KR101763280B1 - 건설기계용 유량 제어밸브 - Google Patents

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Abstract

스풀 내부의 유량제어스풀에 의해 유압 액츄에이터에 공급되는 유량을 일정하게 제어하는 건설기계용 유량 제어밸브를 개시한다.
본 발명에 따른 건설기계용 유량 제어밸브는, 펌프통로와 연통되는 공급통로와 액츄에이터에 연결되는 액츄에이터 포트가 형성되는 밸브바디와, 밸브바디에 내설되는 스풀을 포함하는 건설기계용 유량 제어밸브에 있어서,
절환시 공급통로를 통해 유입되는 작동유 량이 설정된 유량보다 많을 경우, 스풀 내에서 절환되어 일측 액츄에이터 포트로 연결되는 통로의 단면적을 가변 제어하는 유량제어스풀과,
공급통로에 연통되도록 스풀에 형성되는 제1통로와,
일측 액츄에이터 포트에 연통되도록 스풀에 형성되며, 유량제어스풀의 절환에 따라 통로의 단면적이 가변되는 제2통로와,
제1,2통로에 각각 연통되도록 유량제어스풀에 형성된 제1,2유량제어통로에 연통되는 제3통로와,
제1유량제어통로와 압력실을 연통시키도록 유량제어스풀에 형성되는 제1신호압 통로와,
제3통로와 배압실을 연통시키도록 유량제어스풀에 형성되는 제2신호압 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 제어밸브를 제공한다.

Description

건설기계용 유량 제어밸브{FLOW CONTROL VALVE FOR CONSTRUCTION MACHINE}
본 발명은 굴삭기 등에 장착되는 유압실린더와 같은 유압 액츄에이터에 공급되는 유량을 제어하는 건설기계용 유량 제어밸브에 관한 것으로, 특히 유압펌프로부터 액츄에이터에 공급되는 유량을 제어할 경우, 컨트롤밸브(MCV)의 스풀(spool) 내부에서 제어함에 따라 유량제어밸브 장착을 위한 별도의 공간이 불필요한 유량 제어밸브에 관한 것이다.
도 1에 도시된 종래 기술에 의한 건설기계용 유량 제어밸브는,
유압펌프(미도시됨)로부터 작동유가 공급되는 펌프통로(pump passage)(1)와, 펌프통로(1)에 병렬연결되는 공급통로(supply passage)(2)와, 유압실린더 등의 액츄에이터(미도시됨)에 연결되는 액츄에이터 포트(3,4)가 형성되는 밸브바디(valve body)(5)와,
밸브바디(5)에 절환가능하게 내설되며, 파일럿 신호압의 공급으로 절환시 공급통로(2)와 액츄에이터 포트(3,4)를 연통시켜, 유압펌프로부터의 작동유를 일측 액츄에이터 포트(3)를 통해 액츄에이터(일 예로서 붐실린더 등을 말함)에 공급하고, 동시에 액츄에이터로부터 귀환되는 작동유를 타측 액츄에이터 포트(4)와 탱크통로(6)를 통하여 유압탱크로 리턴시키는 스풀(spool)(7)을 포함한다.
도면상 미 설명부호 10은 액츄에이터에 공급되는 작동유 압력이 설정값을 초과할 경우 작동유 일부를 탱크통로(6)를 통하여 유압탱크로 리턴시키는 릴리프밸브이다.
전술한 바와 같이 구성되는 유량 제어밸브에서, 밸브바디(5)의 우측 신호압포트에 파일럿 신호압이 공급되어 스풀(7)을 도면상, 좌측 방향으로 절환시킬 경우, 유압펌프로부터의 작동유는 펌프통로(1) - 공급통로(2) - 스풀(7)의 노치(notch)(8) - 일측 액츄에이터 포트(3)를 차례로 경유하여 액츄에이터에 공급되므로, 액츄에이터를 구동시킨다.
이와 동시에, 액츄에이터로부터의 귀환유는 타측 액츄에이터 포트(4) - 스풀(7)의 노치(9) - 탱크통로(6)를 차례로 경유하여 유압탱크로 리턴된다.
전술한 바와 같은 종래 기술의 유량 제어밸브에서는, 스풀(7)의 절환으로 인해 유압펌프로부터의 작동유를 펌프통로(1) - 공급통로(2) - 액츄에이터 포트(3)를 차례로 통과시켜 액츄에이터에 공급되도록 유량을 제어할 경우, 유압펌프 및 액츄에이터에 발생되는 압력과, 유압펌프의 공급유량 변화에 따라, 스풀(7)의 노치(8)를 경유하여 액츄에이터에 공급되는 유량이 상이하게 되는 문제점을 갖는다.
본 발명의 실시예는, 스풀 절환에 따라 펌프통로로부터 액츄에이터에 공급되는 유량을 제어할 경우, 유압펌프 및 액츄에이터에 발생되는 압력과, 유압펌프의 공급유량 변화에 무관하게 유량을 일정하게 제어할 수 있도록 한 건설기계용 유량 제어밸브와 관련된다.
