KR101679948B1

KR101679948B1 - 전환 밸브

Info

Publication number: KR101679948B1
Application number: KR1020147033491A
Authority: KR
Inventors: 다케시 데라오; 마사유키 나카무라
Original assignee: 케이와이비 가부시키가이샤
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2016-11-25
Also published as: CN104395614B; DE112013002580T5; US20150167699A1; US9810243B2; CN104395614A; KR20150005685A; JP2014037862A; JP5984575B2; WO2014027621A1

Abstract

실린더에의 작동 유체의 급배를 전환하는 전환 밸브이며, 밸브 보디에 미끄럼 이동 가능하게 조립되는 스풀과, 피스톤측실에 연통되는 한쪽의 실린더 포트와, 로드측실에 연통되는 다른 쪽의 실린더 포트와, 한쪽의 개구가 한쪽의 실린더 포트에 인접하고, 다른 쪽의 개구가 다른 쪽의 실린더 포트에 인접하는 브리지 통로와, 스풀에 형성되고, 스풀의 전환 위치에 따라서, 다른 쪽의 실린더 포트를 한쪽의 실린더 포트에 연통시키는 재생 통로와, 재생 통로와 연통되는 제1 연통구 및 제2 연통구를 구비하고, 스풀의 전환 위치에 따라서, 제1 연통구가 브리지 통로의 다른 쪽의 개구에 연통되고, 제2 연통구가 다른 쪽의 실린더 포트에 연통된다.

Description

전환 밸브{SWITCHING VALVE}

본 발명은, 실린더의 로드측실로부터 유출된 복귀 유체를 피스톤측실에 재생하는 재생 기구를 구비한 전환 밸브에 관한 것이다.

이러한 종류의 전환 밸브로서, JP2001-304202A에 기재된 것이 있다.

JP2001-304202A에는, 펌프로부터 공급되는 작동유를 방향 제어하여 실린더를 작동하고, 실린더의 로드측으로부터 유출된 복귀유를 피스톤측실에 재생하는 재생 통로가 내부에 형성되는 스풀을 구비한 전환 밸브가 개시되어 있다.

또한, JP2001-304202A에 개시된 전환 밸브의 재생 통로는, 스풀의 일단부에 위치하는 상하의 작동유 급배 홈에 연통 가능한 직경 방향 구멍과, 당해 직경 방향 구멍과 연통되는 축방향 구멍과, 당해 축방향 구멍과 연통되고, 스풀의 타단부에 위치하는 상하의 작동유 급배 홈에 연통되는 직경 방향 구멍을 구비한다. 실린더의 로드측으로부터 유출된 복귀유는, 타단부의 직경 방향 구멍, 축방향 구멍, 일단부의 직경 방향 구멍을 경유하여 피스톤측실에 재생된다.

이러한 전환 밸브에서는, 스풀의 단면적 등의 제약 조건으로부터, 재생 통로의 직경을 크게 하는 것은 곤란하다. 스풀에는 직경 방향 구멍이나 외주에 설치되는 주위 홈이 형성되므로, 재생 통로의 직경을 크게 하면, 직경 방향 구멍 등이 형성되는 부분의 단면적이 작아져, 강도 부족이 발생한다. 이와 같이, 재생 통로의 직경을 크게 하는 것이 곤란하면, 재생 통로를 통과하는 유체에 대한 압력 손실이 커지고, 그만큼, 로드측실의 압력도 상승한다. 로드측실의 압력이 상승하면, 피스톤측실의 압력도 상승하므로, 그만큼, 펌프의 토출압도 높게 할 필요가 있다. 이로 인해, 에너지의 소비량이 커진다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 재생 통로에 있어서의 압력 손실을 적게 하여, 에너지 절약을 달성할 수 있는 전환 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 형태에 따르면, 피스톤측실과 로드측실을 갖는 실린더에의 작동 유체의 급배를 전환하는 전환 밸브이며, 밸브 보디에 미끄럼 이동 가능하게 조립되는 스풀과, 피스톤측실에 연통되는 한쪽의 실린더 포트와, 로드측실에 연통되는 다른 쪽의 실린더 포트와, 한 쌍의 개구를 갖고, 한쪽의 개구가 한쪽의 실린더 포트에 인접하고, 다른 쪽의 개구가 다른 쪽의 실린더 포트에 인접하는 브리지 통로와, 스풀에 형성되고, 스풀의 전환 위치에 따라서, 로드측실에 연통되는 다른 쪽의 실린더 포트를, 한쪽의 실린더 포트에 연통시키는 재생 통로와, 스풀에 형성되고, 재생 통로와 연통되는 제1 연통구 및 제2 연통구를 구비하고, 스풀의 전환 위치에 따라서, 제1 연통구가 다른 쪽의 실린더 포트에 인접하는 브리지 통로의 다른 쪽의 개구에 연통되고, 제2 연통구가 다른 쪽의 실린더 포트에 연통된다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 전환 밸브의 스풀을 중립 위치에 유지한 상태의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 전환 밸브의 스풀을 좌측 위치로 전환한 상태의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 전환 밸브의 스풀을 우측 위치에 전환한 상태의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 전환 밸브의 일방향 흐름 밸브를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 전환 밸브의 일방향 흐름 밸브를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 전환 밸브의 일방향 흐름 밸브를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 비교예에 관한 전환 밸브를 도시하는 단면도이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.

