KR20180043470A - 전기 유압 시스템에 적용된 펌프의 유량 제어 장치 - Google Patents

전기 유압 시스템에 적용된 펌프의 유량 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 제1~3 실시예에 따른 유량 제어 장치는 전기 유압 시스템의 작동 초기에 두 개의 유압 펌프가 모두 작동유를 공급함으로써 액츄에이터의 구동 속도를 높일 수 있고, 작동 초기가 경과되면 하나의 유압 펌프만 작동유를 공급하도록 한다는 특징을 갖는다. 그리고, 본 발명의 제4 실시예에 따른 유량 제어 장치는 전기 유압 시스템의 작동 초기에 리니어 액츄에이터를 이용하여 사판각을 증가시켜 작동유 공급을 증가시킴으로써 액츄에이터의 구동 속도를 높이고, 작동 초기가 경과되면 사판각을 감소시켜 작동유 공급을 감소시킨다는 특징을 갖는다.

Description

전기 유압 시스템에 적용된 펌프의 유량 제어 장치{Apparatus for controlling the flow rate of pump provided in electric hydrostatic system}
본 발명은 전기 유압 시스템에 적용된 펌프의 유량 제어 장치에 관한 것이다. 구체적으로는,
(i) 본 발명의 제1~3 실시예에 따른 유량 제어 장치는 전기 유압 시스템의 작동 초기에 두 개의 유압 펌프가 모두 작동유를 공급함으로써 액츄에이터의 구동 속도를 높이고, 작동 초기가 경과되면 하나의 유압 펌프만 작동유를 공급하도록 제어하는 장치이고,
(ii) 본 발명의 제4 실시예에 따른 유량 제어 장치는 전기 유압 시스템의 작동 초기에 리니어 액츄에이터를 이용하여 사판각을 증가시켜 작동유 공급을 증가시킴으로써 액츄에이터의 구동 속도를 높이고, 작동 초기가 경과되면 사판각을 감소시켜 작동유 공급을 감소시키는 장치이다.
일반적으로, 전통적인 유압 시스템은 전기 모터나 내연 기관 등을 동력원으로 이용하여 유압 펌프를 상시 구동하고 유압 밸브를 제어하여 유압 실린더나 유압 모터 등과 같은 액츄에이터를 구동한다.
이러한 유압 시스템은 응답성이 빠르고 먼 곳까지 동력 손실을 최소화하며 구동할 수 있다는 장점이 있는 반면에, 유압 펌프를 상시 구동하므로 에너지 손실이 크다는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 최근에는 에너지를 절감할 수 있는 유압 시스템, 예를 들어 전기 유압 액츄에이터(Electric Hydrostatic Actuator, EHA), 행정체적 제어 액츄에이터(Displacement Controlled Actuator) 등이 제안되었다.
특히, EHA 시스템은 에너지 손실이 많은 MCV(Main Control Valve)를 제거하고 액츄에이터 구동을 전기모터의 회전수를 이용해서 제어하는 시스템으로서, 액츄에이터가 구동하지 않을 때에는 에너지를 소비하지 않으므로 효율이 높다는 장점이 있다.
그러나, EHA 시스템은 액츄에이터의 초기 구동시, 전기모터의 회전수가 유압 펌프의 토출 유량에 비례하게 동작하므로 액츄에이터의 구동 속도가 느리다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 전기 유압 시스템에서 액츄에이터의 초기 구동 속도(응답성)를 향상시킬 수 있고, 에너지를 절약할 수 있는 유량 제어 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
구체적으로,
(i) 본 발명은 전기 유압 시스템의 작동 초기에 두 개의 유압 펌프가 모두 작동유를 공급함으로써 액츄에이터의 초기 구동 속도를 높이고, 작동 초기가 경과되면 하나의 유압 펌프만 작동유를 공급하도록 제어하는 유량 제어 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
(ii) 또한, 본 발명은 전기 유압 시스템의 작동 초기에 리니어 액츄에이터를 이용하여 사판각을 증가시켜 작동유 공급을 증가시킴으로써 액츄에이터의 구동 속도를 높이고, 작동 초기가 경과되면 사판각을 감소시켜 작동유 공급을 감소시키는 유량 제어 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
(iii) 아울러, 본 발명은 좌,우측 구동축을 서로 연결하는 도그 클러치가 구동축에 직접 결합되어 설치되므로 그 구조가 단순하고 경량이며, 도그 클러치의 치부(齒部) 사이에 위상차가 있더라도 서로 맞물릴 수 있으므로 오작동을 방지할 수 있는 유량 제어 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
(iv) 나아가, 본 발명은 리니어 액츄에이터를 이용하여 사판각을 조절함으로써 액츄에이터의 작동 초기에 많은 유량을 공급하고 작동 초기가 경과하면 그 보다 작은 유량을 공급하며, 유압 레귤레이터를 이용하던 기존의 장치 보다 전체적으로 구조가 단순하고 더욱 세밀한 제어가 가능한, 유량 제어 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명의 제1,2 실시예에 따른 유량 제어 장치(100)(200)는, 전기모터(M)에 의해 구동되어 액츄에이터(AC)에 작동유를 공급하는 제1 유압펌프(110); 제1 유압펌프(110)를 구동하는 구동축(1)에 의해서 구동되어 액츄에이터(AC)에 작동유를 공급하는 제2 유압펌프(115); 및, 구동축(1)의 좌,우측(2)(3)을 연결하거나 분리하는 도그 클러치;를 포함한다.
제1 유압펌프(110)의 작동 초기에 액츄에이터(AC)의 내부 압력이 기준압력(PR) 보다 낮은 경우에는 도그 클러치가 구동축(1)의 좌,우측(2)(3)을 연결하여 제1,2 유압펌프(110)(115)가 함께 액츄에이터(AC)에 작동유를 공급한다.
그리고, 상기 내부 압력이 기준압력(PR) 이상으로 되면 도그 클러치가 구동축(1)의 좌,우측(2)(3)을 분리하여 제1 유압모터(110)만 작동하여 작동유를 공급하고 제2 유압모터(115)는 작동하지 않도록 한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 유량 제어 장치(300)는, 전기모터(M)에 의해 구동되어 액츄에이터(AC)에 작동유를 공급하는 제1 유압펌프(110); 제1 유압펌프(110)를 구동하는 구동축(1)에 의해서 구동되어 액츄에이터(AC)에 작동유를 공급하는 제2 유압펌프(115); 및, 액츄에이터(AC)의 내부 압력에 연동되어 개폐됨으로써, 제2 유압펌프(115)로부터 액츄에이터(AC)에 공급되는 작동유를 조절하는 방향 전환 밸브(350)(355);를 포함한다.
제1 유압펌프(110)의 작동 초기에 상기 내부 압력이 기준압력(PR) 보다 낮은 경우에는 제2 유압펌프(115)에서 토출된 작동유가 액츄에이터(AC)에 공급되도록 방향 전환 밸브(350)(355)가 작동한다.
그리고, 상기 내부 압력이 기준압력(PR) 이상으로 되면 제2 유압펌프(115)에서 토출된 작동유가 액츄에이터(AC)에 공급되지 않고 저장탱크(T2)(T3)로 이동하도록 방향 전환 밸브(350)(355)가 전환된다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 유량 제어 장치(400)는, 케이싱(420); 케이싱(420)의 내부에 회전 가능하게 설치된 회전축(430); 회전축(430)에 설치되어 회전축(430)과 함께 회전되고, 그 내부에는 다수 개의 실린더실(441)이 형성되며, 각각의 실린더실(441)에는 피스톤(443)이 왕복 이동 가능하게 설치된 실린더 블록(440); 케이싱(420)의 내부에 설치되되, 그 내부면은 피스톤 헤드(444)에 회전 가능하게 결합되며, 그 중앙에는 회전축(430)이 관통하는 관통공(452)이 형성된 사판(450); 사판(450)의 일측에 회동 가능하게 결합된 리니어 액츄에이터(410); 및, 상기 일측에서 사판(450)의 앞,뒤에 각각 설치되어 사판(450)에게 탄성력을 제공하는 제1,2 스프링(460)(462);을 포함한다.
