KR100584469B1

KR100584469B1 - 체인 구동을 이용하는 무심금 고무 크롤러를 구비한언더캐리지

Info

Publication number: KR100584469B1
Application number: KR1020040082181A
Authority: KR
Inventors: 박동화; 조준일
Original assignee: 동일고무벨트주식회사
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2006-05-26
Also published as: KR20060033200A; JP4183701B2; CN1760076A; JP2006111253A; EP1647472B1; EP1647472A3; ATE380742T1; EP1647472A2; US7182414B2; CN100447035C; US20060082218A1; DE602005003744D1; DE602005003744T2

Abstract

본 발명은 체인 구동을 이용하는 무심금 고무 크롤러를 구비한 언더캐리지에 관한 것으로서, 구체적으로는 스키드 로더용 트랙 시스템의 언더캐리지에서 차체의 전체 하중을 줄이기 위해 채택되는 무심금 고무 크롤러와 스프라켓의 돌기가 접촉하는 접촉부에 상부 차체의 하중이 집중되는 문제를 해결하기 위하여 스프라켓 보조축과 보조 스프라켓을 추가로 설치하고, 스프라켓 중심축과 스프라켓 보조축사이에 걸쳐 설치 및 구동되는 연동 체인이 그 외측에 위치한 무심금 고무 크롤러로부터 넓은 접촉 면적을 통해 분산된 하중을 인가받음으로써 스프라켓과 무심금 고무 크롤러와의 내부 응력 집중 현상이 해소되고 무심금 고무 크롤러의 내구 수명이 현격히 향상되는 언더캐리지에 관한 것이다.

크롤러, 체인, 스프라켓, 언더캐리지

Description

체인 구동을 이용하는 무심금 고무 크롤러를 구비한 언더캐리지{UNDERCARRIAGE EQUIPPED WITH A NON-STEEL TYPE RUBBER CRAWLER USING CHAIN ACTION}

도 1은 종래의 스프라켓과 무심금 고무 크롤러 접지부와의 조합 측면도.

도 2는 종래 언더캐리지에서 무심금 고무 크롤러를 제거시킨 상태의 측면도.

도 3은 도 1의 언더캐리지의 동역학 해석 결과를 나타내기 위한 그래프.

도 4는 본 발명에 따른 바람직한 언더캐리지의 실시예를 나타내기 위한 측면도.

도 5는 본 발명에 따른 바람직한 언더캐리지에서 무심금 고무 크롤러를 제거시킨 상태를 나타내기 위한 측면도.

도 6은 본 발명에 따른 바람직한 언더캐리지의 정면도.

도 7은 본 발명에 따른 바람직한 언더캐리지의 평면도.

도 8은 본 발명에 따른 바람직한 언더캐리지의 동역학 해석 결과를 나타내기 위한 그래프.

도 9는 본 발명에 따른 다른 실시예를 나타내기 위한 측면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 무심금 고무 크롤러 11: 러그

12: 돌출 치자 20: 스프라켓

21: 돌기 30: 보조축

40: 중심축 50: 트랙 롤러

60: 아이들러 70: 연동 체인

80: 보조 스프라켓 90: 지지축

91: 지지 스프라켓 100: 언더캐리지

본 발명은 체인 구동을 이용하는 무심금 고무 크롤러를 구비한 언더캐리지에 관한 것으로서, 구체적으로는 스키드 로더용 트랙 시스템의 언더캐리지에서 차체의 전체 하중을 줄이기 위해 채택되는 무심금 고무 크롤러와 스프라켓의 돌기가 접촉하는 접촉부에 상부 차체의 하중이 집중되는 문제를 해결하기 위하여 스프라켓 보조축과 보조 스프라켓을 추가로 설치하고, 스프라켓 중심축과 스프라켓 보조축사이에 걸쳐 설치 및 구동되는 체인이 그 외측에 위치한 무심금 고무 크롤러로부터 넓은 접촉 면적을 통해 분산된 하중을 인가받음으로써 스프라켓과 무심금 고무 크롤러와의 내부 응력 집중 현상이 해소되고 무심금 고무 크롤러의 내구 수명이 현격히 향상되는 언더캐리지에 관한 것이다.

