KR20200094012A - Hydraulic valve and working machine having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유압 밸브 및 이를 포함하는 작업 기계에 관한 것이다.The present invention relates to a hydraulic valve and a working machine comprising the same.
작업 기계는 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. Working machines can be classified into excavation equipment, loading equipment, transport equipment, loading and unloading equipment, compaction equipment, and foundation construction equipment due to the diversity of work done in industrial sites. Specifically, bulldozers, excavators, loaders, dump trucks, It is a concept that includes a great deal of equipment, such as rollers.
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.Excavation is the most basic operation in the industrial field. In the case of industrial construction, the ground is excavated to a certain depth to install various structures or to embed pipes or the like in the ground, where the excavator is most often used.
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.Excavator is a construction machine that performs works such as excavation work to dig the ground at civil engineering, construction, and construction sites, loading work to transport soil, crushing work to dismantle buildings, and stopping work to clear the ground. It is composed of a traveling body and an upper slewing body and a working device that is mounted on the traveling body and rotates 360 degrees.
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.In addition, the excavator can be used by mounting a suitable working device according to the condition of the soil and rock, the type of work and the use. Buckets for general excavation and earth and sand transportation, breakers for crushing hard ground, rocks, etc., and crushers used for demolition and crushing of buildings are mainly used working equipment for excavators.
이러한 작업 기계에는 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.In addition to excavators, these working machines are equipped with a front device including a boom and a bucket at the front of the main body to load aggregates such as crushed rock and soil, or a wheel loader used for short-distance transportation, and a forklift used to lift or transport heavy loads. It can be.
일반적으로 굴삭기에는 각종 장비의 구동을 위한 동력을 제공하는 유압 시스템이 구비되어 있으며, 유압 시스템은 작동유를 토출하는 유압 펌프와 토출된 작동유를 통해 모터를 가동하는 유압 모터, 작동유의 유동방향 및 유량을 제어하는 유압 밸브 및 기계적인 일을 하는 각종 액추에이터 등을 갖추고 있다.In general, an excavator is equipped with a hydraulic system that provides power for driving various types of equipment, and the hydraulic system controls the hydraulic pump that discharges hydraulic oil and the hydraulic motor that operates the motor through the discharged hydraulic oil, and the flow direction and flow rate of hydraulic oil. It is equipped with a hydraulic valve to control and various actuators for mechanical work.
여기서, 유압 밸브는 유압 시스템에서 발생하는 압력이 셋팅된 압력을 초과하는 경우에 고압에 의한 손상을 방지하고 유압 시스템을 보호하기 위하여 유로를 개방하여 셋팅된 압력까지 유압 시스템의 압력을 낮추는 기능을 수행할 수 있다.Here, the hydraulic valve performs a function of lowering the pressure of the hydraulic system to a set pressure by opening a flow path to prevent damage due to high pressure and protect the hydraulic system when the pressure generated in the hydraulic system exceeds the set pressure. can do.
그런데, 운전자의 순간적인 장비조작 등으로 인해 유압 시스템에 유압 충격이 발생하면 유압 밸브도 순간적인 작동을 하게 되어 유압충격을 그대로 운전자에게 전달하게 되는 문제점이 발생할 수 있다. 이에 따라, 유압 밸브의 충격 완화기능을 더욱 개선해달라는 요구가 증가하고 있다. However, when a hydraulic shock occurs in the hydraulic system due to the driver's instantaneous operation of the equipment, the hydraulic valve also operates instantaneously, which may cause a problem of transmitting the hydraulic shock to the driver. Accordingly, there is an increasing demand to further improve the shock absorbing function of the hydraulic valve.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 충격완화 기능이 강화된 유압 밸브 및 이를 포함하는 작업 기계를 제공하기 위한 것이다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide a hydraulic valve having an enhanced shock absorbing function and a working machine including the same.
