KR20200117845A - 압력 선택 장치 및 유압 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 압력 선택 장치는, 입력된 조작압에 기초하여 비례 밸브압을 출력하는 전자 비례 밸브와, 상기 조작압과 상기 비례 밸브압 중 높은 쪽의 압력을 선택하고, 상기 선택한 압력을 출력하는 선택부를 구비하고 있다.

Description

압력 선택 장치 및 유압 제어 장치{PRESSURE SELECTOR AND HYDRAULIC CONTROLLER}

본 발명은 압력 선택 장치 및 유압 제어 장치에 관한 것이다.

작동유에 의하여 동작하는 유압 셔블 등의 건설 기계는 유압 제어 장치에 의하여 구동 제어되고 있다. 유압 제어 장치는, 붐이나 암 등을 동작시키는 유압 액추에이터와, 작업자가 조작하는 조작부와, 유압 액추에이터에 작동유를 공급하는 유압 펌프와, 유압 제어 밸브 등을 구비하고 있다. 유압 제어 밸브는, 작업자에 의한 조작부의 조작에 기초하여 구동된다.

유압 제어 밸브는, 유압 액추에이터에 대한 작동유의 공급을 제어한다.

여기서, 유압 제어 장치에, 조작부의 조작압을 신호로서 출력하는 컨트롤러(조작 유닛)와, 컨트롤러로부터의 출력 신호에 기초하여 구동됨으로써 유압 제어 밸브의 구동 제어를 행하는 전자 비례 밸브를 마련하는 경우가 있다. 컨트롤러는, 조작부의 조작압을 검출하고 이 검출 결과를 소정의 신호로 변환하는 제어 회로를 갖고 있다. 컨트롤러는 조작부의 조작압을 제어 회로를 통하여 소정의 신호로 변환하여 전자 비례 밸브에 출력한다. 전자 비례 밸브를 이용함으로써 유압 제어 장치의 구조를 간소화할 수 있거나 각 부품의 레이아웃성을 향상시키거나 할 수 있다.

일본 특허 공개 평8-285121호 공보

상술한 종래 기술에서는, 조작부가 조작된 후, 컨트롤러에서의 처리 후에 전자 비례 밸브가 구동되며, 이것에 의하여 유압 제어 밸브의 구동 제어가 행해진다. 이 때문에, 컨트롤러에서의 처리 시간만큼, 조작부의 조작에 대한 유압 제어 밸브의 응답성이 저하되어 버린다는 과제가 있었다.

본 발명은, 전자 비례 밸브를 이용하여 장치의 구조를 간소화하고, 각 부품의 레이아웃성을 유지하면서, 조작부에 있어서의 조작의 응답성을 향상시킬 수 있는 압력 선택 장치 및 유압 제어 장치를 제공한다.

본 발명의 일 양태에 따른 압력 선택 장치는, 입력된 조작압에 기초하여 비례 밸브압을 출력하는 전자 비례 밸브와, 상기 조작압과 상기 비례 밸브압 중 높은 쪽의 압력을 선택하고, 상기 선택한 압력을 출력하는 선택부를 구비한다.

이와 같이 구성함으로써, 조작부의 조작압과 전자 비례 밸브의 비례 밸브압의 양자의 압력을 유효 이용할 수 있다. 이 때문에, 전자 비례 밸브를 이용하여 장치의 구조를 간소화하고, 각 부품의 레이아웃성을 유지하면서, 조작부에 있어서의 조작의 응답성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따른 압력 선택 장치는, 입력된 조작압에 기초하여 비례 밸브압을 출력하는 전자 비례 밸브와, 상기 조작압에 보정압을 가산한 값과 상기 비례 밸브압 중 높은 쪽에 기초하여, 상기 조작압 또는 상기 비례 밸브압 중 어느 압력을 선택하고, 상기 선택한 압력을 출력하는 선택부를 구비한다.

이와 같이 구성함으로써, 원하는 압력을 수시로 사용할 수 있다. 이 때문에, 전자 비례 밸브를 이용하여 장치의 구조를 간소화하고, 각 부품의 레이아웃성을 유지하면서, 조작부에 있어서의 조작의 응답성을 향상시킬 수 있다.

상기 구성이며, 유압 액추에이터를 구동하는 유압 제어 밸브에 상기 선택한 압력을 출력해도 된다.

이와 같이 구성함으로써, 조작부에 있어서의 조작에 대한 유압 제어 밸브의 응답성을 향상시킬 수 있다.

상기 구성이며, 상기 선택부는, 상기 조작압과 상기 비례 밸브압을 전환하는 전환 밸브를 구비해도 된다.

이와 같이 구성함으로써, 전환 밸브에 의하여 원하는 압력을 신속히 선택하여 출력할 수 있다. 이 때문에, 조작부에 있어서의 조작의 응답성을 보다 확실히 향상시킬 수 있다.

상기 구성이며, 상기 전환 밸브는, 일방향을 따라 이동하는 스풀과, 상기 스풀의 상기 일방향의 제1 단부에 마련됨과 함께, 상기 제1 단부에 상기 조작압이 입력되는 조작압실과, 상기 스풀의 상기 제1 단부와는 상기 일방향의 반대측인 제2 단부에 마련됨과 함께, 상기 제2 단부에 상기 비례 밸브압이 입력되는 비례 밸브압실과, 상기 스풀의 상기 제1 단부를 상기 제2 단부를 향하여 누르는 스프링과, 상기 제1 단부에 입력되는 압력과 상기 제2 단부에 입력되는 압력 중 어느 높은 쪽의 압력을 출력하는 출력 포트와, 상기 제2 단부에 입력되는 압력에 비하여 상기 제1 단부에 입력되는 압력이 높은 경우에 상기 출력 포트에 접속되는 조작압 입력 포트와, 상기 제1 단부에 입력되는 압력에 비하여 상기 제2 단부에 입력되는 압력이 높은 경우에 상기 출력 포트에 접속되는 비례 밸브압 입력 포트와, 상기 제1 단부에 입력되는 압력에 비하여 상기 제2 단부에 입력되는 압력이 높은 경우에 상기 조작압실과 탱크를 접속하는 탱크 포트를 가져도 된다.

