KR20220078335A

KR20220078335A - 유압 시스템

Info

Publication number: KR20220078335A
Application number: KR1020200167773A
Authority: KR
Inventors: 조용락
Original assignee: 현대두산인프라코어(주)
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2022-06-10
Also published as: EP4242471A4; EP4242471A1; WO2022119257A1; US20240110581A1; CN116601394A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 유압 시스템은 작동유를 토출하고 사판을 포함하는 가변 용량형 유압 펌프와, 상기 사판의 각도를 측정하는 사판 각도 센서와, 대경부와 소경부를 가지며 상기 대경부에 가해진 압력의 변화에 따라 상기 유압 펌프의 상기 사판을 움직이는 사판 구동 피스톤과, 상기 유압 펌프가 토출한 작동유의 일부를 상기 대경부로 공급하기 위한 사판 제어 유압 라인과, 상기 사판 제어 유압 라인 상에 설치되어 상기 대경부로 공급되거나 상기 대경부에서 배출되는 작동유의 유량을 제어하는 제어 밸브와, 상기 제어 밸브에 일측에 전달될 파일럿 압력을 생성하는 전자 비례 감압 밸브와, 조작 신호를 생성하는 조작 장치, 그리고 상기 조작 장치의 조작 신호와 상기 사판 각도 센서의 각도 정보에 따라 상기 전자 비례 감압 밸브를 제어하는 제어 장치를 포함한다.

Description

유압 시스템{HYDRAULIC SYSTEM}

본 발명은 유압 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사판식 가변 용량형 유압 펌프의 효율을 향상시킨 유압 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 유압 시스템은 유압 펌프가 토출한 작동유를 통해 동력을 전달하여 각종 구동 장치를 동작시킨다. 이러한 유압 시스템은 건설 기계 또는 산업 차량 등에 널리 사용된다. 예를 들어, 건설 기계에 사용되는 유압 시스템은 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프로부터 토출되는 작동유를 통해 붐, 암, 버켓, 및 주행 모터, 선회 모터 등과 같은 다수의 작업 장치를 구동한다.

이러한 유압 시스템에 사용되는 유압 펌프의 일종인 사판식 가변 용량형 유압 펌프는 펌프 내에 형성된 사판의 각도를 레귤레이터와 같은 유량 제어 장치를 통해 조정함으로써 토출 유량이 제어된다.

이러한 유압 제어 장치는 기계 제어 방식과 전자 제어 방식으로 구분될 수 있다. 과거에서는 기계 제어 방식이 주로 사용되었으나 근래에는 전자 제어 방식이 널리 사용되고 있다. 전자 제어 방식의 유압 제어 장치는 전기 신호를 레귤레이터로 인가하여 사판각을 제어한다. 이러한 전자 제어 방식의 유압 제어 장치는 압력 제어형 전자 유압 펌프를 제어하게 된다. 이와 같은 압력 제어형 전자 유압 펌프는 제어 장치를 통해 제어되는데, 제어 장치는 건설 기계의 운전석 내 설치된 조작 장치의 조작 신호와 전자 유압 펌프 내에 장착된 각도 센서로부터 사판의 각도 값을 각각 전기적 신호로 입력받고, 해당 전자 유압 펌프로 압력 제어를 위한 전기 신호를 출력하게 된다.

또한, 레귤레이터와 같은 유량 제어 장치는 제어 밸브를 통해 사판 구동 피스톤의 동작을 제어하여 유압 펌프의 사판의 각도를 조정하게 된다. 그리고 제어 밸브는 유압 펌프에서 토출된 작동유의 일부를 사판 구동 피스톤에 선택적으로 공급하여 사판 구동 피스톤의 동작을 제어하게 된다.

그런데, 제어 밸브가 사판 구동 피스톤의 동작을 제어하는 동안 유압 펌프에서 토출된 작동유의 일부가 제어 밸브에서 드레인되어 버려지게 된다. 이와 같이 제어 밸브에서 작동유가 드레인되는 것은 제어 밸브가 제어 동작을 안정적으로 수행하기 위해 요구된다.

