KR20100044116A

KR20100044116A - 스풀 밸브

Info

Publication number: KR20100044116A
Application number: KR1020090099481A
Authority: KR
Inventors: 료오헤이 야마시따; 가쯔미 우에노
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2009-10-20
Publication date: 2010-04-29
Also published as: JP2010101336A; CN101725726A

Abstract

본 발명의 과제는, 스풀의 축 방향 변위에 대한 댐핑 효과를 높일 수 있어, 충격 등의 발생을 억제할 수 있게 하는 것이다.

스풀(7)의 축 방향 변위에 대해 댐핑 작용을 부여하는 저항 발생 수단으로서의 가변 교축 기구(15)를 설치한다. 이 가변 교축 기구(15)는, 스풀(7)의 피스톤 미끄럼 이동 구멍(7A)과 스프링실(13)의 사이에서 스풀(7)에 천공된 직경 방향의 유로(16)와, 커버(6)측에 고정하여 설치되고 스풀(7)의 축 방향 변위에 따라서 유로(16)의 유로 면적을 변화시키는 피스톤(17)에 의해 구성되어 있다. 그리고 피스톤(17)의 플런저부(17B)는 스풀(7)이 축 방향의 도중 위치에 있을 때에 비해, 스풀(7)이 축 방향 일측의 단부에 위치하였을 때에, 플런저부(17B)의 단부면(17C)측에서 유로(16)의 개구 면적(유로 면적)을 작게 좁힌다.

스풀, 가변 교축 기구, 커버, 플런저부, 유로

Description

스풀 밸브 {SPOOL VALVE}

본 발명은, 예를 들어 유압 셔블 등의 건설 기계에 이용되고, 유압 회로 내의 압력 변화 등에 따라서 축 방향으로 변위하는 스풀에 대해 충격 흡수용의 댐핑 작용을 부여하도록 한 스풀 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 유압 셔블 등의 건설 기계에 이용하는 유압 회로에는, 예를 들어 압력 제어 밸브, 유량 제어 밸브, 방향 제어 밸브 등으로서 알려지는 스풀 밸브가 설치되어 있다. 그리고 이러한 종류의 종래 기술에 의한 스풀 밸브로서는, 밸브 하우징 내에 형성한 스풀 구멍에 스풀을 삽입하는 동시에, 이 스풀의 단부측에는 압력실로서의 오일실을 마련하는 구성으로 한 것이 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

이 경우, 종래 기술에서는, 스풀의 단부의 외주에는 축 방향에서 서로 다른 위치에 축 방향으로 연장되는 복수의 교축 홈을 형성하는 동시에, 이들 복수의 교축 홈의 사이를, 스풀의 외주를 따라 주위 방향으로 연장되는 환상 홈을 통해 서로 연통시키는 구성으로 하고 있다. 이때, 복수의 교축 홈은 상기 오일실과 유출 포트의 사이에 직렬로 형성되고, 유통하는 오일액에 대해 교축 저항을 발생시킴으로 써, 상기 스풀의 움직임에 대한 댐핑 효과를 발휘하는 것이다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 제2001-153237호 공보

그런데, 상술한 종래 기술에 의한 스풀 밸브는, 스풀의 단부 외주에 형성한 복수의 교축 홈에 의해 오일액에 교축 작용을 부여하여, 댐핑 효과를 발휘할 수 있는 것이다. 그러나 이때의 댐핑 효과는, 스풀의 축 방향 변위에 관계없이 거의 일정하게 유지되는 것이며, 스트로크 엔드로부터 이격되어 있을 때도, 근접하였을 때도 댐핑 효과가 바뀌지 않는다. 또한, 스풀이 스트로크 엔드에 근접함에 따라서 댐핑 효과가 저하되는 경우도 있다.

이로 인해, 스풀의 이동 도중에서의 응답성을 중시하는 경우, 충분한 댐핑 효과가 얻어지지 않아, 스풀이 축 방향의 한쪽 측의 단부(스트로크 엔드)에 도달할 때에, 스풀의 변위 속도가 지나치게 빠른 경우가 있고, 경우에 따라서는 스풀이 밸브 하우징에 충돌하여 충격이 발생한다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제에 비추어 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 스풀의 축 방향 변위에 대한 댐핑 효과를 높일 수 있어, 충격 등의 발생을 억제할 수 있게 한 스풀 밸브를 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 축 방향으로 연장되는 스풀 구멍을 갖고 상기 스풀 구멍의 축 방향으로 이격되어 복수의 통로가 형성된 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징의 스풀 구멍 내에 축 방향으로 변위 가능하게 삽입 끼움되고 상기 복수의 통로를 서로 연통, 차단하는 스풀과, 상기 스풀 구멍의 축 방향의 한쪽 측에 위치하여 상기 밸브 하우징에 설치되고 내부가 오일액으로 채워지는 오일실과, 상기 스풀의 축 방향 변위에 따라서 상기 오일실의 내부, 외부로 오일액을 유입, 유출시켜, 유통하는 오일액에 교축 저항을 발생시키는 저항 발생 수단을 구비한 스풀 밸브에 적용된다.