이와 같이 구성함으로써, 전환 밸브를 간소한 구성으로 하면서, 비례 밸브압이 조작압에 보정압을 가산한 값까지 상승하기까지는 조작압을 출력하고, 비례 밸브압이 조작압에 보정압을 가산한 값까지 상승하면 비례 밸브압을 출력할 수 있다. 또한 스프링에 의하여 보정압을 용이하게 조정할 수 있다.

상기 구성이며, 상기 선택부는, 상기 조작압이 입력됨으로써 상기 비례 밸브압실 및 상기 비례 밸브압 입력 포트에 상기 비례 밸브압을 입력하는 다른 전환 밸브를 가져도 된다.

이와 같이 구성함으로써, 조작압이 입력되었는지 여부(조작부가 조작되었는지 여부)를 다른 전환 밸브에 의하여 판단할 수 있으며, 조작압이 입력된 경우에 신속히 전환 밸브를 구동시킬 수 있다. 또한 조작압이 입력되지 않는 경우(조작부의 조작이 정지된 경우)에 신속히 유압 제어 밸브에 대한 작동유의 공급을 정지시킬 수 있다. 이 때문에, 조작부에 있어서의 조작의 응답성을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따른 압력 선택 장치는, 입력된 조작압에 기초하여 비례 밸브압을 출력하는 전자 비례 밸브와, 일방향을 따라 이동하는 스풀, 상기 스풀의 상기 일방향의 제1 단부에 마련됨과 함께 상기 조작압이 입력되고, 상기 제1 단부에 상기 조작압을 입력시키는 조작압실, 상기 스풀의 상기 제1 단부와는 상기 일방향의 반대측인 제2 단부에 마련됨과 함께 상기 비례 밸브압이 입력되고, 상기 제2 단부에 상기 비례 밸브압을 입력시키는 비례 밸브압실, 상기 스풀의 상기 제1 단부를 상기 제2 단부를 향하여 누르는 스프링, 상기 제1 단부에 입력되는 압력과 상기 제2 단부에 입력되는 압력 중 어느 높은 쪽의 압력을 출력하는 출력 포트, 상기 제2 단부에 입력되는 압력에 비하여 상기 제1 단부에 입력되는 압력이 높은 경우에 상기 출력 포트에 접속되는 조작압 입력 포트, 상기 제1 단부에 입력되는 압력에 비하여 상기 제2 단부에 입력되는 압력이 높은 경우에 상기 출력 포트에 접속되는 비례 밸브압 입력 포트, 및 상기 제1 단부에 입력되는 압력에 비하여 상기 제2 단부에 입력되는 압력이 높은 경우에 상기 조작압실과 탱크를 접속하는 탱크 포트를 갖는 전환 밸브와, 상기 조작압이 입력됨으로써 상기 비례 밸브압실 및 상기 비례 밸브압 입력 포트에 상기 비례 밸브압을 입력하는 다른 전환 밸브를 구비한다.

이와 같이 구성함으로써, 전환 밸브를 간소한 구성으로 하면서, 비례 밸브압이 조작압에 보정압을 가산한 값까지 상승하기까지는 조작압을 출력할 수 있고, 비례 밸브압이 조작압에 보정압을 가산한 값까지 상승하면 비례 밸브압을 출력할 수 있다. 또한 스프링에 의하여 보정압을 용이하게 조정할 수 있다.

또한 조작압이 입력되었는지 여부(조작부가 조작되었는지 여부)를 다른 전환 밸브에 의하여 판단할 수 있으며, 조작압이 입력된 경우에 신속히 전환 밸브를 구동시킬 수 있다. 또한 조작압이 입력되지 않는 경우(조작부의 조작이 정지된 경우)에 신속히 작동유의 공급을 정지시킬 수 있다. 이 때문에 조작부에 있어서의 조작의 응답성을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따른 압력 선택 장치는, 조작부의 조작에 의하여 입력된 조작압에 기초하여 비례 밸브압을 출력하는 전자 비례 밸브와, 상기 조작압과 상기 비례 밸브압 중 높은 쪽의 압력을 선택하고, 상기 선택한 압력을 출력하는 선택부를 구비하고, 상기 선택부는, 상기 비례 밸브압이 상기 조작압에 보정압을 가산한 값 이하인 경우, 상기 조작압을 선택하고, 상기 선택한 압력을 출력하고, 상기 조작압에 보정압을 가산한 값보다도 상기 비례 밸브압이 높아진 경우에 상기 비례 밸브압을 선택하고, 상기 선택한 압력을 출력하고, 상기 조작부의 조작을 정지한 직후에는 상기 조작압 및 상기 비례 밸브압을 탱크로 릴리프한다.

이와 같이, 조작부의 조작압에 보정압을 가산한 값과 전자 비례 밸브의 비례 밸브압 중 높은 쪽의 압력을 출력함으로써, 조작부의 조작에 따라 원하는 압력을 신속히 출력할 수 있다. 또한 조작부의 조작을 정지하였을 때도, 조작압 및 비례 밸브압을 탱크로 릴리프함으로써 작동유의 공급을 신속히 정지시킬 수 있다. 이 때문에, 전자 비례 밸브를 이용하여 장치의 구조를 간소화하고, 각 부품의 레이아웃성을 유지하면서, 조작부에 있어서의 조작의 응답성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따른 유압 제어 장치는, 상술한 압력 선택 장치와, 상기 압력 선택 장치의 상기 선택한 압력에 기초하여 구동되는 유압 제어 밸브와, 상기 유압 제어 밸브에 의하여 구동 제어되는 유압 액추에이터를 구비한다.

이와 같이 구성함으로써, 전자 비례 밸브를 이용하여 장치의 구조를 간소화하고, 각 부품의 레이아웃성을 유지하면서, 조작부의 조작에 대한 유압 제어 밸브의 응답성을 향상시킬 수 있는 유압 제어 장치를 제공할 수 있다.