본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브는,
유압펌프로부터 작동유가 공급되는 펌프통로와 연통되는 공급통로와, 액츄에이터에 연결되는 액츄에이터 포트가 형성되는 밸브바디와,
밸브바디에 절환가능하게 내설되며, 절환시 공급통로와 액츄에이터 포트를 연통시켜, 유압펌프로부터의 작동유를 일측 액츄에이터 포트를 통해 액츄에이터에 공급하고, 액츄에이터로부터의 귀환유를 타측 액츄에이터 포트를 통해 탱크통로로 리턴시키는 스풀을 포함하는 건설기계용 유량 제어밸브에 있어서,
절환시 공급통로를 통해 유입되는 작동유 량이 설정된 유량보다 많을 경우, 스풀 내에서 절환되어 일측 액츄에이터 포트로 연결되는 통로의 단면적을 가변 제어하는 유량제어스풀과,
공급통로에 연통되도록 스풀에 형성되는 제1통로와,
일측 액츄에이터 포트에 연통되도록 스풀에 형성되며, 유량제어스풀의 절환에 따라 통로의 단면적이 가변되는 제2통로와,
제1통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제1유량제어통로와,
제2통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제2유량제어통로와,
제1,2유량제어통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제3통로와,
제1유량제어통로와 압력실을 연통시키도록 유량제어스풀에 형성되는 제1신호압 통로와,
제3통로와 배압실을 연통시키도록 유량제어스풀에 형성되는 제2신호압 통로를 포함한다.
본 발명의 제2실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브는,
유압펌프로부터 작동유가 공급되는 펌프통로와 연통되는 공급통로와, 액츄에이터에 연결되는 액츄에이터 포트가 형성되는 밸브바디와,
밸브바디에 절환가능하게 내설되며, 절환시 공급통로와 액츄에이터 포트를 연통시켜, 유압펌프로부터의 작동유를 일측 액츄에이터 포트를 통해 액츄에이터에 공급하고, 액츄에이터로부터의 귀환유를 타측 액츄에이터 포트를 통해 탱크통로로 리턴시키는 스풀을 포함하는 건설기계용 유량 제어밸브에 있어서,
절환시 공급통로를 통해 유입되는 작동유 량이 설정된 유량보다 많을 경우, 스풀 내에서 절환되어 일측 액츄에이터 포트로 연결되는 통로의 단면적을 가변 제어하는 유량제어스풀과,
공급통로에 연통되도록 스풀에 형성되는 제1통로와,
일측 액츄에이터 포트에 연통되도록 스풀에 형성되며, 유량제어스풀의 절환에 따라 통로의 단면적이 가변되는 제2통로와,
제1통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제1유량제어통로와,
제2통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제2유량제어통로와,
제1,2유량제어통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제3통로와,
유량제어스풀을 절환시키기 위해 신호압을 압력실에 공급할 수 있도록, 스풀에 형성되어 공급통로와 압력실을 연통시키는 제3신호압 통로와,
제3통로와 배압실을 연통시키도록 유량제어스풀에 형성되는 제4신호압 통로를 포함한다.
본 발명의 제3실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브는,
유압펌프로부터 작동유가 공급되는 펌프통로와 연통되는 공급통로와, 액츄에이터에 연결되는 액츄에이터 포트가 형성되는 밸브바디와,
밸브바디에 절환가능하게 내설되며, 절환시 공급통로와 액츄에이터 포트를 연통시켜, 유압펌프로부터의 작동유를 일측 액츄에이터 포트를 통해 액츄에이터에 공급하고, 액츄에이터로부터의 귀환유를 타측 액츄에이터 포트를 통해 탱크통로로 리턴시키는 스풀을 포함하는 건설기계용 유량 제어밸브에 있어서,
절환시 공급통로를 통해 유입되는 작동유의 압력이 설정된 압력보다 높을 경우, 스풀 내에서 절환되어 일측 액츄에이터 포트로 연결되는 통로의 단면적을 설정값으로 고정시키는 유량제어스풀과,
공급통로에 연통되도록 스풀에 형성되는 제1통로와,
일측 액츄에이터 포트에 연통되도록 스풀에 형성되며, 유량제어스풀의 절환에 따라 통로의 단면적이 가변되는 제2통로와,
제1통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제1유량제어통로와,
제2통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제2유량제어통로와,
제1,2유량제어통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제3통로를 포함한다.
본 발명의 제4실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브는,
유압펌프로부터 작동유가 공급되는 펌프통로와 연통되는 공급통로와, 액츄에이터에 연결되는 액츄에이터 포트가 형성되는 밸브바디와,
밸브바디에 절환가능하게 내설되며, 절환시 공급통로와 액츄에이터 포트를 연통시켜, 유압펌프로부터의 작동유를 일측 액츄에이터 포트를 통해 액츄에이터에 공급하고, 액츄에이터로부터의 귀환유를 타측 액츄에이터 포트를 통해 탱크통로로 리턴시키는 스풀을 포함하는 건설기계용 유량 제어밸브에 있어서,
절환시 공급통로를 통해 유입되는 작동유의 압력이 설정된 압력보다 높을 경우, 스풀 내에서 절환되어 일측 액츄에이터 포트로 연결되는 통로의 단면적을 설정값으로 고정시키는 유량제어스풀과,
공급통로에 연통되도록 스풀에 형성되는 제1통로와,
일측 액츄에이터 포트에 연통되도록 스풀에 형성되며, 유량제어스풀의 절환에 따라 통로의 단면적이 가변되는 제2통로와,
제1통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제1유량제어통로와,
제2통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제2유량제어통로와,
제1,2유량제어통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제3통로와,
펌프통로를 통해 공급되는 작동유 압력을 유량제어스풀을 절환시키는 신호압으로서 압력실에 공급할 수 있도록, 스풀에 형성되어 공급통로와 압력실을 연통시키는 신호압 통로를 포함한다.
