WO2018105789A1 - 건설기계용 유압 제어 시스템 - Google Patents

건설기계용 유압 제어 시스템 Download PDF

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WO2018105789A1
WO2018105789A1 PCT/KR2016/014456 KR2016014456W WO2018105789A1 WO 2018105789 A1 WO2018105789 A1 WO 2018105789A1 KR 2016014456 W KR2016014456 W KR 2016014456W WO 2018105789 A1 WO2018105789 A1 WO 2018105789A1
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hydraulic
valve
hydraulic pump
spool valve
port
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Application number
PCT/KR2016/014456
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English (en)
French (fr)
Inventor
이양구
김성수
Original Assignee
볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비
이양구
김성수
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic control system for a construction machine, and more particularly, to a hydraulic control system capable of implementing a traveling and turning combined function and a traveling joining function as one direction switching valve.
  • a construction machine such as an excavator, controls the flow and flow of the hydraulic oil discharged from the plurality of hydraulic pumps through a main control valve (MCV) having a plurality of spools to operate the driving, work equipment and optional devices, etc. Hydraulic control system is applied.
  • MCV main control valve
  • the excavator when the excavator is traveling and turning combined motion, it is discharged from the two hydraulic pumps in order to prevent a decrease in speed and operability due to flow distribution between the respective operations.
  • the hydraulic oil being supplied is independently supplied to the hydraulic actuator for implementing each operation. That is, in order to implement the traveling and turning combined functions of the excavator, the hydraulic oil discharged from one hydraulic pump is supplied to the hydraulic actuator for driving operation, and the hydraulic oil discharged from the other hydraulic pump is supplied to the hydraulic actuator for turning operation. do.
  • the pressure oil discharged from the two hydraulic pumps are joined and supplied to the corresponding hydraulic actuator.
  • the preset traveling speed can be secured even at a low engine speed.
  • a direction switching valve for controlling the movement direction of the hydraulic oil discharged from each of the two hydraulic pumps.
  • another direction switching valve for controlling the moving direction of the hydraulic oil discharged from each of the two hydraulic pumps.
  • an object of the present invention is to provide a hydraulic control system that can implement the driving and turning combined function and the driving confluence function as a single direction switching valve. .
  • the first hydraulic pump and the traveling hydraulic actuator and the first hydraulic spool valve is installed on the movement path of the hydraulic oil moving between the hydraulic actuator and the tank, the first spool valve for controlling the movement of the hydraulic oil;
  • a second spool valve installed on a second hydraulic pump, a swing hydraulic actuator and a hydraulic oil path for moving between the pivot hydraulic actuator and the tank to control the movement of the hydraulic oil;
  • a first port and a second port disposed between the second hydraulic pump and the second spool valve, and switched to the first position by a first pilot signal pressure applied to the first port.
  • the apparatus may further include an electromagnetic proportional pressure reducing valve configured to apply the first pilot signal pressure or the second pilot signal pressure to the direction switching valve.
  • the electromagnetic proportional pressure reducing valve is connected to the first port through a first signal line, and the first electromagnetic proportional pressure reducing valve applies the first pilot signal pressure to the first port through the first signal line.
  • a second electromagnetic proportional pressure reducing valve connected to the second port through a second signal line and applying the second pilot signal pressure to the second port through the second signal line.
  • the apparatus may further include a shutoff valve installed in a bypass flow path connecting the second hydraulic pump and the tank to block the movement of the hydraulic oil discharged from the second hydraulic pump and returned to the tank.
  • the shutoff valve may be switched by the first pilot signal pressure or the second pilot signal pressure applied.
  • the hydraulic control system for a construction machine may include a third signal line branched from the first signal line and directed toward the shutoff valve side, and a fourth signal line branched from the second signal line and directed toward the shutoff valve side.
  • the apparatus may further include a shuttle valve installed at a confluence point of the third signal line and the fourth signal line, and a fifth signal line connecting the shuttle valve and the shutoff valve.
  • the controller may further include a controller configured to receive an operation signal transmitted from an operation lever for operating the first spool valve and the second spool valve to operate the electromagnetic proportional pressure reducing valve.
  • a first flow path connecting the first hydraulic pump and the first spool valve, a second flow path connecting the second hydraulic pump and the direction switching valve, and connecting the first flow path and the direction switching valve may further include a third flow path.
  • the hydraulic control system for construction machinery is installed on the movement path of the hydraulic oil moving between the second hydraulic pump, the hydraulic actuator for the working device and the hydraulic actuator for the working device and the tank, to control the movement of the hydraulic oil. It may further include a third spool valve.
  • the third spool valve may include a boom spool valve, an arm spool valve, and a bucket spool valve.
  • the hydraulic control system for the construction machine is installed on the first hydraulic pump and the second hydraulic pump and the hydraulic actuator for the option device, the hydraulic oil path for moving between the hydraulic actuator for the option device and the tank. It may further include a fourth spool valve for controlling the movement of the pressure oil.
  • the hydraulic control system for construction machinery is installed on the second hydraulic pump, the dozer hydraulic actuator and the hydraulic oil path for moving between the dozer hydraulic actuator and the tank, the fifth to control the movement of the hydraulic oil It may further include a spool valve.
  • the oil pressure discharged from the second hydraulic pump when the switch to the first position is switched to the hydraulic oil actuator for switching the direction of movement
  • the oil pressure discharged from the second hydraulic pump when switching to the second position By providing a direction switching valve for converting the moving direction of the hydraulic oil so that it is joined to the hydraulic oil discharged by the first hydraulic pump supplied to the traveling hydraulic actuator, the traveling and turning combined function and the traveling confluence function into one direction switching valve Can be implemented.
  • the pressure oil discharged from each hydraulic pump is independently supplied to the traveling hydraulic actuator and the turning hydraulic actuator during the traveling and turning combined operation of the excavator, the speed by the flow rate distribution between the driving operation and the turning operation Reduction or operability deterioration can be prevented.
  • FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram showing a hydraulic control system for a construction machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram schematically illustrating a state in which a direction switching valve is switched to a first position to implement a traveling and turning combined function in a hydraulic control system for a construction machine according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram schematically showing a state in which the direction switching valve is switched to the second position to implement the driving joining function in the hydraulic control system for a construction machine according to an embodiment of the present invention.
  • the hydraulic control system 100 for a construction machine is a work device such as a boom, arm, and bucket mounted on an excavator, such as traveling and turning motions of a construction machine, for example, an excavator.
  • an optional device such as a hammer, a share, a rotator, and a hydraulic system for controlling the operation of the doser.
  • the hydraulic control system 100 is formed to include a first spool valve 110, a second spool valve 120 and the direction switching valve 130.
  • the first spool valve 110 is installed on the movement path of the hydraulic oil moving between the first hydraulic pump P1 and the traveling hydraulic actuator 10 and the traveling hydraulic actuator 10 and the tank T. Control the movement of significance.
  • the first hydraulic pump P1 is connected to the first spool valve 110 through the first flow path 101.
  • the pressure oil discharged from the first hydraulic pump P1 is supplied to the first spool valve 110 through the first flow path 101.
  • the first spool valve 110 is switched to the left or right direction on the basis of the drawing by the operation of the operation lever 111, the pressure oil supplied to the first spool valve 110 is the first spool valve 110 After passing through, it is supplied to the upper port or the lower port of the traveling hydraulic actuator 10 on the basis of the drawing.
  • the traveling hydraulic actuator 10 is driven, whereby the excavator performs the traveling operation.
  • the driving hydraulic actuator 10 may be a driving motor.
  • the traveling motor which is the traveling hydraulic actuator 10 rotates in the forward direction or the reverse direction.
  • the excavator makes driving operation such as left turn or right turn.
