KR20180085784A - 파일럿식 전환 밸브 - Google Patents

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KR20180085784A
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valve body
spool
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다케시 데라오
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케이와이비 가부시키가이샤
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Abstract

파일럿식 전환 밸브(50)는, 밸브 보디(52)에 형성된 개구 단부(53a)를 갖는 수용 구멍(53)과, 수용 구멍(53)에 미끄럼 이동 가능하게 수용되고, 제1 릴리프 밸브(60)에의 작동유의 흐름을 허용 또는 차단하는 스풀(54)과, 스풀(54)을 밸브 개방 방향으로 가압하는 파일럿압이 유도되는 파일럿실(51)과, 스풀(54)을 밸브 폐쇄 방향으로 가압하는 스프링(55)을 구비하고, 스풀(54)은, 스풀(54)을 밸브 개방 방향으로 가압하도록 파일럿압이 작용하는 저면(54b)을 갖고, 저면(54b)의 면적은, 수용 구멍(53)의 단면적보다 작다.

Description

파일럿식 전환 밸브
본 발명은, 파일럿식 전환 밸브에 관한 것이다.
JP01-102131A에는, 유압 펌프와 집합 전환 밸브를 연락하는 관로로부터 분기되는 관로 상에 유압 파일럿식 전환 밸브를 통해 릴리프 밸브를 설치한 유압 회로가 기재되어 있다.
이러한 종류의 유압 회로에서는, 파일럿식 전환 밸브로서, 원기둥 형상으로 형성된 밸브체의 한쪽의 단부면에 파일럿실을 설치하고, 다른 쪽의 단부면에 가압 스프링을 설치한 구조의 것이 사용된다.
JP01-102131A에 기재된 유압 회로에 있어서, 릴리프 밸브의 릴리프 유량을 확보하기 위해서는, 유압 파일럿식 전환 밸브의 유량을 크게 할 필요가 있다. 따라서, 상술한 구조의 파일럿식 전환 밸브를 사용하여 유량을 확보하려고 하면, 밸브체의 직경을 크게 하게 된다. 그러나, 밸브체의 직경을 크게 하면, 파일럿실에 있어서의 밸브체의 수압 면적이 커지므로, 파일럿실 내의 압력에 의한 가압력도 크게 되어 버린다. 이에 의해, 밸브체의 다른 쪽의 단부면에 설치되는 가압 스프링의 가압력도 이것에 맞추어 크게 할 필요가 있으므로, 파일럿식 전환 밸브가 대형화되어 버릴 우려가 있었다.
본 발명은, 릴리프 유량을 확보하면서 대형되하는 것을 억제할 수 있는 파일럿식 전환 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 펌프에 접속된 공급 유로의 압력이 소정값에 도달하였을 때에 개방되어 작동 유체를 탱크로 배출하는 릴리프 밸브의 상류측에 설치되는 파일럿식 전환 밸브는, 밸브 보디와, 밸브 보디에 형성된 개구 단부를 갖는 수용 구멍과, 수용 구멍에 미끄럼 이동 가능하게 수용되고, 릴리프 밸브에의 작동 유체의 흐름을 허용 또는 차단하는 밸브체와, 밸브체를 밸브 개방 방향으로 가압하는 파일럿압이 유도되는 파일럿실과, 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 가압하는 가압 부재를 구비하고, 밸브체는, 밸브체를 밸브 개방 방향으로 가압하도록 파일럿압이 작용하는 수압면을 갖고, 수압면의 면적은, 수용 구멍의 단면적보다 작다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 파일럿식 전환 밸브를 사용한 유압 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 파일럿식 전환 밸브의 구조 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 파일럿식 전환 밸브의 변형예에 있어서의 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 파일럿식 전환 밸브의 부분 단면도이다.
<제1 실시 형태>
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 파일럿식 전환 밸브(50)에 대해 설명한다. 여기서는, 파일럿식 전환 밸브(50)가 포크리프트에 탑재되는 유체압 제어 장치(100)에 적용되는 예에 대해 설명하지만, 본 발명은 포크리프트 이외의 각종 장치에도 적용 가능하다.
먼저, 도 1을 참조하여, 파일럿식 전환 밸브(50)가 적용되는 유체압 제어 장치(100)에 대해 설명한다.
유체압 제어 장치(100)는, 포크를 승강시키는 리프트 실린더(10), 마스트의 경사각을 변화시키는 틸트 실린더(20) 및 다른 부속 장치를 움직이게 하는 부속 장치용 액추에이터(30, 40)의 작동을 제어한다. 다른 부속 장치로서는, 포크의 간격을 조절하는 포크 포지셔너를 들 수 있다.
리프트 실린더(10), 틸트 실린더(20) 및 부속 장치용 액추에이터(30, 40)에는 각각 압력 상한값이 설정되어 있어, 압력 상한값보다 높은 압력을 이들 실린더(10, 20, 30, 40)에 작용시키지 않는 것이 요망된다. 리프트 실린더(10)는, 포크 및 짐을 들어올리는 점에서, 틸트 실린더(20) 및 부속 장치용 액추에이터(30, 40)의 압력 상한값보다 높은 압력 상한값을 갖는다. 본 명세서의 설명에 있어서, 리프트 실린더(10)를 고압 액추에이터라고도 칭하고, 틸트 실린더(20) 및 부속 장치용 액추에이터(30, 40)를 저압 액추에이터라고도 칭한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 유체압 제어 장치(100)는, 공급 유로(3)와, 공급 유로(3)에 설치된 제1 제어 밸브(16)와, 공급 유로(3)에 설치된 복수의 제2 제어 밸브(26, 36, 46)를 구비한다. 공급 유로(3)는, 펌프(1)로부터 토출된 작동 유체로서의 작동유를 리프트 실린더(10), 틸트 실린더(20) 및 부속 장치용 액추에이터(30, 40)로 유도한다. 제1 제어 밸브(16)는, 리프트 실린더(10)의 작동을 제어한다. 복수의 제2 제어 밸브(26, 36, 46)는, 틸트 실린더(20) 및 부속 장치용 액추에이터(30, 40)의 작동을 각각 제어한다.
