KR102405921B1

KR102405921B1 - 유압 조이스틱용 밸브 구조체

Info

Publication number: KR102405921B1
Application number: KR1020200143095A
Authority: KR
Inventors: 장우진
Original assignee: 장우진
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2022-06-03
Also published as: KR20220057941A

Abstract

본 발명은 조이스틱의 동작이 원활하면서 소음이 낮은 유압 조이스틱용 밸브 구조체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 누름판이 형성된 별도의 손잡이가 결합하여 손잡이의 동작에 따라 파일럿 유압을 조절하는 유압 조이스틱용 밸브 구조체에 있어서, 전체 구조를 지지하는 몸체; 상기 몸체 상단에 돌출 형성되며, 상기 손잡이의 동작에 따라 중립에서 동작 상태로 이송하는 복수의 푸시 로드; 상기 몸체 내부에 형성되며, 상기 푸시 로드를 수용하는 내부공간; 전체 구조를 지지하고, 내부에 내부공간이 형성된 몸체; 상기 내부공간에 배치되며, 상기 푸시 로드의 하방향 이송에 따라 이송되는 스프링 시트; 상기 내부공간 상단을 밀폐하며, 중앙에 형성된 관통홀을 통하여 상기 푸시 로드가 외부로 돌출되도록 안내하는 캡; 상기 스프링 시트의 이송에 따라 이송되는 스풀; 상기 스프링 시트와 내부공간 사이에 배치되는 시트 스프링; 및 상기 스플링 시트와 상기 스풀 사이에 배치되는 스풀 스프링을 포함하며, 상기 푸시 로드가 하방향으로 이송되면, 상기 스풀이 이송하여 몸체에 형성된 유압공급구를 통하여 공급되는 유압을 상기 내부공간과 연통되는 유압배출구로 안내하는 것을 특징으로 한다.

Description

유압 조이스틱용 밸브 구조체{Valve structure for hydraulic joystick}

본 발명은 유압 조이스틱용 밸브 구조체에 관한 것으로 더욱 상세하게는 유압을 이용한 장비에 적용되는 유압 조이스틱용 밸브 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 파일럿 밸브는 유압 서보기구에서, 외부의 압력에 따라 서보모터에서 피스톤과 실린더에 공급되는 높은 압력의 유압을 제어하는 밸브로 작은 운동으로 큰 운동의 힘을 내게 하는 역할을 수행하는 장치이다.

상기 파일럿 밸브는 건설중장비의 붐이나 버킷 등의 작업부를 미세 제어하기 위한 조이스틱과 연결되며, 운전자의 조이스틱 조작에 따라 스풀이 작동함으로써 발생되는 파일럿 신호에 응답하여 작업부를 구동하기 위한 액츄에이터를 작동시켜서 유압 장치를 미세하게 조정하게 된다.

통상의 중장비용 조이스틱은 본체와 상기 본체에 힌지점을 중심으로 회동가능하게 고정된 손잡이와 상기 손잡이 하부에 결합되는 누름판과 상기 누름판을 통해서 상하로 이동되도록 상기 누름판의 하부에 설치되는 다수 개의 푸쉬 로드와 상기 푸쉬 로드의 이동에 따라 이동되는 스풀과 상기 스풀의 이동송을 통해서 유압을 제어하는 밸브 몸체를 포함하여 이루어진다.

따라서, 손잡이가 운전자에 의하여 전후좌우 방향으로 이동되면, 누름판이 누르는 푸쉬 로드의 종류를 선택하게 되고 상기 푸쉬 로드의 상하 이동의 높이에 따라서 개방되는 밸브의 압력을 조정하게 되어 최종적으로 유압 장치가 동작하게 된다

상기와 같은 유압 조이스틱은 예를들면 공개특허 제1999-008745호에 개시된 바와 같이, 작업용 중장비, 산업용 중장비 또는 건설용 장비 등에 널리 적용되고 있는 구성이다.

