KR101032728B1

KR101032728B1 - 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템

Info

Publication number: KR101032728B1
Application number: KR1020080118154A
Authority: KR
Inventors: 최한옥
Original assignee: 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2011-05-06
Anticipated expiration: 2028-11-26
Also published as: US7753382B2; JP2009144504A; KR20090065437A; EP2072690B1; EP2072690A3; CA2646085A1; JP5259366B2; EP2072690A2; US20090152025A1; CA2646085C

Abstract

게시된 발명은 수평면(H)에 대하여 경사진 지면에서 하부주행체는 경사진 상태에 존재하더라도 상부선회체는 수평을 유지할 수 있도록 개량된 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템에 관한 것으로써,

상부선회체와 하부주행체 사이에 설치되며, 신장 및 수축 구동시 상기 상부선회체의 하부를 상기 제1 틸트축 방향에 따라 요동시키는 한 쌍의 제1 및 제2 액츄에이터와 상기 제2 틸트축 방향에 따라 요동시키는 다른 한 쌍의 제3 및 제4 액츄에이터와; 메인유압펌프와 제1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터 사이에 설치되고, 스풀절환시 메인유로로부터 분기된 레벨러 공급유로를 통하여 공급되는 유압에 의해 상기 제1 및 제2 액츄에이터의 신장 및 수축구동을 동시에 제어하는 제1 레벨링 제어밸브; 상기 메인유압펌프와 상기 제3 및 제4 액츄에이터 사이에 설치되고, 스풀절환시 메인유로로부터 분기된 레벨러 공급유로를 통하여 공급되는 유압에 의해 상기 제3 및 제4 액츄에이터의 신장 및 수축구동을 동시에 제어하는 제2 레벨링 제어밸브; 상기 레벨러 공급유로와 상기 유압탱크 사이에 설치되며, 상기 레벨러 공급유로로부터 유압을 공급받아 리듀싱 파일럿 신호압을 토출하는 리듀싱 밸브; 상기 리듀싱 밸브와 상기 각각의 제1 및 제2 레벨링 제어밸브 사이에 각각 연결되며, 미리 설정된 레벨링 컨트롤러의 제어신호(C) 입가시 상기 각각의 제1 레벨링 제어밸브 및 제2 레벨링 제어밸브의 스풀절환을 위해 파일럿 신호압을 토출하는 유량제어밸브를 포함한다.

굴삭기, 산림장비, 틸트플레이트, 레벨링 제어밸브, 셔틀밸브

Description

굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템{an hydraulic circuit system for leveling system in an excavator and forestry equipment}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압회로도,

도 2는 도 1에 도시된 제1 레벨링 제어밸브를 절환시 유압회로도,

도 3은 도 1에 도시된 제2 레벨링 제어밸브를 절환시 유압회로도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 전방경사 지역을 이동하는 굴삭기를 개략적으로 도시한 사시도,

도 5는 도 4에 도시된 틸트플레이트에 액츄에이터 장착상태를 나타내는 개략적인 평면도,

도 6은 도 5에 표기한 A-A 선을 기준으로 한 개략적인 단면도,

* 도면 중 주요 부분에 사용된 부호의 설명 *

10: 메인유압펌프

20: 메인컨트롤제어밸브

21: 레벨러 공급유로

23: 제1 레벨링 제어밸브

24: 제2 레벨링 제어밸브

26: 전자비례제어밸브

29: 셔틀밸브

30: 셀렉터 밸브

본 발명은 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템에 관한 것으로, 수평면(H)에 대하여 경사진 지면에서 하부주행체는 경사진 상태에 존재하더라도 상부선회체는 수평을 유지할 수 있도록 개량된 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템에 관한 것이다.

종래, 트리 하베스터(tree harvester) 및 트리 펠러(tree feller) 등의 산림용 중장비나 굴삭기는 언덕이나 비탈 등 수평면(H)에 대하여 경사진 지면에서 장비의 상부선회체가 경사에 따라 기울어져 전복사고가 발생할 수 있기 때문에 상부선회체와 하부주행체 사이에 레벨링 장치를 별도로 설비하여 상부선회체의 수평레벨을 일정하게 유지하여야 한다.

