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KR20070043808A - 유압시스템과 그러한 시스템으로 구성되는 작업기계 - Google Patents

유압시스템과 그러한 시스템으로 구성되는 작업기계 Download PDF

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KR20070043808A
KR20070043808A KR1020077002030A KR20077002030A KR20070043808A KR 20070043808 A KR20070043808 A KR 20070043808A KR 1020077002030 A KR1020077002030 A KR 1020077002030A KR 20077002030 A KR20077002030 A KR 20077002030A KR 20070043808 A KR20070043808 A KR 20070043808A
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point
hydraulic system
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보 비그홀름
Original Assignee
볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비
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Abstract

제1부하 출구지점(3)와 제2부하 출구지점(4)에 유압유를 공급하는 제1펌프(1), 제2부하 출구지점(4)에는 유압유를 공급하지만 제1부하 출구지점(3)에는 유압유를 공급하지 않는 제2펌프(2), 제1부하 출구지점의 부하압력을 감지하기 위한 수단 및 제2부하 출구지점의 부하압력을 감지하기 위한 수단으로 구성되는 유압시스템. 상기 시스템은 추가로 제1부하 출구지점(3)에서 감지된 부하압력과 제2부하 출구지점(4)에서 감지된 부하압력을 기초로 하여 제1펌프를 제어하기 위한 수단(27)과, 제1부하 출구지점(3)에서 감지된 부하압력은 기초로 하지 않고 제2부하 출구지점(4)에서 감지된 부하압력만을 기초로 하여 제2펌프를 제어하기 위한 수단을 포함한다.
제1펌프, 제2펌프, 역지밸브, 우선순위 밸브, 부하 출구지점, 제어수단, 작업기계, 유압시스템, 조절밸브.

Description

유압시스템과 그러한 시스템으로 구성되는 작업기계{Hydraulic system and work machine comprising such a system}
본 발명은 제1부하 출구지점과 제2부하 출구지점에 유압유를 공급하는 제1펌프, 제2부하 출구지점에는 유압유를 공급하지만 제1부하 출구지점에는 유압유를 공급하지않는 제2펌프, 제1부하 출구지점의 부하압력을 감지하기 위한 수단 및 제2부하 출구지점의 부하압력을 감지하기 위한 수단으로 구성되는 유압시스템과 관련된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 유압시스템이 제공되는 작업기계와 관련된다.
본 발명은 일반적으로 적어도 두 대의 펌프로 구성되는 모든 기계들에 적용할 수 있는데, 거기에서 펌프들 각각은 통상의 부하 출구지점에 유압유를 공급하도록 배치되지만, 펌프들 중 단지 한 대만이 추가적인 부하 출구지점에 유압유를 공급한다.
하나의 부하 출구지점은, 이를 바꾸어, 다수의 부하 출구지점들로 구성될 수 있음을 주목해야 한다.
종래기술에 따라 설계된 로더(loader)형 작업기계에 있어서, 작업기계의 조종과 예를 들어 버킷과 같은 리프팅(lifting) 유닛을 들어올리거나 내리는 하나 이상의 작업기능들에 대해 유압유를 공급하는 펌프를 가진 유압시스템들이 있었고, 또한 단지 상기의 작업기능에 대해 유압유를 공급하는 펌프를 가진 유압시스템들이 있었다.
제1펌프의 출력 또는 더 정확히 제1펌프의 출력이 제공하는 압력은 조종기능에 대해 감지된 부하에 관한 신호를 기초로 그리고 감지된 작업부하, 즉 상기 작업기능 또는 작업기능들과 관련된 부하에 관한 신호를 기초로 제어될 수 있다. 게다가, 상기 시스템은 제1펌프로부터 조종기능으로 흐르는 유량이 작업기능 또는 작업기능들로 흐르는 유량보다 우선권이 주어지도록 하기 위해 우선순위밸브(priority valve)를 포함한다.
제2펌프의 출력, 또는 더 구체적으로 제2펌프의 출력이 제공하는 압력은 또한 조종기능에 대해 감지된 부하와 감지된 작업부하에 관한 신호를 기초로 하여 제어된다.
