KR20190041517A - 스풀 밸브 및 밸브 시스템 - Google Patents

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나부테스코 가부시키가이샤
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Abstract

스풀 밸브(10)는, 밸브 본체(20)와, 밸브 본체(20) 내에서 축선 방향으로 이동 가능하게 수용되고, 축선 방향 일단측에 부하압이 작용하는 부하압 작용면(31)이 형성됨과 함께, 축선 방향 타단측에 파일럿압이 작용하는 파일럿압 작용면(32)이 형성된 스풀(30)을 구비하고 있다. 스풀(30)은, 스풀 본체부(33)와, 스풀 본체부(33)로부터 직경 확대된 숄더부(34)를 갖고, 숄더부(34)는 축선 방향 타단측에 위치하는 제1 작용면(34a)과, 축선 방향 일단측에 위치하는 제2 작용면(34b)을 갖는다. 스풀(30)에는, 부하압 작용면(31)과 제1 작용면(34a)을 서로 연통하는 제1 연통 구멍(35)과, 파일럿압 작용면(32)과 제2 작용면(34b)을 서로 연통하는 제2 연통 구멍(36)이 형성되어 있다.

Description

스풀 밸브 및 밸브 시스템
본 발명은, 스풀 밸브 및 밸브 시스템에 관한 것이다.
종래, 파일럿압의 작용의 유무에 의해, 스풀을 이동시키는 스풀 밸브가 알려져 있다. 종래의 스풀 밸브에서는, 부하압의 작용 방향에 대해, 파일럿압을 부하압의 작용 방향과는 상이한 방향(작용 방향에 직교하는 방향)으로부터 작용시켜, 스풀의 이동을 제어하는 것이 행해지고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
그러나 종래의 스풀 밸브를 갖는 유체 기기와 같이, 부하압의 작용 방향에 직교하는 방향으로부터 파일럿압을 공급하는 경우, 큰 스페이스가 필요해져, 유체 기기가 대형화되어 버리는 문제가 있다. 그러나 예를 들어 유체 기기의 레이아웃 상의 이유 등에 의해, 부하압의 작용 방향과 파일럿압의 작용 방향이 서로 대향하도록 배치하는 것이 요구되는 경우도 있다.
이 경우, 예를 들어 스풀에 대한 부하압의 작용 방향과 파일럿압의 작용 방향을 대향시키고, 이것들의 압력비에 따라서 부하압의 작용면의 면적과 파일럿압의 작용면의 면적을 설정하는 것도 생각할 수 있다. 그러나 일반적으로, 파일럿압은 부하압에 비하면 매우 작다. 이 때문에, 부하압의 작용면의 면적과 파일럿압의 작용면의 면적을 조정함으로써 파일럿압과 부하압의 균형을 맞추려고 하면, 유체 기기가 매우 큰 구조로 되기 때문에 실용적이지 않다.
일본 특허 공고 평4-54111호 공보
본 발명은, 상기 실정을 고려하여 이루어진 것이며, 콤팩트한 구성으로, 부하압의 작용 방향과 파일럿압의 작용 방향을 대향시키는 것이 가능한 스풀 밸브 및 밸브 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 밸브 본체와, 상기 밸브 본체 내에서 축선 방향으로 이동 가능하게 수용되고, 축선 방향 일단측에 부하압이 작용하는 부하압 작용면이 형성됨과 함께, 축선 방향 타단측에 파일럿압이 작용하는 파일럿압 작용면이 형성된 스풀을 구비하고, 상기 스풀은, 스풀 본체부와, 상기 스풀 본체부로부터 직경 확대된 숄더부를 갖고, 상기 숄더부는, 상기 축선 방향 타단측에 위치하는 제1 작용면과, 상기 축선 방향 일단측에 위치하는 제2 작용면을 갖고, 상기 스풀에는, 상기 부하압 작용면과 상기 숄더부의 상기 제1 작용면을 서로 연통하는 제1 연통 구멍과, 상기 파일럿압 작용면과 상기 숄더부의 상기 제2 작용면을 서로 연통하는 제2 연통 구멍이 형성되어 있는, 스풀 밸브이다.
본 발명은, 상기 부하압 작용면의 면적과 상기 숄더부의 상기 제1 작용면의 면적이 서로 동등한, 스풀 밸브이다.
본 발명은, 상기 파일럿압 작용면의 면적은, 상기 숄더부의 상기 제2 작용면의 면적보다 작은, 스풀 밸브이다.
본 발명은, 상기 파일럿압 작용면에 파일럿압이 작용하였을 때, 상기 숄더부의 상기 제2 작용면에 파일럿압이 작용함으로써, 상기 스풀이 상기 축선 방향 타단측으로 이동하는, 스풀 밸브이다.
본 발명은, 상기 스풀을 상기 축선 방향 일단측으로 압박하는 제1 가압 부재를 더 구비한, 스풀 밸브이다.
본 발명은, 상기 스풀 밸브와, 상기 스풀 밸브의 상기 축선 방향 타단측에 연결되고, 상기 스풀 밸브의 상기 파일럿압 작용면에 파일럿압을 작용시키는 전자기 비례 밸브를 구비한, 밸브 시스템이다.
본 발명은, 상기 전자기 비례 밸브는, 전자기 비례 밸브 본체와, 상기 전자기 비례 밸브 본체 내에서 축선 방향으로 이동 가능하게 수용된 전자기 비례 밸브 스풀과, 상기 전자기 비례 밸브 본체에 설치되고, 상기 전자기 비례 밸브 스풀을 상기 축선 방향 일단측으로 압박하는 구동 장치를 갖고, 상기 스풀 밸브의 상기 스풀과, 상기 전자기 비례 밸브의 상기 전자기 비례 밸브 스풀이, 제2 가압 부재에 의해 서로 연결되어 있는, 밸브 시스템이다.
본 발명에 따르면, 콤팩트한 구성으로, 부하압의 작용 방향과 파일럿압의 작용 방향을 대향시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 스풀 밸브를 도시하는 단면도이며, 스풀 밸브의 스풀이 중립 위치에 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 스풀 밸브를 도시하는 단면도이며, 스풀 밸브의 스풀이 공급 위치에 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예에 관한 스풀 밸브를 도시하는 단면도이며, 스풀 밸브의 스풀이 중립 위치에 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 밸브 시스템을 도시하는 단면도이며, 전자기 비례 밸브의 전자기 비례 밸브 스풀이 배출 위치에 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 밸브 시스템을 도시하는 단면도이며, 전자기 비례 밸브의 전자기 비례 밸브 스풀이 공급 위치에 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 밸브 시스템을 도시하는 단면도이며, 전자기 비례 밸브의 전자기 비례 밸브 스풀이 중립 위치에 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 밸브 시스템을 도시하는 단면도이며, 스풀 밸브의 스풀이 중립 위치에 있고, 전자기 비례 밸브의 전자기 비례 밸브 스풀이 배출 위치에 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 밸브 시스템을 도시하는 단면도이며, 스풀 밸브의 스풀이 중립 위치에 있고, 전자기 비례 밸브의 전자기 비례 밸브 스풀이 중립 위치에 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 밸브 시스템을 도시하는 단면도이며, 스풀 밸브의 스풀이 공급 위치에 있고, 전자기 비례 밸브의 전자기 비례 밸브 스풀이 공급 위치에 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 밸브 시스템을 도시하는 단면도이며, 스풀 밸브의 스풀이 공급 위치에 있고, 전자기 비례 밸브의 전자기 비례 밸브 스풀이 배출 위치에 있는 상태를 나타내는 도면이다.
