WO2017057787A1 - 건설장비용 선회 유닛 - Google Patents

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WO2017057787A1
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swing
parking brake
brake device
coupler
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최원길
이동규
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볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비
최원길
이동규
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    • F16D2121/06—Fluid pressure acting on a piston-type actuator, e.g. for liquid pressure for releasing a normally applied brake

Definitions

  • the present invention relates to a turning unit for construction equipment, and more particularly, to a turning unit for construction equipment capable of securing braking performance for an upper turning body even when any turning power source is applied without limitation to the turning power source to be applied.
  • an excavator which is one of the representative construction equipment, is formed including an upper turning body on which a lower traveling body and a work device are mounted. At this time, the upper swing structure is driven by the swing unit.
  • the conventional swing unit is composed mainly of a hydraulic motor having a fixed capacity and a swing reducer consisting of a plurality of stages of planetary gear trains. This swing unit serves to deliver a certain level of swing performance to the upper swing according to the pressure and flow rate of the hydraulic fluid determined in the hydraulic system of the excavator.
  • variable displacement pump and the electric motor are not provided with a parking brake device that prevents rotation by restraining the output shaft of the motor while the motor is not driven unless it is a special use.
  • the swing unit is configured using the variable displacement pump and the electric motor, problems such as the upper swing structure of the excavator lying on the inclined ground rotates due to inertia or the upper swing structure cannot be stably fixed even after the swing drive is finished. .
  • the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is the construction that can ensure the braking performance for the upper swing structure even if any turning power source is applied without limitation to the turning power source to be applied It is to provide a swing unit for the equipment.
  • the present invention the swing motor; A swing reducer connected to the swing motor; And a parking brake device installed between the swing motor and the swing reducer to restrain the rotation of the swing reducer separately from the swing motor.
  • the apparatus may further include a coupler connecting an output shaft of the swing motor and an input shaft of the swing reducer.
  • a plurality of brake disks assembled on an outer circumferential surface of the coupler and rotating at the same speed as the rotational speed of the coupler and disposed between the plurality of brake disks and the plurality of brake disks capable of translational movement in the axial direction of the coupler; can do.
  • the parking brake device the housing is formed to surround the outer circumferential surface of the coupler, at least one housing formed on the side of the housing, the hydraulic pressure to provide a passage for introducing the hydraulic fluid into the housing A port, a brake piston assembled inside the housing, generating an axial displacement by the hydraulic fluid, and squeezing or releasing the brake disk and the friction disk, and connected to a longitudinal end of the brake piston. It may include a return spring to elastically support.
  • the parking brake device may further include a cover coupled to an upper end of the housing, and the return spring may be disposed between the cover and the brake piston.
  • the parking brake apparatus may further include at least one first seal member formed between the housing and the brake piston.
  • the parking brake device may have a manual release.
  • the manual release part is formed on an outer circumferential surface of the brake piston facing the wall surface of the housing and has an inclined surface, a hole formed on the housing wall surface of the recessed portion, and a head corresponding to the recessed portion. And a set screw for inserting the head into the recess through a screw coupling to the hole.
  • the central axis of the recessed portion and the hole may have an upper and lower altitude difference.
  • the recess is raised while the head of the set screw is inserted into the recess, so that the recess, the hole, and the The central axis of the set screw can be aligned on the same line.
  • the parking brake device may further include a second seal member formed on an outer circumferential surface of the coupler on the swing reducer side to seal the inside of the housing from the swing reducer.
  • the housing may be filled with lubricating oil such that at least the brake disc and the friction disc are locked.
  • the parking brake device may further include a lubricant injection pipe formed outside the housing so as to communicate with the inside of the housing and a lubricant gauge installed inside the lubricant injection pipe.
  • the parking brake device between the swing motor and the swing reducer, even if any swing power source is applied without limitation to the swing power source to be applied, that is, the braking performance for the upper swing body separately from the swing power source can do. For example, even if an electric motor without a brake function is mounted for driving the upper swing body, unnecessary turning movement of the upper swing body can be prevented while the motor is not driven.
  • the electric motor as the turning power source of the turning unit, it is possible to improve the turning efficiency of the excavator, and to increase the fuel efficiency of the excavator through the method of storing the regenerative power during turning deceleration. have.
  • the parking brake device can also be released by manual braking, thereby improving the reliability and convenience of operation of the parking brake device.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a turning unit for construction equipment according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a portion “130” of FIG. 1 enlarged.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing a state in which the second seal member is further included in the turning unit for construction equipment according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 4 and 5 are cross-sectional views showing the operation and release state of the parking brake device of the swing unit for construction equipment according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 6 and 7 are cross-sectional views before and after the manual release of the parking brake device of the swing unit for construction equipment according to an embodiment of the present invention.
  • the turning unit 100 for construction equipment is installed in an excavator, for example, an excavator connected to the pressure and flow rate of the hydraulic fluid determined in the hydraulic system of the excavator. It is a device for driving the upper revolving body of the.
  • the turning unit 100 for construction equipment includes a turning motor 110, a turning reducer 120, and a parking brake device 130.
  • the turning motor 110 is a turning power source of the turning unit 100 and generates turning power.
  • the swing motor 110 is connected to the swing reducer 120 and transmits swing power to the swing reducer 120.
  • the swing motor 110 and the swing reducer 120 may be connected via a coupler (140 in FIG. 2).