발명의 목적
본 발명의 목적은, 유압시스템이 요구하는 동력보다 다른 기능들에 활용될 수 있는 작업기계의 모터에서 동시에 얻어지는 출력의 가능한 한 많은 부분을 만들기 위하여, 작업기계 혹은 그러한 유압시스템이 제공되는 그와 같은 것에서의 적어도 어떤 운전상태에서 유압시스템이 요구하는 동력을 최소화하는 것이 가능하도록 하는 유압시스템을 제공하는 것이다.
그러한 다른 기능의 예는 작업기계의 추진력(propulsion)이다. 주어진 모멘트에서 유압시스템의 펌프를 구동하기 위해 요구되는 동력이 적으면 적을수록, 활용될 수 있는 동력, 예를 들어 작업기계의 급속한 가속을 위해 요구될 수 있는 작업기계의 모터속도를 증가시키기 위한 동력은 더 커진다.
발명의 상세
본 발명의 목적은, 유압시스템이 제1부하 출구지점에서 감지된 부하압력과 제2부하 출구지점에서 감지된 부하압력을 기초로 하여 제1펌프를 제어하기 위한 수단과, 제1부하 출구지점에서 감지된 부하압력은 기초로 하지 않고 제2부하 출구지점에서 감지된 부하압력만을 기초로 하여 제2펌프를 제어하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다는 점에서, 도입부에서 정의된 유압시스템에 의하여 이루어진다.
본 발명의 목적은 또한 도입부에서 정의된 작업기계에 의해 이루어진다. 상기 작업기계는 본 발명에 따른 유압시스템이 제공되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1부하 출구지점는 전형적으로 작업기계의 조종기능과 연관된다. 반면, 제2부하 출구지점는 작업기계의 작업기능 중의 하나와 연관된다.
상기 작업기계는 바람직하게 리프팅 유닛을 가지며, 그에 따른 작업기능은 리프팅 유닛의 올림, 내림 또는 기울임 기능이다.
또한 본 발명의 이점들과 특성들은 아래의 상세한 설명 및 다른 종속 청구항들로부터 명백해 질 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 예시의 목적으로 아래에서 기술될 것이다. 상기 도면에서:
도 1은 종래기술에 따른 유압시스템에 대한 연결관계를 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유압시스템에 대한 연결관계를 보여주는 개략도이다.
도 1은 종래기술에 따른 유압시스템에 대한 연결관계를 보여주는 개략도이다. 상기 시스템은 전형적으로 기동성이 있는 로더형의 작업기계에 배치되고, 상기 기계에서 조종기능을 구동하기 위해 부분적으로 사용되며, 작업기계에 속한 리프팅 유닛의 올림, 내림 및 기울임과 같은 다양한 작업기능을 위해 부분적으로 사용된다.
도 1에서 보여주는 유압시스템은 제1펌프(1), 제2펌프(2), 3으로 일반적으로 표시되는 제1부하 출구지점, 4로 일반적으로 표시되는 제2부하 출구지점, 5로 일반적으로 표시되는 제3부하 출구지점, 제1부하 출구지점에 배치되는 제1조절밸브(6), 우선순위밸브(7), 제2부하 출구지점에 배치되는 제2조절밸브(8) 및 제3부하 출구지점(5)에 배치되는 다수의 제3조절밸브(9)를 포함한다.
제1파이프(10)는 제1펌프(1)에서 우선순위밸브(7)로 이어진다. 제2파이프(11)는 우선순위밸브(7)에서 제1부하 출구지점(3)으로 이어지고, 제3파이프(12)는 우선순위밸브(7)에서 제2 및 제3부하 출구지점(4,5)으로 이어진다. 상기 우선순위밸브(7)는 제1파이프(10)에서 제2 및 제3파이프(11,12)로 가는 유압유의 유량을 분배한다. 제4파이프(13)는 제2펌프(2)에서 제3파이프(12)로 이어지고, 이를 경유하여 제2 및 제3부하 출구지점(4,5)으로 이어진다.
