KR102285684B1 - 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브는, 제어 밸브용 하우징, 상기 하우징에 형성되고, 펌프 포트에 의해 공급되는 오일을 제2 탱크 포트에 공급 또는 차단하도록 형성되는 메인 스풀 밸브, 제1 탱크 포트와 상기 메인 스풀 밸브 사이에 배치되고 상기 메인 스풀 밸브와의 사이에 상기 펌프 포트가 형성되는 파이럿 밸브, 상기 메인 스풀 밸브와 상기 하강 밸브 사이에 연결되고 상기 하강 밸브와의 사이에 실린더 포트가 배치되는 체크 밸브 및 상기 하우징에 상기 메인 스풀 밸브와 나란하게 배치되고, 실린더에 연결되는 실린더 포트와 제3 탱크 포트를 선택적으로 연결 또는 차단하도록 형성되는 하강 밸브를 포함하고, 상기 하강 밸브 내부에 중립 유격이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브 {Up-down Control Valve for Agricultural Vehicle}
본 발명은 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 농업용 작업 차량의 링크 제어에 있어 상승, 하강 조작시 작업 정밀도 및 응답성이 우수한 승하강 제어 밸브에 관한 것이다.
일반적으로 농업용 트랙터는 농촌에서 필요로 하는 다양한 작업이 가능하도록 사용 용도에 맞는 다양한 작업기를 탈장착 할 수 있고, 이를 위해 트랙터의 전방 또는 후방에는 작업기 연결 장치를 구비한다.
이러한 작업기의 예로는 논, 밭 또는 과수원의 경작을 위해 땅을 파거나 흙을 갈아엎어 줄 수 있는 로타리나 쟁기 등이 있으며, 트랙터의 후방에 연결된 로타리나 쟁기를 지면에 내려놓은 상태에서 전진함으로써 지면에 박힌 로타리나 쟁기가 엔진의 힘으로 땅을 파거나 흙을 밀어주게 된다.
특히, 농업용 작업 차량에서 작업기의 승하강 리프트(up-down lift) 기능은 직업기를 사용하지 않을 때에는 작업기를 들어올려, 작업기의 사용이 필요 없는 곳을 주행할 때에는 트랙터의 엔진을 과부하로부터 보호하는 역할을 할 수 있다.
도 1은 일반적인 농업용 작업 차량에 설치된 제어 밸브(30)를 간단히 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 농업용 작업 차량(10)은 유압 하우징 내부 실린더를 통해 링크 구조물(20)을 상승 또는 하강시키는 작용을 한다. 그리고, 실린더는 승강 또는 하강을 제어하는 제어 밸브(30)를 구비하여 제공된다.
도 2는 일반적인 제어 밸브(30)의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 일반적인 제어 밸브(30)는 하우징, 메인 스풀 밸브(32), 하강 밸브(33), 체크 밸브(34) 및 파이럿(pilot) 밸브(35)를 포함하고, 상기 메인 스풀 밸브(32)와 하강 밸브(33)가 플레이트(39)에 연결되어 하우징에 대하여 인출 또는 인입됨으로써 작동한다.
구체적으로 메인 스풀 밸브(32)를 움직여 하우징으로부터 빠져나 오도록 인출 작동을 하면 상기 링크 구조물(20)을 하강시키고, 상기 하우징으로 들어가도록 인입 작동을 하면 상기 링크 구조물(20)을 상승시키도록 제어한다. 상기 메인 스풀 밸브(32)의 인출 작동으로 하강 제어를 수행할 때에, 실린더 내의 오일을 제3 탱크 포트(T3)로 배출하기 위해서는 연결된 플레이트(39)를 이용하여 하강 밸브(33)를 인출작동을 하여야 한다.
상기 메인 스풀 밸브(32)가 상기 하우징으로 인입 작동을 한 후에, 다시 중립 위치로 돌아왔을 때 상기 하강 밸브(33)가 차량의 흔들림 등에 의해 움직이지 않도록, 상기 하강 밸브(33)는 플레이트(39)에 대하여 0.3 내지 0.6 mm의 중립 유격(b)을 갖도록 조립 세팅되어야 한다.
중립 유격(b)이 너무 크면 응답성이 좋지 못하고, 중립 유격(b)이 없으면 메인 스풀 밸브(32) 조작시 하강 밸브(33)를 동시에 작동시켜 제어가 안정적이지 못하여 헌팅(hunting) 현상이 발생하는 문제가 있었다.
