KR102464503B1 - 라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로 - Google Patents

라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로는, 라디얼 모터에 의해 회전되는 휠을 포함하는 주행부와, 유압식 액추에이터에 의해 구동되는 작업용 어셈블리를 포함하는 이동형 작업기계에 적용되는 유압회로에 있어서, 상기 라디얼 모터 및 유압식 액추에이터에 작동유를 공급하는 유압펌프, 상기 유압펌프에 의해 공급되는 작동유의 유동 경로에 구비되어, 상기 라디얼 모터 및 상기 유압식 액추에이터 측에 공급되는 작동유의 공급 압력을 제어하는 메인 컨트롤 밸브 및 상기 메인 컨트롤 밸브 및 상기 라디얼 모터 사이의 작동유 유동 경로에 구비되어, 상기 라디얼 모터에 구비되는 주행관성체의 관성 부하에 의한 주행 부안정성을 방지하기 위한 카운터 압력을 형성하는 카운터 밸런스 밸브를 포함하여, 상기 메인 컨트롤 밸브로부터 상기 라디얼 모터 및 상기 유압식 액추에이터 측으로 작동유가 유동되는 전체 경로가 개방루프를 구성하도록 형성된다.

Description

라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로{Open-Loop Type Hydraulic Circuit of Moving Working Machine Applied Radial Motor}
본 발명은 이동형 작업기계의 유압회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휠을 구동시키는 라디얼 모터가 적용된 이동형 작업기계에 있어서, 개방루프형으로 구성되어 주행부 및 작업용 어셈블리를 하나의 유압펌프로 동시에 작동시킬 수 있도록 형성되는 라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로에 관한 것이다.
일반적으로 다양한 이동형 작업기계는 엔진의 동력을 통해 유압펌프를 가동시키며, 상기 유압펌프로부터 토출되는 작동유를 통해 휠 등의 주행부와, 붐, 암, 버켓 등과 같은 작업용 어셈블리에 구비되는 액추에이터를 구동시키는 구조를 가진다.
이와 같은 이동형 작업기계의 주행부에 구비되는 휠에 동력을 전달하기 위해 적용되는 모터는 액시얼 모터(Axial Motor) 또는 라디얼 모터(Radial Motor)일 수 있으며, 이때 액시얼 모터는 저속/고토크, 라디얼 모터의 경우 고속/저토크를 구현한다는 특성을 가진다.
다만, 이동형 작업기계가 소방장갑차 등과 같이 고속 기동이 필수적으로 요구되는 종류일 경우, 고속을 낼 수 있는 라디얼 모터가 적용될 필요가 있다.
더불어, 소방장갑차는 그 특성 상 주행과 동시에 구조 도구 및 화재 진압 도구와 같은 다양한 작업용 어셈블리를 구동시켜야 한다.
다만, 종래 라디얼 모터가 적용되는 이동형 작업기계는 전체 유압회로가 폐루프(Closed Loop)를 형성하고 있기 때문에, 작업용 어셈블리를 구동시키기 위한 별도의 유압펌프가 요구될 수밖에 없다.
이는 이동형 작업기계의 부피를 증가시키는 것은 물론 제조비용이 크게 상승하게 되며, 또한 잦은 유지/보수 과정이 필요하다는 문제가 있다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
한국등록특허 제10-1363348호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 이동형 작업기계에 라디얼 모터를 적용하여 고속 기동이 가능하도록 하는 동시에, 하나의 유압펌프로 주행부 및 작업용 어셈블리를 하나의 유압펌프로 동시에 작동시킬 수 있도록 할 수 있는 유압회로의 구조를 제공하기 위한 목적을 가진다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로는, 라디얼 모터에 의해 회전되는 휠을 포함하는 주행부와, 유압식 액추에이터에 의해 구동되는 작업용 어셈블리를 포함하는 이동형 작업기계에 적용되는 유압회로에 있어서, 상기 라디얼 모터 및 유압식 액추에이터에 작동유를 공급하는 유압펌프, 상기 유압펌프에 의해 공급되는 작동유의 유동 경로에 구비되어, 상기 라디얼 모터 및 상기 유압식 액추에이터 측에 공급되는 작동유의 공급 압력을 제어하는 메인 컨트롤 밸브 및 상기 메인 컨트롤 밸브 및 상기 라디얼 모터 사이의 작동유 유동 경로에 구비되어, 상기 라디얼 모터에 구비되는 주행관성체의 관성 부하에 의한 주행 부안정성을 방지하기 위한 카운터 압력을 형성하는 카운터 밸런스 밸브를 포함하여, 상기 메인 컨트롤 밸브로부터 상기 라디얼 모터 및 상기 유압식 액추에이터 측으로 작동유가 유동되는 전체 경로가 개방루프를 구성하도록 형성된다.
