KR100689290B1 - 건설중장비용 액츄에이터 유량 가변제어장치 - Google Patents

Abstract

유압펌프의 토출유로에 설치되는 시트밸브를 구동시키도록 가해지는 유량 제어신호압이 일정압력 이상으로 작용하는 경우에도 유압펌프의 상류측 통로에서 하류측 통로에 일정한 유량이 흐르도록 하여 작업장치가 원활하게 작동될 수 있도록 한 것으로,

유압펌프와, 유압펌프에 연결되는 액츄에이터와, 유압펌프와 액츄에이터사이의 유로에 설치되며 액츄에이터에 공급되는 작동유를 제어하는 유량 제어밸브와, 유압펌프와 유량 제어밸브사이의 유로에 설치되며 하우징내를 이동하며 이동량에 따라 개구 면적을 변화시키는 제어 가변스로틀을 갖는 제1시트밸브와, 제1시트밸브와 하우징에 대해 이동하며 이동량에 따라 상기 제1시트밸브의 이동량을 결정하며 개구 면적을 변화시키는 제어 가변스로틀을 갖는 제2시트밸브로 이루어진 시트밸브체와, 시트밸브체를 가압하는 파일럿 신호압을 제어하는 파일럿 유량제어밸브를 구비하는 건설중장비용 액츄에이터 유량 제어장치에 있어서,

상기 제2시트밸브에 대해 이동하도록 탄설되며 상기 유압펌프로 부터 토출되는 작동유가 일방향으로 흐르도록 제어하는 제3시트밸브와, 상기 파일럿 유량제어밸브에 설정압 이상으로 압력이 가해져 상기 제2시트밸브가 폐쇄되는 경우 상기 제3시트밸브의 이동시 상기 유압펌프로 부터 토출되는 작동유를 상기 시트밸브체를 통과시켜 상기 액츄에이터에 공급하는 작동유 공급수단을 구비한다.

건설중장비, 액츄에이터, 유량 가변제어밸브

Description

건설중장비용 액츄에이터 유량 가변제어장치{flow control device of construction heavy equipment actuator}

도 1은 종래 기술에 의한 유량 제어장치의 단면도,

도 2는 종래 기술에 의한 유량 제어장치의 유압회로도,

도 3은 도 1에 도시된 시트밸브의 요부발췌확대도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 건설중장비용 액츄에이터 유량 가변제어장치의 단면도,

도 5는 도 4에 도시된 시트밸브의 요부발췌확대도,

도 6은 유압펌프로 토출되는 유량과 유압펌프 통로의 압력의 관계를 나타내는 그래프,

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 건설중장비용 액츄에이터 유량 가변제어장치의 시트밸브의 요부발췌확대도 이다.

*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명

1; 유압펌프

3; 유압실린더

5,7,15; 유량 제어밸브

9; 제1시트밸브

11; 파일럿 유량제어밸브

13; 하류측 통로

17,23; 가변 스로틀

19; 부하통로

21; 하우징

25; 파일럿 유로

30; 제3시트밸브

31; 제1관통공

33; 관통공

본 발명은 유압실린더와 같은 액츄에이터에 공급되는 유량을 신호압에 의해 가변적으로 제어할 수 있도록 한 건설중장비용 액츄에이터 유량 가변제어장치에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 유압펌프의 토출유로에 설치되는 시트밸브를 구동시키도록 가해지는 유량 제어신호압이 일정압력 이상으로 작용하는 경우에도 유압펌프의 상류측 통로에서 하류측 통로로 일정한 유량이 흐르도록 하여 작업장치가 원활하게 작동될 수 있도록 한 건설중장비용 액츄에이터 유량 가변제어장치에 관한 것이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 건설중장비용 액츄에 이터 유량 제어장치는, 유압펌프(1)와, 유압펌프(1)에 연결되어 작동유 공급시 구동하는 액츄에이터[유압모터(2) 및 유압실린더(3,4)를 말함]와, 유압펌프(1)와 액츄에이터 사이의 유로에 설치되며 파일럿 신호압(Pi) 인가시 절환되어 액츄에이터의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 유량 제어밸브(5,6,7)와, 유압펌프(1)와 유량 제어밸브(6)사이의 유로(12,13)에 설치되며 유압실린더(3)에 공급되는 작동유를 제어하는 시트밸브체(8)와, 시트밸브체(8)의 제1,2시트밸브(9,10)를 가압하는 파일럿 신호압(Pi)을 제어하는 파일럿 유량제어밸브(11)를 구비한다.

