KR930009914B1

KR930009914B1 - 토목·건설기계의 유압구동장치

Info

Publication number: KR930009914B1
Application number: KR1019900702661A
Authority: KR
Inventors: 도이찌 히라다; 히데아끼 다나까; 겐로꾸 스기야마; 유스께 가지다
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시기가이샤; 오까다 하지메
Priority date: 1989-05-02
Filing date: 1990-05-01
Publication date: 1993-10-13
Anticipated expiration: 2010-05-01
Also published as: EP0427865A4; KR920700354A; DE69011280D1; EP0427865B1; EP0427865A1; US5150574A; DE69011280T2; WO1990013748A1

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

토목, 건설기계의 유압구동장치

[도면의 간단한 설명]

제 1 도는 본원 발명의 제 1의 실시예에 의한 유압구동장치를 나타낸 개략도이다.

제 2 도는 압력보상밸브에 있어서의 스프링의 특성을 나타낸 도면이다.

제 3 도는 압력보상밸브에 있어서의 플로포스의 영향을 나타낸 도면이다.

제 4 도는 압력보상밸브에 있어서의 LS 차압의 영향을 나타낸 도면이다.

제 5 도는 제1의 실시예에서 얻어지는 LS차압과 유량제어밸브의 전후차압과의 관계를 나타낸 특성도이다.

제 6 도는 제1의 실시예에서 얻어지는 LS차압과 유량제어밸브의 통과유량과의 관계를 나타낸 특성도이다.

제 7 도는 종래의 압력보상밸브에서 얻어지는 LS차압과 유량제어밸브의 전후차압과의 관계를 나타낸 특성도이다.

제 8 도는 종래의 압력보상밸브에서 얻어지는 LS차압과 유량제어밸브의 통과유량과의 관계를 나타낸 특성도이다.

제 9 도는 본원 발명의 제2의 실시예에 의한 유압구동장치를 나타낸 개략도이다.

제 10 도는 본원 발명의 제3의 실시예에 의한 유압구동장치를 나타낸 개략도이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본원 발명은 유압소벨 등의 토목, 건설기계의 유압구동장치에 관한 것이며, 특히 액튜에이터의 구동을 제어하는 유량제어밸브의 전후차압을 제어하는 압력보상밸브를 구비한 토목, 건설기계의 유압구동장치에 관한 것이다.

[배경기술]

유압소벨 등의 토목, 건설기계에 사용되는 유압구동장치에는 유압펌프의 토출압력, 즉 펌프압력이 액튜에이터의 부하압력보다 일정치만큼 높아지도록 유압펌프의 토출유량, 즉 펌프유량을 제어하고, 액튜에이터의 구동에 필요한 유량만을 유압펌프로부터 토출시키는 로드센싱시스템이라고 하는 시스템이 있다. 이 로드센싱시스템은 예를들면 일본국 특개소 60(1985)-11,706호 공보에 기재된 바와 같이, 유압펌프의 배기량을 제어하는 작동실린더와, 펌프압력과 부하압력과의 차압에 응답해서 작동하고, 작동실린더의 구동을 제어하는 전환밸브를 가진 로드센싱제어(LS 제어)용의 펌프레귤레이터를 구비하고 있다. 전환밸브에는 펌프압력과 부하압력과의 차압에 대향하도록 전환밸브에 힘을 가하는 스프링이 배설되어 있으며, 펌프압력과 부하압력과의 차압과 그 스프링의 힘에 상당하는 일정치, 즉 목표차압으로 유지되도록 펌프유량이 제어된다.

또, 로드센싱시스템에는 유량제어밸브의 상류측에 유량제어밸브의 전후차압을 제어하는 압력보상밸브를 배치하고, 펌프압력과 부하압력과의 차압의 변동에 대한 유량제어기능을 확보하는 것이 일반적이다.

압력보상밸브는 일반적으로 밸브하우징내에 슬라이드가능하게 배치되고, 가변스로틀을 제공하는 유량제어부를 가진 밸브스풀(spool)과, 밸브하우징내에 형성되고, 밸브스풀의 양단이 각각 위치하는 대향하는 제1 및 제2의 제어실을 가지며, 밸브폐쇄방향으로 작동하는 제1의 제어실에는 유량제어밸브의 입구압력이 도입되고, 밸브개방방향으로 작동하는 제2의 제어실에는 액튜에이터의 부하압력(유량제어밸브의 출구압력)이 도입된다. 제2의 제어실에는 밸브스풀을 밸브개방방향으로 함을 가하는 스프링이 배치되고, 이 스프링에 의해 압력보상의 목표치가 부여된다. 펌프레귤레이터의 스프링과 압력보상밸브의 스프링은 LS제어의 목표차압이 보상차압의 목표치보다는 커지는 관계로 설정된다. 그리고, 제1 및 제2의 제어실에 도입되는 유량제어밸브의 입구압력과 액튜에이터의 부하압력과의 차압, 즉 유량제어밸브의 전후차압과 그 스프링의 힘과의 밸런스에 의해 밸브스풀을 작동시켜 유량제어밸브의 전후차압을 제어한다.

즉, 펌프레귤레이터에 의해 제어되는 펌프압력과 부하압력과의 차압, 즉 LS 차압이 그 스프링의 힘에 상당하는 일정치, 즉 보상차압의 목표치에 이르기까지는 밸브스풀은 스프링의 힘에 의해 완전개방 상태로 유지되고, LS차압이 보상차압의 목표치보다 커져서, 유량제어밸브의 전후차압이 당해 목표치를 초과하려고 하면, 상기 스프링의 힘에 항거하여 밸브스풀이 밸브폐쇄방향으로 이동하여 유량제어부를 스로틀하여 유량제어밸브의 전후차압을 그 목표치로 유지한다. 이로써, 유량제어밸브를 흐르는 유량, 즉 액튜에이터에 공급되는 유량은 유량제어밸브의 개구면적에 비례한 유량이 되고, 액튜에이터의 안정된 제어가 가능해진다.

또한, 이 종류의 압력보상밸브는 예를 들면 미합중국 특허 제4,688,600호에 기재되어 있다.

그러나, 상기 종래의 압력보상밸브를 채용한 유압구동장치에 있어서는 다음의 문제가 있었다.

상기 종래의 압력보상밸브에 있어서는 밸브스풀의 유량제어부를 압유가 흐를 때, 그 흐름에 의해 밸브스풀에 밸브폐쇄방향으로 작용하는 힘, 즉 플로포스(flow force)가 발생한다. 이 플로포스는 유량제어부를 흐르는 유량과 유속의 함수이며, 유량이 대략 일정하면 유속은 유량제어부의 전후차압의 함수이며, 이것들이 증대하면 플로포스도 커진다. 이 때문에, LS 차압이 증가하면 플로포스가 증가하고, 이 플로포스의 증가에 의해 상기 스프링의 설정치, 즉 보상차압의 목표치가 감소된다. 그 결과, LS차압에 대한 유량제어밸브의 전후차압의 특성은 마이너스의 구배를 가진 특성이 되고 이에 대응해서 LS 차압에 대한 유량제어 밸브를 통과하는 유량의 특성도 마이너스의 구배를 가진 특성이 된다. 즉 유량제어밸브의 통과유량이 감소하면 LS차압이 증가하고 유량이 증가하면 LS차압이 감소하는 특성이 된다.

