필터 일체화 오리피스, 슬로우 리턴 밸브, 유압 구동 유닛 document_id A220623014894

본 발명은 독립하여 피구동체에 유압에 의한 구동력을 부여하는 유압 구동 유닛으로 대표되는 유압 회로에 사용되고, 한 방향의 작동유의 유량을 조절하기 위한 필터 일체화 오리피스를 구비하고, 상기 유압 구동 유닛의 구동력을 발생시키는 유압 액추에이터로부터 유출되는 작동유의 유량을 조정하는 슬로우 리턴 밸브, 이 슬로우 리턴 밸브를 구비한 유압 구동 유닛에 관한 것이다. 유압 배관을 하지 않고, 전원만 있으면 손쉽게 유압에 의한 구동력을 부여하는 유압 구동 유닛은, 예를 들면, 농업용 특수 차량의 경지면에 대한 작업 기기의 승강 등에 사용되고, 앞으로 다방면에 산업상의 이용 분야가 기대·확대되는 것이다. 도 6은 그 유압 구동 유닛의 기본적인 구성을 나타내는 유압 회로도이다. 유압 구동 유닛(OU)은 독립하여, 즉 작동유를 폐쇄계로 순환시키면서, 피구동체(W)에 유압에 의한 구동력을 부여하기 때문에, 정역 회전 모터(M)에 의해 작동유를 정역 쌍방향으로 압송하는 유압 펌프(OP)와, 이 작동유에 의해 작동하고 상기 구동력을 발생시키는 유압 액추에이터(OA)(여기에서는 유압 실린더), 폐쇄 공간 내에 작동유를 저장하는 탱크(OT), 유압 펌프(OP)와 유압 액추에이터(OA)와의 사이의 작동유의 정역 쌍방향의 흐름을 제어하는 오퍼레이트 체크 밸브(OC), 유압 펌프(OP)와 탱크(OT)와의 사이의 정역 쌍방향의 작동유의 흐름을 제어하는 전환 밸브(OI)를 기본 구성 요소로서 구비하고 있다. 오퍼레이트 체크 밸브(OC)는 기본적으로 유압 펌프(OP)로부터 유압 액추에이터(OA)로의 작동유의 흐름만을 허용하는 한 쌍의 체크 밸브(OCa)와, 각각 체크 밸브(OCa)로의 작동유압을 다른 체크 밸브(OCa)로 파일럿(pilot)하는 한 쌍의 파일럿 라인(OCb)를 구비하고 있다. 이 한 쌍의 체크 밸브(OCa)는 유압 펌프(OP)의 한쪽 포트와 유압 액추에이터(OA)의 보텀측 유실(油室)(OAa)을 연결하는 관로(管路)와, 유압 펌프(OP)의 다른 쪽의 포트와 유압 액추에이터(OA)의 로드측 유실(OAb)을 연결하는 관로에 각각 마련되어 있다. 전환 밸브(OI)는 유압 펌프(OP)와 유압 액추에이터(OA)의 보텀측 유실(OAa), 로드측 유실(OAb)과의 사이의 어느 하나의 관로와 탱크(OT)와의 사이를 전환 단접(斷接)하는 것이다. 또한, 아래의 설명에서는 좌우 한 쌍으로 배치된 체크 밸브(OCa) 등의 도면상 좌측의 것을 유압 액추에이터(OA)의 보텀측 유실(OAa)에 출입하는 작동유에 관한 것으로서 보텀측, 우측의 것을 로드측 유실(OAb)에 출입하는 작동유에 관한 것으로서 로드측이라 칭한다. 마찬가지로, 유압 펌프(OP)의 포트도 좌측을 보텀측, 우측을 로드측이라고 칭한다. 이와 같은 구성으로 하는 이 유압 구동 유닛(OU)에 따르면, 유압 펌프(OP)가 정지하고 있는 상태에서는 오퍼레이트 체크 밸브(OC)에 의해 유압 액추에이터(OA)의 보텀측 유실(OAa), 로드측 유실(OAb)의 어느 측으로부터도 작동유의 유출이 저지되어, 소정의 외력에 저항하여 유압 액추에이터(OA)의 현상 정지 상태가 유지된다. 유압 펌프(OP)가 보텀측 포트로 작동유를 토출하도록 회전하면, 유압 펌프(OP)로부터 보텀측 체크 밸브(OCa)를 통과하여 보텀측 유실(OAa)로 작동유가 공급되고, 동시에 보텀측 파일럿 라인(OCb)의 작동유압에 의해 로드측 체크 밸브(OCa)가 밀려 열리고, 로드측 유실(OAb)로부터 유압 펌프(OP)로의 작동유의 유출을 허용하고, 유압 펌프(OP)와 유압 액추에이터(OA)와의 사이를 시계방향으로 순환하는 작동유의 흐름이 발생하고, 유압 액추에이터(OA)에 연장 방향으로의 구동력이 발생한다. 