KR100226176B1 - 차량상에 장착된 붐용 부하 감지 장치 - Google Patents

차량상에 장착된 붐용 부하 감지 장치 Download PDF

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지.지. 모리
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Abstract

본 발명은 차량에 장착된 붐을 구부리기 위한 워엄/워엄 휠 구동 장치와 관련하여 사용되는 유압 감지 수단을 포함한다. 워엄 각 측면상의 유압실은 베어링 리테이너와 피스톤에 의해 형성된다. 어느 한 유압실 방향으로의 워엄 추력은 밀폐된 유압실에서 유압을 증가시키고 특정 유압실에서 유압을 증가시킨다. 상기 압력은 신호를 전송 및 /또는 유압 증가가 소정 압력 이상이라면 입력 동력을 워엄에 전달하는 유압 게이지에 의해 감지된다.

Description

차량상에 장착된 붐용 부하 감지 장치
제1도는 본 발명에 따른 통상적인 상승 장치(또는 시스템)를 갖는 차량의 측단면도.
제2도는 본 발명에 따른 제1도의 상승 시스템의 배면도.
제3도는 본 발명에 따른 구동 수단과 기어 수단의 부분 측단면도.
제4도는 본 발명에 따른 제3도의 구동 수단과 기어 수단의 저면도.
제5a도는 본 발명을 포함하는 워엄/워엄 휠 구동 장치의 부분 상면도.
제5b도는 본 발명의 특징을 더 상세히 나타내기 위해 제5a도에서 5b도로 도시한 영역의 확대도.
＊ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 상승장치 14 : 붐
16 : 터릿 21 : 모터
28 : 워엄/워엄 휠 구동장치 30 : 워엄
32 : 워엄 휠 46 : 기어 하우징
50a, 50b : 베어링 리테이너 60a, 60b : 피스톤
64a, 64b : 유압실 76 : 유압 게이지
81 : 전기 스위치
[기술 분야]
본 발명은 부하(하중) 감지 장치에 관한 것이며, 특히 차량에 장착된 상부 구조를 회전시키기 위해 사용되는 기어에서 과부하 상태를 감지하도록 사용되는 감지 장치에 관한 것이다.
[배경 기술]
차량에 장착된 상승 장치의 크레인 및 다른 형태와 관련된 문제점이 오랫동안 인식되어 왔다. 특히, 차량의 측면에서 붐을 선회시킴으로써 그리고 붐과 함께 물품을 견인함으로써 과부하와 관련된 문제점은 붐의 파손을 초래한다. 붐의 파손은 붐이 유리 섬유(fiberglass)와 같은 경량 비전도성 재료로 만들어졌을 때 발생한다. 붐에서 과부하가 발생하는 대표적인 상태는 차량이 경사 지대에 있을 때에 발생하는 반면에, 붐이 차량의 측면에서 목표물을 견인할 때 그리고 차량의 측면으로 연장된 붐이 하물을 견인하도록 사용될 때 상기 붐은 차량의 전방 이동 또는 붐의 연속된 관절부중 하나에 의해서 구부러진다. 붐이 과부하 되자마자, 조작자는 위험 상태를 예방하기 위해 붐을 회전시키는 상승 장치 또는 기어에서 동력을 차단하는 충분한 시간이 없다.
동력을 상승 장치에서 차단하고 위험시에 조작자에게 신호를 보내기 위한 기계적 수단을 포함하는 상승 장치가 공지되어 있다. 미국 특허 제4,625,946호와 제2,300,344호 및 영국 특허 제950,003호에는 과부하 상태에서 상승 장치를 구동하는 기어에 제공된 입력 동력을 제한 또는 차단하기 위한 기계적 장치가 기술되어 있다. 워엄/워엄 휠 구동 장치와 관련하여 사용된 이들 종래 기계적 안전 특징은 몇몇 이유에 의해 결함이 있다. 첫째, 상기 기계적 안전(감지) 장치는 기어 박스 내부 또는 외측에 충분한 공간을 점유한다. 둘째, 상기 기계적 감지 장치는 고장과 빠른 마모를 일으키기 쉬우며 그 결과, 많은 유지 및 보수 작업을 필요로 한다. 셋째, 상기 기계적 안전 장치는 조립이 복잡하고 어려우며 제조 비용이 비싸다. 결국, 상기 기계적 안전 장치는 워엄에 공급된 유압 입력 동력을 제한 또는 차단하기 위해 기계적 안전 신호를 유압 신호로 전환해야만 한다.
