KR930008931B1 - 가변용량형 펌프 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

가변용량형 펌프

제 1 도는 본 발명의 제 1 실시예를 나타낸 전기 및 유압회로도.

제 2 도는 본 발명의 제 2 실시예를 나타낸 전기 및 유압회로도.

제 3 도는 제 2 실시예의 기계적 구조예를 나타낸 종단면도.

제 4 도는 본 발명의 제 3 실시예를 나타낸 전기 및 유압회로도.

제 5 도는 본 발명의 제 4 실시예를 나타낸 전기 및 유압회로도.

제 6 도는 제 4 실시예의 주요부분의 기계적 구조예를 나타낸 모식단면도.

제 7 도는 제어앰프(amplifier)의 회로구성의 한예를 나타낸 주요부분회도.

제 8 도는 제어앰프의 회로구성의 또다른 예를 나타낸 주요부분 회로도.

제 9a, b, c 도는 각기 유량변화속고검출회로의 구체예를 나타낸 회로도.

제 10 도는 종래예를 나타낸 유압회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(4) : 가변요소(可變要素) (5) : 비례전자제어밸브

(6) : 안전밸브 (7) : 유량(流量)검출수단

(8) : 압력검출수단 (9), (19)(19a) : 제어앰프수단

(9a), (47) : 제어회로 (6a) : 밸브보디(弁體)

(14) : 픔프배출구 (18) : 탱크

(19a) : 보정수단 (28) : 조압스프링

(29) : 피스톤 (30) : 파일럿압도입통로

(31) : 드로틀(throtle) (32) : 부피피스톤장치

(33) : 서어지커트(surge cut)밸브 (31), (32), (33) : 서어지압저감기구

(35), (36), (37), (38) ; 데이터검출수단

(42), (42a) : 제 1 편차(偏差)신호검출수단

(43), (44) : 리미터(limiter)회로수단 (45a), (45b) : 보정회로수단

(46) : 곱셈회로수단 (47) : 제 2 편차신호수단

(48), (49) : 증폭수단 (50) : 유량변화속도검출수단

(i1) : 압력설정신호 (i2) : 유량설정신호

(X) : 제 1 신호 (Z) : 출력신호

본 발명은 가변용량형(可變容量形)펌프에 관한 것으로 특히 그 배출압력난조는 배출압력과 배출유량의 쌍방을 비례전자식 제어밸브에 의하여 전기적으로 제어하는 형식의 가변용량형 펌프에 관한 것이다.

종래 유압제어방식의 가변용량형 펌프에서는 예컨대 측방향 피스톤형의 것을 사판각(斜板角)을 제어하여 배출유량을 바꾸기 위한 가변요소로서의 조작피스톤의 가압실에 설정압이 되었을때에 개방하는 압력제어밸브의 동작에 따라서 배출압을 도입하는 것으로 플커트오프(full cut-off)상태로 하고 있으나, 이 경우 플커트오프시의 조작피스톤 가압실은 조작피스톤 약동슬리이브(sleeve)에 미리 배치된 블리이드호울(bleed hole)이 조작피스톤의 이동에 의하여 열려짐에 따라 저압축으로 통하도록 되어 있으므로 블리이드호울와 조작피스톤길이의 조화를 이루는 것이 가공공차(公差)의 변동으로 매우 곤란하며 조작피스톤의 진동현상이 생겨서 그 대책에 다대한 노력을 기우리고 있으나, 일반적으로 이 진동대책에 의하여 플커트오프특성 첨예도(尖銳度)가 열어져서 이른바 압력하락이 커져버리는 결점이 있었다.

또 한편에서 가변용량형 펌프에 있어서의 배출유량 및 배출압력을 제어하기 위하여 종래부터 비례전자제어밸브를 사용하는 방식이 알려져 있다.

일반적인 종래방식에서는 배출압력의 제어에 비례전자릴리이프밸브를 사용하여 그 입력전류에 따른 설정 압력이 되도록 유압피이드백(feed back)에 제어를 하고 배출유량에 대하여는 또다른 비례전자제어밸브로 펌프의 배출량 가변요소의 변위를 제어하고 있다.

이와같은 종래의 가변용량형 펌프에 있어서는 비례전자제어밸브를 압력과 유량의 제어를 위하여 각각 따로따로 준비하여 사용하므로 제어밸브 뿐아니라 그것들 구동용의 전류증폭기등도 따로따로 준비하지 않으면 않되며 장치의 대형화나 소비전력이 많아지는 것을 피할수 없었다.

또 종래의 가변용량형 펌프에서는 부가변동등에 의한 펌프구동전동의 슬립페이지(slipaage)의 변화로 회전수가 바뀌면 펌프배출량의 변화로 나타나게 되며, 또 부하압력의 상승등으로 펌프의 용적효율이 변화하여도 배출량이 변화로서 나타나게 되고 나아가서는 작동유의 온도변화에 의한 점도변화가 있으면 이것도 배출량의 변화로서 나타나는등 유압모우터나 실린더등의 작동기의 속도변화의 원인으로 되는 배출량 변동요인이 여러가지가 존재하여 정밀한 제어를 필요하는 경우에 특히 문제로 되고 있다.

이와같은 종래의 가변용량형 펌프에 있어서 정밀제어용으로 유압콤펜세이터(compensator) 밸브를 조합한 제어장치로 생각할 수 있으나 종래의 제어장치에서는 압력제어부와 유량제어부가 서로의 관련성없이 동작하도록 되어 있으므로, 압력제어시의 부하유량변동에 의한 압력보상과, 유량제어시의 부하압력변동에 의한 유량보상과를 따로따로의 유압콤펜세이터밸브에 의하여 하지 않으면 안되었으며, 나아가서 압력과 유량의 각제어시스템은 개방루우프(open loop)로 되어 있으므로 제어밸브의 솔레노이드장치의 히스테리시스나 작동유의 정도에 의한 영향등을 제어장치로 보정할 수는 없었다.

본 발명의 제 1 과제는 전술한 종래기술의 결점을 해소하기 위하여 가변요소의 유압제어계에 전기적 제어계를 일체화함에 따라 전기제어계에서 효과적인 진동대책을 취하는 것이 가능하고 또한 샤이프한 커트오프특성을 전기설정신호에 의한 소망의 설정압력으로 얻을수 있는 가변용량형 펌프를 제공함에 있다.

또 본 발명의 제 2 과제는 이와같은 가변용량형 펌프의 배출압이 보통때와는 다르게 높아졌을때에 전기제어계에 관계없이 펌프를 커트오프상태로 하는 페일세이프(fail safe)기능을 구비한 가변용량형 펌프를 제공함에 있다.

본 발명에서 해결하여야할 그밖의 과제는 제 3 과제로 가변용량형 펌프에 있어서 단하나의 비례전자제어밸브로 압력과 유량의 쌍방을 제어할 수 있도록 하여 유압구성의 간략화를 피하는 일이며, 제 4 과제로 압력 및 유량을 전기시스템에서 유압시스템까지 포함한 폐쇄루우프제어시스템에서 단하나의 비례전자제어밸브에 의하여 제어할 수 있는 로우드센싱(load sesing)제어형의 가변용량형 펌프를 제공하여 히스테리시스의 제거 및 직선성의 개선등에 의한 특성의 향상을 꾀하는 일이며, 제 5 과제로 이 폐쇄루우프제어에 있어서 압력의 제어와 유량의 제어에 서로의 관련성을 지니게하여 유량제어와 압력제어와의 모우드의 전환을 원활하게 실행토록하는 일이며, 제 6 과제로 유량제어범위와 압력제어범위와의 중간의 유량 압력제어범위에 대하여 유량의 변동에 기초한 압력제어의 불안정성을 없애고 제어의 전체영역에서 안정한 제어를 실현할 수 있는 전술한 펌프를 제공함에 있다. 나아가서 이 경우 폐쇄루우프내에서 각변동요인에 대한 다이나믹한 보정을 함에 따라 정밀제어에 전응한 특성을 발휘할 수 있음과 동시에 변동요인을 레벨감시하여 기기의 이상등을 미리 경보할 수 있는 가변용량형 펌프를 제공하는 것도 본 발명의 과제의 하나이다.

