KR102273877B1

KR102273877B1 - 주행 모터 전환 밸브, 주행 모터 및 토목 기계

Info

Publication number: KR102273877B1
Application number: KR1020207013037A
Authority: KR
Inventors: 빈 자오; 추안유 우; 양 리; 데이비드 프루스트
Original assignee: 엑스씨엠지 컨스트럭션 머쉬너리 코포레이션 리미티드
Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2021-07-06
Also published as: KR20200060502A; JP2020523521A; JP7162659B2; CN107795538B; WO2018188449A1; DE112018002268T5; CN107795538A

Abstract

주행 모터 전환 밸브(travel motor shift valve)(100), 주행 모터 및 건설 기계가 개시된다. 상기 주행 모터 전환 밸브(100)는, 밸브 코어(1), 제1 작동 오일 포트(Y), 제2 작동 오일 포트(L), 제3 작동 오일 포트(Z), 외부 제어 오일 포트(X) 및 피드백 오일 포트(C)를 포함한다. 상기 밸브 코어(1)는, 모터(400)의 입력 압력값들이 전환 후에 전환 경계 조건들을 만족하지 않도록 두 개의 상이한 사전 설정값들에서 저속으로부터 고속으로 그리고 고속으로부터 저속으로 전환되며, 이에 의해 주행 모터가 고속과 저속 사이에서 반복적으로 전환되는 것을 효과적으로 방지하고, 고부하 상태하에서 건설 기계의 진동을 감소시킨다.

Description

주행 모터 전환 밸브, 주행 모터 및 토목 기계

관련 출원

본 발명은 2017년 12월 1일에 출원된 출원번호 201711246964.4의 중국 출원에 근거하며, 그 우선권을 주장한다. 이 중국 출원의 개시 내용은 전체로서 여기에 통합된다.

본 발명은 토목 기계(engineering machinery)의 기술 분야에 관한 것으로, 구체적으로 주행 모터 전환 밸브(travel motor shift valve), 주행 모터, 및 토목 기계에 관한 것이다.

주행 모터들은 토목 기계를 주행하도록 구동시키기 위해 굴삭기와 같은 토목 기계에 광범위하게 사용된다. 주행 모터는 보통 모터와 경사판(swashplate) 제어 기구를 포함하며, 경사판 제어 기구는 모터의 경사판 각도를 제어함으로써 모터의 출력샤프트의 회전속도를 조절하며, 이에 의해 주행 모터는 고속과 저속의 2-속도 전환 기능을 가진다. 저속 모드에서는, 주행 모터의 출력 회전속도는 낮지만 그 변위는 크고, 동일한 입력 파워하에서 더 큰 토크가 출력될 수 있는 반면에, 고속 모드에서는, 주행 모터의 출력 회전속도는 높지만 그 변위는 작고, 동일한 입력 파워하에서 더 작은 토크가 출력될 수 있다.

굴삭기 및 다른 토목 기계들이 경사로, 진흙 습지 또는 견인 등과 같이 고부하(heavy load) 상태에서 주행할 때, 주행 모터는 종종 더 큰 구동 토크를 제공할 것을 요구받으며, 즉, 구동 모터는 저속 모드에서 운전할 것을 요구받으며, 이에 의해 주행 모터는 주행이 멈추거나 힘없이 주행하는 현상을 방지하기 위해 더 큰 토크를 제공한다; 주행 저항이 더 작아질 때, 주행 모터는 주행 효율을 향상시키기 위해 저속 모드에서 고속 모드로 전환할 것을 요구받는다. 따라서, 주행 모터는 고속 모드와 저속 모드 사이의 전환을 가능하게 할 것이 요구된다.

고부하 상태하에서 주행 모터를 고속 모드로부터 저속 모드로 자동으로 전환하도록 제어하기 위해, 주행 모터는 보통 주행 모터 전환 밸브를 장착하고 있다. 경사판 제어 기구에 고압 오일을 공급할지 여부를 제어함으로써, 주행 모터 전환 밸브는 주행 모터가 고속 모드로부터 저속 모드로 전환할지 여부를 제어하며, 이에 의해 주행 모터의 자동 전환 기능을 구현한다.

그러나, 본 발명자는, 종래 기술에서 주행 모터 전환 밸브는 일반적으로 고속 상태에서 모터의 실제 압력이 특정의 사전 설정값을 초과하는지 여부를 검출함으로써 전환을 제어하기 위한 경사판 제어 기구에 고압 오일을 공급할지 여부를 결정한다는 것을 인식하였다. 토목 기계의 원동력(엔진)에 의해 제공된 최대 출력이 일정한 값이기 때문에, 주행 모터의 출력 토크는 작동 압력과 변위에 비례하고, 이에 따라 동일한 작동 조건하에서, 모터가 고속으로부터 저속으로 전환된 후에, 모터 입력 포트의 압력은 전환 전의 압력보다, 즉 사전 설정값보다 낮아지게 될 것이고, 이때, 전환 밸브는 자동적으로 고속 모드로 복귀하게 될 것이며, 이에 의해 주행 모터는 고부하 상태하에서 고속과 저속 사이에서 반복적으로 전환되며, 이는 토목 기계가 고부하 상태하에서 진동하도록 하고, 추가적으로 전환 밸브 자체, 주행 모터 및 전체로서의 토목 기계의 수명과 안전성에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 제품의 편의성을 감소시킨다.

따라서, 본 발명에 의해 해결될 기술적 문제점은: 고부하 상태하에서 토목 기계의 진동을 감소 감소시키기 위해, 주행 모터가 고속과 저속 사이에서 반복적으로 전환되는 것을 방지하는 것이다.

상기한 기술적 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 제1 측면에 따라 제공되는 주행 모터 전환 밸브(travel motor shift valve)는, 밸브 코어(valve core), 제1 작동 오일 포트(port), 제2 작동 오일 포트, 제3 작동 오일 포트, 외부 제어 포트 및 피드백 오일 포트를 포함하고, 상기 밸브 코어는 제1 작동 위치와 제2 작동 위치를 가지며; 제1 작동 위치에서, 상기 제1 작동 오일 포트는 차단되고 상기 제2 작동 오일 포트는 상기 제3 작동 오일 포트와 연통되며; 제2 작동 위치에서, 상기 제1 작동 오일 포트는 상기 제3 작동 오일 포트와 연통되고 상기 제2 작동 오일 포트는 차단되며; 상기 제1 작동 오일 포트는 오일 공급원(oil source)과 연통되기 위한 것이고, 상기 제2 작동 오일 포트는 오일 탱크와 연통되기 위한 것이며, 상기 제3 작동 오일 포트는 주행 모터(travel motor)의 경사판 제어 기구(swashplate control mechanism)와 연통되기 위한 것이며; 상기 외부 제어 오일 포트는 오일을 상기 밸브 코어의 제1 축방향 단부에 작용하도록 안내하여 상기 밸브 코어가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동하는 경향을 발생시킬 수 있도록 하기 위한 것이고, 상기 피드백 오일 포트는 상기 주행 모터의 모터의 작동 압력을 상기 밸브 코어의 제2 축방향 단부로 피드백하여 상기 밸브 코어가 제2 작동 위치로부터 제1 작동 위치로 이동하는 경향을 발생시킬 수 있도록 하기 위한 것이며;

상기 주행 모터 전환 밸브(100)는:

상기 밸브 코어는 상기 피드백 오일 포트의 오일 압력이 제1 사전 설정값(preset value)(P_C1)보다 작을 때 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동하도록 구성되고, 상기 밸브 코어는 상기 피드백 오일 포트의 오일 압력이 제2 사전 설정값(preset value)(P_C2)보다 클 때 제2 작동 위치로부터 제1 작동 위치로 이동하도록 구성되며, 상기 제1 사전 설정값(P_C1)은 상기 제2 사전 설정값(P_C2)과 동일하지 않으며;

상기 밸브 코어가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동한 후에 상기 피드백 오일 포트의 오일 압력은 제1 작동값(working value)(P_C3)이고, 상기 밸브 코어가 제2 작동 위치로부터 제1 작동 위치로 전환된 후에 상기 피드백 오일 포트의 오일 압력은 제2 작동값(P_C4)이며, 상기 제1 작동 값(P_C3)과 상기 제2 사전 설정값(P_C2) 사이의 관계는 P_C3< K₁P_C2, K₁≤1 이고, 상기 제2 작동 값(P_C4)과 상기 제1 사전 설정값(P_C1) 사이의 관계는 P_C4> K₂P_C1, K₂≥1 이도록, 구성된다.

몇몇 실시예들에서, 상기 주행 모터 전환 밸브는 제1 챔버, 제2 챔버 및 제3 챔버를 더 포함하며, 상기 제1 챔버는 상기 외부 제어 오일 포트와 연통되고, 상기 제3 챔버는 상기 피드백 오일 포트와 연통되며, 상기 제2 챔버는 상기 제3 작동 오일 포트와 연통되고 상기 밸브 코어가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동하는 과정 중에 상기 제2 작동 오일 포트 및 상기 제1 작동 오일 포트와 번갈아 연통되게 전환되도록 구성되며, 상기 제2 챔버의 유효 압력 작용 면적은 상기 제3 챔버의 유효 압력 작용 면적보다 작다.

몇몇 실시예들에서, 상기 주행 모터 전환 밸브는 스프링을 더 포함하며, 상기 스프링은 상기 밸브 코어의 제2 축방향 단부에 배치되어 상기 밸브 코어에 상기 밸브 코어가 제2 작동 위치로부터 제1 작동 위치로 이동하는 경향을 발생시킬 수 있도록 하는 작용력(acting force)을 가하며, 상기 제1 사전 설정값(P_C1)은 P_C1 = (P_X×A₁ - F₁)/A₃이고, 상기 제2 사전 설정값(P_C2)은 P_C2 = (P_X×A₁ - F₂)/(A₃- A₂)이며, 상기 제1 작동값(P_C3)은 P_C3 = (V₁/V₂)P_C1이고, 상기 제2 작동값(P_C4)은 P_C4 = (V₂/V₁)P_C2이며, 여기서 P_X는 상기 외부 제어 오일 포트의 오일 압력이고, A₁, A₂ 및 A₃는 각각 상기 제1 챔버, 상기 제2 챔버 및 상기 제3 챔버의 유효 압력 작용 면적들이며, F₁과 F₂는 각각 제1 작동 위치와 제2 작동 위치에서 상기 밸브 코어에 가해지는 상기 스프링의 작용력들이고, V₁과 V₂는 각각 제1 작동 위치와 제2 작동 위치에서 상기 모터의 변위들이다.

