건설기계용 유압 컨트롤밸브 장치{Hydraulic control valve device}
본 발명은 건설기계용 유압 컨트롤밸브 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스풀의 원할한 승하강 운동을 유도하는 동시에 스풀을 비롯한 유압작동기구 등의 작동 소음을 최소화시킬 수 있도록 한 건설기계용 유압 컨트롤밸브 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 건설기계는 주행 및 작업 특성상 큰 힘을 필요로 하기 때문에 유압을 그 구동원으로 사용하고 있고, 그 일례로서 굴삭기와 같은 건설 중장비는 유압에 의해 구동되는 붐 실린더, 암 실린더 및 버킷 실린더와 같은 유압 실린더를 포함하고, 선회모터나 주행모터와 같은 유압모터가 작업 및 주행을 위한 구동장치로 사용되고 있다. 건설기계의 유압구동장치 중 주행모터로 사용되는 유압모터는 유압펌프와 연결되어 유압펌프로부터 공급되는 작동유에 의해 구동되는 바, 이때 유압모터는 그 구동방향 및 구동속도에 대한 제어가 필요함에 따라 그 제어수단으로서 유압펌프와 유압모터의 사이에 유압 컨트롤밸브가 필수적으로 배치된다. 또한, 건설기계의 유압구동장치 중 붐 및 버킷 등을 구동시키기 위한 유압실린더도 유압펌프로부터 공급되는 작동유에 의하여 구동되고, 유압실린더의 작동을 위한 작동유 공급 및 차단을 위한 제어수단으로서 유압펌프와 유압실린더 사이에도 동일하거나 또 다른 유압 컨트롤밸브가 배치된다. 따라서, 상기 유압 컨트롤밸브는 그 중립 상태에서는 유압펌프의 작동유를 차단하여 유압모터 또는 유압실린더로 작동유가 공급되지 않게 하여, 유압모터 또는 유압실린더가 작동 정지되고, 반면에 유압 컨트롤밸브가 중립상태를 벗어나 일 방향으로 변환 작동되면 유압펌프의 작동유가 유압 컨트롤밸브를 통과하여 유압모터 또는 유압실린더로 공급된 후, 유압모터 또는 유압실린더를 구동시킨 다음, 유압유 탱크로 복귀된다. 여기서, 종래의 유압 컨트롤밸브 장치를 첨부한 도 6을 참조로 살펴보면 다음과 같다. 첨부한 도 6은 굴삭장비의 조작스틱과 연결된 종래의 유압 컨트롤밸브 장치를 도시하고 있다. 종래의 유압 컨트롤밸브 장치는 차체부에 조립되는 밸브바디(100)를 골격체로 하며, 밸브바디(100)의 내부 양측에는 한 쌍의 스풀(120)이 승강 가능하게 배열되고, 스풀(120)의 위쪽에는 조작스틱(114)과 연결되어 각 스풀(120)을 상하로 왕복 운동시키기 위한 유압작동기구(110)가 배치되어 있다. 상기 유압작동기구(110)는 밸브바디(100)의 상단에 장착된 푸시로드 가이드(111)내에 삽입되어 각 스풀(120)의 상부와 연결되는 금속재의 푸시로드(112)와, 각 푸시로드(112)를 선택적으로 눌러주도록 밸브바디(100)의 상단에 힌지 장착되는 푸싱 캠(113)과, 푸싱 캠(113)의 상면 중앙부에 연결되는 조작스틱(114)을 포함하여 구성된다. 상기 스풀(120)은 푸시로드(112)의 하단부와 지지블럭(121)에 의하여 일체로 체결되는 상부로드(122)와, 상부로드(122)의 하단에 일체로 된 제1대직경부(123)와, 제1대직경부(123)의 아래쪽에 일정 거리 이격된 위치에 형성되는 동일 직경의 제2대직경부(124)와, 제1대직경부(123)와 제2대직경부(124) 사이 구간에 형성되어 밸브바디(100)의 연통유로(101)내에 위치하게 되는 소직경부(125)로 구분된다. 상기 밸브바디(100)는 유압펌프(미도시됨)측과 연결되는 유압유입유로(102)가 하단 일측에 형성되고, 하단 타측에는 스풀(120)의 하강에 따라 유압유입유로(102)와 연통되면서 유압모터 또는 유압실린더(미도시됨) 등에 유압유를 공급하는 유압배출유로(103)가 형성되어 있으며, 또한 상부에는 스풀(120)의 상부로드(122)가 배치되는 공간이면서 스풀(120)을 상방향으로 탄성 지지하는 스프링 등의 설치공간인 상부공간(107)이 형성되어 있다. 이때, 상기 밸브바디(100)의 상부공간(107)의 아래쪽에는 유압유입유로(102)와 유압배출유로(103) 간을 서로 연통시키는 연통유로(101)가 형성되며, 이 연통유로(101)의 위쪽 및 아래쪽에는 연통유로(101)보다 좁은 직경을 이루는 제1 및 제2스풀시트단(104,105)이 일체로 돌출 형성되어 있다. 따라서, 상기 스풀(120)의 제1대직경부(123)가 제1스풀시트단(104)의 내경에 삽입 배치되고, 제2대직경부(124)가 제2스풀시트단(105)의 내경에 삽입 배치되며, 제1대직경부(123)와 제2대직경부(124) 사이의 소직경부(125)는 연통유로(101)의 내경에 위치된다. 