KR100287569B1 - 유압기계의 유압구동장치 및 방향전환밸브장치 - Google Patents

유압기계의 유압구동장치 및 방향전환밸브장치 Download PDF

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Abstract

유압펌프(50)에 압유공급로(3)를 통해 접속되고, 액튜에이터(51)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 클로즈드센터형의 방향전환밸브(2)를 가지는 유압구동장치에 있어서, 압유공급로(3)와 탱크(53)와를 접속하는 언로드회로(10)에 방향전환밸브(2)의 조작량에 따라 언로드회로를 스로틀차단하는 스로틀차단수단(11)을 설치하고, 이 스로틀차단수단을, 밸브체(12a)의 이동량에 따라 개구면적을 증감시키는 피드백슬릿(12b)을 가지는 로직밸브(12)와, 방향전환밸브(2)의 조작량에 따라 피드백슬릿(12b)을 통과하는 파일럿유량을 제어하는 파일럿가변스로틀(13)과로 구성한다. 이로써 오픈센터형의 방향전환밸브와 비교하여 방향전환밸브의 스풀의 축길이를 단축하고, 가공정밀도의 향상 및 컴팩트화가 도모되는 동시에, 컨트롤러를 사용하지 않고 오픈센터형의 방향전환밸브와 동일한 기능을 다할 수 있다.

Description

유압기계의 유압구동장치 및 방향전환밸브장치
유압쇼벨이나 유압크레인 등의 유압기계의 유압구동장치에 사용되는 방향전환밸브에는 오픈센터(open center)형과 클로즈드센터형이 있다. 오픈센터형의 방향전환밸브를 구비한 종래의 방향전환밸브장치의 일예를 도 11에 나타냈다.
도 11에 있어서, 하우징(101)에는 조작레버장치의 조작량에 따라 변위(스트로크)하는 스풀(102)이 삽입되어 있고, 이 스풀(102)의 중앙부의 주위에는, 유압펌프에 접속하는 피더포트(feeder port)(103)와 탱크포트(104)를 접속하는 바이패스포트(bypass port)(105)가 설치되어 있다. 스풀(102)이 중립위치에 있을 때에는 바이패스포XM(105)는 전부 개방되어, 유압펌프로부터의 압유(壓油)를 전량 탱크로 흐르게 하고, 스풀(102)이 도면 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동함에 따라 바이패스포트 (105)의 개구면적을 감소시켜, 유압펌프로부터의 압유의 일부를 미터인스로틀 (meter-in throttle)(102a 또는 102b) 및 부하(負荷)포트(109a 또는 109b)를 통해 액튜에이터에 공급 가능하게 되고, 스풀(102)의 풀(full)스트로크위치에서는 바이패스포트(105)는 차단되어, 유압펌프로부터의 압유를 전량 액튜에이터에 공급할 수있도록 한다.
그리고, (107a,107b)는 오버로드릴리프밸브(overload relief valve), (108)은 로드체크밸브(load check valve)이고, 이들은 통상 방향전환밸브장치의 구성에 필요한 부품이다. 또, 도시하지 않은 메인릴리프밸브도 장착되어 있다.
이 오픈센터형의 방향전환밸브를 사용한 밸브장치에서는, 조작레버장치의 조작량에 따른 개구로 되도록 바이패스포트(105)가 스로틀되므로, 액튜에이터의 기동(起動)시에는 유압펌프의 토출유량의 일부를 블리드(bleed)하면서 액튜에이터를 구동하는 이른바 블리드제어가 가능하고, 이 블리드제어는 유압펌프의 토출압력을 급격히 변화시키지 않으므로, 액튜에이터에 쇼크를 주지 않는 양호한 조작 필링(feeling)이 얻어진다.
한편, 클로즈드센터형의 방향전환밸브는 스풀의 중립위치에서 피더포트를 전부 폐쇄하는 밸브이고, 압력보상밸브와 조합하여 사용됨으로써, 부하압력이 변동해도 개구면적에 따른 일정한 유량의 압유를 액튜에이터에 공급 가능하다. 그리고, 클로즈드센터형의 방향전환밸브는 항상 개구면적에 따른 유량을 액튜에이터에 공급하므로, 유압펌프의 토출압이 급변해지기 쉬어, 액튜에이터의 움직임이 급준(急峻)해 지는 경향이 많다. 그래서, 이 클로즈드센터형의 방향전환밸브를 구비한 유압회로에서 오픈센터형의 방향전환밸브와 같은 블리드제어를 가능하게 하는 유압구동장치가 일본국 특개평 7(1995)-63203호 공보에 제안되어 있다.
일본국 특개평 7(1995)-63203호에 기재된 유압구동장치는, 가변용량형의 유압펌프와, 이 유압펌프로부터 토출되는 유압에 의해 구동되는 복수의 액튜에이터와, 복수의 액튜에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 클로즈드센터형의 복수의 방향전환밸브와, 복수의 방향전환밸브를 구동조작하는 복수의 조작레버장치와, 유압펌프의 압유공급로에 접속된 바이패스라인과, 이 바이패스라인에 배치되고, 복수의 방향전환밸브의 중립 시에 유압펌프로부터 토출되는 압유를 탱크에 환류하는 블리드밸브와, 복수의 조작레버장치의 조작량에 따른 개구로 되도록 블리드밸브를 제어하는 컨트롤러를 구비하고 있다.
이와 같이 구성한 유압구동장치에서는, 조작레버장치의 조작량에 따른 개구로 되도록 블리드밸브를 제어함으로써 당해 블리드밸브가 센터바이패스스로틀과 동일한 기능을 다하고, 방향전환밸브로서 클로즈드센터형의 밸브를 사용하면서, 오픈센터형의 방향전환밸브에 의한 블리드제어와 동일한 조작감각이 얻어지고, 양호한 조작성이 얻어진다.
이상에 있어서, 오픈센터형의 방향전환밸브의 바이패스포트(105) 및 일본국 특개평 7(1995)-63203호 공보에 기재된 바이패스라인은, 모두 유압펌프의 압유공급로를 탱크에 접속하는 것이므로, 본원 명세서중에서는, 이들을 총칭하여 「언로드회로」라고 한다.
본 발명은 유압쇼벨이나 유압크레인 등의 건설기계에 구비되는 유압구동장치 및 이 유압구동장치에 사용되는 방향전환밸브장치에 관한 것이고, 특히, 클로즈드센터(closed center)형의 방향전환밸브를 구비하고 또한 유압펌프의 유압공급로를 탱크에 접속하는 언로드(unload)회로를 구비한 유압구동장치 및 방향전환밸브장치에 관한 것이다.
제1도는, 본 발명의 제1의 실시형태에 의한 유압구동장치 및 방향전환밸브장치의 유압회로도.
제2도는, 제1도에 나타낸 방향전환밸브장치를 메인스풀 및 서브스풀을 포함하는 평면으로 자른 단면도.
제3도는, 제1도에 나타낸 방향전환밸브장치를 로직밸브의 밸브체를 포함하는 평면으로 자른 단면도.
제4도는, 본 발명의 제2의 실시형태에 의한 유압구동장치 및 방향전환밸브장치의 유압회로도.
제5도는, 본 발명의 제3의 실시형태에 의한 유압구동장치 및 방향전환밸브장치 유압회로도.
제6도는, 제5도에 나타낸 방향전환밸브장치를 한쪽의 메인스풀 및 서브스풀을포함하는 평면으로 자른 단면도.
제7도는 제6도의 VII-VII선 단면도이고, 메인스풀의 배열관계를 나타내고 있음.
제8도는, 파일럿통로의 연결을 나타낸 단면도.
제9도는, 본 발명의 제4의 실시형태에 의한 유압구동장치 및 방향전환밸브장치의 유압회로도.
제10도는, 본 발명의 제5의 실시형태에 의한 유압구동장치 및 방향전환밸브장치의 유압회로도.
제11도는, 종래의 오픈센터형의 방향전환밸브를 구비한 밸브장치의 구조를 나타낸 단면도.
