KR20030004695A

KR20030004695A - 굴삭기의 유압제어장치

Info

Publication number: KR20030004695A
Application number: KR1020010040331A
Authority: KR
Inventors: 김용채
Original assignee: 대우종합기계 주식회사
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2003-01-15

Abstract

본 발명은 굴삭기가 주행을 하지 않고 프론트작업을 하지 않는 경우에 메인펌프(1,2)의 토출유량을 최소로 낮추어주고, 동시에 엔진의 회전수를 최저로 낮추어주는 굴삭기의 유압제어장치에 관한 것이다.

본 발명은 프론트작업 및 주행을 하지 않는 경우에는 네가콘라인(4a,5a)의 네가콘압력이 증가하여 메인펌프(1,2)의 토출유량을 최소로 감소시키고, 동시에 프론트작업 감지신호라인(Px)과 주행 감지신호라인(Py)에 일정시간동안 압력이 형성되지 않을 경우에 이를 콘트롤러(8)가 무부하운전상태로 인식하여 메인펌프(1,2)의 토출유량을 메인콘트롤러(8)의 센터바이패스라인(4,5)을 통하여 탱크로 곧바로 드레인시킴으로써 메인펌프(1,2)를 배압수준의 무부하상태로 유지시킨다. 이와 동시에 콘트롤러(8)는 엔진의 가버너(19)를 제어하여 엔진회전수를 최저로 낮추어줌으로써 엔진의 연료소모량을 감소시켜 연비를 향상시키고, 센터바이패스라인(4,5)을 거쳐 탱크로 드레인되는 유량이 절환밸브(9,10)의 우회유로(9d,10d)를 통하여 유로저항없이 곧바로 드레인됨으로써 이상 소음발생을 억제하여 저소음을 구현할 수 있다.

Description

굴삭기의 유압제어장치{ Hydraulic control apparatus for excavator in idling}

본 발명은 굴삭기의 유압제어장치에 관한 것으로, 특히 굴삭기가 작업하지 않을 때 펌프를 구동하기 위한 엔진의 부하를 줄임으로써 불필요한 연료낭비를 억제하여 연비를 향상시킬 수 있는 유압제어장치에 관한 것이다.

종래 굴삭기는 통상 가변 용량의 유압펌프를 메인펌프(51,52)로 사용하고, 메인콘트롤밸브의 센터바이패스라인을 통과하는 메인펌프(51,52)의 유량변화에 따른 네가콘압력의 증감에 따라 가변용량 유압펌프의 토출유량을 제어하는 "네가티브 콘트롤(Negative Control)시스템"(이하, 간단히 '네가콘'제어방식이라 약칭한다.)을 채택하고 있고, 메인유압펌프를 구동하는 엔진의 회전수도 상기 메인유압펌프의 토출유량의 변화에 대응하여 조정하게 되어 있다.

즉 상기한 바와 같은 종래 굴삭기의 유압제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 붐,암등과 같은 프론트작업장치들을 작동시키면 메인콘트롤밸브(53)의 해당 제어스풀(53a,53b)은 리모트콘트롤밸브(도시생략)의 해당 파이롯신호압력을 받아서중립위치에서 작동위치로 절환하므로 센터바이패스라인(54,55)으로는 압유가 흐르지 않아 네가콘밸브(56,57)의 압력은 낮아지고, 이렇게 낮아진 네가콘압력은 네가콘라인(54a,55a)을 통하여 펌프레귤레이터(58,59)에 작용하여 상기 메인펌프(51,52)의 토출유량을 증가시킨다.

