KR20050086826A - 유압 이중-회로 시스템 - Google Patents

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KR20050086826A
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베르너 헤르프스
귄터 페르티크
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보쉬 렉스로트 아게
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Abstract

본 발명은 차량, 특히 체인식 장치의 컨슈머(8, 10)를 제어하는 유압 이중-회로 시스템에 관한 것이다. 2개의 회로는 병합 밸브 장치(12)에 의하여 선택된 컨슈머에 병합될 수 있다. 상기 컨슈머는 LIPD(부하-비의존형 압력 분배) 유량 조절 오리피스(14) 및 LIPD 압력 보상기(16)를 통하여 압력 매체를 공급받는다. 상기 병합 밸브 장치(12)는 병합된 흐름이 병합 회로로부터, 상기 유량 조절 오리피스(14)의 하류 위치에서 다른 회로에 공급되고, 및/또는 병합이 비교적 늦게, 즉 병합된 컨슈머의 위상이 어긋나게 발생되도록 설계된다.

Description

유압 이중-회로 시스템{HYDRAULIC DUAL CIRCUIT SYSTEM}
본 발명은 차량, 특히 청구범위 제1항 및 제13항의 전반부에 따른 무한궤도 장치(crawler apparatus)의 컨슈머(consumers)를 제어하는 유압 이중-회로 시스템에 관한 것이다.
미국 특허 US 6,170, 261 B1에는, 차량, 예를 들면 무한궤도식 또는 크롤러 타입 장치의 유압 이중-회로 시스템이 개시되어 있다. 상기한 크롤러 장치에서는, 주행 기어(traveling gear)는 2개의 트랙을 포함하는데, 상기 각 트랙은 유압 회로 중 하나의 유압 회로에 의하여 독립적으로 제어될 수 있다. 또한 상기 무한궤도 장치의 2개의 유압 회로에는, 예를 들면 붐(boom), 암(arm) 및 셔블(shovel) 등의 장치의 구성요소 뿐만 아니라 턴테이블(turntable)이 연결되어 있다. 2개의 유압 회로 각각은 하나의 가변 용적식 펌프에 의하여 압력 매체를 공급하는데, 각 펌프는 각각 연결된 회로에서 컨슈머의 각각의 최고 부하 압력에 따라 제어된다. 그러나, 유압 이중-회로 시스템에 대하여, 예를 들면 바퀴 달린 동력 셔블 또는 크레인 등의 다른 장치가 마찬가지로 생각될 수 있다.
불충분한 압력 매체 공급을 방지하기 위하여, 2개의 유압 회로를 병합할 수 있다. 미국 특허 US 6,170, 261 B1에 개시된 해법에서는, 2개의 유압 회로의 상기 병합은 병합 밸브 장치를 통하여 달성되어, 2개의 회로의 부하 압력 신호 라인뿐만 아니라 2개의 펌프와 접속된 압력 라인이 병합된다. 상기 병합 밸브 장치의 제어는 부가적인 컨슈머에 압력 매체 공급의 작용으로서 달성된다. 또한, 오퍼레이터가 수동으로 개입할 수 있고 2개의 회로를 병합할 수 있다.
본 출원인에 의하여 공개된 독일 특허 출원 DE 102 52 241호에는, 미국 특허 US 6,170, 261 B1에 비하여 개선된 해법이 설명되어 있는데, 상기 독일 특허 출원에 따르면 회로의 병합 때, 저 압력 매체 요구로 보다 높은 부하 압력이 회로 중 하나의 회로에 신호 전송되지만, 저 부하 압력을 가지는 다른 회로에는 신호 전송되지 않도록, 병합 밸브 장치가 구성된다.
그러나, 이들 해법에서의 결점은, 부하-비의존형 압력 분배(LIPD) 시스템의 각 컨슈머의 상류에 배치되는, 유량 조절 오리피스 및 하류 압력 보상기(compensator)를 갖는 비례 방향 제어 밸브가 병합시 연결된 컨슈머에 2개의 회로에 의하여 이송될 수 있는 최대 흐름용으로 설계되어야만 한다는 점이다. 즉, 시스템의 이중-회로 작동에서, 각 주축, 특히 그 유량 조절 오리피스에 배치되는 비례 방향 제어 밸브는 상당히 큰 크기를 가지고 있다.
또 다른 결점은, 펌프를 통하여 전달될 수 있는 것보다 더 많은 압력 매체가 요구될 때 병합 밸브 장치가 이미 회로를 병합하고 있기 때문에, 단일 회로 시스템으로의 변환이 이미 알려진 방법으로 매우 초기에 발생된다는 점이다.
도 1은 본 발명의 이중-회로 시스템의 기본 기능을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 크롤러 장치용 이중-회로 시스템의 변환도이다.
도 3은 도 2의 병합 밸브 장치의 확대도이다.
도 4, 도 4a는 다른 실시예의 병합 밸브 장치를 도시한다.
도 5는 2개 회로의 LS 압력이 병합시 항상 일치하는 제3 실시예를 도시한다.
도 6a, 도 6b는 제4 실시예의 두가지 예를 도시한다.
*도면의 부호의 설명
2, 4: 회로, 6, 7: 가변 용적식 펌프
8, 10: 컨슈머 12: 병합 밸브 장치
14: 유량 조절 오리피스 16: 압력 보상기
18, 20: LS 라인, 21: 부하-리테이닝 밸브
22: 펌프 라인, 24: 병합 라인
26: 병합 유량 조절 오리피스, 28: 병합 압력 보상기
30: 작업 라인, 32: LS 신호전송 밸브
33: LS 통과 접속 밸브, 34: 비례 밸브
36: 병합 비례 밸브, 38: 제어 밸브
40, 42: 펌프 라인, 44, 46: 수동식 파일럿 제어 장치
48, 50: 밟기식 파일럿 제어 장치,
52, 54: 파일럿 제어 라인, 56, 58: 셔틀 밸브 어셈블리
60: 제어 통로, 62: 변환 밸브
66: 병합 라인, 68: 병합 통로
70: 체크 밸브, 72: 방향성 부재
74: 탱크 통로, 76: 접속 통로
78, 80: 분기 통로, 82, 84: 부하-리테이닝 밸브
86, 88: 제어 스프링 장치, 90: 피스톤
92: 제어 통로, 94: 오버라이드 밸브
96: 셔틀 밸브, 98: 제어 라인
100: 추가 제어 통로, 136: 병합 비례 밸브
138: 노즐, 139, 140: 체크 밸브
따라서, 본 발명은 병합될 컨슈머의 부하 압력-비의존형 제어용으로 요구되는 유량 조절 오리피스가 이중-회로 작동 조건에 최적으로 조절될 수 있고, 조기 병합이 방지될 수 있는 이중-회로 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 제1항 또는 제13항의 특징을 갖는 이중-회로 시스템을 통하여 달성된다.
본 발명에 따르면, 압력 매체 흐름의 병합은, 전술한 종래 기술에서와 같이, 컨슈머에 연결된 주축의 유량 조절 오리피스로부터 상류에서 발생되지 않고, 이 유량 조절 오리피스 및 압력 보상기로부터 하류에서만 발생되어, 상기 압력 보상기는 단순 연결된 회로의 펌핑량에 조절될 수 있어야 한다. 따라서, 병합이 병합된 컨슈머의 유량 조절 오리피스로부터 하류에서만 발생되기 때문에, 병합된 주축의 모든 유량 조절 오리피스는 각 펌프의 펌핑량과 조화될 수 있다. 이 결과로서, 복수의 컨슈머의 중첩의 경우에, 펌프 압력과 부하 압력 사이의 포화차도(degree of saturation deficit)(△P)가 별로 심하게 강하되지 않기 때문에, 제어성이 대단히 향상된다. 제어 압력의 감소시, 각 컨슈머의 속도가 너 높은 게인(gain)으로 증가되어, 조이스틱(joystick)과 같은 세팅 장치(setting device)에 의하여 미리 결정된 제어 신호가 매우 신속하고 매우 정확하게 변환될 수 있다.
