KR200164952Y1 - 지게차의 유압시스템 - Google Patents

지게차의 유압시스템 Download PDF

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Abstract

본 고안은 지게차에 있어서 비교적 적은 유량을 필요로 하는 어태치먼트 작동기의 단독 사용시 릴리프 밸브를 통한 압유의 과다 방출 및 그로 인한 작동유의 과열을 방지할 수 있고, 에너지의 절감을 도모할 수 있는 유압시스템을 제공한다. 본 발명의 지게차의 유압시스템은 오일탱크와, 제 1의 공급라인을 통해 압유를 토출하는 제 1의 오일펌프와, 이 제 1의 오일펌프에 대하여 병렬로 설치되어 상기 제 1의 공급라인에 연결된 제 2의 공급라인을 통해 압유를 토출하는 제 2의 오일펌프와, 상기 제 2의 공급라인과 상기 오일탱크를 연결하는 리턴라인을 구비한다. 상기 리턴라인에는 바이패스 제어밸브가 설치되며, 이 바이패스 제어밸브는, 상기 리턴라인을 차단하는 제 1의 위치와 상기 리턴라인을 개방하는 제 2의 위치와의 사이에서 시프트되는 밸브스풀과, 이 밸브스풀을 항시 제 1의 위치로 밀고 있는 리턴 스프링과, 통전시 상기 밸브스풀을 제 2의 위치로 시프트시키는 솔레노이드로 구성된다.

Description

지게차의 유압시스템
본 고안은 지게차의 유압시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주 작동기와 어태치먼트 작동기를 구비한 지게차에 있어서 비교적 적은 유량을 필요로 하는 어태치먼트 작동기의 단독 사용시 어태치먼트 릴리프 밸브를 통한 압유의 과다 방출 및 그로 인한 작동유의 과열을 방지할 수 있도록 구성된 지게차의 유압시스템에 관한 것이다.
본 기술분야에 공지되어 있는 바와 같이, 통상의 지게차는 차체와, 이 차체의 선단에 설치되는 마스트와, 마스트를 따라 승강운동하면서 하물을 올리거나 내리는 포크캐리지와, 고중량의 하물을 올리거나 내릴 때 지게차의 균형을 유지하도록 차체의 후단에 배설되는 카운터웨이트를 구비하고 있다.
마스트는 틸트 실린더에 의해서 수평힌지축을 중심으로 전후로 경사운동 할 수 있으며, 포크 캐리지는 리프트 실린더에 의해서 하물과 함께 마스트를 따라 상하로 이동할 수 있다. 틸트 실린더와 리프트 실린더는 지게차의 기본적인 기능을 수행하는데 필요한 것으로서 본 명세서에서는 설명의 편의상 이들 실린더를 주 작동기라 칭한다.
지게차는 그 기능이 하물의 승강이나 이동에만 국한되는 것이 아니며, 어태치먼트라고 하는 보조장치를 장착함에 따라 사용자가 원하는 다양한 기능을 수행할 수 있게 된다. 어태치먼트의 대표적인 예로는 하물을 파지하여 뒤집거나 밀고 당기는 기능을 갖추고 있는 인버터 푸시 어태치먼트(Inverter Push Attachment)를 들 수 있다. 이 인버터 푸시 어태치먼트는 일련의 유압식 어태치먼트 작동기, 즉, 유압모터, 사이드시프트 실린더, 푸시 실린더, 클램프 실린더 및 서포트 실린더로 구성된다. 이들의 어태치먼트 작동기로 공급되는 압유의 유량은 다수의 솔레노이드 밸브로 이루어진 셀렉터 밸브유닛에 의해 제어되며, 각각의 솔레노이드 밸브는 운전자의 조작에 따라 온/오프되어 그에 대응하는 어태치먼트 작동기로 압유를 공급하기도 하고, 이를 차단하기도 한다.
상기한 바와 같은 주 작동기와 어태치먼트 작동기로 이루어진 지게차의 유압시스템에 있어서, 유압시스템의 필요유량과 오일펌프의 용량은 리프트 실린더의 수압부 면적과 상승속도에 따라 다음의 수학식으로 결정된다.
