KR100931851B1

KR100931851B1 - 굴삭기 유압조작밸브

Info

Publication number: KR100931851B1
Application number: KR1020070096033A
Authority: KR
Inventors: 황정일; 이우진
Original assignee: 주식회사 제일유압
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2009-12-15
Also published as: KR20090030619A

Abstract

본 발명은 굴삭기의 액츄에이터 작동을 위해 사용되는 유압조작밸브에 관한 것으로, 유압조작밸브 조작시 작동유 압력에 따라 작동유의 공급을 제어하여 버켓이 급작스런 회동 및 정지를 반복하지 않고 부드럽게 회동되도록 한 굴삭기 액츄에이터 조작용 유압조작밸브를 제공하는 것에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 굴삭기 유압조작밸브는, 작동 유압 액츄에이터에 연결되는 내부유로 및 유압펌프에 연결되는 유입구가 형성된 밸브하우징; 상기 밸브하우징의 내부유로와 유입구 사이의 유체 흐름을 차단 또는 인가하도록 이동 가능하게 설치된 적어도 하나의 스풀; 상기 스풀을 왕복운동시키는 작동수단; 및 상기 유입구와 내부유로 사이에 설치된 파일롯밸브를 포함하며, 상기 파일롯밸브는, 중심부에 종방향으로 수용부가 형성되고 측벽부에 상기 내부유로 측으로 연통된 외부통공이 형성된 밸브바디와, 이 밸브바디의 수용부에 종방향으로 이동가능하게 삽입 설치되며 측벽부에 상기 외부통공과 연통되는 내부통공이 형성되고 내부에 상하 연통된 가변통공 및 고정통공이 형성된 피스톤과, 상기 유입구의 압력이 상승되면 가변통공을 차단하도록 설치된 체크밸브와, 상기 피스톤을 유입구 측을 향해 탄성지지하는 스프링을 포함하여, 유입구와 내부유로 간의 압력차 변화에 따라 상기 피스톤이 이동되어 외부통공과 내부통공 간의 연통 면적이 감소되도록 된 것을 특징으로 한다.

굴삭기, 액츄에이터, 유압조작밸브, 파일롯밸브

Description

굴삭기 유압조작밸브 {HYDRAULIC OPERATING VALVE FOR EXCAVATOR}

본 발명은 굴삭기의 작동을 위해 사용되는 유압조작밸브에 관한 것으로, 액츄에이터의 상하 회동 동작이 충격 없이 부드럽게 이루어지도록 하여 버켓 작동계통의 수명을 증가시키고 작업 중 주변부의 파손을 방지할 수 있는 굴삭기용 유압조작밸브에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기에는 붐, 암, 버켓 등과 같은 가동부의 작동과 무한궤도(crawler)와 같은 주행부의 구동을 위한 유압 작동 시스템이 구비되고, 이 유압 작동 시스템에는 유압모터나 유압실린더와 같은 액츄에이터가 구비되며, 이 액츄에이터의 작동을 제어하기 위하여 액츄에이터로 공급되는 유체의 방향과 유량 등을 조절하는 유압조작밸브가 설치된다.

이러한 굴삭기는 유압실린더의 신축에 따라 상하로 회동하면서 소정의 작업을 행하게 되며, 상기 유압조작밸브는 조작스틱을 밀거나 당김에 따라 상기 유압실린더에 대한 작동유 공급 방향과 유량 및 압력을 조절할 수 있는 구조를 갖는다.

그런데, 종래에는 액츄에이터를 회동시키고자 유압조작밸브를 조작할 때, 특히 액츄에이터를 하향 회동시킬 때, 실린더의 운동 상태에 따라 상기 유압실린더에 공급되는 작동유에 급작스러운 압력 상승 및 하강 현상이 발생되어 실린더가 순간적으로 급격한 작동 및 정지를 반복하게 되고, 이에 따라 실린더의 진동에 따른 소음이 발생될 뿐 아니라, 유압실린더와 유압관로를 비롯한 유압계통과 버켓과 붐의 기계적 연결부 및 각 구성부에 충격과 과부하로 인한 손상이 발생되는 문제점이 있었다.

