KR20090061641A

KR20090061641A - 유압제어 선택시스템을 구비한 건설기계

Info

Publication number: KR20090061641A
Application number: KR1020097006618A
Authority: KR
Inventors: 마르크 제가우드; 필립 샤르비에
Original assignee: 볼보 컴팩트 이키프먼트 에스에이에스
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2009-06-16
Also published as: EP2079883A1; WO2008044094A1; KR101391850B1; US8820345B2; US20100000617A1

Abstract

본 발명은 건설기계(10)에 관련한 것으로서, 하부 프레임(32)과 상부 프레임(12)이 회전가능하게 연결되고, 하부프레임에 위치한 적어도 하나 이상의 유압장치의 동작을 제어하기 위해서, 로터리 조인트(38)를 통해 상기 상부 프레임으로부터 상기 하부 프레임으로 통하는 주 파일럿 라인(52)을 포함하는 적어도 하나 이상의 유압 파일럿 회로(50)를 갖는 유압제어 선택시스템을 구비한 건설기계에 있어서,

유압 파일럿 회로는 파일럿 회로(50) 내에서 값을 갖는 파일럿 압력(PP)을 설정할 수 있는 압력 선택시스템(54); 하부 프레임(32)에 설치되고 주 파일럿 라인(52)에 의해 공급받는 유압제어 선택시스템(56); 및 유압제어 선택시스템(56)의 하류에 설치되는 최소한 두 개 이상의 독립된 보조 파일럿 회로(62, 64, 92);를 포함하며, 유압제어 선택시스템(56)은 상기 파일럿 압력(PP) 값에 대응하여, 최소한 두 개 이상의 독립된 보조 파일럿 회로에 선택적이고 독립적으로 유압을 공급 또는 차단할 수 있는 것을 특징으로 한다.

건설기계, 파일럿 회로, 유압조절 선택시스템, 중계라인, 복귀라인

Description

유압제어 선택시스템을 구비한 건설기계{CONSTRUCTION EQUIPMENT MACHINE WITH HYDRAULIC PRESSURE CONTROLLED SELECTING SYSTEM}

본 발명은 굴삭기, 소형 굴삭기 등과 같은 건설기계의 분야에 관한 것으로서, 특히 상부 프레임과 하부 프레임이 회전가능하게 결합된 기계와 같은 건설기계의 분야에 관한 것이다.

도 1에는 종래의 굴삭기(10)가 도시된다. 굴삭기는 운전실(14)과 엔진부(16)을 포함하는 굴삭기의 상부구조물(12)을 지탱하는 하부 프레임을 포함한다. 상부 프레임은 그 기계의 메인 작업도구인 전부장치(18)를 가지고 있다. 일반적으로 전부장치(18)는 상부 프레임 상에 수평축 주위로 피벗가능하게 연결된 붐(20)을 구비할 수 있다. 붐(20)은 붐 실린더(22)에 의해 수직으로 낮춰지거나 들어 올려질 수 있다. 붐(20)의 자유단에서는, 다른 수평축 주위에서 암(24)이 선회가능하게 연결될 수 있으며, 암은 암 실린더(26)에 의해 낮춰지거나 들어 올려질 수 있다. 암(24)의 자유단에서는, 버켓(28)과 같은 작업도구가 다른 수평축에 회전가능하게 연결되며, 버켓은 암(24)에 대하여 버켓 실린더(30)에 의해 선회될 수 있게 된다.

하부프레임은 기계의 언더케리지(32)를 운반하는데, 언더케리지는 주로 구동열(34)를 포함한다. 예에 도시된 바와 같이, 구동열은 한 쌍의 무한궤도의 형태를 가지나, 한 세트의 휠로 이루어질 수도 있다. 예시에는 도시된 바와 같이, 언더케리지(32)는 또한, 예를 들어 전면 블레이드(36)의 형태와 같은 작업도구를 포함한다. 이러한 블레이드를 매우 편리하게 하기 위하여, 언더케리지에 대하여 낮춰지거나 들어올려 지게 할 수 있을 뿐만 아니라 수직축과/또는 수평축 주위로 회전하게 할 수도 있다. 잘 알려진 바와 같이, 굴삭기의 상부구조물은 서로에 대하여 양 프레임은 회전할 가능성을 갖고, 상부 프레임과 하부 프레임 사이에서 기계적으로 적합하게 링크됨으로 인하여 언더케리지에 대하여 수직축 주위로 선회할 수 있다. 대부분의 경우에 있어서, 상부구조물은 360도 선회할 수 있다.

대부분의 건설기계는 구동열(34)을 구동시키기 위해서 뿐만 아니라, 기계에 의해 운반되는 다양한 작업도구(28, 36)를 구동시키기 위해 유압시스템을 사용한다. 유압시스템은 일반적으로 유압라인, 분배기, 밸브 등을 포함하는 유압회로를 통해 다양한 액추에이터들로 유압 자체를 공급하는 하나 이상의 유압펌프를 구동시키는 디젤엔진을 포함한다. 유압시스템의 중요부분은 일반적으로 건설기계의 상부프레임에 설치된다. 이에 반하여, 건설기계에 의하여 수행되는 앞에서 언급된 블레이드(36)와 같은 도구 중의 일부는 하부 프레임에 설치될 수 있으며, 말할 것도 없이 하부 프레임에 의해 당연하게 운반되는 구동열은 일반적으로 유압모터 및 가능 하게는 유압 구동식 기어박스를 포함한다. 그러므로, 건설기계는 간섭되지 않고 동시에 두 개의 프레임의 자유로운 선회를 방해함이 없이, 유압라인이 상부 프레임으로부터 하부 프레임으로 통과되는 것을 허용하는 유압관로(hydraulic passage)들을 제공하는 로터리 조인트를 구비하고 있다. 따라서, 로터리 조인트는 상부 프레임에 연결된 상부와 하부프레임에 연결된 하부를 가질 수 있다.

