KR102074156B1

KR102074156B1 - 유압 시스템용 스탑밸브

Info

Publication number: KR102074156B1
Application number: KR1020180017030A
Authority: KR
Inventors: 이대은
Original assignee: 김희주
Priority date: 2018-02-12
Filing date: 2018-02-12
Publication date: 2020-02-06
Also published as: KR20190097513A

Abstract

본 발명은 유압 시스템용 스탑밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유압호스 사이에 배치되어, 유압펌프에서 배출되는 작동유의 순환상태를 단속하는 유압 시스템용 스탑밸브에 관한 것이다.

Description

유압 시스템용 스탑밸브{Stop Valve For Hydraulic System}

일반적으로, 건설기계는 주행 및 작업 특성상 큰 힘을 필요로 하기 때문에 유압을 그 구동원으로 사용하고 있다.

그 일례로서, 굴삭기와 같은 건설 중장비는 유압에 의해 구동되는 붐 실린더, 암 실린더 및 버킷 실린더와 같은 유압 실린더를 포함하고, 선회모터나 주행모터와 같은 유압모터가 작업 및 주행을 위한 구동장치로 사용되고 있다.

한편, 건설기계의 유압구동장치 중 주행모터로 사용되는 유압모터는 유압펌프와 연결되어 유압펌프로부터 공급되는 작동유에 의해 구동되는 바, 유압 시스템에는 작동유의 순환을 단속하는 스탑밸브가 배치된다.

상기 스탑밸브는, 밸브실을 갖는 바디와; 상기 바디의 밸브실에 회동구조로 배치되어 등각 회전을 통해 밸브실의 개폐여부를 제어하는 스풀을 포함하며, 상기 스풀의 등각 회전에 의해 작동유의 순환이 단속된다.

그런데, 종래 유압 시스템용 스탑밸브는 하기와 같은 문제점이 지적되고 있다.

첫째, 종래 스탑밸브의 바디에는 장치와의 고정을 위한 고정편이 일체로 형성되지 아니한 관계로, 바디에 별도 성형된 고정편을 용접한 다음 상기 용접된 고정편을 장치의 장착면에 고정하고 있다.

따라서, 종래에는 고정편을 별도 제작하고 또 제작된 고정편을 바디에 조립함에 따른 제조비용의 증가가 야기되고, 특히 용접과정에 바디의 열변형이 야기되어 안정된 치수 정밀도를 담보하기 어려웠다.

둘째, 종래에는 스풀의 등각 회전 각도를 제한할 수 있는 구조가 마련되지 아니한 관계로, 작업자가 스풀을 과도하게 회전시키거나 적게 회전시키면 단속된 작동유의 누설이 야기될 수 있다.

셋째, 종래에는 등각 회전된 스풀을 구속하는 구속구조가 마련되지 아니한 관계로, 외부 간섭에 의해 스풀이 임의로 회전하면 작동유의 단속상태가 전환되는 문제점이 제기되고 있다.

넷째, 종래 스탑밸브는 단순히 작동유의 순환을 단속하도록 구성된 관계로, 작동유의 유량을 정밀하게 제어하기 어려운 한계성을 갖는다.

KR 10-2008-0059736 A KR 10-1217595 B1

상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 바디에 베이스를 성형함에 있어, 단조 프레스 가공을 통해 바디와 베이스를 일체로 성형하여 제작에 따른 공정의 간소화와 함께 안정된 고정이 가능하도록 구성하고,

특히, 바디와 스풀 사이에 독특한 개폐구조와 스풀의 구속구조, 및 유량 조절구조를 형성하여서, 안정된 작동성과 함께 공용성의 확보가 가능하도록 한 유압 시스템용 스탑밸브를 제공함에 있다.

상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 유압 시스템용 스탑밸브는,

일측과 타측에 장입구가 개방되게 형성되고 좌우 양측에 급유로와 배유로가 개방되게 형성된 밸브실을 갖는 바디와;

상기 장입구를 통해 밸브실에 관통되며 밸브공이 형성된 스풀축부와, 상기 스풀축부의 후미를 바디의 일측 외벽에 지지하는 지지림부가 일체로 형성된 스풀; 및