그리고 청구항 1의 발명이 채용하는 구성의 특징은, 상기 저항 발생 수단은, 상기 스풀이 축 방향의 도중 위치에 있을 때에 비해, 상기 스풀이 축 방향 한쪽 측의 단부에 위치하였을 때에는 오일액의 유로 면적이 작아지는 가변 교축 기구에 의해 구성된 것에 있다.

또한, 청구항 2의 발명에 따르면, 상기 가변 교축 기구는, 상기 스풀에 설치되고 상기 오일실과의 사이에서 상기 스풀 내로 오일액이 유입, 유출하는 유로와, 상기 밸브 하우징측에 설치되고 상기 스풀의 축 방향 변위에 따라서 상기 유로의 유로 면적을 변화시키는 유로 가변 부재에 의해 구성되어 있다.

한편, 청구항 3의 발명에 따르면, 상기 가변 교축 기구는, 상기 스풀에 설치되고 상기 오일실과의 사이에서 상기 스풀 내로 오일액이 유입, 유출하는 복수의 세공(細孔)과, 상기 밸브 하우징측에 설치되고 상기 스풀의 축 방향 변위에 따라서 상기 각 세공 중 어느 하나를 개방, 폐쇄하여 상기 유로 면적을 변화시키는 유로 가변 부재에 의해 구성되어 있다.

또한, 청구항 4의 발명에 따르면, 상기 가변 교축 기구는, 상기 스풀에 설치되고 상기 오일실과의 사이에서 상기 스풀 내로 오일액이 유입, 유출하는 복수의 세공과, 상기 밸브 하우징측에 설치되고 상기 스풀이 축 방향의 도중 위치에 있을 때에 상기 각 세공을 모두 개방하고, 상기 스풀이 축 방향의 한쪽 측의 단부까지 변위하였을 때에는 상기 각 세공의 일부를 적어도 부분적으로 폐쇄하여 상기 유로 면적을 변화시키는 유로 가변 부재에 의해 구성되어 있다.

또한, 청구항 5의 발명에 따르면, 상기 가변 교축 기구는, 상기 스풀에 설치되고 상기 오일실과의 사이에서 상기 스풀 내로 오일액이 유입, 유출하는 복수의 세공과, 상기 밸브 하우징측에 설치되고 상기 스풀이 축 방향의 도중 위치에 있을 때에 상기 각 세공을 모두 개방하고, 상기 스풀이 축 방향의 한쪽 측의 단부까지 변위하였을 때에는 상기 각 세공 중 적어도 어느 하나를 폐쇄하여 상기 유로 면적을 변화시키는 유로 가변 부재에 의해 구성되어 있다.

또한, 청구항 6의 발명에 따르면, 상기 스풀은, 축 방향의 한쪽 측이 피스톤 미끄럼 이동 구멍으로 되어 개방되고, 다른 쪽 측에서 상기 통로 중 적어도 어느 한쪽에 연통되는 통 형상 밸브체로서 구성되고, 상기 유로 가변 부재는, 한쪽 측이 상기 밸브 하우징에 일체 또는 별개의 부재로 설치되고 다른 쪽 측이 상기 피스톤 미끄럼 이동 구멍 내에 삽입 끼움된 피스톤에 의해 구성되어 있다.

상술한 바와 같이, 청구항 1에 기재된 발명은, 스풀이 스풀 구멍 내에서 축 방향의 도중에 위치하였을 때에 비해, 스풀이 축 방향 한쪽 측의 단부에 위치하였을 때에는 오일액의 유로 면적이 작아지는 가변 교축 기구를 설치하는 구성으로 되어 있다. 이에 의해 가변 교축 기구는, 스풀이 축 방향의 도중 위치로부터 한쪽 측의 단부를 향해 미끄럼 이동 변위할 때에, 오일액의 유로 면적을 작게 하여 교축 저항이 점차 커지도록 댐핑 효과를 향상시켜, 스풀의 변위 속도를 느리게 할 수 있다. 이 결과, 스풀이 밸브 하우징의 단부면에 충돌하는 것을, 그 앞에서 감속하여 완충할 수 있어, 충격이 발생하는 것을 양호하게 억제할 수 있다.

또한, 청구항 2의 발명은, 가변 교축 기구를, 스풀측에 형성한 유로와 밸브 하우징측에 설치한 유로 가변 부재에 의해 구성하고 있다. 이에 의해, 상기 유로 가변 부재는 스풀의 축 방향 변위에 따라서 상기 유로의 유로 면적을 변화시킬 수 있고, 유로 면적에 따른 교축 저항을 발생시킴으로써, 댐핑 효과를 발휘할 수 있다.

한편, 청구항 3의 발명에 따르면, 가변 교축 기구의 유로 가변 부재는, 스풀의 축 방향 변위에 따라서 복수의 세공 중 어느 하나를 개방, 폐쇄하여 유로 면적을 변화시킬 수 있고, 이 경우도 유로 면적에 따른 교축 저항을 발생시킴으로써 댐핑 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 복수의 세공의 개구 면적을 가산한 개구 총 면적을, 스풀의 축 방향 변위에 따라서 점차 감소하도록 변화시킬 수 있어, 오일액의 교축 저항에 의한 댐핑 효과의 특성을 각 세공의 배치, 개수 등에 따라서 적절하게 변경할 수 있다.

