KR101711419B1 - 비상 안전 밸브 - Google Patents

Abstract

펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치에서의 비상 안전 밸브가 개시되며, 본원의 비상 안전 밸브는, 일측으로는 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프에 형성되는 펌프 포트에 해당하는 P1a 포트, P1b 포트, P2a 포트 및 P2b 포트와 연결되며, 다른 일측으로는 제1 유압 실린더 및 제2 유압 실린더에 형성되는 실린더 포트에 해당하는 C1a 포트, C1b 포트, C2a 포트 및 C2b 포트와 연결되어 작동 위치 선택에 따라 상기 펌프 포트와 상기 실린더 포트 간의 유로 연결 및 차단을 수행하는 비상 안전 밸브로서, 상기 P1a 포트를 상기 C1a 포트 또는 상기 C1a 포트 및 상기 C2a 포트로 연결시키거나, 상기 P1a 포트를 차단하고 상기 C1a 포트와 상기 C2a 포트를 연결시키는 제1 방향 변환 밸브; 및 상기 P1b 포트를 상기 C1b 포트 또는 상기 C1b 포트 및 상기 C2b 포트로 연결시키거나, 상기 P1b 포트를 차단하고 상기 C1b 포트와 상기 C2b 포트를 연결시키는 제2 방향 변환 밸브를 포함할 수 있다.

Description

비상 안전 밸브{FAIL-SAFE VALVE}

본 발명은 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치에서의 비상 안전 밸브에 관한 것이다.

항공기의 방향타나 승강타 등의 조종면을 조작하는데 사용되는 전기 유압식 구동장치는 만약의 고장에 대비하여 두 개 이상의 예비 구동장치를 추가로 가지는 이중 또는 삼중화 구동장치를 사용한다.

전기 유압식 구동장치의 한 종류인 펌프 속도 제어형 전기 유압 구동장치를 이중화하여 항공기에 사용하는 경우에 그 구성은 일반적으로 도 1과 같이 상부의 제1 구동장치(10), 하부의 제2 구동장치(20)를 포함할 수 있다.

즉, 도 1은 종래의 비상 안전 밸브(fail-safe valve)를 사용한 제1 구동장치(10)와 제2 구동장치(20)로 이중화 구동장치의 구성을 나타내는 도면으로, 도 1에서 상부의 펌프 속도 제어형 전기 유압 구동장치로 제1 구동장치(10)는, 제1 유압 실린더(11), 제1 유압 펌프(12), 제1 서보 모터(13), 두 개의 제1 배관(14a, 14b), 두 개의 제1 첵 밸브(15a, 15b), 제1 축압기(16), 두 개의 제1 릴리프 밸브(17a, 17b) 그리고 제1 비상 안전 밸브(18)로 구성된다.

제1 유압 실린더(11)는 항공기의 방향타나 승강타 등의 조종면을 작동시키기 위해 형성되는 기통(?筒)에 해당한다.

제1 유압 펌프(12)는 제1 유압실린더(11)의 구동에 필요한 오일을 공급한다.

제1 서보 모터(13)는 제1 유압 펌프(12)를 구동하기 위해 시계 방향과 반시계 방향으로 회전하는 구동력을 제공한다.

두 개의 제1 배관(14a, 14b)은 제1 유압 펌프(12)와 제1 유압 실린더(11)의 양쪽 포트를 각각 연결한다.

두 개의 제1 첵 밸브(15a, 15b)는 두 개의 제1 배관(14a, 14b)의 누설에 의해 제1 유압 펌프(12)의 흡입 압력이 진공압력으로 낮아진 경우, 각 두 개의 제1 배관(14a, 14b)에 제1 축압기(16)에 의한 오일을 보충해 주기 위해 사용된다.

두 개의 제1 릴리프 밸브(17a, 17b)는 두 개의 제1 배관(14a, 14b) 중 하나에 대한 오일 압력이 허용치 이상으로 상승하면 반대편 저압 상태의 배관으로 오일을 바이패스 시켜주기 위해 형성된다.

제1 비상 안전 밸브(18)는 제1 구동장치(10) 및 제2 구동장치(20) 중 한 개의 구동장치에 고장이 발생한 경우 기작을 수행하여 작동하기 위해 형성된다.

한편, 하부의 펌프 속도 제어형 전기 유압 구동장치인 제2 구동장치(20)도 동일하게 제2 유압 실린더(21), 제2 유압 펌프(22), 제2 서보 모터(23), 두 개의 제2 배관(24a, 24b), 두 개의 제2 첵 밸브(25a, 25b), 제2 축압기(26), 두 개의 제2 릴리프 밸브(27a, 27b), 그리고 제2 비상 안전 밸브(28)로 구성된다.

이러한 구성을 통해 두 개의 구동장치(10, 20)에 모두 이상이 없어 비상 안전 밸브(18, 28)를 동작시키지 않을 경우에는 각 비상 안전 밸브(18, 28)는 정상 위치에 위치함으로써, 도 1과 같이 각 유압 펌프(12, 22)와 유압 실린더(11, 21)를 연결하는 두 개의 통로들이 제1 배관(14a, 14b) 및 제2 배관(24a, 24b)를 통해 직접 연결된 구조를 갖는다.

한편, 도 2는 도 1의 종래의 종래 비상 안전 밸브를 사용한 이중화 구동장치에서 비상 안전 밸브의 구동 실시예를 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로, 도 2는 펌프 속도 제어형 전기 유압 구동장치에서 상부의 제1 구동장치(10), 그리고 하부의 제2 구동장치(20) 중 제2 구동장치(20)에 이상이 있는 경우의 실시예를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 두 개 구동장치(10, 20) 중 하부의 제2 유압 펌프(22) 또는 제2 서보 모터(23)에 이상이 있음을 별도의 제어기(미도시)가 감지한 경우, 제2 비상 안전 밸브(28)는 이상이 있는 제2 유압 펌프(22)와 제2 유압 실린더(21)의 통로를 차단함과 동시에 정상적으로 작동하는 다른 쪽 구동장치의 작동을 방해하지 않도록 제2 유압 실린더(21)의 양쪽 포트를 서로 연결하게 된다.

이렇게 함으로써 이상이 있는 구동장치에 속하는 제2 유압 실린더(21)는 제1 유압 실린더(11)에 의해 피동적으로 저항 없이 움직인다.

이와 같은 종래의 비상 안전 밸브(18, 28)를 사용하면 둘 중 한 개의 구동장치(20)가 고장 나서 다른 한 개의 구동장치(10)만으로 작동할 경우, 펌프(12) 하나가 유압실린더(11) 하나를 구동시키므로 이중화 구동장치의 최대 속도에는 변함이 없으나, 유압실린더(11) 하나만 힘을 발생시키므로 최대 구동력은 절반으로 감소한다. 이것은 한 개의 구동장치가 고장 나지 않은 정상적인 경우에 가능했던 구동 능력에 심각한 제한을 받는다는 것을 의미한다. 예를 들면, 항공기의 경우에는 조타각의 작동 범위를 제한하거나 비행속도를 줄여야 함을 의미한다.

이에 따라 해당 기술분야에 있어서는 종래의 비상 안전 밸브를 사용하면 둘 중 한 개의 구동장치가 고장 나서 다른 한 개의 구동장치만으로 작동할 경우 이중화 구동장치의 최대 속도에는 변함이 없으나 최대 구동력이 절반으로 감소하여 구동 능력에 제한을 받는 단점을 해결하여 최대 구동력을 그대로 유지하여 구동 능력의 제한을 받지 않도록 개선하기 위한 기술개발이 요구되고 있다.

