KR101811775B1 - 습식 브레이크 장치 - Google Patents

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히다치 겡키 가부시키 가이샤
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Abstract

브레이크 케이스(32) 내에는, 모터축(25)보다 반경 방향의 외측에, 복수의 회전측 브레이크 판(47)과 복수의 비회전측 브레이크 판(48)을, 번갈아 서로 겹친 상태에서 배치한다. 이들 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48) 중, 비회전측 브레이크 판(48)에만 마찰재(48B)를 설치한다. 이에 의해, 회전측 브레이크 판(47)을 경량으로 할 수 있고, 브레이크 해제시에도 회전하는 회전측 브레이크 판(47)의 슬라이딩 저항을 저감할 수 있다.

Description

습식 브레이크 장치{WET BRAKE DEVICE}
본 발명은, 예를 들어 유압 셔블, 유압 크레인 등의 선회식 건설기계에 장착되는 선회 장치 등에 이용되어, 회전축에 제동력을 부여하는 습식 브레이크 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 선회식 건설기계의 대표적인 예로서의 유압 셔블은, 자주(自走) 가능한 하부 주행체와, 당해 하부 주행체 위에 선회륜을 개재하여 선회 가능하게 탑재된 상부 선회체와, 당해 상부 선회체의 전부(前部)측에 설치된 작업 장치에 의하여 대략 구성되어 있다. 하부 주행체와 상부 선회체 사이에는 선회 장치가 설치되고, 이 선회 장치를 작동시킴으로써 하부 주행체 위에서 상부 선회체가 선회하는 구성으로 되어 있다.
여기에서, 선회 장치는, 예를 들어, 상부 선회체에 부착되어 입력 회전을 감속하여 출력하는 감속 장치와, 당해 감속 장치의 상측에 설치되어 감속 장치에 모터축의 회전을 입력하는 전동 모터 등의 선회 모터와, 감속 장치에 의해서 감속된 모터축의 회전을 선회륜에 출력하는 출력축과, 선회 모터(내지 출력축)의 회전에 대하여 제동력을 부여하는 습식 브레이크 장치를 구비하여 구성되어 있다(특허문헌 1, 특허문헌 2).
특허문헌 1에 의한 선회 장치의 습식 브레이크 장치는, 회전축을 회전 가능하게 끼워 넣는 브레이크 케이스와, 당해 브레이크 케이스 내에서 회전축보다 반경 방향의 외측에 배치된 회전측 브레이크 판과, 당해 회전측 브레이크 판과 서로 겹친 상태에서 브레이크 케이스 내에 배치된 비회전측 브레이크 판과, 회전측 브레이크 판과 비회전측 브레이크 판을 가압하여 마찰 계합(係合)시킴으로써 회전축에 제동력을 부여하는 브레이크 피스톤과, 브레이크 케이스에 설치되어 그 내부에 윤활유가 유입되는 윤활유 유입구와, 브레이크 케이스에 설치되어 그 내부의 윤활유가 유출되는 윤활유 유출구에 의하여 대략 구성되어 있다.
특허문헌 1. 일본 공개특허 특개2006-25580호 공보 특허문헌 2. 일본 공개특허 특개2007-39990호 공보
그런데, 상술한 종래 기술에서는, 브레이크 케이스 내에 회전축을 상, 하 방향으로 연장되도록 배치하고, 회전측 브레이크 판과 비회전측 브레이크 판을 상, 하 방향으로 서로 겹치는 구성으로 함과 함께, 회전측 브레이크 판에 예를 들어, 세라믹이나 페이퍼계 등의 소재로 이루어지는 마찰재를 설치하는 구성으로 하고 있다.
이 경우, 회전측 브레이크 판의 중량이 무거워져, 브레이크 해제시에 회전(공전)하는 회전측 브레이크 판의 자중(自重)에 의한 슬라이딩 저항이 커진다는 문제가 있다. 한편, 회전측 브레이크 판의 중량이 무거워지는 만큼, 당해 회전측 브레이크 판의 관성 모멘트도 커지기 때문에, 회전측 브레이크 판과 회전축과의 계합부(예를 들어, 스플라인 계합부)가 마모되기 쉬워져, 내구성, 수명이 저하될 우려도 있다.
여기에서, 상술한 특허문헌 1에 의한 습식 브레이크 장치의 경우에는, 슬라이딩 저항을 저감하기 위하여, 브레이크 해제시에 비회전측 브레이크 판(고정판)과 회전측 브레이크 판(마찰판)을 이간시키는 스프링 부재를 설치하는 구성을 채용하고 있다. 그러나, 이 경우에는, 스프링 부재를 설치하는 만큼, 구조가 복잡화, 대형화되는 등의 문제가 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 브레이크 해제시의 슬라이딩 저항을 저감할 수 있고, 또한, 회전측 브레이크 판과 회전축의 계합부의 내구성을 향상할 수 있는 습식 브레이크 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
(1) 상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 회전축이 회전 가능하게 끼워 넣어지는 브레이크 케이스와, 당해 브레이크 케이스 내에서 상기 회전축보다 반경 방향의 외측에 배치되어 상기 회전축과 함께 회전하는 복수의 회전측 브레이크 판과, 당해 각 회전측 브레이크 판과 교대로 서로 겹친 상태에서 상기 브레이크 케이스 내에 비회전 상태로 배치된 복수의 비회전측 브레이크 판과, 상기 회전측 브레이크 판과 비회전측 브레이크 판을 가압하여 마찰 계합시킴으로써 상기 회전축에 제동력을 부여하는 브레이크 피스톤과, 상기 브레이크 케이스에 설치되어 그 내부에 윤활유가 유입되는 윤활유 유입구와, 상기 브레이크 케이스에 설치되어 그 내부의 상기 윤활유가 유출되는 윤활유 유출구를 구비하여 이루어지는 습식 브레이크 장치에 적용된다.
본 발명이 채용하는 구성의 특징은, 상기 회전축은, 상기 브레이크 케이스 내를 상, 하 방향으로 연장되는 구성으로 하고, 상기 비회전측 브레이크 판은, 상기 회전측 브레이크 판과 상, 하 방향으로 대면하여 배치하고, 상기 비회전측 브레이크 판에만은, 상기 회전측 브레이크 판과의 사이에서 제동력을 발생하는 마찰재를 설치하는 구성으로 한 것에 있다.
이 구성에 의하면, 비회전측 브레이크 판에만 마찰재를 설치하고 있기 때문에, 회전측 브레이크 판에 마찰재가 불필요하게 되어, 당해 회전측 브레이크 판을 경량으로 할 수 있다. 이 때문에, 회전축이 브레이크 케이스 내를 상, 하 방향으로 연장되도록 배치된 습식 브레이크 장치에 있어서도, 브레이크 해제시에 회전(공전)하는 회전측 브레이크 판의 자중에 의한 슬라이딩 저항을 저감할 수 있다. 그 결과, 브레이크 해제시에 있어서의 회전 저항의 저감에 의한 효율의 향상(에너지 절약화), 발열의 저감에 의한 내구성, 신뢰성의 향상 등을 도모할 수 있다. 또한, 회전측 브레이크 판의 관성 모멘트를 작게 할 수도 있기 때문에, 회전측 브레이크 판과 회전축의 계합부의 마모를 저감할 수 있어, 이러한 면에서도, 내구성, 신뢰성을 향상할 수 있다.
(2) 본 발명에 의하면, 상기 윤활유 유입구는, 상기 브레이크 케이스의 외부로부터 상기 회전측 브레이크 판과 비회전측 브레이크 판의 외경측 부위를 향하여 상기 윤활유를 유입시키는 것이고, 상기 윤활유 유출구는, 상기 회전측 브레이크 판과 비회전측 브레이크 판의 내경측 부위로부터 배출된 상기 윤활유를 상기 브레이크 케이스의 외부로 유출시키는 것이며, 상기 비회전측 브레이크 판의 마찰재에는, 상기 회전측 브레이크 판과 상기 비회전측 브레이크 판의 외경측으로부터 내경측을 향하여 상기 윤활유를 유통시키는 오일 홈을 설치하는 구성으로 한 것에 있다.
이 구성에 의하면, 운전시에 회전하지 않는 비회전측 브레이크 판의 마찰재에 오일 홈을 설치하고 있기 때문에, 당해 오일 홈을 유통하는 윤활유에 대하여 원심력이 직접적으로 가해지지 않는다. 따라서, 회전측 브레이크 판 및 비회전측 브레이크 판의 외경측으로부터 내경측을 향하여 윤활유를 효율적으로 유통시킬 수 있다. 이 때문에, 회전축의 회전 속도에 관계없이, 윤활유에 의한 마찰면의 냉각 효과를 높일 수 있고, 회전측 브레이크 판과 비회전측 브레이크 판의 내구성, 신뢰성을 향상할 수 있다.
