KR200222108Y1 - 유압모터 경전각 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 샤프트케이싱의 가공이 용이하고, 사판의 최대 및 최소 경전각 설정이 용이하며, 사판의 이탈을 완전 방지할 수 있는 유압모터 경전각 조절장치를 제공한다.

그 유압모터 경전각 조절장치는 케이싱(32)의 내측상부에 장착홈(64)이 형성되고, 사판(48)에 수용홈(68)이 형성되며, 일단부가 상기 장착홈(64)에 조절가능하게 장착되며 타단부는 상기 수용홈(68)에 안내되어 상기 사판(48)의 경전각을 한정하기 위한 스토퍼(66)를 구비하여 이루어진다. 그 스토퍼(66)는, 사판의 과도한 절환 및 이탈을 방지하기 위해 상기 사판의 최대 경전각을 벗어나는 시점에서 수용홈(68)의 상부면(68a)과 하부면(68b)에 각각 접촉되는 상부면(66a) 및 하부면(66b)을 갖는다.

Description

유압모터 경전각 조절장치

본 고안은 유압모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유압모터의 샤프트케이싱에 스토퍼를 설치하고 그 스토퍼를 사판(swash plate)에 연계시켜 그 사판의 각도를 조절하여 토출용량을 조절할 수 있는 유압모터 경전각 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로, 건설공사 현장 또는 토목공사 현장에서는 다양한 중장비가 사용되고 있으며, 이와 같은 중장비들중에는 공사현장의 지반의 흙을 파내거나, 암반 또는 기존의 콘크리트 구조물과 같은 장애물을 파쇄하거나 또는 갱내에서 작업하기 위한 일명 굴삭기라 칭하는 중장비가 있다. 이와 같은 굴삭기는 기본적으로 운전자가 탑승하여 작업할 수 있으며 차체의 평형을 위해 카운터 웨이터가 설치된 차체를 포함하며, 그 차체의 하부에는 굴삭기의 이동을 위한 크로셔 또는 트랙이 설치되어 있으며, 또한 그 차체에는 그것에 대해 회동가능하며 단부에 버켓 또는 브레이커가 장착될 수 있는 붐조립체가 설치되어 있다.

한편, 이와 같은 굴삭기를 이동시키기 위해 트랙에는 주행장치가 연계설치되어 있으며 그 주행장치에는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같은 유압모터가 설치되어 있다.

도 1에 도시된 종래의 유압모터는 밸브케이싱(1)과 샤프트케이싱(2)을 포함하며, 그 각각의 케이싱(1,2)내에는 구동축(3)이 회전가능하게 내설되어 있다. 또한 밸브케이싱(1)의 내부에는 구동축(3)의 단부를 포위하도록 설치된 니들베어링(4), 그 구동축(3)의 일부를 감싸도록 형성된 밸브플레이트(5) 및 그 밸브플레이트를 조절 및 고정하기 위한 고정핀(6)이 설치되어 있다. 한편, 샤프트케이싱(2)내에는 피스톤(7)이 왕복동가능하게 내설된 실린더블록(8)과, 그 실린더 블록내의 피스톤(7)에 연계되며 실제로 조절되는 경사각에 의해 구동모터의 실제적인 토출용량을 조절할 수 있도록 사판지지체(9)에 의해 지지되는 사판(10)이 설치되어 있다. 물론 그 사판지지체(9)는 핀(11)에 의해 샤프트케이싱(2)에 조절가능하게 고정된다. 또한, 구동축(3)이 샤프트케이싱(3)의 몸체를 실제적으로 관통하는 부분에는 그 구동축의 회전을 원활하게 하기 위한 롤러베어링(12)과, 오일의 누설을 방지하기 위한 오일시일(13)이 설치되어 있다.