이중-회로 시스템의 컨슈머가 미리 제어되고, 예를 들면, 그 컨슈머 밸브 축을 통하여 가속될 때만, 병합이 발생되도록, 병합 밸브 장치를 작동시키는 제어 신호가 선택되면, 단일 회로로의 조기 변환이 또한 방지될 수도 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 유량 조절 오리피스 및 방향성 부재를 포함하는 비례 방향 제어 밸브가 각 컨슈머에 연결된 주축에 사용되고, LIPD 압력 보상기가 상기 유량 조절 오리피스로부터 하류에 배치된다. 이 때문에, 컨슈멍에 대한 부하 압력-비의존형 흐름이 유지될 수 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 상기 병합 밸브 장치는 그 하류에 병합 압력 보상기가 배치되는 병합 유량 조절 오리피스를 형성하는 병합 비례 밸브를 포함한다. 이 병합 비례 밸브의 제어는 전기식, 기계식, 또는 유압식으로 달성될 수 있다. 제어 신호의 적절한 조절에 의하여, 상기 병합 비례 밸브의 열림 및 따라서 단일 회로 시스템에 대한 이중-회로 시스템의 접속은 이중-회로 작동이 가능한 한 작동 범위 내에서 유지되도록 제어될 수 있어, 유압 컨슈머의 제어성 및 에너지 균형이 최적화된다.
상기 병합 비례 밸브의 유압 제어의 경우에, 제어 압력은 병합 비례 밸브에 세팅 장치, 예를 들면 파일럿 제어 장치의 작동의 함수로서 설계될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 병합 밸브 장치는 LS(Load Sensing) 신호 밸브를 포함하여, 각 LS 신호가 병합의 경우에 병합축의 LIPD 압력 보상기로 안내된다. 입력 회로의 최고 부하 압력이 출력 회로보다 낮은 경우에, 입력 회로의 펌프 압력이 상승되지 않는다. 반대로, 입력 회로가 출력 회로보다 높은 부하 압력을 가지면 출력 회로의 펌프 압력이 상승된다.
또한 병합 밸브 장치는 펌프 압력 및 부하 압력을 안내하는 라인이 서로 접속될 수 있는 제어 밸브를 연결할 수 있다. 이 제어 밸브의 작동은 예를 들면, 오퍼레이터에 의하여 출력되는 미리 설정된 수동 제어 신호의 매개를 통하여 달성된다. 즉, 이 제어 밸브에 의하여 이중-회로 시스템은 회로의 포화차에 관계없이 단일-회로 시스템으로 변환될 수 있다. 이것은, 예를 들면 크롤러의 주행 기어가 다른 컨슈머와 중첩되어 제어될 때 필요할 수 있다.
제어 밸브 및 LS 신호전송 밸브의 기능은 병합 비례 밸브에 통합될 수도 있다. 바람직한 변형예에서, 상기 병합 비례 밸브는 2개의 회로의 펌프 압력을 안내하는 2개의 라인이 서로 접속되는 하나의 추가 변환 위치를 갖도록 설계된다. 이것은 예를 들면, 병합 비례 밸브의 밸브 스풀을 그 기준 위치(차단 위치)로 편향시키는 제어 스프링 장치에 의하여 실현될 수 있으며, 상기 제어 스프링 장치는 제어 스프링 편향(bias)이 일측으로 감소될 수 있으며, 또한 이 일측으로 감소되는 힘 때문에, 밸브 스풀이 상기 변환 위치로 이동되도록 설계되어 있다.
이 스프링 편향을 변화시키기 위하여, 병합 비례 밸브의 제어 스프링은 제어 압력의 매개를 통하여 유압으로 편향될 수 있고, 이 제어 압력을 안내하는 제어 라인은 오버라이드 밸브(override valve)를 통하여 탱크와 접속될 수 있어, 이 제어 압력이 내려가고, 대응하여 제어 스프링의 편향이 감소된다.
2 회로의 병합 및 복수개의 컨슈머 병행 작동시, 상기 시스템은 포화차 하에서 작동될 수 있어, 각 컨슈머의 부하 압력-비의존형 작동이 보장되지 않는다. 이 작용을 완화하기 위하여, 낮은 부하 압력 하에서 작동되는 컨슈머와 다른 회로로부터 공급되는 양을 위한 높은 부하 압력 사이에서 공급된 양의 바람직한 분배에 유리한, 낮은 부하 압력을 일반적으로 가지는 컨슈머의 병합점에서 상류의 장치에, 노즐이 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전술한 병합이 컨슈머 밸브 축의 비례 밸브에 의하여 미리 결정된 압력 매체 흐름의 하나의 방향으로만 발생된다면 충분할 수 있고, 반대 방향으로는 어떠한 병합도 제공되지 않는다. 여기서, 부가된 회로로부터의 압력 매체 흐름이 컨슈머 밸브 축의 부하-리테이닝 밸브와 비례 밸브의 방향성 부재 사이의 라인 부분으로 개시된다면 특히 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예가 다른 종속항의 주제이다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예가 개략적인 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 2개의 유압 회로(2, 4)를 갖는 이중-회로 시스템으로 실현되는 동력 셔블 제어의 주요 다이어그램을 도시한다. 동력 셔블의 2개의 회로 컨슈머를 통하여, 예를 들면 2개의 트랙을 갖는 주행 기어의 주행 구동 장치 등, 또는 예를 들면 턴테이블, 암, 셔블 또는 붐 등의 동력 셔블의 장치가 제어될 수 있다. 2개의 회로(2, 4)의 압력 매체는 각 회로의 최대 부하 압력에 따라 바람직하게 제어되는 각각의 가변 용적식 펌프(6, 7)에 의하여 공급된다.
컨슈머(8)를 제어함으로써, 연결된 가변 용적식 펌프(6)에서 요구되는 것 보다 더 많은 압력 매체가 공급될 수 있다면, 상기 컨슈머(8)는 포화차 하에서 작동된다. 상기 포화차를 방지하기 위하여, 병합 밸브 장치(12)가 제공되어, 미리 설정된 압력 매체량이 상기 가변 용적식 펌프(7)로부터 컨슈머(8)로 공급될 수 있다.
동일한 동력 셔블 제어에서, 컨슈머(8, 10…)의 부하 압력-비의존형 공급이 수행되어, 각 컨슈머 밸브 축에서 조절가능한 유량 조절 오리피스(14) 및 상기 유량 조절 오리피스(14)의 하류에 압력 보상기(16)가 배치된다. 이 압력 보상기는 열림 방향에서 상기 유량 조절 오리피스(14)로부터 하류의 압력을 받게 되고, 닫힘 방향에서 각 회로(2, 4)에 최고의 부하 압력을 받게 된다. 각 회로(2, 4)의 상기 최고의 부하 압력은 LS 라인(18, 20)에 존재한다. 압력 보상기 피스톤은 그 자체를 상기 유량 조절 오리피스(14)에 의하여 압력 강하가 부하 압력에 관계없이 일정하게 유지되는 제어 위치로 조절한다. 또한 압력 보상기와 컨슈머 사이에는 각각의 부하-리테이닝 밸브(load-retaining valve)(21)가 배치된다. 상기 LS 제어는 충분히 알려져 있으므로, 밸브 축의 작동에 대한 추가 설명이 생략될 수 있다. 특히, 최고의 부하 압력이 압력 보상기(16)에서 추가적인 제어 에지(control edge)에 의하여 선택되는 것이 알려져 있다(예를 들면, 미국 특허 US 5,305,789).
