KR940002623B1

KR940002623B1 - 펌프/모우터의 용량제어기구

Info

Publication number: KR940002623B1
Application number: KR1019900005976A
Authority: KR
Inventors: 야스오 기다; 히로아끼 무라카미; 료스케 스가하라
Original assignee: 가부시기가이샤 시마즈세이사구쇼; 니시하찌죠 미노루
Priority date: 1989-04-29
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1994-03-26
Also published as: CN1046778A; US5138932A; KR900016614A; DE69006900T2; EP0396328A1; JPH02291480A; EP0396328B1; JPH073220B2; DE69006900D1; CN1018377B

Abstract

내용 없음.

Description

펌프/모우터의 용량제어기구

제1도~제4도는 본 발명의 1실시예를 표시한다.

제1도는 정단면도.

제2도는 제1도중 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 측단면도.

제3도 및 제4도는 각각 모식적인 작용설명도.

제5도는 종래예를 펌프/모우터에 적용된 상태에서 표시한 전체단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 진퇴부재 4 : 제1작동기

5 : 제2작동기 6 : 제1실린더실

13 : 제2실린더실 14 : 스푸울유지구멍

15 : 스푸울 16 : 고압홈

18₁,18₂: 저압홈 23 : 제1압력도입로

24 : 제2압력도입로 28 : 입력수단(코멘트로드)

본 발명은, 진퇴부재의 진퇴편위량에 대응시켜서 용량을 변화시킬 수 있도록 구성된 펌프/모우터에 이용되는 용량제어기구에 관한 것이다.

이런 종류의 펌프/모우터로서, 예를들면 제5도에 표시한 것이 있다. 이것은, 미국특허 제4770081호에 있어서 제안되어 있는 정압형의 펌프모우터로서, 제1부재(101)과 제2부재(102)와의 상대회전에 따라서 유체유출입용의 공간(103)의 용적을 증감시킴으로서 펌프기능 또는 모우터기능을 할수 있도록 구성되어 있다. 그리고, 상기 양부재(101),(102)의 한쪽을 지지하는 진퇴부재(104)를 회전축중심과 직교하는 방향으로 왕복동작시켜서 양부재 상호의 편심량을 조절함으로서, 그 용량을 변화시킬 수 있도록 되어 있다.

또, 그것을 위한 편심제어기구로서, 입력수단(도면에서는 전기적인 디지탈신호를 기계적인 변위량으로 변환하는 스테핑모우터)(105)와, 이 입력수단(105)의 제어량의 비례시켜서 상기 진퇴부재(104)를 왕복동작시키는 서어보기구(106)을 구비하고 있다. 서어보기구(106)은, 실린더실(107_a1(107_a2))에 유체압을 도입함으로서 진퇴부재(104)를 전진(후퇴)방향으로 가압할 수있는 작동기(107₁(107₂))와, 상기 진퇴부재(104)를 따라서 배치되어 조작압력을 받아서 상기 진퇴부재(104)와 동일방향으로 왕복동작하는 작동부재(108)과,이 작동부재(108) 및 상기 진퇴부재(104)의 상호 대향하는 부위에 각각 설치한 랙기어(109),(110)과 이들 양랙기어(109),(110) 사이에 배치되어 상기 작동부재(108)과 평행한 방향으로 왕복운동 가능한 스푸울(111)과, 이 스푸울(111)에 장착되어 상기 양작동기(107₁),(107₂)를 록해두고 상기 작동부재(108)의 이동에 의해 상기 스푸울(111)이 비중립위치로 이동하였을 때에 상기 작동기 (107₁(107₂))를 상기 스푸울(111)이 중립위치로 복귀하는 방향으로 작동시킬 수 있도록 전환되는 액체압회로(113)으로 구성되어 있다.

