KR100765944B1 - 가변용량형 펌프의 용량제어장치 - Google Patents

Abstract

펌프 토출량을 원활하게 또한 신속하게 제어하는 것을 가능하게 하고, 펌프 토출량의 안정화를 도모하고, 또한 압유의 압력손실을 감소시킴과 아울러 콤팩트화를 도모한 가변용량형 펌프의 용량제어장치를 제공한다.

경전각을 변화시키는 서보피스톤(4)과, 펌프 토출압과 액추에이터의 출력측의 부하압과 차압을 감지하여 서보피스톤(4)의 일단부를 작동시키는 LS밸브(5)와, 서보피스톤(4)의 일단부를 작동시키고, 펌프 토출량을 대략 일정하게 제어하는 PC밸브(6)가 구비되어 있다. PC밸브(6)의 출력측 유로(13)를 LS밸브(5) 및 교축부(7)의 전후로 병렬하여 접속하고, 그 출력측 유로(13)에 체크밸브(8)를 배치함과 아울러, 동 체크밸브(8)의 상류측에 교축부(70)를 배치하여 둔다. 경전각을 작게 하는 방향의 서보피스톤(4)의 작동속도를 경전각을 크게 하는 방향의 작동속도보다도 빠르게 하여 PC밸브(6)에 의한 등마력제어를 신속하게 행할 수 있기 때문에, 엔진의 회전수 저하나 엔진고장 등이 방지가능하다. 또한, 체크밸브(8)나 교축부(70)를 PC밸브 (6)를 내장하는 서보피스톤(4) 내에 배치하여, 동 서보피스톤(4)의 작동속도를 더 한층 빠르게 할 수 있다.

Description

가변용량형 펌프의 용량제어장치{CONTROL UNIT FOR PUMP}

도 1은, 본 발명의 대표적인 제 1실시형태인 가변용량형 펌프의 용량제어장치를 개략적으로 나타내는 유압회로도이다.

도 2는, 가변용량형 펌프에 있어서의 토출압에 따른 토출량의 변화를 나타내는 선도이다.

도 3은, 본 발명에 있어서의 제 2실시형태인 가변용량형 펌프의 용량제어장치를 개략적으로 나타내는 유압회로도이다.

도 4는, 동 용량제어장치에 있어서의 서보피스톤의 구조예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 5는, 종래의 가변용량형 펌프에 있어서의 용량제어장치를 나타내는 유압회로도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 … 가변용량형 펌프 1a … 경사판

2 … 고정용량형 펌프 3 … 용량제어장치

4 … 서보피스톤 4a … 대경 수압실

4b … 소경 수압실 4c … 노치부

4d … 제 1소경구멍 4e … 제 2소경구멍

4f … 스프링 삽입구멍 5 … 로드센싱밸브

5a, 6a, 6b … 스프링 6 … 파워컨트롤밸브

7, 70 … 교축부 8 … 체크밸브

9 … 링크 11 … 제 1유로

12 … 제 2유로 13 … 병렬 유로

51 … 블럭체 52 ~ 55 … 제 1 ~ 제 4포트

56 … 실린더 구멍 57 … 슬라이더

58 … 제 1스토퍼 59 … 제 2스토퍼

60 … 플러그 61 … 단차 피스톤

62 … 스풀 63 … 제 1받침시트

64 … 제 1스프링 65 … 제 2받침시트

66 … 가동받침시트 67 … 제 2스프링

68 … 제 3스프링 69 … 배수 포트

본 발명은 가변용량형 펌프의 용량제어장치에 관한 것으로, 특히, 펌프 토출량을 신속하게 또한 안정하게 제어하는 것을 가능하게 한 가변용량형 펌프의 용량제어장치에 관한 것이다.

종래, 예컨대 건설ㆍ토목용 차량에는, 구동원인 엔진에 접속된 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 모터나 실린더 등의 각종 액추에이터가 구동되고 있다. 상기 펌프는, 차량의 각종 액추에이터에 공급되는 압유의 토출량을 경전각(傾轉角)에 따라서 제어하고 있다.

이 종래의 펌프의 용량제어장치의 일예가, 예컨대 도 5에 나타내고 있다. 도 5는 종래의 가변용량형 펌프의 용량제어장치의 유압회로도이다.

동 도에 있어서, 도시하지 않은 엔진에 의해 구동되는 가변용량형 펌프(1) 및 고정용량형 펌프(2)가 구비되어 있다. 경전각을 변화시키는 서보피스톤(4)의 대경 수압실(4a)은 교축부(7)를 통해서 로드센싱밸브(5)(이하, LS밸브(5)라 함)와 접속되어 있고, 동 LS밸브(5)를 통해서 파워컨트롤밸브(6)(이하, PC밸브(6)라함.)와 접속되어 있다. 상기 서보피스톤(4)의 소경 수압실(4b)은 가변용량형 펌프(1)와 접속되어 있다. 상기 LS밸브(5) 및 PC밸브(6)의 각 펌프 토출압입구는 가변용량형 펌프(1)와 접속되어 있다. 상기 LS밸브(5)의 전후에 우회하여 상기 PC밸브(6)로부터 출력되는 압유를 도입하는 체크밸브(8)를 구비한 병렬 유로(13)가 접속되어 있다.