더욱 바람직한 실시예에 의하면, 전술한 제3통로에 유입되는 작동유 압력이 상승되어 유량제어스풀의 절환으로 인해 제2통로가 막힐 경우, 공급통로를 통해 유입되는 작동유를 일측 액츄에이터 포트로 공급하도록 스풀에 형성되는 작동유 이동통로를 포함한다.
전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브는 아래와 같은 이점을 갖는다.
스풀 절환에 따라 펌프통로 및 스풀을 통해 액츄에이터 포트로 공급되는 유량을 일정하게 제어할 경우, 별도의 유량제어밸브 장착공간이 불필요하므로 컨트롤밸브를 제작하는 원가비용을 절감할 수 있다.
또한, 스풀 절환에 따라 펌프통로부터 액츄에이터에 공급되는 유량을 제어할 경우, 유압펌프 및 액츄에이터에 발생되는 압력과, 유압펌프의 공급유량 변화에 무관하게 유량을 일정하게 제어할 수 있어 장비에 대한 신뢰성을 갖는다.
도 1은 종래 기술에 의한 건설기계용 유량 제어밸브의 개략적인 단면도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브의 개략적인 단면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브의 요부발췌단면도,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브의 요부발췌단면도,
도 5는 본 발명의 제3실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브의 개략적인 단면도,
도 6은 본 발명의 제3실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브의 요부발췌단면도,
도 7는 본 발명의 제4실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브의 요부발췌단면도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 참조부호의 설명〉
1; 펌프통로 2; 공급통로
3,4; 액츄에이터 포트(actuator port) 5; 밸브바디
6; 탱크통로 7; 스풀(spool)
11; 유량제어스풀(flow control spool) 12; 제1통로
13; 제2통로 14; 제1유량제어통로
15; 제2유량제어통로 16; 제3통로
17; 압력실 18; 제1신호압 통로
19; 배압실 20; 제2신호압 통로
21; 밸브스프링 23; 제3신호압 통로
25; 제4신호압 통로 26; 작동유 이동통로
27; 신호압 통로
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 않는 것이다.
도 2 및 도 3에 도시된 본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브는,
유압펌프(미도시됨)로부터 작동유가 공급되는 펌프통로(1)와, 펌프통로(1)에 병렬연결되는 공급통로(2)와, 붐실린더 등의 액츄에이터(미도시됨)에 연결되는 액츄에이터 포트(3,4)가 형성되는 밸브바디(5)와,
밸브바디(5)에 절환가능하게 내설되며, 파일럿 신호압의 공급으로 절환시 공급통로(2)와 액츄에이터 포트(3,4)를 연통시켜, 유압펌프로부터의 작동유를 일측 액츄에이터 포트(3)를 통해 액츄에이터에 공급하고, 액츄에이터로부터의 귀환유를 타측 액츄에이터 포트(actuator port)(4)를 통해 탱크통로(6)로 리턴시키는 스풀(spool)(7)을 포함하는 건설기계용 유량 제어밸브에 있어서,
절환시 공급통로(2)를 통해 유입되는 작동유 량이 설정된 유량보다 많을 경우, 스풀(7) 내에서 절환되어 일측 액츄에이터 포트(3)로 연결되는 통로의 단면적을 가변 제어할 수 있도록, 스풀(7) 내에 밸브스프링(21)에 의해 탄력설치되는 유량제어스풀(flow control spool)(11)와,
공급통로(2)에 연통되도록 스풀(7)에 형성되는 제1통로(12)와,
일측 액츄에이터 포트(3)에 연통되도록 스풀(7)에 형성되며, 유량제어스풀(11)의 절환에 따라 통로의 단면적이 가변되는 제2통로(13)와,
제1통로(12)에 연통되도록 유량제어스풀(11)에 형성되는 제1유량제어통로(14)와,
제2통로(13)에 연통되도록 유량제어스풀(11)에 형성되는 제2유량제어통로(15)와,
제1,2유량제어통로(14,15)에 각각 연통되도록 유량제어스풀(11)에 형성되는 제3통로(16)와,
제1유량제어통로(14)와 압력실(pressure chamber)(17)을 연통시키도록 유량제어스풀(11)에 형성되는 제1신호압 통로(18)(slot으로 형성됨)와,
제3통로(16)와 배압실(back pressure chamber)(19)을 연통시키도록 유량제어스풀(11)에 형성되는 제2신호압 통로(20)를 포함한다.
도면중 미 설명부호 22는 압력실(17)과 제3통로(16)를 격리시키는 블록이다.
이하에서, 본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브의 작동을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3에서와 같이, 전술한 밸브바디(5)의 우측 신호압포트에 파일럿 신호압이 공급되어 스풀(7)을 도면상, 좌측 방향으로 절환시킬 경우, 유압펌프로부터의 작동유는 펌프통로(1) - 공급통로(2) - 일측 액츄에이터 포트(3)를 차례로 경유하여 액츄에이터에 공급되므로, 액츄에이터를 구동시킨다.
이와 동시에, 액츄에이터로부터의 귀환유는 타측 액츄에이터 포트(4) - 스풀(7)의 노치(9) - 탱크통로(7)를 차례로 경유하여 유압탱크로 리턴된다.
전술한 바와 같이 스풀(7)이 도면상, 좌측 방향으로 절환될 경우, 공급통로(2)에 공급된 작동유는 스풀(7)의 제1통로(12) - 유량제어스풀(11)의 제1유량제어통로(14) - 유량제어스풀(11)의 제3통로(16) - 유량제어스풀(11)의 제2유량통로(15) - 스풀(7)의 제2통로(13)를 차례로 경유하여 일측 액츄에이터 포트(3)로 공급된다.
