KR20100137480A - Hydraulic driving apparatus - Google Patents
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Abstract
유압 구동 장치(100)는 공통의 구동축(25, 55)을 통하여 회전 구동되는 가변 용량형의 메인 피스톤 펌프(20)와 가변 용량형의 서브 피스톤 펌프(50)를 구비한다. 메인 피스톤 펌프(20)의 토출 압력(P1, P2)의 상승에 따라서 메인 피스톤 펌프(20)의 토출 용량을 점감시키는 메인 유압 액튜에이터(7, 8)와, 서브 피스톤 펌프(50)의 토출 압력(P3)의 상승에 따라서 서브 피스톤 펌프(50)의 토출 용량을 2단계로 절환하는 서브 유압 액튜에이터(10)를 구비함으로써, 메인 피스톤 펌프(20)의 세밀한 용량 조정을 가능하게 하면서, 유압 구동 장치(100)의 펌프 부하의 과대한 상승을 저지한다.The hydraulic drive device 100 includes a variable displacement main piston pump 20 and a variable displacement sub piston pump 50 that are rotationally driven through common drive shafts 25 and 55. The discharge pressures of the main hydraulic actuators 7 and 8 and the sub piston pump 50 reducing the discharge capacity of the main piston pump 20 as the discharge pressures P1 and P2 of the main piston pump 20 rise. By providing the subhydraulic actuator 10 which switches the discharge capacity of the sub piston pump 50 in two stages in accordance with the rise of P3), the hydraulic drive device ( To prevent excessive increase in the pump load of 100).
Description
본 발명은, 유압 셔블 등의 건설 기계나 작업 차량에 탑재되는 유압 구동 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a hydraulic drive device mounted on a construction machine such as a hydraulic excavator or a work vehicle.
일본 특허청이 2003년에 발행한 JP2003-221842A는, 공통된 엔진에 구동되는 3대의 가변 용량형 유압 펌프로 이루어지는 유압 구동 장치를 구비한 유압 셔블을 개시하고 있다. 3대의 유압 펌프 중 제1 유압 펌프와 제2 유압 펌프의 토출 작동유는, 토양의 굴삭과 유압 셔블의 이동에 이용되고, 제3 유압 펌프의 토출 작동유가 붐 및 조작실의 선회에 이용된다.JP2003-221842A, issued in 2003 by the Japanese Patent Office, discloses a hydraulic excavator provided with a hydraulic drive device comprising three variable displacement hydraulic pumps driven by a common engine. Among the three hydraulic pumps, the discharge hydraulic oil of the first hydraulic pump and the second hydraulic pump is used for excavation of the soil and movement of the hydraulic excavator, and the discharge hydraulic oil of the third hydraulic pump is used for turning the boom and the operating room.
이 유압 구동 장치는, 가변 용량형의 3대의 유압 펌프의 토출 용량을, 각 유압 펌프의 토출 압력에 따라서 각각 연속적으로 조절하는 구조 때문에, 구조가 복잡하여 제조 코스트가 높다고 하는 문제점이 있었다.This hydraulic drive device has a problem that the structure is complicated and the manufacturing cost is high because of the structure of continuously adjusting the discharge capacities of the three variable displacement hydraulic pumps in accordance with the discharge pressure of each hydraulic pump.
본 발명의 목적은, 따라서, 간이한 구조를 기초로 펌프의 구동 부하를 조절할 수 있는 유압 구동 장치를 제공하는 것이다. It is therefore an object of the present invention to provide a hydraulic drive device capable of adjusting the drive load of a pump based on a simple structure.
이상의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 공통된 구동축을 통하여 회전 구동되는 가변 용량형의 메인 피스톤 펌프와 가변 용량형의 서브 피스톤 펌프를 구비하는 유압 구동 장치로서, 상기 메인 피스톤 펌프의 토출 압력의 상승에 따라서 상기 메인 피스톤 펌프의 토출 용량을 연속적으로 감소시키는 메인 유압 액튜에이터와, 상기 서브 피스톤 펌프의 토출 압력에 따라서 상기 서브 피스톤 펌프의 토출 용량을 2개의 설정 용량의 사이에서 절환하는 서브 유압 액튜에이터를 구비하고 있다.In order to achieve the above object, this invention is a hydraulic drive provided with the variable displacement main piston pump and the variable displacement sub piston pump which are rotationally driven through a common drive shaft, and raises the discharge pressure of the said main piston pump. A main hydraulic actuator for continuously reducing the discharge capacity of the main piston pump, and a sub hydraulic actuator for switching the discharge capacity of the sub piston pump between two set capacities according to the discharge pressure of the sub piston pump. Doing.
본 발명의 상세 및 다른 특징이나 이점은, 명세서의 이하에 기재된 중에서 설명됨과 함께, 첨부된 도면에 도시된다.The details and other features and advantages of the present invention will be set forth in the accompanying drawings and described in the description below.
도 1은 본 발명에 따른 유압 구동 장치의 유압 회로도.
도 2는 유압 구동 장치의 종단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 유압 구동 장치의 유압 회로도.1 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic drive device according to the present invention.
2 is a longitudinal sectional view of a hydraulic drive device;
3 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic drive apparatus according to another embodiment of the present invention.
