KR20150075624A - 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브에 관한 것이다.
본 발명에 따른 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브는, 유휴(遊休) 작동유를 특정한 작업기에 합류되어 제공되도록 할 때에 유휴 작동유의 유량이 감소되어 제공되도록 한다. 이로써 해당 작업기의 급격한 작동을 방지할 수 있고, 안정된 작동을 구현할 수 있으며, 나아가 연비를 개선할 수 있다.

Description

굴삭기의 메인 컨트롤 밸브{Main control valve for Excavator}
본 발명은 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펌프가 복수로 구비되는 유압시스템에서 유휴(遊休) 작동유를 특정한 작업기에 합류되어 제공되도록 할 때에 해당 작업기의 안정된 작동을 구현할 수 있도록 하는 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브에 관한 것이다.
일반적으로 건설기계는 유압시스템이 구비된다. 유압시스템은 동력원으로부터 동력을 전달받아 구동되어 압력이 형성된 작동유를 토출한다. 동력원은 엔진 또는 전동모터가 이용될 수 있다.
유압시스템은 펌프와 메인컨트롤밸브와 작업기와 제어기를 포함하여 구성된다. 펌프는 작동유를 토출한다. 메인컨트롤밸브는 복수의 작업기에 작동유를 분배한다. 한편 메인컨트롤밸브에는 작업기 또는 옵션장치의 개수만큼 복수의 컨트롤 밸브 유닛이 구비된다. 작업기는 작동유에 의해 신장/수축 또는 선회 작동된다. 제어기는 상술한 작업기에 작동유가 제공될 때에 유량과 유량의 흐름 방향을 원격으로 제어하는 것으로 제어기를 작동시키면 상술한 복수의 컨트롤 밸브 유닛에서 해당 컨트롤 밸브 유닛의 스풀을 작동시키는 것이다.
컨트롤 밸브 유닛은 상술한 바와 같이 복수의 컨트롤 밸브 유닛이 구비되고, 각 컨트롤 밸브 유닛은 스풀의 위치 변동에 따라 작동유의 흐름 방향과 유량이 제어된다. 스풀은 양측에 수압부가 구성되고, 수압부에는 파일럿 압력(pi)이 작용된다. 파일럿 압력(pi)은 제어기의 조작에 의해 생성된다.
펌프는 복수로 제공될 수 있고, 예를 들면, 메인펌프와 서브펌프로 제공될 수 있고, 메인 펌프는 제1 펌프(p1)와 제2펌프(p2)로 구성될 수 있다. 제1펌프(pi)는 붐1, 버킷 액추에이터, 암2에 작동유를 제공할 수 있고, 제2펌프(pi)는 붐2, 암1, 주행모터에 작동유를 제공할 수 있다. 서브펌프는 상부체 스윙을 담당하도록 스윙 액추에이터에 작동유를 제공할 수 있고, 파일럿 작동유로 이용될 수 있다.
한편, 유압시스템은 유압시스템의 제어 방법에 따라 개방형 제어가 알려져 있다. 개방형 유압시스템 제어는 펌프에서 토출되는 작동유가 복수의 컨트롤 밸브 유닛을 통과한 후에 드레인 탱크로 배출되고, 어느 하나의 컨트롤 밸브 유닛의 스풀이 작용하면 해당 컨트롤 밸브 유닛이 담당하는 작업기의 액추에이터에 작동유를 제공하여 해당 작업기가 작동하도록 한다. 즉, 개방형 유압시스템 제어는 사용되지 못하는 작동유가 존재하므로 에너지 효율, 즉, 연비가 좋지 못한 문제점이 있다.