전술한 제3통로(16)에 공급되는 작동유 량이 설정된 유량을 초과하여 공급될 경우, 유량제어스풀(11)에 형성된 제1신호압 통로(18)를 따라 압력실(17)에 공급되는 작동유의 압력이 상승된다.
이때, 압력실(17)의 압력이, 밸브스프링(21)의 탄성력과 배압실(19)에 형성되는 압력을 더한 압력보다 상대적으로 높을 경우, 유량제어스풀(11)은 도면상, 우측 방향으로 절환된다. 이때 유량제어스풀(11)의 절환에 의해 제2통로(13)의 단면적을 줄이게 된다.
이와 같이 유량제어스풀(11)의 절환으로 인해 제2통로(13)의 단면적이 줄어들도록 전환되므로 일측 액츄에이터 포트(3)로 통과되는 작동유 량이 감소된다.
따라서 제3통로(16)의 압력이 상승하게 되므로, 제3통로(16)의 작동유 일부는 유량제어스풀(11)에 형성된 제2신호압 통로(20)를 통해 배압실(19)로 이동된다. 이때 밸브스프링(21)의 탄성복원력과 배압실(19)에 형성되는 압력을 더한 압력이, 압력실(17)에 형성되는 압력보다 상대적으로 높게 되므로, 유량제어스풀(11)을 도면상, 좌측 방향으로 이동시키게 된다.
이로 인해 제2통로(13)의 단면적을 증대시키도록 전환되므로, 공급통로(2)를 통해 공급되는 작동유는 스풀(7)의 제1,2통로(12,13)와, 유량제어스풀(11)의 제1,2유량제어통로(14,15) 및 제3통로(16)를 경유하여 설정된 유량만큼 일측 액츄에이터 포트(3)에 공급될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 의한 유량 제어밸브에 의하면, 펌프통로(1) 및 공급통로(2)를 경유하는 작동유를 일측 액츄에이터 포트(3)로 공급시킬 경우, 스풀(7) 내에 구비된 유량제어스풀(11)에 의해 스풀(7) 내에 유입되는 작동유 량에 따라 일측 액츄에이터 포트(3)로 연결되는 통로의 단면적을 가변 제어하게 된다. 이로 인해 유압펌프 및 액츄에이터의 압력, 유압펌프의 공급유량과 무관하게 공급통로(2)로부터 일측 액츄에이터 포트(3)에 공급되는 작동유를 일정한 유량으로써 공급할 수 있다.
도 2 및 도 4에 도시된 본 발명의 제2실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브는,
유압펌프(미도시됨)로부터 작동유가 공급되는 펌프통로(1)와, 펌프통로(1)에 병렬연결되는 공급통로(2)와, 붐실린더 등의 액츄에이터(미도시됨)에 연결되는 액츄에이터 포트(3,4)가 형성되는 밸브바디(5)와,
밸브바디(5)에 절환가능하게 내설되며, 절환시 공급통로(2)와 액츄에이터 포트(3,4)를 연통시켜, 유압펌프로부터의 작동유를 일측 액츄에이터 포트(3)를 통해 액츄에이터에 공급하고, 액츄에이터로부터의 귀환유를 타측 액츄에이터 포트(4)를 통해 탱크통로(6)로 리턴시키는 스풀(7)을 포함하는 건설기계용 유량 제어밸브에 있어서,
절환시 공급통로(2)를 통해 유입되는 작동유 량이 설정된 유량보다 많을 경우, 스풀(7) 내에서 절환되어 일측 액츄에이터 포트(3)로 연결되는 통로의 단면적을 가변 제어할 수 있도록, 스풀(7) 내에 밸브스프링(21)에 의해 탄력설치되는 유량제어스풀(11)과,
공급통로(2)에 연통되도록 스풀(7)에 형성되는 제1통로(12)와,
일측 액츄에이터 포트(3)에 연통되도록 스풀(7)에 형성되며, 유량제어스풀(11)의 절환에 따라 통로의 단면적이 가변되는 제2통로(13)와,
제1통로(12)에 연통되도록 유량제어스풀(11)에 형성되는 제1유량제어통로(14)와,
제2통로(13)에 연통되도록 유량제어스풀(11)에 형성되는 제2유량제어통로(15)와,
제1,2유량제어통로(14,15)에 연통되도록 유량제어스풀(11)에 형성되는 제3통로(16)와,
유량제어스풀(11)을 절환시키기 위해 신호압을 압력실(17)에 공급할 수 있도록, 스풀(7)에 형성되어 공급통로(2)와 압력실(17)을 연통시키는 제3신호압 통로(23)와,
제3통로(16)와 배압실(19)을 연통시키도록 유량제어스풀(11)에 형성되는 제4신호압 통로(25)를 포함한다.
이때, 전술한 유량제어스풀(11)을 절환시키는 신호압을 압력실(17)에 공급할 수 있도록 스풀(7)에 형성되며, 공급통로(2)와 압력실(17)을 연통시키는 제3신호압 통로(23)를 제외한 구성은, 본 발명의 제1실시예에 의한 유량 제어밸브의 구성과 동일하므로, 이들의 구성 및 작동에 대한 상세한 설명은 생략하고 중복되는 부품에 대한 도면부호는 동일하게 표기한다.