한편, 사판(10)에는 그 사판의 경사각을 실제적으로 조절하기 위한 사판밸브(14)가 연계설치되는 바, 그 사판밸브(14)는 실제로 사판(10)의 양측에서 그 사판과 접촉되는 2개의 경전피스톤(15,16)과, 그 피스톤들의 외측이동을 한정하기 위한 스토퍼(17,18)가 설치되어 있으며, 이 사판밸브(14)는 실제로 로드(19)와 너트(20)에 의해 밸브케이싱(1) 및 샤프트케이싱(2)에 설치된다. 또한, 그 경전밸브(14)에는 유압라인(21)을 통해 경전밸브(22)가 설치되어 있는 바, 그 경전밸브(22)에는 물론 스풀(23)이 설치되어 있어 유압라인(21)을 통한 사판밸브(14)로의 유압의 공급을 제어한다.

이와 같이 구성된 유압모터의 작동에 대해 개략적으로 설명하면, 예컨대 굴삭기의 주행을 위해 유압모터를 작동시키면, 유압펌프에 의해 펌핑된 압유가 밸브케이싱(1)내의 도시되지 않은 압유라인을 통해 밸브플레이트(5)를 지나 실린더블록(8)으로 공급되어 피스톤(7)을 작동시키면 사판(10)의 경사각도에 의해 그 피스톤(7)의 왕복운동이 실린더블록(8)의 회전운동으로 변환되어 그 회전력이 구동축(4)에 전달되는 것이며, 이에 따라, 구동축(3)의 회전력이 도시되지 않은 감속기로 전달되는 것이다.

이와 같이 작동되는 구동모터가 예컨대 1속에서 정속으로 회전하는 경우에는 사판(10)은 일정한 각도를 유지하게 되며, 이 상태에서 예컨대 2속으로 변환을 위해서는 경전밸브(22)에 변환신호를 가하여 경전밸브(22)의 스풀(23)을 작동시켜 압유라인(21)을 통해 사판밸브(14)로 압유를 공급하면, 그 사판밸브(14)내의 피스톤(16)에 유압이 가해짐에 따라 사판(10)의 경사각이 작아지게 된다. 이와 같이 사판(10)의 경사각이 줄어들면 이에 비례하게 피스턴의 왕복행정이 짧아져 토출용량이 적어지게됨에 따라 구동축(3)의 회전속도는 증가하게 되며 토오크는 감소되는 것이다.

한편, 이와 같은 사판(10)의 경사각은 사판밸브(14)를 밸브케이싱(1) 및 샤프트케이싱(2)에 장착하는데 이용되는 로드(19), 너트(20) 및 스토퍼(17,18)의 조절에 의해 최대 및 최소값이 설정되는 것이다.

그러나 이와 같은 경전 절환방식을 실행하기 위해서는 필수적으로 경전밸브(22)에 연통하는 복잡한 구조의 사판밸브(14)를 설치해야 하며, 이에 따라 부품수가 증가하게 되어 제조비가 상승되는 문제점이 있었다. 또한, 이와 같은 경전밸브를 설치해야 함에 따라 샤프트케이싱의 가공이 복잡하게 되며, 사판(10)과 사판지지대(9)가 상호 구름운동 하게되므로 마찰손실이 발생되느 문제점이 있었다.

더욱이, 이와 같은 구동모터는 사판(10)과 사판밸브(14)를 가조립한 상태에서 사판의 최대 및 최소경사각을 로드(19) 및 너트(20)를 조절하여 설정해야하고 또한 토출유량을 설정해야 함에 따라 조립이 복잡한 문제점이 있었다.

이와 같은 방식의 문제점을 고려하여 제안된 다른 구동모터를 도 2를 참조로 하여 설명하면, 상술된 종래의 구동모터와 작동원리는 유사하지만 1속에서 2속으로의 절환시에는 경전밸브(22)의 스풀(23)의 작동에 의해 유압이 간단한 구조의 사판밸브(14')에 공급되어 피스톤(15')이 가압되면 사판(10)이 사판볼(24)을 지지점으로 하여 경전됨으로써 상술된 바와 같이 속도가 절환되는 것이다. 이때 사판(10)의 2속으로의 경전각은 샤프트케이싱(2)의 내부에 일체로 형성된 멈춤턱(2a)에 의해 한정되는 것이다.

