KR20230165717A - Boom energy recovery hydraulic system for construction machinery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템에 관한 것으로, 건설기계의 붐의 붐다운 시 발생되는 붐 에너지를 회수하여 바로 붐업에 적용함으로써 붐 실린더의 붐업 속도를 향상시킴과 함께, 붐 에너지를 건설기계의 각종 다른 동작에 사용할 수 있는 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따르면, 붐다운 시 버려지는 에너지를 회수하고, 이를 활용할 수 있고, 또한, 기존의 건설기계에 쉽게 설치되거나, 해제될 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to a boom energy recovery hydraulic system for construction equipment. By recovering the boom energy generated when the boom of a construction machine is lowered and applying it directly to the boom, it improves the boom-up speed of the boom cylinder and saves boom energy for construction. This relates to a boom energy recovery hydraulic system for construction machinery that can be used for various other operations of the machine.
According to the present invention, energy wasted when the boom is down can be recovered and utilized, and there is an advantage in that it can be easily installed or removed from existing construction machinery.
Description
본 발명은 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건설기계의 붐의 붐다운 시 발생되는 붐 에너지를 회수하여 바로 붐업에 적용함으로써 붐 실린더의 붐업 속도를 향상시킴과 함께, 붐 에너지를 건설기계의 각종 다른 동작에 사용할 수 있는 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a boom energy recovery hydraulic system for construction machinery, and more specifically, to improve the boom-up speed of the boom cylinder by recovering the boom energy generated when the boom of construction machinery is lowered and applying it directly to the boom-up. This relates to a boom energy recovery hydraulic system for construction machinery that can use boom energy for various other operations of construction machinery.
포크레인 내지 굴착기는 일반적으로 땅을 파거나 깎을 때 사용되는 건설기계로서, 건설 현장 및 다양한 산업 현장에서 널리 쓰이고 있다. 이러한 포크레인은 끝단이 곡선의 궤적을 따라서 이동될 수 있는 붐을 포함하고, 붐의 끝단에는 버킷을 포함하는 다양한 툴이 장착될 수 있다.Excavators and excavators are construction machines generally used for digging or cutting the ground, and are widely used at construction sites and various industrial sites. This excavator includes a boom whose end can be moved along a curved trajectory, and various tools including a bucket can be mounted on the end of the boom.
붐에는 유압실린더가 연결되고, 유압실린더는 승강 작동하면서 붐을 구동시킨다. 유압실린더는 유압계통의 오일 유동을 통해서 승강 작동된다. 포크레인은 엔진 등의 동력 수단을 포함한다. 엔진은 유압계통에서 오일 유동의 유동력을 제공하고, 동시에 포크레인의 이동을 위한 동력을 제공할 수 있다.A hydraulic cylinder is connected to the boom, and the hydraulic cylinder drives the boom while lifting and lowering. Hydraulic cylinders are raised and lowered through oil flow in the hydraulic system. An excavator includes power means such as an engine. The engine provides the fluidity of oil flow in the hydraulic system and can simultaneously provide power for the movement of the excavator.
일반적으로, 포크레인은 그 중량이 매우 크기 때문에 이동에 따른 연료 소모가 매우 크다. 또한, 붐의 자중 또한 무겁기 때문에 붐을 구동시키기 위해서도 많은 연료가 소모된다.In general, because the weight of an excavator is very large, fuel consumption due to movement is very large. Additionally, because the boom's own weight is also heavy, a lot of fuel is consumed to drive the boom.
최근 친환경 이슈가 대두되면서, 포크레인 등의 건설기계 분야에도 연비를 향상시키기 위한 다양한 기술 개발 및 연구가 이루어지고 있다. 예를 들어, 포크레인의 붐이 붐다운하는 경우, 붐의 붐 에너지(potential energy)를 회수한 뒤, 이를 일시적으로 저장하여, 포크레인의 이동이나 붐의 구동을 보조하는 기술 등이 제안된 바 있다.As eco-friendly issues have recently emerged, various technological developments and research are being conducted to improve fuel efficiency in the field of construction equipment such as excavators. For example, when the boom of an excavator goes down, a technology has been proposed to recover the boom energy (potential energy) of the boom and temporarily store it to assist in moving the excavator or driving the boom.
그러나, 이러한 종래의 기술에는 붐의 작업 동작이나, 작업 속도 등에 큰 제약을 가하여 작업능률을 저하시키는 문제가 있었고, 또한, 기존의 다양한 포크레인에 설치되기가 매우 어렵다는 문제가 있었다.However, this conventional technology had the problem of lowering work efficiency by imposing significant restrictions on the work operation of the boom or work speed, and also had the problem of being very difficult to install on various existing excavator cranes.
한편, 포크레인 또는 굴착기를 포함하는 건설기계에서 붐 에너지의 회수 시 회수된 붐 에너지는 기계식 에너지 변환부를 이용하여 내연기관의 구동 에너지를 보조하는데 사용할 수 있다. 또한, 회수된 붐 에너지는 전기 에너지로 변환하여 사용한다.Meanwhile, when boom energy is recovered from construction machinery including an excavator or excavator, the recovered boom energy can be used to assist the driving energy of the internal combustion engine using a mechanical energy conversion unit. Additionally, the recovered boom energy is converted into electrical energy and used.
그러나, 회수된 붐 에너지를 사용하기 위한 에너지 변환 시 에너지의 변환 단계가 많고, 변환부의 구성이 복잡하여 많은 에너지 손실이 발생된다는 문제점이 있었다. 또한, 붐 에너지를 변환하기 위한 변환부의 제작 및 설치 비용이 상당하여 전체 제작 비용 또한 증대된다는 문제점이 있었다.However, when converting energy to use the recovered boom energy, there are many energy conversion steps and the configuration of the conversion unit is complex, resulting in a large amount of energy loss. In addition, there was a problem that the overall manufacturing cost also increased because the manufacturing and installation costs of the conversion part for converting the boom energy were significant.
상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 건설기계에 있어서, 건설기계의 붐의 붐다운 시 발생되는 에너지를 회수한 후 회수된 붐 에너지를 붐 실린더에 바로 사용함으로써 붐 실런더의 붐업 속도를 향상시켜 붐업 동작을 신속하게 진행할 수 있어 작업 효율을 향상시킬 수 있으며, 붐 에너지를 건설기계의 각종 다른 동작에 사용할 수 있어 연료 절감 및 성능 향상을 도모할 수 있으며, 기존의 건설기계에 쉽게 설치되거나, 해제될 수 있는 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Based on the technical background as described above, the present invention, in construction machinery, recovers the energy generated when the boom of the construction machinery is lowered and then uses the recovered boom energy directly in the boom cylinder to speed up the boom-up of the boom cylinder. By improving the boom-up operation, work efficiency can be improved, and boom energy can be used for various other movements of construction equipment, saving fuel and improving performance. It can be easily installed on existing construction equipment. The purpose is to provide a boom energy recovery hydraulic system for construction equipment that can be turned on or off.
본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템은, 오일의 유동에 의해 로드가 승강 작동하고, 라지챔버 및 라지챔버의 상부에 형성되는 스몰챔버를 포함하는 붐 실린더와, 붐 실린더에 연결되어 오일을 축압하는 축압기를 포함하는 축압어셈블리, 및 오일의 유동에 의한 붐 실린더에 의해 붐업/붐다운 구동하는 붐을 포함하고, 오일의 유동을 제어하여 붐다운 시 에너지를 붐다운 시 에너지를 회수하여 재사용하는 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템에 있어서, 붐 실린더의 붐을 붐업/붐다운시키는 메인컨트롤밸브; 오일이 유동하는 복수의 라인과, 복수의 라인 중 선택된 라인에 적어도 하나 이상으로 설치되어 오일의 유량을 제어하는 밸브를 포함하는 밸브어셈블리; 메인펌프에 샤프트로 연결되어, 붐 실린더에 오일의 유동을 제공하고, 건설기계의 주행과 버킷, 암의 구동력 및 본체의 선회 구동력을 제공하는 엔진; 및 조작신호에 기초하여, 오일의 유동을 제어하는 제어부; 를 포함하고, 붐 실린더의 붐다운에 의해 라지챔버에서 유출되는 오일을 회수하여 바로 재사용하는 것을 특징으로 한다.A boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to an embodiment of the present invention includes a boom cylinder in which a rod moves up and down by the flow of oil, includes a large chamber and a small chamber formed on the upper part of the large chamber, and a boom cylinder. It includes a pressure accumulator assembly that is connected to and includes an accumulator that accumulates oil, and a boom that drives the boom up/boom down by a boom cylinder by the flow of oil, and controls the flow of oil to save energy when the boom is down. A boom energy recovery hydraulic system for construction equipment that recovers and reuses energy, comprising: a main control valve that booms up/down the boom of the boom cylinder; A valve assembly including a plurality of lines through which oil flows, and at least one valve installed in a selected line among the plurality of lines to control the flow rate of oil; An engine connected to the main pump by a shaft, providing oil flow to the boom cylinder, driving the construction machine, driving force for the bucket and arm, and swing driving force for the main body; and a control unit that controls the flow of oil based on the operation signal. It is characterized in that the oil flowing out of the large chamber is recovered and immediately reused by the boom down of the boom cylinder.
하나의 실시형태로서, 메인컨트롤밸브는, 오일의 유동이 붐 실린더의 라지챔버 또는 스몰챔버로 향하도록 동작하는 스풀과, 스풀에 연결되어, 스풀의 이동에 의해 라지챔버로 오일을 유동시켜 붐을 붐업시키는 붐업밸브라인과, 스풀에 연결되어, 스풀의 이동에 의해 스몰챔버로 오일을 유동시켜 붐을 붐다운시키는 붐다운밸브라인과, 붐업밸브라인에 배치되어, 라지챔버로 오일이 유동하도록 스풀을 제어하는 붐업밸브, 및 붐다운밸브라인에 배치되어, 스몰챔버로 오일이 유동하도록 스풀을 제어하는 붐다운밸브를 포함할 수 있다.In one embodiment, the main control valve is connected to a spool that operates to direct the flow of oil toward the large chamber or small chamber of the boom cylinder, and is connected to the spool to flow oil to the large chamber by moving the spool to control the boom. A boom-up valve line that raises the boom, a boom-down valve line that is connected to the spool and causes oil to flow into the small chamber by the movement of the spool to boom-down the boom, and a spool disposed on the boom-up valve line that allows oil to flow to the large chamber. It may include a boom-up valve that controls a boom-down valve, and a boom-down valve that is disposed on the boom-down valve line and controls the spool to allow oil to flow into the small chamber.
다른 하나의 실시형태로서, 제어부는, 붐의 붐업 또는 붐다운 동작을 제어하는 조이스틱에 연결될 수 있다.In another embodiment, the control unit may be connected to a joystick that controls the boom up or boom down operation.
