KR20010034258A

KR20010034258A - 유압구동장치

Info

Publication number: KR20010034258A
Application number: KR1020007007938A
Authority: KR
Inventors: 쓰루가야스타카; 가나이다카시; 가와모토준야; 나카타니겐이치로; 다카하시기와무; 하마모토사토시; 오카자키야스하루; 나가오유키아키
Original assignee: 세구치 류이치; 히다치 겡키 가부시키 가이샤
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2001-04-25
Also published as: DE69918803D1; US6397591B1; DE69918803T2; KR100384920B1; EP1054162B1; WO2000032942A1; EP1054162A4; EP1054162A1

Abstract

펌프토출압력이 액추에이터(2~6)의 최고 부하압(負荷壓)보다 소정치만큼 높아지도록 토출유량을 제어하는 펌프제어장치(18)를 배치하고, 압력보상밸브(12~16)의 각각을 유압펌프(1)의 토출압력과 액추에이터(2~6)의 최고 부하압과의 차압(差壓)을 목표보상차압으로서 설정하는 구성으로 하고, 압력보상밸브(12)에 부하압이 상승하면 목표보상차압을 작게 하는 부하의존 특성을 갖게 하고, 또한 선회섹션(swing section)의 압력보상밸브(12)에 목표보상차압이 기정값 이하로 작아지지 않도록 하한설정 스프링(55)을 배치한다. 이에 따라, 선회 단독, 복합의 어느 기동(起動) 시에도 부자유스러운 감이 없이 가속할 수 있고, 나아가 선회 단독으로부터 복합으로의 이행 시의 선회속도 변화가 억제되고, 또한 선회 복합 기동 시에 다른 액추에이터와 비교하여 선회속도가 극단적으로 늦어지지 않고 가속할 수 있는 동시에, 코스트 ·스페이스의 증가나 회로 구성의 복잡화 문제를 발생하지 않는 시스템이 된다.

Description

유압구동장치 {HYDRAULIC DRIVING UNIT}

유압펌프의 토출유량을 로드센싱 시스템(이하, 적당히 LS시스템이라고 함)에 의해 제어하는 유압구동장치로서, 일본국 특개소 60(1985)-11706호 공보에 기재된 것이 있다. 또, 선회제어계를 포함하는 건설기계의 유압구동장치로 LS시스템을 구비하고 또한 선회제어계의 독립성과 조작성을 실현하는 것으로서, 일본국 특개평 10(1998)-37907호 공보에 기재된 것이 있다. 또한, 선회제어계를 포함하는 건설기계의 오픈센터타입의 유압구동장치로 선회제어계의 독립성을 실현하는 것으로서, 실제의 기계를 탑재한 3펌프시스템이 있다. 또한, 유압펌프의 토출유량을 LS시스템에 의해 제어하는 유압구동장치로 압력보상밸브에 부하의존 특성을 갖게 한 것으로서, 일본국 특개평 10(1998)-89304호 공보에 기재된 것이 있다.

일본국 특개소 60(1985)-11706호 공보에 기재된 유압구동장치는 복수의 압력보상밸브의 각각에, 유압펌프의 토출압력과 복수의 액추에이터의 최고 부하압과의 차압을 목표보상차압으로서 설정하는 수단을 배치한 것이며, 복수의 액추에이터를 동시에 구동하는 복합동작 시에, 유압펌프의 토출유량이 복수의 방향변환밸브가 요구하는 유량에 차지 않는 포화(飽和)상태로 되면, 이 포화상태에 의해 유압펌프의 토출압력과 최고 부하압의 차압이 낮아짐에 따라, 압력보상밸브 각각의 목표보상차압이 작아져, 유압펌프의 토출유량을 각각의 액추에이터가 요구하는 유량의 비(比)로 재분배할 수 있다.

일본국 특개평 10(1998)-37907호 공보에 기재된 유압구동장치 및 실제의 기계를 탑재한 3펌프시스템은, 모두 선회모터를 포함하는 선회섹션에 관해, 독립된 유압펌프를 사용한 오픈센터타입의 독립된 회로에 의해 다른 액추에이터와 별도 회로를 구성하여, 선회제어계의 독립성과 조작성을 확보한 것이다.

일본국 특개평 10(1998)-89304호 공보에 기재된 유압구동장치는 복수의 압력보상밸브의 각각에 대하여, 압력보상밸브의 유압실 중, 방향변환밸브의 입측(入側) 압력이 인도되는 폐쇄방향 작용의 유압실 수압(受壓)면적을 방향변환밸브의 출측(出側) 압력이 인도되는 개방방향 작용의 유압실 수압면적보다 크게 함으로써, 각 액추에이터의 부하압 증가에 대하여 압력보상밸브의 목표보상차압을 작게 하여(압력보상밸브를 스로틀하여), 액추에이터에의 공급유량을 줄이는 부하의존 특성을 갖게한 것이며, 이에 따라 저부하측, 고부하측 모두 조작성이 양호하고, 헌팅을 발생하지 않아 안정되게 동작할 수 있게 된다.

본 발명은 유압셔블 등, 선회제어계(系)를 포함하는 건설기계의 유압구동장치에 관한 것이며, 특히 선회모터를 포함하는 복수의 액추에이터에 각각의 방향변환밸브를 통해 유압펌프로부터의 압유를 공급할 때, 유압펌프의 토출유량을 로드센싱시스템(load sensing system)에 의해 제어하고 또한 방향제어밸브의 전후 차압(前後差押)을 각각의 압력보상밸브에 의해 제어하는 유압구동장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 유압구동장치를 나타낸 회로도.

도 2는 선회섹션 압력보상밸브 구조의 상세를 나타낸 단면도.

도 3은 선회섹션 압력보상밸브의 부하의존 특성을 나타낸 도면.

도 4는 선회섹션 압력보상밸브에서의 선회우선스프링에 의한 목표보상차압의 하한설정기능을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 유압구동장치가 사용되는 유압셔블의 외관을 나타낸 도면.

도 6은 선회 단독동작 시에서의 선회섹션 압력보상밸브의 목표보상차압의 변화를 나타낸 타임차트.

도 7은 선회 정상(定常)회전 중에 다른 액추에이터를 기동한 경우의 포화 정도가 큰 경우의 선회섹션 압력보상밸브의 동작을 설명하는 타임차트이며, 도면 중 F는 선회를 포함하지 않은 복합 또는 스프링(55)이 없는 경우의 선회를 포함하는 복합을 참고로 나타냄.

도 8은 선회 정상회전 중에 다른 액추에이터를 기동한 경우의 포화 정도가 작은 경우의 선회섹션 압력보상밸브의 동작을 설명하는 타임차트.

도 9는 선회와 다른 액추에이터가 동시 기동한 경우의 포화 정도가 큰 경우의 선회섹션 압력보상밸브의 동작을 설명하는 타임차트이며, 도면 중 F는 선회를 포함하지 않은 복합 또는 스프링(55)이 없는 경우의 선회를 포함하는 복합을 참고로 나타냄.

도 10은 선회와 다른 액추에이터가 동시 기동한 경우의 포화 정도가 작은 경우의 선회섹션 압력보상밸브의 동작을 설명하는 타임차트.

도 11은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 유압구동장치를 나타낸 회로도.

도 12는 선회섹션 방향전환밸브의 개구면적 특성을 나타낸 도면.

도 13은 선회섹션 압력보상밸브 구조의 상세를 나타낸 단면도.

도 14는 포화상태에서의 선회섹션 유량의 우선 특성을 나타낸 도면.

도 15는 본 발명의 제3 실시형태에 의한 유압구동장치를 나타낸 회로도.

도 16은 선회섹션 압력보상밸브 구조의 상세를 나타낸 단면도.

그러나, 상기 종래의 유압구동장치는 선회제어계에 관해 다음과 같은 문제가 있다.

일본국 특개소 60(1985)-11706호 공보: 하기 문제점 ①②

일본국 특개평 10(1998)-89304호 공보: 하기 문제점 ②③

일본국 특개평 10(1998)-37907호 공보: 하기 문제점 ④

실제의 기계를 탑재한 오픈센터타입의 3펌프시스템: 하기 문제점 ④

① 선회 단독기동 시의 조작성의 부드럽지 못한 감

② 선회 단독동작으로부터 선회 복합동작으로의 이행 시 또는 그 반대의 경우의 선회속도 변화

③ 선회 복합기동 시의 선회속도의 극단적인 저하

④ 별도 회로를 배치함에 따른 코스트 ·스페이스의 증가 및 회로 구성의 복잡화

(1) 일본국 특개소 60(1985)-11706호 공보

일본국 특개소 60(1985)-11706호 공보에 기재된 LS시스템을 구비한 유압구동장치에서는, 이것을 선회제어계에 사용한 경우, 선회제어계는 관성(慣性) 부하를 수반하기 때문에, 유압펌프의 로드센싱 제어(이하, 적당히 LS 제어라고 함)와 압력보상밸브의 유량보상기능과의 밸런스를 취하기 어렵게 된다. 이는 다음의 이유에 의해, 선회가속 시로부터 정상(定常)회전으로 이행하는 단계에서의 선회구동압력의 제어에 있어서, 압력보상밸브의 응답성과 유압펌프의 LS 제어의 응답성과의 사이에서 밸런스를 취하기 어려운 것을 들 수 있다.

(1) 선회 기동 ·가속 시는 일정 유량을 유지하기 위해, 펌프 LS 제어는 선회기동압에 따라 유압펌프의 토출압력을 높게 제어한다.

(2) 압력보상밸브는 방향변환밸브의 스로틀 요소 전후의 차압을 일정하게 유지하기 위해, 부하압의 상승에 의해 저하되는 경향에 있는 통과유량을 늘리는 방향으로 동작하고 있다.

(3) 선회가 정상속도에 달하면 선회구동압이 낮아지기 때문에, 펌프 LS 제어는 기동 ·가속시만큼 유압펌프의 토출압력을 높게 제어할 필요가 없어, 유압펌프의 토출압력을 낮추는 방향으로 동작한다.

(4) 압력보상밸브는 선회구동압의 저하에 의해, 증가하는 경향에 있는 통과유량을 줄이는 방향으로 동작한다.

상기 (1)~(4)의 이행이 가파르기 때문에, 선회조작성은 부드럽지 못하게 된다(상기 ①).

또, 상기와 같이 복합동작 시에, 유압펌프의 토출유량이 복수의 방향변환밸브가 유구하는 유량에 차지않는 포화상태로 되면, 이 포화상태에 따라 압력보상밸브의 각각의 목표보상차압이 작아져, 유압펌프의 토출유량을 각각의 액추에이터가 요구하는 유량의 비로 재분배한다. 이 기능에 의해, 복합동작 시에도 각각의 액추에이터는 스피드다운되지만, 그 동작을 목적으로 한 비율로 동작하기 때문에, 조작감을 손상하지 않는다.

그러나, 이 스피드다운은 선회동작에 관해서도 동일하게 발생하여, 선회를 포함하는 복합동작 시에 선회속도는 다른 액추에이터와 동일하게 스피드다운된다. 이 스피드다운은 선회 복합동작으로부터 선회 단독동작으로 이행하는 경우, 또는 그 반대의 경우에는 선회속도의 변화를 발생하여, 오퍼레이터에게 위화감을 준다(상기 ②).