이와 동시에 상기 메인콘트롤밸브(3)의 프론트작업장치 제어스풀(53a)들을 차례로 관통하여 드레인라인(R)에 연결된 프론트작업 감지신호라인(Px)은 상기 프론트작업장치 제어스풀(53a)이 절환하여 그 프론트작업신호라인(Px)을 차단하게 되거나 주행제어스풀(53b)이 절환하면 보조펌프(60)에서 좌우측 주행제어스풀(53b)을 차례로 관통하여 드레인라인(R)에 연통된 주행신호라인(Py)을 차단하게 된다. 이 경우 각 신호라인(Px,Py)에는 신호압력이 형성되어 그 각각의 신호라인(Px,Py)상에 구비된 압력스위치(61a,61b)에서 감지된 후 콘트롤러(62)에 프론트작업여부나 주행여부에 대한 신호를 전달한다. 이렇게 프론트작업장치의 작동이나 주행상태를 감지한 콘트롤러(62)는 메인펌프(51,52)를 구동하는 엔진 가버너(63)를 제어하여 메인펌프(51,52)가 작업부하에 대응하는 유량을 토출하도록 엔진회전수를 증대시킨다.

이와 반대로 프론트작업장치가 작동하지 않고 주행을 하지 않은 경우에는 메인콘트롤밸브(53)의 해당 제어스풀은 중립에 위치하게 되어 메인펌프(51,52)에서 토출되는 압유는 네가콘밸브(56,57)를 거쳐 드레인라인을 통하여 탱크로 드레인되는 데, 이때 네가콘밸브(56,57)에서 감지하는 네가콘압력은 증가하여 펌프레귤레이터(58,59)를 통하여 메인펌프(51,52)의 토출유량을 최소로 감소시킨다. 이와 동시에 상기 프론트작업 감지신호라인(Px)과 주행 감지신호라인(Py)을 통과하는 보조펌프(60)의 압유는 그대로 드레인라인(R)을 통하여 탱크로 드레인됨으로써 이들 신호라인(Px,Py)에는 압력이 형성되지 않고 압력스위치(61a,61b)는 콘트롤러(60)에 신호를 인가하여 메인펌프의 최소토출유량에 대응하는 엔진(E)의 회전수로 낮추어줌으로써 엔진의 구동에 소요되는 연료소모량을 저감하게 되어 있다.

그런데 상기 종래 굴삭기의 유압제어장치에서 네가콘밸브(56,57)는 도 1에 도시된 바와 같이, 메인펌프(51,52)의 유량이 센터바이패스라인(54,55)을 거쳐 드레인라인(R)으로 드레인되는 유로상에 오리피스(56a,57a)가 구비된 구조로 되어 이 오리피스를 유량이 통과할 때 발생하는 압력을 네가콘압력으로 감지하게 되어 있으므로, 작업을 하지 않는 경우에도 상기 오리피스를 통과할 때 발생하는 압력으로 인하여 네가콘압력이 탱크의 배압보다 일정치(통상 40bar)정도는 높게 형성되게 된다. 이러한 네가콘압력때문에 프론트작업이나 주행을 하지 않는 아이들링상태에서도 엔진은 일정한 부하를 받는 조건에서 운전되므로 완전 무부하상태에서 엔진이 운전되는 경우보다 엔진의 연료소모량이 더 많아지는 단점이 있다.

또한 네가콘밸브(56,57)는 도 2에 도시된 바와 같은 구조로 되어 있으므로 메인펌프(51,52)의 압유가 오리피스(56a,57a)를 통과할 때 혹은 스풀(56b,57b)의 하단과 밸브시이트사이 틈새로 압유가 통과할 때 이상음이 발생하여 아이들운전시 이음을 발생시킨다.

이에 본 발명은 종래 굴삭기의 유압제어장치가 가진 단점을 해소하기 위하여 고안된 것으로, 장비 작업시에는 충분한 펌프의 유량을 토출하게 하고 엔진출력도그에 대응하게 충분하게 증가시키는 한편, 작업을 하지 않는 아이들링시에는 펌프의 토출유량을 탱크로 바이패스시킴으로써 펌프압력을 장비 배압수준으로 낮춘 무부하상태로 되게 하는 동시에 그에 대응하게 엔진의 출력도 낮추어 불필요한 연료소모를 줄여 연비를 향상시킬 수 있는 유압제어장치를 제공함에 목적이 있다.

