KR20160112591A - 건설기계의 조향 시스템 - Google Patents

Abstract

건설기계의 조향 시스템은, 사판 각도에 따라 가변식으로 조향을 위한 작동유를 공급하는 조향 펌프, 운전자의 핸들 조작에 따라 조향 펌프로부터 공급되는 작동유의 유동 방향을 제어하여 건설기계를 조향하는 조향 실린더 유닛으로 공급하기 위한 오비트롤 밸브 유닛, 조향 펌프로부터 작동유가 토출되는 펌프 라인 및 조향 실린더 유닛으로 공급되는 작동유의 압력을 전달하는 로드센싱 라인 사이에 설치되며 펌프 라인의 압력 및 로드센싱 라인의 압력이 소정 압력 이상 차이가 나는 경우 사판 각도를 변화시켜 조향 펌프로부터 토출되는 작동유의 유량을 감소시키기 위한 차압 레귤레이터, 로드센싱 라인 또는 펌프 라인에 설치되며 조향 펌프로부터 오비트롤 밸브 유닛으로 작동유가 공급되는 것을 제어하기 위한 컷 오프 밸브, 및 컷 오프 밸브를 전자적으로 제어하기 위한 제어 유닛을 포함한다.

Description

건설기계의 조향 시스템{STEERING SYSTEM OF CONSTRUCTION MACHINERY}

본 발명은 건설기계의 조향 시스템에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 관절식 건설기계의 조향 시스템에 관한 것이다.

건설기계는 주행장치에 따라 크게 무한궤도 타입과 휠 타입으로 구분할 수 있다. 휠 타입 건설기계는 다시 직진식 건설기계와 관절식 건설기계로 구분할 수 있다. 관절식 건설기계는 프론트 프레임과 리어 프레임이 서로 회전 가능하도록 연결되어 있어, 조향 실린더로 공급되는 작동유의 방향에 따라 좌우로 꺾어지면서 진행 방향을 전환할 수 있다.

그런데, 운전자의 핸들 조작에 따라 조향 실린더가 끝단까지 이동한 이후에도 조향 펌프는 계속하여 조향 실린더로 작동유를 공급할 수 있다. 이로 인해 조향 펌프의 압력은 릴리프 압력까지 상승하게 되고, 건설기계의 연비가 나빠질 수 있다.

또한, 조향 시에는 프론트 프레임과 리어 프레임 간의 기구학적 움직임 때문에 전륜과 후륜 사이의 공간이 거의 사라질 수 있다. 엔진의 소음이 매우 크고, 운전자의 시야성 또한 제한되어 있기 때문에 사람이 차량 옆에 서있으면 안전사고가 발생할 수 있다.

본 발명의 일 과제는 건설기계의 측면에 방해물이 있는 경우 더 이상 조향되지 않도록 제어할 수 있는 건설기계의 조향 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 과제는 건설기계의 조향 실린더가 끝단까지 이동한 이후에는 더 이상 작동유가 공급되지 않도록 제어하여 건설기계의 연비를 개선시킬 수 있는 조향 시스템을 제공하는데 있다.

