KR20010071687A - 유압회로 - Google Patents

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KR20010071687A
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바이커트토마스
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알프레트 포이저, 게오르크 니켈
만네스만 렉스로트 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 적어도 하나 이상의 저부하 컨슈머(6) 및 고부하 컨슈머(4)를 제어하기 위한 부하 독립 유동 조절 회로에 관한 것으로, 여기에서 각각의 컨슈머(4,6)는 미터링 오리피스(14a,14b) 및 하류측의 압력 조절기(16a,16b)에 할당되어 상기 미터링 오리피스(16a) 위로의 압력 강하를 일정하게 유지한다. 제어가능한 바이패스 덕트(32)는 상기 저부하 컨슈머의 상기 압력 조절기에 할당되고, 이 것을 통해 상기 컨슈머의 상기 압력 조절기는 우회 통과될 수 있다.

Description

유압회로 {HYDRAULIC CIRCUIT}
이러한 회로들(또한 부하 감지 회로로 명칭되는)은, 예를 들면, 이동 굴삭기와 같은 이동 기계를 제어하기 위해 사용된다. 중앙회로에 의해, 예를 들면 굴삭기 붐 상에 설치된 선회 메커니즘, 셔블, 이동 메커니즘, 아암 혹은 클램프 수단등이 제어된다.
이러한 유형의 부하 감지 회로가 예를 들면, EP 0 566 449 AS 에 공지되어 있다. 이 회로는 가변 변위 펌프를 포함하는데, 이 것은 유압 컨슈머의 최고 부하압을 특정 차값 만큼 초과하는 압력을 그 출력으로 생성하도록 제어될 수 있다. 조절의 목적으로, 부하 감지 조절기가 제공되는데, 이 것은 스트로크 체적을 줄이는 방향으로 펌프 압력의 작용, 컨슈머의 최고압 및 스트로크 체적을 증가시키는 방향으로의 압력 스프링의 작용을 받을 수도 있다. 펌프 압력과, 가변 변위 펌프에서 발생하는 최고 부하압 사이의 차이는 상술한 압력 스프링의 힘에 상응한다.
컨슈머 각각에 대해, 그 하류측에 배치된 압력 보상기를 갖는 조절 가능한 미터링 오리피스가 결합되어짐으로써, 미터링 오리피스에서의 압력 강하가 일정하게 유지되어, 개별 컨슈머로 유입되는 유압 유체의 양은 컨슈머의 부하 압력 혹은 펌프 압력에 좌우되는 것이 아니라 미터링 오리피스의 개구의 단면에 의존하게 된다. 가변 변위 펌프가 최대 체적을 이송하지만, 그럼에도 불구하고 유압 유체 유동이 미터링 오리피스에 걸쳐 소정의 압력 강하를 유지하기에 충분하지 않은 경우, 모든 유압 액츄에이터의 압력 보상기는 폐쇄 방향으로 조절되어, 개별 액츄에이터로의 유압 유체의 유동이 동일 비율로 감소된다. 즉, 하류측의 압력 보상기의 경우, 액츄에이터로 유동하는 체적은 미터링 오리피스의 개구의 단면에 항상 비례하게 될 것이다. 이러한 부하 독립적인 작업 처리 분배(LUDV) 때문에, 제어되는 모든 컨슈머는 동일한 퍼센트 만큼 감소된 속도로 움직인다.
상술한 가변 변위 펌프는 통상 압력 조절기 및 동력 조절기를 구비하여, 가변 변위 펌프에 의해 출력 가능한 최대 가능 펌프 압력 혹은 최대 동력(굴삭기 동력)은 각각 조절될 수 있다. 이러한 압력 및 동력 조절은 부하 감지 조절로 대체되어진다.
상술한 유형의 조절 장치의 경우, 유압 컨슈머가 실제 무한한 저항에 반하여 작동할 때, 문제가 발생할 수 있다. 이러한 경우는 예를 들면 유압 컨슈머가 정지체에 대고 작동되는 셔블인 경우이다. 정지체에 대고 작동하는 경우, 압력 조절기에 의해 사전에 설정된 최대 압력(굴삭기 동력)에 대략적으로 상응하는 압력이 대응하는 유압 컨슈머에 형성된다. 이제, 예를 들면 이동 메커니즘 혹은 붐과 같은 부가적인 유압 컨슈머가 작동되면, 이들은 선행 컨슈머(셔블)에서의 고압 때문에 저속으로 만 이동될 수 있으며, 가변 변위 펌프의 동력 조절은 다른 유압 컨슈머(이동 메커니즘)로의 유압 유체의 낮은 유동에서도 반응하게 된다.