본 발명의 일 측면에 따른 유압 밸브는, 작동유가 유입되는 유입구와 상기 작동유를 토출시키는 유출구를 포함하는 슬리브; 상기 슬리브의 후단을 밀폐하는 플러그; 상기 유입구와 상기 유출구 사이의 유로를 개폐하도록 상기 슬리브 내부에 이동 가능하게 설치되는 포펫; 상기 포펫의 후단에 결합되어 상기 포펫의 길이 방향으로 슬라이딩하는 피스톤; 상기 포펫을 마주하고 상기 피스톤 내에 삽입되는 이너피스톤; 상기 포펫과 상기 이너피스톤 사이에 형성되는 제1 챔버; 상기 슬리브와 상기 이너피스톤 사이에 형성되는 제2 챔버; 상기 이너피스톤의 후단을 지지하면서 상기 플러그 내에 설치되는 충격완화 피스톤; 및 상기 플러그와 상기 충격완화 피스톤 사이에 형성되는 제3 챔버를 포함하되, 상기 이너피스톤은 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 연통시키는 제1 유로를 포함하고, 상기 충격완화 피스톤은 상기 제2 챔버와 상기 제3 챔버를 연통시키는 제2 유로를 포함한다.A hydraulic valve according to an aspect of the present invention includes a sleeve including an inlet through which hydraulic oil is introduced and an outlet through which the hydraulic oil is discharged; A plug sealing the rear end of the sleeve; A poppet movably installed inside the sleeve to open and close a flow path between the inlet and the outlet; A piston coupled to the rear end of the poppet and sliding in the longitudinal direction of the poppet; An inner piston facing the poppet and inserted into the piston; A first chamber formed between the poppet and the inner piston; A second chamber formed between the sleeve and the inner piston; A shock absorbing piston installed in the plug while supporting the rear end of the inner piston; And a third chamber formed between the plug and the shock-absorbing piston, wherein the inner piston includes a first flow path communicating the first chamber and the second chamber, and the shock-absorbing piston is the second chamber. And a second flow path communicating the chamber with the third chamber.
구체적으로, 상기 제1 유로는 상기 이너피스톤의 측면을 통해 상기 제2 챔버와 연결되고, 상기 이너피스톤의 측면을 덮는 상기 피스톤과의 상대적 움직임에 의해 상기 제1 유로가 개폐될 수 있다. Specifically, the first flow path is connected to the second chamber through the side surface of the inner piston, and the first flow path can be opened and closed by a relative movement with the piston covering the side surface of the inner piston.
구체적으로, 상기 포펫과 상기 피스톤 사이를 탄성적으로 지지하는 제1 탄성부재와, 상기 충격완화 피스톤과 상기 플러그 사이를 탄성적으로 지지하는 제2 탄성부재를 더 포함할 수 있다. Specifically, a first elastic member elastically supporting the poppet and the piston, and a second elastic member elastically supporting the shock-absorbing piston and the plug may be further included.
구체적으로, 상기 작동유의 압력 상승으로 인해 상기 이너피스톤과 상기 충격완화 피스톤이 후퇴하면, 상기 제2 탄성부재가 압축되고 상기 제1 유로가 개방되어 상기 제2 챔버로 상기 작동유가 유입될 수 있다. Specifically, when the inner piston and the shock-absorbing piston retreat due to the pressure increase of the hydraulic oil, the second elastic member is compressed and the first flow path is opened to allow the hydraulic oil to flow into the second chamber.
구체적으로, 상기 제2 탄성부재의 탄성력과 상기 제2 챔버의 확장에 의해 상기 이너피스톤과 상기 충격완화 피스톤이 전진하면, 상기 피스톤을 전진시키고 상기 제1 탄성부재가 압축될 수 있다. Specifically, when the inner piston and the shock-absorbing piston are advanced by the elastic force of the second elastic member and the expansion of the second chamber, the piston may be advanced and the first elastic member may be compressed.
구체적으로, 상기 제1 탄성부재가 압축되면, 상기 포펫 전단의 압력 상승으로 인해 상기 포펫이 후퇴하고 상기 유입구와 상기 유출구 사이의 유로가 개방될 수 있다. Specifically, when the first elastic member is compressed, the poppet may retreat due to an increase in pressure at the front end of the poppet and a flow path between the inlet and the outlet may be opened.
구체적으로, 상기 슬리브와 상기 피스톤 사이에 구비되어 상기 피스톤의 슬라이딩을 제한하는 스토퍼를 더 포함할 수 있다. Specifically, a stopper provided between the sleeve and the piston to limit sliding of the piston may be further included.
구체적으로, 상기 포펫은, 상기 유입구와 연결되는 중공부와, 상기 중공부와 상기 제1 챔버를 연통시키는 포펫 유로를 가질 수 있다. Specifically, the poppet may have a hollow portion connected to the inlet and a poppet flow path communicating the hollow portion with the first chamber.
본 발명의 일 측면에 따른 작업 기계는, 상기 유압 밸브를 포함한다. The working machine according to one aspect of the present invention includes the hydraulic valve.
본 발명에 따른 유압 밸브 및 이를 포함하는 작업 기계는, 유압 밸브의 피스톤 후단에 오리피스 구조를 갖는 이너피스톤과 충격완화 피스톤을 추가 구성함으로써, 압력상승이 완만해지고 압력유지 시간이 더 길어져서 유압 밸브의 작동 충격이 개선될 수 있다. The hydraulic valve according to the present invention and a working machine including the same, further comprising an inner piston having an orifice structure and a shock-absorbing piston at the rear end of the piston of the hydraulic valve, so that the pressure rise is slower and the pressure holding time is longer, thereby increasing the pressure of the hydraulic valve. Operating shock can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 기계를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 밸브를 포함하는 작업 기계의 유압 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 밸브의 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 도 3의 유압 밸브의 작동을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 밸브의 압력 변화를 설명하기 위한 그래프이다. 1 is a view showing a working machine according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a hydraulic device of a working machine including a hydraulic valve according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a hydraulic valve according to an embodiment of the present invention.
