KR20170028009A - 유압 밸브 및 이를 포함하는 건설기계의 유압 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압 밸브에 관한 것으로서, 유체가 유입하는 유입구와 상기 유체를 토출하는 유출구를 포함하는 하우징; 상기 유입구의 유체 압력에 따라 상기 유출구로 상기 유체를 공급 또는 차단시키는 플런저; 상기 플런저의 후방에 위치하여 내부와 외부를 연통하는 제1 유로를 통해 상하 이동하는 피스톤; 상기 피스톤과 상기 하우징 사이에 구비되는 피스톤 제1 챔버; 상기 피스톤 제1 챔버와 독립적으로 상기 피스톤과 상기 하우징 사이에 형성되는 피스톤 제2 챔버; 및 상기 피스톤과 상기 하우징 사이에 상기 피스톤 제1 챔버와 상기 피스톤 제2 챔버를 수용하고, 상기 피스톤 제1 챔버와 상기 피스톤 제2 챔버를 연결하는 제2 유로를 가지는 스토퍼를 포함하고, 상기 피스톤은 내부의 면적 중 상기 플런저와 대면하는 제1 면적과 상기 피스톤 제2 챔버의 상기 제1 면적을 포함하는 면에 평행한 면적인 제2 면적의 합이, 상기 피스톤 제1 챔버의 상기 제1 면?Ю? 포함하는 면에 평행한 면적인 제3 면적과의 차이를 통해 이동속도가 결정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 유압 장치에 관한 것으로서, 샤프트; 상기 샤프트를 통해 회전하는 실린더 블록; 및 상기 실린더 블록의 회전에 의해 발생되는 유체의 압력을 조절하는 유압 밸브를 포함하고, 상기 유압 밸브는, 유체가 유입하는 유입구와 상기 유체를 토출하는 유출구를 포함하는 하우징; 상기 유입구의 유체 압력에 따라 상기 유출구로 상기 유체를 공급 또는 차단시키는 플런저; 상기 플런저의 후방에 위치하여 내부와 외부를 연통하는 제1 유로를 통해 상하 이동하는 피스톤; 상기 피스톤과 상기 하우징 사이에 구비되는 피스톤 제1 챔버; 상기 피스톤 제1 챔버와 독립적으로 상기 피스톤과 상기 하우징 사이에 형성되는 피스톤 제2 챔버; 및 상기 피스톤과 상기 하우징 사이에 상기 피스톤 제1 챔버와 상기 피스톤 제2 챔버를 수용하고, 상기 피스톤 제1 챔버와 상기 피스톤 제2 챔버를 연결하는 제2 유로를 가지는 스토퍼를 포함하고, 상기 피스톤은 내부의 면적 중 상기 플런저와 대면하는 제1 면적과 상기 피스톤 제2 챔버의 상기 제1 면적을 포함하는 면에 평행한 면적인 제2 면적의 합이, 상기 피스톤 제1 챔버의 상기 제1 면?Ю? 포함하는 면에 평행한 면적인 제3 면적과의 차이를 통해 이동속도가 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유압 밸브 및 이를 포함하는 건설기계의 유압 장치는, 건설 기계의 유압 장치의 기동 또는 정지시에 발생되는 Peak 압력을 저감함으로써, 유압 장치의 제어 성능이 향상되고 및 유압 장치의 내구성이 증대되는 효과가 있으며, 유압 장치의 구동 또는 정지시에 충격이 완화됨으로써, 건설 기계 운전자의 Filling이 향상되는 효과가 있다.

Description

유압 밸브 및 이를 포함하는 건설기계의 유압 장치{Hydraulic Valve and Hydraulic Apparatus of Construction Equipment having same}

본 발명은 유압 밸브 및 이를 포함하는 건설기계의 유압 장치에 관한 것이다.

건설 장비란 일반적으로 건설 토목용 기계를 의미하며, 도로, 하천, 항만, 철도, 플랜트 등과 같은 공사별로 각각 그 특성에 적합한 기계구조 및 성능을 보유하게 된다. 즉 건설 장비는 산업 현장에서 이루어지는 작업의 다양성으로 인해, 굴삭장비, 적재장비, 운반장비, 하역장비, 다짐장비, 기초공사장비 등으로 구분될 수 있으며, 구체적으로는 불도저, 굴삭기, 로더, 덤프트럭, 롤러 등과 같이 상당히 많은 종류의 장비를 포함하는 개념이다.

산업 현장에서 가장 기본적으로 수행되는 작업은 굴삭이다. 산업 공사 시에는 지면을 일정 깊이로 굴착하여 각종 구조물을 설치하거나, 또는 지면에 파이프 등을 매설하는 작업이 주로 수행되는데, 이때 굴삭기가 가장 많이 활용된다.

굴삭기는 토목, 건축, 건설 현장에서 땅을 파는 굴삭작업, 토사를 운반하는 적재작업, 건물을 해체하는 파쇄작업, 지면을 정리하는 정지작업 등의 작업을 행하는 건설기계로서, 장비의 이동역할을 하는 주행체와 주행체에 탑재되어 360도 회전하는 상부 선회체 및 작업장치로 구성되어 있다.

굴삭기는 주행체의 주행방식에 따라 무한궤도식 크롤라 굴삭기와 타이어식 휠 굴삭기로 구분된다. 크롤라 굴삭기는 휠 굴삭기에 비해 작업이 안정적이며 작업생산성이 높기 때문에 장비 중량 1톤부터 100톤 이상의 초대형에 이르기까지 각 작업현장에 폭 넓게 사용되며, 휠 굴삭기는 크롤라 굴삭기에 비해 타이어 지지방식으로 인해 작업시 안정성은 떨어지나, 도로 주행이 가능하여 운반 트레일러 없이 작업장 이동이 가능하고 작업과 이동을 빈번하게 요구하는 작업 현장에 주로 사용된다.

또한, 굴삭기는 토사와 암석의 상태, 작업의 종류 및 용도에 따라 적절한 작업 장치를 장착하여 사용할 수 있다. 일반 굴삭 및 토사 운반을 위한 버켓(Bucket), 단단한 지면, 암석 등의 파쇄를 위한 브레이커, 건물의 해체 및 파쇄에 사용하는 크라샤 등이 굴삭기에 주로 사용되는 작업 장치이다.

이러한 건설기계에는 굴삭기 외에도 본체의 전방에 붐과 버켓을 포함하는 프론트 장치를 구비하여 파쇄된 암반, 토사 등과 같은 골재를 적재하거나 근거리 운반에 쓰이는 휠로더, 고중량의 하물을 들어올리거나 운반하는데 사용되는 지게차가 있을 수 있다.

일반적으로 굴삭기에는 각종 장비의 구동을 위한 동력을 제공하는 유압 시스템이 구비되어 있으며, 유압 시스템은 작동유를 토출하는 유압 펌프와 토출된 장동유를 통해 모터를 가동하는 유압 모터, 작동유의 유동방향 및 유량을 제어하는 유압제어밸브 및 기계적인 일을 하는 각종 액추에이터 등을 갖추고 있다.

