KR20100016317A

KR20100016317A - 유압 밸브 장치

Info

Publication number: KR20100016317A
Application number: KR1020097023268A
Authority: KR
Inventors: 보 안데르손
Original assignee: 노르드휘드라울릭 아베
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2008-05-12
Publication date: 2010-02-12
Also published as: US8800426B2; WO2009020421A1; DK2265774T3; BRPI0811148A2; WO2008147303A1; EP2265773A1; EP2265773B1; CA2686808C; EP2265774A4; EP2265774A1; US20140053543A1; CN101680206B; BRPI0811147A2; CN101680207A; KR20100016316A; CA2686808A1; RU2459043C2; CA2686775A1; US9376787B2; US8667884B2

Abstract

본 발명은, 복동형 유압 모터(double acting hydraulic motor)(D), 구체적으로는 복동형 유압 실린더에 대한 제1 엔진 포트(L) 및 제2 엔진 포트(N); 탱크(T) 및 펌프(I); 엔진 포트(L, N)를 탱크(T) 및 펌프(I)에 연결하도록 배치되고, 2개의 개방 위치를 가지며, 라인 F를 경유하는 제1 개방 위치에서의 펌프(I)가 제1 엔진 포트(L)에 연결되고, 라인 G를 경유하여 탱크(T)가 상기 제2 엔진 포트(N)에 연결되며, 라인 G를 경유하는 제2 개방 위치에서의 펌프(I)가 제2 엔진 포트(N)에 연결되고, 라인 F를 경유하는 탱크(T)가 제1 엔진 포트(L)에 연결되는, 핸드 밸브(H); 및 펌프(I)와 제2 엔진 포트(N) 사이에 배치되고, 제2 엔진 포트(N)를 향해 개방하는 제1 논리턴 밸브(nonreturn valve)(1A, 8)를 갖는 유압 밸브 장치에 관한 것이다. 추가로, 본 발명의 유압 밸브 장치는, 라인 E를 경유하는 제1 엔진 포트(L)에서의 부하 압력을 통해, 제1 논리턴 밸브(1A, 8)를, 펌프 압력이 부하 압력을 초과하지 않는 한 폐쇄 상태로 유지되도록 통제하는 피스톤(2); 및 핸드 밸브(H)가 자신의 제1 개방 위치에 있는 한, 제1 엔진 포트(L)를 제2 엔진 포트(N)에 연결하고, 제2 엔진 포트(N)를 향하는 방향으로 개방하도록 배치되는 제2 논리턴 밸브(3)를 포함한다.

Description

유압 밸브 장치{HYDRAULIC VALVE DEVICE}

본 발명은 유압 밸브 장치에 관한 것으로, 예컨대 휠로더(wheel-loader) 및 굴착기 등과 같은 다수의 이동 기기에서 흔히 이용되는 유압 방식으로 작동 및 조종되는 기중기 붐(lifting boom)에 적용하는 예를 참조하여 설명된다.

다수의 이동 기기는 기중기 붐을 포함하며, 이 기중기 붐은 기중기 붐과 이동 기기의 프레임워크 또는 베이스 사이에서 동작하는 복동형 유압 리프트 실린더(double acting hydraulic lift cylinder)를 통해 상하로 회전될 것이다. 이러한 특정의 리프트 실린더는 유압 펌프 및 핸드 밸브를 포함하는 유압 시스템에 포함되며, 이를 통해, 기중기 붐이 승강될 때에는 유압 펌프가 제1 리프트 실린더 챔버에 연결될 것이고, 기중기 붐이 강하될 때에는 유압 펌프가 제2 리프트 실린더 챔버에 연결될 것이다. 이와 동시에, 첫 번째 경우에는 제2 리프트 실린더 챔버가 핸드 밸브를 통해 유압유(hydraulic fluid)용 탱크에 연결되고, 두 번째 경우에는 제1 리프트 실린더 챔버가 핸드 밸브를 통해 유압유용 탱크에 연결된다.