4 to 6 are diagrams for explaining the operation of the hydraulic valve of FIG. 3.
7 is a graph for explaining the pressure change of the hydraulic valve according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 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.The objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments associated with the accompanying drawings. In addition, it should be noted that, in addition to reference numerals to the components of each drawing in the present specification, the same components have the same numbers as possible, even if they are displayed on different drawings. In addition, in the description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 기계를 나타낸 도면이다. 1 is a view showing a working machine according to an embodiment of the present invention.
여기서, 도 1에 도시된 작업 기계는 굴삭기(1)일 수 있으며, 본 발명의 유압 밸브를 포함하는 작업 기계를 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐 이에 한정되지 않는다.Here, the work machine shown in Figure 1 may be an excavator (1), and is not limited thereto, but is only one example for explaining the work machine including the hydraulic valve of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 굴삭기(1)는 하부 주행체(1a), 상부 선회체(1b), 프론트 어태치먼트(1c), 붐(1d), 암(1e), 버킷(1f), 붐 실린더(1g) 를 포함한다.As shown in FIG. 1, the
본 발명에 따른 굴삭기(1)는 하부 주행체(1a), 하부 주행체(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.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 밸브를 포함하는 작업 기계의 유압 장치의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a hydraulic device of a working machine including a hydraulic valve according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 밸브(100)를 포함하는 굴삭기(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.Referring to Figure 2, the
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 맞춤되는 피스톤 아세이(500)에 접속되는 밸브 플레이트(700)를 포함할 수 있다.The
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.Specifically, the
실린더 블록(600)에는 복수 개의 피스톤 아세이(500)이 구비되고, 각 피스톤 아세이(500)에 연통하는 실린더 포트(Cylinder port; 부호 도시하지 않음)가 각각 형성되어 있으며, 각 피스톤 아세이(500)에는 피스톤(520)이 끼워 맞춤된다.The
각각의 피스톤(520)의 일단부에는 피스톤 슈(Piston shoe; 510)가 설치되고, 각 피스톤 슈(510)는 샤프트(300)의 축선에 수직한 가상 평면에 대하여 기울어진 사판(400)을 향하여 가압된다. A piston shoe (510) is installed at one end of each piston (520), and each piston shoe (510) is directed toward the swash plate (400) inclined with respect to a virtual plane perpendicular to the axis of the shaft (300). Pressurized.
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. Accordingly, each
유압 밸브(100)는 유압 장치(10)가 작동유에 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.When the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 밸브의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of a hydraulic valve according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 밸브(100)는 슬리브(110), 플러그(120), 포펫(130), 피스톤(140), 이너피스톤(150), 충격완화 피스톤(160) 및 스토퍼(170)를 포함할 수 있다. Referring to Figure 3, the
슬리브(110)는 전술된 케이싱(200)의 일측에 돌출되어 형성될 수 있으며, 최외곽에 형성되어 실린더의 형상을 가지고 유압 밸브(100)의 형태를 결정한다.
