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KR100191948B1 - 다방향 밸브 - Google Patents

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KR100191948B1
KR100191948B1 KR1019940037805A KR19940037805A KR100191948B1 KR 100191948 B1 KR100191948 B1 KR 100191948B1 KR 1019940037805 A KR1019940037805 A KR 1019940037805A KR 19940037805 A KR19940037805 A KR 19940037805A KR 100191948 B1 KR100191948 B1 KR 100191948B1
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KR
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multidirectional
space
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스톨 쿠르트
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로타르 뮐러
페스토 카게
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Publication date
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Abstract

다방향 밸브는 직렬로 배열된 2개의 밸브 스풀을 수용하기 위하여 그 밸브 하우징내에 밸브 스풀 공간을 가진다. 상기 2개의 밸브 스풀은 서로 독립적으로 작동되어질 수 있기 때문에, 다른 밸브 기능이 상기 밸브에 의하여 수행될 수 있다.

Description

다방향 밸브
제1도는 다방향 밸브를 지지하는 하나의 유체 매니폴드와 두 개의 파일럿 밸브 또는 제어 밸브를 일점 쇄선으로 도시하며, 두 개의 밸브 스풀은 대칭선 위쪽에 제1 절환 위치가 그리고 대칭선 아래쪽에 제2 절환 위치가 도시되어 있는 제4도의 선 I-I을 따라 취한 본 발명에 따른 다방향 밸브의 일예의 종단면도.
제2도는 제1도의 화살표 II의 방향에서 본 다방향 밸브의 평면도.
제3도는 제1도의 화살표 III의 방향에서 본 다방향 밸브의 저면도.
제4도는 제1도의 선 IV-IV를 따라 취한 제1도의 다방향 밸브의 단면도.
제5도는 밸브 스풀이 제1 절환 위치에 있는 상태의 밸브를 단순화한 회로도로서, 몇몇 경우에 필요한 두 개의 밸브 파워 덕트의 상호 접속부가 일점 쇄선으로 표시되어 있는 도면.
제6도는 제1도에 따른 다방향 밸브의 제5도의 도시에 상응하는 회로도로서, 우측의 밸브 스풀은 제1 절환 위치를 취하고 있으며 좌측의 밸브 스풀은 제2 절환 위치에 있는 도면.
제7도는 5/2 방향 밸브 기능을 수행하도록 두 개의 밸브 스풀이 일체형 밸브 스풀로 대체된 후의 제1도에 따른 다방향 밸브를 도시하는 도면.
제8도는 두 개의 밸브 스풀이 단일의 균일한 또는 일체로된 밸브 스풀 및 센터링 장치로 대체되어, 그 결과 하나의 5/3 방향 밸브 기능이 가능하게 된 제1도에 따른 다방향 밸브를 도시하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 다방향 밸브 2 : 밸브 하우징
11 : 밸브 스풀 장치 12 : 밸브 스풀 공간
17 : 밸브 덕트 18, 18' : 밸브 제어 덕트
22, 22' : 밸브 배출 덕트 25 : 작동면
26 : 파일럿 피스톤 27, 27' : 밸브 스풀
32 : 피스톤 공간 35 : 스프링 장치
38 : 리세스 48, 49 : 하우징 부품
51 : 결합부
본 발명은 축방향으로 연장하는 밸브 스풀 공간(valve spool space)이 형성되어 있고, 상기 밸브 스풀 공간에 축방향으로 개방되어 있는 2개 이상의 밸브 파워 덕트에 작동 유체를 공급하기 위하여 제어 압력의 작용하에 길이 방향으로 이동 가능한 밸브 스풀 장치가 설치되어 있는 밸브 하우징을 구비하는 다방향 밸브(multiway valve)에 관한 것이다.
이러한 형태의 다방향 밸브는 예컨대, 독일 특허 공보 제4,011,908 C2호에 개시되어 있으며, 상기 특허는 5포트 3방향 절환 밸브(5/3 way valve)에 관한 것으로서, 밸브 스풀은 하나의 중앙 위치 및 두 개의 다른 절환 위치를 취할 수 있다. 두 개의 다른 절환 위치에서, 유체는 두 개의 밸브 파워 덕트 중의 하나를 통하여 밸브와 연결된 로딩수단까지 공급되며, 이 때 다른 밸브 파워 덕트는 차단되어 있다. 적절한 공압 제어 유체이 의하여 밸브 스풀은 상기 위치 사이에서 절환되는 바, 즉 밸브 스풀에 제공된 작동면에 상기 유체가 작용한다.
상술된 종래의 다방향 밸브는 밸브와 연결된 로딩 수단이 어떤 특정 형태로 작동할 수 있도록 구성되어 있다. 특히 상기 밸브는 복동식 유압 실린더의 작동에 사용된다. 다른 형태의 로딩 수단을 작동시키기 위하여, 구조가 상이한 다른 형태의 다방향 밸브가 사용된다. 단동식 유압 실린더를 작동시키기 위해서는 통상 5방향 밸브 대신에 3방향 밸브를 사용하며, 그러한 3방향 밸브는 하나의 단일 밸브 파워 덕트만을 가진다. 실제로, 작동되는 유압 실린더의 크기에 따라 다른 유량에 대처하기 위하여 크기가 다른 밸브가 이용된다. 따라서, 형태가 다른 밸브를 다수 필요로 하기 때문에, 상당량의 제조비, 보관비 및 수송비를 발생시키는 것은 분명하다.