또한 본 발명은 네가콘밸브에서 발생하는 이음을 줄여 저소음의 유압제어장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

도 1은 종래 굴삭기 유압제어장치에 대한 유압회로도,

도 2는 종래 굴삭기 유압제어장치의 네가콘밸브의 구조를 도시한 결합단면도,

도 3은 본 발명에 따른 굴삭기 유압제어장치에 대한 개략적인 유압회로도,

도 4는 본 발명의 굴삭기 유압제어장치에 대한 또다른 실시예의 유압회로도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1,2: 메인유압펌프3: 메인콘트롤밸브

3a~3g: 프론트작업장치 제어스풀3h,3i: 주행제어스풀

4,5: 센터바이패스라인4a,5a: 네가콘라인

6,7: 펌프레귤레이터8: 콘트롤러

9,10: 절환밸브9a,10a: 유로

9c,10c: 오리피스

9d,10d: 우회유로11: 보조펌프

Px: 프론트작업 감지신호라인Py: 주행 감지신호라인

14: 압력스위치15: 셔틀밸브

16: 네가콘유로 절환신호라인17: 솔레노이드밸브

18a,18b: 셔틀밸브19: 엔진 가버너

E: 엔진

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 적어도 1개이상의 메인펌프와, 상기 각 메인펌프에서 토출되는 압유를 다수개의 작업기쪽으로 흐름제어하는 메인콘트롤밸브와, 상기 메인콘트롤밸브를 관통한 센터바이패스라인에서 분기되어 드레인탱크로 연결된 유로상에 설치된 오리피스와, 상기 센터바이패스라인에서 상기 메인펌프의 펌프레귤레이터로 연결된 네가콘라인과, 굴삭기의 무부하운전 상태를 감지하는 무부하운전 감지수단과, 상기 무부하운전 감지수단에서 감지한 무부하운전신호에 의해 엔진의 회전수를 최저로 조정하는 콘트롤러를 포함한 굴삭기의 유압제어장치에 있어서,

상기 오리피스를 우회하여 상기 센터바이패스라인의 하류측과 드레인탱크를 연결하는 우회유로와, 상기 우회유로를 차단 또는 연통시키는 절환밸브와, 상기 무부하운전 감지수단으로부터 무부하신호가 검출될 때 상기 콘트롤러로부터 절환신호를 인가받아 상기 절환밸브를 절환하는 수단을 더 포함한 구성으로 된 것에 특징이 있다.

또한 본 발명은 상기 절환밸브를 절환시키는 절환수단이 보조펌프의 압유를 상기 절환밸브의 수압부에 전달하는 네가콘유로 절환신호라인과, 상기 네가콘유로 절환신호라인을 차단하고 있다가 상기 콘트롤러로부터 인가되는 무부하운전신호에 의해 상기 네가콘유로 절환신호라인을 개방하는 솔레노이드밸브로 구성된 것에 또 다른 특징이 있다. 그리고 본 발명은 보조펌프의 압유를 상기 솔레노이드밸브를 경우하여 상기 펌프레귤레이터로도 공급되게 구성할 수도 있다.

이하, 본 발명에 따른 굴삭기의 유압제어장치의 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 굴삭기의 유압제어장치는 도 3의 유압회로도에 도시된 바와 같이, 2개의 메인펌프(1,2)와, 상기 각 메인펌프(1,2)에서 토출되는 압유를 다수개의 작업기쪽으로 흐름제어하는 메인콘트롤밸브(3)와, 상기 메인콘트롤밸브(3)를 관통한 센터바이패스라인(4,5)에서 분기되어 드레인탱크로 연결된 유로(9a,10a)상에 설치된 오리피스(9c,10c)와, 상기 센터바이패스라인(4,5)에서 상기 메인펌프(1,2)의 펌프레귤레이터(6,7)로 연결된 네가콘라인(4a,5a)과, 굴삭기의 무부하운전 상태를 감지하는 무부하운전 감지수단과, 상기 무부하운전 감지수단에서 감지한 무부하운전신호에 의해 엔진의 회전수를 최저로 조정하는 콘트롤러(8)를 포함한다.