더욱이, 운전자가 의도하지 않게 버켓이 급속 하강되면서 버켓 하측의 바닥을 비롯한 주변부에 충돌하여 예를 들어 건설 형장에서는 시공부를 파손시키고, 굴삭기의 유압계통 및 기계적 구성부에 심한 손상을 발생시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 버켓의 회동 조작시 작동유 압력에 따라 작동유의 공급을 제어하여 버켓이 급작스런 회동 및 정지를 반복하지 않고 부드럽게 회동되도록 한 굴삭기 버켓용 유압조작밸브를 제공하는 것에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 작동 유압실린더에 연결되 는 내부유로 및 유압펌프에 연결되는 유입구가 형성된 밸브하우징; 상기 밸브하우징의 내부유로와 유입구 사이의 유체 흐름을 차단 또는 인가하도록 이동 가능하게 설치된 적어도 하나의 스풀; 상기 스풀을 왕복운동시키는 작동수단; 및 상기 유입구와 내부유로 사이에 설치된 파일롯밸브를 포함하며, 상기 파일롯밸브는, 중심부에 종방향으로 수용부가 형성되고 측벽부에 상기 내부유로 측으로 연통된 외부통공이 형성된 밸브바디와, 이 밸브바디의 수용부에 종방향으로 이동가능하게 삽입 설치되며 측벽부에 상기 외부통공과 연통되는 내부통공이 형성되고 내부에 상하 연통된 가변통공 및 고정통공이 형성된 피스톤과, 상기 유입구의 압력이 상승되면 가변통공을 차단하도록 설치된 체크밸브와, 상기 피스톤을 유입구 측을 향해 탄성지지하는 스프링을 포함하여, 유입구와 내부유로 간의 압력차 변화에 따라 상기 피스톤이 이동되어 외부통공과 내부통공 간의 연통 면적이 감소되도록 된 것을 특징으로 하는 굴삭기 조작용 유압조작밸브가 제공된다.

바람직하게는, 상기 피스톤의 외벽면에 이물제거홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 작동수단은 일측은 상기 스풀에 연결되고 타측은 밸브하우징 외부로 돌출되어 종방향 이동 가능하게 설치된 푸시로드와, 상기 푸시로드의 외부로 돌출된 단부를 눌러 스풀을 이동시키는 푸싱기구와, 상기 스풀에 푸싱기구의 누름 방향과 반대방향으로 탄성력이 가해지도록 상기 푸시로드와 스풀 중 적어도 일측을 지지하는 스프링을 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 경우, 상기 푸싱기구는 상기 밸브하우징의 일측에 회동 가능하게 설치되어 회동 중심으로부터 이격된 적어도 일측 부분이 상기 푸시로드를 가압하도록 된 푸싱캠과, 상기 푸싱캠을 회동시키기 위한 회동수단을 포함하여 구성될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 버켓의 운동 상태에 따른 유입구와 내부유로 간의 압력 변화에 따라 파일롯밸브에 의해 양측 간의 유로 단면적이 변화되도록 함으로써, 굴삭기 작동 액츄에이터에 대한 작동유 공급이 적절하게 유지되어 부드럽고 안정적인 작동을 통해 액츄에이터의 작동 소음을 줄이고, 유압계통 및 기계적 구성부의 손상을 방지하여 굴삭기의 수명 및 유지보수 편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 밸브바디와 피스톤 사이의 이물질이 이물제거홈에 의해 제거 및 수용되도록 함으로써, 장기간 사용 시에도 이물 침적으로 인한 작동성능 저하가 발생하지 않아 유지보수 편의성이 더욱 향상되는 효과가 있다.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 굴삭기 유압조작밸브의 일실시예를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 요부인 파일롯밸브의 상세도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 유압조작밸브는 밸브하우징(101)의 내부 양측에 스풀(103)이 승강 가능하게 설치되고, 각 스풀(103)을 상하로 왕복 운동시키기 위한 작동수단으로서, 각 스풀(103)의 상부에 설치된 푸시로드(121), 이 푸시로드(121)를 밸브하우징(101) 내측으로 누르도록 된 푸싱기구(120) 및 각 스풀(103)을 상향 지지하는 스프링(105)이 구비되며, 일측에 압력보상을 위한 파일롯밸브(130)가 설치된 구조를 갖는다.

상기 밸브하우징(101)에는 버켓 작동 유압실린더와 연결되는 내부유로(107) 및 유압펌프와 연결되는 유입구(112)가 구비되고, 상기 내부유로(107)와 유입구(112)의 사이에 상기 스풀(103)이 이동 가능하게 삽입되는 연결통로(111)가 형성된다.

상기 푸시로드(121)는 하단부가 스풀(103)에 연결되고 상단부가 밸브하우징(101) 외부로 돌출되어 가이드(115)에 의해 상하 이동 가능하게 설치되며, 이 푸시로드(121)와 스풀(103)의 연결부에 지지판(117)이 설치되고, 이 지지판(117)을 상향 지지하도록 스프링(105)이 설치된다.

상기 푸싱기구(120)는 상기 밸브하우징(101)의 상부에 시이소오 형태로 회동 가능하게 결합되어 회동 중심으로부터 이격된 양측 부분이 각각 상기 푸시로드(121)의 외부로 돌출된 상단부를 누르도록 설치된 푸싱캠(123)과, 이 푸싱캠(123)에 결합되어 상향 연장된 조작스틱(125)으로 이루어진다.

