KR20200102342A - 전자 비례 밸브 - Google Patents

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KR20200102342A
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pressure
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proportional valve
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KR1020200001829A
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히토시 이와사키
유헤이 니시다
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나부테스코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 의한 전자 비례 밸브는, 제어 대상에 공급되는 제어압으로 유지되는 수압실과, 상기 수압실에 있어서의 상기 제어압을 검출하는 압력 센서를 구비한다.

Description

전자 비례 밸브{ELECTROMAGNETIC PROPORTIONAL VALVE}
본 개시는, 주로 전자 비례 밸브에 관한 것이다.
제어 대상의 유압 기기로 공급하는 파일럿 오일의 급배를 여자 전류에 따라서 조정하는 전자 비례 밸브가 알려져 있다. 종래의 전자 비례 밸브는, 축 방향으로 이동 가능한 스풀을 수용하는 밸브 본체와, 당해 스풀을 구동하는 구동 장치를 구비하고 있다. 이러한 전자 비례 밸브에 있어서는, 축 방향에 있어서의 스풀의 위치를 전환함으로써, 그 스풀의 위치에 따른 제어압을 제어 대상의 유압 기기에 공급할 수 있다.
전자 비례 밸브는, 일본 특허 공개 제2005-188707호 공보(특허문헌 1)에 개시되어 있는 바와 같이, 방향 전환 밸브에 있어서의 파일럿 밸브로서 사용된다. 동 공보에 기재되어 있는 방향 전환 밸브에 있어서는, 전자 비례 밸브로부터 공급되는 제어압에 의해 메인 스풀의 스풀 위치가 전환된다.
전자 비례 밸브로부터 출력되는 제어압의 캘리브레이션을 행하기 위해서는, 이 제어압을 모니터링할 필요가 있다. 종래는, 일본 특허 공개 제2001-289202호 공보(특허문헌 2)에 기재되어 있는 바와 같이, 전자 비례 밸브와 제어 대상의 밸브 구조체 사이의 접속 블록에 당해 전자 비례 밸브로부터 출력된 제어압을 도출하기 위한 게이지 포트를 마련하고, 이 게이지 포트에 제어압을 계측하기 위한 압력 센서를 설치함으로써 제어압을 검출하고 있다.
일본 특허 공개 제2005-188707호 공보 일본 특허 공개 제2001-289202호 공보
이와 같이, 종래의 전자 비례 밸브로부터 출력되는 제어압을 검출하기 위해서는, 접속 블록에 게이지 포트를 마련하거나, 당해 접속 블록에 압력 센서를 설치하기 위한 조인트를 마련할 필요가 있다.
본 개시의 목적의 하나는, 전자 비례 밸브의 제어압을 검출하기 위한 기구를 간소화하는 것이다. 본 개시의 목적의 하나는, 전자 비례 밸브의 외부에 게이지 포트나 조인트를 마련하지 않고 당해 전자 비례 밸브의 제어압을 검출할 수 있도록 하는 것이다. 본 개시의 상기 이외의 목적은, 본 명세서의 기재 전체를 통하여 밝혀진다.
본 발명의 일 실시 형태에 의한 전자 비례 밸브는, 축 방향으로 이동 가능한 스풀과, 해당 스풀의 해당 축 방향의 일방측에 배치되어, 제어 대상에 제어압을 공급하는 제어 포트부를 갖는 밸브 유닛과, 상기 스풀의 상기 축 방향의 타방측에 배치되어 있고 상기 제어압을 여자 전류에 의해 변화시키는 솔레노이드 코일과, 해당 솔레노이드 코일을 수용하고, 상기 제어 포트부와 접속되어 있는 수압실을 갖는 구동 장치를 구비한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의한 전자 비례 밸브는, 상기 수압실에 있어서의 상기 제어압을 검출하는 압력 센서를 구비한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의한 전자 비례 밸브는, 밸브 본체와, 해당 밸브 본체의 축 방향 일방측에 배치되는 제어 포트부와, 해당 밸브 본체 내에 이동 가능하게 수납되어, 해당 축 방향의 위치에 의해 해당 제어 포트부의 제어압을 변화시키는 스풀을 갖는 밸브 유닛과, 상기 밸브 유닛에 대하여 상기 제어 포트부의 반대측에 배치되어, 여자 전류에 의해 상기 스풀의 상기 축 방향의 위치를 변화시키는 솔레노이드 코일과, 해당 솔레노이드 코일을 수납하는 하우징과, 해당 하우징 내이며 상기 제어 포트부와 접속되어 있는 수압실을 갖는 구동 장치를 구비한다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 하우징은, 상기 수압실에 있어서의 상기 제어압을 검출하는 압력 센서를 구비한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의한 전자 비례 밸브는, 상기 압력 센서를 덮고, 하우징에 설치되는 덮개부를 구비한다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 구동부는, 상기 수압실의 적어도 일부를 획정하는 구동 로드를 구비한다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 상기 구동부는, 상기 수압실의 적어도 일부를 획정하고, 상기 구동 로드에 마련된 플런저를 구비한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의한 전자 비례 밸브는, 밸브 본체와, 해당 밸브 본체의 축 방향의 일방측에 배치되는 제어 포트부와, 해당 밸브 본체 내에 이동 가능하게 수납되어, 해당 축 방향의 위치에 의해 해당 제어 포트부의 제어압을 변화시키는 스풀을 갖는 밸브 유닛과, 상기 밸브 유닛에 대하여 상기 제어 포트부의 반대측에 배치되고, 여자 전류에 의해 상기 스풀의 상기 축 방향의 위치를 변화시키는 솔레노이드 코일과, 해당 솔레노이드 코일을 수납하는 하우징과, 해당 하우징 내에 있고 상기 제어 포트부와 접속되어 있는 수압실을 갖는 구동 장치와, 상기 수압실에 있어서의 상기 제어압을 검출하는 압력 센서와, 상기 압력 센서를 덮고, 상기 하우징에 설치되는 덮개부를 구비한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의한 방향 전환 밸브는, 상기의 어느 한 쪽의 전자 비례 밸브를 구비한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의한 건설 기계는, 상기의 방향 전환 밸브를 구비한다.
