KR102575850B1 - 동력기계용 로더 리프트 암 조립체 - Google Patents

동력기계용 로더 리프트 암 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동력기계의 제조성을 향상하고, 구성요소 고장을 감소하고, 동력기계의 설계 및 기능성을 향상시키는, 동력기계(100; 200; 300) 및 관련 리프트 암 구조체(230; 330), 도구 캐리어(272; 372), 종동 링크(375) 및 구동 링크(380)를 개시한다. 일부 예시적인 실시예에서, 리프트 암 구조체는 주조 하부 리프트 암 부분(339)을 포함한다. 주조 하부 리프트 암 부분은 상부 리프트 암 부분(333)의 외곽 하부 단부(410)에 슬리브되는 외곽 상부 단부(405)를 포함하여, 용접부의 스트레스 포인트를 제어한다. 종동 링크 구조체는 후면 시계를 개선하기 위하여 리프트 암 구조체의 적어도 부분적으로 외부에 위치하도록 구성된 종동 링크를 포함한다. 구동 링크 구조체는 리프트 실린더(338) 상의 가장 깊숙한 표면(680)과 가로로 중첩하고, 리프트 암이 상승하면 가로로 중첩하는 부분은 리프트 실린더의 가장 깊숙한 표면 위로 이동하도록 구성된다.

Description

동력기계용 로더 리프트 암 조립체
본 발명은 동력기계에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 리프트 암 구조체에 장착된 도구에 의하여 물질을 이동 또는 취급하는 리프트 암 및 관련 구조에 관한 것이다.
본 발명의 목적을 위한 동력기계(power machine)는 특정 작업 또는 다양한 작업을 달성하기 위하여 동력을 생성하는 임의 유형의 기계를 포함한다. 동력기계의 하나의 형태는 작업 차량(work vehicle)이다. 로더와 같은 작업 차량은 일반적으로 작업 기능을 수행하기 위하여 조작될 수 있는 리프트 아암(일부 작업 차량에는 다른 작업 장치가 있을 수 있음)과 같은 작업 장치가 있는 자체-추진(self-propelled) 차량이다. 작업 차량은 몇 가지 예를 들면, 로더(loaders), 굴착기(excavators), 다용도 차량, 트랙터(tractors) 및 트렌처(trenchers)를 포함한다.
동력기계는 프레임, 적어도 하나의 작업 요소 및 작업을 수행하기 위하여 작업 요소에 동력을 제공할 수 있는 동력원을 포함한다. 동력기계의 하나의 유형은 자체-추진(self-propelled) 작업 차량이다. 자체-추진 작업 차량은 프레임, 작업 요소 및 작업 요소에 동력을 공급할 수 있는 동력원을 포함하는 동력기계의 한 종류이다. 적어도 하나의 작업 요소는 동력기계를 동력하에 움직이기 위한 동기(motive) 시스템이다.
일반적으로, 동력기계는 동력기계의 프레임에 피벗(pivotally) 장착되는 리프트 암 구조체를 포함하고, 하나 이상의 리프트 작동기(actuators)가 프레임과 리프트 암 구조체 사이에 결합되어 작업 중에 리프트 암 구조체를 상승 및 하강시킨다. 예를 들어, 리프트 암 구조체는 물질을 이동하기 위하여 버킷(bucket)을 상승 및 하강시키는데 사용될 수 있다. 제조가 덜 복잡하고 리프트 암 구조체에 대한 높은 부하 스트레스를 견디기 위하여 충분히 강한 리프트 암 구조체의 설계는 본 발명의 기술분야의 도전 과제이다. 또한, 많은 리프트 암 구조체 설계는 동력기계의 운전자의 시계에 불리한 영향을 미친다.
상기 설명은 본 발명의 일반적인 배경 기술 정보를 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 청구된 주제의 범의를 결정하는 데 도움을 주고자 의도된 것은 아니다.
본 발명은 동력기계에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 리프트 암 구조체에 장착된 도구에 의하여 물질을 이동 또는 취급하는 리프트 암 및 관련 구조에 관한 것이다.
본 발명의 개요와 요약은 아래 상세한 설명에서 추가로 설명하는 단순화된 형태의 개념의 선택을 소개하기 위하여 제공된다. 본 발명의 개요와 요약은 청구된 주제의 주요 특징 또는 필수적 특징을 식별하기 위하여 의도된 것은 아니고, 또한 청구된 주제의 범위를 결정하는 데 도움을 주고자 의도된 것은 아니다.
본 발명에 개시된 실시예는 동력기계의 제조성을 향상하고, 동력기계의 구성요소 고장(failures)을 감소하고, 동력기계의 설계 및 기능성을 향상시키는, 동력기계, 리프트 암 구조체, 도구 캐리어, 종동 링크 구조체(follower link structures) 및 구동 링크 구조체를 포함한다.
일부 예시적인 실시예에서, 리프트 암 구조체는 주조(cast) 도구 캐리어 플레이트에 직접 피벗 결합하는 주조 하부 리프트 암 부분을 포함한다. 주조 하부 리프트 암 부분은 상부 리프트 암 부분의 외곽 하부 단부에 슬리브되는(sleeved) 외곽 상부 단부(contoured upper ends)를 포함하여 상부 및 하부 리프트 암 부분 사이의 용접부(welds)의 스트레스 포인트(stress points)를 제어하고 스트레스를 감소한다. 일부 실시예에서, 종동 링크 구조체는 동력기계의 운전자를 위한 후면 시계를 개선하기 위하여 리프트 암 구조체의 적어도 부분적으로 외부에 위치하도록 구성된 주조 종동 링크를 포함한다. 일부 실시예에서, 구동 링크 구조체는 동력기계의 프레임으로부터 적어도 부분적으로 가로로 이격하도록 구성되어, 리프트 실린더 상의 가장 깊숙한 표면과 가로로 중첩하고, 리프트 암이 상승하면 가로로 중첩하는 부분은 리프트 실린더의 가장 깊숙한 표면 위로 이동한다.
본 발명은 동력기계의 제조성을 향상하고, 동력기계의 구성요소 고장을 감소하고, 동력기계의 설계 및 기능성을 향상시키는, 동력기계, 리프트 암 구조체, 도구 캐리어, 종동 링크 구조체 및 구동 링크 구조체를 제공한다.
리프트 암 구조체는 용접부의 스트레스 포인트를 제어하고 스트레스를 감소한다. 종동 링크 구조체는 동력기계의 운전자를 위한 후면 시계를 개선한다. 구동 링크는 리프트 실린더를 손상하지 않는다. 이는 동력기계의 폭의 증가가 필요하지 않고 효율적인 공간의 사용으로 설계 특징을 개선한다.
도 1은 본 발명의 실시예를 실시할 수 있는 대표적인 동력기계의 기능적 시스템을 도시하는 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명에 개시된 실시예를 실현할 수 있는 동력기계의 전면 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 동력기계의 후면 사시도이다.
도 4는 본 발명에 개시된 실시예를 실현할 수 있는 다른 동력기계의 구성요소를 나타내는 측면도이다.
도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 동력기계의 리프트 암 구조체를 나타내는 사시도이다.
도 7은 예시적인 실시예에 따른 도 5 및 도 6에 도시된 리프트 암 구조체의 주조 하부 리프트 암 부분의 사시도이다.
도 8은 일부 예시적인 실시예에 따른 주조 하부 리프트 암 부분 및 메인 또는 상부 리프트 암 부분의 외곽 단부를 나타낸 사시도이다.
도 9는 일부 예시적인 실시예에 따른 주조 도구 캐리어 플레이트의 제1 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 도구 캐리어 플레이트의 기계 측면도이다.
도 11은 도 9에 도시된 도구 캐리어 플레이트의 단면도이다.
도 12는 도 9에 도시된 도구 캐리어 플레이트의 제2 사시도이다.
도 13 및 도 14는 도 9에 도시된 2개의 주조 도구 캐리어 플레이트를 포함하는 도구 캐리어 조립체의 사시도로서, 그 사이에 연장하는 구조 튜브를 갖는다.
