KR20000064993A - 유압 파일럿 회로 - Google Patents

Abstract

파일럿유를 토출하는 파일럿 펌프와 파일럿유를 제어하여 공급함으로써 복수개의 유압절환밸브를 조작하는 복수개의 파일럿밸브를 구비하는 유압 파일럿 회로에 있어서, 파일럿 유압을 보지함에 의해 작동유의 발열을 감소시키고, 또 동시에 복수개의 파일럿밸브가 조작되어도 파일럿유가 충분히 파일럿밸브에 공급되어 조작성이 손상되지 않고 유압 파일럿 회로가 제공된다.

파일럿펌프로서 가변용량 펌프를 채용한다. 유압 파일럿 밸브의 조작상태를 조작검출수단으로 검출하고, 그 상태에서 유압절환밸브를 조작하는 것에 필요한 파일럿펌프 토출량을 콘트롤러에 의해 연산하고, 필요한 유량만을 파일럿펌프가 토출한다.

Description

유압 파일럿 회로

복수개의 유압 액추에이터를 구비하는 예를 들면 유압 셔블은 전형적인 액추에이터로서 작업기의 유압 실린더, 상부 선회체의 선회유압모터, 하부 주행체의 주행유압모터 등을 구비하고 있다. 이런 유압 액추에이터는 엔진에 의해 구동되는 액추에이터용 펌프로부터의 토출유가 유압절환밸브에 의해 절환조작되는 유압 액추에이터로 급송되는 것에 의해 작동되게 된다.

이 유압절환밸브의 전형적인 전환수단으로는 파일럿밸브에 의해 파일럿유를 유압절환밸브의 밸브 스풀 단부에 제공하는 밸브 스풀을 접동조작하는 소위 파일럿 조작이 행해지고 있다. 유압절환밸브를 수동으로 직접 조작하지 않고 파일럿 조작하는 것에 의해 조작력이 경감되고, 또 유압절환밸브를 원격조작할 수가 있으므로 유압 셔블, 크레인차 등에 널리 이용되고 있다. 이 유압파일럿 조작을 위한 유압 파일럿 회로의 구성을 설명하면 다음과 같다.

(1) 파일럿유는 액추에이터용 펌프와는 달리 엔진으로 구동되는 예를 들면 기어펌프와 같은 고정용량의 전용 파일럿 펌프에서 생성 토출된다.

(2) 토출된 파일럿유의 압력은 유압절환밸브 등을 조작하기 위해 필요한 파일럿 압력에 릴리프 밸브에 의해 설정보지되어 있다.

(3) 복수개의 유압액추에이터의 각각에 대응하는 복수개의 유압절환밸브가, 그리고 복수개의 유압절환밸브의 각각에 대응하는 복수개의 파일럿밸브가 설치되어 있다. 유압액추에이터를 갖는 어태치먼트 등이 추가되면 추가된 유압 액추에이터용 유압절환밸브 및 파일럿밸브가 증설된다.

(4) 파일럿 펌프의 토출유량은 복수개의 파일럿밸브를 동시에 조작하여도, 또 파일럿밸브를 자유로이 완급속으로 조작하여도 파일럿밸브에 공급되는 파일럿유량에 부족이 생기지 않도록 가능한 토출용량이 큰 파일럿펌프가 채용되어 있다. 그러나 파일럿밸브가 증설되어 수가 증가한 경우에는 불충분하게 되어 큰 토출량펌프로 변경이 필요한 경우가 있다.

본 발명은 복수개의 유압절환밸브를 파일럿유(油)에 의해 절환 조작하는 복수개의 파일럿밸브를 구비한 유압 파일럿 회로에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 유압 파일럿 회로의 실시형태를 포함하는 유압 셔블의 유압 액추에이터 조작시스템의 개략도.

상술한 바와 같은 형태의 종래의 유압 파일럿 회로에는 다음과 같은 해결될 문제가 있다.

(1) 파일럿밸브가 조작되지 않을 때에는 파일럿유는 전부 릴리프밸브를 통하여 탱크로 되돌아 온다. 따라서, 압력에너지를 갖는 파일럿유는 열을 발생시켜 작동유의 온도를 상승시킨다. 유압 액츄에이터의 수를 증가시키기 위해, 또 유압 액추에이터의 작동응답을 개선하기 위해 토출용량의 큰 파일럿 펌프로 변경하여 파일럿 유량이 증가되면, 발열량은 더욱 증가하고, 작동유를 냉각하기 위한 오일 쿨러의 부담이 증가한다. 또, 파일럿 펌프를 구동하는 에너지의 연료소비도 증가한다.

