KR20150127003A

KR20150127003A - 로봇 장치용 급속 변조식 유압 공급부

Info

Publication number: KR20150127003A
Application number: KR1020150063311A
Authority: KR
Inventors: 프레이서 엠. 스미스; 마르크스 엑스. 올리비어; 셰인 올센
Original assignee: 사르코스 엘씨
Priority date: 2014-05-06
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2015-11-16
Also published as: KR101759386B1; EP2960498B1; EP2960498A3; JP6073408B2; JP2015212580A; EP2960498A2; US10533542B2; US20150323135A1

Abstract

급속 변조식 유압 공급부가 기술된다. 급속 변조식 유압 공급부는 수용 유체를 위한 챔버를 포함할 수 있다. 또한, 급속 변조식 유압 공급부는 챔버로부터 유체를 이동시키도록 작동가능한 변위 부재를 포함할 수 있다. 또한, 급속 변조식 유압 공급부는 챔버로부터 나온 유체의 흐름 속도를 변경시키도록 작동가능한 흐름 변조 시스템을 포함할 수 있다 .제1 흐름 속도는 제1 출력 압력에 상응하고, 변위 부재의 움직임에 대해 제2 출력 압력에 상응한 제2 흐름 속도와 상이하다.

Description

로봇 장치용 급속 변조식 유압 공급부{RAPIDLY MODULATED HYDRAULIC SUPPLY FOR A ROBOTIC DEVICE}

본 특허출원은 2014년 5월 6일에 출원된 미국 가특허출원번호 61/989,517호를 기초로 우선권을 주장하는데, 상기 미국 특허출원은 본 명세서에서 참조문헌으로 인용된다.

광범위한 외골격(exoskeleton), 휴머노이드(humanoid), 및 그 밖의 레그형 로봇 시스템(legged robot system)이 존재한다. 에너지 측면에 있어서, 이러한 시스템들에 대해 해결해야 하는 기초적인 기술 문제는 출력(power)이다. 두 가지 옵션이 가능한데: 하나는 로봇 시스템의 요구를 충족할 수 있는 고-출력 서플라이를 사용하는 것이고 다른 하나는 그보다 작은 출력을 사용하는 방법이다. 첫 번째 옵션은 실용성이 결여되어 있고, 휴대용 출력 문제가 있다는 점에서 두 번째 옵션도 문제가 있다. 이에 따라, 현재 존재하는 외골격 또는 보행 로봇은 오랜 시간 기간 동안에는 높은 힘 출력(force output)을 제공할 수 없다. 달리 말하면, 이와 같은 출력 문제는 아직 해결하지 못한 도전과제이며, 통상적인 해결책으로는 시스템의 힘 출력 성능을 줄일 수밖에 없다.

본 발명의 특징들과 이점들은 예로서 본 발명의 특징들을 예시한 첨부도면들을 참조하여 밑에 기술된 상세한 설명으로부터 보다 자명하게 될 것이다:
도 1은 본 발명의 한 예에 따른 로봇 장치의 예시예이다.
도 2는 본 발명의 한 예에 따라, 도 1의 로봇 장치용 출력 시스템을 개략적으로 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 예에 따라, 도 2의 출력 시스템의 유압 시스템을 개략적으로 예시한 도면이다.
도 4a-4d는 본 발명의 한 예에 따른 신속-변조식 유압 서플라이를 예시한 도면이다.
도 5a-5d는 본 발명의 또 다른 예에 따른 신속-변조식 유압 서플라이를 예시한 도면이다.
도 6a-6d는 본 발명의 또 다른 예에 따른 신속-변조식 유압 서플라이를 예시한 도면이다.
도 7a-7d는 본 발명의 또 다른 예에 따른 신속-변조식 유압 서플라이를 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 예에 따른 신속-변조식 유압 서플라이를 예시한 도면이다.
이제, 예시된 대표적인 실시예들을 참조하여, 이러한 실시예들을 기술하기 위해 본 명세서에서는 특정 용어들이 사용될 것이다. 하지만, 이것이 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 것을 이해할 수 있을 것이다.

본 명세서에서 사용되는 것과 같이, 용어 "실질적으로(substantially)"는 작용, 특징, 성질, 상태, 구성, 항목 또는 결과의 완전한 혹은 거의 완전한 정도 또는 수준을 가리킨다. 예를 들어, "실질적으로" 포함된 대상(object)은 완전히 포함되거나 혹은 거의 완전히 포함된 대상을 의미한다. 절대적인 완전성으로부터 벗어났지만 허용가능한 정확한 정도는 몇몇 경우에서 특정 문맥에 좌우될 수 있다. 하지만, 일반적으로 기술하면, 거의 완전하다는 것은 절대적이며 전체적인 완전성이 구현되는 것과 똑같은 결과를 가질 것이다. 용어 "실질적으로"를 사용하는 것은, 부정적인 의미로 사용될 때에도 즉 작용, 특징, 성질, 상태, 구성, 항목 또는 결과가 완전히 없거나 또는 거의 완전히 없는 것을 가리킬 때에도 동일하게 적용된다.

본 명세서에서 사용되는 것과 같이, 용어 "인접한(adjacent)"은 2개의 구성 또는 요소에 가까이 있는 것을 가리킨다. 특히, "인접한" 것으로 구분된 요소들은 서로 접하거나(abutting) 또는 연결된(connected) 상태일 수 있다. 또한, 이러한 요소들은, 반드시 서로 접촉할 필요 없이, 서로 가깝거나 근처에 위치될 수 있다. 근접의 정확한 정도는 몇몇 경우에서 특정 문맥에 좌우될 수 있다.

실시예들의 기술적인 초기 개요가 밑에 제공되며 실시예들의 특정 기술에 관한 설명이 추후에 보다 상세하게 기술된다. 이러한 초기 개요는 독자가 상기 기술을 보다 빠르게 이해하는데 도움을 주기 위한 것으로서, 기술의 필수적인 특징 또는 필수적인 특성을 식별하거나 본 발명에서 청구하고 있는 주된 주제의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

사용가능한 출력이 제한되어 있는, 외골격, 휴머노이드, 또는 그 밖의 레그형 로봇 시스템(legged robot system)의 힘 출력(force output) 및 내구 성능(endurance capability)을 향상시키기 위하여, 이러한 시스템의 효율성이 상기 향상의 핵심일 수 있다. 예를 들어, 통상적인 유압 시스템 출력-공급식 로봇 장치에서, 유압 액츄에이터에 의해 사용하기 위해 3000 psi 이상의 고압이 유지된다. 사용 동안 요구되는 실제 압력의 대부분이 연속으로 제공되는 압력보다 훨씬 낮기 때문에, 시간 출력(time power)의 대부분이 낭비된다. 그럼에도 불구하고, 고압 레벨은 유지되어 이러한 출력이 필요하거나 또는 원하는 상황을 위해 사용가능하다. 하지만, 압력 폐기물 에너지(pressure waste energy) 뿐만 아니라 압력을 원하는 레벨로 떨어뜨리는 작용에 의해 생성되는 열은 산일 공정(dissipative process)이며, 이 산일 공정은 열 생성 공정으로서 비효율성이 더 커지게 되는 추가적인 문제가 생긴다.

