KR100956937B1 - 엔진 및 전기 겸용 중장비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카운터웨이트와 엔진 사이에 전기 구동에 필요한 부품을 유기적으로 설치하여 엔진 및 전기를 간편하게 전환 사용할 수 있도록 한 엔진 및 전기 겸용 중장비에 관한 것이다.

이를 위해, 엔진과 유압펌프를 통해 엔진에 의한 구동력을 공급하여 중장비의 구동을 가능하게 함과 아울러 전기에 의한 구동력을 공급함으로써 엔진과 전기의 겸용 사용이 가능하도록 한 중장비에 있어서, 상기 중장비 후방에 설치한 카운터웨이트를 후방으로 330~380㎜ 이격 구비하여 카운터웨이트와 엔진 사이에 공간부를 조성하고, 상기 공간부 양측에 전기를 구동하기 위한 전기용 모터와 전기용 유압펌프를 각각 설치하며, 상기 엔진 냉각을 위한 냉각수 라디에이터 일측에는 유압펌프의 작동유를 냉각시키기 위한 작동유 냉각수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 따라, 엔진과 전기를 겸용 구동하여 사용하므로, 경유 소비량을 절감하여 유류비용을 줄이고, 매연 및 유해물질 배출량을 줄일 수 있는 효과가 있으며, 전기용 모터와 전기용 유압펌프를 통해 카운터웨이트의 중량을 줄일 수 있는 효과도 있다.

중장비, 굴삭기, 엔진, 전기, 카운터웨이트.

Description

엔진 및 전기 겸용 중장비{Heavy equipment for both engine driving and electric driving}

본 발명은 엔진 및 전기 겸용 중장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카운터웨이트와 엔진 사이에 전기 구동에 필요한 부품을 유기적으로 설치하여 엔진 및 전기를 간편하게 전환 사용하고, 카운터웨이트와 근접 위치에 전기 구동에 필요한 부품을 설치하여, 카운터웨이트의 중량을 줄일 수 있도록 한 엔진 및 전기 겸용 중장비에 관한 것이다.

일반적으로, 중장비라 함은 토목 공사에 쓰는 중량이 큰 기계를 통틀어 이르는 말로, 기중기, 굴삭기, 지게차, 로우더 등 이루 헤아릴 수 없을 정도로 많은 종류의 것들이 있다.

이러한, 중장비 중에서도 특히 굴삭기는 땅을 파거나 깎을 때 사용되는 건설기계 중 대표적인 것으로, 포크레인이라고도 불리운다.

상기한 굴삭기의 구성을 도 1 내지 도 3을 통해 살펴보면, 하부에 캐터필러가 장착되어 이동부(20)가 구성되고, 상기 이동부(20) 상부에는 회동부(10)가 설치된다. 이러한, 회동부(10) 상부 전방에는 캐빈(11)(운전석)과 관절식 아암(11a)이 각각 장착되며, 상기 아암(11a) 선단에는 굴착용 디퍼가 장착되어 땅을 파거나 깎는 작업을 한다.

그리고, 상기 후방에는 기계식 엔진(13)이 장착되고, 상기 엔진(13) 일측에는 유압펌프(14)가 장착되며, 상기 엔진(13) 타측에는 엔진(13) 냉각을 위한 냉각수 라디에이터(15)가 설치됨과 아울러, 상기 엔진(13) 후방에는 카운터웨이트(12)가 장착되어 굴삭기의 균형을 잡아 주는 역할을 한다.

이와 같은, 굴삭기는 보통 엔진에서 구동력을 얻어 유압펌프(14)를 작동시킬 수 있도록 구성되는데, 상기한 엔진을 구동하기 위한 연료로 경유를 사용하게 된다. 그러나, 경유가 연소되는 과정에서 매연과 유해 물질이 다량 배출되고, 또한 소음이 심각하여 대기를 오염시킬 뿐만 아니라 작업자의 건강을 해치는 문제가 있었다.

특히, 최근 유류비의 상승으로 인해 굴삭기를 구동하는 데 소요되는 비용 역시 동반 상승함으로써, 경제적으로 커다란 부담이 되는 문제도 있고, 또한 유류를 이용한 엔진을 사용하는 특성상 엔진오일 교체에 따른 유지비용이 소요되는 문제점, 그리고 엔진오일의 처리가 어려운 문제점도 있었다.