그러나, 상기 종래 기술에는 다음과 같은 문제가 있다.
먼저, 도 11에 나타낸 오픈센터형의 방향전환밸브를 구비한 밸브장치에서는, 바이패스포트(언로드회로)(105)가, 스풀(102)의 작동으로 차단되도록 구성되어 있으므로, 스풀(102)에 관해서는, 바이패스포트(105)분만큼 스풀 전장(全長)이 길어져, 정밀도 양호하게 가공하는 것이 곤란하고, 하우징(101)에 관해서는 바이패스포트(105)를 구성하는 부분의 하우징길이가 길어져, 중량 증가에 의해 코스트적으로 불리하거나, 주물의 제작이 곤란하다. 특히 유압쇼벨이나 유압크레인 등 복수의 피구동부재를 가지는 건설기계에서는, 밸브장치는 방향전환밸브로서의 스풀을 복수병렬배치하여 멀티플밸브로서 구성되는 것이 보통이고, 이 경우는, 하우징의 바이패스포트분의 중량이 스풀수에 비례하여 증가하므로, 중량 증가가 현저하게 되어, 제조코스트에 크게 영향을 미친다.
한편, 일본국 특개평 7(1995)-63203호 공보에 기재된 유압구동장치에서는, 방향전환밸브 자체는 클로즈드센터형이므로, 오픈센터형의 방향전환밸브와 같은 전술한 문제는 없다. 그러나, 클로즈드센터형의 방향전환밸브를 사용하여 오픈센터형의 방향전환밸브에 의한 블리드제어와 동일한 기능을 다하기 위해, 언로드회로에 설치한 블리드밸브를 제어하기 위한 컨트롤러를 필요로 해, 고가로 된다.
본 발명의 제1의 목적은, 오픈센터형의 방향전환밸브와 비교하여 스풀의 축길이가 짧아, 가공정밀도의 향상 및 컴팩트화가 도모되는 동시에, 컨트롤러를 사용하지 않고 오픈센터형의 방향전환밸브와 동일한 기능을 다하게 하는 유압구동장치 및 방향전환밸브장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2의 목적은, 복수의 스풀을 병렬배치하여 멀티플밸브로서 구성한 것으로 오픈센터형의 방향전환밸브와 동일한 기능을 다하게 하고, 또한 오픈센터형의 방향전환밸브와 비교하여 하우징이 경량 또한 컴팩트하고, 염가에 제조할 수 있는 방향전환밸브장치를 제공하는 것이다.
상기 제1 및 제2의 목적을 달성하는 본 발명의 특징 및 그에 부수되는 특징은 다음과 같다.
(1) 본 발명은, 상기 제1의 목적을 달성하기 위해, 유압펌프와, 이 유압펌프로부터 토출되는 유압에 의해 구동되는 액튜에이터와, 상기 유압펌프에 압유공급로를 통해 접속되고, 상기 액튜에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 클로즈드센터형의 방향전환밸브와, 상기 유압펌프의 압유공급로와 탱크와를 접속하는 언로드회로와, 이 언로드회로에 설치되고, 상기 방향전환밸브의 조작량에 따라 언로드회로를 스로틀차단하는 스로틀차단수단을 구비한 유압구동장치에 있어서, 상기 스로틀차단수단이, 로직밸브와, 파일럿유량을 제어하는 파일럿가변(可變)스로틀을 가지고 그 파일럿유량에 따라 상기 로직밸브의 개구면적을 제어하는 파일럿회로와, 상기 방향전환밸브의 조작량에 따라 상기 파일럿가변스로틀의 개구를 변화시키는 조작연동수단을 구비하는 것으로 한다.
이상과 같이 구성한 본 발명에 있어서, 방향전환밸브가 조작되면, 방향전환밸브의 조작량에 따라 조작연동수단에 의해 파일럿가변스로틀의 개구가 변화하고, 파일럿회로를 통과하는 파일럿유량도 변화한다. 이 파일럿유량이 감소한 경우에는, 로직밸브의 개구도 감소하여, 언로드회로를 통해 탱크에 유출되어 있던 압유는 서서히 스로틀되고, 유압펌프의 토출압력이 상승하여, 이 토출압력이 액튜에이터의 부하압력보다도 높아지면, 유압펌프로부터 토출된 압유의 일부를 언로드회로를 통해 탱크에 유출하면서, 나머지가 방향전환밸브를 통해 액튜에이터에 공급된다. 로직밸브가 전부 폐쇄되면, 유압펌프로부터 토출된 압유의 전량이 액튜에이터에 공급된다.
이와 같이 본 발명에서는, 클로즈드센터형의 방향전환밸브를 사용하여, 오픈센터형의 방향전환밸브에 의한 블리드제어와 동일한 기능이 이루어지고, 더욱이 이기능이 컨트롤러를 사용하지 않고 달성된다.
또, 로직밸브와 파일럿가변스로틀과의 조합으로 이루어지는 스로틀차단수단을 사용하므로, 복수의 액튜에이터를 포함하는 유압회로에서 오픈센터형의 방향전환밸브와 동일한 기능을 다하는 경우라도, 파일럿가변스로틀을 직렬로 접속함으로써 컨트롤러를 사용하지 않아도 용이하게 대응할 수 있다.
또, 오픈센터형의 방향전환밸브와 동일한 기능을 다하면서도, 방향전환밸브자체는 클로즈드센터형이므로, 바이패스포트가 불필요한 분, 방향전환밸브의 스풀전장이 짧아져, 정밀도 양호하게 가공할 수 있는 동시에, 방향전환밸브의 하우징도 컴팩트화할 수 있다.
(2) 상기 (1)에 있어서, 예를 들면, 로직밸브가, 밸브체와, 이 밸브체에 설치되고, 밸브체의 이동량에 따라 개구면적을 변화시키는 피드백슬릿(feedbackslit)을 가지고, 상기 파일럿회로의 파일럿유량이 그 피드백슬릿을 통과한다.
이와 같이 파일럿유량이 로직밸브의 피드백슬릿을 통과하는 구성으로 함으로써, 파일럿유량의 증감에 따라 로직밸브의 개구도 증감하도록 제어된다.
(3) 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는, 상기 조작연동수단은, 상기 방향전환밸브의 조작량이 증대함에 따라 상기 파일럿가변스로틀의 개구를 감소시키는 것으로 한다.
이로써, 방향전환밸브의 조작량이 증대하면 파일럿가변스로틀의 개구가 감소하여, 로직밸브의 피드백슬릿을 통과하는 파일럿유량이 감소하도록 제어된다.
(4) 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는, 조작신호로서 파일럿압력을 출력하여 상기 방향전환밸브를 구동하는 파일럿밸브를 더 구비하고, 상기 조작연동수단은, 상기 방향전환밸브와 상기 스로틀차단수단의 파일럿가변스로틀에 상기 파일럿밸브의 동일파일럿압을 인도하는 수단이다.
이와 같이 방향전화밸브와 차단수단의 파일럿가변스로틀을 유압파일럿방식으로 함으로써, 동일파일럿압을 사용하여 용이하게 방향전환밸브와 파일럿가변스로틀의 연동이 가능하게 된다.
(5) 또, 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는, 상기 액튜에이터, 방향전환밸브는 각각 복수개 있고, 상기 스로틀차단수단의 파일럿가변스로틀을 상기 복수의 방향전환밸브에 대응하여 복수개, 직렬로 접속한 것으로 한다.
이로써 방향전환밸브와 파일럿가변스로틀의 조합의 각각에 대하여, 상기 (1)에서 설명한 바와 같이 오픈센터형의 방향전환밸브와 동일한 기능이 얻어지는 동시에, 종래의 멀티플오픈센터형의 방향전환밸브의 기능을 실현할 수 있다.
(6) 또한, 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는, 상기 스로틀차단수단의 파일럿가변스로틀과 탱크와의 사이에 파일럿유량을 검출하는 유량검출수단을 배치하고, 이 유량검출수단에서 발생하는 신호를 사용하여 상기 유압펌프의 토출유량을 조정가능하게 한다.