(2) 일본국 특개평 10(1998)-89304호 공보

일본국 특개평 10(1998)-89304호 공보에 기재된 유압구동장치는 압력보상밸브에 부하의존 특성을 갖게하기 때문에, 선회 단독기동 시, 선회모터의 고압 부하압에 따라 압력보상밸브의 목표보상차압이 저하하여, 정상상태로 이행하면 선회모터가 저하된 부하압에 따라 압력보상밸브의 목표보상차압도 원래대로 되돌아가고, 이에 따라 선회조작성의 부드럽지 못한 감이 없이 선회를 기동할 수 있다. 그러나, 선회 복합동작 시에 유압펌프의 토출유량이 포화상태로 되면, 유압펌프의 토출유량을 각각의 방향변환밸브가 요구하는 유량의 비로 재분배하는 것은, 일본국 특개소 60(1985)-11706호 공보에 기재된 유압구동장치와 동일하고, 선회 복합동작으로부터 선회 단독동작으로 이행하는 경우, 또는 그 반대의 경우에는 선회속도의 변화를 발생하여, 오퍼레이터에게 위화감을 준다(상기 ②).

또, 압력보상밸브에 부하의존 특성을 갖게하고 있기 때문에, 선회 복합기동 시 선회섹션의 압력보상밸브는 유압펌프의 토출유량상태에 따라 압력보상밸브의 목표보상차압이 작아질 뿐만 아니라, 선회모터의 부하압이 릴리프압까지 상승하는 부하의존 특성에 의해서도 목표보상차압이 저하되고, 이 목표보상차압의 저하는 정상상태로 이행할 때까지 지속된다. 이 결과, 선회 복합기동 시의 선회속도가 다른 액추에이터와 비교하여 극단적으로 저하되어, 선회 복합기동의 선회조작성이 손상된다(상기 ③).

(3) 일본국 특개평 10(1998)-37907호 공보에 기재된 유압구동장치나 실제의 기계를 탑재한 오픈센터타입의 3펌프시스템

일본국 특개평 10(1998)-37907호 공보에 기재된 유압구동장치에서는, 선회제어계를 오픈센터타입의 별도 회로로 구성함으로써, 선회조작성을 LS시스템에서 확보하고 있다. 또, 실제의 기계를 탑재한 오픈센터타입의 3펌프시스템이라도, 선회제어계는 오픈센터타입의 별도 회로이며, 선회조작성을 확보하고 있다.

즉, 오픈센터타입의 경우, 선회기동 시 구동압이 상승되면, 센터 바이패스 유로를 거쳐 탱크로 환류되는 유량이 늘어나기 때문에, 선회섹션의 방향변환밸브의 스로틀을 통과하는 압유의 유량이 감소된다. 이 때문에, 선회모터에 공급되는 압유의 유량은 기동 ·기속 시에 제한된다. 선회속도가 정상속도에 달하면, 구동압은 기동시만큼 높지 않기 때문에, 유량의 제한은 없어져, 선회섹션의 방향변환밸브 스로틀의 개구 상당의 유량이 선회모터에 공급된다. 이에 따라, LS 제어와 같은 선회 단독기동 시의 조작성의 부드럽지 못한 감을 발생하지 않고, 원활하게 선회기동을 행할 수 있다.

또, 상기 ②의 문제는 LS시스템에만 의하지 않고, 오픈센터타입의 시스템에서도 발생하지만, 일본국 특개평 10(1998)-37907호 공보에 기재된 유압구동장치나 실제의 기계를 탑재한 오픈센터타입의 3펌프시스템에서는 선회제어계를 오픈센터타입의 별도 회로로 구성함으로써, 선회제어계의 독립성을 실현하여, 선회속도 변화는 발생하지 않는다.

그러나, 일본국 특개평 10(1998)-37907호 공보에 기재된 유압구동장치나 실제의 기계를 탑재한 오픈센터타입의 3펌프시스템에서는, 선회제어계를 다른 액추에이터의 시스템과는 별도 회로회로에서 병렬로 구성해야 해, 그만큼 코스트업이 되고 또한 배치스페이스도 커지는 동시에, 선회제어계용의 유압펌프를 따로 배치해야 하고, 특히 일본국 특개평 10(1998)-37907호 공보의 시스템에서는, 병렬로 배치되는 LS시스템과의 파워 밸런스를 취하기 위해 신호경로가 필요하게 되어, 회로 구성이 복잡하게 된다(상기 ④).

본 발명의 목적은 선회제어계를 포함하는 유압구동장치에 있어서, 선회 단독, 복합의 어느 기동 시에도, 선회조작성의 부드럽지못한 감이 없이 가속하여 정상상태로 이행할 수 있고, 나아가 선회 단독동작으로부터 선회 복합동작으로의 이행 시 또는 그 반대 경우의 선회속도 변화가 억제되고, 또한 복합기동 시에 다른 액추에이터와 비교하여 선회속도가 극단적으로 느려지지 않아, 우수한 선회조작성과 선회독립성을 확보할 수 있는 동시에, 별도 회로를 배치함에 따른 코스트 ·스페이스의 증가나 회로 구성의 복잡화 문제를 발생하지 않는 유압구동장치를 제공하는 것이다.

(1) 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 유압펌프와, 이 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 선회모터를 포함하는 복수의 액추에이터와, 상기 유압펌프로부터 상기 복수의 액추에이터에 공급되는 압유의 유량을 각각 제어하는 복수의 방향변환밸브와, 상기 복수의 방향변환밸브의 전후 차압을 각각 제어하는 복수의 압력보상밸브와, 상기 유압펌프의 토출압력이 상기 복수의 액추에이터의 최고 부하압보다 소정치만큼 높아지도록 펌프토출유량을 제어하는 로드센싱 제어의 펌프제어수단을 구비한 유압구동장치에 있어서, 상기 복수의 압력보상밸브 중, 상기 선회모터에 관한 선회섹션 이외의 압력보상밸브에 배치되고, 상기 유압펌프의 토출압력과 상기 복수의 액추에이터의 최고 부하압과의 차압을 목표보상차압으로서 설정하는 제1 수단과, 상기 선회섹션의 압력보상밸브에 배치되고, 그 목표보상차압을 설정하는 제2 수단과, 상기 복수의 압력보상밸브 중, 최소한 상기 선회섹션 압력보상밸브에 배치되고, 상기 선회모터의 부하압이 상승하면, 상기 제2 수단에 의해 설정된 목표보상차압을 작게 하여, 선회섹션의 압력보상밸브에 부하의존 특성을 갖게 하는 제3 수단과, 상기 선회섹션의 압력보상밸브에 배치되어, 상기 제2 수단에 의해 설정되고, 상기 제2 수단에 의해 보정되는 목표보상차압의 하한을 설정하는 제4 수단을 구비하는 것으로 한다.

이상과 같이 구성한 본 발명에서는, 선회섹션의 압력보상밸브에 제3 수단을 배치하여 부하의존 특성을 갖게함으로써, 선회기동 시에 선회모터의 부하압 변화에 따라 선회섹션의 압력보상밸브는 유량을 미조정(微調整)하고, 선회모터는 원활하게 가속하여 정상상태로 이행하게 된다.

또, 선회섹션의 압력보상밸브의 목표보상차압을 설정하는 제2 수단은 제1 수단과 동일하게, 유압펌프의 토출압력과 복수의 액추에이터의 최고 부하압과의 차압을 목표보상차압으로서 설정하는 수단이라도 되며, 이 경우에는 상기와 같이 제4 수단을 배치함으로써, 이 제4 수단이 제2 수단에 의해 설정된 목표보상차압 자체의 저하와 제2 수단에 의해 주어진 부하의존 특성에 의한 목표보상차압의 저하 양쪽에 대하여 하한설정 수단으로서 기능하게 된다(하기 (2) 참조). 이에 따라, 유압펌프의 토출유량이 포화상태로 되어 선회섹션의 압력보상밸브의 목표보상차압이 저하되려고 할 때, 또는 선회모터의 부하압이 고압으로 되어 선회섹션의 압력보상밸브의 목표보상차압이 부하의존 특성에 의해 저하되려고 할 때, 또는 이들이 동시에 일어날 때, 제4 수단은 그 목표보상차압의 저하를 제한하여, 선회모터에 우선적으로 압유가 공급되게 된다. 그 결과, 선회 단독동작으로부터 선회 복합동작으로의 이행 시 또는 그 반대 경우의 선회속도 변화가 억제되고, 또한 복합기동 시에 다른 액추에이터와 비교하여 선회속도가 극단적으로 느려지지 않아, 우수한 선회조작성과 선회독립성을 확보할 수 있다.

선회섹션의 압력보상밸브의 목표보상차압을 설정하는 제2 수단은, 유압펌프의 토출압력과 복수의 액추에이터의 최고 부하압과의 차압에 의해 변화되지 않는 값을 목표보상차압으로서 설정하는 수단이라도 되며, 이 경우에는, 제4 수단은 제2 수단에 의해 주어진 부하의존 특성에 의한 목표보상차압의 저하에 대하여 하한설정 수단으로서 기능하게 된다(하기 (3) 참조). 이에 따라, 유압펌프의 토출유량이 포화상태로 되어도, 선회섹션의 압력보상밸브의 목표보상차압은 저하되지 않고, 또한 선회모터의 부하압이 고압으로 되어 선회섹션의 압력보상밸브의 목표보상차압이 부하의존 특성에 의해 저하되려고 할 때, 제4 수단은 그 목표보상차압의 저하를 제한하여, 포화 또는 부하의존 특성에 의한 목표보상차압의 저하가 단독 또는 동시의 어느 것으로 일어나도, 선회모터에 우선적으로 압유가 공급되게 된다. 그 결과, 선회 단독동작으로부터 선회 복합동작으로의 이행 시 또는 그 반대 경우의 선회속도 변화가 억제되고, 또한 복합기동 시에 다른 액추에이터와 비교하여 선회속도가 극단적으로 느려지지 않아, 우수한 선회조작성과 선회독립성을 확보할 수 있다.

또한, 별도 회로를 배치하지 않고 상기 기능을 달성하므로, 코스트 ·스페이스의 증가나 회로 구성의 복잡화 문제도 발생하지 않는다.

(2) 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는, 상기 제2 수단은 상기 제1 수단과 마찬가지로, 상기 유압펌프의 토출압력과 상기 복수의 액추에이터의 최고 부하압과의 차압을 상기 목표보상차압으로서 설정하는 수단이며, 상기 제4 수단은 상기 제2 수단에 의해 설정된 목표보상차압 자체의 저하와 상기 제2 수단에 의해 주어진 부하의존 특성에 의한 목표보상차압의 저하 양쪽에 대하여 하한설정 수단으로서 기능한다.

이에 따라, 상기 (1)에서 설명한 바와 같이, 유압펌프의 토출유량이 포화상태로 되어 선회섹션의 압력보상밸브의 목표보상차압이 저하되려고 할 때, 또는 선회모터의 부하압이 고압으로 되어 선회섹션의 압력보상밸브의 목표보상차압이 부하의존 특성에 의해 저하되려고 할 때, 또는 이들이 동시에 일어날 때, 제4 수단은 그 목표보상차압의 저하를 제한하여, 선회모터에 우선적으로 압유가 공급되게 되어, 우수한 선회조작성과 선회독립성을 확보할 수 있다.