하지만, 제어 밸브에서 작동유가 드레인되는 만큼 유압 펌프에서 토출되는 작동유가 버려지므로, 유압 펌프가 실제로 토출 가능한 작동유의 최대 유량보다 적은 유량의 작동유가 각종 구동 장치를 구동하는데 사용되는 문제점이 있다. 또한, 유압 펌프의 최대 용적은 제한적이므로, 이러한 문제는 유압 시스템을 사용하는 장비의 성능 저하로 이어지게 된다.

본 발명의 실시예는 불필요한 유량 손실을 최소화한 유압 시스템을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 유압 시스템은 작동유를 토출하고 사판을 포함하는 가변 용량형 유압 펌프와, 상기 사판의 각도를 측정하는 사판 각도 센서와, 대경부와 소경부를 가지며 상기 대경부에 가해진 압력의 변화에 따라 상기 유압 펌프의 상기 사판을 움직이는 사판 구동 피스톤과, 상기 유압 펌프가 토출한 작동유의 일부를 상기 대경부로 공급하기 위한 사판 제어 유압 라인과, 상기 사판 제어 유압 라인 상에 설치되어 상기 대경부로 공급되거나 상기 대경부에서 배출되는 작동유의 유량을 제어하는 제어 밸브와, 상기 제어 밸브에 일측에 전달될 파일럿 압력을 생성하는 전자 비례 감압 밸브(electronic proportional pressure reducing valve, EPPRV)와, 조작 신호를 생성하는 조작 장치, 그리고 상기 조작 장치의 조작 신호와 상기 사판 각도 센서의 각도 정보에 따라 상기 전자 비례 감압 밸브를 제어하는 제어 장치를 포함한다.

상기한 유압 시스템은 상기 제어 밸브에 연결된 드레인 라인과, 상기 제어 밸브보다 상류의 상기 사판 제어 유압 라인에서 분기되어 상기 제어 밸브의 타측에 압력을 전달하는 밸브 제어 유압 라인을 더 포함할 수 있다.

상기 전자 비례 감압 밸브가 상기 제어 장치의 제어에 따라 생성하여 상기 제어 밸브의 일측에 전달하는 파일럿 압력은 상기 밸브 제어 유압 라인을 통해 상기 제어 밸브의 타측에 가해지는 압력보다 작은 제1 파일럿 압력과, 상기 밸브 제어 유압 라인을 통해 상기 제어 밸브의 타측에 가해지는 압력보다 큰 제2 파일럿 압력, 그리고 상기 제2 파일럿 압력보다 큰 제3 파일럿 압력을 포함할 수 있다.

상기 제어 밸브의 일측에 상기 제1 파일럿 압력이 인가되면, 상기 제어 밸브는 상기 사판 제어 유압 라인을 통해 상기 사판 구동 피스톤의 상기 대경부로 작동유를 공급할 수 있다. 상기 제어 밸브의 일측에 상기 제2 파일럿 압력이 인가되면, 상기 제어 밸브는 상기 사판 구동 피스톤의 상기 대경부의 작동유를 상기 드레인 라인으로 드레인시킬 수 있다. 그리고 상기 제어 밸브의 일측에 상기 제3 파일럿 압력이 인가되면, 상기 제어 밸브로부터 상기 드레인 라인으로 작동유가 드레인되는 것을 차단할 수 있다.

상기 제어 밸브의 일측에 상기 제1 파일럿 압력 및 상기 제2 파일럿 압력이 인가될 때에는 상기 유압 펌프에서 토출되어 상기 사판 제어 유압 라인과 상기 밸브 제어 유압 라인을 통해 상기 제어 밸브에 전달된 작동유의 적어도 일부가 상기 드레인 라인을 통해 드레인될 수 있다.

상기 사판 구동 피스톤의 상기 대경부에 작동유가 공급되면, 상기 유압 펌프의 상기 사판의 각도가 작아져 상기 유압 펌프의 토출 유량이 감소되고, 상기 사판 구동 피스톤의 상기 대경부로부터 작동유가 드레인되면, 상기 유압 펌프의 상기 사판의 각도가 커져 상기 유압 펌프의 토출 유량이 증가될 수 있다.