(2) 어태치먼트 등의 증설을 위한 유압절환밸브르 추가한 경우, 복수개의 유압절환밸브가 동시에 조작되는 기회, 빈도가 증가되므로, 각각의 유압절환밸브에 흐르는 파일럿 밸브에서의 파일럿유가 이미 설치된 파일럿 펌프에서는 부족하여 유압절환밸브의 조작성(응답성)이 나빠진다.

본 발명은 상기 사실에 비추어 이루어진 것으로, 그 기술적 문제는 (1) 작동유의 발열을 감소하고, (2) 파일럿 밸브가 증설되어 복수개가 동시에 조작되어도 파일럿 밸브에 파일럿유가 충분히 공급되어 조작성이 손상되지 않고, 유압 파일럿 회로를 제공할 수 있다.

본 발명에 있어서는 상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 유압 파일럿 회로를 다음과 같이 구성한다.

(1) 파일럿 펌프로서 가변용량펌프를 채용한다.

(2) 유압 파일럿 밸브의 조작상태를 조작검출수단으로 검출하고, 그 조작상태로부터 유압절환밸브를 조작하는데 필요한 파일럿 펌프 토출유량을 콘트롤러에 의해 연산하고, 필요한 최소한의 유량만을 파일럿 펌프가 토출한다.

즉, 본 발명에 의하면, 상기 기술적 과제를 해결하는 유압 파일럿 회로로서, 파일럿유를 토출하는 파이럿 펌프와 그 파일럿유를 제어하여 공급함에 의해 복수개의 유압절환밸브를 절환조작하는 복수개의 파일럿 밸브를 구비하는 유압 파일럿 회로에서, 그 파일럿 펌프는 가변용량 펌프로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유압 파일럿 회로가 제공된다.

바람직한 실시형태에서, 그 유압 파일럿 회로는 그 복수개의 파일럿 밸브 각각의 조작상태를 검출하는 조작검출수단과 그 조작검출수단으로부터의 검출신호에 기초한 필요한 파일럿 유량을 연산하여 용량지령신호로서 그 가변용량펌프에 출력하는 콘트롤러를 구비하고 있다. 그 조작검출수단은 그 파일럿 밸브의 조작 레버의 조작각도를 검출하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 유압 파일럿 회로에서는

(1) 복수개의 파일럿 밸브의 조작상태(조작되는 파일럿 밸브의 수, 파일럿 밸브의 개도(開度))가 조작검출수단에 의해 검출된다.

(2) 콘트롤러에 의해 필요한 파일럿 유량이 연산되고, 파일럿 펌프의 가변용량기구에 필요토출량이 지령된다.

(3) 파일럿 펌프의 가변용량기구가 작용해서 지령된 유량이 파일럿 펌프에서 토출된다. 따라서, 필요최소한의 파일럿 유량이 보지됨으로써 작동유의 발열, 엔진이 연료소비량 증가를 제어할 수 있고, 또 조작성(응답성)을 개선할 수 있다.

이하, 본 발명에 따라 구성된 유압 파일럿 회로의 바람직한 실시형태를 도시하고 있는 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하여 복수개의 유압 액추에이터를 구비하는 유압 셔블에 의한 실시형태를 설명하면, 유압 셔블의 유압 액추에이터의 조작 시스템은 전체를 도면부호 2로 표시하는 유압 파일럿 회로, 유압 파일럿 회로(2)에 의해 조작되는 복수개의 유압절환밸브(4), 유압절환밸브(4)에 의해 조작되는 복수개의 유압 액추에이터(6), 및 유압 액추에이터(6)를 구동하기 위한 유압을 토출하는 액추에이터용 펌프(8)를 구비하고 있다.