이에 따라, 일반적인 로봇 시스템의 유압 서플라이에 비해 효율성이 향상된 새로운 로봇 시스템을 위한 신속-변조식 유압 서플라이가 기술된다. 한 형태에서, 유량(flow rate)은 로봇 시스템의 즉각적인 요구(instantaneous demand)를 충족하기에 적합한 유동(flow)과 압력을 형성하기 위해 가변적이다(variable). 신속-변조식 유압 서플라이는 유체를 수용하기 위한 챔버를 포함할 수 있다. 또한, 신속-변조식 유압 서플라이는 챔버로부터 유체를 이동시키도록 작동가능한 변위 부재를 포함할 수 있다. 그 외에도, 신속-변조식 유압 서플라이는 챔버로부터 배출 유체(fluid output)의 유량을 변경시키도록 작동가능한 유동 변조 시스템(flow modulation system)을 포함한다. 제1 유량은 제1 배출 압력에 상응하는데, 변위 부재의 똑같거나 비슷한 운동(movement)을 위해 제2 배출 압력에 상응하는 제2 유량과는 상이하다.

로봇 장치(100)의 한 예가 도 1에 예시된다. 로봇 장치(100)는 인체에 결부시키기 위한 외골격 구조(exoskeleton structure)로서 형성되거나 또는 휴머노이드 로봇(humanoid robot)으로서 형성될 수 있으며 국방(military), 최초 대처자(first responder), 상용 부분(commercial sector) 등에 관련된 분야에 사용될 수 있다. 로봇 장치(100)는 인간의 손발(extremity)의 자유도(degree of freedom)에 상응할 수 있는 자유도를 구성하는 상대적 운동을 위해 함께 결합된 지지 부재(support member)들을 포함할 수 있다.

인간 사용자 또는 운영자는 자신의 다리를 로봇 장치의 발 부분(foot portion) 안에 배열함으로써 로봇 장치(100)를 사용하거나 상호작용할 수 있으며, 운영자의 발은 상응한 힘 센서와 접촉될 수 있다. 인간 운영자의 인체 부분들은 로봇 장치(100)의 다양한 위치에 배열된 힘 센서와 접촉될 수 있다. 예를 들어, 로봇 장치(100)의 힙 부분(hip portion) 또는 숄더 부분(shoulder portion)이 각각 운영자의 힙 또는 숄더와 상호작용하도록 구성된 힘 센서를 가질 수 있다. 운영자는 허리 스트랩, 숄더 스트랩 또는 그 외의 다른 적절한 결합 장치에 의해 로봇 장치(100)에 결합될 수 있다. 운영자는 추가로 운영자가 쥐도록 핸들 및/또는 발 스트랩에 의해 로봇 장치(100)에 결합될 수도 있다. 한 형태에서, 힘 센서는 운영자의 무릎 또는 숄더 가까이에 위치한 레그형 로봇 장치(100)의 무릎 부분 또는 엘보우 부분(elbow portion) 주위에 위치될 수 있다. 레그형 로봇 장치(100) 위에 또는 주위에 있는 특정 위치에 배열된 힘 센서를 보면, 로봇 장치(100)의 올바른 작동을 용이하게 하기 위하여 힘 센서가 로봇 장치(100) 위에 또는 주위의 다양한 위치에 전략적으로 배열될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

도 2는 로봇 장치(100)용 출력 시스템(101)의 개략적인 예시이다. 출력 시스템(101)은 예를 들어, 전기 모터, 내연기관일 수 있는 원동기(111)를 위해 에너지를 제공하기 위한 에너지 공급원(110), 가령, 배터리, 터빈 제너레이터, 화석 연료, 및 그 밖의 장치들을 포함할 수 있다. 원동기(111)는 신속-변조식 유압 서플라이(112)에 기계적으로 및/또는 전기적으로 결합될 수 있으며, 하나 또는 그 이상의 자유도를 가진 로봇 장치(100)를 작동시키도록 사용되는 유압 액츄에이터(113a-113c)를 위한 압축 유체를 제공하기 위한 유압 펌프로서 사용될 수 있다. 한 형태에서, 신속-변조식 유압 서플라이(112)는 유체 버스(114)를 통해 액츄에이터(113a-113c)에 유체적으로 연결될 수 있다. 따라서, 단일의 신속-변조식 유압 서플라이(112)가 여러 자유도를 가진 로봇 장치(100)를 작동시키기 위해 임의의 개수 또는 조합의 액츄에이터를 위해 유체를 제공할 수 있다. 예를 들어, 단일의 신속-변조식 유압 서플라이(112)가 로봇 장치의 암 또는 레그의 액츄에이터, 로봇 장치(100)의 측면(즉 우측 또는 좌측), 또는 로봇 장치(100)의 손발 그룹(즉 양쪽 레그 또는 양쪽 암)을 위한 압축 유체를 제공하도록 구성될 수 있다. 컨트롤 시스템(115)이, 가령, 로봇 장치(100)의 효율적인 작동을 용이하기 위해, 적어도 부분적으로, 로봇 장치(100) 주위에 배열된 다양한 센서들로부터 입력에 따라, 원동기(111), 신속-변조식 유압 서플라이(112), 및/또는 액츄에이터(113a-113c)의 작동을 조절하도록 구성될 수 있으며 이는 밑에서 보다 상세하게 논의된다. 예를 들어, 폐기물(waste)을 최소화시키고 성능 효율을 향상시키기 위해 가변 유압 압력(variable hydraulic pressre)이 사용될 수 있다. 한 형태에서, 신속-변조식 유압 서플라이(112)는 서플라이의 압력을 동력학적으로 변경시킬 수 있으며 이에 따라 임의의 주어진 시간에서 필요한 유압 시스템 압력만을 제공할 수 있다. 그 외에, 통상적인 로봇 시스템의 경우, 에너지는 낭비되고 열이 생성된다. 예를 들어, 도 1의 로봇 장치(100)의 경우, 신속-변조식 유압 서플라이(112)는 2개의 로봇 레그가 작동하게 하기 위해 필요한 압력을 서플라이에 제공하도록 동력학적으로 변경될 수 있다. 로봇, 가령, 상기 로봇 장치(100)의 통상적인 작동에서, 액츄에이터에 의해 필요한 압력은 시간에 걸쳐 변경된다. 달리 말하면, 압력이 시간의 함수로 제공되는 "압력 프로파일(pressure profile)"은 로봇 장치(100)가 상이한 운동 및 임무를 수행할 때 변동된다(fluctuate). 예를 들어, 보행 모션(walking motion)에서, 높은 압력이 제공되고 이때 레그는 지면과 접촉한 뒤 스윙 모션(swinging motion)을 수행할 것이다(여기서, 압력은 낮음). 압력을 동력학적으로 변경시켜 보행 모션을 통해 필요한 서플라이와 압력 프로파일에 실질적으로 일치시키는 것은, 폐기물(waster)의 양을 줄일 수 있다. 로봇 장치(100)의 모션에 따른 상이한 압력 프로파일이 존재함에도 불구하고, 출력 시스템(101)은 이를 설명하도록 구성되고 상이한 작동 상황 또는 상태에 걸쳐 압력을 동력학적으로 변경시킬 수 있다. 따라서, 출력 시스템(101)의 한 이점은 로봇 장치(100)를 작동시키기 위해 필요한 압력이 감소된다는 점이다.

