KR19990084965A - 건설기계의 주행진동 제어장치 - Google Patents

Abstract

개시된 건설기계의 주행진동 제어장치는 순유압식으로 진동제어 밸브가 작동되도록 하여 붐실린더를 갖고, 이 붐실린더에 의해 지지되는 구조물을 갖고 있는 주행용 건설기계의 주행시 발생하는 주행진동을 제어해주는 것에 관한 것이다.

본 발명은 작업기용 펌프와 주제어 밸브사이에 형성되는 유압이 언로드 밸브에 파일럿압으로 작용되도록 하고, 언로드 밸브가 구동되어 교축밸브에 의해 형성되는 유압이 진동제어 밸브에 파일럿압으로 작용되는데, 로더가 굴삭작업을 할 경우 작업기용 펌프와 주제어 밸브사이에 형성된 유압이 상승되어 언로드 밸브가 닫혀지고, 작업기용 펌프로부터 토출되는 작동유가 토출유로에 의해 유압탱크로 바이패스되어 진동제어 밸브의 파일럿압 또한 상승되고, 이로인해 진동제어 밸브가 어큐물레이터와 헤드측 유실이 차단되고 유압탱크와 로드측 유실이 차단되어 붐상승력을 얻고, 주행작업을 수행할 경우 전술한 과정을 반대로 수행함으로써 붐실린더의 로드측 유실과 헤드측 유실이 각각 유압탱크와 어큐물레이터와 연결되도록 하여 붐실린더로 공급되는 압유를 축압하고 충격을 흡수한다.

따라서, 전술한 바와 같이 본 발명은 로다 등의 건설기계의 주행시 발생하는 주행진동을 제어하여 주행승차감을 개선하고 적재물의 낙하 등을 예방하여 작업효율을 높이기 위한 주행진동 제어장치를 제공하기 위한 것으로 주행진동 제어기능을 수행하는 시점을 종래의 속도센서 및 속도센서로부터 입력되는 신호에 의해 진동제어 밸브의 작동신호를 출력하는 콘트롤러 대신에 작업기용 펌프와 주제어 밸브 사이의 유로에 작용되는 유압력에 의해 여닫히는 언로드 밸브를 설치하고, 이 언로드 밸브와 유압탱크 사이에 교축 밸브를 설치하여 토출 유로에 발생되는 유압력이 진동제어 밸브의 구동용 파일럿압으로 작용되도록 함으로써 저가격의 주행진동 제어장치를 제공할 뿐만 아니라 종래 방식에 비해 내구성 및 신뢰성이 뛰어나다는 효과를 제공한다.

Description

건설기계의 주행진동 제어장치

본 발명은 건설기계의 주행진동 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 순유압식으로 진동제어 밸브가 작동되도록 하여 붐실린더를 갖고, 이 붐실린더에 의해 지지되는 구조물을 갖고 있는 주행용 건설기계의 주행시 발생하는 주행진동을 제어해주는 건설기계의 주행진동 제어장치에 관한 것이다.

로더의 버켓을 이용하여 적재물에 대해 채굴작업을 할 경우 상승된 붐과 버켓을 들고 이동하면 전복할 위험이 뒤따르게 되므로 붐과 버켓을 낮추어 이동을 하며, 이 경우 전진 운행으로 트럭 위치에 도달하기 바로 전에 붐과 버켓을 상승시키면서 전진 운행하도록 한다.

트럭 위치에 도달하면 정차한 후 붐을 낮추면서 버켓을 전경사시켜 덤프하여야 하며, 덤프하고 난 후 후진하면서 붐을 낮추어 다시 채굴위치로 되돌아 간다. 이 로더는 전술한 작업을 계속해서 반복 수행하면서 채굴작업을 하게 되는 것이다.

전술한 바와 같이, 로더는 적재물을 퍼올려 트럭 등에 싣는 작업을 주로 하는데 적재물을 퍼올린 후 트럭까지는 주행에 의해 이동한다. 이러한 주행 작업 중 붐실린더가 버켓을 퍼올린 적재물을 지지하기 때문에 이 적재물의 중량 및 붐의 자중 등에 의해 주행로면이 고르지 않을 경우 붐실린더의 헤드측 유실에 압력 충격이 발생하게 되어 장비의 진동을 유발시켜 운전승차감을 저해하고 적재물의 낙하 등을 유발시킨다.

