KR20100057131A - Pump control system for construction machinery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 휠로더나 굴삭기와 같은 건설기계에 관한 것으로서, 특히 브레이크 장치와 팬모터에 작동유를 공급하는 유압펌프를 제어하기 위한 건설기계의 유압펌프 제어시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a construction machine such as a wheel loader or an excavator, and more particularly to a hydraulic pump control system of a construction machine for controlling a hydraulic pump for supplying hydraulic oil to a brake device and a fan motor.
일반적으로, 휠로더는 굴착 또는 집적된 토사의 상차 작업이나 운반작업을 주목적으로 수행하기 위한 건설 중장비로 널리 사용되고 있다. 이러한 휠로더는 작동유나 엔진의 냉각수 또는 변속기의 변속 윤활유를 냉각시키기 위한 팬을 구동시키는 팬모터와, 차량 제동을 위한 브레이크 장치를 구비하며, 상기 팬모터와 상기 브레이크 장치에는 하나의 펌프로부터 토출되는 작동유가 공급되어 구동된다.In general, wheel loaders are widely used as construction heavy equipment for mainly loading or carrying out excavation or accumulation of soil. Such a wheel loader includes a fan motor for driving a fan for cooling hydraulic oil, engine coolant or transmission lubricant of a transmission, and a brake device for braking the vehicle, and the fan motor and the brake device have hydraulic oil discharged from one pump. Is supplied and driven.
보다 구체적으로, 하나의 펌프로부터 토출되는 작동유는 우선밸브에 의해 상기 브레이크 장치에 우선적으로 공급되어 상기 브레이크 장치에 일정한 압력을 축압시키고, 상기 브레이크 장치에 축압된 압력이 기준 차징압력 이상이면 상기 펌프의 작동유는 상기 팬모터에 공급된다.More specifically, the hydraulic oil discharged from one pump is preferentially supplied to the brake device by a priority valve to accumulate a constant pressure in the brake device, and if the pressure accumulated in the brake device is equal to or greater than a reference charging pressure, Hydraulic oil is supplied to the fan motor.
한편, 상기 펌프로부터 토출되는 유량은 제어부에 의해 제어된다. 보다 구체 적으로, 상기 제어부는 상기 냉각유체의 온도가 높으면 상기 펌프의 유량을 증가시키고, 상기 냉각유체의 온도가 낮으면 상기 펌프의 유량을 감소시킨다. 이와 같은 펌프의 제어는 팬모터를 중심으로 설계된 것으로서, 펌프가 필요이상의 유량으로 작동유를 토출하지 않도록 하여 동력손실을 최소화하고 있다.On the other hand, the flow rate discharged from the pump is controlled by the controller. More specifically, the controller increases the flow rate of the pump when the temperature of the cooling fluid is high, and decreases the flow rate of the pump when the temperature of the cooling fluid is low. The control of the pump is designed around the fan motor, thereby minimizing the power loss by preventing the pump from discharging the hydraulic oil at a higher flow rate than necessary.
그러나 상기 브레이크 장치의 작동 등에 의해 상기 브레이크 장치에 축압된 압력이 하강하고 상기 냉각 유체의 온도가 낮은 경우, 상기 제어부는 상기 펌프의 유량을 감소시키게 되어 상기 브레이크 장치의 압력이 기준 차징압력 이상으로 축압되지 않는 경우가 발생한다. 이러한 경우, 브레이크 장치가 차량을 제동시키지 못하게 되고 이는 결국 차량 사고를 불러 일으킨다. 따라서, 건설기계의 안전성에 문제가 발생하게 된다.However, when the pressure accumulated in the brake device decreases due to the operation of the brake device and the temperature of the cooling fluid is low, the control unit reduces the flow rate of the pump so that the pressure of the brake device accumulates above the reference charging pressure. It does not happen. In this case, the brake device does not brake the vehicle, which in turn causes a vehicle accident. Therefore, a problem occurs in the safety of the construction machine.