따라서, 종래의 압력보상밸브에 있어서는 펌프레귤레이터의 제어에 의해 LS차압이 목표차압으로 유지되고 압력보상밸브의 밸브스풀이 스로틀상태에 있을 때 어떤 원인으로 펌프유량이 감소하고 유량 재어밸브를 통과하는 유량이 이것이 대응하여 감소한 경우에는 압력보상 밸브는 LS차압을 증가하도록 작동한다. 한편 LS차압이 증가하면 펌프레귤레이터는 LS차압을 목표차압으로 유지하기위해 펌프유량을 감소시킨다. 이 때문에 유량제어 밸브의 통과 유량은 더욱 감소하고 압력보상 밸브는 LS차압을 더욱 증대하도록 작동한다. 또 반대로 펌프유량이 증대하고 유량제어 밸브를 통과하는 유량이 증대한 경우에는 압력보상밸브는 LS차압을 감소하도록 작동하고 이 LS차압의 감소에 응답해서 펌프레귤레이터는 LS차압을 목표 차압으로 유지하기 위해 펌프유량을 증대시키고 유량제어밸브의 통과 유량의 증대에따라 압력보상밸브는 LS차압을 더욱 감소하도록 작동한다.

이상과 같이, 종래의 압력보상밸브를 구비한 유압구동장치에 있어서는 플로포스의 영향에 의해 펌프유량이 일방적으로 감소하는 방향 또는 증대하는 방향으로 제어되고, 펌프유량이 제어불능으로 될 위험성이 있다.

또한, 이와 같은 플로포스의 영향에 의한 압력 보상밸브의 특성의 변화를 고려하여 압력보상밸브의 입구압력이 도입되는 통로에 댐핑수단, 예를 들면 스로틀을 설정하여 펌프유량의 변화에 대한 응답성을 지연시키는 것도 고려할 수 있으나, 이와 같은 스로틀을 설정하면 압력보상밸브의 본래의 압력보상기능으로서의 응답성의 열화를 초래한다는 문제가 있다.

본원 발명의 목적은 플로포스의 영향에 의한 압력보상밸브의 제어특성의 열화를 방지하고, 안정된 펌프유량제어를 행할 수 있는 유압구동장치를 제공하는 것이다.

[발명의 개시]

상기 목적을 달성하기 위해 본원 발명에 의하면, 유압펌프와, 이 유압펌프로부터 토출된 압유에 의해서 구동되는 액튜에이터와, 상기 유압펌프와 액튜에이터와의 사이에 배치된 유량제어밸브와, 이 유량제어밸브의 전후차압을 제어하는 압력보상밸브와, 상기 유압펌프로부터 토출되는 유량을 그 펌프압력과 상기 액튜에이터의 부하압력과 차압에 따라 제어하는 펌프유량제어수단을 구비하며, 상기 압력보상밸브는 밸브체와, 상기 밸브체에 상기 유량제어밸브의 전후차압에 의거한 제1의 제어력을 부여하고, 이것을 밸브 폐쇄방향으로 힘을 가하는 제1의 제어수단과, 상기 밸브체에 소정의 제2의 제어력을 부여하고, 이것을 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제2의 제어수단을 포함하는 토목, 건설기계의 유압구동장치에 있어서, 상기 압력보상밸브는 상기 펌프압력과 상기 액튜에이터의 부하압력과의 차압에 의거한 제3의 제어력을 상기 밸브체에 부여하고, 이것을 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제3의 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토목, 건설기계의 유압구동장치가 제공된다.

펌프압력과 액튜에이터의 부하압력과의 차압, 즉 LS차압에 의거한 제3의 제어력을 압력보상밸브의 밸브체에 부여하고, 이것을 밸브개방방향으로 힘을 가함으로써, LS차압에 대한 유량제어밸브의 전후차압의 특성은 LS차압이 증가함에 따라 후자의 차압이 증가하는 플러스의 구배를 가진 특성이 되고, 이에 대응하여 LS차압에 대한 유량제어밸브의 통과유량의 특성도 LS차압이 증가함에 따라 유량이 증가하는 플러스의 구배를 가진 특성이 된다. 이 때문에, 펌프유량이 변동해도, 플로포스의 영향을 받지 않고 LS 차압을 그 목표차압으로 복귀하도록 제어되며, 이로써 펌프레귤레이터의 안정된 제어가 가능하게 된다.

바람직하기로는, 상기 제3의 제어수단은 상기 펌프압력이 도입되고, 상기 밸브체를 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제1의 수압(受壓)수단을 포함한다. 이 제1의 수압수단은 상기 밸브체의 내부에 형성되어 있어도 되고, 상기 밸브체의 외부에 형성되어 있어도 된다.

또 바람직하기로는, 상기 제1의 제어수단은 상기 유량제어밸브의 입구압력이 도입되는 제1의 제어실과, 이 제1의 제어실에 배치되고, 상기 밸브체를 밸브폐쇄방향으로 힘을 가하는 제1의 수압부와, 상기 부하압력이 도입되는 제2의 제어실과, 이 제2의 제어실에 배치되고, 상기 밸브체를 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제2의 수압부를 포함하며, 상기 제3의 제어수단은 상기 펌프압력이 작용하고, 상기 밸브체를 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제3의 수압부를 포함하며, 상기 제2의 수압부의 수압면적과 상기 제3의 수압부의 수압면적과의 합이 상기 제1의 수압부의 수압면적과 대략 같다.

바람직하기로는, 상기 제3의 제어수단은 상기 밸브체의 내부에 축방향으로 형성되고, 일단이 폐쇄되며, 타단이 상기 제2의 수압부에 개구하는 실린더실과, 상기 실린더실에 슬라이드가능하게 삽통되고, 상기 타단으로부터 상기 밸브체밖으로 돌출하는 피스톤로드와, 상기 밸브체에 형성되고, 상기 실린더실에 상기 펌프압력을 도입하는 통로를 포함하며, 상기 제3의 수압부는 상기 실린더실의 폐쇄된 일단에 형성되어 있다. 상기 밸브체는 그 일단에 대경부(大經部)를 포함하며, 또한 그 대경부의 끝면에 상기 제1의 수압부가 형성되고, 상기 제3의 제어수단은 상기 대경부의 상기 제1의 수압부와 반대측에 형성된 환상(環狀)의 끝면을 포함하며, 상기 제3의 수압부는 상기 환상의 끝면에 형성되어 있어도 된다.

상기 제2의 제어수단은 스프링이라도 되고, 상기 제2의 제어력을 유압에 의해 생성하는 유압수단이라도 된다. 후자의 경우 바람직하기로는 상기 유압수단은 일정한 유압을 발생시키는 제1의 유압발생수단과, 상기 일정한 유압이 도입되고, 상기 밸브체를 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제2의 수압수단과, 가변적인 유압을 발생시키는 제2의 유압발생수단과, 상기 가변적인 유압이 도입되고, 상기 밸브체를 밸브폐쇄방향으로 힘을 가하는 제3의 수압수단을 포함한다.