도 1 은 종래 기술로써 수동스위치를 이용하여 주행시 진동을 제어하는 진동제어 밸브가 구동되도록 하는 것을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 작동유의 공급에 따라 붐의 길이를 조절하는 붐실린더(10)와, 붐실린더(10)로 공급되는 작동유량 및 방향을 제어하는 주제어 밸브(11)와, 엔진(12)이 구동됨에 따라 유압탱크(13)로부터 유압을 토출하여 붐실린더(10)로 공급하는 작업기용 펌프(14)와, 엔진(12)이 구동됨에 따라 유압탱크(13)로부터 유압을 토출하여 스티어링 실린더(15)로 공급하는 스티어링용 펌프(16)와, 붐실린더(10)로 공급되는 압유를 축압하고 충격을 흡수하는 어큐물레이터(22)와, 수동제어신호에 따라 붐실린더(10)의 로드측 유실(17)을 유압탱크(13)와 선택적으로 연결 또는 차단하고, 붐실린더(10)의 헤드측 유실(18)을 어큐물레이터(22)와 선택적으로 연결 또는 차단되도록 하는 진동제어 밸브(19)를 제어하는 전자밸브(20)와, 작업자의 조작에 따라 진동제어 밸브(19)의 구동을 제어하는 조작스위치(22)로 구성된다.

미설명 도면 부호 21은 파일럿 유압원이다.

전술한 구성을 갖는 건설기계의 주행진동 제어장치는 미국 특허 3,122,246 호로써, 건설기계의 일종인 로더의 경우 굴삭시 작업기용 펌프(14)의 펌핑에 의해 토출되는 작동유가 주제어 밸브(11)에 의해 붐실린더(10)에 공급되는데, 이때 진동제어 밸브(19)에 의해 붐실린더(10)의 로드측 유실(17)과 헤드측 유실(18)이 각각 유압탱크(13)와 어큐물레이터(22)와 차단되어 굴삭시 붐상승력을 얻는다.

그러나, 주행시에는 작업자가 조작스위치(23)를 조작하게 되면 전자밸브(20)가 구동됨으로써 파일럿 유압원(21)에 의해 진동제어 밸브(19)가 작동되고, 이로써 로드측 유실(17)과 헤드측 유실(18)이 각각 유압탱크(13)와 어큐물레이터(22)와 연결되도록 하여 붐실린더(10)로 공급되는 압유를 축압하고 충격을 흡수함으로써 버켓에 적재물을 담고 주행하더라도 헤드측 유실의 압력 충격에 의해 발생되는 진동에 의해 장비가 진동되는 것을 억제할 수 있다.

그러나, 전술한 주행진동 제어장치는 진동제어 밸브의 작동을 운전자의 조작에 의해 작동되도록 하였기 때문에 운전자가 항상 작동을 위해 신경을 써야하고, 또 운전자가 진동제어 밸브의 작동을 잊어버리는 경우 진동제어가 되지 않아 장비가 진동된다는 문제점이 발생하였다.

도 2 는 또다른 종래 기술로써 콘트롤러 및 속도센서를 이용하여 주행시 진동을 제어하는 진동제어 밸브가 구동되도록 하는 것을 설명하기 위해 도시한 도면으로서, 도 1 에 중복된 구성은 동일함으로 그 상세한 설명을 생략한다.

붐실린더(50)의 헤드측 유실의 압력 충격에 의해 발생되는 진동을 제어하기 위해서는 먼저, 작업자의 조작에 따라 진동제어모드로 전환되도록 하는 신호를 출력하는 선택스위치(63)와, 주행속도를 감지하고, 감지된 값을 출력하는 속도센서(64)와, 선택스위치(63)에 의해 진동제어모드로 전환된 경우 속도센서(64)로부터 입력되는 값을 설정된 값과 비교하고, 비교결과 속도센서(64)로부터 입력되는 값이 설정된 값이상인 경우 붐실린더(50)의 로드측 유실(57)을 유압탱크(53)와 선택적으로 연결 또는 차단하고, 붐실린더(50)의 헤드측 유실(58)을 어큐물레이터(62)와 선택적으로 연결 또는 차단되도록 하는 진동제어 밸브(59)를 제어하는 전자밸브(60)로 구성된다.