이때 상기 카운터 밸런스 밸브는, 상기 라디얼 모터에 가해지는 관성 부하를 제어하는 오버센터 밸브를 포함할 수 있다.
그리고 상기 주행부는 유압식 브레이크를 더 포함하며, 상기 카운터 밸런스 밸브는, 상기 유압식 브레이크에 유동되는 작동유의 유량을 제어하는 릴리프 밸브를 포함할 수 있다.
또한 상기 주행부는 기계식 브레이크를 더 포함하며, 상기 기계식 브레이크를 작동시키기 위해 공급되는 작동유의 유량을 제어하는 쇼크리스 제어 밸브를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 쇼크리스 제어 밸브는, 상기 유압식 브레이크의 작동이 완료되는 시점을 감지하도록 형성되어, 상기 유압식 브레이크의 작동이 완료되는 시점에 상기 기계식 브레이크를 작동시키도록 형성될 수 있다.
한편 본 발명은 작동유를 회수하는 회수탱크를 더 포함할 수 있다.
이때 상기 회수탱크는 상기 메인 컨트롤 밸브와 메이크 업 라인(Make-up Line)에 의해 연결되어, 상기 메인 컨트롤 밸브로부터 상기 라디얼 모터 및 상기 유압식 액추에이터 측에 공급되는 작동유의 공급 압력이 기 설정된 압력 이하일 경우, 상기 메이크 업 라인을 통해 유압 부족분을 보충하도록 작동될 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로는, 주행부에 라디얼 모터가 구비되는 이동형 작업기계에 적용되어 이동형 작업기계의 고속 기동을 가능하게 하면서도, 하나의 유압펌프만으로도 주행과 동시에 구조 도구 및 화재 진압 도구와 같은 다양한 작업용 어셈블리를 함께 구동시킬 수 있는 장점이 있다.
이에 따라 본 발명은 이동형 작업기계의 부피를 최소화할 수 있으며, 이동형 작업기계를 제작하기 위한 비용을 절감하고, 고장 빈도를 감소시켜 최소한의 유지/보수 과정만을 수행할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로의 모습을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로에 있어서, 유압식 브레이크 및 기계식 브레이크를 연동하여 작동시키는 과정을 개념적으로 나타낸 도면; 및
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로에 있어서, 메이크 업 라인을 통해 유압 부족분을 보충하는 과정을 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로의 모습을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로는 라디얼 모터(10a, 10b)에 의해 회전되는 휠을 포함하는 주행부(10)와, 유압식 액추에이터(20a, 20b)에 의해 구동되는 작업용 어셈블리(20)를 포함하는 이동형 작업기계에 적용된다.
이때 하나의 유압회로에 포함되는 라디얼 모터(10a, 10b) 및 유압식 액추에이터(20a, 20b)의 개수에는 제한이 없으며, 이는 다양한 요소를 고려하여 가변될 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로는, 대표적으로 유압펌프(100)와, 메인 컨트롤 밸브(200)와, 카운터 밸런스 밸브(300)를 포함한다.
유압펌프(100)는 라디얼 모터(10a, 10b) 및 유압식 액추에이터(20a, 20b)에 작동유를 공급할 수 있도록 작동유를 회로 내에서 순환시킨다.
또한 메인 컨트롤 밸브(200)는 유압펌프(100)에 의해 공급되는 작동유의 유동 경로에 구비되어, 라디얼 모터(10a, 10b) 및 유압식 액추에이터(20a, 20b), 더불어 스티어링(30) 측에 공급되는 작동유의 공급 압력을 제어하게 된다.
더불어 카운터 밸런스 밸브(300)는 이와 같은 메인 컨트롤 밸브(200) 및 라디얼 모터(10a, 10b) 사이의 작동유 유동 경로에 구비되어, 라디얼 모터(10a, 10b)에 구비되는 주행관성체의 관성 부하에 의한 주행 부안정성을 방지하기 위한 카운터 압력을 형성하는 구성요소이다.
