KR20130075388A - 휠로더의 충격완화장치 - Google Patents

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KR20130075388A
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Abstract

본 발명에 의하면, 유압펌프로부터 유압을 제공받으며 버켓에 피스톤측이 연결되어 버켓을 승강 동작시키는 붐실린더; 상기 붐실린더의 상승 유압라인에 분기 연통되는 어큐물레이터; 상기 붐실린더의 상승 유압라인과 어큐물레이터(30)를 연결시켜 버켓의 만재 상태시 붐실린더의 압력에 따른 리턴 유압을 완충시키는 LIS; 상기 어큐물레이터와 드레인탱크 사이에 위치되어 버켓이 만재 상태인 경우에는 어큐물레이터의 압력이 붐실린더의 헤드측과 균등하도록 어큐물레이터와 드레인탱크가 차단상태를 가지도록 하고 버켓이 빈 상태인 경우에는 어큐물레이터의 압력이 붐실린더의 헤드부와 균등하도록 어큐물레이터와 드레인탱크가 연결상태를 가지도록 하는 압력조절수단; 및 상기 유압펌프, 붐실린더 및 LIS에 연결되어 버켓의 만재 상태 또는 빈 상태에서 LIS가 온 상태인 경우에 어큐물레이터를 이용한 완충 동작을 제어하는 콘트롤밸브를 포함하는 휠로더의 충격완화장치가 제공된다.

Description

휠로더의 충격완화장치{APPARATUS FOR IMPACT-ABSORBING OF WHEEL LOADER}
본 발명은 휠로더의 충격완화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LIS(Load Isolate System)가 적용된 휠로더에 있어서, 버켓이 빈 상태에서 LIS가 온 되는 경우에도 어큐물레이터와 붐실린더 헤드의 압력차이를 일정하게 유지시켜 버켓이 상승 동작되는 것을 방지할 수 있는 휠로더의 충격완화장치에 관한 것이다.
일반적으로 휠로더는 굴착 또는 집적된 토사의 상차 작업이나 운반 작업을 주목적으로 수행하는 건설기계로 널리 사용되고 있다. 이러한 작업을 위해 휠로더는 엔진의 동력을 이용하는 유압펌프에 의해 발생된 유압으로 구동되는 붐 및 버켓을 포함한다.
이러한 휠로더는, 작업을 수행하기 위하여, 적재물을 굴삭하여 상차하고 붐을 들어올리며, 또한, 해당 장소로 운반한 후 소정위치에서 버켓을 하강시켜 적재물을 하차시킨다. 또한, 적재물을 하차한 후에도 버켓에 남아 있는 적재물을 털어내기 위하여 버켓을 최대위치로 상승시켰다 하강시키는 동작을 반복한다.
그러나 상기와 같은 휠로더는, 주행 중 장애물을 승월하는 경우에 프론트부의 하중이 갑자기 변화되어 그에 따른 충격이 발생하게 되고, 이러한 충격은 휠로더의 작업기에 진동을 유발할 뿐만 아니라 운전자에게도 전달되는 문제점이 있다.
이에, 종래에는 상기 휠로더에 충격을 완화시켜주기 위한 LIS가 적용되고 있으나, 상기 LIS는, 휠로더가 설정 속도 이상에서 주행 중인 경우 자동으로 온 되어 어큐물레이터가 붐실린더의 상승 유압라인에 연결되어 붐실린더의 리턴 유압을 흡수하도록 되어 있다.
