KR101922219B1

KR101922219B1 - 건설기계의 유압제어시스템

Info

Publication number: KR101922219B1
Application number: KR1020140149176A
Authority: KR
Inventors: 조준연; 문병춘
Original assignee: 현대건설기계 주식회사
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2018-11-27
Also published as: KR20160053024A

Abstract

본 발명은 건설기계의 유압제어시스템에 관한 것으로서, 펌프의 사판의 각도를 조절하는 서보 피스톤; 파일럿 압유의 유량을 제어하는 메인 밸브; 상기 메인 밸브로부터 파일럿 압유를 공급받아 상기 서보 피스톤을 제어하는 메인 스풀; 상기 메인 스풀과 병렬로 연결되어 상기 서보 피스톤을 보조적으로 제어하는 보조 스풀; 및 상기 메인 밸브가 오작동을 일으키는 경우 PSV 압유를 제어하는 전환 밸브를 포함하고, 상기 메인 밸브가 오작동을 일으키는 경우 상기 전환 밸브를 통해 상기 보조 스풀로 상기 서보 피스톤을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건설기계의 유압제어시스템은, 전자식 제어밸브가 오작동하는 경우 기계식으로 구동될 수 있도록 펌프용 레귤레이터에 스풀 및 전환밸브를 추가 구비하도록 함으로써, 펌프의 유연하고 탄력적인 작동이 가능한 효과가 있으며 펌프 구동의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 펌프용 레큘레이터의 기구적 구조가 단순해지는 효과가 있다.

Description

건설기계의 유압제어시스템{A Hydraulic Control System of Construction Equipment}

본 발명은 건설기계의 유압제어시스템에 관한 것이다.

건설 장비란 일반적으로 건설 토목용 기계를 의미하며, 도로, 하천, 항만, 철도, 플랜트 등과 같은 공사별로 각각 그 특성에 적합한 기계구조 및 성능을 보유하게 된다. 즉 건설 장비는 산업 현장에서 이루어지는 작업의 다양성으로 인해, 굴삭장비, 적재장비, 운반장비, 하역장비, 다짐장비, 기초공사장비 등으로 구분될 수 있으며, 구체적으로는 불도저, 굴삭기, 로더, 덤프트럭, 롤러 등과 같이 상당히 많은 종류의 장비를 포함하는 개념이다.

산업 현장에서 가장 기본적으로 수행되는 작업은 굴삭이다. 산업 공사 시에는 지면을 일정 깊이로 굴착하여 각종 구조물을 설치하거나, 또는 지면에 파이프 등을 매설하는 작업이 주로 수행되는데, 이때 굴삭기가 가장 많이 활용된다.

굴삭기는 토목, 건축, 건설 현장에서 땅을 파는 굴삭작업, 토사를 운반하는 적재작업, 건물을 해체하는 파쇄작업, 지면을 정리하는 정지작업 등의 작업을 행하는 건설기계로서, 장비의 이동역할을 하는 주행체와 주행체에 탑재되어 360도 회전하는 상부 선회체 및 작업장치로 구성되어 있다.

굴삭기는 주행체의 주행방식에 따라 무한궤도식 크롤라 굴삭기와 타이어식 휠 굴삭기로 구분된다. 크롤라 굴삭기는 휠 굴삭기에 비해 작업이 안정적이며 작업생산성이 높기 때문에 장비 중량 1톤부터 100톤 이상의 초대형에 이르기까지 각 작업현장에 폭 넓게 사용되며, 휠 굴삭기는 크롤라 굴삭기에 비해 타이어 지지방식으로 인해 작업시 안정성은 떨어지나, 도로 주행이 가능하여 운반 트레일러 없이 작업장 이동이 가능하고 작업과 이동을 빈번하게 요구하는 작업 현장에 주로 사용된다.

또한, 굴삭기는 토사와 암석의 상태, 작업의 종류 및 용도에 따라 적절한 작업 장치를 장착하여 사용할 수 있다. 일반 굴삭 및 토사 운반을 위한 버켓(Bucket), 단단한 지면, 암석 등의 파쇄를 위한 브레이커, 건물의 해체 및 파쇄에 사용하는 크라샤 등이 굴삭기에 주로 사용되는 작업 장치이다.