상술한 본 발명의 일 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 조향 시스템은 사판 각도에 따라 가변식으로 조향을 위한 작동유를 공급하는 조향 펌프, 운전자의 핸들 조작에 따라 상기 조향 펌프로부터 공급되는 작동유의 유동 방향을 제어하여 건설기계를 조향하는 조향 실린더 유닛으로 공급하기 위한 오비트롤 밸브 유닛, 상기 조향 펌프로부터 작동유가 토출되는 펌프 라인 및 상기 조향 실린더 유닛으로 공급되는 작동유의 압력을 전달하는 로드센싱 라인 사이에 설치되며 상기 펌프 라인의 압력 및 상기 로드센싱 라인의 압력이 소정 압력 이상 차이가 나는 경우 상기 사판 각도를 변화시켜 상기 조향 펌프로부터 토출되는 작동유의 유량을 감소시키기 위한 차압 레귤레이터, 상기 로드센싱 라인 또는 상기 펌프 라인에 설치되며 상기 조향 펌프로부터 상기 오비트롤 밸브 유닛으로 작동유가 공급되는 것을 제어하기 위한 컷 오프 밸브, 및 상기 컷 오프 밸브를 전자적으로 제어하기 위한 제어 유닛을 포함한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 건설기계를 좌회전시키기 위해 상기 오비트롤 밸브 유닛으로부터 상기 조향 실린더 유닛으로 작동유가 공급되는 제1 조향 라인의 압력을 측정하기 위한 제1 압력 감지 센서, 및 상기 건설기계를 우회전시키기 위해 상기 오비트롤 밸브 유닛으로부터 상기 조향 실린더 유닛으로 작동유가 공급되는 제2 조향 라인의 압력을 측정하기 위한 제2 압력 감지 센서를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 유닛은 좌회전 시 상기 건설기계의 프론트 프레임과 리어 프레임 사이에 방해물이 존재하는지 여부를 탐지하기 위한 제1 근접 센서, 및 우회전 시 상기 건설기계의 상기 프론트 프레임과 상기 리어 프레임 사이에 방해물이 존재하는지 여부를 탐지하기 위한 제2 근접 센서를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 제1 및 제2 압력 감지 센서들로부터 상기 조향 라인의 압력 정보를 입력받고, 상기 제1 및 제2 근접 센서들로부터 방해물 유무에 대한 정보를 입력받아, 상기 컷 오프 밸브로 개폐 신호를 출력하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 압력 감지 센서로부터 압력 정보가 수신되고 상기 제1 근접 센서로부터 방해물이 존재한다는 정보가 수신되면 컷 오프 밸브 폐쇄 신호를 출력할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어부는 상기 제2 압력 감지 센서로부터 압력 정보가 수신되고 상기 제2 근접 센서로부터 방해물이 존재한다는 정보가 수신되면 컷 오프 밸브 폐쇄 신호를 출력할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 핸들의 조작 방향 및 각도를 측정하기 위한 조향 각도 센서를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 유닛은 좌회전 시 상기 건설기계의 프론트 프레임과 리어 프레임 사이에 방해물이 존재하는지 여부를 탐지하기 위한 제1 근접 센서, 및 우회전 시 상기 건설기계의 상기 프론트 프레임과 상기 리어 프레임 사이에 방해물이 존재하는지 여부를 탐지하기 위한 제2 근접 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 제어 유닛은 상기 조향 각도 센서로부터 상기 핸들의 조작 방향 및 각도에 대한 정보를 입력받고, 상기 제1 및 제2 근접 센서들로부터 방해물 유무에 대한 정보를 입력받아, 상기 컷 오프 밸브로 개폐 신호를 출력할 수 있다.

예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 조향 시스템은 차량 측면에 방해물이 존재하는 경우 해당 방향으로 더 이상 조향되지 않도록 제어할 수 있다.

또한, 특정 방향으로 조향되어 조향 실린더가 끝단까지 이동한 이후에는 조향 펌프로부터 공급되는 작동유를 차단시켜 건설기계의 연비를 개선시킬 수 있다.

다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 조향 시스템을 나타내는 유압 회로도이다.
도 2는 건설기계의 프론트 프레임 및 리어 프레임을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 B 부분에 대한 확대도이다.
도 4는 도 1의 제어 유닛을 나타내는 도면이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 조향 시스템을 나타내는 유압 회로도이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에" 와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는" 과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 조향 시스템을 나타내는 유압 회로도이다. 도 2는 건설기계의 프론트 프레임 및 리어 프레임을 나타내는 사시도이다. 도 3은 도 2의 B 부분에 대한 확대도이다. 도 4는 도 1의 제어 유닛을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 조향 시스템은 작동유를 공급하는 조향 펌프(100), 작동유를 공급받아 상기 건설기계의 진행 방향을 제어하는 조향 실린더 유닛(300), 조향 펌프(100)로부터 조향 실린더 유닛(300)으로 공급되는 작동유의 유동 방향을 제어하기 위한 오비트롤 밸브 유닛(200), 조향 펌프(100)로부터 토출되는 작동유의 유량을 제어하기 위한 차압 레귤레이터(130), 조향 펌프(100)로부터 오비트롤 밸브 유닛(200)으로 작동유가 공급되는 것을 제어하기 위한 컷 오프 밸브(150), 및 컷 오프 밸브(150)를 전자적으로 제어하기 위한 제어 유닛(400)을 포함할 수 있다.