우선, 본 발명의 실시 형태에 관한 전환 밸브(100)의 이해를 용이하게 하기 위해, 도 7을 참조하여, 본 발명의 비교예에 관한 전환 밸브(200)에 대해 설명한다.

도 7에 나타내는 전환 밸브(200)는 밸브 보디(B)에 미끄럼 이동 가능하게 조립되는 스풀(S)과, 밸브 보디(B)에 형성되고 실린더(C)의 피스톤측실(1)과 접속하는 실린더 포트(2)와, 밸브 보디(B)에 형성되고 로드측실(3)과 접속하는 실린더 포트(4)를 구비한다. 밸브 보디(B)에는, 도시하지 않은 펌프에 연통된 펌프 포트(5)가 형성된다. 펌프 포트(5)에 유도된 압력 유체는, 도시하지 않은 통로를 통과하여, 로드 체크 밸브(6)를 통해 브리지 통로(7)로 유도된다.

브리지 통로(7)는, 한 쌍의 개구를 구비하고 있다. 한쪽의 개구(7a)는 실린더 포트(2)에 인접하고, 다른 쪽의 개구(7b)는 실린더 포트(4)에 인접한다. 스풀(S)이, 도 7에 나타내는 중립 위치에 있을 때, 브리지 통로(7)와 양 실린더 포트(2, 4)의 연통이 차단된 상태로 유지된다. 스풀(S)이, 중립 위치로부터 도면 우측 방향으로 전환되면, 스풀(S)에 형성되는 제1 환 형상 홈(8)을 통해 브리지 통로(7)의 한쪽의 개구(7a)가 실린더 포트(2)와 연통되는 동시에, 제2 환 형상 홈(9) 및 초크 홈(10)을 통해 실린더 포트(4)와 탱크 통로(11)가 연통된다.

따라서, 실린더(C)의 피스톤측실(1)에는 펌프로부터의 압력 유체가 공급됨과 함께, 로드측실(3)로부터의 복귀 유체는, 탱크 통로(11)로 유도되어, 실린더(C)는 신장된다. 또한, 상기한 바와 같이 스풀(S)이 중립 위치로부터 도면 우측 방향으로 전환되면, 실린더 포트(4)가 초크 홈(10)을 통해 탱크 통로(11)에 연통된다. 이로 인해, 초크 홈(10)에 의한 압력 손실이 발생하고, 그만큼, 실린더 포트(4)의 압력이 상승한다.

스풀(S)에는, 그 축 중심을 따라 연통 구멍(12)이 형성되고, 연통 구멍(12)의 실린더 포트(4)측의 선단 부분에는 제1 관통 구멍(13)이 형성된다. 제1 관통 구멍(13)은 스풀(S)이 중립 위치에 있을 때에는, 브리지 통로(7)의 다른 쪽의 개구(7b)에 개구된다. 스풀(S)이 중립 위치로부터 우측 방향으로 이동하였을 때에는, 제1 관통 구멍(13)은 실린더 포트(4)에 개구된다.

연통 구멍(12)의 제1 관통 구멍(13)이 형성되는 단부와 반대측의 단부에는, 체크 밸브(14)가 조립된다. 체크 밸브(14)가 개방되면, 제1 환 형상 홈(8)과 인접하여 형성되는 제2 관통 구멍(15)과 연통 구멍(12)이 연통된다. 즉, 체크 밸브(14)는 제1 관통 구멍(13)으로부터 연통 구멍(12)을 통해 제2 관통 구멍(15)에의 유체의 흐름만을 허용하는 것이다.

스풀(S)이 중립 위치에 있을 때에는, 제2 관통 구멍(15)은 실린더 포트(2)와 브리지 통로(7)의 한쪽의 개구(7a)와의 사이에 위치하여 폐색된 상태를 유지한다. 이 상태로부터 스풀(S)이 도면 우측 방향으로 전환되면, 제2 관통 구멍(15)이 브리지 통로(7)의 한쪽의 개구(7a)를 통해 제1 환 형상 홈(8)과 연통된다. 또한, 스풀(S)이 우측 방향으로 전환되었을 때에는, 제2 관통 구멍(15)이 리세싱 가공부(16)를 통해 브리지 통로(7)의 한쪽의 개구(7a)와 연통된다.

