KR950004532B1

KR950004532B1 - 토목·건설기계의 유압구동장치

Info

Publication number: KR950004532B1
Application number: KR1019910700304A
Authority: KR
Inventors: 도이찌 히라다; 히데아끼 다나까; 겐로꾸 스기야마; 유스께 가지다; 가즈노리 나까무라
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시기가이샤; 오까다 하지메
Priority date: 1989-10-11
Filing date: 1990-10-11
Publication date: 1995-05-02
Also published as: EP0465655A4; EP0465655A1; US5152140A; JP3194384B2; DE69022985T2; KR920701583A; EP0465655B1; WO1991005958A1; DE69022985D1

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

토목·건설기계의 유압구동장치

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본원 발명의 제1실시예에 의한 유압구동장치의 개략도이다.

제2도는 종래 일반적으로 알려져 있는 유압실린더에 발생하는 진동을 설명하는 도면이다.

제3도는 종래의 유압구동장치의 개략도이다.

제4도는 본원 발명의 제2의 실시예에 의한 유압구동장치의 개략도이다.

제5도는 본원 발명의 제3의 실시예에 의한 유압구동장치의 개략도이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본원 발명은 유압쇼벨등의 토목·건설기계의 유압구동장치에 관한 것이며, 특히 액튜에이터의 구동을 제어하는 유량제어밸브의 전후차압을 제어하는 압력보상밸브를 구비한 토목·건설기계의 유압구동장치에 관한 것이다.

[배경기술]

유압쇼벨등의 토목·건설기계에 사용되는 유압구동장치에는 유압펌프의 토출압력, 즉 펌프압력이 액튜에이터의 부하압력보다 일정치만큼 높아지도록 유압펌프의 토출유량, 즉 펌프유량을 제어하고, 액튜에이터의 구동에 필요한 유량만을 유압펌프로부터 토출시키는 로드센싱시스템이라고 하는 시스템이 있다. 이 로드센싱시스템은 예를들면 일본국 특개소 60(1985)-11706호 공보의 기재와 같이, 유압펌프의 배기량을 제어하는 작동실린더와, 펌프압력과 부하압력과의 차압에 응답해서 작동하고, 작동실린더의 구동을 제어하는 전환밸브를 가진 로드센싱제어(LS제어)용의 펌프레귤레이터를 구비하고 있다. 전환밸브에는 펌프압력과 부하압력과의 차압에 대향하도록 전환밸브를 부세하는 스프링이 설치되어 있으며, 펌프압력과 부하압력과의 차압과 그 스프링의 힘의 밸런스에 의해 전환밸브를 작동시켜서, 당해 차압이 그 스프링의 힘에 상당하는 일정치, 즉 목표차압으로 유지되도록 펌프유량이 제어된다.

또, 로드센싱시스템에는 유량제어밸브의 상류측에 유량제어밸브의 전후차압을 제어하는 압력보상밸브를 배치하고, 펌프압력과 부하압력과의 차압의 변동에 대한 유량제어기능을 확보하는 것이 일반적이다.

압력보상밸브는 일반적으로는 밸브하우징내에 슬라이드가능하게 배치되며, 가변스로틀을 제공하는 유량제어밸브를 가진 밸브스풀과, 밸브하우징내에 형성되고, 밸브스풀의 양단이 각각 위치하여 대향하는 제1 및 제2의 제어실을 가지며, 제1의 제어실에는 액튜에이터의 부하압력(유량제어밸브의 출구압력)이 도입되고, 밸브스풀을 밸브개방방향으로 부세하며, 제2의 제어실에는 유량제어밸브의 입구압력이 도입되고, 밸브스풀을 밸브폐쇄방향으로 부세한다. 제1의 제어실에는 밸브스풀을 밸브개방방향으로 부세하는 스프링이 배치되고, 이 스프링에 의해 압력보상의 목표치가 부여된다.

제1 및 제2의 제어실에 도입되는 유량제어밸브의 입구압력과 액튜에이터의 부하압력과의 차압, 즉 유량제어밸브의 전후차압이 스프링의 설정치보다 커지면 밸브스풀이 밸브폐쇄방향으로 동작하고, 유량제어밸브의 전후차압이 스프링의 설정치, 즉 목표차압으로 유지되도록 제어된다. 이와 같이 유량제어밸브의 전후차압이 제어됨으로써, 유량제어밸브를 흐르는 유량, 즉 액튜에이터에 공급되는 유량은 유량제어밸브의 개구면적에 비례한 유량이 되고, 액튜에이터의 안정된 제어가 가능하게 된다.

