KR100833972B1 - 굴삭기 유압펌프 제어용 포지티브신호 압력전환밸브 - Google Patents

굴삭기 유압펌프 제어용 포지티브신호 압력전환밸브 Download PDF

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KR100833972B1
KR100833972B1 KR1020070032493A KR20070032493A KR100833972B1 KR 100833972 B1 KR100833972 B1 KR 100833972B1 KR 1020070032493 A KR1020070032493 A KR 1020070032493A KR 20070032493 A KR20070032493 A KR 20070032493A KR 100833972 B1 KR100833972 B1 KR 100833972B1
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pressure
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전용운
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주식회사 파카한일유압
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2211/50—Pressure control
    • F15B2211/505—Pressure control characterised by the type of pressure control means

Abstract

본 발명은 굴삭기의 유압 제어성능을 향상시키는 포지티브 신호 압력을 사용범위에 따라 자유롭게 조절하며 제어가능하고, 탈부착 가능한 굴삭기 유압펌프 제어용 포지티브신호 압력전환밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유압펌프로부터 네거티브 압유를 공급받는 네거콘포트 및 파일럿 펌프로부터 파일럿 압유를 공급받는 파일럿포트가 드레인포트에 연통된 상태로 스풀홀에 연결되며, 이러한 스풀홀에 연통되게 형성된 포지콘포트가 각각 마주보는 한 쌍으로 이루어진 밸브블록과, 밸브블록의 스풀홀 내부공간 상부에는 피스톤가이드가 형성되며, 피스톤가이드에 지지되어 네거티브 압유에 의해 하부방향으로 작동되는 피스톤을 이용하여 수압부의 면적을 조절하는 피스톤부와, 피스톤부가 형성된 하부에는 네거티브 압유에 의해 절환되며, 파일럿 압유를 다른 비례압력으로 전환할 수 있는 개구면적을 갖도록 형성되되, 하부 끝단은 스프링으로 지지되며, 개구면적을 조절하여 포지티브 압유를 포지콘포트에 토출하고, 각각 압유의 유동이 원활하도록 하는 오일홈이 형성된 소직경의 상단및 직진도의 향상을 위한 스풀가이드에 결합되는 큰직경의 하단으로 이루어진 스풀과, 스풀에 의해 개구면적을 조절하여 포지콘포트로 토출되는 포지티브 압유의 토출양을 조절하도록 나선결합방식으로 밸브블록에 결합되어 개폐역활을 하는 축형오리피스로 구성되는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020070032493
포지티브, 네거티브, 파일럿, 신호 압력, 스풀, 컨트롤밸브, 오리피스

Description

굴삭기 유압펌프 제어용 포지티브신호 압력전환밸브{Hydraulic pump control positive signal pressure conversion valve for excavator}
도 1a는 종래의 포지티브 컨트롤 방식의 유압회로도,
도 1b는 종래의 유압제어장치에 적용된 압력전환밸브의 구성도,
도 1c는 종래의 압력전환밸브에 따른 네거티브 - 포지티브 신호압력의 상관그래프,
도 2는 본 발명에 따른 유압제어장치에 적용된 압력전환밸브의 구성도,
도 3a 내지 3c는 축형오리피스를 나타낸 사시도 및 적용된 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 압력전환밸브의 유압회로도,
도 5는 본 발명에 따른 압력전환밸브를 이용한 네거티브 - 포지티브 신호압력의 상관그래프,
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 밸브블록 11 : 네거콘포트
12 : 파일럿포트 12a : 파일럿 압유 유로
13 : 드레인포트 13a : 드레인유로
14 : 스풀홀 14a : 설치공간홀
15 : 포지콘포트 15a : 포지티브유로
16 : 마감캡 20 : 피스톤부
21 : 피스톤가이드 21a : 피스톤홀
22 : 피스톤 30 : 스풀
31 : 스프링 32 : 상단
32a : 오일홈 33 : 스풀가이드
34 : 하단 40 : 축형오리피스
41 : 밀폐봉 41a : 경사노치밀폐봉
41a' : 노치홈 41b : 원기둥밀페봉
41c : 반구밀폐봉 42 : 조절단
42a : 나사선 100 : 압력전환밸브
200 : 메인컨트롤밸브
본 발명은 굴삭기 유압펌프 제어용 포지티브신호 압력전환밸브에 관한 것으로, 특히 굴삭기의 유압 제어성능을 향상시키는 포지티브 신호 압력을 사용범위에 따라 자유롭게 조절하며 제어가능하고, 탈부착 가능한 굴삭기 유압펌프 제어용 포지티브신호 압력전환밸브에 관한 것이다.