이로써 종래의 오픈센터형의 방향전환밸브와 동일한 기능이 얻어지는 동시에, 유량검출수단의 통과유량이 적은 파일럿유량이므로, 유량검출수단을 작게 할 수 있는 동시에, 유량검출수단의 신뢰성도 향상할 수 있다.
(7) 또, 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는, 상기 스로틀차단수단의 파일럿가변스로틀과 병렬로 릴리프밸브를 배치한 것으로 한다.
이와 같이 유압펌프가 공급하는 대유량을 릴리프시키는 종래의 대형 릴리프밸브의 대신에, 파일럿유량을 릴리프시키는 릴리프밸브를 배치함으로써, 릴리프밸브를 소형화할 수 있고, 유압구동장치의 구성을 더욱 단순화할 수 있다.
(8) 또, 본 발명은, 상기 제1의 목적을 달성하기 위해, 밸브하우징과, 이 하우징내에 슬라이드 가능하게 설치되고, 유압펌프에 접속하는 피더포트와 액튜에이터에 접속하는 부하포트를 연통하는 메인스풀(main spool)과, 상기 피더포트와 탱크에 접속하는 탱크포트를 접속하는 언로드회로와, 이 언로드회로에 설치되고, 상기 메인스풀의 조작량에 따라 언로드회로를 스로틀차단하는 스로틀차단수단을 구비한 방향전환밸브장치에 있어서, 상기 스로틀차단수단이, 상기 피드백슬릿을 통과하는 파일럿유량을 제어하는 파일럿가변스로틀을 가지고, 중립위치로부터 변위함에 따라 상기 파일럿가변스로틀의 개구를 감소시키는 서브스풀(sub-spool)과, 상기 메인스풀의 조작량에 따라 상기 서브스풀을 변위시키는 조작연동수단과를 가지는 것으로 한다.
이상과 같이 구성한 본 발명에 있어서는, 메인스풀이 조작되면, 파일럿가변스로틀의 개구가 감소하도록 조작연동수단에 의해 서브스풀이 변위되어, 로직밸브의 피드백슬릿을 통과하는 파일럿유량이 감소하고, 로직밸브의 개구도 감소한다. 이로써, 상기 (1)에서 설명한 바와 같이 유압펌프로부터 토출되는 압류의 일부를 언로드 회로를 통해 탱크에 유출하면서, 나머지가 방향전환밸브를 통해 액튜에이터에 공급되어, 컨트롤러를 사용하지 않고 오픈센터형의 방향전환밸브와 동일한 기능이 얻어진다.
또, 상기 (1)에서 설명한 바와 같이, 복수의 액튜에이터를 포함하는 유압회로에의 대응도 용이하고, 가공정밀도의 향상 및 컴팩트화도 도모할 수 있다.
(9) 상기 (8)에 있어서, 바람직하게는, 상기 조작연동수단은, 상기 메인스풀의 양단에 설치된 파일럿압력의 수압실과 상기 서브스풀의 양단에 설치된 파일럿압력의 수압실과를 각각 연통하는 수단이다.
이로써 동일파일럿압을 사용하여 용이하게 방향전환밸브와 파일럿가변스로틀의 연동이 가능하게 된다.
(10) 또, 상기 (8)에 있어서, 바람직하게는, 상기 메인스풀과 서브스풀이, 상기 밸브하우징내에 평행으로 배치되어 있다.
이로써 메인스풀과 서브스풀의 양단이 각각 동일하우징면에 위치하고, 이 동일하우징면에 조작연동수단을 설치하는 것이 가능하게 되어, 연동을 위한 구성이 용이해 진다.
(11) 또한, 상기 (8)에 있어서, 바람직하게는, 상기 메인스풀의 입구부분에배치되고, 상기 부하포트로부터 상기 피더포트에의 압유의 역류를 방지하는 로드체크 밸브를 더 구비하고, 상기 서브스풀이 상기 메인스풀을 사이에 두고 상기 로드체크밸브와 반대측의 위치에서 메인스풀에 평행으로 배치되어 있다.
이로써 서브스풀의 설치에 관하여, 로드체크밸브에 간섭하지 않고 하우징내의 비어있는 스페이스에 서브스풀을 합리적으로 배치할 수 있는 동시에, 상기 (10)에서 설명한 바와 같이 메인스풀과 서브스풀의 조작연동수단을 용이하게 구성할 수있다.
(12) 또한, 본 발명은, 상기 제2의 목적을 달성하기 위해, 상기 (8)에 있어서, 상기 메인스풀을 복수 병렬배치하여 멀티플밸브로서 구성하는 동시에, 이에 대응하여 상기 메인스풀과 서브스풀의 조합을 상기 밸브하우징내에 복수조(複數組) 장비(裝備)하고, 이 복수의 서브스풀을 직렬로 접속한 것으로 한다.
이로써, 상기 (4)에서 설명한 바와 같이, 메인스풀과 서브스풀의 조합의 각각에 대하여 오픈센터형의 방향전환밸브와 동일한 기능을 얻을 수 있는 동시에, 종래의 멀티플오픈센터형의 방향전환밸브의 기능을 실현할 수 있다.
또, 메인스풀을 복수 병렬배치하여 멀티플밸브로서 구성한 것에 있어서, 전술한 바이패스포트분의 하우징의 중량 저감의 효과가 메인스풀의 수에 비례하여 얻어져, 하우징이 대폭 경량 또한 컴팩트하게 되고, 제조코스트의 대폭적인 저감이 가능하게 된다.
(13) 또, 상기(8)에 있어서, 바람직하게는, 상기 서브스풀과 탱크포트간에 파일럿유량을 검출하는 유량검출수단을 배치하고, 이 유량검출수단에서 발생하는 신호를 사용하여 상기 유압펌프의 토출유량을 조정 가능하게 한다.
이로써 상기 (5)에서 설명한 바와 같이, 유량검출수단을 작게 할 수 있고 또한 유량검출수단의 신뢰성도 향상할 수 있다.
(14) 또한, 상기 (8)에 있어서, 상기 서브스풀과 병렬로 릴리프밸브를 배치한 걱으로 한다.
이로써, 상기 (6)에서 설명한 바와 같이, 릴리프밸브를 소형화할 수 있어, 유압구동장치의 구성을 더욱 단순화할 수 있다.
다음에, 본 발명의 실시 형태를 도면을 사용하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 제1의 실시형태를 도 1~도 3에 의해 설명한다.
도 1에 있어서, 본 실시형태의 유압구동장치는, 유압펌프(50)와, 이 유압펌프(50)로부터 토출된 압유에 의해 구동되는 유압액튜에이터(51)와, 유압펌프(50)로 부터 액튜에이터(51)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 방향전환밸브장치(52)와, 탱크(53)를 가지고 있다.
방향전환밸브장치(52)는, 클로즈드센터형의 방향전환밸브를 구성하는 메인스풀(2)과, 유압펌프에 접속되어 압유공급로를 구성하는 피더포트(3) 및 입구포트 (3a)와, 탱크(53)에 접속된 탱크포트(4)와, 액튜에이터에 접속하는 부하포트 (5a,5b)와, 부하포트(5a,5b)로부터 피더포트(3)에의 압유의 역류를 방지하는 로드체크밸브(6)와, 부하포트(5a,5b)에 각각 접속된 오버로드릴리프밸브(7a,7b)와, 회로내의 최대압력을 제한하는 메인릴리프밸브(8)를 가지고 있다. 그리고, 도면의 형편 상, 도 1에서는, 메인스풀(2)에 관한 탱크포트(4), 오버로드릴리프밸브(7a,7b)에 관한 탱크포트(4)는, 메인릴리프밸브(8)의 하류(下流)의 탱크포트(4)와는 따로나타냈고, 이에 따라 탱크도 메인릴리프밸브(8)의 하류의 탱크(53)와는 따로 나타내고 있지만, 실제로는 이들은 각각 동일한 것이다.
