KR100631063B1 - 건설중장비용 유량제어장치 - Google Patents

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KR100631063B1
KR100631063B1 KR1020010081837A KR20010081837A KR100631063B1 KR 100631063 B1 KR100631063 B1 KR 100631063B1 KR 1020010081837 A KR1020010081837 A KR 1020010081837A KR 20010081837 A KR20010081837 A KR 20010081837A KR 100631063 B1 KR100631063 B1 KR 100631063B1
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정해균
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볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비
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Abstract

작업장치의 부하압력 및 유압펌프의 압력변동이 발생하는 경우에도 역류방지용 체크기능과 압력보상형 유량조절밸브에 의해 작업장치에 공급되는 유량 및 압력이 급격하게 변화되는 것을 방지하여 유압시스템의 안정성을 확보할 수 있도록 한 것으로, 유압펌프와, 유압펌프에 연결되어 작동유 공급시 구동하는 유압실린더와, 유압펌프와 유압실린더사이의 유로에 병렬로 설치되어 유압실린더에 공급되는 작동유의 흐름방향을 제어하는 제어밸브와, 제어밸브의 공급유로와 병렬유로사이의 유로에 설치되는 유량조절밸브를 구비하는 건설중장비용 유량제어장치에 있어서, 전술한 유량조절밸브(22)는, 병렬유로(6)와 공급유로(7)사이의 유로에 개폐가능하게 설치된 로직체크밸브(8)와, 병렬유로(6)와 연결된 유로(17)와 로직체크밸브(8)의 압력실(12)에 연결된 유로(18)를 개폐시키도록 설치되며, 로직체크밸브(8)출구측 유로(15)의 압력에 대한 밸브스프링(14)의 설정된 탄성력 및 제어밸브(4)출구측 유로(16)의 압력차에 의해 절환되는 로직제어밸브(13)를 제공한다.
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 일실시예에 의한 건설중장비용 유량제어장치의 유압회로도,
도 3은 파일럿 압력과 스풀 개구면적의 관계를 나타내는 그래프,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 유량제어장치의 요부발췌도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 유량제어장치의 요부발췌도,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 유량제어장치의 요부발췌도 이다.
*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명
3; 유압실린더
4; 제어밸브
5; 메인스풀
6; 병렬유로(parallel line)
7; 공급유로
8; 로직체크밸브
9; 오리피스
10; 로직체크유로
11,14; 밸브스프링
12; 압력실
13; 로직제어밸브
15,16; 신호압력 유로
17; 제어압력 입구유로
18; 제어압력 출구유로
본 발명은 작업장치의 부하 및 유압펌프의 부하압력에 관계없이 설정된 유량을 액츄에이터에 일정하게 공급할 수 있도록 한 건설중장비용 유량제어장치에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 작업장치의 부하압력 및 유압펌프의 압력변동이 발생하는 경우에도 역류방지용 체크기능과 압력보상형 유량조절밸브에 의해 작업장치에 공급되는 유량 및 압력이 급격하게 변화되는 것을 방지하여 유압시스템의 안정성을 확보할 수 있도록 한 유량제어장치에 관한 것이다.
도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 건설중장비용 유량제어장치는, 엔진에 연결되는 유압펌프(P)와, 유압펌프(P)에 연결되어 공급되는 작동유에 의해 구동하는 유압실린더(300)와, 유압펌프(P)와 유압실린더(300)사이의 유로에 병렬로 설치되어 유압실린더(300)를 기동, 정지 및 방향전환시키도록 작동유를 제어하는 컨트롤밸브(100)와, 컨트롤밸브(100)의 출구측 유로(101,102)와 유압실린더(300)사이의 유로에 설치되어 유압실린더(300)에 공급되는 유량을 제한하여 이의 구동속도를 제어하는 유량제어밸브(400;400A,400B)를 구비한다.
미 설명부호 105는 센터바이패스통로, 106은 회로내에 설정된 압력을 초과하는 부하 발생시 작동유를 탱크(T)로 드레인시키는 릴리프밸브이다.
따라서, 운전자에 의해 미도시된 컨트롤레버를 조작하여 인가되는 파일럿 신호압이 전술한 컨트롤밸브(100)의 우측단에 인가되어 내부 스풀을 도면상, 좌측방향으로 절환시킴에 따라, 유압펌프(P)로 부터 토출되는 작동유는 위치절환된 컨트롤밸브(100)를 경유하여 유압실린더(300)의 라지챔버(302)에 공급되며, 동시에 유압실린더(300)의 스몰챔버(301)로부터 토출되는 작동유는 체크밸브(405B)를 경유하여 탱크(T)로 귀환되며, 이로 인해 유압실린더(300)는 신장구동할 수 있게 된다.