(제1 실시 형태)
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시 형태에 대해 설명한다. 도 1 및 도 2는, 본 실시 형태에 의한 스풀 밸브를 도시하는 단면도이다. 이 중 도 1은, 스풀이 중립 위치에 있는 경우를 나타내고 있고, 도 2는 스풀이 공급 위치에 있는 경우를 나타내고 있다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 스풀 밸브(스풀 카트리지 밸브)(10)는, 통 형상의 밸브 본체(20)와, 밸브 본체(20) 내에서 축선 방향으로 이동 가능하게 수용된 스풀(30)을 구비하고 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「축선 방향」이라 함은 스풀(30)의 중심축이 배치된 방향(스풀(30)의 길이 방향, X 방향)이고, 「축선 방향 일단측」이라 함은, 부하압이 가해지는 측(X 방향 플러스측)을 말하고, 「축선 방향 타단측」이라 함은, 파일럿압이 가해지는 측(X 방향 마이너스측)을 말한다.
밸브 본체(20)는, 스풀(30)이 수용됨과 함께 축선 방향으로 연장되는 스풀 수용 구멍(21)을 갖고 있다. 밸브 본체(20)의 축선 방향 일단측에는, 압력원 포트(22)가 개구되어 있다. 압력원 포트(22)에는, 부하압을 갖는 오일 등의 작동 유체가 유입된다. 압력원 포트(22)는, 스풀 수용 구멍(21)의 축선 방향 일단측에 연통되고, 또한 압력원, 예를 들어 펌프에 접속되어 있다.
밸브 본체(20)의 측면에는, 스풀 수용 구멍(21)을 향해 개구되는 제어 포트(23)가 형성되어 있다. 제어 포트(23)는, 축선 방향에 직교하는 방향으로 연장되어 있다. 제어 포트(23)는, 제어 대상이 되는, 오일이 공급되는 유압 기기(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 스풀(30)이 공급 위치(도 2 참조)에 있는 경우, 제어 포트(23)는 압력원 포트(22)와 연통되어, 제어 포트(23)로부터 부하압을 갖는 오일이 유출된다. 한편, 스풀(30)이 중립 위치(도 1 참조)에 있는 경우, 제어 포트(23)는, 스풀(30)에 의해 폐쇄되어, 압력원 포트(22)와는 연통되지 않는다.
또한, 밸브 본체(20) 중 축선 방향 타단측에는, 파일럿원 포트(24)가 개구되어 있다. 파일럿원 포트(24)에는, 파일럿압을 갖는 오일이 유입된다. 또한, 파일럿압은, 부하압보다 대폭 작다. 파일럿원 포트(24)는, 스풀 수용 구멍(21)의 축선 방향 타단측에 연통되고, 또한 파일럿원, 예를 들어 전자기 밸브에 접속되어 있다.
또한 밸브 본체(20)의 측면에는, 드레인 포트(25)가 형성되어 있다. 드레인 포트(25)는, 스풀 수용 구멍(21)에 연통되고, 또한 예를 들어 오일을 저류하는 탱크(T)에 접속되어 있다.
밸브 본체(20)의 내측면에는, 내주 홈(21a)과, 숄더부 이동 공간(21b)과, 드레인 포트 연통 공간(21c)이 각각 형성되어 있다. 내주 홈(21a), 숄더부 이동 공간(21b) 및 드레인 포트 연통 공간(21c)은, 축선 방향 일단측으로부터 축선 방향 타단측을 향해 이 순서로 배치되어 있다. 또한, 내주 홈(21a), 숄더부 이동 공간(21b) 및 드레인 포트 연통 공간(21c)은, 각각 스풀 수용 구멍(21)의 일부를 구성한다.
내주 홈(21a)은, 밸브 본체(20)의 내측면 전체 둘레에 걸쳐 환상으로 형성되어 있고, 제어 포트(23)에 연통되어 있다. 숄더부 이동 공간(21b)은, 후술하는 숄더부(34)가 그 내부를 이동하는 것이며, 후술하는 제1 연통 구멍(35)을 통해 압력원 포트(22)에 연통되어 있다. 드레인 포트 연통 공간(21c)은, 밸브 본체(20)의 내측면 전체 둘레에 걸쳐 환상으로 형성되어 있고, 드레인 포트(25)에 연통되어 있다. 또한, 드레인 포트 연통 공간(21c)의 내부를, 스풀(30)의 타단측 단차부(37)가 이동하도록 되어 있다.
밸브 본체(20)의 내측면에는 또한, 제1 단차부(26)와, 제2 단차부(27)와, 제3 단차부(28)가 형성되어 있다. 이 중 제1 단차부(26)는, 드레인 포트 연통 공간(21c)의 축선 방향 타단측에 위치하고 있고, 스풀(30)이 가장 축선 방향 타단측으로 이동한 경우, 스풀(30)의 타단측 단차부(37)가 맞닿는다. 제2 단차부(27)는, 숄더부 이동 공간(21b)의 축선 방향 타단측에 위치하고 있고, 후술하는 스프링(40)의 타단측이 연결되어 있다. 또한, 제3 단차부(28)는, 숄더부 이동 공간(21b)의 축선 방향 일단측에 위치하고 있다. 스풀(30)이 가장 축선 방향 일단측으로 이동한 경우, 후술하는 스풀(30)의 제2 작용면(34b)이 제3 단차부(28)에 맞닿는다.
또한, 밸브 본체(20)는 반드시 하나의 부재로 구성되어 있지는 않아도 되고, 복수의 부재를 서로 연결함으로써 구성되어 있어도 된다.
스풀(30)은, 밸브 본체(20)의 스풀 수용 구멍(21) 내에서 이동하여, 중립 위치(도 1)와 공급 위치(도 2)를 취할 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 밸브 본체(20)의 파일럿원 포트(24)로부터 파일럿압이 공급되지 않는 경우, 스풀(30)은 축선 방향 일단측의 중립 위치를 취하고, 스풀(30)에 의해 제어 포트(23)가 폐쇄된다. 한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 밸브 본체(20)의 파일럿원 포트(24)로부터 파일럿압이 공급되는 경우, 스풀(30)은 축선 방향 타단측으로 이동하여 공급 위치를 취하고, 제어 포트(23)가 개방되어 압력원 포트(22)와 연통된다.
스풀(30)은, 축선 방향 일단측에 형성된 원 형상의 부하압 작용면(31)과, 축선 방향 타단측에 형성된 원 형상의 파일럿압 작용면(32)을 갖고 있다. 즉, 부하압 작용면(31)과 파일럿압 작용면(32)은, 축선 방향으로 서로 대향하여 배치되어 있다. 부하압 작용면(31)은, 밸브 본체(20)의 압력원 포트(22)에 연통됨과 함께, 압력원으로부터의 부하압을 갖는 오일이 작용하는 것이다. 또한, 파일럿압 작용면(32)은, 밸브 본체(20)의 파일럿원 포트(24)에 연통됨과 함께, 파일럿원으로부터의 파일럿압을 갖는 오일이 작용하는 것이다.
또한, 스풀(30)은, 스풀 본체부(33)와, 스풀 본체부(33)의 측면에 연결된 숄더부(34)를 갖고 있다. 이 중 스풀 본체부(33)는, 스풀 수용 구멍(21) 내에서, 축선 방향 일단측으로부터 축선 방향 타단측을 향해 연장되어 있다. 스풀 본체부(33)는, 후술하는 제1 연통 구멍(35) 및 제2 연통 구멍(36)을 제외하고, 중실형의 부재로 이루어져 있다.