(3) 본 발명에 의하면, 상기 비회전측 브레이크 판은, 내경측 부위에 상기 회전축의 축 지름보다 지름이 큰 대경(大徑) 구멍을 마련함과 함께, 당해 대경 구멍의 위치보다 지름 방향 외측 부위에 상기 마찰재를 설치하는 구성으로 하고, 상기 회전측 브레이크 판은, 내경측 부위에 상기 회전축과 계합하는 계합 구멍을 마련함과 함께, 상기 마찰재가 맞닿는 지름 방향 외측 부위와 상기 계합 구멍 사이의 마찰재 비접촉면에 상기 윤활유가 유통하는 관통 구멍을 마련하는 구성으로 한 것에 있다.
이 구성에 의하면, 대경 구멍과 관통 구멍을 통과하여 윤활유를, 회전측 브레이크 판과 비회전측 브레이크 판의 내경측으로부터 윤활유 유출구를 향하여 효율적으로 유통시킬 수 있다.
(4) 본 발명에 의하면, 상기 회전축은, 상기 브레이크 케이스의 하측에 설치된 전동 모터의 모터축이며, 당해 전동 모터는, 당해 모터축의 회전을 감속하는 감속 장치의 상측에 설치하는 구성으로 한 것에 있다.
이 구성에 의하면, 습식 브레이크 장치를, 당해 습식 브레이크 장치와 전동 모터와 감속 장치에 의하여 구성되는 선회 장치에 이용하는 경우에, 알맞게 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 습식 브레이크 장치가 적용되는 유압 셔블을 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 의한 습식 브레이크 장치를 구비한 선회 장치를 나타낸 주요부 종단면도이다.
도 3은 도 2 내의 습식 브레이크 장치를 제동 해제시의 상태에서 나타낸 확대 단면도이다.
도 4는 습식 브레이크 장치를 나타낸 도 3 내의 화살표 Ⅳ-Ⅳ 방향에서 본 횡단면도이다.
도 5는 습식 브레이크 장치의 조립 상태를 나타낸 분해 단면도이다.
도 6은 습식 브레이크 장치에 공급되는 윤활유, 브레이크 해제압의 공급 경로를 제동시의 상태에서 나타낸 유압회로도이다.
도 7은 브레이크 케이스, 회전측 브레이크 판, 비회전측 브레이크 판, 브레이크 피스톤 등을 제동시의 상태에서 나타낸 도 6 내의 (Ⅶ)부 확대 단면도이다.
도 8은 비회전측 브레이크 판을 단체(單體)로 나타낸 평면도이다.
도 9는 비회전측 브레이크 판을 나타낸 도 8 내의 화살표 Ⅸ-Ⅸ 방향에서 본 확대 단면도이다.
도 10은 회전측 브레이크 판을 단체로 나타낸 평면도이다.
도 11은 본 발명의 변형례에 의한 습식 브레이크 장치를 나타낸 도 4와 동일한 단면도이다.
이하에, 본 발명에 관련된 습식 브레이크 장치의 실시 형태를, 유압 셔블에 장착되는 선회 장치에 적용한 경우를 예로 들어, 도 1 내지 도 11을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도면 내에서, 1은 선회식 건설기계의 대표적인 예인 유압 셔블을 나타내고, 당해 유압 셔블(1)은, 자주 가능한 크롤러식의 하부 주행체(2)와, 당해 하부 주행체(2) 위에 선회 가능하게 탑재된 상부 선회체(3)에 의해 구성되어 있다. 상부 선회체(3)의 전부측에는, 작업 장치(4)가 부앙동(俯仰動 ; 버킷이 위를 바라보고 밑을 내려다 보는 운동) 가능하게 설치되어 있다. 하부 주행체(2)와 상부 선회체(3) 사이에는 후술하는 선회륜(5)이 설치되고, 상부 선회체(3)는 선회륜(5)을 개재하여 하부 주행체(2) 위에 선회 가능하게 지지되어 있다.
선회륜(5)은 하부 주행체(2)와 상부 선회체(3) 사이에 설치되고, 당해 선회륜(5)은, 하부 주행체(2)의 둥근 몸통(2A) 위에 고정된 내륜(5A)과, 상부 선회체(3)의 베이스가 되는 선회 프레임(3A)의 하면측에 고정된 외륜(5B)과, 내륜(5A)과 외륜(5B) 사이에 설치된 다수의 강철 구(球)(5C)(1개만 도시)에 의해 구성되어 있다. 내륜(5A)의 내주측에는, 전체 둘레에 걸쳐 안쪽 톱니(5D)가 형성되어 있다. 여기에서, 후술하는 선회 장치(11)가 작동하여 선회 프레임(3A)에 고정된 외륜(5B)이 내륜(5A)의 주위를 회전함으로써, 상부 선회체(3)가 하부 주행체(2) 위에서 선회 동작을 행하는 구성으로 되어 있다.
다음으로, 본 실시예가 적용되는 선회 장치(11)에 대하여 설명한다.
즉, 11은 하부 주행체(2) 위에 선회륜(5)을 개재하여 탑재된 상부 선회체(3)를 선회시키는 선회 장치를 나타내고, 당해 선회 장치(11)는, 후술하는 감속 장치(12), 전동 모터(21), 출력축(27), 습식 브레이크 장치(31) 등에 의해 구성되어 있다.
12는 상부 선회체(3)의 선회 프레임(3A) 위에 부착된 감속 장치로서, 당해 감속 장치(12)는, 후술하는 전동 모터(21)로부터 입력되는 입력 회전을 감속하여 후술하는 출력축(27)에 출력하는 것이다. 여기에서, 감속 장치(12)는, 후술하는 하우징(13)과, 1단째의 유성 기어 감속 기구(18)와, 2단째의 유성 기어 감속 기구(19)와, 3단째의 유성 기어 감속 기구(20)에 의해 대략 구성되어 있다.
하우징(13)은 감속 장치(12)의 외각(外殼)을 이루는 것으로서, 당해 하우징(13)은, 선회 프레임(3A)의 상면측에 부착된 원통 형상의 하측 하우징(14)과, 당해 하측 하우징(14)의 상단측에 부착된 원통 형상의 상측 하우징(15)에 의해 구성되고, 당해 하우징(13)은, 선회 프레임(3A)의 상면으로부터 상방(상, 하 방향)으로 연장되어 있다. 여기에서, 하측 하우징(14)의 상, 하 방향의 양단측에는, 지름이 큰 원판 형상의 하 플랜지부(14A), 상 플랜지부(14B)가 각각 설치되어 있다. 하 플랜지부(14A)는, 볼트(16)를 이용하여 선회 프레임(3A)에 고정되고, 상 플랜지부(14B)에는, 상측 하우징(15)이 부착되어 있다.
상측 하우징(15)의 하단측에는, 지름이 큰 원판 형상의 하 플랜지부(15A)가 설치되고, 당해 하 플랜지부(15A)는, 볼트(17)를 이용하여 하측 하우징(14)의 상 플랜지부(14B)에 고정되어 있다. 상측 하우징(15)의 상단측에는, 후술하는 전동 모터(21)가 부착되어 있다. 또한, 상측 하우징(15)의 내주측에는, 상, 하 방향으로 이간되어 세 개의 안쪽 기어(15B, 15C, 15D)가, 각각 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다.
1단째의 유성 기어 감속 기구(18)는 상측 하우징(15) 내에 배치되어 있다. 이 유성 기어 감속 기구(18)는, 후술하는 전동 모터(21)의 모터축(25)에 스플라인 결합된 태양 기어(18A)와, 당해 태양 기어(18A)와 상측 하우징(15)의 안쪽 기어(15B)에 맞물리고, 태양 기어(18A)의 주위를 자전하면서 공전하는 복수의 유성 기어(18B)(1개만 도시)와, 당해 각 유성 기어(18B)를 회전 가능하게 지지하는 캐리어(18C)에 의해 구성되어 있다.
2단째의 유성 기어 감속 기구(19)는 유성 기어 감속 기구(18)의 하측에 배치되어 있다. 이 유성 기어 감속 기구(19)는, 1단째의 유성 기어 감속 기구(18)의 캐리어(18C)에 스플라인 결합된 태양 기어(19A)와, 당해 태양 기어(19A)와 상측 하우징(15)의 안쪽 기어(15C)에 맞물리고, 태양 기어(19A)의 주위를 자전하면서 공전하는 복수의 유성 기어(19B)와, 당해 각 유성 기어(19B)를 회전 가능하게 지지하는 캐리어(19C)에 의해 구성되어 있다.