도 15는 주조 하부 리프트 암 부분에 회전 가능하게 결합되는 예시적인 도구 캐리어 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 16은 일부 예시적인 실시예에 따른 주조 종동 링크 구조를 나타내는 동력기계의 부분을 나타내는 배면도이다.
도 17은 도 16의 종동 링크 구조를 나타내는 동력기계의 부분 사시도이다.
도 18은 구조 튜브에 의하여 연결된 주조 종동 링크 부재를 나타내는 도면이다.
도 19 내지 도 21은 일부 예시적인 실시예에 따른 리프트 실린더 베이스의 상부 단부에 대한 동력기계의 구동 링크와 리프트 암 구조체 사이의 피벗 부착물의 상관 위치지정을 나타내는 측면도이다.
도 22는 일부 실시예에 따른 구동 링크 피벗과 리프트 실린더의 베이스 단말사이의 피벗 부착물의 상관관계를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 개념을 개시하는 예시적인 실시예를 사용하여 설명된다. 그러나, 이들 개념은 도시한 실시예에서의 구성의 상세 및 구성요소의 배열에 대한 적용에 제한되지 않고 다양한 다른 방법으로 실시되거나 수행될 수 있다. 본 발명의 용어는 설명의 목적으로 사용되고 제한적인 것으로 간주해서는 안 된다. 본 발명에서 사용되는 "포함하는(including)", "포함하는(comprising)" 및 "갖는(having)"과 같은 단어 및 그 변형은 이후에 열거된 항목, 그 등가물뿐만 아니라 추가적인 항목을 포함한다.
본 발명에 개시된 실시예는 동력기계의 제조성을 향상하고, 동력기계의 구성요소 고장을 감소하고, 동력기계의 설계 및 기능성을 향상시키는, 동력기계, 리프트 암 구조체, 도구 캐리어, 종동 링크 구조체 및 구동 링크 구조체를 포함한다.
일부 예시적인 실시예에서, 리프트 암 구조체는 주조 하부 리프트 암 부분을 포함한다. 주조 하부 리프트 암 부분은 주조 도구 캐리어 플레이트에 직접 피벗 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 주조 하부 리프트 암 부분은 상부 리프트 암 부분의 외곽 하부 단부에 슬리브되는 외곽 상부 단부를 포함하여, 상부 및 하부 리프트 암 부분 사이의 용접부(welds)의 스트레스 포인트(stress points)를 제어하고 스트레스를 감소한다.
일부 실시예에서, 종동 링크 구조체는 동력기계의 운전자를 위한 후면 시계를 개선하기 위하여 리프트 암 구조체의 적어도 부분적으로 외부에 위치하도록 구성된 주조 종동 링크를 포함한다. 또한 일부 실시예에서, 구동 링크 구조체는 동력기계의 프레임으로부터 적어도 부분적으로 가로로 이격하도록 구성되어, 리프트 실린더 상의 가장 깊숙한 표면과 가로로 중첩하고, 리프트 암이 상승하면 가로로 중첩하는 부분은 리프트 실린더의 가장 깊숙한 표면 아래로부터 리프트 실린더의 가장 깊숙한 표면 위로 이동하여 구동 링크는 리프트 실린더를 손상하지 않는다. 이는 동력기계의 폭의 증가가 필요하지 않고 효율적인 공간의 사용으로 설계 특징을 개선한다.
본 발명의 이들 개념은 아래에 기술될 다양한 동력기계에 실현될 수 있다. 본 발명의 실시예를 실현할 수 있는 대표적인 동력기계는 도 1에 다이어그램 형태로 도시되고, 이러한 동력기계의 하나의 예가 도 2 및 도 3에 도시되고 임의의 실시예를 개시하기 전에 아래에 기술된다. 그러나, 위에 언급한 바와 같이 하기 실시예는 다수의 동력기계 중 어느 것에도 실현될 수 있고, 본 발명은 도 2 및 도 3에 도시된 대표적인 동력기계와 상이한 유형의 동력기계를 포함한다.
본 발명의 목적을 위한 동력기계는 프레임, 적어도 하나의 작업 요소 및 작업을 수행하기 위하여 작업 요소에 동력을 제공할 수 있는 동력원을 포함한다. 동력기계의 하나의 유형은 자체-추진(self-propelled) 작업 차량이다. 자체-추진 작업 차량은 프레임, 작업 요소 및 작업 요소에 동력을 공급할 수 있는 동력원을 포함하는 동력기계의 한 종류이다. 적어도 하나의 작업 요소는 동력기계를 동력하에 움직이기 위한 동기(motive) 시스템이다.
도 1은 아래에 설명된 실시예가 유리하게 인용될 수 있고, 다수의 상이한 유형의 동력기계 중 임의의 것일 수 있는 동력기계(100)의 기본 시스템을 도시하는 블록 다이어그램이다. 도 1의 블록 다이어그램은 동력기계(100) 상의 다양한 시스템 및 다양한 구성요소와 시스템 사이의 관계를 나타낸다. 전술한 바와 같이 가장 기본적인 수준에서, 본 발명의 목적상 동력기계는 프레임, 동력원 및 작업 요소를 포함한다. 동력기계(100)는 프레임(110), 동력원(120) 및 작업 요소(130)를 갖는다. 도 1에 도시된 동력기계(100)는 자체-추진 작업 차량이기 때문에, 동력기계는 또한 그 자체로서 동력기계를 지지표면 위로 움직이도록 제공되는 작업 요소인 견인 요소(tractive element)(140) 및 동력기계의 작업 요소를 제어하기 위한 운전 위치를 제공하는 운전 스테이션(150)을 갖는다. 운전자에 의해 제공되는 제어 신호에 반응하여 다양한 작업을 최소한 부분적으로 수행하기 위하여, 제어 시스템(160)이 다른 시스템과 상호 작용하도록 제공된다.
특정 작업 차량은 전용 작업을 수행할 수 있는 작업 요소를 갖는다. 예를 들어, 일부 작업 차량은 버킷과 같은 도구가 고정 배열(pinning arrangement)에 의하여 부착되는 리프트 아암을 갖는다. 작업 요소, 즉, 리프트 아암은 작업을 수행하기 위하여 도구를 위치하도록 조작될 수 있다. 일부 경우에서, 도구는 버킷을 리프트 아암에 대해 회전시키는 것과 같이, 작업 요소에 대해 상대적으로 위치할 수 있고, 도구를 다시 위치시킬 수 있다. 이러한 작업 차량의 정상적인 운전 하에 버킷은 부착되고 사용하도록 의도된다. 이러한 작업 차량은 도구/작업 요소 조합을 분해하고 원래의 버킷 대신에 또 다른 도구를 재조립하는 것에 의해서 다른 도구를 수용할 수 있다. 그러나, 다른 작업 차량은 널리 다양한 도구를 갖고 사용되도록 의도되고, 도 1에 도시한 도구 인터페이스(170)와 같은 도구 인터페이스를 갖는다. 가장 기본적으로, 도구 인터페이스(170)는 프레임(110) 또는 작업 요소(130)와 도구 사이의 연결 기구이고, 이는 도구를 프레임(110) 또는 작업 요소(130)에 직접 부착하는 연결 포인트와 같이 단순하거나 아래에 논의되는 바와 같이 더 복잡할 수 있다.
