KR101539213B1 - 밸브 장치 - Google Patents

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알프레드 브로이니히
요제프 헤스되르퍼
발터 키르쉬
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 컨슈머를 두 방향으로 제어하거나, 퀵모드로 이동시키거나 부유 위치로 작동시키거나 또는 컨슈머로의 압력 매체 연결을 차단(중립 위치)하기 위해, 밸브 슬라이드가 5 개의 위치들의 방향으로 조절될 수 있는, 항상 조절 가능한 방향 밸브를 포함한 밸브 장치에 관한 것이다.

Description

밸브 장치 {VALVE ARRANGEMENT}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 밸브 장치에 관한 것이다.
이러한 밸브 장치는 이동식 작업 기계, 예컨대 휠 로더(wheel loader), 불도저, 망원경식 로더(telescopic loder) 또는 언더그라운드 로더의 유압 컨슈머를 제어하기 위해 사용된다.
Mannesmann Rexroth AG의 데이터 시트 RD 64 284/06.00에는 컨슈머의 압력 매체 공급이 항상 조절 가능한 하나의 방향 밸브를 각각 포함한 방향 밸브 섹션들을 통해 제어되는 LUDV-이동식 제어 블록이 기술되어 있다. 상기 제어 블록은 조량 블라인드로 형성된 속도부, 및 컨슈머로의 및 컨슈머로부터의 압력 매체 흐름 방향을 결정하는 방향부를 포함한다. 조량 블라인드에 LUDV-압력 교정기가 할당 배치된다. 이러한 이동식 제어 블록의 경우, 동시에 제어되는 컨슈머들을 위한 부하 압력 비-의존 흐름 분할기(LUDV)가 주어진다. 이러한 LUDV 시스템의 경우 -아주 간단히 말하면- 제어되는 컨슈머들의 공급 부족시, 즉 펌프가 소정의 압력 매체 수요를 충족시킬 수 없으면, 모든 개방된 조량 블라인드들을 통해 압력 차가 작아지므로, 작동되는 컨슈머들에 공급되는 압력 매체 양이 비교적 작아진다. 이로써, 개별 컨슈머의 바람직하지 않은 정지 상태가 방지된다. 그러나 본 발명은 LUDV-시스템에 제한되지 않는다.
공지된 해결책의 경우, 항상 조절 가능한 방향 밸브는 중립 또는 중간위치로부터, 예컨대 유압 실린더가 인입되는 제 1 위치의 방향으로 조절될 수 있다. 다른 방향으로의 조절시, 상응하게 유압 실린더가 인출된다. 또한 방향 밸브 섹션은 부유 위치 밸브의 스위칭 및 "하강" 방향으로 밸브 슬라이드의 동시 제어에 의해 부유 위치로 조절되고, 상기 부유 위치에서 2 개의 컨슈머 연결부들 및 압력 연결부가 탱크 연결부와 연결되므로, 예컨대 불도저의 블레이드가 자체 중량에 의해 바닥에 놓인다. 상기 해결책의 단점은, 고유 부유 위치 밸브가 필요한 것이다.
DE 103 36 684 A1에는 밸브 슬라이드의 4 개의 위치들(중립, 상승, 하강, 부유 위치)을 가진 방향 밸브가 장착된 밸브 장치가 도시된다. "위치"라는 용어는 기능, 즉 중립, 상승, 하강 및 부유 위치의 의미에서 각각 하나의 유효 개방 횡단면이 변할 수 있는 다수의 중간 위치들 각각으로서 이해된다.
DE 196 08 758 A1에는 방향 밸브의 밸브 슬라이드가 5 개의 위치들(부유 위치, 하강, 중립 위치, 부유 댐핑 및 인출)로 조절 가능하고, "부유 댐핑" 위치에서 인입 방향으로 작용하는 유압 실린더의 링형 공간이 탱크와 연결되는 해결책이 공개되어 있다.
상기 해결책 중 어떤 것에서도, 밸브 피스톤의 조절에 의해, 기능들, 즉 중립, 인출, 인입 및 부유 위치 외에, 컨슈머의 축소되는 압력실, 예컨대 유압 실린더의 링형 공간으로부터 나오는 압력 매체가 컨슈머의 다른 압력실로 공급되는 압력 매체 유량에 합해지는 퀵모드-기능을 설정하는 것이 불가능하다. 공지된 해결책에서 이러한 퀵모드를 실시하기 위해서는, "퀵모드" 기능으로 스위칭시 축소되는 압력실로부터 흘러나오는 압력 매체 유량이 방향 밸브의 우회시 확장되는 압력실로 흘러가는 압력 매체 유량에 합해지게 하는 특수 밸브 장치가 제공되어야 한다.
본 발명의 과제는 적은 장치 기술적 수고로 퀵모드 및 부유 위치 작동이 가능한 밸브 장치를 형성하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1 항의 특징을 가진 밸브 장치에 의해 해결된다.
본 발명에 따라 밸브 장치는 밸브 보어 내로 안내되는 밸브 슬라이드를 포함한 항상 조절 가능한 방향 밸브를 포함하고, 상기 밸브 슬라이드는 스프링에 의해 예비 응력을 받는 중립 위치로부터 제 1 방향으로 조절될 수 있고, 상기 제 1 위치에서 하나의 컨슈머 연결부와 공급 연결부 사이, 그리고 다른 컨슈머 연결부와 배출 연결부 사이의 압력 매체 흐름 경로가 개방 제어된다. 다른 방향으로 밸브 슬라이드의 조절시, 제 1 위치에서, 상기 다른 컨슈머 연결부와 공급 연결부 사이, 그리고 전술한 상기 하나의 컨슈머 연결부 그리고 배출 연결부 사이의 압력 매체 흐름 경로가 개방 제어된다. 바람직하게는, 이것은 차동 실린더의 피스톤 로드 측 압력실로부터 압력 매체가 흘러나오고 피스톤 로드로부터 먼 측 압력실로 압력 매체가 흘러가는, "인출" 위치이다.
