KR100621973B1

KR100621973B1 - 건설중장비용 유량제어장치

Info

Publication number: KR100621973B1
Application number: KR1020010082765A
Authority: KR
Inventors: 구본석
Original assignee: 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2006-09-13
Also published as: KR20030052737A

Abstract

유압실린더의 구동속도를 제어하는 보조 유량제어밸브를 컨트롤밸브의 블록내부에 설치하여 컴팩트한 구조로 인해 설계시 레이아웃상의 간섭을 방지하며 협소한 공간에서도 사용할 수 있도록 한 것으로, 작업장치의 부하압력 및 유압펌프의 압력변동에 관계없이 설정된 유량을 액츄에이터에 일정하게 공급할 수 있도록 한 유량조절밸브(30)는, 펌프통로(5)와 공급통로(7A,7B)사이의 유로에 설치되어 이동량에 따라 펌프통로(5)로 부터 공급통로(7A,7B)로의 개구면적을 변화시키는 보조 가변스로틀(31a)이 형성된 제1시트밸브(31)와, 제1시트밸브(31)에 대해 이동하여 제1시트밸브(31)의 이동량을 결정하고 이동량에 따라 개구면적이 변화되는 파일럿 제어가변스로틀(33)를 갖는 제2시트밸브(32)와, 주가변스로틀(102A,102B)전후의 신호압력(21,22)차에 의해 절환되어 제2시트밸브(32)의 파일럿 제어가변스로틀(33)의 이동량을 결정하는 파일럿 가변스로틀(34)을 갖는 파일럿 절환스풀(25)을 구비한다.

건설중장비, 유압장치, 유량제어밸브, 역류방지, 압력보상

Description

건설중장비용 유량제어장치{hydraulic apparatus for construction heavy equipment}

도 1은 종래 기술에 의한 건설중장비용 유량제어장치의 유압회로도,

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 건설중장비용 유량제어장치의 유압회로도,

도 3은 본 발명에 의한 유량제어장치의 단면도,

도 4는 도 3에 도시된 시트밸브의 확대도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 유량제어장치의 요부발췌도 이다.

* 도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명 *

5; 펌프 통로 6A,6B; 부하통로

7A,7B; 피더통로 12; 스풀

23; 밸브 스프링 24; 파일럿 절환밸브

26; 압력실 30; 유량조절밸브

31; 제1시트밸브 33; 파일럿 제어가변스로틀

34; 파일럿 가변스로틀

41,42,43,44; 파일럿 라인 102A,102B; 주가변스로틀

103,104; 파일럿 압력실 200; 유압펌프

300; 유압실린더

본 발명은 작업장치의 부하압력 및 유압펌프의 압력변동에 관계없이 설정된 유량을 액츄에이터에 일정하게 공급할 수 있도록 한 건설중장비용 유량제어장치에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 유압실린더의 구동속도를 제어하는 보조 유량제어밸브를 컨트롤밸브의 블록내부에 설치하여 부품수를 줄여 원가비용을 절감하고, 컴팩트한 구조로 인해 설계시 레이아웃상의 간섭을 방지하며 협소한 공간에서도 사용할 수 있도록 한 유량제어장치에 관한 것이다.

도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 건설중장비용 유량제어장치는, 엔진에 연결되는 유압펌프(200)와, 유압펌프(200)에 연결되어 공급되는 작동유에 의해 구동하는 유압실린더(300)와, 유압펌프(200)와 유압실린더(300)사이의 유로에 설치되어 유압실린더(300)를 기동, 정지 및 방향전환시키도록 작동유를 제어하는 컨트롤밸브(100)와, 컨트롤밸브(100)와 유압실린더(300)사이의 부하통로(6A,6B)에 설치되어 유압실린더(300)에 공급되는 유량을 제한하여 이의 구동속도를 제어하는 보조 유량제어밸브(400;400A,400B)를 구비한다.

미 설명부호 4는 센터바이패스통로, 500은 회로내에 설정된 압력을 초과하는 부하 발생시 작동유를 탱크(T)로 드레인시키는 릴리프밸브 이다.

