KR100207928B1 - 유압구동장치 - Google Patents

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Abstract

유압구동장치에 있어서, 가변 드로틀부의 액츄에이터 유입유량의 상승을 부하압력에 관계없이 일정하게 하는 동시에, 중부하 액츄에이터에 대한 펌프토출 압력제어를 선택적으로 할 수 있도록 한다.
제 1압력조정밸브(9A, 9B)로 방향전환밸브(8A, 8B)의 가변 드로틀부(8a)의 출구측압력을 최고부하압력 검출로(13)에서 검출된 최고 부하압력과 같아지도록 제어함과 동시에, 펌프공급로(3)로부터 분기된 바이패스 통로(5)에 가변 드로틀밸브(40)와 제 2압력조정밸브(41)를 설치하고, 가변 드로틀밸브(40)의 출구측압력도 최고 부하압력과 대략 같아지도록 제어한다. 가변 드로틀밸브(40)는 조작레버장치의 조작량에 따라 개구면적이 작아지도록제어하고, 펌프 토출유량은 경전제어장치(2n)에 의하여 동조작량에 따른 유량으로 되도록 제어한다.

Description

유압구동장치{HYDRAULIC DRIVING APPARATUS}
본 발명은 유압셔블이나 유압크레인 등의 유압기계에 구비되는 유압구동장치에 관한 것이다.
종래의 유압구동장치로서 일본국 특개평 1-312201호 공보에 기재된 것이 알려져 있다. 이 유압구동장치를 도 15를 이용하여 설명한다.
도 15에 있어서, 가변용량형 펌프(1)로부터의 토출액의 공급로(3)에는 압력보상밸브(82A, 82B)와 가변 드로틀밸브(80A, 80B)와 방향 제어밸브(81A, 81B)으로 이루어지는 밸브장치가 접속되고, 방향 제어밸브(81A, 81B)에 접속된 부하라인(81Aa, 81Ab) 및 (81Ba, 81Bb)를 거쳐 액츄에이터(6, 7)가 각각 접속된다. 또, 가변 드로틀밸브(80A, 80B) 및 방향 제어밸브(81A, 81B)는 조작레버장치(30A, 30B)에서 생성되는 파일롯압력에 의하여 구동조작된다.
그리고 가변 드로틀밸브(80A, 80B)와 방향 제어밸브(81A, 81B)와의 접속로에는 자기 부하압력의 검출로(83A, 83B)가 각각 접속되고, 그 부하압력이 압력보상밸브(82A, 82B)에 제어신호로서 유도됨과 동시에, 검출로(83A, 83B)가 셔틀밸브(84)에 접속되고, 이 셔틀밸브(84)를 거쳐 유압펌프(1)에 구동되는 액츄에이터(6, 7)의 부하압력 중 최고의 부하압력이 최고 부하압력 검출로(85b)에서 검출된다.
또한, 유압펌프(1)의 공급로(3)로부터 분기된 바이패스통로(5)에는, 유압펌프(1)의 토출압력과 상기 검출된 최고 부하압력이 각각의 신호관로(85a, 85b)를 거쳐 유도되고, 이 차압이 미리 스프링(85s)으로 설정된 압력차 이상이 되면 유압펌프(1)의 토출유량의 일부를 배출하는 언로드밸브(85)와, 이것의 하류에 드로틀(42)과 저압릴리프밸브(43)로 이루어지는 압력발생부를 설치하고, 이 압력발생부에서 발생된 압력을 신호관로(44)를 거쳐 유압펌프(1)의 경전제어장치(2n)로 도입하고, 언로드밸브(85)로부터의 배출량의 증감에 의한 상기 발생압력의 증감에 따라 유압펌프(1)의 토출유량을 증감시키고, 네거티브 유량제어하도록 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 종래의 유압구동장치에 있어서는, 펌프 토출압력과 최고 부하압력과의 차압을 소정의 일정치로 유지하도록 유압펌프(1)의 토출유량이 네거티브 유량제어되어 있기 때문에, 밸브장치의 가변 드로틀밸브(80A, 80B)부의 스트로크에 대한 액츄에이터(6, 7)로의 유입유량의 상승을 부하압력에 관계없이 일정하게 할 수 있어 양호한 유량특성이 얻어짐과 동시에, 상기 밸브장치에 압력보상밸브(82A, 82B)를 구비하고 있으므로 하나의 가변 용량형 유압펌프(1)으로 병렬접속된 복수의 유압엑츄에이터(6, 7)를 구동시킬 때에, 각 액츄에이터의 독립성을 유지할 수 있다.
그러나, 상기 종래의 유압구동장치는 다음과 같은 문제가 있다.
예를들면 유압셔블에 있어서, 프론트 작업부에 구비되는 상부체(上部??)를 선회시키는 선회모터나, 셔블 본체를 주행시키는 주행모터에 액츄에이터(6)를 사용하고, 이것을 구동시킬 때에 오퍼레이터가 미소 조작하여도 관성부하가 크기 때문에 검출되는 최고 부하압력의 수압(受壓)작용에 의하여 언로드밸브(85)가 폐쇄되어 이 언로드밸브(85)로부터의 배출유량이 거의 없어지고, 펌프 토출압력이 최고압력을 제어하는 도시하지 않은 릴리프밸브의 릴리프압력까지 순식간에 상승한다. 따라서 오퍼레이터가 미소 조작하여 완만하고 부드러운 구동을 의도하더라도, 필요 이상의 구동압력에 도달해버리는 충격적인 시동을 수반하여, 완만하고 부드러운 구동이 불가능하다.
또한 예를들어, 버킷에 퍼 올려진 토사를 덤프트럭에 싣는 작업의 경우, 프론트 작업부의 부움을 상승시키는 동시에 이 프론트 작업부에 구비되는 상부 선회체를 선회동작시키는 복합조작을 행한다. 이 경우에도, 액츄에이터(6)를 선회모터에 사용하고, 액츄에이터(7)를 부움실린더에 사용했을 때, 관성이 큰 선회부하를 최고 부하압력으로하여 검출하여 바이패스 통로(5)의 언로드밸브(85)가 완전히 폐쇄 동작한다. 따라서, 관성이 큰 선회측에서는 그 기동초기에 고부하압력으로 되고, 부하관로(81A혹은 81Ab)에 구비되는 도시하지 않은 안전밸브로부터, 유압펌프(1)로부터 공급된 고압유량이 배출되어, 그 유압동력이 손실된다. 따라서 이 손실에 의하여 부움상승 속도의 저하를 초래한다. 또, 저부하인 부움측에서는 압력보상밸브(82B)에 의한 압력보상제어로 유로를 조이기 때문에 발열하여 손실되고, 이 조임 손실분도 부움상승 속도의 저하를 초래한다. 또한, 유압펌프(1)에는 그 구동원 보호를 위하여 출력이 일정(P·Q=C, P는 토출압력, Q는 토출유량, C는 정수(마력))하도록 펌프 토출유량을 제어하는 도시하지 않은 마력제한 제어용의 경전제어장치도 일반적으로 구비되고, 펌프압이 선회안전밸브의 릴리프압력력까지 상승하기 때문에 토출유량이 감소하고, 이 유량감소에 수반하여 부움상승 속도의 저하를 더욱 초래한다. 따라서, 선회체의 급가속과 부움의 저속도에 의하여, 오퍼레이터는 원활한 (짐)싣기 작업이 불가능해진다.
또, 유압셔블의 정지(整地)작업시 등에는 액츄에이터의 미속(微速)구동(파인콘트롤)성능이 요구된다. 이 경우, 유압펌프(1)의 흡수마력은 작기 때문에 통상 이 펌프의 구동원인 원동기(엔진회전수)의 저속설정에 의하여 액츄에이터로의 유입량을 감소시킴과 동시에, 엔진의 연료소비량도 저감시켰었다. 그러나, 상기 종래의 유압구동장치에 있어서는, 언로드밸브(85)의 스프링(85s)에 의하여 미리 설정되는 압력차에 따라 액츄에이터로의 유입유량이 확보되기 때문에, 도 7의 점선으로 나타낸 바와 같이 원동기의 저속·고속시에도 액츄에이터 속도를 변화시킬 수 없다. 또, 언로드밸브가 차압(差壓)을 확보하도록 작동되고 유압펌프(1)가 네거티브 유량제어되기 때문에, 동도에 나타낸 바와 같이 엔진회전수의 감소에 수반하여 액츄에이터로의 유입량이 포화되고, 오퍼레이터의 지령에 대한 유효스트로크영역이 감소하여 의도한 파인콘트롤 성능이 얻어지지 않는다.
본 발명의 제 1목적은 가변 드로틀부의 스트로크에 대한 액츄에이터로의 유입유량의 상승을 부하압력에 관계없이 일정하게 할 수 있음과 동시에, 중부하 액츄에이터의 미소조작성을 향상시킬 수 있고, 또 중부하 액츄에이터와의 복합조작으로 저부하 액츄에이터의 구동속도의 저하를 방지할 수 있는 유압구동장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2목적은 가변 드로틀부의 스트로크에 대한 액츄에이터로의 유입유량의 상승을 부하압력에 관계없이 일정하게 할 수 있음과 동시에, 엔진회전수에 따라 액츄에이터로의 유입유량을 저감시킬 수 있고, 양호한 파인콘트롤 성능을 얻을 수 있는 유압구동장치를 제공하는데 있다.