  • the output shaft of the swing motor 110 and the input shaft of the swing reducer 120 are connected to one side and the other side in the longitudinal direction of the coupler (140 of FIG. 2), respectively. Accordingly, the turning power generated from the turning motor 110 is transmitted to the turning reducer 120 through the coupler (140 of FIG. 2).
  • the turning motor 110 may be provided as an electric motor to improve the turning efficiency of the excavator.
  • this is only one example and does not limit the turning motor 110 to an electric motor in particular. That is, the turning motor 110 may also be provided as a hydraulic motor.
  • the swing reducer 120 is a device for increasing the swing torque transmitted from the swing motor 110.
  • the swing reducer 120 according to the embodiment of the present invention is connected to the swing motor 110 via a coupler (140 of FIG. 2). Since the swing reducer 120 may be formed of a conventional plurality of planetary gear trains, a detailed description of the structure of the swing reducer 120 will be omitted.
  • the construction unit swing unit 100 further includes a brake disk 150 and the friction disk 160.
  • the brake disc 150 is composed of a plurality.
  • the plurality of brake discs 150 are assembled to the outer circumferential surface of the coupler 140, rotate the same as the rotational speed of the coupler 140, and are formed to be translatable in the axial direction of the coupler 140.
  • a plurality of friction disks 160 are also provided, and are disposed between the plurality of brake disks 150, respectively. That is, the plurality of brake discs 150 and the plurality of friction discs 160 form a layered structure that is sequentially and repeatedly arranged along the longitudinal direction (reference to the drawing).
  • the brake disk 150 and the friction disk 160 forming the layered structure transmit the turning power generated from the turning motor 110 to the turning reducer 120 when the parking brake device 130 is switched to the braking mode. Compressed with each other to restrain the rotation of the coupler 140, the operation thereof will be described in more detail below.
  • the parking brake device 130 is installed between the swing motor 110 and the swing reducer 120.
  • the parking brake device 130 restrains the rotation of the turning reducer 120 by itself regardless of the turning motor 110, thereby preventing unnecessary turning movement of the upper turning body connected thereto.
  • the parking brake device 130 may include a housing 131, a hydraulic port 132, a brake piston 133, and a return spring 134.
  • the housing 131 forms the appearance of the parking brake device 130.
  • the housing 131 is mounted on the top of the swing reducer 120.
  • the housing 131 is spaced apart from the outer circumferential surface of the coupler 140 in a form surrounding the outer circumferential surface of the coupler 140. Accordingly, a space in which the brake piston 133 and the return spring 134 are mounted is formed between the housing 131 and the coupler 140.
  • At least one hydraulic port 132 is formed at the side of the housing 131.
  • the hydraulic port 132 is connected to the hydraulic line of the excavator, and provides a passage for introducing the hydraulic fluid for releasing the braking mode of the parking brake device 130 into the housing 131.
  • the brake piston 133 is assembled inside the housing 131.
  • the brake piston 133 is assembled inside the housing 131 in a form in which the brake piston 133 is disposed on an upper end of the layered structure formed by the plurality of brake disks 150 and the friction disks 160.
  • the brake piston 133 generates an axial displacement (vertical direction in the drawing) by the hydraulic oil flowing through the hydraulic port 132. Accordingly, the brake piston 133 compresses or decompresses the brake disc 150 and the friction disc 160.
  • One end of the return spring 134 is connected to the longitudinal end of the brake piston 133, and the other end of the return spring 134 is connected to the cover 135 coupled to the upper end of the housing 131. That is, the return spring 134 is disposed between the cover 135 of the fixed structure and the brake piston 133 of the variable structure to elastically support the brake piston 133.
  • the return spring 134 is disposed in a compressed state by a predetermined dimension between the cover 135 and the brake piston 133, and the brake piston 133 by the elastic force generated by the compression displacement of the return spring 134 generated at this time ) Is pushed downward, and the brake disc 150 and the friction disc 160 are compressed by the brake piston 133.
  • the coupler 140 transmits the turning power generated from the turning motor 110 to the turning reducer 120 by the friction force generated at the contact surface thereof. Rotation is constrained. As a result, the turning power transmission from the turning motor 110 which is the turning power source to the turning reducer 120 is interrupted. That is, the parking brake device 130 is converted to the braking mode. To this end, the braking force generated due to the elastic force of the return spring 134 is required to be designed to be the maximum turning power of the turning motor 110.
  • the parking brake device 130 may further include at least one first seal member 136 formed between the housing 131 and the brake piston 133.
  • the first seal member 136 serves to prevent leakage of hydraulic oil flowing into the housing 131 through the hydraulic port 132 between the housing 131 and the brake piston 133.
  • the interior of the housing 131 is filled with lubricating oil such that at least the layered structure formed by the brake disk 150 and the friction disk 160 is locked.
  • the parking brake device 130 may include a second seal member 137.
  • the second seal member 137 is formed on the outer circumferential surface of the coupler 140 on the swing reducer 120 side to seal the inside of the housing 131 from the swing reducer 120. Accordingly, the lubricating oil may be stably filled in the housing 131.
  • the parking brake device 130 may further include a lubricating oil injection pipe 138 and a lubricating oil gauge 139 to check and adjust the level of the lubricating oil filled in the housing 131.
  • the lubricating oil injection pipe 138 may be formed outside the housing 131 so as to communicate with the inside of the housing 131 so as to inject lubricating oil from the outside of the housing 131 into the housing 131.