일반적으로, 굴삭기(excavator)는 가변유량 유압펌프를 메인펌프로 사용하고 메인컨트롤밸브의 센터바이패스라인을 통과하는 유량변화에 따른 네거티브 압력의 증감에 따라 가변용량 유압펌프의 토출유량을 제어하는 네거티브 컨트롤 시스템을 채택하고 있다.
이와 같은, 종래의 굴삭기용 압력전환밸브는 대한민국 특허출원 제 2006-31043호로 제안되었다.
도 1a 내지 1c에 도시된 바와 같이, 종래의 압력전환밸브는 컨트롤밸브(1)의 메인스풀(2)을 통과한 바이패스 통로와 연결되어 네거티브 압유를 공급받는 네거콘포트(3)와, 파일럿펌프(4a)에서 토출되는 파일럿압유를 공급받는 파일럿포트(4)와, 네거티브 압유에 의해 절환되며, 파일럿압유를 다른 비례압력으로 전환할 수 있는 개구면적을 갖도록 하는 제어스풀(5)과, 제어스풀(5)의 개구면적에 따라 포지티브 압유를 토출하는 포지콘포트(6)를 형성한 압력전환밸브(7)가 형성되는 한편, 압력전환밸브(7)는 네거콘포트(3)의 내측에 설치되어, 바이패스 통로의 네거티브 압유를 인가받는 가변수압부(7a)와, 제어스풀(5)을 지지하는 스프링(7b)의 탄성력을 조절하는 가변 스프링가이드(7c)와, 상기 포지콘포트(6)와 드레인포트(7d)의 사이에 연결되어 쇼크의 저감 및 배압의 영향을 배제하도록 한 가변 오리피스(7e)가 더 포함되어 구성된다.
이렇게, 종래의 압력전환밸브는 컨트롤밸브(1)의 메인스풀(2)을 통과한 주통로 즉, 네거티브 압유를 센싱하기 위해 설치된 네거티브 릴리프 밸브(8)의 앞단에서 바이패스 통로로 연결되어 네거티브 압유 및 파일럿펌프로부터 토출된 파일럿압유가 압력전환밸브(7)측으로 인가되며, 네거티브 압유에 의해 절환되는 제어스풀(5)의 개구면적에 따라 포지티브 압유를 토출한다.
아울러, 압력전환밸브(7)에 설치된 제어스풀(5)은 바이패스 통로로부터 인가되는 네거티브 압유를 인가받아 절환되며, 인가받은 파일럿압유을 다른 비례압력으로 전환하되, 스풀용 스프링(7b)의 탄성력에 의해 개구면적을 제어한다.
또한, 압력전환밸브(7)의 포지티브 압유를 토출하는 포지콘포트(6) 라인과 드레인포트(7d) 라인을 상호 연결하는 가변 오리피스(7e)를 구성하여, 쇼크를 저감시키며, 배압의 영향을 최소화하도록 하고 있다.
즉, 네거콘포트(3)에 인가되는 네가티브 압력에 대한 포지콘포트(6)의 출력값, 즉 포지티브 압력의 상관 관계를 나타난 것으로, 가변수압부(7a)의 면적조정 및 가변스프링 가이드(7c)를 통한 스프링(7b)의 탄성조정, 가변 오리피스(7e)의 조정을 통한 네거티브-포지티브 선도의 기울기 혹은 평행 이동을 유도하여 펌프토출유량의 제어범위를 쉽게 조절가능토록 하고 있다.
그러나, 종래의 압력전환밸브는 스풀이 작동될 때, 스풀의 외주면과 스풀홀의 내주면이 접촉하여 마찰력이 발생되는 문제점이 있었다.
