KR20190085720A

KR20190085720A - 건설 기계

Info

Publication number: KR20190085720A
Application number: KR1020180003930A
Authority: KR
Inventors: 이성민; 허찬
Original assignee: 주식회사 두산
Priority date: 2018-01-11
Filing date: 2018-01-11
Publication date: 2019-07-19
Also published as: KR102487257B1

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 건설 기계는 엔진과, 상기 엔진에 연결된 가변용량형 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프와, 상기 제1 유압 펌프 및 상기 제2 유압 펌프의 사판경전각을 각각 제어하는 전자 비례 제어 밸브와, 상기 제1 유압 펌프 및 상기 제2 유압 펌프 중 하나 이상으로부터 작동유를 공급받아 동작하는 제1 주행 모터 및 제2 주행 모터와, 상기 제1 유압 펌프가 토출한 작동유를 상기 제1 주행 모터와 상기 제2 주행 모터에 동시에 공급하도록 제어 가능한 주행 직진 밸브를 포함하는 메인 컨트롤 밸브와, 작동유를 회수하는 드레인 탱크와, 상기 전자 비례 제어 밸브를 제어하는 제어 장치, 그리고 상기 제어 장치의 고장시 상기 제2 유압 펌프에서 토출된 작동유를 상기 드레인 탱크 방향으로 이동시키는 비상 밸브를 포함한다.

Description

건설 기계{CONSTRUCTION MACHINERY}

본 발명은 건설 기계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자 비례 제어 밸브를 사용하여 가변용량형 유압 펌프의 사판경전각을 제어하는 건설 기계에 관한 것이다.

건설 기계는 크게 토목 공사나 건축 공사에 사용되는 모든 기계를 말한다. 일반적으로 건설 기계는 엔진과 엔진의 동력으로 동작하는 유압 펌프를 가지며, 엔진과 유압 펌프를 통해 발생한 동력으로 주행을 하거나 작업 장치를 구동한다.

예를 들어, 건설 기계의 한 종류인 굴삭기는 토목, 건축, 건설 현장에서 땅을 파는 굴삭 작업, 토사를 운반하는 적재 작업, 건물을 해체하는 파쇄 작업, 지면을 정리하는 정지 작업 등의 작업을 행하는 건설 기계로서 장비의 이동 역할을 하는 주행체와, 주행체에 탑재되어 360도 회전하는 상부 선회체, 그리고 작업 장치로 구성되어 있다.

또한, 굴삭기는 주행에 이용되는 주행 모터와, 상부 선회체 스윙(swing)에 사용되는 스윙 모터, 그리고 작업 장치에 이용되는 붐 실린더, 암 실린더, 버킷 실린더, 및 옵션 실린더 등의 구동 장치들을 포함하며, 이러한 구동 장치들은 엔진 또는 전기 모터에 의해 구동되는 가변 용량형 유압 펌프로부터 토출되는 작동유에 의해 구동된다. 그리고 굴삭기는 전술한 각종 구동 장치를 제어하기 위한 조이스틱, 조작 레버, 또는 페달 등을 포함하는 조작 장치도 가지고 있다.

또한, 굴삭기는 제1 유압 펌프와 제2 유압 펌프를 포함하는 복수의 유압 펌프를 사용할 수 있으며, 좌측 주행 모터와 우측 주행 모터를 포함하는 복수의 주행 모터를 사용할 수 있다. 그리고 제1 유압 펌프와 제2 유압 펌프로는 가변용량형 전자 제어 유압 펌프가 사용될 수 있다.

이와 같은 전자 제어 유압 펌프는 전자 비례 제어 밸브를 이용하여 사판경전각을 직접 제어한다. 그리고 전자 비례 제어 밸브는 제어 장치의 제어 신호에 의해 제어된다. 구체적으로, 사용자가 조작 장치를 조작하면 조작 신호가 제어 장치에 전달되고, 제어 장치는 조작 장치로부터 전달받은 조작 신호에 따라 전자 비례 제어 밸브를 제어하여 유압 펌프의 사판경전각을 조절하게 된다.

그런데, 전자 비례 제어 밸브를 제어하는 제어 장치에 고장이 발생할 경우 전자 비례 제어 밸브는 유압 펌프가 최대 유량으로만 작동유를 토출하도록 제어하게 되는 상황이 발생될 수 있다. 즉, 제어 장치가 고장나 전자 비례 제어 밸브가 아무런 제어 신호를 받지 못하면, 전자 비례 제어 밸브를 절환시키는데 사용되는 탄성 부재의 압력에 의해 전자 비례 제어 밸브는 유압 펌프가 최대 유량으로 작동유를 토출하도록 사판경전각을 조절한 상태로 멈춰버릴 수 있다.

