WO2014133201A1 - 건설기계용 유압시스템 - Google Patents

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Volvo Construction Equipment AB
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    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7053—Double-acting output members

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic system for construction machinery, and more specifically, when the hydraulic oil is supplied to the small chamber of the hydraulic cylinder and the hydraulic oil discharged from the large chamber is returned to the hydraulic oil tank, the back pressure formed in the return passage can be reduced.
  • Hydraulic pumps operated by an engine or the like;
  • a hydraulic cylinder 2 connected to and operated by the hydraulic pump 1;
  • the main control valve is installed in the flow path between the hydraulic pump 1 and the hydraulic cylinder 2 and controls the operation of the hydraulic cylinder 2 when the spool is switched by a control signal according to the operation of the operation lever 3. (4);
  • a controller 6 for outputting a control signal to the hydraulic pump regulator 5 in order to control the discharge flow rate of the hydraulic pump 1.
  • the hydraulic cylinder 2 is contracted by the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump (1).
  • the hydraulic oil from the hydraulic pump 1 is the main control valve (4) It passes through and is supplied to the large chamber of the hydraulic cylinder 2.
  • the hydraulic oil discharged from the small chamber of the hydraulic cylinder 2 passes through the main control valve 4 and is returned to the hydraulic oil tank 8 via the return flow path 7.
  • the hydraulic cylinder 2 is extended and driven by the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump (1).
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems, when the hydraulic oil is supplied to the small chamber of the hydraulic cylinder and the hydraulic oil discharged from the large chamber is returned to the hydraulic tank to reduce the back pressure formed in the return passage to reduce the energy efficiency of the hydraulic system It is an object of the present invention to provide a hydraulic system for construction machinery that can increase the level of oil pressure.
  • a hydraulic cylinder connected to the hydraulic pump and operated
  • a main control valve installed in a flow path between the hydraulic pump and the hydraulic cylinder and controlling the operation of the hydraulic cylinder when switched by a control signal from the outside;
  • a controller for outputting a control signal to a hydraulic pump regulator for controlling the discharge flow rate of the hydraulic pump
  • a valve installed in the auxiliary return flow path, and when the hydraulic oil from the hydraulic pump is supplied to the small chamber of the hydraulic cylinder, the valve is switched by a control signal input from the controller to open the auxiliary return flow path. It provides a hydraulic system for construction machinery, characterized in that the hydraulic oil discharged from the large chamber of the hydraulic cylinder is discharged to the hydraulic oil tank through the return flow path and the auxiliary return flow path.
  • the inlet side of the auxiliary return passage is connected to the return passage and the outlet side is in direct communication with the hydraulic oil tank.
  • the valve is a
  • the inner diameter of the auxiliary return channel is characterized by the following relationship.
  • L A : S A (MR A + AR A ): MR A
  • the energy efficiency and equipment of the hydraulic system are lowered according to the lower back pressure formed in the return flow path. It is effective to increase fuel economy.
  • FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic system for a construction machine according to the prior art
  • FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic system for a construction machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic system for a construction machine according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Hydraulic pumps Variable displacement hydraulic pumps (hereinafter referred to as "hydraulic pumps") 11 operated by an engine or the like;
  • a hydraulic cylinder 12 connected to and operated by the hydraulic pump 11;
  • the main control valve is installed in the flow path between the hydraulic pump 11 and the hydraulic cylinder 12 and controls the operation of the hydraulic cylinder 12 when the spool is switched by a control signal according to the operation of the operation lever 13. (14) (MCV);
  • a controller 16 for outputting a control signal to the hydraulic pump regulator 15 to control the discharge flow rate of the hydraulic pump 11;
  • the spool When the hydraulic oil from the hydraulic pump 11 is supplied to the small chamber of the hydraulic cylinder 12, the spool is switched by a control signal input from the controller 16, and the auxiliary return is provided in the auxiliary return flow path 19.
  • the hydraulic oil discharged from the large chamber of the hydraulic cylinder 12 is discharged to the hydraulic oil tank 17 through the return flow path 18 and the auxiliary return flow path 19, including a valve 20 that opens the flow path 19. .
