KR101837812B1 - 사판의 틸팅 액추에이터 및 이를 포함하는 유압 동력 발생기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유체가 유동되는 제1 채널 내지 제4 채널을 포함하는 사판의 틸팅 액추에이터에 있어서, 사판의 경전각을 변위시키기 위해 배치되는 제1 피스톤 내지 제4 피스톤; 상기 제1 피스톤 내지 제3 피스톤 각각이 배치되는 제1 실린더 내지 제3 실린더가 형성되는 단일 실린더 블록; 및 상기 제4 피스톤이 배치되는 제4 실린더가 형성되는 밸브 블록;을 포함하며, 상기 제1 실린더 내지 제3 실린더는 상기 제1 채널, 제2 채널 및 제4 채널과 각각 연통되며, 상기 제4 실린더는 상기 제1 피스톤 내지 제3 피스톤 중 어느 하나의 피스톤과 직렬로 배치되는 사판의 틸팅 액추에이터 및 이를 포함하는 유압 동력 발생기를 제공한다.

Description

사판의 틸팅 액추에이터 및 이를 포함하는 유압 동력 발생기{TILTING ACTUATOR OF SWASH PLATE AND HYDRAULIC POWER GENERATION MACHINE HAVING THE SAME}

본 발명은 가변 용량 펌프, 모터에 적용될 수 있는 사판의 틸팅 액추에이터 및 이를 포함하는 유압 동력 발생기에 관한 것이다.

도 1은 종래에 따른 건설기계용 가변용량 펌프의 개략적인 회로도이며, 도 2는 종래에 따른 틸팅 액추에이터의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 유압기기는 건설기계의 동력 발생 장치에서 발생 된 회전동력을 전달 받아 건설장비에 장착 된 각 액츄에이터에 유압 동력을 네 개의 채널(A1, A2, A3 및 A4)을 통해 전달한다.

이러한 네 개의 채널(A1, A2, A3 및 A4)에서 발생 된 작동유의 압력을 각각 P1, P2, P3 및 P4라고 하면, 비례압 제어를 위한 P4를 제외한 나머지 P1, P2 및 P3은 각각의 분지점(D1, D2 및 D3)에서 틸팅 액추에이터(12)로 유입되며, 이러한 유동 압력에 의해 사판(13)의 경전각을 제어함으로써 유압 펌프 용량을 제어하여 결과적으로 건설기계의 각 액츄에이터 속도를 제어한다.

이러한 일련의 제어를 마력 제어라고 한다.

또한 이런 마력 제어를 건설기계 사용자 또는 유압기기 사용자 의도에 따라 마력 제어 형태를 변화시켜 건설기계의 장착 된 각 액츄에이터 속도를 감속시켜 에너지 절감 또는 작업 환경에 맞는 모드로 변환하는 것을 감마력 제어라고 한다.

여기서, 상기 틸팅 액추에이터(12)는 사판(13)에 연결된 세 개의 피스톤(12a)과, 상기 세 개의 피스톤(12a)을 수용하는 실린더(12b)와, 상기 피스톤(12a)에 유압을 공급하는 각각의 연결 유로(12c)를 포함한다.

그러나, 사판(13)의 경전각을 변위시키기 위한 피스톤(12a)이 수용된 실린더(12b)의 크기가 제한될 수밖에 없는 구조적인 한계에 의해, 종래의 틸팅 액추에이터(12)는 다음과 같은 문제를 내포하고 있다.

일단, 실린더(12b)의 크기가 제한되기 때문에, 네 개의 채널(A1, A2, A3 및 A4)에 대한 각각의 피스톤(12a)을 상기 실린더(12b) 내에 구비할 수 없다. 따라서, 도 1에 도시된 것과 같이 P1과 P2는 분지점인 D4에서 합지되어 세 개의 피스톤(12a) 중 어느 하나의 피스톤(12a)에 유입되는 구조를 가진다.