상기 제어 장치는 상기 제어 밸브의 일측에 상기 제2 파일럿 압력이 인가된 이후, 상기 사판 각도 센서가 측정한 상기 사판의 각도가 기설정된 각도 이상으로 커지면 상기 전자 비례 감압 밸브가 상기 제3 파일럿 압력을 생성하도록 제어할 수 있다.

상기 제어 장치는 상기 제어 밸브의 일측에 상기 제2 파일럿 압력이 인가되어 상기 사판 구동 피스톤의 상기 대경부에서 작동유가 최대로 드레인된 이후, 상기 조작 장치의 조작 신호가 상기 유압 펌프의 최대 유량 토출을 요구할 때 상기 전자 비례 감압 밸브가 상기 제3 파일럿 압력을 생성하도록 제어할 수 있다.

상기 제어 장치는 유량 제어 방식에 따라 요구되는 상기 파일럿 압력과, 마력 제어 방식에 따라 요구되는 상기 파일럿 압력 그리고 압력 제어 방식에 따라 요구되는 상기 파일럿 압력을 각각 산출할 수 있다. 그리고 상기 제어 장치는 산출된 상기 파일럿 압력 중에서 가장 낮은 상기 파일럿 압력을 선택하여 상기 전자 비례 감압 밸브가 선택된 상기 파일럿 압력을 생성하도록 제어할 수 있다.

상기 제어 장치는 상기 유량 제어 방식에 따라 요구되는 상기 파일럿 압력이 상기 마력 제어 방식에 따라 요구되는 상기 파일럿 압력과 상기 압력 제어 방식에 따라 요구되는 상기 파일럿 압력보다 낮은 경우에 상기 전자 비례 감압 밸브가 상기 제3 파일럿 압력을 생성하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 유압 시스템은 불필요한 유량 손실을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 시스템의 유압 회로도이다.
도 2는 도 1의 유압 시스템의 제어 장치의 제어 과정을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 시스템의 동작에 따른 파일럿 압력과 토출 유량의 변화를 나타낸 그래프들이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 시스템(101)를 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 시스템(101)은 건설 기계 또는 산업 차량 등에 사용될 수 있으며, 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프(310)로부터 토출되는 작동유를 통해 붐 실린더, 암 실린더, 버켓 실린더, 선회 모터, 및 주행 모터 등과 같은 각종 구동 장치를 구동할 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 시스템(101)은 유압 펌프(310), 사판 각도 센서(730), 사판 구동 피스톤(200), 사판 제어 유압 라인(640), 제어 밸브(300), 전자 비례 감압 밸브(500), 조작 장치(770), 및 제어 장치(700)를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 시스템(101)은 드레인 라인(680), 밸브 제어 유압 라인(630), 파일럿 펌프(370), 및 오일 탱크(800)를 더 포함할 수 있다.

유압 펌프(310)는 사판식 가변 용량형이다. 즉, 유압 펌프(310)는 사판(314)을 포함한다. 그리고 사판(314)의 각도를 조절하여 유압 펌프(310)의 토출 유량을 조절할 수 있다.

사판 각도 센서(730)는 사판(314)의 각도를 측정한다. 그리고 사판(314)의 각도는 유압 펌프(310)의 작동유 토출 유량과 비례하므로, 사판 각도 센서(730)는 유압 펌프(310)의 작동유 토출 유량을 측정할 수 있게 된다.

사판 구동 피스톤(200)은 유압 펌프(310)의 사판(314)의 각도를 조절한다. 사판 구동 피스톤(200)은 대경부(290)와 소경부(210)를 가지며, 대경부(290)에 가해지는 압력의 변화에 따라 유압 펌프(310)의 사판(314)을 움직이게 된다.

사판 제어 유압 라인(640)은 유압 펌프(310)가 토출한 작동유의 일부를 사판 구동 피스톤(200)의 대경부(290)로 공급할 수 있도록 마련된다.