메인스풀(2)은, 그 동작방향에 따라, 피더포트(3)와 부하포트(5a 또는 5b)를 연통하는 동시에, 부하포트(5b 또는 5a)와 탱크포트(4)를 연통한다. 또, 메인스풀 (2)에는 미터인 및 미터아웃의 가변스로틀(후술)이 설치되고, 메인스풀(2)의 변위 (스트로크)에 따라 피더포트(3)로부터 부하포트(5a 또는 5b)에의 압유의 유량 및 부하포트(5b 또는 5a)로부터 탱크포트(4)에의 압유의 유량이 제어된다.
본 실시형태에서는, 메인스풀(2)을 작동시키기 위해 파일럿밸브(54)의 출력인 파일럿압을 사용하고 있으며, 파일럿밸브(54)의 조작레버(54a)가 조작되면, 메인스풀(2)이 대응하는 끝부에 파일럿밸브(54)의 출력압이 인가(印加)되어, 메인스풀(2)이 전환조작된다.
또, 방향전환밸브장치(52)는, 피더포트(3)를 탱크포트(4)에 접속하는 언로드회로(10)를 가지고 있다. 이 언로드회로(10)는, 피더포트(3)의 일부인 통로(10a)와 탱크포트(4)에 연결되는 통로(10b)로 이루어지고, 통로(10a)와 통로(10b)와의 사이에 메인스풀(2)의 조작량(스트로크)에 따라 언로드회로(10)를 스로틀차단하는 스로틀차단수단(11)이 설치되어 있다.
본 실시형태에서는, 이 스로틀차단수단(11)은, 로직밸브(12)와 서브스풀(13)을 가지는 파일럿회로(15)로 구성되어 있다.
로직밸브(12)는 언로드회로를 개폐하는 시트(seat)밸브타입의 밸브체(12a)를 가지고, 밸브체(12a)에는 밸브체(12a)의 이동량에 따라 개구면적을 증감시키는 피드백슬릿(12b)이 형성되고, 또한 밸브체(12a)의 출구(통로(10b))와는 반대측의 끝부는 배압실(背壓室)(12c)에 면하고, 로직밸브(12)의 입구(통로(10a))는 밸브체 (12a)내에 형성한 통로(12d) 및 상기 피드백슬릿(12b)을 통해 배압실(12c)과 연통하고 있다.
파일럿회로(15)는 파일럿통로(14)를 가지고, 서브스풀(13)은 파일럿통로(14)의 통로부분(14a)과 통로부분(14b)의 사이에 배치되고, 파일럿통로(14)의 통로부분 (14a)은 배압실(12c)에 접속되고, 파일럿회로(14)의 통로부분(14b)은 탱크포트(4)에 접속되어 있다. 또, 서브스풀(13)의 양단에는, 조작연동수단으로서의 통로 (22a,22b)를 통해 메인스풀(2)과 동일파일럿밸브(54)의 출력압(파일럿압)이 인가되고, 이 파일럿압에 의해 메인스풀(2)의 조작량에 따라 전환조작되고, 서브스풀(13)에 설치된 파일럿가변스로틀(13a,13b)(도 2 참조, 후술)의 개구(개구면적)을 변화시킨다. 즉, 서브스풀(13)이 도면 중립위치에 있을 때에는 파일럿가변스로틀은 최대 개구로 되고, 서브스풀(13)이 도면 중립위치로부터 어느 한쪽으로 이동하면, 그 이동량에 따라 파일럿가변스로틀의 개구를 감소시킨다.
이와 같은 서브스풀(13)의 파일럿가변스로틀의 개구의 변화에 의해, 로직밸브(12)의 피드백슬릿(12b)을 통과하는 파일럿유량이 변화하여, 로직밸브(12)의 탱크포트(4)로 연통하는 개구면적이 제어된다. 파일럿유량은, 로직밸브(12)의 피드백슬릿(12b)을 통과 후, 배압실(12c), 파일럿통로(14a), 서브스풀(13)에 설치된 파일럿가변스로틀을 통하고, 다시 파일럿통로(14b)를 통해 탱크포트(14)로 유출된다. 파일럿가변스로틀의 개구를 스로틀하여, 파일럿유량의 유출량을 제한하면, 로직밸브(12)의 배압실(12c)의 압력이 상승하고, 로직밸브(12)의 밸브체(12a)가 도면 아래쪽으로 이동하여, 로직밸브(12)의 개구(언로드회로(10)의 개구량)를 제한하게 되고, 서브스풀(13)의 파일럿가변스로틀이 폐쇄상태로 되면, 로직밸브(12)도 거의 폐쇄되고, 언로드회로(10)도 폐쇄된다.
그리고, 이 로직밸브(12) 및 서브스풀(13)의 작동에 관해서는, 일본국 특개평 6(1994)-193604호 공보로 공지되어 있다.
방향전환밸브장치(52)의 구조의 일예를 도 2 및 도 3에 나타낸다.
도 2는 방향전환밸브장치(52)를 메인스풀(2)과 서브스풀(13)의 축심을 통하는 평면으로 자른 단면이고, 하우징(1)내에는 메인스풀(2)과 서브스풀(13)이 슬라이드 가능하게 장착되어 있다. 또, 하우징(1)에는, 유압펌프(50)(도 1 참조)에 접속하는 피더포트(3)와, 액튜에이터(51)(도 1 참조)에 접속하는 부하포트(5a,5b)와, 메인스풀(2)의 작동에 의해 부하포트(5a,5b)로부터의 귀환유가 배출되는 탱크포트 (4a,4b)가 형성되는 동시에, 피더포트(3)와 입구포트(3a)와의 사이에는 로드체크밸브(6)가 배치되고, 부하포트(5a,5b)에는 오버로드릴리프밸브(7a,7b)가 배치되어 있다. 피더포트(3)는 지면(紙面) 직교방향으로 뻗어 있다.
메인스풀(2)에는 미터인의 가변스로틀(노치(notch))(2a-1,2a-2)과 미터아웃의 가변스로틀(노치)(2b-1,2b-2)이 형성되고, 메인스풀(2)이 도면 오른쪽으로 이동하면, 피더포트(3)의 압유가 로드체크밸브(6)를 밀어 올려 입구포트(3a)에 유입되고, 여기에서부터 미터인가변스로틀(2a-1)을 통해 부하포트(5a)에 유입되어, 다시액튜에이터(51)(도 1 참조)에 공급된다. 액튜에이터(51)로부터의 귀환유는, 부하포트(5b)로부터 미터아웃가변스로틀(2b-1)을 통해 탱크포트(4b)에 유입되고, 여기에서부터 탱크(53)(도 1 참조)로 되돌아온다. 메인스풀(2)이 도면 왼쪽으로 이동한 경우도 동일하다. 다만, 입구포트(3a)로부터의 압유는 미터인가변스로틀(2a-2)을 통해 액튜에이터(51)(도 1 참조)에 공급되고, 액튜에이터(51)로부터의 귀환유는 미터아웃가변스로틀(2b-2) 및 탱크포트(4a)를 통해 탱크(53)(도 1 참조)로 되돌아온다.
서브스풀(13)에는, 그 중앙부에 파일럿가변스로틀(노치)(13a,13b)이 형성되고, 가변스로틀(13a)은 지면 직교방향으로 뻗는 파일럿통로(14a-2)의 일단에 면하고, 가변스로틀(13b)은 서브스풀(13)의 외주에 따라 형성된 파일럿통로(14b-1)의 일단에 면하고, 파일럿통로(14b-1)의 타단은 파일럿통로(14b-2)를 통해 탱크포트 (4b)에 접속되어 있다.
또, 메인스풀(2)과 서브스풀(13)은 평행으로 장착되어 있고, 파일럿밸브 (54)(도 1 참조)의 출력압이 파일럿캡(pilot cap)(20a,20b)내의 메인수압실 (21a,21b)로 인도되어, 메인스풀(2)에 인가되는 동시에, 파일럿캡(20a,20b)내에 설치된 통로(22a,22b)를 통해 서브수압실(23a,23b)에도 인도되어, 서브스풀(13)에도인가된다.
