KR940002640B1 - 전자 유량 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

전자 유량 제어 장치
제1도는 이 발명의 한 실시예에 의한 전자 유량 제어 장치의 구성을 도시하는 단면도.
제2도는 상기 실시예에 있어서의 솔레노이드와 제어기의 부분의 블록도.
제3도는 스트로크에 대한 흡인력의 관계를 도시하는 설명도.
제4도는 종래의 전자 유량 제어 장치의 구성을 도시하는 단면도.
제5도는 제4도의 전자 유량 제어 장치에 있어서 솔레노이드와 제어기의 부분의 블록도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 밸브 보디 3a : 제1의 출력 포트
3b : 제2의 출력 포트 4 : 밸브 스풀
10 : 유압 펌프 12 : 오일 탱크
13 : 파워 실린더 14 : 피스톤
21 : 솔레노이드 22 : 요크
23 : 제1의 코어 24 : 제2의 코어
25 : 영구자석 26 : 제1의 코일
27 : 제2의 코일 30 : 제3의 코어
32 : 플랜저 101 : 절환수단
본 발명은 차량용의 조타 장치나 기타 산업기기 등의 작동유의 유량을 전기적으로 제어하는 전자 유량 제어 장치에 관한 것이다.
제4도는 종래의 상기 종류의 전자 유량 제어 장치의 단면도이며, 제5도는 솔레노이드 및 제어기의 부분의 단면도이다.
상기 제4도, 제5도의 양도면에 있어서, (1)은 밸브 보디이며, 밸브 구멍(2)이 뚫어져 있다. 상기 밸브 구멍(2)에는 제1의 출력 포트(3a) 및 제2의 출력 포트(3b)가 형성되며 이들 2개의 제1출력 포트(3a), 제2출력 포트(3b)의 중간에는 유압 펌프(10)에 접속된 공급 포트(3c)가 형성되어 있다.
상기 밸브 구멍(2)에는 밸브 스풀(4)이 미끄러져 움직이는 것이 가능하게 내장되어 있다. 상기 밸브 스풀(4)이 밸브 구멍(2)과 언더랩 상태로 설치되어 있다.
또, 밸브 스풀(4)은 양단을 센터링 스프링(5a, 5b)으로 탄성 지지되어서 도면에 도시하는 중립 위치에 배치되게 가세되어 있다.
센터링 스프링(5a,5b)과 밸브 스풀(4) 사이에는 리테이너(6a,6b)가 사이에 끼워져 있다. 상기 리테이너(6a,6b)는 밸브 스풀(4)이 중립 위치에서 멀어지는 방향으로 이동한 상태에선 다른쪽의 스프링의 가세력이 밸브 스풀(4)로 전달되지 않게 되어 있다.
밸브 보디(1)의 일단에는 밸브 스풀(4)을 구동하는 솔렌노이드(21)가 설치되어 있다. (22)는 속이 빈 원통상의 요크이며, 양단부에 제1의 코어(33) 및 제2의 코어(24)가 고정되어 있다.
또, 상기 요크(22)의 내측 중앙부에 지름 방향으로 착지된 영구 자석(25)이 설치되며, 상기 영구 자석(25)와 상기 제1의 코어(23)간에는 제1의 코일(26)이 바깥 감김된 보빈(28)이 장착되며 상기 영구 자석(25)과 상기 제2의 코어(24)간에는 제2의 코일(27)이 바깥 감김된 보빈(29)이 장착되어 있다.
이들 제1의 코일(26)과 제2의 코일(27)은 제5도에서 분명하듯이, 전기적으로 직렬로 접속되어 있다.
(30)은 상기 영구 자석(25)의 내면에 장착된 제3의 코어이며, 내면에 슬리브 축받이(31)가 압입되어 있다.
상기 슬리브 축받이(31)의 내면에는 약 0.3㎜ 두께의 테프론층이 형성되며, 내면에서 미끄러져 움직이기는 플랜저(32)의 마찰 계수를 저감하고 원통상의 자기 갭(미끄러져 움직임 갭)을 유지하고 있다.