이하에서, 본 발명의 제2실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브의 작동을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 4에서와 같이, 전술한 스풀(7)의 절환으로 인해 공급통로(2)를 통해 유량제어스풀(11)의 제3통로(16)에 공급되는 작동유 량이 설정된 유량을 초과하여 공급될 경우, 공급통로(2)의 작동유가 스풀(7)에 형성된 제3신호압 통로(23)를 통하여 압력실(17)에 신호압력으로써 공급되므로, 압력실(17)의 작동유의 압력이 상승된다.
이로 인해, 압력실(17)의 압력이, 밸브스프링(21)의 탄성력과 배압실(19)에 형성되는 압력을 더한 압력보다 상대적으로 높게 되므로, 유량제어스풀(11)을 도면상, 우측 방향으로 절환시킨다. 따라서 유량제어스풀(11)에 의해 제2통로(13)의 단면적을 줄이게 되므로, 제2통로(13)를 통하여 일측 액츄에이터 포트(3)로 공급되는 작동유 량을 줄일 수 있다.
한편, 제2통로(13)의 단면적이 줄어들어 제2유량제어통로(15)를 빠져나가는 유량이 감소되므로 제3통로(16)의 압력이 상승하게 된다. 이로 인해 제3통로(16)의 작동유 일부는 유량제어스풀(11)에 형성된 제4신호압 통로(25)를 통해 배압실(19)로 이동된다. 이때 밸브스프링(21)의 탄성복원력과 배압실(19)에 형성되는 압력을 더한 압력이, 압력실(17)에 형성되는 압력보다 상대적으로 높게 되므로, 유량제어스풀(11)을 도면상, 좌측 방향으로 이동시키게 된다.
이로 인해 제2통로(13)의 단면적을 증대시키도록 전환되므로, 공급통로(2)를 통해 공급되는 작동유는 스풀(7)의 제1,2통로(12,13)와, 유량제어스풀(11)의 제1,2유량제어통로(14,15) 및 제3통로(16)를 경유하여 설정된 유량만큼 일측 액츄에이터 포트(3)에 공급될 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 본 발명의 제3실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브는,
유압펌프(미도시됨)로부터 작동유가 공급되는 펌프통로(1)와, 펌프통로(1)에 병렬연결되는 공급통로(2)와, 붐실린더 등의 액츄에이터(미도시됨)에 연결되는 액츄에이터 포트(3,4)가 형성되는 밸브바디(5)와,
밸브바디(5)에 절환가능하게 내설되며, 절환시 공급통로(2)와 액츄에이터 포트(3,4)를 연통시켜, 유압펌프로부터의 작동유를 일측 액츄에이터 포트(3)를 통해 액츄에이터에 공급하고, 액츄에이터로부터의 귀환유를 타측 액츄에이터 포트(4)를 통해 탱크통로(6)로 리턴시키는 스풀(7)을 포함하는 건설기계용 유량 제어밸브에 있어서,
절환시 공급통로(2)를 통해 유입되는 작동유의 압력이 설정된 압력보다 높을 경우, 스풀(7) 내에서 절환되어 일측 액츄에이터 포트(3)로 연결되는 통로의 단면적을 설정값으로 고정시키도록, 스풀(7) 내에 밸브스프링(21)에 의해 탄력설치되는유량제어스풀(11)과,
공급통로(2)에 연통되도록 스풀(7)에 형성되는 제1통로(12)와,
일측 액츄에이터 포트(3)에 연통되도록 스풀(7)에 형성되며, 유량제어스풀(11)의 절환에 따라 통로의 단면적이 가변되는 제2통로(13)와,
제1통로(12)에 연통되도록 유량제어스풀(11)에 형성되는 제1유량제어통로(14)와,
제2통로(13)에 연통되도록 유량제어스풀(11)에 형성되는 제2유량제어통로(15)와,
제1,2유량제어통로(14,15)에 연통되도록 유량제어스풀(11)에 형성되는 제3통로(16)를 포함한다.
이때 전술한 제3통로(16)에 유입되는 작동유 압력이 상승되어 유량제어스풀(11)의 절환으로 인해 제2통로(13)가 막힐 경우, 공급통로(2)를 통해 제3통로(16)에 유입되는 작동유를 일측 액츄에이터 포트(3)로 공급하도록 스풀(7)에 형성되는 작동유 이동통로(26)를 포함한다.
이하에서, 본 발명의 제3실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브의 작동을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 5 및 도 6에서와 같이, 전술한 스풀(7)이 도면상, 좌측 방향으로 절환되어 공급통로(2)를 통해 유량제어스풀(11)의 제3통로(16)에 공급되는 작동유 량이 설정된 유량을 초과할 경우, 제3통로(16)와 연통되는 압력실(17)의 압력이 상승된다.
이때 압력실(17)의 압력이, 밸브스프링(21)의 탄성력과 배압실(19)의 압력을 더한 압력보다 상대적으로 높을 경우 유량제어스풀(11)은 도면상, 우측 방향으로 절환된다(이때 배압실(19)의 작동유 일부는 관통공(30)을 통해 일측 액츄에이터 포트(3)로 이동된다). 즉 유량제어스풀(11)의 절환으로 인해 제2통로(13)의 단면적을 줄이게 되므로, 공급통로(2)로부터 유량제어스풀(11)의 제3통로(16)에 유입된 후 제2유량제어통로(15)를 빠져 나가는 작동유 량을 감소시킨다.