본 발명의 한실시 형태에 의하면 가변요소를 유압력의 제어에 의하여 변위시킴에 따라서 배출유량을 변할 수 있게한 가변용량형 펌프는, 펌프배출압력에 대응한 전기신호출력을 발생하는 압력센서와 압력전류에 비례한 개구의 크기로 배출압유의 일부를 압유도입로를 개재하여 가변요소에 안내할 수 있는 비례전자제어밸브와 외부로 부터 주어지는 압력설정신호와 압력센서로 부터의 전기출력신호와를 압력으로 하여 압력센서에 의한 검출압력이 설정압력치에 도달하였을때에 가변요소를 커트오프상태로 하도록 비례전자제어밸브로의 압력전류를 제어하는 제어앰프와를 구비하고 있다.

또 이 경우의 하나의 변형상태에 의하면 펌프배출압이 미리정하여진 상한치에 도달하였을때에 전술한 가변요소에 배출압을 도입하여 펌프를 커트오프상태로 하는 안전밸브가 비례전자제어밸브와 가변요소와의 사이의 압유도입로에 개재장착되어 있다.

운전중의 펌프배출압을 압력센서로 검출하여 제어앰프에 따라 설정압과 대조를 하여 압력센서의 검출치가 설정치와 일치하였을때에 가변요소의 변위량을 자동제어하여 그 결과 펌프의 폴커트오프상태에서의 압력유지를 할 수 있었다.

이와같이하여 제어앰프에 있어서의 개인조정으로 가변요소의 진동현상을 임으로 효과적으로 억제할 수 있도록 되어, 유압시스템에서의 진동대책을 할 필요가 없으므로 풀커트오프특성을 확고히 유지할 수 있는 외에 압력의 설정이 전기적으로 원격점(遠隔點)에서 임의로 실행할 수 있으므로 조작성이 향상하여 항상 배출압력을 전기적으로 검출하고 있으므로 배출압을 원격표시한다거나 다른 제어에 이용한다거나 할 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 의하면 가변요소의 변위를 탄력에 저항하는 유압력의 제어로 함에 따라 배출유량을 변할 수 있게한 가변용량형 펌프는, 가변요소의 변위량을 검출하는 변위검출기와, 펌프배출압력을 검출하는 압력센서와 가변요소의 가압실을 탱크 또는 펌프배출구에 대하여 입력전류에 비례한 개구의 크기로 연통시키는 비례전자삼방제어밸브와, 외부로 부터 부여되는 유량설정신호와 변위검출기로 부터의 변위량검출신호와의 편차에 따라서 입력전류의 크기를 조정하는 제 1 전기적제어회로와 외부로 부터 부여되는 압력설정신호와 압력센서로 부터의 배출압 검출신호와를 입력으로 하여 압력센서에 의한 검출압력이 설정압력에 도달하였을때에 가변요소가 커트오프상태로 되도록 입력전류치를 제어하는 제 2 전기적 제어회로와를 구비하고 있다.

이 경우의 하나의 변형형태에 있어서는 비례전자삼방제어밸브는 페일세이프기능을 지니고, 입력전류가 없을때에 가변요소의 배출압을 도입하여 펌프를 커트오프상태로 하는 작용(function)에 탄력으로 복귀한다.

또 다른 하나의 변형형태에 있어서는 펌프배출압이 미리 조압(調壓)을 설정한 상한치에 도달하였을때에 가변요소에 배출압을 도입하여 펌프를 커트오프상태로 하는 통상의 안전밸브가 비례전자삼방제어밸브와 가변요소와의 사이의 압유통로에 개재장착되어 있다.

이 경우, 펌프의 가변요소의 변위량으로부터 유량신호를 얻어서 설정치와 편차를 채택하여 전기-유압폐쇄루우프로 배출유량의 피이드백제어를 함과 동시에 압력센서에 의한 배출압을 설정치와 대조하여 전기-유압폐쇄로우프로 압력의 커트오프제어를 하고 있다.

이 때문에 단하나의 비례전자삼방제어밸브로 전기시스템과 유압시스템을 모두 루우프내에 포함하는 제어하기 좋은 로우드센싱제어방식의 가변용량형 펌프로 되어 있다.

또 펌프 배출타인중에 일체의 제한을 마련하지 않고도 되고, 전체로서 소형의 구조로 되는 외에 루우프내의 전기 제어시스템에서의 개인조정에 의하여 진동대책을 어느정도 자유로히 택할 수 있으며, 사용현장에서의 조정이 간단하게 됨과 동시에 커트오프특성의 압력하락을 크게하지 않고도 샤아프(sharp)한 특성의 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면 배출량 가변요소의 가압실의 유압력을 비례전자제어밸브에 의하여 제어함에 따라 가변요소의 변위를 탄력에 저항하여 제어하고, 최대 배출량에서 풀커트오프의 범위내에서 배출량을 변할수있게한 가변용량형 펌프는 펌프의 배출량에 대응한 전기신호를 발생하는 유량검출수단과 펌프배출압력에 대응한 전기신호를 발생하는 압력검출수단과 유량설정신호와 유량검출수단의 출력신호와의 편차에 따라서 비례전자제어밸브에 공급하는 구동제어전류를 제어함과 동시에 검출된 펌프배출압이 설정치에 도달하였을때는 압력설정신호와 압력검출수단의 출력신호와의 편차에 따라서 구동제어전류를 제어하는 제어수단과 작동기 작동속도, 펌프회전속도, 펌프작동유온도등의 펌프동작중의 변동데이터를 검출하는 데이터검출수단과 이 데이터검출수단의 검출출력에 의하여 구동제어전류에 변동데이터의 크기에 따라 보정을 준 보정수단과를 구비하고 있다.

본 발명의 하나의 바람직한 변형실시형태에 있어서는 보정수단은 자신의 검출출력의 크기를 감시함과 동시에 그것을 미리정한 상한치를 초과하여쓸때에 경보신호를 출력하는 이상검출기능을 포함하고 있다.

이 경우, 펌프배출량 가변요소의 변위를 유압제어하는 비례전자제어밸브의 구동제어전류의 제어에 대하여 예컨대 펌프의 배출량 가변요소의 변위량으로 부터 유량복귀신호를 얻어서 설정치와 편차를 채택하여 전기-유압폐쇄루우프로 배출유량의 복귀제어를 함과 동시에 압력센서등에 의한 배출출력검출치를 압력설정치와 대조하여 전기-유압폐쇄루우프로 커트오프제어하고 나아가서 작동기 작동속도, 펌프회전속도, 펌프작동유온도등의 펌프작동중의 변동데이터를 데이터검출수단에 의하여 검출하고 보정수단에 의하여 이 데이터검출수단의 검출출력에 의하여 폐쇄루우프제어시스템으로 제어되는 구동제어전류에 변동데이터의 크기에 따른 보정을 하여 이에따라 유압시스템의 거의 전체를 루우프내에 포함하는 폐쇄루우프의 정밀제어를 함과 동시에 검출한 변동데이터를 사용하여 기기의 이상을 비롯한 고장에지진단기능을 갖도록 하고 있다.

나아가서, 또 이 경우 비례전자제어밸브와 가변요소가압실과의 사이에 펌프배출압이 그에 대항하는 압력조절스프링으로 정하여져 있는 설정치에 도달하였을때에 가변요소에 배출압을 도입하여 펌프를 커트오프상태로 하는 안전밸브를 장비한 것에 있어서, 바람직한 변형 형태에서는 이 안전밸브에 조압스프링의 탄력을 배출압에 따라서 그보다 소정압력치만큼 높게 추종제어하는 가변조압기구가 부설되어 있다.

