KR20100061709A - 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치 - Google Patents

유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 경사 축 구성의 제1 피스톤 기계(1)와 경사 축 구성의 제2 피스톤 기계(2)의 행정 체적 조절 장치에 관한 것으로서, 상기 조절 장치는 행정 체적을 조절할 수 있는 공통 부품(4) 및 밸브(12)를 포함하고, 상기 밸브는 작동 라인(3) 내의 최대 압력 레벨이 초과될 때 리루트됨으로써, 상기 공통 부품(4)이 행정 체적을 더 적은 동력 소비의 방향으로 리루트한다.

Description

유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치{DEVICE FOR ADJUSTING THE STROKE VOLUME OF HYDRAULIC PISTON MACHINES}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 상세히 규정된 방식에 따른 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치에 관한 것이다.
유압 피스톤 기계들은 예컨대 변속기의 변속비를 무단으로 변경하기 위해, 유압 동력 분류(power-split)를 위한 정유압(hydrostatic)-기계식 동력 분류형 변속기에 사용된다. 이를 위해, 유압 피스톤 기계들은 피스톤 기계의 행정 체적을 조절할 수 있는 조절 장치를 필요로 한다.
DE 42 06 023 A1에는 유압 피스톤 기계, 및 상기 피스톤 기계를 무단으로 조절할 수 있는 조절 장치를 포함하는 무단 정유압-기계식 동력 분류형 변속기가 공개되어 있다. 조절 장치는 피스톤 기계들을 제어할 수 있는 제어부를 포함한다. 시스템을 과부하로부터 보호하기 위해, 조절 장치는 최대 압력을 제한할 수 있는 고압 제한 밸브를 포함한다. 고압 제한 밸브의 활성화시, 에너지는 열로 변환되고, 상기 열은 냉각기를 통해 방출되어야 한다.
본 발명의 과제는 간단히 구성되고 시스템을 과열로부터 보호하는, 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제는 독립 청구항의 특징을 가진 조절 장치에 의해 해결된다.
조절 장치는 제1 및 제2 피스톤 기계를 포함하고, 상기 피스톤 기계들은 경사 축 구성으로 구현된다. 경사 축 구성의 피스톤 기계들은 매우 양호한 효율을 갖는다. 2개의 피스톤 기계들은 서로 인접하게 배치되며 공통 부품, 소위 요크를 갖는다. 상기 요크는 2개의 피스톤 기계들의 행정 체적을 공통으로 조절할 수 있다. 피스톤 기계들은 작동 라인을 가지며, 상기 작동 라인을 통해 2개의 피스톤기계들이 서로 연결된다. 이로 인해, 피스톤 기계들은 소위 폐쇄된 회로를 형성한다. 피스톤 기계의 행정 체적을 조절하기 위한 공통 부품은 공통 부품의 제1 위치에서 제1 유압 피스톤 기계가 작은 행정 체적을 갖거나 또는 행정 체적을 갖지 않고 제2 유압 피스톤 기계는 큰 또는 최대 행정 체적으로 조절되도록 배치된다. 제1 유압 피스톤 기계는 예컨대 펌프로서 작동하고 압력 매체를 제2 피스톤 기계로 송출한다. 제2 피스톤 기계는 상기 작동 상태에서 모터로서 작동한다. 다른 작동 상태에서, 제2 피스톤 기계는 펌프로서 작동하고 제1 피스톤 기계는 모터로서 작동한다. 