이 때, 유압 액추에이터(OA)가 도시한 바와 같은 유압 실린더의 경우를 생각하면, 이 유압 실린더의 피스톤의 이동량에 대하여 보텀측 유실(OAa)로 유입하는 작동유량에 비하여 로드측 유실(OAb)로부터 유출하는 작동유량이 이 피스톤의 로드의 분만큼 적어지지만, 압력이 보다 높은 보텀측의 작동유에 밀려 전환 밸브(OI)가 로드측 유실(OAb)로의 관로와 탱크(OT)와의 사이를 접속하도록 전환하고, 부족분의 작동유가 탱크(OT)로부터 공급되도록 되어 있다. 한편, 유압 펌프(OP)가 로드측 포트로 작동유를 토출하도록 회전하면, 상기와 반대의 작동유의 순환류가 발생하고, 유압 액추에이터(OA)에 축소 방향으로의 구동력이 발생하고, 보텀측 유실(OAa)로부터 유압 펌프(OP)로 유입하는 작동유가 여분이 되지만, 그 여분의 작동유는 상기와 반대의 전환 밸브(OI)의 작용에 의해 보텀측 유실(OAa)로의 관로와 탱크(OT)가 접속되어 탱크(OT)로 복귀하도록 되어 있다. 또한, 유압 액추에이터(OA)인 유압 실린더의 피스톤의 위치에 따라, 밀폐된 탱크(OT) 내의 작동유량이 증감하고, 이 탱크(OT) 내에 봉지(封止)된 기체 압력이 변동하지만, 이 봉지 기체 체적을 적당하게 함으로써, 이 기체 압력의 변동이 유압 구동 유닛(OU)의 작동에 영향을 주지 않도록 하고 있다. 이렇게 하여 폐쇄계로서 그 작동에 의해 작동유의 출입량에 차(差)가 있는 유압 액추에이터(OA)를 이용하면서, 유압 구동 유닛(OU)의 기능이 발휘 유지되고 있는 것이다. 이 유압 구동 유닛(OU)에는 기술한 기본 구성 요소 이외에 아래의 부가적 요소가 구비되어 있다. 유압 액추에이터(OA)의 보텀측 유실(OAa), 로드측 유실(OAb)과 오퍼레이트 체크 밸브(OC)의 각각의 체크 밸브(OCa)와의 사이의 관로에는 각각의 유실(OAa, OAb)로부터 체크 밸브(OCa)로의 작동유의 흐름만을 조절하는 슬로우 리턴(slow return) 밸브(SR)가 각각 마련되어 있다 이 슬로우 리턴 밸브(SR)는 유압 펌프(OP)의 작동 중에 피구동체(W)로부터 외력이 발생한 경우에 발생하는 헌팅(hunting)을 방지하기 위한 것이다. 상기 각각의 슬로우 리턴 밸브(SR)와 체크 밸브(OCa)와의 사이의 관로로부터는 각각 릴리프(relief) 밸브(RV1)를 제공한 관로가 탱크(OT)로 분기(分岐)하고 있다. 마찬가지로, 유압 펌프(OP)와 보텀측, 로드측의 체크 밸브(OCa)와의 사이의 관로로부터는 각각 릴리프 밸브(RV2)를 제공한 관로가 탱크(OT)로 분기하고 있다. 이들 릴리프 밸브(RV1, RV2)는 분기원의 관로에 이상압이 발생한 경우에 과잉의 작동유를 탱크(OT)로 놓아주는 것이다. 또한, 로드측, 보텀측의 슬로우 리턴 밸브(SR)와 체크 밸브(OCa)와의 사이의 관로로부터는 비상용 수동 밸브(MV)를 마련한 관로가 탱크(OT)로 분기하고 있고, 유압 펌프(OP)가 전원을 얻지 못하고 정지한 경우 등에, 이 비상용 수동 밸브(MV)로 유압 액추에이터(OA)의 보텀측 유실(OAa), 로드측 유실(OAb)의 관로를 탱크(OT)로 해방되어, 유압 액추에이터(OA)를 수동 조작할 수 있도록 하고 있다. 이와 같은 구성으로, 이 유압 구동 유닛(OU)은 그 기본 기능을 양호하게 달성하면서, 이상 사태가 발생한 경우에도, 그것이 유닛(OU)의 파손으로 이어지지 않도록 하여, 안정성, 신뢰성, 사고 회피성을 확보하고, 그 중에서 슬로우 리턴 밸브(SR)도 중요한 역할을 하고 있다. 