도 1는 본 발명의 제 1실시예에 의한 유압구동장치를 나타낸 유압회로도,
도 2는 가변 드로틀밸브의 동작특성을 나타낸 도,
도 3는 압력생성부의 압력발생특성을 나타낸 도,
도 4는 경전(傾轉)제어장치의 유량제어특성을 나타낸 도,
도 5는 유압펌프의 유량특성을 나타낸 도,
도 6은 도 1에 나타낸 실시예의 동작특성을 나타낸 도,
도 7은 도 1에 나타낸 실시예의 동작특성을 나타낸 도,
도 8은 본 발명의 제 2실시예에 의한 유압구동장치를 나타낸 유압회로도,
도 9는 유압펌프의 유량특성을 나타낸 도,
도 10은 본 발명의 제 3실시예에 의한 유압구동장치를 나타낸 유압회로도,
도 11은 콘트롤러의 펌프제어에 관계된 제어기능을 나타낸 블록도,
도 12는 콘트롤러의 가변 드로틀밸브에 관계된 제어기능을 나타낸 블록도,
도 13은 본 발명의 제 4실시예에 의한 유압구동장치를 나타낸 유압회로도,
도 14는 콘트롤러의 펌프제어에 관계된 제어기능을 나타낸 블록도,
도 15는 종래의 유압구동장치를 나타낸 유압회로도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 가변용량형 유압펌프 2n: 경전제어수단(네거티브 콘트롤)
2p: 경전제어수단(포지티브 콘트롤) 3: 공급로
4: 병렬관로(竝列管路) 5: 바이패스통로
6, 7: 액츄에이터 8A, 8B: 방향전환밸브
9A, 9B: 제 1압력조정밸브 9a, 9b: 신호관로
9s: 스프링 10A, 10B: 로드체크밸브
11A, 11B: 체크밸브 12A, 12B: 자기부하 압력검출로
13: 최고부하 압력검출로 14: 드레인드로틀
15: 개폐밸브 18: 모드변환스위치
20A, 20B: 관로 30A, 30B: 조작레버장치
31, 32: 셔틀밸브 33, 33a: 신호관로
33b: 신호관로(포지티브 콘트롤)
34, 35, 36, 37: 파일롯관로 40: 가변 드로틀밸브
41: 제 2압력조정밸브 41s: 스프링
42: 드로틀 43: 저압 릴리프밸브
45: 신호관로(네커티브 콘트롤 신호관로)
50: 콘트롤러 51A, 51B: 전기식 조작레버장치
52A, 52B: 파일롯압력 발생장치53: 압력센서
60: 유압원 61: 비례전자밸브
62: 신호회로 63: 비례전자밸브
64n: 신호관로(네커티브 콘트롤 신호관로)
64p: 신호관로(포지티브 콘트롤 신호관로)
상기 제 1 및 제 2목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음의 구성을 채용한다. 즉, 가변용량형의 유압펌프와, 이 유압펌프로부터 토출되는 유압에 의하여 구동되는 복수의 액츄에이터와, 상기 유압펌프에 압유(壓油)공급로를 거쳐 접속되며, 상기 복수의 액츄에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 복수의 방향전환밸브와 상기 복수의 방향전환밸브를 구동조작하는 복수의 조작레버장치와, 상기 복수의 조작레버장치의 조작량에 따른 유량으로 되도록 상기 유압펌프의 토출유량을 제어하는 펌프제어수단을 구비한 유압구동장치에 있어서, 상기 복수의 액츄에이터의 부하압력을 각각 검출하는 복수의 부하압력 검출로 및 상기 복수의 부하압력 검출로로부터 검출된 부하압력 중 가장 높은 부하압력을 검출하는 최고 부하압력 검출로와, 상기 유압펌프의 압유공급관로로부터 분기되어 하류측이 탱크에 이르는 바이패스통로에 설치되며, 상기 복수의 조작레버장치의 조작량이 증가함에 따라 개구면적을 작게하여 상기 유압펌프의 토출압력을 상승시키는 가변 드로틀수단과, 상기 복수의 방향전환밸브의 가변드로틀부의 하류에 각각 설치되며, 상기 가변드로틀부의 출구측압력이 상기 최고 부하압력 검출로에서 검출된 최고 부하압력과 대략 같아지도록 제어하는 복수의 제 1압력조정밸브와, 상기 바이패스통로의 상기 가변 드로틀수단의 하류에 설치되며, 상기 가변 드로틀수단의 출구측압력이 상기 최고 부하압력 검출로에서 검출된 최고 부하압력과 대략 같아지도록 제어하는 제 2압력조정밸브와, 상기 복수의 부하압력 검출로의 적어도 하나에 설치되며, 대응하는 액츄에이터의 부하압력의 검출·비검출을 선택하는 개폐밸브를 구비하는 구성으로 하는 것이다.
상기 유압구동장치에 있어서, 바람직하게는 상기 복수의 액츄에이터는 중부하를 구동하는 제 1액츄에이터와 상기 제 1액츄에이터보다 작은 부하를 구동하는 제 2액츄에이터를 포함하고, 상기 개폐밸브는 상기 제 1액츄에이터에 대응하는 부하압력 검출로에 설치되어 있다.
또, 바람직하게는 상기 제 1압력조정밸브 및 제 2압력조정밸브는 각각 각 밸브의 상류측 압력이 밸브개방 방향으로 작용하고, 상기 최고 부하압력이 밸브폐쇄 방향으로 작용함과 동시에, 밸브폐쇄 방향으로 스프링력이 부여되는 구성이다.
또한, 상기 펌프 제어장치는 예를들어, 상기 바이패스통로의 상기 제 2압력조정밸브의 더욱 하류에 설치되며, 상기 바이패스통로를 흐르는 유량에 따른 압력을 발생시키는 압력발생수단과, 상기 압력발생수단에서 발생된 압력에 따라 상기 유압펌프의 토출유량을 네거티브 유량제어하는 경전제어수단을 가지는 구성으로 한다.
상기 펌프 제어장치는 상기 복수의 조작수단의 지령치를 검출하는 지령검출수단과, 상기 지령검출수단에서 검출된 지령치에 따라 상기 유압펌프의 토출유량을 포지티브 유량제어하는 경전제어수단을 가지는 구성이어도 좋다.
이상과 같이 구성한 본 발명에 있어서는, 복수의 방향전환밸브의 가변 드로틀부의 하류에, 가변 드로틀부의 출구측압력이 최고 부하압력과 대략 같아지도록 제어하는 복수의 제 1압력 조정밸브를 각각 설치하고, 바이패스통로의 가변 드로틀수단의 하류에, 가변 드로틀수단의 출구측압력이 최고 부하압력과 대략 같아지도록 제어하는 제 2압력조정밸브를 설치함으로써, 방향전환밸브의 가변 드로틀부의 전후차압(前後差壓)과 가변 드로틀수단의 전후차압은 같아지고, 유압펌프의 토출유량은 방향전환밸브의 가변 드로틀부와 가변 드로틀수단의 개구면적비에 따라 분배된다. 이것에 의하여 방향전환밸브의 가변 드로틀부와 가변 드로틀수단의 개구면적비에 따라 방향전환밸브의 스트로크에 따른 액츄에이터로의 유입유량이 부하압력에 관계없이 얻어지고, 그 유입유량의 상승특성은 부하압력에 관계없이 일정해진다.
또, 복수의 부하압력 검출로의 적어도 한 곳에, 대응하는 액츄에이터의 부하압력의 검출·비검출을 선택하는 개폐밸브를 설치함으로써, 이 개폐밸브를 폐쇄하여 부하압력을 비검출로 한 경우, 당해 액츄에이터의 단독구동시에는, 액츄에이터의 부하압력은 검출되지 않기 때문에 최고 부하압력 검출로에서 검출되는 압력은 저압의 예를들어 탱크압력으로 되고, 제 2압력 조정밸브는 가변 드로틀수단의 출구측압력을 탱크압력과 대략 같아지도록 제어한다. 이 때문에, 조작레버장치의 조작량과 연동한 가변 드로틀수단의 개구면적(드로틀 양)에 따른 압력하강으로 유압펌프의 토출압력이 상승하게 되고, 조작레버장치의 조작량에 따른 유압펌프의 토출압력 제어가 가능해져 중부하 액츄에이터의 미소 조작성을 확보할 수 있다.