본 발명의 목적은 콤팩트한 구조의 다방향 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다양하게 적용될 수 있는 밸브를 제공하는 것이다.
서두에 언급된 형태의 다방향 밸브의 경우에, 상기 목적은 두 개의 개별 밸브 스풀을 구비하고, 상기 밸브 스풀 각각은 두 개의 개별 밸브 파워 덕트 중 하나와 연결되고, 그리고 상기 밸브 스풀은 일단에서 타단까지 연장하는 상기 밸브 스풀 공간에 동축으로 직렬로 배열되고, 각각의 작동면에 적절한 제어 압력이 가해지면 길이 방향으로 독립적으로 이동 가능한 밸브 스풀 장치에 의하여 달성된다.
이러한 방식에 의하면, 두 개의 개별 다방향 밸브의 기능은 하나의 단일 다방향 밸브 내에서 모두 수행된다. 두 개의 밸브 스풀은 각각의 보통의 다방향 밸브의 작동과 비교될 수 있는 방식으로 작동될 수 있다. 밸브 스풀 공간에서의 밸브 스풀 수납 길이부는 서로 연결되어, 연속적인 밸브 스풀 공간이 존재한다. 동축으로 직렬로 배치되기 때문에, 상기 밸브의 구조는 극히 콤팩트하다. 두 개의 합체된 다방향 밸브의 기능이 상호 독립적으로 수행될 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 다방향 밸브는 다수의 다른 용도에 적합하며, 지금까지는 이러한 경우에 다른 형태의 밸브가 사용되어야 했다.
두 개의 밸브 스풀의 작동면에 제어 압력을 적절히 제공하므로써, 예컨대 상기 다방향 밸브를 상호 개별적인 두 개의 다방향 밸브처럼 작동시키는 것이 가능하다. 이에 따라, 예컨대, 복동식 유압 실린더나 또는 두 개의 개별 단동식 유압 실린더를 작동시킬 수 있다. 또한, 구조가 협소함에도 불구하고, 필요에 따라 2배의 유량을 획득하고 또 더 큰 유압 실린더의 작용을 가능케하도록, 두 개의 밸브 파워덕트를 상호 연결하는 것이 가능하다.
본 발명의 또 다른 장점은 특허 청구의 범위에 명백하게 기재되어 있다.
두 개의 밸브 스풀의 상호 인접한 말단부가 위치하는 밸브 스풀 공간에서, 상기 두 개의 밸브 스풀을 상화 대향하는 축방향으로 로딩할 수 있는 적어도 하나의 작동 유체 수단 또는 다른 수단을 갖는 것이 바람직하다. 상기 로딩 유체는 예컨대 밸브 하우징내로 연장하는 밸브 공급 덕트로부터 공급되는 특히 압축된 공압 유체일 수 있다. 그러나, 상기 작동 수단은 두 개의 밸브 스풀 사이에 위치하면서 그것들을 반대로 가압하여, 그 각각을 제1 절환 위치로 편향시키는 스프링 장치가 바람직하다. 상기 각각의 관련 작동면 상에 제어 압력을 작용시킴으로써, 각각의 밸브 스풀이 다른 밸브 스풀 쪽으로 이동되는 제1 절환 위치로부터 제2 절환 위치로의 절환은 편리하게 수행된다.
공동의 밸브 하우징 내에 두 개의 밸브 스풀을 설치하여 각각의 3/2 방향 밸브의 기능을 가능케 하는 것이 편리하며, 각각의 밸브 스풀은 이와 관련된 밸브 배출 덕트를 자체적으로 가지며, 반면에 상기 두 개의 밸브 스풀은 공동의 밸브 공급 덕트를 구입하는 것이 바람직하다.
예컨대, 하나의 5/2 또는 하나의 5/3 방향 밸브의 기능을 발생시키기 위하여 필요에 따라 종래의 일체형 밸브 스풀을 적소에서 사용할 수 있도록 상기 다방향 밸브는 두 개의 밸브 스풀을 교환할 수 있는 구조를 가지는 것이 바람직하다.
밸브 하우징이 밸브 스풀 공간을 따라 길이 방향으로 분할되고 밸브가 분할된 부분에서 길이 방향으로 서로에 대항하여 배치되는 복수의 하우징 부품을 구비하면, 횡방향 크기는 매우 소형으로 할 수 있다. 상기 길이 방향의 분할은 각각 하나의 하우징 절반부를 구성하는 두 개의 하우징 부품으로 분할되는 것이 바람직하다. 또한 이러한 구조에 의하여 필요에 따라 밸브 스풀을 신속하게 교체할 수 있다.
본 발명의 또 다른 장점 및 바람직한 형태는 하기의 첨부 도면을 참조한 실시예의 상세한 설명으로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본원에 예로써 설명되는 다방향 밸브(1)는 블록형 외형을 갖는 긴 밸브 하우징(2)을 구비한다. 제4도의 단면도에서 볼 때, 상기 밸브는 하우징의 높이가 하우징의 폭보다 큰 직사각형의 외곽선을 갖는 것이 바람직한 것으로 나타나 있다. 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 밸브 하우징(2)의 두 개의 더 좁은 외측면 중의 하나는 예컨대 일점 쇄선으로 도시된 유체 분배 매니폴드(fluid distribution manifold: 4)에 대향하게 배치되는 장착면(3)으로써의 역할을 한다. 상기 장착면(3)에 대향하여 제1도 및 제4도에서 볼 때 윗쪽으로 향하는 외측면은 하나 이상의, 그리고 바람직하게는 일점 쇄선으로 도시된 바와 같은 두 개의 제어 밸브(6, 6')가 설치되는 장착면(5)으로 이루어져 있다. 제어 밸브의 경우에는 전기적으로 구동되는 소위 솔레노이드 밸브인 것이 바람직하다.
