KR840002221B1 - 유압모터 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유압모터

제1도는 본 발명의 제1실시예의 단면도.

제2도는 본 발명의 제2실시예의 부분 단면도.

제3도는 본 발명의 제3실시예의 횡단면도.

본 발명은 유압작동 회전기계, 특히 장동(nutating)베벨기어 전동장치를 갖는 유압모터에 관한 것이다.

내부에 장동 베벨기어 전동장치를 갖는 유압작동 회전기계 또는 유압모터는 기술분야에서 잘 알려져 있으며, 다른 형태의 유압모터에 비하여 같은 크기에서 저속, 고 토오크로 구동할 수 있고, 유압모터에 고속회전하는 축을 감속 및 정지시키는 브레이크 장치를 설치하기 쉽게 되어 있다.

그러나 역시 다음과 같은 단점도 갖고 있다.

(1) 장동부재인 베벨기어가 크랭크축에 회전할 수 없도록 견고하게 고정되어 제조 및 조립상 크랭크축의 치수 정밀도 및 부하상태에서의 처짐량이, 예정된 시차에 따라 순차적으로 피스톤을 왕복시키는 밸브 작동시간 뿐 아니라 결합하는 베벨기어 사이의 결합정밀도에 큰 영향을 미친다는 것이다. 이 문제를 해결하기위해 부품을 고정밀도로 조립해야 하며 보조조립체도 고정밀도로 조립해야 한다. 따라서 조립에 많은 시간을 소요하게 된다.

(2) 필요에 따라 축이나 케이싱을 회전가능하게 하는 것이 적합하지만 종래의 유압모터는 축을 고정시킨 상태에서 케이싱을 회전시킬 수 없다.

(3) 출력축을 저어널 지지하는 베어링을 위해 얻을 수 있는 공간이 제한되어 베어링의 용량과 설치방법이 제한된다. 결국, 출력축에 의해 전달되는 부하는 확실히 저하된다. 또 상기한 형태의 종래의 유압모터에서는, 동력전달장치에 소형볼트를 많이 사용하여 내구도 문제가 야기된다. 게다가 케이싱 및 밸브장치 사이를 연결하는 볼트의 강성과 케이싱 자체의 강성에도 문제가 야기된다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래형태의 유압모터의 바람직한 특징 및 장점을 해치지 않으면서 종래에 발생되던 상기와 같은 문제점을 극복하는 것이다.

본 발명은 이하 첨부 도면을 참조하여 적합한 실시예를 설명하는 다음 설명에 의해 더욱 명백해질 것이다.

제1도에 도시된 제1실시예의 유압모터는 회전축형이며 가압작동유체와 같은 가압유체에 의해 작동된다.

이 유압모터는 적당한 길이를 갖는 회전부재인 출력축(1)을 갖는다. 출력축(l)은 전방(제1도에서 우측)에서 후방(좌측)까지 길이방향으로 연장되어 있다. 특히 출력축(l)은 한 쌍의 축방향으로 격리된 테이퍼진로울러 베어링(3)에 의해 고정부재인 케이싱(2)에 저어널 지지되어 있다. 케이싱(2)에는 고압 포오트(4)와 저압 포오트(5)가 형성되어 있고 장동부재(6)와 밸브 유니트(7)를 포함하고 있다. 케이싱(2)의 선단부는 케이싱(2)의 일부분을 형성하는 선단부 덮개(8)에 의해 폐쇄되어 있다.

밸브 유니트(7)에는 출력축과 평행하게 축방향으로 연장되어 있는 12개의 등각도로 격리되어 있는 실린더구멍이 형성되어 있어서 그 내부에 각각 피스톤이 끼워 맞추어져 내부에서 왕복운동하도록 되어 있다. 피스톤(9)은 이 피스톤(9)의 선단이 장동부재(6)의 후단면에 압력을 가하도록 구멍내에 설치된 코일 스프링(10)에 의해 편의되어 있다. 제1도에 도시한 제1실시예에서, 종래의 유압모터 분야에서 잘 알려진 바와같이, 피스톤(9)은 각도상 서로 90^o격리된 구멍에 유압연결되어 있어서 삼방밸브의 스풀의 역할을 한다.

하기에 설명할 경사진 단부면을 갖는 회전사판(11)은 장동부재(6)와 선단부 덮개(8) 사이에 배치되어 있으며 출력축(1)과 동축관계인 레이디얼 볼 베어링(13)과 추력베어링(12)에 의해 선단부 덮개상에 회전가능하게 지지되어 있다. 즉, 회전사판 (11)의 축(14)은 출력축(1)의 축(15)과 동축 또는 일직선상에 배치되어 있다. 부분적으로 구형인 표면을 갖는 베어링(16)(이하 구면베어링이라 함)은 선단부 덮개(8)의 내표면으로부터 회전사판(11) 및 출력축(1)에 동축으로 케이싱(2)을 향하여 연장된 연장부에 설치되어 있다. 구면베어링(16)의 부분적으로 구형인 베어링 표면은 구면중심(17)이 축(14)에 위치하게 되어 있다. 장동부재(6)는 구면베어링(16)에 설치되어 있어서 그 장동중심이 구면중심(17)과 일치하게 되어 있다.