몇몇 실시예들에서, 상기 제2 챔버와 상기 제3 챔버는 상기 밸브 코어에 배치되되 각각 상기 밸브 코어의 제1 축방향 단부와 제2 축방향 단부에 배치된다.

몇몇 실시예들에서, 상기 밸브 코어의 제1 축방향 단부와 제2 축방향 단부에 각각 제1 플런저 챔버와 제2 플런저 챔버가 제공되며; 상기 제1 플런저 챔버 내부에 제1 플런저가 배치되고, 상기 제2 플런저 챔버 내부에 제2 플런저가 배치되며; 상기 제2 챔버는 상기 제1 플런저와 상기 제1 플런저 챔버의 내벽 사이에 위치하고, 상기 제3 챔버는 상기 제2 플런저와 상기 제2 플런저 챔버의 내벽 사이에 위치한다.

몇몇 실시예들에서, 상기 밸브 코어에 제1 통로가 배치되고, 상기 제2 챔버는 상기 제1 통로를 통해 상기 제1 작동 오일 포트와 상기 제2 작동 오일 포트 중 하나와 연통되며; 및/또는 상기 밸브 코어에 제2 통로가 배치되고, 상기 제3 챔버는 상기 제2 통로를 통해 상기 피드백 오일 포트와 연통된다.

몇몇 실시예들에서, 상기 주행 모터 전환 밸브는 상기 밸브 코어의 제2 축방향 단부에 배치되는 제1 마개 부재(plugging piece)를 더 포함하며; 상기 주행 모터 전환 밸브의 스프링은 상기 제1 마개 부재와 상기 밸브 코어의 제2 축방향 단부 사이에 접하여 상기 밸브 코어에 상기 밸브 코어가 제2 작동 위치로부터 제1 작동 위치로 이동하는 경향을 발생시킬 수 있도록 하는 작용력을 가하도록 구성된다.

몇몇 실시예들에서, 상기 밸브 코어에 인접한 상기 제1 마개 부재의 표면에 스프링 수용 챔버가 제공되며, 상기 스프링은 상기 스프링 수용 챔버 내부에 배치된다.

몇몇 실시예들에서, 상기 제1 마개 부재에 제1 관통-구멍이 배치되며, 상기 제1 관통-구멍은 상기 스프링 수용 챔버와 연통된다.

몇몇 실시예들에서, 상기 밸브 코어로부터 떨어진 상기 제1 마개 부재의 표면에 체결 홈(fastening groove)이 배치된다.

몇몇 실시예들에서, 상기 밸브 코어의 제1 축방향 단부에 목 부분(necking section)이 배치된다.

몇몇 실시예들에서, 상기 복 부분의 원주면에 오목부(recess)가 배치된다.

본 발명의 제2 측면은 주행 모터를 제공하며, 상기 주행 모터는 모터 및 상기 모터의 경사판과 구동 연결된 경사판 제어 기구(swashplate control mechanism)를 포함하고, 본 발명의 주행 모터 전환 밸브를 더 포함하며, 상기 주행 모터 전환 밸브는 상기 모터의 외피(shell) 내부에 배치된다.

몇몇 실시예들에서, 상기 외피에 제2 관통-구멍이 배치되고, 상기 주행 모터 전환 밸브의 밸브 코어는 상기 제2 관통-구멍 내부에 배치되며, 상기 주행 모터 전환 밸브의 제1 작동 오일 포트, 제2 작동 오일 포트, 제3 작동 오일 포트, 외부 제어 포트 및 피드백 오일 포트는 모두 상기 외피의 내벽에 배치된다.

본 발명의 제3 측면은 본 발명의 주행 모터를 포함하는 토목 기계(engineering machinery)를 더 제공한다.

상기 주행 모터 전환 밸브의 개선에 기초하여, 주행 모터 전환 밸브의 밸브 코어는 두 개의 각각 상이한 사전 설정값들에서 저속으로부터 고속으로 그리고 고속으로부터 저속으로 전환되도록 구성되고, 전환 후 모터의 입력 압력값들은 둘 다 전환 경계 조건들을 만족하지 않도록 구성됨으로써, 본 발명은 주행 모터가 고속과 저속 사이에서 반복적으로 전환되는 것을 효과적으로 방지하고, 고부하 상태하에서 건설 기계의 진동을 감소시킨다.

본 발명의 다른 특징들과 이점들은 아래의 첨부된 도면들을 참조한 본 발명의 예시적인 실시예의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

본 발명의 실시예들 또는 종래 기술에서의 기술적 해법들을 더욱 분명하게 보여주기 위해, 실시예들 또는 종래 기술의 설명에서 사용되는 도면들이 아래에서 간단하게 설명될 것이다. 확실히, 아래의 설명에서의 도면들은 본 발명의 특정 실시예들 중 오직 일부이다. 본 기술 분야의 기술자는, 어떠한 창의적인 노력 없이도 이 도면들에 따라 다른 도면들을 얻을 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주행 모터 시스템의 유압 원리 도표를 보여준다.
도 2는 제1 작동 위치에서 도 1의 주행 모터 전환 밸브의 밸브 코어를 보여주는 단면도를 도시한다.
도 3은 제2 작동 위치에서 도 1에 도시된 주행 모터 전환 밸브의 밸브 코어를 보여주는 단면도를 도시한다.
도 4는 도 2와 도 3의 밸브 코어의 구조를 보여주는 개략도를 도시한다.

이제, 본 발명의 실시예들의 기술적 해법들이 본 발명의 실시예들의 도면들을 참조하여 더 상세하게 명확하고 완전하게 설명될 것이다. 확실히, 설명되는 실시예들은 본 발명의 실시예들의 전부가 아니라 오직 일부이다. 아래의 적어도 하나의 예시적인 실시예의 설명은 단지 보여주기 위한 것이며, 결코 본 발명에 대한 제한과 본 발명의 적용 또는 사용에 대한 제한으로서 의도된 것은 아니다. 본 발명의 실시예들에 근거하여 어떠한 창의적인 노력 없이 본 기술분야의 기술자에 의해 얻어지는 모든 다른 실시예들은 본 발명의 범위 내에 포함된다.

관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 알려진 기술, 방법 및 장치는 상세하게 논의되지 않을 수 있지만, 적절한 경우에, 그 기술, 방법 및 장치는 허여된 명세서의 부분으로서 고려되어야 한다.

본 발명의 설명에서, 오직 본 발명의 설명의 편의와 단순화된 설명을 위해, "전방, 후방, 위로, 아래로, 좌측, 우측", "측방향, 직립, 수직, 수평" 및 "상부, 하부"와 같은 방향을 나타내는 단어들에 의해 표시된 방향 또는 위치 관계는 일반적으로 도면들에서 보여지는 방향 또는 위치 관계에 근거한다는 것을 이해하여야 한다. 반대가 없으면, 이러한 방향을 나타내는 단어들은, 관련된 장치 또는 구성요소가 명시된 방향을 가져야 하거나 명시된 방향으로 구성되고 작동되어야 한다는 것을 나타내거나 시사하는 것으로 의도된 것은 아니며, 따라서 본 발명의 보호 범위를 제한하는 것으로서 이해되어서는 안 된다; 방향을 나타내는 단어들 "내부와 외부"는 각각의 구성요소 자체의 윤곽의 내부와 외부를 가리킨다.

본 발명의 설명에서, 구성요소들을 정의하기 위해 "제1" 및 "제2" 등의 단어들의 사용은 단순히 대응되는 구성요소들 사이의 구별을 용이하게 하기 위한 것으로 이해하여야 한다. 상반되게 진술되지 않은 경우에, 상기 단어들은 특정한 의미를 가지지 않으며, 이에 따라 본 발명의 보호 범위를 제한하는 것으로서 이해되어서는 안 된다.

도 1-4는 본 발명의 실시예를 도시한다. 도 1-4를 참조하면, 본 발명에 의해 제공되는 주행 모터 전환 밸브(100)는, 밸브 코어(valve core)(1), 제1 작동 오일 포트(working oil port)(Y), 제2 작동 오일 포트(L), 제3 작동 오일 포트(Z), 외부 제어 포트(X) 및 피드백 오일 포트(C)를 포함하며, 상기 밸브 코어(1)는 제1 작동 위치와 제2 작동 위치를 가지고, 제1 작동 위치에서, 상기 제1 작동 오일 포트(Y)는 차단되고 상기 제2 작동 오일 포트(L)는 상기 제3 작동 오일 포트(Z)와 연통되며, 제2 작동 위치에서, 상기 제1 작동 오일 포트(Y)는 상기 제3 작동 오일 포트(Z)와 연통되고 상기 제2 작동 오일 포트(L)는 차단된다. 상기 제1 작동 오일 포트(Y)는 오일 공급원과 연통되기 위한 것이고, 상기 제2 작동 오일 포트(L)는 오일 탱크와 연통되기 위한 것이며, 상기 제3 작동 오일 포트(Z)는 상기 주행 모터의 경사판 제어 기구(swashplate control mechanism)(500)와 연통되기 위한 것이다. 상기 외부 제어 오일 포트(X)는, 제어 오일을 상기 밸브 코어(1)의 제1 축방향 단부에 작용하도록 안내하여 상기 밸브 코어(1)가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동하는 경향을 발생시킬 수 있도록 하기 위한 것이다. 상기 피드백 오일 포트(C)는, 상기 주행 모터의 모터(400)의 실제 작동 압력을 상기 밸브 코어(1)의 제2 축방향 단부로 피드백하여 상기 밸브 코어(1)가 제2 작동 위치로부터 제1 작동 위치로 이동하는 경향을 발생시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 주행 모터 전환 밸브(100)는 아래와 같이 구성된다:

상기 밸브 코어(1)는 상기 피드백 오일 포트(C)의 오일 압력이 제1 사전 설정값(preset value)(P_C1)보다 작을 때 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동하도록 구성되고, 상기 밸브 코어(1)는 상기 피드백 오일 포트(C)의 오일 압력이 제2 사전 설정값(P_C2)보다 클 때 제2 작동 위치로부터 제1 작동 위치로 이동하도록 구성되며, 상기 제1 사전 설정값(P_C1)은 제2 사전 설정값(P_C2)과 동일하지 않으며;

상기 밸브 코어(1)가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동한 후에 상기 피드백 오일 포트(C)의 오일 압력은 제1 작동 값(P_C3)이고, 상기 밸브 코어(1)가 제2 작동 위치로부터 제1 작동 위치로 전환된 후에 상기 피드백 오일 포트(C)의 오일 압력은 제2 작동 값(P_C4)이며, 여기서 제1 작동 값(P_C3)과 제2 사전 설정값(P_C2) 사이의 관계는 P_C3< K₁P_C2, K₁≤1 이고, 제2 작동 값(P_C4)과 제1 사전 설정값(P_C1) 사이의 관계는 P_C4> K₂P_C1, K₂≥1 이다.