유압리프트의 제어방법 및 제어장치 (특허출원번호 제10-1998-0707906호) 복합식 안전 제어 밸브 시스템 및 안전 밸브 시스템 (특허출원번호 제10-2004-0101526호)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 펌프 속도 제어형 전기 유압 구동장치를 이중화한 구동 시스템에서 한 개의 구동장치에 고장 발생시 이중화 구동장치의 최대 속도는 절반으로 감소하지만 최대 구동력은 그대로 유지되어 구동 능력이 제한을 받지 않도록 개선하기 위한 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치에서의 비상 안전 밸브를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 정상 조건에서 두 개의 구동장치가 각자 독립적으로 작동하는 모드와, 둘 중 한 개의 구동 장치에 이상이 있는 경우, 제1 유압 펌프가 제1 유압실린더와 제2 유압실린더를 구동하는 모드와, 제2 유압 펌프가 제1 유압실린더와 제2 유압실린더를 구동하는 모드 등 3개의 작동 모드를 선택하는 것이 가능한 비상 안전(fail-safe) 밸브로서 큰 설치 공간을 요구하지 않도록 소형화에 적합한 원리와 제조가 용이한 구조를 제공하도록 하기 위한 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치에서의 비상 안전 밸브를 제공하기 위한 것이다.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제1 측면에 따른 비상 안전 밸브는, 일측으로는 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프에 형성되는 펌프 포트에 해당하는 P1a 포트, P1b 포트, P2a 포트 및 P2b 포트와 연결되며, 다른 일측으로는 제1 유압 실린더 및 제2 유압 실린더에 형성되는 실린더 포트에 해당하는 C1a 포트, C1b 포트, C2a 포트 및 C2b 포트와 연결되어 작동 위치 선택에 따라 상기 펌프 포트와 상기 실린더 포트 간의 유로 연결 및 차단을 수행하는 비상 안전 밸브로서, 상기 P1a 포트를 상기 C1a 포트와 연결하거나, 상기 C1a 포트 및 상기 C2a 포트에 동시에 연결하거나, 또는 상기 P1a 포트를 차단하고 상기 C1a 포트와 상기 C2a 포트를 연결시키는 제1 방향 변환 밸브; 및 상기 P1b 포트를 상기 C1b 포트와 연결하거나, 상기 C1b 포트 및 상기 C2b 포트에 동시에 연결하거나, 또는 상기 P1b 포트를 차단하고 상기 C1b 포트와 상기 C2b 포트를 연결시키는 제2 방향 변환 밸브를 포함할 수 있다.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 비상 안전 밸브는, 상기 P2a 포트를 상기 C2a 포트 와 연결하거나, 상기 C1a 포트 및 상기 C2a 포트에 동시에 연결하거나, 또는 상기 P2a 포트를 차단하고 상기 C1a 포트와 상기 C2a 포트를 연결시키는 제3 방향 변환 밸브; 및 상기 P2b 포트를 상기 C2b 포트 와 연결하거나, 상기 C1b 포트 및 상기 C2b 포트에 동시에 연결하거나, 또는 상기 P2b 포트를 차단하고 상기 C1b 포트와 상기 C2b 포트를 연결시키는 제4 방향 변환 밸브를 더 포함할 수 있다.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 방향 변환 밸브 및 상기 제2 방향 변환 밸브는 제1 구동장치에 형성되며, 상기 제3 방향 변환 밸브 및 상기 제4 방향 변환 밸브는 제2 구동장치에 형성될 수 있다.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 작동 위치 선택시 제1 및 제2 유압 펌프 모두 정상 상태인 경우, 상기 P1a 포트는 상기 제1 방향 변환 밸브에 의해 상기 C1a 포트와 연결되고, 상기 P1b 포트는 상기 제2 방향 변환 밸브에 의해 상기 C1b 포트와 연결되며, 상기 P2a 포트는 상기 제3 방향 변환 밸브에 의해 상기 C2a 포트와 연결되고, 상기 P2b 포트는 상기 제4 방향 변환 밸브에 의해 상기 C2b 포트와 연결될 수 있다.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 작동 위치 선택시 제2 유압 펌프가 이상 상태인 경우, 상기 P1a 포트는 상기 제1 방향 변환 밸브에 의해 상기 C1a 포트 및 상기 C2a 포트와 연결되며, 상기 P1b 포트는 상기 제2 방향 변환 밸브에 의해 상기 C1b 포트 및 상기 C2b 포트로 연결되고, 상기 P2a 포트와 상기 P2b 포트 각각은 상기 제3 방향 변환 밸브와 상기 제4 방향 변환 밸브에 의해 개별적으로 차단되며, 상기 제3 방향 변환 밸브는 상기 C2a 포트를 상기 C1a 포트와 연결하는 통로를 개방시키고, 상기 제4 방향 변환 밸브는 상기 C2b 포트를 상기 C1b 포트와 연결하는 통로를 개방시킬 수 있다.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 작동 위치 선택시 제1 유압 펌프가 이상 상태인 경우, 상기 P2a 포트는 상기 제3 방향 변환 밸브에 의해 상기 C1a 포트 및 상기 C2a 포트와 연결되며, 상기 P2b 포트는 상기 제4 방향 변환 밸브에 의해 상기 C1b 포트 및 상기 C2b 포트로 연결되고, 상기 P1a 포트와 상기 P1b 포트 각각은 상기 제1 방향 변환 밸브와 상기 제2 방향 변환 밸브에 의해 개별적으로 차단되며, 상기 제1 방향 변환 밸브는 상기 C1a 포트를 상기 C2a 포트와 연결하는 통로를 개방시키고, 상기 제2 방향 변환 밸브는 상기 C1b 포트를 상기 C2b 포트와 연결하는 통로를 개방시킬 수 있다.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 외주면 상에 회전축 방향을 따라 간격을 두고 4줄의 홈이 형성되되, 상기 4줄의 홈 각각은 미리 설정된 원주 각도만큼 형성되는 원통형의 회전 스풀; 상기 회전 스풀의 외주면을 감싸도록 형성되고, 상기 회전축 방향을 기준으로 상기 4줄의 홈 각각에 대응하는 위치마다 원주 방향을 따라 간격을 두고 배열되는 3개의 포트를 포함하는 밸브 하우징; 및 상기 회전 스풀을 중립 상태 위치에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 전동장치를 포함하고, 상기 제1 방향 변환 밸브, 상기 제2 방향 변환 밸브, 상기 제3 방향 변환 밸브 및 상기 제4 방향 변환 밸브는 상기 회전 스풀, 상기 밸브 하우징, 및 상기 전동장치에 의해 일체화된 형태로 구비될 수 있다.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 방향 변환 밸브는, 중립 상태에서 상기 P1a 포트를 상기 C1a 포트와 연결하는 구조를 제공하며, 상기 회전 스풀을 시계 방향 및 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라, 상기 P1a 포트를 상기 C1a 포트 및 상기 C2a 포트에 동시에 연결하는 구조를 제공하며, 상기 회전 스풀을 시계 방향 및 반시계 방향 중 다른 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라, 상기 P1a 포트를 차단시키고, 상기 C1a 포트와 상기 C2a 포트를 연결하는 구조를 제공할 수 있다.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 방향 변환 밸브는, 중립 상태에서 상기 P1b 포트를 상기 C1b 포트와 연결하는 구조를 제공하며, 상기 회전 스풀을 시계 방향 및 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라, 상기 P1b 포트를 상기 C1b 포트 및 상기 C2b 포트에 동시에 연결하는 구조를 제공하며, 상기 회전 스풀을 시계 방향 및 반시계 방향 중 다른 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라, 상기 P1b 포트를 차단시키고, 상기 C1b 포트와 상기 C2b 포트를 연결하는 구조를 제공할 수 있다.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제3 방향 변환 밸브는, 중립 상태에서 상기 P2a 포트를 상기 C2a 포트와 연결하는 구조를 제공하며, 상기 회전 스풀을 시계 방향 및 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라, 상기 P2a 포트를 차단시키고, 상기 C1a 포트와 상기 C2a 포트를 연결하는 구조를 제공하며, 상기 회전 스풀을 시계 방향 및 반시계 방향 중 다른 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라, 상기 P2a 포트를 상기 C1a 포트 및 상기 C2a 포트에 동시에 연결하는 구조를 제공할 수 있다.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제4 방향 변환 밸브는, 중립 상태에서 상기 P2b 포트를 상기 C2b 포트와 연결하는 구조를 제공하며, 상기 회전 스풀을 시계 방향 및 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라 상기 P2b 포트를 차단시키고, 상기 C1b 포트와 상기 C2b 포트를 연결하는 구조를 제공하며, 상기 회전 스풀을 시계 방향 및 반시계 방향 중 다른 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라 상기 P2b 포트를 상기 C1b 포트 및 상기 C2b 포트에 동시에 연결하는 구조를 제공할 수 있다.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 4줄의 홈 중 1줄과, 상기 밸브 하우징에서 상기 한 줄의 홈과 통로를 형성하도록 상기 4줄의 홈 중 1줄과 동일한 단면상에 형성되는 3개의 포트가, 상기 제1 내지 제4 방향 변환 밸브 중 하나를 형성할 수 있다.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 내지 제4 방향 변환 밸브 중 하나와 관련하여, 상기 3개의 포트는 원주 방향을 따라 45도의 원주 각도만큼 간격을 두고 형성되고, 상기 4줄의 홈 중 1줄은, 상기 3개의 포트와 동시에 연결 가능하도록 90도의 원주 각도 범위만큼 형성되는 제1 홈 및 상기 제1 홈과 대칭으로 형성되는 제2 홈을 포함하며, 상기 회전 스풀에는 상기 제1 홈과 상기 제2 홈을 연결하도록 상기 회전 스풀을 가로지르는 관통구가 형성될 수 있다. 상기 관통구는 제 1홈과 제 2 홈의 압력을 동일하게 만들어 상기 회전 스풀을 편심시키는 힘이 발생하지 않도록 방지하여 회전 스풀에 작용하는 마찰력을 경감시키는 역할을 한다.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 방향 변환 밸브는, 중립 상태를 단면 상에서 보았을 때, 제1 홈이 9시 내지 12시 각도 범위만큼 형성되고, 제2 홈이 3시 내지 6시 각도 범위만큼 형성되며, 3개의 포트는 각각 10시반, 12시, 및 1시반의 위치에 마련되는 C1a 포트, P1a 포트, 및 C2a 포트일 수 있다.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 방향 변환 밸브는, 중립 상태를 단면 상에서 보았을 때, 제1 홈이 9시 내지 12시 각도 범위만큼 형성되고, 제2 홈이 3시 내지 6시 각도 범위만큼 형성되며, 3개의 포트는 각각 5시반, 6시, 및 7시반의 위치에 마련되는 C1b 포트, P1b 포트, 및 C2b 포트일 수 있다.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제3 방향 변환 밸브는, 중립 상태를 단면 상에서 보았을 때, 제1 홈이 12시 내지 3시 각도 범위만큼 형성되고, 제2 홈이 6시 내지 9시 각도 범위만큼 형성되며, 3개의 포트는 각각 10시반, 12시, 및 1시반의 위치에 마련되는 C1a 포트, P1a 포트, 및 C2a 포트일 수 있다.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제4 방향 변환 밸브는, 중립 상태를 단면 상에서 보았을 때, 제1 홈이 12시 내지 3시 각도 범위만큼 형성되고, 제2 홈이 6시 내지 9시 각도 범위만큼 형성되며, 3개의 포트는 각각 5시반, 6시, 및 7시반의 위치에 마련되는 C1b 포트, P1b 포트, 및 C2b 포트일 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 측면에 따른 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치는, 본 발명의 제1 측면에 따른 비상 안전 밸브를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 비상 안전 밸브는, 펌프 속도 제어형 전기 유압 구동장치를 이중화한 구동 시스템에서 한 개의 구동장치에 고장 발생시 작동되는 새로운 비상 안전 밸브에 있어서 구조적으로 소형화에 적합하도록 하는 효과를 제공한다.