이러한 상황에서 사용자가 조작 장치를 이용하여 각종 구동 장치를 조작할 경우 유압 펌프에서 최대 유량으로 토출되는 작동유의 압력이 상승하면서 유압 펌프의 입력 마력이 크게 증가하게 된다. 그리고 유압 펌프의 입력 마력이 엔진의 출력 마력을 초과하게 되면서, 엔진이 정지하는 현상이 발생되고 있다. 이와 같이 엔진이 정지하면 건설 기계의 주행도 불가능해지므로, 건설 기계를 정비하기 위해 이동시키기도 어려워지는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 제어 장치의 고장시에도 엔진이 정지하는 것을 방지할 수 있는 건설 기계를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 건설 기계는 엔진과, 상기 엔진에 연결된 가변용량형 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프와, 상기 제1 유압 펌프 및 상기 제2 유압 펌프의 사판경전각을 각각 제어하는 전자 비례 제어 밸브와, 상기 제1 유압 펌프 및 상기 제2 유압 펌프 중 하나 이상으로부터 작동유를 공급받아 동작하는 제1 주행 모터 및 제2 주행 모터와, 상기 제1 유압 펌프가 토출한 작동유를 상기 제1 주행 모터와 상기 제2 주행 모터에 동시에 공급하도록 제어 가능한 주행 직진 밸브를 포함하는 메인 컨트롤 밸브와, 작동유를 회수하는 드레인 탱크와, 상기 전자 비례 제어 밸브를 제어하는 제어 장치, 그리고 상기 제어 장치의 고장시 상기 제2 유압 펌프에서 토출된 작동유를 상기 드레인 탱크 방향으로 이동시키는 비상 밸브를 포함한다.

상기한 건설 기계는 상기 제1 유압 펌프와 상기 제2 유압 펌프가 각각 토출한 작동유를 상기 메인 컨트롤 밸브로 이동시키는 제1 유압 라인 및 제2 유압 라인과, 상기 제2 유압 라인에서 분기되어 상기 드레인 탱크와 연결되는 비상 드레인 라인를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 비상 밸브는 상기 비상 드레인 라인을 단속하되 상기 제어 장치의 고장시 열릴 수 있다.

상기한 건설 기계는 사용자가 조작하여 조작 신호를 발생시키는 조작 장치와, 상기 엔진에 연결된 파일럿 펌프를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어 장치는 상기 조작 장치의 조작 신호에 따라 상기 파일럿 펌프가 공급하는 작동유를 신호압으로 사용하여 상기 메인 컨트롤 밸브의 상기 주행 직진 밸브를 제어할 수 있다.

또한, 상기한 건설 기계는 상기 신호압을 상기 주행 직진 밸브에 전달하는 주행 직진 신호 라인과, 상기 파일럿 펌프와 상기 주행 직진 신호 라인의 일 지점을 연결하며 상기 파일럿 펌프가 토출하는 파일럿 신호압을 전달하는 비상 주행 신호 라인, 그리고 상기 주행 직진 신호 라인과 상기 비상 주행 신호 라인의 연결 지점에 설치되어 주행 직진 신호압과 상기 파일럿 신호압 중 상대적으로 높은 압력의 신호압을 상기 주행 직진 밸브에 전달하는 셔틀 밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 비상 밸브는 상기 비상 드레인 라인과 함께 상기 비상 주행 신호 라인을 단속하되 상기 제어 장치의 고장시 열릴 수 잇다.

또한, 상기한 건설 기계는 상기 비상 밸브와 상기 셔틀 밸브 사이의 상기 비상 주행 신호 라인에서 분기되어 상기 드레인 탱크와 연결되는 잔압 제거 라인과, 상기 잔압 제거 라인에 설치된 오리피스를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 건설 기계는 엔진과, 상기 엔진에 연결된 가변용량형 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프와, 상기 제1 유압 펌프 및 상기 제2 유압 펌프에서 토출된 작동유의 압력을 기설정된 압력 이하로 조절하는 파일럿 작동식 릴리프 밸브(pilot operated relief valve, PORV)와, 상기 제1 유압 펌프 및 상기 제2 유압 펌프의 사판경전각과 상기 파일럿 작동식 릴리프 밸브를 각각 제어하는 전자 비례 제어 밸브, 그리고 상기 전자 비례 제어 밸브를 제어하는 제어 장치를 포함한다.

상기 전자 비례 제어 밸브는 상기 제어 장치로부터 전달받은 제어 신호에 따라 상기 제1 유압 펌프 및 상기 제2 유압 펌프의 사판경전각을 전달하고, 상기 제어 장치로부터 제어 신호를 전달받지 못하면 상기 파일럿 작동식 릴리프 밸브를 개방시킬 수 있다.