건설기계에는 굴삭기 외에도 본체의 전방에 붐과 버켓을 포함하는 프론트 장치를 구비하여 파쇄된 암반, 토사 등과 같은 골재를 적재하거나 근거리 운반에 쓰이는 휠로더, 고중량의 하물을 들어올리거나 운반하는데 사용되는 지게차가 있을 수 있다.

일반적으로 굴삭기에는 각종 장비의 구동을 위한 동력을 제공하는 유압 시스템이 구비되어 있으며, 유압 시스템은 작동유를 토출하는 유압 펌프와 작동유의 유동방향 및 유량을 제어하는 유압제어밸브 및 기계적인 일을 하는 각종 액추에이터 등을 갖추고 있다.

이와 같이 굴삭기에는 장비의 구동을 효과적으로 하기 위해 펌프의 구동 상황이 매우 중요한 것을 알 수 있다. 따라서, 최근에는 펌프의 구동이 유연하고 효율적으로 이루어질 수 있도록 수많은 연구 및 개발이 진행되고 있는 실정이다.

종래의 레귤레이터는 컴펜 피스톤과 파일럿 피스톤 중 상대적으로 큰 스트로크를 가지는 피스톤에 의해 스풀이 움직이면서 서보 피스톤으로 연결된 유로를 전환하여 토출유량을 조절하게 된다. 그러나 종래의 레귤레이터는 복잡한 기구적인 구조로 인해 한정된 영역에서만 토출 유량의 제어가 가능하며, 건설 기계 전체의 상태를 고려하지 않고 메인컨트롤밸브에서 가해지는 메인압력과 파일럿 압력을 기준으로 메인펌프의 유량을 제어하게 됨으로써 제어정밀도가 떨어지며 불필요한 연료의 소모가 발생되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 메인 컨트롤 유닛으로부터 발생되는 전기신호를 사용하여 메인 펌프의 토출유량을 제어하는 전자제어방식을 사용하기 위해 전자제어밸브를 구비함으로써, 다양한 영역에서의 유량제어가 용이하고 토출 유량을 정확하게 제어할 수 있어 메인 펌프의 효율을 증대시킬 수 있으며, 스풀 및 절환밸브를 추가구비하여 기구적인 구조를 단순화 하면서 펌프용 레귤레이터가 고장시 유연하게 대처할 수 있도록 하기 위한 건설기계 유압제어시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압제어시스템은, 펌프의 사판의 각도를 조절하는 서보 피스톤; 파일럿 압유의 유량을 제어하는 메인 밸브; 상기 메인 밸브로부터 파일럿 압유를 공급받아 상기 서보 피스톤을 제어하는 메인 스풀; 상기 메인 스풀과 병렬로 연결되어 상기 서보 피스톤을 보조적으로 제어하는 보조 스풀; 및 상기 메인 밸브가 오작동을 일으키는 경우 PSV 압유를 제어하는 전환 밸브를 포함하고, 상기 메인 밸브가 오작동을 일으키는 경우 상기 전환 밸브를 통해 상기 보조 스풀로 상기 서보 피스톤을 제어하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 메인 밸브를 우선적으로 작동시켜 상기 메인 스풀을 통해 상기 서보 피스톤을 제어하며, 상기 메인 밸브가 오작동을 일으키는 경우, 상기 전환 밸브를 작동시켜 상기 보조 스풀을 통해 상기 서보 피스톤을 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 메인 밸브는, 전자식 제어밸브이며, 상기 메인 밸브가 정상작동하는 경우 상기 메인 밸브를 통해 상기 메인 스풀로 파일럿 압유를 공급하고, 상기 전환 밸브를 통해 상기 보조 스풀로 PSV 압유의 공급을 차단하여 상기 메인 스풀을 통해 상기 서보 피스톤을 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 메인 밸브는, 전자식 제어밸브이며, 상기 메인 밸브가 오작동을 일으키는 경우 상기 전환밸브를 구동하여 상기 메인 밸브를 통한 상기 메인 스풀로 파일럿 압유의 공급을 차단하고, 상기 전환밸브를 통해 상기 메인 스풀 및 상기 보조 스풀로 PSV 압유를 공급하여 상기 보조 스풀을 통해 상기 서보 피스톤을 제어할 수 있다.

