KR100964075B1

KR100964075B1 - 휠타입 굴삭기의 유압펌프 제어장치

Info

Publication number: KR100964075B1
Application number: KR1020030044339A
Authority: KR
Inventors: 김형호
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2010-06-16
Also published as: KR20050005297A

Abstract

본 발명은 휠타입 굴삭기의 유압펌프 제어장치에 관한 것으로, 특히 주행만을 하는 주행모드에서는 유압펌프의 토출유량을 최대토출유량까지 허용하여 주행속도를 최대로 올릴 수 있게 하고, 작업중 상대적으로 느린 속도로 주행동작을 하게 되는 작업모드에서는 유압펌프의 최대토출유량을 감소시키는 것이다. 상기 본 발명의 유압펌프 제어장치는 메인유압펌프(P1,P2)의 사판의 경사각을 제어하는 서보피스톤(14a,14b)의 대경실(15a,15b)측에 제어피스톤(21)이 구비되고, 이 제어피스톤(21)의 수압부(21a)에는 작업모드를 선택하는 경우 그 작업모드신호에 의해 보조펌프(P3)의 압유가 작용하게 하여 서보피스톤(14a,14b)의 최대이동거리를 제한함으로써 메인유압펌프(P1,P2)의 경사판(L)의 최대경전각을 제한하여 메인유압펌프(P1,P2)의 최대토출유량(Qmax)을 감소시키고, 주행모드를 선택하는 경우에는 그 주행모드신호에 의해 상기 제어피스톤(21)의 수압부(21a)에 작용하는 보조펌프(P3)의 압유를 차단함으로써 메인유압펌프(P1,P2)의 사판을 최대경전각도까지 기울어지게 허용하여 메인유압펌프(P1,P2)의 토출유량을 최대로 허용하도록 한 것이다.

휠타입, 굴삭기, 유압펌프, 최대토출유량, 작업모드

Description

휠타입 굴삭기의 유압펌프 제어장치{ Apparatus for controlling hydraulic pump in wheel type excavator}

도 1은 종래 휠타입 굴삭기의 유압펌프 제어장치의 유압회로도,

도 2는 휠타입 굴삭기의 유압펌프의 특성곡선을 도시한 그래프,

도 3은 본 발명에 따른 휠타입 굴삭기의 유압펌프 제어장치에 대한 유압회로도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

P1,P2: 메인유압펌프 CV: 콘트롤밸브

P3: 보조펌프 E: 엔진

L: 경사판 11a,11b: 메인유로

12: 파이롯라인 14a,14b: 서보피스톤

15a,15b: 대경실 16a,16b: 소경실

17a,17b: 유로 19a,19b: 다단피스톤

20a,20b: 제어스풀 Pi1,Pi2: 네가콘압력

S1,S2: 스프링 21: 제어피스톤

21a: 수압부 23: 제어라인

25: 모드선택수단 27: 선택밸브

27a: 솔레노이드부 Sa: 스프링

T: 탱크

본 발명은 휠타입 굴삭기의 가변용량형 유압펌프 제어장치에 관한 것으로, 특히 주행 또는 작업모드중 선택된 모드에 따라 가변용량형 유압펌프의 최대용적을 조절하는 굴삭기의 유압펌프 제어장치에 관한 것이다.

휠타입 굴삭기는 적어도 1개 이상의 가변용량형 메인유압펌프를 구비하여 이 메인유압펌프에서 토출되는 압유를 여러가지 작업장치나 주행장치에 공급하여 작동시키되, 작업부하에 따라 변동하는 메인유압펌프의 부하에 따라 상기 메인유압펌프의 토출유량이 가변되게 제어한다. 즉, 메인유압펌프에 작용하는 부하가 증가하게 되면 그에 따라 메인유압펌프의 토출유량을 감소시키고, 반대로 작업부하가 감소하게 되면 유압펌프의 설정마력 이내에서 토출유량을 증가시킨다.

그리고 휠타입 굴삭기는 작업을 하면서 전후진 동작을 하는 '작업모드', 작업은 하지 않고 주행만을 하는 '주행모드' 혹은 주행이나 작업 어느 것도 하지 않고 정지한 상태의 '주차모드'중 선택된 어느 하나의 모드에서 유압펌프의 토출유량을 제어하게 되어 있다.

상기한 바와 같은 종래의 휠타입 굴삭기의 유압펌프 제어장치를 도 1를 참조 하여 설명하면 다음과 같다.