일반적으로 스키드 로더, 굴삭기, 불도저 등의 중장비에서는 상부에서 작업을 수행하는 상부 몸체를 지지하면서 작업자가 원하는 장소로 이동시켜 주기 위한 하부 주행체인 언더캐리지 파트를 가지고 있다.

언더캐리지로서는 통상적으로 울퉁불퉁하거나 불안정한 지면에서 중장비를 원활하게 이동시켜주기 위해 크롤러(crawler; 무한궤도)가 많이 이용되며, 근래에는 주행시 저진동, 저소음 및 도로의 훼손을 방지할 목적으로 고무 크롤러가 많이 사용된다.

이러한 고무 크롤러는 고무 트랙 내부에 탑재되어 중장비의 스프라켓 및 아이들러에 맞물려 동력을 전달받는 심금을 가지는 경우가 일반적이지만, 고무 크롤러의 굴곡성 향상과 자체 중량의 감소라는 장점 때문에 심금을 제거한 무심금 고무 크롤러가 제시되고 있다.

도 1과 도 2에서는 이러한 무심금 고무 크롤러를 갖는 언더캐리지의 정면도와 크롤러를 제거시킨 상태의 정면도를 각각 나타내고 있다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 언더캐리지는 무심금 고무 크롤러(10)와, 무심금 고무 크롤러(10)를 구동하기 위한 스프라켓(20), 무심금 고무 크롤러(10)의 내면에 접하여 마련되는 트랙 롤러(Track roller)(50) 및 아이들러(Idler)(60)를 구비하고 있다.

무심금 고무 크롤러(10)는 크게 폐루프 형상으로 형성된 띠본체와 띠본체의 외면에 복수로 형성된 견인용 러그(11) 및 띠본체의 내면에 복수로 형성되는 돌출 치자(12)로 구성되고, 중심축(40)으로부터 회전 구동력을 인가받는 스프라켓(20)은 그 외주면에 일정 간격으로 돌출 형성된 돌기(21)들이 무심금 고무 크롤러(10) 내면의 돌출 치자(12)와 기어결합으로 맞물려 회전 구동력을 전달함으로써 무심금 고 무 크롤러(10)가 전진 또는 후진하도록 구성되며, 전진 또는 후진 구동력을 인가받은 무심금 고무 크롤러(10)는 하부의 트랙 롤러(50)와 후방의 아이들러(60)와 함께 회전하면서 상부에서 인가되는 몸체의 중량을 지면상에 고르게 분포시키면서 전진 또는 후진하도록 구성된다.

하지만, 이러한 구성을 갖는 언더캐리지에서 몸체의 하중을 가장 많이 받는 부분이 스프라켓(20)과 무심금 고무 크롤러(10)가 맞물리는 돌기(21)부분들과 무심금 고무 크롤러(10)가 지면과 맞닫는 접지부위라 할 수 있다.

이와 같은 역학 구조에서 무심금 고무 크롤러(10)가 지면과 맞닫는 접지부위에 대한 동역학 해석과 그에 따른 내부 응력 분포에 대한 연구는 다소 이루어지고 있으며, 그 한 예로서 대한민국 특허출원 2002-0026894(발명의 명칭: 고무 크롤러 및 고무 크롤러 주행장치)에서는 강성이 낮은 제 1 러그부와 강성이 높은 제 2 러그부의 강성차를 적게 하기 위하여 제 2 러그부 주변부에 위치하는 제 2 러그의 띠본체의 길이방향에 대한 굵기를 제 1 러그부 주변부에 위치하는 제 1 러그의 띠본체의 길이방향에 대한 굵기보다 가늘게 형성하여 하중에 따른 크롤러 본체의 변형과 그에 따른 진동을 감소시켜 승차감을 향상시켜주고 있다.

그러나, 도 1에서 무심금 고무 크롤러(10)와 스프라켓(20)의 돌기(21)가 맞물리는 접촉 부위인 A-A'에 집중되는 하중에 의한 내부 응력에 대한 동역학적 연구와 그에 따른 내부 응력 분포에 대한 연구는 전무한 실정이다.

