KR0123783B1 - 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치에 관한 것으로 힘의 균형에 관한 것으로 힘의 균형에 의한 유량제어를 하여 장치의 구조가 단순화하고 마력모드제어시에 발생하는 엔진의 과부하 현상이 제거된다.

Description

가변용량형 유압펌프의 유량제어장치

제1도는 종래의 유량제어장치의 유압 및 전기회로도.

제2도(A)는 부하압력과, 펌프압력, 비례제어 밸브로부터 압유가 작용되는 일측 다단피스톤 상세도.

제2도(B)는 본 발명의 유량제어장치의 유압 및 전기회로도.

제3도(A)는 부하압력이 작용되는 다단피스톤 상세도.

제3도(B)는 본 발명의 유량제어장치의 구조를 도시한 단면도.

제4도는 마력제어선도.

제5도는 유량제어선도.

제6도는 마력모드선도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

29 : 가이드 30 : 다단피스톤

31 : 서보피스톤 32 : 연결로드

35 : 제어로드 36 : 스보스풀

37 : 서보 슬리브 38, 39 : 피스톤실

40, 41, 42 : 스프링 43 : 컷-오프 피스톤실

44 : 커-오프 해제 피스톤실 45 : 컷-오프 스풀

46, 47 : 외부 파이로트 라인 48 : 파이로트실

49 : 드레인실 50 : 피스톤실

본 발명은 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치에 관한 것이다.

종래의 사판식 가변용량형 유압피스톤 펌프의 유량제어장치는 특허출원 제 93-1848호에 제시되어 있으며 제 1도를 참조하면 부하압력(Pd1, Pd2, Pps, Pc-Pcd)의 변화가 서보스풀(6)을 작동시킴으로써 서보피스톤(4)의 대경실(24)로 공급되는 압유를 제어하여 서보피스톤(4)을 이동시키고 동시에 펌프(1)에 형성되어 있는 사판의 경전각을 변화시키고, 서보피스톤(4)의 변위를 피드백스프링(8) 및 (9)을 통하여 서보스풀(6)에 피드백시킴으로써 마력제어 및 유량제어를 수행한다.

유량제어의 경우에 파이로트실(29)과 드레인실(28)에 공급된 외부 파이로트 압력 차이(Pc-Pcd)에 의하여 행하여 지므로 유압시스템의 배압에 의한 영향을 최소한으로 줄이고 부하 압력(Pd1, Pd2)이 스프링(12)에 설정된 일정압력보다 높을 때 토출유량을 최소화하여 에너지 손실을 최소화하는 컷-오프 기능 및 일정 압력 이상일 때에는 다시 정상적인 마력제어를 행하여 그에 해당하는 토출유량을 회복시키는 컷-오프 해제기능을 갖고 있다.

또한 비례제어 밸브의 입력전류를 변화시키므로 외부 파이로트 압력(Pps)이 조정되어 마력제어 곡선을 변경하여 마력모드제어를 행한다.

이러한 종래의 마력모드제어의 경우 입력전류가 증가하면 마력제어곡선이 제6도의 Ⅱ-곡선에서 Ⅰ-곡선(A→A',B→B',C→C')방향으로 이동하여 엔진에 걸리는 부하를 작게 하므로 비례제어 밸브에 연결된 전기배선의 이상이나 콘트롤러의 고장, 온도의 증가에 따른 비례제어 솔레노이드의 저항의 변화등으로 비례제어 밸브에 입력전류가 작아지게 되면 부하변동에 따라 엔진이 과부하 상태까지 도달하여 정지하게 되는 문제점이 있다.

다만, 콘트롤러의 고장시를 대비하여 레지스터(103), 선택 스위치(102)을 사용하여 콘트롤러의 고장시 배터리(104)의 전원을 비례제어 밸브에 공급하여 엔진의 과부하를 방지하나 이것만으로는 모든 문제를 해결할 수 없다.

본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 힘의 균형에 의한 유량 제어를 하여 장치의 구조를 단순화하고 유압시스템의 배압에 의한 영향을 줄여 목표 유량제어를 수행하고 유량의 컷-오프 제어를 수행하여 에너지 효율을 증가시키고 마력모드제어시에 발생하는 엔진의 과부하 현상을 제거한 사판식 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 하기에 설명한다.