로터리 조인트의 상부와 하부는 예를 들어 각각의 환상의 베어링(annular contact surfaces bearing)을 갖으며, 최소한 하나의 환상상의 접촉면은 다른 접촉면 상의 다른 대응되는 환상의 홈에 근접하거나, 그 다른 접촉면에 상당히 가까운 환상의 홈을 포함한다. 상기 홈(들)은 로터리 조인트의 부품 사이의 접촉면에서 환상형 유로를 형성한다. 유압라인의 상부 부분(예를 들어 호스, 파이프)은 로터리 조인트의 상부에 연결되고 한편, 유압라인의 하부 부분(예를 들어 다른 호스, 파이프)은 로터리 조인트의 하부에 연결이 되는데, 양 부분은 환상의 홈에 유동적으로 연결된다. 이러한 구조물을 갖는 유압라인의 상부부분과 하부부분은 로터리 조인트의 두 부분의 나머지의 방위에 상관없이 유동적으로 어느 하나에 연결된다.

다른 타입의 로터리 조인트는 본 발명의 맥락에서 사용될 수 있다. 물론, 이는 로터리 조인트가 로터리 조인트를 통해 흐를 수 있는 각각의 독립적인 유압라인에 대하여 하나의 유로를 가질 필요가 있음을 의미한다. 따라서, 로터리 조인트를 통해 흐르는 유압라인의 수를 최소한으로 하는 것이 강력한 원동력이 된다는 것을 쉽게 이해할 수 있다. 건설기계에 있어 다른 제약은 건설장비들이 습한 환경에서 작업을 할 수 있어야 하며, 심지어 언더케리지가 부분적으로 또는 전부가 물속에 잠겨 있을 때에도 건설기계는 완전한 작동을 할 수 있어야 한다는 것이다. 하나의 결론은 하부프레임에서 구동하는 어떠한 전기적 시스템도 구비하지 않는 것이 가장 바람직하다는 것이다.

따라서, 하부프레임에 위치된 어떠한 액추에이터라도 전기 조절밸브가 아닌 유압 조절밸브에 의해 조절되어야 한다는 것은 널리 알려져 있다. 그러나 그때에도, 주어진 사실은 로터리 조인트를 통해 관통하는 수개의 유압라인을 최소한으로 유지하는 것이 필수적이며, 최소한으로 제한되는 유압라인의 수는 하부프레임에 위치되는 독립적인 제어장치의 수를 제한시키는 경향이 있다는 것은 주지의 사실이다. 본 발명의 하나의 목적은 매우 복잡하거나, 고가의 로터리 조인트의 사용을 필요로 하지 않는 언더케리지 상에서 수개의 독립적인 제어 장치를 구비하는 것을 허용하는 유압회로의 새로운 발명을 제공하는 것이다. 더욱이, 본 발명의 다른 목적은 로터리 조인트를 수정하거나 변경하지 않고 존재하는 건설기계를 개장(改裝)함으로써 새로운 기능을 추가할 수 있게 하는 것이다.

본 발명의 특징 및 다른 관점은 첨부된 도면을 참고하여 아래의 발명의 상세한 설명을 읽는 경우 명백하게 될 것이다. 도 2에 있어서, 기계를 구동하는 유압 시스템의 일부 구성이 도시된 블록도를 볼 수 있다. 도면에 있어서, 상부의 상자는 기계의 상부구조물(12)을 나타내며, 하부의 상자는 기계의 언더케리지(32)를 나타낸 것이다. 언더케리지(32)와 상부구조물(12)은 상부(38a)와 하부(38b)를 갖는 로터리 조인트(38)를 통해 연결된다. 유압시스템은 유압펌프(42)를 구동시키는 엔진(40)을 포함한다. 오일탱크(44)는 오일펌프(42)와 연결되며, 오일펌프의 출력은 다양한 유압라인과 연결된다. 이러한 유압라인 중 일부는 기계의 상부 프레임에 위치한 장치에 공급되는 반면 다른 유압라인들은 기계의 하부 프레임에 위치한 장치에 공급된다. 예를 들어, 로터리 조인트(38)를 통과하여 언더케리지(32)의 아래로 향하는 두 개의 유압라인(46, 48)이 도시되어 있다. 이러한 유압라인(46, 48)은 (예를 들어) 구동열(34)을 위한 두 개의 유압모터를 공급하는 유압공급라인(hydraulic power line)일 수도 있다. 다른 유압라인들은 파일럿 라인으로 사용되는 점에서 이질적이며, 이는 유압라인이 에너지와 힘뿐만 아니라 정보를 전달하는데 사용되는 것을 의미한다.

도 2에는 유압 파일럿 라인(52)과 같은 것을 포함하는 하나의 유압 파일럿 회로(50)가 도시된다. 본 발명에 의하면, 유압 파일럿 회로(50)는 기계의 하부 케리지 상에 위치되는 최소한 두 개의 분리된 장치를 선택적이고 독립적으로 제어할 수 있다. 유압 파일럿 회로(50)는 기계의 운전자가 예를 들어 노드 및/또는 버튼 및/또는 레버 등을 포함할 수 있는 조작자 인터페이스(55)를 통해 제어할 수 있는 압력 조절 시스템(54)을 포함한다. 압력 조절 시스템(54)은 유압 파일럿 라인(52) 내의 파일럿 압력이라 불러지는 선택된 압력을 설정할 수 있으며, 파일럿 압력은 조작자 인터페이스 장치(55)를 통해 운전자에 의해 주어진 지시를 바탕으로 결정된 값을 갖는다. 상기 파일럿 압력은 미리 결정된 압력의 값의 하나로 설정되는 것이 바람직하다. 압력조절 시스템은 (비례식 스로틀 밸브와 같은) 연속타입일 수 있는데, 그 결과 압력은 설정된 미리 정해진 값 사이에서 변할 수 있으며 또한, 이산타입의 압력조절 시스템일 수 있으며, 이 경우, 파일럿 압력 값은 설정된 값 내에서 미리 설정된 값 중에서 단지 하나의 값일 수 있다. 유압파일럿 라인(52)의 주된 부분은 로터리 조인트(38)를 통과한 후 유압제어 선택시스템(56)의 입력부로 유압제어 선택시스템에 압력 조절시스템(54)을 연결한다. 또한, 유압제어 선택시스템(56)은 예를 들면, 수개의 장치를 위한 일반적인 복귀라인인 복귀라인(58)을 통해 유압시스템의 탱크(44)에 연결된다. 실제로, 이러한 모든 장치는 예를 들어 복귀 다기관(60)을 통해 일반적인 복귀라인(58)에 연결되는 것이 가능하다.

