KR970011610B1

KR970011610B1 - 중장비의 로드센싱형 유압시스템

Info

Publication number: KR970011610B1
Application number: KR1019940033240A
Authority: KR
Inventors: 유윤상
Original assignee: 현대중공업 주식회사; 김정국
Priority date: 1994-12-08
Filing date: 1994-12-08
Publication date: 1997-07-12
Also published as: KR960023538A

Abstract

내용 없음.

Description

중장비의 로드센싱형 유압시스템

제1도는 본 발명 시스템의 유압회로도,

제2도는 종래 시스템의 유압회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,1' : 펌프2 : 콘트롤밸브

3 : 작업기4 : 가변압력 보상밸브

5,6,7,8,9 : 셔틀밸브12 : 사판

13 : 로드센싱수압포트14 : 보구기파일롯트압력단

15 : 주행직진 신호밸브16 : 주행직진밸브

17,17' : 바이패스 밸브18,18' : 체크배브

19 : 메인릴리프 밸브20 : 탱크드레인유로

21 : 탱크

본 발명은 건설기계 중 굴삭기에 설치되는 로드센싱형 유압시스템에 관한 것으로, 특히 주콘트롤밸브들과 연결된 다수개의 셔틀 밸브들로부터 각 작업기에 작용되는 부하를 센싱하고, 펌프를 피드백 제어하여, 어떠한 작업상황에 대해서도 최적의 유량제어가 이루어지도록 하는 중장비의 로드센싱형 유압시스템에 관한 것이다.

종래 굴삭기의 유압시스템은 제2도에 도시된 바와 같이 2개의 펌프(1,1')와, 이에 연결된 콘트롤밸브들(2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)과 상기 콘트롤밸브들과 연결되는 주행모타드들(3d,3e)을 포함한 작업기들(3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g)로 구성되며 각 작업기들의 콘트롤밸브들(2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g) 내부 사이에 폐회로 연결된 파일롯트 압선이, 좌주행모타 콘트롤밸브(2d) 유입측 압력단과 우주행모타 콘트롤밸브(2e) 유입측 압력단 사이에 연결된 주행직진밸브(16)의 측부에 연결되어 구성되는데, 오픈센타형으로 이 시스템을 구성하는 주요부품은 콘트롤밸브와 펌프로써 펌프들(1,1')로부터 분기 공급 압유가 각각의 콘트롤밸브들(2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)를 통해 로드센싱 제어됨 없이 작업기들(3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g)에 공급되도록 되어 있어서, 작동기 사용상태에 따른 적정제어가 이루어지지 않는다.

예를 들면, 선회모타(3c)만 작동시키면서 미세 선회제어시 펌프(1)로부터 선회모타(3c)에 과다하게 유량이 공급되어지므로, 미세 선회 제어를 하려면 상당한 숙련성이 요구되며, 작동시 과다한 유량 공급으로 인한 동력손실이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 문제점을 보완하기 위해 전자기기를 부가사용할 수 있으나, 이로인해 제조원가가 대폭 상승되며 새로운 설계제작이 필요하므로 설계의 관리아이템이 증가되는 문제점이 있었다.

이상의 문제점을 해결코자 본 발명에서는 주행모타등 각 작업기의 콘트롤밸브의 토출측 파일롯트 압력단등과 셔틀밸브들을 조합구성하고, 상기 셔틀밸브의 최종 토출단을 펌프의 로드센싱 수압포트를 연결하고, 펌프와 각 콘트롤밸브들 사이에 가변압력 보상밸브를 연결하여 작업기 사용상태에 따른 적정유량공급이 이루어지도록 하고 있으며, 좌주행모타 및 우주행모타의 주콘트롤밸브들의 유압단들 사이에 주행직진 밸브를 연결하여 좌·우로 치우치지 않고 직진 주행이 이루어지도록 하고 있다.