도 3은 로직밸브(12)를 통하는 단면도이고, 피더포트(3)의 일부가 통로(10a)로서 스로틀차다수단(11)의 로직밸브(12)의 입구까지 뻗고, 이 통로(10a)와 탱크포트(4)로 연결되는 통로(10b)와의 사이에 로직밸브(12)의 밸브체(12a)가 위치하고 있다. 이 밸브체(12a)는 피드백슬릿(12b)과 통로(12b)를 가지고, 밸브체(12a)의 통로(10b)와 반대측의 끝부는 배압실(12c)에 면하고, 이 배압실(12c)은 파일럿통로 (14a-1)를 통해 전술한 파일럿통로(14a-2)에 접속되어 있다.
파일럿통로(14a-1,14a-2)는 도 1에 나타낸 파일럿통로(14)의 통로부분(14a)에 상당하고, 파일럿통로(14b-1,14b-2)는 도 1에 나타낸 파일럿통로(14)의 통로부분 (14b)에 상당한다. 또, 탱크포트(4a,4b,4c)는 도 1에 나타낸 탱크포트(4)에 접속되어 있다.
전술한 바와 같이, 도 2에 나타낸 서브스풀(13)의 파일럿가변스로틀 (13a,13b)의 개구가 변화하면, 도 3에 나타낸 로직밸브(12)의 피드백슬릿(12b)을 통과하는 파일럿유량이 변화하고, 로직밸브(12)의 밸브체(10a)의 도면 상하방향의 위치가 변화하여, 로직밸브(12)이 개구, 즉 언로드회로(10)의 개구량이 제어된다.
파일럿유량은, 도 3의 로직밸브(12)의 피드백슬릿(12b)을 통과 후, 배압실 (12c), 파일럿통로(14a-1,14a-2(14a)), 서브스풀(13)에 설치된 파일럿가변스로틀 (13a 또는 13b)를 통하고, 다시 파일럿통로(14b-1,14b-2(14b))를 통해 탱크포트 (4b)로 유출된다.
서브스풀(13)이 작동하여, 파일럿가변스로틀(13a 또는 13b)의 개구가 감소하면, 파일럿유량이 제한되어, 로직밸브(12)의 배압실(12c)의 압력이 상승하고, 로직밸브(12)의 밸브체(12a)가 도면 아래쪽으로 이동하여, 언로드회로(10)의 개구량을 제한하게 되고, 서브스풀(13)의 파일럿가변스로틀(13a 또는 13b)이 폐쇄상태로 되면, 언로드회로(10)도 거의 폐쇄된다.
또, 도 3에 있어서, 피더포트(3)와 탱크포트(4c)의 사이에는 릴리프밸브(8)가 배치되어 있다.
이상과 같이 구성한 본 실시형태에 있어서는, 파일럿밸브(54)의 조작레버 (54a)의 비조작시에는, 방향전환밸브의 메인스풀(2)의 미터인의 가변스로틀(2a-1 및 2a-2)은 닫혀 있고, 서브스풀(13)의 파일럿가변스로틀(13a 및 13b)은 최대 개구로 열려 있어, 로직밸브(12)의 밸브체(12a)도 최대 개구의 위치에 있고, 유압펌프 (50)로부터 토출된 압유는 전량이 로직밸브(12)를 통해 탱크포트(4)를 거쳐 탱크(53)로 흐르고 있다.
이 상태로부터 오퍼레이터가 파일럿밸브(54)의 조작레버(53a)를 조작하면, 그 조작방향과 조작량에 따라 대응하는 파일럿압이 방향전환밸브의 메인스풀(2)에 인가되고, 이와 동시에 동일파일럿압이 스로틀차단수단(11)의 서브스풀(13)에도 인가되어, 메인스풀(2)의 미터인의 가변스로틀(2a-1 또는 2a-2)은 열리고, 서브스풀 (13)의 파일럿가변스로틀(13a 또는 13b)의 개구는 감소되어, 각각 동일파일럿압에 따른 개구로 되도록 전환조작된다. 그러므로, 로직밸브(12)의 개구도 감소되고, 유압펌프(50)로부터 탱크(53)로 유출되고 있던 압유는 파일럿밸브(54)의 출력압의 상승과 함께 서서히 스로틀되어, 유압펌프(50)의 토출압력이 상승하고, 이 토출압력이 액튜에이터(51)의 부하압력보다도 높아지면, 유압펌프(50)로부터 토출된 압유의 일부가 메인스풀(2)의 미터인의 가변스로틀(2a-1 또는 2a-2)을 통해 액튜에이터 (51)에 공급되고, 로직밸브(12)의 개구가 작아짐에 따라 액튜에이터(51)에의 공급 유량은 증대하여, 서브스풀(13)의 파일럿가변스로틀(13a 또는 13b)이 전부 폐쇄되고, 로직밸브(12)도 전부 폐쇄되면, 유압펌프(50)로부터 토출된 압유는 전량이 액튜에이터(51)에 공급된다.
따라서, 본 실시형태에 의하면, 클로즈드센터형의 방향전환밸브(메인스풀 (2)를 사용하여, 오픈센터형의 방향전환밸브와 동일한 기능이 달성되어, 양호한 조작성이 얻어지는 동시에, 이 기능을 컨트롤러를 사용하지 않고 실현할 수 있다.
또, 로직밸브(12)와 서브스풀(13)과의 조합으로 이루어지는 스로틀차단수단 (11)으로 언로드회로(10)의 블리드밸브를 구성했으므로, 복수의 액튜에이터를 포함하는 유압회로로 오픈센터형의 방향전환밸브와 동일한 기능을 다하는 경우라도, 후술하는 실시형태로부터 명백한 바와 같이, 서브스풀(13)을 직렬로 접속함으로써 콘트롤러를 사용하지 않아도 용이하게 대응할 수 있다.
또, 종래의 오픈센터형의 방향전환밸브와 동일한 기능을 다하면서, 방향전환밸브 자체는 클로즈드센터형이므로, 오픈센터형의 방향전환밸브의 문제점(메인스풀에 관해서는, 메인스풀 전장이 길어져, 정밀도 양호하게 가공하는 것이 곤란하고, 하우징(1)에 관해서는 언로드회로를 구성하는 부분의 하우징길이가 길어져, 중량 증가에 의해 코스트적으로 불리하거나, 주물의 제작이 곤란한 등의 문제점)을 개선하여, 가공정밀도의 향상 및 컴팩트화가 도모되고, 더욱이 상기 컨트롤러의 불사용과 함께 방향전환밸브장치의 제조코스트를 저감할 수 있다.
또한, 메인스풀(2)의 전장 L에 대한 외경(外經) D의 비 L/D를 작게 설계할 수 있으므로, 하우징 가공시의 구멍의 굽힘 및 스풀 자체의 굽힘의 영향이 작아진다. 이 결과, 설계적으로 클리어런스(clearance)를 종래보다 작게 설계할 수 있으므로, 스풀타입의 방향전환밸브에서의 기술적 문제점이었던 유밀(油密)성능을 대폭개선할 수 있다. 또한, 하우징의 크기를 작게 설계할 수 있어, 열전파가 신속히 행해지므로, 열적인 언밸런스에 의한 히트쇼크(heat shock)에 따른 스풀 고착의 트러블도 해소된다.
또, 본 실시형태에서는 방향전환밸브는 유압파일럿방식이고, 동일파일럿압을 사용함으로써 용이하게 메인스풀(2)과 서브스풀(13)의 연동이 가능하게 된다.
특히, 메인스풀(2)과 서브스풀(13)은 평행으로 배치되어 있으므로, 메인스풀 (2)과 서브스풀(13)의 양단이 각각 동일하우징면에 위치하고, 이 하우징면에 공통의 파일럿캡(20)을 배치할 수 있어, 연동을 위한 구성이 보다 용이해 진다.