아울러, 도 1c에 도시된 바와 같이, 종래의 압력전환밸브를 이용하여 네거티브 신호 압력과 포지티브 신호 압력의 압력차를 알아보기 위한 리싸이클링 시험 결과 스풀과 스풀홀의 마찰력에 의하여 입력되는 네거티브 신호 압력값 대비 포지티브 신호 압력이 현저하게 감소되어 작동성능 및 압력의 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.
부연 설명하자면, 네거티브 신호 압력을 공급하게 되면 스풀과 스풀홀에서 발생되는 마찰력과 이러한 마찰력에 의해 스풀과 스풀홀 사이에 미세한 틈이 발생 되게 된다.
즉, 마찰력이나 미세한 틈에 의해 네거티브 신호 압력이 네거티브 신호 압력축을 따라 수평으로 이동 후에 포지티브 신호 압력을 발생시키는 것을 알 수 있듯이 네거티브 신호 압력 축을 따라 이동하는 압력은 곧 네거티브 신호 압력의 손실이 발생되는 것을 나타내는 것이다.
이러한, 종래의 압력전환밸브의 문제점을 해결하기 위하여 가변 오리피스의 직경을 변화시켜 시험 결과 직경이 증가될수록 손실의 폭이 감소되는 것을 발견할 수 있으나 오리피스의 크기가 증가하는 새로운 문제의 발생으로 적용이 불가능한 문제점이 있었다.
일 예로 설명하자면, 압유가 공급되지 않는 중립상태에서 0~5kgf/cm2 정도의 네거티브 신호 압력을 입력하게 되면, 포지티브 신호 압력은 점진적으로 감소하게 되는 한편, 압유가 최대로 공급되어 네거티브 신호 압력을 40kgf/cm2로 입력하게 되면 포지티브 신호 압력측에서 배출되는 신호 압력이 0~5kgf/cm2 전후의 근사값으로 반비례 압력값이 생성되게 된다.
그러나, 종래의 압력전환밸브를 이용하여 시험한 결과, 네거티브 신호 압력을 감소시키게 되면 포지티브 신호 압력이 상승하게 되는데 네거티브 신호 압력을 0~5kgf/cm2 -> 40kgf/cm2로 증가시킬 경우의 포지티브 신호 압력과의 관계 그래프곡선과 네거티브 신호 압력을 40kgf/cm2 -> 0~5kgf/cm2로 감소시킬 경우의 포지티브 신호 압력과의 관계 그래프곡선이 서로 이격되어 간격이 멀어진 상태로 나타나는 것으로 알 수 있듯이 현저한 차이를 나타내는 문제점이 있었다.
즉, 압력신호의 증가시 그래프와 감소시 그래프가 일치하지 못하고 이격되는 관계를 나타내는 것은 스풀과 스풀홀이 접촉하여 발생되는 마찰력에 의한 문제점이 발생되고 있다.
이로 인하여, 스풀과 스풀홀이 접촉하여 발생되는 마찰력을 최소화하는 동시에 마찰에 의한 마모현상을 방지하고, 입력되는 네거티브 신호 압력과 출력되는 포지티브 신호 압력이 근사값으로 일치하도록 개선된 압력전환밸브가 절실히 요구되는 실정이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로 스풀의 상하부 직경을 다르게 하고, 스풀가이드에 삽입시켜 스풀의 작동시 편시현상을 방지하며, 직진도를 향상시키도록 개선된 굴삭기 유압펌프 제어용 포지티브신호 압력전환밸브를 제공하는데 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 스풀에 다수개의 오일홈을 형성시켜 스풀의 작동시 오일홈에 유입되는 오일에 의해 스풀홀과의 마찰력을 최소화시켜 스풀의 작동 성능이 향상되도록 개선된 굴삭기 유압펌프 제어용 포지티브신호 압력전환밸브를 제공하는데 목적이 있다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 축형오리피스를 이용하여 드레인유로의 개구면적을 제어함으로써, 포지티브 신호 압력를 생성하기 위한 배출량의 변화에 따른 압력의 변동 신호방식으로 더욱 정교하게 작동성능이 향상되도록 개선된 굴삭기 유압펌프 제어용 포지티브신호 압력전환밸브를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 유압을 이용하는 건설기계 등의 유압을 제어하는 메인컨트롤밸브에 압력전환밸브를 탈부착 가능한 