조향 펌프(100)는 엔진(도시되지 않음)으로부터 동력을 전달받을 수 있고, 오일 탱크(도시되지 않음)에 저장된 작동유를 흡입하여 펌프 라인(110)으로 토출할 수 있다. 조향 펌프(100)에서 토출된 작동유는 펌프 라인(110), 오비트롤 밸브 유닛(200), 및 조향 라인(230)을 차례대로 거쳐 조향 실린더 유닛(300)으로 공급될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 조향 펌프(100)는 사판(도시되지 않음)에 의해 토출 유량이 제어되는 가변식 펌프일 수 있다. 상기 사판은 조향 펌프(100)의 회전축에 대하여 경사지게 설치되는 원판으로서, 상기 회전축과 이루는 각도에 따라 조향 펌프(100)로부터 토출되는 작동유의 유량이 달라질 수 있다. 상기 사판의 각도는 유량 제어 실린더(120)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 유량 제어 실린더의 피스톤이 후진하면, 상기 사판과 상기 조향 펌프의 회전축이 이루는 각도는 작아지게 되고, 상기 조향 펌프로부터 토출되는 작동유의 유량은 증가될 수 있다. 반대로, 상기 유량 제어 실린더의 피스톤이 전진하면, 상기 사판과 상기 조향 펌프의 회전축이 이루는 각도는 커지게 되고, 상기 조향 펌프로부터 토출되는 작동유의 유량은 감소될 수 있다. 이 경우에 있어서, 상기 유량 제어 실린더의 전체 길이가 신장되는 방향을 상기 피스톤이 전진하는 방향으로 정의하고, 상기 유량 제어 실린더의 전체 길이가 줄어들도록 상기 피스톤이 이동하는 방향을 상기 피스톤의 후진 방향으로 정의할 수 있다.

오비트롤 밸브 유닛(200)은 오비트롤 밸브(210) 및 오비트롤(220)을 포함할 수 있다. 오비트롤 밸브(210) 및 오비트롤(220)은 핸들(도시되지 않음)과 연결될 수 있고. 운전자의 핸들 조작에 따라 작동유의 유동 방향을 제어할 수 있다. 또한, 오비트롤 밸브 유닛(200)은 운전자의 핸들 조작 속도에 따라 조향 실린더 유닛(300)으로 공급하는 작동유의 유량을 제어할 수 있다. 예를 들면, 운전자가 핸들을 시계 방향으로 회전시키면 상기 오비트롤도 시계 방향으로 회전할 수 있고, 상기 오비트롤 밸브는 좌측으로 절환될 수 있다. 반대로, 운전자가 핸들을 반시계 방향으로 회전시키면 상기 오비트롤도 반시계 방향으로 회전할 수 있고, 상기 오비트롤 밸브는 우측으로 절환될 수 있다. 오비트롤 밸브 유닛(200)은 펌프 라인(110)을 통해 작동유를 공급받고, 조향 라인(230)을 통해 조향 실린더 유닛(300)으로 작동유를 공급할 수 있다.

조향 실린더 유닛(300)은 제1 조향 실린더(310) 및 제2 조향 실린더(320)를 포함할 수 있다. 조향 실린더 유닛(300)은 조향 라인(230)을 통해 오비트롤 밸브 유닛(200)으로부터 작동유를 공급받을 수 있다. 구체적으로, 제1 조향 실린더(310)의 피스톤 측은 제1 조향 라인(232)과 연결되고 피스톤 로드 측은 제2 조향라인(234)과 연결될 수 있다. 제2 조향 실린더(320)의 피스톤 측은 제2 조향 라인(234)과 연결되고 피스톤 로드 측은 제1 조향 라인(232)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 조향 라인(232)을 통해 작동유가 공급되면, 제1 조향 실린더(310)의 피스톤은 전진하고 제2 조향 실린더(320)의 피스톤은 후진할 수 있다. 반대로, 제2 조향 라인(234)을 통해 작동유가 공급되면, 제1 조향 실린더(310)의 피스톤은 후진하고 제2 조향 실린더(320)의 피스톤은 전진할 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 조향 실린더들(310, 320)은 건설기계의 프론트 프레임(10) 및 리어 프레임(20) 사이에 설치될 수 있다. 제1 및 제2 조향 실린더들(310, 320)의 실린더들은 프론트 프레임(10)에 연결될 수 있고, 제1 및 제2 조향 실린더들(310, 320)의 피스톤 로드들은 리어 프레임(20)에 연결될 수 있다. 이 때, 제1 조향 실린더(310)는 전방을 향하여 좌측에, 제2 조향 실린더(320)는 우측에 위치하도록 서로 나란히 설치될 수 있다.

