KR100383156B1 - 조정가능한유압식방사상피스톤기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조정이 가능한 제어 캠링(18)이 상기 제어 캠링(18)과 로터(14) 사이의 편심거리(20)를 검출하기 위해 제어 캠링에 내장된 검출 수단을 갖춘 형식의 유압식의 방사상 피스톤 기계를 제안한다.

제어 캠링(18)의 편심 위치는 로터(14)가 자전되고, 미끄럼 슈(17)가 제어캠링(18)에 구속되어 있는 동시에 작동 피스톤(16)을 구속되어 있는 동시에 작동 피스톤(16)을 반경 방향으로 왕복 운동시킨다. 상기 왕복운동 및 방사상 피스톤 기계(10)에서 운동 조건에 의해 서로 전후해서 계속되는 2 개의 미끄럼 슈(17) 사이 간격의 변화가 야기된다. 상기 간격 변호는 제어 캠링(18)의 편심거리(20)에 정비례하고 있고, 따라서 측정 장치에 의해 검출될 수 있다.

상기 측정 장치는 검출을 위해 제어 캠링(18)내에 내장된 측정치 수신기(27)를 갖춘, 측정치 발생기로서 기능을 하는 미끄럼 슈(17)가 측정치 수신기를 넘어서 이동하는 동안, 상기 측정기 수신기는 높은 신호 전압을 송출한다. 신호 프로세스는 평가 전자 회로 장치(28)에 공급되고, 또한 상기 평가 전자 회로 장치에 의해 편심거리 및 로터 회전수 그리고 그밖의 특성량을 결정하기 위해 사용된다.

Description

조정가능한 유압식 방사상 피스톤 기계

상기 형식의 방사상 피스톤 기계는 일반적으로 공지되어 있고, 유압 장치에 대한 다수의 적용분야에서 사용된다. 그것은 상기 방사상 피스톤 기계를 채용하므로서, 제어 밸브 또는 조정 밸브의 경비를 감소시킬 수 있기 때문이다. 상기 형식의 방사상 피스톤 기계를 사용해서 구동하므로서 얻어지는 주된 장점은 구조의 단순화 이외에도, 구조상의 손상이 적어짐과 동시에 방사상 피스톤 기계를 전기적으로 신속하고 정밀하게 제어할 수 있는 것이다. 제어를 위해 기계 케이싱내에 내장되어 압력부하되는 조정 피스톤이 사용되고, 상기 조정 피스톤은 제어 캠링의 조정방향을 따라 상기 제어 캠링의 외주면에 작용한다. 방사상 피스톤 기계의 토출량에 정비례하는 제어 캠링의 편심거리를 제어량으로서 사용할 수가 있어 유도식의 행정 수신기에 의해 검출된다. 상기 행정 수신기의 실제치는 전자식의 제어 증폭기에 의해 지령치와 비교되어 제어 캠링 위치를 조정하기 위해 사용된다. 그런데 많은 적용예에 있어서 유도식 행정 수신기는 조정 피스톤의 연장선 상이 아닌곳에는 설치할 수 없기 때문에 현저하게 큰 크기를 하고 있는 방사상 피스톤 기계를 다시 확대시키게 되므로 바람직하지는 않다. 행정 수신기는 부가적인 부설부품을 이루고 있으므로 다시 방사상 피스톤 기계의 구조비는 높아진다.

또한, 회전이 가능하게 받쳐진 편심릴의 편심거리를 검출하기 위한 측정장치를 구비한 유압식 방사상 피스톤 펌프가 독일연방공화국 특허출원 공개 제3513736호 명세서에 공지되어 있다. 이 경우 유압링이 편심링의 편심 거리에 관련된 발신기 푸시로드의 흔들림을 푸시로드에 전달하고 발신기 푸시 로드는 편심링의 내면에 지지되어 있다. 상기 수신기 푸시로드는 코일 코어를 갖추고 있으며, 상기 코일 코어는 편심링에 현존하는 편심 거리에 상응하여 측정 코일내의 각종의 깊이로 침입해서 측정 신호를 트리거한다. 상기 측정 장치는 다수의 기계적인 구성부품을 갖추며, 유압식으로 결합하기 때문에 높은 경비를 필요로 한다. 더욱이 신호 인출은 회전하는 기축으로 행해지지 않으면 안된다.