  • the lubricant gauge 139 may be installed inside the lubricant injection pipe 138 to check the level of the lubricant.
  • the swing unit 100 for construction equipment includes a parking brake device 130 that restricts rotation of the swing reducer 120 separately from the swing motor 110 that is a swing power source.
  • the construction unit turning unit 100 can secure the braking performance for the upper turning body even if any turning power source is applied without limitation to the turning power source to be applied.
  • the electric motor having no brake function is provided as the swing motor 110 for driving the upper swing structure
  • the upper swing structure is stably fixed through the parking brake device 130 while the swing motor 110 is not driven.
  • rotation by the inertia of the upper swing body can be prevented.
  • FIG. 4 illustrates the braking mode of the parking brake device 130
  • FIG. 5 illustrates the braking release mode of the parking brake device 130.
  • the parking brake device 130 when the parking brake device 130 is converted to the braking release mode, the turning power output from the turning motor 110 is transmitted to the turning reducer 120 through the coupler 140, thereby turning the upper turning body. It becomes possible. At this time, while the pivoting operation of the upper swing structure, a certain level of brake release pressure should be continuously applied to the hydraulic port 132 side. That is, the hydraulic oil must be continuously supplied into the housing 131 through the hydraulic port 132.
  • the parking brake device 130 may have a manual release unit 170. 6 and 7, the manual release part 170 may include a recess 171, a hole 172, and a set screw 173.
  • the recessed part 171 is formed in the outer peripheral surface of the brake piston 133 facing the wall surface of the housing 131.
  • the head 173a of the set screw 173 is inserted into the recess 171.
  • the recess 171 has an inclined surface 171a for interaction with the head 173a of the set screw 173, the interaction thereof will be described in more detail below.
  • the hole 172 is formed in the horizontal direction so as to communicate the inside and the outside of the housing 131 on the wall surface of the housing 131 on the recess 171 side.
  • the set screw 173 has a head 173a having a shape corresponding to the recessed portion 171 having the inclined surface 171a at its tip. This set screw 173 inserts the head 173a into the recess 171 through screwing into the hole 172.
  • the central axes of the recessed portion 171 and the hole 172 are disposed to have an upper and lower altitude difference. That is, when the parking brake device 130 is in the braking mode, the central axis of the recess 171 is disposed at a position relatively lower than the central axis of the hole 172.
  • the central axis is defined as the horizontal central axis.
  • the set screw 173 is coupled to the hole 172.
  • the head 173a of the set screw 173 is horizontally moved in the process of being inserted into the recess 171.
  • the inclined surface 171a of the recessed portion 171 is interfered by the head 173a, and the recessed portion 171 is raised upward.
  • the brake piston 133 is moved upward by the engaging force of the set screw 173. Is raised.
  • the pressing of the brake disc 150 and the friction disc 160 is released, and thus, the coupler 140 connected to the brake disc 150 is rotatable, so that the swing disc 110 is rotated when the swing motor 110 is driven.
  • the generated turning power may be transmitted to the turning reducer 120 that drives the upper turning body of the excavator.
  • the braking mode of the parking brake device 130 may be released through the hydraulic oil flowing into the housing 131 through the hydraulic port 132, and the manual release unit ( The braking mode of the parking brake device 130 may also be released manually through the 170, thereby improving reliability and convenience of operation of the parking brake device 130.

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Abstract

본 발명은 건설장비용 선회 유닛에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 적용되는 선회 동력원에 대한 제한 없이 어떠한 선회 동력원을 적용한 경우라도 상부 선회체에 대한 제동 성능 확보가 가능한 건설장비용 선회 유닛에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명은, 선회 모터; 상기 선회 모터와 연결되어 있는 선회 감속기; 및 상기 선회 모터와 상기 선회 감속기 사이에 설치되어 상기 선회 모터와는 별도로 상기 선회 감속기의 회전을 구속하는 파킹 브레이크 장치를 포함하는 건설장비용 선회 유닛을 제공한다.

Description

건설장비용 선회 유닛
본 발명은 건설장비용 선회 유닛에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 적용되는 선회 동력원에 대한 제한 없이 어떠한 선회 동력원을 적용한 경우라도 상부 선회체에 대한 제동 성능 확보가 가능한 건설장비용 선회 유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 대표적인 건설장비 중 하나인 굴삭기는 하부 주행체 및 작업 장치가 장착되어 있는 상부 선회체를 포함하여 형성된다. 이때, 상부 선회체는 선회 유닛에 의해 구동된다.
종래의 선회 유닛은 대부분 고정 용량을 가진 유압 모터와, 복수단의 유성기어열로 이루어진 선회 감속기로 이루어져 있다. 이러한 선회 유닛은 굴삭기의 유압 시스템에서 결정되는 작동유의 압력과 유량에 따라 일정 수준의 선회 성능을 상부 선회체로 전달시키는 역할을 한다.
최근, 굴삭기에 대하여 손실 동력의 최소화 및 에너지 회생 등을 통한 고효율화에 대한 시도가 확대되고 있다. 이러한 차원에서, 선회 유닛의 고정 용량형 유압 모터를 가변 용량 펌프 및 전기 모터 등으로 대체하려는 다양한 시도가 이루어지고 있다.
