KR100212645B1

KR100212645B1 - 유압펌프의 토출유량 제어장치

Info

Publication number: KR100212645B1
Application number: KR1019940025148A
Authority: KR
Inventors: 정대승
Original assignee: 토니헬샴; 볼보건설기계코리아주식회사
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1999-08-02
Also published as: CN1119707A; EP0704623B1; CN1082631C; EP0704623A1; JPH08100770A; DE69501994T2; JP3768566B2; US5626015A; DE69501994D1

Abstract

본 발명은 유압펌프의 토출유량 제어장치에 관한 것으로, 특히 네거티브방식으로 가변용량형 유압펌프의 토출유량을 제어하는 유압시스템에 적용되어 엑츄에이터 작동시 펌프의 토출유량이 즉각적으로 증가될 수 있도록 한 유압펌프의 토출유량 제어장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 유압펌프의 토출유량 제어장치는, 유압펌프의 사판 경전각을 변화시키기 위한 파일럿유로로 부터 분기되어 파일럿유로 중의 파일럿오일을 탱크로 리턴시키는 분기유로와, 이 분기유로 중에 설치되며 소정의 압력이 가해지면 개방되는 릴리이프밸브를 구비한다.

Description

유압펌프의 토출유량 제어장치

제1도는 네거티브방식이 적용된 종래의 유압시스템을 나타내는 개략적인 유압회로도.

제2(a)도 및 제2(b)도는 각각 제1도의 유압시스템에서, 파일럿압력(Pi)과 모든 콘트롤밸브들을 경유한 후의 유량(Qn)과의 관계 및 파일럿압력(Pi)과 펌프토출압력(Qp)과의 관계를 나타낸 그래프.

제3도는 과도기에서의 콘트롤밸브의 내부유로 상태를 설명하기 위한 개략적인 유압회로도.

제4도는 본 발명의 일실시예에 의한 유압펌푸의 토출유량 제어장치가 적용된 유압시스템을 나타내는 개략적인 유압회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

P : 가변용량형 유압펌프 A,B,C : 엑츄에이터

T : 탱크 1,2,3 : 콘트롤밸브

11 : 바이패스유로 12 : 오리피스

13 : 파일럿유로 13a,13b : 분기된 파일럿유로

16 : 릴리이프밸브 17 : 압력설정스프링

18 : 릴리이프밸브 개방 파일럿유로

본 발명은 유압펌프(Hydraulic Pump)의 토출유량 제어장치에 관한 것으로, 특히 네거티브(Negative)방식으로 가변용량형 유압펌프(V ariavle Displacement Hyd raulic Pump)의 토출유량을 제어하는 유압시스템(Hydraulic System)에 적용되어 엑츄에이터(Actuator) 작동시 펌프의 토출유량이 즉각적으로 증가될 수 있도록 한 유압펌프의 토출유량 제어장치에 관한 것이다.

'네거티브방식의 유압펌프 토출유량제어'란 가변용량형 유압펌프의 초기 상태(lnitial State)를 최대 유량이 토출되도록 설정해두고, 소정의 파일럿압력에 의해 사판(Swash Plate) 경전각을 변화시킴으로써, 즉 사판 경전각을 더 세워줌으로써, 토출유량이 감소하도록 제어하는 방식을 의미한다.

유압펌프 토출유량 제어에 있어서 네거티브방식이 적용된 종래의 유압시스템은, 제1도에 도시된 바와 같이, 가변용량형 유압펌프(P)의 토출유량에 의해 복수개의 엑츄에이터(A,B,C)들이 작동되도록 각각의 콘트롤밸브(1,2,3)들이 유로(11: 센터 바이패스유로)에 의해 연결되었다. 유압펌프(P)의 토출유량은 콘트롤밸브(1,2,3)들이 모두 중립시, 즉 전술한 엑츄에이터(A,B,C)들 중 어느 것도 작동되지 않을 때, 전술한 유로(11)를 통해 오리피스(12: Orifice)를 경유하여 탱크(T)로 리턴되었다. 한편, 이 유로(11)는 콘트롤밸브(1,2,3)들을 통과한 후 파일럿유로(13)로 분기되어 전술한 유압펌프(P)의 사판 경전각을 변화시키기 위한 파일럿압력(Pi)을 공급하도록 설치되었다. 유압펌프(P)는 최대 유량을 토출하도록 초기 설정되며, 전술한 파일럿압력(Pi)이 작용하면 이 파일럿압력(Pi)과 비례하여 유압펌프(P)의 사판 경전각이 변화되어, 즉 사판 경전각이 더 세워지게 되어, 유압펌프(P)의 토출유량이 감소하게 되었다. 도면 중, Qp는 펌프토출유량(a 지점에서 측정된 유량)을 의미하고 Qn은 모든 콘트롤밸브(1,2,3)들을 경유한 후의 유량(b 지점에서 측정된 유량)을 의미한다.