도면중 미 설명부호 14는 릴리프밸브, 15는 상기 시트밸브체(8)를 하우징(21)에 수용하며 스플(16) 절환으로 유압펌프(1)로 부터 토출되는 작동유를 제어하는 유량 제어밸브 이다.

상기 유량 제어밸브(15)는 유압펌프(1)로 부터 토출되어 유압펌프(1)의 상류측 통로(12)와 하류측 통로(13)를 경유하여 한쌍의 가변 스로틀(17,18)에 공급되는 작동유 유량을 제한하고, 부하통로(19,20)에 유입되는 작동유 유량을 보조적으로 제어하도록 제1,2시트밸브(9,10)로 이루어진 시트밸브체(8)가 상류측 통로(12)와 하류측 통로(13)에 설치된 것이다.

즉, 상기 시트밸브체(8)는, 상기 하우징(21)내를 이동하며 이동량에 따라 개구 면적을 변화시키는 파일럿압 제어 가변스로틀(22)을 갖는 제1시트밸브(9)와, 제1시트밸브(9)에 대해 이동하며 이동량에 따라 유압펌프(1)의 상류측 통로(12)에서 하류측 통로(13)로의 개구 면적을 변화시키는 작동압 제어 가변 스로틀(23)을 갖는 제2시트밸브(10)로 이루어진 것이다.

이로 인해, 상기 하류측 통로(13)의 가변스로틀(23)보다 상류측 통로(12)를 가변 스로틀(22)을 통하여 유압펌프(1)의 하류측 통로(13)에 연결되며, 한쌍의 부하통로(19,20)에서의 압력과 상류측 통로(12)사이에서의 압력 차이에 의해 시트밸브체(8)는 이동하게되며, 상기 가변 스로틀(22)을 통하는 통로는 파일럿 유량제어밸브(11)의 파일럿 통로(24)와 연결되며, 파일럿 통로(24)는 파일럿 유로 연결통로(25,26,27)와는 파일럿 스플(28)에 의해 막혀진 상태를 유지하게되며, 파일럿 스플(28)은 움직임에 따라 변화하는 가변 스로틀(29)을 갖는다.

따라서, 상기 파일럿 유량제어밸브(11)에 파일럿 신호압(Pi)이 인가되지않는 경우, 상기 제2시트밸브(10)는 부하통로(19,20)에서의 압력과 유압펌프(1)의 상류측 통로(12)사이에서의 압력 차이에 의해 자연스럽게 움직이게 되므로, 부하통로(19,20)에서의 압력이 유압펌프(1)의 압력보다 높은 경우에도 시간 지연없이 상류측 통로(12)와 하류측 통로(13)사이를 막게됨에 따라 유압실린더(3)를 제어할 수 없는 위험을 방지할 수 있게 된다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 유압모터(2) 구동시 또는 부하가 큰 유압실린더(4) 구동을 위하여 유압실린더(3)로 공급되는 작동유의 유량을 제한하고자 하는 경우, 파일럿 신호압(Pi) 크기에 비례하여 파일럿 스플(28)이 도면상, 좌측방향으로 이동하게되며, 이때 막혔던 파일럿 통로(24,27)가 파일럿 스플(28)의 가변 스로틀(29)을 경유하여 열리게되며, 유압펌프(1)의 작동유 압력이 파일럿 유로(24,25,26,27)를 통해 시트밸브체(8)의 압력실로 공급된다.

이때, 상기 파일럿 스플(28)의 가변 스로틀(29)의 열림량과 파일럿압 제어 가변 스로틀(22)의 열림량과의 조건에서 상호 비례하도록 제1시트밸브(9)가 도면상, 하측방향으로 이동하게 되며, 이는 제2시트밸브(10)의 상방향으로의 움직임을 제한하게되므로 유압펌프(1)의 상류측 통로(12)에서 하류측 통로(13)로의 유입되는 작동유의 유량을 조절할 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술의 유량 제어장치는, 상기 파일럿 유량제어밸브(11)에 인가되는 파일럿 신호압(Pi)이 일정압력 이상일 경우, 상기 제1시트밸브(9)가 도면상, 하측방향으로 최대로 이동하게되므로 제2시트밸브(10)는 닫히게 된다. 이로 인해 유압펌프(1)의 상류측 통로(12)에서 하류측 통로(13)로의 유량이 간섭을 받게되어 일정 유량을 확보해야 되는 액츄에이터 작동상의 신뢰도가 떨어지는 문제점을 갖게 된다.