또한, 유체압 제어 장치(100)는, 공급 유로(3)에 있어서의 제1 및 제2 제어 밸브(16, 26, 36, 46)의 상류측에 연통되는 바이패스로(4)를 구비한다. 바이패스로(4)는, 제1 및 제2 제어 밸브(16, 26, 36, 46) 전부가 중립 위치에 있는 경우에, 펌프(1)로부터 토출된 작동유를 제1 및 제2 제어 밸브(16, 26, 36, 46) 및 배출로(6)를 통해 탱크(2)로 유도한다.
리프트 실린더(10)는, 실린더 튜브(11)의 내부를 보텀측실(12)과 헤드측실(13)로 구획하는 피스톤(14)을 갖는 단동형 실린더이다. 피스톤(14)에는 로드(15)가 설치되어 있다. 제1 제어 밸브(16)는, 리프트 실린더(10)의 작동을 정지하는 중립 위치(16a), 로드(15)를 상승시키는 상승 위치(16b) 및 로드(15)를 하강시키는 하강 위치(16c)를 갖는 5포트 3위치 전환 밸브이다. 이하에 있어서, 상승 위치(16b)를 작동 위치라고도 칭한다.
제1 제어 밸브(16)는, 중립 위치(16a)에 있는 경우에는, 공급 유로(3)에 있어서의 작동유의 흐름을 차단하고, 바이패스로(4)에 있어서의 작동유의 흐름을 허용한다. 이 경우, 리프트 실린더(10)는 작동하지 않는다.
제1 제어 밸브(16)는, 상승 위치(16b)에 있는 경우에는, 공급 유로(3)에 있어서의 작동유의 흐름을 허용하고, 바이패스로(4)에 있어서의 작동유의 흐름을 차단한다. 이 경우, 보텀측실(12)은 공급 유로(3)와 연통되어, 작동유가 펌프(1)로부터 보텀측실(12)로 공급된다. 그 결과, 로드(15)가 상승한다.
제1 제어 밸브(16)는, 하강 위치(16c)에 있는 경우에는, 공급 유로(3)에 있어서의 작동유의 흐름을 차단하고, 바이패스로(4)에 있어서의 작동유의 흐름을 허용한다. 이 경우, 보텀측실(12)은 제1 제어 밸브(16)를 통해 배출로(6)와 연통되고, 보텀측실(12) 내의 작동유는 제1 제어 밸브(16) 및 배출로(6)를 통해 탱크(2)로 유도된다. 그 결과, 로드(15)는, 피스톤(14), 로드(15) 및 포크에 작용하는 중력에 의해 하강한다.
틸트 실린더(20)는, 실린더 튜브(21)의 내부를 보텀측실(22)과 헤드측실(23)로 구획하는 피스톤(24)을 갖는 복동형 실린더이다. 피스톤(24)에는 로드(25)가 설치되어 있다. 제2 제어 밸브(26)는, 틸트 실린더(20)의 작동을 정지하는 중립 위치(26a), 마스트를 전방으로 경사지게 하도록 틸트 실린더(20)를 작동시키는 전방 경사 위치(26b) 및 마스트를 후방으로 경사지게 하도록 틸트 실린더(20)를 작동시키는 후방 경사 위치(26c)를 갖는 8포트 3위치 전환 밸브이다. 이하에 있어서, 전방 경사 위치(26b) 및 후방 경사 위치(26c)를 작동 위치라고도 칭한다.
제2 제어 밸브(26)는, 중립 위치(26a)에 있는 경우, 공급 유로(3)에 있어서의 작동유의 흐름을 차단하고, 바이패스로(4)에 있어서의 작동유의 흐름을 허용한다. 이 경우, 틸트 실린더(20)는 작동하지 않는다.
제2 제어 밸브(26)는, 전방 경사 위치(26b)에 있는 경우, 공급 유로(3)에 있어서의 작동유의 흐름을 허용하고, 바이패스로(4)에 있어서의 작동유의 흐름을 제한한다. 이 경우, 보텀측실(22)은 공급 유로(3)와 연통되고, 헤드측실(23)은 제2 제어 밸브(26)를 통해 배출로(6)와 연통된다. 펌프(1)로부터 보텀측실(22)로 작동유가 공급됨과 함께 헤드측실(23)의 작동유가 탱크(2)로 배출된다. 그 결과, 로드(25)가 실린더 튜브(21)에 대해 이동하고, 틸트 실린더(20)에 연결된 마스트가 전방으로 경사진다.
제2 제어 밸브(26)는, 후방 경사 위치(26c)에 있는 경우, 공급 유로(3)에 있어서의 작동유의 흐름을 허용하고, 바이패스로(4)에 있어서의 작동유의 흐름을 제한한다. 이 경우, 보텀측실(22)은 제2 제어 밸브(26)를 통해 배출로(6)와 연통되고, 헤드측실(23)은 공급 유로(3)와 연통된다. 펌프(1)로부터 헤드측실(23)로 작동유가 공급됨과 함께 보텀측실(22)의 작동유가 탱크(2)로 배출된다. 그 결과, 로드(25)가 실린더 튜브(21)에 대해 이동하고, 틸트 실린더(20)에 연결된 마스트가 후방으로 경사진다.
부속 장치용 액추에이터(30, 40)는 복동형 실린더이며, 제2 제어 밸브(36, 46)는 8포트 3위치 전환 밸브이다. 부속 장치용 액추에이터(30, 40) 및 제2 제어 밸브(36, 46)의 구조는, 틸트 실린더(20) 및 제2 제어 밸브(26)와 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.