3단째(최종단)의 유성 기어 감속 기구(20)는 유성 기어 감속 기구(19)의 하측에 배치되어 있다. 이 유성 기어 감속 기구(20)는, 2단째의 유성 기어 감속 기구(19)의 캐리어(19C)에 스플라인 결합된 태양 기어(20A)와, 당해 태양 기어(20A)와 상측 하우징(15)의 안쪽 기어(15D)에 맞물리고, 태양 기어(20A)의 주위를 자전하면서 공전하는 복수의 유성 기어(20B)와, 당해 각 유성 기어(20B)를 회전 가능하게 지지하는 캐리어(20C)에 의해 구성되어 있다. 유성 기어 감속 기구(20)의 캐리어(20C)는, 후술하는 출력축(27)의 상단측에 스플라인 결합되는 구성으로 되어 있다.
21은 감속 장치(12)의 상측에 설치된 전동 모터로서, 당해 전동 모터(21)는, 후술하는 출력축(27)을 구동하기 위한 회전원이 되는 것이다. 여기에서, 전동 모터(21)는, 하단측에 지름이 큰 하 플랜지부(22A)가 설치된 원통 형상의 모터 케이스(22)와, 당해 모터 케이스(22) 내에 고정하여 설치된 고정자(23), 및 회전 가능하게 설치된 회전자(24)와, 당해 회전자(24)와 일체로 회전하는 회전축으로서의 모터축(25)에 의해 대략 구성되어 있다.
이 경우, 모터 케이스(22)의 상단측의 중심부에는, 축 방향(상, 하 방향)으로 관통하는 축 삽통(揷通) 구멍(22B)이 형성되고, 당해 축 삽통 구멍(22B)을 둘러싸고 후술하는 오일 시일(56)이 감합(嵌合)하는 바닥이 있는 시일 감합부(22C)가 설치되어 있다. 그리고, 모터 케이스(22)의 하 플랜지부(22A)를, 볼트(26)를 이용하여 상측 하우징(15)의 상단부에 고정함으로써, 감속 장치(12)의 상단측에 전동 모터(21)가 부착되어 있다.
한편, 모터축(25)의 상단측은, 모터 케이스(22)의 축 삽통 구멍(22B)을 통과하여 외부로 돌출되어 있다. 모터축(25)의 하단측에는, 전체 둘레에 걸쳐 하측 수(雄) 스플라인부(25A)가 형성되고, 모터축(25)의 상단측에는, 전체 둘레에 걸쳐 상측 수 스플라인부(25B)가 형성되어 있다. 감속 장치(12)의 상단측에 전동 모터(21)를 부착한 상태에서는, 모터축(25)의 하측 수 스플라인부(25A)는, 상측 하우징(15) 내에 돌출되어, 1단째의 유성 기어 감속 기구(18)의 태양 기어(18A)에 스플라인 결합되는 구성으로 되어 있다. 한편, 도 3에 나타낸 바와 같이, 모터축(25)의 상측 수 스플라인부(25B)는, 후술하는 브레이크 케이스(32) 내에 돌출되어, 당해 브레이크 케이스(32) 내를 상, 하 방향으로 연장되는 구성으로 되어 있다.
출력축(27)은 하우징(13) 내에 회전 가능하게 설치되어 있다. 이 출력축(27)은, 하측 하우징(14) 내에 상측 베어링(28), 하측 베어링(29)을 개재하여 회전 가능하게 지지되고, 하우징(13) 내를 상, 하 방향(축 방향)으로 연장되어 있다. 여기에서, 출력축(27)의 상단측에는 수 스플라인부(27A)가 형성되고, 당해 수 스플라인부(27A)는, 3단째의 유성 기어 감속 기구(20)의 캐리어(20C)에 스플라인 결합되어 있다. 한편, 출력축(27)의 하단측에는 피니언(27B)이 일체로 설치되고, 당해 피니언(27B)은, 하측 하우징(14)의 하단부로부터 하방으로 돌출되어, 선회륜(5)의 내륜(5A)에 설치된 안쪽 톱니(5D)에 맞물려 있다.
따라서, 전동 모터(21)의 모터축(25)의 회전은, 유성 기어 감속 기구(18, 19, 20)에 의해서 3단 감속된 상태에서 출력축(27)에 전달되어, 출력축(27)은 큰 회전력(토오크)을 갖고 저속으로 회전한다. 이에 의해, 출력축(27)의 피니언(27B)은, 선회륜(5)의 안쪽 톱니(5D)에 맞물리면서 내륜(5A)을 따라 공전하고, 이 피니언(27B)의 공전력이 하우징(13)을 개재하여 선회 프레임(3A)에 전해짐으로써, 도 1에 나타낸 상부 선회체(3)가, 하부 주행체(2) 위에서 선회 동작을 행하는 구성으로 되어 있다.
다음으로, 본 실시 형태에 의한 습식 브레이크 장치(31)에 대하여 설명한다.
즉, 31은 전동 모터(21)의 상단측에 배치된 습식 브레이크 장치를 나타내고, 당해 습식 브레이크 장치(31)는, 전동 모터(21)의 모터축(25)의 회전에 대하여 제동력을 부여하는 네거티브 형의 브레이크 장치에 의해 구성되어 있다. 도 3 내지 도 6 등에 나타낸 바와 같이, 습식 브레이크 장치(31)는, 후술하는 브레이크 케이스(32), 윤활유 유입구(40), 윤활유 유출구(42), 회전측 브레이크 판(47), 비회전측 브레이크 판(48), 브레이크 피스톤(49), 스프링 부재(53), 브레이크 해제용 오일실(57) 등에 의해 구성되어 있다.
브레이크 케이스(32)는 습식 브레이크 장치(31)의 외각을 이루는 것으로서, 당해 브레이크 케이스(32)에는, 회전축으로서의 모터축(25)의 상단부가 회전 가능하게 끼워넣어지는(삽입되는) 것이다. 여기에서, 브레이크 케이스(32)는, 후술하는 케이스 본체(33)와 덮개체(38)에 의해 대략 구성되어 있다.
케이스 본체(33)는 내부에 회전측 브레이크 판(47), 비회전측 브레이크 판(48), 브레이크 피스톤(49) 등을 수용하는 것으로서, 전체적으로 단이 있는 통 형상체로 형성되어 있다. 이 케이스 본체(33)는, 상단측의 개구단이 후술하는 덮개체(38)에 의해 막히는 단이 있는 원통 형상의 원통부(33A)와, 당해 원통부(33A)의 하단측에 설치된 원판 형상의 플랜지부(33B)에 의해 구성되어 있다. 케이스 본체(33)의 플랜지부(33B)를, 전동 모터(21)를 구성하는 모터 케이스(22)의 상단부에, 볼트(34)를 이용하여 고정함으로써, 케이스 본체(33)는, 전동 모터(21)의 상단측에 착탈 가능하게 부착되어 있다.
피스톤 삽감(揷嵌) 구멍부(35)는 후술하는 브레이크 피스톤(49)이 슬라이딩 가능하게 삽감되는 것으로서, 당해 피스톤 삽감 구멍부(35)는, 후술하는 브레이크 판 수용 구멍부(36)과 함께 케이스 본체(33)의 원통부(33A)를 형성하는 것이다. 여기에서, 피스톤 삽감 구멍부(35)는, 개구단측에 위치하는 대경 구멍부(35A)와, 당해 대경 구멍부(35A)의 하측에 위치하여 당해 대경 구멍부(35A)보다 내경이 작은 소경 구멍부(35B)와, 당해 소경 구멍부(35B)와 브레이크 판 수용 구멍부(36)의 개구단을 연속하는 단부(段部)(35C)에 의해 구성되어 있다.
브레이크 판 수용 구멍부(36)는 후술하는 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)을 수용하는 것이다. 이 브레이크 판 수용 구멍부(36)는, 피스톤 삽감 구멍부(35)의 저부에 형성된 단부(35C)로부터 당해 피스톤 삽감 구멍부(35)보다 지름이 작은 구멍 지름을 갖고 축 방향으로 연장되고, 바닥이 있는 고리 형상의 구멍부로서 케이스 본체(33)에 형성되어 있다. 브레이크 판 수용 구멍부(36)의 내주면에는, 축 방향으로 연장되는 복수의 계합 오목 홈(36A)이 둘레 방향으로 일정한 간격을 갖고(등간격으로) 형성되고, 당해 계합 오목 홈(36A)에는 비회전측 브레이크 판(48)의 계합 볼록부(48D)가 계합하는 구성으로 되어 있다.
축 삽통 구멍(37)은 케이스 본체(33) 중 브레이크 판 수용 구멍부(36)의 하측에 설치되고, 당해 축 삽통 구멍(37)은, 모터축(25)의 상측 수 스플라인부(25B)와 후술하는 어댑터(44)가 삽통되는 것이다. 여기에서, 축 삽통 구멍(37)에는, 후술하는 베어링(45)을 부착하는 고리 형상의 베어링 부착부(37A)가 지름 방향 내측을 향하여 돌출 설치되어 있다.
