KR101312839B1

KR101312839B1 - 건설 기계의 유압 제어 밸브

Info

Publication number: KR101312839B1
Application number: KR1020110011403A
Authority: KR
Inventors: 마사유끼 고바야시; 도시히데 시모조노
Original assignee: 도시바 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2011-02-09
Publication date: 2013-09-27
Also published as: US20110192474A1; KR20110093670A; JP2011163459A; JP5543236B2; US8631820B2

Abstract

본 발명의 과제는, 탠덤 통로와 패럴렐 통로로부터 체크 밸브를 통해 압유가 공급되는 타입의 유압 제어 밸브에 내장된 체크 밸브의 밸브체의 고속 회전을 저지하는 유압 제어 밸브를 제공하는 것이다.
체크 밸브 유닛(CH)은 본체(6)와 제1 체크 밸브(4)의 밸브체(4a)로 구성된다. O-링 홈(6a)의 우측에 오리피스부(3)가 설치되어 있다. 상기 본체측에는 유압 제어 밸브의 케이싱에 고정하기 위해 외주부에 나사부(d)를 형성한 원통 형상의 수납부(6b)가 형성된다. 이 수납부 내주면에는 축 방향으로 홈(8)이 형성되어 있다. 한편, 제1 체크 밸브(4)의 밸브체에는 리브(7)가 설치되어 있고, 조립 장착시에 이 리브(7)는 본체의 홈(8)에 화살표와 같이 삽입된다. 밸브체가 본체에 조립 장착되어 상기 케이싱에 고정되면 동 밸브체는 압유 통로(4b)의 위상 어긋남 등의 불균형이 있어도 홈에 끼움 삽입된 리브, 즉, 밸브체는 축 방향으로 미끄럼 이동 가능하지만 회전은 저지되므로 밸브체의 착좌 부분의 케이싱을 마모시키는 일이 없다.

Description

건설 기계의 유압 제어 밸브 {Hydraulic Control Valve for Construction Machines}

본 발명은 유압 셔블 등의 건설 기계에 사용되는 유압 제어 밸브에 관한 것으로, 특히 동 제어 밸브에 내장되는 체크 밸브의 구조에 관한 것이다.

건설 기계, 예를 들어 유압 셔블에 있어서는, 통상 붐이나 아암, 셔블 등을 구동하는 유압 실린더와, 선회대, 주행용 캐터필러 또는 차량을 구동하는 유압 모터를 구비하고 있다. 이들 유압 액추에이터에는, 각각 선회대에 탑재된 제어 밸브 유닛의 각 유압 제어 밸브를 통해 유압 펌프로부터 필요한 압유가 공급되도록 되어 있다.

그런데, 상기 제어 밸브 유닛에는, 특허 문헌 1의 도 1에 도시되는 바와 같이, 센터 바이패스 통로(34)를 통해 탠덤으로 접속된 전환 밸브(k1, k2, k3)가 설치되어 있고, 전환 밸브(k2, k3)에는 패럴렐 라인(32)을 통해 체크 밸브가 설치되어 있다. 또한, 전환 밸브(k2, k3)에는 이들 각 체크 밸브의 하류측에서 센터 바이패스 통로(34)와의 사이에 다른 체크 밸브가 설치되어 있다.

본원의 도 2는 상기 특허 문헌 1의 도 1의 유압 회로 부분인 제어 밸브(6)를 참조하여 본원 발명에 관계되는 부분에 대해서만 간략화하여 도시한다. 또한, 이하의 설명에서는 특허 문헌 1 중의 전환 밸브에 상당하는 것을 유압 제어 밸브, 제어 밸브에 상당하는 것을 제어 밸브 유닛이라 각각 호칭한다.

도 2에 있어서, 3개의 유압 제어 밸브(VL1 내지 VL3)가 탠덤 접속되어 있다. 가변 토출 펌프(VPM)로부터 토출되는 압유는 탠덤 통로(2)에 부여되는 동시에 바이패스 통로(1)를 통해 패럴렐로 오리피스부(3), 체크 밸브(5)를 거쳐서 탠덤 통로(2)로부터의 분기 통로에 설치된 체크 밸브(4)와 합류하여 유압 제어 밸브(VL2)의 포트(PT2)로 부여된다. 유압 제어 밸브(VL3)에 대해서도 동일한 회로 구성이다.

