KR20190013378A - 일체형 방향제어밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유니버셜 유압밸브에 관한 것이다.
본 발명에서는 밸브부와 일체로 결합되도록 형성되는 매니폴드로 이루어지는 유니버셜 유압밸브가 개시되고, 특히 밸브부에 스플이 이동하는 통로를 슬리브관으로 형성하는 구조가 개시된다.
본 발명에 따른 유니버셜 유압밸브는 유체가 흐르는 메인 통로를 특수강으로 이루어지는 슬리브로 형성하고, 밸브부에 일체로 매니폴드부를 형성하고, 이 매니폴드부에 밸브작동스플 및 제1, 2체크밸브(체크밸브로 구현할 경우)를 설치함으로써, 밸브부의 유입포트 및 유출포트를 폐쇄한 경우에 스플에 가해지는 유압을 차단할 수 있다.

Description

일체형 방향제어밸브{ONE BODY DIRECTION CONTROL VALVE}
본 발명은 일체형 방향제어밸브에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 유격이 적어 유압의 유실을 최소화할 수 있으며 갑작스러운 오일 변화에도 부드럽게 동작할 수 있는 일체형 방향제어밸브에 관한 것이다.
일반적으로 전자 방향제어밸브(이하, '방향제어밸브'라고 함)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전자석부(19)를 이용하여 통전(通電)에 따라 스플을 일측 또는 타측 방향으로 슬라이딩하여 작동유, 공기 등의 흐름을 전환하거나 개폐하도록 이루어지며, 전기, 전자, 기계장치 등과 같은 여러 산업분야에 광범위하게 이용되고 있다. 전자석부(19)는 전자석(15)과 금속 로드(17)로 구성된다.
한편, 방향제어밸브의 한계압력 이상의 경우 등에는 방향제어밸브의 유입포트, 유출포트 및 공급포트 등 다수의 포트에 연이어 통하는 유체통로 및 유체포트가 형성된 매니폴드블록을 방향제어밸브에 결합하여 사용한다.
이때, 매니폴드블록은 설치용 나사 등에 의해 방향제어밸브의 각 포트와 대응되어 연결되도록 결합되며, 매니폴드블록의 유체통로 및 유체포트를 통해서 방향제어밸브에 유입 및 유출되는 작동유, 공기 등을 급배(給排)하게 된다.
그러나, 매니폴드블록과 방향제어밸브를 설치용 나사를 사용하여 접속하는 작업이 번잡할 뿐만 아니라, 소형 방향제어밸브를 매니폴드블록과 결합시에는 작은 크기의 설치용 나사를 사용하게 때문에 설치용 나사의 조임작업이나 해제작업이 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 매니폴드블록과 방향제어밸브가 결합되어 접속된 경우에 매니폴드블록과 방향제어밸브의 각 포트가 정확하게 일치되지 않으면, 작동유, 공기 등의 흐름이 원활하게 이루어지지 않을 뿐만 아니라 접속면에 리크가 발생하여 작동유, 공기 등이 새어나오는 문제점이 발생하게 된다.
이러한 문제점을 해결하고자 본원 발명자는 아래 한국공개특허 제10-2008-0091577호(이하, '특허문헌 1'이라 함)를 제안하여 방향제어밸브와 매니폴드블록을 일체로 형성하는 기술을 제시한 바 있었다. 그런데 특허문헌 1에 제시된 밸브는 (1) 밸브 내부 구조가 복잡하여 가공시 공차 또는 불완전한 성형에 의해 유로관이 설계치와 상이하게 되어 유압을 정확하게 제어할 수 없으며, (2) 급격하게 유압이 변경되는 경우 이러한 급격한 유압 변경이 연결된 유압실린더에 그대로 전달되어 외부 충격으로 가해지며, (3)오일 탱크와 연결되는 유입포트(P)와 유출포트(T)가 모두 스플의 하부에 설치되므로 오일 유동이 원할하지 못하다는 문제점을 지니고 있었다.
도 1은 종래 방향제어밸브의 유로 단면을 보여주는 단면도이나, 특허문헌 1에 제시된 방향제어밸브의 밸브몸체(10) 상부에 형성되는 유로 단면에도 그대로 적용된다. 도 1을 이용하여 특허문헌 1에서 제기되는 세 번째 문제점을 설명하기로 한다. 중앙에 밸브스풀(spool, 13)이 설치되며, 밸브스풀(13) 하단부에 제2유입포트(P2), 제2유출포트(T2), A공급 제2포트(A2), B공급 제2포트(B2)가 모두 설치되어 있음을 알 수 있다. 이러한 구조에서는 제2유입포트(P2)로 오일이 유입될 때 밸브스플(13)의 중심부가 유로를 가로막기 때문에 빠른 속도로 오일을 유입할 수 없는 구조적인 문제점을 지니고 있었다.