언더케리지(32) 상에 배치된 모든 장치와 복귀라인을 통해 오일탱크(44)에 연결될 필요가 있는 장치는 또한 언더케리지(32) 상에 위치한 일반 다기관(60)에 연결될 수 있는데, 그 결과 로터리 조인트(38)를 통해 통과될 필요가 있는 유일한 복귀라인(58)이다. 여기서 복귀다기관(60)과 복귀라인(58) 내의 유압은 거의 0에 가까운 것으로 간주된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2보조유압파일럿(62, 64)은 유압제어 선택시스템(56)의 출력부에 연결된다. 예시에서는, 단지 두 개의 보조유압 파일럿 라인만이 있으나, 아래에서 설명할 것과 같이 보다 많은 보조유압 파일럿 라인이 제공될 수 있다. 본 발명에 따르면, 유압 파일럿 회로(50)는 로터리 조인트(38)를 통과하는 오직 하나의 유압 파일럿 라인(52)과 함께, 파일럿 압력(PP)에 대응하여 선택된 파일럿 압력(PP)이 보조 유압 파일럿 라인으로 독립적으로 및 선택적으로 공급되거나 공급되지 않게 설계되어 있다.

도 1은 건설산업에 사용되는 굴삭기의 전체도이다.

도 2는 도 1의 굴삭가의 일부구성이 도시된 블록도이다.

도 3은 제1실시예에 따른 4가지 상태의 선택기로 작용하는 유압 제어 선택시스템 동작의 개략도이다.

도 4는 상태의 선택기의 제2실시예에 따른 도 3과 유사한 개략도이다.

도 5는 도 4의 다른 변형된 선택기가 도시된 개략도이다.

도 6은 8개의 상태 선택기로 작용하는 유압제어 선택시스템 동작이 도시된 개략도이다.

제1실시예

유압제어 선택시스템(56)의 제1실시예가 도 3에 도시된다. 제1실시예는 두 개의 보조 파일럿 라인(62, 64)에 선택적이고 독립적으로 압력을 공급하거나 혹은 공급하지 않기 위한 4가지 상태의 선택시스템이다. 이 실시예에 따르면, 유압제어 선택시스템(56)은 제1, 제2 및 제3압력 제어 스위치밸브(66, 68, 70)를 포함하는데, 각각의 제어 스위치밸브는 각자의 스위치압력 문턱값(switch pressure threshold value, S1, S2, S3)을 갖는다. 스위치압력 문턱값(S1, S2, S3)은 각각 다르며, S1은 S2보다 낮은 압력을 갖으며, S2는 S3보다 낮은 압력을 갖는다. 예를 들어, S1은 약 10바(bar)에 가까운 압력을 가질 수 있고, S2는 20바에 가까운 압력을 가질 수 있으며, S3은 30바에 가까운 압력을 가질 수 있다.

세 개의 압력제어 스위치 밸브(66, 68, 70)들은 대응되는 스위치 압력 문턱값과 비교되는 상기 입력 압력값에 종속되어 밸브를 통과하는 입력압력의 유압관로를 차단상태 또는 허용상태 사이에서 전환할 수 있도록 각각의 타입(type)으로 이루어진다. 동일한 기능을 수행할 수 있는 밸브의 조합을 포함하는, 다른 타입의 밸브들도 사용될 수 있다. 이 실시예에 따르면, 이러한 밸브의 각각은 예를 들면 두 개의 위치를 갖는 세 방향 밸브(즉, 세 개의 포트를 갖는 밸브, 그러나 다른 타입의 밸브도 사용 가능하다)인데, 밸브의 제3포트는 밸브(예를 들어 밸브의 스위치 상태에 종속적인)의 위치에 종속적인 제1 혹은 제2포트의 하나 혹은 다른 하나에 연결되며, 여기서 주어진 위치에서 제1포트 또는 제2포트의 중의 하나는 제3포트에 연결되지 않고 차단된다. 각각의 밸브는 유압 제어 압력이 제공되는 제어포트를 갖으며, 유압 제어 압력의 값은 밸브의 위치 또는 상태를 결정하기 위해 스위치압력 문턱값에 비교된다. 실시예에 따르면 제어포트는 언제나 제1포트와 연결된다.

