WO2013012105A1 - 건설기계용 스위블 조인트 - Google Patents

건설기계용 스위블 조인트 Download PDF

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WO2013012105A1
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swivel joint
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shaft
lower traveling
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정윤현
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볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비
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Abstract

하부 주행체에 대해 선회가능한 상부 선회체에 장착된 유압펌프로부터의 유량을 하부 주행체에 장착된 주행모터, 조향실린더 등의 콤포넌트에 공급하는 유압배관을 연결하기 위해 사용되는 스위블 조인트를 개시한다. 본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계용 스위블 조인트에 있어서, 하부 주행체와 상부 선회체중 어느 하나에 장착되며 작동유 이동용 포트가 형성되는 허브와, 하부 주행체와 상부 선회체중 다른 하나에 장착되며 허브에 이와 상대 회전운동이 가능하게 결합되며 허브의 포트와 연통되는 작동유 이동통로가 축방향으로 형성되는 샤프트와, 샤프트의 상부측으로 허브에 일체형으로 고정되는 커버에 장착되고 하부 주행체에 대해 상부 선회체 선회시 허브와 동일체로 회전되며 샤프트 상면에 마찰접촉되어 축방향으로 회전가능하게 지지하는 평면 트러스트 베어링을 구비하여 이뤄지는 것을 특징으로 하는 건설기계용 스위블 조인트를 제공한다.

Description

건설기계용 스위블 조인트
본 발명은 건설기계용 스위블 조인트(swivel joint)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하부 주행체에 대해 선회가능한 상부 선회체에 장착된 유압펌프로부터의 유량을 하부 주행체에 장착된 주행모터, 조향실린더 등의 콤포넌트에 공급하는 유압배관(hydraulic pipe) 등을 연결하기 위해 사용되는 건설기계용 스위블 조인트에 관한 것이다.
일반적으로, 굴삭기 등과 같은 건설기계는 선회가능하게 탑재되는 상부 선회체에 운전실, 엔진실 및 붐 등의 작업장치 등이 장착되며, 하부 주행체에는 좌,우측 주행모터를 포함하는 주행장치 및 휠타입 굴삭기의 경우 추가로 액슬 로킹(axle locking), 도자 블레이드실린더, 조향실린더 등의 다양한 콤포넌트가 장착된다. 선회시 상부 선회체에 장착된 유압펌프로부터의 유량을 하부 주행체에 장착된 각 콤포넌트측에 공급하는 유압배관, 신호케이블, 전원케이블 등의 꼬임을 방지할 수 있도록 스위블 조인트가 사용된다.
도 1 및 도 2(a,b)에 도시된 종래 기술에 의한 건설기계용 스위블 조인트는, 상부 선회체 또는 하부 주행체중 어느 일측에 고정되는 허브(hub)(1)와,
허브(1)가 고정되지않은 상부 선회체 또는 하부 주행체중 일측에 고정되며, 상부 선회체의 선회동작에 무관하게 유압배관이 꼬이지않고 작동유를 연속적으로 공급하는 샤프트(shaft)(2)와,
상부 선회체측에서 하부 주행체측으로 연결되는 유압배관들 사이에 누유를 억제하여 유로를 형성하는 실링재(sealing material)(3)과,
허브(1) 및 샤프트(2)의 회전 상대운동시 접촉 가이드를 형성하는 측면베어링(4)과,
허브(1) 및 샤프트(2)의 이탈을 방지하고, 회전 접촉 가이드 역할을 하게되는 스페이서(spacer)(5)와,
외부와의 격리를 통하여 드레인 등의 공간을 형성하는 커버(6)를 포함하여 이뤄진다.
도면중 미 설명부호 7은 샤프트(2)에 축방향(길이방향을 말함)으로 형성되는 작동유 이동통로이고, 8은 작동유 이동통로(7)에 연통되도록 허브(1)에 형성되는 작동유 이동용 포트(port)이며, 9는 샤프트(2)에 축방향으로 관통형성되는 작동유 드레인용 또는 전기배선용 통로이다.
전술한 바와 같이 구성되는 스위블 조인트에 있어서, 전술한 허브(1) 및 샤프트(2)의 회전 상대운동시 이들의 회전 마찰부위는 치수 조정에 의해 허브(1) 및 샤프트(2)의 직접적인 국부 마찰면(1a,2a)이 결정되거나(도 2(a)에 도시됨), 샤프트(2)에 일체형으로 체결되는 스페이서(5)와 같은 별도의 부품으로 회전 마찰면(1b)을 형성하게 된다(도 2(b)에 도시됨).
