KR870000373B1 - 엔진회전수에 따른 가변용량형 펌프의 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

엔진회전수에 따른 가변용량형 펌프의 제어장치

제1도는 본 발명의 제어장치가 부설된 유압구동장치의 회로구성도.

제2도는 본 발명의 구성요부 발췌도.

제3도는 본 발명의 요부인 오리피스(Orifice)에 의한 P₂와 엔진회전수(RPM)에 따른 특성곡선도.

제4도는 본 발명의 의한 펌프의 토크와, 엔진의 토크와의 관계를 표시하는 특성곡선도.

제5도는 본 발명의 기어펌프 토출량과 엔진회전수에 따른 특성곡선도.

제6도는 본 발명에서 이용되는 오리피스 출력의 압력 P₂와 엔진회전수에 따른 관계를 나타내는 특성곡선도.

제7도는 종래의 일정토크(TorQUe) 제어 펌프의 제어특성 곡선도.

제8도는 종래의 엔진토크(Torque)와 펌프의 최대 입력 토크와의 상관관계 특성 곡선도.

제9도는 종래의 펌프 제어장치 구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 엔진 2 : 메인펌프

3 : 메인관로 4 : 파이롯 피스톤

5 : 스풀 6 : 스프링

7 : 기어펌프 8 : 서보 피스톤

11 : 탄성가변장치 111 : 실린더체

112 : 보조스풀 113 : 스프링체

114 : 챔버 12 : 오리피스

13 : 보조펌프 131,132 : 관로

본 발명은 크레인이나 굴삭기등과 같은 유압기계에 있어서, 펌프의 입력토오크가 엔진의 출력토오크에 비례하여 가변되도록 하는 엔진 회전수에 따른 가변용량형 펌프의 제어장치에 관한 것이다.

엔진은 출력토오크의 따라 펌프의 입력토오크를 제어하기 위한 종래의 장치를 보면, 도면 제9도에서와 같이 엔진(1')에 의해 구동되는 가변용량형 메인펌프(2')의 일측에 기어펌프(7')가 병설되고, 상기 메인관로(3')에서 인출한 "가"포트에는 관로내의 압력(P)에 따라 동작되는 파이롯 피스톤(4')와 그 하방에 스풀(5')이 설치되며, 기어펌프(7')에서 인출된 "다"포트의 일측은 상기 스풀(5')과 접속되고, 다른 일측은 상기 메인펌프(2')의 사판과 연결된 작동레버(81')를 구비한 서보 피스톤(8')측으로 연결되므로서, "가"포트를 통해 전달된 압력(P)이 파이롯 피스톤(4')에 작용하여 이 힘이 스풀의 스프링(6')과 균형을 이루는 지점에 스풀(5')이 위치하게 된다.

그후 도면 제7도에서와 같이 메인펌프 입력토오크와 압력(P)이 감소하는 지점부터는 기어펌프(7')로부터 "다"포트를 통하여 유입된 유압(P₁)가 스풀(5')의 유로를 거쳐 서보 피스톤(8')을 움직여 메인펌프(2')의 사판 각도를 변경시켜 펌프의 용적(Q)를 가변시킨다.

이때, 사판의 움직임은 피드백 레버(9')를 통하여 파이롯 슬리브(10')를 움직여 서보 피스톤(8')으로 유입되는 기어펌프(7')의 압력(P₁)를 차단시킨다.

따라서, 부하압력 P의 변화와 더불어 메인펌프의 사판각도가 변하여 메인펌프의 입력토오크를 일정하게 유지시킨다.

그런데, 상기와 같은 제어장치는 도면 제8도에서와 같이, 어떠한 외기조건에 의하여 엔진회전수가 일정치(A점) 이하에서는 펌프의 입력토오크보다 엔진의 출력토오크가 작아지면서 엔진이 꺼짐과 동시 메인펌프의 정상동작을 진행시킬 수 없는 경우가 발생하게 되므로써, 엔진의 저회전수 영역에서는 토오크가 작은 엔진을 사용하게 되면 펌프의 정상제어 동작을 하지 못하게 되는 문제점이 있으며, 이러한 현상을 방지하기 위하여는 필요이상의 큰 용량을 가지는 엔진을 사용해야 하는데 이때는 불필요한 연료의 소모가 많아지면서 에너지 성력화를 이루기 위한 제어장치로써의 역할을 다하지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 종래의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 스풀하부의 스프링에는 그 탄성가변장치가 연결 설치됨과 동시, 기어펌프의 일측에 보조펌프를 병설하고, 그로부터 인출된 관로의 일측을 상기 탄성 가변장치에 연결시키며, 다른 일측에는 펌프에 소정의 압력을 부가시키기 위한 오리피스를 연결 설치하므로서, 엔진의 회전수에 따라 보조펌프의 송출유량과 오리피스를 통과하므로서 발생되는 압력(P₂)이 폐쇄관로내에 충진된 작동유체에 의해 상기 탄성가변장치로 전달되어, 스풀하방의 스프링체 탄성을 알맞게 가변시켜 서보 피스톤을 조정하도록 하여, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 가변용량형 펌프의 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