그러므로, 가장 기본적인 실시예에서, 유압 밸브 장치는, 기중기 붐이 승강되거나 강하될 때에는 유압 펌프가 제1 리프트 실린더 챔버를 채우고, 다른 리프트 실린더 챔버로부터 압출되는 유압유가 유압유용 탱크에 방출되도록 구성된다. 기 중기 붐이 부하(load)와 함께 이동하는지 아니면 부하를 향해 이동하는지에 따라, 유압 펌프는 그 동작에 필요한 압력을 얻기 위해 더 많이 작동하거나 더 적게 작동하여야 할 것이다. 그러나, 유압 펌프는 항상 기중기 붐의 움직임이 조작자가 원하는 속도로 이루어지도록 하면서 빈 상태의 리프트 실린더 챔버를 채우기에 충분한 흐름을 전달하여야 한다.

전술한 유형의 구성에서 만족스럽지 않은 문제점은, 기중기 붐이 자신의 하중 및 부하에 의해 강하될 수 있음에도 불구하고, 유압 펌프가 압력 및 유량을 전달하기 때문에, 부하의 하강 시에 유압 시스템의 효율이 낮아지게 된다는 점이다.

본 발명의 목적은 이러한 문제점에 대한 해법을 찾는 것이며, 전술한 유형의 종래의 유압식 부하 조절 밸브를 이용한 부하의 하강 시에 손실되는 에너지의 상당한 부분을 절감하는 밸브 장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적은, 복동형 유압 모터(double acting hydraulic motor)(D), 구체적으로는 복동형 유압 실린더에 대한 제1 엔진 포트(L) 및 제2 엔진 포트(N); 탱크(T) 및 펌프(I); 상기 엔진 포트(L, N)를 상기 탱크(T) 및 상기 펌프(I)에 연결하도록 배치되고, 2개의 개방 위치를 가지며, 라인 F를 경유하는 제1 개방 위치에서의 상기 펌프(I)가 상기 제1 엔진 포트(L)에 연결되고, 라인 G를 경유하여 상기 탱크(T)가 상기 제2 엔진 포트(N)에 연결되며, 상기 라인 G를 경유하는 상기 제2 개방 위치에서의 상기 펌프(I)가 상기 제2 엔진 포트(N)에 연결되고, 상기 라인 F를 경유하는 상기 탱크(T)가 상기 제1 엔진 포트(L)에 연결되는, 핸드 밸브(H); 및 상기 펌프(I)와 상기 제2 엔진 포트(N) 사이에 배치되고, 상기 제2 엔진 포트(N)를 향해 개방하는 제1 논리턴 밸브(nonreturn valve)(1A, 8)를 갖는 유압 밸브 장치를 통한 본 발명의 제1 특징에 따라 달성된다. 추가로, 본 발명의 유압 밸브 장치는, 라인 E를 경유하는 상기 제1 엔진 포트(L)에서의 부하 압력을 통해, 상기 제1 논리턴 밸브(1A, 8)를, 펌프 압력이 상기 부하 압력을 초과하지 않는 한 폐쇄 상태로 유지되도록 통제하는 피스톤(2); 및 상기 핸드 밸브(H)가 자신의 상기 제1 개방 위치에 있는 한, 상기 제1 엔진 포트(L)를 상기 제2 엔진 포트(N)에 연결하고, 상기 제2 엔진 포트(N)를 향하는 방향으로 개방하도록 배치되는 제2 논리턴 밸브(3)를 포함한다.

이러한 밸브 장치에 의하면, 제1 엔진 포트로부터의 유압유는, 그 자체의 압력이 충분히 높을 때에는, 펌프가 부하를 하강시키기 위해 동작할 필요가 없도록, 제2 엔진 포트를 재충전할 것이다.

본 발명의 이로운 실시예에서, 밸브 장치는 재충전이 양방향으로 달성될 수도 있도록 배치되며, 이것은 부하가 양방향으로 움직이는 기기에 대해 이롭다.

도 1은 복동형 유압 리프트 실린더 및 종래의 밸브 장치가 탑재된 유압 시스템 및 유압 방식으로 조정되는 기중기 붐을 포함하는 차량을 도시하는 도면이다.

도 2는 종래의 밸브 장치가 제공된 도 1의 리프트 실린더에 대한 유압 다이아그램이다.

도 3은 도 2의 유압 다이아그램과 유사하지만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 유압 다이아그램이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 유압 다이아그램이다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 유압 다이아그램이다.

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 유압 다이아그램이다.