하지만, 가변 용량 펌프 및 전기 모터는 파킹 브레이크가 내장되어 있는 유압 모터와 달리, 특별한 용도가 아닌 이상, 모터가 구동하지 않는 동안 모터의 출력축을 구속하여 회전을 방지하는 파킹 브레이크 장치를 구비하고 있지 않다. 이러한 가변 용량 펌프 및 전기 모터를 사용하여 선회 유닛을 구성한 경우, 경사지에 놓여있는 굴삭기의 상부 선회체가 관성에 의해 회전하거나 선회 구동이 종료된 이후에도 상부 선회체가 안정적으로 고정되지 못하는 등의 문제가 발생되었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 적용되는 선회 동력원에 대한 제한 없이 어떠한 선회 동력원을 적용한 경우라도 상부 선회체에 대한 제동 성능 확보가 가능한 건설장비용 선회 유닛을 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 선회 모터; 상기 선회 모터와 연결되어 있는 선회 감속기; 및 상기 선회 모터와 상기 선회 감속기 사이에 설치되어 상기 선회 모터와는 별도로 상기 선회 감속기의 회전을 구속하는 파킹 브레이크 장치를 포함하는 건설장비용 선회 유닛을 제공한다.
여기서, 상기 선회 모터의 출력축과 상기 선회 감속기의 입력축을 연결하는 커플러를 더 포함할 수 있다.
상기 커플러의 외주면에 조립되어, 상기 커플러의 회전 속도와 동일하게 회전하며, 상기 커플러의 축 방향으로 병진 운동이 가능한 복수 개의 브레이크 디스크 및 상기 복수 개의 브레이크 디스크 사이에 배치되는 복수 개의 마찰 디스크를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 파킹 브레이크 장치는, 상기 커플러의 외주면을 감싸는 형태로 상기 커플러의 외주면과 이격 형성되는 하우징, 상기 하우징의 측부에 적어도 하나 이상 형성되고, 상기 하우징 내부로 작동유를 유입시키는 통로를 제공하는 유압 포트, 상기 하우징 내부에 조립되고, 상기 작동유에 의해 축 방향 변위를 발생시키며, 상기 브레이크 디스크와 상기 마찰 디스크를 압착 또는 압착 해제시키는 브레이크 피스톤, 및 상기 브레이크 피스톤의 길이 방향 단부에 연결되어 상기 브레이크 피스톤을 탄성 지지하는 리턴 스프링을 포함할 수 있다.
상기 파킹 브레이크 장치는 상기 하우징의 상단에 결합되는 커버를 더 포함하고, 상기 리턴 스프링은 상기 커버와 상기 브레이크 피스톤 사이에 배치될 수 있다.
또한, 상기 파킹 브레이크 장치는 상기 하우징과 상기 브레이크 피스톤 사이에 형성되는 적어도 하나의 제1 씰 부재를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 파킹 브레이크 장치는 수동 해제부를 가질 수 있다.
이때, 상기 수동 해제부는, 상기 하우징의 벽면과 마주하는 상기 브레이크 피스톤의 외주면에 형성되어 있고 경사면을 갖는 요부, 상기 요부 측의 상기 하우징 벽면에 형성되어 있는 홀, 및 상기 요부와 대응되는 형상의 헤드를 가지며 상기 홀에 대한 스크류 결합을 통해 상기 헤드를 상기 요부에 삽입시키는 세트 스크류를 포함할 수 있다.
상기 파킹 브레이크 장치가 제동 모드인 경우, 상기 요부와 상기 홀의 중심축은 상, 하 고도 차이를 가질 수 있다.
이때, 상기 파킹 브레이크 장치를 제동 해제 모드로 변환시키기 위해 상기 홀에 상기 세트 스크류를 결합시키면, 상기 세트 스크류의 헤드가 상기 요부에 삽입되는 과정에서 상기 요부가 상승되어, 상기 요부, 상기 홀 및 상기 세트 스크류의 중심축이 동일선상에 정렬될 수 있다.
상기 파킹 브레이크 장치는 상기 선회 감속기 측의 상기 커플러의 외주면에 형성되어, 상기 선회 감속기로부터 상기 하우징 내부를 밀봉하는 제2 씰 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 하우징 내부에는 적어도 상기 브레이크 디스크 및 상기 마찰 디스크가 잠길 정도의 윤활유가 채워질 수 있다.
이때, 상기 파킹 브레이크 장치는 상기 하우징 내부와 연통되게 상기 하우징 외부에 형성되는 윤활유 주입 파이프 및 상기 윤활유 주입 파이프 내부에 설치되는 윤활유 게이지를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 선회 모터와 선회 감속기 사이에 파킹 브레이크 장치를 설치함으로써, 적용되는 선회 동력원에 대한 제한 없이 어떠한 선회 동력원을 적용한 경우라도 즉, 선회 동력원과는 별도로 상부 선회체에 대한 제동 성능을 확보할 수 있다. 예를 들어, 브레이크 기능이 없는 전기 모터가 상부 선회체 구동을 위해 장착되더라도 모터가 구동하지 않는 동안 불필요한 상부 선회체의 선회 움직임을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전기 모터를 선회 유닛의 선회 동력원으로 적용함으로써, 굴삭기의 선회 효율을 향상시킬 수 있고, 선회 감속 시 회생 동력을 저장하는 등의 방법을 통해 굴삭기의 연료 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 수동 해제부를 구비함으로써, 파킹 브레이크 장치를 수동으로도 제동 해제시킬 수 있어, 파킹 브레이크 장치에 대한 신뢰성 및 운용의 편의성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 건설장비용 선회 유닛을 나타낸 단면도.