또한, 상기한 건설 기계는 상기 제1 유압 펌프와 상기 제2 유압 펌프가 각각 토출한 작동유를 메인 컨트롤 밸브로 이동시키는 제1 유압 라인 및 제2 유압 라인과, 상기 제1 유압 라인 및 상기 제2 유압 라인으로부터 각각 분기되어 상기 제1 유압 펌프 및 상기 제2 유압 펌프에서 토출된 작동유를 드레인 시키는 제1 비상 압력 조절 라인 및 제2 비상 압력 조절 라인을 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 파일럿 작동식 릴리프 밸브는 상기 제1 비상 압력 조절 라인 및 상기 제2 비상 압력 조절 라인에 설치되어 상기 전자 비례 제어 밸브가 전달하는 신호에 따라 열릴 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 건설 기계는 제어 장치의 고장시에도 엔진이 정지하는 것을 안정적으로 방지할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 건설 기계의 유압 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 건설 기계의 유압 회로도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

또한, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 제2 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

도면들은 개략적이고 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 건설 기계(101)를 설명한다.

본 명세서에서, 건설 기계(101)는 굴삭기일 수 있다. 하지만, 본 발명이 굴삭기에 한정되는 것은 아니다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 건설 기계(101)는 엔진(100), 제1 유압 펌프(210), 제2 유압 펌프(220), 전자 비례 제어 밸브(261, 271), 제1 주행 모터(310), 제2 주행 모터(320), 메인 컨트롤 밸브(500), 제어 장치(700), 및 비상 밸브(400)를 포함한다.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 건설 기계(101)는 제1 유압 라인(610), 제2 유압 라인(620), 비상 드레인 라인(640), 조작 장치(900), 파일럿 펌프(270), 주행 직진 신호 라인(650), 비상 주행 신호 라인(670), 셔틀 밸브(450), 잔압 제거 라인(690), 오리피스(890)를 더 포함할 수 있다.

엔진(100)은 연료를 연소시켜 동력을 발생시킨다. 즉, 엔진(100)은 후술할 제1 유압 펌프(210)와 제2 유압 펌프(220) 그리고 파일럿 펌프(270)에 회전 동력을 공급할 수 있다. 또한, 본 발명의 제1 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 엔진(100) 대신 전기 모터 등 다른 동력 장치가 사용될 수도 있다.

제1 유압 펌프(210) 및 제2 유압 펌프(220)는 엔진(100)에 연결되어 엔진(100)이 발생시킨 동력으로 동작하며 작동유를 토출할 수 있다. 제1 유압 펌프(210) 및 제2 유압 펌프(220)에서 토출된 작동유는 후술할 제1 주행 모터(310) 및 제2 주행 모터(320)를 포함한 각종 구동 장치들에 공급될 수 있다. 또한, 제1 유압 펌프(210) 및 제2 유압 펌프(220)는 사판경전각에 따라 토출 유량이 가변하는 가변 용량형 전자 제어 유압 펌프일 수 있다.

전자 비례 제어 밸브는 제1 전자 비례 제어 밸브(261)와 제2 전자 비례 제어 밸브(271)를 포함할 수 있다. 제1 전자 비례 제어 밸브(261)는 제1 유압 펌프(210)의 사판경전각을 제어하고, 제2 전자 비례 제어 밸브(271)는 제2 유압 펌프(220)의 사판경전각을 제어할 수 있다.

제1 주행 모터(310) 및 제2 주행 모터(320)는 제1 유압 펌프(210) 및 제2 유압 펌프(220) 중 하나 이상으로부터 작동유를 공급받아 동작할 수 있다. 일례로, 제1 주행 모터(310)는 좌측 주행 모터이고 제2 주행 모터(320)는 우측 주행 모터일 수 있다. 하지만, 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 주행 모터(310)를 우측 주행 모터로 제2 주행 모터(320)를 좌측 주행 모터로 변경하여 실시할 수 있다.

메인 컨트롤 밸브(main control valve, MCV)(500)는 제1 유압 펌프(210) 및 제2 유압 펌프(220)로부터 제1 주행 모터(310) 및 제2 주행 모터(320)를 포함한 각종 구동 장치들에 각각 공급되는 작동유의 공급을 제어한다.

또한, 메인 컨트롤 밸브(500)는 복수의 제어 밸브를 포함할 수 있다. 그리고 각각의 제어 밸브는 제1 주행 모터(310) 및 제2 주행 모터(320)를 포함한 각종 구동 장치들에 대한 작동유의 공급을 제어한다.

구체적으로, 메인 컨트롤 밸브(500)는 제1 주행 제어 밸브(531)와, 제2 주행 제어 밸브(532), 그리고 주행 직진 밸브(535)를 포함할 수 있다.

