KR102145849B1 - 건설기계 주행모터의 사판 제어장치 - Google Patents

건설기계 주행모터의 사판 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건설기계 주행모터의 사판 제어장치에 관한 것으로서, 제1실린더와, 제2실린더와, 제2실린더용 레귤레이터와, 센서부와, 제어부를 포함한다. 제1실린더는 사판에서 사판의 회전중심을 기준으로 일측에 마련된 일단부에 접촉되고, 주행모터를 구동하는 제1작동유를 공급받아 사판의 경사각이 작아지는 방향으로 사판을 가압한다. 제2실린더는 사판에서 사판의 회전중심을 기준으로 타측에 마련된 타단부에 접촉되고, 제2작동유를 공급받아 사판의 경사각이 커지는 방향으로 사판을 가압한다. 제2실린더용 레귤레이터는 제2실린더로 공급되는 제2작동유의 유량을 제어한다. 센서부는 주행모터의 제1작동유의 부하압력 신호를 감지한다. 제어부는 센서부로부터 제1작동유의 부하압력 신호가 입력되고, 제1작동유의 부하압력 신호에 비례하는 제2작동유의 유량이 제2실린더용 레귤레이터로부터 제2실린더로 공급되도록 제2실린더용 레귤레이터를 제어한다.

Description

건설기계 주행모터의 사판 제어장치{Apparatus for controlling swash plate of travel motor in construction equipment}
본 발명은 건설기계 주행모터의 사판 제어장치에 관한 것으로서, 건설기계, 예를 들어 굴삭기의 주행모터의 속도 및 토크를 운전자가 원하는 만큼 연속적으로 제어할 수 있는 건설기계 주행모터의 사판 제어장치에 관한 것이다.
굴삭기 등과 같은 건설기계에 적용되는 유압시스템은, 복수 개의 가변용량형 유압펌프로부터 토출되는 작동유 일부를 주행 스풀의 절환으로 인해 좌,우측 주행모터에 공급하고, 작동유 나머지를 작업장치 스풀의 절환으로 인해 붐 등의 작업장치를 구동시키도록 작업장치 실린더 등에 공급한다.
도 1은 종래의 건설기계의 주행 제어장치의 유압회로도 일례를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 건설기계의 주행 제어장치는, 엔진(1)에 연결되는 메인펌프(2) 및 파일럿 펌프(3)와, 메인펌프(2)에 연결되는 가변용량형 주행모터(4)와, 메인펌프(2)와 주행모터(4) 사이의 유로에 설치되고, 절환시 주행모터(4)의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 컨트롤밸브(5)와, 운전자에 의해 저속 주행 및 고속 주행 중 어느 하나를 선택하는 주행속도 선택스위치(6)와, 파일럿 펌프(3)와 주행모터(4) 사이의 유로에 설치되고, 절환시 주행모터(4)의 사판의 경사각을 제어하는 주행속도 선택밸브(7)와, 파일럿 펌프(3)와 컨트롤밸브(5) 사이의 유로에 설치되고, 조작시 컨트롤밸브(5)를 절환시키는 2차 신호압력을 출력하는 주행 조작장치(8)를 포함한다.
운전자가 주행속도 선택스위치(6)를 조작하여 고속 주행모드를 선택할 경우, 주행속도 선택스위치(6)로부터의 전기적 제어신호가 주행속도 선택밸브(7)에 입력되어 내부 스풀은 도면상, 하측 방향으로 절환된다. 이로 인해 파일럿 펌프(3)로부터 토출되어 주행속도 선택밸브(7)를 경유하는 파일럿 압력에 의해 주행모터(4)의 사판의 경사각을 최소 각도로 제어한다.
운전자가 주행속도 선택스위치(6)를 조작하여 저속 주행모드를 선택할 경우, 주행속도 선택스위치(6)로부터의 전기적 제어신호가 주행속도 선택밸브(7)에 입력되어 내부 스풀은 도면상, 상측 방향으로 절환된다. 이로 인해 파일럿 펌프(3)로부터 토출된 파일럿 압력은 주행모터(4)로 전달되지 못하고 주행모터(4)의 사판의 경사각을 최대 각도로 제어한다.
이와 같이, 종래의 주행모터는 파일럿 압력에 의해 주행모터(4)의 주행속도 선택밸브(7)를 이용하여 저속 주행, 고속 주행의 전환만이 가능한 시스템으로 두 가지 모드로만 작동하게 되어 있어 사용자가 원하는 속도 및 토크로 제어할 수 없는 문제점이 있다.
