KR20130103303A

KR20130103303A - 건설기계용 유압제어밸브

Info

Publication number: KR20130103303A
Application number: KR1020127025424A
Authority: KR
Inventors: 김진욱
Original assignee: 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2013-09-23
Also published as: US9261114B2; CN102869837B; CN102869837A; EP2573282B1; JP5680189B2; WO2011145754A1; KR101737901B1; US20130032233A1; JP2013527399A; EP2573282A4; EP2573282A1

Abstract

붐, 아암 등의 작업장치를 구동시킬 경우 액츄에이터에 공급되는 작동유를 합류시켜 작업장치의 구동속도를 증대시킬 수 있는 유압제어밸브를 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 유압제어밸브는,
밸브블록 내에 슬라이딩 결합되고 절환시 제1유압펌프 및 제2유압펌프로부터 액츄에이터에 공급되는 작동유를 제어하며 내부 통로가 형성되는 붐스풀과, 붐스풀을 중심으로 상하 대칭되게 형성되는 제1유압펌프의 공급통로 및 제2유압펌프의 공급통로와, 제1유압펌프의 공급통로 및 제2유압펌프의 공급통로를 각각 개폐시키도록 탄성지지되는 체크밸브와, 밸브블록의 슬라이딩면에 형성되는 통로에 대해 좌,우 및 상,하로 대칭되게 형성되며 제1유압펌프의 공급통로 및 제2유압펌프의 공급통로로부터의 작동유를 액츄에이터에 공급하는 브리지통로와, 붐스풀 절환시 제1유압펌프로부터의 작동유를 액츄에이터에 공급하는 실린더통로와, 붐스풀 절환시 제2유압펌프로부터의 작동유를 붐스풀의 내부 통로에 공급하는 연결통로를 포함한다.

Description

건설기계용 유압제어밸브{HYDRAULIC PRESSURE-REGULATING VALVE FOR CONSTRUCTION EQUIPMENT}

본 발명은 붐, 아암 등이 장착되는 건설기계용 유압제어밸브에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 붐, 아암 등의 작업장치를 구동시킬 경우 액츄에이터에 공급되는 작동유를 합류시켜 작업장치의 구동속도를 증대시킬 수 있도록 한 건설기계용 유압제어밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 굴삭기와 같은 건설기계의 붐,아암 등의 작업장치를 구동시키는 액츄에이터에 유압펌프로부터 공급되는 작동유를 제어하기 위해 유압제어밸브가 사용된다. 특히 붐, 아암 등의 작업장치를 구동시키기 위해 복수의 유압펌프로부터 공급되는 작동유를 합류시킴에 따라 구동속도를 증대시킬 수 있다.

도 1 및 2에 도시된 종래 기술에 의한 건설기계용 유압제어밸브는,

제1유압펌프(P1)의 작동유를 붐실린더(6)에 공급할 수 있도록 공급통로가 형성되는 붐1블록(1)과,

붐1블록(1)에 대해 상,하 대칭되도록 밀착되며, 제2유압펌프(P2)의 작동유를 붐실린더(6)에 공급할 수 있도록 공급통로가 형성되는 붐2블록(2)과,

제1유압펌프(P1)의 공급통로(16)에 절환가능하게 설치되고, 절환시 붐실린더(6)의 기동, 정지 및 방향전환을 제어하는 붐1스풀(3)과,

제2유압펌프(P2)의 공급통로(31)에 절환가능하게 설치되고, 절환시 제2유압펌프(P2)의 작동유를 제1유압펌프(P1)의 작동유에 합류시켜 붐실린더(6)의 구동속도를 증대시키는 붐2스풀(4)과,

제1유압펌프(P1)의 공급통로(16) 및 제2유압펌프(P2)의 공급통로(31)를 개폐시키도록 스프링(8)에 의해 각각 탄성지지되는 포펫(9)을 포함한다.

도면중 미 설명부호 12,15는 붐1스풀(3) 및 붐2스풀(4)의 일단부에 대향되게 고정되고 붐1스풀(3) 및 붐2스풀(4)을 탄성지지하는 스프링(13)이 안착되는 가이드이고, 14는 붐1스풀(3) 및 붐2스풀(4)의 가이드(12)(15)사이에 배치되며 붐1스풀(3) 및 붐2스풀(4)의 스트로크를 제한하는 스토퍼(stopper)이다.

전술한 바와 같이 구성되는 유압제어밸브의 작동을 설명한다.

가) 붐 상승시의 유압제어밸브 작동을 설명한다.

도 1에서와 같이, 붐을 상승시키기 위해 붐 상승용 파일럿 신호압력(스프링(13)의 셋팅압력을 초과하는 압력을 말함.)이 커버(10)의 파일럿 b포트(28)에 공급될 경우, 붐1블록(1) 내에 슬라이딩 결합된 붐1스풀(3)이 좌측으로 절환된다.

