KR970002532B1 - 사판식 유압모터의 변속기구 - Google Patents

사판식 유압모터의 변속기구 Download PDF

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Abstract

내용없음.

Description

사판식 유압모터의 변속기구
제1도는 본 발명이 적용된 사판식 유압모터의 단면도.
제2도는 제어밸브 작동을 위한 유압회로도.
제3도는 제어밸브의 스풀작용상태도로서,
제3a도는 1속(저속) 절환상태이고,
제3b도는 2속(고속) 절환상태를 나타내는 것이고,
제4도는 사판의 절환상태도로서,
제4a도는 1속(저속) 절환상태이고,
제4b도는 2속(고속) 절환상태를 나타내는 것이고,
제5도는 본 발명에 따른 사판의 형상도로서,
제5a도는 사시도.
제5b도는 좌측면도.
제5c도는 정면도를 나타내는 것이고,
제6도는 위 사판에 대한 힘의 작용관계와 위치를 나타낸 좌측면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 사판 2 : 슬리퍼패드
3 : 사판절환 피스톤 4a : 제1경사면
4b : 제2경사면 5 : 경계면
6 : 고정핀 수용홈 7 : 고정핀
8 : 시일링 9 : 측면
11 : 피스톤 13 : 공급 압력관
14 : 파일롯관 15 : 스풀
16 : 압축스프링 17 : 하우징
본 발명은 사판식 유압모터의 2단 변속을 위한 변속기구의 개선에 관한 것으로, 특히 유압모터의 작동중에도 사판의 각도를 가변시켜 유압모터의 속도를 저속 및 고속의 2단계로 가변시킬 수 있도록 하기 위하여 사판과 절환 피스톤 및 제어밸브를 포함하는 종류의 사판식 유압모터에 있어서 변속기구의 개선에 관한 것이다.
종래 액셜피스톤 유압모터, 브레이크 밸브, 감속기 등으로 이루어진 유압식 주행장치의 경량화 및 고속화를 추진하기 위하여 부품수를 줄이거나 동일유량으로 2배의 속도를 내는 장치가 채택되고 있다.
그러나, 고정용량형의 유압모터인 경우에는 펌프에서 토출되는 유량에 제한을 받아 유압모터로 공급되는 최대유량에 의하여 최고회전수가 결정되는 것이므로 최대유량에서 부하 토오크가 크지 않고 고속주행이 요구되는 경우에 최고 회전속도를 얻기 위하여 유압모터의 1회전당 요구유량(배제용적)을 감소시킬 수 있는 변속기구를 사용하고 있으며, 사판식 액셜피스톤 유압모터에 있어서는 배제용적을 가변시키기 위하여 피스톤 직경, 피스톤 배열원의 직경 또는 피스톤의 수를 가변시키는 변속기구를 채택할 수 있으나 이러한 변속기구는 유압모터의 회전작동중에는 조작이 불가능한 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 근래에는 사판절환용 피스톤과 제어밸브를 이용하여 유압모터의 작동중에도 사판을 저속상태 및 고속상태의 상이한 각도로 가변시킬 수 있도록 된 사판식 유압모터의 변속기구가 제안되고 있으나 이 변속기구는 하우징 내벽과 습동하는 사판 부위들이 예리한 모서리부를 이루고 있어 사판의 절환동작이 원활하게 이루어지지 않을 뿐만 아니라 가구의 마모파손이 빈발하고 또 구조직으로 사판의 회전유동 및 그에 따른 부적절한 절환상태가 일어나기 쉬운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 유압모터의 속도를 그 유압모터의 작동중에 저속 및 고속의 2단으로 변속시킬 수 있도록 