본 발명에 따라, 다른 방향으로 밸브 슬라이드의 추가 조절시, 하나의 컨슈머 연결부로부터 흘러나오는 압력 매체 유량이 다른 컨슈머 연결부로 흘러가는 압력 매체 유량에 합해지구, 그 후, 방향 밸브는 퀵모드 위치로 설정된다.
퀵모드 위치를 지나 밸브 슬라이드의 조절시, 2 개의 컨슈머 연결부들 및 공급 연결부가 배출 연결부와 연결되고, 이로써 방향 밸브가 부유 위치(float)로 조절된다.
따라서, 본 발명에 따른 밸브 장치는 부유 위치가 바람직하게 퀵모드 위치의 실시 후 달성되고 5 개의 위치로 밸브 슬라이드가 조절될 수 있는 방향 밸브를 포함하게 구현된다.
본 발명에 따라, 상기 기능들의 제어가 방향 밸브의 조절에 의해 이루어지므로, 전술한 종래 기술과는 달리, 수동 또는 예비 제어에 의해 스위칭되는 추가 제어 밸브 등이 제공될 필요가 없다.
본 발명은 소위 LUDV 방향 밸브들뿐 아니라, 조량 블라인드의 전 및 후의 압력이 압력 교정기에 작용하는 LS-방향 밸브들, 그리고 스로틀 제어를 위한 방향 밸브들(순환 채널을 포함한 6-방향-밸브)에도 적용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 방향 밸브의 퀵모드 위치에서는 하나의 컨슈머 연결부와 배출 연결부 사이의 압력 매체 흐름 경로의 나머지 횡단면이 개방 제어된다.
구체적 해결책에서 밸브 슬라이드가 제어 에지를 포함하도록 구현되고, 상기 제어 에지를 통해 다른 방향으로의 조절시 하나의 컨슈머 연결부와 배출 연결부 사이의 압력 매체 흐름 경로의 개방 횡단면이 개방 제어될 수 있고, 상기 제어 에지와 간격을 두고 밸브 슬라이드 상에 적어도 하나의 제어- 또는 인출 홈이 형성되고, 상기 홈을 통해 다른 방향으로의 조절시, 하나의 컨슈머 연결부와 배출 연결부 사이의 개방 횡단면이 개방 제어될 수 있고, 상기 홈을 통해 퀵모드의 방향으로 밸브 슬라이드의 추가 조절시, 상기 개방 횡단면이 폐쇄 제어될 수 있다. 부유 위치의 방향으로 추가 조절시, 전술한 개방 횡단면이 제어 에지에 의해 개방 제어된다.
즉, 이러한 인출 홈을 통해 배출 연결부를 포함한 하나의 컨슈머 연결부의 압력 매체 연결이 개방 제어된다. 이러한 압력 매체 연결은 또한 퀵모드의 방향으로 추가 조절시 폐쇄되고, 그 후 부유 기능의 설정을 위해 밸브 슬라이드를 그 단부 위치로 이동시키면 제어 에지에 의해 다시 개방된다.
인출 홈의 형성은 상기 인출 홈이 원주 측이 폐쇄된 포켓으로서 밸브 슬라이드의 외주에 형성되면 특히 간단하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, -유압으로 볼 때- 인출 홈에 대해 평행하게, 전술한 나머지 횡단면을 규정하는 길이방향 홈이 형성되고, 상기 길이방향 홈을 통해 퀵모드-기능으로 밸브 슬라이드의 조절시 하나의 컨슈머 연결부로부터 배출 연결부로의 압력 매체 흐름 경로 내 나머지 횡단면이 개방 제어된다. 상기 길이방향 홈은 인출 홈보다 더 작은 유효 횡단면을 가진다.
본 발명의 다른 실시예에서, 밸브 슬라이드는 센터링 스프링 장치에 의해 예비 응력을 받아 중립 위치에 놓인다. 상기 센터링 스프링 장치는 압력 점 스프링을 포함하게 구현되고, 상기 압력 점 스프링은 부유 위치 방향으로 밸브 슬라이드의 조절시 작용하므로, 조작자는 의식적으로 저항을 극복함으로써만 상기 부유 위치를 설정할 수 있다.
이러한 센터링 스프링 장치는 일반적으로 밸브 슬라이드를 2 개의 방향으로 작용시키는 2 개의 센터링 스프링들을 포함하고, 상기 센터링 스프링들 중 더 큰 예비 응력이 가해지는 하나의 센터링 스프링이 압력 점 스프링에 지지되므로, 압력 점 스프링이 밸브 슬라이드의 조절시 먼저 압축되지 않는다.
구조적으로 매우 간단하게 구현된 해결책에서 압력 점 스프링은 하우징에 고정된 스토퍼에 대해 예비 응력을 받는 스토퍼 볼트 상에 고정되고, 부유 위치의 방향으로 조절시 밸브 슬라이드가 상기 스토퍼 볼트 상으로 직접 또는 간접적으로 이동되므로, 추가 이동은 압력 점 스프링 예비 응력의 극복에 의해서만 가능하다.
밸브 장치의 구조는 퀵모드 위치로 밸브 슬라이드를 조절할 때 방향 밸브의 우회시 하나의 컨슈머 연결부와 연결되는 복귀 라인이 공급 연결부에 연결되는 공급 라인과 연결되는 퀵모드 채널이 제공되고, 상기 퀵모드 채널 내에 컨슈머 연결부를 향하는 방향으로 차단하는 체크 밸브가 제공되면 매우 간단하다. 인출 홈을 통한 하나의 컨슈머 연결부와 배출 연결부 사이의 개방 횡단면의 폐쇄 제어시, 압력 매체는 컨슈머로부터 퀵모드 채널을 통해 다른 압력실로 흘러갈 수 있으므로, 컨슈머는 빠른 속도로 이동된다.