도 2는 도 1의 "130" 부분을 확대하여 나타낸 부분 확대도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 건설장비용 선회 유닛에서 제2 씰 부재가 추가 포함된 모습을 나타낸 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 건설장비용 선회 유닛의 파킹 브레이크 장치의 작동 및 해제 상태를 나타낸 단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 건설장비용 선회 유닛의 파킹 브레이크 장치의 수동 해제 전, 후를 나타낸 단면도.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 건설장비용 선회 유닛에 대해 상세히 설명한다.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 건설장비용 선회 유닛(100)은 예컨대, 굴삭기에 설치되어, 굴삭기의 유압 시스템에서 결정되는 작동유의 압력과 유량에 따라 이와 연결되어 있는 굴삭기의 상부 선회체를 구동시키는 장치이다. 이러한 건설장비용 선회 유닛(100)은 선회 모터(110), 선회 감속기(120) 및 파킹 브레이크 장치(130)를 포함하여 형성된다.
선회 모터(110)는 선회 유닛(100)의 선회 동력원으로, 선회 동력을 발생시킨다. 또한, 선회 모터(110)는 선회 감속기(120)와 연결되어, 선회 감속기(120)로 선회 동력을 전달한다. 이때, 선회 모터(110)와 선회 감속기(120)는 커플러(도 2의 140)를 매개로 연결될 수 있다. 구체적으로, 선회 모터(110)의 출력축과 선회 감속기(120)의 입력축은 각각, 커플러(도 2의 140)의 길이 방향 일측 및 타측에 연결된다. 이에 따라, 선회 모터(110)로부터 발생된 선회 동력은 커플러(도 2의 140)를 통해 선회 감속기(120)에 전달된다.
본 발명의 실시 예에서, 선회 모터(110)는 굴삭기의 선회 효율을 향상시키기 위해, 전기 모터로 구비될 수 있다. 하지만, 이는 하나의 예시일 뿐, 선회 모터(110)를 특별히 전기 모터로 한정하는 것은 아니다. 즉, 선회 모터(110)는 유압 모터로도 구비될 수 있다.
선회 감속기(120)는 선회 모터(110)로부터 전달되는 선회 동력(torque)을 증대시키기 위한 장치이다. 이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 선회 감속기(120)는 커플러(도 2의 140)를 매개로 선회 모터(110)와 연결된다. 이러한 선회 감속기(120)는 통상적인 복수단의 유성기어열로 이루어질 수 있으므로, 선회 감속기(120)의 세부 구조에 대한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 건설장비용 선회 유닛(100)은 브레이크 디스크(150) 및 마찰 디스크(160)를 더 포함한다. 브레이크 디스크(150)는 복수 개로 이루어진다. 복수 개의 브레이크 디스크(150)는 커플러(140)의 외주면에 조립되어, 커플러(140)의 회전 속도와 동일하게 회전하며, 커플러(140)의 축 방향으로 병진 운동 가능하게 형성된다. 또한, 마찰 디스크(160)도 복수 개로 이루어지고, 복수 개의 브레이크 디스크(150) 사이에 각각 배치된다. 즉, 복수 개의 브레이크 디스크(150)와 복수 개의 마찰 디스크(160)는 세로 방향(도면 기준)을 따라 순차 반복 배치된 층상 구조를 이룬다. 이러한 층상 구조를 이루는 브레이크 디스크(150)와 마찰 디스크(160)는, 파킹 브레이크 장치(130)가 제동 모드로 변환되는 경우, 선회 모터(110)로부터 발생된 선회 동력을 선회 감속기(120)로 전달하는 커플러(140)의 회전을 구속하기 위해 서로 압착되는데, 이들의 작용에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
파킹 브레이크 장치(130)는 선회 모터(110)와 선회 감속기(120) 사이에 설치된다. 이러한 파킹 브레이크 장치(130)는 선회 모터(110)와는 상관없이 자체적으로 선회 감속기(120)의 회전을 구속하여, 이와 연결되어 있는 상부 선회체의 불필요한 선회 움직임을 방지한다. 이를 위해, 파킹 브레이크 장치(130)는 하우징(131), 유압 포트(132), 브레이크 피스톤(133) 및 리턴 스프링(134)를 포함하여 형성될 수 있다. 여기서, 하우징(131)은 파킹 브레이크 장치(130)의 외관을 이룬다. 이러한 하우징(131)은 선회 감속기(120)의 상단에 장착된다. 또한, 하우징(131)은 커플러(140)의 외주면을 감싸는 형태로 커플러(140)의 외주면과 이격 형성된다. 이에 따라, 하우징(131)과 커플러(140) 사이에는 상기의 브레이크 피스톤(133) 및 리턴 스프링(134)이 장착되는 공간이 형성된다.
유압 포트(132)는 하우징(131)의 측부에 적어도 하나 이상 형성된다. 이러한 유압 포트(132)는 굴삭기의 유압라인과 연결되어, 하우징(131) 내부로 파킹 브레이크 장치(130)의 제동 모드를 해제하는 작동유를 유입시키는 통로를 제공한다.