부하 출구지점(3,4,5)의 각각에, 수단들(상세히 나타나 있지 않음)이 이들 지점에서 부하에 의해 발생되는 압력을 감지하기 위해 배치된다. 상기 시스템은 또한 파이프 또는 도선(14~20)의 형태로 된 수단들을 포함하는데, 감지된 압력들을 펌프들(1,2)로 보내어, 이 값들을 기초로 펌프들을 제어하기 위함이다. 상기 압력감지수단은 전기신호를 발생시켜 상기 도선을 통해 보내지는 압력센서들일 수 있고, 또한 감지된 압력들의 전송이 상기 파이프들(14~20)에서 유압적으로 수행되는 순수히 유압액(hydraulic solution)으로 구성될 수도 있다. 제2 및 제3부하 출구지점들에서의 부하압력들은 파이프 또는 도선(17,18)을 경유하여 부하압력을 입력데이터로 받는 장치(21)로 전송된다. 다음으로 가장 높은 부하 압력을 가리키는 입력 데이터는 전송되거나 상기 장치(21)에서 추가적인 대응 장치(22)로 공급된 출력 데이터를 결정한다. 상기 장치(22)에서, 출력 데이터는 제1부하 출구지점(3)에서 파이프 또는 도선(14)을 경유하여 전송된 부하압력과 함께 입력 데이터를 구성한다. 다음으로 가장 높은 부하 압력을 가리키는 입력 데이터는 펌프들을 제어하기 위해 파이프 또는 도선(16,20)을 경유하여 펌프들(1,2)로 공급되는 상기 장치(22)로부터 온 출력 데이터를 구성하거나 형성한다. 제1부하 출구지점, 제2부하 출구지점 및 제3부하 출구지점에서 온 상기 유압부하신호로부터, 가장 높은 부하압력을 가리키는 신호들 또는 펌프압력 요건은, 각 펌프가 제공해야만 하는 압력을 결정하게 된다.
또한 제1부하 출구지점(3)에서 감지된 압력은 감지된 값에 따라 우선순위밸브(7)를 제어하기 위해 파이프 또는 도선(15)을 경유하여 우선순위밸브(7)로 전송 된다. 예를 들어, 우선순위밸브(7)는 다른 부하 출구지점의 요구에 상관없이 제1부하 출구지점이 항상 유압유의 요구를 만족시키도록 배치될 수 있다. 이것은 예를 들어 부하 출구지점이 기계의 조종기능과 연관되어 있는 기동성이 있는 작업기계의 주어진 예시의 경우이다.
게다가, 상기 시스템은 종래의 방식으로 여러 개의 컨트롤(23)로 구성되는데, 여기서는 레버의 형태로 운전자에 의해 수동으로 조작되기에 적합하도록 구성된다. 상기 컨트롤(23)은 운전상, 무선 수단에 의해 또는 도면에서 보여주는 것처럼 도선을 경유하여, 컨트롤(23)의 움직임에 따라 밸브들을 조절하기 위해 차례로 제1조절 밸브(6), 제2조절 밸브(8) 및 제3조절 밸브(9)와 운전상 연결되는 프로그램 가능한 제어유닛 또는 컴퓨터(24)에 연결된다. 컨트롤들은 대안으로 유압 파일럿으로 작동할 수 있다는 것이 인지되어야 하며, 그에 따라 레버가 위치하고 있는 밸브에서 유압신호가 발생하고, 레버의 움직임의 크기는 그 움직임에 의해 발생된 유압신호의 크기를 결정한다.
또한 도 1은 펌프들(1,2)이 모터(25)에 의해 구동되는 것을 보여주고, 또한 유압시스템이 배치되는 작업기계의 실제 추진력을 얻기 위해 사용되는 모터에 의해 구동될 수 있거나 모터로 구성될 수 있음을 보여준다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유압시스템을 보여준다. 종래기술에 따라 위에서 상기 시스템에 대해 기술된 요소와 동일한 구성요소는 그 요소들과 동일한 참고번호가 주어진다. 종래기술에 따라 위에서 기술된 시스템과 관련된 차이점은 제2펌프(2)가 제2 및 제3부하 출구지점(4,5)에서의 부하압력, 즉 제2펌프가 유압유를 공급하는 그 지점들에서의 부하압력만을 기초로 제어된다는 점이다. 결과적으로, 종래기술에 따라 상기 시스템에 구체화되었던 파이프 또는 도선(20)은 파이프 또는 도선(26)으로 교체되는데, 이 경우에 있어서 파이프 또는 도선(26)은 전에 기술된 파이프 또는 도선(19)의 지류이면서 그와 동일한 압력정보를 전달한다.