도면의 도 1을 참조하면, 유압 셔블에 탑재되는 유압 구동 장치(100)는, 공통된 내연 엔진(4)에 의해 구동되는 제1 펌프(1), 제2 펌프(2), 및 제3 펌프(3)를 구비한다.Referring to FIG. 1 of the drawings, the
유압 셔블은 좌우의 크롤러에 의한 주행 장치와, 버킷, 아암, 붐 등을 구동하여 지면을 굴착하는 굴삭 장치와, 굴삭 장치나 운전대를 차체에 대해 선회시키는 선회 장치와, 진행 방향으로 토사 등을 압출하는 배토판을 구비하고, 유압 구동 장치(100)는 이들의 장치에 가압 작동유를 공급하여 구동한다.Hydraulic excavators extrude traveling equipment by left and right crawlers, an excavation device for driving the bucket, arms, booms, and the like to excavate the ground, a turning device for turning the excavator or steering wheel with respect to the vehicle body, and extrusion of earth and sand in the traveling direction. And a
제1 펌프(1)가 토출되는 가압 작동유는 제1 펌프 통로(11)를 통하여 좌우의 크롤러를 구동하는 유압 모터에 공급된다. 제2 펌프(2)가 토출되는 가압 작동유는 제2 펌프 통로(12)를 통하여 굴삭 장치를 구동하는 복수의 유압 실린더에 공급된다.The pressurized hydraulic oil from which the
제3 펌프(3)가 토출되는 작동유는, 제3 펌프 통로(13)를 통하여 선회 장치를 구동하는 유압 모터와, 배토판을 구동하는 유압 실린더에 공급된다.The hydraulic oil discharged from the
도 2를 참조하면, 제1 펌프(1)와 제2 펌프(2)는 메인 피스톤 펌프(20)에 의해 구성된다. 제3 펌프(3)는 서브 피스톤 펌프(50)에 의해 구성된다. 메인 피스톤 펌프(20)와 서브 피스톤 펌프(50)는 내연 엔진(4)에 구동되는 샤프트(25) 상에 동축적으로 구성된다.Referring to FIG. 2, the
메인 피스톤 펌프(20)는, 2개의 토출 포트를 갖는 2플로우 타입의 가변 용량형 경사판식 피스톤 펌프이다.The main piston pump 20 is a 2-flow type variable displacement inclined piston pump having two discharge ports.
메인 피스톤 펌프(20)는, 메인 케이싱(21)과, 메인 케이싱(21)에 고정된 커버(22)가 형성하는 스페이스에 수용 장착된다. 메인 피스톤 펌프(20)는 메인 실린더 블록(23)과 메인 경사판(24)을 구비한다.The main piston pump 20 is housed in a space formed by the
메인 실린더 블록(23)은 샤프트(25)에 고정되고, 샤프트(25)와 일체로 회전한다. 샤프트(25)의 일단은 커버(22)에 베어링(32)을 통하여 지지되고, 샤프트(25)의 중간부는 메인 케이싱(21)에 베어링(31)을 통하여 지지된다. 샤프트(25)의 메인 케이싱(21)으로부터 외부로 돌출되는 그 위에 또 일단에 도 1에 도시한 내연 엔진(4)의 회전 토크가 입력받는다.The main cylinder block 23 is fixed to the
메인 실린더 블록(23)에는 샤프트(25)의 중심축 O와 평행하게 짝수개의 메인 실린더(26)가, 중심축 O를 중심으로 하는 대략 동일 원주 상에 일정한 간격을 유지하여 배치된다.An even number of
각 메인 실린더(26)에는 메인 피스톤(28)이 삽입된다. 메인 실린더(26)의 내측에는 메인 피스톤(28)의 일단을 향하는 메인 용적실(27)이 구획된다. 메인 피스톤(28)의 그 위에 또 일단은 메인 실린더 블록(23)으로부터 돌출되고, 메인 경사판(24)에 슈(29)를 통하여 미끄럼 접촉한다.The
메인 실린더 블록(23)의 내측에는 슈(29)를 메인 경사판(24)을 향하여 압압하는 스프링(48)이 수용 장착된다.Inside the main cylinder block 23, a
메인 실린더 블록(23)이 회전하면, 슈(29)를 통하여 메인 경사판(24)에 미끄럼 접촉하는 메인 피스톤(28)은 메인 실린더 블록(23)과 일체 회전하면서, 중심축 O의 방향으로 왕복 이동하여 메인 용적실(27)을 확장 수축한다.When the main cylinder block 23 rotates, the
메인 경사판(24)의 반대측에 위치하는 메인 실린더 블록(23)의 끝면에는, 메인 용적실(27)에 연통하는 실린더 포트(33) 또는 실린더 포트(34)가 개구된다. 메인 실린더 블록(23)의 이 끝면은 메인 케이싱(21)에 지지된 밸브 플레이트(30)에 미끄럼 접촉한다.The
실린더 포트(33)와 실린더 포트(34)는 중심축 O를 중심으로 하는 다른 반경의 원주 상에 교대로 형성된다. 결과적으로서, 메인 실린더 블록(23)의 끝면에는, 절반수의 실린더(26)에 연통하는 실린더 포트(33)와, 남은 절반수의 실린더(26)에 연통하는 실린더 포트(34)가 개구된다.The