본 발명의 제2의 실시형태를 도 4에 의해 설명한다. 본 실시형태는 메인스풀과 서브스풀을 기계적으로 연동시킨 것이다. 도면중, 도 1에 나타낸 것과 동일한 부재에는 동일부호를 붙였다.
도 4에 있어서, (52A)는 본 실시형태의 유압구동장치에 사용하는 방향전환밸브장치이고, 이 방향전환밸브장치(52A)는, 도 1에 나타낸 파일럿밸브(54)에 대신하여, 기계적인 조작레버장치(54A)를 가지고 있다. 조작레버장치(54A)는, 메인스풀 (2)에 기계적으로 연결된 조작레버(54b)와, 이 조작레버(54b)의 움직임을 서브스풀 (13)에도 전하는 조작연동기구(54c)를 가지고, 조작레버(54b)를 조작하면, 그 조작방향과 조작량에 따라 메인스풀(2)을 기계적으로 전환조작하는 동시에, 그 움직임이 서브스풀(13)에도 전해져, 메인스풀(2)의 조작량에 따라 서브스풀(13)도 기계적으로 전환조작하는 구성으로 되어 있다.
본 실시형태에 의해서도, 제1의 실시형태와 동일한 효과가 얻어진다.
본 발명의 제3의 실시형태를 도 5 ~도 8에 의해 설명한다. 본 실시형태는, 복수의 메인스풀과 서브스풀의 조합으로, 종래의 멀티플방향전환밸브의 기능을 실현하는 것이다. 도면 중, 도 1, 도 2에 나타낸 것과 동일한 부재에는 동일부호를 붙였다.
도 5에 있어서, 본 실시형태의 유압구동장치는, 유압펌프(50)로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 유압액튜에이터로서, 액튜에이터(51)에 더하여 또 하나의 액튜에이터(51-2)를 가지고, 방향전환밸브장치(52B)도 이에 대응하여 다음과 같이 구성되어 있다.
방향전환밸브장치(52B)의 유압펌프(50)에 접속하는 피더포트(3)에는 메인스풀(2)과 메인스풀(2-2)이 병렬로 접속하고 있는 동시에, 스로틀차단수단(11B)의 파일럿회로(15B)에서는, 파일럿통로(14B)상에, 메인스풀(2)에 연동하여 작동하는 서브스풀(13)과 메인스풀(2-2)에 연동하여 작동하는 서브스풀(13-2)을 직렬로 접속하고 있다. 또, 메인스풀(2-2)에 관해, 메인스풀(2)측과 동일하게 입구포트(3a-2), 부하포트(5a-2,5b-2), 로드체크밸브(6-2), 오버로드릴리프밸브(7a-2,7b-2)가 설치되어 있다.
여기에서, 서브스풀(13-2)은 파일럿통로(14B)의 통로부분(14a와 14c)의 사이에 배치되고, 서브스풀(13)은 서브스풀(13-2)의 하류측에서 파일럿통로(14B)의 통로부분(14c)과 통로부분(14b)의 사이에 배치되어 있다. 또, 서브스풀(13-2)의 양단에는, 메인스풀(2-2)과 동일파일럿밸브(54-2)의 출력압(파일럿압)이 인가되고, 이파일럿압에 의해 메인스풀(2-2)의 조작량에 따라 전환조작되어, 서브스풀(13-2)에 설치된 파일럿가변스로틀(후술)의 개구(개구면적)를 변화시킨다. 즉, 서브스풀 (13-2)이 도면의 중립위치에 있을 때에는 파일럿가변스로틀은 최대 개구로 되고, 서브스풀(13-2)이 도면의 중립위치로부터 어느 한쪽으로 이동하면, 그 이동량에 따라 파일럿가변스로틀의 개구를 감소시킨다.
이상과 같은 구성에 있어서, 파일럿밸브(54,5-2)중 어느 하나의 조작레버 (54a 또는 54a-2)가 조작되어, 메인스풀(2,2-2)중 어느 하나가 작동하면, 이에 따라 서브스풀(13,13-2)의 대응하는 것이 작동하여, 파일럿유량이 제한되고, 로직밸브(12)의 배압실(12c)의 압력이 상승하여, 로직밸브(12)의 밸브체(12a)가 도면 아래쪽으로 이동하고, 로직밸브(12)의 개구(언로드회로(10)의 개구량)를 제한하게 되어, 서브스풀(13 또는 13-2)의 파일럿가변스로틀이 폐쇄상태로 되면, 로직밸브(12)도 거의 폐쇄되고, 언로드회로(10)도 폐쇄된다.
또, 파일럿밸브(54,54-2)의 양쪽의 조작레버(54a,54a-2)가 절반조작되어, 메인스풀(2,2-2)이 작동하면, 이에 따라 서브스풀(13,13-2)도 작동한다. 이 때, 조작레버(54a,54a-2)가 절반조작이므로, 서브스풀(13,13-2)도 절반조작으로 되고, 그 조작량에 대응한 파일럿가변스로틀의 개구로 파일럿유량이 제한되어, 로직밸브(12)의 개구(언로드회로(10)의 개구량)를 제한한다. 이 동작은, 복수의 오픈센터형의 방향전환밸브의 바이패스포트를 직렬로 접속한 것으로 방향전환밸브를 절반조작한 경우의 바이패스포트의 동작과 등가이고, 액튜에이터(51,51-2)의 양쪽을 구동하는 복합조작이라도, 클로즈드센터형의 방향전환밸브(메인스풀(2,2-2))를 사용하여, 오픈센터형의 방향전환밸브에 의한 블리드제어와 동일한 제어를 행할 수 있다.
방향전환밸브장치(52B)의 구조의 일예를, 제1의 실시형태에 관한 도 2 및 도 3과 도6~도 8을 사용하여 설명한다.
먼저, 방향전환밸브장치(52B)의 메인스풀(2) 및 서브스풀(13)에 관한 부분의 구조는, 제1의 실시형태에서 도 2를 사용하여 설명한 것과 실질적으로 동일하다. 다만, 도 2중, 파일럿통로(14a-2)는 후술하는 파일럿통로(14a-3)에 치환(置換)된다.
또, 방향전환밸브장치(52B)의 스로틀차단수단(11B)의 로직밸브(12)에 관한 부분의 구조는, 제1의 실시형태에서 도 3을 사용하여 설명한 것과 동일하다.
방향전환밸브장치(52B)의 메인스풀(2-2) 및 서브스풀(3-3)에 관한 부분의 구조를 도 6에 나타냈다.
도 6은 방향전환밸브장치(52B)를 메인스풀(2-2)과 서브스풀(13-2)의 축심을 통하는 평면을 자른 단면이고, 하우징(1)내에는 메인스풀(2-2)과 서브스풀(13-2)이 슬라이드 가능하게 장착되어 있다. 또, 액튜에이터(51-2)(도 5 참조)에 접속하는 부하포트(5a-2,5b-2)와, 메인스풀(2-2)의 작동에 의해 부하포트(5a-2,5b-2)로부터의 귀환유가 배출되는 탱크포트(4a-2,4b-2)가 형성되는 동시에, 피더포트(3)와 입구포트(3a-2)의 사이에는 로드체크밸브(6-2)가 배치되고, 부하포트(5a-2,5b-2)에는 오버로드릴리프밸브(7a-2,7b-2)가 배치되어 있다. 피더포트(3)는 지면 직교방향으로 뻗어, 도 2에 나타낸 피더포트(3)과 연결되어 있다.
메인스풀(2-2)의 구조는, 제1의 실시형태의 도 2에 나타낸 메인스풀(2)의 구조와 실질적으로 동일하다.
서브스풀(13-2)에는, 그 중앙부에 파일럿가변스로틀(노치)(13a-2,13b-2)이 형성되고, 가변스로틀(13a-2)은 지면 직교방향으로 뻗는 파일럿통로(14a-2)의 일단에 면하고, 가변스로틀(13b-2)은 파일럿통로(14a-3)의 일단에 면해 있다.