브레이크 피스톤(133)은 하우징(131) 내부에 조립된다. 구체적으로, 브레이크 피스톤(133)은 복수 개의 브레이크 디스크(150)와 복수 개의 마찰 디스크(160)가 이루는 층상 구조물의 상단에 배치되는 형태로 하우징(131) 내부에 조립된다. 이러한 브레이크 피스톤(133)은 유압 포트(132)를 통해 유입되는 작동유에 의해 축 방향(도면 기준 세로 방향) 변위를 발생시킨다. 이에 따라, 브레이크 피스톤(133)은 브레이크 디스크(150)와 마찰 디스크(160)를 압착 또는 압착 해제시킨다.
리턴 스프링(134)은 브레이크 피스톤(133)의 길이 방향 단부에 일단이 연결되고, 타단은 하우징(131) 상단에 결합되는 커버(135)에 연결된다. 즉, 리턴 스프링(134)은 고정 구조의 커버(135)와 가변 구조의 브레이크 피스톤(133) 사이에 배치되어 브레이크 피스톤(133)을 탄성 지지한다. 이러한 리턴 스프링(134)은 커버(135)와 브레이크 피스톤(133) 사이에 일정 치수만큼 압축된 상태로 배치되고, 이때 발생된 리턴 스프링(134)의 압축 변위만큼 발생된 탄성력에 의해 브레이크 피스톤(133)이 하부 방향으로 밀리게 되고, 이러한 브레이크 피스톤(133)에 의해 브레이크 디스크(150)와 마찰 디스크(160)가 압착된다. 이와 같이, 브레이크 디스크(150)와 마찰 디스크(160)가 압착되면, 이들의 접촉면에서 발생되는 마찰력에 의해, 선회 모터(110)로부터 발생된 선회 동력을 선회 감속기(120)로 전달하는 커플러(140)의 회전이 구속된다. 이로써, 선회 동력원인 선회 모터(110)로부터 선회 감속기(120)까지의 선회 동력 전달이 차단된다. 즉, 파킹 브레이크 장치(130)는 제동 모드로 변환된다. 이를 위해, 리턴 스프링(134)의 탄성력에 기인하여 발생되는 제동력은 선회 모터(110)의 최대 선회 동력이 되도록 설계되는 것이 요구된다.
한편, 파킹 브레이크 장치(130)는 하우징(131)과 브레이크 피스톤(133) 사이에 형성되는 적어도 하나의 제1 씰 부재(136)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 이러한 제1 씰 부재(136)는 하우징(131)과 브레이크 피스톤(133) 사이에서 유압 포트(132)를 통해 하우징(131) 내부로 유입되는 작동유의 누유를 방지하는 역할을 하게 된다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 파킹 브레이크 장치(130)의 원활한 작동을 위해, 하우징(131)의 내부에는 적어도 브레이크 디스크(150)와 마찰 디스크(160)가 이루는 층상 구조물이 잠길 정도의 윤활유가 채워져 있어야 한다. 이를 위해, 도 3에 도시한 바와 같이, 파킹 브레이크 장치(130)는 제2 씰 부재(137)를 포함할 수 있다. 제2 씰 부재(137)는 선회 감속기(120) 측의 커플러(140)의 외주면에 형성되어, 선회 감속기(120)로부터 하우징(131) 내부를 밀봉한다. 이에 따라, 하우징(131) 내부에는 윤활유가 안정적으로 채워질 수 있게 된다. 이때, 하우징(131) 내부에 채워져 있는 윤활유의 수위를 확인 및 조절하기 위해, 파킹 브레이크 장치(130)는 윤활유 주입 파이프(138) 및 윤활유 게이지(139)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 여기서, 윤활유 주입 파이프(138)는 하우징(131) 외부에서 하우징(131) 내부로 윤활유를 주입할 수 있도록 하기 위해, 하우징(131) 내부와 연통되게 하우징(131) 외부에 형성될 수 있다. 또한, 윤활유 게이지(139)는 윤활유의 수위 확인을 위해, 윤활유 주입 파이프(138) 내부에 설치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 건설장비용 선회 유닛(100)은 선회 동력원인 선회 모터(110)와는 별도로 선회 감속기(120)의 회전을 구속하는 파킹 브레이크 장치(130)를 구비한다. 이를 통해, 건설장비용 선회 유닛(100)은 적용되는 선회 동력원에 대한 제한 없이 어떠한 선회 동력원을 적용한 경우라도 상부 선회체에 대한 제동 성능을 확보할 수 있다. 예를 들어, 브레이크 기능이 없는 전기 모터가 상부 선회체 구동을 위한 선회 모터(110)로 구비되더라도 선회 모터(110)가 구동하지 않는 동안 파킹 브레이크 장치(130)를 통해 상부 선회체를 안정적으로 고정시킬 수 있고, 특히, 굴삭기가 경사지에 있는 경우, 상부 선회체의 관성에 의한 회전을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 건설장비용 선회 유닛의 파킹 브레이크 장치의 작용에 대하여, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 파킹 브레이크 장치(130)의 제동 모드를 보여주고, 도 5는 파킹 브레이크 장치(130)의 제동 해제 모드를 보여준다. 