첨부도면에 의하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에 도시된 바와 같이 2개의 펌프(1,1')와 이에 연결된 콘트롤밸브들(2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)과 이에 연결되는 주행모타들(3d,3e)을 포함한 작업기들(3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g)로 구성되는 중장비의 유압시스템에 있어서, 제1·제2콘트롤밸브(2a,2b)를 선택하는 1차 셔틀밸브(5)가 제2콘트롤밸브(2c)와 다시 2차 셔틀밸브(6)로 선택되어 제4콘트롤밸브(2d)와 3차셔틀밸브(7)로 선택되도록 연결되고, 상기 3차셔틀밸브(7)의 토출단은 제1펌프(1)의 로드센싱 수압포트(13)에 연결되며, 제2펌프(1')와 연결된 각종 콘트롤밸브들(2e,2f,2g,2h)에서도 상기와 같이 순차적으로 셔틀밸브들(5',6',7') 및 제2펌프(1')의 로드센싱 수압포트(13')에 연결되고, 각 콘트롤밸브들(2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g,2h)의 밸브유입측 압력단이 일측에 연결되고 타측에는 각 밸브토출압력단과 스프링이 연결된 가변압력 보상밸브들(4a,4b,4c,4d,4e,4f,4g,4h)이 각각 펌프들(1,1')가 콘트롤밸브들(2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g,2h) 사이에 연결되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 구성에 있어서, 좌·우주행모타용 콘트롤밸브(2d,2e)의 토출측 입력단이 셔틀밸브(8)에 각각 연결되고, 상기 셔틀밸브(8)의 토출단이 스프링을 측부에 내장한 주행직진신호밸브(15)의 상기 스프링 반대측부에 연결되며, 주행모타들(3d,3e)을 제외한 작업기들(3a,3b,3c,3f,3g,3h)의 콘트롤밸브들(2a,2b,2c,2f,2g,2h)의 밸브토출압력들로부터 차례로 연결된 셔틀밸브들(5,6 및 5',6')의 최종 토출단들은 각각 셔틀밸브(9)의 유입단에 연결되며, 상기 셔틀밸브(9)의 토출단은 상기 주행직진신호밸브(15)의 유입단과 연결되고, 상기 주행직진신호밸브(15)의 토출단은 좌·우주행모타(3d,3e) 콘트롤밸브(2d,2e)의 유입단들이 서로 반대편에 연결되는 주행직진밸브(16)의 일측부에 연결되며, 제1펌프(1)와 제2펌프(1')는 각각 체크밸브들(18,18')에 연결되고, 상기 체크밸브들(18,18')로부터 유출되는 유로는 합류되어 메인릴리프밸브(19)와 탱크(21)에 연결되어 구성됨이 바람직하다.

또한, 상기 구성에 있어서, 일측은 펌프들(1,1')로부터의 파일롯트유로들과 스프링들이 연결되고 타측은 상기 종단셔틀밸브들(7,7')의 토출단들이 복귀파일롯트 압력단들(14,14')에 연결된 바이패스밸브들(17,17')이 펌프들(1,1')과 탱크드레인유로(20) 사이에 연결되어 구성됨이 보다 바람직하다.

이상과 같이 구성된 본 발명은 엔진시동후 펌프들(1,1')가 작동되고 여러파일롯트 조작레버중 한개의 레버를 작동시켜 콘트롤밸브(2a)의 스푸울을 움직이면 펌프들(1,1')로부터의 유량은 가변압력보상밸브(4a)와 상기 콘트롤밸브(2a)의 연린유로를 통해 작업기(3a)에 흐르게 되어 작업이 이루어지게 되는데, 상기 콘트롤밸브(2a)의 밸브토출측 압력은 동시에 파일롯트유로를 통해 셔틀밸브(5)에 공급되어, 셔틀밸브(6)와 셔틀밸브(7)를 순차적으로 경유하여 제1펌프(1)의 로드센싱 수압포트(13)에 공급되고, 제1펌프(1)의 사판(12) 각도가 경전되어 유량이 조절된다.

또한, 상기 콘트롤밸브(2a)내에 설치된 오리피스(22)에 의해 밸브입력측 압력은 파일롯트유로를 경유하여 상기 가변압력보상 밸브(4a)의 우측에 작용되고, 상기 콘트롤밸브(2a) 토출압력은 피일롯트 유로를 경유하여 상기 셔틀밸브(5)에 공급됨과 동시에 상기 가변압력 보상밸브(4a)의 좌측에 스프링 탄성력과 함께 작용되는데, 이때 일정량 이상의 차압이 발생되면 상기 가변압력 보상밸브(4a)는 좌측으로 이동되어 통과유량은 줄어든다.

