KR100251796B1 - 압력제어밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압력제어밸브에 관한 것이다.

압력제어밸브의 밸브몸체(2) 일측에 전자기력을 발생하여 압력을 제어하는 플린저(25)를 가진 솔레노이드(4)를 고정하고, 그 내측에는 유압펌프(P), 리저버탱크(T), 실린더(C)에 접속되는 유로(20S, 20A, 20B, 20R)가 형성되는 밸브자리(21)에 스풀슬리이브(22)를 끼우고, 상기 스풀슬리이브(22)의 내측에 삽입되는 스풀(23)의 일측에 스프링(S)의 탄성을 보유하는 댐핑오리피스(26)를 설치하여 구성함으로써, 종래와 같이 큰 전자기력의 필요에 의한 솔레노이드의 대형화에 기인한 취부공간의 제약 및 제조상의 어려움 등이 없이 시스템에서 요구하는 유량 및 압력특성에 따라 아주 간편하게 비례 제어할 수 있게 되게 한 것임.

Description

압력제어밸브

제1도는 종래 압력제어밸브의 단면도.

제2도와 제3도는 본 발명에 따른 압력제어밸브의 단면도 및 유압기호.

제4도와 제5도는 제2도와 제3도의 동작 상태도.

제6도와 제7도는 스풀변위에 따른 동작상태도.

제8도와 제9도는 본 발명에 따른 스풀의 평면도와 종단면도.

제10도는 본 발명에 따른 압력제어밸브의 제어신호와 제어압력과의 관계를 나타낸 선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 2 : 밸브몸체 3, 23 : 스풀

4 : 솔레노이드 10, 21 : 밸브자리

11, 12, 13, 14, 15, 16 : 유로 22 : 스풀슬리이브

20:20A, 20B, 20S, 20R : 유로 24 : 스프링 고정용 지그

25 : 플린저 26 : 댐핑오리피스

27 : O-링 C : 실린더

P : 유압펌프 T : 리저버탱크

S : 스프링

본 발명은 압력제어밸브에 관한 것으로써, 종래의 압력제어밸브의 구조하에 발생하는 큰 전자기력의 필요에 의한 솔레노이드의 대형화에 기인한 취부공간의 제약 및 제조상의 어려움이 없이 시스템에서 요구하는 유량 및 압력특성에 따라 아주 간편하게 제작할 수 있는 압력제어밸브를 제공함에 있는 것이다.

압력제어밸브의 구체적 구조로써, 제1도에 도시하고 있는 2 Position 3 Way의 것이 고찰되어진다.

이러한 종래의 압력제어밸브는 밸브몸체(1)의 내측에 스풀(3)이 삽입되는 밸브자리(10)를 형성하여, 상기 밸브자리(10)와 연통하는 각각의 유로(11, 12, 13)에 유압펌프(P), 리저버탱크(T) 및 실린더(C)를 연결하여, 작용력이 상반되는 방향을 이루게 하고, 밸브자리(10)에 끼워져 수압면적이 다른 수압부(단차)를 갖는 스풀(3)이 스프링(s)의 탄성을 보유하여 스풀(3)의 일측면에 설치되는 솔레노이드(4)에 의해 스풀(3)이 밸브자리(10)를 따라 좌, 우(첨부도면을 기준)로 습동하면서 밸브작용을 하도록 구성하고 있다.

상기 스풀(3)의 양단에 압력을 작용하도록 귀환유로(14, 15)와 스풀(3)의 습동을 쉽게 하기 위해 복귀유로(16)를 설치하고 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 압력제어밸브는 솔레노이드(4)의 전류값에 대한 전자력으로 스풀(3)을 우측으로 밀면, 유로(11, 12)가 연통하여 유압펌프(P)로부터 공급된 유압은 유로(12)를 통해 실린더(C)로 공급되며 실린더(C)내의 피스톤(C1)을 동작하게 된다.

이때, 스풀(3)의 우측실(2a)의 유압은 귀환유로(14)를 통해 유로(12)의 유압이 전달되는 반면, 스풀(3)의 좌측실(2b)의 유압은 귀환유로(15)를 통해 유로(12)의 유압이 전달된다.

따라서 솔레노이드(4)의 전류값에 응하여 스풀(3)의 평형은 밸브자리(10)의 통로면적이 변하는 것에 의해 비례제어가 행하여지게 된다.

그러나, 상기의 평형력이 없으면 솔레노이드(4)에서의 전류에 응한 제어력(실린더(C)로의 압력)을 발생시킬 수 없게 된다.

