KR20140072365A

KR20140072365A - Hydrauric Circuit of Construction Machinery with Recycling Energy

Info

Publication number: KR20140072365A
Application number: KR1020120139015A
Authority: KR
Inventors: 신성현
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2014-06-13

Abstract

본 발명은 위치에너지를 발생하는 제1작업기, 관성 운동에너지를 발생하는 제2작업기, 상기 제1작업기에서 드레인 되는 작동유 내지 상기 제2작업기에서 드레인 되는 작동유가 유입되어 위치에너지 내지 관성 운동에너지를 재생에너지로 저장하고 저장된 상기 재생에너지를 유압모터(40)에 제공하는 어큐물레이터(70), 상기 제1작업기 내지 제2작업기로부터 드레인 되는 작동유를 제어하여 상기 어큐물레이터(70)로 입력시키는 작동 스풀(60) 및 상기 유압모터(40)의 전단에 설치되어 상기 어큐물레이터(70)로부터 출력되는 작동유를 제어하는 유압모터 밸브(50)를 포함하는 건설기계의 작업기 구동회로에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for regenerating kinetic energy from a position energy or an inertia kinetic energy by flowing a first working machine for generating potential energy, a second working machine for generating inertial kinetic energy, a working oil drained from the first working machine, An accumulator 70 that stores energy and stores the regenerated energy to the hydraulic motor 40, an operation of controlling the hydraulic fluid drained from the first to the second working machines and inputting the same to the accumulator 70 And a hydraulic motor valve (50) provided at a front end of the hydraulic motor (40) for controlling hydraulic oil output from the accumulator (70).

Description

Technical Field [0001] The present invention relates to a hydrauric circuit for a construction machine,

본 발명은 건설기계의 작업기 구동회로에 관한 것으로 더욱 상세하게는 중력에 의해 발생하는 위치에너지 또는 관성에 의한 운동에너지를 재생할 수 있도록 하는 재생 에너지를 이용한 건설기계의 작업기 구동회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a working machine driving circuit of a construction machine, and more particularly, to a working machine driving circuit of a construction machine using regenerative energy capable of regenerating motion energy due to gravity or position energy or inertia.

일반적으로 굴삭기와 같은 유압장비에는 유압을 이용하여 각종 작업을 수행하기 위한 붐, 버켓, 암 등과 상기 붐, 버켓, 암 등을 동작 시키기 위한 붐 실린더, 버켓 실린더, 암 실린더 등의 작업기인 유압 실린더가 마련된다. 또한, 굴삭기의 상부 선회체를 회전 시키기 위한 선회 유압모터와 굴삭기의 하부 주행체를 구동 시키기 위한 주행 모터 등이 장착된다.Generally, hydraulic equipment such as an excavator is equipped with a boom, a bucket, an arm for performing various operations by using hydraulic pressure, and a hydraulic cylinder which is a boom cylinder for operating the boom, a bucket and an arm, a bucket cylinder, . Further, a revolving hydraulic motor for rotating the upper revolving body of the excavator and a traveling motor for driving the lower traveling body of the excavator are mounted.

위와 같은 작업기는 높은 위치에 있을 때는 중력이 작용하는 방향으로 위치에너지를 가지고, 운동 중일 때에는 관성에 의한 운동에너지를 갖게된다. 예컨대 붐이 상승위치에서 하강할 때에 위치에너지를 갖는 것이고 상부 선회체가 하부 주행체로부터 선회한 후에 정지할 때에 관성 운동에너지를 갖는 것이다. The above working machine has kinetic energy due to inertia when it is in motion and position energy in the direction of gravity when it is in high position. For example, the boom has a potential energy when the boom descends from the elevated position and has an inertial kinetic energy when the upper revolving body stops after turning from the lower crucible.

그런데, 종래의 유압장비에서는 상술한 위치에너지와 관성 운동에너지를 재생이 가능함에도 불구하고 적절하게 이용하지 못하였다. However, in the conventional hydraulic equipment, the above-described position energy and inertia kinetic energy can not be appropriately used despite being regenerable.

이러한 재생 에너지의 활용을 위해 최근에는 붐 하강시 붐 실린더의 상승 챔버에 형성되는 고압을 이용하여 동력의 손실을 최소화하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 예로서, 붐 하강시에 붐 실린더의 상승 챔버의 작동유를 붐 실린더의 하강 챔버에 공급하는 유량 재생 방법이다. In order to utilize such renewable energy, researches are actively conducted to minimize the loss of power by using the high pressure formed in the rising chamber of the boom cylinder when the boom is lowered. For example, it is a flow rate regeneration method of supplying operating fluid of a rising chamber of a boom cylinder to a falling chamber of a boom cylinder at the time of a boom fall.