구체적으로, 파일럿 압유 또는 PSV 압유를 공급받아 상기 메인 스풀을 제어하는 메인 피스톤; 및 PSV 압유를 공급받아 상기 보조 스풀을 제어하는 보조 피스톤을 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 메인 밸브는, 전자식 제어밸브이며, 상기 메인 밸브가 정상 작동하는 경우 상기 메인 밸브를 통해 상기 메인 피스톤으로 파일럿 압유를 공급하고, 상기 전환 밸브에 의해 상기 보조 스풀로 PSV 압유의 공급이 차단되며 상기 메인 피스톤이 받는 압력이 기설정 메인 피스톤 압력보다 낮게 되는 경우, 상기 메인 피스톤이 상기 메인 스풀을 전환시켜 상기 메인 스풀이 상기 서보 피스톤을 제어하며 상기 메인 밸브가 오작동을 일으키는 경우 상기 전환밸브를 구동하여 상기 메인 밸브를 통한 상기 메인 피스톤으로 파일럿 압유의 공급을 차단하고, 상기 전환 밸브를 통해 상기 메인 피스톤 및 상기 보조 피스톤으로 PSV 압유를 공급하며, 상기 메인 피스톤이 받는 압력이 기설정 메인 피스톤 압력보다 높게 되는 경우 상기 메인 피스톤이 상기 메인 스풀을 전환시켜 상기 메인 스풀이 상기 서보 피스톤을 제어하는 것을 차단하고, 상기 보조 피스톤이 받는 압력이 기설정 보조 피스톤 압력보다 높게 되는 경우 상기 보조 피스톤이 상기 보조 스풀을 전환시켜 상기 보조 스풀이 상기 서보 피스톤을 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 메인 피스톤은 파일럿 피스톤이며, 상기 보조 피스톤은 콤펜 피스톤일 수 있다.

본 발명에 따른 건설기계의 유압제어시스템은, 전자식 제어밸브가 오작동하는 경우 기계식으로 구동될 수 있도록 펌프용 레귤레이터에 스풀 및 전환밸브를 추가 구비하도록 함으로써, 펌프의 유연하고 탄력적인 작동이 가능한 효과가 있으며 펌프 구동의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 펌프용 레큘레이터의 기구적 구조가 단순해지는 효과가 있다.

도 1은 유압제어시스템을 장착한 건설기계의 측면도이다.
도 2는 종래의 건설기계의 유압제어시스템의 개념도이다.
도 3은 종래의 건설기계의 유압제어시스템의 AA부분의 부분도이다.
도 4는 본 발명에 따른 건설기계의 유압제어시스템의 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 건설기계의 펌프용 레귤레이터의 개념도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 유압제어시스템을 장착한 건설기계의 측면도이다. 이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 유압제어시스템(2)을 구비하는 건설기계(1)를 우선 설명하도록 한다. 여기서 도 1에 도시된 건설기계(1)는 굴삭기(1)일 수 있으며, 본 발명의 제어시스템을 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐 이에 한정되지 않는다.

도 1에 도시된 바와 같이 굴삭기(1)는, 크롤러식 하부주행체(10), 상부 선회체(20), 프론트 어태치먼트(30), 붐(31), 암(32), 버킷(34), 붐 실린더(311) 를 포함한다.