하기에 기재된 특허문헌에 따르면 복수의 펌프가 작동을 할 때에, 이용되지 못한 작동유를 다른 유압라인에 합류시켜 에너지 효율을 높이도록 하는 기술이 개시되어 있다. 그러나 작업기에 작동유가 유입되는 동안에 새로운 작동유가 합류되면 합류된 시점에 작업기의 작동이 불완전해지는 문제점이 있다. 예를 들면 작업기 중에서 암 액추에이터가 오므라들 때에 메인 펌프로부터 작동유를 제공받고, 보조펌프의 유량이 시간차이를 두고 뒤늦게 합류되는데 이때 합류되는 시점에 암 액추에이터가 출렁이거나 불완전할 수 있다.
따라서 유휴 작동유가 원래의 작동유에 합류되어 특정한 작업기를 작동시킬 때에도 해당 작업기의 작동이 안정될 것이 요구된다.
대한민국 등록특허공보 제10-1080173호(2011.10.31)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 펌프가 복수로 구비되는 유압시스템에서 유휴(遊休) 작동유를 특정한 작업기에 합류되어 제공되도록 할 때에 해당 작업기의 안정된 작동을 구현할 수 있도록 하는 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브를 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 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브는, 제1 펌프(111)로부터 토출된 제1작동유가 흐르는 제1 메인 유압라인(161); 제2 펌프(112)로부터 토출된 제2작동유가 흐르는 제2 메인 유압라인(162); 제3 펌프(113)로부터 토출된 제3작동유가 흐르는 제3 메인 유압라인(163); 상기 제1 메인 유압라인(161) 상에 배치되어 붐 액추에이터의 제1속을 제어하는 제1 컨트롤 밸브 유닛(121); 상기 제1 메인 유압라인(161) 상에 배치되어 버킷 액추에이터를 제어하는 제2 컨트롤 밸브 유닛(122); 상기 제1 메인 유압라인(161) 상에 배치되어 암 액추에이터의 제2속을 제어하는 제3 컨트롤 밸브 유닛(123); 상기 제2 메인 유압라인(162) 상에 배치되어 상기 붐 액추에이터의 제2속을 제어하는 제4 컨트롤 밸브 유닛(131); 상기 제2 메인 유압라인(162) 상에 배치되어 상기 암 액추에이터의 제1속을 제어하는 제5 컨트롤 밸브 유닛(132); 상기 제3 메인 유압라인(163) 상에 배치되어 굴삭기 상부체 선회용 스윙 액추에이터를 제어하는 제6 컨트롤 밸브 유닛(141); 상기 제3 메인 유압라인(163)에 연결되어 상기 제1, 2, 3 컨트롤 밸브 유닛(121, 122, 123)에 상기 제3 작동유가 제공되는 제1 서브 유압라인(171); 상기 제3 메인 유압라인(163)에 연결되어 상기 제4, 5 컨트롤 밸브 유닛(131, 132)에 상기 제3 작동유가 제공되는 제2 서브 유압라인(172);을 포함하는 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브에 있어서,
상기 제3 메인 유압라인(163)상에 설치되고, 제1 위치(310, 410)와 제2 위치(320, 420)를 갖는 컨트롤 밸브 유닛(300, 400)을 포함하고, 상기 제1 위치(310, 410)는, 굴삭기가 주행 직진모드일 때에 상기 제3 작동유의 일부가 상기 제1, 제2 서브 유압라인(171, 172)에 제공되고, 상기 제2 위치(320, 420)는 붐 액추에이터의 상승 작동 또는 암의 크라우드 작동일 때에 상기 제3 작동유가 상기 제1, 제2 서브 유압라인(171, 172)에 제공되고 상기 제3 작동유의 일부가 배출된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브의 상기 제1 위치(310, 410)는, 제1 포트(p1)가 제2 포트(p2)와 제3 포트(p3)에 연결되고, 상기 제2, 제3포트(p2, p3)에 각각 오리피스가 형성되며 상기 제3 작동유의 유량이 감소되어 상기 제1, 2 서브 유압라인(171, 172)에 제공되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브의 상기 제2 위치(320, 420)는, 제4 포트(p4)가 상기 제2 포트(p2)와 상기 제3 포트(p3)와 제5 포트(p5)에 연결되고, 상기 제5 포트(p5)에 오리피스가 형성되어 상기 제3 작동유가 상기 제1, 2 서브 유압라인(171, 172)에 제공되고, 상기 제3 작동유의 일부가 배출되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브의 상기 컨트롤 밸브 유닛(400)은, 제3 위치(430)가 더 포함되고, 상기 제3위치(430)는 제1, 2, 3 포트(p1, p2, p3)가 폐쇄되며, 제4포트(p4)와 제5포트(p5)가 연결되고, 상기 제4포트(p4)에서 상기 제5포트(p5)로 연결되는 유로에 오리피스가 형성되어 상기 제3 작동유가 배출되는 것일 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브는 유휴(遊休) 작동유가 다른 유압라인의 작동유와 합류되고 합류된 작동유가 특정한 작업기에 제공될 때에 유휴 작동유가 급격하게 제공되는 것을 방지할 수 있고, 이로써 작업기의 작동이 원활하게 구현될 수 있다.