뿐만 아니라, 본 발명의 실시예에 따른 비상 안전 밸브는, 기능적으로 이중화 구동장치의 최대 속도는 절반으로 감소하지만 최대 구동력은 그대로 유지되어 구동 능력이 제한을 받지 않도록 개선시킬 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 종래의 비상 안전 밸브(fail-safe valve)를 사용한 제1 구동장치(10)와 제2 구동장치(20)로 이중화 구동장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 종래의 종래 비상 안전 밸브를 사용한 이중화 구동장치에서 비상 안전 밸브의 구동 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치에서의 비상 안전 밸브(30)를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치에서의 비상 안전 밸브(30)의 기계적 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 4의 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치에서의 비상 안전 밸브(30) 중 제1 방향 변환 밸브의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 4의 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치에서의 비상 안전 밸브(30) 중 제2 방향 변환 밸브의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 4의 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치에서의 비상 안전 밸브(30) 중 제3 방향 변환 밸브의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 도 4의 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치에서의 비상 안전 밸브(30) 중 제4 방향 변환 밸브의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

본 발명은 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동치에서의 비상 안전 밸브에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 펌프 속도 제어형(pump speed-controlled) 전기 유압 구동장치(electro-hydrostatic actuator)를 이중화한 구동 장치에서 한 개의 구동장치에 고장 발생시, 이중화 구동장치의 최대 속도는 절반으로 감소하지만 최대 구동력은 그대로 유지되어 구동 능력이 제한을 받지 않도록 개선시키도록 하기 위한 비상 안전 밸브에 관한 것이다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치에서의 비상 안전 밸브(30)를 설명하기 위한 도면이다. 보다 구체적으로, 도 3a는 비상 안전 밸브(30)의 정상 작동시 비상 안전 밸브(30)를 구성하는 제1 내지 제4 방향 변환 밸브(31 내지 34)의 중립 상태를 나타내는 도면이며, 도 3b는 제2 유압 펌프(22)의 고장시 비상 안전 밸브(30)의 작동 상태를 나타내는 도면이며, 도 3은 제1 유압 펌프(12)의 고장시 비상 안전 밸브(30)의 작동 상태를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 펌프 속도 제어형 전기 유압 구동장치를 이중화한 구동 시스템은 비상 안전 밸브(30)를 중심으로 좌측으로는 제1 유압 펌프(12) 및 제2 유압 펌프(22)에 형성되는 펌프 포트에 해당하는 P1a 포트, P1b 포트, P2a 포트 및 P2b 포트가 형성되며, 우측으로는 제1 유압 실린더(11) 및 제2 유압 실린더(21)에 형성되는 실린더 포트에 해당하는 C1a 포트, C1b 포트, C2a 포트 및 C2b 포트가 형성된다. 그리고 해당 펌프 포트와 실린더 포트의 사이에는 비상 안전 밸브(30)가 위치한다. 여기서, 비상 안전 밸브(30)는 제1 방향 변환 밸브(31), 제2 방향 변환 밸브(32), 제3 방향 변환 밸브(33), 그리고 제4 방향 변환 밸브(34)를 포함한다.

도 3a 내지 도 3c를 기준으로, 제1 방향 변환 밸브(31)는 상하의 작동 위치 선택에 따라 중립 상태(도 3a)에서 제1 유압 펌프(12)의 P1a 포트를 제1 유압 실린더(11)의 C1a 포트로 연결시키며, 하향 이동 상태(도 3b)에서 제1 유압 펌프(12)의 P1a 포트를 제1 유압 실린더(11)의 C1a 포트 및 제2 유압 실린더(21)의 C2a 포트로 연결시키며, 상향 이동상태(도 3c)에서 P1a 포트를 차단하고 C1a 포트와 C2a 포트를 연결시킨다. 다만, 제1 방향 변환 밸브(31)의 작동 방식은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같은 상하 방향 작동으로만 한정되는 것은 아니다. 참고로 후술할 도 4a 내지 도 8c를 참조하면, 제1 방향 변환 밸브(31)의 작동 방식은 상하 방향 작동 이외에도 다양하게 이해될 수 있다.

도 3a 내지 도 3c를 기준으로, 제2 방향 변환 밸브(32)는 상하의 작동 위치 선택에 따라 중립 상태(도 3a)에서 제1 유압 펌프(12)의 P1b 포트를 제1 유압 실린더(11)의 C1b 포트로 연결시키며, 하향 이동 상태(도 3b)에서 제1 유압 펌프(12)의 P1b 포트를 제1 유압 실린더(11)의 C1b 포트 및 제2 유압 실린더(21)의 C2b 포트로 연결시키며, 상향 이동상태(도 3c)에서 P1b 포트를 차단하고 C1b 포트와 C2b 포트를 연결시킨다. 다만, 제2 방향 변환 밸브(32)의 작동 방식은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같은 상하 방향 작동으로만 한정되는 것은 아니다. 참고로 후술할 도 4a 내지 도 8c를 참조하면, 제2 방향 변환 밸브(32)의 작동 방식은 상하 방향 작동 이외에도 다양하게 이해될 수 있다.

