KR102486041B1 - 복합형 유압 유로를 가진 로터리 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합형 유압 유로를 가진 로터리 밸브에 관련되며, 이는 회전샤프트 내부에 형성되는 유로를 이용하여 유압 공급 및 드레인 기능을 복합적으로 수행할 수 있도록 구조 개선되어, 회전샤프트를 통한 유압 라인 형성이 간단하고, 유로 형성으로 인한 회전샤프트 단면적 손실을 최소화하여 회전샤프트 지름을 소형화하더라도 구조적 강도를 보장할 수 있도록 회전샤프트(10), 제 1입, 출력포트(20)(20'), 제 2입, 출력포트(30)(30'), 포트하우징(40), 스풀밸브모듈(50)을 포함하여 주요구성으로 한다.

Description

복합형 유압 유로를 가진 로터리 밸브{Rotary valve with combined hydraulic flow path}
본 발명은 복합형 유압 유로를 가진 로터리 밸브에 관련되며, 보다 상세하게는 회전샤프트 내부에 형성되는 유로를 이용하여 유압 공급 및 드레인 기능을 복합적으로 수행할 수 있도록 구조 개선되어, 회전샤프트를 통한 유압 라인 형성이 간단하고, 유로 형성으로 인한 회전샤프트 단면적 손실을 최소화하여 회전샤프트 지름을 소형화하더라도 구조적 강도를 보장할 수 있는 복합형 유압 유로를 가진 로터리 밸브에 관한 것이다.
통상적으로 로터리 밸브는 회전운동되는 회전체 측으로 유압을 전달하는 장치로서, 회전체의 회전 중심에 고정 설치되어 유압이 입, 출력되는 인, 아웃 포트와, 인, 아웃 포트에 일단이 연결되고 다른 일단은 회전체에 탑재되는 실린더에 연결되어 유압의 이동을 안내하는 입, 출력라인을 주요구성으로 이루어지고, 구조적으로 간소화를 위한 기술 개발이 진행되고 있다.
이에 종래에 개시된 등록특허 10-1981411호에서, 회전축을 중심으로 구동 대상을 회전시키는 유체압 액추에이터에 급배되는 작동 유체의 유량을 제어하는 로터리밸브이며, 상기 회전축을 중심으로 하는 상기 구동 대상의 회전에 수반하여 회전하는 로터와, 상기 로터에 형성되고 상기 유체압 액추에이터에 급배되는 작동 유체의 유량을 제어하는 제어 유로를 구비하고, 상기 로터는, 상기 회전축과 동축으로 연결되어서 상기 회전축과 동기하여 회전하고, 상기 제어 유로는, 상기 로터의 회전에 수반하여, 통과하는 작동 유체의 흐름에 부여하는 저항이 변화되는 기술이 선 제시된 바 있다.
그러나, 상기 종래기술은 회전축을 중심으로 구동 대상을 회전시키는 유체압액추에이터의 제어성을 향상시키려는 것이나, 유체압액추에이터의 제어를 위해서는 반드시 제 1, 2포트를 통하여 입, 출력되는 유체압을 제어하기 위한 밸브가 구비되어야 하므로 구조가 복잡하고, 고장율이 높은 문제점이 따랐다.
KR 10-1981411 B1 (2019. 05. 16.)