상기와 같은 종래의 압력제어밸브는 전류-압력의 비례제어를 행하기 위해서 압력제어밸브내의 스풀(3)의 좌, 우 이동에 대한 수압면적을 동일하게 형성하면 실린더(C)의 압력에 대항하기 위한 큰 전자력을 가진 전자력이 요구되는 바, 솔레노이드(4)를 대형화하면 취부공간에 제약이 있으며, 큰 솔레노이드(4)를 사용함으로써 제조단가가 높게 되는 문제점이 있다.

이를 방지하기 위해 스풀(3)의 좌·우 단면적을 다르게 할 경우에는 스풀(3)의 좌측실(2b)에 실린더의 고압이 작용하게 됨으로 고압의 내압성 구조를 가진 솔레노이드(4)가 필요하게 되어 제조상에 많은 어려움이 있고, 솔레노이드(4)의 제조단가를 높이게 되는 문제점이 있었다.

또한, 스풀(3)의 단면적이 다르므로 스풀(3)의 가공공수의 증가로 가격이 비싸다.

특히, 스풀(3)의 좌, 우 단면적이 다르기 때문에 밸브자체의 조립을 양쪽으로 해야하기 때문에, 여러개의 압력제어밸브를 사용할 경우 취부공간을 줄이기 위해 한 블록 내에 밸브를 집적화 시킬 때, 조립상의 어려움이 있어 취부공간에 제약을 받게 된다.

또한 스풀 슬리이브를 사용하지 않으므로서 블록내에 밸브자리의 가공이 어렵기 때문에 밸브자리 가공시 불량이 나면, 블록자체가 불량이 나기 때문에 불량률이 높고, 제조단가가 높게되는 문제점이 있다.

더욱이, 2 Position 4 Way AB접속형의 압력제어밸브가 필요한 유압시스템에서는 적용할 수 없는 결점이 있다.

상품화된 2 Position 4 Way AB접속형의 ON/OFF 압력제어밸브는 2개 사용해야 함으로 유압회로 및 솔레노이드 구동회로가 복잡하여 제조단가가 높아지게 되는 문제점이 있다.

상기와 같은 종래 압력제어밸브에서 발생되는 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 종래의 압력제어밸브의 구조하에 발생하는 큰 전자기력의 필요에 의한 솔레노이드의 대형화에 기인한 취부공간의 제약 및 제조상의 어려움 등을 해소하여 시스템에서 요구하는 유량 및 압력특성에 따라 아주 간편하게 이용할 수 있는 압력제어밸브를 제공함에 있는 것이다.

또한, 2 Position 4 Way AB접속형의 압력제어밸브는 비례제어와 유로구성의 어려움 등으로 인하여 상품화가 되어 있지 않아 2 Position 4 Way AB접속형의 압력제어밸브가 필요한 유압시스템에서는 ON/OFF밸브를 2개 사용하는 등에 의해 유압회로를 구성함으로 유압회로 및 솔레노이드 구동회로가 복잡하고 제조단가가 높아지게 되었던 종래의 문제점을 해소할 수 있는 압력제어밸브를 제공함에 있는 것이다.

상기와 같은 목적에 따라 본 발명에서는 압력제어밸브의 밸브몸체 일측에 전자기력을 발생하여 압력을 제어하는 플린저를 가진 솔레노이드를 고정하고, 그 내측에는 유압펌프, 리저버탱크, 실린더에 접속되는 유로가 형성되는 밸브자리에 스풀슬리이브를 끼우고, 상기 스플슬리이브의 내측으로 삽입되는 스풀의 일측에 스프링의 탄성을 보유하는 댐핑오리피스가 설치됨을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 종래의 압력제어밸브의 구조하에 발생하는 큰 전자기력의 필요에 의한 솔레노이드의 대형화에 기인한 취부공간의 제약 및 제조상의 어려움이 없이 시스템에서 요구하는 유량 및 압력특성에 따라 아주 간편하게 제작할 수 있는 이점이 있다.

유압회로 및 솔레노이드 구동회로가 간단하여 가격이 저렴하다.

또한, 스풀의 좌, 우 단면적이 같아 밸브자체의 조립이 용이하고, 여러개의 압력제어밸브를 사용하더라도 한 블록내에 밸브를 집적화가 가능하여 취부공간에 제약받는 일이 없어, 불량률 감소를 꾀할 수 있게 되는 이점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 압력제어밸브의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참고 그 구성 및 작용효과를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명에 따른 압력제어밸브를 설명하기 위한 단면도로써, 밸브몸체(2)내에 스풀(23)이 삽입되는 밸브자리(21)를 형성하여, 상기 밸브자리(21)에 연통되는 유로(20:20A, 20B, 20S, 20R)를 형성한다.