공통 부품이 제1 위치로부터 제2 위치의 방향으로 조절되면, 제1 피스톤 기계, 예컨대 펌프의 행정 체적이 커지고, 동시에 제2 피스톤 기계, 예컨대 모터의 행정 체적은 작아진다. 공통 부품의 제2 위치에서의 작동시, 제1 피스톤 기계는 최대 행정 체적을 가지며, 펌프로서 작동시 최대 체적 유량을 송출한다. 제2 피스톤 기계는 최소 행정 체적을 가지며, 모터로서 작동시 높은 출력 회전수를 발생시킨다. 공통 부품은 조절 수단, 예컨대 유압 실린더에 의해, 제1 위치로부터 제2 위치의 방향으로 또는 제2 위치로부터 제1 위치의 방향으로 조절될 수 있다. 이로 인해, 예컨대 차량의 운전자가 수동 프리세팅 장치를 통해, 예컨대 밸브를 기계식으로 또는 전기식으로 제어하는 가속 페달을 통해, 운전자의 요구를 공통 부품의 조절 수단에 전달할 수 있고, 이로 인해 공통 부품은 운전자의 요구에 따라, 즉 수동 프리세팅 장치의 작동에 따라 조절된다. 운전자가 제2 피스톤 기계에 더 높은 출력 회전수를 요구하면, 공통 부품은 제2 위치의 방향으로 조절된다. 운전자가 더 낮은 출력 회전수를 요구하면, 공통 부품은 제1 위치의 방향으로 조절된다. 주행 저항이 증가하면, 제1 및 제2 피스톤 기계 사이의 작동 라인 내의 허용 압력이 초과될 가능성이 있다.
본 발명에 따라 공통 부품은 이전에 규정된 압력 레벨의 초과시 제1 위치의 방향으로 조절됨으로써, 제1 피스톤 기계, 예컨대 펌프는 더 작은 행정 체적의 방향으로 조절되고, 제2 피스톤 기계, 예컨대 모터는 더 큰 행정 체적의 방향으로 조절됨으로써 작동 라인 내의 압력이 떨어진다. 상기 이전에 규정된 압력 레벨은 고압 제한 밸브가 개방되는 최대 허용 압력 레벨 미만이기 때문에, 시스템의 과열이 방지된다. 그 이유는 에너지가 고압 제한 밸브를 통해 열로 변환되지 않기 때문이다.
본 발명의 다른 실시예에서는 추가 수동 프리세팅 장치가 더 낮은 최대 압력 레벨을 미리 제공하기 때문에, 공통 부품이 더 낮은 압력 레벨에서 이미 제1 위치의 방향으로 조절될 수 있는 가능성이 있다. 이로 인해, 최대 허용 압력을 무단으로 조절하는 것이 가능하다. 실린더의 로드 측에 대한 고압에 의해 출발 위치로 조절되며 상기 출발 위치에서 제1 위치의 공통 부품과 연결되는, 2중으로 작용하는 유압 실린더의 사용시, 압력 매체 소스의 압력을 유압 실린더의 바닥 측에 제공함으로써, 상기 공통 부품을 제1 위치로부터 제2 위치의 방향으로 이동시킬 수 있는 가능성이 있다. 유압 실린더의 바닥 측을 압력 매체 저장기와 연결하는 경우, 공통 부품이 제1 위치의 방향으로 되돌아 간다. 수동 프리세팅 장치는 추가 밸브를 포함할 수 있고, 상기 밸브가 운전자의 요구에 따라, 압력 매체 실린더를 압력 매체 소스 또는 압력 매체 저장기와 연결함으로써, 공통 부품의 위치를 결정하고, 이로 인해 피스톤 기계의 출력 회전수가 정해진다.
따라서, 수동 프리세팅 장치에 의해 공통 부품이 회전수 제어의 의미로 제어될 수 있고, 추가 수동 프리세팅 장치에 의해 제1 위치의 방향으로 공통 부품의 조절에 의한 압력 레벨의 제한이 이루어질 수 있다.
이 경우, 공통 부품이 센서와 연결됨으로써, 전자 제어 유닛이 공통 부품의 위치를 검출할 수 있고, 적어도 하나의 센서가 작동 라인 또는 유압 유닛 내의 압력을 검출하고, 전자 제어 유닛이 상기 압력 및 공통 부품의 위치로부터 수동 프리세팅에 따라 공통 부품의 조절 장치를 제어한다.