동일한 도 2의 구성은, 부하가 작은 유압 액추에이터와 부하가 큰 유압 액추에이터를 동시에 구동 가능하게 하는 것이며, 오리피스부(3)는 부하의 크기에 따라서 정해진다. 또한, 체크 밸브(4)는 탠덤 통로(2)에의 역류를 방지하고, 체크 밸브(5)는 패럴렐 통로(1)에의 역류를 방지하는 것이다.

도 3은 상기 유압 제어 밸브(VL2)의 구조의 주요부를 도시한다. 동 도 3에 있어서, 유압 제어 밸브(VL2)는 그 케이싱(CS) 내부를 관통하는 구멍에 스풀(Spr)이 배치되어 있다. 참조 부호 a, b는 스풀(Spr)의 위치를 제어하는 압유 포트이다. 도면의 중앙부에 설치된 통로(イ, ロ)는, 상기 스풀(Spr)의 위치에 따라서 탠덤 통로(2) 또는 바이패스 통로(2)로부터 공급되는 펌프로부터의 압유를 포트(APT 또는 BPT)로 공급하는 분기 통로를 구성하고 있다. 이 압유의 분기 조작은 체크 밸브 유닛(CH)에 의해 행해진다.

체크 밸브 유닛(CH)은, 그 본체(6)의 상부에 오리피스부(3)가 형성되고 그 하부에는 개구부(c)가 형성되고 그 외주부는 케이싱(CS)에 장착되기 위한 나사부(d)가 설치되어 있다.

체크 밸브 유닛(CH) 하부의 개구부(c)에는, 탠덤 통로(2)에 대향하고, 도시에서는 케이싱(CS)의 시트면에 착좌되어 있는 하향의 제1 밸브체(4a)를 갖는 제1 체크 밸브(4)와, 동 제1 체크 밸브(4) 내에 미끄럼 이동 가능하게 수납된 상향의 제2 밸브체(5a)를 갖는 제2 체크 밸브(5)가 수납되어 있다. 즉, 유압 제어 밸브로서의 구조의 콤팩트화를 도모하기 위해, 2개의 체크 밸브를 결합한 구조로 되어 있다.

또한, 상기 각 밸브체(4a, 5a)는 도시하지 않은 스프링에 의해 하방 및 상방으로 가압되고 있다.

단면 A-A로 나타내는 바와 같이, 제1 체크 밸브(4)는 단면 외주가 대략 사각 형상이며 체크 밸브 유닛(CH)의 원통 형상 하부와의 사이의 부호 4b는 바이패스 통로(1)로부터의 압유를 통로(イ 또는 ロ)로 유도하는 통로를 구성하고 있다.

그러나 도 3에 도시되는 종래의 구조에서는 이하와 같은 문제가 있다.

즉, 상기 통로(4b)를 통과하는 압유는 오리피스부(3)의 기계 가공 오차에 수반되는 위상의 어긋남이나, 제1 체크 밸브(4)의 하류의 유로 형상 등에 기인하는 제1 체크 밸브(4) 주위의 유체력의 불균형에 의해 제1 체크 밸브(4)가 고속으로 회전하고, 또한 제1 밸브체(4a)가 케이싱(CS)의 착좌면에 압박되고 있으므로 케이싱 자체를 마모시킨다고 하는 현상이 발생하고 있었다. 이 마모는, 케이싱(CS)의 재료가 주물이고 밸브체(4a)는 강재이므로 특히 착좌면의 유막이 끊긴 상태로 되면 도 3의 하방으로 진행하여, 유압 제어 밸브로서의 정상적인 기능을 파괴하는 것에 이를 우려가 있다. 또한, 제1 밸브체(4a)가 고속으로 회전함으로써, 압유가 갖는 에너지가 불필요하게 사용되고 있게 되어, 결과적으로 작동유의 발열 원인으로도 된다.

일본특허출원공개제2002-155903호공보

본 발명자들은 예의 검토한 결과, 제1 체크 밸브의 밸브체의 회전을 저지함으로써 이 문제를 기본적으로 해결할 수 있는 것을 발견하였다.

