KR101718835B1

KR101718835B1 - 건설기계의 유압제어밸브

Info

Publication number: KR101718835B1
Application number: KR1020127025425A
Authority: KR
Inventors: 구본석
Original assignee: 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2030-05-17
Also published as: EP2573407A1; JP5671610B2; CN102859205A; US9085875B2; CN102859205B; EP2573407B1; WO2011145755A1; US20130025720A1; JP2013526688A; EP2573407A4; KR20130086120A

Abstract

붐, 아암 등의 작업장치를 구동시키기 위해 유압실린더에 공급되는 작동유의 흐름을 가변 제어할 수 있는 유압제어밸브를 개시한다.
본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계의 유압제어밸브는,
건설기계의 작업장치를 구동시키도록 유압실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 유압제어밸브에 있어서, 입구포트 및 출구포트가 형성되는 밸브블록과, 입구포트에서 출구포트로의 작동유 흐름은 허용하고 출구포트에서 입구포트로의 작동유 흐름을 가변 제어할 수 있도록 제1교축부가 구비되는 체크밸브와, 절환시 개방되는 체크밸브를 통하여 출구포트에서 입구포트로 이동되는 작동유 흐름을 가변 제어할 수 있도록 제2교축부가 구비되는 스풀을 포함한다.

Description

건설기계의 유압제어밸브{HYDRAULIC CONTROL VALVE FOR CONSTRUCTION MACHINERY}

본 발명은 붐, 아암 등의 작업장치가 장착되는 건설기계의 옵션장치용 유압제어밸브에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 작업장치를 구동시키기 위해 유압실린더에 공급되는 작동유 흐름을 가변 제어할 수 있도록 한 건설기계의 유압제어밸브에 관한 것이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 종래 기술에 의한 건설기계의 유압제어밸브는,

입구포트(P1) 및 입구포트(P1)에 연통되는 출구포트(P2)가 형성되는 밸브블록(B)과,

입구포트(P1)에 연통되는 통로1(1)과, 출구포트(P2)에 연통되는 통로4(4)의 교차부를 개폐시키도록 설치되고, 통로1(1)로부터 통로4(4)로의 작동유 흐름을 허용하며 통로4(4)에서 통로1(1)로 작동유 흐름을 제한하는 제1체크밸브(C1)와,

통로4(4)와 연통되는 통로3(3)과, 통로1(1)과 연통되는 통로2(2)의 교차부를 개폐시키도록 설치되고, 통로2(2)로부터 통로3(3)로의 작동유 흐름을 허용하며 통로3(3)에서 통로2(2)로의 작동유 흐름을 제한하는 제2체크밸브(C2)와,

밸브블록(B)에 슬라이딩 결합되고, 파일럿 신호압력(Pi)에 의해 절환시 개방되는 제2체크밸브(C2)를 통하여 출구포트(P2)에서 입구포트(P1)로의 작동유 흐름을 제어하는 스풀(S)(spool)을 포함한다.

도면중 미 설명부호 R은 통로4(4)에 설정압력을 초과하는 압력 발생시 초과된 압력의 작동유를 유압탱크(T)로 귀환시켜 유압회로를 보호하는 릴리프밸브이다.

종래의 유압제어밸브에 의하면, 전술한 입구포트(P1)에 공급되는 작동유는 통로1(1) - 제1체크밸브(C1) - 통로4(4)를 차례로 경유하여 출구포트(P2)로 이동된다.

이때 제1체크밸브(C1)의 배압실(5) 압력 및 스프링(10)의 탄성력에 의해 제1체크밸브(C1)는 막힌상태를 유지하게 되므로 통로4(4)에서 통로1(1)로의 작동유 흐름은 발생되지 않는다. 또한 제2체크밸브(C2)의 배압실(6) 압력 및 스프링(11)의 탄성력에 의해 제2체크밸브(C2)는 막힌상태를 유지하게 되므로 통로3(3)에서 통로2(2)로의 작동유 흐름은 발생되지 않는다.

한편, 파일럿 신호압력(Pi)의 공급에 따라 스풀(S)이 도 1에서 윗쪽으로 절환될 경우(도 3에서는 스풀(S)이 파일럿 신호압력(Pi)에 의해 우측으로 절환됨.) 통로b(8)가 스풀(S)에 형성된 통로c(9)와 연통 되므로, 제2체크밸브(C2)의 배압실(6) 압력이 입구포트(P1)의 압력과 동일하게 된다.