또, 제1의 코어(23) 및 제2의 코어(24)의 플랜저(32)의 단면과 대향하는 부분에는 플랜저(32)의 직경보다 큰 원통부(33,34)가 형성되며 플랜저(32)의 이동에 의해서 원통상의 흡인갭의 축방향 길이가 변화하도록 되어 있다. (41)은 제어기이며 직류 전원(42)의 직류 전압을 촙핑해서 1 ON-OFF 비(듀티)를 변화시키고 솔레노이드(21)의 통전 전류를 제어한다.
다음에, 동작에 대해서 설명한다. 솔레노이드(21)의 제1 및 제2의 코일(26,27)에 통전하지 않을때, 제4도의 파선은 자속(ΦC)이 없고, 영구 자석(25)의 N극에서 나온 자속은요크(22)→제1의 코어(23)→원통부(33)→플래저(32)→슬리브 축받이(31)→제3의 코어(30를 지나서 영구 자석(25)의 S극에 들어가는 자속(Φm1)의 폐 자로와, 요크(22)→제 2의 코어(24)→원통부(34)→플랜저(32)→슬리브 축받이(31)→제3의 코어(30)를 지나서 영구 자석(25)의 S극에 들어가는 자속(Φm2)의 폐 자로를 형성한다.
자속 Φm1에 의해, 원통부(33)와 플랜저(32)의 좌단부간에는 좌방향의 흡인력이 적용하며, 반대로 자속(Φm2)에 의해 원통부(34)와 플랜저(32)의 우단부 간에는 우방향의 흡인력이 작용하는데, 좌우의 흡인력이 거의 동일하고, 또 센터링 스프링(5a,5b)의 가세력으로 밸브 스풀(4)은 중립 위치에 유지되며 공급 포트(30)에서 도입된 고압의 작동유는 공급측의 교축(7a,7b)을 통과해서, 각각의 드레인 측의 교축(8a,8b)에서 드레인 포트(3d)를 지나 오일 탱크(12)로 환류된다.
이때, 좌우의 교축이 동등하므로 양출력 포트(3a,3b)의 압력은 동등하게 유지되며, 파워 실린더(13)의 피스톤(14)의 위치는 유지된다.
다음에 솔레노이드(21)의 제1 및 제2의 코일(26,27)에 제4도의 파선으로 도시하는 방향으로 자속이 발생하도록 전기를 통하여 여가시키면, 요크(22)→제1의 코어(23)→원통부(33)→플랜저(32)→원통부(34)→제2의 코어(24)를 자로로 하는 자속(Φc)이 형성된다.
이때, 제1의 코어(23)의 원통부(33)와 플랜저(32)의 좌단부를 지나는 자속은 영구 자석(25)에 의한 자속(Φm1)과, 제1 및 제2의 코일(26,27)에 의한 자속(Φc)의 합으로 되며 플랜저(32)에 작용하는 좌향의 흡인력이 증대한다.
반대로, 제2의 코어(24)의 원통부(34)와 플랜저(32)의 우단부를 지나는 자속은 영구 자석(25)에 의한 자속(Φm2)과 코일(26,27)애 의한 자속(Φc)의 차이로 되며 플랜저(32)에 작용하는 우향의 흡인력이 감소한다.
플랜저(32)는 좌단에서 발생하는 좌향의 흡인력과, 우단에서 발생하는 우향의 흡인력의 차이에 의해 좌향으로 구동력이 발생하며, 밸브 스풀(4)을 거쳐서 센터링 스프링(5a)의 반력과 균형되는 위치까지 좌방향으로 이동한다.
이때, 흡인부 자기 갭이 원통상이므로 제3도에 도시하듯이 중립 위치에서 좌로 플랜저(32)가 위치할때, 거의 평탄한 흡인력이 발생한다.
슬레노이드(21)의 발생력에 의해서 밸브 스풀(4)이 좌방향으로 이동하면 공급측의 교축(7a)이 넓어지며 공급측의 교축(7b)이 좁아진다.
또, 드레인 측의 교축(8a)이 좁아지며, 드레인 측의 교축(8b)이 넓어진다.