또한, 개폐밸브에 의하여 부하압력을 비검출한 상태에서 복합구동을 행할 때는, 개폐밸브를 설치한 측의 액츄에이터를 중부하 액츄에이터로 하고, 다른 쪽을 저부하 액츄에이터로 함으로써, 최고 부하압력 검출로에서는 저부하 액츄에이터의 부하압력이 최고 부하압력으로서 검출되고, 제 1 및 제 2압력 조정밸브는 각각 방향전환밸브의 가변 드로틀부와 가변 드로틀수단의 출구측압력이 당해 저부하 액츄에이터측의 부하압력과 대략 같아지도록 제어함으로써, 각각의 전후차압이 같아지도록 제어한다. 이 때문에, 펌프 토출압력이 중부하 액츄에이터의 부하압력보다 낮을 때는, 유압펌프의 토출유량은 저부하 액츄에이터측의 방향전환밸브의 가변 드로틀부와 가변 드로틀수단과의 개구면적에 따라 분배되어 유압펌프의 토출유량이 증대하고, 펌프 토출압력이 중부하 액츄에이터의 부하압력보다 높아지면, 유압펌프의 토출유량은 양쪽 액츄에이터의 방향전환밸브의 가변 드로틀부와 가변 드로틀수단의 개구면적비에 따라 분배되어, 어떠한 경우도 저부하 액츄에이터에는 개구면적비에 따라 펌프 토출유량이 공급되어, 펌프 토출압력이 릴리프압력까지 상승되는 일은 없어 저부하 액츄에이터의 구동속도의 저하를 방지할 수 있다.
또, 제 1 및 제 2 압력 조정밸브는 상기와 같이 방향전환밸브의 가변 드로틀부의 전후차압과 가변 드로틀수단의 전후차압이 같아지도록 제어하는데, 압력보상밸브와 같이 당해 전후차압을 일정하게 유지하는 것은 아니다. 한편, 펌프제어수단은 조작레버장치의 조작량에 따른 유량으로 되도록 유압펌프의 토출유량을 제어한다. 이 때, 펌프제어수단은 로드센싱제어와 같이 펌프 토출압력과 최고 부하압력과의 차압을 확보하도록 제어하는 것은 아니고, 유압펌프의 토출유량을 네거티브 유량제어 또는 포지티브 유량제어하는 구성으로 한다. 이것에 의하여, 원동기의 설정속도를 바꾸어 펌프 토출유량을 증감시켰을 때, 그 증감된 토출유량이 개구면적비에 따라 분배됨으로써, 원동기의 설정속도에 따른 펌프 토출유량의 증감에 연동하여 액츄에이터 유입량이 증감되고, 원동기의 설정속도에 따라 방향전환밸브의 스트로크에 대한 유량특성이 변화하여, 원동기의 저속설정시에 미소한 조작이 행해질 수 있는 파인콘트롤 성능이 얻어진다.
〔실시예〕
이하 본 발명의 실시예를 도면을 이용하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 제 1실시예를 도 1 내지 도 3에 의하여 설명한다. 본 실시예는 네거티브 유량제어하는 펌프 경전제어장치를 구비한 유압구동장치에 본 발명을 적용한 것이다.
도 1에 있어서, 본 실시예의 유압구동장치는, 엔진(19)에 의하여 회전구동되는 가변용량형의 유압펌프(1)와, 이 유압펌프(1)로부터 토출되는 압유에 따라 구동되는 액츄에이터(6, 7)와, 유압펌프(1)에 공급로(3) 및 병렬관로(4A, 4B)를 거쳐 접속되며, 액츄에이터(6, 7)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 방향전환밸브(8A, 8B)와, 방향전환밸브(8A, 8B)를 구동조작하는 조작레버장치(30A, 30B)를 구비하고 있다.
가변용량형펌프(1)의 토출유량의 공급로(3)로부터는 탱크에 이르는 바이패스통로(5)가 분기되어 있고, 바이패스통로(5)에는 가변 드로틀밸브(40)와, 가변 드로틀밸브(40)하류에 위치하는 제 2압력조정밸브(41)가 설치됨과 동시에, 이 바이패스통로(5)에 설치된 가변 드로틀밸브(40) 및 제 2압력조정밸브(41)의 더욱 하류에 드로틀(42)과 저압릴리프밸브(43)로 이루어지는 압력발생부(44)가 설치되고, 압력발생부(44)에서 발생한 압력을 신호관로(45)를 거쳐 펌프(1)의 경전제어장치(2n)로 유도한다. 경전제어장치(2n)는, 가변드로틀밸브(40) 및 제 2압력조정밸브(41)로부터의 바이패스유량의 증감에 의한 압력발생부(44)에서의 발생압력의 증감에 따라 펌프(1)의 토출유량을 증감시켜, 유압펌프(1)의 토출유량을 네거티브 유량제어하도록 구성되어 있다.
방향전환밸브(8A)에는 펌프(1)의 병렬관로(4A)와, 탱크관로(17A)와, 제 1압력조정밸브(9A)에로의 유입관로(20A)와, 제 1압력조정밸브(9A)의 하류의 로드체크밸브(10A)의 유출관로(21A)에 접속되는 분기관로(21Aa, 21Ab)와, 액츄에이터(6)와 접속되는 부하관로(22Aa, 22Ab)가 접속됨과 동시에, 액츄에이터(6)의 방향제어에 대응한 가변드로틀부(8a), 방향제어부(8b) 및 유출부(8c)가 구비되어 있다.
방향전환밸브(8B)에 대해서도 마찬가지이고, 도면 중 방향전환밸브(8A)에 관한 것과 같은 부재에는 같은 부호를 붙여 첨자 A대신에 B를 붙여 나타내고 있다.
또, 로드체크밸브(10A, 10B)의 상류측에는 각각 액츄에이터(6, 7)의 자기부하압력검출로(12A, 12B)가 접속되며, 자기부하압력검출로(12A, 12B)는 체크밸브(11A, 11B)를 거쳐 최고부하압력 검출로(13)에 접속되며 최고 부하압력이 최고부하압력 검출로(13)에서 검출된다. 최고부하압력 검출로(13)에는 드레인용의 드로틀(14)이 접속되어 있다.
또한, 엑츄에이터(6)의 자기부하압력검출로(12A)에는 개폐밸브(15)가 설치되어 있다.
조작레버장치(30A, 30B)는 유압파일롯 방식으로, 각각 조작레버의 조작량에 따른 파일롯 압력을 발생하고, 이 파일롯 압력을 조작레버의 조작방향에 따라 파일롯 관로(34, 36) 또는 (35, 37)로 출력하고, 방향전환밸브(8A, 8B)를 조작레버의 조작량(요구 유량)과 조작방향에 따라 구동조작한다. 또, 파일롯관로(34, 36)또는 (35, 37)에 출력된 파일롯 압력은 각각의 셔틀밸브(31A, 31B)를 거쳐 셔틀밸브(32)로 유도되고, 신호관로(33)에서 파일롯 최고압력이 검출된다.
제 1압력조정밸브(9A, 9B)에는 각각 최고 부하압력검출로(13)에 접속된 신호관로(9b)를 거쳐 제 1압력조정밸브(9A, 9B)를 폐쇄하도록 최고 부하압력이 유도되고, 제 1압력조정밸브(9A, 9B)를 전체폐쇄 위치로 유지하는 약한 스프링(9s)과 함께 폐쇄방향의 제어력이 부여되고, 방향전환밸브(8A, 8B)의 가변 드로틀부(8a)의 출구측압력이 관로(20A, 20B), 신호관로(9a)를 거쳐 제 1압력조정밸브(9A, 9B)를 개방하도록 유도되어 개방방향의 제어력이 부여되어 있고, 따라서 제 1압력조정밸브(9A, 9B)는 각각 방향전환밸브(8A, 8B)의 출구측압력을 개략 최고 부하압력과 동등하도록 제어하고 있다.
바이패스통로(5)에 구비되는 가변 드로틀밸브(40)는 드로틀방향 작동의 파일롯 조작부(40a)와 가변 드로틀밸브(40)를 전체개방 위치로 유지하는 스프링(40b)을 가지며, 파일롯 조작부(40a)에 신호관로(33)에서 검출되는 파일롯 최고압력이 부여됨과 동시에, 이 파일롯 최고압력에 의거하여 제어력의 증가에 따라 개방도가 좁아지도록 연동한다. 즉, 가변 드로틀밸브(40)의 개방도 특성은 도 2에 나타낸 바와 같고, 파일롯 최고압력이 0 또는 작을 때는 가변드로틀밸브(40)는 전체개방되어 있고, 파일롯 최고압력이 증대함에 따라 가변 드로틀밸브(40)의 개구면적이 작아지며, 파일롯 최고압력이 최대가 되면 가변 드로틀밸브(40)의 개구면적은 0, 즉 가변 드로틀밸브(40)는 전체폐쇄되도록 설정되어 있다.
제 2압력조정밸브(41)에는 상기한 최고부하압력 검출로(13)에 접속하는 신호관로(41b)를 거쳐 제 2압력조정밸브(41)를 개방하도록 최고 부하압력이 유도되고, 제 2압력조정밸브(41)를 전체폐쇄 위치로 유지하는 약한 스프링(41s)과 함께 폐쇄방향의 제어력이 부여되며, 가변 드로틀밸브(40)의 출구측압력이 신호관로(41a)를 거쳐 제 2압력조정밸브(41)를 개방하도록 유도되고 개방방향의 제어력이 부여되어 있고, 따라서 제 2압력조정밸브(41)는 가변 드로틀밸브(40)의 출구측압력을 대략 최고 부하압력과 동등하도록 제어하고 있다.