덮개체(38)는 케이스 본체(33)의 원통부(33A)의 개구단을 막는 것으로서, 원판 형상으로 형성되어 있다. 이 덮개체(38)는, 케이스 본체(33)의 상단측에 볼트 등(도시 생략)을 이용하여 착탈 가능하게 부착되는 것이다. 덮개체(38)와 케이스 본체(33)의 개구단과의 사이에는, 양자간을 액밀(液密)하게 밀봉하는 고리 형상의 시일(39)이 설치되어 있다.
윤활유 유입구(40)는 케이스 본체(33) 중 브레이크 판 수용 구멍부(36)에 설치되고, 당해 윤활유 유입구(40)는, 브레이크 케이스(32)의 내부에 후술하는 윤활유(59)를 유입시키는 것이다. 여기에서, 윤활유 유입구(40)는, 브레이크 판 수용 구멍부(36) 중, 후술하는 회전측 브레이크 판(47) 및 비회전측 브레이크 판(48)의 외경측 부위에 대향하는 위치에 개구되어 있다. 이에 의해, 브레이크 케이스(32)의 외부로부터 윤활유(59)가, 윤활유 유입구(40)를 통과하여 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)의 외경측 부위를 향하여 유입되도록 구성하고 있다.
오일 홈(41)은 브레이크 판 수용 구멍부(36) 중 윤활유 유입구(40)에 대응하는 부위에 설치되고, 당해 오일 홈(41)은, 브레이크 판 수용 구멍부(36)의 내주면에 상, 하 방향으로 연장되는 오일 홈으로서 형성되어 있다. 그리고, 이 오일 홈(41)에 의해, 상, 하 방향으로 서로 겹치는 각 회전측 브레이크 판(47)과 각 비회전측 브레이크 판(48)의 외경측 부위에 윤활유(59)가 균일하게 유통되도록 구성하고 있다.
윤활유 유출구(42)는 덮개체(38)의 중심부에 설치되고, 윤활유 유출구(42)는, 윤활유 유입구(40)를 통과하여 브레이크 케이스(32) 내에 공급되어 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)의 내경측 부위로부터 배출된 윤활유(59)를, 브레이크 케이스(32)의 외부로 유출시키는 것이다.
브레이크 해제압 유입구(43)는 케이스 본체(33) 중 피스톤 삽감 구멍부(35)에 대응하는 부위에 설치되고, 당해 브레이크 해제압 유입구(43)는, 후술하는 브레이크 해제용 오일실(57)에 개구되는 것이다. 여기에서, 브레이크 해제압 유입구(43)를 통과하여 브레이크 해제용 오일실(57)에 압유가 공급됨으로써, 후술하는 브레이크 피스톤(49)이 스프링 부재(53)에 저항하여 회전측 브레이크 판(47) 등으로부터 이간되어, 전동 모터(21)의 모터축(25)에 대한 제동을 해제하는 구성으로 되어 있다.
어댑터(44)는 브레이크 케이스(32) 내에 삽입된 모터축(25)의 상단측에 착탈 가능하게 부착된다. 이 어댑터(44)는 원통 형상으로 형성되고, 그 내주측에는, 모터축(25)의 상측 수 스플라인부(25B)에 스플라인 결합되는 암(雌) 스플라인부(44A)가 형성되어 있다. 한편, 어댑터(44)의 외주측에는, 축 방향으로 연장되는 수 스플라인부(44B)가 전체 둘레에 걸쳐 형성되고, 이 수 스플라인부(44B)에는, 후술하는 회전측 브레이크 판(47)의 암 스플라인부(47A)가 계합하는 구성으로 되어 있다.
베어링(45)은 어댑터(44)와 브레이크 케이스(32) 사이에 설치되고, 당해 베어링(45)은, 브레이크 케이스(32)의 케이스 본체(33)에 대하여 어댑터(44)를 회전 가능하게 지지하는 것이다. 여기에서, 베어링(45)은, 어댑터(44)의 하단측 외주에 감합하는 내륜(45A)과, 케이스 본체(33)의 축 삽통 구멍(37)에 베어링 부착부(37A)를 개재하여 부착되는 외륜(45B)과, 내륜(45A)과 외륜(45B) 사이에 설치된 복수의 강철 구(45C)에 의해 구성되어 있다. 내륜(45A)의 하단측은, 어댑터(44)의 외주측에 부착된 고정륜(46)에 의해서 지지되어 있다.
다음으로, 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)에 대하여 설명한다.
즉, 47은 브레이크 케이스(32) 내에서 모터축(25)보다 반경 방향의 외측에 배치된 복수 매의 회전측 브레이크 판을 나타내고 있다. 이 회전측 브레이크 판(47)은, 예를 들어 철강재 등의 금속 재료에 의해 원고리 형상의 판체로서 형성되고, 후술하는 비회전측 브레이크 판(48)과 축 방향(상, 하 방향)으로 번갈아 서로 겹친 상태에서, 케이스 본체(33)의 브레이크 판 수용 구멍부(36) 내에 수용되어 있다.
여기에서, 회전측 브레이크 판(47)의 내경측 부위(중심부)에는 계합 구멍으로서의 암 스플라인부(47A)가 설치되어 있고, 당해 암 스플라인부(47A)를, 모터축( 25)에 부착된 어댑터(44)의 수 스플라인부(44B)에, 축 방향으로 이동 가능하게 계합하고 있다. 이에 의해, 회전측 브레이크 판(47)은, 어댑터(44)에 대하여 축 방향으로 이동 가능한 상태에서, 당해 어댑터(44)를 개재하여 모터축(25)과 일체로 회전하는 구성으로 되어 있다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 회전측 브레이크 판(47)의 지름 방향 외측 부위는, 후술하는 비회전측 브레이크 판(48)의 마찰재(48B)가 맞닿는 당접부(47B)가 되고, 당해 당접부(47B)와 암 스플라인부(47A) 사이는, 마찰재(48B)가 접촉하지 않는 마찰재 비접촉면(47C)으로 되어 있다. 마찰재 비접촉면(47C)에는, 상, 하 방향으로 관통하는 복수의 관통 구멍(47D)이 마련되어 있다.
여기에서, 윤활유(59)는, 윤활유 유입구(40)를 통과하여 케이스 본체(33) 내에 공급되고, 후술하는 마찰재(48B)의 오일 홈(48F)을 통과하여 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48) 사이를 외경측으로부터 내경측을 향하여 유통한다. 각 관통 구멍(47D)은, 이 윤활유(59)를, 윤활유 유출구(42)로 향하여 상 방향으로 유통하는 것이다. 이에 의해, 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)의 내경측에 유통된 윤활유(59)를, 회전측 브레이크 판(47)의 각 관통 구멍(47D)과 후술하는 비회전측 브레이크 판(48)의 대경 구멍(48C)을 통과하여 윤활유 유출구(42)에 효율적으로 유통시킬 수 있다.
48은 각 회전측 브레이크 판(47)과 번갈아 서로 겹친 상태에서 브레이크 케이스(32) 내에 배치된 복수 매의 비회전측 브레이크 판을 나타내고 있다. 이 비회전측 브레이크 판(48)은, 각 회전측 브레이크 판(47)과 상, 하 방향으로 대면하여 배치된 상태에서, 케이스 본체(33)의 브레이크 판 수용 구멍부(36) 내에 수용되어 있다. 비회전측 브레이크 판(48)은, 예를 들어 철강재 등의 금속 재료에 의해 원고리 형상의 판체로서 형성된 기판(48A)과, 당해 기판(48A)의 축 방향(상, 하 방향) 양측면에 설치되고, 회전측 브레이크 판(47)과의 사이에서 제동력을 발생하는 한 쌍의 마찰재(48B)에 의해 구성되어 있다.
여기에서, 기판(48A)의 내경측 부위(중심부)에는, 모터축(25)에 계합하는 어댑터(44)의 축 지름 D0(도 4 참조)보다 큰 내경 D1을 갖는 대경 구멍(48C)이 설치되어 있다. 한편, 기판(48A)의 외경측 부위(외주연부)에는, 브레이크 판 수용 구멍부(36)의 내주면에 형성된 계합 오목 홈(36A)에 계합하는 계합 볼록부(48D)가 둘레 방향으로 일정한 간격을 갖고(등간격으로) 형성되어 있다. 각 비회전측 브레이크 판(48)은, 각 계합 볼록부(48D)와 각 계합 오목 홈(36A)의 계합에 의해, 브레이크 케이스(32)에 대하여 축 방향으로 이동 가능하게 되고, 또한 브레이크 케이스(32)에 대하여 비회전으로 되어 있다.
마찰재(48B)는, 예를 들어 세라믹이나 소결 합금, 페이퍼계, 고무계, 수지계 등의 소재에 의해 고리 형상으로 형성된 것으로서, 기판(48A)의 축 방향 양측면에서 대경 구멍(48C)보다 외경측 부위에 고정되어 있다. 여기에서, 본 실시 형태의 경우에는, 도 8 및 도 9 등에 나타낸 바와 같이, 대경 구멍(48C)의 내경 D1과 마찰재(48B)의 내경 D1을 같은 크기로 하고 있다.