(3) 또, 상기 (1)에 있어서, 제2 수단은 상기 유압펌프의 토출압력과 상기 복수의 액추에이터의 최고 부하압과의 차압에 의해 변화되지 않는 값을 상기 목표보상차압으로서 설정하는 수단이라도 되며, 이 경우, 상기 제4 수단은 상기 제3 수단에서 주어진 부하의존 특성에 의한 목표보상차압의 저하에 대하여 하한설정 수단으로서 기능한다.

이에 따라, 상기 (1)에서 설명한 바와 같이, 유압펌프의 토출유량이 포화상태로 되어도, 선회섹션의 압력보상밸브의 목표보상차압은 저하되지 않고 또한 선회모터의 부하압이 고압으로 되어 선회섹션의 압력보상밸브의 목표보상차압이 부하의존 특성에 의해 저하되려고 할 때는, 제4 수단은 그 목표보상차압의 저하를 제한하여, 포화 또는 부하의존 특성에 의한 목표보상차압의 저하가 단독 또는 동시의 어느 것에서 일어나도, 선회모터에 우선적으로 압유가 공급되게 되어, 우수한 선회조작성과 선회독립성을 확보할 수 있다.

(4) 또한, 상기 (1)~(3)에 있어서, 바람직하게는, 상기 제4 수단은 상기 제2 수단에 의해 설정되고, 상기 제2 수단에 의해 보정되는 목표보상차압이 소정치에 달하면, 상기 선회섹션의 압력보상밸브의 스풀에 개방방향의 가압력을 부여하는 가압수단이다.

이에 따라, 제4 수단은 가압수단이 부여하는 가압력 상당의 값 이하로 선회섹션의 압력보상밸브의 목표보상차압을 저하시키지 않고, 목표보상차압의 하한을 설정하게 된다.

(5) 상기 (4)에 있어서, 바람직하게는, 상기 가압수단은 상기 제2 수단에 의해 설정되고, 상기 제2 수단에 의해 보정되는 목표보상차압이 소정치에 달하면, 상기 선회섹션의 압력보상밸브의 스풀에 작용하여, 상기 스풀을 개방방향으로 가압하는 하한설정 스프링이다.

이에 따라, 가압수단은 선회섹션의 압력보상밸브의 목표보상차압이 소정치에 달하면, 선회섹션의 압력보상밸브의 스풀에 개방방향의 가압력을 부여하게 된다.

(6) 또, 상기 (1) 및 (2)에 있어서, 바람직하게는, 상기 제4 수단은 상기 제2 수단에 의해 설정되고, 상기 제2 수단에 의해 보정되는 목표보상차압에 항상 보조적인 값을 부가하는 가압수단이며, 상기 선회섹션의 방향변환밸브는 그 미터인(meter-in) 가변스로틀의 개구면적이 상기 가압수단에 의해 부가되는 보조적인 값의 목표보상압 상당분만큼 선회섹션 이외의 방향변환밸브의 개구면적보다 작아지도록 구성되어 있다.

이에 따라, 제4 수단은 가압수단으로 부가하는 보조적인 값만큼, 선회섹션의 압력보상밸브의 목표보상차압의 저하를 제한하여, 목표보상차압의 하한을 설정하게 된다.

(7) 상기 (6)에 있어서, 바람직하게는, 상기 가압수단은 상기 선회섹션의 압력보상밸브 스풀의 개방방향으로 항상 작용하는 선회우선스프링이다.

이에 따라, 가압수단은 선회섹션의 압력보상밸브의 목표보상차압에 항상 보조적인 값을 부가하게 된다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 이용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 유압구동장치를 나타낸 것이며, 유압펌프(1)와, 이 유압펌프(1)로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 선회모터(2)를 포함하는 복수의 액추에이터(2~6)와, 유압펌프(1)로부터 복수의 액추에이터(2~6)에 공급되는 압유의 유량을 각각 제어하는 클로즈드센터타입의 복수의 방향변환밸브(7~11)와, 복수의 방향변환밸브(7~11)의 전후 차압을 각각 제어하는 복수의 압력보상밸브(12~16)와, 방향변환밸브(7~11)와 압력보상밸브(12~16) 사이에 배치되고, 압유의 역류를 방지하는 로드체크밸브(17a~17e)와, 유압펌프(1)의 토출압력이 복수의 액추에이터(2~6)의 최고 부하압보다 소정치만큼 높아지도록 펌프토출유량을 제어하는 로드센싱제어의 펌프제어장치(18)를 구비하고 있다. 선회모터(2)의 액추에이터라인에는 오버로드 릴리프 밸브(60a, 60b)가 배치되어 있다. 다른 액추에이터(3~6)에도 동일한 오버로드 릴리프 밸브가 배치되어 있지만, 도시는 생략한다.

복수의 방향변환밸브(7~11)에는 자체부하압의 검출라인(20~24)이 배치되고, 이들 검출라인(20~24)으로 검출된 부하압 중의 최고 부하압이 신호라인(25~29), 셔틀밸브(30~33) 및 신호라인(34~36)을 통해 검출되어 신호라인(37)에 도출된다.

펌프제어장치(18)는 유압펌프(1)의 용량가변부재인 사판(斜板)(1a)에 연결된 경사회전제어 액추에이터(40)와, 이 액추에이터(40)의 유압실(40a)과 유압펌프(1)의 토출유로(1b) 및 탱크(19)와의 접속을 변환 제어하는 로드센싱 제어밸브(이하, LS제어밸브라고 함)(41)를 가지고 있다. LS제어밸브에는 제어압으로서 유압펌프(1)의 토출압력과 신호라인(37)의 최고 부하압이 대향하여 작용한다. 펌프토출압력이 최고 부하압력과 스프링(41a)의 설정치(목표 LS차압)와의 합계압력보다도 높아지면, 액추에이터(40)의 유압실(40a)을 유압펌프(1)의 토출유로(1b)에 접속하고, 유압실(40a)에 고압을 인도함으로써 피스톤(40b)을 스프링(40)의 힘으로 극복하여 도시한 좌측으로 이동하고, 사판(1a)의 경사회전을 감소시켜 유압펌프(1)의 토출유량을 감소시킨다. 반대로, 펌프토출압력이 최고 부하압력과 스프링(41a)의 설정치(목표LS차압)와의 합계압력보다도 낮아지면, 액추에이터(40)의 유압실(40a)을 탱크(19)에 접속하고, 유압실(40a)을 감압함으로써 스프링(40c)의 힘으로 피스톤(40b)을 도시한 우측으로 이동하고, 사판(1a)의 경사회전을 증가시켜 유압펌프(1)의 토출유량을 증가시킨다. 이와 같은 LS제어밸브의 동작에 의해, 펌프토출압력이 최고 부하압력보다 스프링(41a)의 설정치(목표LS차압)만큼 높아지도록 유압펌프(1)의 토출유량이 제어된다.

압력보상밸브(12~16)는 각각 방향변환밸브(7~11)의 상류측 압력을 폐쇄방향으로 작용시키고, 방향전환밸브(7~11)의 하류측 압력인 검출라인(20~24)의 압력(부하압)을 개방방향으로 작용시키는 동시에, 신호라인(37)에 도출된 최고 부하압력을 폐쇄방향으로 작용시키고, 유압펌프(1)의 토출압력을 개방방향으로 작용시키며, 이에 따라 상기와 같이 LS제어된 유압펌프(1)의 토출압력과 최고 부하압력과의 차압(이하, 적당히 LS제어차압이라고 함)을 목표보상차압으로서 각각의 방향변환밸브(7~11)의 전후 차압을 제어하도록 되어 있다.

압력보상밸브(12~16)에 작용하는 각각의 방향변환밸브(7~11)의 상류측 압력은 신호라인(50a~50e)에 의해 꺼내지고, 방향변환밸브(7~11)의 하류측 압력인 검출라인(20~24)의 압력(부하압)은 신호라인(51a~51e)에 의해 꺼내지며, 신호라인(37)의 최고 부하압력은 신호라인(52 및 52a~52e)에 의해 꺼내지고, 유압펌프(1)의 토출압력은 신호라인(53 및 53a~53e)에 의해 꺼내진다. 압력보상밸브(13~16)에 있어서, 신호라인(52b~52e)에 의해 꺼내진 최고 부하압력은 오일실(油室)(13a~16a)에 부하되고, 신호라인(53b~53e)에 의해 꺼내진 유압펌프(1)의 토출압력은 오일실(13b~16b)에 부하되어, 상기 목표보상차압을 설정한다. 압력보상밸브(12)의 목표보상차압을 설정하는 오일실에 대해서는 후술한다.

또, 압력보상밸브(12)는 방향변환밸브(7)의 상류측 압력을 폐쇄방향으로 작용시키고, 방향변환밸브(7)의 상류측 압력인 검출라인(20)의 압력(선회모터(2)의 부하압)을 개방방향으로 작용시킬 때, 선회모터(2)의 부하압이 상승하면, 방향변환밸브(7)를 통과하는 압유의 유량을 제한하도록 목표보상차압을 작게 하는 부하의존 특성을 가지는 구성으로 되어 있는 동시에, 목표보상차압의 설정측인 개방방향 작용측에 하한설정 스프링(55)을 가지고 있다. 이 하한설정 스프링(55)은 다른 섹션의 압력보상밸브(13~16)의 목표보상차압이 스프링(55)의 설정치보다도 낮아졌을 때에만 압력보상밸브(12)의 스풀에 작용에 작용하여, 목표보상차압이 그 설정치 이하로 작아지지 않도록 하한을 설정하는 것이다.

압력보상밸브(12)의 구조를 도 2에 나타냈다.

도 2에서, 압력보상밸브(12)는 제1 보디(301a)와 제2 보디(301b) 2개의 보디를 가지고, 이들 보디는 적당히 볼트 체결 등의 방법으로(도시하지 않음) 일체로 조립되어 있다. 제1 보디(301a)에는 소경공(小徑孔)(321)과, 이 소경공(321)으로 이어지는 중경공(中徑孔)(322)이 형성되고, 소경공(321)에 직경(d1)의 제1 스풀(311)이 슬라이드 가능하게 끼워맞춰지고, 중경공(322)에 직경(d3(＞d1))의 제2 스풀(312)이 슬라이드 가능하게 끼워맞춰져 있다. 제2 보디(301b)에는 상기 중경공(322)으로 이어지는 대경공(大徑孔)(323)과, 이 대경공(323)으로 이어지는, 상기 소경공(321)과 동일한 직경의 소경공(325)이 형성되고, 대경공(323) 및 소경공(325)에 제3 스풀(310)이 슬라이드 가능하게 끼워맞춰지고, 이 제3 스풀(310)은 대경공(323)에 슬라이드 가능하게 끼워맞추는 직경(d2(＞d3))의 제1 및 제2 대경부(313, 314)와, 소경공(325)에 슬라이드 가능하게 끼워맞추는 직경(d1)의 소경부(315)를 가지고 있다.