  • the hydraulic oil discharged from the second hydraulic pump (P2) is changed by the direction switching valve 130, the direction of movement from the first hydraulic pump (P1) After joining the discharged pressure oil is supplied to the first spool valve 110, it will be described in more detail below.
  • the second spool valve 120 is installed on the movement path of the hydraulic oil moving between the second hydraulic pump P2 and the turning hydraulic actuator 20 and the turning hydraulic actuator 20 and the tank T, Control the movement of significance.
  • the direction switching valve 130 is disposed between the second hydraulic pump P2 and the second spool valve 120, the pressure of the oil discharged from the second hydraulic pump P2 by the direction switching valve 130 Whether it is supplied and the direction of movement is determined.
  • the second hydraulic pump P2 is connected to the direction switching valve 130 and the second spool valve 120 through the second flow path 102.
  • the pressure oil discharged from the second hydraulic pump P2 is supplied to the direction switching valve 130 through the second flow path 102.
  • the direction switching valve 130 is switched to the first position (right direction based on the drawing)
  • the pressure oil discharged from the second hydraulic pump P2 passes through the second flow path 102 and the direction switching valve 130. Supplied to the second spool valve 120.
  • the turning hydraulic actuator 20 may be a turning motor. That is, when the hydraulic oil discharged from the second hydraulic pump P2 is supplied to the upper port or the lower port of the swing hydraulic actuator 20, the swing motor, which is the swing hydraulic actuator 20, rotates in the forward or reverse direction. As a result, the upper swinging body of the excavator makes a swinging operation such as forward rotation or reverse rotation.
  • the pressure oil discharged from the first hydraulic pump P1 is independent of the hydraulic actuator 10 for driving.
  • the hydraulic oil supplied and discharged from the second hydraulic pump P2 is independently supplied to the turning hydraulic actuator 20.
  • the hydraulic oil discharged from the first hydraulic pump P1 and the second hydraulic pump P2 may travel the hydraulic actuator 10 and the hydraulic actuator 20 for turning.
  • the direction switching valve 130 is disposed between the second hydraulic pump P2 and the second spool valve 120. That is, the direction switching valve 130 is installed in the second flow path 102 connecting the second hydraulic pump P2 and the second spool valve 120.
  • One side and the other side in the longitudinal direction of the directional valve 130 is provided with a first port (a) and a second port (b) for applying the pilot signal pressure, respectively.
  • the directional valve 130 is in a neutral position, a first position for directing the pressure oil to the second spool valve 120 side and a second position for directing the pressure oil to the first spool valve 110 side. It consists of a 3-position valve to be switched. That is, when the first pilot signal pressure is applied to the first port a, the direction switching valve 130 is switched to the first position (the drawing reference right direction). As such, when the direction switching valve 130 is switched to the first position, the pressurized oil discharged from the second hydraulic pump P2 is supplied to the second spool valve 120, and the switching of the second spool valve 120 is performed. Therefore, it is supplied to the turning hydraulic actuator 20.
  • the pressurized oil discharged from the first hydraulic pump P1 is independently supplied to the first spool valve 120, and according to the switching of the first spool valve 110, it is supplied to the traveling hydraulic actuator 10,
  • the excavator will have a combined drive and turn motion.
  • the direction switching valve 130 is switched to the second position (the left direction of the drawing reference).
  • the hydraulic oil discharged from the second hydraulic pump P2 may form a confluence passage (131 in FIG. 3) formed in the direction switching valve 130.
  • the first hydraulic pump (P1) is supplied to the first flow path (101) and the third flow path (103) connecting the direction switching valve 130, the pressure flow discharged from the first hydraulic pump (P1), and then flows into the first flow path (101) do.
  • the pressure oil discharged from the second hydraulic pump P2 introduced into the first flow path 101 is discharged from the first hydraulic pump P1 and joins the pressure oil passing through the first flow path 101 to the first spool. Supplied to the valve (110).
  • the pressure oil that is joined after discharged from the first hydraulic pump P1 and the second hydraulic pump P2 is supplied to the traveling hydraulic actuator 10 in accordance with the switching of the first spool valve 110, and thus, an excavator The driving operation is performed through the driving joining function. In this case, since a sufficient flow rate can be supplied even at a low engine speed, a predetermined traveling speed can be ensured.
  • Hydraulic control system for a construction machine includes an electronic proportional pressure reducing valve 140.
  • the electromagnetic proportional pressure reducing valve 140 may include a first electromagnetic proportional pressure reducing valve 141 and a second electromagnetic proportional pressure reducing valve 142.
  • the first electromagnetic proportional pressure reducing valve 141 is connected to the first port a of the direction switching valve 130 and the first signal line 201.
  • the first electromagnetic proportional pressure reducing valve 141 applies the first pilot signal pressure for switching the direction switching valve 130 to the first position through the first signal line 201 to the first port a.
  • the pressurized oil discharged from the second hydraulic pump P2 passes through the direction switching valve 130 and is supplied to the second spool valve 120.
  • the second electromagnetic proportional pressure reducing valve 142 is connected to the second port (b) and the second signal line 202 of the direction switching valve 130.
  • the second electromagnetic proportional pressure reducing valve 142 applies a second pilot signal pressure for switching the direction switching valve 130 to the second position through the second signal line 202 to the second port b.
  • the pressurized oil discharged from the second hydraulic pump P2 passes through the confluence passage 131 formed in the direction switching valve 130 and the third flow passage 103 connected thereto. ) Is supplied to the side.
  • the direction switching valve 130 is switched to the second position, the pressure oil discharged from the second hydraulic pump P2 flows into the conduit passage 131 of FIG. 3 because the return to the tank T is blocked. This will be described in more detail below.
  • Hydraulic control system for a construction machine includes a shut-off valve 150.
  • the shutoff valve 150 is installed in the bypass flow path 104 connecting the second hydraulic pump P2 and the tank T.
  • the shutoff valve 150 is discharged from the second hydraulic pump (P2) to block the movement of the pressure oil returned to the tank (T).
  • the shutoff valve 150 is switched by the applied first pilot signal pressure or the second pilot signal pressure. As such, as the shutoff valve 150 is switched, the pressure oil discharged from the second hydraulic pump P2 is blocked from moving of the tank T.
  • the third signal line 203 branched toward the cutoff valve 150 is branched to the first signal line 201 connected to the first port a of the directional valve 130.
  • the fourth signal line 204 branching toward the shutoff valve 150 is branched to the second signal line 202 connected to the second port b of the directional valve 130.
  • a shuttle valve 205 is installed at the confluence point of the third signal line 203 and the fourth signal line 204. The shuttle valve 205 and the shutoff valve 150 are connected through a fifth signal line 206.
  • the first pilot signal pressure is applied to the first port a of the direction switching valve 130 by the first electromagnetic proportional pressure reducing valve 141 through the first signal line 201
  • the first pilot The signal pressure is applied to the shut-off valve 150 through the third signal line 203 branched from the first signal line 201, the shuttle valve 205 and the fifth signal line 206, and as a result, the shut-off valve 150 is switched and the movement of the pressurized oil discharged from the 2nd hydraulic pump P2 and returned to the tank T is interrupted
  • the second pilot signal pressure is applied to the second port b of the direction switching valve 130 by the second electromagnetic proportional pressure reducing valve 142 through the second signal line 202, the second pilot signal.
  • the pressure is applied to the shut-off valve 150 through the fourth signal line 204, the shuttle valve 205 and the fifth signal line 206 branching from the second signal line 202, and as a result, the shut-off valve ( 150 is switched and the movement of the pressurized oil discharged from the second hydraulic pump P2 and returned to the tank T is blocked.
  • the return of the pressure oil discharged from the second hydraulic pump P2 to the tank T is blocked by the shutoff valve 150 switched by the first pilot signal pressure or the second pilot signal pressure.
