KR102343033B1 - 유압 시스템 - Google Patents

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최정현
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주식회사 모트롤
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 유압 시스템은 양 방향으로 회전 가능한 유압 모터와, 상기 유압 모터와 연결된 제1 유압 라인 및 제2 유압 라인과, 전진하면 상기 유압 모터를 정지시키되 작동유를 공급받으면 후진하는 브레이크 피스톤과, 상기 브레이크 피스톤을 전진 방향으로 탄성 가압하는 브레이크 탄성 부재와, 작동유를 공급받으면 전진하여 상기 브레이크 피스톤을 전진 방향으로 가압하는 가압핀과, 일단이 상기 가압핀에 연결되어 작동유를 공급하는 가압 유로와, 상기 가압 유로를 개폐하는 가압 스풀과, 상기 제1 유압 라인에서 분기되어 상기 가압 유로의 타단에 합류하는 제1 분기 유로와, 상기 제2 유압 라인에서 분기되어 상기 가압 유로의 상기 타단에 합류하는 제2 분기 유로, 그리고 상기 가압 유로의 상기 타단에 설치되어 상기 제1 분기 유로에서 공급되는 작동유와 상기 제2 분기 유로에서 공급되는 작동유 중 높은 압력을 갖는 작동유를 상기 가압 유로로 전달하는 셔틀 밸브를 포함한다.

Description

유압 시스템{HYDRAULIC SYSTEM}
본 발명은 유압 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유압 모터에 작동유를 공급하여 회전 동작시키거나 회전을 정지시키는 유압 시스템에 관한 것입니다.
일반적으로 유압 시스템은 작동유를 토출하는 메인 펌프와, 메인 펌프에서 토출된 작동유로 동작하는 구동 장치를 포함한다. 이때, 구동 장치는 유압 모터 및 유압 실린더 등을 포함할 수 있다. 그리고 각종 밸브가 작동유의 공급 여부와 이동 방향을 제어하게 된다.
이러한 유압 시스템은 건설 기계를 포함한 다양한 분야에서 사용된다. 예를 들어, 건설 기계에서 주행 및 선회에 사용되는 유압 모터는 메인 펌프로부터 작동유를 제공받아 구동되는데, 작동유가 제공되면 주행 또는 선회하게 되고 작동유의 공급이 끊기면 관성에 의해 일정 시간 주행 또는 선회하다가 정지하게 된다.
그리고 유압 모터를 정지시키기 위해서 브레이크 장치를 사용하게 된다. 유압 모터에 적용되는 종래의 기계식 브레이크 장치는 유압 모터의 회전체와 접촉하여 마찰력을 발생시키는 마찰판과 마찰판을 가압하는 브레이크 피스톤으로 구성된다.
그런데 유압 모터가 정지해 있는 상태에서 외부에 힘에 의하여 유압 모터의 토크가 발생하는 경우에 기계식 브레이크 장치에 충분한 제동 토크가 발생하지 않으면 유압 모터가 회전하면서 유압 모터 내부의 작동유가 토출되지 못하고 압력이 상승하게 되는 현상이 발생되는 문제점이 있다. 예를 들어, 유압 모터가 건설 기계의 주행 모터로 사용되는 경우, 건설 기계가 경사지에 주차되면 건설 기계의 자체 중량에 의해 유압 모터에 토크가 발생되고, 건설 기계는 상당한 중량을 가지므로, 기계식 브레이크 장치만으로는 충분한 제동 토크를 확보하기 어려웠다.
본 발명의 실시예는 유압 모터의 정지 상태를 안정적으로 유지할 수 있는 유압 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유압 시스템은 양 방향으로 회전 가능한 유압 모터와, 일단이 상기 유압 모터의 일측 포트와 연결된 제1 유압 라인과, 일단이 상기 유압 모터의 타측 포트와 연결된 제2 유압 라인과, 전진하면 상기 유압 모터를 정지시키되 작동유를 공급받으면 후진하는 브레이크 피스톤과, 상기 브레이크 피스톤을 전진 방향으로 탄성 가압하는 브레이크 탄성 부재와, 작동유를 공급받으면 전진하여 상기 브레이크 피스톤을 전진 방향으로 가압하는 가압핀과, 일단이 상기 가압핀에 연결되어 작동유를 공급하는 가압 유로와, 상기 가압 유로를 개폐하는 가압 스풀과, 상기 제1 유압 라인에서 분기되어 상기 가압 유로의 타단에 합류하는 제1 분기 유로와, 상기 제2 유압 라인에서 분기되어 상기 가압 유로의 상기 타단에 합류하는 제2 분기 유로, 그리고 상기 가압 유로의 상기 타단에 설치되어 상기 제1 분기 유로에서 공급되는 작동유와 상기 제2 분기 유로에서 공급되는 작동유 중 높은 압력을 갖는 작동유를 상기 가압 유로로 전달하는 셔틀 밸브를 포함한다.