그러나, 이와 같은 제 2의 종래의 구동모터는 사판의 경전각을 한정하기 위해 샤프트케이싱(2)의 내측 하부에 멈춤턱(2a)을 형성해야 하는데, 이에 따른 멈춤턱의 가공은 난해할뿐 아니라 토출용적 변경시 그에 적합하게 멈춤턱이 가공된 새로운 샤프트케이싱으로 교체해야함에 따라 작업이 복잡함은 물론 제조비가 증가되는 문제점이 있었다.

또 다른 종래의 구동모터를 도 3을 참조로하여 설명하면, 그 구조는 도 2에 도시된 종래의 구동모터와 그 구성이 유사하고 또한 작동원리 또한 유사한 바, 1속에서 2속으로의 절환시의 사판의 경전각은 샤프트케이싱(2)의 직각부(2b)와 사판(10)의 직각부(10b)에 의해 한정되는 것이다.

또한, 도 4에 도시된 종래의 구동모터에 대해 설명하면, 도 3에 도시된 구성과 유사하며 그 작동원리 또한 유사한 바, 이 구동모터의 1속에서 2속으로의 절환시 사판의 경전각은 샤프트케이싱(2)의 경사부(2c)와 사판(10)의 경사부(10c)에 의해 한정되는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 실시예들 또한, 다소의 문제점을 초래하고 있는 바, 즉, 상술된 바와 같이 사판의 절환각도를 한정하기 위해서는 샤프트케이싱(2)의 내부의 소정의 부분을 직각으로 형성하거나 또는 경사지게 형성해야함에 따라 복잡하고 난해한 가공작업을 행해야 하는 문제점이 있었다. 또한, 경전피스톤(15')에 과압이 작용하여 사판을 과도한 힘으로 절환하는 경우, 즉, 과도한 절환시 2속으로의 사판의 경전각의 한정이 정확히 이루어지지 않음은 물론 불안전하게 실행되는 문제점이 있었다.

이와 같이 사판의 경전각이 정확히 한정되지 않으면 그 사판이 샤프트케이싱에서 사판볼을 지지점으로 하여 운동하지 않고 그 사판볼과 샤프트케이싱을 이탈하게 되는 문제점이 있었다. 또한, 이와 같이 사판의 이탈이 발생되면 압유의 과도한 드레인이 발생되어 기게효율 및 용적효율이 감소하게 되며 이에 따라 유압모터의 성능을 상실하게되는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상술된 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 샤프트케이싱의 가공이 용이하고, 사판의 최대 및 최소 경전각 설정이 용이하며, 사판의 이탈을 완전 방지할 수 있는 유압모터 경전각 조절장치를 제공하는데 있다.

도 1 내지 도 4는 종래의 굴삭기용 유압모터의 구조를 각각 보여주는 단면도.

도 5는 본 고안에 따른 유압모터 경전각 조절장치가 적용되는 유압모터의 구조를 보여주는 단면도.

도 6은 도 2의 유압모터의 사판을 밸브케이싱측에서 바라본 정면도.

