KR101499273B1

KR101499273B1 - 건설기계용 선회모터 밸브 케이싱 주 유로구조

Info

Publication number: KR101499273B1
Application number: KR1020100063792A
Authority: KR
Inventors: 조성면; 신동빈
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2015-03-05
Also published as: KR20120003121A

Abstract

본 발명은 건설기계용 선회모터 밸브 케이싱 주 유로구조에 관한 것으로 특히, 자흡성을 보충하기 위해 별도의 유로를 구성하고, 모터 베어링 설치홈을 지닌 크롤러 구동 건설기계 선회모터의 밸브 케이싱에 주(主) 유로를 구성함에 있어서, 자흡성을 돕기 위한 보조유로의 중심축과 베어링 설치용 홈의 중심축을 일치시켜 배치하고, 주 유로의 내,외측을 구면(球面) 형태로 성형하되, 상기 주(主) 유로는 주물금형을 통해 성형하여 별도의 기계가공을 하지 않도록 하고, 내측과 외측의 구면 중심이 자흡성을 보충받기 위해 보조유로의 중심선 상에 위치되게 하며, 내측과 외측의 구면 중심이 유압모터 축의 중심선 상에 위치되게 한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 베어링 설치를 위한 홈의 중심축선 상에 중심을 둔 구면을 갖게 주(主) 유로를 형성하여 원활한 압력 전달이 되게 함으로써 에너지의 보다 효과적인 전달을 달성하면서 구조물에 무리한 힘이 작용하지 않도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 이를 토대로 보다 축소된 선회모터를 제조할 수 있도록 수 있는 것이다.

Description

건설기계용 선회모터 밸브 케이싱 주 유로구조{Hydraulic main line structure of Swing Motor valve casing for Constrution Equipment}

본 발명은 건설 기계에서 널리 사용되고 있는 선회모터 밸브 케이싱을 극소화하면서, 주(主) 유로의 저항을 최소화하고, 각 유로간의 강도를 확보할 수 있도록 하는 주(主)유로 형성기법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주물 밸브 케이싱에 있어서 주(主) 유로를 구면(球面) 형상을 갖게 성형하여 최소의 밸브 케이싱 체적으로 기대하는 유로의 면적을 확보하되, 유로 형상에서 기인하는 저항을 줄일 수 있고, 또한 협소한 공간 내에서 인접하는 베어링 설치를 위한 홈으로부터 충분히 이격되게 하고 변곡점을 제거하여 응력 집중현상을 방지함으로써 주변 밸브의 구멍과도 강도를 확보할 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 건설기계의 선회장치는, 본체 차량에 고정되어 유압모터의 회전축과 맞물려 회전을 감속하여 출력하는 선회감속기와, 고정 케이싱 내부에 배치되는 유압모터로 구성된다.

상기에 있어서 유압펌프에서 토출된 고압의 작동유를 유압모터에 공급하여 회전운동을 발생시키는데, 이 회전운동은 유성감속기의 태양기어에 전달되어 필요한 감속을 통해 피니언 기어로부터 출력되어 건설장비 상부구조물을 회전시킴으로써 건설기계가 선회된다.

이와 같은 건설기계의 선회장치는, 그 기능적 특성상 큰 관성에너지를 지닌 굴삭기를 정지시키는 역할도 하기 때문에, 정지 기동시 유압펌프와도 같이 관성에너지를 받아 작동유를 토출하기도 한다.

이처럼 유압모터가 유압펌프와 같은 기능도 하는 까닭에 유압모터의 의도되지 않은 기능을 돕기 위해 주(主) 유로에 보조 유로가 설치되어 정지 기동시 부족한 자흡성(自吸性)을 돕도록 한다.

이때, 주(主) 유로는 평시 고압의 작동유가 적극적으로 제공되어 건설기계를 선회시킬 때 유로로 사용되다가 정지 기동시 유압펌프와도 같은 작동을 할 때는 부족한 자흡성을 보조하기 위해 보조 유로로부터 작동유의 보충을 받아 회귀 유로의 작동유와 합류한 유량을 공급하도록 설치되어 있다.

그러므로 주(主) 유로의 적절한 유로 면적을 확보하지 못하거나 유로의 형상적인 특성으로 인해 압력 손실이 과대하면 의도된 기능인 자흡성의 보완을 완벽히 발휘하지 못하게 된다.

따라서 이러한 목적을 달성하기 위해 주(主) 유로는 충분한 면적을 가져야 하며, 유압모터에 최대한 직선으로 접근하도록 하여 피스톤과 평행한 방향으로 설치하여야만 하는데, 이는 동일 면적의 유로를 통해 작동유가 피스톤까지 최소의 저항을 받으며 이동하기 위한 최선의 방안은 직선 유로이며 차선이 방사형 유로이기 때문이다.