그러나, 이와 같은 유량 재생 방법은 고압의 상승 챔버의 작동유를 하강 챔버에 공급함으로써 펌프로부터 토출되는 작동유의 유량이 줄어들어 에너지를 절감할 수는 있으나 그 효율이 매우 낮은 문제점이 있다.However, such a flow regeneration method can reduce the flow rate of the hydraulic fluid discharged from the pump by supplying the operating fluid of the high-pressure rising chamber to the lowering chamber, thereby saving energy, but the efficiency is very low.

다른 한편으로는 상술한 위치에너지와 관성 운동에너지를 이용하여 전기 에너지를 생산하여 전기에너지와 유압을 이용하는 하이브리드(hybrid) 유압장비가 제안된 바 있다. 이러한 하이브리드 유압장비는 발전기, 배터리, 전동모터, 전기제어회로 등의 부가구성을 구비하고 상술한 재생에너지를 동력으로 발전기를 구동하며, 상술한 발전기에 의해 생성된 전기에너지를 배터리에 축전하고 축전된 전기 에너지를 이용하여 전동모터를 구동하며 전동모터를 유압펌프를 구동하는 것이다.On the other hand, there has been proposed a hybrid hydraulic apparatus that uses electric energy and hydraulic pressure to produce electric energy using the above-described potential energy and inertial kinetic energy. Such hybrid hydraulic equipment has additional components such as a generator, a battery, an electric motor, and an electric control circuit, drives the generator with the renewed energy as described above, stores the electric energy generated by the generator in the battery, The electric motor is driven by electric energy and the electric motor is driven by the hydraulic pump.

그러나, 하이브리드 유압장비는 상술한 바와 같이 복잡한 부가 구성을 필요로 하고 이러한 부가 구성은 유압장비의 가격에 반영되므로 유압장비의 가격 상승이 되는 문제점이 있다.
However, the hybrid hydraulic equipment requires a complicated additional configuration as described above, and this additional configuration is reflected in the price of the hydraulic equipment, which raises the problem of increasing the price of the hydraulic equipment.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 간단한 작업기 구동회로의 변경만으로 재생에너지를 효율적으로 활용하고, 적은 비용으로 건설기계의 연비를 향상시키는 건설기계의 작업기 구동회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a working machine driving circuit of a construction machine which efficiently utilizes renewable energy only by changing a simple working machine driving circuit and improves fuel economy of a construction machine at a low cost It has its purpose.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 건설기계의 작업기 구동회로는 위치에너지를 발생하는 제1작업기; 관성 운동에너지를 발생하는 제2작업기; 상기 제1작업기에서 드레인 되는 작동유 내지 상기 제2작업기에서 드레인 되는 작동유가 유입되어 위치에너지 내지 관성 운동에너지를 재생에너지로 저장하고 저장된 상기 재생에너지를 유압모터(40)에 제공하는 어큐물레이터(70); 상기 제1작업기 내지 제2작업기로부터 드레인 되는 작동유를 제어하여 상기 어큐물레이터(70)로 입력시키는 작동 스풀(60) 및 상기 유압모터(40)의 전단에 설치되어 상기 어큐물레이터(70)로부터 출력되는 작동유를 제어하는 유압모터 밸브(50)를 포함한다.To achieve the above object, a working machine driving circuit of a construction machine according to the present invention includes: a first working machine for generating position energy; A second working machine for generating inertial kinetic energy; An accumulator (70) which receives the hydraulic oil drained from the first working machine or the hydraulic oil drained from the second working machine, stores the position energy or the inertia kinetic energy as renewable energy, and provides the stored regenerative energy to the hydraulic motor ); An operating spool 60 for controlling the hydraulic fluid drained from the first to the second working machines to input to the accumulator 70, and an operating spool 60 provided at the front end of the hydraulic motor 40, And a hydraulic motor valve 50 for controlling the output hydraulic fluid.

또한, 상기 제1작업기는 굴삭기의 붐 실린더이고, 상기 제2작업기는 굴삭기의 선회 모터인 것을 특징으로 한다.Further, the first working machine is a boom cylinder of an excavator, and the second working machine is a swing motor of an excavator.

또한, 상기 유압모터 밸브(50)는 건설기계가 아이들(idle) 상태에서 구동상태로 변경되는 조건 또는 일시적인 엔진의 부하 상승 조건에서 개방됨으로써 상기 어큐물레이터(70)의 작동유를 상기 유압모터(40)로 제공하는 것을 특징으로 한다.The hydraulic motor valve 50 is opened under the condition that the construction machine is changed from the idle state to the driving state or the temporary engine load increasing condition so that the operating oil of the accumulator 70 is supplied to the hydraulic motor 40 ).

