KR100243791B1 - 사판식 유압펌프/모터의 경전각 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무한궤도식 굴삭기와 같은 건설 중장비의 구동원으로 사용되며 펌프를 겸용하는 사판식 유압모터에 관한 것이다.

본 발명은 사판이 착좌되는 케이싱의 착좌면을 서로 다른 평면의 2단 구조로 형성하고, 사판의 경전각이 출력축을 중심으로 강구와 같은 방향에서 이루어짐과 동시 상기 강구로 부터 멀리 떨어진 위치에서 조절되게 하므로서 경전각의 제어가 용이할 뿐만 아니라 제어에 따른 오차가 적고, 경전시의 기준이 되는 가공면의 크기가 줄어 제작이 용이하므로 원가절감 및 생산성 향상에 기여할수 있는 것이다.

Description

사판식 유압펌프/모터의 경전각 제어장치

본 발명은 굴삭기와 같은 건설 중장비의 구동원으로 사용되며 펌프를 겸용하는 사판식 유압모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사판식 유압모터의 경전각을 용이하게 제어할수 있고, 제어시의 정확성을 기할수 있으며, 제어의 기준면이 되는 가공면의 크기를 줄여 제작이 용이하도록 한 사판식 유압펌프를 겸용하는 모터의 경전각 제어장치에 관한 것이다.

본 발명을 설명하기에 앞서 본문에서 사용하는 용어중 경전각에 대하여 다음과 같이 정의한다.

경전각이란, 유압모터 및 펌프가 저속 또는 고속으로 회전할 때 사판이 나타내는 경사각도의 차이를 말하는 것으로, 경전각이 크다는 것은 유압모터 또는 펌프가 저속으로 회전할 때 사판이 나타내는 경사각도와 고속으로 회전할 때 나타내는 경사각도의 차이가 크다는 것을 의미한다.

일반적으로 건설용 크롤라 차량에는 크롤라를 주행시키기 위한 스프라켓휠과 이 스프라켓휠을 구동시키기 위한 한쌍의 주행용 구동모터가 장착되어 있는데, 이 주행용 구동모터로는 통상 감속기부에 설치된 사판식 유압모터가 사용되고 있다.

또한, 주행용 구동모터는 다른 작업을 수행하면서 주행할 경우에는 저속의 토오크를 발생시키는 모터출력이 요구되고, 다른 작업을 수행치 않으면서 신속히 이동할 경우에는 고속의 모터출력이 요구된다.

이와 같이 주행용 구동모터가 저속과 고속으로 2속 절환이 가능한 것은 피스톤과 접촉하는 사판의 경전각을 다른 각도로 절환할수 있기 때문이다.

종래의 사판식 2속 피스톤모터를 도 4내지 도 5에 도시하였다.

도 4는 일본 공개특허공보 평8-28434호 및 일본 공개특허공보 평8-303341호에 게재된 것으로서, 이와 같은 사판식 유압펌프를 겸용하는 모터(10)는 사판(22)의 배면부를 케이싱(12)의 내벽면(12a)에 착좌시키는 한편, 경전시에는 사판의 착좌면 교차선이 케이싱(12)의 내벽면(12a)과 접촉되지 않도록 하기 위해서 위치결정수단인 강구(Ball,31)를 설치하여 변속이 가능토록 한 것이다.

이와 같은 2속 유압모터(10)는 우선 밸브플레이트(23)를 통하여 고압의 작동유가 실린더(14)내로 유입되면, 유입된 작동유가 실린더(14)를 거쳐 실린더블록(15)내로 유입된 다음, 계속해서 복수개의 피스톤(19)과 피스톤플레이트슈(21)를 사판(22)방향으로 밀어 추력을 가하게 된다.

이때, 상기 추력은 사판(22)의 경사각에 대한 분력에 의해서 피스톤(19)이 푸쉬플레이트(21b)와 실린더블록(15)을 회전시킨다.

상기 동작중, 사판(22)의 경사면(22a)과 출력축(16)으로 부터 수직인 면 사이의 각도를 "θ"라 하면, 각각의 피스톤(19)에 작용하는 회전력은 피스톤에 의해 발생하는 추력의 sinθ배 만큼이 작용하게 된다.

또한, 실린더블록(15)으로 전달된 회전력은 출력축(16)으로 전달되어 감속된다.

상기의 동작은 모터로 사용할 경우이며, 펌프로 사용할 경우에는 반대의 동작이 진행된다.

그리고, 상기와 같은 동작이 진행되는 동안 위치결정수단인 강구(31)가 출력축(16)의 위쪽에 설치되어 있다면, 각 피스톤(19)의 추력에 의해서 케이싱(12)의 유로(39)에 작동유가 들어가지 않을 경우 도면과 같이 사판(22)이 많이 기울어진 상태를 유지하면서 작동하고, 이 상태는 저속이다.