또한, 이 종류의 압력보상밸브는 예를들면 미합중국 특허 4,688,600호에 기재되어 있다.

그러나, 상기 압력보상밸브를 구비한 유압구동장치에는 다음과 같은 문제가 있었다.

토목·건설기계가 예를들면 유압쇼벨이고, 액튜에이터가 예를들면 프론트기구의 하나인 붐을 구동하는 붐실린더인 경우, 붐실린더의 작동중에 유량제어밸브를 급조작(急操作)하여 붐실린더의 구동속도를 변화시켰을 때, 붐의 관성을 받는 작동유체가 스프링의 역할을 하여 진동이 발생한다. 일단, 이 진동이 일어나면, 종래의 유압구동장치가 구성하는 유압계에서는 액튜에이터의 감쇠성능이 매우 나쁘므로 진동이 여간해서 정지하지 않으며, 이 때문에 실린더제어정밀도가 저하하고, 오퍼레이터가 의도하는 조작의 실현이 곤란하게 되기 쉽다.

본원 발명의 목적은 압력보상밸브에 고안을 가함으로써 액튜에이터의 감쇠성능을 개선하고, 액튜에이터의 제어정밀도가 높은 토목·건설기계의 유압구동장치 및 그 압력보상밸브를 제공하는 것이다.

[발명의 개시]

상기 목적을 달성하기 위해, 본원 발명에 의하면, 유압펌프와, 이 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의해서 구동되는 액튜에이터와, 상기 유압펌프와 액튜에이터와의 사이에 배치된 유량제어밸브와, 이 유량제어밸브의 전후차압을 제어하는 밸브스풀을 구비한 압력보상밸브와, 상기 유압펌프로부터 토출되는 유량을 그 펌프압력과 상기 액튜에이터의 부하압력과의 차압에 따라 제어하는 펌프유량제어수단을 구비하고, 상기 압력보상밸브는 상기 액튜에이터의 부하압력이 도입되고, 이 부하압력을 상기 밸브스풀의 제1의 수압부에 작용시켜서 밸브스풀을 밸브개방방향으로 부세하는 제1의 제어실과, 상기 유량제어밸브의 입구압력이 도입되고, 이 입구압력을 상기 밸브스풀의 제2의 수압부에 작용시켜서 밸브스풀을 밸브폐쇄방향으로 부세하는 제2의 제어실과, 상기 밸브스풀을 밸브개방방향으로 부세하고, 상기 유량제어밸브의 전후차압의 목표치를 설정하는 목표차압설정수단을 포함하는 토목·건설기계의 유압구동장치에 있어서, 상기 제2의 수압부의 수압면적을 상기 제1의 수압부의 수압면적보다 크게 한 것을 특징으로 하는 토목·건설기계의 유압구동장치가 제공된다.

또, 본원 발명에 의하면, 유압펌프와 액튜에이터와의 사이에 배치되는 유량제어밸브의 전후차압을 제어하는 압력보상밸브로서, 상기 유압펌프에 접속되는 입구요부(凹部), 상기 유량제어밸브에 접속되는 출구요부 및 스풀보어를 가진 밸브하우징과, 상기 스풀보어에 슬라이드가능하게 배치되고, 상기 입구요부와 출구요부간의 연통을 제어하는 밸브스풀과, 상기 밸브하우징내에 형성되고, 상기 액튜에이터의 부하압력이 도입되는 제1의 제어실과, 상기 제1의 제어실에 배치되고, 상기 밸브스풀을 밸브개방방향으로 부세하는 제1의 수압부와, 상기 밸브스풀내에 형성되고, 상기 유량제어밸브의 입구압력이 도입되는 제2의 제어실과, 상기 제2의 제어실에 배치되고, 상기 밸브스풀을 밸브폐쇄방향으로 부세하는 제2의 수압부와, 상기 밸브스풀을 밸브개방방향으로 부세하고, 상기 유량제어밸브의 전후차압의 목표치를 설정하는 목표차압설정수단을 가진 압력보상밸브에 있어서, 상기 제2의 수압부의 수압면적을 상기 제1의 수압부의 수압면적보다 크게한 것을 특징으로 하는 압력보상밸브가 제공된다.