한국공개특허 제10-2008-0091577호(2008.10.14. 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 방향제어밸브와 매니폴드부가 일체로 형성되고, 정확한 크기의 유로관을 구비하며, 오일의 급격한 변화량에 의한 충격에 내성을 지니며, 유입포트 및 유출포트 중 하나를 상부에 형성하여 오일 유동을 원할하게 하는 일체형 방향제어밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적은 밸브스플이 슬라이딩 가능하게 삽입되는 유압밸브 유통홀과 상기 유압밸브 유통홀의 양측에 구비된 전자석부를 갖는 밸브부를 구비하고, 상기 유압밸브 유통홀 좌우측 상단에 연통되는 제2유입포트 및 제3유입포트와, 상기 유압밸브 유통홀 하부와 각각 연통되는 제2유출포트, A공급제2포트 및 B공급제2포트를 구비하고, 상기 전자석에 의해 상기 밸브스플이 일측 또는 타측으로 슬라이딩되어 제2유입포트 및 제3유입포트로부터 공급되는 오일이 제2유출포트, A공급제2포트 및 B공급제2포트와 선택적으로 연통하게 하면서 오일탱크와 오일 실린더 사이에 오일을 유동시키는 일체형 방향제어밸브에 있어서, 매니폴드스플이 슬라이딩 가능하게 삽입되는 매니폴드 공급홀을 구비하고, 일 단은 상기 제2유입포트 및 제3유입포트와 연결되고 타 단은 상기 오일탱크로부터 오일을 유입받는 제1유입포트와 연결되는 유로관을 구비하는 유입포트연결부(PB)와, 일 단은 상기 제2유출포트와 연결되고 타 단은 상기 오일탱크로 오일을 되돌려주는 제1유출포트와 연결되는 유로관을 구비하는 유출포트연결부(T)와, 일 단은 상기 A공급제2포트와 연결되고 타 단은 상기 매니폴드 공급홀의 상부와 연결되는 유로관을 구비하는 A공급포트연결부와, 일 단은 상기 B공급제2포트와 연결되고 타 단은 매니폴드 공급홀의 상부와 연결되는 유로관을 구비하는 B공급포트연결부와, 매니폴드 공급홀의 좌측 수평방향으로 연장형성되는 제1유로관을 구비하고, 제1유로관의 단면에는 유압실린더의 일측과 연결되는 A공급제1포트가 구비되며, 매니폴드 공급홀의 우측 수평방향으로 연장형성되는 제2유로관을 구비하고, 제2유로관의 단면에는 상기 유압실린더의 일측과 연결되는 B공급제1포트가 구비되며, 제1유로관에 설치되며, 규정된 압력보다 높은 압력으로 오일이 공급되는 경우 일시적으로 오일 유동을 차단하는 제1안전압력보상밸브 및 제2유로관에 설치되며, 규정된 압력보다 높은 압력으로 오일이 공급되는 경우 일시적으로 오일 유동을 차단하는 제2안전압력보상밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 방향제어밸브에 의해서 달성 가능하다.
바람직하게는 유압밸브 유통홀 및 상기 매니폴드 공급홀을 형성하는 재질은 유입포트연결부, 유출포트연결부, A공급포트연결부 및 B공급포트연결부를 형성하는 재질과 상이한 것으로 형성하는 것이 좋다.
바람직하게는 유압밸브 유통홀 및 상기 매니폴드 공급홀은 특수강 재질의 슬리브관을 내부 연삭하여 형성되는 것이 좋다.
바람직하게는 제1안전압력보상밸브는 볼과 스프링을 구비하는 볼체크부와, 체크밸브의 스프링 측에 결합되는 리프 오리피스 밸브로 구성되며, 리프 오리피스 밸브는 일 단부에는 제1반경의 제1개구부가 구비되고, 타 단부에는 제2반경의 제2개구부가 구비되며, 중앙에는 제1개구부와 제2개구부를 서로 연통하면서 장방향으로 형성되는 중공부를 갖는 백커버와, 중공부 내면에 결합되며, 내부에 빈 공간을 구비하는 스플하우스와, 스플하우스의 빈 공간에 삽입되며 내부에 삽입공간을 갖는 오리피스스플과, 오리피스플의 삽입공간에 삽입되는 스프링 및 백커버의 상기 제2개구부와 나사결합되며 중공부로 오일을 유통시키기 위한 관통홀을 갖는 엔드캡을 포함하도록 구성되는 것이 좋다.
바람직하게는 오리피스플은 머리부, 몸통부 및 꼬리부로 구성되며, 머리부와 꼬리부의 외경은 스플하우스의 내경과 동일한 크기로 형성되며, 몸통부는 이보다 작은 외경을 갖도록 형성되는 것이 좋다.
바람직하게는 스프링이 신장력을 제공할 때, 오리피스스풀과 스플하우스 사이에는 갭 공간이 형성되도록 구성하는 것이 좋다.