한편, 제3통로(16)의 상승된 압력이 설정값을 초과하여 유량제어스풀(11)이 도면상, 우측 방향으로 조금 더 절환되는 경우 스풀(7)의 제2통로(13)가 막힌상태로 전환된다.
이로 인해 제3통로(16)와 일측 액츄에이터 포트(3)사이의 유로는 차단되므로, 제3통로(16) 내의 작동유는 일측 액츄에이터 포트(3)와 연통되도록 스풀(7)에 형성된 작동유 이동통로(26)를 통하여 일측 액츄에이터 포트(3)로 공급된다(즉 제3통로(16)로부터 일측 액츄에이터 포트(3)로 빠져나가는 통로는 작동유 이동통로(26)의 단면적으로서 고정된다).
전술한 제3통로(16) 내의 작동유 압력이 설정값 이하로 떨어지는 경우, 밸브스프링(21)의 탄성복원력과 배압실(19)의 압력을 더한 압력은 압력실(17)의 압력보다 상대적으로 높게 되므로, 유량제어스풀(11)은 도면상, 좌측 방향으로 절환된다.
이로 인해 유량제어스풀(11)의 제3통로(16) - 제2유량제어통로(15) - 일측 액츄에이터 포트(3)사이의 유로는 연통되므로, 제3통로(16)에 유입된 작동유는 제2유량제어통로(15)를 통하여 설정된 유량만큼 일측 액츄에이터 포트(3)로 공급된다.
전술한 바와 같이 본 발명의 제3실시예에 의한 유량 제어밸브에 의하면, 공급통로(2)를 통해 제3통로(16)에 유입되는 작동유 압력이 설정값을 초과할 경우, 스풀(7) 내에 구비된 유량제어스풀(11)의 절환으로 인해 제2통로(13)를 차단하게 된다. 이로 인해 제3통로(16)의 작동유를 스풀(7)에 형성된 통로의 단면적이 일정한 작동유 이동통로(26)를 통하여 일측 액츄에이터 포트(3)로 공급한다.
이로 인해, 펌프통로(1) 및 공급통로(2)를 통하여 일측 액츄에이터 포트(3)에 작동유를 공급할 경우, 유압펌프 및 액츄에이터의 압력, 유압펌프의 공급유량과 무관하게 공급통로(2)로부터 일측 액츄에이터 포트(3)에 공급되는 작동유를 일정한 유량으로써 공급할 수 있다.
도 5 및 도 7에 도시된 본 발명의 제4실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브는,
유압펌프(미도시됨)로부터 작동유가 공급되는 펌프통로(1)와, 펌프통로에 병렬연결되는 공급통로(2)와, 붐실린더 등의 액츄에이터(미도시됨)에 연결되는 액츄에이터 포트(3,4)가 형성되는 밸브바디(5)와,
밸브바디(5)에 절환가능하게 내설되며, 절환시 공급통로(2)와 액츄에이터 포트(3,4)를 연통시켜, 유압펌프로부터의 작동유를 일측 액츄에이터 포트(3)를 통해 액츄에이터에 공급하고, 액츄에이터로부터의 귀환유를 타측 액츄에이터 포트(4)를 통해 탱크통로(6)로 리턴시키는 스풀(7)을 포함하는 건설기계용 유량 제어밸브에 있어서,
절환시 공급통로(2)를 통해 유입되는 작동유의 압력이 설정된 압력보다 높을 경우, 스풀(7) 내에서 절환되어 일측 액츄에이터 포트(3)로 연결되는 통로의 단면적을 설정값으로 고정시키도록, 스풀(7) 내에 밸브스프링(21)에 의해 탄력설치되는유량제어스풀(11)과,
공급통로(2)에 연통되도록 스풀(7)에 형성되는 제1통로(12)와,
일측 액츄에이터 포트(3)에 연통되도록 스풀(7)에 형성되며, 유량제어스풀(11)의 절환에 따라 통로의 단면적이 가변되는 제2통로(13)와,
제1통로(12)에 연통되도록 유량제어스풀(11)에 형성되는 제1유량제어통로(14)와,
제2통로(13)에 연통되도록 유량제어스풀(11)에 형성되는 제2유량제어통로(15)와,
제1,2유량제어통로(14,15)에 연통되도록 유량제어스풀(11)에 형성되는 제3통로(16)와,
유량제어스풀(11)을 절환시키기 위해 신호압을 압력실(17)에 공급할 수 있도록, 스풀(7)에 형성되어 공급통로(2)와 압력실(17)을 연통시키는 신호압 통로(27)를 포함한다.
이때, 전술한 유량제어스풀(11)을 절환시키는 신호압을 압력실(17)에 공급하기 위해 스풀(7)에 형성되며 공급통로(2)와 압력실(17)을 연통시키는 신호압 통로(27)와, 스풀(7)에 형성되는 압력실(17)을 제외한 구성은, 본 발명의 제3실시예에 의한 유량 제어밸브의 구성과 동일하므로, 이들의 구성 및 작동에 대한 상세한 설명은 생략하고 중복되는 부품에 대한 도면부호는 동일하게 표기한다.
이하에서, 본 발명의 제4실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브의 사용예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 5 및 도 7에서와 같이, 전술한 스풀(7)의 절환으로 인해 공급통로(2)를 통과하는 작동유는 스풀(7)의 제1통로(12) - 유량제어스풀(11)의 제1유량제어통로(14)를 차례로 경유하여 유량제어스풀(11)의 제3통로(16)에 유입된다. 이와 동시에 공급통로(2)의 작동유는 스풀(7)에 형성된 신호압 통로(27)를 통해 압력실(17)에 유입된다.