가변 드로틀밸브(40)가 상기와 같이 파일롯 최고 부하압력에 의하여 구동조작될 때의 압력발생부(44)에서 발생하는 압력과 파일롯 최고 부하압력에 의하여 구동되는 방향전환밸브(8A,8B)의 스트로크와의 관계를 도 3에 나타낸다. 압력발생부(44)에서 발생하는 압력은 방향전환밸브의 스트로크가 증가함에 따라 감소한다. 또, 네거티브 유량제어하는 유압펌프(1)의 경전제어장치(2n)의 유량특성은 도 4에 나타낸 바와 같고, 압력발생부(44)에서의 발생압력의 저하에 따라 유압펌프(1)의 토출유량을 증가시킨다. 따라서, 유압펌프(1)의 토출유량은 제 5도에 나타낸 바와 같이, 방향전환밸브(8A,8B)의 스트로크의 증가, 즉 조작레버장치(30A,30B)의 조작량에 따라 증가하도록 제어된다. 즉, 바이패스통로(5)의 압력발생부(44), 신호관로(45) 및 경전제어장치(2n)는, 조작레버장치(30A, 30B)의 조작량에 따른 유량으로 되도록 유압펌프(1)의 토출유량을 제어하는 펌프 제어장치를 구성한다.
개폐밸브(15)는 개방위치와 폐쇄위치를 갖는 밸브이고, 개방위치 작동의 전자조작부(15a)와 폐쇄위치방향 동작의 스프링(15b)을 가지며, 전자조작부(15a)에 모드전환스위치(18)로부터 전기신호가 부여되면 개폐밸브(15)는 폐쇄위치로부터 개방위치로 전환되고, 자기부하압력 검출로(12A)에 의한 액츄에이터(6)의 부하압력의 검출을 가능하게 한다.
이와 같이 구성한 실시예의 동작을 설명한다.
예를들면, 조작레버장치(30A, 30B)가 어떠한 것도 조작되지 않고 방향변환밸브(8A, 8B)가 도시된 상태의 조작중립일 때, 바이패스통로(5)의 가변 드로틀밸브(40)는 전체개방 상태 그대로이다. 또, 최고 부하압력 검출로(13)는 드레인드로틀(14)을 거쳐 탱크에 연통되어있기 때문에, 조작중립시에는 최고부하압력 검출로(13)는 탱크압력으로 되고, 이 최고 부하압력 검출로(13)에 접속하는 제 2압력조정밸브(41)의 관로(41b)에 의하여 제 2압력조정밸브(41)는 전체개방되고, 유압펌프(1)로부터의 압유는 공급로(3), 바이패스통로(5), 가변 드로틀밸브(40), 제 2압력조정밸브(41)를 거쳐 압력발생부(44)로 전량이 흐르고, 드로틀(42)의 상류압력이 높아져 이 압력상승이 신호관로(45)를 거쳐 경전제어장치(2n)에 의하여 펌프 토출유량을 감소시킨다.
여기서 단독 조작에 관하여 액츄에이터(7)측의 구동에 대하여 설명한다.
상기와 같은 중립상태에서 조작레버장치(30B)의 조작으로 파일롯관로(36,37)중 어느 한쪽에 파일롯 압력을 출력하면, 방향전환밸브(8B)가 좌우 어느 한쪽의 방향으로 전환되어 가변 드로틀부(8a)의 개방도가 증가함과 동시에, 이 파일롯압력이 셔틀밸브(31B, 32)를 거쳐 신호관로(33)에 유도되고, 가변 드로틀밸브(40)의 개방도가 감소하기 시작한다. 이것과 동시에, 액츄에이터(7)의 부하압력이 검출로(12B), 체크밸브(11B)를 거쳐 최고 부하압력 검출로(13)에서 검출되고, 이 최고 부하압력 검출로(13)에 접속된 제 1압력조정밸브(9B) 및 제 2압력조정밸브(41)의 각각의 신호관로(9b, 41b)를 거쳐 당해 부하압력이 이들 압력조정밸브를 밸브폐쇄하도록 유도되고, 제 1압력조정밸브(9B)는 방향전환밸브(8B)의 가변 드로틀부(8a)의 출구측압력을, 또는 제 2압력조정밸브(41)는 가변 드로틀밸브(40)의 출구측압력을 대략 액츄에이터(7)의 부하압력과 같아지도록 각각 제어한다. 여기서 방향전환밸브(8B)의 가변 드로틀부(8a)의 입구측압력과 가변 드로틀밸브(40)의 입구측압력은 모두 같은 유압펌프(1)의 토출압력으로 되어 있다. 따라서, 방향전환밸브(8B)의 가변 드로틀부(8a)와 가변 드로틀밸브(40)의 전후차압은 같아지고, 유압펌프(1)의 토출유량은 방향전환밸브(8B)의 가변 드로틀부(8a)와 가변 드로틀밸브(40)와의 개구면적비에 따라 액츄에이터(7)로의 유입유량과 바이패스통로(5)의 바이패스유량으로 분배된다.
이와 같은 상태에서, 예를들어 액츄에이터(7)의 부하압력이 증대하면, 최고 부하압력 검출로(13)로부터 신호관로(41b)를 거쳐 유도된 부하압력이 제 2압력조정밸브(41)의 밸브폐쇄방향으로 작용하고, 이 부하압력의 상승에 따라 제 2압력조정밸브(41)의 개방도가 조여져 바이패스통로(5)의 유량이 감소하기 때문에, 압력발생부(44)의 드로틀(42)에서 생기는 신호압력이 이 유량감소에 따라 저하된다. 그리고, 신호관로(45)를 거쳐 유도된 상기 신호압력의 저하에 따라 경전제어장치(2n)의 네거티브 유량제어에 의하여 유압펌프(1)의 토출유량이 증가하고, 이 증가된 토출유량이 다시 방향전환밸브(8B)의 가변 드로틀부(8a)와 가변 드로틀밸브(40)와의 개구면적에 따라 액츄에이터 유입유량과 바이패스 유량으로 분배된다. 따라서, 도 6에 나타낸 특성도와 같이, 방향전환밸브(8B)의 가변 드로틀부(8a)와 가변 드로틀밸브(40)의 개구면적비에 따라 방향전환밸브(8B)의 스트로크에 따른 액츄에이터(7)로의 유입유량이 부하압력에 관계없이 얻어지고, 그 유입유량의 상승특성은 부하압력에 관계없이 일정해진다.
다음에, 액츄에이터(6)측의 구동에 대하여 설명한다.
도시하는 중립위치에서 조작레버장치(30A)의 조작으로 파일롯관로(34,35)중 어느 한쪽에 파일롯 압력을 출력하면, 방향전환밸브(8A)가 좌우 어느 한쪽의 방향으로 전환되어 가변 드로틀부(8a)의 개방도가 증가함과 동시에, 이 파일롯 압력이 셔틀밸브(31A, 32)를 거쳐 신호관로(33)로 유도되고, 가변 드로틀밸브(40)의 개방도가 감소하기 시작한다. 이 때, 오퍼레이터가 모드전환스위치(18)를 조작하지 않고, 검출로(12)에 설치된 개폐밸브(15)가 폐쇄위치에 있을 때는, 액츄에이터(6)의 부하압력은 개폐밸브(15)에 의하여 검출로(12A)에 의하여 검출되지 않고, 최고 부하압력 검출로(13)의 검출압은 조작중립시와 같은 탱크압력으로 된다. 이 경우, 바이패스 통로(5)의 제 2압력조정밸브(41)는 드로틀 동작하지 않고 완전히 개방된다. 따라서, 파일롯압력과 연동한 가변 드로틀밸브(40)의 개구면적(드로틀 양)에 따른 압력강하로 유압펌프(1)의 토출압력이 상승함과 동시에, 이 바이패스 유량에 의한 압력발생부(44)에서의 발생압력으로 유압펌프(1)의 토출유량이 네거티브 제어된다. 따라서, 조작레버장치(30A)의 조작량(파일롯 압력)에 따른 유압펌프(1)의 토출압력의 제어가 가능해지고, 유압셔블에 있어서 액츄에이터(6)를 선회모터에 사용했을 때, 관성부하가 큰 선회모터 구동의 조작특성을 확보할 수 있다.
다음에, 액츄에이터(6, 7)의 복합구동에 관하여 설명한다.