일부 동력기계에서, 도구 인터페이스(170)는 작업 요소에 이동 가능하게 부착되는 물리적 구조물인 도구 캐리어를 포함할 수 있다. 도구 캐리어는 다수의 도구를 작업 요소에 수용하고 고정하기 위한 체결부(engagement features) 및 잠금부(locking features)를 갖는다. 이러한 도구 캐리어의 하나의 특성은 도구가 일단 여기에 부착되면, 도구 캐리어는 도구에 고정되고(즉, 도구에 대해 이동 가능하지 않음), 도구 캐리어가 작업 요소에 대해 이동하는 경우, 도구는 도구 캐리어와 같이 이동한다. 본 발명의 용어, 도구 캐리어는 단순히 피벗(pivotal) 형태의 연결 포인트가 아니라, 다양하고 상이한 도구에 수용되고 고정되도록 의도된 특별한 전용 장치이다. 도구 캐리어 자체는 리프트 아암과 같은 작업 요소(130) 또는 프레임(110)에 장착 가능하다. 도구 인터페이스(170)는 또한 도구 상의 하나 이상의 작업 요소에 동력을 제공하기 위한 하나 이상의 동력원을 포함할 수 있다. 일부 동력기계는 도구 인터페이스를 갖는 복수의 작업 요소를 가질 수 있고, 이들 각각은 반드시 필요하지 않지만 도구를 수용하기 위한 하나의 도구 캐리어를 가질 수 있다. 일부 다른 동력기계는 복수의 도구 인터페이스를 갖는 하나의 작업 요소를 가질 수 있고, 단일 작업 요소는 복수의 도구를 동시에 수용할 수 있다. 이들 도구 인터페이스 각각은 반드시 필요하지 않지만 하나의 도구 캐리어를 갖는다.
프레임(110)은 그에 부착되거나 그 위에 위치하는 다양한 다른 구성요소를 지지할 수 있는 물리적 구조물을 포함한다. 프레임(110)은 개별 구성요소를 여러 개 포함할 수 있다. 일부 동력기계는 단단한 프레임을 갖는다. 즉, 프레임의 어느 한 부분도 프레임의 또 다른 부분에 대해 이동 가능하지 않다. 다른 동력기계는 프레임의 다른 부분에 대해 움직일 수 있는 적어도 하나의 한 부분을 갖는다. 예를 들어, 굴착기는 하부 프레임부에 대해 회전하는 상부 프레임부를 가질 수 있다. 다른 작업 차량은 조향(steering) 기능을 달성하기 위하여 프레임의 한 부분이 다른 한 부분에 대해 피벗하도록 관절식(articulated) 프레임을 갖는다.
프레임(110)은, 일부 경우에서 도구 인터페이스(170)를 통하여 부착된 도구 의 사용을 위한 동력을 제공하는 것뿐만 아니라, 하나 이상의 견인 요소(140)를 포함하는 하나 이상의 작업 요소(130)에 동력을 제공할 수 있는 동력원(120)을 지지한다. 동력원(120)으로부터의 동력이 임의의 작업 요소(130), 견인 요소(140) 및 도구 인터페이스(170)에 직접 제공될 수 있다. 대안적으로, 동력원(120)으로부터의 동력은 제어 시스템(160)에 제공될 수 있고, 이는 순차적으로 작업 기능을 수행하기 위하여 동력을 사용할 수 있는 요소에 선택적으로 동력을 제공한다. 동력기계용 동력원은 통상적으로 내연 기관과 같은 엔진 및 엔진으로부터의 출력을 작업 요소에 의해 사용 가능한 동력 형태로 변환할 수 있는 기계식 변속기(transmission) 또는 유압 시스템과 같은 동력 변환 시스템을 포함한다. 일반적으로 하이브리드 동력원으로 알려진 전력원 또는 동력원의 조합을 포함하는 다른 유형의 동력원이 동력기계에 통합될 수 있다.
도 1은 작업 요소(130)로 지정된 단일 작업 요소를 나타내지만, 다양한 동력기계는 임의 개수의 작업 요소를 가질 수 있다. 작업 요소는 통상 동력기계의 프레임에 부착되고, 작업을 수행하는 경우에 프레임에 대해 이동 가능하다. 또한, 견인 요소(140)는, 그들의 작업 기능이 일반적으로 동력기계(100)를 지지표면 위로 이동시키는 점에서, 작업 요소의 특별한 경우이다. 견인 요소(140)는 작업 요소(130)와 별개로 도시되어 나타내고, 그 이유는 많은 동력기계는 견인 요소 이외의 다른 작업 요소를 갖고 있기 때문이나 항상 그렇다고는 할 수 없다. 동력기계는 임의 개수의 견인 요소를 가질 수 있고, 이들 일부 또는 모두가 동력원(120)으로부터의 동력을 수용해서 동력기계(100)를 추진할 수 있다. 견인 요소는, 예를 들어 트랙(track) 조립체, 차축(axle)에 부착된 바퀴(wheels) 등일 수 있다. 견인 요소는, 그 이동이 차축 주위의 회전으로 제한되어 스키딩(skidding)에 의하여 조향이 달성되도록, 또는 프레임에 피벗 장착되어 견인 요소가 프레임에 대해 피벗함으로써 조향이 달성되도록, 프레임에 장착될 수 있다.
동력기계(100)는, 운전자가 동력기계의 조작을 제어할 수 있는 위치를 제공하는 운전 스테이션(150)을 갖는다. 일부 동력기계에서, 운전 스테이션(150)은 밀폐되거나 부분 밀폐된 캡(cab)으로 정의된다. 본 발명에 개시된 실시예가 실시될 수 있는 일부 동력기계는 상기 기술된 유형의 캡 또는 운전실(operator compartment)을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어, 워크 비하인드 로더(walk behind loader)는 캡 또는 운전실을 갖지 않고 오히려 동력기계를 올바로 작동하는 운전 스테이션으로서 기능하는 운전 위치를 가질 수 있다. 보다 광범위하게, 작업 차량이 아닌 동력기계는 위에 언급된 운전 위치 및 캡과 반드시 유사하지 않은 운전 스테이션을 가질 수 있다. 또한, 동력기계(100) 및 다른 것과 같은 일부 동력기계는, 이들이 운전실 또는 운전 위치를 갖거나 갖지 않더라도, 동력기계 상에 또는 동력기계에 인접한 운전 스테이션 대신에 또는 이에 추가하여 원격으로(즉, 원격으로 위치한 운전 스테이션으로부터) 작동될 수 있다. 이는, 동력기계의 운전자 제어 기능 중 적어도 일부가 동력기계에 결합된 도구와 관련된 운전 위치에서 작동할 수 있는 애플리케이션을 포함할 수 있다. 대안적으로, 일부 동력기계의 경우, 동력기계의 운전자 제어 기능 중 적어도 일부를 제어할 수 있는 원격 제어 장치가 제공될 수 있다(즉, 동력기계 및 동력기계에 결합되는 임의의 도구로부터 원격임).
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 동력기계 중 하나의 예로서 이하의 실시예를 채용할 수 있는 로더(200)를 나타낸다. 로더(200)는 트랙 로더이고, 특히 소형 트랙 로더이다. 트랙 로더는 견인 요소로서 무한 트랙을 갖는 로더이다(바퀴에 대비).
트랙 로더(200)는 도 1에 도시되고 위에 설명한 동력기계(100) 중 하나의 특정한 예이다. 이하 개시된 로더(200)의 특징부는 대체적으로 도 1에 사용된 인용번호와 유사한 인용번호를 포함한다. 예를 들어, 동력기계(100)가 프레임(110)을 갖는 것처럼 로더(200)는 프레임(210)을 갖는 것으로 개시된다. 트랙 로더(200)는 이하 기술되는 트랙 조립체 및 트랙 조립체를 동력기계에 장착하는 장착요소와 관련한 실시예에 대한 하나의 환경을 이해하기 위한 참조를 제공하기 위하여 개시된다.
로더(200)는 본 발명에 개시된 실시예에 필수적이지 않고 로더(200) 이외의 동력기계에 포함되거나 포함되지 않은 로더(200)의 특징부의 개시를 제한하는 것으로 고려되어서는 안된다. 본 발명에 특별히 언급하지 않는 한, 아래 기술된 실시예는 다양한 동력기계에 실현될 수 있고, 트랙 로더(200)는 그러한 동력기계의 단지 하나의 예이다. 예를 들어, 아래 기술된 본 발명의 개념의 일부 또는 전부는 약간 예를 들면 다양한 다른 로더, 굴착기, 트렌처 및 도저(dozers)와 같은 많은 다른 형태의 작업 차량에 실현될 수 있다. 특히, 아래 기술된 동력기계 프레임의 특징은 마찬가지로 바퀴 달린 로더에 이용될 수 있다. 이러한 바퀴 달린 로더의 예는 보통 스키드-스티어 로더로 지칭되고, 도 4에 도시된다.