제어 밸브(300)는 사판 제어 유압 라인(640) 상에 설치되어 사판 구동 피스톤(200)의 대경부(290)로 공급되거나 사판 구동 피스톤(200)의 대경부(290)에서 배출되는 작동유의 유량을 제어한다. 구체적으로, 제어 밸브(300)는 스풀의 위치가 절환되면서 내부 유로가 변경되고, 이에 사판 제어 유압 라인(640)을 통해 이동하는 작동유를 사판 구동 피스톤(200)의 대경부(290)로 공급하거나 사판 구동 피스톤(200)의 대경부(290)에서 배출된 작동유를 후술할 드레인 라인(680)을 통해 드레인시키게 된다.

전자 비례 감압 밸브(electronic proportional pressure reducing valve, EPPRV)(500)는 제어 밸브(300)에 일측에 전달될 파일럿 압력을 생성한다. 이러한 전자 비례 감압 밸브(500)는 전자 제어 밸브이며, 후술할 제어 장치(700)가 공급하는 전류 신호에 따라 파일럿 압력을 생성하게 된다. 즉, 전자 비례 감압 밸브(500)는 제어 장치(700)가 제공하는 전류 신호의 크기에 비례하여 생성되는 파일럿 압력의 크기를 조절할 수 있다.

파일럿 펌프(370)는 파일럿 압력을 생성하는데 사용된다. 즉, 파일럿 펌프(370)가 토출한 작동유의 압력은 전자 비례 감압 밸브(500)에 의해 제어 밸브(300)에 전달할 파일럿 압력으로 가공된다.

밸브 제어 유압 라인(630)은 제어 밸브(300)보다 상류의 사판 제어 유압 라인(640)에서 분기되어 제어 밸브(300)의 타측에 압력을 전달할 수 있다. 여기서, 상류는 작동유의 흐름을 기준으로 하며, 제어 밸브(300)에서 유압 펌프(310) 방향을 의미한다. 즉, 제어 밸브(300)의 타측에는 유압 펌프(310)에서 토출된 작동유가 갖는 압력이 가해지게 된다. 이때, 제어 밸브(300)의 타측에 전달되는 작동유의 압력은 경우에 따라 가공될 수도 있다.

드레인 라인(680)은 제어 밸브(300)에 연결된다. 제어 밸브(300)의 스풀이 절환됨에 따라 제어 밸브(300)에 전달된 작동유 및 사판 구동 피스톤(200)의 대경부(290)에서 배출된 작동유는 드레인 라인(680)을 통해 드레인될 수 있다.

오일 탱크(800)는 드레인 라인(680)과 연결되며, 드레인 라인(680)을 통해 드레인된 작동유를 저장할 수 있다. 또한, 유압 펌프(310)는 오일 탱크(800)에 저장된 작동유를 토출할 수 있다.

조작 장치(770)는 조작 신호를 생성한다. 예를 들어, 조작 장치(770)는 각종 구동 장치를 작업자가 조작할 수 있도록 운전실 내에 설치된 조이스틱, 조작 레버, 페달(pedal), 터치 스크린, 및 버튼 등을 포함할 수 있다. 조작 장치(770)는 사용자에 의해 조작되며, 조작 장치(770)의 조작 신호에 따라 후술할 제어 장치(700)는 전류 신호를 생성하여 전자 비례 감압 밸브(500)에 전달하게 된다.

제어 장치(700)는 조작 장치(770)의 조작 신호와 사판 각도 센서(730)의 각도 정보에 따라 전자 비례 감압 밸브(500)를 제어한다. 즉, 전자 비례 감압 밸브(500)는 제어 장치(700)로부터 전달받은 전류 신호에 따라 파일럿 압력을 생성하게 된다.

이와 같이, 제어 장치(700)의 제어에 따라 전자 비례 감압 밸브(500)가 생성한 파일럿 압력은 제어 밸브(300)에 전달되며, 제어 밸브(300)는 전달받은 파일럿 압력에 따라 동작하여 사판 구동 피스톤(200)의 동작을 제어하게 된다. 그리고 사판 구동 피스톤(200)의 동작에 따라 유압 펌프(310)의 사판(314)의 각도가 조정되어 유압 펌프(310)의 토출 유량이 제어된다.