상기 LS밸브(5)의 일단은 가변용량형 펌프(1)의 토출압 및 고정용량형 펌프 (2)의 토출압을 작용시키고 있다. 동 LS밸브(5)의 타단은 스프링(5a)의 압압력, 상기 고정용량형 펌프(2)의 토출압, 상기 액추에이터의 부하압을 작용시키고 있다. 상기 PC밸브(6)의 일단은 가변용량형 펌프(1) 및 고정용량형 펌프(2)의 각 토출압을 작용시키고 있다. 동 PC밸브(6)의 타단은 스프링(6a)의 압압력을 작용시키고 있다. 동 스프링(6a)의 일단은 가변용량형 펌프(1)의 경사판(1a)의 경전각을 바꾸는 링크(9)에 연결고정되어 있다.

도 5에 나타내는 상태에서는, 상기 대경 수압실(4a)은 상기 LS밸브(5) 및 PC밸브(6)를 통해서 펌프 흡입측과 연통하고 있다. 상기 소경 수압실(4b)에는 가변용량형 펌프(1)의 토출압이 항상 작용하여 상기 서보피스톤(4)이 펌프 토출량을 증가하는 방향으로 구동하여 두고, 상기 경사판(1a)의 경전각이 크게 되어 있다.

상기 LS밸브(5)는, 가변용량형 펌프(1)의 토출압과 액추에이터에 작용하는 부하압 중 최대의 부하압과의 차압에 의해 절환된다. 상기 서보피스톤(4)은 가변용량형 펌프(1)의 토출압 및 LS밸브(5)의 출력압에 의해 이동하여 상기 경사판(1a)의 경전각을 변화시킨다. 이 LS밸브(5)에 의한 LS제어는, 도 2에 나타내는 바와 같이 펌프 토출량(Q)과 펌프 토출압(P)의 관계를 유지하는 범위 내에서 행해진다.

상기 PC밸브(6)는, 예컨대 가변용량형 펌프(1)의 토출압이 높을 때에 액추에이터가 고부하압, 대유량의 압유를 필요로 하여도, 도 3에 나타내는 바와 같이 소정의 유량 이상으로는 흐르지 않도록 펌프 토출량(Q)과 펌프 토출량(P)의 곱(마력)을 대략 일정하게 제어하여 등마력 제어하고 있다. 상기 PC밸브(6)는, 액추에이터의 부하압이 크게 되고, 펌프 토출압이 상승하면 펌프 토출량을 감소시키고, 펌프 토출압이 저하하면 펌프 토출량을 증가시키고 있다.

상기 액추에이터의 부하압이 크게 되고, 가변용량형 펌프(1)의 토출압이 상승하면, 상기 PC밸브(6)는 H위치로부터 I위치로 절환된다. 동 PC밸브(6)가 절환되면, 각 펌프(1, 2)의 토출압이 상기 스프링(6a)의 압압력과 같게 되는 위치에서 균형을 이룬다. 상기 체크밸브(8)를 구비한 병렬 유로(13) 및 교축부(7)를 통해서 상기 PC밸브(6)로부터의 출력압유를 상기 대경 수압실(4a)에 공급한다. 상기 서보피스톤 (4)의 수압면적차에 의해 상기 서보피스톤(4)이 상기 소경 수압실(4b)측으로 이동하고, 상기 링크(9)을 통해서 상기 경사판(1a)의 경전각이 작게 된다.

상기 서보피스톤(4)이 소정량 이동하면, 상기 링크(9)를 통해서 상기 스프링 (6a)의 세트하중이 크게 되고, 상기 PC밸브(6)가 I위치로부터 H위치로 절환되고, 각 펌프(1, 2)의 토출압이 상기 스프링(6a)의 압압력과 같게 되는 위치에서 균형을 이룬다. 상기 대경 수압실(4a) 내의 압유가 상기 교축부(7), 상기 LS밸브(5), 상기 PC밸브(6)를 통해서 환류된다. 상기 서보피스톤(4)은 상기 대경 수압실(4a)측으로 이동하고, 상기 링크(9)를 통해서 상기 경사판(1a)의 경전각이 크게 된다.

상기 PC밸브로부터 출력된 압유는 상기 LS밸브 및 교축부를 통해서 서보피스톤의 대경 수압실에 공급되기 때문에, 상기 교축부에 맞춘 압유가 상기 대경 수압실에 출력된다. 액추에이터의 부하압이 급격하게 상승하였을 때, 상기 PC밸브에 의한 등마력 제어에 의해, 가변용량형 펌프의 경전각을 작게 하여 펌프 토출량을 감소시키도록 하여도, 상기 LS밸브 및 교축부에 압유의 흐름이 방해되어서 그 유량이 적게 되고, 동 교축부에 의해 감압되어 버린다.

이 때문에, 출력되는 압유의 유량이나 압력이 부족하여, 상기 서보피스톤의 추력이 순간적으로 작게 된다. 동 서보피스톤의 움직임이 느려지면, 상기 경사판의 경전각을 작게 할 때의 경사판 속도가 느리게 되어 버린다.

상기 서보피스톤을 곧바로 절환하여, 상기 대경 수압실에 상기 가변용량형 펌프로부터 토출된 압유를 신속하게 공급하는 것이 가능하지 않기 때문에, 상기 경사판의 경전각이 크고 또한 펌프 토출량이 큰 상태이어서, 상기 액추에이터의 부하압이 급격하게 상승하였을 때, 펌프 흡수마력이 엔진마력보다 크게 되고, 엔진의 회전수 저하나 엔진고장 등의 문제가 발생한다.