먼저, 굴삭기의 상부 선회체가 선회 작업을 하기 위해서는 선회 모터(110)의 구동과 동시에 또는 선회 모터(110)의 구동 이전에 파킹 브레이크 장치(130)가 제동 해제 모드로 변환되어야 한다. 이를 위해서는 유압 포트(132)를 통해 작동유가 설정된 압력으로 하우징(131) 내부로 유입되어야 한다. 이와 같이 하우징(131) 내부로 유입된 작동유는 하우징(131) 내부 공간을 채워 브레이크 피스톤(133)의 수압부, 즉, 브레이크 디스크(150)와 접촉되어 있는 브레이크 피스톤(133)의 단부에 힘을 가하게 된다. 이때, 브레이크 피스톤(133)의 단부에 가해지는 작동유의 힘이, 브레이크 피스톤(133)을 통해 브레이크 디스크(150)와 마찰 디스크(160)를 압착시키는 리턴 스프링(134)의 탄성력보다 크게 되면, 브레이크 피스톤(133)은 선회 모터(110) 방향으로 밀려 올라가게 된다. 이와 같이, 브레이크 피스톤(133)이 상부 방향으로 이동하게 되면, 리턴 스프링(134)은 압축되고, 이와 동시에 브레이크 디스크(150)와 마찰 디스크(160) 사이의 압착은 해제된다. 그리고 브레이크 디스크(150)와 마찰 디스크(160) 간의 압착 해제로 인한 마찰력 소실로 인해, 이들과 연결되어 있는 커플러(140)는 회전 가능한 상태가 된다. 커플러(140)가 회전 가능한 상태가 된다는 것은 파킹 브레이크 장치(130)가 제동 해제 모드로 변환되었음을 의미한다. 이와 같이, 파킹 브레이크 장치(130)가 제동 해제 모드로 변환되면, 선회 모터(110)로부터 출력되는 선회 동력이 커플러(140)를 통해 선회 감속기(120)에 전달되어, 상부 선회체의 선회 동작이 가능하게 된다. 이때, 상부 선회체의 선회 동작이 이루어지는 동안, 유압 포트(132) 측으로는 일정 수준의 브레이크 해제 압력이 계속 가해져야 한다. 즉, 유압 포트(132)를 통해 하우징(131) 내부로 작동유의 공급이 계속적으로 이루어져야 한다.
반면, 상부 선회체의 선회 동작이 완료되면, 유압 포트(132)를 통한 작동유 공급을 중단한다. 작동유 공급을 중단하게 되면, 브레이크 피스톤(133)의 수압부에 브레이크 피스톤(133)을 상부 방향으로 밀어 올리는 힘이 가해지지 않기 때문에, 작동유로 인해 압축된 리턴 스프링(134)은 탄성력에 의해 다시 최초 위치로 복원하게 된다. 브레이크 피스톤(133)은 이와 연동되어 하강하게 되고, 이러한 브레이크 피스톤(133)의 하강에 의해 브레이크 디스크(150)와 마찰 디스크(160)는 압착되며, 이로 인해, 커플러(140)의 회전이 구속된다. 이 과정에서, 하우징(131) 내부에 채워져 있던 작동유는 유압 포트(132)를 통해 하우징(131) 외부로 배출된다. 커플러(140)의 회전이 구속된다는 것은 파킹 브레이크 장치(130)가 제동 모드로 변환되었음을 의미한다. 이와 같이, 파킹 브레이크 장치(130)가 제동 모드로 변환되면, 상부 선회체의 불필요한 선회 움직임을 방지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 파킹 브레이크 장치(130)는 수동 해제부(170)를 가질 수 있다. 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 수동 해제부(170)는 요부(171), 홀(172) 및 세트 스크류(173)를 포함할 수 있다.
요부(171)는 하우징(131)의 벽면과 마주하는 브레이크 피스톤(133)의 외주면에 형성되어 있다. 요부(171)에는 세트 스크류(173)의 헤드(173a)가 삽입된다. 이때, 요부(171)는 세트 스크류(173)의 헤드(173a)와의 상호 작용을 위해 경사면(171a)을 갖는데, 이들의 상호 작용에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
홀(172)은 요부(171) 측의 하우징(131) 벽면에 하우징(131)의 내부와 외부를 연통시키는 형태로 수평 방향으로 형성된다.
세트 스크류(173)는 그 선단에, 경사면(171a)을 갖는 요부(171)와 대응되는 형상의 헤드(173a)를 갖는다. 이러한 세트 스크류(173)는 홀(172)에 대한 스크류 결합을 통해 헤드(173a)를 요부(171)에 삽입시킨다.
도 6에 도시한 바와 같이, 파킹 브레이크 장치(130)가 제동 모드인 경우, 요부(171)와 홀(172)의 중심축은 상, 하 고도 차이를 갖도록 배치된다. 즉, 파킹 브레이크 장치(130)가 제동 모드인 경우, 요부(171)의 중심축은 홀(172)의 중심축보다 상대적으로 낮은 위치에 배치된다. 여기서, 중심축은 수평 방향 중심축으로 정의된다.