밸브 장치의 방향 밸브는 바람직하게 방향부 및 속도부를 포함한 LUDV-방향 밸브로서 구현되고, 상기 속도부는 조량 블라인드로 형성된다. 상기 조량 블라인드의 뒤에 개별 압력 교정기가 연결되고, 상기 개별 압력 교정기에는, 압력 교정기-개방 횡단면 축소의 의미에서 모든 제어된 컨슈머들의 최대 부하 압력이 그리고 압력 교정기-개방 횡단면 확장의 의미에서 조량 블라인드 하류의 압력이 가해진다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는 다른 종속 청구항들의 대상이다.
하기에는 본 발명의 바람직한 실시예가 개략도를 참조로 더 자세히 설명된다.
본 발명에 따라, 적은 장치 기술적 수고로 퀵모드 및 부유 위치 작동이 가능한 밸브 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 밸브 장치를 포함한 이동식 제어 블록의 방향 밸브 섹션의 회로도.
도 2는 도 1의 방향 밸브 섹션의 구체적 실시를 나타낸 단면도.
도 3은 도 2의 방향 밸브 섹션의 확대도.
도 4a 내지 도 4d는 인입, 인출, 퀵모드 및 부유 위치들에 있는 도 2의 방향 밸브 섹션.
도 1에는 이동식 작업 기계, 예컨대 불도저의 이동식 제어 블록의 방향 밸브 섹션(1)의 회로도가 도시된다. 이러한 이동식 제어 블록은 작업 기계의 개별 유압 컨슈머를 제어할 수 있는 다수의 방향 밸브 섹션들을 포함한다. 하기 설명에서, 도 1에 도시된 방향 밸브 섹션(1)은 불도저 블레이드의 행정 실린더를 사전에 정해진 위치로 유지시키거나, 하강시키거나, 상승시키거나 퀵모드로 하강시키거나 또는 부유 위치에서 작동하게 하기 위해, 상기 행정 실린더의 제어에 사용되는 것으로 가정한다. 도 1에는, 본 발명을 이해하는데 중요한 방향 밸브 섹션(1)의 부재들만이 도시된다. 다른 세부 사항들은 도면에 제시된다. 방향 밸브 섹션(1)의 기본 구성은 도입부에 기술된 데이터 시트 RD 64 284/06.00에 공지되어 있으므로, 여기서는 본 발명을 이해하는데 중요한 부재들만이 설명된다.
방향 밸브 섹션(1)은 도 1의 회로도에 따라, 압력 연결부 P, 2 개의 작업 연결부들 A, B, 탱크 연결부들 T1, T, 제어 연결부 Pst 및 제어 오일 배출 연결부 L를 포함한다. 압력 연결부 P는 펌프 라인(2)과 연결되고, 상기 펌프 라인은 도시되지 않은 펌프의 압력 연결부에 연결되고, 상기 펌프는 LS-펌프 조절기에 의해 작업 기계의 제어되는 모든 컨슈머들의 최대 부하 압력에 따라 제어된다. 상기 부하 압력은 LS-연결부 및 부하 통보 채널(4)을 통해 컨슈머들로부터 탭된다(tapped). 펌핑 양은 펌프 조절기를 통해, 펌프 압력이 사전에 정해진 압력 차만큼 최대 부하 압력보다 높게 놓이도록 조절된다.
방향 밸브 섹션의 2 개의 컨슈머 연결부들 A, B는 컨슈머 라인들(6, 8)을 통해 행정 실린더(14)의 베이스 측 실린더실(10) 또는 피스톤 로드 측 링형 공간(12)과 연결된다. 행정 실린더(14)의 운동 방향 및 속도는 항상 조절 가능한 방향 밸브(16)에 의해 조절된다. 상기 방향 밸브는 조량 블라인드(18)로 형성된 속도부 및 방향부(20)를 포함하게 구현되고, 조량 블라인드(18)를 통해 컨슈머(14)로의 압력 매체 유량이 결정되고 그리고 방향부(20)를 통해 압력실들(10, 12)로의 또는 상기 압력실들로부터의 흐름 방향이 결정된다.
본 발명에 따라, 방향 밸브(16)가 5개의 위치들을 갖도록 구현되고, 하기에서 더 자세히 설명되는 밸브 슬라이드는 센터링 스프링 장치(22)에 의해 예비 응력을 받아 중간 위치(0)에 있는다. 상기 중간 위치에서 전술한 연결부들이 차단된다. 밸브 슬라이드의 조절은 예컨대 압력 조절 밸브들로서 구현되는 예비 제어 밸브들(24, 26)을 통해 이루어지고, 상기 예비 제어 밸브들의 압력 연결부는 제어 라인 Pst과, 탱크 연결부는 L과 그리고 상기 예비 제어 밸브의 조절 출구는 밸브 슬라이드의 제어실과 연결된다.
(도 1의 방향에서) 우측으로 밸브 슬라이드의 이동시, 밸브 슬라이드는 우선 (A)로 표시된 위치들 "인출"로 이동되고, 상기 위치에서 유압 실린더(14)가 인출되고 불도저 블레이드가 하강된다. 우측으로 밸브 슬라이드의 추가 조절시, (E)로 표시된 위치들에 도달하고, 상기 위치들에서 유압 실린더(14)는 퀵모드로 작동된다. 상기 퀵모드에서, 축소되는 링형 공간(12)으로부터 나오는 압력 매체 유량은 조량 블라인드(18)를 통해 실린더실(10)에 공급되는 압력 매체 유량에 합해진다. (F)로 표시된 위치의 방향으로 밸브 슬라이드의 이동에 의해, 불도저 블레이드가 중력에 의해 바닥에 놓이고 경우에 따라 편평하지 않은 부유 위치가 조절된다.