또한, 청구항 4의 발명에 따르면, 가변 교축 기구의 유로 가변 부재는, 스풀이 축 방향의 도중에 위치할 때에 복수의 세공을 모두 개방하고, 스풀이 축 방향 한쪽 측의 단부에 위치할 때에는 상기 각 세공의 일부를 적어도 부분적으로 폐쇄하므로, 이 경우도 스풀의 축 방향 변위에 따라서 오일액의 유로 면적을 변화시킬 수 있고, 유로 면적에 따른 교축 저항을 발생시킴으로써, 스풀이 축 방향 한쪽 측의 단부로 접근함에 따라서 댐핑 효과를 향상시킬 수 있는 동시에, 댐핑 효과의 특성을 다양하게 변화시킬 수 있다.

또한, 청구항 5의 발명에 따르면, 가변 교축 기구의 유로 가변 부재는, 스풀이 축 방향의 도중 위치에 있을 때에 복수의 세공을 모두 개방하고, 상기 스풀이 축 방향의 한쪽 측의 단부까지 변위하였을 때에는 상기 각 세공 중 적어도 어느 하나를 폐쇄함으로써 오일액의 유로 면적을 변화시킬 수 있어, 댐핑 효과의 특성을 다양하게 변화시킬 수 있다.

또한, 청구항 6의 발명에 따르면, 통 형상 밸브체로 이루어지는 스풀이 밸브 하우징 내에서 축 방향 한쪽 측의 단부로 근접하도록 변위할 때에는, 밸브 하우징측에 설치한 피스톤이 스풀의 피스톤 미끄럼 이동 구멍 내에 진입하도록 상대 변위하고, 예를 들어 세공의 일부를 피스톤에 의해 폐쇄할 수 있어, 댐핑 효과를 높일 수 있다. 따라서, 피스톤을 이용하여 가변 교축 기구를 구성하므로, 가변 교축 기구를 스풀 내부에 설치할 수 있어, 스풀 밸브 전체를 소형화하고, 콤팩트하게 구성할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 의한 스풀 밸브를, 시퀀스 밸브로서 이용하는 경우를 예로 들어, 첨부 도면에 따라서 상세하게 설명한다.

여기서, 도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시 형태를 도시하고 있다. 도면 중, 부호 1은 스풀 밸브의 본체 부분(외각)을 구성하는 밸브 하우징이며, 상기 밸브 하우징(1)은 도 1에 도시하는 바와 같이 블록체로서 형성된 하우징 본체(2)와, 후술하는 커버(6)에 의해 구성되어 있다.

부호 3은 하우징 본체(2)에 형성된 스풀 구멍이며, 상기 스풀 구멍(3)은 도 1 중에 도시하는 바와 같이, 하우징 본체(2) 내를 좌측, 우측 방향(축 방향)으로 연장되는 원형 구멍으로서 형성되고, 그 일측(한쪽 측)은 후술하는 커버(6) 내부와 연통되도록 하우징 본체(2)의 일측의 단부면(2A)에 개방되어 있다. 또한, 스풀 구멍(3)의 축 방향 다른 측(다른 쪽 측)에는 후술하는 유압 파일럿부(10)가 설치되어 있다.

부호 4, 5는 하우징 본체(2)에 형성된 복수의 통로[이하, 오일 통로(4, 5)라 함]이며, 상기 오일 통로(4, 5)는 스풀 구멍(3)의 축 방향으로 서로 이격되어 배치되고, 스풀 구멍(3)의 주위에 형성된 환상의 오일 홈(4A, 5A)을 통해 스풀 구멍(3) 내부와 연통하는 것이다. 그리고 오일 통로(4, 5)는 후술하는 스풀(7)에 의해 오일 홈(4A, 5A)을 통해 서로 연통, 차단된다.

여기서, 오일 통로(4, 5) 중 한쪽의 오일 통로(4)는, 예를 들어 유압 펌프(도시하지 않음)의 토출측 등에 연통하여 형성되고, 소위 고압측의 오일 통로(4)로서 구성된다. 또한, 다른 쪽의 오일 통로(5)는, 탱크(도시하지 않음) 등에 항상 연통되는 저압측의 오일 통로(5)로서 구성되는 것이다.

부호 6은 하우징 본체(2)와 함께 밸브 하우징(1)을 구성하는 커버이며, 상기 커버(6)는 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이 일측이 덮개부(6A)로 되어 폐색된 덮개가 있는 통 형상체로서 형성되어 있다. 여기서, 커버(6)는 하우징 본체(2)의 단부면(2A)에 볼트 등의 체결 수단(도시하지 않음)을 이용하여 착탈 가능하게 고정 되어 있다. 그리고 커버(6)는, 후술하는 스풀(7)의 축 방향 일측 부분을 외측으로부터 덮고, 그 내측에는 후술의 스프링실(13)이 형성된다.

부호 7은, 밸브 하우징(1)의 스풀 구멍(3) 내에 미끄럼 이동 가능하게 설치된 스풀이며, 상기 스풀(7)은, 도 1에 도시하는 바와 같이 축 방향의 일측(한쪽 측)이 피스톤 미끄럼 이동 구멍(7A)으로 되어 개방되고, 내부가 드레인 통로(7B)로 되어 축 방향의 다른 측 단부(7C)가 폐색된 통 형상 밸브체로서 형성되어 있다. 또한, 스풀(7)의 외주측에는, 커버(6)의 개구 단부측에 위치하여 스프링 받침용의 환상 볼록부(7D)가 설치되고, 상기 환상 볼록부(7D)에는 후술하는 압력 설정 스프링(14)이 탄성 변형 상태로 접촉되어 있다.

