KR101061192B1 - 중장비용 유압제어밸브 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은, 재생밸브의 작동압력을 가변적으로 제어하여 복합조작이 요구될 때 재생스풀과 파일럿 피스톤 사이에 상호 직접 접촉하는 간섭없이 재생스풀의 작동압력이 안정적으로 제어될 수 있도록 한 것으로,

본 발명의 실시예에 의한 중장비용 유압제어밸브는, 가변용량형 유압펌프로부터 작동유가 공급되는 상기 공급통로와, 상기 공급통로의 작동유를 상기 액츄에이터에 공급하거나 상기 액츄에이터로부터 작동유를 공급받는 적어도 하나 이상의 제1,2포트와, 상기 액츄에이터로부터 배출되는 작동유를 유압탱크(T)로 귀환시키는 탱크통로와, 상기 액츄에이터로부터 귀환되는 작동유 일부를 상기 공급통로에 공급하여 재생시키는 제1재생통로가 형성되는 밸브몸체;

외부로부터 파일럿 신호압(Pi) 공급에 따라 절환가능하게 상기 밸브몸체에 결합되고, 절환시 상기 공급통로로부터 상기 액츄에이터에 공급되는 작동유 흐름을 제어하며, 상기 제1재생통로의 작동유를 상기 공급통로에 공급하는 제2재생통로가 내부에 형성되는 스풀;

상기 제1재생통로와 탱크통로사이에 설치되고, 상기 유압펌프의 작동유에 의해 이동되는 피스톤과, 상기 제1재생통로와 연통하는 통로 및 상기 탱크통로에 연통하는 귀환통로를 구비하며 상기 제1재생통로와 상기 탱크통로 사이에 설치되는 스풀슬리브와, 상기 스풀슬리브의 내부에 설치되며 상기 공급통로의 압력변화에 따라 절환되어 상기 제1재생통로부터 상기 귀환통로를 통해 상기 탱크통로로 배출되 는 유량을 가변 조절하는 재생스풀과, 상기 귀환통로의 개구량을 증대시키도록 상기 재생스풀이 절환되는 방향에 대항하여 상기 재생스풀을 탄성적으로 지지하는 탄성지지장치, 상기 탄성지지장치의 설정압력을 가변시키도록 탄성적으로 지지하는 파일럿 피스톤 및 상기 재생스풀과 상기 파일럿 피스톤사이에 설치되며 상기 탄성지지장치를 지지하는 가이드를 포함하는 재생밸브;를 포함하여 이루어진다.

중장비, 유압제어밸브, 재생밸브, 탄성지지장치, 가이드

Description

중장비용 유압제어밸브{hydraulic control valve of heavy equipment}

본 발명은 굴삭기 등의 중장비에 사용되는 재생기능을 갖는 중장비용 유압제어밸브에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 재생밸브의 작동압력을 가변적으로 제어하여 복합조작이 요구될 때 재생스풀과 파일럿 피스톤 사이에 상호 직접 접촉하는 간섭없이 재생스풀의 작동압력이 안정적으로 제어될 수 있도록 한 유압제어밸브와 관련된다.

일반적으로, 유압회로에서 재생(regeneration)은 액츄에이터(유압실린더 등)의 리턴측에서 유압탱크측으로 귀환되는 작동유를 재생밸브에 의해 액츄에이터의 공급측 유로에 보충공급함에 따라, 보다 빠른 작업속도를 확보할 수 있어 에너지 효율을 향상시키고, 액츄에이터의 구동속도가 빨라져 공급측에 발생되는 유량 부족으로 인한 캐비테이션(cavitation) 현상(공동현상)을 방지하여 각 부품의 사용수명을 연장할 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 중장비용 유압제어밸 브의 사용예를 설명하면 다음과 같다.

가변용량형 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 공급라인(2)을 경유하여 체크밸브(C)를 도면상, 상방향으로 밀고 밸브몸체(3) 내부에 형성되는 공급통로(6)에 공급된다. 외부로부터 파일럿 신호압(Pi) 공급에 따라 스풀(7)이 좌측 또는 우측 방향으로 절환됨에 따라 공급통로(6)에 공급된 작동유는 제1포트(4) 또는 제2포트(5)에 공급된다.

이때 제1포트(4)는 유압실린더(8)의 라지챔버(8a)에 연결되고 제2포트(5)는 스몰챔버(8b)에 연결되므로, 스풀(7)이 도면상, 우측방향으로 절환되는 경우에는 공급통로(6)의 작동유는 제1포트(4)를 통과하여 라지챔버(8a)에 공급된다. 이로 인해 유압실린더(8)는 도면상, 우측방향으로 신장구동되므로 스몰챔버(8b)로부터 배출되는 작동유는 제2포트(5)를 경유하여 탱크통로(10b)를 통해 유압탱크(T)로 귀환된다.