이때, 제1유압펌프(P1)의 공급통로(16)의 고압유는 스프링(8)에 의해 탄성지지된 포펫(9)을 윗쪽으로 밀게 되어 브리지통로(17)에 공급됨에 따라, 좌측으로 절환된 붐1스풀(3)의 노치(18)(notch)를 통해 실린더통로(19)에 공급된다.

이와 동시에, 붐 상승용 파일럿 신호압력(스프링(13)의 셋팅압력을 초과하는 압력을 말함)이 커버(10)의 파일럿 b'포트(29)에 공급됨에 따라 붐2블록(2) 내에 슬라이딩 결합된 붐2스풀(4)이 좌측으로 절환된다.

이때, 제2유압펌프(P2)의 공급통로(31)의 고압유는 스프링(8)에 의해 탄성지지된 포펫(9)을 아랫쪽으로 밀게 되어 브리지통로(32)에 공급됨에 따라, 좌측으로 절환된 붐2스풀(4)의 노치(33)를 통해 실린더통로(34)에 공급된다.

전술한 실린더통로(34)에 공급된 작동유는 블록연결포트(35)를 경유하여 붐1블록(1)측 실린더통로(19)에 합류된 후, 액츄에이터 B포트(20) 및 붐 라지챔버 통로(21)를 경유하여 붐실린더(6)의 라지챔버에 공급된다. 이로 인해 붐이 상승하게 된다.

이때, 붐1,2블록(1,2)의 상호 밀착면에 개재된 오링(36)에 의해 고압유의 누유되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 붐실린더(6)의 스몰챔버로부터 귀환되는 작동유는 붐 스몰챔버 통로(22) - 액츄에이터 A포트(23) - 실린더통로(24)에 차례로 이동된 후, 좌측으로 절환된 붐1스풀(3)의 노치(25)를 통해 탱크통로(26)로 귀환된다. 이로 인해 붐이 상승하게 된다.

이때, 붐실린더(6)의 스몰챔버로부터 귀환되는 작동유 량은 라지챔버의 작동유에 비해 반이하 이므로 붐1스풀(3)만을 통해 유압탱크로 귀환되고, 좌측으로 절환된 붐2스풀(4)에는 탱크통로(37)와 연통되는 노치가 형성되지않아 붐2스풀(4)을 통해 유압탱크로 귀환되지 않는다.

이때, 액츄에이터 A포트(23)와 액츄에이터 B포트(20)에 각각 설치된 릴리프밸브(5)는 유압실린더(6)에 설정압력을 초과하는 압력이 가해질 경우, 초과압력의 작동유를 유압탱크로 귀환시켜 설정압력을 유지시키므로 유압실린더(6)를 보호할 수 있다.

나) 붐 하강시의 유압제어밸브 작동을 설명한다.

도 1에서와 같이, 붐을 하강시키기 위해 붐 하강용 파일럿 신호압력이 파일럿 a포트(27) 및 a'포트(30)에 공급될 경우, 붐1블록(1) 내에 슬라이딩 결합된 붐1스풀(3) 및 붐2블록(2) 내에 슬라이딩 결합된 붐2스풀(4)이 우측으로 절환된다.

이때, 제1유압펌프(P1)의 공급통로(16)의 고압유는 스프링(8)에 의해 탄성지지된 포펫(9)을 윗쪽으로 밀게 되어 브리지통로(17)에 공급됨에 따라, 우측으로 절환된 붐1스풀(3)의 노치(38)를 통해 실린더통로(24)에 공급된다.

이때, 제2유압펌프(P2)의 공급통로(31)의 고압유는 스프링(8)에 의해 탄성지지된 포펫(9)을 아랫쪽으로 밀게 되어 브리지통로(32)에 공급된다. 반면에 우측으로 절환된 붐2스풀(4)에는 브리지통로(32)와 연통되는 노치가 형성되지않아, 제2유압펌프(P2)의 공급통로(31)의 고압유는 붐2스풀(4)을 통해 실린더통로(39)에는 공급되지 않는다.

따라서, 제1유압펌프(P1)측 작동유 만이 액츄에이터 A포트(23) 및 붐 스몰챔버 통로(22)를 경유하여 붐실린더(6)의 스몰챔버에 공급된다.

한편, 유압실린더(6)의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유는 붐 라지챔버 통로(21) - 액츄에이터 B포트(20) - 실린더통로(19)를 차례로 경유한 후, 우측으로 절환된 붐1스풀(3)에 형성된 노치(40)와 붐2스풀(4)에 형성된 노치(41)를 통하여 분산되어 탱크통로(42)와 탱크통로(43)로 각각 귀환된다. 이로 인해 붐이 하강하게 된다.

