KR930004681B1 - 후 압력 보상 유압 밸브 - Google Patents

후 압력 보상 유압 밸브 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

후 압력 보상 유압 밸브
제1도는 본 발명에 따른 밸브의 측단면도.
제2도는 제1도의 밸브의 평면 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 밸브 4 : 하우징
6 : 스풀 8,10 : 작동포트
12 : 브리지 통로 14 : 저장실 통로 또는 탱크
16 : 브리지 배출 통로 20 : 조절 스풀 통로
22 : 감지 셔틀 통로 24 : 셔틀 체크 밸브
26 : 횡간 통로 28 : 관통 셔틀 통로
36 : 셔틀 체크 밸브 38 : 감지 셔틀 통로
40 : 관통 셔틀 통로 58 : 체크 밸브
64 : 공급리 통로 66 : 측정 노치 또는 측정 통로
68 : 공급통로 76 : 통로
78 : 오리피스 86,88 : 안전밸브
90 : 중심고정 장치
본 발명은 일정한 차동 압력(differennntial pressure)을 유지하여 일정한 유동률을 유지할 수 있는 압력 보상 유압 밸브에 관한 것이다.
유압 유체를 작동 포트(Work port)에 연통시키는 왕복 스풀(spool)을 갖는 유압 밸브의 경우, 유체가 스풀을 통과하기 전에 압력을 조절하므로써 스풀을 가로질러 일정한 차동 압력을 발생시키는 것으로 잘 알려져 있다. 예컨대, 월크(Wilke)의 미합중국 특허 제3,881,512호의 경우, 유압 유체가 조절 스풀(13)을 통과하기 전에 초기 압력 보상 밸브 장치(15)에 의해 미리 조정되는데, 압력 보상 밸브 장치(15)는 유압 유체를 유입구(18)로부터 공급기(20) 또는 바이패스(bypass)(19)로 나누어 흐르도록 하여 작업 포트(22)를 통과하는 유체의 양을 펌프의 송출량 또는 부하 압력에 관계없이 스풀(13)이 어떠한 주어진 위치에 있을 때라도 일정하게 유지시킨다.
본 발명에서는 유압 유체가 스풀을 통과한 후에 압력을 조절함으로써 일정한 차등 압력을 발생시킨다.
본 발명은 부품, 특히 기계 가공을 필요로 하는 부품을 간단하게 하고 그 수를 줄여 제작 경비를 절감하는데 그 목적이 있다. 이러한 목적은 부분적으로는 입력 보상 회로 구조와 특정 개방 유동 회로의 구조를 결합함으로써 달성된다. 개방 유동 회로에서, 유동률은 부하 압력에 따라 변화한다. 단일 개방 유동 유압 밸브는 조절 스풀과 동일 하우징 내에, 통상적으로 조절 스풀을 관통하는 작동 포트들 사이의 브리지 통로(bridge passage)지역에 체크 밸브를 갖고 있는 것이 공지되어 있다.
본 발명은 별도의 복잡한 압력 보상 모듈(module)을 사용하지 않는 단일 압력보상 수단은 조절 스풀과 동일 항징 내에 위치한다. 또한, 본 발명은 개방 유동 회로의 공지된 체크 밸브의 구조 및 위치를 압력 보상 및 셔틀 회로(shuttle circuits)에 적용 및 사용할 수 있다. 이는 현재의 제작과정 및 조립 라인 순서를 사용하여 밸브를 대량 생산 할 수 있게 함으로써 제작 경비를 용이하게 감소시킨다. 압력 보상 및 셔틀 회로에 체크 밸브 구조를 사용하는 것은 기계가공 등과는 달리 보다 저렴한 스탬핑 작업을 포함하기 때문에 더욱 만족스럽게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상술한다.
제1도를 참조하여 보면, 밸브(2)는 유압 유체를 작동 포트(8, 10)들과 연통시키기 위해 좌우로 이동가능한 왕복조절 스풀(6)을 갖고 있는 하우징(4)를 포함한다. 도면에서는 스풀(6)이 중립 위치에 있는 것으로 도시하였으며, 브리지 통로(12)는 점선으로 표시한 배출 통로(16a, 16b, 16c)들과 같은 조절 스풀내의 브리지 배출 통로(16)을 통해 저장실 통로 또는 탱크(14)로 연통된다.
작동기에 의해 스풀(6)이 좌측으로 이동되면, 브리지 배출통로(16)이 차단되고, 브리지 통로(12)는 조절스풀 통로(20)을 통해 작동 포트(8)에 연통되어, 작동 포트 압력이 스풀을 통과하는 유압 유체 유동에 의해 브리지 통로(12)내에서 감지된다. 이렇게 가해진 작동 포트 압력은 부하 감지 및 압력 보상을 위한 파일로트(pilot) 시스템을 가압하게 된다.