구체적인 실시형태로서, 제어부는, 조이스틱에 연결되어, 조이스틱의 붐업 동작 시 압력 변화를 감지하여 조작 신호를 생성하는 제1 센서, 및 조이스틱에 연결되어, 조이스틱의 붐다운 동작 시 압력 변화를 감지하여 조작 신호를 생성하는 제2 센서에 연결되어 측정값을 수신하고, 제1 센서 및 제2 센서에 의해 생성된 조작 신호에 기초하여, 붐업밸브 또는 붐다운밸브의 개폐 여부를 제어할 수 있다.In a specific embodiment, the control unit includes a first sensor connected to the joystick, which detects a pressure change during a boom-up operation of the joystick and generates an operation signal, and is connected to the joystick, and operates by detecting a pressure change during a boom-down operation of the joystick. It is connected to a second sensor that generates a signal to receive measured values, and can control whether to open or close the boom-up valve or boom-down valve based on the manipulation signal generated by the first sensor and the second sensor.
다른 구체적인 실시형태로서, 제어부는, 붐 실린더의 유압을 측정하는 제3 및 제4 센서와, 축압기의 압력을 측정하는 제5 센서에 연결되어 측정값을 수신하고, 제3 센서와 제4 센서 및 제5 센서로부터 수신된 측정값에 기초하여, 밸브어셈블리의 복수의 라인 중 선택된 라인에 설치되는 어느 하나 이상의 밸브를 개폐하여 오일의 유량을 제어할 수 있다.In another specific embodiment, the control unit is connected to the third and fourth sensors that measure the hydraulic pressure of the boom cylinder and the fifth sensor that measures the pressure of the accumulator to receive measured values, and the third and fourth sensors And based on the measurement value received from the fifth sensor, the oil flow rate can be controlled by opening and closing one or more valves installed on a selected line among the plurality of lines of the valve assembly.
하나의 실시형태로서, 밸브어셈블리는, 붐 실린더의 라지챔버에 일측이 연결되는 제1 라인과, 제1 라인과 축압기를 연결하는 제2 라인과, 제1 라인과 축압기를 연결하는 제3 라인과, 붐 실린더의 스몰챔버에 일측이 연결되는 제5 라인과, 제1 라인에서 분기되고, 제5 라인에 연결되는 제6 라인과, 제1 라인에서 분기되는 제7 라인, 및 제5 라인 및 제6 라인에 일측이 연결되는 제8 라인을 포함하고, 제2 라인에 배치되어 축압기를 향해서만 오일을 유동시키고, 오일의 유량을 제어하는 AC 밸브와, 제3 라인에 배치되어 제1 라인을 향해서만 오일을 유동시키고, 오일의 유량을 제어하는 CA 밸브와, 제6 라인에 배치되어 오일 유량을 제어하는 AB 밸브, 및 축압기와 오일탱크 사이의 유로 상에 배치되어 온오프 방식으로 작동하는 릴리즈 밸브를 포함할 수 있다.As one embodiment, the valve assembly includes a first line on one side connected to the large chamber of the boom cylinder, a second line connecting the first line and the accumulator, and a third line connecting the first line and the accumulator. line, a fifth line connected on one side to the small chamber of the boom cylinder, a sixth line branched from the first line and connected to the fifth line, a seventh line branched from the first line, and a fifth line and an eighth line connected on one side to the sixth line, an AC valve disposed in the second line to flow oil only toward the accumulator and to control the flow rate of the oil, and an AC valve disposed in the third line to control the flow rate of the oil. A CA valve that flows oil only toward the line and controls the oil flow rate, an AB valve that is placed in the sixth line and controls the oil flow rate, and is placed on the flow path between the accumulator and the oil tank and operates in an on-off manner. May include an actuated release valve.
구체적인 실시형태로서, 붐의 붐다운 시 제2 라인에 배치된 AC 밸브를 개방하여 라지챔버에서 토출되는 오일을 제1 라인 및 제2 라인을 통해 축압기로 유입시켜 축압하고, 제3 라인에 배치된 CA 밸브를 개방하여 축압기에 축압된 오일을 제3 라인 및 제1 라인을 통해 붐 실린더의 라지챔버로 유입시켜, 붐다운에 의해 회수된 에너지를 바로 붐업에 사용할 수 있다.In a specific embodiment, when the boom is lowered, the AC valve disposed in the second line is opened to allow oil discharged from the large chamber to flow into the accumulator through the first and second lines to accumulate pressure, and is disposed in the third line. By opening the CA valve, the oil accumulated in the accumulator flows into the large chamber of the boom cylinder through the third line and the first line, and the energy recovered by boom down can be used directly for boom up.
다른 하나의 실시형태로서, 밸브어셈블리는, 붐 실린더의 라지챔버에 일측이 연결되는 제1 라인과, 제1 라인과 축압기를 연결하는 제2 라인과, 축압기에 일측이 연결되는 제3 라인과, 붐 실린더의 스몰챔버에 일측이 연결되는 제5 라인과, 제1 라인에서 분기되고, 제5 라인에 연결되는 제6 라인과, 제1 라인에서 분기되는 제7 라인과, 제5 라인 및 제6 라인에 일측이 연결되는 제8 라인, 및 제3 라인과 메인펌프를 연결하는 제9 라인를 포함하고, 제2 라인에 배치되어 축압기를 향해서만 오일을 유동시키고, 오일의 유량을 제어하는 AC 밸브와, 제3 라인에 배치되어 제9라인을 향해서만 오일을 유동시키고, 오일의 유량을 제어하는 CA 밸브와, 제6 라인에 배치되어 오일 유량을 제어하는 AB 밸브, 및 축압기와 오일탱크 사이의 유로 상에 배치되어 온오프 방식으로 작동하는 릴리즈 밸브를 포함할 수 있다.In another embodiment, the valve assembly includes a first line on one side connected to the large chamber of the boom cylinder, a second line on one side connected to the first line and the accumulator, and a third line on one side connected to the accumulator. And, a fifth line connected on one side to the small chamber of the boom cylinder, a sixth line branched from the first line and connected to the fifth line, a seventh line branched from the first line, a fifth line, and It includes an 8th line connected on one side to the 6th line, and a 9th line connecting the 3rd line and the main pump, and is disposed in the 2nd line to flow oil only toward the accumulator and to control the flow rate of the oil. AC valve, a CA valve disposed in the third line to flow oil only toward the ninth line and control the oil flow rate, an AB valve disposed in the sixth line to control the oil flow rate, and an accumulator and oil It may include a release valve disposed on the flow path between the tanks and operating in an on-off manner.
구체적인 실시형태로서, 붐의 붐다운 시 제2 라인에 배치된 AC 밸브를 개방하여 라지챔버에서 토출되는 오일을 제1 라인 및 제2 라인을 통해 축압기로 유입시켜 축압하고, 제3 라인에 배치된 CA 밸브를 개방하여 축압기에 축압된 오일을 제3 라인 및 제9라인을 통해 메인펌프로 유입시켜, 붐다운에 의해 회수된 에너지로 메인펌프를 통해 엔진을 구동시켜 건설기계의 주행, 붐 실린더, 버킷, 암의 구동력 및 본체의 선회 구동력에 바로 사용할 수 있다.In a specific embodiment, when the boom is lowered, the AC valve disposed in the second line is opened to allow oil discharged from the large chamber to flow into the accumulator through the first and second lines to accumulate pressure, and is disposed in the third line. By opening the CA valve, the oil accumulated in the accumulator flows into the main pump through the 3rd and 9th lines, and the energy recovered by boom down is used to drive the engine through the main pump to drive the construction equipment and boom. It can be used directly for the driving force of cylinders, buckets, and arms, as well as the swing driving force of the main body.
또 다른 하나의 실시형태로서, 밸브어셈블리는, 붐 실린더의 라지챔버에 일측이 연결되는 제1 라인과, 제1 라인과 축압기를 연결하는 제2 라인과, 제1 라인과 축압기를 연결하는 제3 라인과, 붐 실린더의 스몰챔버에 일측이 연결되는 제5 라인과, 제1 라인에서 분기되고, 제5 라인에 연결되는 제6 라인과, 제1 라인에서 분기되는 제7 라인과, 제5 라인 및 제6 라인에 일측이 연결되는 제8 라인, 및 제3 라인과 메인펌프를 연결하는 제9 라인을 포함하고, 제2 라인에 배치되어 축압기를 향해서만 오일을 유동시키고, 오일의 유량을 제어하는 AC 밸브와, 제1 라인과 제3 라인이 연결되는 연결부위에 인접하는 제1 라인에 배치되어 제1 라인을 향해서만 오일을 유동시키고, 오일의 유량을 제어하는 제1 CA 밸브와, 제9 라인에 배치되어 제9 라인을 통해 펌프로만 오일을 유동시키고, 오일의 유량을 제어하는 제2 CA 밸브와, 제6 라인에 배치되어 오일 유량을 제어하는 AB 밸브, 및 축압기와 오일탱크 사이의 유로 상에 배치되어 온오프 방식으로 작동하는 릴리즈 밸브를 포함할 수 있다.As another embodiment, the valve assembly includes a first line on one side connected to the large chamber of the boom cylinder, a second line connecting the first line and the accumulator, and a valve assembly connecting the first line and the accumulator. A third line, a fifth line connected on one side to the small chamber of the boom cylinder, a sixth line branched from the first line and connected to the fifth line, a seventh line branched from the first line, and It includes an 8th line connected on one side to the 5th line and the 6th line, and a 9th line connecting the 3rd line and the main pump, and is disposed in the 2nd line to flow oil only toward the accumulator, and the oil An AC valve that controls the flow rate, and a first CA valve that is disposed on the first line adjacent to the connection portion where the first line and the third line are connected, flows oil only toward the first line, and controls the flow rate of the oil. , a second CA valve disposed in the ninth line to flow oil only through the pump through the ninth line and control the oil flow rate, an AB valve disposed in the sixth line to control the oil flow rate, and an accumulator; It may include a release valve disposed on the flow path between the oil tanks and operating in an on-off manner.
구체적인 실시형태로서, 붐의 붐다운 시 제2 라인에 배치된 AC 밸브를 개방하여 라지챔버에서 토출되는 오일을 제1 라인 및 제2 라인을 통해 축압기로 유입시켜 축압하고, 제9 라인에 배치된 제2 CA 밸브를 폐쇄하고, 제1 라인과 제3 라인이 연결되는 연결부위에 인접하는 제1 라인에 배치된 제1 CA 밸브를 개방하여 축압기에 축압된 오일을 제3 라인 및 제1 라인을 통해 붐 실린더의 라지챔버로 유입시켜, 붐다운에 의해 회수된 에너지를 바로 붐업에 사용할 수 있다.As a specific embodiment, when the boom is lowered, the AC valve disposed in the second line is opened to allow oil discharged from the large chamber to flow into the accumulator through the first and second lines to accumulate pressure, and is disposed in the ninth line. The second CA valve disposed in the accumulator is closed, and the first CA valve disposed in the first line adjacent to the connection portion where the first line and the third line are connected is opened, and the oil accumulated in the accumulator is supplied to the third line and the first line. By flowing it into the large chamber of the boom cylinder through the line, the energy recovered by boom down can be used directly for boom up.