이러한 단점을 제거하기 위하여, 조절 장치가 동일 출원인의 WO95/32364에 개시되어 있으며, 이 것에 의해 저부하 유압 컨슈머의 부하압만이, 제한된 부하압이 초과될 때 가변 변위 펌프의 부하 감지 조절기로 보고된다. 이러한 제한된 부하압이 부가적인 유압 컨슈머로 확실하게 공급되도록 선택된다. 이 것은, WO95/32364의 발명의 내용에서는, 저부하 컨슈머의 압력 보상기의 스프링 캐비티가 압력 조절 밸브 장치를 통해 보관 탱크에 연결될 수 있게 하여 달성된다. 제한된 부하압이 초과되면, 압력 조절 밸브는 탱크로의 연결을 개방하여, 저부하 컨슈머의 압력 보상기의 스프링 캐비티의 압력이 감소하고, 조절 피스톤은 당해 컨슈머의 부하압이 부하압 보고라인에 보고되는 개방위치로 이동된다.
이 조절 장치에서의 단점은 부분적인 체적 유동이 탱크로 방류되어, 컨슈머 조절에 사용 불가능하다라는 것이다. 따라서 이러한 조절은 효율이 비교적 낮다. 또 다른 단점은 탱크로 복귀하는 유압 유체 때문에, 시스템에 열이 발생되고 펌프 동력이 소진된다는 것이다.
이와 비교하여, 본 발명은 장치 기술측면에서 최소의 비용으로 모든 컨슈머로 확실하게 충분한 공급이 이루어질 수 있게 하는 조절 장치를 제공한다는 목적에 근거하고 있다.
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 적어도 하나 이상의 저부하 컨슈머(consumer) 및 고부하 컨슈머를 제어하기 위한 유압회로에 관한 것이다.
다음에는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 바이패스 통로를 갖는 본 발명의 회로의 스위치 선도.
도 2는 도 1에 따른 회로의 밸브 블록의 밸브 디스크를 도시한 도.
도 3은 도 1에 따른 회로의 밸브 부분의 단면도.
도 4는 도 3의 밸브 부분의 상세도.
도 5는 고부하 컨슈머 및 저부하 컨슈머를 제어하는 경우에 있어서의 시스템압력 구조를 도시한 선도.
이러한 목적은 청구항 제1항의 특징을 갖는 유압 회로를 통해 달성된다.
미터링 오리피스로부터 하류측에 있는 압력 보상기를 거치지 않게 하는 바이패스 통로를 제공하는 방법에 의해, 압력 보상기를 낮은 값으로 설정하거나, 시스템 압력을 제한하기 위해 탱크로 유압 유체를 방류할 필요가 없다. 확실하게 보여지는 시스템 압력은 바이패스 단면을 상응하게 선택함으로써 사전에 결정될 수 있다. 감소된 시스템 압력 때문에, 저부하 컨슈머에는 큰 양의 유압 유체가 공급될 수 있는데, 이 유체는 예를 들면 붐 등의 속력을 증가시키는데 사용될 수도 있다.
특히 간단한 구조를 갖는 회로는 압력 보상기로부터 상류측에 있는 미터링 오리피스가 비례 방향 조절 밸브에 의해 형성되고, 바이패스 통로가 이 비례 방향 조절 밸브의 밸브 스풀 위치에 따라 개방되도록 제어될 수 있으면 얻어질 수 있다. 바이패스 통로가 비례 밸브의 제어에 따라 개방되도록 제어된다는 점 때문에, 개별 압력 보상기는 비교적 작은 체적의 유압 유체 유동이 압력 보상기를 통과하는 미세 조절 영역에서 작용한다.
이러한 구성은 바이패스 통로가 비례 방향 조절 밸브의 밸브 스풀에 형성되면 보다 간단해질 수 있고, 밸브 스풀 보어의 조절 랜드에 의해 개방되도록 제어될 수 있다.
바이패스 통로를 통한 컨슈머로부터의 복귀 유동을 방지하기 위해, 체크밸브 장치가 바이패스 통로에 제공된다.