도시한 중립위치에서 각각의 조작레버장치(30A, 30B)의 조작으로 관로(34,35,36,37)중 어느 한쪽으로 파일롯 압력이 출력되면, 방향전환밸브(8A, 8B)가 각각 좌우 어느 한쪽의 방향으로 전환되어 가변 드로틀부(8a)의 개방도가 증가함과 동시에, 이들 파일롯 압력이 각각의 셔틀밸브(31A, 31B)를 거쳐 셔틀밸브(32)로 유도되고, 파일롯 최고압력이 신호관로(33)에 유도되어 가변 드로틀밸브(40)의 개방도가 감소하기 시작한다. 이 때, 오퍼레이터가 모드전환스위치(18)를 조작하지 않고, 검출로(12)에 설치된 개폐밸브(15)가 폐쇄위치에 있을 때는, 최고 부하압력 검출로(13)에서 검출되는 최고 부하압력은 액츄에이터(7)측의 부하압력으로 된다. 따라서, 이 최고 부하압력 검출로(13)에 접속된 각각의 제 1압력조정밸브(9A, 9B) 및 제 2압력조정밸브(41)의 각각의 신호관로(9b, 9b, 41b)를 거쳐 당해 액츄에이터(7)의 부하압력이 이들 압력조정밸브를 밸브폐쇄하도록 유도되고, 제 1압력조정밸브(9A, 9B)는 방향전환밸브(8A, 8B)의 가변 드로틀부(8a)의 출구측압력을, 또는 제 2압력조정밸브(41)는 가변 드로틀밸브(40)의 출구측압력을 각각 대략 액츄에이터(7)의 부하압력과 동등해지도록 제어하여, 방향전환밸브(8A, 8B)의 가변 드로틀부(8a, 8a)와 가변 드로틀밸브(40)의 전후차압은 같아진다. 또, 이 상태에서의 바이패스통로(5)의 유량에 따라 압력발생부(44)에서 발생한 압력에 의하여 유압펌프(1)의 토출유량이 네거티브 제어된다. 이 때문에, 펌프 토출압력이 액츄에이터(6)의 부하압력보다 낮을 때는, 유압펌프(1)의 토출유량은 액츄에이터(7)측의 방향변환밸브(8B)의 가변 드로틀부(8a)와 가변 드로틀밸브(40)과의 개구면적비에 따라 액츄에이터 유입유량과 바이패스 유량으로 분배되고, 유압펌프(1)의 토출유량이 증대하고, 펌프 토출압력이 액츄에이터(6)의 부하압력보다 높아지면, 유압펌프(1)의 토출유량은 양쪽의 액츄에이터(6, 7)의 방향전환밸브(8A, 8B)의 가변 드로틀부(8a, 8a)와 가변 드로틀밸브(40)와의 개구면적비에 따라 액츄에이터 유입유량과 바이패스 유량으로 분배되어, 어떠한 경우도 액츄에이터(7)에는 개구면적비에 따라 펌프 토출유량이 공급된다. 따라서, 유압셔블에 있어서, 액츄에이터(6)를 선회용, 액츄에이터(7)를 부움용으로 하면, 선회와 부움(올림)과의 복합구동시에, 저부하측의 부움액츄에이터(7)의 부하압력을 기준으로하여 바이패스 통로(5)의 제 2압력조정밸브(41) 및 각각의 제 1압력조정밸브(9A, 9B)가 작동하므로, 유압펌프(1)의 토출압력이 릴리프압력까지 상승하지 않아 부움속도를 충분히 확보할 수 있고, 오퍼레이터는 의도하는 (짐)싣기 작업을 원활하게 행할 수 있다.
또, 예를들어 경사지에서의 선회구동시나 선회각이 큰 (짐)싣기 작업시 등에서 선회가속을 위한 구동압을 필요로 하는 경우에는, 오퍼레이터는 모드전환스위치(18)를 조작하여 액츄에이터(6)의 자기부하압력 검출로(12A)에 설치한 개폐밸브(15)를 개방위치로 전환한다. 이것에 의하여 자기부하압력 검출로(12A)에 의하여 액츄에이터(6)의 부하압력을 검출할 수 있게 되고, 최고 부하압력 검출로(13)에서 그 부하압력이 검출되며, 바이패스 통로(5)의 제 2압력조정밸브(41) 및 제 1압력조정밸브(9A, 9B)가 드로틀 작동하므로, 고압의 펌프 토출압력을 확보할 수 있고, 조작성, 작업성을 한층 도모할 수 있다.
또한, 본 실시예의 유압구동장치에 있어서는, 압력보상밸브를 사용하는 경우와 같이 방향전환밸브(8A, 8B)의 가변 드로틀부(8a, 8a)와 가변 드로틀밸브(40)의 전후차압을 일정하게 유지하도록 제어하는 것은 아니고, 방향전환밸브(8A, 8B)의 가변 드로틀부(8a, 8a)와 가변 드로틀밸브(40)의 전후차압이 같아지도록 제어함으로써, 유압펌프(1)의 토출유량을 방향전환밸브(8A, 8B)의 가변 드로틀부(8a, 8a)와 가변 드로틀밸브(40)와의 개구면적비에 따라 액츄에이터 유량과 바이패스 유량으로 분배하고 있다. 또, 유압펌프(1)의 토출유량에 대해서도, 이른바 로드센싱제어와 같이 펌프 토출압력과 최고 부하압력과의 차압을 확보하도록 제어하는 것은 아니고, 압력발생부(44)와 경전제어장치(2n)에 의하여 조작레버장치(30A, 30B)의 조작량에 따라 증가하도록 제어하고 있다. 이 때문에, 엔진(19)의 설정속도를 바꾸어 펌프 토출유량을 증감시켰을 때, 그 증감된 토출유량이 개구면적비에 따라 분배되게 되고, 엔진(19)의 설정속도에 따른 펌프 토출유량의 증감에 연동하여 액츄에이터 유입량을 증감시킬 수 있다. 즉, 엔진(19)의 설정속도에 따라 방향전환밸브(8A, 8B)의 스트로크에 대한 유량특성은 도 7에 F1∼F3로 나타낸 바와 같이 변화하고, 특성 F3에 나타낸 바와 같이 엔진(19)의 저속 설정시에 미소한 조작을 행할 수 있는 파인콘트롤 성능이 얻어진다.
여기서, 로드센싱 제어와 같이 펌프 토출압력과 최고 부하압력과의 차압을 확보하도록 제어되는 경우는 방향전환밸브(8A, 8B)의 가변 드로틀부(8a, 8a)의 전후차압이 일정하게 유지되기 때문에, 도 7의 점선으로 나타낸 바와 같이, 엔진(19)의 설정속도를 바꾸어도 액츄에이터 속도를 바꿀 수는 없다. 또, 엔진(19)의 회전수 저하에 수반하여 액츄에이터로의 유입유량이 포화되고, 오퍼레이터의 지령에 대한 유효 스트로크영역이 감소하여 의도한 파인콘트롤 성능이 얻어지지 않는다.
이상과 같이 본 실시예에 의하면 방향전환밸브(8A, 8B)의 가변 드로틀부(8a, 8a)의 스트로크에 대한 액츄에이터로의 유입유량의 상승 특성을 부하압력에 관계없이 일정하게 할 수 있고, 부하의 증감에 있어서도 조작감각의 변화가 없는 부하감응형의 유압구동장치를 제공할 수 있다. 또, 개폐밸브(15)를 폐쇄하여 액츄에이터(6)의 부하압력을 비검출로 함으로써, 액츄에이터(6)를 중부하로 하고 그 단독구동을 행할 때는 펌프 토출출력의 제어가 가능해져, 미소 조작성을 향상시킬 수 있다. 또한, 액츄에이터(6, 7)의 복합 구동조작에서는 펌프 토출압력이 릴리프압력까지 상승하는 일은 없어, 중부하 액츄에이터(6)의 급가속과 저부하 액츄에이터(7)의 구동속도의 저하를 방지할 수 있다.
또, 엔진(19)의 회전수에 따라 액츄에이터(6, 7)로의 유입유량을 증감시킬 수 있어, 양호한 파인콘트롤 성능을 얻을 수 있다.
본 발명의 제 2실시예를 도 8에 의하여 설명한다. 본 실시예는 포지티브 유량제어하는 펌프 경전제어장치를 구비한 유압구동장치에 본 발명을 적용한 것이다. 도 8 중, 도 1에 나타낸 부재와 동등한 부재에는 동일한 부호를 붙였다.
도 8에 있어서, 유압펌프(1)에는 도 9에 나타낸 바와 같이 포지티브 유량제어특성을 가지는 경전제어장치(2p)가 구비되고, 따라서 제 1실시예에 있어서의 네거티브 유량제어에 관계된 도 1의 바이패스통로(5)의 최하류의 압력발생부(44)(드로틀(42) 및 저압릴리프밸브(43))는 없고, 포지티브 유량제어에 관계되는 조작레버장치(30A, 30B)에 의한 파일롯 최고압력이 바이패스통로(5)의 가변 드로틀밸브(40)의 파일롯 조작부(40a) 및 경전제어장치(2p)에 신호관로(33) 및 각각의 신호관로(33a, 33b)를 거쳐 유도된다.