나아가, 유휴 작동유를 적극적으로 활용함으로써 에너지 낭비를 줄일 수 있고, 결국 굴삭기의 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브에서 컨트롤 밸브 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브에서 컨트롤 밸브 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브에 의해 유압시스템이 제어되었을 때에 조이스틱 변위 량에 대한 액추에이터 작동속도를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 크기가 과장되게 도시될 수 있다.
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.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
<제1실시예>
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브에 대해서 설명한다.
첨부도면 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브에서 컨트롤 밸브 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤 밸브는 제1, 2, 3 펌프(111, 112, 113)으로부터 토출되는 작동유를 제공받아 각 작업기 액추에이터로 분배하는 것이다. 작업기 액추에이터는 붐 액추에이터, 암 액추에이터, 버킷 액추에이터, 스윙 액추에이터, 좌우 주행 모터 및 옵션장치가 있을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤 밸브는 제1, 2, 3 메인 유압라인(161, 162, 163)이 구성된다.
제1 메인 유압라인(161)은 제1 펌프(111)로부터 토출된 제1작동유가 드레인 탱크 쪽으로 흐른다. 제2 메인 유압라인(162)은 제2 펌프(112)로부터 토출된 제2작동유가 드레인 탱크 쪽으로 흐른다. 제3 메인 유압라인(163)은 제3 펌프(113)로부터 토출된 제3작동유가 드레인 탱크 쪽으로 흐른다.
상술한 제1 메인 유압라인(161) 상에는 제1, 2, 3 컨트롤 밸브 유닛(121, 122, 123)이 배치된다.
제1 컨트롤 밸브 유닛(121)은 붐 액추에이터의 제1속을 제어한다. 제2 컨트롤 밸브 유닛(122)은 버킷 액추에이터를 제어한다. 제3 컨트롤 밸브 유닛(123)은 암 액추에이터의 제2속을 제어한다.
또한, 상술한 제2 메인 유압라인(162) 상에는 제4, 제5 컨트롤 밸브 유닛(131, 132)이 배치된다. 제4 컨트롤 밸브 유닛(131)은 붐 액추에이터의 제2속을 제어한다. 제5 컨트롤 밸브 유닛(132)은 암 액추에이터의 제1속을 제어한다.
또한, 제3 메인 유압라인(163) 상에는 제6 컨트롤 밸브 유닛(141)이 배치된다. 또한 제3 메인 유압라인(163)은 좌우 주행모터와 옵션장치에 연결될 수도 있다.
제6 컨트롤 밸브 유닛(141)는 굴삭기 상부체 선회용 스윙 액추에이터를 제어한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤 밸브는 제1, 2, 3 서브 유압라인(171, 172, 173)을 더 포함한다.