도 2는 종래 기술에 의한 건설기계용 유압제어밸브의 유압회로도이다.

가) 붐 상승되는 것을 유압회로도에 의해 설명한다.

붐을 상승시키기 위해 붐 상승용 파일럿 신호압력이 붐1블록(1)의 b포트에 공급될 경우, 붐1블록(1)에 결합된 붐1스풀(3)이 우측으로 절환된다. 이때 제1유압펌프(P1)의 공급통로(16)의 고압유는 체크밸브(55)를 밀고 우측으로 절환된 붐1스풀(3)의 내부통로를 경유하여 통로(56,57)에 공급된다.

이와 동시에, 붐 상승용 파일럿 신호압력이 붐2블록(2)의 b'포트에 공급될 경우, 붐2블록(2)의 붐2스풀(4)이 우측으로 절환된다. 이때 제2유압펌프(P2)의 공급통로(31)의 고압유는 체크밸브(62)를 밀고 우측으로 절환된 붐2스풀(4)의 내부 통로를 경유하여 통로(63)에 공급된다. 이로 인해 통로(63)에 공급된 작동유는 통로(57)에서 제1유압펌프(P1)측 작동유와 합류되어 붐실린더(6)의 라지챔버에 공급된다.

이때 붐실린더(6)의 스몰챔버로부터 귀환되는 작동유는 통로(59)를 경유한 후, 우측으로 절환된 붐1스풀(3)의 내부 통로를 경유하여 탱크통로(60)에 연통된다. 이로 인해 붐이 상승하게 된다.

나) 붐 하강되는 것을 유압회로도에 의해 설명한다.

붐을 하강시키기 위해 붐 하강용 파일럿 신호압력이 붐1블록(1)의 a포트와 붐2블록(2)의 a'포트에 공급될 경우, 붐1블록(1)의 붐1스풀(3) 및 붐2블록(2)의 붐2스풀(4)이 각각 좌측으로 절환된다. 이때 제1유압펌프(P1)의 공급통로(16)의 고압유는 체크밸브(55)를 밀고 좌측으로 절환된 붐1스풀(3)의 내부 통로를 경유하여 통로(59)에 공급된다. 이로 인해 붐실린더(6)의 스몰챔버에 공급된다.

이때, 붐실린더(6)의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유는 통로(57,56)에 공급되므로 좌측으로 절환된 붐1스풀(3)의 내부 통로를 경유하여 탱크통로(60)에 연통된다.

이와 동시에, 붐실린더(6)의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유는 통로(57)에 분기된 통로(63)에 공급되므로, 좌측으로 절환된 붐2스풀(4)의 내부 통로를 경유하여 탱크통로(64)에 연통된다. 이로 인해 붐실린더(6)는 하강하게 된다.

전술한 바와 같은 종래의 유압제어밸브는, 붐을 상승시키거나 하강시키기 위해 붐1블록(1) 및 붐2블록(2)과, 붐1블록(1) 및 붐2블록(2)에 각각 슬라이딩 결합된 붐1스풀(3) 및 붐2스풀(4)과, 제1유압펌프(P1)의 공급통로(16) 및 제2유압펌프(P2)의 공급통로(31)를 개폐시키도록 스프링(8)에 의해 각각 탄성지지된 포펫(9)을 구비하고, 이와 같은 구조는 아암1스풀 및 아암2스풀에도 동일하게 적용되므로, 제어밸브의 사이즈가 커지게 된다.

또한 제어밸브를 건설장비에 장착시킬 경우 큰 사이즈로 인해 배관(piping) 및 배치(layout)에 불편함이 발생되며 원가비용이 상승되는 문제점을 갖는다.

본 발명의 실시예는, 액츄에이터에 공급되는 작동유를 제어하는 제어밸브의 사이즈를 컴팩트화하여 제어밸브를 건설장비에 용이하게 장착할 수 있고, 원가비용을 절감할 수 있도록 한 건설기계용 유압제어밸브와 관련된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 유압제어밸브는,

액츄에이터에 공급되는 작동유를 제어하는 건설기계용 유압제어밸브에 있어서,

모노형 밸브블록과,

밸브블록 내에 슬라이딩 결합되고, 절환시 제1유압펌프 및 제2유압펌프로부터 액츄에이터에 공급되는 작동유를 제어하며, 내부 통로가 축방향으로 형성되는 붐스풀과,

붐스풀을 중심으로 상하 대칭되게 형성되는 제1유압펌프의 공급통로 및 제2유압펌프의 공급통로와,

제1유압펌프의 공급통로 및 제2유압펌프의 공급통로를 각각 개폐시키도록 탄성지지되는 체크밸브와,

붐스풀이 절환되는 밸브블록의 슬라이딩면에 형성되는 통로에 대해 좌,우 및 상,하로 대칭되게 형성되며, 제1유압펌프의 공급통로 및 제2유압펌프의 공급통로로부터의 작동유를 액츄에이터에 공급하는 브리지통로와,

붐스풀 절환으로 브리지통로에 연통될 경우 제1유압펌프로부터의 작동유를 액츄에이터에 공급하는 실린더통로와,

붐스풀 절환으로 브리지통로에 연통될 경우 제2유압펌프로부터의 작동유를 붐스풀의 내부 통로에 공급하는 연결통로를 포함한다.