한편, 스풀(7)이 도면상, 좌측 방향으로 절환되는 경우에는, 유압펌프(1)로부터의 작동유는 공급통로(6), 제2포트(5)를 경유하여 스몰챔버(8b)에 공급된다. 유압실린더(8)의 수축구동으로 인해 라지챔버(8a)에서 배출되는 작동유는 제1포트(4)를 경유하여 탱크통로(10a)를 통해 유압탱크(T)로 귀환된다.

이때, 유압실린더(8)의 신장구동시, 스몰챔버(8b)로부터 배출되는 작동유 일부는 재생밸브(12)에 의해 공급통로(6)측으로 공급되므로, 유압탱크(T)로 귀환되는 작동유 일부를 공급측에 공급하여 사용함에 따라 에너지 효율을 높일 수 있다. 또한 유압실린더(8)에 공급되는 작동유의 부족으로 인한 캐비테이션 현상을 방지할 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 스풀(7)이 도면상, 우측방향으로 절환되는 경우(유압실린더(8)가 신장구동되는 경우), 스몰챔버(8b)로부터 배출되는 작동유는 제2포트(5)를 통과하여 제1재생통로(13) - 통로(14) - 귀환통로(16)를 차례로 경유하여 탱크통로(10b)로 이동된다.

이때 귀환통로(16)의 최초 단면적이 작게 형성(홀 직경이 작음)됨에 따라 제1재생통로(13)에는 압력이 형성된다. 이 압력이 제2재생통로(15)(스풀(7) 내부에 형성)의 압력보다 상대적으로 높을 경우에, 스풀(7) 내부에 형성되는 포펫(17)이 도면상, 우측방향으로 이동되므로 제1재생통로(13)의 작동유가 제2재생통로(15)를 통해 공급통로(6)로 공급된다. 즉 유압탱크(T)로 귀환되는 작동유 일부를 공급측에 보충공급할 수 있다.

반면에, 유압실린더(8)의 작동에 큰 힘이 요구되는 경우(부하가 크게 발생되는 경우)에는, 제1포트(4)의 압력이 동일 조건이고 제2포트(5)의 배압이 적을수록 (제1재생통로(13)의 배압이 적은 경우를 말함) 유압실린더(8)는 보다 큰 힘을 발휘할 수 있다.

즉 도 3에 도시된 바와 같이, 공급통로(6)의 압력이 설정값 이상일 경우, 공급통로(6)의 압력으로 가압되는 피스톤(21)에 의해 재생스풀(22)을 도면상, 우측방향으로 이동시킨다. 이로 인해 귀환통로(16)의 개구량이 점진적으로 커지므로(작동유가 통과되는 면적 변화를 말함) 제1재생통로(13)의 배압이 감소되므로, 유압실린더(8)는 큰 힘을 발휘할 수 있다.

종래 유압제어밸브에 있어서, 귀환통로(16)의 개구량을 가변시키는 재생스풀(22)은 제1탄성부재(23)(압축코일스프링이 사용됨)에 의해 탄성적으로 지지되고, 공급통로(6)의 압력에 의해 이동되는 피스톤(21)은 제1 탄성부재(10)에 의해 귀환통로(16)의 개구면적을 축소하도록 스풀슬리브(11) 내부에 설치된 재생스풀(22)에 작용한다.

이때, 공급통로(6)의 압력이 설정된 압력이상으로 증가되는 경우, 피스톤(21)이 도면상, 우측방향으로 가압되므로 재생스풀(22)도 연동되어 우측방향으로 이동된다. 이로 인해 귀환통로(16)의 개구량이 점차적으로 커지므로 제1재생통로(13)의 압력이 감소되므로 유압실린더(8)는 큰 힘을 발휘할 수 있다.

제1재생통로(13)의 압력 변화, 제1재생통로(13)에서 탱크통로(10b)로 이동되는 유량, 귀환통로(16)의 면적의 관계식을 살펴보면 다음과 같다.

△P = C × (Q/A)²

이때 △P는 제1재생통로(13)의 압력 변화,

C는 유량 계수,

Q는 제1재생통로(13)에서 탱크통로(10b)로 이동되는 유량,

A는 귀환통로(16)의 가변 단면적이다.

여기에서, 유량(Q)은 유압펌프(1)의 공급유량 및 미도시된 작업장치의 각각의 구동위치와, 제2재생통로(15)를 통해 재생되는 유량에 따라 가변될 수 있다.

유량(Q), 단면적(A)값의 변화에 따라 제1재생통로(13)의 압력이 변동되고, 이러한 재생통로측 압력의 변동에 따라 공급통로(6)측의 압력도 변동된다. 이로 인해 탄성지지장치(23)에 의해 탄설되는 재생스풀(22)도 이동된다.

따라서, 제1포트(4)와 제2포트(5)의 압력 변동에 따라 유압실린더(8)의 구동이 부자연스러운 현상, 즉 불규칙 구동으로 인한 헌팅이 발생될 수 있다. 이로 인해 유압실린더(8)의 구동을 제어하기가 어려워지는 문제점을 갖는다.

도 3에 도시된 바와 같이, 재생밸브(12)는 구조적으로 밸브몸체(3)에 각각의 재생밸브요소들을 순차적으로 결합되어야 하기 때문에 조립 및 유지보수를 위한 작업성이 나쁘다.