본 발명의 바람직한 변형예에서, 컨슈머의 2개의 작업 포트는 비례 밸브를 통해 제어된다. 예를 들면 복동식 유압 실린더의 경우에서와 같은 몇몇 예의 경우, 바이패스 통로는 단 하나의 작업 포트와 관련되면 충분하기 때문에, 예를 들면 상승 기능에서 바이패스를 통한 유동이 일어난다. 물론, 바이패스 통로를 2개의작업 포트에 관련시키는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 비례 밸브의 특정 스트로크가 있은 후에만 바이패스 통로가 개방되도록 제어되어, 제어의 시작시에 바이패스 유동이 생성되지 않게 하면 유용할 것이다.
비례 방향 조절 밸브의 밸브 스풀이 중앙 속도 성분과, 각각이 컨슈머의 일 포트와 관련된 2개의 외부 방향 성분을 갖도록 설계되는 것이 바람직하다. 이 경우 바이패스 통로는 속도 성분으로부터 방향 성분으로 밸브 스풀 내측으로 연장되어, 압력 보상기는 우회되어진다.
바이패스 통로에서의 압력 손실은 바이패스 통로가 밸브 스풀의 외주 내로 개방된 경사진 반경방향 보어를 갖는다면 최소화될 수 있다.
본 발명의 다른 유용한 특징들은 부가적으로 첨부된 특허청구범위의 내용에 나와 있다.
도 1에는, 예를 들면 굴삭기와 같은 이동 작업 도구를 제어하기 위한 유압 회로의 스위치 선도의 부분이 도시되어 있다. 이 굴삭기는 가변 변위 펌프(2)에 의해 유압 유체가 공급되는 예를 들면 붐, 셔블, 굴삭기 아암, 이동 메커니즘 구동부 및 선회 메커니즘 구동부와 같은 다수의 컨슈머를 갖는다. 도 1에 도시된 실시예에서, 셔블의 작동을 위한 실린더(4) 및 굴삭기 붐의 작동을 위한 실린더(6)가 컨슈머로 표현되어 있다.
가변 변위 펌프의 스트로크 체적의 조정은, 일편으로는 펌프 압력의 함수로서, 및 또 다른 한편으로는 컨슈머(4,6)에서의 최고 부하압 및 압력 스프링(10)의 힘의 함수로서 가변 변위 펌프의 스트로크 체적을 조절하는 부하 감지 조절기(8)에 의해 수행된다. 가변 변위 펌프에 의해 공급되는 유압 유체는 분기 라인(12a,12b)를 포함한 펌프 라인을 통해 2개의 컨슈머(4,6)로 각각 이송된다.
펌프 라인(12)의 각각의 분기 라인(12a,12b)에서, 조정가능한 미터링 오리피스(14a,14b)가 형성된다. 보다 상세히 설명되겠지만, 이러한 미터링 오리피스(14a,14b)는 비례 밸브의 속도 성분으로 설계된다.
각각의 미터링 오리피스(14a,14b)로부터 하류측에는 각각 하나의 압력 보상기(16a,16b)가 배치된다. 이러한 2로 압력 보상기의 제어 피스톤은 제어 라인(18)을 통해 개방방향으로 미터링 오리피스(14a,14b)로부터 하류측에서의 압력, 및 부하 제어 라인(20)을 통해 폐쇄방향으로 부하압 보고 라인(22)에 의해 형성된 최고부하압을 받는다. 부하 제어 라인(20)을 통해서는 또한 최고 부하압이 부하 감지 조절기(8)로 보내진다.
압력 보상기(16a,16b)의 출구 포트로부터 작업 라인(24a,24b)은 개별 컨슈머(4,6)로 이어진다. 컨슈머(4,6)의 부하압은 분기 라인(26a,26b)을 통해 보내지고 부하압 보고 라인(22)에 연결된 출구를 갖는 셔틀 밸브(28)로 보내진다.
조절가능한 미터링 오리피스(14a,14b)의 조절은 수동으로 작동가능한 조절 수단(30a,30b)을 통해 달성되는데, 이 들은 각각 미터링 오리피스(14a,14b)에 연결되어 작동한다.