또한 밸브 케이싱의 주(主) 유로 내측에는 베어링을 설치하기 위한 홈이 마련되는데, 고압의 작동유가 흐르는 주(主) 유로와 항시 저압의 환경인 베어링 홈과의 두께가 충분하지 않으면 유압모터의 조기파손이 발생할 수 있다.

이와 같은 건설기계의 선회장치는 자원 및 에너지 절약의 일환으로서 고압화 및 소형화가 이루어지고 있는 추세이며, 이렇게 소형화를 달성하기 위해 피스톤의 배열지름(Pitch Circle Diameter)을 작게 하여 유압모터 전체의 반경 방향 크기를 줄여야 하며, 또한 주어진 베어링 설치홈의 크기 아래 피스톤의 배열지름을 작게 하기 위해서는 주(主) 유로의 유연한 작동보장 및 주변부와의 충분한 강도가 요구되고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 건설기계용 선회모터의 밸브 케이싱에 주(主) 유로를 구성함에 있어서, 베어링 설치를 위한 홈의 중심축선 상에 구면(球面) 형상을 갖는 주(主) 유로를 형성하여 원활한 압력 전달이 되게 하고 비활용 부분(Dead Space)을 이용, 베어링 설치홈과는 충분한 거리를 이격되게 하되, 유로의 변곡점을 없애 주변 구조물과의 강도 저하를 일으키지 않게 할 수 있는 건설기계용 선회모터 밸브 케이싱 주 유로구조를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자흡성을 보충하기 위해 별도의 유로를 구성하고, 모터 베어링 설치홈을 지닌 크롤러 구동 건설기계 선회모터의 밸브 케이싱에 주(主) 유로를 구성함에 있어서, 자흡성을 돕기 위한 보조유로의 중심축과 베어링 설치용 홈의 중심축을 일치시켜 배치하고, 주 유로의 내,외측을 구면(球面) 형상을 갖게 성형한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 주(主) 유로는 주물금형을 통해 성형하여 별도의 기계가공을 하지 않도록 한 것을 특징으로 한다.

또, 내측과 외측의 구면(球面) 중심이 자흡성을 보충받기 위해 보조유로의 중심선 상에 위치되게 한 것을 특징으로 한다.

또한, 내측과 외측의 구면(球面) 중심이 유압모터 축의 중심선 상에 위치되게 한 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 건설기계용 선회모터 밸브 케이싱 주 유로구조에 의하면, 베어링 설치를 위한 홈의 중심축선 상에 중심을 둔 구면(球面) 형상의 주(主) 유로를 형성하여 원활한 압력 전달이 되게 함으로써 에너지의 보다 효과적인 전달을 달성하면서 구조물에 무리한 힘이 작용하지 않도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 이를 토대로 보다 축소된 선회모터를 제조할 수 있도록 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 선회모터의 외형도.
도 2는 선회모터의 작동원리를 나타낸 선회모터 유압 회로도.
도 3은 본 발명에서 적용한 주(主) 유로와 베어링 설치홈과의 관계를 나타낸 선회모터 밸브 케이싱의 요부 확대 종 단면도.
도 4는 본 발명에서 적용한 주(主) 유로와 유압펌프에서의 유입구 및 회귀 유로와의 관계를 나타낸 선회모터 밸브 케이싱의 평 단면도.
도 5는 본 발명에서 적용한 주(主) 유로와 베어링 설치홈 및 자흡성을 돕기 위한 보조유로와의 관계를 나타낸 선회모터 밸브 케이싱의 종 단면도.
도 6은 본 발명에서 적용한 주(主) 유로와 자흡성을 돕기 위한 보조유로와의 관계를 나타낸 선회모터 밸브 케이싱의 종 단면도.
도 7은 본 발명에서 적용한 주(主) 유로와 유압펌프로부터의 유입구와의 관계를 나타낸 선회모터 밸브 케이싱의 유로형상도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1은 선회모터의 외형도를 도시한 것으로, 이에 따르면 굴삭기 등과 같은 건성기계용 선회모터는, 도시 생략된 유압펌프로부터 작동유를 공급받아 회전력을 발생시키는 유압모터(10)와; 상기 유압모터(10)에 의해 발생된 회전력을 감속 및 증폭시켜 피니언기어(30)로 출력하는 감속기(20)로 구성되어 있다.

