KR20150108898A - 건설 기계의 유압 구동 장치 - Google Patents

건설 기계의 유압 구동 장치 Download PDF

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야스타카 츠루가
요시후미 다케바야시
가즈시게 모리
나츠키 나카무라
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히다치 겡키 가부시키 가이샤
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Abstract

최대의 요구 유량이 큰 2개의 액추에이터를 동시에 구동하는 복합 조작 시에, 압력 보상 밸브의 스로틀 압력 손실에 의한 불필요한 에너지 소비를 억제하면서, 2개의 액추에이터에 요구되는 여러 가지의 유량 밸런스에 유연하게 대응하기 위해, 붐 실린더(3a)의 요구 유량이 소정 유량보다 작은 경우에는, 붐 실린더(3a)를 싱글 플로우 타입의 메인 펌프(202)로부터 토출되는 압유에 의해서만 구동하고, 소정 유량보다 큰 경우에는, 당해 압유와 스플릿 플로우 타입의 메인 펌프(201)의 제 1 토출 포트(102a)로부터 토출되는 압유를 합류하여 구동하며, 아암 실린더(3b)의 요구 유량이 소정 유량보다 작은 경우에는, 아암 실린더(3b)를 스플릿 플로우 타입의 메인 펌프(102)의 제 2 토출 포트(102b)로부터 토출되는 압유에 의해서만 구동하고, 소정 유량보다 큰 경우에는, 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)의 양방으로부터 토출되는 압유를 합류하여 구동한다.

Description

건설 기계의 유압 구동 장치{HYDRAULIC DRIVE SYSTEM FOR CONSTRUCTION MACHINE}
본 발명은, 유압식 셔블 등의 건설 기계의 유압 구동 장치에 관련된 것이고, 특히, 2개의 토출 포트를 가지며 또한 단일의 펌프 레귤레이터(펌프 제어 장치)에 의해 토출 유량이 제어되는 펌프 장치를 구비함과 함께, 펌프 장치의 토출압이 복수의 액추에이터의 최고 부하압보다 높아지도록 제어되는 로드 센싱 시스템을 구비한 건설 기계의 유압 구동 장치에 관한 것이다.
유압 펌프(메인 펌프)의 토출압이 복수의 액추에이터의 최고 부하압보다 목표 차압만큼 높아지도록 유압 펌프의 토출 유량을 제어하는 로드 센싱 시스템을 구비한 것이, 유압 셔블과 같은 건설 기계의 유압 구동 장치로서 널리 이용되고 있다.
특허문헌 1에는, 그러한 로드 센싱 시스템을 구비한 건설 기계의 유압 구동 장치에 있어서, 제 1 액추에이터군 및 제 2 액추에이터군에 대응하여 제 1 및 제 2의 2개의 유압 펌프를 설치한 2 펌프 로드 센싱 시스템이 기재되어 있다. 이 2 펌프 로드 센싱 시스템에서는, 2개의 유압 펌프 중, 일방의 유압 펌프의 최대 용량을 타방의 유압 펌프의 최대 용량보다 크게 하고, 일방의 유압 펌프의 최대 용량을 최대 요구 유량이 가장 큰 액추에이터(아암 실린더를 상정)를 구동 가능한 용량으로 설정함과 함께, 타방의 유압 펌프의 토출 유량에 의해 특정한 액추에이터(붐 실린더를 상정)를 구동하도록 구성하고 있다. 또, 상기 일방의 유압 펌프측에 합류 밸브를 설치하고, 최대 요구 유량이 가장 큰 액추에이터(아암 실린더를 상정)의 요구 유량이 적을 때만, 특정한 액추에이터(붐 실린더를 상정)의 요구 유량이 클 때에는, 합류 밸브를 개재하여 일방의 유압 펌프의 토출 유량을 타방의 유압 펌프의 토출 유량에 합류하여 특정한 액추에이터(붐 실린더를 상정)에 공급 가능하게 하고 있다.
특허문헌 2에는, 2개의 유압 펌프를 이용하는 대신에, 2개의 토출 포트를 갖는 스플릿 플로우 타입의 유압 펌프를 이용하여, 제 1 토출 포트 및 제 2 토출 포트의 토출 유량을 제 1 액추에이터군 및 제 2 액추에이터군의 각각의 최대 부하압에 의거하여 각각 독립적으로 제어할 수 있도록 한 2 펌프 로드 센싱 시스템이 기재되어 있다. 이 시스템에 있어서도, 2개의 토출 포트의 토출 유로 사이에 분·합류 전환 밸브(주행 독립 밸브)를 설치하고, 주행만 하는 경우 혹은 주행하면서 도저(dozer) 장치를 사용하는 경우 등에는, 분·합류 전환 밸브를 분류 위치로 전환하여 2개의 토출 포트의 토출 유량을 독립적으로 액추에이터에 공급하며, 붐 실린더, 아암 실린더 등의 주행이나 도저 이외의 액추에이터를 구동할 때는, 분·합류 전환 밸브를 합류 위치로 전환하여 2개의 토출 포트의 토출 유량을 합류하여 액추에이터에 공급할 수 있도록 하고 있다.
일본 공개특허 특개2011-196438호 공보 일본 공개특허 특개2012-67459호 공보
특허문헌 1에서 지적되어 있는 바와 같이, 통상의 1 펌프 로드 센싱 시스템을 구비한 유압 구동 장치에서는, 유압 펌프의 토출압은 항상 복수의 액추에이터의 최고 부하압보다 어떤 설정압분만큼 높아지도록 제어되기 때문에, 부하압이 높은 액추에이터와 부하압이 낮은 액추에이터를 복합하여 구동하는 경우(예를 들면, 붐 상승(부하압:고(高))과 아암 클라우드(부하압:저(低)) 조작을 동시에 행하는, 소위 수준 평활 동작을 행한 경우 등)에는, 유압 펌프의 토출압은 붐 실린더의 높은 부하압보다 어떤 설정압분만큼 높아지도록 제어된다. 이때, 부하압이 낮은 아암 실린더로 유량이 지나치게 흐르는 것을 막기 위해 설치된 아암 실린더 구동용의 압력 보상 밸브가 좁혀지므로, 이 압력 보상 밸브의 압력 손실 때문에 불필요한 에너지를 소비하고 있었다.
특허문헌 1에 기재된 2 펌프 로드 센싱 시스템을 구비한 유압 구동 장치에서는, 아암 실린더 구동용의 유압 펌프와 붐 실린더 구동용의 유압 펌프를 각각 설치하여 분리함으로써, 수준 평활 동작 등에서, 부하압이 낮은 아암 실린더 구동용의 압력 보상 밸브에 의한 스로틀 압력 손실을 저감하여, 불필요한 에너지 소비를 막을 수 있다.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 2 펌프 로드 센싱 시스템에는 이하와 같은 다른 문제가 있다.
유압 셔블의 굴삭 동작에 있어서, 수준 평활 동작은 붐 실린더 소(小)유량+아암 실린더 대(大)유량의 조합이다. 그러나, 유압 셔블에 있어서, 붐 실린더와 아암 실린더는 모두 최대의 요구 유량이 다른 액추에이터에 비해 큰 액추에이터이고, 유압 셔블의 실제의 굴삭 동작에서는, 붐 실린더가 대유량이 되는 복합 동작도 있다. 예를 들면 버킷 굴삭 후, 붐 상승을 최대 스피드로 행하면서(붐 상승 풀(full) 조작) 아암 클라우드를 미(微)조작하는 버킷 스크랩핑(scraping) 동작에서는, 붐 실린더 대유량+아암 실린더 소유량의 조합이 된다. 또, 경사면 상측에 유압 셔블의 본체를 수평으로 배치하고, 거기서부터, 경사면의 골측으로부터 마루측(상측)을 향해 버킷 클로 끝부분을 비스듬하게 이동시키는, 소위 경사면 상측으로부터의 경사 당김 동작에서는, 통상, 아암 조작 레버는 풀 입력, 붐 조작 레버는 하프 입력이며, 붐 실린더 중간 유량+아암 실린더 대유량의 조합이 된다. 또, 이 경사 당김 동작에서는, 붐 상승의 조작량은 경사면의 각도와 경사면에 대한 아암 각도(차체와 버킷 선단(先端)의 거리)에 의해 변화되고, 그것에 따라 붐 실린더 유량은 중간 유량과 대유량의 사이에서 변화된다.
특허문헌 1에서는, 일방의 유압 펌프측에 합류 밸브를 설치하고, 아암 실린더의 요구 유량이 적을 때만, 붐 실린더의 요구 유량이 증가한 경우에 일방의 유압 펌프의 토출 유량을 타방의 유압 펌프의 토출 유량에 합류하여 붐 실린더에 공급 가능하게 하고 있다. 그러나, 이러한 회로 구성에 의해 버킷 굴삭 후의 버킷 스크랩핑 동작을 행한 경우, 붐 실린더에 공급되는 압유의 유량은 버킷 스크랩핑 동작을 재빠르게 행하는데에 필요한 유량에 도달하지 않는 경우가 있어, 붐 속도가 늦어진다는 문제가 있다.
또, 아암 실린더의 요구 유량이 클 때는 합류 밸브는 폐쇄되기 때문에, 붐 실린더에는 소용량측의 유압 펌프의 압유밖에 공급할 수 없다. 이 때문에, 붐 실린더의 요구 유량이 중간 유량 이상이 되는 경사면 상측으로부터의 경사 당김 동작을 행할 수 없었다.
이와 같이 특허문헌 1에서는, 수준 평활 동작이라는 특정한 복합 동작에 대해서는 붐 실린더와 아암 실린더에 요구되는 유량 밸런스가 얻어지지만, 붐 실린더에 중간 유량 이상의 유량이 요구되는 복합 동작에 대해서는, 필요한 유량 밸런스가 얻어지지 않아, 적절한 복합 동작을 행할 수 없거나, 복합 동작 그 자체를 행할 수 없다는 문제가 있었다.
특허문헌 2에 기재된 로드 센싱 시스템에 있어서는, 주행 및/또는 도저 장치를 사용하는 경우 이외에는, 2개의 토출 포트의 토출 유량을 합류시켜 액추에이터를 구동하기 때문에, 그때의 유압 회로의 형태는 1펌프의 유압 회로와 실질적으로 동일해진다. 이 때문에 통상의 1 펌프 로드 센싱 시스템을 구비한 유압 구동 장치와 마찬가지로, 부하압이 높은 액추에이터와 부하압이 낮은 액추에이터를 복합되어 구동하는 복합 조작 시에, 압력 보상 밸브의 압력 손실 때문에 불필요한 에너지 소비가 발생한다는 기본적인 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 최대의 요구 유량이 큰 2개의 액추에이터를 동시에 구동하는 복합 조작 시에, 압력 보상 밸브의 스로틀 압력 손실에 의한 불필요한 에너지 소비를 억제하면서, 2개의 액추에이터에 요구되는 여러 가지의 유량 밸런스에 유연하게 대응할 수 있는 건설 기계의 유압 구동 장치를 제공하는 데에 있다.
(1) 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 제 1 토출 포트 및 제 2 토출 포트를 갖는 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치와, 제 3 토출 포트를 갖는 싱글 플로우 타입의 제 2 펌프 장치와, 상기 제 1 및 제 2 펌프 장치의 상기 제 1∼제 3 토출 포트로부터 토출된 압유에 의해 구동되는 복수의 액추에이터와, 상기 제 1∼제 3 토출 포트로부터 상기 복수의 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 복수의 유량 제어 밸브와, 상기 복수의 유량 제어 밸브의 전후 차압을 각각 제어하는 복수의 압력 보상 밸브와, 상기 제 1 및 제 2 토출 포트의 고압측의 토출압이, 상기 제 1 및 제 2 토출 포트로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 액추에이터의 최고 부하압보다 목표 차압만큼 높아지도록 상기 제 1 펌프 장치의 용량을 제어하는 제 1 로드 센싱 제어부를 갖는 제 1 펌프 제어 장치와, 상기 제 3 토출 포트의 토출압이, 상기 제 3 토출 포트로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 액추에이터의 최고 부하압보다 목표 차압만큼 높아지도록 상기 제 2 펌프 장치의 용량을 제어하는 제 2 로드 센싱 제어부를 갖는 제 2 펌프 제어 장치를 구비하고, 상기 복수의 액추에이터는, 다른 액추에이터보다 최대의 요구 유량이 큰 제 1 및 제 2 액추에이터를 포함하며, 상기 제 1 액추에이터의 요구 유량이 소정 유량보다 작은 경우에는, 상기 제 1 액추에이터를 상기 싱글 플로우 타입의 제 2 펌프 장치의 상기 제 3 토출 포트로부터 토출되는 압유에 의해서만 구동하고, 상기 제 1 액추에이터의 요구 유량이 상기 소정 유량보다 큰 경우에는, 상기 싱글 플로우 타입의 제 2 펌프 장치의 상기 제 3 토출 포트로부터 토출되는 압유와 상기 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치의 상기 제 1 및 제 2 토출 포트의 일방으로부터 토출되는 압유를 합류하여 상기 제 1 액추에이터를 구동하도록, 상기 제 1 펌프 장치의 제 1 토출 포트 및 상기 제 2 펌프 장치의 제 3 토출 포트와 상기 제 1 액추에이터를 접속하며, 상기 제 2 액추에이터의 요구 유량이 소정 유량보다 작은 경우에는, 상기 제 2 액추에이터를 상기 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치의 상기 제 1 및 제 2 토출 포트의 타방으로부터 토출되는 압유에 의해서만 구동하고, 상기 제 2 액추에이터의 요구 유량이 상기 소정 유량보다 큰 경우에는, 상기 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치의 상기 제 1 및 제 2 토출 포트의 양방으로부터 토출되는 압유를 합류하여 상기 제 2 액추에이터를 구동하도록, 상기 제 1 펌프 장치의 제 1 및 제 2 토출 포트와 상기 제 2 액추에이터를 접속한 것으로 한다.
이와 같이 구성한 본 발명에 있어서는, 제 1 액추에이터(예를 들면 붐 실린더)의 요구 유량이 소유량이고, 제 2 액추에이터(예를 들면 아암 실린더)의 요구 유량이 대유량인 복합 동작(예를 들면 수준 평활 동작)에서는, 제 2 액추에이터에 제 1 토출 포트와 제 2 토출 포트로부터 제 2 액추에이터가 요구하는 대유량이 공급되며, 제 1 액추에이터(예를 들면 붐 실린더)의 요구 유량이 대유량이고, 제 2 액추에이터(예를 들면 아암 실린더)의 요구 유량이 소유량인 복합 동작(예를 들면 버킷 스크랩핑 동작)에서는, 제 1 액추에이터에 제 1 토출 포트와 제 3 토출 포트로부터 제 1 액추에이터가 요구하는 대유량이 공급되며, 제 1 액추에이터(예를 들면 붐 실린더)의 요구 유량이 중간 유량 이상이고, 제 2 액추에이터(예를 들면 아암 실린더)의 요구 유량이 대유량인 복합 동작(예를 들면 경사면 상측으로부터의 경사 당김 동작)에서는, 제 1 액추에이터에 제 1 토출 포트와 제 3 토출 포트로부터 제 1 액추에이터가 요구하는 중간 유량 이상의 유량이 공급되며, 제 2 액추에이터에 제 1 토출 포트와 제 2 토출 포트로부터 제 2 액추에이터가 요구하는 대유량이 공급된다.
이와 같이 최대의 요구 유량이 큰 2개의 액추에이터를 동시에 구동하는 복합 조작 시에, 2개의 액추에이터에 요구되는 여러 가지의 유량 밸런스에 유연하게 대응할 수 있다.
또, 제 1 액추에이터와 제 2 액추에이터의 요구 유량이 모두 중간 유량 이상이 되는 복합 동작 이외의 복합 동작에서는, 제 1 액추에이터와 제 2 액추에이터는 각각 별개의 토출 포트로부터의 압유에 의해 구동되고, 제 1 액추에이터와 제 2 액추에이터의 요구 유량이 모두 중간 유량 이상이 되는 복합 동작에 있어서도, 제 3 토출 포트와 제 2 토출 포트에 대해서는, 제 1 액추에이터와 제 2 액추에이터는 각각 별개의 토출 포트로부터의 압유에 의해 구동되기 때문에, 저(低)부하측 액추에이터의 압력 보상 밸브에서의 스로틀 압력 손실에 의한 불필요한 에너지 소비를 억제할 수 있다.