중간 위치(0)로부터 반대 방향, 즉 도 1에서 좌측으로 밸브 슬라이드의 조절시, 유압 실린더(14)가 인입되고 불도저 블레이드가 상승되는, (H)로 표시된 밸브 슬라이드 위치들이 설정된다.
도시된 실시예에서, 조량 블라인드(18)의 하류에 개별 압력 교정기(28)가 배치되고, 상기 개별 압력 교정기에는 흐름 횡단면의 축소의 의미에서 부하 통보 채널(4) 내 압력, 즉 최대 부하 압력에 상응하는 제어 압력이, 흐름 횡단면의 확장의 의미에서는 조량 블라인드(18)의 하류의 압력이 가해진다.
이 경우 개별 압력 교정기(28)의 입구 연결부는 압력 교정기 채널(30)을 통해 압력 연결부 P'와, 압력 교정기의 출구 연결부는 아치형 채널(32)을 통해 방향 밸브(16)의 연결부 P"와 연결된다. 아치형 채널(32) 내에, 부하 유지 밸브(34)가 부하의 누출 없는(leakage free) 지지를 위해 배치된다. 방향 밸브(16)의 작업 연결부 A는 전진 채널(36)을 통해 컨슈머 연결부 A와, 방향 밸브 섹션(1)의 컨슈머 연결부 B는 복귀 채널(38)을 통해 방향 밸브(16)의 작업 연결부 B와 연결된다. 방향 밸브(16)의 2 개의 탱크 연결부들 T, T1은 각각 배출 채널들(40, 42)을 통해 방향 밸브(16)의 작업 연결부 B와 연결된다. 방향 밸브(16)의 압력 연결부 P는 공급 채널(44)을 통해 방향 밸브 섹션(1)의 압력 연결부 P에 연결된다.
도 1에 따라 복귀 채널(38)이 퀵모드 채널(46)을 통해 압력 연결부 P" 와 부하 유지 밸브(34) 사이에 놓인 아치형 채널(32)의 부분과 연결된다. 이 경우, 퀵모드 채널(46) 내에, 압력 연결부 P" 방향으로 개방되는 체크 밸브(48)가 배치된다. "퀵모드" 위치(E)로 밸브 슬라이드의 조절시, 링형 공간(12)으로부터 나오는 압력 매체가 퀵모드 채널(46) 및 개방된 체크 밸브(48)를 통해 방향 밸브(16)의 연결부 P"로 흐를 수 있고, 이로써 배출되는 상기 압력 매체 유량은 조량 블라인드(18)로부터 실린더실(10)로 흐르는 압력 매체 유량에 합해진다.
도 1에 도시되듯이, 조량 블라인드(18) 하류의 압력이 부하 통보 채널(4) 내의 순간 압력보다 큰 경우, 압력 교정기 슬라이드는 도 1에서 좌측 단부 위치로 이동되므로, 이에 따라, 조량 블라인드(18)의 하류의 압력이 부하 통보 채널(4) 내로 통지된다.
도 2에는 도 1에 따른 방향 밸브 섹션(1)의 구체적 실시예가 단면도로 도시된다. 전술했듯이, 상기 방향 밸브 섹션(1)은 다수의 방향 밸브 섹션들, 입구 부재 및 단부 플레이트로 이루어진 이동식 제어 블록의 부분이다. 방향 밸브 섹션(1)은 밸브 슬라이드(52)를 수용하는 밸브 보어(54)가 형성된 밸브 디스크(50)를 포함한다. 도 2 및 확대도 도 3에 따라, 밸브 보어(54)는 좌측으로부터 우측으로, 탱크 챔버(56), 전진 챔버(58), 압력 교정기 출구 챔버(60), 압력 교정기 입구 챔버(62), 공급 챔버(64), 다른 압력 교정기 출구 챔버(66), 복귀 챔버(68) 및 다른 탱크 챔버(70)로 이어진다. "전진...", "복귀..." 등의 표기는 단지 간단한 기재를 위해 선택되었고, 방향 밸브(16)의 스위칭 위치에 따라, 예컨대 복귀 챔버(68)도 전진 상태 일 수 있다. 탱크 챔버(56)는 도 2에 도시되듯이, 배출 채널(40)을 통해 탱크 연결부 T와, 전진 챔버(58)는 전진 채널(36)을 통해 컨슈머 연결부 A와, 압력 교정기 출구 챔버(60)는 퀵모드 채널(46) 및 체크 밸브(48)를 통해 복귀 챔버(68)와 연결되고, 압력 교정기 출구 챔버(60)는 도 1에서 연결부 P"에 상응한다. 복귀 챔버(68)는 도 2에 도시된 복귀 채널(38)을 통해 컨슈머 연결부 B와 연결된다. 탱크 챔버(70)는 배출 채널(42)을 통해 탱크 연결부 T1과 압력 매체 연결식으로 연결된다.
밸브 슬라이드(52)의 구조가 도 3에 확대도로 도시된다. 이에 따라, 밸브 슬라이드(52)는 서로 이격되어 배치된 다수의 링형 홈들에 의해 2 개의 단부 플랜지들, 탱크 제어 플랜지(76), 공급 플랜지(78), 조량 블라인드(18)의 개방 횡단면을 결정하는 제어 플랜지(80), 중간 플랜지(82) 및 공급 플랜지(84)로 나뉜다. 탱크 제어 플랜지(76) 상에 탱크 제어 에지(85)가, 공급 플랜지(78) 상에 공급 제어 에지(86)가, 제어 플랜지(80)의 각각의 단부면에 하나의 측정 블라인드 제어 에지(88, 90)가, 공급 플랜지(84) 상에 공급 제어 에지(92)가, 그리고 대향 배치된 단부 플랜지(74)의 링형 단부면 상에 부유 위치 제어 에지(94)가 형성된다.
