KR100205567B1

KR100205567B1 - 가변 우선장치

Info

Publication number: KR100205567B1
Application number: KR1019960029389A
Authority: KR
Inventors: 정해균
Original assignee: 토니헬샴; 볼보건설기계코리아주식회사
Priority date: 1996-07-19
Filing date: 1996-07-19
Publication date: 1999-07-01
Also published as: KR980009963A; JPH1089308A; CN1172912A; DE19729387A1; GB9714826D0; GB2315521A

Abstract

본 발명은 가변 우선장치에 관한 것으로, 특히 하나의 펌프에 의해 다수의 작업장치가 구동되는 유압라인에 저압측 콘트롤밸브의 펌프통로중에 설치되어 소정의 신호에 비례하여 펌프통로를 차단하는 로직밸브를 구비한 가변 우선장치에 있어서, 고압측 작업장치가 작동될 수 있는 파일롯압을 인식하고, 펌프로부터 펌핑되는 작동유압을 피드백받아 상기 로직밸브의 오리피스의 면적을 제어하는 출력측 신호를 공급하는 시퀀스밸브를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 가변 우선장치에 관한 것이다.

Description

가변 우선장치

본 발명은 가변 우선장치에 관한 것으로, 특히 하나의 펌프에 의해 다수의 작업장치가 구동되는 굴삭기 등의 중장비의 유압라인에서 저압측 콘트롤밸브의 펌프통로중에 로직밸브가 설치되어 소정의 신호에 비례하여 펌프통로를 차단하도록 하고, 이 로직밸브에 소정신호를 공급하는 시퀀스밸브를 구비하여 고압측 작업장치가 작동될 수 있는 파일롯압을 인식하고, 펌프로부터 펌핑되는 작동유압을 피드백받아 로직밸브의 오리피스의 면적을 제어하여 저압측 작업장치 작동후에 고압측 작업장치가 작동되는 시간적 딜레이를 최소화 하여 저압측 작업장치와 고압측 작업장치가 동시에 작동되도록 한 가변 우선장치에 관한 것이다.

일반적으로, 중장비에 적용되는 '우선'은 단일의 펌프에서 토출된 오일에 의해 적어도 2이상의 액츄에이터가 복합작동될 때, 고부하의 액츄에이터가 저부하의 액츄에이터에 비해 상대적으로 더 많은 유량을 공급받도록 제어하는 것이다. 예를 들면, 굴삭기의 경우 아암에 대해 선회우선, 버킷에 대해 부움우선등을 적용하고 있는 데, 이와 같이 우선을 적용하는 이유는, 대게 아암작동시 필요한 유량보다 선회시 필요한 유량이 많고, 버킷작동시 필요한 유량보다 부움작동시 필요한 유량이 많기 때문에, 이에 따라 유량을 차등 공급하여 저부하 작업장치의 이동속도에 비례하여 고부하 작업장치가 작동되도록 하여 전체적으로 장비의 작동을 원활하게 하기 위해서이다.

이와 같은 우선장치가 굴삭기의 붐과 버킷을 구동하는 유압라인에 적용되는 경우, 저부하인 버킷의 유압공급라인에 고정형 오리피스를 사용하였으나, 고정용 오리피스를 사용하는 경우에 버킷의 단독 작용시 압력손실이 발생하여 결국, 펌프에서 토출된 작동압이 충분히 작업장치에 사용될 수 없는 문제점이 있었다.

이를 개선하기 위한 여러 가지 방안중에, 고부하 작업장치와 저부하 작업장치의 부하압력에 따라 자동적으로 저부하측 공급유량이 선정되는 시퀀스(Sequence) 가변 제어장치를 개발하여 작업능률과 운전감각이 향상되도록 하였다.

즉, 이와 같은 굴삭기의 가변 우선장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 펌프(1)에서 유로(1A)를 통해 다수의 액츄에이터인 붐실린더(3)와 버킷실린더(6)를 구동하도록 유로(1A)를 분기한 병렬유로(2A, 5A)상에 각각 붐 구동용 콘트롤밸브(이하, 'BOOM'라 약칭함)(2)와 버킷 구동용 콘트롤밸브(이하, 'BKT'라 약칭함)(5)가 설치되고, BKT(5)의 작동유 공급통로(9A)에 상하로 이동 가능하도록 피스톤(7), 및 로드첵(Load Check: 9)과, 이 피스톤(7) 상부에 형성된 피스톤 압력실(8)이 형성된 로직밸브(LV)를 설치하고, 피스톤 압력실(8)의 압력변화에 따라 로드첵(9)의 하부와 공급통로(9A) 사이에 형성된 오리피스(10)의 개구면적이 변화되도록 하였으며, 이 피스톤 압력실(8)에 압유를 공급하도록 피스톤 압력실(8)과 연결된 유압라인을 출력측 유로(12)로 형성된 시퀀스밸브(4)가 설치되었다.