리니어 액츄에이터(410)의 신장과 수축에 의해서 사판(450)의 경사 각도(사판각)가 조절되며, 상기 경사 각도(사판각)가 크면 유입 및 토출량이 크고 경사 각도(사판각)가 작으면 유입 및 토출량이 작게 된다.
그리고, 리니어 액츄에이터(410)가 사판(450)을 일방향으로 경사지게 하면 정방향으로 작동유가 토출되고, 리니어 액츄에이터(410)가 사판(450)을 반대 방향으로 경사지게 하면 역방향으로 작동유가 토출된다.
전기 유압 시스템의 작동 초기에는 경사 각도(사판각)를 크게 하여 유입 및 토출량이 크도록 하고 상기 작동 초기가 경과하면 경사 각도(사판각)를 줄여서 유입 및 토출량을 감소시킨다.
본 발명에 따른 유량 제어 장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 전기 유압 시스템에서 액츄에이터의 초기 구동 속도(응답성)를 향상시킬 수 있고, 에너지를 절약할 수 있다. 즉, 전기 유압 시스템의 작동 초기에는 두 개의 유압 펌프가 모두 작동유를 공급하고, 작동 초기가 경과되면 하나의 유압 펌프만 작동유를 공급하도록 제어함으로써 전기 유압 시스템의 초기 구동 속도(응답성)를 높일 수 있다.
둘째, 좌,우측 구동축을 서로 연결하는 도그 클러치가 구동축에 직접 결합되어 설치되므로 그 구조가 단순하고 경량이다. 또한, 도그 클러치의 치부(齒部) 사이에 위상차가 있더라도 서로 맞물릴 수 있으므로 오작동을 방지할 수 있다.
셋째, 전기 유압 시스템의 작동 초기에 리니어 액츄에이터를 이용하여 사판각을 증가시켜 작동유 공급을 증가시킴으로써 액츄에이터의 구동 속도를 높이고, 작동 초기가 경과되면 사판각을 감소시켜 작동유 공급을 감소시킨다. 이에 따라, 에너지를 절약하면서도 전기 유압 시스템의 초기 구동 속도(응답성)를 높일 수 있다.
넷째, 사판각을 조절하기 위해서 리니어 액츄에이터를 이용하므로, 유압 레귤레이터를 이용하던 기존의 장치와 비교하여, 전체적으로 구조가 단순하고 더욱 세밀한 제어가 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유량 제어 장치의 유압 회로도.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유량 제어 장치를 보여주는 구성도로서, 도그 클러치가 해제된 상태를 보여주는 도면.
도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유량 제어 장치를 보여주는 구성도로서, 도그 클러치가 결합된 상태를 보여주는 도면.
도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유량 제어 장치를 보여주는 구성도로서, 도그 클러치가 결합된 상태를 보여주는 도면.
도 3b는 도 3a의 A 부분을 확대한 도면.
도 4는 도 3a의 도그 클러치에 구비된 제1 내부 도그 클러치와 제1 외부 도그 클러치를 보여주는 분해 사시도.
도 5는 도 3a의 도그 클러치에 구비된 제2 내부 도그 클러치와 제2 외부 도그 클러치를 보여주는 분해 사시도.
도 6은 도그 클러치의 결합 관계를 보여주는 분해 사시도.
도 7a는 도 3a의 도그 클러치의 외부 실린더실에 작동유가 공급되어 외부 피스톤이 후진함으로서 제1,2 외부 도그 클러치가 분리된 것을 보여주는 도면.
도 7b는 도 7a의 B 부분을 확대한 도면.
도 8a는 도 7a의 도그 클러치의 내부 실린더실에 작동유가 공급되어 내부 피스톤이 후진함으로서 제1,2 내부 도그 클러치가 분리된 것을 보여주는 도면.
도 8b는 도 8a의 C 부분을 확대한 도면.
도 9a는 도 8a의 도그 클러치의 외부 실린더실에서 작동유가 배출되어 외부 피스톤이 전진함으로써 제1,2 외부 도그 클러치가 결합된 것을 보여주는 도면.
도 9b는 도 9a의 D 부분을 확대한 도면.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유량 제어 장치를 보여주는 유압 회로도.
도 11은 도 10의 유량 제어 장치를 보여주는 구성도.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 유량 제어 장치를 보여주는 단면도.
이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 유압 실린더, 유압 모터, 요동형 유압 모터와 같은 액츄에이터의 초기 구동속도를 높이기 위한 것이다. 아래에서는 설명의 편의를 위해, 본 발명이 액츄에이터 중에서 유압 실린더에 적용된 경우만을 예를 들어 설명하기로 한다. 그러나, 이것은 예시적인 것일 뿐이고 본 발명이 유압 실린더에만 한정적으로 적용되는 것으로 해석되어서는 아니될 것이다.
그리고, 동일한 도면 참조부호는 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 구성을 나타낸다.
제1 실시예
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유량 제어 장치의 유압 회로도이고, 도 2a는 상기 유량 제어 장치를 보여주는 구성도로서 도그 클러치가 해제된 상태를 보여주고, 도 2b는 도그 클러치가 결합된 상태를 보여준다.
도면을 참조하면, 유량 제어 장치(100)는 전기모터(M)와, 전기모터(M)에 의해서 구동되는 제1 유압펌프(110)와, 제1 유압펌프(110)와 동일한 구동축(1)에 의해서 구동되는 제2 유압펌프(115)와, 구동축(1)의 좌,우측을 연결하거나 분리하는 도그 클러치(130)를 포함한다.
제1,2 유압펌프(110)(115)는 고정 용량형 기어 펌프로서, 전기모터(M)에 의해서 구동된다. 그리고, 제1,2 유압펌프(110)(115)는 동일한 구동축(1)에 의해서 구동되되, 구동축(1)의 좌측(2)과 우측(3)은 도그 클러치(130)에 의해서 연결되거나 분리된다. 즉, 도그 클러치(130)가 결합된 경우에는 구동축(1)의 좌,우측(2)(3)이 결합되므로 함께 회전되고, 도그 클러치(130)가 해제된 경우에는 구동축(1)의 좌,우측(2)(3)이 분리되므로 우측 구동축(3)만 회전되고 좌측 구동축(2)은 회전되지 않는다.
제1,2 유압펌프(110)(115)는 전기모터(M)가 정방향으로 회전되면 액츄에이터(AC)의 헤드 전방에 작동유를 공급하고, 전기모터(M)가 역방향으로 회전되면 액츄에이터(AC)의 헤드 후방(로드 측)에 작동유를 공급한다.
도그 클러치(130)는 액츄에이터(AC)의 내부 압력이 기준압력(PR) 보다 낮은 경우에는 구동축(1)의 좌,우측(2)(3)을 연결하여 제1,2 유압펌프(110)(115)가 함께 액츄에이터(AC)에 작동유를 공급하도록 한다. 액츄에이터(AC)의 작동 초기에는 액츄에이터(AC)의 내부 압력이 낮으므로 구동축(1)의 좌,우측(2)(3)이 연결되고, 이에 따라 제1,2 유압펌프(110)(115)가 함께 액츄에이터(AC)에 작동유를 공급하므로 액츄에이터(AC)의 초기 구동속도가 빨라진다.
