KR20210029527A - 전자 비례 감압 밸브 - Google Patents

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KR20210029527A
KR20210029527A KR1020190110877A KR20190110877A KR20210029527A KR 20210029527 A KR20210029527 A KR 20210029527A KR 1020190110877 A KR1020190110877 A KR 1020190110877A KR 20190110877 A KR20190110877 A KR 20190110877A KR 20210029527 A KR20210029527 A KR 20210029527A
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pressure reducing
reducing valve
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electronic proportional
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손호연
김당주
김용길
배진우
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(주)대호하이드로릭
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Abstract

본 발명은 전자력에 의하여 작동하는 전자 비례 감압 밸브(EPPR)에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자 비례 감압 밸브에 있어서, 플렌지; 및 상기 플렌지와 연결되고 플런저가 이동할 수 있는 공간을 형성하는 몸체를 포함하는 튜브 어셈블리; 및 상기 튜브 어셈블리의 적어도 일부분을 둘러싸며, 솔레노이드부를 포함하는 튜브 하우징을 포함하고, 상기 플런저는 상기 공간 상에서 작동 유체의 흐름에 의해 이동 가능하게 형성되되, 상기 플런저의 외경부에는 유체 흐름을 위한 상기 플런저의 길이 방향과 경사진 방향을 향하는 음각의 유도홈이 형성된 것을 특징으로 하는 전자 비례 감압 밸브를 제공할 수 있다.