로더(200)는 동력 시스템(220)을 지지하는 프레임(210)을 포함하고, 동력 시스템은 동력기계 상의 다양한 기능을 작동하기 위한 동력을 발생 또는 제공할 수 있다. 프레임(210)은 동력 시스템(220)에 의하여 동력이 제공되고 다양한 작업을 수행하는 리프트 암 구조체(230) 형태의 작업 요소를 지지한다. 로더(200)가 작업 차량이므로, 프레임(21)은 동력 시스템(220)에 의하여 동력이 제공되고 동력기계를 지지표면 위로 추진할 수 있는 견인 시스템(240)을 지지한다. 리프트 암 구조체(230)는 차례로 도구 캐리어 인터페이스(270)를 지지하고, 도구 캐리어 인터페이스(270)는 다양한 작업을 수행하기 위하여 로더(200)에 다양한 도구를 수용 및 고정하는 캐리어(272) 및 동력 커플러(274)를 포함하고, 동력 커플러(274)는 로더에 연결된 도구에 선택적으로 동력을 제공하기 위하여 제공된다. 로더(200)는 운전자가 다양한 제어 장치(260)를 조작하여 동력기계가 다양한 기능을 수행하도록 하는캡(250) 내에서 운전될 수 있다. 캡(250)은 마운트(254)를 통하여 연장하는 차축 주위로 뒤로 피벗될 수 있고, 유지 및 보수가 필요하면 구성요소에 접근할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 여기서 설명된 프레임(210)의 구성요소는 설명의 목적으로 제공되고, 프레임(210)은 실시예가 실현될 수 있는 동력기계의 프레임의 반드시 유일한 형태는 아니다. 로더(200)의 프레임(210)은 프레임의 차대(undercarriage) 또는 하부(211) 및 그 차대에 의하여 지지되는 프레임의 메인 프레임 또는 상부(212)를 포함한다. 뒷문(tailgate)(280)은 엔진실에의 선택적인 접근을 제공하기 위하여 기계의 후방에 제공된다. 로더(200)의 메인 프레임(212)은 조임장치(fasteners)에 의하여 또는 차대를 메인 프레임에 용접함으로써 차대에 부착된다. 메인 프레임(212)은 리프트 암 구조체(230)를 지지하는 메인 프레임의 각각의 측면에 후면을 향하는 한 쌍의 직립부(upright portions)(2l4A 및 214B)를 포함하고, 리프트 암 구조체(230)는 여기에 피벗 부착된다. 리프트 암 구조체(230)는 직립부(2l4A 및 214B)의 각각에 고정된다. 본 발명의 설명의 목적상, 직립부(2l4A 및 214B) 상의 마운팅부(mounting features) 및 리프트 암 구조체(230) 및 마운팅 하드웨어(리프트 암 구조체를 메인 프레임(212)에 고정하는데 사용된 핀(pins) 포함)의 연결은 집합적으로 조인트(216A 및 216B)(하나는 직립부(214A)의 각각에 위치)로 인용한다. 조인트(216A 및 216B)는 차축(218)을 따라 정렬되어 리프트 암 구조체가 하기 설명하는 바와 같이 프레임(210)에 대하여 차축(218) 주위로 피벗할 수 있다. 다른 동력기계는 프레임의 각각의 측면에 직립부를 포함하지 않을 수 있고, 또는 프레임의 각각의 측면에 후방을 향하는 직립부에 장착 가능한 리프트 암 구조체를 갖지 않을 수 있다. 예를 들어, 일부 동력기계는 동력기계의 단일 측면 또는 동력기계의 전방 단부 또는 후방 단부에 장착되는 단일 암을 가질 수 있다. 다른 동력기계는 본래 구조에서 각각 기계에 장착되는 복수의 리프트 암을 포함하는 복수의 작업 요소를 가질 수 있다. 프레임(210)은 또한 로더(200)의 각각의 측면에 한 쌍의 견인 요소(242A 및 242B)를 지지하고, 로더(200)는 트랙 조립체이다.
도 1에 도시된 리프트 암 구조체(230)는 많은 다른 형태의 리프트 암 구조체의 하나의 예이고, 로더(200)와 같은 동력기계 또는 본 발명의 실시예가 실현될 수 있는 다른 동력기계에 부착될 수 있다. 리프트 암 구조체(230)는 프레임의 대향 측면에 배치되는 한 쌍의 리프트 암(234)을 갖는다. 리프트 암(234)의 각각의 제1 단부는 조인트(216)에서 동력기계에 피벗 결합되고, 리프트 암의 각각의 제2 단부(232B)는 도 2에 나타낸 바와 같이 낮아진 위치에 있는 경우 프레임(210)의 전방에 위치한다. 리프트 암 구조체(230)는 로더(200)의 제어하에 프레임(210)에 대하여 이동 가능하다(즉, 리프트 암 구조체는 상승 및 하강할 수 있다). 그 이동(즉, 리프트 암 구조체(230)의 상승 및 하강)은 이동 경로(travel path)로 기술되고, 화살표(237)로 나타내었다. 본 발명의 목적상, 리프트 암 구조체(230)의 이동 경로(237)는 리프트 암 구조체의 제2 단부의 이동 경로로 정의된다.
도 2에 도시한 리프트 암 구조체(230)의 리프트 암(234) 각각은 제1 부분(234A)과 제1 부분(234A)에 피벗 결합되는 제2 부분(234B)을 포함한다. 리프트 암(234) 각각의 제1 부분(234A)은 조인트(216)의 하나에서 프레임(210)에 피벗 결합되고, 제2 부분(234B)은 제1 부분(234A)에의 연결부로부터 리프트 암 구조체(230)의 제2 단부(232B)까지 연장한다. 리프트 암(234)은 각각 제1 부분(234A)에 부착되는 교차부재(236)에 연결된다. 교차부재(236)는 리프트 암 구조체(230)에 증가된 구조적 안전성을 제공한다. 동력 시스템(220)으로부터 가압 유체를 받도록 구성된 유압 실린더인 한 쌍의 작동기(actuators; 238)는 각각 로더(200)의 각각의 측면 상의 피벗 조인트(pivotable joints; 238A 및 238B)에서 프레임(210) 및 리프트 암(234) 모두에 피벗 결합된다. 작동기(238)는 종종 단독으로 또는 집합적으로 리프트 실린더로 인용된다. 작동기(238)의 작동(즉, 연장 및 수축)은 리프트 암 구조체(230)가 조인트(216) 주위로 피벗하고, 화살표(237)에 나타낸 고정 경로를 따라 상승 및 하강한다. 한 쌍의 제어 링크(217)의 각각은 프레임(210) 및 프레임(210)의 어느 측면상의 하나의 리프트 암(234)에 피벗 장착된다. 제어 링크(217)는 리프트 암 구조체(230)의 고정된 이동 경로를 정의하는 것을 돕는다. 도 2에 도시한 리프트 암 구조체(230)는 동력기계(100)에 연결될 수 있는 리프트 암 구조체의 대표적인 하나의 형태이다. 다른 기하학적 구조, 구성요소 및 배열을 갖는 다른 리프트 암 구조체가 로더(200) 및 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시예가 실현될 수 있는 다른 동력기계에 피벗 결합될 수 있다. 예를 들어, 다른 기계는 각각 일 단부에서 프레임에 피벗 결합된 일 부분(리프트 암(234)의 두 부분(234A 및 234B에 대항하는 것으로서)을 갖는 리프트 암을 갖는 리프트 암 구조체를 가질 수 있고, 다른 단부는 프레임의 전방에 위치한다. 다른 리프트 아암 구조체는 연장 가능한 또는 접이식(telescoping) 리프트 암을 가질 수 있다. 다른 리프트 암 구조체는 수개(즉, 2개 이상)의 부분 세그먼트 또는 부분을 가질 수 있다. 일부 리프트 암, 로더에도 가능하지만 특히 굴착기 상의 리프트 암은 도 2에 나타낸 리프트 암 구조체(230)의 경우와 같이 미리 결정된 경로를 따라 일제히(in concert) 이동하는 대신에 다른 세그먼트(segment)에 대하여 피벗하도록 제어 가능한 부분을 갖는다. 일부 동력기계는 굴착기 또는 일부 로더 및 다른 동력기계에서 알려진 바와 같은 단일 리프트 암을 갖는 리프트 암 구조체를 갖는다. 다른 동력기계는 복수의 리프트 암 구조체를 가질 수 있고, 각각은 서로에 대해 독립적이다.