유압 시스템 내의 압력을 동력학적으로 변경시키는 한 대표적인 방법은 신속-변조식 유압 서플라이(112)가 두 레그에 모두 작동하여 각각의 레그에 필요한 출력을 감소시킬 수 있도록 출력 시스템(101)을 구성하는 방법이다. 출력 시스템(101)을 구성하는 또 다른 예에는 2개의 신속-변조식 유압 서플라이(112) 즉 한 레그 당 하나의 신속-변조식 유압 서플라이(112)를 사용하는 방법이 포함된다. 이 경우, 각각의 레그의 압력 프로파일은 시간에 걸쳐 연속적으로 뒤따를 수 있다(followed continuously). 이에 따라, 오직 단일의 가변적인 유압 서플라이가 제공되는 이전의 예에서 출력 요구(power requirement)가 더 감소될 수 있는데, 이는 한 레그 당 수행되는 경우에 최적화가 발생하기 때문이다.

도 3은 출력 시스템(101)의 유압 시스템(102)을 개략적으로 예시한 도면이다. 유압 시스템(102)은 신속-변조식 유압 서플라이(112) 및 한 자유도의 로봇 장치(100)를 작동시키기 위해 액츄에이터(113) 중 하나를 포함할 수 있으며, 유체 버스(114) 또는 그 외의 다른 적절한 유압 라인을 통해 신속-변조식 유압 서플라이(112)에 결합된다. 액츄에이터(113)로부터 유체는 리저버(116)로 회수될 수 있는데, 상기 리저버로부터 유체가 신속-변조식 유압 서플라이(112)에 제공될 수 있다. 일반적으로, 유압 서플라이(112)의 출구와 입구에 결합된 체크 밸브(117a, 117b)는, 각각, 유체 유동이 유압 서플라이(112) 내로 올바르게 유입되고 유압 서플라이(112)로부터 올바르게 배출되는 지를 확인할 수 있다. 또한, 유압 시스템(102)은 유동이 부드럽게 제공되고 유체 공급 라인 또는 유체 버스(114) 내에 압력 변동을 수용하기 위해(즉 출력 변동을 지지하도록 에너지를 저장하기 위해) 어큐뮬레이터(118)를 포함할 수 있다. 신속-변조식 유압 서플라이(112)의 배출 유동을 조절함으로써, 어큐뮬레이터(118) 내에 저장된 유체의 양, 및 그 결과 시스템 유압이 동력학적으로 변경될 수 있다.

신속-변조식 유압 서플라이(112)는 리저버(116)로부터 유체를 수용하기 위해 챔버(120)를 포함할 수 있다. 또한, 유압 서플라이(112)는 챔버(120)로부터 유체를 이동시키도록 작동가능한 변위 부재(121)를 포함할 수 있다. 그 외에도, 유압 서플라이(112)는 유압 서플라이(112)로부터 배출 유체의 유량을 변경시키도록 작동가능한 유동 변조 시스템(122)을 포함할 수 있다. 밑에서, 다양한 유동 변조 시스템들이 논의된다. 한 형태에서, 제1 유량은 제 1 배출 압력에 상응하며 변위 부재(121)의 비슷하거나 또는 유사한 운동을 위해 제2 배출 압력에 상응하는 제2 유량과는 상이하다. 달리 말하면, 예를 들어, 변위 부재가 피스톤을 포함하는 실시예에서, 유압 서플라이(112)의 작동 전체에 걸쳐 일정한 행정 길이(stroke length)만큼 이동할 수 있으며, 변위 부재(121)는 유동 변조 시스템(122) 때문에 유압 서플라이(112)에 의해 제공된 유량은 변경될 수 있다. 한 형태에서, 변위 부재(121)가 챔버(120) 내에서 사이클링(cycle) 하는 속도는 실질적으로 일정하게 유지될 수 있으며 유동 변조 시스템(122)은 유동이 변경되게 할 수 있다. 달리 말하면, 유동 변조 시스템(122)은 변위 부재(121)의 모션 또는 작동에 무관하게 유압 서플라이(112)의 유량을 효율적으로 변조할 수 있다. 한 형태에서, 원동기(111)는 거의 일정한 속도 및 평균 출력 입력에서 작동될 수 있으며, 이에 따라 유압 서플라이(112) 및/또는 원동기(111)가 가속하고 감속할 때 발생하는 관성 손실(inertia loss)을 대부분 제거할 수 있다. 또 다른 형태에서, 유압 서플라이(112)의 배출 압력은 유압 서플라이(112)로부터 유량, 및 그에 따라 어큐뮬레이터(118)의 충진 레벨을 변조함으로써 조절될 수 있다.

도 4a-4d는 본 발명의 한 예에 따른 신속-변조식 유압 서플라이(212)를 예시한다. 명확성을 위하여, 유압 유체 배관(plumbing) 및 밸빙 특징부(valving feature) 또는 구성요소, 가령, 입구 및 출구 라인, 체크 밸브 등은 삭제되었다. 유압 서플라이(212)는 챔버(220), 변위 부재(221), 및 유동 변조 시스템(222)을 포함한다. 이 경우, 챔버(220)는 실린더를 포함할 수 있으며 변위 부재(221)는 내부에 왕복 또는 사이클링 운동(cyclical movement)을 위해 구성되고 실린더 내에 배열된 피스톤을 포함할 수 있다. 한 형태에서, 변위 부재(221)는 커넥팅 로드(231)를 통해 크랭크샤프트(230)에 결합될 수 있어서, 크랭크샤프트가 방향(232)으로 회전할 때 변위 부재(221)가 챔버(220) 내에서 이동하게 할 수 있다. 일시적 작동(transient operation)을 위한 에너지 저장을 제공하기 위해 플라이휠(233)이 크랭크샤프트(230)와 결합될 수 있다.

유동 변조 시스템(222)은 피스톤의 제1 부분(240)과 피스톤의 제2 부분(241)을 포함할 수 있으며, 이들은 서로에 대해 이동 가능하다. 한 형태에서, 피스톤의 제2 부분(241)은 피스톤의 제1 부분(240)의 적어도 일부분 주위에 슬리브를 형성할 수 있다. 또한, 유동 변조 시스템(222)은 피스톤의 제1 부분(240)과 제2 부분(241)을 서로에 대해 선택적으로 결합하고 결합해제(uncouple) 하도록 구성된 핀(243)을 포함할 수 있는 결합 메커니즘(242)을 포함할 수 있다. 한 형태에서, 결합 메커니즘(242)은 핀(243)이 피스톤의 제1 부분(240)과 제2 부분(241)을 결합하고 결합해제하게 하는 액츄에이터(244)(예컨대, 솔레노이드, 전기 모터, 공압 액츄에이터, 및/또는 유압 액츄에이터)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액츄에이터(244)는 핀(243)이 피스톤의 제1 부분(240)과 제2 부분(241)을 서로 결합시키도록 방향(245)(도 4a)으로 이동하게 할 수 있으며, 액츄에이터(244)는 핀(243)이 피스톤의 제1 부분(240)과 제2 부분(241)을 서로 결합해제시키도록 방향(246)(도 4c)으로 이동하게 할 수 있다. 이런 방법으로, 피스톤은 가변적인 피스톤 영역(piston area)을 가질 수 있거나 혹은 가변 변위(variable displacement)를 제공하여 따라서 유압 서플라이(212)에 가변적인 기하학적 형상(variable geometry)을 제공할 수 있다. 한 형태에서, 피스톤의 제1 부분(240)과 제2 부분(241)의 결합 및 결합해제는 바닥 데드 센터(dead center)에서 구현될 수 있는데, 도 4a 및 4c에 도시된 것과 같이, 상기 데드 센터에서는 이동가능한 피스톤 부분(240, 241)들은 속도가 0이거나 거의 0이며 피스톤 부분(240, 241)에 제공되는 하중(loading)은 최소이다.