KR10-1486643 B1
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 메인 스풀 밸브와 하강 밸브가 서로 연결되어 있어, 상승 또는 하강에 관계없이 서로 동시에 작동할 수 있고, 메인 스풀 밸브의 중립 복귀 시에도 2차적으로 하강 밸브가 열리지 않게 할 수 있는 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브는, 제어 밸브용 하우징, 상기 하우징에 형성되고, 펌프 포트에 의해 공급되는 오일을 제2 탱크 포트에 공급 또는 차단하도록 형성되는 메인 스풀 밸브, 제1 탱크 포트와 상기 메인 스풀 밸브 사이에 배치되고 상기 메인 스풀 밸브와의 사이에 상기 펌프 포트가 형성되는 파이럿 밸브, 상기 메인 스풀 밸브와 상기 하강 밸브 사이에 연결되고 상기 하강 밸브와의 사이에 실린더 포트가 배치되는 체크 밸브 및 상기 하우징에 상기 메인 스풀 밸브와 나란하게 배치되고, 실린더에 연결되는 실린더 포트와 제3 탱크 포트를 선택적으로 연결 또는 차단하도록 형성되는 하강 밸브를 포함하고, 상기 하강 밸브 내부에 중립 유격이 형성된다.
상기 하강 밸브는 밸브 조작부, 조정 볼트, 하강 밸브 스풀, 상기 실린더 포트와 상기 제3 탱크 포트를 연결시켜주는 연결 통로 및 하강 밸브 하우징을 포함하며, 상기 조정 볼트와 상기 하강 밸브 스풀 사이에 중립 유격이 형성될 수 있다.
상기 하강 밸브 하우징의 내부에는 상기 하강 밸브 스풀이 슬라이드 가능하게 배치되는 연결 통로를 포함하고, 상기 하강 밸브 스풀에 의해 개폐되는 상기 연결 통로의 일측부는 상기 제3 탱크 포트에 연결되고, 상기 연결 통로와 연통된 오일공은 상기 실린더 포트에 연결될 수 있다.
상기 하강 밸브는, 상기 하우징의 외부로 인출되어 제어 플레이트 상에 결합되는 밸브 조작부, 상기 하우징 내부의 슬라이딩 홀에 대응하는 형상을 갖고 상기 슬라이딩 홀 내부에 배치되는 하강 밸브 하우징, 상기 하강 밸브 하우징 내부에 슬라이딩 가능하게 배치되는 하강 밸브 스풀, 상기 하강 밸브 스풀이 인출 위치에 있을 때, 상기 실린더 포트와 상기 제3 탱크 포트를 연결하는 연결 통로 및 상기 하강 밸브 스풀을 관통하며 상기 밸브 조작부 상에 체결되는 조정 볼트를 포함할 수 있다.
상기 제어 플레이트가 인입 위치 또는 중립 위치에 있는 경우, 상기 하강 밸브 스풀은 인입 방향으로 배치되어 상기 연결 통로는 상기 실린더 포트에만 연결되고, 상기 제어 플레이트가 인출 위치에 있는 경우, 상기 하강 밸브 스풀은 인출 방향으로 배치되어 상기 연결 통로는 상기 실린더 포트와 상기 제3 탱크 포트를 연결하도록 형성될 수 있다.
상기 제어 플레이트가 인입 위치와 인출 위치 사이의 중립 위치에 있는 경우, 중립 제어가 수행되며, 상기 파이럿 밸브는 오픈되어 상기 펌프 포트를 통하여 펌프로부터 공급된 오일은 상기 제1 탱크 포트로 빠져나가고, 상기 체크 밸브와 상기 하강 밸브는 차단되어 상기 실린더 포트가 차단되도록 형성될 수 있다.
상기 제어 플레이트가 인출 위치에 있는 경우, 하강 제어가 수행되며, 상기 파이럿 밸브는 오픈되어 상기 펌프 포트를 통하여 펌프로부터 공급된 오일은 상기 제1 탱크 포트로 빠져나가고, 상기 체크 밸브는 차단되어 상기 메인 스풀 밸브와 상기 실린더 포트 사이의 유체 연결을 차단하며, 상기 하강 밸브는 개방되어 상기 실린더 포트와 상기 제3 탱크 포트 사이의 유체의 흐름을 허용하도록 형성될 수 있다.
상기 제어 플레이트가 인입 위치에 있는 경우, 상승 제어가 수행되며, 상기 파이럿 밸브가 차단되어 상기 제1 탱크 포트로의 유체의 흐름이 차단되며, 상기 하강 밸브가 차단되어 상기 제3 탱크 포트에 대한 유체의 흐름이 차단되고, 상기 체크 밸브는 개방되어, 상기 펌프 포트로부터 공급되는 오일은 상기 체크 밸브를 통하여 상기 실린더 포트를 통하여 실린더로 유입될 수 있다.
