KR20130087167A - 건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치는, 작업 장치 또는 주행 모터를 구동하도록 하는 조이스틱 신호(70)에 의해 제어되는 메인 펌프(20); 상체를 선회하도록 하는 선회 조이스틱 신호(60)에 의해 제어되는 스윙 펌프(30);및 엔진 회전수(rpm)에 근거하여 상기 메인 펌프(20)를 마력제어(54)하는 제어부(50);을 포함하고, 상기 제어부(50)는, 작업장치 동작과 상체의 스윙 동작이 복합적으로 요구되는 경우, 상기 엔진 회전수를 근거로 산출된 상기 메인 펌프(20)의 마력제어 값에 상기 압력 검출 유닛의 압력 값을 반영하여 상기 메인 펌프(20)의 마력제어 값을 산출하여 상기 메인 펌프(20)를 제어함으로써 상기 메인 펌프(20)의 흡수마력을 엔진 회전수만 고려한 경우보다 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치{hydraulic systems for swing independent of upper body of construction machinery}

본 발명은 건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상체의 스윙 동작과 작업장치의 동작이 복합적으로 이루어질 때에 엔진 정지를 방지할 수 있도록 하는 건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치에 관한 것이다.

일반적으로 건설기계는 엔진과 유압장치가 구비되고, 굴삭, 인양, 덤프 등의 작업을 수행하거나 주행, 선회 등의 동작을 수행한다.

엔진은 동력을 출력하여 유압펌프를 구동시키고, 유압펌프는 작동유를 토출하며, 작동유는 제어부의 제어에 의해 각종 액추에이터에 선택적으로 제공된다. 액추에이터는 작동유를 제공받아 구동되면서 운전자가 소망하는 작업을 수행한다.

한편, 건설기계는 하체와 상체로 구별될 수 있고, 하체에는 무한궤도 또는 휠이 구비되고, 상체는 상술한 하체의 상측에서 선회한다. 또한, 상체에는 붐, 암, 버킷 등이 구비된다.

다른 한편으로, 유압장치는 작동유을 토출하기 위한 펌프가 메인 펌프와 스윙펌프가 구별되어 제공될 수 있다. 메인 펌프는 건설기계의 주행과 프런트 작업장치(붐, 암, 버킷, 옵션 디바이스 등)의 작업을 담당한다. 스윙펌프는 상체의 선회를 전담한다.

종래의 유압장치는 첨부도면 도 1을 참조하여 좀 더 상세하게 설명한다.

엔진(10)의 동력 축에는 메인 펌프(20)와 스윙 펌프(30)와 보조 펌프(22)가 연결된다. 메인 펌프(20)는 복수 개일 수 있다.

메인 펌프(20)에서 토출되는 작동유는 주행, 붐 업/다운, 암 클라우드/덤프, 버킷 클라우드/덤프 등의 작용을 구현하도록 메인 밸브 유닛을 경유하여 각각의 액추에이터에 제공된다.

스윙 펌프(30)에서 토출되는 작동유는 스윙 모터(40)에 제공되어 건설기계의 상체가 선회 작용을 구현하도록 한다.

보조 펌프(22)에서 토출되는 파일럿 작동유는 메인 밸브 유닛의 스풀 수압부에 제공된다. 조이스틱을 조작하면 해당 조작에 대응하는 위치의 스풀이 파일럿 작동유에 의해 움직여 해당 액추에이터에 메인 펌프(20)로부터 토출되는 작동유를 제공하도록 한다.

조이스틱을 조작함으로써 발생하는 조이스틱 신호(70)가 발생하고, 조이스틱 신호(70)는 제어기(50)에 제공된다. 제어기(50)는 조이스틱 신호(70)에 해당하는 요구 유량을 토출하도록 메인 펌프(20)를 제어한다.

한편, 건설기계의 작업을 진행함에 따라 요구 유량이 많이 질 수 있고, 이러한 경우에는 제어기(50)가 메인 펌프(20)의 사판을 조절하도록 하여 토출유량을 증대 시키게 된다.

다른 한편으로, 선회 조이스틱 신호(60)가 발생하면, 선회제어 밸브 유닛(62)은 소망하는 선회방향으로 스윙 펌프 제어 유닛(64)을 구동시킨다. 스윙 펌프 제어 유닛(64)은 스윙 펌프(30)의 사판을 조절하여 작동유의 토출방향과 작동유 유량을 조절한다.