이러한 구조는 필연적으로 하나의 피스톤(12a)에 유입되는 압력인 P1 및 P2에 대한 평균압 제어를 수행할 수 밖에 없는 문제가 발생하며, 따라서 이러한 종래에 따른 제어는 펌프 유량에 따라 감마력 제어 형태를 일정하게 구현할 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 제한된 실린더에 대해 감마력 제어를 더욱 효과적으로 할 수 있는 틸팅 액추에이터 구조를 제공함에 있다.

또한, 현재 상용화되어 있는 건설기계에 쉽게 적용할 수 있도록 구조의 단순화 및 옵션화를 구현할 수 있는 틸팅 액추에이터 구조를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 유체가 유동되는 제1 채널 내지 제4 채널을 포함하는 사판의 틸팅 액추에이터에 있어서, 사판의 경전각을 변위시키기 위해 배치되는 제1 피스톤 내지 제4 피스톤; 상기 제1 피스톤 내지 제3 피스톤 각각이 배치되는 제1 실린더 내지 제3 실린더가 형성되는 단일 실린더 블록; 및 상기 제4 피스톤이 배치되는 제4 실린더가 형성되는 밸브 블록;을 포함하며, 상기 제1 실린더 내지 제3 실린더는 상기 제1 채널, 제2 채널 및 제4 채널과 각각 연통되며, 상기 제4 실린더는 상기 제1 피스톤 내지 제3 피스톤 중 어느 하나의 피스톤과 직렬로 배치되는 사판의 틸팅 액추에이터를 제공한다.

또한, 상기 제4 실린더는 대경 실린더부(161a) 및 소경 실린더부(161b)를 포함하며, 제3 채널 및 제4 채널과 상기 대경 실린더부(161a) 및 소경 실린더부(161b)를 통해 각각 연통되며, 상기 제4 피스톤은 상기 대경 실린더부(161a) 및 소경 실린더부(161b)에 각각 배치되는 대경 피스톤부(141) 및 소경 피스톤부(142)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제4 피스톤과 직렬로 배치되는 상기 제1 내지 제3 피스톤 중 어느 하나의 피스톤은 외경이 상대적으로 큰 대경부와 외경이 상대적으로 작은 소경부를 포함하며, 상기 소경부는 상기 제4 피스톤과 연결될 수 있다.

또한, 상기 제4 채널에는 EPPR(Electric Proportional Pressure Reducing) 밸브 어셈블리가 배치되어 상기 제4 채널을 통해 실린더 내로 유입되는 작동유의 압력을 연속적으로 변화시킬 수 있다.

한편, 상기 사판의 경전각의 변위에 의해 용적용량이 변경됨으로써, 제품의 소요 마력을 무단(continuously variable)으로 전환 가능하도록 가변기능을 포함한 유압 동력 발생기를 제공할 수 있다.

본 발명은 두 개의 피스톤의 직렬연결을 도모함으로써 두 개의 작동유압 채널을 유동시켜 제한된 실린더 설치 면적에서 감마력 제어를 더욱 효과적으로 할 수 있는 틸팅 액추에이터 구조를 제공한다.

또한, 틸팅 액추에이터의 구조를 단순화하여 현재 상용화되어 있는 틸팅 액추에이터 구조에서 용이하게 치환이 가능하여 손쉬운 교체, 옵션화, 생산 용이성을 구현할 수 있다.

도 1은 종래에 따른 건설기계의 개략적인 회로도.
도 2는 종래에 따른 틸팅 액추에이터의 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 틸팅 액추에이터 및 이에 연결되는 네 개의 채널을 개략적으로 도시한 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 당업자가 이해하는 용어의 일반적인 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에서 사용된 용어가 당해 용어의 일반적인 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.

다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것을 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

상술한 바와 같이, 유압 동력 발생기는 가변 펌프의 용적용량을 가변하기 위해 사판의 경전각을 변위시키며, 이러한 사판의 경전각 변위는 사판에 배치된 피스톤으로써 구현된다.