상술한 압력 선택 장치 및 유압 제어 장치는, 전자 비례 밸브를 이용하여 장치의 구조를 간소화하고, 각 부품의 레이아웃성을 유지하면서, 조작부에 있어서의 조작의 유압 제어 밸브의 응답성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 건설 기계의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 유압 제어 장치의 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 제1 초기 동작에서의 유압 제어 장치의 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 제2 초기 동작에서의 유압 제어 장치의 개략 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 동작 중에서의 유압 제어 장치의 개략 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 조작 정지 직후에서의 유압 제어 장치의 개략 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 정지 시의 유압 제어 장치의 개략 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 작동유의 압력의 변화를 나타내는 그래프이며, 도 8의 (a)는 조작압 및 비례 밸브 2차압의 압력의 변화를 나타내고, 도 8의 (b)는 선택부의 케이스측 출력 포트의 압력의 변화를 나타내고, 도 8의 (c)는 선택부에 의하여 선택된 압력의 변화를 나타낸다.

다음으로, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

<건설 기계>

도 1은 건설 기계(100)의 개략 구성도이다.

도 1에 도시한 바와 같이 건설 기계(100)는, 예를 들어, 유압 셔블이다. 건설 기계(100)는 선회체(101)와, 주행체(102)를 구비하고 있다. 선회체(101)는 주행체(102) 상에 선회 가능하게 마련되어 있다. 선회체(101)는, 도시하지 않은 유압 모터에 의하여 선회동된다.

선회체(101)는, 조작자가 탑승하는 캡(103)과, 캡(103)에 요동 가능하게 연결되어 있는 일 단부를 갖는 붐(104)과, 붐(104)의 캡(103)과는 반대측인 타 단부(선단부)에 요동 가능하게 연결되어 있는 일 단부를 갖는 암(105)과, 암(105)의 붐(104)과는 반대측인 타 단부(선단부)에 요동 가능하게 연결되어 있는 버킷(106)을 구비하고 있다. 이들 캡(103), 붐(104), 암(105) 및 버킷(106) 등은 유압 제어 장치(120)의 유압 액추에이터(107)에 의하여 구동된다.

유압 제어 장치(120)는, 캡(103) 내에 마련된 유압 펌프(108)로부터 공급되는 작동유에 기초하여 구동된다. 유압 제어 장치(120)는, 유압 액추에이터(107)와, 유압 펌프(108)로부터 공급되는 작동유에 의하여 유압 액추에이터(107)의 구동 제어를 행하는 유압 제어 밸브(109)와, 유압 제어 밸브(109)의 구동 제어를 행하는 압력 선택 장치(1)에 의하여 구성되어 있다. 또한 캡(103) 내에는, 선회체(101), 캡(103), 붐(104), 암(105) 및 버킷(106) 등을 조작하기 위한 조작부(110)가 마련되어 있다.

유압 액추에이터(107)는, 선회체(101)를 선회동시키는 유압 모터나, 캡(103), 붐(104), 암(105) 및 버킷(106) 등을 구동시키는 유압 실린더 등이다.

유압 제어 밸브(109)는 유압 액추에이터(107)에 접속되어 있으며, 이 유압 액추에이터(107)에 원하는 작동유를 공급한다.

조작부(110)는 압력 선택 장치(1)의 일부를 구성하고 있다. 조작부(110)의 조작에 기초하여 압력 선택 장치(1)가 구동된다.

<압력 선택 장치>

도 2는 압력 선택 장치(1)의 개략 구성도이다.

도 2에 도시한 바와 같이 압력 선택 장치(1)는 조작부(110) 외에, 전자 비례 밸브(2)와, 선택부(3)를 주 구성으로 하고 있다.

조작부(110)는, 유압 펌프(108)에 병설된 기어 펌프(111)에 배관(112)을 거쳐 접속되어 있다. 또한 조작부(110)는 제1 조작압 신호 라인 L11을 거쳐 선택부(3)에 접속되어 있다. 조작부(110)는, 기어 펌프(111)로부터 공급된 작동유에 대하여, 제1 조작압 신호 라인 L11에, 조작압의 압력을 유지한 작동유를 출력한다. 이하, 조작압의 압력을 유지한 작동유를 간단히 조작압이라 한다.

전자 비례 밸브(2)는 제어부(4)를 통하여 제1 조작압 신호 라인 L11에 접속되어 있다. 또한 전자 비례 밸브(2)는 선택부(3)에 접속되어 있다.

제어부(4)는, 제1 조작압 신호 라인 L11의 압력을 검출하는 센서(5)와, 센서(5)의 검출 결과를 전기 신호로서 전자 비례 밸브(2)에 출력하는 CPU(Central Processing Unit)(6)를 구비하고 있다.

전자 비례 밸브(2)는, CPU(5)로부터 출력되는 전기 신호에 기초하여 선택부(3)에, 비례 밸브 2차압(청구항에 있어서의 비례 밸브압에 상당함)의 압력을 유지한 작동유를 출력한다. 비례 밸브 2차압이란, 공급측으로부터의 압력이, 전자 비례 밸브(2)를 제어함으로써 감압되거나 하여 전자 비례 밸브(2)로부터 출력되는 압력을 말한다. 달리 말하면, 비례 밸브 2차압이란, 조작압에 기초하여 전자 비례 밸브(2)에 의하여 출력되는 압력을 말한다.

이하, 비례 밸브 2차압의 압력을 유지한 작동유를 간단히 비례 밸브 2차압이라 한다. 또한 이하의 설명에서는, 작동유의 흐름에 따라 하류측 등이라 하는 경우가 있다. 제1 조작압 신호 라인 L11 및 비례 밸브압 신호 라인 L2에는, 하류측에, 선택부(3)를 거쳐 유압 제어 밸브(109)가 접속되어 있다.

선택부(3)는, 케이싱(7)과, 케이싱(7) 내에 마련된 제1 전환 밸브(청구항에 있어서의 다른 전환 밸브에 상당함)(8)와, 케이싱(7) 내에 마련되어, 제1 전환 밸브(8)보다도 하류측에 배치된 제2 전환 밸브(청구항에 있어서의 전환 밸브에 상당함)(9)를 주 구성으로 하고 있다. 케이싱(7)에는, 제1 조작압 신호 라인 L11이 접속되는 케이스측 조작압 입력 포트(10)와, 유압 제어 밸브(109)에 접속되어, 유압 제어 밸브(109)에 작동유를 출력하는 케이스측 출력 포트(청구항에 있어서의 출력 포트에 상당함)(12)와, 탱크(113)에 접속되는 탱크 접속 포트(16)가 마련되어 있다.