본 발명의 목적은, 유압펌프의 토출유로에 설치되는 시트밸브를 구동시키는 유량 제어신호압이 일정압력 이상으로 작용하는 경우에도 유압펌프의 상류측 통로에서 하류측 통로에 일정한 유량이 흐르도록 하여 작업장치가 원활하게 작동될 수 있도록 한 건설중장비용 액츄에이터 유량 가변제어장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 복수개의 액츄에이터를 사용하는 작업도중 부하가 큰 액츄에이터를 제외한 액츄에이터에 일정한 작동유를 공급하여 작업성 및 안전성을 확보하여 장비의 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한 건설중장비용 액츄에이터 유량 가변제어장치를 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 유압펌프와, 유압펌프에 연결되는 액츄에이터와, 유압펌프와 액츄에이터사이의 유로에 설치되며 액츄에이터에 공급되는 작동유를 제어하는 유량 제어밸브와, 유압펌프와 유량 제어밸브사이의 유로에 설치되며 하우징내를 이동하며 이동량에 따라 개구 면적을 변화시키는 제어 가변 스로틀을 갖는 제1시트밸브와, 제1시트밸브와 하우징에 대해 이동하며 이동량에 따라 상기 제1시트밸브의 이동량을 결정하며 개구 면적을 변화시키는 제어 가변 스로틀을 갖는 제2시트밸브로 이루어진 시트밸브체와, 시트밸브체를 가압하는 파일럿 신호압을 제어하는 파일럿 유량제어밸브를 구비하는 건설중장비용 액츄에이터 유량 제어장치에 있어서,

상기 제2시트밸브에 대해 이동하도록 탄설되며, 상기 유압펌프로 부터 토출되는 작동유가 일방향으로 흐르도록 제어하는 제3시트밸브와,

상기 파일럿 유량제어밸브에 설정압 이상으로 압력이 가해져 상기 제2시트밸브가 폐쇄되는 경우, 상기 제3시트밸브의 이동시 상기 유압펌프로 부터 토출되는 작동유를 상기 시트밸브체를 통과시켜 상기 액츄에이터에 공급하는 작동유 공급수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 건설중장비용 액츄에이터 유량 가변제어장치를 제공함에 의해 달성된다.

바람직한 실시예에 의하면, 상기 작동유 공급수단은,

상기 유압펌프의 하류측 통로와 연통되도록 상기 제2시트밸브에 형성되며, 상기 제3시트밸브의 상승시 상기 유압펌프의 상류측 통로로 부터의 작동유를 하류측 통로에 공급하는 제1관통공을 구비한다.

또한, 상기 작동유 공급수단은,

상기 제1시트밸브와 접촉되는 상기 제2시트밸브에 형성되는 제2관통공과, 상기 제2관통공과 연통되도록 상기 제1시트밸브 내측면에 형성되며 상기 제3시트밸브의 상승시 상기 유압펌프의 상류측 통로로 부터의 작동유를 상기 제3시트밸브의 관통공 및 상기 제2관통공을 통해 상기 유압펌프의 하류측 통로에 공급하는 요홈을 구비한다.

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

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 유압펌프(1)와, 유압펌프(1)에 연결되는 액츄에이터(2,3,4)와, 유압펌프(1)와 액츄에이터(2,3,4)사이의 유로에 설치되며 액츄에이터(2,3,4)에 공급되는 작동유를 제어하는 유량 제어밸브(5,6,7)와, 유압펌프(1)와 유량 제어밸브(6)사이의 유로에 설치되며 하우징(21)내를 이동하며 이동량에 따라 개구 면적을 변화시키는 제어 가변 스로틀(22)을 갖는 제1시트밸브(9)와, 제1시트밸브(9)와 하우징(1)에 대해 이동하며 이동량에 따라 제1시트밸브(9)의 이동량을 결정하며 개구 면적을 변화시키는 제어 가변 스로틀(23)을 갖는 제2시트밸브(10)로 이루어진 시트밸브체(8)와, 시트밸브체(8)를 가압하는 파일럿 신호압(Pi)을 제어하는 파일럿 유량제어밸브(11)를 구비하는 건설중장비용 액츄에이터 유량 제어장치에 적용되며,

이들은 도 1 내지 도 3에 도시된 종래 기술과 실질적으로 동일하므로 이들의 구성 및 작동의 상세한 설명은 생략하고, 중복되는 도면부호는 동일하게 표기한 것임을 밝혀둔다.