유압파일럿회로(2)는 엔진(9)에 의해 회전구동되어 파일럿유를 토출하는 가변용량의 파일럿 펌프(10)와 파일럿유를 제어하여 공급하는 것에 의해 복수개의 유압절환밸브(4)를 절환조작하는 복수개의 파일럿밸브(14)를 구비하고 있다. 유압 파일럿 회로(2)에는 또한 파일럿 회로의 압력을 규정하는 릴리프밸브(20)와 복수개의 파일럿밸브(14)의 조작상태에 의해 파일럿 펌프(10)의 토출유량을 연산하여 파일럿 펌프(10)에 지령하는 콘트롤러(18)를 포함하고 있다. 파일럿 펌프(10)에서의 토출유는 유로(30)에 의해 릴리프 밸브(20)에 접속되고, 릴리프밸브(20)를 통하여 탱크(22)로 되돌아온다. 그러므로 유로(30)에는 규정 파일럿 압력이 보지된다. 유로(30)는 복수개의 파일럿 밸브(14)의 각각에 접속되어 있다. 또, 릴리프 밸브(20)와 탱크(22)의 사이에는 작동유를 냉각하기 위한 오일쿨러(21)가 설치되어 있다.

복수개의 유압 액추에이터(6)는 작업기의 유압실린더인 한쌍의 붐 실린더(6a, 6a), 암 실린더(6b), 버킷 실린더(6c)와, 상부 선회체의 선회 모터(6d)와, 하부 주행체의 좌우 한쌍의 주행 모터(6e, 6f)를 포함하고 있다. 복수개의 유압 액추에이터(6)의 각각은 유로(36)에 의해 복수개의 유압절환밸브(4)의 대응하는 유압절환밸브에 접속되어 있다. 복수개의 유압절환밸브(4)는 붐 실린더용 유압절환밸브(4a), 암 실린더용 유압절환밸브(4b), 버킷 실린더용 유압절환밸브(4c), 선회모터용 유압절환밸브(4d), 한쌍의 주행모터용 유압절환밸브(4e, 4f)를 포함한다. 복수개의 유압절환밸브(4)의 각각에는 액추에이터용 펌프(8)로부터의 토출유가 공급되고 있고, 유압절환밸브(4)가 조작되지 않는 중립 상태에서는 토출유는 탱크(22)에 유입된다. 복수개의 유압절환밸브(4)의 각각, 즉 유압절환밸브 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f는 그 자체가 주지의 파일럿 작동의 3위치 스풀밸브로 구성되고, 통상은 유압 액추에이터(6)에 액추에이터용 펌프(8)로부터의 토출유를 유입시키지 않는 중립 위치에 보지되고, 밸브 스풀의 양단부의 어느 일방으로 파일럿 밸브(14)로부터의 파일럿유가 유로(32)를 통하여 선택적으로 공급되면 유압절환밸브(4)가 선택적으로 절환되어 유압 액추에이터(6)에 작동유가 공급된다.

복수개의 파일럿밸브(14)는 붐 실린더용 유압절환밸브(4a)를 조작하는 붐용 파일럿 밸브(14a), 암 실린더용 유압절환밸브(4b)를 조작하는 암용 파일럿 밸브(14b), 버킷 실린더용 유압절환밸브(4c)를 조작하는 버킷용 파일럿 밸브(14c), 선회 모터용 유압절환밸브(4d)를 조작하는 선회용 파일럿 밸브(14d), 주행 모터용 유압절환밸브(4e, 4f)를 각각 조작하는 주행용 파일럿 밸브(14e, 14f)를 포함하고 있다. 복수개의 파일럿 밸브(14)의 각각, 즉 파일럿밸브 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f는 그 자체가 주지의 3위치 스풀밸브로 구성되고, 밸브 스풀을 조작하는 조작 레버(16)를 그 회전중심 주위에 소정 방향으로 선택적으로 요동시켜 조작된다. 조작 레버(16)를 조작하지 않을 때의 파일럿밸브(14)는 유압절환밸브에 파일럿 펌프(10)로부터의 파일럿유를 유입시키지 않는 중립 위치로 보지되어 있다. 조작레버(16)를 조작함에 의해 파일럿유는 복수개의 유압절환밸브(4)의 대응하는 유압절환밸브에 유로(32)를 통하여 밸브 스풀의 양단부의 어느 일방으로 선택적으로 공급된다. 조작검출수단(15)은 회전각의 변위를 검출하는 주지의 포텐시오미터로 구성되어 있다. 검출조작수단(15)는 조작레버(16)의 회전중심에 설치되고, 조작레버(16)의 중심위치에서의 각도 변위를 전기적으로 검출하도록 구성되어 있다. 검출된 각도변위신호는 콘트롤러(18)에 출력된다. 즉, 파일럿 밸브(14)가 조작되지 않는 상태에서는 조작레버(16)의 중심위치에서의 각도변위는 0 이고, 조작되면 조작 정도(밸브이 개도)가 각도변위로서 검출된다.