숄더부(34)는, 스풀 본체부(33)로부터 외주를 향해 직경 확대된 부분으로 이루어져 있다. 이 숄더부(34)는, 스풀 본체부(33)의 전체 둘레에 걸쳐 원환상으로 형성되어 있고, 스풀 본체부(33)와 일체로 구성되어 있다.
또한, 숄더부(34)는, 축선 방향 타단측에 위치하는 제1 작용면(34a)과, 축선 방향 일단측에 위치하는 제2 작용면(34b)을 갖고 있다. 제1 작용면(34a)과 제2 작용면(34b)은, 축선 방향으로 서로 대향하여 배치되어 있다.
스풀(30)에는, 부하압 작용면(31)과 제1 작용면(34a)을 서로 연통하는 제1 연통 구멍(35)이 형성되어 있다. 제1 연통 구멍(35)은, 축선 방향으로 연장되는 축선 방향 부분(35a)과, 축선 방향 부분(35a)에 접속됨과 함께 주위 방향으로 연장되는 주위 방향 부분(35b)을 갖고 있다. 축선 방향 부분(35a)은, 부하압 작용면(31)에 개구되어 있다. 한편, 주위 방향 부분(35b)은, 숄더부(34)보다 축선 방향 타단측에서 스풀 본체부(33)의 측면에 개구되어 있다. 주위 방향 부분(35b)은, 숄더부 이동 공간(21b)의 축선 방향 타단측에 연통되어 있다. 이와 같이, 부하압 작용면(31)과 제1 작용면(34a)을 서로 연통시킴으로써, 부하압 작용면(31)에 부하압이 작용하였을 때, 이 축선 방향 타단측(X 방향 마이너스측)으로의 압력이, 동시에 제1 작용면(34a)을 통해 축선 방향 일단측(X 방향 플러스측)에 작용한다.
또한 스풀(30)에는, 파일럿압 작용면(32)과 제2 작용면(34b)을 서로 연통하는 제2 연통 구멍(36)이 형성되어 있다. 제2 연통 구멍(36)은, 축선 방향으로 연장되는 축선 방향 부분(36a)과, 축선 방향 부분(36a)에 접속됨과 함께 주위 방향으로 연장되는 주위 방향 부분(36b)을 갖고 있다. 축선 방향 부분(36a)은, 파일럿압 작용면(32)에 개구되어 있다. 한편, 주위 방향 부분(36b)은, 제2 작용면(34b) 상에서 스풀 본체부(33)의 측면에 개구되고, 또한 숄더부 이동 공간(21b)의 축선 방향 일단측에 연통되어 있다. 또한, 주위 방향 부분(36b)의 일부는, 제2 작용면(34b)의 표면에 형성된 주위 방향 홈으로 이루어져 있다. 이와 같이, 파일럿압 작용면(32)과 제2 작용면(34b)을 서로 연통시킴으로써, 파일럿압 작용면(32)에 파일럿압이 작용하였을 때, 이 축선 방향 일단측(X 방향 플러스측)으로의 압력이, 동시에 제2 작용면(34b)을 통해 축선 방향 타단측(X 방향 마이너스측)으로도 작용한다.
또한, 제1 연통 구멍(35)의 주위 방향 부분(35b) 및 제2 연통 구멍(36)의 주위 방향 부분(36b) 대신에, 축선 방향에 대해 비스듬히 연장되는 경사 부분이 형성되어 있어도 된다. 즉, 도 3의 변형예에 도시한 바와 같이, 제1 연통 구멍(35)의 축선 방향 부분(35a)과 제2 연통 구멍(36)의 축선 방향 부분(36a)이 서로 동일 축선(스풀(30)의 중심 축선) 상에 형성되고, 이 축선 방향 부분(35a, 36a)으로부터 주위 방향 부분(35b, 36b)이 각각 축선 방향에 대해 비스듬히 연장되어 있어도 된다. 이와 같이, 축선 방향 부분(35a, 36a)을 서로 동일 축선 상에 배치함으로써, 스풀(30)을 콤팩트하게 구성할 수 있다. 또한, 후술하는 제2 실시 형태 및 제3 실시 형태에 있어서도, 도 3에 도시한 변형예와 마찬가지로 구성해도 된다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 밸브 본체(20)와 스풀(30) 사이에는, 스풀(30)을 축선 방향 일단측을 향해 압박하는 스프링(제1 가압 부재)(40)이 개재되어 있다. 이 경우, 스프링(40)은, 압축 스프링으로 이루어진다. 구체적으로는, 스프링(40)의 일단측이, 숄더부(34)의 제1 작용면(34a)에 연결되고, 스프링(40)의 타단측이, 밸브 본체(20)의 제2 단차부(27)에 연결되어 있다. 이 때문에, 스프링(40)은, 숄더부(34)를 통해 스풀(30)을 축선 방향 일단측으로 압박하고 있다.
본 실시 형태에 있어서, 스풀(30)의 부하압 작용면(31)의 면적과, 숄더부(34)의 제1 작용면(34a)의 면적이 서로 동등하게 되어 있다. 여기서, 부하압 작용면(31)의 면적이라 함은, 예를 들어 원형의 부하압 작용면(31) 전역의 면적이며, 제1 연통 구멍(35)의 개구 부분을 포함하는 면적이다. 또한, 제1 작용면(34a)의 면적은, 예를 들어 원환상의 제1 작용면(34a) 전역의 면적이다. 이와 같이, 부하압 작용면(31)의 면적과 제1 작용면(34a)의 면적을 서로 동등하게 함으로써, 부하압에 의해 부하압 작용면(31)에 가해지는 힘(축선 방향 타단측(X 방향 마이너스측)으로의 힘)과, 부하압에 의해 제1 작용면(34a)에 가해지는 힘(축선 방향 일단측(X 방향 플러스측)으로의 힘)의 균형을 맞출 수 있다. 이 때문에, 중립 상태에 있어서, 스프링(40)으로부터의 압박력에만 의해, 스풀(30)이 축선 방향 일단측으로 압박된다.
또한, 스프링(40)의 스프링 상수나 부하압의 강도 등에 따라서는, 부하압 작용면(31)의 면적과 제1 작용면(34a)의 면적이 약간 상이해도 된다.
또한, 파일럿압 작용면(32)의 면적은, 숄더부(34)의 제2 작용면(34b)의 면적보다 작게 되어 있다. 여기서, 파일럿압 작용면(32)의 면적이라 함은, 예를 들어 원형의 파일럿압 작용면(32) 전역의 면적이며, 제2 연통 구멍(36)의 개구 부분을 포함하는 면적이다. 또한, 제2 작용면(34b)의 면적은, 예를 들어 원환상의 제2 작용면(34b) 전역의 면적이다. 이와 같이, 파일럿압 작용면(32)의 면적을 제2 작용면(34b)의 면적보다 작게 함으로써, 파일럿압을 파일럿압 작용면(32)에 가하였을 때, 스프링(40)의 가압력에 저항하여, 스풀(30)을 축선 방향 일단측(X 방향 플러스측)으로부터 축선 방향 타단측(X 방향 마이너스측)을 향해 이동시킬 수 있다. 이 때문에, 파일럿압을 파일럿압 작용면(32)에 가함으로써, 스풀(30)을 중립 상태로부터 공급 위치로 변위시킬 수 있다. 또한, 제2 작용면(34b)의 면적은, 상술한 제1 작용면(34a)의 면적보다 작다.