역지 밸브(17)는, 제1 제어 밸브(16)가 작동 위치(16b)에 있는 경우에 리프트 실린더(10)의 작동유가 공급 유로(3)로 역류하는 것을 방지한다. 역지 밸브(27, 37, 47)는, 역지 밸브(17)와 마찬가지로, 제2 제어 밸브(26, 36, 46)가 작동 위치(26b, 26c, 36b, 36c, 46b, 46c)에 있는 경우에 틸트 실린더(20) 및 부속 장치용 액추에이터(30, 40)의 작동유가 공급 유로(3)로 역류하는 것을 각각 방지한다.
본 실시 형태에서는, 리프트 실린더(10)로서 단동형 실린더를 사용하고, 틸트 실린더(20) 및 부속 장치용 액추에이터(30, 40)로서 복동형 실린더를 사용하고 있지만, 본 발명은 이 형태에 한정되지 않는다. 리프트 실린더(10)는 복동형 실린더 또는 다른 형식의 유체압 액추에이터여도 된다. 틸트 실린더(20) 및 부속 장치용 액추에이터(30, 40)는, 단동형 실린더 또는 다른 형식의 유체압 액추에이터여도 된다.
제1 및 제2 제어 밸브(16, 26, 36, 46)는, 5포트 3위치 전환 밸브 및 8포트 3위치 전환 밸브에 각각 한정되지 않고, 다른 형식의 밸브여도 된다.
또한, 유체압 제어 장치(100)는, 공급 유로(3)에 있어서의 제1 및 제2 제어 밸브(16, 26, 36, 46)의 상류측으로부터 분기되는 분기로(5)와, 분기로(5)에 설치된 파일럿식 전환 밸브(50)와, 분기로(5)에 있어서의 파일럿식 전환 밸브(50)의 하류측에 설치된 제1 릴리프 밸브(60)를 구비한다.
분기로(5)는, 제1 및 제2 제어 밸브(16, 26, 36, 46)를 우회하여 바이패스로(4)와 함께 배출로(6)에 접속된다. 따라서, 제1 및 제2 제어 밸브(16, 26, 36, 46) 중 적어도 하나가 바이패스로(4)에 있어서의 작동유의 흐름을 차단하는 경우, 펌프(1)로부터 토출된 작동유는 분기로(5)를 통해 파일럿식 전환 밸브(50)로 유도된다.
파일럿식 전환 밸브(50)는, 분기로(5)에 있어서의 작동유의 흐름을 차단하는 차단 위치(50a)와, 분기로(5)에 있어서의 작동유의 흐름을 허용하는 연통 위치(50b)를 갖는 2포트 2위치 전환 밸브이다. 파일럿식 전환 밸브(50)는, 파일럿실(51)을 갖고, 파일럿실(51)에의 작동유의 공급에 따라서, 차단 위치(50a)와 연통 위치(50b)가 전환된다. 파일럿실(51)과 제2 제어 밸브(26, 36, 46)는 각각 파일럿 통로(28, 38, 48)에 의해 접속된다. 파일럿실(51)에는, 파일럿압으로서 공급 유로(3)의 압력이 제2 제어 밸브(26, 36, 46)를 통해 공급된다.
본 실시 형태에서는, 제2 제어 밸브(26, 36, 46)는, 중립 위치(26a, 36a, 46a)에 있는 경우, 파일럿 통로(28, 38, 48)를 공급 유로(3)로부터 분리하고, 파일럿 통로(28, 38, 48)를 바이패스로(4)에 접속한다. 즉, 제2 제어 밸브(26, 36, 46)는, 중립 위치(26a, 36a, 46a)에 있는 경우, 공급 유로(3)로부터 파일럿실(51)에의 작동유의 공급을 차단하고, 파일럿실(51)로부터 바이패스로(4)에의 작동유의 흐름을 허용한다.
제2 제어 밸브(26, 36, 46)는, 작동 위치(26b, 26c, 36b, 36c, 46b, 46c)에 있는 경우, 파일럿 통로(28, 38, 48)를 공급 유로(3)에 접속하고, 파일럿 통로(28, 38, 48)를 바이패스로(4)로부터 분리한다. 즉, 제2 제어 밸브(26, 36, 46)는, 작동 위치(26b, 26c, 36b, 36c, 46b, 46c)에 있는 경우, 공급 유로(3)로부터 파일럿실(51)에의 작동유의 공급을 허용하고, 파일럿실(51)로부터 바이패스로(4)에의 작동유의 흐름을 차단한다.
역지 밸브(39)는, 파일럿실(51)로부터 제2 제어 밸브(36)로의 작동유의 흐름을 차단하고, 역지 밸브(49)는 파일럿실(51)로부터 제2 제어 밸브(46)로의 작동유의 흐름을 차단한다. 역지 밸브(39, 49)를 파일럿 통로(38, 48)에 설치하는 대신에, 파일럿 통로(38, 48)를 미리 바이패스로(4)로부터 분리해 두어도 된다.
바이패스로(4)에 있어서의 제2 제어 밸브(36, 46)의 상류측에 연통되는 파일럿 통로(28)에는, 역지 밸브가 설치되어 있지 않다. 이것은, 파일럿실(51)에 압력이 가득 차 파일럿식 전환 밸브(50)가 연통 위치(50b)로 유지되는 것을 방지하기 위함이다. 파일럿 통로(28)에 역지 밸브를 설치하지 않아도, 예를 들어 제2 제어 밸브(36)가 작동 위치(36b, 36c)에 있으면 바이패스로(4)가 차단되므로, 파일럿실(51) 내의 작동유는 파일럿 통로(28)를 통해 탱크(2)로 배출되는 일은 없다.