한편, 마찰재(48B) 중 회전측 브레이크 판(47)의 당접부(47B)와 맞닿는 마찰 계합면(48E)에는, 둘레 방향으로 원호 형상으로 경사진 「선버스트 홈」이라고 불리는 복수의 오일 홈(48F)이 마련되어 있다. 그리고, 각 오일 홈(48F)에 의해, 브레이크 케이스(32) 내에 윤활유 유입구(40)로부터 유입된 윤활유(59)가, 각 회전측 브레이크 판(47)과 각 비회전측 브레이크 판(48) 사이를 외경측으로부터 내경측을 향하여 유통하도록 구성하고 있다.
이 경우, 회전하지 않는 비회전측 브레이크 판(48)의 마찰재(48B)에 오일 홈(48F)을 마련하고 있으므로, 당해 오일 홈(48F)을 유통하는 윤활유(59)에 대하여 원심력이 직접적으로 가해지지 않아, 각 회전측 브레이크 판(47)과 각 비회전측 브레이크 판(48) 사이를 외경측으로부터 내경측을 향하여 윤활유(59)를 효율적으로 유통시킬 수 있다.
또한, 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48) 중 비회전측 브레이크 판(48)에만 마찰재(48B)를 설치하고 있으므로(회전측 브레이크 판(47)에 마찰재는 설치하고 있지 않음), 회전측 브레이크 판(47)을 경량으로 할 수 있다. 이 때문에, 브레이크 케이스(32) 내에 모터축(25)을 상, 하 방향으로 연장되는 상태로 배치한 경우에도, 브레이크 해제시에 모터축(25)과 함께 회전하는 회전측 브레이크 판(47)의 자중에 의한 슬라이딩 저항을 저감할 수 있다. 그 결과, 회전측 브레이크 판(47)의 관성 모멘트를 작게 할 수도 있기 때문에, 회전측 브레이크 판(47)의 암 스플라인부(47A)와 어댑터(44)의 수 스플라인부(44B)의 계합부의 마모를 저감할 수도 있다.
다음으로, 49는 브레이크 케이스(32)(케이스 본체(33))의 피스톤 삽감 구멍부(35)에 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽감된 브레이크 피스톤이다. 이 브레이크 피스톤(49)은, 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)을 가압하여 마찰 계합시킴으로써, 모터축(25)에 제동력을 부여하는 것이다. 여기에서, 브레이크 피스톤(49)은, 단이 있는 원통 형상으로 형성되고, 후술하는 피스톤 본체부(50)와 가압부(51)와 스프링 수용 구멍(52)에 의해 대략 구성되어 있다.
피스톤 본체부(50)는 피스톤 삽감 구멍부(35)에 슬라이딩 가능하게 삽감되어 있다. 이 피스톤 본체부(50)는, 피스톤 삽감 구멍부(35)의 대경 구멍부(35A)에 삽감되는 대경 통부(50A)와, 피스톤 삽감 구멍부(35)의 소경 구멍부(35B)에 삽감되는 소경 통부(50B)와, 후술하는 가압부(51)가 돌출 설치되는 저면(50C)에 의해 구성되어 있다.
가압부(51)는 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)을 가압하는 것으로서, 당해 가압부(51)는, 피스톤 본체부(50)의 소경 통부(50B)보다 지름이 작게 형성되고, 당해 소경 통부(50B)의 저면(50C)으로부터 브레이크 판 수용 구멍부(36) 내에 돌출되어 있다.
스프링 수용 구멍(52)은 브레이크 피스톤(49)의 상단측에 둘레 방향으로 이간되어 복수 개(1개만 도시) 설치되어 있다. 이 스프링 수용 구멍(52)은, 축 방향으로 연장되는 바닥이 있는 구멍으로서 형성되고, 내부에 후술하는 스프링 부재(53)가 수용되어 있다.
스프링 부재(53)는 브레이크 피스톤(49)을 하방(회전측 브레이크 판(47) 등에 접근하는 방향)을 향하여 항상 가압하는 것이다. 이 스프링 부재(53)는, 예를 들어 압축 코일 스프링 등의 탄성 부재에 의해 구성되고, 브레이크 피스톤(49)의 스프링 수용 구멍(52) 내에 압축된 상태로 설치되어 있다. 그리고, 후술하는 브레이크 해제용 오일실(57) 내에 압유(브레이크 해제압)가 공급되고 있지 않은 때에, 스프링 부재(53)의 가압력에 의해서 브레이크 피스톤(49)이 각 브레이크 판(47, 48)을 가압하여 마찰 계합시킨다. 이에 의해, 각 회전측 브레이크 판(47)의 회전이 규제되어, 어댑터(44)를 개재하여 모터축(25)에 제동력이 부여된다.
고리 형상의 상측 시일(54)은 브레이크 피스톤(49)의 대경 통부(50A)의 외주측에 설치되어 있다. 한편, 고리 형상의 하측 시일(55)은 브레이크 피스톤(49)의 소경 통부(50B)의 외주측에 설치되어 있다. 이들 상측 시일(54)과 하측 시일(55)은, 브레이크 피스톤(49)(피스톤 본체부(50))의 외주면과 브레이크 케이스(32)(피스톤 삽감 구멍부(35))의 내주면과의 사이를 액밀하게 밀봉하는 것이다.
오일 시일(56)은 베어링(45)보다 하측에 위치하여 전동 모터(21)의 모터축(25)의 외주측에 설치되고, 당해 오일 시일(56)은, 브레이크 케이스(32) 내에 공급되는 후술하는 윤활유(59)를 전동 모터(21)에 대하여 밀봉하는 것이다.
57은 브레이크 케이스(32)의 내주면과 브레이크 피스톤(49)의 외주면과의 사이에 설치된 브레이크 해제용 오일실을 나타내고 있다. 여기에서, 브레이크 해제용 오일실(57)은, 피스톤 본체부(50)의 대경 통부(50A)와 소경 통부(50B) 사이의 모서리부와 피스톤 삽감 구멍부(35)의 대경 구멍부(35A)와 소경 구멍부(35B) 사이의 모서리부와의 사이에 전체 둘레에 걸쳐 고리 형상으로 형성되고, 상측 시일(54)과 하측 시일(55)에 의해서 상, 하 방향으로부터 사이에 끼워져 있다. 그리고, 브레이크 해제용 오일실(57)에는, 케이스 본체(33)에 설치된 브레이크 해제압 유입구(43)가 연통되어 있다.
따라서, 브레이크 해제압 유입구(43)를 통과하여 브레이크 해제용 오일실(57) 내에 압유(브레이크 해제압)가 공급되고 있지 않은 때에는, 브레이크 피스톤(49)이, 스프링 부재(53)의 가압력에 의해서 각 회전측 브레이크 판(47)과 각 비회전측 브레이크 판(48)을 마찰 계합시킴으로써, 어댑터(44)를 개재하여 모터축(25)에 제동력이 부여된다.
한편, 브레이크 해제압 유입구(43)를 통과하여 브레이크 해제용 오일실(57) 내에 압유가 공급되었을 때에는, 브레이크 피스톤(49)이 스프링 부재(53)에 저항하여 회전측 브레이크 판(47) 등으로부터 이간됨으로써, 모터축(25)에 대한 제동이 해제된다.
58은 브레이크 케이스(32)의 내주면과 브레이크 피스톤(49)의 외주면의 사이에 설치된 브레이크압 조정 오일실을 나타내고, 당해 브레이크압 조정 오일실(58)은, 브레이크 케이스(32)의 피스톤 삽감 구멍부(35)의 단부(35C)와 브레이크 피스톤(49)의 피스톤 본체부(50)의 저면(50C)과의 사이에 전체 둘레에 걸쳐 구획 형성되어 있다.
여기에서, 브레이크압 조정 오일실(58)에는, 윤활유 유입구(40)로부터 브레이크 케이스(32) 내에 유입되는 윤활유(59)의 일부가 오일 홈(41)을 통과하여 가압 상태에서 유입된다. 그리고, 브레이크압 조정 오일실(58)에 유입되는 윤활유(59)에 의해, 브레이크 피스톤(49)에 대하여 스프링 부재(53)의 가압력이 가해지는 방향과는 역방향의 힘이 부여되도록 하고 있다. 이에 의해, 제동 개시시 등에, 스프링 부재(53)의 가압력에 의해 브레이크 피스톤(49)으로부터 각 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)에 급격하게 과대한 힘이 가해지는 것을 억제할 수 있다.
다음으로, 59는 브레이크 케이스(32) 내에 공급되는 윤활유를 나타내고, 당해 윤활유(59)는, 브레이크 케이스(32) 내에 수용된 각 회전측 브레이크 판(47)과 각 비회전측 브레이크 판(48)을 윤활함으로써, 모터축(25)에 대한 제동시에 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)과의 마찰 계합에 의해서 발생하는 열을 냉각하는 것이다.
