KR20100075300A - Hydraulic pump control apparatus for construction machinery - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A selection flow rate control apparatus of a hydraulic pump for construction equipment is provided to secure safety about an emergency of equipment by processing a flow rate control with switching an electrical flow rate control system to a mechanical control system. CONSTITUTION: A selective flow rate control apparatus of a hydraulic pump for construction equipment comprises a pressure sensor(13) which sense the pilot pressure of a manipulation part(12) and changes the sensed value into a signal, a controller(14) which transmits a flow control signal with computing the signal of the pressure sensor, an electronic proportional pressure reducing valve(15) which receives the control signal of the controller, a flow rate control piston(10b) which receives a hydraulic signal of the electronic proportional pressure reducing valve, a switching valve(16) which is arranged between the electronic proportional pressure reducing valve and the flow rate control piston, and an on-off switch(17) which switches on/off the input current of the switching valve.

Description

건설기계 유압펌프의 선택 유량 제어장치{HYDRAULIC PUMP CONTROL APPARATUS FOR CONSTRUCTION MACHINERY}HYDRAULIC PUMP CONTROL APPARATUS FOR CONSTRUCTION MACHINERY}

본 발명은 건설기계 유압펌프의 유량 제어장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 건설기계 유압펌프의 유량을 전자적 또는 기계적으로 선택 제어하는 유량 제어장치에 관한 것이다. The present invention relates to a flow rate control apparatus for a construction machinery hydraulic pump, and more particularly to a flow rate control apparatus for electronically or mechanically controlling the flow rate of the construction machinery hydraulic pump.

일반적으로 굴삭기와 같은 건설기계는 주행이나 각종 작업장치를 구동시키기 위한 복수의 액츄에이터를 구비하며, 상기 복수의 액츄에이터는 엔진 또는 전기모터에 의해 구동되는 가변 용량형 유압펌프로부터 토출되는 작동유에 의해 구동된다. 엔진의 출력과 가변용량형 유압펌프로부터 토출되는 작동유의 유량은 작업 부하에 따라 제어되어 동력 손실을 줄이고 있다. In general, a construction machine such as an excavator includes a plurality of actuators for driving or driving various work devices, and the plurality of actuators are driven by hydraulic oil discharged from a variable displacement hydraulic pump driven by an engine or an electric motor. . The output of the engine and the flow rate of the hydraulic oil discharged from the variable displacement hydraulic pump are controlled according to the workload to reduce power loss.

유압펌프의 유량을 제어하는 종래의 유압펌프 유량 제어장치의 일 예가 도 1에 도시된다.An example of a conventional hydraulic pump flow control device for controlling the flow rate of the hydraulic pump is shown in FIG.

도 1을 참조하면, 일반적인 건설기계는 엔진(E)에 직결되어 구동되는 2개의 메인 펌프(P1, P2)와 하나의 보조 펌프(P3)를 구비한다. 메인 펌프(P1, P2)에는 사판(2a, 2b)의 각도에 따라 토출되는 유량이 가변하는 가변용량형 펌프가 이용된 다. 이러한 메인 펌프(P1, P2)는 레귤레이터(Regulator)(1a, 1b)에 의해 그 사판(2a, 2b)의 각도가 조절되어 토출 유량이 조절된다. 구체적으로, 상기 레귤레이터(1a, 1b)에 입력되는 신호압에 의해 사판 제어밸브(4a, 4b)가 변환되고 이에 의해 서보 피스톤(3a, 3b)이 신축 구동된다. 그러면, 상기 서보 피스톤(3a, 3b)의 구동에 연동되어 사판(2a, 2b)이 경사 운동을 하고, 이에 의해 메인 펌프(P1, P2)의 토출 유량이 조절된다.Referring to FIG. 1, a general construction machine includes two main pumps P1 and P2 and one auxiliary pump P3 which are directly connected to the engine E. For the main pumps P1 and P2, a variable displacement pump having a variable flow rate discharged according to the angle of the swash plates 2a and 2b is used. The main pumps P1 and P2 are regulated by the regulators 1a and 1b to adjust the angles of the swash plates 2a and 2b to adjust the discharge flow rate. Specifically, the swash plate control valves 4a and 4b are converted by the signal pressures input to the regulators 1a and 1b, thereby extending and driving the servo pistons 3a and 3b. Then, the swash plates 2a and 2b are inclined in association with the driving of the servo pistons 3a and 3b, whereby the discharge flow rates of the main pumps P1 and P2 are adjusted.

레귤레이터(1a, 1b)에 인가되는 신호압 중 하나는 복수의 컨트롤 밸브(9a~9i)를 통과하는 센터바이패스 라인(5a, 5b)의 압력으로 구성된다. 복수의 컨트롤 밸브는 통상 메인 컨트롤 밸브(Main Control Valve; MCV)로 지칭한다. 센터바이패스 라인(5a, 5b)은 드레인 탱크와 연결되며, 센터바이패스 라인(5a, 5b)에는 오리피스(6a, 6b)와 릴리프 밸브(7a, 7b)가 상호 병렬 연결된다.One of the signal pressures applied to the regulators 1a and 1b is composed of the pressures of the center bypass lines 5a and 5b passing through the plurality of control valves 9a to 9i. The plurality of control valves is commonly referred to as a main control valve (MCV). The center bypass lines 5a and 5b are connected to the drain tank, and the orifices 6a and 6b and the relief valves 7a and 7b are connected in parallel to the center bypass lines 5a and 5b.