Q ＝ V × D2× Z / 42.44
식중, Q는 유압시스템의 필요유량(lpm)이고, V는 리프트 실린더의 상승속도(cm/sec)이며, Z는 리프트 실린더의 개수이고, D는 실린더의 직경(cm)이다.
그런데, 최근 지게차의 기술적 동향은 리프트 실린더의 상승속도를 증가시키고 있는 추세이나, 어태치먼트 작동기의 필요유량은 안정성을 고려하여 변경되지 않고 있다. 따라서, 현재 사용되고 있는 지게차의 유압시스템에 의하면, 각각의 어태치먼트 작동기로 압유를 공급하는 과정에서 셀렉터 밸브 유닛의 솔레노이드 밸브에서 일차적으로 압력강하가 발생하고, 특히 인버터 푸시 어태치먼트의 클램프 실린더 및 서포트 실린더를 작동하는 경우에는, 이들의 작동순서를 결정하는 트윈 시퀸스 밸브에서 이차적으로 과도한 압력강하가 발생하여 시스템 유압의 증가를 초래하게 된다. 그러므로 오일펌프에서 공급된 압유중에서 잉여유량의 압유는 어태치먼트 릴리프 밸브를 통해 대량으로 방출되어 오일탱크로 되돌아간다.
이와 같은 잉여압유의 대량방출에 따라 어태치먼트 릴리프 밸브를 통과하는 작동유가 과열되기 쉽고, 어태치먼트의 작동이 계속될수록 작동유의 온도는 상승하여 점도저하 및 누설의 문제를 일으키게 된다. 이러한 문제점에 대한 해결책으로서, 종래에는 각종 릴리프 밸브와 오일탱크를 연결하는 리턴라인에 오일 쿨러를 설치하여 작동유를 강제로 냉각하는 방법이 실용화되고 있으나, 이러한 오일쿨러는 가격이 고가이고 구조가 복잡하다고 하는 단점이 있다.
본 고안은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 가격이 저렴하고 구조가 단순하면서도 어태치먼트 릴리프 밸브를 통한 압유의 방출유량을 최소로 억제하여 작동유의 과열을 미연에 방지할 수 있고 에너지의 절감을 도모할 수 있는 지게차의 유압시스템을 제공하는 것이다.
이러한 본 고안의 목적은, 오일탱크와, 제1의 공급라인을 통해 압유를 토출하는 제1의 오일펌프와, 이 제1의 오일펌프에 대하여 병렬로 설치되며, 상기 제1의 공급라인에 연결된 제2의 공급라인을 통해 압유를 토출하는 제2의 오일펌프와, 상기 제2의 공급라인과 상기 오일탱크를 연결하는 리턴라인과, 이 리턴 라인에 설치된 바이패스 제어밸브로 이루어진 지게차의 유압제어 시스템에 의해서 달성할 수 있다. 상기 바이패스 제어밸브는, 상기 리턴라인을 차단하는 제1의 위치와 상기 리턴라인을 개방하는 제2의 위치와의 사이에서 시프트되는 밸브스풀과, 이 밸브스풀을 항시 제1의 위치로 밀고 있는 리턴 스프링과, 통전시 상기 밸브스풀을 제2의 위치로 시프트시키는 솔레노이드로 구성된다.
