KR101927128B1 - 유공압장치의 동력원 회로 및 그 제공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 펌프와 축압기를 이용하여 비행체의 유압식 구동장치의 동력원을제공하는 유공압장치의 동력원 회로 및 그 제공방법에 관한 것으로, 유로를 통해 유압유를 유압식 구동장치로 토출하는 펌프; 유로에 병렬 연결되어 유압유를 토출하는 축압기; 및 상기 펌프와 축압기사이의 유로에 설치되어, 비행체의 비행 속도에 따른 펌프의 압력 변화에 따라 개방/또는 차단되어 상기 펌프 또는 축압기를 유압식 구동장치의 동력원으로 연결하는 체크밸브;를 포함하며, 상기 체크밸브는 축압기의 압력을 기준으로 펌프의 압력을 비교하여, 펌프의 압력이 축압기의 압력보다 낮은 초기 비행구간동안 차단되어 상기 축압기를 유압식 구동장치의 동력원으로 연결(제공)할 수 있다.

Description

유공압장치의 동력원 회로 및 그 제공방법{POWER SOURCE CIRCUIT FOR HYDRAULIC DEVICE AND PROVIDING METHOD THEREOF}
본 발명은 펌프와 축압기를 이용하여 비행체의 유압식 구동장치의 동력원을제공하는 유공압장치의 동력원 회로 및 그 제공방법에 관한 것이다.
흡입공기를 구동력으로 사용하는 펌프를 비행체의 유압식 구동장치의 동력원으로 이용하는 경우 초기 비행체 속도가 낮은 구간에서 터보 펌프의 동력이 부족할 경우가 있다. 이때 전기 모터 등 별도의 동력원을 사용하여 날개를 구동할 수 있는데, 이러한 방식을 사용하면 전기식 구동장치의 동력원과 유압식 구동장치 동력원을 동시에 운용함으로써 공간상 제약을 수반하게 되고 동력의 전환을 위해 클러치 등과 같은 별도의 메카니즘이 요구된다. 게다가 클러치를 구동하기 위한 별도의 동력원도 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 펌프의 동력이 낮은 구간에서 별도의 동력원을 사용하지 않고 효과적으로 비행체의 유압식 구동장치를 원활하게 구동할 수 있는 유공압 장치의 동력원 회로 및 그 제공방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 유공압장치의 동력원 회로는, 유로를 통해 유압유를 유압식 구동장치로 토출하는 펌프; 유로에 병렬 연결되어 유압유를 토출하는 축압기; 및 상기 펌프와 축압기사이의 유로에 설치되어, 비행체의 비행 속도에 따른 펌프의 압력 변화에 따라 개방/또는 차단되어 상기 펌프 또는 축압기를 유압식 구동장치의 동력원으로 연결하는 체크밸브;를 포함하며, 상기 체크밸브는 축압기의 압력을 기준으로 펌프의 압력을 비교하여, 펌프의 압력이 축압기의 압력보다 낮은 초기 비행구간동안 차단되어 상기 축압기를 유압식 구동장치의 동력원으로 연결할 수 있다.
하나의 실시예로 상기 체크밸브는 펌프의 압력이 축압기의 압력보다 높아질 때 개방되어 펌프를 유압식 구동장치의 동력원으로 연결할 수 있다.
하나의 실시예로 상기 축압기의 압력은 펌프 성능에 따라 가변되어 설정될수 있다.
하나의 실시예로 상기 펌프가 유압식 구동장치의 동력원으로 연결되면 축압기 동작시 소모된 유압유가 충전되어 펌프와 축압기의 압력이 동일하게 유지될 수 잇다.