또한, 상기 작동 스풀(60)은 상기 붐 실린더의 하강 내지 상기 선회 모터의 정지 시에 개방되어 상기 붐 실린더 내지 선회 모터로부터 드레인 되는 작동유를 상기 어큐물레이터(70)로 입력시키는 것을 특징으로 한다.The operating spool 60 is opened when the boom cylinder descends or when the swing motor stops, and the operating oil drained from the boom cylinder or the swing motor is input to the accumulator 70.

또한, 상기 어큐물레이터(70)는 작동유가 입력되는 흡입부 피스톤(77)과 작동유가 출력되는 토출부 피스톤(79)을 포함하고, 상기 흡입부 피스톤(77)의 직경은 상기 토출부 피스톤(79)의 직경보다 크게 마련되어 상기 어큐물레이터(70)에 입력되는 작동유의 압력보다 출력되는 작동유의 압력이 크게 마련되는 것을 특징으로 한다.
The accumulator 70 includes a suction piston 77 for inputting operating oil and a discharge piston 79 for outputting working oil and the diameter of the suction piston 77 is larger than the diameter of the discharge piston 79, and the pressure of the hydraulic fluid output from the hydraulic fluid supplied to the accumulator 70 is greater than the pressure of the hydraulic fluid input to the accumulator 70.

상기와 같은 본 발명의 효과는 첫째, 종래기술에 비해 간단한 구성으로 재생에너지를 효율적으로 활용할 수 있다. 둘째, 적은 비용으로 건설기계의 연비를 향상시킬 수 있다. The effects of the present invention as described above can be as follows: First, the regenerated energy can be efficiently utilized with a simple structure as compared with the conventional technology. Second, the fuel economy of the construction machine can be improved at low cost.

도 1는 본 발명에 따른 건설기계의 작업기 구동에 관한 유압회로,
도 2는 본 발명에 따른 위치 재생에너지의 입력에 관한 유압회로,
도 3은 본 발명에 따른 위치 재생에너지의 출력에 관한 유압회로,
도 4는 본 발명에 따른 운동 재생에너지의 입력에 관한 유압회로
도 5는 본 발명에 따른 운동 재생에너지의 출력에 관한 유압회로,
도 6은 종래의 어큐물레이터의 단면도,
도 7a는 본 발명에 따른 어큐물레이터의 단면도,
도 7b는 본 발명에 따른 어큐물레이터의 분해 사시도이다.Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a schematic diagram of a hydraulic circuit for driving a working machine of a construction machine according to the present invention,
Figure 2 is a schematic diagram of a hydraulic circuit relating to the input of regenerative energy in accordance with the present invention,
3 is a diagram showing the hydraulic circuit relating to the output of the regenerative energy of position according to the present invention,
Fig. 4 is a graph showing the relationship between the input voltage
Fig. 5 is a diagram showing the hydraulic circuit relating to the output of the kinetic regenerative energy according to the present invention,
6 is a cross-sectional view of a conventional accumulator,
7A is a cross-sectional view of an accumulator according to the present invention,
7B is an exploded perspective view of the accumulator according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 작업기 구동회로에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시 할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않으며, 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있다.Hereinafter, a working machine driving circuit of a construction machine according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention is not limited to the embodiments described herein, but may be embodied in many different forms.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.
In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 건설기계의 작업기 구동회로는 위치에너지 또는 관성 운동에너지와 같은 재생에너지를 이용하기 위한 유압회로로 구성된다.As shown in FIG. 1, a working machine driving circuit of a construction machine according to the present invention is constituted by a hydraulic circuit for using renewable energy such as position energy or inertial kinetic energy.

이를 위해 위치에너지를 발생하는 제1작업기, 관성 운동에너지를 발생하는 제2작업기 및 상기 재생에너지를 저장하는 어큐물레이터(70)를 포함한다. To this end, a first working machine for generating position energy, a second working machine for generating inertial kinetic energy, and an accumulator 70 for storing the renewed energy are provided.

상기 제1작업기는 건설기계의 작업기 가운데 위치에너지를 얻을 수 있는 다양한 작업기(굴삭기의 암 실린더, 지게차의 리프트 실린더)로 마련될 수 있으며, 본 발명에 따라 굴삭기의 붐을 구동하는 붐 실린더일 수 있다.The first working machine may be a variety of working machines (arm cylinders of an excavator, lift cylinders of a forklift) capable of obtaining position energy among working machines of a construction machine, and may be a boom cylinder for driving a boom of an excavator according to the present invention .