바람직하게는 유입포트연결부는 제1유입포트연결부 및 제2유입포트연결부로 구성되며, 제1유입포트연결부는 제1유입포트와 용접되며 직선상의 동일한 굵기를 갖는 원기둥 형상으로 구비되며, 제2유입포트연결부는 제1유입포트연결부 상부에 결합되어 수평 양방향으로 형성되는 유로를 구비하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 유니버셜 유압밸브는 유체가 흐르는 메인 통로를 특수강으로 이루어지는 슬리브로 형성하고, 밸브몸체에 일체로 블록몸체를 형성하고, 이 블록몸체에 밸브작동스플 및 제1, 2체크밸브(체크밸브로 구현할 경우)를 설치함으로써, 밸브몸체의 유입포트 및 유출포트를 폐쇄한 경우에 스플에 가해지는 유압을 차단할 수 있다.
또한, 밸브몸체의 유입포트 및 유출포트를 폐쇄한 경우에 스플에 가해지는 유압이 차단되므로 유니버셜 유압밸브의 고장을 방지할 수 있다.
또한, 설치용 나사를 사용하지 않으므로 유니버셜 유압밸브의 설치가 간편하다는 장점이 있다. 또한, 유니버셜 유압밸브에 일체로 블록몸체를 형성함으로써 작동유 등의 유출을 방지할 수 있으며, 표준화된 구조로 인해 다양한 용도의 밸브로 손쉽게 구현할 수 있게 되었다.
도 1은 일반적인 크로즈센타형의 유니버셜 유압밸브의 단면을 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 일체형 방향제어밸브의 전체 사시도.
도 3a는 도 2에서 밸브체결나사, 전자석부 및 연결소켓이 제거된 상태의 사시도.
도 3b는 도 3a의 유로를 나타내는 사시도.
도 3b 및 도 3c는 도 3a의 유로를 나타내는 사시도로서 서로 반대방향에서 바라본 사시도.
도 3d는 도 3c의 유로 사시도에 유압 실린더가 설치된 상태의 사시도.
도 4는 본 발명에 따라 슬리브관을 이용하여 형성되는 유압밸브 유통홀의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 일실시예로서 A공급포트연결부와 B공급포트연결부가 결합된 상태의 매니폴드 공급홀의 단면도.
도 6은 일반 주물 성형에 의해 제조되는 유입포트연결부의 사시도.
본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에 또는 상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에 또는 상부에" 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 본 명세서에서 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다"거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
본 실시예에서는 크로즈센타(clossed center all ports)형의 유니버셜 유압밸브에 관하여 설명하지만, 이 외에도, 오픈센타(open center all ports), ABT접속(open center A, B & T), 교축ABT접속(open center A, B & Trestricted flow), PAT접속(open center P, A & T), PT접속(open center P & T closed crossover), 교축오픈센타(open center all ports restricted flow), 2방향(2 way), PAB접속(open center P, A & B), BT접속(open center B & T), PA접속(open center P & A), AT접속(open center A & T) 등 다양한 형태의 유니버셜 유압밸브에도 동일하게 적용할 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 일체형 방향제어밸브의 전체 사시도이며, 도 3a는 도 2에서 밸브체결나사, 전자석부 및 연결소켓이 제거된 상태의 사시도이며, 도 3b 및 도 3c는 도 3a의 유로를 나타내는 사시도로서 서로 반대방향에서 바라본 사시도이며, 도 3d는 도 3c의 유로 사시도에 유압 실린더가 설치된 상태의 사시도이다.
본 실시예의 일체형 방향제어밸브는 밸브부(10)와 밸브부(10)의 일면에 일체로 연장형성되는 매니폴드부(20)로 구성된다. 밸브부(10) 중앙에는 밸브스플이 구비되고, 양측으로 전자석부(19)가 구비되어 밸브스플을 수평 방향으로 동작시키며, 전자석부(19)는 끝단측에서 밸브체결나사(11)로 고정된다.
매니폴드부(20)는 중앙부에 설치되는 매니폴드스플(130)과, 매니폴드스플(130)과 연결되는 양측 유로상에 각각 설치되는 안전압력보상밸브(110)를 포함하도록 구성된다. 매니폴드부(20)는 직육면체의 블록형태로서, 밸브부(10)의 일면에 일체로 연장되도록 형성되되, 밸브부(10)의 제2 및 제3 유입포트(P2, P3) 와 연통되는 유입포트연결부(PB), 밸브부(10)의 제2유출포트(T2)와 연통되는 유출포트연결부(T), 밸브부(10)의 A공급제2포트(A2) 및 B공급제2포트(B2)와 각각 연통되는 A공급포트연결부(A) 및 B공급포트연결부(B)로 구성된다.
도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 밸브부(10)의 제2유입포트(P2)와 연통되도록 매니폴드부(20)의 내부에 유로가 형성되어 유입포트연결부(PB)를 이루고, 밸브부(10)의 제2유출포트(T2)와 연통되도록 매니폴드부(20)의 내부에 유로가 형성되어 유출포트연결부(T)를 이루며, 밸브부(10)의 복수의 A공급제2포트(A2) 및 B공급제2포트(B2)와 연통되도록 매니폴드부(20)의 내부에 유로가 형성되는 A공급포트연결부(A) 및 B공급포트연결부(B)를 이루게 된다.