한편, 상기 피스톤이 배치되는 실린더 블록의 구조적 한계 때문에, 작동유를 상기 피스톤에 공급하기 위한 네 개의 채널 중 두 채널을 하나의 실린더에 공급했으며, 이러한 환경하에서 두 유체가 유동되는 실린더의 평균압으로써 감마력을 제어해야 하는 실정이다.

본 발명은 이러한 실린더 블록의 구조적 한계를 극복하고, 효과적이고 우수한 감마력 제어 및 양산된 제품에 용이하게 치환될 수 있는 틸팅 액추에이터를 제공할 수 있는 바, 이하 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 틸팅 액추에이터 및 이에 연결되는 네 개의 채널을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 실시예에 따른 틸팅 액추에이터(100)는 건설기계에 배치될 수 있으며, 제1 채널(P1), 제2 채널(P2), 제3 채널(P3) 및 제4 채널(P4)로부터의 유체가 유동될 수 있다.

구체적으로, 실시예에 따른 틸팅 액추에이터(100)는 제1 피스톤 내지 제4 피스톤(111, 112, 113, 140), 상기 제1 피스톤 내지 제3 피스톤(111, 112, 113)이 수용된 단일 실린더 블록(120), 상기 제 4 피스톤이 수용된 밸브 블록(160)을 포함하며, 상기 제1 채널(P1), 제2 채널(P2), 제3 채널(P3) 및 제4 채널(P4)의 유체는 상기 제1 피스톤 내지 제4 피스톤(111,112,113,140)에 공급될 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 피스톤 내지 제4 피스톤(111, 112, 113, 140)은 상기 사판(13)의 경전각을 변위시키기 위해 상기 사판(13)의 후면에 배치될 수 있다.

상기 단일 실린더 블록(120)은 일단에 상기 제1 피스톤 내지 제3 피스톤(111,112, 113) 각각이 배치되는 제1 실린더 내지 제3 실린더(121, 122, 123)가 형성될 수 있다.

상기 밸브블록(160)은 상기 제4 피스톤(140)이 배치되는 제4 실린더(161)가 형성될 수 있다.

실시예에서, 상기 제1 실린더 내지 제3 실린더(121, 122, 123)는 상기 제1 채널(P1), 제2 채널(P2) 및 제4 채널(P4)과 각각 연통되며, 상기 제4 실린더(161)는 상기 제1 피스톤 내지 제3 피스톤(111, 112, 113) 중 어느 하나의 피스톤과 직렬로 배치될 수 있다.

즉, 도 3에서는 제4 실린더(161)가 제3 실린더(123)와 직렬로 배치되어 있으나, 다른 실린더(121, 122)에 직렬로 배치될 수 있다.

또한, 상기 제4 실린더(161)는 대경 실린더부(161a) 및 소경 실린더부(161b)를 포함하며, 제3 채널(P3) 및 제4 채널(P4)과 상기 대경 실린더부(161a) 및 소경 실린더부(161b)를 통해 각각 연통될 수 있다.

이러한 경우, 상기 제4 피스톤(140)은 상기 대경 실린더부(161a) 및 소경 실린더부(161b)에 각각 배치되는 대경 피스톤부(141) 및 소경 피스톤부(142)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제4 피스톤(140)과 직렬로 배치되는 상기 제1 내지 제3 피스톤(111, 112, 113) 중 어느 하나의 피스톤(예를 들어 제3 피스톤(113))은 외경이 상대적으로 큰 대경부(113a)와 외경이 상대적으로 작은 소경부(113b)를 포함하며, 상기 소경부(113b)는 상기 제4 피스톤(140)과 연결될 수 있다.

따라서, 실시예에 따른 틸팅 액추에이터(100)는 하나의 피스톤에 유입되는 두 개의 별개의 유압을 평균압 제어를 이용하여 감마력을 제어할 필요가 없으며, 직렬 연결 구조에 의하여 한정된 피스톤 설치 면적 하에서도 동일한 압력 하에서 감마력 비율(용량)을 증폭시킬 수 있다.