(2) 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는, 상기 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치는 상기 제 1 및 제 2 토출 포트로부터 동일한 유량의 압유를 토출하도록 구성되고, 상기 복수의 액추에이터는, 동시에 구동되고 또한 그때 공급 유량이 동등해짐으로써 소정의 기능을 달성하는 제 3 및 제 4 액추에이터를 포함하며, 상기 제 3 액추에이터를, 상기 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치의 상기 제 1 및 제 2 토출 포트의 일방으로부터 토출되는 압유에 의해 구동하고, 상기 제 4 액추에이터를, 상기 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치의 상기 제 1 및 제 2 토출 포트의 타방으로부터 토출되는 압유에 의해 구동하도록, 상기 제 1 펌프 장치의 제 1 및 제 2 토출 포트와 상기 제 3 및 제 4 액추에이터를 접속한다.
이에 따라 제 1 및 제 2 토출 포트로부터 같은 유량의 압유가 각각의 압유 공급로에 토출되고, 제 3 및 제 4 액추에이터(예를 들면 좌우의 주행 모터)에 항상 등량(等量)의 압유를 공급하여, 제 3 및 제 4 액추에이터에 확실하게 소정의 기능을 달성시킬 수 있다.
(3) 상기 (2)에 있어서, 바람직하게는, 상기 제 1 펌프 제어 장치는, 상기 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치의 상기 제 1 토출 포트의 토출압이 유도되는 제 1 토크 제어용의 액추에이터와, 상기 제 2 토출 포트의 토출압이 유도되는 제 2 토크 제어용의 액추에이터를 갖고, 상기 제 1 및 제 2 토크 제어용의 액추에이터에 의해, 상기 제 1 토출 포트의 토출압과 상기 제 2 토출 포트의 토출압의 평균 압력이 높아짐에 따라 제 1 펌프 장치의 용량을 감소시킨다.
이에 따라 하나의 펌프에 의해 제 3 및 제 4 액추에이터(예를 들면 좌우의 주행 모터)를 구동하는 경우에 비해, 토크 제어(마력 제어)에 의해 유량이 제한되기 어려워져, 작업 효율이 크게 저하되지 않고 제 3 및 제 4 액추에이터는 소정의 기능(예를 들면 주행 스티어링)을 달성할 수 있다.
(4) 상기 (2) 또는 (3)에 있어서, 바람직하게는, 상기 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치의 상기 제 1 토출 포트에 접속되는 제 1 압유 공급로와 상기 제 2 토출 포트에 접속되는 제 2 압유 공급로의 사이에 접속되고, 상기 제 3 및 제 4 액추에이터와 상기 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치에 의해 구동되는 그 밖의 액추에이터가 동시에 구동될 때는 연통 위치로 전환되며, 그 이외일 때는 차단 위치로 전환되는 전환 밸브를 추가로 구비한다.
이에 따라 제 3 및 제 4 액추에이터(예를 들면 좌우의 주행 모터)와 그 밖의 액추에이터가 동시에 구동되는 복합 동작(예를 들면 주행 복합 동작)에서는, 제 1 펌프 장치의 제 1 토출 포트와 제 2 토출 포트는 하나의 펌프로서 기능하기 때문에, 제 3 및 제 4 액추에이터와 그 밖의 액추에이터에 필요한 유량을 공급하는 것이 가능해져, 양호한 복합 조작성을 얻을 수 있다.
(5) 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는, 상기 복수의 유량 제어 밸브는, 상기 제 2 펌프 장치의 제 3 토출 포트에 접속된 제 3 압유 공급로를 상기 제 1 액추에이터에 접속하는 유로에 설치된 제 1 유량 제어 밸브와, 상기 제 1 펌프 장치의 제 1 토출 포트에 접속된 제 1 압유 공급로를 상기 제 1 액추에이터에 접속하는 유로에 설치된 제 2 유량 제어 밸브와, 상기 제 1 펌프 장치의 제 2 토출 포트에 접속된 제 2 압유 공급로를 상기 제 2 액추에이터에 접속하는 유로에 설치된 제 3 유량 제어 밸브와, 상기 제 1 펌프 장치의 제 1 토출 포트에 접속된 상기 제 1 압유 공급로를 상기 제 2 액추에이터에 접속하는 유로에 설치된 제 4 유량 제어 밸브를 포함하고, 상기 제 1 및 제 3 유량 제어 밸브는, 스풀 스트로크가 증가함에 따라 개구 면적이 증가하고, 중간 스트로크에서 최대 개구 면적이 되며, 그 후, 최대의 스풀 스트로크까지 최대 개구 면적이 유지되도록 개구 면적 특성을 설정하고, 상기 제 2 및 제 4 유량 제어 밸브는, 스풀 스트로크가 중간 스트로크로가 될 때까지는 개구 면적은 제로이고, 스풀 스트로크가 상기 중간 스트로크를 초과하여 증가함에 따라 개구 면적이 증가하며, 최대의 스풀 스트로크의 직전에 최대 개구 면적이 되도록 개구 면적 특성을 설정한다.
이에 따라 상기 (1)에서 기술한 제 1∼제 3 토출 포트와 제 1 및 제 2 액추에이터의 접속 구성(제 1 액추에이터의 요구 유량이 소정 유량보다 작은 경우에는, 제 1 액추에이터를 싱글 플로우 타입의 제 2 펌프 장치의 제 3 토출 포트로부터 토출되는 압유에 의해서만 구동하고, 제 1 액추에이터의 요구 유량이 소정 유량보다 큰 경우에는, 싱글 플로우 타입의 제 2 펌프 장치의 제 3 토출 포트로부터 토출되는 압유와 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치의 제 1 및 제 2 토출 포트의 일방으로부터 토출되는 압유를 합류하여 제 1 액추에이터를 구동함과 함께, 제 2 액추에이터의 요구 유량이 소정 유량보다 작은 경우에는, 제 2 액추에이터를 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치의 제 1 및 제 2 토출 포트의 타방으로부터 토출되는 압유에 의해서만 구동하며, 제 2 액추에이터의 요구 유량이 소정 유량보다 큰 경우에는, 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치의 제 1 및 제 2 토출 포트의 양방으로부터 토출되는 압유를 합류하여 제 2 액추에이터를 구동하는 구성)을 실현할 수 있다.
(6) 상기 (1)∼(5)에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 액추에이터는, 예를 들면 각각, 유압 셔블의 붐 및 아암을 구동하는 붐 실린더 및 아암 실린더이다.
이에 따라 유압 셔블의 붐 실린더와 아암 실린더를 동시에 구동하는 복합 조작 시에, 압력 보상 밸브의 스로틀 압력 손실에 의한 불필요한 에너지 소비를 억제하면서, 붐 실린더와 아암 실린더에 요구되는 여러 가지의 유량 밸런스에 유연하게 대응하여, 양호한 복합 조작성을 얻을 수 있다.
(7) 상기 (2)∼(6)에 있어서, 상기 제 3 및 제 4 액추에이터는, 예를 들면 각각, 유압 셔블의 주행체를 구동하는 좌우의 주행 모터이다.
이에 따라 유압 셔블에 있어서 양호한 직진 주행성을 얻을 수 있다. 또, 유압 셔블의 주행 스티어링 동작에서는, 양호한 스티어링 휠링을 실현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 최대의 요구 유량이 큰 2개의 액추에이터를 동시에 구동하는 복합 조작 시에, 압력 보상 밸브의 스로틀 압력 손실에 의한 불필요한 에너지 소비를 억제하면서, 2개의 액추에이터에 요구되는 여러 가지의 유량 밸런스에 유연하게 대응하여, 양호한 복합 조작성을 얻을 수 있다.
또, 유압 셔블의 붐 실린더와 아암 실린더를 동시에 구동하는 복합 조작 시에, 압력 보상 밸브의 스로틀 압력 손실에 의한 불필요한 에너지 소비를 억제하면서, 붐 실린더와 아암 실린더에 요구되는 여러 가지의 유량 밸런스에 유연하게 대응하여, 양호한 복합 조작성을 얻을 수 있다.
또한, 유압 셔블의 양호한 직진 주행성을 얻을 수 있다. 또, 유압 셔블의 주행 스티어링 동작에서는, 양호한 스티어링 휠링을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 유압 셔블(건설 기계)의 유압 구동 장치를 나타내는 도면이다.
도 2a는 붐 실린더 및 아암 실린더 이외의 액추에이터의 유량 제어 밸브의 각각의 미터 인(meter-in) 통로의 개구 면적 특성을 나타내는 도면이다.
도 2b는 붐 실린더의 메인 및 어시스트 유량 제어 밸브 및 아암 실린더의 메인 및 어시스트 유량 제어 밸브의 각각의 미터 인 통로의 개구 면적 특성(상측)과, 붐 실린더의 메인 및 어시스트 유량 제어 밸브 및 아암 실린더의 메인 및 어시스트 유량 제어 밸브의 미터 인 통로의 합성 개구 면적 특성(하측)을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 유압 구동 장치가 탑재되는 건설 기계인 유압 셔블의 외관을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 유압 셔블(건설 기계)의 유압 구동 장치를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 따라 설명한다.
<제 1 실시형태>
∼구성∼
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 유압 셔블(건설 기계)의 유압 구동 장치를 나타내는 도면이다.
도 1에 있어서, 본 실시형태의 유압 구동 장치는, 원동기(예를 들면 디젤 엔진)(1)와, 그 원동기(1)에 의해 구동되고, 제 1 및 제 2 압유 공급로(105, 205)에 압유를 토출하는 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)를 갖는 스플릿 플로우 타입의 가변 용량형 메인 펌프(102)(제 1 펌프 장치)와, 원동기(1)에 의해 구동되고, 제 3 압유 공급로(305)에 압유를 토출하는 제 3 토출 포트(202a)를 갖는 싱글 플로우 타입의 가변 용량형 메인 펌프(202)(제 2 펌프 장치)와, 메인 펌프(102)의 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b) 및 메인 펌프(202)의 제 3 토출 포트(202a)로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 복수의 액추에이터(3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h)와, 제 1∼제 3 압유 공급로(105, 205, 305)에 접속되고, 메인 펌프(102)의 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b) 및 메인 펌프(202)의 제 3 토출 포트(202a)로부터 복수의 액추에이터(3a∼3h)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 컨트롤 밸브 유닛(4)과, 메인 펌프(102)의 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)의 토출 유량을 제어하기 위한 레귤레이터(112)(제 1 펌프 제어 장치)와, 메인 펌프(202)의 제 3 토출 포트(202a)의 토출 유량을 제어하기 위한 레귤레이터(212)(제 2 펌프 제어 장치)를 구비하고 있다.
컨트롤 밸브 유닛(4)은, 제 1∼제 3 압유 공급로(105, 205, 305)에 접속되고, 메인 펌프(102)의 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b), 메인 펌프(202)의 제 3 토출 포트(202a)로부터 복수의 액추에이터(3a∼3h)에 공급되는 압유의 유량을 제어하는 복수의 유량 제어 밸브(6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h, 6i, 6j)와, 복수의 유량 제어 밸브(6a∼6j)의 전후 차압이 목표 차압과 같아지도록 복수의 유량 제어 밸브(6a∼6j)의 전후 차압을 각각 제어하는 복수의 압력 보상 밸브(7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h, 7i, 7j)와, 복수의 유량 제어 밸브(6a∼6j)의 스풀과 함께 스트로크하여, 각 유량 제어 밸브의 전환을 검출하기 위한 복수의 조작 검출 밸브(8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8h, 8i, 8j)와, 제 1 압유 공급로(105)에 접속되고, 제 1 압유 공급로(105)의 압력을 설정 압력 이상이 되지 않도록 제어하는 메인 릴리프 밸브(114)와, 제 2 압유 공급로(205)에 접속되고, 제 2 압유 공급로(105)의 압력을 설정 압력 이상이 되지 않도록 제어하는 메인 릴리프 밸브(214)와, 제 3 압유 공급로(305)에 접속되고, 제 3 압유 공급로(305)의 압력을 설정 압력 이상이 되지 않도록 제어하는 메인 릴리프 밸브(314)와, 제 1 압유 공급로(105)에 접속되고, 제 1 압유 공급로(105)의 압력이 제 1 토출 포트(102a)로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 액추에이터의 최고 부하압에 스프링의 설정 압력(소정 압력)을 가산한 압력(언로드 밸브 세트압)보다 높아지면 개방 상태가 되어 제 1 압유 공급로(105)의 압유를 탱크로 되돌리는 언로드 밸브(115)와, 제 2 압유 공급로(205)에 접속되고, 제 2 압유 공급로(205)의 압력이 제 2 토출 포트(102b)로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 액추에이터의 최고 부하압에 스프링의 설정 압력(소정 압력)을 가산한 압력(언로드 밸브 세트압)보다 높아지면 개방 상태가 되어 제 2 압유 공급로(205)의 압유를 탱크로 되돌리는 언로드 밸브(215)와, 제 3 압유 공급로(305)에 접속되고, 제 3 압유 공급로(305)의 압력이 제 3 토출 포트(202a)로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 액추에이터의 최고 부하압에 스프링의 설정 압력(소정 압력)을 가산한 압력(언로드 밸브 세트압)보다 높아지면 개방 상태가 되어 제 3 압유 공급로(305)의 압유를 탱크로 되돌리는 언로드 밸브(315)를 구비하고 있다.
컨트롤 밸브 유닛(4)은, 또, 제 1 압유 공급로(105)에 접속되는 유량 제어 밸브(6c, 6d, 6f, 6i, 6j)의 부하 포트에 접속되고, 액추에이터(3a, 3b, 3c, 3d, 3f)의 최고 부하압 Plmax1을 검출하는 셔틀 밸브(9c, 9d, 9f, 9i, 9j)를 포함하는 제 1 부하압 검출 회로(131)와, 제 2 압유 공급로(205)에 접속되는 유량 제어 밸브(6b, 6e, 6g, 6h)의 부하 포트에 접속되고, 액추에이터(3b, 3e, 3g, 3h)의 최고 부하압 Plmax2를 검출하는 셔틀 밸브(9b, 9e, 9g, 9h)를 포함하는 제 2 부하압 검출 회로(132)와, 제 3 압유 공급로(305)에 접속되는 유량 제어 밸브(6a)의 부하 포트에 접속되고, 액추에이터(3a)의 부하압(최고 부하압) Plmax3을 검출하는 제 3 부하압 검출 회로(133)와, 제 1 압유 공급로(105)의 압력(즉 제 1 토출 포트(102a)의 펌프압) P1과 제 1 부하압 검출 회로(131)에 의해 검출된 최고 부하압 Plmax1(제 1 압유 공급로(105)에 접속되는 액추에이터(3a, 3b, 3c, 3d, 3f)의 최고 부하압)의 차(LS 차압)를 절대압 Pls1로서 출력하는 차압 감압 밸브(111)와, 제 2 압유 공급로(205)의 압력(즉 제 2 토출 포트(102b)의 펌프압) P2와 제 2 부하압 검출 회로(132)에 의해 검출된 최고 부하압 Plmax2(제 2 압유 공급로(205)에 접속되는 액추에이터(3b, 3e, 3g, 3h)의 최고 부하압)를 절대압 Pls2로서 출력하는 차압 감압 밸브(211)와, 제 3 압유 공급로(305)의 압력(즉 제 3 토출 포트(202a)의 펌프압) P3과 제 3 부하압 검출 회로(133)에 의해 검출된 최고 부하압 Plmax3(제 3 압유 공급로(305)에 접속되는 액추에이터(3a)의 부하압 - 도시의 실시형태에서는 붐 실린더(3a)의 부하압)의 차(LS 차압)를 절대압 Pls3으로서 출력하는 차압 감압 밸브(311)를 구비하고 있다.
상술한 언로드 밸브(115)에는, 제 1 토출 포트(102a)로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 액추에이터의 최고 부하압으로서 제 1 부하압 검출 회로(131)에 의해 검출된 최고 부하압 Plmax1이 유도되고, 상술한 언로드 밸브(215)에는, 제 2 토출 포트(102b)로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 액추에이터의 최고 부하압으로서 제 2 부하압 검출 회로(132)에 의해 검출된 최고 부하압 Plmax2가 유도되며, 상술한 언로드 밸브(315)에는, 제 3 토출 포트(202a)로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 액추에이터의 최고 부하압으로서 제 3 부하압 검출 회로(133)에 의해 검출된 최고 부하압 Plmax3이 유도된다.