동시에 셔틀밸브(5)에 동시에 공급되는 밸브토출측 압력은 상기한 바와 같이 셔틀밸브들(6,7)을 차례로 경유하여 제1펌프(1)의 로드센싱수압포트(13)에 작용되므로, 사판(12) 각도를 조절하여 콘트롤밸브(2a')의 개도에 최적한 유량이 공급되도록 한다.

상기 설명은 작업기 단동 작동시에 관한 것이며, 복합작동시의 경우는 다음과 같다.

콘트롤밸브(2a)와 콘트롤밸브(2b)가 각각의 조종레버에 의해 움직이면, 제1펌프(1)로부터의 유량은 분기되어 상기한 바와 같이 작업기들(3a,3b)에 공급되고, 상기 콘트롤밸브들(2a,2b)의 밸브토출단들이 각각 좌우측 입력단에 연결되는 셔틀밸브(5)에도 파일롯트압력이 분기공급되는데, 상기 밸브토출단들의 압력중 더 큰 압력에 의해 상기 셔틀밸브(5)의 유로가 열리므로, 더 큰 압력을 가지는 압유가 상기 셔틀밸브(5)를 통해 셔틀밸브(6)와 셔틀밸브(7)를 순차적으로 경유하여 제1펌프(1)의 로드센싱 수압포트(13)에 흐르게 된다.

위와 같은 과정중에서 복합작동시는 각각 서로의 유량배분은 보장을 받고 미세제어가 이루어지게 된다.

또한, 탱크드레인 유로(20)는 콘트롤밸브들(2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g,2h)의 중립시 밸브토출측 압력단들로부터의 탱크(21)로의 드레인과 작업기 작동시 귀환유량의 탱크(21)로의 드레인, 메인릴리프밸브(19)의 드레인용으로 사용되며, 상기의 설명은 다음 작업기들의 복합작동시에도 모두 동일하게 적용된다.

또한, 본 시스템은 2개의 펌프들(1,1') 구성된 로드센싱 시스템임으로 궤도식 굴삭기의 특성상 주행중에 타작업기 작동시 분리된 회로에서 좌·우측 주행모타(3d,3e)로의 공급유량은 동일하지 않아 편주행이 될 수 있는데 이러한 문제를 보완하기 위해 본 시스템에서는 아래와 같이 주행직진 기능을 부여하였다.

먼저, 펌프들(1,1')이 작동하고 조종레버에 의해 좌측주행모타(3d)의 콘트롤밸브(2d)와 우측주행모타(3e)의 콘트롤밸브(2e)가 모두 작동되며, 제1펌프(1)로부터의 압유는 상기 콘트롤밸브(2d)를 통해 좌주행모타(3d)에 공급되고, 제2펌프(1')로부터의 압유는 콘트롤밸브(2e)를 통해 우주행 모타(3e)에 공급되어 주행이 가능하게 된다.

상기 콘트롤밸브들(2d,2e)의 밸브토출측 압력단들은 셔틀밸브(8)의 유입단 좌·우측에 연결되어 있으며, 상기 밸브토출측 압력들중 더 큰 압력에 의해 상기 셔틀밸브(8)의 유로가 열리고, 주행직진 신호 절환밸브(15)의 우측에 압유가 작용되어, 스프링의 설정압력이상이 되면 상기 주행직진신호 절환밸브(15)는 좌측으로 이동하게 되어 유로가 열리는데, 제1펌프(1)에 의해 작동되는 좌주행모타(3d)를 제외한 작업기들의 작용유무를 신호하게 되는 셔틀밸브(6)의 토출단과 제2펌프(1')에 의해 작동되는 우주행모타(3e)를 제외한 작업기들의 작동유무를 신호하게 되는 셔틀밸브(6')의 토출단이 각각 셔틀밸브(9)의 유입단에 연결되므로, 상기 셔틀밸브(9)에 작용되는 신호압중 더큰 신호압이 상기 셔틀밸브(9)를 통해 상기 주행직진신호 절환밸브(15)에 유입되고, 열린유로를 통해 주행직진밸브(16)에 작용되는데, 반대란에 설치된 스프링 설정압력보다 큰 압력이 가해지면 상기 주행직진밸브(16)가 열려서 좌측주행모타(3d)의 콘트롤밸브(2d) 유입측압력단과 우측주행모타(3e)의 콘트롤밸브(2e) 유입측압력단이 연통되므로, 제1펌프(1)와 제2펌프(1')로부터의 유량이 서로 합류되어 각각 동일한 유량으로 좌측주행모타(3d)와 우측주행모타(3e)에 공급되므로 주행직진이 가능해지는 것이다.