특히 언더캐리지에 무심금 고무 크롤러(10)를 사용하였을 경우에 고무 크롤러의 굴곡성 향상과 차체 중량의 감소라는 이점이 있는 반면, 무심금 고무 크롤러 의 장착이 어렵고, 고무 크롤러와 스프라켓에서 차체의 운행시 접지부의 상대적으로 좁은 면적때문에 도 3의 그래프에서와 같이 응력이 특정 포인트에 집중되는 문제점이 있어 응력에 의한 변형이 발생하는 문제가 있으며, 이러한 변형에 의해 결국 제품의 수명과 내구성이 짧아지는 단점을 가지고 있었다.

따라서, 스키드 로더와 같은 중장비에서 차체의 구동시에 발생하는 자중과 지면과의 마찰력을 고무 크롤러에 전달함에 있어 무심금 고무 크롤러와 스프라켓사이의 접촉 부위에서 발생되는 응력을 완화시키고 이에 따른 변형을 감소시켜 수명과 내구성을 보다 향상시킬 필요성이 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 스키드 로더와 같은 중장비의 언더캐리지에서 차체의 하중을 줄여주기 위해 채택되는 무심금 고무 크롤러와 스프라켓사이의 응력 집중과 그에 따라 누적되는 스트레스를 완화시켜 고무 크롤러의 변형을 감소시키고 스트레스를 억제함으로써 내구 수명을 연장시키는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 무심금 고무 크롤러와 스프라켓사이의 동력 전달이 보다 원활하고 안정적으로 이루어질 수 있게 하여 운행 및 조작시의 승차감을 보다 더 향상되도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 후술될 구성 및 작용에서 더욱 상세히 설명될 것이다.

본 발명에 따른 체인 구동을 이용하는 무심금 고무 크롤러를 구비한 언더캐리지는, 회전가능한 스프라켓이 내주면에 접하는 고무 크롤러와, 상기 고무 크롤러에 의하여 회전하는 아이들러와 트랙 롤러를 포함하는 언더캐리지에 있어서,

상기 스프라켓 중심축과 소정 간격 이격된 상태로 상기 고무 크롤러의 내주면에 접하여 회전가능한 보조 스프라켓;과,

외주면은 상기 고무 크롤러의 내주면과 접하고 내주면은 상기 스프라켓 및 보조 스프라켓의 외주면에 접하게 장착하므로써 하중이 상기 스프라켓에 집중되지 않도록 구성되는 연동 체인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 스프라켓과 보조 스프라켓의 기어비는 2:1로 하여 응력의 분산이 효율적으로 이루어지도록 한다.

그리고, 바람직하게 상기 중심축과 보조축의 사이에 추가로 설치되는 적어도 하나 이상의 지지축;과, 상기 지지축의 양 끝단에 축결합되어 설치되며, 외주면에 상기 연동 체인과 연동되는 복수 개의 돌기가 형성된 지지 스프라켓;을 더 포함하여, 중심축과 보조축간의 거리와 연동 체인의 하중에 의해 연동 체인이 밑으로 처지는 현상과 그에 따라 연동 체인과 무심금 고무 크롤러의 접촉이 불균일하게 이루어질 수 있는 현상을 방지할 수 있다.

이러한 지지축과 지지 스프라켓은 상기 중심축과 보조축의 중간 위치에 설치되는 것이 바람직하며, 연동 체인과 무심금 고무 크롤러의 접촉 면적을 넓히기 위해 중심축과 보조축간의 거리를 멀게할수록 축과 축사이에서 하중이 가장 많이 작용하는 위치에 지지축과 지지 스프라켓을 추가로 더 설치할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 하며, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 바람직한 언더캐리지(100)의 실시예를 나타내기 위한 측면도로서, 본 발명에 따른 언더캐리지(100)의 특징 부위인 보조 스프라켓(30)과 연동 체인(70)이 잘 나타나 있다.

내측면에 복수 개의 돌출 치자(12)가 형성된 무심금 고무 크롤러(10)와, 트랙 롤러(50) 및 아이들러(60)의 구성은 종래의 언더캐리지와 동일한 구성이므로 구체적인 설명은 생략하고자 하며, 무심금 고무 크롤러(10)가 나타나는 도 4의 측면도와 무심금 고무 크롤러(10)가 나타나지 않는 도 5의 측면도에 본 발명의 핵심적인 구성인 보조축(30)과 보조 스프라켓(80) 및 연동 체인(70)의 구성이 잘 나타나 있다.