이때 통로3(3)의 압력이 배압실(6)의 압력보다 높게 형성 되므로 제2체크밸브(C2)를 도 1에서 우측으로 이동시킨다(도 3에서는 제2체크밸브(C2)가 통로3(3)의 압력에 의해 윗쪽으로 이동됨.). 이로 인해 통로3(3)에 연통되는 통로2(2)가 윗쪽으로 절환된 스풀(S)를 경유하여 통로1(1)과 연통된다.

따라서 출구포트(P2)의 작동유는 통로4(4) - 통로3(3) - 통로2(2) - 스풀(S)를 차례로 경유하여 입구포트(P1)와 연통되는 통로(1)에 공급된다.

전술한 바와 같이 유압제어밸브의 출구포트(P2)에서 입구포트(P1)로의 작동유 흐름을 파일럿 신호압력(Pi)에 의해 제어할 경우, 제2체크밸브(C2)의 배압실(6) 압력을 제어하고, 입구포트(P1)에서 출구포트(P2)로의 작동유가 압력손실이 적은 상태로 흐를 수 있도록, 파일럿 신호압력(Pi)에 의해 절환되는 큰 사이즈의 스풀(S)이 필요하게 된다.

이로 인해 사이즈가 큰 스풀이 결합되는 유압제어밸브의 사이즈가 대형화되므로 이들을 제작하는 원가비용이 상승되어 경쟁력이 떨어지고, 사이즈가 큰 제어밸브를 유압실린더 등에 장착하는 작업이 힘들어 불편함이 따르는 문제점을 갖는다.

본 발명의 실시예는, 작업장치를 구동시키도록 유압실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 제어밸브를 이루는 유압부품수를 최소로 구성하여 이들을 제작하는 원가비용을 절감하고, 유압실린더 등에 용이하게 장착할 수 있도록 한 건설기계의 유압제어밸브와 관련된다.

본 발명의 바람직한 제1실시예에 의한 건설기계의 유압제어밸브는,

건설기계의 작업장치를 구동시키도록 유압실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 유압제어밸브에 있어서,

입구포트 및 입구포트에 연통되는 출구포트가 형성되는 밸브블록과,

입구포트에 연통되는 통로1과 출구포트에 연통되는 통로2의 교차부를 개폐시키도록 설치되고, 입구포트에서 출구포트로의 작동유 흐름은 허용하고 출구포트에서 입구포트로 이동되는 작동유 량을 가변 제어할 수 있도록 교축부의 면적이 가변되는 제1교축부가 구비되는 체크밸브와,

밸브블록에 슬라이딩 결합되고, 파일럿 신호압력에 의해 절환시 개방되는 체크밸브를 통하여 출구포트에서 입구포트로 이동되는 작동유 량을 가변 제어할 수 있도록 제2교축부가 구비되는 스풀을 포함한다.

본 발명의 바람직한 제2실시예에 의한 건설기계의 유압제어밸브는,

입구포트에 연통되는 통로1과 출구포트에 연통되는 통로2의 교차부를 개폐시키도록 설치되고, 입구포트에서 출구포트로의 작동유 흐름은 허용하고 출구포트에서 입구포트로 이동되는 작동유 흐름을 가변 제어할 수 있도록 제1교축부가 구비되는 체크밸브와,

입구포트에서 출구포트로의 작동유 흐름이 원활하도록 체크밸브 내부에 형성되는 제1체크밸브와,

밸브블록에 슬라이딩 결합되고, 파일럿 신호압력에 의해 절환시 개방되는 체크밸브를 통하여 출구포트에서 입구포트로 이동되는 작동유 흐름을 가변 제어할 수 있도록 제2교축부가 구비되는 스풀을 포함한다.

본 발명의 바람직한 제3실시예에 의한 건설기계의 유압제어밸브는,

입구포트에서 출구포트로의 작동유 흐름이 원활하도록, 통로1과 통로2에 각각 분기접속되는 분기통로에 설치되는 제2체크밸브와,

더욱 바람직한 실시예에 의하면, 전술한 출구포트에서 입구포트로 이동되는 작동유 량을 가변 제어할 수 있도록 체크밸브에 형성되며, 스풀 절환량에 대응되게 통로2로부터 통로1으로 이동되는 작동유를 제어하는 제3교축부를 포함한다.

전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 유압제어밸브는 아래와 같은 이점을 갖는다.