더욱 바람직한 실시예에 의하면, 전술한 붐스풀의 내부통로 양쪽 개구부를 각각 개폐시키도록 탄성지지되는 체크밸브를 포함하여, 제1유압펌프의 공급통로 및 제2유압펌프의 공급통로로부터 작동유가 공급되는 실린더통로쪽 개구부의 체크밸브는 개방되어 액츄에이터로 작동유를 공급하고, 다른쪽 개구부의 체크밸브는 닫힌상태를 유지하게 된다.

전술한 액츄에이터 및 실린더통로에 연통되는 액츄에이터 포트에 설치되고, 액츄에이터에 설정압력을 초과하는 압력이 발생될 경우 초과압력의 작동유를 유압탱크로 귀환시키는 릴리프밸브를 포함한다.

전술한 제1유압펌프의 공급통로를 개폐시키는 체크밸브는,

제1유압펌프의 공급통로와 연통되는 통로가 형성되는 플러그와,

통로를 개폐시키도록 스프링에 의해 탄성지지되고, 플러그에 대해 슬라이딩되는 양측면에 슬롯이 형성되는 포펫과,

포펫에 대해 상대운동하도록 슬라이딩되며, 붐스풀이 절환되는 밸브블록의 슬라이딩면에 형성되는 통로를 개폐시키도록 스프링에 의해 탄성지지되는 포펫을 포함한다.

전술한 제2유압펌프의 공급통로를 개폐시키는 체크밸브는,

제2유압펌프의 공급통로와 연통되는 통로가 형성되는 플러그와,

통로를 개폐시키도록 스프링에 의해 탄성지지되고, 플러그에 대해 슬라이딩되는 양측면에 슬롯이 형성되는 포펫을 포함한다.

전술한 붐스풀의 내부통로의 개구부를 개폐시키는 체크밸브는,

붐스풀의 내부통로 양쪽 개구부에 연통되도록 형성되는 백챔버와,

백챔버 내에 슬라이딩 결합되고 내부통로의 개구부를 개폐시키도록 지지되는 포펫과,

내부통로의 개구부에 대해 포펫을 가압하여 닫힌상태로 탄성지지하는 스프링과,

스프링의 설정압력을 유지하도록 붐스풀에 고정되는 플러그를 포함한다.

전술한 제1유압펌프의 공급통로 및 제2유압펌프의 공급통로의 작동유를 붐스풀의 내부통로를 경유하여 액츄에이터에 공급할 수 있도록, 백챔버와 연통되도록 붐스풀의 좌우측에 형성되고, 붐스풀의 절환시 백챔버를 탱크통로에 연통시켜 내부통로의 개구부로부터 포펫을 개방시키는 드레인통로를 포함한다.

전술한 액츄에이터는 붐실린더 또는 아암실린더이다.

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

붐을 상승(boom up)시키거나 하강(boom down)시킬 경우에 사용되는 제어밸브의 사이즈를 작게하여 소선회 건설장비 등에 제어밸브를 용이하게 장착하고, 원가비용을 절감하여 가격 경쟁력을 갖는다.

도 1은 종래 기술에 의한 건설기계용 유압제어밸브의 단면도,
도 2는 종래 기술에 의한 건설기계용 유압제어밸브의 유압회로도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 유압제어밸브의 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 유압제어밸브에서 붐 상승시의 작동을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 유압제어밸브에서 붐 하강시의 작동을 나타내는 도면이다.
〈도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명〉
5; 릴리프밸브
6; 액츄에이터
19,24; 실린더통로
101; 밸브블록
102; 붐스풀
104,106,108,110,113; 포펫
105,109,111,114; 스프링
116; 제2유압펌프의 공급통로
117,119; 브리지통로
118; 제1유압펌프의 공급통로
120; 연결통로
125; 내부통로
135,136; 백챔버
A,B; 액츄에이터 포트

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 않는 것이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 유압제어밸브는,

굴삭기의 붐 등을 구동시키는 액츄에이터(일 예로서 붐실린더를 말함.)에 공급되는 작동유를 제어하는 건설기계용 유압제어밸브에 있어서,

모노형 밸브블록(101)과,

밸브블록(101) 내에 슬라이딩 결합되고, 절환시 제1유압펌프(P1) 및 제2유압펌프(P2)로부터 액츄에이터(6)에 공급되는 작동유를 제어하며, 내부 통로(125)가 축방향으로 형성되는 붐스풀(102)과,