전환 밸브(200)에서는, 스풀(S)을 도 7에 나타내는 중립 위치로부터 도면 우측 방향으로 전환하면, 펌프 포트(5)로부터의 압력 유체가, 도시하지 않은 통로를 통과하여 로드 체크 밸브(6)를 밀어 개방하여 브리지 통로(7)로 유도되고, 제1 환 형상 홈(8)을 통해 실린더 포트(2)로부터 실린더(C)의 피스톤측실(1)로 공급된다. 또한, 이때는, 제2 관통 구멍(15)은 브리지 통로(7)에 개구되어 있다. 실린더(C)의 로드측실(3)로부터의 복귀 유체는, 초크 홈(10)을 통해 탱크 통로(11)로 유도된다. 또한, 제1 관통 구멍(13)은 실린더 포트(4)에 개구된다.

이와 같이 실린더 포트(4)가 초크 홈(10)을 통해 탱크 통로(11)에 연통되면, 초크 홈(10)을 통과하는 유체에 압력 손실이 발생하여, 실린더 포트(4)의 압력이 상승한다. 실린더 포트(4)에서 압력이 상승한 고압 유체는, 제1 관통 구멍(13) 및 연통 구멍(12)을 경유하여, 체크 밸브(14)를 밀어 개방하여, 제2 관통 구멍(15)으로부터 브리지 통로(7)에 공급된다. 이와 같이 하여, 실린더(C)의 로드측실(3)로부터의 복귀 유체가, 실린더(C)의 피스톤측실(1)에 재생되게 된다.

전환 밸브(200)에서는, 실린더(C)의 로드측실(3)로부터의 복귀 유체가, 스풀(S)에 형성된 연통 구멍(12)을 경유하여 재생된다. 그러나, 스풀(S)의 단면적 등의 제약 조건으로부터, 연통 구멍(12)의 직경을 크게 하는 것은 곤란하다. 스풀(S)에는 제1, 제2 환 형상 홈(8, 9)이 형성되고, 제1 관통 구멍(13)도 형성되므로, 연통 구멍(12)의 직경을 크게 하면, 제1, 제2 환 형상 홈(8, 9)이나 제1 관통 구멍(13)이 형성되는 부분의 단면적이 작아져, 강도 부족이 발생한다. 이와 같이, 연통 구멍(12)의 직경을 크게 하는 것이 곤란하면, 연통 구멍(12)을 통과하는 유체에 대한 압력 손실이 커지고, 그만큼, 로드측실(3)의 압력도 상승한다. 로드측실(3)의 압력이 상승하면, 피스톤측실(1)의 압력도 상승하므로, 그만큼, 펌프의 토출압도 높게 할 필요가 있다. 이와 같이, 에너지의 소비량이 커진다.

다음에, 도 1∼도 4를 참조하여, 본 실시 형태에 관한 전환 밸브(100)의 구성에 대해 설명한다. 전환 밸브(100)는, 밸브 보디의 구성이 전환 밸브(200)와 동일하고, 스풀에도 공통 부분이 있으므로, 밸브 보디 및 스풀에 있어서 본 발명의 비교예에 관한 전환 밸브(200)와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용하여 설명한다.

전환 밸브(100)는, 실린더(C)에 대한 작동유 등의 작동 유체의 급배를 전환하여, 실린더(C)의 동작을 제어하는 것이다. 전환 밸브(100)는, 실린더(C)의 로드측실(3)의 복귀 유체를 재생시키는 기능을 구비한 건설 기계 등에 사용된다.

전환 밸브(100)는, 밸브 보디(B)에 미끄럼 이동 가능하게 조립되는 스풀(S)과, 밸브 보디(B)에 형성되고 실린더(C)의 피스톤측실(1)과 접속하는 실린더 포트(2)와, 밸브 보디(B)에 형성되고 로드측실(3)과 접속하는 실린더 포트(4)를 구비한다. 밸브 보디(B)에는, 도시하지 않은 펌프에 연통된 펌프 포트(5)가 형성된다. 펌프 포트(5)에 유도되는 압력 유체는, 도시하지 않은 통로를 통과하여, 로드 체크 밸브(6)를 통해 브리지 통로(7)에 유도된다.

