KR101721097B1 - 건설기계용 유압시스템 - Google Patents

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Abstract

릴리프밸브가 구비된 유압시스템에서 릴리프밸브 작동시 유압펌프의 토출 유량을 감소시킬 수 있는 유압시스템을 개시한다.
본 발명에 따른 건설기계용 유압시스템에 있어서, 엔진에 연결되는 가변용량형 유압펌프와, 운전자에 의한 조작량에 비례하여 조작신호를 출력하는 작업장치용 조작장치와, 유압펌프에 연결되고 작업장치용 조작장치의 조작에 의해 구동되는 작업장치용 액츄에이터와, 유압펌프와 작업장치용 액츄에이터사이의 유로에 설치되며 절환시 작업장치용 액츄에이터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 제어밸브와, 유압펌프의 토출 유로에서 분기된 유로에 설치되는 오리피스와, 유로에 오리피스 하류측으로 설치되는 릴리프밸브와, 오리피스 전,후의 압력 차이가 설정값을 초과할 경우에 유압펌프의 토출 유량을 줄이도록 유압펌프 유량 제어밸브에 제어신호를 출력하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압시스템을 제공한다.

Description

건설기계용 유압시스템{HYDRAULIC SYSTEM FOR CONSTRUCTION MACHINE}
본 발명은 건설기계용 유압시스템에 관한 것으로, 특히 릴리프밸브 작동시 유압펌프의 토출 유량을 감소시킬 수 있도록 한 건설기계용 유압시스템에 관한 것이다.
도 1에 도시된 종래 기술에 의한 건설기계용 유압시스템은.
엔진(미도시됨)에 연결되는 가변용량형 유압펌프(이하 "유압펌프" 라고 함)(1)와,
운전자에 의한 조작량에 비례하여 조작신호를 출력하는 작업장치용 조작장치(2)와,
유압펌프(1)에 연결되고, 작업장치용 조작장치(2)의 조작에 의해 구동되는 작업장치용 액츄에이터(3)(일 예로서 붐 실린더 등을 말함)와,
유압펌프(1)와 작업장치용 액츄에이터(3)사이의 토출유로(1a)에 설치되며, 절환시 작업장치용 액츄에이터(3)의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 제어밸브(4)와,
유압펌프(1)의 토출 유량을 제어할 수 있도록 유압펌프 유량 제어밸브(5)에 제어신호를 출력하는 컨트롤러(6)를 구비한다.
따라서, 운전자에 의해 붐 업 구동시킬 수 있도록 작업장치용 조작장치(2)의 조작으로 인해 제어밸브를 도면상, 우측 방향으로 절환시킴에 따라, 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 토출유로(1a), 절환된 제어밸브(4)의 스풀을 차례로 경유하여 작업장치용 액츄에이터(3)의 라지챔버에 공급된다. 이때 신장구동되는 작업장치용 액츄에이터(3)의 스몰챔버로부터 귀환되는 작동유는 절환된 제어밸브(4)의 스풀을 경유하여 유압탱크(T)로 드레인 된다.
도면중 미 설명부호 7은 유압펌프(1)의 토출유로(1a)에서 분기된 유로(8)에 설치되며, 토출유로(1a)에 설정 압력을 초과하는 부하 발생시 작동유를 유압탱크(T)로 드레인시키는 릴리프밸브이다.
종래 기술의 유압시스템은, 작업중 작업장치용 액츄에이터(3)에 과도한 부하가 발생되거나, 붐 업 구동시키기 위해 작업장치용 액츄에이터(3)를 스트로크 엔드시까지 작동시킬 경우, 유압펌프(1)의 토출 압력은 릴리프밸브(7)의 설정 압력까지 상승하게 되므로, 릴리프밸브(7)는 개방 상태로 전환된다. 이로 인해 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 토출유로(1a)와, 유로(8)에 설치된 릴리프밸브(7)를 차례로 경유하여 유압탱크(T)로 모두 드레인 된다.
전술한 바와 같이 토출유로(1a)에 설정 압력을 초과하는 과부하 발생시, 작업장치용 액츄에이터(3)를 구동시키기 위해 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 릴리프밸브(7)를 통과하여 유압탱크(T)로 드레인 된다. 이로 인해 릴리프밸브(7)에서 압력 손실이 발생되어 장비의 연비가 떨어지는 문제점을 갖는다.
본 발명의 실시예는, 유압펌프의 토출 압력이 릴리프밸브의 설정값을 초과하게 되는 과부하 발생시, 유압펌프의 토출 유량을 줄여 릴리프밸브에서의 압력 손실을 감소시킬 수 있도록 한 건설기계용 유압시스템과 관련된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 유압시스템은,
엔진에 연결되는 가변용량형 유압펌프와,
운전자에 의한 조작량에 비례하여 조작신호를 출력하는 작업장치용 조작장치와,
유압펌프에 연결되고, 작업장치용 조작장치의 조작에 의해 구동되는 작업장치용 액츄에이터와,
유압펌프와 작업장치용 액츄에이터사이의 토출유로에 설치되며, 절환시 작업장치용 액츄에이터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 제어밸브와,
유압펌프의 토출유로에서 분기된 유로에 설치되는 오리피스와,
분기된 유로에 오리피스 하류측으로 설치되는 릴리프밸브와,
오리피스 전,후의 압력 차이가 설정값을 초과할 경우에, 유압펌프의 토출유량을 줄이도록 유압펌프 유량 제어밸브에 제어신호를 출력하는 컨트롤러를 구비한다.