한편, 유압식 조이스틱의 밸브 구조체는 내부에 스풀의 이동에 따라 유압이 제어되는 구성으로 빠른 동작을 위하여 순간적으로 유압을 배출하는 경우 강한 유압 상승으로 조이스틱의 동작성이 저하되고, 소음이 발생하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 조이스틱의 동작이 원활하면서 소음이 낮은 유압 조이스틱용 밸브 구조체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 누름판이 형성된 별도의 손잡이가 결합하여 손잡이의 동작에 따라 파일럿 유압을 조절하는 유압 조이스틱용 밸브 구조체에 있어서, 전체 구조를 지지하는 몸체; 상기 몸체 상단에 돌출 형성되며, 상기 손잡이의 동작에 따라 중립에서 동작 상태로 이송하는 복수의 푸시 로드; 상기 몸체 내부에 형성되며, 상기 푸시 로드를 수용하는 내부공간; 전체 구조를 지지하고, 내부에 내부공간이 형성된 몸체; 상기 내부공간에 배치되며, 상기 푸시 로드의 하방향 이송에 따라 이송되는 스프링 시트; 상기 내부공간 상단을 밀폐하며, 중앙에 형성된 관통홀을 통하여 상기 푸시 로드가 외부로 돌출되도록 안내하는 캡; 상기 스프링 시트의 이송에 따라 이송되는 스풀; 상기 스프링 시트와 내부공간 사이에 배치되는 시트 스프링; 및 상기 스플링 시트와 상기 스풀 사이에 배치되는 스풀 스프링을 포함하며, 상기 푸시 로드가 하방향으로 이송되면, 상기 스풀이 이송하여 몸체에 형성된 유압공급구를 통하여 공급되는 유압을 상기 내부공간과 연통되는 유압배출구로 안내하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 내부공간은 상기 캡과 스프링 시트와 푸시 로드의 일부와 시트 스프링의 일부와 스풀 스프링의 일부와 스풀의 일부를 수용하는 상단공간; 상기 상단공간 하단에 형성되고, 상기 시트 스프링의 일부와 스풀 스프링의 일부와 스풀의 일부를 수용하는 중간공간; 상기 중간공간 하단에 형성되고, 상기 유압배출구와 연통하고, 상기 스풀의 일부를 수용하는 배출공간; 상기 배출공간 하단에 형성되고, 상기 스풀의 일부를 수용하는 연통공간; 및 상기 연통공간 하단에 형성되고, 상기 스풀의 일부를 수용하는 가이드공간을 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 상단 공간와 중간공간 사이에는 스토퍼부가 형성되고, 상기 중간공간과 배출공간 사이에는 상단넥부가 형성되고, 상기 배출공간과 상기 연통공간 사이에는 하단넥부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 각 푸시 로드별로 형성된 상기 중간공간은 서로 연통하고, 각 푸시 로드별로 형성되는 상기 연통공간도 서로 연통하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 스풀은 끝단부, 함몰부, 스풀몸체, 스풀단 및 가이드단을 포함하고, 상기 끝단부의 하부는 상기 스프링 시트 상단과 접촉하며, 상기 스풀단은 상기 상단넥부에 배치되고, 상기 가이드단은 상기 하단넥부와 접촉하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 중립상태에서 상기 스풀은 상기 가이드단에 의하여 상기 하단넥부를 밀폐하고, 상기 스풀단에 의하여 상기 상단넥부를 개방하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 동작상태에서 상기 스풀은 상기 가이드단에 의하여 상기 하단넥부를 개방하고, 상기 스풀단에 의하여 상기 상단넥부를 밀폐하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 몸체는 상단 중앙에 상기 손잡이 고정을 위한 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 가이드단은 표면에 형성되는 복수의 홈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 유압 조이스틱용 밸브 구조체는 각 푸시 로드별로 형성되며, 외부로 유압이 배출되는 유압배출구와 연통되는 배출공간을 서로 연통하도록 형성하고, 또한 스풀이 안착되는 중간공간 역시 서로 연통하도록 구성하여 스풀의 상하 이송 동작이 원활하여 소음 발생과 오동작 등을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유압 조이스틱용 밸브 구조체의 외형 구성도이며,
도 2는 도 1의 단면도이이며,
도 3은 도 2에 도시된 스프링 시트의 평면도이며,
도 4는 도 2에 도시된 내부공간의 구성도이며,
도 5는 도 2에 도시된 스풀의 구성도이며,
도 6은 도 2의 동작상태를 설명하는 설명도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 “연결”, “결합” 또는 “접속”된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “연결”, “결합” 또는 “접속”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 유압 조이스틱용 밸브 구조체(100)는 외형적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 전체 밸브 구조물 역할을 하는 몸체(10), 상기 몸체(10) 상단에 돌출 형성되는 복수의 푸시 로드(43) 및 상기 몸체(10) 상단 중앙에 결합하며, 나사부(91)를 포함하는 연결부(90)를 포함하여 구성된다.