상기 펌프 포트로부터 공급되는 공급 오일의 압력이 상기 실린더의 압력보다 큰 경우, 상기 체크 밸브는 개방되어 실린더로 오입이 공급되고, 상기 실린더의 압력이 상기 공급 오일의 압력보다 커지면 상기 체크 밸브를 차단하여 상기 실린더 포트가 차단되도록 형성될 수 있다.
상기 하우징과 제어 플레이트 사이의 거리는 인입 위치, 중립 위치 및 인출 위치의 순서대로 커질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 메인 스풀 밸브와 하강 밸브가 서로 연결되어 있어, 상승 또는 하강에 관계없이 서로 동시에 작동할 수 있고, 메인 스풀 밸브의 중립 복귀 시에도 2차적으로 하강 밸브가 열리지 않게 할 수 있는 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 밸브의 누유 리스크가 적고 제어가 용이한 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브를 제공할 수 있다.
또한, 중립 유격을 최소화하여 조작 정밀도가 높고, 빠른 응답성으로, 링크에 연결된 구조물들의 각도를 정밀하게 제어할 수 있는 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브를 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 농업용 작업 차량에 설치된 제어 밸브를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 일반적인 제어 밸브의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 밸브를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프 포트(P1)와 실린더 포트(P2)를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 밸브의 중립 제어 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 밸브의 하강 제어 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 밸브의 상승 제어 상태를 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 각각 일반적인 제어 밸브와 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 밸브의 응답성을 나타내는 그래프이다.
본 실시예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하여 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 개시된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 밸브를 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어 밸브는 하우징(101), 메인 스풀 밸브(103), 하강 밸브(105), 파이럿 밸브(109), 체크 밸브(113), 펌프 포트(P1) 및 실린더 포트(P2)를 포함한다.
일 실시예에 따른 제어 밸브는, 제어 밸브용 하우징(101), 상기 하우징(101)에 형성되고, 펌프 포트(P1)에 의해 공급되는 오일을 선택적으로 제2 탱크 포트(T5)에 공급 또는 차단하도록 형성되는 메인 스풀 밸브(103), 및 상기 하우징(101)에 상기 메인 스풀 밸브(103)와 나란하게 배치되고, 실린더에 연결되는 실린더 포트(P2)와 제3 탱크 포트(T6)를 선택적으로 연결 또는 차단하도록 형성되는 하강 밸브(105)를 포함한다.
그리고, 상기 메인 스풀 밸브(103)와 상기 하강 밸브(105)의 인출 단부는 각각 상기 하우징(101)의 외부에서 제어 플레이트(107) 상에 결합되어, 상기 하우징(101)에 대하여 동시에 인출 또는 인입되도록 형성된다.
또한, 상기 제어 플레이트(107)를 상기 하우징(101)에 대하여 서로 다른 기 설정된 인입 위치, 중립 위치 또는 인출 위치에 배치함으로써, 상승 제어, 중립 제어 또는 하강 제어가 수행되도록 구성된다.
본 명세서에서 "인입(引入)"은 제어 플레이트(107), 메인 스풀 밸브(103) 및 하강 밸브(105)가 하우징(101) 내부 방향으로 이동되는 것을 의미하며, "인출(引出)"은 제어 플레이트(107), 메인 스풀 밸브(103) 및 하강 밸브(105)가 하우징(101)으로부터 하우징(101) 외부 방향으로 이동되는 것을 의미한다.
또한, 일 실시예에 따른 제어 밸브는 상기 제1 탱크 포트(T4)와 상기 메인 스풀 밸브(103) 사이에 배치되고, 상기 메인 스풀 밸브(103)와의 사이에 상기 펌프 포트(P1)가 형성되는 파이럿 밸브(109)를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 메인 스풀 밸브(103)와 상기 하강 밸브(105) 사이에 연결되고, 상기 하강 밸브(105)와의 사이에 상기 실린더 포트(P2)가 배치되는 체크 밸브(113)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어 밸브는 상기 메인 스풀 밸브(103)와 하강 밸브(105)가 서로 연결되어 상승, 하강에 관계없이 동시 작동 하는 구조를 갖는다.
즉, 상기 메인 스풀 밸브(103)의 로드와 하강 밸브(105)의 하강밸브로드(105g)가 서로 제어 플레이트(107)를 통해 연결되어, 메인 스풀 밸브(103)의 로드와 하강 밸브(105)의 하강밸브로드(105g)가 동시에 인출 또는 인입 방향으로 움직일 수 있다.
