KR101938978B1 - 특장차량용 x자형 아웃트리거 - Google Patents

특장차량용 x자형 아웃트리거 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 특장차량용 X자형 아웃트리거는 차량(10) 상에 고정되는 프레임 모듈(110); 상기 프레임 모듈(110)의 외측 상에 전후방으로 회전 가능하게 장착되는 메인 브라켓(120); 상기 메인 브라켓(120) 상에 상하부 방향으로 회전 가능하게 결합되는 아웃트리거 붐(130); 양단이 상기 메인 브라켓(120)의 상부와 상기 아웃트리거 붐(130) 상에 회전 가능하게 결합되는 제1 실린더부(140); 양단이 상기 프레임 모듈(110) 상에 설치된 지지체(115)와 상기 메인 브라켓(120)의 상부 상에 회전 가능하게 결합되는 제2 실린더부(150); 및 상기 프레임 모듈(110)과 상기 메인 브라켓(120)의 결합 지점 상에서 상기 프레임 모듈(110)과 메인 브라켓(120)의 상대적인 회전 운동을 가능하게 하는 베어링 모듈(160);을 포함한다.

Description

특장차량용 X자형 아웃트리거{Outrigger with X type shape for special vehicle}
본 발명은 특장차량용 X자형 아웃트리거로서, 특장차량의 작업 하중 분산에 적합한 지지각도 및 실린더 파손 시에 특장차량의 전복 방지를 위한 형상을 갖는 아웃트리거 기술에 관한 것이다.
특장차는 특수한 작업을 수행하기 위한 특수 설비와 구조를 갖춘 자동차로 정의되는 것으로서, 국내 자동차관리법에서는 특수자동차로 구분되며 일부 수송용 트럭에서는 특수목적형 화물자동차로 구분된다. 특수 자동차는 용도에 따라 특수용도형, 견인형, 구난형, 특수작업형으로 분류가 가능하다.
아웃트리거는 특장차 작업 시에 차량 및 특수 장비의 전복을 방지하기 위하여 특장차 프레임의 전후 및 좌우에 장착되어져 차량의 안전성을 확보하기 위한 장치로써, 특장차의 대부분에 의무적으로 장착하여 사용되는 특장차의 핵심 주요 부품이다.
아웃트리거는 지지 타입에 따라 크게 H형과 X형으로 구분되는 동시에 구동 방식에 따라 전동식, 유압식 및 수동식 등으로 구분되며, 국내 특장차 제조업체는 일반적으로 좌우의 길이 조절을 위한 빔 실린더와 높낮이 조절을 위한 잭 실린더가 장착된 H형 타입의 유압식 아웃트리거를 많이 사용한다.
기본적으로 아웃트리거는 차량의 지지대 역할을 수행함으로써 차량의 좌우 방향으로의 전복을 방지하는 것과 더불어 수평이 아닌 작업공간에서 아웃트리거 각각의 길이 및 높낮이를 작업공간에 맞게 조절하여 안전한 작업환경을 가능하게 한다.
아웃트리거는 차량 및 특장설비의 하중을 견딜 수 있어야 하며, 작업자의 안전과 직결되는 중요한 핵심 부품으로서 강도 향상 및 안전성 확보에 꾸준한 연구 개발이 지속되고 있다.
국내에서 이루어지는 고소 작업 등의 특장차 사용 환경은 좁은 골목길 및 열악한 도로환경 등으로 아웃트리거 인출 길이에 대한 제약을 받는다. 이로 인한 불충분한 아웃트리거의 인출은 차량에 대한 지지력 부족으로 차량 전도 등의 안전재해 발생으로 나타나고 있다는 문제점이 있다. 특장차량의 전복사고 유형은 부적합한 아웃트리거 받침목 사용, 아웃트리거와 실린더의 파손, 및 아웃트리거 지지력 부족’ 등으로 나타난다.
고소작업차용 아웃트리거 및 콘크리트펌프카의 아웃트리거장치와 관련된 기술을 제시하는 종래의 문헌으로는 한국등록실용신안 제20-0334447호(2003.11.28) 및 한국등록특허 제10-0499973호(2005.07.07)를 참조할 수 있다.