펌프 압력을 안내하는 펌프 라인(22)으로부터, 병합 밸브 장치(12)에 이르는 병합 라인(24)이 분기된다. 상기 병합 라인(24)은 병합 유량 조절 오리피스(26)를 가지고 있으며, 상기 병합 유량 조절 오리피스(26)의 하류에 LIPD 병합 압력 보상기(28)가 배치된다. 상기 LIPD 병합 압력 보상기(28)는 컨슈머 밸브 축의 압력 보상기(16)와 마찬가지로, 열림 방향에서는 상기 유량 조절 오리피스(26)로부터 하류로 압력을 받게 되고, 닫힘 방향에서는 회로(4)에 존재하는 부하 압력을 받게 된다. 이 경우에, 이 부하 압력은 LS 라인(18)을 통하여 압력 보상기(28)에 신호 전달된다. 또한, 압력 보상기(28)의 하류에, 부하 리테이닝 밸브(21)가 배치된다.
상기 병합 라인(24)은 압력 보상기(16), 부하 리테이닝 밸브(21), 및 상기 컨슈머와 연결되는 컨슈머 밸브 축으로부터 하류의 컨슈머(8)에 이르는 작업 라인(work line)(30)으로 통한다. 즉, 유량 조절 오리피스(14), 압력 보상기(16), 및 부하-리테이닝 밸브(21)로부터 하류에서만 병합이 발생되어, 그 단면이 펌프(6)에 의하여 전달되는 최대 압력 매체 유량에 조절될 필요가 있다.
또한 상기 병합 밸브 장치(12)는 LS 신호전송 밸브(32)를 포함한다. 그 스프링-편향된 기준 위치에서, 상기 LS 신호전송 밸브(32)는 압력 보상기(28)에 대한 LS 라인(18)의 접속을 차단한다. 통과 위치로 전환함으로써, LS 라인(18)은 압력 보상기(28)와 접속된다. 상기 LS 신호전송 밸브(32)의 전환은, 예를 들면 가변 유량 조절 오리피스(14)의 작동의 기능으로서 달성될 수 있다. 전술한 실시예에서는, 압력 매체가 회로(4)로부터 회로(2)로 공급되는 것만이 제공되어 있다. 상기 일측방향으로의 공급의 경우에는, 상기 LS 신호전송 밸브(32)는 실제로 생략될 수 있고, 상기 압력 보상기(28)의 하나의 제어측이 LS 라인(18)과 영구히 접속될 수 있다. 또한 반대 방향의 병합이 상기 병합 밸브 장치(12)의 적당한 실현에 의하여 달성될 수도 있어, 압력 매체가 회로(2)로부터 회로(4)로 공급된다. LS 신호전송 밸브가 이 경우에 필요하므로, 또한 상기 LS 신호전송 밸브가 도 1에 포함된다.
상기 실시예가 도 2 및 도 3을 참조하여 설명된다.
도 2에는, 크롤러 드라이브를 포함하는 동력 셔블의 이중-회로 제어의 전환 도의 일부가 도시되어 있다. 이중-회로 제어는 병합 밸브 장치(12)의 매개를 통하여 서로 접속될 수 있는 2개의 회로(2, 4)를 번갈아 포함한다. 상기 회로(2, 4) 각각은 복수개의 컨슈머를 포함하는데, 그 중에서 상기 회로(2)는 예를 들면, 왼쪽 트랙, 셔블, 및 붐(boom)을 포함하고, 상기 회로(4)는 오른쪽 트랙, 암(arm), 턴테이블(도시하지 않음), 및 압력 매체를 갖는 선택적인 컨슈머를 포함한다. 각 회로(2, 4)에는, 상기 각 회로(2, 4)에 존재하는 최고 부하 압력에 따라 제어되는 가변 용적식 펌프(6, 7)가 연결된다. 각 컨슈머(주행 기어, 셔블, 붐, 암, 턴테이블, 선택 부품)에는, 속도 부재[LIPD 유량 조절 오리피스(14)] 및 방향성 부재를 구체화하는 비례 조절식 방향 제어 밸브(34)를 포함하는 컨슈머 밸브 축이 연결된다. 속도 부재[LIPD 유량 조절 오리피스(14)]의 하류에는, 상기 실시예에서와 마찬가지로, 열림 방향에서 비례 밸브(34)의 유량 조절 오리피스로부터 하류의 압력, 및 닫힘 방향에서 이 회로의 최고의 부하 압력을 받게 되는, LIPD 압력 보상기(16)가 구비된다. 다른 컨슈머와 연결되는 컨슈머 밸브 축이 유사한 구조를 가지고 있다.
상기 병합 밸브 장치(12)의 병합축은 병합 유량 조절 오리피스(26)를 형성하는 병합 비례 밸브(36)를 가지고 있다. 상기 병합 비례 밸브의 하류에는 병합 압력 보상기(28)가 구비되어, 상기 병합 유량 조절 오리피스(26)에 걸쳐서 압력 강하가 부하 압력에 관계없이 일정하게 유지될 수 있다.
이 실시예에서, 또한 상기 병합 밸브 장치(12)는 LS 신호전송 밸브(32)를 구비하여, 상기 LS 라인(18) 또는 LS 라인(20)이 압력 보상기(28)에 접속될 수 있다.
특수한 작동 조건하에서, 예를 들면, 하나 또는 복수개의 다른 컨슈머의 작동 및 동력 셔블의 이동 동안, 이중-회로 시스템이 주행 기어의 충분하고 규칙적인 유압 매체 공급, 및 따라서 직선 이동을 보장하기 위하여, 단일-회로 시스템으로 수동으로 변환되는 것이 바람직하다. 단일-회로 시스템으로의 이 변환은 도 2에 따른 실시예에서, 그 스프링-편향된 위치에서 2개의 LS 라인(18, 20)뿐만 아니라 회로(2, 4)의 펌프 압력을 안내하는 펌프 라인(40, 42)을 상호 접속하는 제어 밸브(38)의 매개를 통하여 달성될 수 있다. 상기 제어 밸브(38)는 제어 압력에 의하여 그 통과 위치로 변환될 수 있으며, 이 제어 압력은 오퍼레이터에 의하여 생성되는 제어 신호의 작용으로 검출된다.
도 2에 나타낸 해법에서, 병합축의 병합 비례 밸브(36)는 유압으로 제어된다. 동력 셔블은 그 드라이브의 캐빈에서 복수의 파일럿 제어 장치를 가지고 있으며, 예를 들면, 도 2에서는 붐 및 셔블[파일럿 장치(46)]의 암 및 턴테이블[파일럿 제어 장치(44)를 작동시키기 위한 수동식 파일럿 제어 장치(44, 46)가 제공된다. 주행 구동 장치의 제어는 2개의 밟기식 파일럿 제어 장치(foot-operated pilot control devices)(48, 50)를 통하여 달성되며, 상기 파일럿 제어 장치(48)는 왼쪽 트랙에 연결되어 있고, 파일럿 제어 장치(50)는 오른쪽 트랙에 연결되어 있다.
상기 파일럿 제어 장치는 직접 제어되는 감압 밸브를 기초로 하여 작동된다. 이들 제어 장치의 기능에 대하여는, 문헌, 예를 들면, Bosch Rexroth Data Sheet RD 64 552를 참조한다.
파일럿 제어 장치의 제어 레버를 작동시킴으로써, 작동량에 대응하는 제어 압력은 연결된 컨슈머를 제어하는데 사용되는 출력이다. 도 2에 나타낸 실시예에서, 암을 제어하는 파일럿 제어 장치(44)로부터 출력되는 제어 압력은 파일럿 제어 라인(52)을 통하여 검출되고 병합 비례 밸브(36)의 제어측으로 안내된다. 붐 또는 셔블을 제어하는 파일럿 제어 장치(46)로부터 출력되는 제어 압력 출력 중 최고의 제어 압력은 셔틀 밸브 및 다른 파일럿 제어 라인(54)을 통하여 검출되고, 상기 병합 비례 밸브(36)의 다른 제어면으로 안내된다.
셔틀 밸브 어셈블리(56)의 도움으로, 상기 제어 장치(44, 46)에 의하여 출력되는 최고 제어 압력은 제어 통로(60) 및 변환 밸브(switching valve)(62)를 통하여 셔틀 밸브(64), 및 비교적 높은, 수동으로 미리 선택된 제어 압력이 작용될 수 있는 다른 입구로 분기되고 안내된다. 또한 이들 2 압력 중 더 높은 하나의 압력이 열림 방향으로 작용하는 제어 밸브(38)의 제어면으로 안내된다.