이와 같이 굴삭기에는 구동되는 장치에 압유가 많이 사용되며, 압유는 압력이 높아 압유를 사용하는 장치의 내구성 및 구동 유연성에 상당한 부담이 되는 문제점이 있다. 따라서, 최근에는 압유를 이용한 장치에 내구성을 향상시키고, 구동의 유연성을 증가시키기 위한 많은 연구 및 개발이 이루어지고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 건설 기계의 유압 장치의 기동 또는 정지시에 발생되는 Peak 압력을 저감할 수 있는 유압 밸브 및 이를 포함하는 건설기계의 유압 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유압 밸브는, 유체가 유입하는 유입구와 상기 유체를 토출하는 유출구를 포함하는 하우징; 상기 유입구의 유체 압력에 따라 상기 유출구로 상기 유체를 공급 또는 차단시키는 플런저; 상기 플런저의 후방에 위치하여 내부와 외부를 연통하는 제1 유로를 통해 상하 이동하는 피스톤; 상기 피스톤과 상기 하우징 사이에 구비되는 피스톤 제1 챔버; 상기 피스톤 제1 챔버와 독립적으로 상기 피스톤과 상기 하우징 사이에 형성되는 피스톤 제2 챔버; 및 상기 피스톤과 상기 하우징 사이에 상기 피스톤 제1 챔버와 상기 피스톤 제2 챔버를 수용하고, 상기 피스톤 제1 챔버와 상기 피스톤 제2 챔버를 연결하는 제2 유로를 가지는 스토퍼를 포함하고, 상기 피스톤은 내부의 면적 중 상기 플런저와 대면하는 제1 면적과 상기 피스톤 제2 챔버의 상기 제1 면적을 포함하는 면에 평행한 면적인 제2 면적의 합이, 상기 피스톤 제1 챔버의 상기 제1 면?Ю? 포함하는 면에 평행한 면적인 제3 면적과의 차이를 통해 이동속도가 결정되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 일측은 상기 피스톤과 타측은 상기 플런저와 맞닿으며, 상기 피스톤과 상기 플런저에 의해 압축 또는 복원되는 탄성부; 상기 하우징에 구비되며, 일측은 외부에 노출되고, 타측은 상기 피스톤에 대면하는 캡부; 및 상기 스토퍼와 상기 하우징 사이에 형성되어 상기 피스톤 제1 챔버 내의 유체와 상기 피스톤 제2 챔버 내의 유체가 유동하도록 하는 스토퍼 제1 챔버를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 유로는, 상기 피스톤 제1 챔버와 상기 피스톤 내부를 연통하는 피스톤 제1 유로이고, 상기 제2 유로는, 상기 피스톤 제1 챔버와 상기 스토퍼 제1 챔버를 연결하는 스토퍼 제1 유로; 및 상기 스토퍼 제1 챔버와 상기 피스톤 제2 챔버를 연결하는 스토퍼 제2 유로를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 피스톤은, 상기 유입구의 압력이 상승하는 경우, 상기 캡부에서 상기 유입구 방향으로 하강 이동하며, 상기 피스톤 제1 챔버의 유체를 상기 피스톤 제1 유로를 통해 상기 피스톤 내부로 공급하여 상기 피스톤의 하강 이동속도를 줄이며, 상기 유입구의 압력이 하강하는 경우, 상기 유입구에서 상기 캡부 방향으로 상승 이동하며, 상기 피스톤 내부의 유체를 상기 피스톤 제1 유로를 통해 상기 피스톤 제1 챔버로 공급하여 상기 피스톤의 상승 이동속도를 줄일 수 있다.

구체적으로, 상기 피스톤 제2 챔버는, 상기 피스톤 제1 챔버보다 상기 캡부 방향에 더 가까이에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 장치는, 샤프트; 상기 샤프트를 통해 회전하는 실린더 블록; 및 상기 실린더 블록의 회전에 의해 발생되는 유체의 압력을 조절하는 유압 밸브를 포함하고, 상기 유압 밸브는, 유체가 유입하는 유입구와 상기 유체를 토출하는 유출구를 포함하는 하우징; 상기 유입구의 유체 압력에 따라 상기 유출구로 상기 유체를 공급 또는 차단시키는 플런저; 상기 플런저의 후방에 위치하여 내부와 외부를 연통하는 제1 유로를 통해 상하 이동하는 피스톤; 상기 피스톤과 상기 하우징 사이에 구비되는 피스톤 제1 챔버; 상기 피스톤 제1 챔버와 독립적으로 상기 피스톤과 상기 하우징 사이에 형성되는 피스톤 제2 챔버; 및 상기 피스톤과 상기 하우징 사이에 상기 피스톤 제1 챔버와 상기 피스톤 제2 챔버를 수용하고, 상기 피스톤 제1 챔버와 상기 피스톤 제2 챔버를 연결하는 제2 유로를 가지는 스토퍼를 포함하고, 상기 피스톤은 내부의 면적 중 상기 플런저와 대면하는 제1 면적과 상기 피스톤 제2 챔버의 상기 제1 면적을 포함하는 면에 평행한 면적인 제2 면적의 합이, 상기 피스톤 제1 챔버의 상기 제1 면?Ю? 포함하는 면에 평행한 면적인 제3 면적과의 차이를 통해 이동속도가 결정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 유압 밸브 및 이를 포함하는 건설기계의 유압 장치는, 건설 기계의 유압 장치의 기동 또는 정지시에 작동하는 유압 밸브의 내부 부품인 피스톤의 이동속도를 순차적으로 조절할 수 있도록 함으로써 Peak 압력을 저감시킬 수 있고, 유압 장치의 제어 성능 향상 및 내구성이 증대되는 효과가 있으며, 유압 장치의 구동 또는 정지시에 충격이 완화됨으로써, 건설 기계 운전자의 작업 능률이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 유압 장치를 장착한 건설기계의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유압 밸브를 포함하는 건설기계의 유압 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유압 밸브의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유압 밸브의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유압 밸브의 단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 유압 장치를 장착한 건설기계의 측면도이다. 이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유압 장치(10)를 구비하는 건설기계(1)를 우선 설명하도록 한다. 여기서 도 1에 도시된 건설기계(1)는 굴삭기(1)일 수 있으며, 본 발명의 유압 밸브를 포함하는 유압 장치를 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐 이에 한정되지 않는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 굴삭기(1)는, 크롤러식 하부주행체(1a), 상부 선회체(1b), 프론트 어태치먼트(1c), 붐(1d), 암(1e), 버킷(1f), 붐 실린더(1g) 를 포함한다.

본 발명에 따른 굴삭기(1)는 크롤러식 하부주행체(1a), 크롤러식 하부주행체(1a)에 선회 자재로 지지를 받는 상부 선회체(1b), 상부 선회체(1b)에 장착되는 프론트 어태치먼트(1c)로 구성되어 있으며, 프론트 어태치먼트(1c)는 상부 선회체(1b)에 상하 이동 자재로 지지를 받는 붐(1d), 붐(1d)의 단부에 전후 이동 자재로 지지를 받는 암(1e), 암(1e)의 단부에 전후 이동 자재로 설치되는 버킷(1f), 브레이커(도시하지 않음), 크렘쉘(도시하지 않음), 붐(1d)을 구동하기 위해 압유를 이용하여 구동되는 붐 실린더(1g) 등의 각 부재를 이용하여 구성될 수 있다.

이하에서는 상기와 같은 건설기계(1)를 구동하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유압 밸브(100)를 설명하기에 앞서 유압 장치(10)에 대해서 기술하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유압 밸브를 포함하는 건설기계의 유압 장치의 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 유압 밸브(100)를 포함하는 건설기계(1)의 유압 장치(10)는, 유압 밸브(100), 케이싱(200), 샤프트(300), 사판(400), 피스톤 아세이(500), 실린더 블록(600), 밸브 플레이트(700)를 포함한다. 여기서 유압 장치(10)는 바람직하게는 유압 모터일 수 있으나, 이는 일례일 뿐 이에 한정되지 않고 유압 펌프 등에 해당될 수 있다.

유압 장치(10)는, 샤프트(300)와, 샤프트(300)에 일체로 결합되고, 둘레방향으로 간격을 두어 복수 개의 피스톤 아세이(500)가 형성되는 실린더 블록(600)과, 각 피스톤 아세이(500)에 실린더 블록(600)의 회전에 따라 전진 행정 및 후퇴 행정을 가지며 왕복 변위하는 복수 개의 피스톤(520)과, 전진 행정 또는 후퇴 행정의 피스톤(520)이 끼워 맞춤(Fit)되는 피스톤 아세이(500)에 접속되는 밸브 플레이트(700)의 개구(도시하지 않음)가 형성된다.