다른 구체적인 실시형태로서, 붐의 붐다운 시 제2 라인에 배치된 AC 밸브를 개방하여 라지챔버에서 토출되는 오일을 제1 라인 및 제2 라인을 통해 축압기로 유입시켜 축압하고, 제1 라인과 제3 라인이 연결되는 연결부위에 인접하는 제1 라인에 배치된 제1 CA 밸브를 폐쇄하고, 제9 라인에 배치된 제2 CA 밸브를 개방하여 축압기에 축압된 오일을 제3 라인 및 제9라인을 통해 메인펌프로 유입시켜, 붐다운에 의해 회수된 에너지로 메인펌프를 통해 엔진을 구동시켜 건설기계의 주행, 붐 실린더, 버킷, 암의 구동력 및 본체의 선회 구동력에 바로 사용할 수 있다.In another specific embodiment, when the boom is lowered, the AC valve disposed in the second line is opened to allow the oil discharged from the large chamber to flow into the accumulator through the first line and the second line to accumulate pressure, and the first line and The first CA valve disposed in the first line adjacent to the connection portion where the third line is connected is closed, and the second CA valve disposed in the ninth line is opened to allow the oil accumulated in the accumulator to be transferred to the third line and the third line. By flowing it into the main pump through Line 9, the energy recovered by the boom down can be used to drive the engine through the main pump and be directly used for the driving force of construction machinery, the driving force of the boom cylinder, bucket, and arm, and the swing driving force of the main body.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템은, 붐의 붐다운 시 발생되는 에너지를 회수한 후 회수된 붐 에너지를 붐 실린더에 바로 사용함으로써 붐 실런더의 붐업 속도를 향상시켜 붐업 동작을 신속하게 진행할 수 있어 작업 효율을 향상시킬 수 있으며, 붐 에너지를 건설기계의 각종 다른 동작에 사용할 수 있어 연료 절감 및 성능 향상을 도모할 수 있으며, 붐 에너지를 변환하기 위한 기계식 에너지 변환부 및 전기식 에너지 변환부의 삭제가 가능하여 전체 구성을 컴팩트하게 할 수 있으며, 기존의 건설기계에 쉽게 설치되거나, 해제될 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the boom energy recovery hydraulic system for construction equipment improves the boom-up speed of the boom cylinder by recovering the energy generated when the boom is lowered and then directly using the recovered boom energy in the boom cylinder. The boom-up operation can be carried out quickly to improve work efficiency, and the boom energy can be used for various other operations of construction equipment to save fuel and improve performance. Mechanical energy conversion to convert the boom energy The entire configuration can be made compact as the unit and the electric energy conversion unit can be removed, and it can be easily installed or removed from existing construction machinery.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 건설기계의 전체적인 모습을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템을 나타내는 계통도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 축압어셈블리를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 축압어셈블리를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 축압어셈블리의 브라켓을 절개하여 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템에서 붐의 붐다운 시 라지챔버에서 회수된 오일을 축압한 후 라지챔버로 공급하여 붐업하는 경우의 오일 유동을 나타내는 계통도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템을 나타내는 계통도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템에서 붐의 붐다운 시 라지챔버에서 회수된 오일을 메인펌프로 공급하여 엔진을 구동시켜 건설기계의 주행, 붐 실린더, 버킷, 암의 구동력 및 본체의 선회 구동력으로 사용하는 경우의 오일 유동을 나타내는 계통도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템을 나타내는 계통도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템에서 붐의 붐다운 시 라지챔버에서 회수된 오일을 축압한 후 라지챔버로 공급하여 붐업하는 경우의 오일 유동을 나타내는 계통도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템에서 붐의 붐다운 시 라지챔버에서 회수된 오일을 메인펌프로 공급하여 엔진을 구동시켜 건설기계의 주행, 붐 실린더, 버킷, 암의 구동력 및 본체의 선회 구동력으로 사용하는 경우의 오일 유동을 나타내는 계통도이다.1 is a conceptual diagram showing the overall appearance of a construction machine according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing a boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to a first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a plan view showing a pressure accumulation assembly according to the first embodiment of the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing a pressure accumulation assembly according to the first embodiment of the present invention.
Figure 5 is a plan view showing a cutaway bracket of the pressure accumulation assembly according to the first embodiment of the present invention.
Figure 6 is a schematic diagram showing the oil flow when the oil recovered from the large chamber is accumulated when the boom is lowered in the boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to the first embodiment of the present invention and then supplied to the large chamber to boom up. am.
Figure 7 is a schematic diagram showing a boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to a second embodiment of the present invention.
Figure 8 shows that in the boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to the second embodiment of the present invention, when the boom is down, the oil recovered from the large chamber is supplied to the main pump to drive the engine to drive the construction equipment, boom cylinder, This is a schematic diagram showing the oil flow when used as the driving force of the bucket and arm, and the swing driving force of the main body.
Figure 9 is a schematic diagram showing a boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to a third embodiment of the present invention.
Figure 10 is a schematic diagram showing the oil flow when the oil recovered from the large chamber is accumulated when the boom is lowered in the boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to the third embodiment of the present invention and then supplied to the large chamber to boom up. am.
Figure 11 shows that in the boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to the third embodiment of the present invention, when the boom of the boom is downed, the oil recovered from the large chamber is supplied to the main pump to drive the engine to drive the construction equipment, boom cylinder, This is a schematic diagram showing the oil flow when used as the driving force of the bucket and arm, and the swing driving force of the main body.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can be subjected to various modifications and can have various embodiments, specific embodiments will be exemplified and explained in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
본 발명에서 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.The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다.In the present invention, terms such as 'include' or 'have' are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. At this time, note that in the attached drawings, identical components are indicated by identical symbols whenever possible.
또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.Additionally, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some components are exaggerated, omitted, or schematically shown in the accompanying drawings.
(제1 실시예)(First Example)
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템 및 이를 포함하는 건설기계에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, the boom energy recovery hydraulic system for construction machinery according to the present invention and the construction machinery including the same will be described in detail.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 건설기계의 전체적인 모습을 나타내는 개념도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템을 나타내는 계통도이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 축압어셈블리를 나타내는 평면도이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 축압어셈블리를 나타내는 사시도이다. 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 축압어셈블리의 브라켓을 절개하여 나타내는 평면도이다. 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템에서 붐의 붐다운 시 라지챔버에서 회수된 오일을 축압한 후 라지챔버로 공급하여 붐업하는 경우의 오일 유동을 나타내는 계통도이다.1 is a conceptual diagram showing the overall appearance of a construction machine according to a first embodiment of the present invention. Figure 2 is a schematic diagram showing a boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to a first embodiment of the present invention. Figure 3 is a plan view showing a pressure accumulation assembly according to the first embodiment of the present invention. Figure 4 is a perspective view showing a pressure accumulation assembly according to the first embodiment of the present invention. Figure 5 is a plan view showing a cutaway bracket of the pressure accumulation assembly according to the first embodiment of the present invention. Figure 6 is a schematic diagram showing the oil flow when the oil recovered from the large chamber is accumulated when the boom is lowered in the boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to the first embodiment of the present invention and then supplied to the large chamber to boom up. am.