또한, 스풀(7)에는 피스톤 미끄럼 이동 구멍(7A)과 다른 측 단부(7C)의 사이가 되는 위치에 각각 복수개의 오일 구멍(8, 9)이 직경 방향으로 천공되고, 상기 각 오일 구멍(8, 9)은 스풀(7) 내의 드레인 통로(7B)와 항상 연통되어 있다. 그리고 오일 구멍(8, 9) 중 한쪽의 오일 구멍(8)은, 도 1에 도시하는 바와 같이 오일 통로(5)에 오일 홈(5A)을 통해 연통되고, 이에 의해 스풀(7) 내의 드레인 통로(7B)는 저압측의 오일 통로(5)에 계속해서 연통되는 것이다. 또한, 다른 쪽의 오일 구멍(9)은, 도 3에 도시하는 바와 같이 고압측의 오일 통로(4)에 오일 홈(4A) 등을 통해 연통된다.

여기서, 스풀(7)은 후술하는 유압 파일럿부(10)와 압력 설정 스프링(14)에 의해 스풀 구멍(3)을 따라 축 방향으로 미끄럼 이동 변위하고, 도 1에 도시하는 바와 같은 환상 볼록부(7D)가 하우징 본체(2)의 단부면(2A)에 접촉한 상태에서, 스 풀(7)은 밸브 폐쇄 위치(밸브 폐쇄 방향에서의 스트로크 엔드)가 된다. 그리고 스풀(7)이 도 3에 도시하는 바와 같이 밸브 개방 위치(밸브 개방 방향에서의 스트로크 엔드)까지 미끄럼 이동 변위하였을 때에는, 오일 구멍(9)이 고압측의 오일 통로(4)에 오일 홈(4A) 등을 통해 연통되고, 이에 의해 오일 통로(4, 5) 사이가 스풀(7)을 통해 서로 연통된다.

부호 10은 하우징 본체(2) 내에 설치된 유압 파일럿부이며, 상기 유압 파일럿부(10)는 스풀 구멍(3)의 축 방향 다른 측에 미끄럼 이동 가능하게 설치되고 스풀(7)의 다른 측 단부(7C)에 접촉하는 파일럿 피스톤(11)과, 상기 파일럿 피스톤(11)의 단부면에 파일럿압을 작용시키는 파일럿 통로(12)를 포함하여 구성되어 있다. 여기서, 파일럿 피스톤(11)은 스풀 구멍(3) 및 스풀(7)보다도 소직경으로 형성되고, 파일럿 통로(12)로부터 공급되는 파일럿압에 따라서 스풀(7)을 축 방향으로 구동하는 것이다.

또한, 파일럿 통로(12)는 파일럿 피스톤(11)의 외경보다도 더욱 작은 구멍 직경의 통로로서 형성되고, 예를 들어 고압측의 오일 통로(4)와 연통되도록 형성되어 있다. 즉, 파일럿 통로(12)에는 고압측의 오일 통로(4)에 공급되는 압유의 일부가 파일럿압으로 되어 유도되는 것이다.

부호 13은 스풀(7)의 축 방향의 일측에 위치하여 커버(6) 내에 형성된 오일실로서의 스프링실이며, 상기 스프링실(13) 내에는 압력 설정 스프링(14)이 배치되고, 그 내부는 항상 오일액으로 채워져 있다. 여기서, 압력 설정 스프링(14)은, 후술하는 피스톤(17)의 스프링 받침 시트(17A)와 스풀(7)의 환상 볼록부(7D)의 사 이에 예비 압축(프리셋) 상태로 장착되고, 스풀(7)을 미리 정해진 밸브 개방 설정압으로 밸브 폐쇄 방향(도 1 중의 좌측 방향)으로 가압하고 있다.

그리고 파일럿 통로(12) 내에 공급되는 파일럿압[즉, 고압측의 오일 통로(4) 내의 압력]이 상기 밸브 개방 설정압을 초과하는 과잉압으로 되었을 때에는, 유압 파일럿부(10)의 파일럿 피스톤(11)에 의해 스풀(7)을 압력 설정 스프링(14)에 저항하여 밸브 개방 방향(도 1 내지 도 3 중의 우측 방향)으로 압박하고, 이때에 압력 설정 스프링(14)은 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 탄성적으로 휨 변형된다.

부호 15는, 스풀(7)의 축 방향 변위에 대해 댐핑 작용을 부여하는 저항 발생 수단으로서의 가변 교축 기구이다. 그리고 상기 가변 교축 기구(15)는, 스풀(7)의 피스톤 미끄럼 이동 구멍(7A)과 스프링실(13)을 연통하도록 스풀(7)에 천공된 직경 방향의 유로(16)와, 커버(6)측에 고정하여 설치되고 스풀(7)의 축 방향 변위에 따라서 유로(16)의 유로 면적을 변화시키는 유로 가변 부재로서의 피스톤(17)에 의해 구성되어 있다.