제1 릴리프 밸브(60)는, 제1 릴리프 밸브(60)의 입구 포트(61)에 있어서의 압력이 제1 압력 한계값 이하일 때에 폐쇄되고, 입구 포트(61)에 있어서의 압력이 제1 압력 한계값에 도달하였을 때에 개방된다. 제1 릴리프 밸브(60)가 개방되면, 작동유는 분기로(5)로부터 제1 릴리프 밸브(60)를 통해 배출로(6)로 유도된다. 따라서, 분기로(5) 내의 압력은 제1 압력 한계값 이하로 제한된다. 즉, 제1 릴리프 밸브(60)는, 제1 릴리프 밸브(60)에의 작동유의 흐름이 허용된 경우에 분기로(5) 내의 압력을 제1 압력 한계값 이하로 제한한다.
본 실시 형태에서는, 제1 릴리프 밸브(60)가 분기로(5)에 설치되어 있으므로, 제2 제어 밸브(26, 36, 46) 각각에 공급 유로(3)로부터 제1 릴리프 밸브(60)까지의 유로를 형성할 필요가 없다. 공급 유로(3)로부터 제2 제어 밸브(26, 36, 46)를 통해 파일럿실(51)에 이르는 유로(파일럿 통로(28, 38, 48))는, 파일럿실(51)의 용적에 대응하는 양의 작동유를 흘릴 수 있으면 충분하므로, 유로 면적이 작아도 돼, 제2 제어 밸브(26, 36, 46)를 소형화할 수 있다. 따라서, 유체압 제어 장치(100)를 더 소형화할 수 있다.
유체압 제어 장치(100)는, 파일럿식 전환 밸브(50)의 상류측에 설치된 제2 릴리프 밸브(70)를 더 구비한다. 제2 릴리프 밸브(70)는, 공급 유로(3) 내의 압력을 제1 압력 한계값보다 높은 제2 압력 한계값 이하로 제한한다.
더 구체적으로는, 제2 릴리프 밸브(70)는, 제2 릴리프 밸브(70)의 입구 포트(71)에 있어서의 압력이 제2 압력 한계값 이하일 때에 폐쇄되고, 입구 포트(71)에 있어서의 압력이 제2 압력 한계값에 도달하였을 때에 개방된다. 제2 릴리프 밸브(70)가 개방되면, 작동유는 공급 유로(3)로부터 제2 릴리프 밸브(70)를 통해 배출로(6)로 유도된다. 따라서, 공급 유로(3) 내의 압력은 제2 압력 한계값 이하로 제한된다.
도 1에 도시되는 실시 형태에서는, 제2 릴리프 밸브(70)는, 공급 유로(3)로부터 분기되는 유로에 설치되어 있지만, 제2 릴리프 밸브(70)는 분기로(5)에 있어서의 파일럿식 전환 밸브(50)의 상류측으로부터 분기되는 유로에 설치되어 있어도 된다.
다음으로, 도 2를 참조하여, 파일럿식 전환 밸브(50)의 구체적인 구성에 대해 설명한다.
파일럿식 전환 밸브(50)는, 밸브 보디(52)와, 밸브 보디(52)에 형성된 개구 단부(53a)를 갖는 수용 구멍(53)과, 수용 구멍(53)에 미끄럼 이동 가능하게 수용되고, 제1 릴리프 밸브(60)에의 작동유의 흐름을 허용 또는 차단하는 밸브체로서의 스풀(54)과, 스풀(54)을 밸브 개방 방향으로 가압하는 파일럿압이 유도되는 파일럿실(51)과, 스풀(54)을 밸브 폐쇄 방향으로 가압하는 가압 부재로서 스프링(55)과, 개구 단부(53a)를 폐색하고 밸브 보디(52)에 고정되는 플러그(56)를 구비한다.
스풀(54)은, 플러그(56)에 대향하는 단부면에 개구되고 스풀(54)의 축 방향으로 연장되도록 형성된 삽입 구멍(54a)과, 분기로(5)에 있어서의 작동유의 흐름을 차단 또는 허용하는 랜드부(54c)를 구비한다. 삽입 구멍(54a) 내에는, 피스톤(57)이 미끄럼 이동 가능하게 삽입되고, 삽입 구멍(54a)의 저면(54b)과 피스톤(57)의 단부면(57a) 사이에 파일럿실(51)이 형성된다. 스풀(54)에는, 파일럿실(51)과 파일럿 통로(28, 38, 48)를 연통하는 연통로(54d)가 형성된다.
파일럿실(51)에 유입된 작동유(파일럿압)는, 삽입 구멍(54a)의 저면(54b)과 피스톤(57)의 단부면(57a)에 작용한다. 이로 인해, 삽입 구멍(54a)의 저면(54b)은 스풀(54)을 밸브 개방 방향으로 가압하도록 파일럿압이 작용하는 수압면으로서 기능한다. 삽입 구멍(54a)의 저면(54b)에 파일럿압이 작용하면, 스풀(54)이 스프링(55)을 압축하면서 도 2에 있어서의 우측 방향으로 이동하고, 랜드부(54c)는 분기로(5)에 있어서의 작동유의 흐름을 허용한다.
피스톤(57)은, 단부면(57a)에 작용하는 파일럿압에 의해, 도 2에 있어서의 좌측 방향으로 이동하려고 하지만, 플러그(56)에 맞닿음으로써 그 이동이 규제된다.
삽입 구멍(54a)의 저면(54b)이 수압면으로서 기능함으로써, 예를 들어 스풀(54)이 중실(삽입 구멍(54a)이 형성되어 있지 않은 스풀)이며, 그 스풀(54)의 단부면 전체(수용 구멍(53)의 단면적과 거의 동등한 면적을 가진 단부면)에 파일럿압이 작용하는 경우에 비해, 파일럿압의 수압 면적을 작게 할 수 있다.