전술한 바와 같은 유압펌프 유량제어장치의 작동 과정을 살펴보면, 우선, 엔진(E)의 시동이 켜지면 메인 펌프(P1, P2) 및 보조 펌프(P3)가 구동되어 각 펌프(P1, P2, P3)로부터 작동유가 토출된다. 이때, 레귤레이터(1a, 1b)에 가해지는 압력이 없기 때문에 메인 펌프(P1, P2)의 토출 유량은 최대가 된다. Looking at the operation of the hydraulic pump flow control device as described above, first, when the start of the engine (E) is turned on, the main pump (P1, P2) and the auxiliary pump (P3) is driven to each pump (P1, P2, P3) The hydraulic oil is discharged from At this time, since there is no pressure applied to the regulators 1a and 1b, the discharge flow rates of the main pumps P1 and P2 become maximum.

이와 같은 상황에서, 조작부(12)가 조작되지 않으면, 각 메인 펌프(P1, P2)로부터 토출되는 작동유는 센터바이패스 라인(5a, 5b)을 통해 드레인 탱크로 드레인된다. 이때, 센터바이패스 라인(5a, 5b)을 통해 유동하는 작동유는 오리피스(6a, 6b)에 의해 탱크로 드레인되는 작동유의 유량이 제한되어 릴리프 밸브(7a, 7b)의 허용 압력까지 그 압력이 상승하게 된다. 그러면, 상기 센터바이패스 라 인(5a, 5b)로부터 분기된 신호라인(8a, 8b)의 압력이 상승하게 되고, 상승된 압력은 레귤레이터(1a, 1b)의 유량제어 피스톤(10a, 10b)으로 전달되어 사판 제어밸브(4a, 4b)를 변환시키게 된다. 이에 의해 서보 피스톤(3a, 3b)의 대경실에 작동유가 공급되어 사판(2a, 2b)은 그 경사각이 감소하는 방향으로 경사운동하고 메인 펌프(P1, P2)의 토출 유량은 감소하게 된다. 즉, 작업 장치 및 주행장치가 구동되지 않는 경우, 센터바이패스 라인(5a, 5b)의 유량 증가에 의해 작동유 압력이 상승하고, 메인 펌프(P1, P2)는 토출 유량이 감소되는 방향으로 제어되며, 이러한 제어를 수행하는 시스템을 "네가콘 시스템(Negative Control System)"이라 한다.In such a situation, if the operation unit 12 is not operated, the hydraulic oil discharged from each of the main pumps P1 and P2 is drained to the drain tank through the center bypass lines 5a and 5b. At this time, the working oil flowing through the center bypass lines 5a and 5b is limited in the flow rate of the working oil drained to the tank by the orifices 6a and 6b, so that the pressure increases to the allowable pressure of the relief valves 7a and 7b. Done. Then, the pressure of the signal lines 8a and 8b branched from the center bypass lines 5a and 5b is increased, and the elevated pressure is flowed to the flow control pistons 10a and 10b of the regulators 1a and 1b. It is transmitted to convert the swash plate control valve (4a, 4b). As a result, the hydraulic oil is supplied to the large diameter chambers of the servo pistons 3a and 3b so that the swash plates 2a and 2b are inclined in the direction in which their inclination angles are reduced and the discharge flow rates of the main pumps P1 and P2 are reduced. That is, when the work device and the traveling device are not driven, the hydraulic oil pressure is increased by the flow rate increase of the center bypass lines 5a and 5b, and the main pumps P1 and P2 are controlled in the direction in which the discharge flow rate is reduced. The system that performs such control is called a "Negative Control System".

한편, 조작부(12) 등의 조작에 의해 복수의 컨트롤 밸브(9a~9i) 중 적어도 어느 하나가 절환되게 되면, 센터바이패스 라인(5a, 5b)의 작동유의 유량은 감소하게 되고, 이에 의해 센터바이패스 라인(5a, 5b)의 작동유 압력은 감소하게 된다. 이와 같이 감소한 압력은 신호라인(8a, 8b)을 통해 유량제어 피스톤(10a, 10b)으로 전달되어 사판 제어밸브(4a, 4b)를 전술한 방향과 반대방향으로 변환시킨다. 이에 의해 서보 피스톤(3a, 3b)의 대경실의 작동유는 드레인되고 사판(2a, 2b)의 경사 각도는 커져서 메인 펌프(P1, P2)의 토출 유량이 증가하게 된다. On the other hand, when at least one of the plurality of control valves 9a to 9i is switched by the operation of the operation unit 12 or the like, the flow rate of the hydraulic oil of the center bypass lines 5a and 5b is reduced, thereby reducing the center. The hydraulic oil pressure in the bypass lines 5a and 5b is reduced. The reduced pressure is transmitted to the flow control pistons 10a and 10b through the signal lines 8a and 8b to convert the swash plate control valves 4a and 4b in the opposite directions to those described above. As a result, the hydraulic oil in the large diameter chambers of the servo pistons 3a and 3b is drained, and the inclination angles of the swash plates 2a and 2b are increased to increase the discharge flow rates of the main pumps P1 and P2.