밸브 플레이트(30)에는 1개의 흡입 포트와 2개의 토출 포트가 형성된다. 흡입 포트는 메인 용적실(27)이 확대된 메인 실린더 블록(23)의 회전 각도 영역에서 실린더 포트(33)와 실린더 포트(34)의 쌍방으로 연통한다. 2개의 토출 포트는 메인 용적실(27)이 축소되는 메인 실린더 블록(23)의 회전 각도 영역에서, 실린더 포트(33)에 연통하는 토출 포트와, 실린더 포트(34)에 연통하는 토출 포트로 이루어진다.The
실린더 포트(33)에 연통하는 토출 포트, 실린더 포트(33)를 갖는 메인 실린더(26), 및 그들의 메인 실린더(26)에 삽입된 메인 피스톤(28)이 제1 펌프(1)를 구성한다. 실린더 포트(34)에 연통하는 토출 포트, 실린더 포트(34)를 갖는 메인 실린더(26), 및 그들의 메인 실린더(26)에 삽입된 메인 피스톤(28)이 제2 펌프(1)를 구성한다.The discharge port communicating with the
제1 펌프(1)의 토출 포트에는 도 1에 도시한 제1 펌프 통로(11)가 접속되고, 제2 펌프(2)의 토출 포트에는 도 1에 도시한 제2 펌프 통로(12)가 접속된다. 도 2에는 도시되어 있지 않지만, 제1 펌프 통로(11)와 제2 펌프 통로(12)는 메인 케이싱(21)을 관통하여 형성된다.The
메인 실린더 블록(23)이 1회전하면, 각 메인 피스톤(28)이 메인 실린더(26) 내를 1왕복 이동한다. 메인 용적실(27)이 확장되는 흡입 행정에서는, 작동유가 밸브 플레이트(30)의 흡입 포트로부터 실린더 포트(33, 34)를 통하여 메인 용적실(27)에 흡입된다. 메인 실린더(26)의 메인 용적실(27)이 수축되는 토출 행정에서는, 작동유가 메인 용적실(27)로부터 실린더 포트(33, 34)를 통하여 밸브 플레이트(30)의 2개의 토출 포트에로 토출되고, 제1 펌프 통로(11)와 제2 펌프 통로(12)에 공급된다.When the main cylinder block 23 rotates once, each
메인 피스톤 펌프(20)의 이상의 구조에 의해, 제1 펌프 통로(11)와 제2 펌프 통로(12)에는 개별로 작동유가 공급되게 된다.Due to the above structure of the main piston pump 20, the hydraulic oil is supplied to the
메인 경사판(24)은 베어링(41)을 통하여 커버(22)에 대해 경전 가능하게 지지된다.The main
메인 경사판(24)과 메인 케이싱(21)의 사이에는 스프링(35, 36)이 개재 장착된다. 스프링(35, 36)은 메인 경사판(24)을 경전각 증대 방향으로 부세한다. 스프링(35)은 항상 메인 경사판(24)을 경전각 증대 방향으로 부세하고, 스프링(36)은 메인 경사판(24)의 경전 각도가 소정 각도를 하회한 경우에, 메인 경사판(24)을 경전각 증대 방향으로 부세한다. 스프링(35, 36) 대신에 단일의 스프링에 의해 메인 경사판(24)을 지지하는 것도 가능하다.Springs 35 and 36 are interposed between the
다시 도 1을 참조하면, 메인 피스톤 펌프(20)의 토출 용량은 제1 메인 유압 액튜에이터(7)와, 제2 메인 유압 액튜에이터(8)와, 보조 유압 액튜에이터(9)에 의해 조정된다.Referring again to FIG. 1, the discharge capacity of the main piston pump 20 is adjusted by the first main
다시 도 2를 참조하면, 제1 메인 유압 액튜에이터(7) 및 제2 메인 유압 액튜에이터(8)는, 메인 케이싱(21)에 동축 상에 형성된 실린더(37, 38)와, 실린더(37, 38)에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 단차식 플런저(42)를 구비한다. 메인 케이싱(21)에는 단차식 플런저(42)의 단차부에 압력을 미치는 유압실(43)과 단차식 플런저(42)의 선단차부에 압력을 미치는 유압실(44)이 형성된다.Referring back to FIG. 2, the first main
단차식 플런저(42)는 제1 메인 유압 액튜에이터(7)와 제2 메인 액튜에이터(8)로 공통이다. 단차식 플런저(42)에 압력을 미치는 유압실(44)이 제1 메인 유압 액튜에이터(7)를 구성하고, 단차식 플런저(42)에 압력을 미치는 유압실(43)이 제2 메인 유압 액튜에이터(8)를 구성한다.The stepped plunger 42 is common to the first main
다시 도 1을 참조하면, 제1 메인 유압 액튜에이터(7)의 유압실(44)에는 제1 펌프(1)의 토출압 P1이 유도된다. 유압실(44)에 유도되는 압력이 상승하면, 단차식 플런저(42)가 변위되고, 메인 경사판(24)을 경전 각도가 작아지는 방향으로 구동한다. 그 결과, 메인 피스톤 펌프(20)의 토출 용량이 감소된다.Referring again to FIG. 1, the discharge pressure P1 of the
제2 메인 유압 액튜에이터(8)의 유압실(43)에는 제2 펌프(2)의 토출 압력 P2가 유도된다. 유압실(43)의 압력이 상승되면, 단차식 플런저(42)가 변위되고, 메인 경사판(24)을 경전 각도가 작아지는 방향으로 구동한다. 그 결과, 메인 피스톤 펌프(20)의 토출 용량이 감소된다.The discharge pressure P2 of the
보조 유압 액튜에이터(9)는 실린더와, 실린더에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 피스톤과, 실린더 내에 피스톤에 의해 구획되는 유압실(9A, 9B)을 구비한다. 또한, 보조 유압 액튜에이터(9)는 도 2에는 도시되지 않는다.The auxiliary