상술한 유형의 회로에 의해 고전적인 LUDV 회로가 실현되며, 여기에서 미터링 오리피스(14a,14b)에서의 압력 강하는 압력 보상기(16a,16b)의 도움으로 부하압에 독립적으로 일정하게 유지된다. 모든 펌프의 성능이 바닥나면, 통상 2개의 압력 보상기(16a,16b)의 셋팅은 낮아져, 2개의 컨슈머(4,6)로의 유압 유체 체적 유동은 동일한 퍼센트 만큼 감소된다. 서두에 이미 기술한 바와 같이, 보다 고부하의 컨슈머(셔블(4))가 정지체에 대고 작동될 때 마다 이러한 회로에서는 문제가 일어나, 이 컨슈머의 부하압은 최대 펌프 압력의 범위에 있게된다. 이제, 만약 부가적인 보다 저부하의 컨슈머가 첨가되면, 이 저부하 컨슈머의 체적 유동은 최대 펌프 용량에 의해 사전에 결정된 값으로 내려간다. 동력의 많은 부분은 이 컨슈머의 압력 감소 보상기에서 소진되어 버린다.
이 것을 방지하기 위해, 압력 보상기(16a)를 우회하도록 하는 바이패스 통로(32)가 도 1에 도시된 제어예에서는 저부하의 컨슈머(6)에 관련되어 진다. 바이패스 통로(32)는 미터링 오리피스(14a)로부터의 하류측에서 분기되고, 컨슈머(6)를 향하는 작업 라인(24a)으로 개방된다. 바이패스 통로(32) 내측에는, 적절한 조절 수단(34)이 제공되어 기본 위치에서 바이패스 통로(32)를 차단하고, 미터링 오리피스(14a)의 개구의 단면에 따라 바이패스 통로(32)를 개방하도록 제어한다. 이러한 회로에 의해, 컨슈머(6)로 향하는 유압 유체 체적 유동은 압력 보상기(16a)에 의해 감소되지 않기 때문에, 바이패스 통로(32)가 없는 시스템과 비교하여 낮은 시스템 압력이 발생한다. 이 것이 붐(6)을 고속으로 연장할 수 있게 한다. 참조 부호(34)에 의해 지정된 스위치 수단은 바이패스 통로(32)를 차단하고, 미터링 오리피스(14a)의 제어에 따라 이 것을 개방하도록 제어하기 위한 적절한 임의의 수단일수 있다.
도 2에는, 도 1에 도시된 회로를 구현하기 위한 밸브 블록의 밸브 디스크(35)의 스위치 선도가 도시되어 있다. 밸브 디스크(35)는 압력 보상기(16a), 미터링 오리피스(14a)를 형성하는 속도 성분을 갖는 비례 밸브(36), 바이패스 통로(32) 및 다음에 보다 상세히 기술될 유압 요소의 다른 연결 라인을 갖는다. 도 2에 도시된 실시예에서, 컨슈머(A,B) 및 바이패스 통로(32) 제어를 위한 방향 성분들이 또한 미터링 오리피스(14a)로부터 이격된 비례 밸브(36)에 통합된다.
비례 밸브(36)는 차등 실린더의 실린더 캐비티 혹은 유압 모터와 연결된 펌프 포트(P), 2개의 작업 포트(A,B)를 포함한다. 압력 보상기(16a)를 향한 출력 포트(P1) 외에, 바이패스 포트(U), 방향 성분의 2개의 입구 포트(R,S), 및 탱크포트(T)가 비례 밸브(36)에 형성된다.
비례 밸브(36)의 밸브 스풀(38)의 2개의 정면측은 2개의 압력 스프링(41a,41b)에 의해 그 기본 위치로 바이어스 된다. 이 기본 위치에서, 포트(P,A,B,U)는 포트(P1,R)가 탱크에 연결되는 동안 차단된다.
밸브 스풀(38)의 정면들은 조절 압력(Pst)을 받아서 스프링에 의해 바이어스되는 기본 위치로 이동될 수 있다.
출구 포트(P1)는 펌프 라인(12a)을 통해 압력 보상기(16a)의 입구 포트(Q)에 연결된다. 상술한 바와 같이, 펌프 라인(12a)으로부터 분기하는 제어 라인(18)을 통해서는 미터링 오리피스(14a)로부터 하류측의 압력(비례 밸브(36))이 도 2에 도시된 압력 보상기(16a)의 좌측 정면측으로 보고된다. 컨슈머(6)의 부하압은 부하 보고 라인(20)을 거쳐 부하압 보고 라인(22)에 연결되어 압력 보상기(16a)의 스프링측으로 이송된다. 압력 보상기(16a)의 출구 포트(C)는 라인(40,42)을 통해 방향 성분의 입구 포트(R,S)에 각각 연결된다. 라인(40,42)내에는, 방향 성분으로부터 압력 보상기(16a)로의 유압 유체의 복귀 유동을 방지하는 2개의 체크 밸브(56a,56b)가 있다.