하나의 실시예로 상기 체크밸브는 비행체가 정상비행 중 속도가 낮아지거나 또는 펌프에 의한 유압유 공급에 이상이 발생하여 펌프의 압력이 낮아지면 축압기를 유압식 구동장치의 동력원으로 다시 연결할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시에에 따른 유공압장치의 동력원 제공방법은, 비행체 비행전 축압기에 유압유를 충전하는 단계; 비행체가 비행을 개시하면 체크밸브의 출력단 유로에 걸리는 축압기의 압력을 기준으로 입력측 유로에 걸리는 펌프의 압력을 비교하는 단계; 및 상기 입력 비교결과에 따라 펌프 또는 축압기를 유압식 구동장치의 동력원으로 선택적으로 연결시키는 단계;를 포함하며, 상기 선택적 연결단계는 상기 펌프 압력이 축압기 압력보다 낮은 초기 비행구간동안에는 펌프의 부족한 동력을 보상하기 위해 체크밸브를 차단하여 축압기를 동력원으로 연결하고, 상기 펌프 압력이 축압기 압력보다 높은 정상 비행구간동안에는 체크밸브를 개방하여 펌프를 동력원으로 연결할 수 있다.
하나의 실시예로 상기 축압기의 압력은 펌프 성능에 따라 가변되어 설정될 수 있다.
하나의 실시예로 상기 펌프가 유압식 구동장치의 동력원으로 연결되면 축압기 동작시 소모된 고압의 유압유가 충전되어 펌프와 축압기의 압력이 동일하게 유지될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유공압장치의 동력원 제공방법은 비행체가 정상비행 중에 속도가 낮아지거나 또는 펌프에 의한 유압유 공급에 이상이 발생하면 체크밸브가 차단되어 축압기를 동력원으로 연결하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 실시예에 따른 본 발명은 터보펌프를 이용한 유압 동력원을 사용하는 경우 펌프 시동을 위한 속도가 형성될 때까지 별도의 동력원을 사용하지 않고 축압기를 유압식 구동장치의 동력원으로 사용하고, 펌프 시동을 위한 속도가 형성되면 펌프를 유압식 구동장치의 동력원으로 사용함과 함께 축압기는 펌프의 압력 맥동을 완화시키는 고유 역할을 수행하도록 함으로써 별도의 동력원에 대한 배치 설계가 필요 없게 되어 협소한 공간 내에 설계가 가능하며 설계 작업 공수소요도 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 축압기와 펌프를 이용한 유공압장치의 동력원 회로의 구성도.
도 2는 비행속도에 따른 펌프의 압력변화에 근거하여 본 발명의 실시예에 따른 유공압장치의 동력원 제공방법을 나타낸 순서도.
통상적으로 펌프를 이용한 동력원을 구성하는 경우 펌프의 압력 맥동을 완화시켜 주는 축압기가 포함되어야 한다. 본 발명의 발명자는 이 점에 착안을 하여 펌프의 동력이 낮은 구간에서 별도의 동력원을 사용하지 않고 축압기를 유압 동력원으로 사용할 수 있고, 펌프의 동력이 높은 구간에서는 축압기 고유의 역할을 하도록 하는 회로를 제안한다.
즉, 본 발명은 체크밸브를 통해 축압기의 압력을 기준으로 펌프의 압력을 비교하여, 펌프 압력이 축압기 압력보다 낮은 초기 비행구간동안에는 펌프의 부족한 동력을 보상하기 위해 체크밸브를 차단하여 축압기를 동력원으로 연결하고, 상기 펌프 압력이 축압기 압력보다 높은 정상 비행구간동안에는 체크밸브를 개방하여 펌프를 동력원으로 연결할 수 있다.
본 발명의 일 실시에에 따라 상기 축압기의 압력은 주 동력원인 펌프 성능에 따라 결정되는데, 일예로 펌프가 고성능인 경우에는 펌프가 동작하여 비행체가 소정 속도로 도달되는 시간이 짧기 때문에 축압기의 압력은 낮게 설정될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 축압기와 펌프를 이용한 유공압장치의 동력원 회로의 구성을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유공압장치의 동력원 회로는 비행체의 유압식 구동장치(40)의 전단에 연결되며, 축압기(10), 펌프(20) 및 체크밸브(30)를 포함할 수 있다.