예시적인 도구 인터페이스(270)는 리프트 암(234)의 제2 단부(234B)에 제공된다. 도구 인터페이스(270)는 다양한 다른 도구를 리프트 암(234)에 수용 및 고정할 수 있는 도구 캐리어(272)를 포함한다. 이러한 도구는 도구 캐리어(272)와 체결되도록 구성된 기계 인터페이스를 갖는다. 도구 캐리어(272)는 리프트 암(234)의 제2 단부(234B)에 피벗 장착된다. 도구 캐리어 작동기(235)는 리프트 암 구조체(230) 및 도구 캐리어(272)에 작동 가능하게 결합되고, 도구 캐리어를 리프트 암 구조체에 대하여 회전하도록 작동 가능하다.
도구 인터페이스(270)는 또한 도구를 리프트 암 구조체(230)에 연결할 수 있는 도구 동력원(274)을 갖는다. 도구 동력원(274)은 도구가 결합되는 가압 유압 유체 포트(port)를 포함한다. 가압 유압 유체 포트는 하나 이상의 기능 또는 도구 상의 작동기에 동력을 주기 위하여 가압 유압 유체를 선택적으로 제공한다. 도구 동력원(274)은 또한 도구 상의 전기 작동기 및/또는 전기 제어기에 동력을 주기 위하여 전기 동력원을 포함한다. 도구 동력원(274)은 예시적으로 굴착기(200) 상의 데이터 버스(bus)와 통신하여 도구 상의 제어기와 로더(200) 상의 전기 장치 사이의 통신을 허용하는 전기 도관(conduits)을 포함한다.
하부 프레임(211)은 그에 부착된 한 쌍의 견인 요소(242A 및 242B)를 지지한다. 견인 요소(242A 및 242B)의 각각은 하부 프레임(211)에 결합된 트랙 프레임을 갖는다. 트랙 프레임은 로더(200)를 지지표면 위로 추진하기 위하여 동력하에 회전하는 무한 트랙을 지지하고 무한 트랙에 의하여 둘러싸인다. 무한 트랙을 체결 및 지지하기 위하여 다양한 구성요소가 결합되거나 또는 트랙 프레임에 의하여 지지되고, 무한 트랙이 트랙 프레임 주위로 회전하게 한다. 예를 들어, 스프로켓(sproket)이 트랙 프레임에 의하여 지지되고 무한 트랙을 체결하여 무한 트랙이 트랙 프레임 주위로 회전하게 한다. 아이들러(idler)가 인장시험기(tentioner)(미도시)에 의하여 트랙에 대하여 유지되어 트랙 상에 적절한 인장을 유지한다. 트랙 프레임은 또한 트랙을 체결하는 복수의 롤러(rollers)를 지지하고, 트랙을 통하여 지지표면이 로더(200)의 무게를 지지하고 분배한다.
디스플레이 장치가, 예를 들어 청각(audible) 및/또는 시각(visual) 표시와 같이, 운전자에 의해 감지될 수 있는 형태로 동력기계의 작동에 관련될 수 있는 정보의 표시를 주기 위하여 캡 내에 제공된다. 청각 표시는 부저, 벨 등의 형태 또는 구두(verbal) 통신으로 만들어질 수 있다. 시각 표시는 그래프, 라이트, 아이콘, 게이지, 알파벳 문자 등의 형태로 만들어질 수 있다. 디스플레이는 경고등이나 게이지와 같은 전용 표시를 제공하거나, 다양한 크기와 기능의 모니터와 같이 프로그램 가능한 디스플레이 장치를 포함하여 프로그램 가능한 정보를 제공하기 위하여 동적일 수 있다. 디스플레이 장치는 진단 정보, 문제 해결 정보, 지시 정보 및 운전자가 동력기계 또는 동력기계에 결합된 도구의 작동을 보조하기 위한 다양한 유형의 정보를 제공할 수 있다. 운전자에게 사용될 수 있는 기타 정보 역시 제공할 수 있다.
상기의 동력기계(100) 및 로더(200)에 대한 기술은 예시적인 목적을 위하여 제공되고, 아래의 실시예가 실현될 수 있는 예시적인 환경을 제공한다. 본 발명에 개시된 실시예는 도 1의 블록 다이아그램에 나타낸 동력기계(100)에 의하여 일반적으로 설명된 동력기계, 특히 스키드-스티어 로더(200)와 같은 로더 상에 실현될 수 있고, 달리 언급하거나 인용하지 않는 한, 아래 기술하는 개념은 위에 기술한 본 발명을 제한하는 것으로 의도되어서는 안 된다.
도 4는 본 발명에 개시된 실시예를 실현할 수 있는 다른 동력기계의 리프트 암 구조체(330)를 포함하는 부분 측면도이다. 도 5는 도 4의 리프트 암 구조체(330)의 부분을 나타낸다.
도 4에서 특정의 특징부를 더 잘 나타내기 위하여 동력기계(300)의 프레임(310) 및 리프트 암 구조체(330)가 도시되고, 다른 동력기계 구성요소는 생략되었다. 동력기계(300)에서, 리프트 암 구조체(330)는 한 쌍의 리프트 암(334)을 포함한다. 각각의 리프트 암(334)은 제1 부분(334A) 및 제1 부분(334A)에 피벗 결합되는 제2 부분(334B)을 포함한다. 각각의 리프트 암(334)의 제1 부분(334A)은 하나의 조인트(316)에서 프레임(310)에 피벗 결합되고(리프트 암(334)의 제1 단부(332A)를 나타냄), 제2 부분(334B)은 제1 부분(334A)에 대한 연결부로부터 리프트 암(334)의 제2 단부(332B)까지 연장한다. 리프트 암(334)은 각각 제1 부분(334A)에 부착되는 교차부재(336) 및 제2 부분(334B)에 부착되는 교차부재(335)에 결합된다.
도구 캐리어(372)는 피벗 부착부(pivotal attachment)(371)에 의하여 주조 하부 리프트 암 부분(334)에 회전 가능하게 장착된다. 비록 동력기계(300)에 필수 적인 부품은 아니지만, 도구(373)가 예시의 목적으로 도구 캐리어(372)에 장착 도시되었다. 예시적인 실시예에서, 도구(373)는 로더 유형의 동력기계용 버킷(bucket) 형태의 도구이다.
프레임(310)의 각 측면에 리프트 실린더 또는 작동기(338)가 피벗 부착부(338A)에서 프레임에 피벗 부착된다. 리프트 실린더(338)는 또한 피벗 부착부(338B)에서 리프트 암 구조체(330)에 피벗 부착된다. 제1 부분(334A)은 종동 링크(follower link)로서 기능하고, 피벗 부착부(316)에서 프레임(310)에 피벗 부착되고, 피벗 부착부(375B)에서 리프트 암 구조체(330)의 제2 부분 또는 메인 부분(334B)에 피벗 부착된다. 구동 링크(driver link)는 피벗 부착부(380A)에서 프레임(310)에 피벗 부착되고, 피벗 부착부(380B)에서 리프트 암 구조체(330)(제2 부분 또는 메인 부분(334B) 상에)에 피벗 부착된다. 구동 링크, 종동 링크, 로더의 프레임 및 리프트 암의 나머지는 리프트 암 구조체(330)를 위한 4-바 링크(bar linkage) 배열을 제공한다. 이들 다양한 구성요소에 대한 더 자세한 설명은 아래에 도 5 내지 도 22를 참조하여 제공된다.