상기 장입구를 통해 바디의 타측으로 진출된 스풀축부의 선단부에 조립되어, 스풀축부의 선단부를 바디의 타측 외벽에 지지하는 스냅링을 포함하여 구성되고,
상기 스풀의 후미에 힌지부가 형성되고, 상기 힌지부에 협지부가 형성된 손잡이 레버가 힌지구조로 조립되어,
상기 손잡이 레버는 힌지부를 중심으로 외측으로 선회하면 상기 협지부가 외부에 노출되고, 힌지부를 중심으로 내측으로 선회하면 협지부가 바디에 구속되도록 구성되고,
상기 바디의 일측 외벽에는, 내측으로 선회한 손잡이 레버의 협지부가 진입되어 구속되는 위치 구속홈이 등간격으로 형성되어,
상기 협지부가 상기 위치 구속홈에 구속되어, 개폐상태가 설정된 스풀의 임의 회전이 방지되며,
상기 스풀축부에는 밸브공과 연통하는 조립홈이 축방향으로 형성되고, 상기 조립홈 내에 밸브공의 개폐량을 조절하는 조절축이 동심구조로 배치되어, 밸브공을 통해 배출되는 작동유의 유량 조절이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 장입구의 내벽에 형성된 하나 이상의 밀폐홈과; 상기 각 밀폐홈에 삽입되어, 스풀축부의 외경면과 장입구의 내경면 사이를 탄력적으로 밀폐하는 밀폐링을 더 포함한다.

보다 바람직하게는, 상기 지지림부에 요입되게 형성되며 양측에 견착단이 각각 형성된 스토핑홈과; 상기 바디의 일측에 돌출되게 형성되어 스토핑홈의 견착단을 견착하여 스풀의 등각 회전각을 제한하는 구속핀을 포함하는 스토핑부를 더 포함하여 구성된다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는, 바디와 스풀 사이에 간소화된 조립구조를 형성하여, 바디에 형성된 밸브실에 스풀이 안정적인 밀폐상태를 형성하면서 정형화된 조립이 가능하다.

그리고, 본 발명은 단조 프레스 가공을 통해 바디와 고정편이 일체로 형성되어, 바디를 정착면에 정형화된 고정이 가능하고 또 고정편을 바디에 용접함에 따른 불량 발생과 제조공정의 삭제가 가능하다.

특히, 본 실시예에서는 바디와 스풀 사이에 독특한 개폐구조와 스풀의 구속구조, 및 유량 조절구조를 각각 형성함으로써, 향상된 작동성, 및 작동 안정성이 확보되고, 또 유량 조절을 통해 다양한 용량에 적용이 가능한 공용성이 확보된다.

도 1과 도 2는 본 발명에서 제 1 실시형태와 제 2 실시형태로 제안하고 있는 유압 시스템용 스탑밸브의 전체 구성을 보여주는 것이고,
도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 유압 시스템용 스탑밸브에 있어, 바디의 단면 구성을 보여주는 것이고,
도 4는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 유압 시스템용 스탑밸브에 있어, 스풀의 회전각 제한구조와, 등각 회전한 스풀의 구속상태를 보여주는 것이고,
도 5와 상기 도 1에 도시된 유압 시스템용 스탑밸브에 있어, 조절축에 의한 유량 조절상태를 보여주는 것이고,
도 6은 상기 도 2에 도시된 유압 시스템용 스탑밸브에 있어, 조절축에 의한 유량 조절상태를 보여주는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 유압 시스템용 스탑밸브를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 유압 시스템용 스탑밸브(1)는, 유압 시스템에 배치되어 유압펌프의 구동에 의해 순환하는 작동유의 순환을 개폐하는 기능을 수행한다.

상기 스탑밸브(1)는, 급유측 유압호스(H1), 배유측 유압호스(H2)와 연통하는 밸브실(12)이 형성된 바디(10)와, 상기 바디(10)에 형성된 밸브실(12)의 개폐상태를 제어하여 작동유의 공급을 단속하는 스풀(20)을 포함한다.

본 실시예에 따르면, 상기 바디(10)는 금속몸체를 주조 성형하는 주조 성형공정과; 상기 주조 성형된 금속몸체를 열간 단조 프레스하여 형상을 교정하는 형상 교정 공정과; 상기 형상 교정된 금속몸체의 각 부위를 절삭 가공하여 밸브실을 형성하는 절삭 가공공정; 및 상기 절삭 가공을 마친 금속몸체를 열처리하는 열처리 공정을 포함하여 구성된 공정을 통해 제작되어, 바디(10)의 일편에 고정편(11)이 일체로 형성된 형태로 이루어진다.

