KR20030052031A - 건설중장비용 유압밸브의 제어장치 - Google Patents

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KR20030052031A
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김진욱
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Abstract

액츄에이터의 하강시 드레인되는 고압의 작동유중 미소량을 직경이 상대적으로 작은 홀을 통하여 액츄에이터 홀딩용 스플 및 메인 스플쪽으로 유도하여 메인 스플의 중립 또는 절환시에도 액츄에이터가 급격하게 하강되는 것을 방지할 수 있도록 한 것으로, 유압펌프로 부터 토출되는 작동유에 의해 구동하는 액츄에이터(40)와, 유압펌프와 액츄에이터(40)사이의 유로를 개폐하도록 설치되며 파일럿 신호압(Pi) 인가시 절환되는 메인 스플(42)과, 메인 스플(42)과 액츄에이터(40)사이의 유로를 개폐하도록 설치되어 액츄에이터(40)의 흘러내림을 방지하는 포펫(34)과, 포펫(34)상부의 배압실(41)을 드레인통로(29,30,32,33)를 통과하여 메인 스플(42)의 출구측 통로(36)에 연통시키도록 파일럿 신호압(Pi) 인가시 절환되는 스플(22)과, 스플(22)절환시 배압실(41)출구측 통로(39)와 연통되어 드레인되는 유량을 감소시키는 통로(27)를 제공한다.

Description

건설중장비용 유압밸브의 제어장치{control apparatus of hydraulic valve for construction heavy equipment}
본 발명은 유압크레인 등의 건설중장비에 장착되는 유압 액츄에이터가 기동 또는 정지중 지면쪽으로 떨어지는 것을 방지할 수 있도록 한 건설중장비용 유압밸브 제어장치에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 액츄에이터의 하강시 드레인되는 고압의 작동유중 미소량을 직경이 상대적으로 작은 홀을 통하여 액츄에이터 홀딩용 스플 및 메인 스플쪽으로 유도하여 메인 스플의 중립 또는 절환시에도 액츄에이터가 급격하게 하강되는 것을 방지할 수 있도록 한 제어장치에 관한 것이다.
도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 건설중장비용 유압밸브 제어장치는, 유압펌프(미도시됨)로 부터 토출되는 작동유가 액츄에이터(15)측으로 이동하는 통로(12)와 액츄에이터(15)에 작동유를 공급하는 통로(13)를 개폐시키는 포펫(10)과, 포펫(10)의 오리피스(11)와 연통되어 액츄에이터(15)의 라지챔버(15a)로 부터 배출되는 작동유를 저장하는 배압실(16)과, 파일럿 신호압(Pi) 인가에 따라 좌우방향으로 절환되어 배압실(16)의 작동유를 통로(8)와 연통되는 가변 오리피스(5)를 통하여 탱크로 드레인시키는 액츄에이터홀딩용 스플(2)을 구비한다.
미 설명부호 3은 스플(2)을 가압하여 가변 오리피스(5)와 드레인 포트(7)가 폐쇄된 것을 초기상태로서 탄성바이어스하는 탄성부재, 9는 포펫(10)을 가압하여 액츄에이터(15)의 통로(13)와 메인 스플측의 통로(12)를 폐쇄시킨 것을 초기상태로서 탄성바이어스하는 탄성부재 이다.
그러나, 액츄에이터(15)의 하강시 라지챔버(15a)에서 배출되는 고압의 작동유가 라지챔버(15a)와 연결된 통로(13)를 통하여 포펫(10)의 오리피스(11)를 통과하여 배압실(16)으로 배출되며, 동시에 파일럿 신호압(Pi)이 파일럿 포트(6)에 유입되어 스플(2)을 도면상, 좌측방향으로 절환하게 되므로 가변 오리피스(5)는 드레인 포트(7)와 연결된다.