도 3a 내지 도 3c를 기준으로, 제3 방향 변환 밸브(33)는 상하의 작동 위치 선택에 따라 중립 상태(도 3a)에서 제2 유압 펌프(22)의 P2a 포트를 제2 유압 실린더(21)의 C2a 포트로 연결시키며, 상향 이동상태(도 3c)에서 제2 유압 펌프(22)의 P2a 포트를 제1 유압 실린더(11)의 C1a 포트 및 제2 유압 실린더(21)의 C2a 포트로 연결시키며, 하향 이동상태(도 3b)에서 P2a 포트를 차단하고 C1a 포트와 C2a 포트를 연결시킨다. 다만, 제3 방향 변환 밸브(33)의 작동 방식은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같은 상하 방향 작동으로만 한정되는 것은 아니다. 참고로 후술할 도 4a 내지 도 8c를 참조하면, 제3 방향 변환 밸브(33)의 작동 방식은 상하 방향 작동 이외에도 다양하게 이해될 수 있다.

도 3a 내지 도 3c를 기준으로, 제4 방향 변환 밸브(34)는 상하의 작동 위치 선택에 따라 중립 상태(도 3a)에서 제2 유압 펌프(22)의 P2b 포트를 제2 유압 실린더(21)의 C2b 포트로 연결시키며, 상향 이동상태(도 3c)에서 제2 유압 펌프(22)의 P2b 포트를 제1 유압 실린더(11)의 C1b 포트 및 제2 유압 실린더(21)의 C2b 포트로 연결시키며, 하향 이동상태(도 3b)에서 P2b 포트를 차단하고 C1b 포트와 C2b 포트를 연결시킨다. 다만, 제4 방향 변환 밸브(34)의 작동 방식은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같은 상하 방향 작동으로만 한정되는 것은 아니다. 참고로 후술할 도 4a 내지 도 8c를 참조하면, 제4 방향 변환 밸브(34)의 작동 방식은 상하 방향 작동 이외에도 다양하게 이해될 수 있다.

[제1 유압 펌프(21) 및 제2 유압 펌프(22)가 정상 상태인 경우 비상 안전 밸브(30)에 의한 제어]

보다 구체적으로, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상부의 제1 구동장치(10)에 있어서, 비상 안전 밸브(30)의 중립 상태에서는 제1 유압 펌프(12)의 P1a 포트는 제1 방향 변환 밸브(31)에 의해 제1 유압 실린더(11)의 C1a 포트와 연결되고, 제1 유압 펌프(12)의 P1b 포트는 제2 방향 변환 밸브(32)에 의해 제1 유압 실린더(11)의 C1b 포트와 연결된다.

또한, 하부의 제2 구동장치(20)에 있어서, 제2 유압 펌프(22)의 P2a 포트는 제3 방향 변환 밸브(33)에 의해 제2 유압 실린더(21)의 C2a 포트와 연결되며, 제2 유압 펌프(22)의 P2b 포트는 제4 방향 변환 밸브(34)에 의해 제2 유압 실린더(21)의 C2b 포트가 연결된다.

이 작동 조건에서 본 발명의 일 실시예로, 제1 유압 펌프(11)와 제2 유압 펌프(21)가 동일한 방향으로 회전하면, 상부의 제1 구동장치(10)에 있어서, 제1 유압 펌프(12)의 P1a 포트에서 제1 유압 실린더(11)의 C1a 포트로 오일이 공급되고, 제1 유압 펌프(12)의 P1b 포트에서는 제1 유압 실린더(11)의 C1b 포트로부터 오일을 흡입하는 구조가 제공된다.

마찬가지로 하부의 제2 구동장치(10)에 있어서, 제2 유압 펌프(22)의 P2a 포트는 제2 유압 실린더(21)의 C2a 포트로 오일을 공급하고, 제2 유압 펌프(22)의 P2b 포트에서는 제2 유압 실린더(21)의 C2b 포트로 오일을 흡입함으로써, 제1 유압 실린더(11) 및 제2 유압 실린더(21)는 이중화된 전기 유압 구동장치를 후진시킨다.

본 발명의 다른 실시예로, 두 펌프인 제1 유압 펌프(12) 및 제2 유압 펌프(22)의 회전 방향이 모두 상술한 회전 방향과 반대이면, 동일한 원리에 의해 제1 유압 실린더(11) 및 제2 유압 실린더(21)는 이중화된 전기 유압 구동장치를 전진시킬 수 있다.

여기서, 두 유압 펌프인 제1 유압 펌프(12) 및 제2 유압 펌프(22) 각각이 송출할 수 있는 최대 압력이 동일하다고 가정하면, 이중화된 전기 유압 구동장치의 최대 구동력은 개별적인 전기 유압 구동장치의 두 배가 된다.

[제2 유압 펌프(22)에 이상이 있는 경우 비상 안전 밸브(30)에 의한 제어]

도 3b를 참조하면, 제2 유압 펌프(22)에 이상이 있는 경우에는 비상 안전 밸브(30)가 하향 방향으로 별도의 제어기(미도시)에 의해 조작됨에 따라, 제1 유압 펌프(12)의 P1a 포트는 제1 방향 변환 밸브(31)에 의해 제1 유압 실린더(11)의 C1a 포트 및 제2 유압 실린더(21)의 C2a 포트와 연결되며, 제1 유압 펌프(12)의 P1b 포트는 제2 방향 변환 밸브(32)에 의해 제1 유압 실린더(11)의 C1b 포트 및 제2 유압 실린더(21)의 C2b 포트로 연결되고, 제2 유압 펌프(22)의 P2a 포트와 P2b 포트는 제3 방향 변환 밸브(33)와 제4 방향 변환 밸브(34)에 의해 차단된다.

아울러, 제3 방향 변환 밸브(33)는 제2 유압 실린더(21)의 C2a 포트를 제1 유압 실린더(11)의 C1a 포트와 연결하는 통로를 개방시키고, 제4 방향 변환 밸브(34)는 제2 유압 실린더(21)의 C2b 포트를 제1 유압 실린더(11)의 C1b 포트와 연결하는 통로를 개방시킨다.

이 조건에서는 제1 유압 펌프(12)만 회전하므로, 제1 유압 펌프(12)의 P1a 포트에서 제1 유압 실린더(11)의 C1a 포트와 제2 유압 실린더(21)의 C2a 포트로 오일이 공급되고, 제1 유압 펌프(12)의 P1b 포트에서 제1 유압 실린더(11)의 C1b 포트와 제2 유압 실린더(21)의 C2b 포트로부터 오일을 흡입함으로써, 제1 유압 실린더(11) 및 제2 유압 실린더(21)는 이중화된 전기 유압 구동장치를 후진시킨다.

한편, 제1 유압 펌프(12)의 회전 방향이 반대로 바뀌면 두 유압 실린더인 제1 유압 실린더(11) 및 제2 유압 실린더(21)는 동일한 원리로 이중화된 전기 유압 구동장치를 전진시킨다. 여기서, 제1 유압 펌프(12)가 송출할 수 있는 최대압력이 두 유압 실린더(11, 21)에 동일하게 작용하므로 이중화된 전기 유압 구동장치의 최대 구동력은 변함없이 개별적인 전기 유압 구동장치의 두 배가 된다.

그러나 제1 유압 펌프(12)의 유량이 두 유압 실린더인 제1 유압 실린더(11) 및 제2 유압 실린더(21)로 분배되므로 최대 구동속도는 정상적으로 두 구동장치(10, 20)가 개별적으로 제1 유압 펌프(12) 및 제2 유압 펌프(22)에 의해 작동하는 경우의 50%로 감소한다.

[제1 유압 펌프(12)에 이상이 있는 경우 비상 안전 밸브(30)에 의한 제어]

도 3c를 참조하면, 제1 유압 펌프(12)에 이상이 있는 경우, 비상 안전 밸브(30)는 상향 방향으로 별도의 제어기(미도시)에 의해 조작됨에 따라, 제1 유압 펌프(12)의 P1a 포트와 P1b 포트는 전진 방향으로의 통로가 제1 방향 변환 밸브(31)와 제2 방향 변환 밸브(32)에 의해 차단된다.