실린더에 고압을 제공함으로써, 매우 큰 면을 가진 실린더의 사용 없이 공통 부품에 대한 큰 조절력이 발생될 수 있다.
다른 특징들은 실시예 설명에 제시된다.
본 발명에 의해, 간단히 구성되고 시스템을 과열로부터 보호하는, 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치가 제공된다.
도 1은 조절 장치의 유압 시스템.
도 2는 정유압-기계식 동력 분류형 변속기의 변속 시스템.
조절 장치는 경사 축 구성의 제1 피스톤 기계(1) 및 경사 축 구성의 제2 피스톤 기계(2)를 포함한다. 제1 피스톤 기계(1)는 작동 상태에서 예컨대 펌프로서 작동하고, 제2 피스톤 기계(2)는 작동 상태에서 예컨대 모터로서 작동한다. 제1 피스톤 기계(1) 및 제2 피스톤 기계(2)는 작동 라인(3)을 통해 서로 연결된다. 제1 피스톤 기계(1)와 제2 피스톤 기계(2)의 행정 체적은 공통 부품(4)에 의해 조절된다. 2중 작용하는 유압 실린더(5)는 공통 부품(4)에 연결된다. 실린더(5)는 그 로드 측(34)에서 라인(16)과 연결됨으로써, 로드 측(34)에 대한 압력으로부터 나온 힘이 바닥 측(33)에 대한 압력으로부터 나온 힘 보다 크면, 실린더(5)의 출발 위치가 고압에 의해 조절될 수 있다. 유압 실린더(5)의, 로드 측에만 압력이 제공되는 상태에서, 제1 피스톤 기계의 행정 체적은 조절되지 않는다. 즉, 제1 피스톤 기계(1)가 구동되면, 그것이 압력 매체를 송출하지 않는다. 제2 피스톤 기계(2)는 유압 실린더(5)의, 로드 측에만 압력이 제공되는 상태에서, 최대 행정 체적으로 조절된다. 압력 매체 소스(6)는 압력 매체를 압력 매체 저장기(7)로부터 라인(8) 내로 송출한다. 유압 실린더(5)의 바닥 측에 압력이 없는 경우, 공통 부품(4)이 그 제1 위치로부터 제2 위치의 방향으로 조절되어야 하면, 수동 프리세팅 장치(10)의 밸브(9)가 리루트(reroute) 됨으로써, 압력 매체가 라인(8)으로부터 라인(11) 내로 흐른다. 밸브(12)가 그 기본 위치에 있지 않으면, 압력 매체는 라인(32)으로부터 라인(13)을 통해 유압 실린더(5)의 바닥 측(33)에 이르고, 공통 부품(4)을 제2 위치의 방향으로 조절함으로써, 제1 피스톤 기계(1)의 행정 체적이 커지고, 제2 피스톤 기계(2)의 행정 체적이 작아지며 압력매체는 작동 라인(3)을 통해 제1 피스톤 기계(1)로부터 제2 피스톤 기계(2)로 송출된다. 라인(11)에 압력이 없는 상태에서, 밸브(12)는 조절 가능한 스프링(14)에 의해 그 기본 위치로 유지된다. 작동 라인(3) 내의 높은 압력은 셔틀 밸브(15) 및 라인(16)을 통해 압력 센서(17)에 이른다. 