KR20060108850A - 굴삭기용 압력전환밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴삭기용 압력전환밸브에 관한 것이며, 그 목적은 구조가 간단하면서도 정밀한 센싱 및 응답성을 향상시킬 수 있으며, 부하에 관계없이 항시 일정한 제어가 가능한 유압시스템을 구성할 수 있는 굴삭기용 압력전환밸브를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하는 본 발명은 토출유량을 제어하는 펌프 레귤레이터로부터 설정된 작동유를 공급하는 복수의 가변용량형 유압펌프와, 이 복수의 가변용량형 유압펌프로부터 각각 압유를 공급받는 작동기와, 상기 가변용량형 제1,2유압펌프로부터 작동기로 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 컨트롤밸브의 메인스풀과, 파일럿압유를 토출하는 파일럿 펌프와, 이 파일럿 펌프로부터 공급된 압유를 감압하여 파일럿 신호를 발생시키는 리모트조작밸브로 구성된 유압제어장치에 있어서, 상기 컨트롤밸브의 메인스풀을 통과한 바이패스 통로와 연결되어 네거티브 압유를 공급받는 네거콘포트와, 상기 파일럿펌프에서 토출되는 파일럿압유를 공급받는 파일럿포트와, 상기 네거티브 압유에 의해 절환되며, 파일럿압유를 다른 비례압력으로 전환할 수 있는 개구면적을 갖도록 하는 제어스풀과, 상기 제어스풀의 개구면적에 따라 포지티브 압유를 토출하는 포지콘포트를 구비한 압력전환밸브를 구성하여; 상기 토출된 포지티브 압유와, 리모트 조작 밸브를 통과한 압유 중 보다 큰 압유를 포지티브 신호압으로 사용하여 가변용량형 유압펌프의 토출유량을 제어하는 레귤레이터로 인가되도록 한 굴삭기용 압력전환밸브에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

압력전환밸브, 컨트롤 밸브, 제어스풀, 포지티브, 네거티브

Description

굴삭기용 압력전환밸브{Pressure Conversion Valve for Excavators}

도 1 은 본 발명의 포지티브 컨트롤 방식의 굴삭기용 작동유압의 회로를 보인 예시도

도 2 는 본 발명에 의한 굴삭기용 유압제어장치에 적용된 압력전환밸브의 단면 예시도

도 3 은 네거티브-포지티브의 압력 상관관계를 보인 선도

도 4 는 포지티브 제어 방식의 펌프토출유량의 제어특성을 보인 선도

도 5 는 종래의 네거티브 제어방식의 굴삭기용 유압제어장치

도 6 은 종래의 네거티브 제어 방식의 펌프토출유량의 제어특성을 보인 선도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(11,11') : 가변용량형 제1,2유압펌프 (12,12') : 레귤레이터

(13) : 파일럿 펌프 (15,15') : 네거티브 릴리프 밸브

(16,16') : 셔틀 밸브 (21,21') : 리모트 조작 밸브

(22,22') : 메인스풀 (30) : 컨트롤 밸브

(50,50) : 전환제어스풀 (51) : 하우징

(56) : 네거콘 포트 (57) : 파일럿 포트

(58) : 포지콘 포트 (59) : 드레인 포트

(60) : 전환제어스풀 (61) : 스프링

(65) : 가변 스프링가이드 (66) : 가변 수압부

(67) : 가변 오리피스

본 발명은 굴삭기용 압력전환밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 굴삭기용 유량펌프의 유량제어시 네거티브 컨트롤 방식과 포지티브 컨트롤 방식의 장점을 동시에 취할 수 있어, 구조가 간단하면서도 정밀한 센싱 및 응답성을 갖으며, 부하에 관계없이 일정하게 제어가 가능한 유압제어장치에 관한 것이다.

통상 굴삭기는 가변용량 유압펌프를 메인 펌프로 사용하고 메인컨트롤밸브의 센터바이패스라인을 통과하는 유량변화에 따른 네거티브 압력의 증감에 따라 가변용량 유압펌프의 토출유량을 제어하는 네거티브 컨트롤 시스템을 채택하고 있다.