도 7는 도 3의 선Ⅶ-Ⅶ에 따른 단면도로서, 스토퍼와 사판의 수용홈간의 삽입관계를 상세히 보여주는 단면도.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

30: 밸브케이싱 32: 샤프트케이싱

34: 구동축 48: 사판

50: 사판볼 56: 사판피스톤

60: 경전밸브 62: 스풀

64: 장착홈 66: 스토퍼

68: 수용홈

이 같은 목적은 케이싱내에 회전가능하게 장착되는 구동축과, 상기 구동축에 외삽되며 복수개의 피스톤이 왕복동가능하게 내설된 실린더블록과, 상기 실린더블록의 회전시 각각의 피스톤의 행정을 가변시키도록 상기 피스톤의 헤드와 슬라이딩 가능하게 연계설치되는 사판과, 상기 사판과 밸브케이싱사이에 사판의 경전시 지지점이 되는 사판볼과, 그 사판볼이 수용되는 홈을 포함하는 유압모터에 있어서, 상기 밸브케이싱의 내측상부에는 장착홈이 형성되고 상기 사판에는 수용홈이 형성되며, 일단부가 상기 장착홈에 조절가능하게 장착되며 타단부는 상기 수용홈에 안내되어 상기 사판의 경전각을 한정하기 위한 스토퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 유압모터 경전각 조절장치에 의해 달성될 수 있다.

이하 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면들중 도 5에는 본 고안에 따른 경전각 조절장치가 적용되는 유압모터의 구조를 보여주는 단면도가 도시되어 있으며, 도 6에는 본 고안에 따른 경전각 조절장치가 적용되는 사판을 보여주는 정면도가 도시되어 있으며, 도 7에는 사판의 단면도가 도시되어 있다.

먼저 도 5에 따르면, 본 고안에 따른 경전각 조절장치가 적용되는 유압모터는 기본적으로, 밸브케이싱(30)과 샤프트케이싱(32)으로 이루어진 케이싱을 포함하며, 그 각각의 케이싱(30,32)내에는 구동축(34)이 회전가능하게 내설되어 있다. 또한 밸브케이싱(30)의 내부에는 구동축(34)의 단부를 포위하도록 설치된 니들베어링(36), 그 구동축(34)의 일부를 감싸도록 형성된 밸브플레이트(38) 및 밸브플레이트를 조절 및 고정하기 위한 고정핀(40)이 설치되어 있다. 한편, 상기 구동축(34)의 외부에는 복수개의 피스톤(42)이 왕복동가능하게 내설된 실린더블록(44)이 설치되어 있으며, 또한 그 실린더블록(44)과 구동축(32)간의 연계작동을 위해 구면부시(46)가 그들에 연계설치되어 있다. 한편, 상기 실린더블록(44)의 각각의 피스톤(42)에는 유압모터의 실제적인 토출용량을 변화시키기 위해 경전되는 사판(48)이 연계설치되어 있으며, 또한 상기 샤프트케이싱(32)내에는 사판(48)의 경전절환시 지지점역할을 하는 사판볼(50)이 그 사판에 연계설치되어 있다. 그리고, 구동축(34)이 샤프트케이싱(32)의 몸체를 실제적으로 관통하는 부분에는 그 구동축의 회전을 원활하게 하기 위한 롤러베어링(52)과, 오일의 누설을 방지하기 위한 오일시일이 설치된다.

한편, 밸브케이싱(32)에는 사판(48)의 경사각을 실제적으로 조절하기 위해 압유가 공급되는 격실(54)이 형성되어 있으며 그 격실에는 사판피스톤(56)이 왕복동가능하게 설치되어 잇는 바, 그 사판피스톤(56)은 사판(48)과 접촉설치되어 있다. 또한, 실제적으로 사판피스톤(56)을 작동시키도록 상기 격실(54)에 압유를 공급하기 위해 그 격실에는 압유라인(58)에 의해 경전밸브(60)가 연통연결되어 있으며, 물론 그 경전밸브(60)에는 실제적인 압유의 공급을 제어하기 위한 스풀(62)이 내설되어 있다.