  • the inlet side of the auxiliary return passage 19 can be connected to the return passage 18 and the outlet side of the auxiliary return passage 19 can be in direct communication with the hydraulic oil tank 17.
  • the valve 20 is
  • It may be an on-off solenoid valve that is switched to the state of opening the auxiliary return passage 19 when the control signal is input from the controller 16 after the initial setting to close the auxiliary return passage 19.
  • the inner diameter of the auxiliary return channel 19 can be defined by the following relationship.
  • L A is the cross sectional area of the large chamber of the hydraulic cylinder 12
  • S A is the cross sectional area of the small chamber of the hydraulic cylinder 12
  • MR A is the inner diameter of the return channel 18, and
  • AR A is the auxiliary return channel 19. Inside diameter).
  • the energy efficiency of the hydraulic system is increased by lowering the back pressure formed in the return flow path. It can be effective.

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Abstract

유압실린더의 스몰챔버에 작동유가 공급되어 라지챔버로부터 배출되는 작동유가 작동유 탱크로 귀환될 경우 리턴유로에 형성되는 배압을 낮추기 위한 건설기계용 유압시스템을 개시한다. 본 발명에 따른 건설기계용 유압시스템에 있어서, 유압펌프; 상기 유압펌프에 연결되어 작동되는 유압실린더; 상기 유압펌프와 유압실린더 사이의 유로에 설치되고 외부로부터의 제어신호에 의해 절환될 경우 상기 유압실린더의 작동을 제어하는 메인 콘트롤밸브; 상기 유압펌프의 토출유량을 제어하기 위해 유압펌프 레귤레이터에 제어신호를 출력하는 콘트롤러; 상기 메인 콘트롤밸브로부터 작동유 탱크로의 리턴유로에 접속되는 보조 리턴유로; 상기 보조 리턴유로에 설치되고, 상기 유압펌프로부터의 작동유가 상기 유압실린더의 스몰챔버에 공급될 경우, 상기 콘트롤러로부터 입력되는 제어신호에 의해 절환되어 상기 보조 리턴유로를 개방하는 밸브를 포함하여, 상기 유압실린더의 라지챔버로부터 배출되는 작동유가 상기 리턴유로와 보조 리턴유로를 통하여 상기 작동유 탱크로 배출되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압시스템을 제공한다.

Description

건설기계용 유압시스템
본 발명은 건설기계용 유압시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 유압실린더의 스몰챔버에 작동유가 공급되어 라지챔버로부터 배출되는 작동유가 작동유 탱크로 귀환될 경우 리턴유로에 형성되는 배압을 낮출 수 있도록 한 건설기계용 유압시스템에 관한 것이다.
도 1에 도시된 종래 기술에 의한 건설기계용 유압시스템은,
엔진 등에 의해 작동되는 가변용량형 유압펌프(이하 "유압펌프" 라고 함)(1);
상기 유압펌프(1)에 연결되어 작동되는 유압실린더(2);
상기 유압펌프(1)와 유압실린더(2) 사이의 유로에 설치되고, 조작레버(3)의 조작에 따른 제어신호에 의해 스풀이 절환될 경우 유압실린더(2)의 작동을 제어하는 메인 콘트롤밸브(4);
상기 유압펌프(1)의 토출유량을 제어하기 위해 유압펌프 레귤레이터(5)에 제어신호를 출력하는 콘트롤러(6)를 포함한다.
전술한 바와 같은 구성에 따르면, 상기 조작레버(3)를 조작함에 따라 입력되는 제어신호에 의해 메인 콘트롤밸브(4)의 스풀이 도면상, 좌측방향으로 절환될 경우, 상기 유압펌프(1)로부터의 작동유가 메인 콘트롤밸브(4)를 통과하여 유압실린더(2)의 스몰챔버에 공급된다. 이와 동시에 상기 유압실린더(2)의 라지챔버로부터 배출되는 작동유는 메인 콘트롤밸브(4)를 통과하여 리턴유로(7)를 경유하여 작동유 탱크(8)에 귀환된다.