제1 주행 제어 밸브(531)는 제1 주행 모터(310)에 공급되는 작동유의 공급을 제어하고, 제2 주행 제어 밸브(532)는 제2 주행 모터(320)에 공급되는 작동유의 공급을 제어할 수 있다. 그리고 주행 직진 밸브(535)는 제1 유압 펌프(210)가 토출한 작동유를 제1 주행 모터(310)와 제2 주행 모터(320)에 동시에 공급하도록 제어할 수 있다. 이때, 주행 직진 밸브(535)를 통해 공급되는 제1 유압 펌프(210)의 작동유는 제1 주행 밸브(531)와 제2 주행 밸브(532)를 거쳐 제1 주행 모터(310)와 제2 주행 모터(320)에 각각 공급될 수 있다.

또한, 메인 컨트롤 밸브(500)는 각종 구동 장치들을 제어하는 붐 제어 밸브(561, 562), 암 제어 밸브(571, 572), 버켓 제어 밸브(580), 스윙 제어 밸브(540), 및 옵션 밸브(590) 등을 더 포함할 수 있다.

또한, 메인 컨트롤 밸브(500)는 각종 제어 밸브의 양 단에 각각 연결되어 후술할 조작 장치(900)의 파일럿 신호를 전달받아 제어 밸브를 스트로크(stroke)시키는 스풀 캡(미도시)을 더 포함할 수 있다. 일례로, 스풀 캡에는 전자 비례 감압 밸브(electronic proportional pressure reducing valve, EPPRV)가 설치될 수 있으며, 전자 비례 감압 밸브의 개폐 정도에 따라 작동유의 압력으로 전달되는 파일럿 신호가 제어 밸브에 가하는 압력이 달라지고, 제어 밸브는 파일럿 신호가 가하는 압력에 의해 양 방향으로 움직이게 된다.

제어 장치(700)는 전자 비례 제어 밸브(261, 271) 및 메인 컨트롤 밸브(500)를 제어한다. 즉, 전자 비례 제어 밸브(261, 271)는 제어 장치(700)의 제어 신호에 의해 제어된다. 구체적으로, 사용자가 후술할 조작 장치(900)를 조작하면 조작 신호가 제어 장치(700)에 전달되고, 제어 장치(700)는 조작 장치(900)로부터 전달받은 조작 신호에 따라 전자 비례 제어 밸브(261, 271)를 제어하여 제1 유압 펌프(210) 및 제2 유압 펌프(220)의 사판경전각을 조절하게 된다. 이때, 제어 장치(700)는 전자 비례 제어 밸브(261, 271)를 전기적 신호를 통해 제어할 수 있다.

또한, 제어 장치(700)는 압력 센서(760)가 측정한 제1 유압 펌프(210) 및 제2 유압 펌프(220)에서 토출된 작동유의 압력 정보와 각도 센서(770)가 측정한 제1 유압 펌프(210) 및 제2 유압 펌프(220)의 사판 각도 정보를 전달받아 제1 유압 펌프(210) 및 제2 유압 펌프(220)를 피드백 제어할 수 있다.

또한, 제어 장치(700)는 조작 장치(900)로부터 전달받은 조작 신호에 따라 메인 컨트롤 밸브(500)를 제어하여 제1 주행 모터(310) 및 제2 주행 모터(320)를 포함하는 각종 구동 장치로 공급되는 작동유의 유량을 제어할 수 있다. 이때, 제어 장치(700)가 메인 컨트롤 밸브(500)를 제어하기 위한 신호압은 파일럿 펌프(270)가 토출하는 작동유를 사용하여 형성될 수 있다. 여기서, 파일럿 펌프(270)도 엔진(100)이 발생시킨 동력으로 동작할 수 있다.

또한, 제어 장치(700)는 엔진(100)을 포함한 건설 기계(101)의 여러 구성들을 제어할 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에서, 제어 장치(700)는 엔진 제어 장치(engine control unit, ECU) 및 차량 제어 장치(vehicle control unit, VCU) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

조작 장치(900)는 각종 구동 장치를 사용자가 조작할 수 있도록 운전실 내에 설치된 조이스틱, 조작 레버, 및 페달(pedal) 등을 포함한다. 조작 장치(900)는 사용자에 의해 조작에 따른 조작 신호를 제어 장치로 전달된다.

예를 들어, 사용자가 조작 장치(900)의 일부인 좌측 주행 페달과 우측 주행 페달을 동시에 밟으면, 주행 직진 신호가 제어 장치(700)에 전달된다. 그러면 제어 장치(700)는 파일럿 펌프(270)가 공급하는 작동유를 신호압으로 사용하여 메인 컨트롤 밸브(500)의 주행 직진 밸브(535)의 신호 수신부에 신호압을 공급한다. 주행 직진 밸브(535)는 신호압을 전달받으면 절환되어 제1 유압 펌프(210)의 압력을 제1 주행 모터(310)와 제2 주행 모터(320)로 동시에 전달하게 된다. 이때, 주행 직진 밸브(535)를 통해 공급되는 제1 유압 펌프(210)의 작동유는 제1 주행 밸브(531)와 제2 주행 밸브(532)를 거쳐 제1 주행 모터(310)와 제2 주행 모터(320)에 각각 공급될 수 있다.