유체압 제어 장치(100)에서는, 제1 릴리프 밸브(60)의 릴리프 유량을 확보하고 싶다고 하는 요구가 있다. 그 대책으로서, 제1 릴리프 밸브(60)의 상류측에 설치된 파일럿식 전환 밸브(50)의 유로 면적을 크게 하기 위해, 파일럿식 전환 밸브(50)에 있어서, 스풀(54)의 직경을 크게 하는 것이 생각된다. 그러나, 스풀(54)의 직경을 크게 하면, 그것에 따라서 파일럿실에 있어서의 수압 면적이 커지므로, 파일럿실 내의 작동유로부터 받는 밸브 개방 방향으로의 가압력도 크게 되어 버린다. 또한, 그것에 수반하여 밸브 폐쇄 방향으로 가압하는 스프링(55)도 대형화되게 되어, 결과적으로 장치 전체가 대형화되어 버린다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 스풀(54)을 밸브 개방 방향으로 가압하도록 파일럿압을 수압하는 수압면의 면적을 수용 구멍(53)의 단면적보다 작게 하기 위해, 스풀(54)의 내부에 파일럿실(51)이 형성된다. 즉, 삽입 구멍(54a)의 저면(54b)과 피스톤(57)의 단부면(57a) 사이에 파일럿실(51)이 형성된다. 이와 같이, 스풀(54)의 내부에 파일럿실(51)이 형성됨으로써, 상술한 바와 같이 스풀(54)의 단부면 전체(수용 구멍(53)의 단면적과 거의 동등한 면적을 가진 단부면)에 파일럿압이 작용하는 구성에 비해 스풀(54)의 파일럿압의 수압 면적을 작게 할 수 있어, 스풀(54)을 밸브 개방 방향으로 가압하는 가압력을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 이 밸브 개방 방향으로의 가압력에 대항하도록 설정되는 밸브 폐쇄 방향으로의 가압력도 작게 할 수 있다. 즉, 스풀(54)을 밸브 폐쇄 방향으로 가압하는 스프링(55)을 작게 할 수 있다. 따라서, 제1 릴리프 밸브(60)의 릴리프 유량을 확보하기 위해 스풀(54)의 직경을 크게 해도, 그것에 따라서 스프링(55)을 크게 할 필요가 없다. 따라서, 파일럿실(51)의 수압면(저면(54b))의 면적을 수용 구멍(53)의 단면적보다 작게 함으로써, 제1 릴리프 밸브(60)의 릴리프 유량을 확보하면서 파일럿식 전환 밸브(50)의 대형화를 억제할 수 있다.
다음으로, 도 1을 참조하여 유체압 제어 장치(100)의 동작에 대해 설명한다.
먼저, 제2 제어 밸브(26, 36, 46) 중 적어도 하나가 작동 위치(26b, 26c, 36b, 36c, 46b, 46c)에 있는 경우에 대해 설명한다.
제2 제어 밸브(26)는, 전방 경사 위치(26b)에 있는 경우, 즉 틸트 실린더(20)에의 작동유의 흐름을 허용하는 경우, 공급 유로(3)로부터 파일럿실(51)에의 작동유의 공급을 허용한다. 역지 밸브(39, 49)가 파일럿 통로(38, 48)로부터 제2 제어 밸브(36, 46)에의 작동유의 흐름을 차단하므로, 공급 유로(3)로부터 파일럿 통로(28)를 통해 밸브 보디(52)로 유입된 작동유는, 연통로(54d)를 통해 파일럿실(51)에 공급되고(도 2 참조), 파일럿식 전환 밸브(50)는 연통 위치(50b)로 전환된다. 이에 의해, 파일럿식 전환 밸브(50)는 분기로(5)에 있어서의 작동유의 흐름을 허용하고, 그 결과, 제1 릴리프 밸브(60)에의 작동유의 흐름이 허용된다.
분기로(5)는, 공급 유로(3)에 연통되어 있으므로, 제1 릴리프 밸브(60)는 분기로(5) 및 공급 유로(3) 내의 압력을 제1 한계값 이하로 제한한다. 따라서, 틸트 실린더(20)가 공급 유로(3)와 연통되어 있어도 제1 압력 한계값을 초과하는 압력이 틸트 실린더(20)에 작용하는 것을 방지할 수 있다.
제1 압력 한계값을 틸트 실린더(20)의 압력 상한값 이하로 설정함으로써, 틸트 실린더(20)에 틸트 실린더(20)의 압력 상한값을 초과하는 압력이 작용하지 않게 된다. 이에 의해, 틸트 실린더(20)의 파손을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 제2 제어 밸브(26)가 틸트 실린더(20)에의 작동유의 흐름을 허용하는 경우에는, 제2 제어 밸브(26)가 파일럿실(51)에의 작동유의 공급을 허용하므로, 작동유는 파일럿실(51)에 공급된다. 그 결과, 파일럿식 전환 밸브(50)는 제1 릴리프 밸브(60)에의 작동유의 흐름을 허용하고, 제1 릴리프 밸브(60)가 분기로(5) 내의 압력을 제1 압력 한계값 이하로 제한한다. 분기로(5)는 공급 유로(3)에 연통되어 있으므로, 공급 유로(3) 내의 압력은 제1 릴리프 밸브(60)에 의해 제1 압력 한계값 이하로 제한된다. 따라서, 제1 압력 한계값을 초과하는 압력이 틸트 실린더(20)에 작용하는 것을 방지할 수 있다.
제2 제어 밸브(36, 46)가 작동 위치(36b, 36c, 46b, 46c)에 있는 경우, 제2 제어 밸브(26)가 작동 위치(26b, 26c)에 있는 경우와 마찬가지로, 부속 장치용 액추에이터(30, 40)에 제1 압력 한계값을 초과하는 압력이 작용하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 부속 장치용 액추에이터(30, 40)의 파손을 방지할 수 있다.