또, 차압 감압 밸브(111)가 출력하는 LS 차압(절대압 Pls1)은, 제 1 압유 공급로(105)에 접속된 압력 보상 밸브(7c, 7d, 7f, 7i, 7j)와 메인 펌프(102)의 레귤레이터(112)로 유도되고, 차압 감압 밸브(211)가 출력하는 LS 차압(절대압 Pls2)은, 제 2 압유 공급로(205)에 접속된 압력 보상 밸브(7b, 7e, 7g, 7h)와 메인 펌프(102)의 레귤레이터(112)로 유도되며, 차압 감압 밸브(311)가 출력하는 LS 차압(절대압 Pls3)은, 제 3 압유 공급로(305)에 접속된 압력 보상 밸브(7a)와 메인 펌프(202)의 레귤레이터(212)로 유도된다.
여기서, 액추에이터(3a)는, 유량 제어 밸브(6i) 및 압력 보상 밸브(7i)와 제 1 압유 공급로(105)를 개재하여 제 1 토출 포트(102a)에 접속되고, 또한 유량 제어 밸브(6a) 및 압력 보상 밸브(7a)와 제 3 압유 공급로(305)를 개재하여 제 3 토출 포트(202a)에 접속되어 있다. 액추에이터(3a)는, 예를 들면 유압 셔블의 붐을 구동하는 붐 실린더이고, 유량 제어 밸브(6a)는 붐 실린더(3a)의 메인 구동용이며, 유량 제어 밸브(6i)는 붐 실린더(3a) 어시스트 구동용이다. 액추에이터(3b)는, 유량 제어 밸브(6j) 및 압력 보상 밸브(7j)와 제 1 압유 공급로(105)를 개재하여 제 1 토출 포트(102a)에 접속되고, 또한 유량 제어 밸브(6b) 및 압력 보상 밸브(7b)와 제 2 압유 공급로(205)를 개재하여 제 2 토출 포트(102b)에 접속되어 있다. 액추에이터(3b)는, 예를 들면 유압 셔블의 아암을 구동하는 아암 실린더이고, 유량 제어 밸브(6b)는 아암 실린더(3b)의 메인 구동용이며, 유량 제어 밸브(6j)는 아암 실린더(3b)의 어시스트 구동용이다.
액추에이터(3c, 3d, 3f)는 각각 유량 제어 밸브(6c, 6d, 6f) 및 압력 보상 밸브(7c, 7d, 7f)와 제 1 압유 공급로(105)를 개재하여 제 1 토출 포트(102a)에 접속되고, 액추에이터(3g, 3e, 3h)는 각각 유량 제어 밸브(6g, 6e, 6h) 및 압력 보상 밸브(7g, 7e, 7h)와 제 2 압유 공급로(205)를 개재하여 제 2 토출 포트(102b)에 접속되어 있다. 액추에이터(3c, 3d, 3f)는, 각각, 예를 들면 유압 셔블의 상부 선회체를 구동하는 선회 모터, 버킷을 구동하는 버킷 실린더, 하부 주행체의 좌측 크롤러를 구동하는 좌(左)주행 모터이다. 액추에이터(3g, 3e, 3h)는, 각각, 예를 들면 유압 셔블의 하부 주행체의 우측 크롤러를 구동하는 우(右)주행 모터, 스윙 포스트를 구동하는 스윙 실린더, 블레이드를 구동하는 블레이드 실린더이다.
또, 컨트롤 밸브(4)는, 상류측이 스로틀(43)을 개재하여 파일럿 압유 공급로(31b)(후술)에 접속되고 하류측이 조작 검출 밸브(8a∼8j)를 개재하여 탱크에 접속된 주행 복합 조작 검출 유로(53)와, 이 주행 복합 조작 검출 유로(53)에 의해 생성되는 조작 검출압에 의거하여 전환되는 제 1 전환 밸브(40), 제 2 전환 밸브(146) 및 제 3 전환 밸브(246)를 구비하고 있다.
주행 복합 조작 검출 유로(53)는, 좌주행 모터(3f) 및/또는 우주행 모터(3g)와 그 밖의 액추에이터의 적어도 1개를 동시에 구동하는 주행 복합 조작이 아닐 때에는, 적어도 조작 검출 밸브(8a∼8j) 중 어느 것을 개재하여 탱크에 연통함으로써 유로의 압력이 탱크압이 되고, 주행 복합 조작 시에는, 조작 검출 밸브(8f, 8g)와, 조작 검출 밸브(8a∼8j) 중 어느 것이 각각 대응하는 유량 제어 밸브와 함께 스트로크하여 탱크와의 연통이 차단됨으로써 조작 검출압(조작 검출 신호)을 생성한다.
제 1 전환 밸브(40)는, 주행 복합 조작이 아닐 때에는, 도시 하측의 제 1 위치(차단 위치)에 있어서, 제 1 압유 공급로(105)와 제 2 압유 공급로(205)의 연통을 차단하고, 주행 복합 조작 시에, 주행 복합 조작 검출 유로(53)에서 생성된 조작 검출압에 의해 도시 상측의 제 2 위치(연통 위치)로 전환되고, 제 1 압유 공급로(105)와 제 2 압유 공급로(205)를 연통시킨다.
제 2 전환 밸브(146)는, 주행 복합 조작이 아닐 때에는, 도시 하측의 제 1 위치에 있어서, 탱크압을 제 2 부하압 검출 회로(132)의 가장 하류의 셔틀 밸브(9g)로 유도하고, 주행 복합 조작 시에, 주행 복합 조작 검출 유로(53)에서 생성된 조작 검출압에 의해 도시 상측의 제 2 위치로 전환되고, 제 1 부하압 검출 회로(131)에 의해 검출된 최고 부하압 Plmax1(제 1 압유 공급로(105)에 접속되는 액추에이터(3a, 3b, 3c, 3d, 3f)의 최고 부하압)을 제 2 부하압 검출 회로(132)의 가장 하류의 셔틀 밸브(9g)로 유도한다.
제 3 전환 밸브(246)는, 주행 복합 조작이 아닐 때에는, 도시 하측의 제 1 위치에 있어서, 탱크압을 제 1 부하압 검출 회로(131)의 가장 하류의 셔틀 밸브(9f)로 유도하고, 주행 복합 조작 시에, 주행 복합 조작 검출 유로(53)에서 생성된 조작 검출압에 의해 도시 상측의 제 2 위치로 전환되고, 제 2 부하압 검출 회로(132)에 의해 검출된 최고 부하압 Plmax2(제 2 압유 공급로(205)에 접속되는 액추에이터(3b, 3e, 3g, 3h)의 최고 부하압)를 제 1 부하압 검출 회로(131)의 가장 하류의 셔틀 밸브(9f)로 유도한다.
또, 본 실시형태에 있어서의 유압 구동 장치는, 원동기(1)에 의해 구동되는 고정 용량형의 파일럿 펌프(30)와, 파일럿 펌프(30)의 압유 공급로(31a)에 접속되고, 파일럿 펌프(30)의 토출 유량을 절대압 Pgr로서 검출하는 원동기 회전수 검출 밸브(13)와, 원동기 회전수 검출 밸브(13)의 하류측의 파일럿 압유 공급로(31b)에 접속되고, 파일럿 압유 공급로(31b)에 일정한 파일럿압을 생성하는 파일럿 릴리프 밸브(32)와, 파일럿 압유 공급로(31b)에 접속되고, 게이트 록 레버(24)에 의해 하류측의 압유 공급로(31c)를 압유 공급로(31b)에 접속하는지 탱크에 접속하는지를 전환하는 게이트 록 밸브(100)와, 게이트 록 밸브(100)의 하류측의 파일럿 압유 공급로(31c)에 접속되고, 후술하는 복수의 유량 제어 밸브(6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h)를 제어하기 위한 조작 파일럿압을 생성하는 복수의 파일럿 밸브(감압 밸브)를 갖는 복수의 조작 장치(122, 123, 124a, 124b)(도 3)를 구비하고 있다.
원동기 회전수 검출 밸브(13)는, 파일럿 펌프(30)의 압유 공급로(31a)와 파일럿 압유 공급로(31b)의 사이에 접속된 유량 검출 밸브(50)와, 그 유량 검출 밸브(50)의 전후 차압을 절대압 Pgr로서 출력하는 차압 감압 밸브(51)를 갖고 있다.
유량 검출 밸브(50)는 통과 유량(파일럿 펌프(30)의 토출 유량)이 증대함에 따라 개구 면적을 크게 하는 가변 스로틀부(50a)를 갖고 있다. 파일럿 펌프(30)의 토출유는 유량 검출 밸브(50)의 가변 스로틀부(50a)를 통과하여 파일럿 유로(31b)측으로 흐른다. 이때, 유량 검출 밸브(50)의 가변 스로틀부(50a)에는 통과 유량이 증가함에 따라 커지는 전후 차압이 발생하고, 차압 감압 밸브(51)는 그 전후 차압을 절대압 Pgr로서 출력한다. 파일럿 펌프(30)의 토출 유량은 원동기(1)의 회전수에 의해 변화되기 때문에, 가변 스로틀부(50a)의 전후 차압을 검출함으로써, 파일럿 펌프(30)의 토출 유량을 검출할 수 있고, 원동기(1)의 회전수를 검출할 수 있다.
메인 펌프(102)의 레귤레이터(112)(제 1 펌프 제어 장치)는, 차압 감압 밸브(111)가 출력하는 LS 차압(절대압 Pls1)과 차압 감압 밸브(211)가 출력하는 LS 차압(절대압 Pls2)의 저압측을 선택하는 저압 선택 밸브(112a)와, 저압 선택된 LS 차압과 원동기 회전수 검출 밸브(13)의 출력압(절대압) Pgr의 차압에 의해 동작하는 LS 제어 밸브(112b)이며, LS 차압>출력압(절대압) Pgr일 때에는 입력측을 파일럿 압유 공급로(31b)에 연통시켜 출력압을 상승시키고, LS 차압<출력압(절대압) Pgr일 때에는 입력측을 탱크에 연통시켜 출력압을 감소시키는 LS 제어 밸브(112b)와, LS 제어 밸브(112b)의 출력압이 유도되고, 그 출력압의 상승에 의해 메인 펌프(102)의 틸팅(tilting)(용량)을 감소시키는 LS 제어 피스톤(112c)과, 메인 펌프(102)의 제 1 및 제 2 압유 공급로(105, 205)의 각각의 압력이 유도되고, 그들의 압력의 상승에 의해 메인 펌프(102)의 틸팅(용량)을 감소시키는 토크 제어(마력 제어) 피스톤(112e, 112d)과, 메인 펌프(202)의 제 3 토출 포트(305)의 압력이 감압 밸브(112g)를 개재하여 유도되고, 그 압력의 상승에 의해 메인 펌프(102)의 틸팅(용량)을 감소시키는 토크 제어(마력 제어) 피스톤(112f)을 구비하고 있다.
메인 펌프(202)의 레귤레이터(212)(제 2 펌프 제어 장치)는, 차압 감압 밸브(311)가 출력하는 LS 차압(절대압 Pls3)과 원동기 회전수 검출 밸브(13)의 출력압(절대압) Pgr과의 차압에 의해 동작하는 LS 제어 밸브(212b)이며, LS 차압>출력압(절대압) Pgr일 때에는, 입력측을 파일럿 압유 공급로(31b)에 연통시켜 출력압을 상승시키고, LS 차압<출력압(절대압) Pgr일 때에는, 입력측을 탱크에 연통시켜 출력압을 감소시키는 LS 제어 밸브(212b)와, LS 제어 밸브(212b)의 출력압이 유도되고, 그 출력압의 상승에 의해 메인 펌프(202)의 틸팅(용량)을 감소시키는 LS 제어 피스톤(212c)과, 메인 펌프(202)의 제 3 압유 공급로(305)의 압력이 유도되고, 그 압력의 상승에 의해 메인 펌프(202)의 틸팅(용량)을 감소시키는 토크 제어(마력 제어) 피스톤(212d)을 구비하고 있다.
레귤레이터(112)(제 1 펌프 제어 장치)의 저압 선택 밸브(112a), LS 제어 밸브(112b), LS 제어 피스톤(112c)은, 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)의 토출압이, 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 액추에이터의 최고 부하압보다 목표 차압만큼 높아지도록 메인 펌프(102)(제 1 펌프 장치)의 용량을 제어하는 제 1 로드 센싱 제어부를 구성한다. 레귤레이터(212)(제 2 펌프 제어 장치)의 LS 제어 밸브(212b)와 LS 제어 피스톤(212c)은, 제 3 토출 포트(202a)의 토출압이, 제 3 토출 포트(202a)로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 액추에이터의 최고 부하압보다 목표 차압만큼 높아지도록 메인 펌프(202)(제 2 펌프 장치)의 용량을 제어하는 제 2 로드 센싱 제어부를 구성한다.
또, 레귤레이터(112)(제 1 펌프 제어 장치)의 토크 제어 피스톤(112d, 112e)과 감압 밸브(112g)와 토크 제어 피스톤(112f)은, 제 1 토출 포트(102a)의 토출압과 제 2 토출 포트(102b)의 토출압의 평균 압력이 높아짐에 따라 메인 펌프(102)(제 1 펌프 장치)의 용량을 감소시키고, 또한 제 3 토출 포트(202a)의 토출압이 높아짐에 따라 메인 펌프(102)(제 1 펌프 장치)의 용량을 감소시키는 토크 제어부를 구성하며, 레귤레이터(212)(제 2 펌프 제어 장치)의 토크 제어 피스톤(212d)은, 제 3 토출 포트(202a)의 토출압이 높아짐에 따라 메인 펌프(202)(제 2 펌프 장치)의 용량을 감소시키는 토크 제어부를 구성한다.
도 2a는, 붐 실린더(3a) 및 아암 실린더(3b) 이외의 액추에이터(3c∼3h)의 유량 제어 밸브(6c∼6h)의 각각의 미터 인 통로의 개구 면적 특성을 나타내는 도면이다. 이들 유량 제어 밸브는, 스풀 스트로크가 불감대(不感帶) 0-S1을 초과하여 증가함에 따라 개구 면적이 증가하고, 최대의 스풀 스트로크 S3의 직전에 최대 개구 면적 A3이 되도록 개구 면적 특성이 설정되어 있다. 최대 개구 면적 A3은, 액추에이터의 종류에 따라 각각 고유의 크기를 갖는다.
도 2b의 상측은, 붐 실린더(3a)의 유량 제어 밸브(6a, 6i)(제 1 및 제 2 유량 제어 밸브) 및 아암 실린더(3b)의 유량 제어 밸브(6b, 6j)(제 3 및 제 4 유량 제어 밸브)의 각각의 미터 인 통로의 개구 면적 특성을 나타내는 도면이다.
붐 실린더(3a)의 메인 구동용의 유량 제어 밸브(6a)(제 1 유량 제어 밸브)는, 스풀 스트로크가 불감대 0-S1을 초과하여 증가함에 따라 개구 면적이 증가하고, 중간 스트로크 S2에서 최대 개구 면적 A1이 되며, 그 후, 최대의 스풀 스트로크 S3까지 최대 개구 면적 A1이 유지되도록 개구 면적 특성이 설정되어 있다. 아암 실린더(3b)의 메인 구동용의 유량 제어 밸브(6b)(제 3 유량 제어 밸브)의 개구 면적 특성도 동일하다.
붐 실린더(3a)의 어시스트 구동용의 유량 제어 밸브(6i)(제 2 유량 제어 밸브)는, 스풀 스트로크가 중간 스트로크 S2가 될 때까지는 개구 면적은 제로이고, 스풀 스트로크가 중간 스트로크 S2를 초과하여 증가함에 따라 개구 면적이 증가하며, 최대의 스풀 스트로크 S3의 직전에 최대 개구 면적 A2가 되도록 개구 면적 특성이 설정되어 있다. 아암 실린더(3b)의 어시스트 구동용의 유량 제어 밸브(6j)(제 4 유량 제어 밸브)의 개구 면적 특성도 동일하다.
도 2b의 하측은, 붐 실린더(3a)의 유량 제어 밸브(6a, 6i) 및 아암 실린더(3b)의 유량 제어 밸브(6b, 6j)의 미터 인 통로의 합성 개구 면적 특성을 나타내는 도면이다.