본 발명에서, P_C1과 P_C2는 각각, 주행 모터가 저속으로부터 고속으로 그리고 고속으로부터 저속으로 전환되도록 제어하는 주행 모터 전환 밸브(100)에 대한 상기 모터(400)의 임계 압력값들이며; P_C3과 P_C4는 각각, 주행 모터가 저속으로부터 고속으로 그리고 고속으로부터 저속으로 전환되도록 제어하는 주행 모터 전환 밸브(100)에 대한 상기 모터(400)의 실제 입력 압력값들이다. 그리고, K₁과 K₂는 각각 상기 주행 모터가 저속으로부터 고속으로 전환된 후 고속에서 안정되도록 하는 안전 팩터(safety factor)와 고속으로부터 저속으로 전환된 후 저속에서 안정되도록 하는 안전 팩터이다.

주행 모터 전환 밸브(100)의 개선에 의해, 본 발명은 상기 주행 모터 전환 밸브(100)의 밸브 코어(1)가 두 개의 각각 상이한 사전 설정값들에서 저속으로부터 고속으로 그리고 고속으로부터 저속으로 전환될 수 있도록 하고, 전환 후 상기 모터(400)의 입력 압력값들이 전환 경계 조건들을 만족하지 않을 수 있도록 함으로써, 본 발명은 주행 모터가 고속과 저속 사이에서 반복적으로 전환되는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 고부하 상태하에서 토목 기계의 진동을 감소시키며, 이는 주행 모터 전환 밸브(100), 주행 모터 및 토목 기계의 사용 수명을 연장시키고, 주행 안전성을 향상시키며, 사용의 편의성을 향상시키는데 유익하다.

본 발명에서, 바람직하게는, K₁<1 및/또는 K₂>1이며, 이렇게 하여, 저속으로부터 고속으로 및/또는 고속으로부터 저속으로 전환된 후의 속도에서 안정된 때, 주행 모터의 안전 팩터는 더 높아질 것이고, 주행 모터가 고속과 저속 사이에서 반복적으로 전환되는 것이 더욱 신뢰성 있게 방지되며, 고부하 상태하에서 토목 기계의 진동이 더욱 효과적으로 감소되며, 이는 주행 모터 전환 밸브(100), 주행 모터 및 토목 기계의 사용 수명을 연장시키고, 주행 안전성을 향상시키며, 사용의 편의성을 향상시키는데 더욱 유익하다.

본 발명의 주행 모터 전환 밸브(100)의 실행으로서, 상기 주행 모터 전환 밸브(100)는 제1 챔버(1a), 제2 챔버(1b) 및 제3 챔버(1c)를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 챔버(1a)는 상기 외부 제어 오일 포트(X)와 연통되고, 상기 제3 챔버(1c)는 상기 피드백 오일 포트(C)와 연통되며, 상기 제2 챔버(1b)는 상기 제3 작동 오일 포트(Z)와 연통되고, 상기 밸브 코어(1)가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동하는 공정 중에 상기 제2 작동 오일 포트(L) 및 상기 제1 작동 오일 포트(Y)와 번갈아 연통되도록 전환되며, 상기 제2 챔버(1b)의 유효 압력 작용 면적은 상기 제3 챔버(1c)의 유효 압력 작용 면적보다 작다. 이에 근거하여, 상기 주행 모터 전환 밸브(100)의 밸브 코어(1)가 두 개의 각각의 상이한 사전 설정값들에서 상기 주행 모터를 저속으로부터 고속으로 그리고 고속으로부터 저속으로 전환되도록 제어할 수 있도록 하기 위해, 그리고 전환 후의 상기 모터(400)의 입력 압력값들 둘 다 전환 경계 조건들을 만족하지 않을 수 있도록 하기 위해, 본 발명에서는 오직 상기 제1 챔버(1a), 제2 챔버(1b), 및 제3 챔버(1c)의 유효 압력 작용 면적들만 설정될 필요가 있으며, 이는 단순한 구조이고, 저비용이며 높은 신뢰성이 있다. 이는 도 1-4에 도시된 실시예와 협력하여 더 설명될 것이다.

본 발명은 이하에서 도 1-4를 참조하여 더 설명된다.

용이한 이해를 위해, 주행 모터 시스템의 작동 원리가 먼저 도 1을 참조하여 설명될 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 주행 모터 시스템은 부행 모터, 주행 모터 전환 밸브(100), 압력 선택 밸브(300) 및 밸런스 밸브(200), 등을 포함하며, 상기 주행 모터는 모터(400)와 경사판 제어 기구(500), 등을 포함한다.

상기 모터(400)의 경사판과 구동 연결된 상기 경사판 제어 기구(500)는 상기 경사판을 선회하도록 구동시킴으로써 상기 경사판의 선회 각도(swing angle)를 변경하기 위한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 경사판 제어 기구(500)는 구체적으로 유압 실린더이며, 상기 유압 실린더의 로드는 경사판에 연결된다. 이에 근거하여, 상기 경사판 제어 기구(500)의 로드가 없는 챔버에 오일이 채워진 때, 경사판 제어 기구(500)는 경사판을 더 작은 각도의 위치로 선회하도록 구동시키며, 이에 따라 주행 모터가 저속 모드로 전환될 수 있도록 한다; 경사판 제어 기구(500)의 로드가 없는 챔버 내의 오일이 오일 탱크로 환류한 때, 경사판 제어 기구(500)는 경사판을 더 큰 각도의 위치로 선회하도록 구동시킴으로써, 주행 모터가 고속 모드로 전환될 수 있도록 한다.

상기 모터(400)는 상기 밸런스 밸브(200)를 통해 오일 포트들(A와 B)에 연결된다. 오일 포트(A)와 오일 포트(B) 중 하나가 상기 모터(400)로 오일을 공급할 때, 상기 모터(400)의 오일 배출은 오일 포트(A)와 오일 포트(B) 중 다른 하나를 통해 유출되며, 이에 따라 상기 모터(400)는 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하도록 구동된다.

상기 주행 모터 전환 밸브(100)는 경사판 제어 기구(500)의 로드가 없는 챔버가 오일 공급원과 오일 탱크 중 하나와 번갈아 연통되게 전환되도록 제어하기 위한 것이며, 이에 의해 경사판 제어 기구(500)의 로드가 없는 챔버로 오일의 공급 여부를 제어함으로써 고속 모드와 저속 모드 사이에서의 주행 모터의 전환이 제어될 수 있도록 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 상기 주행 모터 전환 밸브(100)는 경사판 제어 기구(500)의 로드가 없는 챔버와 연통되며, 상기 압력 선택 밸브(300)를 통해 상기 밸런스 밸브(200)와 연통된다. 구체적으로, 상기 압력 선택 밸브(300)는 셔틀 밸브(shuttle valve)이며; 상기 주행 모터 전환 밸브(100)의 제1 작동 오일 포트(Y)는 상기 압력 선택 밸브(300)의 출구와 연통되고, 상기 압력 선택 밸브(300)의 두 개의 입구들은 밸런스 밸브(200)를 통해 상기 오일 포트(A)와 오일 포트(B)에 각각 연결되며; 상기 주행 모터 전환 밸브(100)의 제2 작동 오일 포트(L)는 오일 탱크와 연통되고; 상기 주행 모터 전환 밸브(100)의 제3 작동 오일 포트(Z)는 상기 경사판 제어 기구(500)의 로드가 없는 챔버와 연통된다.

상기 압력 선택 밸브(300)를 배치함으로써, 상기 제1 작동 오일 포트(Y)는 항상 상기 오일 포트(A)와 오일 포트(B) 중 더 큰 것과 연통된다. 상기 오일 포트(A)와 오일 포트(B) 중 더 큰 압력값이 오일 공급원 압력이며, 한편 상기 모터(400)의 입력 압력 또는 실제 작동 압력이기 때문에, 상기 제1 작동 오일 포트(Y)는 항상 오일 공급원과 연통되며, 상기 제1 작동 오일 포트(Y)의 압력값(P_Y)은 상기 모터(400)의 실제 작동 압력값과 사실상 동일하다.

상기 주행 모터 전환 밸브(100)가 경사판 제어 기구(500)의 로드가 없는 챔버를 오일 공급원과 오일 탱크 중 하나와 번갈아 연통되게 전환되도록 제어할 수 있도록 하기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 주행 모터 전환 밸브(100)는 제1 작동 위치(도 1에서 좌측 위치)와 제2 작동 위치(도 1에서 우측 위치)를 가진다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 작동 위치에서, 제1 작동 오일 포트(Y)는 차단되고 제2 작동 오일 포트(L)는 제3 작동 오일 포트(Z)와 연통되며, 이렇게 하면, 경사판 제어 기구(500)의 로드가 없는 챔버가 주행 모터 전환 밸브(100)에 의해 오일 탱크에 연통됨으로써, 경사판 제어 기구(500)의 로드가 없는 챔버의 압력이 완화되고, 경사판 제어 기구(500)의 실린더 로드는 경사판의 반작용력(reaction force)에 의해 후퇴하며, 이에 의해 경사판은 도 1의 수직 방향으로부터 수평 방향으로 선회하도록 구동되고, 경사판의 선회 각도(swing angle)는 최대값으로 증가하며, 상기 모터(400)의 출력 샤프트 속도가 최소값으로 감소하고, 상기 주행 모터가 저속 모드에서 작동될 수 있다; 제2 작동 위치에서는, 상기 제1 작동 오일 포트(Y)는 제3 작동 오일 포트(Z)와 연통되고 제2 작동 오일 포트(L)는 차단되며, 이렇게 하면, 경사판 제어 기구(500)의 로드가 없는 챔버는 주행 모터 전환 밸브(100)에 의해 오일 공급원에 연통되고, 고압의 오일이 주행 모터 전환 밸브(100)를 통해 경사판 제어 기구(500)의 로드가 없는 챔버로 유입되며, 이에 의해 경사판 제어 기구(500)의 실린더 로드를 밀어서 외부로 연장되도록 하고, 경사판을 도 1의 수직 방향으로 선회되도록 구동시키며, 경사판의 선회 각도는 최소값으로 감소하며, 상기 모터(400)의 출력 샤프트 속도가 최대값으로 증가하고, 상기 주행 모터가 고속 모드에서 작동될 수 있다. 상기 밸브 코어(1)의 제1 작동 위치와 제2 작동 위치는 각각 주행 모터의 저속 모드(제1 작동 상태로 불리는 저속 작동 상태)와 고속 모드(제2 작동 상태로 불리는 고속 작동 상태)에 대응된다.