그리고, 상기 내부 압력이 기준압력(PR) 이상으로 되면 도그 클러치(130)는 구동축(1)의 좌,우측(2)(3)을 분리하여 제1 유압펌프(110)만 구동되도록 한다. 한편, 본 명세서에서 기준압력(PR)은 액츄에이터(AC)가 정상 작동하는 경우에 액츄에이터(AC)의 내부 압력을 의미하는 것으로서, 구동 초기를 경과한 때의 압력을 의미한다.
도 2a와 도 2b에 나타난 바와 같이, 도그 클러치(130)는 좌측 구동축(2)에 설치된 제1 도그 클러치(131)와, 우측 구동축(3)에 설치된 제2 도그 클러치(132)와, 제1 도그 클러치(131)에 설치된 포크(136) 및, 상기 내부 압력에 따라 포크(136)를 좌,우로 이동시키는 실린더부를 포함한다.
제1 도그 클러치(131)는 좌측 구동축(2)에 슬라이딩 가능하도록 설치된다. 구체적으로, 좌측 구동축(2)에는 스플라인 기어(2a)가 형성되어 있고 제1 도그 클러치(131)의 내주면에는 스플라인 기어(2a)와 형합하는 기어가 형성되어 있으며, 이에 따라, 제1 도그 클러치(131)는 좌측 구동축(2)과 함께 회전 가능하고 좌측 구동축(2)을 따라 슬라이딩될 수 있다.
제1 도그 클러치(131)의 외주면에는 원주 방향으로 홈(131a)이 형성되어 있다. 홈(131a)에는 포크(136)의 하단이 삽입된다.
제2 도그 클러치(132)는 우측 구동축(3)에 결합(고정)되어 있다. 따라서, 제2 도그 클러치(132)는 우측 구동축(3)과 함께 회전될 수 있다.
제1,2 도그 클러치(131)(132)의 마주보는 면에는 서로 형합하는(맞물릴 수 있는) 기어 이(齒部)가 형성되어 있다. 따라서, 도 2b와 같이 제1,2 도그 클러치(131)(132)가 결합(연결)된 경우에는 구동력(회전력)이 좌측 구동축(2)에 전달될 수 있고, 도 2a와 같이 제1,2 도그 클러치(131)(132)가 분리(해제)된 경우에는 구동력 전달이 차단되고 제1 유압펌프(110)만 구동되게 된다.
실린더부는 실린더 하우징(133)과, 실린더 하우징(133)의 내부에 설치된 피스톤(134) 및, 피스톤(134)에 탄성력을 제공하는 탄성 부재(135)를 포함한다.
피스톤(134)은 액츄에이터(AC)의 내부 압력에 따라 좌우로 이동된다. 구체적으로, 상기 내부 압력이 기준 압력(PR) 보다 낮은 경우에는, 도 2b에 나타난 바와 같이, 실린더 내부의 작동유가 화살표 방향(도 2b의 화살표 방향)으로 빠져 나가고 탄성부재(135)의 탄성력에 의해서 피스톤(134)과 포크(136)가 우측(도 2b에서 우측)으로 이동한다. 이에 따라, 제1 도그 클러치(131)가 우측으로 슬라이딩되어 제1,2 도그 클러치(131)(132)가 결합되므로 구동력(회전력)이 제2 유압펌프(115)에 전달된다.
액츄에이터(AC)의 작동 초기에는 내부 압력이 낮으므로, 전기모터(M)의 회전수를 증가시킬 때 유압펌프(110)(115)에 작용하는 부하가 작기 때문에 전기모터(M)의 동력 범위 안에서 토출 유량이 증가한다.
그리고, 상기 내부 압력이 기준 압력(PR) 이상인 경우에는, 도 2a에 나타난 바와 같이, 작동유가 화살표 방향(도 2a의 화살표 방향)으로 공급되고 유압이 탄성부재(135)의 탄성력 보다 크므로 피스톤(134)과 포크(136)가 좌측(도 2a, 2b의 좌측)으로 이동한다. 이에 따라, 제1 도그 클러치(131)가 좌측으로 슬라이딩되어 제1,2 도그 클러치(131)(132)가 분리되므로 구동력(회전력)이 제2 유압펌프(115)에 전달될 수 없게 되고 제1 유압펌프(110)만 작동하게 된다.
포크(136)는 그 상단이 피스톤(134)에 결합되어 있고 그 하단이 홈(131a)에 삽입되어 있다. 따라서, 피스톤(134)이 좌,우로 이동되면 포크(136)도 함께 좌,우로 이동된다.
탄성부재(135)는 포크(136)와 피스톤(134)을 우측(도 2a, 2b의 우측)으로 미는 힘을 인가한다. 탄성부재(135)로는 나선형 스프링이 사용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 유량 제어 장치(100)는 액츄에이터(AC)의 작동 초기에 두 개의 유압 펌프(110)(115)를 모두 가동하여 작동유를 공급함으로써 액츄에이터(AC)가 빠르게 작동하도록 하고, 액츄에이터(AC)의 내부 압력이 기준압력(PR) 이상으로 되면 제1 유압 펌프(110)만 가동하여 작동유를 공급한다. 따라서, 유량 제어 장치(100)는 전기 유압 시스템에서 액츄에이터의 초기 구동 속도(응답성)를 향상시킬 수 있고, 에너지를 절약할 수 있다.
한편, 전기모터(M)가 정방향으로 구동되어 액츄에이터(AC)가 작동 개시되면, 작동 초기에는 액츄에이터(AC)의 내부 압력이 낮으므로 제1,2 도그 클러치(131)(132)가 결합되고, 이에 따라 제1,2 유압펌프(110)(115)가 모두 작동유를 액츄에이터(AC)에 공급한다. 구체적으로, 저장탱크(T1)의 작동유는 필터(10)와 체크밸브(11)를 통해서 제1,2 유압펌프(110)(115)에 각각 공급되고, 제1 유압펌프(110)로부터 토출된 작동유는 체크밸브(12)를 경유하여 액츄에이터(AC)의 헤드 전방에 공급된다.
그리고, 작동 초기가 경과하여 액츄에이터(AC)의 내부 압력이 기준압력(PR) 이상으로 되면 제1,2 도그 클러치(131)(132)가 분리되고, 이에 따라 제1 유압펌프(110)만 작동하고 제2 유압펌프(115)는 정지하게 된다.
전기모터(M)가 역방향으로 구동되어 액츄에이터(AC)가 작동 개시되면, 저장탱크(T1)의 작동유는 필터(13)와 체크밸브(14)를 통해서 제1,2 유압펌프(110)(115)에 각각 공급되고, 제1,2 유압펌프(110)(115)로부터 토출된 작동유는 체크밸브(15)를 경유하여 액츄에이터(AC)의 헤드 후방에 공급된다.
그리고, 작동 초기가 경과하여 액츄에이터(AC)의 내부 압력이 기준압력(PR) 이상으로 되면 제1,2 도그 클러치(131)(132)가 분리되고, 이에 따라 제1 유압펌프(110)만 작동하고 제2 유압펌프(115)는 정지하게 된다.
제2 실시예
도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유량 제어 장치를 보여주는 구성도이다. 제2 실시예에 따른 유량 제어 장치(200)는, 제1 실시예의 유량 제어 장치(100)와 비교하여, 도그 클러치만 다르고 나머지 구성은 동일하다. 따라서, 도그 클러치를 제외하면 유량 제어 장치(200)는 도 1과 동일한 유압 회로를 갖는다.