이 시퀀스밸브(4)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤 압력실(8)과 연통된 출력측유로(12), 유로(1A)를 분기한 입력측유로(11) 및 귀환유로(18)와 각각 연통하는 출력측포트(12A), 펌프포트(11A) 및 드레인포트(18A)가 형성된 하우징(40) 내부에 슬리브(14)가 삽입되며, BOOM(2)에 파일롯압(Pi)을 공급하는 유로를 분기한 파일롯유로(23)의 파일롯압에 의해 이동되는 파일롯 피스톤(17)이 좌우로 이동가능하도록 삽입되며, 이 파일롯피스톤(17)의 일단과 접동하는 스풀(13)의 타단이 리턴스프링(15)에 의해 지지되도록 슬리브(14)에 삽입되며, 스풀(13)에는 내부통로(30)가 형성되어 스풀(13)이 이동함에 따라 펌프포트(11A)와 출력측포트(12A)를 연통하며, 이 스풀(13)의 중앙에 내부통로(30)와 연통되게 형성된 내경실(32)의 단부가 하우징(40) 타단에서 돌기된 돌출부(16)와 연동되었다.

이와 같은 구성된 상태에서, 굴삭시 붐UP과 버킷IN의 복합작동을 수행하는 경우, BOOM(2)을 구동하기 위한 파일롯압(Pi)이 유로(23)를 통해 시퀀스밸브(4)의 파일롯 피스톤(17)에 작용하여 파일롯 피스톤(17)이 도 2의 도면상 우측으로 이동됨에 따라 이와 연동하는 스풀(13)을 리턴스프링(15)의 탄성력을 이기고 우측으로 밀게되어 내부통로(30)에 의해 펌프포트(11A)와 출력측포트(12A)를 연통시키게 된다. 따라서, 출력측포트(12A)에 작용유가 공급되어 피스톤 압력실(8)의 압력이 상승하여 피스톤(7)과 로드첵(9)이 하향하게 되어 오리피스(10)의 개구면적이 작아져 유압펌프(1)를 통해 BKT(5)에 유입되는 작동유량이 적어져 결국, 붐을 구동하기 위한 작동유량이 증가하게 되었다.

한편, 도 6의 X축은 시퀀스밸브(4)에 공급되는 파일롯압력(Pi)을 나타내며, Y축은 시퀀스밸브(4)의 출력측포트(12A)에 작용하는 압력 즉, 피스톤 압력실(8)의 유압력을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 최초 파일롯압력(Pi)이 상승하면 스풀(13)이 우향함에 따라 출력측포트(12A)와 연통된 내부통로(30)가 펌프포트(11A)와 연통하게 되어 출력측유로(12)의 압력이 선형적으로 증가하게 된다. 또한, 내부통로(30)와 내경실(32)이 연통되어 있으므로 내경실(32)에 펌프포트(11A)의 작동압이 형성된다. 이 상태에서 시퀀스밸브(4)내의 힘의 평형상태는, 파일롯 피스톤(17)의 단면적을 A₁, 내경실(32)의 단면적을 A₂, 파일롯압을 Pi, 내경실(32)의 압력을 P₁, 및 리턴스프링(15)의 탄성력을 Fs₁이라 하면,

PiA₁= P₁A₂+ Fs₁

이며, 즉 수식 1에서 등호 좌측식은 스풀(13)을 우측으로 미는 힘이며, 등호 우측식은 스풀(13)을 좌측으로 미는 힘을 나타낸다. Fs₁는 상수이므로 P₁을 일정하게 한 상태에서 Pi을 증가시키면, 비례적으로 스풀(13)이 우측으로 이동되어 펌프포트(11A)의 개방면적이 선형적으로 증가하여 결국, 출력측포트(12A)의 작동압이 도 6의 선도A와 같은 상태를 나타내며, 이 때 선도A의 Pi₁은 버킷이 초기 작동하는 파일롯압력이고, Pi₂는 붐이 초기 작동하는 파일롯압력을 나타낸다.