또한, 재생밸브(12)를 분리 타입으로 밸브몸체(3)에 결합시킨 상태에서 분해시킬 경우, 재생밸브(12)의 일부 요소가 밸브몸체(3)의 결합부위에 끼움되거나 손상되는 문제점도 있다.

더구나, 드레인홀(12a)을 통해 배압실(24) 유압을드레인시키는 내부 드레인 방식이 적용됨에 따라, 장비에서의 유압탱크 배압이 바로 연결되므로 배압실(24)의 배압에 변동이 발생되어 헌팅을 초래할 수 있는 문제점을 갖는다.

특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 작업장치의 복합조작시 재생밸브의 압력을 가변적으로 제어하기 위하여 재생스풀(22)을 우측으로 이동시키고 파일럿 피스톤(18)을 좌측으로 이동시킬 때는 재생스풀(22)의 일단부와 파일럿 피스톤(18)의 일단부가 상호 직접 접촉으로 인한 간섭이 발생하여, 재생스풀(22)의 작동압력 제어가 비정상적으로 수행되는 문제점을 갖는다.

본 발명의 실시예는, 재생밸브압력을 가변적으로 제어하여 복합조작을 수행하고자 할 때 재생스풀과 파일럿 피스톤 사이에 상호 직접 접촉하는 간섭없이 재생스풀의 작동압력이 안정적으로 제어될 수 있도록 한 유압제어밸브와 관련된다.

본 발명의 실시예는, 유압펌프의 토출 유량, 작업장치의 구동위치, 재생 유량 및 귀환유량이 변경되어도 공급통로의 압력 변화에 대한 재생통로의 압력이 일정하게 유지될 수 있도록한 중장비용 유압제어밸브와 관련된다.

본 발명의 실시예에 의한 중장비용 유압제어밸브는,

가변용량형 유압펌프로부터 작동유가 공급되는 공급통로와, 공급통로의 작동유를 액츄에이터에 공급하거나 액츄에이터로부터 작동유를 공급받는 적어도 하나 이상의 제1,2포트와, 액츄에이터로부터 배출되는 작동유를 유압탱크(T)로 귀환시키는 탱크통로와, 액츄에이터로부터 귀환되는 작동유 일부를 공급통로에 공급하여 재생시키는 제1재생통로가 형성되는 밸브몸체와;

외부로부터 파일럿 신호압(Pi) 공급에 따라 절환가능하게 밸브몸체에 결합되고, 절환시 공급통로로부터 액츄에이터에 공급되는 작동유 흐름을 제어하며, 제1재생통로의 작동유를 공급통로에 공급하는 제2재생통로가 내부에 형성되는 스풀과;

제1재생통로와 탱크통로사이에 설치되고, 유압펌프의 작동유에 의해 이동되는 피스톤과, 상기 제1재생통로와 연통하는 통로 및 상기 탱크통로에 연통하는 귀환통로를 구비하며 상기 제1재생통로와 상기 탱크통로 사이에 설치되는 스풀슬리브와, 상기 스풀슬리브의 내부에 설치되며 공급통로의 압력변화에 따라 절환되어 제1재생통로부터 귀환통로를 통해 탱크통로로 배출되는 유량을 가변 조절하는 재생스풀과, 귀환통로의 개구량을 증대시키도록 상기 재생스풀이 절환되는 방향에 대항하여 상기 재생스풀을 탄성적으로 지지하는 탄성지지장치, 탄성지지장치의 설정압력을 가변시키도록 탄성적으로 지지하는 파일럿 피스톤 및 재생스풀과 파일럿 피스톤사이에 설치되며 탄성지지장치를 지지하는 가이드를 포함하는 재생밸브를 포함하여 이루어진 중장비용 유압제어밸브를 특징으로 한다.

전술한 재생밸브는 상기 재생스풀 일단부와 대항되게 파일럿 피스톤에 결합되고, 상기 재생스풀의 스트로크를 제어하는 스토퍼를 더 포함하여 이루어진다.

전술한 스토퍼는, 상기 파일럿 피스톤에 일체형으로 형성된다.

바람직하게는 전술한 탄성지지장치가,

상기 파일럿 피스톤과 피스톤슬리브 사이에 설치되며 외부 파일럿 신호압에 의해 이동하는 상기 파일럿 피스톤을 지지하는 제1 탄성부재와,

상기 파일럿 피스톤과 상기 재생스풀사이에 설치되며 상기 파일럿 피스톤과 상기 재생스풀의 직접접촉을 방지하는 제2 탄성부재를 포함하여 구성되는 중장비용 유압제어밸브를 특징으로 한다.

전술한 재생밸브가, 상기 피스톤슬리브에 내벽돌출부가 형성되며, 상기 가이 드의 가이드플랜지가 상기 내벽돌출부에 지지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 외부의 파일럿 신호압(Px)이 인가될 때 상기 파일럿 피스톤을 습동가능하게 지지하는 피스톤플러그와 상기 가이드 사이에 제2 스톱퍼가 더 설치되는 중장비용 유압제어밸브를 특징으로 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 중장비용 유압제어밸브는 아래와 같은 이점을 갖는다.