작업장치를 구동시키도록 유압실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 제어밸브를 최소의 유압부품수로 구성함에 따라 이들을 제작하는 원가비용을 절감하여 가격경쟁력을 높이고, 유압실린더 등에 용이하게 장착할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 건설기계의 유압제어밸브의 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 A-A선에서의 단면도
도 3은 종래 기술에 의한 건설기계의 유압제어밸브의 유압회로도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계의 유압제어밸브의 단면도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계의 유압제어밸브의 유압회로도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 건설기계의 유압제어밸브의 단면도,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 건설기계의 유압제어밸브의 유압회로도,
도 8은 본 발명의 제3실시예에 의한 건설기계의 유압제어밸브의 단면도,
도 9는 본 발명의 제3실시예에 의한 건설기계의 유압제어밸브의 유압회로도,
도 10은 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 유압제어밸브에서, 체크밸브의 상세도면이다.
〈도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명〉
50; 입구포트
51; 출구포트
52; 밸브블록
53; 통로1
54; 통로2
55; 제1교축부
56; 체크밸브
57; 제2교축부
58; 스풀
59; 제3교축부
60; 제1체크밸브
61; 분기통로
62; 제2체크밸브

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 4, 도 5 및 도 10에 도시된 본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계의 유압제어밸브는,

건설기계의 붐, 아암 등의 작업장치를 구동시키도록 유압실린더(붐실린더 등을 말함)에 공급되는 작동유를 제어하는 유압제어밸브에 있어서,

입구포트(50) 및 입구포트(50)에 연통되는 출구포트(51)가 형성되는 밸브블록(52)(valve block)과,

입구포트(50)에 연통되는 통로1(53)과 출구포트(51)에 연통되는 통로2(54)의 교차부를 개폐시키도록 설치되고, 입구포트(50)에서 출구포트(51)로의 작동유 흐름은 허용하고 출구포트(51)에서 입구포트(50)로 이동되는 작동유 량을 가변 제어할 수 있도록 교축부의 면적이 가변되는 제1교축부(55)가 구비되는 체크밸브(56)와,

밸브블록(52)에 슬라이딩 결합되고, 파일럿 신호압력(Pi)의 공급에 따라 절환시 개방되는 체크밸브(56)를 통하여 출구포트(51)에서 입구포트(50)로 이동되는 작동유 량을 가변 제어할 수 있도록 제2교축부(57)가 구비되는 스풀(spool)(58)을 포함한다.

전술한 출구포트(51)에서 입구포트(50)로 이동되는 작동유 량을 가변 제어할 수 있도록 체크밸브(56)에 형성되며, 스풀(58) 절환량에 대응되게 통로2(54)로부터 통로1(53)으로 이동되는 작동유를 제어하는 제3교축부(59)를 포함한다.
도 10에서와 같이, 체크밸브(56)의 제1교축부(55)는 체크밸브(56)의 포펫 직경이 배압실(70)을 향하여 점차 커지도록 경사면으로 형성될 수 있다.
도면중 미 설명부호 63은 통로2(54)에 설정압력을 초과하는 압력 발생시 초과된 압력의 작동유를 유압탱크(T)로 귀환시켜 압력을 일정하게 유지하는 릴리프밸브이다.

삭제

이하에서, 본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계의 유압제어밸브의 작동을 설명한다.

도4, 도 5, 도 10에서와 같이, 전술한 체크밸브(56)가 슬라이딩 결합된 배압실(70)과 통로2(54)가 제1교축부(55)에 의해 연통됨에 따라, 통로1(53)의 압력이 통로2(54)의 압력보다 높을 경우 체크밸브(56)를 우측으로 밀게되어 입구포트(50)에 공급된 작동유는 출구포트(51)로 이동될 수 있다.

한편, 전술한 출구포트(51)에서 입구포트(50)로의 작동유 흐름은 파일럿 신호압력(Pi)의 공급에 따라 절환되는 스풀(58)에 의해 제어될 수 있다. 스풀(58)에 파일럿 신호압력(Pi)이 가해지지않는 초기단계에서는 스프링(71)의 탄성력 및 배압실(70) 압력에 의해 체크밸브(56)가 막힌상태를 유지한다(도 4의 도면에서 체크밸브(56)가 좌측으로 시트됨(seated).). 이로 인해 통로2(54)에서 통로1(53)로의 작동유 흐름은 허용되지 않는다.