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 회전샤프트 내부에 형성되는 유로를 이용하여 유압 공급 및 드레인 기능을 복합적으로 수행할 수 있도록 구조 개선되어, 회전샤프트를 통한 유압 라인 형성이 간단하고, 유로 형성으로 인한 회전샤프트 단면적 손실을 최소화하여 회전샤프트 지름을 소형화하더라도 구조적 강도를 보장할 수 있는 복합형 유압 유로를 가진 로터리 밸브를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 내부에 축선방향으로 제 1, 2유로(11)(12)가 형성되고, 제 1, 2유로(11)(12) 일단은 회전체에 설치되는 유압실린더의 포트에 연결되도록 구비되는 회전샤프트(10); 상기 회전샤프트(10) 외주면에 이격 배치되고, 환형띠로 형성되어 제 1유로(11)와 연통되도록 구비되는 제 1입, 출력포트(20)(20'); 상기 회전샤프트(10) 외주면에 이격 배치되고, 환형띠로 형성되어 제 2유로(12)와 연통되도록 구비되는 제 2입, 출력포트(30)(30'); 상기 회전샤프트(10) 단부에 회전가능하게 설치되고, 제 1, 2입력포트(20)(30)와 대응하는 위치에 유압이 입력되는 제 3입력포트(41)가 형성되며, 제 1, 2출력포트(20')(30')와 대응하는 위치에 유압이 드레인되는 제 3출력포트(42)가 구비되는 포트하우징(40); 및 상기 제 1, 2유로(11)(12)에 설치되어, 제 1입, 출력포트(20)(20') 중 어느 하나를 제 1유로(11)와 연통되도록 제어하고, 제 2입, 출력포트(30)(30') 중 어느 하나를 제 2유로(12)와 연통되도록 구비되는 스풀밸브모듈(50);을 포함하고, 상기 제 1입력포트(20)와 제 1유로(11)가 연통되는 시점에 제 2출력포트(30')와 제 2유로(12)가 연통되고, 제 1출력포트(20')와 제 1유로(11)가 연통되는 시점에 제 2입력포트(30)와 제 2유로(12)가 연통되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 스풀밸브모듈(50)은, 제 1유로(11)에 삽입되어 직선 왕복운동되면서 제 1입, 출력포트(20)(20') 중 어느 하나를 제 1유로(11)와 연결하도록 제 1 밸브홀(51a)이 구비되는 제 1스풀(51)과, 제 2유로(12)에 삽입되어 직선 왕복운동되면서 제 2입, 출력포트(30)(30') 중 어느 하나를 제 2유로(12)와 연결하도록 제 2 밸브홀(52a)이 구비되는 제 2스풀(52)과, 상기 제 1, 2스풀(51)(52) 단부에 연결되고, 회전샤프트(10)의 회전운동에 연계되어 제 1, 2스풀(51)(52)의 직선 왕복운동을 제어하는 스풀구동부(53)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스풀구동부(53)는, 제 1, 2스풀(51)(52) 단부에 연결되고, 회전샤프트(10)와 동심원상에서 회전운동되며, 외주면에 사인파형 캠레일(53a)이 형성되는 캠휠(53b)과, 캠휠(53b)의 캠레일(53a)에 맞물리도록 고정설치되고, 캠휠(53b)이 회전운동시, 캠레일(53a)과 캠운동되어 캠휠(53b)을 직선 왕복운동하도록 구비되는 캠롤러(53c)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 캠레일(53a)은 복수의 상, 하사점이 반복되는 사인파형으로 형성되고, 상기 캠레일(53a)의 상, 하사점은 회전체에 설치되는 유압실린더와 동일한 개수로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3입력포트(41)는 유압라인에 의해 유압장치의 유압탱크와 연결되고, 유압탱크는 내부로 압축공기가 주입되도록 구비되며, 상기 압축공기에 의해 유압탱크 내부 압력이 상승하면서 유압유가 제 3입력포트(41) 측으로 전달되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 회전샤프트 내부에 형성되는 유로를 이용하여 유압 공급 및 드레인 기능을 복합적으로 수행할 수 있도록 구조 개선되어, 회전샤프트를 통한 유압 라인 형성이 간단하고, 유로 형성으로 인한 회전샤프트 단면적 손실을 최소화하여 회전샤프트 지름을 소형화하더라도 구조적 강도를 보장할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복합형 유압 유로를 가진 로터리 밸브를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복합형 유압 유로를 가진 로터리 밸브 작동상태를 나타내는 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자들에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복합형 유압 유로를 가진 로터리 밸브를 전체적으로 나타내는 구성도이고, 도 2 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복합형 유압 유로를 가진 로터리 밸브 작동상태를 나타내는 구성도이다.
본 발명은 복합형 유압 유로를 가진 로터리 밸브에 관련되며, 이는 회전샤프트 내부에 형성되는 유로를 이용하여 유압 공급 및 드레인 기능을 복합적으로 수행할 수 있도록 구조 개선되어, 회전샤프트를 통한 유압 라인 형성이 간단하고, 유로 형성으로 인한 회전샤프트 단면적 손실을 최소화하여 회전샤프트 지름을 소형화하더라도 구조적 강도를 보장할 수 있도록 회전샤프트(10), 제 1입, 출력포트(20)(20'), 제 2입, 출력포트(30)(30'), 포트하우징(40), 스풀밸브모듈(50)을 포함하여 주요구성으로 한다.