전술한 제어 에지들(85, 86, 88, 90, 92, 94)은 각각 공지된 방식으로 제어 홈들 또는 제어 윈도우들(96)을 포함하도록 구현되고, 도 3에는 이들 중 예컨대 부유 위치 제어 에지(94)에 할당 배치된 제어 윈도우만이 도면 부호를 갖는다.
부유 위치 제어 에지(94)의 제어 윈도우들(96)과 간격을 두고, 방향 밸브 축선(98)에 대해 평행하게 연장하는 인출 홈(100)이 밸브 슬라이드(52)의 외주에 형성되고, 도 3에서 상기 홈의 우측 단부 부분은 중립 위치(0)에서 제어 챔버들(68, 70) 사이의 링형 웨브에 의해 커버된다. 도 3에서 인출 홈(100)의 좌측 단부 부분은 인접한 제어 윈도우들(96)과 연결되지 않고, - 따라서 상기 인출 홈(100)은 원주 측이 폐쇄된 포켓으로서 형성된다.
인출 홈(100)에 대해 평행하게 간격을 두고, 길이방향 홈(102)이 단부 플랜지(74)의 외주에 형성되고, 상기 홈의 폭(원주 방향으로 볼 때) 및 길이(축방향으로 볼 때)는 인출 홈(100)보다 작다. 상기 길이방향 홈(102)은 도 3에 따라, 부유 위치 제어 에지(94)의 하부 제어 윈도우(96) 내로 통한다. 도시된 중립 위치(0)에서 상기 길이방향 홈(102)은 복귀 챔버(68)를 향해 개방된다. 도 2에 따라 복귀 챔버(68)는 각 보어로서 구현되는 퀵모드 채널(46) 및 그 안에 제공된 체크 밸브(48)를 통해 압력 교정기 출력 챔버(60)와 연결되고, 이때, 체크 밸브는 압력 교정기 출력 챔버(60)를 향해 개방된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 밸브 슬라이드(52)의 중립 위치(0)에서, 도 1에 도시된 방향 밸브(16)의 연결부들 P, A, B, P', P", T, T1이 차단된다. 이에 따라, 도 3에서 탱크 제어 에지(85)를 통해 챔버들(56, 58) 사이의 압력 매체 연결이, 공급 제어 에지(86)를 통해 챔버들(58, 60) 사이의 압력 매체 연결이, 측정 블라인드 제어 에지들(88, 90)을 통해 챔버들(64, 62) 사이의 압력 매체 연결이, 공급 제어 에지(92)를 통해 챔버들(66, 68) 사이의 압력 매체 연결이 그리고 인출 홈(100)을 통해 챔버들(70, 68) 사이의 압력 매체 연결이 차단되므로, 컨슈머가 도시된 위치에 고정된다.
도 1에 도시된 개별 압력 교정기(28)는 방향 밸브 축선(98)에 대해 수직으로 연장하는 압력 교정기 보어(104) 내로 삽입되고, 압력 교정기 피스톤(106)은 단부 측에서, 즉 도 2에서 하부로부터 상부로 압력 교정기 입구 챔버(62) 내의 압력에 의해 작용되고, 후방 측에서는 부하 통보 채널(4)로부터 탭된 최대 부하 압력에 의해 작용되며, 이 최대 부하 압력은 압력 교정기 보어(104)의 후방 측 링형 공간(108) 내에 있다. 압력 교정기 횡단면이 완전히 개방 제어된 경우(도면에서 압력 교정기 피스톤(106)이 상부로 이동), 압력 교정기 입구 챔버(62) 내의 압력이 압력 교정기 피스톤(106)의 내부 보어들(110)을 통해 링형 공간(108) 및 부하 통보 채널(4) 내로 통지된다.
도 1에 도시된 센터링 스프링 장치(22)는 도 2에 따라 스프링 하우징들(112, 114) 내에 수용되고, 상기 하우징들 내로 밸브 슬라이드(52)의 2 개의 단부 부분들이 삽입된다. 도 2에서 좌측의 스프링 하우징(112) 내에 센터링 스프링(116)이 지지되고, 상기 센터링 스프링은 스프링 부시(118)를 통해 밸브 슬라이드(52)의 인접한 단부면에 작용하고, 도 2에서 스프링 부시(118)의 행정은 우측으로, 하우징에 고정된 스토퍼(120)에 의해 제한된다. 도 2에서 좌측으로 밸브 슬라이드(52)의 행정은 행정 제한부(122)에 의해 제한된다.
우측 스프링 하우징(112) 내에 또한 센터링 스프링(124)이 지지되고, 상기 센터링 스프링은 스프링 플레이트(126)를 통해 밸브 슬라이드(52)의 링형 단부면 에 작용하고, 상기 밸브 슬라이드의 방사 방향으로 줄어든 단부 부분(128)은 센터링 스프링(124) 내로 삽입된다.