도면에는 미도시되었으나, 또 다른 적용예로서, 허브(1) 및 샤프트(2)의 회전마찰이 예상되는 부위에 스틸 와셔(steel washer)를 장착하여 드레인 오일(drain oil)을 이용한 저회전 마찰재로서 사용하게 된다.
전술한 바와 같이 스위블 조인트의 허브(1) 및 샤프트(2)의 회전 마찰부위를 지지할 경우, 허브(1) 또는 샤프트(2)의 형상 공차가 오차 범위를 벗어나거나, 규정치를 벗어나는 조도, 접촉부위에서의 이상 마찰, 외력에 의한 순간적인 편심이 발생될 경우, 메탈 대 메탈의 접촉 현상이 심화되어 내부에 금속재 이물질 발생으로 인해 씰링재(3)의 심각한 손상을 초래하거나, 허브(1) 및 샤프트(2)의 비균일 회전운동에 의한 진동, 소음을 유발함에 따라 장비 전체 성능에 장애를 발생시키게 된다.
이로 인해 장비 유압시스템의 메인 컨트롤밸브(MCV)와 관로 상에 이물질을 개재시켜 유압시스템의 성능을 저하(damage)시키게 된다. 또한 스위블 조인트의 금속성 이물질의 내부 유입으로 부품의 사용수명을 단축시키며, 유로와 유로사이의 씰링재가 손상될 경우 이웃한 포트(port)로의 작동유가 전달됨에 따라 장비 오작동에 따른 안전성을 저하시키는 문제점을 갖는다.
본 발명의 실시예는, 스위블 조인트를 이루는 샤프트와 허브의 상대 회전운동시, 이들의 회전 마찰부위를 평면 트러스트 베어링(thrust bearing)에 의해 회전가능하게 지지하여 안정된 회전운동을 확보하고, 내구성을 증대시킬 수 있도록 한 건설기계용 스위블 조인트와 관련된다.
본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계용 스위블 조인트는,
하부 주행체에 대해 선회가능한 상부 선회체에 장착된 유압펌프로부터의 유량을 하부 주행체에 장착된 주행모터, 액슬로킹, 도자 블레이드실린더, 조향실린더와 같은 콤포넌트측에 공급하는 유압배관을 연결하기 위해 사용되는 건설기계용 스위블 조인트에 있어서,
하부 주행체와 상부 선회체중 어느 하나에 장착되며, 작동유 이동용 포트가 형성되는 허브와,
하부 주행체와 상부 선회체중 다른 하나에 장착되며, 허브에 이와 상대 회전운동이 가능하게 결합되며, 허브의 포트와 연통되는 작동유 이동통로가 축방향으로 형성되는 샤프트와,
샤프트의 상부측으로 허브에 일체형으로 고정되는 커버에 장착되고, 하부 주행체에 대해 상부 선회체 선회시 허브와 동일체로 회전되며, 샤프트 상면에 마찰접촉되어 축방향으로 회전가능하게 지지하는 평면 트러스트 베어링을 구비하여 이뤄진다.
본 발명의 제2실시예에 의한 건설기계용 스위블 조인트는,
하부 주행체에 대해 선회가능한 상부 선회체에 장착된 유압펌프로부터의 유량을 하부 주행체에 장착된 주행모터, 조향실린더 등의 각종 콤포넌트측에 공급하는 유압배관을 연결하기 위해 사용되는 건설기계용 스위블 조인트에 있어서,
하부 주행체와 상부 선회체중 어느 하나에 장착되며, 작동유 이동용 포트가 형성되는 허브와,
하부 주행체와 상부 선회체중 다른 하나에 장착되며, 허브에 이와 상대 회전운동이 가능하게 결합되며, 허브의 포트와 연통되는 작동유 이동통로가 축방향으로 형성되는 샤프트와,
샤프트 하부측에 일체형으로 고정되는 플레이트와 마찰접촉되도록 허브에 장착되고, 하부 주행체에 대해 상부 선회체 선회시 플레이트에 마찰접촉되어 허브를 축방향으로 회전가능하게 지지하는 평면 트러스트 베어링을 구비하여 이뤄진다.