물론, 스풀(120)의 소직경부(125)의 외경과 연통유로(101)의 내경은 유압유입유로(102)부터의 유압유가 채워질 수 있도록 서로 이격되며 일정한 공간을 이룬다. 한편, 상기 밸브바디(100)의 외측 상단에는 외측으로 연장되는 플랜지(106)가 일체로 형성되어 있는 바, 이 플랜지(106)는 차체와의 조립단이면서 조작스틱 보호커버의 장착단 기능을 한다. 또한, 상기 밸브바디(100)의 하단부에서 스풀(120)의 하단끝과 대응되는 부분에는 스풀(120)의 하강시 스풀(120)의 제2대직경부(124)가 삽입되는 공간인 스풀챔버(126)가 형성된다. 여기서, 종래의 유압 컨트롤밸브 장치의 작동 흐름을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 상기 운전자가 조작스틱(114)을 밀거나 당기는 동작을 취하면, 조작스틱(114)과 연결된 푸싱캠(113)이 좌측 또는 우측으로 회동하면서 선택적으로 푸시로드(112)를 가압하게 된다. 연이어, 가압된 푸시로드(112)와 일체로 연결된 스풀(120)이 스프링(115)을 압축시키면서 하강을 하게 되고, 물론 푸싱캠(113)에 의한 하강력이 해제되면 스프링(115)의 탄성복원력에 의하여 스풀(120)은 본래 위치로 승강하게 된다. 이렇게 상기 스풀(120)이 하강하는 동시에 스풀(120)의 제1 및 제2 대직경부(123,124)도 하강하게 되면, 제1대직경부(123)는 제1스풀시트단(104)의 내경을 따라 하강하여 연통유로(101)내의 유압유를 가압하는 기능을 하고, 제2대직경부(124)는 제2스풀시트단(105)의 내경의 하단부로부터 벗어나 유압배출유로(103)쪽으로 하강하게 되며, 이와 동시에 소직경부(125)는 제2스풀시트단(105)의 내경부와 이격 배치되는 상태가 된다. 이때, 상기 스풀(120)의 하강 전에 유압펌프의 펌핑 작동에 의하여 유압유입유로(102)쪽으로 유압유가 유입되고, 유압유입유로(102)로 유입된 유압유는 연통유로(101)내에 채워진 상태가 된다. 따라서, 상기 연통유로(101)내에 있던 유압유가 제1스풀시트단(104)의 내경을 따라 하강하는 스풀(120)의 제1대직경부(123)에 의하여 가압되는 동시에 스풀(120)의 소직경부(125)의 외경과 제2스풀시트단(105)의 내경 사이의 이격공간을 통하여 유압배출유로(103)로 흐르게 된다. 이렇게 유압배출유로(103)로 배출된 유압유는 건설장비의 주행을 위한 유압모터로 공급되거나, 또는 건설장비의 붐실린더 및 버켓실린더와 같은 유압실린더로 공급된 후, 유압모터 또는 유압실린더를 구동시킨 다음, 유압유 탱크(미도시됨)로 복귀된다. 한편, 상기 스풀(120)이 다시 본래 위치로 승강하면, 스풀(120)의 제1대직경부(123)는 제1스풀시트단(104)의 내경을 따라 승강하는 동시에 제1스풀시트단(104)의 선단부에 위치하여 밸브바디(100)의 상부공간(107)과 연통유로(101)가 연통되지 않게 막아주게 되고, 스풀(120)의 제2대직경부(124)는 제2스풀시트단(105)의 내부에 삽입되어 연통유로(101)와 유압배출유로(103)가 연통되지 않게 막아주게 되므로, 유압유입유로(102)와 유압배출통로(103)가 서로 차단되어 유압유가 더 이상 유압배출통로(103)로 공급되지 않는다. 그러나, 상기와 같은 종래의 유압 컨트롤밸브 장치는 다음과 같은 문제점이 있다. 첫째, 스풀의 승하강 작동시 작동 충격을 완화시키는 수단이 없어 스풀의 작동 충격이 지속됨에 따른 스풀 및 밸브바디의 마모 현상이 발생되는 문제점이 있다. 즉, 스풀이 하강함에 함께 스풀의 제1대직경부가 제1스풀시트단의 선단에서 제1스풀시트단의 내경을 따라 하강하게 될 때, 스풀의 급격한 하강운동에 따라 제1대직경부의 하단부가 제1스풀시트단의 선단에 작동 충격을 주어 소음이 발생하고, 이와 동시에 제1대직경부에 의한 작동 충격에 의하여 제1스풀시트단의 선단부가 쉽게 마모되는 단점이 있다. 또한, 제1스풀시트단의 선단부가 마모됨과 더불어 제1대직경부와 제1스풀시트단 사이의 유격이 발생할 수 있고, 그에 따라 스풀의 제1대직경부의 승하강시 발생된 유격만큼 스풀이 흔들리는 현상이 발생할 수 있으며, 스풀의 흔들림 진동이 발생하면 스풀의 제1대직경부와 밸브바디의 제1스풀시트단의 내경이 서로 부딪치는 소음과 함께 제1스풀시트단의 마모가 더욱 심하게 발생할 수 있다. 둘째, 스풀을 승하강시키기 위한 유압작동기구 등의 작동시 작동 충격이 발생하고, 그 충격에 따른 소음 및 마모 현상이 심하게 발생하는 문제점이 있다. 유압작동기구 중, 조작스틱과 연결된 푸시 캠의 하단부가 푸시로드의 상단부를 가압할 때, 일정한 작동 충격이 발생하는 동시에 서로 접촉하는 부분이 일정 시간이 지나면 심하게 마모되는 문제점이 있다. 