상기 메인 스풀 밸브(103)에 의해 중립 복귀 시에도 2차적으로 하강 밸브(105)의 스프링이 하강 밸브(105)가 열리지 않도록 한번 더 규제할 수 있도록 형성된다. 이로 인해 하강 밸브(105)는 스프링 힘에 의해 닫히는 구조가 되고 기존 밸브가 중립이 제대로 이루어 지지 않았을 때 발생하는 하강 현상을 방지할 수 있다.
상기 하강 밸브(105)는 밸브 조작부(105a), 조정 볼트(105b), 하강 밸브 스풀(105c), 상기 실린더 포트(P₂)와 상기 제3 탱크 포트(T6)를 연결시켜주는 연결 통로(105d) 및 하강 밸브 하우징(105e)을 포함한다. 그리고, 상기 조정 볼트(105b)와 상기 하강 밸브 스풀(105c) 사이에 중립 유격(C)이 형성된다.
보다 구체적으로, 상기 하강 밸브(105) 구조와 관련하여, 상기 하우징(101)에는 하강 밸브 하우징(105e)이 형성된다. 상기 하강 밸브 하우징(105e)의 내부에는 상기 하강 밸브 스풀(105c)이 슬라이드 가능하게 배치되는 연결 통로(105d)를 포함하고, 상기 하강 밸브 스풀(105c)에 의해 개폐되는 상기 연결 통로(105d)의 일측부는 상기 제3 탱크 포트(T6)에 연결되고, 상기 연결 통로(105d)와 연통된 오일공(105f)은 상기 실린더 포트(P2)에 연결되도록 형성될 수 있다.
그리고, 이에 대응하여 상기 하강 밸브(105)는, 상기 하우징(101)의 외부로 인출되어 상기 제어 플레이트(107) 상에 결합되는 밸브 조작부(105a), 상기 하우징(101) 내부의 슬라이딩 홀(H)에 대응하는 형상을 갖고 상기 슬라이딩 홀 내부에 배치되는 하강 밸브 하우징(105e), 상기 하강 밸브 하우징(105e) 내부에 슬라이딩 가능하게 배치되는 하강 밸브 스풀(105c), 상기 하강 밸브 스풀(105c)이 인출 위치에 있을때, 상기 실린더 포트(P2)와 상기 제3 탱크 포트(T6)를 연결하는 연결 통로(105d) 및 상기 하강 밸브 스풀(105c)를 관통하며 상기 밸브 조작부(105a) 상에 체결되는 조정 볼트(105b)를 포함한다.
기존의 하강 밸브는 메인 스풀 밸브가 하우징에 곧바로 조립되기 때문에, 플러그, 밸브 본체 및 스풀의 동심도를 모두 만족하여야 했고, 그렇지 않은 경우 누유의 원인이 되었다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브 조작부(105a)는 하강밸브로드(105g)와 너트(105h)를 포함할 수 있으며 조정 볼트를 서로 짝지어 결합할 수 있기 때문에 누유 리스크가 보다 낮고 제어에 더 유리해 질 수 있다. 또한 하강 밸브(105)의 내부에 중립 유격(C)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 조정 볼트(105b)와 상기 하강 밸브 스풀(105c) 사이에 중립 유격(C)이 형성될 수 있다. 그리고 조립이 아닌 가공 부품에 의해 중립 유격(C)을 셋팅할 수 있어서 그 정밀도가 높고 중립 유격(C)을 0.15 내지 0.20 mm까지 관리할 수 있다. 이러한 특성은 상승, 하강 조작시 더 좋은 민감도를 제공한다. 이는 곧 상승, 하강 조작이 멈췄을 때, 빠른 응답성으로 리프트암의 각도를 정밀하게 제어 할 수 있다.
특히 상기 제어 플레이트(107)가 상기 인입 위치(도 7 참조) 또는 중립 위치(도 5 참조)에 있는 경우, 상기 하강 밸브 스풀(105c)은 인입 방향으로 이동하여 상기 연결 통로(105d)는 실린더 포트(P2)에만 연결되고, 상기 제어 플레이트(107)가 상기 인출 위치(도 6 참조)에 있는 경우, 상기 하강 밸브 스풀(105c)은 인출 방향으로 이동하여 상기 연결 통로(105d)는 상기 실린더 포트(P2)와 상기 제3 탱크 포트(T6)를 연결하도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 하강 밸브(105), 체크 밸브(113), 메인 스풀 밸브(103) 및 파이럿 밸브(109)는 상기 하우징(101)에 서로 평행하게 순서대로 배치될 수 있다.