제1실시예에 따르면, 제2밸브(68)와 제3밸브(70)는 평행하게 설치되며, 각각의 밸브는 주 유압 파일럿 라인(52)에 의해 파일럿 압력(PP)이 공급되는 제1포트와, 복귀라인(58)에 연결되는 제2포트를 갖는다. 이러한 두 밸브의 각각의 제어 포트는 또한 주 압력 파일럿 라인(52) 내의 파일럿 압력(PP)이 제2밸브와 제3밸브의 전환을 제어하기 위하여 주 압력 파일럿 라인(52)에 연결된다. 어떤 제어 압력이 없는 경우(예를 들어 파일럿 압력(PP)이 0과 동일한 경우), 제2밸브(68)는 제2밸브(68)의 제1입력 포트는 차단되는 상태가 되는 반면 제2밸브의 제2포트는 제2밸브의 제3포트와 연통되도록 하는 위치에 놓인다. 그와 반대로, 어떤 제어 압력이 없는 경우, 제3밸브(70)는 제3밸브의 제1포트는 제3포트에 연통이 되는 상태에 있는 반면 제3밸브의 제2포트는 차단되는 상태가 되는 위치에 있다. 제어압력이 제2밸브의 스위치압력 문턱값(52) 이상인 경우, 제2밸브는 제2밸브의 제1포트가 제2밸브의 제3포트와 연통되는 상태에 있는 반면 제2포트는 차단되는 상태가 되는 위치에 있다. 반대로, 제어압력이 제3밸브의 스위치압력 문턱값(S3) 이상인 경우, 제3밸브는 제3밸브의 제1포트는 차단되는 상태에 있는 반면 제3밸브의 제2포트는 제3포트에 연통되는 상태가 되는 위치에 있다. 바꾸어 말하면, 제2밸브(68)는 “정상폐쇄” 타입인 반면에 제3밸브(70)는 “정상개방” 타입이다.

도면에서 도시되는 것과 같이, 제2밸브의 제3포트는 제2보조 파일럿 라인(64)과 연결된다. 제3밸브(70)의 제3포트는 제1밸브(66)의 제1포트에 공급하는 중계라인(72)과 연결된다. 제1밸브(66)는 제2밸브(68)와 동일한 구성을 갖으며, 어 떤 제어 압력이 없는 경우, 제1밸브의 제2포트는 복귀라인(58)과 연결되며 제1밸브의 제1포트는 차단(즉,“정상폐쇄”)된다. 제1밸브(66)의 제어포트는 중계라인(72)과 연결된다. 제1보조 파일럿 라인(62)은 제1밸브(66)의 제3포트와 연결된다.

이러한 유압제어 선택시스템(56)의 4가지 상태는 기계의 운전자로부터의 입력에 따른 압력 조절 시스템(54)에 의해 주 유압 파일럿 라인(52)에 설정된 파일럿 압력(PP)의 값에 따라 설명할 될 수 있다. 파일럿 압력(PP)이 S1값보다 낮은 P0값과 동일한 경우, 예를 들어 0과 동일한 경우, 유압제어 선택시스템(56)은 정확하게 도 3이 도시하는 상태에 있게 된다. 그러므로, 제2보조 파일럿 라인(64)은 제2밸브(68)에 의해 복귀라인(68)에 연통된다. 중계라인(72)은 제3밸브(70)에 의해서 주 유압 파일럿 라인(52)에 연통된다. 그러므로, 중계라인(72) 내의 압력은 파일럿 압력(PP)과 동일하다.

S1 보다 낮은 PP에 있는 경우, 제1밸브(66)는 제1보조 파일럿 라인(62)은 복귀라인(58)에 연통되는 위치에 있다. 그러므로, 제1보조 라인(62) 내의 압력(PA)과 제2보조 라인(64) 내의 압력(PB)은 모두 0과 동일하게 된다.

시스템의 두 번째 상태는 파일럿 압력(PP)이 S1보다 높고, S2보다 낮은 P1값과 동일할 때 발생하게 된다. P1이 S2보다 낮은 경우(S2보다 낮은 P1에 있는 경우), 압력(PB)이 0의 값에 남아 있기 위해서 제2밸브(68)는 전환될 수 없으나, 압력(P1)이 S1값보다 높은 상태에 있는 경우, 제1밸브(66)는 전환되며, 제1보조 파일 럿 라인(62)은 중계라인(72)에 연통된다. 그러므로, 보조 파일럿 라인(62) 내의 압력(PA)은 파일럿 압력과 동일하게 되며, 그때 밸브 압력은 P1이 된다.

파일럿 압력(PP)이 S2 보다 높고 S3 보다 낮은 값(P2)과 동일하다고 가정하면, 제1밸브와 제3밸브는 앞선 상태에서 언급된 형태를 유지할 것이며, 압력(PA)은 P2의 값인 파일럿 압력(PP)과 동일한 상태를 유지할 것이다. 반대로, 제3포트가 주 유압 파일럿 라인(52)에 연통되도록 설정되면, 보조 파일럿 라인(64) 내의 압력(PB)이 또한 PZ인 값(PP)과 동일하게 설정되도록 하기위해, 제2밸브(68)는 전환될 것이다. 최종적으로, 파일럿 압력(PP)이 S3보다 높은 값(P3)과 동일하다고 가정하면, 제2밸브(68)는 앞에서 언급된 상태를 유지하며, 압력(PB)은 파일럿 압력(PP)가 갖는 값(P3)과 동일하게 유지된다. 반면에, 제3밸브(70)는 중계라인(72)이 복귀라인(58)과 연통되도록 설정되기 위해서 전환된다. 그러므로, 중계라인(72) 내의 압력은 0으로 떨어질 것이며, 제1밸브(66)의 제어 압력이 제1밸브의 스위치압력 문턱값(S1) 이하로 떨어뜨리는 원인이 된다. 이는 차례로 제1보조 파일럿 라인(62)이 복귀라인(58)과 연통되는 초기의 위치로 제1밸브(66)의 스위칭백(switching back)을 발생케 한다. 따라서 또한 압력(PA)은 0으로 다시 떨어진다.

앞에서 설명한 바에 따르면, 압력 선택 시스템은 두 개의 보조 파일럿 라인(62, 64) 내에서 4개의 압력 상태를 갖으며, 4가지의 상태는 아래의 표에 설명된다.

파일럿 압력 값(PP)	압력값(PA)	압력값(PB)
P0	0	0
P1	P1	0
P2	P2	P2
P3	0	P3

(0<P0<S1<P1<S2<P2<S3<P3)

그러므로, 이러한 두 개의 보조 파일럿 라인(62, 64)은 각각 제1보조 파일럿 라인과 제2보조 파일럿 라인에 연결된 두 개의 장치를 독립적으로 그리고 선택적으로 제어하기 위해 사용될 수 있다.