방식으로 이용가능하여 사용조건에 따른 적용성이 증대되도록 개선된 굴삭기 유압펌프 제어용 포지티브신호 압력전환밸브를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 유압펌프로부터 공급되는 작동유체의 흐름을 제어하도록 메인컨트롤밸브의 센터바이패스 통로와 연결되어 네거티브 압유를 공급받는 네거콘포트와, 파일럿펌프에서 토출되는 파일럿압유를 공급받는 파일럿포트와, 네거티브 압유에 의해 절환되며, 파일럿압유를 다른 비례압력으로 전환할 수 있는 개구면적을 갖는 스풀과, 스풀의 개구면적에 따라 포지티브 압유를 토출하는 포지콘포트를 구비한 압력전환밸브로 형성되는 유압제어장치에 있어서,
유압펌프로부터 네거티브 압유를 공급받는 네거콘포트 및 파일럿 펌프로부터 파일럿 압유를 공급받는 파일럿포트가 드레인포트에 연통된 상태로 스풀홀에 연결되며, 이러한 스풀홀에 연통되게 형성된 포지콘포트가 각각 마주보는 한 쌍으로 이루어진 밸브블록과,
밸브블록의 스풀홀 내부공간 상부에는 피스톤가이드가 형성되며, 피스톤가이드에 지지되어 네거티브 압유에 의해 하부방향으로 작동되는 피스톤을 이용하여 수 압부의 면적을 조절하는 피스톤부와,
피스톤부가 형성된 하부에는 네거티브 압유에 의해 절환되며, 파일럿 압유를 다른 비례압력으로 전환할 수 있는 개구면적을 갖도록 형성되되, 하부 끝단은 스프링으로 지지되며, 개구면적을 조절하여 포지티브 압유를 포지콘포트에 토출하고, 각각 압유의 유동이 원활하도록 하는 오일홈이 형성된 소직경의 상단및 직진도의 향상을 위한 스풀가이드에 결합되는 큰직경의 하단으로 이루어진 스풀과,
스풀에 의해 개구면적을 조절하여 포지콘포트로 토출되는 포지티브 압유의 토출양을 조절하도록 나선결합방식으로 밸브블록에 결합되어 개폐역활을 하는 축형오리피스로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 피스톤부의 피스톤 단면은 원형, 사각형, 육각형 중 하나로 형성될 수 있으며, 피스톤의 개수는 2개 이상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 축형오리피스는 포지콘포트와 스풀홀을 서로 연결하는 포지티브유로에 연통되는 드레인유로를 개폐할 수 있는 밀폐봉에 일체로 연장되어 밸브블록에 나선결합되도록 수나사선이 형성된 조절단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 밀폐봉의 형상은 드레인유로를 개폐하는 끝단이 경사노치형태의 경사노치밀폐봉, 원기둥밀폐봉, 반구밀폐봉 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 유압펌프 제어용 포지티브신호 압력전환밸브를 제공한다.
이에 상기한 바와같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도 2는 본 발명에 따른 유압제어장치에 적용된 압력전환밸브의 구성 도이며, 도 3a 내지 3c는 축형오리피스를 나타낸 사시도 및 적용된 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 압력전환밸브의 유압회로도이며, 도 5는 본 발명에 따른 압력전환밸브를 이용한 네거티브 - 포지티브 신호압력의 상관그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 굴삭기 유압펌프 제어용 포지티브신호 압력전환밸브는 유압펌프로부터 공급되는 작동유체의 흐름을 제어하도록 메인컨트롤밸브(200)의 스풀(30)을 통과하는 바이패스 통로와 연결되어 네거티브 압유를 공급받는 네거콘포트(11)와, 파일럿펌프에서 토출되는 파일럿압유를 공급받는 파일럿포트(12)와, 네거티브 압유에 의해 절환되며, 파일럿압유를 다른 비례압력으로 전환할 수 있는 개구면적에 따라 포지티브 압유를 토출하는 포지콘포트(15)를 구비한 압력전환밸브(100)가 구성된다.