이와 같이 구성되는 본 실시예에 있어서는, 조작레버장치(30A, 30B)가 모두 조작되지 않고 방향전환밸브(8A, 8B)가 도시상태의 조작중립시, 제 2압력조정밸브(41)의 관로(41b)는 최고부하압력 검출로(13)의 드레인드로틀(14)을 거쳐 탱크에 연통하고 있고, 제 2압력조정밸브(41)는 완전개방되어 유압펌프(1)로부터의 압유는 공급로(3), 바이패스 통로(5), 가변 드로틀밸브(40), 제 2압력조정밸브(41)를 거쳐 탱크로 전량이 흐름과 동시에, 파일롯 관로(34,35,36,37)에는 어떠한 것도 입력되지 않고, 셔틀밸브(32) 및 신호관로(33, 33b)를 거쳐 접속된 경전제어장치(2p)의 포지티브 유량제어에 의하여 펌프 토출유량이 감소된다.
액츄에이터(7)의 방향전환밸브(8B)가 도시한 좌우 어느 한쪽 방향으로 전환되도록 조작레버장치(30A)를 조작하면, 대응하는 파일롯 압력이 셔틀밸브(31, 32), 신호관로(33)를 거쳐 신호관로(33b)로 유도되고, 그 신호압력(파일롯 압력)에 의거하여 경전제어장치(2p)의 포지티브 유량제어가 행해지고, 유압펌프(1)의 토출유량이 증가한다. 이것과 동시에, 관로(33a)에 유도되는 신호압력(파일롯 압력)에 의하여 가변 드로틀밸브(40)의 개방도가 감소됨과 동시에, 방향전환밸브(8B)의 가변 드로틀부(8a)의 개방도가 증가하기 시작한다. 또, 액츄에이터(7)의 부하압력이 검출로(12B), 체크밸브(11B)를 거쳐 최고 부하압력 검출로(13)에서 검출되고, 이 최고부하압력 검출로(13)에 접속된 제 1압력조정밸브(9B) 및 제 2압력조정밸브(41)의 각각의 신호관로(9b, 41b)를 거쳐 이 최고 부하압력이 이들 압력조정밸브를 밸브폐쇄하도록 유도되고, 제 1압력조정밸브(9B)는 방향전환밸브(8B)의 가변 드로틀부(8a)의 출구측압력을, 또 제 2압력조정밸브(41)는 가변 드로틀밸브(40)의 출구측압력을 대략 그 검출한 부하압력과 동등해지도록 각각 제어한다. 따라서, 유압펌프(1)의 토출유량은 방향전환밸브(8B)의 가변 드로틀부(8a)와 가변 드로틀밸브(40)와의 개구면적비에 따라 액츄에이터(7)로의 유입유량과 바이패스통로(5)의 바이패스 유량으로 분배되고, 제 1실시예과 같은 효과가 얻어진다.
또, 액츄에이터(6)의 단독구동 혹은 액츄에이터(6)와 액츄에이터(7)와의 복합구동에 있어서, 제 1실시예와 마찬가지로 자기부하압력 검출로(12A)에 개폐밸브(15)를 구비하고, 최고부하압력 검출로(13)로의 부하압력의 검출을 변환시킴으로써 바이패스 통로(5)의 제 2압력조정밸브(41)를 완전개방 작동 혹은 저부하압력에 의거하여 작동시킬 수 있고, 이 경우도 제 1실시예와 같은 효과가 얻어진다.
또한, 포지티브 제어를 이용한 본 실시예의 유압구동장치에 있어서도, 조작레버장치(30a, 30B)의 조작량에 따라 제어되는 유압펌프(1)의 토출유량을 각각의 드로틀 개구면적비에 있어서 액츄에이터 유입유량과 바이패스 유량으로 분배하고 있으므로, 제 1실시예와 마찬가지로 엔진(19)의 저속설정시에 미소한 조작을 행할 수 있는 파인콘트롤 성능이 얻어진다.
본 발명의 제 3실시예를 도 10 내지 도 12에 의하여 설명한다. 본 실시예는 전자제어로 네거티브 유량제어하는 유압구동장치에 본 발명을 적용한 것이다. 도 10 중, 도 1에 나타낸 부재와 동등한 부재에는 같은 부호를 붙이고 있다.
도 10에 있어서 방향전환밸브(8A, 8B)의 구동조작부는, 전기식 조작레버장치(51A, 51B)와 콘트롤러(50)와 파일롯 압력 발생장치(52A, 52B)로 이루어지고, 전기식 조작레버장치(51A, 51B)의 입력지령에 따른 파일롯 압력이 각각의 파일롯관로(34,35,36,37)로 출력된다.
유압원(60)에는 콘트롤러(50)에 의하여 제어되는 비례전자밸브(61, 63)가 접속되고, 비례전자밸브(61)는 신호관로(62)를 거쳐 바이패스 통로(5)의 가변 드로틀밸브(40)의 파일롯 조작부(40a)에 접속되어 가변 드로틀밸브(40)를 구동하고, 비례전자밸브(63)는 신호관로(64n)를 거쳐 경전제어부(2n)에 접속되어 이것을 구동한다.
바이패스 통로(5)의 가변 드로틀밸브(40), 제 2압력조정밸브(41)의 최하류에는 드로틀(42)과 저압릴리프밸브(43)로 이루어지는 압력발생부(44)가 도 1에 나타낸 제 1실시예와 마찬가지로 구비되고, 압력발생부(44)에서 발생한 압력은 압력센서(53)를 거쳐 콘트롤러(50)에 검출된다.
콘트롤러(50)에 의한 유압펌프(1)의 네거티브 유량제어는, 예를들어 도 11에 나타낸 바와 같이 전기식 조작레버장치(51A, 51B)의 입력조작량(Vc1, Vc2)과 압력센서(53)의 검출량(Pn)에 의하여 액츄에이터(6, 7)마다의 필요유량을 구하고 (블록(100, 101)), 이 총합(블록(102))에 따른 펌프 목표 경전량(傾轉量)을 얻는데 필요한 파일롯 압력 상당의 비례전자밸브(63)의 구동전류를 제어연산하고 (블록(103)), 비례전자밸브(63)에 그 전류를 출력한다.
또, 가변 드로틀밸브(40)의 제어는, 예를들어 도 12에 나타낸 바와 같이 전기식 조작레버장치(51A, 51B)의 입력조작량(Vc1, Vc2)의 최대치를 구하고 (블록(110)), 이 최대치에 따른 파일롯 압력 상당의 비례전자밸브(61)의 구동전류를 제어연산하고(블록(111)), 비례전자밸브(61)에 그 전류를 출력한다.
이와 같이 구성된 본 실시예에 있어서는, 전기식 조작레버장치(51A, 51B)의 조작량에 따라 파일롯압력 발생장치(52A, 52B)로부터 출력된 파일롯 압력에 의하여 방향전환밸브(8A, 8B)가 구동제어됨과 동시에, 가변 드로틀밸브(40) 및 경전제어장치(2n)가 콘트롤러(50) 및 비례전자밸브(61, 63)를 거쳐 제어되고, 전자제어로 네거티브 유량제어하는 유압구동장치에 있어서 도 1에 나타낸 제 1실시예와 같은 효과가 얻어진다. 또, 콘트롤러(50)를 구비하고 조작레버장치의 지령에 의하여 액츄에이터마다의 필요유량을 연산하여 네거티브 유량제어의 펌프 목표치를 설정할 수 있으므로, 여러 가지의 조작패턴, 즉 조작형태에 적응시킬 수 있게 된다.
본 발명의 제 4실시예를 도 13, 도 14 및 앞서의 도 12에 의하여 설명한다. 본 실시예는 전자제어로 포지티브 유량제어하는 유압구동장치에 본 발명을 적용한 것이다. 도 13 중, 도 1, 도 8 및 도 10에 나타낸 부재와 동등한 부재에는 같은 부호를 붙이고 있다.
도 13에 있어서 유압펌프(1)에는 포지티브 유량제어하는 경전제어장치(2p)가 구비되고, 따라서 네거티브 유량제어에 관계된 도 10의 바이패스 통로(5)의 최하류의 압력발생부(44)(드로틀(42), 저압릴리프밸브(43)) 및 압력센서(53)는 없고, 콘트롤러(50)에 제어되는 비례전자밸브(63)는 신호관로(64p)를 거쳐 경전제어부(2p)에 접속되어 이것을 구동한다.
콘트롤러(50)에 의한 유압펌프(1)의 포지티브 유량제어는, 예를들어 도 14에 나타낸 바와 같이 전기식 조작레버장치(51A, 51B)의 입력조작량(Vc1, Vc2)에 의하여 액츄에이터(6, 7)마다의 필요유량을 구하고(블록(100A, 101A)), 이 총합(블록(102))에 따른 펌프 목표경전량을 얻는데 필요한 파일롯 압력 상당의 비례전자밸브(63)의 구동전류를 제어연산하고(블록(103)), 비례전자밸브(63)에 그 전류를 출력한다.
이와 같이 구성된 본 실시예에 있어서는, 전기식 조작레버장치의 조작량에 따라 파일롯압력 발생장치(52A, 52B)로부터 출력되는 바이패스 압력에 의하여 방향전환밸브(8A, 8B)가 구동제어됨과 동시에, 가변 드로틀밸브(40) 및 경전제어장치(2p)가 콘트롤러(50) 및 비례전자밸브(61, 63)를 거쳐 제어되고, 전자제어로 포지티브 유량제어하는 유압구동장치에 있어서 도 8에 나타낸 제 2실시예와 같은 효과가 얻어진다. 또, 콘트롤러(50)를 구비하고 조작레버장치의 지령에 의하여 액츄에이터마다의 필요유량을 연산하여 포지티브 유량제어의 펌프 목표치를 설정할 수 있으므로, 여러 가지의 작업형태에 적응시킬 수 있게 된다.