본 발명의 실시 형태에 의해, 전자 비례 밸브의 외부에 게이지 포트나 조인트를 마련하지 않고 당해 전자 비례 밸브로부터 출력되는 제어압을 검출할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 전자 비례 밸브의 외관을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 2는, 도 1의 전자 비례 밸브의 종단면도이다. 도 2에 있어서는, 스풀이 중립 위치에 있다.
도 3은, 도 1의 전자 비례 밸브의 종단면도이다. 도 2에 있어서는, 스풀이 공급 위치에 있다.
도 4는, 도 1의 전자 비례 밸브의 종단면도이다. 도 2에 있어서는, 스풀이 배출 위치에 있다.
도 5는, 도 1의 전자 비례 밸브를 구비하는 방향 전환 밸브를 설명하는 블록도이다.
도 6은, 도 5의 방향 전환 밸브를 구비하는 건설 기계를 설명하는 블록도이다.
이하, 적절히 도면을 참조하고, 본 발명의 여러가지 실시 형태를 설명한다. 또한, 복수의 도면에 있어서 공통되는 구성 요소에는 당해 복수의 도면을 통하여 동일한 참조 부호가 붙여져 있다. 각 도면은, 설명의 편의상, 반드시 정확한 축척으로 기재되어 있다고는 할 수 없는 점에 유의하길 바란다. 각 도면에 있어서는, 설명의 사정상, 일부의 구성 요소가 생략되는 경우가 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의한 전자 비례 밸브(1)에 대해서, 도 1로부터 도 4를 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 전자 비례 밸브(1)의 외관을 모식적으로 도시하는 도면이고, 도 2 내지 도 4는, 당해 전자 비례 밸브(1)의 종단면도이다.
도시와 같이, 전자 비례 밸브(1)는, 구동 장치(10)와, 밸브 유닛(30)을 구비한다. 구동 장치(10)와 밸브 유닛(30)은 중심축 A를 따라 배치되어 있다. 본 명세서에 있어서, 중심축 A를 따르는 방향을 단순히 「축 방향」이라고 하는 경우가 있다. 본 명세서에 있어서 축 방향에 있어서의 전후로 언급할 때에는, 문맥상 별도로 해석되는 경우를 제외하고, 도 1 내지 도 4에 도시되어 있는 전후 방향을 기준으로 한다. 이 용법에 따르면, 밸브 유닛(30)은, 구동 장치(10)의 전방에 배치되어 있다.
밸브 유닛(30)은, 축 방향으로 연장되는 중공의 밸브 본체(40)와, 이 밸브 본체(40)에 축 방향으로 이동 가능하게 마련된 스풀(70)을 구비한다.
구동 장치(10)는, 스풀(70)을 구동하고, 당해 스풀(70)의 축 방향에 있어서의 위치를 제어한다. 구동 장치(10)는, 중공의 하우징(11)과, 덮개부(12)와, 압력 센서(15)와, 솔레노이드 코일(23)과, 고정 철심(24)과, 플런저(26)와, 플런저(26)에 마련된 구동 로드(27)를 구비한다.
하우징(11)은, 중심축 A 방향을 따라서 연장되는 원통 형상을 갖는다. 하우징(11)은, 그 내부 공간과 외부 공간을 구획하는 외벽(11a)과, 가이드벽(11b)을 갖는다. 외벽(11a)은 원통 형상을 갖는다. 가이드벽(11b)은, 외벽(11a)과 동일한 코어이고 외벽(11a)보다 소경의 원통 형상을 갖는다. 가이드벽(11b)은, 외벽(11a)으로부터 직경 방향으로 이격한 위치에 마련된다. 이에 의해, 외벽(11a)과 가이드벽(11b) 사이에 공간이 획정된다. 이 외벽(11a)과 가이드벽(11b) 사이의 공간에 솔레노이드 코일(23)이 지지된다.