본 발명의 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치는 제2도 및 제 3도에 도시되는데, 부하압력이 작용될 수 있도록 외주에 피스톤실(38) 및 피스톤실(39)가 형성되어 있는 다단피스톤(30) 및 가이드(29)와, 일측은 상기 다단피스톤(30)과 제어로드(35)로 연결되고 타측은 스프링(40)에 연결되는 한편 압유가 제어되도록 하기 위하여 고정된 서보 슬리브(37)내에 중립위치, 공급위치 및 배출위치의 절환위치가 형성된 서보 스풀(36), 양측에 소경실(33)과 대경실(34)이 형성되어 상기 서보스풀(36)의 절환위치에 따라 좌ㆍ우로 작동되는 서보피스톤(31)과, 상기 서보피스톤(31) 및 다단피스톤(30) 사이의 하중밸런스를 상기 서보스풀(36)에 피그백시키는 스프링(41)및 스프링(42)과, 증가된 부하 압력이 컷-오프 피스톤실(43)에 작용되어 최소유량이 토출되도록 하는 한편 외부 파이로트 압력(Pcf)이 컷-오프 해제피스톤실(44)에 작용되어 최소유량 보다 많은 유량이 토출되도록 하기 위하여 절환위치가 형성된 컷-오프스풀(45)과, 유압시스템으로부터 외부 파이로트 압력이 외부 파이로트 라인(46) 및 외부 파이로트 라인(47)를 통하여 다단피스톤(30)과 소보스풀(36)측에 작용되도록 하여 그 차압을 이용하여 안정된 유량제어를 할 수 있도록 제어로드(35)의 외주에 형성된 파이로트실(48)과, 상기 서보스풀(36)의 일측에 형성된 드레인실(49)과 비례제어 밸브의 제어압력이 전달되어 마력모드제어가 가능하게 하는 피스톤실(50)로 구성된다.

이하 본 발명의 작동 상태를 상세히 설명하면 다음과 같다.

부하압력의 변화에 대하여 가변용량형 유압피스톤 펌프의 유량조정이 이루어지는 작동상태를 보면, 우선 가변용량형 유압피스톤 펌프(55)에서 토출된 압유는 유로(51) 및 (52)를 통하여 다단피스톤(30)에 형성된 피스톤실(38) 및 피스톤실(39)까지 공급된다.

기어펌프(53)는 가변용량형 유압피스톤 펌프(55)의 초기압력이 낮아 기기의 응답성능이 저하되는 것을 방지하여 회로의 초기압력을 일정한 압력으로 유지시켜 주기 위하여 설치된 것인데 초기에 소경실(33)에 공급되는 압유는 펌프(55)의 압력과 기어펌프(53)의 압력중 큰 편이다.

한편 서보피스톤(31)의 대경실(34)은 컷오프 스풀(45) 및 서보스풀(36)의 배출위치를 거쳐 탱크(54)와 연결되어 있다.

또한 펌프의 부하압력이 제4도의 A점보다 낮은 경우에는 스프링(40)의 복원력 때문에 서보피스톤(31)의 대경실(34)은 탱크(54)로 연결되어 있다.

따라서 서보피스톤(31)의 소경실(33)에 작용되는 힘이 대경실(34)의 작용력보다 크므로 상기 서보피스톤(31)은 사판의 경전각을 크게 하여 최대의 토출유량이 가변용량형 유압피스톤 펌프(55)로부터 토출된다.

또한 가변용량형 유압피스톤 펌프(55)의 부하압력이 제4도의 A점 보다 크게 되면 다단피스톤(30)의 피스톤실(38)및 피스톤(39)에 공급된 압유(Pd1, Pd2)에 의하여 생긴 작용력이 스프링(41)및 스프링(40)의 복원력보다 크게 되고, 이 작용력은 제어로드(35)를 통하여 서보스풀(36)에 전달되어 상기 서보스풀(36)은 고정된 서보 슬리브(37)내에서 작동되어 유로(56-1)를 유로(58)과 연결시켜 압유가 서보피스톤(31)의 대경실(34)에 공급하게 된다.

따라서 상기 서보피스톤(31)의 대경실(34)의 수압면적은 서보피스톤(31)의 소경실(33)의 수압면적보다 크기 때문에 대경실(34)의 작용력이 소경실(33)이 작용력 보다 크게 되므로 서보피스톤(31)은 이동을 하고 그 이동을 연결로드(32)를 통하여 사판에 전달하여 가변용량형 유압피스톤 펌프(55)의 토출유량을 줄여준다.

한편 서보피스톤(31)의 이동은 스프링(41)를 압축시켜 주므로 제어로드(35)는 최초의 이동방향과 반대방향으로 이동하여 상기 서보 슬리브(37)와 서보스풀(36) 사이에 형성된 오리피스의 압유 통과면적을 작게 해줌으로써 대경실(34)에 공급된 제어압유의 압력을 작게 하고 대경실(34), 소경실(33) 및 다단피스톤(30)의 피스톤실(38) 및 피스톤실(39)의 작용력들이 힘의 균형을 이룰 때까지 상기 서보슬리브(56)와 서보스풀(36) 사이에 형성된 오리피스의 압유통과 면적을 줄여줌으로써 마력제어를 수행하게 된다.

또한 가변용량형 유압피스톤 펌프프(55)의 부하압력이 제4도의 B점 보다 크게 되면 스프링(41)과 스프링(42)이 동시에 압축됨으로써 상기 B점에서 변곡이 일어나게 되고 부하압력이 증가에 따라 가변용량형 유압피스톤 펌프(55)의 토출유량이 줄어들어 마력제가 이루어지는데 그 작동원리는 상기한 제4도의 A-B구간의 작동원리와 동일하다.