특히, 본 고안에 따른 샤프트케이싱(32)의 내측에는 장착홈(64)이 형성되며 그 장착홈(64)에는 상기 사판(48)의 실제적인 최대 경전각을 한정하기 위한 스토퍼(66)의 일단부가 조절가능하게 장착된다. 그 장착홈(64)은 장방형으로 형성되는 것이 바람직하며, 이에 대응하게 스토퍼(66) 또한 입방체형으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 사판(48)에는 수용홈(68)이 형성되며, 그 수용홈(68)에는 실제적으로 사판의 경전각을 구속하기 위해 상기 샤프트케이싱(32)에 장착된 사판(48)의 타단부가 안내방식으로 이동가능하게 삽입된다.

보다 상세히 설명하면, 상기 샤프트케이싱(32)의 장착홈(64)에 일부가 조절가능하게 삽입되어 장착된 스토퍼(66)는 상술된 바와 같이 입방체형으로 형성되어 있어 상부면(66a) 및 하부면(66b)을 구비하며, 이에 상응하게 형성된 사판(48)의 수용홈(68)에도 또한 상부면(68a) 및 하부면(68b)을 구비한다.

그리고 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 스토퍼(66)는 그 중심축(X1)이 구동축(34)의 중심축에 평행하게 유지되도록 상기 장착홈(64)에 삽설되고, 또한 구동축이 삽설되는 장착공(48a) 및 상술된 사판볼이 수용되는 2개의 홈(48b)이 형성된 상기 사판(48)에 형성되는 수용홈(68)의 중심축(X2)이 스토퍼(66)의 중심축(X1)에 대해 소정의 교차각(α)을 이루도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 교차각(α)은 토출량의 설정에 따라 가변적으로 정해질 수 있다. 즉, 그 교차각(α)은 사판(48)의 경전각의 범위의 크기에 반비례하는 것으로서, 예컨대 사판의 경전각의 범위를 크게하기 위해서는 상기 교차각이 작아지도록 사판(48)에 수용홈(66)을 가공형성하고, 역으로 사판의 경전각의 범위를 크게하기 위해서는 그 교차각이 커지도록 수용홈을 가공형성하면 되는 것이다.

이와 같이 구성된 본 고안에 따른 유압모터 경전각 조절장치의 작동 및 그 작용모드에 의하면, 유압펌프에 의해 펌핑된 압유가 밸브케이싱(30)에 형성된 압유라인(31)을 통해 밸브플레이트(38)를 지나 실린더블록(44)으로 공급되어 피스톤(42)을 작동시키면 사판(48)의 경사각에 의해 그 피스톤(42)의 왕복운동이 실린더블록(44)의 회전운동으로 변환되어 그 회전력이 구동축(34)에 전달되는 것이며, 이에 따라, 구동축(34)의 회전력이 도시되지 않은 감속기로 전달되어 굴삭기의 실제적인 주행이 개시되는 것이다.

이와 같은 주행중, 굴삭기의 주행속도를 2속으로 변환시키기 위해 경전밸브(60)에 변환신호를 가하면 그 경전밸브(60)의 스풀(62)이 일방향으로 이동되어 압유라인(58)을 통해 격실(54)내로 압유가 공급되어 그 압유가 사판피스톤(56)에 인가됨에 따라 그 사판피스톤은 도면에서 볼때 우측으로 이동된다. 이와 같이 사판피스톤(56)의 이동에 따라 사판(48)이 가압되면 그 사판(10)은 사판볼(50)의 경사각이 작아지게 됨에 따라 그 사판(48)에 연계된 각각의 피스톤(42)의 왕복행정이 단축되어 토출용량이 적어지게되며 이에 따라 구동축(3)의 회전속도가 증가하게 됨으로써, 굴삭기의 주행속도가 2속으로 변속되어 빨라지게되는 것이다.

역으로 2속에서 1속으로의 전환시에는 경전밸브(60)의 스풀(62)이 역방향으로 이동되어 격실(54)내의 압유가 바져나옴과 동시에 사판피스톤(56) 및 사판(48)이 원위치로 복귀되어 그 사판(48)의 경사각 또한 원위치로 복귀됨은 물론 그 사판(48)에 연계된 각각의 피스톤(42)의 행정 또한 상대적으로 길게 복귀되어 1속으로 변환되는 것이다.