상기 연결부(90)는 상기 몸체(10)에 대하여 회동 가능한 힌지를 포함하며, 나사부(91)에는 하단에 누름판이 형성된 손잡이가 장착된다.

따라서 사용자는 상기 손잡이를 회동시키고, 회동된 방향으로 상기 누름판이 푸시 로드(80)를 가압한다. 이때 가압된 푸시 로드(43)는 설정된 포터로 유압을 배출하는 역할을 한다.

즉, 상기 각 푸시 로드(43)는 일반적인 상태에서는 돌출된 상태를 유지하며, 상단을 가압하면, 하방향으로 이동하고, 가압력이 제거된 상태에서는 다시 돌출된 상태로 귀환한다.

상기 푸시 로드(43)는 하나의 몸체(10) 상단에 4개 형성되나, 필요한 경우에는 4개 이상으로 형성될 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 유압 조이스틱용 밸브 구조체(100)의 내부 구조는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(10)는 각 푸시 로드(43)가 장착되는 위치에 형성되는 내부공간(20)을 포함한다.

상기 내부공간(20)은 각각의 부품들이 안착되며, 유압이 공급되고 배출되는 통로 역할을 한다.

또한 상기 내부공간(20)에는 몸체(10) 상단에 장착되는 캡(41)과 상기 캡(41)의 중앙에 형성된 관통홀에 상하로 이동 가능하게 안착되는 푸시 로드(43)와 상기 푸시 로드(43) 하단에 위치하며, 상기 푸시 로드(43)에 의하여 하방향으로 이동하는 스프링 시트(45), 일부는 상기 스프링 시트(45)에 형성된 관통홀을 통과하여 상기 푸시 로드(43)에 형성된 삽입홀에 삽입되고 다른 일부는 상기 스프링 시트(45) 상단과 접촉하고 전체 내부공간(20)에 배치되어 이송되는 스풀(60)이 배치된다.

여기서 상기 스프링 시트(45)의 관통홀은 도 3에 도시된 바와 같이, 중심축에서 편심된 위치에 형성되는 대형홀과 중심축 형성되는 소형홀의 조합으로 구성되며, 상기 스풀(60)은 끝단부(61) 상기 대형홀로 삽입된 후, 함몰부(62)가 소형홀 위치로 이동하여 상기 상기 스프링 시트(45)와 결합한다.

따라서 상기 스풀(60)은 상기 함몰부(62)의 길이 만큼 상기 스프링 시트(45)에 대하여 상대적으로 이송할 수 있다.

또한 상기 내부공간(20)에는 상기 스프링 시트(45)를 하중이 인가되지 않는 경우 상방향에 배치시키는 기능을 하는 시트 스프링(47)과 상기 스프링 시트(45)와 스풀(60) 사이에 배치되는 스풀 스프링(49)이 배치된다.

따라서, 상기 푸시 로드(43) 상단을 가압하는 경우, 상기 스프링 시트(45)가 하 방향으로 이송하여 상기 스풀 스프링(49)을 가압하여 상기 스풀(60)이 하방향으로 이송한다.

그리고 상기 가압력이 제거되는 경우, 스프링 시트(45)가 초기 위치로 상기 시트 스프링(47)에 의하여 귀환하고, 상기 스프링 시트(45)가 귀환 하면, 상기 스풀(60) 역시 상기 스프링 시트(45) 상단과 접촉하는 부위에 의하여 같이 귀환한다.

한편, 상기 내부공간(20)은 도 4에 도시된 바와 같이, 위에서 아래방향으로 형성되는 상단공간(21), 중간공간(22), 배출공간(23), 연통공간(24) 및 가이드공간(25)을 포함한다.

또한 상기 내부공간(20)은 상기 상단공간(21)과 중간공간(22) 사이에 배치되는 스토퍼부(26)를 포함한다.