파일럿 신호압력(Pi)이 가해져 스풀(58)이 윗쪽으로 절환될 경우(도 5에서는 스풀(58)이 우측으로 절환됨), 배압실(70)에 연통된 통로3(65)이 스풀(58)의 제2교축부(57)와 연통되고, 통로4(66)를 통하여 통로1(53)에 연통된다.

이때 통로1(53)은 저압으로 배압실(70)의 압력이 낮아지게 되므로 체크밸브(56)는 우측으로 이동하게 된다(도 5에서는 체크밸브(56)가 윗쪽으로 이동됨). 이로 인해 출구포트(51)의 작동유는 통로2(54) - 개방된 체크밸브(56) - 통로1(53)를 차례로 경유하여 입구포트(50)로 이동된다.

이때 도 10에서와 같이 체크밸브(56)가 우측으로 이동될 경우 체크밸브(56)에 형성된 제1교축부(55)는 가변 교축부를 형성시킨다. 또한 도 4에서와 같이 스풀(58)이 윗쪽으로 이동될 경우 스풀(58)에 형성된 제2교축부(57)가 가변 교축부를 형성시킨다.

전술한 바와 같이 파일럿 신호압력(Pi)에 따라 스풀(58)의 절환량이 결정됨에 따라, 스풀(58)의 절환량에 따라 제2교축부(57)의 위치가 결정되며, 체크밸브(56)의 제1교축부(55)의 위치가 결정된다. 전술한 체크밸브(56)의 우측단 위치가 결정됨에 따라 제3교축부(59)에 의해 통로2(54)에 통로1(53)이 연통된다.

이로 인해 출구포트(51)에서 입구포트(50)로 흐르는 작동유 흐름을 가변 제어할 수 있다.

도 6, 도 7 및 도 10에 도시된 본 발명의 제2실시예에 의한 건설기계의 유압제어밸브는,

입구포트(50) 및 입구포트(50)에 연통되는 출구포트(51)가 형성되는 밸브블록(52)과,

입구포트(50)에 연통되는 통로1(53)과 출구포트(51)에 연통되는 통로2(54)의 교차부를 개폐시키도록 설치되고, 입구포트(50)에서 출구포트(51)로 이동되는 작동유 흐름은 허용하고 출구포트(51)에서 입구포트(50)로 이동되는 작동유 량을 가변 제어할 수 있도록 교축부의 면적이 가변되는 제1교축부(55)가 구비되는 체크밸브(56)와,

입구포트(50)에서 출구포트(51)로의 작동유가 원활하게 흐를 수 있도록 체크밸브(56) 내부에 형성되는 내장형 제1체크밸브(60)와,

밸브블록(52)에 슬라이딩 결합되고, 파일럿 신호압력(Pi)의 공급에 따라 절환시 개방되는 체크밸브(56)를 통하여 출구포트(51)에서 입구포트(50)로 이동되는 작동유 흐름을 가변 제어할 수 있도록 제2교축부(57)가 구비되는 스풀(58)을 포함한다.

이때, 전술한 입구포트(50)에서 출구포트(51)로의 작동유가 원활하게 흐를 수 있도록 체크밸브(56) 내부에 형성된 내장형 제1체크밸브(60)를 제외한 구성은, 본 발명의 제1실시예에 의한 유압제어밸브의 구성과 동일하므로, 이들의 구성 및 작동에 대한 상세한 설명은 생략하고 중복된 구성에는 동일한 도면부호를 표기한다.

도 8 내지 도 10에 도시된 본 발명의 제3실시예에 의한 건설기계의 유압제어밸브는,

입구포트(50)와 연통되는 통로1(53)과 출구포트(52)에 연통되는 통로2(54)의 교차부를 개폐시키도록 설치되고, 입구포트(50)에서 출구포트(51)로 이동되는 작동유 흐름은 허용하고 출구포트(51)에서 입구포트(50)로 이동되는 작동유 량을 가변 제어할 수 있도록 교축부의 면적이 가변되는 제1교축부(55)가 구비되는 체크밸브(56)와,

입구포트(50)에서 출구포트(51)로의 작동유가 원활하게 흐를 수 있도록, 통로1(53)과 통로2(54)에 각각 분기접속되는 분기통로(61)에 설치되는 제2체크밸브(62)와,

밸브블록(52)에 슬라이딩 결합되고, 파일럿 신호압력(Pi)의 공급에 따라 절환시 개방되는 체크밸브(56)를 통하여 출구포트(51)에서 입구포트(50)로 이동되는 작동유 량을 가변 제어할 수 있도록 제2교축부(57)가 구비되는 스풀(58)을 포함한다.