또한 가변용량형 유압피스톤 펌프(55)의 부하압력이 증가하여 제4도의 C점보다 크게 되면 컷-오프 피스톤실(43)에 공급된 압유에 의하여 발생한 힘이 이미 설정된 스프링(57)이 힘보다 크게 되므로 컷-오프스풀(45)이 작동되어 서보스풀(36)과 컷-오프스풀(45)사이의 유로(58)가 차단되어 서보피스톤(31)의 대경실(34)에는 유로(56)를 통과한 압유(Pd1)가 공급된다.

따라서 대경실(34)와 소경실(33)의 수압면적의 차이로 서보피스톤(31)은 연결로드(32)를 통하여 가변용량형 유압피스톤 펌프(55)의 유량이 최소가 되도록 사판의 경전각을 최소로 한다.

제4도의 D점이 되고, 이와 같이 펌프의 토출유량을 최소로 하여 에너지 손실을 극소화한 것을 유량 컷-오프기능이라 한다.

이경우 펌프토출유량은

또한 제4도의 C점에서 D점 보다 많은 유량이 필요한 경우 외부의 파이로트압력(Pcf)을 갖는 압유를 컷-오프 해제피스톤실(44)에 공급하여 이미 설정된 스프링(57)의 힘에 파이로트압력(Pcf)에 의하여 발생한 힘을 합하여 C점 이상의 큰 부하압력이 작용하여도 대경실(34)을 유로(58)에 연결함으로써 최소유량보다 큰 유량을 얻을 수 있으며 이것을 컷-오프 해제기능이라 한다.

또한 제 5도는 외부 파이로트 압력(Pc)의 변화에 따라 유량제어선도를 도시한 것이다.

그리고 제 2도에 도시된 바와 같이 유압시스템의 콘트롤밸브(14)에서 형성된 외부 파이로트 압력(Pc)을 가진 압유는 외부 파이로트 라인(46)을 통하여 제어로드(35)의 파이로트실(48)로 공급되고, 상기 콘트롤밸브(60)에서 형성된 외부 파이로트 압력(Pcd)을 가진 압유는 외부 파이로트 라인(47)을 통하여 드레인실(49)에 공급된다.

이와 같이 파이로트실(48)과 드레인실(49)에 공급된 외부 파이로트 압력을 가진 압유의 압력 차이에 의하여 제 5도와 같이 유량제어가 이루어지는데 그 작동원리는 제4도와 동일하다.

비례제어 밸브(200)의 입력전류에 의해 제어된 압유(Pps)는 유로(61)를 통하여 피스톤실(50)에 공급되며 이 압유(Pps)에 의하여 다단피스톤(30)에 작용하는 힘은 부하 압력(Pd1, Pd2)에 의하여 발생하는 힘과 반대방향으로 작용하여 비례제어 밸브(200)에서 공급된 압력(Pps)이 크면 제 6도의 모드제어선도에서 오른쪽 방향으로 이동되어 모드제어가 행하여진다.

또한 비례제어밸브(200)는 입력전류에 대하여 제어압력(Pps)과 거의 비례하는 관계에 있고 콘트롤러(201)에 의하여 입력전류는 제어된다.

따라서 본 발명의 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치는 콘트롤러의 고장, 전기배선의 이상발생시에 비례제어 밸브(200)의 입력전류가 최소가 되므로 제어압력(Pps)도 최소가 되어 엔진의 과부하가 걸리는 마력곡선보다 작은 마력곡선에서 사용되므로 과부하 현상이 없게 된다.

Claims (1)

1. 부하압력이 작용될 수 있도록 외주에 피스톤실(38, 39)가 형성되어 있는 내부에 가이드(29)가 부설된 다단피스톤(30)과, 일측은 상기 다단피스톤(30)과 제어로드(35)로 연결되고 타측은 스프링(40)에 연결되는 한편 압유가 제어되도록 고정된 서보슬리브(37)내에 중립위치, 공급위치 및 배출위치의 절환위치가 형성된 서보스풀(36)과, 양측에 소경실(33)과 대경실(34)이 형성되어 상기 서부스풀(36)의 절환위치에 따라 좌ㆍ우로 작동되는 서보피스톤(31)과, 상기 서보피스톤(31)의 소경실(33) 대경실(34) 및 다단피스톤(30) 사이의 하중밸런스를 상기 서보스풀(36)에 피드백시키는 스프링(41) 및 스프링(42)과, 증가된 부하 압력이 컷-오프 해제피스톤실(44)에 작용되어 최소유량 보다 많은 유량이 토출되도록 하기 위하여 절환위치가 형성된 컷-오프스풀(45)과, 유압시스템으로부터 외부 파이로트 압력이 외부 파이로트 라인(46) 및 외부 파이로트 라인(47)를 통하여 다단피스톤(30)과 서보스풀(36)측에 작용되도록 하여 그 차압을 이용하여 안정된 유량제어를 할 수 있도록 제어로드(35)의 외주에 형성된 파이로트실(48)과, 상기 서보스풀(36)의 일측에 형성된 드레인실(49)과 비례제어 밸브의 제어압력이 전달되어 마력모드제어가 가능하게 하는 피스톤실(50)로 구성된 가변용량형 유압펌프의 유량제어장치.