본 발명의 제1 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템에 대하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템은, 건설기계에 설치 및 해제가 가능한 구조로서, 건설기계에 설치되어 붐 에너지를 회수하여 재사용 및 재사용할 수 있다.The boom energy recovery hydraulic system for construction machinery according to the first embodiment of the present invention will be described in detail. The boom energy recovery hydraulic system for construction machinery according to the first embodiment of the present invention is a structure that can be installed and dismounted on construction machinery, and can be installed on construction machinery to recover boom energy and reuse it.
이를 위하여, 건설기계 및 상기 건설기계에 설치되는 본 발명의 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템에 대하여 상세하게 설명한다.To this end, construction machinery and the boom energy recovery hydraulic system for construction machinery of the present invention installed on the construction machinery will be described in detail.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템은 메인컨트롤밸브(160)와 밸브어셈블리(230)와 엔진(120) 및 제어부(170)를 포함하여 구성될 수 있으며, 건설기계(100)의 본체(110)와 붐(130) 및 실린더(140)에 연결하여 설치될 수 있다.When described with reference to the drawings, the boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to the first embodiment of the present invention includes a
구체적으로, 상기 본체(110)에는 붐(130) 및 붐 실린더(140)가 연결될 수 있다. 붐 실린더(140)는 오일의 유동에 의해 승강 작동할 수 있으며, 붐 실린더(140)의 승강 작동에 의해 붐(130)이 회전 운동을 할 수 있다.Specifically, a boom 130 and a
본체(110)의 내부에는 엔진(120)이 배치될 수 있다. 엔진(120)은 붐 실린더(140)에 오일의 유동을 제공할 수 있다. 엔진(120)은 본체(110)의 하측에 배치된 구동부(미도시)에 구동력을 제공하여 건설기계(100)를 주행할 수 있다. 엔진(120)은 버킷(미도시)과 암(미도시) 및 구동부 상에 선회 가능하게 설치되는 본체(110)의 선회 구동력을 제공할 수 있다.An
붐 실린더(140)의 동작에 대하여, 더욱 상세히 살펴보면 다음과 같다. 건설기계(100)는 본체(110)에 작업자가 탑승할 수 있는 캐비넷(150)이 배치될 수 있다. 캐비넷(150)에는 붐(130)의 붐업 또는 붐다운 동작을 제어할 수 있는 조이스틱(151)이 배치될 수 있다.The operation of the
구체적으로, 붐 실린더(140)는 오일의 유동에 의해 승강 작동하고, 붐(130)과 연결되는 로드(141)를 포함할 수 있다. 붐 실린더(140)는 라지챔버(142)와 라지챔버(142)의 상부에 형성되는 스몰챔버(143)를 포함할 수 있다. 라지챔버(142)와 스몰챔버(143)은 2 : 1의 크기로 형성될 수 있다.Specifically, the
로드(141)는 붐 실린더(140)의 스몰챔버(143)와 라지챔버(142) 사이에 배치되고, 라지챔버(142)에 오일이 유입되면 상승하고, 스몰챔버(143)에 오일이 유입되면 하강할 수 있다. 로드(141)가 상승하면 붐(130)이 붐업될 수 있고, 로드(141)가 하강하면 붐(130)이 붐다운할 수 있다.The
축압어셈블리(200)는 붐 실린더(140)에 연결되어 축압된 오일을 붐 실린더(140)로 토출하고, 붐 실린더(140)의 오일이 유입되어 축압될 수 있다. 구체적으로, 축압어셈블리(200)는 브라켓(210), 축압기(220), 밸브어셈블리(230), 메인배관(240)을 포함한다.The
브라켓(210)은 건설기계(100)의 본체(110)에 착탈 가능하게 체결되고, 브라켓(210)에는 축압기(220), 밸브어셈블리(230), 메인배관(240)이 배치된다. 브라켓(210)은 건설기계(100)에 설치되는 부분이고, 축압기(220), 밸브어셈블리(230), 메인배관(240)이 배치되는 구성이다.The
브라켓(210)은 얇은 판형 내지 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 브라켓(210)은 건설기계(100)의 외부에 배치될 수 있다. 브라켓(210)에는 건설기계(100)에 체결될 수 있도록 체결부(미도시)가 구비될 수 있다. 체결부(미도시)는 예를 들어서 볼트가 삽입될 수 있는 나사홀 등으로 구비될 수 있다.The
브라켓(210)은 붐(130)을 향하는 전방측에 메인배관(240) 및 밸브어셈블리(230)가 배치되고, 후방측에 중공부(212)가 형성되며, 전방측과 후방측의 사이에 축압기(220)가 배치될 수 있다. 브라켓(210)의 전방측에는 홈부(213)가 형성될 수 있다. The
홈부(213)는 브라켓(210)의 전단에서 후방측으로 함몰되어 형성될 수 있다. 홈부(213)의 형상은 건설기계(100)의 캐비넷(150)의 외면의 형상과 대응되도록 형상되어, 캐비넷(150)과 브라켓(210) 간의 공간적 간섭을 최소화할 수 있다. 메인배관(240)과 밸브어셈블리(230)는 브라켓(210)의 전방측에서 홈부(213)가 형성되지 않은 부분에 배치될 수 있다. 즉, 브라켓(210)의 전방측에서 어느 한 쪽에는 홈부(213)가 형성되고, 나머지 다른 한 쪽에는 메인배관(240)과 밸브어셈블리(230)가 배치될 수 있다. The groove portion 213 may be formed by being depressed from the front end of the
이러한 브라켓(210)의 구조에 의해서, 메인배관(240)과 밸브어셈블리(230)가 배치되는 브라켓(210)의 부분은 붐(130)에 더욱 근접하여 배치될 수 있고, 이에 따라 붐 실린더(140)에 연결되는 각종 배관 내지 라인들의 길이가 최소화될 수 있어, 오일 유동의 유동 저항을 최소화할 수 있다.Due to this structure of the
브라켓(210)의 후방측에는 중공부(212)가 형성될 수 있다. 축압어셈블리(200)의 후방측에는 엔진(120)이 배치될 수 있다. 중공부(212)에 의해서, 엔진(120)에서 발생하는 열이 축압기(220)에 미치는 영향을 줄일 수 있다. 또한, 중공부(212)는 브라켓(210)의 중량을 감소시킬 수도 있다. 중공부(212)는 브라켓(210)의 후방측뿐만 아니라, 브라켓(210)의 중앙부나 전방측에도 형성될 수 포함할 수 있다. A hollow portion 212 may be formed on the rear side of the
또한, 축압기(220)는 브라켓(210)의 후단부(후방측의 단부)와 이격되어 배치될 수 있다. 이를 통해서, 축압어셈블리(200)가 건설기계(100)에 설치된 상태에서도, 엔진(120)을 정비하기 위해 엔진룸을 열기 편리하고, 작업자가 축압기(220)를 분리 및 설치하기도 용이할 수 있다. 뿐만 아니라, 엔진(120)에서 발생하는 열과 진동 등이 축압기(220)에 직접 전달되는 것을 방지할 수 있다.Additionally, the
브라켓(210)의 전방측과 후방측 사이에는 마운트(211)가 배치될 수 있다. 마운트(211)는 축압기(220)를 마운팅하는 구성이다. 마운트(211)에 의해서 축압기(220)는 브라켓(210)의 상면으로부터 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 축압기(220)의 분리 및 설치가 용이할 수 있고, 엔진(120)에서 발생하는 열과 진동이 축압기(220)에 직접 전달되는 것을 방지할 수 있다.A mount 211 may be disposed between the front and rear sides of the
브라켓(210)은 건설기계(100)에 착탈 가능하게 설치될 수 있다. 브라켓(210)은 기존의 건설기계(100)의 외부 또는 내부를 개조하는 방식으로 설치될 수 있다. 브라켓(210)의 구체적인 크기나 세부적인 형태는 설치될 건설기계(100)에 따라서 일부 수정될 수 있다. 이러한 브라켓(210)의 구성으로 인해서 본 발명에 따른 에너지 회수 장치가 기존의 다양한 건설기계(100)에 쉽고 간편하게 설치될 수 있다.The
축압기(220)에는 오일이 축압될 수 있고, 필요 시에 축압기(220)에 미리 축압된 오일이 축압기(220)로부터 토출될 수 있다. 메인배관(240)은 붐 실린더(140)와 연결된다. 밸브어셈블리(230)는 메인배관(240)에 연결된다.Oil may be accumulated in the
메인컨트롤밸브(160)는 붐 실린더(140)에 연결되어 붐 실린더(140)로 제공되는 오일의 유동을 선택적으로 제어할 수 있다. 메인컨트롤밸브(160)는 건설기계(100)에 배치될 수 있다.The
여기서, 메인컨트롤밸브(160)는 라지챔버(142)에 라지챔버라인(144)으로 연결될 수 있고, 메인컨트롤밸브(160)는 스몰챔버(143)에 스몰챔버라인(145)으로 연결될 수 있다.Here, the
그리고, 메인컨트롤밸브(160)에는 스풀(161)이 배치될 수 있다.Additionally, a
스풀(161)에 의해 오일의 유동이 스몰챔버(143) 측으로 향하거나, 라지챔버(142) 측으로 향할 수 있다. 즉, 메인컨트롤밸브(160)에 배치되는 스풀(161)의 동작에 의해서, 붐 실린더(140)의 로드(141)가 상승 또는 하강할 수 있다. The flow of oil may be directed toward the
스풀(161)은 붐업밸브(163) 및 붐다운밸브(164)에 의해서 제어될 수 있다. 엔진(120)의 샤프트(121)에는 보조펌프(123)가 연결될 수 있다. 보조펌프(123)와 스풀(161)은 붐업밸브라인(165)으로 연결되고, 붐업밸브라인(165)에는 붐업밸브(163)가 배치될 수 있다. 보조펌프(123)와 스풀(161)은 붐다운밸브라인(166)으로 연결되고, 붐다운밸브라인(166)에는 붐다운밸브(164)가 배치될 수 있다. 붐업밸브(163)가 열리면 스풀(161)이 이동하여, 오일이 라지챔버(142)로 유동할 수 있고, 붐다운밸브(164)가 열리면 스풀(161)이 이동하여, 오일이 스몰챔버(143)로 유동할 수 있다.The
밸브어셈블리(230)는 파일럿배관(250)에 의해서 각각 개폐가 조절될 수 있다. 구체적으로, 밸브어셈블리(230)는 제1 라인(L1), 제2 라인(L2), 제3 라인(L3), AC 밸브(AC), CA 밸브(CA)를 포함한다.The opening and closing of the
제1 라인(L1)은 붐 실린더(140)의 라지챔버(142)와 연결되는 라인이다. 제1 라인(L1)은 라지챔버라인(144)과 연결될 수 있다. 제2 라인(L2) 및 제3 라인(L3)은 제1 라인(L1)과 축압기(220)의 사이를 연결하는 라인이다. The first line (L1) is a line connected to the
제2 라인(L2)에는 AC 밸브(AC)가 배치된다. AC 밸브(AC)는 오일 유동의 제어가 가능하도록 구비되는 밸브로서, 제2 라인(L2)에서 축압기(220)를 향해서만 오일의 유동을 제어하여 축압기(220)에 오일을 차징하는 차징 밸브일 수 있다.An AC valve (AC) is disposed in the second line (L2). The AC valve (AC) is a valve provided to control the oil flow. It controls the flow of oil only from the second line (L2) toward the
제3 라인(L3)에는 CA 밸브(CA)가 배치된다. CA 밸브(CA)는 오일 유동의 제어가 가능하도록 구비되는 밸브로서, 제3 라인(L3)에서 제1 라인(L1)을 향해서만 오일이 유동하도록 축압기(220) 내의 오일을 방출하는 방출 밸브일 수 있다.A CA valve (CA) is disposed in the third line (L3). The CA valve (CA) is a valve provided to control the oil flow, and is a release valve that releases the oil in the
밸브어셈블리(230)는 제5 라인(L5)과 제6 라인(L6)을 포함할 수 있다. 제5 라인(L5)은 붐 실린더(140)의 스몰챔버(143)와 연결되는 라인이다. 제5 라인(L5)은 붐 실린더(140)의 스몰챔버(143)에 일측이 연결될 수 있다. 제5 라인(L5)은 스몰챔버라인(145)과 연결될 수 있다.The
제6 라인(L6)은 제1 라인(L1)에서 분기되고, 제5 라인(L5)과 연결되는 라인이다. 제6 라인(L6)에는 제6 라인(L6)에서 오일의 유량 제어가 가능하도록 구비되는 AB 밸브(AB)가 배치될 수 있다. AB 밸브(AB)는 제1 라인(L1)에서 유동하는 오일의 일부를 제6 라인(L6) 및 제5 라인(L5)을 통해 붐 실린더(140)의 스몰챔버(143)로 유입하는 재생 밸브일 수 있다.The sixth line (L6) is a line that branches off from the first line (L1) and is connected to the fifth line (L5). An AB valve (AB) may be disposed in the sixth line (L6) to enable control of the flow rate of oil in the sixth line (L6). The AB valve (AB) is a regeneration valve that introduces a portion of the oil flowing in the first line (L1) into the
밸브어셈블리(230)는 제7 라인(L7)을 포함할 수 있다. 제7 라인(L7)은 제1 라인(L1)에서 분기되고, 후술하는 제2 오일탱크(T2)와 연결되는 라인이다. 제7 라인(L7)에는 제7 라인(L7)에서 오일의 유량 제어가 가능하도록 구비되는 AR 밸브(AR, 미도시)가 더 배치될 수 있다. 제7 라인(L7)에 AR 밸브(AR)이 배치되면, AR 밸브(AR)는 축압기(220)에 오일이 가득 찬 경우, 축압기(220)로 유동하는 오일의 일부가 유입되는 리턴 밸브일 수 있다.The
밸브어셈블리(230)는 제5 라인(L5) 및 제6 라인(L6)에 일측이 연결되는 제8 라인(L8)을 더 포함할 수 있다. 제8 라인(L8)은 후술하는 제3 오일탱크(T3)와 연결될 수 있다. 제8 라인(L8)을 통해서, AB 밸브(AB)를 통과한 오일이 제3 오일탱크(T3)로 유입될 수도 있다The
밸브어셈블리(230)는 릴리즈 밸브(RE)를 포함할 수 있다. 릴리즈 밸브(RE)는 축압기(220) 및 후술하는 제1 오일탱크(T1) 사이의 유로 상에 배치된다. 릴리즈 밸브(RE)는 축압기(220)와 제1 오일탱크(T1) 사이의 유로 상에 배치되어 온오프(on-off) 방식으로 작동된다.The
상기에서 살펴본 밸브어셈블리(230)의 CA 밸브(CA), AC 밸브(AC), AB 밸브(AB), AR 밸브(AR, 미도시), 릴리즈 밸브(RE) 등은 모두 제어부(170)에 의해 제어될 수 있다.The CA valve (CA), AC valve (AC), AB valve (AB), AR valve (AR, not shown), and release valve (RE) of the
메인배관(240)은 붐 실린더(140)와 연결되는 배관이다. 메인배관(240)은 하나가 구비되고, 제1 라인(L1) 및 제5 라인(L5)이 메인배관(240)에 동시에 형성될 수 있다. 또는, 메인배관(240)은 두개가 구비되고, 각각에 제1 라인(L1) 및 제5 라인(L5)이 별개로 형성될 수도 있다. 메인배관(240)의 선단부에는 조인트블럭(241)이 배치될 수 있다. 조인트블럭(241)에는 붐 실린더(140)의 라지챔버(142)와 스몰챔버(143)가 연결될 수 있다.The
엔진(120)에는 샤프트(121)가 구비되고, 샤프트(121)에는 메인펌프(122)가 연결될 수 있다. 메인펌프(122)와 스풀(161)은 메인밸브라인(162)으로 연결되고, 메인밸브라인(162)을 통해 스풀(161) 및 메인컨트롤밸브(160)에 오일이 유동될 수 있다.The
오일탱크(T)는 오일이 유입되어 저장되거나, 저장된 오일을 유출할 수 있도록 적어도 하나 이상으로 형성될 수 있다.The oil tank (T) may be formed of at least one oil tank (T) to allow oil to flow in and be stored therein, or to allow the stored oil to flow out.