본 발명은 전술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 동력손실을 최소화하면서도 브레이크 장치의 압력이 기준 차징압력 이하로 낮아지더라도 브레이크 장치의 압력을 기준 차징압력 이상이 단시간에 축압시켜 차량의 안전성을 향상시킬 수 있는 건설기계의 유압펌프 제어시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-mentioned point, and the safety of the vehicle by accumulating the pressure of the brake device more than the reference charging pressure in a short time even if the pressure of the brake device is lowered below the reference charging pressure while minimizing power loss. The purpose is to provide a hydraulic pump control system for construction machinery that can improve the performance.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설기계의 유압펌프 제어시스템은 상기 브레이크 장치(P1)(P2) 및 팬(11)을 구동시키는 팬모터(10)에 작동유를 공급하는 펌프(P)와, 상기 펌프(P)로부터 토출되는 작동유를 상기 브레이크 장치(P1)(P2)에 우선적으로 공급하고 상기 브레이크 장치(P1)(P2)에 공급되는 작동유의 압력이 기준 차징압력 이상이면 상기 팬모터(10)에 작동유를 공급하도록 변환되는 우선밸브유닛(20)을 포함하는 건설기계에 적용되는 것으로서, 상기 브레이크 장치(P1)(P2)에 공급되는 작동유의 압력을 감지하는 압력센서(40); 및 상기 팬(11)에 의해 냉각되는 냉각 유체의 온도에 따라 상기 펌프(P)의 토출 유량을 제어하는 온도제어모드와 상기 압력센서(40)로부터 감지된 압력에 따라 상기 펌프(P)의 토출 유량을 제어하는 압력제어모드 중 선택된 어느 하나의 모드로 상기 펌프(P)의 토출 유량을 제어하는 제어부(50)를 포함하며, 상기 제어부(50)는 상기 압력센서(40)에 의해 감지된 압력이 상기 기준 차징압력 이하이면 상기 압력제어모드로 상기 펌프(P)의 유량을 제어하여 상기 브레이크 장치(P1)(P2)에 공급되는 압력 을 상승시키고, 상기 압력센서(40)에 의해 감지된 압력이 상기 기준 차징압력 이상이면 상기 온도제어모드로 상기 펌프(P)의 유량을 제어한다.Hydraulic pump control system of a construction machine according to the present invention for achieving the above object is a pump for supplying hydraulic oil to the
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부(50)가 상기 압력제어모드로 상기 펌프(P)의 유량을 제어하면, 상기 펌프(P)의 토출 유량은 최대가 된다.According to the exemplary embodiment of the present invention, when the
상기 냉각 유체는 변속기의 변속 윤활유와 엔진 냉각수를 포함하며, 상기 제어부(50)는 상기 변속기를 제어하기 위한 TCU(60)로부터 상기 변속 윤활유의 온도를 입력받고, 상기 엔진을 제어하기 위한 ECU(70)로부터 상기 엔진 냉각수의 온도를 입력받는다.The cooling fluid includes a transmission lubricant and an engine coolant of a transmission, and the
이상에서 설명한 바와 같이, 브레이크 장치의 압력이 기준 차징압력보다 높으면 온도제어모드로 펌프의 유량을 제어하여 동력손실을 최소화하고, 브레이크 장치의 압력이 기준 차징압력보다 낮으면 압력제어모드로 펌프의 유량을 제어하여 단시간에 브레이크 장치의 압력을 상승시킴으로써, 차량의 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.As described above, if the pressure of the brake device is higher than the reference charging pressure, the flow rate of the pump is controlled in the temperature control mode to minimize the power loss. If the pressure of the brake device is lower than the reference charging pressure, the pump flow rate is in the pressure control mode. By controlling the pressure of the brake device in a short time, the safety of the vehicle can be improved.