스프링 하우징(112) 내에서 센터링 스프링(124)에 연장해서, 압력 점 스프링(130)이 제공되고, 상기 압력 점 스프링은 스토퍼 링(134)과 스토퍼 볼트(132)의 지지 링(136) 사이의 스토퍼 볼트(132)에 고정된다. 상기 2 개의 링들(134, 136)은 반대 방향으로 스토퍼 볼트(132)에 지지된다. 센터링 스프링(124)은 지지 링(136)에 지지되고, 압력 점 스프링(130)의 스프링 예비 응력은 센터링 스프링(124)의 것보다 더 크다. 도시된 중립 위치에서 스토퍼 볼트(132)가 센터링 스프링(124)의 스토퍼 링(134)에 의해 스프링 하우징 측 스토퍼(138)에 대해 예비 응력을 받고, 스프링 플레이트(126)는 하우징 측 스토퍼에 지지된다. 도시된 중립 위치(0)에서 스토퍼 볼트(132)의 도 2의 좌측 단부 면(142)은 밸브 슬라이드(52)의 단부 부분(128)의 인접한 단부 면에 대해 축방향 간격을 두고 배치된다. 우측으로 밸브 슬라이트의 이동시, 단부 부분(128)은 스토퍼 볼트(132)의 단부 면(142) 상으로 이동되고, 상기 스토퍼 볼트는 압력 점 스프링의 압축시 종동되고 그 후 스프링 하우징(112)의 단부 스토퍼(144) 상으로 이동한다.
도 2에 도시된 방향 밸브 섹션 상에는 또한 방향 밸브의 제어를 위한 압력 조절 밸브(24)가 도시되어 있다.
전술한 방향 밸브 섹션(1)의 기능은 도 1에 따른 위치들 (A), (E), (F) 및 (H)이 도시되는 도 4를 참조로 설명된다.
도 4a에서 밸브 슬라이드(52)는 압력 조절 밸브(26)를 통해 적합한 제어 압력의 조절에 의해 좌측으로, (H)로 표시된 위치들로 이동되고, 상기 위치에서 측정 블라인드 제어 에지(90)를 통해 공급 챔버(64)와 압력 교정기 입구 챔버(62) 사이의 압력 매체 연결이 개방 제어되고, 이러한 개방 제어된 횡단면이 조량 블라인드(18)의 흐름 횡단면을 형성한다. 압력 매체는 개별 압력 교정기(28) 및 아치형 채널(32)을 통해 압력 교정기 출구 챔버(66)를 향해 흐르고 거기서부터 부유 위치 제어 에지(94)에 의해 개방 제어되는 횡단면을 통해 복귀 챔버(68) 내로 유입되고, 상기 복귀 챔버로부터 컨슈머 연결부 B로, 거기서부터 컨슈머 라인(8)을 통해 행정 실린더(14)의 링형 공간(12)으로 흐른다. 축소된 실린더실(10)로부터 나오는 압력 매체가 컨슈머 라인(6), 컨슈머 연결부 A, -지금은 실제로 복귀 채널로서 작용하는- 전진 채널(36)을 통해 전진 챔버(58) 내로 유입되고, 상기 전진 챔버는 탱크 제어 에지(85)를 통해 탱크 챔버(56)와 연결되므로, 압력 매체는 방향 밸브 섹션(1)의 배출 채널(40) 및 탱크 연결부(T)를 통해 탱크로 흐른다. 즉, 위치(H) 내로 밸브 슬라이드(52)의 이동시 행정 실린더(14)는 인입되고 이에 따라 불도저 블레이드는 상승한다.
불도저 블레이드의 하강을 위해, 도 4b에 따라 방향 밸브 슬라이드(52)가 예비 제어 밸브(24)에 의한 적합한 제어 압력의 조절에 의해 도 1 내지 도 3에서 우측으로 이동되고, 측정 블라인드 제어 에지(88)를 통해 공급 챔버(64)와 압력 교정기 입구 챔버(62) 사이의 조량 블라인드(18)의 개방 횡단면이 결정된다. 개별 압력 교정기(28)로부터 흘러나오는 압력 매체는 아치형 채널(32)을 통해 압력 교정기 출구 챔버(60) 내로, 그리고 거기서부터 공급 제어 에지(86)에 의해 개방 제어되는 횡단면을 통해 공급 챔버(58) 내로, 그리고 그 후 전진 채널(36), 컨슈머 연결부 A 및 컨슈머 라인(6)을 통해 실린더실(10) 내로 흐른다. 링형 공간(12)으로부터 나오는 압력 매체는 컨슈머 연결부 B, 복귀 채널(38), 복귀 챔버(68) 및 그 후 인출 홈(100)에 의해 개방 제어된 횡단면을 통해 탱크 챔버(70) 내로, 그리고 거기서부터 탱크로 흐른다. 인출 홈(100)에 의해 결정된 개방 횡단면에 대해 평행하게, 작은 길이방향 홈(102)을 통해 2 개의 챔버들(68, 70) 사이의 개방 횡단면도 개방된다.
그 결과, 밸브 슬라이드의 위치들(A) 내로, 행정 실린더(14)가 불도저 블레이드의 하강을 위해 인출된다.
도 1에서 (E)로 표시된 퀵모드 위치 내로, 도 4c에 따라 우측으로 밸브 슬라이드(52)의 추가 이동시, 도 4c에서 좌측에 있는 인출 홈(100)의 단부 부분이 2 개의 챔버들(68, 70) 사이의 링형 웨브에 의해 커버되므로, 인출 홈(100)을 통한 압력 매체 연결이 차단된다. 복귀 챔버(68) 및 탱크 챔버(70)를 향해 개방된 길이방향 홈(102)에 걸쳐 비교적 작은 나머지 횡단면만이 남아 있다. 부유 위치 제어 에지(94)는 상기 위치에서도 작용하지 않는다. 이로써, 길이방향 홈(102)을 통해 특정 양의 압력 매체가 탱크로 흘러간다 -원래의 퀵모드 유량에서 상기 부분 흐름이 소실된다. 압력 매체 유량의 대부분은 복귀 챔버(68)로부터 퀵모드 채널(46) 및 개방된 체크 밸브(48)를 통해 압력 교정기 출구 챔버(60) 내로 흐르고, 거기서, 공급 챔버(64)로부터 측정 블라인드 제어 에지(88)에 의해 개방 제어된 조량 블라인드 횡단면을 통해 개별 압력 교정기(28)로 흐르며, 상기 압력 교정기로부터 아치형 채널(32)을 통해 압력 교정기 출력 챔버(60) 내로 흐르는 압력 매체 유량에 합해진다. 이러한 비교적 큰 퀵모드 유량은 공급 제어 에지(86)에 의해 개방 제어된 횡단면, 전진 챔버(58) 및 컨슈머 연결부 A를 통해 행정 실린더(14)의 실린더실(10)로 안내된다.