바람직한 실시예에 의하면, 전술한 유압펌프의 토출유로에 설치되어 유압펌프 토출 압력을 실시간 검출하여 검출신호를 컨트롤러에 전송하는 제1압력센서와, 오리피스와 릴리프밸브사이의 유로에 설치되어 오리피스의 하류측 압력을 실시간 검출하여 검출신호를 컨트롤러에 전송하는 제2압력센서를 구비한다.
전술한 바와 같은 본 발명은 실시예에 의한 건설기계용 유압시스템은 아래와같은 이점을 갖는다.
유압펌프의 토출 압력이 릴리프밸브의 설정값을 초과하게 되는 과부하 발생시, 유압펌프의 토출 유량을 줄임에 따라 릴리프밸브에서의 압력 손실이 감소되어 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 건설기계용 유압시스템의 회로도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 유압시스템의 회로도이다.
〈도면의 주요 부분 대한 참조 부호의 설명〉
11; 가변용량형 유압펌프
12; 작업장치용 조작장치
13; 작업장치용 액츄에이터
14; 제어밸브
15; 유압펌프 유량 제어밸브
16; 컨트롤러
17; 릴리프밸브
18; 유로
19; 오리피스
20; 제1압력센서
21; 제2압력센서
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 유압시스템은,
엔진(미도시됨)에 연결되는 가변용량형 유압펌프(11)(이하 "유압펌프" 라고 함)와,
운전자에 의한 조작량에 비례하여 조작신호를 출력하는 작업장치용 조작장치(12)(일 예로서 조이스틱(joystick)을 말함)와,
유압펌프(11)에 연결되고, 작업장치용 조작장치(12)의 조작에 의해 구동되는 작업장치용 액츄에이터(13)(일 예로서 붐 실린더 등을 말함)와,
유압펌프(11)와 작업장치용 액츄에이터(13)사이의 토출유로(11a)에 설치되며, 절환시 작업장치용 액츄에이터(13)의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 제어밸브(14)와,
유압펌프(11)의 토출유로(11a)에서 분기된 유로(18;18a,18b)에 설치되는 오리피스(19)와,
분기된 유로(18)에 오리피스(19) 하류측(오리피스(19) 출구측을 말함)으로 설치되는 릴리프밸브(17)와,
오리피스(19) 전,후의 압력 차이가 설정값을 초과할 경우에, 유압펌프(11)의 토출 유량을 줄이도록 유압펌프 유량 제어밸브(15)에 제어신호를 출력하는 컨트롤러(16)를 구비한다.
이때, 전술한 유압펌프(11)의 토출유로(11a)에 설치되어 유압펌프 토출 압력을 실시간 검출하여 검출신호를 컨트롤러(16)에 전송하는 제1압력센서(20)와, 오리피스(19)와 릴리프밸브(17)사이의 유로(18b)에 설치되어 오리피스(19)의 하류측 압력을 실시간 검출하여 검출신호를 컨트롤러(16)에 전송하는 제2압력센서(21)를 구비한다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 유압시스템의 사용예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.
도 2에서와 같이, 운전자에 의해 붐 업 구동시킬 수 있도록 작업장치용 조작장치(12)를 조작하는 경우 제어밸브(14)는 도면상, 우측 방향으로 절환된다. 이때유압펌프(11)로부터 토출되는 작동유는 토출유로(11a)와, 절환된 제어밸브(14)의 스풀을 차례로 경유하여 작업장치용 액츄에이터(13)의 라지챔버에 공급된다. 이때 신장구동되는 작업장치용 액츄에이터(13)의 스몰챔버로부터 귀환되는 작동유는 절환된 제어밸브(14)를 경유하여 유압탱크(T)로 드레인 된다.
반면에, 붐 다운 구동시킬 수 있도록 작업장치용 조작장치(12)를 조작하는 경우 제어밸브(14)는 도면상, 좌측 방향으로 절환된다. 이때 유압펌프(11)로부터 토출되는 작동유는 토출유로(11a)와, 절환된 제어밸브(14)의 스풀을 차례로 경유하여 작업장치용 액츄에이터(13)의 스몰챔버에 공급된다. 이때 수축구동되는 작업장치용 액츄에이터(13)의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유는 절환된 제어밸브(14)의 스풀을 경유하여 유압탱크(T)로 드레인 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 유압시스템에 의하면, 유압펌프(11)의 토출 유로(11a)에서 분기된 유로(18)에 오리피스(19)를 설치하되, 오리피스(19) 상류측 압력(즉 유압펌프(11)의 토출 압력을 말함)과, 오리피스(19) 하류측 압력(즉 릴리프 압력을 말함)을 제1,2압력센서(20,21)에 의해 실시간 측정하여, 컨트롤러(16)에서는 이들의 압력차가 설정값을 초과할 경우에 릴리프 상태라고 판단하여 유압펌프(11)의 토출 유량을 감소시키게 된다.