주행중 타작업기들(3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3h)을 사용하지 않을때는 제1펌프(1)에 의해 작동되는 좌주행모타(3d)를 제외한 작업기들의 작동유무를 신호하게 되는 셔틀밸브(6)의 토출압력단과, 제2펌프(1')에 의해 작동되는 우주행모타(3e)를 제외한 작업기들의 작동유무를 신호하게 되는 셔틀밸브(6')의 토출압력단의 압력이 모두 0kg/cm²이므로, 셔틀밸브(9)와 주행직진신호절환밸브(15)를 통해 주행직진밸브(16)에 작용되는 압력도 0kg/cm²이 되어 상기 주행직진밸브(16)는 스프링에 의해 중립을 유지하며, 좌주행모타(3d)의 콘트롤밸브(2d) 유입측압력단과 우주행모타(3e)의 콘트롤밸브(2e) 유입측 압력단은 서로 차단되고 좌주행모타(3d)와 우주행모타(3e)는 독립성을 유지한다. 또한, 주행모타들(3d,3e)이 작동하지 않을때는 콘트롤밸브들(2d,2e)이 중립상태가 되어 상기 콘트롤밸브들의 토출측 압력단들에 있던 압유가 탱크드레인유로(20)를 통해 탱크(21)로 드레인되므로 셔틀밸브(8) 토출측 압력은 0kg/cm²이 되고, 주행직진신호절환밸브(15)의 우측의 파일롯트통로에 적용되는 압력은 0kg/cm²이 되므로 스프링 설정압력에 의해 주행직진신호절환밸브(15)는 중립이 되고, 주행직진신호절환밸브(15)와 주행직진밸브(16) 사이의 파일롯트 압유는 탱크드레인유로(20)와 연결되어 탱크(21)로 드레인된다.

또한, 본 발명 시스템은 각각의 펌프들(1,1')로 분기된 압유가 각각의 체크밸브(18,18')를 경유한 후 합류되어 메인릴리프(19)에 연결되어 있으므로, 각 펌프들(1,1')의 공급압이 일정압 이상이 되면 상기 메인릴리프밸브(19)를 통해 탱크(21)로 일부가 드레인된다.

그리고, 본 발명 시스템은 크로스트센타형 임으로 작업기 작동시 펌프들(1,1')의 응답성이 늦어질 수 있는데, 이러한 문제는 다음과 같이 작동됨에 의해 해결된다.

제1펌프(1)와 연결된 바이패스밸브(17,17')와 제2펌프(1)와 연결된 바이패스밸브(17')에서 스프링의 설정압력 이상의 펌프압력이 작용될 때, 작업기들(3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3h)이 모두 중립상태이면 상기 바이패스밸브들(17,17')의 일측단에 작용되는 파일롯트압에 의해 상기 바이패스밸브(17,17')가 열려서 펌프들(1,1')로부터의 압유가 탱크 드레인유로(20)를 통해 드레인되며, 작업기가 작동되면 작입기들의 작동유무를 최종적으로 신호하게 되는 종단셔틀밸브들(7,7')의 토출압력단에 일정압력이 작용되고 이 압력은 상기 바이패스밸브들(17,17')의 복귀 파일롯트압력단들(14,14')에 각각 작용되어 상기 바이패스밸브들(17,17')을 복귀시키고, 탱크들(1,1')로부터 탱크드레인유로(20)로의 유로를 차단하므로, 펌프들(1,1')로부터의 유량은 모두 작업기들(3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3h)로만 공급되고 펌프들(1,1')의 응답성도 향상되는 것이다.

