WO2016204322A1 - 건설기계용 유량 제어밸브 - Google Patents

건설기계용 유량 제어밸브 Download PDF

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WO2016204322A1
WO2016204322A1 PCT/KR2015/006089 KR2015006089W WO2016204322A1 WO 2016204322 A1 WO2016204322 A1 WO 2016204322A1 KR 2015006089 W KR2015006089 W KR 2015006089W WO 2016204322 A1 WO2016204322 A1 WO 2016204322A1
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passage
spool
actuator port
control valve
pressure
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전만석
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Volvo Construction Equipment AB
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Volvo Construction Equipment AB
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors

Definitions

  • the present invention relates to a flow rate control valve, and more specifically, to a flow rate control valve for a construction machine for controlling the flow rate supplied from the hydraulic pump to the hydraulic cylinder.
  • FIG. 1 and 2 is a schematic diagram of a flow control valve for a construction machine according to the prior art.
  • valve body 2 is installed in the flow path between the hydraulic pump (not shown) and the hydraulic cylinder 1 (referring to the boom cylinder as an example).
  • the hydraulic oil of the hydraulic pump is supplied to the hydraulic cylinder 1 through one actuator port 5, and the hydraulic oil discharged from the hydraulic cylinder 1 is transferred to the tank passage 7 through the other actuator port 6.
  • a spool 8 for returning to the valve body is installed in the valve body 2 so as to be switchable.
  • a pressure chamber 10 communicating with the supply passage 4 and the one side actuator port 5 is formed on one side of the spool 8.
  • the hydraulic oil pressure returned from the hydraulic cylinder 1 to the other actuator port 6 is equal to the set pressure (force plus the elastic force of the valve spring 9 + the pressure of the back pressure chamber 16).
  • the signal pressure passages 11 and 12 supplying the returned hydraulic oil to the pressure chamber 10 at a signal pressure allow the pressure chamber 10 to communicate with the other actuator port 6. It is formed in (8).
  • the signal pressure passage 11 is radially formed in the spool 8 so as to communicate with the other actuator port 6, and the signal pressure passage 12 is the signal pressure passage 11 and the pressure chamber ( It is formed in the spool 8 in the axial direction so as to communicate 10).
  • a flow control valve 13 which switches to block the opening is installed in the pressure chamber 10 so as to be switchable.
  • the first passage 14 in communication with the supply passage 4 is formed in the radial direction to the spool 8 so as to be closed when the spool 8 is neutral, and in communication with the switch (refer to the left in the drawing).
  • the second passage 15 communicating with the first passage 14 is radially formed at an arbitrary position of the flow control valve 13.
  • a third passage 18 communicating with the second passage 15 is formed in the flow regulating valve 13 in the axial direction.
  • a fourth passage 19 is radially formed in the flow control valve 13 so as to communicate the third passage 18 with the one side actuator port 5.
  • the fourth passage 19 of the flow control valve 13 is the flow control valve 13 is switched by the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump to the hydraulic cylinder 1 by the switching of the spool (8). In this case, the opening area is adjusted.
  • a plug 21 is installed at an arbitrary position of the third passage 18 of the flow regulating valve 13 to prevent the hydraulic oil of the hydraulic pump from flowing back to the counterpart chamber when supplied to the hydraulic cylinder 1.
  • the spool 8 is switched to the left in the drawing by a pilot pressure applied to the right end of the spool 8 to supply the hydraulic oil of the hydraulic pump to the hydraulic cylinder 1.
  • the flow rate control valve 13 is supported by the valve spring 9 and is not switched at this time).
  • the check valve 22 is lifted upward in the drawing by the hydraulic fluid moved from the hydraulic pump to the pump passage 3 to open.
  • the hydraulic fluid moved to the supply passage 4 is the first passage 14 of the spool 8 communicated with the supply passage 4 by the switching of the spool 8, and the second passage of the flow control valve 13. (15), the third passage (18) and the fourth passage (19)-through the through hole 17 of the spool (8) in order to move to the one actuator port (5).
  • the hydraulic fluid moved to the one side actuator port 5 is supplied to the small chamber of the hydraulic cylinder 1 to shrink-drive the hydraulic cylinder 1.
  • the hydraulic cylinder 1 can be driven by shrinkage.
  • the supply passage (by switching of the flow regulating valve 13) It blocks the passage between 4) and one side actuator port (5).
  • the residual pressure in the other actuator port 6 moves the flow control valve 13 to the right in the drawing direction through the signal pressure passages 11 and 12. .
  • the residual pressure corresponds to a case where the force of the valve spring 9 plus the pressure of the back pressure chamber 16 is added.
  • the hydraulic oil of the hydraulic pump cannot be supplied to the hydraulic cylinder 1 through the supply passage 4 and the one side actuator port 5, and the pressure of the hydraulic pump is initially generated.
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems, when the hydraulic pressure returned from the hydraulic cylinder to the hydraulic tank is higher than the set pressure to reduce the flow rate supplied to the hydraulic cylinder, the large chamber of the hydraulic cylinder at the beginning of switching the spool
  • An object of the present invention is to provide a flow control valve for a construction machine capable of discharging residual pressure generated in the hydraulic oil tank.