본 발명은, 이러한 종래의 문제를 해소하기 위해 이루어진 것이고, 그 구체적인 목적은, 펌프 토출량을 원활하게 또한 신속하게 제어하는 것을 가능하게 하고, 펌프 토출량의 안정화를 도모하고, 또한 압유의 압력손실을 감소시킴과 아울러 콤팩트화도 도모한 가변용량형 펌프의 용량제어장치를 제공하는 것에 있다.

본건 청구항 1에 관한 발명은, 모터나 실린더 등의 각종 액추에이터에 공급되는 압유의 토출량을 경전각에 따라서 변화시키는 가변용량형 펌프의 용량제어장치로서, 일단부에 출력압을 도입함으로써 상기 경전각을 변화시키는 경전각 제어수단과, 펌프 토출압과 상기 액추에이터의 출력측의 부하압과의 차압을 감지하여 상기 경전각 제어수단의 일단부에 출력압을 도입하는 로드센싱밸브와, 상기 경전각 제어수단의 일단부에 출력압을 도입하고, 상기 토출량을 토출압에 따라서 제어하는 등마력 제어수단을 구비하여 이루어지고, 상기 등마력 제어수단의 출력측에서, 상기 로드센싱밸브에 병렬하여 접속하고, 또한 상기 등마력 제어수단의 출력압 도입측에 체크밸브를 통해서 접속하는 병렬 유로를 배치함과 아울러, 상기 로드센싱밸브의 출력측의 유로에 교축부를 배치하는 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프의 용량제어장치이다.

여기서, 본 발명에 있어서, 경전각 제어수단이란, 대경 수압실측이 받는 유 압과 소경 수압실이 받는 유압 및 스프링력의 차를 대략 일정하게 하도록 이동시켜서 경전각을 변화시키는 서보피스톤을 대표적인 기구로서 들 수 있고, 등마력 제어수단이란, 펌프 토출량과 펌프 토출압의 곱(마력)을 대략 일정하게 제어하고, 펌프 흡수마력이 엔진마력을 넘지 않도록 등마력 제어하는 수단으로서, 일반적으로는 파워컨트롤밸브를 말한다. 또한, 유로란, 배관 또는 밸브 내부에 형성된 통로를 말한다.

본건 청구항 1에 관한 발명은, 상기 경전각 제어수단으로부터의 복귀압유를 교축부 및 로드센싱밸브를 통해서 배수하는 유로와, 등마력 제어수단으로부터 상기 경전각 제어수단의 일단부에 출력되는 압유를 교축부 및 로드센싱밸브를 우회하여 공급하는 체크밸브를 구비한 병렬 유로를 병렬 접속하고 있다.

가변용량형 펌프의 토출압과 액추에이터에 작용하는 부하압 중 최대의 부하압과의 차압이 상기 로드센싱밸브의 설정치보다 낮을 때, 예컨대 액추에이터의 부하압이 클 때에는, 상기 로드센싱밸브에 의해 상기 경전각 제어수단을 작동시켜서 상기 경전각을 크게 한다.

상기 액추에이터의 부하압이 급격하게 높게 되고, 펌프 토출량이 소정의 값을 넘어서 증가하도록 하여도, 상기 교축부를 우회하는 상기 체크밸브를 구비한 병렬 유로를 통해서 상기 등마력 제어수단으로부터 출력된 압유가 상기 경전각 제어수단에 공급되고, 동 경전각 제어수단의 수압면적비에 의해 상기 경전각이 작게 된다.

상기 교축부와 상기 체크밸브를 병렬로 배치하여 상기 경전각 제어수단의 복귀압유와 동 경전각 제어수단에 출력되는 압유가 병렬로 흐르고 있기 때문에, 종래와 같이 상기 교축부를 통해서 상기 경전각 제어수단에 출력압을 공급하는 경우와 비교하면, 상기 교축부에 압유의 흐름이 방해되어서 압유의 유량이나 압력이 부족하고, 상기 경전각 제어수단의 추력이 순간적으로 작게 되는 일도 없고, 상기 경전각을 작게 하는 방향의 경전각 제어수단의 작동속도를 상기 경전각을 크게 하는 작동속도보다 빠르게 하는 것이 가능하다.

경전각이 크고 또한 펌프 토출량이 큰 상태에 있을 때 상기 액추에이터의 부하압이 급격하게 상승하여도, 상기 로드센싱밸브에 의한 로드센싱제어보다도 우선하여 상기 등마력 제어수단에 의한 등마력 제어를 신속하게 행하는 것이 가능하다. 이 때문에, 엔진의 회전수 저하나 엔진고장 등을 방지할 수 있다.