이때 공급통로(2)로부터 유량제어스풀(11)의 제3통로(16)에 유입되는 작동유 량이 설정된 유량을 초과할 경우 제3통로(16) 내의 압력은 상승된다. 한편 공급통로(2)로부터 신호압 통로(27)를 통해 압력실(17)에 유입되는 작동유는 유량제어스풀(11)을 절환시키는 신호압으로써 이용된다.
따라서, 압력실(17)의 압력이, 밸브스프링(21)의 탄성력과 배압실(19)의 압력을 더한 압력보다 상대적으로 높을 경우 유량제어스풀(11)은 도면상, 우측 방향으로 절환된다(이때 배압실(19)의 작동유 일부는 관통공(30)을 통해 일측 액츄에이터 포트(3)로 이동된다). 즉 유량제어스풀(11)의 절환으로 인해 제2통로(13)가 막힌 상태로 전환되므로 제3통로(16)와 일측 액츄에이터 포트(3)사이의 유로는 차단된다. 따라서 제3통로(16) 내의 작동유는 스풀(7)에 형성된 작동유 이동통로(26)를 통하여 일측 액츄에이터 포트(3)로 공급된다.
전술한 제3통로(16) 내의 작동유 압력이 설정값 이하로 떨어질 경우, 밸브스프링(21)의 탄성복원력과 배압실(19)의 압력을 더한 압력은 압력실(17)의 압력보다 상대적으로 높게 된다. 이로 인해 유량제어스풀(11)은 도면상, 좌측 방향으로 절환된다.
따라서, 유량제어스풀(11)의 제3통로(16) - 제2유량제어통로(15) - 일측 액츄에이터 포트(3)사이의 유로는 연통되므로, 제3통로(16)에 유입된 작동유는 제2유량제어통로(15)를 통하여 설정된 유량만큼 일측 액츄에이터 포트(3)로 공급된다.
전술한 바와 같이 본 발명의 제4실시예에 의한 유량 제어밸브에 의하면, 공급통로(2)를 통해 제3통로(16)에 유입되는 작동유 압력이 설정값을 초과할 경우, 스풀(7) 내에 구비된 유량제어스풀(11)의 절환으로 인해 제2통로(13)를 차단하게 된다. 이로 인해 제3통로(16)의 작동유를 스풀(7)에 형성된 통로의 단면적이 일정한 작동유 이동통로(26)를 통하여 일측 액츄에이터 포트(3)로 공급한다.
이로 인해, 펌프통로(1) 및 공급통로(2)를 통하여 일측 액츄에이터 포트(3)에 작동유를 공급할 경우, 유압펌프 및 액츄에이터의 압력, 유압펌프의 공급유량과 무관하게 공급통로(2)로부터 일측 액츄에이터 포트(3)에 공급되는 작동유를 일정한 유량으로써 공급할 수 있다.
산업상 이용가능성
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 스풀 절환에 따라 펌프통로로부터 액츄에이터에 공급되는 유량을 일정하게 제어할 경우 별도의 유량제어밸브 장착공간이 불필요하므로 컨트롤밸브(MCV)를 제작하는 원가비용을 절감할 수 있다.
또한, 유압펌프 및 액츄에이터에 발생되는 압력과, 유압펌프의 공급유량 변화에 무관하게 스풀을 통과하여 액츄에이터에 공급되는 유량을 일정하게 제어할 수 있어 장비에 대한 신뢰성을 갖는다.

Claims (6)

  1. 유압펌프로부터 작동유가 공급되는 펌프통로와 연통되는 공급통로와, 액츄에이터에 연결되는 액츄에이터 포트가 형성되는 밸브바디와,
    상기 밸브바디에 절환가능하게 내설되며, 절환시 상기 공급통로와 액츄에이터 포트를 연통시켜, 유압펌프로부터의 작동유를 일측 액츄에이터 포트를 통해 액츄에이터에 공급하고, 액츄에이터로부터의 귀환유를 타측 액츄에이터 포트를 통해 탱크통로로 리턴시키는 스풀을 포함하는 건설기계용 유량 제어밸브에 있어서:
    절환시 상기 공급통로를 통해 유입되는 작동유 량이 설정된 유량보다 많을 경우, 상기 스풀 내에서 절환되어 상기 일측 액츄에이터 포트로 연결되는 통로의 단면적을 가변 제어하는 유량제어스풀과,
    상기 공급통로에 연통되도록 상기 스풀에 형성되는 제1통로와,
    상기 일측 액츄에이터 포트에 연통되도록 상기 스풀에 형성되며, 상기 유량제어스풀의 절환에 따라 통로의 단면적이 가변되는 제2통로와,
    상기 제1통로에 연통되도록 상기 유량제어스풀에 형성되는 제1유량제어통로와,
    상기 제2통로에 연통되도록 상기 유량제어스풀에 형성되는 제2유량제어통로와,
    상기 제1,2유량제어통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제3통로와,
    상기 제1유량제어통로와 압력실을 연통시키도록 상기 유량제어스풀에 형성되는 제1신호압 통로와,
    상기 일측 액츄에이터 포트와 연통되어있지 않은 배압실과 상기 제3통로를 연통시키도록 상기 유량제어스풀에 형성되는 제2신호압 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 제어밸브.