여기에서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 윤활유(59)로서, 하부 주행체(2)에 탑재된 주행용의 유압 모터(도시 생략)나, 작업 장치(4)에 설치된 유압 실린더 등의 유압 액추에이터(67)에 공급되는 작동유를 이용하고 있다. 윤활유 유입구(40)로부터 브레이크 케이스(32) 내에 유입되는 윤활유(59)를, 유압 액추에이터(67)를 구동하여 가압 상태에 있는 작동유의 리턴 오일로 함으로써, 이 윤활유(59)를, 예를 들어 브레이크압 조정 오일실(58)에 가압 상태로 유입시켜지도록 하고 있다. 이와 함께, 윤활유(59)를, 각 회전측 브레이크 판(47)과 각 비회전측 브레이크 판(48) 사이를 외경측으로부터 내경측을 향하여 가압 상태에서 유통시켜지도록 하고 있다.
다음으로, 브레이크 해제용 오일실(57)에 대한 압유(브레이크 해제압)의 공급과, 브레이크 케이스(32) 내로의 윤활유(59)의 공급을 행하는 유압 회로에 대하여, 도 6을 참조하면서 설명한다.
도면 내에서, 60은 상부 선회체(3)에 탑재된 파일럿 펌프, 61은 메인 펌프를 나타내고 있다. 이들 파일럿 펌프(60) 및 메인 펌프(61)는, 엔진, 전동 모터 등의 원동기(62)에 의해서 회전 구동됨으로써, 작동유 탱크(63)에 저류된 작동유를 토출 하는 것이다.
파일럿 펌프(60)로부터 토출된 파일럿 압유는, 파일럿 라인(64)을 통하여 제어 밸브 장치(65)의 유압 파일럿부에 도입되고, 조작 레버, 페달 등의 조작 기기(도시 생략)에 대한 조작에 따라 제어 밸브 장치(65)를 제어한다.
한편, 메인 펌프(61)로부터 토출된 압유는, 토출 라인(66)을 통하여 제어 밸브 장치(65)에 도입된다. 또한, 이 압유는, 조작 레버, 페달 등의 조작 기기(도시 생략)에 의해서 제어된 제어 밸브 장치(65)를 개재하여 원하는 유압 액추에이터(67)에 공급된다. 한편, 다른 유압 액추에이터(67)로부터의 리턴 오일은, 제어 밸브 장치(65)로부터 리턴 라인(68)을 통과하여 냉각기(69)(오일 쿨러)에 도입되고 당해 냉각기(69)에 의해 냉각된 후, 작동유 탱크(63)에 환류하는 구성으로 되어 있다.
70은 파일럿 라인(64)의 도중 부위와 브레이크 케이스(32)의 브레이크 해제압 유입구(43)와의 사이를 연통시키는 브레이크 해제압 라인을 나타내고, 71은 브레이크 해제압 라인(70)의 도중에 설치된 브레이크 제어 밸브를 나타내고 있다. 여기에서, 브레이크 제어 밸브(71)는, 예를 들어 3 포트 2 위치의 전자(電磁) 밸브로 이루어지고, 전자 파일럿부(71A)에 컨트롤러(72)로부터 신호가 공급되고 있지 않은 때에는 밸브 위치 A를 유지하고, 전자 파일럿부(71A)에 컨트롤러(72)로부터 신호가 공급되었을 때에는 밸브 위치 B로 전환되는 것이다.
따라서, 예를 들어 유압 셔블(1)의 정지시에 있어서 컨트롤러(72)로부터 전자 파일럿부(71A)에 신호가 공급되고 있지 않은 상태, 또는, 예를 들어 유압 셔블(1)의 가동시에 운전자가 비상 브레이크 스위치(73)를 조작(ON)함으로써 컨트롤러(72)로부터 전자 파일럿부(71A)에 신호가 공급되지 않게 된 상태에서는, 브레이크 제어 밸브(71)가 밸브 위치 A를 유지함으로써, 습식 브레이크 장치(31)의 브레이크 해제용 오일실(57) 내로의 압유의 공급이 정지된다. 이에 의해, 도 6에 나타낸 바와 같이, 브레이크 피스톤(49)이 스프링 부재(53)의 가압력에 의해서 각 회전측 브레이크 판(47)과 각 비회전측 브레이크 판(48)을 마찰 계합시킴으로써, 모터축(25)에 대하여 제동력이 부여된다.
한편, 유압 셔블(1)의 가동시에 있어서 컨트롤러(72)로부터 전자 파일럿부(71A)에 신호가 공급되면, 브레이크 제어 밸브(71)가 밸브 위치 B로 전환됨으로써, 파일럿 펌프(60)로부터 토출된 파일럿 압유의 일부가, 브레이크 케이스(32)의 브레이크 해제압 유입구(43)를 통과하여 브레이크 해제용 오일실(57) 내에 공급된다. 이에 의해, 도 3에 나타낸 바와 같이, 브레이크 피스톤(49)이 스프링 부재(53)에 저항하여 회전측 브레이크 판(47) 등으로부터 이간되고, 각 회전측 브레이크 판(47)과 각 비회전측 브레이크 판(48)의 마찰 계합을 해제함으로써, 모터축(25)에 대한 제동이 해제된다.
74는 리턴 라인(68)과 브레이크 케이스(32)의 윤활유 유입구(40)와의 사이를 연통하는 윤활유 라인이다. 이 윤활유 라인(74)의 일단측은 냉각기(69)보다 상류측에서 리턴 라인(68)의 도중 부위에 접속되고, 타단측은 케이스 본체(33)의 윤활유 유입구(40)에 접속되어 있다.
따라서, 유압 셔블(1)의 가동시에 있어서, 제어 밸브 장치(65)를 통과하여 유압 액추에이터(67)로부터 작동유 탱크(63)에 환류하는 리턴 오일의 일부는, 윤활유 라인(74)으로부터 윤활유 유입구(40)를 통과하여 브레이크 케이스(32) 내에 윤활유(59)로서 공급된다. 또한, 윤활유(59)는, 회전측 브레이크 판(47), 비회전측 브레이크 판(48) 등을 윤활한 후, 회전측 브레이크 판(47)의 관통 구멍(47D), 비회전측 브레이크 판(48)의 대경 구멍(48C)을 통과하여 덮개체(38)측에 도출되고, 당해 덮개체(38)의 윤활유 유출구(42)를 통과하여 작동유 탱크(63)에 환류한다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 케이스 본체(33)의 윤활유 유입구(40)와 덮개체(38)의 윤활유 유출구(42)를 통과하여, 브레이크 케이스(32) 내에서 윤활유(59)가 항상 순환하는 구성으로 되어 있다. 이에 의해, 예를 들어 상부 선회체(3)의 선회 동작을 습식 브레이크 장치(31)에 의해서 급정지시키는 것과 같은 경우에, 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)의 마찰 계합에 의해서 대량의 열이 발생했다고 하더라도, 이 열을 브레이크 케이스(32) 내를 순환하는 윤활유(59)에 의해서 효율적으로 냉각할 수 있다.
한편, 윤활유 라인(74)의 도중에는, 윤활유 라인(74)에 흐르는 리턴 오일을 제한하는 가변 스로틀(75)이 설치되어 있다. 이 가변 스로틀(75)은, 컨트롤러(72)로부터의 신호에 따라 윤활유 라인(74)을 유통하는 리턴 오일(윤활유(59))의 유량을 조절하는 것으로서, 예를 들어 모터축(25)의 회전 속도에 따라 그 유량을 조절할 수 있도록 구성하고 있다. 이 때문에, 컨트롤러(72)에는, 모터축(25)의 회전 속도를 검출하는 회전 센서(76)의 검출 신호를 입력하고 있다.
따라서, 예를 들어 제동 해제시에, 모터축(25)의 회전속도가 빠를 수록, 리턴 오일(윤활유(59))의 유량을 크게 하는 신호를 컨트롤러(72)로부터 가변 스로틀(75)에 출력한다. 이와 같이 하면, 모터축(25)과 함께 회전(공전)하는 회전측 브레이크 판(47)과, 당해 회전측 브레이크 판(47)에 미소한 간극을 개재하여 대면하는 비회전측 브레이크 판(48)을, 효율적으로 냉각할 수 있다.
본 실시 형태에 의한 습식 브레이크 장치(31)는 상기와 같은 구성을 갖는 것으로서, 다음으로 이 작동에 대하여 서술한다.
유압 셔블(1)의 정지시에 있어서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 브레이크 제어 밸브(71)가 밸브 위치 A를 유지함으로써, 습식 브레이크 장치(31)의 브레이크 해제용 오일실(57) 내로의 압유의 공급이 정지된다. 이에 의해, 브레이크 피스톤(49)이 스프링 부재(53)의 가압력에 의해서 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)을 마찰 계합시킨다. 그 결과, 모터축(25)에 대하여 제동력이 부여되어, 상부 선회체(3)는 하부 주행체(2) 위에서 정지한 상태를 유지한다.