탱크 포트(T)는 탱크 라인(44)을 통해 탱크로 연결된다. 압력 보상기(16a)의 도움으로, 미터링 오리피스(14a)에서의 압력 강하가 비례 밸브(36)를 제어할 때 부하에 독립적으로 일정하게 유지되어, 컨슈머(6)를 향한 체적 유동은 미터링 오리피스(14a)의 개구의 단면에 비례한다.
예를 들면 비례 밸브(36)의 좌측 정면에, 조절 압력(Pst)이 작용하면, 밸브스풀(38)은 우측으로 이동되어, 미터링 오리피스(14a)는 개방되도록 제어되어 포트(P,P1)를 연결시킨다. 미세 조절 영역, 즉, 밸브 스풀 스트로크의 첫 번째 부분에서는, 바이패스 통로 포트(U)를 향한 연결은 여전히 차단된 상태이다. 유압 유체는 입구 포트(Q)로 향하는 작업 라인(12a) 및 제어 라인(18)을 거쳐 압력 보상기(16a)의 조절 피스톤의 좌측 정면 측으로 이송되어, 압력 보상기는 미터링 오리피스(14a)에 걸친 압력 강하를 일정하게 유지하기 위한 제어 위치로 이동된다.
이러한 방법으로 조정된 유압 유체 유동은 그 후 라인(40), 포트(R,A)를 거쳐 컨슈머(6)의 작업 포트로 이송되고, 컨슈머(6)로부터 작업 포트(B), 탱크 라인(44)을 거쳐 탱크로 복귀한다. 포트(S)는 폐쇄된다.
미터링 오리피스(14a)가 더욱 개방되도록 제어되면, 바이패스 통로(32)는 밸브 스풀(38)에 의해 개방되도록 제어되어, 유압 유체는 직접 라인(40)으로 유동된다. 압력 보상기(16a)를 향하는 체적 유동은 감소하거나 혹은 함께 차단되어, 보다 큰 체적 유동이 컨슈머(6)를 향해 이송된다. 이러한 체적 유동의 증가는 고부하 컨슈머(4)가 정지체에 대고 작동된다고 하더라도 시스템 압력을 강하시키는 결과를 낳는다.
도 3은 도 2에 도시된 회로를 구현하는 방향 조절 밸브 부분의 단면도를 도시하고 있다. 방향 조절 밸브 부분은 밸브판(52)을 포함하는데, 여기에는 밸브 스풀(38), 압력 보상기(16a), 2개의 압력 조절 밸브(54a,54b), 2개의 체크 밸브, 혹은 부하 유지 밸브(56a,56b)를 위한 수용 보어들이 형성되어 있다. 밸브판(52)에서는, 또한, 2개의 작업 포트(A,B), 비례 밸브(36)를 제어하기 위한 2개의 조절 포트(58a,58b), 펌프 포트(P), 부하압 보고 라인(22)을 위한 적어도 하나 이상의 포트, 및 탱크 포트가 제공된다.
이 방향 조절 밸브 부분의 기본 구성은 종래 기술에 이미 공지되어 있는데, 예를 들면 상술한 WO95/32364에 기술되어 있다.
밸브 스풀(38)은 그 중앙 영역에 밸브 보어의 랜드(62)와 협동하는 미터링 오리피스(14a)를 형성하는 조절 칼라(60)를 구비한다. 도 3에 따르면, 밸브 스풀(38)은 2개의 압력 스프링(41a,41b)에 의해 미터링 오리피스(14a)를 통한 유동이 발생하지 않는 기본 위치로 바이어스 된다.
비례 밸브(36)의 제어는 2개의 조절 포트(58a,58b)에 각각 조절 압력을 작용시켜 달성되는데, 이 들은 제어 라인을 통해 비례 밸브(36)의 각각의 스프링 캐비티(64a,64b)에 연결되어 있다. 조절 포트(58a,58b) 및 스프링 캐비티(64a,64b) 사이의 각각의 제어 라인에서, 체크 밸브를 포함하는 노즐이 형성되어 밸브 스풀의 이동을 감쇠시킨다.