복수개의 엑츄에이터(도시생략)에 압유를 공급하는 2개의 가변용량형 메인유압펌프(P1,P2)와, 상기 엑츄에이터를 제어하는 콘트롤밸브(CV)에 파이롯압력을 공급하거나 브레이크공급밸브를 통하여 브레이크장치에 압유를 공급하여 브레이크를 해제시키는 압유를 공급는 보조펌프(P3)를 포함하고, 상기 메인유압펌프(P1,P2)와 보조펌프(P3)는 엔진(E)에 의해 구동되게 연결되어 있다.

상기 메인유압펌프(P1,P2)의 경사판(L)은 대경실(15a,15b)과 소경실(16a,16b)을 구비한 서보피스톤(14a,14b)과 연결되어 서보피스톤(14a,14b)의 움직임에 따라 각도가 조절되고, 상기 서보피스톤(14a,14b)은 그의 대경실(15a,15b)과 소경실(16a,16b)에 유로(17a,17b)를 통하여 각각 상기 메인유압펌프(P1,P2)의 부하압력이 작용하도록 되어 있고, 상기 대경실(15a,15b)에 연결된 유로(17a,17b)에는 다단피스톤(19a,19b)에 작용하는 2개의 메인유압펌프(P1,P2)의 평균압력과 네가콘압력(Pi1,Pi2)의 합력과, 스프링(S1,S2)의 힘의 차이에 의해 대경실(15a,15b)을 탱크(T) 또는 메인유로(11a,11b)에 선택적으로 연결시키는 제어스풀(20a,20b)이 설치된다.

상기한 구성으로 된 종래의 펌프제어장치에 따르면, 메인유압펌프(P1,P2)에 작용하는 부하압력이 증가하는 경우, 메인유압펌프(P1,P2)의 제어스풀(20a,20b)의 일측에 작용하는 메인유압펌프(P1,P2)의 평균압력이 제어스풀(20a,20b)의 반대쪽에 작용하는 스프링(S1,S2)의 힘보다 크게 되고, 그 힘의 차이에 대응하는 거리만큼 상기 제어스풀(20a,20b)은 이동하여 메인유압펌프(P1,P2)의 압유를 서보피스톤(14a,14b)의 대경실(15a,15b)에 유입시킨다. 그러면 대경실(15a,15b)의 단면적이 소경실(16a,16b)의 단면적보다 크므로 대경실(15a,15b)에 작용하는 힘이 커서 서보피스톤(14a,14b)은 메인유압펌프(P1,P2)의 사판각을 감소시키는 방향으로 이동하여 메인유압펌프(P1,P2)의 토출유량을 감소시키게 된다.

반면, 작업도중 메인유압펌프(P1,P2)의 부하압력이 감소하는 경우에는 제어스풀(20a,20b)에 작용하는 메인유압펌프(P1,P2)의 유압의 힘에 비하여 스프링(S1,S2)의 힘이 커서 상기 제어스풀(20a,20b)은 서보피스톤(14a,14b)의 대경실(15a,15b)을 탱크(T)에 연결함으로써 서보피스톤(14a,14b)은 메인유압펌프(P1,P2)의 사판각을 증가시키는 방향으로 이동하여 메인유압펌프(P1,P2)의 토출유량을 증가시키게 된다.

그런데 통상 휠타입 굴삭기는 통상 '주행모드'에서 빠른 주행속도가 필요한 특성상 주행속도를 최대로 높일 수 있도록 하기 위해 큰 용적의 메인유압펌프를 사용하여 토출유량을 최대로 증대시킬 수 있도록 펌프를 제어한다. 그렇지만, '작업모드'에서는 주행속도가 주행모드에서 만큼 빠를 필요가 없기 때문에 주행모드에서와는 달리 상기 메인유압펌프의 토출유량을 최대로 높일 필요가 없다.