보조 유압 액튜에이터(9)의 유압실(9A)에는 제3 펌프(3)의 토출 압력 P3이 늘 작용한다. 유압실(9A)의 압력이 상승되면, 보조 유압 액튜에이터(9) 내의 피스톤은 메인 경사판(24)을 경전각이 작아지는 방향, 즉 메인 피스톤 펌프(20)의 토출 용량이 감소되는 방향으로 변위시킨다.The discharge pressure P3 of the
보조 유압 액튜에이터(9)의 유압실(9B)에는 제3 펌프(3)의 토출 압력 P3이 절환 밸브(5)를 통하여 유도된다. 유압실(9B)에 제3 펌프(3)의 토출 압력 P3이 작용하면, 메인 피스톤 펌프(20)의 토출압 감소 방향으로의 피스톤의 변위가 정지된다. 이에 수반하여, 메인 경사판(24)의 경전각 감소 방향으로의 변위도 정지한다.In the
이상과 같이, 메인 피스톤 펌프(20)의 토출 용량을 결정하는 메인 경사판(24)은, 제1 메인 유압 액튜에이터(7)와, 제2 메인 유압 액튜에이터(8)와, 보조 유압 액튜에이터(9)가 메인 경사판(24)에 미치는 압압력과, 메인 경사판(24)을 역방향으로 지지하는 스프링(35, 36)의 탄성 지지력이 밸런스하는 임의의 위치로 유지된다. 따라서, 액튜에이터(7∼9)의 압력에 따라서 메인 피스톤 펌프(20)의 토출 용량은 무단계로 변화한다.As described above, the main
다시 도 2를 참조하면, 제3 펌프(3)를 구성하는 서브 피스톤 펌프(50)는, 1개의 토출 포트를 갖는 1플로우 타입의 가변 용량형 경사판식 피스톤 펌프이다.Referring again to FIG. 2, the
서브 피스톤 펌프(50)는, 메인 케이싱(21)에 고정된 서브 케이싱(51)과 메인 케이싱(21)이 형성하는 스페이스에 수용 장착된다. 서브 피스톤 펌프(50)는 서브 실린더 블록(53)과 서브 경사판(54)을 구비한다.The
서브 실린더 블록(53)은 샤프트(55)에 고정되고, 샤프트(55)와 일체로 회전한다. 샤프트(55)의 일단은 서브 케이싱(51)에 베어링(62)을 통하여 지지된다. 샤프트(55)의 이미 일단은 메인 케이싱(21)에 베어링(61)을 통하여 지지된다. 샤프트(55)는 샤프트(25)와 동축 상에서 일체로 구성되어, 샤프트(25)와 일체로 회전한다.The
서브 실린더 블록(53)에는, 중심축 O와 평행한 복수개의 서브 실린더(56)가 중심축 O를 중심으로 하는 원주 상에 일정 간격으로 형성된다.In the
각 서브 실린더(56)에는 서브 피스톤(58)이 삽입된다. 서브 실린더(56)의 내측에는 서브 피스톤(58)의 일단을 향하는 서브 용적실(57)이 구획된다. 서브 피스톤(58)의 이미 일단은 서브 실린더 블록(53)으로부터 돌출되어, 서브 경사판(54)에 슈(59)를 통하여 미끄럼 접촉한다.The
서브 실린더 블록(53)의 내측에는 슈(59)를 서브 경사판(54)을 향하여 압압하는 스프링(65)이 수용 장착된다.Inside the
서브 실린더 블록(53)이 1회전하면, 각 서브 피스톤(58)이 서브 실린더(56) 내를 1왕복 이동한다. 슈(59)를 통하여 서브 경사판(54)에 미끄럼 접촉하는 서브 피스톤(58)은, 서브 실린더 블록(53)과 일체 회전하면서, 중심축 O의 방향으로 왕복 이동하여 서브 용적실(57)을 확장 수축한다.When the
서브 경사판(54)의 반대측에 위치하는 서브 실린더 블록(53)의 끝면에는, 서브 용적실(57)에 연통하는 실린더 포트(63)가 개구된다.The
서브 실린더 블록(53)의 이 끝면은, 서브 케이싱(51) 내에서 메인 케이싱(21)에 지지된 밸브 플레이트(60)에 미끄럼 접촉한다. 밸브 플레이트(60)에는, 1개의 흡입 포트와 1개의 토출 포트(64)가 형성된다. 서브 용적실(57)이 확대된 서브 실린더 블록(53)의 회전 각도 영역에서 흡입 포트가 실린더 포트(63)에 연통한다. 서브 용적실(57)이 축소되는 서브 실린더 블록(53)의 회전 각도 영역에서 토출 포트(64)가 실린더 포트(63)에 연통한다.This end surface of the
토출 포트(64)는 제3 펌프 통로(13)에 접속된다. 제3 펌프 통로(13)는 메인 케이싱(21)을 관통하여 형성된다. 제3 펌프 통로(13)의 작동유의 유량이나 압력은, 따라서, 제1 펌프 통로(11) 및 제2 펌프 통로(12)의 작동유의 유량이나 압력으로부터 독립하여 제어 가능하다.The
서브 경사판(54)은 한 쌍의 볼 베어링을 통하여 서브 케이싱(51)에 경전각을 변경 가능한 상태로 지지된다.The
서브 유압 액튜에이터(10)는, 서브 케이싱(51)의 저부에 형성된 실린더(66)와, 이 실린더(66)에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 플런저(67)를 구비하고, 양자간에 유압실(68)이 구획된다.The
유압실(68)에는 제3 펌프 통로(13)가 파일럿 절환 밸브(5)를 통하여 접속된다.The
다시 도 1을 참조하면, 제3 펌프 통로(13)는 선회 장치를 구동하는 유압 모터와, 배토판을 구동하는 유압 실린더에 접속됨과 함께, 보조 유압 액튜에이터(9)를 메인 경사판(24)의 경전각 감소 방향으로 작동시키는 유압실(9A)에 접속된다. 제3 펌프 통로(13)는, 또한, 파일럿 절환 밸브(5)를 통하여 보조 유압 액튜에이터(9)를 메인 경사판(24)의 경전각 증대 방향으로 작동시키는 유압실(9B)과, 서브 유압 액튜에이터(10)의 유압실(68)에 접속된다. 서브 유압 액튜에이터(10)는 유압실(68)에의 압력 공급에 의해 서브 경사판(54)을 경전각 감소 방향으로 구동한다.Referring again to FIG. 1, the