전술한 구성을 갖는 건설기계의 주행진동 제어장치는 미국 특허 5,147,172 호로써, 로더와 같은 건설기계의 굴삭시는 전술한 것과 동일함으로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

로더와 같은 건설기계가 주행할 경우 작업자가 선택스위치(63)를 조작하여 콘트롤러(65)가 진동제어모드로 전환되도록 하면 콘트롤러(65)는 이때부터 로더의 주행속도를 감지하는 속도센서(64)의 출력값을 입력받아 설정된 값과 비교하기 시작한다. 만약 속도센서(64)로부터 입력되는 값이 설정된 값과 비교하여 입력되는 값이 설정된 값보다 작은 경우에는 로더가 굴삭작업중인 것으로 판단하여 진동제어 밸브(59)에 의해 붐실린더(50)의 로드측 유실(57)과 헤드측 유실(58)이 각각 유압탱크(53)와 어큐물레이터(62)와 차단되도록 전자밸브(60)의 구동을 제어하고, 속도센서(64)로부터 입력되는 값이 설정된 값보다 큰 경우는 로더가 주행중인 것으로 판단하여 진동제어 밸브(59)에 의해 로드측 유실(57)과 헤드측 유실(58)이 각각 유압탱크(53)와 어큐물레이터(62)와 연결되도록 하여 붐실린더(50)로 공급되는 압유를 축압하고 충격을 흡수함으로써 버켓에 적재물을 담고 주행하더라도 헤드측 유실의 압력 충격에 의해 발생되는 진동에 의해 장비가 진동되는 것을 억제할 수 있다.

그러나, 전술한 주행진동 제어장치는 속도센서 및 속도센서로부터 입력되는 신호에 의거하여 진동제어 밸브를 작동시키는 콘트롤러의 가격이 고가이고, 또한 전기적인 시스템으로 신뢰성 및 내구성이 낮다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록 순유압식으로 진동제어 밸브가 작동되도록 하여 붐실린더를 갖고, 이 붐실린더에 의해 지지되는 구조물을 갖고 있는 주행용 건설기계의 주행시 발생하는 주행진동을 제어해주는 건설기계의 주행진동 제어장치를 제공함에 있다.

도 1 은 종래 기술로써 수동스위치를 이용하여 주행시 진동을 제어하는 진동제어 밸브가 구동되도록 하는 것을 설명하기 위해 도시한 도면,

도 2 는 또다른 종래 기술로써 콘트롤러 및 속도센서를 이용하여 주행시 진동을 제어하는 진동제어 밸브가 구동되도록 하는 것을 설명하기 위해 도시한 도면,

도 3 은 본 발명에 따른 건설기계의 주행진동 제어장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호설명*

100 : 작업기용 펌프 110 : 스티어링용 펌프

120 : 엔진 130 : 언로드 밸브

140 : 스티어링 실린더 150 : 언로딩 유로

160 : 교축 밸브 170 : 주제어 밸브

180 : 진동제어 밸브 190 : 붐실린더

200 : 헤드측 유실 210 : 로드측 유실

220 : 어큐물레이터 230 : 유압탱크

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설기계의 주행진동 제어장치에 있어서, 본 발명은 작업기용 펌프와 주제어 밸브사이에 형성되는 유압이 언로드 밸브에 파일럿압으로 작용되도록 하고, 언로드 밸브가 구동되어 교축밸브에 의해 형성되는 유압이 진동제어 밸브에 파일럿압으로 작용되는데, 로더가 굴삭작업을 할 경우 작업기용 펌프와 주제어 밸브사이에 형성된 유압이 상승되어 언로드 밸브가 구동되고, 작업기용 펌프로부터 토출되는 작동유가 토출유로에 의해 유압탱크로 바이패스되어 진동제어 밸브의 파일럿압 또한 상승되고, 이로인해 진동제어 밸브가 어큐물레이터와 헤드측 유실이 차단되고 유압탱크와 로드측 유실이 차단되어 붐실린더가 굴삭에 충분한 붐상승력을 얻고, 주행작업을 수행할 경우 전술한 과정을 반대로 수행함으로써 붐실린더의 로드측 유실과 헤드측 유실이 각각 유압탱크와 어큐물레이터와 연결되도록 하여 붐실린더로 공급되는 압유를 축압하고 충격을 흡수함을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.