본 발명은 청구항 1의 상위 개념으로서 기재한 대로, 케이싱의 내부에 설치된 제어핀에 로터가 구동축과 협동하여 회전가능하도록 받쳐져 있고, 상기 로터내에 방사상으로 뚫어 설치된 복수의 반경방향 구멍내에서 작동 피스톤이 각각 유도되고, 상기 반경 방향 구멍에서 돌출한 각각의 작동 피스톤 끝면이 상기 작동 피스톤에 원뿔 접속되어 받쳐진 미끄럼 슈를 구비하고 있고, 상기 각 미끄럼 슈가 로터에 대해서 편심 조정이 가능한 제어 캠링의 내주면에 최소한 1개의 조정 피스톤을 갖추는 조정장치를 거쳐서 지지되고, 조정 피스톤이 제어 캠링의 조정방향을 따라 상기 제어 캠링의 외주면에 작용하며, 또한 상기 제어 캠링의 편심거리를 검출하는 수단이 설치되어 있는 형식의 조정이 가능한 유압식의 방사상 피스톤 기계에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 방사상 피스톤 기계의 개략적인 횡 단면도.

도 2는 시간 및 로터의 회전각을 함수로 하는 측정치 수신기에서 발생한 신호 전압 경과선을 도시한 선도.

배경기술의 결점을 제외한 본 발명의 전기유압식의 조정이 가능한 방사상 피스톤 기계의 구성 수단은 청구항 1에 기재한 대로 제어 캠링의 편심 거리 검출 수단이 서로 전후해서 계속되는 2개의 미끄럼 슈 사이의 간격에서 제어 캠링의 편심거리를 도출하는 측정 장치와, 상기 측정 장치와 협동하는 평가 전자 회로 장치를 갖추고 있다.

종래기술에 비하여, 본 발명의 현저한 장점은 사용되는 구성 수단이 방사상 피스톤 기계에 어느 것이 든 존재하는 구성 부품내에 내장되는 저렴한 측정 장치로 형성되어야 하며, 혹은 방사상 피스톤 기계의 기존의 구성부품을 측정치 발생기로하여 사용하는 것이다. 이에 따라 방사상 피스톤 기계 구조의 부피 및 구조의 비용이 증대되지 않는다.

본 발명의 또다른 장점으로서, 경우에 따라서는, 전자 회로에서 얻어지는 디지탈 측정 신호를 제어 캠링의 편심 거리 측정을 위해서, 그리고 로터의 회전수 측정을 위해서, 예를 들자면, 방사상 피스톤 기계의 노이즈 감쇄 작용과 같은 별도의 기능의 활용이 가능하다.

또한, 측정치 발생기로 사용되는 미끄럼 슈의 수를 변화시키므로서, 사용예의 요구에 따른 검출 시간은 어떤 한도 범위내에서 융통성이 있다. 따라서 모든 미끄럼 슈를 특정치 발생기로서 사용하는 경우에 최소 검출 시간이 얻어진다. 또다시 측정 장치를 접촉시키지 않은 채로 동작시키고, 따라서 마찰도 받지 않도록 하는 것이 유리하고, 이와 같이 하면 내용수명이 길어지고, 보수작업의 필요도 적어지는 등의 현저한 장점이 얻어진다. 본 발명의 또다른 유리한 구성 수단은 청구항 2 이후에 기재한 대로이다.

다음에 도면에 의해서 본 발명의 실시예를 상세히 기술한다.

