KR100409141B1

KR100409141B1 - 2개이상의전자기적으로작동하는비례방향전환밸브요소를갖는로드를승강시키기위한모노블록구조의유압식제어장치

Info

Publication number: KR100409141B1
Application number: KR1019970704117A
Authority: KR
Inventors: 하르트무트 산다우; 베르너 슈마허; 라이너 투르크세스; 홀거 루오이에스
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1995-11-16
Publication date: 2004-04-03
Also published as: KR987000522A; US5839345A; JP3654364B2; EP0799384B1; DE4446145A1; EP0799384A1; JPH11500810A; CN1079917C; CN1171146A; WO1996020348A1; DE59502932D1

Abstract

본 발명은 2개 이상의 전자기적으로 작동하는 비례 방향 전환 밸브 요소와, 체크 밸브와, 입력 요소로서 로드 압력과는 무관하게 로드를 들어올리기 위한 압력 밸런스를 갖는 유압식 제어 장치에 관한 것이다. 이들 비례 방향 전환 밸브 요소는 서로 평행하게 배치되어 있고, 전자적인 구동 장치가 동일한 측면에 동일한 높이로 서로 배열되어 있다. 압력 밸런스의 피스톤이 제 1 비례 방향 전환 밸브 요소의 길이 방향 슬라이드의 근처에서 양 밸브 요소를 안내하고 지지하는 구멍내에 동축적으로 배치되어 있다. 제 1 비례 방향 전환 밸브 요소의 길이 방향 슬라이드가 스프링을 통해 하우징에 지지되어 있다. 이 때문에, 스프링의 프리로드를 조절하기 위한 1개 이상의 구성 부품이 압력 밸런스 피스톤을 통해 안내되고 있다.

이 유압식 제어 장치는 작은 구조 용적을 갖고 있다. 개개의 밸브 요소는 서로 밀접하게 배열되어 있고, 개개의 슬라이드는 그 피봇 부착부를 포함해서 공간 절약형으로 배치되어 있다. 또한, 개개의 접속부는 대용적 흐름을 통과할 수 있게 하기 위해 2 개로 구성되어 있다.

Description

2개 이상의 전자기적으로 작동하는 비례 방향 전환 밸브 요소를 갖는 로드를 승강시키기 위한 모노 블록 구조의 유압식 제어 장치

일반적으로, 모노 블록 구조의 유압식 제어 장치에서, 구동 장치와, 조작 요소, 및 접속부는 모노 블록의 거의 모든 하우징면에 배치되어 있다. 상기 구동 장치와, 접속부, 및 밸브 스프링을 위한 조절 장치를 설치한 후, 콤팩트한 구조에 관계없이 큰 외부 치수를 갖는 제어 부분이 생기게 된다. 그런 것은 특히, 구동 장치가 서로 대향하게 위치하거나 또는 코너 부분에 걸쳐 배치되어서 상기 하우징으로부터 돌출되어 있기 때문이다. 또한, 이와 같은 제어 장치는 대체로 길고 복잡하게 형성된 유압 도관을 갖고 있다. 이들 유압 도관은 하우징을 통해서 흐르는 압력 매체의 흐름을 부가적으로 조절하므로, 제어 장치의 동력(dynamics)을 손상시킨다. 또한, 구조가 콤팩트한 경우에, 비례 방향 전환 밸브 요소는 조절하기 어렵거나, 또는 거의 조절할 수 없다는 단점이 있다.

본 발명은 적어도 두개의 전자기적으로 작동하는 비례 방향 전환 밸브 요소(특히, 2-웨이 밸브 요소)와, 1개의 체크 밸브, 및 입력 요소로서 로드(load) 압력과는 무관하게 로드를 들어올리기 위한 1개의 압력 밸런스를 구비하는 로드(load)를 승강시키기 위한 모노 블록(monoblock) 구조의 유압식 제어 장치에 관한 것이며, 이들 요소가 적어도 부분적으로 1개의 하우징 내에 배치되고, 상기 하우징은 적어도 하나의 펌프 접속부와, 적어도 하나의 소비기(consumer) 접속부, 및 적어도 하나의 복귀 접속부를 갖는 유압식 제어 장치에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도면을 참조하여 세가지 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 개방 회로(open circuit ; OC) 유압 시스템용 제어 장치를 2개의 전자기적으로 작동하는 비례 방향 전환 밸브 요소와, 1개의 압력 밸런스와, 1개의 체크 밸브를 구비하고, 또한 계속해서 경로를 압력으로 부하할 수 없는 상태로 도시한 유압 회로도.

도 2는 도 1에 도시된 제어 장치의 단면도.

도 3은 도 1에 도시된 체크 밸브의 단면도.

도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 제어 장치의 측면도.

도 5는 계속해서 경로를 압력으로 부하할 수 있는 제어 장치용 유압 회로도를 도 1에 도시한 바와 같이 도시한 도면.

도 6은 도 5에 도시된 제어 장치의 단면도.

도 7은 도 5에 도시된 체크 밸브의 단면도.

도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 제어 장치의 측면도.

도 9 는 로드 센싱(load sensing; LS) 유압 시스템의 제어 장치용 유압 회로도를 도 1에 도시한 바와 같이 도시한 도면.

도 10은 도 9에 도시된 제어 장치의 단면도.

본 발명에 따른 유압식 제어 장치는 하우징 치수 및 모노 블록의 전체 크기에 관해서 작은 구조 용적을 가능하게 한다. 개개의 밸브 요소는 서로 밀접하게 배치되어 있고 짧은 구멍 또는 도관을 거쳐서 상호 접속되어 있다.