본 발명은 상기 오리피스(9c,10c)를 우회하여 상기 센터바이패스라인(4,5)의 하류측과 드레인탱크를 연결하는 우회유로(9d,10d)와, 상기 우회유로(9d,10d)를 차단 또는 연통시키는 절환밸브(9,10)를 더 포함하고, 이 절환밸브(9,10)는 상기 무부하운전 감지수단으로부터 무부하신호가 검출될 때 상기 콘트롤러(8)로부터 인가되는 절환신호에 의해 절환되어 센터바이패스라인(4,5)을 경유한 메인펌프(1,2)의 압유를 우회유로(9d,10d)를 통하여 곧바로 드레인탱크로 드레인시킨다.

상기 무부하운전 감지수단은 보조펌프(11)의 압유를 메인콘트롤밸브(3)의 프론트작업장치 제어스풀(3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g)들을 차례로 관통하여 드레인라인(R)으로 드레인시키는 프론트작업 감지신호라인(Px)과, 상기 보조펌프(11)의 압유를 메인콘트롤밸브(3)의 주행제어스풀(3h,3i)들을 차례로 통과시켜 드레인시키는 주행 감지신호라인(Py)과, 상기 프론트작업 감지신호라인(Px) 혹은 주행 감지신호라인(Py)중 적어도 하나의 감지신호라인에 작용되는 라인압력을 감지하여 콘트롤러(8)로 송신하는 압력스위치(14)로 구성된다.

여기서 본 발명의 무부하운전 감지수단은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 프론트작업 감지신호라인(Px)과 주행 감지신호라인(Py)에서 각각 감지한 신호압력중 높은 신호압력을 선택하여 압력스위치(14)로 전달하는 셔틀밸브(15)를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 무부하운전 감지수단은 도 4에 도시된 구성과 같이, 상기 프론트작업 감지신호라인(Px)과 주행 감지신호라인(Py)에서 각각 감지한 신호압력를 각각의 압력스위치(14a,114b)로 전달하여 이 압력스위치(14a,14b)가 콘트롤러(8)에 신호를 전달하게 하는 구성으로도 될 수 있다.

본 발명은 상기 무부하운전 감지수단에서 감지한 무부하운전신호에 의해 상기 절환밸브(9,10)가 상기 우회유로(9d,10d)를 연통시켜 센터바이패스라인(4,5)의유량을 유로저항없이 곧바로 탱크로 드레인시키는 네가콘유로 절환수단을 구비한 것에 특징이 있다.

상기 네가콘유로 절환수단은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 보조펌프(11)의 압유를 상기 절환밸브(9,10)의 수압부에 전달하는 네가콘유로 절환신호라인(16)과, 상기 네가콘유로 절환신호라인(16)을 차단하고 있다가 압력스위치(14)로부터 콘트롤러(8)를 통하여 전달되는 무부하운전신호에 의해 상기 네가콘유로 절환신호라인(16)을 개방하는 솔레노이드밸브(17)로 구성된다.

또 본 발명의 유압제어장치는 네가콘압력중 높은 신호압력을 선택하여 그 선택한 신호압력으로 메인펌프(1,2)의 사판각을 최소위치로 조정되게 펌프레귤레이터(6,7)를 조정하는 메인펌프 사판각 제어수단을 더 포함한다.

상기 메인펌프 사판각 제어수단은 상기 네가콘유로 절환신호라인(16)에서 분기된 유로를 통하여 작용되는 네가콘유로 절환신호와 상기 네가콘라인(4a,5a)를 통하여 작용하는 네가콘압력중 높은 신호압력을 선택하여 그 신호압력을 펌프레귤레이터(6,7)에 작용시키는 셔틀밸브(18a,18b)로 구성된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 유압제어장치는 다음과 같이 작동한다.