이하에서는 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 유압 방식으로 조종되는 기중기 붐은 차량(도시하지 않음) 상에 배치되도록 구성되며, 붐 암(C)을 상위 단부에 적재하는 회전 가능 크레인(B)을 갖는 베이스(A)를 포함한다. 유압 리프트 실린더(D) 형태의 복동형 유압 모터가 붐 암(C)과 베이스의 크레인(B)의 발(foot) 사이에 배치된다. 라인(F, G)이 2개의 리프트 실린더 채널을 핸드 밸브(H)에 연결하며, 핸드 밸브는 도시된 예에서는 레버에 의해 조절되고, 각각 추가의 라인 J와 K를 통해 유압 펌프와 탱크(T)에 연결된다.

도 2에는 리프트 실린더(D)를 조종하기에 유용한 기기의 유압 시스템의 일부가 도시되어 있다. 리프트 실린더(D)가 모터를 구성할 때, 리프트 실린더의 제1의 하위 챔버(리프팅 챔버)는 이후 하위 리프트 실린더 포트(L)로 지칭되는 제1 엔진 포트를 갖는다. 라인 F가 하위 리프트 실린더 포트를 핸드 밸브(H) 상의 제1 공급 연결 포트 또는 제1 조작 포트(operational port)(M)에 연결하며, 이 밸브는 도시된 예에서는 오픈 센터 타입(open center type)으로 되어 있다. 리프트 실린더의 제2의 상위 챔버(릴리즈 챔버)는 그에 대응하여 상위 리프트 실린더 포트(N)로 지칭되는 제2 엔진 포트를 가지며, 이 상위 리프트 실린더 포트는 라인 G를 통해 핸드 밸브(H) 상의 제2 조작 포트(O)에 연결된다. 핸드 밸브가 도면에 도시된 위치에 있을 때, 펌프 유량은 핸드 밸브의 중심 라인을 통해 라인 K에 흐르고 또한 탱크(T) 상으로 흐른다.

유압유는 매우 낮은 펌프 압력으로 밸브를 통해 탱크로 역류하게 되고, 이것이 매우 적은 에너지가 소비되는 이유이다. 그러나, 모터가 작동하고 있는 한, 펌프를 작동 상태로 하는 것이 일반적인 절차이므로, 붐의 위치를 변경할 즉각적인 필요성이 없기 때문에, 펌프(I)를 턴오프할 것으로 기대되지 않는다.

핸드 밸브가 어떠한 방향으로 조종되는 즉시, 중심 라인이 부분적으로 폐쇄될 것이고, 펌프(I)는 리프트 실린더의 챔버 중의 하나에 연결될 것이며, 이에 의해 그에 대응하는 정도(correspondingly degree)로 리프트 실린더의 제2 챔버가 탱크(T)에 연결될 것이다. 펌프에 의해 전달된 압력이 충분히 높다면, 연결된 리프트 실린더 챔버에 핸드 밸브를 통해 특정의 유량이 흐를 것이고, 이와 동시에 그에 대응하는 정도로 다른 리프트 실린더 챔버가 탱크(T)에 흘러들어 가게 되며, 이에 의해 붐이 이동될 것이다.

붐(C)이 상승(포지티브 부하의 상승)되는 때에는, 핸드 밸브(H)는 높은 압력 하의 유압유를 펌프로부터 제1 조작 포트(M) 및 라인 F를 통해 리프트 실린더(D)의 하위 챔버로 향하게 한다. 논리턴 밸브(non return valve)(1)를 개방하기 위해 이 경우에는 펌프 압력이 부하에 대항하여 작용하여야 하므로, 펌프 유량이 리프트 실린더(D)의 하위 챔버를 채우기 전에, 펌프 압력은 상대적으로 높은 레벨로, 즉 라인 J에서의 압력이 리프트 실린더(D)의 하위 챔버 및 그에 따른 라인 F에서의 압력을 초과하도록 충분히 높은 레벨로 조절되어야 한다. 그러므로, 핸드 밸브(H)의 조종 시에, 중심 라인의 개방이 감소되며, 이에 의해 펌프 압력이 증가한다. 이와 동시에, 공급 연결 포트(M)로부터 하위 리프트 실린더 포트(L)로 또한 상위 리프트 실린더 포트(N)로부터 밸브의 탱크 연결부(O)로 밸브가 개방된다. 펌프 압력이 실린더 포트에서의 압력을 초과하도록 밸브가 조종될 때, 논리턴 밸브(1)가 개방되고, 펌프로부터 실린더로의 유량이 감소된다. 밸브의 추가의 조종 시에, 밸브를 통한 실린더로의 유량이 증가한다. 유압유는 이와 동시에 낮은 압력에서 라인 G 및 핸드 밸브(H)를 통해 탱크(T)에 흐를 것이다.