예들 들어, 전자 비례 감압 밸브(500)가 제어 장치(700)의 제어에 따라 생성하여 제어 밸브(300)의 일측에 전달하는 파일럿 압력은 제1 파일럿 압력, 제2 파일럿 압력, 및 제3 파일럿 압력으로 구분될 수 있다.

제1 파일럿 압력은 밸브 제어 유압 라인(640)을 통해 제어 밸브(300)의 타측에 가해지는 압력보다 작은 압력이다. 따라서, 제어 밸브(300)의 일측에 제1 파일럿 압력이 인가되면, 제어 밸브(300)는 사판 제어 유압 라인(640)을 통해 사판 구동 피스톤(200)의 대경부(290)로 작동유를 공급하게 된다. 그리고 사판 구동 피스톤(200)의 대경부(290)에 작동유가 공급되면, 유압 펌프(310)의 사판(314)의 각도가 작아져 유압 펌프(310)의 토출 유량이 감소된다.

제2 파일럿 압력은 밸브 제어 유압 라인(640)을 통해 제어 밸브(300)의 타측에 가해지는 압력보다 큰 압력이다. 따라서, 제어 밸브(300)의 일측에 제2 파일럿 압력이 인가되면, 제어 밸브(300)의 스풀의 위치가 절환되면서 내부 유로가 변경되어 제어 밸브(300)는 사판 구동 피스톤(200)의 대경부(290)의 작동유를 드레인 라인(680)으로 드레인시키게 된다. 그리고 사판 구동 피스톤(200)의 대경부(290)로부터 작동유가 드레인되면, 유압 펌프(310)의 사판(314)의 각도가 커져 유압 펌프(310)의 토출 유량이 증가된다.

제3 파일럿 압력은 제2 파일럿 압력보다도 큰 압력이다. 제어 밸브(300)의 일측에 제3 파일럿 압력이 인가되면, 제어 밸브(300)의 스풀의 위치가 한번 더 절환되면서 제어 밸브(300)로부터 드레인 라인(680)으로 작동유가 드레인되는 것을 차단한다. 이와 같이, 제어 밸브(300)에서 작동유가 드레인되는 것이 차단되면, 유압 펌프(310)에서 토출된 작동유의 일부가 더 이상 사판 제어 유압 라인(640)을 따라 이동하지 않게 되므로, 유압 펌프(310)에서 토출된 작동유는 전부 구동 장치를 구동하는데 사용될 수 있다. 즉, 유압 펌프(310)에서 토출된 작동유가 불필요하게 제어 밸브(300)를 거쳐 드레인되어 버려지는 것을 방지할 수 있다.

한편, 제어 밸브(300)의 일측에 제1 파일럿 압력 및 제2 파일럿 압력이 인가될 때에는 유압 펌프(310)에서 토출되어 사판 제어 유압 라인(640)과 밸브 제어 유압 라인(630)을 통해 제어 밸브(300)에 전달된 작동유의 적어도 일부는 드레인 라인(680)을 통해 드레인된다. 이와 같이, 제어 밸브(300)에서 작동유가 드레인되는 것은 제어 밸브(300)가 제어 동작을 안정적으로 수행하기 위함이다. 제어 밸브(300)는 작동유의 압력을 이용하여 내부의 스풀이 절환되면서 유로를 변경하게 된다.

따라서, 유압 펌프(310)가 작동유를 최대 유량으로 토출할 필요가 없고 조작 장치(770)의 조작에 따라 토출 유량이 계속 변동하는 경우에는, 제어 장치(700)가 전달하는 전류 신호에 따라 전자 비례 감압 밸브(500)는 제3 파일럿 압력보다 낮은 크기의 파일럿 압력을 생성하게 되고, 제어 밸브(300)는 인가된 파일럿 압력의 크기에 따라 사판 구동 피스톤(200)을 동작시켜 유압 펌프(310)의 작동유 토출 유량을 증가시키거나 감소시키게 된다.