도그 클러치는 제1 외부 도그 클러치(210)와, 제1 외부 도그 클러치(210)와 함께 회전되도록 결합된 제1 내부 도그 클러치(220)와, 제1 외부 도그 클러치(210)와 맞물릴 수 있는 제2 외부 도그 클러치(230)와, 제1 내부 도그 클러치(220)와 맞물릴 수 있는 제2 내부 도그 클러치(240)와, 제2 외부 도그 클러치(230)를 이동시키기 위한 외부 실린더(250) 및, 제2 내부 도그 클러치(240)를 이동시키기 위한 내부 실린더(260)를 포함한다.
도 4에 나타난 바와 같이, 제1 외부 도그 클러치(210)는 원통형상을 갖고, 그 선단에는 경사면(211)과 수평면(216)과 수직면(212) 및 수평면(215)이 교대로 반복적으로 형성되어 있다. 제1 외부 도그 클러치(210)의 원통형 내부 공간에는 제1 내부 도그 클러치(220)가 삽입되어 결합(고정)된다.
경사면(211)의 경사각도는 경사면(211)이 제2 외부 도그 클러치(230)의 경사면(231)과 접했을 때 완전히 결합될 수 있도록 서로에 대해 슬라이딩될 수 있는 정도의 각도이다.
그리고, 경사면(211)은 제2 외부 도그 클러치(230)의 경사면(231)과 그 길이 및 경사 각도가 동일한 것이 바람직하다. 아울러, 수직면(212)은 수직면(232)과 동일한 높이(깊이)를 갖고, 수평면(216)은 제2 외부 도그 클러치(230)의 수평면(235)과 동일한 길이를 가지며, 수평면(215)은 제2 외부 도그 클러치(230)의 수평면 (236)과 동일한 길이를 가지는 것이 바람직하다.
제1 외부 도그 클러치(210)의 내부면에는 홈 라인(213)이 좌측 구동축(2) 방향으로 형성되어 있다. 홈 라인(213)은 제1 내부 도그 클러치(220)의 외부면에 좌측 구동축(2) 방향으로 형성된 돌기 라인(223)과 형합한다. 따라서, 돌기 라인(223)이 홈 라인(213)에 삽입되도록 제1 내부 도그 클러치(220)가 제1 외부 도그 클러치(210)에 설치되면 제1 내부 도그 클러치(220)와 제1 외부 도그 클러치(210)가 함께 회전되게 된다.
한편, 상기 구성을 대신하여, 제1 외부 도그 클러치(210)의 내부면에 돌기 라인이 형성되고 제1 내부 도그 클러치(220)의 외부면에 홈 라인이 형성될 수도 있다.
제1 내부 도그 클러치(220)는 그 외부면이 제1 외부 도그 클러치(210)의 내부면에 접하도록 설치되되, 제1 내부 도그 클러치(220)와 제1 외부 도그 클러치(210)는 볼트(도면에 미도시) 등에 의해서 서로 결합되어 고정된다.
그리고, 제1 내부 도그 클러치(220)의 내부면은 좌측 구동축(2)에 결합(고정)되어 있다. 따라서, 제1 내부 도그 클러치(220)와 제1 외부 도그 클러치(210)는 좌측 구동축(2)과 함께 회전된다.
제1 내부 도그 클러치(220)의 선단에는 치부(221, 齒部, 기어 이)가 형성되어 있다. 상기 치부(221)는 제2 내부 도그 클러치(240)의 치부(241)와 맞물릴 수 있다.
제2 외부 도그 클러치(230)는 제1 외부 도그 클러치(210)와 대응되는 위치에 설치된다. 도 3a에 나타난 바와 같이, 액츄에이터(AC)의 작동 초기에 액츄에이터(AC)의 내부 압력이 기준 압력(PR)보다 낮으면 탄성 스프링(254)의 탄성력에 의해서 외부 피스톤이 전진하여 제2 외부 도그 클러치(230)를 전방으로 밀어서 제1,2 외부 도그 클러치(210)(230)가 결합되도록 한다. 이를 위해서, 제2 외부 도그 클러치(230)는 제1 외부 도그 클러치(210)와 동일한 외경 및 두께를 갖는 것이 효과적인 결합을 위해서 바람직하다.
도 5에 나타난 바와 같이, 제2 외부 도그 클러치(230)의 선단에는 경사면(231)과 수평면(235)과 수직면(232) 및 수평면(236)이 교대로 반복적으로 형성되어 있다. 상술한 바와 같이, 액츄에이터(AC)의 작동 초기에 액츄에이터(AC)의 내부 압력이 기준 압력(PR)보다 낮아서 제1,2 외부 도그 클러치(210)(230)가 결합될 때 경사면(231)은 제1 외부 도그 클러치(210)의 경사면(211)과 서로 슬라이딩되어 맞물리도록 결합된다.
제2 외부 도그 클러치(230)의 내부면에는 우측 구동축(3) 방향을 따라 홈 라인(233)이 형성되어 있다. 홈 라인(233)은 제2 내부 도그 클러치(240)의 돌기 라인(243)과 형합한다. 따라서, 돌기 라인(243)이 홈 라인(233)에 삽입되면 제2 외부 도그 클러치(230)와 제2 내부 도그 클러치(240)가 함께 회전될 수 있고 제2 외부 도그 클러치(230)와 제2 내부 도그 클러치(240)가 우측 구동축(3) 방향을 따라 서로에 대해 슬라이딩될 수 있다.
한편, 상기 구성을 대신하여, 제2 외부 도그 클러치(230)의 내부면에 돌기 라인이 형성되고 제2 내부 도그 클러치(240)의 외부면에 홈 라인이 형성될 수도 있다.
제2 내부 도그 클러치(240)는 그 외부면이 제2 외부 도그 클러치(230)의 내부면에 접하도록 설치된다. 제2 내부 도그 클러치(240)는 원통 형상을 갖고 그 외부면에는 돌기 라인(243)이 우측 구동축(3) 방향을 따라 형성된다.
제2 내부 도그 클러치(240)의 내부면에는 우측 구동축(3)의 스플라인 기어(3a)와 형합하는 기어(245)가 형성되어 있다. 따라서, 제2 내부 도그 클러치(240)가 내부 피스톤에 의해 가압되면 우측 구동축(3a)을 따라 슬라이딩될 수 있고, 우측 구동축(3a)이 회전되면 함께 회전될 수 있다.
제2 내부 도그 클러치(240)의 선단에는 치부(241, 齒部, 기어 이)가 형성되어 있다. 액츄에이터(AC)의 작동 초기에 액츄에이터(AC)의 내부 압력이 기준 압력(PR)보다 낮으면, 도 3a와 도 3b에 나타난 바와 같이 치부(241)는 제1 내부 도그 클러치(220)의 치부(221)와 맞물리도록 결합된다. 이 때, 효과적인 결합을 위해서는 제2 내부 도그 클러치(240)가 제1 내부 도그 클러치(220)와 동일한 외경 및 두께를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 제1,2 내부 도그 클러치(220)(240)가 결합될 때, 제2 내부 도그 클러치(240)의 선단 부분이 제1 외부 도그 클러치(210)의 내부로 약간 삽입되므로 상기 삽입되는 부분에는 돌기라인(243)이 형성되지 않는 것이 바람직하다.
외부 실린더(250)와 내부 실린더(260)는 실린더 프레임(270)의 내부에 구비된다. 실린더 프레임(270)은 원통 형상을 가지는데, 그 중앙에는 우측 구동축(3a)이 관통하도록 설치된다. 그리고, 실린더 프레임(270)은 하우징(H, 도그 클러치를 둘러싸는 하우징)에 지지되도록 설치되고, 우측 구동축(3a)과 실린더 프레임(270)은 베어링(271)에 의해서 연결된다. 따라서, 실린더 프레임(270)은 회전되지 않고 정지된 상태를 유지한다.