또, 메인스풀(2-2)과 서브스풀(13-2)은 평행으로 장착되어 있고, 파일럿밸브 (54-2)(도 5 참조)의 출력압이 파일럿캡(20a-2,20b-2)내의 메인수압실(21a-2,21b-2)로 인도되어, 메인스풀(2-2)에 인가되는 동시에, 파일럿캡(20a-2,20b-2)내에 설치된 통로(22a-2,22b-2)를 통해 서브수압실(23a-2,23b-2)로도 인도되어, 서브스풀 (13-2)에도 인가된다.
도 7은 메인스풀(2,2-2)과 로직밸브(12)와의 관계를 나타낸 도면이고, 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선 단면도이다. 메인스풀(2,2-2)은 다른 메인스풀과 함께 하우징(1)내에 평행으로 배치되고, 멀티플밸브로서 구성되어 있다. 하우징(1)의 도면 상측에는 탱크포트(4c)가 형성되고, 이 탱크포트(4c)의 지면 위쪽에 2점 쇄선으로 나타낸 바와같이 로직밸브(12)가 위치하고 있다.
도 8은 파일럿통로(14a-2,14a-3,14b-1)의 관계를 나타낸 도면이고, 파일럿통로(14a-2)는 도 3에 나타낸 파일럿통로(14a-1)를 통해 로직밸브(12)의 배압실(12c)에 접속되어 있고, 파일럿통로(14a-3)는 서브스풀(13-2)의 가변스로틀(13b-2)과 서브스풀(13)의 가변스로틀(13a)을 연결하고 있다. 파일럿통로(14a-1,14a-2)는 도 5에 나타낸 파일럿통로(14B)의 통로부분(14a)에 상당하고, 파일럿통로(14a-3)는 도 5에 나타낸 파일럿통로(14B)의 통로부분(14c)에 상당하고, 파일럿통로(14b-1,14b-2)는 도 5에 나타낸 파일럿통로(14B)의 통로부분(14b)에 상당한다. 또, 탱크포트 (4a,4b,4c-2,4b-2)는 도 1에 나타낸 탱크포트(4)에 접속되어 있다.
전술한 바와 같이, 도 2에 나타낸 서브스풀(13) 또는 도 6에 나타낸 서브스풀(13-2)중 어느 하나가 작동하면, 도 3에 나타낸 로직밸브(12)의 피드백슬릿(12b)을 통과하는 파일럿유량이 변화하고, 로직밸브(12)의 밸브체(10a)의 도면 상하방향의 위치가 변화하여, 로직밸브(12)의 개구, 즉 언로드회로(10)의 개구량이 제어된다.
파일럿유량은, 도 3의 로직밸브(12)의 피드백슬릿(12b)을 통과 후, 배압실(12c), 파일럿통로(14a-1,14b-2(14a)), 서브스풀(13-2)에 설치된 파일럿가변스로틀(13a-2 또는 13b-2)을 통해, 파일럿통로(14a-3(14c)), 서브스풀(13)에 설치된 파일럿가변스로틀(13a 또는 13b)을 통하고, 다시 파일럿통로(14b-1,14b-2(14b))를 통해 탱크포트(4b)로 유출된다.
서브스풀(13 또는 13-1)이 작동하여, 파일럿가변스로틀(13a 또는 13b 또는 13a-2,13b-2)의 개구가 감소하면, 파일럿유량이 제한되어, 로직밸브(12)의 배압실(12c)의 압력이 상승하고, 로직밸브(12)의 밸브체(12a)가 도면 아래쪽으로 이동하여, 언로드회로(10)의 개구량을 제한하게 되고, 서브스풀(13 또는 13-2)의 가변스로틀이 폐쇄상태로 되면, 언로드회로(10)도 거의 폐쇄된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 복수의 메인스풀과 서브스풀의 조합의 각각에 대햐여, 제1의 실시형태에서 설명한 오픈센터형의 방향전환밸브와 동일한 기능이 얻어져, 제1의 실시형태와 동일한 효과가 얻어지는 동시에, 복수의 메인스풀과 서브스풀의 조합으로, 종래의 멀티플오픈센터형의 방향전환밸브의 기능을 실현할 수 있다.
또, 밸브장치(52B)를 멀티플밸브로서 구성한 본 실시형태에 있어서는, 종래의 오픈센터형의 방향전환밸브에 대한 언로드회로분의 하우징(1)의 중량 저감이, 스풀의 수에 비례하여 얻어지므로, 하우징(1)이 대폭 경량 또한 컴팩트하게 되어, 제조코스트의 대폭적인 저감이 가능하게 된다.
그리고, 도 2에서 나타낸 메인스풀을 서브스풀의 조합을 추가하면, 임의의 스풀의 수의 방향전환밸브를 구성 가능하다.
본 발명의 제4의 실시형태를 도 9를 사용하여 설명한다. 도면 중, 도 1, 도 5에 나타낸 것과 동일한 부재에는 동일부호를 붙였다.
종래의 오픈센터형의 방향전환밸브와 유압펌프의 유량제어의 조합에서는, 유압펌프로부터 토출된 압유가 전량 통과하는 언로드회로에 럴리프기능 부착의 스로틀 등을 유량검출수단으로서 설치하고 있으며, 이 유량검출수단으로부터의 신호로 유압펌프의 용량을 제어하는 방식이 일반적이다.
그러나, 이 방식이라고 하면, 유압펌프의 토출유량이 전량 유량검출수단(스로틀)을 통과하는 경우가 있고, 그러므로 유량검출수단 자체가 커지고, 또 신뢰성이 부족해진다고 하는 문제가 있었다.
본 실시형태는, 이와 같은 문제도 아울러 해결하는 것이고, 도 9에 나타낸 방향전환밸브장치(52C)에 포함되는 스로틀차단수단(11C)의 파일럿회로(15C)는, 하류의 서브스풀(13)과 탱크포트(4) 사이의 파일럿통로(14b)에, 파이럿통로(14B)를 흐르는 파일럿유량을 검출하는 유량검출수단, 예를 들면 스로틀(30)을 가지고, 이스로틀(30)로 발생하는 압력신호를 신호라인(31)을 통해 유압펌프(50)의 레귤레이터(regulator)(50a)로 인도하여, 유압펌프(50)의 토출유량을 조정 가능하게 하고 있다.
이와 같이 구성한 본 실시형태에서는, 종래의 오픈센터형의 방향전환밸브와 동일한 기능을 얻을 수 있는 동시에, 유량검출수단인 스로틀(30)의 통과유량이 적은 파일럿유량이므로, 종래 스로틀과 병렬로 설치하고 있던 릴리프밸브를 생략할수 있어, 유량검출수단을 작게 할 수 있는 동시에, 유량검출수단의 신뢰성도 향상 할 수 있다.
본 발병의 제5의 실시형태를 도 10을 사용하여 설명한다. 도면중, 도 1, 도 5에 나타낸 것과 동일한 부재에는 동일부호를 붙였다.
도 10에 있어서, 본 실시형태의 방향전환밸브장치(52D)에 포함되는 스로틀차단수단(1D)의 파일럿회로(15D)는, 서브스풀(13-2)과 병렬로 접속된 릴리프밸브(40)를 가지고, 이 릴리프밸브(40)의 설정압력 이상으로 파일럿통로(14B)의 통로부분 (14a)의 압력이 상승하면, 파일럿유량의 일부 또는 전부를 탱크포트(94)를 통해 탱크(53)에 배출하도록 구성하고 있다.
이와 같이 구성한 본 실시형태에서는, 피더포트(3)에 관련하여 압력이 상승하는 파일럿통로(14a)의 압력이 설정치 이상으로 상승하면, 릴리프밸브(40)가 열려로직밸브(12)의 배압실(12c)의 압력이 저하하고, 피더포트(3)와 탱크포트(4)를 차단하고 있던 로직밸브(12)의 밸브체(12a)가 도면 위쪽으로 이동하여, 피더포트(3)의 최대 압력의 상한을 설정 가능하게 할 수 있다.