또한, 유로(39)에 작동유가 공급되면, 이 작동유가 사판피스톤(37)으로 유입되어 이 사판피스톤(37)과 함께 사판피스톤슈(Swash Piston Shoe,36)를 사판(22)쪽으로 밀게 되므로 결국 사판은 강구(31)를 중심으로 회동하여 배면의 경사진 부위가 케이싱(12)의 내벽면(12a)에 착좌된다.

이렇게 되면, 사판(22)의 경사면(22a)이 갖고 있는 경사각이 본래의 경사각에 비해 줄어들게 되므로 피스톤(19)의 행정거리가 짧아지고, 추력에 의한 회전력이 감소하며, 실린더블록(15)과 출력축(16)의 속도는 증가하게 된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 유압모터(10)는 출력축(16)을 중심으로 강구(31)의 반대편(아래쪽)에 사판피스톤(37)이 위치해 있으므로 경전각을 이루는 것은 강구(31)와 이 강구를 중심으로 케이싱(12)의 내벽면(12a)과 사판(22)의 배면사이에 형성된 각도에 의해서 이루어진다.

따라서, 케이싱의 내벽면과 사판의 경사진 배면사이의 경전각을 이루는 착좌면이 강구와 너무 가까워 경전각의 오차가 크게 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 케이싱의 내벽면이 케이싱전체의 바닥면과 경전각을 이루는 기준면으로 동시 사용되고 있기 때문에 경전시의 기준이 되는 넓은 바닥면을 평면으로 관리 하기에 어려움이 많았다.

이 밖에도, 경전각도가 고정되어 있으며, 고속과 저속시의 유량조절이 거의 불가능 하다는 문제점이 있었다.

한편, 도 5는 국제 특허공개공보 WO 91/07590호에 게재된 사판식 2속 피스톤모터로서 모든 동작은 도 4의 경우와 같으며, 단지 사판(22)이 착좌되는 케이싱(12)의 내벽면을 경사지게 형성하였을 뿐이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은 사판식 유압펌프를 겸용하는 모터의 경전각을 용이하게 제어할수 있고, 제어에 따른 오차가 적으며, 경전시의 기준이 되는 가공면의 크기를 줄여 제작이 용이토록 함에 있다.

도 1은 본 발명의 단면도

도 2는 도 1의 A-A선 단면도

도 3은 도 2의 B-B선 단면도

도 4는 종래 장치의 단면도

도 5은 종래 장치의 단면도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 유압모터 12 : 케이싱

12a : 제 1착좌면 12b : 제 2착좌면

13 : 스토퍼 15 : 피스톤블록

16 : 출력축 19 : 피스톤

21 : 슈플레이트 21a : 피스톤슈

21b : 슈플레이트 22 : 사판

22a : 경사면 23 : 밸브플레이트

31 : 강구 36 : 사판피스톤슈

37 : 사판피스톤 38,39 : 유로

40 : 스냅링 45 : O-링

50 : 경전구동부

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 사판이 착좌되는 케이싱의 착좌면을 바닥면과 다른 2단 구조로 형성하고, 사판의 경전각이 강구로 부터 멀리 떨어진 곳에서 조절되도록 한 것이다.

이하에서 본 발명을 첨부된 도면에 의거 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 단면도를 나타낸 것이다.

도시한 바와 같이 본 발명은 케이싱(12)내에서 출력축(16)과 일체로 회전하는 실린더블록(15)내에 복수개의 피스톤(19)이 내설되고, 상기 피스톤과 대향하는 사판(22)에 피스톤의 추력을 가하여 상기의 출력축 및 실린더블록을 회전시키는 사판식 유압펌프를 겸용하는 모터에 있어서,

상기 사판(22)을 수용하는 케이싱(12)의 배면측에 2단 구조로 형성되어 서로 다른 평면상에 위치하는 제 1 및 제 2착좌면(12a,12b)과;

상기 출력축(16)을 중심으로 경전시 사판(22)의 위치결정부재인 강구(31)와 같은 방향에 설치되는 경전구동부(50); 로 구성된다.

케이싱(12)의 제 1 및 제 2착좌면(12a,12b)은 도 2 및 도 3과 같이 사판(22)의 배면측을 2단 구조로 형성하여 서로 다른 평면상에 위치하며, 위치결정부재인 강구(31)와 같은 방향에 설치되어 서로 교차하지도 않는다.

또한, 상기 제 1,2착좌면은 출력축(16)을 중심으로 위치결정부재인 강구(31)로 부터 일정거리 이상 이격된다.

경전구동부(50)는 케이싱(12)의 제 2착좌면(12b)과 사판피스톤(37)의 홀(Hole)가공을 위하여 상기 제 2착좌면과 인접한 케이싱의 내부에 덧살을 붙인 다음, 이 덧살부위에 출력축(16)과 평행한 홀을 형성한후 사판피스톤슈(36)가 구비된 사판피스톤(37)을 삽입하고, 케이싱의 유로(39)를 통하여 사판피스톤의 유로(38)로 공급되는 작동유의 누출을 방지하기 위하여 사판피스톤의 일측에 O-링(45)이 끼워진 스토퍼(13)와 이탈방지용 스냅링(40)을 설치하여서 된 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 작동유를 공급받아서 피스톤(19)과 실린더블록(15)을 통하여 출력축(16)을 회전시키는 동력전달 방식은 종래와 같다.

