유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치(DEVICE FOR ADJUSTING THE STROKE VOLUME OF HYDRAULIC PISTON MACHINES)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2010-0057646
(43) 공개일자 2010년05월31일
(51) Int. Cl.

F16H 61/42 (2010.01) F16H 61/46 (2010.01)
(21) 출원번호 10-2010-7005799
(22) 출원일자(국제출원일자) 2008년08월15일
심사청구일자 없음
(85) 번역문제출일자 2010년03월16일
(86) 국제출원번호 PCT/EP2008/060762
(87) 국제공개번호 WO 2009/047040
국제공개일자 2009년04월16일
(30) 우선권주장
10 2007 047 195.7 2007년10월02일 독일(DE)
(71) 출원인
젯트에프 프리드리히스하펜 아게
독일연방공화국 데 88038 프리드리히스하펜
(72) 발명자
레그너 쥐르겐
독일 프리드리히샤펜 88048 슐로스샬덴베크 23
(74) 대리인
김태홍, 신정건
전체 청구항 수 : 총 9 항
(54) 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치
(57) 요 약
본 발명은 사축식 타입의 제1 유압 피스톤 기계(1)와 사축식 타입의 제2 유압 피스톤 기계(2)의 행정 체적들을
조절하는 조절 장치에 관한 것으로, 그러한 조절 장치는 행정 체적들을 조절할 수 있는 공통의 요소(4)와, 제어
라인들(3)에서의 압력 레벨이 최대 압력 레벨을 초과할 경우에 공통의 요소(4)가 동력 소비를 낮추는 방향으로
행정 체적들을 제어하도록 제어 절환되는 밸브(12)를 구비한다.
대 표 도
공개특허 10-2010-0057646
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특허청구의 범위
청구항 1
사축식 타입의 유압 피스톤 기계의 행정 체적을 조절하는 조절 장치로서,
제1 유압 피스톤 기계(1)는 제2 유압 피스톤 기계(2)에 인접하게 배치되며, 2개의 유압 피스톤 기계는 이들 2개
의 유압 피스톤 기계를 유압식으로 서로 연결하는 제어 라인(3)을 구비하고, 유압 피스톤 기계는 조절 가능한
축을 구비하며, 조절 가능한 축은 공통의 요소(4)의 이동에 의해 조절 가능한 축이 공통으로 조절되도록 공통의
요소(4)를 통해 연결되고, 공통의 요소(4)의 제1 위치에서는 제1 유압 피스톤 기계(1)가 작은 행정 체적으로 조
절되거나 행정 체적이 없게 조절되고 제2 유압 피스톤 기계(2)가 큰 행정 체적 또는 최대 행정 체적으로 조절되
며, 공통의 요소(4)의 제2 위치에서는 제1 유압 피스톤 기계(1)가 큰 행정 체적 또는 최대 행정 체적으로 조절
되고 제2 유압 피스톤 기계(2)가 작은 행정 체적 또는 최소 행정 체적으로 조절되며, 공통의 요소(4)를 조절하
는 조절 수단(5)을 구비하고, 공통의 요소(4)는 수동 입력 장치(10)에 의존하여 그 입력에 따라 제1 위치 또는
제2 위치 쪽으로 옮겨질 수 있고, 공통의 요소(4)는 제어 라인(3)에서 압력이 미리 정해진 압력을 초과할 경우
에는 수동 입력 장치(10)의 입력과는 상관이 없이 제1 위치 쪽으로 옮겨질 수 있는 것을 특징으로 하는 유압 피
스톤 기계의 행정 체적 조절 장치.
청구항 2
제1항에 있어서, 또 다른 수동 입력 장치(22)가 마련되며, 이 또 다른 수동입력 장치(22)는 그 작동 시에 공통
의 요소(4)를 제어 라인(3)의 압력에 의존하여, 그리고 또 다른 수동 입력 장치(10)의 또 다른 입력에 의존하여
제1 위치 쪽으로 옮길 수 있는 것을 특징으로 하는 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치.
청구항 3
제1항에 있어서, 공통의 요소(4)를 조절하는 조절 수단(5)은 그 기저 위치에서 공통의 요소(4)를 제1 위치로 유
지하고 압력 추진시에 공통의 요소(4)를 제2 위치 쪽으로 옮기는 단순하게 작용하는 유압 실린더로서 형성되는
것을 특징으로 하는 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치.