이와 같이 된 본 발명은 각 작업기들의 작동상태가 각 콘트롤밸브들(2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g,2h)의 토출측 압력단들과 연결된 셔틀밸브들(5,6,7 및 5',6',7')에 의해, 로드센싱되어 펌프들(1,1')을 사판(13,13') 각도를 피드백제어하게 되고, 펌프들(1,1')로부터 각 작업기들의 콘트롤밸브(2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g,2h)들 사이에 연결된 가변압력보상밸브들(4a,4b,4c,4d,4e,4f,4g,4h)에 의해 유량공급이 적절하게 되도록 로드센싱 제어되어, 펌프(1,1')로부터 작업기들(3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3h)로 과다한 유량이 공급됨에 의해 동력의 손실이 방지되며, 미세제어가 용이하게 되어 작업이 쉽게 된다.

또한, 직진 주행시 좌주행 모타(3d)와 우주행모타(3e) 사이의 유량공급이 주행직진신호절환밸브(15)와 주행직진밸브(16)에 의해 균일하게 이루어지므로 완전히 직진주행이 이루어지게 되며, 펌프들(1,1')과 탱크드레인 유로(20) 사이에 연결된 바이패스밸브들(17,17')에 의해 작업기 작동중에는 펌프들(1,1')로부터의 유량이 드레인됨 없이 모두 사용 작업기에 공급되게 되어 펌프의 응답성이 향상되는 우수한 발명이다.

Claims

2개의 펌프(1,1')와 이에 연결된 콘트롤밸브들(2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g)과 이에 연결되는 주행모타들(3d,3e)을 포함한 작업기들(3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3h)로 구성되는 중장비의 유압시스템에 있어서, 제1·제2콘트롤밸브(2a,2b)를 선택하는 1차 셔틀밸브(5)가 제3콘트롤밸브(2c)와 다시 2차 셔틀밸브(6)로 선택되어 제4콘트롤밸브(2d)와 3차셔틀밸브(7)로 선택되도록 연결되고, 상기 3차셔틀밸브(7)의 토출단은 제1펌프(1)이 로드센싱수압포트(13)에 연결되며, 제2펌프(1')와 연결된 각종 콘트롤밸브들(2e,2f,2g,2h)에서도 상기와 같이 순차적으로 셔틀밸브들(5',6',7') 및 제2펌프(1')의 로스센싱 수압포트(13')에 연결되고 각 콘트롤밸브들(2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g,2h)의 밸브유입측 압력단이 일측에 연결되고 타측에는 각 밸브토출측 압력단과 스프링이 연결된 가변압력 보상밸브들(4a,4b,4c,4d,4e,4f,4g,4h)이 각각 펌프들(1,1')과 콘트롤밸브들(2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g,2h) 사이에 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 중장비의 로드센싱형 유압시스템.
제1항에 있어서, 좌·우주행모타용 콘트롤밸브(2d,2e)의 토출측압력단이 셔틀밸브(8)에 각각 연결되고 상기 셔틀밸브(8)의 토출단이 스프링을 측부에 내장한 주행직진신호밸브(15)의 상기 스프링 반대측부에 연결되며, 주행모타들(3d,3e)을 제외한 작업기들(3a,3b,3c,3f,3g,3h)의 콘트롤밸브들(2a,2b,2c,2f,2g,2h)의 밸브토출측 압력단들로부터 차례로 연결된 셔틀밸브들(5,6 및 5',6')의 최종 토출단들은 각각 셔틀밸브(9)의 유입단에 연결되며, 상기 셔틀밸브(9)의 토출단은 상기 주행직진신호밸브(15)의 유입단과 연결되고, 상기 주행직진신호밸브(15)의 토출단은 좌·우주행모타(3d,3e) 콘트롤밸브(2d,2e)의 유압단들이 서로 반대편에 연결되는 주행직진밸브(16)의 일측부에 연결된 것을 특징으로 하는 중장비의 로드센싱형 유압시스템.
제1항에 있어서, 일측은 펌프들(1,1')로부터의 파일롯트유로들과 스프링들이 연결되고 타측은 상기 종단셔틀밸브들(7,7')의 토출단들이 복귀파일롯트 압력단들(14,14')에 연결된 바이패스밸브들(17,17')이 펌프들(1,1')과 탱크드레인유로(20) 사이에 연결된 것을 특징으로 하는 중장비의 로드센싱형 유압시스템.