따라서, 피스톤의 제1 부분(240)과 제2 부분(241)이 서로 결합될 때, 크랭크샤프트로부터 힘이 핀(243)을 통해 제1 부분(240)과 제2 부분(241)에 전달됨에 따라 두 부분들은 함께 이동하게 된다(도 4b). 그 결과, 피스톤의 제1 부분(240)과 제2 부분(241)의 왕복 운동(reciprocal movement)은 유압 서플라이(212)로부터 제1 유량을 제공한다. 피스톤의 제1 부분(240)과 제2 부분(241)이 서로 결합해제될 때(도 4d), 크랭크샤프트로부터 어떠한 힘도 제2 부분(241)으로 전달되지 않음에 따라 제1 부분(240)은 제2 부분과 무관하게 움직인다. 이 경우, 제2 부분(241)은 정지 상태로 유지될 수 있으며 피스톤의 제1 부분(240)의 왕복 운동은 유압 서플라이(212)로부터 제2 유량을 제공하는데, 피스톤 단독의 제1 부분(240)에 의해 제공된 펌핑 변위(pumping displacement)가 상대적으로 더 작기 때문에 제2 유량은 제1 유량보다 더 작다. 작동 시에, 액츄에이터(244)는 원할 시에 유량을 변경시키기 위해 피스톤의 임의의 주어진 사이클(cycle)에 따라 제1 부분(240)과 제2 부분(241)을 결합하고 결합해제하도록 핀(243)을 신속하게 삽입되고 제거하도록 조절될 수 있다. 한 형태에서, 액츄에이터(244)는 작동을 위해 저출력을 요구할 수 있으며 이에 따라 유압 서플라이(212)에 의해 제공된 유량을 변조하기에 필요한 출력을 최소화할 수도 있다.

도 5a-5d는 본 발명의 또 다른 예에 따른 신속-변조식 유압 서플라이(312)를 예시한다. 명확성을 위하여, 필수적이지 않은 유압 유체 배관 및 밸빙 특징부 또는 구성요소, 가령, 입구 및 출구 라인, 체크 밸브 등은 삭제되었다. 유압 서플라이(312)는 챔버(320), 변위 부재(321), 및 유동 변조 시스템(322)을 포함한다. 한 형태에서, 챔버(320)는 실린더를 포함할 수 있으며 변위 부재(321)는 내부에 왕복 또는 사이클링 운동을 위해 구성되고 실린더 내에 배열된 피스톤을 포함할 수 있다.

유동 변조 시스템(322)은 선택적으로 개방하고 밀폐하도록 구성된 유체 리저버(316)와 챔버(320) 사이에서 우수한 스루풋 밸브(throughput valve)일 수 있는 밸브(350)를 포함할 수 있다. 밸브(350)가 개방되고 밀폐되게 하는 액츄에이터(344)가 포함될 수 있다. 한 형태에서, 액츄에이터(344)는 솔레노이드를 포함할 수 있다. 밸브(350)가 개방되어 유체가 사이를 통과할 수 있게 될 때, 변위 부재(321)의 왕복 운동은 유체 리저버(316)로부터 유체를 챔버(320) 내로 유입시키고 유압 서플라이(312)로부터 제1 유량을 제공하며, 따라서 유압 서플라이(312)는 펌핑 유체(pumping fluid)이다. 밸브(350)가 그 사이를 통과하는 유체의 유동을 방지하기 위해 밀폐될 때(도 5c 및 5d), 변위 부재(321)의 왕복 운동으로 인해 챔버(320)로부터 실질적으로 어떠한 배출 유체도 없게 되어 따라서 유압 서플라이(312)는 펌핑 유체가 아니다. 유압 서플라이(312)가 펌핑 유체가 아니면, 원동기는 저출력으로 작동될 수 있으며 이에 따라 출력 절감(power saving)이 제공된다. 한 형태에서, 밸브(350)는 변위 부재(321)가 바닥 데드 센터에 있을 때 개방되고 밀폐될 수 있는데, 도 5a 및 5c에서 볼 수 있듯이, 상기 바닥 데드 센터에서 변위 부재(321)의 속도는 0이거나 거의 0이며 변위 부재(321)에 제공되는 하중(loading)은 최소이다.

한 형태에서, 밸브(350)는 펌핑될 때 유체가 변위 부재(321)를 리저버(316)로 다시 돌아가게 하는 것을 방지하기 위해 1-방향 또는 체크 밸브를 포함할 수 있다. 대안으로, 펌핑될 때 유체가 변위 부재(321)를 리저버(316)로 다시 돌아가게 하는 것을 방지하기 위해 밸브(350)와 챔버(320) 사이(352)에 위치될 수 있다.

대안의 실시예에서, 체크 밸브(353)가 챔버(320)와 리저버(316)를 결합시키는 유체 도관(354) 내에 포함될 수 있으며, 체크 밸브(353)는 챔버(320)와 리저버(316) 사이에서 밸브(350)와 평행하게 배열된다. 이 형상에서, 밸브(350)가 사이를 통과하는 유체의 유동을 방지하기 위해 밀폐될 때(도 5c 및 5d), 변위 부재(321)의 왕복 운동으로 인해 유체가 리저버(316)로부터 체크 밸브(353)와 유체 도관(354)을 통해 챔버(320) 내로 들어가게 하며 유압 서플라이(312)로부터 제1 유량을 제공한다. 따라서 유압 서플라이(312)는 펌핑 유체이다. 밸브(350)가 개방되어 유체가 사이를 통해 흐를 수 있게 할 때(도 5a 및 5b), 변위 부재(321)의 왕복 운동으로 인해 유체를 챔버(320) 내로 들어오게 하여 유체가 챔버(320)로부터 밸브(350)를 통해 나가게 하며, 변위 부재(321)는 챔버(320)로부터 실질적으로 어떠한 배출 유체도 제공하지 않는다. 따라서, 유압 서플라이(312)는 펌핑 유체가 아니다.

작동 시에, 액츄에이터(344)는 원할 시에 유량을 변경시키기 위해 변위 부재(321)의 임의의 주어진 사이클(cycle)에 따라 펌핑할 수 있게 하거나 또는 펌핑을 방지하게끔 밸브(350)를 신속하게 개방하고 밀폐하도록 조절될 수 있다. 따라서, 밸브(350)를 선택적으로 개방하고 밀폐하면 밸브(350)는 유압 서플라이(312)에 의해 제공된 제2 유량을 제공할 수 있다. 한 형태에서, 액츄에이터(344)는 작동을 위해 저출력을 요구할 수 있으며 이에 따라 유압 서플라이(312)에 의해 제공된 유량을 변조하기에 필요한 출력을 최소화할 수도 있다.