파일럿 절환 밸브(5)는, 보조 유압 액튜에이터(9)를 메인 경사판(24)의 경전각 증대 방향으로 구동하는 보조 유압 액튜에이터(9)에 형성된 유압실(9B)과, 서브 유압 액튜에이터(10)의 유압실(68)에, 제3 펌프 통로(13)를 통하여 제3 펌프(3)의 토출 압력 P3을 공급하는 구동 포지션 A와, 이들의 유압실을 드레인 통로(14)에 해방하는 드레인 포지션 B를 갖는다.The
파일럿 절환 밸브(5)는, 리턴 스프링(6)의 탄성력에 의해 드레인 포지션 B를 향하여 부세된다. 또한, 제3 펌프 통로(13)로부터 제3 펌프(3)의 토출 압력 P3이 파일럿 압력으로서 리턴 스프링(6)과 역방향, 즉 구동 포지션 A를 향하여 작용한다.The
제3 펌프(3)의 토출 압력 P3이 낮은 경우에는, 파일럿 절환 밸브(5)는 드레인 포지션 B에 위치하고 있고, 제3 펌프(3)의 서브 경사판(54)은, 최대 경전 각 위치로 유지된다. 예를 들면, 서브 경사판(54)의 경전축을 샤프트(55)에 대해 편심시킴으로써, 서브 경사판(54)에 서브 피스톤(58)이 가해지는 압압력으로 모우멘트를 발생시켜, 스프링을 이용하지 않고 서브 경사판(54)을 최대 경전각 위치로 유지할 수 있다.When the discharge pressure P3 of the
제3 펌프(3)의 토출 압력 P3이 리턴 스프링(6)의 탄성력을 상회하면, 파일럿 절환 밸브(5)가 구동 포지션 A로 절환된다. 그 결과, 유압실(68)에 공급되는 제3 펌프(3)의 토출 압력 P3에서 플런저(67)가 서브 경사판(54)을 최소 경전각 위치로 회동한다. 그 결과, 제3 펌프(3)는 토출 유량을 저하시킨다. 이와 같이 하여, 파일럿 절환 밸브(5)의 포지션에 따라서, 제3 펌프(3)의 토출 용량은 최대 용량과 최소 용량과의 사이로 절환된다.When the discharge pressure P3 of the
한편, 제3 펌프(3)의 토출 압력 P3은 보조 유압 액튜에이터(9)의 메인 경사판(24)의 경전각을 감소시키는 압력실에 상시 작용한다. 또한, 파일럿 절환 밸브(5)가 드레인 포지션 B에 있는 동안은, 보조 유압 액튜에이터(9)의 메인 경사판(24)의 경전각을 증대시키는 유압실(9B)은 드레인에 개방되어 있다. 따라서, 이 상태에서는, 메인 경사판(24)에는, 보조 유압 액튜에이터(9)를 통하여 제3 펌프(3)의 토출 압력 P3에 기초하는 경전각 감소 방향의 힘이 작용한다.On the other hand, the discharge pressure P3 of the
한편, 구동 포지션 A로 절환되면, 보조 유압 액튜에이터(9)의 메인 경사판(24)의 경전각을 증대시키는 유압실(9B)에도 제3 펌프(3)의 토출 압력 P3이 작용한다. 이에 의해, 보조 유압 액튜에이터(9)는 메인 경사판(24)의 경전각을 감소시키는 방향으로의 변위를 정지한다.On the other hand, when switching to the drive position A, the discharge pressure P3 of the
이와 같이 하여, 이 유압 구동 장치에서는, 제3 펌프(3)의 토출 압력 P3이 증대됨에 따라서, 메인 경사판(24)의 경전각과 서브 경사판(54)의 경전각이 감소되고, 유압 구동 장치 전체의 토출 용량을 밸런스시킨다. 한편, 제3 펌프(3)의 토출 압력 P3이 일정 압력을 상회하면, 메인 경사판(24)의 경전각의 감소는 정지한다. 서브 경사판(54)은 그대로 최소 경전각 위치로 유지된다.In this way, in this hydraulic drive device, as the discharge pressure P3 of the
리턴 스프링(6)의 탄성 복원력은, 수동에 의해 조절 가능하게 구성된다. 리턴 스프링(6)의 탄성 복원력을 크게 설정함으로써, 절환 밸브(5)가 드레인 포지션 B로부터 구동 포지션 A로 절환되는 제3 펌프(3)의 토출 압력 P3을 높게 설정할 수 있다.The elastic restoring force of the
유압 셔블의 운전 중은, 내연 엔진(4)의 회전 토크에 의해 제1 펌프(1), 제2 펌프(2), 및 제3 펌프(3)이 구동된다.During the operation of the hydraulic excavator, the
제1 펌프(1)의 토출 작동유는 제1 펌프 통로(11)를 통하여 좌우의 크롤러를 구동하는 유압 모터에 공급된다. 제2 펌프(2)의 토출 작동유는 제2 펌프 통로(12)를 통하여 굴삭 장치를 구동하는 각 유압 실린더에 공급된다. 제3 펌프(3)의 토출 작동유는, 제3 펌프 통로(13)를 통하여 선회 장치를 구동하는 유압 모터와, 배토판을 구동하는 유압 실린더에 공급된다.The discharge hydraulic oil of the
각 장치에 공급되는 작동유의 유량은, 오퍼레이터가 컨트롤 밸브를 조작함으로써 조절되어, 유압 셔블의 주행이나, 지면의 굴삭이나, 토사의 반송이 행해진다.The flow rate of the hydraulic oil supplied to each apparatus is adjusted by an operator operating a control valve, and traveling of a hydraulic excavator, excavation of the ground, and conveyance of earth and sand are performed.
