KR20120090268A - 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치 - Google Patents

유압 펌프의 사판 각도 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 전기 모터와 전자석을 이용하여 사판의 각도를 원하는 위치에서 고정하기 위한 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치는 사판 및 상기 사판과 결합하여 회전가능한 사판 축을 구비하는 유압 펌프의 사판 각도를 제어하는 장치로서, 상기 사판 축에 직접 연결되거나, 상기 사판 축에 연결되는 링크를 통해 회전력을 전달하여 상기 사판을 회동시키는 전기 모터; 및 상기 전기 모터의 구동에 따라 변경되는 사판의 위치가 목표로 하는 각도에서 고정되도록 자기력을 발생시키는 전자석을 포함한다.

Description

유압 펌프의 사판 각도 제어 장치 {AN APPARATUS FOR CONTROLLING THE ANGLE OF A SWASH PLATE OF A HYDRAULIC PUMP}
본 발명은 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 전기 모터와 전자석을 이용하여 사판 각도를 원하는 위치에서 고정하기 위한 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치에 관한 것이다.
트랙터 또는 작업차는 쟁기 또는 로타리 등을 부설하고 엔진의 동력을 이용하여 농업용 작업을 하거나, 로더(loader) 또는 모워(mower) 등을 부착하여 다양한 작업을 수행할 수 있다. 트랙터 또는 작업차는 엔진과 변속기를 통해 다양한 속도로 구동가능하며, 자동차와 마찬가지로 수동 변속, 자동 변속 또는 무단 변속의 기술이 적용되고 있다.
도 1 내지 3은 종래의 HST(Hydro Static Transmission)의 사판 각도 제어를 설명하기 위한 도면들이며, 도 4는 도 3의 구성으로 사판 각도를 제어할 때, 실제 사판의 각도 변화를 도시한 그래프이다.
도 1 내지 3을 참조하면, HST는 축 피스톤(axial piston) 방식의 유압 펌프(12)와 유압 모터(13)로 구성되며, 엔진(11)이 유압 펌프(12)를 구동시키면, 유압 펌프(12)에 연결된 유로를 통해 유압 모터(13)에 유압이 전달되고, 유압 모터(13)는 유압 펌프(12)에서 전달된 유압으로 회전력을 발생시켜 감속 장치(17)를 통해 바퀴(18)를 회전시킨다.
여기서, 회동 가능한 사판(swash plate)(14)의 각도를 변화시키면, 유압 펌프(12)의 작동 오일량을 증가시키거나 감소시킴으로써 유량을 변경할 수 있고, 이에 따라 유압 모터(13) 출력축의 회전 방향과 회전 속도를 조절할 수 있다.
도 1에서, 유압 펌프(12)의 사판(14)은 운전자의 페달(15)과 직접 연결되며, 운전자가 페달(15)을 조작하여 원하는 회전 방향과 회전 속도로 차량을 변속시킬 수 있다. 이 방식은 저가의 비용으로 구성이 용이하나, 바퀴(18)에 부하가 걸리는 경우, 유압 펌프(12) 및 유압 모터(13)의 압력이 상승하면서, 사판(14)에 큰 토크가 걸리게 되어, 운전자가 페달(15)을 조작하는데 큰 힘이 소요되므로, 조작의 편의성이 저하되는 단점이 있다.
도 2에서, 유압 펌프(12)의 사판(24)에 연결되는 유압 밸브(25)를 부가하여 유압에 의해 사판(24)의 동작을 제어하며, 차량의 바퀴(18)로부터의 부하와 무관하게 일정한 힘으로 사판(24) 각도를 조작할 수 있다. 또한 전자식 유압 밸브(25)를 설치하여 조건에 부합하도록 자동 변속을 수행할 수도 있으나, 이 방식은 비용이 고가라는 단점을 갖는다.
도 3에서, 유압 펌프(12)의 사판(34)에 연결되는 전기 모터(35)를 부가하여 전기 모터(35)의 회전력에 의해 사판(34)의 동작을 제어한다. 이 방식은 저가이면서 부하에 독립적으로 변속할 수 있다. 그러나 이러한 방식은 전기 모터(35)의 제어가 어렵다는 문제가 있다.
즉, 도 4와 같이, 바퀴(18)에 부하가 발생하는 부하 조건 하에서, 유압 펌프(12) 및 유압 모터(13)의 압력이 상승하면서, 사판(34)이 중립 위치로 회귀하려는 힘이 발생하므로, 전기 모터(35)가 피드백 제어를 통해 제어 영역을 벗어난 사판(34)을 다시 목표 위치로 이동시키기 위해 회전력을 사판(34)에 인가한다. 그러나, 이 과정에서 사판(34)의 각도가 제어 영역 내에서 울렁이면서, 구동하는 차량에도 울럼임이 발생하여 운전자에게 불쾌감을 유발하고, 전기 모터(35)의 내구성을 저하시키는 요인으로 작용한다.