도 6a-6d는 본 발명의 또 다른 예에 따른 신속-변조식 유압 서플라이(412)를 예시한다. 명확성을 위하여, 유압 유체 배관 및 밸빙 특징부 또는 구성요소, 가령, 입구 및 출구 라인, 체크 밸브 등은 삭제되었다. 유압 서플라이(412)는 챔버(420), 변위 부재(421), 및 유동 변조 시스템(422)을 포함한다. 한 형태에서, 챔버(420)는 실린더를 포함할 수 있으며 변위 부재(421)는 내부에 왕복 또는 사이클링 운동을 위해 구성되고 실린더 내에 배열된 피스톤을 포함할 수 있다.

유동 변조 시스템(422)는 변위 부재(421)의 맞은편에 위치되고 챔버(420) 내에 배열된 이동식 헤드(460)를 포함할 수 있다. 이동식 헤드(460)는 챔버(420) 내에서 변위 부재(421)의 운동 방향과 평행한 방향(464)으로 이동될 수 있다. 또한, 유동 변조 시스템(422)은 챔버(420) 내에서 이동식 헤드(460)의 모션 범위를 제1 모션 범위와 제2 모션 범위 사이로 제한하기 위해 모션 제한 메커니즘(461)의 범위를 포함할 수 있다. 한 형태에서, 모션 제한 메커니즘(461)의 범위는 이동식 스톱 부재(462)를 포함할 수 있다. 이동식 스톱 부재(462)가 이동하게 하기 위해 액츄에이터(444)가 포함될 수 있는데, 이는 밑에서 보다 상세하게 기술된다. 한 형태에서, 액츄에이터(444)는 솔레노이드를 포함할 수 있다.

이동식 스톱 부재(462)는 제1 위치에서 제1 모션 범위를 제공하고(예컨대, 도 6a 및 6b) 제2 위치에서 제2 모션 범위를 제공하기(예컨대, 도 6c 및 6d) 위해 이동식 헤드(460)와 함께 작동될 수 있다. 예를 들어, 이동식 스톱 부재(462)는 이동식 헤드(460)에 대해 이동될 수 있는데, 가령, 이동식 헤드(460)의 방향(464)에 대해 수직일 수도 있는 방향(465)으로 이동될 수 있다. 이동식 스톱 부재(462)는 이동식 헤드(460)를 위한 스톱(stop)을 제공하기 위해 이동식 헤드(460) 또는 상기 이동식 헤드로부터 연장되는 한 구성요소(component)와 경계를 접하도록(interface) 구성될 수 있으며, 이동식 헤드(460)를 위한 모션 범위를 구현하거나 형성할 수 있다. 이동식 스톱 부재(462)는 도시된 것과 같이 웨지(wedge) 형상 또는 그 밖의 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다. 한 형태에서, 이동식 헤드(460)의 모션 범위는 이동식 헤드(460)와 이동식 스톱 부재(462)의 상대적 위치(즉 가로 위치(lateral position))에 따라 변경될 수 있다.

예를 들어, 이동식 스톱 부재(462)가 웨지 형상의 넓은 부분이 이동식 헤드(460)와 결합되어 있는 도 6a 및 6b에 도시된 위치에 있을 때, 이동식 헤드(460)는 움직이는 것이 방지될 수 있다. 이 경우, 이동식 헤드의 제1 모션 범위는 0이다. 이동식 헤드(460)가 챔버(420)에 대해 고정될 때, 챔버(420) 내에서의 변위 부재(421)의 왕복 운동은 유압 서플라이(412)로부터 유체를 효율적으로 펌핑할 수 있다. 달리 말하면, 유압 서플라이(412)는 웨지 형상의 이동식 스톱 부재(462)이 완전히 삽입된 상기 형상에서 높은 출력(output)을 제공하도록 기능할 수 있다. 따라서, 제1 모션 범위는 유압 서플라이(412)로부터 제1 유량을 제공하기 위해 변위 부재(421)의 운동이 이동식 헤드(460)와 함께 작동할 수 있도록 구성될 수 있다.

다른 한편으로는, 이동식 스톱 부재(462)가 도 6c 및 6d에 도시된 위치에 있을 때, 웨지 형상의 좁다란 부분이 이동식 헤드(460)와 결합되거나 또는 이동식 스톱 부재(462)와 이동식 헤드(460) 사이에 어떠한 접촉도 발생하지 않도록 이동식 부재(462)가 철회되거나(retracted) 또는 빠지며(withdrawn), 제2 모션 범위만큼 제한될 때 이동식 헤드(460)는 챔버(420) 내에서 이동할 수 있다. 이동식 헤드(460)가 도 6c 및 6d에 도시된 것과 같이 챔버(420)에 대해 이동할 수 있을 때, 챔버(420) 내의 변위 부재(421)의 왕복 운동은 변위 부재(421)에 의해 생성된 압력이 이동식 헤드(460)에 의해 흡수되기 때문에 유압 서플라이(412)로부터 유체를 펌핑하기에 덜 효율적이거나 비효율적이다. 달리 말하면, 이동식 헤드(460)가 도 6c 및 6d에 도시된 위치를 향해 이동할 수 있을 때 변위 부재(421)의 운동에 의해 챔버(420) 내에서는 압력이 거의 생성될 수 없거나 또는 어떠한 압력도 생성될 수 없다. 따라서, 제2 모션 범위는 이동식 스톱 부재(462)의 위치에 따라 유압 서플라이(412)로부터 제2 유량을 제공하기 위해 변위 부재(421)의 운동이 이동식 헤드(460)와 함께 작동가능하도록 구성될 수 있다. 몇몇 경우에서, 제2 유량은 0일 수도 있다.

한 형태에서, 이동식 헤드(460)는 변위 부재(421)를 향해 편향될 수 있으며(biased toward), 이동식 헤드(460)는 변위 부재(421)가 사용가능한 모션 범위 내에서 움직이도록 이동할 수 있다. 예를 들어, 이동식 헤드(460)가 변위 부재(421)를 향해 편향되게 하도록 스프링(463)이 포함될 수 있다. 이 경우, 이동식 헤드(460)의 운동에 의해서는 압력의 오직 일부분만 손실되며, 압력의 다른 일부분은 0 이상의 제2 유량을 제공하지만, 이 제2 유량은 여전히 제1 유량보다는 더 낮은 압력이다.

작동 시에, 액츄에이터(444)는 이동식 스톱 부재(462)의 선택된 위치에 따라 원할 시에 유량을 변경시키기 위해 변위 부재(421)의 임의의 주어진 사이클(cycle)에 따라 펌핑하게 하거나 또는 펌핑을 줄이고/방지하게끔 이동식 스톱 부재(462)를 신속하게 삽입되고 철회하도록 조절될 수 있다. 따라서, 이동식 스톱 부재(462)는 유압 서플라이(412)로부터 원하는 유량을 제공하도록 선택적으로 삽입되고 철회될 수 있다. 한 형태에서, 액츄에이터(444)는 작동을 위해 저출력을 요구할 수 있으며 이에 따라 유압 서플라이(412)에 의해 제공된 유량을 변조하기에 필요한 출력을 최소화할 수도 있다.