브리지 통로(7)는 한 쌍의 개구를 갖고, 그 한쪽의 개구(7a)가 실린더 포트(2)에 인접하고, 다른 쪽의 개구(7b)가 실린더 포트(4)에 인접한다. 스풀(S)이, 도 1에 도시하는 중립 위치에 있을 때에는, 브리지 통로(7)와 양 실린더 포트(2, 4)의 연통이 차단된 상태로 유지된다. 스풀(S)이, 중립 위치로부터 도 3에 도시하는 바와 같이 도면 우측 방향으로 전환되면, 스풀(S)에 형성되는 제1 환 형상 홈(8)을 통해 브리지 통로(7)의 한쪽의 개구(7a)와 실린더 포트(2)가 연통되고, 제2 환 형상 홈(9) 및 초크 홈(10)을 통해 실린더 포트(4)와 탱크 통로(11)가 연통된다.

따라서, 실린더(C)의 피스톤측실(1)에는 펌프로부터의 압력 유체가 공급됨과 함께, 로드측실(3)로부터의 복귀 유체는, 제2 환 형상 홈(9) 및 초크 홈(10)을 통해 탱크 통로(11)로 유도되어, 실린더(C)는 신장된다. 초크 홈(10)을 통해 실린더 포트(4)가 탱크 통로(11)에 연통되므로, 초크 홈(10)에 의한 압력 손실이 발생하고, 그만큼, 실린더 포트(4)의 압력이 상승한다. 이와 같이 초크 홈(10)을 형성하여, 실린더 포트(4)측의 압력을 상승시키고 있는 것은, 후술하는 재생 흐름을, 실린더(C)의 실린더 포트(2)로 유도하기 위함이다. 또한, 전환 밸브(100)는 스풀(S)의 단부에 면하는 파일럿실(17, 17)과, 파일럿실(17, 17)에 설치되는 센터링 스프링(18, 18)을 구비하고 있다. 파일럿실(17, 17) 중 어느 한쪽에 파일럿압이 유도됨으로써, 스풀(S)의 위치가 전환된다. 센터링 스프링(18, 18)은, 스풀(S)을 가압하여, 파일럿실(17, 17)의 양쪽에 파일럿압이 작용하지 않을 때에, 스풀(S)을 중립 위치에 유지한다.

스풀(S)에는, 스풀(S)이 도면 우측 방향인 재생 방향으로 이동할 때에 당해 스풀(S)의 이동 방향의 전단부로 되는 도면 우측 단부로부터 일방향 흐름 밸브(V)를 조립하는 조립 구멍(19)이 형성된다. 조립 구멍(19)은 그 개구부가 플러그(20)에 의해 폐색된다. 이와 같이, 스풀(S)이 재생하기 위해 이동하는 방향의 전단부로부터 조립 구멍(19)이 형성되므로, 예를 들어 그 반대측으로부터 조립 구멍을 형성하는 경우에 비해, 조립 구멍의 축방향 길이를 짧게 할 수 있다.

또한, 스풀(S)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 조립 구멍(19)의 저부에 형성되는 시트부(21)와, 시트부(21)로부터 축방향으로 형성되는 연통로(22c)를 구비한다. 플러그(20)와 시트부(21) 사이에는 일방향 흐름 밸브(V)가 조립된다.

스풀(S)에는, 시트부(21)를 끼워, 펌프 포트(5)측에 형성되고 연통로(22c)와 연통되는 제1 연통구(22a)와, 제1 연통구(22a)와는 반대측이며 조립 통로(19)와 연통되는 제2 연통구(22b)를 구비한다. 제1 연통구(22a) 및 제2 연통구(22b)는 스풀(S)의 외주면에 개구된다. 제1 연통구(22a)는 스풀(S)이 도 1에 도시하는 중립 위치에 있을 때, 펌프 포트(5)와 실린더 포트(4) 사이에 위치하여, 스풀(S)의 외주면의 개구가 폐색되어 있는 상태를 유지한다. 한편, 연통구(22b)는 스풀(S)이 도 1에 도시하는 중립 위치에 있을 때, 브리지 통로(7)의 다른 쪽의 개구(7b)와 연통된다. 또한, 제1 연통구(22a)는 스풀(S)이 도 2에 도시하는 바와 같이 좌측 위치로 전환되었을 때에도, 펌프 포트(5)에는 연통되지 않는 위치 관계를 유지한다.

스풀(S)이 도 3에 도시하는 바와 같이 우측 위치로 전환되었을 때에는, 제1 연통구(22a)가 브리지 통로(7)의 다른 쪽의 개구(7b)에 연통되고, 제2 연통구(22b)가 실린더 포트(4)에 연통된다. 여기서, 스풀(S)을 우측 위치로 전환하였을 때, 제2 연통구(22b)가 실린더 포트(4)에 연통되는 타이밍의 쪽이, 제1 연통구(22a)가 브리지 통로(7)의 다른 쪽의 개구(7b)에 연통되는 타이밍보다도 빨라지도록 구성되어 있다.