  • the supply passage and the hydraulic pressure is installed in the flow path between the hydraulic pump and the hydraulic cylinder, and communicated to the pump passage to supply the hydraulic oil from the hydraulic pump A valve body having a cylinder port connected to the cylinder;
  • a spool which is internally switchable to the valve body and supplies hydraulic oil of the hydraulic pump to the hydraulic cylinder through the cylinder port on one side and returns hydraulic oil discharged from the hydraulic cylinder to the tank passage through the other cylinder port;
  • the flow control valve for controlling the flow rate supplied from the hydraulic pump to the hydraulic cylinder in the spool by installing the flow control valve for controlling the flow rate supplied from the hydraulic pump to the hydraulic cylinder in the spool, no separate space is required and the main control valve (MCV) is easy to arrange. .
  • MCV main control valve
  • by controlling the flow rate supplied to the hydraulic cylinder by the hydraulic oil returned from the hydraulic cylinder to the hydraulic oil tank it is possible to prevent unnecessary consumption of the hydraulic oil to improve the fuel economy.
  • FIG. 1 is a schematic view of a flow control valve for a construction machine according to the prior art
  • FIG. 2 is an enlarged view of the flow control valve shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic view of a flow control valve for a construction machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the flow control valve shown in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a flow control valve for a construction machine according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic view of a flow control valve for a construction machine according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is an enlarged view of the flow control valve shown in Figure 3
  • Figure 5 is a construction machine according to another embodiment of the present invention An enlarged view of the flow control valve.
  • a valve body 2 is installed in the flow path between the hydraulic pump (not shown) and the hydraulic cylinder 1 (referring to the boom cylinder as an example).
  • the hydraulic oil of the hydraulic pump is supplied to the hydraulic cylinder 1 through one actuator port 5, and the hydraulic oil discharged from the hydraulic cylinder 1 is transferred to the tank passage 7 through the other actuator port 6.
  • a spool 8 to be returned to the valve body is installed in the valve body 2 so as to be switchable.
  • a holding valve 31 and a holding poppet 32 are installed between the actuator port 6 and the spool 8 to prevent leakage.
  • a pressure chamber 10 in communication with the supply passage 4 and the one side actuator port 5 is formed in the spool 8.
  • the hydraulic oil pressure returned from the hydraulic cylinder (1) to the other actuator port (6) exceeds the set pressure (refers to the force plus the elastic force of the valve spring 9 + the pressure of the back pressure chamber 16).
  • the spool (8) such that the signal pressure passages (11, 12) for supplying the returned hydraulic oil to the pressure chamber (10) at a signal pressure communicate with the other actuator port (6) and the pressure chamber (10). Is formed.
  • the signal pressure passage 11 is radially formed in the spool 8 so as to communicate with the residual pressure chamber 33, and the signal pressure passage 12 is the signal pressure passage 11 and the pressure chamber 10. Is formed in the spool 8 in the axial direction.
  • the residual pressure discharge passage 23 for removing the residual pressure that passes through the signal pressure passages 11 and 12 from the residual pressure chamber 33 to the pressure chamber 10 is removed. It is formed in (8).
  • a flow rate control valve 13 which is switched by return oil supplied through the furnaces 11 and 12 to block the opening is installed in the pressure chamber 10 so as to be switchable.
  • the check valve 24 is an initial state of blocking the signal pressure passage 12 by pressing the poppet 25 and the poppet 25 which are installed to be opened and closed on the signal pressure passage 12. It may be composed of a valve spring 26 that is elastically supported.
  • One end of the stopper 27 supporting the valve spring 26 is screwed to one side of the inner circumference of the spool 8, and a passage 28 for communicating the signal pressure passage 12 and the pressure chamber 10. ) Is formed inside the stopper 27.
  • the flow control valve 13 is
  • a second passage 15 formed radially in the flow regulating valve 13 so as to communicate with the first passage 14;
  • a third passage 18 formed axially in the flow regulating valve 13 so as to communicate with the second passage 15;
  • the flow rate control valve 13 is formed radially in the flow rate control valve 13 so as to communicate with the third passage 18 and the one-side actuator port 5 and is discharged from the hydraulic cylinder 1. ) May be provided with a fourth passage 19 to adjust the opening area.
  • the flow control valve 13 may include a valve spring 9 that elastically supports an initial state in which the opening of the flow control valve 13 is opened to the maximum.
  • a drain passage 20 communicating with the back pressure chamber 16 and the tank passage 7 is formed in the spool 8 to remove the residual pressure of the back pressure chamber 16 when the flow rate control valve 13 is switched. do.
  • the pilot pressure is applied to the right end of the spool 8 so as to supply the hydraulic oil of the hydraulic pump to the small chamber of the hydraulic cylinder 1, thereby switching to the left in the drawing.
  • the hydraulic oil of the hydraulic pump passes through the pump passage 3, the supply passage 4, and one actuator port 5 in order and is supplied to the small chamber of the hydraulic cylinder 1.