붐이 상승하는 경우 중력에 의한 위치에너지를 가지게 되며, 붐이 하강 운동하는 경우 상기 붐 실린더의 상승챔버로부터 작동유가 드레인 되는데 이때 작동유의 유압에 위치에너지가 저장된다. 즉, 붐 하강시에 붐 실린더의 상승챔버에는 자중에 의한 고압이 발생하게 되는 것이다.When the boom rises, it has potential energy due to gravity. When the boom moves downward, the hydraulic oil is drained from the rising chamber of the boom cylinder. At this time, the position energy is stored in the hydraulic pressure of the hydraulic oil. That is, when the boom is lowered, a high pressure due to its own weight is generated in the rising chamber of the boom cylinder.

상기 제2작업기는 건설기계의 작업기 가운데 관성 운동에너지를 얻을 수있는 다양한 작업기로 마련될 수 있으며, 본 발명에 따라 굴삭기의 상부 선회체를 선회 구동하도록 하는 선회 유압모터일 수 있다. 상부 선회체가 선회한 후에 정지할 때에 상부 선회체는 관성 운동에너지를 갖게 되며, 상기 선회 유압모터에는 작동유가 흡입 토출된다.
The second working machine may be a variety of working machines capable of obtaining inertial kinetic energy among the working machines of the construction machine, and may be a swing hydraulic motor for swiveling the upper swing structure of the excavator according to the present invention. When the upper revolving body is turned and then stopped, the upper revolving body has inertia kinetic energy, and the working oil is sucked and discharged to the revolving hydraulic motor.

상기 어큐물레이터(70)는 시스템 내의 유압이 강하될 때 유압 시스템에 제공하기 위한 예비의 가압된 유체를 유지하는 에너지 저장 장치이다.The accumulator 70 is an energy storage device that maintains a pre-pressurized fluid to provide to the hydraulic system when the hydraulic pressure in the system drops.

상기 어큐물레이터(70)는 어큐물레이터(70) 내에 저장된 유체에 대한 압력을 유지하기 위해 미리 충전된 가스를 이용하여, 유압이 강하될 때 일부 유체가 어큐물레이터를 나와 유압 시스템 라인 내로 진입하도록 한다. 유압 시스템 내의 유압이 상승하면 유체는 다시 어큐물레이터로 진입하여 예비 상태를 유지하게 된다. The accumulator 70 utilizes a pre-filled gas to maintain pressure on the fluid stored in the accumulator 70 so that some fluid exits the accumulator and enters the hydraulic system line when the hydraulic pressure drops . When the hydraulic pressure in the hydraulic system rises, the fluid enters the accumulator again to maintain the preliminary state.

또한, 상기 어큐물레이터(70)는 하우징의 중공부 내에서 일단의 스톱퍼에 의해 지지되는 스프링(탄성체)과 상기 스프링의 타단에 피스톤이 탄성지지되어 상기 피스톤이 직선 왕복운동하면서 유압 충격력을 흡수하여 상기 스프링에 에너지를 저장하는 유압 어큐물레이터일 수 있다. The accumulator 70 includes a spring (elastic body) supported by a stopper at one end in the hollow portion of the housing and a piston elastically supported at the other end of the spring to absorb the hydraulic impact force while the piston linearly reciprocates And may be a hydraulic accumulator that stores energy in the spring.

상기 하우징의 일단은 축방향으로 좌우 대칭되게 2개의 끼움홀이 가공되고 상기 2개의 끼움홀에 각각 연결하여 원주방향으로 슬라이드 홀을 가공하여 이루어질 수 있으며 상기 스톱퍼의 외주면에는 상기 하우징의 2개의 끼움홀에 대응하여 각각 핀 블록을 구성하고 상기 각각의 핀 블록에는 핀을 구성하여 이루어 질 수 있다.
One end of the housing may be formed by machining two insertion holes symmetrically in the axial direction and by machining the slide holes in the circumferential direction by being connected to the two insertion holes and the outer circumferential surface of the stopper is provided with two fitting holes And a pin is formed in each of the pin blocks.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 건설기계의 작업기 구동회로는엔진(80)에 의해 작동되는 제1메인펌프(10), 제2메인펌프(20)와 파일롯 신호압력을 제공하는 파일롯 펌프(30)를 포함하며, 상기 펌프들은 유압모터(40)와 연결되어 있다.1, a working machine driving circuit of a construction machine according to the present invention includes a first main pump 10, a second main pump 20 operated by an engine 80, and a pilot pump 30, and the pumps are connected to a hydraulic motor (40).