조립 구멍(19)에는, 스페이서(23)가 설치되고, 당해 스페이서(23)와 일방향 흐름 밸브(V) 사이에는 스프링(24)이 개재된다. 일방향 흐름 밸브(V)는, 시트부(21)와 접촉하는 포핏부(25)와, 포핏부(25)보다도 대직경이며, 조립 구멍(19)과 끼워 맞추어지는 끼워 맞춤부(26)와, 포핏부(25)의 선단에 설치되는 돌기부(27)를 구비한다. 일방향 흐름 밸브(V)는, 통상시에 있어서, 포핏부(25)가 시트부(21)에 접촉하고, 시트부(21)를 폐쇄하도록 구성되어 있다.

끼워 맞춤부(26)는, 조립 구멍(19)에 대해 미끄럼 이동 가능하게 끼워 맞추고, 조립 구멍(19)에 대한 끼워 맞춤부(26)의 끼워 맞춤 길이는 끼워 맞춤부(26)의 외경의 크기보다도 충분히 길어지도록 형성된다. 이로 인해, 일방향 흐름 밸브(V)가 안정적으로 작동할 수 있다. 또한, 포핏부(25)의 외경은, 끼워 맞춤부(26)의 외경보다도 작고, 포핏부(25)와 끼워 맞춤부(26)의 경계 부분에는 단차부(28)가 형성된다.

돌기부(27)는, 당해 일방향 흐름 밸브(V)가 시트부(21)를 폐쇄하고 있는 상태에 있어서, 시트부(21)보다도 제1 연통구(22a)를 향해 돌출되어 연통로(22c) 내에 수용되도록 형성된다. 돌기부(27) 및 포핏부(25)에는, 그 중심을 관통하는 관통 구멍(29)이 형성된다. 또한, 일방향 흐름 밸브(V)에는, 관통 구멍(29)과 연통되어, 스프링(24)이 수용되는 배압실(30)이 형성된다. 배압실(30)은 일방향 흐름 밸브(V)가 시트부(21)를 폐쇄하고 있을 때, 단차부(28)의 수압 면적에 대해 배압실(30)의 수압 면적이 커지도록 형성된다. 따라서, 제1 연통구(22a)로부터 유입된 압력 유체는, 관통 구멍(29)으로부터 스프링(24)을 수용하는 배압실(30)에 유입되고, 배압실(30)에 유도된 유체의 압력은, 일방향 흐름 밸브(V)에 대해 시트부(21)를 폐쇄하는 방향으로 작용한다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 제1 연통구(22a)와 제2 연통구(22b)가 조립 구멍(19), 시트부(21) 및 연통로(22c)를 통해 연통된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 연통구(22a)와 제2 연통구(22b)를 연결하는 통로가 재생 통로(22)로 된다. 즉, 제1 연통구(22a)와 제2 연통구(22b) 사이의 통로인 조립 구멍(19), 시트부(21) 및 연통로(22c)가 재생 통로(22)로서 기능한다. 보다 구체적으로는, 조립 구멍(19)과 일방향 흐름 밸브(V)에 의해 형성되는 통로, 시트부(21) 및 연통로(22c)가 재생 통로(22)로 된다. 또한, 밸브 보디(B)의 재생 통로(22)와는 반대측에는, 신호 통로(31)가 설치된다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 전환 밸브(100)의 작용에 대해 설명한다.

스풀(S)을 도 1에 도시하는 중립 위치로부터 도 2에 도시하는 좌측 위치로 전환하면, 한쪽의 개구(7a)가 폐색되어, 브리지 통로(7)의 다른 쪽의 개구(7b)가 제2 환 형상 홈(9)을 통해 실린더 포트(4)에 연통되는 동시에, 실린더 포트(2)가 제1 환 형상 홈(8)을 통해 탱크 통로(11)에 연통된다. 따라서, 펌프 포트(5)로부터 로드 체크 밸브(6)를 밀어 개방하여 브리지 통로(7)에 유도된 압력 유체는, 실린더 포트(4)를 경유하여 실린더(C)의 로드측실(3)에 유도된다. 또한, 실린더(C)의 피스톤측실(1)로부터의 복귀 유체는, 실린더 포트(2)로부터 탱크 통로(11)로 유도되므로, 실린더(C)는 수축된다.

스풀(S)을, 도 3에 도시하는 바와 같이 우측 위치로 전환하면, 브리지 통로(7)의 한쪽의 개구(7a)가 제1 환 형상 홈(8)을 통해 실린더 포트(2)에 연통되므로, 브리지 통로(7)에 유도된 펌프 포트(5)로부터의 압력 유체는, 실린더 포트(2)를 경유하여 실린더(C)의 피스톤측실(1)로 유도된다. 또한, 이때에 로드측실(3)로부터의 복귀 유체의 일부가, 초크 홈(10)을 통해 탱크 통로(11)로 흐르므로, 실린더 포트(4)측의 압력이 상대적으로 높아진다.