더욱 바람직하기는 가변조압기구는 소정압력치에 대응하여 안전밸브의 밸브플러그의 수압면적보다도 큰 수압면적을 지닌 피스톤을 지니고 이 피스톤의 일단면에 펌프배출압을 도입하여 타단면에서 압력조절스프링을 펌프배출압에 따라서 늘어지도록 하고 있다.

다른 바람직한 변형형태로서는 가변조압기구에 가하여 부하압의 외란(disturbance)이 가변압력조절기구에 전달되는 것을 지연시키는 서어지(surge)압저감기구가 부설되어 있다.

하나의 구체적인 예에서 가변기구가 피스톤에 배출압을 도입하는 파일럿압입 통로내에 마련된 드로틀과 이 드로틀의 피스톤측에서 파일럿압도입통로에 접속된 부피 피스톤 장치와를 포함하고 있으며, 이경우 하나의 변형예에서는 서어지압저감기구가 파일럿압도입통로내에 마련된 드로틀의 전후의 차압을 검출하여 펌프배출라인중의 서어지압을 탱크라인으로 도피케하는 서어지커트밸브를 지니고 있다.

전술한 안전밸브에 그 조압스프링의 탄력을 배출압에 따라서 그보다 소정압력치만큼 높게 추종제어하는 가변조압 기구가 부설되어 있으면 안전밸브의 실정압력이 펌프작동 압력에 추종하여 항상 작동압력보다 소정압력치만큼 높은 압력치로 제어되며, 따라서 부하측의 압력외란에 의한 서어지압은 펌프작동압력에 따라서 가변제어되는 안전밸브 설정압에 도달하면 즉시 안전밸브의 작동에 의하여 흡수된다.

또, 가변조압기구에 가하여 부하압의 외란이 가변조압기구에 전하여지는 것을 지연시키는 서어지압저감기구를 지녔을 경우, 부하측에 서어지압이 발생하였을때 가변조압기구는 의연하게 이 서어지압이 발생하기 이전의 펌프배출압에 대응한 압력치로 압력조절동작을 하고 있으며, 따라서 상대적으로 더욱 낮은 레벨까지 서어지압을 흡수할 수 있도록 된다.

특히 이경우, 가변조압기구의 피스톤으로 펌프배출압을 도입하는 통로내에 정상(定常)동작시의 배출변화에 대하여는 피스톤의 동작에 지연을 부여하지 않는 정도의 개구의 크기를 지닌 드로틀을 마련하여 서어지 발생시에 이 드로틀전후에 차압을 발생하도록하여 이 차압에 의하여 동작하는 서어지커트밸브를 통로에 접속함에 따라 부하측의 서어지압을 극히 작게할 수 있다.

본 발명에 있어서, 가변용량형 펌프의 배출량가변요소의 변위를 탄력에 대항하는 유압력으로 제어하기 위하여 유압력을 제어하는 비례전자제어밸브에 설정입력신호에 따른 제어전류를 공급하는 제어수단은 하나의 바람직한 실시형태에 있어서는 미리 부여할 수 있는 압력설정신호와 압력검출수단의 출력신호와의 편차에 대응한 제 1 신호를 출력하는 제 1 편차신호검출수단과, 제 1 신호의 크기의 상한을 미리 설정된 레벨로 제한하는 리미터회로수단과 유량(流量) 설정신호와 리미터회로 사단의 출력신호와의 곱에 대응한 출력신호를 발생하는 곱셈회로 수단과 유량검출수단의 출력신호와 곱셈회로 수단의 출력신호와의 편차에 대응한 제 2 신호를 출력하는 제 2 편차신호검출수단과 제 2 신호를 소망하는 전류레벨에 증폭하여 비례전자제어밸브에 출력하는 증폭수단과의 구비하고 있다.

나아가서 본 발명에 따르면 상술한 구성에 가하여 유량설정신호에 압력검출수단의 출력신호에 의하여 펌프용적효율 변화를 보상하기 위한 보정을 한 보정회로수단을 구비한 제어수단과 제공한다.

이 경우, 곱셈회로수단은 보정회로수단의 출력신호와 리미터회로수단의 출력신호와의 곱에 대응한 출력신호를 발생한다.

다른 변형실시예에 있어서는 제어수단은 다시금 유량검출수단의 출력신호의 크기의 변화속도에 따른 출력신호를 발생하는 유량변화속도검출수단을 장비하고 있으며, 이 경우 제 1 편차신호검출수단은 압력설정신호와 압력검출수단의 출력신호 및 유량변화속도검출수단의 출력신호와의 편차에 대응한 신호를 제 1 신호로서 출력한다.

대표적인 구체예에서 유량변화속도검출수단은 유량검출수단의 출력신호의 미분치를 출력하는 미분회로를 포함한다. 가변용량형 펌프의 압력제어와 유량제어의 관련에 있어서는 현실의 동작상으로 부터 다음이 3가지 상태로 분류할 수 있다.

A : 부하압력이 설정압력에 도달하여 있지 않고 유량제어만을 하고 있는 상태.

B : 유량이 설정치에 도달하고 있지 않으나 흐름이 존재하는 상태에서 압력제어를 할 수 있는 상태

C : 흐름이 거의 없고 압력제어만을 하고있는 상태

본 발명의 가변용량형 펌프의 제어수단으로는 상태 A에 대하여 제 1 편차신호검출수단이 리미터회로수단의 제한레벨이상의 크기의 제 1 신호를 발생하므로, 곱셈회로수단에는 압력피이드백신호가 리미터에서 제어된 일정치의 신호로서 입력되고 따라서, 제 2 편차신호검출수단으로의 설정입력은 유량설정신호에만 비례하여 변화하고 비교입력으로서의 유량검출수단의 출력신호에 의하여 폐쇄루우프의 유량피이드백제어를 하게된다.

또 전술한 상태(B)에 대하여는 제 1 신호가 리미터 제한레벨이하로 되면 곱셈회로수단의 출력이 그에 따라서 저하하고 겉보기에 유량설정신호의 크기를 압력피이드백신호로 변화시킨다.

이 작용에 의하여 설정압력이 되는 유량을 얻을수 있도록 폐쇄루우프의 압력피이드백이 유효하게 된다.

여기에서 유량변화속도검출수단을 새로히 지닐경우에는 이때 동시에 유량변화속도검출수단의 출력도 압력피이드백 루우프내에 부귀환(負歸還)의 부루우프(minor loop)로서 가하여지므로 유량이 갑자기 변화하였을 경우에는 그 변화속도에 따른 제 1 신호의 저하가 일어나고 따라서 급격한 유량변화에 의한 압력변동을 억제하도록 속도 복귀가 걸려지게 되어서 이 유량 압력제어영역에서의 변동특성이 더욱 안정화된다.

전술한 상태 C는 부하유량을 거의 필요로 하지 않는 상태 즉 블록상태이며, 곱셈회로수단으로의 유량설정신호가 변화하여도 제 1 신호측의 압력피이드백루우프에 따라 유량설정으로서는 무효가 되고, 장치는 제 1 신호 즉 압력편차신호에 의하여 폐쇄루우프의 압력피이드백제어동작을 하게된다.

본 발명의 제어장치에 있어서는, 리미터회로수단과 곱셈회로수단과의 작용에 의하여 전술한 상태 A에서 B, C로 혹은 반대로 C에서 B, A에로의 변화에 따라서 압력제어와 유량제어가 원활하게 전환되어 양쪽의 제어가 단일한 비례전자제어밸브로 가능함과 동시에 유량변화속도의 부복귀루우프를 장비하였을 경우에는 제어의 전체영역 특히 유량 압력제어영역에서의 유량의 급변에 기초한 압력변동이 효과적으로 제한되어 압력진동이 적은 안정한 펌프제어가 가능하다.