그러나 상기와 같은 LIS는, LIS의 밸브스풀은 버켓이 만재 상태일 경우에 한해서 어큐물레이터가 붐실린더의 상승 유압라인에 연결되도록 하기 때문에, 버켓이 만재 상태가 아닌 경우 즉, 빈 버켓 상태인 경우에는 어큐물레이터에 차징된 유압이 붐실린더의 헤드부로 역류하여 붐실린더가 순간적으로 상승하여 운전자의 의지와 무관하게 동작되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 설명한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, LIS가 적용된 휠로더에 있어서 버켓이 빈 상태에서 LIS가 온 되는 경우에 별도의 압력조절수단 또는 LIS의 수동드레인밸브를 이용하여 어큐물레이터와 붐실린더 헤드의 압력차이를 일정하게 유지시켜 버켓이 상승 동작되는 것을 방지하도록 하는 휠로더의 충격완화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의하면, 유압펌프(10)로부터 유압을 제공받으며 붐에 피스톤측이 연결되어 버켓을 승강 동작시키는 붐실린더(20)와 상기 붐실린더(20)의 상승 유압라인에 분기 연통되는 어큐물레이터(30)와 붐실린더(20)의 상승 유압라인과 어큐물레이터(30)를 연결시켜 붐실린더(20)의 압력에 따른 리턴 유압을 완충시키는 LIS(40)와, 상기 어큐물레이터(30)와 상기 붐실린더(20)의 압력을 비교하여, 상기 어큐물레이터(30)의 압력이 큰 경우 상기 어큐물레이터(30)와 상기 드레인 탱크(50)를 연결시키는 압력조절수단을 포함하는 휠로더의 충격완화장치가 제공된다.
여기서, 상기 LIS는, 붐실린더의 상승 유압라인과 하강 유압라인과 분기 연통되어 상기 상승 유압라인과 어큐물레이터 또는 상기 하강 유압라인과 드레인탱크의 연결 및 차단을 제어하는 복수개의 스풀을 가지는 LIS밸브; 상기 LIS밸브가 어큐물레이터와 붐실린더의 헤드측을 서로 연통시키고 동시에 붐실린더의 피스톤측과 드레인탱크를 서로 연통시키는 경우 오리피스를 통하여 어큐물레이터의 유량을 조절하는 개폐밸브; 상기 어큐물레이터측의 압력이 소정 압력 이상으로 초과되는 경우 드레인탱크측의 배관으로 배출시키는 릴리프밸브; 및 상기 어큐물레이터에 잔류하는 압력을 드레인탱크측으로 배출시키는 잔류압력제거밸브를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 압력조절수단 대신에, 작업자의 선택에 따라 상기 어큐물레이터(30)에 잔류하는 압력을 드레인탱크(50)측으로 배출시키거나, 상기 어큐물레이터(30)의 압력과 상기 붐실린더(20)의 압력을 비교하여 상기 어큐물레이터(30)의 압력이 큰 경우 상기 어큐물레이터(30)와 상기 드레인 탱크(50)를 연결시키는 잔류압력제거밸브(45)를 가지도록 하는 것이 바람직하다.
상기 설명한 바와 같은 휠로더의 충격완화장치에 의하면, 버켓이 빈 상태인 경우에 발생되는 어큐물레이터의 압유 역류로 인한 붐실린더의 상승을 억제함으로써, 버켓이 빈 상태에서 휠로더의 주행시 요철을 지날 때 사용자의 의지와는 무관하게 버켓이 상승 동작하여 발생되는 예기치 못한 사고를 미연에 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휠로더의 충격완화장치를 나타낸 회로도.
도 2 내지 도 4는 도 1의 휠로더의 충격완화장치를 나타낸 동작회로도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예의 변형예에 따른 휠로도의 충격완화장치를 나타낸 회로도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휠로더의 충격완화장치를 나타낸 회로도이고, 도 2 내지 도 4는 도 1의 휠로더의 충격완화장치를 나타낸 동작회로도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예의 변형예에 따른 휠로도의 충격완화장치를 나타낸 회로도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휠로더의 충격완화장치는, 유압펌프(10)로부터 유압을 제공받으며 붐에 피스톤측이 연결되어 버켓을 승강 동작시키는 붐실린더(20)와 상기 붐실린더(20)의 상승 유압라인에 분기 연통되는 어큐물레이터(30)와 붐실린더(20)의 상승 유압라인과 어큐물레이터(30)를 연결시켜 붐실린더(20)의 압력에 따른 리턴 유압을 완충시키는 LIS(40)와
상기 어큐물레이터(30)와 상기 붐실린더(20)의 압력을 비교하여, 상기 어큐물레이터(30)의 압력이 큰 경우 상기 어큐물레이터(30)와 상기 드레인 탱크(50)를 연결시키는 압력조절수단과, 상기 구성부들 각각에 연결되어 버켓의 만재 상태 또는 빈 상태에서 LIS가 온 상태인 경우에 어큐물레이터(30)를 이용한 완충 동작을 제어하는 콘트롤밸브(70)를 포함한다.