붐스풀(102)을 중심으로 상하 대칭되게 형성되는 제1유압펌프(P1)의 공급통로(118) 및 제2유압펌프(P2)의 공급통로(116)와,

제1유압펌프(P1)의 공급통로(118) 및 제2유압펌프(P2)의 공급통로(116)를 각각 개폐시키도록 스프링(105)(109)에 의해 탄성지지되는 체크밸브(일 예로서 포펫이 사용됨)(104)(108)와,

붐스풀(102)이 절환되는 밸브블록(101)의 슬라이딩면에 형성되는 통로(122)에 대해 좌,우 및 상,하로 대칭되게 형성되며, 제1유압펌프(P1)의 공급통로(118) 및 제2유압펌프(P2)의 공급통로(116)로부터의 작동유를 각각 액츄에이터(6)에 공급하는 브리지통로(119)(117)와,

붐스풀(102)의 절환으로 브리지통로(119)에 연통될 경우, 제1유압펌프(P1)로부터의 작동유를 액츄에이터(6)에 공급하는 실린더통로(19)(24)와,

붐스풀(102)의 절환으로 브리지통로(117)에 연통될 경우, 제2유압펌프(P2)로부터의 작동유를 붐스풀(102)의 내부 통로(125)에 공급하는 연결통로(120)를 포함한다.

전술한 붐스풀(102)의 내부통로(125)의 양쪽 개구부를 각각 개폐시키도록 스프링(111)(114)에 의해 탄성지지되는 체크밸브(110)(113)를 포함하여, 제1유압펌프(P1)의 공급통로(118) 및 제2유압펌프(P2)의 공급통로(116)로부터 작동유가 공급되는 실린더통로(19)(24)쪽 개구부의 체크밸브는 개방되어 액츄에이터로 작동유를 공급하고, 다른쪽 개구부의 체크밸브는 닫힌상태를 유지하게 된다.

전술한 액츄에이터(6) 및 실린더통로(19)(24)에 연통되는 액츄에이터 포트(20)(23)에 각각 설치되고, 액츄에이터(6)에 설정압력을 초과하는 압력이 발생될 경우 초과압력의 작동유를 유압탱크(미 도시됨)로 귀환시킴에 따라 설정압력을 유지하는 릴리프밸브(5)를 포함한다.

전술한 제1유압펌프(P1)의 공급통로(118)를 개폐시키는 체크밸브는,

제1유압펌프(P1)의 공급통로(118)와 연통되는 통로(128)가 형성되는 플러그(103)와,

통로(128)를 개폐시키도록 스프링(105)에 의해 탄성지지되고, 플러그(103)에 대해 슬라이딩되는 양측면에 슬롯(slot)(129)이 형성되는 포펫(104)과,

포펫(104)에 대해 상대운동하도록 슬라이딩되며, 붐스풀(102)이 절환되는 밸브블록(101)의 슬라이딩면에 형성되는 통로(122)를 개폐시키도록 스프링(105)에 의해 탄성지지되는 포펫(106)을 포함한다.

전술한 제2유압펌프(P2)의 공급통로(116)를 개폐시키는 체크밸브는,

제2유압펌프(P2)의 공급통로(116)와 연통되는 통로(131)가 형성되는 플러그(107)와,

통로(131)를 개폐시키도록 스프링(109)에 의해 탄성지지되고, 플러그(107)에 대해 슬라이딩되는 양측면에 슬롯(132)이 형성되는 포펫(108)을 포함한다.

전술한 붐스풀(102)의 내부통로(125)의 개구부를 개폐시키는 체크밸브는,

붐스풀(102)의 내부통로(125) 양쪽 개구부에 각각 연통되도록 형성되는 백챔버(135)(136)와,

백챔버(135)(136) 내에 슬라이딩 결합되고, 내부통로(125)의 개구부를 개폐시키도록 지지되는 포펫(110)(113)과,

내부통로(125)의 양쪽 개구부에 대해 포펫(110)(113)을 가압하여 닫힌상태로 탄성지지하는 스프링(111)(114)과,

스프링(111)(114)의 설정압력을 유지하도록 붐스풀(102)에 고정되는 플러그(112)(115)를 포함한다.

전술한 제1유압펌프(P1)의 공급통로(118) 및 제2유압펌프(P2)의 공급통로(116)의 작동유를 붐스풀(102)의 내부통로(125)를 경유하여 액츄에이터(6)에 공급할 수 있도록, 백챔버(135)(136)와 연통되도록 붐스풀(102)의 좌우측에 형성되고, 붐스풀(102)의 절환시 백챔버(135)(136)를 탱크통로(121)(124)에 연통시켜 내부통로(125)의 양쪽 개구부로부터 포펫(110)(113)을 개방시키는 드레인통로(143)(137)를 포함한다.