도 1은 본 고안에 따른 지게차의 유압시스템을 나타내는 유압회로도로서, 바이패스 제어밸브의 스풀이 차단위치에 있고, 어태치먼트 제어밸브의 스풀이 중립위치에 있는 것을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1과 유사한 유압회로도로서, 바이패스 제어밸브의 스풀이 개방위치에 있고, 어태치먼트 제어밸브의 스풀이 작동위치에 있는 것을 나타내는 도면이다.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣
10 : 제 1의 오일펌프 12 : 제 2의 오일펌프
14 : 오일탱크 16 : 제 1의 공급라인
18 : 제 2의 공급라인 20 : 첵밸브
22 : 리프트 제어밸브 24 : 틸트 제어밸브
26 : 어태치먼트 제어밸브 28 : 리턴라인
38 : 리프트 실린더 42 : 틸트 실린더
46 : 어태치먼트 제어유닛 62 : 메인 릴리프 밸브
64 : 어태치먼트 릴리프 밸브 66 : 리턴라인
68 : 바이패스 제어밸브 78 : 온오프 스위치
본 고안에 따른 지게차의 유압시스템을 첨부도면에 나타낸 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 고안의 유압시스템은 내연기관 또는 전기모터 등과 같은 동력원(M)에 의해 구동되는 제1의 오일펌프(10)와 제2의 오일펌프(12)를 구비하며, 이들 오일펌프(10, 12)는 서로에 대하여 병렬로 설치되는 이른바 텐덤펌프(Tandem Pump)이다. 제1의 오일펌프(10)는 오일탱크(14)로부터 작동유를 흡입하여 제1의 공급라인(16)으로 압유를 토출하게 되고, 제2의 오일펌프(12)는 오일탱크(14)로부터 작동유를 흡입하여 제2의 공급라인(18)으로 압유를 토출한다. 제2의 공급라인(18)은 제1의 공급라인(16)에 첵밸브(20)를 개재하여 연결되어 있으므로, 제1의 오일펌프(10)에서 토출된 압유가 제2의 공급라인(18)을 통해 역류하는 일은 없다.
제1 및 제2의 오일펌프(10, 12)에서 토출된 압유는 제1의 공급라인(16)을 통해서 리프트 제어밸브(22), 틸트 제어밸브(24) 및 어태치먼트 제어밸브(26)로 공급되고, 제1의 공급라인(16)의 단부는 리턴라인(28)과 연결되어 있다. 상기 각각의 제어밸브(22, 24, 26)는 평상시 도1에 나타낸 것과 같은 중립위치에 유지되며, 모든 제어밸브(22, 24, 26)가 중립위치에 있을 때에는, 제1 및 제2펌프(10, 12)로부터의 압유는 제1의 공급라인(16) 및 리턴라인(28)을 거쳐 오일탱크(14)로 되돌아 온다.
또한 각각의 제어밸브(22, 24, 26)는 그에 대응하는 조작레버(30, 32, 34)와 작동적으로 연결되어 있다. 따라서, 조작레버(30, 32, 34)를 밀거나 당김에 따라 그에 대응하는 제어밸브(22, 24, 26)는 중립위치로부터 제1의 작동위치 또는 제2의 작동위치로 시프트되어 각각의 유압작동기로 압유를 공급한다.
리프트 제어밸브(22)는 라인(36)을 통하여 리프트 실린더(38)와 연결되고, 틸트 제어밸브(24)는 라인(40)을 통하여 틸트 실린더(42)와 연결되며, 어태치먼트 제어밸브(26)는 라인(44)을 통하여 어태치먼트 제어유닛(46)과 연결되어 있다. 어태치먼트 제어유닛(46)은, 예를들면, 인버터 푸시 어태치먼트의 동작을 제어하기 위한 것으로, 4개의 솔레노이드 밸브(48)와, 2개의 시퀀스 밸브(50)와, 일련의 어태치먼트 작동기, 즉 클램프 실린더(52)와, 서포트 실린더(54)와, 푸시 실린더(56)와, 유압모터(58)와, 사이드 시프트 실린더(60)로 구성된다.
한편, 리프트 제어밸브(22)의 하류측에서, 제1의 공급라인(16)은 메인 릴리프 밸브(62)를 개재하여 리턴라인(28)에 연결되어 있다. 메인 릴리프 밸브(62)는 리프트 실린더(38) 또는 틸트 실린더(42)의 작동시 제1의 공급라인(16)내의 유압이 미리 설정된 값 이상으로 증가할 경우, 압유를 리턴라인(28)을 통해 오일탱크(14)로 배출시키는 기능을 한다. 또한, 어태치먼트 제어밸브(26)의 하류측에서, 제1의 공급라인(16)은 어태치먼트 릴리프 밸브(64)를 개재하여 리턴라인(28)에 연결되어 있다. 어태치먼트 릴리프 밸브(64)는 어태치먼트 제어유닛(64)으로 압유를 공급함에 따라 제1의 공급라인(16)내의 유압이 미리 설정된 값 이상으로 증가할 경우, 잉여압유를 리턴라인(28)을 통해 오일탱크(14)로 배출시키는 역할을 한다.