이동 가능한 밸브 요소는 제조하기 양호하게 구성되어 배치된 구멍내에 설치되어 있고, 이것에 의해 중량 및 가공 시간을 절감할 수 있다. 이 때문에 모든 밸브 부품은 단지 3개의 구멍에 수납된다. 하나의 구멍에는 로드를 상승시키기 위한 비례 방향 전환 밸브 요소가 압력 밸런스의 근처에 위치하고 있다. 이 압력 밸런스의 피스톤이 비례 방향 전환 밸브 요소의 길이 방향 슬라이드의 근처에 동축적으로 배치되어 있는 구멍은 어떤 단차를 갖지 않은 관통 구멍이다. 피스톤과 길이 방향 슬라이드 사이에는 상기 길이 방향 슬라이드에서 작용하는 복귀 스프링이 설치되어 있다. 복귀 스프링을 하우징에 대해 공간 절약형 구조로 지지하기 위하여, 복귀 스프링을 지지하고 이 스프링의 압축 응력을 조절하기 위한 적어도 하나의 구성 부품이 압력 밸런스의 피스톤을 통과한다.

상술한 로드를 하강시키기 위한 비례 방향 전환 밸브 요소가 막힌(blind) 구멍 형태로 제 2 평행한 구멍내에 배치되어 있다. 이러한 제 2 구멍은 공통 하우징의 편평한 일 단면에서 제 1 구멍과 함께 끝나고 있다. 이러한 단면에는 전자기 구동 장치가 서로 나란히 직접적으로 배치되어 있다. 이러한 배치에 의해, 구동 장치는 간단한 수단에 의해 기계적으로 제어할 수 있다. 제 3 구멍에는 체크 밸브가 설치되어 있다. 상기 체크 밸브는 소비기 접속부(consumer connection)로부터의 압력 매체를 들어올리기 위한 비례 방향 전환 밸브내로 복귀하는 것을 방지한다.

대용적 흐름을 통과할 수 있게 하기 위하여, 부분적으로 개개의 접속부가 2개 구성되어 있다.

도 1에 도시된 유압 회로도는 2개의 전자기적으로 작동하는 비례 방향 전환 밸브 요소(90, 120)와, 1개의 압력 밸런스(70)와, 1개의 체크 밸브(170)를 갖는 개방 회로(open circuit ; OC) 유압 시스템을 위한 유압식 제어 장치(1)의 기본적인 구조를 도시하고 있다. 이러한 제어 장치(1) 및 도 5와 도 9에 도시된 제어 장치는 각각 예를 들면 자주식(self-propelled) 작업 기계의 구성 부품인 단동식(single-acting) 유압 실린더(7 ; 도 3 참조)를 제어하기 위한 기능을 한다.

두개의 비례 방향 전환 밸브 요소(90, 120)는 스로틀 작용을 갖는 방향 전환 밸브이다. 이 밸브의 길이 방향 슬라이드는 양쪽 종단 위치를 제외하고, 무단식으로 임의의 중간 위치를 취할 수 있다. 이들 길이 방향 슬라이드는 각각 일 단부측에서 비례 자석(91, 121)을, 그리고 다른 단부 측에서 복귀 스프링(108, 155)을 갖고 있다. 제 1 비례 방향 전환 밸브 요소(90)는 3 포트 2 위치(3/2-way) 밸브이고, 제 2 비례 방향 전환 밸브 요소(120)는 2 포트 2 위치(2/2-way) 밸브이다. 펌프 접속부(49)로부터 도입된 압력 매체의 흐름은 3 포트 2 위치 밸브(90)를 통해서 별도의 체크 밸브(170)를 거쳐서 소비기 접속부(50)로 흐른다. 이 3 포트 2 위치 밸브는 일정 용량형 펌프(5 : 도 2 참조)로부터의 압력 매체 흐름을 소비기로, 즉 로드를 들어올리기 위한 단동식 유압 실린더(7)를 향해 제어한다. 따라서, 비례 방향 전환 밸브 요소(90)는 이하에서 상승 모듈이라고 부른다. 2 포트 2 위치 밸브(120)는 단동식 유압 실린더(7)로부터 로드하에서 소비기 접속부(50)를 거쳐서 흐르는 압력 매체 흐름을 복귀 관로(16)를 거쳐서 탱크에서 제어한다. 이것에 의해, 제 2 비례 방향 전환 밸브 요소(120)는 이하에서 하강 모듈이라고 부른다.

펌프 접속부(49)와 상승 모듈(90) 사이에는 부 분기부(10 : 副分岐部)에 압력 밸런스(70)가 배치되어 있다. 압력 밸런스(70)는 중립 순환중에 개방되고, 필요하지 않은 압력 매체 흐름을 사실상 스로틀하지 않고 제 2 복귀 관로(17)로 도입한다. 이 복귀 관로(17)는 복귀 접속부(53)에서 끝나고 있다. 이 압력 밸런스(70)에는 조정 스프링(88)외에 스로틀 밸브(11)를 갖는 로드 지시 관로(12)가 접속되어 있다. 이 로드 지시 관로는 접속 관로(13)로부터 분기되어 있다.

횡방향 복귀 관로(14)에 의해, 로드 지시 관로(12)는 작동하지 않는 3 포트 2 위치 밸브(90)에서, 이 밸브를 거쳐서 복귀 관로(16)에 접속되어 있다.

로드를 들어올리기 위해서, 상승 모듈(90)의 비례 자석(91)이 통전된다. 횡방향 복귀 관로(14)는 차단되고, 압력 매체는 상승 모듈(90)과 접속 관로(13)와 체크 밸브(170)를 거쳐서 소비기 접속부(50)에 유도된다. 이 경우에, 로드 지시 관로(12)를 통해서, 압력 밸런스(70)는 그 스프링 부하된 측에서 작동된다. 이것에 의해, 펌프 흐름은 소비기 접속부(50)에 가해진 로드 압력에 맞추어 스로틀된다.

로드를 하강시키기 위해서, 통상 통전되지 않은 비례 자석(91)에서, 하강 모듈(120)의 상기 비례 자석(121)이 작동한다. 압력 매체는 소비기 접속부(50)로부터하강 모듈(120)과 복귀 관로(16)를 통해서 복귀 접속부(52)로 흐른다.

도 2에는 실현되는 제어 장치(1)가 단면으로 도시되어 있다. 이 제어 장치는 상면(31) 및 하면(33)으로서 거의 정방형의 편평한 두 면을 갖는 대략 직방체(parallelepied)의 하우징(30)을 갖고 있다(도 4 참조). 정밀 가공된 하면(33)에는 복귀 도관(65)과 복귀 구멍(66 : 도 2 참조)이 개구되어 있다. 또한, 상면(31) 및 하면(33)은 2개의 고정용 구멍(69, 69')을 갖고 있다(도 6참조). 이들 고정용 구멍은 단면에 대해 직각으로 하우징(30)을 관통하고 있다. 상면(31)에서 이 하우징은 대략 중앙에 하우징 확대부(32: 도 4참조)를 갖고 있다.