그 기준 위치에서, 상기 변환 밸브(62)는 제어 통로(60)를 탱크와 연결시켜, 상기 파일럿 제어 밸브(48, 50)가 작동되지 않을 때, 상기 제어 밸브(38)는 외부에서 작용되는 제어 압력에 의하여, 예를 들면, "단일-회로 시스템" 스위치를 작동시킴으로써, 2개의 회로(2, 4)를 접속하는 그 변환 위치로만 변환될 수 있다. 상기 변환 밸브(62)의 작동은 셔틀 밸브 어셈블리(58)를 통하여 분기되는 2개의 밟기식 제어 장치(48, 50)에 의하여 출력되는 최고 제어 압력의 도움으로 수행된다. 즉, 2개의 주행 구동 장치가 제어 장치(48, 50)에 의하여 작동되고, 상기 장치가 동시에 작동되면, 상기 변환 밸브(62)는 제어 장치(44, 46)에 의하여 출력되는 최고 제어 압력이 제어 통로(60) 및 셔틀 밸브(64)를 통하여 제어 밸브(38)로 안내되는 통과 위치로 변환되어, 상기 제어 밸브(38)는 병합 비례 밸브(36)에 존재하는 제어 압력 차이에 관계없이 변환될 수 있어 2개의 회로(2, 4)를 접속한다. 상기 변환은 외부로부터 필요한 제어 압력을 작용시킴으로써, 상기한 작동 조건에서, 또는 수동으로 달성될 수 있다.
병합축 및 컨슈머 밸브 축이 도 3의 확대도를 참조함으로써 보다 상세하게 설명된다.
상기 병합 비례 밸브(36)는 회로(2, 4)의 펌프 라인(40 또는 42)과 각각 접속된 2개의 압력 포트(P1, P2)를 가지고 있다. 2개의 압력 포트 사이에, 2개의 병합 포트가 구비되는데, 상기 2개의 병합 포트는 회로의 병합 라인(24) 및 회로(4)의 병합 라인(66)과 접속된다.
또한 상기 병합 비례 밸브(36)는 출구 포트(P'') 및 리턴 포트(return port)(P')를 가지고 있다. 상기 출구 포트(P'')는 입구 포트(P)와 접속되고, 상기 리턴 포트(P')는 병합 압력 보상기(28)의 출구 포트(A)와 접속된다. 상기 포트(P'', P) 사이의 통로의 압력은 제어 라인에 의하여 분기되고 병합 압력 보상기(28)의 열림 방향으로 작용하는 제어면으로 안내된다. 상기 병합 압력 보상기(28)는 부하 압력뿐만 아니라 흔히 구비되지만, 반드시 필요하지는 않는 스프링에 의하여 그 닫힘 방향으로 편향된다. 이 부하 압력은 비례식으로 조절가능한 방향 제어 밸브로서 구현되는 LS 신호전송 밸브(32)에 의하여 분기된다. 상기 LS 신호전송 밸브(32)는 2개의 입구 포트(LS1, LS2) 및 하나의 출구 포트(X)를 가지고 있다. 상기 2개의 입구 포트(LS1, LS2)는 회로(2)의 LS 라인(20) 및 회로(4)의 LS 라인(18)과 각각 접속된다. 상기 출구 포트(X)는 제어 통로를 통하여 병합 압력 보상기(28)의 포트(LS), 및 닫힘 방향으로 작용하는 이 압력 보상기의 제어면과 또한 접속된다. 상기 LS 신호전송 밸브(32)의 제어는 파일럿 제어 라인(52, 54)에 존재하는 제어 압력 차이를 분기함으로써 달성된다. 즉, 상기 LS 신호전송 밸브(32)는 병합 비례 밸브(36)의 밸브 스풀(valve spool)과 동일한 제어 압력 차이를 받게 된다.
상기에서 이미 설명된 바와 같이, 비례 부재(72)뿐만 아니라 유량 조절 오리피스(14)도 비례 밸브(34)에 의하여 형성된다. 상기 비례 밸브(34)는 압력 보상기(16)의 입구 포트(P)와 접속되는 출구 포트(P')뿐만 아니라 압력 포트(P)를 가지고 있다. 상기 출구 포트(P')에 존재하는 압력은 제어 라인을 통하여 열림 방향으로 작용하는 압력 보상기(16)의 제어면으로 안내된다. 반대 방향에서는, 즉 닫힘 방향에서는, 상기 압력 보상기(16)는 LS 라인(20)에 존재하는 부하 압력뿐만 아니라 스프링의 영향도 받게 된다. 또한 상기 압력 보상기(16)는 LS 라인(20)에 접속되는 제어 포트(LS)뿐만 아니라 출구 포트(A)를 가지고 있다. 상기 압력 보상기(16)의 출구 포트(A)는 압력 분기 통로를 통하여 2개의 포트(P'' P''')와 접속된다. 상기 비례 밸브(14)의 탱크 포트(T)는 2개의 회로(2, 4)에 공통된 탱크 통로(74)와 접속된다. 상기 비례 밸브(34)의 제어는 제어 포트(a5, b5)를 통하여 상기 비례 밸브(34)의 제어면으로 안내되는 제어 압력의 도움으로 달성된다. 도시된 기준 위치에서, 상기 포트(A, B, P', P'')는 탱크(T)와 접속되고, 상기 포트(P''')는 차단되어 있다.
도 3에 또한 도시되어 있는 바와 같이, 상기 병합 라인(24)은 압력 보상기(28)의 하류에 도 1의 부하-리테이닝 밸브(21)의 기능을 또한 사용하는 병합 통로(68) 및 체크 밸브(70)를 통하여, 접속 통로(76)의 분기 부분과 함께, 압력 보상기(28)의 하류에 접속된다. 상기 접속 통로(76)는 그에 각각 하나의 부하-리테이닝 밸브(82, 84)를 배치한 2개의 부분 통로(80, 78)로 분기된다. 상기 병합 통로(68)는 상기 부하-리테이닝 밸브(82)와 연결된 포트(P'') 사이의 분기 통로(80)로 열린다.
컨슈머, 예를 들면 동력 셔블의 붐을 제어하기 위하여, 포트(b5)보다 포트(a5)에 더 높은 압력이 작용되어, 비례 밸브(84)의 밸브 스풀이 도 3의 도시에서 상방으로 이동된다. 이 이동 때문에, 상기 포트(P, P')가 서로 접속되고, 상기 유량 조절 오리피스(14)의 대응 개구가 조절된다. 또한 압력 매체는 포트(P')를 통하여 압력 보상기의 포트(P)로 흐르고, 열림 방향으로 압력 보상기에 작용한다. 상기 압력 보상기(16)는 유량 조절 오리피스(14)에 걸쳐서 압력 강하가 부하 압력에 관계없이 일정하게 유지될 수 있는 제어 위치로 조절된다. 즉, 이 제어 위치에서 압력 보상기(16)의 밸브 스풀이 도 3의 도시에서 상방으로 이동되어, 압력 보상기의 포트(P, A) 사이의 접속이 열린다. 또한 압력 매체는 접속 통로(76) 및 분기 통로(80)뿐만 아니라 부하-리테이닝 밸브(82)를 통하여 포트(P'')로 흐르며 또한 작동 포트(A)로부터 붐으로 흐른다. 리턴 압력 매체는 작동 포트(B), 탱크 포트(T), 및 탱크 통로(74)를 통하여 탱크로 다시 안내된다. 붐을 내리기 위하여, 더 높은 제어 압력이 제어 포트(b5)에 대응하게 작용되어, 밸브 스풀이 도 3의 도시에서 하방으로 이동되고 대응하여 상기 붐의 이동 방향이 변경된다.