장동부재(6)는, 선단면에 형성되어 케이싱(2)과 선단부 덮개(8) 사이에 고정 배치된 베벨기어(l8)와 맞물리는 전방 베벨기어(19)를 갖고 있다. 장동부재(6)의 후단면에는 또 출력축(1)의 선단부에 고정 설치된 베벨기어(20)와 점진적으로 맞물리는 후방 베벨기어(21)가 형성되어 있다.

회전사판(11)의 후단면은 수직방향에 대하여 경사져 있고 추력 베어링(22)을 통하여 장동부재(6)의 경사진 선단면과 구름 접촉하여 추력하중을 지지한다.

피스톤(9)이 장동부재(6)를 밀거나 피스톤(9)이 예정된 순서에 따라 신장, 수축되면 이 장동부재상의 전, 후방 베벨기어(19, 21)는 베벨기어(18, 20)에 각각 맞물리고 회전사판(11)은 추력 베어링(22)을 통하여 축방향으로 밀려져서 회전되며 이리하여 장동부재(6)는 구면베어링(16)상에서 장동운동(nutating motion)하게 된다. 베벨기어(18, 19, 20, 2l)는 직선 또는 스파이럴 베벨기어로 할 수 있지만 베벨기어(20)와 베벨기어(21) 사이에는 적어도 하나 이상의 잇수 차이를 두어야 한다.

장동부재(6)상의 전방 베벨기어(19)는 고정된 베벨기어(18)와 맞물리기 때문에 장동부재(6)의 회전은 제한된다. 고압 포오트(4)를 통하여 작동유체가 주입되면 피스톤(9)이 예정 순서에 따라 장동부재(6)를 밀면서 왕복운동하고 이때 회전사판도 추력베어링(22)을 통하여 밀려진다. 결국, 장동부재(6)의 축방향 운동은 제한된다. 서로 등각도로 격리된 피스톤(9)은 회전사판(11)이 추력베어링(12)과 레이디얼 베어링(13)에 의해 지지되면서 회전하도록 예정순서에 따라 신장, 수축된다. 회전사판(11)이 회전하면 장동부재(6)가 구면베어링(16)과, 베벨기어(18, 20)에 맞물리는 장동부재(6)상의 전, 후방 베벨기어(19, 21) 상에서 장동운동하게 된다. 베벨기어(20, 21) 사이의 잇수차이와, 장동운동 중 회전이 제한되는 장동부재의 반작용 때문에 베벨기어(20)와 이 베벨기어(21)를 지지하는 출력축(1)은 장동부재(6)가 장동운동하는 도중에 베벨기어의 잇수차이에 대응하는 각도만큼 회전된다.

특히, 장동부재(6)의 후단면에 힘을 가하는 피스톤(9)은 서로 각도상 90^o격리된 피스톤(9)에 고, 저압이 후방압력으로서 작용하는 삼방밸브의 스풀(spool)의 역할을 한다. 따라서, 이 피스톤(9)과 그 관련부품으로 구성되는 밸브장치와, 본 발명에 따라 장동부재(6)와 그에 작동가능하게 연결된 부품으로 구성되는 장동운동 장치를 결합시키면 피스톤(9)에 의해 발생된 추력의 합력의 중심은 장동부재(6)의 상하사점 사이의 중간지점에 작용하게 할 수 있다. 결국 밸브장치는 피스톤(9)의 왕복운동을 야기시켜 추력베어링을(22) 통하여 장동부재(6)의 선단면과 구름접촉을 유지하는 경사진 후단면을 갖는 회전사판(11)을 통하여 장동부재(6)를 장동운동 시킨다.

요약하면, 고압 작동유체가 고압 포오트(6)를 통하여 주입됨에 따라 피스톤(9)이 예정순서에 따라 구멍내에서 왕복운동하고 장동부재(6)의 후단면을 밀어 장동부재(6)가 경사진 후단면을 가진 회전사판(11)에 의해 안내되는 장동운동을 일으킨다. 결국, 베벨기어(20)와 이 베벨기어(20)를 지지하는 출력축(1)이 베벨기어(20, 21)의 칫수 차이에 의해 회전하게 된다. 이리하여 출력축(1)이 저속-고 토오크의 회전을 할 수 있게된다. 작동이 끝난뒤에, 고압 포오트(4)를 통하여 주입된 고압의 작동유체는 감압되고 저압 포오트(5)를 통하여 방출된다.