한편, 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 매니폴드부(20)의 폭방향 일측으로 제1유입포트(P1)와 제1유출포트(T1)이 각각 개구되도록 형성되고, 매니폴드부(20)의 길이방향을 관통하여 양측(A1, B1)이 개구된 매니폴드 공급홀(A-B)이 형성되며, 제2유입포트(P2)로부터 연장 형성된 유입포트연결부(PB)가 제1유입포트(P1)에 연통되고, 제2유출포트(T2)로부터 연장형성된 유출포트연결부(T)가 제1유출포트(T1)에 연통되며, A공급제1포트(A1) 및 B공급제1포트(B1)로부터 각각 연장형성된 A공급포트연결부(A)와 B공급포트연결부(B)가 매니폴드 공급홀(A-B)의 일측(A1)과 타측(B1)에 각각 연통되도록 형성된다.
예를 들어, 도 3d에 도시된 밸브 연결 구조에서는 밸브부(10)의 작동유 흐름방향이 제1유입포트(P1)→A공급포트연결부(A)→B공급포트연결부(B)→제1유출포트(T1)인 경우에, 제1유입포트(P1)을 통해 유입된 작동유는 제1유입포트연결부(PB1)→제2유입포트연결부(PB2)->제2유입포트(P2) 및 제3유입포트(P3)→A공급제2포트(A2)→A공급포트연결부(A)→A공급제1포트(A1)의 순서로 유압실린드(150)의 제1실(151)로 공급되고, 작동시킨 작동유는 유압실린드(150)의 제2실(153)에서 B공급제1포트(B1)→B공급포트연결부(B)→B공급제2포트(B2)→제2유출포트(T2)→유출포트연결부(T)→제1유출포트(T1)을 통해 유압 탱크로 복귀된다.
한편, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상술한 매니폴드부(20)에는 적어도 한 쌍의 매니폴드 체결구(21)가 형성되며, 매니폴드 체결구(21)에 결합수단을 삽입한 후 피결합체(미도시)에 형성된 너트홈에 체결하여 사용할 수 있다. 또한, 도 3a에 도시된 바와 같이, 매니폴드 공급홀(A-B)의 양단부(A1, B1) 내부면에는 너트부가 형성되어, 연결소켓(도 2의 23)을 결합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서는 도 3b 내지 도 3d에 도시된 매니폴드 공급홀(A-B)과 유압밸브 유통홀(v)을 형성함에 있어 특수강으로 형성되는 슬리브관을 사용하였다. 예로서, SCM440 또는 SKD11 특수강으로 이루어지는 슬리브관의 내부를 자동선반 또는 고속선반가공한 후 매니폴드 공급홀(A-B)과 유압밸브 유통홀(V)의 내부 형상을 형성한 후 열처리하여 구성하였다. 도 4는 본 발명에 따라 슬리브관을 이용하여 형성되는 유압밸브 유통홀(v)의 단면도를 도시한 것이다. 도 3b 내지 도 3d에 도시된 유압밸브 유통홀(v)은 설명의 편의상 도 4(a)에 도시된 바와 같은 형상으로 도시하였으나 실질적으로는 도 4(b)에 도시된 단면도와 같이 슬리브관의 내부를 성형하여 유압밸브 유통홀(v)의 유로를 형성하였다. 즉, 도 4(b)에 도시된 형상은 유압밸브 유통홀(v) 형상을 보여주는 예시 도면으로 도시한 것이다.
참고적으로 설명 드리면, SKD11는 냉간금형강으로 제작되며, 탄소함유량이 1.4~1.6이며 크롬(11~13%), 몰리브덴(0.8~1.2), 망간(0.6)등이 주 성분을 이루는 특수강이며, SCM440(CM4)는 샤프트(SHAFT), 피니언 기어(PINION GEAR) 등에 많이 사용하는 재질로서, 크롬 몰리브덴 강재로 열처리(Q.T)후 인장강도와 항복점 값이 우수한 특수강이다.
도 5는 본 발명에 따른 일실시예로서 A공급포트연결부와 B공급포트연결부가 결합된 상태의 매니폴드 공급홀의 단면도를 도시한 것이다. 도 3b 내지 도 3d에 도시된 매니폴드 공급홀(A-B)은 설명의 편의상 도 5(a)에 도시된 바와 같은 형상으로 도시하였으나 실질적으로는 도 5(b)에 도시된 단면도와 같이 슬리브관의 내부를 성형하여 매니폴드 공급홀(A-B)의 유로를 형성한 것이다. 도 5에서 A공급포트연결부(A)와 B공급포트연결부(B)는 별도의 공정으로 제작한 후, 매니폴드 공급홀(A-B)에 형성되는 관통홀에 용접 방식으로 접합된다.