상기한 유압 시스템은 상기 제1 유압 라인의 타단 및 상기 제2 유압 라인의 타단에 연결되어 상기 유압 모터에 공급하는 작동유의 이동 방향을 제어하는 방향 전환 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 방향 전환 밸브의 절환 동작에 따라 상기 유압 모터에 작동유가 공급되면, 상기 브레이크 피스톤은 작동유를 공급받아 후진하고, 상기 가압 스풀은 상기 가압 유로를 차단할 수 있다.
상기 방향 전환 밸브가 중립이 되면, 상기 브레이크 피스톤에 대한 작동유 공급이 중단되고, 상기 가압 스풀은 상기 가압 유로를 개방할 수 있다.
상기한 유압 시스템은 상기 유압 모터와 접촉하여 상기 유압 모터를 정지시키기 위한 마찰판을 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 브레이크 피스톤은 전진하면 상기 마찰판을 가압하여 마찰력을 발생시킬 수 있다.
상기 유압 모터는 가변형 사판을 포함할 수 있다. 그리고 상기 유압 시스템은 상기 유압 모터의 상기 가변형 사판의 각도를 조절하는 제1 실린더 및 제2 실린더와, 상기 제1 실린더 및 상기 제2 실린더에 대한 작동유 공급을 제어하는 사판각 조절 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유압 시스템은 유압 모터의 정지 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 시스템의 유압 회로도이다.
도 2는 도 1의 유압 시스템의 횡방향 단면도이다.
도 3은 도 2의 III-III선에 따른 유압 시스템의 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 2의 가압 스풀을 확대 도시한 동작 상태별 단면도들이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 시스템(101)를 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 시스템(101)은 유압 모터(200), 제1 유압 라인(610), 제2 유압 라인(620), 브레이크 피스톤(400), 브레이크 탄성 부재(450), 가압핀(500), 가압 유로(650), 가압 스풀(750), 제1 분기 유로(651), 제2 분기 유로(652), 및 셔틀 밸브(730)를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 시스템(101)은 방향 전환 밸브(720), 마찰판(420), 제1 실린더(260), 제2 실린더(270), 및 사판각 조절 밸브(740)를 더 포함할 수 있다.
유압 모터(200)는 메인 펌프(미도시)로부터 작동유를 공급받아 동작될 수 있다. 또한, 유압 모터(200)는 양 방향으로 회전할 수 있다. 즉, 유압 모터(200)는 작동유를 공급받는 방향에 따라 회전 방향이 달라질 수 있다. 일례로, 유압 모터(200)는 건설 기계를 주행시키기 위해 사용되는 주행 모터로 사용될 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에서, 유압 모터(200)가 반드시 주행 모터에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 유압 모터(200)는 가변형 사판(204)을 포함할 수 있다.
제1 유압 라인(610)은 일단이 유압 모터(200)의 일측 포트와 연결되고, 제2 유압 라인(620)은 일단이 유압 모터(200)의 타측 포트와 연결된다. 유압 모터(200)는 작동유를 공급받는 방향에 따라 회전 방향이 달라지는데, 일례로 제1 유압 라인(610)으로 작동유를 공급받으면 유압 모터(200)는 우선회하고 유압 모터(200)에서 배출된 작동유는 제2 유압 라인(620)을 따라 이동하게 된다. 반대로, 제2 유압 라인(620)으로 작동유를 공급받으면 유압 모터(200)는 좌선회하고 유압 모터(200)에서 배출된 작동유는 제1 유압 라인(610)을 따라 이동하게 된다. 이때, 유압 모터(200)에서 작동유를 유입받는 포트가 유입 포트가 되고 작동유를 배출하는 포트가 배출 포트가 된다.
방향 전환 밸브(720)는 제1 유압 라인(610)의 타단 및 제2 유압 라인(620)의 타단에 연결되어 메인 펌프가 유압 모터(200)에 공급하는 작동유의 이동 방향을 제어한다. 즉, 방향 전환 밸브(720)의 동작 상태에 따라, 선택적으로 제1 유압 라인(610)을 통해 유압 모터(200)로 작동유가 공급되거나 제2 유압 라인(620)을 통해 유압 모터(200)로 작동유가 공급될 수 있다.
마찰판(420)은 유압 모터(200)의 회전체와 접촉하여 유압 모터(200)를 정지시키게 된다. 구체적으로, 후술할 브레이크 피스톤(400)이 전진하여 마찰판(420)을 가압하면 마찰력이 발생하면서 유압 모터(200)를 정지시키게 된다.