LIPD 컨슈머 밸브 축의 기본 작용이 알려져 있으므로, 부가적인 설명은 필요하지 않다. 다른 컨슈머 밸브 축은 대응하여 실현되고, 도 2의 도시된 실시예에서, 셔블 및 붐의 컨슈머 밸브 축은 회로(2)에 접속되고, 암의 컨슈머 밸브 축은 회로(4)의 병합 라인(24, 66)과 각각 접속된다. 상기 컨슈머 밸브 축은 작용의 양 방향으로 뿐만 아니라, 더 높은 압력 매체가 요구가 존재하는 방향으로만, 예를 들면 붐의 경우에 들어올리는 방향으로 상기 병합 라인(24, 66)과 접속되지 않는다. 일반적으로, 유압 실린더에 의하여 작동되는 컨슈머의 경우에, 병합은 실린더 쳄버로 안내되는 압력 매체 흐름에 대하여만 발생하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 동력 셔블의 붐이 제어 장치(46)를 작동시킴으로써 작동된다면, 파일럿 제어 라인(54)에서 더 높은 제어 압력은 병합 비례 밸브(36)를 (b)로 지시되는 위치로 이동시키고, 이 작용으로 병합 유량 조절 오리피스(26)가 열린다. 상기 회로의 펌프 라인(42)과 접속되는 상기 병합 비례 밸브(36)의 입구 포트(P2)는 또한 유량 조절 오리피스(26)를 통하여 유량 조절 압력 보상기(28)의 입구 포트(P)와 차례로 접속되는 출구 포트(P'')와 접속된다. 상기 병합 유량 조절 오리피스(26)의 하류의 압력은 열림 방향에서 압력 보상기 피스톤에 작용하여, 상기 압력 보상기 피스톤은 입구 포트(P)가 출구 포트(A)와 접속되는 제어 위치로 이동된다. 또한 상기 압력 매체는 이 출구 포트(A)로부터 포트(P') 및 상기 병합 비례 밸브(36)의 방향성 부재를 통하여 회로의 병합 라인(24)과 접속되는 병합 포트(S1)로 흘러, 병합되는 컨슈머 밸브 축, 즉 본 경우에서는 회로(2)의 붐이 회로(4)로부터 압력 매체를 추가적으로 공급받는다. 붐의 작동시, LS 신호전송 밸브(32)의 피스톤은 파일럿 제어 라인(54)의 더 높은 제어 압력 때문에 도 3에 따른 도시에서 우측으로 이동되어, 상기 회로(4)의 LS 압력이 LS 신호전송 밸브(32)를 통하여 닫힘 위치에서 작용하는 병합 압력 보상기(28)의 제어면으로 안내된다.
상기 회로(4)의 컨슈머의 병합시, 상기 병합 비례 밸브(36)의 스풀은 상기 회로(4)에 병합되는 축을 향하여 전술한 방식으로 대응하게 병합이 발생되는- (a)로 지시되는 위치로 이동된다.
상기 병합 유량 조절 오리피스(26)로부터 하류의 압력이 각각, LS 라인(18 또는 20)의 부하 압력보다 큰 경우에, 상기 병합 압력 보상기(28)의 압력 보상기 피스톤은, 더 높은 압력이 각각 LS 라인(18 또는 20)으로 공급되는 (b)로 지지되는 제어 위치로 이동된다[병합 압력 보상기(28)의 포트(P, LS)가 상호 접속되고, 상기 포트(LS)가 차례로 상기 LS 신호전송 밸브(32)의 포트(X)와 접속된다].
일반적으로, 다음과 주장할 수 있다.
제2 회로로부터 공급되는, 제1 회로, 즉 병합 컨슈머의 부하 압력이 제2 회로의 최고 부하 압력보다도 더 높다면, 상기 병합 압력 보상기(28)는 완전히 열리고 상기 병합 컨슈머의 높은 부하 압력을 제2 회로의 LS 라인에 전달하여, 그 펌프 압력이 발생된다. 따라서 병합이 가능하다. 펌프 압력은 병합 컨슈머의 부하 압력에 의하여 요구되는 정도만 발생된다. 동시에 병합될 수 없는 제1 회로의 다른 컨슈머가 작동되고, 그 부하 압력이 상기 병합 컨슈머의 부하 압력보다 높으면, 더 높은 압력이 제1 회로의 LS 라인에 존재하게 되지만, 제2 회로 중 하나의 회로에는 존재하지 않고, 제2 회로의 펌프 압력에 영향을 받지 않게 된다. 한편, 제1 회로의 병합 컨슈머의 부하 압력이 제2 회로의 최고 부하 압력보다 낮다면, 압력 보상기(28)는 제어 위치에 있게 되고 대응하여 병합 흐름을 교축한다. 제1 회로의 LS 라인의 LS 압력은 제1 회로의 작동 컨슈머의 부하 압력에 의하여만 결정되고 혹시 더 높게 될 수 있는 제2 회로의 LS 압력의 레벨까지 되지 않는다. 불필요한 에너지 손실이 방지된다.
병합축(12)의 적절한 제어에 의하여, 병합은 각각의 컨슈머 밸브 축에 대하여 위상이 어긋나게(out-of-phase) 실행될 수 있다. 상기 위상 이동은 예를 들면, 병합축의 제어 범위를, 제어 스프링의 편향의 적절한 선택을 통하여, 예를 들면, 17 내지 24 사이의 상방으로 이동되는 범위로 조절됨으로써 조절될 수 있고, 상기 컨슈머 밸브 축의 제어 범위는 예를 들면, 6 내지 24bar이다. 즉, 병합은 포트(a4, b4)에서 제어 압력 차이가 17bar보다 큰 경우에만 발생된다. 이 임계값까지, 즉, 17bar보다 낮은 제어 압력 차이에서, 시스템은 이중-회로 시스템으로 작동되고 제어 밸브(38)의 작동에 의하여 단일-회로 시스템으로 단지 변환될 수만 있다.
전술한 실시예에서, 제어 밸브(38) 및 LS 신호전송 밸브(32)는 병합 비례 밸브(36)로부터 각각 형성된다.
도 4에 도시된 실시예에서, 상기 LS 신호전송 밸브(32) 및 제어 밸브(38)의 작용은 병합 비례 밸브(38)에 통합된다. 도 4에 도시된 실시예에서, 컨슈머 밸브 축은 전술한 실시예에서와 같이 실행되는데, 즉, 각 축은 LIPD 유량 조절 오리피스(14) 및 하류의 LIPD 압력 보상기(16)로 실행되고, 일부의 컨슈머 밸브 축{주행 기어, 셔블, 붐[회로(2)]}, 및 암이 병합될 수 있다.
상기 병합 밸브 장치(12)는 차례로 병합 유량 조절 오리피스(26)을 갖는 병합 비례 밸브(136) 및 하류의 병합 압력 보상기(28)를 포함한다. 상기 병합 비례 밸브9136)의 밸브 스풀은 병합을 시작하기 위하여, 제어 포트(a4, b4), 파일럿 제어 라인(52, 54), 및 제어 장치(44, 46)를 통하여 제어 압력 차이를 받게 된다. 명확하게 하기 위하여, 상기 병합 비례 밸브(136)의 변환 기호가 도 4a에 확대하여 도시된다. 따라서, 상기 병합 비례 밸브(136)는 2개의 압력 포트(P1, P2), 병합 포트(S1, S2), 유량 조절 오리피스의 하류에 배치된 포트(P''), 및 방향성 부재의 상류에 배치된 리턴 포트(P')를 구비하고 있다. 또한, 2개의 LS 포트(LS1, LS2) 및 다른 제어 포트(LS)가 구비된다. 상기 두개의 포트(LS1, LS2)는 LS 라인(20, 18)과 각각 접속되고, 병합 포트(S1, S2)는 병합 라인(24, 66)과 접속되며, 상기 2개의 압력 포트(P1, P2)는 펌프 라인(40, 42)과 접속된다.