오일탱크(T)는 릴리즈 밸브(RE)에 배관으로 연결되는 제1 오일탱크(T1), 제7 라인에 연결되는 제2 오일탱크(T2), 제8 라인에 연결되는 제3 오일탱크(T3)를 포함할 수 있다.The oil tank (T) is a first oil tank (T1) connected to the release valve (RE) by piping, a second oil tank (T2) connected to the 7th line, and a third oil tank (T3) connected to the 8th line. ) may include.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 의한 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템은 모바일(400)에 의해 제어될 수 있고, 모바일(400)은 사용자 또는 작업자가 갖는 단말기일 수 있다.Meanwhile, the boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to the first embodiment of the present invention may be controlled by the mobile 400, and the mobile 400 may be a terminal owned by a user or worker.
모바일(400)은 제어부(170)와 통신 가능하게 연결될 수 있다. 또한, 모바일(400)은 제어부(170)에 제어 가능하게 연결될 수 있으며, 모바일(400)에 의해 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템이 제어될 수 있다.The mobile 400 may be communicatively connected to the
구체적으로, 모바일(400)의 조작 신호에 기초하여 제어부(170)를 통해 메인컨트롤밸브(160)와 밸브어셈블리(230) 및 엔진(120)을 포함하는 각종 장치의 동작을 제어할 수 있다.Specifically, the operation of various devices including the
모바일(400)은 제어명령을 입력하는 입력수단(미도시)과, 각종 동작 상태를 디스플레이하기 위한 디스플레이수단(미도시)을 포함하는 출력수단을 구비할 수 있다.The mobile 400 may be provided with an input means (not shown) for inputting control commands and an output means including a display means (not shown) for displaying various operating states.
여기서, 모바일(400)은 스마트폰, PDA, 노트북, 태블릿 중 어느 하나일 수 있다.Here, the mobile 400 may be any one of a smartphone, PDA, laptop, or tablet.
또한, 모바일(400)은 제어부(170)와 시리얼 통신(Serial Communication), 이더넷 통신(Ethernet Communication)으로 통신이 가능하도록 이루어질 수 있으며, 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 비콘(Beacon), RFID 등으로 통신이 가능하도록 이루어질 수 있으며, 모바일(400)의 통신 방식은 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the mobile 400 can communicate with the
이를 위하여, 모바일(400)에는 제어부(170)를 통해 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템을 제어 및 동작시키기 위한 프로그램 또는 어플리케이션이 설치될 수 있다.To this end, a program or application for controlling and operating the boom energy recovery hydraulic system for construction equipment may be installed in the mobile 400 through the
제어부(170)는 조작 신호에 기초하여 건설기계(100)의 동작을 제어할 수 있다. 이를 위하여, 상기 제어부(170)는 전자제어유닛(ECU)일 수 있다.The
구체적으로, 제어부(170)는 모바일(400)의 제어동작에 따른 조작 신호에 기초하여, 메인컨트롤밸브(160)와 밸브어셈블리(230) 및 엔진(120)을 포함하는 각종 장치의 동작을 제어하여 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템을 동작시킬 수 있다.Specifically, the
제어부(170)는 모바일(400)의 제어동작에 따른 조작 신호에 기초하여, 붐업밸브(163) 또는 붐다운밸브(164)의 개폐 여부를 제어할 수 있다.The
또한, 제어부(170)는 조이스틱(151)의 조작 신호에 기초하여, 건설기계(100)의 동작을 제어하고, 붐업밸브(163) 또는 붐다운밸브(164)의 개폐 여부를 제어할 수 있다.In addition, the
이를 위하여, 조이스틱(151)에는 제1 센서(S1) 및 제2 센서(S2)가 구비될 수 있다. 제1 센서(S1)는 조이스틱(151)의 붐업 동작 시의 압력 변화를 감지하여 조작 신호를 생성하고, 제2 센서(S2)는 조이스틱(151)의 붐다운 동작 시의 압력 변화를 감지하여 조작 신호를 생성할 수 있다.For this purpose, the
제1 센서(S1) 및 제2 센서(S2)에 의해 생성된 조작 신호는 제어부(170)로 전달되고, 제어부(170)는 이러한 조작 신호에 기초하여, 붐업밸브(163) 또는 붐다운밸브(164)의 개폐 여부를 제어할 수 있다.The operation signal generated by the first sensor (S1) and the second sensor (S2) is transmitted to the
여기서, 제1 센서(S1) 및 제2 센서(S2)에 의해 생성된 조작 신호는 제어부(170)를 통해 모바일(400)로 전송될 수 있다. 이를 통해, 모바일(400)로 붐업밸브(163) 또는 붐다운밸브(164)의 개폐 여부를 제어할 수 있다.Here, the manipulation signal generated by the first sensor S1 and the second sensor S2 may be transmitted to the mobile 400 through the
한편, 붐다운밸브(164)는 라지챔버라인(144)에도 배치될 수 있다. 즉, 붐다운밸브(164)는 붐다운밸브라인(166)의 유동뿐만 아니라, 라지챔버라인(144)의 유동도 제어할 수 있다. 이 경우, 상황에 따라서, 조이스틱(151)의 붐다운 동작 시에, 제어부(170)가 붐다운밸브(164)를 폐쇄되도록 제어하여, 라지챔버(142)로부터 메인컨트롤밸브(160)로 오일이 유동하는 것을 차단할 수도 있다.Meanwhile, the boom down
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 제어부(170)를 통해 붐 실린더(140)의 붐다운에 의해 라지챔버(142)에서 유출되는 오일을 회수하여 붐업 또는 건설기계(100)의 주행, 붐 실린더, 버킷, 암의 구동력 및 본체(110)의 선회 구동력으로 바로 재사용할 수 있다.By the above-described structure, the oil leaking out of the
이러한 설정 및 설정 해제는 모바일(400)을 통한 제어부(170)의 제어에 의해 이루어질 수 있다. 또한, 조이스틱(151)의 조작 신호를 통한 제어부(170)의 제어에 의해 이루어질 수 있다.These settings and de-settings can be accomplished by controlling the
한편, 제1 라인(L1)과 제5 라인(L5)에는 제3 센서(S3) 및 제4 센서(S4)가 배치될 수 있으며, 제3 센서(S3) 및 제4 센서(S4)는 상시 유압을 측정할 수 있고, 측정된 유압의 측정값을 제어부(170)에 전달할 수 있다.Meanwhile, a third sensor (S3) and a fourth sensor (S4) may be placed on the first line (L1) and the fifth line (L5), and the third sensor (S3) and fourth sensor (S4) are always Oil pressure can be measured, and the measured oil pressure value can be transmitted to the
제3 센서(S3) 및 제4 센서(S4)는 붐 실린더(140)의 유압을 측정하고, 제5 센서(S5)는 축압기(220)의 압력을 측정하고, 제어부는 제3 센서(S3)과 제4 센서(S4)를 통해 붐 실린더(140)의 유압 측정값을 수신하고, 제5 센서(S5)를 통해 축압기(220)의 유압 측정값을 수신한 후 제3 센서(S3)와 제4 센서(S4) 및 제5 센서(S5)로부터 수신된 측정값에 기초하여, 밸브어셈블리(230)의 복수의 라인 중 선택된 라인에 설치되는 어느 하나 이상의 밸브를 개폐하여 오일의 유량을 제어할 수 있다.The third sensor (S3) and the fourth sensor (S4) measure the hydraulic pressure of the
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템의 동작과정을 간략하게 설명한다.Hereinafter, the operation process of the boom energy recovery hydraulic system for construction machinery according to the first embodiment of the present invention will be briefly described with reference to FIG. 6.
붐(130)이 붐다운하는 경우, 붐다운밸브(164)를 폐쇄하고, 붐 실린더(140)의 스몰챔버(143)로 오일을 유입하여 붐 실린더(140)의 로드(141)를 하강시키며, 로드(141)의 하강에 따른 라지챔버(142) 내부의 오일을 제1 라인(L1)을 통해 토출시킨다.When the boom 130 goes down, the boom down
제2 라인(L2)에 배치된 AC 밸브(AC)를 개방하여 라지챔버(122)에서 토출되는 오일을 제1 라인(L1) 및 제2 라인(L2)을 통해 축압기(220)로 유입시켜 축압한다.The AC valve (AC) disposed in the second line (L2) is opened to allow oil discharged from the
그리고, 제3 라인(L3)에 배치된 CA 밸브(CA)를 개방하여 축압기(220)에 축압된 오일을 제3 라인(L3) 및 제1 라인(L1)을 통해 붐 실린더(140)의 라지챔버(142)로 유입시켜, 붐다운에 의해 회수된 에너지를 바로 붐업에 사용할 수 있다.Then, the CA valve (CA) disposed in the third line (L3) is opened to allow the oil accumulated in the
여기서, 축압기(220)에 축압된 오일을 제3 라인(L3) 및 제1 라인(L1)을 통해 붐 실린더(140)의 라지챔버(142)로 유입 시 제2 라인(L2)에 배치되는 AC 밸브(AC)는 폐쇄함으로써 축압기(220)에 축압된 오일을 붐 실린더(140)로만 유입시킬 수 있다.Here, when the oil accumulated in the
이때, 붐다운밸브(164)는 잠겨 있기 때문에, 오일이 메인컨트롤밸브(160) 측으로 유동하지 않고, 제1 라인(L1)으로만 토출될 수 있다.At this time, since the boom down
이러한 과정을 통해서, 붐(130)의 붐 에너지를 축압기(220)에 저장할 수 있고, 저장된 붐 에너지를 붐(130)의 붐업에 활용하여 건설기계(100)의 연료를 절감하거나, 성능을 향상시킬 수 있다.Through this process, the boom energy of the boom 130 can be stored in the
즉, 축압기(220)에 축압된 오일을 즉시 붐(130)의 붐업 동작에 동력을 보조함으로써 에너지를 변환하기 위한 기계식 에너지 변환부 또는/및 전기식 에너지 변환부가 요구되지 않아, 장치의 슬림화가 가능하다.In other words, the oil accumulated in the
또한, 엔진(130)의 메인펌프(122)에 의하여 라지챔버라인(144)을 통해 라지챔버(142)로 오일이 유입되는 것에 더하여, 축압기(220)로부터 제3 라인(L3) 및 제1 라인(L1)을 통해 라지챔버(142)로 오일을 유입시키는 등 라지챔버(142)로 오일의 유입량을 증대시켜 붐업 속도를 증가시킬 수 있다.In addition, in addition to oil flowing into the
이때에는, AB 밸브(AB), AR 밸브(AR) 및 붐다운밸브(164)는 폐쇄되고, 제3 라인(L3)에 배치된 CA 밸브(CA)만을 개방하여 오일이 제3 라인(L3) 및 제1 라인(L1)을 통해 라지챔버(142)로만 유입되도록 함으로써 붐업 동작에 필요한 동력을 보조할 수 있다.At this time, the AB valve (AB), AR valve (AR), and boom down
(제2 실시예)(Second Embodiment)
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템을 나타내는 계통도이다. 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템에서 붐의 붐다운 시 라지챔버에서 회수된 오일을 메인펌프로 공급하여 엔진을 구동시켜 건설기계의 주행, 붐 실린더, 버킷, 암의 구동력 및 본체의 선회 구동력으로 사용하는 경우의 오일 유동을 나타내는 계통도이다.Figure 7 is a schematic diagram showing a boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to a second embodiment of the present invention. Figure 8 shows that in the boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to the second embodiment of the present invention, when the boom is down, the oil recovered from the large chamber is supplied to the main pump to drive the engine to drive the construction equipment, boom cylinder, This is a schematic diagram showing the oil flow when used as the driving force of the bucket and arm, and the swing driving force of the main body.