제1 전환 밸브(8)는 소위 3포트 2위치 방향 제어 밸브이다. 제1 전환 밸브(8)는, 일방향(도 2에서는 좌우 방향)으로 긴 제1 스풀(13)을 갖고 있다. 제1 스풀(13)은 케이싱(7) 내를 축 방향을 따라 이동한다. 제1 전환 밸브(8)에는, 제1 스풀(13)의 제1 단부측에, 케이스측 조작압 입력 포트(10)와 제2 조작압 신호 라인 L12를 거쳐 접속되는 제1 조작압실(14)이 마련되어 있다. 이 제1 조작압실(14)을 거쳐 제1 스풀(13)의 제1 단부에 조작압이 작용된다.

제1 전환 밸브(8)에는, 제1 스풀(13)의 제1 단부와는 축 방향의 반대측인 제2 단부측에 스프링실(15)이 마련되어 있다. 스프링실(15)에는, 제1 스풀(13)의 제2 단부를 탄성적으로 누르는 제1 스프링(18)이 마련되어 있다.

제1 전환 밸브(8)에는, 제1 비례 밸브압 신호 라인 L21을 거쳐 전자 비례 밸브(2)에 접속되는 제1 비례 밸브압 입력 포트(17)가 마련되어 있다. 제1 비례 밸브압 신호 라인 L21에 비례 밸브 2차압이 출력된다. 제1 전환 밸브(8)에는, 제2 전환 밸브(9)에 제2 비례 밸브압 신호 라인 L22를 통하여 접속되는 제1 비례 밸브압 출력 포트(19)가 마련되어 있다. 제1 전환 밸브(8)에는, 제1 탱크 라인 LT1을 거쳐 탱크 접속 포트(16)에 접속되는 제1 탱크 포트(20)가 마련되어 있다.

제2 전환 밸브(9)는 소위 6포트 2위치 방향 제어 밸브이다. 제2 전환 밸브(9)는, 일방향(도 2에서는 좌우 방향)으로 긴 제2 스풀(청구항에 있어서의 스풀에 상당함)(21)을 갖고 있다. 제2 스풀(21)은 케이싱(7) 내를 축 방향을 따라 이동한다. 제2 전환 밸브(9)에는, 제2 스풀(21)의 제1 단부측에, 조작압이 작용되는 제2 조작압실(청구항에 있어서의 조작압실에 상당함)(22)이 마련되어 있다. 이 제2 조작압실(22)을 통하여 제2 스풀(21)의 제1 단부에 조작압이 작용된다. 또한 제2 조작압실(22)에는, 제2 스풀(21)의 제1 단부를 탄성적으로 누르는 제2 스프링(청구항에 있어서의 스프링에 상당함)(23)이 마련되어 있다.

제2 전환 밸브(9)에는, 제2 스풀(21)의 제1 단부와는 축 방향의 반대측인 제2 단부측에, 비례 밸브 2차압이 작용되는 비례 밸브압실(24)이 마련되어 있다. 비례 밸브압실(24)에는, 제2 비례 밸브압 신호 라인 L22로부터 분기된 제3 비례 밸브압 신호 라인 L23이 접속되어 있다. 이것에 의하여 비례 밸브압실(24)에 비례 밸브 2차압이 작용된다. 이 비례 밸브압실(24)을 통하여 제2 스풀(21)의 제2 단부에 비례 밸브 2차압이 작용된다.

제2 전환 밸브(9)에는, 제2 조작압 신호 라인 L12로부터 분기된 제3 조작압 신호 라인 L13이 접속되는 조작압 입력 포트(25)가 마련되어 있다. 제2 전환 밸브(9)에는, 제2 비례 밸브압 신호 라인 L22가 접속되는 제2 비례 밸브압 입력 포트(청구항에 있어서의 비례 밸브압 입력 포트에 상당함)(26)가 마련되어 있다. 제2 전환 밸브(9)에는, 제1 탱크 라인 LT1로부터 분기된 제2 탱크 라인 LT2가 접속되는 제2 탱크 포트(청구항에 있어서의 탱크 포트에 상당함)(32)가 마련되어 있다.

제2 전환 밸브(9)에는, 조작압을 출력하는 제1 조작압 출력 포트(27) 및 제2 조작압 출력 포트(청구항에 있어서의 출력 포트에 상당함)(28)가 마련되어 있다. 제1 조작압 출력 포트(27)는 제4 조작압 신호 라인 L14를 거쳐 제2 조작압실(22)에 접속되어 있다.

제2 전환 밸브(9)에는, 비례 밸브 2차압을 출력하는 제2 비례 밸브압 출력 포트(청구항에 있어서의 출력 포트에 상당함)(29)가 마련되어 있다. 제2 조작압 출력 포트(28)에는 제5 조작압 신호 라인 L15가 접속되어 있다. 제5 조작압 신호 라인 L15에는, 제5 조작압 신호 라인 L15에서의 작동유의 역류를 방지하는 역지 밸브(30)가 마련되어 있다.

제2 비례 밸브압 출력 포트(29)에는 제4 비례 밸브압 신호 라인 L24가 접속되어 있다.

제4 비례 밸브압 신호 라인 L24에는, 제4 비례 밸브압 신호 라인 L24에서의 작동유의 역류를 방지하는 역지 밸브(31)가 마련되어 있다. 제5 조작압 신호 L15와 제4 비례 밸브압 신호 라인 L24는 각 역지 밸브(30, 31)의 하류측에서 합류되고 있다. 이 합류점은 선택압 라인 LS를 통하여 케이스측 출력 포트(12)에 접속되어 있다.

<압력 선택 장치의 동작>

다음으로, 도 2 내지 도 7에 기초하여 압력 선택 장치(1)의 동작에 대하여 설명한다.