도 3b 등에 나타난 바와 같이, 외부 실린더(250)는 외부 실린더실(251)과 외부 피스톤 및 탄성 스프링(254)을 포함한다.
외부 실린더실(251)은 실린더 프레임(270)의 내부에 원통형 중공으로 형성되는데, 그 내부에는 외부 피스톤이 설치된다. 외부 실린더실(251)에는 유압을 공급하는 공급 포트(256) 및 유압을 배출하는 배출 포트(257)가 각각 연결된다. 공급 포트(256)에는 액츄에이터(AC)에 공급되는 유압과 동일한 유압이 공급된다.
외부 피스톤은 링 부재(252)와 로드(253)로 이루어진다. 링 부재(252)는 링 형상으로 형성된 부재로서, 외부 실린더실(251)을 2부분으로 구획하고, 공급포트(256)를 통해 공급된 유압에 의해서 후방(도 3b의 우측)으로 이동함으로써 제2 외부 도그 클러치(253)가 후방으로 이동하도록 한다.
로드(253)는 링 부재(252)의 원주 방향을 따라 소정 간격으로 설치된 막대 형상의 부재이다. 그리고, 탄성 스프링(254)은 링 부재(252)를 전방(도 3b의 좌측)으로 미는 힘을 인가한다. 따라서, 액츄에이터(AC)의 작동 초기에 액츄에이터(AC)의 내부 압력이 기준 압력(PR)보다 낮으면, 도 3b와 도 9b에 나타난 바와 같이, 탄성 스프링(254)의 탄성력에 의해서 외부 피스톤이 전방으로 이동한다. 그리고, 상기 내부 압력이 기준 압력(PR) 이상이 되면, 도 7a와 도 7b에 나타난 바와 같이, 외부 피스톤은 탄성 스프링(254)의 탄성력을 극복하면서 후방으로 이동하게 된다.
도 3b 등에 나타난 바와 같이, 로드(253)의 선단은 T 형상으로 형성되고, 상기 선단 부분은 제2 외부 도그 클러치(230)의 후단에 형성된 링 형상의 중공홈(238)에 설치된다. 그리고, 상기 중공홈(238)에는 베어링(도면에 미도시)이 설치되거나 윤활유(도면에 미도시)가 채워지는데, 이는 제2 외부 도그 클러치(230)가 회전되는 경우, 회전하는 중공홈(238)과 정지 상태에 있는 상기 선단 부분 사이의 마찰을 줄이기 위함이다.
내부 실린더(260)는 내부 실린더실(261)과, 내부 피스톤 및, 탄성 스프링(264)을 포함한다.
내부 실린더실(261)은 외부 실린더(250)의 내측에 원통형 중공으로 형성되는데, 그 내부에는 내부 피스톤이 설치된다. 내부 실린더실(261)에는 외부 실린더실(251)로부터 유압이 유입되는 유입공(266)이 형성되어 있다.
내부 피스톤은 로드(263)와 링 부재(262)로 이루어진다. 링 부재(262)는 링 형상으로 형성된 부재로서, 내부 실린더실(261)을 2부분으로 구획하고, 유입공(266)을 통해 공급된 유압에 의해서 후방(도 3b에서 우측)으로 이동함으로써 제2 내부 도그 클러치(240)를 후방으로 이동시킨다.
한편, 탄성 스프링(264)은 내부 피스톤을 전방쪽으로 미는 힘을 인가한다. 따라서, 액츄에이터(AC)의 작동 초기에 액츄에이터(AC)의 내부 압력이 기준 압력(PR)보다 낮으면, 도 3b에 나타난 바와 같이, 탄성 스프링(264)의 탄성력에 의해서 내부 피스톤이 전방으로 이동하여 제1,2 내부 도그 클러치(220)(240)가 결합된다. 그리고, 상기 내부 압력이 기준 압력(PR) 이상이 되면, 도 8a와 도 8b에 나타난 바와 같이, 내부 피스톤은 탄성 스프링(254)의 탄성력을 극복하면서 후방으로 이동하게 되어 제1,2 내부 도그 클러치(220)(240)가 분리된다.
로드(263)의 선단은 T 형상으로 형성되고, 상기 선단 부분은 제2 내부 도그 클러치(240)의 후단에 형성된 링 형상의 중공홈(248)에 설치된다. 그리고, 상기 중공홈(248)에는 베어링(도면에 미도시)이 설치되거나 윤활유(도면에 미도시)가 채워지는데, 이는 제2 내부 도그 클러치(240)가 회전되는 경우, 회전하는 중공홈(248)과 정지 상태에 있는 상기 선단 부분 사이의 마찰을 줄이기 위함이다.
그러면, 유량 제어 장치(200)의 작동 과정을 설명하기로 한다.
먼저, 액츄에이터(AC)의 작동 초기에는 액츄에이터(AC)의 내부 압력이 기준 압력(PR) 보다 낮으므로, 도 3a와 도 3b에 나타난 바와 같이, 제1,2 내부 도그 클러치(220)(240)와 제1,2 외부 도그 클러치(210)(230)가 결합되어 있다. 구체적으로, 공급포트(256)를 통해 공급되는 작동유의 유압이 낮으므로, 외부 스프링(254)의 탄성력에 의해서 외부 피스톤이 전방으로 이동하여 제2 외부 도그 클러치(230)를 전방으로 이동시킴으로써 제1,2 외부 도그 클러치(210)(230)를 결합시키고, 내부 스프링(264)의 탄성력에 의해서 내부 피스톤이 전방으로 이동하여 제2 내부 도그 클러치(240)를 전방으로 이동시킴으로써 제1,2 내부 도그 클러치(220)(240)를 결합시킨다.
이와 같이 좌,우측 구동축(2)(3)이 도그 클러치에 의해서 결합되어 함께 회전되므로 제1,2 유압펌프(110)(115)가 모두 구동되어 액츄에이터(AC)에 작동유를 공급한다. 따라서, 전기 유압 시스템의 초기 구동시 액츄에이터(AC)의 구동속도(응답성)를 높일 수 있다.
한편, 상기 작동유 공급에 의해서 액츄에이터(AC)의 내부 압력이 기준 압력(PR) 이상으로 되면, 공급포트(256)를 통해서 공급되는 작동유의 유압이 높으므로 도 7a와 도 7b에 나타난 바와 같이 외부 피스톤이 외부 스프링(254)의 탄성력을 극복하면서 후방으로 이동하여 제1,2 외부 도그 클러치(210)(230)가 분리된다. 이어서, 외부 피스톤의 링 부재(252)가 유입공(266) 보다 후방으로 이동되면 작동유가 내부 실린더실(261)로 유입되어 도 8a와 도 8b에 나타난 바와 같이 내부 피스톤이 후방으로 이동되고, 이에 따라 제1,2 내부 도그 클러치(220)(240)가 분리된다.
이와 같이 좌,우측 구동축(2)(3)이 분리되면 제1 유압펌프(110)만 구동되어 액츄에이터(AC)에 작동유를 공급하고 제2 유압펌프(115)는 구동하지 않게 된다.
도 8a와 같은 상태에서 액츄에이터(AC)의 구동이 정지되면 작동유가 저장탱크로 배출되므로 액츄에이터(AC)의 내부 압력이 낮아지고, 이에 따라 공급포트(256)를 통해서 외부 실린더실(251)의 작동유가 외부로 배출되면 외부 피스톤은 외부 스프링(254)의 탄성력에 의해서 전방으로 이동하게 된다. 이 때, 제1,2 외부 도그 클러치(210)(230)의 선단에는 경사면(211)(231)이 형성되어 있으므로, 도 9a와 도 9b에 나타난 바와 같이 외부 스프링(254)의 미는 힘에 의해서 제1,2 외부 도그 클러치(210)(230)가 서로에 대해 슬라이딩 되면서 치부(221)(241)의 위상차를 없애면서 결합된다.