공급 유로(3) 내의 압력은, 제1 제어 밸브(16)의 위치에 관계없이 제1 압력 한계값 이하로 제한된다. 따라서, 고압 액추에이터(10)와, 저압 액추에이터(20, 30, 40) 중 적어도 하나를 작동시키는 경우라도, 저압 액추에이터(20, 30, 40)에 제1 압력 한계값을 초과하는 압력이 작용하는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 제2 제어 밸브(26, 36, 46) 전부가 중립 위치(26a, 36a, 46a)에 있는 경우에 대해 설명한다.
제2 제어 밸브(26)는, 중립 위치(26a)에 있는 경우, 즉, 틸트 실린더(20)에의 작동유의 흐름을 차단하는 경우, 공급 유로(3)로부터 파일럿실(51)에의 작동유의 공급을 차단한다. 이 경우, 제2 제어 밸브(26)는, 파일럿실(51)로부터 바이패스로(4)에의 작동유의 흐름을 허용한다. 제2 제어 밸브(36, 46)는, 중립 위치(36a, 46a)에 있는 경우, 제2 제어 밸브(26)와 마찬가지로, 공급 유로(3)로부터 파일럿실(51)에의 작동유의 공급을 차단한다.
제2 제어 밸브(26, 36, 46) 전부가 중립 위치(26a, 36a, 46a)에 있는 경우, 파일럿실(51)은 바이패스로(4) 및 배출로(6)를 통해 탱크(2)와 연통된다. 따라서, 파일럿실(51)에 작동유가 공급되지 않고, 파일럿식 전환 밸브(50)는 차단 위치(50a)로 전환된다. 차단 위치(50a)에서는, 분기로(5)에 있어서의 작동유의 흐름이 차단되고, 그 결과, 제1 릴리프 밸브(60)에의 작동유의 흐름이 차단된다.
제1 릴리프 밸브(60)로 작동유가 흐르지 않게 됨으로써, 공급 유로(3) 내의 압력은 제1 압력 한계값으로 제한되지 않게 된다. 즉, 공급 유로(3)의 압력을 제1 압력 한계값보다 높게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 제1 제어 밸브(16)를 상승 위치(16b)로 전환하여 리프트 실린더(10)를 신장 작동시킬 때, 리프트 실린더(10)에 제1 압력 한계값을 초과하는 압력을 작용시킬 수 있다.
공급 유로(3)로부터 제2 릴리프 밸브(70)로의 작동유의 흐름은, 제1 및 제2 제어 밸브(16, 26, 36, 46)의 위치에 관계없이, 차단되지 않는다. 따라서, 공급 유로(3) 내의 압력은 제2 압력 한계값 이하로 제한되어, 리프트 실린더(10)가 공급 유로(3)와 연통되어 있어도 제2 압력 한계값을 초과하는 압력이 리프트 실린더(10)에 작용하는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 제2 릴리프 밸브(70)가 파일럿식 전환 밸브(50)의 상류측에 설치되어 있으므로, 공급 유로(3) 내의 압력은 제2 릴리프 밸브(70)에 의해 제2 압력 한계값 이하로 제한된다. 따라서, 제1 릴리프 밸브(60)가 공급 유로(3) 내의 압력을 제한하지 않는 경우라도, 리프트 실린더(10)에 제2 압력 한계값 이상의 압력이 작용하는 것을 방지할 수 있다.
제2 압력 한계값을 리프트 실린더(10)의 압력 상한값 이하로 설정함으로써, 리프트 실린더(10)에 리프트 실린더(10)의 압력 상한값을 초과하는 압력이 작용하지 않게 된다. 그 결과, 리프트 실린더(10)의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 유체압 제어 장치(100)는, 하나의 고압 액추에이터(10)의 작동을 제어하는 하나의 제1 제어 밸브(16)를 구비하지만, 유체압 제어 장치(100)는 이 형태에 한정되지 않는다. 유체압 제어 장치(100)는, 복수의 고압 액추에이터의 작동을 각각 제어하는 복수의 제1 제어 밸브를 구비하고 있어도 된다.
또한, 유체압 제어 장치(100)는, 복수의 저압 액추에이터(20, 30, 40)의 작동을 각각 제어하는 복수의 제2 제어 밸브(26, 36, 46)를 구비하고 있지만, 하나의 저압 액추에이터의 작동을 제어하는 하나의 제2 제어 밸브(26)를 구비하는 형태여도 된다.
또한, 분기로(5)는, 공급 유로(3)에 있어서의 제1 제어 밸브(16)의 하류측, 또한 제2 제어 밸브(26, 36, 46)의 상류측으로부터 분기되어 제2 제어 밸브(26, 36, 46)를 우회하는 형태여도 된다.
또한, 피스톤(57)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 플러그(56)와 일체로 형성되어 있어도 된다. 이 경우에는, 플러그(56)에 삽입 구멍(54a) 내에 삽입되는 삽입부(56a)가 형성되고, 파일럿실(51)은, 삽입 구멍(54a)의 저면(54b)과 삽입부(56a)의 단부면(56b) 사이에 형성된다. 이와 같이 구성된 파일럿식 전환 밸브(50)는, 피스톤(57)을 사용하는 경우에 비해 부품 개수를 적게 할 수 있다.
이상의 제1 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 효과를 발휘한다.