핸드 밸브(H)의 공급 라인 J에서의 논리턴 밸브(1)는, 핸드 밸브의 작동 시에 및 펌프 압력이 실린더의 포트에서의 압력보다 낮을 때에, 펌프 흐름에 반대되는 "잘못된 방향"으로의 흐름을 방지하며, 그렇지 않은 경우에는 더 큰 위험을 초래할 것이다.

붐(C)이 하강(포지티브 부하의 하강)될 때, 펌프로부터의 유압유는 핸드 밸브(H)의 제2 조작 포트(O)를 통해 리프트 실린더(D) 내의 상위 챔버를 향하게 되고, 하위 리프트 실린더 챔버로부터의 유압유는 탱크(T)을 향하게 된다.

지시에 따라, 하위 리프트 실린더 포트(L)와 탱크(T) 사이의 밸브가 개방하 여, 실린더가 도면에서 하방으로 이동된다. 동시에, 중심 라인이 폐쇄되고, 펌프 압력이 증가하며, 펌프에서부터 실린더의 흡인측, 즉 상위 리프트 실린더 포트(N)로의 흐름이 제공된다. 하강 이동에서의 펌프 유량은 에너지의 손실을 수반하며, 이점이 이러한 종래의 시스템의 단점이다.

도 2 내의 시스템에서 발생된 에너지 손실의 자동적인 제한은 본 발명에 따른 자동 저압력 재생(automatic low pressure regeneration)을 통해 달성될 것이다. 본 발명에 따른 밸브 장치는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 종래 기술에 비해 효율 손실에 대하여 상당한 향상을 나타낸다. 도 3 내지 도 6에는 각각 본 발명의 예시 실시예가 도시되어 있다.

도 3의 도면의 도시는, 논리턴 밸브(1A)가 하위 리프트 실린더 포트(L)에서의 부하 압력에 의해 통제되는 피스톤(2)과 함께 구현된다는 점이 도 2와 상이하다. 또한, 논리턴 밸브(3)가 배치되어, 중심 라인 및 탱크(K)에 도달하는 라인 K를 상위 리프트 실린더 포트(N)에 연결한다. 논리턴 밸브(3)는 상위 리프트 실린더 포트(N)를 향해 개방하고, 중심 라인을 향해 폐쇄한다. 추가로, 라인 K 상에서, 백프레셔 밸브(back-pressure valve) 또는 프리스트레스형 논리턴 밸브(pre-stressed nonreturn valve)(4)가 특정 압력에서 탱크(T)를 향해 개방하도록 배치될 수도 있다. 논리턴 밸브(4)는 주로 탱크(T)를 향하는 유압유에 대한 특정의 저항을 생성하기 위한 것이지만, 탱크를 향한 라인에는 특정의 고유 저항이 있는 경우가 있기 때문에, 이 논리턴 밸브(4)는 항상 요구되는 것은 아니다.

실린더 피스톤의 하강 시에, 밸브는 부하를 받게 되는 하위 리프트 실린더 포트(L)로부터 탱크로의 흐름이 얻어지도록 조종되어, 실린더 피스톤의 강하 이동을 발생시킨다. 이와 동시에, 피스톤(2)을 경유하는 하위 리프트 실린더 포트(L)에서의 부하 압력이 논리턴 밸브(1A)를 폐쇄 상태로 유지하기 때문에, 펌프 유량이 실린더의 흡인측, 즉 상위 리프트 실린더 포트(N)에 흐르는 것이 방지된다. 그 대신, 실린더의 흡인측은 실린더의 압박측, 즉 하위 리프트 실린더 포트(L)로부터의 유량을 탱크 라인(G)을 경유하여 그 흡인측으로 다시 향하게 하는 논리턴 밸브(3)를 통해 다시 채워진다. 탱크 라인에서의 백프레셔 밸브(4)는 첫 번째 상황에서의 실린더의 압박측으로부터의 유출 유량(outlet flow)이 실린더의 흡인측으로 흐르도록 한다. 그러나, 하위 실린더가 상위 실린더보다 큰 체적을 가지므로, 어떠한 유량이 백프레셔 밸브(4)를 통해 탱크(T)로 흐른다.