출원인 타이거켓 회사에 의한 미국특허 제6,609,581호에 공개된 기술은 2개의 액츄에이터를 이용하여 하부주행체에 마련된 하부프레임 상에서 하나의 틸트축을 기준으로 상부선회체가 틸트됨으로써 레벨링을 유지할 수 있었다. 그러나, 이 기술은 장비 또는 상부선회체의 기울기에 따라 액츄에이터에 가해지는 부하가 매우 커서 제조 및 유지보수가 곤란한 단점이 있었다.

이와 다른 레벨링 시스템으로써, 미국특허 제6173973호에 공개된 기술은 4개 액츄에이터를 이용하여 하부주행체의 프레임 상에 하나의 틸트축을 마련하고 다수의 액츄에이터가 틸트축과 턴테이블에 링크 결합됨으로서 상부선회체를 전후좌우로 틸팅하도록 되어 있다. 그러나, 이 기술 역시 액츄에이터가 하부프레임 내측에서 경사지게 배치되고, 져어널 샤프트 및 링크구조와 함께 틸트 작동하기 때문에 상부선회체의 틸트 범위가 장비의 전후 방향의 경사 지면 또는 좌우 방향의 경사 지면으로 편중될 수 있으며, 그에 따라 액츄에이터에 요구되는 부하를 조정하기 어려울 뿐만 아니라 각각의 액츄에이터를 별도로 제어해야 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 상부선회체와 하부주행체 사이에 탑재되는 틸트플레이트에 설치되는 레벨링 액츄에이터를 메인유압펌프에서 분기된 레벨러 공급유로에 연결하고, 작동시에는 작업장치 측에 공급되는 유량을 제어하여 안정적으로 상부선회체의 수평레벨을 제어할 수 있는 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템을 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

엔진;

유압탱크;

상기 엔진에 각각 연결되는 메인유압펌프와 파일럿 펌프;

상기 메인유압펌프와 상기 유압탱크 사이에 설치되며 스풀절환시 메인유로를 통하여 공급되는 유압에 의해 작업장치의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 메인컨트롤밸브; 및

상부선회체와 하부주행체 사이에 틸트가능하게 설치되며, 서로 소정각도로 이격된 제1틸트축과 제2틸트축을 구비하는 틸트플레이트;를 포함하는 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템에 있어서,

상기 상부선회체와 하부주행체 사이에 설치되며, 신장 및 수축 구동시 상기 상부선회체의 하부를 상기 제1 틸트축 방향에 따라 요동시키는 한 쌍의 제1 및 제2 액츄에이터와 상기 제2 틸트축 방향에 따라 요동시키는 다른 한 쌍의 제3 및 제4 액츄에이터;

상기 메인유압펌프와 상기 제1 및 제2 액츄에이터 사이에 설치되고, 스풀절환시 메인유로로부터 분기된 레벨러 공급유로를 통하여 공급되는 유압에 의해 상기 제1 및 제2 액츄에이터의 신장 및 수축구동을 동시에 제어하는 제1 레벨링 제어밸브;

상기 메인유압펌프와 상기 제3 및 제4 액츄에이터 사이에 설치되고, 스풀절환시 메인유로로부터 분기된 레벨러 공급유로를 통하여 공급되는 유압에 의해 상기 제3 및 제4 액츄에이터의 신장 및 수축구동을 동시에 제어하는 제2 레벨링 제어밸 브;

상기 레벨러 공급유로와 상기 유압탱크 사이에 설치되며, 상기 레벨러 공급유로로부터 유압을 공급받아 리듀싱 파일럿 신호압을 토출하는 리듀싱 밸브;

상기 리듀싱 밸브와 상기 각각의 제1 및 제2 레벨링 제어밸브 사이에 각각 연결되며, 미리 설정된 레벨링 컨트롤러의 제어신호(C) 입가시 상기 각각의 제1 레벨링 제어밸브 및 제2 레벨링 제어밸브의 스풀절환을 위해 파일럿 신호압을 토출하는 유량제어밸브;