  • the second hydraulic pressure since the return pressure to the tank T is interrupted by the shutoff valve 150 switched by the second pilot signal pressure, the pressure oil discharged from the pump P2 is formed in the confluence passage 130 formed in the direction switching valve 130. It becomes possible to flow into the 131) side of 3, and to join the hydraulic oil discharged from the 1st hydraulic pump P1.
  • Hydraulic control system for a construction machine includes a controller (160).
  • the controller 160 receives the operation signal transmitted from the operation levers 111 and 121 for operating the first spool valve 110 and the second spool valve 120 to operate the electromagnetic proportional pressure reducing valve 140.
  • the controller 160 has a combined traveling and turning function of the excavator when the operating lever 111 of the first spool valve 110 and the operating lever 121 of the second spool valve 120 are operated.
  • an electrical control signal is output to the first electromagnetic proportional pressure reducing valve 141 to control the first pilot signal pressure to be applied to the first port a of the direction switching valve 130.
  • the controller 160 outputs an electrical control signal to the second electromagnetic proportional pressure reducing valve 142 to implement the traveling joining function of the excavator.
  • the second pilot signal pressure is applied to the second port b of the direction switching valve 130.
  • Hydraulic control system for a construction machine may further include a third spool valve.
  • the third spool valve is provided on the movement path of the hydraulic oil moving between the second hydraulic pump P2, the hydraulic actuator for the work device, the hydraulic actuator for the work device, and the tank T, and controls the movement of the hydraulic oil.
  • the third spool valve may include a spool valve 171 for an boom, an spool valve 172 for an arm, and a spool valve 173 for a bucket.
  • the boom spool valve 171 controls the flow of pressure oil supplied to the boom cylinder 30.
  • the boom cylinder 30 is driven by the pressure oil supplied through the boom spool valve 171 when switching, as a result, the boom is operated.
  • the arm spool valve 172 controls the flow of the pressurized oil supplied to the arm cylinder 40.
  • the pressure oil discharged from the first hydraulic pump P1 may be supplied to the arm spool valve 172 by joining the pressure oil discharged from the second hydraulic pump P2.
  • the arm cylinder 40 is driven by the pressure oil supplied through the arm spool valve 172 at the time of switching, and as a result, the arm operates.
  • the bucket spool valve 173 controls the flow of pressure oil supplied to the bucket cylinder 50.
  • the bucket cylinder 50 is driven by the pressure oil supplied through the bucket spool valve 173 for switching, and as a result, the bucket is operated.
  • the hydraulic control system 100 for a construction machine may further include a fourth spool valve 180.
  • the fourth spool valve 180 moves between the first hydraulic pump P1 and the second hydraulic pump P2 and the optional hydraulic actuator 60 and the optional hydraulic actuator 60 and the tank T. It is provided on the moving path of pressure oil, and controls the movement of pressure oil.
  • the hydraulic actuator 60 for the option device may be a hydraulic actuator for operating a hamber, share, rotator and the like.
  • the hydraulic actuator 60 for the option device is driven by the pressure oil supplied through the switch when the fourth spool valve 180 is switched. As a result, the option device operates.
  • the hydraulic control system 100 for a construction machine may further include a fifth spool valve 190.
  • the fifth spool valve 190 is installed on the movement path of the hydraulic oil moving between the second hydraulic pump P2 and the doser hydraulic actuator 70 and the doser hydraulic actuator 70 and the tank T. Control the movement of significance.
  • the doser hydraulic actuator 70 is driven by the pressure oil supplied through the fifth spool valve 190 and, as a result, the doser operates.
  • the excavator intends to implement a traveling and turning combined function so that the traveling and turning combined motion is operated
  • the operation levers 111 and 121 of the first and second spool valves 110 and 120 are operated, the driving operation signal And the turning operation signal is transmitted to the controller 160.
  • the controller 160 receives the traveling operation signal and the turning operation signal, and operates the first electromagnetic proportional pressure reducing valve 141.
  • the first pilot signal pressure is applied to the first port a of the directional valve 130, and the directional valve 130 is switched from the neutral position to the first position.
  • the first pilot signal pressure is also applied to the shutoff valve 150, so that the shutoff valve 150 is also switched.
  • the hydraulic oil flowing through 104 is blocked from returning to the tank T.
  • the direction switching valve 130 As the direction switching valve 130 is switched to the first position, the pressure oil discharged from the second hydraulic pump P2 to the second flow path 102 passes through the direction switching valve 130 and the second spool valve 120. Is supplied to the hydraulic actuator 20 for turning through the second spool valve 120 switched by the operating lever 121. As a result, the upper swinging body of the excavator is in the swinging motion. At this time, the pressure oil discharged from the first hydraulic pump P1 to the first flow path 101 is supplied to the first spool valve 110 and passes through the first spool valve 110 switched by the operation lever 111. Is supplied to the hydraulic actuator 10 for driving. As a result, the excavator has a traveling and turning combined motion.
  • the pressure oil discharged from the first hydraulic pump P1 and the second hydraulic pump P2 during the traveling and turning combined operation may be the first spool. Since it is independently supplied to each of the valve 110 and the second spool valve 120, it is possible to prevent the speed decrease or the operability deterioration due to the flow rate distribution between the traveling operation and the swing operation.
  • the traveling joining function When implementing the traveling joining function during the traveling operation of the excavator, first, when operating the operation lever 111 of the first spool valve 110, the driving operation signal is transmitted to the controller 160.
  • the controller 160 receives the travel operation signal transmitted and operates the second electronic proportional pressure reducing valve 142 to implement the travel joining function.
  • the second pilot signal pressure is applied to the second port b of the directional valve 130, and the directional valve 130 is switched from the neutral position to the second position.
  • the second pilot signal pressure is also applied to the shutoff valve 150, so that the shutoff valve 150 is also switched.
  • the hydraulic oil flowing through 104 is blocked from returning to the tank T.
  • the hydraulic oil discharged from the second hydraulic pump P2 to the second flow path 102 and supplied to the direction switching valve 130 switches the shutoff valve 150.
  • the return to the tank T is blocked, and flows into the confluence passage 131 formed in the direction switching valve 130.
  • the confluence passage 131 is in communication with the third flow path 103 when the direction switching valve 130 is switched to the second position. Therefore, the return oil to the tank T is blocked and the pressure oil flowing into the confluence passage 131 is supplied to the third flow path 103.
  • the third flow path 103 is connected to the first flow path 101 formed between the first hydraulic pump P1 and the first spool valve 110, the third flow path 103 is discharged from the second hydraulic pump P2.
  • the pressurized oil introduced into the confluence passage 131 and then supplied to the third flow passage 103 communicated with the pressurized oil discharged from the first hydraulic pump P1 to the first flow passage 101.
  • the combined pressure oil is supplied to the first spool valve 110, and is supplied to the hydraulic actuator 10 for driving through the first spool valve 110 switched by the operation lever 111.
  • the excavator performs the traveling operation through the traveling joining function.
  • the hydraulic control system 100 for a construction machine is configured such that pressure oil discharged from the second hydraulic pump P2 is discharged from the first hydraulic pump P1 during the driving operation through the traveling joining function. Since the oil is joined to the pressure oil and supplied to the first spool valve 110, a sufficient flow rate can be supplied even at a low engine speed, thereby securing a predetermined traveling speed.
  • the hydraulic control system 100 for a construction machine may implement a traveling and turning combined function and a traveling joining function with only one direction switching valve 130. That is, the hydraulic control system 100 for a construction machine according to an embodiment of the present invention includes a plurality of spool valves 110, 120, 171, 172, 173, 180, and 190 and a plurality of flow paths 101, 102, 103, and 104. Since only one direction switching valve 130 needs to be installed inside the MCV accommodating the inside, it can be free from space constraints, simplify the hydraulic circuit, and reduce the product production price.