여기서, 피스톤(17)은 그 축 방향의 일측에 환상판으로 이루어지는 스프링 받침 시트(17A)를 갖고, 상기 스프링 받침 시트(17A)는 압력 설정 스프링(14)에 의해 커버(6)의 덮개부(6A)에 접촉한 상태로 유지된다. 또한, 피스톤(17)의 다른 측 부위는, 스프링 받침 시트(17A)와 동축이 되도록 일체로 형성되어 축 방향으로 연장되는 플런저부(17B)로 되어 있다. 그리고 이 플런저부(17B)는, 스풀(7)의 피스톤 미끄럼 이동 구멍(7A) 내에 상대 변위 가능하게 삽입 끼움되고, 그 단부면(17C)측에서 유로(16)의 개구 면적(유로 면적)을 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 변 화시킨다.

이에 의해, 가변 교축 기구(15)는 스풀(7)의 축 방향 변위에 따라서 스프링실(13) 내의 오일액을 유로(16)로부터 스풀(7) 내의 피스톤 미끄럼 이동 구멍(7A), 드레인 통로(7B)에, 즉 스프링실(13)의 내부, 외부로 오일액을 유입, 유출시켜, 유로(16)를 유통하는 오일액에 유로(16)의 개구 면적에 따른 교축 저항을 발생시킨다. 그리고 유로(16)의 개구 면적은, 도 2에 도시하는 바와 같이 스풀(7)이 축 방향의 도중 위치에 있을 때에 비해, 도 3에 도시하는 바와 같이 스풀(7)이 축 방향 일측의 단부에 위치하였을 때에 작게 좁혀지는 것이다.

본 실시 형태에 의한 스풀 밸브는, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 것이며, 다음에 그 동작에 대해 설명한다.

우선, 오일 통로(4) 내의 압력에 대응하여 증감되는 파일럿 통로(12) 내의 파일럿압이 낮은 상태에서는, 스풀(7)이 압력 설정 스프링(14)에 의해 도 1에 도시하는 밸브 개방 방향으로 가압되고, 스풀(7)의 환상 볼록부(7D)는 하우징 본체(2)의 단부면(2A)에 압박되어 있다. 이때, 스풀(7)의 오일 구멍(9)은 고압측의 오일 통로(4)와 차단되어 있으므로, 고압측의 오일 통로(4)로부터 저압측의 오일 통로(5)를 향해 압유가 흐르는 일은 없다.

그러나, 예를 들어 유압 펌프 등으로부터 오일 통로(4)로 공급되는 압유의 압력이 상승하여, 압력 설정 스프링(14)의 밸브 개방 설정압을 넘는 과잉으로 높은 압력이 발생하는 경우가 있다. 그리고 이러한 고압의 파일럿압이 파일럿 통로(12)로 공급될 때에는, 파일럿 피스톤(11)이 도 2에 도시하는 바와 같이 축 방향의 일 측을 향해 변위한다. 이에 의해 스풀(7)은, 파일럿 피스톤(11)에 의해 압력 설정 스프링(14)에 저항하여 축 방향 일측을 향해 미끄럼 이동 변위한다.

이에 의해, 스풀(7)의 오일 구멍(9)은, 도 2에 도시하는 바와 같이 노치 등을 통해 환상의 오일 홈(4A)[고압측의 오일 통로(4)]에 연통되기 시작한다. 이로 인해, 고압측의 오일 통로(4)는 스풀(7)의 오일 구멍(9), 드레인 통로(7B), 오일 구멍(8)을 통해 저압측의 오일 통로(5)에 연통되기 시작하고, 압유의 일부가 저압측의 오일 통로(5)로 흐른다. 이때, 파일럿 통로(12) 내의 파일럿압이 압력 설정 스프링(14)의 밸브 개방 설정압 이하까지 낮아지면, 스풀(7)은 다시 도 1에 도시하는 밸브 폐쇄 위치로 복귀되려고 한다.

그러나, 도 2에 도시하는 상태라도 파일럿 통로(12) 내의 파일럿압이 압력 설정 스프링(14)의 밸브 개방 설정압 이하로 낮아지지 않는 경우가 있고, 이 경우에는 당해 파일럿압에 의해, 파일럿 피스톤(11)과 함께 스풀(7)이, 도 3에 도시하는 바와 같이 압력 설정 스프링(14)에 저항하여 축 방향 일측으로 더욱 미끄럼 이동 변위하고, 스풀(7)의 선단부[피스톤 미끄럼 이동 구멍(7A)측의 단부면]는, 피스톤(17)의 스프링 받침 시트(17A)에 강하게 충돌하려고 한다.

따라서, 본 실시 형태에서는, 스풀(7)의 축 방향 변위에 대해 댐핑 작용을 부여하는 저항 발생 수단으로서의 가변 교축 기구를 설치하고, 스풀(7)이 축 방향의 도중 위치(도 2 참조)에 있을 때에 비해, 스풀(7)이 도 3에 도시하는 바와 같이 축 방향 일측의 단부에 위치하였을 때에, 유로(16)의 유로 면적을 피스톤(17)에 의해 작게 하는 구성으로 하고 있다.