따라서 상기 유압실린더(2)는 유압펌프(1)로부터 공급되는 작동유에 의해 수축구동하게 된다.
또한 상기 조작레버(3)를 조작함에 따른 제어신호에 의해 메인 콘트롤밸브(4)의 스풀이 도면상, 우측방향으로 절환될 경우, 상기 유압펌프(1)로부터의 작동유가 메인 콘트롤밸브(4)를 통과하여 유압실린더(2)의 라지챔버에 공급된다. 이와 동시에 상기 유압실린더(2)의 스몰챔버로부터 배출되는 작동유는 메인 콘트롤밸브(4)를 통과하여 리턴유로(7)를 경유하여 작동유 탱크(8)에 귀환된다.
따라서 상기 유압실린더(2)는 유압펌프(1)로부터 공급되는 작동유에 의해 신장구동하게 된다.
한편, 상기 유압실린더(2)의 라지챔버와 스몰챔버의 단면적 비(약 1:2 정도임)의 차이로 인해, 상기 유압실린더(2)의 라지챔버로부터 배출되어 리턴유로(7)를 통하여 작동유 탱크(8)로 귀환되는 유량이 유압실린더(2)의 스몰챔버에 공급되는 유량보다 상대적으로 많게 된다.
이로 인해 상기 리턴유로(7)를 통하여 작동유 탱크(8)로 귀환되는 유량이 증가되고, 증가되는 유량에 의해 유속이 증가되며, 증가된 유속은 압력을 증가시키므로 리턴유로(7) 내에 배압이 상승하게 된다. 따라서 상기 유압실린더(2)의 라지챔버로부터의 작동유가 작동유 탱크(8)로 귀환될 경우 상기 리턴유로(7)에 상승되는 배압으로 인해 유압시스템의 에너지 효율이 떨어지는 문제점을 갖게 된다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 유압실린더의 스몰챔버에 작동유가 공급되어 라지챔버로부터 배출되는 작동유가 작동유 탱크로 귀환될 경우 리턴유로에 형성되는 배압을 낮추어 유압시스템의 에너지 효율을 높일 수 있도록 한 건설기계용 유압시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면,
유압펌프;
상기 유압펌프에 연결되어 작동되는 유압실린더;
상기 유압펌프와 유압실린더 사이의 유로에 설치되고 외부로부터의 제어신호에 의해 절환될 경우 상기 유압실린더의 작동을 제어하는 메인 콘트롤밸브;
상기 유압펌프의 토출유량을 제어하기 위해 유압펌프 레귤레이터에 제어신호를 출력하는 콘트롤러;
상기 메인 콘트롤밸브로부터 작동유 탱크로의 리턴유로에 접속되는 보조 리턴유로; 및
상기 보조 리턴유로에 설치되고, 상기 유압펌프로부터의 작동유가 상기 유압실린더의 스몰챔버에 공급될 경우, 상기 콘트롤러로부터 입력되는 제어신호에 의해 절환되어 상기 보조 리턴유로를 개방하는 밸브를 포함하여, 상기 유압실린더의 라지챔버로부터 배출되는 작동유가 상기 리턴유로와 보조 리턴유로를 통하여 상기 작동유 탱크로 배출되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압시스템을 제공한다.
상기 보조 리턴유로의 입구측은 상기 리턴유로에 접속되고 출구측은 상기 작동유 탱크에 직접 연통되는 것을 특징으로 한다.
상기 밸브는
상기 보조 리턴유로를 폐쇄하는 상태로 초기 설정된 후, 상기 콘트롤러로부터 제어신호가 입력될 경우 상기 보조 리턴유로를 개방하는 상태로 절환되는 온,오프형 솔레노이드밸브인 것을 특징으로 한다.
상기 보조 리턴유로의 내경은 아래의 관계식에 의해 정의되는 것을 특징으로 한다. LA : SA = (MRA + ARA) : MRA
(이때 LA: 유압실린더의 라지챔버의 단면적, SA: 유압실린더의 스몰챔버의 단면적, MRA: 리턴유로의 내경, ARA: 보조 리턴유로의 내경).