<초기 위치>

먼저, 도 2에 기초하여 압력 선택 장치(1)의 초기 위치에 대하여 설명한다. 초기 위치란, 조작부(110)에 의하여 전혀 조작되고 있지 않은 상태를 말한다.

도 2에 도시한 바와 같이 초기 위치에서는, 조작부(110)로부터 조작압이 출력되고 있지 않다. 이 때문에 제1 전환 밸브(8)에서는, 제1 조작압실(14)에 조작압이 작용되지 않는다. 이것에 의하여 제1 스풀(13)은, 제1 스프링(18)에 의하여 제2 단부가 탄성적으로 눌려서 제1 조작압실(14)측에 위치하고 있다. 이 상태에서는 제1 스풀(13)에 의하여 제1 비례 밸브압 입력 포트(17)가 닫혀 있다. 또한 제1 스풀(13)에 의하여 제1 비례 밸브압 출력 포트(19)와 제1 탱크 포트(20)가 접속되어 있다.

한편, 제2 전환 밸브(9)에서는, 제2 조작압실(22)에 조작압이 작용되지 않음과 함께, 비례 밸브압실(24)에 비례 밸브 2차압이 작용되지 않는다. 이 때문에 제2 스풀(21)은, 제2 스프링(23)에 의하여 제1 단부가 탄성적으로 눌려서, 비례 밸브압실(24)측에 위치하고 있다. 이 상태에서는 제2 스풀(21)에 의하여 조작압 입력 포트(25)와 제1 조작압 출력 포트(27)가 접속되어 있다.

또한 제2 스풀(21)에 의하여 조작압 입력 포트(25)와 제2 조작압 출력 포트(28)가 접속되어 있다. 또한 제2 스풀(21)에 의하여 제2 비례 밸브압 입력 포트(26), 제2 비례 밸브압 출력 포트(29) 및 제2 탱크 포트(32)가 닫혀 있다.

<제1 초기 동작>

다음으로, 도 3에 기초하여 압력 선택 장치(1)의 제1 초기 동작에 대하여 설명한다. 제1 초기 동작이란, 조작부(110)의 조작 개시 직후의 동작을 말한다.

도 3은, 제1 초기 동작에서의 압력 선택 장치(1)의 개략 구성도이다.

도 3에 도시한 바와 같이 제1 초기 동작에 의하여 제1 전환 밸브(8)의 제1 조작압실(14)에 조작압이 작용되지만, 제1 초기 동작에서는 제1 전환 밸브(8)의 제1 스프링(18)의 탄성력보다도 조작압의 힘이 약하다.

이 때문에 제1 스풀(13)은 제1 조작압실(14)측에 위치한 채 그대로이다. 조작압은 제1 조작압실(14)에 작용되면서, 제2 조작압 신호 라인 L12, 제3 조작압 신호 라인 L13, 제2 전환 밸브(9)의 조작압 입력 포트(25), 제2 전환 밸브(9)의 제2 조작압 출력 포트(28), 제5 조작압 신호 라인 L15, 선택압 라인 LS, 및 케이스측 출력 포트(12)를 통하여 유압 제어 밸브(109)에 출력된다. 유압 제어 밸브(109)는 조작압에 기초하여 구동된다. 즉, 선택부(3)의 제1 초기 동작에서는, 유압 제어 밸브(109)를 구동시키기 위한 압력으로서 조작압이 출력된다.

또한 조작압은 제2 전환 밸브(9)의 조작압 입력 포트(25), 제2 전환 밸브(9)의 제1 조작압 출력 포트(27), 및 제4 조작압 신호 라인 L14를 통하여 제2 조작압실(22)에 작용된다.

<제2 초기 동작>

다음으로, 도 4에 기초하여 압력 선택 장치(1)의 제2 초기 동작에 대하여 설명한다. 제2 초기 동작이란, 제1 초기 동작을 경과한 직후의 동작을 말한다.

도 4는, 제2 초기 동작에서의 압력 선택 장치(1)의 개략 구성도이다.

도 4에 도시한 바와 같이 제2 초기 동작에서는 제1 조작압실(14)의 조작압이 상승된다. 이 때문에 제1 스프링(18)의 탄성력에 저항하여 스프링실(15)측으로 제1 스풀(13)이 이동된다(도 4에 있어서의 화살표 Y1 참조). 그러면, 제1 스풀(13)에 의하여 제1 전환 밸브(8)의 제1 비례 밸브압 입력 포트(17)와 제1 비례 밸브압 출력 포트(19)가 접속된다. 이것에 의하여 비례 밸브 2차압은 제1 비례 밸브압 신호 라인 L21, 제1 전환 밸브(8)의 제1 비례 밸브압 입력 포트(17), 제1 전환 밸브(8)의 제1 비례 밸브압 출력 포트(19), 제2 비례 밸브압 신호 라인 L22, 및 제3 비례 밸브압 신호 라인 L23을 통하여 제2 전환 밸브(9)의 비례 밸브압실(24)에 작용된다.

이 시점에서는, 제2 전환 밸브(9)의 제2 조작압실(22)에 작용되는 조작압에 대하여, 비례 밸브압실(24)에 작용되는 비례 밸브 2차압이 작다. 이 때문에 제2 스풀(21)은 비례 밸브압실(24)측에 위치한 채 그대로이다. 이것에 의하여, 선택부(3)의 제2 초기 동작에서는 조작압이 선택되어 케이스측 출력 포트(12)로부터 출력된다. 유압 제어 밸브(109)는 조작압에 기초하여 구동된다.

<동작 중>

다음으로, 도 5에 기초하여 압력 선택 장치(1)의 동작 중에 대하여 설명한다. 동작 중이란, 제2 초기 동작을 경과하여 계속적으로 유압 제어 밸브(109)에 작동유가 공급되고 있는 동작을 말한다.

도 5는, 동작 중에서의 압력 선택 장치(1)의 개략 구성도이다.

도 5에 도시한 바와 같이 동작 중에서의 제1 전환 밸브(8)에서는, 제1 조작압실(14)에 조작압이 계속해서 작용되고 있으며, 제2 초기 동작과 마찬가지로 제1 스풀(13)은 스프링실(15)측에 위치하고 있다.