붐 실린더(3a)의 유량 제어 밸브(6a, 6i)의 미터 인 통로는, 각각이 상기와 같은 개구 면적 특성을 갖는 결과, 스풀 스트로크가 불감대 0-S1을 초과하여 증가함에 따라 개구 면적이 증가하고, 최대의 스풀 스트로크 S3의 직전에 최대 개구 면적 A1+A2가 되도록 한 합성 개구 면적 특성이 된다. 아암 실린더(3b)의 유량 제어 밸브(6b, 6j)의 합성 개구 면적 특성의 합성 개구 면적 특성도 동일하다.
여기서, 도 2a에 나타내는 액추에이터(3c∼3h)의 유량 제어 밸브(6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h)의 최대 개구 면적 A3과 붐 실린더(3a)의 유량 제어 밸브(6a, 6i) 및 아암 실린더(3b)의 유량 제어 밸브(6b, 6j)를 합성한 최대 개구 면적 A1+A2는, A1+A2>A3의 관계에 있다. 즉, 붐 실린더(3a) 및 아암 실린더(3b)는, 다른 액추에이터보다 최대의 요구 유량이 큰 액추에이터이다.
또, 붐 실린더(3a)의 유량 제어 밸브(6a, 6i)와 아암 실린더(3b)의 유량 제어 밸브(6b, 6j)의 미터 인의 개구 면적을 상기와 같이 구성함으로써, 붐 실린더(3a)(제 1 액추에이터)의 요구 유량이 개구 면적 A1에 대응하는 소정 유량보다 작은 경우에는, 붐 실린더(3a)(제 1 액추에이터)를 싱글 플로우 타입의 메인 펌프(202)(제 2 펌프 장치)의 제 3 토출 포트(202a)로부터 토출되는 압유에 의해서만 구동하고, 붐 실린더(3a)(제 1 액추에이터)의 요구 유량이 개구 면적 A1에 대응하는 소정 유량보다 큰 경우에는, 싱글 플로우 타입의 메인 펌프(202)(제 2 펌프 장치)의 제 3 토출 포트(202a)로부터 토출되는 압유와 스플릿 플로우 타입의 메인 펌프(201)(제 1 펌프 장치)의 제 1 토출 포트(102a)(제 1 및 제 2 토출 포트의 일방)로부터 토출되는 압유를 합류하여 붐 실린더(3a)(제 1 액추에이터)를 구동하도록, 메인 펌프(102)의 제 1 토출 포트(102a) 및 메인 펌프(202)의 제 3 토출 포트(202a)와 붐 실린더(3a)가 접속되며, 아암 실린더(3b)(제 2 액추에이터)의 요구 유량이 개구 면적 A1에 대응하는 소정 유량보다 작은 경우에는, 아암 실린더(3b)(제 2 액추에이터)를 스플릿 플로우 타입의 메인 펌프(102)(제 1 펌프 장치)의 제 2 토출 포트(102b)(제 1 및 제 2 토출 포트의 타방)로부터 토출되는 압유에 의해서만 구동하고, 아암 실린더(3b)(제 2 액추에이터)의 요구 유량이 개구 면적 A1에 대응하는 소정 유량보다 큰 경우에는, 스플릿 플로우 타입의 메인 펌프(102)(제 1 펌프 장치)의 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)의 양방으로부터 토출되는 압유를 합류하여 아암 실린더(3b)(제 2 액추에이터)를 구동하도록, 메인 펌프(102)의 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)와 아암 실린더(3b)가 접속되어 있다.
또, 액추에이터(3f)는 예를 들면 유압 셔블의 좌주행 모터이고, 액추에이터(3g)는 예를 들면 유압 셔블의 우주행 모터이며, 이들 액추에이터는 동시에 구동되고 또한 그때 공급 유량이 동등해짐으로써 소정의 기능을 달성하는 액추에이터이다. 본 실시형태에 있어서, 좌주행 모터(3f)(제 3 액추에이터)를 스플릿 플로우 타입의 메인 펌프(102)(제 1 펌프 장치)의 제 1 토출 포트(102a)(제 1 및 제 2 토출 포트의 일방)로부터 토출되는 압유에 의해 구동하고, 우주행 모터(3g)(제 4 액추에이터)를 스플릿 플로우 타입의 메인 펌프(102)(제 1 펌프 장치)의 제 2 토출 포트(102b)(제 1 및 제 2 토출 포트의 타방)로부터 토출되는 압유에 의해 구동하도록, 스플릿 플로우 타입의 메인 펌프(102)(제 1 펌프 장치)의 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)와 좌우의 주행 모터(3f, 3g)(제 3 및 제 4 액추에이터)가 접속되어 있다.
도 3은, 상술한 유압 구동 장치가 탑재되는 유압 셔블의 외관을 나타내는 도면이다.
도 3에 있어서, 작업 기계로서 잘 알려져 있는 유압 셔블은, 하부 주행체(101)와, 상부 선회체(109)와, 스윙식의 프론트 작업기(104)를 구비하고, 프론트 작업기(104)는, 붐(104a), 아암(104b), 버킷(104c)으로 구성되어 있다. 상부 선회체(109)는 하부 주행체(101)에 대하여 선회 모터(3c)에 의해 선회 가능하다. 상부 선회체(109)의 전부(前部)에는 스윙 포스트(103)가 장착되고, 이 스윙 포스트(103)에 프론트 작업기(104)가 상하 이동 가능하게 장착되어 있다. 스윙 포스트(103)는 스윙 실린더(3e)의 신축에 의해 상부 선회체(109)에 대하여 수평 방향으로 회전 운동 가능하고, 프론트 작업기(104)의 붐(104a), 아암(104b), 버킷(104c)은 붐 실린더(3a), 아암 실린더(3b), 버킷 실린더(3d)의 신축에 의해 상하 방향으로 회전 운동 가능하다. 하부 주행체(102)의 중앙 프레임에는, 블레이드 실린더(3h)의 신축에 의해 상하 동작을 행하는 블레이드(106)가 장착되어 있다. 하부 주행체(101)는, 주행 모터(3f, 3g)의 회전에 의해 좌우의 크롤러(101a, 101b)를 구동함으로써 주행을 행한다.
상부 선회체(109)에는 캐노피 타입의 운전실(108)이 설치되고, 운전실(108) 내에는, 운전석(121), 프론트/선회용의 좌우의 조작 장치(122, 123)(도 3에서는 좌측만 도시), 주행용의 조작 장치(124a, 124b)(도 3에서는 좌측만 도시), 도시하지 않은 스윙용의 조작 장치 및 블레이드용의 조작 장치, 게이트 록 레버(24) 등이 설치되어 있다. 조작 장치(122, 123)의 조작 레버는 중립 위치로부터 십자 방향을 기준으로 한 임의의 방향으로 조작 가능하고, 좌측의 조작 장치(122)의 조작 레버를 전후 방향으로 조작할 때, 조작 장치(122)는 선회용의 조작 장치로서 기능하며, 동(同) 조작 장치(122)의 조작 레버를 좌우 방향으로 조작할 때, 조작 장치(122)는 아암용의 조작 장치로서 기능하고, 우측의 조작 장치(123)의 조작 레버를 전후 방향으로 조작할 때, 조작 장치(123)는 붐용의 조작 장치로서 기능하며, 동 조작 장치(123)의 조작 레버를 좌우 방향으로 조작할 때, 조작 장치(123)는 버킷용의 조작 장치로서 기능한다.
∼동작∼
다음으로, 본 실시형태의 동작을 설명한다.
먼저, 원동기(1)에 의해 구동되는 고정 용량형의 파일럿 펌프(30)로부터 토출된 압유는, 압유 공급로(31a)에 공급된다. 압유 공급로(31a)에는 원동기 회전수 검출 밸브(13)가 접속되어 있고, 원동기 회전수 검출 밸브(13)는 유량 검출 밸브(50)와 차압 감압 밸브(51)에 의해 파일럿 펌프(30)의 토출 유량에 따른 유량 검출 밸브(50)의 전후 차압을 절대압 Pgr로서 출력한다. 원동기 회전수 검출 밸브(13)의 하류에는 파일럿 릴리프 밸브(32)가 접속되어 있고, 파일럿 압유 공급로(31b)에 일정한 압력을 생성하고 있다.
(a) 모든 조작 레버가 중립인 경우
모든 조작 장치의 조작 레버가 중립이므로, 모든 유량 제어 밸브(6a∼6j)가 중립 위치가 된다. 모든 유량 제어 밸브(6a∼6j)가 중립 위치이므로, 제 1 부하압 검출 회로(131), 제 2 부하압 검출 회로(132), 제 3 부하압 검출 회로(133)는, 각각, 최고 부하압 Plmax1, Plmax2, Plmax3으로서 탱크압을 검출한다. 이 최고 부하압 Plmax1, Plmax2, Plmax3은, 각각, 언로드 밸브(115, 215, 315)와 차압 감압 밸브(111, 211, 311)로 유도된다.
최고 부하압 Plmax1, Plmax2, Plmax3이 언로드 밸브(115, 215, 315)로 유도됨으로써, 제 1, 제 2 및 제 3 압유 공급로(105, 205, 305)의 압력 P1, P2, P3은, 최고 부하압 Plmax1, Plmax2, Plmax3에 언로드 밸브(115, 215, 315)의 각각의 스프링의 설정 압력 Pun0을 가산한 압력(언로드 밸브 세트압)으로 유지된다. 여기서, 최고 부하압 Plmax1, Plmax2, Plmax3은 상술한 바와 같이 각각 탱크압이고, 탱크압은 대략 0㎫이라고 가정한 경우, 언로드 밸브 세트압은 스프링의 설정 압력 Pun0과 같아지며, 제 1, 제 2 및 제 3 압유 공급로(105, 205, 305)의 압력 P1, P2, P3은 Pun0으로 유지된다. 통상, Pun0은 원동기 회전수 검출 밸브(13)의 출력압 Pgr보다 약간 높게 설정된다(Pun0>Pgr).
차압 감압 밸브(111, 211, 311)는, 각각, 제 1, 제 2 및 제 3 압유 공급로(105, 205, 305)의 압력 P1, P2, P3과 최고 부하압 Plmax1, Plmax2, Plmax3(탱크압)의 차압(LS 차압)을 절대압 Pls1, Pls2, Pls3으로서 출력한다. 최고 부하압 Plmax1, Plmax2, Plmax3은 상술한 바와 같이 각각 탱크압이므로, Pls1=P1-Plmax1=P1=Pun0>Pgr, Pls2=P2-Plmax2=P2=Pun0>Pgr, Pls3=P3-Plmax3=P3=Pun0>Pgr이 된다. LS 차압인 Pls1, Pls2는 레귤레이터(112)의 저압 선택 밸브(112a)로 유도되고, Pls3은 레귤레이터(212)의 LS 제어 밸브(212b)로 유도된다.
레귤레이터(112)에 있어서, 저압 선택 밸브(112a)로 유도된 LS 차압 Pls1, Pls2는 그들의 저압측이 선택되고, LS 제어 밸브(112b)로 유도된다. 이때, Pls1, Pls2 중 어느 것이 선택되어도, Pls1 또는 Pls2>Pgr이므로, LS 제어 밸브(122b)는 도면 중에서 좌측 방향으로 밀려 우측의 위치로 전환되고, 파일럿 릴리프 밸브(32)에 의해 생성되는 일정한 파일럿압을 LS 제어 피스톤(112c)으로 유도한다. LS 제어 피스톤(112c)으로 압유가 유도되므로, 메인 펌프(102)의 용량은 최소로 유지된다.
한편, 레귤레이터(212)의 LS 제어 밸브(212b)로 LS 차압 Pls3이 유도된다. Pls3>Pgr이므로, LS 제어 밸브(212b)는 도면 중에서 우측 방향으로 밀려 좌측의 위치로 전환되고, 파일럿 릴리프 밸브(32)에 의해 생성되는 일정한 파일럿압을 LS 제어 피스톤(212c)으로 유도한다. LS 제어 피스톤(212c)으로 압유가 유도되므로, 메인 펌프(202)의 용량은 최소로 유지된다.
(b) 붐 조작 레버를 입력한 경우(미조작)
예를 들면 붐용의 조작 장치의 조작 레버(붐 조작 레버)를 붐 실린더(3a)가 신장하는 방향, 즉 붐 상승 방향으로 입력하면, 붐 실린더(3a) 구동용의 유량 제어 밸브(6a, 6i)가 도면 중에서 상방향으로 전환된다. 여기서, 붐 실린더(3a) 구동용의 유량 제어 밸브(6a, 6i)의 개구 면적 특성은, 도 2b를 이용하여 설명한 바와 같이 유량 제어 밸브(6a)가 메인 구동용이고, 유량 제어 밸브(6i)가 어시스트 구동용이다. 유량 제어 밸브(6a, 6i)는, 조작 장치의 파일럿 밸브에 의해 출력된 조작 파일럿압에 따라 스트로크한다.
붐 조작 레버가 미조작이고, 유량 제어 밸브(6a, 6i)의 스트로크가 도 2b의 S2 이하인 경우, 붐 조작 레버의 조작량(조작 파일럿압)이 증가되어 가면, 메인 구동용의 유량 제어 밸브(6a)의 미터 인 통로의 개구 면적은 0으로부터 A1로 증가되어 간다. 한편, 어시스트 구동용의 유량 제어 밸브(6i)의 미터 인 통로의 개구 면적은 0으로 유지된다.
이 때문에 유량 전환 밸브(6a)가 도면 중에서 상방향으로 전환되면, 붐 실린더(3a)의 보텀측의 부하압이 유량 제어 밸브(6a)의 부하 포트를 개재하여 제 3 부하압 검출 회로(133)에 의해 최고 부하압 Plmax3으로서 검출되고, 언로드 밸브(315)와 차압 감압 밸브(311)로 유도된다. 최고 부하압 Plmax3이 언로드 밸브(315)로 유도됨으로써, 언로드 밸브(315)의 세트압은, 최고 부하압 Plmax3(붐 실린더(3a)의 보텀측의 부하압)에 스프링의 설정 압력 Pun0을 가산한 압력으로 상승하여, 제 3 압유 공급로(305)의 압유를 탱크로 배출하는 유로를 차단한다. 또, 최고 부하압 Plmax3이 차압 감압 밸브(311)로 유도됨으로써, 차압 감압 밸브(311)는 제 3 압유 공급로(305)의 압력 P3과 최고 부하압 Plmax3의 차압(LS 차압)을 절대압 Pls3으로서 출력한다. 이 Pls3은 LS 제어 밸브(212b)로 유도된다. LS 제어 밸브(212b)는, 목표 LS 차압인 원동기 회전수 검출 밸브(13)의 출력압 Pgr과 상기 Pls3을 비교한다.
붐 상승 기동 시의 조작 레버 입력 직후에는, 붐 실린더(3a)의 부하압이 제 3 압유 공급로(305)로 전해져 양자의 압력차는 거의 없어지기 때문에, LS 차압인 Pls3은 대략 0과 같아진다. 따라서, Pls3<Pgr의 관계가 되므로, LS 제어 밸브(212b)는 도면 중에서 좌측 방향으로 전환되고, LS 제어 피스톤(212c)의 압유를 탱크로 방출한다. 이 때문에 메인 펌프(202)의 용량(유량)은 증가되어 가고, 그 유량 증가는 Pls3=Pgr이 될 때까지 계속된다. 이에 따라 붐 조작 레버의 입력에 따른 유량의 압유가 붐 실린더(3a)의 보텀측에 공급되고, 붐 실린더(3a)는 신장 방향으로 구동된다.
한편, 유량 제어 밸브(6i)의 부하 포트에 접속되고 제 1 부하압 검출 회로(131)는 최고 부하압 Plmax1로서 탱크압을 검출한다. 이 때문에 메인 펌프(102)의 토출 유량은 모든 조작 레버가 중립인 경우와 동일하게 최소로 유지된다.
(c) 붐 조작 레버를 입력한 경우(풀 조작)
예를 들면 붐 조작 레버를 붐 실린더(3a)가 신장하는 방향, 즉 붐 상승 방향으로 풀로 조작한 경우, 붐 실린더(3a) 구동용의 유량 제어 밸브(6a, 6i)가 도면 중에서 상방향으로 전환되고, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 유량 제어 밸브(6a, 6i)의 스풀 스트로크는 S2 이상이 되며, 유량 제어 밸브(6a)의 미터 인 통로의 개구 면적은 A1로 유지되고, 유량 제어 밸브(6i)의 미터 인 통로의 개구 면적은 A2가 된다.