소경공(321)의 단면(端面)에는 볼록부(321a)가 형성되고, 볼록부(321a)의 주위에 오일실(331)이 형성되는 동시에, 제1 스풀(311)의 단면에는 볼록부(321a)를 받아들이는 오목부(311a)가 형성되고, 볼록부(321a)의 단면과 오목부(311a)의 저부(底部) 사이에 상기 각 스풀을 폐쇄방향으로 누르는 초기위치 유지용의 약한 스프링(350)을 배치하고 있다. 또, 스프링(350)이 배치된 방은 볼록부(321a) 내에 형성된 통로(321b)를 통해 외부의 오일실(331)과 연통(連通)되어 있다.

오일실(331)의 볼록부(321) 주위에 상기 하한설정 스프링(55)이 배치되어, 제1 스풀(311)의 단면과 마주 향하고 있다. 이 하한설정 스프링(55)은 도시한 초기위치에서는 제1 스풀(311)의 단면과 마주 향하고 있을 뿐 그것으로부터 떨어져 있어, 상기 각 스풀을 폐쇄방향으로 누르는 힘은 발생하지 않는다.

또, 보디(301a)에는 펌프포트(341) 및 부하압포트(342)가 형성되고, 보디(301b)에는 탱크포트(343), 출구포트(344), 입구포트(345), 최고 부하압력포트(346)가 형성되어 있다. 펌프포트(341)는 유압펌프(1)의 토출압력의 신호라인(53a)과 연통되고 또한 오일실(331)에 개구되고, 부하압력포트(342)는 부하압의 신호라인(51a)에 연통되고 또한 소경공(321)과 중경공(322)의 접속부에 형성한 오일실(332)에 개구되어 있다. 또, 탱크포트(343)는 탱크(19)에 연통되고 또한 제2 스풀(312)과 제3 스풀(310)의 접촉부를 에워싸는 대경공(323)에 형성한 오일실(333)에 개구되고, 출구포트(344)는 로드체크밸브(17a)에 접속되고 또한 제1 및 제2 스풀 대경부(313, 314) 사이의 대경공(323)에 형성된 오일실(328)에 개구되고, 입구포트(345)는 펌프토출유로(1b)와 연통되고 또한 제3 스풀(310)의 제2 대경부(314)에 형성된 개폐 가능한 스로틀부(316)의 입측(入側)에 개구되고, 최고 부하압력포트(346)는 최고 부하압력의 신호라인(52a)과 연통되고 또한 제3 스풀(310)의 제2 대경부(314)와 소경부(315)의 연결부가 위치하는 대경공(323)의 부분에 형성한 오일실(336)에 개구되어 있다.

또, 소경부(315)와 소경공 단면(端面)(330) 사이에, 제3 스풀(310) 내에 형성한 파일럿유로(油路)(50a)를 통해 출구포트(344)의 오일실(328)과 연통되는 오일실(334)을 형성하고 있다.

제1 보디(301a)와 제2 보디(301b)는 적당히 볼트 체결 등의 방법으로(도시하지 않음) 일체로 조립하여 보디(301)를 조성(組成)하지만, 이 때 제1 보디(301a)측 중경공(322)과 제2 보디(301b)측 대경공(323)이 중심이 어굿나 있어도, 제2 스풀(312)과 제3 스풀(310)은 다른 부품으로 단지 맞닿아 있을 뿐이기 때문에 작동 상의 문제는 없다.

이상의 구성에 의해, 압력보상밸브(12)는 폐쇄방향으로 출구포트(344)의 출구압력(Pz)을 파일럿유로(50a)를 통해 오일실(334) 내의 소경부(315)의 단면(340)의 수압면적(B1)에, 최고 부하압력포트(346)의 최고 부하압력(PLmax)을 오일실(336) 내의 제2 대경부(314)의 단면적(斷面績)으로부터 소경부(315)의 단면적을 뺀 단차부(段差部)의 수압(受壓)면적(B2)에 각각 작용시킨다. 또, 압력보상밸브(12)는 개방방향으로 펌프포트(341)를 통해 펌프토출압력(Ps)을 오일실(331) 내의 제1 스풀(311) 단면의 수압면적(B1)에, 부하압력포트(342)의 부하압력(PL)을 오일실(332) 내의 제2 스풀(312)의 단면적으로부터 제1 스풀(311)의 단면적(B1)을 뺀 단차부의 수압면적(B3)에 각각 작용시킨다. 그리고, 오일실(333) 내의 제1 대경부(313)의 단면적으로부터 제2 스풀(312)의 단면적을 뺀 단차부의 수압면적은 오일실(33)이 탱크포트(343)에 의해 탱크(19)로 통하고 있기 때문에, 상기 각 스풀을 개폐시키는 작용력은 작용하지 않는다.

그리고, 상기 수압면적(B2)과 제1 스풀(311)의 수압면적(B1)을 거의 동일하게 하고(B1=B2), 나아가 수압면적(B3)은 제1 스풀의 수압면적(B1(=B2))보다 작게 하고(B1＞B3), 선회모터(2)의 부하압(PL)의 증가에 따라 그 선회모터(2)로 통하는 방향변환밸브(7)의 통과유량을 감소하는 부하의존 특성을 갖게 한 것이다.

즉, 제1 스풀(311), 제2 스풀(312) 및 제3 스풀(313)의 유압밸런스를 고려하면, BlPs-B2PLmax에 대하여 BlPz-B3PL이 균형이 잡힘으로써 압력보상밸브(12)는 기능하기 때문에 다음의 수학식이 성립된다.

B1Ps-B2PLmax=B1Pz-B3PL

B1=B2로부터,

B1(Ps-PLmax)=B2Pz-B3PL

Ps-PLmax는 LS제어된 유압펌프(1)의 토출압력(Ps)과 최고 부하압력(PLmax)과의 차압(LS제어차압)이므로, 이를 △Pc로 하면,

B1△Pc=B2Pz-B3PL

방향변환밸브(7)의 전후 차압을 △P로 하면,

△P=Pz-PL

로 된다. 또, 수학식 1을 변형하여,

B1△Pc+(B3-B2)PL=B2(Pz-PL)

따라서,

△P=Pz-PL

=(B1/B2)△Pc-(1-(B3/B2))PL

여기에서, B1/B2=α, B3/B2=β로 두면,

△P=Pz-PL=α△Pc-(1-β)PL

즉, B2=B3이면(B2와 B3에 면적차가 없으면),

△P=α△Pc

로 △P는 △Pc(LS제어차압)만으로 결정되지만, B2B3으로 면적차가 있기 때문에, △P는 그 면적차에 의해 부하압(PL)의 영향을 받고, 부하압(PL)이 증가하는 데 따라 △P를 작게 하여 방향변환밸브(7)의 통과유량을 감소하는 부하의존 특성을 가지고 있다.

도 3에 압력보상밸브(12)의 부하의존 특성을 나타냈다. 도 3의 횡축은 부하압이며, PL로 표시하고, 종축은 목표보상차압이며, △Pv로 표시하고 있다. 점선은 선회모터(2)의 섹션(이하, 선회섹션이라고 함) 이외의 압력보상밸브(13~16)의 목표보상차압을 참고로 나타내고 있다. 선회섹션 이외의 압력보상밸브(13~16)는 그들의 액추에이터(3~6)의 부하압(PL)이 증가해도, 목표보상차압(△Pv)은 LS제어차압(△Pc)으로 유지되지만, 선회섹션의 압력보상밸브(12)는 부하압(PL)이 증가하면 부하압(PL)의 증가에 따라 목표보상차압(△Pv)이 작아진다.

도 4에 압력보상밸브(12)에 부하의존 특성이 없다고 가정한 경우의 하한설정 스프링(55)에 의한 목표보상차압의 하한설정 기능을 나타냈다. 도 4의 횡축은 방향변환밸브(7)와 그 밖의 방향변환밸브(8~11)가 요구하는 유량(밸브요구유량)의 총계이며, Qr로 표시하고 있다. 이는 방향변환밸브(7~11)를 변환조작하기 위한 도시하지 않은 조작레버장치의 레버조작량의 합계, 즉 선회모터(2) 및 그 액추에이터의 모든 요구유량에 대응한다. 종축은 압력보상밸브(12) 및 그 밖의 압력보상밸브(13~16)에 설정되는 목표보상차압(△Pv)이다. 또, 하한설정 스프링(55)의 설정차압(목표보상차압의 하한값)을 Pb로 한다.

선회모터(2)와 그 밖의 액추에이터를 동시에 구동하는 선회 복합 동작 시, 방향변환밸브(7)와 다른 방향변환밸브(8~11)의 밸브요구유량의 총계(Qr)가 유압펌프(1)의 최대 토출유량(Qpmax)보다 적고, 유압펌프(1)의 토출유량이 포화상태가 아닐 때는, 압력보상밸브(12)를 포함하여 모든 압력보상밸브의 목표보상차압(△Pv)은 LS제어차압(△Pc)에서 일정하다.

밸브요구유량의 총계(Qr)가 유압펌프(1)의 최대 토출유량(Qpmax)을 초과하여, 유압펌프(1)의 토출유량이 포화상태로 되면, LS제어차압(△Pc)이 선회섹션의 압력보상밸브(12)의 하한설정 스프링(55)의 설정차압(Pb)으로 저하될 때까지는, 모든 압력보상밸브의 목표보상차압(△Pv)은 LS제어차압(△Pc)의 저하와 함께 작아지고, LS제어차압(△Pc)이 하한설정 스프링(55)의 설정차압(Pb)까지 저하되면, 그 이후에는 선회섹션의 압력보상밸브(12)의 목표보상차압(△Pv)은 하한설정 스프링(55)의 설정차압(Pb)으로 유지되고, 그 이하로는 작아지지 않으며, 선회섹션 이외의 압력보상밸브의 목표보상차압(△Pv)은, LS제어차압(△Pc)의 저하와 함께 계속 작아진다.

도면 중, 굵은 선의 파선은 선회섹션을 포함하는 복합동작 시의 선회섹션 이외의 압력보상밸브(13~16)의 목표보상차압(△Pv)의 변화이며, 가는 선의 파선은 선회섹션을 포함하지 않은 복합동작 시의 압력보상밸브(13~16)의 목표보상차압(△Pv)의 변화이다. 선회섹션을 포함하는 복합동작 시의 선회섹션 이외의 압력보상밸브(13~16)의 목표보상차압(△Pv)은, 선회섹션의 압력보상밸브(12)의 목표보상차압(△Pv)이 하한설정 스프링(55)의 설정차압(Pb)보다 작아지지 않기 때문에, 선회섹션을 포함하지 않은 복합동작 시의 압력보상밸브(13~16)의 목표보상차압(△Pv)보다도 저하의 정도가 커진다.