도 3 은 본 발명에 따른 건설기계의 주행진동 제어장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도시된 바와 같이, 작동유의 공급에 따라 붐의 길이를 조절하는 붐실린더(190)와, 붐실린더(190)로 공급되는 작동유량 및 방향을 제어하는 주제어 밸브(170)와, 엔진(120)이 구동됨에 따라 유압탱크(230)로부터 유압을 토출하여 붐실린더(190)로 공급하는 작업기용 펌프(100)와, 엔진(120)이 구동됨에 따라 유압탱크(230)로부터 유압을 토출하여 스티어링 실린더(140)로 공급하는 스티어링용 펌프(110)와, 붐실린더(190)로 공급되는 압유를 축압하고, 충격을 흡수하는 어큐물레이터(220)와, 작업기용 펌프(100)와 주제어 밸브(170) 사이의 유로에 작용되는 유압력으로 여닫혀 작업기용 펌프(100)의 토출유량을 유압탱크로 바이패스되도록 하는 언로드 밸브(130)와, 언로드 밸브(130)를 경유하는 유압력이 파일럿압으로 작용되어 붐실린더(190)의 로드측 유실(210)을 유압탱크(230)와 선택적으로 연결 또는 차단하고, 붐실린더(190)의 헤드측 유실(200)을 어큐물레이터(220)와 선택적으로 연결 또는 차단되도록 하는 진동제어 밸브(180)와, 언로드 밸브(130)와 유압탱크(230) 사이의 유로에 설치되어 이 유로를 통해 흐르는 유압력으로 하여금 진동제어밸브(180)의 파일럿압으로 작용되게 하는 교축 밸브(160)와, 주제어 밸브(170)로 연장되는 유로상에 설치되고, 언로드 밸브(130)에 의해 유압탱크(230)로 바이패스되는 작동유가 작업기용 펌프(100)로 역류되지 않도록 하는 체크 밸브(200)로 구성된다.

이와같이 구성된 본 발명에 따른 건설기계의 주행진동 제어장치의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

로다로 적재물을 파고 들어가서 들어 올리는 작업시 붐실린더(190)에 걸리는 압력은 고압으로 이때에는 붐실린더(190)의 작동속도보다는 작동압력이 중요하게 된다. 또한 이때에는 굴삭을 위해 전진주행 견인력이 필요함에 따라서 통상 로더에서는 작업기용 펌프(100) 및 스티어링용 펌프(110)의 2개의 펌프를 사용하여 작업을 하는데 굴삭시 작업기용 펌프(100)의 토출유량을 유압탱크(230)로 바이패스시켜 주행견인력을 향상시키게 된다.

즉, 로다의 굴삭 작업시의 붐실린더(190)의 헤드측 유실(200)을 어큐물레이터(220)와 차단되도록 하고, 로드측 유실(210)을 유압탱크(230)와 차단되도록 주행 진동제어 밸브(180)를 작동시켜 굴삭시에 필요한 충분한 붐상승력을 얻도록 하고, 비굴삭시 즉 주행중일때는 붐실린더(190)의 헤드측 유실(200)이 어큐물레이터(220)와 연결되고, 로드측 유실(210)이 유압탱크(230)와 연결되도록 진동제어 밸브(180)를 작동시켜 주행시 발생하는 진동을 억제할 수 있다.

전술한 내용을 첨부한 도면 도 3을 참고로 좀더 상세히 설명하면, 도 3에 도시된 도면은 로더의 작업기용 펌프(100)로부터 주제어 밸브(170)로 토출되는 작동유에 의해 발생되는 파일럿압이 언로드 밸브(130)의 구동용 파일럿압에 미치지 못할 경우에 해당되는 것으로서 진동제어 밸브(180)가 구동되어 어큐물레이터(220)와 헤드측 유실(200)이 연결되고, 유압탱크(230)와 로드측 유실(210)이 연결되어 있음을 보여주고 있다.

그러던 중 운전자가 굴삭작업을 위해 로더를 작동시키면 작업기용 펌프(100)가 펌핑되고, 이 펌핑동작에 의해 토출되는 작동유가 주제어 밸브(170)에 의해 붐실린더(190)로 공급된다.

작업기용 펌프(100)의 펌핑동작에 의해 주제어 밸브(170)와 작업기용 펌프(100)사이에 존재하는 유로의 유압이 일정치 이상이 되면 언로드 밸브(130)가 닫혀지게 되고, 작업기용 펌프(100)로부터 주제어 밸브(170)로 토출되던 작동유가 유압탱크(230)로 바이패스되도록 한다.