또 이외에, 가변용량식의 사판식펌프등에 있어서도, 용량제어기구는 상기와 대략 마찬가지이며, 외부에 서어보실린더를 가지고, 이 서어보실린더에 의하여 진퇴부재에 장착한 작동기를 구동하는 동시에, 진퇴부재의 출력변위를 링크기구등을 개재해서 상기 서어보실린더로 피이드백하도록 하고 있다.

그러나, 이와같이 진퇴부재의 출력변위를 랙피니언(혹은 링크)등의 중간기구에 의해서 스푸울로 피이드백 하도록 구성하면, 펌프 본체의 주변에 용량제어기구를 구성하기 위한 큰 스페이스가 필요하게 된다. 이 때문에, 펌프의 대형화나 중량증가를 초래하고, 그것에따라서 높은 비용, 조립공수의 증대등의 불리점도 피할 수 없게 된다.

또, 성능적으로도, 링크기구등의 덜컹거림이나 히스테리스스에 의해서 안정성, 고속성, 분해능등이 손상되기 쉬어지고, 신뢰성이나 내구성에도 문제를 발생시킨다.

본 발명은 이와같은 문제점에 착안해서 이루어진 것으로서, 기계적인 중간기구를 배척함으로서, 이러한 불리점을 모두 해소하는 것을 목적으로하고 있다.

본 발명은, 이러한 목적을 달성하기 위하여, 다음과 같은 구성을 채용한 것이다.

즉, 본 발명에 관한 펌프/모우터의 용량제어기구는, 진퇴부재의 진퇴편의량에 대응시켜서 용량을 변화시킬 수 있도록 구성한 펌프/모우터에 적용되는 것으로서, 상기 진퇴부재에 형성한 제1실린더실에 유체압이 도입된 경우에 상기 진퇴부재를 전진방향으로 가압하는 제1작동기와, 이 제1작동기에 대향하는 위치에 있어서 상기 진퇴부재에 형성한 제2실린더실에 유체압이 도입된 경우에 상기 진퇴부재를 후퇴방향으로 가압하는 제2작동기와, 상기 진퇴부재에 뚫려진, 진퇴방향으로 평행한 축중심을 가진 스푸울유지구멍과, 이 스푸울유지구멍에 미끄럼이동가능하게 끼워맞추어지고, 바깥둘레에 고압유체원으로 접속된 고압홈 및 저압영역에 개방된 저압홈을 가지고 이루어지는 스푸울과, 이 스푸울을 진퇴구동하는 입력수단과, 한쪽끝을 상기 제1실린더에 연통하게 하고 다른쪽끝을 상기 스푸울유지구멍의 안쪽둘레에 있어서 스푸울이 전진시에 고압홈에 연통하고 후퇴시에 저압홈에 연통할 수 있는 부위에 개구시킨 제1압력도입로와, 한쪽끝을 상기 제2실린더실로 연통하게 하고 다른쪽끝을 상기 스푸울유지구멍의 안둘레에 있어서 스푸울이 후퇴시에 고압홈에 연통하고 전진시에 저압홈에 연통할 수 있는 부위에 개구시킨 제2압력도입로를 형성해서 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.

스푸울이 전진하면, 제1실린더로 유체압이 도입되어 제2실린더실이 저압영역으로 개방되기 때문에, 진퇴부재는 스푸울을 추종해서 그 이동량과 동등한 거리만큼 전진한다. 반대로, 스푸울이 후퇴하면, 제2실린더실로 유체압이 도입되어 제1실린더실이 저압영역으로 개방되기 때문에, 진퇴부재는 스푸울을 추종해서 그 이동량과 동등한 거리만큼 후퇴한다.

그러나, 본 발명에 의하면, 진퇴부재의 내부에 스푸울을 비롯해서 용량제어기구의 거의 모든 요소를 수용할 수 있기 때문에, 종래에 비해서 지극히 간이한 구조가 실현가능해진다. 또한, 이것은 스푸울과 진퇴부재와의 상대적 위치관계만으로 자기피이드백계가 구성되기 때문에 기계적인 중간기구를 설치한 필요가 없어진다. 따라서, 종래부터 중간기구가 초래하고 있던 제어상의 여러가지의 불리점이 일거에 해소되게 된다.