운전자가 경사진 언덕을 주행할 경우 높은 토크가 필요하므로 일반적으로 저속 주행 모드를 선택하는데, 저속 주행 모드의 속도 및 토크는 이미 건설기계 제작시 설정되어 있다. 언덕의 경사각이 그리 크지 않아 저속 주행 모드에 설정된 토크만큼의 높은 토크가 필요없는 경우일지라도 운전자는 어쩔 수 없이 저속 주행 모드를 선택해야만 하는데, 이로 인해 쓸데없는 토크가 낭비되는 문제가 발생하며, 건설기계의 이동시간 또한 오래 걸리는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제10-2015-0114478호(2015.10.12 공개, 발명의 명칭 : 건설기계의 주행 제어장치)
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 주행모터의 작동유에 걸리는 부하압력과 연동하여 주행모터의 사판의 경사각을 연속적으로 제어함으로써, 주행 환경에 따라 주행모터의 속도 및 토크를 연속적으로 제어할 수 있는 건설기계 주행모터의 사판 제어장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 건설기계 주행모터의 사판 제어장치는, 건설기계의 주행모터의 사판에 연결되어 상기 사판의 경사각을 제어하기 위한 장치로서, 상기 사판에서 상기 사판의 회전중심을 기준으로 일측에 마련된 일단부에 접촉되고, 상기 주행모터를 구동하는 제1작동유를 공급받아 상기 사판의 경사각이 작아지는 방향으로 상기 사판을 가압하는 제1실린더; 상기 사판에서 상기 사판의 회전중심을 기준으로 타측에 마련된 타단부에 접촉되고, 제2작동유를 공급받아 상기 사판의 경사각이 커지는 방향으로 상기 사판을 가압하는 제2실린더; 상기 제2실린더로 공급되는 제2작동유의 유량을 제어하는 제2실린더용 레귤레이터; 상기 주행모터의 제1작동유의 부하압력 신호를 감지하는 센서부; 및 상기 센서부로부터 상기 제1작동유의 부하압력 신호가 입력되고, 상기 제1작동유의 부하압력 신호에 비례하는 제2작동유의 유량이 상기 제2실린더용 레귤레이터로부터 상기 제2실린더로 공급되도록 상기 제2실린더용 레귤레이터를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제1실린더가 상기 사판을 가압하는 제1가압력과 상기 제2실린더가 상기 사판을 가압하는 제2가압력의 차이에 의해 상기 사판의 경사각을 연속적으로 변경시키며, 상기 제2실린더용 레귤레이터는, 모터와, 상기 모터에 의해 구동되어 상기 제2실린더로 상기 제2작동유를 공급하는 펌프를 구비하고, 상기 제어부는 상기 제1작동유의 부하압력 신호에 비례하는 상기 모터의 회전수 신호를 상기 모터로 전송하고, 상기 펌프는 상기 모터의 회전수 신호에 비례하는 상기 제2작동유의 유량을 상기 제2실린더로 공급하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 건설기계 주행모터의 사판 제어장치에 따르면, 주행 환경에 따라 주행모터의 속도 및 토크를 연속적으로 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 건설기계 주행모터의 사판 제어장치에 따르면, 펌프의 토출량을 정밀하게 제어할 수 있다.
도 1은 종래의 건설기계의 주행 제어장치의 유압회로도 일례를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계 주행모터의 사판 제어장치를 도시한 도면이고,
도 3은 도 2의 건설기계 주행모터의 사판 제어장치에 있어서, 사판의 경사각을 크게 하는 방향으로 사판을 제어하는 상태를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 건설기계 주행모터의 사판 제어장치의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계 주행모터의 사판 제어장치를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 건설기계 주행모터의 사판 제어장치에 있어서, 사판의 경사각을 크게 하는 방향으로 사판을 제어하는 상태를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 건설기계 주행모터의 사판 제어장치(100)는 건설기계의 주행모터의 속도 및 토크를 연속적으로 제어할 수 있는 것으로서, 제1실린더(110)와, 제2실린더(120)와, 제2실린더용 레귤레이터(130)와, 센서부(140)와, 제어부(150)를 포함한다.
상기 제1실린더(110)는 주행모터를 구동하는 제1작동유(L1)를 공급받아 사판(10)의 경사각(a1, a2)이 작아지는 방향으로 사판(10)을 가압한다. 제1실린더(110)는 사판의 일단부(12)에 접촉되는데, 사판의 일단부(12)는 사판의 회전중심(11)을 기준으로 일측에 마련된 부분이며, 본 실시예에서는 사판(10)의 하단부에 해당한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1실린더(110)는 사판의 경사각(a1, a2)이 작아지는 방향으로 사판(10)을 가압하므로, 제1실린더(110)가 사판(10)을 가압하는 제1가압력(P1)은 사판(10)을 반시계 방향으로 회전시키는 회전력을 발생시킨다.