그러나, 붐과 버킷이 복합작동하는 경우, 버킷이 작동하는 작동압력(Pi₁) 보다 상대적으로 큰 붐이 작동하는 작동압력(Pi₂)과의 작동압력의 차이에 의해 붐UP 작동을 수행되지 않고, 버킷IN 작동만 수행되는 파일롯압 구간(Pi₁~Pi₂)이 발생되어 결국, 이 구간의 파일롯압에서 순차적으로 작업장치가 구동되었다. 따라서, 조작자가 의도하는 작업기능이 올바로 수행되지 않으며, 동시에 운전감각이 좋지 않게 되어 작업효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 고압측 콘트롤밸브에 고압측 작업장치가 작동될 수 있는 설정압에서 파일롯압을 인식하고, 이 설정압에 이르기까지 저압측 작업장치가 구동되지 않도록 로직밸브에 제어압을 공급하는 가변 우선장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 펌프로부터 펌핑되는 작동유압을 피드백받아 로직밸브의 오리피스의 면적을 제어하여 저압측 작업장치 작동후에 고압측 작업장치가 작동되는 시간적 딜레이를 최소화 하여 저압측 작업장치와 고압측 작업장치가 동시에 작동되도록 하여 장비의 작업효율이 향상되는 가변 우선장치를 제공하는 것에 있다.

도 1은 종래의 가변 우선장치를 나타내는 기구도,

도 2는 도 1 중, 시퀀스밸브의 확대도,

도 3는 본 발명의 일실시예에 의한 가변 우선장치를 개략적으로 나타내는 기구도,

도 4는 도 3 중, 시퀀스밸브의 확대도,

도 5 (a)(b)(c) 및 (d)는 도 4의 시퀀스밸브의 작동상태도, 및

도 6은 시퀀스밸브에 작용하는 파일롯압이 상승함에 따라 시퀀스밸브의 출력측 유압력의 변화를 나타내는 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명

LV: 로직밸브 1: 유압펌프

1A: 유로

2: 붐 구동용 콘트롤밸브(= 고압측 콘트롤밸브)

3: 붐 실린더(저압측 작업장치) 4: 시퀀스밸브

5: 버킷 구동용 콘트롤밸브(= 저압측 콘트롤밸브)

6:버킷 실린더(저압측 작업장치) 7: 피스톤

8: 피스톤 압력실 9: 로드첵(Load Check)

10: 오리피스 11: 입력측유로

11A: 펌프포트 12: 출력측유로

12A: 출력측포트 13: 스풀

14: 슬리브 15: 리턴스프링

16: 돌출부 17: 파일롯피스톤

18: 귀환유로 18A: 드레인포트

19: 파일롯피스톤 20: 가이드

21: 탄성부재 22: 피스톤

23: 파일롯유로 24: 통공

25: 시퀀스밸브 26: 중공부

27: 로드 28: 플러그

30: 내부통로 32: 내경실

40: 하우징

전술한 본 발명의 목적은, 하나의 펌프에 의해 다수의 작업장치가 구동되는 유압라인에 저압측 콘트롤밸브의 펌프통로중에 설치되어 소정의 신호에 비례하여 펌프통로를 차단하는 로직밸브를 구비한 가변 우선 장치에 있어서, 고압측 콘트롤밸브에 고압측 작업장치가 작동될 수 있는 파일롯압을 인식하고, 펌프로부터 펌핑되는 작동유압을 피드백받아 상기 로직밸브의 오리피스의 면적을 제어하는 출력측 신호를 공급하는 시퀀스밸브를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 가변 우선장치를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징 1에 의하면, 상기 시퀀스밸브는, 펌프로부터 토출되는 작동유가 공급되는 펌프통로와, 상기 로직밸브와 연결된 출력측통로와, 다수의 드레인통로가 형성되며, 중앙에 통공이 형성된 하우징과, 상기 통공의 일측에 섭동가능하게 삽입되며, 일측이 상기 고압측 콘트롤밸브를 구동하는 파일롯압이 기능하도록 고압측 콘트롤밸브의 파일롯유로와 연통된 파일롯피스톤과, 상기 파일롯피스톤 내부에 형성된 중공부와, 상기 중공부의 일단부에 섭동가능하게 삽입된 피스톤와, 상기 피스톤의 타측면에 고정되어 타측으로 연장된 로드와, 상기 중공부의 타단부에 섭동가능하게 삽입되며, 타단이 피스톤 외측으로 돌기된 가이드와, 상기 중공부 내부에 상기 고압측 작업장치가 구동되는 파일롯압을 인식하는 수단과, 상기 통공의 타측에 고정 삽입되며, 상기 펌프통로, 출력측통로 및 드레인통로와 각가 연통된 펌프포트와, 출력측포트 및 드레인포트가 형성된 슬리브와, 상기 슬리브 내부에 섭동가능하게 삽입되며, 일단은 상기 파일롯피스톤의 가이드와 연접하며, 타단은 리턴스프링에 의해 탄성지지된 스풀과, 상기 스풀의 일단부에 형성되어 상기 슬리브의 펌프포트와 드레인포트를 연통하는 초기상태로부터 스풀의 이동함에 비례하여 펌프포트가 드레인포트와 연통되는 것을 차단하고 출력측포트와의 연통면적을 증가시키는 내부통로와, 상기 하우징의 통공 타단에 고정되어 상기 리턴스프링의 타단을 지지하는 플러그, 및 상기 파일롯압에 대항하여 상기 스풀을 초기상태로 전환시키는 피드백수단을 구비하여 구성된다.