한편, 제2 전환 밸브(9)에서는 비례 밸브압실(24)의 비례 밸브 2차압이 상승된다. 이때, 이 비례 밸브 2차압은, 제2 전환 밸브(9)의 제2 조작압실(22)에 있어서의 조작압에 제2 스프링(23)의 탄성력(청구항에 있어서의 보정압에 상당함)을 가산한 값보다도 커진다. 이 때문에 제2 조작압실(22)측으로 제2 스풀(21)이 이동된다(도 5에 있어서의 화살표 Y2 참조). 그러면, 제2 스풀(21)에 의하여 제2 전환 밸브(9)의 제2 비례 밸브압 입력 포트(26)와 제2 비례 밸브압 출력 포트(29)가 접속된다. 또한 제2 스풀(21)에 의하여 제2 전환 밸브(9)의 조작압 입력 포트(25)와 제2 조작압 출력 포트(28)는 닫힌 채 그대로이다. 이것에 의하여 비례 밸브 2차압은, 제2 비례 밸브압 신호 라인 L22, 제2 전환 밸브(9)의 제2 비례 밸브압 입력 포트(26), 제2 전환 밸브(9)의 제2 비례 밸브압 출력 포트(29), 제4 비례 밸브압 신호 라인 L24, 선택압 라인 LS, 및 케이스측 출력 포트(12)를 통하여 유압 제어 밸브(109)에 출력된다. 유압 제어 밸브(109)는 비례 밸브 2차압에 기초하여 구동된다. 즉, 선택부(3)의 동작 중에서는 비례 밸브 2차압이 선택되어 출력된다.

또한 제2 스풀(21)에 의하여 제2 전환 밸브(9)의 제2 탱크 포트(32)와 제1 조작압 출력 포트(27)가 접속된다. 이것에 의하여, 제2 조작압실(22)에 작용되고 있는 조작압은, 제4 조작압 신호 라인 L14, 제2 전환 밸브(9)의 제1 조작압 출력 포트(27), 제2 전환 밸브(9)의 제2 탱크 포트(32), 제2 탱크 라인 LT2, 제1 탱크 라인 LT1, 및 탱크 접속 포트(16)를 통하여 탱크(113)로 릴리프된다. 즉, 탱크(113)로 제2 조작압실(22)의 작동유가 환류된다.

<조작 정지 직후>

다음으로, 도 6에 기초하여 압력 선택 장치(1)의 조작 정지 직후의 동작에 대하여 설명한다. 조작 정지 직후란, 동작 중으로부터 조작부(110)의 조작을 정지한 직후를 말한다.

도 6은, 조작 정지 직후에서의 압력 선택 장치(1)의 개략 구성도이다.

도 6에 도시한 바와 같이 조작 정지 직후에는 조작부(110)로부터의 조작압의 출력이 정지된다.

이 때문에 제1 전환 밸브(8)에서는, 제1 조작압실(14)에 조작압이 작용되지 않는다. 이것에 의하여, 제1 스프링(18)에 의하여 제2 단부가 탄성적으로 눌려서 제1 조작압실(14)측으로 제1 스풀(13)이 이동된다(도 6에 있어서의 화살표 Y3 참조).

그러면, 제1 스풀(13)에 의하여 제1 전환 밸브(8)의 제1 비례 밸브압 출력 포트(19)와 제1 탱크 포트(20)가 접속된다. 이것에 의하여, 제2 전환 밸브(9)의 비례 밸브압실(24)에 작용되고 있는 비례 밸브 2차압은, 제3 비례 밸브압 신호 라인 L23, 제2 비례 밸브압 신호 라인 L22, 제1 비례 밸브압 출력 포트(19), 제1 탱크 포트(20), 제1 탱크 라인 LT1, 및 탱크 접속 포트(16)를 통하여 탱크(113)로 릴리프된다. 즉, 탱크(113)로 비례 밸브압실(24)의 작동유가 환류된다.

조작 정지 직후의 제2 전환 밸브(9)에서는, 비례 밸브압실(24)의 비례 밸브 2차압은, 동작 중과 마찬가지로 제2 전환 밸브(9)의 제2 조작압실(22)에 있어서의 조작압에 제2 스프링(23)의 탄성력을 가산한 값보다도 크다. 이 때문에 제2 조작압실(22)은 동작 중과 마찬가지로 탱크(113)에 접속되어 있다.

<정지 시>

다음으로, 도 7에 기초하여 압력 선택 장치(1)의 정지 시에 대하여 설명한다.

도 7은 정지 시의 압력 선택 장치(1)의 개략 구성도이다.

도 7에 도시한 바와 같이 정지 시의 압력 선택 장치(1)는 초기 위치의 압력 선택 장치(1)(도 3 참조)와 마찬가지이다. 즉, 제2 전환 밸브(9)의 비례 밸브압실(24)에 작용되고 있는 비례 밸브 2차압이 탱크(113)로 릴리프됨으로써 제1 스풀(13)은, 제1 스프링(18)에 의하여 제2 단부가 탄성적으로 눌려서 제1 조작압실(14)측으로 이동된다. 이것에 의하여 압력 선택 장치(1)는 초기 위치로 되돌아간다.

도 8은, 작동유의 압력의 변화를 나타내는 그래프이며, 도 8의 (a)는, 종축을 압력으로 하고 횡축을 시간으로 하였을 때의, 선택부(3)에 입력되는 조작압 및 비례 밸브 2차압의 압력의 변화를 나타내고, 도 8의 (b)는, 종축을 압력으로 하고 횡축을 시간으로 하였을 때의 선택부(3)의 케이스측 출력 포트(12)의 압력의 변화를 나타내고, 도 8의 (c)는, 선택부(3)에 의하여 선택된 압력의 변화를 나타낸다. 도 8의 (a), 도 8의 (b), 도 8의 (c)의 횡축(시간축)은 대응하고 있다. 도 8의 (a)의 제1 스풀 전환 압력이란, 제1 전환 밸브(8)의 제1 스프링(18)의 탄성력에 저항하여 스프링실(15)측으로 제1 스풀(13)이 이동되는 제1 조작압실(14)의 조작압이다.