이하에서 상세하게 설명하면, 전술한 토출유로(11a)에 설치된 제1압력센서(20)에 의해 유압펌프(11)의 토출 압력을 실시간 검출하여 검출신호를 컨트롤러(16)에 전송하게 된다. 이와 동시에 유로(18b)에 설치된 제2압력센서(21)에 의해 오리피스(19)를 통과하는 압력을 실시간 검출하여 검출신호를 컨트롤러(16)에 전송하게 된다.
이때, 유압펌프(11)의 토출 압력이 오리피스(19)를 통과하여 릴리프밸브(17)쪽으로 이동되는 릴리프 압력보다 낮을 경우에는 릴리프밸브(17)는 닫힌 초기상태를 유지하게 된다. 따라서 유압펌프(11)로부터 토출되는 작동유가 유로(18)에 설치된 오리피스(19)를 통과하여 릴리프밸브(17)쪽으로 이동하지않게 된다. 즉 릴리프밸브(17)가 막혀 있으므로 오리피스(19) 전,후의 압력차이는 발생되지 않게 된다(즉 유압펌프(11)의 토출 압력과 유로(18)의 릴리프 압력은 동일하게 된다.).
반면에, 유압펌프(11)의 토출 압력이 릴리프밸브(17)의 설정압력을 초과하게 되는 경우 릴리프밸브(17)는 개방 상태로 전환된다. 이로 인해 유압펌프(11)로부터 토출되어 토출유로(11a)를 따라 이동되는 작동유가 유로(18)에 설치된 오리피스(19)를 통과하게 된다. 즉 토출유로(11a)측 유압펌프 토출 압력과 유로(18)측 릴리프 압력사이에 압력차가 발생된다(토출유로(11a)측 유압펌프 토출 압력 〉유로(22)측 릴리프 압력).
전술한 바와 같이 유압펌프(11)의 토출 압력과 오리피스(19)를 경유한 릴리프 압력 차이가 설정값을 초과할 경우에, 컨트롤러(16)로부터 유압펌프 유량 제어밸브(15)에 인가되는 제어신호(일 예로서 파일럿 신호압이 사용될 수 있음)에 의해 유압펌프(11)의 사판 경전각을 제어하므로 유압펌프(11)의 토출 유량을 감소시킬 수 있게 된다. 이로 인해 릴리프밸브(17)를 통과하여 유압탱크(T)로 드레인되어 소모되는 유량을 최소화시킬 수 있다.
한편, 컨트롤러(16)로부터 유압펌프 유량 제어밸브(15)에 인가되는 제어신호에 의해 유압펌프(11)의 토출 유량을 줄이는 경우에도, 유압펌프(11)의 토출 압력은 릴리프밸브(17)의 설정 압력보다 높게 되므로 유압시스템의 성능을 유지하게 되며, 릴리프밸브(17)에서 소모되는 에너지를 줄임에 따라 연비를 향상시킬 수 있게 된다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 유압펌프의 토출 압력이 릴리프밸브의 설정값을 초과하게 되는 과부하 발생시, 유압펌프의 토출 유량을 줄여 릴리프밸브에서의 압력 손실을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 엔진에 연결되는 가변용량형 유압펌프와,
    운전자에 의한 조작량에 비례하여 조작신호를 출력하는 작업장치용 조작장치와,
    상기 유압펌프에 연결되고, 작업장치용 조작장치의 조작에 의해 구동되는 작업장치용 액츄에이터와,
    상기 유압펌프와 작업장치용 액츄에이터사이의 토출유로에 설치되며, 절환시 작업장치용 액츄에이터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 제어밸브와,
    상기 유압펌프의 토출유로에서 분기된 유로에 설치되는 오리피스와,
    상기 분기된 유로에 상기 오리피스 하류측으로 설치되는 릴리프밸브와,
    상기 오리피스 전,후의 압력 차이가 설정값을 초과할 경우에, 상기 유압펌프의 토출 유량을 줄이도록 유압펌프 유량 제어밸브에 제어신호를 출력하는 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유압펌프의 토출 유로에 설치되어 유압펌프 토출 압력을 실시간 검출하여 검출신호를 상기 컨트롤러에 전송하는 제1압력센서와,
    상기 오리피스와 릴리프밸브사이의 유로에 설치되어 상기 오리피스의 하류측 압력을 실시간 검출하여 검출신호를 상기 컨트롤러에 전송하는 제2압력센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압시스템.
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