본 발명의 바람직한 특징 2에 의하면, 상기 인식수단은, 상기 피스톤과 가이드 사이에 설치되어 상기 피스톤을 일측으로 스트로크 엔딩상태를 유지시키며, 상기 가이드를 타측으로 스트로크 엔딩상태를 유지시키도록 탄성바이어스하여 상기 로드의 타단과 가이드의 일단 사이를 일정간격으로 유지시키는 탄성부재를 구비하여 구성된다.

본 발명의 바람직한 특징 3에 있어서, 상기 탄성부재의 탄성력은, 상기 저압측의 펌프통로의 개구면적을 제한하여 저압측 작업장치와 상기 고압측 작업장치가 동시에 작동되도록 상기 로직밸브를 구동하는 상기 시퀸스 출력포트에 압력이 형성될 때의 상기 시퀸스 파일롯압이 상기 파일롯피스톤의 단면적에 작용하는 힘과 동일하게 설정된다.

본 발명의 바람직한 특징 4에 있어서, 상기 피드백수단은, 상기 스풀의 내부에 형성되며, 상기 내부통로와 연통된 내경실, 및 상기 플러그로부터 돌기되어 일단이 상기 내경실의 삽입된 돌출부를 구비하여 구성된다.

본 발명의 바람직한 특징 5에 있어서, 상기 시퀀스밸브에 작용하는 파일롯압이 상승됨에 따라, 상기 파일롯피스톤의 탄성부재의 탄성력과, 상기 스풀의 내경실에 작용하는 압력과 리턴스프링의 탄성력과의 합이 평형상태를 이루는 제 1 단계와, 상기 파일롯피스톤의 피스톤에 작용하는 파일롯압과, 상기 스풀의 내경실에 작용하는 압력과 리턴스프링의 탄성력과의 합과 평형상태를 이루는 제 2 단계와, 상기 파일롯피스톤의 피스톤에 작용하는 파일롯압이, 상기 스풀의 내경실에 작용하는 압력과 리턴스프링의 탄성력과의 합을 이기면 다시 평형상태를 구하는 제 3 단계가 순차적으로 진행된다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

첨부도면 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 가변 우선장치를 나타내는 기구도이며, 도 4는 도 3 중, 시퀀스밸브의 확대도이고, 도 5 (a)(b)(c) 및 (d)는 시퀀스밸브의 작동상태도이며, 도 6은 시퀀스밸브에 작용하는 파일롯압이 상승됨에 따라 시퀀스밸브의 출력측 유압력의 변화를 나타내는 그래프이다.

본 실시예에 의한 가변 우선장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 유압펌프(1)에 의해 다수의 작업장치(3, 6)가 구동되는 유압라인에 저압측 작업장치(6)와 고압측 작업장치(3)로 구분되고, 저압측 콘트롤밸브(6)의 펌프통로(9A)중에 설치되어 소정의 신호에 비례하여 펌프통로(9A)를 차단하는 로직밸브(LV)를 구비한 굴삭기 등의 중장비에 적용된다.