상술한 바와 같이, 유량 제어 밸브(6a)를 개재하여 검출되는 붐 실린더(3a)의 보텀측의 부하압에 따라, 메인 펌프(202)의 유량은 Pls3이 Pgr과 같아지도록 제어되고, 메인 펌프(202)로부터 붐 실린더(3a)의 보텀측으로 붐 조작 레버의 입력에 따른 유량이 공급된다.
한편, 붐 실린더(3a)의 보텀측의 부하압은, 유량 제어 밸브(6i)의 부하 포트를 개재하여 제 1 부하압 검출 회로(131)에 의해 최고 부하압 Plmax1로서 검출되고, 언로드 밸브(115)와 차압 감압 밸브(111)로 유도된다. 최고 부하압 Plmax1이 언로드 밸브(115)로 유도됨으로써, 언로드 밸브(115)의 세트압은, 최고 부하압 Plmax1(붐 실린더(3a)의 보텀측의 부하압)에 스프링의 설정 압력 Pun0을 가산한 압력으로 상승하여, 제 1 압유 공급로(105)의 압유를 탱크로 배출하는 유로를 차단한다. 또, 최고 부하압 Plmax1이 차압 감압 밸브(111)로 유도됨으로써, 차압 감압 밸브(111)는 제 1 압유 공급로(105)의 압력 P1과 최고 부하압 Plmax1의 차압(LS 차압)을 절대압 Pls1로서 출력한다. 이 Pls1은 레귤레이터(112)의 저압 선택 밸브(112a)로 유도되고, 저압 선택 밸브(112a)에 의해 Pls1과 Pls2의 저압측이 선택된다.
붐 상승 기동 시의 조작 레버 입력 직후에는, 붐 실린더(3a)의 부하압이 제 1 압유 공급로(105)로 전해져 양자의 압력의 차는 거의 없어지기 때문에, LS 차압인 Pls1은 대략 0과 같아진다. 한편, 이때, Pls2는 조작 레버의 중립 시와 동일하게, Pgr보다 큰 값으로 유지되어 있다(Pls2=P2-Plmax2=P2=Pun0>Pgr). 따라서, 저압 선택 밸브(112a)에서는 Pls1이 저압으로서 선택되고, LS 제어 밸브(112b)로 유도된다. LS 제어 밸브(112b)는, 목표 LS 차압인 원동기 회전수 검출 밸브(13)의 출력압 Pgr과 Pls1을 비교한다. 이 경우, 상기와 같이 LS 차압인 Pls1은 대략 0과 같고, Pls1<Pgr의 관계가 되므로, LS 제어 밸브(112b)는 도면 중에서 우측 방향으로 전환되고, LS 제어 피스톤(112c)의 압유를 탱크로 방출한다. 이 때문에 메인 펌프(102)의 용량(유량)은 증가되어 가고, 그 유량 증가는 Pls1=Pgr이 될 때까지 계속된다. 이에 따라 메인 펌프(102)의 제 1 토출 포트(102a)로부터 붐 실린더(3a)의 보텀측으로 붐 조작 레버의 입력에 따른 유량의 압유가 공급되고, 붐 실린더(3a)는, 메인 펌프(202)의 제 3 토출 포트(202a)와 메인 펌프(102)의 제 1 토출 포트(102a)로부터의 합류한 압유에 의해 신장 방향으로 구동된다.
이때, 제 2 압유 공급로(205)에, 제 1 압유 공급로(105)에 공급되는 압유와 동일한 유량의 압유가 공급되고, 그 압유는 잉여 유량으로서 언로드 밸브(215)를 개재하여 탱크로 되돌려진다. 여기서, 제 2 부하압 검출 회로(132)는 최고 부하압 Plmax2로서 탱크압을 검출하고 있다. 이 때문에 언로드 밸브(215)의 세트압은 스프링의 설정 압력 Pun0과 같아지고, 제 2 압유 공급로(205)의 압력 P2는 Pun0의 저압으로 유지된다. 이에 따라 잉여 유량이 탱크로 되돌아갈 때의 언로드 밸브(215)의 압력 손실이 저감하여, 에너지 로스가 적은 운전이 가능해진다.
(d) 아암 조작 레버를 입력한 경우(미조작)
예를 들면 아암용의 조작 장치의 조작 레버(아암 조작 레버)를 아암 실린더(3b)가 신장하는 방향, 즉 아암 클라우드 방향으로 입력하면, 아암 실린더(3b) 구동용의 유량 제어 밸브(6b, 6j)가 도면 중에서 하방향으로 전환된다. 여기서, 아암 실린더(3b) 구동용의 유량 제어 밸브(6b, 6j)의 개구 면적 특성은, 도 2b를 이용하여 설명한 바와 같이 유량 제어 밸브(6b)가 메인 구동용이고, 유량 제어 밸브(6j)가 어시스트 구동용이다. 유량 제어 밸브(6b, 6j)는, 조작 장치의 파일럿 밸브에 의해 출력된 조작 파일럿압에 따라 스트로크한다.
아암 조작 레버가 미조작이고, 유량 제어 밸브(6b, 6j)의 스트로크가 도 2b의 S2 이하인 경우, 아암 조작 레버의 조작량(조작 파일럿압)이 증가되어 가면, 메인 구동용의 유량 제어 밸브(6b)의 미터 인 통로의 개구 면적은 0으로부터 A1로 증가되어 간다. 한편, 어시스트 구동용의 유량 제어 밸브(6j)의 미터 인 통로의 개구 면적은 0으로 유지된다.
이 때문에 유량 전환 밸브(6b)가 도면 중에서 하방향으로 전환되면, 아암 실린더(3b)의 보텀측의 부하압이 유량 제어 밸브(6b)의 부하 포트를 개재하여 제 2 부하압 검출 회로(132)에 의해 최고 부하압 Plmax2로서 검출되고, 언로드 밸브(215)와 차압 감압 밸브(211)로 유도된다. 최고 부하압 Plmax2가 언로드 밸브(215)로 유도됨으로써, 언로드 밸브(215)의 세트압은, 최고 부하압 Plmax2(아암 실린더(3b)의 보텀측의 부하압)에 스프링의 설정 압력 Pun0을 가산한 압력으로 상승하여, 제 2 압유 공급로(205)의 압유를 탱크로 배출하는 유로를 차단한다. 또, 최고 부하압 Plmax2가 차압 감압 밸브(211)로 유도됨으로써, 차압 감압 밸브(211)는 제 2 압유 공급로(205)의 압력 P2와 최고 부하압 Plmax2의 차압(LS 차압)을 절대압 Pls2로서 출력한다. 이 Pls2는 레귤레이터(112)의 저압 선택 밸브(112a)로 유도되고, 저압 선택 밸브(112a)에 의해 Pls1과 Pls2의 저압측이 선택된다.
아암 클라우드 기동 시의 조작 레버 입력 직후에는, 아암 실린더(3b)의 부하압이 제 2 압유 공급로(205)로 전해져 양자의 압력의 차는 거의 없어지기 때문에, LS 차압인 Pls2는 대략 0과 같아진다. 한편, 이때, Pls1은 조작 레버의 중립 시와 동일하게, Pgr보다 큰 값으로 유지되어 있다(Pls1=P1-Plmax1=P1=Pun0>Pgr). 따라서, 저압 선택 밸브(112a)에서는 Pls2가 저압으로서 선택되고, LS 제어 밸브(112b)로 유도된다. LS 제어 밸브(112b)는, 목표 LS 차압인 원동기 회전수 검출 밸브(13)의 출력압 Pgr과 Pls2를 비교한다. 이 경우, 상기와 같이 LS 차압인 Pls2는 대략 0과 같고, Pls2<Pgr의 관계가 되므로, LS 제어 밸브(112b)는 도면 중에서 우측 방향으로 전환되고, LS 제어 피스톤(112c)의 압유를 탱크로 방출한다. 이 때문에 메인 펌프(102)의 용량(유량)은 증가되어 가고, 그 유량 증가는 Pls2=Pgr이 될 때까지 계속된다. 이에 따라 메인 펌프(102)의 제 2 토출 포트(102b)로부터 아암 조작 레버의 입력에 따른 유량의 압유가 아암 실린더(3b)의 보텀측에 공급되고, 아암 실린더(3b)는 신장 방향으로 구동된다.
이때, 제 1 압유 공급로(105)에, 제 2 압유 공급로(205)에 공급되는 압유와 동일한 유량의 압유가 공급되고, 그 압유는 잉여 유량으로서 언로드 밸브(115)를 개재하여 탱크로 되돌려진다. 여기서, 제 1 부하압 검출 회로(131)는 최고 부하압 Plmax1로서 탱크압을 검출하기 때문에, 언로드 밸브(115)의 세트압은 스프링의 설정 압력 Pun0과 같아지고, 제 1 압유 공급로(105)의 압력 P1은 Pun0의 저압으로 유지된다. 이에 따라 잉여 유량이 탱크로 되돌아갈 때의 언로드 밸브(115)의 압력 손실이 저감하여, 에너지 로스가 적은 운전이 가능해진다.
(e) 아암 조작 레버를 입력한 경우(풀 조작)
예를 들면 아암 조작 레버를 아암 실린더(3b)가 신장하는 방향, 즉 아암 클라우드 방향으로 풀로 조작한 경우, 아암 실린더(3b) 구동용의 유량 제어 밸브(6b, 6j)가 도면 중에서 하방향으로 전환되고, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 유량 제어 밸브(6b, 6j)의 스풀 스트로크는 S2 이상이 되며, 유량 제어 밸브(6b)의 미터 인 통로의 개구 면적은 A1로 유지되고, 유량 제어 밸브(6j)의 미터 인 통로의 개구 면적은 A2가 된다.
상기 (d)에서 설명한 바와 같이, 아암 실린더(3b)의 보텀측의 부하압이 유량 제어 밸브(6b)의 부하 포트를 개재하여 제 2 부하압 검출 회로(132)에 의해 최고 부하압 Plmax2로서 검출되고, 언로드 밸브(215)가 제 2 압유 공급로(205)의 압유를 탱크로 배출하는 유로를 차단한다. 또, 최고 부하압 Plmax2가 차압 감압 밸브(211)로 유도됨으로써, LS 차압인 Pls2가 출력되고, 레귤레이터(112)의 저압 선택 밸브(112a)로 유도된다.
한편, 아암 실린더(3b)의 보텀측의 부하압은, 유량 제어 밸브(6j)의 부하 포트를 개재하여 제 1 부하압 검출 회로(131)에 의해 최고 부하압 Plmax1(=Plmax2)로서 검출되고, 언로드 밸브(115)와 차압 감압 밸브(111)로 유도된다. 최고 부하압 Plmax1이 언로드 밸브(115)로 유도됨으로써, 언로드 밸브(115)는 제 1 압유 공급로(105)의 압유를 탱크로 배출하는 유로를 차단한다. 또, 최고 부하압 Plmax1이 차압 감압 밸브(111)로 유도됨으로써, LS 차압인 Pls1(=Pls2)이 레귤레이터(112)의 저압 선택 밸브(112a)로 유도된다.
아암 클라우드 기동 시의 조작 레버 입력 직후에는, 아암 실린더(3b)의 부하압이 제 1 및 제 2 압유 공급로(105, 205)로 전해져 양자의 압력의 차는 거의 없어지기 때문에, LS 차압인 Pls1, Pls2는, 모두, 대략 0과 같아진다. 따라서, 저압 선택 밸브(112a)에서는, Pls1과 Pls2 중 어느 하나가 저압측으로서 선택되고, LS 제어 밸브(112b)로 유도된다. 이 경우, 상기와 같이 Pls1, Pls2는, 모두, 대략 0과 같고, Pls1 또는 Pls2<Pgr이므로, LS 제어 밸브(112b)는 도면 중에서 우측 방향으로 전환되고, LS 제어 피스톤(112c)의 압유를 탱크로 방출한다. 이 때문에 메인 펌프(102)의 용량(유량)은 증가되어 가고, 그 유량 증가는 Pls1 또는 Pls2=Pgr이 될 때까지 계속된다. 이에 따라 메인 펌프(102)의 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)로부터 아암 실린더(3b)의 보텀측으로 아암 조작 레버의 입력에 따른 유량의 압유가 공급되고, 아암 실린더(3b)는 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)로부터의 합류한 압유에 의해 신장 방향으로 구동된다.
(f) 수준 평활 동작을 한 경우
수준 평활 동작은 붐 상승 미조작과 아암 클라우드의 풀 조작의 조합이 된다. 액추에이터로서는, 아암 실린더(3b)가 신장하고, 붐 실린더(3a)가 신장하는 동작이다.
수준 평활 동작에서는, 붐 상승 미조작이므로, 상기 (b)에서 설명한 바와 같이, 붐 실린더(3a)의 메인 구동용의 유량 제어 밸브(6a)의 미터 인 통로의 개구 면적은 A1이 되고, 어시스트 구동용의 유량 제어 밸브(6i)의 미터 인 통로의 개구 면적은 0으로 유지된다. 붐 실린더(3a)의 부하압은 유 제어 밸브(6a)의 부하 포트를 개재하여 제 3 부하압 검출 회로(133)에 의해 최고 부하압 Plmax3으로서 검출되고, 언로드 밸브(315)가 제 3 압유 공급로(305)의 압유를 탱크로 배출하는 유로를 차단한다. 또, 최고 부하압 Plmax3이 메인 펌프(202)의 레귤레이터(212)에 피드백되어, 메인 펌프(202)의 용량(유량)이 유량 제어 밸브(6a)의 요구 유량(개구 면적)에 따라 증가하고, 메인 펌프(202)의 제 3 토출 포트(202a)로부터 붐 조작 레버의 입력에 따른 유량이 붐 실린더(3a) 보텀측에 공급되며, 붐 실린더(3a)는 제 3 토출 포트(202a)로부터의 압유에 의해 신장 방향으로 구동된다.
한편, 아암 조작 레버는 풀 입력이 되므로, 상기 (e)에서 설명한 바와 같이, 아암 실린더(3b)의 메인 구동용의 유량 제어 밸브(6b)와 어시스트 구동용의 유량 제어 밸브(6j)의 각각의 미터 인 통로의 개구 면적은 A1, A2가 된다. 아암 실린더(3b)의 부하압은, 유량 제어 밸브(6b, 6j)의 부하 포트를 개재하여 제 1 및 제 2 부하압 검출 회로(131, 132)에 의해 최고 부하압 Plmax1, Plmax2(Plmax1=Plmax2)로서 검출되고, 언로드 밸브(115, 215)가 각각 제 1 및 제 2 압유 공급로(105, 205)의 압유를 탱크로 배출하는 유로를 차단한다. 또, 최고 부하압 Plmax1, Plmax2가 메인 펌프(102)의 레귤레이터(112)에 피드백되어, 메인 펌프(102)의 용량(유량)이 유량 제어 밸브(6b, 6j)의 요구 유량(개구 면적)에 따라 증가하고, 메인 펌프(102)의 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)로부터 아암 실린더(3b)의 보텀측으로 아암 조작 레버의 입력에 따른 유량의 압유가 공급되며, 아암 실린더(3b)는 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)로부터의 합류한 압유에 의해 신장 방향으로 구동된다.
여기서, 수준 평활 동작의 경우, 통상 아암 실린더(3b)의 부하압은 낮고, 붐 실린더(3a)의 부하압은 높은 경우가 많다. 본 실시형태에서는, 수준 평활 동작에서는, 붐 실린더(3a)를 구동하는 유압 펌프는 메인 펌프(202), 아암 실린더(3b)를 구동하는 유압 펌프는 메인 펌프(102)라고 부르는 것과 같이, 부하압이 다른 액추에이터를 구동하는 펌프가 별개가 되므로, 1개의 펌프로 부하압이 다른 복수의 액추에이터를 구동하는 종래 기술의 1 펌프 로드 센싱 시스템의 경우와 같이, 저부하측의 압력 보상 밸브(7b)에서의 스로틀 압력 손실에 의한 불필요한 에너지 소비를 발생시키는 경우는 없다.