상기 축압기(10)는 고압 기체부(2)와 유압부(3)가 피스톤(4)에 의해 나누어지며, 상기 고압 기체부(2)와 유압부(3)의 압력 차이로 피스톤이 이동하게 된다.
상기 펌프(20)는 흡입공기를 구동력으로 사용하는 터보펌프로서 유압식 구동장치(7)의 주 동력원으로 사용된다.
상기 체크밸브(30)는 펌프(20)에서 유압식 구동장치(40)로 이어지는 유로(배관)상에 설치되어, 입력단(입구측)은 펌프(20)에 연결되고 출력단(출구측)은 축압기(10)의 유압부(3) 및 유압식 구동장치(7)에 공통 연결될 수 있다. 체크밸브(30)는 펌프(20)의 압력과 축압기(3)의 압력차(축압기의 입력측과 출력측의 압력차)에 따라 유로를 개방하거나 차단하는 역할을 수행할 수 있다. 일 예로 펌프(20)의 압력이 축압기(3)의 압력보다 높으면 열려 유로가 개방되고, 펌프(5)의 압력보다 유압부(3)의 압력이 높으면 닫혀 유로가 차단된다. 또한, 유압부(3)는 유로를 통해 유압식 구동장치(40)에 연결된다.
본 발명은 동력원 회로와 유압식 구동장치를 포함하여 유공압시스템을 형성할 수 있다.
이와같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 축압기와 펌프를 이용한 유공압장치의 동력원 회로의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 비행속도에 따른 펌프의 압력변화에 근거하여 본 발명의 실시예에 따른 유공압장치의 동력원 제공방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따라 유공압장치의 동력원 회로는 축압기(10)의 압력을 기준으로 비행체의 속도에 따른 펌프(20)의 압력 변화에 근거하여 동력원을 변경할 수 있다. 먼저, 비행체 동작 전에 축압기(10)는 유압유가 일정량 채워진 상태로 대기한다(S100). 이때, 축압기(10)와 펌프(20)의 연결 배관(유로) 상에 체크밸브(30)가 설치되어 있어, 체크밸브(30)에 의한 유압유의 유동은 한 방향(오른쪽 방향)으로만 형성되어 있다. 따라서, 체크밸브(30)는 펌프(20)가 동작하지 않는 동안에는 축압기(10)와 펌프(20) 간의 유로를 차단시켜 유체의 역류를 방지할 수 있다.
이후 비행체가 동작하여 비행을 개시하여 펌프(20)가 동작되면(S110) 비행체의 속도에 따른 펌프(20)의 동작에 의해 압력이 증가하기 시작한다. 이때, 체크밸브(30)는 입력측 유로에 걸리는 펌프(20)의 압력과 출력단 유로에 걸리는 축압기 (10)의 압력, 더 상세하게는 고압 기체부(2)의 압력을 비교한다(S120, S130)). 비교결과 비행초기에 비행체 속도가 낮아 펌프(20)의 압력이 축압기(10)의 압력보다 작으면(펌프의 동력이 부족하면), 체크밸브(30)가 동작되어 펌프(20)에서 유압식 구동장치(40)로 이르는 유로를 차단한다. 상기 체크밸브(30)에 의해 유로가 차단됨에 의해 축압기(10)가 유압식 구동장치(40)의 동력원으로 연결되어, 축압기(10)의 유압부(3)로부터 토출된 유압유가 유압식 구동장치(40)로 제공된다(S140).
이와같이 본 발명은 비행체의 속도에 따라 압력이 변하는 펌프(20)의 특성상 초기 비행체 속도가 낮은 경우(초기 비행구간) 펌프 압력이 축압기 압력보다 낮으므로 축압기(10)를 동력원으로 이용하여 유압식 구동장치(40)를 구동할 수 있어 펌프(20)의 부족한 동력을 보상할 수 있다. 이때 축압기(10)는 초기 비행구간에서 유압부(3)내 유압유 사용에 의해 압력이 다소 감소한다.