이러한 감마력 제어를 위해, 실시예는 상기 제4 채널(P4)에 EPPR(Electric Proportional Pressure Reducing) 밸브 어셈블리(150)를 배치시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 제4 채널을 통해 실린더 내로 유입되는 작동유의 압력을 연속적으로 변화시킬 수 있다.

한편, 상기 밸브 블록(160)은 상기 단일 실린더 블록(120) 후면에 착탈가능하게 결합될 수 있다.

요컨대, 실시예에 따른 틸팅 액추에이터(100)는 네 개의 채널(P1, P2, P3, P4) 중 두 개의 채널(예를 들어, P3 및 P4)로부터의 유체를 직렬로 공급하기 때문에, 감마력이 증가하며, 그 유체압을 측정 및 제어하기 용이하다.

또한, 실시예에 따른 틸팅 액추에이터(100)는 그 구조가 단순하여, 내구성, 제어성 및 가격 경쟁력이 우수하며, 현재 사용되거나 출시된 건설기계에도 용이하게 치환이 가능하여 건설기계 구매시 실시예에 따른 틸팅 액추에이터(100)의 옵션화 또한 가능하다.

이상, 상기 설명에 의해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위 및 그와 균등한 범위에 의하여 정해져야 한다.

100: 틸팅 액추에이터 111: 제1 피스톤
112: 제2 피스톤 113: 제3 피스톤
113a: 대경부 113b: 소경부
120: 단일 실린더 블록 121: 제1 실린더
122: 제2 실린더 123: 제3 실린더
140: 제4 피스톤 141: 대경 피스톤부
142: 소경 피스톤부 150: EPPR 밸브 어셈블리
160: 밸브 블록 161: 제4 실린더부
161a: 대경 실린더부 161b: 소경 실린더부

Claims (5)

1. 유체가 유동되는 제1 채널 내지 제4 채널을 포함하는 사판의 틸팅 액추에이터에 있어서,
   사판의 경전각을 변위시키기 위해 배치되는 제1 피스톤 내지 제4 피스톤;
   상기 제1 피스톤 내지 제3 피스톤 각각이 배치되는 제1 실린더 내지 제3 실린더가 형성되는 단일 실린더 블록; 및
   상기 제4 피스톤이 배치되는 제4 실린더가 형성되는 밸브 블록;을 포함하며,
   상기 제1 실린더 내지 제3 실린더는 상기 제1 채널, 제2 채널 및 제4 채널과 각각 연통되며,
   상기 제4 실린더는 상기 제1 피스톤 내지 제3 피스톤 중 어느 하나의 피스톤과 직렬로 배치되며,
   상기 제4 실린더는 대경 실린더부 및 소경 실린더부를 포함하며, 제3 채널 및 제4 채널과 상기 대경 실린더부 및 소경 실린더부를 통해 각각 연통되며,
   상기 제4 피스톤은 상기 대경 실린더부 및 소경 실린더부에 각각 배치되는 대경 피스톤부 및 소경 피스톤부를 포함하는 사판의 틸팅 액추에이터.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제4 피스톤과 직렬로 배치되는 상기 제1 내지 제3 피스톤 중 어느 하나의 피스톤은 외경이 상대적으로 큰 대경부와 외경이 상대적으로 작은 소경부를 포함하며, 상기 소경부는 상기 제4 피스톤과 연결될 수 있는 사판의 틸팅 액추에이터.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제4 채널에는 EPPR(Electric Proportional Pressure Reducing) 밸브 어셈블리가 배치되어 상기 제4 채널을 통해 실린더 내로 유입되는 작동유의 압력을 연속적으로 변화시키는 사판의 틸팅 액추에이터.
   
5. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 따른 사판의 틸팅 액추에이터의 사판의 경전각의 변위에 의해 용적용량이 변경됨으로써, 제품의 소요 마력을 무단(continuously variable)으로 전환 가능하도록 가변기능을 포함한 유압 동력 발생기.

Images