전체 원주 흐름 횡단면에 비해 작은 흐름 횡단면을 가진 제어 윈도우를 포함한 제어 에지(86)의 형성에 의해, 부하가 제어 불가능하지 않고 부하의 속도가 펌프에 의해 송출되는 압력 매체 양에 의해 사전에 정해지는 압력이 링형 공간(12) 내에 형성될 수 있다. 제어 에지(86)에 의해 압력이 링형 공간(12) 내 높은 압력으로부터 실린더실(10) 내 낮은 압력으로 하강된다.
길이방향 홈(102)을 통해 흘러나오는, 퀵모드에서 사용될 수 없는 압력 매체 양은 행정 실린더(14)의 실린더실(12) 내의 압력에 의존한다.
도 4c에 도시되듯이, 상기 위치(E)에서 방향 밸브 피스톤의 단부 부분(128)이 스토퍼 볼트(132)의 단부면(142) 상으로 이동되고, 밸브 슬라이드(52)의 이러한 조절은 먼저 센터링 스프링(124)의 힘에 대항해서만 이루어진다 -압력 점 스프링(130)은 아직 압축되지 않았다. 왜냐하면 상기 압력 점 스프링은 스프링(124)에 의해 위치(E)에서 받는 것보다 더 큰 힘으로 예비 응력을 받기 때문이다.
부유 위치(F)의 방향으로 밸브 슬라이드(52)의 추가 이동은 압력 점 스프링(130)의 힘에 대항해서만 가능하다. 상기 부유 위치(F)는 도 4d에 도시된다. 이 위치에서 공급 챔버(64)와 압력 교정기 입구 챔버(62) 사이의 연결이 도 4d에서 공급 플랜지(78)의 우측 단부 부분에 의해 차단된다. 공급 챔버(64)는 측량 블라인드 제어 에지(90)를 통해 스로틀되고 압력 교정기 출구 챔버(66)와 연결되고, 상기 압력 교정기 출구 챔버는 복귀 챔버(68)에 대해 개방되어 있다. 상기 복귀 챔버는 부유 위치 제어 에지(94)를 통해 탱크 챔버(70)와 연결되므로, 압력 매체가 공급 챔버(64)로부터 탱크로 흐를 수 있다. 이에 따라, 컨슈머 연결부 B도 복귀 챔버(68), 부유 위치 제어 에지(94) 및 탱크 챔버(70)를 통해 탱크와 연결된다. 다른 컨슈머 연결부 A는 전진 챔버(58), 및 플랜지들(72, 76) 사이의 링형 홈에 의해 개방 제어되는 탱크 챔버(56)로의 연결을 통해 탱크와 연결되므로, 불도저 블레이드는 이러한 부유 위치에서 바닥의 편평하지 않음을 따르거나 또는 자체 중량에 의해 평편하게 할 수 있다. 전술했듯이, 부유 위치(F)는 압력 점 스프링(130)의 예비 응력을 극복함으로써만 도달될 수 있으므로, 조작자는 언제 부유 위치(F)에 도달하는지 분명한 확인 통보를 받는다. 압력 점 스프링(130)의 압축시, 스토퍼 볼트(132)는 도 4c에서 스토퍼 볼트(132)의 우측 단부 부분이 단부 스토퍼(144) 상으로 이동될 때까지 밸브 슬라이드(52)의 단부 부분(128)에 의해 종동된다. 우측으로의 추가 조절은 가능하지 않다.
전술한 해결책에서 밸브 슬라이드(52)는 기능들, 즉 행정 실린더의 인출, 인입, 퀵모드, 부유 위치 및 중립 위치로의 조절을 가능하게 하기 위해 5 개의 위치들로 조절될 수 있다.
컨슈머를 두 방향으로 제어하거나, 퀵모드로 이동시키거나 부유 위치로 작동시키거나 또는 컨슈머로의 압력 매체 연결을 차단(중립 위치)하기 위해, 밸브 슬라이드가 5 개의 위치들의 방향으로 조절될 수 있는, 항상 조절 가능한 방향 밸브를 포함한 밸브 장치가 공개되어 있다.
