KR950007252B1 - 가변용량형 유압펌프의 제어장치 - Google Patents

가변용량형 유압펌프의 제어장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

가변용량형 유압펌프의 제어장치
제1도는 본 발명의 일실시예를 나타낸 종단면도.
제2도는 본 발명인 앵글레버의 작용상태도.
제3도는 본 발명의 원리를 나타낸 개략도.
제4도는 본발명의 서보슬리이브와 앵글레버의 결합상태를 나타낸 평단면도.
제5도는 본 발명의 외부 지령 수압부의 다른 실시예를 나타낸 단면도.
제6도는 본 발명에 의한 가압피스톤의 변위에 대한 서보피스톤의 변위선도.
제7도는 펌프토출량의 관계를 나타낸 선도로서, (a)는 본 발명의 의한 선도이고, (b)는 종래도.
제8도는 외부 지령압에 대한 펌프토출압과 토출량의 관계를 나타낸 선도로서, (a)는 본 발명에 의한 선도이고, (b)는 종래도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 펌프본체부 하우징 2 : 서보피스톤 블럭도
3 : 서보밸브 블럭 4 : 서보피스톤
7 : 사판 8 : 마력제어용 가압피스톤
9 : 유량제어용 가압피스톤 10 : 서보스플
11 : 슬리브 12 : 스프링
20 : 최소유량 조정나사 25 : 소경실
26 : 대경실 27 : 유로
본 발명은 사판의 경전각을 변화시키는 유압서보기구를 가지고 있는 가변용량형 유압펌프의 제어장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 엑셜피스톤 펌프의 경전량을 변화시킬 수 있는 가변용량형 유압펌프의 제어장치에 있어서, 서보피스톤과 이 서보피스톤과 피드백 앵글레버로 연결되어 있는 서보밸브 및 압력검출용 피스톤을 가지고 있고, 서볼피스톤의 소경측은 직접 토출압에 의해 부하되어져 있고 대경측은 서보밸브 기구의 절환에 따라 토출압에 의해 부하되어지는 형식의 펌프 제어장치에 관한 것이다.
종래의 가변용량형 펌프의 제어장치에서는, 마력일정제어와 유량제어를 하기 위하여 펌프토출압에 대응하여 서보 피스톤의 대경측실에 제어압을 공급하는 유로를 절환시킬 수 있는 마력제어용 유로 절환기구와, 외부 지령압에 대응하여 서보피스톤의 대경측 압력실에 제어압을 공급하는 유로를 절환시킬 수 있는 유로 절환기구를 가지고 있어, 펌프 토출압 혹은 지령압의 변화에 따라 유로절환 작동을 하는 유압서보기구의 서보피스톤 작동을 피드백 레버에 의한 서보스플 및 슬리브를 초기의 중립상태로 복귀하도록 하는 구조로 되어 있다.
이와 같은 마력제어용 유로절환기구와 유량제어용 유로절환기구를 설계하기 위해서는 2조의 가압피스톤과 피드백레버, 서보밸브가 필요하여 그 구조가 상당히 복잡하였다. 또한, 마력제어용 절환기구와 유량제어용 절환기구가 별도로 작동하므로써 토출압과 유량제어 지령압이 동시에 가해질 때 제8(b)도에서 보여지는 것처럼 높은 토출압에서는 지령압에 따른 유량제어 가능구간이 극히 적어지므로써 미세조작성에서 문제점이 있다. 또한, 제7(b)도에서 보는 것처럼 가압피스톤의 가압력에 대응하여 2개 혹은 그 이상의 스프링을 대향시켜 토출압에 비례하여 3절의 토출압-토출양 선도를 얻음으로서 선도의 모서리 부분에서는 펌프의 입력마력을 충분히 다 사용하지 못하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 제거하기 위하여 안출된 것으로 종래의 2조로 되어 있어 설계, 제작이 어려웠던 구조적 복잡성을 해결하고, 고압부에서 문제가 되었던 유량 제어 미세조작성을 개선하며, 쌍곡선상의 토출압-토출량 선도를 형성하도록 하여 이론 펌프 입력마력에 접근시키므로써 원동기 출력을 최대로 이용할 수 있도록 하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 가변용량형 펌프의 경전량을 변화시키는 제어장치에 있어서 펌프의 토출압을 받아 토출압에 대응하여 변위하는 유량제어용 가압 피스톤이 동일축상에 형성되어 마력 제어용 토출압과 유량제어용 지령압의 합에 의해 1조의 대향 스프링을 변위시키고, 가압 피스톤의 일정변위에 대응하여 서보피스톤의 변위가 쌍곡선 형상으로 변하도록 경사부가 형성된 피드백 앵글레벌로 구성되어 있는 유체제어장치로서 이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 사판식 가변용량형 펌프의 본 발명의 일실시예를 보여주고 있으며, 펌프 본체부 하우징(1)내에는 펌프의 회전체 및 사판(7)이 조립되어 있고, 서보 피스톤 블럭(2)에는 서보 피스톤(4)이 장치되어 핀(5) 및 베어링(6)에 의해 자유로 움직일 수 있도록 볼 죠인트 되어 있으며, 서보밸브 블럭(3)내에는 마력 제어용 가압 피스톤(8) 및 유량제어용 가압 피스톤(9)이 동일축상에 형성되어진 가압피스톤 조립체와, 상기 피스톤(8,9)의 부하에 대응하여 변위하는 스프링(13a,13b)와 피스톤의 부하를 스프링에 전달하고 변위에 따라 서보 피스톤(4)의 대경실(26)로 통하는 유로(27)를 절환하는 서보 스플(10)과 서보 스플(10)을 내장하며 습동이 자유로운 슬리브(11)로 이루어진 서보 밸브로 되어 있다.