하기 위한 사판과 이 사판의 절환작동을 위한 피스톤 및 제어밸브를 포함하는 사판식 유압모터에 있어서 사판의 절환작동이 보다 정확, 원활하게 이루어지고 기구의 마모파손이 적은 더욱 개선된 사판식 유압모터의 변속기구를 제공하고자 하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 그 일측에 제1경사면과 제2경사면을 가지고, 상기 제1경사면 또는 제2경사면이 하우징 내벽에 선택접촉됨에 따라 관련 유압모터를 저속 또는 고속상태로 가변시키도록 된 사판과, 상기 사판의 절환작동을 위해 하우징에 설치된 사판절환용 피스톤과, 상기 피스톤의 작동을 위해 하우징에 설치된 제어밸브를 포함하는 사판식 유압모터의 변속기구에 있어서, 상기 사판의 제1 및 제2경사면 사이의 곡면상의 경계면을 형성함과 동시에 이사판의 측면을 구면으로 형성하고, 상기 하우징 및 사판일측에 상기 사판의 절환동작에 영향을 주지 않으면서 이 사판이 유압모터축과 연동회전되는 것을 방지하는 고정핀과 고정핀 수용홈을 각각 설치한 것을 특징으로 하는 사판식 유압모터의 변속기구를 제공한다.
이하에서 본 발명을 첨부도면에 예시된 실시예를 통해 더욱 상세히 설명한다.
제1도는 통상의 사판식 유압모터에 본 발명의 변속기구를 적용한 실시예의 단면도로서 제1도에 의거하여 본 발명이 적용된 유압모터의 전체적인 구성을 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 변속기구가 설치지지되는 하우징(17)의 구조는 실린더배럴(12)내를 왕복운동하면서 그 선단의 슬리퍼패드(10)가 사판(1)의 경사면에 접동되는 복수의 피스톤(11)들이 내부에 설치되어 있고, 그 일측에는 상기 사판(1)의 슬리퍼패드(10)들과의 마찰접촉에 의한 회전변위를 방지하기 위한 고정핀(7)이 나사결합 설치된다. 상기 하우징(17)과 고정핀(7)간의 결합부위 적소에는 모터내부의 작동유가 하우징 외부로 누설되어 나오는 것을 방지하기 위한 시일링(8)이 설치된다.
상기 고정핀(7)의 설치위치와 대응되는 위치의 사판(1) 부위에는 사판(1)의 절환작동에 아무런 영향을 주지 아니하면서 고정핀(7)의 단부를 수용하는 고정핀 수용홈(6)이 형성된다.
또한, 상기 하우징(17)의 적소에는 사판(1)의 절환동작을 이루어내기 위한 사판절환용 피스톤(3)이 설치되는데, 이 피스톤(3)의 설치를 위한 실린더 구멍은 절환 피스톤(3) 외주에 시일링을 설치하는 경우는 그 내경 치수의 정밀도가 엄격히 제한되지 아니하나, 피스톤(3)의 외주와 실린더 내벽간에 기계적 밀봉을 이루는 경우에는 절환압력의 손실 및 누유를 방지하기 위하여 실린더 내경치수의 가공정밀도가 절환피스톤(3)의 직경치수를 고려하여 정밀하게 되어야 한다. 상기 실린더 내부에 대한 작동유 공급은 별도의 유압공급용 배관을 통해 이루어지는 것이 아니라 관련 유압모터의 경량화를 위하여 하우징(17)의 벽부내에 필요한 유압공급관로(제1도에서는 도시하지 아니함)를 자체 구비하여 유압모터 뒤측 덮개부분에 설치된 제어밸브로부터 압력유체를 단속적으로 공급받도록 되어 있다.