파일럿식 전환 밸브(50)에서는, 스풀(54)을 밸브 개방 방향으로 가압하도록 파일럿압을 수압하는 수압면(저면(54b))의 면적이 수용 구멍(53)의 단면적보다 작아지도록 형성된다. 이에 의해, 파일럿압에 의한 가압력이 커지는 것을 억제할 수 있으므로, 스풀(54)을 밸브 폐쇄 방향으로 가압하기 위한 스프링(55)이 커지는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제1 릴리프 밸브(60)의 릴리프 유량을 확보하기 위해, 스풀(54)의 직경을 크게 해도, 삽입 구멍(54a)의 저면(54b)과 피스톤(57)의 단부면(57a) 사이에 파일럿실(51)이 형성되므로, 즉, 스풀(54) 내에 파일럿실(51)이 형성되므로, 스풀(54)에 밸브 개방 방향으로 작용하는 파일럿압의 수압 면적을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 스풀(54)을 밸브 폐쇄 방향으로 가압하는 스프링(55)을 작게 할 수 있으므로, 큰 릴리프 유량을 확보하면서 파일럿식 전환 밸브(50)의 대형화를 억제할 수 있다.
스풀(54)의 삽입 구멍(54a)의 가공은, 피스톤(57)과의 미끄럼 이동성을 확보할 수 있는 정밀도이면 되며, 수용 구멍(53)과의 동축도 등을 필요로 하지 않는다. 이로 인해, 삽입 구멍(54a)을 간단한 가공으로 제작할 수 있다. 이에 의해, 파일럿식 전환 밸브(50)에서는, 간단한 가공으로 파일럿실(51)을 제작할 수 있다.
<제2 실시 형태>
도 4를 참조하면서, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 파일럿식 전환 밸브(150)에 대해 설명한다. 이하에서는, 상기 제1 실시 형태와 상이한 점을 중심으로 설명하고, 제1 실시 형태의 파일럿식 전환 밸브와 동일한 구성에는, 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
도 4는, 파일럿실(151) 부근의 부분 확대도이다. 도 4에 도시한 제2 실시 형태에서는, 파일럿실(151)이 플러그(156)에 형성된 오목부(156a) 내에 설치되는 점에서, 제1 실시 형태와 상이하다. 이하에, 구체적으로 설명한다.
스풀(154)은, 수용 구멍(53)과 미끄럼 이동하는 본체부(154a)와, 본체부(154a)보다 소직경이며 본체부(154a)의 단부면으로부터 돌출되어 형성된 돌출부(154b)를 구비한다. 본체부(154a)는, 삽입 구멍(54a)이 형성되어 있지 않은 점을 제외하고, 제1 실시 형태의 스풀(54)과 마찬가지로 구성된다.
플러그(156)에는, 돌출부(154b)가 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 오목부(156a)가 형성된다. 돌출부(154b)의 선단면(154c)과 오목부(156a)의 저면(156b) 사이에는, 파일럿실(151)이 형성된다. 파일럿실(151)은, 연통로(54d)를 통해 파일럿 통로(28, 38, 48)와 연통된다. 이에 의해, 돌출부(154b)의 선단면(154c)은, 스풀(54)을 밸브 개방 방향으로 가압하도록 파일럿압이 작용하는 수압면으로서 기능한다.
파일럿식 전환 밸브(150)에서는, 돌출부(154b)의 직경이 본체부(154a)의 직경보다 작으므로, 수압면(선단면(154c))의 면적이 작아진다. 즉, 스풀(154)의 파일럿압의 수압 면적(선단면(154c)의 면적)이, 상술한 바와 같이 스풀(154)의 단부면 전체(수용 구멍(53)의 단면적과 거의 동등한 면적을 가진 단부면)에 파일럿압이 작용하는 구성에 비해 작아진다. 이와 같이 구성된 파일럿식 전환 밸브(150)는, 제1 실시 형태의 파일럿식 전환 밸브(50)와 마찬가지로 기능하므로, 그 설명을 생략한다.
이상의 제2 실시 형태에 따르면, 파일럿실(151)의 수압면(선단면(154c))의 면적을 수용 구멍(53)의 단면적보다 작게 함으로써, 제1 릴리프 밸브(60)의 릴리프 유량을 확보하면서 파일럿식 전환 밸브(150)의 대형화를 억제할 수 있다. 또한, 파일럿식 전환 밸브(150)는 피스톤(57)을 사용하고 있지 않으므로 부품 개수를 적게 할 수 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 실시 형태의 구성, 작용 및 효과를 정리하여 설명한다.
파일럿식 전환 밸브(50, 150)는, 밸브 보디(52)와, 밸브 보디(52)에 형성된 개구 단부(53a)를 갖는 수용 구멍(53)과, 수용 구멍(53)에 미끄럼 이동 가능하게 수용되고, 릴리프 밸브(제1 릴리프 밸브(60))에의 작동유의 흐름을 허용 또는 차단하는 밸브체(스풀(54, 154))와, 밸브체(스풀(54, 154))를 밸브 개방 방향으로 가압하는 파일럿압이 유도되는 파일럿실(51, 151)과, 밸브체(스풀(54, 154))를 밸브 폐쇄 방향으로 가압하는 가압 부재(스프링(55))를 구비하고, 밸브체(스풀(54, 154))는 밸브체(스풀(54, 154))를 밸브 개방 방향으로 가압하도록 파일럿압이 작용하는 수압면(저면(54b), 선단면(154c))을 갖고, 수압면(저면(54b), 선단면(154c))의 면적은, 수용 구멍(53)의 단면적보다 작다.
이 구성에서는, 밸브체(스풀(54, 154))를 밸브 개방 방향으로 가압하도록 파일럿압을 수압하는 수압면(저면(54b), 선단면(154c))의 면적이 수용 구멍(53)의 단면적보다 작아지도록 형성된다. 이에 의해, 파일럿압에 의한 가압력이 커지는 것을 억제할 수 있으므로, 밸브체(스풀(54, 154))를 밸브 폐쇄 방향으로 가압하기 위한 가압 부재(스프링(55))가 커지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 릴리프 유량을 확보하기 위해 밸브체(스풀(54, 154))의 직경을 크게 해도, 수압면(저면(54b), 선단면(154c))의 면적을 작게 할 수 있으므로, 릴리프 유량을 확보하면서 대형화하는 것을 억제할 수 있다.