매니폴드 공급홀(A-B)과 유압밸브 유통홀(v) 내부에는 스플 또는 밸브가 설치되어야 하므로 내부 유로를 정밀하게 구비하여야 누유 발생을 방지할 수 있다. 특허문헌 1에 제시된 기술에서는 일반 주물에 의해서 스플이 삽입되는 유로를 형성하였는데 이 경우 가공에 의한 공차 또는 성형에 의한 부정확한 성형으로 유로관 흐름의 유체 용량이 부정확하고 일치시키기가 어려웠다. 하지만 도 4 및 도 5에 제시된 바와 같이 매니폴드 공급홀(A-B)과 유압밸브 유통홀(v)을 규격화된 슬리브관을 성형한 후 인서트 함으로써 일정한 양의 흐름과 일정한 용량의 유체를 보낼 수 있는 장점이 있으며. 슬리브 열처리관을 사용하여 정밀하고 매끄러운 내부 유로를 형성하기 때문에 오일의 압력이 높아지고 누유 발생을 현저하게 줄일 수 있게 되었다. 또한, 슬리브관에 의한 정밀 설계가 가능하여 내부 부품의 슬라이드 동작으로 시간이 지나면서 마찰에 의한 슬러지 발생 또는 마모도 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 6은 일반 주물 성형에 의해 제조되는 유입포트연결부의 사시도이다. 유입포트연결부(PB)는 제1유입포트연결부(PB1)과 제2유입포트연결부(PB2)로 구성된다. 제1유입포트연결부(PB1)은 하단부는 제1유입포트와 용접되는 직선상의 동일한 굵기를 갖는 원기둥 형상으로 구비되며, 제2유입포트연결부(PB2)는 상기 제1유입포트연결부(PB1) 상부에 결합되어 수평 양방향으로 형성되는 유로를 구비하는 부분이다. 제2유입포트연결부(PB2)의 양 단에는 유압밸브 유통홀(v)과 용접으로 연결되는 제2유입포트(P2) 및 제3유입포트(P3)가 구비된다. 일반 주물 성형에 사용되는 금속 재질은 특수강으로 이루어지는 슬리브관 형성 재질과는 다른 재질을 사용한다.
본 발명에 따른 일체형 방향제어밸브의 제작 과정에 대해 간략하게 설명한다.
제1공정: 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 유압밸브 유통홀(v)과 매니폴드 공급홀(A-B)을 슬리관을 사용하여 내부 유로를 자동선반공정 또는 고속선반가공을 통해 형성한다.
제2공정: 유압밸브 유통홀(v)과 매니폴드 공급홀(A-B)에 필요한 관통홀을 형성하고 열처리한다. 예를 들어, 유압밸브 유통홀(v)에는 제2유입포트(P2), 제3유입포트(P3), 제2유출포트(T2), A공급제2포트(A2) 및 B공급제2포트(B2)를 연결하기 위한 관통홀을 형성하고, 매니폴드 공급홀(A-B)에는 A공급제2포트(A2) 및 B공급제2포트(B2)과 연결하기 위한 관통홀을 각각 형성하고 열처리를 수행하는 것이다.
제3공정: 제1공정 및 제2공정과는 별도 공정을 통해 A공급포트연결부(A), B공급포트연결부(B), 유출포트연결부(T) 및 유입포트연결부(PB)를 일반 주물 성형 공정으로 준비한다.
제4공정: 제2공정에서 제작된 유압밸브 유통홀(v)과 매니폴드 공급홀(A-B)에 제3공정을 통해 일반 주물 성형 공정으로 형성된 A공급포트연결부(A), B공급포트연결부(B), 유출포트연결부(T) 및 유입포트연결부(PB)를 용접하면 도 3b 또는 도 3c에 도시된 유로 구조체가 완성된다.
제5공정: 제4공정에 의해 형성된 도 3b 또는 도 3c에 도시된 유로 구조체를 인서트 사출 성형하면 도 3a 도시된 바와 같은 유로관을 일체형 방향전환밸브가 완성되며, 유압밸브 유통홀(v)에 밸브스플(13)을 삽입하고, 밸브부(10) 양측에 전자석부(19)를 설치하고 밸브체결나사(11)를 체결한다. 또한, 매니폴드 공급홀(A-B) 내에 매니폴드스플(130)을 삽입하고, 매니폴드부(20) 좌우측에 연결소켓(23)을 체결하면 도 2에 도시된 일체형 방향전환밸브가 완성된다.
도 7은 매니폴드부에 설치되는 안전압력보상밸브의 일 실시예이다. 안전압력보상밸브(110)는 볼체크부(120)와 리프 오리피스부(100)로 구성된다. 안전압력보상밸브(110)는 매니폴드 공급홀(A-B)에 설치되는 밸브로서 유입포트로부터 공급되는 오일 압력에 따라 A공급제1포트(A1) 또는 B공급제1포트(B1) 중에 선택된 하나의 경로로 개방하여 오일을 공급하고, 이때 공급되는 오일압력에 의해 매니폴드스플(130)을 가압시켜 선택되지 않은 나머지 포트를 개방하여오일 탱크로부터 오일을 빨아들이게 된다. 안전압력보상밸브(110)는 체크 밸브의 기능과 동시에 오일량 급격하게 변화할 경우 일시적으로 차단 역할을 수행하는 밸브이다.