각 펌프는 레귤레이터(27,28)를 각각 가지며, 레귤레이터는 상기 부하압력 신호를 받아서, 이 신호를 기초로 각 펌프의 설정치를 제어한다. 즉, 펌프가 전달해야하는 압력을 제어한다.
본 발명에 따르면, 상기 유압시스템은 도시되지는 않았지만 굴삭기 또는 로더형의 기동성이 있는 작업기계에 배치된다. 작업기계에서, 제1부하 출구지점(3)은 작업기계의 조종기능에 대응하고, 제2부하 출구지점(4)은 작업기계상에서 리프팅 유닛의 올림, 내림 및 기울임 기능에 대응하며, 제3부하 출구지점(6)은 작업기계의 어떤 추가적인 작업 기능에 대응한다.
게다가, 제2펌프(2)상에 배치되는, 더 구체적으로 제3파이프(13)에 배치되는 역지(逆止)밸브(non-return valve)(29)가 있으며, 역지밸브는 제1펌프(1)로부터 온 압력이 너무 커서 그러한 역방향 유동을 발생시킬 가능성이 있는 경우 제2펌프(2) 쪽으로의 유동유의 역방향 흐름을 방지하기 위함이다. 그러한 역지밸브(29)는 종래기술에 따른 시스템을 통해 이미 알려져 있다.
제1 및 제2펌프(1,2)는 다른 제어 압력 즉, 부하 출구지점들의 압력을 위한 즉각적인 필요가 없는 경우 펌프가 공급하도록 미리 설정된 제어압력(또는 최소압력)을 가진다. 제1펌프(1)는 제2펌프(2)의 제어압력보다 더 높은 제어압력을 가진다. 제1펌프(1)가, 제1부하 출구지점(3)과 제2펌프(2)가 부하신호를 받는 부하 출구지점들 모두로부터 온 부하압력신호를 받을 때, 상기 시스템은 제2펌프(2)로부터 온 압력보다 제1펌프로부터 온 압력이 더 작을 것을 결코 요구하지 않는다. 그 차이는 미리 설정된 제어압력에서의 차이와 적어도 같을 것이다. 이런 식으로, 제1펌프를 통하여 탱크로 돌아가는 역방향 유량은 피하여진다.
본 발명의 결과로써, 제2펌프로부터의 불필요한 높은 출력은 어떤 주어진 운전상태 하에서 피하여진다. 특히, 상기 시스템은 본 발명에서 정의된 방식으로 기능하도록 의도된 것인데, 유압시스템을 구동하기 위해서 그리고 작업기계의 추진력을 위해서 사용되는 작업기계의 모터가, 조종기능이 활성화되고 리프팅 유닛의 내림(lowering) 기능이 수행되는 동안에 저속으로 회전하도록 하기 위함이다. 바로 그러한 상황에서, 종래기술에 따른 시스템에서는 제2펌프가 불필요하게 높은 압력을 공급하게 하였고, 그에 따라 모터로부터 불필요하게 높은 출력을 요구하였으며, 이러한 방식에서는 예를 들어, 모터속도의 증가가 지연되거나 심지어 너무 갑작스런 동력을 요구하여 모터가 꺼지는 결과를 초래하였다.
대체 실시예들이 본 발명의 개념범위 내에서 당해 기술분야의 전문가에 명백하다는 것이 인식되어야 하는데, 이는 첨부된 특허 청구항들과 상세한 설명 및 첨부된 도면들에서 정의되었기 때문이다.