제1 서브 유압라인(171)은 제3 메인 유압라인(163)과 제1, 2, 3 컨트롤 밸브 유닛(121, 122, 123)을 연결한다. 제1 서브 유압라인(171)을 통하여 제3 작동유가 제1, 2, 3 컨트롤 밸브 유닛(121, 122, 123)에 제공될 수 있다. 즉, 제3 작동유는 붐 액추에이터, 버킷 액추에이터, 암 액추에이터에 각각 제공될 수 있다.
제2 서브 유압라인(172)은 제3 메인 유압라인(163)과 제4, 5 컨트롤 밸브 유닛(131, 132)을 연결한다. 제2 서브 유압라인(172)을 통하여 제3 작동유가 제4, 5 컨트롤 밸브 유닛(131, 132)에 제공될 수 있다. 즉, 제3 작동유는 붐 액추에이터와 암 액추에이터에 각각 제공될 수 있다.
한편, 상술한 제1, 2 서브 유압라인(171, 172)의 각각에 제1, 제2 체크 밸브(181, 182)가 설치될 수 있다. 제1, 2 체크 밸브(181, 182)는 작동유가 제1, 2 서브 유압라인(171, 172)에서 컨트롤 밸브 유닛(300)으로 역류되는 것을 방지한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤 밸브는 컨트롤 밸브 유닛(300)을 포함한다. 컨트롤 밸브 유닛(300)은 제3 메인 유압라인(163)상에 설치되고, 제1 위치(310)와 제2 위치(320)를 갖는다.
제3 서브 유압라인(173)은 제3 메인 유압라인(163)상에 설치된 제6 컨트롤 밸브 유닛(300)을 우회하여 제3 작동유를 상술한 컨트롤 밸브 유닛(300)에 제공한다. 제6 컨트롤 밸브 유닛(300)의 스풀이 작동되어 제3 작동유가 이용될 때에 제3 작동유의 일부는 컨트롤 밸브 유닛(300)에 제공된다.
한편, 컨트롤 밸브 유닛(300)은 굴삭기에서 선택된 모드가 주행 직진모드인지, 작업모드인지에 따라 스풀의 위치가 가변된다.
컨트롤 밸브 유닛(300)에서 제1 위치(310)는, 굴삭기가 주행 직진모드일 때에 선택된다. 제1 위치(310)가 선택되면 제3 작동유의 일부가 제1, 제2 서브 유압라인(171, 172)에 제공되게 제어된다.
컨트롤 밸브 유닛(300)에 따른 제1 위치(310)는, 제1 포트(p1)가 제2 포트(p2)와 제3 포트(p3)에 연결되고, 제2, 제3포트(p2, p3)에 각각 오리피스가 형성된 구성이다. 이로써 제3 작동유의 유량이 감소되어 제1, 2 서브 유압라인(171, 172)에 제공되는 것이다. 예를 들면, 굴삭기의 작업모드가 주행직진 모드가 선택되면 해당 파일럿 압력(예: 주행직진 모드 pi)이 컨트롤 밸브 유닛(300)의 스풀에 작용된다. 이 상태에서 붐 액추에이터를 작동시킨다면, 제1 작동유가 붐 액추에이터에 제공된다. 제6 컨트롤 밸브 유닛(141)이 작동하지 않은 상태(중립 위치)이라면 제3 작동유가 제1 작동유에 합류된다. 한편, 오리피스로 인하여 제3작동유가 대량으로 한순간에 통과하지 못하고, 제3작동유의 유량이 점진적으로 증가되면서 합류하게 된다. 즉, 붐 액추에이터의 작동이 급작스럽게 변동되지 않고, 부드럽고 완만한 속도로 증속되는 것이다.
컨트롤 밸브 유닛(300)에서 제2 위치(320)는 붐 액추에이터의 상승 작동 또는 암의 클라우드 작동일 때에 선택된다. 제2위치(320)가 선택되면 제3 작동유가 제1, 제2 서브 유압라인(171, 172)에 제공되고 제3 작동유의 일부가 배출되게 제어된다.