본 발명에 따른 회전샤프트(10)는 내부에 축선방향으로 제 1, 2유로(11)(12)가 형성되고, 제 1, 2유로(11)(12) 일단은 회전체에 설치되는 유압실린더의 포트에 연결되도록 구비된다.
상기 회전샤프트(10)는 베이링에 의해 지지된 상태로 회전가능하게 설치되고, 회전샤프트(10) 상에 회전체가 설치되며, 회전체상에 유압실린더가 탑재되어, 회전체가 회전운동되는 중에 유압실린더 측으로 작동 유압이 공급되도록 구비된다.
그리고, 상기 제 1, 2유로(11)(12)은 회전샤프트(10) 길이 방향으로 관통 형성되고, 일단에 유압호스가 연결되어 유압실린더 측으로 유압이 전달되며, 다른 일단에 후술하는 스풀밸브모듈(50)이 설치되어 유압의 입, 출력을 제어하도록 구비된다.
또한, 본 발명에 따른 제 1입, 출력포트(20)(20')는 상기 회전샤프트(10) 외주면에 이격 배치되고, 환형띠로 형성되어 제 1유로(11)와 연통되도록 구비된다.
상기 제 1입, 출력포트(20)(20')는 후술하는 스풀밸브모듈(50)에 의해 교대로 활성화되면서 제 1유로(11) 측으로 유압이 입력하거나 유압이 드레인되도록 구비된다.
그리고, 상기 제 1입, 출력포트(20)(20')는 회전샤프트(10) 외주면에 이격 배치되는 한 쌍의 환형띠와 연통되도록 구비되어, 회전샤프트(10)가 회전되는 중에 후술하는 포트하우징(40)의 제 3입, 출력포트(41)와 연결상태를 유지하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 제 2입, 출력포트(30)(30')는 상기 회전샤프트(10) 외주면에 이격 배치되고, 환형띠로 형성되어 제 2유로(12)와 연통되도록 구비된다.
상기 제 2입, 출력포트(30)(30')는 후술하는 스풀밸브모듈(50)에 의해 교대로 활성화되면서 제 2유로(12) 측으로 유압이 입력하거나 유압이 드레인되도록 구비된다.
그리고, 상기 제 2입, 출력포트(30)(30')는 회전샤프트(10) 외주면에 이격 배치되는 한 쌍의 환형띠에 각각 연통되도록 구비되어, 회전샤프트(10)가 회전되는 중에 후술하는 포트하우징(40)의 제 3입, 출력포트(41)와 연결상태를 유지하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 포트하우징(40)은 상기 회전샤프트(10) 단부에 회전가능하게 설치되고, 제 1, 2입력포트(20)(30)와 대응하는 위치에 유압이 입력되는 제 3입력포트(41)가 형성되며, 제 1, 2출력포트(20')(30')와 대응하는 위치에 유압이 드레인되는 제 3출력포트(42)가 구비된다.
상기 포트하우징(40)은 베어링에 의해 회전샤프트(10) 상에서 회전가능하게 설치되고, 오링을 포함하는 기밀부재에 의해 제 1입, 출력포트(20)(20'), 제 2입, 출력포트(30)(30'), 제 3입, 출력포트(41)(42) 사이에 기밀이 유지되도록 구비된다.
그리고, 상기 제 3입력포트(41)는 유압공급장치와 연결되어 유압이 상시 작용하도록 구비되고, 제 3출력포트(42)는 유압공급장치의 유압탱크와 연결되어 유압이 회수되도록 구비된다.
또한, 본 발명에 따른 스풀밸브모듈(50)은 상기 제 1, 2유로(11)(12)에 설치되어, 제 1입, 출력포트(20)(20') 중 어느 하나를 제 1유로(11)와 연통되도록 제어하고, 제 2입, 출력포트(30)(30') 중 어느 하나를 제 2유로(12)와 연통되도록 구비된다.
그리고, 도 2와 같이 상기 스풀밸브모듈(50)에 의해 제 1입력포트(20)와 제 1유로(11)가 연통되는 시점에 제 2출력포트(30')와 제 2유로(12)가 연통되고, 도 3처럼 제 1출력포트(20')와 제 1유로(11)가 연통되는 시점에 제 2입력포트(30)와 제 2유로(12)가 연통되도록 구비된다.