출력축(1)의 회전 방향을 역전시키기 위해서는 고압 작동유체는 저압 포오트(5)를 통하여 주입하고 저압 작동유체는 고압 포오트(4)를 통하여 방출하면 된다. 이렇게하면 피스톤(9)이 역순에 의해 왕복되어 베벨기어(20)가 역회전되고 결국 출력축의 회전방향이 역회전된다.

제2도에 도시한 본 발명의 제2실시예에는 제1도에 도시된 제1실시예의 구조와 거의 유사하지만 선단부 덮개(8)와 회전사판(11)사이에 전자기 혹은 유압 브레이크(23)가 배치된 점이 다르게 되어 있다. 브레이크(23)는 비상시에 회전 사판을 제동 또는 정지하는 유압모터의 파손을 방지하도록 외부로부터 작동시킬 수 있다. 예를들어, 전력 공급 차단등의 어떤 원인 때문에 작동유체공급이 중단될 때는 유압모터가 부하의 영향에 따라 역전방향으로 힘을 받게 되며 따라서 사고가 발생할 수도 있다. 이 경우에, 브레이크(23)를 즉시 작동시켜 회전사판(11)의 회전을 정지시키면 회전사판(11)의 장동운동을 정지시킬 수 있고 따라서 유압모터를 정지시킬 수 있게 된다. 브레이크의 제동에 필요한 동력을 줄이려면 회전사판(1)과 선단부덮개(8) 사이에 브레이크(23)를 배치하는 것이 좋다. 출력축(1)의 회전을 정지시키기 위해 브레이크를 사용한다면 출력축이 역시 저속 고 토오크에서 회전하기 때문에 높은 제동력과 제동능력을 가져야 한다. 한편, 회전 사판(11)은 저 토오크에서 고속회전하므로 회전사판(11)의 운동을 정지시키는 브레이크는 제동력과 제동능력이 낮아도 된다.

제3도에 도시한 본 발명의 제3실시예는 제1도에 도시된 제1실시예와 거의 유사한 구조로 되어 있으나 출력축(1)이 고정부재로 되어있고 관련 부품을 포함하는 케이싱(2)이 움직이는 부재로 되어 있는 것이 다르다. 따라서 고, 저압 포오트(4, 5)는 고정부재인 출력축내에 형성되어 있다.

이 제3실시예의 작동형식은 제1실시예와 유사하다. 즉, 고압 작동유체가 고압포오트(4)를 통하여 주입되면 피스톤(9)은 이미 언급한 방법으로 예정순서에 따라 신장, 수축되어 장동부재(6)가 장동운동 한다. 그러나, 베벨기어(20)는 고정출력축(1)에 고정지지되며 회전할 수 없으므로 장동부재(6)상의 후방베벨기어(21)가 출력축(1)상의 베벨기어(20)와 점진적으로 맞물리며 베벨기어(21)의 반작용에 의하여 회전한다. 장동부재(6)의 회전은 전방 베벨기어(19)를 통하여 케이싱(2)과 선단부 덮개(8)사이에 고정된 베벨기어(18)로 전달되어 베벨기어(18)가 회전됨에 따라 케이싱(2)이 일체가 되어 회전한다.

작동 종료후에 고압 작동유체는 감압되고 저압포오트(5)를 통하여 방출된다. 유압모터를 역전시키기 위해서는, 제1실시예와 마찬가지로 고압유체를 저압포오트(5)로 주입하고 저압유체를 고압포오트(4)로 방출한다. 제3실시예에는 또 제2실시예에서와 같이 높은 유압공급이 차단되는 경우에 사고를 방지하기 위해 적당한 브레이크장치를 설치할 수도 있다.

고압유체는 피스톤(9) 구동용 작동유체로서 사용되지만 압축공기 같은 가압유체를 사용할 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 더우기 상기 유압모터는 회전부재, 즉 출력축(1) 또는 케이싱(2)을 외부 구동원에 의해 구동할 때 펌프로 전환시키기 쉽다는 것도 이해해야 한다. 이때에는 저압유체를 저압포오트(5)를 통하여 흡입하고 피스톤(9)으로 압축한 다음 고압포오트(4)를 통하여 고압유체로서 방출하는 것이다.