즉, 이 경우의 가변 교축 기구(15)는, 스풀(7)의 피스톤 미끄럼 이동 구멍(7A)과 스프링실(13)의 사이에서 스풀(7)에 천공된 직경 방향의 유로(16)와, 커버(6)측에 고정하여 설치되고 스풀(7)의 축 방향 변위에 따라서 유로(16)의 유로 면적을 변화시키는 피스톤(17)에 의해 구성되어 있다. 그리고 피스톤(17)의 플런저부(17B)는, 그 단부면(17C)측에서 유로(16)의 개구 면적(유로 면적)을 도 3에 도시하는 바와 같이 작게 좁히는 것이다.

이에 의해, 가변 교축 기구(15)는, 스풀(7)의 축 방향 변위에 따라서 스프링실(13) 내의 오일액을 유로(16)로부터 스풀(7) 내의 피스톤 미끄럼 이동 구멍(7A), 드레인 통로(7B)[즉, 스프링실(13)의 내부, 외부]로 오일액을 유입, 유출시켜, 유로(16)를 유통하는 오일액에 유로(16)의 개구 면적에 따른 교축 저항을 발생할 수 있다.

이 결과, 가변 교축 기구(15)는, 스풀(7)의 선단부[피스톤 미끄럼 이동 구멍(7A)측의 단부면]가 피스톤(17)의 스프링 받침 시트(17A)에 접근하였을 때에, 피스톤(17)의 단부면(17C)측에서 유로(16)의 개구 면적을 점차 작게 하여 교축 저항이 커지도록 댐핑 효과를 높여, 그 변위 속도를 급속하게 줄일 수 있다.

따라서, 본 실시 형태에 따르면, 스풀(7)의 선단부가 피스톤(17)의 스프링 받침 시트(17A)에 충돌하는 것을, 가변 교축 기구(15)의 댐핑 효과에 의해 완충할 수 있어, 충격이 발생하는 것을 양호하게 억제할 수 있다. 이에 의해, 스풀(7)의 선단부, 피스톤(17)의 스프링 받침 시트(17A) 또는 커버(6)의 덮개부(6A) 등이 손상되는 것을 방지할 수 있어, 각 부품의 내구성, 수명을 향상시킬 수 있다.

또한, 스풀(7)을 통 형상 밸브체로서 형성하고, 그 내주측에 설치한 피스톤 미끄럼 이동 구멍(7A) 내에 피스톤(17)의 플런저부(17B)를 삽입하는 구성으로 되어 있다. 이로 인해, 스풀(7)의 유로(16)와 피스톤(17)으로 이루어지는 가변 교축 기구(17)를, 스풀(7)의 내부에 수납하도록 설치할 수 있어, 스풀 밸브 전체의 소형화를 도모할 수 있다.

다음에, 도 4 및 도 5는 본 발명의 제2 실시 형태를 도시하고, 제2 실시 형태에서는 상기 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에 동일한 번호를 부여하고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

그러나 본 실시 형태의 특징은, 가변 교축 기구(21)를, 제1 실시 형태에서 서술한 피스톤(17)과, 스풀(7)에 축 방향으로 서로 이격하여 형성된 복수(예를 들어, 2개)의 세공(22, 23)에 의해 구성한 것에 있다. 그리고 이 경우의 세공(22, 23)은, 그 유로 면적이 피스톤(17)의 플런저부(17B)에 의해 바뀌는 유로를 구성하는 것이다.

여기서, 하나의 세공(22)은, 스풀(7)의 드레인 통로(7B)와 스프링실(13)을 항상 연통하는 위치에 형성되고, 다른 세공(23)은, 스풀(7)의 피스톤 미끄럼 이동 구멍(7A)과 스프링실(13)을 연통하는 위치에서 스풀(7)에 형성되어 있다. 그리고 이 경우의 세공(23)은, 도 5에 도시하는 바와 같이 스풀(7)이 밸브 개방 방향 스트로크 엔드까지 미끄럼 이동 변위하여, 스풀(7)의 선단부가 피스톤(17)의 스프링 받침 시트(17A)에 접촉할 때에, 피스톤(17)의 플런저부(17B)에 의해 완전히 폐색되어, 스풀(7)의 피스톤 미끄럼 이동 구멍(7A), 드레인 통로(7B)에 대해 차단되는 것 이다.

이리하여, 이와 같이 구성되는 본 실시 형태에서도, 가변 교축 기구(21)의 피스톤(17)에 의해 스풀(7)의 축 방향 변위에 따라서 세공(22, 23)의 합계의 개구 면적을 변화시키는 구성으로 하고 있으므로, 상기 제1 실시 형태와 거의 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 실시 형태에 따르면, 스풀(7)의 선단부[피스톤 미끄럼 이동 구멍(7A)측의 단부면]가 피스톤(17)의 스프링 받침 시트(17A)로부터 이격되어 있는 도중의 위치에서는, 가변 교축 기구(21)의 피스톤(17)에 의해 세공(22, 23) 모두 개방된 상태로 하고, 스풀(7)의 선단부가 피스톤(17)의 스프링 받침 시트(17A)에 접촉하는 전방의 위치에서는 피스톤(17)의 플런저부(17B)에 의해 세공(23)을 폐쇄하고, 세공(22)은 개방된 그대로의 상태로 유지하는 구성으로 되어 있다.

이에 의해, 복수의 세공(22, 23)의 개구 면적을 합계한 개구 총 면적을, 스풀(7)이 피스톤(17)의 스프링 받침 시트(17A)에 접촉하는 축 방향 일측의 위치에 근접함에 따라서 작게 줄일 수 있고, 예를 들어 세공(22, 23)의 개수, 배치 등을 적절하게 변경함으로써, 댐핑 효과에 의해 충격을 완충하는 감쇠력 특성을 다양하게 변화시킬 수 있다.