구체적으로, 유압 장치(10)는 샤프트(300)의 축선 주위에 회전 방향으로 회전 가능하게 설치되는 실린더 블록(600)을 구비할 수 있으며, 겉면에는 케이싱(200)이 구비되어 유압 장치(10)의 각 부품들을 보호하고, 케이싱(200)의 일측에는 유압 밸브(100)가 돌출되어 구비된다.

실린더 블록(600)에는 복수 개의 피스톤 아세이(500)가 형성되고, 각 피스톤 아세이(500)에 연통하는 실린터 포트(Cylinder port; 부호 도시하지 않음)가 각각 형성되어 있으며, 각 피스톤 아세이(500)에는 피스톤(520)이 끼워 맞춤되어 있다.

각각의 피스톤(520)의 일단부에는 피스톤 슈(Piston shoe; 510)가 설치되고, 각 피스톤 슈(510)는 샤프트(300)의 축선에 수직한 가상 평면(도시하지 않음)에 대하여 기울어진 사판(400)을 향하여 가압된다.

따라서, 각각의 피스톤(520)은 실린더 블록(600)의 회전과 동기화(Synchronization)하여 전진 행정 및 후퇴 행정을 가지며 왕복 변위할 수 있다. 유압 장치(10)는, 이러한 전진 행정 및 후퇴 행정이 진행되며, 이러한 진행 과정으로 동력이 발생된다.

유압 밸브(100)는, 유압 장치(10)가 압유에 의한 피스톤(520)의 전진 행정 및 후퇴 행정을 통해 동력을 발생시킬시, 내부에 과도한 압력이 생성되는 것을 방지하기 위해 기설정 압력이상이 유압 장치(10)의 내부에 형성되는 경우, 일정 유량을 바이패스시킨다.

이하에서는 도 3 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 유압 밸브(100)를 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 건설기계의 유압장치의 유압 밸브의 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 유압 밸브(100a)는, 하우징(110a), 밸브 시트(120a), 플런저(130a), 피스톤(140a), 탄성부(150a), 캡부(160a)를 포함한다.

하우징(110a)은, 케이싱(200)의 일측에 돌출되어 형성될 수 있으며, 최외곽에 형성되어 실린더의 형상을 가지고 유압 밸브(100a)의 형태를 결정한다.

구체적으로, 하우징(110a)은, 후단부에는 캡부(160a)가 전단부에는 밸브 시트(120a)가 구비되고 밸브 시트(120a)에서 캡부(160a)로 중공이 형성되는 실린더 형태로 연장되며 형성될 수 있으며, 내부에 후술할 플런저(130a), 피스톤 (140a), 탄성부(150a)를 구비할 수 있다.

하우징(110a)은, 후단부에는 캡부(160a)가 연결되고 피스톤(140a)이 슬라이딩 가능하도록 형성되는 스토퍼(111a)를 포함할 수 있으며, 전단부의 측면에 유출구(122a)가 형성될 수 있다. 여기서 유출구(122a)는, 밸브 시트(120a)에 형성되는 유입구(121a)를 통해 유입되는 유체를 플런저(130a)의 상승시에 외부로 토출할 수 있다.

밸브 시트(120a)는, 하우징(110a)의 후단부에 형성되는 캡부(160a)에 대향하는 방향인 하우징(110a)의 전단부에 형성되며, 내부에 중공의 형태로 형성되는 유입구(121a)가 내부에 형성될 수 있다.

밸브 시트(120a)는, 전단부가 유압 장치(10) 내부와 대면하고, 후단부가 하우징(110a)의 내부와 대면하여 플런저(130a)의 적어도 일부를 수용하도록 형성될 수 있다. 여기서 밸브 시트(120a)는, 전단부로 유압 장치(10) 내부의 유체를 유입시켜, 유압 장치(10) 내부 유체의 과압으로 플런저(130a)가 상승할때 후단부로 유체를 유동시켜 하우징(110a)의 측면에 형성된 유출구(122a)로 토출시킬 수 있다.

플런저(130a)는, 밸브 시트(120a)의 유입구(121a)와 대면하는 전단부에서 캡부(160a)와 대면하는 후단부로 연장되도록 형성되며, 전단부는 테이퍼져있는 원뿔대의 형상을 가지고 후단부는 적어도 일부가 피스톤(140a)에 둘러싸이도록 형성되어 피스톤(140a)에 슬라이딩되도록 형성될 수 있다.

플런저(130a)는, 전단부에 개방 형성된 지점에서 후단부 방향의 임의 지점까지 내부를 관통하도록 형성되어 유입구(121a)로부터 공급되는 유체가 유동할 수 있도록 형성되는 플런저 중공부(131a), 플런저(130a)가 외측면에 플런저(130a) 내부 방향으로 함몰되도록 형성됨을 통해 플런저(130a)와 피스톤(140a) 사이에 마련되는 플런저 제1 챔버(132a), 플런저 중공부(131a)와 플런저 제1 챔버(132a)를 플런저(130a)의 길이방향에 수직한 방향으로 연통하는 플런저 제1 유로(133a), 플런저(130a)의 측면을 플런저(130a)의 길이방향에 수직한 방향으로 관통하며 플런저 제1 챔버(132a)와 연결되는 플런저 제3 유로(135a), 플런저 제3 유로(135a)와 수직하게 연결되어 플런저(130a)의 후단부를 연통하도록 형성되는 플런저 제2 유로(134a)를 포함할 수 있다.

플런저(130a)는, 유입구(121a)의 유체 압력에 따라 유출구(122a)로 유체를 공급 또는 차단시킬 수 있다. 구체적으로, 플런저(130a)는, 유입구(121a)의 유체 압력이 상승하는 경우, 유입구(121a)에서 캡부(160a) 방향으로 이동하여 유입구(121a)와 유출구(122a)가 연결되도록 함으로써 유입구(121a)의 유체가 유출구(122a)로 이동하게 하여 유입구(121a) 유체의 과도한 압력 상승을 방지하고, 유입구(121a)의 유체 압력이 하강하는 경우, 캡부(160a)에서 유입구(121a) 방향으로 이동하여 유입구(121a)와 유출구(122a)의 연결을 차단하도록 함으로써 유입구(121a)의 유체가 유출구(122a)로 이동하는 것을 차단할 수 있다.

구체적으로, 플런저(130a)는, 유입구(121a)의 유체 압력 상승으로 플런저(130a)의 유입구(121a) 방향의 제1 압력작용면적(A)과 플런저(130a)의 캡부(160a) 방향의 제2 압력작용면적(B)의 차이로 인한 힘을 받아 후술할 탄성부(150a)를 압축시키면서(플런저(130a)의 유입구(121a) 방향의 제1 압력작용면적(A)이 캡부(160a) 방향의 제2 압력작용면적(B)보다 크기 때문에 플런저(130a)에 작용하는 힘은 캡부(160a)방향으로 작용하여 탄성부(150a)를 압축시킴) 유입구(121a)에서 캡부(160a) 방향으로 이동하고, 이와 동시에 플런저 중공부(131a)로 유체가 유입되어 플런저 제1 유로(133a)를 통해 플런저 제1 챔버(132a)로 유체가 유동하고, 플런저 제1 챔버(132a)로 유입된 유체를 플런저 제3 유로(135a)에서 플런저 제2 유로(134a)로 흘려 플런저(130a)의 후단부로 이동하도록 하여, 피스톤 제2 챔버(142a)로 유체가 공급되도록 한다.