제2실시예

도 4는 제1실시예에 사용된 것과 같은 4가지 상태의 선택 시스템인 유압제어 선택시스템(56)의 제2실시예가 도시된 도면이다. 제1실시예에 따르면, 유압제어 선택시스템은 제1, 제2, 제3메인 유압제어 스위치 밸브(76, 78, 80)를 포함하며, 각각은 개별적인 스위치압력 문턱값(S1, S2, S3)을 갖는다. 스위치압력 문턱값(S1, S2, S3)은 다르며 S1은 S2 보다 낮은 값을 갖고 S2는 S3보다 낮은 값을 갖는다. 제2실시예는 또한 보조압력 제어 스위치 밸브(82, 84)를 포함하며, 그 위치와 기능은 아래에서 설명될 것이다. 이러한 5개의 밸브는 압력 제어 스위치 밸브로서, 그들 각각은 스위치압력 문턱값에 비교하여 상기 입력 압력의 값에 따라, 밸브를 통한 입력 압력의 유압관로에 대하여 차단상태 또는 허용상태 사이에서의 전환을 수행할 수 있다.

이 실시예에서, 제1 및 제3메인밸브(76, 80)는 제1포트와 제2포트를 갖는 두 방향의 밸브와, 두 개의 위치 또는 상태를 가지며, 두개의 포트 사이에서 연통을 차단 또는 허용한다. 두 밸브의 제어압력은 제1포트에 공급되는 압력이며, 제어압력이 밸브의 스위치압력 문턱값 아래에 있을 때, 압력밸브는 차단상태에 있게 된다.

본 실시예에서, 제2메인밸브(78)는 주 유압 파일럿 라인(52)에 연결되는 제1포트, 복귀라인(58)에 연결되는 제2포트, 제1중계라인(86)에 연결되는 제3포트 및 제2중계라인(88)에 연결되는 제4포트를 구비하는 4방향 밸브이다. 제2메인밸브(78)의 제어포트는 제어 압력이 파일럿 압력(PP)과 동일하도록 주 파일럿 라인(52)에 연결된다. 제2메인밸브(78)는 2개의 위치(또는 두 개의 상태) 밸브로서, 제1상태에서 제1포트는 제3포트에 연통되도록 설치되고, 제2포트는 제4포트에 연통되도록 설치된다. 제2위치에서, 연통된 방향은 역전된다. 따라서, 도 4에서 볼 수 있는 것과 같이, 파일럿 압력(PP)이 S2보다 낮은 경우, 제1중계라인(86)은 주 파일럿 라인(52)에 연결되고, 제2중계라인(88)은 복귀라인(58)에 연결된다. 압력(PP)이 S2를 초과하는 경우, 연결된 상태는 역전된다.

제1중계라인(86)은 제1메인밸브(76)의 제1포트에 연결된다. 제2중계라인(88)은 제3메인밸브(80)의 제1포트에 연결된다. 제1 및 제3메인밸브의 제2포트는 합류 포인트(J)에서 연결된다. 합류 포인트(J)는 제1보조 파일럿 라인(62)에 연결되나, 평행한 분기 복귀라인(90)을 통해 복귀라인(58)에 또한 연결된다.

제1 및 제2보조밸브(82, 84)는 분기 복귀라인(90) 상에 직렬로 연결된다. 제1 및 제2보조밸브(82, 84)는 분기된 복귀라인 내에 유체의 흐름을 차단 또는 허용하는 두 방향, 두 개의 위치를 갖는, 압력 제어 스위치 밸브이며, 두 개의 밸브는 정상적으로 개방된다. 스위치압력 문턱값(S1)과 같은 제1보조밸브(82)는 제1메인밸브(76)의 스위치압력 문턱값과 동일하며 제1보조밸브의 제어포트는 제1중계라인(86)에 연결된다. 제2보조밸브(84)는 제3메인밸브(80)의 스위치압력 문턱값과 동일한 제어 포트 스위치압력 문턱값(S3)을 갖으며, 제2보조밸브(84)의 제어포트는 제2중계라인(88)과 연결된다.

기본적으로, 보조밸브(82, 84)는 합류 포인트(J)와 복귀라인 사이에서 연결을 제어하므로, 보조밸브의 양쪽이 개방되었을 때, 제1보조파일럿 라인(62) 내에 어떠한 압력을 발생시킬 수 없다.

제2보조 파일럿 라인(64)은 제2중계라인(88)에 직접 연결된다. 이러한 압력조절 시스템의 정확한 기능은 상세하게 언급하지 않을 것이다. 그럼에도 불구하고, PP가 S2보다 낮은 경우, 제2메인밸브(78)는 파일럿압력(PP)을 제1중계라인(86)에 직접 연결되거나 혹은, 만일 PP가 S2보다 낮은 경우 파일럿 압력을 제2중계라인(88)에 직접 연결된다는 것을 알 수 있다. 첫 번째 경우에는, 제2보조 파일럿 라인(64)내의 압력(PB)은 언제나 0이 될 것이고, 반면에 두 번째 경우에는, 압력(PB)은 파일럿 압력(PP)과 동일하게 될 것이다.

만일 PP가 S1 보다 낮은 상태에 있다면, 제1메인밸브(76)와 제3메인밸브(80)는 닫힌 상태(즉, 차단상태)에 있게 되며, 반면에 두 개의 보조밸브(82, 84)는 허용상태(개방상태)에 있게 될 것이다. 그러므로, PA는 0이 될 것이다. 만일 PP가 S2보다 낮고, S1보다 높은 P1값을 갖는 경우, 제1메인밸브는 제1메인밸브의 허용상태로 전환될 것이다. 제1보조밸브(82)가 차단상태로 전환되는데, 그것에 의해 분기 복귀라인(90)이 닫히며, 따라서 제1 보조라인(62) 내의 압력(PA)이 발생되어 P1과 동일하게 된다.