청구항 4
제3항에 있어서, 유압 실린더(5)의 상류에 밸브(12)가 연결되어 배치되며, 밸브(12)의 기저 위치에서 유압 실린
더(5)는 수동 입력 장치(10)에 의존하여 밸브(12)에 의해 압력 매체 공급원(6) 또는 압력 매체 저장기(7)에 연
결될 수 있고, 밸브(12)는 그 또 다른 위치에서 유압 실린더(5)를 압력 매체 저장기(7)에 연결함으로써 공통의
요소(4)를 수동 입력 장치(10)의 입력과는 무관하게 제1 위치 쪽으로 옮기는 것을 특징으로 하는 유압 피스톤
기계의 행정 체적 조절 장치.
청구항 5
제4항에 있어서, 밸브(12)를 기저 위치로부터 또 다른 위치로 옮기기 위해, 제어 라인(3)의 압력이 밸브에 작용
하는 것을 특징으로 하는 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치.
청구항 6
제5항에 있어서, 밸브(12)에 작용하는 제어 라인(3)의 압력에 또 다른 수동 입력 장치(22)에 의해 설정될 수 있
는 또 다른 압력이 중첩되고, 그럼으로써 또 다른 압력의 중첩 시에 밸브(12)가 제어 라인(3)의 낮은 압력에서
도 이미 또 다른 위치로 제어 절환되는 것을 특징으로 하는 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치.
청구항 7
제6항에 있어서, 밸브(12)는 스프링(14)에 대항하여 옮겨질 수 있고, 압력이 추진되는 제1 면(19) 및 압력이 추
진되는 제2 면(17)을 구비하며, 밸브(12)는 하나의 면 또는 양자의 면(17, 19)에 압력이 작용할 때에 그 기저
위치로부터 스프링(14)의 힘에 대항하여 또 다른 위치로 옮겨질 수 있고, 제1 면(19)은 또 다른 수동 입력 장치
(22)에 의해 압력 매체 공급원의 압력 매체에 연결될 수 있으며, 제2 면(17)은 고압을 갖는 제어 라인(3)의 압
력 매체에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치.
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청구항 8
제7항에 있어서, 제1 면(19)은 제2 면(17)보다 더 큰 것을 특징으로 하는 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절
장치.
청구항 9
제1항에 있어서, 제1 유압 피스톤 기계(1)와 제2 유압 피스톤 기계(2)는 유압 동력 브랜치 및 기계적 동력 브랜
치를 갖는 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션에 배치되며, 유압 동력 브랜치는 제1 유압 피스톤 기계
(1)와 제2 유압 피스톤 기계(2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 청구항 1의 전제부에 구체적으로 정의된 타입에 따른, 유압 피스톤 기계의 행정 체적 조절 장치에 관[0001]
한 것이다.
배 경 기 술
유압 피스톤 기계는 예컨대 유압 동력 브랜치용 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션에서 트랜스미션의[0002]
변속비를 무단으로 변경하는데 사용된다. 그를 위해, 유압 피스톤 기계는 그 유압 피스톤 기계의 행정 체적을
조절하는 조절 장치를 필요로 한다.
DE 42 06 023 A1은 피스톤 기계 및 그 피스톤 기계를 무단으로 조절할 수 있는 조절 장치를 구비한 무단 유체[0003]
정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션을 개시하고 있다. 조절 장치는 피스톤 기계를 제어 작동시킬 수 있는
제어 기구를 포함한다. 시스템을 과부하로부터 보호하기 위해, 조절 장치는 최대 압력을 제한할 수 있는 고압
제한 밸브를 구비한다. 고압 제한 밸브가 작동하면, 에너지가 열로 전환되는데, 그러한 열은 냉각기를 통해 방
출되어야만 한다.
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명의 과제는 간단하게 구성되고 시스템을 과열로부터 보호하는, 유압 피스톤 기계의 행적 체적 조절 장치[0004]
를 제공하는 것이다.
과제의 해결 수단
그러한 과제는 독립항에 특징 지워진 특징들을 아울러 갖는 전제된 타입의 조절 장치에 의해 해결된다.[0005]
그러한 조절 장치는 제1 및 제2 피스톤 기계들을 구비하는데, 피스톤 기계들은 사축식 타입으로 구성된다. 사[0006]
축식 타입의 피스톤 기계들은 효율이 매우 좋은 것을 그 특징으로 한다. 2개의 피스톤 기계들은 서로 인접하게
배치되고, 2개의 피스톤 기계들의 행정 체적들을 공통으로 조절할 수 있는 공통의 요소, 소위 요크를 구비한다.