Description

전자 비례 감압 밸브{ELECTRONIC PROPORTIONAL PRESSURE REDUCING VALVE}
본 발명은 전자 비례 감압 밸브(EPPR)에 관한 것이다.
굴삭기, 크레인, 지게차, 등과 같은 산업용 차량은 일반적으로 드릴, 로더 등과 같은 장치를 구동시키기 위한 유압시스템을 구비할 수 있다. 그리고 이러한 유압 시스템을 구비하기 위하여, 유압 시스템 내 작동유를 제어하기 위한 전자 비례 감압 밸브(EPPR;electronic proportional pressure reducing valve)를 더 포함하고 있다.
도 1 및 도 2에는 종래 기술에 따른, 통상의　전자　비례 감압 밸브를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전자 비례 감압 밸브(100)는 전자력을 발생시키는 솔레노이드부(190), 유체의 압력을 제어하는 스풀(101)과 슬리브(103) 및 유로형성 및 밸브(190)를 지지하는 블록(미도시)로 크게 구성될 수 있다.
솔레노이드부(190)는 하우징(180),　전자력을 발생시키는 코일(170), 코일(170)의　전자력에 따라 수평방향으로 이동하여 스풀(101)의 이동을 제어하는 플런저(150) 및 플런저(150)가 수용된 튜브 어셈블리(110)를 포함하여 구성될 수 있다.
밸브(100)는 스풀(101)의 수평 이동을 통해 슬리브(103)에 구비된 각 포트(P,A,T)를 선택적으로 개폐하여 유압 시스템의 작동유 압력을 효과적으로 제어할 수 있다.
이때, 스풀(101)의 이동은　전자력 발생에 따른 플런저(150)의 수평이동과 연동하여 작동하므로, 밸브(100)에 있어, 플런저(150)의 이동이 무엇보다 중요하다 할 수 있다.
그러나 종래의 밸브(100)에서 플런저(150)는　전자력 발생에 따른 자기 저항 및 마찰에 영향을 받아, 이동이 원활하지 못할뿐더러, 그 움직임이 자기 저항에 의해 지연되는 문제가 발생할 수 있으며, 이는 스풀(101)의 이동이 원활지 못할 뿐만 아니라, 지연 등에 의해 작동유의 압력 제어가 용이하지 못한 문제가 있다.
한국 등록 특허 10-1384177 한국 등록 실용신안 20-2004-0023384
밸브(100)에서 유압 시스템의 효과적 제어가 이루어질 수 있도록, 작동 유체의 흐름을 원활하게 제어하여 플런저(150) 이동에 따른 자기 저항 및 마찰을 줄일 수 있는 기술 개발이 시급하며, 나아가 자기에 의한 저항 및 마찰의 완전한 차단시킬 수 있는 개발이 절실한 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 플런저의 표면 처리 및 윤활 형상을 개선하여 작동시 마찰력 저감 효과가 향상된 전자 비례 감압 밸브를 제공하는 데 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 전자 비례 감압 밸브에 있어서, 플렌지; 및 상기 플렌지와 연결되고 플런저가 이동할 수 있는 공간을 형성하는 몸체를 포함하는 튜브 어셈블리; 및 상기 튜브 어셈블리의 적어도 일부분을 둘러싸며, 솔레노이드부를 포함하는 튜브 하우징을 포함하고, 상기 플런저는 상기 공간 상에서 작동 유체의 흐름에 의해 이동 가능하게 형성되되, 상기 플런저의 외경부에는 유체 흐름을 위한 상기 플런저의 길이 방향과 경사진 방향을 향하는 음각의 유도홈이 형성된 것을 특징으로 하는 전자 비례 감압 밸브를 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 플런저는 적어도 일부가 자성체로 이루어질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 플런저는 마찰력 저감을 위해 기 표면 처리되어 코팅 층을 포함할 수 있다.
여기서 상기 코팅 층은 테프론 코팅 층일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 플런저의 표면 처리 및 윤활 형상을 개선되어 작동시 마찰력 저감 효과가 향상된 전자 비례 감압 밸브를 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 플런저의 작동중, 플런저의 축방향을 기준으로 수직방향으로 힘이 작용하고, 수평방향으로도 힘이 발생할 수 있다. 본 발명에 따르면, 플런저에 형성된 플런저의 축방향과 경사진 그루브가 구비되므로, 상기 수직방향의 힘과 수평방향의 힘에 의해 플런저가 한 쪽으로 쏠리는 현상이 방지될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 플런저의 표면에 테프론 코팅을 함으로써 마찰력을 보다 더 저감시키는 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은, 종래 기술에 따른 전자 비례 감압 밸브를 나타내는 단면도이다.
도 2는, 종래 기술에 따른 전자 비례 감압 밸브를 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 비례 감압 밸브를 나타내는 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 비례 감압 밸브를 나타내는 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 플런저를 나타내는 측면도이다.
도 6은, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 플런저를 나타내는 정면도이다.
이하 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로서 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.
그리고 여기서의 "연결"이란 일 부재와 타 부재의 직접적인 연결, 간접적인 연결을 포함하며, 접착, 부착, 체결, 접합, 결합 등 모든 물리적인 연결 또는 전기적인 연결을 의미할 수 있다.
또한 '제1, 제2, 제3' 등과 같은 표현은 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.
도면 설명에 앞서, 종래기술과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용해 설명하기로 한다.
먼저, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 비례 감압 밸브(200)에 대하여 설명한다.
