KR101879712B1 - 차량용 액츄에이터의 유압 시스템 - Google Patents

차량용 액츄에이터의 유압 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 AWD 액츄에이터를 작동시키기 위한 유압 시스템에 관한 것으로서, 상기 차량용 액츄에이터의 유압 시스템은 작동유체가 저장되는 저장탱크와, 작동유체에 압력을 인가하는 유압펌프와, 작동유체의 압력에 의하여 동작하는 액츄에이터, 그리고 작동유체의 압력이 설정 압력범위에 도달하면 유로를 폐쇄하여 상기 액츄에이터에 예압을 인가하고 작동유체의 압력이 설정 압력범위보다 작거나 큰 경우에는 유로를 개방하여 작동유체를 상기 저장탱크로 배출하는 밸브수단을 포함한다. 이러한 구성으로, 작동유체의 압력에 대응하여 자동적으로 동작할 수 있는 밸브수단을 구비하여 보다 정밀하고 신속하게 액츄에이터를 작동할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

차량용 액츄에이터의 유압 시스템{HYDRAULIC SYSTEM OF ACTUATOR FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 액츄에이터의 유압 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 AWD 액츄에이터를 작동시키기 위한 유압 시스템에 관한 것이다.
차량용 액츄에이터의 유압 시스템은 유압에 의하여 피스톤을 왕복운동 시켜 차량을 가속시키는 작용을 구현한다. 이때, 유압 시스템을 정밀하게 제어할 필요가 있고, 압력을 기 설정한 압력 보다 작게 유지할 필요가 있다.
도 1을 참고하면, 대한민국 공개특허공보 제2010-0074063호에 개시되어 있는 유압 시스템은 유압 유체(1)에 의해 가동될 수 있는 작동 부재(2)와, 유압 시스템 내에 기준 디프레션을 발생시키도록 작동될 수 있으면서 유압 유체에 압력을 가하기 위한 유체 펌프(3), 그리고 제어 유닛(6)과 연결되어 있으며 유체 압력을 측정하기 위한 압력 센서(4)를 포함하고, 릴리프밸브(7)를 구비하여 유체 압력을 최소값으로 제한한다.
즉, 종래기술에서는 상기 제어 유닛(6)이 기 설정 압력으로 상기 유체 펌프(3)를 작동시키고, 기 설정 압력을 초과하는 경우에는 상기 제어 유닛(6)이 상기 압력 센서(4)의 신호를 받아 상기 릴리프밸브(7)를 작동시켜 유체 압력을 제어하였다.
하지만, 이와 같이 작동하는 경우 상기 압력 센서(4)에 오차가 발생하게 되면 상기 유체 펌프(3)에서 공급되는 상기 유압 유체(1)의 압력에 오차가 발생할 수 있는 동시에 상기 릴리프밸브(7)의 작동 압력에도 오차가 발생할 수 있으므로 정밀한 제어가 어렵다.
또한, 상기 릴리프밸브(7) 및 상기 유체 펌프(3)를 상기 제어 유닛(6)이 각각 제어하게 되므로, 제어에 필요한 시간 간격에 의한 오차가 발생할 확률이 높다. 따라서, 역류가 발생할 가능성이 있으므로 역류를 방지하기 위하여 예압을 높게 설정해야하는 문제가 있다.
대한민국 공개특허공보 제2010-0074063호 (2010.07.01)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 작동유체의 압력에 대응하여 자동적으로 동자갛는 밸브수단을 구비하여 보다 정밀하고 신속하게 작동할 수 있는 차량용 액츄에이터의 유압 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 액츄에이터의 유압 시스템은, 작동유체가 저장되는 저장탱크; 작동유체에 압력을 인가하는 유압펌프; 작동유체의 압력에 의하여 동작하는 액츄에이터; 및 작동유체의 압력이 설정 압력범위에 도달하면 유로를 폐쇄하여 상기 액츄에이터에 예압을 인가하고, 작동유체의 압력이 설정 압력범위보다 작거나 큰 경우에는 유로를 개방하여 작동유체를 상기 저장탱크로 배출하는 밸브수단;을 포함한다.