컨트롤 밸브 유닛(300)에 따른 제2 위치(320)는, 제4 포트(p4)가 제2 포트(p2)와 상기 제3 포트(p3)와 제5 포트(p5)에 연결되고, 제5 포트(p5)에 오리피스가 형성되게 구성된다. 이로써 제3 작동유가 제1, 2 서브 유압라인(171, 172)에 제공되고, 제3 작동유의 일부가 배출되는 것이다. 예를 들면, 굴삭기의 선택모드가 작업모드이고, 암 액추에이터를 클라우드 작동시킨다면, 제2 작동유가 암 액추에이터에 제공된다. 이때 제6 컨트롤 밸브 유닛(141)이 작동하지 않은 상태이라면, 제3 작동유가 제2 작동유에 합류된다. 한편, 제5포트(p5)인 배출 측에 형성된 오리피스로 인하여 제3작동유의 일부가 배출되면서 제3작동유의 일부가 제2작동유에 합류하게 된다. 즉, 암 액추에이터의 작동이 급작스럽게 변동되지 않고, 부드럽고 완만한 속도로 증속되는 것이다.
한편, 붐 액추에이터의 상승 작동 또는 암의 클라우드 작동여부는 셔틀 밸브(150)에 의해 선택될 수 있다. 셔틀 밸브(150)는 양단에 입력되는 압력이 되고, 더 큰 압력이 선택되어 출력되는 것이다.
붐 액추에이터의 상승 작동을 위한 파일럿 압력(예: BM UP pi)이 생성되면 해당 파일럿 압력은 컨트롤 밸브 유닛(300)의 스풀을 작동시켜 제2위치가 선택되게 한다. 마찬가지로 암 액추에이터의 암 클라우드 작동을 위한 파일럿 압력(예: Arm Cd pi)이 생성되면 해당 파일럿 압력은 컨트롤 밸브 유닛(300)의 스풀을 작동시켜 제2위치가 선택되게 한다.
<제2실시예>
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브에 대해서 설명한다.
첨부도면 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브에서 컨트롤 밸브 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 메인 컨트롤 밸브는 컨트롤 밸브 유닛(400)을 구비한 것으로 본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤 밸브에서 컨트롤 밸브 유닛(300)을 변형한 실시예이다. 즉, 컨트롤 밸브 유닛(400)의 이외의 구성은 <제1실시예>에서 설명한 내용과 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 메인 컨트롤 밸브에는 컨트롤 밸브 유닛(400)에 제1, 2, 3 위치(410, 420, 430)를 갖는다.
컨트롤 밸브 유닛(400)에서 제1 위치(410)는, 굴삭기가 주행 직진모드일 때에 선택된다. 제1 위치(410)가 선택되면 제3 작동유의 일부가 제1, 제2 서브 유압라인(171, 172)에 제공되게 제어된다.
컨트롤 밸브 유닛(400)에 따른 제1 위치(410)는, 제1 포트(p1)가 제2 포트(p2)와 제3 포트(p3)에 연결되고, 제2, 제3포트(p2, p3)에 각각 오리피스가 형성된 구성이다. 이로써 제3 작동유의 유량이 감소되어 제1, 2 서브 유압라인(171, 172)에 제공되는 것이다. 예를 들면, 굴삭기의 작업모드가 주행직진 모드가 선택되면 해당 파일럿 압력(예: 주행직진 모드 pi)이 컨트롤 밸브 유닛(400)의 스풀에 작용된다. 이 상태에서 붐 액추에이터를 작동시킨다면, 제1 작동유가 붐 액추에이터에 제공된다. 제6 컨트롤 밸브 유닛(141)이 작동하지 않은 상태(중립 위치)이라면 제3 작동유가 제1 작동유에 합류된다. 한편, 오리피스로 인하여 제3작동유가 대량으로 한순간에 통과하지 못하고, 제3작동유의 유량이 점진적으로 증가되면서 합류하게 된다. 즉, 붐 액추에이터의 작동이 급작스럽게 변동되지 않고, 부드럽고 완만한 속도로 증속되는 것이다.