이러한 문제를 해결하기 위해 전기 모터(35)의 용량을 키우거나, 전기 모터(35)에 웜기어 또는 스크류 등을 부가하여 동력이 풀리는 것을 방지할 수 있으나, 모터의 크기가 커지며, 비용이 상승한다는 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은 전기 모터와 전자석을 이용하여 사판의 각도를 원하는 위치에서 고정할 수 있는 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치는 사판 및 상기 사판과 결합하여 회전가능한 사판 축을 구비하는 유압 펌프의 사판 각도를 제어하는 장치로서, 상기 사판 축에 직접 연결되거나, 상기 사판 축에 연결되는 링크를 통해 회전력을 전달하여 상기 사판을 회동시키는 전기 모터; 및 상기 전기 모터의 구동에 따라 변경되는 사판의 위치가 목표로 하는 각도에서 고정되도록 자기력을 발생시키는 전자석을 포함한다.
상기 전자석은 상기 전기 모터의 내부에 장착되어, 상기 전기 모터의 회전축에 자기력을 인가하여 회전을 정지시킬 수 있다.
상기 전자석은 상기 사판 축과 상기 전기 모터를 연결하는 링크에 인접하여 배치되며, 상기 링크에 자기력을 인가하여 링크의 위치를 고정시킬 수 있다.
상기 전자석은 상기 전기 모터의 구동시에는 스위치 오프(OFF)되며, 상기 사판의 각도가 목표로 하는 각도에 도달하면 스위치 온(ON)되어 자기력에 의해 상기 사판의 위치를 고정시킬 수 있다.
본 발명에 따른 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치는 전기 모터와 전자석을 이용하여 사판의 각도를 원하는 위치에서 고정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치는 전자석을 부가하여 빈번한 전기 모터의 동작을 감소시킬 수 있으므로, 전기모터의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치는 간단한 구성을 가지며, 저렴한 비용으로 기존의 변속기에 부가하여 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 3은 종래의 HST(Hydro Static Transmission)의 사판 각도 제어를 설명하기 위한 도면들이다.
도 4는 도 3의 구성으로 사판 각도를 제어할 때, 실제 사판의 각도 변화를 도시한 그래프이다.
도 5 및 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 7 및 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면들이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 5 및 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 5 및 6을 참조하면, 본 발명의 사판 각도 제어 장치는 전기 모터(150) 및 전자석(160)을 포함한다. 엔진(11)으로부터 전달되는 동력은 HST(120), 변속부(16)를 거쳐 감속 장치(17) 방향으로 진행한다. 엔진(11), HST(120), 감속 장치(17) 등의 구성은 종래의 장치와 동일 내지 유사하므로 부연 설명을 생략한다.
전기 모터(150)는 유압 펌프(12)의 사판 축(142)에 직접 연결되거나, 상기 사판 축(142)에 연결되는 링크(122, 124)를 통해 회전력을 전달하여 사판(140)을 회동시킨다. 도 6에서 전기 모터(150)는 링크(122, 124)에 의해 사판 축(142)과 연결되는 구성을 취하고 있으나, 사판 축(142)에 전기 모터(150)가 직접 연결될 수 있다. 사판 축(142)은 사판(140)과 결합하여 사판(140)과 일체로 회전가능하다.
전자석(160)은 전기 모터(150)의 구동에 따라 변경되는 사판(140)의 위치가 목표로 하는 각도에서 고정되도록 자기력을 발생시킨다. 본 발명의 일 실시예에서, 전자석(160)은 전기 모터(150)의 내부에 장착되어, 전기 모터(150)의 회전축에 자기력을 인가하여 회전을 정지시킨다.