하우징(11)은, 축 방향으로 연장되는 관통 구멍을 갖는다. 바꾸어 말하면, 하우징(11)은 중공이고, 그 내부 공간이 하우징(11)의 전방 및 후방으로 개구하고 있다. 하우징(11)의 전방의 개구는, 고정 철심(24)에 의해 밀봉되어 있다. 하우징(11)의 후방의 개구는, 덮개부(12)에 의해 밀봉되어 있다. 덮개부(12)는, 하우징(11)의 후방의 개구를 밀봉함으로써, 수압실을 제어압으로 유지한다. 덮개부(12)는, 캡, 덮개, 시일 및 하우징(11)의 후방 개구를 폐색하여 수압실을 제어압으로 유지하기 위한 상기 이외의 부재이다. 덮개부(12)는, 하우징(11)과 일체이어도 된다. 바꾸어 말하면, 덮개부(12)와 하우징(11)은 일체의 원피스 구조를 갖고 있어도 된다. 하우징(11)의 개구를 밀봉하기 위해서, 고정 철심(24) 및 덮개부(12)에 더하여, 필요에 따라 시일 부재가 사용된다. 덮개부(12)의 형상 및 배치는 본 명세서에서 명시적으로 설명된 것에 한정되지는 않는다. 덮개부(12)는, 다른 부재와 협동하여 하우징(11)의 후방 개구를 밀봉해도 된다.
플런저(26) 및 구동 로드(27)는 모두, 가이드벽(11b)으로 획정되는 원통 형상의 공간에 있어서 중심축 A 상에 배치되어 있다. 플런저(26) 및 구동 로드(27)는 모두 중심축 A를 따라 전후 방향으로 이동 가능하게 마련되어 있다. 플런저(26) 및 구동 로드(27)는, 일체의 원피스 구조를 갖고 있어도 된다. 구동 로드(27)는, 플런저(26)로부터 축 방향 전방으로 연장되어 있다. 도시의 실시 형태에서는, 구동 로드(27)는, 플런저(26)로부터 축 방향 후방으로 약간 돌출되어 있다. 구동 로드(27)는, 중심축 A를 따라 연장되는 봉상의 부재이다.
플런저(26)의 적어도 일부는 자성체로 이루어진다. 플런저(26)는, 적어도 그 일부가 솔레노이드 코일(23)의 직경 방향 내측에 배치된다. 플런저(26)는, 중심축 A로부터 직경 방향 외측으로 시프트한 위치에 있어서 축 방향으로 연장되는 관통 구멍(26a)을 갖는다.
하우징(11)의 내부 공간은, 플런저(26)에 의해 구획되어 있다. 구체적으로는, 하우징(11)의 내부 구간은, 축 방향에 있어서 플런저(26)보다도 후방측에 있는 제1 솔레노이드실(14a)과, 축 방향에 있어서 플런저(26)보다도 전방측에 있는 제2 솔레노이드실(14b)로 구획된다. 제1 솔레노이드실(14a)과 제2 솔레노이드실(14b)은 관통 구멍(26a)에 의해 접속되어 있다. 이와 같이, 관통 구멍(26a)은 제1 솔레노이드실(14a)과 제2 솔레노이드실(14b)을 접속한다. 본 명세서에 있어서는 관통 구멍(26a)에 의해 획정되는 작동유의 유로를 제1 접속 유로(cp1)라고 칭하는 경우가 있다.
압력 센서(15)는, 제1 솔레노이드실(14a)의 압력을 검출하는 센서이다. 압력 센서(15)는, 검출한 압력을 나타내는 검출 신호를 도시하지 않은 컨트롤러에 송신한다. 일 실시 형태에 있어서, 압력 센서(15)는, 적어도 그 일부가 제1 솔레노이드실(14a)에 노출하도록 마련된다. 도시의 실시 형태에 있어서, 압력 센서(15)는, 그 하면(15a)의 일부가 제1 솔레노이드실(14a)에 노출하고 있어도 되고, 하면(15a)의 전부가 제1 솔레노이드실(14a)에 노출해도 된다. 압력 센서(15)의 하면(15a)은, 스테인리스 다이어프램, 실리콘 다이어프램, 또는 이들 이외의 다이어프램을 갖고 있어도 된다. 압력 센서(15)는, 다이어프램의 변형에 의해 발생하는 전기 저항의 변화를 전기 신호로 변환하는 스트레인게이지를 구비해도 된다. 본 발명에 적용할 수 있는 압력 센서는 본 명세서에서 명시적으로 설명된 것에 한정되지 않는다.