유압펌프(1)로부터 구동되는 저압측 액츄에이터(6)와 고압측 액츄에이터(3), 파일롯신호(Pi)에 의해 이들 액츄에이터에 공급되는 작동유를 절환하는 저압측 및 고압측 콘트롤밸브(5, 2), 저압측 펌프통로(9A)에 설치된 로직밸브(LV) 및 도 1 및 도 2에서 설명된 종래기술과 실질적으로 동일한 구성요소들에 대해서는 본 실시예에서 동일부호를 부여하며 자세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.

본 실시예의 의한 가변 우선장치는, 고압측 콘트롤밸브(2)에 고압측 작업장치(3)가 작동될 수 있는 파일롯압(도 6의 선도B의 Pi₁)을 인식하고, 펌프(1)로부터 펌핑되는 작동유압(P1)을 피드백받아 로직밸브(LV)의 오리피스(10)의 면적을 제어하는 출력측 신호를 공급하는 시퀀스밸브(25)를 구비하여 구성된다.

전술한 시퀀스밸브(25)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 펌프(1)로부터 토출되는 작동유가 공급되는 펌프포트(11A)와, 로직밸브(LV)의 피스톤 압력실(8)과 연결된 출력측포트(12A)와, 다수의 드레인포트(18A)가 형성되며, 중앙에 통공(24)이 형성된 하우징(40)과, 통공(24)의 일측에 섭동가능하게 삽입되며, 일측이 고압측 콘트롤밸브(2)를 구동하는 파일롯압(Pi)이 기능하도록 고압측 콘트롤밸브의 파일롯유로를 분기한 파일롯유로(23)와 연통된 파일롯피스톤(19)과, 이 파일롯피스톤(19) 내부에 형성된 중공부(26)와, 이 중공부(26)의 일단부에 섭동가능하게 삽입된 피스톤(22)과, 이 피스톤(22)의 타측면에 고정되어 타측으로 연장된 로드(27)와, 중공부(26)의 타단부에 섭동가능하게 삽입되며, 타단이 피스톤(19) 외측으로 돌기된 가이드(20)와, 중공부(26) 내부에 고압측 작업장치(3)가 구동되는 파일롯압(Pi₁)을 인식하는 수단과, 통공(24)의 타측에 고정 삽입되며, 입력측유로(11), 출력측유로(12) 및 귀환유로(18)와 각각 연통된 펌프포트(11A), 출력측포트(12A) 및 드레인포트(18A)가 형성된 슬리브(14)와, 이 슬리브(14) 내부에 섭동가능하게 삽입되며, 일단은 파일롯 피스톤(19)의 가이드(20)와 연접하며, 타단은 리턴스프링(15)에 의해 탄성지지된 스풀(13)과, 이 스풀(13)의 일단부에 형성되어 슬리브(14)의 펌프포트(11A)와 드레인포트(18A)를 연통하는 초기상태로부터 스풀(13)의 이동함에 비례하여 펌프포트(11A)가 드레인포트(18A)와 연통되는 것을 차단하고 출력측포트(12A)와의 연통면적을 증가시키는 내부통로(30)와, 하우징(40)의 통공(24) 타단에 고정되어 리턴스프링(15)의 타단을 지지하는 플러그(28), 및 파일롯압(Pi)에 대항하여 스풀(13)을 초기상태로 전환시키는 피드백수단을 구비하여 구성된다.

전술한 피스톤(22)은 최대 S1의 이동스트로크 범위내에서 통공(24) 내부를 이동할 수 있으며, 가이드(20)는 최대 S2의 이동스트로크 범위내에서 중공부(26) 내부를 이동할 수 있다.

전술한 인식수단은, 피스톤(22)과 가이드(20) 사이에 설치되어 피스톤(22)을 일측으로 스트로크 엔딩상태를 유지시키며, 가이드(20)를 타측으로 스트로크 엔딩상태를 유지시키도록 탄성바이어스하여 로드(27)의 타단과 가이드(20)의 일단 사이를 일정간격으로 유지시키는 탄성부재(21)를 구비하여 구성된다.

전술한 탄성부재(21)의 탄성력은, 유압펌프(1)로부터 토출되는 작동유가 공급되는 저압측 콘트롤밸브(5)의 공급통로(9A)의 개구면적을 제한하여 저압측 작업장치(6)와 고압측 작업장치(5)가 동시에 작동되도록 로직밸브(LV)를 구동하는 시퀀스밸브(25)의 출력측포트(12A)에의 압력이 형성될 때, 파일롯피스톤(19)의 단면적에 작용하는 파일롯압(Pi)에 의한 구동력(F1)과 동일하게 설정된다.