이때, 선회기동시 유압모터(10)는 유압펌프로부터 작동유를 유입구(50)로 공급받아 회전운동을 발생시키고, 정지기동시에는 굴삭기 상부의 관성에너지로 인해 유압펌프처럼 작동유를 유입구(50)로 토출하기 때문에, 부족한 자흡성을 돕기 위해 보조유로(60)를 설치해 원활한 작동이 이루어지도록 한다.

또한, 도 2는 선회모터의 작동원리를 나타낸 선회모터 유압 회로도를 도시한 것으로, 이에 따르면 굴삭기용 선회모터는, 유압펌프로부터 공급되는 작동유를 유입구(50)의 VA 혹은 VB를 통해 공급받아, 유압모터(10)를 회전시킨 후, 반대쪽 유입구(50)인 VB 혹은 VA를 통해 탱크로 되돌려 보낸다.

정지기동시 유압모터(10)는 관성에너지에 의해 강제적으로 회전하면서 유압펌프와 같이 작동유를 토출하는데, 관성에너지가 클 경우 유압모터(10) 내부에 고압이 형성되어 작동유가 관성에너지 흡수용 밸브(80)를 열고 큰 관성에너지로 인해 고속으로 회전하는 유압모터(10)로 유입된다.

이때, 상기 유압모터(10)는 자흡성이 부족할 경우 이를 돕기 위해 형성된 보조유로(60)로부터 작동유를 공급받아 유압모터(10)로 회귀한 작동유와 합류해 역류방지밸브(90)를 열고 유압모터(10) 내부로 들어가 피스톤으로 작동유를 공급하게 된다.

한편, 도 3은 본 발명에서 적용한 주(主) 유로와 베어링 설치홈과의 관계를 나타낸 선회모터 밸브 케이싱의 요부 확대 종 단면도를 도시한 것이다.

상기 도 3에 도시된 바와 같이 밸브 케이싱의 주(主) 유로(40)는, 선회기동시 유압펌프로부터 유입구(50)를 통해 적극적으로 작동유를 공급받아 피스톤(110)으로 작동유를 보내며, 정지기동시에는 회귀 유로(70)로 돌아온 작동유와 자흡성을 돕기 위한 보조유로(60)에서 공급된 작동유를 합류시켜 피스톤(110)으로 작동유를 보내는 구조로 되어있다.

또한, 상기 주(主) 유로(40)의 내측에는 베어링 설치홈(100)이 구성되어 있는데, 선회모터가 선회기동하거나 정지기동할 때 주(主) 유로(40)에는 고압의 작동유가 채워지나, 베어링 설치홈(100)은 항시 저압의 환경으로 유지되므로 고압의 작동유에 의해 주(主) 유로(40)를 중심으로 응력이 발생하게 된다.

본 발명은 종래의 기술과는 달리 상기 주(主) 유로(40)에 응력이 집중되는 현상을 방지하고 원활한 작동을 보장할 수 있도록 주(主) 유로(40)를, 자흡성을 돕기 위한 보조유로(60)의 중심축(120)과 베어링 설치용 홈의 중심축(120)을 일치시켜 배치하고, 이 중심축(120) 선상에 중심을 두는 변곡점이 없는 구형으로 형성하는 동시에, 구면(球面) 형상의 유로를 설치함으로써 제한된 공간에서 베어링 설치홈(100)과의 거리를 최대한 이격시켜 두 부분을 구분하는 밸브 케이싱의 강도확보가 이루어지도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.

이때, 상기 주(主) 유로(40)는 별도의 기계가공 없이 주물금형을 통해 밸브 케이실을 성형할 때 일체로 성형된다.

또, 도 4는 본 발명에서 적용한 주(主) 유로와 유압펌프에서의 유입구 및 회귀 유로와의 관계를 나타낸 선회모터 밸브 케이싱의 평 단면도를 나타낸 으로, 이에 따르면 선회기동시 유압펌프로부터 유입구(50)를 통해 적극적으로 작동유를 공급받으며, 정지기동시 관성에너지 흡수용 밸브(80)로부터 돌아온 작동유가 회귀 유로(70)를 거쳐 자흡성을 돕기 위한 보조유로(60)에서 합류되어 역류방지밸브(90)를 열고, 주(主) 유로(40)를 통해 피스톤(110)으로 공급된다.

이때, 주(主) 유로(40)로 유입된 작동유의 압력손실을 최소화하기 위해 주(主) 유로(40)의 면적은 피스톤방향으로 갈수록 증가하는 구조를 갖도록 성형하였다.