  • the hydraulic oil discharged from the hydraulic cylinder (1) passes through the other actuator port (6), the residual pressure chamber (33), the notch of the spool (8), and the tank passage (7) in order to return to the hydraulic oil tank.
  • the hydraulic cylinder 1 can be driven by shrinkage.
  • the check valve 24 may block the pressure generated in the center bypass passage 3a from passing through the signal pressure passages 12 and 11 to the residual pressure chamber 33.

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Abstract

유압펌프로부터 유압실린더에 공급되는 공급되는 유량을 제어하기 위한 건설기계용 유량 제어밸브를 개시한다. 본 발명에 따른 유량 제어밸브는, 유압펌프와 유압실린더 사이의 유로에 설치되는 밸브바디; 절환시 유압펌프의 작동유를 일측 액츄에이터포트를 통해 유압실린더에 공급하고 유압실린더로부터 배출되는 작동유를 잔압실을 거친 후 탱크통로로 리턴시키는 스풀; 공급통로 및 일측 액츄에이터포트에 연통되게 스풀에 형성되는 압력실; 타측 액츄에이터포트와 압력실을 연통시키기 위해 스풀에 형성되는 신호압통로; 스풀의 중립시 타측 액츄에이터포트로부터 압력실로 이동되는 잔압을 제거하기 위해 스풀에 형성되는 잔압 배출통로; 유압실린더로부터 작동유탱크로 리턴되는 작동유 압력이 설정압력을 초과하는 경우, 타측 액츄에이터포트로부터 리턴되는 작동유에 의해 절환시 개구부가 차단되는 유량조절밸브;를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 제어밸브를 제공한다.

Description

건설기계용 유량 제어밸브
본 발명은 유량 제어밸브에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 유압펌프로부터 유압실린더에 공급되는 유량을 제어하기 위한 건설기계용 유량 제어밸브에 관한 것이다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 건설기계용 유량 제어밸브의 개략도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 유압펌프(미 도시됨)와 유압실린더(1)(일 예로서 붐실린더를 말함) 사이의 유로에 밸브바디(2)가 설치된다.
상기 유압펌프로부터 작동유가 공급되는 펌프통로(pump passage)(3)와, 펌프통로(3)에 연통되는 공급통로(supply passage)(4) 및 상기 유압실린더(1)에 연결되는 액츄에이터포트(actuator port)(5,6)가 상기 밸브바디(2)에 형성된다.
절환시 상기 유압펌프의 작동유를 일측 액츄에이터포트(5)를 통해 상기 유압실린더(1)에 공급하고, 상기 유압실린더(1)로부터 배출되는 작동유를 타측 액츄에이터포트(6)를 통해 탱크통로(7)로 리턴시키는 스풀(spool)(8)이 상기 밸브바디(2)에 절환가능하게 내설된다.
상기 공급통로(4) 및 일측 액츄에이터포트(5)에 연통되는 압력실(10)(pressure chamber)이 상기 스풀(8)의 내부 일측에 형성된다.
상기 유압실린더(1)로부터 상기 타측 액츄에이터포트(6)로 리턴되는 작동유 압력이 설정압력(밸브스프링(9)의 탄성력 + 배압실(back pressure chamber)(16)의 압력을 더한 힘(force)을 말함)을 초과할 경우, 리턴되는 작동유를 상기 압력실(10)에 신호압으로 공급하는 신호압통로(11,12)가 상기 압력실(10)과 타측 액츄에이터포트(6)를 연통시키도록 스풀(8)에 형성된다.
상기 신호압통로(11)는 상기 타측 액츄에이터포트(6)에 연통되도록 상기 스풀(8)에 반경방향으로 형성되고, 상기 신호압통로(12)는 상기 신호압통로(11)와 상기 압력실(10)을 연통시키도록 상기 스풀(8)에 축방향으로 형성된다.
상기 유압실린더(1)로부터 상기 타측 액츄에이터포트(6)를 통해 탱크통로(7)로 리턴되는 작동유 압력이 설정압력을 초과할 경우, 상기 신호압통로(11,12)를 통해 공급되는 작동유에 의해 절환되어 개구부를 차단시키는 유량조절밸브(13)가 상기 압력실(10)에 절환가능하게 설치된다.
상기 공급통로(4)에 연통되는 제1통로(14)가 스풀(8)의 중립시에는 닫히고, 절환(도면상에서 좌측방향을 말함)시에는 연통되도록 상기 스풀(8)에 반경방향으로 형성하되, 상기 제1통로(14)에 연통되는 제2통로(15)가 상기 유량조절밸브(13)의 임의위치에 반경방향으로 형성된다.
상기 제2통로(15)에 연통되는 제3통로(18)가 상기 유량조절밸브(13)에 축방향으로 형성된다.
상기 제3통로(18)와 상기 일측 액츄에이터포트(5)를 연통시키도록 상기 유량조절밸브(13)에 제4통로(19)가 반경방향으로 형성된다.