리프트 암 구조체
도 5 및 도 6은 리프트 암 구조체(330)를 자세히 보여준다. 도 7은 주조로 형성된 하부 리프트 암 부분(339)의 실시예를 자세히 나타내고, 도 8은 두 개의 리프트 암 부분이 함께 용접되는 접점(junction)(332)에서 메인 또는 상부 리프트 암 부분(333) 및 주조 하부 리프트 암 부분(339)의 특징부를 나타낸다. 리프트 암 구조체의 일부 실시예는 주조 하부 리프트 암을 갖지 않을 수 있지만, 도 5 내지 도 8에 주조 하부 리프트 암을 도시하였다. 예시적인 실시예에서, 각각의 메인 리프트 암 부분(333) 및 주조 하부 리프트 암 부분(339)의 접점(332) 가까이에 무릎(knee)이 형성되어 있고, 하부 리프트 암 부분(339)은 메인 리프트 암 부분(333)으로부터 메인 부분보다 더 극적으로 하향 경사진다(일부 실시예에서 메인 리프트 암 부분은 하향 경사가 필요하지 않다). 용어 '무릎'은 도 5 및 도 6에 나타낸 실시예의 경우와 같이, 메인 부분과 하부 부분 사이의 이탈(departure) 영역을 설명하는데 사용되고, 메인 리프트 암 부분과 하부 리프트 암 부분 사이에 이동성의 조인트는 없다. 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 두 개(좌 및 우)의 주조 하부 리프트 암 부분(339)은 동일한 특징부를 갖지만, 서로 거울상 또는 역(reverse) 이미지일 수 있고, 또는 적어도 실질적으로 유사하다. 이 점에서 주조 하부 리프트 암 부분은 동일하지 않을 수 있지만, 단지 하나의 주조 하부 리프트 암 부분의 설명이 아래에 제공된다. 본 발명의 기술분야의 당업자는 하나의 주조 하부 리프트 암 부분에 기술된 특징이 리프트 암 구조체의 대향 측면의 대응하는 하부 리프트 암 부분에도 실행될 수 있고, 여기에서 기술되지 않은 다른 특징이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 하나 또는 다른 하나에 존재할 수 있다고 이해할 것이다.
본 발명의 실시예에서, 함께 용접되거나 또는 고정된(fastened) 하나 이상의 스틸 조각으로 형성된 종래의 하부 리프트 암 부분에 대하여 주조 하부 리프트 암 부분(339)은 개선점을 제공하는 중공 내부(hollow interiors)와 수개의 주조부(cast features)를 갖는다. 예를 들어, 주조 하부 리프트 암 부분(339)은 리프트 암 구조체(330)의 폭을 프레임 또는 동력기계보다 넓은 폭에서 도구 캐리어 및 부착된 도구의 부착을 위하여 필요한 폭으로 가늘게 하는 내부 옵셋(inward offset) 또는 밴드(bend) 영역을 포함하도록 형성된다. 종래의 방법을 사용하여 가로로 내부 밴드 또는 옵셋을 형성하는 것은 다수의 다른 개개의 금속 플레이트 또는 조각을 필요로 하고, 이는 제조 비용을 비싸게 하고 공정을 복잡하게 하고 다수의 용접을 도입하여 반복되는 높은 스트레스에 노출되게 할 수 있다. 주조 하부 리프트 암 부분 또는 부재를 사용함으로써, 가로 내부 밴드 또는 옵셋(396)은 추가적인 금속 조각 또는 용접의 필요 없이 리프트 암 구조체를 좁게 하도록 형성될 수 있다. 이는 제조공정을 단순화하고, 스트레스를 덜 받을 수 있는 강한 하부 리프트 암 부분을 생성한다. 또한, 주조 하부 리프트 암 부분을 사용함으로써, 다수의 조각의 용접에 의하여 얻어지는 것보다 부품 형상 및 치수의 공차(tolerance)의 보다 정밀한 제어를 가능하게 한다. 이러한 치수가 정밀하게 제어되지 않으면, 틸트 실린더(미도시)가 과-연장(over-extended) 또는 과-수축(over-retracted)될 수 있는 구조를 초래하여 손상되거나 또는 다른 조정 불량(misalignments)이 리프트 암에 원하지 않는 스트레스를 줄 수 있다.
리프트 암 구조체(330)에서, 주조 하부 리프트 암 부분(339)은 틸트 실린더(미도시)를 하부 리프트 암 부분(339)과 도구 캐리어(372)(도 4에 도시) 사이에 연결하는 피벗 부착 구멍(bores) 또는 애퍼처(390)와, 도구 캐리어(372)의 주조 하부 리프트 암 부분에의 직접 부착을 위한 피벗 부착 구멍 또는 애퍼처(392)와 같은 다른 특징부를 포함한다. 또한, 리프트 암에 도입되는 내성 토크(resisting torque) 및 다른 힘에 의하여 강도와 안전성을 제공하기 위하여, 구조 튜브 구멍 또는 애퍼처(394)가 하부 리프트 암 부분에 형성되고, 각각의 좌우 하부 리프트 암 부분(339) 사이에 연장하는 교차부재인 구조 튜브(335)를 수용하도록 구성된다.
도 7은 하나의 예시적인 실시예에 따른 주조 하부 리프트 암 부분(339)의 사시도를 제공한다. 주조 하부 리프트 암 부분(339)은 리프트 암 구조를 강화하는 특징부를 포함하고 주조 물질의 변형을 허용하여 하부 리프트 암 부분(339)과 구조 튜브(335) 사이 또는 하부 리프트 암 부분(339)과 상부 리프트 암 부분(333) 사이의 용접부 상의 스트레스를 감소한다. 예를 들어, 주조 하부 리프트 암 부분(339)은 구조 튜브 애퍼처(394)를 둘러싸는 보스(boss)(402)를 포함하고 주조 물질의 변형을 촉진하여 하중 스트레스를 흡수하고, 따라서 이들 스트레스가 구조 튜브와 하부 리프트 암 부분(339) 사이의 용접부에 이전되는 것을 방지한다. 또한, 하부 리프트 암 부분(339)은 대응하는 상부 리프트 암 부분(333)의 외곽 하부 단부(410)(도 8에 도시)에 적어도 부분적으로 수용되도록 구성된 외곽 상부 단부(405)를 포함하고, 외곽 단부는 접점(332)에서 결합한다. 외곽 단부와 합성 접점(332)의 형상은 가장 높은 인장과 압축 스트레스 포인트의 배치를 제어하여 상부 및 하부 리프트 암 부분 사이의 용접부의 스트레스를 감소한다.
도 8을 참조하면, 상부 리프트 암 부분(333)의 외곽 하부 단부(410)는 주조 하부 리프트 암 부분(339)의 외곽 상부 단부(405) 부분 위로 슬리브된다. 용접부는 주조 하부 리프트 암 부분(339)과 상부 리프트 암 부분(333)의 외곽 단부들(405 및 410) 사이에 형성된 채널(515)에 위치한다. 리프트 암 부분(339 및 333)의 외곽 단부의 형상은, 상부 및 하부 리프트 암 부분 사이의 가장 높은 인장(하중하에) 포인트 및 두 개의 리프트 암 부분 사이의 가장 높은 압축(하중하에) 포인트의 위치를 제어하도록 설계되었다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 포인트(420)는 가장 높은 인장 포인트의 예를 나타내고, 포인트(425)는 가장 높은 압축 포인트의 예를 나타낸다. 이들 포인트의 위치를 제어하기 위하여, 그리고 두 개 리프트 암 부분(333 및 339)중 하나의 제어되는 변형 영역을 제공하기 위하여, 돌출 킹크 섹션(protruding kink section)(430)이 주조 리프트 암 부분(339)의 외곽 상부 단부(410)에 의하여 형성된다. 대응하는 인렛(inlet) 킹크 섹션(435)이 상부 리프ㅌ 암 부분(333)의 외곽 하부 단부(410)에 형성되고, 돌출 킹크 섹션(430)을 수용하도록 구성된다. 이 구성은 상부 리프트 암 부분(333)의 상부 연장부재(440)를 형성하고, 상부 연장 부재(440)는 상부 리프트 암 부분(333)의 다른 부분보다 더 하부 리프트 암 부분(339)의 무릎 영역을 향하여 연장한다. 하부 연장 부재(445)는 또한 상부 리프트 암 부분(333)의 외곽 하부 단부(410)에 의하여 형성되고, 인렛 킹크 섹션(435)에 의하여 상부 연장부재(440)로부터 분리된다. 이 구성에서, 상부 연장 부재(440)는 하부 연장 부재(445)보다 더 연장하고, 상부 연장부재는 무거운 하중 조건 하에서 약간 구부러지고, 편형되거나 변형되도록 구성되어 용접부(415)의 스트레스를 감소시킨다.