그런데, 밸브 본체(20)는, 블록(11)의 내부에 수용되어 있다. 블록(11)은, 축선 방향 일단측의 제1 블록 부분(12)과, 축선 방향 타단측의 제2 블록 부분(13)을 조합하여 구성되어 있다. 블록(11)에는, 압력원 유로(14)와, 제어 유로(15)와, 파일럿원 유로(16)와, 제1 드레인 유로(17)가 형성되어 있다. 압력원 유로(14), 제어 유로(15), 파일럿원 유로(16) 및 제1 드레인 유로(17)는, 밸브 본체(20)의 압력원 포트(22), 제어 포트(23), 파일럿원 포트(24) 및 드레인 포트(25)와 각각 연통되어 있다.
다음으로, 이러한 구성으로 이루어지는 본 실시 형태의 작용에 대해 설명한다.
먼저, 밸브 본체(20)의 파일럿원 포트(24)로부터 파일럿압의 오일이 공급되고 있지 않은 경우, 스풀(30)의 파일럿압 작용면(32)에는, 축선 방향 일단측을 향해 탱크압(저압)이 작용한다. 이때, 숄더부(34)의 제2 작용면(34b)에도 탱크압이 작용한다. 또한, 드레인 포트 연통 공간(21c)은, 드레인 포트(25)에 연통되어 있으므로, 밸브 본체(20)의 타단측 단차부(37)에도 탱크압이 작용한다.
한편, 밸브 본체(20)의 압력원 포트(22)로부터는, 부하압을 갖는 오일이 공급된다. 이 때문에, 스풀(30)의 부하압 작용면(31)에는, 축선 방향 타단측을 향해 부하압이 작용한다. 이 부하압의 오일은, 부하압 작용면(31)으로부터 제1 연통 구멍(35)을 통과하여, 숄더부 이동 공간(21b)으로도 유입된다. 이 때문에, 숄더부(34)의 제1 작용면(34a)에는, 축선 방향 일단측을 향해 부하압이 작용한다.
상술한 바와 같이, 스풀(30)의 부하압 작용면(31)의 면적과, 숄더부(34)의 제1 작용면(34a)의 면적이 서로 동등하게 되어 있다. 이 때문에, 스풀(30)의 부하압 작용면(31)에 대한 압력과, 숄더부(34)의 제1 작용면(34a)에 대한 압력이 서로 균형을 이루고, 스풀(30)은 중립 위치를 취한다(도 1 참조). 이때, 제어 포트(23)는 스풀(30)에 의해 폐쇄되어 있어, 제어 포트(23)는 압력원 포트(22)에 연통되지 않는다. 따라서, 펌프 등의 압력원으로부터의 부하압의 오일이, 제어 포트(23)에 접속된 유압 기기에 공급되는 일은 없다. 한편, 스프링(40)은 스풀(30)을 축선 방향 일단측으로 압박하고 있으므로, 숄더부(34)의 제2 작용면(34b)은 밸브 본체(20)의 제3 단차부(28)에 맞닿아, 스풀(30)이 정지하고 있다.
이와 같이, 스풀(30)의 부하압 작용면(31)의 면적과, 숄더부(34)의 제1 작용면(34a)의 면적을 서로 동등하게 함으로써, 부하압의 크기에 관계없이, 스풀(30)을 중립 위치로 유지할 수 있다.
이 상태로부터, 밸브 본체(20)의 파일럿원 포트(24)로부터 파일럿압의 오일이 공급되면, 스풀(30)의 파일럿압 작용면(32)에는, 축선 방향 일단측을 향해 파일럿압이 작용한다. 이때, 파일럿압의 오일은, 파일럿압 작용면(32)으로부터 제2 연통 구멍(36)을 통과하여, 숄더부 이동 공간(21b)으로도 유입된다. 이 때문에, 숄더부(34)의 제2 작용면(34b)에도 파일럿압이 작용한다. 상술한 바와 같이, 파일럿압 작용면(32)의 면적은, 숄더부(34)의 제2 작용면(34b)의 면적보다 작다. 이 때문에, 숄더부(34)의 제2 작용면(34b)에 가해지는 파일럿압에 의해, 스프링(40)의 가압력에 저항하여, 스풀(30)이 축선 방향 일단측으로부터 축선 방향 타단측을 향해 이동한다.
스풀(30)이 축선 방향 타단측을 향해 이동함으로써, 스풀(30)은 공급 위치에 도달한다(도 2 참조). 이때, 스풀(30)의 부하압 작용면(31)은, 제어 포트(23) 위까지 이동하고, 제어 포트(23)가 개방되어, 제어 포트(23)가 압력원 포트(22)에 연통된다. 따라서, 압력원 포트(22)에 접속된 펌프 등의 압력원으로부터 제어 포트(23)에 접속된 유압 기기로 오일이 공급된다. 스풀(30)이 공급 위치에 위치하는 경우에 있어서의 압력원으로부터 유압 기기로의 오일의 공급량은, 스풀(30)과 제어 포트(23)가 겹치는 면적에 따라서 변화시킬 수 있다. 그 후, 스풀(30)의 타단측 단차부(37)가 밸브 본체(20)의 제1 단차부(26)에 맞닿아, 스풀(30)이 정지한다.
또한 이 동안, 스풀(30)의 부하압 작용면(31)에 대한 압력과, 숄더부(34)의 제1 작용면(34a)에 대한 압력은 항상 균형을 이루고 있으므로, 부하압 작용면(31)에 작용하는 부하압의 크기가 스풀(30)의 이동에 영향을 미치는 일은 없다.
그 후, 파일럿원 포트(24)로부터의 파일럿압의 공급을 정지하고, 파일럿압 작용면(32)에 탱크압을 작용시킨다. 이 경우, 스프링(40)의 가압력에 의해, 스풀(30)이 공급 위치로부터 중립 위치로 이동하여, 제어 포트(23)가 폐쇄된다. 이에 의해 제어 포트(23)에 접속된 압력 기기에는, 오일의 공급 및 배출이 실시되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 스풀(30)의 축선 방향 일단측에 부하압이 작용하는 부하압 작용면(31)이 형성되고, 축선 방향 타단측에 파일럿압이 작용하는 파일럿압 작용면(32)이 형성되어 있다. 또한, 제어 포트(23)로의 부하압의 오일의 공급 방향과, 파일럿원 포트(24)로의 파일럿압의 오일의 공급 방향이 동일 직선 상에 위치하고 있다. 이에 의해, 콤팩트한 구성으로, 스풀 밸브(10)에 대한 부하압의 작용 방향과 파일럿압의 작용 방향을 대향시킬 수 있다. 즉, 종래의 스풀 밸브를 갖는 유체 기기와 같이, 축선 방향에 직교하는 방향으로부터 파일럿압을 공급하는 경우 등과 달리, 큰 스페이스가 필요해지는 일이 없고, 유체 기기가 대형화되어 버릴 우려도 없다.
또한 본 실시 형태에 의하면, 부하압 작용면(31)의 면적과 숄더부(34)의 제1 작용면(34a)의 면적이 서로 동등하다. 이에 의해, 부하압의 크기에 관계없이, 스풀(30)의 부하압 작용면(31)에 대한 압력과, 숄더부(34)의 제1 작용면(34a)에 대한 압력을 서로 균형을 이루게 할 수 있다.
또한 본 실시 형태에 의하면, 파일럿압 작용면(32)의 면적은, 숄더부(34)의 제2 작용면(34b)의 면적보다 작다. 이에 의해, 파일럿압을 파일럿압 작용면(32)에 가하였을 때, 스풀(30)을 중립 상태로부터 공급 위치로 이동시킬 수 있다.