이와 같이 구성된 유압시스템에서, Pi와 Qn과의 관계 및 Pi와 Qp와의 관계는 각각 제2(a)도 및 제2(b)도에 도시된 바와 같다.

즉, Qn이 증가될수록 Pi가 증가되며, 그에 따라 Pi가 증가될수록 Qp는 감소한다. 다시 말해, 콘트롤밸브(1,2,3)들이 모두 중립시, 즉 전술한 엑츄에이터(A,B,C)들 중 어느 것도 작동되지 않을 때, Qn은 최대가 되며(Qn = Qp), 이 때 오리피스(12) 통과에 의한 배압으로 Pi가 증가되므로 결국 Pi에 의해 유압펌프(P)의 사판 경전각이 변화되어 펌프토출유량인 Qp가 감소된다. 한편, 전술한 엑츄에이터(A,B,C)들 중 어느 것이라도 작동된다면, 펌프토출유량인 Qp 중 일부가 작동되고 있는 엑츄에이터에 공급되므로, Qn은 Qp로 부터 엑츄에이터 공급유량 만큼 감소된 유량이 되며 이에 비례하여 Pi역시 감소되므로 결국 펌프토출유량인 Qp가 증가된다.

다시 말해, 네가티브방식이 적용된 유압시스템에서는, 작동되고 있는 엑츄에이터가 없을 때에는 유압펌프의 토출유량이 자동적으로 감소되고, 엑츄에이터가 하나 라도 작동될 때에는 이에 맞추어 유압펌프의 토출유량이 자동적으로 증가되었다.

그런데, 실제로는, 엑츄에이터가 작동되더라도 펌프토출유량 Qp가 즉각적으로 증가되지 못하고 상당한 지연시간이 자주 발생되는 문제점이 있었다.

그 이유는, 콘트롤밸브(1,2,3)의 스풀 스트로크에 따라 ON/OFF 값(즉, 완전개방과 완전폐쇄의 상태)이 아닌 부분적으로 개방된 상태(또는 부분적으로 폐쇄된 상태)인 과도기 상태를 갖게 되기 때문이었다. 이 상태는, 제3도에 도시된 바와 같이, 콘트롤밸브(1,2,3)의 내부 유로인, 바이패스유로(11)와 엑츄에이터 공급측 유로(14) 및 리턴측유로(15)가 모두 오리피스상태가 되는 것을 의미한다. 이와 같은 과도기 상태에서 엑츄에이터에 높은 부하가 걸리게 되면(정확히 말하여, 전술한 오리피스(12) 통과시 걸리는 부하보다 높은 부하가 걸리게 되면), 펌프토출유량 Qp은 엑츄에이터 공급측 유로(14)쪽으로는 전혀 공급되지 않고 상대적으로 부하가 낮은 바이패스유로(11)쪽으로 전 유량이 흘러가게 되었다. 결국, 엑츄에이터가 작동을 시작했음에도 불구하고 Qn과 Pi는 전혀 감소하지 않게 되며, 그에 따라 펌프토출유량 Qp도 전혀 증가하지 못하였다. 이와 같은 현상은, 펌프토출유량 특성이 엑츄에이터에 작용하는 부하에 의해 변화되어 버리는 것을 의미하며, 엑츄에이터 작동시 펌프의 토출유량이 즉각적으로 증가되는 것이 바람직함에도 불구하고 전술한 이유로 인해 상당 시간 경과 후, 즉 충분한 스풀 스트로크가 진행되고 난 후에야 비로소 펌프의 토출유량이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 네거티브 방식으로 유압펌프의 토출유량을 제어하는 유압시스템에서 펌프의 토출유량 특성이 엑츄에이터에 작용하는 부하에 의해 변동하지 않도록 제어하는 유압펌프의 토출유량 제어장치 및 유압시스템을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 엑츄에이터가 작동되지 않을 때에는 펌프토출유량을 감소시키고 엑츄에이터가 작동될 때에는 즉각적으로 펌프토출유량을 증가시키는 유압펌프의 토출유량 제어장치 및 유압시스템을 제공하는 것에 있다.