구체적으로, 슬리브(110)는 내부에 중공이 형성되는 실린더 형태를 가질 수 있으며, 내부에 후술할 포펫(130), 피스톤(140), 이너피스톤(150), 충격완화 피스톤(160) 및 스토퍼(170)를 구비할 수 있다. Specifically, the
슬리브(110)는 작동유가 유입되는 유입구(G1)와 작동유를 토출시키는 유출구(G2)를 포함한다. 슬리브(110) 전단에는 유입구(G1)를 갖는 밸브 시트(111)가 구비되고, 후단에는 슬리브(110)를 밀폐하는 플러그(120)가 구비될 수 있다. 이하, 전단(또는 전단부)은 밸브 시트(111)가 위치한 방향, 후단(또는 후단부)은 플러그(120)가 위치한 방향으로 정의하기로 한다.The
슬리브(110)의 전단 측면에는 유출구(G2)가 형성될 수 있다. 여기서 유출구(G2)는 밸브 시트(111)에 형성되는 유입구(G1)를 통해 유입되는 작동유를 후술할 포펫(130)의 후퇴시 외부로 토출할 수 있다. 이하, 전진은 전단 방향으로 이동, 후퇴는 후단 방향으로 이동으로 정의하기로 한다.The outlet G2 may be formed on the front end side of the
밸브 시트(111)는 전술된 유압 장치(10)와 연결되며, 유입구(G1)를 통해 유압 장치(10) 내부의 작동유를 유입시켜, 유압 장치(10) 내부 과압으로 포펫(130)이 후퇴할때 후단부로 작동유를 유동시켜 슬리브(110)의 측면에 형성된 유출구(G2)로 토출시킬 수 있다.The
플러그(120)는 중공 형태의 슬리브(110) 후단을 밀폐하기 위한 구성으로서, 슬리브(110)의 후단에 끼워지는 형태로 결합될 수 있다. 플러그(120)는 내부에 후술할 충격완화 피스톤(160)이 수용되는 공간을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 슬리브(110)와 플러그(120)의 형태 및 결합 구조는 예시적이며, 본 발명이 이에 의해 한정된 것은 아니다. 슬리브(110)와 플러그(120)는 볼트/너트, 조인트, 및/또는 클램프와 같은 체결 부재들(미도시) 또는 이들 사이의 나사산 결합이나 플랜지 구조에 의해 서로 결합되어 기계적인 결합 강도를 유지하거나, 기밀을 유지하기 위한 실링 부재(미도시)를 필요로 할 수도 있다.The
포펫(130)은 유입구(G1)와 유출구(G2) 사이의 유로를 개폐하도록 슬리브(110) 내부에 이동 가능하게 설치된다. 구체적으로, 포펫(130)은 슬리브(110) 내에 길이 방향으로 삽입되며, 전단은 밸브 시트(111)의 유입구(G1)와 대면하고, 후단은 후술할 이너피스톤(150)과 대면한다. 포펫(130)의 전단부는 테이퍼져있는 원뿔 형상을 가지고 후단부는 피스톤(140a)이 슬라이딩 가능하도록 결합된 구조일 수 있다. The
포펫(130)은 전단부에 개방 형성된 지점에서 후단부 방향의 임의 지점까지 내부를 관통하도록 형성되어 작동유가 유동할 수 있도록 형성되는 중공부(131)와, 중공부(131)와 후술할 제1 챔버(CB1)를 연통시키는 포펫 유로(133)를 가질 수 있다. 여기서, 포펫 유로(133)는 작동유의 흐름이 느려지도록 단면적이 작은 오리피스로 구성된다. 단, 도시된 중공부(131) 및 포펫 유로(133)의 형태는 예시적이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. The
포펫(130)은 유입구(G1)의 작동유 압력에 따라 유출구(G2)로 작동유를 공급 또는 차단시켜 유압 장치(10)의 과도한 압력 상승을 방지할 수 있다. 구체적으로, 포펫(130)은 유입구(G1)의 작동유 압력이 상승하는 경우, 플러그(120) 방향으로 후퇴하여 유입구(G1)와 유출구(G2) 사이의 유로를 개방함으로써 유입구(G1)의 작동유가 유출구(G2)로 배출되도록 한다. 또한, 포펫(130)은 유입구(G1)의 작동유 압력이 하강하는 경우, 유입구(G1) 방향으로 전진하여 유입구(G1)와 유출구(G2)의 연결을 차단할 수 있다. The
피스톤(140)은 포펫(130)의 후단에 결합되어 포펫(130)의 길이 방향으로 슬라이딩할 수 있다. 구체적으로, 피스톤(140)은 중공 형태의 내부에 포펫(130)이 삽입되는 형태로 포펫(130)의 후단에 결합된다. 이때, 피스톤(140)의 내부로 포펫(130)이 완전히 관통되지 않고 일부 영역에만 위치하며, 다른 나머지 영역에는 후술할 이너피스톤(150)이 포펫(130)의 후면을 마주하도록 삽입된다. 즉, 피스톤(140)의 내부에는 포펫(130)과 이너피스톤(150)이 마주하는 형태로 삽입된 구조이다. 이때, 포펫(130)과 이너피스톤(150) 사이에 형성되는 공간을 제1 챔버(CB1)로 정의한다. The
피스톤(140)의 외주면에는 후술할 스토퍼(170)가 결합되며, 피스톤(140)의 전단은 후술할 제1 탄성부재(SP1)가 지지하고, 피스톤(140)의 후단은 플랜지 구조(부호 도시하지 않음)를 가질 수 있다. 피스톤(140) 후단의 플랜지 구조는 플러그(120)의 전단에 맞닿아 있다가 후술할 제2 챔버(CB2)의 유압이 상승하면, 피스톤(140) 후단의 플랜지 구조를 밀어내 피스톤(140)이 전진한다. The