다음으로, 유압 셔블(1)의 원동기(62)를 작동시키면, 브레이크 제어 밸브(71)의 전자 파일럿부(71A)에 컨트롤러(72)로부터 신호가 공급되고, 브레이크 제어 밸브(71)가 밸브 위치 B로 전환된다. 이에 의해, 파일럿 펌프(60)로부터 토출된 파일럿 압유의 일부가, 브레이크 케이스(32)의 브레이크 해제압 유입구(43)를 통과하여 브레이크 해제용 오일실(57) 내에 공급된다. 이에 의해, 도 3에 나타낸 바와 같이, 브레이크 피스톤(49)이 스프링 부재(53)에 저항하여 회전측 브레이크 판(47)으로부터 이간되어, 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)의 마찰 계합이 해제됨으로써, 모터축(25)에 대한 제동이 해제된다.
이 상태에서, 전동 모터(21)의 모터축(25)이 회전하면, 이 모터축(25)의 회전이, 감속 장치(12)의 각 유성 기어 감속 기구(18, 19, 20)에 의해서 3단 감속되어 출력축(27)에 전해지고, 피니언(27B)은 큰 회전력(토오크)을 갖고 회전한다. 피니언(27B)이, 선회륜(5)의 내륜(5A)에 설치한 안쪽 톱니(5D)에 맞물리면서 내륜(5A)을 따라 공전하고, 이 피니언(27B)의 공전력이 하우징(13)을 개재하여 선회 프레임(3A)에 전해짐으로써, 상부 선회체(3)가 하부 주행체(2) 위에서 선회 동작을 행한다.
이 때, 유압 셔블(1)에 탑재된 각종의 유압 액추에이터(67)로부터 작동유 탱크(63)에 환류하는 리턴 오일의 일부는, 윤활유 라인(74)으로부터 윤활유 유입구(40)를 통과하여 브레이크 케이스(32) 내에 윤활유(59)로서 공급된다. 이 윤활유(59)는, 회전측 브레이크 판(47), 비회전측 브레이크 판(48) 등을 윤활, 냉각, 세정한 후, 회전측 브레이크 판(47)의 관통 구멍(47D), 비회전측 브레이크 판(48)의 대경 구멍(48C)을 통과하여 덮개체(38)측에 도출되고, 덮개체(38)의 윤활유 유출구(42)를 통과하여 작동유 탱크(63)에 환류한다.
이와 같은 제동 해제시에는, 전동 모터(21)의 모터축(25)과 함께 습식 브레이크 장치(31)의 회전측 브레이크 판(47)이 회전(공전)하나, 이들 회전측 브레이크 판(47)에는 마찰재를 설치하고 있지 않기 때문에, 회전측 브레이크 판(47)을 경량으로 할 수 있고, 슬라이딩 저항을 저감할 수 있다. 한편, 제동시와 제동 해제시의 어느 때에도 회전하지 않는 비회전측 브레이크 판(48)의 마찰재(48B)에는, 오일 홈(48F)을 마련하고 있다. 이 때문에, 오일 홈(48F)을 유통하는 윤활유(59)에 원심력이 직접적으로 가해지지 않아, 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48) 사이를 외경측으로부터 내경측을 향하여 윤활유(59)를 효율적으로 유통시킬 수 있다.
또한, 회전측 브레이크 판(47) 및 비회전측 브레이크 판(48)의 내경측에 유통된 윤활유(59)는, 회전측 브레이크 판(47)의 관통 구멍(47D)과 비회전측 브레이크 판(48)의 대경 구멍(48C)을 통과하여 상, 하 방향으로 유통한다. 이에 의해, 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)의 내경측으로부터 브레이크 케이스(32)의 윤활유 유출구(42)를 향하여 윤활유(59)를 효율적으로 유통시킬 수 있다.
다음으로, 예를 들어 운전자에 의해 비상 브레이크 스위치(73)가 조작(ON) 된 경우 등, 상부 선회체(3)의 선회 동작을 긴급정지하는 경우에는, 브레이크 제어 밸브(71)의 전자 파일럿부(71A)에 컨트롤러(72)로부터의 신호의 공급이 차단되어, 브레이크 제어 밸브(71)는 밸브 위치 B로부터 밸브 위치 A로 전환된다. 이에 의해, 습식 브레이크 장치(31)의 브레이크 해제용 오일실(57)에 대한 압유의 공급이 정지되고, 브레이크 피스톤(49)이, 스프링 부재(53)의 가압력에 의해서 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)을 마찰 계합시킴으로써, 모터축(25)에 대하여 제동력이 부여되므로, 상부 선회체(3)의 선회 동작을 정지시킬 수 있다.
이 때, 각종의 유압 액추에이터(67)로부터의 리턴 오일이, 브레이크 케이스(32) 내에 윤활유(59)로서 공급되고, 이 윤활유(59)는, 케이스 본체(33)의 하단측에 마련한 윤활유 유입구(40)와 덮개체(38)에 마련한 윤활유 유출구(42)를 통과하여, 브레이크 케이스(32) 내를 항상 순환한다. 이에 의해, 상부 선회체(3)의 선회 동작을 습식 브레이크 장치(31)에 의해서 급정지시키는 것과 같은 경우에, 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)의 마찰 계합에 의해서 열이 발생했다고 하더라도, 이 열을 브레이크 케이스(32) 내를 순환하는 윤활유(59)에 의해서 효율적으로 냉각할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 의하면, 비회전측 브레이크 판(48)에만 마찰재(48B)를 설치하는(회전측 브레이크 판(47)에는 마찰재를 설치하지 않음) 구성으로 하였으므로, 회전측 브레이크 판(47)을 경량으로 할 수 있다. 이 때문에, 브레이크 케이스(32) 내에 모터축(25)을 상, 하 방향으로 연장되는 상태로 배치한 경우에도, 브레이크 해제시에 전동 모터(21)의 모터축(25)과 함께 회전(공전)하는 회전측 브레이크 판(47)의 자중에 의한 슬라이딩 저항을 저감할 수 있다. 그 결과, 브레이크 해제시에 있어서의 회전 저항의 저감에 의한 효율의 향상(에너지 절약화), 발열의 저감에 의한 내구성, 신뢰성의 향상 등을 도모할 수 있다. 또, 회전측 브레이크 판(47)의 관성 모멘트를 작게 할 수도 있기 때문에, 회전측 브레이크 판(47)의 암 스플라인부(47A)와 어댑터(44)의 수 스플라인부(44B)와의 계합부의 마모를 저감할 수 있어, 이러한 면에서도 내구성, 신뢰성을 향상할 수 있다.
본 실시 형태에 의하면, 운전시에 회전하지 않는 비회전측 브레이크 판(48)의 마찰재(48B)에 오일 홈(48F)을 마련하는 구성으로 하고 있다. 따라서, 비회전측 브레이크 판(48)의 오일 홈(48F)을 유통하는 윤활유(59)에 대하여 원심력이 직접적으로 가해지지 않고, 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48) 사이를 외경측으로부터 내경측을 향하여 윤활유(59)를 효율적으로 유통시킬 수 있다. 이 때문에, 모터축(25)의 회전 속도에 관계없이, 윤활유(59)에 의한 비회전측 브레이크 판(48)의 마찰 계합면(48E)과 회전측 브레이크 판(47)의 당접부(47B)의 냉각 효과를 높일 수 있어, 이들 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)의 내구성, 신뢰성을 향상할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 의하면, 비회전측 브레이크 판(48)의 내경측 부위에 대경 구멍(48C)을 마련함과 함께 회전측 브레이크 판(47)의 마찰재 비접촉면(47C)에 관통 구멍(47D)을 마련하는 구성으로 하고 있으므로, 대경 구멍(48C)과 관통 구멍(47D)을 통과하여 윤활유(59)를, 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)의 내경측으로부터 윤활유 유출구(42)를 향하여 효율적으로 유통시킬 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 브레이크 케이스(32)의 케이스 본체(33)에 한 개의 윤활유 유입구(40)를 마련한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 도 11에 나타낸 변형례와 같이, 케이스 본체(33)에 두 개의 윤활유 유입구(40')를 둘레 방향으로 180° 이간하여 마련하는 구성으로 해도 된다. 이 경우에는, 각각의 윤활유 유입구(40')에 대응하여 오일 홈(41')을 마련하는 것이 바람직하다.