작업장치의 복합조작이 요구되어 재생밸브압력을 가변적으로 제어할 때 재생스풀과 파일럿 피스톤이 배압실 내에서 상호 직접 접촉으로 인한 압력간섭 없이 재생밸브 작동압력을 안정적으로 제어할 수 있다.

유압펌프의 토출 유량, 재생 유량 및 귀환유량이 변경되어도 공급통로의 압력 변화에 대한 재생통로의 압력이 일정하게 유지되므로, 액츄에이터의 헌팅 발생되는 것을 방지할 수 있다.

재생밸브를 결합시킨 상태에서 유압제어밸브에 조립 또는 분해하여 작업능률을 향상시키고, 조립 또는 분해 작업시 부품 분실되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 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 않는다.

도 4 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 중장비용 유압제어밸브는, 가변용량형 유압펌프(1)로부터 작동유가 공급되는 공급통로(6)와, 공급통로(6)의 작동유를 액츄에이터(8)(일예로서 유압실린더)에 공급하거나 액츄에이터(8)로부터 작동유를 공급받는 적어도 하나 이상의 제1,2포트(4,5)와, 액츄에이터(8)로부터 배출되는 작동유를 유압탱크(T)로 귀환시키는 탱크통로(10a,10b)와, 액츄에이터(8)로부터 귀환되는 작동유 일부를 공급통로(6)에 공급하여 재생시키는 제1재생통로(13)가 형성되는 밸브몸체(3)와,

외부로부터 파일럿 신호압(Pi) 공급에 따라 절환가능하게 밸브몸체(3)에 결합되고, 절환시 공급통로(6)로부터 액츄에이터(8)에 공급되는 작동유 흐름을 제어하며, 제1재생통로(13)의 작동유를 공급통로(6)에 공급하는 제2재생통로(15)가 내부에 형성되는 스풀(7)과,

제1재생통로(13)와 탱크통로(10b)사이에 설치되고, 유압펌프(1)의 작동유에 의해 이동되는 피스톤(21)과, 상기 제1재생통로(13)와 연통하는 통로(14) 및 상기 탱크통로(10b)에 연통하는 귀환통로(16)를 구비하며 상기 제1재생통로(13)와 상기 탱크통로(10b) 사이에 설치되는 스풀슬리브(29)와, 상기 스풀슬리브(29)의 내부에 설치되며 공급통로(6)의 압력변화에 따라 절환되어 제1재생통로(13)부터 귀환통로(16)를 통해 탱크통로(10b)로 배출되는 유량을 가변 조절하는 재생스풀(22)과, 귀환통로(16)의 개구량을 증대시키도록 재생스풀(22)이 절환되는 방향에 대항하여 재생스풀(22)을 탄성적으로 지지하는 탄성지지장치(23)(압축코일스프링)와, 상기 탄성지지장치(23)의 설정압력을 가변시키도록 탄성적으로 지지하는 파일럿 피스톤(25) 및 상기 재생스풀(22)과 상기 파일럿 피스톤(25) 사이에 설치되며 상기 탄성지지장치(23)를 지지하는 가이드(38)을 포함하는 재생밸브(20)를 구성한다.

전술한 재생밸브(20)는 상기 재생스풀(22) 일단부와 대항되게 파일럿 피스톤(25)에 결합되고, 상기 재생스풀(22)의 스트로크(stroke)를 제어하는 스토퍼(26)(stopper)를 더 포함한다.

상기 스토퍼(26)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 파일럿 피스톤(25)에 일체형으로 형성될 수 있다.

상기 탄성지지장치(23)는 상기 파일럿 피스톤(25)과 피스톤슬리브(32) 사이에 설치되며 외부 파일럿 신호압에 의해 이동하는 상기 파일럿 피스톤(25)을 지지하는 제1 탄성부재(23a)와, 상기 파일럿 피스톤(25)과 상기 재생스풀(22)사이에 설치되며 상기 파일럿 피스톤(25)과 상기 재생스풀(22)의 직접 접촉을 방지하는 제2 탄성부재(23b)를 포함하여 구성된다.

전술한 재생스풀(22)의 외주연에 장착되고, 재생스풀(22) 절환시 제1재생통로(13)로부터 배압실(24)에 누유로 인해 배압 증가되는 것을 방지하는 오링(27)을 더 포함한다.

전술한 파일럿 피스톤(25)에는 외부로부터 신호압(Px)을 공급하여 탄성지지장치(23)의 설정압력이 가변조정된다.

전술한 재생스풀(22)이 절환가능하게 결합되는 스풀슬리브(29)의 외측면에 장착되고, 공급통로(6)로부터 배압실(24)에 누유되는 것을 방지하는 누유방지용 오링(30)을 더 포함한다.