건설기계의 운전 환경에 따라 주행모터의 제1작동유(L1)의 부하압력은 달라진다. 예를 들어 건설기계가 평지를 운행할 때는 주행모터의 제1작동유(L1)의 부하압력이 상대적으로 낮게 되고, 건설기계가 경사지를 운행할 때는 주행모터의 제1작동유(L1)의 부하압력이 상대적으로 높게 된다. 또한, 경사지의 경사각에 따라서도 주행모터의 제1작동유(L1)의 부하압력은 달라진다.
제1실린더(110)는 주행모터를 구동하는 제1작동유(L1)를 공급받게 되므로, 운전 환경에 따라 달라지는 주행모터의 제1작동유(L1)의 부하압력에 따라 제1실린더(110)가 사판(10)을 가압하는 제1가압력(P1)은 변동된다.
상기 제2실린더(120)는 제2실린더용 레귤레이터(130)로부터 제2작동유(L2)를 공급받아 사판의 경사각(a1, a2)이 커지는 방향으로 사판(10)을 가압한다. 제2실린더(120)는 사판의 타단부(13)에 접촉되는데, 사판의 타단부(13)는 사판의 회전중심(11)을 기준으로 타측에 마련된 부분이며, 본 실시예에서는 사판(10)의 상단부에 해당한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제2실린더(120)는 사판의 경사각(a1, a2)이 커지는 방향으로 사판(10)을 가압하므로, 제2실린더(120)가 사판(10)을 가압하는 제2가압력(P2)은 사판(10)을 시계 방향으로 회전시키는 회전력을 발생시킨다.
제2실린더(120)는 제2실린더용 레귤레이터(130)에서 토출되는 제2작동유(L2)를 공급받게 되므로, 제2실린더용 레귤레이터(130)에서 토출되는 제2작동유(L2)의 유량에 따라 제2실린더(120)가 사판(10)을 가압하는 제2가압력(P2)은 변동된다.
상기 제2실린더용 레귤레이터(130)는 제2실린더(120)로 공급되는 제2작동유(L2)의 유량을 제어한다. 본 실시예의 제2실린더용 레귤레이터(130)는 모터(131)와, 모터(131)에 의해 구동되어 제2실린더(120)로 제2작동유(L2)를 공급하는 펌프(132)를 구비한다.
펌프(132)를 구동하는 모터(131)는 전기적인 신호에 의해 작동하는 AC 모터 또는 DC 모터 어느 것도 무방하다. 펌프(132)는 제2실린더(120) 내부로 제2작동유(L2)를 공급한다.
전기적인 신호에 의해 작동하는 모터(131)를 통해 펌프(132)의 토출량을 제어함으로써, 펌프(132)의 토출량을 정밀하게 제어할 수 있다. 따라서, 펌프(132)의 토출량에 의해 결정되는 제2실린더(120)의 제2가압력(P2) 또한 연속적으로 그리고 정밀하게 제어될 수 있다.
상기 센서부(140)는 주행모터의 제1작동유(L1)의 부하압력 신호(s11,s12)를 감지한다.
앞서 설명한 바와 같이, 건설기계의 운전 환경에 따라 주행모터의 제1작동유(L1)의 부하압력은 달라진다. 따라서, 건설기계가 평지를 운행할 때 센서부(140)에는 상대적으로 낮은 제1작동유의 부하압력 신호(s11)가 감지되고, 센서부(140)는 상대적으로 낮은 제1작동유의 부하압력 신호(s11)를 제어부(150)로 출력한다. 또한, 건설기계가 경사지를 운행할 때 센서부(140)에는 상대적으로 높은 제1작동유의 부하압력 신호(s12)가 감지되고, 센서부(140)는 상대적으로 높은 제1작동유의 부하압력 신호(s12)를 출력한다.
상기 제어부(150)는 센서부(140)로부터 제1작동유의 부하압력 신호(s11,s12)가 입력되고, 제1작동유의 부하압력 신호(s11,s12)에 비례하는 제2작동유(L2)의 유량이 제2실린더용 레귤레이터(130)로부터 제2실린더(120)로 공급되도록 제2실린더용 레귤레이터(130)를 제어한다.