제1 조향 라인(232)으로 작동유가 공급되어 제1 조향 실린더(310)는 신장되고 제2 조향 실린더(320)는 수축되는 경우에는, 프론트 프레임(10) 및 리어 프레임(20)은 좌측으로 굽어질 수 있다. 이에 따라 상기 건설기계를 좌회전시킬 수 있다. 이와 반대로, 제2 조향 라인(234)으로 작동유가 공급되어 제1 조향 실린더(310)는 수축되고 제2 조향 실린더(320)는 신장되는 경우에는, 프론트 프레임(10) 및 리어 프레임(20)은 우측으로 굽어질 수 있고 상기 건설기계를 우회전시킬 수 있다. 즉, 제1 조향 라인(232)으로 작동유를 공급하면 상기 건설기계를 좌회전시킬 수 있고, 제2 조향 라인(234)으로 작동유를 공급하면 상기 건설기계를 우회전시킬 수 있다.

조향 펌프(100)로부터 토출된 작동유는 펌프 라인(110)을 따라 오비트롤 밸브 유닛(200)으로 공급될 수 있다. 오비트롤 밸브 유닛(200)은 운전자의 핸들 조작에 따라 작동유의 유동 방향을 제어할 수 있고, 제1 조향 라인(232) 또는 제2 조향 라인(234) 중에서 선택된 하나의 라인을 통해 조향 실린더 유닛(300)으로 작동유를 공급할 수 있다. 작동유를 공급받은 조향 실린더 유닛(300)은 피스톤이 전진 또는 후진함으로써 상기 건설기계의 진행 방향을 제어할 수 있다.

차압 레귤레이터(130)는 펌프 라인(110) 및 로드센싱 라인(240) 사이에 설치될 수 있다. 펌프 라인(110)의 압력과 로드센싱 라인(240)의 압력이 소정 압력 이상 차이가 나는 경우에는 차압 레귤레이터(130)가 절환되어 유량 제어 실린더(120)로 작동유를 공급함으로써 조향 펌프(100)로부터 토출되는 작동유의 유량을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 로드센싱 라인의 압력이 낮아지면, 상기 차압 레귤레이터는 우측으로 절환될 수 있고, 상기 펌프 라인의 작동유가 상기 유량 제어 실린더의 피스톤 측으로 공급될 수 있다. 이에 따라 상기 사판과 상기 조향 펌프의 회전축이 이루는 각도는 커지게 되고, 상기 조향 펌프로부터 토출되는 작동유의 유량은 감소될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 건설기계의 조향 시스템은 로드센싱 라인(240)에 설치되는 컷 오프 밸브(150)를 더 포함할 수 있다. 컷 오프 밸브(150)는 조향 펌프(100)로부터 오비트롤 밸브 유닛(200)으로 공급되는 작동유의 유량을 감소시킬 수 있다. 컷 오프 밸브(150)는 후술하는 제어 유닛(400)에 의해 제어될 수 있다.