이렇게 푸시 캠과 푸시로드 간의 접촉부위가 마모되면 스풀의 승하강 스트로크가 변하게 되고, 스풀의 승하강 스트로크가 변함에 따라 유압펌프로부터 유압모터 또는 유압실린더로 흐르는 유압유의 정량 제어가 이루어지지 않게 되며, 결국 유압모터 또는 유압실린더의 정상적인 작동이 이루어지지 않게 되는 등의 문제점이 따르게 된다. 셋째, 유압유입유로로부터 연통유로를 거쳐 유압배출유로까지 유압유가 흐를 때, 별도의 이물질(미세한 금속 파티클 등)을 걸러주는 수단이 없어, 유압모터 및 유압실린더 등을 비롯한 유압유가 흐르는 부분에 소손을 입히는 단점이 있다. 즉, 상기와 같이 스풀의 제1 및 제2대직경부가 각각 밸브바디의 제1 및 제2스풀시트단과 작동 충격을 주면서 지속적으로 접촉함에 따라, 일정 시간후에는 미세한 금속 파티클이 발생할 수 있고, 이러한 금속 이물질 등이 혼합된 유압유가 지속적으로 유압모터 및 유압실린더 등을 비롯한 유압유가 흐르는 부분으로 순환됨으로써, 유압모터 및 유압실린더 등을 비롯한 유압작동부품 들의 작동 오류 내지 수명 단축이 초래될 수 있다. 넷째, 조작스틱을 커버하며 밸브바디의 플랜지에 취부되는 조작스틱 보호커버를 통하여 외부 이물질이 푸시캠 및 푸시로드 등을 포함하는 유압작동기구로 침투하여 유압작동기구의 작동 충격음을 보다 크게 발생시키는 동시에 유압작동기구의 마모도를 가속화시키는 원인이 되고 있다. 즉, 조작스틱 보호커버의 하단부가 밸브바디의 플랜지 표면에 단순히 접착수단(고접착력의 접착제) 또는 볼트로 고정됨에 따라, 지속적인 조작스틱의 회동에 따라 일정 시간후에 조작스틱 보호커버의 취부가 노후되면서 밸브바디의 플랜지로부터 뜯기는 등의 현상이 발생하여, 그 뜬긴 부분을 통하여 유압작동기구쪽으로 외부 이물질(흙, 모래, 금속 파티클 등)이 침투된다. 이렇게 조작스틱 보호커버로 둘러싸인 유압작동기구의 푸시캠 및 푸시로드 등에 이물질이 끼여서 쌓이게 되면, 푸시 캠이 정상적인 작동 궤적을 벗어나 푸시로드를 가압하게 되므로, 푸시 캠이 푸시로드를 가압할 때의 작동 충격이 더욱 크게 발생할 수 밖애 없고, 푸시 캠 및 푸시로드 간의 접촉 부분이 일정 시간이 지나면 더욱 심하게 마모될 수 밖에 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, ⅰ) 스풀의 승하강 작동시 작동 충격을 완화시키는 수단을 부가하여, 스풀 및 밸브바디의 마모 현상을 방지할 수 있는 점, ⅱ) 스풀을 승하강시키기 위한 유압작동기구의 소재를 내마모 및 인성을 증가시키는 소재로 개선하여, 유압작동기구의 작동 충격에 따른 소음 및 마모 현상을 극소화시킬 수 있는 점, ⅲ) 유압유입유로 및 유압배출유로 등에 유압유내의 이물질을 걸러주는 이물질 제거수단을 장착하여, 유압모터 및 유압실린더 등을 비롯한 유압작동 부품들이 이물질에 의하여 소손되는 현상을 방지할 수 있는 점, ⅳ) 조작스틱 보호커버의 하단부가 밸브바디의 플랜지에 견고하게 취부되도록 함으로써, 유압작동기구내로 외부 이물질이 침투되는 것을 방지할 수 있는 점 등을 달성할 수 있는 새로운 구조의 건설기계용 유압 컨트롤밸브 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 유압펌프측과 연결되는 유압유입유로가 하단 일측에 형성되고, 하단 타측에는 스풀의 하강에 따라 유압유입유로와 연통되면서 유압모터 또는 유압실린더에 유압유를 공급하는 유압배출유로가 형성되어 있으며, 상부에는 스풀의 상부로드가 배치되는 공간이면서 스풀을 상방향으로 탄성 지지하는 스프링 설치공간인 상부공간이 형성됨과 함께, 상부공간의 아래쪽에는 유압유입유로와 유압배출유로 간을 서로 연통시키는 연통유로가 형성되는 동시에 연통유로의 위쪽 및 아래쪽에는 연통유로보다 좁은 직경을 이루는 제1 및 제2스풀시트단이 형성된 구조로 구비되는 밸브바디; 상기 밸브바디의 상단에 장착된 푸시로드 가이드내에 삽입되어 각 스풀의 상부와 연결되는 금속재의 푸시로드와, 각 푸시로드를 선택적으로 눌러주도록 밸브바디의 상단에 힌지 장착되는 푸싱 캠과, 푸싱 캠의 상면 중앙부에 연결되는 조작스틱을 포함하여 구성되는 유압작동기구; 상기 푸시로드의 하단부와 지지블럭에 의하여 일체로 체결되는 상부로드와, 상부로드의 하단에 일체로 된 제1대직경부와, 제1대직경부의 아래쪽에 일정 거리 이격된 위치에 형성되는 동일 직경의 제2대직경부와, 제1대직경부와 제2대직경부 사이 구간에 형성되어 밸브바디의 연통유로내에 위치하게 되는 소직경부로 이루어진 스풀; 을 포함하는 건설기계용 유압 컨트롤밸브 