브레이크 피스톤(400)은 전진하면 마찰판(420)을 가압하여 유압 모터(200)를 정지시키게 된다. 다만, 브레이크 피스톤(400)에 작동유가 공급되면, 브레이크 피스톤(400)이 후진하면서 유압 모터(200)의 정지 상태가 해제될 수 있다.
브레이크 탄성 부재(450)는 브레이크 피스톤(400)을 전진 방향으로 탄성 가압할 수 있다. 따라서, 브레이크 피스톤(400)에 작동유가 공급되지 않으면, 브레이크 탄성 부재(450)가 제공하는 탄성력에 의해 브레이크 피스톤(400)이 전진하면서 유압 모터(200)를 정지시키게 된다. 즉, 브레이크 탄성 부재(450)는 유압 모터(200)를 정지시키기 위한 기본적인 제동 토크를 제공하게 된다.
가압핀(500)은 작동유를 공급받으면 전진하여 브레이크 피스톤(400)을 전진 방향으로 가압하게 된다. 즉, 가압핀(500)은 브레이트 탄성 부재(450)의 탄성력에 의한 제동 토크가 충분하지 않을 경우 이를 보완하게 된다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유압 모터(200)가 외력에 의해 회전하여 유압 모터(200) 내부의 작동유가 외부로 토출되지 못함으로써 압력 상승을 야기할 때, 이 작동유의 압력으로 가압핀(500)이 브레이크 피스톤(400)을 가압하도록 구성된다.
예를 들어, 유압 모터(200)가 건설 기계의 주행 모터로 사용된 경우, 건설 기계가 경사지에 주차되면 건설 기계의 자체 중량에 의해 유압 모터(200)에 상당한 토크가 가해져 브레이크 탄성 부재(450)의 탄성력만으로는 충분한 제동 토크가 확보되지 못한다. 따라서, 유압 모터(200)가 외력에 의해 회전하게 되는데, 이때 유압 모터(200) 내부의 작동유의 압력이 상승하게 되고 이러한 작동유가 갖는 압력으로 가압핀(500)을 밀어 브레이크 피스톤(400)을 가압함으로써, 브레이크 탄성 부재(450)의 탄성력만으로는 부족했던 제동 토크를 추가로 확보할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는, 별도의 작동유를 투입하지 않고도 유압 모터(200)가 외력에 의해 회전할 때 유압 모터(200) 내부의 작동유를 활용함으로써 매우 효율적으로 제동 토크를 확보할 수 있게 된다.
가압 유로(650)는 일단이 가압핀(500)에 연결되어 가압핀(500)으로 작동유를 공급할 수 있다.
가압 스풀(750)은 가압 유로(650) 상에 설치되어 가압 유로(650)를 개폐할 수 있다. 즉, 가압 스풀(750)이 개방되면, 가압 유로(650)를 따라 공급되는 작동유가 가압핀(500)을 밀게 된다.
제1 분기 유로(651)는 제1 유압 라인(610)에서 분기되어 가압 유로(650)의 타단에 합류할 수 있다.
제2 분기 유로(652)는 제2 유압 라인(620)에서 분기되어 가압 유로(650)의 타단에 합류할 수 있다.
셔틀 밸브(730)는 가압 유로(650)의 타단, 즉 제1 분기 유로(651)와 제2 분기 유로(62)의 합류 지점에 설치되어 제1 분기 유로(651)에서 공급되는 작동유와 제2 분기 유로(652)에서 공급되는 작동유 중 높은 압력을 갖는 작동유를 가압 유로(650)로 전달할 수 있다.
이와 같은 구조에 의하여, 브레이크 피스톤(400)이 전진하여 유압 모터(200)를 정지시킨 상태에서 외력에 의해 유압 모터(200)가 회전하게 되면, 유압 모터(200) 내부의 작동유가 배출되지 못하면서 제1 유압 라인(610) 또는 제2 유압 라인(620)의 압력이 상승된다. 즉, 유압 모터(200)의 회전 방향에 따라 제1 유압 라인(610)으로부터 분기된 제1 분기 유로(651)의 압력이 높아질 수도 있고 제2 유압 라인(620)으로부터 분기된 제2 분기 유로(652)의 압력이 높아질 수도 있다.