도 3은, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 비례 감압 밸브를 나타내는 단면도이다. 도 4는, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 비례 감압 밸브를 나타내는 단면도이다.
도 3은 전자 비례 감압 밸브의 솔레노이드 코일에 전류 인가시 플런저가 플런저의 축과 평행한 제 1 방향으로 이송되는 것을 나타낼 수 있고, 도 4는, 전자 비례 감압 밸브의 솔레노이드 코일에 전류 인가시 플런저가 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 이송되는 것을 나타낼 수 있다.
도면에 도시되진 않았으나, 전자 비례 감압 밸브(200)의 일 측에는 스풀(spool)이 결합될 수 있고, 스풀이 수용되고 복수의 포트가 마련된 슬리브가 추가로 구비될 수 있다. 슬리브 내의 작동 유체는 스풀의 직선적 움직임을 야기하고, 스풀의 직선적 움직임은 전자 비례 감압 밸브에 전달되어 밸브 동작을 가능케 할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 전자 비례 감압 밸브(200)는 튜브 어셈블리(210)와 상기 튜브 어셈블리(210)를 둘러싸는 튜브 하우징(260)을 포함할 수 있다. 튜브 어셈블리(210)는 튜브 하우징(260)의 개구에 삽입되어 튜브 하우징(260)과 고정적으로 결합될 수 있다. 튜브 하우징(260) 내부에는 솔레노이드(270)가 구비되며, 튜브 어셈블리(210)가 튜브 하우징에 결합시에 솔레노이드가 튜브 어셈블리(210)의 적어도 일부분을 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다.
튜브 어셈블리(210)는 직경이 상대적으로 넓은 플랜지(flange, 220)와 직경이 상대적으로 좁은 몸체(230)을 포함할 수 있다. 또한, 튜브 어셈블리(210)는 몸체(230)에 인접하게 배치되는 헤드부(240)를 더 포함할 수 있다.
플랜지(220)는 튜브 어셈블리가 튜브 하우징에 결합시, 튜브 하우징의 일단과 맞닿은 상태로 고정되는 부분일 수 있다. 몸체(230)는 튜브 어셈블리(210) 의 길이 방향을 따라 길게 연장된 부분으로서, 튜브 어셈블리가 튜브 하우징에 결합시, 튜브 하우징의 내주연과 마주보는 외주연을 가지는 부분일 수 있다. 헤드부(240)는 튜브 어셈블리가 튜브 하우징에 결합시 튜브 어셈블리의 타단을 폐쇄하는 형태를 가질 수 있으며, 일 실시예에 따르면, 상기 헤드부(240)는 상기 헤드부(240)를 사용자가 조작하여 전자 비례 감압 밸브(200)의 밸브 동작을 조절하도록 구성될 수도 있다.
튜브 어셈블리(210) 내부에는 플런저(plunger, 250)가 구비될 수 있다. 구체적으로 튜브 어셈블리(210)는 작동 유체가 구비될 수 있는 공간(233)이 구비되며, 상기 공간 내에 플런저(250)가 수용될 수 있다. 상기 공간은 플런저(250)의 부피보다는 크게 형성되어, 플런저(250)가 상기 공간내에서 이동할 수 있도록 구비될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 플런저(250)는 상기 공간 내에서 튜브 어셈블리 또는 튜브 하우징의 길이방향을 따라 직선적으로 움직일 수 있다.
도면에 도시되진 않았으나, 상기 공간(233) 상에는 일 측에서 플런저와(250) 연결되고, 타측에서 몸체(230)와 연결되는 탄성체가 구비될 수 있으며, 상기 탄성체를 이용해 플런저(250)의 직선 이동간 플런저(250)를 탄력적으로 지지할 수 있게 할 수도 있다.
다양하 실시예들에 따르면, 튜브 어셈블리는 몸체(230)의 적어도 일부를 관통하고, 적어도 일부분이 상기 플런저(250)의 중심 축 상을 관통하는 로드(232)를 포함할 수 있다. 몸체(230)에는 로드홀(231)이 구비되며, 상기 로드(232)는 로드홀(231) 내에서 직선적으로 움직일 수 있다. 상기 사용자가 전자 감압 비례 밸브(200) 조작하면, 플런저(250)는 그 조작에 대응하는 유압력을 상기 로드(232)에 전달하고, 상기 로드(232)에 전달된 유압력은 미도시된 스풀에 전달될 수 있다.
일 실시예에 따르면 로드(232)는 플런저(250)와 일체로 구성되거나, 분리 가능한 형태로 구비될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 비례 감압 밸브(200)는 상술한 구성들 외에도 전자 비례 감압 밸브(200)를 구성하는 통상의 구성요소들을, 추가적으로 또는 다른 구성들을 대체하는 방식으로, 포함할 수 있다. 예를 들면 전자 비례 감압 밸브(200)는 외부 장치와 연결하기 위한 커넥터(290) 및/또는 외부 장치와 전기적인 연결을 위한 커넥터 터미널(291)을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 몸체(230)는 튜브 하우징(260)과 별개로 구성될 수 있으나, 다른 실시예에 따르면 몸체(230)는 튜브 하우징(260)과 결합 후, 용접등에 의해 일체로 구비될 수도 있다. 예를 들어, 몸체(230)가 튜브 하우징(260)과 별개로 구성되는 경우에는 몸체(230) 내부에 플런저(250)가 삽입되고, 몸체(230) 내부의 공간(233) 상에서 몸체(230)의 내주연(또는 내경부)를 따라 플런저(250)가 이동할 수 있도록 형성될 수 있다. 또 다른 예를 들면 몸체(230)가 튜브 하우징(260)과 일체로 구성되는 경우에는 몸체(230)와 튜브 하우징(260)에 의해 상기 '공간(233)'이 정의되고, 튜브 하우징(260)의 내주연(또는 내경부)를 따라 플런저(250)가 이동할 수 있도록 형성될 수도 있다.
상기 플런저(250)는 자성체로서, 솔레노이드(270)에 전류를 인가/해제시 도 3 또는 도 4와 같이 동작하게 될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 플런저(250)의 외주연(또는 외경부)와 튜브 어셈블리의 몸체(230)에서 플런저(250)를 둘러싸는 내주연(또는 내경부) 사이는 접촉에 의한 마찰력이 발생하게 된다. 이때 발생하는 마찰력은 플런저(250)의 작동성에 영향을 주게 되며, 이는 전자 비례 감압 밸브의 히스테리시스에 영향을 주어 성능 문제를 야기할 수 있다. 이를 보완하기 위한 방안으로, 본 발명의 다양한 실시예에서는, 하기 도 5 및 도 6의 실시예에 따른 플런저를 제공할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 플런저(250)를 나타내는 측면도이다. 도 6은, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 플런저(250)를 나타내는 정면도이다.