그런데, 이러한 기계식 네가콘 시스템의 경우에는 펌프의 토출 유량이 메인 컨트롤 밸브(MCV)의 스풀(spool) 스트로크에 따라 발생하는 유량 제어 압력에 의해 기계식으로 제어되기 때문에, 설계자가 각 동작에 따라 최적 유량 제어를 할 수 없는 단점을 지닌다. In the case of such a mechanical negative cone system, the discharge flow rate of the pump is mechanically controlled by the flow control pressure generated according to the spool stroke of the main control valve (MCV). It has the disadvantage of not being able to control it.

이에 최근에는 전자화된 유량 제어 방식으로서 조작부의 파일럿 압력을 센싱 하여 컨트롤러에서 최적 유량을 연산한 후 그 제어 신호에 의해 유량을 제어하도록 한 전자식 유량 제어 시스템이 개발된 바 있다. 전자식 유량 제어 시스템에서는 펌프의 토출 유량이 각 펌프의 전자비례감압 밸브에 의해 독립적으로 제어되고, 그 제어 신호는 조작부의 파일럿 압력에 따른 디지털 신호에 기초하게 된다. 따라서, 각 조작 동작에 따른 최적 유량제어가 가능하며, 독립적으로 펌프 토크를 제어함으로써 시스템 효율을 증대시킬 수 있게 된다. 이러한 장점들은 장비의 연비 저감을 실현하는 데 크게 기여하였다. Recently, an electronic flow rate control system has been developed to sense an optimum flow rate by sensing a pilot pressure of an operation unit as an electronic flow rate control method and then control the flow rate by the control signal. In the electronic flow control system, the discharge flow rate of the pump is independently controlled by the electromagnetic proportional pressure reducing valve of each pump, and the control signal is based on the digital signal according to the pilot pressure of the operation unit. Therefore, the optimum flow rate control according to each operation operation is possible, and the system efficiency can be increased by controlling the pump torque independently. These advantages have greatly contributed to the reduction of fuel efficiency of the equipment.

그러나, 이러한 전자식 유량 제어 시스템은 기계식 네가콘 제어 시스템과 달리 펌프 유량을 전자비례감압 밸브에 의해서만 제어하게 되므로 전자 시스템의 오작동 내지 다운 시 펌프의 동작 자체가 정지하게 되는 안전성의 문제가 상존한다. However, since the electronic flow control system controls the pump flow rate only by the electromagnetic proportional pressure reducing valve, unlike the mechanical negative control system, there exists a problem of safety that the pump itself stops when the electronic system malfunctions or falls down.

본 발명은 이와 같은 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 건설기계 유압펌프의 전자식 유량 제어 시스템의 오작동 내지 실패 시 기계식 네가콘 제어 시스템으로 수동 내지 자동으로 스위칭될 수 있도록 함으로써 안전성을 향상시킨 건설기계 유압펌프의 선택 유량 제어장치를 제공하는 데 있다. The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention can be switched manually or automatically to the mechanical negative control system in the event of malfunction or failure of the electronic flow control system of the construction machinery hydraulic pump. It is to provide a selective flow control device for the construction machinery hydraulic pump improved safety.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계 유압펌프의 선택 유량 제어장치는, 조작부의 파일럿 압력을 센싱하여 신호로 변환하는 압 력센서; 상기 압력센서의 신호를 연산하여 유량 제어 신호를 송신하는 제어부; 상기 제어부의 제어 신호를 수신하여 그에 비례하여 생성된 유압 신호를 송신하는 전자비례감압(EPPR) 밸브; 상기 전자비례감압 밸브(EPPR)의 유압 신호를 수신하여 펌프의 토출 유량을 제어하는 유량제어 피스톤; 상기 전자비례감압 밸브 및 상기 유량제어 피스톤 사이에 개재되어 입력 전류의 유무에 의해 상기 전자비례감압 밸브의 유압 신호를 스위칭하여 전달하는 스위칭 밸브로서, 메인 컨트롤 밸브(MCV)와 유압라인으로 연결된 스위칭 밸브; 및 상기 스위칭 밸브의 입력 전류를 온-오프 시키는 온-오프 스위치를 포함한다. According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the flow rate control apparatus for the hydraulic pump construction machine, pressure sensor for sensing the pilot pressure of the operation unit and converting it into a signal; A control unit for calculating a signal of the pressure sensor and transmitting a flow control signal; An electromagnetic proportional pressure reduction (EPPR) valve for receiving a control signal of the controller and transmitting a hydraulic signal generated in proportion to the control signal; A flow control piston for receiving a hydraulic signal of the electromagnetic proportional pressure reducing valve (EPPR) to control the discharge flow rate of the pump; A switching valve interposed between the electromagnetic proportional pressure reducing valve and the flow control piston to switch and transmit a hydraulic signal of the electromagnetic proportional pressure reducing valve with or without an input current. A switching valve connected to a main control valve MCV and a hydraulic line. ; And an on-off switch for turning on and off an input current of the switching valve.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 제어 장치는, 상기 스위칭 밸브의 오프 작동시에는 상기 전자비례감압 밸브의 유압 신호가 차단되고 메인 컨트롤 밸브로부터 전달된 부 제어 압력(negative control pressure)이 상기 유량제어 피스톤으로 전달되도록 구성되는 것이 바람직하다. Particularly, in the flow control apparatus according to an embodiment of the present invention, when the switching valve is turned off, the hydraulic signal of the electromagnetic proportional pressure reducing valve is blocked and the negative control pressure transmitted from the main control valve is negative. It is preferably configured to be delivered to the flow control piston.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 온-오프 스위치는 수동으로 작동 가능하도록 구성되나, 다른 실시예에서는 시스템 오작동 내지 다운 시 자동으로 오프되어 상기 스위칭 밸브를 오프 구동시키도록 구성될 수 있다. In addition, in one embodiment of the present invention, the on-off switch is configured to be manually operated, but in another embodiment, it may be configured to automatically turn off when the system malfunctions or goes down to drive the switching valve off.