상술한 것과 같이 작동유가 유압탱크(230)로 바이패스될 때 언로딩 유로(150)에 설치된 교축 밸브(160)에 의해 발생되는 파일럿압에 의해 진동제어 밸브(180)가 구동되어 어큐물레이터(220)와 헤드측 유실(200)이 차단되고, 유압탱크(230)와 로드측 유실(210)이 차단됨으로써 붐실린더(190)가 굴삭시에 충분한 붐상승력을 얻게 된다.

이때 로더가 굴삭작업을 종료하고, 굴삭작업외에 다른 작업을 하기 시작하면 주작업기용 펌프(100)로부터 주제어 밸브(170)로 토출되는 유로의 압력이 줄어들게 되고 언로드 밸브(130)로 공급되는 파일럿압 또한 줄어들게 된다.

결국 언로드 밸브(130)가 열려지면 언로드 밸브(130)를 경유해서 유압탱크(230)로 바이패스되던 작동유가 유입되지 못하므로 언로딩 유로(150)의 압력 또한 줄어들게 되고, 이로 인해 진동제어 밸브(180)는 붐실린더(190)의 헤드측 유실(200)은 어큐물레이터(220)와 연결되도록 하고, 로드측 유실(210)은 유압탱크(230)와 연결되도록 구동하여 붐실린더(190)로 공급되는 압유를 축압하고, 붐실린더(190)의 충격을 흡수함으로써 로더의 버켓에 적재물을 담고 주행하더라도 헤드측 유실(200)의 압력 충격에 의해 발생되는 진동으로 장비가 진동되는 것을 억제할 수 있다.

따라서, 전술한 바와 같이 본 발명은 로다 등의 건설기계의 주행시 발생하는 주행진동을 제어하여 주행승차감을 개선하고 적재물의 낙하 등을 예방하여 작업효율을 높이기 위한 주행진동 제어장치를 제공하기 위한 것으로 주행진동 제어기능을 수행하는 시점을 종래의 속도센서 및 속도센서로부터 입력되는 신호에 의해 진동제어 밸브의 작동신호를 출력하는 콘트롤러 대신에 작업기용 펌프와 주제어 밸브 사이의 유로에 작용되는 유압력에 의해 여닫히는 언로드 밸브를 설치하고, 이 언로드 밸브와 유압탱크 사이에 교축 밸브를 설치하여 토출 유로에 발생되는 유압력이 진동제어 밸브의 구동용 파일럿압으로 작용되도록 함으로써 저가격의 주행진동 제어장치를 제공할 뿐만 아니라 종래 방식에 비해 내구성 및 신뢰성이 뛰어나다는 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 건설기계에 있어서,

   작동유의 공급에 따라 붐의 길이를 조절하는 붐실린더;

   상기 붐실린더로 공급되는 작동유량 및 방향을 제어하는 주제어밸브;

   엔진이 구동됨에 따라 유압탱크로부터 유압을 토출하여 붐실린더로 공급하는 작업기용 펌프;

   엔진이 구동됨에 따라 유압탱크로부터 유압을 토출하여 스티어링 실린더로 공급하는 스티어링용 펌프;

   상기 붐실린더로 공급되는 압유를 축압하고 충격을 흡수하는 어큐물레이터;

   작업기용 펌프와 주제어 밸브 사이의 유로에 작용되는 유압력으로 여닫혀 작업기용 펌프의 토출유량을 유압탱크로 바이패스되도록 하는 언로드 밸브;

   상기 언로드 밸브를 경유하는 유압력이 파일럿압으로 작용되어 붐실린더의 로드측 유실을 유압탱크와 선택적으로 연결 또는 차단하고, 붐실린더의 헤드측 유실을 어큐물레이터와 선택적으로 연결 또는 차단되도록 하는 진동제어 밸브; 및

   상기 언로드 밸브와 유압탱크 사이의 유로에 설치되어 이 유로를 통해 흐르는 유압력으로 하여금 진동제어밸브의 파일럿압으로 작용되게 하는 교축 밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 건설기계의 주행진동 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   주제어밸브로 연장되는 유로상에 설치되고, 상기 언로드 밸브에 의해 유압탱크로 바이패스되는 토출유량이 작업기용 펌프로 역류되지 않도록 하는 체크 밸브를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 주행진동 제어장치.