또한 본 실시 형태에 의하면, 파일럿압 작용면(32)에 파일럿압이 작용하였을 때, 숄더부(34)의 제2 작용면(34b)에 파일럿압이 작용함으로써, 스풀(30)이 축선 방향 타단측으로 이동한다. 이에 의해, 파일럿압의 유무에 의해 스풀(30)의 이동을 제어할 수 있다.
또한 본 실시 형태에 의하면, 스풀(30)을 축선 방향 일단측으로 압박하는 스프링(40)이 설치되어 있다. 이에 의해, 파일럿압 작용면(32)에 파일럿압이 작용하고 있지 않은 경우에는, 숄더부(34)가 축선 방향 일단측으로 압박되어, 스풀(30)을 중립 위치로 유지할 수 있다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 도 4 내지 도 6은, 본 실시 형태에 의한 밸브 시스템을 도시하는 단면도이다. 도 4 내지 도 6에 도시한 제2 실시 형태는, 스풀 밸브의 축선 방향 타단측에 전자기 비례 밸브를 설치한 점이 상이한 것이며, 다른 구성은 상술한 제1 실시 형태와 대략 동일하다. 도 4 내지 도 6에 있어서, 제1 실시 형태와 동일 부분에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.
또한, 도 4는, 스풀 밸브의 스풀이 중립 위치에 있고, 전자기 비례 밸브의 전자기 비례 밸브 스풀이 배출 위치에 있는 경우를 나타내고 있다. 도 5는 스풀 밸브의 스풀이 공급 위치에 있고, 전자기 비례 밸브의 전자기 비례 밸브 스풀이 공급 위치에 있는 경우를 나타내고 있다. 도 6은, 스풀 밸브의 스풀이 공급 위치에 있고, 전자기 비례 밸브의 전자기 비례 밸브 스풀이 중립 위치에 있는 경우를 나타내고 있다.
도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 밸브 시스템(100)은, 스풀 밸브(10)와, 스풀 밸브(10)에 연결된 전자기 비례 밸브(50)를 구비하고 있다.
이 중 스풀 밸브(10)는, 상술한 제1 실시 형태에 나타낸 것과 대략 동일하므로, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
전자기 비례 밸브(50)는, 스풀 밸브(10)의 축선 방향 타단측에 연결되어 있고, 스풀 밸브(10)의 파일럿압 작용면(32)에 대해 파일럿압을 작용시키는 것이다. 전자기 비례 밸브(50)는, 오일의 공급원으로서의 파일럿압 공급원에 스풀 밸브(10)의 파일럿원 유로(16)를 연통시켜, 파일럿압 공급원으로부터 스풀 밸브(10)에 오일을 공급하는 공급 위치와, 오일을 저류하는 탱크(T)에 스풀 밸브(10)의 파일럿원 유로(16)를 연통시켜, 파일럿원 유로(16)로부터 오일을 탱크(T)로 배출하는 배출 위치와, 스풀 밸브(10)를 파일럿압 공급원 및 탱크(T)로부터 차단하는 중립 위치의 세 상태 중 어느 것으로 유지된다.
도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 전자기 비례 밸브(50)는, 주된 구성 요소로서, 전자기 비례 밸브 본체(60)와, 전자기 비례 밸브 본체(60) 내에서 축선 방향으로 이동 가능하게 수용된 전자기 비례 밸브 스풀(70)과, 전자기 비례 밸브 본체(60)에 설치되고, 전자기 비례 밸브 스풀(70)을 축선 방향 일단측으로 압박하는 구동 장치(51)를 갖고 있다. 전자기 비례 밸브(50)는, 전자기 비례 밸브 스풀(70)이 이동함으로써, 공급 위치, 배출 위치 및 중립 위치의 사이에서 유로를 전환한다.
구동 장치(51)는, 전자기 비례 밸브 스풀(70)을 구동하여 전자기 비례 밸브 스풀(70)의 위치를 제어한다. 구동 장치(51)는, 구동 로드(52)와, 구동 로드(52)를 보유 지지하는 구동체(53)를 갖고 있다. 구동 로드(52)는, 그 중심 축선을 따라 구동체(53)에 대해 진퇴 가능하게 보유 지지되어 있다. 구동 로드(52)의 축선 방향(X 방향)으로의 구동은, 구동체(53)에 의해 제어된다. 도시된 구동 장치(51)는, 솔레노이드 액추에이터로서 구성되어 있다.
이상의 구성을 가진 구동 장치(51)에서는, 구동체(53)의 도시하지 않은 솔레노이드 코일에 여자 전류를 흐르게 하면, 구동 로드(52)가, 전자기 비례 밸브 본체(60) 내에 설치된 스프링(가압 부재)(80)의 가압력에 저항하여 축선 방향 일단측(X 방향 플러스측)으로 이동한다. 구동 로드(52)의 이동량은, 전자기 비례 밸브 스풀(70)로부터의 반력이 가해지고 있지 않은 경우, 구동체(53)의 솔레노이드 코일의 여자 전류 크기에 비례한다. 도시된 예에 있어서, 여자 전류의 크기에 비례하여, 구동 로드(52)가 구동체(53)로부터 돌출된다.
다음으로, 전자기 비례 밸브 본체(60)에 대해 설명한다. 전자기 비례 밸브 본체(60)는, 스풀 수용 구멍(61)을 갖고 있다. 축 부재 형상의 전자기 비례 밸브 스풀(70)은, 스풀 수용 구멍(61) 내에서 축선 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 구동 로드(52)는, 스풀 수용 구멍(61) 내로 진퇴 가능하게 되어 있다. 또한, 전자기 비례 밸브 본체(60) 내에 스프링(80)이 배치되어 있다. 스프링(80)은, 전자기 비례 밸브 스풀(70)을 구동 로드(52)를 향해 가압하고 있다. 이 결과, 구동 로드(52)의 선단부는, 전자기 비례 밸브 스풀(70)에 맞닿아 있다. 스프링(80)은, 도시된 예에 있어서 압축 스프링에 의해 구성되어 있다. 이 스프링(80)은, 구동 로드(52)와 전자기 비례 밸브 스풀(70)의 접촉 상태를 유지하기 위한 것이며, 스프링(80)으로부터의 가압력은, 구동 로드(52)로부터 전자기 비례 밸브 스풀(70)로의 추력과 비교하여 현격하게 작게 설정되어 있다.
구동 로드(52)가 구동체(53)로부터 진출하면, 전자기 비례 밸브 스풀(70)은, 구동 로드(52)에 압박되어, 전자기 비례 밸브 본체(60)에 대해 이동한다. 또한, 구동 로드(52)가 구동체(53) 내로 후퇴하면, 전자기 비례 밸브 스풀(70)은, 스프링(80)에 압박되어, 구동 로드(52)와의 접촉 상태를 유지하도록 전자기 비례 밸브 본체(60)에 대해 이동한다.
전자기 비례 밸브 본체(60)에는, 파일럿압 공급원 포트(63), 드레인 포트(64) 및 제어 포트(65)가 형성되어 있다. 한편, 전자기 비례 밸브 스풀(70)에는, 유로(72, 73, 74)가 형성되어 있다. 전자기 비례 밸브 스풀(70)이 도 4에 도시한 배출 위치에 위치하는 경우, 제어 포트(65)가 드레인 포트(64)에 연통되고, 파일럿압 공급원 포트(63)는 그 밖의 포트(64, 65)로부터 차단된다. 전자기 비례 밸브 스풀(70)이 도 5에 도시한 공급 위치에 위치하는 경우, 제어 포트(65)가 파일럿압 공급원 포트(63)에 연통되고, 드레인 포트(64)는 그 밖의 포트(63, 65)로부터 차단된다. 전자기 비례 밸브 스풀(70)이 도 6에 도시한 중립 위치에 위치하는 경우, 각 포트(63, 64, 65)는, 서로로부터 차단된다.