브리지 통로(12)는 셔틀 통로(22)(제2도)와 연통된다. 밸브가 단일 부분 또는 단일체 밸브인 경우에는, 통로(22)내의 유체 흐름은 셔틀 체크 밸브(shuttle check valve)(24)를 지나 계속 이동하여 횡간 통로(26) 및 관통 셔틀 통로(through-shuttle passage)(28)내로 유입된다. 밸브가 복수 부분 밸브일 경우에는, 복수개의 동일한 밸브 부분들이 예컨대, 참조 부호 30 및 32로 그 일부만을 절췌하여 도시한 바와같이 나란히 정렬된다. 중앙 밸브 부분(31)의 감지 셔틀 통로(22)내의 작동 포트 압력이 앞 밸브 부분(30)의 관통 셔틀 통로(34)내의 작동 포트 압력보다 높게 되면, 셔틀 체크 밸브(24)는 아래로 이동하여 통로(34)를 폐쇄하고 감지 셔틀 통로(22)의 높은 압력은 횡간 통로(26)을 통해 관통 셔틀 통로(28)로 유입된다. 중앙 밸브 부분(31)의 감지 셔틀 통로(22)의 작동 포트 압력이 앞 밸브 부분(30)의 관통 셔틀 통로(34)의 작동 포트 압력보다 낮게 되면, 셔틀 체크 밸브(24)가 위로 이동하여 감지 셔틀 통로(22)를 폐쇄하고 관통 셔틀 통로(34)내의 높은 압력은 관통 셔틀 통로(28)로 유입되게 된다. 마찬가지로, 다음 밸브 부분(32)의 감지 셔틀 통로(36)은 중앙 밸브부분(31)의 관통 셔틀 통로(28) 및 다음 밸브 부분(32)의 감지 셔틀 통로(38) 중에서 더 높은 압력을 다음 밸브 부분(32)의 관통 셔틀 통로(40)에 인가시키도록 작동한다. 이러한 방식으로, 모든 밸브 부분들 중에서 가장 높은 작동 포트 압력이 유압 펌프((46)의 유입부(44)에 연결된 감지 라인(42)에, 그리고 도시한 바와같이 각 통로(50, 52, 54)를 통해 모든 밸브 부분들을 통해 연장하는 연통통로(48)에 인가된다.
전달 통로(52)는 횡간 통로(56)을 통해 예컨대, 스프링에 의해 편향되는 포핏(poppet) 밸브와 같은 압력보상 체크 밸브(58)과 연통된다. 따라서, 체크 밸브(58)의 하부면(60)에는 밸브 부분들 중에서 가장 높은 작동 포트 압력인 절단 통로(52)의 압력이 가해지게 된다. 체크 밸브(58)의 상부면(62)은 하부면과 동일 면적으로 되어 있어 동일 압력이 체크 밸브(58) 윗쪽으로 통로(64)에 가해지게 된다. 체크 밸브(58)의 상부에 있는 통로(64)는 제1도의 스풀(6)의 주위의 일부 부분도 점유하는 공급기 통로이다. 따라서,공급기 통로(64)내의 압력은 복수개의 밸브 부분들 중에서 가장 높은 작동 포트 압력이 된다.
상술한 설명은 스풀(6)의 초기 이동에 따른 시스템의 가압 상태를 설명하는 것이다. 이러한 가압 상태는 측정 노치(notch) 또는 측정 통로(66) 전에서 발생하여 공급기 통로(64)에 전달되게 된다.
스풀(6)이 좌측으로 더 이동하면 측정 통로(66)이 공급기 통로(64)와 연통된다. 다음에 공급 통로(68)이 측정 통로(66)을 통해 공급기 통로(64)와 연통된다. 이는 스풀(6)이 우측으로 이동할 때의 측정 통로(70)과 공급 통로(72)가 연통되는 것과 비교된다. 공급 통로(68, 72)는 유입부(44)에서 펌프로 유입되는 유압 유체 압력보다는 설정된 수준 만큼 더 높은 압력으로 송출부(74)를 통해 유압 유체를 송출하는 모터(46)으로부터 유체를 공급받는다. 제1도 및 제2도에 도시한 유입부(44)에서의 압력이 밸브 부분들 중에서 가장 높은 작동 포트 압력이기 때문에, 공급 통로(68, 72)에서의 압력은 가장 높은 작동 포트 압력에 비해 상술한 설정된 수준만큼 높은 압력이 된다. 상술한 바와같이, 시스템의 초기 가압 상태는 공기 통로(64)내의 압력을 가장 높은 작동 포트 압력과 동일하게 된다. 상술한 바와같이, 시스템의 초기 가압 상태는 공기 통로(64)내의 압력을 가장 높은 작동 포트 압력과 동일하게 한다. 따라서, 공급 통로(68)에서부터 공급기 통로(64)까지 측정 통로(66)을 가로질러 일정한 차등 압력이 존재하게 된다.