또, 보정회로를 구비한 것에서는, 유량제어에 있어서 압력검출신호에 의한 유량보정으로 예를들면 부하압력증대에 의한 누출유량의 증가등의 원인에 기초한 펌프용적효율의 변화도 보상하는 것이 가능하였다.

본 발명의 상술 내지는 그이외의 특징과 이점은 다음의 첨부도면에 기초한 몇가지의 한정적이 아닌 실시예의 설명에 의하여 한층 명확히 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 전에 본 발명의 특징의 이해를 돕는 의미에서 종래예를 제 10 도와 함께 먼저 설명한다.

종래의 가변용량형 펌프에서는 제 10 도에서 보는 바와같이 압력과 유량이 설정은 다같이 전기신호로서 부여되어 있다고 하지만 이러한 압력설정신호(i1) 및 유량설정신호(i2)에 기초한 펌프(131)의 가변요소(132)의 변위의 제어는 유압파일럿압력에 의한 콤펜세이터밸브 제어방식의 개방루우프제어이다.

즉 제 10 도에서 펌프(131)의 배출측에 비례전자유량제어밸브(133)를 직렬로 삽입하고 그 비례솔레노이드 입력전류(i2)를 주어서 솔레노이드의 흡인력과 대항한 탄력과의 관계로 스푸울을 비례동작시켜서 그 드로틀 개도를 정하고 이 드로틀 전후의 차압을 일정하게 유지하도록 가변요소(132)의 가압실의 압유압력을 콤펜세이터밸브(134)에 의하여 제어하며, 펌프(131)의 가변요소(132)를 대항탄력에 대하여 가압실내의 압력의 제어로 변위 제어함에 따라 입력전류인 유량설정신호(i2)에 대응한 소정의 배출유량을 얻는 한편, 펌프(131)의 배출구로 부터 고정 오리피스(135)를 개재하여 비례전자조압밸브(136)로부터 파일럿유량을 도피하도록 하고 이 비례전자조압밸브(136)를 설정압력에 대응한 입력전류(i1)에 의하여 비례제어하여 배출압이 설정압력에 도달하였을때에 조압밸브(136)를 열어서 파일럿유량을 흐르도록 하며, 오리피스(135)의 전후의 콤펜세이터밸브(137)로 검출하여 가변요소(132)의 가압실에 압유를 도입한 다음 조압2밸브(136)에 의하여 소정의 압력보상치를 얻도록한 구성의 로우드센싱제어 방식으로 되어 있다.

더우기 제 10 도에 있어서의 (138)은 안전밸브이다. 이와같은 종래의 로우드센싱제어의 가변용량 펌프에서는 솔레노이드의 히스테리시스이외에도 개방루우프의 유압제압방식 때문에 유압의 압축성이나 점성등이 영향하여 압력 및 유량제어함께 히스테리시스를 작게하는 것이 곤란하므로 제어성에 난점이 있으며, 펌프의 배출압으로서는 부하압 뿐아니라 메인유로속의 유량제어밸브(133)의 드로틀전후의 차압분이 상승되어 이 유량제어밸브(133)는 배출유량의 크기에 따라서 체격의 큰것이 필요하고 또 유압적인 콤펜세이터밸브의 움직임을 신호로서 가변요소를 변위시키기 위하여 움직이는 특성상의 한계가 존재하는 유압제어방식이므로 보상을 채용하는 것이 어렵고 응답성을 높이면 발진현상이 일어나기 쉽고 메인스푸울이나 스프링등의 진동요소를 지닌 콤펜세이터밸브나 파일럿조압밸브등을 많이 사용하므로 안정동작을 위한 덤핑용 드로틀의 부가를 비롯하여 사용상태에서의 현장의 정합성조정작업이 필요하게 되는 일이 있으며, 나아가서는 파일럿압제어를 하므로 유로가 복잡하게 뒤섞어서 펌프하우징이나 커버의 통로구성이 복잡화하여 압력설정신호를 받기위한 비례전자밸브와 유량설정신호를 받기 위한 비례전자밸브가 따로따로 각기 필요하므로 소비전력이 큰것이외에 각 밸브를 펌프에 탐재하는 경우에는 전체의 체격이 커져서 소형화를 꾀하는 것이 곤란한 등 여러가지의 결점을 안고 있었다.

제 1 도는 본 발명이 제 1 실시예이다. 제 1 도에서 전체를 부호(1)로 나타내는 본 발명에 의한 가변용량형 펌프는 모우터(2)에 의하여 구동됨에 따라 탱크(18)에 접속된 흡입구(11)로 부터 흡입하여 넣은 압유를 배출구(10)에 배출하는 펌프요소(3)과 펌프요소의 배출량을 제어하기 위하여 유압력으로 변위되는 가변요소(4)와를 지니고 있다.

예를들면 펌프가 축방향 피스톤펌프의 경우 가변요소(4)는 와을 지니고 있다.

예를들면 펌프가 축방향 피스톤펌프의 경우 가변요소(4)는 사판 및 그 경사각을 제어하는 조작피스톤을 포함하고 있다. 펌프요소(3)의 배출구(14)에는 펌프커버등의 내부유로를 통하여 반도체게이지식 압력센서(8)가 마련되어 배출압을 전기신호의 형태로 검출할 수 없도록 되어 있다.

배출구(14)와 가변요소(4)와의 사이의 압유입도입로에는 비례전자제어밸브(5)와 안전밸브(6)가 탄뎀(tamdem)에 접속되어 있으며, 양밸브(5), (6)가 비작동시에 있어서는 가변요소(4)의 가압실은 탱크(18)에 연통하도록 되어 있다.

여기에서 제어밸브(5) 펌프(3)의 보디나 커버위에 탑재하며 안전밸브(6)는 펌프(3)의 커버에 내장하고 압력센서(8)는 예컨대 제어밸브(5)내 또는 펌프(3)의 보디내에 배치하는 것이 좋다.

비례전자제어밸브(5)는 3방밸브(三方弁)이며, 작동하지 않을때에는 가변요소(4)의 가압실을 탱크(18)에 통하게 하고 작동시에는 이 가압실을 배출구(14)에 입력전류에 비례한 개구의 크기로 통하게하여 배출유압의 일부를 가변요소(4)의 가압실에 도입함에 따라 최대유량 위치에서 폴커트오프위치까지에 걸쳐 가변요소(4)의 변위량을 제어한다.

비례전자제어밸브(5)에 대하여 입력전류를 주기위하여 예를들면 제어밸브(5)의 위에 탑재한 형태로 앰프(9)가 설치되어 있으며, 외부의 설정기(17)에서 입력단자(13)에 주어지는 압력설정신호와 압력센서(8)의 검출신호와를 항상 앰프(9)로 비례하여 그 결과의 편차에 대응한 출력전류가 여자전류로서 제어밸브(5)의 스푸울 구동용 비례 솔레노이드 플런지장치(15)에 부여된다.

제어밸브(5)는 입력전류치에 대하여 그 제어유로의 개구의 크기를 조정하여 가변요소(4)의 변위량을 자동조정하며, 이에따라 배출압이 설정기(17)에 의하여 설정한 압력치에 도달하였을때에 커트오프동작을 하는 소망의 압력-유량특성을 얻기위한 제어를 앰프(9)의 기능에 의하여 하게된다.

이 경우에 제어루우프내에 앰프(9)가 포함되므로, 앰프(9)의 개인을 적당히 조정하여 둠으로서 유압계의 진동대책을 세우지 않고도 가변요소(4)의 진동발생을 방지할 수 있으며, 동시에 압력하락의 작은 샤이프한 풀커트오프특성을 확보할 수 있다.

또 이예에 있어서 배출유량제어는 앰프(9)에 유량설정신호를 부여하여 비례전자제어밸브(5)에 의한 가변요소(4)의 가압실의 탱크로 연통하는 개구의 크기를 제어하여 실행하면 좋고 그렇지 않으면 가변요소(4)의 변위량을 조정나사로 수동설정하므로서 실행하여도 좋다.