이로 인해, 배압실(16)에 배출된 고압의 작동유는 통로(8) - 가변 오리피스(5) - 드레인 포트(7)를 통하여 탱크(미도시됨)로 유출됨에 따라 액츄에이터(15)를 지상으로 부터 상승시켜 정지시킨후 다시 하강시킬 때, 초기에 액츄에이터(15)가 급격하게 하강하는 현상이 발생하여 조작성이 떨어지게 되므로 중량의 배관을 이음연결하는 작업을 할 경우 운전자의 피로도가 가중되는 문제점을 갖게 된다.
또한, 액츄에이터(15)에 작동유 공급을 제어하는 통로(12)측의 메인 스플(미도시됨)의 절환과, 액츄에이터(15)의 기동 및 정지상태를 유지하는 통로(8)측의 홀딩용 스플(2) 절환의 타이밍이 불일치하는 경우, 장비의 작업장치가 부드럽게 하강하지않고 헌팅(hunting) 및 스틱(stick) 현상이 발생하므로 운전자의 피로도를 증가시키며, 작업성이 떨어지는 문제점을 갖게 된다.
또한, 포펫(10)상부의 배압실(16)측의 고압의 작동유가 스플(2)측의 가변 오리피스(5)부에 중립시에도 항시 연결되므로 스플(2)넥부의 고압의 작동유는 좌우측의 환형의 틈새를 통하여 누유가 발생된다. 즉 커버(1)와 스플(2)사이의 환형 틈새를 통하여 누유가 심하게 발생하며, 특히 유량은 압력에 따라 증가하게되므로 작업장치에 부하가 많이 걸리수록 누유량이 증가되어 액츄에이터(15)가 시간의 경과에 따라 자동적으로 지면쪽으로 흘러내려 장비의 안전성이 떨어지는 문제점을 갖게 된다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 메인 스플의 개구시점을 중심으로 하여 액츄에이터홀딩용 스플(2)의 절환 타이밍이 미도시된 메인 스플의 개구 시점보다 빠를 경우 "A"에서와 같이 드레인되는 유량에 의해 액츄에이터(15)가 급격하게 하강하게된다.
또한, "B"에서와 같이 메인 스플의 개구시점이후에 액츄에이터홀딩용 스플(2)이 개구되는 경우에는 포펫(10)상부의 배압실(16)의 압력은 유량증가에 따라 형성되는 배압의 영향이 포펫(10)상부에 그대로 전달된다. 이로 인해 포펫(10)이 정상적으로 상부로 이동하지않고 배압의 압력변화에 따라 포펫(10)의 움직임이 진동되므로 유압 액츄에이터(15) 또한 하강할 때 하강 - 정지 - 하강 - 정지 등의 오실레이션 및 헌팅현상이 발생하여 운전자의 피로도를 증대시키며, 작업성이 떨어지는 문제점을 갖게 된다.
따라서, 메인 스플의 개구시점과 액츄에이터홀딩용 스플(2)의 타이밍을 일치시켜야되는 설계작업이 매우 힘들고, 민감한 구조로 형성되어 설계도가 떨어지는문제점을 갖게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 액츄에이터의 하강시 드레인되는 고압의 작동유 일부가 메인 스플쪽으로 귀환되도록하여 메인 스플이 중립 또는 절환시에도 액츄에이터가 급격하게 하강하는 것을 방지하여, 장비의 조작성이 향상되어 운전자의 피로도를 절감할 수 있도록 한 건설중장비용 유압밸브 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 블록과 스플사이의 틈새를 통해 누유되는 것을 감소시킴에 따라 메인 스플과 연동되는 액츄에이터 홀딩용 스플의 타이밍을 누유에 무관하게 설계할 수 있어 설계도가 향상되며, 액츄에이터의 부드러운 하강이 가능해 장비의 안전성을 확보할 수 있도록 한 제어장치를 제공하는 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 건설중장비용 유압밸브의 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 건설중장비용 유압밸브 제어장치의 단면도,
도 3은 도 2의 A-A선에서의 단면도,
도 4는 본 발명의 유압밸브 제어장치의 유압회로도,
도 5는 메인스플 스트로크에 따라 발생하는 누유되는 것을 나타내는 그래프 이다.