이상과 같이 구성한 본원 발명에 있어서, 유량제어밸브의 전후차압은 종래의 스프링의 힘이 포함되는 값으로부터 제1 및 제2의 수압면적차 및 부하압력이 포함되는 값을 감산한 것이 되고, 이로 인해 유량제어밸브의 전후차압의 함수인 유량제어밸브의 통과유량은 상술한 스프링의 힘이 포함되는 값으로부터 수압면적차 및 부하압력이 포함되는 값을 감산한 것의 함수, 즉 부하압력이 포함되는 항에 마이너스의 부호를 가진 함수로 할 수 있으며, 따라서 {dQi(P)/dP}<0이 만족되어, 액튜에이터의 우수한 감쇠성능이 얻어진다. 또한, 이 상세는 실시예의 설명중에서 보다 명백해질 것이다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

다음에, 본원 발명의 몇가지 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

[제1의 실시예]

먼저, 본원 발명의 제1의 실시예에 대하여 제1도에 따라 설명한다.

제1도에 있어서, 본 실시예의 유압구동장치는 가변용량형의 유압펌프(1)와, 이 유압펌프(1)로부터 토출되는 압유에 의해서 구동되는 액튜에이터, 예를 들면 유압쇼벨의 붐(2A)을 구동하는 붐실린더(2)와, 유압펌프(1)와 붐실린더(2)와의 사이의 관로( 3),(4a),(4b)에 배치되고, 붐실린더(2)의 구동을 제어하는 유량제어밸브(5)와, 유랑제어밸브(5)의 상류측의 관로, 즉 유압펌프(1)의 토출관로(6)와 관로(7)에 배치되고, 유량제어밸브(5)의 전후차압 P₂-P_LS을 제어하는 압력보상밸브(8)와, 유압펌프(1)의 토출유량, 즉 펌프유량을 유압펌프(1)의 토출압력, 즉 펌프압력 Pd과 붐실린더(2)의 부하압력 P_LS과의 차압 Pd-P_LS에 따라 제어하는 펌프레귤레이터(9)를 구비하고 있다. 유량제어밸브(5)와 압력보상밸브(8)와의 사이의 관로(3),(7)에는 액튜에이터(2)로부터 역류를 저지하는 체크밸브(10)가 배치되어 있다. 유량제어밸브(5)의 입구압력 Pz은 관로(3)에 접속된 관로(11)에 의해 취출되고, 유량제어밸브(5)의 출구압력, 즉 붐실린더 (2)의 부하압력 P_LS은 유량제어밸브(5)에 접속된 부하라인(12)에 의해 검출된다.

펌프레귤레이터(9)는 유압펌프(1)의 사판(斜板)(1a)에 연결되고, 유압펌프(1 )의 배기량을 제어하는 액튜에이터(13)와, 펌프압력 Pd와 부하압력 P_LS과의 차압 Pd-P_LS에 응답해서 작동하고, 액튜에이터(13)의 구동을 제어하는 전환밸브(14)를 가지고 있다. 액튜에이터(13)는 수압면적이 다른 양단면을 가진 피스톤(13a)과, 피스톤(13a)의 그 양단면에 위치하는 소경(小莖)실린더(13b) 및 대경(大徑)실린더(13c)을 가진 복동실린더로 이루어지며, 소경실린더실(13b)은 관로(15)를 통해서 유압펌프(1)의 토출관로(6)에 연통하고, 대경실린더실(13c)은 관로(16), 전환밸브(14) 및 관로(17)를 통해서 토출관로(6)에, 또 관로(16), 전환밸브(14) 및 관로(18)를 통해서 탱크(19)에 접속되어 있다. 전환밸브(14)는 대향하는 2개의 구동부(14a),(14b)를 가지며, 한쪽의 구동부(14a)에 관로(20) 및 관로(17)로부터 펌프압력 Ps이 부하되고, 다른쪽의 구동부(14b)에 부하관로(12)로부터 부하압력 P_LS이 부하되는 구조로 되어 있다. 또, 전환밸브(14)의 구동부(14b)의 측에는 스프링(14c)이 배치되어 있다.