예를 들어, 어떤 운전 조건에서는 종래기술로 기술된 부하신호 원리에 따라 작동하고, 어떤 운전 조건에서는 본 발명 즉, 제1 및 제2펌프에 대한 별도의 압력 부하 신호를 가지고, 유압유의 공급대상이 되는 부하 출구지점들로부터 온 압력부하신호만을 받는 제2펌프를 가지는, 본 발명에 따른 부하신호 원리에 따라 작동하도록 변경하는 유압시스템을 가지는 것이 가능할 것이다. 그리고 그러한 내용이 제1부하 출구지점에서 감지된 부하압력은 기초로 하지 않고 제2부하 출구지점에서 감지된 부하압력만을 기초로 하여 제2펌프를 제어하기 위한 수단을 포함하는 유압시스템으로서 청구항 1에 표현되어 있다.
또한, 어떤 운전 조건 하에서는 제2펌프가 약간의 유압유를 제1부하 출구지점에 공급할 수 있는 것이 가능하도록 할 수 있으나, 여전히 주로는 제1부하 출구지점이 아닌 다른 부하 출구지점들에 유압유를 공급하려는 것이며, 제1부하 출구지점은 주로 제1펌프로부터 유압유가 공급되도록 하려는 것임이 인식되어 져야 한다.
본 발명은 제1부하 출구지점과 제2부하 출구지점에 유압유를 공급하는 제1펌프, 제2부하 출구지점에는 유압유를 공급하지만 제1부하 출구지점에는 유압유를 공급하지 않는 제2펌프, 제1부하 출구지점의 부하압력을 감지하기 위한 수단 및 제2부하 출구지점의 부하압력을 감지하기 위한 수단으로 구성되는 유압시스템과 관련된 것으로서, 유압시스템을 구동하기 위해서 그리고 작업기계의 추진력을 위해서 사용되는 작업기계의 모터가, 조종기능이 활성화되고 리프팅 유닛의 내림(lowering)이 수행되는 동안에 저속으로 회전하게 함으로써 제2펌프에 불필요하게 높은 출력을 공급하지 않아도 되도록 한 것이다.

Claims (9)

  1. 유압시스템에 있어서,
    제1부하 출구지점(3)과 제2부하 출구지점(4)에 유압유를 공급하는 제1펌프(1);
    제2부하 출구지점(4)에는 유압유를 공급하지만 제1부하 출구지점(3)에는 유압유를 공급하지 않는 제2펌프(2);
    제1부하 출구지점에서의 부하 압력을 감지하기 위한 수단; 및
    제2부하 출구지점에서의 부하 압력을 감지하기 위한 수단;
    을 포함하며,
    제1부하 출구지점(3)과 제2부하 출구지점(4)에서 감지된 부하압력을 기초로 하여 제1펌프를 제어하기 위한 수단(27);과
    제1부하 출구지점(3)에서 감지된 부하압력은 기초로 하지 않고 제2부하 출구지점(4)에서 감지된 부하압력만을 기초로 하여 제2펌프를 제어하기 위한 수단(28)을 특징으로 하여 구성되는 유압시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유압시스템은 제2펌프(2)상에 배치되는 역지밸브(29)를 포함하며, 상기 역지밸브(29)는 제2펌프(2) 쪽으로 및 이를 통해 탱크로 가는 유동을 방지하기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 유압시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유압시스템은 제1펌프(1)로부터 제1부하 출구지점(3)과 제2부하 출구지점(4)으로 가는 유압유의 유동을 제어하는 우선순위밸브(7)를 포함하며, 상기 우선순위밸브(7)는 제1부하 출구지점(3)으로 가는 유동에 우선권을 주도록 배치되는 것을 특징으로 하는 유압시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1펌프(1)가 제2펌프(2)보다 더 높은 제어 압력을 가지는 것을 특징으로 하는 유압시스템.
  5. 작업기계에 있어서,
    제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 유압시스템이 제공되는 것을 특징으로 작업기계.
  6. 작업기계에 있어서,
    제1부하 출구지점(3)은 작업기계의 조종기능과 관련되는 것을 특징으로 하는 작업기계.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    제2부하 출구지점(4)은 작업기계의 작업기능 중의 하나와 관련되는 것을 특징으로 하는 작업기계.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 작업기계는 리프팅 유닛을 가지며, 작업기능은 리프팅 유닛의 올림, 내림 또는 기울임 기능인 것을 특징으로 하는 작업기계.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작업기계는 작업기계의 추진력을 위한 그리고 유압시스템을 구동하기 위한 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업기계.
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