바람직한 실시예에 의하면, 전술한 평면 트러스트 베어링은 오일 함침형 소결합금재로 형성된다.
전술한 평면 트러스트 베어링은 오일 함침형 플락스틱재로 형성된다.
전술한 평면 트러스트 베어링은 브론즈 메탈재로 형성된다.
전술한 평면 트러스트 베어링은 브론즈 메탈재와 흑연재를 조합시켜 형성된다.
전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 건설기계용 스위블 조인트는 아래와 같은 이점을 갖는다.
스위블 조인트를 이루는 샤프트와 허브의 회전 상대운동시 부분적인 이상 접촉이 발생되거나 불안정한 작업조건에서도 안정된 회전운동을 확보하고, 장비를 장시간동안 사용하는 경우에도 메탈(metal)과 메탈의 직접적인 마찰접촉에 따른 이음 발생을 억제함에 따라 스위블 조인트의 내구성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 건설기계용 스위블 조인트의 요부발췌도,
도 2(a,b)는 도 1에 도시된 샤프트 및 허브의 회전 마찰부위의 확대도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계용 스위블 조인트의 요부발췌도,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 건설기계용 스위블 조인트의 요부발췌도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명〉
10; 작동유 이동용 포트
11; 허브(hub)
12; 작동유 이동통로
13; 샤프트
14; 커버
15,18; 평면 트러스 베어링(thrust bearing)
16; 통로
17; 플레이트(plate)
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 3에 도시된 본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계용 스위블 조인트는,
하부 주행체에 대해 선회가능한 상부 선회체에 장착된 유압펌프로부터의 유량을 하부 주행체에 장착된 주행모터, 조향실린더 등의 콤포넌트측에 공급하는 유압배관을 연결하기 위해 사용되는 건설기계용 스위블 조인트에 있어서,
하부 주행체와 상부 선회체중 어느 하나에 장착되며(일 예로서, 상부 선회체에 장착된다), 작동유 이동용 포트(10)가 형성되는 허브(hub)(11)와,
하부 주행체와 상부 선회체중 다른 하나에 장착되며(일 예로서, 하부 주행체에 장착된다), 허브(11)에 이와 상대 회전운동이 가능하게 결합되며, 허브(11)의 포트(10)와 연통되는 작동유 이동통로(12)가 축방향으로 형성되는 샤프트(13)와,
샤프트(13)의 상부측으로 허브(11)에 일체형으로 고정되는 커버(14)에 형성된 안착홈에 장착되고, 하부 주행체에 대해 상부 선회체 선회시 허브(11)와 동일체로 회전되며 샤프트(13) 상면에 마찰접촉되어 축방향으로 회전가능하게 지지하는 평면 트러스트 베어링(thrust bearing)(15)을 구비하여 이뤄진다.
이때, 전술한 샤프트(13)에 축방향으로 형성된 작동유 이동통로(12)의 입구측은 샤프트(13)의 바닥면에 각각 개구되며, 허브(11)에 상하방향으로 간격을 유지하여 형성되는 작동유 이동용 포트(10)는 유압배관(미도시됨)을 통해 유량제어밸브(일 예로서 MCV를 말함)에 접속된다.
전술한 평면 트러스트 베어링(15)은 자체 윤활성을 갖도록 오일(oil) 함침형 소결합금재(sintered metal)로 형성된다.
전술한 평면 트러스트 베어링(15)은 자체 윤활성을 갖도록 오일(oil) 함침형 플락스틱재(plastic)로 형성된다.
전술한 평면 트러스트 베어링(15)은 자체 윤활성을 갖도록 브론즈 메탈재(bronze metal)로 형성된다.
전술한 평면 트러스트 베어링(15)은 자체 윤활성을 갖도록 브론즈 메탈재(bronze metal)와 흑연재(griphite)를 조합시켜 형성된다.
또한, 전술한 평면 트러스트 베어링(15)은 상대 회전운동하는 허브(11) 또는 샤프트(13)를 축방향으로 회전가능하게 지지할 수 있는 기능상 영향없는 자체 윤활성을 갖는 금속재 및 비금속재, 또는 저마찰재로서 형성될 수 있다.
도면중 미 설명부호 16은 샤프트(13)에 축방향으로 관통형성되는 작동유 드레인용 또는 전기배선용 통로이다.