도시의 실시 형태에 있어서, 압력 센서(15)는, 덮개부(12)에 마련되어 있다. 압력 센서(15)는, 적어도 그 일부가 덮개부(12)에 의해 덮여 있다. 압력 센서(15)의 설치 장소는, 도시된 위치에는 한정되지 않는다. 압력 센서(15)는, 캡(15)의 다른 위치에 마련되어도 된다. 압력 센서(15)는, 덮개부(12) 이외의 전자 비례 밸브(1)의 구성 요소에 마련되어도 된다. 압력 센서(15)는, 하우징에 마련되어도 된다. 예를 들어, 압력 센서(15)는, 하우징(11)의 내주면에 설치되어도 된다.
솔레노이드 코일(23)은, 도시하지 않은 컨트롤러로부터 입력되는 제어 신호에 기초하여 여자된다. 컨트롤러는, 각종 연산 처리를 행하는 프로세서와, 각종 프로그램 및 각종 데이터를 저장하는 메모리와, 기기 인터페이스를 구비한다. 기기 인터페이스는, 솔레노이드 코일(23), 압력 센서(15) 및 이들 이외의 기기와 접속된다. 컨트롤러는, 솔레노이드 코일(23)에 제어 신호(제어 펄스)를 출력함으로써 플런저(26) 및 구동 로드(27)를 구동하고, 이에 의해 스풀(70)의 위치를 전환한다. 컨트롤러는, 압력 센서(15)로부터의 검출 신호에 기초하여 후술하는 제어 포트부(ap)에 출력되는 제어압을 특정한다.
고정 철심(24)은, 대략 원기둥 형상을 갖는다. 고정 철심(24)은, 그 직경 방향 중심으로 축 방향으로 연장되는 관통 구멍을 갖는다. 이 관통 구멍에는, 구동 로드(27)가 삽입되어 있다. 구동 로드(27)는, 고정 철심(24)으로부터 밸브 유닛(30)의 내부 공간에 진입할 수 있다. 구동 로드(27)의 선단(전단)은 스풀(70)의 기단(후단)에 접하고 있다.
고정 철심(24)은, 중심축 A로부터 직경 방향 외측으로 시프트한 위치에 있어서 축 방향으로 연장되는 관통 구멍(24a)을 갖는다. 관통 구멍(24a)은 관통 구멍(26a)과 대향하는 위치에 마련된다. 제2 솔레노이드실(14b)과 후술하는 예비실(41)은, 관통 구멍(24a)에 의해 접속되어 있다. 관통 구멍(24a)에 의해 제2 솔레노이드실(14b)과 예비실(41)이 접속된다. 본 명세서에 있어서는 관통 구멍(24a)에 의해 획정되는 유로를 제2 접속 유로(cp2)라고 칭하는 경우가 있다.
플런저(26)는, 솔레노이드 코일(23)에 의해 구동된다. 즉, 플런저(26)는, 솔레노이드 코일(23)에 의해 구동됨으로써, 축 방향으로 이동할 수 있다. 구체적으로는, 솔레노이드 코일(23)에 여자 전류가 인가되면, 플런저(26)가 고정 철심(24)에 흡착되고, 이에 의해 플런저(26) 및 구동 로드(27)가 축 방향 전방으로 이동한다. 구동 로드(27)가 축 방향 전방으로 이동하면, 스풀(70)이 구동 로드(27)에 의해 축 방향 전방으로 눌린다. 이와 같이, 솔레노이드 코일(23), 고정 철심(24), 플런저(26) 및 구동 로드(27)를 갖는 구동부에 의해 스풀(70)이 구동된다.
이어서, 밸브 유닛(30)에 대하여 설명한다. 이미 설명대로, 밸브 유닛(30)은, 밸브 본체(40)와, 밸브 본체(40)에 이동 가능하게 마련된 스풀(70)을 구비한다. 밸브 본체(40)는, 축 방향으로 연장되는 관통 구멍(40a)을 갖는다. 관통 구멍(40a)은, 밸브 본체(40)의 전단으로부터 후단까지 축 방향으로 연장되어 있다. 밸브 본체(40)는, 그 후단부의 직경 방향 중앙에 오목부(40b)를 갖는다. 오목부(40b)를 획정하는 밸브 본체(40)의 상면, 고정 철심(24)의 전방면, 구동 로드(27) 및 스풀(70)에 의해 예비실(41)이 획정되어 있다.
밸브 본체(40)는, 압력원(P)에 접속하는 압력원 포트부(pp)와, 탱크(T)에 접속하는 탱크 포트부(tp)와, 제어압이 출력되는 제어 포트부(ap)를 갖는다. 제어 포트부(ap)는, 스풀(70) 또는 밸브 본체(40)의 축 방향의 일방측(전방)에 배치된다. 스풀(70)의 축 방향의 타방측(후방)에는, 솔레노이드 코일(23)이 마련된다. 제어 포트부(ap)는, 관통 구멍(40a)의 전단 부근의 영역으로 이루어진다. 제어 포트부(ap)는, 제어 대상의 유압 기기와 도시하지 않은 유로를 통해 접속되어 있다. 이에 의해, 제어 포트부(ap)에 의해 제어 대상의 유압 기기에 제어압이 공급된다.