상기 유량조절밸브(13)의 제4통로(19)는 상기 스풀(8)의 절환에 의해 상기 유압펌프로부터 상기 유압실린더(1)에 공급되는 작동유에 의해 상기 유량조절밸브(13)가 절환되는 경우 개구면적이 조절된다.
상기 유량조절밸브(13)의 절환시 상기 배압실(16)의 잔압을 제거하기 위한 드레인통로(20)가 상기 배압실(16)과 탱크통로(7)를 연통시키도록 스풀(8)에 반경방향으로 관통 형성된다.
상기 유압펌프의 작동유가 상기 유압실린더(1)에 공급시 상대측 챔버로 역류되는 것을 방지하는 플러그(21)가 상기 유량조절밸브(13)의 제3통로(18)의 임의위치에 설치된다.
전술한 구성에 따르면, 상기 유압펌프의 작동유를 상기 유압실린더(1)에 공급하기 위해 상기 스풀(8)의 우측단에 인가되는 파일럿압력에 의해 상기 스풀(8)을 도면상, 좌측방향으로 절환시킨다(이때 상기 유량조절밸브(13)는 밸브스프링(9)에 의해 지지되므로 절환되지 않는다).
힌편, 상기 유압펌프로부터 펌프통로(3)에 이동된 작동유에 의해 체크밸브(22)를 도면상, 상방향으로 올려 개방시킨다.
따라서, 상기 펌프통로(3)에 이동된 작동유는 개방된 상기 체크밸브(22)를 통과하여 상기 공급통로(4)에 이동된다.
상기 공급통로(4)에 이동된 작동유는 상기 스풀(8)의 절환에 의해 공급통로(4)와 연통된 스풀(8)의 제1통로(14) - 유량조절밸브(13)의 제2통로(15), 제3통로(18) 및 제4통로(19) - 스풀(8)의 관통공(17)을 차례로 통과하여 일측 액츄에이터포트(5)에 이동된다.
이때, 상기 공급통로(4)에서 일측 액츄에이터포트(5)로 이동되는 작동유는 상기 유량조절밸브(13)의 제3통로(18)에 설치된 상기 플러그(21)에 의해 타측 액츄에이터포트(6)로 역류되는 것이 방지된다.
상기 일측 액츄에이터포트(5)에 이동된 작동유는 상기 유압실린더(1)의 스몰챔버에 공급되어 유압실린더(1)를 수축구동시킨다.
이와 동시에, 상기 유압실린더(1)로부터 배출되는 작동유는 타측 액츄에이터포트(6), 스풀(8)의 노치, 탱크통로(7)를 차례로 통과하여 작동유탱크로 리턴된다.
따라서, 상기 유압실린더(1)를 수축구동시킬 수 있다.
상기 유압실린더(1)의 수축구동시, 상기 유압실린더(1)로부터 상기 타측 액츄에이터포트(6)를 통과하여 상기 탱크통로(7)로 리턴되는 작동유의 압력이 형성된다. 리턴되는 작동유는 상기 타측 액츄에이터포트(6)와 연통된 상기 신호압통로(11,12)를 통해 상기 압력실(pressure chamber)(10)에 신호압으로 공급된다.
즉, 리턴되는 작동유의 압력이 상기 밸브스프링(9)의 탄성력 및 상기 배압실(16)의 압력을 더한 힘(force)을 초과하여 상기 유량조절밸브(13)의 좌측단에 가압되므로 상기 유량조절밸브(13)를 도면상, 우측방향으로 절환시키게 된다.
이때, 상기 배압실(16)의 잔압은 상기 스풀(8)의 드레인통로(20)를 통해 상기 탱크통로(7)로 배출되고, 상기 밸브스프링(9)은 압축력을 받게 된다.
전술한 바와 같이 상기 유압실린더(1)로부터 탱크통로(7)로 리턴되는 작동유의 압력에 의해 상기 유량조절밸브(13)를 절환시킬 경우, 상기 유량조절밸브(13)의 제4통로(19)는 스풀(8)의 관통공(17)과 차단된다.
즉, 상기 스풀(8)의 절환에 의해 상기 공급통로(4)에 상기 스풀(8)의 제1통로(14)가 연통되는 경우에도 상기 유량조절밸브(13)의 절환에 의해 상기 공급통로(4)와 일측 액츄에이터포트(5) 사이의 통로를 차단하게 된다.
한편, 상기 유압실린더(1)의 라지챔버의 작동유가 작동유탱크로 리턴되어 유압실린더(1)의 스몰챔버에 유압펌프의 작동유가 더 이상 공급되지않을 경우(스풀(8)의 제1통로(14), 상기 유량조절밸브(13)의 제2통로(15) 및 제3통로(18)의 압력이 설정압력 이하일 경우), 상기 밸브스프링(9)의 탄성력과 상기 배압실(16)의 압력을 더한 힘(force)이 상기 압력실(10)의 압력을 초과하게 된다.
이로 인해, 상기 유량조절밸브(13)를 도면상, 좌측방향으로 절환시켜 초기위치로 복귀시키게 된다.