제2도는 제어밸브 작동을 위한 유압모터의 회로도이고, 제3도는 제어밸브내의 스풀의 작용상태도이며 제4도는 사판의 절환상태를 도시한 것이다. 도시된 예에서 상기 제어밸브는 파일롯(14), 스풀(15), 압축스프링(16)등을 포함하는 구성으로 되어 있는데, 이 제어밸브는 통상의 유압모터와 같이 모터하우징에 일체로 내장설치되며 그 기능은 유압모터의 작동중 그 속도절환이 요구될때 유압모터에 공급되는 압력유체의 일부를 사판절환용 피스톤(3)의 실린더 내부에 연결도입시키거나 연결을 끊도록 하는 것이며 연결을 끊은 경우 압력유체는 피스톤(3)의 실린더 내부로부터 빠져나와 하우징(17) 내부의 드레인관으로 드레인된다.
상기 제어밸브는 모터 뒤측 덮개 내부의 구멍에 설치된 스풀(15)과 모터내부로의 유압공급관로와 연결되는 압력관(13), 외부파이롯(pilot) 압력신호를 받기 위한 파일롯관(14), 외부파일롯 압력이 작용하는 상대편측에 설치된 압축스프링(16) 등으로 구성되어 있으므로, 유압이 A 또는 B 포트로 공급되면 브레이크 밸브 메인스풀이 좌, 우측으로 움직여 A, B 포트내의 유체가 공급압력관(13)내로 이동되고, 이때 제어밸브의 작용에 의해 파일롯관(14) 내부에 압력이 작용하면 스풀(15)의 좌측면이 압력이 미치게 되어 제3도의 (b)와 같이 스풀(15)이 우측으로 이동하게 되며 공급압력관(13) 내부의 압력의 스풀(15)을 지나 사판절환용 피스톤(3)의 실린더 내부로 전달되어 사판(1)을 밀어주게 되므로 사판(1)의 제2경사면(4b)이 하우징(17)의 벽면과 닿게 되어 제4도의 (b)상태(고속절환상태)가 된다.
다시 저속으로 절환하기 위하여 제어밸브의 압력신호를 해제하면 파일롯관(14)내의 압력이 낮아져서 압축스프링(16)이 확장되고 이때 스풀(15)은 제3도의 (a)상태로 되며 사판절환용 피스톤(3)의 실린더 내부의 유체는 하우징(17) 내부로 흘러들어가 외부 드레인포트(DR)로 빠져나가게 되면서 사판(1)은 원래대로 큰 경사각(θ1)의 상태, 즉 그 제1경사면(4a)이 하우징(17) 내벽에 접촉하는 상태로 돌아가게 되어 제4도의 (a)상태(저속절환상태)가 되는 것이다.
본 발명에 적용되는 사판(1)의 구성은 제5도에 도시된 바와 같이 하우징 내벽과의 접촉시 각각 사판(1)의 슬리퍼패드(10)쪽 면이 큰 경사각(θ1)를 이루게 되는 제1경사면(4a)과 작은 경사각(θ2)을 이루게 되는 제2경사면(4b)사이에 하우징(17) 벽면과의 접촉이 이상적인 구름접촉상태로 되는 곡면상의 경계면(5)을 형성하고 있으며, 또 사판(1)의 절환동작시 하우징 내벽과의 간섭을 최소화하기 위하여 측면(9)이 구면으로 형성되어 있다.
상기 사판(1)의 최적 절환동작을 이루어냄에 있어서는 사판절환 피스톤(3)의 직경과 피스톤이 설치되는 위치가 매우 중요한 바, 이하 제6도에 의하여 이를 상세히 설명하기로 한다.
사판절환용 피스톤(3)의 직경은 사판에 작용하는 피스톤의 (Fc)과 직접적인 관련이 있으며, 사판(1)의 절환동작을 이루어내는 사판절환 토오크(T1)는 사판에 작용하는 피스톤의 힘(Fc)에 사판절환 피스톤(3)의 중심에서 절환중심까지의 거리(a)를 곱한 것이 되며 ,이 사판절환 토오크(T1)는 실린더배럴(12)를 회전하게 하는 9개의 피스톤(유압모터의 피스톤을 9개를 적용한 경우)의 합력(FR)과 유압모터 주축 중심에서 사판의 절환중심까지의 거리(b)를 곱한, 즉 사판의 절환을 억제하는 토오크(T2)와 대치하게 되는데 이때 9개 피스톤의 합력에 의한 토오크(T2) 보다 사판절환 토오크(T1)가 너무 크게 되면 사판(1)의 끝점이 회전중심점이 되어 사판이 뒤집히게 되는 바, 이 사판이 뒤집히게 되는 과도절환 토오크(T3)는 사판절환에 미치는 피스톤의 힘(Fc)과 사판절환 피스톤(3)의 중심에서 원형 사판(1)의 끝점까지의 거리(a+c)를 곱한 것이 되며 이때 과도절환저항 토오크(T4)는 9개의 피스톤의 합력(FR)과 사판의 끝점으로부터 유압모터 주축중심까지의 거리(b+c)를 곱한것으로 된다.