피스톤 제2 챔버(142a)로 유입된 유체는 피스톤 제2 챔버(142a)의 면적과 피스톤 제1 챔버(141a)의 면적의 차이에 의해서 발생하는 상대적인 힘으로 피스톤(140a)을 이동(피스톤 제2 챔버(142a)의 제3 압력작용면적(C)이 피스톤 제1 챔버(141a)의 제4 압력작용면적(D)보다 크게 형성되어 있기 때문에, 피스톤 제2 챔버(142a)측의 힘이 피스톤 제1 챔버(141a) 측의 힘보다 크게 작용함으로써 피스톤(140a)이 하강)시키게 되고, 피스톤(140a)은 상기 서술한 상대적인 힘에 의해서 후술할 탄성부(150a)를 압축시키면서 캡부(160a)에서 유입구(121a)방향으로 이동한다.

여기서 피스톤(140a)이 유입구(121a) 방향으로 이동하기 위해서는, 피스톤 제1 챔버(141a) 내의 유체가 피스톤 제1 유로(143a) 및 피스톤 제2유로(144a)를 통하여 플런저 제1 챔버(132a)로 빠져나와야 피스톤(140a)이 이동가능하며, 여기서 피스톤 제1 유로(143a)와 피스톤 제2 유로(144a)는 단면적이 작은 수축부(오리피스; 부호 도시하지 않음)이기 ??문에, 피스톤 제1 챔버(141a) 내의 유체를 느린 속도로 배출시켜 피스톤(140a)이 유입구(121a) 방향으로 서서히 이동한다.

여기서 피스톤(140a)의 하강 초기에는, 피스톤 제1 챔버(141a)의 유체가 피스톤 제1 유로(143a) 및 피스톤 제2유로(144a)를 통해 동시에 유체가 빠져나가게 되어, 피스톤(140a)의 하강속도가 약간 빠르게 된다.

피스톤(140a)의 하강 후기에는, 피스톤(140a)이 하강하면서, 피스톤 제1 유로(143a)와 피스톤 제2 유로(144a)의 축방향 위치 이격으로 인해 피스톤 제2 유로(144a)가 폐쇄되면서 피스톤 제1 챔버(141a) 내의 유체가 피스톤 제1 유로(143a)만으로 배출되기 때문에, 피스톤(140a)의 하강속도가 초기보다 느려지게되고 피스톤(140a)이 서서히 스토퍼(111a)에 도달함으로써 피스톤(140a)의 하강은 멈추게 된다.

즉, 상기와 같이 본 발명의 실시예에서는, 피스톤(140a)에 서로 축방향으로 위치가 이격되어 있으며, 수축부(오리피스; 도시하지 않음)로 구성된 피스톤 제1 유로(143a) 및 피스톤 제2유로(144a)를 구비하여, 피스톤 제1 챔버(141a)의 유체가 플런저 제3 유로(135a)로 빠져나오는 유로가 피스톤(140a) 이동에 따라 2개 혹은 복수 개가 되도록함으로써, 피스톤(140a)이 캡부(160a)에서 유입구(121a)방향으로 이동시, 피스톤(140a)의 하강 속도를 다단으로 조절할 수 있게 되며, 압력 상승 초기에는 릴리프 세팅 압력에 보다 빠르게 도달할 수 있도록 피스톤(140a)의 하강속도를 조금 빠르게 하고, 후기에는 피스톤(140a)의 하강속도를 줄여 피크압력을 방지할 수 있다. 이를 통해 유압 장치(10)의 충격이 완화되어 유압 장치(10)의 내구성이 향상되는 효과가 있다.

플런저(130a)는, 고압의 유체가 유출구(122a)로 배출되면서 유입구(121a)의 유체 압력이 하강하는 때에는 플런저(130a)에 작용하는 힘이 저감하므로, 피스톤(140a)과 플런저(130a)에 의해 압축되어 있던 탄성부(150a)가 복원력을 발생시켜, 피스톤(140a)은, 유입구(121a)에서 캡부(160a)방향으로 이동하고, 플런저(130a)는, 캡부(160a)에서 유입구(121a)방향으로 이동하여 유입구(121a)에서 유출구(122a)로 배출되던 유체를 차단시킨다.

피스톤(140a)은, 외부가 스토퍼(111a)로 둘러싸여 스토퍼(111a)를 슬라이딩 가능하도록 형성되며, 내부는 플런저(130a)의 적어도 일부를 수용하여 플런저(130a)가 슬라이딩 가능하도록 형성될 수 있다.

또한, 피스톤(140a)은, 피스톤(140a) 외면과 스토퍼(111a)와의 사이에 형성되는 피스톤 제1 챔버(141a), 피스톤(140a) 내부에 플런저(130a)의 이동으로 인해 형성되며 피스톤 제1 챔버(141a)보다 압력작용면적이 큰(피스톤 제1 챔버(141a)의 제4 압력작용면적(D)이 피스톤 제2 챔버(142a)의 제3 압력작용면적(C) 보다 작음) 피스톤 제2 챔버(142a), 피스톤 제1 챔버(141a)와 피스톤(140a)내부를 연통하고 수축부(오리피스)로 이루어진 피스톤 제1 유로(143a), 피스톤 제1 유로(143a)와 피스톤(140a) 길이 방향으로 이격되어 형성되고 피스톤 제1 챔버(141a)와 피스톤(140a) 내부를 연통하며 수축부(오리피스)로 이루어진 피스톤 제2 유로(144a)를 포함할 수 있으며, 피스톤(140a)은, 피스톤 제1 유로(143a)를 통해서 피스톤(140a) 내부의 유체를 피스톤 제1 챔버(141a) 내부로 인입 또는 피스톤 제1 챔버(141a)의 유체를 피스톤(140a) 내부로 배출시킬 수 있고, 피스톤 제1 유로(143a)와 피스톤 제2 유로(144a)를 통해서 피스톤 제1 유로(143a)에 이어 피스톤(140a) 내부의 유체를 피스톤 제1 챔버(141a) 내부로 인입 또는 피스톤 제1 챔버(141a)의 유체를 피스톤(140a) 내부로 배출시킬 수 있다.

여기서 피스톤 제1 유로(143a)는, 피스톤 제2 유로(144a)보다 캡부(160a) 방향에 더 가까이 형성될 수 있다. 즉, 피스톤 제1 유로(143a)는 피스톤 제2 유로(144a)로부터 캡부(160a) 방향으로 이격되어 형성될 수 있다.

피스톤(140a)은 유입구(121a)의 압력이 상승 또는 하강하는 경우, 피스톤(140a)의 이동에 따라 피스톤 제1 유로(143a)와 피스톤 제2 유로(144a)가 순서대로 개방 또는 차단될 수 있다.

구체적으로, 피스톤(140a)은, 유입구(121a)의 유체 압력이 상승하는 경우, 피스톤 제1 챔버(141a)의 제4 압력작용면적(D)과 피스톤 제2 챔버 (142a)의 제3 압력작용면적(C)의 차이에 의해서 캡부(160a)에서 유입구(121a) 방향으로 하강 이동하는데, 피스톤(141a)이 하강하기 위해서는 피스톤 제1 챔버(141a) 내의 유체가 피스톤(140a) 내부로 빠져나가야 이동가능하므로, 단면적이 작은 수축부(오리피스)로 구성된 피스톤 제1 유로(143a) 및 피스톤 제2 유로(144a)를 통해 피스톤 제1 챔버(141a) 내의 유체를 서시히 배출시킴으로써 피스톤(140a)이 천천히 하강하도록 하며, 피스톤(140a)의 하강 초기에는, 피스톤 제1 챔버(141a)의 유체를 피스톤 제1 유로(143a) 및 피스톤 제2 유로(144a)를 통해 동시에 피스톤(140a) 내부로 배출시켜 조금 빠르게 하강하다가, 피스톤(140a) 하강 후기에는, 피스톤 제2 유로(144a)와 피스톤 제1 유로(143a)의 축방향 이격에 의한 피스톤 제2 유로(144a)의 폐쇄로 피스톤 제1 유로(143a) 1 개만으로 피스톤 제1 챔버(!41a) 내부의 유체를 배출시키기 때문에 피스톤(140a)의 하강속도가 초기보다 느려지게 된다. 이를 통해 피스톤(140a) 이동초기에는 속도를 조금 빠르게 함으로써 릴리프 세팅 압력에 보다 빠르게 도달할 수 있고, 후기에는 피스톤(140a)의 하강속도를 줄여 갑작스런 압력 상승에 의한 피크(Peak) 압력을 방지할 수 있어, 유압 장치(10)의 충격이 완화되어 유압 장치(10)의 내구성이 향상되는 효과가 있다.