본 발명에 따른 굴삭기(1)는 크롤러식 하부주행체(10), 크롤러식 하부주행체(10)에 선회 자재로 지지를 받는 상부 선회체(20), 상부 선회체(20)에 장착되는 프론트 어태치먼트(30)로 구성되어 있으며, 프론트 어태치먼트(30)는 상부 선회체(20)에 상하 이동 자재로 지지를 받는 붐(31), 붐(31)의 단부에 전후 이동 자재로 지지를 받는 암(32), 암(32)의 단부에 전후 이동 자재로 설치되는 버킷(34), 브레이커(도시하지 않음), 크렘쉘(도시하지 않음), 붐(31)을 구동하기 위해 압유를 이용하여 구동되는 붐 실린더(311) 등의 각 부재를 이용하여 구성될 수 있다.

이하에서는 상기와 같은 건설기계(1)를 구동하기 위한 본 발명의 건설기계 유압제어시스템(3)을 설명하기에 앞서 종래의 건설기계 유압제어시스템(2)을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하도록 한다. 또한, 이하에서의 건설기계 유압제어시스템(2,3)은 도 1에 도시된 굴삭기(1)에 구비될 수 있으나 이에 한정되지 않고 휠로더 등의 다른 건설기계에도 구비될 수 있다.

도 2는 종래의 건설기계의 유압제어시스템의 개념도이고, 도 3은 종래의 건설기계의 유압제어시스템의 AA부분의 부분도이다.

도 2 및 도 3을 참고하여 종래의 유압제어시스템(2)을 살펴보면, 엔진(33)에 의해 구동되는 펌프(50)의 토출 유량을 조절하기 위한 종래의 레귤레이터 유압제어부(70)를 포함한다.

종래의 레귤레이터 유압제어부(70)는, 스풀(71), 메인 피스톤(72) 및 보조 피스톤(73)을 포함한다. 구체적으로, 스풀(71)은 건설기계(1)에 마련된 펌프(50)로부터 토출되는 압유 및 기설정된 전류치에 따라 설정된 파일럿 압유에 의해 구동되는 메인 피스톤(72) 또는 네거티브 신호 압유 또는 포지티브 신호 압유에 의해 구동하는 보조 피스톤(73)에 의해 전환되고, 스풀(71)의 전환으로 제어되는 연결부재(61)를 통해 펌프(50)의 사판(62)과 연결되는 서보 피스톤(60)을 제어한다. 서보 피스톤(60)은 사판(62)의 각도를 조절하여 펌프(50)에서 토출되는 압유의 유량을 제어한다.

이와 같은 종래의 레귤레이터 유압제어부(70)를 포함하는 종래의 건설기계의 유압제어시스템(2)은, 서보 피스톤(60)을 제어하는 스풀(71)을 단 하나만 구비하고 있어, 스풀(71)을 제어하는 메인 피스톤(72) 또는 보조 피스톤(73)이 오작동을 일으키는 경우 서보 피스톤(60)을 제어할 수 없는 문제점이 있다. 나아가 서보 피스톤(60)을 제어할 수 없게 되어 펌프(50)의 사판(62)의 각도를 조절할 수 없어 펌프(50)로부터 토출되는 압유의 유량을 제어할 수 없는 문제점이 발생된다.

따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 건설기계의 유압제어시스템(3)을 개발하였으며, 이하에서부터는 도 4 및 도 5를 참고하여 본 발명의 건설기계의 유압제어시스템(3)을 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 건설기계의 유압제어시스템의 개념도이고, 도 5는 본 발명에 따른 건설기계의 펌프용 레귤레이터의 개념도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 건설기계의 유압제어시스템(3)은, 펌프(50), 서보 피스톤(60), 본 발명의 레귤레이터 유압제어부(80)를 포함한다.

펌프(50)는, 압유저장탱크(도시하지 않음)에 저장된 압유를 작업장치(10)에 공급할 수 있으며, 가변용량형 펌프일 수 있다. 펌프(50)는, 사판(62)에 의해 압유저장탱크로부터 토출되는 압유의 유량을 제어할 수 있으며, 엔진(33)으로부터 동력을 공급받아 구동될 수 있다.

서보 피스톤(60)은, 펌프(50)의 사판(62)의 각도를 조절한다. 구체적으로 서보 피스톤(60)은, 연결부재(61) 및 사판(62)을 포함한다.