이너피스톤(150)은 포펫(130)을 마주하고 피스톤(140) 내에 삽입된다. 전술한 바와 같이, 이너피스톤(150)은 피스톤(140)의 후단에 삽입되고, 포펫(130)과의 사이에 제1 챔버(CB1)를 형성한다. 포펫(130)의 포펫 유로(133)를 통해 제1 챔버(CB1)로 작동유가 유입되면, 제1 챔버(CB1)가 확장되면서 이너피스톤(150)을 후퇴시킨다. 단, 이너피스톤(150)이 피스톤(140)으로부터 이탈하지 않도록 이너피스톤(150)의 후단을 후술할 충격완화 피스톤(160)이 지지한다. 압력차에 의해 충격완화 피스톤(160)이 전진할 경우, 이너피스톤(150)을 밀어내면서 전진하게 된다. 이너피스톤(150)의 후단은 피스톤(140)에 걸려 전진이 제한되는 단턱 구조를 가질 수 있다. The
이너피스톤(150)과 슬리브(110) 사이에 형성되는 공간을 제2 챔버(CB2)로 정의한다. 구체적으로, 제2 챔버(CB2)는 슬리브(110) 내주면과 슬리브(110) 내부 구성들 사이에 형성되는 공간이다. 즉, 제2 챔버(CB2)는 피스톤(140), 이너피스톤(150), 충격완화 피스톤(160) 및 스토퍼(170) 외부에서 작동유가 유동하는 공간이다. 단, 도 3에서는 제2 챔버(CB2)가 최소화된 상태를 도시하고 있으나, 유압 밸브(100)의 작동 상태에 따라 제2 챔버(CB2)의 크기 및 형태는 유동적으로 변형될 수 있다. The space formed between the
그리고, 이너피스톤(150)은 제1 챔버(CB1)와 제2 챔버(CB2)를 연통시키는 제1 유로(H1)를 포함한다. 여기서, 제1 유로(H1)는 작동유의 흐름이 느려지도록 단면적이 작은 오리피스로 구성될 수 있다. In addition, the
구체적으로, 제1 유로(H1)는 이너피스톤(150)의 측면을 통해 제2 챔버(CB2)와 연결되고, 이너피스톤(150)의 측면을 덮는 피스톤(140)과의 상대적 움직임에 의해 제1 유로(H1)가 개폐될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 작동유 압력이 전달되기 전에는 피스톤(140)에 의해 제1 유로(H1)가 폐쇄된 상태이다. 그러나, 작동유 압력이 전달되어 제1 챔버(CB1)가 확장되면서 이너피스톤(150)이 후퇴하면 제1 유로(H1)가 개방된다. 또는, 제2 챔버(CB2)가 확장되면서 피스톤(140)이 전진하면 제1 유로(H1)가 개방될 수 있다. Specifically, the first flow path (H1) is connected to the second chamber (CB2) through the side surface of the
충격완화 피스톤(160)은 이너피스톤(150)의 후단을 지지하면서 플러그(120) 내에 설치된다. 충격완화 피스톤(160)의 전단은 이너피스톤(150)에 맞닿고, 피스톤(160)의 후단은 후술할 제2 탄성부재(SP2)에 지지되면서 플러그(120)로부터 일정 간격 이격될 수 있다. The
플러그(120)와 충격완화 피스톤(160) 사이에 형성되는 공간을 제3 챔버(CB3)로 정의한다. 즉, 제3 챔버(CB3)는 플러그(120) 내주면과 충격완화 피스톤(160)의 후방 외주면 사이에 형성되는 공간으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 대략 'ㄷ'자 형태일 수 있다. The space formed between the
그리고, 충격완화 피스톤(160)은 제2 챔버(CB2)와 제3 챔버(CB3)를 연통시키는 제2 유로(H2)를 포함한다. 제2 유로(H2)는 충격완화 피스톤(160)의 전단에 위치한 단턱부(부호 도시하지 않음)에 구비될 수 있다. 여기서, 제2 유로(H2)는 작동유의 흐름이 느려지도록 단면적이 작은 오리피스로 구성될 수 있다.In addition, the shock-absorbing
이너피스톤(150)이 후퇴하면, 이를 지지하는 충격완화 피스톤(160)도 함께 후퇴한다. 충격완화 피스톤(160)이 후퇴하면 제3 챔버(CB3) 내 작동유는 제2 유로(H2)를 통해 제2 챔버(CB2)로 토출된다. 반대로, 제2 탄성부재(SP2)의 탄성 복원력에 의해 충격완화 피스톤(160)이 전진하면, 제2 챔버(CB2)의 작동유가 제2 유로(H2)를 통해 제3 챔버(CB3) 내로 유입될 수 있다.When the
스토퍼(170)는 슬리브(110)와 피스톤(140) 사이에 구비되어 피스톤(140)의 슬라이딩을 제한한다. 구체적으로, 스토퍼(170)는 피스톤(140)의 외주면을 감싸는 형태로 피스톤(140)에 삽입 결합되며, 스토퍼(170) 후단은 피스톤(140) 후단의 플랜지 구조에 접하여 지지된다. 스토퍼(170) 후단은 피스톤(140) 후단과 같이 플랜지 구조(부호 도시하지 않음)일 수 있으며, 스토퍼(170) 후단의 플랜지 구조는 슬리브(110) 내주면의 걸림턱에 의해 전진이 제한된다. 반대로, 피스톤(140) 후단의 플랜지 구조는 플러그(120) 전단에 걸려 후퇴가 제한된다. 즉, 피스톤(140)과 스토퍼(170)는 함께 움직이되, 슬리브(110)와 플러그(120)의 단차 구조에 의해 전진과 후퇴가 제한된다. The