PP가 S2보다 높고 S3보다 낮은 P2값을 갖는 경우, 제1메인밸브(76)의 입력부는 복귀라인(58)에 연결이 될 것이며, 제1메인밸브는 닫힌 상태로 남아있을 것이며, 제3메인밸브 또한 닫힌 상태로 남아 있을 것이다. 동시에 두 개의 보조밸브는 열린 상태로 남아있을 것이며, 따라서 압력(PA)은 0이 될 것이다. 그때, 압력(PB)은 P2와 동일하게 될 것이다. PP가 S3보다 높은 P3 값을 갖는 경우, 압력(PA)이 압력(PB)처럼 P3과 동일하게 되기 위해서, 제3메인밸브(80)는 제3메인밸브의 열린 위치로 전환될 것이며, 제2보조밸브(84)는 제2보조밸브의 차단 위치로 전환될 것이다.

따라서, 압력조절 시스템의 제2실시예의 4가지의 상태는 아래의 표에 요약할 수 있다.

파일럿 압력 값(PP)	압력 값(PA)	압력 값(PB)
P0	0	0
P1	P1	0
P2	0	P2
P3	P3	P3

(P0<S1<P1<S2<P2<S3<P3)

제3실시예

도 5에 도시된 유압 선택시스템의 제3실시예는 단지 도 4의 실시예의 근소한 변형예일 뿐이다. 실제로 유일한 차이는 제3메인밸브(80)가 갖는 제3메인밸브의 입력포트가 제2메인밸브(78)의 제1포트와 평행한 주 파일럿 라인(52)과 직접적으로 연결된다는 것이다. 본 실시예에 따르면, 제2중계라인(88)과 제2보조파일럿 라인(64)만이 유일한 하나의 라인이다. 제3실시예의 4가지의 상태는 제2실시예와 관련한 테이블에 요약된 것과 동일하다.

도 6에는 파일럿 압력(PP)의 값에 응답하여, 파일럿 압력을 독립적이고 선택적으로 종속적인 보조 파일럿 라인들(62, 64, 92)에 공급 또는 공급하지 않기 위해 설계되는 압력 선택 시스템의 상세한 설명이 도시된다. 따라서, 본 실시예는 각각의 스위치압력 문턱값(S2, S4, S6, S3, S5, S7)을 갖는 여섯 개의 메인밸브(112, 114, 116, 118, 120, 122)와, 각각의 스위치압력 문턱값(S1, S3, S5, S7)를 갖는 네 개의 보조밸브(94, 96, 98, 100)를 갖고 S1<S2<S3<S4<S5<S6<S7인 관계에 있는 8개의 상태 선택기에 관한 것이다. 모든 밸브는 유압 제어 스위치 밸브이다.

112, 114, 116로 표시된 메인밸브들은 도 3의 제1실시예의 제1, 제2, 제3밸브 각각과 정확히 동일하게 설치되므로, 따라서 메인밸브들의 기능이 도 3과 관련하여 설명이 되었으므로 더 이상 설명하지 않으며 단지 스위칭 밸브만이 차이가 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제3보조파일럿 라인(92)은 합류 포인트(J)에서 연결된다. 합류 포인트(J)는 또한 5개의 분기라인을 위한 합류 포인트이다. 이들 중 2개의 분기라인는 파일럿 압력(PP)을 합류 포인트(J)에 보낼 수 있는 압력 공급라인인 반면, 3개의 다른 분기라인은 합류 포인트(J)를 복귀라인(58)에 연결할 수 있는 블리딩 라인(bleeding line)이다. 메인밸브(118)는 파일럿 압력(PP)이 S3 값보다 낮은 값을 갖는 한 파일럿 압력이 합류 포인트(J)에 공급되기 위해 논-리턴밸브(non-return valve)와 함께 제1피딩 분기라인(feeding branch line, 102)에 설치된다.

메인밸브(120, 122)들은 단지 파일럿 압력이 S5값을 초과하고 S7값 보다 낮은 상태에 있는 경우에만 주 파일럿 라인(52) 내의 파일럿 압력(PP)이 합류 포인트(J)에 공급되기 위해서 제2피딩 분기라인(104) 상에 연속하여 설치된다.

제1블리딩 분기라인(106)은 S2 보다 낮은 스위치압력 문턱값(S1)을 갖는 제1보조밸브(94)를 갖추고 있어, 그 결과 파일럿 압력(PP) 값이 S1값 보다 낮은 값인 경우 제1블리딩 라인이 작동하고, 파일럿 압력(PP)이 S1보다 높은 값을 갖는 경우 제1블리딩 라인이 차단된다.

제2블리딩 분기라인(108)은 S3와 S5와 동일한 각각의 스위치압력 문턱값을 갖는 두 개의 보조밸브(96, 98)를 갖추는데, 그 결과 주 파일럿 라인(52) 내의 파일럿 압력이 S3과 S5 사이의 값 사이에 포함되어 있는 동안 제2블리딩 라인은 작동된다. 제3블리딩 분기 라인(110)은 S7 값과 동일한 스위치압력 문턱값을 갖는 제4보조밸브(100)를 갖추는데, 그 결과 주 파일럿 라인의 압력이 S7 값 이상일 때만 블리딩 라인이 작동한다. 그러므로, 압력 선택 시스템의 제4실시예의 8가지 상태는 다음의 테이블에 요약될 수 있다.