이하, 본 발명의 1실시예를 도면을 참조해서 설명한다.

본 실시예의 용량제어기구는, 예를들면 제5도에 표시한 정압형의 펌프/모우터에 적용되는 것으로서, 제1도 및 제2도에 표시한 바와같이 진퇴부재(1)의 중앙에 그 진퇴방향을 따라서 대직경의 관통구멍(2)가 뚫려 있고, 이 관통구멍(2)에 별체로 만든 센터블록(3)이 압입되어 있다. 또, 이 관통구멍(2)로부터 양쪽으로 편위한 부위에는 각각 서로 버티고 대항하는 관계에 있는 제1작동기(4)(4) 및 제2작동기(5)(5)가 구성되어 있다. 제1작동기(4)는 제1도에 있어서 진퇴부재(1)의 오른쪽끝면에 실린더보어(ylinder bore)(6)을 오목하게 형성하고, 이 실린더보어(6)에, 바깥쪽끝을 하우징내벽부(71)에 고정한 피스톤(8)을 미끄럼이동가능하게 끼워맞춤으로서 제1실린더실(9)를 형성하여 이루어진다. 그리고, 이 제1실린더실(9)로 유체압이 도입되었을 경우에, 상기 진퇴부재(1)을 도면중 왼쪽으로 전진가압하는 역할을 하고 있다. 또, 제2작동기(5)는, 제1도에 있어서 진퇴부재(1)의 왼쪽끝면에 실린더보어(10)을 오목하게 형성하고, 이 실린더보어(10)에 바깥쪽끝을 하우징내벽부(72)에 고정한 피스톤(12)를 미끄럼이동 가능하게 끼워맞춤으로서 제2실린더실(13)을 형성하여 이루어진다.

그리고, 이 제2실린더실(13)으로 유체압이 도입되었을 경우에, 상기 진퇴부재(1)을 도면중 오른쪽으로 후퇴가압하는 역할을 하고 있다.

한편, 상기 센터블록(3)에는 진퇴방향으로 평행한 축중심을 가진 스푸울유지구멍(24)가 뚫여 스푸울(15)를 끼워놓고 있다. 스푸울(15)는, 그 바깥둘레에 중앙으로 폭넓게 형성한 고압홈(16)과, 그 양쪽에 랜드를 사이에 두고 형성한 중간홈(17₁),(17₂)와 또 그 양쪽에 랜드를 사이에 두고 형성한 저압홈(18₁),(18₂)를 가지고 있다.

이것에 대하여, 스푸울유지구멍(14)의 안둘레는, 제1도에 표시한 중간위치에 있어서, 상기 고압홈(16)에 개구하는 고압포트(19)와, 상기 중간홈(17₁)에 개구하는 제1포오트(20)과, 상기 중간홈(17₂)에 개구하는 제2포오트(21)과, 상기 저압홈(18₁),(18₂)로 각각 개구하는 드레인포오트(22₁),(22₂)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 제1포오트(20)과 상기 제1실린더실(9)를 진퇴부재(1)의 내부에 있어서 제1압력도입로(23)에 의해서 접속하는 동시에, 상기 제2포오트(21)과 상기 제2실린더실(13)을 진퇴부재(1)의 내부에 있어서, 제2압력도입로(24)에 의해서 접속되어 있다. 또한, 진퇴부재의 안에는 펌프/모우터본체를 외부와 연결하는 도시하지 않은 유체유통로가 짝을 이루어 형성되어 있으며, 이들 유체유통로는 고·저압이 정해지지 않고, 사용상태에 따라서 반전하는 일이 있다.