한편, 상기 스풀(8)이 중립을 유지하는 경우 상기 타측 액츄에이터포트(6)내의 잔압이 상기 신호압통로(11,12)를 통해 상기 유량조절밸브(13)를 도면상, 우측방향으로 이동시킨다. 이 경우 잔압이 상기 밸브스프링(9)의 탄성력과 상기 배압실(16)의 압력을 더한 힘을 이길 경우에 해당된다.
이로 인해, 상기 스풀(8)에 파일럿압력을 인가시켜 도면상, 좌측방향으로 이동시키는 초기부터 상기 공급통로(4)로부터 상기 일측 액츄에이터포트(5)에 이동되는 작동유를 차단하게 된다.
즉, 상기 유압펌프의 작동유를 상기 공급통로(4) 및 일측 액츄에이터포트(5)를 통과시켜 상기 유압실린더(1)에 공급할 수 없게 되며, 초기에 유압펌프의 압력과다가 발생된다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 유압실린더로부터 작동유탱크로 리턴되는 작동유 압력이 설정압력보다 높을 경우 유압실린더에공급되는 유량을 줄이고, 스풀을 절환시키는 초기에 유압실린더의 라지챔버 내에 발생되는 잔압을 작동유탱크로 배출시킬 수 있는 건설기계용 유량 제어밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유압펌프와 유압실린더 사이의 유로에 설치되고, 상기 유압펌프로부터 작동유가 공급되는 펌프통로에 연통되는 공급통로 및 상기 유압실린더에 연결되는 실린더포트가 형성되는 밸브바디;
상기 밸브바디에 절환가능하게 내설되고, 절환시 상기 유압펌프의 작동유를 일측 실린더포트를 통해 상기 유압실린더에 공급하고 상기 유압실린더로부터 배출되는 작동유를 타측 실린더포트를 통해 탱크통로로 리턴시키는 스풀;
상기 공급통로 및 일측 실린더포트에 연통되게 상기 스풀에 형성되는 압력실;
상기 타측 실린더포트와 상기 압력실을 연통시키기 위해 상기 스풀에 형성되는 신호압통로;
상기 스풀의 중립시 상기 타측 실린더포트로부터 상기 신호압통로를 통과하여 상기 압력실로 이동되는 잔압을 제거하기 위해 상기 스풀에 형성되는 잔압 배출통로;
상기 스풀의 중립시 상기 잔압 배출통로를 통한 누유를 방지하기 위한 홀딩밸브;
상기 유압실린더로부터 상기 타측 실린더포트를 통과하여 상기 작동유탱크로 리턴되는 작동유 압력이 설정압력을 초과하는 경우, 상기 타측 실린더포트로부터 상기 신호압통로를 통해 공급되는 리턴유에 의해 절환시 개구부가 차단되는 유량조절밸브;를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 제어밸브를 제공한다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 유압펌프로부터 유압실린더에 공급되는 유량을 제어하기 위한 유량조절밸브를 스풀 내부에 설치함에 따라 별도의 공간이 불필요하고 메인컨트롤밸브(MCV)의 배치가 용이하다. 또한 유압실린더로부터 작동유탱크로 리턴되는 작동유에 의해 유압실린더에 공급되는 유량을 제어함에 따라 작동유가 불필요하게 소모되는 것을 방지하여 연비를 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 건설기계용 유량 제어밸브의 개략도,
도 2는 도 1에 도시된 유량 제어밸브의 확대도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브의 개략도,
도 4는 도 3에 도시된 유량 제어밸브의 확대도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브의 확대도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명〉
1; 유압실린더
2; 밸브바디
3; 펌프통로
4; 공급통로
5,6; 액츄에이터포트
7; 탱크통로
8; 스풀
9; 밸브스프링
10; 압력실
11,12; 신호압통로
13; 유량조절밸브
14; 제1통로
15; 제2통로
16; 배압실
17; 관통공
18; 제3통로
19; 제4통로
20; 드레인통로
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설기계용 유량 제어밸브를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브의 개략도이고, 도 4는 도 3에 도시된 유량 제어밸브의 확대도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 건설기계용 유량 제어밸브의 확대도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 유량 제어밸브는,
유압펌프(미 도시됨)와 유압실린더(1)(일 예로서 붐실린더를 말함) 사이의 유로에 밸브바디(2)가 설치된다.
상기 유압펌프로부터 작동유가 공급되는 펌프통로(3), 상기 펌프통로(3)에 연통되는 공급통로(4) 및 상기 유압실린더(1)에 연결되는 액츄에이터포트(5,6)가 상기 밸브바디(2)에 형성된다.
절환시 상기 유압펌프의 작동유를 일측 액츄에이터포트(5)를 통해 상기 유압실린더(1)에 공급하고, 상기 유압실린더(1)로부터 배출되는 작동유를 타측 액츄에이터포트(6)를 통해 탱크통로(7)로 리턴시키는 스풀(8)이 상기 밸브바디(2)에 절환가능하게 내설된다.
상기 액츄에이터포트(6)와 스풀(8) 사이에 누유를 방지하기 위한 홀딩밸브(31)와 홀딩포펫(32)이 내설된다.
상기 공급통로(4) 및 일측 액츄에이터포트(5)에 연통되는 압력실(10)이 상기 스풀(8)에 형성된다.