본 실시예에 있어서 전기시스템의 고장등으로 배출압이 지나치게 높아지는 경우 안전밸브(6)는 배출압이 그 조압수단(28)으로 설정된 압력에 도달하였을때에 가변요소(4)의 가압실에 펌프배출압을 직접 도입하여, 펌프(3)를 곧 커트오프상태로 한다.

제 2 도와 제 3 도는 본 발명의 제 2 실시예를 나타내고 있다. 이 제 2 실시예에서는 압력제어에 가하여 배출유량제어도 폐루우프제어로서 하고 있다.

제 2 도에서 전체를 부호(1)로 나타낸 본 실시예에 관한 가변용량형 펌프는 구동축(20)으로 모우터(2)에 의하여 회전구동되는 펌프요소(3)와 이 펌프요소(3)의 배출유량을 제어하기 위하여 스프링력으로 대항하는 유압력으로 변위 제어되는 가변요소(4)와, 비례전자 3방 제어밸브(5), 안전밸브(6)와, 가변요소(4)의 변위량을 검출하는 변위검출기(7)와 펌프배출압을 검출하는 압력센서(8)와, 제 1 앰프(9a)와 제 2 앰프(9b) 및 출력앰프(9c)의 3가지 앰프로된 제어앰프장치(9)와, 배출구(10) 및 흡입구(11), 그에 더하여 2개의 전기신호 입력단자(12), (13)를 구비하고 있다.

예를들면, 펌프(3)가 축피스톤펌프인 경우 예를들면 펌프(3)가 축피스톤펌프인 경우, 가변요소(4)는 사판 및 그 경사각을 제어하는 조작피스톤을 포함하고 변위검출기(7)는 사판축의 회전 혹은 조작피스톤의 이동량으로 부터 가변요소변위량을 검출하는 분압기 혹은 차동트랜스등의 위치 검출수단으로 되어 있다.

압력센서(8)는 펌프보디 또는 커버내 그렇지 않으면 제어밸브(5)의 밸브보디 내에 부착된 반도체게이지식 압력센서로서 좋고 펌프(3)의 배출구(14)연통한 커버내부통로를 개재하여 배출압을 항상 검출하고 있다.

가변요소(4)의 가압실에서 탱크(18)에 이르는 압유통로 중에는 안전밸브(6)와 비례전자 3방 제어밸브(5)가 탄뎀에 삽입되어 있다.

안전밸브(6)는 펌프배출측의 블록등에 의하여 부하압이 이상하게 높아져서 그 스프링으로 설정된 회로 상한압에 도달하였을때에 배출구(14)에 배출압을 가변요소(4)의 가압실에 직접 안내하여 그이외의 통상시에는 가변요소(4)의 가압실을 비례전자 3방향 제어밸브(5)에 접속하고 있다.

비례전자 3방향 제어밸브(5)는 제 1 실시예인 경우와는 반대로 그 솔레노이드(15)에 입력전류가 최대로 가변요소(4)의 가압실을 탱크에 완전개구하고 있으며, 그런다음 입력전류의 감소에 따라서 입력전류에 비례한 개구의 크기로 이것을 서서히 제한하고, 이어서 가변요소(4)의 가압실을 펌프배출측으로 서서히 개최하기 시작하여 입력전류가 없어지면 배출압유의 일부를 안전밸브(6)를 개재하여 가변요소(4)의 가압실에 직접 도입하여 이와같이하여 입력전류가 끊겼을 때의 페일세이프기구를 따라서 가변요소(4)의 변위를 최대배출량위치에서 풀커트오프위치에서 제어한다. 이 비례전자 3방 제어밸브(5)에 대하여 입력전류를 주기 위하여 제어앰프장치(9)가 예컨대 3방 제어밸브(5)에 탑재된 형태로 마련되어 있다. 앰프장치(9)의 제 1 앰프(9a)에는 변위검출기(7)의 검출신호와 외부의 배출유량설정기(16)로 부터의 설정유량신호가 입력되어 제 1 앰프(9a)로 부터 양자의 편차에 상당하는 신호가 출력앰프(9c)에 입력되어 출력앰프(9c)가 대응한 전류를 솔레노이드(15)에 입력하고 있다.

또 제 2 앰프(9b)에는 압력센서(8)의 검출신호와 외부의 압력설정기(17)로 부터의 설정압력신호가 입력되어 양입력이 일치하였을 때에 제 2 앰프(9b)에서 출력앰프(9c)로 커트오프신호가 주어지도록 되어 있다. 출력앰프(9c)는 이 커트오프신호가 입력되기까지는 제 1 앰프(9a)의 출력신호에 따른 전류출력을 솔레노이드(15)에 부여하고 이 커트오프신호가 입력되었을 때에는 가변요소(5)를 변위량이 대략 영의 풀커트오프위치가 되도록 배출압의 일부를 가변요소의 가압실에 안내하여 펌프를 커트오프상태로 하도록 제어밸브개구의 크기로 하는 전류출력을 솔레노이드(15)에 부여한다.

즉 설정압력과 압력센서의 검출출력과의 편차가 있는지 없는지에 따라서 비례전자 3방 제어밸브(5)의 솔레노이드(15)의 입력전류를 유량제어전류(i2)로 할것인지 압력제어전류(i1)로 할것인지 선택하도록 2개의 제어회로가 짜맞추어져 있다. 펌프의 시동시에 있어서는 각 밸브는 제 2 도의 상태의 위치를 차지하고 있으며 따라서 가변요소(4)는 배출압이 발생하기까지는 대항 스프링의 힘에 의하여 최대유량위치에 있다. 펌프시동후 유량설정기(16)로 부터의 설정유량신호에 대응한 전류가 앰프장치(9)로 부터 솔레노이드(15)에 부여되어 그에 따라서 3방 제어밸브(5)의 제어포오트가 탱크(18)에 일정한 개구의 크기로 열어서 가변요소(4)의 가압실내의 압유가 탱크라인으로 떨어지는 상태로 된다. 이 때문에 가변요소(4)를 대항하여 누르고 있는 스프링에 의하여 가변요소(4)가 설정유량위치에 이동하지만 이 변위는 변위검출기(7)에 의하여 시간을 쫓아 검출되어 제 1 앰프(9a)에 복귀된다.

따라서 가변요소(4)가 설정유량위치에 도달하면 제 1 앰프(9a)의 편차출력이 영으로 되어, 제어밸브(5)의 제어포오트의 개구의 크기가 닫혀져서 가변요소(4)가 일정한 위치에 제어되면서 펌프가 설정유량으로 배출을 한다. 이와같이 하여 소정배출유량이 설정되고, 배출압유가 배출구(10)에서 작동기로 공급되어 작동기가 작동하지만 작동기가 스트로우크엔드 등에서 정지하면 배출압이 점차로 상승하여 나아간다. 이때 압력센서(8)의 출력이 앰프(9b)에 복귀되어 있으므로 배출압이 설정압력신호에 도달하면 제 2 앰프(9b)에서 커트오프신호가 출력되어, 출력앰프(9c)로 부터 솔레노이드(15)에 소정의 전류치가 주어져서 가변요소(4)가 변위량이 영인 위치로 되도록 3방 제어밸브(5)의 제어포오트가 배출구(14)측으로 개방되어 펌프배출압이 가변요소(4)의 가압실에 도입되며, 가변요소가 변위량이 영인 상태, 즉 펌프가 배출유량을 대략 영으로 하는 커트오프상태로 된다. 비례전자 3방 제어밸브(5)는 입력전류가 소실하면 스프링력으로 자동복귀하여 가변요소(4)의 가압실을 배출구(14)와 전개(全開)로 연통시키고 따라서 전기계의 고장으로 솔레노이드(15)에의 입력이 끊겨지면 펌프는 곧 커트오프상태로 되며, 이와같이 하여 전기적인 계통의 페일세이프기능의 하나가 짜여져 있다.