밸브 하우징(2)의 내부에는 하우징의 길이 방향(참조 부호 7)으로 연장되는 밸브 스풀 공간(12)이 형성되어 있다. 상기 밸브 스풀 공간(12)은 이하에서 보다 자세히 설명되는 밸브 스풀 장치(11)를 수납한다. 상기 밸브 스풀 공간(12)의 두 개의 축방향 말단부에는 각각의 제어공간(16, 16')이 있으며, 상기 각각의 제어공간(16, 16')은 압력이 조절된 제어 유체를 공급받아 밸브 스풀 장치(11)를 밸브 스풀 공간(12)에 대해 하우징의 길이 방향(참조 부호 7)으로 이동시킨다.
제어 유체는 두 개의 밸브 제어 덕트(18, 18')를 통과하여 제어 공간(16, 16')에 공급되며, 상기 밸브 제어 덕트(18, 18')는 밸브 하우징(2) 내로 연장되며 한쪽은 상기 제어 공간(16, 16')중의 하나로 그리고 다른 한쪽은 장착면(5)으로 각각 개방된다. 장착면에서 상기 밸브 제어 덕트(16, 16')는 제어 밸브(6, 6')와 연통된다. 또한, 두 개의 제어 유체 공급 덕트(19)도 밸브 하우징(2)을 통하여 연장되며, 상기 유체 공급 덕트(19)의 한쪽은 장착면(5)에서 제어밸브(6, 6')중의 하나와 각각 연통하고 있으며, 반면에 다른 한쪽은 장착면(3)에서 개방된다. 여기서 상기 제어 유체 공급 덕트(19)는 유체 매니폴드 장치(4)내에서 연장되는 매니폴드 제어 덕트(23)와 연통되어 있어서, 제어 유체는 덕트를 통하여 공급된다. 제어 밸브(6, 6')를 작동시켜 제어 작동 압력을 제어 공간(16, 16') 내로 공급하는 것을 조절함으로써, 밸브 스풀 장치(11)를 한방향으로 또는 다른 방향으로 이동시킬 수 있다.
밸브 제어 덕트(18, 18')와 제어 유체 공급 덕트(19)는 여러 밸브 덕트(17)중 하나이며, 이러한 덕트들은 밸브 하우징(2)을 통과한다. 이러한 밸브 덕트(17)에는 밸브 공급 덕트(20), 두 개의 밸브 파워 덕트(21, 21') 그리고 두 개의 밸브 배출 덕트(22, 22')가 또한 포함된다. 이러한 5개의 밸브 덕트(17)는 하우징의 길이 방향(참조 부호 7)을 가로질러 연장되며, 마찬가지로 하우징의 길이방향에서 직렬로 배열되어 있으며, 한쪽은 외부에서 밸브 스풀 공간(12)으로 또한 다른 한쪽은 장착면(3)에서 각각 개방되어 있다. 장착면을 통하여 상기 덕트는 일점 쇄선으로 도시된 바와 같이 유체 분배 덕트(24)와 연통하며, 상기 유체 분배 덕트(24)는 유체 매니폴드 장치(4)내에 뻗어 있고, 상기 유체 분배 매니폴드(4)는 예컨대 평판형상(tabular in configuration)이다. 이러한 방식으로, 여러 개의 다방향 밸브(1)에는 유체 분배 매니폴드(4)를 통과하는 중앙 공급 및 배출 시스템이 설치되며, 상기 여러 개의 다방향 밸브(1)는 유체 매니폴드(4)상에 나란히 장착된다.
밸브 하우징(2)내에서, 하우징의 길이 방향(참조 부호 7)에서 볼 때, 상기 밸브 공급 덕트(20)의 양측면에는 각각의 밸브 파워 덕트(21, 21')가 위치하며, 상기 밸브 파워 덕트(21, 21')에 뒤이어 두 개의 밸브 배출 덕트(22, 22')가 각각 설치되어 있다.
밸브 스풀 장치(11)는 두 개의 별도로 형성된 개별적인 밸브 스풀(27, 27')을 갖는다. 상기 밸브 스풀(27, 27')은 밸브 스풀 공간(12)내에서 나란히 연속적으로 연장되도록 배열되어 있으며, 그리고 축방향 동축으로 직렬로 배치되어 있다. 따라서, 두 개의 밸브 스풀(27, 27')의 길이 방향의 축은 밸브 스풀 공간(12)의 길이 방향의 축과 일치한다.
관련 제어 공간(16, 16')에 적절한 제어 압력이 공급되면, 상기 두 개의 밸브 스풀(27, 27')은 연동되며, 축방향에서 서로 독립적으로 이동될 수 있다.