이때, 작업조건에 따라 전술한 유압실린더(300)의 구동속도를 공급되는 유량을 제한하여 제어하고자하는 경우, 스로틀밸브(401A)의 열림량에 상응하는 스풀(402)의 입,출구측 유로(402A,403A)의 압력차이에 따라 설정된 밸브스프링(404A)과의 압력차이에 의해 유량조절밸브(400A)가 전술한 라지챔버(302)에 유입되는 유량을 조절할 수 있게 된다.
그러나, 전술한 바와 같은 유량제어장치에서는, 전술한 유량제어밸브(400)를 컨트롤밸브(100)의 출구측 유로(101,102)와 유압실린더(300)사이의 유로에 설치하기위해서 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(P)측의 토출압력보다 높을 경우 필요한 체크기능이 유량제어밸브(400)에는 구비되지 않아 체크밸브(104)를 컨트롤밸브(100)의 공급측유로(103)에 별도로 설치해야되는 문제점을 갖게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 유압실린더의 구동속도를 제어하는 유량제어밸브를 유압실린더에 공급되는 작동유 흐름방향을 제어하는 컨트롤밸브의 블록내부에 설치하여 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 따른 헌팅 및 쇼크를 감소시켜 해당 부품의 내구성을 향상시킬 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 공급시 구동하는 유압실린더와, 유압펌프와 유압실린더사이의 유로에 병렬로 설치되어 유압실린더에 공급되는 작동유의 흐름방향을 제어하는 제어밸브와, 제어밸브의 공급유로와 병렬유로사이의 유로에 설치되는 유량조절밸브를 구비하는 건설중장비용 유량제어장치에 있어서, 전술한 유량조절밸브(22)는, 병렬유로(6)와 공급유로(7)사이의 유로에 개폐가능하게 설치된 로직체크밸브(8)와, 병렬유로(6)와 연결된 유로(17)와 로직체크밸브(8)의 압력실(12)에 연결된 유로(18)를 개폐시키도록 설치되며, 로직체크밸브(8)출구측 유로(15)의 압력에 대한 밸브스프링(14)의 설정된 탄성력 및 제어밸브(4)출구측 유로(16)의 압력차에 의해 절환되는 로직제어밸브(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설중장비용 유량제어장치를 제공함에 의해 달성된다.
바람직한 실시예에 의하면, 전술한 로직체크밸브(8)와 로직제어밸브(13)를 연결하는 유로(18)에 오리피스(23)가 설치된다.
바람직한 실시예에 의하면, 전술한 로직체크밸브(8)의 압력실(12)에 피스톤(24)이 설치되며 피스톤(24)을 관통하는 유로에 오리피스(24a)가 설치된다.
바람직한 실시예에 의하면, 전술한 로직체크밸브(8)의 압력실(12)과 공급유로(7)를 연결하는 유로에 체크밸브(25)가 설치되며, 체크밸브(24)전후측에서 분기된 유로에 오리피스(26)가 설치된다.
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 범 주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 유압펌프(P)와, 유압펌프(P)에 연결되어 작동유 공급시 구동하는 유압실린더(3)와, 유압펌프(P)와 유압실린더(3)사이의 유로에 병렬로 설치되어 유압실린더(3)에 공급되는 작동유의 흐름방향을 제어하는 제어밸브(4)와, 제어밸브(4)의 공급유로(7)와 병렬유로(6)사이의 유로에 설치되는 유량조절밸브(22)를 구비하는 건설중장비용 유량제어장치에 적용된다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 역류방지 체크기능과 압력보상형 유량조절밸브(22)는, 병렬유로(6)와 공급유로(7)사이의 유로를 개폐가능하게 설치되고, 공급유로(7)와 압력실(12)을 연결하는 체크유로(10)에 오리피스(9)가 설치되며, 미리 설정된 탄성력에 의해 병렬유로(6)와 공급유로(7)를 차단한 것을 초기상태로서 탄성바이어스하게되는 로직체크밸브(8)와,
병렬유로(6)와 연결된 유로(17)와 로직체크밸브(8)의 압력실(12)에 연결된 유로(18)를 개폐시키도록 설치되며, 압력실(13a)에 연결되며 공급유로(7)내의 압력을 감지하는 로직체크밸브(8)출구측 유로(15)의 압력과, 밸브스프링(14)의 설정된 탄성력 및 압력실(13b)에 연결되며 유압실린더(3)의 부하압력을 감지하는 제어밸브(4)출구측 유로(16)의 압력차에 의해 절환되는 로직제어밸브(13)를 구비한다.