따라서 '주행모드'에서의 주행속도를 높이기 위해 사용한 용적이 큰 메인유압펌프는 '작업모드'(도 2의 특성곡선"a")에서도 '주행모드'의 경우(도 2의 특성곡선"b")와 동일한 최대유량까지 토출하게 되어 필요이상의 펌프유량을 토출하게 됨으로써 엔진의 연료소모량이 불필요하게 많게 되는 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기 종래 휠타입 굴삭기의 유압펌프 제어장치가 가진 단점을 해소하기 위하여 고안된 것으로, 주행모드나 작업모드중 선택되는 모드에 따라 메인유압펌프의 최대 토출유량을 가변시킴으로써 주행성능과 작업성능은 유지하면서도 작업모드시 엔진의 연료소모량을 최적으로 유지할 수 있는 유압펌프 제어장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 주행모드, 작업모드중 어느 하나의 모드를 선택하는 모드선택수단을 구비하고, 복수개의 엑츄에이터에 압유를 공급하는 적어도 1개 이상의 가변용량형 메인유압펌프와, 상기 메인유압펌프에서 복수개의 엑츄에이터로 공급되는 압유의 흐름방향과 유량을 제어하는 콘트롤밸브와, 상기 콘트롤밸브에 제어용 파이롯유압신호를 제공하는 보조펌프와, 소경실과 대경실을 구비하고 상기 각 메인유압펌프의 압유가 상기 소경실과 대경실을 통하여 작용하는 힘에 따라 이동하면서 상기 메인유압펌프의 사판각을 조절하는 서보피스톤과, 상기 메인유압펌프의 부하압력에 따라 상기 메인유압펌프의 메인유로를 상기 서보피스톤의 대경실 또는 탱크에 선택적으로 연결하는 제어스풀을 포함한 휠타입 굴삭기의 가변용량형 유압펌프 제어장치에 있어서,

상기 메인유압펌프의 경사판을 경전시키는 서보피스톤의 최대 이동거리를 제한하여 경사판의 최대경전각도를 제한하는 사판각 제어수단을 구비하고, 이 사판각 제어수단은 상기 모드선택수단에서 선택된 모드가 작업모드인 경우에는 경사판의 경전각도 허용범위를 최대허용범위보다 작게 제한하고, 주행모드가 선택되는 경우 에는 경사판의 경전각도 허용범위를 최대치까지 허용하도록 구성한 것이다.

그리고 상기 사판각 제어수단은 상기 서보피스톤의 대경실측 수압면쪽으로 전진이동 또는 후퇴하는 제어피스톤과, 상기 보조펌프의 압유를 분기시켜 상기 제어피스톤의 수압실에 작용시키는 제어라인과, 상기 제어라인상에 설치되어 상기 모드선택수단에서 선택한 작업모드의 신호유무에 따라 제어라인을 개폐하는 선택밸브로 이루어진다.

이하, 본 발명에 따른 휠타입 굴삭기의 유압펌프 제어장치의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 휠타입 굴삭기의 유압펌프 제어장치의 주요부분에 대한 유압회로도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 복수개의 엑츄에이터(도시생략)에 압유를 공급하는 2개의 가변용량형 메인유압펌프(P1,P2)와, 상기 엑츄에이터를 제어하는 콘트롤밸브(CV)에 파이롯라인(12)을 통하여 파이롯신호압력을 공급하거나 브레이크공급밸브(도시생략)를 통하여 브레이크장치(도시생략)에 압유를 공급하는 보조펌프(P3)를 포함하고, 이들 메인유압펌프(P1,P2)와 보조펌프(P3)는 엔진(E)에 의해 구동되게 연결되어 있다.

상기 메인유압펌프(P1,P2)의 경사판(L)은 대경실(15a,15b)과 소경실(16a,16b)을 구비한 서보피스톤(14a,14b)과 연결되어 서보피스톤(14a,14b)의 이동량에 따라 경전각이 조절되면서 메인유압펌프(P1,P2)의 토출유량을 증감시킨다. 즉, 상기한 경사판(L)의 경전각은 서보피스톤(14a,14b)이 대경실(15a,15b)측으 로 이동하는 거리에 비례하고, 상기 메인유압펌프(P1,P2)는 상기 경사판(L)이 최대 경전각으로 기울어질 때 최대유량(Qmax)을 토출한다.

상기 서보피스톤(14a,14b)의 대경실(15a,15b)과 소경실(16a,16b)에는 각각 상기 메인유압펌프(P1,P2)의 부하압력이 작용하도록 유로(17a,17b)를 통하여 메인유압펌프(P1,P2)의 메인유로(11a,11b)와 연결되어 있고, 상기 대경실(15a,15b)에 연결된 유로(17a,17b)에는 다단피스톤(19a,19b)에 작용하는 2개의 메인유압펌프(P1,P2)의 평균압력과 네가콘압력(Pi1,Pi2)의 합력과, 스프링(S1,S2)의 힘의 차이에 의해 대경실(15a,15b)을 탱크(T) 또는 메인유로(11a,11b)에 선택적으로 연결시키는 제어스풀(20a,20b)이 설치되어 있다.