[발명의 요약]
본 발명의 목적은 차량에 장착된 붐의 과부하 상태로부터 워엄/워엄 휠 구동 장치의 워엄에 가해지는 과부하를 빨리 탐지하는 감지 수단을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기어 박스 내측의 작은 공간을 필요로 하는 소형 감지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 워엄/워엄 휠 구동 장치의 워엄의 과부하를 정확하고 정밀하게 감지하기 위한 폐쇄된 유압 회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 유압 센서가 과부하 상태시 구동부에 공급된 유압력을 차단하는 유압 구동 수단에 직접 연결되도록 워엄/워엄 휠 구동 장치의 워엄에서 과부하 상태를 감지하기 위한 유압 감지 수단을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 붐이 차량의 어느 한쪽 측면으로 구부러지는 것으로부터 초래되어 워엄에 가해지는 과부하를 감지하기 위한 유압 과부하 센서(감지기)를 제공하는 것이다.
상기 목적들은 워엄/워엄 휠 구동 장치를 포함하는 기어 박스와 관련하여 사용하기 위한 유압 감지 수단을 제공함으로써 달성된다. 워엄의 각 측면상에 유압실을 설치함으로써 유압 회로가 형성된다. 유압실은 기어 하우징에 결합된 베어링 리테이너에 의해 일측면상에 그리고 워엄의 샤프트 둘레에 배치된 피스톤에 의해 다른 측면상에 형성된다. 워엄의 운동은 유압실에서 유압력을 증가시키는 피스톤을 또한 이동시킨다. 유압 회로에 있는 압력계는 압력 증가를 감지하고 워엄 신호를 조작자에게 보내거나 입력 동력을 워엄에서 차단한다.
각 피스톤은 피스톤의 내향 운동을 방지하는 기어 박스의 중간 방향을 향해 기어 하우징의 견부(shoulder)에 인접되어 있다. 견부를 갖는 피스톤에 의한 접촉부는 측면상에서 과부하의 피스톤만이 유압실 내측의 유체를 압축하기 위해 워엄의 외향 추력에 응답하도록 되어있다. 워엄 추력의 감지가 각 유압실에 의한 단일 지향성을 가지기 때문에, 차량의 어느 한 측면의 붐에서 과부하의 정확한 감지가 가능하다.
[발명의 상세한 설명]
제1도를 참조하면, 본 발명은 여러 형태의 하물을 끌어올리거나 또는 상승시키기 위해 차량에 장착된 상부 구조 또는 붐(14)을 회전시키는 기어 수단에서 과부하 상태를 감지하기 위한 유압 감지 장치에 관한 것이다. 붐을 포함하는 상승장치(12)는 차량에 관하여 필요한 위치에 붐을 위치시키기 위해 차량에 대해 상승장치와 붐을 회전시키는 터릿(16)상에 장착되어 있다. 제1도에 도시된 실용적인 트럭은 소위 체리 피커(cherry picker; 이동식 크레인)이나, 본 발명은 붐을 포함하는 어떤 형태의 크레인 또는 실용적인 차량에 사용될 수 있다는 것으로 이해된다.
제2도를 참조하면, 상승 장치(12)와 연합된 붐(14)은 차량에 회전가능하게 장착된 터릿(16)에 설치되어 있다. 운전석(18; 조작실)은 조작자가 붐의 위치를 일정하게 모니터할 수 있도록 터릿의 상부에 설치되어 있다. 본 발명은 상승 장치, 연합된 붐 및 여러 방법으로 설치된 운전석과 함께 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
제3도는 터릿(16)의 상부면에 설치된 구동 수단(20)을 도시하고 있다. 구동 수단은 입력 동력을 기어 수단(23)에 공급하기 위한 모터(21)를 포함한다. 기어 수단은 워엄/워엄 휠 구동 장치(도시 않음)를 내부에 설치한 기어 하우징(46)을 포함한다. 샤프트(38)는 기어 박스(29)의 중심으로부터 연장되어 터릿(16)의 상부면 아래로 연장되는 피니언 기어(22)에서 끝난다. 피니언 기어(22)는 회전력이 피니언 기어에 의해 랙크에 공급될 때 터릿이 차량에 대해 회전하도록 샤프트(26)에 의해 차량(10)에 단단하게 연결된 원형 랙크(24)와 작동적으로 맞물린다. 워엄(30), 워엄 휠(32), 원형 랙크(24) 및 샤프트(26)는 기어 시스템을 형성한다.