백프레셔 밸브(4)는 예컨대 3 Bar와 같은 낮은 압력에 적합하도록 구성될 수도 있어, 부하를 들어올릴 때에 중대한 효율 손실을 제공하지 않는다.

상위 챔버 및 그에 따른 리프트 실린더의 포트(N)가 압력을 받게 되도록, 실린더 피스톤이 하강되는 동안 부하가 리프팅 부하로 변하게 되면, 피스톤(2)에 작용하는 압박이 중단될 것이고, 그 결과 논리턴 밸브(1A)는 펌프가 펌프 유량을 상위 실린더 챔버의 포트(N)로 향하게 하도록 자동으로 개방될 것이다. 그러므로, 상위 실린더 챔버는 실린더에 작용하는 부하가 포지티브이든 네거티브이던 상관없이 채워질 것이지만, 부하가 포지티브일 때에는, 피스톤(2)은 논리턴 밸브(1A)를 폐쇄 상태로 유지하여, 상위 실린더 챔버가 압박 하에 있는 하위 리프트 실린더 챔버의 포트(L)로부터의 유압유로만 채워진다. 이 방법은 본 명세서에서는 자동 저 압력 재생으로 지칭된다.

실린더가 압축 및 신장 압력 부하 양자에 작용될 수 있도록 배치되면, 자동 저압력 재생은 양방향에서 유용하게 될 것이다. 이러한 밸브 장치가 도 4에 도시되어 있다. 본 발명의 제2 실시예에서, 밸브 장치는 탱크 라인 K에서부터 하위 실린더 포트(L)까지의 논리턴 밸브(5) 및 가장 높은 실린더 포트 압력을 논리턴 밸브(1A)의 피스톤(2)에 향하게 하는 리버스 밸브(7)가 추가되어 있다.

실린더 피스톤이 상승될 때, 상위 실린더 포트(N)로부터의 유출량은, 실린더의 상이한 횡단면 간의 비율로 인해, 상위 리프트 실린더(L)를 채우기 위해 요구되는 것보다 작다. 그러나, 백프레셔 밸브(4)보다 낮은 압력을 위한 것으로 조정된 압력 감소 밸브(6)는, 탱크 라인(K)에서의 압력이 특정 압력 아래로 갈 때에 개방되도록 배치되어, 펌프 유량이 이 밸브를 통해 흐르고 탱크 라인(K)에서의 일부 압력을 보장할 것이며, 이로써 실린더의 흡인측 상의 캐비테이션(cavitation)이 방지된다. 압력 감소 밸브(6)는 백프레셔 밸브(4)보다 낮은 압력에서 개방되도록 배치되며, 이로써 탱크(T)로의 흐름이 존재하는 때에는 개방되지 않는다.

네거티브 부하를 상승시키도록, 즉 피스톤 막대를 상방향으로 작용하는 부하의 방향으로 이동시키도록 요구되면, 핸드 밸브(H)는 제1 개방 위치로 조종될 것이며, 이 위치에서 펌프(I) 및 논리턴 밸브(1A)의 유출구가 제1 조작 포트(M) 및 하위 리프트 실린더 포트(L)에 연결된다. 이와 동시에, 상위 리프트 실린더 포트(N)가 제2 조작 포트(O)를 경유하여 탱크 라인 K에 연결될 것이며, 상위 실린더가 부하를 받고 있는 중이므로, 상위 리프트 실린더 포트(N)로부터 유출되는 유압유가 높은 압력을 갖게 되어, 이로써 압력 감소 밸브(6)가 초기에는 폐쇄 상태로 유지된다. 또한, 동일한 압력이 리버스 밸브(7)로부터 라인 E를 경유하여 논리턴 밸브(1A)의 피스톤(2)에 전달될 것이며, 이로써 이 밸브가 폐쇄 상태로 유지된다. 네거티브하게 부하를 받는(negatively loaded) 하위 리프트 실린더 포트(L)에서의 낮은 압력 때문에, 상위 리프트 실린더 포트(N)로부터의 흐름이 논리턴 밸브(5)를 통해 상기 하위 리프트 실린더 포트(L)에 흐를 것이다. 제1 개방 위치로 이동될수록 핸드 밸브의 중심 라인이 쓰로틀(throttle)되므로, 제1 개방 위치를 향해 이동될수록, 라인 K에서의 압력이 감소할 것이고, 그 결과 상위 리프트 실린더 포트(N)로부터의 유압유가 하위 실린더를 채우기에 충분하지 않게 되며, 이에 의해 압력 감소 밸브(6)가 개방되어, 펌프 유량이 매우 낮은 압력 하에서 라인 K에 흐르고, 또한 논리턴 밸브(5)를 통하여 하위 리프트 실린더(L)에 흐를 것이며, 그 안에서의 캐비테이션이 최고의 에너지 절감 방식으로 방지된다.