도 5 는 종래의 네거티브 제어 방식의 굴삭기 유압시스템으로써, 가변용량형 제1유압펌프(11) 및 가변용량형 제2유압펌프(11')와, 상기 제1,2가변용량형 유압펌프의 토출량을 각각 제어하는 네거티브 콘트롤 방식의 유압식 펌프 레귤레이터(12,12')와, 상기 가변용량형 제1유압펌프(11) 및 제2유압펌프(11')의 압유가 붐 (boom)이나 암(arm)등의 작동기들로 공급되는 것을 제어해주는 메인스풀(22,22')을 구비한 컨트롤 밸브(10)와, 보조유압펌프의 압유를 감압시켜 상기 제어스풀(22,22')들을 절환하기 위해 파일럿 신호를 발생시키는 리모트 조작 밸브(21,21')를 구비한 것으로 구성된다. 이러한 구성의 작동기들을 작동시키기 위하여 리모트 조작 밸브(21,21')를 조작하면 컨트롤밸브(10)의 작동기들의 해당 스풀(22,22')은 상응하는 해당 파일럿 압력을 받아서 중립위치에서 작동위치로 절환 하므로 센터바이패스라인으로 압유가 흐르기 않아, 네거티브 컨트롤 압력은 낮아지고 이렇게 낮아진 네거티브 컨트롤 압력은 유압식 펌프 레귤레이터(12,12')에 작용하여 가변용량형 제1유압펌프(11) 및 제2유압펌프(11')의 토출유량을 증가시켜 주게 된다.

이러한 종래의 네거티브 제어 시스템은 별도의 제어장치를 사용하지 않고 단지 컨트롤 밸브의 바이패스 유량만으로써 펌프의 유량을 제어하도록 하여 구조가 간단하고 제어가 간편하다는 장점이 있어 널리 적용되고 있다.

하지만, 상기와 같은 구조를 갖는 종래의 네거티브 컨트롤 시스템은 부하에 따라 작업속도가 떨어지며, 스풀 변위에 따른 펌프, 엑츄에이터, 탱크로의 유로형성 즉, 메타링 특성에 따라 조작의 정밀도가 떨어지고 작업기의 조작특성이 부하에 따라 변하는 문제점이 있으며, 한편 이러한 단점을 보완하기 위하여 기존에 압력전환밸브를 적용한 다른 예도 있지만 이는 릴리프 밸브 방식으로 압력센싱이 불안정하여 정밀한 제어가 불가능하였다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 그 목적은 굴삭기의 유량펌프의 유량 제어시 네거티브 컨트롤 시스템과 포지티브 컨트롤 시스템의 장점을 동시에 취할 수 있으며, 구조가 간단하면서도 정밀한 센싱 및 응답성을 향상시킬 수 있으며, 부하에 관계없이 항시 일정한 제어가 가능한 유압시스템을 구성할 수 있는 굴삭기용 압력전환밸브를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 토출유량을 제어하는 펌프 레귤레이터로부터 설정된 작동유를 공급하는 복수의 가변용량형 유압펌프와, 이 복수의 가변용량형 유압펌프로부터 각각 압유를 공급받는 작동기와, 상기 가변용량형 제1,2유압펌프로부터 작동기로 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 컨트롤밸브의 메인스풀과, 파일럿압유를 토출하는 파일럿 펌프와, 이 파일럿 펌프로부터 공급된 압유를 감압하여 파일럿 신호를 발생시키는 리모트조작밸브로 구성된 유압제어장치에 있어서,

상기 컨트롤밸브의 메인스풀을 통과한 바이패스 통로와 연결되어 네거티브 압유를 공급받는 네거콘포트와, 상기 파일럿펌프에서 토출되는 파일럿압유를 공급받는 파일럿포트와, 상기 네거티브 압유에 의해 절환되며, 파일럿압유를 다른 비례압력으로 전환할 수 있는 개구면적을 갖도록 하는 제어스풀과, 상기 제어스풀의 개구면적에 따라 포지티브 압유를 토출하는 포지콘포트를 구비한 압력전환밸브를 구성하여; 상기 토출된 포지티브 압유와, 리모트 조작 밸브를 통과한 압유 중 보다 큰 압유를 포지티브 신호압으로 사용하여 가변용량형 유압펌프의 토출유량을 제어하는 레귤레이터로 인가되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압력전환밸브는 네거콘포트의 내측에 설치되어, 바이패스 통로의 네거티브 압유를 인가받는 가변수압부와, 상기 전환제어스풀을 지지하는 스프링의 탄성력을 조절하는 가변 스프링가이드와, 상기 포지콘포트와 드레인포트의 사이에 연결되어 쇼크의 저감 및 배압의 영향을 배제하도록 한 가변 오리피스가 더 설치 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 포지티브 컨트롤 방식의 굴삭기용 작동유압의 회로를 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 의한 굴삭기용 유압제어장치에 적용된 압력전환밸브의 단면 예시도를, 도 3 은 네거티브-포지티브의 압력 상관관계를 보인 선도를, 도 4 는 네거티브-포지티브 컨트롤 방식의 펌프토출유량의 제어특성을 보인 선도를 도시한 것으로,