이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 유압구동장치에 의하면 방향전환밸브의 가변 드로틀밸브의 스트로크에 대한 액츄에이터로의 유입유량의 상승특성을 부하압력에 관계없이 일정하게 할 수 있고, 부하의 증감에 있어서도 조작감각의 변화가 없는 부하감응형의 유압구동장치를 제공할 수 있다. 또, 개폐밸브를 폐쇄하고 부하압력을 비검출로 함으로써 대응하는 액츄에이터의 단독구동에서는 펌프 토출압력의 제어가 가능해져 미소 조작성이 향상될 수 있음과 동시에, 복합구동에서는 펌프 토출압력이 릴리프압력까지 상승하는 일 없이 중부하 액츄에이터의 급가속과 저부하 액츄에이터의 구동속도의 저하를 방지할 수 있다.
또, 원동기의 회전수에 따라 액츄에이터 유입유량을 증감시킬 수 있어 양호한 파인콘트롤 성능을 얻을 수가 있다.

Claims (20)

  1. 가변용량형의 유압펌프(1)와, 상기 유압펌프로부터 토출되는 유압에 의하여 구동되는 복수의 액츄에이터(6, 7)와, 상기 유압펌프(1)에 압유공급로(22A, 22B)를 거쳐 접속되며, 상기 복수의 액츄에이터(6, 7)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 복수의 방향전환밸브(8A, 8B)와, 상기 복수의 방향전환밸브(8A, 8B)를 구동조작하는 복수의 조작레버장치(30A, 30B)와, 상기 복수의 조작레버장치(30A, 30B)의 조작량에 따른 유량으로 되도록 상기 유압펌프의 토출유량을 제어하는 펌프제어수단(2n)을 구비한 유압구동장치에 있어서,
    상기 복수의 액츄에이터(6, 7)의 부하압력을 각각 검출하는 복수의 자기부하압력 검출로(12A, 12B) 및 상기 복수의 자기부하압력 검출로(12A, 12B)에 의해 검출된 부하압력 중 가장 높은 부하압력을 검출하는 최고 부하압력 검출로(13)와,
    상기 유압펌프(1)의 압유공급로(3)로부터 분기되어 하류측이 탱크에 이르는 바이패스통로에 설치되며, 상기 복수의 조작레버장치(30A, 30B)의 조작량이 증가함에 따라 개구면적을 작게하여 상기 유압펌프의 토출압력을 상승시키는 가변 드로틀수단(40)과,
    상기 복수의 방향전환밸브(8A, 8B)의 가변드로틀부(8a, 8a)의 하류에 각각 설치되며, 상기 가변드로틀부(8a, 8a)의 출구측압력이 상기 최고 부하압력 검출로(13)에서 검출된 최고 부하압력과 대략 같아지도록 제어하는 복수의 제 1압력조정밸브(9A, 9B)와,
    상기 바이패스통로(5)의 상기 가변 드로틀수단(40)의 하류에 설치되며, 상기 가변 드로틀수단(40)의 출구측압력이 상기 최고 부하압력 검출로(13)에서 검출된 최고 부하압력과 대략 같아지도록 제어하는 제 2압력조정밸브(41)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1압력조정밸브(9A, 9B) 및 제 2압력조정밸브(41)는, 각각 각 밸브의 상류측 압력이 밸브개방방향으로 작용하고, 상기 최고부하압력이 밸브폐쇄방향으로 작용하는 동시에, 밸브폐쇄방향으로 스프링력이 부여되는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 복수의 액츄에이터(6, 7)는 중부하를 구동하는 제 1액츄에이터와 상기 제 1액츄에이터보다 작은 부하를 구동하는 제 2액츄에이터를 포함하며, 상기 개폐밸브(15)는 상기 제 1액츄에이터에 대응하는 최고부하압력 검출로(13)에 설치되는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  4. 가변용량형의 유압펌프(1)와, 상기 유압펌프(1)로부터 토출되는 유압에 의하여 구동되는 복수의 액츄에이터(6, 7)와, 상기 유압펌프(1)에 압유공급로(22A, 22B)를 거쳐 접속되며, 상기 복수의 액츄에이터(6, 7)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 복수의 방향제어밸브(8A, 8B)와, 상기 복수의 방향제어밸브(8A, 8B)를 구동조작하는 복수의 조작레버장치(30A, 30B)와, 상기 복수의 조작레버장치(30A, 30B)의 조작량에 따른 유량으로 되도록 상기 유압펌프(1)의 토출유량을 제어하는 펌프제어수단(2n)을 구비한 유압구동장치에 있어서,
    상기 복수의 액츄에이터(6, 7)의 부하압력을 각각 검출하는 복수의 자기부하압력 검출로(12A, 12B) 및 상기 복수의 자기부하압력 검출로(12A, 12B)에 의해 검출된 부하압력 중 가장 높은 부하압력을 검출하는 최고 부하압력검출로(13)와,
    상기 유압펌프(1)의 압유공급유로(3)로부터 분기되어 하류측이 탱크에 이르는 바이패스통로(5)에 설치되며, 상기 복수의 조작레버장치(30A, 30B)의 조작량이 증가함에 따라 개구면적을 작게하여 상기 유압펌프의 토출압력을 상승시키는 가변 드로틀수단(40)과,
    상기 복수의 방향전환밸브(8A, 8B)의 가변드로틀부(8a, 8a)의 하류에 각각 설치되며, 상기 가변드로틀부(8a, 8a)의 출구측압력이 상기 최고 부하압력 검출로(13)에서 검출된 최고 부하압력과 대략 같아지도록 제어하는 복수의 제 1압력조정밸브(9A, 9B)와,
    상기 바이패스통로(5)의 상기 가변 드로틀수단(40)의 하류에 설치되며, 상기 가변 드로틀수단(40)의 출구측압력이 상기 최고 부하압력 검출로(13)에서 검출된 최고 부하압력과 대략 같아지도록 제어하는 제 2압력조정밸브(41)와,
    상기 복수의 최고부하압력 검출로(13)의 적어도 하나에 설치되며, 대응하는 액츄에이터의 부하압력의 검출·비검출을 선택하는 개폐밸브(15)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1압력조정밸브(9A, 9B) 및 제 2압력조정밸브(41)는, 각각 각 밸브의 상류측 압력이 밸브개방 방향으로 작용하고, 상기 최고 부하압력이 밸브폐쇄 방향으로 작용함과 동시에, 밸브폐쇄 방향으로 스프링력이 부여되는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 복수의 액츄에이터(6, 7)는 중부하를 구동하는 제 1액츄에이터와 상기 제 1액츄에이터보다 작은 부하를 구동하는 제 2액츄에이터를 포함하고, 상기 개폐밸브(15)는 상기 제 1액츄에이터에 대응하는 최고부하압력검출로(13)에 설치되는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  7. 가변용량형의 유압펌프(1)와, 상기 유압펌프(1)로부터 토출되는 유압에 의하여 구동되는 복수의 액츄에이터(6, 7)와, 상기 유압펌프(1)에 압유공급로(22A, 22B)를 거쳐 접속되며, 상기 복수의 액츄에이터(6, 7)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 복수의 방향제어밸브(8A, 8B)와, 상기 복수의 방향제어밸브(8A, 8B)를 구동조작하는 복수의 조작레버장치(30A, 30B)와, 상기 복수의 조작레버장치(30A, 30B)의 조작량에 따른 유량으로 되도록 상기 유압펌프(1)의 토출유량을 제어하는 펌프제어수단(2n)을 구비한 유압구동장치에 있어서,
    상기 복수의 액츄에이터(6, 7)의 부하압력을 각각 검출하는 복수의 자기부하압력 검출로(12A, 12B) 및 상기 복수의 자기부하압력 검출로(12A, 12B)에 의해 검출된 부하압력 중 가장 높은 부하압력을 검출하는 최고 부하압력검출로(13)와,
    상기 유압펌프(1)의 압유공급로(3)로부터 분기되어 하류측이 탱크에 이르는 바이패스통로(5)에 설치되며, 상기 복수의 조작레버장치(30A, 30B)의 조작량이 증가함에 따라 개구면적을 작게하여 상기 유압펌프의 토출압력을 상승시키는 가변 드로틀수단(40)과,
    상기 복수의 방향전환밸브(8A, 8B)의 가변드로틀부(8a, 8a)의 하류에 각각 설치되며, 상기 가변드로틀부(8a, 8a)의 출구측압력이 상기 최고 부하압력 검출로(13)에서 검출된 최고 부하압력과 대략 같아지도록 제어하는 복수의 제 1압력조정밸브(9A, 9B)와,
    상기 바이패스통로(5)의 상기 가변 드로틀수단(40)의 하류에 설치되며, 상기 가변 드로틀수단(40)의 출구측압력이 상기 최고 부하압력 검출로(13)에서 검출된 최고 부하압력과 대략 같아지도록 제어하는 제 2압력조정밸브(41)와,
    상기 복수의 최고부하압력 검출로(13)의 적어도 하나에 설치되며, 대응하는 액츄에이터의 부하압력의 검출·비검출을 선택하는 개폐밸브(15)와,
    상기 바이패스통로(5)의 상기 제 2압력조정밸브(41)의 더욱 하류에 설치되며, 상기 바이패스통로(5)를 흐르는 유량에 따른 압력을 발생시키는 압력발생수단 (44)과,