이하에서, 본 발명의 제1실시예에 의한 건설기계용 스위블 조인트의 사용예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3에서와 같이, 전술한 스위블 조인트를 이루어 상대 회전운동을 하게되는 허브(11) 및 샤프트(13)를 굴삭기의 상부 선회체와 하부 주행체에 각각 장착한다. 이로 인해 스윙장치(미도시됨) 구동으로 인해 하부 주행체에 대해 상부 선회체를 선회시킬 경우에, 허브(11)와 샤프트(13)는 상대 회전운동을 하게 되므로 커버(14)에 장착된 평면 트러스트 베어링(15)은 허브(11)와 동일체로 회전운동을 하게 된다. 이때 샤프트(13)의 상면과 회전 마찰접촉되도록 커버(14)에 장착된 평면 트러스트 베어링(15)에 의해 허브(11)를 축방향으로 회전가능하게 지지한다.
한편, 전술한 평면 트러스트 베어링(15)이 오일 함침형 소결합금재 등으로 형성되어 자체 윤활성을 갖게 되므로, 상대적으로 불안정한 작업조건에서도 안정된 회전운동과, 저진동 및 저소음 성능을 확보할 수 있다. 또한 장비를 장시간동안 사용하는 경우에 메탈과 메탈의 직접적인 회전 마찰접촉시 발생되는 이음 발생을 억제하므로 스위블 조인트의 내구성 증대로 장비 가동율을 높일 수 있다.
도 4에 도시된 본 발명의 제2실시예에 의한 건설기계용 스위블 조인트는,
하부 주행체에 대해 선회가능한 상부 선회체에 장착된 유압펌프로부터의 유량을 하부 주행체에 장착된 주행모터, 조향실린더 등의 콤포넌트측에 공급하는 유압배관을 연결하기 위해 사용되는 건설기계용 스위블 조인트에 있어서,
하부 주행체와 상부 선회체중 어느 하나에 장착되며(일 예로서 상부 선회체에 장착된다), 작동유 이동용 포트(port)(10)가 형성되는 허브(hub)(11)와,
하부 주행체와 상부 선회체중 다른 하나에 장착되며(일 예로서 하부 주행체에 장착된다), 허브(11)에 이와 상대 회전운동이 가능하게 결합되며, 허브(11)의 포트(10)와 연통되는 작동유 이동통로(12)가 축방향으로 형성되는 샤프트(shaft)(13)와,
샤프트(13) 하부측에 일체형으로 고정되는 플레이트(plate)(17)와 마찰접촉되도록 허브(11) 바닥면에 형성된 안착홈에 장착되고, 하부 주행체에 대해 상부 선회체 선회시 플레이트(17)에 마찰접촉되어 허브(11)를 축방향으로 회전가능하게 지지하는 평면 트러스트 베어링(thrust bearing)(18)을 구비하여 이뤄진다.
전술한 평면 트러스트 베어링(18)의 재질은 제1실시예에 의한 자체 윤활성을 갖도록 형성되는 평면 트러스트 베어링(15)의 재질과 동일하므로 이들의 상세한 설명은 생략한다.
이때, 하부 주행체에 대해 상부 선회체 선회시, 상대 회전운동하는 샤프트(13)의 플레이트(17)와 허브(11)의 회전 마찰부위에 장착되어 허브(11)를 축방향으로 회전가능하게 지지하는 평면 트러스트 베어링(18)을 제외한 구성은 본 발명의 제1실시예에 의한 스위블 조인트의 구성과 실질적으로 동일하므로 이들의 구성 및 작동의 상세한 설명은 생략하고, 중복되는 구성에 대한 도면부호는 동일하게 표기한다.
이하에서, 본 발명의 제2실시예에 의한 건설기계용 스위블 조인트의 사용예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4에서와 같이, 상대 회전운동하는 스위블 조인트의 허브(11) 및 샤프트(13)를 굴삭기의 상부 선회체와 하부 주행체에 각각 장착한다. 이로 인해 선회모터(swing motor) 등을 포함하는 스윙장치(미도시됨) 구동으로 인해 하부 주행체에 대해 상부 선회체를 선회시킬 경우, 허브(11)와 샤프트(13)는 상대 회전운동을 하게 된다. 이때 샤프트(13)에 일체형으로 고정된 플레이트(17)와 마찰접촉되도록 허브(11)에 장착된 평면 트러스트 베어링(18)은 허브(11)와 동일체로 회전운동을 하게 된다. 따라서 샤프트(13)의 플레이트(17) 상면과 회전 마찰접촉되도록 허브(11)에 장착된 평면 트러스트 베어링(15)에 의해 허브(11)를 축방향으로 회전가능하게 지지한다.