부하관로(12)에서 검출된 부하압력 P_LS이 상승하면 전환밸브(14)는 도시한 좌측으로 구동되어서 도시한 위치를 취하며, 액튜에이터(13)의 대경실린더실(13c)은 토출관로(6)에 연통하고, 피스톤(13a)의 양단면의 수압면적차에 의해 피스톤(13a)은 도시한 좌측으로 동작되어 사판(1a)의 경전량(傾轉量), 즉 배기량을 증대시킨다. 그 결과, 펌프유량은 증가하고, 펌프압력 Pd은 상승한다. 펌프압력 Pd이 상승하는 전환밸브(14)는 도시한 우측으로 복귀되고, 차압 Pd-P_LS이 스프링(14c)에 의해서 정해진 목표치에 달하면 전환밸브(14)는 정지하며, 펌프유량은 일정하게 된다. 반대로 부하압력 P_LS이 감소하면 전환밸브(14)는 도시한 우측으로 구동되고, 대경실린더(13c)은 탱크(19)에 연통되며, 피스톤(13a)은 도시한 우측으로 이동하고, 사판(1a)의 경전량은 감소한다. 그 결과, 펌프유량은 감소하고, 펌프압력 Pd은 저하한다. 펌프압력 Pd이 저하하면 전환밸브(14)는 도시한 좌측으로 복귀되고, 차압 Pd-P_LS이 스프링(14c)에 의해서 정해지는 목표치에 달하면 전환밸브(14c)는 정지하고, 펌프유량은 일정하게 된다. 이와 같이하여 차압 Pd-P_LS이 스프링(14c)에 의해서 정해지는 목표차압으로 유지되도록 펌프유량이 제어된다.

압력보상밸브(8)는 입구포트(21a) 및 출구포트(21b)와 2개의 제어포트(21 c),(21d)를 가지며, 또한 내부에 스풀보어(22)를 형성한 밸브하우징(21)과, 스풀보어 (22)내에 축방향으로 슬라이드가능하게 삽통된 밸브스풀(23)을 가지고 있다. 밸브하우징(21)내에는 또 각각 입구포트(21a) 및 출구포트(21b)가 개구하는 환상(環狀)의 입구요부(24) 및 출구요부(25)가 형성되고, 밸브스풀(23)의 유량제어부(23a)에는 입구요부(24)와 출구요부(25)와의 사이에 가변스로틀을 구성하는 복수의 노치(26)가 형성되어 있다.

또, 밸브하우징(21)내에는 밸브스풀(23)의 대향단부가 위치하는 2개의 제어실 (29),(30)이 형성되고, 밸브스풀(23)의 대향단부가 형성하는 수압부(27),(28)에 제어실(29),(30)내에 유압이 작용하여, 밸브스풀(23)을 각각 밸브폐쇄방향 및 밸브개방방향으로 부세한다. 또, 제어실(30)내에는 스프링(31)이 배치되어 있다. 이 스프링(3 1)은 밸브스풀(23)을 밸브개방방향으로 부세하고, 이에 따라 유량제어밸브(5)의 전후차압의 목표치(보상차압의 목표치)가 설정된다.

입구포트(21a)는 토출관로(6)에 접속되고, 출구포트(21b)는 관로(7)에 접속되며, 제어포트(21c)는 관로(11)에 접속되며, 제어포트(21d)는 부하관로(12)에 접속되어 있다.

그리고, 본 실시예의 압력보상밸브(8)에 있어서는 밸브스풀(23)의 수압부(28)측의 단부부근에 스텝부(32)가 형성되고, 밸브하우징(21)측에도 이것에 대응해서 스텝부(33)가 형성되며, 그 결과 수압부(27)의 수압면적을 Az,수압부(28)의 수압면적으로 A_LS라 하면, 수압면적 Az은 A_LS보다 약간 작게 되어 있다. 즉, Az-A_LS=△A>0으로 되어 있다. 그리고, 스텝부(32)와 스텝부(33)와의 사이에 형성되는 실(室)(34)은 이 부분에 압력이 작용하지 않도록 탱크에 이르는 드레인회로(35)에 접속되어 있다. 이와같이 구성한 유압구동장치에 있어서는 유량제어밸브(5)가 중립위치에 있을 때는 스프링(31)에 의해 밸브스풀(23)은 도시한 좌측으로 이동하고, 압력보상밸브(8)는 완전개방상태에 있다. 또, 이때 유압펌프(1)의 사판(1a)은 펌프레귤레이터(9)에 의해 최소경전위치에 유지되어 있다.