연결부재(61)는, 메인 피스톤(84)과 보조 피스톤(85)으로부터 서보 피스톤(60)을 연결하며 메인 피스톤(84) 또는 보조 피스톤(85)의 움직임에 따라 서보 피스톤(60)을 제어할 수 있다.

사판(62)은, 펌프(50)에 구비되며 서보 피스톤(60)과 연결되어 서보 피스톤(60)의 이동에 따라 사판(62)이 움직이며 그에 따라 사판(62)의 각도가 조절되어 펌프(50)에서 토출되는 압유의 유량을 제어할 수 있다.

본 발명의 레귤레이터 유압제어부(80)는, 메인 스풀(81), 보조 스풀(82), 전환 밸브(83), 메인 피스톤(84), 보조 피스톤(85) 및 메인 밸브(86)를 포함할 수 있다. 여기서 메인 피스톤(84)은, 파일럿 피스톤일 수 있으며, 보조 피스톤(85)은, 컴펜 피스톤일 수 있다.

메인 스풀(81)은, 메인 밸브(86)로부터 파일럿 압유를 공급받아(2차 압력을 공급받아) 서보 피스톤(60)을 제어한다. 메인 스풀(81)은 보조 스풀(82)과 병렬로 구비될 수 있으며 보조 스풀(82)과 평행하도록 구성될 수 있다.

메인 스풀(81)은, 메인 피스톤(84)에 의해 전환될 수 있으며, 복수 개의 챔버로 구성되어 서보 피스톤(60)을 제어할 수 있는 압유를 공급할 수 있다. 즉, 복수 개의 챔버에는 임의의 유로가 형성되어 있으며, 메인 스풀(81)이 각각의 챔버로 임의 전환되는 경우, 서보 피스톤(60)으로 유입되는 압유의 양 또는 서보 피스톤(60)에서 토출되어 드레인 되는 압유의 양을 결정할 수 있다.

예를 들어 서보 피스톤(60)을 일방향으로 이동시켜 사판(62)의 각도를 증가시키는 경우에는 서보 피스톤(60)으로 압유를 공급하기 위해 메인 스풀(81)이 특정 챔버로 전환될 수 있으며, 서보 피스톤(60)을 타방향으로 이동시켜 사판(62)의 각도를 감소시키는 경우에는 서보 피스톤(60)에서부터 압유를 토출하기 위해 메인 스풀(81)이 임의의 챔버로 전환될 수 있다.

이때, 메인 스풀(81)은, 지속적으로 기설정 메인 피스톤 압력을 받게 되면 서보 피스톤(60)으로부터 압유를 토출시키도록 하는 임의의 챔버로 전환되어 서보 피스톤(60)을 제어하지 못하도록 할 수 있으며 이 경우 보조 스풀(82)을 통해서 서보 피스톤(60)을 제어할 수 있다.

즉, 전자식으로 압유의 공급이 제어되는 경우에는 메인 스풀(81)로 공급되는 압유의 유량을 비례되도록 제어할 수 있어 메인 스풀(81)의 전환을 제어하며, 기계식으로 압유의 공급이 제어되는 경우에는 메인 스풀(81)로 공급되는 압유의 유량이 항상 기설정 메인 피스톤 압력 이상으로 공급되므로 서보 피스톤(60)이 제어되지 않도록 할 수 있고, 보조 스풀(82)로 공급되는 압유의 유량 또한 일정하게 공급되므로 보조 스풀(82)에서는 PSV 압유의 유량을 조절하여(PSV 압유가 공급 또는 미공급과 같은 오, 오프식으로 제어되어 보조 스풀(82)의 전환을 제어) 보조 스풀(82)의 전환을 제어하여 보조 스풀(82)이 서보 피스톤(60)을 제어하도록 할 수 있다.

보조 스풀(82)은, 메인 스풀(81)과 병렬로 연결되어 서보 피스톤(60)을 보조적으로 제어한다. 보조 스풀(82)은 메인 스풀(81)이 오작동을 일으키는 경우 보조적으로 서보 피스톤(60)을 제어할 수 있다.