(특허문헌 1) KR20-0334447 B
(특허문헌 2) KR10-0499973 B
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하고자 하는 것으로서, 특장차량의 작업 하중 분산에 적합한 지지각도 및 실린더 파손 시에 특장차량의 전복 방지를 위한 형상을 갖는 아웃트리거 구조를 제공하는 것이 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 특장차량용 X자형 아웃트리거는 차량(10) 상에 고정되는 프레임 모듈(110); 상기 프레임 모듈(110)의 외측 상에 전후방으로 회전 가능하게 장착되는 메인 브라켓(120); 상기 메인 브라켓(120) 상에 상하부 방향으로 회전 가능하게 결합되는 아웃트리거 붐(130); 양단이 상기 메인 브라켓(120)의 상부와 상기 아웃트리거 붐(130) 상에 회전 가능하게 결합되는 제1 실린더부(140); 양단이 상기 프레임 모듈(110) 상에 설치된 지지체(115)와 상기 메인 브라켓(120)의 상부 상에 회전 가능하게 결합되는 제2 실린더부(150); 및 상기 프레임 모듈(110)과 상기 메인 브라켓(120)의 결합 지점 상에서 상기 프레임 모듈(110)과 메인 브라켓(120)의 상대적인 회전 운동을 가능하게 하는 베어링 모듈(160);을 포함한다.
상기 메인 브라켓(120)은, 브라켓 본체(121), 상기 프레임 모듈(110)과의 결합을 가능하게 하도록 상기 브라켓 본체(121)의 일측 상에 홈 형성된 제1 결합구(123), 상기 제1 실린더부(140)에 연결되도록 상기 브라켓 본체(121) 상에 관통 형성된 제2 결합구(125), 상기 아웃트리거 붐(130)에 연결되도록 상기 브라켓 본체(121) 상에 관통 형성된 제3 결합구(127)를 포함한다.
상기 아웃트리거 붐(130)은, 상기 메인 브라켓(120) 상에 회전 가능한 상태로 직접 결합되는 회전 붐(131), 상기 회전 붐(131)의 외측으로부터 연장 결합되는 직선 붐(133), 상기 직선 붐(133) 상에서 제1 실린더부(140)와의 결합을 위해 고정 배치되는 중간 부재(135) 및 상기 직선 붐(133) 상에 회전 가능 가능하게 결합되는 받침 부재(137)를 포함한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 특장차량용 X자형 아웃트리거는 기존의 H형에서 X형으로 개선하는 동시에 특장차량의 지지력 강화를 위한 아웃트리거 최적 지지각도를 도출한다.
본 발명은 아웃트리거 파손 유형인 용접부 파손, 연결부 파손 및 실린더 파손 등에 따른 차량의 전도 방지를 위한 아웃트리거 형상을 도출한다.
본 발명은 특장차량에 대한 대각선 지지를 통해서 붐 회전을 통한 전체 작업 반경 내에서 안전성을 확보한다.
또한, 본 발명은 아웃트리거를 일체형으로 생산함으로써 생산 공정 단순화 및 효율화를 도모한다.
또한, 본 발명은 아웃트리거의 인출 거리를 임의 조절하는 것을 방지함으로써 안전성을 확보한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 특장차량용 X자형 아웃트리거의 전체적인 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 특장차량용 X자형 아웃트리거의 구조도,
도 3은 도 2의 특장차량용 X자형 아웃트리거를 상부에서 바라본 도면,
도 4는 특장차량용 X자형 아웃트리거의 펼쳐진 상태를 간략하게 예시적으로 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 특장차량용 X자형 아웃트리거를 차량에 장착한 상태에서 지면에 고정한 상태 및 들어올린 상태를 각각 보이는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 X자형 아웃트리거의 최적 설계 구조를 검증하기 위한 하중 위치 및 고정 위치를 보이는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 X자형 아웃트리거의 최적 설계 구조를 검증하기 위하여 피치 높이를 91.7mm로 하는 동시에 아웃트리거의 펼침 각도를 45도로 한 상태의 해석 결과 및
도 8은 본 발명에 따른 X자형 아웃트리거의 최적 설계 구조를 검증하기 위하여 피치 높이를 91.7mm로 하는 동시에 아웃트리거의 펼침 각도를 90도로 한 상태의 해석 결과이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 특장차량용 X자형 아웃트리거를 설명한다.