상기 서보 밸브는 서보 피스톤(4)과 경사붙이 앵글레버(15)에 의해 서보 피스톤(4)의 변위에 따라 슬리브가 동조되도록 형성되어 있다. 앵글레버(24)의 직각 모서리 부에는 핀(16)에 의해 힌지되어 있으며, 앵글레버의 밑변은 서보피스톤(4)과의 수평면에 대해 일정한 각도(θ)로 경사져 있으며, 힌지로부터 L1의 위치에 서보 피스톤(4)에 고정된 푸쉬핀(18)에 볼 죠인트된 볼(17)에 상기 접촉되어 있으며, 슬리브(11)와는 제4도에서 보는 것처럼 핀(14)에 의해 슬리브에 가공된 슬로트에 미끄럼 접촉되어 있다. 푸쉬 핀(18)은 볼(17)이 자유로이 움직일 수 있도록 볼 죠인트되어 있으며, 서보 피스톤(4)에 나사에 의해 고정되어 너트(19)에 의해 높이 조정이 자유롭게 되어 있다. 스프링(12)은 스탭링(31), 스토퍼(30)에 의해 슬리브(11)에 고정되고, 서보 밸브 블럭(3)내에 조립되어 있어 서보 피스톤(4)의 움직임에 따라서 앵글레버(15)가 볼(17)에 상시 접촉시킴과 동시에 슬리브(11)를 복귀시키는 힘을 발생한다.
서보 피스톤(4)의 대경실(26)은 유로(27)에의해 서보 밸브에 접속되어 있으며 서보 스플(10)및 슬리브(11)의 움직임에 따라 펌프토출압(Pd)과 연결되기도 하고 탱크(T)로 배유되기도 하며, 소경실(25)은 유로(28)에 의해 항시 토출압(Pd)이 가해지도록 되어 있다.
상기 서보 피스톤(4)은 초대유량 조정나사(22)와 잠금너트(23)에 의해 대경측 최대변위(최대유량)가 제한되고 최소유량조정나사(20)와 잠금너트(21)에 의해 소경측 최대변위(최소유량)가 제한되며, 압력실(25,26)의 압유는 스토퍼(24)와 시일(29)에 의해 밀봉되어진다.
상기와 같은 본 발명의 마력 일정 제어의 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다.
원동기를 구동시키면 펌프의 토출압이 즉시 피스톤(8)에 가해지고 이 유압력은 스플(10)을 밀어 스프링(13a)에 힘을 가하게 된다. 초기 상태(저압시)에는 초기 취부하중으로 가지고 장착되어져 있는 스프링(13a)에 의해 스플(10)은 후퇴(피스톤(8)방향)되어져 서보 피스톤 대경실(26)의 유로가 탱크로 통해져 있다.(배유위치)
점차 토출압(Pd)이 증가하면 피스톤(8)의 스프링(13a)에 대한 가압력이 증가하게 되고 제7(a)도의 포인트 a에 이르면 서보스플(10)을 배유위치로부터 중립위치로 만들어 유로(27)는 토출압(Pd) 및 배유구(T)로부터 차단된다.
이 상태에서 토출압(Pd)가 더욱 증가하게 되면 스플(10)은 중립위치로부터, 서보피스톤 대경실(26)을 토출압과 연결시키도록, 급유위치로 되며, 서보피스톤(4)은 대경측과 소경측의 면적차에 의해 발생한 힘에 의해 좌측(용량 감소)방향으로 이동하게 되어 토출유량이 감소한다.
서보피스톤(4)의 이동에 따라 서보피스톤에 고정된 푸쉬핀(18) 끝의 볼(17)은 서보피스톤과 평행이동하면서 밑면에 경사진 앵그레버(15)를 밀어올리고, 이때 생긴 변위각은 핀(16)을 중심으로 앵글레버를 좌회전시키고, 핀(14)에 의해 슬리브(11)를 좌로 이동시키므로써 서보스플(10)과 슬리브(11)를 중립(유로(27)을 Pd 및 T로부터 차단)위치로 만들고, 서보피스톤(4)의 이동을 멈춘다.
이때, 스플(10)의 변위(슬리브 피드백 변위)와 서보 피스톤(4)의 변위와의 관계를 보면,
의 관계식이 성립된다.
여기서 x : 서보피스톤 4의 변위, z : 스플10(슬리브 11)의 변위, ℓ1: 앵글레버(15)의 수평방향 팔길이, ℓ2: 앵글레버(15)의 수직방향 팔길이, h : 앵글레버(15)의 초기설정 경사높이(최대 경전각시).