즉, 종래의 유압장치는 메인 펌프(20)와 스윙 펌프(30)의 제어가 별개로 운용 된다. 이러한 유압장치는 다음과 같은 문제점이 지적된다.

건설기계의 상체를 선회동작을 구현하면서 작업장치(붐, 암, 버킷 등)를 구동하면 복합적인 동작이 이루어지는 것이고 이때에는 많은 유량을 필요로 한다. 즉, 메인 펌프(20)에서 필요로 하는 흡수마력이 증대됨으로써 엔진에 과도한 부하를 작용시켜, 엔진 회전수 저감 등의 문제가 발생되며, 이러한 부하가 엔진 출력에 비해 크게 차이나는 경우 엔진이 정지되는 문제가 발생될 수도 있다.

이에 종래의 메인 펌프(20)는 엔진 출력에 대응하여 흡수마력을 줄임으로써 엔진(10)에 작용되는 부하를 감소시키며, 이를 메인 펌프(20)의 마력제어라고 한다.

그러나 상술한 바와 같이, 스윙 펌프(30)는 독립적으로 유압회로가 구성되므로, 비록 메인 펌프(20)의 토출 유량은 감소할지라도 스윙 펌프(30)에서 토출 유량은 감소되지 않는다. 이로써 메인 펌프(20)의 흡수마력이 저감되더라도 스윙 펌프(30)의 출력 토크에 의해 엔진 정지가 발생될 수 있다. 이를 해결하기 위해 스윙 펌프(30)에도 메인 펌프(20)와 동일한 마력제어 수단을 설치하는 방법이 있을 수 있으나, 이 경우 구조가 복잡해지고 제조비용도 상승되는 등 많은 문제가 예상된다.

즉, 작업장치의 작업과 선회 동작이 복합되는 경우에는 엔진 정지를 방지할 수 있는 대책이 요구된다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 선회를 위한 스윙 펌프가 독립적으로 구비된 유압장치에 있어서 상체의 선회 작용과 작업장치(붐, 암, 버킷 등)의 작용이 복합적으로 작용될 때에 엔진 정지를 방지할 수 있도록 하는 건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치는, 작업 장치 또는 주행 모터를 구동하도록 하는 조이스틱 신호(70)에 의해 제어되는 메인 펌프(20); 상체를 선회하도록 하는 선회 조이스틱 신호(60)에 의해 제어되는 스윙 펌프(30); 및 엔진 회전수(rpm)에 근거하여 상기 메인 펌프(20)를 마력제어(54)하는 제어부(50);을 포함하고, 상기 제어부(50)는, 작업장치 동작과 상체의 스윙 동작이 복합적으로 요구되는 경우, 상기 엔진 회전수를 근거로 산출된 상기 메인 펌프(20)의 마력제어 값에 상기 압력 검출 유닛의 압력 값을 반영하여 상기 메인 펌프(20)의 마력제어 값을 산출하여 상기 메인 펌프(20)를 제어함으로써 상기 메인 펌프(20)의 흡수마력을 엔진 회전수만 고려한 경우보다 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치는, 상기 선회 조이스틱 신호(60)에 의해 발생하는 파일럿 작동유의 압력을 측정하여 압력 값을 상기 제어부(50)로 송출하는 압력 검출 유닛(80);을 더 포함할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치는 상체의 선회 작용과 작업장치(붐, 암, 버킷 등)의 작용이 복합적으로 작용될 때에 엔진 정지 문제를 방지할 수 있다.

도 1은 스윙 펌프가 구비된 유압장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치를 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하고, 종래의 기술과 동일한 구성요소에 대하여 동일한 부호를 부여하고 그에 따른 설명은 생략한다.

한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치에 대해서 설명한다.

첨부도면 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치를 설명하기 위한 도면이다. 첨부도면 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치를 설명하기 위한 순서도이다.

선회 조이스틱의 조작에 의해 발생한 선회 조이스틱 신호(60)는 파일럿 작동유를 매개로 스윙 펌프(30)에 전달된다. 파일럿 작동유는 스윙 펌프(30)의 사판을 조절하여 스윙 펌프(30)를 제어한다.