본 실시예에서, 각각의 밸브 스풀(27, 27')은 두 개의 절환 위치를 가정할 수 있으며, 각 밸브 스풀은 이들 절환 위치 사이에서 축방형 변위만큼 이동될 수 있다. 제1도에서 중심선 위에 도시된 제1 절환 위치에서, 각각의 밸브 스풀(27, 27')은 밸브 스풀 공간(12)의 말단부 쪽으로 이동된다. 따라서, 밸브 스풀(27, 27')의 서로 마주보고 있는 두 개의 말단면(28) 사이에는 큰 축방향 간격이 있다. 제1도에서 중심선 아래에 도시된 제2 절환 위치에서, 각각의 밸브 스풀(27, 27')은 서로 다른 밸브 스풀(27, 27')에 근접하게 축방향으로 이동되어 전술한 축방향의 간격은 좁아진다.
밸브 스풀 공간(12)의 두 개의 말단부에는 피스톤 공간(32)이 형성되어 있으며, 상기 피스톤 공간(32)은 축방향으로 미끄럼 운동을 하는 파일럿 피스톤(pilot piston: 26)을 수납한다. 상기 파일럿 피스톤(26)은 피스톤 공간(32)을 두 개의 공간부로 나누며, 관련 밸브 스풀(27, 27')로부터 멀리 떨어져 있는 상기 공간부는 각각의 파일럿 공간(16, 16')을 구성한다. 상기 파일럿 피스톤(26)은 관련 밸브 스풀(27, 27') 상에 작용하며, 상기 밸브 스풀은, 절환 위치에 따라, 피스톤 공간(32)내에서 더 많이 또는 더 조금 연장되며 그리고 특히 그 말단부에서 파일럿 피스톤(26)에 고착되어 있다.
다방향 밸브(1)의 초기 위치에서, 상기 두 개의 밸브 스풀(27, 27')은 제1 절환 위치로 편향 되어 있다. 이것은 작동 수단 또는 로딩 수단(loading means: 34)에 의하여 수행되며, 본 발명의 실시예에 있어서의 작동 수단 또는 로딩 수단은 스프링 장치(35)로 구성되며, 밸브 스풀 공간(12) 내에서 두 개의 밸브 스풀(27, 27')의 두 개의 인접단(36)에 인접하게 위치되고, 바람직하게는 상기 작동 또는 로딩 수단은 두 개의 밸브 스풀(27, 27') 사이에서 축방향의 중간 공간(37) 내에 배열된다. 상기 스프링 장치(35)는 밸브 하우징(2)에 대하여 지지되기 보다는 두 개의 밸브 스풀(27, 27') 상에 그리고 그 사이에서 지지되는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예의 경우에, 밸브 스풀은 상호 인접한 단부면내에 각각의 축방향의 리세스(38)를 가지며, 그 리세스내로 스프링 장치(35)의 종단이 수납되어 적소에서 고정된다. 단지 예로서 제시된 스프링 장치(35)는, 하나 또는 그 이상의 나선형 압축 스프링으로 구성된 압축 스프링 장치이다.
유체 로딩 수단은 압축 유체, 특히 압축 공기일 수도 있다.
제1 절환 위치를 형성하기 위하여 각각의 밸브 스풀(27, 27')은 작동 수단(34)에 의하여 하우징과 일체로된 접촉부(abutment)에 대항하게 가압된다. 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 접촉부는 각각의 피스톤 공간(32)의 축방향의 외측 접촉면(33)으로 구성되며, 그 위에서 밸브 스풀(27, 27')에 결합된 파일럿 피스톤(26)은 파일럿 공간(16, 16')을 향하는 작동면(25)에서 작용한다.
각각의 밸브 스풀(27, 27')을 절환하기 위하여, 제어 유체는 관련 파일럿 공간(16, 16')에 공급되어 작동면(25)에서 작용한다. 제2 절환 위치 자체는 하우징과 일체로된 접촉면에 의하여 형성되며, 본 실시예의 경우에 상기 접촉면은 파일럿 피스톤(26)을 통하여 관련 밸브 스풀(27, 27')과 연동하며, 또한 바람직하게는 각각의 피스톤 공간(32)의 외측 축방향의 접촉면(33)에 대항하는 내측 축방향의 경계벽(42)로 구성되며, 상기 피스톤 공간(32)을 통하여 상기 밸브 스풀(27, 27')의 말단부는 축방향으로 미끄럼 운동한다.
밸브 스풀(27, 27') 양자는 상화 간섭없이 그것들 각각의 절환 위치를 취할 수 있으며, 이에 따라 밸브 스풀은 상호 독립적인 작동이 가능하다. 바람직하게는, 이러한 목적을 위하여, 각각의 밸브 스풀(27, 27')은 두 개의 접촉면(33, 42)를 가지며, 이에 대항하여 상기 각각의 밸브 스풀(27, 27')은 각각 다른 밸브 스풀(27', 27)과 접촉하지 않고, 독립적으로 동일한 위치를 취할 수 있다.
상기 두 개의 밸브 스풀(27, 27')은 독립적으로 다방향 밸브의 기능을 수행할 수 있으며, 실제로는 두 개의 다방향 밸브 유닛이 공동의 밸브 하우징 내에 함께 모여 상기와 같은 다방향 밸브를 구성한다. 본 발명에 있어서, 각각의 밸브 스풀(27, 27')의 밸브는 3/2 방향 밸브의 기능을 한다. 각각의 밸브 스풀(27, 27')은 밸브 스풀 공간(12)의 길이부(43, 43') 내에서 연장하며, 거기서 밸브 파워 덕트(21, 21')중의 어느 하나와 밸브 배출 덕트(22, 22') 중의 어느 하나가 각각 개방된다.