따라서, 운전자에 의해 미도시된 컨트롤레버를 조작하여 인가되는 파일럿 신호압이 전술한 컨트롤밸브(100)의 우측단에 인가되어 내부 스풀을 도면상, 좌측방향으로 절환시킴에 따라, 유압펌프(200)로 부터 토출되는 작동유는 펌프통로(5), 체크밸브(3) 및 위치절환된 컨트롤밸브(100)를 경유하여 부하통로(6A)를 통과하여 유압실린더(300)의 라지챔버(302)에 공급되며, 동시에 유압실린더(300)의 스몰챔버(301)로 부터 토출되는 작동유는 체크밸브(405B) 및 부하통로(6B)를 경유하여 탱크(T)로 귀환되며, 이로 인해 유압실린더(300)는 신장구동할 수 있게 된다.

한편, 전술한 컨트롤밸브(100)가 도면상, 우측방향으로 절환시에는 유압펌프(200)로 부터 토출되는 작동유는 유압실린더(300)의 스몰챔버(301)에 공급되므로 유압실린더(300)는 수축구동하는 것이다.

작업조건에 따라 전술한 유압실린더(300)의 구동속도를 공급되는 유량을 제한하여 제어하고자하는 경우, 스로틀(401A)의 열림량에 상응하는 파일럿압력(402A,403A)과 미리 설정된 밸브스프링(404A)과의 압력차이에 의해 보조 유량제어밸브(400A)가 전술한 라지챔버(302)에 유입되는 유량을 조절할 수 있게 된다.

그러나, 전술한 바와 같은 유량제어장치에서는, 전술한 보조 유량제어밸브(400)를 컨트롤밸브(100)의 부하통로(6A,6B)와 유압실린더(300)사이의 유로에 설치하기 위해서 별도의 블록이 필요하게됨에 따라 해당 부품수의 증가로 인해 원가비용이 상승되며, 설계시 레이아웃(LAY-OUT)상의 간섭 및 공간이 협소한 장소에서는 사용이 불가능하게되는 문제점을 갖게 된다.

또한, 전술한 유압실린더(300)측의 부하압력이 유압펌프(200)측의 토출압력 보다 높을 경우 필요한 체크기능이 보조 유량제어밸브(400)에는 구비되지않아 체크밸브(3)를 컨트롤밸브(100)의 펌프통로(5)에 별도로 설치해야되는 문제점을 갖게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 유압실린더의 구동속도를 제어하는 보조 유량제어밸브를 컨트롤밸브의 블록내부에 설치하여 해당 부품수를 줄여 원가비용을 절감하고, 컴팩트한 구조로 인해 설계시 레이아웃상의 간섭을 방지하며 협소한 공간에서도 사용할 수 있도록 한 건설중장비용 유량제어장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 작업장치의 부하압력 및 유압펌프의 압력변동에 무관하게 설정된 작동유를 일정하게 액츄에이터에 공급할 수 있도록 한 건설중장비용 유량제어장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 유압펌프의 토출압력보다 작업장치의 부하압력이 높게되어 역류방지 체크기능을 수행할 때 응답성이 뛰어나 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한 건설중장비용 유량제어장치를 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 유압펌프와, 유압펌프에 연결되어 작동유 공급으로 구동하는 유압실린더와, 유압펌프와 유압실린더사이의 유로에 설치되어 유압실린더에 공급되는 작동유의 흐름방향을 제어하는 제어밸브와, 제어밸브의 공급통로와 펌프통로사이의 유로에 설치되는 유량조절밸브를 구비하는 건설중장비용 유량제어장치에 있어서, 전술한 유량조절밸브(30)는,

펌프통로(5)와 공급통로(7A,7B)사이의 유로에 개폐가능하게 설치되며 이동량에 따라 펌프통로(5)로 부터 공급통로(7A,7B)로의 개구면적을 변화시키는 보조 제어가변스로틀(31a)이 형성된 제1시트밸브(31)와,

파일럿작동압 공급시 제1시트밸브(31)에 대해 이동하여 제1시트밸브(31)의 이동량을 결정하고, 이동량에 따라 개구면적이 변화되는 파일럿 제어가변스로틀(33)를 갖는 제2시트밸브(32)와,

주가변스로틀(102A,102B)전후의 신호압력(21,22)차에 의해 절환되어 제2시트밸브(32)의 파일럿 제어가변스로틀(33)의 이동량을 결정하는 파일럿 가변스로틀(34)을 갖는 파일럿 절환스풀(25)을 구비하는 것을 특징으로 하는 건설중장비용 유량제어장치를 제공함에 의해 달성된다.