이에, 최근에는 엔진의 사용은 물론 전기를 사용하여 굴삭기를 구동시킬 수 있는 엔진 및 전기 겸용의 굴삭기가 연구되고 있는 실정에 있으나, 여러 가지 기술 개발의 어려움으로 인해 아직까지는 그 보급률이 그리 높지 않은 실정에 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 카운터웨이트와 엔진 사이에 전기 구동에 필요한 부품을 유기적으로 설치하므로, 엔진 및 전기를 간편하게 전환 사용함은 물론, 전기 구동에 필요한 부품을 굴삭기 내부에 견고하게 설치할 수 있도록 한 엔진 및 전기 겸용 중장비를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 카운터웨이트와 근접 위치에 전기 구동에 필요한 부품을 설치하므로, 전기 구동 부품의 중량을 고려하여 카운터웨이트의 중량을 획기적으로 줄일 수 있도록 한 엔진 및 전기 겸용 중장비를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 엔진과 유압펌프를 통해 엔진에 의한 구동력을 공급하여 중장비의 구동을 가능하게 함과 아울러 전기에 의한 구동력을 공급함으로써 엔진과 전기의 겸용 사용이 가능하도록 한 중장비에 있어서, 상기 중장비 후방에 설치한 카운터웨이트를 후방으로 330~380㎜ 이격 구비하여 카운터웨이트와 엔진 사이에 공간부를 조성하고, 상기 공간부 양측에 전기를 구동하기 위한 전기용 모터와 전기용 유압펌프를 각각 설치하며, 상기 엔진 냉각을 위한 냉각수 라디에이터 일측에는 유압펌프의 작동유를 냉각시키기 위한 작동유 냉각수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 작동유 냉각수단은 냉각수 라디에이터 일측에 작동유 라디에이 터를 설치하고, 상기 작동유 라디에이터 일측에는 흡기용 모터와 흡기팬을 축결합하여 강제로 공기를 흡입하는 인터쿨러를 설치한다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 엔진과 전기용 모터 중 어느 하나를 선택적으로 구동하여 엔진과 전기를 겸용하여 사용할 수 있으므로, 경유 소비량을 획기적으로 절감할 수 있어 매연 및 유해물질 배출량을 줄일 수 있는 효과가 있고, 유류비용 및 엔진오일 교체 비용 등의 유지비용을 획기적으로 절감시킬 수 있는 효과도 있다.

더욱이, 기존의 카운터웨이트 위치에 상당 중량을 갖는 전기용 모터와 전기용 유압펌프를 설치하므로, 전기용 모터와 전기용 유압펌프의 중량에 해당하는 만큼 카운터웨이트의 중량을 줄일 수 있게 되어 카운터웨이트 제조단가 및 설치비용을 절감할 수 있는 효과도 있다.

뿐만 아니라, 카운터웨이트와 엔진 사이에 조성되는 공간부에 전기 구동에 필요한 부품들을 내장 설치하므로, 중장비 외형을 단순화시킬 수 있고, 외부 이물질에 의한 전기 구동용 부품의 고장을 원천적으로 차단할 수 있는 효과도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 엔진 및 전기 겸용 중장비에 대해 도시한 것으로, 전기용 모터(150)와, 전기용 유압펌프(160)와, 작동유 냉각수단을 포함하여 구 성된다.

상기한 구성요소를 설명하기에 앞서, 본 발명에서 예시한 굴삭기의 구성을 도 4를 통해 간단하게 살펴보면, 상부의 회동부(100)와 하부의 이동부(200)를 포함하여 구성하되, 상기 회동부(100) 상면 전방에는 캐빈(110)과 아암(112)이 설치되고, 상기 아암(112) 선단에는 디퍼(114)가 연결 장착되며, 상기 이동부(200)는 캐터필러 또는 바퀴로 구성된다.