유로(20S)에는 유압펌프(P)의 유압을 공급하는 공급포트를 연결하고, 유로(20R)에는 리저버탱크(T)가 연결되어 유압을 복귀시키는 복귀포트를 연결하며, 유로(20A, 20B)에는 실린더(C)의 부하단에 접속되는 A, B 공급포트를 연결된다.

밸브몸체(2)의 일측에 솔레노이드(4)를 고정되게 설치하여 밸브몸체(2)의 내측으로 끼워지는 스풀(23)에 전자기력을 발생하여 압력을 제어하는 플린저(25)를 고정 설치한다.

밸브몸체(2)의 내측 밸브자리(21)에 스풀슬리이브(22)를 끼우고, 상기 스풀슬리이브(22)의 내측에 일측단이 스프링(S)의 탄성을 보유하는 댐핑오리피스(26)에 지지되는 스풀(23)을 끼워 상기 스풀(23)이 탄성을 가지게 한다.

상기 스풀(23)의 외주면과 스풀(23)이 삽입되는 스풀슬리이브(22)의 내주면에는 유로(20A, 20B, 20S, 20R)를 연결하기 위한 단차(230;231, 232, 233, 234), (220:221, 222, 223, 224, 225, 226)를 설치하고 있다.

상기 단차(230)는 제8도와 제9도에 나타낸 바와 같이 스풀(23)의 외주면에 쐐기모양으로 소정의 각도(θ)만큼 삭설되는 구조를 가진다.

댐핑오리피스(22)를 지지하는 스프링(S)은 밸브자리(21)의 일측단부에 끼워지는 스프링 고정용 지그(24)에 안착되게 고정 설치한다.

밸브자리(21)에 끼워지는 스풀슬리이브(22)의 외주면에는 압력이 누설되는 것을 방지하는 O-링(27, 27, …)을 끼우고 있다.

이러한 구성을 가지는 본 발명에 따른 압력제어밸브의 작동원리를 설명하면 다음과 같다.

제2도와 제3도는 솔레노이드(4)에 제어신호가 없는 경우 초기의 상태를 나타내고 제어밸브의 단면도와 유압기호를 각각 도시하고 있는 것으로써, 밸브몸체(2)의 밸브자리(21)에 끼워진 스풀(23)이 스프링(S)의 탄성에 의해 좌측으로 이동하여 유압펌프(P)와 리저버탱크(T)와 연결되는 공급포트와 복귀포트(20S와 20R)는 닫힌 상태이고 실린더(C)측과 연결되는 부하A, B의 공급포트(20A, 20B)가 개방된 구조를 가진다.

유압원인 유압펌프(P)에 의해서 공급된 오일은 공급포트(20S)와 귀환포트(20R)가 막혀 있으므로 공급측은 릴리프밸브(30)에 의해 시스템 압력으로 유지된다.

이때, 스풀(23)은 스프링(S)에 의해 좌측으로 밀려 실린더(C)의 부하A 공급포트(20A)와 부하B 공급포트(20B)는 도통되어 있어 A, B가 접속되게 된다.

제4도와 제5도는 솔레노이드(4)의 플런저(25)에 전류를 인가하여 스풀(23)에 전자기력을 발생시킴에 따라 스풀(23)이 우측으로 이동한 상태를 각각 도시하고 있는 단면도와 유입기호이다.

자기장에 제어신호가 최대인 경우, 유압원인 유압펌프(P)에 의해서 공급된 오일은 공급포트(20S)와 부하A 공급포트(20A)를 통해 부하A에 공급되고, 동시에 부하B 공급포트(20)와 귀환포트(20R)가 도통되어 부하B의 오일이 쉽게 귀환된다.

만일, 솔레노이드(4)의 제어신호인 전류"I"를 증가시키면 플런저(25)에 의해 전류량"I"에 비례하는 힘이 생겨, 플런저(25)에 발생하는 힘이 스프링(S)보다 크게 되면 스풀(23)은 우측으로 밀리게 된다.

제6도와 같이 스풀(23)이 우측으로 변위"X"보다 작게 밀리게 되면, 공급포트(20S)에 공급포트(20S)에 공급되는 유압원인 유압펌프(P)에 의해서 공급된 오일은 스풀(23)의 외주면에 형성하고 있는 단차(231)를 통해 부하A 공급포트(20A)와 부하B 공급포트(20B)를 통해 부하 A, B에 동시에 공급된다. (제어신호가 없을 때 스풀 변위 W=0)(W＜X)

제7도와 같이 솔레노이드(4)의 제어신호인 전류"I"를 더욱 증가시키면 플런저(25)에 의해 전류량"I"에 비례하는 힘이 더욱 커져, 스풀(23)은 우측으로 더 밀리게 된다.