단면에 대해 직각으로 향하는 측면(34, 35, 38, 39)은 각각 하나의 사각형 윤곽을 갖고 있다. 전면(34)과 배면(35)은 정밀 가공된 T 자형의 면이다. 전면(34)에는 양 비례 자석(91, 121)이 플랜지형으로 결합되어 있다. 배면(35)에는 제 1 비례 자석(91)에 대향하게 폐쇄 나사(114)가 설치되어 있다(도 2 참조). 상기 폐쇄 나사(114)의 경사진 상방에는 소비기 접속부(50)가 위치하고 있다(도 3 참조).

다른 양 측면(38, 39)은 볼록부(bulge)를 갖고 있다. 이들 볼록부는 고정용 구멍(69, 69')을 둘러싸도록 형성되어 있다(도 6). 또한, 도 2의 하측에 위치하는 측면은 펌프 접속부(49)를 수용하기 위한 스터브(stub)를 갖고 있다.

암나사산을 갖는 펌프 접속부(49)는 하우징(30)내에서 환형(環形) 유입 도관(93)과 합체된다. 이러한 환형 유입 도관(93)은 원통형 관통 구멍(41)을 통과하고 있다. 이러한 관통 구멍은 전면(34)으로부터 배면(35)까지 연장되어 있다. 관통 구멍(41)의 좌측 영역에는 상승 모듈(90)의 길이 방향 슬라이드(97)가 설치되어있다. 이 장소에서 관통 구멍(41)에는 다른 2개의 도관(94, 95)이 접촉하고 있다. 좌측 도관(94)은 환형 복귀 도관이고, 이 환형 복귀 도관은 하강 모듈(120)로 통하는 횡방향 복귀 구멍(59)에 접속되어 있다. 이 환형 복귀 도관(94)의 우측에는 환형 접속 도관(95)이 위치하고 있다. 이 환형 접속 도관에서는 접속 도관(56)이 단면으로부터 거의 접선 방향으로 분기되어 있다.

상승 모듈(90)의 길이 방향 슬라이드(97)는 겹침 상태가 제로인 경우의 비작동 상태에서는, 환형 접속 도관(95)을 환형 복귀 도관(94)에 접속하거나, 또는 작동 상태에서는, 환형 유입 도관(93)에 접속한다. 이 때문에, 길이 방향 슬라이드(97)의 원통형 외부 윤곽은 환형 홈(99)을 갖고 있다. 이 환형 홈은 그 우측의 샤프트 칼라(shaft collar) 영역에서 미세 조정 노치(103)와 합체된다. 상기 미세 조정 노치는 압력 밸런스(70)와 함께 측정 스로틀의 기능을 갖고 있다. 미세 조정 노치(103)의 개구 횡단면은 환형 유입 도관(93)의 방향으로 감소하고 있다. 그러나 이 개구 횡단면은 비례 자석(91)의 비통전시에는 이 환형 유입 도관에 도달하지 않는다. 미세 조정 노치(103)는 예를 들면 원형 노치이다.

길이 방향 슬라이드(97)의 외부 윤곽의 좌측 엣지에는 비례 자석(91)과 하우징(30) 사이의 시일 링 영역에 노치가 위치하고 있다. 이 노치의 하방에서 길이 방향 슬라이드(97)는 원통형의 오목부(104)를 갖고 있다. 이 오목부의 바닥 부분에는 비례 자석(91)의 가동자 플런저(92)가 부착되어 있다. 노치와 환형 홈(99) 사이의 외부 윤곽에 복수의 단락 홈이 위치하고 있다.

길이 방향 슬라이드(97)에는 우측 단면(98)으로부터 계단식 방식으로 구멍이설치되어 있다. 이 계단식 구멍(105)의 우측 영역은 복귀 스프링(108)을 안내하기 위한 작용을 한다. 좌측 영역은 작은 직경을 갖고, 경사지게 연장하는 보상 구멍(106)을 거쳐서 계단식 구멍(105)과 오목부(104)를 접속하고 있다. 계단식 구멍(105)의 우측으로부터 좌측 영역으로의 이행부는 복귀 스프링(108)이 지지된 편평한 하우징 칼라에 의해 형성되어 있다.

복귀 스프링(108)의 다른 쪽의 단부는 계단식 스프링 플레이트(109)에 부착되어 있다. 스프링 플레이트(109)는 횡단면에서 관통 구멍의 가상 중심선에 대해 직각으로 별 모양으로 형성되어 있다. 이것에 의해, 압력 보상을 위해 길이 방향 슬라이드(97)에서 압력 매체를 스로틀하지 않고 통과시킬 수 있다. 이 때문에, 이 길이 방향 슬라이드는 원주면에 분배된 예를 들면 복수의 노치(113)를 갖고 있다. 이 횡단면은 적어도 하나의 릴리프(relief) 구멍이 배치된 원형 면을 갖고 있어도 좋다. 스프링 플레이트(109)는 로드(110 ; rod)에 설치되어 있고, 이 로드의 중심선은 관통 구멍(41)의 중심선과 일치한다. 스프링 플레이트(109)는 로드(110)의 일부이거나, 또는 로드에 중심 설정, 예를 들면 횡방향 가압 고정에 의해 중심 설정되어 장착되어 있다. 이 로드(110)는 길이 방향 슬라이드(97) 옆의 우측에 배치된 포트형 압력 밸런스 피스톤(80)내로 돌입함으로써, 이 장소에서 나사식 핀(111)에 접촉한다. 로드(110)는 압력 밸런스 피스톤(80)의 단면(81)에 설치된 구멍(77)에 기밀하게 활주하도록 안내되고 있다. 길이 방향으로 고정된 스프링 플레이트(109)는 로드(110)와 함께 길이 방향으로 이동 가능한 2개의 밸브 부품(97, 80)에 지지되어 있기 때문에, 스프링 플레이트(109)의 외부 인벨로프(envelope) 윤곽은 구형면으로 형성되어 있다. 이렇게 하여, 특히 복귀 스프링(108)이 경사지게 위치한 경우에, 길이 방향 슬라이드(97)와 스프링 플레이트(109)의 상호 경사 이동이 회피된다.