도 8은 본 발명에 따른 일 실시예의 안전압력보상밸브를 구성하는 볼체크부의 사시도이며, 도 8은 볼체크부의 동작을 설명하는 설명도이다. 도 8에 도시된 바와 같이 볼체크부(120)는 볼시트(121), 볼(123), 스프링(125) 및 볼체크바디(127)로 구성된다. 도 9(a)에 도시된 바와 같이 볼(123)이 스프링(125)의 탄성력에 의해 볼시트(121)에 밀착된 상태에서는 유로가 막힌 상태로 유지된다. 볼(123)의 전방(도면상으로는 우측에서 좌측방향)에서 압력이 가해지면, 도 10(b)에 도시된 바와 같이 볼(123)은 스프링을 압착하면서 후방으로 밀리게 되면서 볼(123)과 볼시트(121) 사이에 공간이 생기며 이러한 공간으로 오일이 흐르는 통로가 형성되게 된다.
도 10은 본 발명에 따른 일 실시예의 안전압력보상밸브를 구성하는 리프 오리피스부의 사시도이며, 도 11은 리프 오리피스부의 동작을 설명하는 설명도이다. 도 10에 도시된 바와 같이 리프 오리피스(100)는 엔드캡(101, end cap), 오리피스스플(103), 스프링(105), 스플하우스(107), 스톱퍼(109) 및 백커버(111, back cover)로 구성되며, 엔트캡(101), 오리피스스풀(103), 스플하우스(107) 및 백커버(111)에는 측면 또는 후면에 유체가 관통하여 흐르는 관통홀(101a, 103a, 107a, 111a)이 각각 구비된다.
백커버(111)는 일 단부(도 10 및 도 11에서 좌측 단부)에는 제1반경의 제1개구부가 구비되고, 타 단부에는 제2반경의 제2개구부가 구비되며, 중앙에는 제1개구부와 제2개구부를 서로 연통하면서 장방향으로 형성되는 중공부를 가지며, 중공부는 스플하우스(107)가 결합되는 부분부터 일 단부(도 10 및 도 11에서 좌측 단부) 방향으로는 제3반경으로 형성되며, 스플하우스(107)가 결합되는 부분부터 타 단부까지는 제4반경(제3반경 < 제4반경)으로 형성됨을 알 수 있다.
스플하우스(107)은 중공부 내면에 결합되며, 내부에 빈 공간을 구비하며, 오리피스스플(103)은 스플하우스(107)의 빈 공간에 삽입되며 내부에 삽입공간을 갖도록 구성하였다. 스프링(105)는 오리피스플의 삽입공간에 삽입되며, 엔드캡(101)은 백커버(111)의 제2개구부와 나사결합되며 중공부로 오일을 유통시키기 위한 관통홀(101a)을 가짐을 알 수 있다.
리프 오리피스(100) 조립 과정을 간략하게 설명하기로 한다. 스톱퍼((109) 외면에 형성된 나사산과 스플하우스(111) 일단 내면에 형성된 대응 나사산을 통해 스톱퍼(109)는 스플하우스(111) 일 단에 나사결합시킨다. 백커버(111) 내에 스플하우스(107)를 나사결합하여 고정시킨다. 오리피스스플(103) 내부공간에 스프링(105)를 삽입한 후, 스프링(105)이 삽입된 오리피스스플(103)을 스플하우스(107) 타 단 개구부를 통해 삽입한 후, 엔드캡(101)을 백커버(111) 내면에 형성된 나사산에 끼우면 조립이 완료된다. 조립이 완료된 리프 오리피스(100)는 도 11(a)에 도시된 바와 같이 스프링(105)의 탄성에 의해 오리피스스플(103)의 머리부 단면이 엔드캡(101)과 밀착되도록 형성되고, 오리피스스플(103)의 머리부 단면과 스플하우스(107)에는 갭 공간이 형성되어 있음을 알 수 있다.
도 11(a)에 도시된 바와 같이 볼체크부로부터 오일이 일정한 압력 이하로 서서히 유입되면 엔드캡(101) 후면 경사면에 형성된 관통홀(101a)을 통해 오일이 오리피스스플(103) 방향으로 유입되고, 오일은 오리피스스풀(103)과 스플하우스(107) 사이에 형성되는 갭 공간을 통해 오일이 오리피스스플(103) 외면과 스플하우스(107) 내면 사이공간에 유입된 후, 오리피스스플(103) 측면에 형성된 관통홀(103a)을 통해 오리피스스플(103) 중심부로 이동한 후, 스플하우스(107) 측면에 형성된 관통홀(107a)을 통해 백커버(111)와 스플하우스(107) 사이의 이격 공간내로 이동한 후, 백커버(111) 후면에 형성된 관통홀(111a)을 통해 A공급제1포트(A1) 또는 B공급제1포트(B1)으로 공급된다.