유압 유체는 측정 통로(66)을 통해 공급 통로(68)로부터 공급기 통로(64)까지 유동할 수 있게 된다. 제2도에 상세히 도시되어 있는 바와같이, 공급기 통로(64)는 압력 보상 체크 밸브(58)의 하향이동으로 개방되는 횡간 통로(76) 및 오리 피스(78)을 통해 브리지 통로(12)의 좌측면과 연통된다. 공급기 통로(64)에서의 유동률은 체크 밸브(58)의 하부면(60)에 가해지는 압력과 동일한 압력을 상부면에도 가할 수 있도록 충분한 유체를 공급할 수 있도록 한다. 체크 밸브(58)은 상하로 이동함으로써 오리피스(78)의 크기를 조절할 수 있어서, 부하가 증가하여 작동포트 압력이 증가되면, 시스템내의 평형이 이루어질 때까지 더 많은 양의 유체가 압력 보상 장치를 통해 펄프로부터 브리지 통로 및 작동 포트로 공급되도록 셔틀 시스템이 필요한 것과 연통되게 한다. 통로(76) 속으로 유입되는 유체는 브리지 통로(12)를 통해 제1도에 도시한 바와같이 브리지 통로(12)의 우측면으로 유입되고, 스풀 통로(20)을 통해 작동 포트(8)로 유입되어 부가적으로 필요한 유체를 공급한다.
부하(80)은 유출 및 유입 작동 포트(8, 10)들과 그 각각의 연결 라인(82, 84)를 통해 상승된다. 작동기에 의해 스풀(6)이 좌측으로 더 이동하게 되면 공급기 통로(64)로 개방되어 있는 측정 통로(66)의 면적이 증가하여 부하(80)이 더욱 상승되게 된다. 유동률은 측정 통로의 면적과 차등 압력의 제곱근과를 곱한 것과 동일하다. 측정 통로(66)을 가로지르는 차등 압력이 일정하기 때문에, 유동률은 공급기 통로(64)와 연통되는 측정 통로(66)의 면적의 1차 함수가 된다. 상기 면적은 스풀(6)이 좌측으로 더 이동함에 따라 증가되고, 따라서 더 많은 양의 유체를 공급하게 되어 부하(80)을 상승시킨다. 표준 규격의 압력 안전 밸브(86, 88)을 작동 포트 및 저장실 통로에 마련한다. 표준 규격의 스프링 중심 고정장치(90)를 스풀(6)의 단부에 마련하여 스풀(6)을 중립 위치에 유지하도록 한다.
본 발명은 첨부된 특허 청구의 범위 내에서 변형 및 수정될 수 있다.

Claims (7)

  1. 유압 유체를 작동 포트(8, 10)에 연통시키는 왕복 스풀(6) 및 상기 작동 포트(8, 10)으로부터 상기 스풀을 통해 유동하는 유압 유체에 의해 작동 포트 압력을 감지하여 상기 유압 유체 유동이 상기 스풀을 통과한 후에 상기 스풀(6)을 가로질러 일정한 차등 압력을 발생시키는 압력 보상 수단을 갖고 있는 하우징(4)를 구비하는 압력 보상 유압 밸브에 있어서, 상기 하우징(4)는 상기 스풀(6)에 제어하에서 각각의 상기 작동 포트(8, 10)과 상기 스풀(6)을 통해 선택적으로 연통하는 브리지 통로(12)를 갖고, 상기 압력 보상 수단은 브리지 통로(12) 내에 위치한 압력 보상 체크 밸브(58)을 갖고, 작동 포트 압력을 상기 압력 보상 체크 밸브(58)에, 그리고 상기 하우징 내의 공급 통로(68)로 유압 유동 압력을 송출하는 유압 펌프(46)에 연통시키는 수단을 구비하고, 상기 유압 펌프(46)으로부터의 상기 송출 유압 유동 압력은 상기 유압 펌프(46)으로 유입되는 상기 작동 포트 압력보다 설정된 수준만큼 더 높은 압력이고, 상기 하우징(4)는 상기 압력 보상 체크 밸브(58)의 한쪽 면과 연통하는 공급기 통로(64)를 갖고, 상기 작동 포트 압력은 상기 압력 보상 체크 밸브(58)의 다른쪽 면에 인가되도록 구성되고, 상기 스풀(6)은 스풀이 소정의 위치로 이동할 때 상기 공급통로(68)로부터 상기 공급기 통로(64)로의 유압 유체의 연통을 제공하는 동시에 그곳을 가로질러 일정한 차등 압력을 갖는 측정 통로(66)을 갖고, 상기 브리지 통로(12)는 스풀이 각각의 지정된 위치에 있을 때 상기 스풀(6)을 통해 각각의 상기 작동 포트(8, 10)들과 연통하도록 구성된 것을 특징으로 하는 압력 보상 