나사식 핀(111)은 로드(110)의 연장부로 연장하고, 폐쇄 나사(114)에서 종료되고 있다. 이 나사식 핀(111)을 길이 방향으로 조절하기 위해, 폐쇄 나사(114)는 나사 체결될때 핀이 장착되는 암나사산(116)을 갖고 있다. 제어 장치(1)의 전체 길이를 짧게 형성하기 위해, 폐쇄 나사(114)의 헤드는 원통형 오목부를 갖고, 이 오목부는 체크 너트(112)를 수용하기 위한 기능을 한다. 나사식 핀(111)을 조절하여 대응시키기 위해, 이 나사식 핀은 그 외측의 자유 단부에 육각 소켓(117)을 갖고 있다.

관통 구멍(41)은 그 우측 단부상에서 폐쇄 나사 구멍(42)과 합쳐진다. 폐쇄 나사 구멍(42)의 암나사산에는 폐쇄 나사(114)가 고정되어 있다. 헤드와 나사산 사이의 영역에 장착된 시일 링(118)은 폐쇄 나사 구멍(42)을 외측으로 향해 밀봉하고 있다.

포트형 압력 밸런스 피스톤(80)은 폐쇄 나사(114)와 길이 방향 슬라이드(97) 사이에의 관통 구멍(41)에 기밀적으로 활주가능하게 배치되어 있다. 이 압력 밸런스 피스톤(80)은 원통형 외부 윤곽을 갖고, 이 윤곽은 그 우측 단부에서 반원형 노치(84)를 갖고 있다. 이 노치에는 스프링 링(89)이 삽입되어 있다. 스프링 링(89)은 예를 들면 제어 장치가 통전되어 있지 않은 경우에, 스토퍼로서 기능하는 내부 하우징 칼라에 부착되어 있다. 이 하우징 칼라는 관통 구멍(41)과 보다 큰 직경을갖는 폐쇄 나사 구멍(42) 사이에 형성되어 있다. 압력 밸런스 피스톤(80)을 위한 우측 스토퍼는 조절가능한 나사(114)에 의해 형성되어 있다. 압력 밸런스 피스톤(80)의 외부 윤곽의 좌측 엣지 부분에는 원주면에 걸쳐 분배된 복수의 미세 조정 노치(83)가 위치하고 있다. 이들 미세 조정 노치는 압력 밸런스 피스톤(80) 내에서 좌측 단면으로부터 가공 성형된다.

압력 밸런스 피스톤(80)은 반원형 노치(84)의 후방에서 둥글게 가공되어 있다. 스프링 링(89)의 전방 영역에서 이 스프링 링은 단락 홈의 열을 가지하고 있다.

조정 스프링(88)을 수용하기 위한 가이드 구멍(87)이 우측 단면으로부터 압력 밸런스 피스톤(80)에 가공 성형되어 있다. 이 가이드 구멍(87)은 그 바닥부에서 직경이 축소되어 있다. 이것에 의해 조정 스프링(88)을 반경 방향으로 위치 고정할 수 있다. 비교 가능한 윤곽을 갖는 구멍(115)은 조절 나사(114)의 좌측 단면에도 위치하고 있다.

압력 밸런스(70)의 영역에서 하우징(30)에 2개의 환형 도관(71, 74)이 위치하고 있다. 환형 복귀 도관(71)이 환형 유입 도관(93)에 인접하게 위치하고 있다. 예를 들어, 로드를 들어올릴 때에, 이 환형 복귀 도관(71)은 들어올림 흐름이 펌프 흐름과 동일한 경우에 압력 밸런스 피스톤(80)에 의해 완전히 닫혀져 있는 것에 반해 중립의 순환시에는 열려져 있다.

환형 복귀 도관(71)과 조절 나사(114) 사이에는 로드 지시 도관(74)이 배치되어 있다. 이 로드 지시 도관(74)은 관통구멍(41)에 대해 평행한 로드 지시관로(12)를 거처서 접속 구멍(56)에 접속되어 있다. 이 로드 지시 관로(12)에는 스로틀 밸브(11)가 배치되어 있다.

하강 모듈(120)은 전면(34)으로부터 하우징(30)내로 진입하는 막힌 구멍(45)을 갖고 있다. 이 막힌 구멍은 상승 모듈의 관통 구멍(41)에 대해 평행하게 향하고 있다. 이 막힘 구멍(45)은 상승 모듈(90)의 경우와 동일하게, 좌측에서 비례 자석(121)에 의해 압력 매체 기밀 방법으로 폐쇄되어 있다.

막힌 구멍(45)의 우측의 영역에는 서로 끼워지는 2개의 길이 방향 슬라이드(140, 147)를 수용하는 밸브 부시(130)가 장착되어 있다. 이 밸브 부시(130)는 막힌 구멍(45)내에서 구멍의 일 단부와 내측에 배치된 관통 육각 구멍을 갖고 좌측에 배치된 나사 링(156) 사이에 축 방향으로 위치 고정되어 있다. 막힌 구멍(45)의 좌측 영역은 이러한 목적을 위해 암나사산(128)을 구비하고 있다.

밸브 부시(130)는 환형 소비기 도관(125)에 의해 둘러쌓여 있고, 이 환형 소비기 도관은 도 3에 도시된 소비기 접속부(50)에 유압적으로 접속되어 있다. 따라서, 하강 모듈(120)과 상승 모듈(90) 사이의 영역에서 소비기 구멍(54)이 접선 방향으로 환형 소비기 도관(125)으로부터 떨어지는 방향으로 연장되어 있다. 이 소비기 구멍(54)은 도 2에 비해서 높은 위치에 위치하는 체크 밸브(170)로 개구되어 있다(도 3참조).