이와 같이 유압펌프(50)가 공급하는 대유량을 릴리프시키는 종래의 대형의 릴리프밸브의 대신에, 파일럿통로(14a)에 릴리프밸브(40)를 설치하여 파일럿유량을 릴리프시킴으로써, 종래의 리릴프밸브와 동일한 기능을 얻을 수 있고, 유압구동장치 및 방향전환밸브장치의 구성을 더욱 단순화할 수 있다.
본 발명에 의하면, 오픈센터형의 방향전환밸브의 기능을 손상하지 않고 방향전환밸브의 스풀의 축길이를 단축하고, 가공정밀도의 향상 및 컴팩트화가 도모되는 동시에, 컨트롤러를 사용하지 않고 오픈센터형의 방향전환밸브와 동일한 기능을 다할 수 있어, 방향전환밸브장치의 제조 및 코스트를 저감할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 메인스풀을 복수 병렬배치하여 멀티플로서 구성한 것에 있어서, 바이패스포트분의 하우징의 중량 저감의 효과가 메인스풀의 수에 비례하여 얻어져, 하우징이 대폭 경량 또한 컴팩트하게 되고, 제조코스트의 대폭적인 저감이 가능하게 된다.

Claims (11)

  1. 유압펌프(50)와, 이 유압펌프로부터 토출되는 유압에 의해 구동되는 액튜에이터(51)와, 상기 유압펌프에 압유공급로를 통해 접속되고, 상기 액튜에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 클로즈드센터(closed center)형의 방향전환밸브와,상기 유압펌프의 압유공급로와 탱크(53)와를 접속하는 언로드(unload)회로(10)와, 이 언로드회로에 설치되고, 상기 방향전환밸브의 조작량에 따라 언로드회로를 스로틀차단하는 스로틀차단수단(11,11B,11C,11D)을 구비한 유압구동장치에 있어서, 상기 스로틀차단수단(11,11B,11C,11D)이, 로직밸브(12)와, 파일럿유량을 제어하는 파일럿가변(可變)스로틀(13a,13b)을 가지고 그 파일럿유량에 따라 상기 로직밸브의 개구(開口)면적을 제어하는 파일럿회로(15,15B,15C,15D)와, 상기 방향전환밸브의 조작량에 따라 상기 파일럿가변스로틀(13a,13b)의 개도(開度)를 변환시키는 조작연동수단(22a,22B;54c)을 구비하고, 상기 로직밸브는, 상기 유압펌프의 압유공급로에 접속된 입구와 탱크에 접속된 출구 사이를 개폐하는 시트밸브타입의 밸브체(12a), 이 밸브체의 배부에 설치된 배압실(12c), 상기 입구와 배압실 사이를 연통가능하게 상기 밸브체에 설치되어 밸브체의 이동량에 따라서 개구면적을 변화시키는 피드백슬릿(12b)을 가지고, 상기 파일럿회로는 상기 파일럿유량이 상기 로직밸브의 입구, 피드백슬릿, 배압실, 파일럿가변스로틀, 탱크로 흐르도록 접속되어 있으며, 조작신호로서 파일럿압력을 출력하여 상기 방향전환밸브를 구동하는 파일럿밸브(54)를 더 구비하고, 상기 조작연동수단(22a,22b)은, 상기 방향전환밸브와 상기 스로틀차단수단(11)의 파일럿가변스로틀(13a,13b)에 상기 파일럿밸브의 동일 파일럿압을 인도하는 수단인 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조작연동수단(22a,22b,22c)은, 상기 방향전환밸브의 조작량이 증대함에 따라 상기 파일럿가변스로틀(13a,13b)의 개도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 액튜에이터(51,51-2), 방향전환밸브는 각각 복수개 있고, 상기 스로틀차단수단(11B)의 파일럿가변스로틀을 상기 복수의 방향전환밸브에 대응하여 복수개, 직렬로 접속한 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스로틀차단수단(11C)의 파일럿가변스로틀과 탱크(53)와의 사이에 파일럿유량을 검출하는 유량검출수단(30)을 배치하고, 이 유량검출수단에서 발생하는 신호를 사용하여 상기 유압펌프(50)의 토출유량을 조정 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 스로틀차단수단(11D)의 파일럿가변스로틀과 병렬로 릴리프밸브(40)를 배치한 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
  6. 밸브하우징(1)과, 이 하우징내에 슬라이드 가능하게 설치되고, 유압펌프(50)에 접속하는 피더포트(3)와 액튜에이터(51)에 접속하는 부하(負荷)포트(5a,5b)를 연통하는 메인스풀(2)과, 상기 피더포트와 탱크(53)에 접속하는 탱크포트(4)를 접속하는 언로드회로(10)와, 이 언로드회로에 설치되고, 상기 메인스풀의 조작량에 따라 언로드회로를 스로틀차단하는 스로틀차단수단(11,11B,11C,11D)과를 구비한 방향전환밸브장치(52)에 있어서, 상기 스로틀차단수단(11,11B,11C,11D)이, 로직밸브 (12)와, 파일럿유량을 제어하는 파일럿가변스로틀(13a,13b)을 가지고 그 파일럿유량에 따라 상기 로직밸브의 개구면적을 제어하는 동시에, 중립위치로부터 변위함에 따라 상기 파일럿가변스로틀의 개도를 감소시키는 서브스풀(13)과, 상기 메인스풀 (2)의 조작량에 따라 상기 서브스풀을 변위시키는 조작연동수단(22a,22b;54c)을 가지고, 상기 로직밸브는, 상기 피더포트(3)에 접속된 입구와 상기 탱크포트(4)에 접속된 출구 사이를 개폐하는 시트밸브타입의 밸브체(12a), 이 밸브체의 배부에 설치된 배압실(12c), 상기 입구와 배압실 사이를 연통가능하도록 상기 밸브체에 설치되어 밸브체의 이동량에 따라 개구면적을 변화시키는 피드백슬릿(12b)을 가지고, 상기 서브스풀의 파일럿가변스로틀은, 상기 파일럿유량이 상기 로직밸브의 입구, 피드백슬릿, 배압실, 파일럿가변스로틀, 탱크포트로 흐르도록 접속되어 있고, 상기 조작연동수단(22a,22b)은, 상기 메인스풀(2)의 양단에 설치된 파일럿압력의 수압실 (21a,21b)과 상기 서브스풀(13)의 양단에 설치된 파일럿압력의 수압실(23a,23b)을 각각 연통하는 수단인 것을 특징으로 하는 방향전환밸브장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 메인스풀(2)과 서브스풀(13)이, 상기 밸브하우징(1)내에 평행으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 방향전환밸브장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 메인스풀(2)의 입구부분(3a)에 배치되고, 상기 부하포트(5a,5b)로부터 상기 피더포트(3)에의 압유의 역류를 방지하는 로드체크밸브(6)를 더 구비하고, 상기 서브스풀(13)이 상기 메인스풀(2)을 협지하여 상기 로드체크밸브(6)와 반대측의 위치에서 메인스풀에 평행으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 방향전환밸브장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 메인스풀(2,2-2)을 복수 병렬배치하여 멀티플밸브로서 구성하는 동시에, 이에 대응하여 상기 메인스풀과 서브스풀(13,13-2)의 조합을 상기 밸브하우징(1)내에 복수조 장비하고, 이 복수의 서브스풀을 직렬로 접속한 것을 특징으로 하는 방향전환밸브장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 서브스풀(13,13-2)과 탱크포트(4)간에 파일럿유량을 검출하는 유량검출수단(30)을 배치하고, 이 유량검출수단에서 발생하는 신호를 사용하여 상기 유압펌프(50)의 토출유량을 조정 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 방향전환밸브장치.
  11. 제6항에 있어서, 상기 서브스풀(13,13-2)과 병렬로 릴리프밸브(40)를 배치한 것을 특징으로 하는 방향전환밸브장치.
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