한편, 링 부재(252)가 유입공(266)을 완전히 통과하여 전방으로 이동되면 내부 실린더실(261)의 작동유가 배출포트(257)를 통해서 외부로 배출되고, 이에 따라 내부 피스톤이 전방으로 전진하여 제1,2 내부 도그 클러치(220)(240)를 결합시킨다. 상술한 바와 같이, 제1,2 외부 도그 클러치(210)(230)가 결합되면서 치부(221)(241)의 위상차가 없어졌으므로 치부(221)(241)는 완전하게 맞물릴 수 있다.
제3 실시예
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유량 제어 장치를 보여주는 유압 회로도이고, 도 11은 상기 유량 제어 장치를 보여주는 구성도이다.
도면을 참조하면, 유량 제어 장치(300)는 제1 유압펌프(110)와, 제1 유압펌프(110)와 동일한 구동축(1)에 의해서 구동되는 제2 유압펌프(115)와, 액츄에이터(AC)의 내부 압력에 연동되어 개폐되는 방향 전환 밸브(350)(355)를 포함한다.
제1,2 유압펌프(110)(115)는 고정 용량형 기어 펌프로서, 전기모터(M)에 의해서 구동되되, 제1,2 유압펌프(110)(115)는 동일한 구동축(1)에 의해서 구동된다.
제1,2 유압펌프(110)(115)는 전기모터(M)가 정방향으로 회전되면 액츄에이터(AC)의 헤드 전방에 작동유를 공급하고, 전기모터(M)가 역방향으로 회전되면 액츄에이터(AC)의 헤드 후방(로드 측)에 작동유를 공급한다.
방향 전환 밸브(350)는 액츄에이터(AC)의 헤드 전방의 내부 압력에 연동되어 작동한다. 액츄에이터(AC)의 작동 초기에 상기 내부 압력이 기준 압력(PR) 보다 낮은 경우에는 제2 유압펌프(115)로부터 토출되는 작동유가 액츄에이터(AC)에 공급되도록 방향 전환 밸브(350)가 작동하고, 상기 내부 압력이 기준압력(PR) 이상으로 되면 제2 유압펌프(115)로부터 토출되는 작동유가 액츄에이터(AC)에 공급되지 않도록 방향 전환 밸브(350)가 전환된다.
구체적으로, 전기모터(M)가 정방향으로 작동 개시되면 필터(10)와 체크밸브(11)를 경유한 작동유가 제1 유압펌프(110)로 공급되고 필터(10)와 체크밸브(11) 및 방향 전환 밸브(355)를 경유한 작동유가 제2 유압펌프(115)로 공급된다.
이 때, 액츄에이터(AC)의 작동 초기에는 제1 유압펌프(110)로부터 토출되는 유량이 작으므로 제1 배관(7)의 압력(P)이 기준압력(PR) 보다 낮고 이에 따라 제2 유압펌프(115)로부터 토출되어 방향 전환 밸브(350)를 경유한 작동유는 제1 배관(7)으로 이동한다. 제1,2 유압 펌프(110)(115)로부터 토출되어 제1 배관(7)으로 이동한 작동유는 체크밸브(12)를 경유하여 액츄에이터(AC)의 헤드 전방에 공급된다.
제1,2 유압펌프(110)(115)로부터 토출되는 유량이 점차 증가하여 제1 배관(7)의 압력(P)이 기준압력(PR) 이상으로 되면 방향 전환밸브(350)가 전환함으로써 제2 유압 펌프(115)로부터 토출된 작동유가 저장탱크(T2)로 이동하고, 이에 따라 제2 유압 펌프(115)로부터 토출된 작동유는 액츄에이터(AC)에 공급되지 않게 되고 제1 유압펌프(110)로부터 토출된 작동유만 액츄에이터(AC)에 공급된다.
한편, 전기모터(M)가 역방향으로 작동 개시되면 필터(13)와 체크밸브(14)를 경유한 작동유가 제1 유압펌프(110)로 공급되고 필터(13)와 체크밸브(14) 및 방향 전환 밸브(350)를 경유한 작동유가 제2 유압펌프(115)로 공급된다.
이 때, 액츄에이터(AC)의 작동 초기에는 제1 유압펌프(110)로부터 토출되는 유량이 작으므로 제1 배관(8)의 압력(P)이 기준압력(PR) 보다 낮고 이에 따라 제2 유압펌프(115)로부터 토출되어 방향 전환 밸브(355)를 경유한 작동유는 제1 배관(8)으로 이동한다. 제1,2 유압 펌프(110)(115)로부터 토출되어 제1 배관(8)으로 이동한 작동유는 체크밸브(15)를 경유하여 액츄에이터(AC)의 헤드 후방(로드 쪽)에 공급된다.
제1,2 유압펌프(110)(115)로부터 토출되는 유량이 점차 증가하여 제1 배관(8)의 압력(P)이 기준압력(PR) 이상으로 되면 방향 전환밸브(355)가 전환함으로써 제2 유압 펌프(115)로부터 토출된 작동유가 저장탱크(T3)로 이동하고, 이에 따라 제2 유압 펌프(115)로부터 토출된 작동유는 액츄에이터(AC)에 공급되지 않게 되고 제1 유압펌프(110)로부터 토출된 작동유만 액츄에이터(AC)에 공급된다.
이와 같이, 유량 제어 장치(300)는 전기 유압 시스템에서 액츄에이터(AC)의 작동 초기에 두 개의 유압펌프(110)(115)가 작동유를 공급함으로써 액츄에이터(AC)의 구동 속도를 높일 수 있다.
한편, 제1 배관(7)(8)을 경유한 작동유가 액츄에이터(AC)에 공급되므로 배관과 밸브를 통과할 때에 발생하는 압력 손실을 제외하면 제1 배관(7)(8)의 압력과 액츄에이터(AC)의 내부 압력은 실질적으로 동일할 것이다. 따라서, 위에서는 방향 전환밸브(350)(355)의 전환이 제1 배관(7)(8)의 압력에 따라 결정되었다.
제4 실시예
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 유량 제어 장치를 보여주는 단면도이다.
유량 제어 장치(400)는 리니어 액츄에이터(410)를 이용한 양방향 가변 용량형 피스톤 유압 펌프의 유량 제어 장치이다. 구체적으로, 유량 제어 장치(400)는 케이싱(420)과, 케이싱(420)의 내부에 회전 가능하게 설치된 회전축(430)과, 회전축(430)과 함께 회전되는 실린더 블록(440)과, 피스톤 헤드(444)에 회전 가능하게 결합된 사판(450)과, 사판(450)의 일측에 회동 가능하게 연결된 리니어 액츄에이터(410) 및, 사판(450)의 앞,뒤에 각각 설치되어 탄성력을 제공하는 제1,2 스프링(460)(462)을 포함한다.
회전축(430)은 전기 모터(도 12에 미도시)의 회전력에 의해서 회전된다. 회전축(430)은 베어링(431)에 의해서 회전 가능하도록 케이싱(420)에 설치된다.
실린더 블록(440)은 회전축(430)에 결합되어 설치되고, 이에 따라 실린더 블록(440)은 회전축(430)과 함께 회전된다. 실린더 블록(440)에는 다수 개의 실린더실(441)이 형성되고, 각각의 실린더실(441)에는 피스톤(443)이 설치된다. 피스톤(443)에는 피스톤 헤드(444)가 구비되고, 피스톤 헤드(444)는 사판(450)에 회전 가능하게 결합된다.