또한, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 주행 모터 전환 밸브(100)는 외부 제어 오일 포트(X)와 피드백 오일 포트(C)를 더 포함한다. 상기 외부 제어 오일 포트(X)는 주행 모터 전환 밸브(100)가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 전환되도록 제어하기 위해 오일을 주행 모터 전환 밸브(100)로 안내하기 위한 파일럿 제어 오일 포트로서 역할을 한다. 상기 피드백 오일 포트(C)는, 상기 주행 모터 전환 밸브(100)가 제1 작동 위치와 제2 작동 위치 사이에서 전환이 용이하도록 하기 위해, 상기 주행 모터의 모터(400)의 작동 압력을 상기 밸브 코어(1)로 피드백하기 위한 것이며, 이에 의해, 상기 주행 모터가 실제 필요에 따라 전환을 완료하도록 더욱 정확하게 제어하기 위한 것이다. 위에서 설명한 바와 같이, 제1 작동 오일 포트(Y)와 피드백 오일 포트(C)의 압력들은 둘 다 실제로 모터(400)의 실제 작동 압력이기 때문에, 제1 작동 오일 포트(Y)의 압력(P₁)은 상기 피드백 오일 포트(C)의 압력(P_C)와 동일하다.

종래 기술에서, 주행 모터 전환 밸브가 주행 모터의 전환을 제어하기 위한 오직 하나의 임계 조건(critical condition), 즉, 모터의 작동 압력이 사전 설정값에 도달하는 조건, 즉 피드백 오일 포트(C)의 압력(P_C)이 사전 설정값과 동일하게 되는 조건이 있으며, 이는 종래 기술에서 주행 모터 전환 밸브가 동일한 사전 설정값에 따라 고속으로부터 저속으로 그리고 저속으로부터 고속으로의 전환의 제어를 실현한다는 것을 의미한다. 그 문제점은, 주행 모터의 최대 입력 파워는 일정한 값이고, 주행 모터의 출력 토크는 작동 압력과 변위에 비례하기 때문에, 고속으로부터 저속으로 전환 후에 모터 입력 포트의 압력은 사전 설정값보다 낮아질 것이고, 이때, 저속으로부터 고속으로의 전환의 임계 조건이 만족되며, 이에 따라 주행 모터 전환 밸브는 주행 모터를 자동으로 고속 모드로 복귀 전환되도록 제어할 것이며, 그러나, 고속 모드로 복귀 전환한 후에, 모터 입력 포트의 압력은 사전 설정값까지 상승하게 될 것이고, 그 다음에 고속으로부터 저속으로의 전환의 임계 조건이 만족되며, 그래서 주행 모터 전환 밸브는 주행 모터가 자동으로 다시 저속 모드로 전환되도록 제어할 것이다. 이러한 과정은 반복됨으로써, 주행 모터는 원하는 저속 모드에서 유지될 수 없고, 고속과 저속 사이에서 반복적으로 전환되며, 이는 토목 기계가 고부하 상태하에서 진동하도록 하고, 이에 따라 전환 밸브 자체, 주행 모터 및 토목 기계의 수명과 안전에 영향을 미칠 뿐만 아니라 제품의 편의성을 감소시킨다.

주행 모터가 고속과 저속 사이에서 반복적으로 전환되는 문제점을 해결하기 위해, 이 실시예에서 상기 주행 모터 전환 밸브(100)의 구조가 개선되며, 이는 아래에서 도 2-4를 참조하면서 상세하게 설명된다.

도 2-3에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 주행 모터 전환 밸브(100)는 상기 모터(400)의 외피(shell) 내에 배치되고, 밸브 코어(1), 제1 플런저(plunger)(21), 제2 플런저(22), 제1 마개 부재(plugging piece)(31), 제2 마개 부재(32), 스프링(4), 제1 작동 오일 포트(Y), 제2 작동 오일 포트(L), 제3 작동 오일 포트(Z), 외부 제어 오일 포트(X), 제1 챔버(1a), 제2 챔버(1b) 및 제3 챔버(1c)를 포함하며; 더욱이, 상기 주행 모터 전환 밸브(100)는 밸브 몸체(valve body)를 포함하지 않고, 밸브 몸체로서 상기 외피(5)를 사용하며, 상기 주행 모터 전환 밸브(100)의 밸브 코어(1)는 상기 외피(5) 내부에 직접 배치되고, 반면에 상기 주행 모터 전환 밸브(100)의 제1 작동 오일 포트(Y), 제2 작동 오일 포트(L), 제3 작동 오일 포트(Z), 외부 제어 오일 포트(X) 및 피드백 오일 포트(C)는 모두 상기 외피(5)의 내부 벽에 배치된다.

상기 주행 모터 전환 밸브(100)를 상기 외피(5) 내부에 배치함으로써, 상기 주행 모터 전환 밸브(100)와 모터(400)는 단일 구조로서 통합되므로, 그 구조는 더욱 콤팩트하고, 점유 공간이 감소된다. 밸브 몸체로서 상기 외피(5)를 사용함으로써, 상기 주행 모터 전환 밸브(100)의 밸브 코어(1)와 오일 포트들을 수용하기 위해 특별한 밸브 몸체를 별도로 제공할 필요가 없으며, 이에 의해 그 구조를 더 단순화하며, 비용을 절약하고 유지관리를 용이하게 한다.

구체적으로, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 이 실시예에서, 상기 밸브 코어(1)를 외피(5) 내부에 용이하게 배치하기 위해, 제2 관통-구멍(51)이 외피(5)에 배치되며, 상기 밸브 코어(1)는 상기 제2 관통-구멍(51) 내에 배치된다. 상기 제2 관통-구멍(51)이 밸브 코어(1)를 수용하기 위해 사용되기 때문에, 가공이 용이하게 되고, 밸브 코어(1)의 분해 및 조립이 용이하게 된다. 상기 제2 관통-구멍(51)은 상기 외피(5)의 뒤쪽 뚜껑(back cap)(즉, 모터의 뒤쪽 뚜껑에 배치될 수 있다.

상기 밸브 코어(1)는, 상기 주행 모터 전환 밸브(100)의 제1 작동 위치(도 2-3에서 우측 위치)와 제2 작동 위치(도 2-3에서 좌측 위치) 사이의 전환을 실현하기 위해, 주행 모터 전환 밸브(100)의 제1 작동 오일 포트(Y), 제2 작동 오일 포트(L), 및 제3 작동 오일 포트(Z)의 온/오프 상태를 제어하기 위해 이동될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 상기 밸브 코어(1)는 제1 축방향 단부(즉, 도면에서 우측 단부)와 제2 축방향 단부(즉, 도면에서 좌측 단부)를 가지며, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 밸브 코어(1)의 제1 축방향 단부와 제2 축방향 단부는 각각 제1 플런저 챔버(1f)와 제2 플런저 챔버(2g)를 갖춘다. 상기 제1 플런저 챔버(1f)의 유효 압력 작용 면적은 제2 플런저 챔버(1g)의 유효 압력 작용 면적보다 작다. 여기서 상기 제1 플런저 챔버(1f)와 제2 플런저 챔버(1g)는 상기 밸브 코어(1)의 두 개의 축방향 단부 표면들에 제한되지 않으며, 각각 하나의 섹션을 포함할 수 있다는 것을 이해하는 것은 어렵지 않다.

도 2와 3에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 상기 제1 플런저(21)와 제2 플런저(22)는 상기 제1 플런저 챔버(1f)와 제2 플런저 챔버(1g) 내부에 각각 배치된다. 자유롭게 슬라이딩 가능한 밀봉 스트립들(sealing strips)이 상기 제1 플런저(21)와 상기 제1 플런저 챔버(1f)의 내벽 사이 및 상기 제2 플런저(22)와 상기 제2 플런저 챔버(1g)의 내벽 사이에 형성된다. 상기 밸브 코어(1)가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동하는 과정 중에, 상기 제1 플런저(21)는 제1 플런저 챔버(1f)에 대하여 연장되고, 상기 제2 플런저(22)는 제2 플런저 챔버(1g)에 대하여 후퇴한다; 반면에 상기 밸브 코어(1)가 제2 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동하는 과정 중에. 상기 제1 플런저(21)는 제1 플런저 챔버(1f)에 대하여 후퇴하고, 상기 제2 플런저(22)는 제2 플런저 챔버(1g)에 대하여 연장된다.

상기한 배치에 근거하여, 도 2와 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각 제2 챔버(1b)와 제3 챔버(1c)로 지명된 밀봉 챔버들이 제1 플런저(21)와 제1 플런저 챔버(1f)의 내벽 사이 및 제2 플런저(22)와 제2 플런저 챔버(1g)의 내벽 사이에 형성된다. 즉, 이 실시예에서, 상기 제2 챔버(1b)와 제3 챔버(1c)는 상기 밸브 코어(1)에 형성되며 각각 상기 밸브 코어의 제1 축방향 단부와 제2 축방향 단부에 위치한다. 상기 제2 챔버(1b)의 유효 압력 작용 면적은 상기 제1 플런저 챔버(1f)의 유효 압력 작용 면적이고, 상기 제3 챔버(1c)의 유효 압력 작용 면적은 상기 제2 플런저 챔버(1g)의 유효 압력 작용 면적이며, 상기 제1 플런저 챔버(1f)의 유효 압력 작용 면적은 제2 플런저 챔버(1g)의 유효 압력 작용 면적보다 작고, 이에 따라, 상기 제2 챔버(1b)의 유효 압력 작용 면적은 제3 챔버(1c)의 유효 압력 작용 면적보다 작다.

더욱이, 도 2와 3에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 상기 제2 챔버(1b)와 제3 챔버(1c)는 아래의 방식으로 모든 오일 포트들과 연통되도록 구성되며, 그 방식에 의하면, 상기 제3 챔버(1c)는 피드백 오일 포트(C)와 연통되며; 상기 제2 챔버(1B)는 제3 작동 오일 포트(Z)와 연통되고, 상기 밸브 코어(1)가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동하는 과정 중에 제2 작동 오일 포트(L) 및 제1 작동 오일 포트(Y)와 연속적으로 연통된다. 즉, 상기 제2 챔버(1b)는, (도 2에 도시된 바와 같이) 상기 밸브 코어(1)가 제1 작동 위치에 있을 때, 제3 작동 오일 포트(Z) 및 제2 작동 오일 포트(L)와 연통되며, (도 3에 도시된 바와 같이) 상기 밸브 코어(1)가 제2 작동 위치에 있을 때, 제3 작동 오일 포트(Z) 및 제1 작동 오일 포트(Y)와 연통된다.