이상의 유압구동장치는, 예를 들면 유압셔블에 탑재되는 것이다. 도 5에 유압셔블의 외관을 나타냈다. 도 5에서, 유압셔블은 하부주행체(200), 상부선회체(201), 프런트작업기(202)를 가지고, 상부선회체(201)는 하부주행체(200) 상에 축(O)을 중심으로 선회 가능하며, 프런트작업기(202)는 상부선회체(201)의 전부(前部)에서 상하동 가능하다. 프런트작업기(202)는 붐(203), 암(204), 버킷(205)을 가지는 다관절 구조이며, 붐(203)은 붐실린더(206)에 의해, 암(204)은 암실린더(207)에 의해, 버킷(205)은 버킷실린더(208)에 의해 각각 축(O)을 포함하는 평면 내를 회전 구동한다. 도 1에 나타낸 선회모터(2)는 상부선회체(202)를 하부주행체(200) 상으로 선회 구동하는 액추에이터이며, 액추에이터(3~6) 중의 3개가 붐실린더(206), 암실린더(207), 버킷실린더(208)로서 사용된다.

이상에서, 압력보상밸브(13~16)의 신호라인(52b~52e, 53b~53e)에 연결되는 오일실(13a~16a, 13b~16b)은 복수의 압력보상밸브(12~16) 중, 선회모터(2)에 관한 선회섹션 이외의 압력보상밸브(13~16)에 형성되며, 유압펌프(1)의 토출압력과 복수의 액추에이터(2~6)의 최고 부하압과의 차압을 목표보상차압으로서 설정하는 제1 수단을 구성하고, 압력보상밸브(12)의 신호라인(52a, 53a)에 연결되는 오일실(수압면적(B2=B1)) 및 오일실(수압면적(B1))은 선회섹션의 압력보상밸브(12)에 형성되어, 그 목표보상차압을 설정하는 제2 수단을 구성하고, 압력보상밸브(12)의 신호라인(50a, 51a)에 연결되는 오일실(334)(수압면적(B1＞B3)) 및 오일실(332)(수압면적(B3))은 복수의 압력보상밸브(12~16) 중, 최소한 선회섹션의 압력보상밸브(12)에 형성되며, 선회모터(2)의 부하압이 상승하면, 상기 제2 수단에 의해 설정된 목표보상차압을 작게 하여, 선회섹션의 압력보상밸브(12)에 부하의존 특성을 갖게하는 제3 수단을 구성하고, 압력보상밸브(12)의 하한설정 스프링(55)은 선회섹션의 압력보상밸브(12)에 배치되어, 상기 제2 수단에 의해 설정되고, 상기 제2 수단에 의해 보정되는 목표보상차압의 하한을 설정하는 제4 수단을 구성한다.

또, 본 실시형태에서, 상기 제2 수단(오일실(331, 336))은 제1 수단(오일실(13a~16a, 13b~16b))과 마찬가지로, 유압펌프(1)의 토출압력과 복수의 액추에이터(2~6)의 최고 부하압과의 차압을 목표보상차압으로서 설정하는 수단이며, 상기 제4 수단(하한설정 스프링(55))은 제2 수단(오일실(331, 336))으로 설정된 목표보상차압 자체의 저하와 제3 수단(오일실 (332, 334))으로 주어진 부하의존 특성에 의한 목표보상차압의 저하 양쪽에 대하여 하한설정 수단으로서 기능한다.

또한, 상기 제4 수단(하한설정 스프링(55))은 제2 수단(오일실(331, 336))으로 설정되고, 제3 수단(오일실(332, 334)으로 보정되는 목표보상차압이 소정치에 달하면, 선회섹션의 압력보상밸브(12)의 스풀(311)에 개방방향의 가압력을 부여하는 가압수단이다.

이상과 같이 구성한 본 실시형태의 동작을 설명한다.

1. 선회 단독동작 시

도 6에, 선회용 방향변환밸브(7)를 조작하여, 선회모터(2)를 단독으로 구동하는 선회 단독동작 시의 선회용 압력보상밸브(12)의 거동을 타임차트로 나타냈다.

선회 단독동작의 기동 시에는 상부선회체(201)의 관성부하 특유의 부하압의 상승이 있다. 이 부하압의 상승은 선회모터(2)에 배치되어 있는 오버로드 릴리프밸브(60a 또는 60b)인 안전밸브에 의해 제한된다. 이 상태에서는, 선회모터(2)에 공급된 압유는 안전밸브(60a 또는 60b)로부터 탱크로 방출된다.

종래의 일반적인 압력보상밸브에서는, 이 안전밸브로부터의 압유의 방출에 의해 관성 부하인 상부선회체(201)의 가속감을 조정하고 있었다. 그러나, 이 경우에는, 기동 시에서의 선회모터의 소비유량이 적기 때문에, 대부분의 압유가 탱크로 방출되어, 에너지 로스로 된다. 또, 유압펌프의 LS제어와 압력보상밸브의 유량보상기능과의 밸런스를 취하기 어려워, 선회조작성은 부드럽지 못한 것으로 된다.

이에 대하여, 본 실시형태에서는 선회섹션의 압력보상밸브(12)는 상기와 같이 부하의존 특성이 있기 때문에, 그와 같은 문제는 발생하지 않는다.

먼저, 선회용 조작레버장치의 조작레버가 조작되지 않는 기동 전의 상태에서는, 압력보상밸브(12)의 목표보상차압(△Pv)은 LS제어차압(△Pc)에 제어되고 있다(t0~t1).

조작레버를 조작하여 선회모터(2)를 기동하면, 기동과 동시에 관성 부하에 의해 부하압(PL)이 상승한다(t1).

압력보상밸브(12)의 부하의존 특성에 의해, 목표보상차압(△Pv)은 LS제어차압(△Pc)으로부터 내려가, 하한설정 스프링(55)의 설정차압(Pb)에서 내려가는 것이 정지된다(t1). 선회모터(2)에의 공급유량(Qa)은 스프링(55)의 설정차압(Pb) 상당의 유량으로 제어된다. 하한설정 스프링(55)이 없는 경우에는, 목표보상차압(△Pv)은 Pb보다 더욱 낮은 압력까지 내려간다(0으로는 되지 않음).

상부선회체(201)가 회전을 개시하여 선회속도가 상승하면, 선회모터(2)의 소비유량과 선회모터(2)에의 공급유량(Qa)이 밸런스되어, 부하압이 서서히 저하된다. 그 결과, 압력보상밸브(12)의 목표보상차압(△Pv)도 상승한다(t2).

선회모터(2)의 소비유량과 공급유량(Qa)이 밸런스되지 않은 경우에는, 부하압(PL)의 상승 또는 저하로 되어 선회섹션의 압력보상밸브(12)에 피드백된다. 압력보상밸브(12)의 부하압의존 특성에 의해, 공급유량(Qa)이 지나치게 많은 경우에는, 부하압(PL)이 높아지고, 그 결과, 공급유량(Qa)은 압력보상밸브(12)에 의해 제한된다. 반대로, 공급유량(Qa)이 부족한 경우에는 부하압(PL)이 저하되고, 공급유량(Qa)은 압력보상밸브(12)에 의해 증가된다. 이 압력보상밸브(12)의 미조정에 의해, 선회모터(2)는 종래의 LS제어로 발생하는 헌팅을 일으키지 않고, 완만하게 가속한다.

본래의 공급유량에 달한 시점에서 정상상태로 되고(t3), 부하압(PL)은 회전저항분의 압력으로 된다.

2. 선회 정상회전 중의 다른 액추에이터의 기동

도 7에 선회 단독으로 정상회전하고 있는 곳에, 다른 액추에이터, 예를 들면 붐실린더를 기동하여 복합 동작한 경우의 각 섹션의 압력보상밸브의 거동을 타임차트로 나타냈다. 붐실린더는 액추에이터(3)인 것으로 한다.

선회 단독 정상회전 시, 선회모터(2)의 부하압(PL)은 정상회전에 필요한 압력까지 내려가고 있으며, 압력보상밸브(12)의 목표보상차압(△Pv)은 거의 LS제어차압(△Pc)에 제어되고 있다(t0~t1).

붐용 조작레버장치의 조작레버를 추가조작한 경우, 선회모터(2) 및 붐실린더(3)가 모두 요구하는 유량이 유압펌프(1)가 공급 가능한 최대 토출유량을 초과하여, 포화가 발생하면, 요구유량(Qr)에 대한 공급 부족분에 비례한 LS제어차압(△Pc)의 저하에 의해 각 압력보상밸브(12, 13)의 목표보상차압(△Pv)이 내려가, 유량의 재분배가 발생한다(t1).

여기에서, 포화의 정도가 큰 경우에는, 목표보상차압(△Pv)은 크게 저하되지만, 선회섹션의 압력보상밸브(12)의 목표보상차압(△Pv)의 저하는 하한설정 스프링(55)의 설정차압(Pb)으로 제한된다. 그러므로, 붐섹션의 압력보상밸브(13)의 목표보상차압(△Pv)은 선회측의 목표보상차압(△Pv)의 저하가 제한된 분만큼 더욱 낮아진다.

결과로서, 선회를 포함한 복합동작 시에, 어느 정도 선회모터(2)에 우선적으로 압유를 공급하는 것이 가능하게 된다. 이 기능에 의해, 포화상태 시에 선회모터(2)의 다른 액추에이터에 대한 독립된 조작성을 실현할 수 있어, 복합동작 시의 선회의 속도 변화를 억제하여, 선회조작성을 확보하는 것이 가능하게 된다.

비교예로서, 선회를 포함하지 않은 복합동작에서는, 포화에 의한 LS제어차압(△Pc)의 저하에 의해 목표보상차압(△Pv)은 동일값으로 저하되어, 공급유량(Qa)도 동일값으로 저하된다(복합동작에 관한 방향변환밸브의 개구면적은 동일하다고 가정). 선회섹션의 압력보상밸브(12)에 하한설정 스프링(55)이 없는 경우(일본국 특개평 10(1998)-89304호의 경우)의 선회를 포함하는 복합동작에서도 동일하며, 하한설정 스프링(55)을 배치함으로써, 이 경우와 비교해도 △△Pvl, △Qal만큼 선회섹션의 목표보상차압(△Pv) 및 공급유량(Qa)의 저하가 억제되어, 선회모터(2)에 우선적으로 압유가 공급되어, 복합동작 시의 선회의 속도변화가 억제된다.

도 8은 상기 복합동작에서의 유압펌프(1)의 토출유량의 포화의 정도가 작은 경우이다.

포화의 정도가 작은 경우에는, 목표보상차압(△Pv)의 저하는 하한설정 스프링(55)의 설정차압(Pb) 이상으로 머문다. 이 경우, 선회 ·붐과도 동일한 목표보상차압(△Pv) 및 유량(Qa)으로 저하된다(선회 및 붐섹션의 방향변환밸브(7, 8)의 개구면적은 동일하다고 가정).

이와 같이, 하한설정 스프링(55)의 설정에 의해, 선회 우선의 정도를 포화의 정도에 따라 설정하는 것이 가능하게 된다.

3. 선회와 다른 액추에이터와의 동시기동

도 9에 선회기동 시와 동시에 다른 액추에이터, 예를 들면 붐실린더를 기동한 복합동작 시의 각 섹션의 압력보상밸브의 거동을 타임차트로 나타냈다. 이 경우에도, 붐실린더는 액추에이터(3)인 것으로 한다.

먼저, 선회용 및 붐용 조작레버장치의 조작레버가 조작되지 않는 기동 전의 상태에서는, 압력보상밸브(12, 13)의 목표보상차압(△Pv)은 LS제어차압(△Pc)에 제어되고 있다(t0~t1).