이와 함께, 제1 방향 변환 밸브(31)는 제1 유압 실린더(11)의 C1a 포트를 제2 유압 실린더(21)의 C2a 포트와 연결하는 통로를 개방시키고, 제2 방향 변환 밸브(32)는 제1 유압 실린더(11)의 C1b 포트를 제2 유압 실린더(21)의 C2b 포트와 연결하는 통로를 개방시킨다.

이러한 제1 방향 변환 밸브(31) 및 제2 방향 변환 밸브(32)의 기작과 동시에 제2 유압 펌프(22)의 P2a 포트는 제3 방향 변환 밸브(33)에 의해 제1 유압 실린더(11)의 C1a 포트 및 제2 유압 실린더(21)의 C2a 포트 로 연결되며, 제2 유압 펌프(22)의 P2b 포트는 제4 방향 변환 밸브(34)에 의해 제1 유압 실린더(11)의 C1b 포트 및 제2 유압 실린더(21)의 C2b 포트로 연결된다.

이러한 포트 간의 연결 상태에서 제2 유압 펌프(22)만 회전하므로, 제2 유압 펌프(22)의 P2a 포트에서, 제1 유압 실린더(11)의 C1a 포트와 제2 유압 실린더(21)의 C2a 포트로 오일을 공급하고, 제2 유압 펌프(22)의 P2b 포트에서, 제1 유압 실린더(11)의 C1b 포트와 제2 유압 실린더(21)의 C2b 포트로부터 오일을 흡입함으로써, 제1 유압 실린더(11) 및 제2 유압 실린더(21)는 이중화된 전기 유압 구동장치를 후진시킨다.

한편, 제2 유압 펌프(22)의 회전 방향이 반대로 바뀌면 두 유압 실린더인 제1 유압 실린더(11) 및 제2 유압 실린더(21)는 동일한 원리로 이중화된 전기 유압 구동장치를 전진시킨다. 여기서, 제2 유압 펌프(22)가 송출할 수 있는 최대압력이 두 유압 실린더(11, 21)에 동일하게 작용하므로 이중화된 전기 유압 구동장치의 최대 구동력은 변함없이 개별적인 전기 유압 구동장치의 두 배가 된다.

그러나 제2 유압 펌프(22)의 유량이 두 유압 실린더인 제1 유압 실린더(11) 및 제2 유압 실린더(21)로 분배되므로 최대 구동속도는 정상적으로 두 구동장치(10, 20)가 개별적으로 제1 유압 펌프(12) 및 제2 유압 펌프(22)에 의해 작동하는 경우의 50%로 감소한다. 즉, 이중화된 구동장치의 최대 구동력 및 최대 속도는 도 3b의 설명과 동일하게 나타난다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치에서의 비상 안전 밸브(30)의 기계적 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 보다 구체적으로, 도 4a는 비상 안전 밸브(30)의 중립 상태에서 P1a, P2a 포트가 형성된 단면(A-A')을 나타내는 도면이고, 도 4b는 중립 상태에서 C1a, C1b포트가 형성된 단면(B-B')을 나타내는 도면이며, 도 4c는 중립 상태에서 C2a, C2b 포트가 형성된 단면(C-C')을 나타내는 도면이다.

도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 비상 안전 밸브(30)는 제1 방향 변환 밸브(31), 제2 방향 변환 밸브(32), 제3 방향 변환 밸브(33) 및 제4 방향 변환 밸브(34)가 일체화된 형태에 해당한다.

즉, 비상 안전 밸브(30)는 회전 스풀(41), 밸브 하우징(42) 및 전동장치(43)를 포함할 수 있다. 또한, 비상 안전 밸브(30)는 덮개(44)를 포함할 수 있다.

여기서, 회전 스풀(41)은 도 4a의 왼쪽 도면에서 도시된 비상 안전 밸브(30)의 횡단면 방향(Section A-A')에서 총 4줄의 홈이 미리 설정된 원주 각도로 형성된 원통형의 구성요소이다. 다시 말해, 회전 스풀(41)은 외주면 상에 회전축 방향을 따라 간격을 두고 4줄의 홈이 형성되되, 4줄의 홈 각각은 미리 설정된 원주 각도만큼 형성되는 구성으로서, 원통형으로 구비될 수 있다.

밸브 하우징(42)은 회전 스풀(41)의 외주면을 감싸도록 형성되고, 회전 스풀(41)이 회전되는 회전축 방향을 기준으로 4줄의 홈 각각에 대응하는 위치마다 원주 방향을 따라 간격을 두고 배열되는 3개의 포트를 포함할 수 있다.

예시적으로, 밸브 하우징(42)은 원통형의 회전 스풀(41)의 외주면을 감싸고, 단면은 팔각면으로 형성될 수 있다. 또한, 도 4a의 위쪽 도면 또는 후술할 도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a를 참조하면, 비상 안전 밸브(30)의 횡단면(예를 들면, 도 4a에서 Section O-O'; 제1 방향 변환 밸브에 대응하는 단면)을 상부면과 하부면으로 구분하였을 때, 상부면과 하부면 각각에서 반경의 수평 방향(Vf)으로부터 원주 방향을 따라 45°간격으로 배열된 총 3개의 포트들이 종단면 방향(Section A-A'; 회전 스풀의 회전축 방향)을 따라 간격을 두고 4줄로 형성된다.

전동장치(43)는 회전 스풀(41)을 중립 상태 위치에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 소정의 각도만큼(이를테면 45°) 회전시키는 구성이다. 예시적으로, 전동장치(43)는 회전형 전자석이나 전기 모터일 수 있다.

덮개(44)는 도 4a 내지 4c에는 표시하지 않은 수동 레버, 밸브 하우징(42)과 회전 스풀(41)의 틈새를 통해 오일과 같은 유체가 외부 누출되는 것을 차단하기 위한 구성이다. 이러한 덮개(44)는 회전 스풀(41) 및 밸브 하우징(42) 각각이 내부와 외부를 형성하는 구성을 중심으로 전동장치(43)와는 반대편의 끝단에 형성될 수 있다.

회전 스풀(41)의 각 한 줄의 홈과, 밸브 하우징(42)의 3개의 포트를 통해 각 방향 변환 밸브(31, 32, 33, 34) 한 개가 구현될 수 있다. 즉, 4개의 방향 변환 밸브는 모두 이러한 구성들에 의해 구비될 수 있다. 이를 위해, 각 한 줄의 홈과 3개의 포트는 통로의 연결 및 차단이 가능하도록 동일한 단면상에 형성되는 것이 바람직하다.

도 4a는 회전 스풀(41)의 중립 상태 위치에서 P1a 포트, P1b 포트, P2a 포트 및 P2b 포트의 4개 펌프 포트들이 형성되는 면을 보여 주는 단면도(아래쪽)와, 제1 방향 변환 밸브(31)를 구성하는 홈의 단면도(위쪽)를 보여 주고, 도 4b는 C1a, C1b의 실린더 포트들이 형성되는 면이 표시되도록 회전시킨 단면도, 도 4c는 C2a, C2a의 포트들이 형성되는 면이 표시되도록 회전시킨 단면도를 보여 준다. 각 방향 변환 밸브들(31, 32, 33, 34)은 회전형 스풀(41)에 형성된 홈과 밸브 하우징(42)에 형성된 3개의 포트들이 배열된 형태에 따라서 앞에서 설명한 3가지 연결 조건을 형성하게 된다.

본 발명의 비상 안전 밸브(30)에 있어서, P1a 포트, P1b 포트, P2a 포트 및 P2b 포트의 4개 펌프 포트가 C1a 포트, C1b 포트, C2a 포트 및 C2b 포트의 4개 실린더 포트와 연결될 수 있다. 이에 따라, 2개씩 중복되는 C1a 포트, C1b 포트, C2a 포트 및 C2b 포트의 실린더 포트들이 밸브 하우징(42) 내부에서 서로 연결되도록 유로를 형성함으로써 총 8개의 연결 포트만 외부로 노출시킬 수 있다.

또는 P1a 포트, P1b 포트, P2a 포트 및 P2b 포트의 4개 펌프 포트와 두 개씩 중복되는 C1a 포트, C1b 포트, C2a 포트 및 C2b 포트의 4개 실린더 포트를 합친 12개 포트를 모두 외부로 노출시키고, 밸브 하우징(42) 외부에서 배관 작업을 통해 중복되는 C1a 포트, C1b 포트, C2a 포트 및 C2b 포트의 실린더 포트들을 연결할 수 있다.