체크 밸브(170)는 막힌 구멍형인 밸브 구멍(47)을 갖고, 이 밸브 구멍은 그 절반의 깊이에서 소비기 구멍(54)에 의해 접선 방향으로 교차되어 있다. 이 밸브 구멍(47)의 좌측 단부에선 원추형 밸브 시트(171)로서 형성되어 있고, 우측 단부의영역에선 암나사산을 갖는 소비기 접속부(50)로서 형성되어 있다. 중앙의 원통형 영역에는 스프링 부하된 체크 슬라이드(173)가 위치하고 있다. 이 체크 슬라이드는 관형 샤프트(174)를 갖고, 이 샤프트의 좌측 단부에는 절두 원추형 밸브 플레이트(175)가 위치하고 있다. 샤프트상에는 코일 스프링(176)이 배치되어 있고, 이 코일 스프링은 체크 슬라이드(173)를 밸브 시트(171)에 가압하고 있다. 이 때문에, 코일 스프링(176)은 좌측에서 시일 디스크와 베이스 디스크를 통해서 밸브 플레이트(175)의 배면에 부착되어 있다. 이 코일 스프링(176)은 우측에서 별모양 디스크(177)에 지지되어 있고, 이 별모양 디스크는 적어도 하나의 스페이서 디스크를 통해서 밸브 구멍(47)에 장착된 고정 링(178)에 부착되어 있다. 별모양 디스크(177)에는 좌측을 향해 돌출한 중심 핀이 구비되어 있고, 이 핀에는 체크 슬라이드(173)의 관형 샤프트(174)가 안내되어 있다.

도 2에는 나사 링(156) 옆의 좌측에 조절 나사(150)가 도시되어 있다. 이 조절 나사(150)는 암나사산(128)에 장착되어 있고, 이 암나사산은 조절 나사(150)와 나사 링(156) 사이에서 환형 복귀 도관(126)에 의해서 차단되어 있다. 이 환형 복귀 도관(126)은 하우징(30)의 하면(33)에서 복귀 구멍(66)을 통해서 접속되어 있고, 횡방향 복귀 구멍(59)을 통해서 상승 모듈(90)의 환형 복귀 도관(94)에 접속되어 있다. 이 횡방향 복귀 구멍(59)은 하강 모듈(120)을 구분하는 측면(39)으로부터 폐쇄 플러그(61)에 의해 압력 매체 기밀 방식으로 폐쇄되어 있다.

주로, 조절 스프링(150)과 양쪽 길이 방향 슬라이드(140, 147)를 갖는 밸브 부시(130)를 구비한 하강 모듈(120)은 조절 나사(150)에 배치된 기어 열(151)을 제외하고, 독일 특허출원 공개 제4140604호 명세서에 공지되어 있다. 따라서, 이하에서는 하강 모듈(120)의 구조를 그 작용 형식에 관해서만 설명한다.

도 2에서, 하강 모듈(120)은 차단 위치로 도시되어 있다. 소비기 접속부(50)에, 그리고 소비기 구멍(54)을 거쳐서 환형 소비기 도관(125)에 가해지는 압력 매체는 환형 복귀 도관(126)으로는 유입될 수 없다. 밸브 부시(130)에 직접적으로 지지된 길이 방향 슬라이드, 즉 주제어 슬라이드(140)는 밸브 부시(130)의 주 밸브 시트(132)와 접촉하는 주 밸브 원추체(141)를 갖는다. 길이 방향 슬라이드의 좌측 단부에 배치된 주제어 노치(142)는 실린더 시트(133)로 덮여져서 환형 챔버(134)의 근처에 위치하고 있다. 주제어 슬라이드(140)를 주 밸브 시트(132)에 유지하기 위하여, 상기 주 밸브 시트의 우측 단면에서 압력 챔버(135)내의 압력 매체가 로드 압력 하에서 작용한다. 이 압력 챔버에서 압력 매체는 환형 소비기 도관(125)으로부터 밸브 부시(130)의 반경 방향 구멍(131)을 거쳐서 도달하고, 주제어 슬라이드(140)내에서 스로틀 구멍(144)과 이것에 인접하게 설치된 길이 방향 구멍(145)을 거쳐서 도달한다. 이 길이 방향 구멍(145)의 구멍 바닥부는 제어 홈(143)을 관통하고 있다. 압착력은 소비기 압력 챔버(136)에 가해지는 압력에 의해 발휘된 반발력에 의해 감소된다. 소비기 압력 챔버(136)는 주 밸브 원추체(141)와 단락 홈 사이에서 주제어 슬라이드(140) 외부 윤곽 영역에 위치하고 있다. 하강 모듈(120)의 폐쇄시에 양쪽 압력 챔버(135, 136)는 소비기 접속부(50)에 가해지는 로드 압력 하에 있다.

이 하강 모듈(120)은 비례 자석(121)이 통전됨으로써 개방된다. 이 하강 모듈의 가동자 플런저(122)는 내부 길이 방향 슬라이드, 즉 전측 제어 슬라이드(147)를 약간 우측을 향해 이동한다. 이것에 의해, 전측 제어 노치(149)는 주제어 슬라이드(140)의 제어 홈(143)의 하방으로 이동한다. 동시에, 이 주제어 슬라이드의 좌측에 배치된 밸브 원추체(148)는 주제어 슬라이드(140)에서 대응하는 밸브 시트(146)로부터 들어올려진다. 압력 챔버(135)는 이제 길이 방향 구멍(145)과, 제어 홈(143)과, 전측 제어 노치(149)와, 밸브 시트(146)와, 환형 복귀 도관(126)을 통해서 복귀 구멍(66)에 접속되어 있다. 전측 제어 노치(149)의 개방 횡단면을 따라 압력 챔버(135)내의 압력이 저하된다. 이 경우의 압력은 스로틀 구멍(144)의 횡단면과 전측 제어 노치(149)의 개방 횡단면의 비에 따라서 조절된다. 전측 제어 슬라이드(147)가 적당한 크기로 우측으로 이동되었을 때에 압력 챔버(135)내의 압력이 강하하여 주제어 슬라이드(140)에서 작용하는 압력 매체에 의해 반경 방향 구멍(131)의 하방의 영역에서 우측을 향해 작용하는 힘이 우세하게 되면, 주제어 슬라이드(140)도 역시 우측을 향해 이동된다. 주 밸브 원추체(141)는 주 밸브 시트(132)로부터 들어올려지고, 주제어 노치(142)는 환형 챔버(134) 영역에 도달한다. 압력 매체는 소비기로부터 도입되어 밸브 부시(130)와 주제어 슬라이드(140) 사이에서 환형 복귀 도관(126)의 방향으로 흐른다. 주제어 슬라이드(140)는 그 개방 운동에 의해 전측 제어 슬라이드(147)에 추종한다. 이것에 의해, 전측 제어 노치(149)에서의 개방 횡단면은 보다 작게 된다. 이것에 의해, 압력 챔버(135)내에는 스로틀 구멍(144)을 통해서 보다 높은 압력이 형성된다. 따라서, 주제어 슬라이드(140)의 개방 운동은 균형 상태가 달성될 때까지 제동된다.