따라서, 본 발명의 목적은, 탠덤 통로와 패럴렐 통로로부터 체크 밸브를 통해 압유가 공급되는 타입의 유압 제어 밸브에 내장된 체크 밸브의 밸브체의 고속 회전을 저지하도록 한 유압 제어 밸브를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 유압 제어 밸브는, 가변 토출 펌프에 접속된 탠덤 통로 또는 패럴렐 통로로부터의 압유를 받아들이는 유압 제어 밸브이며, 동 유압 제어 밸브의 케이싱에는, 상기 패럴렐 통로로부터의 압유가 공급되고 있는 상태에서 탠덤 통로와의 연통을 차단하도록 작동하는 제1 체크 밸브의 밸브체를 미끄럼 이동 가능하고 또한 회전 불가능하게 수납하는 체크 밸브 유닛이 고정되어 내장되어 있고, 상기 체크 밸브 유닛의 수납부 내주면과 상기 밸브체 외주면 사이에는 상기 패럴렐 통로로부터의 압유 통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

그 경우, 상기 회전 불가능하게 수납하는 체크 밸브 유닛으로서, 상기 제1 체크 밸브의 밸브체 외형면에는 미끄럼 이동 방향으로 소정 길이의 리브가 설치되고, 상기 체크 밸브 유닛의 수납부 내주면에는 상기 리브를 받아들이는 홈을 형성할 수 있다. 또는, 상기 체크 밸브 유닛의 수납부 내주면에는 소정 길이의 리브가 설치되고, 상기 제1 체크 밸브의 밸브체 외형면에는 상기 리브를 받아들이는 홈을 형성하는 것도 가능하다.

또한 그들의 경우, 상기 체크 밸브 유닛에는, 상기 패럴렐 통로로부터 상기 압유 통로로의 압유의 유동을 차단하는 제2 체크 밸브를 설치할 수 있다.

또한, 상기 제2 체크 밸브의 밸브체는, 상기 제1 체크 밸브의 밸브체 내에 미끄럼 이동 가능하게 수납되도록 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 유압 제어 밸브의 케이싱에는 패럴렐 통로로부터의 압유가 공급되고 있는 상태에서 탠덤 통로와의 연통을 차단하도록 작동하는 제1 체크 밸브의 밸브체를 미끄럼 이동 가능하고 또한 회전 불가능하게 수납하는 체크 밸브 유닛이 고정되어 내장되어 있고, 상기 체크 밸브 유닛의 수납부 내주면과 상기 밸브체 외주면 사이에는 상기 패럴렐 통로로부터의 압유 통로가 형성되어 있으므로, 상기 압유 통로나 그 하류에서의 압유의 흐름의 불균형이 있어도 상기 밸브체의 회전은 저지되어 있으므로 케이싱의 마모를 가급적 적게 할 수 있고, 압유가 갖는 에너지가 불필요하게 사용되고 있지 않고, 또한 작동유의 발열도 일어나지 않는다. 또한, 상기한 바와 같이 압유 통로를 형성하고 있는 것도 작용하여, 상기 체크 밸브 유닛이 내장된 유압 제어 밸브에서는, 케이싱(CS) 내에 있어서 캐비테이션이 일어나지 않으므로, 진동도 소음도 발생하지 않고, 내부 파손도 일어나지 않는다.

도 1은 본 발명에 의한 유압 제어 밸브의 케이싱에 내장되는 체크 밸브 유닛의 조립 장착 전의 사시도.
도 2는 탠덤 통로와 패럴렐 통로에 의해 접속된 복수의 유압 제어 밸브의 일반적인 회로도.
도 3은 종래의 유압 제어 밸브의 스풀 축 방향 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 유압 제어 밸브의 케이싱에 내장되는 체크 밸브 유닛의 다른 형태의 조립 장착 전의 사시도.

이하, 본 발명의 적합한 실시예에 대해 도 1에 의해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 유압 제어 밸브의 케이싱에 내장되는 체크 밸브 유닛의 조립 장착 전의 사시도이다. 이하의 설명에서는 도 3 중의 요소에 대응하는 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하는 것으로 한다.

도 1에 있어서, 체크 밸브 유닛(CH)은 본체(6)와 제1 체크 밸브(4)의 밸브체(4a)로 구성된다. 참조 부호 6a는 O-링 홈이다. 참조 부호 3은 오리피스부이다. 참조 부호 6b는, 본체(6)를 유압 제어 밸브(VL2)의 케이싱(CS)에 고정하기 위해 외주부에 나사부(d)가 형성된 원통 형상의 수납부이며, 참조 부호 c는 그 내주측의 개구부이다. 수납부(6b)의 내주면에는 축 방향으로 홈(8)이 형성되어 있다.