상기 어큐물레이터(70)로 들어가는 재생 입력유로(71)와 상기 어큐물레이터(70)로부터 토출되는 재생 출력유로(72)가 마련되며, 상기 재생 입력유로(71)는 붐을 구동하는 붐 실린더(미도시)와 상부 선회체를 선회시키는 유압 선회모터(미도시)에 연결된다.A regeneration input flow path 71 for entering the accumulator 70 and a regeneration output flow path 72 for discharging from the accumulator 70 are provided and the regeneration input flow path 71 is provided with a boom cylinder (Not shown) and a hydraulic swing motor (not shown) for swinging the upper swing body.

상기 재생 입력유로(71)를 통해 상기 어큐물레이터(70)에 입력된 작동유는 상기 재생 출력유로(72)를 통해 출력되며, 상기 재생 출력유로(72)를 통해 출력되는 작동유는 상기 유압모터(40)로 입력될 수 있다. 또한, 상기 재생 출력유로(72)를 통해 출력되는 작동유의 일부는 오일탱크로 드레인될 수 있다.
The hydraulic oil input to the accumulator 70 through the regeneration input channel 71 is output through the regeneration output channel 72 and the hydraulic oil output through the regeneration output channel 72 is supplied to the hydraulic motor 40). Further, a part of the operating oil output through the regeneration output flow path 72 may be drained to the oil tank.

상기 붐 실린더 내지 선회 유압모터에서 출력되는 재생 입력유로(71)는 별도의 작동(제어)스풀(60)에 의해 제어된다. 즉, 평상시에는 상기 재생 입력유로(71)가 작동스풀(60)에 의해 차단되어 있다가, 상기 붐 실린더가 하강하는 경우 또는 선회모터가 정지하는 경우 상기 작동스풀(60)에 의해 상기 재생 입력유로(71)가 개방되어 상기 붐 실린더의 작동유가 상기 어큐물레이터(70)로 입력되는 것이다.
The regeneration input flow path 71 output from the boom cylinder or the rotary hydraulic motor is controlled by a separate operation (control) spool 60. That is, normally, the regeneration input channel 71 is blocked by the operation spool 60, and when the boom cylinder descends or the revolving motor stops, (71) is opened, and the operating fluid of the boom cylinder is input to the accumulator (70).

또한, 상기 어큐물레이터(70)에 충전된 작동유는 상기 재생 출력유로(72)를 따라 유압모터(40)으로 입력되며, 상기 재생 출력유로(72)와 상기 유압모터(40) 사이에는 유압모터 제어밸브(50)가 마련된다.
The hydraulic oil filled in the accumulator 70 is input to the hydraulic motor 40 along the regeneration output flow path 72 and the hydraulic motor 40 is connected between the regeneration output flow path 72 and the hydraulic motor 40. [ A control valve 50 is provided.

도 2는 본 발명에 따라 붐 실린더가 상승 된 상태에서 하강하는 경우 붐 실린더의 상승챔버에 발생한 고압의 작동유가 상기 재생 입력유로(71)을 따라 상기 어큐물레이터(70)로 입력되는 과정을 설명하는 유압 회로도이다. FIG. 2 illustrates a process in which a high-pressure hydraulic fluid generated in a rising chamber of a boom cylinder is input to the accumulator 70 along the regeneration input flow path 71 when the boom cylinder is lowered in a raised state according to the present invention Fig.

즉, 붐 하강시 중력에 의한 위치에너지가 상기 붐 실린더의 상승챔버의 고압 작동유로 저장되고 이러한 작동유를 상기 어큐물레이터에 저장하는 것으로서 이때 상기 재생 출력유로(72)는 폐쇄되어 상기 어큐물레이터(70)에 저장된 작동유가 배출되지 않게 된다.That is, when the boom is lowered, the gravitational potential energy is stored as high-pressure hydraulic fluid in the rising chamber of the boom cylinder, and this hydraulic fluid is stored in the accumulator. At this time, the regeneration output flow path 72 is closed, 70 will not be discharged.

또한, 상기 붐 실린더의 작동유가 상기 어큐물레이터로 입력되기 위해서는 작동 스풀(60)의 제어에 의해 입력되는데, 상기 작동 스풀(60)은 건설기계의 조작자에 의해 직접 조작되거나 별도의 센서에 의해 감지된 신호에 따라 조작될 수 있다.
In order to input the operating oil of the boom cylinder into the accumulator, the operation spool 60 is directly operated by an operator of the construction machine or is detected by a separate sensor Can be manipulated in accordance with the received signal.