한편, 도 4b와 도 4c는 2개씩 중복되는 C1a, C1b, C2a, C2b의 포트들이 밸브 하우징(42) 내부에서 서로 연결되도록 통로를 형성하는 것을 예시하고 있다.

도 5a 내지 도 5c는 도 4의 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치에서의 비상 안전 밸브(30) 중 제1 방향 변환 밸브의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 6a 내지 도 6c는 도 4의 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치에서의 비상 안전 밸브(30) 중 제2 방향 변환 밸브의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 7a 내지 도 7c는 도 4의 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치에서의 비상 안전 밸브(30) 중 제3 방향 변환 밸브의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 8a 내지 도 8c는 도 4의 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치에서의 비상 안전 밸브(30) 중 제4 방향 변환 밸브의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a를 참조하면, 비상 안전 밸브(30)에 형성된 제1 방향 변환 밸브(31), 제2 방향 변환 밸브(32), 제3 방향 변환 밸브(33), 제4 방향 변환 밸브(34)에 대해서 제1 유압 펌프(12)와 제2 유압 펌프(22)를 모두 사용하는 중립 상태가 이해될 수 있다. 또한, 도 5b, 도 6b, 도 7b 및 도 8b를 참조하면, 제2 유압 펌프(22)의 고장시 제1 유압 펌프(12)만 사용하도록 회전 스풀(41)을 시계 방향으로 45°회전시킨 상태가 이해될 수 있다. 또한, 도 5c, 도 6c, 도 7c 및 도 8c를 참조하면, 제1 유압 펌프(12)의 고장 시에 제2 유압 펌프만 사용하도록 회전 스풀(41)을 반시계 방향으로 45°회전시킨 상태가 이해될 수 있다. 참고로, 도 5a 내지 도 8c는 회전 스풀(41)과 밸브 하우징(42)의 회전축에 직교하는 단면을 이용하여 도시하고 있다.

도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 제1 방향 변환 밸브(31)는 중립 상태에서 P1a 포트를 C1a 포트와 연결하는 구조를 제공할 수 있다. 또한, 제1 방향 변환 밸브(31)는 회전 스풀(41)을 시계 방향 및 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라, P1a 포트를 C1a 포트 및 C2a 포트에 동시에 연결하는 구조를 제공할 수 있다. 또한, 제1 방향 변환 밸브(31)는 회전 스풀(41)을 시계 방향 및 반시계 방향 중 다른 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라, P1a 포트를 차단시키고, C1a 포트와 C2a 포트를 연결하는 구조를 제공할 수 있다.

예시적으로 도 5a에 도시된 바와 같이, 제1 방향 변환 밸브(31)에 있어서, 중립 상태에서는 제1 유압 펌프(12)의 P1a 포트가 제1 유압 실린더(11)의 C1a 포트와 연결된 구조이다(도 3a 참조). 도 5b에 도시된 바와 같이, 회전 스풀(41)을 시계 방향으로 45°회전시키면 제1 유압 펌프(12)의 P1a 포트는 제1 유압 실린더(11)의 C1a 포트와 제2 유압 실린더(21)의 C2a 포트에 동시에 연결된다(도 3b의 하향 방향 조작 참조). 반대로 도 5a의 중립 상태에서 도 5c에 도시된 바와 같이 회전 스풀(41)을 반시계 방향으로 45°회전시키면 제1 유압 펌프(12)의 P1a 포트는 차단되고 제1 유압 실린더(11)의 C1a 포트와 제2 유압 실린더(21)의 C2a 포트가 연결된다(도 3c의 상향 방향 조작 참조).

도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 제2 방향 변환 밸브(32)는 중립 상태에서 P1b 포트를 C1b 포트와 연결하는 구조를 제공할 수 있다. 또한, 제2 방향 변환 밸브(32)는 회전 스풀(41)을 시계 방향 및 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라, P1b 포트를 C1b 포트 및 C2b 포트에 동시에 연결하는 구조를 제공할 수 있다. 또한, 제2 방향 변환 밸브(32)는 회전 스풀(41)을 시계 방향 및 반시계 방향 중 다른 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라, P1b 포트를 차단시키고, C1b 포트와 C2b 포트를 연결하는 구조를 제공할 수 있다.

예시적으로 도 6a에 도시된 바와 같이, 제2 방향 변환 밸브(32)에 있어서, 중립 상태에서는 제1 유압 펌프(12)의 P1b 포트가 제1 유압 실린더(11)의 C1b 포트와 연결된 구조이다(도 3a 참조). 도 6b에 도시된 바와 같이, 회전 스풀(41)을 시계 방향으로 45°회전시키면 제1 유압 펌프(12)의 P1b 포트는 제1 유압 실린더(11)의 C1b 포트와 제2 유압 실린더(21)의 C2b 포트에 동시에 연결된다(도 3b의 하향 방향 조작 참조). 반대로 도 6a의 중립 상태에서 도 6c에 도시된 바와 같이 회전 스풀(41)을 반시계 방향으로 45°회전시키면 제1 유압 펌프(12)의 P1b 포트는 차단되고 제1 유압 실린더(11)의 C1b 포트와 제2 유압 실린더(21)의 C2b 포트가 연결된다(도 3c의 상향 방향 조작 참조).

도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 제3 방향 변환 밸브(33)는 중립 상태에서 P2a 포트를 C2a 포트와 연결하는 구조를 제공할 수 있다. 또한, 제3 방향 변환 밸브(33)는 회전 스풀(41)을 시계 방향 및 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라, P2a 포트를 차단시키고, C1a 포트와 C2a 포트를 연결하는 구조를 제공할 수 있다. 또한, 제3 방향 변환 밸브(33)는 회전 스풀(41)을 시계 방향 및 반시계 방향 중 다른 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라, P2a 포트를 C1a 포트 및 C2a 포트에 동시에 연결하는 구조를 제공할 수 있다.

예시적으로 도 7a에 도시된 바와 같이, 제3 방향 변환 밸브(33)에 있어서, 중립 상태에서는 제2 유압 펌프(22)의 P2a 포트가 제2 유압 실린더(21)의 C2a 포트와 연결된 구조이다(도 3a 참조). 도 7b에 도시된 바와 같이, 회전 스풀(41)을 시계 방향으로 45°회전시키면 제2 유압 펌프(22)의 P2a 포트는 차단되고 제1 유압 실린더(11)의 C1a 포트와 제2 유압 실린더(21)의 C2a 포트가 연결된다(도 3b의 하향 방향 조작 참조). 반대로 도 7a의 중립 상태에서 도 7c에 도시된 바와 같이 회전 스풀(41)을 반시계 방향으로 45°회전시키면 제2 유압 펌프(22)의 P2a 포트는 제1 유압 실린더(11)의 C1a 포트와 제2 유압 실린더(21)의 C2a 포트에 동시에 연결된다(도 3c의 상향 방향 조작 참조).

도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 제4 방향 변환 밸브(34)는 중립 상태에서 P2b 포트를 C2b 포트와 연결하는 구조를 제공할 수 있다. 또한, 제4 방향 변환 밸브(34)는 회전 스풀(41)을 시계 방향 및 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라 P2b 포트를 차단시키고, C1b 포트와 C2b 포트를 연결하는 구조를 제공할 수 있다. 또한, 제4 방향 변환 밸브(34)는 회전 스풀(41)을 시계 방향 및 반시계 방향 중 다른 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라 P2b 포트를 C1b 포트 및 C2b 포트에 동시에 연결하는 구조를 제공할 수 있다.

예시적으로 도 8a에 도시된 바와 같이, 제4 방향 변환 밸브(34)에 있어서, 중립 상태에서는 제2 유압 펌프(22)의 P2b 포트가 제2 유압 실린더(21)의 C2b 포트와 연결된 구조이다(도 3a 참조). 도 8b에 도시된 바와 같이, 회전 스풀(41)을 시계 방향으로 45°회전시키면 제2 유압 펌프(22)의 P2b 포트는 차단되고 제1 유압 실린더(11)의 C1b 포트와 제2 유압 실린더(21)의 C2b 포트가 연결된다(도 3b의 하향 방향 조작 참조), 반대로 도 8a의 중립 상태에서 도 8c에 도시된 바와 같이 회전 스풀(41)을 반시계 방향으로 45°회전시키면 제2 유압 펌프(22)의 P2b 포트는 제1 유압 실린더(11)의 C1b 포트와 제2 유압 실린더(21)의 C2b 포트에 동시에 연결된다(도 3c의 상향 방향 조작 참조).