이처럼 상기 제 1, 2유로(11)(12)는 유압 공급 및 드레인 기능을 복합적으로 가지도록 구조 개선됨에 따라 회전체 상으로 유압을 전달하는 유압라인 형성이 간단하고, 제 1, 2유로(11)(12)로 인한 회전샤프트(10) 단면적 손실이 최소화되어 회전샤프트(10)의 소형화가 가능한 이점이 있다.
도 2에서, 상기 스풀밸브모듈(50)은, 제 1유로(11)에 삽입되어 직선 왕복운동되면서 제 1입, 출력포트(20)(20') 중 어느 하나를 제 1유로(11)와 연결하도록 제 1 밸브홀(51a)이 구비되는 제 1스풀(51)과, 제 2유로(12)에 삽입되어 직선 왕복운동되면서 제 2입, 출력포트(30)(30') 중 어느 하나를 제 2유로(12)와 연결하도록 제 2 밸브홀(52a)이 구비되는 제 2스풀(52)과, 상기 제 1, 2스풀(51)(52) 단부에 연결되고, 회전샤프트(10)의 회전운동에 연계되어 제 1, 2스풀(51)(52)의 직선 왕복운동을 제어하는 스풀구동부(53)를 포함한다.
이때, 상기 제 1밸브홀(51a)은 'ㄴ'자형으로 형성되어 제 1스풀(51)의 직선 왕복운동 위치에 따라 제 1입, 출력포트(20)(20') 중 어느 하나가 활성화되고, 또, 상기 제 2 밸브홀(52a)은 'ㄴ'자형으로 형성되어 제 2스풀(52)의 직선 왕복운동 위치에 따라 제 2입, 출력포트(30)(30') 중 어느 하나가 활성화되도록 구비된다.
또한, 상기 스풀구동부(53)는, 제 1, 2스풀(51)(52) 단부에 연결되고, 회전샤프트(10)와 동심원상에서 회전운동되며, 외주면에 사인파형 캠레일(53a)이 형성되는 캠휠(53b)과, 캠휠(53b)의 캠레일(53a)에 맞물리도록 고정설치되고, 캠휠(53b)이 회전운동시, 캠레일(53a)과 캠운동되어 캠휠(53b)을 직선 왕복운동하도록 구비되는 캠롤러(53c)를 포함한다.
그리고, 상기 캠레일(53a)은 복수의 상, 하사점이 반복되는 사인파형으로 형성되고, 상기 캠레일(53a)의 상, 하사점은 회전체에 설치되는 유압실린더와 동일한 개수로 배치된다.
이에 상기 캠휠(53b)은 회전샤프트(10)와 연계되어 회전운동시, 캠레일(53a)이 캠롤러(53c)와 캠운동되면서 캠휠(53b)이 직선 왕복운동되고, 이때 상기 제 1, 2스풀(51)(52)이 캠휠(53b)이 직선 왕복운동되면서 제 1입, 출력포트(20)(20') 및 제 2입, 출력포트(30)(30')를 교대로 활성화시켜 유압 실린더 구동에 필요한 유압 입력 및 드레인하도록 구비됨과 더불어 캠레일(53a)의 상, 하사점에 의해 유압실린더가 소정의 등각 위치에서 인출, 인입 작동이 정확하게 제어할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 제 3입력포트(41)는 유압라인에 의해 유압장치의 유압탱크와 연결되고, 유압탱크는 내부로 압축공기가 주입되도록 구비되며, 상기 압축공기에 의해 유압탱크 내부 압력이 상승하면서 유압유가 제 3입력포트(41) 측으로 전달되도록 구비된다.
그리고, 상기 유압탱크(도시생략)는 제 1, 2유압탱크로 구분되고, 제 1, 2유압탱크는 T 라인의 배관(도시생략)에 의해 서로 연결된다. 이에 제 3출력포트(42)에서 드레인되는 유압유는 T 라인의 배관을 따라 제1 유압탱크를 사용할 때에는 제2 유압탱크로 포집되고, 제1 유압탱크에 유량이 소진되었을 때는 솔밸브에 의해 제1 유압탱크로 들어오는 에어를 차단한 상태로 제2 유압탱크를 사용하고, 제 2 유압탱크를 사용시 누유되는 유압유는 제1 유압탱크에 포집되도록 구성되어, 주기적으로 제1유압탱크와 제2유압탱크를 교번 사용하여 연속운전이 가능하도록 한다.