상기 포트(P'')는 전술한 실시예와 같이, 병합 압력 보상기(28)의 입구 포트(P)로 안내되고, 상기 병합 압력 보상기(28)의 출구(A)는 접속 통로를 통하여 리턴 포트(P')와 접속된다. 상기 병합 비례 밸브(136)의 추가 LS 포트(LS)는 병합 압력 보상기(28)의 LS 포트(LS)와 접속되고, 포트(LS)에 존재하는 제어 압력은 약한 스프링과 공동으로, 닫힘 방향에서 압력 보상기 피스톤에 작용된다. 상기 유량 조절 오리피스(26)의 하류에 압도적인 압력은 다른 제어 라인을 통하여 열림 방향으로 작용하는 압력 보상기 피스톤의 제어면에 안내된다.
상기 병합 비례 밸브(136)는 제어 스프링 장치에 의하여 그 기준 위치(0)로 편향된다. 이 기준 위치에서 모든 포트는 차단되어 있다. 제어 압력을 인가함으로써, 밸브 스풀을 (a), (b)로 지시되는 제어 위치로 이동시킬 수 있어, 유량 조절 오리피스(26)의 열림뿐만 아니라 압력 매체 흐름의 방향도 결정된다. 여기에서는, 병합 비례 밸브(136)의 작용이 도 2에서 더욱 상세하게 설명된 실시예 중의 하나와 일치한다. 이들 제어 위치에 더하여, 상기 병합 비례 밸브(136)는 2개의 포트(P1, P2, LS1, LS2)가 서로 접속되고 모든 다른 모트가 차단되어 있는 제4 변환 위치(c)를 가지고 있다.
도 4에 따르면, 병합 비례 밸브(136)의 밸브 스풀은 2개의 제어 스프링 장치(86, 88)의 매개를 통해 편향되어 있다. 기준 위치를 조절하기 위해서, 이들 제어 스프링 장치가 편향되며, 전술한 바와 같이, 상기 편향은 컨슈머 및 병합축을 작동시킬 때 컨슈머 밸브 축과 병합축 사이에 위상 변화가 존재하도록 선택될 수 있다. 병합 비례 밸브(136)는 제4 위치(c)를 갖는다. 피스톤(90)은 제어 통로(92)의 도움으로 정지되어 유지되며, 오버라이드 밸브(94)는, 예를 들면 30 bar의 높은 제어 압력을 갖는다. 이러한 정지 위치에서, 제어 스프링 장치(88)는 밸브 스풀이 그 기준 위치(0)에 있는 기준 편향 상태에 있게 된다. 오버라이드 밸브(94)의 제어는 셔틀 밸브(96)의 도움을 받아 달성되며, 그 기능은 도 2의 셔틀 밸브(64)의 기능과 대응된다. 즉, 셔틀 밸브(96) 입구 포트는 제어 통로(60)(도 2 참조)에 접속되고 제어 장치(미도시)로 향하는 제어 라인에 연결됨으로써, 제어 압력이 오퍼레이터에 의해 수동으로 발생될 수 있다. 이들 2개의 제어 압력 중 높은 쪽[제어 장치(47, 46, 50, 48)에 의하여 출력되는 최대 제어 압력 또는 수동으로 설정된 제어 압력)이 셔틀 밸브(96)를 통해 오버라이드 밸브(94)의 제어면에 인가되어, 오버라이드 밸브(94)가 리셋 스프링의 힘에 대항하여 (a)로 나타낸 변환 위치로 이동될 수 있으며, 이 때 제어 통로(92)는 탱크(T)와 접속되어 있다. 오버라이드 밸브(94)의 변환 위치(a)에서, 높은 제어 압력을 안내하는 제어 라인(98)은 도 4의 하단에 나타낸 바와 같이 셔틀 밸브(102)로 향하는 다른 제어 통로(100)와 접속되며, 다른 입구 포트는 파일럿 제어 라인(52)과 접속된다. 즉, 다른 제어 통로에 존재하는 2개의 제어 압력 또는 파일럿 제어 라인(52) 중에서 높은 압력이 셔틀 밸브(102)를 통해 포트(a4)로 안내되어 제4 변환 위치(c)의 방향으로 병합 비례 밸브(136)의 제어 스풀 상에 인가된다.
오버라이드 밸브(94)를 변환 위치(a)로 변환하면, 피스톤(90)의 부하가 해제되고 후방 정지부 쪽으로 이동되며, 따라서 제어 스프링 장치(88)의 편향이 감소된다. 제어 라인(98) 내의 제어 압력은 오버라이드 밸브(94)에 의해 다른 제어 통로(100)에 신호를 보내고 셔틀 밸브(102)에 안내된다. 제어 스프링 장치(88) 및 포트(a4)에 존재하는 제어 압력[제어 통로(100) 내의 제어 압력 또는 파일럿 제어 라인(52) 내의 제어 압력]의 해제 결과로써, 밸브 스풀은 2개의 펌프 포트(P1, P2) 및 그에 따른 펌프 라인(40, 42 및 LS1, LS2)이 서로 접속되어 하나의 시스템을 갖는 장치로 변환되는 제4 변환 위치(c)로 이동되며, 이 모드는 예를 들어 장비의 주행 중 및 동시 작동에 필요하다. 즉, 이러한 변환 위치(c)에 의해 도 2의 제어 밸브(38)의 기능은 병합 비례 밸브에서 통합된다.
컨슈머 밸브 축을 병합하기 위해, 병합 비례 밸브(136)는 (a) 또는 (b)로 나타낸 위치 중 한 쪽으로 이동된다. 예를 들어 암과 연결되는 컨슈머 밸브 축(도 2 참조)을 병합하는 경우, 파일럿 제어 장치(44)의 작용에 의해 포트(a4)에는 비교적 높은 제어 압력이 인가되어, 밸브 스풀이 (a)로 나타낸 위치 중 한 쪽으로 이동된다. 밸브 스풀의 축 상 이동은 유량 조절 오리피스(26)의 개방을 결정하며, 이로 인해 펌프 포트(P1) 및 출구 포트(P")가 서로 접속된다. 병합 압력 보상기(28)는 유량 조절 오리피스 하류의 압력에 의해 제어 위치로 되어, 그 입구 포트(P)가 출구 포트(A)와 접속된다. 압력 매체는 병합 압력 보상기의 출구 포트(A)를 통해 리턴 포트(P')로 복귀되고 그로부터 병합 라인(66) 내의 병합 포트(S2)를 통해 병합된 컨슈머(암)로 흐른다. 도 3에 나타낸 예시와 마찬가지로, 병합될 유압 매체는 비례 밸브(34)의 방향성 부재로 안내되는 분기 통로(78 또는 80)를 구비하여 체크 밸브(70)를 통해 연결되는 병합 통로(68)의 도움을 받아 다시 공급되며, 일반적으로 병합은 증가된 압력 매체의 요구가 존재하는 방향으로만 실행된다.
병합 비례 밸브(136)의 위치(a)에서, 2개의 포트(LS1, LS2)가 또한 상호 접속되어, 병합된 회로(2)의 LS 압력이 압력 보상기(28)에 존재한다. 유량 조절 오리피스(26) 하류의 압력이 LS 라인(20)의 부하 압력보다 큰 경우, 압력 보상기(28)는 그 단부 위치로 이동되며, 그 LS 포트는 포트(P)와 접속되어, 높은 압력이 새로운 최대 부하 압력으로서 LS 라인(20)에 신호를 보낸다.
회로(2) 내의 컨슈머의 병합은 유사한 방식으로, 병합 비례 밸브가 (b)로 나타낸 제어 위치로 이동되어 포트(b4)에 높은 제어 압력을 인가함으로써 실현된다.
회로(2)의 복수의 컨슈머가 작용하면, 회로(4)로부터의 연결된 펌프 유동은 병합될 컨슈머 사이에서 독립된 방식으로 부하 압력에 더 이상 분산되지 않게 된다. 병합된 컨슈머가 높은 부하를 가졌더라도 최적의 작용을 보장하기 위해, 비례 밸브(34)의 병합 통로(68) 내부에 일반적으로 저부하를 갖는 컨슈머의 상류에 노즐(138) 또는 다른 조절 수단을 배치할 수 있어, 비례 밸브(34) 내의 방향성 그루브에 의해 보다 간단한 오일 분산이 이루어질 수 있도록 한다.