상기 밸브 공급 덕트(20)는 밸브 스풀(27, 27') 모두와 관련되어 있으며 또한 밸스 스풀 공간(12)에 인접하여 정중앙에서 개방되어, 상기 밸브 스풀 공간(12)에서 두 개의 길이부(43, 43')는 함께 통합된다. 제2 절환 위치에서 각각의 밸브 스풀(27, 27')은 상기 밸브 공급 덕트(20)에 인접한 위치까지 연장된다.
공지된 바와 같이, 각각의 밸브 스풀(27, 27')은 적절한 형상을 가짐으로써, 각각의 절환 위치에 따라, 밸브 스풀 공간(12)으로 축방향으로 개방되어 있는 밸브 덕트(17)사이에 소정의 연관성이 있다.
각각의 밸브 스풀(27, 27')의 제1 절환 위치에 의하여 형성된 다방향 밸브(1)의 초기 위치에서는, 밸브 공급 덕트(20)로부터 인접한 밸브 파워 덕트(21, 21')로의 작동 유체의 공급은 차단된다. 역으로, 이 밸브 파워 덕트(21, 21')는 인접한 밸브 배출 덕트(22, 22')를 통하여 배출된다. 제2 절환 위치에서 각각의 밸브 스풀(27, 27')은 밸브 스풀 공간(12)을 통하여 밸브 공급 덕트(20)와 인접한 밸브 파워 덕트(21, 21') 사이를 연통시켜, 작동 유체가 각각의 밸브 파워 덕트(21, 21')로 급송될 수 있다. 동시에 밸브 배출 덕트(22, 22')는 차단된다.
상기 밸브 파워 덕트(21, 21')는 어떤 소정의 로딩 수단과 결합될 수 있다. 종종 그러한 로딩 수단은 단동식 또는 복동식 유압 구동 실린더이다. 상기 두 개의 밸브 스풀(27, 27')은 그것들과 연결된 제어 밸브(6, 6')에 의하여 서로 독립적으로 전환될 수 있기 때문에, 두 개의 별도의 로딩 수단을 서로 독립적으로 작동시키는 것, 즉 그것들에 구동 유체를 공급하거나 또는 그것들을 배출하는 것이 아무런 어려움 없이 가능하다.
이는 제5도 및 제6도의 회로도에 의하여 또한 명확해 질 것이다. 제5도에서 두 개의 밸브 스풀(27, 27')은 제1 절환 위치에 있으며, 그 위치에서 두 개의 밸브 파워 덕트(21, 21')는 배출 상태가 된다. 이제 예로서 만일 하나의 제어 밸브(6)가 작동되며, 관련된 밸브 스풀(27)은 제2 절환 위치로 절환되어, 연결된 로딩 수단이 밸브 파워 덕트(21)를 통하여 작동 유체를 공급할 수 있다(제6도 참조). 다른 밸브 스풀(27')은 필요할 때 작동된다.
이러한 방식으로, 예컨대 두 개의 상호 독립적인 단동식 유압 실린더를 작동시키는 것이 가능하다.
두 개의 밸브 스풀(27, 27')의 작동은 필요에 따라 완전히 임의적으로 또는 어떤 예정된 시간 간격으로 단계별로 오프셋(offset)될 수 있다.
두 개의 밸브 파워 덕트(21, 21')와 연결된 복동식 유압 실린더를 작동시키기 위하여 두 개의 밸브 스풀(27, 27')을 단계적으로 오프셋시키는 작동을 또한 이용할 수 있으며, 전진 행정은 하나의 밸브 스풀(27)을 이용하여 그리고 복귀 행정은 다른 밸브 스풀(27')을 이용하여 이루어진다. 또한, 실린더의 하나의 파워 챔버가 적시에 미리 배출되고 그 다음에 다른 파워 챔버가 배출되는 작동 방식도 가능하다. 이는 종래의 4방향 밸브의 작동과 비교할 때 피스톤 속도를 50%까지 증가시킬 수 있다.
제5도는 두 개의 밸브 파워 덕트(21, 21')가 공동 파워 덕트(21'')로서 상호 연결될 수도 있음을 나타낸다. 만일 두 개의 밸브 스풀(27, 27')이 각각 동시에 제2 절환 위치를 취하는 방식으로 동시에 작동되면, 구동 유체는 두 개의 밸브 파워 덕트(21, 21')를 통하여 동시에 공급되며, 이는 유량이 2배가 됨을 의미한다. 또한, 이는 사용된 다방향 밸브의 전체 크기가 매우 협소한 경우에도 대형 유압 실린더의 작동을 가능하게 한다.
부동식 유압 실린더가 동시에 작동할 경우에, 두 개의 밸브 스풀(27, 27')이 동시에 제2 절환 위치에 있는 동안에는 유압 실린더의 피스톤은 현재의 위치에서 로크될 수 있으며, 동시에 제1 절환 위치에 있는 동안에는 이와 관련된 동시 배출 때문에 피스톤을 부유 위치에 유지할 수 있다. 이와 관련하여, 각 경우에, 두 개의 밸브 파워 덕트(21, 21')중 하나는 파워 실린더의 파워 공간 중의 하나에 각각 연결되어 있다.