또한, 제어 장치(700)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 유량 제어 방식, 마력 제어 방식, 및 압력 제어 방식 중 선택된 제어 방식으로 제어 밸브(300)를 제어할 수 있다.

유량 제어 방식에서는 제어 장치(700)가 조작 장치(770)의 조작 신호로 결정되는 유압 펌프(310)의 목표 토출 유량 지령에 추종하여 유압 펌프(310)가 작동유를 토출하도록 사판 각도 센서(730)의 정보를 피드백 받아 전자 비례 감압 밸브(500)가 생성해야 할 파일럿 압력(Pi)을 산출한다.

마력 제어 방식에서는 제어 장치(300)가 유압 펌프(310)가 소요하는 마력이 기설정된 마력을 넘지 않도록 제한하면서, 유압 펌프(310)에 동력을 제공하는 엔진의 회전수가 기설정된 회전수 이하로 떨어지면 엔진의 회전수가 회복되도록 사판 각도 센서(730) 및 엔진의 회전수 정보를 피드백 받아 전자 비례 감압 밸브(500)가 생성해야 할 파일럿 압력(Pd)을 산출한다.

압력 제어 방식에서는 제어 장치(700)가 유압 펌프(310)의 토출 압력이 각 동작별로 설정된 최대 압력을 넘지 않도록 제한하여 제한된 값으로 전자 비례 감압 밸브(500)가 생성해야 할 파일럿 압력(Pc)를 산출한다.

그리고 제어 장치(700)는 전술한 바와 같이 산출된 세 종류의 파일럿 압력(Pi, Pd, Pc) 중에서 가장 낮은 파일럿 압력을 선택하고, 전자 비례 감압 밸브(500)가 선택된 파일럿 압력을 생성하도록 제어한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는, 제어 장치(700)가 특정 조건에서 선택된 파일럿 압력에 추가의 파일럿 압력을 더하여 생성되도록 전자 비례 감압 밸브(500)를 제어할 수 있다. 이와 같이, 선택된 파일럿 압력에 추가의 파일럿 압력이 더해진 것이 전술한 제3 파일럿 압력이 된다.

구체적으로, 제어 장치(700)는 제어의 안정성을 위해 아래와 같은 특정 조건을 만족하는 경우에만 전자 비례 감압 밸브(500)가 제3 파일럿 압력을 생성하도록 제어한다.

제어 장치(700)는 제어 밸브(300)의 일측에 제2 파일럿 압력이 인가된 이후, 사판 각도 센서(730)가 측정한 사판(314)의 각도가 기설정된 각도 이상으로 커지면 전자 비례 감압 밸브(500)가 제3 파일럿 압력을 생성하도록 제어할 수 있다. 여기서, 기설정된 각도는 유압 펌프(310)의 사판(314)의 최대 각도에 근접한 각도이다. 기설정된 각도는 유압 펌프(310)의 안정성과 허용 임계치를 고려하여 최대 각도보다 조금 낮게 설정된다. 일례로, 기설정된 각도는 최대 각도의 95% 보다 큰 크기를 가질 수 있다.

또한, 제어 장치(700)는 제어 밸브(300)의 일측에 제2 파일럿 압력이 인가되어 사판 구동 피스톤(200)의 대경부(290)에서 작동유가 최대로 드레인된 이후, 조작 장치(770)의 조작 신호가 유압 펌프(310)의 최대 유량 토출을 요구할 때 전자 비례 감압 밸브(500)가 제3 파일럿 압력을 생성하도록 제어할 수 있다.

또한, 제어 장치(700)는 유량 제어 방식에 따라 요구되는 파일럿 압력(Pi)이 마력 제어 방식에 따라 요구되는 파일럿 압력(Pd)과 압력 제어 방식에 따라 요구되는 파일럿 압력(Pc)보다 낮은 경우에 전자 비례 감압 밸브(500)가 제3 파일럿 압력을 생성하도록 제어할 수 있다.