장치에 있어서, 상기 스풀의 제1대직경부의 외경과 대응되는 밸브바디의 제1스풀시트단의 내경 상단에 원호방향을 따라 등간격을 이루며 형성되어 스풀의 승하강시 작동 충격 및 접촉마찰을 방지하도록 소량의 유압유가 채워지는 상부 개방형의 홈 공간을 형성되는 복수개의 작동충격 흡수홈이 가공되고, 상기 밸브바디의 유압유입유로와 유압배출유로에는 유압유의 흐름시 유압유에 포함된 금속 이물질을 자력에 의하여 제거해주는 이물질 제거수단이 설치되며, 상기 유압작동기구 중, 스풀의 상부와 연결되는 금속재의 푸시로드와, 각 푸시로드에 의하여 눌려지는 푸싱 캠을 구상흑연주철을 1400～1600℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.2～0.8% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고, 1400～1500℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리시킨 것을 채택하여서 된 것을 특징으로 하는 건설기계용 유압 컨트롤밸브 장치를 제공한다. 본 발명의 바람직한 구현예로서, 상기 복수개의 작동충격 흡수홈은 스풀의 제1대직경부의 외경과 대응되는 밸브바디의 제1스풀시트단의 내경 상단에 형성되되, 각 작동충격 흡수홈은 그 원호 구간 길이는 스풀의 크기에 따라 선택적으로 조절되는 동시에 상측에서 하측으로 갈수록 그 직경폭이 점차 감소되는 구조로 가공되어, 제1대직경부의 외경면과 함께 상측에서 하측으로 점차 좁아지는 상부 개방형의 홈 공간을 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 상기 이물질 제거수단은 밸브바디의 유압유입유로와 유압배출유로의 내경에 장착되는 자석링과, 자석링의 내경면에 일체로 장착되는 금속 메쉬로 구성되고, 자석링의 내경면에서 금속 메쉬가 취부되는 위쪽 및 아래쪽 위치에는 금속 이물질이 자력에 의하여 수집되는 공간인 이물질 수집홈이 형성된 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 상기 유압작동기구의 푸시로드와 푸싱 캠의 상호 접촉면에만 내마모성 특성을 향상시키기 위하여 표면경도 500～800Hv, 경화깊이 0.5～15mm가 되도록 한 고주파 열처리를 실시한 것을 특징으로 한다. 본 발명의 바람직한 구현예로서, 상기 밸브바디의 플랜지에 조작스틱 보호커버의 하단을 밀착시킨 상태에서 풀림방지와셔 및 볼트를 이용하여 조작스틱 보호커버를 플랜지에 조립시키되, 상기 풀림방지와셔는: 볼트의 풀림 및 조작스틱 보호커버의 하단부가 분리되는 것을 방지할 수 있도록 상부면에 볼트의 머리부 저면에 접촉되는 방사상의 상부톱니가 형성되고, 하부면에 볼트의 나사산 경사각보다 큰 각도의 하부캠면이 방사상으로 형성된 상부풀림방지와셔와; 하부면에 조작스틱 보호커버의 하단면에 접촉되도록 방사상의 하부톱니가 형성되고 상부면에는 볼트의 나사산 경사각보다 큰 각도의 상부캠면이 방사상으로 형성되어 상부풀림방지와셔의 하부캠면에 접촉되어 맞물리는 하부풀림방지와셔; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다. ⅰ) 스풀의 제1대직경부의 외경과 대응되는 밸브바디의 제1스풀시트단의 내경 상단에 소량의 유압유가 채워지는 상부 개방형의 작동충격 흡수홈을 가공함으로써, 스풀의 승하강 작동시 작동 충격을 완화시키는 동시에 스풀 및 밸브바디 간의 접촉마찰에 따른 마모 현상을 방지할 수 있다. 즉, 스풀의 하강시 제1대직경부가 밸브바디의 작동충격 흡수홈의 내측으로 진입됨에 따라 작동충격 흡수홈내에 채워진 소량의 유량이 주변으로 비산되면서 스풀의 승하강 충격을 흡수하고, 동시에 스풀의 대직경부와 밸브바디의 스풀시트단 간의 윤활을 제공하여 스풀의 승하강 작동시 작동 충격을 완화시키는 동시에 스풀 및 밸브바디 간의 접촉마찰에 따른 마모 현상을 방지할 수 있다. ⅱ) 유압작동기구 중, 반복 접촉하는 푸시로드와 푸싱 캠을 구상흑연주철을 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 한 후, 구상화 처리제를 넣고, 구상화 열처리를 실시한 것으로 채택함으로써, 푸시로드와 푸싱 캠 등의 내마모 및 인성을 증가시킬 수 있고, 그에 따라 유압작동기구의 작동 충격에 따른 소음 및 마모 현상을 극소화시킬 수 있다. ⅲ) 밸브바디의 유압유입유로 및 유압배출유로 등에 유압유내의 이물질을 걸러주는 이물질 제거수단으로서, 자석링과 금속메쉬를 설치하여, 유압유의 흐름시 금속 이물질이 금속메쉬에 걸러지는 동시에 자석링의 자력에 의하여 자석링의 