Abstract

본 발명은, 제1 유압펌프와 주행용 유압 액츄에이터 및 상기 주행용 유압 액츄에이터와 탱크 사이를 이동하는 압유의 이동 경로 상에 설치되어, 압유의 이동을 제어하는 제1 스풀 밸브; 제2 유압펌프와 선회용 유압 액츄에이터 및 상기 선회용 유압 액츄에이터 및 상기 탱크 사이를 이동하는 압유의 이동 경로 상에 설치되어, 압유의 이동을 제어하는 제2 스풀 밸브; 및 상기 제2 유압펌프와 상기 제2 스풀 밸브 사이에 배치되고, 양측에 제1 포트 및 제2 포트가 제공되며, 상기 제1 포트로 인가되는 제1 파일럿 신호압에 의해 제1 위치로 절환 시 상기 제2 유압펌프로부터 토출되는 압유가 상기 제2 스풀 밸브로 공급되도록 압유의 이동방향을 변환시키고, 상기 제2 포트로 인가되는 제2 파일럿 신호압에 의해 제2 위치로 절환 시 상기 제2 유압펌프로부터 토출되는 압유가 상기 제1 유압펌프로부터 토출되어 상기 제1 스풀 밸브로 공급되는 압유에 합류되도록 압유의 이동방향을 변환시키는 방향절환밸브를 포함하는 건설기계용 유압 제어 시스템을 제공한다.

Description

건설기계용 유압 제어 시스템
본 발명은 건설기계용 유압 제어 시스템에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 주행 및 선회 복합 기능과 주행합류 기능을 하나의 방향절환밸브로 구현할 수 있는 유압 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 건설기계, 예컨대, 굴삭기에는 다수 개의 스풀을 구비하는 MCV(main control valve)를 통해 복수 개의 유압펌프로부터 토출되는 압유의 유량과 흐름을 제어하여 주행, 작업장치 및 옵션장치 등을 동작시키는 유압 제어 시스템이 적용된다.
예를 들어, 2개의 유압펌프를 사용하는 굴삭기의 유압 제어 시스템에서는 굴삭기가 주행과 선회 복합 동작을 하는 경우, 각 동작 간의 유량배분에 의한 속도감소나 조작성 저하를 방지하기 위해, 2개의 유압펌프로부터 토출되는 압유는 각 동작을 구현하는 유압 액츄에이터에 독립적으로 공급된다. 즉, 굴삭기의 주행 및 선회 복합 기능 구현을 위해, 하나의 유압펌프로부터 토출되는 압유는 주행 동작을 위한 유압 액츄에이터에 공급되고, 다른 하나의 유압펌프로부터 토출되는 압유는 선회 동작을 위한 유압 액츄에이터에 공급된다.
또한, 굴삭기가 주행 동작을 하는 경우, 주행합류 기능 구현을 위해, 2개의 유압펌프로부터 토출되는 압유는 합류되어, 해당 유압 액츄에이터에 공급된다. 이와 같이, 굴삭기가 주행합류 기능을 통해 주행 동작을 하게 되면, 낮은 엔진 회전수에서도 기설정된 주행속도를 확보할 수 있게 된다.
한편, 주행 및 선회 복합 기능을 구현하기 위해서는 2개의 유압펌프로부터 각각 토출되는 압유의 이동 방향을 제어해주는 방향절환밸브가 요구된다. 또한, 주행합류 기능을 구현하기 위해서는 마찬가지로, 2개의 유압펌프로부터 각각 토출되는 압유의 이동 방향을 제어해주는 또 다른 방향절환밸브가 요구된다. 이때, 주행 및 선회 복합 기능과 주행합류 기능을 모두 구현하기 위해서는 두 종류의 방향절환밸브가 모두 필요하다. 그러나 MCV 내부의 공간적 제약으로 인해, 두 종류의 방향절환밸브 및 이에 따른 2개의 유압회로를 MCV 내부에 모두 설치하기는 쉽지 않다. 설령, 두 종류의 방향절환밸브 및 해당 유압회로들을 MCV 내부에 모두 설치하는 것이 가능하다 하더라도 두 종류의 방향절환밸브 및 해당 유압회로들을 MCV 내부에 모두 설치하게 되면, 제조원가가 상승하게 되고, 유압회로가 복잡해지는 또 다른 문제를 초래하게 된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 주행 및 선회 복합 기능과 주행합류 기능을 하나의 방향절환밸브로 구현할 수 있는 유압 제어 시스템을 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 제1 유압펌프와 주행용 유압 액츄에이터 및 상기 주행용 유압 액츄에이터와 탱크 사이를 이동하는 압유의 이동 경로 상에 설치되어, 압유의 이동을 제어하는 제1 스풀 밸브; 제2 유압펌프와 선회용 유압 액츄에이터 및 상기 선회용 유압 액츄에이터 및 상기 탱크 사이를 이동하는 압유의 이동 경로 상에 설치되어, 압유의 이동을 제어하는 제2 스풀 밸브; 및 상기 제2 유압펌프와 상기 제2 스풀 밸브 사이에 배치되고, 양측에 제1 포트 및 제2 포트가 제공되며, 상기 제1 포트로 인가되는 제1 파일럿 신호압에 의해 제1 위치로 절환 시 상기 제2 유압펌프로부터 토출되는 압유가 상기 제2 스풀 밸브로 공급되도록 압유의 이동방향을 변환시키고, 상기 제2 포트로 인가되는 제2 파일럿 신호압에 의해 제2 위치로 절환 시 상기 제2 유압펌프로부터 토출되는 압유가 상기 제1 유압펌프로부터 토출되어 상기 제1 스풀 밸브로 공급되는 압유에 합류되도록 압유의 이동방향을 변환시키는 방향절환밸브를 포함하는 건설기계용 유압 제어 시스템을 제공한다.
여기서 상기 방향절환밸브에 상기 제1 파일럿 신호압 또는 상기 제2 파일럿 신호압을 인가하는 전자비례감압밸브를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 전자비례감압밸브는, 상기 제1 포트와 제1 신호라인을 통해 연결되고, 상기 제1 신호라인을 통해 상기 제1 포트에 상기 제1 파일럿 신호압을 인가하는 제1 전자비례감압밸브, 및 상기 제2 포트와 제2 신호라인을 통해 연결되고, 상기 제2 신호라인을 통해 상기 제2 포트에 상기 제2 파일럿 신호압을 인가하는 제2 전자비례감압밸브를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 유압펌프와 상기 탱크를 연결하는 바이패스 유로에 설치되고, 상기 제2 유압펌프로부터 토출되어 상기 탱크로 귀환하는 압유의 이동을 차단하는 차단밸브를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 차단밸브는 인가되는 상기 제1 파일럿 신호압 또는 상기 제2 파일럿 신호압에 의해 절환될 수 있다.
또한, 상기 건설기계용 유압 제어 시스템은, 상기 제1 신호라인으로부터 분기되어, 상기 차단밸브 측으로 향하는 제3 신호라인, 상기 제2 신호라인으로부터 분기되어, 상기 차단밸브 측으로 향하는 제4 신호라인, 상기 제3 신호라인과 상기 제4 신호라인의 합류점에 설치되는 셔틀밸브, 및 상기 셔틀밸브와 상기 차단밸브를 연결하는 제5 신호라인을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 제1 스풀 밸브 및 상기 제2 스풀 밸브를 조작하는 조작레버로부터 전달되는 조작신호를 수신하여, 상기 전자비례감압밸브를 작동시키는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 유압펌프와 상기 제1 스풀 밸브를 연결하는 제1 유로, 상기 제2 유압펌프와 상기 방향절환밸브를 연결하는 제2 유로, 및 상기 제1 유로와 상기 방향절환밸브를 연결하는 제3 유로를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 건설기계용 유압 제어 시스템은, 상기 제2 유압펌프와 작업장치용 유압 액츄에이터 및 상기 작업장치용 유압 액츄에이터와 상기 탱크 사이를 이동하는 압유의 이동 경로 상에 설치되어, 압유의 이동을 제어하는 제3 스풀 밸브를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제3 스풀 밸브는 붐용 스풀 밸브, 아암용 스풀 밸브 및 버켓용 스풀 밸브를 포함할 수 있다.