상기 스풀(103)은 연결통로(111)를 개폐시킬 수 있도록 확경부와 축경부가 형성된 통상의 구조로 이루어지되, 그 내부에 종방향으로 배유로(106)가 형성된다. 이 배유로(106)는 상부와 하부가 각각 배출유로(109) 및 스풀챔버(113) 내부로 연통되어 스풀(103)의 승강동작이 원활하게 이루어지도록 하는 것으로, 이러한 구성을 특징으로 하는 유압조작밸브에 관한 발명은 본원 출원인에 의해 기출원된 바 있다.

상기 파일롯밸브(130)는 밸브하우징(101)의 유입구(112)에 설치되어 전단과 후단의 압력차에 따라 유량을 조절하는 것으로, 상기 유입구(112)에 고정 설치된 밸브바디(131)와, 이 밸브바디(131)의 내부에 이동 가능하게 설치된 피스톤(150)과, 상기 피스톤(150)의 내부 하측에 설치된 체크밸브(160)와, 상기 밸브바디(131)의 상부에 결합된 플러그(137)로 이루어진다.

상기 밸브바디(131)는 중심부에 상기 피스톤(150)이 삽입되는 수용부(133)가 형성되고 측벽부에 상기 연결통로(111)와 연통되는 외부통공(135)이 형성된 슬리브 형태로 이루어지며, 상기 수용부(133)의 하부는 유입구(112)에 연통되고 그 상부는 상기 플러그(137)에 의해 폐쇄된다.

상기 피스톤(150)은 스프링(143)에 의해 하향 탄성지지력을 받도록 설치되며, 내부에 상기 체크밸브(160)에 의해 개폐되는 가변통공(153) 및 상시 개방되는 고정통공(155)이 형성되고, 측벽부에 밸브바디(131)의 외부통공(135)과 연통되는 내부통공(151)이 형성된 구조를 갖는다. 이 피스톤(150)의 외벽면에는 이물제거홈(152)이 형성된다.

상기 체크밸브(160)는 상기 가변통공(153)의 하측에 설치된 볼(161) 및 이 볼(161)을 상향 탄성지지하는 스프링(163)으로 이루어진다.

도면부호 138, 139는 기밀유지를 위한 오링이고, 140, 141은 각각 상기 밸브바디(131)의 고정 및 체크밸브(160)의 스프링(163) 지지를 위한 스냅링이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 유압조작밸브의 전체적인 작동은 통상의 것과 유사하게 이루어진다. 즉, 작업자가 조작스틱(125)을 밀거나 당겨 상기 푸싱캠(123)을 회동시키면 선택적으로 눌려진 일측의 푸시로드(121)가 그 하부에 연결된 스풀(103)을 하강시키게 되고, 푸싱캠(123)에 의한 하강력이 해제되면 스프링(105)에 의해 스풀(103)이 상향 복귀되며, 이러한 작동에 의한 각 스풀(103)의 위치에 따라 상기 내부유로(107)를 통한 유압펌프와 유압실린더 및 작동유 탱크 간의 작동유 공급 방향과 유량이 조절되어 버킷이 상하로 회동하게 된다.

상기와 같이 버켓의 작동이 이루어질 때, 버켓의 작동 상태에 따라 유입구(112)와 내부유로(107) 간의 압력차가 변동되는데, 본 발명의 유압조작밸브는 상기 파일롯밸브(130)에 의해 버켓 유압실리더에 대한 작동유 공급이 급변하지 않고 적정 상태로 유지되도록 조절된다.

즉, 유입구(112) 측의 압력이 높아지면 체크밸브(160)의 볼(161)이 상향 이동되면서 가변통공(153)을 차단하고 고정통공(155)을 통한 유체 흐름만이 인가되어 피스톤(150)이 압력에 의해 상향 이동되며, 이에 따라 상기 피스톤(150)의 내부통공(151)과 밸브바디(131)의 외부통공(135) 간의 연통 면적이 좁아져 내부유로(107)로 공급되는 유량의 급증을 방지하게 된다.

또한, 유입구(112)의 압력이 낮아지면 피스톤(150)이 하향 이동되면서 상기 내부통공(151)과 외부통공(135) 간의 연통 면적이 증가되어 공급되는 유량의 급감 을 방지하게 되고, 일시적으로 역방향 압력이 걸리는 경우, 상기 체크밸브(160)의 볼(161)이 하향 이동되면서 가변통공(153)을 개방하여 신속하게 부압이 해제된다.