제1 펌프(1)와 제2 펌프(2)를 겸용하는 메인 피스톤 펌프(20)는, 스프링(35, 36)의 부세력과, 제1 메인 유압 액튜에이터(7)에 유도되는 제1 펌프(1)의 토출압 P1, 제2 메인 유압 액튜에이터(8)에 유도되는 제2 펌프(2)의 토출압 P2, 및 보조 유압 액튜에이터(9)에 유도되는 제3 펌프(3)의 토출압 P3의 합계 압력이 밸런스하는 위치에 메인 경사판(24)의 경전 각도를 유지한다. 토출압 P1, P2, P3 중 어느 하나가 상승하면, 상승 압력에 의한 경사판(24)의 구동력과 스프링(35, 36)의 부세력이 밸런스하는 위치에 메인 경사판(24)이 경전하는 결과, 샤프트(25)의 1회전당의 메인 피스톤(28)의 밀침 용적이 감소된다. 메인 피스톤(28)의 밀침 용적의 감소에 수반하여, 메인 피스톤 펌프(20)의 토출 용량이 점차 감소된다. 그 결과, 내연 엔진(4)의 출력은 일정 범위로 유지된다.The main piston pump 20 which combines the
제3 펌프(3)를 구성하는 서브 피스톤 펌프(50)는, 토출 압력 P3에 따라서 서브 경사판(54)의 경전 각도, 즉 제3 펌프(3)의 토출 용량을 2단계로 변화시킨다.The
예를 들면, 유압 셔블의 선회 장치가 선회 동작을 시작하는 경우, 혹은 선회 장치가 선회함으로써 굴삭 장치의 버킷을 대상물에 꽉 누르는 경우에는, 제3 펌프(3)의 토출압 P3이 소정압을 초과하여 상승하는 데에 따라서, 절환 밸브(5)가 구동 포지션 A로 절환되고, 서브 경사판(54)이 최대 경전각 위치로부터 최소 경전각 위치에 신속하게 경전각을 변화시킨다. 그 결과, 제3 펌프(3)의 구동 부하가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다.For example, when the turning device of the hydraulic excavator starts turning operation, or when the turning device pushes the bucket of the excavator to the object by turning, the discharge pressure P3 of the
제3 펌프(3)의 토출압 P3은 보조 유압 액튜에이터(9)의 유압실(9A)에도 유도된다. 유압실(9B)의 압력은, 메인 피스톤 펌프(20)의 메인 경사판(24)의 경전각을 감소시키는 방향, 즉 제1 펌프(1)와 제2 펌프(2)의 구동 부하를 경감하는 방향으로 작용한다.The discharge pressure P3 of the
즉, 제3 펌프(3)의 토출압 P3이 상승하면, 제1 펌프(1), 제2 펌프(2), 및 제3 펌프(3)는 모두 토출 용량을 감소시키는 방향으로도 경전각을 변화시키므로, 내연 엔진(4)의 부하가 응답 좋게 경감되어, 과대 부하에 의한 내연 엔진(4)의 운전 정지를 방지할 수 있다.That is, when the discharge pressure P3 of the
또한, 제3 펌프(3)의 토출압 P3이 일정 압력 이상으로 상승하면, 절환 밸브(5)가 절환되고, 보조 유압 액튜에이터(9)의 메인 경사판(24)의 경전각을 증대시키는 유압실(9B)에도, 제3 펌프(3)의 토출압 P3이 공급된다. 그 결과, 보조 유압 액튜에이터(9)의 메인 경사판(24)의 경전각을 감소시키는 방향으로의 작동이 정지되어, 메인 경사판(24)의 경전각의 감소도 정지된다.In addition, when the discharge pressure P3 of the
이와 같이 하여, 메인 피스톤 펌프(20)가 구성하는 제1 펌프(1)와 제2 펌프(2)의 토출 압력 P1, P2, 및 서브 피스톤 펌프(50)가 구성하는 제3 펌프(3)의 토출 압력 P3에 따라서 메인 경사판(24)의 경전 각도는 연속적으로 변화한다. 따라서, 메인 피스톤 펌프(20)의 토출 용량은 이들의 펌프(1∼3)의 토출압에 따라서 세밀하게 조절된다. 한편, 제3 펌프(3)는 그 토출압 P3에 따라서 서브 경사판(54)의 경전 각도를 최대 경전각 위치와 최소 경전각 위치의 사이에서 온/오프적으로 절환한다. 토출 용량의 온/오프적인 절환에 의해, 내연 엔진(4)의 구동 부하가 과대해지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 메인 피스톤 펌프(20)의 토출 용량의 세밀하게 조정 기능을 유지하면서, 내연 엔진(4)의 과대 부하의 방지를 간이한 구성으로 실현할 수 있다.In this way, the discharge pressures P1, P2 of the
서브 피스톤 펌프(50)는, 서브 경사판(54)의 경전 각도를 온/오프적으로 절환하므로, 서브 경사판(54)의 지지 구조가 간소화됨과 함께, 서브 경사판(54)을 경전각 증대 방향으로 부세하는 스프링을 생략할 수 있다. 서브 피스톤 펌프(50)의 이와 같은 구조는 유압 구동 장치의 제조 코스트를 삭감하는 점에서 바람직하다.Since the
도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 설명한다.A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
이 실시예의 설명 시에, 제1 실시예와의 공통된 구성부에 대해서는 동일 번호를 붙여서 상세한 설명을 생략한다.In the description of this embodiment, the same components as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