스풀(70)은, 축 방향으로 연장되는 축 형상을 갖고 있다. 스풀(70)은, 관통 구멍(40a) 내에 축 방향에 있어서 이동 가능하게 마련되어 있다. 스풀(70)의 후단은, 구동 로드(27)의 선단에 접하고 있다. 스풀(70)은, 중심축 A를 따라 연장되는 관통 구멍(70a)을 갖는다. 관통 구멍(70a)은, 스풀의 전단(70b)으로부터 후단(70c)까지 연장되어 있다. 스풀(70)은, 작동유가 흐르는 복수의 유로를 갖는다. 도시의 실시 형태에 있어서는, 스풀(70)의 관통 구멍(70a)에 의해 작동유가 흐르는 메인 유로(mp)가 획정된다. 메인 유로(mp)는, 스풀의 전단(70b)으로부터 후단(70c)까지 연장된다. 따라서, 메인 유로(mp)는, 제어 포트부(ap)에 개구하고 있다. 또한, 스풀(70)은, 메인 유로(mp)로부터 스풀(70)의 외표면까지 연장되는 제1 분기 유로(bp1) 및 제2 분기 유로(bp2)를 갖는다. 스풀(70)은, 그 축 방향의 후단 부근에, 메인 유로(mp)와 예비실(41)을 접속하는 제3 접속 유로(cp3)를 갖는다.
밸브 유닛(30)은, 밸브 본체(40) 내에 배치된 가압 부재(80)를 갖고 있다. 가압 부재(80)는, 스풀(70)을 구동 로드(27)를 향하여 가압하고 있다. 바꾸어 말하면, 가압 부재(80)는, 스풀(70)을 중심축 A를 따라 후방으로 가압하고 있다. 가압 부재(80)는, 예를 들어 압축 스프링이다.
가압 부재(80)로부터 받는 축 방향 후방으로의 가압력에 의해, 스풀(70)은 구동 로드(27)와 상시 접촉하고 있다. 따라서, 구동 로드(27)가 중심축 A를 따라 전방으로 이동하면, 이 구동 로드(27)로부터의 추력에 의해, 스풀(70)도 밸브 본체(40)에 대하여 중심축을 따라 전방으로 이동한다. 반대로, 구동 로드(27)가 중심축 A를 따라 후방으로 이동하면, 스풀(70)은, 가압 부재(80)로부터의 가압력에 의해, 구동 로드(70)와 접촉한 채 중심축 A를 따라 후방으로 이동한다. 구동 로드(27)로부터 스풀(70)에 대하여 작용하는 추력은, 솔레노이드 코일(23)의 여자 전류에 따른 크기로 된다. 따라서, 솔레노이드 코일(23)에 인가하는 여자 전류의 크기를 조정함으로써, 스풀(70)의 축 방향에 있어서의 위치를 제어할 수 있다.
스풀(70)은, 적어도 중립 위치, 공급 위치, 또는 배출 위치의 어느 것으로 전환된다. 도 2는, 스풀(70)이 중립 위치에 있는 전자 비례 밸브(1)를 도시하고, 도 3은, 스풀(70)이 공급 위치에 있는 전자 비례 밸브(1)를 도시하고, 도 4는, 스풀(70)이 배출 위치에 있는 전자 비례 밸브(1)를 도시하고 있다.
스풀(70)이 도 2에 도시되어 있는 중립 위치에 위치하는 경우, 각 포트(pp, tp, ap)는, 서로로부터 차단된다. 이 경우, 제어 포트부(ap)에 접속되어 있는 유압 기기에 대해서는 작동유의 급배가 이루어지지 않는다.
스풀(70)이 도 3에 도시되어 있는 공급 위치에 위치하는 경우, 제어 포트부(ap)가 메인 유로(mp) 및 제1 분기 유로(bp1)를 통해 압력원 포트부(pp)에 접속하고, 탱크 포트부(tp)는 그 밖의 포트(pp, ap)로부터 차단된다. 이에 의해, 압력원(P)으로부터 유압 기기에 작동유가 공급된다. 또한, 제어 포트부(ap)는, 메인 유로(mp), 제3 접속 유로(cp3), 예비실(41), 제2 접속 유로(cp2), 제2 솔레노이드실(14b) 및 제1 접속 유로(cp1)를 통해 제1 솔레노이드실(14a)에 접속되어 있으므로, 스풀(70)이 공급 위치에 위치하는 경우에는, 제1 솔레노이드실(14a)은, 제어 포트부(ap) 내의 작동유의 압력인 제어압으로 유지된다. 제1 솔레노이드실(14a) 및 이 제1 솔레노이드실(14a)과 제어 포트부(ap) 사이에 있는 공간(예를 들어, 제2 솔레노이드실(14b))이 제어 포트부(ap)의 제어압으로 유지되므로, 이들의 공간의 일부 또는 전부가 수압실로 된다. 예를 들어, 제1 솔레노이드실(14a) 및 제2 솔레노이드실(14b)의 적어도 한쪽이 제어 포트부(ap)의 제어압에 유지되는 수압실로 된다. 솔레노이드 코일(23)은, 이 수압실에 수용되어 있다. 이 수압실의 적어도 일부는, 구동 로드(27)에 의해 획정된다. 이 수압실의 적어도 일부는, 플런저(26)에 의해 획정된다.