또한, 이러한 도 5a 내지 도 8c에 도시된 실시예는, 좌우 대칭, 상하 대칭, 또는 소정의 각도만큼 회전된 형태로 변형된 실시예를 포함하는 넓은 개념의 실시예로 이해함이 바람직하다. 예를 들어, 시계 방향으로의 회전은 시계 방향 및 반시계 방향 중 어느 한 방향으로의 회전으로 넓게 이해함이 바람직하고, 반시계 방향으로의 회전은 시계 방향 및 반시계 방향 중 다른 방향(나머지 방향)으로의 회전으로 넓게 이해함이 바람직하다.

한편, 전술한 바와 같이, 회전 스풀(41)의 외주면 상에 형성된 4줄의 홈 중 1줄과, 밸브 하우징(42)에서 한 줄의 홈과 통로를 형성하도록 4줄의 홈 중 1줄과 동일한 단면상에 형성되는 3개의 포트가, 제1 내지 제4 방향 변환 밸브(31, 32, 33, 34) 중 하나를 형성할 수 있다.

이때 도 5a 내지 도 8c를 참조하면, 제1 내지 제4 방향 변환 밸브 중 하나와 관련하여, 3개의 포트는 원주 방향을 따라 45도의 원주 각도만큼 간격을 두고 형성될 수 있다. 또한, 4줄의 홈 중 1줄은, 3개의 포트와 동시에 연결 가능하도록 90도의 원주 각도 범위만큼 형성되는 제1 홈 및 제1 홈과 대칭으로 형성되는 제2 홈을 포함할 수 있다. 또한, 회전 스풀(41)에는 제1 홈과 제2 홈을 연결하도록 회전 스풀을 가로지르는 관통구가 형성될 수 있다. 제 1홈과 제 2 홈이 대칭을 이루게 하고 상기 관통구를 통해 제 1홈과 제 2 홈의 압력을 동일하게 만듦으로써 상기 회전 스풀을 편심시키는 힘이 발생하지 않도록 방지하여 회전 스풀에 작용하는 마찰력을 경감시킬 수 있다.

구체적인 예로 도 5a를 참조하면, 제1 방향 변환 밸브(31)는, 중립 상태를 단면 상에서 보았을 때, 제1 홈이 9시 내지 12시 각도 범위만큼 형성되고, 제2 홈이 3시 내지 6시 각도 범위만큼 형성되며, 3개의 포트는 각각 10시반, 12시, 및 1시반의 위치에 마련되는 C1a 포트, P1a 포트, 및 C2a 포트일 수 있다.

또한, 구체적인 예로 도 6a를 참조하면, 제2 방향 변환 밸브(32)는, 중립 상태를 단면 상에서 보았을 때, 제1 홈이 9시 내지 12시 각도 범위만큼 형성되고, 제2 홈이 3시 내지 6시 각도 범위만큼 형성되며, 3개의 포트는 각각 5시반, 6시, 및 7시반의 위치에 마련되는 C1b 포트, P1b 포트, 및 C2b 포트일 수 있다.

또한, 구체적인 예로 도 7a를 참조하면, 제3 방향 변환 밸브(33)는, 중립 상태를 단면 상에서 보았을 때, 제1 홈이 12시 내지 3시 각도 범위만큼 형성되고, 제2 홈이 6시 내지 9시 각도 범위만큼 형성되며, 3개의 포트는 각각 10시반, 12시, 및 1시반의 위치에 마련되는 C1a 포트, P1a 포트, 및 C2a 포트일 수 있다.

또한, 구체적인 예로 도 8a를 참조하면, 제4 방향 변환 밸브(34)는, 중립 상태를 단면 상에서 보았을 때, 제1 홈이 12시 내지 3시 각도 범위만큼 형성되고, 제2 홈이 6시 내지 9시 각도 범위만큼 형성되며, 3개의 포트는 각각 5시반, 6시, 및 7시반의 위치에 마련되는 C1b 포트, P1b 포트, 및 C2b 포트일 수 있다.

즉, 제1 내지 제4 변환 밸브(31, 32, 33, 34)는 상기와 같은 구조를 통해 중립시, 일괄적으로 45도 시계 방향으로 회전시, 및 일괄적으로 45도 반시계 방향으로 회전시의 각각의 동작(정상 상태의 동작, 제2 유압 펌프가 이상 상태인 경우의 동작, 및 제1 유압 펌프가 이상 상태인 경우의 동작)이 구현될 수 있다.

한편, 본원은 본 발명의 실시예에 따른 비상 안전 밸브를 포함하는 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치 또한 제공할 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

11: 제1 유압실린더
12: 제1 유압 펌프
13: 제1 서보 모터
14a, 14b: 제1 배관
15a, 15b: 제1 첵 밸브
16; 제1 축압기
17a, 17b; 제1 릴리프 밸브
18: 제1 비상 안전 밸브
21: 제1 유압실린더
22: 제2 유압 펌프
23: 제2 서보 모터
24a, 24b: 제2 배관
25a, 25b: 제2 첵 밸브
26; 제2 축압기
27a, 27b; 제2 릴리프 밸브
28: 제2 비상 안전 밸브
30: 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치에서의 비상 안전 밸브
31: 제1 방향 변환 밸브
32: 제2 방향 변환 밸브
33: 제3 방향 변환 밸브
34: 제4 방향 변환 밸브
41: 회전 스풀
42: 밸브 하우징
43: 전동장치
44: 덮개
P1a, P1b, P2a, P2b: 펌프 포트
C1a, C1b, C2a, C2b: 실린더 포트

Claims (12)