상기 서보피스톤(14a,14b)의 대경실(15a,15b)에는 상기 서보피스톤(14a,14b)의 이동을 제한하는 제어피스톤(21)이 연결되고, 상기 제어피스톤(21)의 수압부(21a)는 상기 보조펌프(P3)의 파이롯라인(12)에서 분기된 제어라인(23)과 연결되어 있다. 따라서 상기 제어피스톤(21)의 수압부(21a)에 보조펌프(P3)의 압유가 전달되어 제어피스톤(21)을 서보피스톤(14a,14b)쪽으로 밀어주게 되면 이 제어피스톤(21)은 서보피스톤(14a,14b)이 대경실(15a,15b)쪽으로 이동하는 최대거리를 제한하게 되고, 이에 따라 경사판(L)은 최대경전각까지 기울어지지 못하고 제한되게 되는 것이다.

한편, 굴삭기의 동작모드를 선택하는 모드선택수단(25)은, 작업기로 공급되는 압유를 차단하여 작업기는 작동되지 않게 하고, 주행모터쪽으로만 압유가 공급되게 하여 주행만을 하는 경우에 선택하는 '주행모드'와, 상기 '주행모드'의 주행 속도보다는 상대적으로 느린 주행속도의 주행동작과 작업기를 작동시켜 작업을 하는 동작이 복합적으로 이루어지는 '작업모드'와, 주행이나 작업중 어느 것도 하지 않고 정지한 상태의 '주차모드'중 어느 하나를 선택하게 되어 있다.

상기 제어라인(23)에는 상기 모드선택수단(25)에서 선택되는 선택모드에 따라 상기 제어라인(23)을 제어피스톤(21)의 수압부(21a)로 연결하거나 상기 제어피스톤(21)의 수압부(21a)를 탱크(T)로 연결하는 선택밸브(27)가 설치되어 있다. 상기 선택밸브(27)는 솔레노이드밸브로 구성되어 그 솔레노이드부(27a)에 모드선택수단(25)의 작업모드단자를 통하여 전원과 연결되어 있다.

따라서, 모드선택수단(25)에서 '작업모드'를 선택할 경우 솔레노이드부(27a)에 전원이 인가되어 제어라인(23)과 제어피스톤(21)의 수압부(21a)를 연통시키고, 반대로 모드선택수단(25)에서 '주행모드'를 선택할 경우 상기 선택밸브(27)의 솔레노이드부(27a)에는 전원이 차단되어 스풀이 스프링(Sa)의 힘으로 복귀되어 상기 제어피스톤(21)의 수압부(21a)를 탱크(T)로 연결하게 되어 있다.

이하, 상기한 본 발명의 유압펌프 제어장치의 작동을 설명한다.

모드선택수단으로 주행모드를 선택하여 주행을 하는 경우

이 경우는 주행속도를 최대로 높일 수 있도록 메인유압펌프는 토출유량을 최대토출유량까지 토출할 수 있도록 하는 것이 요구된다.

따라서 모드선택수단(25)을 '주행모드'에 두면 선택밸브(27)의 솔레노이드부(27a)에는 신호가 입력되지 않게 되므로 상기 선택밸브(27)는 상기 제 어피스톤(21)의 수압부(21a)를 탱크(T)로 연결하는 동시에 제어라인(23)을 차단한 상태가 된다.

이 상태에서는 메인유압펌프(P1,P2)의 토출유량을 최대토출량까지 토출할 수 있도록 된다. 즉 서보피스톤(14a,14b)은 대경실(15a,15b)측으로 움직임에 제한을 받지 않으므로 서보피스톤(14a,14b)은 최대 이동거리까지 이동할 수 있게 된다. 따라서 메인유압펌프(P1,P2)의 사판각은 메인유압펌프(P1,P2)의 부하압력에 따라 최대 경전각까지 기울어지고, 도 2의 "a"에 도시된 특성곡선으로 표시되는 바와 같이, 메인유압펌프(P1,P2)의 토출유량은 허용 최대유량까지 증가될 수 있게 된다.