사판(450)은 그 중앙에 관통공(452)이 형성된다. 관통공(452)에는 회전축(430)이 관통되어 설치된다. 사판(450)의 내부면은 피스톤 헤드(444)에 회전 가능하게 결합되고, 사판(450)의 일측(도 12에서 사판의 상단)은 리니어 액츄에이터(410)에 회동 가능하게 결합된다. 따라서, 리니어 액츄에이터(410)가 전기 모터에 의해서 신장, 수축함에 따라 사판(450)의 경사 각도가 변하게 된다.
사판(450)의 일측 앞,뒷면에는 제1,2 스프링(460)(462)이 각각 설치된다. 제1 스프링(460)은 사판(450)의 일측 앞면에 설치되어 사판(450)을 우측(도 12의 우측)으로 미는 힘을 인가하고 제2 스프링(462)은 사판(450)의 일측 뒷면에 설치되어 사판(450)을 좌측(도 12의 좌측)으로 미는 힘을 인가한다.
전기 모터가 작동하여 회전축(430)이 회전되면 실린더 블록(440)이 회전축(430) 둘레를 회전하게 되고, 이에 따라 피스톤(443)이 실린더실(441) 내부에서 왕복 이동하면서 작동유를 흡입, 토출하게 된다.
저장탱크(T1)의 작동유가 유입경로(446)를 통해서 실린더실(441)에 유입되고, 실린더실(441)의 작동유는 토출경로(447)를 통해서 액츄에이터(AC) 쪽으로 배출된다.
한편, 유량 제어 장치(400)에서는 전기로 구동되는 리니어 액츄에이터(410)의 신장과 수축에 의해서 사판(450)의 경사 각도(사판각)가 조절되며, 상기 경사 각도(사판각)가 크면 유입 및 토출량이 크고 경사 각도가 작으면 유입 및 토출량이 작게 된다. 따라서, 전기 유압 시스템에서 액츄에이터(AC)의 작동 초기에는 경사 각도(사판각)를 크게 하여 유입 및 토출량이 크게 되도록 함으로써 액츄에이터(AC)의 구동 속도(응답속도)를 빠르게 하고, 상기 작동 초기가 경과하면 경사 각도(사판각)를 줄여서 유입 및 토출량을 감소시킨다.
이 때, 유량 제어 장치(400)는 리니어 액츄에이터(410)와 제1,2 스프링(460)(462)을 함께 이용함으로써 레귤레이터를 이용하던 기존의 경전 제어 장치에 비해 더욱 미세한 사판각 조절이 가능하다.
리니어 액츄에이터(410)가 사판(450)을 일방향으로 경사지게 하면 정방향으로 작동유가 토출되고, 리니어 액츄에이터(410)가 사판(450)을 반대 방향으로 경사지게 하면 역방향으로 작동유가 토출된다.
1 : 구동축 2 : 좌측 구동축
2a, 3a : 스플라인 기어 3 : 우측 구동축
7, 8 : 제1 배관 10, 13 : 필터
11, 12, 14, 15 : 체크 밸브
100, 200, 300, 400 : 유량 제어 장치
110 : 제1 유압펌프 115 : 제2 유압펌프
130 : 도그 클러치
210 : 제1 외부 도그 클러치 220 : 제1 내부 도그 클러치
230 : 제2 외부 도그 클러치 240 : 제2 내부 도그 클러치
250 : 외부 실린더 260 : 내부 실린더
270 : 실린더 프레임 350, 350 : 방향 전환 밸브
410 : 리니어 액츄에이터 420 : 케이싱
430 : 회전축 440 : 실린더 블록
450 : 사판
M : 전기모터 T1, T2, T3 : 작동유 저장탱크
AC : 액츄에이터 H : 하우징

Claims (8)

  1. 전기모터(M)에 의해 구동되어 액츄에이터(AC)에 작동유를 공급하는 제1 유압펌프(110);
    제1 유압펌프(110)를 구동하는 구동축(1)에 의해서 구동되어 액츄에이터(AC)에 작동유를 공급하는 제2 유압펌프(115); 및
    구동축(1)의 좌,우측(2)(3)을 연결하거나 분리하는 도그 클러치;를 포함하고,
    제1 유압펌프(110)의 작동 초기에 액츄에이터(AC)의 내부 압력이 기준압력(PR) 보다 낮은 경우에는 도그 클러치가 구동축(1)의 좌,우측(2)(3)을 연결하여 제1,2 유압펌프(110)(115)가 함께 액츄에이터(AC)에 작동유를 공급하고,
    상기 내부 압력이 기준압력(PR) 이상으로 되면 도그 클러치가 구동축(1)의 좌,우측(2)(3)을 분리하여 제1 유압모터(110)만 작동하여 작동유를 공급하고 제2 유압모터(115)는 작동하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는, 전기 유압 시스템에 적용된 펌프의 유량 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    도그 클러치(130)는,
    구동축(1)의 좌,우측(2)(3) 중 어느 하나에 설치된 제1 도그 클러치(131);
    구동축(1)의 좌,우측(2)(3) 중 나머지 어느 하나에 설치된 제2 도그 클러치(132);
    제1 도그 클러치(131)에 설치된 포크(136); 및,
    상기 내부 압력에 따라 포크(136)를 좌,우로 이동시키는 실린더부;를 포함하고,
    실린더부는,
    실린더 하우징(133);
    상기 내부 압력에 따라 실린더 하우징(133)의 내부에서 좌,우로 이동되는 피스톤(134); 및
    피스톤(134)에 탄성력을 제공하는 탄성 부재(135);를 포함하고,
    포크(136)는 피스톤(134)의 이동에 따라 이동되어 제1 도그 클러치(131)를 이동시키며,
    상기 내부 압력이 기준 압력(PR) 보다 낮은 경우에는 탄성 부재(135)의 탄성력에 의해서 제1,2 도그 클러치(131)(132)가 결합하여 전기모터(M)의 구동력이 제2 유압모터(115)에 전달되고,
    상기 내부 압력이 기준 압력(PR) 이상인 경우에는 피스톤(134)이 상기 탄성력을 극복하면서 이동함으로써 제1,2 도그 클러치(131)(132)가 분리되어 전기모터(M)의 구동력이 제2 유압모터(115)에 전달되지 않는 것을 특징으로 하는, 전기 유압 시스템에 적용된 펌프의 유량 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    도그 클러치는,
    좌측 구동축(2)의 둘레에 설치되어 좌측 구동축(2)과 함께 회전되는 제1 내부 도그 클러치(220);
    제1 내부 도그 클러치(220)가 그 내부에 삽입되어 결합되고, 제1 내부 도그 클러치(220)와 함께 회전되는 제1 외부 도그 클러치(210);
    우측 구동축(3)을 따라 슬라이딩 가능하도록 우측 구동축(3)에 스플라인 결합되어 우측 구동축(3)과 함께 회전되며, 제1 내부 도그 클러치(220)와 대응되도록 위치하는 제2 내부 도그 클러치(240);
    제2 내부 도그 클러치(240)의 외부에 슬라이딩 가능하도록 설치되고, 제2 내부 도그 클러치(240)와 함께 회전되며, 제1 외부 도그 클러치(210)와 대응되도록 위치하는 제2 외부 도그 클러치(230);
    제2 외부 도그 클러치(230)의 후방에 설치되고, 상기 내부 압력에 따라 제2 외부 도그 클러치(230)를 제1 외부 도그 클러치(210)쪽으로 이동시켜 제1,2 외부 도그 클러치(210)(230)를 결합시키는 외부 실린더(250); 및
    제2 내부 도그 클러치(240)의 후방에 설치되고, 상기 내부 압력에 따라 제2 내부 도그 클러치(240)를 제1 내부 도그 클러치(220)쪽으로 이동시켜 제1,2 내부 도그 클러치(220)(240)를 결합시키는 내부 실린더(260);를 포함하고,