이를 첨부된 도면을 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 도면 제1도에서와 같이 엔진(1)에 의해 작동되는 가변형 메인펌프(2)를 제어하기 위하여 주관로(3)로부터 인출한 "가"포트에 파이롯 피스톤(4)과 그 하방에 스프링(6)에 탄설된 스풀(5)이 연결 설치되고, 메인펌프(2) 일측의 동일 샤프트에 설치된 기어펌프(7)로부터 인출된 보조관로(71)(72)가 피드백레버(9)와 파이롯 슬리브(10)를 부설하고 사판작동용 레버(81)를 구비한 서보 피스톤(8)과, 스풀(5)에 각각 연결 설치된 통상의 것에 있어서, 상단부위를 스프링(6) 말단부와 결합시킨 보조스풀(112)이 스프링체(113)로 탄설된 상태에서 실린더체(111)내의 챔버(114)에 상하 슬라이딩 자재토록 구성된 탄성가변장치(11)가 상기 스풀(5) 하방 스프링(6)에 결합 설치되었으며, 상기 기어펌프(7)의 동일 샤프트 일측에 보조펌프(13)가 설치되면서, 그 송출라인으로부터 을의 분기된 제1관로(131)는 상기 실린더체(111)의 챔버(114)와 연결되고, 탱크로 바이패스된 제2관로(132)에는 릴리이프 밸브(121)를 구비한 오리피스(12)가 설치된 것이다(도면 제2도 참조).

이상과 같이 구성된 본 발명은, 엔진(1) 토오크에 따른 출력이 메인펌프(2)와 기어펌프(7)를 거쳐 보조펌프(13)에 전달되면, 보조펌프(13)가 작동되면서 엔진 회전수와 관계되는 유량(Q₂)을 송출라인 즉, 제1, 2관로(131)(132)로 송출하게 되는데, 이때, 제1관로(131)내부와 챔버(114) 사이는 폐쇄관로로서 그 내부에 작동유체가 가득한 상태이므로 작동유체가 흐르지 못하고 전량 제2관로(132)를 통과하면서, 오리피스(12)에 의해 펌프토출량(Q₂)의 제곱에 비례하는 압력(P₂)이 발생하게 되는 것이다(도면 제6도 참조).

결국, 상기 압력 P₂는 보조펌프(13)의 내부발생 압력으로 되면서, 제1관로 (131)내에 충진된 작동유체를 통해 실린더체(111)내의 챔버(114)로 전달되어, 내부 스프링체(113)와 힘의 균형을 이루는 지점에 보조스풀(112)이 승하강 이송위치하게 되며, 그에따라 스프링(6)이 눌려 압축되거나 이완되어 자체의 탄성이 가변되는 것이며, 그 증감된 탄성에 따라 서어보 피스톤(8)을 알맞게 조정하게 되는 것이다.

따라서, 상기 압력 P₂와 내부 스프링체(113) 사이의 힘의 균형에 의해 위치하는 보조스풀(112)이 아래로 움직이게 됨에 따라, 스프링(6)의 세팅점이 근사적으로 엔진(1)의 회전수와 비례하게 되는 것이다.

그러므로, 도면 제4도에서와 같이 A점 이하에서는 압력 보상점이 낮은 압력쪽으로 이동하게 되고, 결과적으로 메인펌프(2)의 최대 입력 토오크가 엔진(1) 회전수의 감소에 비례하여 감소하게 되므로서, 펌프의 입력토오크가 항상 엔진의 출력토오크보다 작게되어 엔진이 꺼지는 현상이 방지되는 것이다.

이때, 상기 A점의 위치 선정 및 메인펌프(2) 입력 토오크의 감소기울기는 오리프스(12) 개구면적과 스프링체(113)의 상수로써 조정할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 오리피스(12)에는 내부압력을 일정치 수준까지 유지할 수 있는 릴리이프 밸브(121)가 설치되므로서, 그 이상의 압력이 작용시에는 밸브(121)가 열려 작용하게 되므로 압력(P₂)이 설정치 이상으로 상승되는 것을 막을 수 있는 것이다.

이상과 같이 구성되고 작동되는 본 발명은, 종래 제어용 기어펌프의 일측에 엔진의 회전수에 따른 가변용량형 제어장치를 추가시켜주므로서, 유압구동 기계에서 엔진의 용량을 필요이상으로 높은 것으로 사용치 않더라도 소정의 정상 제어동작을 수행할 수 있어서, 월등한 에너지를 절감하는 효과와 기계의 제조단가를 절감할 수 있음을 물론이고, 종래 제어장치의 문제점을 완벽하게 해결할 수 있는 특징이 있는 것이다.

Claims (1)

1. 엔진(1)에 의해 구동되는 메인펌프(2)의 관로(3) 일측 포트에 파이롯 피스톤(4)과, 스프링(6)을 구비한 스풀(5)이 연동 설치되고, 기어펌프(7)에서 인출 분기된 보조관로(71)(72)는 스풀(5)과 메인펌프 제어용 서보 피스톤(8)에 연결 설치된 피스톤(8)에 연결 설치된 통상의 것에 있어서, 스풀(5)의 스프링(6)에는 그 말단부와 연결된 보조스풀(112)이 챔버(114)를 구비한 실린더체(111)내에서 스프링체(113)로서 탄동 설치 구성된 탄성가변장치(11)가 설치되고, 상기 기어펌프(7) 측방 연결축상에 보조펌프(13)를 설치하면서, 그로부터 분기된 제1관로(131)는 상기 실린더체의 챔버(114)와 접속되고, 탱크로 바이패스된 제2관로(132)에는 압력(P₂)발생용 오리피스(12)가 연결설치됨을 특징으로 하는 엔진 회전수에 따른 가변용량형 펌프의 제어장치.

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