이와 같은 상태에 있어서, 유량제어밸브(5)를 중립위치로부터 개방하는 방향으로 조작하면, 유압펌프(1)로부터 토출된 압유가 압력보상밸브(8), 유량제어밸브(5)를 통해서 붐실린더(2)에 공급되고, 이에 따라 상술한 바와 같이 펌프레귤레이터(9)가 작동하여 펌프유량이 증대되고, 붐실린더(2)가 신축하여 붐(2A)이 (36)을 지점(支點)으로 하여 상승, 하강한다. 그리고, 이 때 압력보상밸브(8)의 제어실(29),(30)에는 각각 관로(11),(12)통해서 유량제어밸브(5)의 입구압력 Pz 및 붐실린더(2)의 부하압력 P_LS이 도입되고, 밸브스풀(23)에는 제어실(29)에 도입된 유량제어밸브(5)의 입구압력 Pz이 밸브폐쇄방향으로 작용하고, 제어실(30)에 도입된 부하압력 P_LS이 밸브개방방향으로 작용한다. 이 때문에, 유량제어밸브(5)의 입구압력 Pz과 붐실린더(2)의 부하압력 P_LS과의 차압, 즉 유량제어밸브(5)의 전후차압 Pz-P_LS이 스프링(31)의 힘보다 커지면, 밸브스풀(23)이 밸브폐쇄방향으로 동작하고, 유량제어밸브(5)의 전후차압이 스프링(31)의 설정치, 즉 목표차압으로 유지되도록 제어된다. 이와 같이 유량제어밸브(5)의 전후차압이 제어됨으로써, 유량제어밸브(5)를 흐르는 유량, 즉 붐실린더(2)에 공급되는 유량은 유량제어밸브(5)의 개구면적이 일정하면 대략 일정하게 되어, 붐실린더( 2)의 안정된 제어가 가능하게 된다.

이상은 압력보상밸브(8)를 포함하는 유압구동장치의 일반적 작용이다. 다음에, 본 실시예의 압력보상밸브(8)에 의한 고유의 작용을 설명한다.

먼저, 제2도에 도시한 바와 같이, 유압원(40)으로부터 유압실린더(41)에 압유를 공급하여 부하체(42)를 구동하는 일반적인 실린더계에 있어서의 감쇠특성을 생각한다. 제2도에 있어서, 부하체(42)의 질량 : m, 유압실린더(41)의 작동에 의한 변위 : x, 유압실린더(41)의 작동속도 : x, 유압실린더(41)의 가속도 : x, 중력가속도 : g, 유압실린더(41)의 보텀실내의 압력 : P, 압력 p의 변화율 : P, 유압실린더(41)에 공급되는 유량 : Qi(P), 유압실린더(41)의 피스톤(41a)의 수압면적 : A, 유압실린더(41)의 보텀실내의 체적 : V, 유압실린더(41)의 보텀실내에 도입되는 압유의 체적탄성율 : K라 하면,

mX=AP-mg ………………………………………………………………(1)

(V/k)P=Qi(P)-Ax ………………………………………………………(2)

가 성립되고, 이들 (1),(2)식에서 x, x을 소거하여 정리하면,

P-(k/V){dQi(P)/dP}P+(A²k/mV)P=(Ak/V)g ……………………(3)

이 된다.

이 (3)식은 잘 알려진 이론에 의해

{dQi(P)/dP}>0 …………………………………………………………(4)

이면 발진적(發振的)이며,

{dQi(P)/dP}<0 …………………………………………………………(5)

이면 감쇠적이라는 것을 나타내고 있다.

이와 같은 전제기술에 입각하여, 먼저 제3도에 도시한 종래의 압력보상밸브를 구비한 유압구동장치에 대하여 생각한다. 종래의 압력보상밸브(43)는 밸브스풀(45)의 대향단부에 같은 수압면적의 수압부(27),(46)가 형성되어 있다. 즉, 수압부(27)의 수압면적을 Az, 수압부(46)의 수압면적을 A_LSO라 하면, Az=A_LSO이다. 이와 같은 구성에 있어서, 스프링(31)의 힘, 즉 초기하중을 f라 하면, 유량제어밸브(5)의 전후차압을 Az(Pz-P_LS)=f가 되도록 제어되기 때문에, 유량제어밸브(5)의 개구면적이 일정한 경우, 전후차압의 함수인 유량제어밸브(5)를 통과하는 유량 Qi(P)은 일정하며,

{dQi(P)/dP}=0 …………………………………………………………(6)

이 된다. 이 (6)식은 일단 진동이 일어나면 감쇠되지 않고 자유진동이 계속되는 것을 나타내고 있다. 그리고, 붐실린더(2)의 내부의 감쇠계수는 작고, 현실적으로 감쇠성능은 매우 나쁘다.