도구 캐리어 구조
도 9 내지 도 12는 도 4에 나타낸 도구 캐리어(372)의 주조 도구 캐리어 플레이트(500)의 하나의 실시예를 나타낸다. 도 13 및 도 14는 도구 캐리어(372)의 사시도이고, 각각의 플레이트(500)에 용접된 교차부재인 구조 튜브(510)와 함께 결합된 두 개의 주조 도구 캐리어 플레이트(500)를 포함한다. 각각의 주조 도구 캐리어 플레이트(500)는, 도 15에 나타내고 위에 기술한 각각의 피벗 부착부(371)에서 리프트 암 구조체의 한 쌍의 하부 리프트 암 부분(339)의 서로 다른 하나에 피벗 부착 또는 결합되도록 구성된다. 두 개(좌 및 우)의 주조 도구 캐리어 플레이트는 동일한 특징을 갖지만, 서로 거울상 이미지 또는 역 이미지일 수 있다. 주조 도구 캐리어 플레이트는 동일한 대신에 서로 거울상 이미지이므로, 여기에서는 설명의 간결성을 위하여 단지 하나의 도구 캐리어 플레이트가 도 9 내지 도 12에 도시되고 설명되었다. 일부 실시예에서, 좌 및 우 주조 도구 캐리어 플레이트의 각각은 여기서 설명되지 않은 다른 것과 다른 특징을 가질 수 있다. 이러한 차이의 어떤 것도 도구 캐리어 플레이트가 본 발명의 범위로부터 벗어나는 것은 아니다.
도 9 내지 도 12에 나타낸 바와 같이, 각각의 주조 도구 캐리어 플레이트(500)는 후면 또는 동력기계 측면(520)을 갖고 대향 전면 또는 도구 인터페이스 측면(530)을 갖는다. 도구 인터페이스 측면(530)은 도구와 직접 접촉하도록 구성된다(즉, 주조 자체는 도구를 향하여 위치한다). 후면(520) 상에서, 각 플레이트(500)는 주조 플레이트를 하부 리프트 암 부분(339)에 피벗 부착하는 피벗 부착부(371)(도 4에 도시)용 구멍(bores) 또는 애퍼처(540)를 갖는다. 동일한 후면 상에서, 각 플레이트는 또한 도구 캐리어에 장착된 도구의 틸트 기능을 제어하기 위하여 틸트 실린더(미도시) 및 주조 플레이트 사이에 피벗 부착부용 구멍(bores) 또는 애퍼처(545)를 갖는다. 각각의 주조 도구 캐리어 플레이트의 내부 단부 상에서, 구조 튜브 또는 교차부재 수용 칼라(collar)는 주조 내에 포함되어 있다. 또한, 각각의 구조 튜브 수용 칼라는 측면 애퍼처(555)를 갖고, 용접부(560)(도 13 및 도 14에 도시) 및 칼라(55)의 향상된 변형성이 도구 캐리어 플레이트(500) 상의 스트레스력을 흡수하도록 한다. 칼라(550)의 영역에서, 주조 도구 케리어 물질의 변형을 허용함으로서, 칼라와 구조 튜브(510) 사이의 용접부(560 및 565) 상의 스트레스력은 감소된다.
캐리어 플레이트(500)는 하부 리프트 암 부분(339) 또는 다른 정지 표면과 접촉하도록 구성된 틸트 정지 기계 가공된 표면(tilt stop machined surface)(570)을 갖고, 리프트 암 부분에 대한 도구 캐리어의 더 이상의 이동(한 방향으로)을 방지한다. 표면(570)은 주조 도구 캐리어 플레이트에 기계 가공되어 틸트 실린더의 연장 최대 정도를 엄밀히 제어하여 과-연장에 의한 실린더의 손상을 방지한다. 또한, 캐리어 플레이트(500)의 다른 표면은 주조 후에 치수 및 공차를 제어하도록 정밀하게 기계 가공될 수 있다.
캐리어 플레이트(500) 주조 및 필요한 표면의 기게 가공 후에, 도구 잠금 기구(locking mechanisma)가 캐리어 플레이트에 부가될 수 있다. 예를 들어, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 레버(580), 스프링(585) 및 잠금핀(590)이 부가될 수 있다. 이들 잠금 요소는 도구를 캐리어 플레이트(500)의 도구 인터페이스 측면(530)에 장착된 위치로 잠그는데 사용된다.
종동 링크 구조체
도 16 및 도 17은 일부 예시적인 실시예에 따른 종동 링크(375)를 나타내는 동력기계(300)의 부분 후면 및 부분 사시도이다. 도 18은 종동 링크(375), 동력기계(300)로부터 분리된 교차부재인 구조 튜브(610)를 나타낸다. 일부 실시예에서, 종동 링크(375)는 주조 기술을 이용한 단일 조각으로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 종동 링크(375)는 다르게 구성될 수 있다.
종동 링크(375)는 구조 튜브(또는 교차부재) 수용 칼라(630) 및 칼라(630)로부터 아래로, 프레임(31)의 직립부(615)에 대한 피벗 부착부(375A)(또한 도 4에 피벗(316)으로 인용)를 제공하는데 사용되는, 피벗 구멍(650)까지 연장하는 연장부재(640)를 포함한다. 연장부재(640)는 동력기계의 뒤로부터 직접 보았을 때 동력기계의 리프트 암 구조체의 메인 부분과 적어도 부분적으로 직렬인 제1 부분(641) 및 제1 부분으로부터 바같쪽으로 위치하여 주조 링크 리프트 암 부착 포인트가 리프트 암 구조체의 외부에 있도록 하는 제2 부분(643)을 갖는다. 제1 부분(641)은 리프트 암의 메인 부분과 직렬인 위치와 바깥쪽 위치 사이에서 바깥으로 경사지도록 변화될 수 있다.
종동 링크를 메인 리프트 암 부분의 외부에 위치시킴으로써, 후방에 있는 운전실로부터의 가시성이 유리하게 향상된다. 구조 튜브(610)는 각각의 종동 링크(375)의 칼라(630) 사이에 연장한다. 칼라(630)는 종동 링크 물질의 비틀림 또는 변형을 허용하여 구조 튜브와 종동 링크 사이의 용접부의 스트레스를 감소한다. 도 17에 도시한 바와 같이, 피벗 부착부(375B)는 리프트 암 구조체(330)를 종동 링크에 결합한다.
종동 링크(375)를 위한 주조 물질의 사용은 많은 이점을 제공한다. 예를 들어, 주조의 사용은 리프트 암 피벗 구멍(650)과 칼라(630)의 피벗 구멍 사이의 치수 및 공차를 엄밀히 제어하게 한다. 또한, 물질이 종동 링크 주조로부터 제거될 수 있고, 동시에 부분적으로 용접의 더 적은 사용으로 인하여 종동 링크를 더 강하게 만들 수 있다.
도 16에 도시한 바와 같이, 종동 링크(375)의 연장부재(640)는 칼라(630)로부터 동력기계 프레임의 직립부(615)까지 적어도 부분적으로 종동 링크의 피벗 부착부를 향하는 방식으로 상부 리프트 암 부분(333)의 외부에 위치한다. 이는 동력기계의 운전자에게 개선된 후면 가시성을 제공한다.