굴삭기가 주행을 하거나 프론트작업을 하는 경우에는 메인콘트롤밸브(3)의 해당 제어스풀이 작동위치로 절환되어 그 제어스풀을 바이패스하는 프론트작업 감지신호라인(Px)이나 주행 감지신호라인(Py) 및 센터바이패스라인(4,5)을 차단하게 되고, 이로써 차단되는 상기 프론트작업 감지신호라인(Px)이나 주행 감지신호라인(Py)에는 신호압력이 형성되어 압력스위치(14)에 굴삭기가 현재 작업중임을 알리는 신호압력을 인가하게 됨과 동시에 상기 메인콘트롤밸브(3)의 센터바이패스라인(4,5)도 차단됨으로써 네가콘라인(4a,5a)의 네가콘압력은 낮아지면서 이 네가콘압력은 셔틀밸브(18a,18b)에서 선택된 후 펌프레귤레이터(6,7)를 제어하여 메인펌프(1,2)의 토출유량을 최대로 증대시킨다.

한편, 굴삭기가 주행을 하지 않고, 프론트작업도 하지 않는 경우에는 메인펌프(1,2)의 토출유량은 최소로 되고 이에 대응하여 엔진도 무부하상태에서 최저 회전수로 회전하게 된다. 이 경우 메인콘트롤밸브(3)의 어느 제어스풀도 위치이동하지 않고 중립위치에 놓여 있으므로 메인펌프(1,2)의 토출유량은 전량 메인콘트롤밸브(3)의 센터바이패스라인(4,5)을 통하여 드레인되게 되고, 프론트작업 감지신호라인(Px)과 주행 감지신호라인(Py)을 통과하는 보조펌프(11)의 토출유량은 전량 드레인라인(R)을 따라 탱크로 드레인되므로 이들 프론트작업 감지신호라인(Px)과 주행 감지신호라인(Py)에는 신호압력이 발생하지 않게 된다.

이로써 압력스위치(14)는 아무런 입력신호가 작용하지 않아 콘트롤러(8)에 신호를 보내지 않게 된다. 이러한 상태가 일정시간 지속되면 콘트롤러(8)는 굴삭기가 무부하운전상태임을 감지하고 무부하운전신호를 솔레노이드밸브(17)의 솔레노이드부와 엔진의 가버너(19)에 전달하게 된다.

이렇게 콘트롤러(8)로부터 무부하운전신호를 입력받은 솔레노이드밸브(17)는 도 3의 좌측으로 절환하여 네가콘유로 절환신호라인(16)을 개방하게 됨으로써 보조펌프(11)의 압유는 네가콘유로 절환신호라인(16)을 통하여 네가콘압력 감지수단인 절환밸브(9,10)의 수압부에 작용하는 한편, 셔틀밸브(18a,18b)에 공급되게 된다.

이 경우 상기 절환밸브(9,10)는 네가콘유로 절환신호를 받아서 도 3의 아래쪽으로 절환하여 센터바이패스라인(4,5)를 우회유로(9d,10d)를 통하여 드레인라인(R)에 연통시킨다. 이에 따라 센터바이패스라인(4,5)을 통과한 메인펌프(1,2)의 압유는 유로저항없이 곧바로 탱크로 드레인되면서 펌프압력은 탱크의 배압수준으로 낮아져 펌프는 거의 무부하상태로 운전하게 된다. 그리고 상기 센터바이패스라인(4,5)과 연결된 네가콘라인(4a,5a)의 네가콘압력과 네가콘절환 신호라인(16)의 네가콘유로 절환신호압력중 높은 압력이 선택되어 펌프레귤레이터(6,7)에 작용함으로써 메인펌프(1,2)의 토출유량을 최소로 감소시키게 되고, 이와 동시에 콘트롤러(8)로부터 무부하운전신호를 인가받은 엔진의 가버너(19)는 엔진의 회전수를 최저로 낮추어 엔진의 연료소모량을 최저로 줄이게 된다.