가변용량 펌프인 파일럿 펌프(10)는 주지의 예를들면 토출량이 경사판의 기울기를 바꿈으로써 변경되는 경사판식 피스톤 펌프(11)와 경사판의 기울기를 제어하는 경사판 제어기(12)를 갖고 있다. 경사판 제어기(12)는 경사판의 각도를 바꾸는 제어 실린더(도시하지 않음)와 제어 실린더의 신축을 제어하는 유압 전자(電磁) 밸브(도시하지 않음)를 포함한다. 유압 전자(電磁) 밸브가 전기신호에 의해 조작되면 제어 실린더가 작동하여 경사판의 경사 각도가 변경되고, 피스톤 펌프(11)의 피스톤 행정이 변경되어 토출량이 변경된다. 파일럿 펌프(10)의 최대 토출량은 종래의 고정용량의 파일럿 펌프의 최대 토출량 보다도 크게 설정되는 것이 바람직하다.

마이크로컴퓨터로 구성되는 콘트롤러(18)는 조작검출수단(15)에서의 검출신호에 기초하여 복수개의 파일럿 밸브(14) 중에서 조작되고 있는 파일럿 밸브의 수, 그리고 그 파일럿 밸브의 개도로부터 필요로 하는 파일럿 펌프(10)의 토출량을 연산하고, 경사판 제어기(12)에 용량지령신호를 출력한다.

상기와 같은 구성으로 된 유압 파일럿 회로(2)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

(1) 파일럿 펌프(11)에서 토출된 파일럿유는 유로(30)에 유입되고, 복수개의 파일럿 밸브(14)(14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f)가 조작되지 않는 중립상태에서는, 파일럿유는 유로(30)에 파일럿 압력을 유지한 상태로 릴리프밸브(20), 오일쿨러(21)를 통하여 탱크(22)로 방출된다.

(2) 복수개의 파이럿밸브(14) 중의 어느 파이럿밸브의 조작레버(16)가 조작되면, 조작검출수단에 의해 조작 레버(16)의 조작상태(조작되고 있는 파일럿밸브의 수, 파일럿밸브의 개도)가 검출되어 콘트롤러(18)에 출력된다.

(3) 콘트롤러(18)는 조작검출수단(15)의 출력신호에 기초하여 필요로 하는 파일럿 펌프(10)의 토출량을 연산하고, 경사판 제어기(12)에 용량지령신호를 출력한다. 즉, 복수개의 파일럿밸브(14) 중에서 1개가 조작되는 상태에 있어서, 용량지령신호로는 파일럿 파일럿 유량이 1개의 파일럿밸브에 필요한 유량과 파일럿 압력을 유지하기 위한 최소한의 유량을 합한 토출량으로 되도록 출력된다. 복수개의 파일럿밸브(14) 중에서 복수개의 파일럿밸브가 동시에 조작되는 상태에 있어서도 같은 형태로 용량지령신호로는 파일럿 파일럿 유량이 복수개의 파일럿밸브에 필요한 유량과 파일럿 압력을 유지하기 위한 최소한의 유량을 합한 토출량으로 되도록 출력된다. 또, 어떠한 조작상태에 있어서도 파일럿밸브의 개도에 의해서 개도에 비례한 토출량으로 되도록 용량지령신호는 보정된다. 또, 복수개의 파일럿밸브(14) 전체가 중립위치에 있는 파일럿밸브(14)가 조작되지 않는 상태에 있어서, 용량지령신호로는 파일럿 펌프(10)의 토출량이 파일럿밸브(14)의 조작에 요구된 압력을 유지하는 스탠바이상태의 최소한의 토출량으로 되도록 출력된다.

(4) 파일럿펌프(10)는 콘트롤러(18)에서 출력된 용량지령신호에 의해 경사판 제어기(12)의 유압 전자(電磁) 밸브가 조작되고, 제어실린더가 작동되어 경사판의 경사각이 변경된다. 그 결과 파일럿펌프(10)의 토출량이 변경된다.