파일럿 압력 값(PP)	PA의 값	PB의 값	PC의 값
P0	0	0	0
P1	0	0	P1
P2	P2	0	P2
P3	P3	0	0
P4	P4	P4	0
P5	P5	P5	P5
P6	0	P6	P6
P7	0	P7	0

(P0<S1<P1<S2<P2<S3<P3<S4<P4<S5<P5<S6<P6<S7<P7)

상술한 바로부터 알 수 있듯이, 유압 제어 압력 선택 시스템은 어떤 전자적 신호를 사용하지 않고 순수한 유압을 제어하는 중요한 특징이 있다. 이러한 시스템은 하나의 아날로그 정보(다른 값을 갖는 파일럿 압력의 형태)를 하류 부분에 위치한 어떤 장치의 작동을 제어하기 위해 사용될 수 있는 둘 또는 셋(또는 그 이상의)의 정보의 2진 조각으로 변환할 수 있는 디코딩 유닛(decoding unit)으로 동작한다. 건설기계 분야에서는, 여기에 설명된 유압회로는 독립적이고 선택적으로 다양한 장치 혹은 하나의 장치에 다양한 기능을 제어하기 위한 로터리 조인트를 통과하는 단지 하나의 유압라인이 필요하다는 것을 의미한다. 예를 들면, 각각의 보조 파 일럿 라인은 예를 들어 파워라인 내의 유압관로를 허용 또는 차단하기 위해 스위치 밸브의 제어포트에 공급되도록 사용되거나, 혹은 어떤 종류의 장치를 결합시키거나 분리시키기 위해 실린더에 직접 공급되도록 사용될 수 있으며, 이러한 장치는 다른 장치를 위한 제어장치이거나 예를 들어 작업 위치와 비작업 위치와 같은 위치를 갖는 도구를 직접 제어하는 장치 일수 있다.

제4실시예

도 7은 본 발명에 따른 4가지 상태의 선택기를 통해 조절가능한 장치의 실시예가 도시된 도면이다. 예를 들어, 제1보조 파일럿라인(62)은 2개의 두 방향 액추에이터(128, 130) 상의 가로질러 분기되는 제1, 제2스위치밸브(124, 126)를 구동시키기 위해 사용될 수 있다. 각각의 파일럿 밸브(124, 126)는 예를 들면 도면에 도시되지 않은 스위치 밸브를 통하여 압력공급부 혹은 탱크에 선택적으로 연결(입력라인/출력라인(124, 126) 각각에 의해)되는 제1포트를 갖는 세 방향의 스위치 밸브이다. 각각의 액추에이터(128, 130)는 제1챔버(128A, 130A)와 제2챔버(128B, 130B) 및 제1챔버와 제2챔버 사이의 압력 차이에 따라 이동되는 피스톤(128C1, 130C)을 갖는다.

제1파일럿 밸브(124)는 제1 및 제2액추에이터 각각의 제1챔버(128A, 130A)에 개별적으로 연결되는 두 개의 포트를 갖는다. 제2파일럿 밸브(126)는 제1 및 제2액추에이터 각각의 제2챔버(128B, 130B)에 개별적으로 연결되는 두 개의 포트를 갖는 다. 두 개의 파일럿 밸브(126, 128)을 통하여, 제1입력/출력라인(132)은 제1액추에이터(반면에 제2입력/출력라인(134)은 동일한 제1액추에이터의 제2챔버에 연결된다)의 제1챔버 또는 제2액추에이터(반면에 제2입력/출력라인(134)은 동일한 제2액추에이터의 제2챔버에 연결된다)의 제1챔버에 연결된다. 따라서, 이러한 장치에서는, 제1보조라인(62)에서의 압력의 유무에 따라 제1액추에이터(128)이 작동하거나, 제2액추에이터(130)가 작동할 수 있다.

동시에, 제2보조 파일럿 라인(64)은 유압 액추에이터(136)를 통하여 고속 또는 저속으로 설정하기 위해 유압모터(140)에 사용되는 속도변화 기계장치(138)를 구동시키기 위해 사용된다. 본 발명에 따른 4가지 상태의 선택기에 의해, 하나의 주 파일럿 라인만으로 선택적이고 독립적으로 액추에이터 선택기 장치(124, 126)와 속도변화 장치(138)를 충분하게 작동시킬 수 있다.

Claims

하부 프레임과 상부 프레임이 회전가능하게 연결되고, 상기 하부프레임에 위치한 적어도 하나 이상의 유압장치의 동작을 제어하기 위해서, 로터리 조인트(38)를 통해 상기 상부 프레임으로부터 상기 하부 프레임으로 통하는 주 파일럿 라인(52)을 포함하는 적어도 하나 이상의 유압 파일럿 회로(50)를 갖는 유압제어 선택시스템을 구비한 건설기계에 있어서,

상기 유압 파일럿 회로는

상기 상부 프레임에 설치되고, 상기 파일럿 회로(50) 내에서 값을 갖는 파일럿 압력(PP)을 설정할 수 있는 압력 선택시스템(54);

상기 하부 프레임에 설치되고 상기 주 파일럿 라인(52)에 의해 공급받는 유압제어 선택시스템(56); 및

상기 유압 파일럿 회로(50) 내에서 상기 유압제어 선택시스템(56)의 하류에 설치되는 최소한 두 개 이상의 독립된 보조 파일럿 회로(62, 64, 92);를 포함하며,

상기 유압제어 선택시스템(56)은 상기 파일럿 압력(PP) 값에 대응하여, 최소한 두 개 이상의 독립된 보조 파일럿 회로에 선택적이고 독립적으로 유압을 공급 또는 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는 유압제어 선택시스템을 구비한 건설기계.
제 1항에 있어서,

상기 유압제어 선택시스템(56)은 순수한 유압 제어 선택기인 것을 특징으로 하는 유압제어 선택시스템을 구비한 건설기계.
제 2항에 있어서,

상기 유압제어 선택시스템(56)은 두개의 보조 파일럿 라인(62, 64)에 선택적이고 독립적으로 유압을 공급 또는 차단하는 4가지 상태의 선택기인 것을 특징으로 하는 유압제어 선택시스템을 구비한 건설기계.
제 3항에 있어서,