본 발명에 따른 건설기계 유압펌프의 선택 유량 제어장치에 의하면, 정상 상태에서는 전자식 유량 제어 시스템에 의해 최적 유량 제어를 실시하다가, 시스템의 오작동 내지 다운 시 수동 또는 자동으로 전자식 유량 제어 시스템에서 기계식 네가콘 제어 시스템으로 스위칭하여 유량 제어를 실시하도록 함으로써 장비 비상 상 황에 대한 안전성을 확보하는 효과를 지닌다. According to the selected flow control device of the construction machinery hydraulic pump according to the present invention, the optimum flow control by the electronic flow control system in the normal state, the mechanical negative cone in the electronic flow control system manually or automatically when the system malfunctions or down By switching to the control system to control the flow, it has the effect of ensuring safety against equipment emergency situations.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 유압펌프 유량제어장치에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a hydraulic pump flow control apparatus for a construction machine according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계 유압펌프의 선택 유량 제어장치의 작동 원리를 나타낸 개략 유압 회로도로서, 도 2a는 스위치 온(on) 상태이고, 도 2b는 스위치 오프(off) 상태이다. 도 2a 및 2b에서는 간략화를 위해 도 1의 한 쌍의 레귤레이터(1a, 1b)와 한 쌍의 메인 펌프(P1, P2)에서 우측의 제2 레귤레이터(1b)와 제2 메인 펌프(P2)만을 도시하였으나 기타 원리는 좌우 동일하다. 또한, 도 1의 복수의 컨트롤 밸브(9a~9i)는 메인 컨트롤 밸브(MCV)(9)로 단일 블록에 의해 도시하였다.Figure 2a and 2b is a schematic hydraulic circuit diagram showing the operating principle of the selected flow control device of the construction machinery hydraulic pump according to an embodiment of the present invention, Figure 2a is switched on (on), Figure 2b is switched off (off) ) State. 2A and 2B show only the second regulator 1b and the second main pump P2 on the right in the pair of regulators 1a and 1b and the pair of main pumps P1 and P2 of FIG. 1 for simplicity. However, the other principles are the same from left to right. In addition, the some control valve 9a-9i of FIG. 1 was shown by the single block as main control valve (MCV) 9.

도 2a 및 2b를 참조하면, 본 발명의 유량 제어장치는, 조작부(12)와, 조작부(12)의 파일럿 압력을 센싱하여 디지털 신호로 변환하는 압력센서(13), 압력센서(13)의 디지털 신호를 연산하여 유량 제어 신호를 송신하는 제어부(14), 제어부(14)의 제어 신호를 수신하여 유압 신호를 송신하는 전자비례감압(Electronic Propotional Pressure Reduce; EPPR) 밸브(15), 전자비례감압(EPPR) 밸브(15)의 유압 신호를 수신하여 펌프의 토출 유량을 제어하는 유량제어 피스톤(10a, 10b), 전자비례감압 밸브(15) 및 상기 유량제어 피스톤(10a, 10b) 사이에 개재된 스위칭 밸브(16), 상기 스위칭 밸브(16)의 입력 전류를 온-오프 시키는 온-오프 스위치(17)를 포함한다. 2A and 2B, the flow rate control device of the present invention includes a pressure sensor 13 and a digital pressure sensor 13 that sense the pilot pressure of the operation unit 12 and the operation unit 12 and convert them into digital signals. A control unit 14 for calculating a signal and transmitting a flow control signal, an electronic proportional pressure reduce (EPPR) valve 15 for receiving a control signal from the control unit 14 and transmitting a hydraulic pressure signal, EPPR) switching interposed between the flow control piston (10a, 10b), the electromagnetic proportional pressure reducing valve 15 and the flow control piston (10a, 10b) for receiving the hydraulic signal of the valve 15 to control the discharge flow rate of the pump The valve 16 includes an on-off switch 17 for turning on and off the input current of the switching valve 16.