피스톤 기계들은 2개의 피스톤 기계들을 서로 연결하는 제어 라인들을 구비한다. 그럼으로써, 피스톤 기계들이
소위 폐쇄 회로를 형성하게 된다. 피스톤 기계들의 행정 체적들을 조절하기 위한 공통의 요소는 그 공통의 요
소의 제1 위치에서 제1 유압 피스톤 기계가 작은 행정 체적으로 조절되거나 행정 체적이 없게 조절되고, 제2 유
압 피스톤 기계가 큰 행정 체적 또는 최대 행정 체적으로 조절되도록 배치된다. 제1 유압 피스톤 기계는 예컨
대 펌프로서 작동하여 유압 매체를 제2 유압 피스톤 기계로 급송하는데, 그 운전 상태에서 제2 유압 피스톤 기
계는 모터로서 작동한다. 다른 운전 상태에서, 제2 유압 피스톤 기계는 펌프로서 작동하고, 제1 유압 피스톤
기계는 모터로서 작동한다. 공통의 요소를 그 제1 위치로부터 제2 위치 쪽으로 옮기면, 제1 피스톤 기계, 예컨
대 펌프의 행정 체적이 커지고, 그와 동시에 제2 피스톤 기계, 예컨대 모터의 행정 체적이 작아진다. 공통의
요소의 제2 위치에서 운전할 때에, 제1 피스톤 기계는 그 최대 행적 체적을 가져 펌프로서의 운전 시에 최대 유
량 흐름을 급송하고, 제2 피스톤 기계는 그 최소 행정 체적을 가져 모터로서의 운전 시에 높은 출력 속도를 낸
다. 공통의 요소는, 예컨대 유압 실린더와 같은 조절 수단에 의해 제1 위치로부터 제2 위치 쪽으로 또는 제2
위치로부터 제1 위치 쪽으로 옮겨질 수 있다. 그럼으로써, 예컨대 차량의 운전자는 기계적으로 또는 전기적으
로 밸브를 제어 작동시키는 수동 입력 장치, 예컨대 가속 페달을 통해 운전자 요구를 공통의 요소의 조절 수단
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에 전달할 수 있고, 그에 의해 공통의 요소가 운전자 요구에 의존하여, 즉 수동 입력 장치의 작동에 의존하여
조절되게 된다. 운전자가 제2 피스톤 기계에서 높은 출력 속도를 내는 것을 원한다면, 공통의 요소는 제2 위치
쪽으로 옮겨진다. 운전자가 낮은 출력 속도를 내는 것을 원한다면, 공통의 요소는 제1 위치 쪽으로 옮겨진다.
주행 저항이 증가하면, 제1 피스톤 기계와 제2 피스톤 기계 사이의 제어 라인들에서 압력이 허용 압력을 초과할
가능성이 있다.
본 발명에 따르면, 공통의 요소는 미리 정해진 압력 레벨을 초과할 경우에 제1 위치 쪽으로 옮겨짐으로써 제1[0007]
피스톤 기계, 예컨대 펌프를 작은 행정 체적 쪽으로 조절하고, 제2 피스톤 기계, 예컨대 모터를 큰 행정 체적
쪽으로 조절하며, 그에 의해 제어 라인들에서의 압력이 떨어지게 된다. 그러한 미리 정해진 압력 레벨은 고압
제한 밸브가 열리는 최대 허용 압력 레벨 미만이고, 그럼으로써 에너지가 고압 제한 밸브에 의해 열로 전환되지
않기 때문에 시스템의 과열이 방지되게 된다.
본 발명의 또 다른 구성 형태에서는, 또 다른 수동 입력 장치를 통해 제어 라인들에서의 실제 압력 레벨에 또[0008]
다른 입력을 중첩함으로써 낮은 압력 레벨에서 이미 공통의 요소를 제1 위치 쪽으로 옮기는 방안이 존재한다.
그럼으로써, 무단으로 최대 허용 압력에 영향을 미치는 것이 가능케 된다. 스프링에 의해 그 초기 위치로 옮겨
지고 그 초기 위치에서 제1 위치에 있는 공통의 요소에 연결되는 단순하게 작용하는 유압 실린더를 사용할
경우, 그 유압 실린더에 압력 매체 공급원의 압력으로 압력을 추진함으로써 공통의 요소를 제1 위치로부터 제2
위치 쪽으로 이동시키는 것이 가능하다. 유압 실린더가 압력 매체 저장기에 연결되면, 공통의 요소는 제1 위치
쪽으로 복귀 이동한다. 또 다른 수동 입력 장치는 운전자 요구에 따라 압력 매체 실린더를 압력 매체 공급원
또는 압력 매체 저장기에 연결하여 공통의 요소의 위치를 결정함으로써 피스톤 기계의 출력 속도를 지정하는 또
다른 밸브로 이뤄질 수 있다. 그러한 또 다른 밸브와 유압 실린더 사이에는, 그 기저 위치에서는 또 다른 밸브
로부터 나오는 압력 매체를 유압 실린더에 연결하고, 그 또 다른 위치에서는 또 다른 밸브로부터 나오는 압력
매체를 차단하여 유압 실린더를 압력 매체 저장기에 연결하는 밸브가 배치된다. 제어 라인들에서 정해진 압력
레벨을 넘는 압력 레벨이 출현할 경우에 그 또 다른 위치로 밸브가 제어 작동한다.