두 개의 밸브 스풀(27, 27')의 길이는 밸브 스풀이 제2 절환 위치를 취할 때 상기 밸브 스풀(27, 27')이 그것들의 말단면(28)에서 접촉하지 않아서, 상기 절환 위치가 서로 영향을 미치지 않도록 선정되는 것이 바람직하다.
상기 두 개의 밸브 스풀(27, 27')은, 본 실시예에서와 같이, 피스톤 스풀의 형상으로 구성되는 것이 바람직하며, 외형적으로는 실린더형 또는 특히 원통 실린더형의 외형을 가지며, 적어도 하나의 원주변으로 완전한 홈형 리세스(44) 또는 웨이스트(waist)가 제공된다. 이 리세스(44)는, 제1 절환 위치에서, 하나의 밸브 파워 덕트(21, 21')와 밸브 배출 덕트(22, 22') 사이의 부분에 있으며, 제2 절환 위치에서 상기 리세스는 밸브 공급 덕트(20)와 밸브 파워 덕트(21, 21') 사이의 부분에 있다. 그러므로, 상기 각각을 셋팅함에 따라 두 개의 관련된 덕트(17)사이의 이동 결합이 가능하다.
작동 수단(34)은 밸브 스풀 공간(12)의 두 개의 길이부(43, 43')의 중간 부분에 있으며, 상기 밸브 공급 덕트(20)가 밸브 스풀 공간(12)내로 개방된다.
그러므로, 이 중간 부분에 상시 존재하는 작동 유체가 밸브 스풀(27, 27')의 단부면에 작용하여 그것들을 제2 절환 위치로 가압하는 것이 선택적으로 가능하다.
본 실시예에 있어서, 상기 두 개의 밸브 스풀(27, 27')은 밀봉 부재가 없이 구성되어 있다. 이는 예컨대 알루미늄 부품의 문제이다. 밸브 스풀 공간(12)의 축방향의 인접한 부분을 통해 유체가 이동하는 것을 방지하기 위하여, 몇몇의 개별적인 밀봉링(46)이 제공되며, 이들은 밸브 스풀 공간(12)내에 축방향 동축으로 연속적으로 배치되어, 각각 관련 밸브 스풀(27, 27')을 둘러싼다. 밸브 스풀(27, 27')의 절환 위치에 따라, 하나의 밀봉링(46)은 리세스(44)에 인접한 위치에 있을 수 있으며, 동시에 하나 또는 그 이상의 다른 밀봉링(46)은 리세스(44)에 축방향으로 인접하게 배치된 밸브 스풀과 밀봉 접촉된다. 이러한 방식으로 측면으로 개방된 밸브 덕트(17) 사이의 유체 연통이 제어된다.
상기 실시예에서 제공된 두 개의 3/2 방향 밸브 기능을 발생시키기 위하여, 밸브 스풀(27, 27')은 축방향으로 일정한 간격을 두고 직렬로 배치된 3개의 밀봉링과 결합되며, 이들은 각각 환형의 지지 리세스(47)에 배치되고, 상기 리세스(47)는 밸브 하우징(2)의 직접적인 일부인 것이 바람직하며, 특히 밸브 하우징(2)에 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로 상기 밀봉링(46)은 밸브 하우징(2)에 관하여는 정압적인 밀봉 작용을 하며 반면에, 밸브 스풀(27, 27')에 관하여는 동압적인 밀봉 작용을 하기 때문에, 그것들은 2가지 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 유럽 공개 공보 제0,122,247 B1호에서 개시된 바와 같이, 밸브 하우징(2)과 피스톤 스풀(3) 사이에 제공된 추가적인 슬리브 장치는 결과적으로 불필요하며, 이는 구조 및 조립을 실질적으로 단순환 시킨다.
상호 결합되기 보다는 단독의 링들로 구성되는 것이 바람직한 상기 밀봉링(46)의 설치 및 상기 두 개의 밸브 스풀(27, 27')의 파일럿 피스톤(26)과 설치는 밸브 하우징(2)이 세로로 쪼개지거나 분할 되는 것이 바람직한 것을 고려하면, 본 발명의 다방향 밸브(1)의 경우에는 특히 훨씬 더 간단하다. 이는 몇몇의, 특히 두 개의 하우징 부품(48, 49)으로 구성되어 있으며, 이들 하우징 부품은 각각 하나의 부품을 구성하고, 유지 리세스(47)의 관련된 원주부를 포함하여 밸브 스풀 공간(12)의 벽의 원주 방향(이중 화살표 50)으로 일정거리만큼 연장되며, 그렇지 않다면 적어도 밸브 스풀 공간(12)의 길이에 걸쳐 그리고 바람직하게는 밸브 하우징의 전 길이에 걸쳐 가로 분할 없이 연장된다.
하우징 부품(48, 49)사이에 존재하는 결합부(51)는 하우징의 길이 방향(참조 부호 7)으로 뻗어 있는 평면내에서 그리고 동시에 반경 방향으로 연장되는 것이 바람직하다. 결합부(51)에서, 하우징 부품(48, 49)의 결합면이 결합된다.
다방향 밸브(1)를 조립하기 전에, 두 개의 하우징 부품(48, 49)은 최초에는 분리되어 있다. 따라서, 밸브 스풀 공간(12)은 원주 방향으로 개방되어 있어서, 밀봉링(46)과 두 개의 밸브 스풀(27, 27')은 어려움 없이 삽입될 수 있다. 그후, 두 개의 하우징 부품(48, 49)은 실시예에서와 같이 서로 나사 체결, 접착 또는 용접에 의하여 결합된다.