그런데 볼체크부로부터 일정한 압력을 초과하는 오일이 갑자기 유입되면, 도 11(b)에 도시된 바와 같이 엔드캡(101)에 형성된 관통홀(101a)을 통해 유입되는 오일 압력에 의해 오리피스스풀(103)의 머리부가 스프링(105)을 가압하면서 도면상 왼쪽 방향으로 '△L'만큼 이동하면서 스플하우스(111) 내부로 들어가고, 이로 인해 오리피스스풀(103)과 스플하우스(107) 사이에 형성되는 갭 공간이 사라지게 되어 오일 유입이 차단되는 것이다. 이러한 오일 차단 현상은 볼체크부로부터 유입되는 오일 압력이 일정한 압력 이하로 떨어질 때까지 유지하게 된다.
도 11(c)에 도시된 바와 같이 오리피스플(103)은 머리부(103a), 몸통부(103b) 및 꼬리부(103c)로 구분할 때, 머리부(103a)와 꼬리부(103c)의 외경은 스플하우스(107)의 내경과 동일한 크기로 형성되며, 몸통부(103b)는 이보다 작은 외경을 갖도록 형성된다.
또한, 도 11(a) 및 도 11(b)로부터 확인할 수 있는 바와 같이 스플하우스(107)의 경우 백커버(111)과 나사결합되는 부분의 외경이 다른 부분보다 크게 형성되어 있음을 알 수 있다. 이러한 스플하우스(107) 외경 형상은 백커버(111)와 결합되었을 때, 도 11(b)로부터 확인될 수 있는 바와 같이 스플하우스(107) 외경과 백커버(111) 내경 사이에 형성되는 공간을 볼체크부 방향과 스톱퍼(109)가 위치하는 공간 사이에서 오일이 이동할 수 없도록 밀실 상태를 이룸을 알 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 일 실시예의 일체형 방향제어밸브의 개략 단면도이다. 밸브부(10)의 유압밸브 유통홀에는 밸브스플(13)이 구비되고, 매니폴드부(20)의 매니폴드 공급홀에는 매니폴드스플(130)이 설치된다. 이하, 도 12를 이용하여 도 3d에 제시된 상태의 오일 흐름을 설명하기로 한다. 제1유입포트(P1)으로 오일이 유입되면, 제2유입포트연결부(PB2)까지 오일이 유입된 후, 제2유입포트(P2) 및 제3유입포트(P3)를 통해 유압밸브 유통홀에 오일이 유입된다. 전자석부(19)를 이용하여 밸브스플(13)을 도면상 왼쪽으로 이동시키면 제3유입포트(P3)를 통해 공급된 오일은 A공급제2포트(A2) 및 A공급포트연결부(A)를 통해 매니폴드 공급홀로 공급된다. A공급포트연결부(A)를 통해 매니폴드 공급홀로 공급되는 오일의 유압에 의해 매니폴드스플(130)은 왼쪽으로 움직이게 되며, 또한 제1안전압력보상밸브(110a)측의 볼체크부가 개방되면서 A공급제1포트(A1)로 오일(210)이 유입된다. 편의상 제1안전압력보상밸브(110a)가 설치되는 유로를 제1유로라 부르고, 제2안전압력보상밸브(1102)가 설치되는 유로를 제2유로라 부른다.
한편, A공급포트연결부(A)를 통해 매니폴드 공급홀로 공급되는 오일의 유압에 의해 매니폴드스플(130)은 왼쪽으로 움직이면서 제2안전압력보상밸브(110b)측의 볼체크부의 볼을 가압하게 되므로 제2안전압력보상밸브(110b)가 개방된다. 제2안전압력보상밸브(110b)로 유출되는 오일(220)은 매니폴드 유통홀을 지나 B공급포트연결부(B)를 거쳐 B공급제2포트(B2)로 유출된 후, 유압밸브 유통홀에 도달한다. 유압밸브 유통홀에 도달된 오일은 제2유출포트(T2) 및 유출포트연결부(T)를 통해 제1유출포트(T1)으로 유출되게 된다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
A: A공급포트연결부 A-B: 매니폴드 공급홀
A1: A공급제1포트 A2: A공급제2포트
B: B공급포트연결부 B1: B공급제1포트
B2: B공급제2포트
PB: 유입포트연결부
PB1: 제1유입포트연결부
PB2: 제2유입포트연결부
P1: 제1유입포트 P2: 제2유입포트
P3: 제3유입포트 T: 유출포트연결부
T1: 제1유출포트 T2: 제2유출포트
v: 유압밸브 유통홀
10: 밸브부 11: 밸브체결나사
13: 밸브스플 15: 전자석
17: 금속 로드 19: 전자석부
20: 매니폴드부 23: 연결소켓
101: 엔드캡 103: 오리피스스플
105: 스프링 107: 스플하우스
109: 스톱퍼 110: 안전압력보상밸브
110a: 제1안전압력보상밸브 110b: 제2안전압력보상밸브
111: 백커버 121: 볼시트
123: 볼 125: 스프링
127: 볼체크바디 130: 매니폴드스플
210, 220: 오일 방향

Claims (7)

  1. 밸브스플이 슬라이딩 가능하게 삽입되는 유압밸브 유통홀과 상기 유압밸브 유통홀의 양측에 구비된 전자석부를 갖는 밸브부를 구비하고, 상기 유압밸브 유통홀 좌우측 상단에서 각각 연통되도록 형성되는 제2유입포트 및 제3유입포트와, 상기 유압밸브 유통홀 하부에서 각각 연통되도록 형성되는 제2유출포트, A공급제2포트 및 B공급제2포트를 구비하고, 상기 전자석에 의해 상기 밸브스플이 일측 또는 타측으로 슬라이딩되어 제2유입포트 및 제3유입포트로부터 공급되는 오일이 제2유출포트, A공급제2포트 및 B공급제2포트에서 선택된 적어도 하나의 포트와 선택적으로 연통하게 하면서 오일탱크와 오일 실린더 사이에 오일을 유동시키는 일체형 방향제어밸브에 있어서,