또한, 제어 포트(65)는, 스풀 수용 구멍(61)에 개구되고, 또한 스풀 밸브(10)의 파일럿원 포트(24)에 파일럿압이 출력된다. 즉, 제어 포트(65)는, 파일럿압의 오일을 스풀 밸브(10)에 공급한다. 파일럿압 공급원 포트(63)는, 스풀 수용 구멍(61)에 개구되고, 또한 파일럿압 공급원, 예를 들어 펌프에 연통된다. 드레인 포트(64)는, 스풀 수용 구멍(61)에 개구되고, 또한 오일을 저류하는 탱크(T)에 연통된다. 따라서, 전자기 비례 밸브 스풀(70)이 공급 위치에 위치하는 전자기 비례 밸브(50)에서는, 파일럿압 공급원으로부터 스풀 밸브(10)로 오일이 공급되고, 전자기 비례 밸브 스풀(70)이 배출 위치에 위치하는 전자기 비례 밸브(50)에서는, 스풀 밸브(10)로부터 탱크(T)로 오일이 배출된다. 또한, 전자기 비례 밸브 스풀(70)이 중립 위치에 위치하는 전자기 비례 밸브(50)에서는, 스풀 밸브(10) 내의 오일이 유지된다.
도시된 예에 있어서, 전자기 비례 밸브 본체(60)에는, 제1 코어(66)와 제2 코어(67)가 각각 고정되어 있다. 제1 코어(66)에는, 구동 장치(51)의 구동 로드(52)가 진퇴 가능하게 통과하는 관통 구멍이 형성되어 있다. 또한, 제2 코어(67)에도, 구동 장치(51)의 구동 로드(52)가 진퇴 가능하게 통과하는 관통 구멍이 형성되어 있다. 구동 로드(52)의 선단부는 스풀 수용 구멍(61) 내에 위치하고 있다.
또한, 제1 코어(66), 제2 코어(67) 및 전자기 비례 밸브 본체(60)에 의해 예비실(68)이 구획되어 있다. 드레인 포트(64)와 예비실(68) 사이에는, 연결 유로(69)가 설치되어 있다. 연결 유로(69)는, 전자기 비례 밸브 본체(60)에 형성되어 있다. 이 연결 유로(69)에 의해, 예비실(68)은, 드레인 포트(64)에 연통되어 있다.
다음으로, 전자기 비례 밸브 스풀(70)에 대해 설명한다. 전자기 비례 밸브 스풀(70)은, 그 축선 방향 일단측이 스프링(80)에 의해 압박되고, 구동 로드(52)를 향해 가압되고 있다. 전자기 비례 밸브 스풀(70)은, 축선 방향 타단측에 있어서, 구동 로드(52)의 선단부에 접촉하고 있다.
전자기 비례 밸브 스풀(70)에는, 축선 방향으로 연장되는 주 유로(72)가 형성되어 있다. 이 주 유로(72)는, 제어 포트(65)를 향해 개구되어 있다. 또한, 전자기 비례 밸브 스풀(70)에는, 주 유로(72)에 접속하는 제1 분기 유로(73) 및 제2 분기 유로(74)가 형성되어 있다. 제1 분기 유로(73)는, 전자기 비례 밸브 스풀(70)이 공급 위치에 있는 경우에, 파일럿압 공급원 포트(63)와 주 유로(72)를 연통시킨다. 제2 분기 유로(74)는, 전자기 비례 밸브 스풀(70)이 배출 위치에 있는 경우에, 드레인 포트(64)와 주 유로(72)를 연통시킨다.
또한, 전자기 비례 밸브 스풀(70)에는, 주 유로(72)와 작용 공간(71)을 연통시키는 제3 분기 유로(75)가 형성되어 있다. 따라서, 작용 공간(71)은, 제3 분기 유로(75) 및 주 유로(72)를 통해, 제어 포트(65)와 연통되어 있다. 그리고 작용 공간(71)은, 제어 포트(65) 내의 오일의 압력으로 유지된다.
본 실시 형태에 있어서, 블록(11)에는, 파일럿압 공급 유로(18)와, 제2 드레인 유로(19)가 더 형성되어 있다. 파일럿압 공급 유로(18) 및 제2 드레인 유로(19)는, 각각 전자기 비례 밸브 본체(60)의 파일럿압 공급원 포트(63) 및 드레인 포트(64)에 각각 연통되어 있다.
다음으로, 이러한 구성으로 이루어지는 본 실시 형태의 작용에 대해 설명한다.
먼저, 전자기 비례 밸브(50)의 구동체(53)의 솔레노이드 코일이 여자되어 있지 않은 경우, 스프링(80)의 가압력에 의해, 구동 로드(52)는 구동체(53)측으로 후퇴되어 있다. 스프링(80)으로부터의 가압력에 의해 구동 로드(52)에 맞닿은 전자기 비례 밸브 스풀(70)은, 도 4에 도시한 배출 위치에 위치한다. 이때, 전자기 비례 밸브 스풀(70)의 주 유로(72) 및 제2 분기 유로(74)를 통해, 제어 포트(65)는 드레인 포트(64)에 연통된다. 따라서, 스풀 밸브(10)의 파일럿원 포트(24)는, 드레인 포트(64)에 접속된 탱크(T)에 연통된다.
이 경우, 스풀 밸브(10)의 파일럿압 작용면(32)에는, 파일럿압이 작용하는 일은 없다. 이 때문에, 스풀 밸브(10)의 스풀(30)은, 중립 위치를 유지한다(스풀(30)의 상세한 동작은 제1 실시 형태 참조). 이때, 제어 포트(23)는 스풀(30)에 의해 폐쇄되어 있어, 펌프 등의 압력원으로부터의 부하압의 오일이, 제어 포트(23)에 접속된 유압 기기에 공급되는 일은 없다.
이 상태로부터, 구동체(53)의 솔레노이드 코일이 여자되면, 구동 로드(52)는, 구동체(53)로부터 진출하여, 전자기 비례 밸브 스풀(70)을 구동한다. 전자기 비례 밸브 스풀(70)은, 배출 위치로부터 중립 위치에 도달한다. 전자기 비례 밸브 스풀(70)이 중립 위치에 위치하면, 제1 분기 유로(73)와 파일럿압 공급원 포트(63)의 연통이 차단된 채, 제2 분기 유로(74)와 드레인 포트(64)의 연통도 차단된다. 이 때문에, 제어 포트(65)는, 파일럿압 공급원 포트(63) 및 드레인 포트(64)의 양쪽으로부터 차단된다. 따라서, 제어 포트(65)에 접속된 스풀 밸브(10)에 대해 오일의 공급 및 배출이 실시되는 일은 없다.
더 큰 여자 전류가 구동체(53)의 솔레노이드 코일에 흐르면, 구동 로드(52)가, 전자기 비례 밸브 스풀(70)을 더 추진하여, 전자기 비례 밸브 스풀(70)의 제1 분기 유로(73)가 파일럿압 공급원 포트(63)와 겹친다. 도 5에 도시한 공급 위치에 있어서, 전자기 비례 밸브 스풀(70)의 주 유로(72) 및 제1 분기 유로(73)를 통해, 제어 포트(65)는 파일럿압 공급원 포트(63)에 연통된다. 따라서, 파일럿압 공급원 포트(63)에 접속된 펌프 등의 파일럿압 공급원으로부터, 제어 포트(65)에 접속된 스풀 밸브(10)의 파일럿원 포트(24)로 파일럿압의 오일이 공급된다.