선회 및 붐용의 조작레버를 동시조작하여 선회모터(2) 및 붐실린더(3)를 동시기동했을 때, 선회와 붐을 합친 요구유량이 유압펌프(1)의 최대 토출유량을 초과하여, 포화가 발생하면, 요구유량(Qr)에 대한 공급 부족분에 비례한 LS제어차압(△Pc)의 저하에 의해 각 압력보상밸브(12~16)의 목표보상차압(△Pv)이 내려가, 유량의 재분배가 발생한다(t1).

이 경우에도, 선회섹션의 압력보상밸브(12)의 부하의존 특성에 따른 미조정에 의해, 선회모터(2)는 종래의 LS제어로 발생하는 헌팅을 일으키지 않고, 완만하게 가속한다.

또, 포화의 정도가 큰 경우에는, 목표보상차압(△Pv)은 크게 저하된다. 또한, 선회섹션의 압력보상밸브(12)에 대해서는, 선회모터(2)의 기동과 동시에 관성부하에 의해 선회모터(2)의 부하압(PL)이 상승하기 때문에, 압력보상밸브(12)의 부하의존 특성에 따라서도 목표보상차압(△Pv)의 저하가 있다. 이 압력보상밸브(12)의 목표보상차압(△Pv)의 저하는 하한설정 스프링(55)의 설정차압(Pb)에 의해 제한된다. 그러므로, 붐섹션의 압력보상밸브(13)의 목표보상차압(△Pv)은 선회측의 목표보상차압(△Pv)의 저하가 제한된 분만큼 더욱 낮아진다.

결과로서, 유압펌프(1)의 토출유량은 어느 정도 선회모터(2)에 우선적으로 공급되어, 붐실린더(3)와 비교하여, 선회속도가 극단적으로 느려지지 않아, 선회조작성을 유지할 수 있다.

비교예로서, 선회를 포함하지 않은 복합동작에서는, 도 9에 파선으로 나타낸 바와 같이, 포화에 의한 LS제어차압(△Pc)의 저하에 의해 목표보상차압(△Pv)은 동일값으로 저하되어, 공급유량(Qa)도 동일값으로 저하된다(복합동작에 관한 방향변환밸브의 개구면적은 동일하다고 가정).

선회섹션의 압력보상밸브(12)에 하한설정 스프링(55)이 없는 경우(일본국 특개평 10(1998)-89304호의 경우)의 선회를 포함하는 복합동작에서는, 포화에 의한 LS제어차압(△Pc)의 저하와 압력보상밸브(12)의 부하의존 특성에 따라 목표보상차압(△Pv)은 도 9에 2점쇄선으로 나타낸 바와 같이 극단적으로 저하되어, 공급유량(Qa)도 극단적으로 감소된다. 본 실시형태에서는 이 압력보상밸브(12)의 목표보사차압(△Pv)의 저하는 하한설정 스프링(55)의 설정차압(Pb)에 의해 제한된다. 이 때문에, 스프링(55)을 배치하지 않은 경우와 비교하여 △△Pv2, △Qa2만큼 선회섹션의 목표보상차압(△Pv) 및 공급유량(Qa)의 저하가 억제된다. 이 기능에 의해, 복합동작 시에 다른 액추에이터와 비교하여, 선회속도가 극단적으로 느려지지 않아, 선회조작성을 유지할 수 있다.

도 10은 상기 복합동작에서의 유압펌프(1)의 토출유량의 포화의 정도가 작은 경우이다.

포화의 정도가 작은 경우, 붐섹션의 압력보상밸브(13)의 목표보상차압(△Pv)의 저하는 선회섹션의 압력보상밸브(12)의 하한설정 스프링(55)의 설정차압(Pb) 이상으로 머문다. 선회섹션의 압력보상밸브(12)의 부하의존성에 의해, 선회섹션의 목표보상차압(△Pv)은 하한설정 스프링(55)의 설정차압(Pb)까지 저하된다.

선회속도가 상승하는 데 따라, 선회모터(2)의 부하압이 저하되고, 선회섹션의 압력보상밸브(12)의 목표보상차압(△Pv)이 상승한다. 최종적으로는 선회, 붐섹션과도 동일한 목표보상차압(△Pv) 및 공급유량(Qa)으로 된다(선회, 붐섹션의 방향변환밸브의 개구면적은 동일하다고 가정)(t4).

선회섹션의 압력보상밸브(12)에 하한설정 스프링(55)이 없는 경우(일본국 특개평 10(1998)-89304호의 경우)에는, 도 10에 2점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 선회섹션의 압력보상밸브(12)의 목표보상차압(△Pv)은 Pb보다 더욱 낮은 압력까지 내려가고, 선회모터(2)에의 공급유량(Qa)도 기동 직후에는 대폭 저하된다. 하한설정 스프링(55)을 배치함으로써, 이 경우와 비교하여 기동 직후에는 △△Pv3, △Qa3만큼 선회섹션의 목표보상차압(△Pv) 및 공급유량(Qa)의 저하가 억제된다. 따라서, 이 경우에도, 다른 액추에이터와 비교하여, 선회속도가 극단적으로 느려지지 않아, 선회조작성을 유지할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 선회섹션의 압력보상밸브(12)의 부하의존 특성에 의해, 선회 단독, 복합의 어느 기동 시에도, 선회조작성의 부드럽지 못한 감이 없이 가속하여 정상상태로 이행할 수 있다. 또, 선회섹션의 압력보상밸브(12)에 하한설정 스프링(55)을 배치하고, 유압펌프(1)의 토출유량의 포화 시에 선회모터(2)에 우선적으로 압유를 공급하도록 했으므로, 선회 단독동작으로부터 선회 복합동작으로의 이행 시 선회속도 변화가 억제되고, 역(逆)의 선회 복합으로부터 선회 단독동작으로의 이행 시에도 동일하며, 또한 선회 복합의 기동 시에, 다른 액추에이터와 비교하여 선회속도가 극단적으로 느려지지 않고 가속할 수 있어, 우수한 선회조작성과 선회독립성을 확보할 수 있다. 또, 별도 회로를 배치하지 않고 상기 기능을 달성하므로, 코스트 ·스페이스의 증가나 회로 구성의 복잡화 문제도 발생하지 않는다.

본 발명의 제2 실시형태를 도 11~도 14에 의해 설명한다. 도면 중, 도 1 및 도 2에 나타낸 부재와 동일한 부재는 동일 부호를 붙이고 있다. 본 실시형태는 선회우선 스프링을 항상 압력보상밸브의 스풀에 작용시키도록 한 것이다.

도 11에서, 선회섹션 이외의 압력보상밸브(13~16)는 제1 실시형태의 것과 동일하다.

선회섹션의 압력보상밸브(12A)는 방향변환밸브(7A)의 상류측 압력을 폐쇄방향으로 작용시키고, 방향변환밸브(7A)의 하류측 압력인 검출라인(20~24)의 압력(부하압)을 개방방향으로 작용시키는 동시에, 신호라인(37)에 도출된 최고 부하압력을 폐쇄방향으로 작용시키고, 유압펌프(1)의 토출압력을 개방방향으로 작용시키고, 이에 따라 LS제어차압(LS제어된 유압펌프(1)의 토출압력과 최고 부하압력과의 차압)을 목표보상차압으로서 방향변환밸브(7A)의 전후 차압을 제어하도록 되어 있는 동시에, 선회모터(2)의 부하압이 상승하면, 방향변환밸브(7A)를 통과하는 압유의 유량을 제한하도록 목표보상차압을 작게 하는 부하의존 특성을 가지는 구성으로 되어 있어, 이 점도 제1 실시형태의 압력보상밸브(12)와 동일하다.

그리고, 압력보상밸브(12A)는 목표보상차압의 설정측인 개방방향 작용측에 선회우선 스프링(55A)을 가지고, 이 선회우선 스프링(55A)은 압력보상밸브(12A)의 동작 중, 항상 압력보상밸브(12A)의 스풀에 작용하고, 상기 LS제어차압에 의한 목표보상차압에 가산되는 선회 우선용의 일정한 보조적 목표보상차압을 설정하고 있다. 즉, 압력보상밸브(12A)의 목표보상차압은 선회섹션 이외의 압력보상밸브(13~16)보다도 선회우선 스프링(55A)에 의한 설정분만큼 크게 되어 있다.

또, 선회섹션의 방향변환밸브(7A)는 그 압력보상밸브(12A)의 조금 큰 목표보상차압의 설정에 대응하여, 유압펌프(1)의 토출유량이 포화상태가 아닐 때 설계대로의 유량 특성이 얻어지도록, 미터인의 가변스로틀(57a, 57b)의 개구면적을 보통보다 작게 설정하고 있다.

도 12에 그 관계를 나타냈다. 도면 중, M1은 방향변환밸브(7A)의 스풀스트로크에 대한 미터인의 가변스로틀(57a, 57b)의 개구면적의 변화(개구면적 특성)이며, M2는 압력보상밸스에 선회우선 스프링(55A)을 사용하지 않는, 정격(定格)조건에서의 방향변환밸브(예를 들면, 도 1에 나타낸 제1 실시형태에서의 방향변환밸브(7))의 스풀스트로크에 대한 미터인 가변스로틀의 개구면적의 변화(개구면적 특성)이다. M2보다도 M1 쪽이 동일 스풀스트로크에 대하여 개구면적이 커지도록 설정되어 있다.

압력보상밸브(12A)의 구조를 도 13에 나타냈다. 도 13에서, 제1 보디(301a)에는 단면(320)을 가지는 소경공(321)이 형성되어 있고, 이 소경공(321)의 단면(320) 부분의 오일실(331A)에서, 소경공(321)에 끼워 맞추는 제1 스풀(311)과 소경공(321)의 단면(320)과의 사이에 제1 스풀(311), 제2 스풀(312), 제3 스풀(310)을 폐쇄방향으로 미는 상기 선회우선 스프링(55A)이 배치되어 있다. 오일실(331A, 332, 334, 336) 내의 수압면적(B1, B3, B1, B2)의 관계는 제1 실시형태의 도 2에 나타낸 오일실(331, 332, 334, 336) 내의 수압면적(B1, B3, B1, B2)의 관계와 동일하다. 또, 압력보상밸브(12A)의 그 밖의 구성도 도 2에 나타낸 제1 실시형태의 것과 동일하다.

압력보상밸브(12A)에서의 선회우선 스프링(55A)의 동작원리를 설명한다.

제1 실시형태의 압력보상밸브(12)에서의 하한설정 스프링(55)은 목표보상차압이 기정(旣定)값 이하로 작아지지 않도록 목표보상차압에 하한을 설정하고 있었다. 이 목표보상차압의 하한값을 전술한 Pb로 하면, 본 실시형태에서는, 선회우선 스프링(55A)을 항상 스풀에 작용시켜, 그 하한값(Pb) 상당의 목표보상차압을 LS제어차압에 의한 목표보상차압에 가산되는 것으로 하여 설정한다. 그 결과, 압력보상밸브(12A)의 목표보상차압은 다른 압력보상밸브(13~16)보다 Pb분만큼 커진다. 즉,

압력보상밸브(13~16)의 목표보상차압: Ps-PLmax

압력보상밸브(12A)의 목표보상차압 : Ps-PLmax+Pb

이와 같이, 압력보상밸브(12A)의 목표보상차압을 설정하면, 선회섹션의 방향변환밸브의 미터인 가변스로틀의 개구면적을 지금까지와 동일 크기로 설정한 것에서는, 선회모터(2)에만 Pb만큼의 유량이 많이 흐르게 된다. 따라서, 선회모터(2)에 지금까지와 동일 유량이 흐르도록, 선회섹션의 방향변환밸브의 미터인 가변스로틀의 개구면적을 Pb만큼 작게 할 필요가 있다.