이것으로 제1의 출력 포트(3a)의 음압이 상승하며, 제2의 출력 포트(3b)의 유압이 저하되므로 파워 실린더(13)의 피스톤(14)은 우방향으로 이동한다.
또, 솔레노이드(21)의 제1, 제2의 코일(26,27)에 제4도의 자속(Φc)과 역방향으로 자속이 발생하도록 전기가 통하는 방향을 절환했을 경우에는, 상기 설명과 역의 작동이 되므로 그 설명은 생략한다.
종래의 전자 유량 제어 장치는 이상과 같이 구성되고 있으므로 작동유중의 먼지로 밸브 스풀(4)이 잠겼을 경우, 먼지를 뚫고나가서 밸브 스풀(4)을 강제적 작동시키기 위해선 솔레노이드(21)의 코일 사양을 과대한 구동력이 발생하게끔 대전류 형으로 해야되는데, 그때, 통상 유량 제어시의 솔레노이드(21) 통전 전류가 작아지며, 유체의 유량 제어가 악화된다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해서 이룬것이며, 통상 유량 제어시의 제어성과, 먼지 끼어들기 등의 비상시의 대구 동력을 양립할 수 있는 전자 유량 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관계하는 전자 유량 제어 장치는 영구 자석의 양측에 바깥 감김된 2개의 코일을 통상 유량 제어시는 전기적으로 직렬로 접속하고, 큰 구동력을 필요로 하는 비상시는 전기적으로 병렬로 접속하도록 절환되는 절환 수단을 설치한 것이다.
본 발명에 있어서의 전자 유량 제어 장치는 큰 구동력을 필요로 하는 비상시에는 통상의 절환 수단으로 코일의 전기적 접속을 직렬에서 병렬로 절환하므로 전기 저항이 1/4로 되므로 솔레노이드의 각 코일에 통전 가능한 전류 값이 커지며, 전류값에 대응해서 발생하는 구동력도 커진다.
이하, 본 발명의 전자 유량 제어 장치의 실시예를 도면에 대해서 설명한다. 제1도는 상기 한 실시예의 구성을 도시하는 단면도이며, 제2도는 상기 솔레노이드 및 제어기부분의 단면도이며, 상기 제1도 및 제2도에 있어서 종래의 전자 유량 제어 장치와 동일부분에 대해선 설명을 생략한다.
상기 제1도, 제2도를 제4도, 제5도와 비교해도 분명하듯이 제1도, 제2도에선 부호 1∼14, 21∼34, 41, 42는 제4도, 제5도와 같다.
즉, 상기 제1도, 제2도의 실시예에선, 제4도, 제5도의 종래예의 구성에 새로이 이하에 기술하는 부분이 부가되는 것이며, 제1도, 제2도에 있어서(101)은 절환수단이며, 제2도에 도시하듯이 제1의 스위치(102)와 제2의 스위치(103)로 구성되어 있다. 제1 및 제2의 스위치(102,103)은 연동해서 절환하게 되어 있으며, 제1의 스위치(102)의 공통 단자(102a)는 제2의 코일(27)의 일단에, 제2의 스위치(103)의 공통 단자(103a)는 제1의 코일(26)의 다른 단에 각각 접속되어 있다.
또, 제1의 스위치(102)의 NC 단자(102b)는 제2의 스위치(103)의 NC 단자(103b)에, 제1의 스위치(102)의NO 단자(102c)는 제2의 코일(27)의 일단과 제어기(41)의 결선에 각각 접속되어 있다.
제1의 코일(26)과 제2의 코일(27)의 감기 방향은 동일하며, 제2의 코일(27)의 감기 시작이 절환 수단(101)을 거쳐서 제어기(41)에, 감기 끝이 제1의 스위치(102)의 공통 단자(102a)에, 제1의 코일(26)의 감기 시작이 제2의 스위치(103)의 공통 단자(103a)에 감기 끝이 절환 수단(101)을 거쳐서 제어기(41)에 접속되어 있다.
이때, 제어기(41)의 구동 전류는 제2의 코일(27)→제1의 스위치(102)→제2의 스위치(103)→제1의 코일(26)을 흘러서 제어기(41)로 귀환한다.