따라서, 본 발명에 의한 건설중장비용 액츄에이터 유량 제어장치는, 상기 제2시트밸브(10)에 대해 이동하도록 탄성부재(34)에 의해 탄설되며, 유압펌프(1)로 부터 토출되는 작동유가 일방향으로 흐르도록 제어하는 제3시트밸브(30)와, 파일럿 유량제어밸브(11)에 설정압 이상으로 압력이 가해져 제2시트밸브(10)가 폐쇄되는 경우, 제3시트밸브(30)의 이동시 유압펌프(1)로 부터 토출되는 작동유를 시트밸브체(8)를 통과시켜 액츄에이터에 일정하게 공급하는 작동유 공급수단을 구비한다.

이때, 상기 작동유 공급수단은, 유압펌프(1)의 하류측 통로(13)와 연통되도록 제2시트밸브(10)에 형성되며, 제3시트밸브(30)의 상승시 유압펌프(1)의 상류측 통로(12)로 부터의 작동유를 하류측 통로(13)에 공급하는 제1관통공(31)을 구비한다.

이하에서, 본 발명에 의한 건설중장비용 액츄에이터 유량 가변제어장치의 작동을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

a)상기 파일럿 유량제어밸브에 파일럿 신호압(Pi)으로서 작동압이 인가되지않은 경우를 설명한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2시트밸브와 제3시트밸브(10,30)는 부하통로(19,20)에서의 압력과 유압펌프(1)의 상류측 통로(12)사이에서의 압력 차이에 의해 자연스럽게 움직이게 되므로, 부하통로(19,20)에서의 압력이 유압펌프(1)의 압력보다 높은 경우에도 시간 지연없이 상류측 통로(12)와 하류측 통로(13)사이를 막게됨에 따라 유압실린더(3)를 제어할 수 없는 위험을 방지할 수 있게 된다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유압모터(2) 구동시 또는 부하가 큰 유압실린더(4) 구동을 위하여 유압실린더(3)로 공급되는 작동유의 유량을 제한하고자 하는 경우, 파일럿 신호압(Pi) 크기에 비례하여 파일럿 스플(28)이 도면상, 좌측방향으로 이동하게 되며, 이때 막혔던 파일럿 통로(24,27)가 파일럿 스플(28)의 가변 스로틀(29)을 경유하여 열리게 되며, 유압펌프(1)의 작동유 압력이 파일럿 유로(24,25,26,27)를 통해 시트밸브체(11)의 압력실로 공급된다.

이때, 상기 파일럿 스플(28)의 가변 스로틀(29)의 열림량과 파일럿압 제어 가변 스로틀(22)의 열림량과의 조건에서 상호 비례하도록 제1시트밸브(9)가 도면상, 하측방향으로 이동하게 되며, 이는 제2시트밸브(10)의 상방향으로의 움직임을 제한하게 되므로 유압펌프(1)의 상류측 통로(12)에서 하류측 통로(13)로의 유입되는 작동유의 유량을 조절할 수 있게 된다.

b)상기 파일럿 유량제어밸브에 파일럿 신호압(Pi)으로서 작동압이 설정값 이상으로 가해지는 경우를 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 파일럿 신호압(Pi)이 상기 파일럿 유량제어밸브(11)에 인가되어 파일럿 스플(28)이 도면상, 우측방향으로 절환됨에 따라 파일럿 유로(24,27)가 가변 스로틀(29)에 의해 열리게 되므로 시트밸브체(8)의 압력실에 작용한다.

이로 인해, 상기 제1시트밸브(9)가 도면상, 하측방향으로 최대한 이동되므로 상기 제2시트밸브(10)에 의해 유압펌프(1)의 상류측 통로(12)와 하류측 통로(13)를 차단시켜 유압펌프(1)로 부터 토출되어 액츄에이터에 공급되는 작동유 흐름을 간섭하게 된다.

이때, 도 5에 가상선으로 도시된 바와 같이, 상기 제3시트밸브(30)가 도면상, 상측방향으로 이동하게 되므로, 유압펌프(1)로 부터 토출되는 작동유는 상류측 통로(12)와 제2시트밸브(10)의 제1관통공(31)을 차례로 통과하여 하류측 통로(13)에 공급되어 액츄에이터에 일정 유량을 공급할 수 있는 것이다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 파일럿 유량제어밸브(11)에 일정압력이상이 가해질 때 유압펌프(1)의 상류측 통로(12)로 부터 하류측 통로(13)로 일정 유량을 공급할 수 있음을 확인할 수 있다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 건설중장비용 액츄에이터 유량 가변제어장치는, 상기 파일럿 유량제어밸브(11)에 설정압 이상으로 압력이 가해져 제2시트밸브(10)가 폐쇄되는 경우 제3시트밸브(30)의 이동시 유압펌프(1)로 부터 토출되는 작동유를 시트밸브체(8)를 통과시켜 액츄에이터에 일정하게 공급하는 작동유 공급수단은,