유압 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공급기 통로(64)는 상기 압력 보상 체크 밸브(58)이 소정의 위치로 이동할 때 상기 압력 보상 체크 밸브(58)에 의해 개방되는 오리피스(78)을 통해 상기 브리지 통로(12)와 연통되도록 구성되어, 상기 압력 보상 체크 밸브(58)의 상기 다른쪽 면에 연통된 작동 포트 압력의 변화가 상기 유압 펌프(46)으로부터 상기 공급 통로(68), 공급기 통로(64), 오리피스(78) 및 브리지 통로(12)를 통해 상기 작동 포트로 전달되는 유압 유체를 평형이 유지될 때까지 증가시키거나 감소시키게 되어 상기 유압 유체가 상기 스풀(6)을 통과한 후에 상기 압력 보상 체크 밸브(58)에 의해 압력을 조절함으로써 상기 일정한 차등 압력이 상기 스풀을 가로질러 발생하도록 구성된 것을 특징으로 하는 압력 보상 유압 밸브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 하우징은 저장실 통로(14)를 포함하고, 상기 스풀은 상기 스풀(6)의 중립 위치에서 상기 브리지 통로(12)를 상기 저장실 통로(14)에 연통시키는 브리지 배출 통로(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 보상 유압 밸브.
  4. 제3항에 있어서, 상기 스풀(6)이 제1초기 위치로 이동할 때 상기 브리지 배출통로를 차단하고, 상기 하우징 내에 있는 상기 공급 통로(68)과 상기 공급기 통로(64) 사이의 상기 측정 통로(66)를 개방시키지 않으면서 상기 스풀(6)을 통해 상기 각 작동 포트(8, 10)으로부터 상기 브리지 통로에 연결된 브리지 배출 통로(16)을 개방시키고, 상기 작동 포트 압력은 상기 연통 수단에 의해 상기 압력 보상 체크 밸브(58)의 상기 다른쪽 면에 전달되어 상기 압력 보상 체크 밸브(58)를 초기 가압시키고 이와 동일한 수준의 압력을 상기 체크 밸브(58)의 한쪽면으로부터 상기 공급기 통로(64)에 인가하여, 상기 공급 통로(68)과 공급기 통로(64) 사이에 상기 일정한 차등 압력이 형성되도록 구성된 것을 특징으로 하는 압력 보상 유압 밸브.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스풀이 더 이동하게 되면 상기 공급 통로(68)과 공급기 통로(64) 사이에 있는 측정 통로(66)이 개방되어 상기 일정한 차등 압력이 상기 측정 통로(66)로 가로질러 발생하도록 구성된 것을 특징으로 하는 압력 보상 유압 밸브.
  6. 제5항에 있어서, 복수개의 작동 포트(8, 10)등을 갖고 있는 압력 보상 복수 부분 유압 밸브를 더 구비하고, 각 밸브 부분은 유입 및 유출 작동 포트(8, 10)을 갖춘 하우징(4)와, 유압 유체를 각 작동 포트(8, 10)에 연통시키기 위해 상기 하우징 내에서 왕복하는 스풀(6)을 구비하고, 복수개의 밸브 부분들 중에서 가장 높은 작동 포트 압력을 감지하고, 유압 유체가 스풀을 통과한 후에 압력을 제어함으로써 각 스풀을 가로질러 일정한 차등 압력을 발생시키는 압력 보상 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 보상 유압 밸브.
  7. 제6항에 있어서, 상기 압력 보상 수단이 각 밸브 부분을 위한 압력 보상 체크 밸브(58)과, 가장 높은 작동 포트 압력을 각각의 상기 압력 보상 체크 밸브(58)에 그리고 상기 가장 높은 작동 포트 압력보다 설정된 수준만큼 높은 압력인 유압 펌프 송출 유압유동 압력을 상기 하우징 내의 공급 통로에 인가하는 셔틀 체크 밸브(24, 36)을 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 보상 유압 밸브.
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