전술한 배압실(24)과 연통되도록 스풀슬리브(29)에 형성되는 외부 드레인용 포트(31)를 더 포함한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤슬리브(32)의 내부에는 내벽돌출부(42)가 형성되며, 상기 가이드(38)에 형성된 가이드플랜지(38a)가 상기 내벽돌출부(42)에 지지된다. 이때 상기 가이드(38)의 일측에는 외부 파일럿 신호압에 의해 이동하는 상기 파일럿 피스톤(25)을 지지하는 제1 탄성부재(23a)가 설치되고 상기 가이드(38)의 타측에는 상기 파일럿 피스톤(25)과 상기 재생스풀(22)의 직접 접촉을 방지하는 상기 제2 탄성부재(23b)가 설치된다.

바람직하게는, 외부 파일럿 신호압이 인가될 때 상기 파일럿 피스톤(25)을 습동가능하게 지지하는 피스톤플러그(41)와 상기 가이드(38) 사이에 제2 스톱퍼(39)가 더 설치되며, 상기 제2 스톱퍼(39)는 상기 가이드(38)와 상기 파일럿 피스톤(25)의 접촉을 방지하는 기능을 수행한다.

비록 도시하지는 않았으나, 재생스풀(9)은 스풀절환시 유량에 의해 발생하는 플로우 포스(flow force)를 방지하기 위하여 탱크통로(10b)와 연통되는 귀환통로(16)의 개구량을 가변시키는 부위의 재생스풀(22)의 외주연 일측에 요홈부를 형상할 수 있다.

또한, 상기 피스톤플러그(41)에 파일럿 피스톤(25)을 습동시킬 수 있도록 외부로부터의 신호압(Px)이 공급되는 것 이외에 별도로 외부 신호압을 제공하는 파일럿 밸브를 더 설치할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 있어서, 가변용량형 유압펌프(1)에 연결되는 액츄에이터(8)와, 공급라인(2), 제1,2포트(4,5), 공급통로(6)가 형성되는 밸브몸체(3)와, 밸브몸체(3)에 결합되어 절환시 액츄에이터(8)에 공급되는 작동유 흐름을 제어하는 스풀(7)과, 액츄에이터(8)에서 배출되는 작동유를 공급통로(6)에 공급하는 재생밸브(12)와, 제1재생통로(13), 스풀(7) 내부에 형성되는 제2재생통로(15)와, 공급통로(6)의 압력에 따라 재생스풀을 가압하는 피스톤(21) 등을 포함하는 구성은, 도 1 내지 도 3에 도시된 통상적인 종래의 것과 실질적으로 동일하게 적용되는 기술내용이므로 이들의 상세한 설명은 생략하고, 중복되는 도면부호는 동일하게 표기한다.

도면중 미 설명부호 17은 제2재생통로(15) 일단부에 이를 개폐하도록 설치되고, 제1재생통로(13)의 압력이 제2재생통로(15)의 압력보다 클 경우 개방되어 제1재생통로(13)의 작동유가 제2재생통로(15)를 통해 공급통로(6)에 공급되도록 하는 포펫이다.

이하에서, 본 발명의 실시예에 의한 중장비용 유압제어밸브의 사용예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

가) 유압실린더의 스몰챔버로부터 유압탱크로 귀환되는 작동유 일부를 공급통로(라지챔버와 연통됨)측에 공급하여 재생시키는 것을 설명한다(유압실린더의 스몰챔버에 연통되는 제2포트의 압력이 라지챔버에 연통되는 제1포트의 압력보다 상대적으로 높을 경우).

도 5에 도시된 바와 같이, 외부로부터 공급되는 파일럿 신호압(Pi)에 의해 스풀(7)이 도면상, 우측방향으로 절환되는 경우, 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 공급라인(2)을 통해 체크밸브(c)를 도면상, 상방향으로 가압하여 공급통로(6)에 공급된다.

즉 공급통로(6)의 작동유는 제1포트(4)를 경유하여 유압실린더(8)의 라지챔버(8a)에 공급되어 유압실린더(8)를 신장구동시킨다. 이때 스몰챔버(8b)로부터 배출되는 작동유는 제2포트(5) - 스풀(7)의 노치부(notch)를 통과하여 제1재생통로(13)에 공급된다.

스몰챔버(8b)와 연통되는 제2포트(5)측의 압력이 제1포트(4)측의 압력보다 상대적으로 높을 경우에, 제2포트(5)로부터 제1재생통로(13)에 공급되는 작동유는 양분된다(작동유 이동방향이 화살표로 표기됨).

이때 귀환통로(16)는 초기에 재생스풀(22)에 의해 닫힌 상태이므로 제1재생통로(13)에 압력이 형성되고, 제1재생통로(13)의 압력(유압실린더(8)측 압력)이 제2재생통로(15)의 압력(유압펌프(1)측 압력)보다 상대적으로 높을 경우, 제2재생통로(15)에 설치된 포펫(17)을 도면상, 우측방향으로 이동시킨다.