전술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의한 건설기계용 스위블 조인트에 의하면, 스위블 조인트를 이루는 샤프트와 허브의 회전 상대운동시 회전 마찰부위를 평면 트러스트 베어링에 의해 지지함에 따라, 부분적으로 이상 접촉이 발생되거나 불안정한 작업조건에서도 안정된 상대운동을 확보하고, 장비를 장시간동안 사용시 메탈과 메탈의 직접적인 마찰접촉에 따른 이음 발생을 억제함에 따라 스위블 조인트의 내구성을 증대시키며 장비의 가동율을 높일 수 있다.

Claims (10)

  1. 하부 주행체에 대해 선회가능한 상부 선회체에 장착된 유압펌프로부터의 유량을 하부 주행체에 장착된 주행모터, 조향실린더 등의 콤포넌트측에 공급하는 유압배관을 연결하기 위해 사용되는 건설기계용 스위블 조인트에 있어서:
    상기 하부 주행체와 상부 선회체중 어느 하나에 장착되며, 작동유 이동용 포트가 형성되는 허브와,
    상기 하부 주행체와 상부 선회체중 다른 하나에 장착되며, 상기 허브에 이와 상대 회전운동이 가능하게 결합되며, 상기 허브의 포트와 연통되는 작동유 이동통로가 축방향으로 형성되는 샤프트와,
    상기 샤프트의 상부측으로 허브에 일체형으로 고정되는 커버에 장착되고, 상기 하부 주행체에 대해 상부 선회체 선회시 상기 허브와 동일체로 회전되며 상기 샤프트 상면에 마찰접촉되어 축방향으로 회전가능하게 지지하는 평면 트러스트 베어링을 구비하여 이뤄지는 것을 특징으로 하는 건설기계용 스위블 조인트.
  2. 하부 주행체에 대해 선회가능한 상부 선회체에 장착된 유압펌프로부터의 유량을 하부 주행체에 장착된 주행모터, 조향실린더 등의 콤포넌트측에 공급하는 유압배관을 연결하기 위해 사용되는 건설기계용 스위블 조인트에 있어서:
    상기 하부 주행체와 상부 선회체중 어느 하나에 장착되며, 작동유 이동용 포트가 형성되는 허브와,
    상기 하부 주행체와 상부 선회체중 다른 하나에 장착되며, 상기 허브에 이와 상대 회전운동이 가능하게 결합되며, 상기 허브의 포트와 연통되는 작동유 이동통로가 축방향으로 형성되는 샤프트와,
    상기 샤프트 하부측에 일체형으로 고정되는 플레이트와 마찰접촉되도록 상기 허브에 장착되고, 상기 하부 주행체에 대해 상부 선회체 선회시 상기 플레이트에 마찰접촉되어 상기 허브를 축방향으로 회전가능하게 지지하는 평면 트러스트 베어링을 구비하여 이뤄지는 것을 특징으로 하는 건설기계용 스위블 조인트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 평면 트러스트 베어링은 오일 함침형 소결합금재로 형성되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 스위블 조인트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 평면 트러스트 베어링은 오일 함침형 플락스틱재로 형성되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 스위블 조인트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 평면 트러스트 베어링은 브론즈 메탈재로 형성되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 스위블 조인트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 평면 트러스트 베어링은 브론즈 메탈재와 흑연재를 조합시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 스위블 조인트.
  7. 제2항에 있어서, 상기 평면 트러스트 베어링은 오일 함침형 소결합금재로 형성되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 스위블 조인트.
  8. 제2항에 있어서, 상기 평면 트러스트 베어링은 오일 함침형 플락스틱재로 형성되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 스위블 조인트.
  9. 제2항에 있어서, 상기 평면 트러스트 베어링은 브론즈 메탈재로 형성되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 스위블 조인트.
  10. 제2항에 있어서, 상기 평면 트러스트 베어링은 브론즈 메탈재와 흑연재를 조합시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 스위블 조인트.
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