스풀(70)이, 도 4에 도시되어 있는 배출 위치에 위치하는 경우, 제어 포트부(ap)가 메인 유로(mp) 및 제1 분기 유로(bp1)를 통해 탱크 포트부(tp)에 접속하고, 압력원 포트부(pp)는 그 밖의 포트(tp, ap)로부터 차단된다. 이에 의해, 유압 기기로부터 탱크(T)에 오일이 배출된다.
계속해서, 전자 비례 밸브(1)의 동작에 대하여 설명한다. 솔레노이드 코일(23)이 여자되어 있지 않은 경우, 가압 부재(80)의 가압력에 의해, 스풀(70)은 도 4에 도시되어 있는 배출 위치에 유지된다. 이때, 이미 설명한 바와 같이, 제어 포트부(ap)로부터 스풀(70)의 주류로(mp) 및 제2 분기 유로(bp2)를 통해 탱크 포트부(tp)에 이르는 유로가 개방된다. 따라서, 제어 포트부(ap)에 접속된 유압 기기로부터 탱크 포트부(tp)에 접속된 탱크(T)에 오일이 회수된다.
이 상태로부터, 솔레노이드 코일(23)이 여자되면 플런저(26)가 구동되고, 이 플런저(26)가 구동 로드(27)와 함께, 가압 부재(80)로부터의 가압력에 저항하여 축 방향 전방으로 이동한다. 이때, 구동 로드(27)의 전단은 스풀(70)과 접하고 있기 때문에, 스풀(70)에 축 방향 전방으로의 추력이 작용한다. 이 추력에 의해, 스풀(70)은, 배출 위치에서 도 2에 도시되어 있는 중립 위치에 도달한다. 스풀(70)이 중립 위치에 위치하면, 제1 분기 유로(bp1)와 압력원 포트부(pp)의 접속이 차단된 채, 제2 분기 유로(bp2)와 탱크 포트부(tp)의 접속도 차단된다. 따라서, 스풀(70)이 중립 위치에 위치할 때에는, 제어 포트부(ap)에 접속된 유압 기기로부터의 오일의 배출 및 당해 유압 기기로의 오일의 공급은 행하여지지 않는다.
솔레노이드 코일(23)에 더 큰 여자 전류가 인가되면, 플런저(26) 및 구동 로드(27)가 축 방향 전방으로 더 이동한다. 이 구동 로드(27)로부터 받는 추력에 의해, 스풀(70)은, 도 3에 도시되어 있는 공급 위치에 도달한다. 스풀(70)이 공급 위치에 위치하면, 제어 포트부(ap)로부터 스풀(70)의 주류로(mp) 및 제1 분기 유로(bp1)를 통해 압력원 포트부(pp)에 이르는 유로가 개방된다. 이에 의해, 압력원 포트부(pp)에 접속된 압력원(P)으로부터 제어 포트부(ap)에 접속된 유압 기기에 오일이 공급된다. 스풀(70)이 공급 위치에 위치하는 경우에 있어서의 압력원(P)으로부터 유압 기기로의 오일의 공급량은, 제1 분기 유로(bp1)와 압력원 포트부(pp)가 겹치는 면적, 즉 제1 분기 유로(bp1)와 압력원 포트부(pp)의 랩 양에 따라서 변화한다. 보다 구체적으로는, 여자 전류가 클수록 제1 분기 유로(bp1)와 압력원 포트부(pp)의 랩 양이 커지고, 압력원 포트부(pp)로부터 제어 포트부(ap)에 보다 많은 오일이 흐른다. 따라서, 여자 전류가 클수록 제어 포트부(ap)에 출력되는 제어압도 커진다.
이미 설명한 대로, 제어 포트부(ap)는, 메인 유로(mp), 제3 접속 유로(cp3), 예비실(41), 제2 접속 유로(cp2), 제2 솔레노이드실(14b) 및 제1 접속 유로(cp1)를 통해 제1 솔레노이드실(14a)에 접속되어 있다. 따라서, 스풀(70)이 공급 위치에 위치하고 있는 동안, 제1 솔레노이드실(14a)은, 제어 포트부(ap)로부터 출력되는 제어압으로 유지된다. 이 제1 솔레노이드실(14a)의 압력은, 압력 센서(15)에 의해 검출되고, 검출된 압력을 나타내는 전기 신호가 압력 센서(15)로부터 컨트롤러에 대하여 출력된다. 이상과 같이 하여, 전자 비례 밸브(1)와 제어 대상으로 되는 유압 기기 사이에 게이지 포트나 외장형의 압력 센서를 설치하지 않고, 전자 비례 밸브(1)로부터 출력되는 제어압을 검출할 수 있다.