상기 제1시트밸브(9)와 접촉되는 제2시트밸브(10)에 형성되는 제2관통공(32)과, 제2관통공(32)과 연통되도록 제1시트밸브(9) 내측면에 형성되며, 제3시트밸브(30)의 상승시 유압펌프(1)의 상류측 통로(12)로 부터의 작동유를 제3시트밸브(30)의 관통공(33) 및 제2관통공(32)을 통해 유압펌프(1)의 하류측 통로(13)에 공급하는 요홈(34)을 구비할 수 있음은 물론 이다.

이때, 상기 파일럿 유량제어밸브(11)에 설정압 이상으로 압력이 가해질 경우, 상기 제3시트밸브(30)가 상승시 상기 유압펌프(1)로 부터 토출되는 작동유는 제3시트밸브(30)의 관통공(33) - 제2시트밸브(10)의 제2관통공(32) - 제1시트밸브(9)의 요홈(34)을 차례로 통과하여 하류측 통로(13)를 통하여 액츄에이터에 공급되는 것이고, 이를 제외한 것은 도 4 및 도 5에 도시된 본 발명의 일실시예와 실질적으로 동일하게 적용되므로 이들에 대한 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.

이상에서와 같이, 본 발명에 의한 건설중장비용 액츄에이터 유량 가변제어장치는 아래와 같은 이점을 갖는다.

유압펌프의 토출유로에 설치되는 시트밸브를 구동시키는 유량 제어신호압이 일정압력 이상으로 작용하는 경우에도 유압펌프의 상류측 통로에서 하류측 통로에 일정한 유량이 흐르도록 하여 작업장치가 설정된 압력으로서 원활하게 작동될 수 있도록 한 것이다.

또한, 복수개의 액츄에이터를 사용하는 작업도중 부하가 큰 액츄에이터를 제외한 액츄에티어에 일정량의 작동유를 원활하게 공급하여 작업성 및 안전성을 확보하여 장비의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 유압펌프와, 유압펌프에 연결되는 액츄에이터와, 유압펌프와 액츄에이터사이의 유로에 설치되며 액츄에이터에 공급되는 작동유를 제어하는 유량 제어밸브와, 유압펌프와 유량 제어밸브사이의 유로에 설치되며 하우징내를 이동하며 이동량에 따라 개구 면적을 변화시키는 제어 가변 스로틀을 갖는 제1시트밸브와, 제1시트밸브와 하우징에 대해 이동하며 이동량에 따라 상기 제1시트밸브의 이동량을 결정하며 개구 면적을 변화시키는 제어 가변 스로틀을 갖는 제2시트밸브로 이루어진 시트밸브체와, 시트밸브체를 가압하는 파일럿 신호압을 제어하는 파일럿 유량제어밸브를 구비하는 건설중장비용 액츄에이터 유량 제어장치에 있어서:

   상기 제2시트밸브에 대해 이동하도록 탄설되며, 상기 유압펌프로 부터 토출되는 작동유가 일방향으로 흐르도록 제어하는 제3시트밸브; 및

   상기 파일럿 유량제어밸브에 설정압 이상으로 압력이 가해져 상기 제2시트밸브가 폐쇄되는 경우, 상기 제3시트밸브의 이동시 상기 유압펌프로 부터 토출되는 작동유를 상기 시트밸브체를 통과시켜 상기 액츄에이터에 공급하는 작동유 공급수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 건설중장비용 액츄에이터 유량 가변제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 작동유 공급수단은;

   상기 유압펌프의 하류측 통로와 연통되도록 상기 제2시트밸브에 형성되며, 상기 제3시트밸브의 상승시 상기 유압펌프의 상류측 통로로 부터의 작동유를 하류 측 통로에 공급하는 제1관통공을 구비하는 것을 특징으로 하는 건설중장비용 액츄에이터 유량 가변제어장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 작동유 공급수단은;

   상기 제1시트밸브와 접촉되는 상기 제2시트밸브에 형성되는 제2관통공; 및

   상기 제2관통공과 연통되도록 상기 제1시트밸브 내측면에 형성되며, 상기 제3시트밸브의 상승시 상기 유압펌프의 상류측 통로로 부터의 작동유를 상기 제3시트밸브의 관통공 및 상기 제2관통공을 통해 상기 유압펌프의 하류측 통로에 공급하는 요홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 건설중장비용 액츄에이터 유량 가변제어장치.

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