밸브 어셈블리의 보다 양호한 이해를 위해 몇몇 작동 조건에 대하여 설명한다.
병합 비례 밸브(36, 136)의 밸브 스풀에 대한 편향은 그 제어 범위가 대략 17 내지 24 bar 사이에 있도록 선정되며 주축의 제어 범위가 6 내지 24 bar 사이에 있도록 선택되는 것으로 가정한다.
1) 동력 셔블 장치의 고속 주행 작업을 위해, 파일럿 제어 장치(44, 46)는 암-수축 및 붐-상승 기능을 설정하도록 작동되어 최대 제어 압력이 인가되는데 즉, 컨슈머 밸브 축의 유량 조절 오리피스가 완전히 개방된다. 대략 동일한 제어 압력으로 2개의 파일럿 제어 라인(52, 54)에 공급됨으로써 병합 축은 중심 위치에 유지된다. 2개의 회로(2, 4)는 서로 분리되고, 이중 회로 시스템이 존재하여, 각각의 컨슈머의 상호 작용이 불가능하게 되며, 이것은 셔블을 설정하는 결정적인 작용을 하는 동안에 특히 중요하다. 두개의 컨슈머(암 및 붐)의 속도가 상승되면, 속도에 의한 암 운동에너지 때문에 붐-상승 설정치는 0으로 연속적으로 감소되어야 한다. 즉, 병합 비례 밸브(36, 136)의 제어면에 파일럿 제어 장치(44, 46)의 상이한 조정에 의해 제어 압력 차이가 존재한다. 그리고, 17 bar 이상의 제어 압력 차이로부터 병합이 일어나며, 해방된 압력 매체는 붐 회로[회로(2)]로부터 병합 축을 통해 병합 라인(66)으로 유도되고, 다시 암으로 유도됨으로써, 최대 암 속도가 보장된다.
2) 턴테이블이 작동되고 붐-상승 기능이 설정되는 경우에 2가지 경우를 고려할 수 있다.
a) 병합 축은 파일럿 제어 장치(46)에 의해 조절되는 제어 압력을 받게 되며, 병합 비례 밸브(36)에 작용하는 압력 차이가 17 bar 이상이고, 병합 축이 회로(4)를 회로(2)와 접속시켜, 턴테이블에 의해 먼저 흡수되지 않은 압력 매체의 양은 추가적으로 유량 조절 오리피스(34)의 하류 및 붐 축의 압력 보상기(16)로 공급된다. 이것은 턴테이블의 가속 상태 중에도 일어난다. LS 라인(18)은 도 2 및 도 3에 따른 실시예의 LS 신호전송 밸브, 또는 도 4에 따른 실시예의 병합 비례 밸브(136)의 LS 포트를 통해 압력 보상기(28)와 접속된다.
b) 붐 축에 대하여 어떠한 병합도 바람직하지 않는 경우, 턴테이블의 제어 압력 신호 또는 다른 적절한 제어 신호가 전용 로직(미도시)에 의해 발생되고 병합 축의 포트(a4)에 인가되어, 초기에는 병합이 일어나지 않고, 턴테이블 및 붐을 동작시키는 2개의 회로가 서로 독립적으로 작동될 수 있다. 포트(a4 및 b4)에서의 2개의 제어 압력 사이의 차이가 17 bar를 초과하는 경우에만 2개의 회로가 병합 축을 통해 접속된다. 즉, 소정의 제어 압력 차이가 초과되었을 때만 병합을 허용하는 제어 압력 신호가 로직을 통해 병합 축에 구체적으로 출력된다.
3) 2개의 트랙만이 제어되는 경우, 2개의 회로(2, 4)는, 예를 들어 곤란한 지형으로 고려되는 동안에, 트랙을 동작시키기 위해 파일럿 제어 장치(48, 50)를 통해 병합 축에 어떤 제어 신호도 출력되지 않도록 매우 상이한 제어 압력에서도 분리가 유지된다.
4) 다른 컨슈머가 주행 구동 장치 외에 추가되어야 하는 경우, 직선 주행이 추가로 보장되어야 한다. 도 2에 따른 실시예에서, 변환 밸브(62)는 트랙을 작동시키기 위해 파일럿 제어 장치(48, 50)에 의해 제어 압력 출구를 통해 변환되어, 제어 밸브(38)는 파일럿 제어 장치(44, 46)에 의해 발생되는 제어 압력에 의해, 라인(60) 또는 외부 제어 압력의 인가를 통해 2개의 회로(2, 4)가 단일 회로로 접속되는 위치로 변환되도록 한다.
도 4에 따른 실시예에서, 단일 회로로의 접속은, 오버라이드 밸브(94)가, 파일럿 제어 장치(44, 46)로부터 출력된 제어 압력에 의해 제어 통로(60) 및 셔틀 밸브(96)를 통해 변환되어, 피스톤(90)이 해제되고 병합 비례 밸브(136)의 밸브 스풀이 (c)로 나타낸 제4 변환 위치로 이동되며 2개의 회로(2, 4)가 병합되도록 이루어진다. 전술한 바와 같이, 오버라이드 밸브(94)의 변환은 외부 제어 신호를 인가함으로써 이루어질 수도 있다.
도 5에 따른 실시예는 도 2 및 도 3에 따른 예시에 비해 LS 신호전송 밸브(32)의 상이한 설계만이 다르다. 병합의 경우에 도 2 및 도 3에 따른 LS 신호전송 밸브(32)는 2개의 LS 라인(18, 20)을 분리된 상태로 남기는 한편 병합의 방향에 따라 LS 라인(18) 또는 LS 라인(20)을 압력 보상기(28)의 제어 측과 접속하고, 병합의 경우에 도 5에 따른 LS 신호전송 밸브(32)는 2개의 LS 라인(18)과 LS 라인(20) 사이와, 이들 2개의 라인(18, 20)과 압력 보상기(28)의 하나의 제어 측 사이의 접속을 이룬다. 그러므로, 병합의 경우에 2개의 회로(2, 4)는 항상 2개의 회로(2, 4) 내에서 동작하는 모든 유압 컨슈머의 최고 부하 압력에 의해 결정되는 동일한 압력 레벨에 있게 된다. 입력 회로 내의 압력 레벨이 상승됨에 따라 최고 부하 압력이 출력 회로 내의 압력 레벨보다 낮아지면, 도 5에 따른 실시예는 도 2 내지 도 4에 따른 실시예와 같이 에너지 평형의 관점에서 바람직하지 않아 보인다.
도 6a 및 도 6b에는, 추가 제어 에지를 구비한 압력 보상기에 의해서가 아니라, 예를 들면 셔틀 밸브 체인 또는 체크 밸브(139)에 의해 최고 부하 압력의 선택이 이루어지는 실시예를 위해 하나의 회로로부터 다른 회로로 부하 압력 신호를 발생하는 2개의 다른 실시예를 도시하고 있다. 여기서, 제1 회로의 최고 부하 압력(= LS 압력)이 제2 회로의 최고 부하 압력보다 높은 경우, 입력의 제1 회로로부터 출력의 제2 회로로 최고 부하 압력의 신호 전송이 필요하다. 도 6a에 따르면, LS 신호전송 밸브(32)의 2개의 측방 변환 위치에 있는 2개의 LS 라인(18, 20) 사이에 각각의 체크 밸브(140)가 연결되며, 이들 체크 밸브는 제2 회로의 LS 라인(18)으로부터 제1 회로의 LS 라인(20)으로의 흐름을 차단한다. 제1 회로의 LS 압력이 제2 회로보다 낮은 경우, 제1 회로의 압력은 저레벨로 유지된다. 한편, 제1 회로의 LS 압력이 제2 회로보다 높은 경우, 높은 LS 압력은 제2 회로로 신호를 발생하게 된다.