이때, 전술한 입구포트(50)에서 출구포트(51)로의 작동유가 원활하게 흐를 수 있도록, 통로1(53)과 통로2(54)에 각각 분기접속된 분기통로(61)에 설치된 제2체크밸브(62)를 제외한 구성은, 본 발명의 제1실시예에 의한 유압제어밸브의 구성과 동일하므로, 이들의 구성 및 작동에 대한 상세한 설명은 생략하고 중복된 구성에는 동일한 도면부호를 표기한다.

전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 유압제어밸브에 의하면, 붐 등의 작업장치를 구동시키도록 유압실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 유압제어밸브에 있어서, 파일럿 신호압력에 대응되는 스풀 절환량에 따라 체크밸브의 이동량이 결정되며, 체크밸브의 이동량에 따라 출구포트에서 입구포트로 이동되는 작동유 흐름을 가변 제어할 수 있다.

산업상 이용가능성

전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 건설기계의 유압제어밸브에 의하면, 작업장치를 구동시키도록 유압실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 제어밸브를 최소의 유압부품수로 구성함에 따라 이들을 제작하는 원가비용을 절감하여 가격경쟁력을 높이고, 유압실린더 등에 용이하게 장착할 수 있다.

Claims

건설기계의 작업장치를 구동시키도록 유압실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 유압제어밸브에 있어서:
입구포트 및 상기 입구포트에 연통되는 출구포트가 형성되는 밸브블록;
상기 입구포트에 연통되는 통로1과 출구포트에 연통되는 통로2의 교차부를 개폐시키도록 설치되고, 상기 입구포트에서 출구포트로의 작동유 흐름은 허용하고 상기 출구포트에서 입구포트로 이동되는 작동유 량을 가변 제어할 수 있도록 교축부의 면적이 가변되는 제1교축부가 구비되는 체크밸브;
상기 밸브블록에 슬라이딩 결합되고, 파일럿 신호압력에 의해 절환시 개방되는 상기 체크밸브를 통하여 상기 출구포트에서 입구포트로 이동되는 작동유 량을 가변 제어할 수 있도록 제2교축부가 구비되는 스풀;을 포함하는 건설기계의 유압제어밸브.
삭제
건설기계의 작업장치를 구동시키도록 유압실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 유압제어밸브에 있어서:
입구포트 및 상기 입구포트에 연통되는 출구포트가 형성되는 밸브블록;
상기 입구포트에 연통되는 통로1과 출구포트에 연통되는 통로2의 교차부를 개폐시키도록 설치되고, 상기 입구포트에서 출구포트로의 작동유 흐름은 허용하고 상기 출구포트에서 입구포트로 이동되는 작동유 량을 가변 제어할 수 있도록 교축부의 면적이 가변되는 제1교축부가 구비되는 체크밸브;
상기 입구포트에서 출구포트로의 작동유 흐름이 원활하도록, 상기 통로1과 상기 통로2에 각각 분기접속되는 분기통로에 설치되는 제2체크밸브;
상기 밸브블록에 슬라이딩 결합되고, 파일럿 신호압력에 의해 절환시 개방되는 상기 체크밸브를 통하여 상기 출구포트에서 입구포트로 이동되는 작동유 량을 가변 제어할 수 있도록 제2교축부가 구비되는 스풀;을 포함하는 건설기계의 유압제어밸브.
제1항에 있어서, 상기 출구포트에서 입구포트로 이동되는 작동유 량을 가변 제어할 수 있도록 상기 체크밸브에 형성되며, 상기 스풀의 절환량에 대응되게 상기 통로2로부터 통로1로 이동되는 작동유를 제어하는 제3교축부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압제어밸브.
삭제
제3항에 있어서, 상기 출구포트에서 입구포트로 이동되는 작동유 량을 가변 제어할 수 있도록 상기 체크밸브에 형성되며, 상기 스풀의 절환량에 대응되게 상기 통로2로부터 통로1로 이동되는 작동유를 제어하는 제3교축부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압제어밸브.
제1항에 있어서, 상기 체크밸브의 제1교축부는
상기 체크밸브의 포펫 직경이 배압실을 향하여 점차 커지도록 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압제어밸브.
제3항에 있어서, 상기 체크밸브의 제1교축부는
상기 체크밸브의 포펫 직경이 배압실을 향하여 점차 커지도록 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 유압제어밸브.