이와 반대로 또한 이에 대응하는 방식으로, 포지티브 부하를 강하, 즉 피스톤 부하를 하방으로 작용하는 부하의 방향으로 이동시키도록 요구되면, 핸드 밸브(H)는 제2 개방 위치로 조정될 것이며, 이 위치에서 펌프(I) 및 논리턴 밸브(1A)의 유출구가 제2 조작 포트(O) 및 상위 리트프 실린더 포트(N)에 연결된다. 이와 동시에, 하위 리프트 실린더 포트(L)는 제2 조작 포트(M)를 통해 탱크 라인 K에 연결될 것이며, 하위 실린더가 부하 상태에 있으므로, 유압유가 높은 압력 하에서 유출되며, 이에 의해 압력 감소 밸브(6)가 폐쇄 상태로 유지될 것이다. 또한, 동일한 압력이 리버스 밸브(7)로부터 라인 E를 통해 논리턴 밸브(1A)의 피스톤(2)으로 전달될 것이며, 이로써 논리턴 밸브가 폐쇄 상태로 유지된다. 펌프 유량은 핸드 밸브(H)의 개방 중심을 거쳐 낮은 압력 하에서 라인 K에 흐를 것이다. 네거티브하게 부하를 받는(negatively loaded) 하위 리프트 실린더 포트(L)에서의 낮은 압력 때문에, 흐름이 제1 예에서는 논리턴 밸브(5)를 통해 리프트 실린더 포트(L)로 흐를 것이며, 잉여의 흐름은 논리턴 밸브(4)를 통해 탱크(T)로 흐른다.

도 5는 도 3에서의 밸브 장치와 유사하지만 피스톤을 갖는 논리턴 밸브가 실린더에 더 근접하게 위치되는 밸브 장치를 도시하고 있다. 도 5에서의 밸브 장치의 기능은 도 3에서의 밸브 장치의 기능과 동일하다. 동일한 기능을 갖는 2개의 상이한 실시예를 배치하는 이유는, 이들이 상이한 종래의 유압 시스템에 대한 대안으로 제공될 수 있고, 그 중 하나가 특정 시스템에 유용한 한편, 다른 하나가 다른 유형의 시스템에 더 적합할 수도 있기 때문이다. 이러한 선택은 주로 밸브 및 그 유사물과 같은 구성요소를 리프트 실린더에 근접한 상태로 유지하는 것이 바람직한지의 여부에 좌우된다.

도 3에 도시된 피스톤을 갖는 논리턴 밸브(1A)의 기능을 대체하기 위해서는, 동일한 기능을 달성하도록 2개의 추가의 논리턴 밸브(8, 9)가 요구되며, 피스톤을 갖지 않고 도 3 및 도 4에 도시된 논리턴 밸브(1A)에 대응하는 논리턴 밸브(1)가 펌프 유량 반대측의 흐름을 방지하도록 배치된다. 피스톤(2)을 통해 하위 실린더 포트(L)에서의 압력에 의해 통제되는 논리턴 밸브(8)는, 공급 연결부(M)가 상위 실린더 포트(N)에 연결되어 상위 실린더 포트를 채울 때에는, 전체의 일부, 즉 도 3에서의 논리턴 밸브(1A)의 일부를 담당한다. 부하가 실린더에 대해 하방으로 작용 하면, 이 논리턴 밸브(8)는 피스톤(2)을 향한 부하 압력의 결과로 폐쇄 상태로 유지될 것이다. 그러므로, 펌프 유량이 낮은 압력 하에서 역류하여 탱크(T)에 흐를 것인 한편, 밸브 포트(M) 및 라인 K를 향해 하위 실린더 포트(L)를 떠나도록 허용된 유체유가 논리턴 밸브(3)를 통해 상위 실린더 챔버를 재충전할 것이다. 상위 실린더 챔버가 탱크를 비우도록 하기 위해서는 반대 방향으로 평행한 논리턴 밸브(anti parallel nonreturn valve)(9)가 필요하다.