여기서, 상기 밸브수단은, 작동유체의 압력이 제1 압력 미만이면 유로를 폐쇄하고, 상기 제1 압력 이상 제2 압력 미만 범위에서는 유로를 개방하여 작동유체를 배출하고, 상기 제2 압력 이상 제3 압력 미만 범위에서는 유로를 폐쇄하여 상기 액츄에이터에 예압을 인가하고, 상기 제3 압력 이상이면 유로를 개방하여 작동유체를 배출하도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 밸브수단은, 상기 액츄에이터에 공급된 작동유체를 상기 저장탱크로 배출하는 배출유로에 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 밸브수단은, 상기 액츄에이터와 연결되는 유입부와 상기 저장탱크와 연결되는 배출부가 형성된 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치되어 이동하고, 상기 유입부와 상기 배출부를 연통하는 연통부가 형성된 플런저; 상기 플런저와 상기 하우징 사이에 배치되고, 상기 플런저를 상기 유입부 측으로 밀착되게 탄성력을 인가하는 플런저 탄성부재; 상기 플런저에 수용되어 상기 유입부 또는 상기 연통부를 선택적으로 폐쇄하도록 이동하는 볼시트; 및 상기 볼시트와 상기 플런저 사이에 배치되고, 상기 볼시트가 상기 유입부를 폐쇄하도록 탄성력을 인가하는 볼시트 탄성부재;를 포함할 수도 있다.
이러한 구성으로, 상기 밸브수단은, 작동유체가 상기 제1 압력을 초과하면 상기 볼시트가 상기 유입부를 개방하여 작동유체가 상기 연통부를 통과하여 배출되고, 작동유체가 상기 제2 압력에 도달하면 상기 볼시트가 상기 연통부를 폐쇄하여 작동유체의 유동을 차단하고, 작동유체가 상기 제3 압력 이상이 되면 상기 플런저가 상기 유입부를 개방하여 작동유체를 배출하도록 마련될 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시예에 의한 차량용 액츄에이터의 유압 시스템은 상기 작동유체의 압력을 측정하는 압력센서; 및 상기 압력센서로부터 작동유체의 압력 데이터를 전송 받고, 그에 대응하여 상기 유압펌프를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수도 있다.
그리고, 상기 저장탱크와 상기 유압펌프의 사이 또는 상기 액츄에이터와 상기 밸브수단의 사이 중 적어도 어느 일측에 배치되어 작동유체의 이물을 필터링하는 필터;를 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 의한 차량용 액츄에이터의 유압 시스템에 따르면, 작동유체의 압력에 대응하여 자동적으로 동작할 수 있는 밸브수단을 구비하여 보다 정밀하고 신속하게 액츄에이터를 작동할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명에 의하면, 밸브수단을 통하여 작동유체 내의 공기 빼기와 예압을 인가를 할 수 있어 액츄에이터의 응답 속도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 액츄에이터의 유압 시스템을 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 차량용 액츄에이터의 유압 시스템을 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 차량용 액츄에이터에서 밸브수단을 발췌하여 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 차량용 액츄에이터에서 작동유체가 제1 압력을 초과하였을 때 밸브수단의 동작 상태를 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 차량용 액츄에이터에서 작동유체가 제2 압력에 도달하였을 때 밸브수단의 동작 상태를 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 차량용 액츄에이터에서 작동유체가 제2 압력을 초과하였을 때 밸브수단의 동작 상태를 개략적으로 도시해 보인 도면이다.
본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 차량용 액츄에이터의 유압 시스템에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 차량용 액츄에이터의 유압 시스템을 개략적으로 도시해 보인 도면이다.