그리고, 캐빈(110) 후방에는 엔진(130)이 구비되고, 상기 엔진(130) 일측에는 유압펌프(140)가 설치되며, 상기 엔진(130) 타측에는 엔진(130) 냉각에 필요한 냉각수 라디에이터(170)가 설치되고, 상기 냉각수 라디에이터(170) 일측에는 냉각팬(172)이 장착된다. 그리고, 상기 회동부(100) 최후방에는 전, 후 무게 중심을 맞추어, 굴삭기의 균형을 안정적으로 맞추기 위해 고중량의 카운터웨이트(120)를 장착한다.

한편, 본 발명에서는 도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 카운터웨이트(120)를 기존의 카운터웨이트 설치 위치에서 후방으로 대략 330~380㎜ 이격된 위치에 설치 구비함으로써, 상기 카운터웨이트(120)와 엔진(130) 사이에 공간부를 조성한다. 이때, 상기 카운터웨이트(120)의 후방 이격 거리는 전기용 모터(150)와, 전기용 유압펌프(160)의 설치 위치를 감안하여 약 350㎜ 이격 설치하는 것이 적절하다.

이처럼, 이격 조성되는 공간부에는 그 중앙에 전기용 모터(150)를 설치하고, 상기 전기용 모터(150) 일측에는 전기용 유압펌프(160)를 설치한다. 여기서, 상기 전기용 모터(150)와 전기용 유압펌프(160)는 기존의 카운터웨이트 위치에 설치됨으로써, 카운터웨이트(120)는 전기용 모터(150)와 전기용 유압펌프(160)의 중량만큼 감소된 중량의 것이 사용될 수 있다.

그리고, 상기한 냉각수 라디에이터(170) 일측에는 유압펌프(140) 및 전기용 유압펌프(160)의 작동유를 냉각시키기 위한 작동유 냉각수단을 설치하게 되는데, 상기 작동유 냉각수단은 작동유 라디에이터(180)와 인터쿨러(190)를 포함하여 구성된다.

상기 작동유 냉각수단에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 냉각수 라디에이터(170) 일측에 작동유 라디에이터(180)를 설치하고, 상기 작동유 라디에이터(180) 일측에 인터쿨러(190)를 설치한다. 이때, 상기 인터쿨러(190)는 외기를 내부로 강제 흡입하는 역할을 하는 것으로, 작동유 라디에이터(180)와 근접된 인터쿨러(190) 일면에 흡기팬(192)을 설치하고, 상기 흡기팬(192) 중앙에 흡기용 모터(194)를 축결합하여 흡기팬(192)을 회전 구동시킨다. 여기서, 상기 인터쿨러(190)는 과급기로 흡입한 공기를 냉각하는 장치로써, 인터쿨러(190)에 대한 상세한 구성은 이미 공지되어 있는 기술로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

전기의 사용이 불가능한 작업환경인 경우, 본 발명의 굴삭기를 구동시키기 위해서는 기존에 장착된 엔진(130)을 작동시켜 구동력을 얻고, 이 구동력을 통해 기존 유압펌프(140)를 작동시키게 됨으로써, 굴삭기를 통해 작업을 할 수 있게 된 다.

이때, 상기와 같이 구동되는 엔진(130)은 냉각작용이 필수적으로 수행되어야 하는 바, 냉각수 라디에이터(170)를 통해 엔진(130) 구동에 따른 열을 냉각시키고, 또한 작동유 라디에이터(180)틀 통해 작동유를 냉각시킨다.

반면, 전기의 연결 사용이 가능한 작업환경에서 본 발명의 굴삭기를 구동시키기 위해서는 먼저, 엔진(130) 구동을 멈추고 전기용 모터(150)와 흡기용 모터(194)를 각각 구동시킨다. 이처럼 구동되는 전기용 모터(150)를 통해 구동력을 얻고, 이 구동력을 통해 전기용 유압펌프(160)를 작동시키게 됨으로써, 굴삭기를 운전 및 가동시킬 수 있게 된다.

이때, 전기용 모터(150)와 전기용 유압펌프(160) 구동에 사용되는 작동유는 엔진(130)의 냉각수와 같이 냉각작용이 수행되어야 하는데, 엔진(130)이 정지하고 있음에 따라 냉각팬(172)의 구동이 함께 정지되어 냉각작용을 수행할 수 없게 되는 바, 흡기용 모터(194)에 축 결합된 흡기팬(192)의 작동을 통해 작동유 라디에이터(180)에서 작동유를 냉각시키게 된다. 즉, 흡기팬(192)을 통해 인터쿨러(190) 내부로 외기를 강하게 흡입하게 됨으로써, 작동유 라디에이터(180)를 통과하는 작동유를 냉각시킬 수 있는 것이다.