또, 본원 발명에 의하면, 유압펌프와 액튜에이터와의 사이에 배치되는 유량제어밸브의 전후차압을 제어하는 압력보상밸브로서, 스풀보어, 상기 유압펌프가 접속되는 입구요부(凹部) 및 상기 유량제어밸브에 접속되는 출구요부를 가진 밸브하우징과, 상기 스풀보어에 슬라이드가능하게 배치되고, 상기 입구요부와 출구부사이의 연통을 제어하는 밸브스풀과, 상기 밸브하우징내에 형성되고, 상기 유량제어밸브의 입구압력이 도입되는 제1의 제어실과, 상기 제1의 제어실과 배치되고, 상기 밸브스풀은 밸브폐쇄방향으로 힘을 가하는 제1의 수압부와, 상기 밸브스풀내에 형성되고, 상기 액튜에이터의 부하압력이 도입되는 제2의 제어실과, 상기 제2의 제어실에 배치되고, 상기 밸브스풀을 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제2의 수압부와, 상기 밸브스풀을 소정의 제어력으로 밸브개방방향으로 힘을 가하고, 보상차압의 목표치를 설정하는 수단을 가진 압력보상밸브에 있어서, 상기 입구요부의 압력이 도입되고, 상기 밸브스풀은 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제3의 수압부를 포함하는 제어수단을 또한 가지며, 상기 제2의 수압부의 수압면적과 상기 제3의 수압부의 수압면적과의 합이 상기 제1의 수압부의 수압면적과 대략 같은 것을 특징으로 하는 압력보상밸브가 제공된다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하, 본원 발명의 몇가지 실시예를 도면을 이용하여 설명한다.

[제1의 실시예]

먼저, 본원 발명의 제1의 실시예를 제 1 도－제 8 도에 따라 설명한다.

제 1 도에 있어서, 본 실시예의 유압구동장치는 가변용량형의 유압펌프(1)와, 이 유압펌프(1)로 부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 액튜에이터(2)와, 유압펌프(1)와 액튜에이터(2)와의 사이에 관로(3), (4a), (4b)에 배치되고, 액튜에이터(2)의 구동을 제어하는 유량제어밸브(5)와 유량제어밸브(5)의 상류측의 관로, 즉 유압펌프(1)의 토출관로(6)과 관로(7)에 배치되고, 유량제어밸브(5)의 전후차압 P_Z－P_LS을 제어하는 압력보상밸브(8)와, 유압펌프(1)의 토출유량, 즉 펌프유량을 유압펌프(1)의 토출압력, 즉 펌프압력 Pd과 액튜에이터(2)의 부하압력 P_LS과의 차압 Pd－P_LS에 따라 제어하는 펌프레귤레이터(9)를 구비하고 있다. 유량제어밸브(5)와 압력보상밸브(8) 사이의 관로(3), (7)에는 역류를 저지는 체크밸브(10)가 배치되고, 유량제어밸브(5)의 입구압력 P_Z은 관로(3)에 접속된 관로(11)에 의해 배출시키며, 유량제어밸브(5)의 출구압력 즉 액튜에이터(2)의 부하압력 P_LS은 유량제어밸브(5)에 접속된 부하라인(12)에 의해 검출된다.

펌프레귤레이터(9)는 유압펌프(1)의 사판(斜板)(1a)에 연결되고 유압펌프(1)의 배기량을 제어하는 액튜에이터(13)와, 펌프압력 Pd과 부하압력 P_LS과의 차압 Pd－P_LS에 응답해서 작동하고, 액튜에이터(13)의 구동을 제어하는 전환밸브(14)를 가지고 있다. 액튜에이터(13)는 수압면적이 다른 양 단면을 가진 피스톤(13a)과, 피스톤(13a)의 그 양단면에 위치는 소경(小徑)실린더실(13b) 및 대경(大徑)실린더실(13c)을 가진 복동(複動)실린더로 이루어지며, 소경실린더실(13b)은 관로(15)를 통해서 유압펌프(1)의 토출관로(6)에 연통되고, 대경실린더실(13c)은 관로(16), 전환밸브(14) 및 관로(17)를 통해서 토출관로(6)에, 또 관로(16), 전환밸브(14) 및 관로(18)를 통해서 탱크(19)에 접속되어 있다. 전환밸브(14)는 대향하는 2개의 구동부(14a), (14b)를 가지며, 한쪽의 구동부(14a)에 관로(20) 및 관로(17)로부터 펌프압력 P_S이 부하되고, 다른쪽의 구동부(14b)에 부하관로(12)로부터 부하압력 P_LS이 부하되는 구조로되어 있다. 또 전환밸브(14)의 구동부(14b)측에는 스프링(13c)에 배치되어 있다. 부하관로(12)에서 거출된 부하압력 P_LS이 상승하면 전환밸브(14)는 도시한 좌측으로 구동되어 도시한 위치를 취하고, 액튜에이터(13)의 대경실린더실(13c)은 토출관로(6)에 연통되고, 피톤(13a)의 양단면의 수압면적차에 의해 피스톤(13a)은 도시한 좌측으로 움직이게 되어, 사판(1a)의 경전량 즉 배기량을 증대시킨다. 그 결과, 펌프유량은 증가하고, 펌프압력 Pd은 상승한다. 펌프압력 Pd이 상승하면 전환밸브(14)는 도시한 우측으로 복귀되고, 차압 Pd－P_LS이 스프링(14c)에 의해 정해지는 목표치에 달하면 전환밸브(14)는 정지하고, 펌프유량은 일정하게 된다. 반대로, 부하압력 P_LS이 감소하면 전환밸브(14)는 도시한 우측으로 구동되고, 대경실린더실(13c)은 탱크(19)에 연통되며, 피스톤(13a)은 도시한 우측으로 움직여지고, 사판(1a)의 경전량은 감소한다. 그 결과, 펌프유량은 감소하고, 펌프압력 Pd은 저하된다. 펌프압력이 Pd이 저하되면 전환밸브(14)는 도시한 좌측으로 복귀되고, 차압 Pd－P_LS이 스프링(14c)에 의해 정해지는 목표치에 달하면 전환밸브(14)는 정지하며, 펌프유량은 일정하게 된다. 이와같이, 차압 Pd－P_LS이 스프링(14c)에 의해 정해지는 목표차압으로 유지되도록 펌프유량이 제어된다.

압력보상밸브(8)는 입구포트(21a) 및 출구포트(21b)와 2개의 제어포트(21c), (21d)를 가지며 또한 내부에 스풀보어(22)를 형성한 밸브하우징(21)과 스풀보어(22)내에 축방향으로 슬라이드가능하게 삽통된 밸브스풀(23)을 가지고 있다. 밸브하우징(21)내에는 또 각각 입구포트(21a) 및 출구포트(21b)에 연통되는 환상(環狀)의 입구요부(24) 및 출구요부(25)가 형성되며, 밸브스풀(23)의 유량제어부(23a)에는 입구요부(24)와 출구요부(25)와의 사이에 가변스로틀을 구성하는 복수의 노치(26)가 형성되어 있다.

또, 밸브하우징(21)내에는 밸브스풀(23)의 양단의 끝면이 형성하는 수압부(27), (28)가 위치하고, 밸브스풀(23)은 각각 밸브폐쇄방향 및 밸브개방방향으로 힘을 가하는 2개의 제어실(29), (30)이 형성되고, 이들 제어실(29), (30)은 각각 2개의 제어포트(21c), (21d)에 연통하고 있다. 제어실(30)내에는 스프링(31)이 배치되어 있다.

입구포트(21a)는 토출관로(6)에 접속되고, 출구포트(21b)는 관로(7)에 접속되고, 제어포트(21c)는 관로(11)이 접속되며, 제어포트(21d)는 부하관로(12)에 접속되어 있다.