이와 같이 고정편(11)이 일체로 성형된 바디(10)는, 종래 바디에 분리 제작된 고정편을 용접을 통해 연결하는 번거로운 연결과정을 삭제와 함께, 바디 자체의 안정된 강도와 함께 향상된 치수 정밀도를 갖도록 한다.

그리고, 상기 고정편(11)에는 고정공(11a)이 형성되어 고정편(11)을 통해 장착면에 밀착된 다음, 고정공(11a)을 따라 진입하여 장착면에 체결되는 고정볼트(미도시)에 의해 장착면에 안정되게 고정된다.

한편, 상기 고정편(11)이 일체로 형성된 바디(10)는 일측과 타측에 각각 장입구(13)가 개방되게 형성되고 좌우 양측에 급유로(14a)와 배유로(14b)가 개방되게 형성된 "+"자형의 밸브실(12)을 포함한다.

상기 급유로(14a)에는 급유측 유압호스(H1)가 니플을 통해 연결되고, 상기 배유로(14b)에는 배유측 유압호스(H2)가 니플을 통해 연결되어서, 바디(10)의 밸브실(12)은 유압 시스템의 급유측 유압호스(H1)와 배유측 유압호스(H2)와 각각 연통한다.

그리고, 상기 밸브실(12)과 연통하는 급유측 유압호스(H1)와 배유측 유압호스(H2)는 밸브실(12) 내에 배치된 스풀(20)의 등각 회전에 의해 작동유의 단속이 이루어진다.

상기 스풀(20)은, 장입구(13)를 통해 밸브실(12)에 관통되게 설치되며 밸브공(21a)이 형성된 스풀축부(21)와, 상기 스풀축부(21)의 후미를 바디(10)의 일측 외벽에 지지하는 지지림부(22)가 일체로 형성된 형태이다.

본 실시예에서는 상기 장입구(13)를 통해 바디(10)의 타측으로 진출된 스풀축부(21)의 선단부에는 바디(10)의 타측 외벽에 지지되는 스냅링(30)을 조립하여, 상기 밸브실(12)을 관통한 스풀(20)의 선단부는 스냅링(30)을 통해 바디(10)의 일측 외벽에 지지되고 후단부는 지지림부(22)를 통해 바디(10)의 타측 외벽에 지지되어, 바디(10)의 밸브실(12)에는 스풀(20)이 회동구조로 조립된다.

이때, 상호 마주하는 스냅링(30)의 내벽과 바디(10)의 타측 외벽 사이에는 테프론 재질로 이루어진 와셔부재(31)가 배치되어, 상기 와셔부재(31)에 의해 스냅링(20)과 바디(10) 사이의 직접적인 마찰을 방지한다.

그리고, 상기 스풀축부(21)의 외경과 마주하는 장입구(13)의 내경에는 하나 이상의 밀폐홈(13a)을 형성하고, 상기 각 밀폐홈(13a)에는 스풀축부(21)의 외경면과 장입구(13) 사이를 탄력적으로 밀폐하는 밀폐링(23)이 삽입되어서, 상기 장입구(13)의 내경과 스풀축부(21)의 외경은 밀폐링(23)에 의해 다단의 밀폐상태가 형성된다.

또한, 본 실시예에서는 상기 지지림부(22)에는 양측에 견착단이 각각 형성된 스토핑홈(22a)이 요입되게 형성되고, 이와 마주하는 바디(10)의 일측에는 스토핑홈(22a) 내에 진입하여 견착단을 견착하여 스풀(20)의 등각 회전각을 제한하는 구속핀(15)이 형성되어, 상기 스풀(20)은 스토핑홈(22a)과 구속핀(15)에 의해 등각 회전각이 제한된다.

따라서, 상기 스풀(20)이 정방향으로 등각 회전하면 밸브공(21a)과 급유로(14a) 및 배유로(14b)가 일렬로 정렬되고 급유로(14a)와 배유로(14b)는 밸브공을 통해 상호 연통하는 개방상태가 형성되고, 상기 스풀(20)이 역방향으로 등각 회전하면 밸브공(21a)에 의한 급유로(14a) 및 배유로(14b)는 차폐되고, 결과적으로 급유측 유압호스(H1)를 통해 배유측 유압호스(H2)로 공급되는 작동유는 단속된다.

이때, 상기 스풀(20)은 스토핑홈(22a)과 구속핀(15)에 의해 등각 회전각이 구속되고, 결과적으로 스풀(20)이 과도하게 회전하여 급유로(14a)와 배유로(14b)의 개폐 상태로 전환하는 현상이 예방될 수 있다.