일반적으로, 가변용량형 펌프의 용량제어장치의 유압회로에 있어서는, 파워컨트롤밸브의 스풀을 작동시키는 스프링과 서보피스톤의 일단부가, 가변용량형 펌프의 경전각을 바꾸는 링크를 통해서 연결고정됨과 아울러, 배관을 통해서 상기 파워컨트롤밸브나 상기 서보피스톤을 포함하는 회로 중에 로드센싱밸브, 교축부 등을 끼워장착시키고 있다. 이 때문에, 상기 용량제어장치를 대형화하지 않을 수 없을 뿐만 아니라, 상기 서보피스톤에 공급되는 유압은, 각 구성부재의 상하류측에 배치되는 배관과 그 수나 길이, 각 구성부재의 설치부위 등에 의해 좌우되기 쉽고, 상기 압유의 압력손실이 생기기 쉽다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의검토한 바, 각종 배관이 상기 압유의 압력손실에 큰 영향을 주고, 또한 상기 서보피스톤의 블럭실린더에 데 드스페이스가 존재하는 것에 착안하여, 이것을 이용하면, 상기 용량제어장치의 유압구조의 소형화가 달성가능하고, 상기 용량제어장치의 성능도 극히 향상하는 것을 알아내었다.

즉, 본 발명에 있어서, 특히 바람직하게는, 상기 경전각을 변화시키는 상기 서보피스톤의 작동을 원활하게 또한 신속하게 제어할뿐만 아니라, 이 복잡화한 유압회로를 가능한한 간이하게 또한 소형화하고 경량화한다. 이 바람직한 형태에 의하면, 예컨대 배관을 통해서 로드센싱밸브, 파워컨트롤밸브, 체크밸브 등의 각 구성부재를 서보피스톤에 접속된 유압회로 중, 파워컨트롤밸브, 체크밸브 등의 각 구성부분과 서보피스톤을 단일한 블럭체로서 구성한다. 이러한 구성이 얻어지는 것은, 상기 서보피스톤의 실린더블럭에 존재하는 데드스페이스를 유효하게 사용함으로써, 복잡화한 유압회로를 집적화함과 아울러, 펌프 토출량의 응답성의 향상이 도모된다.

따라서, 본 발명에 있어서의 용량제어장치의 바람직한 형태로서는, 배관을 통해서 상기 로드센싱밸브, 파워컨트롤밸브, 체크밸브나 병렬 유로 등을 상기 서보피스톤에 접속하는 배관에 의한 유압회로 외에, 상기 서보피스톤의 실린더블럭에 파워컨트롤밸브, 체크밸브, 병렬 유로 등을 일체화하여 단일한 블럭체로 하는 유압구조가 있다. 이 일체화한 유압구조의 경우에는, 예컨대, 종래는 상기 병렬 유로와 상기 파워컨트롤밸브를 배관을 통해서 접속하고 있는 것을 일체화한다. 이것을 상기 서보피스톤의 실린더블럭에 데드스페이스를 이용하여 내장시켜서, 이들을 내부의 유로에서 접속한다.

이렇게 하여 배관이 배제되고, 상기 서보피스톤의 실린더블럭 내를 유효하게 이용한 콤팩트화한 유로구조를 간단하게 또한 염가에 구성할 수 있다. 또한, 조립이 용이하고, 배관저항에 의한 압력손실도 없고 상기 서보피스톤의 작동속도를 더 한층 빠르게 할 수 있음과 아울러, 펌프 토출량의 응답성에 우수한 용량제어장치가 얻어진다.

청구항 2에 관한 발명은, 상기 병렬유로에서 상기 체크밸브의 상류측 또는 하류측에 교축부를 보유하는 것을 가정하고 있다.

이 발명에 의하면, 상기 교축부는 상기 체크밸브의 상류측 또는 하류측에 배치되어 있고, 상기 교축부의 전후압에 따른 출력압으로 상기 서보피스톤에 압유를 공급하여 상기 경전각을 작게 한다. 상기 교축부의 전후압은 상기 파워컨트롤밸브로부터 출력되는 출력압에 따라서 변화한다.

상기 로드센싱밸브의 출력측의 유로에 설치한 교축부에 의해 상기 경전각을 작게 하는 방향의 상기 서보피스톤의 작동속도를 제어하는 것과 더불어, 상기 교축부에 의해 상기 경전각을 크게 하는 방향의 상기 서보피스톤의 작동속도를 조정할 수 있다. 상기 교축부의 지름을 적당하게 선택함으로써, 상기 가변용량형 펌프를 미세하게 제어할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부도면에 기초하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 대표적인 제 1실시형태인 가변용량형 펌프의 용량제어장치를 개략적으로 나타내는 유압회로도이다. 또한, 동 도에 있어서 상기 종래기술과 실질적으로 동일 부재에 동일한 부재명과 부호를 붙이고 있다.

동 도에 있어서, 부호 3은 본 실시형태인 가변용량형 펌프(1)의 용량제어장치를 나타내고 있다. 도시하지 않은 엔진에 의해 구동되는 가변용량형 펌프(1)는, 동일하게 도시를 생략한 모터나 실린더 등의 각종 액추에이터에 공급되는 압유의 토출량을 경전각에 따라서 변화시킨다. 상기 용량제어장치(3)는 경전각을 변화시키는 경전각 제어수단(4)과, 펌프 토출압과 상기 액추에이터의 출력측의 부하압의 차압을 감지하는 로드센싱밸브(5)(LS밸브(5))와, 펌프 토출량을 대략 일정하게 제어하는 등마력 제어수단(6)을 구비하고 있다.

이하의 설명에 있어서는, 상기 경전각 제어수단(4)으로서, 대경 수압실(4a)측이 받는 유압과 소경 수압실(4b)측이 받는 유압 및 스프링력과의 차를 대략 일정하게 되도록 이동시켜서 경전각을 변화시키는 대표적인 서보피스톤(4)을 예로 들어서 설명하고, 상기 등마력 제어수단(6)으로서는, 펌프 토출량과 펌프 토출압의 곱(마력)을 대략 일정하게 제어하는 수단인 대표적인 파워컨트롤밸브(6)(PC밸브 (6))를 예로 들어서 설명한다.