아울러, 압력전환밸브(100)는 유압펌프로부터 네거티브 압유를 공급받는 네거콘포트(11) 및 파일럿 펌프로부터 파일럿 압유를 공급받는 파일럿포트(12)가 드레인포트(13)에 연통된 상태로 스풀홀(14)에 연결되며, 이러한 스풀홀(14)에 연통되게 형성된 포지콘포트(15)를 각각 마주보는 한 쌍으로 이루어지되, 드레인포트(13)는 하나로 형성되어 양측의 포지콘포트(15)에 연결되도록 중앙에 형성된 밸브블록(10)이 구성된다.
즉, 밸브블록(10)은 유압의 작동력을 이용하여 작동되는 굴삭기와 같은 건설기계 등의 유압을 컨트롤하는 메인컨트롤밸브(200)의 밑면에 부착되어 사용되어지는 것이다.
더불어, 밸브블록(10)은 좌/우 대칭되는 구조로 형성되며, 각각 일측에 네거 티브 신호압을 공급받는 네거콘포트(11)의 하부로 연통되는 스풀홀(14)이 형성된다.
그리고, 파일럿포트(12)는 파일롯입구(12a)로 연결되어 파일롯 압유가 1차압으로 대기한 동시에, 스풀홀(14)에 삽입된 스풀(30)에 형성된 노치를 통해 공급할 수 있도록 형성된다.
또한, 포지콘포트(15)는 스풀홀(14)에 연통되며 밸브블록(10)의 외부로 노출되도록 구성된다.
아울러, 밸브블록(10)의 스풀홀(14) 내부공간 상부에는 피스톤가이드(21)가 형성되며, 피스톤가이드(21)에 지지되어 네거티브 압유에 의해 하부방향으로 작동되는 피스톤(22)을 이용하여 수압부의 면적을 조절하는 피스톤부(20)가 구성된다.
이러한, 피스톤부(20)는 스풀홀(14)에 동일선상으로 연통되되, 직경이 크게 형성된 설치공간홀(14a)을 형성하여 설치되는 것이다.
즉, 피스톤가이드(21)는 원통형상으로 중앙부를 관통하는 피스톤홀(21a)이 형성된 것으로, 설치공간홀(14a)에 억지끼움방식을 이용하여 고정된다.
그리고, 피스톤(22)은 원기둥형상으로 피스톤홀(21a)에 삽입설치되어 네거콘포트(11)로부터 공급되는 네거티브 압유의 작용력으로 하부방향으로 움직이도록 작동된다.
또한, 피스톤(22)의 단면은 원형, 사각형, 육각형 중 하나로 형성될 수 있으며, 피스톤(22)의 개수는 2개 이상으로 구성될 수도 있다.
부연 설명하자면, 피스톤(22)의 단면의 형상을 여러 가지로 구성하여 범용성을 증대시키며, 원형인 경우에는 제작이 쉬워 저렴한 제작단가로 제조가 가능하며, 사각형 및 육각형인 경우에는 피스톤(22)이 피스톤홀(21a)을 따라 상/하방향으로 이동될 때 회전을 방지하기 위하여 구성되는 것이다.
더불어, 피스톤(22)을 2개 이상으로 형성하는 것은 네거티브 압유의 작동력이 큰 경우에 사용되도록 다수개의 피스톤(22)을 이용하며, 이때 피스톤가이드(21)의 피스톤홀(21a)은 피스톤(22)의 개수와 동일하게 형성시켜 구성하는 것이다.
한편, 피스톤부(20)가 형성된 하부에는 네거티브 압유에 의해 절환되며, 파일럿 압유를 다른 비례압력으로 전환할 수 있는 개구면적을 갖도록 형성되되, 하부 끝단은 스프링(31)으로 지지되며, 개구면적을 조절하여 포지티브 압유를 포지콘포트(15)에 토출하고, 각각 압유의 유동이 원활하도록 하는 오일홈(32a)이 형성된 소직경의 상단(32)및 직진도의 향상을 위한 스풀가이드(33)에 결합되는 큰직경의 하단(34)으로 이루어진 스풀(30)이 구성된다.
이러한, 스풀(30)은 밸브블록(10)의 설치공간홀(14a)의 하부에 위치되는 스풀홀(14)에 삽입되는 것으로, 상부 끝단은 네거콘포트(11)를 통해 공급되는 네거티브 압유의 작동력에 작동되는 피스톤(22)에 의해 하부방향으로 밀려지도록 구성된다.