따라서, 그 또 다른 밸브를 통해 회전 속도 제어의 측면에서 공통의 요소를 제어 작동시키고, 유압 실린더와 그[0009]
또 다른 밸브 사이에 배치된 밸브를 통해 공통의 요소를 제1 위치 쪽으로 옮김으로써 압력 레벨의 제한을 유도
하는 것이 가능케 된다.
첨부 도면에 대한 이하의 설명으로부터 또 다른 특징들을 알 수 있을 것이다. [0010]
발명의 효과
본 발명에 따르면, 간단하게 구성되고 시스템을 과열로부터 보호하는, 유압 피스톤 기계의 행적 체적 조절 장치[0011]
가 제공된다. 구체적으로, 2개의 피스톤 기계들의 행정 체적들을 공통으로 조절할 수 있는 공통의 요소가 미리
정해진 압력 레벨을 초과할 경우에 제1 위치 쪽으로 옮겨짐으로써 제1 피스톤 기계를 작은 행정 체적 쪽으로 조
절하고, 제2 피스톤 기계를 큰 행정 체적 쪽으로 조절하여 제어 라인들에서의 압력을 떨어뜨린다. 그러한 미리
정해진 압력 레벨은 고압 제한 밸브가 열리는 최대 허용 압력 레벨 미만이고, 그럼으로써 에너지가 고압 제한
밸브에 의해 열로 전환되지 않기 때문에 시스템의 과열이 방지되게 된다.
도면의 간단한 설명
도 1은 조절 장치의 유압 다이어그램이고,[0012]
도 2는 유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션의 동력 전달 다이어그램이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
도 1:[0013]
조절 장치는 하나의 운전 상태에서, 예컨대 펌프로서 작동하는 사축식 타입의 제1 피스톤 기계(1)와 하나의 운[0014]
전 상태에서, 예컨대 모터로서 작동하는 사축식 타입의 제2 피스톤 기계(2)를 구비한다. 제1 피스톤 기계(1)와
제2 피스톤 기계(2)는 제어 라인들(3)을 통해 서로 연결된다. 제1 피스톤 기계(1)와 제2 피스톤 기계(2)의 행
적 체적들은 공통의 요소(4)에 의해 조절된다. 스프링이 걸린 유압 실린더(5)가 공통의 요소(4)에 연결된다.
제1 피스톤 기계(1)는 유압 실린더(5)의 무압력 상태에서 행정 체적이 없게 조절된다. 즉, 제1 피스톤 기계
(1)는 압력 매체를 급송하지 않도록 구동된다. 제2 피스톤 기계(2)는 유압 실린더(5)의 무압력 상태에서 최대
행정 체적으로 조절된다. 압력 매체 공급원(6)은 압력 매체 저장기(7)로부터 라인(8)으로 압력 매체를 급송한
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다. 공통의 요소(4)가 유압 실린더(5)의 무압력 상태에서 그 제1 위치로부터 제2 위치 쪽으로 옮겨지게 되면,
수동 입력 장치(10)의 밸브(9)가 제어 절환되어 압력 매체가 라인(8)으로부터 라인(11)으로 흐르게 된다. 밸브
(12)가 그 기저 위치에 위치하면, 압력 매체는 라인(11)으로부터 라인(13)을 경유하여 유압 실린더(5)에 도달하
여 공통의 요소(4)를 제2 위치 쪽으로 옮기고, 그럼으로써 제1 피스톤 기계(1)의 행정 체적이 커지고, 제2 피스
톤 기계(2)의 행정 체적이 작아지며, 압력 매체가 제어 라인들(3)을 통해 제1 피스톤 기계(1)로부터 제2 피스톤
기계(2)로 급송된다. 밸브(12)는 스프링(14)에 의해 그 기저 위치로 유지되는데, 제어 라인들(3)의 고압이 셔
틀 밸브(15)에 의해 라인(16)을 경유하여 원형 링 면(17)에 도달한다. 원형 링 면(17)에는 스프링(14)이 부설
되어 있어 압력 제한 밸브(18)의 개방 레벨 미만에서는 밸브(12)가 그 제2 위치로 제어 절환되고, 그럼으로써
라인(11)의 압력 매체가 더 이상 유압 실린더(5)에 도달하지 못하여 유압 실린더(5)가 압력 매체 저장기(7)에
연결되고, 그에 의해 공통의 요소(4)가 제1 위치 쪽으로 옮겨져 제어 라인들(3)의 압력이 다시 내려가게 된다.