압력 센서(17)는 전자 제어 유닛(19)과 함께 밸브(9)를 제어함으로써, 압력 제한 밸브(18)의 개방 레벨 미만에서 밸브(12)가 그 기본 위치로 리루트됨으로써, 라인(13)의 압력 매체는 더 이상 유압 실린더(5) 내에 이르지 않고 유압 실린더(5)의 바닥 측(33)은 압력 매체 저장기(7)와 연결됨으로써, 공통 부재(4)는 제1 위치의 방향으로 조절되고, 그 결과 작동 라인(3) 내의 압력이 다시 떨어진다. 밸브(12)가 압력 제한 밸브(18)의 압력 레벨 미만으로 리루트됨으로써, 압력 제한 밸브(18)가 폐쇄되고, 그로 인해 구동부가 과열로부터 보호된다. 작동 라인(3) 내의 압력이 다시 떨어지면, 밸브(12)는 다시 그 출발 위치로부터 제어되고, 라인(13)의 압력 매체는 다시 유압 실린더(5)에 이른다. 센서(36)가 공통 부품(4)과 연결됨으로써, 상기 공통 부품의 위치가 감지될 수 있으며 제어 라인(23)을 통해 전자 제어 장치(19)에 전달된다. 센서(36)는 무접촉 회전 각 센서 또는 거리 센서로서 형성될 수 있다. 전자 제어 유닛(19)에는 한편으로는 가속 페달(20)로부터 나온 속도 요구가 그리고 다른 한편으로는 추가 수동 프리세팅 장치(22)로부터 나온 토크 요구가 전달된다. 추가 수동 프리세팅 장치(22)의 프리세팅에 따라, 작동 라인(3)에 소정 압력 레벨이 설정됨으로써, 센서(36)에 의해 행정 체적을 그리고 센서(16)에 의해 압력 레벨을 아는 것과 관련해서, 전자 제어 유닛(19)은 소정 구동 출력을 조절할 수 있다. 예컨대, 최대 인장력이 제한될 수 있고, 상기 최대 인장력의 초과시 공통 부품(4)이 재조절된다. 가속 페달(20)로부터 나온 회전수 프리세팅과 관련해서, 전자 제어 유닛(19)은 무단으로 동력을 조절할 수 있다. 이를 위해, 전자 제어 유닛(19)은 제어 라인(21)을 통해 밸브(9)를 제어하고, 상기 밸브(9)는 밸브(37) 및 밸브(12)를 통해 유압 실린더(5) 및 공통 부품(4)을 제어한다. 밸브(9)가 압력 매체 소스(7)의 압력을 조작할 수 있도록 설계되면, 밸브(37) 및 (38)가 생략될 수 있다. 고압의 상기 무단 제한에 의해, 조절 장치의 사용시 이동 차량에서 무단 인장력 조절이 이루어질 수 있다. 전자 제어 유닛(19) 및 센서(36)와 관련한 수동 프리세팅 장치(10)에 의해, 무단 속도 조절이 이루어질 수 있다. 무단 속도 조절을 센서(17)에 의한 무단 인장력 조절과 조합하면, 차량의 무단 동력 조절이 이루어질 수 있다.
도 2에서, 정유압-기계식 동력 분류형 변속기는 도 1에서 설명된 방식의 제1 피스톤 기계(1) 및 제2 피스톤 기계(2)를 포함한다. 상기 제1 피스톤 기계(1)와 상기 제2 피스톤 기계(2)의 행정 체적은 공통 부품(4)에 의해 조절 가능하다. 출력부(25)는 전진 주행용 클러치(26) 또는 후진 주행용 클러치(27)를 통해 구동부(28)와 연결될 수 있다. 주행 범위는 클러치(29) 및 클러치(30)를 통해 시프트될 수 있다. 합산 변속기(31)는 기계식 및 유압식 동력 분류를 합산한다.