이 실시예에서는, 서브 피스톤 펌프(50)를 구성하는 제3 펌프(3)가 작동유를 토출하는 제3 펌프 통로(13)에, 프라이오리티 밸브(16)와 저압 릴리프 밸브(17)를 직렬로 배치한다. 제3 펌프 통로(13)는, 프라이오리티 밸브(16)를 통하여 펌프 통로(18)와 펌프 통로(19)로 분기된다. 프라이오리티 밸브(16)는 펌프 통로(18)에 우선적으로 공급하고, 잉여의 작동유를 펌프 통로(19)에 공급한다. 또한 잉여의 작동유는 저압 릴리프 밸브(17)를 통하여 제3 펌프(3)의 흡입측으로 환류한다. 이 실시예에 따르면, 제3 펌프(3)로부터 2계통의 펌프 통로(18, 19)에 작동유를 공급할 수 있다.In this embodiment, the
이상의 설명에 관하여 2009년 4월 23일을 출원일로 하는 일본에 있어서의 특허 출원 제2009-105219호의 내용을 여기에 인용에 의해 합체한다.In connection with the above description, the content of patent application 2009-105219 in Japan which makes April 23, 2009 the filing date is incorporated here by reference.
이상, 본 발명을 몇 가지의 특정한 실시예를 통하여 설명해 왔지만, 본 발명은 상기의 각 실시예에 한정되는 것은 아니다. 당업자에게 있어서는, 클레임의 기술 범위에서 이들의 실시예에 다양한 수정 혹은 변경을 가하는 것이 가능하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated through several specific Example, this invention is not limited to each said Example. Those skilled in the art can make various modifications or changes to these embodiments within the scope of the claims.
예를 들면, 이상의 각 실시예에서는 작동 유체에 작동유를 이용하고 있지만, 작동유 대신에 수용성 대체액 등의 작동 유체를 이용하는 것도 가능하다.For example, although the hydraulic fluid is used for the working fluid in each of the above embodiments, it is also possible to use working fluid such as a water-soluble substitute liquid instead of the working oil.
이상과 같이 본 발명에 의한 유압 구동 장치는, 유압 셔블의 주행, 작업, 선회를 위한 유압 공급에 적합하지만, 이에 한정되지 않고, 모든 건설 기계나 작업 차량의 유압 공급 장치에 적용 가능하다.As described above, the hydraulic drive device according to the present invention is suitable for hydraulic supply for traveling, working and turning hydraulic excavators, but is not limited thereto, and can be applied to hydraulic supply devices for all construction machinery and work vehicles.
본 발명의 실시예가 포함하는 배타적 성질 혹은 특징은 이하와 같이 클레임 된다.Exclusive properties or features included in the embodiments of the present invention are claimed as follows.
Claims (5)
상기 메인 피스톤 펌프(20)의 토출 압력(P1, P2)의 상승에 따라서 상기 메인 피스톤 펌프(20)의 토출 용량을 점감시키는 메인 유압 액튜에이터(7, 8)와,
상기 서브 피스톤 펌프(50)의 토출 압력(P3)의 상승에 따라서 상기 서브 피스톤 펌프(50)의 토출 용량을 2개의 설정 용량의 사이로 절환하는 서브 유압 액튜에이터(10)
를 구비하는 유압 구동 장치.As a hydraulic drive device 100 having a variable displacement main piston pump 20 and a variable displacement sub piston pump 50 which are rotationally driven through common drive shafts 25 and 55,
Main hydraulic actuators 7 and 8 for decreasing the discharge capacity of the main piston pump 20 in accordance with the increase in the discharge pressures P1 and P2 of the main piston pump 20;
Sub hydraulic actuator 10 for switching the discharge capacity of the sub-piston pump 50 between two set capacities as the discharge pressure P3 of the sub-piston pump 50 rises.
Hydraulic drive device having a.
상기 서브 피스톤 펌프(50)의 토출 압력(P3)의 상승에 따라서 상기 메인 피스톤 펌프(20)의 토출 용량을 점감시키는 보조 액튜에이터(9)를 더 구비하는 유압 구동 장치.The method of claim 1,
And an auxiliary actuator (9) for decreasing the discharge capacity of the main piston pump (20) as the discharge pressure (P3) of the sub piston pump (50) rises.