또한, 압력제어모드에서 펌프의 유량을 최대화함으로써, 브레이크 장치의 차징압력을 기준 차징압력 이상으로 높이는데 소요되는 시간을 최소화할 수 있고, 이에 의해 차량의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.In addition, by maximizing the flow rate of the pump in the pressure control mode, it is possible to minimize the time required to increase the charging pressure of the brake device above the reference charging pressure, thereby further improving the safety of the vehicle.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어시스템에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a hydraulic pump control system of a construction machine according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어시스템은 하나의 펌프(P)로부터 토출되는 작동유를 브레이크 장치(P1)(P2)와 팬모터(10)에 공급하는 건설기계에 적용되는 것으로서, 압력센서(40) 및 제어부(50)를 포함한다.Referring to Figure 1, the hydraulic pump control system of a construction machine according to an embodiment of the present invention for supplying the hydraulic fluid discharged from one pump (P) to the brake device (P1) (P2) and the fan motor (10) As applied to construction machinery, it includes a
상기 브레이크 장치(P1)(P2)는 차량을 제동하기 위한 것으로서, 항상 일정한 압력이상이 축압되어 있어야 한다. 이러한 이유로, 상기 브레이크 장치(P1)(P2)는 복수의 어큐뮬레이터(A1)(A2)(A3)와 연통되게 연결된다. 또한, 우선밸브유닛(20)에 의해 상기 펌프(P)로부터 토출되는 작동유는 상기 브레이크 장치(P1)(P2) 및 상기 어큐뮬레이터(A1)(A2)(A3)에 우선적으로 공급되고, 상기 브레이크 장치(P1)(P2) 및 상기 어큐뮬레이터(A1)(A2)(A3)에 기준 차징압력 이상이 축압되면 상기 펌프(P)의 작동유는 상기 팬모터(10)에 공급된다.The brake devices P1 and P2 are for braking the vehicle, and should always be accumulated at a predetermined pressure or more. For this reason, the brake device P1, P2 is connected in communication with a plurality of accumulators A1, A2, A3. In addition, the hydraulic oil discharged from the pump P by the
상기 우선밸브유닛(20)에 대해 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 우선밸브유닛(20)은 방향절환밸브(21)와 신호 인가용 밸브(27)를 포함한다.Looking in more detail with respect to the
상기 방향절환밸브(21)는 일측에 제1파일럿 라인(22)을 통해 메인공급라인(25)의 압력이 인가되는 제1수압부(21a)를 구비하고, 타측에 제2파일럿 라인(23)을 통해 메인공급라인(25)의 압력이 인가되는 제2수압부(21b)를 구비한다. 또한, 상기 방향절환밸브(21)의 타측은 스프링(26)에 의해 지지된다. 한편, 상기 제2파일럿 라인(23)은 오리피스(24)를 구비하여 제2파일럿 라인(23)의 작동유가 드레인되면, 상기 제1파일럿 라인(22)의 압력이 상기 제2파일럿 라인(23)의 압력보다 커지게 된다.The