상기 유압실린더(1)로부터 상기 타측 액츄에이터포트(6)로 리턴되는 작동유 압력이 설정압력(밸브스프링(9)의 탄성력 + 배압실(16)의 압력을 더한 힘(force)을 말함)을 초과할 경우, 리턴되는 작동유를 상기 압력실(10)에 신호압으로 공급하는 신호압통로(11,12)가 상기 타측 액츄에이터포트(6)와 상기 압력실(10)을 연통시키도록 상기 스풀(8)에 형성된다.
상기 신호압통로(11)는 상기 잔압실(33)에 연통되도록 상기 스풀(8)에 반경방향으로 형성되고, 상기 신호압통로(12)는 상기 신호압통로(11)와 상기 압력실(10)을 연통시키도록 상기 스풀(8)에 축방향으로 형성된다.
상기 스풀(8)의 중립시 상기 잔압실(33)로부터 상기 신호압통로(11,12)를 통과하여 상기 압력실(10)로 이동되는 잔압을 제거하기 위한 잔압 배출통로(23)가 상기 스풀(8)에 형성된다.
상기 유압실린더(1)로부터 상기 타측 액츄에이터포트(6)와 잔압실(33)을 통과하여 상기 작동유탱크로 리턴되는 작동유 압력이 설정압력을 초과하는 경우, 상기 타측 액츄에이터포트(6)로부터 상기 신호압통로(11,12)를 통해 공급되는 리턴유에 의해 절환되어 개구부를 차단시키는 유량조절밸브(13)가 상기 압력실(10)에 절환가능하게 설치된다.
상기 스풀(8)의 절환에 의해 상기 잔압 배출통로(23)가 차단될 경우, 상기 유압펌프로부터 상기 일측 액츄에이터포트(5)에 공급되는 작동유가 상기 신호압통로(11,12)를 통해 상기 잔압실(33)로 역류되는 것을 방지하는 체크밸브(24)가 상기 신호압통로(12)의 일측에 설치된다.
상기 체크밸브(24)는 상기 신호압통로(12)에 개폐가능하게 설치되는 포펫(25)(poppet)과, 상기 포펫(25)을 가압하여 상기 신호압통로(12)를 차단시킨 것을 초기상태로 탄성지지하는 밸브스프링(26)으로 이루어질 수 있다.
상기 밸브스프링(26)을 지지하는 스토퍼(27)의 일단이 상기 스풀(8)의 내주연 일측에 나사결합되고, 상기 신호압통로(12)와 상기 압력실(10)을 연통시키는 통로(28)가 상기 스토퍼(27)의 내부에 형성된다.
상기 유량조절밸브(13)는
상기 공급통로(4)에 연통되도록 상기 스풀(8)에 형성되는 제1통로(14)와,
상기 제1통로(14)와 연통되도록 상기 유량조절밸브(13)에 반경방향으로 형성되는 제2통로(15)와,
상기 제2통로(15)와 연통되도록 상기 유량조절밸브(13)에 축방향으로 형성되는 제3통로(18)와,
상기 제3통로(18)와 상기 일측 액츄에이터포트(5)에 연통되도록 상기 유량조절밸브(13)에 반경방향으로 형성되고, 상기 유압실린더(1)로부터 배출되는 작동유에 의해 상기 유량조절밸브(13)가 절환될 경우 개구면적이 조절되는 제4통로(19)를 구비할 수 있다.
상기 유량조절밸브(13)는 상기 유량조절밸브(13)의 개구부가 최대로 개방된 것을 초기상태로 탄성지지하는 밸브스프링(9)을 구비할 수 있다.
상기 유량조절밸브(13)의 절환시 상기 배압실(16)의 잔압을 제거하기 위해 상기 배압실(16)과 탱크통로(7)를 연통시키는 드레인통로(20)가 상기 스풀(8)에 형성된다.
전술한 구성에 의하면, 상기 유압펌프의 작동유를 상기 유압실린더(1)의 스몰챔버에 공급하기 위해 상기 스풀(8)의 우측단에 파일럿압력을 인가시켜 도면상, 좌측방향으로 절환시킨다.
이로 인해, 상기 유압펌프의 작동유는 상기 펌프통로(3), 공급통로(4), 일측 액츄에이터포트(5)를 차례로 통과하여 상기 유압실린더(1)의 스몰챔버에 공급된다.
이와 동시에, 상기 유압실린더(1)로부터 배출되는 작동유는 타측 액츄에이터포트(6), 잔압실(33), 스풀(8)의 노치, 탱크통로(7)를 차례로 통과하여 작동유탱크로 리턴된다
따라서, 상기 유압실린더(1)를 수축구동시킬 수 있다.
이때, 상기 유압실린더(1)로부터 상기 타측 액츄에이터포트(6)를 통과하여 상기 탱크통로(7)로 리턴되는 작동유의 압력이 설정압력을 초과할 경우, 리턴되는 작동유는 상기 잔압실(33)과 연통된 상기 신호압통로(11,12) 및 상기 스토퍼(27)의 내부에 형성된 통로(28)를 차례로 통과하여 상기 압력실(10)에 신호압으로 공급된다.