반면, 스풀(30)의 하부 끝단은 작동유체의 누유를 방지하며 스프링(31)을 지지하는 역할을 하는 마감캡(16)이 스풀홀(14)의 하부 끝단에 결합되어 스프링(31)에 의해 지지되도록 형성된다.
즉, 스프링(31)은 네거티브 압유의 작동으로 하부방향으로 이동된 스풀(30) 의 끝단이 마감캡(16)과 충돌을 방지하는 완충역할과 스풀(30)을 상부방향으로 밀어 올리는 복귀역할을 하도록 구성된다.
더불어, 스풀(30)의 상단(32)에는 하나 또는 하나 이상의 오일홈(32a)을 형성하여 스풀(30)이 작동시 스풀홀(14)과의 마찰력을 감소시켜 작동성이 증가되도록 구성된다.
또한, 스풀가이드(33)는 스풀홀(14)에 삽입되어 스풀(30)의 하단(34)를 지지하여 스풀(30)이 상/하부방향으로 작동할 때 직진도의 유지 및 향상을 위해 구성된 것이다.
아울러, 스풀(30)에 의해 개구면적을 조절하여 포지콘포트(15)로 토출되는 포지티브 압유의 토출양을 조절하도록 나선결합방식으로 밸브블록(10)에 결합되어 개폐역활을 하는 축형오리피스(40)가 구성된다.
부연 설명하자면, 축형오리피스(40)는 포지콘포트(15)와 스풀홀(14)을 서로 연결하는 포지티브유로(15a)에 연통되는 드레인유로(13a)를 개폐할 수 있는 밀폐봉(41)에 일체로 연장되어 밸브블록(10)에 나선결합되도록 수나사선(42a)이 형성된 조절단(42)으로 구성된다.
이때, 포지티브유로(15a)는 포지콘포트(15)와 스풀홀(14)의 사이에 위치되어 서로 연통되게 형성된 것으로, 포지티브유로(15a)와 직교를 이루며 드레인유로(13a)가 형성된다.
이러한, 드레인유로(13a)는 파일럿 포트(12)에서 공급되는 파일럿 압유가 스풀(30)의 작동으로 인해 포지티브유로(15a)를 통해 포지콘포트(15)로 배출되는 배 출량을 조절할 수 있도록 구성된 것이다.
더불어, 드레인유로(13a)의 하부측에는 포지콘포트(15)로 배출되는 배출량을 조절하기 위하여 축형오리피스(40)가 결합된다.
그리고, 축형오리피스(40)는 긴 원기둥 형상으로 상부단은 드레인유로(13a)를 개폐하는 밀폐봉(41)이 형성되며, 밀폐봉(41)의 하부로는 수나사선(42a)이 형성된 조절단(42)이 일체로 형성되어 구성된다.
여기서, 밀폐봉(41)의 형상은 드레인유로(13a)를 개폐하는 끝단이 경사노치형태의 경사노치밀폐봉(41a), 원기둥밀폐봉(41b), 반구밀폐봉(41c) 중 어느 하나로 구성된다.
아울러, 밀폐봉(41)의 여러 가지 형상 및 특징을 설명하면 다음과 같다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 밀폐봉(41)의 경사노치밀폐봉(41a)은 끝단 외주면에 원주를 따라 'V'형상의 노치홈(41a')이 형성되어 미세한 유량조절이 가능하도록 구성된 것이다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 밀폐봉(41)의 원기둥밀폐봉(41b)은 끝단이 원기둥형상으로 형성된 것으로 제작이 쉬우며 간단한 구조로 마모현상이 적게 발생되도록 구성된 것이다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 밀폐봉(41)의 반구밀폐봉(41c)은 끝단이 반구형상으로 형성된 것으로 반구의 표면을 따라 유체가 자연스럽게 유동될 수 있는 유도면을 형성하여 유동시 저항이 최소화되도록 구성된 것이다.