가동자 플런저(122)가 좌측으로 이동하면, 복귀 스프링(155)이 조절 나사(150)와 일체식이기 때문에 전측 제어 슬라이드(147)는 이 가동자 플런저에 추종한다. 이 복귀 스프링(155)은 전측 제어 슬라이드(147)와 조절 나사(150)에 지지되어 있다. 전측 제어 슬라이드(147)가 이동하면, 전측 제어 노치(149)가 닫혀진다. 압력 챔버(135)내의 압력이 상승한다. 주 밸브 원추체(141)가 주 밸브 시트(132)에 접촉된다. 하강 모듈(120)은 차단된다. 하강 모듈(120)은 이것에 의해 일종의 시퀀스 제어에 의거하여 작용한다.

제어 장치의 조립시에 복귀 스프링(155)의 프리로드(preload)를 조절하기 위해, 조절 스프링(150)은 그 외부 윤곽 중앙의 영역에서 헬리컬 기어 열을 갖는다. 이 헬리컬 기어 열에는 적어도 일시적으로 조절 웜(152)의 기어 열이 맞물린다. 이 때문에, 조절 웜은 조절 구멍(68)에 장착되고, 이 조절 구멍은 배면(35)으로부터 막힌 구멍(45)까지 연장되며, 횡방향 복귀 구멍(159)과 환형 복귀 도관(126)에 접해 있다. 조절 웜(152)은 하우징(30)으로부터 돌출된 자유 단부를 갖는 조절 스핀들, 또는 그 일 단부에서 일시적으로 조절 웜(152)에 연결 가능한 특별한 공구에 의해 회전시킬 수 있다. 조절 스핀들 또는 조절 웜(152)의 회전 방향에 따라 조절 나사(150)는 암나사산(128)에 우측 또는 좌측 방향으로 나사 결합된다. 조절 영역의 길이는 조절 나사(150)인 기어 열(151)의 폭에 거의 상당한다.

로드가 들어올려질 때에 비례 자석(91)이 통전되면, 압력 매체는 펌프 접속부(49)와, 환형 유입 도관(93)과, 길이 방향 슬라이드(97)와, 접속 구멍(56)을 통해서 도 3에 도시된 체크 밸브(170)의 체크 슬라이드(173)의 앞에서 밸브 구멍(47)내로 유입된다. 길이 방향 슬라이드(97)의 개방은 미세 조정 노치(103)를 통해서 수행된다. 이들 미세 조정 노치는 압력 밸런스(70)에 관련하여 측정 스로틀을 형성한다. 압력 매체가 체크 밸브(170)에 도달하는 도중에, 로드 지시 관로(12)와 로드 지시 도관(74)을 거쳐서 압력 밸런스 피스톤(80)의 배면을 향해 흐른다. 압력 밸런스(70)의 이와 같은 접속에 의해 미세 조정 노치(103)의 전후에서는 항상 일정한 압력 구배가 존재한다. 이 압력 구배의 크기는 조정 스프링(88)의 스프링력에 의해 규정되고 있다. 가해진 펌프 압력에 근거하여 밸브 플레이트(175)의 전면에서의 힘이 스프링 력과, 로드 압력과 배면측의 밸브 플레이트 면적과의 곱(積)으로부터의 합을 초과하면, 체크 밸브(170)는 개방되고 로드는 상승하기 시작하거나, 또는 피스톤(8)이 상향으로 이동하기 시작한다. 길이 방향 슬라이드(97)와 압력 밸런스 피스톤(80)이 소비기 접속부(50)에서의 용적 흐름의 제어를 로드와는 무관하게 실행한다.

로드의 상승을 종료하기 위해서, 비례 자석(91)이 차단된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 길이 방향 슬라이드(97)와 체크 슬라이드(173)는 그 폐쇄 위치로 이동한다.

도 5는 제어 장치(1)와 비교 가능한 제어 장치(2)를 위한 유압 회로도를 도시한 도면이다. 그러나 도 5에 도시된 압력 밸런스(70)는 연속하는 경로를 압력으로 부하할 수 있다. 이 경우에, 상술한 복귀 접속부(53)는 연속하는 경로를 압력으로 부하할 수 있는 제 2 소비기 접속부(51)로 된다. 또한, 3 포트 2 위치 밸브(90)로부터 체크 밸브(170)로 유도되는 압력 매체 흐름은 압력 밸런스(70)의 압력 밸런스 피스톤(80)을 통해서 제어가능하게 안내된다.

이 압력 밸런스(70)가 연속되는 경로를 압력으로 부하할 수 있는 제어 장치(1)에 있어서 몇 가지의 변화를 가져온다. 이들 변화는 도 6 내지 도 8에 도시된 제어 장치(2)로 실현된다.

제어 장치(2)의 하우징(30)에는 체크 밸브(170)의 위치가 변화하고 있다(도 7 및 도 8 참조). 체크 밸브(170)의 중심선은 상승 모듈(90) 및 하강 모듈(120)의 두 중심선으로부터 형성된 평면에 대해 평행하게 연장하지만, 이들 중심선 자체에 대해서는 평행하게 연장되지 않고 직각으로 연장된다. 따라서, 소비기 접속부(50)는 T자형으로 형성된 측면(39)에 위치하고 있다.