전술한 탄성부재(21)의 탄성력은, 리턴스프링(15)의 탄성력 보다 더 크게 설정되어 파일롯유로(23)를 통해 파일롯압(Pi)이 작용하면, 리턴스프링(15)이 먼저 수축되어 스풀(13)이 이동되도록 작동된다.

전술한 피드백수단은, 스풀(13)의 내부에 형성되며, 내부통로(30)와 연통된 내경실(32), 및 플러그(28)로부터 돌기되어 일단이 내경실(32)의 삽입된 돌출부(16)를 구비하여 구성된다.

이하, 이와 같이 구성된 본 실시예의 작동을 설명한다.

본 실시예의 작동을 명확하게 하기 위해 시퀀스밸브(25)에 작용하는 파일롯압(Pi)이 상승됨에 따라 출력측포트(12A)의 압력이 변화되는 상태에 의거하여 세 개의 단계로 구분하면, 파일롯피스톤(19)의 탄성부재(21)의 탄성력(FS2)과, 스풀(13)의 내경실(32)에 작용하는 압력(P1)과 리턴스프링(15)의 탄성력(FS1)의 합에 의한 힘(이하, '반발력(Fr)'이라 약칭함)과 평형상태를 이루는 제 1 단계와, 파일롯피스톤(19)의 피스톤(22)에 작용하는 파일롯압(Pi)에 의한 구동력(F2)과, 반발력(Fr)과 평형상태를 이루는 제 2 단계와, 구동력(F2)이 반발력(Fr) 보다 크게되면, 다시 평형상태를 구하는 제 3 단계이며, 각 단계는 순차적으로 진행된다.

먼저, 초기상태로부터 제 1 단계로 진행되는 상태를 상술하면, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 초기상태는, 리턴스프링(15)에 의해 스풀(13)은 좌측으로 스트로크 엔딩상태에 있으며, 스풀(13)의 일단이 가이드(20)를 좌측으로 밀게 되어 파일롯피스톤(19)은 좌측으로 스트로크 엔딩상태에 있다. 이 때, 스풀(13)은 슬리브(14)의 펌프포트(11A)를 드레인포트(18A)와 연통시키는 상태로 절환되어 있다.

이와 같은 상태에서, 파일롯유로(23)에 압유 즉, 고압측 콘트롤밸브(2)를 구동하는 파일롯압(Pi)이 공급되어 파일롯피스톤(19)의 단면적(A1)과 파일롯압(Pi)의 곱에 의한 구동력(F1)이 반발력(Fr)인 리턴스프링(15)의 탄성력(FS1)보다 크면, 파일롯피스톤(19)과 스풀(13)은 스트로크(S1) 범위내에서 우측으로 이동하게 된다.(도 2(b) 참조) 이 때, 탄성부재(21)의 탄성력(FS1)이 리턴스프링(15)의 탄성력(FS2)보다 크므로 탄성부재(21)가 수축되지 않는다. 스풀(13)이 이동함에 따라 펌프포트(11A)가 드레인포트(18A)의 개방상태를 폐쇄하고 스풀(13)의 출력측 포트(12A)와 연통하는 내부통로(30)와 연통하게 되면, 내부통로(30)와 연통된 내경실(32)에 펌프포트(11A)의 펌프압(P1)이 작용하게 된다. 이 때, 스풀(13)에 작용하는 반발력(Fr)은, 내경실(32)의 단면적(A2)과 펌프압(P1)의 곱에 의한 힘(F2)과 리턴스프링의 탄성력(FS2)과의 합이며, 이 반발력(Fr)이 탄성부재(21)의 탄성력(FS1)보다 크면, 스풀(13)은 가이드(20)를 밀고 가이드(20)가 로드(27)와 접촉하는 이동거리(S2)내에서 다시 좌행하게 된다(도 2(c) 참조). 이와 같은 상태는 파일롯압(Pi)이 상승하여 구동력(F1)이 탄성부재(21)의 탄성력(FS1)보다 크다는 가정이 전제되며, 구동력(F1)이 탄성력(FS1)보다 적다면 파일롯피스톤(19)이 좌향하게 될 것이다.