상기 LIS(40)는, 붐실린더(20)의 상승 유압라인과 상기 상승 유압라인에 분기 연통되는 어큐물레이터(30)를 연결시켜 버켓의 만재 상태시 붐실린더(20)의 압력에 따른 리턴 유압을 완충시키는 완충수단으로, 붐실린더(20)의 상승 유압라인과 하강 유압라인과 분기 연통되어 상기 상승 유압라인과 어큐물레이터(30) 또는 상기 하강 유압라인과 드레인탱크(50)의 연결 및 차단을 제어하는 복수개의 스풀을 가지는 LIS밸브(41), LIS밸브(41)가 어큐물레이터(30)와 붐실린더(20)의 헤드측을 서로 연통시키고 동시에 붐실린더(20)의 피스톤측과 드레인탱크(50)를 서로 연통시키는 경우 오리피스(42)를 통하여 어큐물레이터(30)의 유량을 조절하는 개폐밸브(43), 어큐물레이터(30)측의 압력이 소정 압력 이상으로 초과되는 경우 드레인탱크(50)측의 배관으로 배출시키는 릴리프밸브(44) 및 어큐물레이터(30)에 잔류하는 압력을 드레인탱크(50)측으로 배출시키는 잔류압력제거밸브(45)를 포함한다.
여기서, 상기 LIS밸브(41)는, 어큐물레이터(30)와 붐실린더(20)의 헤드측을 서로 연통시키고 동시에 붐실린더(20)의 피스톤측과 드레인탱크(50)를 서로 연통시키는 연결스풀(41a), 체크밸브를 구비하여 붐실린더(20)의 헤드측의 압유를 어큐물레이터(30)측으로 유동되게 하되 역방향으로는 압유의 흐름을 차단하고 붐실린더(30)의 피스톤측과 드레인탱크(50) 사이의 압유 흐름은 차단하는 중립스풀(41b), 붐실린더(20)의 헤드측과 어큐물레이터(30) 사이의 압유의 흐름과 붐실린더(20)의 피스톤측과 드레인탱크(50) 사이의 압유의 흐름을 차단하는 차단스풀(41c) 및 붐실린더(20)의 헤드측과 어큐물레이터(30) 사이의 압유의 흐름과 붐실린더(20)의 피스톤측과 드레인탱크(50) 사이의 압유의 흐름은 차단하고 어큐물레이터(30)와 드레인탱크(50) 사이의 압유의 흐름을 연통시키는 드레인스풀(41d)을 포함한다.
따라서 상기 LIS밸브(41)는 연결스풀(41a)측과 드레인스풀(41d)측의 각각 큰 수압면을 가지는 제1수압부와 상기 제1수압부에 비하여 상대적으로 작은 수압면을 가지는 제2수압부가 배치된 상태에서 상기 제1 및 제2수압부에 어큐물레이터(30)에 압유를 보충하는 압력 발생시 연결스풀(41a)측으로 절환되어 어큐물레이터(30)와 붐실린더(20)의 헤드측을 서로 연통시키고 동시에 붐실린더(20)의 피스톤측을 드레인탱크(50)에 연통시킴으로써 붐완충 기능이 수행되도록 한다. 또한, 상기 LIS밸브(41)는 상기 제1 및 제2수압부의 어느쪽에도 압력이 작용하지 않는 경우에는 중립스풀(41b)로 절환된다. 또한, 상기 LIS밸브(41)는 상기 제2수압부에만 어큐물레이터(30)에 압유를 보충하는 압력이 발생하면 차단스풀(41c)로 절환되어 붐실린더(20)의 헤드측과 어큐물레이터(30) 사이의 압유의 흐름과 붐실린더(20)의 피스톤측과 드레인탱크(50) 사이의 압유의 흐름을 차단하여 붐완충 기능을 억제한다. 또한, 상기 LIS밸브(41)는 개폐밸브(43)가 제1수압부를 드레인탱크(50)측으로 연통시키도록 하지 않는 상태를 가지면 어큐물레이터(30)의 압력이 제2수압부에 작용되어 드레인스풀(41d)로 절환되고 이를 통하여 어큐물레이터(30)의 압유가 붐실린더(20)로 공급되지 않고 드레인탱크(50)로 드레인되어 붐실린더(20)가 통상의 작업을 수행하도록 한다.