다음에, 도 6 및 도 7은 본 발명의 제3 실시 형태를 도시하고, 제3 실시 형태에서는, 상기 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에 동일한 번호를 부여하고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

그러나 본 실시 형태의 특징은, 가변 교축 기구(31)를 제1 실시 형태에서 서 술한 피스톤(17)과, 스풀(7)에 축 방향으로 서로 이격하여 형성된 복수(예를 들어, 2개)의 세공(32, 33)에 의해 구성한 것에 있다. 그리고 이 경우의 세공(32, 33)은, 그 유로 면적이 피스톤(17)의 플런저부(17B)에 의해 바뀌는 유로를 구성하는 것이다.

여기서, 하나의 세공(32)은, 스풀(7)의 드레인 통로(7B)와 스프링실(13)을 항상 연통하는 위치에 형성되고, 다른 세공(33)은, 스풀(7)의 피스톤 미끄럼 이동 구멍(7A)과 스프링실(13)을 연통하는 위치에서 스풀(7)에 형성되어 있다. 그리고 이 경우의 세공(33)은, 도 7에 도시하는 바와 같이 스풀(7)이 밸브 개방 방향의 스트로크 엔드까지 미끄럼 이동 변위하여, 스풀(7)의 선단부가 피스톤(17)의 스프링 받침 시트(17A)에 접촉할 때에, 피스톤(17)의 플런저부(17B)에 의해 부분적으로 폐색되어, 그 개구 면적(유로 면적)이 작게 좁혀지는 것이다.

이리하여, 이와 같이 구성되는 본 실시 형태에서도, 가변 교축 기구(31)의 피스톤(17)에 의해, 스풀(7)의 축 방향 변위에 따라서 세공(32, 33)의 합계의 개구 면적을 변화시키는 구성으로 하고 있으므로, 상기 제1 실시 형태와 거의 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 실시 형태에 따르면, 스풀(7)의 선단부[피스톤 미끄럼 이동 구멍(7A)측의 단부면]가 피스톤(17)의 스프링 받침 시트(17A)로부터 이격되어 있는 도중의 위치에서는, 가변 교축 기구(31)의 피스톤(17)에 의해 세공(32, 33) 모두 개방된 상태로 하고, 스풀(7)의 선단부가 피스톤(17)의 스프링 받침 시트(17A)에 접촉하는 위치에서는 피스톤(17)의 플런저부(17B)에 의해 세공(33)을 부분적으로 폐쇄하고, 세공(32)은 개방된 그대로의 상태로 유지하는 구성으로 되어 있다.

이에 의해, 복수의 세공(32, 33)의 개구 면적을 합계한 개구 총 면적을, 스풀(7)이 피스톤(17)의 스프링 받침 시트(17A)에 접촉하는 축 방향 일측의 위치에 근접함에 따라서 작게 줄일 수 있고, 예를 들어 세공(32, 33)의 개수, 배치 등을 적절하게 변경함으로써, 댐핑 효과에 의해 충격을 완충하는 감쇠력 특성을 다양하게 변화시킬 수 있다.

또한, 상기 제2, 제3 실시 형태에서는, 가변 교축 기구(21)의 세공(22, 23), 가변 교축 기구(31)의 세공(32, 33)의 개수를 각각 2개로 한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 세공의 개수를 3개 이상으로 증가시키는 것도 가능하다. 그리고 세공의 개수를 증가시키는 동시에, 각 세공의 배치를 조정함으로써 댐핑 효과를 한층 더 향상시킬 수 있도록 감쇠력 특성을 조정하는 면에서의 자유도를 높일 수 있다.

또한, 상기 제1 내지 제3 실시 형태에서는, 스풀(7)을 항상 밸브 폐쇄 위치(중립 위치)를 향해 가압하고, 또한 밸브 개방 설정압을 정하기 위해 스프링실(13) 내에 압력 설정 스프링(14)을 배치하는 구성으로 한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 압력 설정 스프링(14) 등을 이용하는 일이 없는 형식의 스풀 밸브에 적용해도 좋다.

그리고 커버(6)의 덮개부(6A)측에 피스톤(17)의 스프링 받침 시트(17A)를 압박하는 스프링 등의 수단을 이용하지 않는 경우에는, 유로 가변 부재[예를 들어, 피스톤(17)]의 축 방향 일측을 나사 장착, 접착, 용접 등의 수단을 이용하여 밸브 하우징[커버(6)의 덮개부(6A)]에 고정하거나, 일체로 형성하거나 하는 구성으로 하면 좋다. 또한, 유로 가변 부재는 피스톤(17) 등에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 커버(6)측에 통 형상 부재를 일체 또는 별개의 부재로 설치하여, 이 통 형상 부재의 내주측에 스풀의 일측을 미끄럼 이동 가능하게 삽입 끼움하도록 하고, 통 형상 부재에 의해 유로(16)[세공(22, 33)]를 개방, 폐쇄하는 구성으로 해도 좋다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 스풀 밸브를 스풀이 밸브 폐쇄 위치에서 정지한 상태에서 도시하는 종단면도.