상기 제어 밸브용 하우징(101)은 트랙터의 전방 또는 후방에 배치되며, 실린더와 펌프에 연결되어, 제어 밸브가 리프트 암과 같은 링크 구조의 상승 또는 하강을 제어하게 할 수 있다.
상기 메인 스풀 밸브(103)는 상기 하우징(101)에 형성되고, 제2 탱크 포트(T5)와 연결될 수 있다. 상기 메인 스풀 밸브(103)는 파이럿 밸브(109)를 간접적으로 작동시키며, 상기 메인 밸브(103)는 내부의 실린더 내의 오일을 밀봉하지 않도록 형성된다.
상기 하강 밸브(105)는 상기 메인 스풀 밸브(103)와 나란하게 배치되고, 제3 탱크 포트(T6)와 연결되며, 상기 하우징의 외부에서 제어 플레이트(107)에 의해 상기 메인 스풀 밸브(103)와 함께 인출 또는 인입되도록 형성된다.
상기 하강 밸브(105)는 작업기가 하강할 때에 열려 내부 실린더의 오일이 탱크로 바로 나갈 수 있도록 형성된다. 상기 하강 밸브(105)는 포핏 형식 밸브로서, 스프링(106)의 힘에 의해 눌러 줌으로써 오일의 자연 누유를 최소화할 수 있도록 형성된다.
상기 파이럿 밸브(109)는 상기 제1 탱크 포트(T4)와 상기 메인 스풀 밸브(103) 사이에 배치되고, 상기 메인 스풀 밸브(103)와의 사이에 펌프에 의해 오일이 공급되는 펌프 포트(P1)가 형성된다.
상기 체크 밸브(113)는 상기 메인 스풀 밸브(103)와 상기 하강 밸브(105) 사이에 연결되고, 상기 하강 밸브(105)와의 사이에 실린더와 유통되는 실린더 포트(P2)가 형성된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프 포트(P1)와 실린더 포트(P2)를 개략적으로 나타내는 도면이다.
상기 펌프 포트(P1)는 상기 메인 스풀 밸브(103)와 파이럿 밸브(109) 사이에 배치되고, 상기 하우징(101)의 외부에 형성되는 펌프에 연결된다. 그에 따라 상기 펌프 포트(P1)는 펌프로부터 오일을 공급하도록 형성된다.
상기 실린더 포트(P2)는 상기 체크 밸브(113)와 하강 밸브(105) 사이에 배치되고, 작업기의 상승 또는 하강을 제어하는 3점 링크와 같은 링크 부재를 제어하는 실린더에 연결된다. 그에 따라, 실린더로 공급되는 압력을 세기를 제어함으로써 작업기의 상승 또는 하강을 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 밸브의 중립 제어 상태를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 제어 밸브의 중립 제어의 경우, 상기 제어 플레이트(107)가 상기 하우징(101)으로부터 기 설정된 중립 거리(l0)로 떨어진 상태에서 시작된다.
도 5, 도 6 및 도 7에서 중립 거리(l0), 인출 거리(l2) 및 인입 거리(l3)는 하우징(101)으로부터 제어 플레이트(107)까지의 거리로 표시하였다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어 플레이트(107)는 메인 스풀 밸브(103) 및 하강 밸브(105)에 연결되어 있기 때문에, 상기 중립 거리(l0), 인출 거리(l2) 및 인입 거리(l3)는 하우징(101)으로부터 메인 스풀 밸브(103) 또는 하강 밸브(105)까지의 거리로도 표현될 수 있다.
상기 파이럿 밸브(109)는 오픈되어 상기 펌프 포트(P1)를 통하여 펌프로부터 공급된 오일은 상기 제1 탱크 포트(T4)로 빠져나간다. 그리고, 상기 체크 밸브(113)와 상기 하강 밸브(105)는 차단되어 상기 실린더 포트(P2)가 차단되도록 형성될 수 있다.