이물질 수집홈쪽에 수집되도록 함으로써, 유압모터 및 유압실린더 등을 비롯한 유압작동 부품들이 이물질에 의하여 소손되는 현상을 용이하게 방지할 수 있다. ⅳ) 조작스틱 보호커버의 하단을 밀착시킨 상태에서 상부 및 하부풀림방지와셔와, 볼트 등을 이용하여 밸브바디의 플랜지에 조립시킴으로써, 조작스틱 보호커버의 하단부가 밸브바디의 플랜지에 견고하게 취부될 수 있으므로, 기존에 조작스틱 보호커버의 하단부가 뜯어져 외부 이물질이 유압작동기구쪽으로 침투되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 건설기계용 유압 컨트롤밸브 장치를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 건설기계용 유압 컨트롤밸브 장치의 스풀이 승하강할 때, 그 작동충격을 흡수하는 작동충격 흡수홈의 구조를 설명하는 요부 단면사시도,
도 3은 본 발명에 따른 건설기계용 유압 컨트롤밸브 장치의 스풀 승하강시 작동충격을 흡수하는 동작을 설명하는 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 건설기계용 유압 컨트롤밸브 장치의 이물질 제거수단을 나타내는 요부 단면사시도,
도 5는 본 발명에 따른 건설기계용 유압 컨트롤밸브 장치의 조작스틱 보호커버의 취부 구조를 설명하는 단면도,
도 6은 종래의 유압 컨트롤밸브 장치를 보여주는 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다. 첨부한 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 건설기계용 유압 컨트롤밸브 장치는 소정의 유로 및 유압작동기구가 설치되는 밸브바디(100)와; 밸브바디(100)에 조립되어 유로를 선택 개폐하는 스풀을 승강 또는 하강시키는 유압작동기구(110)와; 밸브바디내의 유로를 선택 개폐하도록 제1대직경부(123)와 제2대직경부(124), 그리고 밸브바디(100)의 연통유로(101)내에 위치하는 소직경부(125)로 이루어진 스풀(120); 등을 포함하여 구성된다. 상기 밸브바디(100)는 유압펌프(미도시됨)측과 연결되는 유압유입유로(102)가 하단 일측에 형성되고, 하단 타측에는 스풀(120)의 하강에 따라 유압유입유로(102)와 연통되면서 유압모터 또는 유압실린더(미도시됨) 등에 유압유를 공급하는 유압배출유로(103)가 형성되며, 또한 상부에는 스풀(120)의 상부로드(122)가 배치되는 공간이면서 스풀(120)을 상방향으로 탄성 지지하는 스프링 등의 설치공간인 상부공간(107)이 형성된 구조로 구비된다. 또한, 상기 밸브바디(100)의 상부공간(107)의 아래쪽에는 유압유입유로(102)와 유압배출유로(103) 간을 서로 연통시키는 연통유로(101)가 형성되며, 이 연통유로(101)의 위쪽 및 아래쪽에는 연통유로(101)보다 좁은 직경을 이루는 제1 및 제2스풀시트단(104,105)이 일체로 돌출 형성된다. 상기 유압작동기구(110)는 밸브바디(100)의 상단에 장착된 푸시로드 가이드(111)내에 삽입되어 각 스풀(120)의 상부와 연결되는 금속재의 푸시로드(112)와, 각 푸시로드(112)를 선택적으로 눌러주도록 밸브바디(100)의 상단에 힌지 장착되는 푸싱 캠(113)과, 푸싱 캠(113)의 상면 중앙부에 연결되는 조작스틱(114)을 포함하여 구성된다. 상기 스풀(120)은 푸시로드(112)의 하단부와 지지블럭(121)에 의하여 일체로 체결되는 상부로드(122)와, 상부로드(122)의 하단에 일체로 된 제1대직경부(123)와, 제1대직경부(123)의 아래쪽에 일정 거리 이격된 위치에 형성되는 동일 직경의 제2대직경부(124)와, 제1대직경부(123)와 제2대직경부(124) 사이 구간에 형성되어 밸브바디(100)의 연통유로(101)내에 위치하게 되는 소직경부(125)로 구분된다. 이때, 상기 스풀(120)의 제1대직경부(123)가 제1스풀시트단(104)의 내경에 삽입 배치되고, 제2대직경부(124)가 제2스풀시트단(105)의 내경에 삽입 배치되며, 제1대직경부(123)와 제2대직경부(124) 사이의 소직경부(125)는 연통유로(101)의 내경에 위치되는 바, 스풀(120)의 소직경부(125)의 외경과 연통유로(101)의 내경은 유압유입유로(102)부터의 유압유가 채워질 수 있도록 서로 이격되며 일정한 공간을 이룬다. 한편, 상기 밸브바디(100)의 하단부에서 스풀(120)의 하단끝과 대응되는 부분에는 스풀(120)의 하강시 스풀(120)의 제2대직경부(124)가 삽입되는 공간인 스풀챔버(126)가 형성되는 바, 유압배출유로(103)에 존재하는 유압유가 스풀의 하강시 스풀챔버(126)내에 미량 채워지게 된다. 