한편, 도 3 내지 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 유압제어밸브에서, 액츄에이터(6) 등과 같이 도 1에 도시된 유압제어밸브의 부품에 표기된 도면부호와 동일한 도면부호는 종래의 유압제어밸브의 구성과 동일하므로 이들 구성의 상세한 설명은 생략한다.

이하에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 유압제어밸브의 작동을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

가) 붐 상승시의 유압제어밸브 작동을 설명한다.

도 3 및 도 4에서와 같이, 붐을 상승시키기 위해 붐 상승용 파일럿 신호압력(스프링(13)의 셋팅압력을 초과하는 압력을 말함.)이 커버(10)의 파일럿 b포트(28)에 공급될 경우, 밸브블록(101) 내에 슬라이딩 결합된 붐스풀(102)이 좌측으로 절환된다. 이때 붐스풀(102)은 이의 외주연에 고정된 스토퍼(14)가 가이드(12)(15)와 밀착될 때까지의 거리 내에서 이동된다.

이때, 제1유압펌프(P1)의 공급통로(118)의 고압유가 플러그(103)에 형성된 통로(128)에 공급됨에 따라, 스프링(105)에 의해 탄성지지된 포펫(104)이 아랫쪽으로 이동되어 포펫(106)과 접촉된다(도 4에 도시됨).

이로 인해 통로(128)에 공급된 작동유가 포펫(104)의 측면 슬라이딩면에 형성된 슬롯(slot)(129)을 통과하여 브리지통로(119)에 공급된 후, 좌측으로 절환된 붐스풀(102)의 노치(130)를 경유하여 실린더통로(19)에 공급된다(도 4에 화살표 곡선으로 표기됨.). 이때 통로(122)를 개폐하도록 스프링(105)에 의해 탄성지지된 포펫(106)은 윗쪽으로 이동되어 통로(122)쪽 작동유가 브리지통로(119)에 공급된다.

한편, 밸브블록(101)의 하단부에 장착된 제2유압펌프(P2)의 공급통로(116)의 고압유가 플러그(107)에 형성된 통로(131)에 공급됨에 따라, 스프링(109)에 의해 탄성지지된 포펫(108)이 윗쪽으로 이동되어 브리지통로(117)의 내측면에 접촉된다.

이로 인해, 통로(131)에 공급된 작동유가 포펫(108)의 측면 슬라이딩면에 형성된 슬롯(132)을 통과하여 브리지통로(117)에 공급된 후, 좌측으로 절환된 붐스풀(102)의 노치(133)를 경유하여 연결통로(120)로 공급된다.

전술한 연결통로(120)에 공급된 작동유는 붐스풀(102)의 내부통로(125)에 연통되도록 수직으로 형성된 통로(134)를 경유하여 내부통로(125)에 공급된다. 이때 백챔버(135)에 형성된 드레인 통로(143)가 막힌 상태이므로 포펫(110) 내부에 형성된 압력에 의해 포펫(110)을 우측으로 가압하게 된다.

이로 인해 내부통로(125)의 좌측 개구부에 스프링(111)에 의해 탄성지지된 포펫(110)은 열리지 않게 된다.

따라서, 붐스풀(102)의 내부통로(125)에 공급된 작동유는 내부통로(125)를 따라 우측으로 이동한다. 이때 드레인통로(137)가 밸브블록(101)에 형성된 드레인통로(124)와 연통되어 백챔버(136)의 압력이 낮아지므로, 내부통로(125)의 우측 개구부에 스프링(114)에 의해 탄성지지된 포펫(113)을 우측으로 밀게 된다. 이로 인해 내부통로(125)의 작동유는 내부통로(125)에 연통되도록 수직으로 형성된 통로(138)를 경유하여 실린더통로(19)에 합류된다.

따라서, 실린더통로(19)에서 합류된 작동유는 액츄에이터 B포트(20) 및 붐 라지챔버 통로(21)를 경유하여 붐실린더(6)의 라지챔버에 공급된다.

이때, 붐실린더(6)의 스몰챔버로부터 귀환되는 작동유는 붐 스몰챔버 통로(22) - 액츄에이터 A포트(23) - 실린더통로(24)를 차례로 경유한 후, 좌측으로 절환된 붐스풀(102)의 노치(139)를 경유하여 탱크통로(121)를 통해 귀환된다. 이로 인해 붐은 상승하게 된다.

나) 붐 하강시의 유압제어밸브 작동을 설명한다.