파일럿식 전환 밸브(50, 150)에서는, 릴리프 밸브(제1 릴리프 밸브(60))는 밸브 보디(52)에 설치된다.
이 구성에서는, 릴리프 밸브(제1 릴리프 밸브(60))가 밸브 보디(52)에 일체로 설치되므로, 파일럿식 전환 밸브(50, 150)와 릴리프 밸브(제1 릴리프 밸브(60))의 배관 작업을 불필요하게 할 수 있는 동시에, 장치를 콤팩트하게 할 수 있다.
파일럿식 전환 밸브(50)에서는, 밸브체(스풀(54))는, 단부면에 개구되는 삽입 구멍(54a)을 갖고, 삽입 구멍(54a) 내에는, 피스톤(57)이 미끄럼 이동 가능하게 삽입되고, 파일럿실(51)은 삽입 구멍(54a)의 저면(54b)과 피스톤(57)의 단부면(57a) 사이에 형성된다.
이 구성에서는, 피스톤(57)을 사용함으로써 밸브체(스풀(54))에 삽입 구멍(54a)을 형성할 뿐이면 되므로, 간단한 가공으로 제작할 수 있다.
파일럿식 전환 밸브(50)는, 개구 단부(53a)를 폐색하고 밸브 보디(52)에 고정되는 플러그(56)를 더 구비하고, 밸브체(스풀(54))는 단부면에 개구되는 삽입 구멍(54a)을 갖고, 플러그(56)는 삽입 구멍(54a) 내에 삽입되는 삽입부(56a)를 갖고, 파일럿실(51)은 삽입 구멍(54a)의 저면(54b)과 삽입부(56a)의 단부면(56b) 사이에 형성된다.
파일럿식 전환 밸브(150)는, 개구 단부(53a)를 폐색하고 밸브 보디(52)에 고정되는 플러그(156)를 더 구비하고, 밸브체(스풀(154))는 수용 구멍(53)과 미끄럼 이동하는 본체부(154a)와, 본체부(154a)보다 소직경이며 본체부(154a)의 일단부면으로부터 돌출되도록 형성된 돌출부(154b)를 갖고, 플러그(156)는 돌출부(154b)가 삽입되는 오목부(156a)를 갖고, 파일럿실(151)은 돌출부(154b)의 단부면(선단면(154c))과 오목부(156a)의 저면(156b) 사이에 형성된다.
이들 구성에 따르면, 피스톤(57)을 사용하는 경우에 비해 부품 개수를 적게 할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다.
예를 들어, 파일럿식 전환 밸브(50, 150)의 스풀(54, 154)에 의해, 제1 릴리프 밸브(60)와 제2 릴리프 밸브(70)를 전환하도록 구성해도 된다. 이 경우, 스풀(54, 154)에는, 제2 릴리프 밸브(70)에 연통되는 유로를 개방 또는 차단하기 위한 랜드부가 추가된다.
본원은, 2016년 1월 28일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2016-13993호에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (5)

  1. 펌프에 접속된 공급 유로의 압력이 소정값에 도달하였을 때에 개방되어 작동 유체를 탱크로 배출하는 릴리프 밸브의 상류측에 설치되는 파일럿식 전환 밸브이며,
    밸브 보디와,
    상기 밸브 보디에 형성된 개구 단부를 갖는 수용 구멍과,
    상기 수용 구멍에 미끄럼 이동 가능하게 수용되고, 상기 릴리프 밸브에의 작동 유체의 흐름을 허용 또는 차단하는 밸브체와,
    상기 밸브체를 밸브 개방 방향으로 가압하는 파일럿압이 유도되는 파일럿실과,
    상기 밸브체를 밸브 폐쇄 방향으로 가압하는 가압 부재,
    를 구비하고,
    상기 밸브체는, 상기 밸브체를 밸브 개방 방향으로 가압하도록 상기 파일럿압이 작용하는 수압면을 갖고,
    상기 수압면의 면적은, 상기 수용 구멍의 단면적보다 작은, 파일럿식 전환 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 릴리프 밸브는, 상기 밸브 보디에 설치되는, 파일럿식 전환 밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸브체는, 단부면에 개구되는 삽입 구멍을 갖고,
    상기 삽입 구멍 내에는, 피스톤이 미끄럼 이동 가능하게 삽입되고,
    상기 파일럿실은, 상기 삽입 구멍의 저면과 상기 피스톤의 단부면 사이에 형성되는, 파일럿식 전환 밸브.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 개구 단부를 폐색하고 상기 밸브 보디에 고정되는 플러그를 더 구비하고,
    상기 밸브체는, 단부면에 개구되는 삽입 구멍을 갖고,
    상기 플러그는, 상기 삽입 구멍 내에 삽입되는 삽입부를 갖고,
    상기 파일럿실은, 상기 삽입 구멍의 저면과 상기 삽입부의 단부면 사이에 형성되는, 파일럿식 전환 밸브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 개구 단부를 폐색하고 상기 밸브 보디에 고정되는 플러그를 더 구비하고,
    상기 밸브체는,
    상기 수용 구멍과 미끄럼 이동하는 본체부와,
    상기 본체부보다 소직경이며 상기 본체부의 단부면으로부터 돌출되어 형성된 돌출부를 갖고,
    상기 플러그는, 상기 돌출부가 삽입되는 오목부를 갖고,
    상기 파일럿실은, 상기 돌출부의 단부면과 상기 오목부의 저면 사이에 형성되는, 파일럿식 전환 밸브.
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