즉, 붐실린더(2)의 동작에 있어서 유량제어밸브(5)를 급조작했을때 등에, 이 붐실린더(2)에 진동이 발생하고, 감쇠성능이 매우 악화됨으로써, 실린더제어정밀도가 저하하고, 오퍼레이터가 의도하는 조작의 실현이 곤란해지기 쉽다.

이에 대하여, 상술한 본 실시예에 있어서는 밸브스풀(23)의 수압부(27), (28)의 수압면적을 상술한 바와 같이 Az, A_LS라 하고, 스프링(31)의 힘을 마찬가지로 f라 하면, 밸브스풀(23)에 있어서의 힘의 평형으로부터

Az Pz=A_LSP_LS+f ……………………………………………………(7)

이 성립한다. 여기서, Az-A_LS=△A이기 때문에, 상기 (7)식을 정리하면

Pz-P_LS=(f/Az)-(△A/Az)P_LS………………………………………(8)

로 된다. 따라서, 유량제어밸브(5)의 개구면적을 a라 하고, c를 상수라 하면, 붐실린더 (12)에의 공급량은

가 된다. 이 (9)식을 미분하면,

이 된다.

이 (10)식중의 우변의 △A는 상술한 바와 같이, △A>0이므로, {dQi(P_LS)/ dP_LS}<0이 되고, 감쇠성능을 얻을 수 있다.

따라서, 본 실시예에 의하면, 상술한 (5)식의 {dQi(P)/dP}<0을 실현할 수 있고, 이로써 붐실린더(2)의 쇠퇴성능을 얻을 수 있으며, 따라서 붐실린더(2)의 높은 제어정밀도가 얻어지고, 오퍼레이터의 의도하는 붐실린더(2)의 조작에 대한 우수한 추종제어를 얻을 수 있다.

[제2의 실시예]

본원 발명의 제2의 실시예에 대하여 제4도에 따라 설명한다. 본 실시예는 보상차압의 목표치를 설정하는 수단을 스프링대신에 유압수단으로 구성한 것이다.

제4도에 있어서, 본 실시예의 압력보상밸브(8A)는 입구포트(21a) 및 출구포트 (21b)와 2개의 제어포트(21c),(21d)에 더해서, 다시 2개의 제어포트(21e),(21f)를 형성한 밸브하우징(21A)을 가지며, 밸브하우징(21A)내에는 스풀보어(22A), 환상의 입구요부(24) 및 출구요부(25), 4개의 제어실(29A),(30A),(50),(51)이 형성되어 있다. 스풀보더(21A)내에는 복수의 노치(26)를 가진 밸브스풀(23A)이 축방향으로 슬라이드가능하게 삽통되어 있다.

밸브스풀(23A)은 대향단부부근에 환상의 수압부(27A),(28A)를 제공하는 스텝부가 형성되고, 밸브하우징(21A)측에도 대응하는 스텝부(52),(53)가 형성되며, 양 스텝부사이에 각각 제어실(29A),(30A)이 형성되어 있다. 제어실(29A),(30A)에는 제어포트(21c),(21d)를 통해서 각각 유량제어밸브(5)의 입구압력 Pz 및 붐실린더(2)의 부하압력 P_LS이 도입되고 있다. 수압부(27A)의 수압면적을 Az, 수압부(28A)의 수압면적을 A_LS라 하면, 이들 수압면적의 관계는 제1의 실시예와 마찬가지로 Az-A_LS=△A>0으로 되어 있다.

밸브스풀(23A)의 대향단부에는 제어실(50),(51)에 위치하는 수압부(54), (55)가 형성되고, 제어실(50)은 제어포트(21e)를 통해서 유압원(56)에 연락되어 있으며, 제어실(51)은 제어포트(21f)를 통해서 유압원(57)에 접속된 전자(電磁)비례밸브(58)에 연락되어 있다.

유압원(56),(57)은 각각 일정한 파일롯압력 Pi을 발생한다. 또, 전자비례밸브 (58)는 유압원(57)로부터의 일정한 파일롯압력을 전기신호에 따라 감압하고, 전기신호에 따른 제어압력 Pc을 발생한다. 유압원(56)으로부터의 파일롯압력 Pi에 의해 제어실(50)내에서 발생한 제어력은 밸스스풀(23A)을 밸브개방방향으로 부세하고, 전자비례밸브(58)로부터의 제어압력 Pc에 의해 제어실(51)내에서 발생한 제어력은 밸브스풀 (2A)을 밸브폐쇄방향으로 부세한다. 이에 따라 양 제어력의 차가 밸브스풀(23A)을 밸브개방방향으로 부세하고, 제1의 실시예의 스프링(31)과 마찬가지로 보상차압의 목표치가 부여된다. 즉, 양제어력의 차가 스프링(31)의 힘 f에 상당한다. 또, 전자비례밸브 (58)를 제어하는 제어압력 Pc을 조정함으로써 양 제어력의 차를 제어하고, 보상차압의 목표치를 자유로이 변경할 수 있다.