즉, 본래의 정격조건의 목표보상차압에서의 선회의 방향변환밸브의 개구면적을 As로 하고, 방향변환밸브(7A)의 미터인 가변스로틀의 개구면적을 Aso로 하면,

Aso=As((Ps-PLmax)/(Ps-PLmax+Pb)

로 된다.

이와 같은 압력보상밸브(12A) 및 방향변환밸브(7A)를 사용한 경우의 포화 시의 선회모터(2)에의 공급유량의 변화를 다른 액추에이터와 비교한다. 다른 액추에이터에 관한 방향변환밸브의 개구면적을 정격조건의 목표보상차압에서의 선회의 방향변환밸브의 개구면적과 동일 As로 하고, 선회모터(2)에의 선회유량을 Qa로 하고, 다른 액추에이터에의 공급유량을 Qb로 하면, Qa, Qb는 각각 다음과 같이 표현할 수 있다.

Qb=c ×As((2/ρ) (Ps-PLmax))

=c ×As((2/ρ) △Pc)

Qa=c ×Aso ×((2/ρ) (△Pc+Pb))

=c ×As((Ps-PLmax)/(Ps-PLmax+Pb))

×((2/ρ) (△Pc+Pb))

여기에서, As((Ps-PLmax)/(Ps-PLmax+Pb))는 정격조건에서의 값(상수)이다.

정격조건을 하기와 같이 설정한다.

Ps-PLmax=15Kgf/㎠

Pb=3kgf/㎠

Qa=Qb=85(리터/min)

따라서,

((Ps-PLmax)/(Ps-PLmax+Pb))

=(15/(15+3))≒0.91

c ×As(2/ρ)=Q/△Pc≒21.94

이들의 값을 상기Qb와 Qa의 식에 대입한다.

Qb=21.94△Pc

Qa=21.94 ×0.91(△Pc+Pb)

상기 Qa, Qb와 LS제어차압(△Pc)과의 관계를 비교하여 나타내면 도 14와 같이된다. 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, LS제어차압(△Pc)이 15Kgf/㎠ 이하로 되면, 즉 유압펌프(1)의 토출유량이 요구유량에 만족하지 못하는 포화상태로 되면, 선회모터(2)의 공급유량(Qa)이 선회 이외의 액추에이터의 공급유량(Qb)보다도 많아져, 선회모터(2)에 우선적으로 압유가 공급된다. 또, 그 우선의 정도(유량의 차)는 LS제어차압(△Pc)이 작아지는 데 따라 커진다.

이상에서, 압력보상밸브(13~16)의 신호라인(52b~52b, 53b~53e)에 연결되는 오일실(13a~16a, 13b~16b)은 복수의 압력보상밸브(12~16) 중, 선회모터(2)에 관한 선회섹션 이외의 압력보상밸브(13~16)에 형성되며, 유압펌프(1)의 토출압력과 복수의 액추에이터(2~6)의 최고 부하압과의 차압을 목표보상차압으로서 설정하는 제1 수단을 구성하고, 압력보상밸브(12A)의 신호라인(52a, 53a)에 연결되는 오일실(336)(수압면적(B2=B1)) 및 오일실(331A)(수압면적(B1))은, 선회섹션의 압력보상밸브(12)에 형성되어, 그 목표보상차압을 설정하는 제2 수단을 구성하고, 압력보상밸브(12A)의 신호라인(50a, 51a)에 연결되는 오일실(334)(수압면적(B1＞B3)) 및 오일실(332)(수압면적(B3))은 복수의 압력보상밸브(12~16) 중, 최소한 선회섹션의 압력보상밸브(12A)에 형성되며, 선회모터(2)의 부하압이 상승하면, 상기 제2 수단에 의해 설정된 목표보상차압을 작게 하여, 선회섹션의 압력보상밸브(12A)에 부하의존 특성을 갖게하는 제3 수단을 구성하고, 압력보상밸브(12A)의 선회우선 스프링(55A)은 선회섹션의 압력보상밸브(12A)에 배치되어, 상기 제2 수단에 의해 설정되고, 상기 제2 수단에 의해 보정되는 목표보상차압의 하한을 설정하는 제4 수단을 구성한다.

또, 본 실시형태에서, 상기 제2 수단(오일실(331A, 336))은 제1 수단(오일실(13a~16a, 13b~16b))과 마찬가지로, 유압펌프(1)의 토출압력과 복수의 액추에이터(2~6)의 최고 부하압과의 차압을 목표보상차압으로서 설정하는 수단이며, 상기 제4 수단(선회우선 스프링(55))은 제2 수단(오일실(331A, 336))으로 설정된 목표보상차압 자체의 저하와 제3 수단(오일실 (332, 334))으로 주어진 부하의존 특성에 의한 목표보상차압의 저하 양쪽에 대하여 하한설정 수단으로서 기능한다.

또한, 상기 제4 수단(선회우선 스프링(55))은 제2 수단(오일실(331A, 336))으로 설정되고, 제3 수단(오일실(332, 334))으로 보정되는 목표보상차압에 항상 보조적인 값을 부가하는 가압수단이며, 선회섹션의 방향변환밸브(7A)는 그 미터인 가변스로틀(57a, 57b)의 개구면적이 당해 가압수단에 의해 부가되는 보조적인 값의 목표보상압 상당분만큼, 선회섹션 이외의 방향변환밸브(8~11)의 개구면적보다 작아지도록 구성되어 있다.

따라서, 본 실시형태에서도, 선회섹션의 압력보상밸브(12A)의 부하의존 특성에 의해, 선회 단독, 복합의 어느 기동시에도, 선회조작성의 부드럽지 못한 감이 없이 가속하여 정상상태로 이행할 수 있다. 또, 선회섹션의 압력보상밸브(12A)에 선회우선 스프링(55A)을 배치하고, 유압펌프(1)의 토출유량의 포화 시에 선회모터(2)에 우선적으로 압유를 공급하도록 했으므로, 선회 단독동작으로부터 선회 복합동작으로의 이행 시 선회속도 변화가 억제되고, 역의 선회 복합으로부터 선회 단독동작으로의 이행 시에도 동일하며, 또한 선회 복합의 기동 시에, 다른 액추에이터와 비교하여 선회속도가 극단적으로 느려지지 않고 가속할 수 있어, 우수한 선회조작성과 선회독립성을 확보할 수 있다. 또, 별도 회로를 배치하지 않고 상기 기능을 달성하므로, 코스트 ·스페이스의 증가나 회로 구성의 복잡화 문제도 발생하지 않는다.

본 발명의 제3 실시형태를 도 15 및 도 16에 의해 설명한다. 도면 중, 도 1 및 도 2에 나타낸 부재와 동일한 부재는 동일 부호를 붙이고 있다. 본 실시형태는 선회섹션의 압력보상밸브에 LS제어차압에 의한 목표보상차압의 설정을 행하지 않고 선회 우선성을 부여한 것이다.

도 15에서, 선회섹션 이외의 압력보상밸브(13~16)는 제1 실시형태의 것과 동일하다.

또, 선회섹션의 압력보상밸브(12B)는 방향변환밸브(7)의 상류측 압력을 폐쇄방향으로 작용시키고, 방향변환밸브(7)의 하류측 압력인 검출라인(20)의 압력(선회모터(2)의 부하압)을 개방방향으로 작용시킬 때, 선회모터(2)의 부하압이 상승되면, 압력보상밸브(12B)를 통과하는 압유의 유량을 제한하도록 목표보상차압을 작게하는 부하의존 특성을 가지는 구성으로 되어 있어, 이 점은 제1 실시형태의 압력보상밸브(12)와 동일하다.

그리고, 압력보상밸브(12B)는 목표보상차압의 설정측인 개방방향 작용측에 보통의 목표보상차압을 설정하는 수단, 예를 들면 설정스프링(60)을 가지고, 이 설정스프링(60)은 유압펌프(1)의 토출유량이 포화상태가 아닐 때의 LS제어차압에 의한 목표보상차압과 동일 크기의 목표보상차압을 설정하는 구성으로 되어 있다. 즉, LS제어차압에 의한 목표보상차압을 설정하는 선회섹션 이외의 압력보상밸브(13~16)는 유압펌프(1)의 토출유량이 포화상태로 되면, 포화의 정도에 따라 목표보상차압이 작아지는 데 대하여, 선회섹션의 압력보상밸브(12B)는 포화상태로 되어도 설정스프링(60)에 의해 설정되는 목표보상차압은 실질적으로 불변이며, 이 목표보상차압이 부하의존 특성에 의해 변화된다.

또, 압력보상밸브(12B)에는 제1 실시형태와 마찬가지로, 압력보상밸브(12B)의 목표보상차압의 하한을 설정하는 하한설정 스프링(55)이 배치되어 있다.

압력보상밸브(12B)의 구조를 도 16에 나타냈다. 도 16에서, 도 2에 나타낸 제1 실시형태에서의 오일실(331, 336)은 각각 오일실(331B, 336B)로 치환(置換)되고, 이들 오일실(331B, 336B)은 각각 탱크포트(341B, 346B)를 통해 탱크에 연이어 통하고, 제1 스풀(311)에 의해 주어지는 오일실(331B)에 수압면적(B1) 및 제3 스풀(310)의 제2 대경부(314)와 소경부(325) 사이의 단차부에 의해 주어지는 오일실(336B)의 수압면적(B2)이 각각 제1 스풀(311) 및 제3 스풀(310)에 유압력을 작용하지 않도록 구성되어 있다. 또, 제1 스풀(311)의 단면에 형성된 오목부(311a) 내에는 초기위치 지지용의 약한 스프링(350)에 대신하여, 전술한 목표보상차압을 설정하는 스프링(60)이 배치되어 있다. 오일실(332, 334)에 위치하는 수압면적(B3, B1)의 관계는 제1 실시형태와 동일하며(B＞B3), 이에 따라 선회모터(2)의 부하압(PL)의 증가에 따라 선회모터(2)로 통하는 방향변환밸브(7)의 통과유량을 감소하는 부하의존 특성을 갖게 하고 있다.