또한, 상기 건설기계용 유압 제어 시스템은, 상기 제1 유압펌프 및 상기 제2 유압펌프와 옵션장치용 유압 액츄에이터 및 상기 옵션장치용 유압 액츄에이터와 상기 탱크 사이를 이동하는 압유의 이동 경로 상에 설치되어, 압유의 이동을 제어하는 제4 스풀 밸브를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 건설기계용 유압 제어 시스템은, 상기 제2 유압펌프와 도저용 유압 액츄에이터 및 상기 도저용 유압 액츄에이터와 상기 탱크 사이를 이동하는 압유의 이동 경로 상에 설치되어, 압유의 이동을 제어하는 제5 스풀 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 위치로 절환 시 제2 유압펌프로부터 토출되는 압유가 선회용 유압 엑츄에이터로 공급되도록 압유의 이동방향을 변환시키고, 제2 위치로 절환 시 제2 유압펌프로부터 토출되는 압유가 제1 유압펌프로 토출되어 주행용 유압 엑츄에이터로 공급되는 압유에 합류되도록 압유의 이동방향을 변환시키는 하나의 방향절환밸브를 구비함으로써, 주행 및 선회 복합 기능과 주행합류 기능을 하나의 방향절환밸브로 구현할 수 있다.
그 결과, 본 발명에 따르면, 하나의 방향절환밸브만 MCV 내부에 설치하면 되므로, 설치 시 MCV 내부의 공간적 제약으로부터 자유로울 수 있고, 제품 생산가격을 낮출 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 주행 및 선회 복합 기능과 주행합류 기능을 모두 구현하기 위해 종래와 같이, 각각의 기능을 하는 두 종류의 방향절환밸브 및 해당 유압회로들을 MCV 내부에 모두 설치할 필요가 없으므로, 유압회로를 단순화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 굴삭기의 주행 및 선회 복합 동작 시 각각의 유압펌프로부터 토출되는 압유가 주행용 유압 액츄에이터 및 선회용 유압 액츄에이터에 독립적으로 공급되므로, 주행 동작 및 선회 동작 간의 유량배분에 의한 속도 감소나 조작성 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 굴삭기의 주행합류 기능을 통한 주행 동작 시 각각의 유압펌프로부터 토출되는 압유가 합류되어, 주행용 유압 액츄에이터에 공급되므로, 낮은 엔진 회전수에서도 충분한 유량 공급이 가능하여 기설정된 주행속도를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 건설기계용 유압 제어 시스템을 나타낸 유압 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 건설기계용 유압 제어 시스템에서, 방향절환밸브가 주행 및 선회 복합 기능을 구현하기 위해 제1 위치로 절환된 상태를 개략적으로 나타낸 유압 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 건설기계용 유압 제어 시스템에서, 방향절환밸브가 주행합류 기능을 구현하기 위해 제2 위치로 절환된 상태를 개략적으로 나타낸 유압 회로도이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 건설기계용 유압 제어 시스템에 대해 상세히 설명한다.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 건설기계용 유압 제어 시스템(100)은 건설기계, 예컨대, 굴삭기의 주행 및 선회 동작, 굴삭기에 장착되는 붐, 아암 및 버켓과 같은 작업장치 및 햄머, 쉐어, 로테이터 등과 같은 옵션장치, 그리고 도저 등의 동작을 제어하는 유압 시스템이다.
이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 유압 제어 시스템(100)은 제1 스풀 밸브(110), 제2 스풀 밸브(120) 및 방향절환밸브(130)를 포함하여 형성된다.
제1 스풀 밸브(110)는 제1 유압펌프(P1)와 주행용 유압 액츄에이터(10) 및 주행용 유압 액츄에이터(10)와 탱크(T) 사이를 이동하는 압유의 이동 경로 상에 설치되어, 압유의 이동을 제어한다. 여기서, 제1 유압펌프(P1)는 제1 유로(101)를 통해 제1 스풀 밸브(110)와 연결된다. 제1 유압펌프(P1)로부터 토출되는 압유는 제1 유로(101)를 통해 제1 스풀 밸브(110)에 공급된다. 이때, 조작레버(111)의 조작에 의해 제1 스풀 밸브(110)가 도면기준으로 왼쪽 방향 또는 오른쪽 방향으로 절환되면, 제1 스풀 밸브(110)로 공급된 압유는 제1 스풀 밸브(110)를 통과하여, 도면기준으로 주행용 유압 액츄에이터(10)의 상측 포트 또는 하측 포트에 공급된다. 그 결과, 주행용 유압 액츄에이터(10)가 구동하게 되고, 이에 따라, 굴삭기가 주행 동작을 하게 된다. 여기서, 주행용 유압 액츄에이터(10)는 주행모터일 수 있다.
즉, 주행용 유압 액츄에이터(10)의 상측 포트 또는 하측 포트에 제1 유압펌프(P1)로부터 토출된 압유가 공급되면, 주행용 유압 액츄에이터(10)인 주행모터가 정방향 또는 역방향으로 회전하게 되고, 그 결과, 굴삭기가 좌회전 또는 우회전과 같은 주행 동작을 하게 된다.
한편, 본 발명의 실시 예에서는 주행합류 기능을 구현하기 위해, 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되는 압유가 방향절환밸브(130)에 의해 이동 방향이 변환되어, 제1 유압펌프(P1)로부터 토출되는 압유에 합류된 후 제1 스풀 밸브(110)로 공급되는데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
제2 스풀 밸브(120)는 제2 유압펌프(P2)와 선회용 유압 액츄에이터(20) 및 선회용 유압 액츄에이터(20)와 탱크(T) 사이를 이동하는 압유의 이동 경로 상에 설치되어, 압유의 이동을 제어한다. 이때, 제2 유압펌프(P2)와 제2 스풀 밸브(120) 사이에는 방향절환밸브(130)가 배치되고, 이러한 방향절환밸브(130)에 의해 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되는 압유의 공급 여부 및 이동 방향이 결정된다.
여기서, 제2 유압펌프(P2)는 제2 유로(102)를 통해 방향절환밸브(130) 및 제2 스풀 밸브(120)와 연결된다. 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되는 압유는 제2 유로(102)를 통해 방향절환밸브(130)로 공급된다. 이때, 방향절환밸브(130)가 제1 위치(도면기준 우측방향)로 절환된 경우, 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되는 압유는 제2 유로(102) 및 방향절환밸브(130)를 통해 제2 스풀 밸브(120)에 공급된다. 이때, 조작레버(121)의 조작에 의해 제2 스풀 밸브(120)가 도면기준으로 왼쪽 방향 또는 오른쪽 방향으로 절환되면, 제2 스풀 밸브(120)로 공급된 압유는 제2 스풀 밸브(120)를 통과하여, 도면기준으로 선회용 유압 액츄에이터(20)의 상측 포트 또는 하측 포트에 공급된다. 그 결과, 선회용 유압 액츄에이터(20)가 구동하게 되고, 이에 따라, 굴삭기의 상부 선회체가 선회 동작을 하게 된다. 여기서, 선회용 유압 액츄에이터(20)는 선회모터일 수 있다. 즉, 선회용 유압 액츄에이터(20)의 상측 포트 또는 하측 포트에 제2 유압펌프(P2)로부터 토출된 압유가 공급되면, 선회용 유압 액츄에이터(20)인 선회모터가 정방향 또는 역방향으로 회전하게 되고, 그 결과, 굴삭기의 상부 선회체가 정회전 또는 역회전과 같은 선회 동작을 하게 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 건설기계용 유압 제어 시스템(100)에서는 굴삭기가 주행과 선회 복합 동작을 하는 경우, 제1 유압펌프(P1)로부터 토출되는 압유는 주행용 유압 액츄에이터(10)에 독립적으로 공급되고, 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되는 압유는 선회용 유압 액츄에이터(20)에 독립적으로 공급된다. 이와 같이, 굴삭기의 주행 및 선회 복합 기능을 구현하기 위해, 제1 유압펌프(P1) 및 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되는 압유가 주행용 유압 액츄에이터(10) 및 선회용 유압 액츄에이터(20)에 독립적으로 공급되면, 주행 동작 및 선회 동작 간의 유량배분에 의한 속도 감소나 조작성 저하를 방지할 수 있다.