상기 서보피스톤(4)은 대경 수압실(4a) 및 소경 수압실(4b)을 보유하고 있고, 상기 가변용량형 펌프(1)의 경전각을 바꾸는 링크(9)를 통해서 상기 가변용량형 펌프(1)의 경사판(1a)에 연결되어 있다. 상기 소경 수압실(4b)은 상기 가변용량형 펌프(1)에 접속되어 있고, 항상 펌프 토출압이 도입되고 있다. 상기 대경 수압실 (4a)은 교축부(7)를 구비한 제 1유로(11)를 통해서 상기 LS밸브(5)와 접속하고 있다. 상기 LS밸브(5)는 제 2유로(12)를 통해서 상기 PC밸브(6)와 접속하고 있다. 상기 LS밸브(5) 및 PC밸브(6)의 각 펌프 토출압 입구는 가변용량형 펌프(1)에 접속되어 있다.

상기 LS밸브(5)는 제 1수압부의 파일럿압유 및 스프링(5a)의 스프링압에 의해 배수위치(J)에 밀리고, 동 LS밸브(5)의 제 2 및 제 3수압부의 파일럿압유에 의해 상기 펌프 토출압 입구에 연통하는 공급위치(K)에 밀려지게 된다. 상기 PC밸브 (6)는 스프링(6a, 6b)에 의해 배수위치(H)에 밀리고, 제 1 ~ 제 3수압부의 파일럿압유에 의해 상기 펌프 토출압 입구에 연통하는 공급위치(I)에 밀리게 된다. 상기 스프링(6a)은 상기 링크(9)에 고정되고, 동 링크(9)를 통해서 상기 서보피스톤(4)에 연결 고정되어 있다.

이상과 같이 구성된 유압회로는, 종래로부터 널리 알려진 주지의 회로구성 및 구성부재를 보유하고 있다. 이 제 1실시형태는, 체크밸브(8)와의 배치구조를 주요한 구성으로 한다.

도 1에 나타내는 바와 같이 상기 PC밸브(6)의 출력측의 유로(13)의 LS밸브 (5)에 병렬하여 접속하고, 그 병렬 유로(13)의 하류측에 유출구를 향한 체크밸브 (8)가 배치되어 있다. 상기 LS밸브(5)와 체크밸브(8)를 병렬로 배치하여 상기 대경 수압실(4a)로부터의 복귀 압유와 상기 서보피스톤(4)에 출력되는 압유가 병렬로 흐르고 있다.

상기 교축부(7) 및 LS밸브(5)와 상기 체크밸브(8)를 병렬로 배치함으로써, 상기 대경 수압실(4a)로부터의 복귀 압유와 상기 대경 수압실(4a)에 출력되는 압유가 병렬로 흐르기 때문에, 상기 대경 수압실(4a)에 출력되는 압유가 상기 교축부 (7)나 LS밸브(5) 등에 방해되어, 그 압유의 유량이나 압력이 부족한 일은 없다. 이 때문에, 상기 서보피스톤(4)의 추력을 순간적을 작게 하는 것을 미연에 방지하고, 경전각을 작게 하는 방향의 상기 서보피스톤(4)의 작동속도를 경전각을 크게 하는 방향의 작동속도보다 빠르게 할 수 있다.

또한, 이 제 1실시형태에 의하면, 상기 체크밸브(8)의 상류측에는 상기 교축부(7) 및 LS밸브(5)와 병렬로 교축부(70)가 배치되어 있다. 동 교축부(70)의 전후압에 따른 출력압으로 상기 체크밸브(8)를 통해서 상기 서보피스톤(4)에 압유가 공급된다. 상기 교축부(70)의 전후압은 상기 PC밸브(6)로부터 출력되는 출력압에 따라서 변화한다. 상기 교축부(70)에 의해 경전각을 작게 하는 방향의 서보피스톤(4)의 작동속도를 조정한다. 상기 교축부(70)의 지름을 적당하게 선택하여 펌프 토출량을 안정시킬 수 있다. 또한, 상기 체크밸브(8)의 하류측에 교축부(70)를 배치하여도 좋다.

다음에, 이 제 1실시형태인 용량제어장치(3)의 작동을 설명한다.

도 1에 있어서, 상기 LS밸브(5) 및 상기 PC밸브(6)는 상기 제 1 및 제 2유로(11, 12)를 통해서 배수유로와 연결되어 있다. 제 1 및 제 2유로(11, 12)는 배수압으로 되고, 상기 서보피스톤(4)의 대경 수압실(4a)의 압력도 배수압으로 되어 있다. 일방의 소경 수압실(4b)에는 상기 가변용량형 펌프(1)의 토출압이 항상 작용하여 상기 서보피스톤(4)이 최대방향(펌프 토출량이 증가하는 방향)으로 구동하고, 상기 가변용량형 펌프(1)의 경전각이 크게 되어 있다.