그리고, 도 3은 상기 차량용 액츄에이터에서 밸브수단을 발췌하여 개략적으로 도시해 보인 도면이고, 도 4는 작동유체가 제1 압력을 초과하였을 때 밸브수단의 동작 상태, 도 5는 작동유체가 제2 압력에 도달하였을 때 밸브수단의 동작 상태, 도 6은 작동유체가 제2 압력을 초과하였을 때 밸브수단의 동작 상태를 개략적으로 도시해 보인 도면이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 차량용 액츄에이터의 유압 시스템(100)은 작동유체가 저장되는 저장탱크(110)와, 작동유체에 압력을 인가하는 유압펌프(120)와, 작동유체의 압력에 의하여 동작하는 액츄에이터(130), 그리고 작동유체의 압력에 대응하여 동작하는 밸브수단(200)을 포함한다.
그리고, 상기 작동유체의 압력을 측정하는 압력센서(140)와, 상기 압력센서로부터 작동유체의 압력 데이터를 전송 받고 그에 대응하여 상기 유압펌프(120)를 제어하는 제어부(150)를 더 포함한다.
즉, 상기 압력센서(140)는 상기 유압펌프(120)와 상기 액츄에이터(130) 사이에 배치되어 상기 액츄에이터(130)에 공급되는 작동유체의 압력을 측정하여 측정된 작동유체의 압력 값을 상기 제어부(150)에 전송하고, 상기 제어부(150)는 측정된 압력 값에 대응하여 상기 유압펌프(120)의 동작을 제어하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 저장탱크(110)와 상기 유압펌프(120)의 사이 또는 상기 액츄에이터(130)와 상기 밸브수단(200)의 사이 중 적어도 어느 일측에 배치되어 작동유체의 이물을 필터링하는 필터를 더 구비할 수 있다.
즉, 작동유체에 이물이 존재하는 경우 상기 액츄에이터(130)와 상기 밸브수단(200)의 정밀한 제어를 방해할 수 있으므로 작동유체에 존재하는 이물을 제거하기 위하여 필터가 구비될 수 있다.
이를 위하여, 초기에 상기 저장탱크(110)로 공급되는 작동유체의 이물을 필터링하기 위하여 상기 저장탱크(110)와 상기 유압펌프(120)의 사이에 필터(160)가 구비될 수 있다. 그리고, 상기 밸브수단(200)의 정밀한 제어가 작동유체에 존재하는 이물질에 의하여 방해될 수 있으므로, 상기 액츄에이터(130)와 상기 밸브수단(200) 사이에 필터(260)가 구비될 수 있다.
상기 밸브수단(200)은 작동유체의 압력이 설정 압력에 도달하면 유로를 폐쇄하여 상기 액츄에이터(130)에 예압을 인가하고, 작동유체의 압력이 설정 압력보다 작거나 큰 경우에는 유로를 개방하여 작동유체를 상기 저장탱크(110)로 배출한다.
여기서, 상기 밸브수단(200)은 상기 액츄에이터(130)에 공급된 작동유체를 상기 저장탱크(110)로 배출하는 배출유로에 배치된다. 즉, 상기 유압펌프(120)와 상기 액츄에이터(130) 사이에 저항이 없도록 상기 밸브수단(200)을 상기 액츄에이터(130)의 후단에 배치하여 상기 액츄에이터(130)의 반응 속도를 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 밸브수단(200)은 작동유체의 압력이 제1 압력 미만이면 유로를 폐쇄하고, 상기 제1 압력 이상 제2 압력 미만 범위에서는 유로를 개방하여 작동유체를 배출하고, 상기 제2 압력 이상 제3 압력 미만 범위에서는 유로를 폐쇄하여 상기 액츄에이터(130)에 예압을 인가하고, 상기 제3 압력 이상이면 유로를 개방하여 작동유체를 배출하도록 동작한다.
즉, 상기 유압펌프(120)가 동작을 시작한 초기에는 상기 밸브수단(200)은 폐쇄되어 있고, 작동유체의 압력이 제1 압력에 도달하면 상기 밸브수단(200)이 개방되어 작동유체를 저장탱크(110)로 배출하게 된다. 이때는 작동유체와 함께 유로에 존재하는 기체를 외부로 배출할 수 있게 된다.