제4도는 랙크(24)와 맞물리는 피니언 기어(22)의 저면도이다. 피니언 기어는 터릿(16)의 상부에 장착된 판(25)아래로 연장된다.
제5a도를 참조하면, 본 발명의 양호한 실시예는 기어 박스(29)내에 설치된 워엄/워엄 휠 구동 장치(28)를 포함한다. 워엄/워엄 휠 구동 장치는 워엄 휠(32)의 복수개의 이(도시 않음)와 맞물리는 복수개의 이(40)를 갖는 워엄(30)을 포함한다. 워엄은 복수개의 이와 대향하는 단일 헬리컬 이(teeth)만을 갖는다. 상기 워엄/워엄 휠 구동 장치는 본 기술 분야의 숙련공들에 의해 공지되어 있다. 종래의 유압 또는 전기 모터(도시 않음)의 샤프트는 워엄 휠(32)을 차례로 회전시키는 워엄에 입력 회전 동력(34)을 제공하는 워엄의 일단부에서 스플라인 연결부(33)와 맞물린다. 상기 워엄 휠은 피니언 기어(22; 제3도에 도시)에 접속되는 구동 샤프트(38)를 수용하기 위한 스플라인(36)을 포함한다.
상기 워엄(30)은 기어 하우징(46)을 지나서 연장되는 육각형 단부(44)의 일단부에 접속되는 샤프트(42)를 더 포함한다. 상기 육각형 단부는 입력 동력(34)의 부족시에 워엄을 수동으로 회전시켜서 사용할 수 있다.
기어 박스(29)는 워엄/워엄 휠 구동장치(28)가 그 내에 설치되는 기어 하우징(46)을 포함한다. 기어 하우징(46)은 워엄/워엄 휠 구동 장치를 회전 가능하게 지지하는 주구조를 제공하는 주하우징 부분(48)을 포함한다. 워엄 샤프트(42)는 복수개의 볼트(52)에 의해 주하우징 부분에 단단히 고정된 베어링 리테이너(50a,50b)에 의해 각 단부에서 제위치에 고정되어 있다. 베어링 리테이너(50b)용 설치 볼트는 이를 통해 삽입되는 모터가 도시되어 있지 않기 때문에 도시되어 있지 않다. 오일 시일(54)은 기어 박스를 밀봉하며 오일 저장소(56)로부터 오일 누설을 방지한다. 오일 저장소에 있는 오일 레벨은 나사 플러그(57)를 제거하므로써 체크할 수 있다.
워엄 샤프트(42)는 워엄 샤프트를 기어 하우징내에서 자유롭게 회전시키는 한 쌍의 테이퍼 롤러 베어링(58a, 58b)에 의해 기어 하우징(46)내에 회전가능하게 지지되어 있다. 테이퍼 롤러 베어링은 워엄(30)의 횡방향 운동이 비하중 상태동안에 발생하지 않도록 워엄 샤프트(42)의 대향하는 날카로운 부분(59a,59b)에 연결된다.
각 테이퍼 롤러 베어링(58a,58b)과 베어링 리테이너(50a,50b)사이에 한 쌍의 피스톤(60a,60b)이 배치되어 있다. 정상 상태하에서, 각 피스톤은 주하우징부분(48)의 견부부분(62a,62b)에 인접된다. 피스톤(60a,60b)과 베어링 리테이너(50a,50b)는 한 쌍의 유압실(64a,64b)을 형성한다.
유압실(64a,64b)을 둘러싸는 특징이 더 상세하게 도시된 제5b도를 참조하면, 유압실(64a)은 워엄에 가해진 추력을 감지하기 위한 밀봉 유압 회로를 만들기 위해 워엄 샤프트(42)의 단부에 배치되어 있다. 한 쌍의 0 링(66)은 베어링 리테이너(50a)와 주하우징 부분(48) 및, 피스톤(60a)과 주하우징 부분사이에 각각 배치되어 있다. 제5b도에 유압실의 특징이 더 상세하게 도시되어 있다. 기어 하우징(46)내에 워엄(30)의 적합한 초기 정열과 설치를 위해 필요한 파형 스프링(68)이 유압실 내측에 있으나, 이는 초기 설치 후에 어떠한 목적도 제공하지 않는다.