그리고, 본 실시예에서는 상기 스풀(20)의 후미에 힌지부(24)를 형성하고 상기 힌지부(24)에 손잡이 레버(25)를 힌지구조로 조립하여, 별도의 취구를 이용하지 아니하고도 스풀(20)을 등각 회전시켜 밸브의 개폐상태를 설정하도록 한다.

특히, 상기 손잡이 레버(25)는 힌지부(24)를 중심으로 외측으로 선회하면 협지부(25a)가 외부에 노출되고 힌지부(24)를 중심으로 내측으로 선회하면 협지부(25a)가 바디(10)에 구속되어서, 등각 회전에 의해 개폐상태가 설정된 스풀(20)이 임의로 회전하여 밸브의 개폐상태가 전환되는 현상이 방지되도록 한다.

이를 위해, 본 실시예에서는 상기 바디(10)의 일측 외벽에, 내측으로 선회한 손잡이 레버(25)의 협지부(25a)를 진입하여 구속하는 위치 구속홈(16)을 등간격으로 형성하고 있으며, 도 4와 같이 바디(10)에는 한 쌍의 위치 구속홈(16)을 형성하고 있다.

따라서, 작업자는 스풀(20)에 고정된 손잡이 레버(25)를 힌지부(24)를 중심으로 외측으로 선회시켜 협지부(25a)가 외부에 노출되도록 한 다음, 노출된 협지부(25a)를 통해 스풀(20)을 정역으로 등각 회전시켜 밸브의 개폐상태를 설정한다.

이와 같이 밸브의 개폐상태가 설정되면 작업자는 손잡이 레버(25)를 힌지부(24)를 중심으로 내측으로 선회시켜, 협지부(25a)가 바디(10)에 형성된 위치 구속홈(16)에 진입하여 구속되어서, 개폐상태를 설정한 스풀(20)의 임의 회전을 방지한다.

한편, 본 발명에서는 상기 등각 회전에 의해 급유로(14a)와 배유로(14b) 사이의 개폐상태를 설정하는 스풀축부(21)에, 밸브공(21a)의 개폐량을 조절하는 조절축(50, 60)를 동심구조로 배치하여, 밸브공(21a)을 통해 배출되는 작동유의 유량 조절이 가능하도록 한다.

이를 위해, 본 실시예에서는 상기 스풀축부(21)에 밸브공(21a)과 연통하는 조립홈(21b)을 축방향으로 형성하고, 상기 조립홈(21b) 내에 조절축(50, 60)을 배치한다.

본 발명의 제 1 실시형태에서는, 상기 조절축(50)의 외경과 이와 마주하는 조립홈(21b)의 내경 사이에 나사산(51, 21b-a)을 대응되게 형성하여, 상기 조절축(50)은 조립홈(21b)과의 체결거리에 따라 밸브공(21a)을 진퇴하여서, 밸브공(21a)의 개폐량을 조절하도록 한다.

이때, 상기 조절축(50)은 탄지 압착부재(52)에 의해 후방으로 탄지되어, 조절축(50)의 외경에 형성된 나사산(51)과 조립홈(21b)의 내경에 형성된 나사산(21b-a) 사이의 보다 긴밀한 밀착을 도모함으로써, 조절축(50)과 조립홈(21b) 사이로 작동유가 누설되는 현상을 방지한다.

따라서, 관리자는 조절축(50)을 정방향으로 회전시켜 밸브공(21a) 내에 진입되는 조절축(50)의 단부의 진입깊이를 조절하여 밸브공(21a)의 개방면적을 증감시킴으로써, 급유로(14a)와 배유로(14b) 사이를 통과하는 작동유의 유량을 제어할 수 있다.

그리고, 본 발명의 제 2 실시형태에서는 조절축(60)의 선단부에 개방면적이 다른 제 1 조절공(61)과 제 2 조절공(62)을 직교되게 형성한다.

이때, 상기 조절축(60)의 외경과 이와 외접하는 조립홈(21b)의 내경에는 나사산(21b-a, 63))이 대응되게 형성한다.

이때, 상기 조절축(60)은 탄지 압착부재(64)에 의해 후방으로 탄지되어, 조절축(60)의 외경에 형성된 나사산(63)과 조립홈(21b)의 내경에 형성된 나사산(21b-a) 사이의 보다 긴밀한 밀착을 도모하여서, 조절축(60)과 조립홈(21b-a) 사이로 작동유가 누설되는 현상을 방지한다.