(5) 조작된 파일럿밸브(14)에서의 파일럿유는 유로(32)를 통하고, 대응하는 유압절환밸브(4)의 선택된 밸브 스풀 단부에 유입되고, 유압절환밸브(4)를 절환한다. 이렇게 하여 엔진(9)으로 구동된 액추에이터용 펌프(8)의 토출유는 유로(34)에서 유로(36)로 유입되고, 복수개의 유압 액추에이터(6)의 대응하는 유압 액추에이터에 유입되고, 유압액추에이터를 작동시킨다.

(6) 파일럿밸브(14)의 조작레버(16)가 중립위치에 되돌아오면, 유압절환밸브(4)에의 유로(32)를 통하는 파일럿유의 유입이 정지한다. 이와 같이 조작된 유압절환밸브(4)는 중립 상태로 되돌아오고, 작동된 유압 액추에이터(6)는 정지한다. 다른 조작된 파일럿밸브(14)가 없으면, 전술한 바와 같이 파일럿 펌프(10)의 토출량은 파일럿 밸브(14)를 조작하기 위한 파일럿압력이 유지되는 스탠바이 상태의 최소한의 토출량으로 설정된다.

상술한 바와 같이 구성된 유압 파일럿 회로는 다음과 같은 효과를 갖는다.

(1) 파일럿 밸브가 조작되지 않는 중립 상태인 때에는, 파일럿 펌프의 토출량은 최소한으로 제어되어 릴리프 밸브를 통과하는 유량은 최소한으로 억제되기 때문에 작동유의 발열이 감소된다. 파일럿 펌프를 구동하는 엔진의 연료소비의 증가는 억제되고, 오일쿨러에 의해 작동유의 냉각부담은 경감된다.

(2) 파일럿 펌프로부터, 동시에 조작되는 파일럿 밸브의 수 및 파일럿 밸브의 개도에 따라 필요최소한의 파일럿유량이 토출되기 때문에 파일럿밸브가 증설되어도 파일럿유의 부족에 의한 유압절환밸브의 조작 불편은 방지되고, 조작성(응답성)은 손상되지 않는다.

이상, 본 발명을 실시형태에 의거하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위내에서 여러 가지 변형이나 수정이 가능한 것이다. 예를 들면 다음과 같은 변형이나 수정이 가능하다.

(1) 본 실시형태에서는 파일럿밸브의 조작상태를 검출하는 조작검출수단으로서 파일럿밸브의 조작레버의 조작 각도가 검출되고 있으나, 파일럿밸브가 전자(電磁) 조작 밸브인 때에는 전자(電磁) 조작밸브를 조작하는 전기 스위치의 단속을 감지하여 파일럿 밸브의 조작상태를 검출할 수 있다. 또, 전기 비례 절환밸브의 경우에는 제어전기 신호를 직접 감지, 검출할 수가 있다.

(2) 본 실시형태에서는 유압 파일럿 회로의 파일럿 밸브에 의해 유압 액추에이터를 조작하는 유압절환밸브가 제어되고 있으나, 파일럿밸브에 의해 제어되는 유압절환밸브는 유압 액추에이터를 조작하는 유압절환밸브에 한정되는 것은 아니고, 파일럿유에 의해 절환 제어되는 압력제어 밸브, 유량제어 밸브, 논리 밸브, 역지 밸브, 혹은 다른 절환밸브 등에도 적용될 수 있는 것은 주지의 사실이다.

본 발명에 따라 구성된 유압 파일럿 회로에 의하면, (1) 작동유의 발열을 감소시키고, (2) 파일럿 밸브가 증설되고 동시에 복수개의 파일럿밸브가 조작되어도 조작성이 손상되지 않고 유압 파일럿 회로가 제공된다.

Claims (3)

1. 파일럿유를 토출하는 파일럿 펌프와 상기 파일럿유를 제어하여 공급함으로써 복수개의 유압절환밸브를 절환조작하는 복수개의 파일럿밸브를 구비하는 유압 파일럿 회로에 있어서,

   상기 파일럿펌프는 가변용량 펌프로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유압 파일럿 회로.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유압 파일럿 회로는 상기 복수개의 파일럿밸브 각각의 조작상태를 검출하는 조작검출수단과 상기 조작검출수단에서의 검출신호에 기초하여 필요한 파일럿 유량을 연산하는 용량지령신호로서 상기 가변용량펌프에 출력하는 콘트롤러를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 유압 파일럿 회로.
3. 제2항에 있어서,

   상기 조작검출수단은 상기 파일럿밸브의 조작 레버의 조작 각도를 검출하는 것을 특징으로 하는 유압 파일럿 회로.