본 발명의 제2 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템은, 축압기에 연결되는 제3 라인이 엔진의 메인펌프에 제9 라인으로 연결되는 것을 제외하고는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템과 동일한 구조이므로, 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.The boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to the second embodiment of the present invention is the first embodiment of the present invention, except that the third line connected to the accumulator is connected to the main pump of the engine through the ninth line. Since it has the same structure as the boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to the example, redundant description of the same configuration will be omitted.
도 7 및 도 8을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제2 실시예에 의한 밸브어셈블리는, 축압기(220)에 일측이 연결되는 제3 라인(L3) 및 제3 라인(L3)과 메인펌프(122)를 연결하는 제9 라인(L9)을 포함할 수 있다.7 and 8, the valve assembly according to the second embodiment of the present invention includes a third line (L3) on one side connected to the
그리고, CA 밸브(CA)가 제3 라인(L3)에 배치되어 오일의 유량을 제어하여, 제3 라인(L3)에서 제9 라인(L9)을 향해서만 오일을 유동시킬 수 있다.Additionally, the CA valve (CA) is disposed in the third line (L3) to control the flow rate of oil, allowing oil to flow only from the third line (L3) toward the ninth line (L9).
따라서, 붐(130)이 붐다운하는 경우, 붐다운밸브(164)를 폐쇄하고, 붐 실린더(140)의 스몰챔버(143)로 오일을 유입하여 붐 실린더(140)의 로드(141)를 하강시키며, 로드(141)의 하강에 따른 라지챔버(142) 내부의 오일을 제1 라인(L1)을 통해 토출시킨다.Therefore, when the boom 130 goes down, the boom down
제2 라인(L2)에 배치된 AC 밸브(AC)를 개방하여 라지챔버(142)에서 토출되는 오일을 제1 라인(L1) 및 제2 라인(L2)을 통해 축압기(220)로 유입시켜 축압할 수 있다.The AC valve (AC) disposed in the second line (L2) is opened to allow oil discharged from the
그리고, 제3 라인(L3)에 배치된 CA 밸브(CA)를 개방하여 축압기(220)에 축압된 오일을 제3 라인(L3) 및 제9 라인(L9)을 통해 메인펌프(122)로 유입시켜, 붐다운에 의해 회수된 에너지로 메인펌프(122)를 통해 엔진(120)을 구동하여 건설기계(100)의 주행, 붐 실린더(140), 버킷, 암의 구동력 및 본체(110)의 선회 구동력에 바로 사용할 수 있다.Then, the CA valve (CA) disposed in the third line (L3) is opened to allow the oil accumulated in the
여기서, 축압기(220)에 축압된 오일을 제3 라인(L3) 및 제9 라인(L9)을 통해 메인펌프(122)로 유입 시 제2 라인(L2)에 배치되는 AC 밸브(AC)는 폐쇄함으로써 축압기(220)에 축압된 오일을 메인펌프로만 유입시킬 수 있다.Here, when the oil accumulated in the
이때, 붐다운밸브(164)는 잠겨 있기 때문에, 오일이 메인컨트롤밸브(160) 측으로 유동하지 않고, 제1 라인(L1)으로만 토출될 수 있다.At this time, since the boom down
이러한 과정을 통해서, 붐(130)의 붐 에너지를 축압기(220)에 저장할 수 있고, 저장된 붐 에너지를 엔진(120)에 제공하여 건설기계(100)의 주행, 붐 실린더(140), 버킷, 암의 구동력 및 본체(110)의 선회 구동력에 사용할 수 있다.Through this process, the boom energy of the boom 130 can be stored in the
즉, 축압기(220)에 축압된 오일을 즉시 엔진(120)의 동력을 보조함으로써 건설기계(100)의 연료를 절감하거나, 성능을 향상시킬 수 있다.In other words, the oil accumulated in the
(제3 실시예)(Third Embodiment)
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템을 나타내는 계통도이다. 도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템에서 붐의 붐다운 시 라지챔버에서 회수된 오일을 축압한 후 라지챔버로 공급하여 붐업하는 경우의 오일 유동을 나타내는 계통도이다. 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템에서 붐의 붐다운 시 라지챔버에서 회수된 오일을 메인펌프로 공급하여 엔진을 구동시켜 건설기계의 주행, 붐 실린더, 버킷, 암의 구동력 및 본체의 선회 구동력으로 사용하는 경우의 오일 유동을 나타내는 계통도이다.Figure 9 is a schematic diagram showing a boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to a third embodiment of the present invention. Figure 10 is a schematic diagram showing the oil flow when the oil recovered from the large chamber is accumulated when the boom is down in the boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to the third embodiment of the present invention and then supplied to the large chamber to boom up. am. Figure 11 shows that in the boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to the third embodiment of the present invention, when the boom is down, the oil recovered from the large chamber is supplied to the main pump to drive the engine to drive the construction equipment, boom cylinder, This is a schematic diagram showing the oil flow when used as the driving force of the bucket and arm, and the swing driving force of the main body.
본 발명의 제3 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템은, 축압기에 연결되는 제3 라인이 제1 라인에 연결되고, 밸브의 위치 변경 및 밸브가 추가되는 것을 제외하고는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템과 동일한 구조이므로, 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.The boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to the third embodiment of the present invention is, except that the third line connected to the accumulator is connected to the first line, the position of the valve is changed, and the valve is added. Since the structure is the same as that of the boom energy recovery hydraulic system for construction equipment according to the second embodiment of the invention, redundant description of the same structure will be omitted.
도 9 내지 도 11을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제3 실시예에 의한 밸브어셈블리는, 제3 라인(L3)이 제1 라인(L1)과 축압기(220)를 연결하고, 제9 라인(L9)이 제3 라인(L3)과 메인펌프(122)를 연결할 수 있다.9 to 11, in the valve assembly according to the third embodiment of the present invention, the third line (L3) connects the first line (L1) and the
그리고, 제1 라인(L1)과 제3 라인(L3)이 연결되는 연결부위에 인접하는 제1 라인(L1)에 배치되어 제1 라인(L1)을 향해서만 오일을 유동시키고, 오일의 유량을 제어하는 제1 CA 밸브(CA1) 및 제9 라인(L9)에 배치되어 제9 라인(L9)을 통해 메인펌프(122)로만 오일을 유동시키고, 오일의 유량을 제어하는 제2 CA 밸브(CA2)를 포함할 수 있다.Also, it is disposed on the first line (L1) adjacent to the connection portion where the first line (L1) and the third line (L3) are connected, so that the oil flows only toward the first line (L1), and the oil flow rate is adjusted. The first CA valve (CA1) that controls the second CA valve (CA2) is disposed on the ninth line (L9) and flows oil only to the
붐(130)이 붐다운하는 경우, 붐다운밸브(164)를 폐쇄하고, 붐 실린더(140)의 스몰챔버(143)로 오일을 유입하여 붐 실린더(140)의 로드(141)를 하강시키며, 로드(141)의 하강에 따른 라지챔버(142) 내부의 오일을 제1 라인(L1)을 통해 토출시킨다.When the boom 130 goes down, the boom down
붐다운에 의해 회수된 에너지를 바로 붐업에 사용하는 경우, 도 10에 도시하고 있는 바와 같이, 제2 라인(L2)에 배치된 AC 밸브(AC)를 개방하여 라지챔버(142)에서 토출되는 오일을 제1 라인(L1) 및 제2 라인(L2)을 통해 축압기(220)로 유입시켜 축압한다.When the energy recovered by boom down is used directly for boom up, as shown in FIG. 10, the AC valve (AC) disposed in the second line (L2) is opened and the oil is discharged from the
그리고, 제3 라인(L3)에 배치된 제1 CA 밸브(CA)를 개방하여 축압기(220)에 축압된 오일을 제3 라인(L3) 및 제1 라인(L1)을 통해 붐 실린더(140)의 라지챔버(142)로 유입시켜, 붐다운에 의해 회수된 에너지를 바로 붐업에 사용할 수 있다.Then, the first CA valve (CA) disposed in the third line (L3) is opened to allow the oil accumulated in the
여기서, 축압기(220)에 축압된 오일을 제3 라인(L3) 및 제1 라인(L1)을 통해 붐 실린더(140)의 라지챔버(142)로 유입 시 제2 라인(L2)에 배치되는 AC 밸브(AC)는 폐쇄함으로써 축압기(220)에 축압된 오일을 붐 실린더(140)로만 유입시킬 수 있다.Here, when the oil accumulated in the
이때, 붐다운밸브(164)는 잠겨 있기 때문에, 오일이 메인컨트롤밸브(160) 측으로 유동하지 않고, 제1 라인(L1)으로만 토출될 수 있다.At this time, since the boom down
이러한 과정을 통해서, 붐(130)의 붐 에너지를 축압기(220)에 저장할 수 있고, 저장된 붐 에너지를 붐(130)의 붐업에 활용하여 건설기계(100)의 연료를 절감하거나, 성능을 향상시킬 수 있다.Through this process, the boom energy of the boom 130 can be stored in the
한편, 붐다운에 의해 회수된 에너지로 건설기계의 각종 동작에 사용하는 경우, 도 11에 도시하고 있는 바와 같이, 제2 라인(L2)에 배치된 AC 밸브(AC)를 개방하여 라지챔버(142)에서 토출되는 오일을 제1 라인(L1) 및 제2 라인(L2)을 통해 축압기(220)로 유입시켜 축압할 수 있다.Meanwhile, when using the energy recovered by boom down for various operations of construction equipment, as shown in FIG. 11, the AC valve (AC) disposed in the second line (L2) is opened to open the large chamber (142). ) can be accumulated by flowing the oil discharged from the oil into the
그리고, 제3 라인(L3)에 배치된 제2 CA 밸브(CA2)를 개방하여 축압기(220)에 축압된 오일을 제3 라인(L3) 및 제9 라인(L9)을 통해 메인펌프(122)로 유입시켜, 붐다운에 의해 회수된 에너지로 메인펌프(122)를 통해 엔진(120)을 구동하여 건설기계의 주행, 붐 실린더, 버킷, 암의 구동력 및 본체의 선회 구동력에 바로 사용할 수 있다.Then, the second CA valve (CA2) disposed in the third line (L3) is opened to allow the oil accumulated in the
여기서, 축압기(220)에 축압된 오일을 제3 라인(L3) 및 제9 라인(L9)을 통해 메인펌프(122)로 유입 시 제2 라인(L2)에 배치되는 AC 밸브(AC) 및 제1 라인(L1)에 배치되는 제1 CA 밸브(CA1)는 폐쇄함으로써 축압기(220)에 축압된 오일은 메인펌프(122)로만 유입된다.Here, when the oil accumulated in the
이때, 붐다운밸브(164)는 잠겨 있기 때문에, 오일이 메인컨트롤밸브(160) 측으로 유동하지 않고, 제1 라인(L1)으로만 토출될 수 있다.At this time, since the boom down
이러한 과정을 통해서, 붐(130)의 붐 에너지를 축압기(220)에 저장할 수 있고, 저장된 붐 에너지를 엔진에 제공하여 건설기계의 주행, 붐 실린더, 버킷, 암의 구동력 및 본체의 선회 구동력에 사용할 수 있다.Through this process, the boom energy of the boom 130 can be stored in the
본 발명의 제3 실시예에 따른 건설기계용 봄 에너지 회수 유압시스템은, 제3 라인(L3)에 배치되는 제1 CA 밸브(CA1) 또는 제9 라인(L9)에 배치되는 제2 CA 밸브(CA2)를 선택적으로 제어하여 붐(130)의 붐다운 시 발생되는 붐 에너지를 붐업에 사용하거나, 엔진(120)의 동력으로 사용함으로써 작업 효율을 향상시킴과 함께, 연료를 절감하고, 성능을 향상시킬 수 있다.The spring energy recovery hydraulic system for construction machinery according to the third embodiment of the present invention includes a first CA valve (CA1) disposed in the third line (L3) or a second CA valve (CA1) disposed in the ninth line (L9) By selectively controlling CA2), the boom energy generated when the boom 130 is lowered is used for boom-up or used as power for the
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이러한 수정, 변경 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.Above, an embodiment of the present invention has been described, but those skilled in the art can add, change, delete or add components without departing from the spirit of the present invention as set forth in the patent claims. The present invention may be modified and changed in various ways, and such modifications and changes will also be included within the scope of the rights of the present invention.