컨트롤 밸브 유닛(400)에서 제2 위치(420)는 붐 액추에이터의 상승 작동 또는 암의 클라우드 작동일 때에 선택된다. 제2위치(420)가 선택되면 제3 작동유가 제1, 제2 서브 유압라인(171, 172)에 제공되고 제3 작동유의 일부가 배출되게 제어된다.
컨트롤 밸브 유닛(400)에 따른 제2 위치(420)는, 제4 포트(p4)가 제2 포트(p2)와 상기 제3 포트(p3)와 제5 포트(p5)에 연결되고, 제5 포트(p5)에 오리피스가 형성되게 구성된다. 이로써 제3 작동유가 제1, 2 서브 유압라인(171, 172)에 제공되고, 제3 작동유의 일부가 배출되는 것이다. 예를 들면, 굴삭기의 선택모드가 작업모드이고, 암 액추에이터를 클라우드 작동시킨다면, 제2 작동유가 암 액추에이터에 제공된다. 이때 제6 컨트롤 밸브 유닛(141)이 작동하지 않은 상태이라면, 제3 작동유가 제2 작동유에 합류된다. 한편, 제5포트(p5)인 배출 측에 형성된 오리피스로 인하여 제3작동유의 일부가 배출되면서 제3작동유의 일부가 제2작동유에 합류하게 된다. 즉, 암 액추에이터의 작동이 급작스럽게 변동되지 않고, 부드럽고 완만한 속도로 증속되는 것이다.
붐 액추에이터의 상승 작동을 위한 파일럿 압력(예: BM UP pi)이 생성되면 해당 파일럿 압력은 컨트롤 밸브 유닛(400)의 스풀을 작동시켜 제2위치가 선택되게 한다. 마찬가지로 암 액추에이터의 암 클라우드 작동을 위한 파일럿 압력(예: Arm Cd pi)이 생성되면 해당 파일럿 압력은 컨트롤 밸브 유닛(400)의 스풀을 작동시켜 제2위치가 선택되게 한다.
컨트롤 밸브 유닛(400)에 따른 제3 위치(430)는, 제1, 2, 3 포트(p1, p2, p3)가 폐쇄되고, 제4포트(p4)와 제5포트(p5)가 연결되며, 제4포트(p4)에서 제5포트(p5)로 연결되는 유로에 오리피스가 형성되게 구성된다. 이로써 제3 작동유가 제4포트(p4)로 유입되어 제5포트(p5)로 배출되고, 이때 제3 작동유는 오리피스로 인하여 배출속도가 느려진다. 즉, 제3 작동유는 제3작동유를 사용하도록 하는 작업기에 제공될 수 있는 것이다. 따라서 컨트롤 밸브 유닛(400)에서 제3위치(430)가 선택되었을 때에는 제3작동유가 제1, 2 작동유에 합류되지 않고, 이로써 작업기의 작동속도는 일반적인 작동속도를 구현하게 된다.
첨부도면 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브에 의해 유압시스템이 제어되었을 때에 조이스틱 변위 량에 대한 액추에이터 작동속도를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에서 제1선도(g1)는 제3작동유가 제1 작동유 또는 제2 작동유에 합류되어 액추에이터에 제공되었을 때에 액추에이터의 작동속도를 보인 것이다. 작동유가 합류됨으로써 조이스틱의 변위 량을 동일하게 조작하더라도 액추에이터의 작동속도가 빠른 것을 알 수 있다.