상기 유량제어밸브들의 2차 파일럿 압력 포트에 각각 연결되며, 적어도 상기 제1 레벨링 제어밸브 및 제2 레벨링 제어밸브 중 어느 하나의 스풀절환시 파일럿 신호압을 셀렉터 파일럿 유로에 토출하는 셔틀밸브;

상기 메인유압펌프와 연결되는 센터바이패스유로의 최하류측에 설치되며, 파일럿 신호압에 의해 상기 센터바이패스유로를 통해 유압탱크로 귀환되는 유압을 차단하는 차단밸브; 및

상기 차단밸브와 상기 파일럿 펌프 사이에 설치되며, 상기 셔틀밸브로부터 공급되는 파일럿 신호압에 의해 상기 파일럿 펌프로부터 상기 차단밸브로 연결되는 파일럿 유로를 개방하는 셀렉터 밸브;를 포함하여 이루어진 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은, 상기 제1 레벨링 제어밸브의 스풀절환시 상기 제1 액츄에이터의 스몰챔버에 연결되고 상기 제2 액츄에이터의 라지챔버에 연결되는 제1 작동유로를 구비하여 이루어진 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템 을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은, 상기 제2 레벨링 제어밸브의 스풀절환시 상기 제3 액츄에이터의 라지챔버에 연결되고 상기 제4 액츄에이터의 스몰챔버에 연결되는 제2 작동유로를 구비하여 이루어진 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은, 상기 각각의 액츄에이터와 상기 제 1 및 제2 레벨링 제어밸브 사이에 더블 파일럿 체크밸브가 더 설치되어 이루어진 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은, 상기 유량제어밸브가 전자비례제어밸브로 구성되는 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은, 상기 각각의 유량제어밸브의 입력포트측으로 부터 상기 셔틀 밸브 사이에 각각 제2 전자비례제어밸브가 더 설치되어 이루어진 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압회로도, 도 2는 도 1에 도시된 제1 레벨링 제어밸브를 절환시 유압회로도, 도 3은 도 1에 도시된 제2 레벨링 제어밸브를 절환시 유압회로도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 전방경사 지역을 이동하는 굴삭기를 개략적으로 도시한 사시도, 도 5는 도 4에 도시된 상부선회체를 제거한 상태에서 틸트플레이트에 액츄에이터 장착상태를 개략적으로 도시한 평면도, 도 6은 도 5에 표기한 A-A 선을 기준으로 한 개략적인 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템은,

엔진(9);

유압탱크(13);

상기 엔진(9)에 각각 연결되는 메인유압펌프(10)와 파일럿 펌프(12);

상기 메인유압펌프(10)와 상기 유압탱크(13) 사이에 설치되며 스풀절환시 메인유로(14)를 통하여 공급되는 유압에 의해 작업장치(미도시함)의 기동, 정지, 방향전환을 제어하는 메인컨트롤밸브(20); 및

상부선회체(1)와 하부주행체(2) 사이에 틸트가능하게 설치되며, 서로 소정각도로 이격된 제1틸트축(4)과 제2틸트축(5)을 구비하는 틸트플레이트(3);를 포함하는 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템에 있어서,

상기 상부선회체(1)와 하부주행체(2) 사이에 설치되며, 신장 및 수축 구동시 상기 상부선회체(1)의 하부를 상기 제1 틸트축(4) 방향에 따라 요동시키는 한 쌍의 제1 및 제2 액츄에이터(6a,6b)와 상기 제2 틸트축(5) 방향에 따라 요동시키는 다른 한 쌍의 제3 및 제4 액츄에이터(7a,7b);

상기 메인유압펌프(10)와 상기 제1 및 제2 액츄에이터(6a,6b) 사이에 설치되고, 스풀절환시 메인유로(14)로부터 분기된 레벨러 공급유로(21)를 통하여 공급되는 유압에 의해 상기 제1 및 제2 액츄에이터(6a,6b)의 신장 및 수축구동을 동시에 제어하는 제1 레벨링 제어밸브(23);