따라서, 스풀(120)의 승하강이 반복됨에 따른 가압력에 의하여 스풀챔버(126)내에 쌓인 유압유가 스풀(120)의 중심부를 따라 밸브바디(100)의 상부공간(107)까지 관통 형성된 유압순환홀(109)을 따라 상부공간(107)으로 토출되어, 하기와 같은 복수개의 작동충격 흡수홈(130)내에 채워지는 상태가 된다. 본 발명에 따르면, 상기 스풀(120)의 제1대직경부(123)의 외경과 대응되는 밸브바디의 제1스풀시트단(104)의 내경 상단에 상부 개방형의 홈 공간을 형성하는 복수개의 작동충격 흡수홈(130)이 가공된다. 이때, 첨부한 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 테이퍼 형태의 가공면을 갖는 가공툴(170)을 밸브바디(100)의 제1스풀시트단(104)의 내경 상단 모서리에 배치시켜 회전시키는 동시에 하방향으로 하강시킴으로써, 가공툴(170)의 가공면에 의하여 밸브바디(100)의 상단 모서리 부분에 깔대기 일부 형상으로 된 작동충격 흡수홈(130)이 형성된다. 바람직하게는, 상기 작동충격 흡수홈(130)은 스풀(120)의 승하강시 충격을 흡수하는 동시에 원할한 승하강 작동을 유도하기 위한 것으로서, 밸브바디(100)의 제1스풀시트단(104)의 내경 상단에서 그 원호방향을 따라 등간격을 이루며 형성되는 상태가 되도록 한다. 더욱 바람직하게는, 상기 복수개의 작동충격 흡수홈(130)은 스풀(120)의 제1대직경부(123)의 외경과 대응되는 밸브바디(100)의 제1스풀시트단(104)의 내경 상단 모서리 위치에서 그 원호방향을 따라 형성되되, 각 작동충격 흡수홈(130)이 형성되는 원호 구간 길이는 스풀(120)의 크기에 따라 선택적으로 조절될 수 있다. 따라서, 상기 작동충격 흡수홈(130)은 상측에서 하측으로 갈수록 그 직경폭이 점차 감소되는 구조로 가공되어, 스풀(120)의 제1대직경부(123)의 외경면과 함께 상측에서 하측으로 점차 좁아지는 상부 개방형의 홈 공간을 형성하게 된다. 이에 따라, 상기와 같이 스풀(120)의 승하강이 반복됨에 따른 가압력에 의하여 스풀챔버(126)내에 쌓인 유압유가 스풀(120)의 유압순환홀(109)를 따라 밸브바디(100)의 상부공간(107)까지 흐른 다음, 각 작동충격 흡수홈(130)내에 채워지는 상태가 된다. 여기서, 상기 작동충격 흡수홈(130)에 의하여 스풀(120)의 승하강 작동 충격 흡수 및 접촉마찰을 극소화시키는 동작을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 운전자가 조작스틱(114)을 밀거나 당기는 동작을 취하면, 조작스틱(114)과 연결된 푸싱캠(113)이 좌측 또는 우측으로 회동하면서 선택적으로 푸시로드(112)를 가압하게 되고, 연이어 가압된 푸시로드(112)와 일체로 연결된 스풀(120)이 스프링(115)을 압축시키면서 하강을 하게 되며, 물론 푸싱캠(113)에 의한 하강력이 해제되면 스프링(115)의 탄성복원력에 의하여 스풀(120)은 본래 위치로 승강하게 된다. 상기 스풀(120)이 반복 하강을 하게 될 때, 스풀(120)의 제1 및 제2 대직경부(123,124)도 하강하게 되면, 제1대직경부(123)는 제1스풀시트단(104)의 내경을 따라 하강하여 연통유로(101)내의 유압유를 가압하고, 제2대직경부(124)는 제2스풀시트단(105)의 내경의 하단부로부터 벗어나 유압배출유로(103)쪽으로 하강하게 된다. 이때, 상기 연통유로(101)내에 있던 유압유가 제1스풀시트단(104)의 내경을 따라 하강하는 스풀(120)의 제1대직경부(123)에 의하여 가압되는 동시에 스풀(120)의 소직경부(125)의 외경과 제2스풀시트단(105)의 내경 사이의 이격공간을 통하여 유압배출유로(103)로 흐르게 되고, 유압배출유로(103)로 배출된 유압유는 건설장비의 주행을 위한 유압모터로 공급되거나, 또는 건설장비의 붐실린더 및 버켓실린더와 같은 유압실린더로 공급된 후, 유압모터 또는 유압실린더를 구동시킨 다음, 유압유 탱크(미도시됨)로 복귀된다. 이렇게 스풀(120)이 유압유의 통로를 개폐하면서 승강 또는 하강할 때, 특히 하강할 때, 첨부한 도 3에서 보는 바와 같이 스풀(120)의 제1대직경부(123)가 밸브바디(100)의 제1스풀시트단(104)의 작동충격 흡수홈(130)의 내측으로 진입되면서 작동충격 흡수홈(130)내에 채워진 유압유가 그 주변의 상부공간(107)쪽으로 비산되면서 스풀(120)의 하강 충격을 감쇄시키게 되고, 작동충격 흡수홈(130) 아래쪽의 밸브바디(100)의 제1스풀시트단(104) 내경과 스풀(120)의 제1대직경부(123)의 외경 간의 윤활 역할도 수행하게 되므로, 결국 스풀의 승하강 작동시 작동 충격을 완화시키는 동시에 스풀 및 밸브바디 간의 접촉마찰에 따른 마모 현상을 방지할 수 있다. 