즉 카운터 밸런스 밸브(300)는 주행 급정지 또는 경사지 하강 시 주행관성체 관성 부하에 의한 주행 불안정성을 방지하기위해 카운터 밸런스 작동에 의해 라디얼 모터(10a, 10b)의 출구 측에 적당한 배압을 형성시켜 줌으로써 주행불안정성을 방지하게 된다.
이와 같은 본 발명의 유압회로는, 메인 컨트롤 밸브(200)로부터 라디얼 모터(10a, 10b) 및 유압식 액추에이터(20a, 20b) 측으로 작동유가 유동되는 전체 경로가 개방루프를 구성하도록 형성되어, 하나의 유압펌프(100)만으로도 주행부(10)의 주행과 동시에 구조 도구 및 화재 진압 도구와 같은 다양한 작업용 어셈블리(20)를 함께 구동시킬 수 있게 된다.
이때 본 실시예의 경우, 카운터 밸런스 밸브(300)는 라디얼 모터(10a, 10b)의 라디얼 모터(10a, 10b)에 가해지는 관성 부하를 제어하는 오버센터 밸브(320)를 포함할 수 있다.
오버센터 밸브(320)는 라디얼 모터(10a, 10b) 및 유압식 액추에이터(20a, 20b)에 가해지는 부하하중을 부드럽게 제어하는 스로틀링 밸브로서 구동되어, 작동유의 끊김 또는 이로 파생되는 붕괴를 방지하는 역할을 수행한다.
한편 본 실시예에서 주행부(10)는 휠에 제동력을 인가하기 위한 유압식 브레이크와 기계식 브레이크를 각각 포함할 수 있다.
이때 카운터 밸런스 밸브(300)는 유압식 브레이크에 유동되는 작동유의 유량을 제어하는 릴리프 밸브(310)를 더 포함할 수 있으며, 또한 본 발명의 유압회로에는 기계식 브레이크를 작동시키기 위해 공급되는 작동유의 유량을 제어하는 쇼크리스 제어 밸브(400)가 구비될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로에 있어서, 유압식 브레이크 및 기계식 브레이크를 연동하여 작동시키는 과정을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 쇼크리스 제어 밸브(400)는 유압식 브레이크의 작동이 완료되는 시점을 감지하도록 형성되어, 유압식 브레이크(400)의 작동이 완료되는 시점에 기계식 브레이크를 작동시키도록 구성된다.
즉 쇼크리스 제어 밸브(400)는 1차 브레이크인 유압식 브레이크가 릴리프 밸브(310)에 의해 작동되는 시점(t1)으로부터 작동이 완료되는 시점(t2)을 감지하고, 작동이 완료되는 시점(t2)에 맞추어 기계식 브레이크(15)가 작동되도록 브레이크 시그널을 발생시키게 된다.
따라서 본 실시예의 경우, 유압식 브레이크로 1차적으로 부드럽게 제동을 가하고, 1차 유압식 브레이크의 작동이 완료되면 2차적으로 기계식 브레이크가 작동되도록 하여 보다 부드러우면서도 안정적이고 신속한 제동을 가할 수 있도록 구성된다.
즉 쇼크리스 제어밸브(400)는 1차 브레이크를 작동시키는 릴리프 밸브(310)의 작동이 완료되는 시점(t2)을 감지하고, 이를 기초로 기계식 브레이크(15)의 작동 시그널을 발생시키게 된다.
한편 이와 같은 쇼크리스 제어밸브(400)는, 기타 조건에 따라 기계식 브레이크(15)의 작동 시점을 임의로 수행하도록 할 수도 있다.
예컨대, 이동형 작업기계의 속도가 기 설정된 이하의 속도로 주행하고 있는 경우, 현재 이동형 작업기계가 주행하고 있는 노면의 상태가 일정 이상의 마찰력을 가지는 것으로 판단되는 경우 등과 같은 상황에서 쇼크리스 제어밸브(400)는 기계식 브레이크(15)가 작동되지 않도록 제어하거나, 또는 유압식 브레이크와 동시에 작동되도록 제어할 수도 있을 것이다.
또한 이와 같은 각 조건을 세부적인 구간으로 분할하여, 유압식 브레이크가 작동된 이후로부터 기계식 브레이크(15)가 작동되는 시점까지의 시간 차를 다양하게 가변시키도록 할 수도 있음은 물론이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로에 있어서, 메이크 업 라인을 통해 유압 부족분을 보충하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 유압회로 내에 유동하는 작동유를 회수하는 회수탱크(500)를 더 포함하며, 회수탱크(500)로 회수된 작동유는 유압펌프(100) 측으로 재유동될 수 있다.