이때문에, 이 용량제어기구는, 상기 고압포오트(19)를 셔틀밸브에 의해서 양유체유통로에 접속하고, 어느 하나의 유체유통로로부터 항상 고압을 인도할 수 있도록 설치되어 있다. 그리고, 드레인포오트(22₁),(22₂)를 각각 탱크에 연통시키고 있다.

또, 상기 스푸울(15)의 오른쪽끝에는 끝판(25)가 장착되어 있으며, 이 끝판(25)와 상기 진퇴부재(1)이 오목형성끝부분(26)과의 사이에 스프링(27)이 탄력적으로 설치되어 있다. 그리고, 하우징(7)을 관통해서 상기 하우징(7)내에 외부로부터 삽입된 입력수단인 코멘드로드(28)에 대하여, 상기 로드(28)의 선단에 상기 스푸울끝판(25)을 스프링힘에 의해 오프셋시킴으로서, 그 코멘트위치에 스푸울(15)가 항상 정확하게 유지될 수 있도록 하고 있다.

다음에, 본 실시예의 동작을 설명한다. 제1도에 표시한 중립위치로부터 코멘드로드(28)을 통해서 입력신호가 인가되어, 스푸울(15)가 전진하면, 제3도에 표시한 바와같이 제1포오트(20)이 고압홈(16)으로 연통하기 때문에, 제1압력도입로(23)을 개재해서 제1실린더실(9)에 유체압이 도입된다. 한편, 제2포오트(21)은 저압홈(18₂)로 연통하기 때문에, 제2압력도입로(24)를 개재해서 제2실린더실(13)이 저압영역으로 개방된다. 이 때문에, 진퇴부재(1)은 전진방향으로 가압되어서 스푸울(15)에 추종한다. 그리고, 그 이동량이, 먼저 이동한 스푸울(15)의 이동량과 동등하게 되었을때, 상기 스푸울(15)가 진퇴부재(1)에 대하여 상대적으로 중립적인 상태로 복귀하기 때문에, 작동압이 없어져서 진퇴부재(1)은 정지한다. 반대로, 제1도에 표시한 중립위치로부터 스푸울(15)가 후퇴하면, 제4도에 표시한 바와같이 제2포오트(21)이 고압홈(16)으로 연통하기 때문에, 제2압력도입로(24)를 개재해서 제2실린더실(13)으로 유체압이 도입된다. 한편, 제1포오트(20)은 저압홈(18₁)로 연통하기 때문에, 제1압력도입로(23)을 개재해서 제1실린더실(9)가 저압영역으로 개방된다. 이 때문에, 진퇴부재(1)은 후퇴방향으로 가압되어 스푸울(15)에 추종한다. 그리고, 그 이동량이, 먼저 이동한 스푸울의 이동량과 동등하게 되었을때, 상기 스푸울(15)가 진퇴부재(1)에 대하여 상대적으로 중립적인 상태로 복귀하기 때문에, 작동압이 없어져 진퇴부재(1)은 정지한다.

이와같이 해서, 진퇴부재(1)은 코멘드로드(28)에 인가되는 입력신호에 정확하게 응답하여 진퇴편위하여, 펌프(모우터)용량을 변화시킬 수 있게 된다. 그러나, 이와같은 구성이라면, 제1도와 제5도를 비교대조하여도 명백한 바와같이, 진퇴부재(1)의 안에 용량제어기구의 구성요소의 거의 모두가 수용되게 된다. 이때문에, 펌프/모우터 본체에 미치는 중량이나 사이증의 증대는 약간으로도 되며, 이에 따른 부품점수나 비용의 저감화, 조립공수의 삭감등도 동시에 달성할 수 있다. 또한, 자기피이드백계가 스푸울(15)와 진퇴부재(1)과의 상대적위치관계에 의해서만 구성되기 때문에, 성능적으로 덜컹거림이나 히스테리시스가 없어지고, 내마모성도 높아서 피이드백이득도 커진다. 이에 의해, 제어속도, 응답성, 분해능등이 높아지고, 안정성이나 내구성에도 뛰어난 것으로 할수 잇다.