상기 제2 챔버(1b)가 제2 작동 오일 포트(L) 또는 제1 작동 오일 포트(Y)와 용이하게 연통되도록 하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 제1 통로(1d)가 밸브 코어(1)에 배치되며, 상기 제2 챔버(1b)는 상기 제1 통로(1d)에 의해 제1 작동 오일 포트(Y)와 제2 작동 오일 포트(L) 중 하나와 연통된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 작동 위치에서, 상기 제2 챔버(1b)는 상기 제1 통로(1d)를 통해 제2 작동 오일 포트(L)와 연통되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 작동 위치에서, 상기 제2 챔버(1b)는 상기 제1 통로(1b)를 통해 제1 작동 오일 포트(Y)와 연통된다. 유사하게, 상기 제3 챔버(1c)가 피드백 오일 포트(C)와 용이하게 연통되도록 하기 위해, 이 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 통로(1e)가 밸브 코어(1)에 배치되며, 상기 제3 챔버(1c)는 상기 제2 통로(1e)에 의해 피드백 오일 포트(C)와 연통된다. 구체적으로, 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 제2 챔버(1b)와 제3 챔버(1c) 둘 다 상기 밸브 코어(1)의 축 방향을 따라서 연장되고, 상기 제1 통로(1d)와 제2 통로(1e) 둘 다 상기 밸브 코어(1)의 반경 방향을 따라서 연장되는 바, 상기 밸브 코어(1)에 두 개의 챔버들과 두 개의 통로들의 배치는 더욱 신뢰성 있고 더욱 콤팩트하며, 가공은 더욱 편리하게 된다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 상기 밸브 코어(1)의 제1 축방향 단부에 목 부분(necking section)이 배치된다. 이렇게 하면, 상기 밸브 코어(1)를 분해할 필요가 있을 때, 상기 밸브 코어(1)에 힘을 가하기 위해 작업자 또는 분리 공구가 제2 관통-구멍(51) 내부로 연장되는 것이 편리하게 됨으로써, 상기 밸브 코어(1)를 제2 관통-구멍(51)으로부터 더욱 쉽게 꺼낼 수 있으며, 이에 의해 밸브 코어(1)의 분해를 용이하게 한다. 더욱이, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 목 부분의 원주면에 오목부(recess)(15)가 더 배치된다. 상기 오목부(15)는 상기 목 부분에 더욱 편리하게 힘을 가할 수 있도록 하며, 상기 밸브 코어(1)의 분해의 어려움이 상기 오목부(15)에 의해 더욱 감소된다.

추가로, 도 2와 3에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 상기 제1 마개 부재(31)와 제2 마개 부재(32)는 각각 상기 밸브 코어(1)의 제2 축방향 단부와 제1 축방향 단부에 배치되며, 상기 제1 마개 부재(31)와 제2 마개 부재(32)는 둘 다 상기 외피(5)와 연결되고, 각각 상기 밸브 코어(1)의 제2 축방향 단부측과 제1 축방향 단부측을 밀봉하기 위해 상기 밸브코어(1)의 제2 축방향 단부측과 제1 축방향 단부측에 별도로 배치된다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 마개 부재(31)는 상기 밸브 코어(1)의 제2 축방향 단부를 밀봉하기 위해 상기 제2 관통-구멍(51) 내부에 나사 체결되며 상기 밸브 코어(1)의 제2 축방향 단부에 배치된다. 구체적으로, 상기 제1 마개 부재(31)의 외주면에는 전체적으로 나사들이 형성되며, 상기 제2 관통-구멍(51)의 대응되는 부분의 내벽에도 나사들이 제공됨으로써, 상기 나사들의 협동에 의해 상기 제1 마개 부재(31)는 제2 관통-구멍(51) 내부에 나사 체결될 수 있다.

또한, 도 2와 3에 도시된 바와 같이, 밸브 코어(1)로부터 멀리 떨어진 상기 제1 마개 부재(31)의 표면에 체결 홈(fastening groove)(31b)이 더 제공된다. 상기 체결 홈(31)은 제1 마개 부재(31)의 분해 및 조립을 용이하게 하도록 배치되며, 이는 제1 마개 부재(31)가 상기 외피(5) 내부에 나사 체결될 때 더욱 중요하다. 상기 체결 홈(31b)에 근거하기 때문에, 상기 제1 마개 부재(31)가 분해 또는 조립될 때, 공구가 체결 홈(31b) 내부로 삽입될 수 있으며, 그 다음에 제 마개 부재(31)가 상기 외피(5)의 제2 관통-구멍(51)의 내부를 향해 나사 체결되거나 상기 제2 관통-구멍(31)의 외부를 향해 나사 풀림으로써 제1 마개 부재(31)의 분해 및 조립을 달성하며, 이는 더욱 편리하고, 분해 및 조립에 더 높은 효율성이 있다.

또한, 이 실시예에서 상기 제1 마개 부재(31)는 스프링(4)을 지지하도록 구성된다. 상기 스프링(4)은 제1 마개 부재(31)와 밸브 코어(1)의 제2 축방향 단부 사이에 접하여 밸브 코어(1)가 제2 작동 위치로부터 제1 작동 위치로 이동하는 경향을 발생시키도록 강요한다. 특히, 상기 스프링(4)의 배치를 용이하게 하기 위해, 도 2와 3에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 상기 밸브 코어(1)에 인접한 상기 제1 마개 부재(31)의 표면에 스프링 수용 챔버(31c)가 배치되고, 상기 스프링(4)은 상기 스프링 수용 챔버(31c) 내에 배치되어 스프링 수용 챔버(31c)의 바닥 벽과 밸브 코어(1)의 제2 축방향 단부 사이에 접하며, 이렇게 하면, 상기 스프링(4)은 상기 밸브 코어(1)에, 밸브 코어(1)가 제2 작동 위치로부터 제1 작동 위치로 뒤로 이동할 수 있게 하는 작용력(acting force)을 가하도록 구성된다. 더욱이, 도 2-4의 조합에서, 상기 밸브 코어(1)의 제2 축방향 단부에 스프링 시트(spring seat)(16)가 제공되며, 상기 스프링(4)은 밸브 코어(1)와 연결되도록 상기 스프링 시트(16)에 끼워진다. 상기 밸브 시트(16)와 밸브 코어(1) 사이의 인접한 부분에 샤프트 어깨부(shaft shoulder)가 제공되며, 상기 스프링(4)은 상기 샤프트 어깨부에 대하여 접함으로써, 상기 스프링(4)은 밸브 코어(1)가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동하는 과정 중에 밸브 코어(1)에 가해지는 탄성력을 변경하기 위해 압축되거나 신장될 수 있다. 한편, 상기 스프링 시트(16), 마개 부재(31) 및 제2 관통-구멍(51)의 내벽 사이에 스프링 챔버가 형성되는 것은 이해하기 쉬울 것이다.

또한, 도 2와 3에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 상기 제1 마개 부재(31)에 제1 관통-구멍(31a)이 배치되며, 상기 제1 관통-구멍(31a)은 스프링 수용 챔버(31c)와 연통된다. 이에 기초하여, 분해뿐만 아니라 오일을 회수하는 것도 더 쉬어진다. 구체적으로, 상기 제1 관통-구멍(31a)은 밸브 코어(1)의 축 방향을 따라서 연장됨으로써, 스프링 수용 챔버(31c)는 더 작은 길이의 제1 관통-구멍(31a)에 의해 외부와 연통될 수 있다. 이러한 구조는 더 단순하고, 오일 회수도 더욱 편리하게 된다.

도 2와 3에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 상기 제2 마개 부재(32)는 상기 밸브 코어(1)의 제1 축방향 단부를 밀봉하기 위해 제2 관통-구멍(51) 내부에 나사 체결되며 상기 밸브 코어(1)의 제1 축방향 단부에 배치된다. 구체적으로, 상기 제2 마개 부재(32)의 전체 외주면에는 나사들이 제공되며, 상기 제2 관통-구멍(52)의 대응되는 부분의 내벽에도 나사들이 제공됨으로써, 상기 나사들의 협동 하에서 상기 제2 마개 부재(32)는 제2 관통-구멍(51) 내부에 나사 체결될 수 있다.

도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 상기 제1 마개 부재(31)와 제2 마개 부재(32)는 상기 제2 관통-구멍(51)의 축방향으로 양측에서 나사 체결된다. 나사 연결의 방식에 의해, 상기 제1 마개 부재(31)와 제2 마개 부재(32)의 밀봉 효과가 양호하게 된다.

또한, 도 2와 3에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 상기 제1 챔버(1a)는 밸브 코어(1)의 제1 축방향 단부와 제2 마개 부재(32) 사이에 배치된다. 구체적으로, 상기 제1 챔버(1a)는 밸브 코어(1)의 제1 축방향 단부, 제2 마개 부재(32), 제1 플런저(21) 및 제2 관통-구멍(51)의 내벽 사이에 위치한다. 상기 제1 챔버(1a)는 상기 외부 제어 오일 포트(X)와 연통됨으로써, 외부 제어 오일 포트(X)에 의해 도입된 제어 오일은 제1 챔버(1a)에 들어가서 밸브 코어(1)의 제1 축방향 단부에 작용하고, 이는 상기 밸브 코어(1)가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동하는 경향을 발생시키며, 이에 따라 외부 제어 오일 포트(X)의 제어하에서 밸브 코어(1)가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 전환되는 것을 용이하게 한다. 밀봉 효과를 더 향상시키기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 마개 부재(32)와 외피(5) 사이에 밀봉 링(6)이 배치되며, 상기 밀봉 링(6)은 상기 제1 챔버(1a)를 위해 더 긴밀한 밀봉을 성취할 수 있다.