*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명
22; 스플
27; 유량감소용 통로
28; 스플넥부
29,30,32,33,36,37,39; 통로
34; 포펫
35; 오리피스
40; 액츄에이터
41; 배압실
42; 메인 스플
전술한 본 발명의 목적은, 유압펌프로 부터 토출되는 작동유에 의해 구동하는 액츄에이터(40)와, 유압펌프와 액츄에이터(40)사이의 유로를 개폐하도록 설치되며 파일럿 신호압(Pi) 인가시 절환되는 메인 스플(42)과, 메인 스플(42)과 액츄에이터(40)사이의 유로를 개폐하도록 설치되어 액츄에이터(40)의 흘러내림을 방지하는 포펫(34)과, 포펫(34)상부의 배압실(41)을 드레인통로(29,30,32,33)를 통과하여 메인 스플(42)의 출구측 통로(36)에 연통시키도록 파일럿 신호압(Pi) 인가시 절환되는 스플(22)과, 스플(22)절환시 배압실(41)출구측 유로(39)와 연통되어 드레인되는 유량을 감소시키는 통로(27)를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설중장비용 유압밸브 제어장치를 제공함에 의해 달성된다.
바람직한 실시예에 의하면, 전술한 액츄에이터(40)측과 배압실(41)을 연통시키는 오리피스(37)가 포펫(34)에 대칭으로 형성된다.
바람직한 실시예에 의하면, 전술한 유로(27)의 직경은 유로(39)의 직경보다 상대적으로 작게 형성된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 건설중장비용 유압밸브 제어장치는, 미도시된 유압펌프로 부터 토출되는 작동유에 의해 구동하는 액츄에이터(40)와, 유압펌프와 액츄에이터(40)사이의 유로에 설치되어 액츄에이터(40)의 기동 및 정지를 제어하도록 파일럿 신호압(Pi) 인가에 따라 절환되어 작동유의 흐름방향을 제어하는 메인 스플(42)과, 메인 스플(42)과 액츄에이터(40)사이의 유로에 개폐가능하게 설치되고 오리피스(35)가 대칭으로 형성되어 액츄에이터(40)의 흘러내림을 방지하는 포펫(34)를 구비한다.
포펫(34)상부의 배압실(41)에 연통되는 통로(39)를 개폐하도록 파일럿 신호압(Pi)의 인가시 절환되는 스플(22)과, 통로(39)와 연통되며 스플(22)절환시 배압실(41)의 고압의 작동유를 스플(22) 및 통로(29,30,32,33)를 차례로 통하여 메인 스플(42)측에 공급하여 드레인시키는 미세한 직경의 통로(27)를 구비한다
미 설명부호 23은 스플(22)을 가압하여 배압실(41)과 메인 스플(42)측 통로가 폐쇄된 것을 초기상태로서 탄성바이어스하는 밸브스프링, 38은 포펫(34)을 가압하여 메인 스플(42)과 액츄에이터(40)측 통로를 폐쇄시킨 것을 초기상태로서 탄성바이어스하는 밸브스프링 이다.
이하에서, 본 발명에 의한 건설중장비용 유압밸브 제어장치의 작동을 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
파일럿 신호압(Pi)이 파일럿 포트(25)를 통하여 유입되어 밸브스프링(23)의 탄성력을 이기고 도 2의 도면상, 스플(22)을 좌측방향으로 절환시킴에 따라, 미세한 직경의 통로(27)와 스플넥부(28)가 연통되므로 배압실(41)내의 고압의 작동유는 통로(39,27) - 스플넥부(28) - 통로(29,30,32,33)를 차례로 통과한후, 포펫(34)과 메인 스플(42)사이의 통로(36)로 이동한다.
이와 동시에, 파일럿 신호압(Pi)이 메인 스플(42)의 좌측단에 인가되어 도 4의 도면상, 좌측방향으로 절환시킴에 따라 통로(36)을 따라 드레인되는 작동유는 절환된 메인 스플(42)을 경유하여 탱크(T)로 드레인되므로, 배압실(41)내의 압력도 저압으로 떨어지게 된다.