구체적으로, 보조 스풀(82)은, 메인 밸브(86)가 오작동을 일으키는 경우 전환 밸브(83)를 구동하여 메인 밸브(86)를 통한 메인 스풀(81)로의 파일럿 압유의 공급을(2차 압력의 공급을) 차단하고, 메인 피스톤(84) 및 보조 피스톤(85)으로 공급되는 PSV 압유에 따라 메인 스풀(81) 및 보조 스풀(82)을 제어하여 펌프(50)를 기계식으로 제어할 수 있다.

전환 밸브(83)는, 메인 밸브(86)로부터 파일럿 압유 공급을 제어할 수 있다. 전환 밸브(83)는 복수 개의 챔버로 구성될 수 있으며, 챔버는 임의의 유로로 구성될 수 있다. 전환 밸브(83)는, 스프링에 의해 전환될 수 있으며, 자동 타입 또는 스크류 타입의 수동으로도 구성될 수 있다.

전환 밸브(83)는, 메인 밸브(86)의 구동이 오작동을 일으키는 경우, 전환 밸브(83)의 일측에 구비되는 스프링이 메인 밸브(86)의 파일럿 압유에 의해 인장되거나 압축되어 전환 밸브(83)의 전환을 유발하고, 전환 밸브(83)는 전환되어 메인 밸브(86)에 의해 메인 피스톤(84)으로 유입되는 파일럿 압유를 차단할 수 있다.

이때, 전환 밸브(83)는 메인 스풀(81) 및 보조 스풀(82)로 PSV 압유가 메인 밸브(86)를 통하지 않고 직접적으로 공급되도록 할 수 있다.

메인 피스톤(84)은, 메인 밸브(86)를 통해 파일럿 압유를 공급받거나 또는 PSV 압유를 직접적으로 공급받아 메인 스풀(81)을 제어할 수 있다. 메인 피스톤(84)은 메인 스풀(81)의 일측에 구비되어 파일럿 압유 또는 PSV 압유에 의한 압력을 메인 스풀(81)에 전달함으로써 메인 스풀(81)을 일방향으로 이동시킬 수 있다.

이에 따라 메인 스풀(81)은 일방향으로 이동함에 따라 메인 스풀(81)에 구성된 복수 개의 챔버를 전환할 수 있다.

보조 피스톤(85)은, 직접적으로 PSV 압유를 공급받아 보조 스풀(82)을 제어할 수 있다. 구체적으로, 보조 피스톤(85)은 보조 스풀(82)의 일측에 구비되어 보통 P1 및 P2 압유에 의한 압력을 받고 있으며, PSV 압유가 추가 공급되면, P1 및 P2 압유와 함께 PSV 압유에 의한 압력을 보조 스풀(82)에 전달함으로써, 보조 스풀(82)을 일방향으로 이동시킬 수 있다.

이에 따라 보조 스풀(82)은 일방향으로 이동함에 따라 보조 스풀(82)에 구성된 복수 개의 챔버를 전환할 수 있다.

이때, 보조 피스톤(85)은 컴펜 피스톤일 수 있어 기계식으로 제어할 수 있다.

메인 밸브(86)는, 파일럿 압유의 유량을 제어한다. 메인 밸브(86)는 전자식 제어밸브일 수 있으며 메인컨트롤유닛(도시하지 않음)에 의해 공급되는 전기량에 따라 파일럿 압유의 유량을 제어할 수 있다.

이하에서는 메인 밸브(86)가 오작동을 일으키는 경우, 펌프(50)의 사판을 유연하게 제어하기 위한 메커니즘을 상세히 설명하도록 한다.

먼저 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 유압제어시스템(3)은, 우선적으로 메인 밸브(86)를 통해 전자식으로 메인 스풀(81)을 제어한다. 구체적으로, 메인 밸브(86)는, 펌프(50)에서 토출되는 유량을 제어하기 위해 기설정된 전기량을 공급받아 전기량에 비례하게 파일럿 압유의 토출량을 제어할 수 있다.