상기한 바와 같이 스풀(S)이 우측 위치로 전환되는 과정에서, 제2 연통구(22b)가 실린더 포트(4)에 연통되는 동시에, 그 연통되는 타이밍보다도 약간 지연되어 제1 연통구(22a)가 브리지 통로(7)의 다른 쪽의 개구(7b)에 연통된다. 제2 연통구(22b)가 실린더 포트(4)에 연통되면, 상대적으로 높아진 실린더 포트(4)측의 압력이, 일방향 흐름 밸브(V)의 단차부(28)에 작용한다. 그리고, 약간 타이밍이 지연되어 제1 연통구(22a)가 브리지 통로(7)의 다른 쪽의 개구(7b)에 연통된다.

따라서, 배압실(30) 내는 브리지 통로(7)의 다른 쪽의 개구(7b)로부터 유도된 펌프압이 작용하고, 상기 단차부(28)에는 실린더 포트(4)가 상대적으로 높은 압력이 작용하므로, 일방향 흐름 밸브(V)는 스프링(24)에 저항하여 시트부(21)를 개방한다. 시트부(21)가 개방되면, 실린더 포트(4)에 유도된 복귀 유체는, 제2 연통구(22b), 재생 통로(22) 및 제1 연통구(22a)를 통해 브리지 통로(7)에 유도된다.

또한, 포핏부(25)의 선단에는 돌기부(27)가 형성되고, 돌기부(27)와 조립 구멍(19) 사이에서 교축 효과가 발휘되므로, 실린더 포트(4)측의 압력이 지나치게 낮아져, 일방향 흐름 밸브(V)가 시트부(21)를 폐쇄해 버리는 일은 없다.

브리지 통로(7)로 유도된 유체는, 펌프 포트(5)로부터의 압력 유체와 합류하여 실린더(C)의 피스톤측실(1)에 공급된다. 즉, 실린더(C)의 로드측실(3)의 복귀 유체가, 피스톤측실(1)에 재생된다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서의 제1 연통구(22a)는 그 개구부를 둥근 구멍으로 하고 있지만, 예를 들어 도 5에 도시하는 바와 같이, 제1 연통구(22a)와 브리지 통로(7)의 다른 쪽의 개구(7b)를 연통시키는 방향으로 스풀(S)이 이동할 때의 이동 방향 전방으로부터 후방을 향해, 깊이가 서서히 깊어지는 테이퍼부(32)를 형성하여, 그 개방도를 가변으로 한 가변 연통구로 해도 된다. 또한, 테이퍼부(32) 대신에, 도 6에 도시하는 바와 같이, 제1 연통구(22a)와 브리지 통로(7)의 다른 쪽의 개구(7b)를 연통시키는 방향으로 스풀(S)이 이동할 때의 이동 방향 전방으로부터 후방을 향해, 정렬시킨 복수의 연통 구멍(33)에 의해 가변 연통구를 구성해도 된다.

이상의 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 효과를 발휘한다.

본 실시 형태에 관한 전환 밸브(100)에서는, 재생 통로(22)를 통해, 실린더 포트(4)와 브리지 통로(7)의 다른 쪽의 개구(7b)가 연통되므로, 실린더(C)의 로드측실(3)로부터의 복귀 유체가, 브리지 통로(7)를 경유하여 실린더 포트(2)에 유도되어, 실린더(C)의 피스톤측실(1)에 재생된다. 브리지 통로(7)의 단면적은, 종래와 같이 스풀(S)에 형성되는 연통 구멍(12)보다도 충분히 크게 할 수 있다. 즉, 직경이 작은 연통 구멍(12)을 경유하는 경우와 달리, 그 압력 손실이 작아, 복귀 유체를 재생시키기 위한 유로 저항을 작게 할 수 있다. 따라서, 재생시의 로드측실(3)의 압력을 상대적으로 낮게 하여, 도시하고 있지 않은 펌프의 부하를 작게 할 수 있고, 그만큼, 에너지가 절약된다.