계속해서, 도 5 및 도 6을 참조하여, 전자 비례 밸브(1)의 애플리케이션 예에 대하여 설명한다. 도 5는, 전자 비례 밸브(1)를 구비하는 방향 전환 밸브(100)를 설명하는 블록도이다. 도시와 같이, 방향 전환 밸브(100)는, 전자 비례 밸브(1)와, 전자 비례 밸브(1)로부터 공급되는 제어압에 의해 작동하는 밸브 구조체(2)를 구비한다. 밸브 구조체(2)는, 메인 스풀을 구비하고 있고, 전자 비례 밸브(1)로부터 출력되는 제어압에 의해 당해 메인 스풀의 위치를 전환함으로써, 도시하지 않은 유압 실린더로의 작동유의 공급량을 조정한다.
도 6은, 방향 전환 밸브(100)를 구비하는 건설 기계(200)를 설명하는 블록도이다. 건설 기계(200)는, 방향 전환 밸브(100)를 구비한다. 건설 기계는, 예를 들어 유압에 의해 작동하는 유압 셔블이다. 건설 기계(200)는, 여러가지 유압 실린더를 구비한다. 건설 기계(200)가 구비하는 유압 실린더에는, 붐을 구동하는 붐 실린더, 암을 구동하는 암 실린더, 버킷을 구동하는 버킷 실린더 및 이들 이외의 유압 실린더가 포함된다. 방향 전환 밸브(100)는, 건설 기계(200)에 구비되는 유압 실린더에 대한 작동유의 공급량을 제어한다.
계속해서, 상기 실시 형태가 발휘하는 작용 효과에 대하여 설명한다. 상기의 전자 비례 밸브(1)는, 제어 대상에 공급되는 제어압으로 유지되는 수압실과, 당해 수압실에 있어서의 제어압을 검출하는 압력 센서(15)를 구비한다. 이에 의해, 전자 비례 밸브(1)의 외부에 제어압을 도출하기 위한 게이지 포트나 압력 센서를 설치하기 위한 조인트를 마련할 필요가 없어진다. 따라서, 상기 실시 형태에 의한 전자 비례 밸브(1)에 의하면, 간소한 기구로 전자 비례 밸브(1)가 출력하는 제어압을 검출할 수 있다. 또한, 게이지 포트나 압력 센서용의 조인트가 불필요하게 되기 때문에, 전자 비례 밸브(1)와 제어 대상의 유압 기기 사이의 접속 블록을 콤팩트화할 수 있다.
상기의 실시 형태에 있어서, 수압실은, 예를 들어 제1 솔레노이드실(14a) 및 제2 솔레노이드실(14b)의 적어도 한쪽이다. 도시의 실시 형태에 있어서는, 압력 센서(15)는, 제1 솔레노이드실(14a)의 압력을 검출하고 있다. 압력 센서(15)는, 제2 솔레노이드실(14b)의 압력을 검출하도록 마련되어도 된다. 이 경우, 압력 센서(15)는, 제2 솔레노이드실(14b)에 노출하도록 마련되어도 된다. 제1 솔레노이드실(14a)과 제2 솔레노이드실(14b) 각각에 있어서의 제어압을 검출하기 위해서, 2개의 압력 센서(15)가 마련되어도 된다.
상기의 실시 형태에 있어서, 압력 센서(15)는, 하우징(11) 내에 마련되어 있다. 이에 의해, 전자 비례 밸브(1)의 외부에 압력 센서를 마련할 필요가 없다. 따라서, 콤팩트한 기구로 전자 비례 밸브의 제어압을 검출할 수 있다.
상기의 실시 형태에 있어서, 압력 센서(15)는, 하우징(11)의 개구를 밀봉하는 덮개부(12)에 마련되어 있다. 개구를 밀봉하는 캡에 압력 센서(15)를 마련함으로써, 압력 센서(15)가 하우징(11)의 표면에 가까운 위치에 마련된다. 이에 의해, 압력 센서(15)의 검출 신호를 외부에 용이하게 도출할 수 있다. 예를 들어, 압력 센서(15)와 컨트롤러 사이에 신호선이 마련되고, 이 신호선을 통해 압력 센서(15)의 검출 신호가 컨트롤러에 송신되는 경우에는, 신호선의 배선이 용이하게 된다.