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 파일럿 절환스풀(25)은 부하통로(6A,6B)와 유압실린더(300)포트 사이에 설치된 주가변스로틀(202A,202B)전후의 신호압력(21,22)차에 의해 절환될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 유압펌프(200)와, 유압펌프(200)에 연결되어 작동유 공급시 구동하는 유압실린더(300)와, 유압펌프(200)와 유압실린더(300)사이의 유로에 설치되어 유압실린더(300)에 공급되는 작동유의 흐 름방향을 제어하는 제어밸브(100)와, 제어밸브(100)의 공급통로(7)와 펌프통로(5)사이의 유로에 설치되는 보조 유량제어밸브(30)를 구비하는 건설중장비용 유량제어장치에 적용되며, 이들은 도 1에 도시된 것과 실질적으로 동일하게 적용되므로, 이하에서 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 펌프통로(5)와 공급통로(7A,7B)사이의 유로에 개폐가능하게 설치되며 이동량에 따라 펌프통로(5)로 부터 공급통로(7A,7B)로의 개구면적을 변화시키는 보조 제어가변스로틀(31a)이 형성된 제1시트밸브(31)와, 파일럿작동압 공급시 제1시트밸브(31)에 대해 이동하여 제1시트밸브(31)의 이동량을 결정하고 이동량에 따라 개구면적이 변화되는 파일럿 제어가변스로틀(33)를 갖는 제2시트밸브(32)와, 주가변스로틀(102A,102B)전후의 신호압력(21,22)차에 의해 절환되어 제2시트밸브(32)의 파일럿 제어가변스로틀(33)의 이동량을 결정하는 파일럿 가변스로틀(34)을 갖는 파일럿 절환스풀(25)을 구비한다.

이때, 컨트롤밸브(100)의 스풀(12)에 형성되는 주가변스로틀(102A,102B)의 크기는 스풀(12)의 절환되는 량, 즉 인가되는 파일럿 신호압(a,b)의 크기에 따라 증감하도록 형성된 것이다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 의한 유량제어장치의 요부를 나타낸 도 5에 도시된 바와 같이, 전술한 파일럿 절환스풀(25)은 부하통로(6A,6B)와 유압실린더(300)포트 사이에 설치되는 주가변스로틀(202A,202B)전후의 신호압력(21,22)차에 의해 절환되어 유입되는 작동유를 보조적으로 제어할 수 있게 된다.

미 설명부호 4는 센터바이패스통로, 500은 유압시스템내에 설정된 작동압을 형성하는 릴리프밸브 이다.

이하에서, 본 발명에 의한 건설중장비용 유량제어장치의 작동을 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 전술한 컨트롤밸브(100)의 스풀(12)이 중립시(도 2의 도면상태임) 유압펌프(200)로 부터 토출되는 작동유는 통로(4)를 통하여 탱크(T)로 드레인되며, 좌측단에 인가되는 파일럿 신호압(a)에 의해 컨트롤밸브(100)의 스풀(12)이 도면상, 우측방향으로 절환되는 경우, 통로(4)는 폐쇄되며, 유압펌프(200)로 부터 토출되는 작동유는 펌프통로(5) - 공급통로(7A) - 절환된 컨트롤밸브(100)의 주가변스로틀(102A) - 부하통로(6A)를 경유하여 유압실린더(300)의 스몰챔버(301)에 유입되므로 수축구동하며, 라지챔버(302)로 부터 귀환되는 작동유는 부하통로(6B)를 경유하여 탱크(T)로 드레인 된다.

반면, 우측단에 인가되는 파일럿 신호압(b)에 의해 컨트롤밸브(100)의 스풀(12)이 도면상, 좌측방향으로 절환되는 경우, 유압펌프(200)로 부터 토출되는 작동유는 펌프통로(5) - 공급통로(7B) - 컨트롤밸브(100)의 주가변스로틀(102B) - 부하통로(6B)를 차례로 통과하여 유압실린더(300)의 라지챔버(302)로 공급되어 이를 신장구동시키며, 스몰챔버(301)로 부터 귀환되는 작동유는 부하통로(6A)를 경유하여 탱크(T)로 드레인 된다.

이때, 작업조건에 따라 유압실린더(300)에 공급되는 유량을 제한하여 이의 구동속도를 제어하고자하는 경우, 컨트롤밸브(100)의 우측단에 파일럿 신호압(b)을 인가시켜 내부의 스풀(12)을 도면상, 좌측방향으로 절환시킴에 따라, 컨트롤밸브(100)의 주가변스로틀(102A,102B)이전의 신호압력(21)은 파일럿 절환밸브(24)의 파일럿압력실(104)로 연결되며, 주가변스로틀(102A,102B)이후의 압력은 스풀(12)에 형성된 압력통로(52)를 통하여 통로(50)로 부하통로(6B)의 압력과 연결된다.