압력 제한 밸브(18)의 압력 레벨 미만에서는 밸브(12)가 제어 절환되기 때문에, 압력 제한 밸브(18)는 폐쇄된
채 유지되고, 그럼으로써 구동 장치가 과열로부터 보호되어 유지된다. 제어 라인들(3)의 압력이 다시
떨어지면, 밸브(12)는 다시 그 초기 위치로 제어 복귀되어 라인(11)의 압력 매체가 다시 유압 실린더(5)에 도달
하게 된다. 밸브(12)는 라인(20)과 연결된 원형 면(19)을 구비한다. 또 다른 수동 입력 장치(22)의 밸브(21)
가 작동하면, 그 밸브(21)에 의해 압력 매체가 라인(8)으로부터 라인(20)을 경유하여 원형 면(19)에 도달한다.
원형 면(19)에 작용하는 그러한 압력은 밸브(12)의 스프링(14)에 가해지는 힘을 생성하고, 그 힘은 원형 링 면
(17)에 작용하는 라인(16)의 압력으로부터 생기는 힘에 더해진다. 그럼으로써, 라인(8)의 압력이 라인(16)의
압력에 중첩되고, 그럼으로써 밸브(12)의 절환 점이 무단으로, 그에 따라 또 다른 수동 입력 장치(22)의 입력에
의존하여 설정될 수 있게 된다. 원형 면(19)과 원형 링 면(17) 사이의 면적 비는 3:100인 것이 바람직한데, 그
럼으로써 예컨대 16 bar의 최대 제어 압력에서 원형 링 면(17)에 가해지는 533 bar의 압력에 해당하는 힘을 밸
브(12)에 생성할 수 있게 된다. 그와 같이 고압을 무단으로 제한함으로써, 조절 장치를 기동 차량(mobile
vehicle)에 사용할 경우에 무단 견인력 설정이 제공될 수 있다. 수동 입력 장치(10)에 의해 무단 속도 설정이
제공될 수 있다. 그러한 무단 속도 설정을 무단 견인력 제어와 조합하면, 차량의 무단 동력 제어가 구현될 수
있게 된다. 압력 매체 공급원(6)은 조절 장치를 트랜스미션에 사용할 경우에 조절 장치 이외에 작동 장치(23)
및 클러치(24)에도 압력 매체를 공급한다.
도 2:[0015]
유체 정역학-기계적 동력 분기식 트랜스미션은 공통의 요소(4)에 의해 그 행정 체적들이 조절될 수 있는 도 1에[0016]
설명된 타입의 제1 피스톤 기계(1)와 제2 피스톤 기계(2)를 구비한다. 종동 장치(25)는 전진 주행용(26) 클러
치 또는 후진 주행용 클러치(27)를 통해 구동 장치(28)에 연결될 수 있다. 클러치(29)와 클러치(30)에 의해 주
행 모드들로 기어를 바꿔 넣을 수 있다. 서메이션 기어(summation gear)(31)는 기계적 동력 브랜치와 유압 동
력 브랜치를 합친다.
부호의 설명
1: 제1 피스톤 기계 2: 제2 피스톤 기계 3: 제어 라인[0017]
4: 공통의 요소 5: 유압 실린더 6: 압력 매체 공급원
7: 압력 매체 저장기 8: 라인 9: 밸브
10: 수동 입력 장치 11: 라인 12: 밸브
13: 라인 14: 스프링 15: 셔틀 밸브
16: 라인 17: 원형 링 면 18: 압력 제한 밸브
19: 원형 면 20: 라인 21: 밸브
22: 또 다른 수동 입력 장치 23: 작동 장치
24: 클러치 25: 종동 장치 26: 전진 주행용 클러치
27: 후진 주행용 클러치 28: 구동 장치
29: 클러치 30: 클러치 31: 서메이션 기어
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도면
도면1
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도면2
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