이와 같은 구성을 가지는 상기 방향절환밸브(21)는 제1수압부(21a)와 제2수압부(21b)에 인가되는 압력에 따라 절환된다. 보다 구체적으로, 상기 방향절환밸브(21)는 제1위치(도 1 참조)의 초기 상태에서 펌프(P)에 연결된 메인 공급라인(12)의 작동유를 브레이크 공급라인(13)에 공급한다. 그러나 제1수압부(21a)에 인가되는 압력이 제2수압부(21b)에 인가되는 압력과 스프링력의 합보다 크면, 상기 방향절환밸브(21)는 제2위치를 거쳐 제3위치로 절환된다(도 2 참조). 상기 방향절환밸브(21)가 상기 제2위치로 절환되면, 상기 방향절환밸브(21)는 메인공급라인(25)의 작동유를 브레이크 공급라인(13)과 팬모터 공급라인(12)에 동시에 공급하고, 상기 방향절환밸브(21)가 제3위치로 절환되면, 상기 방향절환밸브(21)는 브레이크 공급라인(13)의 유로를 차단하여 상기 메인공급라인(25)의 작동유는 팬모터 공급라인(12)으로만 공급된다. 본 실시예에서는 방향절환밸브(21)가 3포지션 제어밸브인 것을 예시하였으나, 제2위치를 생략한 2포지션 밸브로도 구성이 가능하다. The
상기 신호 인가용 밸브(27)는 상기 제2파일럿 라인(23)의 파일럿 작동유를 브레이크 공급라인(13)의 압력에 따라 선택적으로 드레인시키기 위한 것으로서, 일측이 상기 제2파일럿 라인(23)과 연결되고 타측은 드레인 탱크(T)와 연결된다. 또한, 상기 신호 인가용 밸브(27)는 상기 브레이크 공급라인(13)의 압력이 인가되는 신호용 수압부(28)를 구비한다. The
상술한 바와 같은 구성을 가지는 신호 인가용 밸브(27)는 상기 신호용 수압부(28)에 인가되는 압력이 기준압력 이하이면, 도 1에 도시된 바와 같은 상태로 변환되어 제2파일럿 라인(23)의 작동유를 차단한다. 반면, 상기 신호용 수압부(28)에 인가되는 압력이 기준압력 이상이면, 도 2에 도시된 바와 같이 제2파일럿 라인(23)의 작동유를 드레인시킨다. 그러면, 방향절환밸브(21)의 제2수압부(21b)의 압력이 하강하여 상기 방향절환밸브(21)는 도 2에 도시된 바와 같은 상태로 변환된다. 상기 기준 압력은 어큐뮬레이터(A1, A2, A3)에 축압되는 기준 차징압력으로서 장비의 사양에 따라 차이는 있으나, 통상 120bar 정도로 설정될 수 있다.When the pressure applied to the signal hydraulic
한편, 상기 팬모터 공급라인(12) 상에는 팬모터 차단밸브(30)가 마련된다. 상기 팬모터 차단밸브(30)는 파일럿 공급라인(29)의 압력을 기준 압력 이상으로 유지시키기 위한 것이다.Meanwhile, a fan
전술한 바와 같은 우선밸브유닛(20)에 의해 상기 펌프(P)의 작동유가 브레이크 장치(P1)(P2) 및 어큐뮬레이터(A1)(A2)(A3)에 우선적으로 공급되기는 하지만, 브레이크 작동 등에 의해 상기 브레이크 장치(P1)(P2) 및 어큐뮬레이터(A1)(A2)(A3)의 축압된 압력이 저하된 상태에서 상기 펌프(P)의 토출 유량이 작은 경우, 상기 브레이크 장치(P1)(P2) 및 어큐뮬레이터(A1)(A2)(A3)에 기준 차징압력이상으로 축압되는 시간이 장시간 소요된다. 더욱이, 상기 펌프(P)의 유량이 영상태인 경우에는 상기 브레이크 장치(P1)(P2) 및 어큐뮬레이터(A1)(A2)(A3)을 축압할 수 없게 된다. 따라서, 어큐뮬레이터(A1)(A2)(A3)에 기준 차징압력으로 축압되지 않은 상태에서 브레이크를 작동하면 브레이크에 충분한 압력이 전달되지 않아 차량이 멈추지 않는 경우가 발생하게 된다. Although the hydraulic oil of the pump P is preferentially supplied to the brake devices P1, P2 and accumulators A1, A2, A3 by the
이러한 이유로, 본 실시예에서는 상기 압력센서(40)를 이용하여 상기 브레이크 장치(P1)(P2) 및 어큐뮬레이터(A1)(A2)(A3)의 압력을 상시 모니터링하여 단시간 내에 브레이크 장치(P1)(P2) 및 어큐뮬레이터(A1)(A2)(A3)에 축압할 수 있도록 하여 차량의 안전성을 향상시켰다. 이하에서, 본 실시예에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.For this reason, in this embodiment, the pressure of the brake device (P1) (P2) and the accumulator (A1) (A2) (A3) is constantly monitored using the pressure sensor (40) in a short time (the brake device (P1) ( P2) and accumulators A1, A2, and A3 can be accumulated to improve vehicle safety. Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail.