상기 메인유압펌프(10)와 상기 제3 및 제4 액츄에이터(7a,7b) 사이에 설치되고, 스풀절환시 메인유로(14)로부터 분기된 레벨러 공급유로(21)를 통하여 공급되는 유압에 의해 상기 제3 및 제4 액츄에이터(7a,7b)의 신장 및 수축구동을 동시에 제어하는 제2 레벨링 제어밸브(24);

상기 레벨러 공급유로(21)와 상기 유압탱크(13) 사이에 설치되며, 상기 레벨러 공급유로(21)로 부터 유압을 공급받아 리듀싱 파일럿 신호압을 토출하는 리듀싱 밸브(25);

상기 리듀싱 밸브(25)와 상기 각각의 제1 및 제2 레벨링 제어밸브(23.24) 사이에 각각 연결되며, 미리 설정된 레벨링 컨트롤러(40)의 제어신호(C) 입가시 상기 각각의 제1 레벨링 제어밸브(23) 및 제2 레벨링 제어밸브(24)의 스풀을 선택적으로 절환시키는 파일럿 신호압을 토출하는 유량제어밸브(26);

상기 유량제어밸브(26)들의 2차 파일럿 압력 포트(27)에 각각 연결되며, 적어도 상기 제1 레벨링 제어밸브(23) 및 제2 레벨링 제어밸브(24) 중 어느 하나의 스풀절환시 파일럿 신호압을 셀렉터 파일럿 유로(28)에 토출하는 셔틀밸브(29);

상기 메인유압펌프(10)와 연결되는 센터바이패스유로(18)의 최하류측에 설치되며, 파일럿 신호압에 의해 상기 센터바이패스유로를 통해 유압탱크(13)로 귀환되는 유압을 차단하는 차단밸브(17); 및

상기 차단밸브(17)와 상기 파일럿 펌프(12) 사이에 설치되며, 상기 셔틀밸브(29)로부터 공급되는 파일럿 신호압에 의해 상기 파일럿 펌프(12)로부터 상기 차단밸브(17)로 연결되는 파일럿 유로(16)를 개방하는 셀렉터 밸브(30);를 포함하여 구성된다.

상기 메인컨트롤밸브(20)는 통상적인 굴삭기 및 산림장비의 요구되는 버켓이나 벌목용 헤더 및 붐 등의 구동을 제어하며, 그러한 작업장치의 기동, 정지, 방향전환을 위한 구동제어를 위해 메인유로(14)를 통하여 상기 메인유압펌프(10)로부터 유압을 공급받는 센터바이패스유로(18)에 직렬로 구성된 다수의 방향절환밸브를 포함하며, 경우에 따라 제2 유압펌프(11)의 유압이 합류될 수 있도록 합류밸브를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 실시예에 따르면, 상기 제1 레벨링 제어밸브(23)의 스풀절환시 상기 제1 액츄에이터(6a)의 스몰챔버(31)에 연결되고 상기 제2 액츄에이터(41)의 라지챔버(33)에 연결되는 제1 작동유로(41)가 구성된다. 또한, 상기 제2 레벨링 제어밸브(24)의 스풀절환시 상기 제3 액츄에이터(7a)의 라지챔버(34)에 연결되고 상기 제4 액츄에이터(7b)의 스몰챔버(35)에 연결되는 제2 작동유로(42)가 더 구성된다.

도면부호 41a는 신장 및 수축구동시 제1 액츄에이터(6a) 및 제2 액츄에이터(6b)로부터 제1 레벨링제어밸브(23) 측으로 유압이 귀환되는 리턴유로이며, 도면부호 42a는 신장 및 수축구동시 제3 액츄에이터(7a) 및 제4 액츄에이터(7b)로부터 제2 레벨링 제어밸브(24) 측으로 유압이 귀환되는 리턴유로이다.