상기 LS밸브(5)는 상기 가변용량형 펌프(1)의 토출압과 상기 액추에이터에 작용하는 부하압 중 최대의 부하압과의 차압을 대략 일정하게 유지하고 있다. 상기 서보피스톤(4)은 상기 가변용량형 펌프(1)의 토출압 및 상기 LS밸브(5)의 출력압에 의해 이동하여 상기 가변용량형 펌프(1)의 경전각을 변화시킨다. 이 LS밸브(5)에 의해 LS제어는, 도 2에 나타내는 바와 같이 펌프 토출량(Q)과 펌프 토출압(P)과의 특성선도를 유지하는 범위 내에서 행해진다.

상기 액추에이터의 부하압이 작을 때(상기 LS밸브(5)의 설정치보다도 높을 때), 상기 LS밸브(5)는 배수위치(J)로부터 공급위치(K)로 절환되고, 상기 가변용량형 펌프(1)로부터 토출된 압유가 상기 LS밸브(5), 상기 교축부(7)를 통해서 상기 대경 수압실(4a)에 공급된다. 상기 서보피스톤(4)의 수압면적비에 의해 상기 경사판(1a)이 최소방향으로 이동하여 상기 가변용량형 펌프(1)의 경전각이 작게 되고, 상기 가변용량형 펌프(1)의 토출량이 작게 된다.

상기 액추에이터의 부하압이 클 때(상기 LS밸브(5)의 설정치보다 낮을 때)에는, 상기 가변용량형 펌프(1)의 토출압과 상기 액추에이터의 부하압의 차압은 작게 된다. 상기 LS밸브(5)는 공급위치(K)로부터 배수위치(J)로 작동되고, 상기 LS밸브(5)의 출력압은 배수압에 가까와지게 된다.

상기 차압이 상기 스프링(5a)의 스프링압과 같게 되는 위치에서 균형을 이루었을 때, 상기 대경 수압실(4a) 내의 압유가 상기 교축부(7), 상기 LS밸브(5), 상기 PC밸브(6)를 통해서 배수된다. 상기 서보피스톤(4)의 수압면적비에 의해 상기 경사판(1a)이 최대방향으로 이동하여 상기 가변용량형 펌프(1)의 경전각을 크게 한다. 상기 가변용량형 펌프(1)의 토출량이 증가한다.

이 때, 상기 PC밸브(6)가 공급위치(I)로 절환되고, 가변용량형 펌프(1)의 토출량이 제어된다. 이 PC밸브(6)는 액추에이터의 부하압이 크게 되어, 펌프 토출압이 상승하면, 펌프 토출량을 감소시키고, 펌프 토출압이 저하하면 펌프 토출량을 증가시키고 있다. 상기 PC밸브(6)는 가변용량형 펌프(1)의 토출압이 높을 때 액추에이터의 부하압이 증대하여도, 도 2에 나타내는 바와 같이 소정의 유량 이상으로는 흐르지 않도록 펌프 토출량(Q)과 펌프 토출압(P)의 마력을 대략 일정하게 제어하여, 펌프 흡수마력이 엔진마력을 넘지 않도록 등마력 제어하고 있다.

이제, 상기 액추에이터의 부하압이 급격하게 크게 되고, 상기 가변용량형 펌프(1)의 토출압이 상승하면, 상기 가변용량형 펌프(1)의 토출압이 상기 스프링(6a, 6b)의 스프링력에 저항하여 상기 PC밸브(6)를 공급위치(I)로 절환된다. 상기 PC밸브(6)는 가변용량형 펌프(1)의 토출압과 상기 스프링(6a, 6b)의 스프링력의 합력이 같게 되는 위치에서 균형을 이룬다.

상기 PC밸브(6)가 절환되면, 상기 교축부(70) 및 체크밸브(8)를 통해서 PC밸브(6)로부터 출력된 압유를 상기 서보피스톤(4)의 대경 수압실(4a)에 공급한다. 이 대경 수압실(4a)과 소경 수압실(4b)의 수압면적차에 의해, 상기 링크(9)를 통해서 상기 서보피스톤(4)이 상기 소경 수압실(4b)측으로 이동한다. 이렇게 하여 상기 경사판(1a)의 경전각이 작게 되고, 상기 가변용량형 펌프(1)의 토출량이 작게 된다. 상기 서보피스톤(4)이 이동하면, 상기 링크(9)를 통해서 상기 스프링(6a)의 세트하중이 크게 되고, PC밸브(6)를 배수위치(H)로 민다.

이 때, 상기 액추에이터의 부하압이 급격하게 높게 되고, 펌프 토출량이 소정의 값을 넘어서 증가하도록 하여도, 상기 교축부(7)를 우회하여 상기 병렬 유로 (13)를 통해서 상기 PC밸브(6)로부터 출력된 압유가 상기 서보피스톤(4)에 공급되기 때문에, 압유의 유량이나 압력이 부족하여 상기 서보피스톤(4)의 움직임이 느려지고, 경전각을 작게 할 때의 경사판 속도를 느리게 하는 것은 아니다. 상기 LS밸브(5)에 의한 LS제어보다도 우선하여, 상기 PC밸브(6)에 의한 등마력 제어를 신속하게 행하고, 엔진의 회전수 저하나 엔진고장 등을 미연에 방지할 수 있다.