그리고, 본 실시예에서는 밸브스풀(23)의 내부에 일단이 폐쇄되고, 타단이 밸브스풀(23)의 수압부(28)의 끝면에 개구하는 실린더실(32)의 축방향으로 형성되고, 실린더실(32)에는 제어실(30)내에 돌출하는 피스톤로드(33)가 슬라이드가능하게 삽통되어 있다. 또, 밸브스풀(23)에는 실린더실(32)을 입구요소(24)에 연통하는 통로(34)가 형성되고, 실린더실(32)의 폐쇄된 단부에는 수압부(35)가 형성되어 있다.

수압부(27)의 수압면적을 Az, 수압부(28)의 수압면적을 A_LS, 수압부(35)의 수압면적을 Ad라 하면, Az=A_LS＋Ad의 관계로 되어 있다.

상기의 구성에 있어서, 제어실(29), (30) 및 수압부(27), (28)는 밸브스풀(23)에 유량제어밸브(5)의 전후차압 Pz-P_LS에 의거한 제1의 제어력을 부여하고, 밸브스풀(23)을 밸브폐쇄방향으로 힘을 가하는 제1의 제어수단을 제공하며, 스프링(31)은 밸브스풀(23)에 그 스프링상수에 의거한 제2의 제어력을 부여하고, 밸브스풀(23)을 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제2의 제어수단을 제공하고 있다. 또, 제어실(29) 및 수압부(27)와 실린더실(32) 및 그 수압부(35)는 펌프레귤레이터(9)에 의해서 로드센싱제어(LS 제어)되는 펌프압력과 부하압력과의 차압, 즉 LS 차압 Pd-P_LS의 증가에 따라 증가하는 제3의 제어력을 밸브스풀(23)에 부여하고, 밸브스풀(23)을 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제3의 제어수단을 제공하고 있다.

이와 같이 구성한 제1의 실시예에 있어서는 유량제어밸브(5)가 중립위치에 있을 때는 스프링(31)에 의해 밸브스풀(23)은 도시한 좌측으로 이동하고, 압력보상밸브(8)는 완전개방상태에 있다. 또, 이때 유압펌프(1)의 사판(1a)은 펌프레귤레이터(9)에 의해 최소경전위치에 지지되어 있다.

이와 같은 상태에 있어서, 유량제어밸브(5)를 중립위치로부터 개방방향으로 적절히 조작하면, 압유가 액튜에이터(2)에 공급되고, 펌프압력 Pd이 저하하려고 하므로, 상술한 바와 같이 펌프레귤레이터(9)가 작동하고, 펌프유량이 증대한다. 압력보상밸브(8)의 제어실(29), (30)에는 각각 관로(11), (12)를 통해서 유량제어밸브(5)의 입구압력 Pz 및 액튜에이터(2)의 부하압력 P_LS이 도입되고, 실린더실(32)에는 통로(34)를 통해서 펌프압력 Pd이 도입되며, 밸브스풀(23)에는 제어실(29)에 도입된 유량제어밸브(5)의 입구압력 Pz이 밸브폐쇄방향으로 작용하고, 제어실(30)에 도입된 부하압력 P_LS이 밸브개방방향으로 작용하며, 실린더실(32)에 도입된 펌프압력 Pd이 밸브개방 방향으로 작용한다.

여기서, 펌프레귤레이터(9)의 스프링(14c)에 의해 정해지는 LS차압 Pd－ P_LS의 목표치를 Px라 하고, 압력보상밸브(8)의 후술하는 보상차압의 초기목표치를 Po라 하면, Px＞Po로 설정되어 있다. 이 때문에, LS 차압 Pd－ P_LS이 보상차압의 초기목표치 Po에 이르기까지는 밸브스풀(23)은 움직이지 않으며, 압력보상밸브(8)는 완전개방상태인 채 있으며, 보상차압의 초기목표치 Po를 초과하면, 스프링(31)의 스프링상수와 입구압력 Pz, 부하압력 P_LS및 펌프압력 Pd의 크기에 따라 밸브스풀(23)이 밸브폐쇄방향으로 이동하여 노치(26)를 스로틀하고, 이로 인해 유량제어밸브(5)의 전후차압이 소정의 값으로 유지된다.

다음에, 본 실시예의 압력보상밸브(8)의 제어특성을 상세하게 설명한다. 상술한 압력보상밸브(8)의 동작에 있어서, 밸브스풀(23)의 노치(26)에 압유가 흐를 때, 그 흐름에 의해 밸브스풀(23)에 밸브폐쇄방향으로 작용하는 힘, 즉 플로포스(36)가 발생한다. 이 플로포스(36)를 f라 하고, 스프링(31)의 힘을 F로 하면, 이 밸브스풀(23)에 작용하는 힘의 평형은

Pz·Az＋f=Pd·Ad＋F＋P_LS＋A_LS……(1)

이며, 이 (1) 식으로부터 유량제어밸브(5)의 전후차압 Pz－P_LS은 Az=A_LS＋Ad이므로

Pz－P_LS=(F/Az)－(f/Az)＋(Ad/Az)(Pd－P_LS) ……(2)

로 된다. 즉, 압력보상밸브(8)에서 제어되는 유량제어밸브(5)의 전후차압 PZ｜z-P_LS은 상기 (2)식 우변의 3개의 항의 영향을 받는다. 그래서, 이들 3개의 항의 각각에 대해 다음에 검토한다.

먼저, 상기 (2)식 우변의 제1항은 스프링(31)에 의한 압력보상의 항이며, 이 스프링(31)에 의해서만 제어특성은 제 2 도에 도시한 바와같이 된다. 도면중 1점쇄선 A이 그 제어특성을 표시하며, Po1은 스프링(31)에 의해 부여되는 보상차압의 목표치이다. 즉, LS 차압 Pd－P_LS이 보상차압의 목표치 Po1에 이르기까지는 밸브스풀(23)은 움직이지 않고, 압력보상밸브(23)는 완전개방상태인 채 있으며, 따라서 유량제어밸브(5)의 전후차압 Pz－P_LS은 LS차압 Pd－P_LS과 같이 변화한다. LS 차압이 보상차압의 목표치 Po1를 초과하면 밸브스풀(23)은 밸브폐쇄방향으로 이동하여 노치(26)가 스로틀되고, 유량제어밸브(5)의 전후차압 Pd－P_LS을 보상차압의 목표치 Po1로 유지한다.

한편, 상기 (2)식 우변의 제 2 항은 스프링(31)에 의해 부여되는 보상차압의 목표치 Po1에 대한 플로포스의 영향의 항이며, 플로포스 f는 그 목표치 Po1를 감소하도록 작용한다. 이 플로포스는 f는 노치(26)를 흐르는 압유의 유량과 유속의 함수이며, 유량을 일정하게 하면 유속은 노치(26)의 전후차압의 함수이다. 이 때문에, LS 차압 Pd－P_LS의 증가에 대해 유량제어밸브(5)의 전후차압 Pd－P_LS이 제 2 도에 도시한 바와 같이 변화하는 경우에는, LS 차압이 Po1에 이르기 까지는 LS 차압의 증가에 따라 유량 및 유속이 증가하며, 이에 따라 플로포스 f가 증가하고, LS 차압이 Po1을 초과하면, LS 차압의 증가에 따라 노치(26)의 전후차압이 증가하며, 이 차압의 증가에 따라 플로포스 f가 증가한다. 결국, 플로포스 f는 LS차압의 증가에 따라 연속적으로 증가하며, 이 플로포스의 증가에 의한 보상차압의 목표치의 감소는 제 3 도에 파선 B로 표시한 바와 같이 된다. 파선 B의 구배는 －1/Az에 대응한다.