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 유압실린더의 스몰챔버에 작동유가 공급되어 라지챔버로부터 배출되는 작동유가 작동유 탱크로 귀환될 경우 리턴유로에 형성되는 배압을 낮춤에 따라 유압시스템의 에너지 효율 및 장비의 연비를 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 건설기계용 유압시스템의 유압회로도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 유압시스템의 유압회로도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명〉
11; 유압펌프
12; 유압실린더
13; 조작레버
14; 메인 콘트롤밸브
15; 유압펌프 레귤레이터
16; 콘트롤러
17; 작동유 탱크
18; 리턴유로
19; 보조 리턴유로
20; 밸브
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설기계용 유압시스템을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 건설기계용 유압시스템의 유압회로도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 유압시스템은
엔진 등에 의해 작동되는 가변용량형 유압펌프(이하 "유압펌프" 라고 함)(11);
상기 유압펌프(11)에 연결되어 작동되는 유압실린더(12);
상기 유압펌프(11)와 유압실린더(12) 사이의 유로에 설치되고, 조작레버(13)의 조작에 따른 제어신호에 의해 스풀이 절환될 경우 유압실린더(12)의 작동을 제어하는 메인 콘트롤밸브(14)(MCV);
상기 유압펌프(11)의 토출유량을 제어하기 위해 유압펌프 레귤레이터(15)에 제어신호를 출력하는 콘트롤러(16);
상기 메인 콘트롤밸브(14)로부터 작동유 탱크(17)로의 리턴유로(18)에 접속되는 보조 리턴유로(19); 및
상기 보조 리턴유로(19)에 설치되고, 유압펌프(11)로부터의 작동유가 유압실린더(12)의 스몰챔버에 공급될 경우, 콘트롤러(16)로부터 입력되는 제어신호에 의해 스풀이 절환되어 보조 리턴유로(19)를 개방하는 밸브(20)를 포함하여, 유압실린더(12)의 라지챔버로부터 배출되는 작동유가 리턴유로(18)와 보조 리턴유로(19)를 통하여 작동유 탱크(17)로 배출된다.
상기 보조 리턴유로(19)의 입구측은 리턴유로(18)에 접속되고 보조 리턴유로(19)의 출구측은 작동유 탱크(17)에 직접 연통될 수 있다.
상기 밸브(20)는
상기 보조 리턴유로(19)를 폐쇄하는 상태로 초기 설정된 후, 콘트롤러(16)로부터 제어신호가 입력될 경우 보조 리턴유로(19)를 개방하는 상태로 절환되는 온,오프형 솔레노이드밸브일 수 있다.
상기 보조 리턴유로(19)의 내경은 아래의 관계식에 의해 정의될 수 있다.
LA SA := (MRA + ARA) : MRA
(이때 LA: 유압실린더(12)의 라지챔버의 단면적, SA: 유압실린더(12)의 스몰챔버의 단면적, MRA: 리턴유로(18)의 내경, ARA: 보조 리턴유로(19)의 내경).
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 유압시스템의 작동을 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
상기 조작레버(13)를 조작함에 따라 입력되는 제어신호에 의해 메인 콘트롤밸브(14)의 스풀이 도면상, 좌측방향으로 절환될 경우(도 2에서와 같이 절환됨), 유압펌프(11)로부터의 작동유가 메인 콘트롤밸브(14)를 통과하여 유압실린더(12)의 스몰챔버에 공급된다. 이때 상기 콘트롤러(16)로부터 입력되는 제어신호에 의해 상기 보조 리턴유로(19)에 설치된 밸브(20)의 스풀이 절환되어 보조 리턴유로(19)를 개방하게 된다. 따라서 상기 유압실린더(12)의 라지챔버로부터 배출되는 작동유 일부는 메인콘트롤밸브(14)를 통과하여 리턴유로(18)를 경유하여 작동유 탱크(17)에 귀환된다. 또한 상기 유압실린더(12)의 라지챔버로부터 배출되는 작동유 일부는 메인 콘트롤밸브(14)를 통과하여 보조 리턴유로(19)에 설치된 밸브(20)를 경유하여 작동유 탱크(17)에 귀환된다.