피스톤(140a)은, 유입구(121a)의 압력이 하강하는 경우, 피스톤 제2 챔버(142a)의 제3 압력작용면적(C)과 피스톤 제1 챔버(141a)의 제4 압력작용면적(D)의 차이로 피스톤(140a)을 유입구(121a) 방향으로 밀고 있던 힘이 감소하기 ??문에, 플런저(130a)와 피스톤(140a)에 의해 압축되어 있던 탄성부(150a)가 복원력을 발생시켜, 피스톤(140a)을 유입구(121a)에서 캡부(160a) 방향으로 이동시킴으로써, 피스톤(140a)을 초기 상태로 복원시킨다.

탄성부(150a)는, 일측이 피스톤(140a)과 대면하고, 타측이 플런저(130a)와 대면하며, 유입구(120a)의 압력에 의한 피스톤(140a)과 플런저(130a)의 상대적 움직임으로 인해 압축되거나 복원될 수 있다.

탄성부(150a)는, 플런저(130a)와 하우징(110a) 사이에 형성되는 탄성부 제1 챔버(151a)에 수용되며, 일단이 피스톤(140a)의 일측에 고정되는 탄성부 시트(152a)에 위치하고, 타단이 플런저(130a)에 돌출되어 형성되는 돌출부(부호 도시하지 않음)에 위치하여 유입구(120a)의 압력에 의한 피스톤(140a)과 플런저(130a)의 상대적 움직임으로 인해 압축되거나 복원될 수 있다.

여기서 탄성부(150a)는, 플런저(130a)에 돌출되어 형성되는 돌출부에서 탄성부 시트(152a)까지 연장되는 스프링일 수 있다.

캡부(160a)는, 하우징(110a)에 구비되며, 일측은 외부에 노출되고 타측은 피스톤(140a)에 대면할 수 있다. 구체적으로 캡부(160a)는 외부에 노출되는 일측에서 피스톤(140a)대면하는 타측으로 단차가 구비되며 연장 형성될 수 있고, 단차에 의해 하우징(110a)에 끼워맞춤되도록 고정될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 유압 밸브(100a) 및 유압 장치(10)는, 건설 기계(1)의 유압 장치(10)의 기동 또는 정지시에 발생되는 Peak 압력을 저감함으로써, 유압 장치(10)의 제어 성능이 향상되고 내구성이 증대되는 효과가 있으며, 유압 장치(10)의 구동 또는 정지시에 충격이 완화됨으로써, 건설 기계 운전자(도시하지 않음)의 작업 능률이 향상되는 효과가 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유압 밸브의 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 유압 밸브(100b)는, 하우징(110b), 밸브 시트(120b), 플런저(130b), 피스톤(140b), 탄성부(150b), 캡부(160b)를 포함한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 유압 밸브(100b)는, 플런저(130b)와 피스톤(140b) 외의 구성은 각 구성과 대응되는 도 3에서 설명하는 유압 밸브(100a)의 각 구성과 동일 또는 유사하므로 이에 갈음하도록 하며, 이하에서는 플런저(130b) 및 피스톤(140b)에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

플런저(130b)는, 밸브 시트(120b)의 유입구(121b)와 대면하는 전단부에서 탄성부(150b)와 대면하는 후단부로 연장되도록 형성되며, 전단부는 테이퍼져있는 원뿔대의 형상을 가지고 후단부는 내부에 피스톤(140b)의 적어도 일부를 포함하고, 피스톤(140a)을 둘러싸도록 형성되어 피스톤(140a)에 슬라이딩되도록 형성될 수 있다.

플런저(130b)는, 전단부에 개방 형성된 지점에서 후단부의 피스톤(140b)과 대면하는 지점까지 내부를 관통하도록 형성되어 유입구(121b)로부터 공급되는 유체가 유동할 수 있도록 형성되는 플런저 중공부(131b), 플런저 중공부(131b)에서 내측으로 돌출되도록 형성되는 플런저 수축부(132b)를 포함할 수 있다. 플런저 수축부(132b)는, 플런저 중공부(131b)로 유동하는 유체에 저항을 주어 플런저(130b)의 작동에 감쇄력을 전달할 수 있으며 이를 통해 플런저(130b)의 급격한 이동을 방지하여 내구성을 향상시키고 헌팅(hunting)을 방지할 수 있다.

플런저(130b)는, 유입구(121b)의 유체 압력에 따라 유출구(122b)로 유체를 공급 또는 차단시킬 수 있다. 구체적으로, 플런저(130b)는, 유입구(121b)의 유체 압력이 상승하는 경우, 탄성부(150b)를 압축시키면서 유입구(121b)에서 캡부(160b) 방향으로 이동하여 유입구(121b)와 유출구(122b)가 연결되도록 함으로써 유입구(121b)의 유체가 유출구(122b)로의 이동으로 유입구(121b) 유체의 과도한 압력 상승을 방지하고, 유입구(121b)의 유체 압력이 하강하는 경우, 압축된 탄성부(150b)의 복원력에 의해 캡부(160b)에서 유입구(121b) 방향으로 이동하여 유입구(121b)와 유출구(122b)가 차단되도록 함으로써 유입구(121b)의 유체가 유출구(122b)로의 이동되는 것을 차단할 수 있다.

피스톤(140b)은, 적어도 일부가 플런저(130b)에 둘러싸이도록 형성되는 전단부에서 적어도 일부가 스토퍼(111b)에 둘러싸이도록 형성되는 후단부로 연장되도록 형성되며, 전단부는 플런저(130b)와 대면하여 플런저(130b)로부터 공급된 유체의 압력이 제4 압력작용면적(D)에 작용하여 피스톤(140b)을 후단부로 이동시키려는 힘을 발생시키고, 반면 후단부는 캡부(160b)와 대면하여 피스톤 중공부(147b)를 통해 유입된 유체의 압력이 제3 압력작용면적(C)에 작용하여 피스톤(140b)을 전단부로 이동시키려는 힘을 발생시킨다.

구체적으로, 피스톤(140b)은, 유입구(121b)의 유체 압력이 상승하는 경우, 피스톤(140b) 후단부의 제3 압력작용면적(C)이 피스톤(140b) 전단부의 제4 압력작용면적(D)보다 크기 때문에 상대적인 압력작용면적 차에 의해 피스톤(140b)을 캡부(160b)에서 유입구(121b) 방향으로 이동시키려는 힘을 발생시키고, 피스톤(140b)이 스토퍼(111b)에 도달할 때까지 탄성부(150b)를 압축시킴으로써, 릴리프 세팅 압력에 도달하도록 하는데, 피스톤 제1 유로(144b) 및 피스톤 제2 유로(145b)로 인해 피스톤(140b)의 하강속도를 느리게 함으로써, 갑작스러운 압력상승을 방지할 수 있다. 유입구(121b)의 유체 압력이 하강하는 경우, 피스톤(140b)은 압축된 탄성부(150b)의 복원력에 의해 유입구(121b)에서 캡부(160b) 방향으로 이동하여 초기 위치로 복원된다.