한편, 상기 각각의 액츄에이터(6a,6b,7a,7b)와 상기 제 1 및 제2 레벨링 제어밸브(23,24) 사이에는 더블 파일럿 체크밸브(50a,50b,50c,50d)가 더 설치되며, 바람직하게는 상기 더블 파일럿 체크밸브(50a,50b,50c,50d)들은 크로스 유로(44)를 구비하며 각각 상기 제1 작동유로(41) 및 제2 작동유로(42) 상에 설치된다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유량제어밸브(26)는 전자비례제어밸브로 구성되며, 상기 전자비례제어밸브는 레벨링 컨트롤러(40)의 제어신호(C)에 의해서 상기 리듀싱밸브(25)로부터 도입되는 파일럿 신호압을 비례적으로 제어하는데 적당하다. 이는 상기 레벨링 컨트롤러(40)의 제어신호(C)에 따라서 각각의 제1 레벨링 제어밸브(23) 및 제2 레벨링 제어밸브(24)의 스풀절환 상태(밸브개방면적의 변화를 의미)가 제어되는 것으로 당업자에게 자명하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 리듀싱밸브(25)에 도입되는 유압은 유압펌프(10)으로부터 토출되어 레벨러 공급유로(21) 및 오리피스(47) 및 유로(45)를 통하여 각각의 전자비례제어밸브(26)들의 입력포트(26a) 측에 제공된다.

상기 각각의 유량제어밸브(26)의 입력포트(26a)측으로 부터 상기 셔틀 밸브(29) 사이에는 각각 제2 전자비례제어밸브(32)가 더 설치되며, 상기 제2 전자비례제어밸브(32)는 상기 셔틀밸브(29)에 상기 전자비례제어밸브(26)의 입력측 파일럿 압력을 제공한다.

상기 각각의 제2 전자제어비례제어밸브(32)에 레벨링 컨트롤러(40)로부터 레벨링 제어신호(C)가 제공될 수 있다.

상기 셔틀밸브(29)는 각각의 유량제어밸브(26)의 출력포트(27)측에 연결되며, 그에 따라 상기 유량제어밸브(26)의 입력포트(26a)측 유압과 출력포트(27)측의 유압을 감지한다. 바람직하게는, 상기 셔틀밸브(29)는 각각의 제1 레벨링제어밸브(23) 및 제2 레벨링 제어밸브(24)의 스풀절환을 제어하기 위한 유량제어밸브(26)들의 입력포트(26a) 및 출력포트(27)의 유압을 감지할 수 있도록 병렬로 연결된 복수의 셔틀밸브(29a,29b,29c)를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 각각의 제1 레벨링 제어밸브(23) 및 제2 레벨링 제어밸브(24)와 제2 귀환유로(22) 사이에는 릴리프밸브(43)이 더 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상부선회체(1)와 하부주행체(2) 사이에 설치되는 틸트플레이트(1)는 하부프레임(2)의 길이방향 중심선(T)를 기준으로 소정의 각도로 좌측 및 우측으로 설치되며, 상기 제1 액츄에이터(6a) 및 제2 액츄에이터(6b)는 제1틸트축(4)을 따라 설치되는 반면에, 상기 제3 액츄에이터(7a)와 제4 액츄에이터(7b)는 제2틸트축(5)을 따라 설치된다.

도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 상기 틸트플레이트(3)와 틸트가능하게 연결되도록, 통상적인 스윙베어링이 장착되는 상부선회체(1)의 하부에는 한 쌍의 액츄에이터 홀더(1b)가 구성되며, 상기 틸트플레이트(3)에 결합된다. 바람직하게는, 상기 액츄에이터 홀더(1b)가 각각 제1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터(6a,6b)의 일측, 예를 들면 액츄에이터용 피스톤을 회동가능하게 고정한다.

상기 하부프레임(2)의 대략 중앙위치에는 한 쌍의 액츄에이터 홀더(2b)를 구비한 틸트플레이트 하부지지판(2a)이 구성된다. 바람직하게는 상기 액츄에이터 홀더(2b)가 각각 제3 액츄에이터(7a) 및 제4 액츄에이터(7b)의 일측, 예를 들면 액츄에이터용 피스톤을 회동가능하게 고정한다.