요약하면, 실시예에서, 상기 제1 챔버(1a)는 밸브 코어(1)의 제1 축방향 단부와 제2 마개 부재(32) 사이에 위치하고, 외부 제어 오일 포트(X)와 연통되며; 상기 제2 챔버(1b)와 제3 챔버(1c)는 밸브 코어(1)에 위치하고 각각 밸브 코어(1)의 제1 축방향 단부와 제2 축방향 단부에 배치되며, 상기 제3 챔버(1c)는 피드백 오일 포트(C)와 연통되고, 제2 챔버(1b)는 제3 작동 오일 포트(Z)와 연통되며, 밸브 코어(1)가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동하는 과정 중에 제2 작동 오일 포트(L) 및 제1 작동 오일 포트(Y)와 연속하여 연통된다.

구체적으로, 도 2-4에 도시된 바와 같이, 상기 밸브 코어(1)는 축 방향을 따라서 네 개의 밀봉 섹션들, 각각 제1 밀봉 섹션(11), 제2 밀봉 섹션(12), 제3 밀봉 섹션(13) 및 제4 밀봉 섹션(14)을 포함하며, 이들은 제1 축방향 단부로부터 제2 축방향 단부로 순차적으로 분배되고, 네 개의 밀봉 섹션들은 제2 관통-구멍(51)의 내벽과 슬라이딩 가능하게 밀봉된다. 인접한 밀봉 섹션들 사이에서는 목 부분(necked section)이 있다. 이렇게 하면, 밸브 코어(1)가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동하는 중에, 제1 챔버(1a), 제2 챔버(1b), 제3 챔버(1c) 및 모든 오일 포트들 사이의 연통 관계가 밸브 코어(1)의 네 개의 밀봉 섹션들에 의해 제어된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 밸브 코어(1)가 제1 작동 위치(도면에서 최우측 위치)에 있을 때, 제1 챔버(1a)와 제2 작동 오일 포트(L) 사이의 제2 관통-구멍(51)의 내벽 표면은 제1 밀봉 섹션(11)에 의해 밀봉됨으로써, 상기 제1 챔버(1a)는 제2 작동 오일 포트(L)로부터 격리되며, 이에 의해 제1 챔버(1a)가 오직 외부 제어 오일 포트(X)와 연통되는 것이 보장된다; 한편, 제1 챔버(1a)와 제1 작동 오일 포트(Y) 사이의 제2 관통-구멍(51)의 내벽 표면은 제2 밀봉 섹션(12)에 의해 밀봉되며, 제1 밀봉 섹션(11)과 제2 밀봉 섹션(12) 사이의 목 부분은 제2 챔버(1b)와 제2 작동 오일 포트(L) 사이의 제2 관통-구멍(51)의 내벽 표면으로부터 떨어져서 유지되며, 이에 의해 제2 챔버(1b)는 제2 작동 오일 포트(L)와 연통되고 제1 작동 오일 포트(Y)로부터 격리된다; 제1 작동 오일 포트(Y)와 제3 챔버(1c) 사이의 제2 관통-구멍(51)의 내벽 표면은 제3 밀봉 섹션(13)에 의해 밀봉되고, 제3 밀봉 섹션(13)과 제4 밀봉 섹션(14) 사이의 목 부분은 제3 챔버(1c)와 피드백 오일 포트(C) 사이의 제2 관통-구멍(51)의 내벽 표면으로부터 떨어져서 유지되며, 피드백 오일 포트(C)와 스프링 챔버 사이의 제2 관통-구멍(51)의 내벽 표면은 제4 밀봉 섹션(14)에 의해 밀봉되며, 이에 의해 제3 챔버(1c)는 제1 작동 오일 포트(Y)와 스프링 챔버 둘 다로부터 격리되지만, 오직 피드백 오일 포트(C)와 연통된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 밸브 코어(1)가 제2 작동 위치(도면에서 최좌측 위치)에 있을 때, 제1 챔버(1a)와 제2 작동 오일 포트(L) 사이의 제2 관통-구멍(51)의 내벽 표면은 여전히 제1 밀봉 섹션(11)에 의해 밀봉되며, 이에 의해 제1 챔버(1a)는 제2 작동 오일 포트(L)로부터 격리되고, 제1 챔버(1a)는 오직 외부 제어 오일 포트(X)와 연통된다; 그러나, 상이하게, 제2 챔버(1b)와 제2 작동 오일 포트(L) 사이의 제2 관통-구멍(51)의 내벽 표면은 제1 밀봉 섹션(11)에 의해 밀봉되고, 제1 밀봉 섹션(11)과 제2 밀봉 섹션(12) 사이의 목 부분은 제2 챔버(1b)와 제1 작동 오일 포트(Y) 사이의 제2 관통-구멍(51)의 내벽 표면으로부터 떨어져 유지됨으로써, 제2 챔버(1b)는 제1 작동 오일 포트(Y)와 연통되지만 제2 작동 오일 포트(L)로부터 격리되도록 변경된다; 제3 밀봉 섹션(13)과 제4 밀봉 섹션(14)이 좌측을 향해 이동하더라도, 제3 밀봉 섹션(13)과 제4 밀봉 섹션(14) 사이의 목 부분은 제3 챔버(1c)와 피드백 오일 포트(C) 사이의 제2 관통-구멍(51)의 내벽 표면으로부터 떨어져 유지되며, 한편, 제1 작동 오일 포트(Y)와 제3 챔버(c) 사이의 제2 관통-구멍(51)의 내벽 표면은 여전히 제3 밀봉 섹션(13)에 의해 밀봉되고, 피드백 오일 포트(C)와 스프링 챔버 사이의 제2 관통-구멍(51)의 내벽 표면은 여전히 제4 밀봉 섹션(14)에 의해 밀봉되며, 이에 의해 제3 챔버(1c)는 여전히 제1 작동 오일 포트(Y)와 스프링 챔버로부터 격리되지만, 오직 피드백 오일 포트(C)와 연통된다.

이 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 밸브 코어(1)가 제1 작동 위치에 있을 때, 제1 챔버(1a)는 외부 제어 오일 포트(X)와 연통되고, 제2 챔버(1b)는 제2 작동 오일 포트(L) 및 제3 작동 오일 포트(Z)와 연통되지만 제1 작동 오일 포트(Y)로부터 격리되며, 제3 챔버(1c)는 피드백 오일 포트(C)와 연통된다; 밸브 코어(1)가 제2 작동 위치에 있을 때, 제1 챔버(1a)는 외부 제어 오일 포트(X)와 연통되고, 제2 챔버(1b)는 제1 작동 오일 포트(Y) 및 제3 작동 오일 포트(Z)와 연통되지만 제2 작동 오일 포트(L)로부터 격리되며, 제3 챔버(1c)는 피드백 오일 포트(C)와 연통된다.

이하에서는, 이 실시예에서 주행 모터 전환 밸브(100)에 의한 전환을 제어하기 위한 원리 및 경계 조건들이 도 2와 3을 참조하면서 설명될 것이다.

먼저, 설명의 편의를 위해, 제1 작동 오일 포트(Y), 제 작동 오일 포트(L), 제 작동 오일 포트(Z), 외부 제어 오일 포트(X) 및 피드백 오일 포트(C)의 압력들은 각각 P_Y, P_L, P_Z, P_X 및 P_C로 정의되고, 제1 챔버(1a), 제 챔버(1b) 및 제3 챔버(1c)의 유효 압력 작용 면적들은 각각 A₁, A₂ 및 A₃로서 정의되며, 제1 작동 위치와 제2 작동 위치에서 스프링(4)에 의해 밸브 코어(1)에 가해지는 힘들은 각각 F₁과 F₂로서 정의되고, 제1 작동 위치와 제2 작동 위치에서 모터(400)의 변위들은 각각 V₁과 V₂로서 정의된다. 제2 작동 오일 포트(L)는 오일 탱크와 연통되기 때문에, P_L=0으로 간주될 수 있다. 추가로, 위에서 언급한 바와 같이, 제2 작동 오일 포트(Y)와 피드백 오일 포트(C)는 실제로 모터(400)의 실제 작동 압력이며, 이에 따라, P_Y=P_C이다.

상기한 바에 근거하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브 코어(1)가 제1 작동 위치에 있을 때, 제1 챔버(1a)는 외부 제어 오일 포트(X)와 연통되고, 제2 챔버(1b)는 제2 작동 오일 포트(L) 및 제3 작동 오일 포트(Z)와 연통되며, 제3 챔버(1c)는 피드백 오일 포트(C)와 연통되며, 스프링의 탄성력은 F₁이다. 이에 따라, 유압의 영향과 제2 관통-구멍(51) 내부에서 밸브 코어(1)의 슬라이딩에 관한 마찰은 무시하는 조건하에서, 이 시점에서 밸브 코어(1)의 힘평형 방정식(force balance equation)은 아래와 같이 얻을 수 있다.

P_X×A₁ + P_L×A₂ = P_C×A₃ + F₁ (1)

P_L=0이기 때문에, 외부 제어 오일 포트(X)의 제어 압력(P_X)의 작용하에서, 밸브 코어(1)를 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 밀기 위해서, 또는 다시 말해서, 주행 모터를 저속 모드로부터 고속 모드로 전환하기 위해서, 피드백 오일 포트(C)의 압력(PC)(모터(400)의 실제 작동 압력)은 아래 식을 만족하여야 한다는 것이 추론될 수 있다.

P_C < (P_X×A₁ - F₁)/A₃ (2)

외부 제어 오일 포트(X)의 제어 압력(P_X)의 작용하에서, 주행 모터를 저속 모드로부터 고속 모드로 전환하기 위한 경계 조건(경계 조건 1로서 지칭됨)은 아래 식을 만족하여야 한다는 것을 알 수 있다.

P_C1 = (P_X×A₁ - F₁)/A₃ (3)

P_C1은 제1 사전 설정값(preset value)으로 불린다. 피드백 오일 포트(C)의 압력이 제1 사전 설정값(P_C1)보다 작을 때, 밸브 코어(1)는 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동한다.

도 3에 도시되고 위에서 언급한 바와 같이, 밸브 코어(1)가 제2 작동 위치에 있을 때, 제1 챔버(1a)는 외부 제어 오일 포트(X)와 연통되고, 제2 챔버(1b)는 제1 작동 오일 포트(Y) 및 제3 작동 오일 포트(Z)와 연통되며, 제3 챔버(1c)는 피드백 오일 포트(C)와 연통되고, 스프링(4)의 탄성력은 F₂이다. 이에 따라, 유압의 영향과 제2 관통-구멍(51) 내부에서 밸브 코어(1)의 슬라이딩에 관한 마찰은 무시하는 조건하에서, 이 시점에서 밸브 코어(1)의 힘평형 방정식은 아래와 같이 얻을 수 있다.