요약하면, 본 발명은 장동 베벨기어 동력 전달장치를 구비한 유압모터 또는 유압작동회전기계를 제공하는 것이다. 출력축(1)은 케이싱(2)내의 주 베어링(3)내에 지지된다. 경사 작동면을 갖는 회전사판(11)은 출력축(1)과 동축으로 케이싱(2)내의 선단부덮개(8)에 레이디얼 및 추력 베어링(13, 12)에 의해 회전가능하게 설치되어 있다. 짧은 축은 선단부덮개(8)로부터 케이싱(2)까지 출력축(1)과 회전사판(11)에 동축으로 돌출되어 있고, 이 짧은 축상에 부분구형 베어링 표면의 중심이 짧은 축의 축상에 위치되도록 구면 베어링(16)이 설치되어 있다. 전후방 베벨기어(19, 21)를 가진 장동부재(6)는 이 장동부재(6)의 장동운동 중심이 구면베어링(16)의 구형베어링 표면의 중심과 공통인 축(14)상에서 일치하며 장동부재(6)의 전후방 베벨기어(19, 21)가 베벨기어(18, 20)와 각각 맞물리도록 구면베어링(16)상에 설치되어 있고, 베벨기어(18)는 회전사판(11)의 축에 동축으로 케이싱(2)에 고정설치되어 있으며 후방 베벨기어(21)와 맞물리는 베벨기어(20)는 그 선단부에서 출력축(1)에 고정지지되어 있다. 상기한 바와같이 축(14)에 대하여 회전하도록 설치된 회전사판의(11)경사진 후단면은 추력베어링(22)을 통하여 장동부재(6)의 선단면에 구름 접촉하도록 되어있다. 이리하여 출력축(1)은 회전부재, 케이싱은 고정부재로 하거나 또 이를 반대로 할 수 있다.

회전사판(11)은 고부하 지지능력을 갖는 레이디얼 및 추력베어링(13, 12)으로 지지할 수 있으므로 유압모터의 유효수명을 상당히 증가시킬 수 있다. 또 장동부재(6)를 구면베어링(16)상에 설치하고 회전사판을 더욱견고하게 지지할 수도 있다. 결국, 부하상태에서 장동부재(6)의 처짐이나 변위량을 최소화할 수 있고 유압모터의 고속운전을 가능하게 할 수 있다.

본 발명은 또 장동형 동력전달장치의 부품수를 최소화하여 제조비용을 절감시키지만 특히 주의해야 할 것은 부품의 수를 감소시키는 것은 동력전달장치내에서의 베벨기어의 강도를 고려해야 한다는 것이다. 베벨기어 자체는 강도면에서 상당히 크다. 이리하여, 본 발명의 유압모터는 구조상 매우 간단하며 크기가 소형일 뿐만아니라 작동면에서도 높은 신뢰도 및 의존도를 갖는다.

또, 장동부재(6)의 장동운동은 추력베어링(22)을 통하여 장동부재(6)와 구름접촉하는 경사접촉면을 갖는 회전사판(11)에 의해 안내된다. 결국, 매우 정확한 시차로 예정순서에 따라 신장, 수축되어야 하는 피스톤(9)의 타이밍 조절을 단순하고 매우 용이하게 행할 수 있다. 또, 긴 작동시간에 걸친 피스톤의 타이밍 변화를 종래에 불가능했던 범위까지 감소시킬 수 있다.

더우기, 축(1)을 지지할 수 있는 공간을 비교적 넓게 얻을 수 있어서 고부하 지지능력을 갖는 주축베어링(3)을 더욱 유용하게 사용할 수 있으며 축방향으로 격리된 베어링(3) 사이의 거리도 충분히 증가시킬 수 있다. 그 결과 고용량 유압모터를 간단하게 설계제조할 수 있다.

Claims (1)

1. 케이싱과, 상기 케이싱에 저어널 지지된 축과, 상기 케이싱 및 축사이에 상기 케이싱은 고정부재 그리고 상기 축은 회전부재로서 작동되도록 배치된 주 베어링 장치와, 상기 고정부재에 형성된 고, 저압 포오트와, 상기 축에 동축으로 케이싱 내에 배치되고 상기 케이싱에 형성된 베벨기어와 맞물리는 제1베벨기어 및 상기 축에 의해 지지된 베벨기어와 맞물리며 다른 잇수를 갖는 제2베벨기어를 갖는 장동부재와, 상기 케이싱내에 배치되고 각각 케이싱의 축방향으로 왕복운동하도록 배치된 복수 개의 피스톤을 포함하고 삼방 밸브의 스풀의 기능을 가지며 상기 각 피스톤의 밸브 유니트로부터 연장된 자유단부가 상기 장동부재에 맞닿아 있어서 상기 피스톤의 왕복운동파 상기 장동부재의 장동운동에 의해 상기 자유단으로부터 피스톤 단부 뒷쪽공간의 체적이 변화될 수 있도록 작동 가능하게 결합된 밸브 유니트로 구성되는 장동베벨기어 동력전달장치를 사용하는 유압모터에 있어서, 장동부재(6)의 운동중심을 구면 베어링(16)으로 지지하여 회전사판(11)의 레이디얼 베어링(13) 주위의 회전운동에 의해 추력 베어링(12, 22)을 거쳐 장동부재에 장동운동을 발생시키는 것을 특징으로하는 유압모터.

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