도 5에서 파란색 부분은 실린더와 유통되는 부분으로서, 도 5를 참조하면, 상기 실린더의 오일은 체크 밸브(113)와 하강 밸브(105)에 의해 차단되어 있으므로, 실린더는 외부와 차단되어 기 설정된 크기의 압력이 유지되는 것을 알 수 있다. 결국, 작업기의 높이는 일정하게 유지될 수 있다. 또한, 핑크색 부분은 외부와 유통되는 부분이다. 펌프에서 토출된 오일은 상기 펌프 포트(P1)로 유입되어 파이럿 밸브(109)와 체크 밸브(113)에 공급되고, 상기 펌프 포트(P1)로 공급되는 오일은 파이럿 밸브(109)를 열면서 배출되어 제1 탱크 포트(T4)를 통하여 빠져나가는 것을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 밸브의 하강 제어 상태를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 제어 플레이트(107)가 상기 하우징(101)으로부터 상기 중립 거리보다 더 큰 인출 거리(l2)로 떨어진 상태에서 시작되며, 상기 파이럿 밸브(109)는 오픈되어 상기 펌프 포트(P1)를 통하여 펌프로부터 공급된 오일은 상기 제1 탱크 포트(T4)로 빠져나간다. 상기 체크 밸브(113)는 차단되어 상기 메인 스풀 밸브(103)와 상기 실린더 포트(P2) 사이의 유체 연결을 차단한다. 그리고, 상기 하강 밸브(105)는 개방되어 상기 하강 밸브(105) 가 상기 실린더 포트(P2)와 상기 제3 탱크 포트(T 6) 사이의 유체의 흐름을 허용하도록 형성된다.
제어 플레이트(107)가 이동함에 따라, 메인 스풀 밸브(103)와 하강 밸브(105)가 동시에 작동된다.
여기서, 파란색 부분은 실린더의 압력과 관련된 부분으로서, 실린더는 제3 탱크 포트(T6)까지 연결되어 실린더 내부의 유체가 제3 탱크 포트(T6)로 빠져나가도록 형성되는 것을 알 수 있다.
또한, 핑크색 부분은 펌프로부터 공급되는 오일이 유통될 수 있는 부분으로서, 파이럿 밸브(109)가 열림으로써 오일은 펌프 포트(P1)로 유입되어 제1 탱크 포트(T4)로 빠져 나가게 된다.
상기 하강 밸브(105)는 실린더의 오일이 하강 밸브(105)를 거쳐 제3 탱크 포트(T6)로 빠져나가도록 회로가 개방된다. 이때, 펌프 포트(P1)로 공급되는 오일은 중립 제어에서와 동일한 경로로 배출될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 밸브의 상승 제어 상태를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 상승 제어 작동은, 메인 스풀 밸브(103)가 하우징으로부터 기 설정된 인입 거리(l3)만큼 떨어진 위치에 위치하도록 제어되는 경우에 시작된다.
일 실시예에 따르면, 상기 인입 거리(l3)는 상기 중립 거리(l0)보다 짧다. 즉, 메인 스풀 밸브(103)가 하우징(101)으로 인입된 경우 시작되는 것이다.
상기 제어 밸브의 상승 제어의 경우, 상기 제어 플레이트(107)가 상기 하우징(101)으로부터 상기 중립 거리(l0)보다 더 짧은 인입 거리(l3)로 떨어진 상태에서 시작되고, 상기 파이럿 밸브(109)가 차단되어 상기 제1 탱크 포트(T4)로의 유체의 흐름이 차단되며, 상기 하강 밸브(105)가 차단되어 상기 제3 탱크 포트(T6)에 대한 유체의 흐름이 차단된다.
구체적으로, 메인 스풀 밸브(103)는 유로를 통해 파이럿 밸브(109) 뒷면과 연결될 수 있다. 그에 따라, 파이럿 밸브(109)의 뒷면과 앞면에서 동시에 오일에 의한 압력이 형성되어, 파이럿 밸브(109)의 파일럿 밸브 스프링(111)(도 3 참조)에 의해 파이럿 밸브(109)가 닫혀 제1 탱크 포트(T4)로 가는 유로를 막게 된다.
다시 말해, 상기 제1 탱크 포트(T4)로 가는 유로가 차단되면, 압력이 상승하고 펌프 포트(P1)에서 유입되는 오일은 체크 밸브(113)에 힘을 가하여 체크 밸브(113)의 스프링과 실린더의 압력보다 높은 압력이 되면, 상기 체크 밸브(113)는 열리고 실린더로 오일이 들어간다.
도 7에서 붉은색 부분은 외부로의 유통이 차단되는 부분으로, 여기서 상기 체크 밸브(113)는 개방되어, 상기 펌프 포트(P1)로부터 공급되는 오일은 상기 체크 밸브(113)를 통하여 상기 실린더 포트(P2)를 통하여 실린더로 유입될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 펌프 포트(P1)로부터 공급되는 공급 오일의 압력이 상기 실린더의 압력보다 큰 경우, 상기 체크 밸브(113)는 개방되어 실린더로 오일이 공급되고, 상기 실린더의 압력이 상기 공급 오일의 압력보다 커지면 상기 체크 밸브(113)를 차단하여 상기 실린더 포트(P2)가 차단되도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 실린더의 압력이 상기 공급 오일의 압력보다 커지면 상기 체크 밸브(113)가 차단되고, 상기 체크 밸브(113)는 중립 제어의 상태로 되돌아가도록 형성될 수 있다.