여기에서, 예컨대 배터리(42)의 전압을 12V 제어기(41)의 듀티를 50%, 제1 및 제2의 코일(26,27)의 전기 저항을 각각 30Ω이라 하면, 솔레노이드(21)의 전기 저항은 제1 및 제2의 코일(26,27)이 전기적으로 직렬로 접속되어 있으므로 6Ω로 되며 구동 전류의 평균값은 1A로 되며 제3도에서 약 2kgf의 흡인력이 발생한다.
제어기(41)의 ON 듀티(통전 시간/구동 주파수의 1주기)를 100%로 하고 배터리(42)의 전압과 동등한 전압을 솔레노이드(21)에 인가하면 2A의 전류는 흘러서 최대 약 4kgf의 흡인력이 발생하는데, ON 듀티가 100% 가까이로 되면, 흡인력 특성의 히스테리시스(전류 또는 스트로크를 왕복시켰을 때의 추력의 왕복차)가 커지며 유량의 제어성이 악화된다.
상기와 같은 통상의 유량 제어시에 작동 유중의 먼지등에 의해서 밸브 스풀(4) 잠기며, ON 듀티 100%의 약 4kgf의 흡인력으로 먼지를 뚫고 나아가서 정상 상태로 복귀되지 않는 경우, 제1의 스위치(102)의 공통 단자(102a)를 NO 단자(102c)에, 제2의 스위치(103)의 공통 단자(103a)를 NO 단자(103c)에 접속을 절환한다.
이때, 솔레노이드(21)의 전기 저항은 제1 및 제2의 코일(26,27)이 전기적으로 병렬로 접속되므로 1.5Ω로 되며, 배터리(42)의 전압과 동등한 전압을 솔레노이드(21)에 인가하면 제1 및 제2의 코일(26,27)에 흐르는 전류는 8A로 되며, 10kgf 이상의 흡인력이 발생되며, 먼지를 뚫고 나가서 정상 상태로 복귀할 수 있다.
또한, 상기 실시예에선 절환 수단으로서 기계적 스위치를 사용했을 경우를 설명했는데 트랜지스터 등을 쓴 전자 회로에서 절환토록 해도 마찬가지의 효과가 얻어진다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면 절환 수단으로 영구 자석의 양측에 바깥 감김된 2개의 코일을 통상 유량 제어시에는 전기적으로 직렬로 접속하고 큰 구동력을 필요로 하는 비상시에는 전기적으로 병렬로 접속토록 구성했으므로 비상시의 솔레노이드의 전기 저항이 통상시의 1/4로 되며, 통상시의 유량제어성과 비상시의 대구 동력을 양립할 수 있는 것이 얻어지는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 유압 펌프에 연통하는 공급 포트 및 파워 실린더에 연통하는 출력 포트를 가짐과 더불어, 이들의 공급 포트와 출력 포트를 폐색 또는 개구하기 위해서 축방향으로 이동 가능한 밸브 스풀을 가지는 밸브 보디와 속이빈 원통상의 요크와, 상기 요크의 양단부에서 자기적으로 접속된 제1 및 제2의 코어와 상기 요크의 내측과 자기적으로 접속되며 지름 방향으로 착자된 영구 자석과, 상기 영구 자석과 상기 제1의 코어간에 배설된 제1의 코일과, 상기 영구 자석과 상기 제2의 코일간에 배설된 제2의 코일과, 상기 영구 자석의 내측과 자기적으로 접속된 제3의 코어와, 상기 밸브 스풀에 일단에 연결되어 상기 제3의 코어의 내측에 일정 길이의 원통상 자기 갭을 유지해서 상기 밸브 스풀과 더불어 축방향으로 이동 가능하게 배설된 플랜저와, 상기 제1의 코일 및 제2의 코일을 병렬 또는 직렬로 접속을 절환하는 절환수단과, 상기 절환수단을 거쳐서 상기 제1 및 제2의 코일의 통전 제어를 행하는 제어기를 구비한 전자 유량 제어 장치.
KR1019910004530A 1990-03-28 1991-03-22 전자 유량 제어 장치 KR940002640B1 (ko)

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