결국, 이와 같이 탄성부재(21)가 수축되어 스풀(13)이 좌향하는 경우 힘의 평형상태를 수식으로 표현하면,

FS1 = FS2 + P1A2

이며, 전제조건은 FS1 PiA1 이다. 따라서, 수식 2에서 변수는 P1이며, 펌프로부터 토출되는 작동압과, P1은 펌프포트(11A)와 내부통로(30)의 개구면적에 비례하므로 펌프토출압이 일정하다면, 수식 2에서 우식은 좌식과 동일값을 유지하도록 내부통로(30)의 개구면적을 갖는 스풀(13)의 이동위치가 정하여 진다.

이와 같은 상태에서 펌프(1)의 토출압이 크면 클수록, FS2 + P1A2 FS1이 되어 개구면적을 최소한으로 하도록 스풀이 좌향하게 된다. 또한, 가이드(20)는 도 5 (a)상태에서 도 5(b)상태를 생략하고 도 5(c)상태로 절환하게 되는 것이며, 결국,저압측 작업장치 작동후에 고압측 작업장치가 작동되는 시간적 딜레이를 최소화 하여 저압측 작업장치와 고압측 작업장치가 동시에 작동되게 하는 것이다. 이 때, 탄성부재(21)의 탄성력(FS1)이 고부하 작업장치를 초기 구동시키는 파일롯압과 동일하게 설정하면, 도 6의 선도 B에서와 같이, Pi₁에서 출력측포트(12A)의 압력선도는 Y축과 평형하게 탄성부재(21)의 설정 탄성력(FS1)에 이르기까지 상승하게 되는 것이다.

다음, 제 1 단계로부터 제 2 단계로 진행되는 상태를 상술하면, 파일롯압이 계속상승하여 구동력(F1)이 탄성부재(21)의 탄성력과 동일값을 갖도록 하는 상태에서 파일롯(Pi)이 피스톤(22)의 면적(A3)에 작용하는 구동력(F2)이 반발력(Fr)과 동일한 값을 갖도록 하는 상태인 도 6의 선도B의 Pi₁에서 Pi₂구간을 갖는다.

즉,

PiA3 = (P1A2 + FS2)

를 가지는 파일롯압력은 Pi₂인 것이다. 이와 같은 상태는, 스풀(13)이 이동하지 않고 단지 정지상태에 있게 된다.

마지막으로, 제 2 단계로부터 제 3 단계로 진행되는 상태를 상술하면, 파일롯압(Pi)이 계속 증가하여 수식 3에서 등호 좌측식인 구동력(F2)이 등호 우측식인 반발력(Fr)을 이기게 된다. 이 때, 피스톤(22)은 파일롯피스톤(19) 내부의 중공부(26)의 내벽을 슬라이딩하여 우측으로 이동하며, 이에 따라 로드(27)와 접하는 가이드(20)가 이동스트로크(S2)의 범위내에서 이동함에 따라 스풀(13)이 이동하여 결국, 펌프포트(11A)와 출력측포트(12A)의 연통면적이 증가하게 되어 출력측포트(12A)의 압력이 상승하게 되는 것이다. 또한, 출력측포트(12A)의 압력이 상승하면, 반발력(Fr)이 상승하게 되며, 이 반발력(Fr)이 구동력(F2)을 이기면 스풀(13)은 다시 좌향하게 될 것이다. 따라서, 스풀(13)은 구동력(F2)과 반발력(Fr)이 동일하게 되는 추종점을 찾아 계속 이동할 것이므로 결국, 도 5(c)상태에서 도 5(d)상태에 이르기까지(즉, 가이드(20)가 스트로크(S2)를 갖는 상태) 이 상태에서의 변수값인 파일롯압(Pi)과 출력측포트(12A)의 펌프토출압(P1)을 피드백받아 스풀(13)의 이동위치를 자동적으로 변환하게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 가변 우선장치에 의하면, 고압측 콘트롤밸브에 고압측 작업장치가 작동될 수 있는 설정압에서 파일롯압을 인식하고, 이 설정압에 이르기까지 저압측 작업장치가 구동되지 않도록 로직밸브에 제어압을 공급하며, 펌프로부터 펌핑되는 작동유압을 피드백받아 로직밸브의 오리피스의 면적을 제어하여 저압측 작업장치 작동후에 고압측 작업장치가 작동되는 시간적 딜레이를 최소화 하여 저압측 작업장치와 고압측 작업장치가 동시에 작동되도록 하여 장비의 작업효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims

하나의 펌프에 의해 다수의 작업장치가 구동되는 유압라인에 저압측 콘트롤밸브의 펌프통로중에 설치되어 소정의 신호에 비례하여 펌프통로를 차단하는 로직밸브를 구비한 가변 우선 장치에 있어서:

고압측 작업장치가 작동될 수 있는 파일롯압을 인식하고, 상기 펌프로부터 펌핑되는 작동유압을 피드백받아 상기 로직밸브의 오리피스의 면적을 제어하는 출력신호를 공급하는 시퀀스밸브를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 가변 우선장치.
청구항 1에 있어서, 상기 시퀀스밸브는,

상기 펌프로부터 토출되는 작동유가 공급되는 펌프통로와, 상기 로직밸브와 연결된 출력측통로와, 다수의 드레인통로가 형성되며, 중앙에 통공이 형성된 하우징;

상기 통공의 일측에 섭동가능하게 삽입되며, 일측이 상기 고압측 콘트롤밸브를 구동하는 파일롯압이 기능하도록 고압측 콘트롤밸브의 파일롯유로와 연통된 파일롯피스톤;

상기 파일롯피스톤 내부에 형성된 중공부;

상기 중공부의 일단부에 섭동가능하게 삽입된 피스톤;

상기 피스톤의 타측면에 고정되어 타측으로 연장된 로드;

상기 중공부의 타단부에 섭동가능하게 삽입되며, 타단이 피스톤 외측으로 돌기된 가이드;

상기 중공부 내부에 상기 고압측 작업장치가 구동되는 파일롯압을 인식하는 수단;

상기 통공의 타측에 고정 삽입되며, 상기 펌프통로, 출력측통로 및 드레인통로와 각가 연통된 펌프포트와, 출력측포트 및 드레인포트가 형성된 슬리브;

상기 슬리브 내부에 섭동가능하게 삽입되며, 일단은 상기 파일롯피스톤의 가이드와 연접하며, 타단은 리턴스프링에 의해 탄성지지된 스풀;

상기 스풀의 일단부에 형성되어 상기 슬리브의 펌프포트와 드레인포트를 연통하는 초기상태로부터 스풀의 이동함에 비례하여 펌프포트가 드레인포트와 연통되는 것을 차단하고 출력측포트와의 연통면적을 증가시키는 내부통로;

상기 하우징의 통공 타단에 고정되어 상기 리턴스프링의 타단을 지지하는 플러그; 및

상기 파일롯압에 대항하여 상기 스풀을 초기상태로 전환시키는 피드백수단을 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 가변 우선장치.
청구항 2에 있어서, 상기 인식수단은,

상기 피스톤과 가이드 사이에 설치되어 상기 피스톤을 일측으로 스트로크 엔딩상태를 유지시키며, 상기 가이드를 타측으로 스트로크 엔딩상태를 유지시키도록 탄성바이어스하여 상기 로드의 타단과 가이드의 일단 사이를 일정간격으로 유지시키는 탄성부재를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 가변 우선장치.
청구항 3에 있어서, 상기 탄성부재의 탄성력은,

상기 저압측의 펌프통로의 개구면적을 제한하여 저압측 작업장치와 상기 고압측 작업장치가 동시에 작동되도록 상기 로직밸브를 구동하는 상기 시퀸스 출력포트에 압력이 형성될 때의 상기 시퀸스 파일롯압이 상기 파일롯피스톤의 단면적에 작용하는 힘과 동일하게 설정됨을 특징으로 하는 가변 우선장치.
청구항 2에 있어서, 상기 피드백수단은,

상기 스풀의 내부에 형성되며, 상기 내부통로와 연통된 내경실; 및

상기 플러그로부터 돌기되어 일단이 상기 내경실의 삽입된 돌출부를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 가변 우선장치.
청구항 2에 있어서, 상기 시퀀스밸브에 작용하는 파일롯압이 상승됨에 따라,

상기 파일롯피스톤의 탄성부재의 탄성력과, 상기 스풀의 내경실에 작용하는 압력과 리턴스프링의 탄성력과의 합이 평형상태를 이루는 제 1 단계;

상기 파일롯피스톤의 피스톤에 작용하는 파일롯압과, 상기 스풀의 내경실에 작용하는 압력과 리턴스프링의 탄성력과의 합과 평형상태를 이루는 제 2 단계;

상기 파일롯피스톤의 피스톤에 작용하는 파일롯압이, 상기 스풀의 내경실에 작용하는 압력과 리턴스프링의 탄성력과의 합을 이기면 다시 평형상태를 구하는 제 3 단계가 순차적으로 진행됨을 특징으로 하는 가변 우선장치.