도 6에 의하면, 상승 모듈(90)에서의 하우징 도관(64)은 적어도 부분적으로 관통 구멍(41)에 대해 평행한 환형 접속 도관(95)으로부터 환형 로드 지시 도관(75)내로 통하고 있다. 이 환형 로드 지시 도관은 폐쇄 나사(114)와 압력 밸런스 피스톤(80) 사이에 위치하고 있다.

압력 밸런스(70)의 영역에서 환형 소비기 도관(72)과 환형 로드 지시 도관(75)이 환형 복귀 도관(71)의 옆에 배치되어 있다. 이와 같은 실시예의 경우, 환형 복귀 도관(71)에 다른 소비기를 접속할 수 있다(도 5에 도시된 소비기 접속부(51) 참조). 환형 소비기 도관(72)은 편평 도관(62)을 거쳐서 체크 밸브(170)의 밸브 구멍(47)으로 연장되어 있다.

제 1 실시예와는 다른 압력 밸런스 피스톤(80)의 외부 윤곽은 그 좌측 엣지에서 모따기되어 있다. 오른쪽 엣지에서 외부 윤곽은 협착부(狹搾部 ; waist)를 갖고 있다. 이 협착부는 우측 단면을 향해 스토퍼 플랜지(85)와 합체된다. 단락 홈을 갖는 구역에서 압력 밸런스 피스톤의 직경을 초과하는 직경을 갖는 스토퍼 플랜지(85)는 다수의 관통 구멍(86)을 갖고 있다. 이들 관통 구멍(86)을 통해서 압력 매체는 스토퍼 플랜지가 환형 로드 지시 도관(75)의 좌측 벽에 접촉하는 경우에 협착부의 영역에 도달하고, 상기 협착부에 인접하게 설치된 모따기된 제어 엣지를 거쳐서 환형 소비기 도관(72)을 통해 편평 도관(62)에 도달한다. 이 때문에, 제어 엣지는 환형 소비기 도관(72)의 거의 중심에 위치하고 있다. 외부 윤곽의 좌측 엣지에 설치된, 즉 제어 엣지를 형성하는 모따기부는 환형 복귀 도관(71)의 바로 앞에서 끝나고 있다.

이것에 의해 제어 장치(2)에서는 제 1 소비기 접속부(50)에서 용적 흐름의 로드 압력과는 무관한 제어는 제 2 소비기 접속부(51)를 거쳐서 계속되는 경로가 압력 부하되는 경우에도 가능하다. 그와 같은 것은 압력 밸런스 피스톤(80)이 부가적인 제어 엣지를 갖고 있기 때문이다.

유압식 제어 장치에 대한 제 3 실시예를 도 9 및 도 10을 참조하여 설명하기로 한다. 여기에 도시된 제어 장치(3)는 로드 센싱(load sensing) 유압 시스템에 적합하다. 이 때문에 압력 밸런스(70)는 상술한 두 실시예와는 달리(도 1 및 도 5 참조), 부 분기부(10 ; 副分岐部)가 아닌 3 포트 2 위치 밸브(90)에 직접적으로 배치되어 있다. 로드 지시 시스템을 포함한 나머지 회로는 도 1에 도시된 회로에 상당한다. 부가적으로, 제어 장치(3)에 압력 매체를 공급하는 가변 용량형 펌프(6: 도 10 참조)를 제어하기 위해, 제어 관로(19)가 스로틀 밸브(11)와 압력밸런스(70) 사이에서 로드 지시 관로(12)로부터 분기되어 있다. 이것에 의해, 펌프 접속부(49)와 접속 관로(19) 사이에 로드 센싱 유압 시스템의 조정 압력 구배가 형성된다.

도 10은 제 3 제어 장치(3)를 단면도로 도시하고 있다. 이 제어 장치(3)는 상승 모듈(90) 및 압력 밸런스(70)의 영역에서 제어 장치(1)와는 구조적으로 다르게 되어 있다.

펌프 접속부(49)는 환형 중간 도관(73)으로 통하고 있다. 이 환형 중간 도관은 압력 밸런스 피스톤(80)의 중앙 영역에서 관통 구멍(41)을 관통하고 있다. 압력 밸런스 피스톤의 도 10에 도시된 위치에서, 환형 중간 도관(73)의 중심에서 외부 윤곽에 배치된 제어 홈(82)을 시작으로 그 우측의 벽이 형성되어 있다. 제어 홈(82)이 좌측을 향하여 환형 유입 도관(93)내로 연장되어 있다. 이 곳에서, 제어 홈(82)은 미세 조정 노치(83)와 합체된다. 미세 조정 노치(83)는 압력 밸런스 피스톤(80)의 단면(81) 앞에서 끝나고 있다.

상승 모듈(90)의 개방에 의해, 압력 매체는 대기 압력하에서, 가변용량형 펌프(6)로부터 도입되어 환형 접속 도관(95)내에 유입되고, 이 곳에서, 로드 지시 관로(12)와, 환형 로드 지시 도관(75)과, 제어 관로(19)를 통해서 펌프 제어부로 흐른다. 펌프 압력이 가해진 로드에 따라 상승한다. 압력 매체가 소비기로 흐르자마자, 길이 방향 슬라이드(97)에서의 압력 구배와, 미세 조정 노치(103)의 개방 횡단면은 용적 흐름을 규정한다. 압력 밸런스(70)는 압력 구배를 항상 일정하게 유지한다. 이것은 복수의 소비기를 병렬로 작동하는 경우에도 적합하다.