결합부(51)를 밀봉시키기 위하여, 본 실시예에서는 밀봉재(52)가 상기 두 부품 사이에 배치된다. 예컨대, 정확한 맞춤 결합면을 만들기 위한 래핑(lapping)등에 의한 어떤 경우에는 밀봉재(52)없이도 밀봉이 가능하다.
파일럿 피스톤(26)이 결합부(51)에서 조인트 부분 위를 이동하는 것을 방지하기 위하여, 피스톤 공간(32)은 실시예에서 병 모양의 가이드 슬리브(53)에 의하여 분할되며, 상기 가이드 슬리브(53)는 밸브 스풀 공간(12)에 인접하는 하우징 리세스(56)에 삽입되어 있고 또한 세로 분할 때문에 두 개의 하우징 부품(48, 49) 중 하나의 절반에 각각 제공된다.
본 실시예에서 세로로 분할되어 있는 밸브 하우징(2)의 또 다른 장점은 해당 밸브 덕트(17)가 두 개의 하우징 부품(48, 49) 사이의 결합부(51) 내에서 연장되도록 배치되어 있다는 것이다. 그러나, 결합부(51) 내에서 연장하는 밸브 덕트(17)의 수는, 밸브의 형태에 따라, 밸브 덕트 전체의 수보다 작을 수도 있다. 만일 하나 이상의 밸브 덕트(17)의 전체 길이의 적어도 길이 방향의 일부분이 결합부(51)에 배치된다면 이는 어떠한 경우든 장점이 되며, 만일 하나 이상의 밸브 제어덕트(18, 18') 및/또는 제어 유체 공급 덕트(19)가 적어도 부분적으로 결합부(51)를 따라 연장된다면 이것 또한 장점이 된다. 상기와 같은 구성은 조립전에는 최적의 방식으로 접근 가능한 결합면중의 하나로부터 시작되는 각각의 밸브 덕트 길이부의 제작을 가능케 하기 때문에 특히 유리하다. 또한 복잡한 형상의 덕트도 이러한 방식으로 아무 문제 없이 제작될 수 있다.
밀봉링(46)은 탄성 물질로 된 밀봉 부재로 구성되는 것이 바람직하며, 그 구조에 어느 정도의 치수 강도를 부여하기 위하여 그 내에 지지 또는 받침링이 부분적으로 또는 완전히 매설되어 있다.
만일 밸브 하우징(2)이 별도의 하우징 단부 부재를 요하지 않도록 본 실시예에서와 같이 말단 하우징 벽을 동시에 구성하며 세로로 함께 배치된 하우징 부품(48, 49)으로만 구성하는 것이 적절하다.
실시예에 따른 다방향 밸브(1)의 또 다른 장점은 다른 종류의 다방향 밸브를 제작하기 위하여 두 개의 밸브 스풀(27, 27')이 처음부터 일체로된 균일한 밸브 스풀(57)로 대체될 수도 있다는 것이다. 이 경우에, 밀봉링(46)의 선택과 밸브 덕트(17)의 배열에 있어서의 변경은 불가능하다.
제7도는 이러한 변형된 다방향 밸브(1')를 도시하며, 이 밸브(1')는 연속적이고 일체로 된 밸브 스풀(57)을 구비하므로 원래의 두 개의 3/2 방향 밸브의 기능 대신에 5/2 방향 밸브의 기능을 한다. 모든 다른 부품은 유지된 상태로 두 개의 밸브 스풀(27, 27')은 영구 결합하여 제작된 밸브 스풀(57)을 고려할 수도 있다.
제8도에서와 같이 변형된 다방향 밸브(1'')의 경우에, 동일한 밸브 스풀(57)이 제7도의 다방향 밸브(1')에서와 같이 채용된다. 그러나, 이 경우에, 밸브 스풀공간(12)의 두 개의 길이부(43, 43') 사이의 중간 부분에는 5/3 방향 밸브가 제기능을 하도록 센터링 장치(58)가 제공된다. 그러한 중간 센터링 장치(58)의 구성은 기본적으로 다해 기술 분야에서는 잘 알려져 있으며, 예컨대 전술한 독일 특허 공보 제4,011,908 C2호에 기술되어 있기 때문에, 여기서는 상세한 설명을 생략한다. 상기 센터링 장치(58)는 밸브 스풀(57)상에서 미끄러지는 방식으로 배열된 두 개의 축방향으로 간격을 두고 배치된 돌출부(59)를 구비하며, 상기 돌출부(59)는 압축 스프링 장치(60)에 의하여 서로 반대 방향으로 작용되어, 상세히 기술되지 않는 어떤 방식으로 하우징과 일체로된 접촉부(예시되지 않음)에 지지된다. 밸브 스풀(57)의 중심 위치에서 두 개의 돌출부(59)는 하우징과 일체로된 접촉부(61)에 맞대어 또한 지지된다. 만일 밸브 스풀(57)이 한쪽 또는 다른쪽 방향으로 변위된다면, 압축 스프링 장치(60)의 압축 때문에, 복원력이 발생되고, 상기 복원력은 밸브 스풀(57)을 중심 위치로 계속 가압하는 경향이 있다. 본 발명에 따른 다방향 밸브는 극히 콤팩트한 기계적 구조로 단동식 및 복동식 유압 실린더에 이용할 수 있으며 매우 많은 다른 기능을 한다. 세로로 분할된 하우징 구조로 인하여 하우징 절반부가 비절삭으로 제조 된다는 점을 고려하면, 경제적 가격으로 제작이 가능하다. 두 개의 밸브 스풀 제어 형식에 따르면, 예컨대 두 개의 3/2 방향 밸브, 하나의 5/2 방향 밸브 또는 하나의 5/4 방향 밸브 등과 같은 다른 밸브 형태의 기능을 수행할 수 있다. 만일 두 개의 밸브 스풀이 각각 2/2 방향 밸브 기능을 제공할 수 있다면, 또 다른 조합 가능성이 생긴다.