또한, 조절단(42)은 축형오리피스(40)을 이동시켜 드레인유로(13a)의 개구면 적의 크기를 조절하기 위하여 외부에서 회전력을 작용시키면 수나사선(42a)에 의해 밸브블록(10)을 따라 상/하방향으로 이동되도록 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 5에 도시된 바와 같이,이러한, 압력전환밸브(100)는 굴삭기와 같은 건설기계의 유압작동을 제어하는 메인컨트롤밸브(200)의 밑면에 장착하여 사용되는 것으로서, 메인컨트롤밸브(200)에서 공급되는 네가티브 압유를 전달받아 스풀(30)을 이용하여 절환함으로써 포지티브 압력을 생성하도록 구성된 것이다.
즉, 압력전환밸브(100)는 메인컨트롤롤밸브(200)에 연결된 네거콘포트(11)로부터 네거티브 압유를 공급된다.
이후, 네거티브 압유의 작용력은 설치공간홀(14a)에 충진되어 피스톤가이드(21)에 결합된 피스톤(22)의 상부 끝단면에 작용되어 피스톤(22)이 하부방향으로 이동된다.
다음으로, 피스톤(22)의 작동에 의해 스풀(30)이 하부방향으로 피스톤(22)과 함께 이동된다.
이때, 스풀(30)의 상단(32)에 형성된 오일홈(32a)을 따라 미세한 양의 작동유체가 이동되어 스풀(30)이 스풀홀(14)과 최소의 마찰력이 발생되는 것이다.
또한, 스풀(30)이 스풀가이드(33)에 삽입되어 작동됨으로 비틀림이나 일측으로 편심되어 작동성의 저하 및 작동오차가 발생되지 않는 것이다.
이렇게, 스풀(30)이 작동될 때 파일럿 펌프로부터 일정하게 공급되는 파일럿 압유가 파일럿 포트(12)를 통해 스풀홀(14)의 내부로 유입된다.
이러한, 파일럿 압유는 스풀(30)의 작동에 의해 포지티브유로(15a)를 통해 포지콘포트(15)로 배출된다.
한편, 포지콘포트(15)로 배출되는 파일럿압유의 배출량을 조절하여 포지티브 신호를 변화시키기 위해서는 축형오리피스(40)를 회전시켜 제어한다.
먼저, 포지티브 신호 압력을 크게 하기 위해서는 축형오리피스(40)의 밀폐봉(41)이 드레인유로(13a)를 폐쇄할 수 있도록 조절단(42)을 회전시킨다.
아울러, 포지티브 신호 압력을 작게 하기 위해서는 축형오리피스(40)의 밀폐봉(41)이 드레인유로(13a)를 개방할 수 있도록 조절단(42)을 역회전시킨다.
도 5에 도시된 바와 같이, 축형오리피스(40)의 밀폐봉(41)을 이용하여 포지티브 신호 압력을 생성하는 시작압력을 제어하여 신호 압력의 증가시나 감소시 포지티브 신호압력과 네거티브 신호압력이 일치되는 반비례의 관계를 갖는 마이너(Minor)변환이 가능한 것이다.
부연 설명하자면, 시험결과를 나타낸 그래프를 보면 입력되는 네거티브 신호 압력과 출력되는 포지티브 신호 압력이 압력의 손실현상이 발생되지 않고 근사하게 일치되는 것을 알 수 있다.
즉, 네거티브 압력에 의해 작동되는 스풀(30)이 오일홈(32a)에 유입되는 오일의 윤활역할과, 소직경의 상단(32)와 큰 직경의 하단(34)으로 구성되어 직진도를 향상시켰으며, 스풀가이드(33)에 지지된 상태로 작동되어 마찰저항이 현저히 감소되어 입력된 네거티브 신호 압력이 손실 없이 포지티브 신호 압력으로 출력되어 신호 압력의 손실 방지 및 정확하고 정교한 작동성능을 구현할 수 있는 것이다.
본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.
예컨대, 본 발명의 실시 예에서는 축형오리피스(40)는 작동방식은 나선방식을 이용하여 드레인유로(13a)를 개폐하는데 이는, 링크방식이나 유압실린더 및 유압피스톤을 이용한 작동방식 등의 매우 다양한 방식으로서 구성가능하며, 도면은 다만 일 실시 예일 뿐으로 나타낸 것이다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
이상에서와 같이 본 발명은 스풀의 상하부 직경을 다르게 하고, 스풀가이드에 삽입시켜 스풀의 작동시 편시현상을 방지하며, 직진도를 향상시키도록 개선되는 효과가 있다.