1 제1 피스톤 기계
2 제2 피스톤 기계
3 작동 라인
4 공통 부품
5 유압 실린더
6 압력 매체 소스
7 압력 매체 저장기
8 라인
9 밸브
10 수동 프리세팅 장치
11 라인
12 밸브
13 라인
14 스프링
15 셔틀 밸브
16 라인
17 압력 센서
18 압력 제한 밸브
19 전자 제어 유닛
20 가속 페달
21 제어 라인
22 추가 수동 프리세팅 장치
23 제어 라인
24 제어 라인
25 출력부
26 전진 주행용 클러치
27 후진 주행용 클러치
28 구동부
29 클러치
30 클러치
31 합산 변속기
32 라인
33 바닥 측
34 로드 측
35 밸브
36 센서
37 밸브
38 밸브

Claims (9)

  1. 경사 축 구성의 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치로서, 제1 피스톤 기계(1)가 제2 피스톤 기계(2)에 인접하게 배치되고, 2개의 피스톤 기계들은 작동 라인들(3)을 갖고, 상기 작동 라인들을 통해 상기 2개의 피스톤 기계들이 서로 유압식으로 연결되고, 상기 피스톤 기계들은 조절 가능한 축들을 가지며, 상기 축들은 공통 부품(4)을 통해 연결됨으로써, 상기 공통 부품(4)의 운동에 의해 상기 조절 가능한 축들이 공통으로 조절되며, 상기 공통 부품(4)의 조절 수단(5)에 의해, 상기 공통 부품(4)의 제1 위치에서 상기 제1 유압 피스톤 기계(1)가 작은 행정 체적으로 또는 행정 체적을 갖지 않도록 조절되며 상기 제2 유압 피스톤 기계(2)는 큰 또는 최대 행정 체적으로 조절되고, 상기 공통 부품(4)의 제2 위치에서, 상기 제1 유압 피스톤 기계(1)는 큰 또는 최대 행정 체적으로, 상기 제2 유압 피스톤 기계(2)는 작은 또는 최소 행정 체적으로 조절되며, 상기 공통 부품(4)은 회전수 프리세팅(20)에 따라, 제1 위치 또는 제2 위치의 방향으로 조절될 수 있고, 상기 작동 라인들(3) 중 하나의 작동 라인 내의 이전에 규정된 압력이 초과되면, 상기 공통 부품(4)은 상기 회전수 프리세팅(20)과 관계없이 제1 위치의 방향으로 조절 가능한, 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서, 추가 수동 프리세팅 장치(22)가 제공되고, 상기 추가 프리세팅 장치(22)에 의해 상기 공통 부품(4)이 상기 추가 수동 프리세팅 장치(22)의 작동시 상기 작동 라인들(3) 내의 압력에 따라 그리고 상기 추가 수동 프리세팅 장치(22)의 작동에 따라 제1 위치의 방향으로 조절 가능한 것을 특징으로 하는 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 공통 부품의 상기 조절 수단(5)은 2중 작용 유압 실린더로서 형성되고, 상기 실린더는 그 기본 위치에서 로드 측에 압력이 가해질 때 상기 공통 부품(4)을 상기 제1 위치로 유지하고, 상기 바닥 측(33)에 압력이 가해질 때 상기 공통 부품을 제2 위치의 방향으로 조절하는 것을 특징으로 하는 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치.
  4. 제1항에 있어서, 전자 제어 유닛(19)은 상기 공통 부품의 위치에 따라 그리고 상기 작동 라인 내의 압력에 따라 그리고 속도 프리세팅에 따라 상기 공통 부품의 조절 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 공통 부품이 위치 검출 센서(36)와 연결되는 것을 특징으로 하는 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 작동 라인(3) 내의 압력이 압력 센서(17)에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛(19)은 상기 작동 라인(3) 내의 미리 규정된 압력의 초과시 상기 공통 부품을 기본 위치 방향으로 조절하는 것을 특징으로 하는 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 피스톤 기계(1) 및 상기 제2 피스톤 기계(2)는 무단 동력 조절의 의미로 제어되는 것을 특징으로 하는 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 피스톤 기계(1) 및 상기 제2 피스톤 기계(2)는 유압식 및 기계식 분류를 가진 정유압-기계식 동력 분류형 변속기에 배치되고, 상기 유압식 분류는 상기 제1 피스톤 기계(1) 및 상기 제2 피스톤 기계(2)와 연결되는 것을 특징으로 하는 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치.
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