제어 유닛(400)은 컷 오프 밸브(150)를 전자적으로 제어할 수 있다. 제어 유닛(400)이 컷 오프 밸브(150)로 폐쇄 신호를 출력하면 컷 오프 밸브(150)는 좌측으로 절환될 수 있다. 차압 레귤레이터(130)의 일측은 로드센싱 라인(240) 대신 오일 탱크(T)와 연결되고, 차압 레귤레이터(130)는 우측으로 절환될 수 있다. 이에 따라, 펌프 라인(100)의 작동유가 유량 제어 실린더(120)의 상기 피스톤 측으로 공급될 수 있고 조향 펌프(100)로부터 토출되는 작동유의 유량은 감소될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예들에 있어서, 제어 유닛(400)은 조향 실린더 유닛(300)으로 공급되는 작동유의 압력을 측정하기 위한 제1 및 제2 압력 감지 센서들(410, 412), 상기 건설기계의 프론트 프레임(10)과 리어 프레임(20) 사이에 방해물이 존재하는지 여부를 탐지하기 위한 제1 및 제2 근접 센서들(420, 422), 및 컷 오프 밸브(150)로 개폐 신호를 출력하기 위한 제어부(430)를 포함 할 수 있다.

예를 들면, 상기 제1 압력 감지 센서는 제1 조향 라인(232)에 설치될 수 있고, 상기 제2 압력 감지 센서는 제2 조향 라인(234)에 설치될 수 있다. 따라서, 상기 건설기계가 좌회전을 하는 경우에는 제1 압력 감지 센서(410)를 통해 제1 조향 라인(232)의 압력이 감지될 수 있고, 상기 건설기계가 우회전을 하는 경우에는 제2 압력 감지 센서(412)를 통해 제2 조향 라인(234)의 압력이 감지될 수 있다.

제1 근접 센서(420)는 상기 건설기계의 좌측에 설치될 수 있고, 좌회전 시에 프론트 프레임(10)과 리어 프레임(20) 사이에 있는 방해물을 탐지할 수 있다. 제2 근접 센서(422)는 상기 건설기계의 우측에 설치될 수 있고, 우회전 시에 프론트 프레임(10)과 리어 프레임(20) 사이의 방해물을 탐지할 수 있다. 예를 들면, 상기 건설기계의 좌측에 사람이 서 있는 경우에는 상기 제1 근접 센서가 이를 탐지할 수 있고, 상기 건설기계의 우측에 사람이 서 있는 경우에는 상기 제2 근접 센서가 이를 탐지할 수 있다.

제어부(430)는 제1 및 제2 압력 감지 센서들(410, 412)로부터 각각 제1 및 제2 조향 라인들(232, 234)의 압력 정보를 입력받을 수 있고, 제1 및 제2 근접 센서들(420, 422)로부터 각각 상기 건설기계의 좌측과 우측에 방해물이 존재하는지 여부에 대한 정보를 입력받을 수 있다. 제어부(430)는 상기 입력된 정보들을 바탕으로 컷 오프 밸브(150)로 개폐 신호를 출력할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 제어부(430)는 제1 압력 감지 센서(410)로부터 압력 정보가 수신되고 제1 근접 센서(420)로부터 방해물이 존재한다는 정보가 수신되면, 컷 오프 밸브(150) 폐쇄 신호를 출력할 수 있다.

예를 들어, 상기 건설기계가 좌회전 중인데 상기 건설기계 좌측에 사람이 서 있는 경우이다. 제1 조향 라인(232)으로 작동유가 공급되면 상기 건설기계는 좌회전할 수 있다. 이 경우 프론트 프레임(10)과 리어 프레임(20)은 좌측으로 굴절되면서 서로 가까워지기 때문에, 그 사이에 사람이 서 있으면 안전사고가 일어날 수 있다. 따라서, 제어부(430)는 제1 압력 센서(410) 및 제1 근접 센서(420)를 통해 상기와 같은 상황을 파악할 수 있고, 컷 오프 밸브(150)로 폐쇄 신호를 출력할 수 있다. 컷 오프 밸브(150)는 우측으로 절환되면서 폐쇄되고, 차압 레귤레이터(130)로 연결되는 로드센싱 라인(240)을 단절시켜 차압 레귤레이터(130)를 우측으로 절환시킬 수 있다. 펌프 라인(110)의 작동유는 유량 제어 실린더(120)로 공급되고, 조향 펌프(100)는 상기 사판의 각도가 증가되면서 토출되는 작동유의 유량이 감소될 수 있다. 펌프 라인(110)으로 작동유가 공급되는 동안에는 계속해서 상기 사판의 각도가 증가하기 때문에, 조향 펌프(100)는 더 이상 작동유를 토출하지 않을 수 있다. 작동유가 토출되지 않으면 조향 실린더 유닛(310)으로도 작동유가 공급되지 않기 때문에, 상기 건설기계는 더 이상 좌측으로 굴절될 수 없어 안전사고를 방지할 수 있다.