이와 같은 방법으로 제어 장치(700)는 조작 장치(900)의 조작 신호에 따라 파일럿 펌프(270)가 공급하는 작동유를 신호압으로 사용하여 메인 컨트롤 밸브(500)의 주행 직진 밸브를 제어할 수 있다.

주행 직진 신호 라인(650)은 주행 직진 밸브(535)에 전술한 신호압을 전달할 수 있다.

비상 주행 신호 라인(670)은 파일럿 펌프(270)와 주행 직진 신호 라인(650)의 일 지점을 연결한다. 이에, 비상 주행 신호 라인(670)은 파일럿 펌프(270)가 토출하는 파일럿 신호압을 주행 직진 밸브(535) 방향으로 전달할 수 있다.

셔틀 밸브(450)는 주행 직진 신호 라인(650)과 비상 주행 신호 라인(670)의 연결 지점에 설치된다. 셔틀 밸브(450)는 제어 장치(700)의 제어에 따라 생성되어 주행 직진 신호 라인(650)을 따라 주행 직진 밸브(535)로 공급되는 주행 직진 신호압(A)과 파일럿 펌프(270)가 토출한 파일럿 신호압 중 높은 압력의 신호압(B)을 주행 직진 밸브(535)에 전달한다.

드레인 탱크(800)는 제1 유압 펌프(210), 제2 유압 펌프(220), 파일럿 펌프(270)에서 토출된 작동유를 회수한다. 예를 들어, 드레인 탱크(800)는 제1 유압 펌프(210) 및 제2 유압 펌프(220)에서 토출되어 각종 구동 장치에서 사용된 작동유를 회수하거나 각종 유압 라인 또는 신호 라인의 압력을 조절하기 위해 드레인(drain)된 작동유를 회수할 수 있다.

제1 유압 라인(610)은 제1 유압 펌프(210)가 토출한 작동유를 메인 컨트롤 밸브(500)로 이동시키고, 제2 유압 라인(620)은 제2 유압 펌프(220)가 토출한 작동유를 메인 컨트롤 밸브(500)로 이동시킨다. 그리고 메인 컨트롤 밸브(500)는 제1 유압 라인(610) 및 제2 유압 라인(620)을 통해 전달받은 작동유를 제1 주행 모터(310) 및 제2 주행 모터(320)를 포함하는 각종 구동 장치로 공급하게 된다.

비상 드레인 라인(640)은 제2 유압 라인(620)에서 분기되어 드레인 탱크(800)와 연결될 수 있다.

비상 밸브(400)는 비상 드레인 라인(640)과 비상 주행 신호 라인(670) 상에 설치되어 비상 드레인 라인(640)과 비상 주행 신호 라인(670)을 동시에 단속할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따르면, 비상 밸브(400)는 제어 장치(700)의 고장시 제2 유압 펌프(220)에서 토출된 작동유를 드레인 탱크(800) 방향으로 배출시킬 수 있다.

또한, 비상 밸브(400)는 제어 장치(700)의 고장시 파일럿 펌프(270)에서 토출된 파일럿 신호압을 셔틀 밸브(450) 방향으로 이동시킬 수 있다.

즉, 비상 밸브(400)는 제어 장치(700)의 고장시에 열려 제2 유압 펌프(220)에서 토출된 작동유를 드레인시키고, 셔틀 밸브(450)를 향해 파일럿 펌프(270)에서 토출된 파일럿 신호압을 전달하게 된다.

이때, 비상 밸브(400)는 사용자의 조작에 따라 열릴 수 있다. 또한, 비상 밸브(400)는 사용자가 직접 레버를 조작하여 기계적으로 조작하거나 사용자가 조작 장치(900)를 조작하여 생성된 전기적 신호로 조작할 수 있다.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 제어 장치(700)가 고장 난다 하더라도 엔진(100)이 멈추는 것을 방지할 수 있다.

구체적으로, 제어 장치(700)가 고장나면, 전자 비례 제어 밸브(261, 271)가 아무런 제어 신호를 받지 못하게 된다. 그러면, 전자 비례 제어 밸브(261, 271)는 절환 동작에 사용되는 탄성 부재의 압력에 의해 제1 유압 펌프(210) 및 제2 유압 펌프(220)가 최대 유량으로 작동유를 토출하도록 사판경전각을 조절한 상태로 멈춰버리게 된다. 이러한 상황에서는 사용자가 조작 장치(900)를 이용하여 각종 구동 장치를 조작할 경우 제1 유압 펌프(210) 및 제2 유압 펌프(220)에서 최대 유량으로 토출되는 작동유의 압력이 상승하면서 제1 유압 펌프(210)와 제2 유압 펌프(220)의 입력 마력이 크게 증가하게 된다. 그리고 제1 유압 펌프(210)와 제2 유압 펌프(220)의 입력 마력이 엔진(100)의 출력 마력을 초과하게 되면서, 엔진(100)이 정지하게 될 수 있다.