한편, 본 실시예의 유압 밸브(100)는 포펫(130)과 피스톤(140) 사이를 탄성적으로 지지하는 제1 탄성부재(SP1)와, 충격완화 피스톤(160)과 플러그(120) 사이를 탄성적으로 지지하는 제2 탄성부재(SP2)를 더 포함할 수 있다. 여기서 제1 탄성부재(SP1) 및 제2 탄성부재(SP2)는 스프링일 수 있다.On the other hand, the
제1 탄성부재(SP1)는 일측이 포펫(130)의 외주면으로부터 돌출된 돌출부(부호 도시하지 않음)에 접하고, 타측이 피스톤(140)의 단턱부(부호 도시하지 않음)에 접하며, 작동유의 압력에 의한 포펫(130)과 피스톤(140)의 상대적 움직임으로 인해 압축되거나 복원될 수 있다.The first elastic member SP1 has one side in contact with a protruding portion (not shown) protruding from the outer circumferential surface of the
제2 탄성부재(SP2)는 일측이 충격완화 피스톤(160)의 단턱부(부호 도시하지 않음)에 접하고, 타측이 플러그(120)의 내면에 접하며, 충격완화 피스톤(160)의 움직임으로 인해 압축되거나 복원될 수 있다.The second elastic member SP2 has one side in contact with the stepped portion (not shown) of the shock-absorbing
도 4 내지 도 6은 도 3의 유압 밸브의 작동을 설명하기 위한 도면들이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 밸브의 압력 변화를 설명하기 위한 그래프이다. 4 to 6 are views for explaining the operation of the hydraulic valve of Figure 3, Figure 7 is a graph for explaining the pressure change of the hydraulic valve according to an embodiment of the present invention.
이하, 유압 밸브(100)의 작동을 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the
먼저, 도 3에 도시된 유압 밸브(100)를 초기 상태로 가정하고, 유입구(G1)에 인접한 포펫(130) 전단의 작동유 압력을 기준으로 유압 밸브(100)의 압력 변화를 설명하기로 한다.First, it is assumed that the
도 4 및 도 7을 참조하면, 제1 구간(t1) 동안 포펫(130) 전단의 작동유의 압력이 상승하면, 이 압력으로 인해 중공부(131) 및 포펫 유로(133)를 통해 제1 챔버(CB1)로 작동유가 유입된다. 그리고, 제2 구간(t2) 동안 제1 챔버(CB1)가 확장되면, 이너피스톤(150)과 이너피스톤(150)을 지지하는 충격완화 피스톤(160)이 후퇴하고, 충격완화 피스톤(160)이 후퇴하면 제2 탄성부재(SP2)가 압축된다.Referring to FIGS. 4 and 7, when the pressure of the hydraulic oil in the front end of the
구체적으로, 이너피스톤(150)의 제1 유로(H1)는 피스톤(140)에 막혀있으므로, 제1 유로(H1)가 피스톤(140) 끝단과 오버랩 될때까지 작동유가 이너피스톤(150)을 밀어내게 된다. 이때, 충격완화 피스톤(160)의 후단에 위치한 제3 챔버(CB3)는 닫힌 공간이므로, 충격완화 피스톤(160)이 이동하기 위해 제3 챔버(CB3) 내의 작동유가 배출될 수 있다. Specifically, since the first flow path H1 of the
제3 챔버(H3)의 작동유는 충격완화 피스톤(160)의 제2 유로(H2)를 통해 배출되며, 제2 유로(H2)는 단면적이 작은 오리피스 구조이므로 작동유가 느린 속도로 배출된다. 이 배출되는 시간 동안에는 포펫(130) 전단의 압력이 더 이상 상승되지 않고 일정하게 유지된다. The hydraulic oil in the third chamber H3 is discharged through the second flow path H2 of the shock-absorbing
그리고, 이너피스톤(150)이 계속 후퇴하여 제1 유로(H1)가 개방되면 제2 챔버(CB2)로 작동유가 유입된다. 즉, 이너피스톤(150)의 제1 유로(H1)가 피스톤(140) 끝단을 지나 제2 챔버(CB2)와 연통되면, 이너피스톤(150)은 이동을 멈추게 되고, 제1 챔버(CB1)의 작동유가 제2 챔버(CB2)로 유입된다. 이때, 포펫(130) 전단 압력과 충격완화 피스톤(160) 후단의 제3 챔버(CB3) 압력은 동일하며 일정하게 유지된다. Then, when the
이와 같이, 제1 유로(H1) 및 제2 유로(H2)에 의해 작동유가 느리게 유동하고, 압력이 일정하게 유지되는 시간이 길어지게 된다.As described above, the working oil flows slowly by the first flow path H1 and the second flow path H2, and the time for which the pressure is kept constant increases.