그리고, 스풀에 다수개의 오일홈을 형성시켜 스풀의 작동시 오일홈에 유입되는 오일에 의해 스풀홀과의 마찰력을 최소화시켜 스풀의 작동 성능이 향상되도록 개선되는 효과가 있다.
아울러, 축형오리피스를 이용하여 드레인유로의 개구면적을 제어함으로써, 포지티브 신호 압력를 생성하기 위한 배출량의 변화에 따는 압력의 변동 신호방식으로 작동성능이 향상되도록 개선되는 효과가 있다.
또한, 유압을 이용하는 건설기계 등의 유압을 제어하는 메인컨트롤밸브에 압력전환밸브를 탈부착 가능한 방식으로 이용가능하여 사용조건에 따른 적용성이 증대되도록 개선되는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 유압펌프로부터 공급되는 작동유체의 흐름을 제어하도록 메인컨트롤밸브(200)의 센터바이패스 통로와 연결되어 네거티브 압유를 공급받는 네거콘포트(11)와, 파일럿펌프에서 토출되는 파일럿압유를 공급받는 파일럿포트(12)와, 네거티브 압유에 의해 절환되며, 파일럿압유를 다른 비례압력으로 전환할 수 있는 개구면적을 갖는 스풀(30)과, 스풀(30)의 개구면적에 따라 포지티브 압유를 토출하는 포지콘포트(15)를 구비한 압력전환밸브로 형성되는 유압제어장치에 있어서,
    유압펌프로부터 네거티브 압유를 공급받는 네거콘포트(11) 및 파일럿 펌프로부터 파일럿 압유를 공급받는 파일럿포트(12)가 드레인포트(13)에 연통된 상태로 스풀홀(14)에 연결되며, 이러한 스풀홀(14)에 연통되게 형성된 포지콘포트(15)가 각각 마주보는 한 쌍으로 이루어진 밸브블록(10)과,
    밸브블록(10)의 스풀홀(14) 내부공간 상부에는 피스톤가이드(21)가 형성되며, 피스톤가이드(21)에 지지되어 네거티브 압유에 의해 하부방향으로 작동되는 피스톤(22)을 이용하여 수압부의 면적을 조절하는 피스톤부(20)와,
    피스톤부(20)가 형성된 하부에는 네거티브 압유에 의해 절환되며, 파일럿 압유를 다른 비례압력으로 전환할 수 있는 개구면적을 갖도록 형성되되, 하부 끝단은 스프링(31)으로 지지되며, 개구면적을 조절하여 포지티브 압유를 포지콘포트(15)에 토출하고, 각각 압유의 유동이 원활하도록 하는 오일홈(32a)이 형성된 소직경의 상단(32)및 직진도의 향상을 위한 스풀가이드(33)에 결합되는 큰직경의 하단(34)으로 이루어진 스풀(30)과,
    스풀(30)에 의해 개구면적을 조절하여 포지콘포트(15)로 토출되는 포지티브 압유의 토출양을 조절하도록 나선결합방식으로 밸브블록(10)에 결합되어 개폐역활을 하는 축형오리피스(40)로 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 유압펌프 제어용 포지티브신호 압력전환밸브.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 피스톤부(20)의 피스톤(22) 단면은 원형, 사각형, 육각형 중 하나로 형성될 수 있으며, 피스톤(22)의 개수는 2개 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 유압펌프 제어용 포지티브신호 압력전환밸브.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 축형오리피스(40)는 포지콘포트(15)와 스풀홀(14)을 서로 연결하는 포지티브유로(15a)에 연통되는 드레인유로(13a)를 개폐할 수 있는 밀폐봉(41)에 일체로 연장되어 밸브블록(10)에 나선결합되도록 수나사선(42a)이 형성된 조절단(42)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 유압펌프 제어용 포지티브신호 압력전환밸브.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 밀폐봉(41)의 형상은 드레인유로(13a)를 개폐하는 끝단이 경사노치형태의 경사노치밀폐봉(41a), 원기둥밀폐봉(41b), 반구밀폐봉(41c) 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 굴삭기 유압펌프 제어용 포지티브신호 압력전환밸브.
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