하지만, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 제어 장치(700)의 고장시 비상 밸브(400)가 열리면서 제2 유압 펌프(220)에서 토출되는 작동유를 드레인 탱크(800)로 배출하여 제2 유압 펌프(220)의 입력 마력을 무부하 상태에 가깝게 크게 낮출 수 있게 된다. 이에, 엔진(100)은 제1 유압 펌프(210)의 입력 마력만 감당하면 되므로, 엔진(100)이 정지하는 것을 안정적으로 방지할 수 있다.

또한, 제어 장치(700)는 조작 장치(900)의 조작 신호에 따라 파일럿 펌프(270)가 공급하는 작동유를 신호압으로 사용하여 메인 컨트롤 밸브(500)의 주행 직진 밸브(535)를 제어하는데, 제어 장치(700)가 고장나면서 주행 직진 밸브(535)를 제어하기 위한 주행 직진 신호압을 정상적으로 생성되지 못할 수도 있다. 즉, 엔진(100)이 정지하지는 않더라도, 주행 직진 신호압이 생성되지 않아 건설 기계(101)의 주행이 용이하지 않게 될 수 있다. 이 경우 건설 기계(101)를 정비하기 위해 이동시키기 어려워진다.

하지만, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 제어 장치(700)의 고장시에 비상 밸브(400)가 열리면서 파일럿 펌프(270)가 공급하는 파일럿 신호압이 셔틀 밸브(450)로 공급되고, 셔틀 밸브(450)는 주행 직진 신호압(A)과 파일럿 신호압 중 높은 압력의 신호압(B)을 주행 직진 밸브(535)에 전달하게 되므로, 제어 장치(700)의 고장으로 주행 직진 신호압이 정상적으로 생성되지 못하더라도, 주행 직진 밸브(535)는 파일럿 신호압에 의해 동작하여 건설 기계(101)를 직진 주행시킬 수 있게 된다.

잔압 제거 라인(690)은 비상 밸브(400)와 셔틀 밸브(450) 사이의 비상 주행 신호 라인(670)에서 분기되어 드레인 탱크(800)와 연결된다. 열린 비상 밸브(400)를 다시 닫고자 할 때, 비상 주행 신호 라인(670)에 걸려있는 압력을 잔압 제거 라인(690)을 통해 제거할 수 있다.

오리피스(orifice)(890)는 잔압 제거 라인(690)을 통해 비상 주행 신호 라인(670)의 파일럿 신호압이 과다하게 배출되는 것을 제한하여 비상 밸브(400)가 열렸을 때, 파일럿 신호압이 셔틀 밸브(450)를 향해 기설정된 압력으로 공급될 수 있게 한다. 여기서, 기설정된 압력은 주행 직진 신호압(A)을 고려하여 설정될 수 있다. 즉, 오리피스(890)의 사양을 조절하여 파일럿 펌프(270)가 셔틀 밸브(450)로 공급하는 파일럿 신호압의 크기를 조절할 수 있다.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 건설 기계(101)는 제어 장치(700)의 고장시에 엔진(100)이 정지하는 것을 안정적으로 방지할 수 있다.

또한 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 제어 장치(700)의 고장시에 엔진(100)이 정지하는 것을 방지할 뿐만 아니라 건설 기계(101)가 안정적으로 직진 주행을 수행할 수 있게 된다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 설명한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 건설 기계(102)는 엔진(100), 제1 유압 펌프(210), 제2 유압 펌프(220), 파일럿 작동식 릴리프 밸브(481, 482), 전자 비례 제어 밸브(262, 272), 및 제어 장치(700)를 포함한다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 건설 기계(102)는 드레인 탱크(800), 제1 유압 라인(610), 제2 유압 라인(620), 제1 비상 압력 조절 라인(681), 및 제2 비상 압력 조절 라인(682)을 더 포함할 수 있다.

제1 유압 라인(610)은 제1 유압 펌프(210)가 토출한 작동유를 메인 컨트롤 밸브(500)로 이동시키고, 제2 유압 라인(620)은 제2 유압 펌프(220)가 토출한 작동유를 메인 컨트롤 밸브(500)로 이동시킨다. 그리고 제1 비상 압력 조절 라인(681)은 제1 유압 라인(610)으로부터 분기되어 제1 유압 펌프(210)에서 토출된 작동유를 드레인 탱크(800)로 배출한다.

파일럿 작동식 릴리프 밸브(pilot operated relief valve, PORV)는 제1 파일럿 작동식 릴리프 밸브(481)와 제2 파일럿 작동식 릴리프 밸브(482)를 포함할 수 있다.