한편, 이와 같은 2속으로의 변속시 사판의 경전각은 실제적으로 샤프트케이싱(32)에 장착된 스토퍼(66)와 사판(48)에 형성된 수용홈(68)의 상호작용에 의해 한정됨을 알 수 있는 바, 즉, 상기 스토퍼(66)의 중심축(X1)과 수용홈(68)의 중심축(X2)은 상호 교차각(α)을 이루고 있으므로 사판(48)이 최대 경전각 이상으로 경사지게 되면 스토퍼(66)의 상부면(66a)이 수용홈(68)의 상부면(68a)에 접하거나 또는 스토퍼(66)의 하부면(66b)이 수용홈(68)의 하부면(68b)에 접하게되어 경전각의 최대값이 한정되며, 역으로 그 최소값 또한 동일하게 한정되는 것이다.

또한, 상술된 바와 같이 스토퍼(66) 와 수용홈(68)간의 상호작용에 의해 사판(48)이 구속되어 그 사판의 과도절환이 방지되므로 그 사판이 샤프트케이싱(32) 또는 사판볼(50)로부터의 이탈로 인한 압유의 드레인량의 증가 및 작동불능이 방지되는 것이다.

한편, 사판의 경전각 또는 토출유량의 조절은 샤프트케이싱 전체를 교체함이 없이 사판만을 교체하거나 또는 그 사판의 수용홈만을 변경가공하여 그 수용홈과 스토퍼간의 교차각만을 변경시키는 방식으로 간단하게 달성할 수 있는 것이다.

상술된 바와 같이 본 고안에 따른 유압모터 경전각 조절장치에 의하면, 샤프트케이싱에 장착홈을 가공하여 그 장착홈에 스토퍼를 조절가능하게 장착하고 또한 사판에 그 스토퍼가 안내방식으로 삽입될 수 있는 수용홈을 형성하면 되므로 그 구조가 간단함은 물론 그 가공작업이 매우 용이하며, 사판만을 교체하거나 수용홈만을 변경가공하여 간단하게 사판의 경전각 및 토출유량을 변경 또는 조절할 수 있으며, 또한 사판의 과도한 절환으로 인한 작동불능이 완전 방지되는 효과가 있는 것이다.

이상에서 본 고안에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술분야의 당업자라면 첨부된 실용신안등록청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (2)

1. 케이싱내에 회전가능하게 장착되는 구동축(34)과, 상기 구동축(34)에 외삽되며 복수개의 피스톤(42)이 왕복동가능하게 내설된 실린더블록(44)과, 상기 실린더블록(44)의 회전시 각각의 피스톤(42)의 행정을 가변시키도록 상기 피스톤의 헤드와 슬라이딩 가능하게 연계설치되는 사판(48)과, 상기 사판(48)과 밸브케이싱(32)사이에 사판의 경전시 지지점이 되는 사판볼(50) 및 그 사판볼이 수용되는 홈(48b)을 포함하는 유압모터에 있어서,

   상기 밸브케이싱(32)의 내측상부에는 장착홈(64)이 형성되고 상기 사판(48)에는 수용홈(68)이 형성되며, 일단부가 상기 장착홈(64)에 조절가능하게 장착되며 타단부는 상기 수용홈(68)에 안내되어 상기 사판(48)의 경전각을 한정하기 위한 스토퍼(66)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유압모터 경전각 조절장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 스토퍼(66)는, 상기 사판의 과도한 절환 및 이탈을 방지하기 위해 상기 사판의 최대 경전각을 벗어나는 시점에서 상기 수용홈(68)의 상부면(68a)과 하부면(68b)에 각각 접촉되는 상부면(66a) 및 하부면(66b)을 구비하는 것을 특징으로 하는 유압모터 경전각 조절장치.