상기 PC밸브(6)가 배수위치(H)로 절환되면, 가변용량형 펌프(1)의 토출압은 상기 스프링(6a, 6b)의 합력과 같게 되는 위치에서 균형을 이룬다. 상기 대경 수압실 (4a) 내의 압유가 상기 제 1유로(11)의 교축부(7)로부터 상기 LS밸브(5)를 경유하여, 상기 PC밸브(6)로부터 상기 제 2유로(12)를 통해서 배수된다. 상기 링크(9)를 통해서 서보피스톤(4)은 상기 대경 수압실(4a)측으로 이동하여 상기 가변용량형 펌프(1)의 경전각을 크게 한다. 이상과 같이 조작을 반복함으로써, 펌프 토출량(Q)과 펌프 토출압(P)과의 곱이 대략 일정하게 되도록 상기 경사판(1a)의 경전각을 제어한다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 용량제어장치(3)는, 상기 서보피스톤(4)으로부터의 복귀 압유를 교축부(7) 및 LS밸브(5)를 통해서 배수하는 제 1유로(11)와, 상기 서보피스톤(4)의 대경 수압실(4a)에 출력되는 압유를 교축부(7) 및 LS밸브(5)를 우회하여 공급하는 체크밸브(8)를 구비한 병렬 유로(13)를 병렬 접속함으로써 상기 서보피스톤(4)의 작동을 원활하게 또한 신속하게 제어하고 있지만, 본 발명은, 예컨대 병렬 유로(13), 상기 제 1유로(11)의 일부 등을 구성하는 배관을 배제 하여, 복잡화한 유압회로를 가능한한 간이하게 또한 소형화하고 경량화하는 것을 특징으로 한다.

이 바람직한 실시형태로서, 도 3은 본 발명의 제 2실시형태인 용량제어장치를 개략적으로 표시하고 있다. 상기 제 1실시형태에서는, 배관을 통해서 PC밸브 (6), 체크밸브(8)나 병렬 유로(13) 등의 각 구성부재를 서보피스톤(4)에 접속하는 유압회로인 것을, 이 제 2실시형태에서는 PC밸브(6), 체크밸브(8), 교축부(70), 병렬 유로(13), 서보피스톤(4)을 일체로 집적화하여, 단일한 블럭체로서 구성하고 있다. 상기 서보피스톤(4)의 블럭체에 존재하는 데드스페이스가 존재하는 것에 착안하여, 이 스페이스를 유효하게 사용함으로써, 복잡화한 유압회로를 간략화함과 동시에, 펌프 토출량의 응답성의 향상을 도모한다.

또한, 이 제 2실시형태에서는, 서보피스톤(4)의 실린더블럭의 데드스페이스를 이용하여 PC밸브(6)나 체크밸브(8) 등을 짜넣고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것인 아니고, 예컨대 PC밸브(6)의 블럭체에, 체크밸브(8), 교축부(70), 병렬 유로(13), 서보피스톤(4) 등을 내장하는 것도 가능하다. 또한, 동 도에 있어서 상기 제 1실시형태와 실질적으로 동일한 부재에는 동일 부호명과 부호를 붙이고 있다. 따라서, 이들 부재에 관한 상세한 설명은 생략한다.

동 도에 있어서, 서보피스톤(4)의 실린더블럭 내에는 PC밸브(6)와 PC밸브 출력측의 병렬 유로(13)가 짜넣어져 있다. 이 병렬 유로(13)에는 체크밸브(8) 및 교축부(70)가 설치되어 있다. 상기 병렬 유로(13)는 상기 LS밸브(5) 및 교축부(7)에 병렬하여 접속됨과 아울러, 상기 서보피스톤(4)의 대경 수압실(4a)과 접속하고 있 다.

이 제 2실시형태는 서보피스톤(4)의 실린더블럭을 유효하게 사용하고 있고, 배관을 대신하여, 상기 병렬 유로(13)를 상기 PC밸브(6)의 내부에 형성함과 아울러, 상기 체크밸브(8) 등을 상기 대경 수압실(4a)에 직접적으로 접속하고 있다. 이 때문에, 유로구조를 간단하게 또한 염가로 구성할 수 있다. 또한, 조립이 용이하고, 배관저항에 의한 압력손실도 없고 상기 서보피스톤(4)의 작동속도를 더 한층 빠르게 할 수 있음과 아울러, 펌프 토출량의 응답성에 우수한 용량제어장치(3)가 효과적으로 얻어진다.

다음에, 상기 제 2실시형태인 서보피스톤(4)의 구체적인 구조예를 설명한다. 도 4는 제 2실시형태인 서보피스톤(4)의 일예를 나타내고 있다. 동 도에 나타내는 바와 같이, 이 서보피스톤(4)은 PC밸브(5), 체크밸브(8), 교축부(70)를 내장하고 있다. 상기 서보피스톤(4)의 블럭체(51)에는 제 1포트(52) ~ 제 4포트(55)가 형성되어 있고, 이 내부에는 실린더 구멍(56)이 형성되어 있다. 동 실린더 구멍(56)에는 상기 서보피스톤(4)이 슬라이딩가능하게 배치되어 있다. 동 서보피스톤(4)의 외주벽의 일부에는 펌프 본체 내로 개구하는 노치부(4c)가 형성되어 있고, 동 노치부 (4c)에는 상기 경사판(1a)에 연결고정된 슬라이더(57)가 배치되어 있다.