상기 압력조절수단은, 상기 어큐물레이터(30)와 상기 드레인 탱크(50)사이에 위치하고, 일측 수압부는 상기 어큐물레이터(30)에 연결되고 타측 수압부는 상기 붐실린더(20)에 연결되어 상기 어큐물레이터(30)의 압력이 상기 붐실린더(20)의 압력보다 큰 경우 상기 어큐물레이터(30)와 상기 드레인 탱크(50)를 연결시켜 상기 어큐물레이터(30)와 상기 붐 실린더(20)사이에 일정한 차압이 유지될 수 있도록 위치 이동되는 차단스풀(61)과 드레인스풀(62)로 구성된 압력조절밸브(60)를 포함한다.
이하, 버켓이 만재 상태일 경우에 빈 상태일 경우에 있어서, 상기 압력조절수단의 동작에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 버켓이 만재 상태인 경우에는, LIS밸브(40)가 버켓이 만재 상태인 경우로 동작 설정된 상태이므로, 어큐물레이터(30)의 차징 압력은 붐실린더(20)의 헤드측과 동일한 압력인 120 bar 내지 150 bar 가량을 유지하게 된다.
이 상태에서, 압력조절수단은 콘트롤밸브(70)의 제어에 따라 즉, 어큐물레이터(30)(20)의 현재 압력이 유지될 수 있도록 차단스풀(61)로 절환되어 어큐물레이터(30)의 압력이 붐실린더(20)의 헤드측과 일정 차압이 유지되도록 어큐물레이터(30)와 드레인탱크(50)가 차단상태를 가지게 되어, 상기 LIS(40)의 동작에 따른 붐완충 기능이 수행되도록 한다.
이후, 버켓이 빈 상태인 경우에는, LIS(40)가 버켓이 만재 상태인 경우로 동작 설정된 상태이기 때문에 LIS(40)의 온 동작시 어큐물레이터(30)의 압력이 붐실린더(20)의 압력인 120 bar 내지 150 bar 상태를 유지하여 붐실린더(20)측으로 압유가 역류하여 붐실린더(20)가 상승 동작하게 된다.
이때, 압력조절수단은, 도 2에 도시된 바와 같이 차단스풀(61)로 절환된 상태에서, 버켓이 빈 상태가 되어 붐실린더(20)의 헤드측 압력이 50 bar로 하강하는 경우 도 3에 도시된 바와 같이, 콘트롤밸브(70)의 제어에 따라 드레인스풀(62)로 절환되어 어큐물레이터(30)의 차징 압력이 50 bar 내지 55 bar 상태를 가지도록 어큐물레이터(30)와 드레인탱크(50)를 연결하여 어큐물레이터(30)의 차징 유압이 드레인탱크(50)로 드레인되도록 한 후, 도 4에 도시된 바와 같이, 다시 차단스풀(61)로 절환되어 어큐물레이터(30)의 압력이 붐실린더(20)의 헤드측과 일정 차압을 유지하도록 어큐물레이터(30)와 드레인탱크(50)가 차단상태를 가지게 하고 이를 통하여, 상기 LIS(40)의 동작에 따른 붐완충 기능이 수행되도록 한다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 어큐물레이터(30)와 드레인탱크(50) 사이에 압력조절수단이 별도로 구비되어 어큐물레이터(30)의 압력이 붐실린더(20)의 헤드측과 일정한 차압을 유지하도록 어큐물레이터(30)와 드레인탱크(50)가 연결상태를 가지도록 하고 있으나, 도 5에 도시된 바와 같이, 별도의 압력조절수단을 구비하는 대신에, 어큐물레이터(30)에 잔류하는 압력을 드레인탱크(50)측으로 배출시키는 데 사용하는 LIS(40)의 잔류압력제거밸브(45)를 이용할 수도 있다.