도 2는 도 1 중의 스풀이 밸브 개방 위치를 향해 축 방향의 중간 위치로 변위한 상태에서 도시하는 종단면도.

도 3은 스풀이 밸브 개방 위치가 되는 스트로크 엔드까지 미끄럼 이동 변위한 상태를 도시하는 종단면도.

도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 스풀 밸브를 도시하는 종단면도.

도 5는 도 4 중의 스풀이 밸브 개방 위치의 스트로크 엔드까지 미끄럼 이동 변위한 상태에서 도시하는 종단면도.

도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 스풀 밸브를 도시하는 종단면도.

도 7은 도 6 중의 스풀이 밸브 개방 위치의 스트로크 엔드까지 미끄럼 이동 변위한 상태에서 도시하는 종단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 밸브 하우징

2 : 하우징 본체

3 : 스풀 구멍

4 : 고압측의 오일 통로

5 : 저압측의 오일 통로

6 : 커버

7 : 스풀

7A : 피스톤 미끄럼 이동 구멍

7B : 드레인 통로

8, 9 : 오일 구멍

10 : 유압 파일럿부

13 : 스프링실(오일실)

14 : 압력 설정 스프링

15, 21, 31 : 가변 교축 기구(저항 발생 수단)

16 : 유로

17 : 피스톤(유로 가변 부재)

22, 23, 32, 33 : 세공

Claims

축 방향으로 연장되는 스풀 구멍을 갖고 상기 스풀 구멍의 축 방향으로 이격되어 복수의 통로가 형성된 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징의 스풀 구멍 내에 축 방향으로 변위 가능하게 삽입 끼움되어 상기 복수의 통로를 서로 연통, 차단하는 스풀과, 상기 스풀 구멍의 축 방향의 한쪽 측에 위치하여 상기 밸브 하우징에 설치되고 내부가 오일액으로 채워지는 오일실과, 상기 스풀의 축 방향 변위에 따라서 상기 오일실의 내부, 외부로 오일액을 유입, 유출시켜, 유통하는 오일액에 교축 저항을 발생시키는 저항 발생 수단을 구비한 스풀 밸브에 있어서,

상기 저항 발생 수단은, 상기 스풀이 축 방향의 도중 위치에 있을 때에 비해, 상기 스풀이 축 방향 한쪽 측의 단부에 위치하였을 때에는 오일액의 유로 면적이 작아지는 가변 교축 기구에 의해 구성된 것을 특징으로 하는, 스풀 밸브.
제1항에 있어서, 상기 가변 교축 기구는, 상기 스풀에 설치되고 상기 오일실과의 사이에서 상기 스풀 내로 오일액이 유입, 유출하는 유로와, 상기 밸브 하우징측에 설치되고 상기 스풀의 축 방향 변위에 따라서 상기 유로의 유로 면적을 변화시키는 유로 가변 부재에 의해 구성되어 이루어지는, 스풀 밸브.
제1항에 있어서, 상기 가변 교축 기구는, 상기 스풀에 설치되고 상기 오일실과의 사이에서 상기 스풀 내로 오일액이 유입, 유출하는 복수의 세공과, 상기 밸브 하우징측에 설치되고 상기 스풀의 축 방향 변위에 따라서 상기 각 세공 중 어느 하나를 개방, 폐쇄하여 상기 유로 면적을 변화시키는 유로 가변 부재에 의해 구성되어 이루어지는, 스풀 밸브.
제1항에 있어서, 상기 가변 교축 기구는, 상기 스풀에 설치되고 상기 오일실과의 사이에서 상기 스풀 내로 오일액이 유입, 유출하는 복수의 세공과, 상기 밸브 하우징측에 설치되고 상기 스풀이 축 방향의 도중 위치에 있을 때에 상기 각 세공을 모두 개방하고, 상기 스풀이 축 방향의 한쪽 측까지 변위하였을 때에는 상기 각 세공의 일부를 적어도 부분적으로 폐쇄하여 상기 유로 면적을 변화시키는 유로 가변 부재에 의해 구성되어 이루어지는, 스풀 밸브.
제1항에 있어서, 상기 가변 교축 기구는, 상기 스풀에 설치되고 상기 오일실과의 사이에서 상기 스풀 내로 오일액이 유입, 유출하는 복수의 세공과, 상기 밸브 하우징측에 설치되고 상기 스풀이 축 방향의 도중 위치에 있을 때에 상기 각 세공을 모두 개방하고, 상기 스풀이 축 방향의 한쪽 측까지 변위하였을 때에는 상기 각 세공 중 적어도 어느 하나를 폐쇄하여 상기 유로 면적을 변화시키는 유로 가변 부재에 의해 구성되어 이루어지는, 스풀 밸브.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스풀은, 축 방향의 한쪽 측이 피스톤 미끄럼 이동 구멍으로 되어 개방되고, 다른 쪽 측에서 상기 통로의 적어 도 어느 한쪽에 연통되는 통 형상 밸브체로서 구성되고, 상기 유로 가변 부재는 한쪽 측이 상기 밸브 하우징에 일체 또는 별개의 부재로 설치되고 다른 쪽 측이 상기 피스톤 미끄럼 이동 구멍 내에 삽입 끼움된 피스톤에 의해 구성되어 이루어지는, 스풀 밸브.