한편, 제1 체크 밸브(4)의 밸브체(4a)는, 리브(7; 결합부), 압유 통로(4b)를 형성하는 평면 형상의 측벽(4c) 및 체크 밸브 유닛이 개방되었을 때에 케이싱(CS)의 착좌면과 접하는 착좌 부위(4a3)가 설치되어 있다. 밸브체(4a)가 본체(6)에 조립 장착될 때, 이 리브(7)는 본체(6)의 홈(8)에 화살표와 같이 삽입된다. 밸브체(4a)가 본체(6)의 개구부(c) 내에 끼워 맞추어짐으로써, 밸브체(4a)가 본체(6)에 조립 장착되게 된다.

체크 밸브 유닛이 개방되었을 때에는, 밸브체(4a)의 착좌 부위(4a3)와 수납부(6b)는 접촉한다. 압유가 통과할 수 있도록, 밸브체(4a)의 측벽(4c)을 설치하고 있다. 부위 4a2는 본체(6)의 개구부(c)보다 폭이 작게 구성되어 있다. 밸브체(4)는 본체(6) 내에서 미끄럼 이동 가능해지도록 구성되어 있다. 또한, 밸브체(4a)의 리브(7)를 설치하고 있는 부위 4a1은 부위 4a2보다 폭이 작게 구성되어 있다. 부위 4a3의 폭의 크기는, 본체(6)의 개구부(c)의 폭의 크기 이상이다. 밸브체(4a)가 본체(6)에 조립 장착되어 케이싱(CS)에 고정되면 밸브체(4a)는 압유 통로(4b)의 위상 어긋남 등의 불균형이 있어도 홈(8)에 끼움 삽입된 리브(7), 즉, 밸브체(4a)는 축 방향으로 미끄럼 이동 가능하지만 회전은 저지된다. 그로 인해, 체크 밸브 유닛이 개방되어, 부위 4a3과 케이싱(CS)의 착좌면이 접촉한 경우도, 제1 체크 밸브의 밸브체(4a)는 회전하는 일이 없어 케이싱(CS)의 착좌면이 마모되는 일이 없고, 압유가 갖는 에너지가 불필요하게 사용되고 있지 않고, 또한 작동유의 발열이 일어나지 않는다. 또한, 상기한 바와 같이 압유가 통과할 수 있도록 구성하고 있는 것도 작용하여, 도 1에 도시하는 체크 밸브 유닛이 내장된 유압 제어 밸브에서는, 케이싱(CS) 내에 있어서 캐비테이션이 일어나지 않으므로, 진동도 소음도 발생하지 않고, 내부 파손도 일어나지 않는다.

이상 본 발명의 적합한 실시예를 설명하였지만, 당업자라면 도 1에 개시된 회전 저지 수단을 각종 변형하는 것이 가능하다. 예를 들어, 홈(8)과 리브(7)를 원주 상에 등간격으로 복수쌍 형성하도록 구성하는 것도 가능하다. 또한, 밸브체(4a)가 본체(6) 내에서 미끄럼 이동 가능하고 또한 본체(6) 내에서 압유가 통과 가능한 정도이면, 예를 들어 부위 4a1의 폭은, 부위 4a2의 폭과 동일하거나 또는 부위 4a2의 폭보다 크게 구성하는 것도 가능하다.