도 7a-7d는 본 발명의 또 다른 예에 따른 신속-변조식 유압 서플라이(512)를 예시한다. 명확성을 위하여, 필수적이지 않은 유압 유체 배관 및 밸빙 특징부 또는 구성요소, 가령, 입구 및 출구 라인, 체크 밸브 등은 삭제되었다. 유압 서플라이(512)는 챔버(520), 변위 부재(521), 및 유동 변조 시스템(522)을 포함한다. 한 형태에서, 챔버(520)는 실린더를 포함할 수 있으며 변위 부재(521)는 내부에 왕복 또는 사이클링 운동을 위해 구성되고 실린더 내에 배열된 피스톤을 포함할 수 있다.

유동 변조 시스템(522)는 유체 리저버(516)와 챔버(520) 사이에 입구 밸브(570)를 포함할 수 있다. 입구 밸브(570)는 변위 부재(521)의 운동 방향과 평행한 방향(564)으로 이동될 수 있다. 또한, 유동 변조 시스템(522)은 입구 밸브(570)를 위한 모션 범위를 제1 모션 범위와 제2 모션 범위 사이로 제한하기 위해 모션 제한 메커니즘(561)의 범위를 포함할 수 있다. 한 형태에서, 모션 제한 메커니즘(561)의 범위는 이동식 스톱 부재(562)를 포함할 수 있다. 이동식 스톱 부재(562)가 이동하게 하기 위해 액츄에이터(544)가 포함될 수 있는데, 이는 밑에서 보다 상세하게 기술된다. 한 형태에서, 액츄에이터(544)는 솔레노이드를 포함할 수 있다.

이동식 스톱 부재(562)는 제1 위치에서 제1 모션 범위를 제공하고(예컨대, 도 7a 및 7b) 제2 위치에서 제2 모션 범위를 제공하기(예컨대, 도 7c 및 7d) 위해 입구 밸브(570)와 함께 작동될 수 있다. 예를 들어, 이동식 스톱 부재(562)는 입구 밸브(570)에 대해 이동될 수 있는데, 가령, 입구 밸브(570)의 방향(564)에 대해 수직일 수도 있는 방향(565)으로 이동될 수 있다. 이동식 스톱 부재(562)는 입구 밸브(570)를 위한 스톱(stop)을 제공하기 위해 입구 밸브(570)와 경계를 접하도록(interface) 구성될 수 있으며, 밸브 시트(571)와 이동식 스톱 부재(562) 사이에서 이동식 스톱 부재(562)를 위한 모션 범위를 구현하거나 형성할 수 있다. 이동식 스톱 부재(562)는 도시된 것과 같이 웨지(wedge) 형상 또는 그 밖의 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다. 한 형태에서, 입구 밸브(570)의 모션 범위는 입구 밸브(570)와 이동식 스톱 부재(562)의 상대적 위치(즉 가로 위치(lateral position))에 따라 변경될 수 있다.

예를 들어, 이동식 스톱 부재(562)가 웨지 형상의 넓은 부분이 입구 밸브(570)와 결합되어 있는 도 7a 및 7b에 도시된 위치에 있을 때, 입구 밸브(570)는 챔버(520) 내에서 변위 부재(521)의 높은 출력의 펌핑 작동을 용이하게 하는 거리만큼(도 7c 및 7d에 도시되고 밑에서 기술되는 것과 같이, 입구 밸브(570)가 밸브 시트로부터 상당한 거리만큼 이동하게 하는 경우에 비해) 밸브 시트(571)로부터 이동식 스톱 부재(562)까지 이동할 수 있다. 달리 말하면, 입구 밸브(570)는 많은 용적의 유체가 펌핑되게 촉진하는 방식으로 개방되고 밀폐될 수 있다. 따라서, 이동식 스톱 부재(562)에 의해 구현된 제1 모션 범위는 변위 부재(521)의 운동으로 인해 유압 서플라이(512)로부터 제1 유량을 제공하게끔 작동가능하도록 입구 밸브(570)가 밀폐되는 것을 촉진할 수 있다.

다른 한편으로는, 이동식 스톱 부재(562)가 도 7c 및 7d에 도시된 위치에 있을 때, 웨지 형상의 좁다란 부분이 입구 밸브(570)와 결합되며, 제2 모션 범위만큼 제한될 때 입구 밸브(570)는 이동식 스톱 부재(562)와 밸브 시트(571) 사이에서 챔버(420) 내에서 이동할 수 있다. 입구 밸브(570)가 도 7c 및 7d에 도시된 것과 같이 챔버(520)에 대해 이동할 수 있을 때, 챔버(520) 내의 변위 부재(521)의 왕복 운동은 유압 서플라이(512)로부터 유체를 펌핑하기에 덜 효율적이며, 완전히 비효율적일 수도 있는데, 이는 변위 부재(521)가 챔버(520) 내에서 압력을 생성하도록 이동함에 따라 밸브 시트(571)와 입구 밸브(570) 사이에 있는 커다란 간격(gap)으로 인해 유체가 입구 밸브(570)를 통해 챔버(520)부터 배출될 수 있기 때문이다. 달리 말하면, 입구 밸브(570)가 도 7c 및 7d에 도시된 위치로 또는 이 위치를 향해 이동할 수 있을 때 변위 부재(521)의 운동에 의해 챔버(520) 내에서는 감소된 양의 압력이 생성될 수 있거나 또는 어떠한 압력도 생성될 수 없다. 따라서, 이동식 스톱 부재(562)에 의해 구현된 제2 모션 범위는 이동식 스톱 부재(562)의 위치에 따라 변위 부재(521)의 운동이 제1 유량보다 작은 제2 유량을 제공하게끔 작동가능하도록 입구 밸브(570)가 밀폐되는 것을 촉진할 수 있다(즉 더 큰 거리만큼 이동하여 밀폐하게 함으로써). 몇몇 경우에서, 제2 유량은 0일 수도 있다.

작동 시에, 액츄에이터(544)는 원할 시에 유량을 변경시키기 위해 변위 부재(521)의 임의의 주어진 사이클(cycle)에 따라 펌핑하게 하거나 또는 펌핑을 방지하게끔 이동식 스톱 부재(562)를 다양한 위치들로 신속하게 삽입되고 철회하도록 조절될 수 있다. 따라서, 이동식 스톱 부재(562)는 유압 서플라이(512)로부터 원하는 유량을 제공하도록 선택적으로 삽입되고 철회될 수 있다. 한 형태에서, 액츄에이터(544)는 작동을 위해 저출력을 요구할 수 있으며 이에 따라 유압 서플라이(512)에 의해 제공된 유량을 변조하기에 필요한 출력을 최소화할 수도 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 예에 따른 신속-변조식 유압 서플라이(612)를 예시한다. 명확성을 위하여, 필수적이지 않은 유압 유체 배관 및 밸빙 특징부 또는 구성요소, 가령, 입구 및 출구 라인, 체크 밸브 등은 삭제되었다. 유압 서플라이(612)는 챔버(620), 변위 부재(621), 및 유동 변조 시스템(622)을 포함한다.