셔틀 밸브(730)는 제1 분기 유로(651)의 작동유 및 제2 분기 유로(652)의 작동유 중 상대적으로 높은 압력을 갖는 작동유를 가압 유로(650)로 이동시키고, 가압 밸브(750)가 가압 유로(650)를 개방하면 셔틀 밸브(730)를 통과한 작동유의 압력이 가압핀(500)에 전달되면서 가압핀(500)이 브레이크 피스톤(400)을 가압하게 된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 방향 전환 밸브(720)가 중립이 되면, 브레이크 피스톤(400)에 대한 작동유 공급이 중단되고, 가압 스풀(750)은 가압 유로(650)를 개방하여 유압 모터(200)를 정지시키게 된다. 따라서, 유압 모터(200)를 정지시키기 위한 제동 토크를 추가로 확보할 수 있게 된다.
반면, 도 5에 도시한 바와 같이, 방향 전환 밸브(720)의 절환 동작에 따라 제1 유압 라인(610) 또는 제2 유압 라인(620)을 통해 유압 모터(200)에 작동유가 공급되면, 브레이크 피스톤(400)은 작동유를 공급받아 후진하고, 가압 스풀(750)은 가압 유로(650)를 차단하게 된다. 따라서, 제동 토크가 사라지고 유압 모터(200)는 회전할 수 있게 된다.
제1 실린더(260)와 제2 실린더(270)는 유압 모터(200)의 사판(204)과 연결되어 사판(204)의 각도를 조절한다.
사판각 조절 밸브(540)는 제1 실린더(260) 및 제2 실린더(270)에 대한 작동유 공급을 제어하여 사판(204)의 각도를 조절하게 된다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 시스템(101)은 유압 모터(200)의 정지 상태를 안정적일 뿐만 아니라 효율적으로 유지할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
101: 유압 시스템
200: 유압 모터
204: 사판
260: 제1 실린더
270: 제2 실린더
400: 브레이크 피스톤
420: 마찰판
450: 브레이크 탄성 부재
500: 가압핀
610: 제1 유압 라인
620: 제2 유압 라인
650: 가압 유로
651: 제1 분기 유로
652: 제2 분기 유로
720: 방향 전환 밸브
730: 셔틀 밸브
740: 사판각 조절 밸브
750: 가압 밸브

Claims (6)

  1. 양 방향으로 회전 가능한 유압 모터;
    일단이 상기 유압 모터의 일측 포트와 연결된 제1 유압 라인;
    일단이 상기 유압 모터의 타측 포트와 연결된 제2 유압 라인;
    전진하면 상기 유압 모터를 정지시키되 작동유를 공급받으면 후진하는 브레이크 피스톤;
    상기 브레이크 피스톤을 전진 방향으로 탄성 가압하는 브레이크 탄성 부재;
    작동유를 공급받으면 전진하여 상기 브레이크 피스톤을 전진 방향으로 가압하는 가압핀;
    일단이 상기 가압핀에 연결되어 작동유를 공급하는 가압 유로;
    상기 가압 유로를 개폐하는 가압 스풀;
    상기 제1 유압 라인에서 분기되어 상기 가압 유로의 타단에 합류하는 제1 분기 유로;
    상기 제2 유압 라인에서 분기되어 상기 가압 유로의 상기 타단에 합류하는 제2 분기 유로;
    상기 가압 유로의 상기 타단에 설치되어 상기 제1 분기 유로에서 공급되는 작동유와 상기 제2 분기 유로에서 공급되는 작동유 중 높은 압력을 갖는 작동유를 상기 가압 유로로 전달하는 셔틀 밸브; 및
    상기 브레이크 피스톤이 전진하면 가압되어 상기 유압 모터와 접촉하여 상기 유압 모터를 정지시키기 위한 마찰력을 발생시키는 마찰판
    을 포함하는 유압 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유압 라인의 타단 및 상기 제2 유압 라인의 타단에 연결되어 상기 유압 모터에 공급하는 작동유의 이동 방향을 제어하는 방향 전환 밸브를 더 포함하는 유압 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방향 전환 밸브의 절환 동작에 따라 상기 유압 모터에 작동유가 공급되면,
    상기 브레이크 피스톤은 작동유를 공급받아 후진하고,
    상기 가압 스풀은 상기 가압 유로를 차단하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 방향 전환 밸브가 중립이 되면,
    상기 브레이크 피스톤에 대한 작동유 공급이 중단되고,
    상기 가압 스풀은 상기 가압 유로를 개방하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유압 모터는 가변형 사판을 포함하며,
    상기 유압 시스템은,
    상기 유압 모터의 상기 가변형 사판의 각도를 조절하는 제1 실린더 및 제2 실린더; 및
    상기 제1 실린더 및 상기 제2 실린더에 대한 작동유 공급을 제어하는 사판각 조절 밸브
    를 더 포함하는 유압 시스템.
  6. 삭제
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