또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 본체(6)의 수납부 내주면에 리브(9)를 설치하고, 밸브체(4a)의 외형면에 홈(10; 결합부)을 형성하도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 본체(6)에 밸브체(4a)를 조립 장착할 때에는, 홈(10)은 본체(6)의 리브(9)에 화살표와 같이 삽입된다. 참조 부호 4c는 압유 통로(4b)를 형성하는 평면 형상의 측벽이다. 밸브체(4a)가 본체(6)에 조립 장착되어 케이싱(CS)에 고정되면 밸브체(4a)는 압유 통로(4b)의 위상 어긋남 등의 불균형이 있어도 홈(10)에 끼움 삽입된 리브(9), 즉, 밸브체(4a)는 축 방향으로 미끄럼 이동 가능하지만 회전은 저지된다. 그로 인해, 체크 밸브 유닛이 개방되어, 밸브체(4a)의 착좌 부분과 케이싱(CS)의 착좌면이 접촉한 경우도, 제1 체크 밸브의 밸브체(4a)는 회전하는 일이 없어 케이싱(CS)의 착좌면이 마모되는 일이 없고, 압유가 갖는 에너지가 불필요하게 사용되고 있지 않고, 또한 작동유의 발열이 일어나지 않는다. 또한, 상기한 바와 같이 압유가 통과할 수 있도록 구성하고 있는 것도 작용하여, 도 4에 도시하는 체크 밸브 유닛이 내장된 유압 제어 밸브에서도, 케이싱(CS) 내에 있어서 캐비테이션이 일어나지 않으므로, 진동도 소음도 발생하지 않고, 내부 파손도 일어나지 않는다.

1 : 패럴렐 통로
2 : 탠덤 통로
3 : 오리피스부
4 : 제1 체크 밸브
4a : 제1 체크 밸브의 밸브체
4a1 : 리브(7)를 설치하고 있는 부위
4a2 : 측벽(4c)을 설치하고 있는 부위
4a3 : 착좌 부위
4b : 통로
5 : 제2 체크 밸브
5a : 제2 체크 밸브의 밸브체
6 : 체크 밸브 유닛의 본체
7, 9 : 리브
8, 10 : 홈
a, b : 압유 포트
c : 개구부
d : 나사부
CH : 체크 밸브 유닛
CS : 케이싱
Spr : 스풀
VL2 : 유압 제어 밸브
VPM : 가변 토출 펌프

Claims

가변 토출 펌프에 접속된 탠덤 통로 또는 패럴렐 통로로부터의 압유를 받아들이는 유압 제어 밸브이며, 동 유압 제어 밸브의 케이싱에는, 상기 패럴렐 통로로부터의 압유가 공급되고 있는 상태에서 탠덤 통로와의 연통을 차단하도록 작동하는 제1 체크 밸브의 밸브체를 미끄럼 이동 가능하고 또한 회전 불가능하게 수납하는 체크 밸브 유닛이 고정되어 내장되고, 또한 상기 체크 밸브 유닛의 수납부 내주면과 상기 밸브체 외주면 사이에는 상기 패럴렐 통로로부터의 압유 통로가 형성되어 있고,
상기 제1 체크 밸브의 밸브체는, 결합부를 갖는 결합 부위와 측벽을 설치하고 있는 측벽 부위와 착좌 부위가 일체로 구성되어 있고,
상기 측벽 부위는 상기 체크 밸브 유닛의 본체의 개구부보다 폭이 작고, 상기 결합 부위는 상기 측벽 부위보다 폭이 작고, 또한 상기 착좌 부위의 폭의 크기는 상기 체크 밸브 유닛의 본체의 상기 개구부와 대향하는 측에 있어서 상기 개구부의 폭의 크기보다 크고,
단면이 사각 형상인 상기 결합 부위와 상기 측벽 부위의 코너부는 본체의 개구부와 동일한 원통 형상이고 개구부의 내측에 접촉하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 유압 제어 밸브.
제1항에 있어서, 상기 회전 불가능하게 수납하는 체크 밸브 유닛으로서, 상기 제1 체크 밸브의 밸브체 외형면에는 미끄럼 이동 방향으로 소정 길이의 리브가 설치되고, 상기 체크 밸브 유닛의 수납부 내주면에는 상기 리브를 받아들이는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 유압 제어 밸브.
제1항에 있어서, 상기 회전 불가능하게 수납하는 체크 밸브 유닛으로서, 상기 체크 밸브 유닛의 수납부 내주면에는 소정 길이의 리브가 설치되고, 상기 제1 체크 밸브의 밸브체 외형면에는 상기 리브를 받아들이는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 유압 제어 밸브.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 체크 밸브 유닛에는, 상기 패럴렐 통로로부터 상기 압유 통로로의 압유의 유동을 차단하는 제2 체크 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 유압 제어 밸브.
제4항에 있어서, 상기 제2 체크 밸브의 밸브체는, 상기 제1 체크 밸브의 밸브체 내에 미끄럼 이동 가능하게 수납되어 있는 것을 특징으로 하는, 건설 기계의 유압 제어 밸브.