이후 비행체의 속도 증가에 따른 펌프(20)의 동작에 의해 펌프(20)의 압력이 증가되어 펌프(20)의 압력이 축압기(10)의 압력보다 커지면(S150, S120, S130), 체크밸브(30)가 동작되어 펌프(20)에서 유압식 구동장치(40)로 이르는 유로를 개방한다. 상기 체크밸브(30)에 의해 유로가 개방됨에 의해 펌프(20)가 유압식 구동장치(40)의 동력원으로 연결되어, 펌프(20)로부터 토출된 유압유가 유압식 구동장치(40)로 제공된다(S160).
일단 펌프(20)의 압력이 축압기(10), 더 상세하게는 고압 기체부(3)의 압력보다 높아지게 되면, 축압기(10)의 유압부(3)에 유압유가 고압으로 다시 충전되어 축압기 압력은 펌프 압력 수준으로 유지된다(S170). 따라서, 펌프는 비행 특성에 의해 토출 압력 변동량이 큰 특성을 가지므로 유압 구동장치(40)로 안정적인 유압유 공급을 위해 축압기는 펌프의 압력 맥동을 완화시켜 주는 본래의 기능을 수행한다.
이와같이 본 발명은 비행체의 속도에 따라 압력이 변하는 펌프(20)의 특성상 비행체 속도가 소정 속도 이상이 되면(정상 비행구간) 펌프 압력이 축압기 압력보다 커지므로 충분히 압력이 높아진 펌프(20)를 동력원으로 이용하여 안정적으로 유압식 구동장치(40)를 구동할 수 있다. 그리고, 본 발명에서는 펌프(20)가 주 동력원으로 사용되는 중에 축압기(10)에 유압유가 고압으로 다시 충전되므로 축압기 (10)를 예비 동력원으로 활용할 수 있다.
이후 비행체의 속도가 낮아지거나 펌프(20)의 유압유 공급 동작 이상 시와 같이 펌프 압력이 급격히 낮아지면, 축압기(10)가 유압식 구동장치(40)를 구동하는 동력원으로 다시 사용될 수 있으며, 상기 축압기가 동력원으로 사용되는 동안에는 체크밸브(30)에 의해 축압기(10)와 펌프(20) 간의 유로가 차단되어 유압유의 역류가 방지된다.
상술한 바와같이 본 발명은 터보펌프를 이용한 유압 동력원을 사용하는 경우 펌프 시동을 위한 속도가 형성될 때까지 별도의 동력원을 사용하지 않고 축압기를 유압식 구동장치의 동력원으로 사용하고, 펌프 시동을 위한 속도가 형성되면 펌프를 유압식 구동장치의 동력원으로 사용함과 함께 축압기는 펌프의 압력 맥동을 완하시키는 고유 역할을 수행하도록 함으로써 별도의 동력원에 대한 배치 설계가 필요 없게 되어 협소한 공간 내에 설계가 가능하며 설계 작업 공수소요도 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 예비 동력원을 제공함으로써 비행체 속도가 소정 속도 이하로 낮아지거나 펌프의 유압유 공급 동작에 이상이 발생하여 주 동력원인 펌프의 압력이 급격히 낮아지는 경우에도 유압식 구동장치를 안정적으로 구동할 수 있는 효과가 있다.