따라서, 액츄에이터(40)와 연결된 통로(37)내의 고압의 작동유는 포펫(34)을 가압지지하는 밸브스프링(38)의 탄성력을 이기고 도 2의 도면상, 포펫(34)을 상방향으로 이동시킴에 따라, 메인 스플(42)측 통로(36)와 연통되므로 액츄에이터(40)는 서서히 하강되는 것이다.
즉, 액츄에이터(40) 하강시 드레인되는 유량은 포펫(34)이 상방향으로 이동하기전에 미세한 통로(27)를 통하여 제어되기 때문에 그 유출량이 현저하게 줄어들게 되므로 액츄에이터(40)가 급격하게 하강되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
즉, 드레인되는 유량(Q)은, Q = Cd × A × √ΔP
(여기서, Cd; 유량계수, A; 유량 통과단면적, ΔP; 압력손실 이다)
이와같이, 유출되는 유량(Q)은 단면적(A) 또는 부하압(P)에 비례하게되므로 부하압이 높을수록 또는 작동유가 통과하는 단면적이 클수록 증가하게 된다. 따라서 액츄에이터(40)의 하강시 드레인되는 유량이 미세한 통로(27)를 통하여 제어됨에 따라 현저하게 감소하게 된다.
메인 스플(42)의 개구시점에 무관하게 작은홀의 통로(27)를 통하여 유량이 제어됨에 따라 누유가 전혀 발생하지않아 작업도중 또는 대기중에도 액츄에이터(40)의 흘러내림을 방지할 수 있고, 유압 액츄에이터(40)에 영향을 주지않고 작업장치를 부드럽게 조작할 수 있게되며, 이로 인해 운전자의 피로도를 절감하며, 작업성을 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서와 같이, 바람직한 실시예에 의하면 아래와 같은 이점을 갖는다.
액츄에이터의 하강시 드레인되는 고압의 작동유 일부가 메인 스플쪽으로 귀환되도록하여 메인 스플이 중립 또는 절환시에도 액츄에이터가 급격하게 하강하는 것을 방지하여, 장비의 조작성이 향상되어 운전자의 피로도를 절감하며 작업성을 향상시킬 수 있다.
또한, 블록과 스플사이의 틈새를 통해 누유되는 것을 감소시킴에 따라 메인 스플과 연동되는 액츄에이터 홀딩용 스플의 타이밍을 누유에 무관하게 설계할 수있어 설계도가 향상되며, 액츄에이터의 부드러운 하강이 가능해 장비의 안전성을 확보할 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 유압펌프로 부터 토출되는 작동유에 의해 구동하는 액츄에이터(40);
    유압펌프와 액츄에이터(40)사이의 유로를 개폐하도록 설치되며 파일럿 신호압(Pi) 인가시 절환되는 메인 스플(42);
    상기 메인 스플(42)과 액츄에이터(40)사이의 유로를 개폐하도록 설치되어 액츄에이터(40)의 흘러내림을 방지하는 포펫(34);
    상기 포펫(34)상부의 배압실(41)을 드레인통로(29,30,32,33)를 통과하여 메인 스플(42)의 출구측 통로(36)에 연통시키도록 파일럿 신호압(Pi) 인가시 절환되는 스플(22); 및
    상기 스플(22)절환시 배압실(41)출구측 통로(39)와 연통되어 드레인되는 유량을 감소시키는 통로(27)를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설중장비용 유압밸브 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 통로(27)의 직경은 상기 통로(39)의 직경보다 상대적으로 작게 형성된 것을 특징으로 하는 건설중장비용 유압밸브 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 액츄에이터(40)측과 배압실(41)을 연통시키는 오리피스(37)가 포펫(34)에 대칭으로 형성된 것을 특징으로 하는 건설중장비용 유압밸브 제어장치.
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