먼저, 스프라켓(20)은 중심축(40)을 통해 회전 구동력을 인가받도록 축결합되어 있고, 그 외주면에는 일정 간격으로 복수 개의 돌기(21)가 형성되어 있으며, 보조축(30)은 중심축(40)으로부터 소정 거리 이격 설치되어 축의 양측 끝단에는 외주면에 일정 간격으로 복수 개의 보조 돌기가 형성된 보조 스프라켓(80)이 축결합 되어 있다.

스프라켓(20)의 돌기(21)와 보조 스프라켓(80)의 돌기(31)의 수에 따른 기어비는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 12: 6, 즉 2: 1의 기어비가 바람직한 일 실시예로 사용되며, 이때 기어비가 2:1 이상이거나 이하일 경우에는 응력의 분산이 가장 효율적으로 이루어지지 못할 수 있으며, 한편, 연동 체인(70)은 스프라켓(20)과 보조 스프라켓(80)의 양 외주면과 그 돌기들(21),(31)을 둘러싸는 폐루프를 이루고 있다.

연동 체인(70)은 중심축(40)을 통해 회전 구동력을 인가받는 스프라켓(20)의 돌기(21)들과 체인 결합되어 회전 구동력을 전달받으며, 보조 스프라켓(80)의 돌기(31)들과도 체인 결합되는 연동 체인(70)이 회전됨에 따라 보조축(30)에 설치된 보조 스프라켓(80) 또한 같이 회전하게 된다.

이와 같이 스프라켓(20)과 보조 스프라켓(30)간을 돌기들(21),(31)과의 체인 결합에 의해 연동 회전시키는 연동 체인(70)의 소정 영역, 즉, 도 4에 표시된 B-B' 구간의 면적이 무심금 고무 크롤러(10)의 돌출 치자(12)들과의 기어 결합에 의해 접촉되며, B-B' 구간의 접촉된 면적을 통해 연동 체인(70)으로부터 무심금 고무 크롤러(10)로 회전 구동력의 전달이 이루어지도록 구성된다.

즉, 도 1과 도 2의 종래 구성이 스프라켓(20)을 통해 무심금 고무 크롤러(10)에 회전 구동력을 전달할 때 스프라켓(20)의 한정된 일부 돌기(21)들이 A-A'구간의 접촉에 의해 이루어지던 것에 반해, 도 4와 도 5에 게시된 본 발명의 바람직한 실시예에서는 연동 체인(70)에 의해 B-B' 구간으로 확장된 면접촉을 통해 간접 적으로 이루어지도록 하여 상부의 하중이 골고루 분산되도록 하여 내부 응력의 집중을 분산시키는 구성을 이루고 있다.

도 6과 도 7에서는 본 발명에 따른 바람직한 언더캐리지(100)의 접촉 면적이 종래에 비해 보다 넓은 면적을 갖는 것을 나타내기 위해 정면과 평면의 형상을 도시하고 있다.

도 4의 B-B'구간은 도 6의 C-C'구간과 도 7의 D-D'구간으로 이루어지며, 중심축(40)과 함께 연동 체인(70)의 양 축을 이루는 보조축(30)을 그 상측의 무심금 고무 크롤러(10)와는 평행하게 최대한 중심축(40)으로부터 멀리 배치할수록 연동 체인(70)과 무심금 고무 크롤러(10)가 접하는 면적은 확장될 수 있어 스트레스 위치의 집중하중을 분포하중에 가깝게 변경시킬 수 있게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 동역학 해석 결과를 나타내기 위한 그래프로서, 연동 체인(70)과 무심금 고무 크롤러(10)의 접촉부인 B-B'가 주행시간에 따라 받는 합력의 크기를 리커다인(Recurdyn)에 의한 동역학 해석으로 나타내고 있으며, 이 그래프에 따르면 도 3의 그래프에서 국부에 집중되던 집중하중이 분포하중에 가깝게 변경되어 차량의 하중이 분산되고 그에 따라 내구 수명이 현격하게 개선되는 것을 알 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 다른 실시예를 나타내기 위한 측면도로서, 도 4의 실시예의 구성에서 중심축(40)과 보조축(30)의 사이, 바람직한 예로서 중심축(40)과 보조축(30) 사이의 중간 위치에 지지축(90)을 추가로 설치하고, 지지축(90)의 양측 끝단에는 지지 스프라켓(91)이 설치되며, 지지축(90)과 지지 스프라켓(91)은 중심 축(40)과 보조축(30)간의 거리와 연동 체인(70)의 하중에 의해 연동 체인(70)이 밑으로 처지는 현상과 그에 따라 연동 체인(70)과 무심금 고무 크롤러(10)의 접촉이 불균일하게 이루어질 수 있는 현상을 방지할 수 있는 구성을 가진다.