    제1,2 외부 도그 클러치(210)(230)는 각각 그 선단에 경사면(211)(231)이 형성되어 있고 제1,2 외부 도그 클러치(210)(230)가 결합될 때 경사면(211)(231)이 서로에 대해 슬라이딩되어 결합되며,
    제1,2 내부 도그 클러치(220)(240)는 각각 그 선단에 치부(221)(241)가 형성되어 있고 치부(221)(241)는 서로 맞물릴 수 있는 구조를 가지며,
    외부 실린더(250)가 작동하여 제2 외부 도그 클러치(230)를 제1 외부 도그 클러치(210)쪽으로 밀어서 제1,2 외부 도그 클러치(210)(230)를 결합시키되 외부 실린더(250)의 미는 힘에 의해서 경사면(211)(231)이 슬라이딩되어 서로 접하게 되어 치부2121)와 치부(241) 사이의 위상차가 없어지고, 이 상태에서 내부 실린더(260)의 미는 힘에 의해서 치부(221)(241)가 서로 결합되며,
    치부(221)(241)의 결합에 의해서 우측 구동축(3)의 회전력이 좌측 구동축(2)에 전달되는 것을 특징으로 하는, 전기 유압 시스템에 적용된 펌프의 유량 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    외부 실린더(250)는,
    유압이 공급되는 공급포트(256)와 유압이 배출되는 배출포트(257)가 연결된 외부 실린더실(251); 및,
    외부 실린더실(251)에 왕복 이동 가능하도록 설치된 외부 피스톤;를 포함하고,
    내부 실린더(260)는,
    외부 실린더실(251)로부터 유압이 공급되는 유입공(266)이 형성된 내부 실린더실(261); 및,
    내부 실린더실(261)에 왕복 이동 가능하도록 설치된 내부 피스톤;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 유압 시스템에 적용된 펌프의 유량 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    외부 실린더(250)와 내부 실린더(260)는 원통 형상의 실린더 프레임(270) 내부에 설치되고, 우측 구동축(3)은 실린더 프레임(270)의 중앙을 관통하도록 설치되며,
    우측 구동축(3)과 실린더 프레임(270)은 베어링(271)에 의해서 서로 연결되고, 실린더 프레임(270)은 하우징(H)에 지지되는 것을 특징으로 하는, 전기 유압 시스템에 적용된 펌프의 유량 제어 장치.
  6. 전기모터(M)에 의해 구동되어 액츄에이터(AC)에 작동유를 공급하는 제1 유압펌프(110);
    제1 유압펌프(110)와 동일한 구동축(1)에 의해서 구동되어 액츄에이터(AC)에 작동유를 공급하는 제2 유압펌프(115); 및
    액츄에이터(AC)의 내부 압력에 연동되어 개폐됨으로써, 제2 유압펌프(115)로부터 액츄에이터(AC)에 공급되는 작동유를 조절하는 방향 전환 밸브(350)(355);를 포함하고,
    제1 유압펌프(110)의 작동 초기에 상기 내부 압력이 기준압력(PR) 보다 낮은 경우에는 제2 유압펌프(115)에서 토출된 작동유가 액츄에이터(AC)에 공급되도록 방향 전환 밸브(350)(355)가 작동하고, 상기 내부 압력이 기준압력(PR) 이상으로 되면 제2 유압펌프(115)에서 토출된 작동유가 액츄에이터(AC)에 공급되지 않도록 방향 전환 밸브(350)(355)가 전환되는 것을 특징으로 하는, 전기 유압 시스템에 적용된 펌프의 유량 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    전기모터(M)가 정방향으로 회전되면 제1 유압펌프(110)로부터 배출된 작동유는 제1 배관(7)을 경유하여 액츄에이터(AC)에 공급되고, 전기모터(M)가 역방향으로 회전되면 제1 유압펌프(110)로부터 배출된 작동유는 제1 배관(8)을 경유하여 액츄에이터(AC)에 공급되며,
    전기모터(M)가 정방향으로 회전될 때에는 작동유가 방향 전환 밸브(355)를 통해서 제2 유압펌프(115)에 유입된 후 방향 전환 밸브(350)를 경유하여 제1 배관(7)에 합류되거나 저장탱크(T2)로 배출되되, 제1 배관(7)의 압력(P)이 기준압력(PR) 보다 낮은 경우에 방향 전환 밸브(350)는 제2 유압펌프(115)로부터 배출된 작동유를 제1 배관(7)으로 공급하고 제1 배관(7)의 압력(P)이 기준압력(PR) 이상인 경우에는 작동유를 저장탱크(T2)로 배출하며,
    전기모터(M)가 역방향으로 회전될 때에는 작동유가 방향 전환 밸브(350)를 통해서 제2 유압펌프(115)에 유입된 후 방향 전환 밸브(355)를 경유하여 제1 배관(8)에 합류되거나 저장탱크(T3)로 배출되되, 제1 배관(8)의 압력(P)이 기준압력(PR) 보다 낮은 경우에 방향 전환 밸브(355)는 제2 유압펌프(115)로부터 토출된 작동유를 제1 배관(8)으로 공급하고 제1 배관(8)의 압력(P)이 기준압력(PR) 이상인 경우에는 작동유를 저장탱크(T3)로 배출하는 것을 특징으로 하는, 전기 유압 시스템에 적용된 펌프의 유량 제어 장치.
  8. 전기 유압 시스템에서 작동유를 액츄에이터에 공급하기 위한 유량 제어 장치에 있어서,
    케이싱(420);
    케이싱(420)의 내부에 회전 가능하게 설치된 회전축(430);
    회전축(430)에 설치되어 회전축(430)과 함께 회전되고, 그 내부에는 다수 개의 실린더실(441)이 형성되며, 각각의 실린더실(441)에는 피스톤(443)이 왕복 이동 가능하게 설치된 실린더 블록(440);
    케이싱(420)의 내부에 설치되되, 그 내부면은 피스톤 헤드(444)에 회전 가능하게 결합되며, 그 중앙에는 회전축(430)이 관통하는 관통공(452)이 형성된 사판(450);
    사판(450)의 일측에 회동 가능하게 결합된 리니어 액츄에이터(410); 및,
    상기 일측에서 사판(450)의 앞,뒤에 각각 설치되어 탄성력을 제공하는 제1,2 스프링(460)(462);을 포함하고,
    리니어 액츄에이터(410)의 신장과 수축에 의해서 사판(450)의 경사 각도가 조절되며, 상기 경사 각도가 크면 유입 및 토출량이 크고 경사 각도가 작으면 유입 및 토출량이 작으며,
    리니어 액츄에이터(410)가 사판(450)을 일방향으로 경사지게 하면 정방향으로 작동유가 토출되고, 리니어 액츄에이터(410)가 사판(450)을 반대 방향으로 경사지게 하면 역방향으로 작동유가 토출되며,
    전기 유압 시스템의 작동 초기에는 경사 각도를 크게 하여 유입 및 토출량이 크도록 하고 상기 작동 초기가 경과하면 경사 각도를 줄여서 유입 및 토출량을 감소시키며,
    제1,2 스프링(460)(462)은 사판(450)의 양측에서 탄성력을 제공하여 사판(450)의 경사 각도가 정확하게 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는, 전기 유압 시스템에 적용된 펌프의 유량 제어 장치.


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