제어부(150)는 제1작동유의 부하압력 신호(s11,s12)에 비례하는 모터의 회전수 신호(s21,s22)를 모터(131)로 전송하고, 펌프(132)는 모터의 회전수 신호(s21,s22)에 비례하는 제2작동유(L2)의 유량을 제2실린더(120)로 공급한다.
도 2를 참조하면서 건설기계가 평지를 운행할 경우를 예로 들면서 제어부(150)가 제2실린더용 레귤레이터(130)를 제어하는 방식에 대하여 설명한다.
건설기계가 평지를 운행할 경우 주행모터의 제1작동유(L1)의 부하압력이 상대적으로 낮게 된다. 센서부(140)는 상대적으로 낮은 제1작동유의 부하압력 신호(s11)를 감지하여, 제1작동유의 부하압력 신호(s11)를 제어부(150)로 출력한다.
제어부(150)는 상대적으로 낮은 제1작동유의 부하압력 신호(s11)의 입력을 통해 현재의 주행 환경이 건설기계가 높은 토크가 필요치 않고 고속이 필요한 주행 환경임을 인지하고, 주행모터가 저토크 고속 주행 모드가 되도록 제2실린더용 레귤레이터(130)를 제어한다.
즉, 제어부(150)는 상대적으로 낮은 제1작동유의 부하압력 신호(s11)에 비례하여 상대적으로 낮은 모터의 회전수 신호(s21)를 모터(131)로 전송한다. 이때, 제어부(150)는 상대적으로 낮은 모터의 회전수 신호(s21)를 결정하는 과정에서 제1실린더(110)가 사판(10)을 가압하는 제1가압력(P1)이 제2실린더(120)가 사판(10)을 가압하는 제2가압력(P2)보다 크게 되도록, 모터의 회전수 신호(s21)를 결정한다. 상대적으로 낮은 모터의 회전수로 인해 펌프(132)에서는 상대적으로 적은 제2작동유(L2)의 유량을 제2실린더(120)로 공급한다.
제1가압력(P1)이 제2가압력(P2)보다 크게 되도록 제어된 상태에서는 사판의 경사각(a1)이 작아지는 방향으로 사판(10)이 회전된다. 따라서, 주행모터는 저토크 고속 주행 모드가 될 수 있다.
이와 대비하여, 도 3을 참조하면서 건설기계가 경사지를 운행할 경우를 예로 들면서 제어부(150)가 제2실린더용 레귤레이터(130)를 제어하는 방식에 대하여 설명한다.
건설기계가 경사지를 운행할 경우 주행모터의 제1작동유(L1)의 부하압력이 상대적으로 높게 된다. 센서부(140)는 상대적으로 높은 제1작동유의 부하압력 신호(s12)를 감지하여, 제1작동유의 부하압력 신호(s12)를 제어부(150)로 출력한다.
제어부(150)는 상대적으로 높은 제1작동유의 부하압력 신호(s12)의 입력을 통해 현재의 주행 환경이 건설기계가 높은 토크 및 저속이 필요한 주행 환경임을 인지하고, 주행모터가 고토크 저속 주행 모드가 되도록 제2실린더용 레귤레이터(130)를 제어한다.
즉, 제어부(150)는 상대적으로 높은 제1작동유의 부하압력 신호(s12)에 비례하여 상대적으로 높은 모터의 회전수 신호(s22)를 모터(131)로 전송한다. 이때, 제어부(150)는 상대적으로 높은 모터의 회전수 신호(s22)를 결정하는 과정에서 제2실린더(120)가 사판(10)을 가압하는 제2가압력(P2)이 제1실린더(110)가 사판(10)을 가압하는 제1가압력(P1)보다 크게 되도록, 모터의 회전수 신호(s22)를 결정한다. 상대적으로 높은 모터(31)의 회전수로 인해 펌프(32)에서는 상대적으로 많은 제2작동유(L2)의 유량을 제2실린더(120)로 공급한다.
제2가압력(P2)이 제1가압력(P1)보다 크게 되도록 제어된 상태에서는 사판의 경사각(a2)이 커지는 방향으로 사판(10)이 회전된다. 따라서, 주행모터는 고토크 저속 주행 모드가 될 수 있다.