모드선택수단을 작업모드에 두고 작업을 하는 경우

모드선택수단을 작업모드에 두면 상기 선택밸브(27)의 솔레노이드부(27a)에는 전원이 인가되어 선택밸브(27)를 절환시킨다. 이에 따라 선택밸브(27)는 제어라인(23)을 개방하여 보조펌프(P3)의 압유를 상기 제어피스톤(21)에 수압부(21a)에 전달하게 되고, 제어피스톤(21)은 서보피스톤(14a,14b)의 대경실(15a,15b)측 수압면을 향하여 이동하여 서보피스톤(14a,14b)이 대경실(15a,15b)측으로 이동가능한 최대거리를 제한하게 되므로 경사판(L)은 최대경전각까지 경전하지 않게 된다.

따라서 작업도중에 작업부하가 감소하여 메인유압펌프(P1,P2)의 토출유량이 증가하는 경우에도 도 2의 "c"로 도시되는 특성곡선에 도시한 바와 같이, 메인유압펌프(P1,P2)는 토출유량은 최대토출량(Qmax)까지 증가하지 않고 그보다 감소된 유량(Q'max)만큼 토출하게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 휠로더의 유압펌프 제어장치는 주행모드에서는 메인유압펌프의 토출유량을 최대토출유량까지 허용하여 비작업 주행시 최대속도로 주행가능하게 하고, 그다지 빠른 주행속도가 필요없는 작업모드에서는 토출유량을 최대토출유량까지 허용하지 않으므로써 메인유압펌프에 부하를 줄여서 엔진의 연료소모량을 줄여주는 효과가 있다.

Claims

복수개의 엑츄에이터에 압유를 공급하는 적어도 1개 이상의 가변용량형 메인유압펌프(P1,P2)와, 상기 메인유압펌프(P1,P2)에서 복수개의 엑츄에이터로 공급되는 압유의 흐름방향과 유량을 제어하는 콘트롤밸브(CV)와, 상기 콘트롤밸브(CV)에 제어용 파이롯유압신호를 제공하는 보조펌프(P3)와, 소경실(16a,16b)과 대경실(15a,15b)을 구비하고 상기 각 메인유압펌프(P1,P2)의 압유가 상기 소경실(16a,16b)과 대경실(15a,15b)을 통하여 작용하는 힘에 따라 이동하면서 상기 메인유압펌프(P1,P2)의 사판각을 조절하는 서보피스톤(14a,14b)과, 상기 메인유압펌프(P1,P2)의 부하압력에 따라 상기 메인유압펌프(P1,P2)의 메인유로(11a,11b)를 상기 서보피스톤의 대경실(15a,15b) 또는 탱크(T)에 선택적으로 연결하는 제어스풀(20a,20b)을 포함한 휠타입 굴삭기의 가변용량형 유압펌프 제어장치에 있어서,

주행모드, 작업모드 및 주차모드 중 어느 하나의 모드를 선택하는 모드선택수단과,

상기 메인유압펌프(P1,P2)의 경사판(L)을 경전시키는 서보피스톤(14a,14b)의 최대 이동거리를 제한하여 경사판(L)의 최대경전각도를 제한하는 사판각 제어수단을 구비하고,

상기 사판각 제어수단은 상기 모드선택수단에서 선택된 모드가 상기 작업모드인 경우 상기 경사판(L)의 경전각도 허용범위는 최대치보다 작게 제한되고, 상기 주행모드인 경우 상기 경사판(L)의 상기 경전각도 허용범위는 상기 최대치까지 허용하는 것을 특징으로 하는 휠타입 굴삭기의 가변용량형 유압펌프 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 사판각 제어수단은 상기 서보피스톤(14a,14b)의 대경실(15a,15b)측 수압면쪽으로 전진이동 또는 후퇴하는 제어피스톤(21)과, 상기 보조펌프(P3)의 압유를 분기시켜 상기 제어피스톤(21)의 수압부(21a)에 작용시키는 제어라인(23)과, 상기 제어라인(23)상에 설치되어 상기 모드선택수단에서 선택한 작업모드의 신호에 의해 제어라인(23)을 개방하는 선택밸브(27)로 이루어진 것을 특징으로 하는 휠타입 굴삭기의 가변용량형 유압펌프 제어장치.
제2항에 있어서, 상기 모드선택수단은 사용자로부터 상기 주행모드, 상기 작업모드 및 상기 주차모드 중 어느 하나의 모드를 입력받는 선택스위치로 구성되고, 상기 선택밸브는 솔레노이드밸브로 구성되고, 상기 선택스위치가 상기 작업모드에 놓일 때는 솔레노이드부에 전원이 인가되어 상기 제어라인을 개방하도록 절환되는 것을 특징으로 하는 휠타입 굴삭기의 가변용량형 유압펌프 제어장치.