  2. 유압펌프로부터 작동유가 공급되는 펌프통로와 연통되는 공급통로와, 액츄에이터에 연결되는 액츄에이터 포트가 형성되는 밸브바디와,
    상기 밸브바디에 절환가능하게 내설되며, 절환시 상기 공급통로와 액츄에이터 포트를 연통시켜, 유압펌프로부터의 작동유를 일측 액츄에이터 포트를 통해 액츄에이터에 공급하고, 액츄에이터로부터의 귀환유를 타측 액츄에이터 포트를 통해 탱크통로로 리턴시키는 스풀을 포함하는 건설기계용 유량 제어밸브에 있어서:
    절환시 상기 공급통로를 통해 유입되는 작동유 량이 설정된 유량보다 많을 경우, 상기 스풀 내에서 절환되어 상기 일측 액츄에이터 포트로 연결되는 통로의 단면적을 가변 제어하는 유량제어스풀과,
    상기 공급통로에 연통되도록 상기 스풀에 형성되는 제1통로와,
    상기 일측 액츄에이터 포트에 연통되도록 상기 스풀에 형성되며, 상기 유량제어스풀의 절환에 따라 통로의 단면적이 가변되는 제2통로와,
    상기 제1통로에 연통되도록 상기 유량제어스풀에 형성되는 제1유량제어통로 와,
    상기 제2통로에 연통되도록 상기 유량제어스풀에 형성되는 제2유량제어통로와,
    상기 제1,2유량제어통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제3통로와,
    상기 유량제어스풀을 절환시키기 위해 신호압을 압력실에 공급할 수 있도록, 상기 스풀에 형성되어 상기 공급통로와 압력실을 연통시키는 제3신호압 통로와,
    상기 일측 액츄에이터 포트와 연통되어있지 않은 배압실과 상기 제3통로를 연통시키도록 상기 유량제어스풀에 형성되는 제4신호압 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 제어밸브.
  3. 유압펌프로부터 작동유가 공급되는 펌프통로와 연통되는 공급통로와, 액츄에이터에 연결되는 액츄에이터 포트가 형성되는 밸브바디와,
    상기 밸브바디에 절환가능하게 내설되며, 절환시 상기 공급통로와 액츄에이터 포트를 연통시켜, 유압펌프로부터의 작동유를 일측 액츄에이터 포트를 통해 액츄에이터에 공급하고, 액츄에이터로부터의 귀환유를 타측 액츄에이터 포트를 통해 탱크통로로 리턴시키는 스풀을 포함하는 건설기계용 유량 제어밸브에 있어서:
    절환시 상기 공급통로를 통해 유입되는 작동유의 압력이 설정된 압력보다 높을 경우, 상기 스풀 내에서 절환되어 상기 일측 액츄에이터 포트로 연결되는 통로의 단면적을 설정값으로 고정시키는 유량제어스풀과,
    상기 공급통로에 연통되도록 상기 스풀에 형성되는 제1통로와,
    상기 일측 액츄에이터 포트에 연통되도록 상기 스풀에 형성되며, 상기 유량제어스풀의 절환에 따라 통로의 단면적이 가변되는 제2통로와,
    상기 제1통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제1유량제어통로와,
    상기 제2통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제2유량제어통로와,
    상기 제1,2유량제어통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제3통로와,
    상기 제3통로에 유입되는 작동유 압력이 상승되어 유량제어스풀의 절환으로 인해 상기 제2통로가 막힐 경우, 상기 공급통로를 통해 유입되는 작동유를 상기 일측 액츄에이터 포트로 공급하도록 상기 스풀에 형성되는 작동유 이동통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 제어밸브.
  4. 삭제
  5. 유압펌프로부터 작동유가 공급되는 펌프통로와 연통되는 공급통로와, 액츄에이터에 연결되는 액츄에이터 포트가 형성되는 밸브바디와,
    상기 밸브바디에 절환가능하게 내설되며, 절환시 상기 공급통로와 액츄에이터 포트를 연통시켜, 유압펌프로부터의 작동유를 일측 액츄에이터 포트를 통해 액츄에이터에 공급하고, 액츄에이터로부터의 귀환유를 타측 액츄에이터 포트를 통해 탱크통로로 리턴시키는 스풀을 포함하는 건설기계용 유량 제어밸브에 있어서:
    절환시 상기 공급통로를 통해 유입되는 작동유의 압력이 설정된 압력보다 높을 경우, 상기 스풀 내에서 절환되어 상기 일측 액츄에이터 포트로 연결되는 통로의 단면적을 설정값으로 고정시키는 유량제어스풀과,
    상기 공급통로에 연통되도록 상기 스풀에 형성되는 제1통로와,
    상기 일측 액츄에이터 포트에 연통되도록 상기 스풀에 형성되며, 상기 유량제어스풀의 절환에 따라 통로의 단면적이 가변되는 제2통로와,
    상기 제1통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제1유량제어통로와,
    상기 제2통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제2유량제어통로와,
    상기 제1,2유량제어통로에 연통되도록 유량제어스풀에 형성되는 제3통로와,
    상기 유량제어스풀을 절환시키기 위해 신호압을 압력실에 공급할 수 있도록, 상기 스풀에 형성되어 상기 공급통로와 압력실을 연통시키는 신호압 통로와,
    상기 제3통로에 유입되는 작동유 압력이 상승되어 유량제어스풀의 절환으로 인해 상기 제2통로가 막힐 경우, 상기 공급통로를 통해 유입되는 작동유를 상기 일측 액츄에이터 포트로 공급하도록 상기 스풀에 형성되는 작동유 이동통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 제어밸브.
  6. 삭제
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