본 발명에 따른 특장차량용 X자형 아웃트리거(100)는 차량(10) 상에 고정되는 프레임 모듈(110), 프레임 모듈(110)의 외측 상에 전후방으로 회전 가능하게 장착되는 메인 브라켓(120), 메인 브라켓(120)의 하부 상에 상하부 방향으로 회전 가능하게 결합되는 아웃트리거 붐(130), 양단이 메인 브라켓(120)의 상부와 아웃트리거 붐(130) 상에 회전 가능하게 결합되는 제1 실린더부(140), 양단이 프레임 모듈(110) 상에 수직 방향으로 고정 설치된 지지체(115)와 메인 브라켓(120)의 상부 상에 회전 가능하게 결합되는 제2 실린더부(150), 및 프레임 모듈(110)과 메인 브라켓(120)의 결합 지점 상에서 상기 프레임 모듈(110)과 메인 브라켓(120)의 상대적인 회전 운동을 가능하게 하는 베어링 모듈(160)을 포함한다.
프레임 모듈(110)은 특장차량의 길이 방향을 따라 소정 간격으로 배치되는 한쌍의 메인 프레임(111) 및 상기 한쌍의 메인 프레임(111) 사이를 연결하는 상태로 배치되는 복수의 보조 프레임(113)을 포함한다.
지지체(115)는 보조 프레임(113)의 중앙에 배치되고, 메인 브라켓(120)은 보조 프레임(113)의 끝단 상에서 베어링 모듈(160)을 통해 회전 가능하게 배치된 상태를 유지한 상태에서, 지지체(115)와 메인 브라켓(120) 사이에 연결되는 제2 실린더부(150)는 상기 메인 브라켓(120)의 회전 구동에 따라 상기 지지체(115)를 중심으로 하여 피봇 운동을 하게 된다. 여기에서, 상기 지지체(115)와 제2 실린더부(150)의 연결 지점 상에는 원활한 회전 구동을 가능하게 하도록 별도의 베어링 구조체가 개재될 수 있다.
본 발명은 제1 실린더부(140)의 길이 조정을 통해서 상기 아웃트리거 붐(130)의 상하 배치 조정을 간단하게 한다. 즉, 메인 브라켓(120)과 아웃트리거 붐(130) 상에서 양단이 회전 가능하게 결합된 제1 실린더부(140)는 전체적인 길이를 1축 방향으로 조정하게 하는 단순한 구동 방식을 통해서 상기 아웃트리거 붐(130)의 승강 동작을 조정한다.
아웃트리거 붐(130)은 메인 브라켓(120) 상에 회전 가능한 상태로 직접 결합되는 회전 붐(131), 회전 붐(131)의 외측으로부터 연장 결합되는 직선 붐(133), 상기 직선 붐(133) 상에서 제1 실린더부(140)와의 결합을 위해 고정 배치되는 중간 부재(135) 및 상기 직선 붐(133) 상에 회전 가능 가능하게 결합되는 받침 부재(137)를 포함한다.
상기 아웃트리거 붐(130)은 프레임 모듈(110) 상에서 복수개가 상호 대칭적으로 배치되는 구성이다. 즉, 예를 들어 프레임 모듈(110)의 양측 상에서 각각 2개의 아웃트리거 붐(130)이 상호 간섭을 일으키지 않는 한도에서 설치되는 구조일 수 있다.