또, 상기 (2)식 우변의 제 3 항은 실린더실(32)의 설치에 기인되는 펌프압력 Pd과 부하압력 P_LS과의 차압, 즉 LS 차압의 영향의 항이며, Ad/Ad=일정이므로, LS 차압은 보상차압의 목표치 Po1를 증가하도록 작용한다. 이 LS 차압에 의한 보상차압의 목표치의 증가는 제 4 도에 2점쇄선 C로 표시한 바와 같이 된다. 2점쇄선 C의 구배는 Ad/Az에 대응한다. 본원 발명에서는 이 구배는 제 3 도의 파선 B의 구배의 절대치보다 크게 설정된다.

상기 (2)식의 제어특성은 상술한 제 2 도－제 4 도의 특성을 합성하면 얻어진다. 제 5 도에 그 합성한 특성을 실선 D로 표시한다.

제 5 도로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예의 압력보상밸브(8)에서는 LS 차압 Pd－P_LS에 대한 유량제어밸브(5)의 전후차압 Pd－P_LS의 특성은 LS 차압 Pd－P_LS이 보상차압의 초기목표치 Po를 초과하면, LS 차압 Pd－P_LS이 증가함에 따라 전후차압 Pd－P_LS이 증가하는 플러스의 구배를 가진 특성으로 되어 있다.

또, 유량제어밸브(5)를 흐르는 유량 Q은 유량제어밸브(5)의 개구면적을 A, 비례상수를 K라 하면

Q=K·A·……(3)

으로 일반적으로 표현된다. 따라서, 제 5 도의 실선 D에 대응하는 LS 차압에 대해 유량제어밸브(5)의 통과유량 Q의 특성은 제 6 도에 실선 E로 표시한 바와 같이 된다. 즉, LS 차압 Pd－P_LS에 대한 통과유량 Q의 특성도 LS 차압 Pd－P_LS이 보상차압의 초기목표치 Po를 초과하면, LS 차압 Pd－P_LS이 증가함에 따라 유량 Q이 증가하는 플러스의 구배를 가진 특성으로 되어 있다.

비교를 위해, 본 실시예의 특징인 실린더실(32) 및 피스톤로드(33)를 갖지 않은 종래의 압력보상밸브의 LS 차압 Pd－P_LS에 대한 유량제어밸브의 전후차압 Pz－P_LS의 특성을 제 7 도에 실선 F로, 이에 대응하는 LS 차압에 대응하는 유량제어밸브의 통과유량 Q의 특성을 제 8 도에 실선 G로 표시한다. 제 7 도로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래의 압력보상밸브에서는 LS차압이 보상차압의 초기목표치를 초과하면, 플로포스의 영향에 의해 LS 차압 Pd－P_LS이 증가함에 따라 전후차압 Pd－P_LS이 감소하는 마이너스 구배를 가진 특성으로 되어 있다. 마찬가지로, 제 8 도에 도시한 바와 같이, LS 차압이 보상차압의 초기목표치 Po를 초과하면, LS 차압 Pd－P_LS이 증가함에 따라 유량 Q이 감소하는 마이너스의 구배를 가진 특성으로 되어 있다.

다음에, 본 실시예의 압력보상밸브의 상술한 제어특성에 의거한 효과를 설명한다.

먼저, 제 7 도 및 제 8 도에 도시한 제어특성을 가진 종래의 압력보상밸브를 사용한 유압구동장치에 대해 설명한다.

펌프레귤레이터(9)에 의해 LS 차압이 목표치 P_X에 유지되어 있을 때, 압력보상밸브의 밸브스풀은 밸브폐쇄방향으로 이동하여 스로틀상태에 있다. 이 때의 제 8 도의 특성선 G상의 위치를 (40)으로 표시하고, 대응하는 유량을 Q1로 표시한다. 이 상태에 있어서, 어떤 원인으로 펌프유량이 감소하고, 유량제어밸브(5)를 통과하는 유량이 이에 대응해서 감소한 경우에는 LS 차압 Pd－P_LS과 유량 Q과의 관계가 마이너스의 구배를 가진 특성이므로, 특성선 G상의 위치(40)는 화살표(41)로 표시한 방향으로 이동하고, 압력보상밸브는 LS 차압이 증가하도록 작동한다. 한편, LS 차압이 증가하면 펌프레귤레이터(9)는 이 LS 차압의 증가에 응답해서 LS 차압을 목표치 P_X로 유지하기 위해 유량을 감소시키도록 작동한다. 펌프유량이 감소하면, 유량제어밸브(5)의 통과유량 Q은 더욱 감소하고, 특성선 G상의 위치는 더욱 화살표(41) 방향으로 이동하고, 압력보상밸브는 LS 차압이 더욱 증대하도록 작동한다. 이상의 것이 반복되는 결과, 펌프유량은 일방적으로 감소방향으로 제어되고, 펌프레귤레이터(9)는 제어불능이 되며, 액튜이터를 원하는 속도로 구동할 수 없게 된다.

또, 반대로 펌프유량이 증대하고, 유량제어밸브(5)를 통과하는 유량 Q이 증대된 경우에는 특성선 G상의 위치(40)는 화살표(42) 방향으로 이동하고, 압력보상밸브는 LS 차압이 감소하도록 작동하며, 펌프레귤레이터(9)는 이 LS차압의 감소에 응답하여 펌프유량을 증대시키도록 작동하며, 유량제어밸브의 통과유량 Q의 증대에 따라 압력보상밸브는 LS 차압이 더욱 감소하도록 작동한다. 이상의 것이 반복되는 결과, 펌프유량은 일방적으로 증가방향으로 제어되고, 펌프레귤레이터(9)는 마찬가지로 제어불능이 되고, 액튜에이터를 적정하게 구동할 수 없게 된다.

이것에 대해, 본 실시예에 있어서는 펌프레귤레이터(9)에 의해 LS 차압이 목표치 P_X에 유지되어 있을 때의 제 6 도에 도시한 특성선 E상의 위치를 (43)으로 하면, 이 상태에 있어서, 어떤 원인으로 펌프유량이 감소하고, 유량제어밸브(5)를 통과하는 유량이 이에 대응하여 감소한 경우에는 LS 차압 Pd－P_LS과 유량 Q과의 관계가 플러스의 구배를 가진 특성이므로, 특성선 E상의 위치(43)는 화살표(44)로 표시하는 방향으로 이동하고, 압력 보상밸브(8)는 LS 차압이 감소하도록 작동한다. 한편, LS 차압이 감소하면, 펌프레귤레이터(9)는 이 LS 차압의 감소에 응답하여 LS 차압을 목표치 P_X에 유지하기 위해 펌프유량을 증가시키도록 작동한다. 펌프유량이 증가하면 유량제어밸브(5)의 통과유량 Q도 증가하고, 특성선 E상의 위치는 화살표(45)로 표시한 바와 같이 최초의 위치(43)를 향해서 이동하고, 압력보상밸브(8)는 LS 차압 Pd－P_LS이 목표치 P_X에 복귀하도록 작동한다. 이로써, LS 차압은 목표치 P_X로 다시 유지된다.