상기 실린더 구멍(56)의 일단부에는 제 1스토퍼(58)가 끼워넣어져 고정되어 있고, 실린더 구멍(56)의 타단부에는 제 2스토퍼(59)가 끼워넣어져 고정되어 있다. 동 제 2스토퍼(59)의 내부에는 플러그(60)가 끼워넣어져 고정되어 스프링 삽입구멍 (59a)이 형성되어 있다. 상기 제 1스토퍼(58)와 서보피스톤(4)과의 사이에는 대경 수압실(4a)을 형성하고 있다. 동 대경 수압실(4a)은 상기 제 1포트(52)와 접속되어 있고, 동 제 1포트(52)는 상기 교축부(7) 및 LS밸브(5)를 통해서 도 1에 나타낸 가변용량형 펌프(1)와 접속하고 있다. 상기 제 2스토퍼(59)와 서보피스톤 (4)의 사이는 소경 수압실(4b)을 형성하고 있다. 동 소경 수압실(4b)은 상기 제 4포트(55)와 접속하고 있고, 동 제 4포트(55)는 상기 가변용량형 펌프(1)와 접속하고 있다.

상기 서보피스톤(4)의 내부에는 제 1 및 제 2소경구멍(4d, 4e)과, 동 제 2소형구멍(4e)에 연통하는 스프링 삽입구멍(4f)이 형성되어 있다. 상기 제 1소경구멍 (4d)에는 단차 피스톤(61)이 끼워넣어져 고정되어 있다. 상기 제 2소경구멍(4e)에는 선단부가 상기 스프링 삽입구멍(4f)에 돌출하여 상기 서보피스톤(4)과 상대 이동하는 스풀(62)이 끼워넣어져 있다. 상기 스프링 삽입구멍(4f)에는 상기 제 2스토퍼(59)가 결합되어 있다.

상기 단차 피스톤(61)의 내부에는, 상기 대경 수압실(4a)에 연통하여 상기 체크밸브(8)가 설치됨과 아울러, 동 체크밸브(8)는 상기 교축부(70)를 통해서 상기 제 2포트(53) 및 스풀(62)과 접속되어 있다. 상기 제 2포트(53)는 상기 LS밸브(5)를 통해서 서보피스톤(4)의 대경 수압실(4a)과 접속하고 있다. 상기 스풀(62)은 배수 포트(69) 및 상기 제 3포트(54)와 접속하고 있다.

상기 서보피스톤(4)의 스프링 삽입구멍(4f)에는 상기 스풀(62)의 선단부에 설치된 제 1받침시트(63)와 상기 제 2스토퍼(59)의 끝면 사이에 제 1스프링(64)이 끼워장착되어 있다. 상기 제 1받침시트(63)와 소정의 간격을 두어서 배치된 제 2받침시트(65)와 상기 플러그(60)의 끝면 사이에는, 상기 제 2스토퍼(59) 내에 배치된 가동받침시트(66)를 끼워서 상기 제 1스프링(64)보다 소경의 제 2 및 제 3스프링(67, 68)이 각각 끼워장착되어 있다.

상기 서보피스톤(4)이 상기 소경 수압실(4b)측으로 소정량 이동하면, 상기 배수 포트(69)가 연통하고, 상기 대경 수압실(4a) 내의 압유가 상기 배수 포트(69)로부터 배수된다. 상기 서보피스톤(4)은 상기 소경 수압실(4b) 내의 압력으로 상기 대경 수압실(4a)측으로 이동하고, 상기 배수 포트(69)가 차단된다. 이 동작을 반복함으로써 상기 마력을 대략 일정하게 제어할 수 있다.

이상과 같이 구성된 서보피스톤(4)은, PC밸브(5), 체크밸브(8), 교축부(70)를 구비하고 있기 때문에, 상기 작용효과에다가 가변용량형 펌프(1)의 조립작업이 용이하고, 각 부품의 설치공간을 작게 하여 가변용량형 펌프(1)의 소형화가 달성된다.

본 발명의 가변용량형 펌프의 용량제어장치는 펌프 토출량을 원활하게 또한 신속하게 제어하는 것을 가능하게 하며, 펌프 토출량의 안정화를 도모하고, 또한 압유의 압력손실을 감소시킴과 아울러 콤팩트화도 도모한 것을 특징으로 한다.

Claims (2)

1. 모터나 실린더 등의 각종 액추에이터에 공급되는 압유의 토출량을 경전각에 따라서 변화시키는 가변용량형 펌프의 용량제어장치로서,

   일단부에 출력압을 도입함으로써 상기 경전각을 변화시키는 경전각 제어수단과,

   펌프 토출압과 상기 액추에이터의 출력측의 부하압과의 차압을 감지하여 상기 경전각 제어수단의 일단부에 출력압을 도입하는 로드센싱밸브와,

   상기 경전각 제어수단의 일단부에 출력압을 도입하고, 상기 토출량을 토출압에 따라서 제어하는 등마력 제어수단을 구비하여 이루어지고,

   상기 등마력 제어수단의 출력측에서, 상기 로드센싱밸브에 병렬하여 접속하고, 또한 상기 등마력 제어수단의 출력압 도입측에 체크밸브를 통해서 접속하는 병렬 유로를 배치함과 아울러, 상기 로드센싱밸브의 출력측의 유로에 교축부를 배치하는 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프의 용량제어장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 병렬 유로에서 상기 체크밸브의 상류측 또는 하류측에 교축부를 보유하여 이루어지는 가변용량형 펌프의 용량제어장치.

Images