상기 틸트플레이트(3)는 상부선회체(1)의 하부를 지지하기 위하여 상방으로 돌출 형성된 한 쌍의 제1 피봇홀더(3a)와, 상기 틸트플레이트 하부지지판(2a)을 지지하기 위하여 상기 제1 피봇홀더(3a)로부터 방사상으로 90°이격되고 하방으로 돌출 형성된 한 쌍의 제2 피봇홀더(3b)와, 상기 각각의 액츄에이터(6a,6b,7a,7b)의 일측을 회동가능하게 고정하기 위하여 다수의 액츄에이터 홀더(3c)를 구비한다.

상기 틸트플레이트(3)와 틸트가능하게 연결되도록, 상부선회체(1)의 하부와 틸트플레이트 하부지지판(2a)은 상기 한 쌍의 제1 피봇홀더(3a) 및 한 쌍의 제2 피봇홀더(3b)에 각각 회동가능하게 고정된다. 이때, 상기 제1 틸트축(4)은 샤프트에 의해 축결합방식으로 상기 상부선회체(1)의 하부와 상기 틸트플레이트(3)의 제1 피봇홀더(3a)를 회동가능하게 고정하며, 반면에 상기 제1 틸트축(A)에 대하여 서로 다른 방향으로 교차되는 제2 틸트축(5)은 상기 틸트플레이트 하부지지판(2a)과 상기 제2 피봇홀더(3b)를 회동가능하게 고정한다.

상기 틸트플레이트(3)의 액츄에이터 홀더(3c)들은 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 액츄에이터(6a,6b,7a,7b)의 실린더를 회동가능하게 고정한다.

궁극적으로, 각각의 액츄에이터(6a,6b,7a,7b)의 실린더 측은 상기 틸트플레이트(3)의 액츄에이터 홀더(3c)에 고정되는 반면에, 그들 각각의 피스톤은 각각 상부선회체(1)의 하부 및 틸트플레이트 하부지지판(2a)의 액츄에이터 홀더(1b 및 2b)에 고정되어, 신장 및 수축 구동시 상기 상부선회체(1)의 하부가 수평면에 대한 기울기 레벨링 조정을 위해 제1 틸트축(4) 및 제2 틸트축(5)을 따라 시소운동 또는 요동한다.

본 발명에 따른 실시태양에 따라서, 전술한 제1틸트축(4)과 제2틸트축(5)의 배치를 여러가지로 변형할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 작동을 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치는 통상적으로 수평면(H)에 대하여 경사진 지면(E)에서 주행 또는 작업하는 경우가 많으며, 상부선회체(1)의 수평레벨은 수평면(H)에 대하여 소정 각도로 기울어진 정도에 따라서 조정되어야 한다.

예를 들면, 제2 틸트축(5)은 지면(E)에 대하여 수평한 상태이나 제1 틸트축(4)이 경사를 이루는 상태인 경우에는 제1 틸트축(4)의 경사를 상쇄할 수 있도록 상부선회체(1)의 하부가 제1 틸트축(4)을 따라서 시소운동하여야 한다. 이 경우, 도 5 및 도 6을 참조하면, 틸트플레이트(3)의 액츄에이터 홀더(3c)에 고정된 제3 액츄에이터(7a)의 피스톤이 신장함과 동시에 대향하는 위치의 제4 액츄에이터(7b)의 피스톤이 수축 구동된다.

그에 따라서, 상부선회체(1)의 하부가 제1 틸트축(4)을 따라서 시소운동하며 지면(E)에 대하여 수평한 레벨링이 유지될 수 있는 것이다.

만약, 제2 틸트축(5)이 경사를 이루는 상태인 경우에는 제1 액츄에이터(6a)의 피스톤이 신장함과 동시에 대향하는 위치의 제2 액츄에이터(6b)의 피스톤이 수축구동하며, 상부선회체(1)의 하부는 제2 틸트축(5)을 따라서 시소운동하며 지면(E)에 대하여 수평한 레벨링 상태를 유지하게 된다.