다음으로, 도 5 및 도 7을 참조하면, 제3 구간(t3) 동안 제2 탄성부재(SP2)의 탄성력과 제2 챔버(CB2)의 확장에 의해 이너피스톤(150)과 충격완화 피스톤(160)이 전진하면, 피스톤(140)을 전진시키고 제1 탄성부재(SP1)가 압축된다. 이때, 압축된 제2 탄성부재(SP2)의 탄성력에 의해 이너피스톤(150)과 충격완화 피스톤(160)이 전진하려고 할 때, 제1 유로(H1) 및 제2 유로(H2)에 의해 작동유의 흐름이 방해되어 천천히 이동하게 된다. Next, referring to FIGS. 5 and 7, the
그리고, 제2 챔버(CB2)로 천천히 유입된 작동유는 제2 챔버(CB2)를 확장시키고, 피스톤(140)과 스토퍼(170)를 동시에 전진시키면서 제1 탄성부재(SP1)를 천천히 압축시킨다. 이로써 포펫(130) 전단의 압력은 완만하게 2차 상승을 하게 된다.Then, the working oil slowly introduced into the second chamber CB2 expands the second chamber CB2 and slowly compresses the first elastic member SP1 while simultaneously advancing the
다음으로, 도 6 및 도 7을 참조하면, 제4 구간(t4) 동안 포펫(130) 전단의 압력으로 인해 포펫(130)이 후퇴하고, 유입구(G1)와 유출구(G2) 사이의 유로가 개방되어 압력이 배출된다. 즉, 피스톤(140)과 스토퍼(170)가 전진하면서 압력이 상승하다 미리 세팅된 압력에 이르면, 피스톤(140)과 스토퍼(170)가 이동을 멈추고, 최종적으로 포펫(130)이 후퇴하여 포펫(130) 전단에 유로가 열리면서 유출구(G2)를 통해 작동유가 배출된다.Next, referring to FIGS. 6 and 7, the
이와 같이, 본 발명에 따른 유압 밸브(100) 및 이를 포함하는 작업 기계(1)는, 유압 밸브(100)의 피스톤(140) 후단에 오리피스 구조를 갖는 이너피스톤(150)과 충격완화 피스톤(160)을 추가 구성함으로써, 압력상승이 완만해지고 압력유지 시간이 더 길어져서 유압 밸브(100)의 작동 충격이 개선될 수 있다. In this way, the
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.The present invention has been described in detail through specific examples, but it is for the purpose of specifically describing the present invention, and the present invention is not limited to this, and by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It will be apparent that the modification or improvement is possible.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific protection scope of the present invention will be clarified by the appended claims.