따라서 상기 유압실린더(12)는 유압펌프(11)로부터 공급되는 작동유에 의해 수축구동하게 된다.
한편 상기 조작레버(13)를 조작함에 따른 제어신호에 의해 메인 콘트롤밸브(14)의 스풀이 도면상, 우측방향으로 절환될 경우, 유압펌프(11)로부터의 작동유가 메인콘트롤밸브(14)를 통과하여 유압실린더(12)의 라지챔버에 공급된다. 이와 동시에 상기 유압실린더(12)의 스몰챔버로부터 배출되는 작동유는 메인 콘트롤밸브(14)를 통과하여 리턴유로(18)를 경유하여 작동유 탱크(17)에 귀환된다(이때 상기 보조 리턴유로(19)는 초기 설정상태를 유지하는 밸브(20)에 의해 막혀 있음).
따라서 상기 유압실린더(12)는 유압펌프(11)로부터 공급되는 작동유에 의해 신장구동하게 된다.
전술한 바와 같이 상기 유압펌프(11)로부터의 작동유가 유압실린더(12)의 스몰챔버에 공급될 경우, 유압실린더(12)의 라지챔버로부터 배출되는 작동유가 리턴유로(18)와 보조 리턴유로(19)를 경유하여 작동유 탱크(17)로 신속하게 귀환할 수 있게 된다. 따라서 상기 유압실린더(12)의 라지챔버와 스몰챔버의 단면적 비의 차이로 인해 상기 유압실린더(2)의 스몰챔버에 공급되는 유량보다 라지챔버로부터 작동유 탱크(17)로 배출되는 유량이 많을 경우에도 리턴유로(18)에 형성되는 배압을 낮출 수 있게 된다.
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 유압실린더의 스몰챔버에 작동유가 공급되어 라지챔버로부터 배출되는 작동유가 작동유 탱크로 귀환될 경우 리턴유로에 형성되는 배압을 낮춤에 따라 유압시스템의 에너지 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 유압펌프;
    상기 유압펌프에 연결되어 작동되는 유압실린더;
    상기 유압펌프와 유압실린더 사이의 유로에 설치되고 외부로부터의 제어신호에 의해 절환될 경우 상기 유압실린더의 작동을 제어하는 메인 콘트롤밸브;
    상기 유압펌프의 토출유량을 제어하기 위해 유압펌프 레귤레이터에 제어신호를 출력하는 콘트롤러;
    상기 메인 콘트롤밸브로부터 작동유 탱크로의 리턴유로에 접속되는 보조 리턴유로; 및
    상기 보조 리턴유로에 설치되고, 상기 유압펌프로부터의 작동유가 상기 유압실린더의 스몰챔버에 공급될 경우, 상기 콘트롤러로부터 입력되는 제어신호에 의해 절환되어 상기 보조 리턴유로를 개방하는 밸브를 포함하여, 상기 유압실린더의 라지챔버로부터 배출되는 작동유가 상기 리턴유로와 보조 리턴유로를 통하여 상기 작동유 탱크로 배출되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보조 리턴유로의 입구측은 상기 리턴유로에 접속되고 출구측은 상기 작동유 탱크에 직접 연통되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 밸브는
    상기 보조 리턴유로를 폐쇄하는 상태로 초기 설정된 후, 상기 콘트롤러로부터 제어신호가 입력될 경우 상기 보조 리턴유로를 개방하는 상태로 절환되는 온,오프형 솔레노이드밸브인 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 보조 리턴유로의 내경은 아래의 관계식에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압시스템.
    LA : SA = (MRA + ARA) : MRA
    (이때 LA: 유압실린더의 라지챔버의 단면적, SA: 유압실린더의 스몰챔버의 단면적, MRA: 리턴유로의 내경, ARA: 보조 리턴유로의 내경)
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