즉, 상기 체크 밸브(113)는 밸브 뒤쪽의 압력과 스프링의 힘에 의해 회로를 닫으려 하지만 펌프에서 토출되는 압력이 이보다 높으면 항상 열려 있게 되고, 실린더의 압력이 높아지면 체크 밸브(113)는 체크 밸브 스프링(115)(도 3 참조)의 힘에 의해 회로를 차단하여 더 이상 상승되지 않고 중립 위치로 환원될 수 있다.
정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 메인 스풀 밸브(103), 하강 밸브(105), 파이럿 밸브(109) 및 체크 밸브(113)는 중립 제어, 하강 제어 및 상승 제어 시 아래 [표 1]과 같이 제어될 수 있다.
메인 스풀 밸브 하강 밸브 파일럿 밸브 체크 밸브
중립 제어 개방 차단 개방 차단
하강 제어 개방 개방 개방 차단
상승 제어 차단 차단 차단 개방
(실린더의 압력이 기설정된 압력까지 상승된 후 차단됨)
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 메인 스풀 밸브(103)는, 중립 제어 또는 하강 제어에 있어, 제2 탱크 포트(T5)에 대한 유체의 흐름이 허용하도록 형성될 수 있다. 이에 반하여, 상승 제어의 경우 상기 메인 스풀 밸브(103)의 제2 탱크 포트(T5)에 대한 유체의 흐름이 차단되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어 밸브는 응답성이 우수하여, 제어 플레이트(107)의 위치에 따라 리프트 암이 예민하게 반응할 수 있다. 도 8a 및 도 8b는 각각 일반적인 제어 밸브와 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 밸브의 응답성을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어 밸브의 경우(도 8b) 0 mm (t'0)의 스트로크에서부터 응답이 시작되나, 일반적인 제어 밸브의 경우 대략 0.5 mm (t0)의 스트로크가 지나야 응답이 시작되는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면 적은 스트로크에 대해서도 빠르게 응답하는 것을 알 수 있다.
또한, 40 lpm의 오일을 제공하기 위해서는 일반적인 제어 밸브의 경우 1 mm(t1)보다 큰 스트로크로 움직여야 했으나, 본 발명의 일 실시예의 경우 동일한 양의 오일을 제공하기 위해 대략 1 mm (t'1)보다 작은 스트로크만 움직이면 되는 것을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되고, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101: 제어 밸브용 하우징
103: 메인 스풀 밸브
105: 하강 밸브
105a: 밸브 조작부
105b: 조정 볼트
105c: 하강 밸브 스풀
105d: 연결 통로
105e: 하강 밸브 하우징
105f: 오일공
105g: 하강밸브로드
105h: 너트
109: 파이럿 밸브
113: 체크 밸브
P1: 펌프 포트
P2: 실린더 포트
T1, T4: 제1 탱크 포트
T2, T5: 제2 탱크 포트
T3, T6: 제3 탱크 포트
C: 중립 유격

Claims (10)

  1. 제어 밸브용 하우징(101);
    상기 하우징(101)에 형성되고, 펌프 포트(P1)에 의해 공급되는 오일을 제2 탱크 포트(T5)에 공급 또는 차단하도록 형성되는 메인 스풀 밸브(103);
    제1 탱크 포트(T4)와 상기 메인 스풀 밸브(103) 사이에 배치되고, 상기 메인 스풀 밸브(103)와의 사이에 상기 펌프 포트(P1)가 형성되는 파이럿 밸브(109);
    상기 메인 스풀 밸브(103)와 하강 밸브(105) 사이에 연결되고, 상기 하강 밸브(105)와의 사이에 실린더 포트(P2)가 배치되는 체크 밸브(113); 및
    상기 하우징(101)에 상기 메인 스풀 밸브(103)와 나란하게 배치되고, 실린더에 연결되는 실린더 포트(P2)와 제3 탱크 포트(T6)를 선택적으로 연결 또는 차단하도록 형성되는 하강 밸브(105);를 포함하고,
    상기 하강 밸브(105) 내부에 중립 유격(C)이 형성되는 것을 특징으로 하는 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하강 밸브(105)는 밸브 조작부(105a), 조정 볼트(105b), 하강 밸브 스풀(105c), 상기 실린더 포트(P2)와 상기 제3 탱크 포트(T6)를 연결시켜주는 연결 통로(105d) 및 하강 밸브 하우징(105e)을 포함하며,