1: 굴삭기
10: 유압 장치
100: 유압 밸브
200: 케이싱
300: 샤프트
400: 사판
500: 피스톤 아세이
600: 실린더 블록
700: 밸브 플레이트
110: 슬리브
111: 밸브 시트
G1: 유입구
G2: 유출구
120: 플러그
130: 포펫
131: 중공부
133: 포펫 유로
140: 피스톤
150: 이너피스톤
160: 충격완화 피스톤
170: 스토퍼
H1: 제1 유로
H2: 제2 유로
CB1: 제1 챔버
CB2: 제2 챔버
CB3: 제3 챔버
SP1: 제1 탄성부재
SP2: 제2 탄성부재1: Excavator 10: Hydraulic system
100: hydraulic valve 200: casing
300: shaft 400: swash plate
500: piston assay 600: cylinder block
700: valve plate
110: sleeve 111: valve seat
G1: Inlet G2: Outlet
120: plug 130: poppet
131: hollow 133: poppet euro
140: piston 150: inner piston
160: shock absorbing piston 170: stopper
H1: First flow path H2: Second flow path
CB1: First chamber CB2: Second chamber
CB3: Third chamber SP1: First elastic member
SP2: Second elastic member
Claims (9)
상기 슬리브의 후단을 밀폐하는 플러그;
상기 유입구와 상기 유출구 사이의 유로를 개폐하도록 상기 슬리브 내부에 이동 가능하게 설치되는 포펫;
상기 포펫의 후단에 결합되어 상기 포펫의 길이 방향으로 슬라이딩하는 피스톤;
상기 포펫을 마주하고 상기 피스톤 내에 삽입되는 이너피스톤;
상기 포펫과 상기 이너피스톤 사이에 형성되는 제1 챔버;
상기 슬리브와 상기 이너피스톤 사이에 형성되는 제2 챔버;
상기 이너피스톤의 후단을 지지하면서 상기 플러그 내에 설치되는 충격완화 피스톤; 및
상기 플러그와 상기 충격완화 피스톤 사이에 형성되는 제3 챔버를 포함하되,
상기 이너피스톤은 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 연통시키는 제1 유로를 포함하고,
상기 충격완화 피스톤은 상기 제2 챔버와 상기 제3 챔버를 연통시키는 제2 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.A sleeve including an inlet through which hydraulic oil flows and an outlet through which the hydraulic oil is discharged;
A plug sealing the rear end of the sleeve;
A poppet movably installed inside the sleeve to open and close a flow path between the inlet and the outlet;
A piston coupled to the rear end of the poppet and sliding in the longitudinal direction of the poppet;
An inner piston facing the poppet and inserted into the piston;
A first chamber formed between the poppet and the inner piston;
A second chamber formed between the sleeve and the inner piston;
A shock absorbing piston installed in the plug while supporting the rear end of the inner piston; And
It includes a third chamber formed between the plug and the shock absorbing piston,
The inner piston includes a first flow path communicating the first chamber and the second chamber,
The impact relief piston is a hydraulic valve, characterized in that it comprises a second flow path communicating the second chamber and the third chamber.
상기 제1 유로는 상기 이너피스톤의 측면을 통해 상기 제2 챔버와 연결되고,
상기 이너피스톤의 측면을 덮는 상기 피스톤과의 상대적 움직임에 의해 상기 제1 유로가 개폐되는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.According to claim 1,
The first flow path is connected to the second chamber through the side surface of the inner piston,
The hydraulic valve, characterized in that the first flow path is opened and closed by the relative movement with the piston that covers the side surface of the inner piston.
상기 포펫과 상기 피스톤 사이를 탄성적으로 지지하는 제1 탄성부재와,
상기 충격완화 피스톤과 상기 플러그 사이를 탄성적으로 지지하는 제2 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.According to claim 2,
A first elastic member elastically supporting between the poppet and the piston,
And a second elastic member elastically supporting the shock-absorbing piston and the plug.
상기 작동유의 압력 상승으로 인해 상기 이너피스톤과 상기 충격완화 피스톤이 후퇴하면, 상기 제2 탄성부재가 압축되고 상기 제1 유로가 개방되어 상기 제2 챔버로 상기 작동유가 유입되는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.The method of claim 3,
When the inner piston and the shock-releasing piston retreat due to the pressure increase of the hydraulic oil, the second elastic member is compressed, the first flow path is opened, and the hydraulic valve is characterized in that the hydraulic oil flows into the second chamber .
상기 제2 탄성부재의 탄성력과 상기 제2 챔버의 확장에 의해 상기 이너피스톤과 상기 충격완화 피스톤이 전진하면, 상기 피스톤을 전진시키고 상기 제1 탄성부재가 압축되는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.The method of claim 4,
When the inner piston and the shock-absorbing piston are advanced by the elastic force of the second elastic member and the expansion of the second chamber, the hydraulic valve characterized in that the piston is advanced and the first elastic member is compressed.
상기 제1 탄성부재가 압축되면, 상기 포펫 전단의 압력 상승으로 인해 상기 포펫이 후퇴하고 상기 유입구와 상기 유출구 사이의 유로가 개방되는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.The method of claim 5,
When the first elastic member is compressed, the hydraulic valve, characterized in that the poppet is retracted due to the pressure rise at the front end of the poppet and the flow path between the inlet and the outlet is opened.
상기 슬리브와 상기 피스톤 사이에 구비되어 상기 피스톤의 슬라이딩을 제한하는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.According to claim 1,
And a stopper provided between the sleeve and the piston to limit sliding of the piston.
상기 유입구와 연결되는 중공부와,
상기 중공부와 상기 제1 챔버를 연통시키는 포펫 유로를 갖는 것을 특징으로 하는 유압 밸브.The method of claim 1, wherein the poppet,
And a hollow portion connected to the inlet,
A hydraulic valve, characterized in that it has a poppet flow path communicating with the hollow portion and the first chamber.
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