메인 브라켓(120)은 브라켓 본체(121), 프레임 모듈(110)과의 결합을 가능하게 하도록 상기 브라켓 본체(121)의 일측 상에 홈 형성된 제1 결합구(123), 제1 실린더부(140)에 연결되는 제2 결합구(125), 아웃트리거 붐(130)에 연결되는 제3 결합구(127)를 포함한다. 상기 제2,3 결합구(125,127)는 메인 브라켓(120) 상에 관통 형성되는 형태이다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 특장차량용 X자형 아웃트리거를 이용한 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.
아웃트리거 붐(130)은 제1 실린더부(140)의 길이 조정을 통해서 상하 방향으로의 배치 조정을 가능하게 한다. 즉, 1축 방향으로 조정되는 제1 실린더부(140)의 길이를 짧게 함으로써 상기 제1 실린더부(140)의 외측 단에 중간 부재(135)를 통해 연결된 직선 붐(133)의 회전 구동을 가능하게 한다. 다시 말하면, 제3 결합구(127)를 통해 메인 브라켓(120) 상에 회전 가능하게 결합된 아웃트리거 붐(130)은 제1 실린더부(140)의 길이 조절을 통한 승강 운동이 가능하게 되는 것이다.
한편, 아웃트리거 붐(130)의 전후방을 따른 각도 조절은 제2 실린더부(150)의 길이를 조정함으로써 가능하게 된다.
특장 차량 상에 장착된 아웃트리거 붐(130)은 기본적으로 제2 실린더부(150)의 길이가 최소인 경우에 프레임 모듈(110) 내측으로 접힌 상태를 유지한다. 즉, 아웃트리거 붐(130)의 미사용시에는 메인 프레임(111)의 길이 방향을 따라 정렬되는 상태를 가질 수 있다.
아웃트리거 붐(130)을 사용시에는 제2 실린더부(150)의 길이를 조정함으로써 상기 아웃트리거 붐(130)의 지지체(115) 중심 회전을 행하게 한다. 이를 통해, 아웃트리거 붐(130)의 펼쳐짐 각도는 예를 들어 45°,90°,135°등 다양한 각도로 배치된다.
이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 X자형 아웃트리거의 최적 설계 구조를 검증한다.
본 발명 상에서 아웃트리거의 최적 설계 구조를 검증하기 위한 방안을 예시적으로 설명한다.
먼저, 도 6의 구조 해석을 참조하면 목표 하중을 10ton 기반으로 설정한 상태에서 하중 분산 가능하게 아웃트리거 설계 검증을 실시한다.
피치 높이 91.7mm 및 지지각도 45도로 해석을 진행한다.
하중이 가해지는 위치는 프레임 모듈(110) 면에 균일분포 하중으로 작용하는 것으로 하고, 직선 붐(133) 상에 회전 가능 가능하게 결합되는 받침 부재(137)는 지면부에 고정 지지된다. 가해지는 하중은 10,000kgf 인 것으로 한다.
아웃트리거를 구성하는 재료의 물성치는 하기의 표 1에 제시된다.
Material Young’s Modulus Poisson’s
Ratio		 Yield
Strength		 Tensile
Strength
ATOS 80 221.574GPa 0.29 780MPa 이상 700MPa
도 7은 본 발명에 따른 X자형 아웃트리거의 최적 설계 구조를 검증하기 위하여 피치 높이를 91.7mm로 하는 동시에 아웃트리거의 펼침 각도를 45도로 한 상태의 해석 결과를 보인다.
구속조건 및 하중조건은 도 6의 구조해석과 동일하게 진행하였고, 최대 응력은 아웃트리거의 샤프트 부위에서 179.82MPa, 안전계수는 4.3 정도로 확인되어진다.
도 8은 본 발명에 따른 X자형 아웃트리거의 최적 설계 구조를 검증하기 위하여 피치 높이를 91.7mm로 하는 동시에 아웃트리거의 펼침 각도를 90도로 한 상태의 해석 결과이다.