도 8의 (a), 도 8의 (b), 도 8의 (c)에 나타낸 바와 같이, 압력 선택 장치(1)의 제1 초기 동작 및 제2 초기 동작에서는, 비례 밸브 2차압보다도 압력이 높은 조작압이 선택되어 유압 제어 밸브(109)에 출력되고 있음을 확인할 수 있다.

또한 압력 선택 장치(1)의 동작 중에서는, 조작압에 대하여 압력이 높은 경우가 많은 비례 밸브 2차압이 선택되어 유압 제어 밸브(109)에 출력되고 있음을 확인할 수 있다. 여기서, 동작 중에서는, 조작압보다도 비례 밸브 2차압의 압력이 낮은 경우가 있다. 그러나 제2 전환 밸브(9)의 제2 스프링(23)에 의하여, 압력 선택 장치(1)의 동작 중에는 조작압과 비례 밸브 2차압이 전환되지 않고 비례 밸브 2차압이 선택된다.

또한 압력 선택 장치(1)의 조작 정지 직후에서는, 비례 밸브 2차압보다도 압력이 낮은 조작압이 선택된 형태로 된다.

이와 같이, 상술한 압력 선택 장치(1)는, 조작부(110)와, 전자 비례 밸브(2)와, 조작압과 비례 밸브 2차압 중 어느 압력을 선택하여 유압 제어 밸브(109)에 출력하는 선택부(3)를 구비하고 있다. 이 때문에, 조작압과 비례 밸브 2차압의 양자의 압력을 유효 이용하여 유압 제어 밸브(109)의 구동 제어를 행할 수 있다. 따라서, 전자 비례 밸브(2)를 이용하여 압력 선택 장치(1)의 구조를 간소화하고, 각 부품의 레이아웃성을 유지하면서, 조작부(110)의 조작에 대한 유압 제어 밸브(109)의 응답성을 향상시킬 수 있다.

또한 선택부(3)는, 역할이 다른 두 전환 밸브(8, 9)(제1 전환 밸브(8), 제2 전환 밸브(9))를 구비하고 있다.

제1 전환 밸브(8)는, 조작압이 입력됨에 의해 제1 스풀(13)이 전환됨으로써, 실질적으로 비례 밸브 2차압을 유효로 할지 무효로 할지를 선택하는 역할을 갖고 있다. 이 때문에, 비례 밸브 2차압이 완전히 상승하지는 않는 제1 초기 동작 및 제2 초기 동작에서 조작압을 이용하여 유압 제어 밸브(109)를 구동시킬 수 있다. 또한 조작 정지 직후에 신속히 비례 밸브압을 탱크로 릴리프하여 유압 제어 밸브(109)에 대한 작동유의 공급을 신속히 정지시킬 수 있다. 따라서, 조작부(110)의 조작에 대한 유압 제어 밸브(109)의 응답성을 더욱 향상시킬 수 있다.

한편, 제2 전환 밸브(9)는, 실질적으로 비례 밸브 2차압을 이용할지 조작압을 이용할지를 선택하는 역할을 갖고 있다. 이 때문에, 보다 높은 압력을 이용하여 유압 제어 밸브(109)의 구동 제어를 행할 수 있으므로, 조작부(110)의 조작에 대한 유압 제어 밸브(109)의 응답성을 더욱 향상시킬 수 있다.

게다가, 제2 전환 밸브(9)의 제2 스프링(23)에 의하여, 압력 선택 장치(1)의 동작 중에는 조작압과 비례 밸브 2차압이 전환되지 않고 비례 밸브 2차압이 선택된다. 즉, 제2 전환 밸브(9)에서는, 조작압에 보정압(제2 스프링(23)의 탄성력)을 가산하고, 이 가산한 값과 비례 밸브 2차압을 비교하고 있다. 이 때문에, 필요 이상으로 제2 전환 밸브(9)가 전환되는 일이 없어서, 압력 선택 장치(1)에 의하여 안정된 작동유의 출력을 얻을 수 있다.

제2 전환 밸브(9)의 역할을 만족시키기 위하여 압력 선택 장치(1)에는, 제2 스풀(21)의 제1 단부에 제2 조작압실(22)이 마련되고, 제2 단부에 비례 밸브압실(24)이 마련되어 있다. 제2 조작압실(22)에는 제2 스프링(23)이 마련되어 있다. 제2 전환 밸브(9)는 케이스측 출력 포트(12)에 제5 조작압 신호 라인 L15 및 제4 비례 밸브압 신호 라인 L24를 거쳐 접속되어 있다. 또한 제2 전환 밸브(9)는 탱크 접속 포트(16)에 제1 탱크 라인 LT1, 제2 탱크 라인 LT2를 거쳐 접속되어 있다. 이와 같이, 압력 선택 장치(1)를 간소한 구조로 할 수 있으며, 제2 스프링(23)의 탄성력을 조작압에 가산되는 보정압으로서 이용할 수 있다. 제2 스프링(23)의 탄성력을 변화시킴으로써 보정압을 용이하게 조정할 수 있다.

또한 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 상술한 실시 형태에 다양한 변경을 가한 것을 포함한다.

예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 건설 기계(100)는 유압 셔블인 경우에 대하여 설명하였다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 건설 기계에 상술한 압력 선택 장치(1)를 채용할 수 있다.

상술한 실시 형태에서는, 압력 선택 장치(1)의 선택부(3)는 케이싱(7) 내에 제1 전환 밸브(8)와 제2 전환 밸브(9)를 일체적으로 마련한 경우에 대하여 설명하였다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 전환 밸브(8)와 제2 전환 밸브(9)를 제각기 마련해도 된다. 이 경우, 제1 전환 밸브(8)와 제2 전환 밸브(9)를 도시하지 않은 배관을 거쳐 접속하면 된다. 예를 들어, 각 라인 L11 내지 LT2를 배관으로 구성해도 된다.