조작부(12)는 통상 조이스틱으로 지칭되며 조작레버의 수동 조작에 따라 메인 컨트롤 밸브(9)를 조절하여 건설기계를 이루는 각 구성의 동작을 제어하게 된다. 압력센서(13)는 조작부(12)에 연결되어 파일럿 압력을 센싱하고 조작레버의 각 동작 파라미터를 센싱하기 위해 적어도 2개 이상으로 구성되게 된다. 도시되지는 않았지만 압력센서(13)에는 아날로그-디지털 변환기(ADC) 내장되어 조작부(12)의 파일럿 압력을 디지털 신호로 변환하게 된다. The operation unit 12 is commonly referred to as a joystick and controls the operation of each component of the construction machine by adjusting the main control valve 9 according to the manual operation of the operation lever. The pressure sensor 13 is connected to the operation unit 12 is configured to at least two or more in order to sense the pilot pressure and to sense each operating parameter of the operating lever. Although not shown, the pressure sensor 13 includes an analog-to-digital converter (ADC) to convert the pilot pressure of the operation unit 12 into a digital signal.

제어부(14)는 도시되지는 않았지만 PDI 제어기, PWM 신호 발생기, 및 전자비례감압 밸브(15) 구동기를 구비하도록 구성되는 것이 바람직하다. 압력센서(13)로부터 제어부(14)에 입력된 디지털 신호는 PDI 제어기에서 비례적분미분(PDI) 연산되어 제어신호로 변환되고 PWM 발생기는 이 제어신호에 따라 PMW 구동신호를 발생한다. 이 PMW 구동신호는 전자비례감압 밸브 구동기에 전달되어 구동기에 의해 전자비례감압 밸브(15)의 전압을 조절하여 2차 압력을 조절하게 된다. 전자비례감압 밸브(15)는 인가되는 전압에 비례하여 압력을 생성하여 유압 신호(유량)로 전달하게 된다. 전자비례감압 밸브(15)에 필요한 유량은 보조 펌프(P3)로부터 공급된다. Although not shown, the controller 14 is preferably configured to include a PDI controller, a PWM signal generator, and an electromagnetic proportional pressure reducing valve 15 driver. The digital signal input from the pressure sensor 13 to the control unit 14 is converted into a control signal by proportional integral derivative (PDI) calculation in the PDI controller, and the PWM generator generates the PMW driving signal according to the control signal. The PMW driving signal is transmitted to the electromagnetic proportional pressure reducing valve driver to regulate the secondary pressure by regulating the voltage of the electromagnetic proportional pressure reducing valve 15 by the driver. The electromagnetic proportional pressure reducing valve 15 generates a pressure in proportion to the applied voltage and transmits the pressure as a hydraulic signal (flow rate). The flow rate required for the electromagnetic proportional pressure reducing valve 15 is supplied from the auxiliary pump P3.

유량제어 피스톤(10a, 10b)은 전자비례감압 밸브(15)의 유압 신호(유량)에 의해 펌프의 토출 유량을 제어한다. 구체적으로, 유량제어 피스톤(10a, 10b)은 전자비례감압 밸브(15)의 유압 신호에 의해 사판 제어 밸브(4a, 4b)를 변환시킨다. 이에 의해 서보 피스톤(3a, 3b)의 대경실의 작동유의 양이 변화되어 메인 펌프(P1, P2)의 토출 유량을 조절하는 사판(2a, 2b)이 경사운동하게 된다. 도 2a 및 2b에는 간략화를 위해 우측의 제2 유량제어 피스톤(2b)이 포함된 제2 레귤레이터(1b)만을 도시하였으나, 제1 레귤레이터도 동일한 원리도 작동된다. The flow control pistons 10a and 10b control the discharge flow rate of the pump by the oil pressure signal (flow rate) of the electromagnetic proportional pressure reducing valve 15. Specifically, the flow control pistons 10a and 10b convert the swash plate control valves 4a and 4b by the hydraulic signal of the electromagnetic proportional pressure reducing valve 15. As a result, the amount of hydraulic oil in the large diameter chambers of the servo pistons 3a and 3b changes so that the swash plates 2a and 2b for adjusting the discharge flow rates of the main pumps P1 and P2 are tilted. 2A and 2B show only the second regulator 1b including the second flow control piston 2b on the right side for the sake of simplicity, but the same principle works with the first regulator.