전술한 통로(50)의 압력은 파일럿 절환밸브(24)의 파일럿압력실(103)에 신호압력(22)으로 연결되도록 하며, 파일럿 스풀(25)은 밸브스프링(23)에 의한 중립시 펌프통로(5)의 유압유가 파일럿통로(41,42,43)를 경유하여 파일럿통로(44)와 압력실(26)으로의 흐름을 차단하고 있다.

파일럿 스풀(25)의 좌우양측 압력실은 컨트롤밸브(100)의 주가변스로틀(102A,102B)의 전후의 신호압력(21,22) 및 미리 설정된 밸브스프링(23)의 탄성력에 의해 유지되며, 파일럿 스풀(25)의 좌우양측 압력실의 압력차이에 의해 파일럿 절환밸브(24)의 파일럿 스풀(25)이 절환된다.

이때, 펌프통로(5)의 작동유가 파일럿 통로(41,42,43,44)를 경유하여 압력실(26)에 유입되고, 파일럿 가변스로틀(34)의 열림량과 제2시트밸브(32)에 형성된 파일럿 제어가변스로틀(33)의 열림량과의 상관관계에 따라 제2시트밸브(32)가 도면상, 하측방향으로 이동하게됨에 따라, 제2시트밸브(32)의 이동에 따라 제1시트밸브(31)의 상승량을 제한하게 된다. 이로 인해 피더통로(7A,7B) 및 부하통로(6A,6B)에 유입되는 유량을 조절할 수 있게 된다.

한편, 유압펌프(200)의 토출압력보다 유압실린더(300)의 부하압력이 높을 경우에는 유량조절밸브(30)는 차단된 상태이므로 체크밸브의 기능을 수행할 수 있게 된다.

이상에서와 같이, 바람직한 실시예에 의하면 아래와 같은 이점을 갖는다.

역류방지용 체크기능과 압력보상형 유량을 조절하는 기능을 동시에 수행하게되어 컴팩트한 구조로 인해 부품수를 줄여 원가비용을 절감하고, 유압회로를 설계시 레이아웃상의 간섭을 방지하며 협소한 공간에서도 사용할 수 있게 된다.

작업장치의 부하압력 및 유압펌프의 압력변동에 따른 헌팅 및 쇼크를 감소시켜 해당 부품의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 유압펌프의 토출압력보다 작업장치의 부하압력이 높게되어 역류방지 체크기능을 수행할 때 응답성이 뛰어나 장비의 신뢰도 및 경쟁력을 높일 수 있다.

Claims

유압펌프와, 유압펌프에 연결되어 작동유 공급으로 구동하는 유압실린더와, 유압펌프와 유압실린더사이의 유로에 설치되어 유압실린더에 공급되는 작동유의 흐름방향을 제어하는 제어밸브와, 제어밸브의 공급통로와 펌프통로사이의 유로에 설치되는 유량조절밸브를 구비하는 건설중장비용 유량제어장치에 있어서:

상기 유량조절밸브(30)는;

상기 펌프통로(5)와 공급통로(7A,7B)사이의 유로에 개폐가능하게 설치되며 이동량에 따라 상기 펌프통로(5)로 부터 공급통로(7A,7B)로의 개구면적을 변화시키는 보조가변스로틀(31a)이 형성된 제1시트밸브(31); 및

파일럿작동압 공급시 제1시트밸브(31)에 대해 이동하여 제1시트밸브(31)의 이동량을 결정하고, 이동량에 따라 개구면적이 변화되는 파일럿 제어가변스로틀(33)를 갖는 제2시트밸브(32); 및

주가변스로틀(102A,102B) 전후의 신호압력(21,22)차에 의해 절환되어 제2시트밸브(32)의 파일럿 제어가변스로틀(33)의 이동량을 결정하는 파일럿 가변스로틀(34)을 갖는 파일럿 절환스풀(25)을 구비하는 것을 특징으로 하는 건설중장비용 유량제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 파일럿 절환스풀(25)은 부하통로(6A,6B)와 유압실린더(300)포트 사이에 설치된 주가변스로틀(202A,202B)전후의 신호압력(21,22)차에 의해 절환되는 것을 특징으로 하는 건설중장비용 유량제어장치.