구속조건 및 하중조건은 도 6의 구조해석과 동일하게 진행하였고, 최대 응력은 아웃트리거의 샤프트 부위에서 222.24MPa, 안전계수는 3.5 정도로 확인되어진다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 특장차량용 X자형 아웃트리거는 기존의 H형에서 X형으로 개선하는 동시에 특장차량의 지지력 강화를 위한 아웃트리거 최적 지지각도를 도출한다. 본 발명은 아웃트리거 파손 유형인 용접부 파손, 연결부 파손 및 실린더 파손 등에 따른 차량의 전도 방지를 위한 아웃트리거 형상을 도출한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 차량(10) 상에 고정되는 프레임 모듈(110);
    상기 프레임 모듈(110)의 외측 상에 전후방으로 회전 가능하게 장착되는 메인 브라켓(120);
    상기 메인 브라켓(120) 상에 상하부 방향으로 회전 가능하게 결합되는 아웃트리거 붐(130);
    양단이 상기 메인 브라켓(120)의 상부와 상기 아웃트리거 붐(130) 상에 회전 가능하게 결합되는 제1 실린더부(140);
    양단이 상기 프레임 모듈(110) 상에 설치된 지지체(115)와 상기 메인 브라켓(120)의 상부 상에 회전 가능하게 결합되는 제2 실린더부(150); 및
    상기 프레임 모듈(110)과 상기 메인 브라켓(120)의 결합 지점 상에서 상기 프레임 모듈(110)과 메인 브라켓(120)의 상대적인 회전 운동을 가능하게 하는 베어링 모듈(160);을 포함하고,
    상기 프레임 모듈(110)은 차량의 길이 방향을 따라 소정 간격으로 배치되는 한쌍의 메인 프레임(111) 및 상기 한쌍의 메인 프레임(111) 사이를 연결하는 상태로 배치되는 복수의 보조 프레임(113)을 포함하고, 상기 복수의 보조 프레임(113) 각각은 그 양측단에서부터 중앙부로 갈수록 하부로 단차지게 형성되며,
    상기 메인 브라켓(120)은 상기 보조 프레임(113)의 끝단 상에서 상기 베어링 모듈(160)을 통해 회전 가능하게 배치된 상태를 유지한 상태에서,
    상기 보조 프레임(113)의 단차진 중앙부에 배치된 지지체(115)와 상기 메인 브라켓(120) 사이에 연결되는 상기 제2 실린더부(150)는 상기 메인 브라켓(120)의 회전 구동에 따라 상기 지지체(115)를 중심으로 하여 피봇 운동을 하게 되고,
    상기 아웃트리거 붐(130)은 상기 제1 실린더부(140)의 길이 조정을 통해서 상하 방향으로의 배치 조정을 가능하게 하고,
    상기 아웃트리거 붐(130)의 전후방을 따른 각도 조절은 상기 제2 실린더부(150)의 길이를 조정함으로써 가능하고, 상기 아웃트리거 붐(130)의 사용시에는 상기 제2 실린더부(150)의 길이를 조정함으로써 상기 아웃트리거 붐(130)의 지지체(115) 중심 회전을 행하는 것을 특징으로 하는,
    특장차량용 X자형 아웃트리거.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 브라켓(120)은,
    브라켓 본체(121), 상기 프레임 모듈(110)과의 결합을 가능하게 하도록 상기 브라켓 본체(121)의 일측 상에 홈 형성된 제1 결합구(123), 상기 제1 실린더부(140)에 연결되도록 상기 브라켓 본체(121) 상에 관통 형성된 제2 결합구(125), 상기 아웃트리거 붐(130)에 연결되도록 상기 브라켓 본체(121) 상에 관통 형성된 제3 결합구(127)를 포함하는,
    특장차량용 X자형 아웃트리거.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 아웃트리거 붐(130)은,
    상기 메인 브라켓(120) 상에 회전 가능한 상태로 직접 결합되는 회전 붐(131), 상기 회전 붐(131)의 외측으로부터 연장 결합되는 직선 붐(133), 상기 직선 붐(133) 상에서 제1 실린더부(140)와의 결합을 위해 고정 배치되는 중간 부재(135) 및 상기 직선 붐(133) 상에 회전 가능 가능하게 결합되는 받침 부재(137)를 포함하는,
    특장차량용 X자형 아웃트리거.
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