전자비례감압 밸브(15) 및 유량제어 피스톤(10a, 10b) 사이에는 스위칭 밸브(16)가 개재된다. 스위칭 밸브(16)는 솔레노이드부를 통한 입력 전류의 유무에 의해 전자비례감압 밸브(15)의 유압 신호를 스위칭하여 전달한다. 스위칭 밸브(16)에는 입력 전류를 온-오프 시키는 온-오프 스위치(17)가 연결된다. 도 2a 및 2b에는 수동으로 작동 가능한 스위칭 밸브(16)만이 일 예로 도시되어 있으나, 다른 실시예에서는 제어부(14 또는 별도의 비상 제어부)와 연결되어 시스템의 오작동 내지 다운 시 자동으로 오프되도록 설계될 수 있다. A switching valve 16 is interposed between the electromagnetic proportional pressure reducing valve 15 and the flow control pistons 10a and 10b. The switching valve 16 switches and transmits a hydraulic signal of the electromagnetic proportional pressure reducing valve 15 by the presence or absence of an input current through the solenoid portion. The switching valve 16 is connected with an on-off switch 17 for turning on and off the input current. 2A and 2B, only the manually operable switching valve 16 is shown as an example, but in other embodiments, it may be designed to be connected to the control unit 14 or a separate emergency control unit to be automatically turned off in the event of a malfunction or down of the system. have.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계 유압펌프의 선택 유량 제어장치의 작동 원리를 살펴본다. Hereinafter, with reference to the drawings looks at the operating principle of the selected flow control device of the construction machinery hydraulic pump according to an embodiment of the present invention.

도 2a는 온-오프 스위치가 온(on)되어 스위칭 밸브(16)가 정상 작동하는 상태를 나타낸다. 2A shows a state in which the on-off switch is turned on so that the switching valve 16 operates normally.

조작부(12)의 조작에 따른 파일럿 압력은 압력센서(13)에서 센싱되어 디지털 신호로 변환된 후 제어부(14)로 송신된다. 제어부(14)에서는 입력된 디지털 신호를 최적 유량으로 연산하여 전압 형태의 제어 신호를 전자비례감압 밸브(15)로 송신한다. 전자비례감압 밸브(15)는 수신된 제어 신호를 기초로 압력을 생성하여 그 유압 신호(유량)를 스위칭 밸브(16)에 송신한다. 스위칭 밸브(16)는 온-오프 스위치(17)가 온 상태이므로 코일 스프링에 대항하여 변위된 상태이며 입력된 유압 신호는 스위칭 밸브(16)를 통과하여(스위칭 밸브 내 화살표 참조) 유량제어 피스톤(10a, 10b)에 전달된다. 유량제어 피스톤(10a, 10b)은 제어 신호에 기초하여 메 인 펌프(P1, P2)의 최적 유량 제어를 실시하게 된다. The pilot pressure according to the manipulation of the manipulation unit 12 is sensed by the pressure sensor 13, converted into a digital signal, and then transmitted to the controller 14. The controller 14 calculates the input digital signal at an optimum flow rate and transmits a control signal in the form of voltage to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 15. The electromagnetic proportional pressure reducing valve 15 generates a pressure based on the received control signal and transmits the hydraulic pressure signal (flow rate) to the switching valve 16. Since the on-off switch 17 is on, the switching valve 16 is displaced against the coil spring, and the input hydraulic signal passes through the switching valve 16 (see an arrow in the switching valve) to control the flow control piston ( 10a, 10b). The flow control pistons 10a and 10b perform the optimum flow rate control of the main pumps P1 and P2 based on the control signal.

도 2b는 시스템의 오작동 내지 다운 시 수동 내지 자동으로 온-오프 스위치가 오프되어 스위칭 밸브(16)가 오프 작동하는 상태를 나타낸다. 2B shows a state in which the on-off switch is turned off manually or automatically when the system malfunctions or is down, so that the switching valve 16 is turned off.

전술한 방식으로 전자비례감압 밸브(15)까지 제어 신호가 송신된다. 그러나, 온-오프 스위치(17)가 오프된 상태이므로 스위칭 밸브(16)의 솔레노이드부에 전류가 공급되지 못해 스위칭 밸브(16)는 코일 스프링이의 탄력 방향으로 변위하게 된다. 스위칭 밸브의 변위에 의해 전자비례감압 밸브(15)로부터 송신된 유압 신호(유량)은 차단되어 탱크(T)로 드레인되게 된다. 한편, 레귤레이터(1a, 1b)는 변위된 스위칭 밸브(16)를 통해 메인 컨트롤 밸브(9)와 직접 연결되게 된다. 따라서, 메인 컨트롤 밸브(9)로부터 전달된 부 제어 압력(negative control pressure)이 유량제어 피스톤(10a, 10b)으로 전달되어 전술한 기계식 네가콘 제어 시스템이 구축되게 된다. The control signal is transmitted to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 15 in the manner described above. However, since the on-off switch 17 is in the off state, current cannot be supplied to the solenoid portion of the switching valve 16, so that the switching valve 16 is displaced in the elastic direction of the coil spring. By the displacement of the switching valve, the hydraulic signal (flow rate) transmitted from the electromagnetic proportional pressure reducing valve 15 is cut off and drained to the tank T. Meanwhile, the regulators 1a and 1b are directly connected to the main control valve 9 through the displaced switching valve 16. Therefore, the negative control pressure transmitted from the main control valve 9 is transmitted to the flow control pistons 10a and 10b, thereby constructing the mechanical negative cone control system described above.