즉, 리턴되는 작동유의 압력이 상기 밸브스프링(9)의 탄성력 및 상기 배압실(16)의 압력을 더한 힘(force)을 초과하여 상기 유량조절밸브(13)의 좌측단에 가압되므로 상기 유량조절밸브(13)를 도면상, 우측방향으로 절환시키게 된다.
전술한 바와 같이 상기 유압실린더(1)로부터 탱크통로(7)로 리턴되는 작동유의 압력에 의해 상기 유량조절밸브(13)를 절환시킬 경우 상기 유량조절밸브(13)의 제4통로(19)는 스풀(8)의 관통공(17)과 차단된다.
이로 인해, 상기 스풀(8)의 절환에 의해 상기 공급통로(4)에 상기 스풀(8)의 제1통로(14)가 연통되는 경우에도 상기 유량조절밸브(13)의 절환에 의해 상기 공급통로(4)와 일측 액츄에이터포트(5) 사이의 통로를 차단하게 된다.
따라서, 상기 유량조절밸브(13)의 개구부를 닫힌상태로 절환시킴에 따라 상기 유압펌프로부터 상기 공급통로(4), 일측 액츄에이터포트(5)를 통과시켜 상기 유압실린더(1)에 공급되는 작동유 량을 줄일 수 있다.
한편, 상기 유압실린더(1)의 라지챔버의 작동유가 작동유탱크로 리턴되어 유압실린더(1)의 스몰챔버에 유압펌프의 작동유가 더 이상 공급되지않을 경우, 상기 밸브스프링(9)의 탄성력과 상기 배압실(16)의 압력을 더한 힘에 의해 상기 유량조절밸브(13)를 도면상, 좌측방향으로 절환시켜 초기위치로 복귀시키게 된다.
한편, 상기 스풀(8)이 중립을 유지하는 경우에 상기 타측 액츄에이터포트(6)로부터 상기 신호압통로(11,12) 및 체크밸브(24)를 통과하는 잔압을 상기 잔압 배출통로(23)를 통해 작동유탱크로 배출시켜 제거할 수 있다.
이로 인해, 상기 유압펌프의 작동유를 상기 유압실린더(1)에 공급하기 위해 상기 스풀(8)을 절환시키는 초기에 상기 유량조절밸브(13)의 절환으로 인해 상기 공급통로(4)와 상기 일측 액츄에이터포트(5) 사이의 통로 차단되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 유압펌프의 작동유를 상기 유압실린더(1)에 공급하기 위해 절환되는 상기 스풀(8)에 의해 상기 잔압 배출통로(23)가 차단됨에 따라 상기 유압펌프의 펌프통로(3)와 연통되는 센터바이패스통로(3a)에 압력이 발생될 수 있다.
즉, 상기 센터바이패스통로(3a)에 발생되는 압력이 상기 신호압통로(12,11)를 통과하여 상기 잔압실(33)로 이동되는 것을 상기 체크밸브(24)에 의해 차단할 수 있다.
전술한 바와 같이 상기 스풀(8)의 절환에 의해 상기 잔압 배출통로(23)가 차단되는 경우에 상기 체크밸브(24)에 의해 신호압통로(11,12)를 차단함에 따라, 상기 일측 액츄에이터포트(8)에 압력이 순간적으로 상승되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해 상기 잔압실(33)에 발생되는 피크압력에 의해 유압실린더(1)가 구동되거나, 또는 홀딩포펫(32)이 개방되어 운전자의 의지에 반하여 작업장치 또는 선회장치의 구동되는 것을 방지할 수 있다.
도 5에서와 같이, 상기 유량조절밸브(13)는
상기 공급통로(4)에 연통되도록 상기 스풀(8)에 형성되는 제1통로(14)와, 상기 일측 액츄에이터포트(5)에 연통되도록 상기 스풀(8)에 형성되는 관통공(17)에 연통되도록 상기 유량조절밸브(13)에 형성되고, 상기 유압실린더(1)로부터 배출되는 작동유에 의해 상기 유량조절밸브(13)가 절환될 경우 상기 제1통로(14)의 개구면적을 조절하는 유량조절용 통로(29);
상기 유량조절용 통로(29)의 일측으로 연장형성되고, 상기 스풀(8)의 절환에 의해 상기 유압펌프로부터 상기 일측 액츄에이터포트(5)에 공급되는 작동유가 상기 타측 액츄에이터포트(6)로 역류되는 것을 방지하는 차단블록(30)을 구비할 수 있다.
이로 인해, 상기 유압펌프의 작동유를 공급통로(4) 및 일측 액츄에이터포트(5)를 통해 상기 유압실린더(1)에 공급할 경우 상기 잔압실(33)로 역류되는 것이 방지하는 플러그(21)가 불필요하게 된다.
또한, 상기 유량조절밸브(13)의 내부구조를 간단화(제2,3,4통로(15,18,19)를 하나의 유량조절용 통로(29)로 변경시킴)하여 이를 제작하는 원가비용을 절감할 수 있는 이점을 갖는다.