P_X×A₁ + P_Y×A₂ = P_C×A₃ + F₂ (4)

P_Y=P_C이기 때문에, 밸브 코어를 제2 작동 위치로부터 제1 작동 위치로 이동할 수 있도록 하기 위해, 즉, 주행 모터를 고속 모드로부터 저속 모드로 전환할 수 있도록 하기 위해, 피드백 오일 포트(C)의 압력(PC)(모터(400)의 실제 작동 압력)은 아래 식을 만족하여야 한다는 것이 추론될 수 있다.

P_C > (P_X×A₁ - F₂)/(A₃- A₂) (5)

주행 모터를 고속 모드로부터 저속 모드로 전환하기 위한 경계 조건(경계 조건 2로서 지칭됨)은 아래 식을 만족하여야 한다는 것을 알 수 있다.

P_C2 = (P_X×A₁ - F₂)/(A₃- A₂) (6)

P_C2는 제2 사전 설정값으로 불린다. 피드백 오일 포트(C)의 압력이 제2 사전 설정값(P_C2)보다 클 때, 밸브 코어(1)는 제2 작동 위치로부터 제1 작동 위치로 이동한다.

동일한 사전 설정값에 근거한 전환에 의해 유발된 반복적인 전환을 방지하기 위해, 이 실시예에서 제1 사전 설정값과 제2 사전 설정값은 동일하지 않도록 설정되며, 이에 의해 공식 (3)과 공식 (6)에 근거하여, 세 개의 챔버들의 면적들(A₁, A₂ 및 A₃) 사이의 대응관계가 얻어진다.

더욱이, 이 실시예에서, 고속 모드와 저속 모드에서 주행 모터의 변위들의 고려에 근거하여, 세 개의 챔버들의 면적들(A₁, A₂ 및 A₃)은, 저속 모드로부터 고속 모드로 전환 후 모터(400)의 작동 압력값이 경계 조건 2를 만족하지 않도록, 전환 후 모터(400)의 작동 압력값을 제어하도록 구성되며, 이에 의해 모터(400)는 예상대로 고속 모드에서 안정되게 유지되고, 고속 모드로부터 저속 모드로 전환 후 모터(400)의 작동 압력은 경계 조건 1을 만족하지 않으며, 이에 따라 모터(400)는 예상대로 저속 모드에서 안정되게 유지되며, 이는 고속과 저속 사이에서 전환이 반복되는 현상을 더욱 효과적으로 방지한다.

설명의 편의를 위해, 밸브 코어(1)가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동한 후(즉, 주행 모터가 저속으로부터 고속으로 전환된 후) 피드백 오일 포트(C)의 오일 압력(즉, 모터(400)의 작동 압력)은 제1 작동값(P_C3)로 정의되고, 밸브 코어(1)가 제2 작동 위치로부터 제1 작동 위치로 이동한 후(즉, 주행 모터가 고속으로부터 저속으로 전환된 후) 피드백 오일 포트(C)의 오일 압력(즉, 모터(400)의 작동 압력)은 제2 작동값(P_C4)로 정의된다.

이에 기초하여, 저속으로부터 고속으로 전환된 후 모터(400)의 작동 압력값이 경계 조건 2를 만족하지 않도록 하기 위해, 모터가 고속 모드에서 안정화되도록 제어를 용이하게 하기 위해, 이 실시예에서, 제1 작동값(P_C3)은 아래와 같은 경계 조건(경계 조건 3으로 불린다)을 만족한다:

P_C3 < K₁P_C2, K₁ < 1 (7)

모터(400)의 최대 입력 파워는 일정한 값이며, 모터(400)의 출력 토크(T), 변위(V) 및 입력 포트 압력(P)(즉, 작동 압력)은 T = K×V×P를 만족하며, 여기서 K는 비례상수이다. 따라서, 모터(400)의 출력 토크(T)는 모터(400)의 변위(V)와 입력 포트 압력(P)(즉, 실제 작동 압력)에 비례함으로써, 저속으로부터 고속으로 전환한 모터의 작동 압력이 P_C1인 경우에, 전환 후의 작동 압력들(P_C3 및 P_C1)은: P_C3×V₂ = P_C1×V₁을 만족하고, 제1 작동값(P_C3)은 아래 식에 의해 추론될 수 있다:

P_C3 = (V₁/V₂)P_C1 (8)

추가로, 공식 (7), 공식 (8) 및 공식 (3)에 근거하여, 세 개의 챔버들의 면적들(A₁, A₂ 및 A₃) 사이의 대응관계가 결정된다.

또한, 유사하게, 고속으로부터 저속으로 전환 후의 모터(400)의 실제 작동 압력이 경계 조건 1을 만족하지 않도록 하기 위해, 그리고 저속 모드에서 모터가 인정화되도록 제어를 용이하게 하기 위해, 이 실시예에서, 제2 작동값(P_C4)은 아래와 같은 경계 조건(경계 조건 4로 불린다)을 만족한다:

P_C4 > K₂P_C1, K₂ > 1 (9)

저속으로부터 고속으로 전환된 모터의 작동 압력이 PC₂인 경우에, 전환 후의 작동 압력들(P_C4 및 P_C2)은: P_C4×V₁ = P_C2×V₂를 만족하고, 제2 작동값(P_C4)은 아래 식에 의해 추론될 수 있다:

P_C4 = (V₂/V₁)P_C2 (10)

추가로, 공식 (10), 공식 (9) 및 공식 (6)에 근거하여, 세 개의 챔버들의 면적들(A₁, A₂ 및 A₃) 사이의 대응관계가 결정된다.

상기한 설명으로부터, 제1 챔버(1a), 제2 챔버(1b) 및 제3 챔버(1c)의 유효 압력 작용 면적들(A1, A2 및 A3) 사이의 관계가 경계 조건 1, 경계 조건 2, 경계 조건 3 및 경계 조건 4에 근거하여 결정될 수 있다. 다시 말해서, 유효 압력 작용 면적들(A1, A2 및 A3)을 설계함으로써, 주행 모터 전환 밸브(100)는 전환 후에 원하는 속도 모드에서 안정되게 유지되도록 구성되며, 전체 기계가 진동되도록 하는 반복적인 전환이 일어나지 않도록 구성된다.

따라서, 경계 조건 1, 경계 조건 2, 경계 조건 3 및 경계 조건 4에 따라, 도 2-4에 도시된 바와 같이, 주행 모터 전환 밸브(100)의 제1 챔버(1a)의 유효 압력 작용 면적(A1), 제2 챔버(1b)의 유효 압력 작용 면적(A2) 및 제3 챔버(1c)의 유효 압력 작용 면적(A3)을 설계하고 확인함으로써, 주행 모터는 고속과 저속 사이에서 반복적인 전환을 효과적으로 방지한다. 설계가 완료된 후에, 주행 모터 전환 밸브(100)의 작동 과정은 아래와 같을 수 있다:

주행 모터의 실제 작동 압력이 P_C1보다 클 때, 외부 제어 오일은 밸브 코어(1)를 좌측을 향해 밀 수 없으며, 주행 모터는 오직 저속 모드에서 작동할 수 있다; 주행 모터의 실제 작동 압력이 P_C1보다 작을 때, 외부 제어 오일은 밸브 코어(1)를 좌측을 향해 밀며, 밸브 코어가 가장 좌측에 도착한 후 제2 작동 위치로 전환된 때(주행 모터가 고속 모드로 전환된 때), 경계 조건 3의 제한으로 인해 주행 모터의 압력은 K₁P_C2보다 낮아질 것이며, 이 경우에 경계 조건 2는 만족되지 않기 때문에, 주행 모터는 고속 모드에서 안정되게 작동할 수 있다; 주행 모터의 실제 작동 압력이 P_C2보다 클 때, 밸브 코어(1)는 스프링력과 모든 폐쇄된 챔버들의 상호 작용에 의해 우측으로 이동되며, 경계 조건 4의 제한에 기인하여, 주행 모터가 저속 모드로 전환된 때 주행 모터의 압력은 K₂P_C1보다 커지게 될 것이고, 이 경우에 경계 조건 1은 만족되지 않으며, 주행 모터는 저속 모드에서 안정되게 작동할 수 있다.

도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 제1 챔버(1a), 제2 챔버(1b) 및 제3 챔버(1c)를 가진 주행 모터 전환 밸브(100)를 제공하고, 제1 챔버(1a), 제2 챔버(1b) 및 제3 챔버(1c)의 유효 압력 면적들(A₁, A₂ 및 A₃)을 각각 설계함으로써, 주행 모터는 흔한 전환 없이 대응되는 전환된 작동 모드에서 안정되게 유지될 수 있으며, 이에 의해, 전체 기계의 진동 문제를 효과적으로 해결할 수 있으며, 이는 주행 모터 전환 밸브(100), 주행 모터 및 심지어 토목 기계의 수명을 연장하고, 토목 기계의 안전을 향상시키는 데 유익하다. 더욱이, 추가적인 제어 요소들과 검출 요소들이 필요하지 않기 때문에, 전체 구조가 비교적 간단하고, 제어가 편리하며, 제어 정확도와 작동 신뢰성이 비교적 높고, 한편 원가도 비교적 낮다.

도시되지 않은 다른 실시예들에서, 제2 챔버(1b)와 제3 챔버(1c)는 밸브 코어(1)에 배치되지 않을 수 있고, 이들은 밸브 코어(1)와 외피(5) 사이 또는 밸브 코어(1)와 특정 밸브 몸체(valve body) 사이에 배치될 수 있으며, 예를 들어, 이 실시예에서 제2 챔버(1b)와 제3 챔버(1c)가 밸브 코어(1)에 배치되는 방식은, 주행 모터 전환 밸브(100)의 구조가 비교적 간단하고 콤팩트하며, 오일 경로의 설계가 비교적 편리하고, 상기 밸브 코어(1)의 구조가 주로 설계되는 한, 고속과 저속 사이에서 반복 전환의 위험이 간단하고 편리하게 감소한다는 이점을 가져온다.

또한, 도 4에 도시된 밸브 코어(1)의 네 개의 밀봉 섹션들의 직경들이 동일하다고 할지라도, 이는 본 발명에 대한 제한을 구성하지는 않는다는 것을 이해할 것이며, 예를 들어, 밸브 코어(1)의 상이한 밀봉 섹션들은 상이한 직경들을 가지도록 구성될 수 있거나, 또는 케이싱(5)에 몇몇의 보조 구멍들을 배치하는 것도 가능할 것이다.