도 2 및 도 3을 통해 주행모터가 저토크 고속 주행 모드, 고토크 저속 주행 모드 등 2가지 주행 모드로 작동되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 주행모터는 단 2가지의 주행 모드로 작동되는 것이 아니고, 토크와 속도가 연속적으로 변경되도록 사판의 경사각(a1,a2)을 연속적으로 변경시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
평지와 경사지, 경사각이 각기 다른 경사지 등 다양한 운전 환경에 따라 주행모터의 제1작동유(L1)의 부하압력은 달라지며, 제1작동유(L1)의 부하압력에 따라 제1실린더(110)가 사판(10)을 가압하는 제1가압력(P1)이 결정된다. 또한, 제1작동유(L1)의 부하압력에 따라 제2실린더용 레귤레이터(130)로부터 토출되는 제2작동유(L2)의 유량이 달라지며, 제2실린더(120)에 공급되는 제2작동유(L2)의 유량에 따라 제2실린더(120)가 사판(10)을 가압하는 제2가압력(P2)이 결정된다.
이와 같이, 본 발명에서는 주행모터의 제1작동유(L1)의 부하압력, 제1실린더(110)가 사판(10)을 가압하는 제1가압력(P1) 및 제2실린더(120)가 사판(10)을 가압하는 제2가압력(P2)을 연동시켜서, 운전 환경에 따라 제1가압력(P1)과 제2가압력(P2) 중 어느 가압력을 더 크게 할 것인지, 제1가압력(P1)과 제2가압력(P2)의 차이를 어느 정도로 할 것인지를 제어할 수 있다.
제1가압력(P1)과 제2가압력(P2)의 차이를 제어하여 사판의 경사각(a1,a2)을 연속적으로 변경시킬 수 있고, 궁극적으로 운전자가 직접 조작하지 않고도 운전 환경에 의해 변동되는 제1작동유(L1)의 부하압력에 따라 주행모터의 속도 및 토크를 자동적으로 그리고 연속적으로 변경시킬 수 있다.
전기적인 신호에 의해 작동하는 모터(131)를 통해 펌프(132)의 토출량을 정밀하게 제어할 수 있기 때문에, 제2실린더(120)가 사판(10)을 가압하는 제2가압력(P2)을 정밀하게 제어할 수 있고, 이를 통해 사판의 경사각(a1,a2)을 연속적으로 변경시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 건설기계 주행모터의 사판 제어장치는, 주행모터의 작동유에 걸리는 부하압력과 연동하여 주행모터의 사판의 경사각을 연속적으로 제어함으로써, 주행 환경에 따라 주행모터의 속도 및 토크를 연속적으로 제어할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 건설기계 주행모터의 사판 제어장치는, 전기적인 신호에 의해 작동하는 모터를 통해 펌프의 토출량을 제어함으로써, 펌프의 토출량을 정밀하게 제어할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
10 : 사판
100 : 건설기계 주행모터의 사판 제어장치
110 : 제1실린더
120 : 제2실린더
130 : 제2실린더용 레귤레이터
140 : 센서부
150 : 제어부

Claims (2)

  1. 건설기계의 주행모터의 사판에 연결되어 상기 사판의 경사각을 제어하기 위한 장치로서,
    상기 사판에서 상기 사판의 회전중심을 기준으로 일측에 마련된 일단부에 접촉되고, 상기 주행모터를 구동하는 제1작동유를 공급받아 상기 사판의 경사각이 작아지는 방향으로 상기 사판을 가압하는 제1실린더;
    상기 사판에서 상기 사판의 회전중심을 기준으로 타측에 마련된 타단부에 접촉되고, 제2작동유를 공급받아 상기 사판의 경사각이 커지는 방향으로 상기 사판을 가압하는 제2실린더;
    상기 제2실린더로 공급되는 제2작동유의 유량을 제어하는 제2실린더용 레귤레이터;
    상기 주행모터의 제1작동유의 부하압력 신호를 감지하는 센서부; 및
    상기 센서부로부터 상기 제1작동유의 부하압력 신호가 입력되고, 상기 제1작동유의 부하압력 신호에 비례하는 제2작동유의 유량이 상기 제2실린더용 레귤레이터로부터 상기 제2실린더로 공급되도록 상기 제2실린더용 레귤레이터를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제1실린더가 상기 사판을 가압하는 제1가압력과 상기 제2실린더가 상기 사판을 가압하는 제2가압력의 차이에 의해 상기 사판의 경사각을 연속적으로 변경시키며,
    상기 제2실린더용 레귤레이터는, 모터와, 상기 모터에 의해 구동되어 상기 제2실린더로 상기 제2작동유를 공급하는 펌프를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 제1작동유의 부하압력 신호에 비례하는 상기 모터의 회전수 신호를 상기 모터로 전송하고,
    상기 펌프는 상기 모터의 회전수 신호에 비례하는 상기 제2작동유의 유량을 상기 제2실린더로 공급하는 것을 특징으로 하는 건설기계 주행모터의 사판 제어장치.
  2. 삭제
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