그리고 제어 장치(700)는 전술한 3가지 조건을 모두 만족하거나 경우에 따라 하나 이상을 만족할 때 선택된 파일럿 압력에 추가의 파일럿 압력을 더한 제3 파일럿 압력을 생성하도록 전자 비례 감압 밸브(500)를 제어할 수 있다.

반면, 전술한 3가지 조건을 전부 만족하지 못하거나 경우에 따라 하나라도 만족하지 못하는 경우에 제어 장치(700)는 선택된 파일럿 압력을 그대로 생성하도록 전자 비례 감압 밸브(500)를 제어할 수 잇다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 시스템(101)에서, 제어 장치(700)가 전자 비례 감압 밸브(500)를 제어하여 생성한 파일럿 압력에 따라 유압 펌프(310)가 토출하는 작동유의 유량과 유압 펌프(310)가 토출되어 각종 구동 장치에 공급되는 작동유의 유량 변화를 나타낸다.

도 3에 도시한 바와 같이, 제어 밸(300)브에 전달되는 파일럿 압력이 상승함에 따라 사판 구동 피스톤(200)이 유압 모터(310)의 사판(314)의 각도를 키우게 되고, 이에 유압 펌프(310)의 토출 유량은 점점 증가하게 된다.

이후, 사판(314)의 각도가 최대로 커져 유압 펌프(310)의 토출 유량이 더 이상 커질 수 없는 시점(A)에서, 유압 펌프(310)가 계속 최대 유량 토출을 요구받으면, 제어 밸브(500)에 가장 높은 제3 파일럿 압력이 전달되면서, 제어 밸브(300)의 스풀의 위치가 절환되고, 이에 제어 밸브(300)에서 작동유가 드레인되는 것이 차단된다.

그러면, 유압 펌프(310)에서 토출된 작동유의 일부가 더 이상 제어 밸브(300)로 향하지 않게 되므로, 유압 펌프(310)에서 토출된 작동유는 전부 구동 장치를 구동시키는데 사용된다.

이와 같이, 유압 펌프(310)에서 토출되어 구동 장치에 공급되는 작동의 유량이 증가(??Q)되면 실질적으로 유압 펌프(310)의 성능이 향상된 것과 같은 효과를 얻을 수 있게 된다.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 시스템(101)은 불필요한 유량 손실을 최소화할 수 있다.

즉, 유압 펌프(310)가 최대 유량 토출을 요구받을 때, 제어 밸브(300)에서 작동유가 드레인되는 것을 차단하여 유압 펌프(310)에서 토출된 작동유가 전부 구동 장치의 구동에 사용되게 함으로써, 유압 펌프(310)의 성능을 최대한 활용할 수 있게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

101: 유압 시스템
200: 사판 구동 피스톤
210: 소경부
290: 대경부
300: 제어 밸브
310: 유압 펌프
314: 사판
370: 파일럿 펌프
500: 전자 비례 감압 밸브
630: 밸브 제어 유압 라인
640: 사판 제어 유압 라인
700: 제어 장치
730: 사판 각도 센서
770: 조작 장치
800: 오일 탱크