그리고, 작동유체의 압력이 제2 압력에 도달하면 상기 밸브수단(200)은 다시 유로를 폐쇄한다. 이때, 작동유체가 상기 제2 압력 이상 제3 압력 미만의 범위 내에 존재하게 되면 상기 밸브수단(200)은 유로를 폐쇄하게 되고 상기 액츄에이터(130)의 응답속도를 향상시키기 위하여 예압을 인가하게 된다.
그리고, 작동유체의 압력이 상기 제3 압력 이상이 되면 상기 밸브수단(200)은 다시 유로를 개방하여 작동유체를 배출하도록 동작한다. 즉, 액츄에이터(130)가 파손되는 것을 방지하기 위하여 작동유체의 압력이 상기 제3 압력 즉, 액츄에이터(130)가 파손될 수 있는 압력에 도달하면 작동유체를 배출하여 액츄에이터(130)를 보다 안전하게 사용할 수 있다.
이를 위하여, 상기 밸브수단(200)은 상기 액츄에이터(130)와 연결되는 유입부(211)와 상기 저장탱크(110)와 연결되는 배출부(212)가 형성된 하우징(210)과, 상기 하우징(210)의 내부에 배치되어 이동하고 상기 유입부(211)와 상기 배출부(212)를 연통하는 연통부(221)가 형성된 플런저(220)와, 상기 플런저(220)와 상기 하우징(210) 사이에 배치되고 상기 플런저(220)를 상기 유입부(211) 측으로 밀착되게 탄성력을 인가하는 플런저 탄성부재(230)와, 상기 플런저(220)에 수용되어 상기 유입부(211) 또는 상기 연통부(221)를 선택적으로 폐쇄하도록 이동하는 볼시트(240), 그리고 상기 볼시트(240)와 상기 플런저(220) 사이에 배치되고 상기 볼시트(240)가 상기 유입부(211)를 폐쇄하도록 탄성력을 인가하는 볼시트 탄성부재(250)를 포함한다.
이러한 구성으로, 작동유체의 압력에 따른 상기 밸브수단(200)의 동작 상태를 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이, 작동유체가 상기 제1 압력 미만이면 상기 플런저 탄성부재(230)에 의하여 상기 플런저(220)가 상기 하우징(210)의 유입부(211) 측에 밀착되어 상기 플런저(220)와 상기 하우징(210) 사이를 폐쇄하고, 상기 볼시트 탄성부재(250)에 의하여 상기 볼시트(240)가 상기 하우징(210)의 유입부(211)에 밀착되어 상기 유입부(211)를 폐쇄하여 유로를 폐쇄한다.
그리고, 작동유체가 상기 제1 압력 이상이면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 볼시트 탄성부재(250)가 압축을 시작하게 되어 상기 볼시트(240)가 상기 유입부(211)를 개방하게 되어 작동유체가 상기 연통부(221)를 통과하여 배출된다.
그리고, 작동유체가 상기 제2 압력에 도달하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 볼시트(240)가 후방으로 이동하다가 상기 연통부(221)에 접촉하여 상기 연통부(221)의 개방된 측을 폐쇄하여 작동유체의 유동을 차단한다.
여기서, 상기 연통부(221)의 입구는 경사면(222)이 형성되어 있어 상기 볼시트(240)가 상기 연통부(221)를 폐쇄할 경우 상기 볼시트(240)가 연통부(221)에 끼여서 동작하지 않는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 플런저 탄성부재(230)의 탄성력에 의하여 상기 플런저(220)는 상기 하우징(210)의 유입부(211) 측에 밀착되어 유로를 폐쇄하고 있다.
즉, 작동유체가 상기 제2 압력 이상 상기 제3 압력 미만의 범위에는 유로를 폐쇄하여 액츄에이터에 예압을 인가하게 된다.
그리고, 작동유체가 상기 제3 압력 이상이 되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 플런저 탄성부재(230)가 압축하게 되어 상기 플런저(220)가 작동유체의 압력에 의하여 후방으로 이동하여 상기 유입부(211)를 개방하게 되고, 상기 플런저(220)와 상기 하우징(210) 사이로 작동유체가 유동하여 상기 저장탱크로 배출하도록 동작하게 된다.