조절 칼라(60)는 그 정면 영역에 다수의 조절 노치(64,66)를 각각 구비하는데, 이 것을 통해 압력 매체는 펌프 포트(P)에 연결된 환형실(68)로부터 입구 포트(Q)로 이송될 수 있어서, 미터링 오리피스로부터 하류측의 압력은 도 3에 도시된 압력 보상기(16a)의 조절 피스톤(72)의 하측 정면에 작용되어질 수 있다.
방향 조절 밸브 스풀(38)이 우측으로(도 3) 이동하면, 미터링 오리피스(14a)가 조절 노치(64)의 랜드(62)의 일 조절 랜드와의 협동에 의해 형성되는 반면, 좌측으로 이동하면, 조절 노치(66)는 환형실(68)로부터 압력 보상기(16a)를 향하는연결을 제어하여 개방하도록 한다.
압력 보상기(16a)의 입구 포트(Q)는 축방향 포트로서 설계되어, 유체 압력은 조절 피스톤(72)의 하측 정면(70)상에 또한 작용한다. 출구 포트(C)는 반경 방향 포트의 형태를 가지며 각각 라인(40,42)으로 개방된다. 이러한 라인(40,42) 내에는, 부하 유지 밸브(56a,56b)가 배치되어 밸브 스풀(38)로부터 압력 보상기(16a)로 향하는 복귀 유동을 방지하면서 반대 방향으로의 유동을 가능하게 한다.
라인(40,42)의 작업 포트(A,B) 혹은 탱크 포트(T)와의 각각의 연결은 밸브 스풀(38)의 방향 성분에 의해 구현된다. 즉, 각각의 작업 포트(A,B)에 대해 방향 성분이 관련되어져 일 작업 포트(A,B)의 하나는 라인(40,42) 혹은 탱크(T)에 연결될 수 있다.
도 3에서 오른쪽에 형성된 포트(B)를 위한 방향 성분은 축방향의 간격을 두고 형성된 3개의 조절 칼라(74,76,78)를 포함한다. 조절 칼라(76,78) 각각은 조절 노치(80,82)를 각각 구비하는데, 이 것은 이러한 조절 칼라(76,78) 사이에 배치된 반경 방향 후퇴부를 향하여 개방되어 있다.
작업 포트(A)와 관련된 밸브 스풀(38)의 방향 성분은 2개의 이격된 조절 칼라(84,86)에 의해서만 형성된다. 조절 칼라(86)에서, 조절 노치(88)들이 형성되어 조절 칼라(78)의 조절 노치(80)에 기능적으로 상응한다.
조절 칼라(86)의 우측 정면으로부터 축방향으로 간격을 둔 외주에, 다수의 경사 보어(90)가 개방되어 있는데, 이 들은 주변 전체에 걸쳐 분포되어 있고 공통 축방향 보어(92)에 연결되어 있다. 축방향 보어(92)는 밸브 스풀(38)의 좌측 단부까지 조절 칼라(8)를 관통 연장되어 있다. 변형예로서, 밸브 스풀의 제한 정지부(94)는 축방향 보어(92)내로 나사결합되어 그 좌측 단부는 폐쇄된다.
도 4는 이 축방향 보어(92)의 중앙 영역에서 밸브 스풀(38)의 상세한 표현을 도시하고 있다.
따라서, 축방향 보어(92)에 리테이너 밸브가 제공되고, 그 밸브 몸체(96)는 압력 스프링(97)에 의해 밸브 시트(98)에 대해 바이어스 된다.
별형 반경 방향 보어(100) 및 별형 경사 보어(102)는 밸브 몸체(96)로부터 하류측으로 개방된다. 별형 반경 방향 보어(100)는 밸브 스풀(38)의 수용 보어(103)의 랜드(104)에 의해 차단된다. 별형 경사 보어(102)는 조절 칼라(84,86) 사이의 반경방향 후퇴부에 개방되어 있다. 밸브 시트(98)에 바이어스된 밸브 몸체(96)는 포트(A)로부터 축방향 보어(92)로의 유압 유체의 유입을 방지한다. 반대 방향으로의 유동은 약해진 압력 스프링(97) 때문에 실제로 방지되어지지 않는다.
별형 반경방향 보어(100) 및 별형 경사 보어(102)의 기하구성은 밸브 스풀(38)이 좌측으로 이동하면, 작업 포트(A)로부터 탱크 포트(T)로의 연결은 이러한 별형 보어(100,102)의 도움으로 개방되도록 제어될 수 있도록 선택될 수 있다. 변형예로서, 개방 제어를 위해 조절 칼라(84)의 우측 정면 영역에 조절 노치를 사용하는 것이 또한 가능하다.