A, B 컨슈머 연결부
P 공급 연결부
T, T1 배출 연결부
(H),(A),(F),(E) 위치
14 유압 컨슈머
16 방향 밸브
22 센터링 스프링 장치
52 밸브 슬라이드
94 제어 에지
100 인출 홈
102 길이방향 홈

Claims (14)

  1. 밸브 보어 내에서 안내되는 밸브 슬라이드(52)를 구비한 방향 밸브(16)를 포함한 유압 컨슈머(14) 제어용 밸브 장치로서,
    상기 밸브 슬라이드(52)는 2 개의 컨슈머 연결부들 A, B과 공급 연결부 P 또는 배출 연결부 T, T1와의 압력 매체 연결을 위해, 센터링 스프링 장치(22)에 의해 예비 응력을 받는 중립 위치(0)로부터 적어도 3 개의 다른 위치들(H, A, F)의 방향으로 조절될 수 있고, 상기 중립 위치(O)로부터
    a) 제 1 위치(H) 방향으로 조절시, 하나의 컨슈머 연결부 B와 상기 공급 연결부 P 사이의, 그리고 상기 다른 컨슈머 연결부 A와 상기 배출 연결부 T, T1 사이의 압력 매체 흐름 경로가 개방 제어될 수 있고,
    b) 다른 방향으로, 즉 제 2 위치(A)로 조절시, 상응하게 우선 상기 다른 컨슈머 연결부 A와 상기 공급 연결부 P 사이의, 그리고 상기 하나의 컨슈머 연결부 B와 상기 배출 연결부 T, T1 사이의 압력 매체 흐름 경로가 개방 제어될 수 있고,
    c) 또 다른 방향으로, 즉 부유 위치(F)로 조절시, 상기 2 개의 컨슈머 연결부들 A, B이 상기 배출 연결부 T, T1와 연결되는, 유압 컨슈머 제어용 밸브 장치에 있어서,
    상기 밸브 슬라이드(52)는 상기 중립 위치(O)로부터 상기 다른 방향으로의 조절시 퀵모드 위치(E)로 이동될 수 있고, 상기 퀵모드 위치(E)는 상기 제 2 위치(A)와 상기 부유 위치(F) 사이에 놓이며, 상기 퀵모드 위치에서 상기 하나의 컨슈머 연결부 B를 통해 상기 유압 컨슈머(14)로부터 흘러나오는 압력 매체 유량이 상기 공급 연결부 P로부터 상기 다른 컨슈머 연결부 A로 흐르는 압력 매체 유량에 합해지고,
    상기 밸브 슬라이드(52)는 제어 에지(94)를 포함하게 구현되고, 상기 다른 방향으로 조절시, 상기 제어 에지(94)를 통해 상기 하나의 컨슈머 연결부 B와 상기 배출 연결부 T, T1 사이의 압력 매체 흐름 경로 내의 개방 횡단면이 개방 제어될 수 있으며, 상기 제어 에지(94)와 간격을 두고 상기 밸브 슬라이드 상에 인출 홈(100)이 형성되고, 상기 제 2 위치(A)의 방향으로 상기 밸브 슬라이드(52)의 조절시, 상기 인출 홈(100)을 통해 상기 하나의 컨슈머 연결부 B와 상기 배출 연결부 T, T1 사이의 개방 횡단면이 개방 제어될 수 있고, 상기 퀵모드 위치(E)의 방향으로 추가 조절시 상기 인출 홈(100)을 통해 상기 개방 횡단면이 폐쇄 제어될 수 있으며, 그 후, 추가 조절시 상기 하나의 컨슈머 연결부 B와 상기 배출 연결부 T, T1 사이의 압력 매체 흐름 경로 내의 상기 개방 횡단면이 상기 제어 에지(94)에 의해 개방 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 퀵모드 위치(E)에서 상기 하나의 컨슈머 연결부 B와 상기 배출 연결부 T, T1 사이의 압력 매체 흐름 경로의 나머지 횡단면이 개방 제어되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 위치(H)로 상기 밸브 슬라이드(1)의 조절시, 상기 제어 에지(94)를 통해 상기 공급 연결부 P와 상기 하나의 컨슈머 연결부 B 사이의 개방 횡단면이 개방 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 인출 홈(100)은 밸브 슬라이드 외주 내에서 원주 측이 폐쇄된 포켓인 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 인출 홈(100)에 대해 평행하게, 상기 나머지 횡단면을 결정하는 길이방향 홈(102)이 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 길이방향 홈(102)이 상기 제어 에지(94)의 제어 윈도우(96) 내로 통하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 길이방향 홈(102)의 유효 흐름 횡단면은 상기 인출 홈(100)의 유효 흐름 횡단면보다 작은 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 센터링 스프링 장치(22)는 각각 하나의 조절 방향으로 작용하는 2 개의 센터링 스프링들(116, 124)을 포함하고, 상기 다른 방향과 반대 방향으로 작용하는 센터링 스프링(124)에 압력 점 스프링(130)이 할당 배치되고, 상기 압력 점 스프링은 상기 부유 위치(F)로 상기 밸브 슬라이드(52)의 조절시 작용하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 센터링 스프링(124)은 상기 압력 점 스프링(130)에 지지되고, 상기 압력 점 스프링(130)은 상기 센터링 스프링(124)보다 큰 예비 응력(preload)을 받는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 압력 점 스프링(130)은 축방향으로 이동 가능하게 지지되는 스토퍼 볼트(132) 상에 고정되고, 상기 밸브 슬라이드는 상기 부유 위치(F) 방향으로 조절시 상기 스토퍼 볼트 상에서 이동하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 슬라이드(52)가 상기 퀵모드 위치(E)로 조절될 때, 상기 방향 밸브(16)의 우회시, 상기 하나의 컨슈머 연결부 B와 연결되는 복귀 채널(38)을 공급측 공급 채널(32)과 연결하는 퀵모드 채널(46)이 제공되고, 상기 퀵모드 채널(46) 내에 상기 복귀 채널(38)을 향하는 방향으로 폐쇄하는 체크 밸브(48)가 제공되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 방향 밸브(16)는 방향부(20), 및 조량 블라인드(18)로 형성되는 속도부를 포함하고, 상기 조량 블라인드(18) 아래에 개별 압력 교정기(28)가 연결되고, 상기 개별 압력 교정기에는 압력 교정기 개방 횡단면의 축소의 의미에서 모든 컨슈머들의 최대 부하 압력에 상응하는 제어 압력이, 그리고 상기 개방 횡단면의 확장의 의미에서는 상기 조량 블라인드(18) 하류의 압력이 가해지는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
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