상술한 실시 형태에서는, 비회전측 브레이크 판(48)의 마찰재(48B)에 둘레 방향으로 원호 형상으로 경사진 「선버스트 홈」이라고 불리는 오일 홈(48F)을 마련한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 반경 방향으로 직선 형상으로 마련한 오일 홈을 이용하는 구성으로 해도 된다. 즉, 회전측 브레이크 판과 비회전측 브레이크 판의 외경측과 내경측을 연통하는 오일 홈이라면, 어느 형상의 오일 홈을 이용해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 브레이크 케이스(32) 내에 유입되는 윤활유(59)를, 유압 액추에이터(67)를 구동하여 가압 상태에 있는 작동유의 리턴 오일의 일부를 이용함으로써, 윤활유(59)가, 예를 들어 각 회전측 브레이크 판(47)과 각 비회전측 브레이크 판(48)과의 외경측으로부터 내경측을 향하여 가압 상태에서 유통하도록 구성한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 윤활유를, 제어 밸브 장치의 유압 파일럿부에 도입되는 파일럿 압유의 일부를 이용함으로써, 윤활유가, 예를 들어 각 회전측 브레이크 판과 각 비회전측 브레이크 판의 외경측으로부터 내경측을 향하여 가압 상태에서 유통하도록 구성해도 된다. 즉, 윤활유 유입구로부터 브레이크 케이스 내에 유입되는 윤활유는, 작동유의 리턴 오일, 파일럿 압유 등, 브레이크 케이스 내에 가압 상태로 공급할 수 있는 것이면 된다.
상술한 실시 형태에서는, 각 회전측 브레이크 판(47)을 어댑터(44)를 개재하여 모터축(25)에 부착하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 어댑터를 생략하고, 각 회전측 브레이크 판을 직접 모터축에 부착하는(스플라인 계합시키는) 구성으로 해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 습식 브레이크 장치(31)를, 브레이크 해제용 오일실(57) 내에 압유가 공급되고 있지 않은 때에 제동력이 부여되는 네거티브 형의 브레이크 장치로 구성한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 오일실(브레이크 부여용 오일실) 내에 압유가 공급되고 있을 때에 제동력이 부여되는 포지티브 형의 브레이크 장치로서 구성해도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 유압 셔블(1)의 선회 장치(11)에 적용되는 습식 브레이크 장치(31)를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 유압 크레인 등의 다른 선회식 건설기계의 선회 장치에 이용되는 습식 브레이크 장치 등, 각종 기계 장치에 탑재되는 습식 브레이크 장치로서 널리 적용할 수 있는 것이다.
1 : 유압 셔블(건설기계)
2 : 하부 주행체
3 : 상부 선회체
5 : 선회륜
11 : 선회 장치
12 : 감속 장치
21 : 전동 모터
25 : 모터축(회전축)
27 : 출력축
31 : 습식 브레이크 장치
32 : 브레이크 케이스
40, 40' : 윤활유 유입구
42 : 윤활유 유출구
47 : 회전측 브레이크 판
47A : 암 스플라인부(계합 구멍)
47B : 당접부(지름 방향 외측 부위)
47C : 마찰재 비접촉면
47D : 관통 구멍
48 : 비회전측 브레이크 판
48A : 기판
48B : 마찰재
48C : 대경 구멍
48E : 마찰 계합면
48F : 오일 홈
49 : 브레이크 피스톤
53 : 스프링 부재
57 : 브레이크 해제용 오일실
59 : 윤활유

Claims (4)

  1. 회전축(25)이 회전 가능하게 끼워 넣어지는 브레이크 케이스(32)와, 당해 브레이크 케이스(32) 내에서 상기 회전축(25)보다 반경 방향의 외측에 배치되어 상기 회전축(25)과 함께 회전하는 복수의 회전측 브레이크 판(47)과, 당해 각 회전측 브레이크 판(47)과 번갈아 서로 겹친 상태에서 상기 브레이크 케이스(32) 내에 비회전 상태로 배치된 복수의 비회전측 브레이크 판(48)과, 상기 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)을 가압하여 마찰 계합시킴으로써 상기 회전축(25)에 제동력을 부여하는 브레이크 피스톤(49)과, 상기 브레이크 케이스(32)에 설치되어 그 내부에 윤활유(59)가 유입되는 윤활유 유입구(40, 40')와, 상기 브레이크 케이스(32)에 설치되어 그 내부의 상기 윤활유(59)가 유출되는 윤활유 유출구(42)를 구비하여 이루어지는 습식 브레이크 장치(31)에 있어서,
    상기 회전축(25)은, 상기 브레이크 케이스(32) 내를 상, 하 방향으로 연장되는 구성으로 하고,
    상기 비회전측 브레이크 판(48)은, 상기 회전측 브레이크 판(47)과 상, 하 방향으로 대면하여 배치하며,
    상기 비회전측 브레이크 판(48)에만은, 상기 회전측 브레이크 판(47)과의 사이에서 제동력을 발생하는 마찰재(48B)를 설치하는 구성으로 하고,
    상기 윤활유 유입구(40, 40')는, 상기 브레이크 케이스(32)의 외부로부터 상기 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)의 외경측 부위를 향하여 상기 윤활유(59)를 유입시키는 것이고,
    상기 윤활유 유출구(42)는, 상기 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)의 내경측 부위로부터 배출된 상기 윤활유(59)를 상기 브레이크 케이스(32)의 외부로 유출시키는 것이며,
    상기 비회전측 브레이크 판(48)의 마찰재(48B)에는, 상기 회전측 브레이크 판(47)과 상기 비회전측 브레이크 판(48)의 외경측으로부터 내경측을 향하여 상기 윤활유(59)를 유통시키는 오일 홈(48F)을 마련하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 습식 브레이크 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비회전측 브레이크 판(48)은, 내경측 부위에 상기 회전축(25)의 축 지름보다 지름이 큰 대경 구멍(48C)을 마련함과 함께, 당해 대경 구멍(48C)의 위치보다 지름 방향 외측 부위에 상기 마찰재(48B)를 설치하는 구성으로 하고,
    상기 회전측 브레이크 판(47)은, 내경측 부위에 상기 회전축(25)과 계합하는 계합 구멍(47A)을 마련함과 함께, 상기 마찰재(48B)가 맞닿는 지름 방향 외측 부위와 상기 계합 구멍(47A)과의 사이의 마찰재 비접촉면(47C)에 상기 윤활유(59)가 유통되는 관통 구멍(47D)을 마련하는 구성으로 이루어지는 습식 브레이크 장치.
  3. 회전축(25)이 회전 가능하게 끼워 넣어지는 브레이크 케이스(32)와, 당해 브레이크 케이스(32) 내에서 상기 회전축(25)보다 반경 방향의 외측에 배치되어 상기 회전축(25)과 함께 회전하는 복수의 회전측 브레이크 판(47)과, 당해 각 회전측 브레이크 판(47)과 번갈아 서로 겹친 상태에서 상기 브레이크 케이스(32) 내에 비회전 상태로 배치된 복수의 비회전측 브레이크 판(48)과, 상기 회전측 브레이크 판(47)과 비회전측 브레이크 판(48)을 가압하여 마찰 계합시킴으로써 상기 회전축(25)에 제동력을 부여하는 브레이크 피스톤(49)과, 상기 브레이크 케이스(32)에 설치되어 그 내부에 윤활유(59)가 유입되는 윤활유 유입구(40, 40')와, 상기 브레이크 케이스(32)에 설치되어 그 내부의 상기 윤활유(59)가 유출되는 윤활유 유출구(42)를 구비하여 이루어지는 습식 브레이크 장치(31)에 있어서,
    상기 회전축(25)은, 상기 브레이크 케이스(32) 내를 상, 하 방향으로 연장되는 구성으로 하고,
    상기 비회전측 브레이크 판(48)은, 상기 회전측 브레이크 판(47)과 상, 하 방향으로 대면하여 배치하며,
    상기 비회전측 브레이크 판(48)에만은, 상기 회전측 브레이크 판(47)과의 사이에서 제동력을 발생하는 마찰재(48B)를 설치하는 구성으로 하고,
    상기 비회전측 브레이크 판(48)은, 내경측 부위에 상기 회전축(25)의 축 지름보다 지름이 큰 대경 구멍(48C)을 마련함과 함께, 당해 대경 구멍(48C)의 위치보다 지름 방향 외측 부위에 상기 마찰재(48B)를 설치하는 구성으로 하고,
    상기 회전측 브레이크 판(47)은, 내경측 부위에 상기 회전축(25)과 계합하는 계합 구멍(47A)을 설치함과 함께, 상기 마찰재(48B)가 맞닿는 지름 방향 외측 부위와 상기 계합 구멍(47A)과의 사이의 마찰재 비접촉면(47C)에 상기 윤활유(59)가 유통되는 관통 구멍(47D)을 마련하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 습식 브레이크 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 회전축(25)은, 상기 브레이크 케이스(32)의 하측에 설치된 전동 모터(21)의 모터축(25)이며, 당해 전동 모터(21)는, 당해 모터축(25)의 회전을 감속하는 감속 장치(12)의 상측에 설치하는 구성으로 이루어지는 습식 브레이크 장치.
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