도 1에 도시한 방사상 피스톤 기계(10)의 케이싱(11)은 커버(도시않음)에 의해 폐쇄되어 있다. 케이싱(11)내에는 외부에 대해서 밀봉된 실질적으로 원통형의 잘라낸 부분(12)이 형성되어 있고, 상기 원통형 잘라낸 부분의 중심에는 케이싱의 정 위치에 축받침된 제어핀(13)이 침입하고 있다. 상기 제어핀(13)의 침입부분에는 로터(14)가 회전가능하게 받쳐져 있고, 상기 로터내에는 반경방향으로 연장되는 실린더를 각각 형성하는 복수의 반경방향 구멍(15)이 뚫려있고, 상기 반경 방향구멍내를 작동 피스톤(16)이 미끄럼운동한다. 상기 각 작동 피스톤(16)은 미끄럼 슈(17)와 원뿔 접속 결합되어 있고, 상기 미끄럼 슈는 로터(14)의 반경방향 구멍(15)에서 장출되고, 또한 보존 링(도시 않음)에 의해 원통형의 제어 캠링(18)을 따라 가동으로 구속되어 있다. 더욱이 상기 제어 캠링(18)의 내주면은 미끄럼 슈(17)를 위한 미끄럼면을 형성하고 있다. 제어 캠링(18)은 케이싱(11)내에 직경방향에서 마주 설치되어서 1개의 조정유니트를 형성하는 2개의 유압식 조정 피스톤(22 및 23)에 의해 위치 결정된다. 제어 캠링(18)의 위치는 원통형 잘라낸부분(12)의 내부에서 2개의 조정 피스톤(22, 23)에 의해 규정된 조정방향을 따라 가변이다. 조정방향에 대해서 평행하게 제어 캠링(24)의 외주벽에 설치한 편평 모따기(24) 부분과 케이싱(25)의 내주벽에 설치한 편평한 모따기 부분(25)은 제어 캠링(24)의 조정 방향으로 미끄러질 때 가이드로서 도움이 됨과 동시에 상기 제어 캠링의 회전을 방지한다. 로터(14)의 높이 레벨역에서 제어핀(13)내에는 도 1에서는 확인할 수 없으나 복수의 제어 슬롯이 형성이 되어 있고, 상기 제어 슬롯은 역시 제어핀(13)내에 설치한 세로방향 통로(26) 및 뚫는 구멍을 거쳐서 케이싱내를 겉으로 향해 반경방향으로 관통하는 통로와 연통하고 있다. 세로방향통로(26)는 흡입통로와 토출통로이며, 압력매체를 방사상 피스톤 기계(10)내로 도입하고, 또한 다시 압력이 가해진 상태에서 토출한다. 제어핀(13) 위에서 로터(14)의 각도 위치는 제어핀(13)내에서 제어 슬롯 사이에 설치된 웨브가 작동 피스톤(16)의 사점 위치 영역에 위치하도록 구성되어 있다. 로터(14)는 역시 크랫치(도시않음)를 거쳐서 케이싱의 덮개내에 받침된 구동축에 의해 회전된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 방사상 피스톤 기계(10)는 조정부재로서 도움이 되는 제어 캠링(18)의 편심 거리(20)를 검출하기 위한 측정 장치를 갖추고, 상기 측정 장치는 제어 캠링(18)내에 설치한 1개의 측정치 수신기(27)와 복수의 측정치 발신기를 구비하고 있다. 이 경우 상기 측정치 발신기로는 작동 피스톤(16)의 미끄럼 슈(17)가 사용된다. 측정치 수신기(27)에 미끄럼 슈(17)에서 트리거되는 신호는 평가 전자 회로 장치(28)에 공급된다.

조정이 가능한 방사상 피스톤 기계(10)의 작용 상태를 다음에 설명한다. 단,유압식 조정 장치에 관련한 방사상의 피스톤 기계의 기능자체는 공지인 것으로 전제한다.

도 1에 화살표로 도시한 바와 같이, 왼쪽으로 회전 작동을 하는 방사상 피스톤 기계(10)의 경우, 제어 캠링(18)은 최대한으로 좌측 방향으로 시프트되어 있고, 이에 따라 제어 캠링(18)과 로터(14) 사이에는 편심거리(20)가 생긴다. 로터(14)에 대한 제어 캠링(18)의 편심 위치와 서로 어울려서, 상기 제어 캠링(18)에 의해 미끄럼 슈(17)가 이미 상술한 바와 같이 구속이 되어 있으므로서 미끄럼 슈(17)를 거쳐서 원뿔 접속 접합된 작동 피스톤(16)은 로터(14)의 회전 운동과 함께 상기 로터내에서 강제적으로 반경 방향의 왕복 운동을 강하게 한다. 방사상 피스톤 기계(10)의 운동 조건에 관련한 왕복 운동의 결과로서 차례로 이어지는 2개의 미끄럼 슈(17) 사이의 거리가 변화한다.

방사상 피스톤 기계(10)의 중립 위치(제어 캠링 편심거리 = 0)의 경우에 존재하는 거리에대한 거리의 변화는 제어 캠링(18)의 편심거리(20)에 정비례하고, 따라서 상기 편심거리(20)를 검출하기 위해 이용된다.