유동 변조 시스템(622)은 어큐뮬레이터(680) 및 액츄에이터(644)(예컨대, 솔레노이드, 전기 모터, 공압 액츄에이터, 및/또는 유압 액츄에이터)를 포함할 수 있다. 어큐뮬레이터(680)는 유압 시스템 내에 유체를 수용하기 위한 챔버(682) 및 상기 챔버(682) 내의 유체에 대해 힘을 제공하기 위한 피스톤(683)을 포함할 수 있다. 액츄에이터(644)는 피스톤(683)에 결합될 수 있다. 한 형태에서, 스프링(684)이 액츄에이터(644)와 피스톤(683) 사이에서 피스톤(683)에 결합될 수 있다. 따라서, 액츄에이터(644)가 오프(off) 또는 비작동(inactive) 상태가 되면, 어큐뮬레이터(680)는 정상적인 피스톤 타입의 어큐뮬레이터로서 기능할 수 있다.

하지만, 작동 시에, 액츄에이터(644)는 원할 시에 시스템 내의 압력을 변경시키기 위해 피스톤(683)을 챔버(682) 내의 다양한 위치들로 신속하게 연장되고 철회하도록 조절될 수 있다. 따라서, 피스톤(683)은 유압 서플라이(612)로부터 원하는 압력을 제공하도록 선택적으로 연장되고 철회될 수 있다. 스프링(683)은 액츄에이터(644)가 피스톤(683)이 챔버(682) 내에서 이동하게 할 때 유체에 압력을 제공하고 유체에 제공된 압력을 제거하는 과정을 부드럽게 할 수 있다. 한 형태에서, 액츄에이터(644)는 작동을 위해 저출력을 요구할 수 있으며 이에 따라 유압 서플라이(612)에 의해 제공된 유량을 변조하기에 필요한 출력을 최소화할 수도 있다.

본 명세서에 기술된 것과 같은 신속-변조식 유압 서플라이는 시스템(일부 압력/출력 오버헤드(overhead)를 포함할 수 있는)의 즉각적 또는 평균 요구를 따르도록 유압 시스템 압력을 동력학적으로 변경시키기 위해 신속하고 효율적인 유동 변조(flow modulation)를 제공할 수 있다. 달리 말하면, 서플라이 압력 및 유압 출력은 가령, 하중이 제공된 상태로 보행 및 러닝과 같은 임무를 수행하면서도 액츄에이터의 즉각적인 요구를 추적하도록 변조될 수 있다. 시간에 걸친 임의의 주어진 순간에서 시스템의 요구를 충족시키기 위해 서플라이 압력을 변경하여 시스템 압력을 최적으로 조절하면, 출력을 절감할 수 있으며 바람직하지 못한 열 생성을 최소화시킬 수 있다. 예를 들어, 컨트롤 포트들을 거의 완전히 개방된 상태로 작동시킴으로써, 오리피스 손실(예컨대, 토크 및 조인트 운동(joint movement)을 조절하도록 사용되는 서보-밸브 및 압력 조정기에 걸쳐 높은 유동(high flow)에서 큰 압력 강하(pressure drop))이 줄어들 수 있는데, 액츄에이터가 양의 출력(positive power)를 생성하는 동안 출력 손실(power dissipation)이 최소화된다. 그 외에도, 압력 조정기에 걸쳐 큰 출력 손실이 대부분 제거된다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 액츄에이터의 현재 요구(present demand)를 추적하기 위해 유압 서플라이의 압력 및 유량 변조를 촉진하기 위한 방법이 기술된다. 상기 방법은 유체를 수용하기 위해 챔버를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 챔버로부터 유체를 이동시키도록 작동가능한 변위 부재를 포함할 수 있다. 또한, 상기 본 방법은 챔버로부터 배출 유체의 유량의 변경을 촉진시키는 단계(facilitating)를 포함할 수 있으며, 제1 유량은 제1 배출 압력에 상응하며 변위 부재의 비슷한 또는 동일한 운동을 위해 제2 배출 압력에 상응하는 제2 유량과 상이하다. 상기 방법의 한 형태에서, 챔버는 실린더를 포함할 수 있으며 변위 부재는 내부에 왕복 또는 사이클링 운동(cyclical movement)을 위해 구성되고 실린더 내에 배열된 피스톤을 포함할 수 있다. 상기 방법에서는 어떠한 특정 순서도 필요치 않지만, 일반적으로 한 실시예에서, 상기 방법 단계들은 연속해서(sequentially) 수행될 수 있다는 것을 유의해야 한다.

본 발명의 실시예들이 본 명세서에 기술된 특정 구성, 공정 단계, 또는 재료들에만 제한되는 것이 아니라 당업자가 잘 이해할 수 있듯이 본 발명의 균등예들에도 확장될 수 있다는 사실을 이해해야 한다. 또한, 본 명세서에 사용된 용어들이 특정 실시예들을 단지 예시하기 위한 목적으로 사용된 것이지 이들에만 제한하기 위한 목적으로 사용되는 것이 아니라는 것을 이해해야 한다.

본 명세서에 걸쳐서, 용어 "한 실시예" 또는 "하나의 실시예"는 상기 실시예와 관련해 기술된 특정적인 특징부, 구성 또는 특징이 본 발명의 하나 이상의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서의 전반에 걸쳐 여러 위치에서, 문구 "한 실시예에서" 또는 "하나의 실시예에서"는 반드시 동일한 실시예를 가리킬 필요는 없다.

본 명세서에서 사용되는 것과 같이, 복수의 항목, 구성 요소, 조성 요소 및/또는 재료들이 편의상 공통적인 리스트에 제공될 수 있다. 하지만, 이러한 리스트는, 리스트의 각각의 요소가 별도의 고유한 요소로서 독립적으로 식별되는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 이러한 리스트의 어떤 개별 요소도, 반대 의미를 가지지 않는다면, 전적으로 공통 그룹에 제시된 것에 따라 동일한 리스트의 그 밖의 임의의 요소와 사실상 동등한 것으로 해석되지 말아야 한다. 그 외에도, 본 발명의 다양한 실시예들과 예들은 본 명세서에서 다양한 구성요소들의 대안예들과 함께 참고될 수 있다. 이러한 실시예, 예 및 대안예들은 서로 사실상 동등한 것으로 해석되는 것이 아니라 본 발명의 개별적이고 독립적인 표현으로서 고려되어야 한다는 것을 이해해야 한다.

또한, 본 명세서에 기술된 특징부, 구성 또는 특징들은 하나 또는 그 이상의 실시예들에서 임의의 적합한 방법으로 조합될 수 있다. 설명된 내용에서, 본 발명의 실시예들을 완전하게 이해하기 위하여, 다양한 구체적인 세부사항들, 가령, 길이, 폭, 형상 등의 예들이 제공된다. 하지만, 당업자는 본 발명이 하나 이상의 구체적인 세부사항들 없이 실시될 수 있거나, 혹은 그 외의 다른 방법, 구성요소들, 재료 등으로 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그 외의 다른 경우에서, 본 발명의 형태들을 불명확하게 만드는 것을 피하기 위해 잘 알려진 구성, 재료 또는 공정들은 상세하게 설명되거나 도시되지 않는다.

전술한 예들이 하나 또는 그 이상의 특정 분야에서 본 발명의 개념을 예시하고 있지만, 당업자들에게는, 본 발명의 원리 및 개념으로부터 벗어나지 않고, 창의성을 실시하지 않고도 실시예의 형태, 용도 및 세부사항들에 관한 다수의 변형들이 가능하다는 것이 자명해질 것이다. 이에 따라, 본 발명은 하기 청구범위를 제외하곤 제한되는 것이 아니다.