네가콘 제어 시스템 하에서는, 조작부(12)가 조작되지 않으면 각 메인 펌프(P1, P2)로부터 토출되는 작동유는 센터바이패스 라인(5a, 5b; 도 1)을 통해 드레인된다. 이때, 센터바이패스 라인(5a, 5b)을 통해 유동하는 작동유는 오리피스(6a, 6b; 도 1)에 의해 탱크로 드레인되는 작동유의 유량이 제한되어 릴리프 밸브(7a, 7b; 도 1)의 허용 압력까지 그 압력이 상승하게 된다. 그러면, 상기 센터바이패스 라인(5a, 5b)로부터 분기된 신호라인(8a, 8b; 도 1)의 압력이 상승하게 되고, 상승된 압력은 레귤레이터(1a, 1b)의 유량제어 피스톤(10a, 10b)으로 전달되어 사판 제어밸브(4a, 4b)를 변환시키게 된다. 이에 의해 서보 피스톤(3a, 3b)의 대경실에 작동유가 공급되어 사판(2a, 2b)은 그 경사각이 감소하는 방향으로 경사운동하고 메인 펌프(P1, P2)의 토출 유량은 감소하게 된다. 즉, 작업 장치 및 주행장치가 구동되지 않는 경우, 센터바이패스 라인(5a, 5b)의 유량 증가에 의해 작동유 압력이 상승하고, 메인 펌프(P1, P2)는 토출 유량이 감소되는 방향으로 제어된다. 한편, 조작부(12) 등의 조작에 의해 메인 컨트롤 밸브(9) 중 일부가 절환되게 되면, 센터바이패스 라인(5a, 5b)의 작동유의 유량은 감소하게 되고, 이에 의해 센터바이패스 라인(5a, 5b)의 작동유 압력은 감소하게 된다. 이와 같이 감소한 압력은 신호라인(8a, 8b)을 통해 유량제어 피스톤(10a, 10b)으로 전달되어 사판 제어밸브(4a, 4b)를 전술한 방향과 반대방향으로 변환시킨다. 이에 의해 서보 피스톤(3a, 3b)의 대경실의 작동유는 드레인되고 사판(2a, 2b)의 경사 각도는 커져서 메인 펌프(P1, P2)의 토출 유량이 증가하게 된다. 이러한 기계식 네가콘 제어 시스템에서는 펌프유량의 제어가 메인 컨트롤 밸브(MCV)의 스풀(spool) 스트로크에 따라 발생하는 제어 압력, 즉 물리적 유압 신호에 의해 유량 제어가 이루어진다는 점에서 전자식 제어 시스템에 비해 비상 상황 등에서 시스템적으로 안전하다. Under the negative cone control system, when the operation unit 12 is not operated, the hydraulic oil discharged from each of the main pumps P1 and P2 is drained through the center bypass lines 5a and 5b (Fig. 1). At this time, the hydraulic oil flowing through the center bypass lines 5a and 5b is limited in the flow rate of the hydraulic oil drained to the tank by the orifices 6a and 6b (FIG. 1), thereby allowing the relief valves 7a and 7b (FIG. 1). The pressure rises to the pressure. Then, the pressure of the signal lines 8a and 8b branched from the center bypass lines 5a and 5b is increased, and the increased pressure is the flow control pistons 10a and 10b of the regulators 1a and 1b. ) Is converted to the swash plate control valve (4a, 4b). As a result, the hydraulic oil is supplied to the large diameter chambers of the servo pistons 3a and 3b so that the swash plates 2a and 2b are inclined in the direction in which their inclination angles are reduced and the discharge flow rates of the main pumps P1 and P2 are reduced. That is, when the work device and the traveling device are not driven, the hydraulic oil pressure is increased by the flow rate increase of the center bypass lines 5a and 5b, and the main pumps P1 and P2 are controlled in the direction in which the discharge flow rate is reduced. . On the other hand, when a part of the main control valve 9 is switched by operation of the operation part 12 etc., the flow volume of the hydraulic fluid of the center bypass lines 5a and 5b will reduce, and thereby the center bypass line 5a. , Oil pressure of 5b) is reduced. The reduced pressure is transmitted to the flow control pistons 10a and 10b through the signal lines 8a and 8b to convert the swash plate control valves 4a and 4b in the opposite directions to those described above. As a result, the hydraulic oil in the large diameter chambers of the servo pistons 3a and 3b is drained, and the inclination angles of the swash plates 2a and 2b are increased to increase the discharge flow rates of the main pumps P1 and P2. In this mechanical negative cone control system, the flow rate of the pump is controlled by the control pressure generated according to the spool stroke of the main control valve (MCV), that is, the physical hydraulic signal. Systemically safe in situations.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계 유압펌프의 선택 유량 제어장치는 정상 상태에서는 전자식 유량 제어 시스템에 의해 최적 유량 제어를 실시하다가, 시스템의 오작동 내지 다운 시 수동 또는 자동으로 전자식 유량 제어 시스템에서 기계식으로 네가콘 제어 시스템으로 스위칭하도록 함으로써 장비 비상 상황에 대한 안전성을 확보하는 장점을 제공하게 된다. As such, the device for controlling the flow rate of the hydraulic pump selected by the construction machine according to the embodiment of the present invention performs the optimum flow rate control by the electronic flow rate control system in the normal state, and the electronic flow rate control manually or automatically when the system malfunctions or falls down. By mechanically switching from the system to the negative cone control system, it provides the advantage of ensuring safety against equipment emergency situations.