따라서, 본 발명의 유압조작밸브는 굴삭기의 액츄에이터에 공급되는 작동유가 액츄에이터의 운동 상태에 따른 내부 압력 변화를 보상하여 적절한 작동유 공급이 이루어지도록 조절되므로, 액츄에이터의 상하 회동 시 종래와 같은 반복적인 급격한 이동 및 정지 현상 없이, 부드럽고 안정적으로 액츄에이터의 작동이 이루어질 수 있다.

한편, 상기 피스톤(150)의 이동 시 밸브바디(131)와 피스톤(150) 사이로 유입된 이물질이 상기 이물제거홈(152)에 의해 제거 및 수용되므로, 장기간 사용 시에도 이물 침적으로 인한 마찰저항 증가 및 그에 따른 작동성능 저하가 발생하지 않아 유지보수 편의성이 향상된다.

한편, 전술한 실시예에서는 상기 스풀(103)을 왕복운동시키기 위한 작동수단으로서 상기 푸싱기구(120) 및 스프링(105)을 예시하였으나, 이 작동수단은 통상의 밸브에서 스풀(103)을 왕복 운동시키는 다양한 구조의 것으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 푸싱기구(120)에서 푸싱캠(123)을 회동시키기 위한 수단으로 예시된 조작스틱(125) 대신 페달과 같은 공지의 조작기구가 사용된 경우에도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 굴삭기 조작용 유압조작밸브의 일실시예를 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명의 요부인 파일롯밸브의 상세 구성을 도시한 단면도이다.

Claims

버켓 작동 유압실린더에 연결되는 내부유로(107) 및 유압펌프에 연결되는 유입구(112)가 형성된 밸브하우징(101);

상기 밸브하우징(101)의 내부유로(107)와 유입구(112) 사이의 유체 흐름을 차단 또는 인가하도록 이동 가능하게 설치된 적어도 하나의 스풀(103);

상기 스풀(103)을 왕복운동시키는 작동수단; 및

상기 유입구(112)와 내부유로(107) 사이에 설치된 파일롯밸브(130)를 포함하며,

상기 파일롯밸브(130)는, 중심부에 종방향으로 수용부(133)가 형성되고 측벽부에 상기 내부유로(107) 측으로 연통된 외부통공(135)이 형성된 밸브바디(131)와, 이 밸브바디(131)의 수용부(133)에 종방향으로 이동가능하게 삽입 설치되며 측벽부에 상기 외부통공(135)과 연통되는 내부통공(151)이 형성되고 내부에 상하 연통된 가변통공(153) 및 고정통공(155)이 형성된 피스톤(150)과, 상기 유입구(112)의 압력이 상승되면 가변통공(153)을 차단하도록 설치된 체크밸브(160)와, 상기 밸브바디(131)의 상부에 결합된 플러그(137)와, 상기 피스톤(150)을 유입구(112) 측을 향해 탄성지지하는 스프링(143)을 포함하여, 유입구(112)와 내부유로(107) 간의 압력차 변화에 따라 상기 피스톤(150)이 이동되어 외부통공(135)과 내부통공(151) 간의 연통 면적이 감소되도록 구성되며,

상기 체크밸브(160)는 상기 가변통공(153)의 하측에 설치된 볼(161) 및 이 볼(161)을 상향 탄성지지하는 스프링(163)으로 구성되고,

상기 체크밸브(160)의 상기 볼(161) 및 상기 스프링(163)은 스냅링(140)에 의해 상기 피스톤(150)에 지지되며,

상기 파일롯 밸브(130)는 별도의 스냅링(141)에 의해 상기 밸브바디(131)의 하단부가 상기 유입구(112)에 지지된 것을 특징으로 하는 굴삭기 조작용 유압조작밸브.
제1항에 있어서,

상기 피스톤(150)의 외벽면에 형성된 이물제거홈(152)을 더 포함하는 굴삭기 조작용 유압조작밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 작동수단은 일측은 상기 스풀(103)에 연결되고 타측은 밸브하우징(101) 외부로 돌출되어 종방향 이동 가능하게 설치된 푸시로드(121)와, 상기 푸시로드(121)의 외부로 돌출된 단부를 눌러 스풀(103)을 이동시키는 푸싱기구(120)와, 상기 스풀(103)에 푸싱기구(120)의 누름 방향과 반대방향으로 탄성력이 가해지도록 상기 푸시로드(121)와 스풀(103) 중 적어도 일측을 지지하는 스프링(105)을 포함하는 굴삭기 조작용 유압조작밸브.
제3항에 있어서,

상기 푸싱기구(120)는 상기 밸브하우징(101)의 일측에 회동 가능하게 설치되어 회동 중심으로부터 이격된 적어도 일측 부분이 상기 푸시로드(121)를 가압하도록 된 푸싱캠(123)과, 상기 푸싱캠(123)을 회동시키기 위한 회동수단(125)을 포함하는 굴삭기 조작용 유압조작밸브.