또, 제 1유압탱크와 제2유압탱크를 번갈아 쓰는 이유는 미량의 유압유가 T라인을 따라 제1유압탱크에 드레인시키려면 유압탱크 기름수위에 에어압력이 존재하므로 T 라인으로 드레인라인에 역류되는 현상을 차단하기 위함이다.
이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정하여 질 것이 아니라 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.
10: 회전샤프트 20, 20' 제 1입, 출력포트
30, 30': 제 2입, 출력포트 40: 포트하우징
50: 스풀밸브모듈

Claims (5)

  1. 내부에 축선방향으로 제 1, 2유로(11)(12)가 형성되고, 제 1, 2유로(11)(12) 일단은 회전체에 설치되는 유압실린더의 포트에 연결되도록 구비되는 회전샤프트(10);
    상기 회전샤프트(10) 외주면에 이격 배치되고, 환형띠로 형성되어 제 1유로(11)와 연통되도록 구비되는 제 1입, 출력포트(20)(20');
    상기 회전샤프트(10) 외주면에 이격 배치되고, 환형띠로 형성되어 제 2유로(12)와 연통되도록 구비되는 제 2입, 출력포트(30)(30');
    상기 회전샤프트(10) 단부에 회전가능하게 설치되고, 제 1, 2입력포트(20)(30)와 대응하는 위치에 유압이 입력되는 제 3입력포트(41)가 형성되며, 제 1, 2출력포트(20')(30')와 대응하는 위치에 유압이 드레인되는 제 3출력포트(42)가 구비되는 포트하우징(40); 및
    상기 제 1, 2유로(11)(12)에 설치되어, 제 1입, 출력포트(20)(20') 중 어느 하나를 제 1유로(11)와 연통되도록 제어하고, 제 2입, 출력포트(30)(30') 중 어느 하나를 제 2유로(12)와 연통되도록 구비되는 스풀밸브모듈(50);을 포함하고,
    상기 제 1입력포트(20)와 제 1유로(11)가 연통되는 시점에 제 2출력포트(30')와 제 2유로(12)가 연통되고, 제 1출력포트(20')와 제 1유로(11)가 연통되는 시점에 제 2입력포트(30)와 제 2유로(12)가 연통되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 복합형 유압 유로를 가진 로터리 밸브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스풀밸브모듈(50)은,
    제 1유로(11)에 삽입되어 직선 왕복운동되면서 제 1입, 출력포트(20)(20') 중 어느 하나를 제 1유로(11)와 연결하도록 제 1 밸브홀(51a)이 구비되는 제 1스풀(51)과,
    제 2유로(12)에 삽입되어 직선 왕복운동되면서 제 2입, 출력포트(30)(30') 중 어느 하나를 제 2유로(12)와 연결하도록 제 2 밸브홀(52a)이 구비되는 제 2스풀(52)과,
    상기 제 1, 2스풀(51)(52) 단부에 연결되고, 회전샤프트(10)의 회전운동에 연계되어 제 1, 2스풀(51)(52)의 직선 왕복운동을 제어하는 스풀구동부(53)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 유압 유로를 가진 로터리 밸브.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 스풀구동부(53)는,
    제 1, 2스풀(51)(52) 단부에 연결되고, 회전샤프트(10)와 동심원상에서 회전운동되며, 외주면에 사인파형 캠레일(53a)이 형성되는 캠휠(53b)과,
    캠휠(53b)의 캠레일(53a)에 맞물리도록 고정설치되고, 캠휠(53b)이 회전운동시, 캠레일(53a)과 캠운동되어 캠휠(53b)을 직선 왕복운동하도록 구비되는 캠롤러(53c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 유압 유로를 가진 로터리 밸브.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 캠레일(53a)은 복수의 상, 하사점이 반복되는 사인파형으로 형성되고, 상기 캠레일(53a)의 상, 하사점은 회전체에 설치되는 유압실린더와 동일한 개수로 배치되는 것을 특징으로 하는 복합형 유압 유로를 가진 로터리 밸브.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3입력포트(41)는 유압라인에 의해 유압장치의 유압탱크와 연결되고, 유압탱크는 내부로 압축공기가 주입되도록 구비되며, 상기 압축공기에 의해 유압탱크 내부 압력이 상승하면서 유압유가 제 3입력포트(41) 측으로 전달되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 복합형 유압 유로를 가진 로터리 밸브.
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