메인 밸브(86)를 통해 파일럿 압유를 공급받은 메인 피스톤(84)은, 공급받은 파일럿 압유의 압력만큼을 메인 스풀(81)에 공급하여 메인 스풀(81)을 전환시킨다.

이를 통해 메인 스풀(81)은, 서보 피스톤(60)에 공급될 압유의 유량을 제어하고, 서보 피스톤(60)에 공급된 압유만큼 사판(62)의 각도가 제어되어 펌프(50)의 토출되는 유량이 최종적으로 제어될 수 있다. 여기서 펌프(50)에서 토출되는 유량은 메인 밸브(86)에 공급되는 전기량에 비례되는만큼 조절될 수 있다.(전자식)

이와 같이 우선적으로 전자식으로 펌프(50)의 사판(62)의 각도를 제어할 수 있으나, 외부 요인 또는 수명 요인에 의해 메인 밸브(86)가 오작동을 일으킬 수 있다.

종래의 경우에는 스풀(71)이 단 한 개 존재하여 오작동시 대처할 수 없는 문제점이 있었으나, 본 발명의 실시예에서는 보조 스풀(82)을 병렬로 구비하여 메인 밸브(86)의 오작동에 효과적으로 대처할 수 있다.

메인 밸브(86)가 오작동을 일으키는 경우에는 전환 밸브(83)가 전환되어 메인 밸브(86)에서 공급되는 파일럿 압유를 차단하고, 전환 밸브(83)는 파일럿 압유를 직접 메인 스풀(81) 및 보조 스풀(82)로 공급한다.

메인 스풀(81) 및 보조 스풀(82)은 전환 밸브(83)로부터 공급되는 압유를 공급받을 수 있다.

전환 밸브(83)를 통해 메인 피스톤(84)으로 PSV 압유가 공급되어 메인 피스톤(84)이 PSV 압유로부터 받는 압력이 기설정 메인 피스톤 압력(대략 38~ 42bar)보다 높게되는 경우(Psv 압력이 부가되는 경우이며 Psv 압력은 대략 38~42bar정도일 수 있다.) 메인 피스톤(84)이 메인 스풀(81)을 전환시켜 메인 스풀(81)이 서보 피스톤(60)을 제어하지 못하도록 하고, 전환 밸브(83)를 통해 보조 피스톤(85)으로 PSV 압유가 공급되어 보조 피스톤(85)이 받는 압력이 기설정 보조 피스톤 압력보다 높게 되는 경우(Psv 압력이 부가되며 P1+P2+Psv 압력이 되는 경우) 보조 피스톤(85)이 보조 스풀(82)을 전환시켜 보조 스풀(82)이 서보 피스톤(60)을 제어하도록 할 수 있다.

따라서, 메인 밸브(86)가 오작동을 일으키는 경우에는 전자식 비례제어가 아닌 기계식 제어를 통해서 서보 피스톤(60)을 제어할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 건설기계의 유압제어시스템(3)은, 전자식 제어밸브(86)가 오작동하는 경우 기계식으로 구동될 수 있도록 펌프용 레귤레이터(80)에 스풀(81,82)을 한 쌍 병렬로 구비하고 전환밸브(83)를 추가 구비하도록 함으로써, 펌프(50)의 유연하고 탄력적인 작동이 가능한 효과가 있으며 펌프(50) 구동의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 펌프용 레큘레이터(80)의 기구적 구조가 단순해지는 효과가 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 건설기계 2: 종래의 건설기계의 유압제어시스템
3: 본 발명에 따른 건설기계의 유압제어시스템
10: 크롤러식 하부주행체 20: 상부 선회체
30: 프론트 어태치먼트 31: 붐
32: 암 33: 엔진
34: 버킷 311: 붐 실린더
50: 펌프 60: 서보 피스톤
61: 연결 부재 62: 사판
70: 종래의 레귤레이터 유압제어부 71: 스풀
72: 메인 피스톤 73: 보조 피스톤
80: 본 발명의 레귤레이터 유압제어부 81: 메인 스풀
82: 보조 스풀 83: 전환밸브
84: 메인 피스톤 85: 보조 피스톤
86: 메인 밸브