반대로, 펌프유량이 증대하고, 유량제어밸브(5)를 통과하는 유량 Q이 증대된 경우에는 특성선 E상의 위치(43)는 화살표(46) 방향으로 이동하고, 압력보상밸브(8)는 LS 차압을 증가하도록 작동하며, 펌프 레귤레이터(9)는 이 LS 차압의 증가에 응답해서 펌프유량을 감소시키도록 작동하며, 유량제어밸브의 통과유량 Q의 감소에 따라 특성선 E상의 위치는 화살표(47)의 방향으로 이동하고, 압력보상밸브(8)는 LS 차압이 증가하도록 작동한다. 이로써, 마찬가지로 LS 차압은 목표치 P_X로 다시 유지된다.

이상과 같이, 본 실시예에 있어서는 플로포스의 영향을 받지 않고 차압 Pd－P_LS은 목표차압 P_X에 복귀하도록 제어되며, 이로 인해 펌프레귤레이터(9)의 안정된 제어가 가능하다. 이 때문에, 유량제어밸브(5)를 통해서 액튜에이터(2)에 유량제어밸브(5)의 개구량에 따른 유량 Q을 공급할 수 있고, 펌프유량의 변동의 영향을 받지 않고 액튜에이터(2)의 구동속도를 안정적으로 제어할 수 있다.

또, 스로틀 등의 댐핑수단을 설치하지 않으므로, 압력보상밸브(8)의 양호한 응답성을 확보할 수 있고, 또 밸브스풀(23)에 실린더실(32)과 통로(34)를 형성하고, 실린더실(32)에 피스톤로드(33)를 삽통할 뿐인 간단한 구조이므로, 제작이 용이하다.

[제2의 실시예]

본원 발명의 제2의 실시예를 제 9 도에 의해 설명한다. 본 실시예는 보상차압의 목표치를 부여하는 수단을 스프링대신에 유압수단을 구성한 것이다.

제 9 도에 있어서, 본 실시예의 압력보상밸브(8A)는 입구포트(21a) 및 출구포트(21b)와 2개의 제어포트(21c), (21d)에 더하여, 다시 2개의 제어포트(21e), (21f)를 가진 밸브하우징(21A)을 가지며, 밸브하우징(21A)내에는 스풀보어(22A), 환상의 입구요부(24) 및 출구요부(25), 4개의 제어실(29A), (30A), (50), (51)이 형성되어 있다. 스풀보어(21A)내에는 복수의 노치(26)를 가진 밸브스풀(23A)이 축방향으로 슬라이드가능하게 삽통되어 있다.

밸브스풀(23A)의 양단부분에는 각각 소경부(52), (53)가 형성되고, 소경부(52), (53)로 이행하는 부분에 환상의 수압부 (27A), (54)가 형성되고, 소경부(52), (53)의 끝면에 수압부(55), (28A)가 형성되어 있다. 수압부(27A), (28A)는 각각 제어실(29A), (30A)에 위치하고, 이들 제어실(29A), (30A)에는 제어포트(21c), (21d)를 통해서 각각 유량제어밸브(4)의 입구압력 P_Z및 액튜에이터(2)의 부하압력 P_LS이 도입되고 있다. 수압부(54), (55)는 각각 제어실(50), (51)에 위치하고, 제어실(50)은 제어포트(21e)를 통해서 유압원(56)에 연결되어 있으며, 제어실(51)은 제어포트(21f)를 통해서 유압원(57)에 접속된 전자비례밸브(58)에 연결되어 있다.

유압원(56), (57)은 각각 일정한 파이롯압력 Pi을 발생한다. 또, 전자비례밸브(58)는 유압원(57)으로부터의 일정한 파이롯압력을 전기신호에 따라 감압하고, 전기신호에 따른 제어압력 Pc을 발생한다. 유압원(56)으로부터의 파이롯압력 Pi에 의해 제어실(50)내에서 발생한 제어력은 밸브스풀(23A)을 밸브개방방향으로 힘을 가하고, 전자비례밸브(58)로 부터의 제어압력 Pc에 의해 제어실(51)내에서 발생한 제어력은 밸브스풀(23A)을 밸브폐쇄방향으로 힘을 가한다. 수압부(54), (55)의 수압면적은 후술하는 바와 같이 이들 파이롯압력 Pi 및 제어 압력 Pc은 전자의 제어력이 후자의 제어력보다 커지도록 설정되며, 이로써 양 제어력의 차가 밸브스풀(23A)을 밸브개방방향으로 힘을 가하고, 제1의 실시예의 스프링(31)과 마찬가지로 보상차압의 목표치가 부여된다. 또, 전자비례밸브(58)를 제어하여 제어압력 Pc을 조정함으로써 양 제어력의 차를 제어하고, 보상차압의 목표치를 자유로이 변경시킬 수 있다.

또한, 이 전자비례밸브의 제어에는 예를 들면 유럽특허 A1, 326,150(일본국 특개평 1(1989)－312,202호에 대응)의 발명을 적용할 수 있으며, 이로써 복수의 액튜에이터를 구동하는 유압구동장치에 있어서, 유압펌프가 포화된 경우에 복수의 압력보상밸브의 보상차압의 목표치를 각각 적절히 변경하고, 각 액튜에이터에 확실하게 압유를 공급하는 분류제어 등 적절한 유량제어를 행할 수 있다.

밸브스풀(23A)에는 제1의 실시예와 마찬가지로 실린더실(32), 통로(34) 및 수압부(35)가 형성되고, 실린더실(32)에는 피스톤로드(33)가 삽통되어 있다.

수압부(27A)의 수압면적을 Az, 수압부(28A)의 수압면적을 A_LS, 압부(35)의 수압면적을 Ad라 하고, 수압부(54)의 수압면적을 Ai, 수압부(55)의 수압면적을 AC라하면, Az＋A_LS＋Ad＋Ai 및 Az=A_LS＋Ad(따라서, Ac=Ai)의 관계로 되어 있다.

이상의 구성에 있어서, 제어실(29A), (30A) 및 수압부(27A), (28A)는 밸브스풀(23A)에 유량제어밸브(5)의 전후차압 Pz－P_LS에 의거한 제1의 제어력을 부여하고, 밸브스풀(23A)을 밸브폐쇄방향으로 힘을 가하는 제1의 제어수단을 제공하며, 제어실(50), (51) 및 수압부(54), (55)는 밸브스풀(23A)에 파이롯압력 Pi 및 제어압력 Pc에 의거한 제2의 제어력을 부여하고, 밸브스풀(23A)을 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제2의 제어수단을 제공하고 있다. 또, 제어실(29A) 및 수압부(27A)와 실린더실(32) 및 그 수압부(35)는 펌프레귤레이터(9)에 의해서 LS 제어되는 펌프압력과 부하압력과의 차압, 즉 LS 차압 Pz－P_LS의 증가에 따라 증가하는 제3의 제어력을 밸브스풀(23A)에 부여하고, 밸브스풀(23A)을 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제3의 제어수단을 제공하고 있다.

이와 같이 구성한 본 실시예에 있어서는 플로포스 f를 고려한 밸브스풀(23A)에작용하는 힘의 균형은

Pc·Ac＋Pz·Az＋f=Pd·Ad＋Pi·Ai＋P_LS·A_LS……(4)

이며, 이 (4)식으로부터 유량제어밸브(5)의 전후차압 Pz-P_LS은 Az＋Ac=Ad＋A_LS＋Ai이며, 또한 Ac=Ai이므로,

Pz-P_LS=(Ai(Pi-Pc)/Az)-(f/Az)＋(Ad/Az)(Pd-P_LS) ……(5)

로 된다. 이 (5)식에 있어서 우변 제 1 항은 제어압력 Pi에 따라 정해지는 값이며, (2)식의 우변 제 1 항에 상당한다. 우변 제 2 항 및 제 3 항은 (2)식의 그것과 같다.