즉 제1재생통로(13)에 공급되는 작동유 일부는 재생홀(35)을 통과하여 포펫(17)을 도면상, 우측방향으로 이동시킴에 따라, 제1재생통로(13)의 작동유는 재생홀(27)- 제2재생통로(15)를 차례로 통과하여 공급통로(6)에 공급되므로 제1포트(4)에 공급되어 재생된다.

한편, 제1재생통로(13)에 공급되는 나머지 작동유는 스풀슬리브(29)에 형성된 통로(14) - 통로(19)를 통과하여 탱크통로(10b)측으로 이동되어 유압탱크(T)로 드레인된다. 이때 재생스풀(22)이 도면상, 우측방향으로 절환될 경우 통로(14)를 통과하는 작동유는 귀환통로(16)(통로(19)의 개구면적보다 귀환통로(16)의 개구면적이 상대적으로 크다)를 경유하여 탱크통로(10b)측으로 이동된다.

즉 유압실린더(8)의 스몰챔버(8b)로부터 배출되어 제1재생통로(13)에 공급되는 작동유는, 통로(14) - 통로(19)를 통하여 탱크통로(10b)로 이동되고, 동시에 통로(14) - 귀환통로(16)를 통하여 탱크통로(10b)로 이동된다.

이때 제1재생통로(13)의 작동유가 통로(14) - 귀환통로(16) - 탱크통로(10b)측으로 공급될 경우, 유압펌프(1)의 작동유가 공급되는 통로(37)의 압력 또한 증가된다. 통로(37)의 압력으로 인해 피스톤(21)을 도면상, 우측방향으로 가압하여 재생스풀(22)을 우측방향으로 이동시킨다. 이때 재생스풀(22)이 이동할 경우(도면상 우측 방향) 초기 통로(19)로 통유되는 작동유는 귀환통로(16)에도 연통되어 탱크통로(10b)로 통유되어 빠져 나간다.

또한, 도 7 및 도 9를 참조하면, 작업장치의 복합작동이 요구되어 외부로부터 파일럿 신호압(Px)을 신호수압부(39)에 공급하여 탄성지지장치(23)의 탄성력과 더블어 재생스풀(22)의 설정압력을 가변시키는 경우, 재생스풀(22)은 우측방향으로 이동하면서 동시에 파일럿 피스톤(25)이 도면상 좌측방향으로 이동한다.

반면에, 본 발명에 따라서 재생스풀(22)의 일단부에 탄성지지된 제2 탄성부재(23b)가 가이드(39)를 우측방향으로 밀고 제2 탄성부재(23a)는 파일럿 피스톤(26)을 우측방향으로 밀어냄으로써, 재생스풀(22)과 파일럿 피스톤(25)은 직접 접촉으로 인한 압력간섭이 발생하지 않으면서 제1재생통로(13)의 압력(배압을 말함) 및 공급통로(6)의 압력을 동시에 상승시킬 수 있는 유량제어가 가능하다. 따라서 큰 부하가 발생되는 복합조작이 정밀하게 제어될 수 있다.

상기 파일럿 피스톤(25)과 스토퍼(25)이 일체가 아닌 분리형으로 구성될 경우에는 제2 탄성부재(23b)가 가이드(39)를 우측방향으로 밀때 스토퍼(25)도 우측으로 밀려나게 되며, 그에 따라 재생스풀(22)에 대한 압력간섭이 발생하지 않는 구조적인 작동원리는 전술한 바와 마찬가지이다.

한편, 재생스풀(22)의 절환시 누유 발생으로 인해 배압실(24)의 압력이 증가되는 경우, 스풀슬리브(29)에 형성된 외부드레인용 포트(31)를 통해 외부로 드레인시킨다. 이로 인해 작업장치 구동시 귀환되는 작동유 유량이 변경되는 경우에도 배압 변동되는 것을 방지할 수 있다.

전술한 스풀슬리브(29)의 외주연에 장착된 오링(30) 및 재생스풀(22)의 외측면에 장착된 오링(27)이 구성됨으로써, 종래 재생스풀(22)을 절환시킬 경우 재생스풀(22)의 외경과 스풀슬리브(29)의 내경 차이로 인한 틈새를 통하여 발생하는 누유가 배압실(24)에서 배압이 증가되는 것을 방지할 수 있다. 또한 재생스풀(22)과 스 풀슬리브(29) 사이에 장착된 오링(27)에 의해 재생스풀(22)의 채터링도 방지할 수 있다.

나) 유압실린더의 스몰챔버로부터 유압탱크로 귀환되는 작동유를 재생시키지 않게되는 경우를 설명한다(유압실린더의 라지챔버에 연통되는 제1포트의 압력이 스몰챔버에 연통되는 제2포트의 압력보다 상대적으로 높을 경우).

도 6에 도시된 바와 같이, 외부로부터 공급되는 파일럿 신호압(Pi)에 의해 스풀(7)이 도면상, 우측방향으로 절환되는 경우, 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 공급라인(2)을 통해 체크밸브(c)를 도면상, 상방향으로 가압하여 공급통로(6)에 공급된다.