도 7은 이 종래의 슬로우 리턴 밸브의 구체적 구조를 나타내는 것으로, 도 7(a)는 그 제어류 시의 요부 단면도, 도 7(b)는 도 7(a)의 DD 횡단면도, 도 7(c)는 그 자유류 시의 요부 단면도이다. 이 도 7에 도시된 슬로우 리턴 밸브(40)는 일본국 특허 제2858168호 공보의 도 5에 부호 SV로 표기된 것을 본 출원인이 더욱 개선하여, 슬로우 리턴 밸브(40)의 요소로서, 이 필터(32)가 항상 필터(32)에 밀착하도록 힘을 가하는 스프링(31)을 추가한 것이다. 이 슬로우 리턴 밸브(40)는 오리피스 구멍(34)을 구비한 오리피스(33), 이 오리피스 구멍(34)을 폐색할 수 있는 장애물을 제거하는 상기 필터(32), 상기 스프링(31)을 구비하고 있다. 또한, 이 슬로우 리턴 밸브(40)는 도 6에 있는 유압 펌프(OP)측의 하우징(21)과 유압 액추에이터(OA)측의 하우징(22)과의 연결 부분에 끼워지도록 설치되어 있다. 구체적으로는 하우징(21)의 관로(23)로부터 직경이 확대되어, 오리피스(33)의 외경을 슬라이드 가능하게 수용하는 수용 구멍(24)에 이 오리피스(33)가 수용되어 있다. 이 수용 구멍(24)의 연결측은 보다 직경이 확대되어 개구한 연결 구멍(25)으로 되어 있다. 연결 구멍(25)의 내주에는 오링(o-ring)(O6)이 끼워지고, 하우징(22)과의 유밀한 연결이 유지되고 있다. 유압 액추에이터(OA)측의 하우징(22)에는 유압 펌프(OP)측의 하우징(21)의 연결 구멍(25)으로 개구하는 관로(26)가 마련되어 있다. 오리피스(33)는 편방(片方) 개구의 통 형상체이고, 그 닫힌 측의 중심 부분에 오리피스 구멍(34)이 마련되어 있다. 이 오리피스 구멍(34)의 직경은 예시하면, 이 선행 기술예의 유압 구동 유닛의 경우에 0.8 밀리미터이다. 이와 같은 구성으로 이 슬로우 리턴 밸브(40)는 도 7(a)에 도시하는 바와 같이, 유압 액추에이터(OA)측으로부터 유압 펌프측(OP)으로의 제어류(f)의 경우, 관로(23)는 오리피스(33)로 폐쇄되고, 그 오리피스 구멍(34)의 제어 유량만이 흐른다. 한편, 도 7(c)에 도시하는 바와 같이, 유압 펌프측(OP)으로부터 유압 액추에이터(OA)측으로의 자유류(F)의 경우, 오리피스(33)는 관로(23)를 열고, 작동유는 그 외경의 평면과, 수용 구멍(24)에 내경과의 사이(도 7(b) 참고)를 통하여, 오리피스(33)에 제한되지 않고 자유롭게 흐른다. 이와 같이, 이 슬로우 리턴 밸브(40)는 도 6에서 설명한 슬로우 리턴 밸브(SR)의 기능을 하고 있다. 또한, 이 슬로우 리턴 밸브(40)에 있어서는 오리피스 구멍(34)이 작으므로, 그 폐색을 방지하기 위한 필터(32), 그 필터 효과를 적어도 제어류(f)가 있는 동안은 발휘시켜야 하고, 이 필터(32)를 오리피스 구멍(34)에 밀착시키기 위한 스프링(31)은 필수 구성 요소였다. 그러나, 오리피스 구멍(34)이 상술한 바와 같이 작은 경우, 대응하여, 오리피스(33)의 외경이 4 밀리미터 정도, 필터(32), 스프링(31)의 외경이 3 밀리미터 정도로 작아지게 되고, 개개의 부품의 제조 비용이 상승하고, 또한 조립에도 어려움을 동반한다는 문제가 있었다. 또한, 이와 같은 필터를 필요로 하는 오리피스의 해결 과제는 여기에 예시된 유압 구동 유닛뿐만 아니라, 마찬가지의 소형 혹은 초소형의 유압 회로에 있어서도 마찬가지로 인식될 수 있는 것이었다. 또한, 일본국 특허 제 2858168호 공보(도 5)에 있어서는 상기 문제 자체가 인식되지 않고, 따라서 그 해결 방법에 대해서도 일절 시사 내지 교시되지 않았다.