더 나아가 이러한 지지축(90)과 지지 스프라켓(91)을 중심축(40)과 보조축(30) 사이에 더욱 많이 설치할수록 보조축(30)은 중심축(40)으로부터 더 먼 위치에 설치시킬 수 있고, 그에 따라 보다 넓은 외주 면적을 갖게 되는 연동 체인(70)은 무심금 고무 크롤러(10)과의 접촉 면적이 더욱 확장될 수 있어 응력의 분산과 내구 수명의 증대가 보다 향상될 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구체적으로 설명하였지만, 본 발명의 분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 얼마든지 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 것이며, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따르면, 스키드 로더와 같은 중장비에서 차체의 구동시에 발생하는 무심금 고무 크롤러와 스프라켓사이의 응력 집중과 그에 따라 누적되는 스트레스가 연동 체인에 의한 확장된 접촉 면적에 의해 분산 및 완화되는 효과가 있으며, 이에 따라 돌출치자의 변형과 스트레스가 감소되어 내구 수명이 연장되는 효과가 있다.

그리고, 무심금 고무 크롤러와 스프라켓사이의 동력 전달이 보다 연동 체인 에 의해 안정적이고 원활하게 이루어져 운행 및 조작시의 승차감이 보다 향상되는 효과가 있다.

Claims

외주면에 복수 개의 돌기가 형성되고 회전 가능한 스프라켓이 내주면에 접하는 고무 크롤러와, 상기 고무 크롤러에 의하여 회전하는 아이들러와 트랙 롤러를 포함하는 언더캐리지에 있어서,

상기 스프라켓 중심축으로부터 소정 간격 이격된 상태로 설치된 보조축에 축결합되며, 외주면에 일정 간격으로 복수 개의 보조 돌기가 형성되고, 상기 고무 크롤러의 내주면에 접하여 회전 가능한 보조 스프라켓;과,

외주면은 상기 고무 크롤러의 내주면과 접하고 내주면은 상기 스프라켓 및 보조 스프라켓의 외주면에 접하게 장착되어 상기 스프라켓 및 보조 스프라켓의 돌기들과의 체인 결합에 의해 연동 회전하는 연동 체인;을 포함하여, 무심금 고무 크롤러와 스프라켓 사이의 응력 집중을 상기 연동 체인을 통해 분산시키는 것을 특징으로 하는 체인 구동을 이용하는 무심금 고무 크롤러를 구비한 언더캐리지 ..
제 1항에 있어서,

상기 중심축과 보조축의 사이에 추가로 설치되는 적어도 하나 이상의 지지축;과,

상기 지지축의 양 끝단에 축결합되어 설치되며, 외주면에 상기 연동 체인과 연동되는 복수 개의 돌기가 형성된 지지 스프라켓;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 체인 구동을 이용하는 무심금 고무 크롤러를 구비한 언더캐리지.
제 2항에 있어서,

상기 지지축과 지지 스프라켓은 상기 중심축과 보조축의 중간 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 체인 구동을 이용하는 무심금 고무 크롤러를 구비한 언더캐리지.
제 1항에 있어서,

상기 스프라켓과 보조 스프라켓의 기어비는 2:1임을 특징으로 하는 체인 구동을 이용하는 무심금 고무 크롤러를 구비한 언더캐리지.