또 안전밸브(6)는 3방 제어밸브(5) 보다도 가까운 부분에서 가변요소(4)의 가압실을 배출구(14)에 연통시킬 수 있도록 접속되어 있으며, 배출압이 회로상한치에 도달하였을 때에 제어밸브(5) 보다도 우선하여 펌프를 커트오프시키게 된다.

제 3 도는 축펌프피스톤에 있어서의 구조예의 하나를 나타내고 있다. 제 3 도중의 각부의 부호는 제 2 도에 대응시켜서 상당하는 부분에는 동일부호를 부치고 있다. 제 3 도에서, 가변요소(4)로서의 조작피스톤(21)은 펌프요소(3)의 피스톤(22)의 스트로우크를 정하는 사판(23)의 경사각을 스프링(24)에 저항하여 유압력으로 바꾸는 것이지만 이 조작피스톤(21)의 등부분에서 차동트랜식 선형(linear) 변위검출기(7)가 펌프커버(25)에 짜넣어지게 된다.

또 커버(25)에는 3방 제어밸브(5)와 압력센서(8)도 짜넣어져 있으며, 배출구(10) 및 펌프하우징내의 드레인(drain)측으로 통하는 각 통로, 및 조작피스톤(21)의 등부분의 가압실(26)로 부터 3방 제어밸브(5)에 이르는 압유통로(27)도 이 커버(25)내에서 배설하므로서 펌프를 소형으로 하고, 또 세밀한 가공을 커버에 집약할 수 있도록 하고 있다. 더우기 제 3 도에 있어서 안전밸브는 나타나 있지 않다.

제 4 도는 본 발명의 제 3 실시예를 나타내고 있다. 제 4 도에 있어서 제 2 도의 것과 동일부호의 것은 같은 것을 나타내고 있으며, 따라서 상세한 설명을 생략한다. 제어앰프(19a)는 제 2 도의 예의 것과 거의 같은 것으로 압력설정신호입력단자(13) 및 유량설정신호입력단자(12)를 지니고 있으나, 그밖에 다음에 설명하는 변동데이터검출치에 의한 구동제어전류의 보정기능도 지니고 있다. 펌프배출라인에 접속된 방향전환밸브 등의 작동기제어밸브장치(34)는 이경우 상징적으로 블록도 나타내고 있다. 이 제어밸브장치(34)를 개재하여 펌프배출유에 의하여 속도 및 토오크제어되는 작동기로서 제 4 도에는 실린더(39)와 유압모우터(40)와로 나타내고 있다. (35)는 진동모우터(2)의 회전수를 검출하는 회전수검출기(36)은 펌프의 유온을 검출하는 온도 검출기, (37)은 실린더(39)의 속도를 검출하는 속도검출기, (38)은 유압모우터(40)의 속도를 검출하는 속도검출기이며, 이들 검출기에 의하여 시스템의 각 변동데이터가 펌프작동중에 다이나믹하게 검출되어 보정데이터로서 제어앰프(19a)에 입력된다.

제어앰프(19a)에서는 비례전자제어밸브(5)의 솔레노이드장치(15)에의 구동제어전류에 대하여 이들 변동데이터의 크기에 따라서 미리 설정된 예를들면, 펌프용적효율의 변화분에 대응한 량의 보정을 부여하도록 되어 있다. 또 제어앰프(19a)내에서는 입력된 각 변동데이터의 크기를 각기 설정한 기준레벨과 비교감시하여 상한레벨을 초과한 것에 대하여는 낱낱히 혹은 조합하여 경보를 울리도록 하고 있으며, 이에따라 시스템내의 기기의 이상을 고장전에 알 수 있도록 되어 있다.

그런데, 제 4 도의 실시예에서는 전기계통 및 기계계통을 포함하는 폐루우프내에 전기적인 보상회로를 여러가지로 마련하고 있으나, 이 보상회로가 반대로 나빠져서 부하측의 압력외란에 대한 응답시에 펌프의 가변요소의 추종이 늦어지게 되어, 이것이 문제가 되는 일이 있었다.

즉, 통상, 전기신호의 소실이나 부하압의 이상 상승시에 펌프의 가변요소에 배출압을 도입하여 펌프를 풀커트오프상태로 하는 안전밸브가 비례전자제어밸브와 가변요소가압실과의 사이에 마련할 수 있으나, 이 안전밸브의 설정은 예를들면 펌프의 최고사용압력이 140㎏·f/㎠이라고 하면(140+α)㎏·f/㎠가 되어 펌프의 작동압력여하에 불구하고 고정설정치로 되어 있었다. 이 때문에 전술한 바와같은 부하측의 압력외란응답시의 펌프가변요소의 추종지연이 있으면 안전밸브가 작동하는 압력레벨까지의 사이는 외란에 의한 높은 서어지압이 일어나버려서 기계류에 뜻밖의 문제를 일으키는 원인으로 된다. 제 5 및 제 6 도에 나타낸 실시예에서는 전기제어계통의 지연요소에도 불구하고, 또 펌프의 작동압력여하에 불구하고 펌프부하측에 발생한 서어지압을 곧 탱크라인으로 탈출케 하여 서어지압의 저감을 수행할 수 있도록 또 너무 서어지압을 피하는 장치의 경우에 차압(差壓)방식의 서어지커트밸브를 삽입할 수 있도록 하고 있다.

제 5 도에서, 도해를 복잡하게 하지 않는 목적으로 각종의 보상요소나 작동기는 도해를 생략하고 있다. 또 제 5 도에서 제 2 도-제 3 도와 같은 부호의 것은 동일한 것임을 뜻하고 있다. 이 제 5 도의 예에서는 제 2 도-제 3 도의 구성에 가하여 안전밸브(6)의 작동압력설정용의 조압스프링(28)의 늘어지는 량을 제어하는 부하압 감응피스톤(29)과 이 피스톤(29)에 펌프배출압 즉, 부하압을 작용시키기 위한 파일럿압도입통로(30)내에 마련된 드로틀(31)과 이 드로틀의 피스톤측에서 통로(30)에 접속된 부피피스톤장치(32)와 드로틀(31)의 전후의 차압이 미리 스프링으로 설정된 값을 초과하였을 때에 펌프배출유의 일부를 탱크라인으로 탈출하게 하는 서어지커트밸브(33)와를 구비하고 있다. 이 안전밸브(6)에 대하여는 그 관련부분의 구조를 제 6 도에 나타낸 바와같이 일단에서 배출압에 대항하여 안전밸브보디(6a)를 지지하는 조압스프링(28)의 타단을 부하압 감응피스톤(29)으로 변위할 수 있도록 받으며 이경우 밸브보디(6a)의 직경(d1)보다 피스톤(29)의 직경(d2)을 소정의 수압면적차가 얻어지도록 크게하고 피스톤(29)에는 파일럿압도입통로(30)를 개재하여 펌프배출측의 압유를 작용시켜, 파일럿압도입통로(30)에는 도중에 고정드로틀(31)을 배치하여 이 드로틀(31)의 피스톤(29)측에서 통로(30)에 부피피스톤장치(32)를 접속하고 있다. 여기에서 밸브보디(6a)와 피스톤(29)은 전술한 바와같이 d2〉d1이라 설정되어 있으므로 조압스프링(28)은 배출압보다도 d2²/d1²의 비에 따라서 높게 설정하게 된다.

안전밸브보디(6a)와 조압스프링(28) 및 피스톤(29)은 직렬로 배치하고 있으며, 또 부피피스톤장치(32)는 탱크라인에 접속된 볼륨실(32c)내의 스프링(32b)에 의하여 지지되어 있어서, 피스톤(29)으로의 급격한 압력변화를 흡수한다. 여기에서 드로틀(31)의 개구의 크기는 정상적인 배출압의 변화에 대하여 피스톤(29)이 지연되는 일이 없이 충분히 추종할 수 있는 개구의 크기이다.