방향절환밸브(130)는 제2 유압펌프(P2)와 제2 스풀 밸브(120) 사이에 배치된다. 즉, 방향절환밸브(130)는 제2 유압펌프(P2)와 제2 스풀 밸브(120)를 연결하는 제2 유로(102)에 설치된다. 방향절환밸브(130)의 길이방향 일측과 타측에는 파일럿 신호압 인가를 위한 제1 포트(a) 및 제2 포트(b)가 각각 제공된다.
본 발명의 실시 예에서, 이러한 방향절환밸브(130)는 중립 위치, 압유를 제2 스풀 밸브(120) 측으로 향하게 하는 제1 위치 및 압유를 제1 스풀 밸브(110) 측으로 향하게 하는 제2 위치로 절환되는 3포지션 밸브로 이루어진다. 즉, 방향절환밸브(130)는 제1 포트(a)로 제1 파일럿 신호압이 인가되면, 제1 위치(도면기준 우측방향)로 절환된다. 이와 같이, 방향절환밸브(130)가 제1 위치로 절환되면, 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되는 압유는 제2 스풀 밸브(120)로 공급되고, 제2 스풀 밸브(120)의 절환에 따라, 선회용 유압 액츄에이터(20)로 공급된다. 이때, 제1 유압펌프(P1)로부터 토출되는 압유는 제1 스풀 밸브(120)로 독립적으로 공급되고, 제1 스풀 밸브(110)의 절환에 따라, 주행용 유압 액츄에이터(10)로 공급되므로, 굴삭기는 주행 및 선회 복합 동작을 하게 된다.
또한, 방향절환밸브(130)는 제2 포트(b)로 제2 파일럿 신호압이 인가되면, 제2 위치(도면기준 좌측방향)로 절환된다. 이와 같이, 방향절환밸브(130)가 제2 위치로 절환되면, 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되는 압유는 방향절환밸브(130)의 내부에 형성되어 있는 합류통로(도 3의 131)를 통해, 제1 유압펌프(P1)로부터 토출되는 압유가 흐르는 제1 유로(101)와 방향절환밸브(130)를 연결하는 제3 유로(103)로 공급된 후, 제1 유로(101)로 유입된다. 그 결과, 제1 유로(101)로 유입된 제2 유압펌프(P2)로부터 토출된 압유는 제1 유압펌프(P1)로부터 토출되어 제1 유로(101)를 통과하는 압유에 합류되어 제1 스풀 밸브(110)로 공급된다.
이와 같이, 제1 유압펌프(P1) 및 제2 유압펌프(P2)로부터 토출된 후 합류된 압유는 제1 스풀 밸브(110)의 절환에 따라, 주행용 유압 액츄에이터(10)로 공급되므로, 굴삭기는 주행합류 기능을 통해 주행 동작을 하게 된다. 이 경우, 낮은 엔진 회전수에서도 충분한 유량 공급이 가능하므로, 기설정된 주행속도를 확보할 수 있게 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 건설기계용 유압 제어 시스템(100)은 전자비례감압밸브(140)를 포함한다. 여기서, 전자비례감압밸브(140)는 제1 전자비례감압밸브(141) 및 제2 전자비례감압밸브(142)를 포함할 수 있다.
제1 전자비례감압밸브(141)는 방향절환밸브(130)의 제1 포트(a)와 제1 신호라인(201)을 통해 연결된다. 이러한 제1 전자비례감압밸브(141)는 제1 신호라인(201)을 통해, 방향절환밸브(130)를 제1 위치로 절환시키는 제1 파일럿 신호압을 제1 포트(a)에 인가한다. 이를 통해, 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되는 압유는 방향절환밸브(130)를 통과하여, 제2 스풀 밸브(120)에 공급된다.
제2 전자비례감압밸브(142)는 방향절환밸브(130)의 제2 포트(b)와 제2 신호라인(202)을 통해 연결된다. 이러한 제2 전자비례감압밸브(142)는 제2 신호라인(202)을 통해, 방향절환밸브(130)를 제2 위치로 절환시키는 제2 파일럿 신호압을 제2 포트(b)에 인가한다. 이를 통해, 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되는 압유는 방향절환밸브(130)의 내부에 형성되어 있는 합류통로(131) 및 이와 연결되어 있는 제3 유로(103)를 통해 제1 유로(101) 측으로 공급된다. 여기서, 방향절환밸브(130)가 제2 위치로 절환 시 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되는 압유가 합류통로(도 3의 131)로 흐르는 것은 탱크(T)로의 귀환이 차단되었기 때문인데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 건설기계용 유압 제어 시스템(100)은 차단밸브(150)를 포함한다. 차단밸브(150)는 제2 유압펌프(P2)와 탱크(T)를 연결하는 바이패스 유로(104)에 설치된다. 이러한 차단밸브(150)는 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되어 탱크(T)로 귀환하는 압유의 이동을 차단한다. 이때, 차단밸브(150)는 인가되는 제1 파일럿 신호압 또는 제2 파일럿 신호압에 의해 절환된다. 이와 같이, 차단밸브(150)가 절환됨에 따라, 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되는 압유는 탱크(T)의 이동이 차단된다.
본 발명의 실시 예에서, 방향절환밸브(130)의 제1 포트(a)와 연결되는 제1 신호라인(201)에는 차단밸브(150) 측으로 향하는 제3 신호라인(203)이 분기된다. 또한, 본 발명의 실시 예에서, 방향절환밸브(130)의 제2 포트(b)와 연결되는 제2 신호라인(202)에는 차단밸브(150) 측으로 향하는 제4 신호라인(204)이 분기된다. 이때, 제3 신호라인(203)과 제4 신호라인(204)의 합류점에는 셔틀밸브(205)가 설치된다. 그리고 이러한 셔틀밸브(205)와 차단밸브(150)는 제5 신호라인(206)을 통해 연결된다. 이에 따라, 제1 전자비례감압밸브(141)에 의해 방향절환밸브(130)의 제1 포트(a)에 제1 신호라인(201)을 통해 제1 파일럿 신호압이 인가되는 경우, 제1 파일럿 신호압은 제1 신호라인(201)으로부터 분기된 제3 신호라인(203), 셔틀밸브(205) 및 제5 신호라인(206)을 통해 차단밸브(150)에 인가되고, 그 결과, 차단밸브(150)가 절환되어, 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되어 탱크(T)로 귀환하는 압유의 이동이 차단된다.
또한, 제2 전자비례감압밸브(142)에 의해 방향절환밸브(130)의 제2 포트(b)에 제2 신호라인(202)을 통해 제2 파일럿 신호압이 인가되는 경우, 제2 파일럿 신호압은 제2 신호라인(202)으로부터 분기된 제4 신호라인(204), 셔틀밸브(205) 및 제5 신호라인(206)을 통해 차단밸브(150)에 인가되고, 그 결과, 차단밸브(150)가 절환되어, 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되어 탱크(T)로 귀환하는 압유의 이동이 차단된다.