특히, 본 발명에서는, 피스톤(140b)에 작용하는 힘을 조절하는데 있어서 피스톤(140b)의 후단부에 형성되는 면적은 고정시키고, 피스톤(140b)의 전단부에 형성되는 면적을 변경함으로써, 피스톤(140b)의 강도를 안전하게 유지하면서 압력작용면적을 조절할 수 있다는 장점이 잇다.

즉, 종래 기술의 경우 플런저가 피스톤 내부에 슬라이드 됨으로써, 피스톤 전단부에 형성되는 면적이 고정되고, 피스톤의 후단부에 형성되는 면적으로만 피스톤에 작용하는 힘이 결정되기 ??문에, 피스톤의 이동속도를 줄이기 위해서 피스톤 후단부에 형성되는 면적을 줄이면 피스톤의 두께가 얇아져 피스톤의 강도가 약화되는 단점이 있으나, 본 발명의 실시예에서는, 피스톤(140b)의 후단부에 형성되는 면적은 고정시키고, 피스톤(140b)의 전단부에 형성되는 면적을 변경함으로써 피스톤(140b)에 작용하는 힘을 줄일 수 있어 피스톤(140b)의 강도의 저감없이 피스톤(140b)의 이동속도를 조절할 수 있는 장점이 있다.

또한, 피스톤(140b)은, 피스톤(140b) 외면과 스토퍼(111b)와의 사이에 형성되는 피스톤 제1 챔버(141b), 플런저(130b) 내부에 피스톤(140b)의 이동으로 인해 피스톤(140b)과 캡부(160b) 사이에 형성되는 피스톤 제2 챔버(142b), 플런저(130b) 내부에 피스톤(140b)의 이동으로 인해 피스톤(140b)과 플런저(130b) 사이에 형성되는 피스톤 제3 챔버(143b), 피스톤 제1 챔버(141b)와 후술할 피스톤 중공부(147b)를 연통하는 피스톤 제1 유로(144b), 피스톤 제1 유로(144b)와 피스톤(140b) 길이 방향으로 이격되어 형성되고 피스톤 제1 챔버(141b)와 피스톤 중공부(147b)를 연통하는 피스톤 제2 유로(145b), 피스톤 중공부(147b)와 피스톤(140b)의 후단부를 연통하는 피스톤 제3 유로(146b), 전단부에 개방 형성된 지점에서 후단부 방향의 임의 지점까지 내부를 관통하도록 형성되어 플런저(130b)로부터 공급되는 유체가 유동할 수 있도록 형성되는 피스톤 중공부(147b), 피스톤(140b)은, 피스톤 제1 유로(144b)를 통해서 피스톤(140b) 내부의 유체를 피스톤 제1 챔버(141b) 내부로 인입 또는 피스톤 제1 챔버(141b)의 유체를 피스톤(140b) 내부로 배출시킬 수 있고, 피스톤 제1 유로(144b)와 피스톤 제2 유로(145b)를 통해서 피스톤 제1 유로(144b)에 이어 피스톤(140b) 내부의 유체를 피스톤 제1 챔버(141b) 내부로 인입 또는 피스톤 제1 챔버(141b)의 유체를 피스톤(140b) 내부로 배출시킬 수 있다.

여기서 피스톤 제1 유로(144b)는, 피스톤 제2 유로(145b)보다 캡부(160b) 방향에 더 가까이 형성될 수 있다. 즉, 피스톤 제1 유로(144b)는 피스톤 제2 유로(145b)로부터 캡부(160b) 방향으로 이격되어 형성될 수 있다.

피스톤(140b)은 유입구(121b)의 압력이 상승 또는 하강하는 경우, 피스톤(140a)의 이동에 따라 피스톤 제1 유로(144b)와 피스톤 제2 유로(145b)가 순서대로 개방 또는 차단될 수 있다.

구체적으로, 피스톤(140b)은, 유입구(121b)의 유체 압력이 상승하는 경우, 피스톤 제1 챔버(141b)의 제4 압력작용면적(D)과 피스톤 제2 챔버 (142b)의 제3 압력작용면적(C)의 차이에 의해서 캡부(160b)에서 유입구(121b) 방향으로 하강 이동하는데, 피스톤(141b)이 하강하기 위해서는 피스톤 제1 챔버(141b) 내의 유체가 피스톤(140b) 내부로 빠져나가야 이동가능하므로, 단면적이 작은 수축부(오리피스)로 구성된 피스톤 제1 유로(144b) 및 피스톤 제2 유로(145b)를 통해 피스톤 제1 챔버(141b) 내의 유체를 서시히 배출시킴으로써 피스톤(140b)이 천천히 하강하도록 하며, 피스톤(140b)의 하강 초기에는, 피스톤 제1 챔버(141b)의 유체를 피스톤 제1 유로(144b) 및 피스톤 제2 유로(145b)를 통해 동시에 피스톤(140b) 내부로 배출시켜 조금 빠르게 하강하다가, 피스톤(140b) 하강 후기에는, 피스톤 제2 유로(145b)와 피스톤 제1 유로(144b)의 축방향 이격에 의한 피스톤 제2 유로(145b)의 1차 폐쇄로 피스톤 제1 유로(144b) 1 개만으로 피스톤 제1 챔버(141b) 내부의 유체를 배출시키기 때문에 피스톤(140b)의 하강속도가 초기보다 느려지게 된다. 이를 통해 피스톤(140b) 이동초기에는 속도를 조금 빠르게 함으로써 릴리프 세팅 압력에 보다 빠르게 도달할 수 있고, 후기에는 피스톤(140b)의 하강속도를 줄여 갑작스런 압력 상승에 의한 피크(Peak) 압력을 방지할 수 있어, 유압 장치(10)의 충격이 완화되어 유압 장치(10)의 내구성이 향상되는 효과가 있다.

피스톤(140b)은, 유입구(121b)의 압력이 하강하는 경우, 피스톤 제2 챔버(142b)의 제3 압력작용면적(C)과 피스톤 제1 챔버(141b)의 제4 압력작용면적(D)의 차이로 피스톤(140b)을 유입구(121b) 방향으로 밀고 있던 힘이 감소하기 때문에, 플런저(130b)와 피스톤(140b)에 의해 압축되어 있던 탄성부(150b)가 복원력을 발생시켜, 피스톤(140b)을 유입구(121b)에서 캡부(160b) 방향으로 이동시킴으로써, 피스톤(140b)을 초기 상태로 복원시킨다.

이와 같이, 본 발명에 따른 유압 밸브(100b) 및 유압 장치(10)는, 건설 기계(1)의 유압 장치(10)의 기동 또는 정지시에 발생되는 Peak 압력을 저감함으로써, 유압 장치(10)의 제어 성능이 향상되고 내구성이 증대되는 효과가 있으며, 유압 장치(10)의 구동 또는 정지시에 충격이 완화됨으로써, 건설 기계 운전자(도시하지 않음)의 작업 능률이 향상되는 효과가 있다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유압 밸브의 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 유압 밸브(100c)는, 하우징(110c), 밸브 시트(120c), 플런저(130c), 피스톤(140c), 탄성부(150c), 캡부(160c)를 포함한다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 유압 밸브(100c)는, 하우징(110c), 플런저(130c) 및 피스톤(140c) 외의 구성은 각 구성과 대응되는 도 3에서 설명하는 유압 밸브(100a)의 각 구성과 동일 또는 유사하므로 이에 갈음하도록 하며, 이하에서는 하우징(110c), 플런저(130c) 및 피스톤(140c)에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

하우징(110c)은, 스토퍼(111c)의 구성 외에는 제1 실시예의 하우징(110a)과 동일하므로 이에 갈음하도록 하며 이하에서는 스토퍼(111c)의 구성에 대해서 기술하도록 한다.