Claims (15)

  1. 내부에 밸브 스풀 공간을 구비하며, 상기 스풀 공간에 인접하여 결합부를 형성하는 분리면을 따라 두 개 이상의 부분으로 길이 방향으로 분할되는 밸브 하우징과; 동축으로 직렬로 배치되며 또 상기 스풀 공간 내에서 각각 축방향으로 미끄럼 이동 가능한 두 개의 밸브 수풀을 구비하며, 각각의 밸브 스풀은 그 말단부에 피스톤 공간 내에서 축방향으로 미끄럼 이동 가능한 피스톤이 설치되며, 상기 피스톤이 관련 밸브 스풀을 축방향으로 이동시켜 작동 유체가 공급되게 하는, 상기 스풀 공간 내에 수납되는 밸브 스풀 장치와; 각각의 피스톤 공간을 라이닝(lining)하고 그 공간 내부에 반경 방향으로 배치된 한 쌍의 가이드 슬리브를 구비하는 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다방향 밸브는, 두 개의 밸브 스풀을 축방향 반대 방향으로 가압하기 위하여 상기 두 개의 밸브 스풀의 인접 말단부에 인접한 맬브 스풀 공간 내에 하나 이상의 로딩 수단(loading means)을 구비하는 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 로딩 수단은 스프링 장치의 형태로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  4. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 로딩 수단은 상기 두 개의 밸브 스풀 사이에 위치하며 항상 양 밸브 스풀에 작용하는 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  5. 제2항에 있어서, 상기 두 개의 밸브 스풀은 그 상호 인접한 말단면 내에 리세스가 형성되며, 상기 리세스 내부에 하나 이상의 로딩 수단이 부분적으로 넣어지는 방식으로 수납되는 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  6. 제1항에 있어서, 상기 각각의 밸브는 이 밸브와 관련되고 또 밸브 스풀 공간으로 측방향으로 개방된 밸브 덕트와 함께 3방향 밸브 또는 3/2 방향 밸브 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  7. 제1항에 있어서, 상기 다방향 밸브는 두 개의 밸브 파워 덕트에 대하여 작동유체의 공급을 교대로 또는 동시에 개시 및 차단할 수 있도록 양 밸브 스풀을 동시에 작동시키는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  8. 제7항에 있어서, 상기 두 개의 밸브 파워 덕트는 상호 연결되어 공통 파워 덕트가 되는 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  9. 제1항에 있어서, 상기 다방향 밸브는 두 개의 밸브 파워 덕트에 대한 작동 유체의 공급을 교대로 개시 및 차단할 수 있도록 양 밸브 스풀을 시차를 두고 오프셋(time-offset) 작동시키는 수단을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  10. 제1항에 있어서, 상기 두 개의 독립된 밸브 스풀은 두 개의 3/2 방향 밸브 기능 대신에 단일 5/2 방향 밸브 기능 또는 5/3 방향 밸브 기능을 제공하기 위하여 단일의 일체형 밸브 스풀로 대체될 수 있는 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  11. 제1항에 있어서, 상기 밸브 각각은 피스톤 스풀의 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  12. 제1항에 있어서, 하나 이상의 밸브 덕트는 상기 밸브 하우징을 관통하여 연장되고, 상기 밸브 덕트의 길이의 적어도 일부는 상기 결합부 내로 연장되며, 상기 길이부의 덕트벽은 상보형(complementary) 외주벽부로 구성되고, 상기 벽부는 상기 하우징 부품의 길이 방향의 측면에 있는 결합부에서 상호 인접하는 상기 하우징 부품상에 마련되는 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  13. 제12항에 있어서, 상기 결합부 내로 연장되는 밸브 덕트의 길이의 일부는 밸브 제어 덕트에 포함되며, 상기 밸브 제어 덕트는 제어 유채를 공급하여 작동면상에 작용시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  14. 제1항에 있어서, 각각의 상기 밸브 스풀은 두 개의 절환(switching) 위치를 취하며, 상기 두 절환 위치 사이에서 축방향으로 이동함으로써 절환될 수 있고, 각각의 밸브 스풀 또는 이와 접속된 부품이 상기 하우징과 일체로된 접촉부에 대하여 지지되기 때문에 모든 절환 위치는 고정되어 있으며, 상기 두 개의 밸브 스풀은 자체의 절환 기능 위치에 관하여 서로 간섭하지 않는 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
  15. 제14항에 있어서, 상기 각각의 밸브 스풀은 파일럿 피스톤과 연결되어 있으며, 상기 파일럿 피스톤은 상기 밸브 하우징 내의 피스톤 공간에 축방향 운동이 가능하도록 배열되어 있고, 상기 두 개의 접촉부는 각각의 피스톤 공간의 내측 및 외측의 축방향의 제한벽으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다방향 밸브.
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