1: 압력 선택 장치
2: 전자 비례 밸브
3: 선택부
8: 제1 전환 밸브(다른 전환 밸브)
9: 제2 전환 밸브(전환 밸브)
12: 케이스측 출력 포트
21: 제2 스풀(스풀)
22: 제2 조작압실(조작압실)
23: 제2 스프링(스프링)
24: 비례 밸브압실
25: 조작압 입력 포트
26: 제2 비례 밸브압 입력 포트
27: 제1 조작압 출력 포트
28: 제2 조작압 출력 포트(출력 포트)
29: 제2 비례 밸브압 출력 포트(출력 포트)
32: 제2 탱크 포트(탱크 포트)
100: 건설 기계
107: 유압 액추에이터
109: 유압 제어 밸브
110: 조작부
120: 유압 제어 장치

Claims (9)

1. 입력된 조작압에 기초하여 비례 밸브압을 출력하는 전자 비례 밸브와,
   상기 조작압과 상기 비례 밸브압 중 높은 쪽의 압력을 선택하고, 상기 선택한 압력을 출력하는 선택부
   를 구비한 압력 선택 장치.
2. 입력된 조작압에 기초하여 비례 밸브압을 출력하는 전자 비례 밸브와,
   상기 조작압에 보정압을 가산한 값과 상기 비례 밸브압 중 높은 쪽에 기초하여, 상기 조작압 또는 상기 비례 밸브압 중 어느 압력을 선택하고, 상기 선택한 압력을 출력하는 선택부
   를 구비한 압력 선택 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   유압 액추에이터를 구동하는 유압 제어 밸브에 상기 선택한 압력을 출력하는 압력 선택 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 선택부는, 상기 조작압과 상기 비례 밸브압을 전환하는 전환 밸브를 구비하는 압력 선택 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 전환 밸브는,
   일방향을 따라 이동하는 스풀과,
   상기 스풀의 상기 일방향의 제1 단부에 마련됨과 함께, 상기 제1 단부에 상기 조작압이 입력되는 조작압실과,
   상기 스풀의 상기 제1 단부와는 상기 일방향의 반대측인 제2 단부에 마련됨과 함께, 상기 제2 단부에 상기 비례 밸브압이 입력되는 비례 밸브압실과,
   상기 스풀의 상기 제1 단부를 상기 제2 단부를 향하여 누르는 스프링과,
   상기 제1 단부에 입력되는 압력과 상기 제2 단부에 입력되는 압력 중 어느 높은 쪽의 압력을 출력하는 출력 포트와,
   상기 제2 단부에 입력되는 압력에 비하여 상기 제1 단부에 입력되는 압력이 높은 경우에 상기 출력 포트에 접속되는 조작압 입력 포트와,
   상기 제1 단부에 입력되는 압력에 비하여 상기 제2 단부에 입력되는 압력이 높은 경우에 상기 출력 포트에 접속되는 비례 밸브압 입력 포트와,
   상기 제1 단부에 입력되는 압력에 비하여 상기 제2 단부에 입력되는 압력이 높은 경우에 상기 조작압실과 탱크를 접속하는 탱크 포트
   를 갖는 압력 선택 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 선택부는, 상기 조작압이 입력됨으로써 상기 비례 밸브압실 및 상기 비례 밸브압 입력 포트에 상기 비례 밸브압을 입력하는 다른 전환 밸브를 갖는 압력 선택 장치.
7. 입력된 조작압에 기초하여 비례 밸브압을 출력하는 전자 비례 밸브와,
   일방향을 따라 이동하는 스풀, 상기 스풀의 상기 일방향의 제1 단부에 마련됨과 함께 상기 조작압이 입력되고, 상기 제1 단부에 상기 조작압을 입력시키는 조작압실, 상기 스풀의 상기 제1 단부와는 상기 일방향의 반대측인 제2 단부에 마련됨과 함께 상기 비례 밸브압이 입력되고, 상기 제2 단부에 상기 비례 밸브압을 입력시키는 비례 밸브압실, 상기 스풀의 상기 제1 단부를 상기 제2 단부를 향하여 누르는 스프링, 상기 제1 단부에 입력되는 압력과 상기 제2 단부에 입력되는 압력 중 어느 높은 쪽의 압력을 출력하는 출력 포트, 상기 제2 단부에 입력되는 압력에 비하여 상기 제1 단부에 입력되는 압력이 높은 경우에 상기 출력 포트에 접속되는 조작압 입력 포트, 상기 제1 단부에 입력되는 압력에 비하여 상기 제2 단부에 입력되는 압력이 높은 경우에 상기 출력 포트에 접속되는 비례 밸브압 입력 포트, 및 상기 제1 단부에 입력되는 압력에 비하여 상기 제2 단부에 입력되는 압력이 높은 경우에 상기 조작압실과 탱크를 접속하는 탱크 포트를 갖는 전환 밸브와,
   상기 조작압이 입력됨으로써 상기 비례 밸브압실 및 상기 비례 밸브압 입력 포트에 상기 비례 밸브압을 입력하는 다른 전환 밸브
   를 구비한 압력 선택 장치.
8. 조작부의 조작에 의하여 입력된 조작압에 기초하여 비례 밸브압을 출력하는 전자 비례 밸브와,
   상기 조작압과 상기 비례 밸브압 중 높은 쪽의 압력을 선택하고, 상기 선택한 압력을 출력하는 선택부
   를 구비하고,
   상기 선택부는,
   상기 비례 밸브압이 상기 조작압에 보정압을 가산한 값 이하인 경우, 상기 조작압을 선택하고, 상기 선택한 압력을 출력하고,
   상기 조작압에 보정압을 가산한 값보다도 상기 비례 밸브압이 높아진 경우에 상기 비례 밸브압을 선택하고, 상기 선택한 압력을 출력하고,
   상기 조작부의 조작을 정지한 직후에는 상기 조작압 및 상기 비례 밸브압을 탱크로 릴리프하는
   압력 선택 장치.
9. 제1항, 제2항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 기재된 압력 선택 장치와,
   상기 압력 선택 장치의 상기 선택한 압력에 기초하여 구동되는 유압 제어 밸브와,
   상기 유압 제어 밸브에 의하여 구동 제어되는 유압 액추에이터를 구비한 유압 제어 장치.

Images