즉, 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되는 압유는 이와 같이 제1 파일럿 신호압 또는 제2 파일럿 신호압에 의해 절환되는 차단밸브(150)에 의해 탱크(T)로의 귀환이 차단된다. 특히, 굴삭기의 주행합류 기능을 구현하기 위해, 제2 전자비례감압밸브(142)에 의해 방향절환밸브(130)의 제2 포트(b)에 제2 파일럿 신호압이 인가되는 경우, 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되는 압유는 제2 파일럿 신호압에 의해 절환된 차단밸브(150)에 의해 탱크(T)로의 귀환이 차단되므로, 방향절환밸브(130) 내부에 형성되어 있는 합류통로(도 3의 131) 측으로 유입되어, 제1 유압펌프(P1)로부터 토출되는 압유에 합류되는 것이 가능해진다.
본 발명의 실시 예에 따른 건설기계용 유압 제어 시스템(100)은 컨트롤러(160)를 포함한다. 컨트롤러(160)는 제1 스풀 밸브(110) 및 제2 스풀 밸브(120)를 조작하는 조작레버(111, 121)로부터 전달되는 조작신호를 수신하여, 전자비례감압밸브(140)를 작동시킨다.
이를 보다 상세히 설명하면, 컨트롤러(160)는 제1 스풀 밸브(110)의 조작레버(111) 및 제2 스풀 밸브(120)의 조작레버(121)가 조작된 경우, 굴삭기의 주행 및 선회 복합 기능을 구현하기 위해, 제1 전자비례감압밸브(141)에 전기적 제어 신호를 출력하여, 방향절환밸브(130)의 제1 포트(a)에 제1 파일럿 신호압이 인가되도록 제어한다. 또한, 컨트롤러(160)는 제1 스풀 밸브(110)의 조작레버(111)가 조작된 경우, 굴삭기의 주행합류 기능을 구현하기 위해, 제2 전자비례감압밸브(142)에 전기적 제어 신호를 출력하여, 방향절환밸브(130)의 제2 포트(b)에 제2 파일럿 신호압이 인가되도록 제어한다.
본 발명의 실시 예에 따른 건설기계용 유압 제어 시스템(100)은 제3 스풀 밸브를 더 포함할 수 있다. 제3 스풀 밸브는 제2 유압펌프(P2)와 작업장치용 유압 액츄에이터 및 작업장치용 유압 액츄에이터와 탱크(T) 사이를 이동하는 압유의 이동 경로 상에 설치되어, 압유의 이동을 제어한다. 이러한 제3 스풀 밸브는 붐용 스풀 밸브(171), 아암용 스풀 밸브(172) 및 버켓용 스풀 밸브(173)을 포함할 수 있다.
붐용 스풀 밸브(171)는 붐 실린더(30)로 공급되는 압유의 흐름을 제어한다. 붐 실린더(30)는 붐용 스풀 밸브(171)의 절환 시 이를 통과하여 공급되는 압유에 의해 구동되고, 그 결과, 붐이 동작하게 된다. 아암용 스풀 밸브(172)는 아암 실린더(40)로 공급되는 압유의 흐름을 제어한다. 이때, 아암용 스풀 밸브(172)에는 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되는 압유에 제1 유압펌프(P1)로부터 토출되는 압유가 합류되어 공급될 수 있다. 아암 실린더(40)는 아암용 스풀 밸브(172)의 절환 시 이를 통과하여 공급되는 압유에 의해 구동되고, 그 결과, 아암이 동작하게 된다. 버켓용 스풀 밸브(173)는 버켓 실린더(50)로 공급되는 압유의 흐름을 제어한다. 버켓 실린더(50)는 버켓용 스풀 밸브(173)의 절환 시 이를 통과하여 공급되는 압유에 의해 구동되고, 그 결과, 버켓이 동작하게 된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 건설기계용 유압 제어 시스템(100)은 제4 스풀 밸브(180)를 더 포함할 수 있다. 제4 스풀 밸브(180)는 제1 유압펌프(P1) 및 제2 유압펌프(P2)와 옵션장치용 유압 액츄에이터(60) 및 옵션장치용 유압 액츄에이터(60)와 탱크(T) 사이를 이동하는 압유의 이동 경로 상에 설치되어, 압유의 이동을 제어한다. 여기서, 옵션장치용 유압 액츄에이터(60)는 햄버, 쉐어, 로테이터 등을 동작시키는 유압 액츄에이터일 수 있다. 옵션장치용 유압 액츄에이터(60)는 제4 스풀 밸브(180)의 절환 시 이를 통과하여 공급되는 압유에 의해 구동되고, 그 결과, 옵션장치가 동작하게 된다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 건설기계용 유압 제어 시스템(100)은 제5 스풀 밸브(190)를 더 포함할 수 있다. 제5 스풀 밸브(190)는 제2 유압펌프(P2)와 도저용 유압 액츄에이터(70) 및 도저용 유압 액츄에이터(70)와 탱크(T) 사이를 이동하는 압유의 이동 경로 상에 설치되어, 압유의 이동을 제어한다. 도저용 유압 액츄에이터(70)는 제5 스풀 밸브(190)의 절환 시 이를 통과하여 공급되는 압유에 의해 구동되고, 그 결과, 도저가 동작하게 된다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 건설기계용 유압 제어 시스템의 작용에 대하여 설명하기로 한다.
1. 주행 및 선회 복합 기능
굴삭기가 주행 및 선회 복합 동작을 하도록 주행 및 선회 복합 기능을 구현하고자 하는 경우, 제1 스풀 밸브(110) 및 제2 스풀 밸브(120)의 조작레버(111, 121)를 조작하면, 주행 조작신호와 선회 조작신호가 컨트롤러(160)에 전송된다.
컨트롤러(160)는 전송되는 주행 조작신호와 선회 조작신호를 수신하고, 제1 전자비례감압밸브(141)를 작동시킨다. 그 결과, 도 2에 도시한 바와 같이, 방향절환밸브(130)의 제1 포트(a)에 제1 파일럿 신호압이 인가되어, 방향절환밸브(130)가 중립위치에서 제1 위치로 절환된다.(도면기준 우측 방향으로 절환) 이때, 제1 파일럿 신호압은 차단밸브(150)에도 인가되어, 차단밸브(150)도 절환된다.(도면기준 좌측 방향으로 절환) 그 결과, 바이패스 유로(104)를 흐르는 압유는 탱크(T)로의 귀환이 차단된다.
방향절환밸브(130)가 제1 위치로 절환됨에 따라, 제2 유압펌프(P2)로부터 제2 유로(102)에 토출되는 압유는 방향절환밸브(130)를 통과하여 제2 스풀 밸브(120)에 공급되고, 조작레버(121)에 의해 절환된 제2 스풀 밸브(120)를 통과하여 선회용 유압 액츄에이터(20)에 공급된다. 그 결과, 굴삭기의 상부 선회체가 선회 동작을 하게 된다. 이때, 제1 유압펌프(P1)로부터 제1 유로(101)에 토출되는 압유는 제1 스풀 밸브(110)에 공급되고, 조작레버(111)에 의해 절환된 제1 스풀 밸브(110)를 통과하여 주행용 유압 액츄에이터(10)에 공급된다. 그 결과, 굴삭기는 주행 및 선회 복합 동작을 하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 건설기계용 유압 제어 시스템(100)은 주행 및 선회 복합 동작 시 제1 유압펌프(P1) 및 제2 유압펌프(P2)로부터 각각 토출되는 압유가 제1 스풀 밸브(110) 및 제2 스풀 밸브(120) 각각에 독립적으로 공급되므로, 주행 동작 및 선회 동작 간의 유량배분에 의한 속도 감소나 조작성 저하를 방지할 수 있게 된다.
2. 주행합류 기능
굴삭기의 주행 동작 시 주행합류 기능을 구현하고자 하는 경우, 먼저, 제1 스풀 밸브(110)의 조작레버(111)를 조작하면, 주행 조작신호가 컨트롤러(160)에 전송된다.