스토퍼(111c)는, 피스톤 제1 챔버(142c)와 스토퍼 제1 챔버(114c)를 연통시키는 스토퍼 제1 유로(112c), 스토퍼 제1 챔버(114c)와 피스톤 제2 챔버(143c)를 연통시키는 스토퍼 제2 유로(113c), 피스톤 제1 챔버(142c)와 피스톤 제2 챔버(143c)를 우회연결시키도록 스토퍼(111c)와 하우징(110c) 사이에 형성되는 스토퍼 제1 챔버(114c)를 포함할 수 있다.

스토퍼(111c)의 각 유로(112c, 113c) 및 챔버(114c)는 피스톤(140c)에서 상세하게 설명하도록 한다.

플런저(130c)는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플런저(130a)와 비교하여 제1 실시예의 플런저 제1 유로(133a)가 생략되고, 플런저 수축부(132c)가 더 구비될 수 있다. 플런저 수축부(132c)는 플런저 중공부(131c)에서 내측으로 돌출되도록 형성되며 플런저 중공부(131c)로 유동하는 유체에 저항을 주어 플런저(130c)의 작동에 감쇄력을 전달할 수 있으며 이를 통해 플런저(130c)의 급격한 이동을 방지하여 내구성을 향상시키고 헌팅(hunting)을 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 플런저(130c)는, 제1 실시예의 플런저 제1 유로(133a)가 생략됨으로서, 플런저 중공부(131c)를 통해 바로 피스톤(140c)으로 유체가 공급될 수 있다.

피스톤(140c)은, 외부가 스토퍼(111c)로 둘러싸여 스토퍼(111c)를 슬라이딩 가능하도록 형성되며, 내부는 플런저(130c)의 적어도 일부를 수용하여 플런저(130c)가 슬라이딩 가능하도록 형성될 수 있다.

피스톤(140c)은, 피스톤 제1 챔버(142c)와 피스톤(140c)내부를 연통하는 피스톤 제1 유로(141c), 피스톤(140c) 외면과 스토퍼(111c)와의 사이에 형성되는 피스톤 제1 챔버(142c), 피스톤 제1 챔버(142c)와 독립적으로 피스톤(140c) 외면과 스토퍼(111c)와의 사이에 형성되는 피스톤 제2 챔버(143c), 피스톤(140c) 내부와 플런저(130c)사이에 형성되는 피스톤 제3 챔버(144c), 캡부(160c) 접촉면과 탄성부 제1 챔버(151c)를 연결하여 캡부(160c)와 피스톤(140c)이 마주보는 캡부(160c) 접촉면이 진공상태가 되지 않도록 하여 피스톤(140c)이 움직일 수 있도록 하는 피스톤 제2 유로(145c)를 포함할 수 있으며, 피스톤(140c)은, 피스톤 제1 유로(141c)를 통해서 피스톤(140c) 내부의 유체를 피스톤 제1 챔버(142c)로 배출 또는 피스톤 제1 챔버(142c)의 유체를 피스톤(140c) 내부로 인입시킬 수 있고, 피스톤 제2 챔버(143c), 스토퍼 제1 유로(112c), 스토퍼 제2 유로(113c) 및 스토퍼 제1 챔버(114c)를 통해서 피스톤 제1 유로(143a)에 이어 피스톤(140a) 내부의 유체 및 피스톤 제1 챔버(142c)의 유체를 피스톤(140a) 외부로 배출 또는 피스톤(140c) 외부의 유체를 피스톤(140a) 내부로 인입시킬 수 있다.

여기서 피스톤 제1 챔버(142c)는, 피스톤 제2 챔버(143c)보다 캡부(160c) 방향에 더 멀리 형성될 수 있다. 즉, 피스톤 제2 챔버(143c)는 피스톤 제1 챔버(142c)보다 캡부(160c) 방향에 더 가까이 형성될 수 있으며, 피스톤 제1 챔버(142c)로부터 캡부(160a) 방향으로 이격되어 피스톤 제1 챔버(142c)와는 독립적으로 형성될 수 있다.

피스톤(140c)은 유입구(121c)의 압력이 상승 또는 하강하는 경우, 피스톤 제1 유로(141c), 스토퍼 제1 유로(112c), 스토퍼 제2 유로(113c)를 통해 피스톤(140c)의 이동 속도를 늦출 수 있다.

구체적으로, 피스톤(140c)은, 유입구(121c)의 유체 압력이 상승하는 경우, 플런저 중공부(131c) 및 피스톤 제1 유로(141c)를 통해 피스톤(140c)으로 공급된 고압의 유체가 제2 압력작용면적(B)과 제4 압력작용면적(D)에 작용하여 피스톤(140c)을 캡부(160c)방향으로 미는 힘을 발생시키고, 또한 스토퍼 제1 유로(112c) 및 스토퍼 제2 유로(113c)를 통해 공급된 고압의 유체가 제3 압력작용면적(C)에 작용하여 피스톤(140c)을 유입구(121c) 방향으로 미는 힘을 발생시키는데, 여기서 제3 압력작용면적(C)이 제2 압력작용면적(B)과 제4 압력작용면적(D)을 합한 면적(B+D)보다 크기 때문에(C > B+D) 피스톤(140c)은 캡부(160c)에서 유입구(121c) 방향으로 하강이동하게 된다.

피스톤(140c)이 하강하기 위해서는 피스톤 제1 챔버(142c) 내의 유체가 피스톤(140c) 내부로 빠져나가야 이동가능하므로, 단면적이 작은 수축부(오리피스)로 구성된 피스톤 제1 유로(141c)를 통해 피스톤 제1 챔버(142c) 내의 유체를 서서히 배출시킴으로써 피스톤(140c)이 천천히 하강하도록 하며, 유입구(121c)의 압력이 릴리프 압력에 다다를 때까지 피스톤(140c)을 천천히 이동시킴으로써 갑작스런 압력 상승에 의한 피크(Peak) 압력을 방지할 수 있어, 유압 장치(10)의 충격이 완화되어 유압 장치(10)의 내구성이 향상되는 효과가 있다.

피스톤(140c)은 유입구의 압력이 하강하는 경우, 피스톤(140c)의 압력작용면적의 차이(C>B+D)에 의한 피스톤(140c)을 유입구(121c) 방향으로 밀고 있던 힘이 감소하기 때문에, 플런저(130c)와 피스톤(140c)에 의해 압축되어 있던 탄성부(150c)가 복원력을 발생시켜, 피스톤(140c)을 유입구(121c)에서 캡부(160c) 방향으로 이동시킴으로써, 피스톤(140c)을 초기 상태로 복원시킨다.

본 발명의 실시예에서는, 피스톤(140c)을 이동시키는 힘을 조절(압력작용면적의 차이(B+D와 C)를 조절)하는데 있어서 피스톤(140c)의 강도 저하없이 조절가능한 효과가 있다.