전자석(160)은 전류가 흐르면 자기화되어, 자기력을 발생시키는 장치로서, 전기 모터(150)의 구동 시에 전자석(160)을 작동시키면 자기력에 의해 전기 모터(150)의 오작동을 유발할 수 있다. 따라서, 전자석(160)은 전기 모터(150)의 구동시에는 스위치 오프(OFF)되어 작동하지 않으며, 전기 모터(150)의 구동에 의해 사판(140)의 각도가 목표로 하는 각도에 도달하면 스위치 온(ON) 되어 전기 모터(150)의 회전축을 자기력으로 고정시킬 수 있다.
즉, 일단 사판(140)의 각도가 목표 각도에 도달하면, 전기 모터(150)의 구동을 정지시키고 전자석(160)을 작동시켜서 사판(140)의 각도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 이에 따라, 부하 조건 하에서 사판(140)의 각도 유지를 위해 전기 모터(150)를 주기적으로 구동시킬 필요가 없으며, 전기 모터(150)의 피드백 제어에 따른 차량의 울렁거림 현상도 발생하지 않는다.
도 7 및 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 7 및 8을 참조하면, 본 발명의 사판 각도 제어 장치는 전기 모터(250)와, 링크(222, 224)에 인접하여 배치되는 전자석(260)을 포함한다.
전기 모터(250)는 사판 축(242)에 연결되는 링크(222, 224)를 통해 회전력을 전달하여 사판(240)을 회동시킨다. 본 발명은 전기 모터(250)를 사용하여 제어 장치를 구성하므로, 저가이면서 바퀴(18)의 부하에 독립적으로 차량의 변속을 수행할 수 있다.
전자석(260)은 사판 축(242)과 전기 모터(250)를 연결하는 링크(222, 224)에 인접하여 배치되며, 링크(222, 224)에 자기력을 인가하여 링크(222, 224)의 위치를 고정시킨다. 전자석(260)의 자기력에 의해 링크(222, 224)가 고정됨에 따라 전기 모터(250)의 회전축의 회전도 정지된다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로 전자석(260)은 전기 모터(250)의 구동시에는 스위치 오프되어 구동하지 않으며, 전기 모터(250)의 구동에 의해 사판(240)의 각도가 목표로 하는 각도에 도달하면 스위치 온 되어 전류가 흐르면서 자기력을 발생하여 전기 모터(250)의 회전축을 고정시킬 수 있다.
전자석(160, 260)의 크기와 용량은 전기 모터(150, 250)의 회전축과 링크의 재질에 따른 원하는 자기력의 세기 등을 고려하여 다양하게 변경 가능하다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 단지 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
11: 엔진
12: 유압 펌프
13: 유압 모터
14, 24, 34: 사판
15: 페달
16: 변속부
17: 감속장치
18: 바퀴
25: 유압 밸브
35: 전기 모터
120, 220: HST
140, 240: 사판
142, 242: 사판 축
122, 124, 222, 224: 링크
150, 250: 전기 모터
160, 260: 전자석

Claims (4)

  1. 사판 및 상기 사판과 결합하여 회전가능한 사판 축을 구비하는 유압 펌프의 사판 각도를 제어하는 장치에 있어서,
    상기 사판 축에 직접 연결되거나, 상기 사판 축에 연결되는 링크를 통해 회전력을 전달하여 상기 사판을 회동시키는 전기 모터; 및
    상기 전기 모터의 구동에 따라 변경되는 사판의 위치가 목표로 하는 각도에서 고정되도록 자기력을 발생시키는 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전자석은 상기 전기 모터의 내부에 장착되어, 상기 전기 모터의 회전축에 자기력을 인가하여 회전을 정지시키는 것을 특징으로 하는 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전자석은 상기 사판 축과 상기 전기 모터를 연결하는 링크에 인접하여 배치되며, 상기 링크에 자기력을 인가하여 링크의 위치를 고정시키는 것을 특징으로 하는 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전자석은 상기 전기 모터의 구동시에는 스위치 오프(OFF)되며, 상기 사판의 각도가 목표로 하는 각도에 도달하면 스위치 온(ON)되어 자기력에 의해 상기 사판의 위치를 고정시키는 것을 특징으로 하는 유압 펌프의 사판 각도 제어 장치.
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