따라서, 본 실시예에 있어서도, LS 차압 Pd-P_LS에 대한 압력보상밸브(8A)에 의해 제어되는 유량제어밸브(5)의 전후차압 Pz-P_LS의 특성은 제 5 도의 실선 D으로 표시한 바와 같이 되며, 마찬가지로 LS 차압에 대한 유량제어밸브(6)의 통과유량 Q의특성은 제 6 도에 실선 E로 표시한 바와 같이 된다. 즉, LS 차입 Pd-P_LS에 대한 유량제어 밸브(5)의 전후차압 Pz-P_LS의 특성은 LS 차압 Pd-P_LS이 보상차압의 초기목표치 Po를 초과하면, 차압 Pd-P_LS이 증가함에 따라 차압 Pz-P_LS이 증가하는 플러스이 구배를 가진 특성이 된다. 또, LS 차압 Pd-P_LS에 대한 유량제어밸브(5)의 통과유량 Q의 특성은 LS 차압 Pd-P_LS이 보상차압의 초기목표치 Po를 초과하면, LS 차압 Pd-P_LS이 증가하에 따라 유량 Q이 증가하는 플러스의 구배를 가진 특성이 된다.

따라서, 본 실시예에 있어서도 제1의 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또, 본실시예에 의하면, 제어압력 Pc을 변경시킴으로써, 제 2 도에 도시한 보상차압의 목표치 Po1를 적절히 변경시킬 수 있으며, 이로써 상술한 펌프포화시의 분류제어 등, 바람직한 유량제어를 행할 수 있다.

[제3의 실시예]

본원 발명의 제3의 실시예를 제 10 도에 의해 설명한다. 본 실시예는 LS 차압의 증가에 따라 증가하는 제어력을 부여하는 수단을 실린더내의 수압부와 같이 밸브스풀의 내부가 아니고 외부에 설치한 것이다.

제 10 도에 있어서, 본 실시예의 압력보상밸브(8B)는 제1의 실시예와 마찬가지로, 입구포트(21a) 및 출구포트(21b)와 2개의 제어포트(21c), (21d)를 가진 밸브하우징(21B)내에는 스풀보어(22B), 환상의 입구요부(24) 및 출구요부(25), 2개의 제어실(29B), (30B)이 형성되어 있다. 스풀보어(21B)을 가지며, 밸브하우징(21B)내에는 복수의 노치(26)를 가진 밸브스풀(23B)이 축방향으로 슬라이드가능하게 삽통되어 있다.

밸브스풀(23B)의 한쪽의 단부는 대경부(60)로 되어 있으며, 대경부(60)의 끝면에는 수압부(27B)가 형성되며, 다른쪽의 단부는 끝면의 수압부(28B)가 형성되어 있다. 수압부(27B), (28B)는 각각 제어실(29B), (30B)에 위치하고, 따라서, 제어실(29B)도 제어실(29A)보다 지름이 크게 되어 있다. 제어실(29B), (30B)에는 제어포트(21c), (21d)를 해서 각각 유량제어밸브(4)의 압구압력 Pz 및 액튜에이터(2)의 부하압력 P_LS이 도입되고 있다. 또, 제어실(30B)에는 스프링(31)이 배치되어 있다.

대경부(60)의 수압부(27B)의 반대측의 어깨부(61)에는 입구요소(24)에 면하는 환상의 끝면이 형성되며, 이 끝면에 입구요부(24)의 펌프압력을 받아서, 밸브스풀을 밸브개방방향으로 힘을 가하는 수압부(62)가 형성되어 있다.

수압부(27B)의 수압면적을 Az, 수압부(28B)의 수압면적을 A_LS, 수압부(62)의 수압면적을 Ad라 하면, Az=A_LS＋Ad의 관계로 되어 있다.

이상의 구성에 있어서, 제어실(29B), (30B) 및 수압부(27B), (28B)와 스프링(31)이 가진 기능은 제1의 실시예와 같다. 또, 제어실(29B) 및 수압부(27B)와 수압부(62)는 펌프레귤레이터(9)에 의해 LS 제어되는 펌프압력과 부하압력과의 차압, 즉 LS 차압 Pd-P_LS의 증가에 따라 증가하는 제3의 제어력을 밸브스풀(23B)에 부여하고, 밸브스풀(23B)을 밸브 개방방향으로 힘을 가하는 제3의 제어수단을 제공하고 있다.

이와 같이 구성한 본 실시예에 있어서는 플로포스 f를 고려한 밸브스풀(23B)에 작용하는 힘의 평형은 상기 (1)식과 같은

Pz·Az＋f=Pd·Ad＋F＋P_LS·A_LS

로 되고, 이 식으로부터 유량제어밸브(5)의 전후차압 Pz-P_LS은 Az=A_LS＋Ad이므로, 상기 (2)식과 같은

Pz-P_LS=(F/Az)-(f/Az)＋(Ad/Az)(Pd-P_LS)

로 된다. 따라서, 본 실시예에 있어서도, LS 차압 Pd-P_LS에 대한 압력보상밸브(8B)에 의해 제어되는 유량 제어밸브(5)의 전후차압 Pz-P_LS의 특성은 제 5 도의 실선 D로 표시한 바와 같이 플러스의 구배를 가진 특성이 되고, LS 차압에 대한 유량제어밸브(6)의 통과유량 Q의 특성도 제 6 도에 실선 E로 표시한 바와 같이 플러스의 구배를 가진 특성이 된다. 따라서, 본 실시예에 의해서도 제1의 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다.

[산업상의 이용 가능성]

본원 발명에 의하면, 펌프부하압력과 부하압력과의 차압(LS 차압)에 대한 유량제어밸브의 통과유량의 특성이 플러스의 구배를 가진 특성, 즉 유량의 증감에 대응하여 LS 차압이 증감하는 특성이 되므르, 플로포스에 의해 펌프유량이 제어불능이 되지 않고, 안정된 유량 제어를 행할 수 있다. 또, 양호한 응답성을 확보할 수 있고, 또한 구성이 비교적 간단하므로, 제작이 용이하다.