(g) 버킷 굴삭 후의 버킷 스크랩핑 동작
버킷 굴삭 후의 버킷 스크랩핑 동작에서는, 버킷 굴삭 후에 붐 상승을 최대 스피드로 행하면서(붐 상승 풀 조작) 아암 클라우드를 미조작한다. 붐 상승이 풀 조작이기 때문에, 상기 (c)에서 설명한 바와 같이, 붐 실린더(3a)의 메인 구동용의 유량 제어 밸브(6a)와 어시스트 구동용의 유량 제어 밸브(6i)의 각각의 미터 인 통로의 개구 면적은 A1, A2가 된다. 붐 실린더(3a)의 부하압은 제 1 및 제 3 부하압 검출 회로(131, 133)에 의해 최고 부하압 Plmax1, Plmax3으로서 검출되고, 언로드 밸브(115, 315)가 각각 제 1 및 제 3 압유 공급로(105, 305)의 압유를 탱크로 배출하는 유로를 차단한다. 또, 최고 부하압 Plmax3은 메인 펌프(202)의 레귤레이터(212)에 피드백되어, 메인 펌프(202)의 용량(유량)이 유량 제어 밸브(6a)의 요구 유량(개구 면적)에 따라 증가하고, 메인 펌프(202)의 제 3 토출 포트(202a)로부터 붐 조작 레버의 입력에 따른 유량의 압유가 붐 실린더(3a)의 보텀측에 공급된다. 또, 최고 부하압 Plmax1이 차압 감압 밸브(111)로 유도됨으로써, LS 차압인 Pls1이 출력되고, 레귤레이터(112)의 저압 선택 밸브(112a)로 유도된다.
한편, 아암 클라우드가 미조작이므로, 상기 (d)에서 설명한 바와 같이, 어시스트 구동용의 유량 제어 밸브(6j)의 미터 인 통로의 개구 면적은 0으로 유지되고, 메인 구동용의 유량 제어 밸브(6b)의 미터 인 통로의 개구 면적은 A1이 된다. 아암 실린더(3b)의 부하압은 제 2 부하압 검출 회로(132)에 의해 최고 부하압 Plmax2로서 검출되고, 언로드 밸브(215)가 제 2 압유 공급로(205)의 압유를 탱크로 배출하는 유로를 차단한다. 또, 최고 부하압 Plmax2가 차압 감압 밸브(211)로 유도됨으로써, LS 차압인 Pls2가 출력되고, 레귤레이터(112)의 저압 선택 밸브(112a)로 유도된다.
여기서, 레귤레이터(112)의 저압 선택 밸브(112a)에 있어서 Pls1과 Pls2의 저압측이 선택될 때, Pls1과 Pls2 중 어느 것이 저압측이 되는지는, 붐 실린더(3a)의 어시스트 구동용의 유량 제어 밸브(6i)의 요구 유량(개구 면적)과 아암 실린더(3b)의 메인 구동용의 유량 제어 밸브(3b)의 요구 유량(개구 면적)의 대소 관계에 의존하고 있고, 요구 유량이 큰 측의 압유 공급로의 압력(토출 포트의 압력) 쪽이 보다 크게 저하되기 때문에, LS 차압도 보다 작아진다. 버킷 굴삭 후의 버킷 스크랩핑 동작에서는, 붐 상승이 풀 조작이고, 아암 클라우드가 미조작이므로, 붐 조작 레버의 요구 유량이 아암 조작 레버의 요구 유량보다 큰 경우가 많다. 이 경우, Pls1이 저압측이 되고, 저압 선택 밸브(112a)에 의해 Pls1이 선택되며, 메인 펌프(102)의 용량(유량)은 붐 실린더(3a)의 어시스트 구동용의 유량 제어 밸브(6i)의 요구 유량에 맞춰서 증가한다. 이때, 메인 펌프(102)의 제 2 토출 포트(102b)의 토출 유량도 그것에 맞춰서 증가하고 있고, 아암 실린더(3b)의 보텀측에 공급되는 압유의 유량은 제 2 토출 포트(102b)의 토출 유량보다 적기 때문에, 제 2 압유 공급로(205)에 잉여 유량이 발생한다. 이 잉여 유량은, 언로드 밸브(211)를 개재하여 탱크로 배출된다. 여기서, 언로드 밸브(211)에는 최고 부하압 Plmax2로서 아암 실린더(3b)의 부하압이 유도되어 있고, 상술한 바와 같이 아암 실린더(3b)의 부하압은 낮기 때문에, 언로드 밸브(211)의 세트압도 낮게 설정되어 있다. 이 때문에, 제 2 토출 포트(102b)의 압유의 잉여 유량이 언로드 밸브(211)를 개재하여 탱크로 배출될 때, 그 배출유에 의해 불필요하게 소비되는 에너지는 작게 억제된다.
(h) 경사면 상측으로부터의 경사 당김 동작
경사면 상측에 유압 셔블의 본체를 수평으로 배치하고, 거기서부터, 경사면의 골측으로부터 마루측(상측)을 향해 버킷 클로 끝부분을 비스듬하게 이동시키는, 소위 경사면 상측으로부터의 경사 당김 동작을 행하는 경우에 대하여 설명한다.
경사면 상측으로부터의 경사 당김 동작에서는, 통상 아암 조작 레버는 아암 클라우드 방향으로 풀 입력, 경사면을 따라 버킷 클로 끝부분을 이동시키기 위해 붐 조작 레버는 붐 상승 방향으로 하프 입력에 의해 행한다. 즉, 붐 상승 하프 조작과 아암 클라우드의 풀 조작의 조합이 된다. 경사면의 각도가 커지면, 붐 상승의 조작량도 커지는 경향이 있다. 또, 붐 상승의 레버 조작량은, 경사면에 대한 아암 각도(차체와 버킷 선단의 거리)에 의해 결정된다. 예를 들면, 경사 당김 동작의 당김 시작에서는, 붐 상승의 레버 조작량이 증가하지만, 경사 당김 동작이 진행함에 따라 붐 상승의 레버 조작량은 적어진다.
경사 당김 동작의 당김 시작에서, 도 2b에 있어서, 붐 상승의 하프 조작에 의해 스트로크 하는 붐 상승의 메인/어시스트 구동용의 각각의 유량 제어 밸브(6a, 6i)의 스풀 스트로크가, S2 이상이고 S3 이하에 있는 경우를 생각한다. 이때, 붐 상승의 메인 구동용의 유량 제어 밸브(6a)가 도면 중 상방향으로 전환되고, 상기 (b)에서 설명한 바와 같이, 붐 실린더(3a)의 부하압은, 제 3 부하압 검출 회로(133)에 의해 최고 부하압 Plmax3으로서 검출되며, 언로드 밸브(315)가 제 3 압유 공급로(305)의 압유를 탱크로 배출하는 유로를 차단한다. 또, 최고 부하압 Plmax3이 메인 펌프(202)의 레귤레이터(212)에 피드백되어, 메인 펌프(202)의 용량(유량)이 유량 제어 밸브(6a)의 요구 유량(개구 면적)에 따라 증가하고, 메인 펌프(202)로부터 붐 조작 레버의 입력에 따른 유량의 압유가 붐 실린더(3a)의 보텀측에 공급된다.
한편, 어시스트 구동용의 유량 제어 밸브(6i)도 붐 상승의 하프 조작으로 도면 중 상방향으로 전환되고, 붐 실린더(3a)의 부하압은, 유량 제어 밸브(6i)를 개재하여 제 1 부하압 검출 회로(131)의 셔틀 밸브(9i)로 유도된다. 또, 아암 클라우드를 풀 조작하므로, 아암 실린더(3b)의 부하압도 유량 제어 밸브(6j) 및 제 1 부하압 검출 회로(131)의 셔틀 밸브(9j, 9d, 9c)를 개재하여 셔틀 밸브(9i)로 유도된다.
여기서, 경사 당김 동작에서는, 붐 실린더(3a)의 부하압은 아암 실린더(3b)의 부하압보다 높으므로, 붐 실린더(3a)의 부하압이 제 1 부하압 검출 회로(131)(셔틀 밸브(9i))에 의해 최고 부하압 Plmax1로서 검출되고, 언로드 밸브(115)는 제 1 압유 공급로(105)의 압유를 탱크로 배출하는 유로를 차단한다. 또, 최고 부하압 Plmax1이 차압 감압 밸브(111)로 유도됨으로써, LS 차압인 Pls1이 출력되고, 레귤레이터(112)의 저압 선택 밸브(112a)로 유도된다.
한편, 아암 실린더(3b)의 부하압은, 유량 제어 밸브(6b)의 부하 포트를 개재하여 제 2 부하압 검출 회로(132)에 의해 최고 부하압 Plmax2로서 검출되고, 언로드 밸브(215)는 제 2 압유 공급로(205)의 압유를 탱크로 배출하는 유로를 차단한다. 또, 최고 부하압 Plmax2가 차압 감압 밸브(211)로 유도됨으로써, LS 차압인 Pls2가 출력되고, 레귤레이터(112)의 저압 선택 밸브(112a)로 유도된다.
레귤레이터(112)에 있어서, 저압 선택 밸브(112a)로 유도된 Pls1과 Pls2는 그 저압측이 선택되고, LS 제어 밸브(112b)로 유도된다. LS 제어 밸브(112b)는 Pls1과 Pls2의 저압측이 목표 LS 차압 Pgr과 같아지도록 메인 펌프(102)의 용량(유량)을 제어하여, 그 유량의 압유가 메인 펌프(102)로부터 제 1 및 제 2 토출 유로(102a, 102b)에 토출된다.
여기서, 제 1 압유 공급로(105)에 토출된 압유는 압력 보상 밸브(7i), 유량 제어 밸브(6i)를 개재하여 붐 실린더(3a)에 공급됨과 함께, 압력 보상 밸브(7j), 유량 제어 밸브(6j)를 개재하여 아암 실린더(3b)에도 공급된다. 한편, 제 2 압유 공급로(205)에 토출된 압유는, 압력 보상 밸브(7b), 유량 제어 밸브(6b)를 개재하여 아암 실린더(3b)에만 공급된다. 이 때문에, 제 1 압유 공급로(105)측의 요구 유량과 제 2 압유 공급로(205)측의 요구 유량을 비교한 경우, 제 1 압유 공급로(105)측의 요구 유량 쪽이 크고, Pls1과 Pls2에서는 Pls1이 저압측이 되며, 저압 선택 밸브(112a)에 의해 Pls1이 선택되고, 메인 펌프(102)의 용량(유량)은 그 Pls1에 따라(즉 유량 제어 밸브(6i)와 유량 제어 밸브(6j)의 요구 유량에 따라) 증가한다.
또, 아암 클라우드가 풀 조작이므로, 아암 실린더(3b)의 유량 제어 밸브(6j, 6b)의 요구 유량이 같고, 또한 유량 제어 밸브(6j, 6b)의 요구 유량이 메인 펌프(102)의 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)로부터 토출되는 토출 유량과 각각 같았다고 하면, 제 2 압유 공급로(205)에 대해서는 유량 제어 밸브(6b)의 요구 유량에 대하여 부족하지 않게 메인 펌프(102)는 압유를 공급할 수 있지만, 제 1 압유 공급로(105)에 대해서는, 붐 실린더(3a)의 유량 제어 밸브(6i)와 아암 실린더(3b)의 유량 제어 밸브(6j)의 요구 유량의 합계가 메인 펌프(102)의 토출 유량을 상회하는, 소위 세츄레이션(saturation)을 일으킨다. 특히, 붐 실린더(3a)의 부하압이 높고, 제 1 및 제 3 압유 공급로(105, 305)의 압력이 높은 경우에는, 그 압력이 토크 제어(마력 제어) 피스톤(112d, 112f)으로 유도되고, 토크 제어 피스톤(112d, 112f)의 토크 제어(마력 제어)에 의해 미리 정해진 토크를 초과하지 않도록 메인 펌프(102)의 용량의 증가가 제한되기(LS 제어를 행할 수 없어지기) 때문에, 세츄레이션이 현저해진다. 이 세츄레이션 상태에서는, 제 1 압유 공급로(105)의 압력을, 최고 부하압 Plmax1에 대하여 목표 LS 차압의 Pgr만큼 높게 유지할 수 없기 때문에, Pls1이 저하된다. Pls1이 저하되면, 압력 보상 밸브(7i, 7j)의 목표 차압이 저하되므로, 각각 폐쇄 방향으로 시프트하여, 유량 제어 밸브(6i, 6j)의 요구 유량의 비(比)로 제 1 압유 공급로(105)의 압유를 분배한다.
한편, 메인 펌프(102)는 제 1 압유 공급로(105)가 세츄레이션을 일으키고 있는 경우에는, 상술과 같이 로드 센싱 제어를 하지 않고, 마력 제어에 의해 미리 정해진 토크를 초과하지 않는 범위에서 압유를 공급하므로, 제 2 압유 공급로(205)에는, 유량 제어 밸브(6b)의 요구 유량 이상의 압유가 공급된다. 제 2 압유 공급로(205)에 공급된 잉여의 압유는, 언로드 밸브(215)에 의해 탱크로 배출된다.
이와 같이, 경사면 상측으로부터의 경사 당김 동작과 같이, 아암 클라우드의 레버 조작이 풀 입력, 붐 상승 레버 조작이 하프 입력과 같은 경우에 있어서도, 오퍼레이터가 의도한 대로 압유가 붐 실린더(3a) 및 아암 실린더(3b)에 공급되므로, 위화감 없이 조작할 수 있다.
(i) 좌우 주행 조작 레버를 입력한 경우(직진 주행)
직진 주행을 행하기 위해, 좌우의 주행 조작 레버를 전진 방향으로 동일한 양만큼 조작하면, 좌주행 모터(3f) 구동용의 유량 제어 밸브(6f)와 우주행 모터(3g) 구동용의 유량 제어 밸브(6g)가 각각 도면 중에서 상방향으로 전환되고, 좌우의 주행 조작 레버를 풀 조작했을 때에는, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 유량 제어 밸브(6f, 6g)의 미터 인 통로의 개구 면적은 동일한 A3이 된다.
유량 제어 밸브(6f, 6g)가 전환되면, 조작 검출 밸브(8f, 8g)도 전환된다. 그러나, 이때는, 그 밖의 액추에이터 구동용의 유량 제어 밸브의 조작 검출 밸브(8a, 8i, 8c, 8d, 8j, 8b, 8e, 8h)가 중립 위치에 있기 때문에, 스로틀(43)을 경유하여 압유 공급로(31b)로부터 주행 복합 조작 검출 유로(43)에 공급되는 압유는, 탱크로 배출된다. 이 때문에, 제 1∼제 3 전환 밸브(40, 146, 246)를 도면 중 하방향으로 전환하는 압력은 탱크압과 같아지므로, 제 1∼제 3 전환 밸브(40, 146, 246)는, 스프링의 작용에 의해 도면 중 하측의 전환 위치로 유지된다. 이에 따라, 제 1 압유 공급로(105)와 제 2 압유 공급로(205)는 차단되고, 또한 제 2 부하압 검출 회로(132)의 가장 하류의 셔틀 밸브(9g)에는 제 1 전환 밸브(146)를 개재하여 탱크압이 유도되고, 제 1 부하압 검출 회로(131)의 가장 하류의 셔틀 밸브(9f)에는 제 2 전환 밸브(246)를 개재하여 탱크압이 유도된다. 이 때문에 주행 모터(3f)의 부하압이, 유량 제어 밸브(6f)의 부하 포트를 개재하여 제 1 부하압 검출 회로(131)에 의해 최고 부하압 Plmax1로서 검출되고, 주행 모터(3g)의 부하압이, 유량 제어 밸브(6g)의 부하 포트를 개재하여 제 2 부하압 검출 회로(132)에 의해 최고 부하압 Plmax2로서 검출되며, 언로드 밸브(115, 215)는 각각 제 1 및 제 2 압유 공급로(105, 205)의 압유를 탱크로 배출하는 유로를 차단한다. 또, 최고 부하압 Plmax1, Plmax2가 각각 차압 감압 밸브(111, 211)로 유도됨으로써, LS 차압인 Pls1, Pls2가 출력되고, 이들 LS 차압 Pls1, Pls2는 레귤레이터(112)의 저압 선택 밸브(112a)로 유도된다.
레귤레이터(112)에 있어서, 저압 선택 밸브(112a)로 유도된 LS 차압 Pls1, Pls2는 그 저압측이 선택되고, LS 제어 밸브(112b)로 유도된다. LS 제어 밸브(112b)는 Pls1과 Pls2의 저압측이 목표 LS 차압 Pgr과 같아지도록 메인 펌프(102)의 용량(유량)을 제어한다.