상기 압력센서(40)는 상기 어큐뮬레이터(A1)(A2)(A3) 및 브레이크 장치(P1)(P2)의 압력을 측정할 수 있도록 설치된다. 도 1 및 도 2에는 상기 압력센서(40)가 상기 어큐뮬레이터(A3)의 전단의 압력을 감지할 수 있도록 설치되는 것을 예시하였으나, 상기 브레이크 장치(P1)(P2) 및 상기 어큐뮬레이터(A1)(A2)(A3)의 압력을 감지할 수 있는 한 다양한 위치에 설치될 수 있다. 이러한 압력센서(40)는 상기 제어부(50)에 전기적으로 연결되어 검출한 압력에 대한 정보를 상기 제어부(50)에 전송한다.The
상기 제어부(50)는 펌프(P)의 사판각을 제어하여 상기 펌프(P)의 유량을 제어하기 위한 것으로서, 펌프(P)의 신호인가부(R)에 전기적으로 연결된다. 이러한 제어부(50)는 상기 압력센서(40) 이외에 TCU(60)(Transmission Control Unit) 및 ECU(70)(Electronic Control Unit)에 신호 통신 가능하게 연결된다. 상기 TCU(60)는 공지된 바와 같이 변속기를 제어하기 위한 것으로서, TCU(60)에는 변속 윤활유에 대한 온도 정보가 전송되며, 변속 윤활유의 온도 정보를 상기 제어부(50)로 전송된다. 또한, 상기 ECU(70)에는 엔진의 냉각수에 대한 온도 정보가 전송되며, 이러한 엔진 냉각수의 온도 정보는 상기 ECU(70)를 통해 상기 제어부(50)로 전송된다. 이와 같이, 팬(11)에 의해 냉각되는 냉각 유체에 대한 정보가 상기 제어부(50)로 전송되면, 상기 제어부(50)는 냉각유체의 온도에 따라 상기 펌프(P)의 토출 유 량을 제어하는 온도제어모드로 상기 펌프(P)의 유량을 제어하게 된다. 그러나 상기 제어부(50)는 압력센서(40)로부터 전송된 압력이 기준 차징압력보다 작은 경우, 상기 펌프(P)의 유량을 압력제어모드로 제어하게 된다.The
보다 구체적으로, 상기 제어부(50)는 상기 변속 윤활유 및 엔진 냉각수를 포함하는 냉각 유체의 온도가 낮은 경우, 상기 펌프(P)의 유량이 감소하도록 상기 신호인가부(R)에 제어신호를 출력한다. 반면, 상기 제어부(50)는 상기 냉각 유체의 온도가 높아질수록 상기 펌프(P)의 유량이 높아지도록 상기 신호인가부(R)에 제어신호를 출력한다. 이와 같이, 냉각유체의 온도에 따라 상기 펌프(P)의 유량을 제어하는 것을 온도제어모드로 정의할 수 있다. 이와 같이, 온도제어모드로 펌프(P)의 유량을 제어함으로써, 동력 손실을 최소화할 수 있게 된다.More specifically, the
한편, 상기 제어부(50)는 온도제어모드로 펌프(P)의 유량을 제어하고 있다가 압력센서(40)로부터 전송된 압력이 기준 차징압력보다 낮으면, 상기 펌프(P)로부터 토출되는 유량이 최대가 되도록 상기 펌프(P)의 신호인가부(R)에 제어신호를 출력하며, 이를 압력제어모드로 정의한다. 이와 같이, 압력제어모드로 펌프(P)의 유량을 제어하면, 브레이크 장치(P1)(P2) 및 어큐뮬레이터(A1)(A2)(A3)의 압력을 단시간에 기준 차징압력 이상으로 상승시킬 수 있게 되어 차량의 안전성을 향상시킬 수 있게 된다. 본 실시예에서는 압력제어모드에서는 펌프(P)의 유량이 최대가 되는 것을 예시하였으나, 허용 가능한 시간내에서 상기 브레이크 장치(P1)(P2) 및 어큐뮬레이터(A1)(A2)(A3)에 축압이 될 수 있는 한, 상기 압력제어모드에서 펌프(P)의 유량이 최대가 아닐 수도 있다. 그러나 펌프(P)의 유량이 최대인 경우가 축압 시간을 최소화할 수 있게 되어 차량의 안전성을 극대화할 수 있을 것이다.On the other hand, the
전술한 바와 같이, 상기 제어부(50)는 브레이크 장치(P1)(P2)에 축압된 압력에 따라 온도제어모드와 압력제어모드 중 어느 하나의 모드를 선택하여 펌프(P)의 유량을 제어함으로써, 동력의 손실을 최소화하면서도 차량의 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.As described above, the
이하, 이상과 같이 설명한 구성을 가지는 건설기계의 유압펌프 제어시스템의 동작에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the hydraulic pump control system of the construction machine having the configuration described above will be described.