전술한 본 발명의 목적들은, 유압펌프의 사판 경전각을 변화시키기 위한 파일럿유로로 부터 분기되어 파일럿유로 중의 파일럿오일을 탱크로 리턴시키는 분기유로와, 이 분기유로 중에 설치되며 소정의 압력이 가해지면 개방되면 릴리이프밸브를 구비한 유압펌프의 토출유량 제어장치를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 전술한 릴리이프밸브를 개방시키기 위한 전술한 소정 압력은 유압펌프의 토출압력이 될 수 있다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

제4도는 본 발명의 일실예에 의한 유압펌프의 토출유량 제어장치가 적용된 유압시스템의 개략적인 유압회로도이다. 본 실시예를 설명함에 앞서, 제1도에 의해 설명된 종래의 유압시스템과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 부여될 것임을 밝혀두며, 아울러 이미 설명된 사항에 대해서는 중복하여 설명하지 않는다.

제4도에 도시된 바에 의하면, 가변용량형 유압펌프(P), 이 유압펌프(P)의 토출유량에 의해 작동되는 복수개의 엑츄에이터(A,B,C)들, 이들의 제어를 위한 각각의 콘트롤밸브(1,2,3)들, 콘트롤밸브(1,2,3)들이 모두 중립시 유압펌프(P)의 토출유량을 탱크(T)로 리턴시키기 위한 바이패스유로(11), 콘트롤밸브(1,2,3)와 탱크(T)사이의 바이패스유로(11) 중에 설치된 오리피스(12), 콘트롤밸브(1,2,3)들을 모두 경유한 바이패스유로(11)로 부터 분기되어 유압펌프(P)의 사판경전각을 변화시키기 위한 파일럿압력(Pi)을 공급하는 파일럿유로(13)등은 종래의 유압시스템에서와 동일하다.

본 실시예에서는, 전술한 파일럿유로(13)가 두 유로(13a 및 13b)로 분기되며, 파일럿유로(13)중의 파일럿오일이 유로(13a)를 통해서는 릴리이프밸브(16)를 경유하여 탱크(T)로 리턴되고, 유로(13b)를 통해서는 유압펌프(P)의 사판경전각을 변화시키도록 공급된다. 한편, 릴리이프밸브(16)는 압력설정스프링(17)에 의해 폐쇄상태로 설정되어 있으며, 유로(18)를 통해 공급되는 유압이 이 압력설정스프링(17)의 설정압력을 초과하게 되면 릴리이프밸브(16)가 개방되어 파일럿유로(13)의 파일럿오일 중 일부를 탱크(T)로 리턴 시키게 된다. 유로(18)는 바이패스유로(11)로 부터 분기됨에 따라, 유로(18)를 통해서 공급되는 릴리이프밸브(16) 개방 압력은 바로 유압펌프(P)의 토출압력이 된다.

이하, 이와 같이 구성된 본 실시예의 유압펌프 토출유량 제어장치의 작동을 설명한다.

(1) 콘트롤밸브(1,2,3)들이 모두 중립시(즉, 엑츄에이터(A,B,C)들 중 어느 것도 작동하지 않을 때), Qn은 최대가 되며(Qn = Qp), 이때 오리피스(12) 통과에 의한 배압으로 Pi가 증가되므로 결국 Pi에 의해 유압펌프(P)의 사판 경전각이 변화되어 펌프토출유량인 Qp가 감소된다. 이 때, Qp가 변화가 없거나 감소되므로 릴리이프밸브(16)는 폐쇄된 상태이며 파일럿유로(13) 중의 파일럿오일은 탱크(T)로 전혀 리턴 되지 않는다.