구동 링크 구조체 및 경로
도 19 내지 도 21은 도 4에 나타낸 완전히 낮아진 상태에 비하여, 리프트 실린더(338)에 의하여 상승된 여러 상태의 리프트 암 구조체를 갖는 동력기계의 부분을 나타낸다. 특히 중요한 것은, 동력기계(300)는 구동 링크(380)가 리프트 실린더(338)를 접촉하지 않게, 구동 링크(380) 및 리프트 실린더(338)의 경로가 이들 구성요소를 서로 및 프레임(31)에 대하여 가까운 근접에 위치하도록 허용할 수 있게 구성된다. 구동 링크(380) 및 종동 링크(375)는, 리프트 암 구조체(330)에 대한 구동 링크 피벗 부착부(380B)가 리프트 실린더(338)에 교차하는 경우에, 피벗 부착부(380B)가 리프트 실린더의 베이스의 최상부 또는 상부 위치(660)의 위에 있도록 구성된다. 도 19에 도시하는 바와 같이, 피벗 부착부(380A)는 로더의 후방 차축의 뒤에 위치한다.
구동 링크는, 메인 리프트 암 부분 피벗 부착부(380B)가 메인 리프트 암 부분이 리프트 실린더(338)에 의하여 상승 및 하강함에 따라 리프트 실린더 바디의 상부(660) 위로 이동하는 이동 아크(movement arc)를 따르도록 구성된다. 일부 실시예에서, 메인 리프트 암 부분이 완전히 낮아진 위치에 있는 경우, 구동 링크의 메인 리프트 암 부분 피벗 부착부(380B)는 리프트 실린더 바디의 상부(660)의 후방에 위치하고, 그러나 메인 리프트 암 부분이 완전히 상승된 위치에 있는 경우, 피벗 부착부(380B)는 리프트 실린더 바디의 상부(660)의 전방에 위치한다. 또한, 메인 리프트 암 부분 피벗 부착부(380B)는 완전히 낮아진 위치(도 19에 도시)에서 완전히 상승된 위치(도 21에 도시)까지의 이동 경로를 통하여 피벗 부착부(380A)의 뒤 및 위에 위치한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 리프트 암 구조체(330)가 아래로 내려가고 리프트 실린더(338)가 완전히 수축한 경우, 피벗 부착부(380B)는 리프트 실린더의 베이스의 상부(660)의 밑에 있다. 피벗이 리프트 실린더(의 내부)를 통과하면, 리프트 실린더가 연장되어(도 19 내지 도 21) 리프트 암을 상승함에 따라, 피벗 부착부(380B)는 리프트 실린더 베이스의 상부(660)보다 더 높아진다. 이러한 구성은 이들 구성요소를 함께 더 가깝게 위치시킬 수 있어 동력기계를 크게 하는 것이 필요하지 않다.
도 22는 동력기계의 프레임(310)으로부터 가로로 위치하고 리프트 실린더(338)의 베이스의 최내부 표면(680)과 접촉하고, 그러나 피벗(380B)이 리프트 실린더 근처를 통과하는 경우에는 리프트 실린더(338)의 베이스의 상부(660) 위에 위치하는, 최외부 표면(670)을 갖는 피벗(380B)을 나타낸다. 일부 실시예에서, 구동 링크(380)와 프레임의 최고 거리는 틸트 실린더와 프레임 사이의 최소 거리보다 큭고, 적어도 구동 링크의 일부는 틸트 실린더와 프레임 사이에 위치한다. 다른 방식으로서, 구동 링크(380)의 일부는 프레임에 대한 리프트 실린더(338)의 가장 가까운 위치를 넘어 연장한다. 도 22에 도시한 바와 같이, 구동 링크(380)는 구동 링크가 리프트 암에 결합되는 단부에 U자형 링크(clevis)(384)를 갖는다. U자형 링크 단부는 구동 링크의 메인 부분(382)이 좁아져서 기계의 프레임에 보다 가까이 위치되도록 한다.
이상 본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 개념에서 벗어나지 않고 형태 또는 세부적으로 변경이 이루어질 수 있음을 인지할 것이다.

Claims (22)

  1. 각각 근위 단부 및 원위 단부를 갖는 제1 및 제2 상부 리프트 암 섹션을 포함하고, 근위 단부에서 동력기계에 회전 가능하게 결합되도록 구성된 상부 리프트 암 부분;
    제1 주조 하부 리프트 암 및 제2 주조 하부 리프트 암을 포함하고, 제1 및 제2 주조 하부 리프트 암의 각각은 제1 및 제2 상부 리프트 암 섹션에 고정되고, 제1 및 제2 주조 하부 리프트 암의 각각은 각각의 상부 리프트 암 부분에 정렬되고 연결된 제1 부분, 제1 부분으로부터 내부로 가늘어지는 제2 부분 그리고 각각의 상부 리프트 암 부분을 통하여 연장하는 수직면과 평행한 수직면을 따라 제2 부분으로부터 연장하는 제3 부분을 갖고, 제1 및 제2 주조 하부 리프트 암의 각각은 제3 부분에 일체로 형성된 보스를 갖고, 그리고 제1 및 제2 주조 하부 리프트 암의 각각은 교차부재 부착 애퍼처 및 도구 캐리어 부착 애퍼처를 갖고, 교차부재 부착 애퍼처는 제3 부분에 일체로 형성된 보스에 의하여 제공되는 하부 리프트 암 부분; 및
    제1 및 제2 주조 하부 리프트 암의 제3 부분의 교차부재 부착 애퍼처 사이에 연장하는 교차부재를 포함하는, 동력기계용 리프트 암 구조체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 주조 하부 리프트 암은 틸트 실린더 부착 애퍼처를 더 포함하고, 틸트 실린더를 각각의 제1 및 제2 주조 하부 리프트 암에 피벗 부착하도록 구성된 동력기계용 리프트 암 구조체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 각각의 제1 및 제2 주조 하부 리프트 암은 단일 주조 조각 물질로 형성되고, 각각의 제1 및 제2 주조 하부 리프트 암의 교차부재 부착 애퍼처, 도구 캐리어 부착 애퍼처 및 틸트 실린더 부착 애퍼처는 단일 주조 조각 물질에 기계 가공된 애퍼처인 동력기계용 리프트 암 구조체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 각각의 제1 및 제2 상부 리프트 암 섹션은 원위 단부에 외곽 하부 인터페이스를 갖고, 각각의 제1 및 제2 주조 하부 리프트 암은 외곽 상부 인터페이스를 갖고, 제1 및 제2 주조 하부 리프트 암이 제1 및 제2 상부 리프트 암 섹션의 각각의 하나에 고정된 경우, 상부 리프트 암 섹션의 외곽 하부 인터페이스는 주조 하부 리프트 암의 대응하는 외곽 상부 인터페이스 부분 위로 슬리브되는 동력기계용 리프트 암 구조체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 각각의 제1 및 제2 상부 리프트 암 섹션의 외곽 하부 인터페이스는 상부 연장부재, 하부 연장 부재 및 상부 연장부재 및 하부 연장 부재 사이에 위치하고 이들을 분리하는 인렛 섹션을 포함하고, 각각의 제1 및 제2 주조 하부 리프트 암의 외곽 상부 인터페이스는 상부 연장부재 및 하부 연장 부재 사이에 제1 및 제2 상부 리프트 암 섹션의 대응하는 하나의 인렛 섹션에 위치하도록 구성된 돌출 섹션을 포함하는 동력기계용 리프트 암 구조체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 각각의 제1 및 제2 상부 리프트 암 섹션의 연장부재는 대응하는 하부 연장부재보다 근위 단부에 대하여 더 연장하는 동력기계용 리프트 암 구조체.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 각각의 제1 및 제2 상부 리프트 암 섹션은 서로 피벗 결합하는 제1 부분과 제2 부분을 포함하고, 제1 부분의 제1 단부는 동력기계의 프레임에 피벗 결합되고 그리고 제2 부분의 제1 단부는 제1 부분의 제2 단부에 피벗 결합되고 제2 부분의 제2 단부에 연장되는 동력기계용 리프트 암 구조체.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
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