즉 공급통로(6)의 작동유 일부는 제1포트(4)를 경유하여 액츄에이터(8)(유압실린더를 말함)의 라지챔버(8a)에 공급되어 유압실린더(8)를 신장구동시킨다. 이때 스몰챔버(8b)로부터 배출되는 작동유는 제2포트(5) - 스풀(7)의 노치부 - 제1재생통로(13)에 공급된다.

또한, 공급통로(6)의 작동유 나머지는 재생홀(27)을 통해 제2재생스풀(15)에 공급된다. 이때 제1포트(4)의 압력이 제2포트(5)의 압력보다 상대적으로 높게 되므로 제2재생스풀(15)에 공급되는 작동유 압력에 의해 포펫(17)은 개방되지 않는다.

즉 [제2포트(5)측 압력(포펫(17)을 개방시키도록 작용하는 압력)] × [단면적(포펫(17)의 시트 단면적)] 〈 [제1포트(4)측 압력(포펫(17)이 닫히도록 챔버(40)에 발생되는 압력)] ×[포펫(17)의 외경 단면적]의 관계식이 성립된다.

따라서, 스몰챔버(8b)로부터 귀환되는 작동유가 제2포트(5)를 통해 제1재생통로(13)에 공급될 경우에 포펫(17)이 닫힌 상태를 유지하므로, 제1재생통로(13)와 제2재생통로(15)는 차단되어 재생기능을 수행할 수 없다.

한편, 공급통로(6)로부터 재생홀(27)을 통과하는 작동유 일부는 통로(37)에 공급되어 피스톤(21)을 도면상, 우측방향으로 가압한다(즉 공급통로(6)에 형성되는 압력에 의해 통로(37)의 작동유 압력이 탄성지지장치(23)의 탄성력을 초과한다).

따라서, 피스톤(21)에 의해 재생스풀(22)을 도면상, 우측방향으로 이동시킴에 따라, 제1재생통로(13)에 공급되는 작동유를 통로(14) - 통로(19) - 귀환통로(16)를 통과하여 탱크통로(10b)로 이동된다.

이때 재생스풀(22)이 우측방향으로 이동될 경우, 배압실(24)의 작동유는 포트(31)를 통해 유압탱크(T)로 드레인 된다. 재생스풀(22)의 이동시 파일럿 피스톤(25)에 결합된 스토퍼(26)에 의해 재생스풀(22)의 스트로크를 제어할 수 있다.

즉, 유압실린더(8)의 스몰챔버(8b)로부터 배출되는 작동유는 제2포트(5) - 스풀(7)의 노치부 - 제1재생통로(13) - 탱크통로(10b)(유압탱크(T)를 의미함)를 차례로 경유하여 유압탱크(T)로 귀환된다.

한편, 유압실린더(8)의 신축구동으로 인해 붐 등의 작업장치를 작동시킴에 있어서, 작업능율을 고려하여 복합작업을 하게되는 경우, 유압펌프(1)의 공급측 압력을 강제로 상승시켜 큰 부하가 요구되는 작업을 수행할 수 있다.

즉 도 8에 도시된 바와 같이, 외부로부터 파일럿 신호압(Px)이 신호수압 부(50)에 공급되는 경우, 파일럿 피스톤(25)을 도면상, 좌측방향으로 가압하므로, 탄성지지장치(23)를 구성하는 제1 탄성부재(23a) 및 제2 탄성부재(23b)의 탄성력과 더블어 재생스풀(22)의 설정압력을 가변시킨다.

만약, 피스톤플러그(41)을 조절하여 재생스풀(22)의 설정압력을 높게 유지하고자 할 경우, 가이드(38)에 의해 가이드플랜지(38a)가 피스톤슬리브(32)의 내벽돌출부(42)에 제2 스토퍼(39)와 파일럿 피스톤(25) 사이의 안착위치가 고정되며, 이때 가이드(38) 및 파일럿 피스톤(25)는 보다 높은 제1 탄성부재(23a)의 탄성력을 받게된다.

이로 인해, 외부로부터의 파일럿 신호압(Px) 공급에 의해 제1재생통로(13)의 압력(배압을 말함)을 더욱 상승시킴에 따라 공급통로(6)의 압력도 동시에 상승시킨다. 따라서 큰 부하가 발생되는 다른 작업장치와 복합조작이 가능하다.

한편, 비록 도시하지는 않았지만, 파일럿 피스톤(25)의 수압부 측에 연통되도록 별도로 파일럿 밸브를 설치할 경우 파일럿 밸브의 중립 및 작동 위치에 따라 파일럿 신호압을 가변하면서 작업장치에 큰 부하가 요구되지않는 경우에는 중립상태를 유지하고, 큰 부하가 요구되는 다른 작업장치와 복합작업을 하게될 경우에는 공급통로(6)의 압력이 설정압력을 초과하도록 파일럿 밸브를 전환시켜 작업할 수도 있다.