여기서, 상기 잔류압력제거밸브(45)는, 어큐물레이터(30)에 붐실린더(20)의 헤드측 압력에 대응된 압유가 보충되는 라인과 드레인탱크(50) 사이에 연결되어, LIS(40)의 고장 등에 따른 유지보수 시 보충라인에 잔류하는 압력이 드레인탱크(50)로 수동 방식에 의해 배출되도록 하는 것이나, 상기와 같은 잔류압력제거밸브(45)를 유지보수 이외에는 작업자의 선택에 따라 상기 어큐물레이터(30)의 압력과 상기 붐실린더(20)의 압력을 비교하여 상기 어큐물레이터(30)의 압력이 큰 경우 상기 어큐물레이터(30)와 상기 드레인 탱크(50)를 연결시키도록 동작 제어되도록 하여 별도의 압력조절수단을 구비하지 않아도 되는 경제적인 효과를 발생시킬 수 있다.
따라서 상기와 같은 휠로더의 충격완화장치는, 어큐물레이터(30)와 드레인탱크(50) 사이에 별도의 압력조절수단을 구비하거나 LIS(40)의 잔류압력제거밸브(45)를 이용하여 어큐물레이터(30)의 압력이 붐실린더(20)의 헤드측과 일정한 차압을 유지하도록 연결상태를 가지도록 함으로써, 버켓이 빈 상태에서 휠로더의 주행시 요철을 지날 때 붐실린더(20)가 상승 동작하는 것을 방지하고 이를 통하여, 사용자의 의지와는 무관하게 버켓이 상승 동작하여 발생되는 예기치 못한 사고를 미연에 방지할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (4)

  1. 유압펌프(10)로부터 유압을 제공받으며 붐에 피스톤측이 연결되어 버켓을 승강 동작시키는 붐실린더(20);
    붐실린더(20)의 상승 유압라인에 분기 연통되는 어큐물레이터(30);
    붐실린더(20)의 상승 유압라인과 어큐물레이터(30)를 연결시켜 붐실린더(20)의 리턴 유압을 완충시키는 LIS(40); 및
    상기 어큐물레이터(30)와 상기 붐실린더(20)의 압력을 비교하여, 상기 어큐물레이터의 압력이 큰 경우 상기 어큐물레이터(30)와 상기 드레인 탱크(50)를 연결시키는 압력조절수단을
    포함하는 것을 특징으로 하는 휠로더의 충격완화장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압력조절수단은,
    상기 어큐물레이터(30)와 상기 드레인탱크(50)사이에 위치하고, 일측 수압부는 상기 어큐물레이터(30)에 연결되고 타측 수압부는 상기 붐실린더(20)에 연결되어 상기 어큐물레이터(30)의 압력이 상기 붐실린더(20)의 압력보다 큰 경우 상기 어큐물레이터(30)와 상기 드레인 탱크(50)를 연결시키는 압력조절밸브(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠로더의 충격완화장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 압력조절수단은
    상기 어큐물레이터(30)와 상기 드레인탱크(50)사이에 위치하고, 작업자의 선택에 따라 상기 어큐물레이터(30)에 잔류하는 압력을 드레인탱크(50)측으로 배출시키거나, 상기 어큐물레이터(30)의 압력과 상기 붐실린더(20)의 압력을 비교하여 상기 어큐물레이터(30)의 압력이 큰 경우 상기 어큐물레이터(30)와 상기 드레인 탱크(50)를 연결시키는 잔류압력제거밸브(45)를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠로더의 충격완화장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력조절수단은 상기 어큐물레이터(30)와 상기 붐실린더(20)사이에 기 설정된 차압을 유지시키는 것을 특징으로 하는 휠로더의 충격완화장치.
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