추력이 워엄(30)에 가해질 때, 워엄 샤프트(42)는 날카로운 부분(59a)을 롤러 베어링(58a)에 연결하기 위해 외향으로(제5b도에서 좌측으로)가압된다. 충분한 추력이 워엄에 가해지면, 롤러 베어링은 유압실(64a)에서 유압을 증가시키는 베어링 리테이너(50a)를 향해 피스톤(60a)을 차례로 가압한다. 대향 피스톤(60b : 제5a도에 도시)이 견부(62)와 인접하기 때문에 내향으로의 이동을 방지하므로 유압실(64a) 또는 유압실(64b)중에서 유압의 증가는 전체 유압 회로에서 압력의 증가를 초래한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 유압 회로는 워엄의 각 단부상에 배치된 두 개의 유압실(64a,64b)을 포함하는 폐쇄 시스템이며, 상기 유압실은 가요성 호스(70)와, L형 커플링(72) 및 T 형 커플링(74)에 의해 상호 연결되어 있다. T형 커플링중 일단부는 폐쇄된 유압 회로에서 유압 변경을 감지하는 유압 게이지(76)에 유체적으로 연결되어있다. 회로에서의 압력이 소정 레벨에 도달한다면, 유압 게이지는 과부하 상태가 급박하다는 신호를 조작자에게 전송하도록 구성되어 있다. 대안적으로, 유압게이지는 모터에 의해 워엄에 공급된 입력동력을 차단하도록 직접 작용하는 유압 신호를 유압 스위치(77)에 전송한다. 이것은 붐의 구부러짐을 즉시 정지시킬 것이며 과부하를 방지할 것이다. 유압 스위치(77)는 입력 동력을 워엄(30)에 공급하는 전기 모터에서 전력을 차단하기 위해 제5a도에 가상선으로 도시된 전기 스위치(81)를 작동시키도록 전기 신호로 유압의 증가를 전환시킬 수 있다.
유압 회로는 또한 일정한 최소 유압을 회로에서 유지하기 위한 완충장치(78)를 포함한다. 열 완화 벨브(80)는 워엄의 추력 이외의 다른 계수에 의해 발생된 회로에서 태양으로부터의 열과 같은 유압의 어떤 증가를 완화하기 위해 유압 회로의 일단부에 배치되어 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 유일한 개념은 유압 회로(71)에 있는 유압이 유압실(64a 또는 64b)중 하나에서 유압의 증가에 의해서만 영향을 받으며, 상기 피스톤의 이동이 단일 지향성인 것이다. 예를 들어, 붐이 제5a도에 도시된 워엄/워엄 휠 구동 장치의 좌측으로 연장되도록 회전 할 때, 과부하 상태는 기어 박스(29)의 우측을 향해 (즉, 워엄의 정상 회전 방향에 대한 횡방향으로) 워엄(30)상에 추력을 발생시킨다. 이것은 유압실(64b)내의 압력을 증가시키며, 소정 레벨을 달성할 때 전위 과부하의 경고 신호와 동력을 워엄에서 차단하는 신호를 유압 게이지(76)에 보낸다. 상기 유압실(64b)내의 유압은 유압실 내의 체적이 감소되기 때문에 증가한다.
그러나, 유압실(64a)의 체적은 피스톤(66)이 기어 박스의 우측 방향을 향한 피스톤(66)의 이동을 방지하는 주하우징 부분(48)의 견부(62)에 인접하기 때문에 변하지 않고 유지된다. 제5a도에 도시된 워엄/워엄 휠 구동 장치(28)의 우측으로 연장되는 붐의 과부하는 유압실(64a)의 체적을 감소시키므로써 유압실(64a)의 유압을 증가시키는 기어 박스(29)의 좌측 방향을 향해 워엄(30)상에 유사한 추력을 발생시키나, 유압실(64b)의 체적은 견부(62b)에 인접되어 있기 때문에 변하지 않고 유지된다.
본 발명의 다양한 실시예가 도시되고 기술된 반면에, 다른 여러 실시예는 본 기술 분야의 숙련공들에 의해 명백하게 나타나는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 한정하는 것이 아니다.