본 발명은 유압펌프(11,11')로부터 공급된 압유와, 파일럿펌프(13)로부터 공급된 파일럿압유를 공급받아 출구측으로 토출되는 압유를 상호 센싱하여 밸런싱을 이루도록 함으로써, 포지티브압력을 발생시킬 수 있도록 한 압력전환밸브(50,50')를 구비한 유압제어장치를 제공하고 있다.

작동유를 공급하는 가변용량형 제1,2유압펌프(11,11')와, 이 가변용량형 제1,2유압펌프(11,11')의 토출유량을 각각 제어하는 포지티브컨트롤 방식의 유압식 펌프 레귤레이터(12,12')와, 상기 가변용량형 제1,2유압펌프(11,11')으로부터 압유를 각각 공급받는 작동기(미도시)와, 상기 가변용량형 제1,2유압펌프(11,11')의 압유의 흐름을 제어하여 작동기로 각각 공급하는 컨트롤밸브(30)의 메인스풀(22,22')과, 파일럿압유를 토출하는 파일럿펌프(13)와, 상기 파일럿펌프(13)로부터 공급된 압유를 감압하여 파일럿 신호를 발생시키는 리모트 조작 밸브(21,21')로 구성되는 굴삭기용 유압제어장치에 있어서,

상기 컨트롤밸브(30)의 메인스풀(22,22')을 통과한 주통로 즉, 네거티브 압유를 센싱하기 위해 설치된 네거티브 릴리프 밸브(15,15')의 앞단에서 바이패스 통로로 연결되어 네거티브 압유 및 상기 파일럿펌프(13)로부터 토출된 파일럿압유가 후술될 압력전환밸브(50,50')측으로 인가되며, 상기 네거티브 압유에 의해 절환되는 제어스풀(60)의 개구면적에 따라 포지티브 압유를 토출하도록 하고 있다.

상기 압력전환밸브(50)에 설치된 제어스풀(60)은 바이패스 통로로부터 인가되는 네거티브 압유를 인가받아 절환되며, 상기 인가받은 파일럿압유을 다른 비례압력으로 전환하되, 스풀용 스프링(61)의 탄성력에 의해 개구되는 면적조절이 가능토록 한다.

또한, 상기 압력전환밸브(50)는 상기 바이패스 통로의 네거티브 압유를 공급받는 네거콘포트(56)가 일측에 구성되며, 상기 파일럿압유를 공급받는 파일럿포트 (57)를 상방일측에 구성하며, 밸런싱된 포지티브 압유를 토출하는 포지콘포트(58)를 하방일측에 형성한 밸브하우징(51)을 구비한다.

또한, 상기 압력전환밸브(50)의 네거콘포트(56)의 내측에서 인가되는 네거티브 압유가 작용하는 가변수압부(66)를 구성하되, 상기 압유가 작용되는 면적크기를 조정이 용이하도록 하며, 또한 상기 제어스풀(60)의 탄성력을 제공하는 스풀용 스프링(61)의 반대측 밸브하우징(51)에 설치되어 스프링(61)의 탄성력을 조절토록 하는 가변스프링 가이드(65)를 구성한다.

또한, 상기 압력전환밸브(50)의 포지티브 압유를 토출하는 포지콘포트(58) 라인과 드레인포트(59) 라인을 상호 연결하는 가변 오리피스(67)를 구성하여, 쇼크를 저감시키며, 배압의 영향을 최소화하도록 하고 있다.

즉, 도 3 은 상기 네거콘포트(56)에 인가되는 네가티브 압력에 대한 포지콘포트(58)의 출력값, 즉 포지티브 압력의 상관관계를 나타난 것으로, 상기 가변수압부(66)의 면적조정, 및 가변스프링 가이드(65)를 통한 스프링(61)의 탄성조정, 가변 오리피스(67)의 조정을 통한 네거티브-포지티브 선도의 기울기 혹은 평행 이동을 유도하여 펌프토출유량의 제어범위를 쉽게 조절가능토록 하고 있다.