상기 파일럿 압력(PP)의 제1값 또는 값의 범위에서, 유압이 공급되지 않는 상기 두 개의 보조 파일럿 라인(62, 64);

상기 파일럿 압력(PP)의 제2값 또는 값의 범위에서, 단지 하나의 보조 파일럿 라인에만 유압이 공급되는 상기 보조 파일럿 라인;

상기 파일럿 압력(PP)의 제3값 또는 값의 범위에서, 단지 그 나머지 보조 파일럿 라인에만 유압이 공급되는 상기 보조 파일럿 라인; 및

상기 파일럿 압력(PP)의 제4값 또는 값의 범위에서, 유압이 공급되는 두 개의 보조 파일럿 라인;을 특징으로 하는 유압제어 선택시스템을 구비한 건설기계.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,

상기 유압제어 선택시스템(56)은 각각의 스위치압력 문턱값(S1, S2, S3)을 갖는 제1, 제2, 제3압력 제어스위치밸브(66, 68, 70, 76, 78, 80)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유압제어 선택시스템을 구비한 건설기계.
제 5항에 있어서,

상기 세 개의 압력제어 스위치 밸브는 구별되는 각각의 스위치압력 문턱값을 갖으며, 상기 세 개의 밸브 중 상기 제1밸브는 상기 세 개의 밸브 중 상기 제2밸브(68, 78)의 스위치압력 문턱값(S2) 보다 낮은 스위치압력 문턱값(S1)을 갖고, 상기 제2밸브의 스위치압력 문턱값(S2)은 상기 세 개의 밸브 중 상기 제3밸브의 문턱값(S3)보다 차례대로 낮은 것을 특징으로 하는 유압제어 선택시스템을 구비한 건설기계.
제 6항에 있어서,

상기 세 개의 압력 제어 스위치 밸브(66, 68, 70, 76, 78, 80)는 각각의 스위치압력 문턱값(S1, S2, S3)과 비교되는 입력되는 압력 값에 종속되어 밸브를 통 하여 입력압력의 유압관로를 차단상태 또는 폐쇄상태 사이에서 전환하는 각각의 타입으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유압제어 선택시스템을 구비한 건설기계.
제 7항에 있어서,

상기 유압제어 선택시스템(56)은 평행한 제2압력제어 스위치 밸브(68)와 제3압력제어 스위치 밸브(70)에 파일럿 압력(PP)을 공급하며,

상기 제3압력 제어 스위치 밸브(70)는 파일럿 압력이 상기 제3압력 제어 스위치 밸브의 스위치압력 문턱값(S3)보다 낮은 경우 정상적으로 개방되고, 제1압력 스위치 제어 밸브(66)는 제2압력 제어 스위치 밸브(70)의 하류에 설치되어, 파일럿 압력(PP)이 제2압력 스위치 밸브의 스위치 압력 문턱값(S1) 보다 낮은 경우, 정상적으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 유압제어 선택시스템을 구비한 건설기계.
제 8항에 있어서,

상기 제1보조 파일럿 라인(62)은 상기 제1밸브(66)의 출력부에 연결되고, 상기 제2보조 파일럿 라인(64)은 상기 제2밸브(68)의 출력부에 연결이 되는 것을 특징으로 하는 유압제어 선택시스템을 구비한 건설기계.
제 5항에 있어서,

상기 파일럿 압력(PP)이 공급되는 제2압력 제어 스위치 밸브(78)는 상기 입력압력에 종속되어 상기 입력압력을 제1중계라인(86) 또는 제2중계라인(88)으로 전환할 수 있는 타입이며,

상기 제1압력 제어 스위치 밸브(76)와 상기 제3압력 제어 스위치 밸브(80)는 밸브를 통하여 상기 압력의 값을 스위치압력 문턱값(S1, S3)에 비교하여, 상기 압력의 유압관로를 허용 상태 또는 차단 상태 사이에서 전환할 수 있는 각각의 타입의 밸브이고,

상기 제1압력 제어 스위치 밸브(76)와 상기 제2압력 제어 스위치 밸브(80)는 주된 입력 압력이 각각의 스위치 압력 문턱값(S1, S3) 보다 작은 경우, 차단 상태로 되며,

상기 제1중계라인(86)은 상기 제1압력 제어 스위치 밸브(76)에 공급하고, 상기 제1보조 파일럿 라인(62)은 상기 제1압력 제어 스위치 밸브(76)의 출력부에 연결되고,

상기 제2중계라인(88)은 상기 제2보조 파일럿 라인에 연결되며,

제1보조라인(62)은 상기 제3압력 제어 스위치 밸브의 출력부에 연결이 되는 것을 특징으로 하는 유압제어 선택시스템을 구비한 건설기계.
제 10항에 있어서,

상기 제3밸브(80)는 상기 제2보조 파일럿 라인(64)에 평행한 제2중계 라인(88)에 의해 공급되는 것을 특징으로 하는 유압제어 선택시스템을 구비한 건설기계.
제 10항에 있어서,

상기 제3밸브(80)는 상기 제1밸브에 평행한 제2밸브(78)로부터 상기 파일럿 압력(PP)이 직접 전달되는 것을 특징으로 하는 유압제어 선택시스템을 구비한 건설기계.
제 2항에 있어서,

상기 유압제어 선택시스템(56)은 상기 보조 파일럿 라인(62, 64, 92)은 3개가 설치되고, 상기 보조 파일럿 회로에 선택적이고 독립적으로 유압을 공급 또는 차단할 수 있는 8개의 상태 선택기인 것을 특징으로 하는 유압제어 선택시스템을 구비한 건설기계.
제 13항에 있어서,

상기 유압 제어 선택 시스템은 각각의 스위치 문턱값을 갖는 10개의 압력제 어 스위치 밸브인 것을 특징으로 하는 유압제어 선택시스템을 구비한 건설기계.