도 5에서 제2선도(g2)는 제1 작동유 또는 제2 작동유가 단독으로 액추에이터에 제공되었을 때에 액추에이터의 작동속도를 보인 것이다. 액추에이터의 작동속도가 보편적인 것을 알 수 있다.
도 5에서 제3선도(g3)는 조이스틱의 조작에 의해 제3 작동유가 합류될 때의 유량을 보인 것이다. 이렇게 제3작동유의 유량이 합류됨으로써 제2선도(g2)에서 제1선도(g1)로 변화될 수 있는 것이다.
도 5에서 제4선도(g4)는 제3작동유가 제1 작동유 또는 제2 작동유에 합류될 때에 제3작동유의 유량의해 액추에이터가 받는 영향을 보인 것이다. 제3작동유의 유량에 대하여 별다른 조치를 취하지 않는 경우에는 제3작동유가 합류될 때에 액추에이터가 출렁이거나 불안정하게 작동될 수 있다.
한편, 조이스틱을 조작하여 파일럿 압력이 생성되더라도 그 파일럿 압력으로 인하여 곧바로 밸브의 개도 량이 즉시 100% 개방되지는 않는다. 즉, 조이스틱을 조작하는 변위 량에 따라 작업기의 액추에이터가 작동하는 데, 이때 작동하는 속도가 변하게 된다.
조이스틱을 조작한 초기에는 밸브의 개도 량이 작으므로 작동유가 실질적으로 액추에이터에 제공되는 유량이 작아 액추에이터의 작동속도가 느리게 나타난다.
조이스틱의 조작 변위 량을 최대 개방 100%를 기준으로 대략 25%에 도달하면서부터 액추에이터의 작동속도가 점차 빨라지게 된다.
컨트롤 밸브 유닛(300, 400)이 제어되어 조이스틱의 조작 변위 량을 최대 개방 100%를 기준으로 대략 50%에 도달하는 시점부터 제3작동유가 제1 작동유 또는 제2 작동유에 합류되기 시작한다.
제3 작동유가 제1 작동유 또는 제2 작동유에 합류되는 초기에 제3 작동유의 흐름을 제어하지 않는 경우에는 제4선도(g4)에서처럼 액추에이터의 작동이 불안정한 점핑현상이 발생될 수 있다.
그러나 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤 밸브 유닛(300, 400)에는 제3작동유가 제1 위치(310, 410) 또는 제2위치(320, 420)에 배치된 각 오리피스에 의하여 유량이 감소되게 제어됨으로써 제1 작동유 또는 제2 작동유에 합류되는 초기에 합류 유량이 급격하게 증가되는 것이 방지된다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤 밸브 유닛(300, 400)이 구비된 메인 컨트롤 밸브는 유휴 작동유를 활용할 수 있고, 특히 유휴 작동유를 활용할 때에 해당 액추에이터의 급작스런 작동을 방지할 수 있다. 나아가 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤 밸브 유닛(300, 400)이 구비된 메인 컨트롤 밸브는 작업기의 작동이 원활하게 구현될 수 있다. 또한, 유휴 작동유를 적극적으로 활용함으로써 에너지 낭비를 줄일 수 있고, 결국 굴삭기의 연비를 향상시킬 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 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브는 유휴 작동유를 다른 작동유에 합류시키고, 작동유가 합류될 때에 해당 작업기의 작동이 완만하게 이루어지도록 하는 데에 이용될 수 있다.