제어 캠링(18)의 조정 피스톤(22 와 23)의 방향으로 거리는 극한치를 점유하고, 그런 까닭에 핀심 거리(20)를 가능한한 정확하게 검출하기 위해서는 측정치 수신기(27)를 도 1 에 도시한 바와같이 설치해 두는 것이 유리하다.

원리적으로는 측정치 수신기(27)는 미끄럼 슈(17)가 상기 측정치 수신기 위에 위치하는 동안, 전압을 신호로 하여 송출한다. 예를들면, 로터 회전 방향에서 보아서 미끄럼 슈(17)의 앞 가장자리(17.1)가 측정치 수신기(27)에 도달하면 신호전압 경과선(30)내에 있어서, 고전압 레벨(33)로의 전압 입상면(32)이 생기고, 고전압 레벨은 로터 회전 방향에서 보아서 미끄럼 슈(17)의 뒤 가장자리(17.2)가 측정치 수신기(27)에 따라 미끄러져 지날 때까지 유지되어 있다. 그후, 신호 전압은 원래의 저전압 레벨(34)에 되돌아가고, 이에따라 신호 전압 경과선(30)내에는 전압 입하면(35)이 생긴다. 후속 미끄럼 슈의 앞가장자리(17.3)가 측정치 수신기(27)에 도달할 때까지 신호 전압압은 상기 저전압 레벨(34)에 멈추고, 그후 미리 전압 입상면(32)이 생긴다.

신호 전압 경과선(30)에 있어서 차례로 계속되는 전압 입상면(32)과 전압 입하면(35) 사이의 시간적 지연(36)은 소속의 미그럼슈(17)사이에 존재하는 간격을 위한 직접적인 척도이고, 상기 척도는 모두 상술한 바와같이 제어 캠링(18)의 편심거리(20)에 정비례한다.

예를들면, 제어 캠링(18)이 도 1 에 도시한 위치에서 중립 위치로 이동하면 측정치 수신기(27)내에는 도 2 의 파선으로 도시한 신호 전압 경과선(31)이 발생한다. 서로 전후해서 계속되는 3 개의 미끄럼슈(17) 사이의 간격 축소는 전압 입하면과 전압 입상면 사이의 시간 간격(38)이 보다 적어지므로서 표시된다.

그런데, 신호 전압 경과선(30,31)은 평가 전자 회로 장치(28)에 의해 신호 전압 경과선의 전압 입하면(35)에서 높은 계수 빈도의 계수기를 시동시키도록 처리된다. 상기 계수기는 신호 이방면(32)에 의해 정지되고, 그경우 계수빈도는 계수결과가 현존하는 편심거리(20)에 해당되도록 1 회만 조화되지 않으면 안된다. 따라서 제어 캠링(18)의 편심거리(20)는 제어 캠링(18)의 전체 조정 범위에 걸쳐서 끈임없이 검출할 수가 있다.

로터(14)의 회전수를 검출하기 위해서는 평가 전자 회로 장치(28)에 의해, 2 개의 전압 입상면(32) 사이의 시간(42)이 검출되고, 상기 시간은 기계 회전수에 반비례한다. 상기 2개의 측정량 즉, 회전수와 편심 거리를 거쳐서 기계의 부피 흐름이 검출된다.

상기 형식의 측정 장치에서는 2 개의 신호 사이의 가능한 검출 간격은 기계의 로터 회전수 및 측정치 발생기로서 사용되는 미끄럼 슈(17)의 수에 관련하고 있다. 관용의 공장 회전수가 1500rpm 이고, 또한 미끄럼 슈를 갖춘 작동 피스톤이 7 개라면, 검출 간격은 약 5.7ms 이고, 이것은 대개의 적용예에 있어서 충분하다.

물론, 본 발명의 정신을 이탈하지 않는 범위내에서 도시하는 실시 형태로 변경을 가하는 것이 가능하다. 예를들면 측정 장치의 무접촉식 작용 원리를 위해 각종의 방식이 적합하고, 유도식 및 광학적 전자장치 방식, 또는 전자식의 작용 원리가 특히 유리하다.