여기서, 상술과 같이, 좌주행 모터(3f)의 요구 유량과 우주행 모터(3g)의 요구 유량은 같고, 메인 펌프(102)는 그 요구 유량에 상응하는 유량이 될 때까지 용량(유량)을 증가시킨다. 이에 따라 메인 펌프(102)의 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)로부터 좌주행 모터(3f)와 우주행 모터(3g)에 주행 조작 레버의 입력에 따른 유량이 공급되고, 주행 모터(3f, 3g)는 전진 방향으로 구동된다. 이때, 메인 펌프(102)는 스플릿 플로우 타입이고, 제 1 압유 공급로(105)에 공급되는 유량과 제 2 압유 공급로(205)에 공급되는 유량은 같기 때문에, 좌우의 주행 모터에는 항상 등량의 압유가 공급되어, 확실하게 직진 주행을 행하게 할 수 있다.
또, 메인 펌프(102)의 제 1 및 제 2 압유 공급로(105, 205)의 각각의 압력 P1, P2가 토크 제어(마력 제어) 피스톤(112d, 112e)으로 유도되어 있기 때문에, 주행 모터(3f, 3g)의 부하압이 상승한 경우에는, 압력 P1, P2의 평균 압력으로 마력 제어가 행해진다. 그리고 이 경우도, 메인 펌프(102)의 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)로부터 등량의 압유가 좌우의 주행 모터에 공급되기 때문에, 제 1 및 제 2 압유 공급 유로(105, 205) 중 어느 것에도 잉여 유량을 발생시키지 않고, 직진 주행을 행할 수 있다.
(j) 주행 조작 레버와 붐 등 그 밖의 조작 레버를 동시 입력한 경우
예를 들면 좌우의 주행 조작 레버와 붐 조작 레버의 붐 상승 조작을 동시에 입력한 경우, 주행 모터(3f, 3g) 구동용의 유량 제어 밸브(6f, 6g)와 붐 실린더(3a) 구동용의 유량 제어 밸브(6a, 6i)가 도면 중에서 상방향으로 전환된다. 유량 제어 밸브(6f, 6g, 6a, 6i)가 전환되면, 조작 검출 밸브(8f, 8g, 8a, 8i)도 전환되고, 주행 복합 조작 검출 유로(53)를 탱크로 유도하는 모든 유로가 차단된다. 이 때문에, 주행 복합 조작 검출 유로(53)의 압력은 파일럿 압유 공급로(31b)의 압력과 같아지고, 제 1 전환 밸브(40), 제 2 전환 밸브(146) 및 제 3 전환 밸브(246)는 도면 중 하방향으로 밀려 제 2 위치로 전환되며, 제 1 압유 공급로(105)와 제 2 압유 공급로(205)는 연통하고, 또한 제 2 부하압 검출 회로(132)의 가장 하류의 셔틀 밸브(9g)에는 제 1 전환 밸브(146)를 개재하여 제 1 부하압 검출 회로(131)에 의해 검출된 최고 부하압 Plmax1이 유도되며, 제 1 부하압 검출 회로(131)의 가장 하류의 셔틀 밸브(9f)에는 제 2 전환 밸브(246)를 개재하여 제 2 부하압 검출 회로(132)에 의해 검출된 최고 부하압 Plmax2가 유도된다.
여기서, 붐 조작 레버가 미조작이고, 유량 제어 밸브(6a, 6i)의 스트로크가 도 2b의 S2 이하인 경우에는, 메인 구동용의 유량 제어 밸브(6a)의 미터 인 통로의 개구 면적은 0으로부터 A1로 증가되어 가지만, 어시스트 구동용의 유량 제어 밸브(6i)의 미터 인 통로의 개구 면적은 0으로 유지된다. 이 때문에 주행 모터(3f, 3g)의 고압측의 부하압이 제 1 부하압 검출 회로(131) 및 제 2 부하압 검출 회로(132)의 각각에서 최고 부하압 Plmax1, Plmax2로서 검출되고, 언로드 밸브(115, 215)는 각각 제 1 및 제 2 압유 공급로(105, 205)의 압유를 탱크로 배출하는 유로를 차단한다. 또, 최고 부하압 Plmax1, Plmax2가 차압 감압 밸브(111, 211)로 유도됨으로써, LS 차압인 Pls1, Pls2가 출력되고, 레귤레이터(112)의 저압 선택 밸브(112a)로 유도된다.
레귤레이터(112)에 있어서, 저압 선택 밸브(112a)로 유도된 Pls1과 Pls2는 그 저압측이 선택되고, LS 제어 밸브(112b)로 유도된다. LS 제어 밸브(112b)는 Pls1과 Pls2의 저압측이 목표 LS 차압 Pgr과 같아지도록 메인 펌프(102)의 용량(유량)을 제어하고, 그 제어된 유량의 압유가 메인 펌프(102)로부터 제 1 및 제 2 토출 유로(102a, 102b)에 토출된다. 이때, 제 1 전환 밸브(40)가 제 2 위치로 전환되어 제 1 압유 공급로(105)와 제 2 압유 공급로(205)는 연통하고 있기 때문에, 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)는 1개의 펌프로서 기능하고, 메인 펌프(102)의 제 1 토출 포트(102a)의 토출유와 제 2 토출 포트(102b)의 토출유는 합류하며, 그 합류한 압유가 압력 보상 밸브(7f, 7g) 및 유량 제어 밸브(6f, 6g)를 개재하여 좌주행 모터(3f)와 우주행 모터(3g)에 공급된다.
한편, 이때, 붐 조작 레버가 미조작이므로, 상기 (b)에서 설명한 바와 같이, 붐 실린더(3a)의 메인 구동용의 유량 제어 밸브(6a)의 미터 인 통로의 개구 면적은 A1이 되고, 어시스트 구동용의 유량 제어 밸브(6i)의 미터 인 통로의 개구 면적은 0으로 유지된다. 붐 실린더(3a)의 부하압은 유 제어 밸브(6a)의 부하 포트를 개재하여 제 3 부하압 검출 회로(133)에 의해 최고 부하압 Plmax3으로서 검출되고, 언로드 밸브(315)는 제 3 압유 공급로(305)의 압유를 탱크로 배출하는 유로를 차단한다. 또, 최고 부하압 Plmax3이 메인 펌프(202)의 레귤레이터(212)에 피드백되어, 메인 펌프(202)의 용량(유량)이 유량 제어 밸브(6a)의 요구 유량(개구 면적)에 따라 증가하고, 메인 펌프(202)의 제 3 토출 포트(202a)로부터 붐 조작 레버의 입력에 따른 유량이 붐 실린더(3a) 보텀측에 공급된다.
또, 주행과 붐의 복합 조작에서 붐 조작 레버를 풀 조작하여, 유량 제어 밸브(6a, 6i)의 개구 면적이 도 2b의 A1, A2가 된 경우에는, 붐 실린더(3a)와 주행 모터(3f, 3g)의 고압측의 부하압이 제 1 부하압 검출 회로(131) 및 제 2 부하압 검출 회로(132)의 각각에서 최고 부하압 Plmax1, Plmax2로서 검출되고, 언로드 밸브(115, 215)는 각각 제 1 및 제 2 압유 공급로(105, 205)의 압유를 탱크로 배출하는 유로를 차단한다. 또, 차압 감압 밸브(111, 211)는 각각 LS 차압 Pls1, Pls2를 레귤레이터(112)에 출력하고, 저압 선택 밸브(112a)에 의해 Pls1과 Pls2의 저압측이 선택되며, LS 제어 밸브(112b)로 유도된다.
레귤레이터(112)에 있어서, 저압 선택 밸브(112a)로 유도된 Pls1과 Pls2는 그 저압측이 선택되고, LS 제어 밸브(112b)로 유도된다. LS 제어 밸브(112b)는 Pls1과 Pls2의 저압측이 목표 LS 차압 Pgr과 같아지도록 메인 펌프(102)의 용량(유량)을 제어하고, 그 유량의 압유가 메인 펌프(102)로부터 제 1 및 제 2 토출 유로(102a, 102b)에 토출된다.
또, 이때도, 메인 펌프(102)의 제 1 토출 포트(102a)의 토출유와 제 2 토출 포트(102b)의 토출유는 합류하고, 압력 보상 밸브(7f, 7g) 및 유량 제어 밸브(6f, 6g)를 개재하여 좌주행 모터(3f)와 우주행 모터(3g)에 공급됨과 함께, 그 합류한 압유의 일부는 압력 보상 밸브(7i) 및 유량 제어 밸브(6i)를 개재하여 붐 실린더(3a)의 보텀측에도 공급된다. 한편, 메인 펌프(202)의 레귤레이터(212)는, 붐 조작 레버가 미조작일 때와 동일하게 동작하고, 메인 펌프(202)로부터도 압유가 붐 실린더(3a)의 보텀측에 공급된다.
이와 같이 주행과 붐을 동시에 구동하는 복합 동작에서는, 메인 펌프(102)의 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)가 하나의 펌프로서 기능하고, 2개의 토출 포트(102a, 102b)의 압유가 합류하여 좌우의 주행 모터(3f, 3g)에 공급되며, 또한 붐 조작 레버를 미조작했을 때에는, 메인 펌프(202)의 압유만이 붐 실린더(3a) 보텀측에 공급되고, 붐 조작 레버를 풀 조작했을 때에는, 메인 펌프(202)의 압유와 메인 펌프(102)의 합류한 압유의 일부가 붐 실린더(3a) 보텀측에 공급된다. 이에 따라, 좌우의 주행 모터의 조작 레버를 동일한 입력량으로 조작한 경우에는, 직진 주행성을 유지하면서, 원하는 속도로 붐 실린더를 구동하는 것이 가능해져, 양호한 주행 복합 조작성을 얻을 수 있다.
이상에서는, 좌우의 주행 조작 레버와 붐 조작 레버의 붐 상승 조작을 동시에 입력한 경우에 대하여 설명했지만, 좌우의 주행 조작 레버와 붐 이외의 조작 레버를 동시에 입력한 경우에도, 메인 펌프(202)의 레귤레이터(212)에 붐 실린더의 부하압이 피드백되지 않아, 메인 펌프(202)의 용량(유량)이 최소로 유지되는 점을 제외하고, 주행과 붐의 복합 조작에서 붐 조작 레버를 풀 조작한 경우와 대략 동일한 동작이 얻어진다. 즉, 메인 펌프(102)의 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)가 하나의 펌프로서 기능하고, 메인 펌프(102)의 제 1 토출 포트(102a)의 토출유와 제 2 토출 포트(102b)의 토출유는 합류하여 각각의 압력 보상 밸브와 유량 제어 밸브를 개재하여 각 액추에이터에 공급되며, 좌우의 주행 모터의 조작 레버를 동일한 입력량으로 조작한 경우에는, 직진 주행성을 유지하면서, 원하는 속도로 다른 액추에이터를 구동하는 것이 가능해져, 양호한 주행 복합 조작을 얻을 수 있다.
(k) 주행 스티어링 동작의 경우
일방의 주행 조작 레버를 풀, 타방의 주행 조작 레버를 하프 조작하는, 소위 스티어링 동작을 하는 경우에 대하여, 이하에 설명한다.
예를 들면 좌주행 모터(3f)용 조작 레버를 풀 조작, 우주행 모터(3g)용 조작 레버를 하프 조작한 경우, 주행 모터(3f) 구동용의 유량 제어 밸브(6f)가 풀 스트로크에서 상방향으로 전환되고, 주행 모터(3g) 구동용의 유량 제어 밸브(6g)가 하프 스트로크에서 상방향으로 전환되고, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 유량 제어 밸브(6f)의 미터 인 통로의 개구 면적은 A3이 되며, 유량 제어 밸브(6g)의 미터 인 통로의 개구 면적은 A3보다 작은 중간의 크기가 된다(좌주행 모터(3f)의 요구 유량>우주행 모터(3g)의 요구 유량).
유량 제어 밸브(6f, 6g)가 전환되면, 조작 검출 밸브(8f, 8g)도 전환된다. 그러나, 이때는, 그 밖의 액추에이터 구동용의 유량 제어 밸브의 조작 검출 밸브(8a, 8i, 8c, 8d, 8j, 8b, 8e, 8h)가 중립 위치에 있기 때문에, 스로틀(43)을 경유하여 압유 공급로(31b)로부터 주행 복합 조작 검출 유로(43)에 공급되는 압유는, 탱크로 배출된다. 이 때문에, 제 1∼제 3 전환 밸브(40, 146, 246)를 도면 중 하방향으로 전환하는 압력은 탱크압과 같아지므로, 제 1∼제 3 전환 밸브(40, 146, 246)는, 스프링의 작용에 의해 도면 중 하측의 전환 위치로 유지된다. 이에 따라, 제 1 압유 공급로(105)와 제 2 압유 공급로(205)는 차단되고, 또한 제 2 부하압 검출 회로(132)의 가장 하류의 셔틀 밸브(9g)에는 제 1 전환 밸브(146)를 개재하여 탱크압이 유도되며, 제 1 부하압 검출 회로(131)의 가장 하류의 셔틀 밸브(9f)에는 제 2 전환 밸브(246)를 개재하여 탱크압이 유도된다. 이 때문에 주행 모터(3f)의 부하압이, 유량 제어 밸브(6f)의 부하 포트를 개재하여 제 1 부하압 검출 회로(131)에 의해 최고 부하압 Plmax1로서 검출되고, 주행 모터(3g)의 부하압이, 유량 제어 밸브(6g)의 부하 포트를 개재하여 제 2 부하압 검출 회로(132)에 의해 최고 부하압 Plmax2로서 검출되며, 언로드 밸브(115, 215)는 각각 제 1 및 제 2 압유 공급로(105, 205)의 압유를 탱크로 배출하는 유로를 차단한다. 또, 최고 부하압 Plmax1, Plmax2가 각각 차압 감압 밸브(111, 211)로 유도됨으로써, LS 차압인 Pls1, Pls2가 출력되고, 이들 LS 차압 Pls1, Pls2는 레귤레이터(112)의 저압 선택 밸브(112a)로 유도된다.
레귤레이터(112)에 있어서, 저압 선택 밸브(112a)로 유도된 LS 차압 Pls1, Pls2는 그 저압측이 선택되고, LS 제어 밸브(112b)로 유도된다. LS 제어 밸브(112b)는 Pls1과 Pls2의 저압측이 목표 LS 차압 Pgr과 같아지도록 메인 펌프(102)의 용량(유량)을 제어한다.
여기서, 좌주행 모터(3f)용 조작 레버가 풀 조작, 우주행 모터(3g)용 조작 레버가 하프 조작이고, 유압 셔블로서는 진행 주행에 대하여 우측 방향으로 크게 꺾는 동작을 하는 경우를 생각하면, 이 경우에는, 좌측의 주행 모터(3f)가 우측의 주행 모터(3g)를 끄는 모습이 되므로, 좌주행 모터(3f)의 부하압>우주행 모터(3g)의 부하압이 된다. 또, 요구 유량에 대해서는, 좌주행 모터(3f)의 요구 유량>우주행 모터(3g)의 요구 유량의 관계가 성립한다.
이와 같이 주행 모터(3f)의 요구 유량이 주행 모터(3g)의 요구 유량보다 크므로, Pls1과 Pls2에서는 Pls1이 저압측이 되고, 저압 선택 밸브(112a)에 의해 Pls1이 선택되며, 메인 펌프(102)의 용량(유량)은 그 Pls1에 따라, 주행 모터(3f)의 요구 유량에 상응하는 유량이 될 때까지 용량(유량)을 증가시킨다. 이와 같이, 제 1 압유 공급로(105)에는 주행 모터(3f)의 요구 유량에 상응하는 유량이 공급된다.
한편, 제 2 압유 공급로(205)에는, 주행 모터(3g)의 요구 유량보다 대유량이 공급된다. 제 2 압유 공급로(205)에 공급된 여분인 압유는, 언로드 밸브(215)로부터 탱크로 배출된다. 이때, 언로드 밸브(215)의 세트압은, 최고 부하압 Plmax2(주행 모터(3g)의 부하압)+스프링의 설정 압력 Pun0이 된다. 이와 같이 제 1 압유 공급로(105)의 압력은, LS 제어 밸브(112b)에 의해, 주행 모터(3f)의 부하압+목표 LS 차압으로 유지되고, 제 2 압유 공급로(205)의 압력은, 언로드 밸브(215)에 의해, 주행 모터(3g)의 부하압+스프링의 설정 압력 Pun0(≒주행 모터(3g)의 부하압+목표 LS 차압)으로 유지된다. 이와 같이 제 2 압유 공급로(205)의 압력은, 주행 모터(3f)의 부하압과 주행 모터(3g)의 부하압의 차의 분만큼, 제 1 압유 공급로(105)의 압력보다 낮아진다.