도 6b의 다른 예에 따르면, 압력 보상기(28)의 일 제어측의 제2 회로의 LS 라인과의 접속 및 제1 회로의 높은 LS 압력의 제2 회로에 대한 신호전송 기능이 2개의 밸브(32, 33)로 분할된다. LS 신호전송 밸브(32)는 도 2 및 도 3에 따른 실시예 중 하나와 동일하다. LS 관통 연결 밸브(33)는 LS 신호전송 밸브(32)와 동시에 동작하고, 병합의 방향에 따라 2개의 LS 라인(18, 20) 사이에서 하나 또는 다른 체크 밸브(140)를 연결한다.
도 6a 및 도 6b에 따른 2개의 다른 예에서, 제1 회로의 LS 압력은 또한 병합된 컨슈머의 부하 압력이 낮으면 제2 회로에 신호전송되지만, 제1 회로의 LS 압력이 제2 회로의 LS 압력보다 높다. 그러나, 이것은 병합된 컨슈머의 부하 압력과 도 2 내지 도 4에 따른 실시예와 같은 제2 회로의 LS 압력 사이의 비교의 문제일 뿐이며, 병합된 컨슈머의 최고 부하 압력이 별도로 선택되고 다양한 이송 펌프로 유도되는 LS 라인과는 별도로 도 6a 및 도 6b의 라인(18, 20)에 인가될 수 있도록 하면 된다.
이상, 차량, 구체적으로는 크롤러 장치의 컨슈머를 제어하기 위한 유압 이중-회로 시스템을 설명하였으며, 2개의 회로는 병합 밸브 장치의 도움으로 선택된 컨슈머에 병합될 수 있다. 컨슈머의 압력 매체 공급은 LIPD 유량 조절 오리피스 및 LIPD 압력 보상기를 통해 이루어진다. 병합 밸브 장치는, 병합된 흐름이 병합된 회로로부터 유량 조절 오리피스 하류에 위치하는 다른 회로로 공급되도록 설계되고, 병합은 오직 비교적 늦게, 즉 병합된 컨슈머와 위상이 어긋나게 일어난다.
본 발명은 차량, 특히 무한궤도 장치의 컨슈머(consumers)를 제어하는 유압 이중-회로 시스템에 이용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 각 유압 회로(2, 4)에 최고 부하 압력에 따라 작동되는 가변 용적식 펌프(6, 7)가 연결되어, 연결된 컨슈머가 압력 매체를 공급받을 수 있고, 하나의 회로(2, 4)의 펌프(6, 7)가 압력 매체를 다른 회로(4, 2)로 이송하도록, 2개의 회로(2, 4)가 병합 밸브 장치(12)를 통하여 서로 접속될 수 있어, 상기 회로(4, 2)에 접속되는 적어도 하나의 컨슈머가 두개의 펌프(6, 7)에 의하여 압력 매체를 공급받을 수 있고, 유량 조절 오리피스(14) 및 압력 보상기(16)를 갖는 LIPD(부하-비의존형 압력 분배) 밸브 어셈블리가 상기 컨슈머에 연결되는 차량, 특히 크롤러(crawler) 장치의 컨슈머(consumers)를 제어하는 유압 이중-회로 시스템으로서,
    상기 병합 밸브 장치(12)에 의하여, 압력 매체가 병합 라인(24, 66)을 통하여 상기 유량 조절 오리피스(14) 및 병합된 컨슈머의 압력 보상기(16)로부터 하류에 회로(2, 4)에 부가된 펌프로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 유압 이중-회로 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 병합 라인(24, 66)은 유량 조절 오리피스(14)로부터 하류 및 상기 유량 조절 오리피스(14)를 형성하는 비례 밸브(34)의 방향성 부재(directional member)로부터 상류에서 분기되는 것을 특징으로 하는 유압 이중-회로 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 병합 밸브 장치(12)는 하류의 병합 압력 보상기(28)를 갖는 병합 비례 밸브(36)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유압 이중-회로 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 병합 비례 밸브(36)는 제어 압력에 의하여 작용됨으로써 유압적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 유압 이중-회로 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어 압력이 파일럿 제어 장치(44, 46, 48, 50)의 작동으로 또는 다수의 다른 로직에 따라 상기 병합 비례 밸브(36)에 인가되는 것을 특징으로 하는 유압 이중-회로 시스템.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 병합 밸브 장치(12)는 LS 신호전송 밸브(32)를 구비하여, 회로(2, 4)의 최고 부하 압력이 상기 병합 압력 보상기(28)의 제어측에 인가되는 것을 특징으로 하는 유압 이중-회로 시스템.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 병합 밸브 장치(12)는 상기 병합 비례 밸브(36)외에 추가로 제어 밸브(38)를 포함하여, 펌프 압력 및 부하 압력을 안내하는 상기 2개의 회로(2, 4)의 라인(40, 42; 18, 20)이 제어 신호에 따라 서로 접속될 수 있는 것을 특징으로 하는 유압 이중-회로 시스템.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 LS 신호전송 밸브(32) 및/또는 제어 밸브(38)의 작용은 병합 비례 밸브(136)에 통합되는 것을 특징으로 하는 유압 이중-회로 시스템.
  9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨슈머에 연결된 비례 밸브(34) 및 상기 병합 비례 밸브(36)의 메인 스풀이 제어 스프링의 도움으로 기준 위치로 편향되어 있고, 상기 병합 비례 밸브(36)에 연결된 제어 스프링의 편향은 상기 컨슈머에 연결된 비례 밸브(34)의 편향보다 큰 것을 특징으로 하는 유압 이중-회로 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 병합된 컨슈머(8, 10)에 대한 공급이 스로틀링 수단(138)에 의하여 달성되는 것을 특징으로 하는 유압 이중-회로 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    오버라이드 밸브(override valve)(24)를 포함하여, 밸브 스풀이 2개의 회로(2, 4)가 서로 접속되는 미리 설정된 단부 위치(c)로 이동될 수 있도록, 제어 신호가 상기 병합 비례 밸브(136)에 인가될 수 있는 것을 특징으로 하는 유압 이중-회로 시스템.
  12. 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨슈머로부터 상류에 부하-리테이닝 밸브(load-retaining valve)(82, 84)가 배치되고, 상기 병합 라인(24, 66)이 상기 부하-리테이닝 밸브와 상기 비례 밸브(34)의 방향성 부재 사이에서 분기되는 것을 특징으로 하는 유압 이중-회로 시스템.
  13. 각 유압 회로(2, 4)에 최고 부하 압력에 따라 작동되는 가변 용적식 펌프(6, 7)가 연결되어, 연결된 컨슈머가 압력 매체를 공급할 수 있고, 하나의 회로(2, 4)의 펌프(6, 7)가 압력 매체를 다른 회로(4, 2)로 이송하도록, 2개의 회로(2, 4)가 병합 밸브 장치(12)를 통하여 서로 접속될 수 있어, 상기 회로(4, 2)에 접속되는 적어도 하나의 컨슈머가 두개의 펌프(6, 7)에 의하여 압력 매체를 공급할 수 있고, 유량 조절 오리피스(14) 및 압력 보상기(16)를 갖는 LIPD(부하-비의존형 압력 분배) 밸브 어셈블리가 상기 컨슈머에 연결되는 차량, 특히 크롤러(crawler) 장치의 컨슈머(consumers)를 제어하는 유압 이중-회로 시스템으로서,
    상기 병합 밸브 장치(12)는 상기 컨슈머를 작동시키는 제어 장치(44, 46; 50, 48)에 의하여 생성되는 제어 신호에 따라, 및 로직의 도움으로 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 유압 이중-회로 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 병합 밸브 장치(12)는 병합 유량 조절 오리피스(26) 및 병합 압력 보상기(28)를 구비하고,
    상기 병합 유량 조절 오리피스(26)는 제어 압력 또는 제어 압력 차이에 의하여 병합을 시작하도록 열린 위치로 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 유압 이중-회로 시스템.
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