그러나, 상기와 같은 경우에도 우측 방향으로의 조향은 가능할 수 있다. 운전자가 핸들을 조작하여 우회전 신호를 입력하면, 오비트롤 밸브(210)는 우측으로 절환될 수 있다. 제1 조향 라인(232)은 오일 탱크(T)와 연결되고 제1 압력 감지 센서(410)에는 더 이상 압력이 감지되지 않을 수 있다. 이에 따라 제어 유닛(400)은 컷 오프 밸브(150)를 개방시켜 조향 펌프(100)로부터 작동유가 토출되도록 할 수 있기 때문이다.

예시적인 실시예들에 있어서, 제어부(430)는 제2 압력 감지 센서(412)로부터 압력 정보가 수신되고 제2 근접 센서(422)로부터 방해물이 존재한다는 정보가 수신되면, 컷 오프 밸브(150) 폐쇄 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 건설기계가 우회전 중인데 상기 건설기계 우측에 사람이 서 있는 경우이다. 제어부(430)는 컷 오프 밸브(150)를 폐쇄시켜 조향 펌프(100)로부터 작동유가 토출되지 않도록 함으로써 안전 사고를 방지할 수 있다. 그러나, 이러한 경우에도 좌측 방향으로의 조향은 가능할 수 있다.

이와 다르게, 상기 건설기계의 측면에 방해물이 존재하지 않는 경우에도 제어 유닛(400)은 컷 오프 밸브(150)를 폐쇄시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 건설기계가 좌회전 또는 우회전함에 따라 상기 제1 조향 실린더 또는 상기 제2 조향 실린더가 완전히 신장된 경우이다. 이 경우에 있어서 프론트 프레임(10)과 리어 프레임(20)은 충분히 가까워질 수 있고, 제1 근접 센서(420) 또는 제2 근접 센서(422)는 방해물이 있는 것으로 판단할 수 있다. 제어부(430)는 컷 오프 밸브(150)로 폐쇄 신호를 출력할 수 있고, 조향 펌프(100)로부터 더 이상 작동유가 토출되지 않도록 할 수 있다. 이를 통해, 제1 조향 실린더(310) 또는 제2 조향 실린더(320)가 끝단까지 이동한 이후에는 조향 펌프(100)로부터 공급되는 작동유를 차단시켜 상기 건설기계의 연비를 개선시킬 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 제어 유닛(400)은 제1 및 제2 압력 감지 센서들(410, 412) 대신 조향 각도 센서(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 상기 조향 각도 센서는 핸들의 조작 방향 및 각도를 측정하여 제어부(430)로 송신할 수 있다.

제어부(430)는 상기 조향 각도 센서로부터 핸들 조작에 대한 정보를 입력받을 수 있고, 제1 및 제2 근접 센서들(420, 422)로부터 각각 상기 건설기계의 좌측과 우측에 방해물이 존재하는지 여부에 대한 정보를 입력받을 수 있다. 제어부(430)는 상기 입력된 정보들을 바탕으로 컷 오프 밸브(150)로 개폐 신호를 출력할 수 있다.

예를 들어, 상기 조향 각도 센서로부터 좌회전에 해당하는 조작 신호가 수신되고 제1 근접 센서(420)로부터 방해물이 존재한다는 정보가 수신되면, 제어부(430)는 컷 오프 밸브(150) 폐쇄 신호를 출력할 수 있다.