그리고, 도 5는 본 발명에서 적용한 주(主) 유로와 베어링 설치홈 및 자흡성을 돕기 위한 보조유로와의 관계를 나타낸 선회모터 밸브 케이싱의 종 단면도를 나타낸 것으로, 이에 따르면 선회기동시 유압펌프로부터 공급받은 작동유는 주(主) 유로(40)를 통해 피스톤(110)으로 공급되며, 이 주(主) 유로(40)의 형상은 두 개의 구면(球面) 형상으로 되어있다.

이때, 상기 주(主) 유로(40)는 자흡성을 돕기 위한 보조유로(60)의 중심축과 베어링 설치용 홈(40)의 중심축을 일치시켜져 있는 중심축의 연장선상에 위치한다.

또, 도 6은 본 발명에서 적용한 주(主) 유로와 자흡성을 돕기 위한 보조유로와의 관계를 나타낸 선회모터 밸브 케이싱의 종 단면도를 나타낸 것으로, 이에 따르면 선회기동시 유압펌프로부터 공급받은 작동유는 주(主) 유로(40)를 통해 피스톤(110)으로 공급되며, 정지기동시 자흡성을 돕기 위한 보조유로(60)에서 유입된 작동유가 관성에너지 흡수용 밸브(80)를 열고, 회귀 유로(70)로부터 공급된 작동유가 합류해 역류방지밸브(90)를 열고, 자흡성을 보충받기 위한 보조유로로부터의 유입구(65)를 통해 주(主) 유로(40)로 이동하게 된다.

이때, 상기 주(主) 유로(40)는 구면으로 형성되어 있기 때문에 작동유는 부드러운 움직임을 보이며 피스톤(110)으로 공급되게 된다.

한편, 도 7은 본 발명에서 적용한 주(主) 유로와 유압펌프로부터의 유입구와의 관계를 나타낸 선회모터 밸브 케이싱의 유로형상도를 나타낸 것으로 이에 따르면, 유압펌프로부터 유입구(50)를 통해 유입된 작동유는 주(主) 유로(40)로 이동하게 되는데, 주(主) 유로(40)는 피스톤 방향으로 갈수록 면적이 커지게 되어있다.

이는 고속으로 회전하는 피스톤(110)이 밸브 케이싱으로부터 작동유를 공급받을 수 있는 기회를 늘려, 주(主) 유로(40)로 유입된 작동유의 압력손실을 최소화하기 위해서이다.

이때, 상기 주(主) 유로(40)의 형상은 두 개의 구면을 갖는 형상으로 되어 있을 뿐만 아니라, 상기 주(主) 유로(40)는 자흡성을 돕기 위한 보조유로(60)의 중심축(120)과 베어링 설치홈(100)의 중심축(120)을 일치시킨 중심축의 연장선상에 위치한다.

이와 같이 본 발명에 따르면 베어링 설치를 위한 베어링 설치홈의 중심축선 상에 중심을 둔 구면(球面)을 지닌 주(主) 유로를 형성하여 원활한 압력 전달이 되게 함으로써 에너지의 보다 효과적인 전달을 달성하면서 구조물에 무리한 힘이 작용하지 않도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 이를 토대로 보다 축소된 선회모터를 제조할 수 있도록 수 있는 것이다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

10 : 유압모터 20 : 감속기
30 : 피니언기어 40 : 주(主) 유로
50 : 유입구 60 : 보조유로
65 : 자흡성을 보충받기 위한 보조유로로부터의 유입구
70 : 회귀유로 80 : 관성에너지 흡수용 밸브
90 : 역류방지밸브 100 : 베어링 설치홈
110 : 피스톤 120 : 중심축

Claims

자흡성을 보충하기 위해 별도의 유로를 구성하고, 모터 베어링 설치홈을 지닌 건설기계 선회모터의 밸브 케이싱에 주(主) 유로를 구성함에 있어서,
자흡성을 돕기 위한 보조유로의 중심축과 베어링 설치용 홈의 중심축을 일치시켜 배치하고, 주 유로의 내,외측을 구면(球面) 형태로 성형한 것을 특징으로 하는 건설기계용 선회모터 밸브 케이싱 주 유로구조.
청구항 1에 있어서,
상기 주(主) 유로는 주물금형을 통해 성형하여 별도의 기계가공을 하지 않도록 한 것을 특징으로 하는 건설기계용 선회모터 밸브 케이싱 주 유로구조.
청구항 1에 있어서,
내측과 외측의 구면 중심이 자흡성을 보충받기 위해 보조유로의 중심선 상에 위치되게 한 것을 특징으로 하는 건설기계용 선회모터 밸브 케이싱 주 유로구조.
청구항 1에 있어서,
내측과 외측의 구면 중심이 유압모터 축의 중심선 상에 위치되게 한 것을 특징으로 하는 건설기계용 선회모터 밸브 케이싱 주 유로구조.