100 : 건설기계
110 : 본체
120 : 엔진
121 : 샤프트
122 : 메인펌프
123 : 보조펌프
130 : 붐
140 : 붐 실린더
141 : 로드
142 : 라지챔버
143 : 스몰챔버
144 : 라지챔버라인
145 : 스몰챔버라인
150 : 캐비넷
151 : 조이스틱
160 : 메인컨트롤밸브
161 : 스풀
162 : 메인밸브라인
163 : 붐업밸브
164 : 붐다운밸브
165 : 붐업밸브라인
166 : 붐다운밸브라인
170 : 제어부
200 : 축압어셈블리
210 : 브라켓
211 : 마운트
212 : 중공부
213 : 홈부
220 : 축압기
230 : 밸브어셈블리
240 : 메인배관
241 : 조인트블럭
250 : 파일럿배관
400 : 모바일
CA : CA 밸브
CA1 : 제1 CA 밸브
CA2 : 제2 CA 밸브
AC : AC 밸브
AB : AB 밸브
RE : 릴리즈 밸브
L1 : 제1 라인
L2 : 제2 라인
L3 : 제3 라인
L5 : 제5 라인
L6 : 제6 라인
L7 : 제7 라인
L8 : 제8 라인
L9 : 제9 라인
S1 : 제1 센서
S2 : 제2 센서
S3 : 제3 센서
S4 : 제4 센서
S5 : 제5 센서
T : 오일탱크
T1 : 제1 오일탱크
T2 : 제2 오일탱크
T3 : 제3 오일탱크100: Construction machinery
110: main body
120: engine
121: shaft
122: main pump
123: Auxiliary pump
130: boom
140: Boom cylinder
141: load
142: Large chamber
143: Small chamber
144: Large chamber line
145: Small chamber line
150: cabinet
151: Joystick
160: Main control valve
161: spool
162: Main valve line
163: Boom up valve
164: Boom down valve
165: Boom-up valve line
166: Boom down valve line
170: control unit
200: Accumulated pressure assembly
210: bracket
211: mount
212: Ministry of SMEs and Startups
213: Home Department
220: accumulator
230: Valve assembly
240: main piping
241: Joint block
250: Pilot piping
400: mobile
CA: CA valve
CA1: 1st CA valve
CA2: 2nd CA valve
AC: AC valve
AB: AB valve
RE: Release valve
L1: first line
L2: 2nd line
L3: third line
L5: 5th line
L6: 6th line
L7: 7th line
L8: 8th line
L9: 9th line
S1: first sensor
S2: second sensor
S3: Third sensor
S4: 4th sensor
S5: Fifth sensor
T: Oil tank
T1: 1st oil tank
T2: Second oil tank
T3: Third oil tank
Claims (12)
상기 붐 실린더의 붐을 붐업/붐다운시키는 메인컨트롤밸브;
상기 오일이 유동하는 복수의 라인과, 상기 복수의 라인 중 선택된 라인에 적어도 하나 이상으로 설치되어 오일의 유량을 제어하는 밸브를 포함하는 밸브어셈블리;
메인펌프에 샤프트로 연결되어, 붐 실린더에 오일의 유동을 제공하고, 건설기계의 주행과 버킷, 암의 구동력 및 본체의 선회 구동력을 제공하는 엔진; 및
조작신호에 기초하여, 오일의 유동을 제어하는 제어부;
를 포함하고,
상기 붐 실린더의 붐다운에 의해 라지챔버에서 유출되는 오일을 회수하여 바로 재사용하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템.
A pressure accumulation assembly including a boom cylinder in which a rod moves up and down by the flow of oil and includes a large chamber and a small chamber formed on an upper part of the large chamber, and an accumulator connected to the boom cylinder to accumulate oil, and A boom energy recovery hydraulic system for construction equipment that includes a boom driven up/down by a boom cylinder by the oil flow, and controls the flow of the oil to recover and reuse energy when the boom is down. In
A main control valve that booms up/down the boom of the boom cylinder;
a valve assembly including a plurality of lines through which the oil flows, and at least one valve installed in a selected line among the plurality of lines to control a flow rate of the oil;
An engine connected to the main pump by a shaft, providing oil flow to the boom cylinder, driving the construction machine, driving force for the bucket and arm, and swing driving force for the main body; and
A control unit that controls the flow of oil based on an operation signal;
Including,
A boom energy recovery hydraulic system for construction equipment, characterized in that the oil leaking out of the large chamber by the boom down of the boom cylinder is recovered and immediately reused.
상기 메인컨트롤밸브는,
오일의 유동이 붐 실린더의 라지챔버 또는 스몰챔버로 향하도록 동작하는 스풀과, 상기 스풀에 연결되어, 스풀의 이동에 의해 상기 라지챔버로 오일을 유동시켜 붐을 붐업시키는 붐업밸브라인과, 상기 스풀에 연결되어, 스풀의 이동에 의해 상기 스몰챔버로 오일을 유동시켜 붐을 붐다운시키는 붐다운밸브라인과, 상기 붐업밸브라인에 배치되어, 라지챔버로 오일이 유동하도록 스풀을 제어하는 붐업밸브, 및 상기 붐다운밸브라인에 배치되어, 스몰챔버로 오일이 유동하도록 스풀을 제어하는 붐다운밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템.
In claim 1,
The main control valve is,
A spool that operates to direct the flow of oil to the large chamber or small chamber of the boom cylinder, a boom-up valve line connected to the spool to boom up the boom by flowing oil to the large chamber by movement of the spool, and the spool A boom-down valve line connected to the spool to flow oil into the small chamber by moving the spool to boom down the boom, and a boom-up valve disposed on the boom-up valve line to control the spool so that oil flows into the large chamber, and a boom down valve disposed on the boom down valve line and controlling the spool to allow oil to flow into the small chamber.
상기 제어부는,
상기 붐의 붐업 또는 붐다운 동작을 제어하는 조이스틱에 연결되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템.
In claim 2,
The control unit,
A boom energy recovery hydraulic system for construction machinery, characterized in that it is connected to a joystick that controls the boom-up or boom-down operation of the boom.
상기 제어부는,
상기 조이스틱에 연결되어, 조이스틱의 붐업 동작 시 압력 변화를 감지하여 조작 신호를 생성하는 제1 센서, 및 상기 조이스틱에 연결되어, 조이스틱의 붐다운 동작 시 압력 변화를 감지하여 조작 신호를 생성하는 제2 센서에 연결되어 측정값을 수신하고,
상기 제1 센서 및 제2 센서에 의해 생성된 조작 신호에 기초하여, 붐업밸브 또는 붐다운밸브의 개폐 여부를 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템.
In claim 3,
The control unit,
A first sensor connected to the joystick to detect a pressure change during a boom-up operation of the joystick and generate a manipulation signal, and a second sensor connected to the joystick to detect a pressure change during a boom-down operation of the joystick and generate a manipulation signal. Connected to the sensor to receive measured values,
A boom energy recovery hydraulic system for construction equipment, characterized in that it controls whether to open or close the boom-up valve or boom-down valve based on the operation signal generated by the first sensor and the second sensor.
상기 제어부는,
상기 붐 실린더의 유압을 측정하는 제3 및 제4 센서와, 축압기의 압력을 측정하는 제5 센서에 연결되어 측정값을 수신하고,
상기 제3 센서와 제4 센서 및 제5 센서로부터 수신된 측정값에 기초하여, 상기 밸브어셈블리의 복수의 라인 중 선택된 라인에 설치되는 어느 하나 이상의 밸브를 개폐하여 오일의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템.
In claim 3,
The control unit,
It is connected to a third and fourth sensor that measures the hydraulic pressure of the boom cylinder and a fifth sensor that measures the pressure of the accumulator to receive measured values,
Based on the measured values received from the third sensor, fourth sensor, and fifth sensor, the oil flow rate is controlled by opening and closing one or more valves installed on a selected line among a plurality of lines of the valve assembly. Boom energy recovery hydraulic system for construction equipment.