상기 식에서 스플(10)의 변위에 대한 서보피스톤(4)의 변위는 제6도에서 보듯이 쌍곡선 형상을 가지며 상기식의 ℓ1, ℓ2, h의 변화에 따라 필요로 하는 최적의 z-x(토출압-토출량)선도를 만들 수 있으며, 이론 펌프 입력 마력선도에 접근시키는 것이 가능하다.
이상 토출압 증가에 따른 토출량 감소작동에 관하여 설명한 것으로 상기 상태에서 토출압이 감소하게 되면 마력제어용 가압 피스톤(8)의 가압력이 감소하게 되고 스플(10)은 중립위치에서 배유위치로 되어 서보피스톤 대경실(26)의 오일은 소경실(25)의 토출압에 의한 힘때문에 유로(27)을 통해 탱크(T)로 배유되면서 피스톤(4)이 우로(요량 증가) 이동된다.
서보피스톤(4)이 우방향으로 이동하게 되면 동시에 앵글레버(15)는 핀(16)을 지점으로 우회전하게 되고 슬리브(11)를 이동시켜 중립위치로 만들어 유로(27)를 차단하여 서보피스톤을 멈추게 한다.
다음은 유량제어 작동에 관해 설명하면, 마력제어용 가압 피스톤(8)과 동축상에 형성된 유량제어용 가압피스톤(9)는 외부 지령압 Pt를 받아 노출압에 더하여, 대향하고 있는 스프링(13a)에 힘을 가해 변위시킨다. 즉, 동일한 토출압 조건에서 외부지령압 Pt의 변화에 따라 토출유량이 변화하게 된다. 토출량은 제8도(a)도에서 보듯이 이론펌프 입력 마력 선도와 동일한 형상을 유지하며 지령압 Pt의 변화에 따라 옵셋된 Pd-Q선도를 형성한다.
서보 밸브 및 서보피스톤 작동을 토출압 증대, 감소작동과 동이하며 부하(토출압)에 더하여 외부지령압 만큼 토출량이 감소한다.
이때 외부 지령압의 변화에 대한 토출량의 변화량은 토출압이 높을 수록 작아지며 어느 토출압에서도 외부 지령압의 변화에 대응하여 토출유량이 일정한 비율(토출유량에 대해)로 변화한다. 즉, 어느 부하 조건에서도 미세 유량제어가 가능하다. 또한, 제7(a) 및 제8도(a)도의 Pd-Q선도는 스프링(13b)의 추가 설계, 앵글레버(15)의 레버비, 경사정도, 슬리브(11)와 스플(10)의 초기 중립 위치설정 등을 변화시켜 여러 형태로 만들 수 있으며, 또한, 마력제어용 가압 피스톤(8) 대신에 단부(段部) 피스톤을 설계하여 상대펌프의 토출압을 가하므로써 1대의 원동기에 의해 복수대의 가변용량형을 구동할 수 있다. 제5도는 마력 제어용 가압피스톤 및 유량제어용 가압피스톤의 다른 실시예로서 제2의 지령압을 가해주는 방법을 나타낸 것이다.
상기와 같은 본 발명은 1조의 마력제어용 및 유량제어용 서보기구로 마력일정제어와 유량제어가 가능하게 되므로써 구조 및 유로가 간단하고 제작을 용이하게 할 수 있는 것이다.
또한, 부분 지령압 전구간에서 어느 토출압에서도 외부 지령압에 비례하여 유량제어가 가능하며, 미세 조작성이 극히 양호해지며, 가변용량 구간에서도 어느 토출압에서도 원동기 출력을 최대로 이용가능한 등의 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 서보피스톤(4)의 대경실(26)로 통하는 유로(27)를 개폐하는 서보스플(10)가 상기 서보스플(10)을 내장하며 습동이 자유로운 슬리브(11)와 상기 슬리브(11)의 외측 일단에 고정되어 서보피스톤(4)의 이동에 따라 변위되는 앵글레버(15)와 상기 서보피스톤(4)의 이동에 따라 좌우로 이동되는 사판(7)으로 구성된 가변용량형 유압펌프의 경전량을 변화시키는 제어장치에 있어서, 펌프의 토출압(Pd)에 대응하여 변위하는 마력제어용 가압피스톤(8)과, 외부지령압(Pd)에 대응하여 변위하며 상기 마력제어용 가압피스톤(8)과 동일축상에 설치되는 유량제어용 가압피스톤(9) 및 상기 마력제어용 토출압과 유량제어용 지령압의 합에 의해 변위되도록 상기 마력 제어용 가압피스톤(8)과 상기 유량제어용 가압피스톤(9)과의 대향측에 설치되는 1조의 대향스프링(13a,13b)를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 가변용량형 유압펌프의 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 가압피스톤(8,9)의 일정변위에 대응하여 서보피스톤(4)의 변위가 쌍곡선 형상으로 변화토록 앵글레버(15)의 하부에 경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 가변용량형 유압펌프의 제어장치.
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