이에 따라, 컷 오프 밸브(150)는 우측으로 절환되면서 폐쇄되고, 차압 레귤레이터(130)로 연결되는 로드센싱 라인(240)을 단절시켜 차압 레귤레이터(130)를 우측으로 절환시킬 수 있다. 펌프 라인(110)의 작동유는 유량 제어 실린더(120)로 공급되고, 조향 펌프(100)는 상기 사판의 각도가 증가되면서 토출되는 작동유의 유량이 감소될 수 있다. 펌프 라인(110)으로 작동유가 공급되는 동안에는 계속해서 상기 사판의 각도가 증가하기 때문에, 조향 펌프(100)는 더 이상 작동유를 토출하지 않을 수 있다. 작동유가 토출되지 않으면 조향 실린더 유닛(310)으로도 작동유가 공급되지 않기 때문에, 상기 건설기계는 더 이상 좌측으로 굴절될 수 없어 안전사고를 방지할 수 있다.

그러나, 상기와 같은 경우에도 우측 방향으로의 조향은 가능할 수 있다. 운전자가 핸들을 조작하여 우회전 신호를 입력하면, 오비트롤 밸브(210)는 우측으로 절환되고 제어 유닛(400)은 컷 오프 밸브(150)를 개방시켜 조향 펌프(100)로부터 작동유가 토출되도록 할 수 있기 때문이다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 건설기계의 조향 시스템은 펌프 라인(110)에 설치되는 컷 오프 레귤레이터(140)를 더 포함할 수 있다. 컷 오프 레귤레이터(140)는 조향 펌프(100)로부터 토출되는 작동유의 압력이 기 설정된 압력보다 높아지면 우측으로 절환될 수 있다. 펌프 라인(110)의 작동유는 컷 오프 레귤레이터(140)를 통해 유량 제어 실린더(120)로 공급될 수 있고, 상기 사판의 각도를 변화시켜 조향 펌프(100)로부터 토출되는 작동유의 유량을 감소시킬 수 있다. 즉, 컷 오프 레귤레이터(140)는 조향 펌프(100)로부터 토출되는 작동유를 기 설정된 유량 이하로 제어할 수 있다.

도 5는 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 조향 시스템을 나타내는 유압 회로도이다. 상기 건설기계의 조향 시스템은 컷 오프 밸브가 설치되는 위치를 제외하고는 도 1을 참조로 설명한 건설기계의 조향 시스템과 실질적으로 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.

도 5를 참조하면, 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 건설기계의 조향 시스템은 펌프 라인(110)에 설치되는 컷 오프 밸브(152)를 더 포함할 수 있다. 컷 오프 밸브(152)는 조향 펌프(100)로부터 오비트롤 밸브 유닛(200)으로 공급되는 작동유의 유량을 감소시킬 수 있다. 컷 오프 밸브(152)는 제어 유닛(400)에 의해 제어될 수 있다.

제어 유닛(400)으로부터 컷 오프 밸브 폐쇄 신호가 출력되면, 컷 오프 밸브(152)는 좌측으로 절환될 수 있다. 이에 따라, 펌프 라인(110)은 오일 탱크(T)와 연결될 수 있고, 오비트롤 밸브 유닛(200) 및 조향 실린더 유닛(300)으로 작동유가 공급되는 것을 차단시킬 수 있다. 이에 따라 로드센싱 라인(240)에는 압력이 생성되지 못하고 차압 레귤레이터(130)는 우측으로 절환될 수 있다. 펌프 라인(110) 내부의 작동유는 차압 레귤레이터(130)를 거쳐 유량 제어 실린더(120)로 공급될 수 있고, 상기 사판의 각도를 변화시켜 조향 펌프(100)로부터 작동유가 토출되지 않도록 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 조향 시스템은, 상기 건설기계의 측면에 방해물이 있는 경우에는 조향 펌프(100)로부터 작동유가 토출되지 않도록 하여, 해당 방향으로는 더 이상 조향이 되지 않도록 할 수 있다. 뿐만 아니라, 방해물이 없는 경우라도 조향 실린더가 최대로 신장된 이후에는 조향 펌프(100)로부터 작동유가 토출되지 않도록 하여, 불필요한 에너지 낭비를 줄여 상기 건설기계의 연비를 증가시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 프론트 프레임 20: 리어 프레임
100: 조향 펌프 110: 펌프 라인
120: 유량 제어 실린더 130: 차압 레귤레이터
140: 컷 오프 레귤레이터 150, 152: 컷 오프 밸브
200: 오비트롤 밸브 유닛 210: 오비트롤 밸브
220: 오비트롤 230: 조향 라인
232: 제1 조향 라인 234: 제2 조향 라인
240: 로드센싱 라인 300: 조향 실린더 유닛
310: 제1 조향 실린더 320: 제2 조향 실린더
400: 제어 유닛 410: 제1 압력 감지 센서
412: 제2 압력 감지 센서 420: 제1 근접 센서
422: 제2 근접 센서 430: 제어부
T: 오일 탱크