이와 같이, 본 발명의 엔진 및 전기 겸용 중장비는 엔진(130)과 전기용 모터(150) 중 어느 하나를 선택적으로 택일하여 구동함으로써, 장비 구동을 위한 구동력을 엔진(130)과 전기를 겸용하여 사용할 수 있게 된다.

따라서, 엔진(130)의 연료로 사용되는 경유 소비량을 획기적으로 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 경유 사용량 절감에 따른 매연 및 유해물질 배출량을 줄여 대기오염을 줄일 수 있으며, 특히 엔진(130) 구동에 필요한 유류비용은 물론, 엔진오일 교체 등의 유지비용을 확실하게 줄일 수 있는 것이다.

더욱이, 본 발명의 엔진 및 전기 겸용 중장비는 기존의 카운터웨이트를 후방으로 이격시키고, 그 위치에 상당한 중량을 갖는 전기용 모터(150)와 전기용 유압펌프(160)를 설치함으로써, 전기용 모터(150)와 전기용 유압펌프(160)의 중량에 해당하는 만큼 카운터웨이트(120)의 중량을 줄일 수 있게 되며, 이로 인해 카운터웨이트(120) 제조단가 및 설치비용을 줄일 수 있는 것이다.

게다가, 본 발명은 카운터웨이트(120)를 후방으로 이격 구비함으로써, 카운터웨이트(120)와 엔진(130) 사이에 조성되는 공간부에 전기 구동에 필요한 부품들을 내장 설치할 수 있고, 이로 인해 중장비 외형을 단순화시키는 한편, 외부 이물질에 의한 전기 구동용 부품의 고장을 미연에 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 굴삭기의 후방 내부 구조를 도시한 사시도,

도 2는 종래 기술에 의한 굴삭기의 후방 내부 구조를 다른 각도에서 나타낸 사시도,

도 3은 종래 기술에 의한 굴삭기의 후방 내부 구조를 도시한 평면도,

도 4는 본 발명에 의한 굴삭기의 사시도,

도 5는 본 발명에 의한 굴삭기의 후방 내부 구조를 도시한 사시도,

도 6은 본 발명에 의한 굴삭기의 후방 내부 구조를 다른 각도에서 나타낸 사시도,

도 7은 본 발명에 의한 굴삭기의 후방 내부 구조를 도시한 평면도.

*도면중 주요 부호에 대한 설명*

100 : 회동부 110 : 캐빈

112 : 아암 114 : 디퍼

120 : 카운터웨이트 130 : 엔진

140 : 유압펌프 150 : 전기용 모터

160 : 전기용 유압펌프 170 : 냉각수 라디에이터

172 : 냉각팬 180 : 작동유 라디에이터

190 : 인터쿨러 192 : 흡기팬

194 : 흡기용 모터 200 : 이동부

Claims (3)

1. 엔진 냉각을 위한 냉각수 라디에이터 일측에 작동유 라디에이터를 설치하며, 중장비 후방에 설치한 카운터웨이트를 후방으로 이격 구비하여 카운터웨이트와 엔진 사이에 공간부를 조성하고, 상기 공간부에 전기를 구동하기 위한 전기용 모터와 전기용 유압펌프를 각각 설치하여, 엔진과 유압펌프를 통해 엔진에 의한 구동력을 공급하여 중장비의 구동을 가능하게 함과 아울러 전기에 의한 구동력을 공급함으로써 엔진과 전기의 겸용 사용이 가능하도록 한 중장비에 있어서,

   유압펌프(140) 및 전기용 유압펌프(160)의 작동유를 냉각시키기 위해 작동유 라디에이터(180) 일측에 흡기용 모터(194)와 흡기팬(192)을 축결합하여 강제로 공기를 흡입하는 인터쿨러(190)를 설치한 것을 특징으로 하는 엔진 및 전기 겸용 중장비.
2. 삭제
3. 삭제

Images