상기 상단공간(21)에는 캡(41)과 푸시 로드(43)와 스프링 시트(45)가 배치되며, 상기 상단공간(21)을 따라 상기 푸시 로드(43)와 스프링 시트(45)가 상기 스톱퍼부(26)까지 이송한다.

한편, 상기 중간공간(20)은 이웃하는 다른 푸시 로드(43)의 공간과 연통하고, 상기 내부공간(20)은 중간공간(22)과 배출공간(23) 사이에 형성되는 상단넥부(27)를 포함한다.

상기 상단넥부(27)는 푸시 로드(43)가 비가압 상태인 경우에는 개방되어 있으며, 하방향 이송 시 스풀(60)에 의하여 밀폐된다.

또한 상기 내부공간(20)은 상기 배출공간(23)과 상기 연통공간(24) 사이에 형성되는 하단넥부(28)를 포함한다.

상기 하단넥부(28)는 푸시 로드(43)가 비가압 상태인 경우에는 밀폐되어 있으며, 하방향 이송 시 스풀(60)에 의하여 개방된다.

상기 연통공간(24) 역시 이웃하는 연통공간(24)와 서로 연통하고, 추가하여 몸체(10) 하단 중심에 형성되는 유압공급구(12)와 연통된다.

또한 상기 배출공간(23)은 유압이 몸체(10) 외부로 배출되는 유압배출구(29)와 연통된다.

그리고, 상기 가이드공간(25)은 스풀(60)이 결합하며, 스풀(60)의 이송을 안내하는 역할을 한다.

한편, 상기 스풀(60)은 도 5에 도시된 바와 같이, 축대칭 형상으로 구성되며, 상끝단에 형성되는 끝단부(61), 끝단부(61) 하단에 형성되는 함몰부(62), 함몰부(62) 하단에 형성되는 스풀몸체(63), 상기 스풀몸체(63)에 형성되는 스풀단(64) 및 상기 스풀몸체(63) 하단에 형성되는 가이드단(65)을 포함하여 구성된다.

상기 끝단부는 상기 푸시 로드(43) 하단 내부에 형성된 내경부에 수용되며, 스프링 시트(45) 상단에 배치된다.

그리고 상기 함몰부(62)는 상기 스프링 시트(45)의 관통홀을 관통하여 배치된다.

또한 상기 함몰부(62)는 상기 끝단부(61) 및 스풀몸체(63)의 직경보다 작은 크기로 형성하고, 상기 스풀단(64)과 상기 가이드단(65)은 상기 스풀몸체(63)보다 큰 직경으로 구성한다.

또한 필요한 경우 상기 가이드단(65)에는 복수의 홈(66)을 형성할 수 있으며, 상기 홈(66)은 일부 누유되는 유압을 수용하여 스풀(60)의 동작을 유연하게 하는 효과가 있다.

여기서 상기 스풀단(64)은 상기 내부공간(20)의 상단넥부(27)와 접촉하면서 유로를 개방 또는 밀폐를 수행하고, 상기 가이드단(65)의 상단은 상기 내부공간(20)의 하단넥부(28)와 접촉하면서 유로를 개방 또는 밀폐하는 기능을 수행한다.

또한 상기 스풀단(64)의 상단에는 상기 스풀 스프링(49)의 하단부가 접촉하여 상기 스풀(60)을 가압한다.

한편, 본 발명의 따른 유압 조이스틱용 밸브 구조체(100)는 푸시 로드(43)가 비가압된 중립 상태에서는 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 유압이 유압공급구(12)에 의하여 공급되어 상기 연통공간(24)까지 채운다.

이때 상기 푸시 로드(43)가 가압된 동작 상태에서는 상기 스풀(60) 하단으로 이송하여 하단넥부(28)가 개방되고, 상기 상단넥부(27)가 밀폐되어 상기 유압공급구(12)에서 공급되는 유압은 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 상기 배출공간(23)을 통하여 유압배출구(29)로 배출된다.