본 명세서에서 설명된 각 구성 요소의 치수, 재료 및 배치는, 실시 형태 중에서 명시적으로 설명된 것에 한정되지 않고, 이 각 구성 요소는, 본 발명의 범위에 포함될 수 있는 임의의 치수, 재료 및 배치를 갖도록 변형할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 명시적으로 설명하고 있지 않은 구성 요소를, 설명한 실시 형태에 부가할 수도 있고, 각 실시 형태에 있어서 설명한 구성 요소의 일부를 생략할 수도 있다.
본 명세서 및 첨부 도면에서 명시된 구동 장치(10) 및 밸브 유닛(30)의 구성 부재의 구체적인 형상, 배치, 기능 및 재료는 예시이다. 본 발명의 취지에 반하지 않는 한, 구동 장치(10) 및 밸브 유닛(30)의 각 구성 부재의 형상, 배치, 기능 및 재료는, 적절히 변경될 수 있다. 예를 들어, 구동 장치(10)는, 솔레노이드 코일(23)에 여자 전류를 흐르게 한 때에, 구동 로드(27)가 축 방향 후방으로 이동하도록 구동 로드를 구동해도 된다.
1: 전자 비례 밸브
10: 구동 장치
11: 하우징
12: 덮개부
14a: 제1 솔레노이드실(14a)
14b: 제2 솔레노이드실(14b)
15: 압력 센서
23: 솔레노이드 코일
24: 고정 철심
26: 플런저
27: 구동 로드
30: 밸브 유닛
40: 밸브 본체
70: 스풀
P: 압력원
T: 탱크
ap: 제어 포트부
pp: 압력원 포트부
tp: 탱크 포트부
mp: 메인 유로
cp1: 제1 접속 유로
cp2: 제2 접속 유로
cp3: 제3 접속 유로

Claims (10)

  1. 축 방향으로 이동 가능한 스풀과, 해당 스풀의 해당 축 방향의 일방측에 배치되어, 제어 대상으로 제어압을 공급하는 제어 포트부를 갖는 밸브 유닛과,
    상기 스풀의 상기 축 방향의 타방측에 배치되어 있고 상기 제어압을 여자 전류에 의해 변화시키는 솔레노이드 코일과, 해당 솔레노이드 코일을 수용하고, 상기 제어 포트부와 접속되어 있는 수압실을 갖는 구동 장치를
    구비하는, 전자 비례 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수압실에 있어서의 상기 제어압을 검출하는 압력 센서를 구비하는, 전자 비례 밸브.
  3. 밸브 본체와, 해당 밸브 본체의 축 방향의 일방측에 배치되는 제어 포트부와, 해당 밸브 본체 내에 이동 가능하게 수납되어, 해당 축 방향의 위치에 의해 해당 제어 포트부의 제어압을 변화시키는 스풀을 갖는 밸브 유닛과,
    상기 밸브 유닛에 대하여 상기 제어 포트부의 반대측에 배치되어, 여자 전류에 의해 상기 스풀의 상기 축 방향의 위치를 변화시키는 솔레노이드 코일과, 해당 솔레노이드 코일을 수납하는 하우징과, 해당 하우징 내이며 상기 제어 포트부와 접속되어 있는 수압실을 갖는 구동 장치를
    구비하는, 전자 비례 밸브.
  4. 제3항에 있어서, 상기 하우징은, 상기 수압실에 있어서의 상기 제어압을 검출하는 압력 센서를 구비하는, 전자 비례 밸브.
  5. 제4항에 있어서, 상기 압력 센서를 덮고, 하우징에 설치되는 덮개부를 구비하는, 전자 비례 밸브.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 장치는, 상기 수압실의 적어도 일부를 획정하는 구동 로드를 구비하는, 전자 비례 밸브.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 장치는, 상기 수압실의 적어도 일부를 획정하고, 상기 구동 로드에 마련된 플런저를 구비하는, 전자 비례 밸브.
  8. 밸브 본체와, 해당 밸브 본체의 축 방향의 일방측에 배치되는 제어 포트부와, 해당 밸브 본체 내에 이동 가능하게 수납되어, 해당 축 방향의 위치에 의해 해당 제어 포트부의 제어압을 변화시키는 스풀을 갖는 밸브 유닛과,
    상기 밸브 유닛에 대하여 상기 제어 포트부의 반대측에 배치되어, 여자 전류에 의해 상기 스풀의 상기 축 방향의 위치를 변화시키는 솔레노이드 코일과, 해당 솔레노이드 코일을 수납하는 하우징과, 해당 하우징 내에 있고 상기 제어 포트부와 접속되어 있는 수압실을 갖는 구동 장치와,
    상기 수압실에 있어서의 상기 제어압을 검출하는 압력 센서와,
    상기 압력 센서를 덮고, 상기 하우징에 설치되는 덮개부를
    구비하는, 전자 비례 밸브.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 전자 비례 밸브를 구비하는, 방향 전환 밸브.
  10. 제9항에 기재된 방향 전환 밸브를 구비한, 건설 기계.
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