그러나, 본 발명은 경전각을 제어하는 경전구동부(50)가 출력축(16)을 중심으로 위치결정수단인 강구(31)와 같은 방향에 설치되어 있으므로 케이싱(12)의 유로(39)를 통하여 공급된 고압의 작동유가 사판피스톤(37)을 밀고, 이에 따른 사판피스톤슈(36)와 사판(22)의 연동으로 상기 사판이 신속하게 제 2착좌면(12b)에 착좌되어 경전된다.

이렇게 하면, 사판(22)의 경사면(22a)이 갖고 있는 경사각이 본래의 경사각에 비해 줄어들게 되므로 피스톤(19)의 행정거리가 짧아지고, 추력에 의한 회전력이 감소하여 실린더블록(15)과 출력축(16)의 속도가 증가하게 되는데, 이와 같이 사판이 본래의 경사각 보다 줄어들게 되면 고속상태 이고, 도면과 같이 사판(22)이 많이 기울어지면 저속상태 이다.

저속에서 고속으로의 절환은 사판피스톤(37)에 압유가 가해져서 사판(22)을 케이싱면(12b)에 착좌시키고, 고속에서 저속으로의 절환은 복수의 피스톤(19)의 합력이 출력축의 중심 근처에서 작용하며 강구(31)의 반력에 의해 사판(22)은 케이싱면(12b)에서 멀어져서 도면과 같은 상태가 된다.

상기와 같은 동작이 진행되는 동안, 힘균형에 의해서 피스톤의 합력이 작용하는 지점인 출력축(16)의 중심으로 부터 강구(31)까지의 거리와, 강구의 중심에서 사판피스톤(37)의 중심까지의 거리는 항상 일정하게 유지되어야 한다.

그런데, 본 발명에서는 종래의 것에 비하여 출력축을 중심으로 강구(31)와 사판피스톤(37)이 같은 방향에 설치되어 있으므로 강구의 중심에서 경전각을 이루는 제 2착좌면(12b)과 사판의 접촉면이 멀리 떨어져서 고속 및 저속절환을 하게 된다.

따라서, 경전의 정확도가 상대적으로 뛰어나고, 케이싱의 제 2착좌면만을 가공하여 기준면으로 사용하므로 경전의 정확도가 떠욱 뛰어나며, 가공면이 줄어든다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 사판이 착좌되는 케이싱의 착좌면을 서로 다른 평면의 2단 구조로 형성하고, 사판의 경전각이 출력축을 중심으로 강구와 같은 방향에서 이루어짐과 동시 상기 강구로 부터 멀리 떨어진 위치에서 조절되므로 경전각의 제어가 용이할 뿐만 아니라 제어에 따른 오차가 적고, 경전시의 기준이 되는 가공면의 크기가 줄어 제작이 용이하므로 원가절감 및 생산성 향상에도 기여할수 있는 것이다.

Claims (3)

1. 케이싱(12)내에서 출력축(16)과 일체로 회전하는 실린더블록(15)내에 복수개의 피스톤(19)이 내설되고, 상기 피스톤과 대향하는 사판(22)에 피스톤의 추력을 가하여 상기의 출력축 및 실린더블록을 회전시키는 사판식 유압펌프ㆍ모터에 있어서,

   상기 사판(22)을 수용하는 케이싱(12)의 배면측에 2단 구조로 형성되며 서로 다른 평면상에 위치하는 제 1 및 제 2착좌면(12a,12b)과;

   상기 출력축(16) 중심 보다 상부의 케이싱(12) 배면측에 위치하며 경전시 사판(22)의 회전운동의 작용점 역할을 하는 2개의 강구(31)와;

   상기 케이싱(12)의 상부 내벽에 같은 방향으로 설치되어 상기 사판(22)의 후면이 상기 제 2착좌면(12b) 사이에서 회동하도록 구동하는 경전구동부(50); 로 구성됨을 특징으로 하는 사판식 유압펌프ㆍ모터의 경전각 제어장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 케이싱(12)의 제 1 및 제 2착좌면(12a,12b)은 위치결정부재인 강구(31)와 같은 방향에 설치되며, 상기 강구로 부터 일정거리 이상 이격된 것을 특징으로 하는 사판식 유압펌프ㆍ모터의 경전각 제어장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 경전구동부(50)는 케이싱(12)의 제 2착좌면(12b)과 인접한 케이싱의 내부에 출력축(16)과 평행한 홀을 형성하고, 이 홀에 사판피스톤슈(36)가 구비된 사판피스톤(37)을 삽입하며, 그 일측으로 케이싱의 유로(39)를 통하여 사판피스톤의 유로(38)에 공급되는 작동유의 누출을 차단하기 위하여 O-링(45)이 끼워진 스토퍼(13)와 이탈방지용 스냅링(40)이 설치된 것을 특징으로 하는 사판식 유압펌프ㆍ모터의 경전각 제어장치.

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