도 3 및 도 5에서와 같이, 붐을 하강시키기 위해 붐 하강용 파일럿 신호압력(스프링(13)의 셋팅압력을 초과하는 압력을 말함.)이 커버(140)의 파일럿 a포트(27)에 공급될 경우, 밸브블록(101) 내에 슬라이딩 결합된 붐스풀(102)이 우측으로 절환된다. 이때 붐스풀(102)은 이의 외주연에 고정된 스토퍼(14)가 가이드(12)(15)와 밀착될 때까지의 거리 내에서 이동된다.

제1유압펌프 통로(118)의 고압유가 플러그(103)에 형성된 통로(128)에 공급됨에 따라, 스프링(105)에 의해 탄성지지된 포펫(104)이 아랫쪽으로 이동되어 포펫(106)과 접촉된다(도 5에 도시됨).

이로 인해 통로(128)에 공급된 작동유가 포펫(104)의 측면 슬라이딩면에 형성된 슬롯(129)을 통과하여 브리지통로(119)에 공급된 후, 우측으로 절환된 붐스풀(102)의 내부통로(125)에 연통되도록 수직으로 형성된 통로(142)를 경유하여 내부통로(125)에 공급된다.

한편, 백챔버(136)에 연통되도록 형성된 드레인 통로(137)가 막힌 상태이므로 포펫(113)의 백챔버(136) 내부에 형성된 압력에 의해 포펫(113)을 좌측으로 가압하게 된다. 이로 인해 내부 통로(125)의 우측 개구부에 스프링(111)에 의해 탄성지지된 포펫(113)은 열리지 않게 된다.

따라서, 전술한 브리지통로(119)로부터 통로(142)를 통해 내부 통로(125)에 공급된 작동유는 내부통로(125)를 따라 좌측으로 이동된다. 이때 백챔버(135)에 연통되도록 형성된 드레인통로(143)가 탱크통로(121)와 연통되므로 백챔버(135)의 압력이 저압으로 된다.

이로 인해 내부통로(125)에 형성된 압력은 좌측 개구부에 스프링(111)에 의해 탄성지지된 포펫(110)을 좌측으로 밀게 된다. 따라서 내부통로(125)의 작동유는 내부통로(125)에 연통되도록 수직으로 형성된 통로(144)를 경유하여 실린더통로(24)에 공급된다.

한편, 제2유압펌프(P2)의 공급통로(116)의 고압유는 플러그(107)의 통로(131)를 경유하여 스프링(109)에 의해 탄성지지된 포펫(108)을 윗쪽으로 밀어 브리지통로(117)의 내측면에 접촉시킨다.

이로 인해 제2유압펌프(P2)의 공급통로(116)의 작동유는 포펫(108)의 측면 슬라이딩면에 형성된 슬롯(132)을 경유하여 브리지통로(117)에 공급된다. 이때 브리지통로(117)는 붐스풀(102)의 스풀랜드(145)에 의해 막히게 되므로, 붐 하강시에는 제2유압펌프(P2)로부터 공급되는 작동유는 유압실린더(6)에 공급되지 않는다.

따라서 제1유압펌프(P1)로부터 붐스풀(102)의 내부통로(125)를 경유하여 실린더통로(24)에 공급된 작동유는 액츄에이터 A포트(23) - 붐 스몰챔버 통로(22)를 경유하여 붐실린더(6)의 스몰챔버에 공급된다.

한편 붐실린더(6)의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유는 붐 라지챔버 통로(21) - 액츄에이터 B포트(20) - 실린더통로(19)를 차례로 경유한 후, 우측으로 절환된 붐스풀(102)의 노치(146)를 경유하여 탱크통로(123)를 통해 귀환된다. 이로 인해 붐은 하강하게 된다.

한편, 유압제어밸브에 의해 붐을 상승시키거나 하강시키는 작동을 설명하였으나, 제1,2유압펌프(P1)(P2)의 작동유를 합류시켜 아암의 구동속도를 증대시킬 수 있는 건설기계의 아암에도 유압제어밸브를 동일하게 적용할 수 있음은 물론이다.

전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계용 유압제어밸브에 의하면, 붐을 상승시키거나 하강시킬 수 있도록 액츄에이터에 공급되는 작동유를 제어하는 제어밸브로서 모노형 밸브블록에 제1,2유압펌프의 공급통로를 형성한다. 이로 인해 붐 상승시에서는 제1,2유압펌프의 작동유를 합류시켜 붐 구동속도를 증대시키고 붐 다운시에는 자중으로 하강되도록 제1유압펌프측 일부 유량만을 사용할 수 있다. 따라서 제어밸브의 사이즈를 줄여 원가비용을 줄이고 제어밸브를 소선회 건설장비 등에 용이하게 장착할 수 있게 된다.