상기 밸브어셈블리는,
상기 붐 실린더의 라지챔버에 일측이 연결되는 제1 라인과, 상기 제1 라인과 축압기를 연결하는 제2 라인과, 상기 제1 라인과 축압기를 연결하는 제3 라인과, 상기 붐 실린더의 스몰챔버에 일측이 연결되는 제5 라인과, 상기 제1 라인에서 분기되고, 상기 제5 라인에 연결되는 제6 라인과, 상기 제1 라인에서 분기되는 제7 라인, 및 상기 제5 라인 및 제6 라인에 일측이 연결되는 제8 라인을 포함하고,
상기 제2 라인에 배치되어 축압기를 향해서만 오일을 유동시키고, 오일의 유량을 제어하는 AC 밸브와, 상기 제3 라인에 배치되어 제1 라인을 향해서만 오일을 유동시키고, 오일의 유량을 제어하는 CA 밸브와, 상기 제6 라인에 배치되어 오일 유량을 제어하는 AB 밸브, 및 축압기와 오일탱크 사이의 유로 상에 배치되어 온오프 방식으로 작동하는 릴리즈 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템.
In claim 1,
The valve assembly is,
A first line connected on one side to the large chamber of the boom cylinder, a second line connecting the first line and an accumulator, a third line connecting the first line and the accumulator, and the boom cylinder A fifth line connected on one side to the small chamber, a sixth line branched from the first line and connected to the fifth line, a seventh line branched from the first line, and the fifth line and the sixth line It includes an 8th line where one side is connected to the 6th line,
An AC valve disposed in the second line to flow oil only toward the accumulator and control the oil flow rate; and an AC valve disposed in the third line to flow oil only toward the first line and control the oil flow rate. A construction machine comprising a CA valve, an AB valve disposed in the sixth line to control the oil flow rate, and a release valve disposed in the passage between the accumulator and the oil tank and operating in an on-off manner. For boom energy recovery hydraulic system.
상기 붐의 붐다운 시 제2 라인에 배치된 AC 밸브를 개방하여 라지챔버에서 토출되는 오일을 제1 라인 및 제2 라인을 통해 축압기로 유입시켜 축압하고,
상기 제3 라인에 배치된 CA 밸브를 개방하여 축압기에 축압된 오일을 제3 라인 및 제1 라인을 통해 붐 실린더의 라지챔버로 유입시켜, 붐다운에 의해 회수된 에너지를 바로 붐업에 사용하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템.
In claim 6,
When the boom is lowered, the AC valve disposed in the second line is opened to allow oil discharged from the large chamber to flow into the accumulator through the first and second lines to accumulate pressure,
By opening the CA valve arranged in the third line, the oil accumulated in the accumulator flows into the large chamber of the boom cylinder through the third line and the first line, and the energy recovered by boom down is directly used for boom up. A boom energy recovery hydraulic system for construction machinery, characterized in that.
상기 밸브어셈블리는,
상기 붐 실린더의 라지챔버에 일측이 연결되는 제1 라인과, 상기 제1 라인과 축압기를 연결하는 제2 라인과, 상기 축압기에 일측이 연결되는 제3 라인과, 상기 붐 실린더의 스몰챔버에 일측이 연결되는 제5 라인과, 상기 제1 라인에서 분기되고, 상기 제5 라인에 연결되는 제6 라인과, 상기 제1 라인에서 분기되는 제7 라인과, 상기 제5 라인 및 제6 라인에 일측이 연결되는 제8 라인, 및 상기 제3 라인과 메인펌프를 연결하는 제9 라인을 포함하고,
상기 제2 라인에 배치되어 축압기를 향해서만 오일을 유동시키고, 오일의 유량을 제어하는 AC 밸브와, 상기 제3 라인에 배치되어 제9라인을 향해서만 오일을 유동시키고, 오일의 유량을 제어하는 CA 밸브와, 상기 제6 라인에 배치되어 오일 유량을 제어하는 AB 밸브, 및 축압기와 오일탱크 사이의 유로 상에 배치되어 온오프 방식으로 작동하는 릴리즈 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템.
In claim 1,
The valve assembly is,
A first line connected on one side to the large chamber of the boom cylinder, a second line connected to the first line and an accumulator, a third line connected on one side to the accumulator, and a small chamber of the boom cylinder a fifth line connected at one end to the first line, a sixth line branched from the first line and connected to the fifth line, a seventh line branched from the first line, and the fifth and sixth lines. It includes an eighth line connected on one side to and a ninth line connecting the third line and the main pump,
An AC valve disposed in the second line to flow oil only toward the accumulator and control the oil flow rate; and an AC valve disposed in the third line to flow oil only toward the ninth line and control the oil flow rate. A construction machine comprising a CA valve, an AB valve disposed in the sixth line to control the oil flow rate, and a release valve disposed in the passage between the accumulator and the oil tank and operating in an on-off manner. For boom energy recovery hydraulic system.
상기 붐의 붐다운 시 제2 라인에 배치된 AC 밸브를 개방하여 라지챔버에서 토출되는 오일을 제1 라인 및 제2 라인을 통해 축압기로 유입시켜 축압하고,
제3 라인에 배치된 CA 밸브를 개방하여 축압기에 축압된 오일을 제3 라인 및 제9라인을 통해 메인펌프로 유입시켜, 붐다운에 의해 회수된 에너지로 메인펌프를 통해 엔진을 구동시켜 건설기계의 주행, 붐 실린더, 버킷, 암의 구동력 및 본체의 선회 구동력에 바로 사용하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템.
In claim 8,
When the boom is lowered, the AC valve disposed in the second line is opened to allow oil discharged from the large chamber to flow into the accumulator through the first and second lines to accumulate pressure,
By opening the CA valve placed in the 3rd line, the oil accumulated in the accumulator flows into the main pump through the 3rd and 9th lines, and the engine is driven through the main pump with the energy recovered by boom down. A boom energy recovery hydraulic system for construction machinery that is used directly for the driving force of the machine, the driving force of the boom cylinder, bucket, and arm, and the swing driving force of the main body.
상기 밸브어셈블리는,
상기 붐 실린더의 라지챔버에 일측이 연결되는 제1 라인과, 상기 제1 라인과 축압기를 연결하는 제2 라인과, 상기 제1 라인과 축압기를 연결하는 제3 라인과, 상기 붐 실린더의 스몰챔버에 일측이 연결되는 제5 라인과, 상기 제1 라인에서 분기되고, 상기 제5 라인에 연결되는 제6 라인과, 상기 제1 라인에서 분기되는 제7 라인과, 상기 제5 라인 및 제6 라인에 일측이 연결되는 제8 라인, 및 상기 제3 라인과 메인펌프를 연결하는 제9 라인을 포함하고,
상기 제2 라인에 배치되어 축압기를 향해서만 오일을 유동시키고, 오일의 유량을 제어하는 AC 밸브와, 상기 제1 라인과 제3 라인이 연결되는 연결부위에 인접하는 제1 라인에 배치되어 제1 라인을 향해서만 오일을 유동시키고, 오일의 유량을 제어하는 제1 CA 밸브와, 상기 제9 라인에 배치되어 제9 라인을 통해 펌프로만 오일을 유동시키고, 오일의 유량을 제어하는 제2 CA 밸브와, 상기 제6 라인에 배치되어 오일 유량을 제어하는 AB 밸브, 및 축압기와 오일탱크 사이의 유로 상에 배치되어 온오프 방식으로 작동하는 릴리즈 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템.
In claim 1,
The valve assembly is,
A first line connected on one side to the large chamber of the boom cylinder, a second line connecting the first line and an accumulator, a third line connecting the first line and the accumulator, and the boom cylinder A fifth line connected on one side to the small chamber, a sixth line branched from the first line and connected to the fifth line, a seventh line branched from the first line, the fifth line and the sixth line It includes an 8th line on one side connected to line 6, and a 9th line connecting the 3rd line and the main pump,
An AC valve disposed in the second line to flow oil only toward the accumulator and control the oil flow rate, and an AC valve disposed in the first line adjacent to the connection portion where the first line and the third line are connected. A first CA valve that flows oil only toward line 1 and controls the oil flow rate, and a second CA disposed in the 9th line that flows oil only through the pump through the 9th line and controls the oil flow rate. A boom for construction equipment comprising a valve, an AB valve disposed in the sixth line to control the oil flow rate, and a release valve disposed in the passage between the accumulator and the oil tank and operating in an on-off manner. Energy recovery hydraulic system.
상기 붐의 붐다운 시 제2 라인에 배치된 AC 밸브를 개방하여 라지챔버에서 토출되는 오일을 제1 라인 및 제2 라인을 통해 축압기로 유입시켜 축압하고,
제9 라인에 배치된 제2 CA 밸브를 폐쇄하고, 상기 제1 라인과 제3 라인이 연결되는 연결부위에 인접하는 제1 라인에 배치된 제1 CA 밸브를 개방하여 축압기에 축압된 오일을 제3 라인 및 제1 라인을 통해 붐 실린더의 라지챔버로 유입시켜, 붐다운에 의해 회수된 에너지를 바로 붐업에 사용하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템.
In claim 10,
When the boom is lowered, the AC valve disposed in the second line is opened to allow oil discharged from the large chamber to flow into the accumulator through the first and second lines to accumulate pressure,
The second CA valve disposed in the ninth line is closed, and the first CA valve disposed in the first line adjacent to the connection portion where the first line and the third line are connected is opened to release the oil accumulated in the accumulator. A boom energy recovery hydraulic system for construction equipment that flows into the large chamber of the boom cylinder through the third line and the first line, and uses the energy recovered by boom down directly for boom up.
상기 붐의 붐다운 시 제2 라인에 배치된 AC 밸브를 개방하여 라지챔버에서 토출되는 오일을 제1 라인 및 제2 라인을 통해 축압기로 유입시켜 축압하고,
상기 제1 라인과 제3 라인이 연결되는 연결부위에 인접하는 제1 라인에 배치된 제1 CA 밸브를 폐쇄하고, 제9 라인에 배치된 제2 CA 밸브를 개방하여 축압기에 축압된 오일을 제3 라인 및 제9라인을 통해 메인펌프로 유입시켜, 붐다운에 의해 회수된 에너지로 메인펌프를 통해 엔진을 구동시켜 건설기계의 주행, 붐 실린더, 버킷, 암의 구동력 및 본체의 선회 구동력에 바로 사용하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 붐 에너지 회수 유압시스템.In claim 10,
When the boom is lowered, the AC valve disposed in the second line is opened to allow oil discharged from the large chamber to flow into the accumulator through the first and second lines to accumulate pressure,
The first CA valve disposed on the first line adjacent to the connection portion where the first line and the third line are connected is closed, and the second CA valve disposed on the ninth line is opened to allow the oil accumulated in the accumulator to flow. It flows into the main pump through the 3rd and 9th lines, and uses the energy recovered from the boom down to drive the engine through the main pump to use the driving force of the construction machine, the driving force of the boom cylinder, bucket, and arm, and the rotating driving force of the main body. A boom energy recovery hydraulic system for construction equipment that can be used immediately.
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2023
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