여기서, 본 발명에 따르면 상기 유압작동기구(110) 중, 반복 접촉하는 푸시로드(112)와 푸싱 캠(113)은 내마모 및 인성을 증가시킬 수 있는 재료로 제작된 것으로 채택된다. 보다 상세하게는, 푸시 캠(113)의 하단부가 푸시로드(112)의 상단부를 가압할 때, 일정한 작동 충격이 발생하는 동시에 서로 접촉하는 부분이 일정 시간이 지나면 심하게 마모되는 문제점을 해결하고자, 본 발명에서는 스풀(120)의 상부와 연결되는 금속재의 푸시로드(112)와, 각 푸시로드(112)에 의하여 눌려지는 푸싱 캠(113)이 구상흑연주철을 1400～1600℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.2～0.8% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고, 1400～1500℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리시킨 것으로 채택된다. 이때, 상기 구상흑연주철을 1400℃ 미만으로 가열하면 전체 조직이 충분히 용융되지 못하며, 1600℃를 초과하여 가열시키면 불필요하게 에너지가 낭비되므로, 구상흑연주철을 1400～1600℃로 가열하는 것이 바람직하다. 또한, 용융된 구상흑연주철에는 마그네슘이 0.2～0.8% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣는 바, 마그네슘이 0.2% 미만이면 구상화 처리제의 투입효과가 극히 미미하고, 0.8%를 초과하면 구상화 처리제의 투입효과가 크게 향상되지 않으므로, 구상화 처리제의 마그네슘 혼합비율은 0.2～0.8% 정도가 적합하다. 또한, 용융된 구상흑연주철에 구상화 처리제가 투입되면 이를 1400～1500℃에서 구상화 처리를 실시하는 것이 바람직하며, 그 이유는 구상화 처리온도가 1400℃ 미만이면 구상화 처리가 제대로 이루어지지 않고, 1500℃를 초과하면 구상화 처리 효과가 크게 개선되지 않기 때문이다. 이렇게 상기 푸시로드(112)와 푸싱 캠(113)을 구상흑연주철을 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 한 후, 구상화 처리제를 넣고, 구상화 열처리를 실시한 것으로 채택함으로써, 푸시로드와 푸싱 캠 등의 내마모 및 인성을 증가시킬 수 있고, 그에 따라 푸시로드(112)와 푸싱 캠(113)의 반복적인 접촉 및 작동 충격에 따른 소음 및 마모 현상을 극소화시킬 수 있다. 한편, 상기 유압작동기구(110)의 푸시로드(112)와 푸싱 캠(113)의 내마모성을 더욱 향상시키기 위하여, 푸시로드(112)와 푸싱 캠(113)의 상호 접촉면에만 고주파 열처리를 더 실시하되, 표면경도 약 500～800Hv, 경화깊이 0.5～15mm가 되도록 한 고주파 열처리를 더 실시해줌으로써, 푸시로드(112)와 푸싱 캠(113)의 반복적인 접촉 및 작동 충격에 따른 마모 현상을 더욱 극소화시킬 수 있다. 여기서, 본 발명에 따르면 상기 밸브바디(100)의 유압유입유로(102)와 유압배출유로(103)에는 유압유의 흐름시 유압유에 포함된 금속 이물질을 자력에 의하여 제거해주는 이물질 제거수단(140)이 설치된다. 즉, 유압유입유로(102)로부터 연통유로(101)를 거쳐 유압배출유로(103)까지 유압유가 흐를 때, 기존에는 별도의 이물질(미세한 금속 파티클 등)을 걸러주는 수단이 없어, 유압모터 및 유압실린더 등을 비롯한 유압유가 흐르는 부분에 소손을 입히는 단점이 있었는 바, 이를 해결하고자 본 발명에서는 밸브바디(100)의 유압유입유로(102)와 유압배출유로(103)에 각각 유압유의 흐름시 유압유에 포함된 금속 이물질을 자력에 의하여 제거해주는 이물질 제거수단(140)이 설치된다. 보다 상세하게는, 첨부한 도 4에 도시된 바와 같이 상기 이물질 제거수단(140)의 일 구성으로서, 밸브바디(100)의 유압유입유로(102)와 유압배출유로(103)의 내경에 자석링(142)이 삽입 장착되고, 이 자석링(142)의 내경면에 금속 파티클을 걸러주는 금속 메쉬(144)가 일체로 장착된다. 이때, 상기 자석링(142)의 내경면에서 금속 메쉬(144)가 취부되는 위쪽 및 아래쪽 위치에는 금속 이물질이 자력에 의하여 수집되는 공간인 이물질 수집홈(146)이 오목하게 형성된다. 