스풀(23)이 우측으로 변위 "X+Y"보다 작게 밀리게 되면, 유압원인 유압펌프(P)에 의해서 공급된 오일은 공급포트(20S)와 부하A 공급포트(20A)가 도통되고, 동시에 부하B 공급포트(20B)와 귀환포트(20R)가 도통되어 부하B의 오일이 쉽게 귀환된다. (제어신호가 없을 때 스풀변위W=O)(W＜(W+Y))

상기의 작용에 의해 외부조건에 따라 부하 A, B의 압력을 동시에 제어할 수 있으며, 필요한 경우 부하A의 압력만 선형적으로 제어하고 부하B의 오일은 쉽게 귀환되게 할 수 있게 된다.

또한, 시스템에 이상이 발생하면 스프링(S)에 의해 기계적으로 부하A, B를 접속하여 시스템 안정화를 꾀할 수 있다.

공급포트(20S)와 부하A의 공급포트(20A) 및 부하B의 공급포트(20B)와 귀환포트(20R)가 연통되는 순간, 스풀(23)은 순간적으로 불안정하게 되는데, 이것은 댐핑오리피스(26)와 스풀(23)의 단부의 형상에 의해 불안정을 제거할 수 있다.

따라서 본 발명은 스풀(23)의 형상 및 가공성 등을 고려할 때, 시스템에서 요구하는 유량 및 압력특성에 따라 스풀(23)의 외주면에 형성되는 단차(230)의 가공각도(θ)를 조절함으로서 가공성이 우수하여 아주 간편하게 목적하는 밸브를 설계할 수 있다.

즉, 스풀(23)의 형상변화에 의해 시스템변화에 쉽게 적용 가능하게 된다.

제10도는 본 발명에 따른 압력제어밸브의 제어신호(I)의 입력에 대한 제어압력(P)과의 관계를 나타내는 선도로써, 제어신호의 입력에 대하여 부하A의 압력변화는 선형적으로 변화하는 것을 알 수 있다.

이 특성에 의해 부하A의 압력을 압력제어밸브의 제어신호값(I)의 입력에 의해 연속적으로 제어 가능하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 종래의 압력제어밸브에 있어서 큰 전자기력의 필요에 의한 솔레노이드의 대형화에 기인한 취부공간의 제약 및 제조상의 어려움 등이 없이 시스템에서 요구하는 유량 및 압력특성에 따라 아주 간편하게 비례 제어할 수 있게 되는 이점이 있다.

또한, 2 Position 4 Way AB접속형의 압력제어밸브는 비례제어와 유로구성의 어려움 등으로 인해 ON/OFF 밸브를 2개 사용하는데 따른 유압회로 및 솔레노이드 구동회로가 복잡하여 제조단가가 높아지게 되었던 종래의 문제점 등이 해소되는 이점이 있다.

또한 스풀의 좌, 우 단면적이 같아 밸브자체의 조립이 용이하고, 여러개의 압력제어밸브를 사용할 경우 취부공간을 줄이기 위해 한 블록내에 밸브를 집적화시킬 때, 조립상의 어려움이나 취부공간에 제약이 없고, 또한 스풀슬리이브를 사용하므로서, 블록내에 밸브자리의 가공에 따른 불량요인을 줄임으로써 제조단가가 낮고, 불량률감소를 꾀할 수 있다.

Claims (2)

1. 밸브몸체(2)의 일측에 전자기력을 발생하여 압력을 제어하는 플린저(25)를 가진 솔레노이드(4)를 고정하고, 그 내측에는 유압펌프(P), 리저버탱크(T), 실린더(C)에 접속되는 유로(20S, 20A, 20B, 20R)들이 형성되는 밸브자리(21)에 스풀슬리이브(22)를 끼우고, 상기 스풀슬리이브(22)의 내측에 삽입되는 스풀(23)의 일측에 스프링(S)의 탄성을 보유하는 댐핑오리피스(26)를 설치한 후, 상기 유로(20S, 20A, 20B, 20R)들을 개폐하기 위한 스풀(23)의 외주면과 스풀(23)이 삽입되는 스풀슬리이브(22)의 내주면에 각각의 단차(230), (220)들을 형성하고, 상기한 스풀(23)의 단차(230)들은 소정의 각도(θ)를 이루는 쐐기모양의 단면으로 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기한 밸브자리(21)의 일측단부에 댐핑오리피스(22)를 지지하는 스프링(S)을 내장시키되, 스프링 고정용 지그(24)를 설치하여, 시스템 이상시 시스템의 안정화를 위해 부하A, B가 접속될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.