이때 푸시 로드(43)에 가압력이 해제되면, 상기 밸브 구조체(100)는 중립 상태로 귀환한다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 유압 조이스틱용 밸브 구조체를 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

10: 몸체 12: 유압공급구
20: 내부공간 21: 상단공간
22: 중간공간 23: 배출공간
24: 연통공간 25: 가이드공간
26: 스토퍼부 27: 상단넥부
28: 하단넥부 29: 유압배출구
41: 캡 43: 푸시 로드
45: 스프링 시트 47: 시트 스프링
49: 스풀 스프링 60: 스풀
61: 끝단부 62: 함몰부
63: 스풀몸체 64: 스풀단
65: 가이드단 66: 홈
90: 연결부 91: 나사부
100: 유압 조이스틱용 밸브 구조체

Claims

누름판이 형성된 별도의 손잡이가 결합하여 손잡이의 동작에 따라 파일럿 유압을 조절하는 유압 조이스틱용 밸브 구조체에 있어서,
전체 구조를 지지하는 몸체;
상기 몸체 상단에 돌출 형성되며, 상기 손잡이의 동작에 따라 중립에서 동작 상태로 이송하는 복수의 푸시 로드;
상기 몸체 내부에 형성되며, 상기 푸시 로드를 수용하는 내부공간;
상기 내부공간에 배치되며, 상기 푸시 로드의 하방향 이송에 따라 이송되는 스프링 시트;
상기 내부공간 상단을 밀폐하며, 중앙에 형성된 관통홀을 통하여 상기 푸시 로드가 외부로 돌출되도록 안내하는 캡;
상기 스프링 시트의 이송에 따라 이송되는 스풀;
상기 스프링 시트와 내부공간 사이에 배치되는 시트 스프링; 및
상기 스프링 시트와 상기 스풀 사이에 배치되는 스풀 스프링을 포함하며, 상기 푸시 로드가 하방향으로 이송되면, 상기 스풀이 이송하여 몸체에 형성된 유압공급구를 통하여 공급되는 유압을 상기 내부공간과 연통되는 유압배출구로 안내하고,
상기 내부공간은:
상기 캡과 스프링 시트와 푸시 로드의 일부와 시트 스프링의 일부와 스풀 스프링의 일부와 스풀의 일부를 수용하는 상단공간;
상기 상단공간 하단에 형성되고, 상기 시트 스프링의 일부와 스풀 스프링의 일부와 스풀의 일부를 수용하는 중간공간;
상기 중간공간 하단에 형성되고, 상기 유압배출구와 연통하고, 상기 스풀의 일부를 수용하는 배출공간;
상기 배출공간 하단에 형성되고, 상기 스풀의 일부를 수용하는 연통공간; 및
상기 연통공간 하단에 형성되고, 상기 스풀의 일부를 수용하는 가이드공간을 포함하고,
상기 상단공간과 중간공간 사이에는 스토퍼부가 형성되고,
상기 중간공간과 배출공간 사이에는 상단넥부가 형성되고,
상기 배출공간과 상기 연통공간 사이에는 하단넥부가 형성되고,
각 푸시 로드별로 형성된 상기 중간공간은 서로 연통하고,
각 푸시 로드별로 형성되는 상기 연통공간도 서로 연통하고,
각 푸시 로드별로 형성되는 상기 배출공간도 서로 연통하는 것을 특징으로 하는 유압 조이스틱용 밸브 구조체.
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청구항 1에 있어서, 상기 스풀은 끝단부, 함몰부, 스풀몸체, 스풀단 및 가이드단을 포함하고, 상기 끝단부의 하부는 상기 스프링 시트 상단과 접촉하며, 상기 스풀단은 상기 상단넥부에 배치되고, 상기 가이드단은 상기 하단넥부와 접촉하는 것을 특징으로 하는 유압 조이스틱용 밸브 구조체.
청구항 5에 있어서, 중립상태에서 상기 스풀은 상기 가이드단에 의하여 상기 하단넥부를 밀폐하고, 상기 스풀단에 의하여 상기 상단넥부를 개방하는 것을 특징으로 하는 유압 조이스틱용 밸브 구조체.
청구항 5에 있어서, 동작상태에서 상기 스풀은 상기 가이드단에 의하여 상기 하단넥부를 개방하고, 상기 스풀단에 의하여 상기 상단넥부를 밀폐하는 것을 특징으로 하는 유압 조이스틱용 밸브 구조체.
청구항 1에 있어서, 상기 몸체는 상단 중앙에 상기 손잡이 고정을 위한 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 조이스틱용 밸브 구조체.
청구항 5에 있어서, 상기 가이드단은 표면에 형성되는 복수의 홈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 조이스틱용 밸브 구조체.