또한, 이 전자비례밸브의 제어예는 예를들면 EP, A1,326,150(일본국 특개평 1(1989)-312202호에 대응)의 발명을 적용할 수 있고, 이것에 의해 복수의 액튜에이터를 구동하는 유압구동장치에 있어서, 유압펌프가 포화했을 경우에 복수의 압력보상밸브의 보상차압의 목표치를 각각 적절히 변경하여, 각 액튜에이터에 확실하게 압유를 공급하는 분류제어등, 적절한 유량제어를 행할 수 있다.

이와 같이 구성되어 있는 제2의 실시예에 있어서의 밸브스풀(23A)에 있어서의 힘의 평형으로부터

Az Pz+Ac Pc=A_LSP_LS+Ai Pi …………………………………………(11)

이 성립한다. 이 식(11)식을 변형하면,

Az Pz=A_LSP_LS+(Ai Pi-Ac Pc) ………………………………………(12)

로 되며, 여기서 Ai Pi-Ac Pc는 상술한 바와 같이 제1의 실시예에 있어서의 스프링(31)의 힘 f에 대응하는 것이다. 따라서, 상기 (12)식은 상술한 (7)식과 등가(等價)가 되며, 이 제2의 실시예에 있어서도 {dQi(P)/dP}<0이 충족되어, 상술한 제1의 실시예와 동등한 효과를 올린다.

[제3의 실시예]

본원 발명의 제3의 실시예에 대하여 제5도에 따라 설명한다. 본 실시예는 밸브와 유압수단의 조합으로 보상차압의 목표치를 설정하는 것이다.

제5도에 있어서, 본 실시예의 압력보상밸브(8B)는 제4도에 도시한 제2의 실시예에 있어서의 유압원(56) 대신에 스프링(31B)을 실(50B)내에 배치하고, 이 스프링 (31B)의 힘 f을 밸브스풀(23B)의 밸브개방방향으로 작용시키는 구성으로 되어 있다. 실(50B)은 탱크에 이르는 드레인회로(59)에 접속되어 있다. 기타의 구성은 제2의 실시예와 같다.

이 제3의 실시예에 있어서는 밸브스풀(23B)에 있어서의 힘의 평형으로부터

Az Pz+Ac Pc=A_LSP_LS+f ……………………………………………(13)

이 성립한다. 이 식(13)식을 변형하면

Az Pz=A_LSP_LS+(f-Ac Pc) …………………………………………(14)

로 된다. 이 (14)식의 f-Ac Pc는 밸브스풀(23B)을 밸브개방방향으로 부세하는 제어력이며, 상술한 제1의 실시예에 있어서의 스프링(31)의 초기하중 f에 대응하는 것이다. 따라서, 이 (14)식도 상술한 (7)식과 등가가 되고, 이 제3의 실시예에 있어서도 {dQi(P)/dP}<0이 충족되어, 상술한 제1의 실시예와 동등한 효과를 얻는다.

[산업상의 이용가능성]

본원 발명에 의하면, {dQi(P)/dP}<0이 충족되기 때문에, 액튜에이터의 감쇠성능을 얻을 수 있으며, 따라서 액튜에이터의 높은 제어정밀도가 얻어지고, 오퍼레이터의 조작에 대한 추종성이 우수하고, 오퍼레이터에 피로감을 주지않는 우수한 조작성을 확보할 수 있다.