이와 같이, 상부선회체(1)의 하부는 각각의 액츄에이터(6a,6b,7a,7b)의 신장 및 수축구동이 연속적으로 수행됨에 따라서 상부선회체(1)의 수평레벨이 수평면(E) 에 일치하게 된다.

보다 구체적으로, 도 2를 참조하면, 상부선회체(1) 또는 장비가 제1틸트축(4)의 방향을 따라서 기울어진 경우, 유압펌프(10)로 부터 토출되는 유압은 레벨러 공급유로(21)를 통하여 제1 레벨링 제어밸브(23) 및 제2 레벨링 제어밸브(24)에 인가되며, 동시에 분기유로(45)를 통하여 리듀싱밸브(25)에 유압이 유로(46)을 경유하여 상기 전자비례제어밸브(26)의 입력포트(26a)에 형성된다. 이때, 미리 설정된 레벨링 컨트롤러(40)로부터 레벨링 제어신호(C)가 전자비례제어밸브(26)를 개방하여 상기 리듀싱밸브(25)로 부터 파일럿 신호압이 작용하여 제1 레벨링 제어밸브(23)의 밸브스풀을 하방으로 절환시킨다.

제1 레벨링 제어밸브(23)의 의 스풀절환시, 유압은 유압펌프(13)으로부터 메인유로(15), 레벨러 공급유로(21) 및 제1 작동유로(41)를 통하여 제1 액츄에이터(6a)의 스몰챔버(31)에 공급되고, 동시에 제1 작동유로(41)를 거쳐서 제2 액츄에이터(6b)의 라지챔버(33)에 공급된다.

이는 제1 액츄에이터(6a)는 수축되고 제2 액츄에이터(6b)는 신장됨으로써, 하부주행체(2)는 비록 경사를 이루나 상부선회체(1)는 수평레벨을 유지하는 것으로 이해될 것이다.

신장 및 수축구동을 위해 각각의 제1 및 제2 액츄에이터(6a,6b)에 공급된 유압은 리턴유로(41a) 및 제2 귀환유로(22)를 거쳐서 유압탱크(13)로 귀환된다.

한편, 상기 전자비례제어밸브(26)들의 입력포트(26a) 및 출력포트(27)에 연결되는 각각의 파일럿 유압은 셔틀밸브(29)에 공급되어 셀렉터밸브(30)를 절환시키 며, 그에 따라 파일럿펌프(12)로 부터 도입되는 파일럿 압력에 의해 센터바이패스유로(18)를 폐쇄하도록 차단밸브(17)가 절환된다.

이는 굴삭기용 버켓이나 산림장비용 벌목헤드 등 작업장치를 제어하기 위한 메인컨트롤밸브(20)가 중립상태시 소용없이 귀환되는 유압을 차단하는 것이며, 유압펌프(10)의 출력이 레벨링 조절을 위해 효율적으로 이용될 수 있는 것이다.

만약, 장비의 좌측전방이나 측방으로 경사진 언덕을 주행시에는 레벨링 컨트롤러의 제어신호(C)가 미리 설정된 알고리즘에 의거하여 순차적으로 또는 연속적으로 전자비례제어밸브(26)들에 입력되어 제1 레벨링제어밸브(23) 및 제2 레벨링 제어밸브(24)를 동시에 절환시켜 장비 및 상부선회체(1)의 수평레벨을 유지할 수 있음은 전술한 작동원리와 마찬가지이므로 자세한 설명은 생략한다.

전술한 본 발명에 의한 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템에 대한 설명은 본 발명이 속하는기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 특허청구범위에 기재한 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것은 아니다.

이상, 본 발명에 의한 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템은 상부선회체와 하부주행체 사이에 탑재되는 틸트플레이트에 설치되는 레벨링 액츄에이터를 메인유압펌프에서 분기된 레벨러 공급유로에 연결하고, 작동시에는 작업장치 측에 공급되는 유량을 제어하여 안정적으로 상부선회체의 수평레벨을 제어할 수 있는 등 그 효과가 매우 뛰어난 장점이 있다.