상기와 같은 구성의 압력전환밸브(50)의 포지콘포트(58)를 통해 토출되는 포지티브 압유와, 파일럿압유들 중 큰 압력을 신호압으로 사용하기 위해 서틀밸브(16,16')를 설치 구성하고 있다.

즉, 도 4 에서 보듯이, 상기 서틀밸브(16,16')를 통해 선택된 신호압이 가변 용량형 유압펌프(11,11')의 유량제어를 위한 포지티브 신호압으로 사용함으로써, 이 선택된 포지티브 신호압이 커질수록 유압펌프(11,11')의 토출유량이 커짐을 볼 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 종래의 네거티브 방식의 컨트롤밸브에 압력전환밸브를 포함하여 구성한 것으로, 간편히 포지티브 컨트롤 방식으로의 전환이 가능함으로써 복잡한 셔틀밸브 구조의 포지티브 압력센싱 밸브의 불필요해지며, 보다 빠른 응답성과 부하의 경중에 영향을 많이 받는 작업장치를 제어하는 컨트롤밸브내의 제어스풀나 파일럿 압력만을 직접 펌프 제어토록 하여 전체적인 장치의 비용절감 및 장치의 유지보수를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 포지티브 센싱밸브 방식을 종래의 릴리프 방식에서 서보 밸런스 방식으로 변환함으로써 정밀한 센싱이 가능하며, 간단한 부품을 변경하거나 혹은 조정을 통해 유압펌프 토출유량의 제어범위를 쉽게 변경할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 토출유량을 제어하는 펌프 레귤레이터로부터 설정된 작동유를 공급하는 복수의 가변용량형 유압펌프와, 이 복수의 가변용량형 유압펌프로부터 각각 압유를 공급받는 작동기와, 상기 가변용량형 제1,2유압펌프로부터 작동기로 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 컨트롤밸브의 메인스풀과, 파일럿압유를 토출하는 파일럿 펌프와, 이 파일럿 펌프로부터 공급된 압유를 감압하여 파일럿 신호를 발생시키는 리모트조작밸브로 구성된 유압제어장치에 있어서,

   상기 컨트롤밸브(30)의 메인스풀(22,22')을 통과한 바이패스 통로와 연결되어 네거티브 압유를 공급받는 네거콘포트(56)와, 상기 파일럿펌프(13)에서 토출되는 파일럿압유를 공급받는 파일럿포트(57)와, 상기 네거티브 압유에 의해 절환되며, 파일럿압유를 다른 비례압력으로 전환할 수 있는 개구면적을 갖도록 하는 제어스풀(60)과, 상기 제어스풀(60)의 개구면적에 따라 포지티브 압유를 토출하는 포지콘포트(58)를 구비한 압력전환밸브(50)를 구성하여;

   상기 토출된 포지티브 압유와, 리모트조작밸브(21,21')를 통과한 압유 중 보다 큰 압유를 포지티브 신호압으로 사용하여 가변용량형 유압펌프(11,11')의 토출유량을 제어하는 레귤레이터(12,12')로 인가되는 것을 특징으로 하는 굴삭기용 압력전환밸브.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 압력전환밸브(50)는 네거콘포트(56)의 내측에 설치되어, 바이패스 통로의 네거티브 압유를 인가받는 가변수압부(66)와, 상기 전환제어스풀(60)을 지지하는 스프링(61)의 탄성력을 조절하는 가변 스프링가이드(65)와, 상기 포지콘포트(58)와 드레인포트(59)의 사이에 연결되어 쇼크의 저감 및 배압의 영향을 배제하도록 한 가변 오리피스(67)가 더 설치 구성하여; 상기 가변수압부(66)의 면적조정, 및 가변스프링 가이드(65)를 통한 스프링(61)의 탄성조정, 가변 오리피스(67)의 선택적인 조정을 통해 네거티브 압력에 대한 포지티브 압력 선도의 기울기변경 혹은 평행이동을 유도함으로써 펌프토출유량의 제어범위를 쉽게 조절가능토록 한 것을 특징으로 하는 굴삭기용 압력전환밸브.

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