메인 펌프(102)는, 스플릿 플로우 타입이고, 토크 제어 피스톤(112d, 112e)의 토크 제어(마력 제어)는, 제 1 압유 공급로(105) 및 제 2 압유 공급로(205)의 합계 압력(평균 압력)에 의해 행해지므로, 주행 스티어링 시 등, 일방의 압유 공급로의 압력이 타방의 압유 공급로의 압력보다 낮은 경우에는, 합계 압력(평균 압력)이 그만큼 낮게 억제된다. 이에 따라 하나의 펌프에 의해 좌우 주행 모터를 구동하는 경우에 비해, 마력 제어에 의해 유량이 제한되기 어려워, 작업 효율이 크게 저하되지 않고 주행 스티어링 동작을 행할 수 있다.
∼효과∼
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 유압 셔블의 붐 실린더(3a)와 아암 실린더(3b)를 동시에 구동하는 복합 조작 시에, 압력 보상 밸브의 스로틀 압력 손실에 의한 불필요한 에너지 소비를 억제하면서, 붐 실린더(3a)와 아암 실린더(3b)에 요구되는 여러 가지의 유량 밸런스에 유연하게 대응하여, 양호한 복합 조작성을 얻을 수 있다.
또, 유압 셔블의 양호한 직진 주행성을 얻을 수 있다.
또한, 유압 셔블의 주행 스티어링 동작에서는, 양호한 스티어링 휠링을 실현할 수 있다.
<제 2 실시형태>
도 4는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 유압 셔블(건설 기계)의 유압 구동 장치를 나타내는 도면이다.
도 4에 있어서, 본 실시형태의 유압 구동 장치의 제 1 실시형태와의 상이점은, 메인 펌프(102)의 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)에 접속되는 액추에이터와 메인 펌프(202)의 제 3 토출 포트(202a)에 접속되는 액추에이터의 수와 종류를 변경하고, 그것에 수반하여, 대응하는 압력 보상 밸브 및 유량 제어 밸브와 제 1∼제 3 부하압 검출 회로(131∼133)를 구성하는 셔틀 밸브의 배치 위치를 변경한 점이다.
즉, 본 실시형태에서는, 메인 펌프(202)의 제 3 토출 포트(202a)에 접속되는 액추에이터는, 붐 실린더(3a)뿐만 아니라, 스윙 실린더(3e)와 블레이드 실린더(3h)를 포함하고, 메인 펌프(102)의 제 1 토출 포트(102a, 102b)에 접속되는 액추에이터는, 붐 실린더(3a), 아암 실린더(3b), 버킷 실린더(3d) 및 좌주행 모터(3f)를 포함하며, 메인 펌프(102)의 제 2 토출 포트(102b)에 접속되는 액추에이터는, 아암 실린더(3b), 선회 모터(3c) 및 우주행 모터(3g)를 포함하고 있다. 붐 실린더(3a), 스윙 실린더(3e) 및 블레이드 실린더(3h)는 각각 압력 보상 밸브(7a, 7e, 7h) 및 유량 제어 밸브(6a, 6e, 6h)를 개재하여 메인 펌프(202)의 제 3 토출 포트(202a)에 접속되고, 붐 실린더(3a), 아암 실린더(3b), 버킷 실린더(3d) 및 좌주행 모터(3f)는 각각 압력 보상 밸브(7i, 7j, 7d, 7f) 및 유량 제어 밸브(6i, 6j, 6d, 6f)를 개재하여 메인 펌프(102)의 제 1 토출 포트(102a, 102b)에 접속되며, 아암 실린더(3b), 선회 모터(3c) 및 우주행 모터(3g)는 각각 압력 보상 밸브(7b, 7c, 7g) 및 유량 제어 밸브(6b, 6c, 6g)를 개재하여 메인 펌프(102)의 제 2 토출 포트(102b)에 접속되어 있다. 이와 같이 본 실시형태에서는, 제 1 실시형태에 있어서 메인 펌프(102)의 제 2 토출 포트(102b)에 접속되어 있었던 스윙 실린더(3e)와 블레이드 실린더(3h)가 메인 펌프(202)의 제 3 토출 포트(202a)에 접속되고, 제 1 실시형태에 있어서 메인 펌프(102)의 제 1 토출 포트(102a)에 접속되어 있었던 선회 모터(3c)가 메인 펌프(102)의 제 2 토출 포트(102b)에 접속되어 있다.
또, 제 1 부하압 검출 회로(131)는, 유량 제어 밸브(6d, 6f, 6i, 6j)의 부하 포트에 접속된 셔틀 밸브(9d, 9f, 9i, 9j)를 포함하고, 제 2 부하압 검출 회로(132)는 유량 제어 밸브(6b, 6c, 6g)의 부하 포트에 접속된 셔틀 밸브(9b, 9c, 9g)를 포함하며, 제 3 부하압 검출 회로(133)는 유량 제어 밸브(6a, 6e, 6h)의 부하 포트에 접속된 셔틀 밸브(9e, 9h)를 포함하는 구성으로 되어 있다.
상기 이외의 구성은 제 1 실시형태와 동일하다.
이와 같이 구성한 본 실시형태에 있어서도, 붐 실린더(3a)와 메인 펌프(202)의 제 3 토출 포트(202a) 및 메인 펌프(102)의 제 1 토출 포트(102a)와의 접속 관계, 아암 실린더(3b)와 메인 펌프(102)의 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)와의 접속 관계, 및 좌우 주행 모터(3f, 3g)와 메인 펌프(102)의 제 1 및 제 2 토출 포트(102a, 102b)와의 접속 관계는 제 1 실시형태와 동일하다. 본 실시형태에 의해서도 붐 실린더(3a), 아암 실린더(3b), 좌우 주행 모터(3f, 3g)를 제 1 실시형태 와 동일하게 동작하고, 제 1 실시형태와 동일한 효과가 얻어진다.
∼기타∼
이상의 실시형태에서는, 건설 기계가 유압 셔블이고, 제 1 액추에이터가 붐 실린더(3a)이며, 제 2 액추에이터가 아암 실린더(3b)인 경우에 대하여 설명했지만, 다른 액추에이터보다 요구 유량이 큰 액추에이터이면, 붐 실린더와 아암 실린더 이외여도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 제 3 및 제 4 액추에이터가 좌우의 주행 모터(3f, 3g)인 경우에 대하여 설명했지만, 동시에 구동될 때에 공급 유량이 동등해짐으로써 소정의 기능을 달성하는 제 3 및 제 4 액추에이터이면, 좌우의 주행 모터 이외여도 된다.
또한, 그러한 제 1 및 제 2 액추에이터 또는 제 3 및 제 4 액추에이터의 동작 조건을 만족시키는 액추에이터를 구비한 건설 기계이면, 유압 주행 크레인 등, 유압 셔블 이외의 건설 기계에 본 발명을 적용해도 된다.
또, 상기 실시형태의 로드 센싱 시스템은 일례이며, 로드 센싱 시스템은 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 펌프 토출압과 최고 부하압을 절대압으로서 출력하는 차압 감압 밸브를 설치하고, 그 출력압을 압력 보상 밸브로 유도하여 목표 보상 차압을 설정하며 또한 LS 제어 밸브로 유도하여, 로드 센싱 제어의 목표 차압을 설정했지만, 펌프 토출압과 최고 부하압을 별개의 유로에서 압력 제어 밸브나 LS 제어 밸브로 유도하도록 해도 된다.
1: 원동기
102: 스플릿 플로우 타입의 가변 용량형 메인 펌프(제 1 펌프 장치)
102a, 102b: 제 1 및 제 2 토출 포트
112: 레귤레이터(제 1 펌프 제어 장치)
112a: 저압 선택 밸브
112b: LS 제어 밸브
112c: LS 제어 피스톤
112d, 112e, 112f: 토크 제어(마력 제어) 피스톤
112g: 감압 밸브
202: 싱글 플로우 타입의 가변 용량형 메인 펌프(제 2 펌프 장치)
202a: 제 3 토출 포트
212: 레귤레이터(제 2 펌프 제어 장치)
212b: LS 제어 밸브
212c: LS 제어 피스톤
212d: 토크 제어(마력 제어) 피스톤
105: 제 1 압유 공급로
205: 제 2 압유 공급로
305: 제 3 압유 공급로
115: 언로드 밸브(제 1 언로드 밸브)
215: 언로드 밸브(제 2 언로드 밸브)
315: 언로드 밸브(제 3 언로드 밸브)
111, 211, 311: 차압 감압 밸브
146, 246: 제 2 및 제 3 전환 밸브
3a∼3h: 복수의 액추에이터
3a: 붐 실린더(제 1 액추에이터)
3b: 아암 실린더(제 2 액추에이터)
3f, 3g: 좌우 주행 모터(제 3 및 제 4 액추에이터)
4: 컨트롤 밸브 유닛
6a∼6j: 유량 제어 밸브
7a∼7j: 압력 보상 밸브
8a∼8j: 조작 검출 밸브
9b∼9j: 셔틀 밸브
13: 원동기 회전수 검출 밸브
24: 게이트 록 레버
30: 파일럿 펌프
31a, 31b, 31c: 파일럿 압유 공급로
32: 파일럿 릴리프 밸브
40: 제 3 전환 밸브
53: 주행 복합 조작 검출 유로
43: 스로틀
100: 게이트 록 밸브
122, 123, 124a, 124b: 조작 장치
131, 132, 133: 제 1, 제 2, 제 3 부하압 검출 회로

Claims (7)

  1. 제 1 토출 포트 및 제 2 토출 포트를 갖는 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치와,
    제 3 토출 포트를 갖는 싱글 플로우 타입의 제 2 펌프 장치와,
    상기 제 1 및 제 2 펌프 장치의 상기 제 1∼제 3 토출 포트로부터 토출된 압유에 의해 구동되는 복수의 액추에이터와,
    상기 제 1∼제 3 토출 포트로부터 상기 복수의 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 복수의 유량 제어 밸브와,
    상기 복수의 유량 제어 밸브의 전후 차압을 각각 제어하는 복수의 압력 보상 밸브와,
    상기 제 1 및 제 2 토출 포트의 고압측의 토출압이, 상기 제 1 및 제 2 토출 포트로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 액추에이터의 최고 부하압보다 목표 차압만큼 높아지도록 상기 제 1 펌프 장치의 용량을 제어하는 제 1 로드 센싱 제어부를 갖는 제 1 펌프 제어 장치와,
    상기 제 3 토출 포트의 토출압이, 상기 제 3 토출 포트로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 액추에이터의 최고 부하압보다 목표 차압만큼 높아지도록 상기 제 2 펌프 장치의 용량을 제어하는 제 2 로드 센싱 제어부를 갖는 제 2 펌프 제어 장치를 구비하고,
    상기 복수의 액추에이터는, 다른 액추에이터보다 최대의 요구 유량이 큰 제 1 및 제 2 액추에이터를 포함하며,
    상기 제 1 액추에이터의 요구 유량이 소정 유량보다 작은 경우에는, 상기 제 1 액추에이터를 상기 싱글 플로우 타입의 제 2 펌프 장치의 상기 제 3 토출 포트로부터 토출되는 압유에 의해서만 구동하고, 상기 제 1 액추에이터의 요구 유량이 상기 소정 유량보다 큰 경우에는, 상기 싱글 플로우 타입의 제 2 펌프 장치의 상기 제 3 토출 포트로부터 토출되는 압유와 상기 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치의 상기 제 1 및 제 2 토출 포트의 일방으로부터 토출되는 압유를 합류하여 상기 제 1 액추에이터를 구동하도록, 상기 제 1 펌프 장치의 제 1 토출 포트 및 상기 제 2 펌프 장치의 제 3 토출 포트와 상기 제 1 액추에이터를 접속하며, 상기 제 2 액추에이터의 요구 유량이 소정 유량보다 작은 경우에는, 상기 제 2 액추에이터를 상기 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치의 상기 제 1 및 제 2 토출 포트의 타방으로부터 토출되는 압유에 의해서만 구동하고, 상기 제 2 액추에이터의 요구 유량이 상기 소정 유량보다 큰 경우에는, 상기 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치의 상기 제 1 및 제 2 토출 포트의 양방으로부터 토출되는 압유를 합류하여 상기 제 2 액추에이터를 구동하도록, 상기 제 1 펌프 장치의 제 1 및 제 2 토출 포트와 상기 제 2 액추에이터를 접속한 것을 특징으로 하는 건설 기계의 유압 구동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치는 상기 제 1 및 제 2 토출 포트로부터 동일한 유량의 압유를 토출하도록 구성되고,
    상기 복수의 액추에이터는, 동시에 구동되고 또한 그때 공급 유량이 동등해짐으로써 소정의 기능을 달성하는 제 3 및 제 4 액추에이터를 포함하며,
    상기 제 3 액추에이터를, 상기 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치의 상기 제 1 및 제 2 토출 포트의 일방으로부터 토출되는 압유에 의해 구동하고, 상기 제 4 액추에이터를, 상기 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치의 상기 제 1 및 제 2 토출 포트의 타방으로부터 토출되는 압유에 의해 구동하도록, 상기 제 1 펌프 장치의 제 1 및 제 2 토출 포트와 상기 제 3 및 제 4 액추에이터를 접속한 것을 특징으로 하는 건설 기계의 유압 구동 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 펌프 제어 장치는, 상기 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치의 상기 제 1 토출 포트의 토출압이 유도되는 제 1 토크 제어용의 액추에이터와, 상기 제 2 토출 포트의 토출압이 유도되는 제 2 토크 제어용의 액추에이터를 갖고, 상기 제 1 및 제 2 토크 제어용의 액추에이터에 의해, 상기 제 1 토출 포트의 토출압과 상기 제 2 토출 포트의 토출압의 평균 압력이 높아짐에 따라 제 1 펌프 장치의 용량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 유압 구동 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치의 상기 제 1 토출 포트에 접속되는 제 1 압유 공급로와 상기 제 2 토출 포트에 접속되는 제 2 압유 공급로의 사이에 접속되고, 상기 제 3 및 제 4 액추에이터와 상기 스플릿 플로우 타입의 제 1 펌프 장치에 의해 구동되는 그 밖의 액추에이터가 동시에 구동될 때는 연통 위치로 전환되며, 그 이외일 때는 차단 위치로 전환되는 전환 밸브를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 유압 구동 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 유량 제어 밸브는, 상기 제 2 펌프 장치의 제 3 토출 포트에 접속된 제 3 압유 공급로를 상기 제 1 액추에이터에 접속하는 유로에 설치된 제 1 유량 제어 밸브와, 상기 제 1 펌프 장치의 제 1 토출 포트에 접속된 제 1 압유 공급로를 상기 제 1 액추에이터에 접속하는 유로에 설치된 제 2 유량 제어 밸브와, 상기 제 1 펌프 장치의 제 2 토출 포트에 접속된 제 2 압유 공급로를 상기 제 2 액추에이터에 접속하는 유로에 설치된 제 3 유량 제어 밸브와, 상기 제 1 펌프 장치의 제 1 토출 포트에 접속된 상기 제 1 압유 공급로를 상기 제 2 액추에이터에 접속하는 유로에 설치된 제 4 유량 제어 밸브를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 3 유량 제어 밸브는, 스풀 스트로크가 증가함에 따라 개구 면적이 증가하고, 중간 스트로크에서 최대 개구 면적이 되며, 그 후, 최대의 스풀 스트로크까지 최대 개구 면적이 유지되도록 개구 면적 특성을 설정하고,
    상기 제 2 및 제 4 유량 제어 밸브는, 스풀 스트로크가 중간 스트로크로가 될 때까지는 개구 면적은 제로이고, 스풀 스트로크가 상기 중간 스트로크를 초과하여 증가함에 따라 개구 면적이 증가하며, 최대의 스풀 스트로크의 직전에 최대 개구 면적이 되도록 개구 면적 특성을 설정한 것을 특징으로 하는 건설 기계의 유압 구동 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 액추에이터는, 각각, 유압 셔블의 붐 및 아암을 구동하는 붐 실린더 및 아암 실린더인 것을 특징으로 하는 건설 기계의 유압 구동 장치.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 및 제 4 액추에이터는, 각각, 유압 셔블의 주행체를 구동하는 좌우의 주행 모터인 것을 특징으로 하는 건설 기계의 유압 구동 장치.
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