압펌프 제어장치.
제12항에 있어서, 상기 조작레버 잠금수단은 이의 안전레버가 잠금위치로 전환될 경우, 스위칭 온 되어 상기 솔레노이드밸브에 이를 절환시키도록 제어신호를 공급하는 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압펌프 제어장치.