본 발명의 주행 모터 전환 밸브(100)에 근거하여, 본 발명은 주행 모터와 토목 기계를 제공한다. 상기 주행 모터는 모터(400)와 상기 모터(400)의 경사판에 연결된 경사판 제어 기구(500)를 포함하며, 본 발명의 주행 모터 전환 밸브(100)를 더 포함한다. 상기 주행 모터 전환 밸브(100)는 상기 모터(400)의 외피(5) 내부에 배치된다. 상기 토목 기계는 본 발명의 주행 모터를 포함하며, 예를 들어, 굴삭기와 같은 크롤러(crawler) 기계일 수 있다.

상기한 사항은 오로지 본 발명의 예시적인 실시예이며, 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다. 본 발명의 사상과 원리 내에서 만들어진 임의의 변경, 동등한 대체, 개선 등은 본 발명의 범위 내에 포함된다.

Claims

주행 모터 전환 밸브(travel motor shift valve)(100)로서,
밸브 코어(valve core)(1), 제1 작동 오일 포트(port)(Y), 제2 작동 오일 포트(L), 제3 작동 오일 포트(Z), 외부 제어 포트(X) 및 피드백 오일 포트(C)를 포함하고, 상기 밸브 코어(1)는 제1 작동 위치와 제2 작동 위치를 가지며; 제1 작동 위치에서, 상기 제1 작동 오일 포트(Y)는 차단되고 상기 제2 작동 오일 포트(L)는 상기 제3 작동 오일 포트(Z)와 연통되며; 제2 작동 위치에서, 상기 제1 작동 오일 포트(Y)는 상기 제3 작동 오일 포트(Z)와 연통되고 상기 제2 작동 오일 포트(L)는 차단되며;
상기 제1 작동 오일 포트(Y)는 오일 공급원(oil source)과 연통되기 위한 것이고, 상기 제2 작동 오일 포트(L)는 오일 탱크와 연통되기 위한 것이며, 상기 제3 작동 오일 포트(Z)는 주행 모터(travel motor)의 경사판 제어 기구(swashplate control mechanism)(500)와 연통되기 위한 것이며; 상기 외부 제어 오일 포트(X)는 오일을 상기 밸브 코어(1)의 제1 축방향 단부에 작용하도록 안내하여 상기 밸브 코어(1)가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동하는 경향을 발생시킬 수 있도록 하기 위한 것이고, 상기 피드백 오일 포트(C)는 상기 주행 모터의 모터(400)의 작동 압력을 상기 밸브 코어(1)의 제2 축방향 단부로 피드백하여 상기 밸브 코어(1)가 제2 작동 위치로부터 제1 작동 위치로 이동하는 경향을 발생시킬 수 있도록 하기 위한 것이며;
상기 주행 모터 전환 밸브(100)는:
상기 밸브 코어(1)는 상기 피드백 오일 포트(C)의 오일 압력이 제1 사전 설정값(preset value)(P_C1)보다 작을 때 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동하도록 구성되고, 상기 밸브 코어(1)는 상기 피드백 오일 포트(C)의 오일 압력이 제2 사전 설정값(P_C2)보다 클 때 제2 작동 위치로부터 제1 작동 위치로 이동하도록 구성되며, 상기 제1 사전 설정값(P_C1)은 상기 제2 사전 설정값(P_C2)과 동일하지 않으며;
상기 밸브 코어(1)가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동한 후에 상기 피드백 오일 포트(C)의 오일 압력은 제1 작동값(working value)(P_C3)이고, 상기 밸브 코어(1)가 제2 작동 위치로부터 제1 작동 위치로 전환된 후에 상기 피드백 오일 포트(C)의 오일 압력은 제2 작동값(P_C4)이며, 상기 제1 작동 값(P_C3)과 상기 제2 사전 설정값(P_C2) 사이의 관계는 P_C3< K₁P_C2, K₁≤1 이고, 상기 제2 작동 값(P_C4)과 상기 제1 사전 설정값(P_C1) 사이의 관계는 P_C4> K₂P_C1, K₂≥1 이도록, 구성되는, 주행 모터 전환 밸브.
제1항에 있어서,
제1 챔버(1a), 제2 챔버(1b) 및 제3 챔버(1c)를 더 포함하며, 상기 제1 챔버(1a)는 상기 외부 제어 오일 포트(X)와 연통되고, 상기 제3 챔버(1c)는 상기 피드백 오일 포트(C)와 연통되며, 상기 제2 챔버(1b)는 상기 제3 작동 오일 포트(Z)와 연통되고 상기 밸브 코어(1)가 제1 작동 위치로부터 제2 작동 위치로 이동하는 과정 중에 상기 제2 작동 오일 포트(L) 및 상기 제1 작동 오일 포트(Y)와 번갈아 연통되게 전환되도록 구성되며, 상기 제2 챔버(1b)의 유효 압력 작용 면적은 상기 제3 챔버(1c)의 유효 압력 작용 면적보다 작은, 주행 모터 전환 밸브.
제2항에 있어서,
스프링(4)을 더 포함하며, 상기 스프링(4)은 상기 밸브 코어(1)의 제2 축방향 단부에 배치되어 상기 밸브 코어(1)에 상기 밸브 코어(1)가 제2 작동 위치로부터 제1 작동 위치로 이동하는 경향을 발생시킬 수 있도록 하는 작용력(acting force)을 가하며, 상기 제1 사전 설정값(P_C1)은 P_C1 = (P_X×A₁ - F₁)/A₃이고, 상기 제2 사전 설정값(P_C2)은 P_C2 = (P_X×A₁ - F₂)/(A₃- A₂)이며, 상기 제1 작동값(P_C3)은 P_C3 = (V₁/V₂)P_C1이고, 상기 제2 작동값(P_C4)은 P_C4 = (V₂/V₁)P_C2이며, 여기서 P_X는 상기 외부 제어 오일 포트(X)의 오일 압력이고, A₁, A₂ 및 A₃는 각각 상기 제1 챔버(1a), 상기 제2 챔버(1b) 및 상기 제3 챔버(1c)의 유효 압력 작용 면적들이며, F₁과 F₂는 각각 제1 작동 위치와 제2 작동 위치에서 상기 밸브 코어(1)에 가해지는 상기 스프링(4)의 작용력들이고, V₁과 V₂는 각각 제1 작동 위치와 제2 작동 위치에서 상기 모터(400)의 변위들인, 주행 모터 전환 밸브.
제2항에 있어서,
상기 제2 챔버(1b)와 상기 제3 챔버(1c)는 상기 밸브 코어(1)에 배치되되 각각 상기 밸브 코어(1)의 제1 축방향 단부와 제2 축방향 단부에 배치되는, 주행 모터 전환 밸브.
제4항에 있어서,
상기 밸브 코어(1)의 제1 축방향 단부와 제2 축방향 단부에 각각 제1 플런저 챔버(1f)와 제2 플런저 챔버(1g)가 제공되며; 상기 제1 플런저 챔버(1f) 내부에 제1 플런저(21)가 배치되고, 상기 제2 플런저 챔버(1g) 내부에 제2 플런저(22)가 배치되며; 상기 제2 챔버(1b)는 상기 제1 플런저(21)와 상기 제1 플런저 챔버(1f)의 내벽 사이에 위치하고, 상기 제3 챔버(1c)는 상기 제2 플런저(22)와 상기 제2 플런저 챔버(1g)의 내벽 사이에 위치하는, 주행 모터 전환 밸브.
제4항에 있어서,
상기 밸브 코어(1)에 제1 통로(1d)가 배치되고, 상기 제2 챔버(1b)는 상기 제1 통로(1d)를 통해 상기 제1 작동 오일 포트(Y)와 상기 제2 작동 오일 포트(L) 중 하나와 연통되며; 및/또는 상기 밸브 코어(1)에 제2 통로(1e)가 배치되고, 상기 제3 챔버(1c)는 상기 제2 통로(1e)를 통해 상기 피드백 오일 포트(C)와 연통되는, 주행 모터 전환 밸브.
제1항에 있어서,
상기 밸브 코어(1)의 제2 축방향 단부에 배치되는 제1 마개 부재(plugging piece)(31)를 더 포함하며; 상기 주행 모터 전환 밸브(100)의 스프링(4)은 상기 제1 마개 부재(31)와 상기 밸브 코어(1)의 제2 축방향 단부 사이에 접하여 상기 밸브 코어(1)에 상기 밸브 코어(1)가 제2 작동 위치로부터 제1 작동 위치로 이동하는 경향을 발생시킬 수 있도록 하는 작용력을 가하도록 구성되는, 주행 모터 전환 밸브.
제7항에 있어서,
상기 밸브 코어(1)에 인접한 상기 제1 마개 부재(31)의 표면에 스프링 수용 챔버(31c)가 제공되며, 상기 스프링(4)은 상기 스프링 수용 챔버(31c) 내부에 배치되는, 주행 모터 전환 밸브.
제8항에 있어서,
상기 제1 마개 부재(31)에 제1 관통-구멍(31a)이 배치되며, 상기 제1 관통-구멍(31a)은 상기 스프링 수용 챔버(31c)와 연통되는, 주행 모터 전환 밸브.
제7항에 있어서,
상기 밸브 코어(1)로부터 떨어진 상기 제1 마개 부재(31)의 표면에 체결 홈(fastening groove)(31b)이 배치되는, 주행 모터 전환 밸브.
제1항에 있어서,
상기 밸브 코어(1)의 제1 축방향 단부에 목 부분(necking section)이 배치되는, 주행 모터 전환 밸브.
제11항에 있어서,
상기 목 부분의 원주면에 오목부(recess)(15)가 배치되는, 주행 모터 전환 밸브.
주행 모터(travel motor)로서,
모터(400) 및 상기 모터(400)의 경사판과 구동 연결된 경사판 제어 기구(swashplate control mechanism)(500)를 포함하고, 제1항에 따른 주행 모터 전환 밸브(100)를 더 포함하며, 상기 주행 모터 전환 밸브(100)는 상기 모터(400)의 외피(shell)(5) 내부에 배치되는, 주행 모터.
제13항에 있어서,
상기 외피(5)에 제2 관통-구멍(51)이 배치되고, 상기 주행 모터 전환 밸브(100)의 밸브 코어(1)는 상기 제2 관통-구멍(51) 내부에 배치되며, 상기 주행 모터 전환 밸브(100)의 제1 작동 오일 포트(Y), 제2 작동 오일 포트(L), 제3 작동 오일 포트(Z), 외부 제어 포트(X) 및 피드백 오일 포트(C)는 모두 상기 외피(5)의 내벽에 배치되는, 주행 모터.
제13항에 따른 주행 모터를 포함하는 토목 기계(engineering machinery).