이제, 만약, 조절 압력이 조절 포트(58a)를 통해 작용되면, 밸브 스풀(38)은 도 3에서 우측을 향하여 이동되어, 랜드(62)와 협동하는 조절 노치(64)는 펌프 포트(P)로부터 압력 보상기의 입구 포트(Q)로의 연결이 개방되도록 제어한다.
도 3에서 최상측에 위치한 조절 피스톤(72)의 정면(105)은 조절 스프링(106) 및 부하압의 힘을 받는데, 이 것은 주변 홈(110)에 의해 조절 피스톤(72)에 있는 조절 랜드 및 각 보어(108)를 통해 전달된다. 입구 포트(Q)에 작용되는 미터링 오리피스(14a)로부터 하류측에의 압력 때문에, 조절 피스톤(72)은 상측 방향으로 이동되고, 출구 포트(C)는 힘의 평형이 조절 피스톤(72) 위로 형성될 때까지 개방되도록 제어된다. 부하 유지 밸브(56a)는 개방되고, 유압 유체는 라인(40) 및, 조절 노치(88)를 포함한 조절 칼라(86)를 통해 작업 포트(A)로 이송된다. 동시에, 작업 포트(B) 및 탱크 포트(T) 사이의 연결은 작업 포트(B) 및 조절 노치(82)와 관련된 조절 칼라(76) 위로 개방되도록 제어되어, 유압 유체는 컨슈머로부터 탱크 내로 거꾸로 유동할 수도 있다. 이러한 미세 조절 영역에서, 바이패스 통로(32)의 경사 보어(90)는 조절 랜드(107)에 의해 개방되도록 제어되지 않는다.
밸브 스풀(38)이 더욱 더 이동하면, 조절 랜드(107)는 바이패스 통로(82)를 개방하도록 제어하여, 유압 유체 혹은 적어도 부분적인 체적 유동이 작업 포트(A)로 이송된다. 시스템 압력이 강하하여, 저부하 컨슈머(6)는 보다 빠른 속도로 작동될 수 있다.
밸브 스풀(38)이 반대로 작동되면, 바이패스 통로는 기능을 하지 않고, 포트(A)로부터 압력 보상기(16a)의 입구 포트(Q)로의 반대 유동은 밸브 시트(98) 상에 위치하는 밸브 몸체(96)에 의해 방지된다.
상술한 실시예에서, 바이패스 통로(32)는 컨슈머의 상승 기능을 위해 필요한작업 포트(A)에만 관련되어 있다. 물론, 또 다른 바이패스 통로를 다른 작업 포트(B)에 관련시키는 것이 가능하며, 이 때 또 다른 바이패스 통로는 상술한 작업 포트 중 하나와 동일한 구성을 가지게 될 것이다.
도 5에 따른 선도에서는, 상술한 과정의 압력 및 체적 유동 비율이 시간에 대해 표시되어 있다. 예를 들면 셔블과 같은 고부하 컨슈머는 초기에 정지체에 대해 작동한다고 가정된다. 상응하는 압력 변화가 도 5에서 연속선으로 표시되어 있다. 따라서, 이 컨슈머에서의 부하 압력은 매우 급속하게 상승하고 시간(t1)에서 펌프 용량(Psys)에 의해 사전 결정된 최대치에 도달한다.
이 최대 압력에 도달한 후에, 붐과 같은 저부하 컨슈머는 폐쇄되도록 제어된다. 이 컨슈머와 관련된 비례 밸브(36)의 제어에서, 바이패스 통로(32)는 상술한 방법으로 개방되도록 제어되어, 저부하 컨슈머로의 유압 유체 유동(Q)은 증가된다.(점선) 저부하 컨슈머로의 유압 유체 체적의 이러한 상승 때문에, 시스템 압력(Psys)로부터 압력은 저레벨(P*)로 강하된다. 바이패스 통로 직경을 적절히 선택하여 압력 레벨(P*)를 조절하는 것이 가능하여, 압력은 예를 들면 240bar의 압력으로부터 200bar의 압력(P*)으로 강하될 것이다.
저부하 컨슈머의 제어의 시작단계에서, 바이패스 통로가 개방되도록 아직 제어되지 않았을 때, 압력(P)은 영향을 받지 않는다.