지금, 펌프가 운전되어 배출구(10)에 접속된 작동기(도해없음)가 작동하고 있을 때, 그 작동압은 드로틀(31)을 개재하여 부하압 감응피스톤(29)으로 안내되어 있으므로 피스톤(29)이 그때의 배출압으로 눌려서, 조압스프링(28)이 부하에 대응하여 점점 늘어지게 된다. 따라서 안전밸브(6)는 전술한 바와같이 부하에 대응하여 그보다 약간 높게 조압된 상태로 되어 있으나, 이 상태에서 작동기가 스트로우크엔드에 닿는 등, 부하측에 압력의 외란이 생기면 드로틀(31)의 부피피스톤(31a) 및 스프링(32b)와의 관계로 부터, 드로틀(31)의 앞쪽(배출구측)의 압력은 순간적으로 높아지려하지만 드로틀(31)의 피스톤(29)측에서는 압력이 1차 지연의 특성곡선에 따라서 서서히 상승하여 간다.

따라서 드로틀(31)의 전후에 차압이 생겨서 안전밸브(6)는 압력외란응답전의 부하압에 대응한 상태대로 작동하므로 외란에 의한 서어지압을 그만큼 작게 할 수 있다. 또 이때 도해한 바와같이 서어지커트밸브(33)가 접속되어 있으면 드로틀(31)의 전후에 생긴 외란에 의한 차압에 의하여 서어지커트밸브(33)가 순간적으로 작동하여 서어지를 더욱 작게 할 수 있다.

제어앰프(19)의 구성은 예컨대 제 7 도에 나타낸 바와같으며, 압력설정신호입력단자(13)와 유량설정신호입력단자(12)에 각각 설정신호가 입력되도록 되어 있다. 가감산기(42)는 압력설정신호와 압력센서(8)의 검출출력과의 편차에 대응한 압력편차신호(제 1 신호)(X)를 출력한다. 압력편차신호(X)는 게인조정기(41a)를 개재하여 리밋터(44)를 부착한 증폭기(43)에 입력되어 리밋터(44)에 의한 제한레벨 이하인 때에는 그대로 제한레벨 이상인 때에는 리밋터에 의하여 레벨에 제한된 일정치의 신호로서 곱셈기(46)에 입력된다. 곱셈기(46)에는 단자(12)로 부터 유량설정신호(Y)도 입력되지만, 이 실시예에서는 유량설정신호(Y)에 대하여 증폭기(45a) 및 차동증폭기(45b)로 된 펌프용적효율보정회로에 의하여 압력검출신호에 의한 보정이 걸쳐져 있다.

곱셈기(46)는 신호(X)와 (Y)와의 곱 Z(=X·Y)에 상당하는 출력을 발생한(단, 0

X

1.0=Y

1) 또 하나의 가감산기(47)는 곱셈기(46)의 출력신호(Z)와 변위검출기(7)의 검출출력과의 편차에 대응한 출력신호를 발생한다. 이 출력신호는 다시금 게인조정기(41b)를 개재하여 편차신호증폭기(48)와 전류증폭기(49)로 증폭되어, 비례전자제어밸브(5)의 솔레노이드장치(15)에 공급시킨다. 지금, 유량설정신호와 압력설정신호가 주어지고, 설정유량이 흐르고 있으나 부하압력이 설정보다도 낮을 경우, 가감산기(42)는 커다란 압력편차신호(X)를 출력한다. 이 압력편차신호(X)는 증폭기(43)로 증폭되어 설정상한레벨보다 크므로 리밋터(44)로 일정치에서 고정된다. 이 일정치의 신호(X)가 곱셈기(46)에 안내되어 또 한편의 유량설정신호(Y)와 곱셈되지만, 신호(X)가 일정치이므로 곱셈기(46)의 출력(Z)은 신호(Y)만으로 변화하여 결국 유량설정신호(Y)에 비례한 유량지령신호로 된다. 이 유량지령신호(Z)와 변위검출기(7)의 검출출력과의 편차가 가감산기(47)에 의하여 검출되어 증폭기(48), (49)를 개재하여 솔레노이드장치(15)에 공급되고, 폐루우프의 유량복귀제어를 하게 된다.

유량제어중에 부하압력이 상승하여 오면, 가감산기(42)에 있어서의 압력설정신호와의 편차신호(X)의 크기가 작아져 간다. 부하압력이 설정압력치에 매우 가까워져 오면 편차신호증폭기(43)의 출력신호의 크기가 리밋터(44)의 제한레벨을 벗어나서 영으로 향하여 강하하기 시작한다. 그때까지 곱셈기(46)의 출력(Z)은 유량설정신호(Y)로 정하여졌던것이 신호(X)의 강하에 의하여 그에 대응한 저하를 하도록 하고 이 작용에 따라 설정압력으로 되는 유량을 얻을 수 있도록 된다. 이것은 편차신호증폭기(43)가 리밋터전압 이내에서 동작할때는 압력복귀제어가 유효하게 되어 압력제어를 할 수 있기 때문이다.

부하압력이 증대하여 부하유량을 거의 필요로 하지 않는 상태, 즉 블록상태에서는 곱셈기(46)의 유량설정신호(Y)가 변화하여도 신호(X)측의 압력피이드백 그루우프에 의하여 유량설정으로서는 무효로 되고, 이때 곱셈기(46)는 유량설정입력(Y)가 일정하다고 생각하여 압력편차신호(X)만에 의하여 비례적으로 동작하게 된다. 이 제어상태는 압력피이드백제어이다. 이상의 동작은 역방향의 변화, 즉 압력제어상태로 부터 유량제어상태로 변화하는 경우에도 마찬가지이다. 제 8 도는 제어앰프(19)의 변화예를 나타낸 것이며, 제 7 도의 회로구성과 동일부호인 것은 같은 것이다.

제 8 도에 있어서 (50)은 변위검출기(7)의 출력신호를 받아서 그 미분신호(D)를 출력하는 미분회로 되는 유량변화속도검출회로이다. 가감산기(42a)는 입력단자(13)로 부터의 압력설정신호를 +입력단에서 받고, 압력센서(8)의 검출출력과 유량변화속도검출회로(50)의 미분출력과를 각각 따로따로의 -입력단에 받아서, 그 편차에 대응한 압력편차신호(제 1 신호)(X)를 출력한다. 이 압력편차신호(X)는 증폭기(43)로 증폭되어 설정상한레벨보다 크면 리밋터(44)로 일정치에 고정된다. 이 일정신호(X)는 곱셈기(46)에 안내되고, 또한 편의 유량설정신호(Y)와 곱셈되지만, 결국 유량설정신호(Y)에 비례한 유량지령신호로 된다. 이 유량지령신호(Z)와 변위검출기(7)의 검출출력과의 편차가 가감산기(47)에 의하여 검출되어, 증폭기(48), (49)를 개재하여 솔레노이드장치(15)에 공급되고, 폐루우프의 유량피이드백제어를 하게 된다.