따라서, 상기 스풀(20)의 밸브공(21a) 내에 배치된 조절축(60)의 등각 회전에 의해 제 1 조절공(61)과 제 2 조절공(62)은 밸브공(21a)과 선택적으로 연통하고, 이를 통해 급유로(14a)와 배유로(14b) 사이를 통과하는 작동유의 유량을 간편하게 제어할 수 있다.

특히, 본 실시예에서는 도 6b와 같이 각 조절공(61, 62)의 내경에 체결부를 형성하고 상기 조절공(61, 62) 내에 유량 조절링(61a, 62a)을 체결을 통해 배치하여서, 치환 설치된 유량 조절링(61a, 62a)의 내경에 따라 각 조절공(61a, 62a)의 개방량이 조절되도록 한다.

이와 같이 구성하면, 상기 유량 조절링(61a, 62a)의 치환 설치를 통해 해당 조절공(61, 62)의 개방량 조절이 가능하고, 이를 통해 급유측 유압호스(H1)와 배유측 유압호스(H2) 사이의 개방량의 변환 설정이 가능하다.

1. 유압 장치용 스탑밸브
10. 바디 11. 고정편
11a. 고정공
12. 밸브실 13. 장입구
13a. 밀폐홈 14a. 급유로
14b. 배유로 15. 구속핀
16. 위치 구속홈
20. 스풀 21. 스풀축부
21a. 밸브공 21b. 조립홈
21b-a. 나사산 22. 지지림부
22a. 스토핑홈 23. 밀폐링
24. 힌지부 25. 손잡이 레버
25a.협지부
30. 스냅링 31. 와셔부재
40. 손잡이 레버 41. 협지부
50. 조절축 51. 나사산
52. 탄지부재 60. 조절축
61. 제 1 조절공 61a. 유량 조절링
62. 제 2 조절공 62a. 유량 조절링
63. 나사산 64. 탄지부재

Claims

일측과 타측에 장입구가 개방되게 형성되고 좌우 양측에 급유로와 배유로가 개방되게 형성된 밸브실을 갖는 바디와;
상기 장입구를 통해 밸브실에 관통되며 밸브공이 형성된 스풀축부와, 상기 스풀축부의 후미를 바디의 일측 외벽에 지지하는 지지림부가 일체로 형성된 스풀; 및
상기 장입구를 통해 바디의 타측으로 진출된 스풀축부의 선단부에 조립되어, 스풀축부의 선단부를 바디의 타측 외벽에 지지하는 스냅링을 포함하여 구성되고,
상기 스풀의 후미에 힌지부가 형성되고, 상기 힌지부에 협지부가 형성된 손잡이 레버가 힌지구조로 조립되어,
상기 손잡이 레버는 힌지부를 중심으로 외측으로 선회하면 상기 협지부가 외부에 노출되고, 힌지부를 중심으로 내측으로 선회하면 협지부가 바디에 구속되도록 구성되고,
상기 바디의 일측 외벽에는, 내측으로 선회한 손잡이 레버의 협지부가 진입되어 구속되는 위치 구속홈이 등간격으로 형성되어,
상기 협지부가 상기 위치 구속홈에 구속되어, 개폐상태가 설정된 스풀의 임의 회전이 방지되며,
상기 스풀축부에는 밸브공과 연통하는 조립홈이 축방향으로 형성되고, 상기 조립홈 내에 밸브공의 개폐량을 조절하는 조절축이 동심구조로 배치되어, 밸브공을 통해 배출되는 작동유의 유량 조절이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유압 시스템용 스탑밸브.
제 1항에 있어서, 상기 장입구의 내벽에 형성된 하나 이상의 밀폐홈과; 상기 각 밀폐홈에 삽입되어, 스풀축부의 외경면과 장입구의 내경면 사이를 탄력적으로 밀폐하는 밀폐링을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유압 시스템용 스탑밸브.
제 1항에 있어서, 상기 지지림부에 요입되게 형성되며 양측에 견착단이 각각 형성된 스토핑홈과; 상기 바디의 일측에 돌출되게 형성되어 스토핑홈의 견착단을 견착하여 스풀의 등각 회전각을 제한하는 구속핀을 포함하는 스토핑부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유압 시스템용 스탑밸브.
제 1항에 있어서, 상기 바디에는 고정편이 일체로 형성되고,
상기 고정편이 일체로 형성된 바디는 주조 성형된 금속몸체를 열간 단조한 열간 단조 성형품인 것을 특징으로 하는 유압 시스템용 스탑밸브.