Claims (8)

1. 사판 각도에 따라 가변식으로 조향을 위한 작동유를 공급하는 조향 펌프;
   운전자의 핸들 조작에 따라 상기 조향 펌프로부터 공급되는 작동유의 유동 방향을 제어하여 건설기계를 조향하는 조향 실린더 유닛으로 공급하기 위한 오비트롤 밸브 유닛;
   상기 조향 펌프로부터 작동유가 토출되는 펌프 라인 및 상기 조향 실린더 유닛으로 공급되는 작동유의 압력을 전달하는 로드센싱 라인 사이에 설치되며, 상기 펌프 라인의 압력 및 상기 로드센싱 라인의 압력이 소정 압력 이상 차이가 나는 경우 상기 사판 각도를 변화시켜 상기 조향 펌프로부터 토출되는 작동유의 유량을 감소시키기 위한 차압 레귤레이터;
   상기 로드센싱 라인 또는 상기 펌프 라인에 설치되며, 상기 조향 펌프로부터 상기 오비트롤 밸브 유닛으로 작동유가 공급되는 것을 제어하기 위한 컷 오프 밸브; 및
   상기 컷 오프 밸브를 전자적으로 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하는 건설기계의 조향 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
   상기 건설기계를 좌회전시키기 위해 상기 오비트롤 밸브 유닛으로부터 상기 조향 실린더 유닛으로 작동유가 공급되는 제1 조향 라인의 압력을 측정하기 위한 제1 압력 감지 센서; 및
   상기 건설기계를 우회전시키기 위해 상기 오비트롤 밸브 유닛으로부터 상기 조향 실린더 유닛으로 작동유가 공급되는 제2 조향 라인의 압력을 측정하기 위한 제2 압력 감지 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 조향 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
   좌회전 시 상기 건설기계의 프론트 프레임과 리어 프레임 사이에 방해물이 존재하는지 여부를 탐지하기 위한 제1 근접 센서; 및
   우회전 시 상기 건설기계의 상기 프론트 프레임과 상기 리어 프레임 사이에 방해물이 존재하는지 여부를 탐지하기 위한 제2 근접 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 조향 시스템.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 제1 및 제2 압력 감지 센서들로부터 상기 조향 라인의 압력 정보를 입력받고, 상기 제1 및 제2 근접 센서들로부터 방해물 유무에 대한 정보를 입력받아, 상기 컷 오프 밸브로 개폐 신호를 출력하기 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 조향 시스템.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 압력 감지 센서로부터 압력 정보가 수신되고 상기 제1 근접 센서로부터 방해물이 존재한다는 정보가 수신되면 컷 오프 밸브 폐쇄 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 조향 시스템.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제2 압력 감지 센서로부터 압력 정보가 수신되고 상기 제2 근접 센서로부터 방해물이 존재한다는 정보가 수신되면 컷 오프 밸브 폐쇄 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 조향 시스템.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 핸들의 조작 방향 및 각도를 측정하기 위한 조향 각도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 조향 시스템.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
   좌회전 시 상기 건설기계의 프론트 프레임과 리어 프레임 사이에 방해물이 존재하는지 여부를 탐지하기 위한 제1 근접 센서; 및
   우회전 시 상기 건설기계의 상기 프론트 프레임과 상기 리어 프레임 사이에 방해물이 존재하는지 여부를 탐지하기 위한 제2 근접 센서를 더 포함하고,
   상기 조향 각도 센서로부터 상기 핸들의 조작 방향 및 각도에 대한 정보를 입력받고, 상기 제1 및 제2 근접 센서들로부터 방해물 유무에 대한 정보를 입력받아, 상기 컷 오프 밸브로 개폐 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 조향 시스템.

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