상술한 선회 조이스틱 신호(60)의 파일럿 작동유가 유동되는 유압라인에는 압력 검출 유닛(80)이 배치된다. 압력 검출 유닛(80)은 압력센서 또는 압력스위치 일 수 있다. 이러한 압력 검출이 좌방향 선회가 요청되거나 우방향 선회가 요청된 경우 모두 이루어질 수 있도록 선회 조이스틱 신호(60)의 내부에는 셔틀밸브가 설치되는 것이 바람직하다. 아울러, 선회 조이스틱이 전자식 조이스틱인 경우 그 조작신호는 곧바로 제어부로 출력될 수 있게 구성될 경우도 본 발명에 포함된다.

상술한 압력 검출 유닛(80)에서 검출된 압력 값은 제어부(50)에 제공된다.

또한, 본 실시예에 따르면, 제어부(50)는 작업장치(붐, 암, 버킷 등)와 주행(주행 모터)을 제어하도록 하는 조이스틱 신호(70)을 제공받아 메인 펌프(20)의 토출유량을 조절할 수 있으며, 엔진(10)으로부터 엔진 회전수(RPM) 정보를 제공받아 메인 펌프(20)의 출력 토크를 제어하는 마력제어를 진행한다.

아울러, 본 실시예에 따른 제어부(50)는 선회 조이스틱 신호(60)에 근거하는 압력 값을 추가로 반영하여 메인 펌프(20)의 마력제어를 진행한다.

상술한 바와 같은 본 실시예의 펌프 마력제어를 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.

먼저, 엔진에 작용되는 부하와 회전수 등의 엔진 상태에 따라 메인 펌프의 출력토크 감소량 산출하고, 출력토크 감소량을 입력 받는다(S10, S20).

이후, 선회 조이스틱 신호 입력 확인하고, 선회조이스틱 신호가 입력되지 않을 경우에 펌프마력제어 로직은 종료한다. 선회조이스틱 신호가 입력되면 다음 단계로 진행된다(S30).

이후, 선회 조이스틱 조작량에 대응되는 출력토크만큼 상기 산출된 출력토크에서 감산하여 최종 출력토크 산출한다(S40).

이후, 최종 출력토크 값에 근거하여 메인펌프(20)를 제어한 후에 엔진회전수(rpm)을 피드백(Feedback)받는다(S50).

즉, 제어기(50)는 엔진의 회전수(rpm)를 참조하여 마력제어(54)를 수행하고, 엔진 회전수(rpm)의 변화를 지속적으로 적용하며, 선회 조이스틱 신호(60)와 연동하여 제어하는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치는 상체의 선회 작용과 작업장치(붐, 암, 버킷 등)의 작용이 복합적으로 구현될 때에 메인 펌프(20)의 출력토크를 스윙 펌프(30)의 구동을 감안하여 제어함으로써 엔진 정지 문제를 해소할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명에 따른 건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치는 선회를 독립적으로 담당하는 스윙 펌프가 구비된 건설기계에 구비되어 상체의 선회를 제어하는 데에 이용될 수 있다.

10: 엔진
20: 메인 펌프
30: 스윙 펌프
40: 스윙 모터
50: 제어기
52: 엔진 제어 유닛
54: 마력 제어 유닛
60: 선회 조이스틱 신호
62: 선회제어 밸브 유닛
64: 스윙 펌프 제어 유닛
70: 조이스틱 신호
80: 압력 검출 유닛

Claims (2)

1. 작업 장치 또는 주행 모터를 구동하도록 하는 조이스틱 신호(70)에 의해 제어되는 메인 펌프(20);
   상체를 선회하도록 하는 선회 조이스틱 신호(60)에 의해 제어되는 스윙 펌프(30);및
   엔진 회전수(rpm)에 근거하여 상기 메인 펌프(20)를 마력제어(54)하는 제어부(50);을 포함하고,
   상기 제어부(50)는, 작업장치 동작과 상체의 스윙 동작이 복합적으로 요구되는 경우, 상기 엔진 회전수를 근거로 산출된 상기 메인 펌프(20)의 마력제어 값에 상기 압력 검출 유닛의 압력 값을 반영하여 상기 메인 펌프(20)의 마력제어 값을 산출하여 상기 메인 펌프(20)를 제어함으로써 상기 메인 펌프(20)의 흡수마력을 엔진 회전수만 고려한 경우보다 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 선회 조이스틱 신호(60)에 의해 발생하는 파일럿 작동유의 압력을 측정하여 압력 값을 상기 제어부(50)로 송출하는 압력 검출 유닛(80);
   을 더 포함하는 건설기계 상체의 독립적인 선회를 위한 유압장치.

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