이러한 구성으로, 상기 액츄에이터(130)를 동작시키기 위한 작동유체의 압력범위에서는 상기 밸브수단(200)이 폐쇄되어 상기 액츄에이터(130)에 예압을 인가할 수 있어 상기 액츄에이터(130)의 응답속도를 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 액츄에이터(130)를 동작시키기 위한 압력범위 전에는 작동유체를 배출하여 유로내에 존재하는 기체를 외부로 배출하여 보다 정확하고 안정적으로 상기 액츄에이터(130)를 동작시킬 수 있다.
또한, 상기 액츄에이터(130)를 동작시키기 위한 작동유체의 압력범위를 초과하는 경우 즉, 작동유체의 압력이 과도하게 높아지는 경우 상기 밸브수단(200)이 개방되어 상기 액츄에이터(130)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
100 : 차량용 액츄에이터의 유압 시스템
110 : 저장탱크 120 : 유압펌프
130 : 액츄에이터 140 : 압력센서
150 : 제어부 160 : 필터
200 : 밸브수단 210 : 하우징
211 : 유입부 212 : 배출부
220 : 플런저 221 : 연통부
230 : 플런저 탄성부재 240 : 볼시트
250 : 볼시트 탄성부재 260 : 필터

Claims (7)

  1. 작동유체가 저장되는 저장탱크;
    작동유체에 압력을 인가하는 유압펌프;
    작동유체의 압력에 의하여 동작하는 액츄에이터; 및
    작동유체의 압력이 제1 압력 미만이면 유로를 폐쇄하고, 상기 제1 압력 이상 제2 압력 미만 범위에서는 유로를 개방하여 작동유체를 상기 저장탱크로 배출하고, 상기 제2 압력 이상 제3 압력 미만 범위에서는 유로를 폐쇄하여 상기 액츄에이터에 예압을 인가하고, 상기 제3 압력 이상이면 유로를 개방하여 작동유체를 상기 저장탱크로 배출하는 밸브수단;
    을 포함하는 차량용 액츄에이터의 유압 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸브수단은,
    상기 액츄에이터에 공급된 작동유체를 상기 저장탱크로 배출하는 배출유로에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 액츄에이터의 유압 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 밸브수단은,
    상기 액츄에이터와 연결되는 유입부와 상기 저장탱크와 연결되는 배출부가 형성된 하우징;
    상기 하우징의 내부에 배치되어 이동하고, 상기 유입부와 상기 배출부를 연통하는 연통부가 형성된 플런저;
    상기 플런저와 상기 하우징 사이에 배치되고, 상기 플런저를 상기 유입부 측으로 밀착되게 탄성력을 인가하는 플런저 탄성부재;
    상기 플런저에 수용되어 상기 유입부 또는 상기 연통부를 선택적으로 폐쇄하도록 이동하는 볼시트; 및
    상기 볼시트와 상기 플런저 사이에 배치되고, 상기 볼시트가 상기 유입부를 폐쇄하도록 탄성력을 인가하는 볼시트 탄성부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 액츄에이터의 유압 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 밸브수단은,
    작동유체가 상기 제1 압력 이상이 되면 상기 볼시트가 상기 유입부를 개방하여 작동유체가 상기 연통부를 통과하여 배출되고,
    작동유체가 상기 제2 압력에 도달하면 상기 볼시트가 상기 연통부를 폐쇄하여 작동유체의 유동을 차단하고,
    작동유체가 상기 제3 압력 이상이 되면 상기 플런저가 상기 유입부를 개방하여 작동유체를 배출하는 것을 특징으로 하는 차량용 액츄에이터의 유압 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 작동유체의 압력을 측정하는 압력센서; 및
    상기 압력센서로부터 작동유체의 압력 데이터를 전송 받고, 그에 대응하여 상기 유압펌프를 제어하는 제어부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 액츄에이터의 유압 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 저장탱크와 상기 유압펌프의 사이 또는 상기 액츄에이터와 상기 밸브수단의 사이 중 적어도 어느 일측에 배치되어 작동유체의 이물을 필터링하는 필터;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 액츄에이터의 유압 시스템.
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