제1 파일럿 작동식 릴리프 밸브(481)는 제1 비상 압력 조절 라인(681)에 설치되어 제1 비상 압력 조절 라인(681)으로 배출되는 작동유의 압력을 조절한다.

제2 파일럿 작동식 릴리프 밸브(482)는 제2 비상 압력 조절 라인(682)에 설치되어 제2 비상 압력 조절 라인(682)으로 배출되는 작동유의 압력을 조절한다.

전자 비례 제어 밸브는 제1 전자 비례 제어 밸브(262)와 제2 전자 비례 제어 밸브(272)를 포함할 수 있다. 제1 전자 비례 제어 밸브(262)는 제1 유압 펌프(210)의 사판경전각을 제어하고, 제2 전자 비례 제어 밸브(272)는 제2 유압 펌프(220)의 사판경전각을 제어할 수 있다. 또한, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 제1 전자 비례 제어 밸브(262)는 제1 파일럿 작동식 릴리프 밸브(481)를 제어하고, 제2 전자 비례 제어 밸브(272)는 제2 파일럿 작동식 릴리프 밸브(482)를 제어한다.

구체적으로, 제1 전자 비례 제어 밸브(262)와 제2 전자 비례 제어 밸브(272)는 제어 장치(700)로부터 전달받은 제어 신호에 따라 제1 유압 펌프(210) 및 제2 유압 펌프(220)의 사판경전각을 전달하되, 제어 장치(700)의 고장으로 제어 장치(700)로부터 제어 신호를 전달받지 못하면 제1 파일럿 작동식 릴리프 밸브(481) 및 제2 파일럿 작동식 릴리프 밸브(482)를 각각 개방시킨다.

즉, 제1 파일럿 작동식 릴리프 밸브(481)와 제2 파일럿 작동식 릴리프 밸브(482)는 제1 전자 비례 제어 밸브(262)와 제2 전자 비례 제어 밸브(272)로부터 신호를 전달받으면 제1 비상 압력 조절 라인(681)과 제2 비상 압력 조절 라인(682)을 통해 작동유를 배출시킴으로써, 제1 유압 라인(610)과 제2 유압 라인(620)을 기설정된 압력으로 유지시킨다.

이에, 제어 장치(700)가 고장나 전자 비례 제어 밸브(262, 272)가 아무런 제어 신호를 받지 못하게 되면서, 제1 유압 펌프(210) 및 제2 유압 펌프(220)가 최대 유량으로 작동유를 토출하게 되더라도 제1 파일럿 작동식 릴리프 밸브(481)와 제2 파일럿 작동식 릴리프 밸브(482)가 제1 유압 라인(610)과 제2 유압 라인(620)의 압력을 기설정된 압력 이하로 유지하여 제1 유압 펌프(210)와 제2 유압 펌프(220)의 입력 마력이 엔진(100)의 출력 마력을 초과하게 되면서, 엔진(100)이 정지하는 것을 방지하게 된다.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 건설 기계(102)도 제어 장치(700)의 고장시에 엔진(100)이 정지하는 것을 안정적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 엔진(100)이 정지되지 않도록 제1 유압 펌프(210)와 제2 유압 펌프(220)에서 메인 컨트롤 밸브(500)로 전달되는 작동유의 압력이 기설정된 압력 이하로 유지될 뿐이므로, 제1 주행 모터(310)와 제2 주행 모터(320)는 메인 컨트롤 밸브(500)로부터 비록 낮은 압력일지라도 작동유를 공급받아 동작할 수 있다. 즉, 건설 기계(102)는 제어 장치(700)가 고장난 경우에도 직진 주행을 할 수 있게 된다.

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 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 엔진
101, 102: 건설 기계
210: 제1 유압 펌프
220: 제2 유압 펌프
261, 262: 제1 전자 비례 제어 밸브
270: 파일럿 펌프
271, 272: 제2 전자 비례 제어 밸브
310: 제1 주행 모터
320: 제2 주행 모터
400: 비상 밸브
450: 셔틀 밸브
481: 제1 파일럿 작동식 릴리프 밸브
482: 제2 파일럿 작동식 릴리프 밸브
500: 메인 컨트롤 밸브
531: 제1 주행 제어 밸브
532: 제2 주행 제어 밸브
535: 주행 직진 밸브
540: 스윙 제어 밸브
561, 562: 붐 제어 밸브
571, 572: 암 제어 밸브
580: 버켓 제어 밸브
590: 옵션 밸브
610: 제1 유압 라인
620: 제2 유압 라인
640: 비상 드레인 라인
670: 비상 주행 신호 라인
681: 제1 비상 압력 조절 라인
682: 제2 비상 압력 조절 라인
690: 잔압 제거 라인
700: 제어 장치
760: 압력 센서
770: 각도 센서
800: 드레인 탱크
890: 오리피스
900: 조작 장치