전술한 본 발명의 실시예에 관한 설명은 본 발명에 대한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 이해를 돕기 위해서 예시적인 것으로 설명된 것이며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 기재된 발명에 따라 해석되어야 하고, 그 범 위는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변경, 대안, 균등물을 포함한다.

도 1은 종래 기술에 의한 중장비용 유압제어밸브의 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 유압제어밸브의 사용상태도,

도 3은 도 1에 도시된 재생밸브의 발췌단면도,

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 중장비용 유압제어밸브의 단면도,

도 5는 도 4에 도시된 유압제어밸브의 제1사용상태도,

도 6은 도 4에 도시된 유압제어밸브의 제2사용상태도,

도 7은 도 4에 도시된 재생밸브의 발췌단면도,

도 8은 도 4에 도시된 탄성지지장치 설치상태를 확대한 개략도,

도 9는 도 4에 도시된 재생스풀의 설정압력을 가변시키는 신호압 공급되는 것을 나타내는 단면도,

도 10은 도 4에 도시된 파일럿 피스톤의 일체형 구조를 도시한 단면도.

*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명

1; 유압펌프 2; 공급라인

3; 밸브몸체 4; 제1포트

5; 제2포트 6; 공급통로

7; 스풀 8; 액츄에이터

12; 재생밸브 13; 제1재생통로

14; 통로 15; 제2재생통로

16; 귀환통로 17; 포펫

21; 피스톤 22; 재생스풀

23; 탄성지지장치 24; 배압실

25; 파일럿 피스톤 26; 스토퍼

27,30; 오링 32; 피스톤 슬리브

38; 가이드 39; 제2 스토퍼

Claims (6)

1. 가변용량형 유압펌프로부터 작동유가 공급되는 공급통로와, 상기 공급통로의 작동유를 액츄에이터의 라지챔버에 공급하거나 상기 액츄에이터의 스몰챔버로부터 배출되는 작동유가 도입되는 적어도 하나 이상의 제1,2포트와, 상기 액츄에이터로부터 배출되는 작동유를 유압탱크(T)로 귀환시키는 탱크통로와, 상기 액츄에이터로부터 귀환되는 작동유 일부를 상기 공급통로에 공급하여 재생시키는 제1재생통로가 형성되는 밸브몸체;

   외부로부터 파일럿 신호압(Pi) 공급에 따라 절환가능하게 상기 밸브몸체에 결합되고, 절환시 상기 공급통로로부터 상기 액츄에이터에 공급되는 작동유 흐름을 제어하며, 상기 제1재생통로의 작동유를 상기 공급통로에 공급하는 제2재생통로가 내부에 형성되는 스풀;

   상기 제1재생통로와 탱크통로사이에 설치되고, 상기 유압펌프의 작동유에 의해 이동되는 피스톤과, 상기 제1재생통로와 연통하는 통로 및 상기 탱크통로에 연통하는 귀환통로를 구비하며 상기 제1재생통로와 상기 탱크통로 사이에 설치되는 스풀슬리브와, 상기 스풀슬리브의 내부에 설치되며 상기 공급통로의 압력변화에 따라 절환되어 상기 제1재생통로부터 상기 귀환통로를 통해 상기 탱크통로로 배출되는 유량을 가변 조절하는 재생스풀과, 상기 귀환통로의 개구량을 증대시키도록 상기 재생스풀이 절환되는 방향에 대항하여 상기 재생스풀을 탄성적으로 지지하는 탄성지지장치, 상기 탄성지지장치의 설정압력을 가변시키도록 탄성적으로 지지하는 파일럿 피스톤 및 상기 재생스풀과 상기 파일럿 피스톤사이에 설치되며 상기 탄성지지장치를 지지하는 가이드를 포함하는 재생밸브;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 중장비용 유압제어밸브.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 재생밸브는, 상기 재생스풀의 일단부와 대항되게 파일럿 피스톤에 결합되고, 상기 재생스풀의 스트로크를 제어하는 스토퍼를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 중장비용 유압제어밸브.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 스토퍼는, 상기 파일럿 피스톤에 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 중장비용 유압제어밸브.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 탄성지지장치는,

   상기 파일럿 피스톤과 피스톤슬리브 사이에 설치되며 외부 파일럿 신호압에 의해 이동하는 상기 파일럿 피스톤을 지지하는 제1 탄성부재와,

   상기 파일럿 피스톤과 상기 재생스풀사이에 설치되며 상기 파일럿 피스톤과 상기 재생스풀의 직접접촉을 방지하는 제2 탄성부재를 포함하여 구성되는 것을 중장비용 유압제어밸브.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 피스톤슬리브에 내벽돌출부가 형성되며, 상기 가이드에 형성된 가이드플랜지가 상기 내벽돌출부에 지지되는 것을 특징으로 하는 중장비용 유압제어밸브,
6. 청구항 1에 있어서,

   외부의 파일럿 신호압(Px)이 인가될 때 상기 파일럿 피스톤을 습동가능하게 지지하는 피스톤플러그와 상기 가이드 사이에 제2 스톱퍼가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 중장비용 유압제어밸브.

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