도 3은 본 발명에 따라 상기 어큐물레이터(70)에 저장된 작동유가 재생 출력유로(72)를 따라 출력되는 과정을 설명하는 유압 회로도이다. 이처럼, 상기 어큐물레이터(70)에 저장된 작동유가 유압 모터(40)로 공급되려면, 건설기계가 아이들 상태에서 구동을 시작하거나, 부하가 증가되어 추가적인 동력이 필요한 경우이다.3 is a hydraulic circuit diagram illustrating a process in which the hydraulic oil stored in the accumulator 70 is output along the regeneration output flow path 72 according to the present invention. In this way, in order for the hydraulic oil stored in the accumulator 70 to be supplied to the hydraulic motor 40, the construction machine starts driving in the idle state, or an additional load is required because the load is increased.

또한, 상기 재생 출력유로(72)와 유압모터(40) 사이에는 유압모터 밸브(50)가 마련되는데 상기 유압모터 밸브(50)는 상기 재생 출력유로(72)로부터 작동유가 상기 유압모터(40)로 선택적으로 입력되도록 제어한다. 상기 유압모터 밸브(50)는 건설기계의 조작자에 의해 직접 조작되거나 별도의 센서에 의해 감지된 신호에 따라 조작될 수 있다.
A hydraulic motor valve 50 is provided between the regeneration output passage 72 and the hydraulic motor 40. The hydraulic motor valve 50 is connected to the hydraulic motor 40 through the regeneration output passage 72, As shown in FIG. The hydraulic motor valve 50 can be operated either directly by an operator of the construction machine or in response to a signal sensed by a separate sensor.

도 4는 본 발명에 따라 선회모터가 선회 상태에서 정지되는 경우 선회모터에 발생하는 고압의 작동유가 상기 재생 입력유로(71)를 따라 상기 어큐물레이터(70)로 입력되는 과정을 설명하는 유압 회로도이다. 4 is a hydraulic circuit diagram illustrating a process in which high-pressure hydraulic fluid generated in the swing motor is input to the accumulator 70 along the regeneration input flow path 71 when the swing motor is stopped in the swing state according to the present invention. to be.

즉, 관성에 의한 운동에너지가 상기 선회모터의 고압 작동유로 저장되고 이러한 작동유를 상기 어큐물레이터(70)에 저장하는 것으로서, 이때 상기 재생 출력유로(72)는 폐쇄되어 상기 어큐물레이터(70)로부터 작동유가 배출되지 않게 된다.That is, kinetic energy due to inertia is stored in the high-pressure hydraulic fluid of the swing motor, and this hydraulic fluid is stored in the accumulator 70. At this time, the regeneration output flow path 72 is closed and the accumulator 70 is closed, The hydraulic oil is not discharged from the oil pan.

또한, 상기 선회모터의 작동유가 상기 어큐물레이터(70)로 입력되기 위해서는 작동 스풀(60)의 제어에 의해 입력되는데, 상기 작동 스풀(60)은 건설기계의 조작자에 의해 직접 조작되거나 별도의 센서에 의해 감지된 신호에 따라 조작될 수 있다.The operating oil of the swing motor is input to the accumulator 70 under the control of the operating spool 60. The operating spool 60 is directly operated by the operator of the construction machine or is operated by a separate sensor Can be operated according to the signal sensed by the sensor.

도 5는 본 발명에 따라 상기 어큐물레이터(70)에 저장된 작동유가 상기재생 출력유로(72)를 따라 출력되는 과정을 설명하는 유압 회로도이다. 이처럼, 상기 어큐물레이터(70)에 저장된 작동유가 유압 모터(40)로 공급되려면, 건설기계가 아이들 상태에서 구동을 시작하거나, 부하가 증가되어 추가적인 동력이 필요한 경우이다.5 is a hydraulic circuit diagram illustrating a process in which hydraulic oil stored in the accumulator 70 is output along the regeneration output flow path 72 according to the present invention. In this way, in order for the hydraulic oil stored in the accumulator 70 to be supplied to the hydraulic motor 40, the construction machine starts driving in the idle state, or an additional load is required because the load is increased.

또한, 상기 재생 출력유로(72)와 유압모터(40) 사이에는 유압모터 밸브(50)가 마련되는데 상기 재생 출력유로(72)로부터 작동유가 상기 유압모터(40)로 선택적으로 입력되도록 제어한다. 상기 유압모터 밸브(50)는 건설기계의 조작자에 의해 직접 조작되거나 별도의 센서에 의해 감지된 신호에 따라 조작될 수 있다.A hydraulic motor valve 50 is provided between the regeneration output channel 72 and the hydraulic motor 40 so that the hydraulic oil is selectively input from the regeneration output channel 72 to the hydraulic motor 40. The hydraulic motor valve 50 can be operated either directly by an operator of the construction machine or in response to a signal sensed by a separate sensor.