Claims

펌프의 사판의 각도를 조절하는 서보 피스톤;
파일럿 압유의 유량을 제어하는 메인 밸브;
상기 메인 밸브로부터 파일럿 압유를 공급받아 상기 서보 피스톤을 제어하는 메인 스풀;
상기 메인 스풀과 병렬로 연결되어 상기 서보 피스톤을 보조적으로 제어하는 보조 스풀; 및
상기 메인 밸브가 오작동을 일으키는 경우 PSV 압유를 제어하는 전환 밸브를 포함하고,
상기 메인 밸브가 오작동을 일으키는 경우 상기 전환 밸브를 통해 상기 보조 스풀로 상기 서보 피스톤을 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압제어시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 메인 밸브를 우선적으로 작동시켜 상기 메인 스풀을 통해 상기 서보 피스톤을 제어하며,
상기 메인 밸브가 오작동을 일으키는 경우, 상기 전환 밸브를 작동시켜 상기 보조 스풀을 통해 상기 서보 피스톤을 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압제어시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 메인 밸브는, 전자식 제어밸브이며,
상기 메인 밸브가 정상작동하는 경우 상기 메인 밸브를 통해 상기 메인 스풀로 파일럿 압유를 공급하고,
상기 전환 밸브를 통해 상기 보조 스풀로 PSV 압유의 공급을 차단하여 상기 메인 스풀을 통해 상기 서보 피스톤을 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압제어시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 메인 밸브는, 전자식 제어밸브이며,
상기 메인 밸브가 오작동을 일으키는 경우 상기 전환밸브를 구동하여 상기 메인 밸브를 통한 상기 메인 스풀로 파일럿 압유의 공급을 차단하고,
상기 전환밸브를 통해 상기 메인 스풀 및 상기 보조 스풀로 PSV 압유를 공급하여 상기 보조 스풀을 통해 상기 서보 피스톤을 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압제어시스템.
제 1 항에 있어서,
파일럿 압유 또는 PSV 압유를 공급받아 상기 메인 스풀을 제어하는 메인 피스톤; 및
PSV 압유를 공급받아 상기 보조 스풀을 제어하는 보조 피스톤을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압제어시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 메인 밸브는, 전자식 제어밸브이며,
상기 메인 밸브가 정상 작동하는 경우
상기 메인 밸브를 통해 상기 메인 피스톤으로 파일럿 압유를 공급하고, 상기 전환 밸브에 의해 상기 보조 스풀로 PSV 압유의 공급이 차단되며
상기 메인 피스톤이 받는 압력이 기설정 메인 피스톤 압력보다 낮게 되는 경우,
상기 메인 피스톤이 상기 메인 스풀을 전환시켜 상기 메인 스풀이 상기 서보 피스톤을 제어하며
상기 메인 밸브가 오작동을 일으키는 경우
상기 전환밸브를 구동하여 상기 메인 밸브를 통한 상기 메인 피스톤으로 파일럿 압유의 공급을 차단하고, 상기 전환 밸브를 통해 상기 메인 피스톤 및 상기 보조 피스톤으로 PSV 압유를 공급하며,
상기 메인 피스톤이 받는 압력이 기설정 메인 피스톤 압력보다 높게 되는 경우 상기 메인 피스톤이 상기 메인 스풀을 전환시켜 상기 메인 스풀이 상기 서보 피스톤을 제어하는 것을 차단하고,
상기 보조 피스톤이 받는 압력이 기설정 보조 피스톤 압력보다 높게 되는 경우 상기 보조 피스톤이 상기 보조 스풀을 전환시켜 상기 보조 스풀이 상기 서보 피스톤을 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압제어시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 메인 피스톤은 파일럿 피스톤이며,
상기 보조 피스톤은 콤펜 피스톤인 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압제어시스템.