이경우 펌프의 가변요소(4)가 갑자기 변위하여 유량이 변화하려하면 유량속도검출회로(50)에서 미분출력이 발생하지만 압력센서(8)의 출력이 작은 동안에는 그 속도피이드백의 효능의 정도가 적다. 유량제어중에 부하압력이 상승하여 오면 가감산기(42)에 있어서의 압력설정신호와의 편차신호(X)의 크기가 작아지게 된다. 부하압력이 설정압력치에 대단히 가까워지게 되면, 편차신호증폭기(43)의 출력신호의 크기가 리밋터(44)의 제한레벨을 벗어나서 영으로 향하여 강하하기 시작한다. 그때까지 곱셈기(46)의 출력(Z)은 유량설정신호(Y)로 정하여져 있는 것이 신호(X)의 강하에 의하여 그에 따른 저하를 하게 되고, 이 작용에 의하여 설정압력으로 되는 유량을 얻을 수 있게 된다. 이것은 편차신호증폭기(43)가 리미터전압 이내에서 동작하는 때는 압력피이드백제어가 유효하게 되고, 압력제어를 할 수 있기 때문이다. 이 상태에서 가변요소(4)가 갑자기 변위하여 유량이 변화하려하면 유량변화속도검출회로(50)에서 미분출력이 발생하여 이 유량변화에 기초한 압력변동을 억제하도록 가감산기(42)에 있어서의 압력설정신호와의 편차신호의 크기를 다이나믹하게 가변제어한다. 부하압력이 증대하여 부하유량을 거의 필요로 하지 않는 상태에서는, 제 7 도의 경우와 마찬가지로 압력피이드백제어를 하게 된다는 것은 이미 설명하였으므로 더 말할것도 없다.

더우기, 전술한 유량변화속도검출회로(50)는 미분회로로 구성된 것으로 설명하였으나 구체적으로는 제 9a 도에 나타낸 바와같이 앰프(51)에 저항(R)과 용량(C)을 조합하여 입력전압(Ei)에 대하여 전달할 함수-T·S=C·R·dEi/dt로 미분출력전압(Eo)을 발생하는 미분회로나 예를들면 제 9b 도에 나타낸 바와같이 앰프(51)에 저항(R1), (R2)과 용량(C)과를 조합하여 입력전압(Ei)에 대하여 전달함수-T·S/(1+T1·S)로 전기적으로 의사미분의 출력전압(Eo)을 발생하는 의사미분회로라거나 또는 제 9c 도에 나타낸 바와같이 앰프(51)에 저항(R1), (R2)와 용량(C1), (C2)와를 조합하여 입력전압(Ei)에 대하여 전달함수 -T3·S/(1+T1·S)(1+T1·S)로 의사미분의 출력전압(Eo)을 발생하는 의사미분회로 등, 여러가지의 것을 사용할 수 있다.

Claims (15)

1. 가변요소를 유압력의 제어에 의하여 탄력에 저항하여 변위시킴에 따라 배출유량을 변할 수 있게한 가변용량형 펌프에 있어서, 펌프배출압력에 대응한 전기신호출력을 발생하는 압력검출수단(8)과, 가변요소(4)의 가압실을 탱크(18) 또는 펌프배출구(14)에 대하여 입력전류에 비례한 개구의 크기로 연통시키는 비례전자제어밸브(5)와 외부로 부터 부여되는 압력설정신호와 압력검출수단(8)으로 부터의 전기출력신호와를 입력으로 하여 압력검출수단(8)에 의한 검출압력이 설정압력치에 도달하였을 때에 가변요소(4)의 가압실에 펌프배출압을 도입하여 펌프를 커트오프상태로 하도록 비례전자제어밸브(5)으로의 입력전류를 제어하는 제어앰프수단(9, 19, 19a)와를 구비한 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
2. 제 1 항에 있어서, 비례전자제어밸브(5)가 입력전류가 없을 때에 가변요소(4)에 펌프배출압을 안내하여 펌프를 커트오프상태로 하는 자동복귀기능을 지닌 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
3. 제 1 항에 있어서, 가변요소(4)가 이 가변요소의 변위량에 기초하여 펌프배출유량을 검출하는 유량검출수단(7)과 연결되어 제어앰프수단(19, 19a)이 외부로 부터 주어지는 유량설정신호와 유량검출수단(7)으로 부터의 유량검출신호와의 편차에 따라서 입력전류의 크기를 조정하는 제어회로(9a, 47)를 지닌 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
4. 제 3 항에 있어서, 작동기의 작동속도, 펌프회로속도, 펌프작동유온도 등의 펌프동작중의 변동데이터를 검출하는 데이터검출수단(35, 36, 37, 38)과, 이 검출수단(35, 36, 37, 38)의 검출수단에 의하여 제어밸브(5)의 구동용 입력전류에 변동데이터의 크기에 따른 보정을 걸친 보정수단(19a)과를 새로히 구비한 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
5. 제 4 항에 있어서, 보정수단(19a)이 자신의 검출출력의 크기를 감시함과 동시에 그것이 미리 정하여진 상한치를 초과하였을 때에 경보신호를 출력하는 이상검출기능을 포함한 것임을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
6. 제 3 항에 있어서, 제어앰프수단(19, 19a)이 입력설정검출수단(8)의 출력신호와의 편차에 대응한 제 1 신호(X)를 출력하는 제 1 편차신호검출수단(42, 42a)과, 제 1 신호의 크기의 상한을 미리 설정한 레벨로 제한하는 리밋터회로수단(43, 44)과, 유량설정신호와 리밋터회로수단(43, 44)의 출력신호와의 적에 대응한 출력신호(Z)를 발생하는 곱셈회로수단(46)과 유량검출수단(7)의 출력신호와 곱셈회로수단(46)의 출력신호와의 편차에 대응한 제 2 신호를 출력하는 제 2 편차신호수단(47)과 제 2 신호를 소망하는 전류레벨에 증폭하여 비례전자제어밸브(5)에 출력하는 증폭수단(48, 49)와를 구비한 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
7. 제 6 항에 있어서, 유량설정신호에 압력검출수단(8)의 출력신호에 의하여 펌프용적효율변화를 보상하기 위한 보정을 하는 보정회로수단(45a, 45b)을 새로히 구비한 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
8. 제 6 항에 있어서, 유량검출수단(7)의 출력신호의 변화속도에 따른 출력신호를 발생하는 유량변화속도검출수단(50)를 구비하고 제 1 편차신호검출수단(42)이 압력설정신호와 압력검출수단(8)의 출력신호 및 유량변화속도검출수단(50)의 출력신호와의 편차에 대응한 제 1 신호(X)를 출력함을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
9. 제 8 항에 있어서, 유량변화속도검출수단(50)이 미분회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
10. 제 1 항에 있어서, 펌프배출압이 조압스프링(28)에 의하여 미리 정하여진 상한치에 도달하였을 때에 가변요소(4)에 펌프배출압을 도입하여 펌프를 커트오프상태로 하는 안전밸브(6)를 지닌 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
11. 제 10 항에 있어서, 안전밸브(6)에 조압스프링(28)의 탄력을 펌프배출압에 따라서 그로부터 소정압력치 만큼 높게 추종제어하는 가변조압기구(29)를 부설한 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
12. 제 11 항에 있어서, 가변조압기구가 소정압력치에 대응하여 안전밸브(6)의 밸브보디(6a)의 수압면적보다도 큰 수압면적을 지닌 피스톤(29)을 지니고, 이 피스톤(29)의 일단면에 펌프배출압을 도입하여 타단면에서 조압스프링(28)을 펌프배출압에 따라서 늘어지도록 한 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
13. 제 11 항에 있어서, 부하압의 외란이 가변조압기구(29)에 전달하는 것을 지연케 하는 서어지압저감기구(31, 32, 33)를 지닌 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
14. 제 13 항에 있어서, 가변조압기구가 소정압력치에 대응하여 안전밸브(6)의 밸브보디(6a)의 수압면적보다도 큰 수압면적을 지닌 피스톤(29)과, 피스톤(29)에 배출압을 도입하는 파일럿압도입통로(30)와를 지니고, 서어지압저감기구가 파일럿압도입통로내에 마련된 드로틀(31)와 이 드로틀(31)의 피스톤(29)측에서 파일럿압도입통로(30)에 접속된 부피피스톤장치(32)와를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
15. 제 14 항에 있어서, 서어지압저감기구가 파일럿압도입통로(30)내에 마련된 드로틀(31)의 전후의 차압을 검출하여 펌프배출라인중의 서어지압을 탱크라인으로 탈출케 하는 서어지커트밸브(33)를 지닌 가변용량형 펌프.

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