즉, 사판(1)이 뒤집히지 않고 안정되게 절환되도록 하기 위하여 사판절환 토오크(T1)는 9개 피스톤의 합력에 의한 토오크(T2)보다 커야 하며 과도절환 토오크(T3)는 과도절환저항 토오크(T4)보다 작아야 한다는 조건(T2T1, T3T4) 즉, (FR×b)(Fc×a), {(Fc×(a+c)}{FR×(b+c)}의 관계식을 만족하여야 할 것이다.
따라서 (FR×b)(Fc×a)의 조건으로 FR,b,a가 결정된 상태이면 Fc를 결정할 수 있고, 따라서 사판절환 피스톤(3)의 직경을 결정할 수 있으며, 또한 {(Fc×(a+c)}{FR×(b+c)}의 조건으로부터 Fc, a가 결정되어있음으로 c를 결정할 수 있는 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 변속기구에 있어서는 하우징(17)의 내벽에 접동되는 사판(1)의 부위들, 즉 사판(1)의 제1 및 제2경사면(4a)(4b)간의 경계면(5)와 측면(9)이 곡면상으로 형성되어 있어 사판(1)의 절환동작보다 정확, 원활하게 이루어지면서 기구의 마모, 파손이 거의 멋게 되고, 또 고정핀(7) 및 고정핀 수용홈(6)의 작용에 의해 사판(1)의 회전유동을 완전방지하여 항시 요구되는 바의 정확한 절환상태를 얻어낼 수 있게 된다.
이러한 본 발명은 사판과 사판절환용 피스톤 및 제어밸브 등의 변속기구를 유압모터 하우징에 일체로 형성구비하여 관련 유압모터의 경량화를 가져올 수 있고 유압모터의 작동중에도 모터속도를 저속 및 고속의 2단으로 가변시킬 수 있도록 된 종류의 사판 유압모터의 변속기구로서, 특히 사판(1)의 하우징(17) 내벽과의 접동부위인 절환 경계면(5)과 측면(9)를 곡면형상으로 형성하여 사판의 절환동작이 더욱 정확, 원활하게 이루어지고 기구의 마모파손이 최소화될 뿐만 아니라 고정핀(7) 및 고정핀 수용홈(6)의 작용에 의해 사판(1)의 회전유동을 방지하여 항시 정확한 절환상태를 이루어낼 수 있는 효과를 제공하는 것이다.

Claims (1)

  1. 그 일측에 제1경사면(4a)과 제2경사면(4b)를 가지고, 상기 제1경사면(4a) 또는 제2경사면(4b)이 하우징(17) 내벽에 선택접촉됨에 따라 유압모터의 속도를 저속 또는 고속상태로 가변시키도록 된 사판(1)과, 상기 사판(1)의 절환작동을 위해 하우징(17)에 설치된 사판절환용 피스톤(3)과, 상기 피스톤(3)의 작동을 위해 하우징(17)에 설치된 제어밸브를 포함하는 사판식 유압모터의 변속기구에 있어서, 상기 사판(1)의 제1 및 제2경사면(4a)(4b)사이의 경계면(5)과 동사판(1)의 측면(9)를 곡면형상으로 형성하고, 상기 하우징(17) 및 사판(1) 일측에 사판(1)의 절환동작에 영향을 주지 않으면서 이 사판(1)의 회전유동을 방지하는 고정핀(7) 및 고정핀 수용홈(6)을 각각 설치한 것을 특징으로 하는 사판식 유압모터의 변속기구.
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