도 3에 도시된 실시예에 대응하여, 도 5에 도시된 실시예는 단지 한 방향에서의 자동 저압력 재생을 제공한다. 따라서, 도 6에는, 도 5에 도시된 실시예와 유사하지만 도 4의 실시예에 대응하여 2 방향에서의 자동 저압력 재생을 제공하는 실시예가 도시되어 있다.

도 6의 도면에서, 2개의 피스톤(2, 10) 및 이들에 관련되는 각각의 피스톤에 대해 2개씩 4개의 논리턴 밸브(8, 9, 및 11, 12)가 배치된다. 피스톤(2) 및 논리턴 밸브(8, 9)는 정확하게 도 5에서와 동일한 방식으로 배치되는 한편, 피스톤(2)과 논리턴 밸브(11, 12)는 이들이 상위 실린더 챔버(L) 대신에 하위 실린더 챔버(L)에 대해 흐름을 제어한다는 것을 제외하고는 대응하는 방식으로 배치되어 있다.

그러므로, 네거티브 부하가 실린더에 가해질 때, 즉 피스톤 부하가 도면에서 아래로부터 탑재될 때에, 부하로부터의 압력은 피스톤(10)을 통해 논리턴 밸브(11)를 폐쇄 상태로 유지하고, 이로써 펌프 유량은 그 대신에 핸드 밸브(H)의 중심 라인을 거쳐 논리턴 밸브(4)를 통해 탱크(T)에 도달하는 경로를 선택한다. 하위 실 린더 챔버는 주로 상위 실린더 챔버로부터의 리턴 흐름으로 채워질 것이며, 이 리턴 흐름은 논리턴 밸브(9)를 통해 핸드 밸브(H)를 거쳐 탱크 라인 K로 흐르며, 이 흐름이 펌프 유량에 추가된다. 논리턴 밸브(4)가 약하게 프리스트레스되므로, 흐름은 주로 논리턴 밸브(5)를 거쳐 하위 리프트 실린더 포트(L)에 도달하게 될 것이다.

전술한 바와 같이, 상위 리프트 실린더 포트(N)로부터의 유량은 단면적의 비율로 인해 하위 실린더 챔버를 채우기에 충분하지 않으며, 상위 실린더 챔버로부터의 유량은 펌프 유량으로 되므로, 하위 실린더 챔버에서의 캐비테이션에 대한 위험이 없다. 그러므로, 네거티브 부하를 갖는 방향으로의 이동 시에, 펌프는, 하위 리프트 실린더 포트(L)로부터의 리턴 유량이 상위 실린더 챔버(N)를 단독으로 채우기에 충분한 포지티브 부하를 갖는 방향으로 실린더 피스톤이 이동되는 경우와 반대로, 캐비테이션을 방지하기 위해 특정 유량을 전달하여야 한다.

본 발명을 동일한 구체적인 응용을 갖는 4개의 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 당업자라면 본 발명에 대한 다양한 실시예 및 응용예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이며, 본 발명의 사상은 이하의 청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims

복동형 유압 모터(double acting hydraulic motor)(D), 구체적으로는 복동형 유압 실린더에 대한 제1 엔진 포트(L) 및 제2 엔진 포트(N);

탱크(T) 및 펌프(I);

상기 엔진 포트(L, N)를 상기 탱크(T) 및 상기 펌프(I)에 연결하도록 배치되고, 2개의 개방 위치를 가지며, 라인 F를 경유하는 제1 개방 위치에서의 상기 펌프(I)가 상기 제1 엔진 포트(L)에 연결되고, 라인 G를 경유하여 상기 탱크(T)가 상기 제2 엔진 포트(N)에 연결되며, 상기 라인 G를 경유하는 상기 제2 개방 위치에서의 상기 펌프(I)가 상기 제2 엔진 포트(N)에 연결되고, 상기 라인 F를 경유하는 상기 탱크(T)가 상기 제1 엔진 포트(L)에 연결되는, 핸드 밸브(H); 및

상기 펌프(I)와 상기 제2 엔진 포트(N) 사이에 배치되고, 상기 제2 엔진 포트(N)를 향해 개방하는 제1 논리턴 밸브(nonreturn valve)(1A, 8)