또한 본 실시예에서, 회수탱크(500)는 메인 컨트롤 밸브(200)와 메이크 업 라인(Make-up Line)에 의해 연결된다.
그리고 회수탱크(500)는, 메인 컨트롤 밸브(200)로부터 라디얼 모터(10a, 10b) 및 유압식 액추에이터(20a, 20b) 측에 공급되는 작동유의 공급 압력이 기 설정된 압력 이하일 경우, 메이크 업 라인을 통해 메인 컨트롤 밸브(200)의 유압 부족분을 보충하도록 작동될 수 있다.
이와 같은 유압 부족분 보충 과정은, 회수탱크(500)에 연결된 배압밸브(510)의 조절을 통해 회수탱크(500)와 메인 컨트롤 밸브(200) 간 압력 크기의 차이 조절을 통하여 이루어질 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 주행부
10a, 10b: 라디얼 모터
15: 기계식 브레이크
20: 작업용 어셈블리
20a, 20b: 유압식 액추에이터
30: 스티어링
100: 유압펌프
200: 메인 컨트롤 밸브
300: 카운터 밸런스 밸브
310: 릴리프 밸브
320: 오버센터 밸브
400: 쇼크리스 제어 밸브
500: 회수탱크
510: 배압밸브

Claims (7)

  1. 라디얼 모터에 의해 회전되는 휠, 유압식 브레이크 및 기계식 브레이크를 포함하는 주행부와, 유압식 액추에이터에 의해 구동되는 작업용 어셈블리를 포함하는 이동형 작업기계에 적용되는 유압회로에 있어서,
    상기 라디얼 모터 및 유압식 액추에이터에 작동유를 공급하는 유압펌프;
    상기 유압펌프에 의해 공급되는 작동유의 유동 경로에 구비되어, 상기 라디얼 모터 및 상기 유압식 액추에이터 측에 공급되는 작동유의 공급 압력을 제어하는 메인 컨트롤 밸브;
    상기 유압식 브레이크에 유동되는 작동유의 유량을 제어하는 릴리프 밸브를 포함하며, 상기 메인 컨트롤 밸브 및 상기 라디얼 모터 사이의 작동유 유동 경로에 구비되어, 상기 라디얼 모터에 구비되는 주행관성체의 관성 부하에 의한 주행 부안정성을 방지하기 위한 카운터 압력을 형성하는 카운터 밸런스 밸브; 및
    상기 기계식 브레이크를 작동시키기 위해 공급되는 작동유의 유량을 제어하는 쇼크리스 제어 밸브;
    를 포함하여,
    상기 메인 컨트롤 밸브로부터 상기 라디얼 모터 및 상기 유압식 액추에이터 측으로 작동유가 유동되는 전체 경로가 개방루프를 구성하도록 형성되고,
    상기 쇼크리스 제어 밸브는,
    상기 유압식 브레이크를 작동시키는 상기 릴리프 밸브의 작동이 완료되는 시점을 감지하도록 형성되어, 상기 유압식 브레이크의 작동이 완료되는 시점에 상기 기계식 브레이크의 작동 시그널을 발생시켜 상기 기계식 브레이크를 작동시키도록 형성되되,
    이동형 작업기계의 속도가 기 설정된 이하의 속도로 주행하고 있는 경우 또는 이동형 작업기계가 주행하고 있는 노면의 상태가 일정 이상의 마찰력을 가지는 것으로 판단되는 경우에는 상기 기계식 브레이크가 작동되지 않도록 제어하거나, 상기 기계식 브레이크가 유압식 브레이크와 동시에 작동되도록 제어하는,
    라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카운터 밸런스 밸브는,
    상기 라디얼 모터에 가해지는 관성 부하를 제어하는 오버센터 밸브를 포함하는,
    라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    작동유를 회수하는 회수탱크를 더 포함하는,
    라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회수탱크는 상기 메인 컨트롤 밸브와 메이크 업 라인(Make-up Line)에 의해 연결되어,
    상기 메인 컨트롤 밸브로부터 상기 라디얼 모터 및 상기 유압식 액추에이터 측에 공급되는 작동유의 공급 압력이 기 설정된 압력 이하일 경우, 상기 메이크 업 라인을 통해 유압 부족분을 보충하도록 작동되는,
    라디얼 모터를 적용한 이동형 작업기계의 개방루프형 유압회로.
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