산업상 이용가능성

건설기계의 붐을 상승(boom up)시키거나 하강(boom down)시킬 경우에 사용되는 제어밸브의 사이즈를 작게하여 소선회 건설장비 등에 제어밸브를 용이하게 장착하고, 원가비용을 절감할 수 있다.

Claims

액츄에이터에 공급되는 작동유를 제어하는 건설기계용 유압제어밸브에 있어서:
모노형 밸브블록;
상기 밸브블록 내에 슬라이딩 결합되고, 절환시 제1유압펌프 및 제2유압펌프로부터 액츄에이터에 공급되는 작동유를 제어하며, 내부 통로가 축방향으로 형성되는 붐스풀;
상기 붐스풀을 중심으로 상하 대칭되게 형성되는 제1유압펌프의 공급통로 및 제2유압펌프의 공급통로;
상기 제1유압펌프의 공급통로 및 제2유압펌프의 공급통로를 각각 개폐시키도록 탄성지지되는 체크밸브;
상기 붐스풀이 절환되는 밸브블록의 슬라이딩면에 형성되는 통로에 대해 좌,우 및 상,하로 대칭되게 형성되며, 상기 제1유압펌프의 공급통로 및 제2유압펌프의 공급통로로부터의 작동유를 상기 액츄에이터에 공급하는 브리지통로;
상기 붐스풀 절환으로 상기 브리지통로에 연통될 경우, 상기 제1유압펌프로부터의 작동유를 상기 액츄에이터에 공급하는 실린더통로; 및
상기 붐스풀 절환으로 상기 브리지통로에 연통될 경우, 상기 제2유압펌프로부터의 작동유를 상기 붐스풀의 내부 통로에 공급하는 연결통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압제어밸브.
제1항에 있어서, 상기 붐스풀의 내부통로 양쪽 개구부를 각각 개폐시키도록 탄성지지되는 체크밸브를 포함하여, 상기 제1유압펌프의 공급통로 및 제2유압펌프의 공급통로로부터 작동유가 공급되는 실린더통로쪽 개구부의 체크밸브는 개방되어 액츄에이터로 작동유를 공급하고, 다른쪽 개구부의 체크밸브는 닫힌상태를 유지하게되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압제어밸브.
제2항에 있어서, 상기 액츄에이터 및 실린더통로에 연통되는 액츄에이터 포트에 설치되고, 상기 액츄에이터에 설정압력을 초과하는 압력이 발생될 경우 초과압력의 작동유를 유압탱크로 귀환시키는 릴리프밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압제어밸브.
제1항에 있어서, 상기 제1유압펌프의 공급통로를 개폐시키는 체크밸브는,
상기 제1유압펌프의 공급통로와 연통되는 통로가 형성되는 플러그와,
상기 통로를 개폐시키도록 스프링에 의해 탄성지지되고, 상기 플러그에 대해 슬라이딩되는 양측면에 슬롯이 형성되는 포펫과,
상기 포펫에 대해 상대운동하도록 슬라이딩되며, 상기 붐스풀이 절환되는 밸브블록의 슬라이딩면에 형성되는 통로를 개폐시키도록 상기 스프링에 의해 탄성지지되는 포펫을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압제어밸브.
제1항에 있어서, 상기 제2유압펌프의 공급통로를 개폐시키는 체크밸브는,
상기 제2유압펌프의 공급통로와 연통되는 통로가 형성되는 플러그와,
상기 통로를 개폐시키도록 스프링에 의해 탄성지지되고, 상기 플러그에 대해 슬라이딩되는 양측면에 슬롯이 형성되는 포펫을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압제어밸브.
제2항에 있어서, 상기 체크밸브는,
상기 붐스풀의 내부통로 양쪽 개구부에 연통되도록 형성되는 백챔버와,
상기 백챔버 내에 슬라이딩 결합되고 상기 내부통로의 개구부를 각각 개폐시키도록 지지되는 포펫과,
상기 내부통로의 개구부에 대해 상기 포펫을 각각 가압하여 닫힌상태로 탄성지지하는 스프링과,
상기 스프링의 설정압력을 유지하도록 붐스풀에 각각 고정되는 플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압제어밸브.
제6항에 있어서, 상기 제1유압펌프의 공급통로 및 제2유압펌프의 공급통로의 작동유를 상기 붐스풀의 내부통로를 경유하여 상기 액츄에이터에 공급할 수 있도록, 상기 백챔버와 연통되도록 상기 붐스풀의 좌우측에 형성되고, 상기 붐스풀의 절환시 상기 백챔버를 탱크통로에 연통시켜 상기 내부통로의 개구부로부터 포펫을 개방시키는 드레인통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압제어밸브.
제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 액츄에이터는 붐실린더 또는 아암실린더인 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압제어밸브.