Claims

유체를 수용하기 위한 챔버;
상기 챔버로부터 유체를 이동시키도록 작동가능한 변위 부재; 및
상기 챔버로부터 배출 유체의 유량을 변경시키도록 작동가능한 유동 변조 시스템을 포함하며,
제1 유량이 제1 배출 압력에 상이하며 변위 부재의 동일한 운동을 위해 제2 배출 압력에 상응하는 제2 유량과는 상이한 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제1항에 있어서, 챔버는 실린더를 포함하며 변위 부재는 내부에 왕복 운동을 위해 구성되고 실린더 내에 배열된 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제2항에 있어서, 유동 변조 시스템은:
서로에 대해 이동가능한 피스톤의 제1 부분과 제2 부분; 및
피스톤의 제1 부분과 제2 부분을 서로 선택적으로 결합시키고 결합해제 하도록 구성된 결합 메커니즘을 포함하며,
피스톤의 제1 부분과 제2 부분이 서로 결합될 때 피스톤의 제1 부분과 제2 부분의 왕복 운동은 제1 유량을 제공하고,
피스톤의 제1 부분과 제2 부분이 서로 결합해제될 때 피스톤의 제1 부분과 제2 부분의 왕복 운동은 제1 유량보다 작은 제2 유량을 제공하는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제3항에 있어서, 피스톤의 제2 부분은 피스톤의 제1 부분 주위에 슬리브를 형성하는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제3항에 있어서, 결합 메커니즘은 핀과 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제5항에 있어서, 액츄에이터는 솔레노이드, 전기 모터, 공압 액츄에이터, 유압 액츄에이터, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제1항에 있어서, 유동 변조 시스템은:
선택적으로 개방하고 밀폐하도록 구성된 유체 리저버와 챔버 사이의 밸브를 포함하고,
밸브가 개방될 때, 변위 부재의 왕복 운동은 유체가 유체 리저버로부터 챔버 내로 유입되게 하여 제1 유량을 제공하며,
밸브가 밀폐될 때, 변위 부재의 왕복 운동은 챔버로부터 어떠한 배출 유체도 제공하지 않아서 밸브가 선택적으로 개방되고 밀폐되어 제2 유량을 제공하는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제7항에 있어서, 챔버는 실린더를 포함하며 변위 부재는 내부에 왕복 운동을 위해 구성되고 실린더 내에 배열된 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제7항에 있어서, 밸브는 1-방향 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제7항에 있어서, 밸브는 솔레노이드, 전기 모터, 공압 액츄에이터, 유압 액츄에이터, 또는 이들의 조합에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제1항에 있어서, 유동 변조 시스템은:
선택적으로 개방하고 밀폐하도록 구성된 유체 리저버와 챔버 사이의 밸브; 및
상기 밸브와 평행하게 배열된 유체 리저버와 챔버 사이의 체크 밸브를 포함하고,
밸브가 밀폐될 때, 변위 부재의 왕복 운동은 유체가 유체 리저버로부터 체크 밸브를 통해 챔버 내로 유입되게 하여 제1 유량을 제공하며,
밸브가 개방될 때, 변위 부재의 왕복 운동은 챔버로부터 어떠한 배출 유체도 제공하지 않아서 밸브가 선택적으로 개방되고 밀폐되어 제2 유량을 제공하는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제11항에 있어서, 챔버는 실린더를 포함하며 변위 부재는 내부에 왕복 운동을 위해 구성되고 실린더 내에 배열된 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제11항에 있어서, 밸브는 솔레노이드, 전기 모터, 공압 액츄에이터, 유압 액츄에이터, 또는 이들의 조합에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제1항에 있어서, 유동 변조 시스템은:
변위 부재의 맞은편에 위치되고 챔버 내에 배열된 이동식 헤드; 및
챔버 내에서 이동식 헤드의 모션 범위를 제1 모션 범위와 제2 모션 범위 사이로 제한하기 위해 모션 제한 메커니즘의 범위를 포함하며,
제1 모션 범위는 변위 부재의 운동이 제1 유량을 제공하게끔 이동식 헤드와 작동가능하도록 구성되고,
제2 모션 범위는 변위 부재의 운동이 제1 유량보다 더 작은 제2 유량을 제공하게끔 이동식 헤드와 작동가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제14항에 있어서, 이동식 헤드는 변위 부재를 향해 편향되는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제15항에 있어서, 이동식 헤드가 변위 부재를 향해 편향되게 하기 위해 스프링을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제14항에 있어서, 제1 모션 범위는 0인 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제14항에 있어서, 모션 제한 메커니즘의 범위는 제1 위치에서 제1 모션 범위를 제공하고 제2 위치에서 제2 모션 범위를 제공하기 위해 이동식 헤드와 작동가능한 이동식 스톱 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제18항에 있어서, 스톱 부재는 웨지 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제18항에 있어서, 스톱 부재는 솔레노이드, 전기 모터, 공압 액츄에이터, 유압 액츄에이터, 또는 이들의 조합에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제1항에 있어서, 유동 변조 시스템은:
유체 리저버와 챔버 사이의 입구 밸브; 및
입구 밸브의 모션 범위를 제1 모션 범위와 제2 모션 범위 사이로 제한하기 위해 모션 제한 메커니즘의 범위를 포함하며,
제1 모션 범위는 변위 부재의 운동이 제1 유량을 제공하게끔 작동가능하도록 입구 밸브가 밀폐되는 것을 촉진하고,
제2 모션 범위는 변위 부재의 운동이 제1 유량보다 더 작은 제2 유량을 제공하게끔 작동가능하도록 입구 밸브가 밀폐되는 것을 촉진하는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제21항에 있어서, 모션 제한 메커니즘의 범위는 제1 위치에서 제1 모션 범위를 제공하고 제2 위치에서 제2 모션 범위를 제공하기 위해 입구 밸브와 작동가능한 이동식 스톱 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제22항에 있어서, 스톱 부재는 웨지 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제22항에 있어서, 스톱 부재는 솔레노이드, 전기 모터, 공압 액츄에이터, 유압 액츄에이터, 또는 이들의 조합에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
제1항에 있어서, 제2 유량은 0인 것을 특징으로 하는 신속-변조식 유압 서플라이.
액츄에이터의 현재 요구(present demand)를 추적하기 위해 유압 서플라이의 압력 및 유량 변조를 촉진하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은:
유체를 수용하기 위해 챔버를 제공하는 단계;
상기 챔버로부터 유체를 이동시키도록 작동가능한 변위 부재를 제공하는 단계; 및
상기 챔버로부터 배출 유체의 유량의 변경을 촉진시키는 단계를 포함하며,
제1 유량이 제1 배출 압력에 상이하며 변위 부재의 동일한 운동을 위해 제2 배출 압력에 상응하는 제2 유량과는 상이한 것을 특징으로 하는 유압 서플라이의 압력 및 유량 변조를 촉진하기 위한 방법.
제26항에 있어서, 챔버는 실린더를 포함하며 변위 부재는 내부에 왕복 운동을 위해 구성되고 실린더 내에 배열된 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 서플라이의 압력 및 유량 변조를 촉진하기 위한 방법.