이때, 전술한 유로(16)는 제어밸브(4)의 중립위치에서는 탱크(T)로 연결되며, 파일럿 압력의 인가에 따라 제어밸브(4)의 스풀(5)이 좌측 또는 우측방향으로 절환되면 오리피스(19;19a,19b)후측에서 부하압력을 감지하도록 형성된다.
미 설명부호 20은 센터바이패스통로, 21은 유압시스템내에 설정된 작동압을 형성하는 릴리프밸브 이다.
이하에서, 본 발명에 의한 건설중장비용 유량제어장치의 작동을 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 파일럿 조작레버(R)를 조작하여 파일럿 신호압 인가에 따라 제어밸브(4)를 좌측 또는 우측방향으로 설정된 압력으로 절환시키는 경우, 스풀(5) 개구부 면적선도의 "A" 파일럿 압력으로 절환하면 제어밸브(4)의 개구 면적은 " A' "로 설정된다. 센터바이패스통로(20)가 차단됨에 따라 유압펌프(P)로 부터 토출되는 작동유는 병렬유로(6) - 로직체크밸브(8) - 공급유로(7) - 스풀(5)의 개구면적을 차례로 통과하여 유압실린더(3)의 라지챔버로 공급되어 이를 신장구동시킬 수 있게 된다.
이때, 작업조건에 따라 유압실린더(3)에 공급되는 유량을 제한하여 이의 구동속도를 제어하고자하는 경우, 제어밸브(4)를 파일럿 압력 "A"로 절환하여 유량이 통과되는 면적을 " A' "로 설정하면, 통과하는 유량(Q)은, Q = Cd × A × √ΔP
(여기서, Cd; 유량계수, A; 오리피스 면적, ΔP; 오리피스 전후 압력차 이다)
즉, 통과하는 유량은 오리피스(19) 전후 압력차를 동일하게 유지하면 오리피스 면적에 비례하게 된다.
이때, 스풀(5)의 개구면적 " A' "로 설정하였을 때, 즉 오리피스(19)를 통과하는 유량이 오리피스(19) 전후 압력차[제어밸브(4) 입구의 압력 - 유압실린더(3)의 부하압력]가 설정값이하일 경우에는 로직제어밸브(13)는 제어되지않고 중립상태를 유지하게되므로 유량이 제어되지않고 유입된다.
한편, 유량이 점진적으로 증가하여 오리피스(19) 전후 압력차가 설정값을 초과하는 경우, 로직제어밸브(13)의 밸브스프링(14)의 탄성력보다 크게되므로 로직제어밸브(13)에 의해 제어압력 입구라인(17)과 제어압력 출구라인(18)이 연결되며, 제어된 작동유가 로직밸브압력실(12)에 도달하게 된다.
로직밸브압력실(12)에 도달한 제어된 작동유는 로직체크밸브(8)의 오리피스(9)를 경유하여 작동유가 공급유로(7)로 유출된다. 로직체크밸브(8)의 오리피스(9)에 의해 로직체크밸브(8)의 압력실(12)은 로직제어밸브(13)의 이동량에 따라 유량이 증감되고, 유량의 증감에 따라 로직밸브압력실(12)의 압력은 제어된다.
또한, 로직체크밸브(8)는 로직밸브압력실(12)과 시이트부의 면적차이에 의해 로직밸브압력실(12)의 압력에 의해 로직체크밸브(8)는 시이트방향으로 이동하므로 로직체크밸브(8)의 통과면적이 작아지므로 유량이 감소하게 된다.
따라서, 메인스풀(5)의 오리피스 면적(" A' ")을 통과하는 유량은 부하압력 및 유압펌프(P) 압력에 관계없이 항시 일정한 압력차로 통과함에 따라 일정한 유량을 유지할 수 있고, 유압실린더(3)의 부하압력 변동 또는 유압펌프(P)압력이 순간적으로 변동하는 경우에도 유량제어밸브(22)의 이송에 따른 로직체크밸브(8)의 압력실(12)의 압력이 2차로 제어됨에 따라 헌팅 및 유압시스템의 안정을 확보할 수 있게 된다.