플런저(250)는 내부가 채워진 실린더 형상의 구성으로서, 중심부(251)를 포함할 수 있고, 중심부(251)의 주위를 둘러싸는 외경부(252)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 중심부(251)는 도 5에 도시된 바와 같이 플런저(250)의 길이 방향을 따라 외부로 돌출될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 플런저(250)는 외경부(252)에 튜브 어셈블리의 내주연의 지름보다 크기가 작으며, 음각의 그루브(253)가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
나아가 본 발명의 플런저(250)는 상기 음각의 그루브(253)가 단순히 플런저(250)의 길이 방향(또는 플런저의 직선 이동 방향)으로 직선적으로 연장되어 형성된 것이 아닌, 플런저(250)의 길이 방향과 경사진 형태로 형성된 음각의 그루브를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른, 상기 음각의 그루브는 나선형태를 가질 수 있다.
플런저(250)에 파여진 그루브(253)는 전자 비례 감압 밸브(200) 내의 유체의 흐름을 유도하는 그루브로서, 유체의 흐름이 플런저(250)의 전방과 후방에서 연속되도록 함으로써 플런저(250)의 수평이동이 가능하게 돕는 한편 플런저(250) 동작의 반복성을 확보하는 차원에서 중요한 요소일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 플런저(250)는 자성체로 이루어질 수 있다. 따라서, 플런저(250)는 솔레노이드부(270)에 전류 인가시 솔레노이드부(270)에 의해 형성된 자기력선속에 의한 영향 하에 전방으로 또는 후방으로 움직일 수 있게 된다.
솔레노이드부(270)에 전류 인가시 플런저(250)에는 상기 솔레노이드부(270)에 의한 자기력선속에 의해 플런저(250)의 길이 방향과 수직한 방향의 힘이 작용될 수 있다. 뿐만 아니라 플런저(250)에는 플런저(250)의 길이 방향과 평행한 수평 방향으로 미는 힘 또한 작용될 수 있다.
수직 방향의 힘과 수평 방향의 힘에 의해, 플런저(250)는 몸체(230) 내부의 공간(233) 상에서 일 측으로 쏠려 붙으려는 현상이 발생하거나, 이와 관련하여 과도한 마찰이 발생할 수 있다.
이러한 현상을 방지 또는 최대한 줄이기 위해 본 개시의 플런저(250)에는 플런저(250)의 길이 방향과 경사진 방향으로 음각의 그루브(253)를 형성할 수 있다.
플런저(250)에 음각의 그루브(253)를 플런저(250)의 길이 방향과 경사진 방향으로 형성함에 따라, 그루브(253) 내를 유동하는 유체의 흐름은 나선적인 형태로 형성되고, 이에 의해 플런저(250)에 작용하는 수직 방향의 힘과 수평 방향의 힘이 동시에 상쇄되는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 본 발명에서는 플런저(250)의 외경부(253)에 표면처리를 하여 플런저(250)와 몸체(230)(또는 튜브 하우징의 내주연) 간의 마찰력을 줄일 수도 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 플런저(250)가 몸체(230)의 내경부(또는 내주연)과 맞닿게 되는 플런저(250)의 외경부(253)에 코팅층(254)(예: 테프론 코팅층)을 형성하여 마찰력을 감소시킬 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 도 5에 도시된 경사진 형태의 음각 그루브(253)와 테프론 코팅층(254)을 함께 적용하여 전자 비례 감압 밸브(200)의 마찰력을 보다 획기적으로 저감할 수도 있다.
본 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 의해 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 따라서, 이상에서 기술한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 발명의 일 실시예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
200 : 전자 비례 감압 밸브
210 : 튜브 어셈블리
220 : 플랜지
230 : 몸체
240 : 헤드부
250 : 플런저
260 : 튜브 하우징
270 : 솔레노이드부

Claims (4)

  1. 전자 비례 감압 밸브에 있어서,
    플렌지; 및 상기 플렌지와 연결되고 플런저가 이동할 수 있는 공간을 형성하는 몸체를 포함하는 튜브 어셈블리; 및
    상기 튜브 어셈블리의 적어도 일부분을 둘러싸며, 솔레노이드부를 포함하는 튜브 하우징을 포함하고,
    상기 플런저는 상기 공간 상에서 작동 유체의 흐름에 의해 이동 가능하게 형성되되,
    상기 플런저의 외경부에는 유체 흐름을 위한 상기 플런저의 길이 방향과 경사진 방향을 향하는 음각의 유도홈이 형성된 것을 특징으로 하는 전자 비례 감압 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플런저는 적어도 일부가 자성체로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자 비례 감압 밸브.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플런저는 마찰력 저감을 위해 기 표면 처리되어 코팅 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 비례 감압 밸브.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 코팅 층은 테프론 코팅 층인 것을 특징으로 하는 전자 비례 감압 밸브.

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