또, 본실시예에 있어서, 진퇴부재(1)의 제어압은, 셔틀밸브에 의해서 유체유통로에 접속된 고압포오트(19)로부터 얻고 있다. 따라서, 제어압도 펌프/모우터의 회전에 동기해서 주기적으로 변동한다. 그러나, 진퇴부재(1)에의 주기적하중도 펌프/모우터의 회전에 동기해서 발생하기 때문에, 이 제어압과 주기적하중이 동기하고, 톱니형상파에 강하고 또한 스푸울개방도에 관계없이 원활한 제어를 행할 수 있다.

또한, 스푸울은 직접 하우징밖으로 관통시켜 외부의 입력수단에 접속하도록 해도 상관없다. 그러나, 도면과 같이 구성해두면, 코멘드로드에 다소의 덜컹거림등이 있었다고하여도 스푸울로 전달되는 일이 없기 때문에, 가공상 좋은 상태가 된다. 또, 고,저압홈과 압력도입로와의 위치관계는 도시한 예에 한정되지 않는 것은 물론이며, 여러가지의 형태로 실시가능하다.

또, 상기 실시예에서는 진퇴부재내에 배치되어 있는 짝을 이루는 유체유통로 가운데 고압쪽을 고압포오트에 접속하고 있으나, 저압쪽을 이용하도록 해도 유효한 제어를 행할 수 있는 경우도 있다. 또한, 이 용량제어기구가 사판식이나 사축식등 다른 펌프/모우터에 이용할 수 있는 것은 물론이며, 그외에 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변형이 가능하다.

본 발명은, 이상과 같이 해서 중간기구를 사용하지 않고 자기피이드백계를 구성할 수 있기 때문에, 종래부터 중간기구를 초래하고 있었던 불편을 해소하고, 콤팩트하고 고성능의 펌프/모우터의 용량제어기구를 제공할 수 있는 것이다.

Claims

진퇴부재의 진퇴편위량에 대응시켜서 용량을 변화시킬 수 있도록 구성된 펌프/모우터에 적용되는 것으로서,상기 진퇴부재(1)에 형성된 제1실린더실(9)에 유체압이 도입된 경우에 상기 진퇴부재 (1)를 전진방향으로 가압하는 제1작동기(4)와, 이 제1작동기(4)에 대향하는 위치에 있어서 상기 진퇴부재(1)에 형성한 제2실린더실(13)에 유체압이 도입되었을 경우에 상기 진퇴부재(1)를 후퇴방향으로 가압하는 제2작동기(5)와, 상기 진퇴부재(1)에 뚫려진, 진퇴방향으로 평행한 축중심을 가진 스푸울유지구멍(14)과, 이스푸울유지구멍(14)에 미끄럼이동가능하게 끼워맞추어져서 바깥둘레에 고압유체원에 접속된 고압홈(16) 및 저압영역으로 개방된 저압홈(18₁),(18₂)을 가지고 이루어진 스푸울(15)과, 이 스푸울(15)을 진퇴구동하는 입력수단(28)과, 한쪽 끝을 상기 제1의 실린더실(9)에 연통시키고 다른쪽 끝을 상기 스푸울유지구멍(14)의 안둘레에 있어서 스푸울(15)이 전진시에 고압홈(16)으로 연통하고 후퇴시에 저압홈(18₁),(18₂)에 연통할 수 있는 부위에 개구시킨 제1압력도입로(23)와, 한쪽끝을 상기 제2실린더실(13)에 연통하게 하고 다른쪽 끝을 상기 스푸울 유지구멍(14)의 안둘레에 있어서 스푸울이 후퇴시에 고압홈(16)에 연통하고 전진시에 저압홈(18₁),(18₂)에 연통할 수 있는 부위에 개구시킨 제2압력도입로(24)를 형성하여 이루어진 것을 특징으로하는 펌프/모우터의 용량제어기구.