도 2내지 도5에 도시된 바와 같이 붐 실린더 내지 선회 모터에서 입력되는 작동유와 토출되는 작동유는 경우에 따라서 오일탱크로 드레인 될 수 있다. 또한, 상기 어큐물레이터(70)에 저장된 작동유의 일부도 오일탱크로 드레인 될 수 있다. As shown in Figs. 2 to 5, the hydraulic oil input from the boom cylinder or the swing motor and the hydraulic oil discharged may be drained to the oil tank as occasion demands. Also, a part of the operating oil stored in the accumulator 70 may be drained to the oil tank.

상기 어큐물레이터(70)를 활용하기 위하여 건설기계의 작동이 정지하는 시점과 에너지의 공급이 필요없이 가능한 동작을 구분하여 유로를 제어하는 작동스풀(60)이 상기 어큐물레이터의 유로를 개방 내지 폐쇄할 수 있다.An operation spool 60 for controlling the flow path by separating the operation of the accumulator 70 from the operation when the operation of the construction machine is stopped and the supply of the energy is not necessary is separated from the accumulator 70, Can be closed.

또한, 그 외의 동작 시에는 작동 스풀(60)이 토출부의 유압을 유압 펌프에 회전에너지를 공급해주는 유압모터(40)를 구동하는데 사용한다. 이때 흡입부의 작동유는 오일탱크로 귀환된다. 또한, 엔진이 아이들 상태에서 다시 동작할 때 또는 일시적으로 부하가 증가할 때 유압모터 밸브(50)를 이용하여 작동유의 흐름을 제어할 수 있다.
In other operations, the operation spool 60 is used to drive the hydraulic motor 40 that supplies the hydraulic pressure of the discharge portion to the hydraulic pump. At this time, the operating fluid of the suction portion is returned to the oil tank. Further, it is possible to control the flow of the hydraulic fluid by using the hydraulic motor valve 50 when the engine is operated again in the idle state or when the load temporarily increases.

상기 어큐물레이터(70)는 종래의 건설기계 작업기 구동회로에 마련되어 있는 어큐물레이터를 활용할 수 있으며 경우에 따라서는 개선된 구조의 어큐물레이터를 사용할 수 있다. 이하 개선된 구조의 어큐물레이터에 대해 설명한다.The accumulator 70 may utilize an accumulator provided in a conventional construction machine working machine driving circuit, and in some cases, an accumulator of an improved structure may be used. Hereinafter, an accumulator with an improved structure will be described.

본 발명에 따른 건설기계의 작업기 구동회로에 적용되는 어큐물레이터(70)에는 도 7a 및 도7b에 도시된 바와 같이 에너지를 저장하기 위한 흡입부 피스톤(77)와 에너지를 방출하기 위한 토출부 피스톤(79)이 마련될 수 있다.The accumulator 70 applied to the working machine driving circuit of the construction machine according to the present invention is provided with a suction piston 77 for storing energy and a discharge piston 77 for discharging energy, as shown in Figs. 7A and 7B, (Not shown).

상기 흡입부 피스톤(77)은 상기 어큐물레이터(70)의 중앙부분에 배치되고, 상기 흡입부 피스톤(77)의 둘레를 따라 복수의 토출부 피스톤(79)이 배치된다.The intake piston 77 is disposed at a central portion of the accumulator 70 and a plurality of discharge pistons 79 are disposed along the periphery of the intake piston 77.

상기 토출부 피스톤(79)의 직경은 상기 흡입부 피스톤의 직경의 1/2 이하로 마련될 수 있으며, 상기 토출부 피스톤(79)은 도 7에 도시된 바와 같이 4개로 마련될 수 있다.The diameter of the discharge portion piston 79 may be less than 1/2 of the diameter of the suction portion piston, and the discharge portion piston 79 may be provided as four as shown in FIG.

즉, 상기 흡입부 피스톤(77)의 직경이 토출부 피스톤(79)의 직경보다 크게 마련됨으로써 상기 흡입부 피스톤(77)을 통해 상기 어큐물레이터(70)로 입력된 작동유가 토출되는 경우 입력 시 압력보다 큰 압력으로 토출 될 수 있는 것이다.That is, the diameter of the suction piston 77 is larger than the diameter of the discharge piston 79, so that when the hydraulic oil inputted to the accumulator 70 is discharged through the suction piston 77, It can be discharged at a pressure higher than the pressure.

따라서, 상기 흡입부 피스톤(77)의 직경과 토출부 피스톤(79)의 직경은 다양하게 변형되어 실시 될 수 있으며, 상기 토출부 피스톤(79)의 수가 늘어날수록 상기 토출부 피스톤(79)의 직경은 작아지면서 더 큰 압력으로 작동유를 토출 시킬 수 있다.
Accordingly, the diameter of the suction piston 77 and the diameter of the discharge piston 79 can be variously modified. As the number of the discharge piston 79 increases, the diameter of the discharge piston 79 The hydraulic oil can be discharged with a larger pressure.