따라서, 상기 밸브바디(100)의 유압유입유로(102)로부터 연통유로(101)를 거쳐 유압배출유로(103)까지 유압유가 흐를 때, 자석링(142)에 취부된 금속 메쉬(144)에서 금속 파티클 등을 걸러주게 되고, 이와 동시에 걸러진 금속 파티클은 자석링(142)의 자력에 의하여 당겨져서 자석링(142)의 이물질 수집홈(146)내에 수집되며, 수집된 금속 파티클은 자력에 의하여 고착되는 상태를 유지하게 되므로, 결국 유압유의 흐름시 금속 이물질이 유압모터 및 유압실린더 등을 비롯한 유압작동 부품까지 흘러서 각 부품이 소손되는 현상을 용이하게 방지할 수 있다. 한편, 본 발명에 따르면, 상기 밸브바디(100)의 플랜지(106)에 조작스틱 보호커버(108)의 하단을 밀착시킨 상태에서 풀림방지와셔(150) 및 볼트(160)를 이용하여 조작스틱 보호커버(108)를 플랜지(106)에 견고하게 조립시키게 된다. 즉, 상기 조작스틱의 반복 회동에 따라 조작스틱 보호커버의 취부가 노후되면서 밸브바디의 플랜지로부터 뜯기는 등의 현상이 발생하여, 그 뜯긴 부분을 통하여 유압작동기구쪽으로 외부 이물질(흙, 모래, 금속 파티클 등)이 침투되는 현상을 해결하고자, 본 발명에서는 조작스틱 보호커버(108)의 하단을 풀림방지와셔(150) 및 볼트(160)를 이용하여 플랜지(106)에 견고하게 조립시키게 된다. 이를 위해, 첨부한 도 5에 도시된 바와 같이 상기 풀림방지와셔(150)는 볼트(160)의 머리부 저면에 밀착되는 상부풀림방지와셔(153)와, 플랜지(106) 위에 밀착된 조작스틱 보호커버(108)의 하단면과 밀착되는 하부풀림방지와셔(156)로 구성된다. 상기 상부풀림방지와셔(153)는 볼트(160)의 풀림 및 조작스틱 보호커버(108)의 하단부가 분리되는 것을 방지할 수 있도록 상부면에 볼트(160)의 머리부 저면에 접촉되는 방사상의 상부톱니(151)가 형성되고, 하부면에 볼트(160)의 나사산 경사각보다 큰 각도의 하부캠면(152)이 방사상으로 형성된 구조로 구비된다. 상기 하부풀림방지와셔(156)는 하부면에 조작스틱 보호커버(108)의 하단면에 접촉되도록 방사상의 하부톱니(154)가 형성되고 상부면에는 상부풀림방지와셔(153)의 하부캠면(152)에 접촉되어 맞물리도록 볼트(160)의 나사산 경사각보다 큰 각도의 상부캠면(155)이 방사상으로 형성된 구조로 구비된다. 따라서, 상기 밸브바디(100)의 플랜지(106) 위에 조작스틱 보호커버(108)의 하단면을 밀착시킨 상태에서, 하부풀림방지와셔(156)의 하부톱니(154)가 조작스틱 보호커버(108)의 하단면에 밀착되도록 하고, 연이어 하부풀림방지와셔(156) 위에 상부풀림방지와셔(153)를 적층시키되, 하부풀림방지와셔(156)의 상부캠면(155)과 상부풀림방지와셔(153)의 하부캠면(152)이 서로 치합되게 적층시킨 후, 이어서 볼트(160)를 상부풀림방지와셔(153)와 하부풀림방지와셔(156)와 조작스틱 보호커버(108)의 하단면을 통과시키서 플랜지(106)에 체결시킨다. 이에 따라, 상기 볼트(160)의 머리부 저면에 상부풀림방지와셔(153)의 상부톱니(151)가 밀착됨으로써, 볼트(160)의 풀림이 방지될 수 있고, 또한 조작스틱 보호커버(108)의 하단이 하부풀림방지와셔(156)의 하부톱니(154)에 의하여 조여져 이탈되는 것을 용이하게 방지할 수 있으며, 결국 조작스틱 보호커버(156)의 하단부가 상부풀림방지와셔(153)와 하부풀림방지와셔(156)를 포함하는 풀림방지와셔(150) 및 볼트에 의하여 밸브바디(100)의 플랜지(106)에 견고하게 취부됨에 따라, 기존에 조작스틱 보호커버의 하단부가 뜯어져 외부 이물질이 유압작동기구쪽으로 침투되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
100 : 밸브바디
101 : 연통유로
102 : 유압유입유로
103 : 유압배출유로
104 : 제1스풀시트단
105 : 제2스풀시트단
106 : 플랜지
107 : 상부공간
108 : 조작스틱 보호커버
109 : 유압순환홀
110 : 유압작동기구
111 : 푸시로드 가이드
112 : 푸시로드
113 : 푸싱 캠
114 : 조작스틱
115 : 스프링
120 : 스풀
121 : 지지블럭
122 : 상부로드
123 : 제1대직경부
124 : 제2대직경부
125 : 소직경부
126 : 스풀챔버
130 : 작동충격 흡수홈
140 : 이물질 제거수단
142 : 자석링
144 : 금속 메쉬
146 : 이물질 수집홈
150 : 풀림방지와셔
151 : 상부톱니
152 : 하부캠면
153 : 상부풀림방지와셔
154 : 하부톱니
155 : 상부캠면
156 : 하부풀림방지와셔
160 : 볼트
170 : 가공툴 |