또한, 일방향 흐름 밸브(V)를 설치하였기 때문에, 예를 들어 본 실시 형태에 관한 전환 밸브(100)를 건설 기계에 사용한 경우에는, 피스톤측실(1)의 압력을 높게 유지하고, 로드측실(3)의 압력을 낮게 유지하는 것이 요구되는 굴삭 작업시에, 로드측실(3)의 압력을 낮게 유지할 수 있다. 만일, 굴삭 작업시에, 펌프측의 압력이, 일방향 흐름 밸브(V)를 개방하여 로드측실(3)로 흘러 버리면, 펌프의 토출압이 로드측실(3)에 작용해 버리므로, 굴삭 작업의 효율이 나빠져 버린다. 그러나, 본 실시 형태에 관한 전환 밸브(100)에 따르면, 상기한 바와 같이 일방향 흐름 밸브(V)를 설치하여, 로드측실(3)의 압력을 낮게 유지할 수 있으므로, 굴삭 작업의 효율을 악화시키는 일이 없다.

또한, 스풀(S)을 전환하였을 때, 제2 연통구(22b)가 실린더 포트(4)에 연통되는 타이밍을, 제1 연통구(22a)가 브리지 통로(7)의 다른 쪽의 개구(7b)에 연통되는 타이밍보다도 빠르게 하였으므로, 로드측실(3)로부터의 복귀 유체를 재생하는 재생 개시시에는, 제1 연통구(22a)가 브리지 통로(7)에 개구되기 전에, 복귀 유체의 압력이 일방향 흐름 밸브(V)에 작용한다. 따라서, 제1 연통구(22a)가 브리지 통로(7)에 연통되는 동시에, 일방향 흐름 밸브(V)가 개방되게 되어, 일방향 흐름 밸브(V)의 응답성이 좋아진다.

또한, 제1 연통구(22a)는 스풀(S)이 어느 위치에 있어도, 밸브 보디(B)에 형성되어 펌프로부터의 압력 유체가 도입되는 펌프 포트(5)와는 연통되지 않는 위치에 형성된다. 이와 같이, 제1 연통구(22a)는 펌프 포트(5)에는 연통되지 않으므로, 펌프 포트(5)로부터의 압력 유체가 재생 통로(22)로 역류하는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 펌프 포트(5)로부터의 압력 유체가 재생 통로(22)로 역류해 버리는 경우에는, 전환 밸브(100)에 의한 실린더(C)의 제어를 할 수 없게 되지만, 본 실시 형태에 관한 전환 밸브(100)에 따르면 제어 불가능하다고 하는 문제도 전혀 발생하지 않는다.

또한, 제1 연통구(22a)를 가변 연통구로 함으로써, 스풀(S)의 이동 과정에서, 브리지 통로(7)와의 연통 개방도가 서서히 커지므로, 브리지 통로(7)의 압력이 급격하게 상승하거나 하지 않고, 실린더(C)에 대한 쇼크를 완화시킬 수 있다.

또한, 스풀(S)에는, 일방향 흐름 밸브(V)를 조립하기 위한 조립 구멍(19)이, 재생시에 스풀(S)이 이동할 때의 이동 방향 전방 단부로부터 형성되므로, 조립 구멍(19)의 축방향 길이를 짧게 할 수 있어, 구멍 가공이 용이해진다.

또한, 조립 구멍(19)에 형성되는 시트부(21)를 개폐하는 일방향 흐름 밸브(V)를 구비하고, 일방향 밸브(V)가 시트부(21)를 폐쇄하고 있는 상태에서, 제2 연통구(22b)측의 압력을 받는 수압 면적을, 제1 연통구(22a)측의 압력을 받는 수압 면적보다도 크게 하고 있다. 이로 인해, 제2 연통구(22b)측의 압력의 작용에 의해 시트부(21)가 개방되게 되어, 실린더 포트(4)측으로부터 유입된 유체가 브리지 통로(7)로 유도된다. 이와 같이, 일방향 흐름 밸브(V)를 조립 구멍(19)의 개구 단부로부터 삽입함으로써, 일방향 흐름의 제어 기능을 발휘시킬 수 있다.

또한, 일방향 흐름 밸브(V)에는 돌기부(27)가 형성되므로, 일방향 흐름 밸브(V)가 완전 개방 상태에 있어도, 재생시의 유체에 대해 유로 저항을 유지하여, 실린더(C)의 로드측실(3)의 압력을 적절하게 유지할 수 있다.

또한, 조립 구멍(19)에 대한 일방향 흐름 밸브(V)의 축방향의 끼워 맞춤 길이가, 끼워 맞춤부(26)의 직경보다 길기 때문에, 일방향 흐름 밸브(V)를 안정된 상태로 조립할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다.