Claims

엔진;
상기 엔진에 연결된 가변용량형 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프;
상기 제1 유압 펌프 및 상기 제2 유압 펌프의 사판경전각을 각각 제어하는 전자 비례 제어 밸브;
상기 제1 유압 펌프 및 상기 제2 유압 펌프 중 하나 이상으로부터 작동유를 공급받아 동작하는 제1 주행 모터 및 제2 주행 모터;
상기 제1 유압 펌프가 토출한 작동유를 상기 제1 주행 모터와 상기 제2 주행 모터에 동시에 공급하도록 제어 가능한 주행 직진 밸브를 포함하는 메인 컨트롤 밸브;
작동유를 회수하는 드레인 탱크;
상기 전자 비례 제어 밸브를 제어하는 제어 장치; 및
상기 제어 장치의 고장시 상기 제2 유압 펌프에서 토출된 작동유를 상기 드레인 탱크 방향으로 이동시키는 비상 밸브
를 포함하는 건설 기계.
제1항에 있어서,
상기 제1 유압 펌프와 상기 제2 유압 펌프가 각각 토출한 작동유를 상기 메인 컨트롤 밸브로 이동시키는 제1 유압 라인 및 제2 유압 라인과;
상기 제2 유압 라인에서 분기되어 상기 드레인 탱크와 연결되는 비상 드레인 라인
를 더 포함하며,
상기 비상 밸브는 상기 비상 드레인 라인을 단속하되 상기 제어 장치의 고장시 열리는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
제2항에 있어서,
사용자가 조작하여 조작 신호를 발생시키는 조작 장치와;
상기 엔진에 연결된 파일럿 펌프를 더 포함하며,
상기 제어 장치는 상기 조작 장치의 조작 신호에 따라 상기 파일럿 펌프가 공급하는 작동유를 신호압으로 사용하여 상기 메인 컨트롤 밸브의 상기 주행 직진 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
제3항에 있어서,
상기 신호압을 상기 주행 직진 밸브에 전달하는 주행 직진 신호 라인과;
상기 파일럿 펌프와 상기 주행 직진 신호 라인의 일 지점을 연결하며 상기 파일럿 펌프가 토출하는 파일럿 신호압을 전달하는 비상 주행 신호 라인; 그리고
상기 주행 직진 신호 라인과 상기 비상 주행 신호 라인의 연결 지점에 설치되어 주행 직진 신호압과 상기 파일럿 신호압 중 상대적으로 높은 압력의 신호압을 상기 주행 직진 밸브에 전달하는 셔틀 밸브
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
제4항에 있어서,
상기 비상 밸브는 상기 비상 드레인 라인과 함께 상기 비상 주행 신호 라인을 단속하되 상기 제어 장치의 고장시 열리는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
제5항에 있어서,
상기 비상 밸브와 상기 셔틀 밸브 사이의 상기 비상 주행 신호 라인에서 분기되어 상기 드레인 탱크와 연결되는 잔압 제거 라인과;
상기 잔압 제거 라인에 설치된 오리피스
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
엔진;
상기 엔진에 연결된 가변용량형 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프;
상기 제1 유압 펌프 및 상기 제2 유압 펌프에서 토출된 작동유의 압력을 기설정된 압력 이하로 조절하는 파일럿 작동식 릴리프 밸브(pilot operated relief valve, PORV)
상기 제1 유압 펌프 및 상기 제2 유압 펌프의 사판경전각과 상기 파일럿 작동식 릴리프 밸브를 각각 제어하는 전자 비례 제어 밸브; 및
상기 전자 비례 제어 밸브를 제어하는 제어 장치
를 포함하는 건설 기계.
제7항에 있어서,
상기 전자 비례 제어 밸브는 상기 제어 장치로부터 전달받은 제어 신호에 따라 상기 제1 유압 펌프 및 상기 제2 유압 펌프의 사판경전각을 전달하고,
상기 제어 장치로부터 제어 신호를 전달받지 못하면 상기 파일럿 작동식 릴리프 밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
제8항에 있어서,
상기 제1 유압 펌프와 상기 제2 유압 펌프가 각각 토출한 작동유를 메인 컨트롤 밸브로 이동시키는 제1 유압 라인 및 제2 유압 라인과;
상기 제1 유압 라인 및 상기 제2 유압 라인으로부터 각각 분기되어 상기 제1 유압 펌프 및 상기 제2 유압 펌프에서 토출된 작동유를 드레인 시키는 제1 비상 압력 조절 라인 및 제2 비상 압력 조절 라인
을 더 포함하며,
상기 파일럿 작동식 릴리프 밸브는 상기 제1 비상 압력 조절 라인 및 상기 제2 비상 압력 조절 라인에 설치되어 상기 전자 비례 제어 밸브가 전달하는 신호에 따라 열리는 것을 특징으로 하는 건설 기계.