    상기 조정 볼트(105b)와 상기 하강 밸브 스풀(105c) 사이에 중립 유격(C)이 형성되는 것을 특징으로 하는 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하강 밸브 하우징(105e)의 내부에는 상기 하강 밸브 스풀(105c)이 슬라이드 가능하게 배치되는 연결 통로(105d)를 포함하고,
    상기 하강 밸브 스풀(105c)에 의해 개폐되는 상기 연결 통로(105d)의 일측부는 상기 제3 탱크 포트(T6)에 연결되고, 상기 연결 통로(105d)와 연통된 오일공(105f)은 상기 실린더 포트(P2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하강 밸브(105)는,
    상기 하우징(101)의 외부로 인출되어 제어 플레이트(107) 상에 결합되는 밸브 조작부(105a);
    상기 하우징(101) 내부의 슬라이딩 홀(H)에 대응하는 형상을 갖고 상기 슬라이딩 홀 내부에 배치되는 하강 밸브 하우징(105e);
    상기 하강 밸브 하우징(105e) 내부에 슬라이딩 가능하게 배치되는 하강 밸브 스풀(105c);
    상기 하강 밸브 스풀(105c)이 인출 위치에 있을때, 상기 실린더 포트(P2)와 상기 제3 탱크 포트(T6)를 연결하는 연결 통로(105d); 및
    상기 하강 밸브 스풀(105c)을 관통하며 상기 밸브 조작부(105a) 상에 체결되는 조정 볼트(105b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어 플레이트(107)가 인입 위치 또는 중립 위치에 있는 경우, 상기 하강 밸브 스풀(105c)은 인입 방향으로 배치되어 상기 연결 통로(105d)는 상기 실린더 포트(P2)에만 연결되고,
    상기 제어 플레이트(107)가 인출 위치에 있는 경우, 상기 하강 밸브 스풀(105c)은 인출 방향으로 배치되어 상기 연결 통로(105d)는 상기 실린더 포트(P2)와 상기 제3 탱크 포트(T6)를 연결하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어 플레이트(107)가 인입 위치와 인출 위치 사이의 중립 위치에 있는 경우, 중립 제어가 수행되며,
    상기 파이럿 밸브(109)는 오픈되어 상기 펌프 포트(P1)를 통하여 펌프로부터 공급된 오일은 상기 제1 탱크 포트(T4)로 빠져나가고,
    상기 체크 밸브(113)와 상기 하강 밸브(105)는 차단되어 상기 실린더 포트(P2)가 차단되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어 플레이트(107)가 인출 위치에 있는 경우, 하강 제어가 수행되며,
    상기 파이럿 밸브(109)는 오픈되어 상기 펌프 포트(P1)를 통하여 펌프로부터 공급된 오일은 상기 제1 탱크 포트(T4)로 빠져나가고,
    상기 체크 밸브(113)는 차단되어 상기 메인 스풀 밸브(103)와 상기 실린더 포트(P2) 사이의 유체 연결을 차단하며,
    상기 하강 밸브(105)는 개방되어 상기 실린더 포트(P2)와 상기 제3 탱크 포트(T6) 사이의 유체의 흐름을 허용하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어 플레이트(107)가 인입 위치에 있는 경우, 상승 제어가 수행되며,
    상기 파이럿 밸브(109)가 차단되어 상기 제1 탱크 포트(T4)로의 유체의 흐름이 차단되며, 상기 하강 밸브(105)가 차단되어 상기 제3 탱크 포트(T6)에 대한 유체의 흐름이 차단되고,
    상기 체크 밸브(113)는 개방되어, 상기 펌프 포트(P1)로부터 공급되는 오일은 상기 체크 밸브(113)를 통하여 상기 실린더 포트(P2)를 통하여 실린더로 유입되는 것을 특징으로 하는 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 펌프 포트(P1)로부터 공급되는 공급 오일의 압력이 상기 실린더의 압력보다 큰 경우, 상기 체크 밸브(113)는 개방되어 실린더로 오입이 공급되고,
    상기 실린더의 압력이 상기 공급 오일의 압력보다 커지면 상기 체크 밸브(113)를 차단하여 상기 실린더 포트(P2)가 차단되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징과 제어 플레이트(107) 사이의 거리는 인입 위치, 중립 위치 및 인출 위치의 순서대로 커지는 것을 특징으로 하는 농업용 작업 차량의 승하강 제어 밸브.
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