한편, 전자기 비례 밸브 스풀(70)의 주 유로(72) 및 제3 분기 유로(75)를 통해, 제어 포트(65)와 작용 공간(71)이 연통되어 있다. 따라서, 작용 공간(71) 내에는, 제어 포트(65)에 출력되는 파일럿압과 동등한 압력이 출력되게 된다. 그리고 작용 공간(71) 내에서는, 구동 로드(52)의 선단부가 축 방향으로 노출되어 있다. 이 때문에, 파일럿압이, 항시, 구동 로드(52)로부터 전자기 비례 밸브 스풀(70)로의 추력과는 역방향으로 구동 로드(52)에 직접 작용한다.
이와 같이 전자기 비례 밸브(50)로부터 스풀 밸브(10)로 파일럿압의 오일이 공급됨으로써, 스풀 밸브(10)의 파일럿압 작용면(32)에는, 파일럿압이 작용한다. 이 때문에, 스풀 밸브(10)의 스풀(30)은, 중립 위치로부터 공급 위치로 변위된다(스풀(30)의 상세한 동작은 제1 실시 형태 참조). 스풀(30)이 이동함으로써, 제어 포트(23)가 개방되어, 제어 포트(23)가 압력원 포트(22)에 연통된다. 따라서, 압력원 포트(22)에 접속된 펌프 등의 압력원으로부터 제어 포트(23)에 접속된 유압 기기로 오일이 공급된다.
그 후, 구동체(53)의 솔레노이드 코일의 여자를 약화시키면, 구동 로드(52)는, 구동체(53)측으로 일정 정도 복귀된다. 이때 전자기 비례 밸브 스풀(70)은, 도 6에 도시한 중립 위치에 도달한다. 전자기 비례 밸브 스풀(70)이 중립 위치에 위치하면, 제2 분기 유로(74)와 드레인 포트(64)의 연통이 차단된 채, 제1 분기 유로(73)와 파일럿압 공급원 포트(63)의 연통도 차단된다. 이 때문에, 제어 포트(65)는, 파일럿압 공급원 포트(63) 및 드레인 포트(64)의 양쪽으로부터 차단된다. 따라서, 제어 포트(65)는, 파일럿압으로 유지되고, 스풀 밸브(10)의 파일럿압 작용면(32)에는, 파일럿압이 계속 작용한다. 이 때문에, 스풀 밸브(10)의 스풀(30)은 공급 위치를 유지하고, 압력원 포트(22)에 접속된 펌프 등의 압력원으로부터 제어 포트(23)에 접속된 유압 기기로 오일이 계속 공급된다.
본 실시 형태에 의하면, 제어압에 의해 전자기 비례 밸브 스풀(70)을 구동하고, 이에 의해 스풀 밸브(10)를 제어하는 것을, 간이한 구성에 의해 실현하는 것이 가능해진다. 바꾸어 말하면, 종래 기술과 비교하여, 파일럿압에 의해 전자기 비례 밸브 스풀(70)을 구동하기 위한 구성을 대폭 간략화할 수 있다. 이에 의해, 전자기 비례 밸브 스풀(70)의 대폭의 간이 단순화를 도모할 수 있다.
(제3 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 도 7 내지 도 10은, 본 실시 형태에 의한 밸브 시스템을 도시하는 단면도이다. 도 7 내지 도 10에 도시한 제3 실시 형태는, 전자기 비례 밸브 본체(60) 내에 설치된 스프링(80) 대신에, 스풀 밸브(10)의 스풀(30)과, 전자기 비례 밸브(50)의 전자기 비례 밸브 스풀(70)이, 피드백 스프링(90)에 의해 서로 연결되어 있는 점이 상이한 것이며, 다른 구성은 상술한 제2 실시 형태와 대략 동일하다. 도 7 내지 도 10에 있어서, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 동일 부분에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.
또한, 도 7은, 스풀 밸브의 스풀이 중립 위치에 있고, 전자기 비례 밸브의 전자기 비례 밸브 스풀이 배출 위치에 있는 상태를 도시하고 있다. 도 8은, 스풀 밸브의 스풀이 중립 위치에 있고, 전자기 비례 밸브의 전자기 비례 밸브 스풀이 중립 위치에 있는 상태를 나타내고 있다. 도 9는, 스풀 밸브의 스풀이 공급 위치에 있고, 전자기 비례 밸브의 전자기 비례 밸브 스풀이 공급 위치에 있는 상태를 나타내고 있다. 도 10은, 스풀 밸브의 스풀이 공급 위치에 있고, 전자기 비례 밸브의 전자기 비례 밸브 스풀이 배출 위치에 있는 상태를 나타내고 있다.
도 7 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 밸브 시스템(100A)은, 스풀 밸브(10)와, 스풀 밸브(10)에 연결된 전자기 비례 밸브(50)를 구비하고 있다. 스풀 밸브(10) 및 전자기 비례 밸브(50)는, 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 나타낸 것과 대략 동일하므로, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
본 실시 형태에 있어서, 스풀 밸브(10)의 스풀(30)과, 전자기 비례 밸브(50)의 전자기 비례 밸브 스풀(70)이, 피드백 스프링(제2 가압 부재)(90)에 의해 서로 연결되어 있다. 이 경우, 피드백 스프링(90)은, 압축 스프링으로 이루어진다. 구체적으로는, 스풀(30)의 파일럿압 작용면(32)과, 전자기 비례 밸브 스풀(70)의 축선 방향 일단측이, 피드백 스프링(90)에 의해 탄성적으로 연결되어 있다. 이러한 구성에 의해, 스풀 밸브(10)의 스풀(30)을 포스 피드백 제어할 수 있다.
다음으로, 이러한 구성으로 이루어지는 본 실시 형태의 작용에 대해 설명한다.
먼저, 전자기 비례 밸브(50)의 구동체(53)의 솔레노이드 코일이 여자되어 있지 않은 경우, 피드백 스프링(90)의 가압력에 의해, 구동 로드(52)는, 구동체(53)측으로 후퇴되어 있다. 이때 전자기 비례 밸브 스풀(70)은, 도 7에 도시한 배출 위치에 위치한다. 이 경우, 전자기 비례 밸브 스풀(70)의 주 유로(72) 및 제2 분기 유로(74)를 통해, 제어 포트(65)는 드레인 포트(64)에 연통된다. 따라서, 스풀 밸브(10)의 파일럿원 포트(24)는 드레인 포트(64)에 접속된 탱크(T)에 연통된다.
이 경우, 스풀 밸브(10)의 파일럿압 작용면(32)에는, 파일럿압이 작용하는 일은 없다. 이 때문에, 스풀 밸브(10)의 스풀(30)은, 중립 위치를 유지한다(도 7 참조). 이때, 제어 포트(23)는 스풀(30)에 의해 폐쇄되어 있어, 펌프 등의 압력원으로부터의 부하압의 오일이, 제어 포트(23)에 접속된 유압 기기에 공급되는 일은 없다.
이 상태로부터, 구동체(53)의 솔레노이드 코일이 여자되면, 구동 로드(52)는, 구동체(53)로부터 진출하여, 전자기 비례 밸브 스풀(70)을 구동한다. 전자기 비례 밸브 스풀(70)은, 배출 위치로부터 중립 위치에 도달한다(도 8 참조). 전자기 비례 밸브 스풀(70)이 중립 위치에 위치하면, 제1 분기 유로(73)와 파일럿압 공급원 포트(63)의 연통이 차단된 채, 제2 분기 유로(74)와 드레인 포트(64)의 연통도 차단된다. 이 때문에, 제어 포트(65)는, 파일럿압 공급원 포트(63) 및 드레인 포트(64)의 양쪽으로부터 차단된다. 따라서, 제어 포트(65)에 접속된 스풀 밸브(10)에 대해 오일의 공급 및 배출이 실시되는 일은 없다.