Claims

엔진;

유압탱크;

상기 엔진에 각각 연결되는 메인유압펌프와 파일럿 펌프;

상기 메인유압펌프와 상기 유압탱크 사이에 설치되며 스풀절환시 메인유로를 통하여 공급되는 유압에 의해 작업장치의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 메인컨트롤밸브; 및

상부선회체와 하부주행체 사이에 틸트가능하게 설치되며, 서로 소정각도로 이격된 제1틸트축과 제2틸트축을 구비하는 틸트플레이트;를 포함하는 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템에 있어서,

상기 상부선회체와 하부주행체 사이에 설치되며, 신장 및 수축 구동시 상기 상부선회체의 하부를 상기 제1 틸트축 방향에 따라 요동시키는 한 쌍의 제1 및 제2 액츄에이터와 상기 제2 틸트축 방향에 따라 요동시키는 다른 한 쌍의 제3 및 제4 액츄에이터;

상기 메인유압펌프와 상기 제1 및 제2 액츄에이터 사이에 설치되고, 스풀절환시 메인유로로부터 분기된 레벨러 공급유로를 통하여 공급되는 유압에 의해 상기 제1 및 제2 액츄에이터의 신장 및 수축구동을 동시에 제어하는 제1 레벨링 제어밸브;

상기 메인유압펌프와 상기 제3 및 제4 액츄에이터 사이에 설치되고, 스풀절 환시 메인유로로부터 분기된 레벨러 공급유로를 통하여 공급되는 유압에 의해 상기 제3 및 제4 액츄에이터의 신장 및 수축구동을 동시에 제어하는 제2 레벨링 제어밸브;

상기 레벨러 공급유로와 상기 유압탱크 사이에 설치되며, 상기 레벨러 공급유로로부터 유압을 공급받아 리듀싱 파일럿 신호압을 토출하는 리듀싱 밸브;

상기 리듀싱 밸브와 상기 각각의 제1 및 제2 레벨링 제어밸브 사이에 각각 연결되며, 미리 설정된 레벨링 컨트롤러의 제어신호(C) 입가시 상기 각각의 제1 레벨링 제어밸브 및 제2 레벨링 제어밸브의 스풀절환을 위해 파일럿 신호압을 토출하는 유량제어밸브;

상기 유량제어밸브들의 2차 파일럿 압력 포트에 각각 연결되며, 적어도 상기 제1 레벨링 제어밸브 및 제2 레벨링 제어밸브 중 어느 하나의 스풀절환시 파일럿 신호압을 셀렉터 파일럿 유로에 토출하는 셔틀밸브;

상기 메인유압펌프와 연결되는 센터바이패스유로의 최하류측에 설치되며, 파일럿 신호압에 의해 상기 센터바이패스유로를 통해 유압탱크로 귀환되는 유압을 차단하는 차단밸브; 및

상기 차단밸브와 상기 파일럿 펌프 사이에 설치되며, 상기 셔틀밸브로부터 공급되는 파일럿 신호압에 의해 상기 파일럿 펌프로부터 상기 차단밸브로 연결되는 파일럿 유로를 개방하는 셀렉터 밸브;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 레벨링 제어밸브의 스풀절환시 상기 제1 액츄에이터의 스몰챔버에 연결되고 상기 제2 액츄에이터의 라지챔버에 연결되는 제1 작동유로를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 제2 레벨링 제어밸브의 스풀절환시 상기 제3 액츄에이터의 라지챔버에 연결되고 상기 제4 액츄에이터의 스몰챔버에 연결되는 제2 작동유로를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 각각의 액츄에이터와 상기 제 1 및 제2 레벨링 제어밸브 사이에 더블 파일럿 체크밸브가 더 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 유량제어밸브는 전자비례제어밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 유량제어밸브의 입력포트측으로 부터 상기 셔틀 밸브 사이에 제2 전자비례제어밸브가 더 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 굴삭기 및 산림장비 레벨링 장치용 유압시스템.