상기 보조 액튜에이터(9)는, 상기 메인 피스톤 펌프(20)의 토출 용량을 감소시키는 용량 감소 유압실(9A)과, 상기 메인 피스톤 펌프(20)의 토출 용량의 증대 방향으로 작용시키는 용량 증대 유압실(9B)을 구비하고, 상기 서브 피스톤 펌프(50)의 토출 압력(P3)은 상기 용량 감소 유압실(9A)에 상시 공급되는 한편, 상기 유압 구동 장치(100)는 상기 서브 피스톤 펌프(50)의 토출 압력(P3)을 상기 용량 증대 유압실(9B)에 공급하는 절환 밸브(5)를 더 구비하는 유압 구동 장치.The method of claim 2,
The auxiliary actuator 9 has a capacity reducing hydraulic chamber 9A for reducing the discharge capacity of the main piston pump 20 and a capacity increasing hydraulic chamber for acting in an increasing direction of the discharge capacity of the main piston pump 20. 9B, the discharge pressure P3 of the sub piston pump 50 is always supplied to the capacity reducing hydraulic chamber 9A, while the hydraulic drive device 100 is provided with the sub piston pump 50. And a switching valve (5) for supplying the discharge pressure (P3) of the gas to the capacity increasing hydraulic chamber (9B).
상기 절환 밸브(5)는 상기 서브 피스톤 펌프(50)의 토출 압력(P3)에 따라서 선택적으로 적용되는 드레인 포지션(B)과 구동 포지션(A)을 구비하고, 상기 드레인 포지션(B)에서는, 상기 용량 증대 유압실(9B)과 상기 서브 유압 액튜에이터(10)를 드레인에 개방하고, 상기 구동 포지션(A)에서는 상기 용량 증대 유압실(9B)과 상기 서브 유압 액튜에이터(10)에 상기 서브 피스톤 펌프(50)의 토출 압력(P3)을 공급하도록 구성되는 유압 구동 장치.The method of claim 3,
The switching valve 5 has a drain position B and a drive position A which are selectively applied according to the discharge pressure P3 of the sub-piston pump 50. In the drain position B, The capacity increasing hydraulic chamber 9B and the sub-hydraulic actuator 10 are opened to the drain, and in the driving position A, the capacity increase hydraulic chamber 9B and the sub-hydraulic actuator 10 are connected to the sub-piston pump ( A hydraulic drive device configured to supply a discharge pressure P3 of 50).
상기 메인 피스톤 펌프(20)는 내연 엔진(4)에 구동되는 메인 실린더 블록(23), 상기 메인 실린더 블록(23)에는 복수의 메인 실린더(26)가 형성되는 것과, 각 메인 실린더(26)에 수용 장착된 메인 피스톤(28), 상기 메인 피스톤(28)은 상기 메인 실린더(26) 내에 메인 용적실(27)을 구획하는 것과, 상기 메인 실린더 블록(23)의 회전에 따라서 상기 메인 피스톤(28)을 왕복 이동시켜 메인 용적실(27)을 확장 수축하는 메인 경사판(24)과, 상기 메인 경사판(24)의 경전각이 증대되는 방향으로 상기 메인 경사판(24)을 부세하는 스프링(35, 36)을 구비하고, 상기 메인 액튜에이터(7, 8)는 상기 메인 경사판(24)의 경전각이 감소되는 방향으로 상기 메인 경사판(24)을 구동하도록 구성되고, 상기 서브 피스톤 펌프(50)는 상기 내연 엔진(4)에 구동되는 서브 실린더 블록(53), 상기 서브 실린더 블록(21)에는 복수의 서브 실린더(56)가 형성되는 것과, 각 서브 실린더(56)에 수용 장착된 서브 피스톤(58), 상기 서브 피스톤(58)은 상기 서브 실린더(56) 내에 서브 용적실(57)을 구획하는 것과, 상기 서브 실린더 블록(53)의 회전에 따라서 상기 서브 피스톤(58)을 왕복 이동시켜 상기 서브 용적실(57)을 확장 수축하는 서브 경사판(54)을 구비하고, 상기 서브 유압 액튜에이터(10)는, 상기 서브 경사판(54)의 경전각이 감소되는 방향으로 상기 서브 경사판(54)을 구동하도록 구성되는 유압 구동 장치.The method according to any one of claims 1 to 4,
The main piston pump 20 is a main cylinder block 23 driven by the internal combustion engine 4, a plurality of main cylinders 26 are formed in the main cylinder block 23, and each main cylinder 26 The main piston 28 accommodated and the main piston 28 partition the main volume chamber 27 in the main cylinder 26 and the main piston 28 according to the rotation of the main cylinder block 23. ) The main inclined plate 24 for expanding and contracting the main volume chamber 27 and the springs 35 and 36 biasing the main inclined plate 24 in a direction in which the tilt angle of the main inclined plate 24 increases. The main actuators (7, 8) are configured to drive the main inclined plate (24) in a direction in which the tilt angle of the main inclined plate (24) is reduced, and the sub piston pump (50) A sub-cylinder block 53 driven by the engine 4, the sub-cylinder A plurality of sub cylinders 56 are formed in the block 21, a sub piston 58 accommodating and mounted in each sub cylinder 56, and the sub piston 58 has a sub volume chamber in the sub cylinder 56. And a sub inclined plate 54 which expands and contracts the sub volume chamber 57 by reciprocating the sub piston 58 in accordance with the rotation of the sub cylinder block 53. The sub hydraulic actuator (10) is configured to drive the sub inclined plate (54) in a direction in which the tilt angle of the sub inclined plate (54) is reduced.
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