그리고 굴삭기가 주행이나 프론트작업을 하지 않는 무부하운전시 상기 센터바이패스라인(4,5)을 통과한 메인펌프(1,2)의 압유가 절환밸브(9,10)의 우회유로(9d,10d)를 통하여 유로저항없이 곧바로 탱크로 드레인되므로, 종래 네가콘밸브의 오리피스를 통과할 때 발생하는 이상소음을 방지하여 굴삭기의 저소음화를 꾀할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 유압제어장치는 굴삭기가 주행이나 프론트작업을 하지 않는 상태가 일정시간 계속되면 콘트롤러가 이를 무부하운전상태로 감지하여 그 무부하운전신호에 의해 엔진의 회전수를 최저로 낮추어 주고, 펌프의 사판각을 최소로 하여 엔진을 무부하상태로 운전시키므로 엔진의 연료소모량을 최소로 하여 고연비를 꾀할 수 있고, 아울러 센터바이패스라인(4,5)을 통과한 메인펌프(1,2)의 압유가 절환밸브(9,10)의 우회유로(9d,10d)를 통하여 유로저항없이 곧바로 탱크로 드레인되게 함으로써 종래 네가콘밸브의 오리피스를 통과할 때 발생하는 이상소음을 방지하여 굴삭기의 저소음화를 꾀할 수 있다.

Claims

적어도 1개이상의 메인펌프(1,2)와, 상기 각 메인펌프(1,2)에서 토출되는 압유를 다수개의 작업기쪽으로 흐름제어하는 메인콘트롤밸브(3)와, 상기 메인콘트롤밸브(3)를 관통한 센터바이패스라인(4,5)에서 분기되어 드레인탱크로 연결된 유로(9a,10a)상에 설치된 오리피스(9c,10c)와, 상기 센터바이패스라인(4,5)에서 상기 메인펌프(1,2)의 펌프레귤레이터(6,7)로 연결된 네가콘라인(4a,5a)과, 굴삭기의 무부하운전 상태를 감지하는 무부하운전 감지수단과, 상기 무부하운전 감지수단에서 감지한 무부하운전신호에 의해 엔진의 회전수를 최저로 조정하는 콘트롤러(8)를 포함한 굴삭기의 유압제어장치에 있어서,

상기 오리피스(9c,10c)를 우회하여 상기 센터바이패스라인(4,5)의 하류측과 드레인탱크를 연결하는 우회유로(9d,10d)와, 상기 우회유로(9d,10d)를 차단 또는 연통시키는 절환밸브(9,10)와, 상기 무부하운전 감지수단으로부터 무부하신호가 검출될 때 상기 콘트롤러(8)로부터 절환신호를 인가받아 상기 절환밸브(9,10)를 절환하는 수단을 더 포함한 것을 특징으로하는 굴삭기의 유압제어장치.
제1항에 있어서, 상기 절환밸브(9,10)의 절환수단은 보조펌프(11)의 압유를 상기 절환밸브(9,10)의 수압부에 전달하는 네가콘유로 절환신호라인(16)과, 상기 네가콘유로 절환신호라인(16)을 차단하고 있다가 상기 콘트롤러(8)로부터 인가되는 무부하운전신호에 의해 상기 네가콘유로 절환신호라인(16)을 개방하는 솔레노이드밸브(17)로 구성된 것을 특징으로 하는 굴삭기의 유압제어장치.
제2항에 있어서, 상기 보조펌프(11)의 압유는 상기 솔레노이드밸브(17)를 경유하여 상기 펌프레귤레이터(6,7)로도 공급되게 구성한 것을 특징으로 하는 굴삭기의 유압제어장치.