이때, 스풀 밸브(10)의 파일럿압 작용면(32)에는, 계속해서 파일럿압이 작용하는 일이 없다. 이 때문에, 스풀 밸브(10)의 스풀(30)은, 스프링(80)의 압박력에 의해 중립 위치를 유지하고 있다(도 8 참조).
더 큰 여자 전류가 구동체(53)의 솔레노이드 코일에 흐르면, 구동 로드(52)가, 전자기 비례 밸브 스풀(70)을 더 추진하여, 전자기 비례 밸브 스풀(70)의 제1 분기 유로(73)가 파일럿압 공급원 포트(63)와 겹친다. 이 때문에, 도 9에 도시한 바와 같이, 전자기 비례 밸브 스풀(70)이 공급 위치에 도달한다. 이 공급 위치에 있어서, 전자기 비례 밸브 스풀(70)의 주 유로(72) 및 제1 분기 유로(73)를 통해, 제어 포트(65)는 파일럿압 공급원 포트(63)에 연통된다. 따라서, 파일럿압 공급원 포트(63)에 접속된 펌프 등의 파일럿압 공급원으로부터 제어 포트(65)에 접속된 스풀 밸브(10)의 파일럿원 포트(24)로 파일럿압의 오일이 공급된다.
이 경우, 스풀 밸브(10)의 파일럿압 작용면(32)에는, 파일럿압이 작용한다.
이 때문에, 스풀 밸브(10)의 스풀(30)은 축선 방향 타단측으로 이동하여, 중립 위치로부터 공급 위치로 변위된다(도 9 참조). 이와 같이 스풀 밸브(10)의 스풀(30)이 이동함으로써, 제어 포트(23)가 개방되어, 제어 포트(23)가 압력원 포트(22)에 연통된다. 따라서, 압력원 포트(22)에 접속된 펌프 등의 압력원으로부터 제어 포트(23)에 접속된 유압 기기로 오일이 공급된다.
한편, 스풀(30)이 축선 방향 타단측으로 이동함에 따라서, 피드백 스프링(90)이 압축되어 간다. 이 때문에, 피드백 스프링(90)의 가압력에 의해, 구동 로드(52)의 압박력에 저항하여, 전자기 비례 밸브 스풀(70)이 축선 방향 타단측으로 이동한다. 이 경우, 전자기 비례 밸브 스풀(70)은, 중립 위치를 경유하여 배출 위치에 도달한다(도 10 참조). 전자기 비례 밸브 스풀(70)이 배출 위치에 이르렀을 때, 제어 포트(65)는, 드레인 포트(64)에 연통되어, 파일럿압 공급원 포트(63)로부터 차단된다. 따라서, 스풀 밸브(10)의 파일럿원 포트(24)로부터의 오일은, 드레인 포트(64)에 접속된 탱크(T)에 회수되어, 파일럿압 작용면(32)에 작용하는 압력이 저하된다.
파일럿압 작용면(32)에 작용하는 압력이 저하됨으로써, 스풀(30)은, 스프링(80)의 가압력에 의해, 축선 방향 일단측을 향해 반전을 개시한다. 스풀(30)이 축선 방향 일단측으로 이동함에 따라서, 피드백 스프링(90)이 신장되어 간다. 이 때문에, 피드백 스프링(90)의 가압력이 약해져, 구동 로드(52)의 압박력에 의해, 전자기 비례 밸브 스풀(70)이 축선 방향 일단측으로 이동한다. 이 결과, 전자기 비례 밸브 스풀(70)은, 중립 위치를 경유하여 다시 공급 위치에 도달한다(도 9 참조). 전자기 비례 밸브 스풀(70)이 공급 위치에 이르렀을 때, 제어 포트(65)는 파일럿압 공급원 포트(63)에 연통되어, 드레인 포트(64)로부터 차단된다. 따라서, 파일럿압 공급원으로부터 스풀 밸브(10)로 다시 파일럿압의 오일이 공급된다.
이와 같이, 전자기 비례 밸브 스풀(70)이 공급 위치(도 9)와 배출 위치(도 10) 사이에서 반복하여 이동함으로써, 스풀(30)은, 피드백 스프링(90)의 가압력과 구동 장치(51)에 의한 구동 로드(52)의 압박력이 균형을 이루는 위치로 제어된다.
본 실시 형태에 따르면, 스풀(30)의 위치를 제어(포스 피드백 제어)함으로써, 예를 들어 전자기 비례 밸브(50)에 의한 파일럿압이 외란에 의해 변동된 경우라도, 스풀(30)의 위치를 소정의 위치로 유지할 수 있어, 스풀(30)을 안정적으로 제어하는 것이 가능해진다. 또한, 이러한 포스 피드백 제어 기구를 실현하기 위한 구조가 간단하므로, 밸브 시스템(100A)을 콤팩트하게 구성할 수 있다.

Claims (7)

  1. 밸브 본체와,
    상기 밸브 본체 내에서 축선 방향으로 이동 가능하게 수용되고, 축선 방향 일단측에 부하압이 작용하는 부하압 작용면이 형성됨과 함께, 축선 방향 타단측에 파일럿압이 작용하는 파일럿압 작용면이 형성된 스풀을 구비하고,
    상기 스풀은, 스풀 본체부와, 상기 스풀 본체부로부터 직경 확대된 숄더부를 갖고,
    상기 숄더부는, 상기 축선 방향 타단측에 위치하는 제1 작용면과, 상기 축선 방향 일단측에 위치하는 제2 작용면을 갖고,
    상기 스풀에는, 상기 부하압 작용면과 상기 숄더부의 상기 제1 작용면을 서로 연통하는 제1 연통 구멍과, 상기 파일럿압 작용면과 상기 숄더부의 상기 제2 작용면을 서로 연통하는 제2 연통 구멍이 형성되어 있는, 스풀 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부하압 작용면의 면적과 상기 숄더부의 상기 제1 작용면의 면적이 서로 동등한, 스풀 밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 파일럿압 작용면의 면적은, 상기 숄더부의 상기 제2 작용면의 면적보다 작은, 스풀 밸브.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파일럿압 작용면에 파일럿압이 작용하였을 때, 상기 숄더부의 상기 제2 작용면에 파일럿압이 작용함으로써, 상기 스풀이 상기 축선 방향 타단측으로 이동하는, 스풀 밸브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스풀을 상기 축선 방향 일단측으로 압박하는 제1 가압 부재를 더 구비한, 스풀 밸브.
  6. 제1항에 기재된 스풀 밸브와,
    상기 스풀 밸브의 상기 축선 방향 타단측에 연결되고, 상기 스풀 밸브의 상기 파일럿압 작용면에 파일럿압을 작용시키는 전자기 비례 밸브를 구비한, 밸브 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전자기 비례 밸브는, 전자기 비례 밸브 본체와, 상기 전자기 비례 밸브 본체 내에서 축선 방향으로 이동 가능하게 수용된 전자기 비례 밸브 스풀과, 상기 전자기 비례 밸브 본체에 설치되고, 상기 전자기 비례 밸브 스풀을 상기 축선 방향 일단측으로 압박하는 구동 장치를 갖고,
    상기 스풀 밸브의 상기 스풀과, 상기 전자기 비례 밸브의 상기 전자기 비례 밸브 스풀이, 제2 가압 부재에 의해 서로 연결되어 있는, 밸브 시스템.
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