한편, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적 인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것인바, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.On the other hand, the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, but this is only exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent embodiments are possible from this. Invar, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

도 1은 일반적 건설기계의 네가콘 시스템에 의한 유압펌프 유량 제어장치의 유압 회로도이고,1 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic pump flow control device by the negative cone system of a general construction machine,

도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계 유압펌프의 선택 유량 제어장치의 작동 원리를 나타낸 개략 유압 회로도로서, 도 2a는 스위치 온(on) 상태이고, 도 2b는 스위치 오프(off) 상태이다. Figure 2a and 2b is a schematic hydraulic circuit diagram showing the operating principle of the selected flow control device of the construction machinery hydraulic pump according to an embodiment of the present invention, Figure 2a is switched on (on), Figure 2b is switched off (off) ) State.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS OF THE DRAWINGS

P1, P2: 메인 펌프 P3: 보조 펌프P1, P2: Main Pump P3: Auxiliary Pump

1a, 1b: 레귤레이터 2a, 2b: 사판1a, 1b: regulators 2a, 2b: swash plate

3a, 3b: 서보 피스톤 4a, 4b: 사판 제어밸브3a, 3b: Servo piston 4a, 4b: swash plate control valve

9: 메인 컨트롤 밸브(MCV) 10a, 10b: 유량제어 피스톤9: main control valve (MCV) 10a, 10b: flow control piston

12: 조작부 13: 압력센서12: control panel 13: pressure sensor

14: 제어부 15: 전자비례감압(EPPR) 밸브14: control unit 15: electromagnetic proportional pressure reduction (EPPR) valve

16: 스위칭 밸브 17: 온-오프 스위치 16: switching valve 17: on-off switch

Claims (3)

건설기계 유압펌프의 유량을 선택 제어하는 유량 제어장치에 있어서, In the flow control device for selectively controlling the flow rate of the construction machinery hydraulic pump, 조작부(12)의 파일럿 압력을 센싱하여 신호로 변환하는 압력센서(13);A pressure sensor 13 which senses the pilot pressure of the operation unit 12 and converts it into a signal; 상기 압력센서(13)의 신호를 연산하여 유량 제어 신호를 송신하는 제어부(14);A controller 14 for calculating a signal of the pressure sensor 13 and transmitting a flow control signal; 상기 제어부(14)의 제어 신호를 수신하여 그에 비례하여 생성된 유압 신호를 송신하는 전자비례감압(EPPR)(15) 밸브;An electromagnetic proportional pressure reduction (EPPR) valve for receiving a control signal of the control unit 14 and transmitting a hydraulic signal generated in proportion to the control signal; 상기 전자비례감압 밸브(15)의 유압 신호를 수신하여 펌프의 토출 유량을 제어하는 유량제어 피스톤(10a, 10b);A flow control piston (10a, 10b) for receiving the hydraulic signal of the electromagnetic proportional pressure reducing valve 15 to control the discharge flow rate of the pump; 상기 전자비례감압 밸브(15) 및 상기 유량제어 피스톤(10a, 10b) 사이에 개재되어 입력 전류의 유무에 의해 상기 전자비례감압 밸브(15)의 유압 신호를 스위칭하여 전달하는 스위칭 밸브(16)로서, 메인 컨트롤 밸브(MCV)(9)와 유압라인으로 연결된 스위칭 밸브(16); 및As a switching valve 16 interposed between the electromagnetic proportional pressure reducing valve 15 and the flow control piston (10a, 10b) by switching the hydraulic signal of the electromagnetic proportional pressure reducing valve 15 with or without an input current. A switching valve 16 connected to the main control valve (MCV) 9 by a hydraulic line; And 상기 스위칭 밸브(16)의 입력 전류를 온-오프 시키는 온-오프 스위치(17)On-off switch 17 for turning on and off the input current of the switching valve 16 를 포함하는 건설기계 유압펌프의 선택 유량 제어장치.Selective flow control device for a construction machinery hydraulic pump comprising a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 스위칭 밸브(16)의 오프 작동시에는 상기 전자비례감압 밸브(15)의 유압 신호가 차단되고 메인 컨트롤 밸브(9)로부터 전달된 부 제어 압력(negative control pressure)이 상기 유량제어 피스톤(10a, 10b)으로 직접 전달되는 것인 건설기계 유압펌프의 선택 유량 제어장치. In the off operation of the switching valve 16, the hydraulic signal of the electromagnetic proportional pressure reducing valve 15 is cut off and a negative control pressure transmitted from the main control valve 9 is controlled by the flow control piston 10a,. Selective flow control device of the construction machinery hydraulic pump that is delivered directly to 10b). 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 온-오프 스위치(17)는 시스템 오작동 내지 다운 시 자동으로 오프(off)되어 상기 스위칭 밸브(16)를 오프 구동시키는 것인 건설기계 유압펌프의 선택 유량 제어장치. The on-off switch (17) is automatically off (off) in the event of a system malfunction or down to drive the switching valve (16) selected flow rate control device.
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