상기 흡입부 피스톤(77)과 토출부 피스톤(79)의 피스톤 로드는 다이어프램(78)의 일측면에 연결되고 상기 다이어프램(78)의 타측면에는 스프링(75)이 마련되어 상기 흡입부 피스톤(77)를 통해 입력된 작동유의 재생에너지를 스프링의탄성에너지로 변환하여 저장하게 된다.The piston rod of the suction part piston 77 and the discharge part piston 79 is connected to one side of the diaphragm 78 and a spring 75 is provided on the other side surface of the diaphragm 78, And converts the regenerated energy of the operating fluid inputted through the spring to elastic energy of the spring and stores it.

도 7b에 도시된 바와 같이 흡입부 피스톤(77)의 피스톤 로드와 상기 토출부 피스톤(79)의 피스톤 로드의 일단부는 상기 다이어프램(78)에 함게 연결되어 있으며, 상기 흡입부 피스톤(77)으로 입력된 작동유와 상기 토출부 피스톤(79)으로 토출되는 작동유의 유로는 다양하게 변형되어 설계될 수 있다.The piston rod of the suction piston 77 and the piston rod of the discharge piston 79 are connected to the diaphragm 78 as shown in FIG. And the flow path of the hydraulic fluid discharged from the discharge portion piston 79 can be designed in various ways.

경우에 따라서, 상기 흡입부 피스톤(77)으로 입력되는 작동유 내지 상기 토출부 피스톤(79)으로 토출되는 작동유의 일부는 오일탱크로 드레인 될 수 있으며, 별도의 상기 어큐물레이터(70)를 제어하는 컨트롤 밸브가 추가로 마련될 수 있다.
In some cases, a part of the operating oil input to the intake piston 77 or the operating oil discharged to the discharge piston 79 may be drained to the oil tank, and the additional accumulator 70 may be controlled Additional control valves may be provided.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 업이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. And such changes are, of course, within the scope of the claims.

본 발명은 위치에너지 또는 운동에너지를 재생할 수 있는 건설기계의 작업기 구동회로에 이용될 수 있다.The present invention can be used in a machine driving circuit of a construction machine capable of reproducing position energy or kinetic energy.

10: 제1 메인펌프 20: 제2 메인펌프
30: 파일럿 펌프 40: 유압모터
50: 유압모터 밸브 60: 작동스풀
70: 어큐물레이터 71: 재생 입력유로
72: 재생 출력유로 74: 하우징
75: 스프링 77: 흡입부 피스톤
79: 토출부 피스톤 78: 다이어프램10: first main pump 20: second main pump
30: Pilot pump 40: Hydraulic motor
50: Hydraulic motor valve 60: Operation spool
70: Accumulator 71: Playback input channel
72: reproduction output channel 74: housing
75: Spring 77: Suction Piston
79: Discharge part piston 78: Diaphragm

Claims

A first working machine for generating position energy;
A second working machine for generating inertial kinetic energy;
An accumulator (70) which receives the hydraulic oil drained from the first working machine or the hydraulic oil drained from the second working machine, stores the position energy or the inertia kinetic energy as renewable energy, and provides the stored regenerative energy to the hydraulic motor );
An operating spool 60 for controlling the hydraulic fluid drained from the first to the second working machines and inputting the same to the accumulator 70,
And a hydraulic motor valve (50) provided at a front end of the hydraulic motor (40) to control hydraulic oil output from the accumulator (70).

The method according to claim 1,
Wherein the first working machine is a boom cylinder of an excavator and the second working machine is a swing motor of an excavator.

The method according to claim 1,

The hydraulic motor valve 50 is opened under the condition that the construction machine is changed from the idle state to the driving state or the temporary engine load increasing condition so that the operating oil of the accumulator 70 is supplied to the hydraulic motor 40 Wherein the work machine driving circuit of the construction machine is provided with a power supply circuit.

3. The method of claim 2,
Wherein the actuating spool (60) is operable when the boom cylinder is lowered or when the revolving motor is stopped, and hydraulic oil drained from the boom cylinder or the swing motor is input to the accumulator (70) Work machine drive circuit.

The method according to claim 1,
The accumulator 70 includes a suction piston 77 for inputting operating fluid and a discharge piston 79 for outputting working oil. The diameter of the suction piston 77 is smaller than the diameter of the discharge piston 79, And the pressure of the operating oil outputted from the actuator is greater than the pressure of the operating oil inputted to the accumulator.