Claims

작동유를 토출하고 사판을 포함하는 가변 용량형 유압 펌프;
상기 사판의 각도를 측정하는 사판 각도 센서;
대경부와 소경부를 가지며 상기 대경부에 가해진 압력의 변화에 따라 상기 유압 펌프의 상기 사판을 움직이는 사판 구동 피스톤;
상기 유압 펌프가 토출한 작동유의 일부를 상기 대경부로 공급하기 위한 사판 제어 유압 라인;
상기 사판 제어 유압 라인 상에 설치되어 상기 대경부로 공급되거나 상기 대경부에서 배출되는 작동유의 유량을 제어하는 제어 밸브;
상기 제어 밸브에 일측에 전달될 파일럿 압력을 생성하는 전자 비례 감압 밸브(electronic proportional pressure reducing valve, EPPRV);
조작 신호를 생성하는 조작 장치; 및
상기 조작 장치의 조작 신호와 상기 사판 각도 센서의 각도 정보에 따라 상기 전자 비례 감압 밸브를 제어하는 제어 장치
를 포함하는 유압 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어 밸브에 연결된 드레인 라인; 및
상기 제어 밸브보다 상류의 상기 사판 제어 유압 라인에서 분기되어 상기 제어 밸브의 타측에 압력을 전달하는 밸브 제어 유압 라인
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
제2항에 있어서,
상기 전자 비례 감압 밸브가 상기 제어 장치의 제어에 따라 생성하여 상기 제어 밸브의 일측에 전달하는 파일럿 압력은,
상기 밸브 제어 유압 라인을 통해 상기 제어 밸브의 타측에 가해지는 압력보다 작은 제1 파일럿 압력과;
상기 밸브 제어 유압 라인을 통해 상기 제어 밸브의 타측에 가해지는 압력보다 큰 제2 파일럿 압력; 그리고
상기 제2 파일럿 압력보다 큰 제3 파일럿 압력을
포함하는 것을 특징으로 유압 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제어 밸브의 일측에 상기 제1 파일럿 압력이 인가되면, 상기 제어 밸브는 상기 사판 제어 유압 라인을 통해 상기 사판 구동 피스톤의 상기 대경부로 작동유를 공급하고,
상기 제어 밸브의 일측에 상기 제2 파일럿 압력이 인가되면, 상기 제어 밸브는 상기 사판 구동 피스톤의 상기 대경부의 작동유를 상기 드레인 라인으로 드레인시키고,
상기 제어 밸브의 일측에 상기 제3 파일럿 압력이 인가되면, 상기 제어 밸브로부터 상기 드레인 라인으로 작동유가 드레인되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제어 밸브의 일측에 상기 제1 파일럿 압력 및 상기 제2 파일럿 압력이 인가될 때에는 상기 유압 펌프에서 토출되어 상기 사판 제어 유압 라인과 상기 밸브 제어 유압 라인을 통해 상기 제어 밸브에 전달된 작동유의 적어도 일부가 상기 드레인 라인을 통해 드레인되는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
제4항에 있어서,
상기 사판 구동 피스톤의 상기 대경부에 작동유가 공급되면, 상기 유압 펌프의 상기 사판의 각도가 작아져 상기 유압 펌프의 토출 유량이 감소되고,
상기 사판 구동 피스톤의 상기 대경부로부터 작동유가 드레인되면, 상기 유압 펌프의 상기 사판의 각도가 커져 상기 유압 펌프의 토출 유량이 증가되는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제어 장치는 상기 제어 밸브의 일측에 상기 제2 파일럿 압력이 인가된 이후, 상기 사판 각도 센서가 측정한 상기 사판의 각도가 기설정된 각도 이상으로 커지면 상기 전자 비례 감압 밸브가 상기 제3 파일럿 압력을 생성하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제어 장치는 상기 제어 밸브의 일측에 상기 제2 파일럿 압력이 인가되어 상기 사판 구동 피스톤의 상기 대경부에서 작동유가 최대로 드레인된 이후, 상기 조작 장치의 조작 신호가 상기 유압 펌프의 최대 유량 토출을 요구할 때 상기 전자 비례 감압 밸브가 상기 제3 파일럿 압력을 생성하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 제어 장치는,
유량 제어 방식에 따라 요구되는 상기 파일럿 압력과, 마력 제어 방식에 따라 요구되는 상기 파일럿 압력 그리고 압력 제어 방식에 따라 요구되는 상기 파일럿 압력을 각각 산출하고,
산출된 상기 파일럿 압력 중에서 가장 낮은 상기 파일럿 압력을 선택하여 상기 전자 비례 감압 밸브가 선택된 상기 파일럿 압력을 생성하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
제9항에 있어서,
상기 제어 장치는 상기 유량 제어 방식에 따라 요구되는 상기 파일럿 압력이 상기 마력 제어 방식에 따라 요구되는 상기 파일럿 압력과 상기 압력 제어 방식에 따라 요구되는 상기 파일럿 압력보다 낮은 경우에 상기 전자 비례 감압 밸브가 상기 제3 파일럿 압력을 생성하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.