제 2의 공급라인(18)은 리턴라인(66)을 통해서 오일탱크(14)와 연결되어 있으며, 이 리턴라인(66)에는 바이패스 제어밸브(68)가 설치되어 있다. 이 바이패스 제어밸브(68)는 리턴라인(66)을 차단하는 제1의 위치와 리턴라인(66)을 개방하는 제2의 위치와의 사이에서 시프트 될 수 잇는 밸브스풀(70)을 갖는다. 밸브스풀(70)은 리턴 스프링(72)에 의해서 항시 제1의 위치로 밀리고 있으며, 리턴 스프링(72)의 반대쪽에는 솔레노이드(74)가 설치되어 있다. 그리고, 솔레노이드(74)는 전선(76)을 통해서 온오프(on-off)스위치(78)에 전기적으로 연결되어 있다. 온오프 스위치(78)는 어태치먼트 제어밸브(26)를 조작하기위한 조작레버(72)에 부착되어 있으므로, 지게차의 운전자는 조작레버(72)를 손으로 잡은 채로 온오프 스위치(78)를 누를 수 잇다. 온오프 스위치(78)를 누르면 솔레노이드(74)가 통전되어 바이패스 제어밸브(68)의 스풀(70)을 제2의 위치로 시프트시킨다.
도 2에 나타내는 것과 같이, 어태치먼트 제어밸브(26)를 단독으로 조작하여 어태치먼트 제어유닛(46)으로 압유를 공급할 경우에는, 제1의 오일펌프(10)에서 토출된 압유만으로도 어태치먼트 제어유닛(46)의 각종 작동기를 동작시킬 수 있다. 따라서 제 1의 오일펌프(10)는 어태치먼트 제어유닛(46)에서 필요로하는 유량 χ%를 토출할 수 있는 용량의 것을 사용하면 된다. 제 1의 오일펌프(10)의 용량qtha는 다음식으로 표현할 수 있다.
qtha=Qt×χ×0.001/(N×qth×ηv)
식중, Qt는 리프트실린더를 작동시키는데 필요로 하는 제 1 및 제 2의 오일펌프의 총토출유량(ℓpm), χ는 어태치먼트 제어유닛에서 필요로 하는 유량의 백분율, N은 동력원의 회전속도(rpm), qth는 단일의 펌프를 사용할 경우 펌프용량(cc/rev), ηv는 펌프의 체적효율이다. 그리고, 제 2의 오일펌프(10)의 용량은 제 1의 오일펌프(10)에서 토출된 압유의 유량과 제 2의 오일펌프(12)에서 토출된 압유의 유량을 합한 총유량 Qt가 리프트 실린더(38)를 작동시키기에 충분하도록 설계한다.
다음으로 상술한 유압시스템의 작동에 관하여 설명한다. 도 2에 나타내는 것과 같이 어태치먼트 제어밸브(26)의 단독조작시에는 온오프 스위치(78)를 눌러서 솔레노이드(78)를 통전시키게 되고, 이에 의해 바이패스 제어밸브(68)의 스풀(78)은 도 2에 나타내는 것과 같이 제 2의 위치로 시프트되어 제 2의 오일펌프(12)에서 토출된 압유를 모두 리터라인(66)을 통해 오일탱크(14)로 바이패스시킨다. 이 결과, 제 1의 공급라인(16)내의 유압은 현저히 감소되고, 어태치먼트 릴리프 밸브(64)를 통해 방출되는 압유의 유량이 최소로 되어 압유의 과다방출 및 그로 인한 작동유의 과열을 방지할 수 있다. 이때 제 2의 공급라인(18)에 설치된 첵밸브(20)는 제 1의 공급라인(16)내의 압유가 역류하는 것을 방지하게 된다.