    매니폴드스플이 슬라이딩 가능하게 삽입되는 매니폴드 공급홀을 구비하고,
    일 단은 상기 제2유입포트 및 제3유입포트와 연결되고 타 단은 상기 오일탱크로부터 오일을 유입받는 제1유입포트와 연결되는 유로관을 구비하는 유입포트연결부(PB)와,
    일 단은 상기 제2유출포트와 연결되고 타 단은 상기 오일탱크로 오일을 배출하는 제1유출포트와 연결되는 유로관을 구비하는 유출포트연결부(T)와,
    일 단은 상기 A공급제2포트와 연결되고 타 단은 상기 매니폴드 공급홀의 상부와 연결되는 유로관을 구비하는 A공급포트연결부와,
    일 단은 상기 B공급제2포트와 연결되고 타 단은 상기 매니폴드 공급홀의 상부와 연결되는 유로관을 구비하는 B공급포트연결부와,
    상기 매니폴드 공급홀의 우측 수평방향으로 연장형성되는 제1유로관을 구비하고, 상기 제1유로관의 단부에는 상기 유압실린더의 일 측과 연결되는 A공급제1포트가 구비되며,
    상기 매니폴드 공급홀의 좌측 수평방향으로 연장형성되는 제2유로관을 구비하고, 상기 제2유로관의 단부에는 상기 유압실린더의 일측과 연결되는 B공급제1포트가 구비되며,
    상기 제1유로관에 설치되며, 규정된 압력보다 높은 압력으로 오일이 유동할 경우 일시적으로 오일 유동을 차단하는 제1안전압력보상밸브 및
    상기 제2유로관에 설치되며, 규정된 압력보다 높은 압력으로 오일이 유동할 경우 일시적으로 오일 유동을 차단하는 제2안전압력보상밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 방향제어밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유압밸브 유통홀 및 상기 매니폴드 공급홀을 형성하는 재질은 유입포트연결부, 유출포트연결부, A공급포트연결부 및 B공급포트연결부를 형성하는 재질과 상이한 것을 특징으로 하는 일체형 방향제어밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유압밸브 유통홀 및 상기 매니폴드 공급홀은 특수강 재질의 슬리브관을 내부 연삭하여 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 방향제어밸브.
  4. 제1항 또는 3항에 있어서,
    상기 제1안전압력보상밸브는
    볼과 스프링을 구비하는 볼체크부와,
    상기 체크밸브의 스프링 측에 가까운 부위에 연이어 결합되는 리프 오리피스 밸브로 구성되며,
    상기 리프 오리피스 밸브는
    일 단부에는 제1반경의 제1개구부가 구비되고, 타 단부에는 제2반경의 제2개구부가 구비되며, 중앙에는 상기 제1개구부와 상기 제2개구부를 서로 연통하면서 장방향으로 형성되는 중공부를 갖는 백커버와,
    상기 중공부 내면에 결합되며, 내부에 빈 공간을 구비하는 스플하우스와,
    상기 스플하우스의 빈 공간에 삽입되며 내부에 삽입공간을 갖는 오리피스스플과,
    상기 오리피스플의 삽입공간에 삽입되는 스프링 및
    상기 백커버의 상기 제2개구부와 나사결합되며 상기 중공부로 오일을 유통시키기 위한 관통홀을 갖는 엔드캡을 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 일체형 방향제어밸브.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 오리피스플은 머리부, 몸통부 및 꼬리부로 구성되며, 상기 머리부와 상기 꼬리부의 외경은 상기 스플하우스의 내경과 동일한 크기로 형성되며, 상기 몸통부는 상기 스플하우스의 내경보다 작은 외경을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 방향제어밸브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스프링이 팽창 상태에서 상기 오리피스스풀과 상기 스플하우스 사이에는 갭 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 방향제어밸브.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유입포트연결부는 제1유입포트연결부 및 제2유입포트연결부로 구성되며, 상기 제1유입포트연결부는 제1유입포트와 용접되며 직선상의 동일한 굵기를 갖는 원기둥 형상으로 구비되며, 제2유입포트연결부는 상기 제1유입포트연결부 상부에 결합되어 수평 양방향으로 형성되는 유로를 구비하는 것을 특징으로 하는 일체형 방향제어밸브.
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