이상에서, 압력보상밸브(13~16)의 신호라인(52b~52e, 53b~53e)에 연결되는 오일실(13a~16a, 13b~16b)은 복수의 압력보상밸브(12~16) 중, 선회모터(2)에 관한 선회섹션 이외의 압력보상밸브(13~16)에 형성되며, 유압펌프(1)의 토출압력과 복수의 액추에이터(2~6)의 최고 부하압과의 차압을 목표보상차압으로서 설정하는 제1 수단을 구성하고, 압력보상밸브(12B)의 설정스프링(60)은 선회섹션의 압력보상밸브(12B)에 배치되어, 그 목표보상차압을 설정하는 제2 수단을 구성하고, 압력보상밸브(12B)의 신호라인(50a, 51a)에 연결되는 오일실(334)(수압면적(B1＞B3)) 및 오일실(332)(수압면적(B3))은 복수의 압력보상밸브(12~16) 중, 최소한 선회섹션의 압력보상밸브(12B)에 형성되고, 선회모터(2)의 부하압이 상승하면, 상기 제2 수단에 의해 설정된 목표보상차압을 작게 하여, 선회섹션의 압력보상밸브(12B)에 부하의존 특성을 갖게 하는 제3 수단을 구성하고, 압력보상밸브(12)의 하한설정 스프링(55)은 선회섹션의 압력보상밸브(12)에 배치되어, 상기 제2 수단에 의해 설정되고, 상기 제2 수단에 의해 보정되는 목표보상차압의 하한을 설정하는 제4 수단을 구성한다.

또, 본 실시형태에서, 상기 제2 수단(설정스프링(60))은 유압펌프(11)의 토출압력과 복수의 액추에이터(2~6)의 최고 부하압과의 차압에 의해 변화되지 않는 값을 목표보상차압으로서 설정하는 수단이며, 상기 제4 수단(하한설정 스프링(55))은 제3 수단(오일실(332, 334))으로 보내진 부하의존 특성에 의한 목표보상차압의 저하에 대하여 하한설정수단으로서 기능한다.

또한, 상기 제4 수단(하한설정 스프링(55))은 제2 수단(설정스프링(60))으로 설정되고, 제3 수단(오일실(332, 334))으로 보정되는 목표보상차압이 소정치에 달하면, 선회섹션의 압력보상밸브(12B)의 스풀(31)에 개방방향의 가압력을 부여하는 가압수단이다.

이상과 같이, 구성한 본 실시형태에서는, 설정스프링(60)은 유압펌프(1)의 토출유량이 포화상태가 아닐 때의 LS제어차압에 의한 목표보상차압과 동일 크기의 목표보상차압을 설정하는 구성으로 되어 있기 때문에, 유압펌프(1)의 토출유량이 포화되기 전에, 제1 실시형태와 마찬가지로 복수의 액추에이터의 각각의 요구유량의 비로 유압펌프(1)의 토출유량을 분배하도록 목표보상차압이 설정되고, 또한 선회섹션의 압력보상밸브(12B)의 부하의존 특성에 의해 그 목표보상차압이 보정되는 한편, 유압펌프(1)의 토출유량이 포화상태로 되면, 선회섹션 이외의 압력보상밸브(13~16)의 목표보상차압은 LS제어차압의 저하에 따라 목표보상차압이 저하되는 데 대하여, 선회섹션의 압력보상밸브(12B)의 설정스프링(60)에 의한 목표보상차압은 포화의 정도에 따라서는 변화되지 않고, 압력보상밸브(12B)의 목표보상차압은 부하의존 특성에 의해서만 변화되고, 또한 이 부하의존 특성에 의한 목표보상차압의 저하에 대해서는 하한설정 스프링(55)이 기능하며, 이 경우에도 제1 및 제2 실시형태와 마찬가지로 선회모터(2)에 우선적으로 압유가 공급되게 된다.

따라서, 본 실시형태에 의해서도, 선회섹션의 압력보상밸브(12B)의 부하의존 특성에 의해, 선회 단독, 복합의 어느 기동 시에도, 선회조작성의 부드럽지 못한 감이 없이 가속하여 정상상태로 이행할 수 있다. 또, 선회섹션의 압력보상밸브(12B)에 하한설정 스프링(55)과 설정스프링(60)을 배치하고, 유압펌프(1)의 토출유량의 포화 시 및 부하의존 특성에 의한 목표보상차압의 저하 시에 선회모터(2)에 우선적으로 압유를 공급하도록 했으므로, 선회 단독동작으로부터 선회 복합동작으로의 이행 시 선회속도 변화가 억제되고, 역의 선회 복합으로부터 선회 단독동작으로의 이행 시에도 동일하며, 또한 선회 복합의 기동 시에, 다른 액추에이터와 비교하여 선회속도가 극단적으로 느려지지 않고 가속할 수 있어, 우수한 선회조작성과 선회독립성을 확보할 수 있다. 또, 별도 회로를 배치하지 않고 상기 기능을 달성하므로, 코스트 ·스페이스의 증가나 회로 구성의 복잡화 문제도 발생하지 않는다.

그리고, 상기 실시형태에서는, 방향변환밸브의 상류측에 위치하는 비포 오리피스 타입(before orifice type)의 압력보상밸브를 사용한 예를 나타냈지만, 방향변환밸브의 하류측에 위치하는 애프터 오리피스 타입(after orifice type)의 압력보상밸브를 사용해도 동일한 효과를 갖는 시스템을 구성하는 것이 가능하다.

또, 상기 실시형태에서는, 선회섹션의 압력보상밸브에 우선성을 갖게 하도록 목표보상차압을 제어하는 수단으로서 하한설정 스프링(55), 선회우선 스프링(55A), 설정스프링(60)을 배치했지만, 방향변환밸브의 상하류의 압력이 인도되는 오일실과 동일하게 제어압을 인도하는 오일실을 형성하여, 유압적인 제어력을 부여하도록 해도 된다. 이 경우, 목적에 따라 제어압을 변화시킴으로써, 더욱 복잡하고 이점이 있는 제어를 행하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 유압펌프의 토출압력과 복수의 액추에이터의 최고 부하압과의 차압을 목표보상차압으로서 설정하는 데 펌프토출압력과 최고 부하압을 압력보상밸브의 스풀의 대향 단부로 따로따로 인도했지만, 유압펌프의 토출압력과 복수의 액추에이터의 최고 부하압과의 차압에 대응한 2차압을 발생하는 차압발생밸브를 배치하고, 그 출력압을 압력보상밸브의 스풀의 개방방향의 단부로 인도해도 된다.

본 발명에 의하면, 선회제어계를 포함하는 유압구동장치에 있어서, 선회 단독, 복합의 어느 기동 시에도, 선회조작성의 부드럽지 못한 감이 없이 가속하여 정상상태로 이행할 수 있고, 나아가 선회 단독동작으로부터 선회 복합동작으로의 이행 시 또는 그 역의 경우의 선회속도 변화가 억제되고, 또한 복합의 기동 시에 다른 액추에이터와 비교하여 선회속도가 극단적으로 느려지지 않고 가속할 수 있어, 우수한 선회조작성과 선회독립성을 확보할 수 있는 동시에, 별도 회로를 배치함에 따른 코스트 ·스페이스의 증가나 회로 구성의 복잡화의 문제를 발생하지 않는 시스템으로 할 수 있다.

Claims

유압펌프(1)와, 상기 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 선회모터(2)를 포함하는 복수의 액추에이터(2-6)와, 상기 유압펌프로부터 상기 복수의 액추에이터에 공급되는 압유의 유량을 각각 제어하는 복수의 방향변환밸브(7-11)와, 상기 복수의 방향변환밸브의 전후(前後) 차압을 각각 제어하는 복수의 압력보상밸브(12-16)와, 상기 유압펌프의 토출압력이 상기 복수의 액추에이터의 최고 부하압보다 소정치만큼 높아지도록 펌프토출유량을 제어하는 로드센싱(load sensing)제어의 펌프제어수단(18)을 구비하는 유압구동장치에 있어서,

상기 복수의 압력보상밸브(12-16) 중, 상기 선회모터(2)에 관한 선회섹션 이외의 압력보상밸브(13-16)에 배치되고, 상기 유압펌프(1)의 토출압력과 상기 복수의 액추에이터(2-6)의 최고 부하압과의 차압(差壓)을 목표보상차압으로서 설정하는 제1 수단(13a-16a, 13b-16b)과,

상기 선회섹션의 압력보상밸브(12)에 배치되고, 그 목표보상차압을 설정하는 제2 수단(331, 336)과,

상기 복수의 압력보상밸브(12-16) 중, 최소한 상기 선회섹션의 압력보상밸브(12)에 배치되고, 상기 선회모터(2)의 부하압이 상승하면, 상기 제2 수단(331, 336)에 의해 설정된 목표보상차압을 작게 하여, 선회섹션의 압력보상밸브에 부하의존 특성을 갖게 하는 제3 수단(332, 334)과,

상기 선회섹션의 압력보상밸브(12)에 배치되어, 상기 제2 수단(331, 336)으로 설정되고, 상기 제3 수단(332, 334)에 의해 보정되는 목표보상차압의 하한을 설정하는 제4 수단(55)을 구비하는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
제1항에 있어서,

상기 제2 수단(331, 336)은 상기 제1 수단(13a-16a, 13b-16b)과 동일하게, 상기 유압펌프(1)의 토출압력과 상기 복수의 액추에이터(2-6)의 최고 부하압과의 차압을 상기 목표보상차압으로서 설정하는 수단이며,

상기 제4 수단(55)은 상기 제2 수단(331, 336)으로 설정된 목표보상차압 자체의 저하와 상기 제3 수단(332, 334)에 의해 주어진 부하의존 특성에 의한 목표보상차압의 저하 양쪽에 대하여 하한설정 수단으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
제1항에 있어서,

상기 제2 수단(60)은 상기 유압펌프(1)의 토출압력과 상기 복수의 액추에이터(2-6)의 최고 부하압과의 차압에 의해 변화되지 않는 값을 상기 목표보상차압으로서 설정하는 수단이며,

상기 제4 수단(55)은 상기 제3 수단(332, 334)에 의해 주어진 부하의존 특성에 의한 목표보상차압의 저하에 대하여 하한설정 수단으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제4 수단(55)은 상기 제2 수단(331, 336 ; 60)에 의해 설정되고, 상기 제3 수단(332, 334)에 의해 보정되는 목표보상차압이 소정치에 달하면, 상기 선회섹션의 압력보상밸브(12 ; 12B)의 스풀(311)에 개방방향의 가압력을 부여하는 가압수단인 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
제4항에 있어서,

상기 가압수단(55)은 상기 제2 수단(331, 336 ; 60)에 의해 설정되고, 상기 제3 수단(332, 334)에 의해 보정되는 목표보상차압이 소정치에 달하면, 상기 선회섹션의 압력보상밸브(12 ; 12B)의 스풀(311)에 작용하여, 상기 스풀을 개방방향으로 가압하는 하한설정 스프링인 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제4 수단(55A)은 상기 제2 수단(331, 336)에 의해 설정되고, 상기 제3 수단(332, 334)에 의해 보정되는 목표보상차압에 항상 보조적인 값을 부가하는 가압수단이며,

상기 선회섹션의 방향변환밸브(7A)는 그 미터인(meter-in) 가변스로틀의 개구면적이 상기 가압수단(55A)에 의해 부가되는 보조적인 값의 목표보상압 상당분만큼 선회섹션 이외의 방향변환밸브(8-11)의 개구면적보다 작아지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유압구동장치.
제6항에 있어서,

상기 가압수단(55A)은 상기 선회섹션의 압력보상밸브(12A)의 스풀(311)의 개방방향으로 항상 작용하는 선회우선 스프링인 것을 특징으로 하는 유압구동장치.