한편, 유압펌프(P) 압력보다 유압실린더(3) 부하압력이 높은 경우에는 로직제어밸브(13)는 차단된 상태이므로 체크밸브의 기능을 수행할 수 있게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전술한 로직체크밸브(8)와 로직제어밸브(13)를 연결하는 유로(18)에 설치되는 오리피스(23)에 의해 유압펌프(P)의 압력변동 또는 유압실린더(3)의 부하압력에 의한 급격한 유량 및 압력변화를 방지함에 따라 헌팅 및 유압시스템의 불안정을 감소시킬 수 있게 된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 전술한 로직체크밸브(8)의 압력실(12)에 설치되는 피스톤(24)을 관통하는 유로에 오리피스(24a)가 설치됨에 따라, 유압펌프(P)의 토출압력보다 유압실린더(3)의 부하압력이 높을 경우에 로직체크밸브(8)의 압력실(12)에 작동유를 신속하게 보충할 수 있게되며, 이로 인해 작동유의 역류방지기능을 수행할 때 응답성이 뛰어나게 된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 로직체크밸브(8)의 압력실(12)과 공급유로(7)를 연결하는 유로에 설치된 체크밸브(25)전후측에서 분기된 유로에 오리피스(26)가 설치됨에 따라, 역류방지기능을 수행할 때에는 작동유를 체크밸브(25)를 통하여 로직체크밸브(8)의 압력실(12)에 신속하게 보충할 수 있고, 유량을 조절할 때에는 오리피스(26)만을 통과할 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 설계 시 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 (4)

  1. 유압펌프와, 유압펌프에 연결되어 작동유 공급시 구동하는 유압실린더와, 유압펌프와 유압실린더사이의 유로에 병렬로 설치되어 유압실린더에 공급되는 작동유의 흐름방향을 제어하는 제어밸브와, 제어밸브의 공급유로와 병렬유로사이의 유로에 설치되는 유량조절밸브를 구비하는 건설중장비용 유량제어장치에 있어서:
    상기 유량조절밸브(22)는;
    상기 병렬유로(6)와 공급유로(7)사이의 유로에 개폐가능하게 설치되고, 공급유로(7)와 압력실(12)을 연결하는 체크유로(10)에 오리피스(9)가 설치된 로직체크밸브(8); 및
    상기 병렬유로(6)와 연결된 유로(17)와, 로직체크밸브(8)의 압력실(12)에 연결된 유로(18)를 개폐시키도록 설치되며, 로직체크밸브(8)출구측 유로(15)의 압력에 대해 밸브스프링(14)의 설정된 탄성력 및 상기 제어밸브(4)출구측 유로(16)의 압력차에 의해 절환되는 로직제어밸브(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설중장비용 유량제어장치.
  2. 삭제
  3. 유압펌프와, 유압펌프에 연결되어 작동유 공급시 구동하는 유압실린더와, 유압펌프와 유압실린더사이의 유로에 병렬로 설치되어 유압실린더에 공급되는 작동유의 흐름방향을 제어하는 제어밸브와, 제어밸브의 공급유로와 병렬유로사이의 유로에 설치되는 유량조절밸브를 구비하는 건설중장비용 유량제어장치에 있어서:
    상기 유량조절밸브(22)는;
    상기 병렬유로(6)와 공급유로(7)사이의 유로에 개폐가능하게 설치된 로직체크밸브(8);
    상기 로직체크밸브(8)의 압력실(12)에 설치되는 피스톤(24), 피스톤(24)을 관통하는 유로에 설치된 오리피스(24a); 및
    상기 병렬유로(6)와 연결된 유로(17)와 로직체크밸브(8)의 압력실(12)에 연결된 유로(18)를 개폐시키도록 설치되며, 로직체크밸브(8)출구측 유로(15)의 압력에 대해 밸브스프링(14)의 설정된 탄성력 및 상기 제어밸브(4)출구측 유로(16)의 압력차에 의해 절환되는 로직제어밸브(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설중장비용 유량제어장치.
  4. 유압펌프와, 유압펌프에 연결되어 작동유 공급시 구동하는 유압실린더와, 유압펌프와 유압실린더사이의 유로에 병렬로 설치되어 유압실린더에 공급되는 작동유의 흐름방향을 제어하는 제어밸브와, 제어밸브의 공급유로와 병렬유로사이의 유로에 설치되는 유량조절밸브를 구비하는 건설중장비용 유량제어장치에 있어서:
    상기 유량조절밸브(22)는;
    상기 병렬유로(6)와 공급유로(7)사이의 유로에 개폐가능하게 설치된 로직체크밸브(8);
    상기 로직체크밸브(8)의 압력실(12)과 공급유로(7)를 연결하는 유로에 설치되는 체크밸브(25), 체크밸브(24) 전후측에서 분기된 유로에 설치되는 오리피스(26); 및
    상기 병렬유로(6)와 연결된 유로(17)와 로직체크밸브(8)의 압력실(12)에 연결된 유로(18)를 개폐시키도록 설치되며, 로직체크밸브(8)출구측 유로(15)의 압력에 대해 밸브스프링(14)의 설정된 탄성력 및 상기 제어밸브(4)출구측 유로(16)의 압력차에 의해 절환되는 로직제어밸브(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설중장비용 유량제어장치.
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