도 3을 참조하면, 제어부(50)에는 압력센서(40)로부터 브레이크 차징압력이 입력된다(S1). 그러면, 상기 제어부(50)는 입력된 브레이크 차징압력을 기준 차징압력과 비교하고(S2), 비교결과 입력된 브레이크 차징압력이 기준 차징압력보다 큰 경우 온도제어모드로 상기 펌프(P)의 유량을 제어한다(S3).Referring to FIG. 3, the
반면, 상기 S2 단계에서 입력된 브레이크 차징압력이 기준 차징압력보다 작은 경우, 상기 제어부(50)는 압력제어모드로 펌프(P)의 유량을 제어하여 브레이크 장치(P1)(P2) 및 어큐뮬레이터(A1)(A2)(A3)의 차징압력을 단시간에 기준 차징압력 이상으로 상승시키게 된다(S4). 이때, 브레이크 공급라인(13)의 압력이 낮기 때문에 신호 인가용 밸브(27)와 방향절환밸브(21)는 도 1과 같은 상태로 변환되어 있고, 이에 의해 펌프(P)로부터 토출되는 작동유는 방향절환밸브(21)의 제 1 위치를 통과하여 브레이크 장치(P1)(P2) 및 어큐뮬레이터(A1)(A2)(A3)에 공급될 수 있게 된다.On the other hand, when the brake charging pressure input in the step S2 is smaller than the reference charging pressure, the
한편, 브레이크 장치(P1)(P2) 및 어큐뮬레이터(A1)(A2)(A3)의 압력이 기준 차징압력 이상으로 축압되면, 신호 인가용 밸브(27)와 방향절환밸브가 도 2와 같은 상태로 변환되어 펌프(P)의 작동유는 팬모터(10)로 공급될 수 있게 된다. 이때, 제어부(50)는 압력센서(40)로부터 전송된 압력이 기준 차징압력 보다 크므로 온도제어모드로 펌프(P)를 제어하게 된다.On the other hand, when the pressure of the brake device P1 (P2) and the accumulators A1 (A2) and A3 accumulates above the reference charging pressure, the
도 1 및 도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 제어시스템을 개략적으로 나타낸 회로도서 브레이크 차징 과정을 설명하기 위한 도면,1 and 2 are schematic diagrams illustrating a brake process of a circuit diagram showing a hydraulic pump control system of a construction machine according to an embodiment of the present invention;
도 3은 도 1에 도시된 건설기계의 유압펌프 제어시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a control method of the hydraulic pump control system of the construction machine shown in FIG.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS OF THE DRAWINGS
10; 팬모터 11; 팬10;
20; 우선밸브유닛 40; 압력센서20;
50; 제어부 60; TCU50; A
70; ECU P; 펌프70; ECU P; Pump
R; 펌프 신호인가부 P1, P2; 브레이크 장치R; Pump signal applying portions P1 and P2; Brake device
A1, A2, A3; 어큐뮬레이터A1, A2, A3; Accumulator
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- 2008-11-21 KR KR1020080116019A patent/KR20100057131A/en not_active Application Discontinuation
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