본원은 2012년 8월 15일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2012-180235에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims

피스톤측실과 로드측실을 갖는 실린더에의 작동 유체의 급배를 전환하는 전환 밸브이며,
밸브 보디에 미끄럼 이동 가능하게 조립되는 스풀과,
상기 피스톤측실에 연통되는 한쪽의 실린더 포트와,
상기 로드측실에 연통되는 다른 쪽의 실린더 포트와,
한 쌍의 개구를 갖고, 한쪽의 개구가 상기 한쪽의 실린더 포트에 인접하고, 다른 쪽의 개구가 상기 다른 쪽의 실린더 포트에 인접하는 브리지 통로와,
상기 스풀에 형성되고, 상기 스풀의 전환 위치에 따라서, 상기 로드측실에 연통되는 상기 다른 쪽의 실린더 포트를, 상기 한쪽의 실린더 포트에 연통시키는 재생 통로와,
상기 스풀에 형성되고, 상기 재생 통로와 연통되는 제1 연통구 및 제2 연통구와,
상기 재생 통로에 설치된 상기 다른 쪽의 실린더 포트로부터 상기 브리지 통로의 상기 다른 쪽의 개구에의 흐름만을 허용하는 일방향 흐름 밸브와,
상기 스풀에 형성되고, 상기 제1 연통구와 상기 브리지 통로의 상기 다른 쪽의 개구를 연통시키는 재생 방향으로 상기 스풀이 이동할 때에, 작동 유체를 배출하는 탱크 통로와 상기 다른 쪽의 실린더 포트의 연통을 제어하는 초크 홈과,
상기 재생 방향의 전단부로부터 상기 스풀에 형성된 상기 일방향 흐름 밸브가 조립되는 조립 구멍을 구비하고,
상기 스풀의 전환 위치에 따라서, 상기 제1 연통구가 상기 다른 쪽의 실린더 포트에 인접하는 브리지 통로의 상기 다른 쪽의 개구에 연통되고, 상기 제2 연통구가 상기 다른 쪽의 실린더 포트에 연통되는, 전환 밸브.
제1항에 있어서, 상기 로드측실로부터의 복귀 유체를, 상기 다른 쪽의 실린더 포트, 상기 제2 연통구, 상기 재생 통로, 상기 제1 연통구 및 상기 한쪽의 실린더 포트를 통해, 상기 실린더의 상기 피스톤측실에 재생시키는, 전환 밸브.
제1항에 있어서, 상기 스풀을 전환하였을 때에, 상기 제2 연통구가 상기 다른 쪽의 실린더 포트와 연통되는 타이밍이, 상기 제1 연통구가 상기 브리지 통로의 다른 쪽의 개구와 연통되는 타이밍보다도 빠른, 전환 밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브 보디에는, 펌프로부터의 압력 유체를 도입하는 펌프 포트가 형성되고,
상기 제1 연통구는, 상기 스풀이 어느 방향으로 스트로크되어도 상기 펌프 포트에는 연통되지 않는, 전환 밸브.
제1항에 있어서, 상기 제1 연통구는, 상기 브리지 통로의 상기 다른 쪽의 개구와 연통되는 방향으로 스풀이 이동하는 과정에서, 상기 제1 연통구의 개방도가 서서히 커지는 가변 연통구인, 전환 밸브.
제5항에 있어서, 상기 제1 연통구는, 상기 브리지 통로의 상기 다른 쪽의 개구와 연통되는 방향으로 스풀이 이동할 때의 이동 방향 전방으로부터 후방을 향해, 깊이가 서서히 깊어지는 테이퍼부를 갖는, 전환 밸브.
제5항에 있어서, 상기 제1 연통구는, 상기 브리지 통로의 상기 다른 쪽의 개구와 연통되는 방향으로 스풀이 이동할 때의 이동 방향 전방으로부터 후방을 향해 정렬된 복수의 연통 구멍인, 전환 밸브.
제1항에 있어서, 상기 일방향 흐름 밸브는, 상기 조립 구멍에 형성되는 시트부를 개폐하고,
상기 일방향 흐름 밸브가 시트부를 폐쇄하고 있는 상태에서, 상기 제2 연통구측의 압력을 받는 면의 수압 면적이, 상기 제1 연통구측의 압력을 받는 면의 수압 면적보다도 큰, 전환 밸브.
제8항에 있어서, 상기 제2 연통구측의 압력의 작용에 의해 상기 시트부가 개방됨으로써, 상기 다른 쪽의 실린더 포트측으로부터 유입된 유체를, 상기 브리지 통로로 유도하는, 전환 밸브.
제8항에 있어서, 상기 일방향 흐름 밸브는, 상기 시트부로부터 상기 제1 연통구측을 향해 돌출된 돌기부를 구비하는, 전환 밸브.
제1항에 있어서, 상기 일방향 흐름 밸브는, 상기 조립 구멍에 끼워 맞추어져 조립되고,
상기 일방향 흐름 밸브의 조립 구멍에 대한 축방향의 끼워 맞춤 길이는, 상기 일방향 흐름 밸브가 끼워 맞추어지는 부분의 직경보다도 긴, 전환 밸브.
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