Claims (9)

  1. 차량의 기어 시스템상에서 하중을 감지하기 위한 부하 감지 장치에 있어서, 기어 시스템을 유지하기 위해 차량(10)에 장착되고 유압 회로(71)의 부품을 형성하는 유압실(64a,64b)을 한정하는 기어 하우징(46)과, 유압실(64a,64b)에서 유압 변경을 측정하기 위해 그리고 유압 회로(71)의 압력이 소정 압력에 도달하면 기어 시스템에 과부하 상태의 경고 신호를 보내기 위해 유압실(64a,64b)과 유체 연통하는 유압 게이지(76)를 포함하며, 상기 유압실(64a,64b)은 상기 하중으로부터 기어 시스템상에 가해진 추력이 유압실(64a,64b)에서 유압을 증가시키도록 기어 시스템과 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 부하 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유압실(64a,64b)은 일측면상에선 기어 하우징(46)의 주하우징 부분(48)에 결합되는 베어링 리테이너(50a,50b)에 의해 형성되고 다른 측면상에선 기어 시스템의 샤프트(26) 둘레에 배치된 피스톤(60a,60b)에 의해 형성되며, 그러므로서 상기 하중으로부터 초래된 샤프트(26)의 정상 회전 방향에 대해 횡방향으로의 샤프트(26)의 이동은 유압 게이지(76)에 의해 감지된 유압실(64a,64b)에서 유압을 증가시키는 피스톤(60a,60b)의 이동과 동일하게 발생하는 것을 특징으로 하는 부하 감지 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 하우징(46)은 피스톤(60a,60b)의 내향 횡단 운동을 방지하기 위해 유압실(64a,64b)내의 유압이 피스톤(60a,60b)의 외향 횡단 운동시에만 변경되도록 피스톤(60a,60b)과 맞물리는 견부(62)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 감지 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기어 시스템은 기어 하우징(46)에 회전가능하게 장착되고 모터(21)에 의해 구동되는 워엄(30)과, 상기 워엄(30)의 회전이 워엄 휠(32)을 회전시키도록 워엄/워엄 휠 구동 장치(28)를 형성하는 워엄(30)에 작동적으로 연결되고, 워엄 휠(32)의 중심축의 외향으로 연장하며 워엄 휘일(32)과 대향하는 단부에서 피니언 기어(22)에 접속되는 샤프트(38)를 갖는 워엄 휘일(32) 및, 상기 피니언 기어(22)에 작동적으로 연결되고 입력 동력을 워엄(30)에 제공한 다음 워엄 휠(32)과 피니언 기어(22) 및 랙크(24) 각각이 차량(10)에 대해 터릿(16)을 회전시키도록 차량(10)에 단단히 고정된 원형 랙크(24)를 포함하며,상기 기어 하우징(46)과 모터(21)는 차량(10)에 회전가능하게 장착된 터릿(16)에 고정되는 것을 특징으로 하는 부하 감지 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 유압실(64a,64b)은 일측면상에선 기어 하우징(46)의 주하우징 부분(48)에 결합되는 베어링 리테이너(50a,50b)에 의해 형성되고 다른 측면상에선 워엄(30)의 샤프트(38) 둘레에 배치된 피스톤(60a,60b)에 의해 형성되며, 그러므로서 상기 하중으로 인해 워엄(30)의 정상 회전 방향에 대한 횡방향으로의 워엄의 이동은 유압실(64)에서 유압을 증가시켜서 피스톤(60a,60b)을 이동시키고 유압력의 증가는 유압 게이지(76)에 의해 과부하 상태의 신호로 감지되는 것을 특징으로 하는 부하 감지 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 과부하 상태가 감지될 때 기어 시스템에 입력 동력을 전달하기 위해 유압 게이지(76)에 유동적으로 연결된 유압 스위치(77)를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 감지 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 과부하 상태가 감지될 때 기어 시스템에 입력 동력을 전달하기 위해 유압 게이지(76)에 작동적으로 연결된 전기 스위치(81)를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 감지 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기어 시스템은 기어 하우징(46)에 회전가능하게 장착되고 구동 수단(20)에 의해 회전되는 워엄(30)과, 상기 워엄(30)의 회전이 워엄 휠(32)을 회전시키도록 워엄/워엄 휠 구동 장치(28)를 형성하기 위해 워엄(30)에 작동적으로 결합되고, 워엄 휠(32)의 중심축 외향으로 연장되며 워엄 휠(32)에 대해 대향 단부에서 피니언 기어(22)에 접속되는 샤프트(38)를 갖는 워엄 휠(32)과, 상기 피니언 기어(22)가 회전될 때 랙크(24)가 이동되도록 피니언 기어(22)에 작동적으로 결합된 랙크(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 감지 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 기어 시스템이 차량(10)에 관련된 붐(14)을 회전시키도록 상기 기어 시스템(31)에 작동적으로 결합된 붐(14)을 부가로 포함하고, 상기 하중은 붐(14)을 통하여 기어 시스템에 전달되는 것을 특징으로 하는 부하 감지 장치.
KR1019920009102A 1991-05-28 1992-05-28 차량상에 장착된 붐용 부하 감지 장치 KR100226176B1 (ko)

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