본 발명은 물론, 바이패스 통로(32)가 비례 밸브(36)에 통합되는 것으로 한정하지 않는다. 바이패스 통로는 외부 회로를 통해 구현되는 식의 다른 해법이 동일하게 도출될 수 있다.
개시된 것은 적어도 하나이상의 저부하 및 고부하 컨슈머를 제어하기 위한 LUDV 회로로서, 여기에서는 미터링 오리피스와, 이 미터링 오리피스에의 압력 강하를 일정하게 유지하기 위한 하류의 압력 보상기가 각각의 컨슈머에 관련되어 있다. 저부하 컨슈머의 압력 보상기는 개방되도록 제어가능한 바이패스 통로와 관련되어 있어서, 이 컨슈머의 압력 보상기를 우회통과할 수 있다.

Claims (9)

  1. 적어도 하나 이상의 저부하 컨슈머 및 고부하 컨슈머(4,6)를 제어하기 위한 것으로서, 그 세팅이 상기 컨슈머(4,6)의 부하압의 함수로서 변하는 가변 변위 펌프(2)와, 상기 가변 변위 펌프(2)와 각각의 컨슈머(4,6) 사이에 제공되는 하류측의 압력 보상기(16a,16b)를 포함하는 조정가능한 미터링 오리피스(14a,14b)와, 상기 관련된 컨슈머(4,6)의 상기 부하압에 의해 폐쇄방향으로 작용할수 있고, 상기 미터링 오리피스(14a,14b)로부터 하류측의 압력에 의해 개방방향으로 작용할 수 있는 조절 피스톤(72)을 포함하는 유압 회로에 있어서,
    상기 관련된 개별 압력 보상기(16a)를 우회 통과하면서 상기 저부하 컨슈머(6)를 위한 적어도 하나 이상의 작업 포트(A)에 상기 미터링 오리피스 출구(P1)를 연결시키는 바이패스 통로에 의해 특징되는 유압 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미터링 오리피스(14a,14b)가 비례 밸브(36)에 의해 형성되어 상기 작업 포트(A,B)가 상기 펌프 포트(P) 혹은 탱크(T)에 연결될 수 있는 것과, 상기 바이패스 통로(32)가 상기 비례 밸브(36)의 상기 밸브 스풀의 위치에 따라서 개방되도록 제어될 수 있는 것으로 특징되는 유압 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바이패스 통로(32)가 상기 밸브 스풀(38)에 형성되고 상기 비례 밸브(36)의 조절 랜드에 의해 개방되도록 제어될 수 있는 것으로 특징되는 유압 회로.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이패스 통로(32)에 체크 밸브(96,97,98)가 배치되어 상기 컨슈머(6)로부터 상기 미터링 오리피스(14a)로의 유압 유체의 유동을 방지하는 것으로 특징되는 유압 회로.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비례 밸브(36)는 상기 컨슈머(6)를 위한 2개의 작업 포트(A,B)를 포함하고, 각각의 작업 포트(A,B)에 바이패스 통로(32)가 관련되는 것으로 특징되는 유압 회로.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이패스 통로(32)는 상기 밸브 스풀(36)의 기설정된 스트로크 후에 만 개방되도록 제어되는 것으로 특징되는 유압 회로.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 스풀(38)은 대략 중앙에 위치하는 장치를 갖고 상기 미터링 오리피스(14a)를 형성하는 속도 성분과, 상기 압력 보상기(16a)의 상기 출구 포트(Q)로부터 작업 포트(A,B)로, 혹은, 상기 다른 작업 포트(A,B)로부터 탱크 포트(T)로 상기 유압 유체가 각각 이송되는 통로가 되는 2개의 방향 성분을 포함하고, 여기에서 상기 바이패스 통로(32)는 상기 속도 성분으로부터 상기 방향 성분들 중 하나로 연장되는 것으로 특징되는 유압 회로.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이패스 통로(32)는 한편으로는 상기 속도 성부의 영역에서 경사 보어(90)를 거쳐 개방되고, 다른 한편으로는 방향 성분 영역에서 상기 체크 밸브(96,97,98)로부터 하류측의 별형 반경방향 보어(100) 및/혹은 별형 경사 보어(102)를 거쳐 개방되는 것으로 특징되는 유압 회로.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가변 변위 펌프(2)는 압력 및 동력에 의해 제어되는 것으로 특징되는 유압 회로.
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