상기와 같이 설명된 본 발명에 따른 축압기와 펌프를 이용한 유공압장치의 동력원 회로 및 그 제공방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
2 : 고압 기체부 3 : 유압부
4 : 피스톤 10 : 축압기
20 ; 펌프 30 : 체크밸브
40 ; 유압식 구동장치

Claims (9)

  1. 비행체의 비행 속도에 따라 압력이 결정되는 펌프를 포함하는 유공압장치에 있어서,
    유로를 통해 유압유를 유압식 구동장치로 토출하는 상기 펌프;
    유로에 병렬 연결되어 유압유를 토출하는 축압기; 및
    상기 펌프와 축압기 사이의 유로에 설치되어, 상기 비행체의 비행 속도에 따른 펌프의 압력 변화에 따라 개방 또는 차단되어 상기 펌프와 상기 축압기 중 어느 하나를 상기 유압식 구동장치의 동력원으로 연결하는 체크밸브;를 포함하며,
    상기 체크밸브는,
    상기 축압기의 압력을 기준으로 상기 펌프의 가변하는 압력을 비교하여 상기 비행체의 비행 속도에 따라 상기 축압기와 상기 펌프 중 어느 하나만을 상기 유압식 구동장치의 동력원으로 연결하도록 형성되며,
    상기 비행체의 속도가 일정 수준보다 낮음에 따라 상기 펌프의 압력이 상기 축압기의 압력보다 낮아지면 차단되어 상기 축압기를 상기 유압식 구동장치의 동력원으로 연결하고,
    상기 비행체의 속도가 일정 수준보다 높음에 따라 상기 펌프의 압력이 상기 축압기의 압력보다 높아지면 개방되어 상기 펌프를 상기 유압식 구동장치의 동력원으로 연결하는 것을 특징으로 하는 유공압장치의 동력원 회로.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 축압기의 압력은
    펌프 성능에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 유공압장치의 동력원 회로.
  4. 제1항에 있어서, 상기 펌프가 유압식 구동장치의 동력원으로 연결되면 압축기 동작시 소모된 유압유가 충전되어 펌프와 축압기의 압력이 동일하게 유지되는 것을 특징으로 하는 유공압장치의 동력원 회로.
  5. 제1항에 있어서, 상기 체크밸브는
    비행체가 정상비행 중 속도가 낮아지거나 또는 펌프에 의한 유압유 공급에 이상이 발생하여 펌프의 압력이 낮아지면 차단되어 축압기가 유압식 구동장치의 동력원으로 다시 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 유공압장치의 동력원 회로.
  6. 비행체의 비행 속도에 따라 압력이 변화하는 펌프를 포함하는 유공압장치에 있어서,
    비행체의 비행전 축압기에 유압유를 충전하는 단계;
    상기 비행체가 비행을 개시하면 체크밸브의 출력단 유로에 걸리는 축압기의 압력을 기준으로 입력측 유로에 걸리는 상기 펌프의 가변하는 압력을 비교하는 단계; 및
    상기 압력 비교결과에 따라, 상기 체크밸브가 상기 펌프 또는 상기 축압기 중 어느 하나만을 유압식 구동장치의 동력원으로 선택적으로 연결하는 단계;를 포함하며,
    상기 펌프 또는 상기 축압기 중 어느 하나만을 상기 유압식 구동장치의 동력원으로 선택적으로 연결하는 단계는,
    상기 비행체의 속도가 일정 수준보다 낮음에 따라 상기 펌프의 압력이 상기 축압기의 압력보다 낮아지면 상기 체크밸브가 차단되어 상기 축압기를 상기 유압식 구동장치의 동력원으로 연결하거나,
    상기 비행체의 속도가 일정 수준보다 높음에 따라 상기 펌프의 압력이 상기 축압기의 압력보다 높아지면 상기 체크밸브가 개방되어 상기 펌프를 상기 유압식 구동장치의 동력원으로 연결하는 단계이며,
    상기 체크밸브는,
    상기 축압기의 압력을 기준으로 상기 펌프의 가변하는 압력을 비교하여 상기 비행체의 비행 속도에 따라 상기 축압기와 상기 펌프 중 어느 하나만을 상기 유압식 구동장치의 동력원으로 연결하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유공압장치의 동력원 제공방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 축압기의 압력은
    펌프 성능에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 유공압장치의 동력원 제공방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 펌프가 유압식 구동장치의 동력원으로 연결되면 압축기 동작시 소모된 고압의 유압유가 충전되어 펌프와 축압기의 압력이 동일하게 유지되는 것을 특징으로 하는 유공압장치의 동력원 제공방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 비행체가 정상비행 중에 속도가 낮아지거나 또는 펌프에 의한 유압유 공급에 이상이 발생하면 체크밸브가 차단되어 축압기가 동력원으로 연결되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유공압장치의 동력원 제공방법.
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