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 굴삭기의 유압실린더로부터 작동유탱크로 리턴되는 작동유 압력이 설정압력보다 높을 경우 유압실린더에 공급되는 유량을 줄임에 따라 연비를 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 유압펌프와 유압실린더 사이의 유로에 설치되고, 상기 유압펌프로부터 작동유가 공급되는 펌프통로에 연통되는 공급통로 및 상기 유압실린더에 연결되는 액츄에이터포트가 형성되는 밸브바디;
    상기 밸브바디에 절환가능하게 내설되고, 절환시 상기 유압펌프의 작동유를 일측 액츄에이터포트를 통해 상기 유압실린더에 공급하고 상기 유압실린더로부터 배출되는 작동유를 타측 액츄에이터포트를 통해 탱크통로로 리턴시키는 스풀;
    상기 공급통로 및 일측 액츄에이터포트에 연통되게 상기 스풀에 형성되는 압력실;
    상기 타측 액츄에이터포트와 상기 압력실을 연통시키기 위해 상기 스풀에 형성되는 신호압통로;
    상기 스풀의 중립시 상기 타측 액츄에이터포트로부터 상기 신호압통로를 통과하여 상기 압력실로 이동되는 잔압을 제거하기 위해 상기 스풀에 형성되는 잔압 배출통로;
    상기 유압실린더로부터 상기 타측 액츄에이터포트를 통과하여 상기 작동유탱크로 리턴되는 작동유 압력이 설정압력을 초과하는 경우, 상기 타측 액츄에이터포트로부터 상기 신호압통로를 통해 공급되는 리턴유에 의해 절환시 개구부가 차단되는 유량조절밸브;를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 제어밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스풀은
    상기 신호압통로 일측에 설치되고, 상기 스풀 절환에 의해 상기 잔압 배출통로가 차단될 경우 상기 유압펌프로부터 상기 일측 액츄에이터포트에 공급되는 작동유가 상기 신호압통로를 통해 상기 타측 액츄에이터포트로 역류되는 것을 방지하는 체크밸브;를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 제어밸브.
  3. 제1항에 있어서, 상기 체크밸브는
    상기 신호압통로에 개폐가능하게 설치되는 포펫과, 상기 포펫을 가압하여 상기 신호압통로를 차단시킨 것을 초기상태로 탄성지지하는 밸브스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 제어밸브.
  4. 제3항에 있어서, 상기 스풀은
    일단이 상기 스풀의 내주연 일측에 나사결합되고, 타단이 상기 밸브스프링을 지지하며 상기 신호압통로와 상기 압력실을 연통시키는 통로가 내부에 형성되는 스토퍼;를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 제어밸브.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유량조절밸브는
    상기 공급통로에 연통되도록 상기 스풀에 형성되는 제1통로와,
    상기 제1통로와 연통되도록 상기 유량조절밸브에 반경방향으로 형성되는 제2통로와,
    상기 제2통로와 연통되도록 상기 유량조절밸브에 축방향으로 형성되는 제3통로와,
    상기 제3통로와 상기 일측 실린더포트에 연통되도록 상기 유량조절밸브에 반경방향으로 형성되고, 상기 유압실린더로부터 배출되는 작동유에 의해 상기 유량조절밸브가 절환될 경우 개구면적이 조절되는 제4통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 제어밸브.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유량조절밸브는
    상기 유량조절밸브의 개구부가 최대로 개방된 것을 초기상태로 탄성지지하는 밸브스프링;을 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 제어밸브.
  7. 제6항에 있어서, 상기 스풀은
    상기 밸브스프링이 수용되는 배압실의 잔압을 제거하기 위해 상기 배압실과 탱크통로를 연통시키도록 상기 스풀에 형성되는 드레인통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 제어밸브.
  8. 제1항에 있어서, 상기 유량조절밸브는
    상기 공급통로에 연통되도록 상기 스풀에 형성되는 제1통로와, 상기 일측 실린더포트에 연통되도록 상기 스풀에 형성되는 관통공에 연통되도록 상기 유량조절밸브에 형성되고, 상기 유압실린더로부터 배출되는 작동유에 의해 상기 유량조절밸브가 절환될 경우 상기 제1통로의 개구면적을 조절하는 유량조절용 통로;
    상기 유량조절용 통로의 일측으로 연장형성되고, 상기 스풀의 절환에 의해 상기 유압펌프로부터 상기 일측 액츄에이터포트에 공급되는 작동유가 상기 타측 액츄에이터포트로 역류되는 것을 방지하는 차단블록;을 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 제어밸브.
  9. 제1항에 있어서, 상기 밸브바디는
    상기 타측 액츄에이터포트와 스풀 사이에 누유를 방지하기 위해 내설되는 홀딩포펫;을 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 제어밸브.
  10. 제1항에 있어서, 상기 밸브바디는
    상기 유압실린더의 구동시 상기 타측 액츄에이터포트에 일측이 연통되도록 연결되고 상기 신호압통로에 타측이 연통되는 잔압실;을 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 제어밸브.
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