Claims

유압펌프(1)와, 이 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의해서 구동되는 액튜에이터(2)와, 상기 유압펌프와 액튜에이터와의 사이에 배치된 유량제어밸브(5)와, 이 유량제어밸브의 전후차압 (P_Z-P_LS)을 제어하는 밸브스풀(23 ; 23A ; 23B)을 구비한 압력보상밸브(8 ; 8A ; 8B)와, 상기 유압펌프로부터 토출되는 유량을 그 펌프압력과 상기 액튜에이터의 부하압력과의 차압 (Pd-P_LS)에 따라 제어하는 펌프유량제어수단(9)를 구비하고, 상기 압력보상밸브는 상기 액튜에이터의 부하압력(P_LS)이 도입되고, 이 부하압력을 상기 밸브스풀의 제1의 수압부(28 ; 28A)에 작용시켜서 밸브스풀을 밸브개방방향으로 부세하는 제1의 제어실(30 ; 30A) 과, 상기 유량제어밸브의 입구압력(Pz)이 도입되고, 이 입구압력을 상기 밸브스풀의 제2의 수압부(27 ; 27A)에 작용시켜서 밸브스풀을 밸브폐쇄방향으로 부세하는 제2의 제어실(29 ; 29A)과, 상기 밸브스풀을 밸브개방방향으로 부세하고, 상기 유량제어밸브의 전후차압의 목표치를 설정하는 목표차압설정수단(31 ; 50,51 ; 31 B,51)을 포함하는 토목·건설기계의 유압구동장치에 있어서, 상기 제2의 수압부(27 ; 27A)의 수압면적(Az)를 상기 제1의 수압부(28 ; 28A)의 수압면적 (A_LS)보다 크게 한 것을 특징으로 하는 토목·건설기계의 유압구동장치.
제1항에 있어서, 상기 목표차압설정수단은 스프링(31)인 것을 특징으로하는 토목·건설기계의 유압구동장치.
제1항에 있어서, 상기 목표차압설정수단은 상기 밸브스풀(23A ; 23B)을 유압으로 부세하는 수단(50,51)을 포함하는 것을 특징으로 하는 토목·건설기계의 유압구동장치.
제3항에 있어서, 상기 밸브스풀(23A)을 유압으로 부세하는 수단은 일정한 유압을 발생시키는 수단(56)과, 상기 일정한 유압이 도입되고, 상기 밸브스풀(23A)을 밸브개방방향으로 부세하는 제3의 제어실(50)과, 가변적인 유압을 발생시키는 수단 (57, 58)과, 상기 가변적인 유압이 도입되고, 상기 밸브스풀을 밸브폐쇄방향으로 부세하는 제4의 제어실(51)을 포함하는 것을 특징으로 하는 토목·건설기계의 유압구동장치.
제3항에 있어서, 상기 목표차압설정수단은 상기 밸브스풀(23B)을 밸브개방방향으로 부세하는 스프링(31B)을 더 포함하고, 상기 밸브스풀을 유압으로 부세하는 수단은 가변적인 유압을 발생시키는 수단(57,58)과, 상기 가변적인 유압이 도입되고, 상기 밸브스풀을 밸브폐쇄방향으로 부세하는 제5의 제어실(51)을 포함하는 것을 특징으로 하는 토목·건설기계의 유압구동장치.
유압펌프(1)와, 액튜에이터(2)와의 사이에 배치되는 유량제어밸브(5)의 전후차압을 제어하는 압력보상밸브(8 ; 8A ; 8B)로서, 상기 유압펌프에 접속되는 입구요부 (凹部)(24), 상기 유량제어밸브에 접속되는 출구요부(25) 및 스풀보어(22 ; 22A)를 가진 밸브하우징(21 ; 21A)과, 상기 스풀보어에 슬라이드가능하게 배치되고, 상기 입구요부와 출구요부간의 연통을 제어하는 밸브스풀(23 ; 23A ; 23B)과, 상기 밸브하우징내에 형성되고, 상기 액튜에이터의 부하압력이 도입되는 제1의 제어실(30 ; 30A)과, 상기 제1의 제어실에 배치되고, 상기 밸브스풀을 밸브개방방향으로 부세하는 제1의 수압부(28,28A)와, 상기 밸브스풀내에 형성되고, 상기 유량제어밸브의 입구압력이 도입되는 제2의 제어실(29 ; 29A)과, 상기 제2의 제어실에 배치되고, 상기 밸브스풀을 밸브폐쇄방향으로 부세하는 제2의 수압부(27 ; 27A)와, 상기 밸브스풀을 밸브개방방향으로 부세하고, 상기 유량제어밸브의 전후차압의 목표치를 설정하는 목표차압설정수단 (31 ; 50,51 ; 31B,51)을 가진 압력보상밸브(8 ; 8A ; 8B)에 있어서, 상기 제2의 수압부(27 ; 27A)의 수압면적(Az)을 상기 제1의 수압부(28 ; 28A)의 수압면적(A_LS)보다 크게 한 것을 특징으로 하는 압력보상밸브.