111, 112, 113: 제1, 2, 3 펌프
121, 122, 123, 131, 132, 141: 제1, 2, 3, 4, 5, 6 컨트롤 밸브 유닛
150: 셔틀 밸브
161, 162, 163: 제1, 2, 3 메인 유압라인
171, 172, 173: 제1, 2 서브 유압라인
181, 182: 제1, 제2 체크 밸브
300, 400: 컨트롤 밸브 유닛
310, 410: 제1 위치
320, 420: 제2 위치
430: 제3 위치
p1, p2, p3, p4, p5: 제1, 2, 3, 4, 5 포트

Claims (4)

  1. 제1 펌프(111)로부터 토출된 제1작동유가 흐르는 제1 메인 유압라인(161);
    제2 펌프(112)로부터 토출된 제2작동유가 흐르는 제2 메인 유압라인(162);
    제3 펌프(113)로부터 토출된 제3작동유가 흐르는 제3 메인 유압라인(163);
    상기 제1 메인 유압라인(161) 상에 배치되어 붐 액추에이터의 제1속을 제어하는 제1 컨트롤 밸브 유닛(121);
    상기 제1 메인 유압라인(161) 상에 배치되어 버킷 액추에이터를 제어하는 제2 컨트롤 밸브 유닛(122);
    상기 제1 메인 유압라인(161) 상에 배치되어 암 액추에이터의 제2속을 제어하는 제3 컨트롤 밸브 유닛(123);
    상기 제2 메인 유압라인(162) 상에 배치되어 상기 붐 액추에이터의 제2속을 제어하는 제4 컨트롤 밸브 유닛(131);
    상기 제2 메인 유압라인(162) 상에 배치되어 상기 암 액추에이터의 제1속을 제어하는 제5 컨트롤 밸브 유닛(132);
    상기 제3 메인 유압라인(163) 상에 배치되어 굴삭기 상부체 선회용 스윙 액추에이터를 제어하는 제6 컨트롤 밸브 유닛(141);
    상기 제3 메인 유압라인(163)에 연결되어 상기 제1, 2, 3 컨트롤 밸브 유닛(121, 122, 123)에 상기 제3 작동유가 제공되는 제1 서브 유압라인(171);
    상기 제3 메인 유압라인(163)에 연결되어 상기 제4, 5 컨트롤 밸브 유닛(131, 132)에 상기 제3 작동유가 제공되는 제2 서브 유압라인(172);
    을 포함하는 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브에 있어서,
    상기 제3 메인 유압라인(163)상에 설치되고, 제1 위치(310, 410)와 제2 위치(320, 420)를 갖는 컨트롤 밸브 유닛(300, 400)을 포함하고,
    상기 제1 위치(310, 410)는, 굴삭기가 주행 직진모드일 때에 상기 제3 작동유의 일부가 상기 제1, 제2 서브 유압라인(171, 172)에 제공되고,
    상기 제2 위치(320, 420)는 붐 액추에이터의 상승 작동 또는 암의 크라우드 작동일 때에 상기 제3 작동유가 상기 제1, 제2 서브 유압라인(171, 172)에 제공되고 상기 제3 작동유의 일부가 배출되는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 위치(310, 410)는,
    제1 포트(p1)가 제2 포트(p2)와 제3 포트(p3)에 연결되고,
    상기 제2, 제3포트(p2, p3)에 각각 오리피스가 형성되며 상기 제3 작동유의 유량이 감소되어 상기 제1, 2 서브 유압라인(171, 172)에 제공되는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 위치(320, 420)는,
    제4 포트(p4)가 상기 제2 포트(p2)와 상기 제3 포트(p3)와 제5 포트(p5)에 연결되고,
    상기 제5 포트(p5)에 오리피스가 형성되어 상기 제3 작동유가 상기 제1, 2 서브 유압라인(171, 172)에 제공되고, 상기 제3 작동유의 일부가 배출되는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브.
  4. 제 1항 내지 제3항에 있어서,
    상기 컨트롤 밸브 유닛(400)은, 제3 위치(430)가 더 포함되고,
    상기 제3위치(430)는 제1, 2, 3 포트(p1, p2, p3)가 폐쇄되며, 제4포트(p4)와 제5포트(p5)가 연결되고, 상기 제4포트(p4)에서 상기 제5포트(p5)로 연결되는 유로에 오리피스가 형성되어 상기 제3 작동유가 배출되는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 메인 컨트롤 밸브.
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