종래기술에 비하여, 본 발명의 현저한 장점은 사용되는 구성 수단이 방사상 피스톤 기계에 어느 것이 든 존재하는 구성 부품내에 내장되는 저렴한 측정 장치로 형성되어야 하며, 혹은 방사상 피스톤 기계의 기존의 구성부품을 측정치 발생기로하여 사용하는 것이다. 이에 따라 방사상 피스톤 기계 구조의 부피 및 구조의 비용이 증대되지 않는다.

본 발명의 또다른 장점으로서, 경우에 따라서는, 전자 회로에서 얻어지는 디지탈 측정 신호를 제어 캠링의 편심 거리 측정을 위해서, 그리고 로터의 회전수 측정을 위해서, 예를 들자면, 방사상 피스톤 기계의 노이즈 감쇄 작용과 같은 별도의 기능의 활용이 가능하다.

또한, 측정치 발생기로 사용되는 미끄럼 슈의 수를 변화시키므로써, 사용예의 요구에 따른 검출 시간은 어떤 한도 범위내에서 융통성이 있다. 따라서 모든 미끄럼 슈를 특정치 발생기로서 사용하는 경우에 최소 검출 시간이 얻어진다. 또다시 측정 장치를 접촉시키지 않은 채로 동작시키고, 따라서 마찰도 받지 않도록 하는 것이 유리하고, 이와 같이 하면 내용수명이 길어지고, 보수작업의 필요도 적어지는 등의 현저한 장점이 얻어진다. 본 발명의 또다른 유리한 구성 수단은 청구항 2 이후에 기재한 대로이다.

Claims (6)

1. 케이싱(11)의 내부에 설치된 제어핀(13)에 로터(14)가 구동축과 협동하도록 회전 가능하게 지지되어 있고,

   상기 로터 내에 방사상으로 뚫어 형성된 복수의 반경 방향 구멍(15) 내에서는 작동 피스톤(16)이 각각 가이드되고,

   상기 반경 방향으로부터 돌출된 쪽의 각각의 작동 피스톤 단부가 상기 작동 피스톤(16)에 피벗식으로 지지된 미끄럼 슈(17)를 장착하고 있고,

   각각의 미끄럼 슈(17)가 적어도 1개의 조정 피스톤(22)을 구비한 조정장치를 통해서 상기 로터(14)에 대해서 편심 조정이 가능한 제어 캠링(18)의 내주면에 지지되어 있고,

   상기 조정 피스톤(22)이 제어 캠링(18)의 조정 방향을 따라 상기 제어 캠링의 외주면에 작용하고 있고,

   상기 제어 캠링(18)의 편심 거리를 검출하는 수단이 설치되어 있는 형식의 조정가능한 유압식 방사상 피스톤 기계(10)에 있어서,

   상기 제어 캠링의 편심 거리 검출 수단이 서로 전후해서 계속되는 2개의 미끄럼 슈(17) 사이의 간격으로부터 제어 캠링(18)의 편심 거리(20)를 도출하는 측정장치와,

   상기 측정 장치와 협동하는 평가 전자 회로 장치(28)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조정가능한 유압식 방사상 피스톤 기계.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 장치는 제어 캠링(18) 내에 배치되어 있고, 특히 상기 제어 캠링의 내주면에 경계를 접한 측정치 수신기(27)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조정가능한 유압식 방사상 피스톤 기계.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 측정 장치는 회전 방향에서 서로 전후해서 위치하는 적어도 2개의 미끄럼 슈(17)를 측정치 발생기로서 사용하는 것을 특징으로 하는 조정가능한 유압식 방사상 피스톤 기계.
4. 제 2 항에 있어서 2개의 스쳐서 미끄러지는 미끄럼 슈(17) 사이의 간격이 극한치를 취하는 제어 캠링(18)의 영역 내에 측정치 수신기(27)가 설치되고, 조정 피스톤(22, 23)에 의해 규정된 방향에 대해서 동축적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조정가능한 유압식 방사상 피스톤 기계.
5. 제 1 항에 있어서. 상기 측정 장치는 무접촉식 작용 원리에 의해서 동작하는 것을 특징으로 하는 조정가능한 유압식 방사상 피스톤 기계.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 캠링(18)은 케이싱(11) 내에서 회전불가능하게 설치되어 있고, 더욱이 회전을 방지하기 위해 제어 캠링(18) 및 케이싱(11)에는, 특히 조정 방향으로 평행하게 연장되는 미끄럼면(24, 25)이 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 조정가능한 유압식 방사상 피스톤 기계.