(2) 한편, 전술한 엑츄에이터(A,B,C)들 중 어느 것이라도 작동되기 시작하는 과도기 상태에서는 콘트롤밸브(1,2,3)의 각 내부유로들이 모두 부분적으로 개방된 오리피스상태가 되고(제3도 참조), 이러한 오리피스상태로 인해 유압펌프(P)의 토출압력이 증가되며 이 증가된 압력은 유로(18)를 통해 전달되어 릴리이프밸브(16)를 개방시키게 된다. 릴리이프밸브(16)가 개방되면 파일럿유로(13)중의 파일럿오일 중 일부가 유로(13a)를 통해 탱크(T)로 리턴되므로 Pi는 감소되고 그에 따라 펌프토출유량인 Qp가 증가된다.

(3) 콘트롤밸브(1,2,3)의 스풀이 풀 스트로크 이동되어 콘트롤밸브(1,2,3)의 각 내부유로 중 바이패스유로(11)는 완전히 폐쇄되고 엑츄에이터 공급측 및 배출측 유로는 완전히 개방되면, 펌프토출유량인 Qp 중 일부가 자동되고 있는 엑츄에이터에 공급되므로, Qn은 Qp로 부터 엑츄에이터 공급유량 만큼 감소된 유량이 되며 이에 비례하여 Pi역시 감소되므로 결국 펌프토출유량인 Qp 가 더욱 증가된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 유압펌프 토출유량 제어장치에 의하면, 네거티브 방식으로 유압펌프의 토출유량을 제어하는 유압시스템에 적용되어 엑츄에이터에 작용하는 부하에 따라 유압펌프의 토출유량 특성을 변동시키지 아니하며, 엑츄에이터가 작동되지 않을 때에는 펌프토출유량을 감소시키고 엑츄에이터가 작동될 때에는 즉각적으로 펌프토출유량을 증가시킬 수 있으므로, 조작에 따른 기기의 응답성을 향상시키며 보다 정확한 작동성을 보장하게 된다.

Claims

네거티브방식에 의해 유압펌프의 토출유량을 제어하는 유압시스템에 있어서; 상기 유압펌프(P)의 사판 경전각을 변화시키기 위한 파일럿유로(13)로부터 분기되어 상기 파일롯유로 중의 파일럿오일을 탱크로 리턴시키는 분기유로(13a); 및 상기 분기유로(13a) 중에 설치되는 릴리이프 밸브(16); 상기 유압펌프(P)의 토출압력을 상기 릴리이프 밸브(16)에 전달하여 상기 유압펌프(P)의 토출압력이 증가하면 상기 릴리이프 밸브(16)를 개방시키기 위한 신호유로(18)를 포함하는 유압펌프의 토출유량 제어장치.
유압시스템에 있어서; 가변용량형 유압펌프(P); 상기 펌프의 토출유량에 의해 작동되는 적어도 하나 이상의 엑츄에이터; 상기 엑츄에이터의 제어를 위해 상기 유압펌프와 탱크 사이에 배열 설치되는 적어도 하나 이상의 콘트롤밸브(1,2,3); 상기 펌프로부터 상기 탱크까지 상기 콘트롤밸브를 통과하도록 설치되어 상기 콘트롤밸브가 모두 중립시 상기 펌프의 토출유량을 상기 탱크로 리턴시키는 바이패스유로(11); 상기 콘트롤밸브와 상기 탱크사이의 상기 바이패스유로 중에 설치된 오리피스(12); 상기 콘트롤밸브를 모두 경유한 상기 바이패스유로로부터 분기되어 상기 펌프의 사판경전각을 변화시키기 위한 파일럿압력을 공급하는 파일럿유로(13); 상기 파일럿유로로부터 분기되어 상기 파일럿유로(13) 중의 파일럿오일을 상기 탱크로 리턴시키는 분기유로(13a); 상기 분기유로(13a) 중에 설치되는 릴리이프 밸브(16)에 전달하여 상기 유압펌프(P)의 토출압력이 증가하면 상기 릴리이프 밸브(16)를 개방시키기 위한 신호유로(18)를 포함하는 유압시스템.