온 오프 스위치(78)를 꺼서 솔레노이드(74)로의 전류공급을 차단하면, 바이패스 제어밸브(68)의 스풀(78)은 리턴 스프링(72)의 힘에 의해 도 1에 나타내는 것과 같은 제 1의 위치로 복귀하여 리턴라인(66)을 차단한다. 이에 따라 제 2의 오일펌프(12)에서 토출된 압유는 모두 첵밸브(20)를 통과하여 제 1의 공급라인(16)으로 보내져서 제 1의 오일펌프(10)에서 토출된 압유와 합류하게 된다. 이렇게 합류된 압유는 리프트 제어밸브(22) 또는 틸트제어밸브(24)의 조작에 따라 리프트 실린더(38) 또는 틸트실린더(42)로 공급되고, 이때 제 1의 공급라인(16)내의 유압이 미리 정해진 값을 초과하면, 메인 릴리프 밸브(62)가 열려서 압유를 오일탱크(14)로 방출시킨다.
이상에서 상세히 설명한 본 고안의 지게차의 유압시스템에 의하면, 어태치먼트를 단독으로 작동시킬 경우에 제 2의 오일펌프에서 토출된 압유를 온오프 스위치의 조작으로 오일탱크로 바이패스시켜 제 1의 공급라인내의 유압이 과도하게 상승하는 것을 억제할 수 있고, 이결과 어태치먼트 릴리프 밸브를 통한 압유의 과다방출 및 그로 인한 작동유의 과열을 방지할 수 있다. 그러므로 작동유를 냉각하기 위한 고가의 오일쿨러를 별도로 설치할 필요가 없고, 유압시스템의 염가화를 도모할 수 있다. 그 밖에도, 본 고안의 유압시스템에 의하면, 유압펌프에서 토출된 압유의 일부를 필요에 따라 오일탱크로 바이패스시킬 수 있으므로, 유압펌프에 걸리는 부하를 저감하여 에너지의 절감을 기대할 수 있다.

Claims (5)

  1. 마스트와 어태치먼트를 구비한 지게차의 유압시스템에 있어서, 오일탱크와, 제 1의 공급라인을 통해 압유를 토출하는 제 1의 오일펌프와, 이 제 1의 오일펌프에 대하여 병렬로 설치되어 상기 제 1의 공급라인에 연결된 제 2의 공급라인을 통해 압유를 토출하는 제 2의 오일펌프와, 압유의 공급에 따라 상기 마스트를 구동하는 마스트 작동기와, 압유의 공급에 따라 상기 어티치먼트를 구동하는 어태치먼트 작동기와, 상기 마스트 작동기로의 압유의 공급을 허용하거나 차단하는 마스트 제어밸브와, 상기 어태치먼트 작동기로의 압유의 공급을 허용하거나 차단하는 어태치먼트 제어밸브와, 상기 제 2의 공급라인과 상기 오일탱크를 선택적으로 연결하거나 차단하는 바이패스 제어수단을 포함하는 지게차의 유압시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 바이패스 제어수단은 상기 제 2의 공급라인과 상기 오일탱크를 연결하는 리턴라인에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 지게차의 유압시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 바이패스제어수단은, 상기 리턴라인을 차단하는 제 1의 위치와 상기 리턴라인을 개방하는 제 2의 위치와의 사이에서 시프트되는 밸브스풀과, 이 밸브스풀을 항시 제 1의 위치로 밀고 있는 리턴 스프링과, 통전시 상기 밸브스풀을 상기 리턴 스프링의 힘에 대항하여 제 2의 위치로 시프트시키는 솔레노이드로 구성되는 것을 특징으로 하는 지게차의 유압시스템.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 솔레노이드를 선택적으로 통전시키는 온오프 스위치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차의 유압시스템.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1의 공급라인내의 압유가 상기 제 2의 공급라인을 통해서 상기 리턴라인으로 역류하는 것을 방지하도록 상기 제 2의 공급라인에 설치되는 첵밸브를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 지게차의 유압시스템.
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