한편, 제동 모드인 파킹 브레이크 장치(130)를 제동 해제 모드로 수동 변환시키기 위해서는 홀(172)에 세트 스크류(173)를 결합시킨다. 이와 같이, 세트 스크류(173)를 홀(172)에 스크류 결합시키면, 도 7에 도시한 바와 같이, 세트 스크류(173)의 헤드(173a)가 요부(171)에 삽입되는 과정에서, 수평 이동되는 헤드(173a)에 의해 요부(171)의 경사면(171a)이 간섭되어, 요부(171)가 상부 방향으로 상승하게 된다. 요부(171)에 세트 스크류(173)의 헤드(173a)의 삽입이 완료되면, 요부(171), 홀(172) 및 세트 스크류(173)의 중심축이 동일선상에 정렬된다. 결국, 파킹 브레이크 장치(130)를 제동 해제 모드로 수동 변환시키기 위해 세트 스크류(173)를 홀(172)에 스크류 결합시키면, 브레이크 피스톤(133)이 세트 스크류(173)의 결합력에 의해 상부 방향으로 상승된다. 이로 인해, 브레이크 디스크(150)와 마찰 디스크(160)의 압착이 해제되고, 이를 통해, 이들과 연결되어 있는 커플러(140)가 회전 가능해져, 선회 모터(110) 구동 시 선회 모터(110)로부터 발생된 선회 동력이 굴삭기의 상부 선회체를 선회 구동시키는 선회 감속기(120)로 전달될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 유압 포트(132)를 통해 하우징(131) 내부로 유입되는 작동유를 통해 파킹 브레이크 장치(130)의 제동 모드를 해제시킬 수 있을 뿐만 아니라, 수동 해제부(170)를 통해 수동으로도 파킹 브레이크 장치(130)의 제동 모드를 해제시킬 수 있어, 파킹 브레이크 장치(130)에 대한 신뢰성 및 운용의 편의성을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (13)

  1. 선회 모터;
    상기 선회 모터와 연결되어 있는 선회 감속기; 및
    상기 선회 모터와 상기 선회 감속기 사이에 설치되어 상기 선회 모터와는 별도로 상기 선회 감속기의 회전을 구속하는 파킹 브레이크 장치;
    를 포함하는 건설장비용 선회 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선회 모터의 출력축과 상기 선회 감속기의 입력축을 연결하는 커플러를 더 포함하는 건설장비용 선회 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 커플러의 외주면에 조립되어, 상기 커플러의 회전 속도와 동일하게 회전하며, 상기 커플러의 축 방향으로 병진 운동이 가능한 복수 개의 브레이크 디스크 및 상기 복수 개의 브레이크 디스크 사이에 배치되는 복수 개의 마찰 디스크를 더 포함하는 건설장비용 선회 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 파킹 브레이크 장치는,
    상기 커플러의 외주면을 감싸는 형태로 상기 커플러의 외주면과 이격 형성되는 하우징,
    상기 하우징의 측부에 적어도 하나 이상 형성되고, 상기 하우징 내부로 작동유를 유입시키는 통로를 제공하는 유압 포트,
    상기 하우징 내부에 조립되고, 상기 작동유에 의해 축 방향 변위를 발생시키며, 상기 브레이크 디스크와 상기 마찰 디스크를 압착 또는 압착 해제시키는 브레이크 피스톤, 및
    상기 브레이크 피스톤의 길이 방향 단부에 연결되어 상기 브레이크 피스톤을 탄성 지지하는 리턴 스프링을 포함하는 건설장비용 선회 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 파킹 브레이크 장치는 상기 하우징의 상단에 결합되는 커버를 더 포함하고, 상기 리턴 스프링은 상기 커버와 상기 브레이크 피스톤 사이에 배치되는 건설장비용 선회 유닛.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 파킹 브레이크 장치는 상기 하우징과 상기 브레이크 피스톤 사이에 형성되는 적어도 하나의 제1 씰 부재를 더 포함하는 건설장비용 선회 유닛.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 파킹 브레이크 장치는 수동 해제부를 갖는 건설장비용 선회 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수동 해제부는,
    상기 하우징의 벽면과 마주하는 상기 브레이크 피스톤의 외주면에 형성되어 있고 경사면을 갖는 요부,
    상기 요부 측의 상기 하우징 벽면에 형성되어 있는 홀, 및
    상기 요부와 대응되는 형상의 헤드를 가지며 상기 홀에 대한 스크류 결합을 통해 상기 헤드를 상기 요부에 삽입시키는 세트 스크류를 포함하는 건설장비용 선회 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 파킹 브레이크 장치가 제동 모드인 경우, 상기 요부와 상기 홀의 중심축은 상, 하 고도 차이를 가지는 건설장비용 선회 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 파킹 브레이크 장치를 제동 해제 모드로 변환시키기 위해 상기 홀에 상기 세트 스크류를 결합시키면, 상기 세트 스크류의 헤드가 상기 요부에 삽입되는 과정에서 상기 요부가 상승되어, 상기 요부, 상기 홀 및 상기 세트 스크류의 중심축이 동일선상에 정렬되는 건설장비용 선회 유닛.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 파킹 브레이크 장치는 상기 선회 감속기 측의 상기 커플러의 외주면에 형성되어, 상기 선회 감속기로부터 상기 하우징 내부를 밀봉하는 제2 씰 부재를 더 포함하는 건설장비용 선회 유닛.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 하우징 내부에는 적어도 상기 브레이크 디스크 및 상기 마찰 디스크가 잠길 정도의 윤활유가 채워지는 건설장비용 선회 유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 파킹 브레이크 장치는 상기 하우징 내부와 연통되게 상기 하우징 외부에 형성되는 윤활유 주입 파이프 및 상기 윤활유 주입 파이프 내부에 설치되는 윤활유 게이지를 더 포함하는 건설장비용 선회 유닛.
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