컨트롤러(160)는 전송되는 주행 조작신호를 수신하고, 주행합류 기능 구현을 위해, 제2 전자비례감압밸브(142)를 작동시킨다. 그 결과, 도 3에 도시한 바와 같이, 방향절환밸브(130)의 제2 포트(b)에 제2 파일럿 신호압이 인가되어, 방향절환밸브(130)가 중립위치에서 제2 위치로 절환된다.(도면기준 좌측 방향으로 절환) 이때, 제2 파일럿 신호압은 차단밸브(150)에도 인가되어, 차단밸브(150)도 절환된다.(도면기준 좌측 방향으로 절환) 그 결과, 바이패스 유로(104)를 흐르는 압유는 탱크(T)로의 귀환이 차단된다.
방향절환밸브(130)가 제2 위치로 절환됨에 따라, 제2 유압펌프(P2)로부터 제2 유로(102)에 토출되어 방향절환밸브(130)에 공급된 압유는 차단밸브(150)의 절환에 따라, 탱크(T)로의 귀환이 차단되어, 방향절환밸브(130)의 내부에 형성되어 있는 합류통로(131)로 유입된다. 이때, 이러한 합류통로(131)는 방향절환밸브(130)가 제2 위치로 절환 시 제3 유로(103)와 연통된다. 따라서, 탱크(T)로의 귀환이 차단되어 합류통로(131)로 유입된 압유는 제3 유로(103)로 공급된다. 이때, 제3 유로(103)는 제1 유압펌프(P1)와 제1 스풀 밸브(110) 사이에 형성되어 있는 제1 유로(101)와 연결되어 있으므로, 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되어 합류통로(131)로 유입된 후 이와 연통되는 제3 유로(103)로 공급된 압유는 제1 유압펌프(P1)로부터 제1 유로(101)에 토출되는 압유와 합류된다. 그리고 이와 같이, 합류된 압유는 제1 스풀 밸브(110)에 공급되고, 조작레버(111)에 의해 절환된 제1 스풀 밸브(110)를 통과하여 주행용 유압 액츄에이터(10)에 공급된다. 그 결과, 굴삭기는 주행합류 기능을 통해 주행 동작을 하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 건설기계용 유압 제어 시스템(100)은 주행합류 기능을 통해 주행 동작 시 제2 유압펌프(P2)로부터 토출되는 압유가 제1 유압펌프(P1)로부터 토출되는 압유에 합류되어 제1 스풀 밸브(110) 공급되므로, 낮은 엔진 회전수에서도 충분한 유량 공급이 가능하여 기설정된 주행속도를 확보할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 건설기계용 유압 제어 시스템(100)은 하나의 방향절환밸브(130)만으로 주행 및 선회 복합 기능과 주행합류 기능을 구현할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 건설기계용 유압 제어 시스템(100)은 다수 개의 스풀 밸브(110, 120, 171, 172, 173, 180, 190)와 다수 개의 유로(101, 102, 103, 104) 등을 내부에 수용하는 MCV 내부에 하나의 방향절환밸브(130)만 설치하면 되므로, 공간적 제약으로부터 자유로울 수 있고, 유압회로를 단순화시킬 수 있으며, 제품 생산가격 또한 낮출 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (12)

  1. 제1 유압펌프와 주행용 유압 액츄에이터 및 상기 주행용 유압 액츄에이터와 탱크 사이를 이동하는 압유의 이동 경로 상에 설치되어, 압유의 이동을 제어하는 제1 스풀 밸브;
    제2 유압펌프와 선회용 유압 액츄에이터 및 상기 선회용 유압 액츄에이터 및 상기 탱크 사이를 이동하는 압유의 이동 경로 상에 설치되어, 압유의 이동을 제어하는 제2 스풀 밸브; 및
    상기 제2 유압펌프와 상기 제2 스풀 밸브 사이에 배치되고, 양측에 제1 포트 및 제2 포트가 제공되며, 상기 제1 포트로 인가되는 제1 파일럿 신호압에 의해 제1 위치로 절환 시 상기 제2 유압펌프로부터 토출되는 압유가 상기 제2 스풀 밸브로 공급되도록 압유의 이동방향을 변환시키고, 상기 제2 포트로 인가되는 제2 파일럿 신호압에 의해 제2 위치로 절환 시 상기 제2 유압펌프로부터 토출되는 압유가 상기 제1 유압펌프로부터 토출되어 상기 제1 스풀 밸브로 공급되는 압유에 합류되도록 압유의 이동방향을 변환시키는 방향절환밸브;
    를 포함하는 건설기계용 유압 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방향절환밸브에 상기 제1 파일럿 신호압 또는 상기 제2 파일럿 신호압을 인가하는 전자비례감압밸브를 더 포함하는 건설기계용 유압 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전자비례감압밸브는,
    상기 제1 포트와 제1 신호라인을 통해 연결되고, 상기 제1 신호라인을 통해 상기 제1 포트에 상기 제1 파일럿 신호압을 인가하는 제1 전자비례감압밸브, 및
    상기 제2 포트와 제2 신호라인을 통해 연결되고, 상기 제2 신호라인을 통해 상기 제2 포트에 상기 제2 파일럿 신호압을 인가하는 제2 전자비례감압밸브를 포함하는 건설기계용 유압 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 유압펌프와 상기 탱크를 연결하는 바이패스 유로에 설치되고, 상기 제2 유압펌프로부터 토출되어 상기 탱크로 귀환하는 압유의 이동을 차단하는 차단밸브를 더 포함하는 건설기계용 유압 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 차단밸브는 인가되는 상기 제1 파일럿 신호압 또는 상기 제2 파일럿 신호압에 의해 절환되는 건설기계용 유압 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 신호라인으로부터 분기되어, 상기 차단밸브 측으로 향하는 제3 신호라인,
    상기 제2 신호라인으로부터 분기되어, 상기 차단밸브 측으로 향하는 제4 신호라인,
    상기 제3 신호라인과 상기 제4 신호라인의 합류점에 설치되는 셔틀밸브, 및
    상기 셔틀밸브와 상기 차단밸브를 연결하는 제5 신호라인을 더 포함하는 건설기계용 유압 제어 시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 스풀 밸브 및 상기 제2 스풀 밸브를 조작하는 조작레버로부터 전달되는 조작신호를 수신하여, 상기 전자비례감압밸브를 작동시키는 컨트롤러를 더 포함하는 건설기계용 유압 제어 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유압펌프와 상기 제1 스풀 밸브를 연결하는 제1 유로,
    상기 제2 유압펌프와 상기 방향절환밸브를 연결하는 제2 유로, 및
    상기 제1 유로와 상기 방향절환밸브를 연결하는 제3 유로를 더 포함하는 건설기계용 유압 제어 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유압펌프와 작업장치용 유압 액츄에이터 및 상기 작업장치용 유압 액츄에이터와 상기 탱크 사이를 이동하는 압유의 이동 경로 상에 설치되어, 압유의 이동을 제어하는 제3 스풀 밸브를 더 포함하는 건설기계용 유압 제어 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 스풀 밸브는 붐용 스풀 밸브, 아암용 스풀 밸브 및 버켓용 스풀 밸브를 포함하는 건설기계용 유압 제어 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유압펌프 및 상기 제2 유압펌프와 옵션장치용 유압 액츄에이터 및 상기 옵션장치용 유압 액츄에이터와 상기 탱크 사이를 이동하는 압유의 이동 경로 상에 설치되어, 압유의 이동을 제어하는 제4 스풀 밸브를 더 포함하는 건설기계용 유압 제어 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유압펌프와 도저용 유압 액츄에이터 및 상기 도저용 유압 액츄에이터와 상기 탱크 사이를 이동하는 압유의 이동 경로 상에 설치되어, 압유의 이동을 제어하는 제5 스풀 밸브를 더 포함하는 건설기계용 유압 제어 시스템.
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