1. 일측으로는 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프에 형성되는 펌프 포트에 해당하는 P1a 포트, P1b 포트, P2a 포트 및 P2b 포트와 연결되며, 다른 일측으로는 제1 유압 실린더 및 제2 유압 실린더에 형성되는 실린더 포트에 해당하는 C1a 포트, C1b 포트, C2a 포트 및 C2b 포트와 연결되어 작동 위치 선택에 따라 상기 펌프 포트와 상기 실린더 포트 간의 유로 연결 및 차단을 수행하는 비상 안전 밸브로서,
   상기 P1a 포트를 상기 C1a 포트로 연결시키거나, 상기 C1a 포트 및 상기 C2a 포트로 연결시키거나, 또는 상기 P1a 포트를 차단하고 상기 C1a 포트와 상기 C2a 포트를 연결시키는 제1 방향 변환 밸브;
   상기 P1b 포트를 상기 C1b 포트로 연결시키거나, 상기 C1b 포트 및 상기 C2b 포트로 연결시키거나, 또는 상기 P1b 포트를 차단하고 상기 C1b 포트와 상기 C2b 포트를 연결시키는 제2 방향 변환 밸브;
   상기 P2a 포트를 상기 C2a 포트로 연결시키거나, 상기 C1a 포트 및 상기 C2a 포트로 연결시키거나, 또는 상기 P2a 포트를 차단하고 상기 C1a 포트와 상기 C2a 포트를 연결시키는 제3 방향 변환 밸브; 및
   상기 P2b 포트를 상기 C2b 포트로 연결시키거나, 상기 C1b 포트 및 상기 C2b 포트로 연결시키거나, 또는 상기 P2b 포트를 차단하고 상기 C1b 포트와 상기 C2b 포트를 연결시키는 제4 방향 변환 밸브를 포함하되,
   상기 제1 내지 상기 제4 방향 변환 밸브는 회전 스풀, 밸브 하우징, 및 전동장치에 의해 일체화된 형태로 구비되는 것이고,
   상기 회전 스풀은 외주면 상에 회전축 방향을 따라 간격을 두고 4줄의 홈이 형성되되, 상기 4줄의 홈 각각은 미리 설정된 원주 각도만큼 형성되는 원통형이며, 상기 밸브 하우징은 상기 회전 스풀의 외주면을 감싸도록 형성되고, 상기 회전축 방향을 기준으로 상기 4줄의 홈 각각에 대응하는 위치마다 원주 방향을 따라 간격을 두고 배열되는 3개의 포트를 포함하는 것이고, 상기 전동 장치는 상기 회전 스풀을 중립 상태 위치에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 것이며,
   상기 4줄의 홈 중 1줄과, 상기 밸브 하우징에서 상기 1줄의 홈과 통로를 형성하도록 상기 4줄의 홈 중 1줄과 동일한 단면상에 형성되는 3개의 포트가, 상기 제1 내지 제4 방향 변환 밸브 중 하나를 형성하는 것이고,
   상기 3개의 포트는 원주 방향을 따라 45도의 원주 각도만큼 간격을 두고 형성되고, 상기 4줄의 홈 중 1줄은, 상기 3개의 포트와 동시에 연결 가능하도록 90도의 원주 각도 범위만큼 형성되는 제1 홈 및 상기 제1 홈과 대칭으로 형성되는 제2 홈을 포함하며, 상기 회전 스풀에는 상기 제1 홈과 상기 제2 홈을 연결하도록 상기 회전 스풀을 가로지르는 관통구가 형성되는 것인 비상 안전 밸브.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 방향 변환 밸브 및 상기 제2 방향 변환 밸브는 제1 구동장치에 형성되며,
   상기 제3 방향 변환 밸브 및 상기 제4 방향 변환 밸브는 제2 구동장치에 형성되는 비상 안전 밸브.
4. 제1항에 있어서,
   상기 작동 위치 선택시 제1 및 제2 유압 펌프 모두 정상 상태인 경우,
   상기 P1a 포트는 상기 제1 방향 변환 밸브에 의해 상기 C1a 포트와 연결되고, 상기 P1b 포트는 상기 제2 방향 변환 밸브에 의해 상기 C1b 포트와 연결되며,
   상기 P2a 포트는 상기 제3 방향 변환 밸브에 의해 상기 C2a 포트와 연결되고, 상기 P2b 포트는 상기 제4 방향 변환 밸브에 의해 상기 C2b 포트와 연결되는 것을 특징으로 하는 비상 안전 밸브.
5. 제1항에 있어서,
   상기 작동 위치 선택시 제2 유압 펌프가 이상 상태인 경우,
   상기 P1a 포트는 상기 제1 방향 변환 밸브에 의해 상기 C1a 포트 및 상기 C2a 포트와 연결되며, 상기 P1b 포트는 상기 제2 방향 변환 밸브에 의해 상기 C1b 포트 및 상기 C2b 포트로 연결되고, 상기 P2a 포트와 상기 P2b 포트 각각은 상기 제3 방향 변환 밸브와 상기 제4 방향 변환 밸브에 의해 개별적으로 차단되며,
   상기 제3 방향 변환 밸브는 상기 C2a 포트를 상기 C1a 포트와 연결하는 통로를 개방시키고, 상기 제4 방향 변환 밸브는 상기 C2b 포트를 상기 C1b 포트와 연결하는 통로를 개방시키는 것을 특징으로 하는 비상 안전 밸브.
6. 제1항에 있어서,
   상기 작동 위치 선택시 제1 유압 펌프가 이상 상태인 경우,
   상기 P2a 포트는 상기 제3 방향 변환 밸브에 의해 상기 C1a 포트 및 상기 C2a 포트와 연결되며, 상기 P2b 포트는 상기 제4 방향 변환 밸브에 의해 상기 C1b 포트 및 상기 C2b 포트로 연결되고, 상기 P1a 포트와 상기 P1b 포트 각각은 상기 제1 방향 변환 밸브와 상기 제2 방향 변환 밸브에 의해 개별적으로 차단되며,
   상기 제1 방향 변환 밸브는 상기 C1a 포트를 상기 C2a 포트와 연결하는 통로를 개방시키고, 상기 제2 방향 변환 밸브는 상기 C1b 포트를 상기 C2b 포트와 연결하는 통로를 개방시키는 것을 특징으로 하는 비상 안전 밸브.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 방향 변환 밸브는,
   중립 상태에서 상기 P1a 포트를 상기 C1a 포트와 연결하는 구조를 제공하며,
   상기 회전 스풀을 시계 방향 및 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라, 상기 P1a 포트를 상기 C1a 포트 및 상기 C2a 포트에 동시에 연결하는 구조를 제공하며,
   상기 회전 스풀을 시계 방향 및 반시계 방향 중 다른 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라, 상기 P1a 포트를 차단시키고, 상기 C1a 포트와 상기 C2a 포트를 연결하는 구조를 제공하고,
   상기 제2 방향 변환 밸브는,
   중립 상태에서 상기 P1b 포트를 상기 C1b 포트와 연결하는 구조를 제공하며,
   상기 회전 스풀을 시계 방향 및 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라, 상기 P1b 포트를 상기 C1b 포트 및 상기 C2b 포트에 동시에 연결하는 구조를 제공하며,
   상기 회전 스풀을 시계 방향 및 반시계 방향 중 다른 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라, 상기 P1b 포트를 차단시키고, 상기 C1b 포트와 상기 C2b 포트를 연결하는 구조를 제공하고,
   상기 제3 방향 변환 밸브는,
   중립 상태에서 상기 P2a 포트를 상기 C2a 포트와 연결하는 구조를 제공하며,
   상기 회전 스풀을 시계 방향 및 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라, 상기 P2a 포트를 차단시키고, 상기 C1a 포트와 상기 C2a 포트를 연결하는 구조를 제공하며,
   상기 회전 스풀을 시계 방향 및 반시계 방향 중 다른 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라, 상기 P2a 포트를 상기 C1a 포트 및 상기 C2a 포트에 동시에 연결하는 구조를 제공하고,
   상기 제4 방향 변환 밸브는,
   중립 상태에서 상기 P2b 포트를 상기 C2b 포트와 연결하는 구조를 제공하며,
   상기 회전 스풀을 시계 방향 및 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라 상기 P2b 포트를 차단시키고, 상기 C1b 포트와 상기 C2b 포트를 연결하는 구조를 제공하며,
   상기 회전 스풀을 시계 방향 및 반시계 방향 중 다른 방향으로 소정의 각도만큼 회전함에 따라 상기 P2b 포트를 상기 C1b 포트 및 상기 C2b 포트에 동시에 연결하는 구조를 제공하는 것을 특징으로 하는 비상 안전 밸브.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향 변환 밸브는, 중립 상태를 단면 상에서 보았을 때,
    제1 홈이 9시 내지 12시 각도 범위만큼 형성되고,
    제2 홈이 3시 내지 6시 각도 범위만큼 형성되며,
    3개의 포트는 각각 10시반, 12시, 및 1시반의 위치에 마련되는 C1a 포트, P1a 포트, 및 C2a 포트이고,
    상기 제2 방향 변환 밸브는, 중립 상태를 단면 상에서 보았을 때,
    제1 홈이 9시 내지 12시 각도 범위만큼 형성되고,
    제2 홈이 3시 내지 6시 각도 범위만큼 형성되며,
    3개의 포트는 각각 5시반, 6시, 및 7시반의 위치에 마련되는 C1b 포트, P1b 포트, 및 C2b 포트이고,
    상기 제3 방향 변환 밸브는, 중립 상태를 단면 상에서 보았을 때,
    제1 홈이 12시 내지 3시 각도 범위만큼 형성되고,
    제2 홈이 6시 내지 9시 각도 범위만큼 형성되며,
    3개의 포트는 각각 10시반, 12시, 및 1시반의 위치에 마련되는 C1a 포트, P1a 포트, 및 C2a 포트이고,
    상기 제4 방향 변환 밸브는, 중립 상태를 단면 상에서 보았을 때,
    제1 홈이 12시 내지 3시 각도 범위만큼 형성되고,
    제2 홈이 6시 내지 9시 각도 범위만큼 형성되며,
    3개의 포트는 각각 5시반, 6시, 및 7시반의 위치에 마련되는 C1b 포트, P1b 포트, 및 C2b 포트인 것인, 비상 안전 밸브.
12. 제1항에 따른 비상 안전 밸브를 포함하는 펌프 속도 제어형 이중화된 전기 유압 구동장치.

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