예를 들어 피스톤(140c)의 이동속도를 늦추려 하는 경우, 압력작용면적의 차이를 줄임으로써 피스톤(140c)에 작용하는 힘의 크기를 줄이면 되므로, 제2 압력작용면적(B) 및 제4 압력작용면적(D)을 고정시키고 제3 압력작용면적(C)을 줄이면 된다. 제3 압력작용면적(C)을 줄이는 것은 피스톤(140c)의 강도상 여유가 있는 캡부(160c) 방향이므로 강도 저하 없이 피스톤(140c)에 작용하는 힘의 크기를 조절함으로써, 이동속도를 조절할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 유압 밸브(100c) 및 유압 장치(10)는, 건설 기계(1)의 유압 장치(10)의 기동 또는 정지시에 발생되는 Peak 압력을 저감함으로써, 유압 장치(10)의 제어 성능이 향상되고 내구성이 증대되는 효과가 있으며, 유압 장치(10)의 구동 또는 정지시에 충격이 완화됨으로써, 건설 기계 운전자(도시하지 않음)의 작업 능률이 향상되는 효과가 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 건설기계 1a: 크롤러식 하부주행체
1b: 상부 선회체 1c: 프론트 어태치먼트
1d: 붐 1e: 암
1f: 버킷 1g: 붐 실린더
10: 유압 장치 100: 유압 밸브
100a: 제1 실시예의 유압 밸브 110a: 하우징
111a: 스토퍼 120a: 밸브시트
121a: 유입구 122a: 유출구
130a: 플런저 131a: 플런저 중공부
132a: 플런저 제1 챔버 133a: 플런저 제1 유로
134a: 플런저 제2 유로 135a: 플런저 제3 유로
140a: 피스톤 141a: 피스톤 제1 챔버
142a: 피스톤 제2 챔버 143a: 피스톤 제1 유로
144a: 피스톤 제2 유로 150a: 탄성부
151a: 탄성부 제1 챔버 152a: 탄성부 시트
160a: 캡부
100b: 제2 실시예의 유압 밸브 110b: 하우징
111b: 스토퍼 120b: 밸브시트
121b: 유입구 122b: 유출구
130b: 플런저 131b: 플런저 중공부
132b: 플런저 수축부 140b: 피스톤
141b: 피스톤 제1 챔버 142b: 피스톤 제2 챔버
143b: 피스톤 제3 챔버 144b: 피스톤 제1 유로
145b: 피스톤 제2 유로 146b: 피스톤 제3 유로
147b: 피스톤 중공부 150b: 탄성부
151b: 탄성부 제1 챔버 152b: 탄성부 시트
160b: 캡부
100c: 제3 실시예의 유압 밸브 110c: 하우징
111c: 스토퍼 112c: 스토퍼 제1 유로
113c: 스토퍼 제2 유로 114c: 스토퍼 제1 챔버
120c: 밸브시트 121c: 유입구
122c: 유출구 130c: 플런저
131c: 플런저 중공부 132c: 플런저 수축부
140c: 피스톤 141c: 피스톤 제1 유로
142c: 피스톤 제1 챔버 143c: 피스톤 제2 챔버
144c: 피스톤 제3 챔버 145c: 피스톤 제2 유로
150c: 탄성부 151c: 탄성부 제1 챔버
152c: 탄성부 시트 160c: 캡부
200: 케이스 300: 샤프트
400: 사판 500: 피스톤 아세이
510: 피스톤 슈 520: 피스톤
600: 실린더 블록 700: 밸브 플레이트
A: 제1 압력작용면적 B: 제2 압력작용면적
C: 제3 압력작용면적 D: 제4 압력작용면적

Claims (6)

1. 유체가 유입하는 유입구와 상기 유체를 토출하는 유출구를 포함하는 하우징;
   상기 유입구의 유체 압력에 따라 상기 유출구로 상기 유체를 공급 또는 차단시키는 플런저;
   상기 플런저의 후방에 위치하여 내부와 외부를 연통하는 제1 유로를 통해 상하 이동하는 피스톤;
   상기 피스톤과 상기 하우징 사이에 구비되는 피스톤 제1 챔버;
   상기 피스톤 제1 챔버와 독립적으로 상기 피스톤과 상기 하우징 사이에 형성되는 피스톤 제2 챔버; 및
   상기 피스톤과 상기 하우징 사이에 상기 피스톤 제1 챔버와 상기 피스톤 제2 챔버를 수용하고, 상기 피스톤 제1 챔버와 상기 피스톤 제2 챔버를 연결하는 제2 유로를 가지는 스토퍼를 포함하고,
   상기 피스톤은
   내부의 면적 중 상기 플런저와 대면하는 제1 면적과 상기 피스톤 제2 챔버의 상기 제1 면적을 포함하는 면에 평행한 면적인 제2 면적의 합이, 상기 피스톤 제1 챔버의 상기 제1 면?Ю? 포함하는 면에 평행한 면적인 제3 면적과의 차이를 통해 이동속도가 결정되는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.
2. 제 1 항에 있어서,
   일측은 상기 피스톤과 타측은 상기 플런저와 맞닿으며, 상기 피스톤과 상기 플런저에 의해 압축 또는 복원되는 탄성부;
   상기 하우징에 구비되며, 일측은 외부에 노출되고, 타측은 상기 피스톤에 대면하는 캡부; 및
   상기 스토퍼와 상기 하우징 사이에 형성되어 상기 피스톤 제1 챔버 내의 유체와 상기 피스톤 제2 챔버 내의 유체가 유동하도록 하는 스토퍼 제1 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 유로는,
   상기 피스톤 제1 챔버와 상기 피스톤 내부를 연통하는 피스톤 제1 유로이고,
   상기 제2 유로는,
   상기 피스톤 제1 챔버와 상기 스토퍼 제1 챔버를 연결하는 스토퍼 제1 유로; 및
   상기 스토퍼 제1 챔버와 상기 피스톤 제2 챔버를 연결하는 스토퍼 제2 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 피스톤은,
   상기 유입구의 압력이 상승하는 경우, 상기 캡부에서 상기 유입구 방향으로 하강 이동하며, 상기 피스톤 제1 챔버의 유체를 상기 피스톤 제1 유로를 통해 상기 피스톤 내부로 공급하여 상기 피스톤의 하강 이동속도를 줄이며,
   상기 유입구의 압력이 하강하는 경우, 상기 유입구에서 상기 캡부 방향으로 상승 이동하며, 상기 피스톤 내부의 유체를 상기 피스톤 제1 유로를 통해 상기 피스톤 제1 챔버로 공급하여 상기 피스톤의 상승 이동속도를 줄이는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 피스톤 제2 챔버는,
   상기 피스톤 제1 챔버보다 상기 캡부 방향에 더 가까이에 형성되는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.
6. 샤프트;
   상기 샤프트를 통해 회전하는 실린더 블록; 및
   상기 실린더 블록의 회전에 의해 발생되는 유체의 압력을 조절하는 유압 밸브를 포함하고,
   상기 유압 밸브는,
   유체가 유입하는 유입구와 상기 유체를 토출하는 유출구를 포함하는 하우징;
   상기 유입구의 유체 압력에 따라 상기 유출구로 상기 유체를 공급 또는 차단시키는 플런저;
   상기 플런저의 후방에 위치하여 내부와 외부를 연통하는 제1 유로를 통해 상하 이동하는 피스톤;
   상기 피스톤과 상기 하우징 사이에 구비되는 피스톤 제1 챔버;
   상기 피스톤 제1 챔버와 독립적으로 상기 피스톤과 상기 하우징 사이에 형성되는 피스톤 제2 챔버; 및
   상기 피스톤과 상기 하우징 사이에 상기 피스톤 제1 챔버와 상기 피스톤 제2 챔버를 수용하고, 상기 피스톤 제1 챔버와 상기 피스톤 제2 챔버를 연결하는 제2 유로를 가지는 스토퍼를 포함하고,
   상기 피스톤은
   내부의 면적 중 상기 플런저와 대면하는 제1 면적과 상기 피스톤 제2 챔버의 상기 제1 면적을 포함하는 면에 평행한 면적인 제2 면적의 합이, 상기 피스톤 제1 챔버의 상기 제1 면?Ю? 포함하는 면에 평행한 면적인 제3 면적과의 차이를 통해 이동속도가 결정되는 것을 특징으로 하는 유압 장치.

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