를 갖는 유압 밸브 장치로서,

라인 E를 경유하는 상기 제1 엔진 포트(L)에서의 부하 압력을 통해, 상기 제1 논리턴 밸브(1A, 8)를, 펌프 압력이 상기 부하 압력을 초과하지 않는 한 폐쇄 상태로 유지되도록 통제하는 피스톤(2); 및

상기 핸드 밸브(H)가 자신의 상기 제1 개방 위치에 있는 한, 상기 제1 엔진 포트(L)를 상기 제2 엔진 포트(N)에 연결하고, 상기 제2 엔진 포트(N)를 향하는 방향으로 개방하도록 배치되는 제2 논리턴 밸브(3)

를 포함하는 유압 밸브 장치.
제1항에 있어서,

상기 탱크(T)를 향하는 라인 K 상에 배치되어, 상기 탱크(T)를 향하는 상기 라인 K에서 특정의 저항을 생성하는 백프레셔 밸브(back-pressure valve)(4)를 더 포함하는, 유압 밸브 장치.
제2항에 있어서,

상기 제1 논리턴 밸브(1A)가 상기 펌프(I)와 상기 핸드 밸브(H) 사이에 배치되고, 상기 핸드 밸브(H)를 향해 개방하는, 유압 밸브 장치.
제3항에 있어서,

상기 핸드 밸브(H)는 상기 라인 K를 향하여 상기 탱크(T)까지 개방하는 개방 중심(open center)을 갖고, 상기 핸드 밸브가 중립 위치에 있을 때의 펌프 유량이 상기 라인 K를 통해 상기 탱크(T)에 도달되는, 유압 밸브 장치.
제4항에 있어서,

상기 제2 논리턴 밸브(3)는 상기 라인 K를 상기 라인 G에 연결하도록 배치되고, 상기 라인 G를 향해 개방하며, 상기 핸드 밸브(H)의 상기 제1 개방 위치에서의 상기 제2 엔진 포트(N)로부터의 유압유가 상기 핸드 밸브를 거쳐 상기 라인 K에 도 달되는, 유압 밸브 장치.
제5항에 있어서,

상기 라인 K를 상기 라인 F에 연결하고, 상기 라인 F를 향해 개방하는 제3 논리턴 밸브(5);

탱크 라인 K에서의 압력이 특정 압력, 즉 상기 백프레셔 밸브(4)를 개방하도록 요구된 압력보다 낮을 때에 라인 J로부터 상기 라인 K를 향해 개방하는 압력 감소 밸브(6); 및

가장 높은 실린더 포트 압력을 상기 논리턴 밸브(1A)의 피스톤(2)에 전달하여, 상기 펌프 압력이 상기 가장 높은 실린더 포트 압력을 초과하지 않는 한 상기 논리턴 밸브(1A)가 폐쇄 상태로 유지되도록 하는 리버스 밸브(reverse valve)(7)

를 더 포함하는 유압 밸브 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1 논리턴 밸브(8)가 상기 핸드 밸브(H)와 상기 제2 엔진 포트(N) 사이의 라인 G 상에 배치되고, 상기 제2 엔진 포트(N)를 향해 개방하며, 상기 제1 논리턴 밸브(8)에 반대 방향으로 평행한(anti parallel) 논리턴 밸브(9)가 동일 라인 G 상에 배치되는, 유압 밸브 장치.
제7항에 있어서,

상기 라인 K를 상기 라인 F에 연결하고, 상기 라인 F를 향해 개방하는 제3 논리턴 밸브(5);

상기 핸드 밸브(H)와 상기 제1 엔진 포트(L) 사이의 라인 F 상에 배치되고, 상기 제1 엔진 포트(L)를 향해 개방하며, 반대 방향으로 평행한 논리턴 밸브(12)가 동일 라인 F 상에 배치되는 제4 논리턴 밸브(11); 및

라인 Z를 경유하여 상기 제2 엔진 포트(N)에서의 부하 압력을 통해, 상기 제4 논리턴 밸브(11)를, 상기 펌프 압력이 상기 부하 압력을 초과하지 않는 한 폐쇄 상태로 유지되도록 제어하는 제2 피스톤(10)

을 더 포함하는 유압 밸브 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서,

상기 펌프(I)와 상기 핸드 밸브(H) 사이에 배치되고, 상기 핸드 밸브(H)를 향해 개방하여 펌프 유량에 반대되는 흐름을 방지하는 제5 논리턴 밸브(1)를 더 포함하는 유압 밸브 장치.