Claims

2개 이상의 전자기적으로 작동하는 비례 방향 전환 밸브 요소와, 1개의 체크 밸브와, 입력 요소로서 로드 압력과는 무관하게 로드를 들어올리기 위한 1개의 압력 밸런스를 구비하고,

상기 요소는 적어도 부분적으로 하나의 하우징 내에 배치되며,

상기 하우징은 1개 이상의 펌프 접속부와, 1개 이상의 소비기 접속부, 및 1개 이상의 복귀 접속부를 갖는, 로드를 승강시키기 위한 모노 블록 구조의 유압식 제어 장치에 있어서,

상기 비례 방향 전환 밸브 요소(90, 120)는 서로 평행하게 배치되고, 전자기적인 구동 장치(91, 121)가 동일한 측면에서, 특히 동일한 높이로 서로 나란히 배치되며,

상기 압력 밸런스(70)의 피스톤(80)이 상기 제 1 비례 방향 전환 밸브 요소(90)의 길이방향 슬라이드(97) 옆에 상기 두 밸브 요소(80, 97)를 안내하고 지지하는 구멍(41)에 동축적으로 배치되고,

상기 제 1 비례 방향 전환 밸브 요소(90)의 상기 길이 방향 슬라이드(97)가 스프링 부하를 받고, 예응력을 조절하며 스프링(108)을 제어 장치(1, 2, 3)의 하우징(30)상에 지지하기 위한 1개 이상의 구성 부품(109, 110)이 상기 압력 밸런스 피스톤(80)을 통해 안내되는 것을 특징으로 하는 로드를 승강시키기 위한 모노 블록 구조의 유압식 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 구성 부품(109, 110)은 상기 길이 방향 슬라이드(97)의 구멍(105) 및 상기 압력 밸런스 피스톤(80)의 구멍(77)에 지지되고 안내되는 것을 특징으로 하는 로드를 승강시키기 위한 모노 블록 구조의 유압식 제어 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 구성 부품(109, 110)은 원통형상의 로드형 부분(110)과 디스크형 부분(109)을 가지며, 상기 로드형 부분은 상기 구멍(77)내에서 안내되고, 상기 디스크형 부분은 구멍(105)내에서 안내되는 것을 특징으로 하는 로드를 승강시키기 위한 모노 블록 구조의 유압식 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 스프링(108)이 지지되는 상기 디스크형 부분(109)은 구멍(105)에 대한 접촉 영역에서 볼형 외부 윤곽을 갖고, 상기 외부 윤곽은 상기 구성 부품(110)의 가상 중심선 상에 위치하는 회전 축선을 갖는 타원체의 일부인 것을 특징으로 하는 로드를 승강시키기 위한 모노 블록 구조의 유압식 제어 장치.
제 3항에 있어서, 상기 디스크형 부분(109)은 상기 디스크형 부분의 외부 윤곽의 회전 대칭적인 중심선에 대해 직각인 횡단면에 관통부 또는 절개부를 갖는 것을 특징으로 하는 로드를 승강시키기 위한 모노 블록 구조의 유압식 제어 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 디스크형 부분(109)에는 절개부로서 반경 방향을 향한 노치(113)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 로드를 승강시키기 위한 모노 블록 구조의 유압식 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 구멍(41)은 관통 구멍이고, 상기 관통 구멍의 직경은 적어도 상기 밸브 요소(80, 97)를 지지하고 안내하는 영역에서 일정한 것을 특징으로 하는 로드를 승강시키기 위한 모노 블록 구조의 유압식 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 구멍(41)의 단부에서 상기 압력 밸런스(70) 옆에 폐쇄 요소(114)가 배치되어 있고, 상기 폐쇄 요소는 암나사산(116)을 가지며, 상기 암나사산에는 나사식 핀(111)이 상기 구성 부품(109, 110)을 위한 조절가능한 스토퍼로서 나사 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 로드를 승강시키기 위한 모노 블록 구조의 유압식 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 오픈 서키트(OC) 유압 회로를 위해 구성된 제어 장치(1, 2)에서 상기 제 2 비례 방향 전환 밸브 요소(120)와 상기 압력 밸런스(80) 각각은 1개의 별도의 유압적으로 뒤에 배치된 접속부(52, 53 또는 51)를 갖는 것을 특징으로 하는 로드를 승강시키기 위한 모노 블록 구조의 유압식 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 비례 방향 전환 밸브 요소(120)의 내측의 상기길이 방향 슬라이드(147)는 상기 하우징(30)에 지지된 스프링(155)에 의해 부하를 받도록 되어 있고, 이것에 의해, 상기 내측 길이 방향 슬라이드(147)는 차단 상태에서 외측 길이 방향 슬라이드(140) 내의 밸브 시트(146)에 지지되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 로드를 승강시키기 위한 모노 블록 구조의 유압식 제어 장치.
제 10 항에 있어서, 상기 스프링(155)의 예응력은 상기 하우징(30)에 배치된 조절 나사(150)에 의해서 조절가능한 것을 특징으로 하는 로드를 승강시키기 위한 모노 블록 구조의 유압식 제어 장치.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 하우징(30)은 상기 조절 나사(150)의 영역에서 조절 구멍(68)을 갖고, 상기 조절 구멍의 중심선은 상기 길이 방향 슬라이드(140, 147)의 중심선과 경사지게 교차하며, 상기 두 중심선의 최단 거리는 상기 조절 나사(150)와 상기 조절 구멍(68)에 삽입 가능한 조절 휠(adjusting wheel) 사이의 축선 간격에 상응하는 것을 특징으로 하는 로드를 승강시키기 위한 모노 블록 구조의 유압식 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 두 비례 방향 전환 밸브 요소(90, 120)는 별도의 체크 밸브(170)를 거쳐서 상호 접속되고, 상기 체크 밸브는 하강 작용중에 스위치로서 접속되는 것을 특징으로 하는 로드를 승강시키기 위한 모노 블록 구조의 유압식 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 비례 방향 전환 밸브 요소(90)는 일단식으로 직접 작동되는 밸브이고, 상기 제 2 비례 방향 전환 밸브 요소(120)는 예비 단계 즉, 상기 내측 길이 방향 슬라이드(147)와, 주단계 즉, 상기 외측 길이 방향 슬라이드(140)를 갖는 밸브이며, 상기 외측의 길이 방향 슬라이드(140)의 외부 윤곽에는 주 밸브 원추체(141)와 주제어 노치(142)가 설치되어 있고, 이들 주밸브 원추체(141)와 주제어 노치(142)가 연속해서 작업 흐름으로 접속되는 것을 특징으로 하는 로드를 승강시키기 위한 모노 블록 구조의 유압식 제어 장치.