    상기 압력발생수단(44)에서 발생한 압력에 따라 상기 유압펌프(1)의 토출유량을 네거티브 유량제어하는 펌프제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1압력조정밸브(9A, 9B) 및 제 2압력조정밸브(41)는, 각각 각 밸브의 상류측 압력이 밸브개방방향으로 작용하고, 상기 최고부하압력이 밸브폐쇄방향으로 작용하는 동시에, 밸브폐쇄방향으로 스프링력이 부여되는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 복수의 액츄에이터(6, 7)는 중부하를 구동하는 제 1액츄에이터와 상기 제 1액츄에이터보다 작은 부하를 구동하는 제 2액츄에이터를 포함하고, 상기 개폐밸브(15)는 상기 제 1액츄에이터에 대응하는 최고부하압력검출로(13)에 설치되는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  10. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 펌프제어수단은 상기 유압펌프(1)의 경전각을 네거티브 유량제어하는 경전제어장치(2n)와, 상기 바이패스통로(5)의 상기 제 2압력조정밸브(41)의 더욱 하류에 설치되고, 상기 바이패스통로(5)를 흐르는 유량에 따른 압력을 발생시키는 압력발생수단(44)과, 상기 압력발생수단(44)에서 발생한 압력을 상기 경전제어장치로 전달하는 관로를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 펌프제어수단은 상기 유압펌프(1)의 경전각을 네거티브 유량제어하는 경전제어장치(2n)와, 상기 바이패스통로(5)의 상기 제 2압력조정밸브(41)의 더욱 하류에 설치되고, 상기 바이패스통로(5)를 흐르는 유량에 따른 압력을 발생시키는 압력발생수단(44)과, 상기 압력발생수단(44)에서 발생한 압력을 상기 경전제어장치로 전달하는 관로를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  12. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 펌프제어수단은 상기 유압펌프(1)의 경전각을 네거티브 유량제어하는 경전제어장치(2n)와, 유압원(60)과,상기 유압원(60)으로부터의 압유압력을 제어하고, 상기 경전제어장치(2n)로 전달하는 비례전자밸브(63)와, 상기 바이패스통로(5)의 상기 제 2압력조정밸브(41)의 더욱 하류에 설치되며, 상기 바이패스 통로(5)를 흐르는 유량에 따른 압력을 발생시키는 압력발생수단(44)과, 상기 압력발생수단 (44)에서 발생하는 압력을 검출하는 압력센서(53)와, 상기 압력센서(53)로부터의 신호와 상기 전기식 조작레버장치(51A, 51B)의 입력조작량에 의거하여 상기 비례전자밸브(63)에 구동전류를 출력하는 콘트롤러(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 펌프제어수단은 상기 유압펌프(1)의 경전각을 네거티브 유량제어하는 경전제어장치(2n)와, 유압원(60)과,상기 유압원(60)으로부터의 압유압력을 제어하고, 상기 경전제어장치(2n)로 전달하는 비례전자밸브(63)와, 상기 바이패스통로(5)의 상기 제 2압력조정밸브(41)의 더욱 하류에 설치되며, 상기 바이패스 통로(5)를 흐르는 유량에 따른 압력을 발생시키는 압력발생수단(44)과, 상기 압력발생수단(44)에서 발생하는 압력을 검출하는 압력센서(53)와, 상기 압력센서(53)로부터의 신호와 상기 전기식 조작레버장치(51A, 51B)의 입력조작량에 의거하여 상기 비례전자밸브(63)에 구동전류를 출력하는 콘트롤러(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  14. 가변용량형의 유압펌프(1)와, 이 유압펌프(1)로부터의 토출되는 압유에 의해 구동되는 복수의 액츄에이터(6, 7)와, 상기 유압펌프(1)에 압유공급로(22A, 22B)를 거쳐 접속되며, 상기 복수의 액츄에이터(6, 7)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 복수의 방향제어밸브(8A, 8B)와, 상기 복수의 방향제어밸브(8A, 8B)를 구동하는 복수의 조작레버장치(30A, 30B)와, 상기 복수의 조작레버장치(30A, 30B)의 조작량에 따른 유량으로 되도록 상기 유압펌프(1)의 토출유량을 제어하는 펌프제어수단(2n)을 구비한 유압구동장치에 있어서,
    상기 복수의 액츄에이터(6, 7)의 부하압력을 각각 검출하는 복수의 자기부하압력 검출로(12A, 12B) 및 상기 복수의 자기부하압력 검출로(12A, 12B)에 의해 검출된 부하압력 중 가장 높은 부하압력을 검출하는 최고 부하압력검출로(13)와,
    상기 유압펌프(1)의 압유공급로(3)로부터 분기되어 하류측이 탱크에 이르는 바이패스통로(5)에 설치되며, 상기 복수의 조작레버장치(30A, 30B)의 조작량이 증가함에 따라 개구면적을 작게하여 상기 유압펌프의 토출압력을 상승시키는 가변 드로틀수단(40)과,
    상기 복수의 방향전환밸브(8A, 8B)의 가변드로틀부(8a, 8a)의 하류에 각각 설치되며, 상기 가변드로틀부(8a, 8a)의 출구측압력이 상기 최고 부하압력 검출로(13)에서 검출된 최고 부하압력과 대략 같아지도록 제어하는 복수의 제 1압력조정밸브(9A, 9B)와,
    상기 바이패스통로(5)의 상기 가변 드로틀수단(40)의 하류에 설치되며, 상기 가변 드로틀수단(40)의 출구측압력이 상기 최고 부하압력 검출로(13)에서 검출된 최고 부하압력과 대략 같아지도록 제어하는 제 2압력조정밸브(41)와,
    상기 복수의 최고부하압력 검출로(13)의 적어도 하나에 설치되며, 대응하는 액츄에이터의 부하압력의 검출·비검출을 선택하는 개폐밸브(15)와, 복수의 조작레버장치의 지령치를 검출하는 지령검출수단과,
    상기 지령검출수단에서 검출된 지령치에 따라 상기 유압펌프의 토출유량을 포지티브 유량제어하는 펌프제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1압력조정밸브(9A, 9B) 및 제 2압력조정밸브(41)는, 각각 각 밸브의 상류측 압력이 밸브개방방향으로 작용하고, 상기 최고부하압력이 밸브폐쇄방향으로 작용하는 동시에, 밸브폐쇄방향으로 스프링력이 부여되는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  16. 제 14항 또는 제 15항에 있어서,
    상기 복수의 액츄에이터(6, 7)는 중부하를 구동하는 제 1액츄에이터와 제 1액츄에이터보다 작은 부하를 구동하는 제 2액츄에이터를 포함하고, 상기 개폐밸브 (15)는 상기 제 1액츄에이터에 대응하는 최고부하압력검출로(13)에 설치되는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  17. 제 14항 또는 제 15항에 있어서,
    상기 펌프제어수단은 상기 유압펌프(1)의 경전각을 포지티브 유량제어하는 경전제어장치(2n)와, 상기 가변 드로틀수단(40)에 가해지는 조작레버장치(30A, 30B)에 의해 파일롯압유를 상기 경전제어장치(2n)로 전달하는 신호관로(33b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 펌프제어수단은 상기 유압펌프(1)의 경전각을 포지티브 유량제어하는 경전제어장치(2n)와, 상기 가변 드로틀수단(40)에 가해지는 조작레버장치(30A, 30B)에 의해 파일롯압유를 상기 경전제어장치(2n)로 전달하는 신호관로(33b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  19. 제 14항 또는 제 15항에 있어서,
    상기 펌프제어수단은 상기 유압펌프(1)의 경전각을 포지티브 유량제어하는 경전제어장치(2n)와, 유압원(60)과, 상기 유압원(60)으로부터의 압유압력을 제어하고, 상기 경전제어장치(2n)로 전달하는 비례전자밸브(63)와, 상기 전기식 조작레버장치(51A, 51B)의 입력조작량에 의거하여 상기 비례전자밸브(63)에 구동전류를 출력하는 콘트롤러(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 펌프제어수단은 상기 유압펌프(1)의 경전각을 포지티브 유량제어하는 경전제어장치(2n)와, 유압원(60)과, 상기 유압원(60)으로부터의 압유압력을 제어하고, 상기 경전제어장치(2n)로 전달하는 비례전자밸브(63)와, 상기 전기식 조작레버장치(51A, 51B)의 입력조작량에 의거하여 상기 비례전자밸브(63)에 구동전류를 출력하는 콘트롤러(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
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