Claims

유압펌프(1)와, 이 유압펌프로부터 토출된 압유에 의해서 구동되는 액튜에이터(2)와, 상기 유압펌프와 액튜에이터와의 사이에 배치된 유량제어밸브(5)와, 이 유량제어밸브의 전후차압(Pz-P_LS)을 제어하는 압력상 밸브(8, 8A, 8B)와, 상기 유압펌프로부터 토출되는 유량을 그 펌프압력과 상기 액류에이터의 부하압력과의 차압(Pd-P_LS)에 따라 제어하는 펌프유량제어수단(9)을 구비하며, 상기 압력상밸브는 밸브체(23, 23A, 23B)와, 상기 밸브체에 상기 유량제어밸브의 전후차압에 의거한 제1의 제어력을 부여하고, 이것을 밸브폐쇄방향으로 힘을 가하는 제1의 제어수단(29, 30 ; 29A, 30A ; 29A, 30B)과, 상기 밸브체에 소정의 제2의 제어력을 부여하고, 이것을 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제2의 제어수단(31 ; 50, 51)을 포함하는 토목, 건설기계의 유압구동장치에 있어서, 상기 압력보상밸브(8, 8A, 8B)는 상기 펌프압력과 상기 액튜에이터의 부하압력과의 차압(Pz-P_LS)에 의거한 제3의 제어력을 상기 밸브체(23, 23A, 23B)에 부여하고, 이것을 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제3의 제어수단(32, 35;62)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토목, 건설기계의 유압구동장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제3의 제어수단은 상기 펌프압력(Pd)이 도입되고, 상기 밸브체(23, 23A, 23B)를 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제1의 수압(受壓)수단(35;62)을 포함하는 것을 특징으로 하는 토목, 건설기계의 유압구동장치.
제 2 항에 있어서, 상기 제1의 수압수단(35)은 상기 밸브체(23, 23A)의 내부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 토목, 건설기계의 유압구동장치.
제 2 항에 있어서, 상기 제1의 수압수단(62)은 상기 밸브체(23B)의 외부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 토목, 건설기계의 유압구동장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1의 제어수단은 상기 유량제어밸브(5)의 입구압력(Pz)이 도입되는 제1의 제어실(29;29A;29B)과, 상기 제1의 제어실에 배치되고, 상기 밸브체(23, 23A;23B)를 밸브폐쇄방향으로 힘을 가하는 제1의 압부(27;27A;27B)와, 상기 부하압력(P_LS)이 도입되는 제2의 제어실(30;30A;30B)과, 이 제2의 제어실에 배치되고, 상기 밸브체를 밸브개방향으로 힘을 가하는 제2의 수압부(28;28A;28B)를 포함하며, 상기 제3의 제어수단은 상기 펌프압력(Pd)이 작용하고, 상기 밸브체를 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제3의 수압부(35;62)를 포함하며, 상기 제2의 수압부의 수압면적(A_LS)과 상기 제3의 수압부의 수압면적(Ad)과의합이 상기 제1의 수압부의 수압면적(Az)과 대략 같은 것을 특징으로 하는 토목, 건설기계의 유압구동장치.
제 5 항에 있어서, 상기 제3의 제어수단은 상기 밸브체(23, 23A)의 내부에 축방향으로 형성되고, 일단이 폐쇄되며, 타단이 상기 제2의 수압부(28;28A)에 개구하는 실린더실(32)과, 상기 실린더실에 슬라이드가능하게 삽통되고, 상기 타단으로부터 상기 밸브체밖으로 돌출하는 피스톤로드(33)와, 상기 밸브체에 형성되고, 상기 실린더실에 상기 펌프압력(Pd)을 도입하는 통로(34)를 포함하며, 상기 제3의 수압부(35)는 상기 실린더실의 폐쇄된 일단에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 토목, 건설기계의 유압구동장치.
제 5 항에 있어서, 상기 밸브체(23B)는 그 일단에 대경부(大徑部)(60)를 포함하며, 또한 그 대경부의 끝면에 상기 제1의 수압부(27B)가 형성되고, 상기 제3의 제어수단은 상기 대경부의 상기 제1의 수압부와 반대측(61)에 형성된 환상(環狀)의 끝면을 포함하며, 상기 제3의 수압부(62)는 상기 환상의 끝면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 토목, 건설기계의 유압구동장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제2의 제어수단은 스프링(31)인 것을 특징으로 하는 토목, 건설기계의 유압구동장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제2의 제어수단은 상기 제2의 제어력을 유압에 의해 생성하는 유압수단(50, 51)인 것을 특징으로 하는 토목, 건설기계의 유압구동장치.
제 9 항에 있어서, 상기 유압수단은 일정한 유압을 발생시키는 제1의 유압발생수단(56)과, 상기 일정한 유압이 도입되고, 상기 밸브체(23A)를 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제2의 수압수단(50)과, 가변적인 유압을 발생시키는 제2의 유압발생수단(57, 58)과, 상기 가변적인 유압이 도입되고, 상기 밸브체를 밸브폐쇄방향으로 힘을 가하는 제3의 수압수단(51)을 포함하는 것을 특징으로 하는 토목, 건설기계의 유압구동장치.
유압펌프(1)와 액튜에이터(2)와의 사이에 배치되는 유량제어밸브(5)의 전후차압을 제어하는 압력보상밸크(8 ; 8A ; 8B)로서, 스풀보어(22 ; 22A ; 22B), 상기 유압펌프가 접속되는 입구요부(凹部)(24) 및 상기 유량제어 밸브에 접속되는 출구요부(25)를 가진 밸브하우징(21 ; 21A ; 21B)과, 상기 스풀보어에 슬라이드가능하게 배치되고, 상기 입부요부와 출구요부사이의 연통을 제어하는 밸브스풀(23 ; 23A ; 23B)과, 상기 밸브하우징내에 형성되고, 상기 유량제어밸브의 입구압력이 도입되는 제1의 제어실(29 ; 29A ; 29B)과, 상기 제1의 제어실에 배치되고, 상기 밸브스풀을 밸브폐쇄방향으로 힘을 가하는 제1의 수압부(27 ; 27A ; 27B)와, 상기 밸브스풀내에 형성되고, 상기 액튜에이터의 부하압력이 도입되는 제2의 제어실(30 ; 30A ; 30B)과, 상기 제2의 제어실에 배치되고, 상기 밸브스풀을 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제2의 수압부(28 ; 28A ; 28B)와, 상기 밸브스풀을 소정의 제어력으로 밸브개방방향으로 힘을 가하고, 보상차압의 목표치를 설정하는 수단(31 ; 50, 51)을 가진 압력보상밸브에 있어서, 상기 입구요부(24)의 압력이 도입되고, 상기 밸브스풀(23 ; 23A ; 23B)을 밸브개방방향으로 힘을 가하는 제3의 수압부(35 ; 62)를 포함하는 제어수단을 또한 가지며, 상기 제2의 수압부(28 ; 28A ; 28B)의 수압면적(A_LS)과 상기 제3의 수압부(35 ; 62)의 수압면적(Ad)과의 합이 상기 제1의 수압부(27 ; 27A ; 27B)의 수압면적(Az)과 대략같은 것을 특징으로 하는 압력보상밸브.
제 11 항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 밸브스풀(23, 23A)의 내부에 축방향으로 형성되고, 일단에 폐쇄되며, 타단이 상기 제2의 수압부(28 ; 28A)에 개구하는 실린더실과, 상기 실린더실(32)에 슬라이드가능하게 삽통되고, 상기 타단으로부터 상기 밸브스풀밖으로 돌출하는 피스톤로드(33)와, 상기 밸브스풀에 형성되고, 상기 실린더실에 상기 입구요부의 압력을 도입하는 통로(34)를 포함하며, 상기 제3의 수압부(35)는 상기 실린더실의 폐쇄된 일단에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압력보상밸브.
제 11 항에 있어서, 상기 밸브스풀(23B)은 그 일단에 대경부(60)를 포함하며, 또한 그 대경부의 끝면에 상기 제1의 수압부(27B)가 형성되고, 상기 제어수단은 상기 대경부의 상기 제1의 수압부와 반대측(61)에 형성되고, 상기 입구요부에 면하는 환상의 끝면을 포함하며, 상기 제3의 수압부(62)는 상기 환상의 끝면에 형성되어 있는것을 특징으로 하는 압력보상밸브.