KR20140084427A - 건설기계용 오일 탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 건설기계용 오일 탱크에 관한 것으로, 오일을 저장하기 위한 오일 탱크의 탱크 상부와, 상기 탱크 상부와 대항하는 탱크 하부와, 서로 대향하도록 배치되며, 곡면 형상을 가지고 상기 탱크 상부와 상기 탱크 하부를 연결하는 한 쌍의 제1 측벽부, 그리고 상기 한 쌍의 제1 측벽부에 의해 서로 연결되어 곡면 형상을 가지며, 상기 탱크 상부와 상기 탱크 하부를 연결하는 제2 측벽부를 포함하며, 상기 탱크 상부의 외면과 상기 탱크 하부의 외면 간의 최단 직선 거리와 상기 탱크 상부와 상기 탱크 하부를 연결하는 상기 한 쌍의 제1 측벽부의 곡률 반경은 1.2 내지 3.0의 비율을 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

건설기계용 오일 탱크{OIL TANK FOR CONSTRUCTION MACHINERY}

본 발명의 실시예는 건설기계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건설기계용 오일 탱크에 관한 것이다.

일반적으로 건설기계에는 유압 오일이 채워지는 오일 탱크가 탑재된다. 이러한 건설기계는 전후 방향으로 주행하거나 건설기계의 상부체가 좌우 방향으로 선회를 반복하게 된다. 이와 같은 건설기계가 주행하거나 선회할 때 오일 탱크에 진동과 부하 등이 가해지게 되고, 특히 상부체가 선회할 때에는 오일 탱크에 더욱 더 큰 부하가 가해지게 된다.

이에 따라, 건설기계의 상부체가 선회할 때 오일 탱크에 가해지는 부하를 견디게 하기 위해 오일 탱크는 충분한 내구성이 요구된다.

통상의 오일 탱크의 경우에는 직육면체의 형태를 가진다. 또한, 오일 탱크는 상판과 측판으로 이루어진다. 상판과 측판은 모두 'ㄷ' 형태로 형성되며, 상판은 하부가 개방된 'ㄷ' 형상으로 형성되고, 측판은 상부가 개방된'ㄷ' 형상으로 형성되어 서로 측면 모서리부가 결합된다. 또한, 내부에 저장된 오일의 유동을 제한하기 위한 격판이 배치된다.

도 1에 나타난 것과 같이, 종래 건설기계용 오일 탱크는 내부에 배치되는 격판과 결합되는 부분과, 오일 탱크의 상판과 측판의 결합 모서리에 과도한 응력이 발생된다. 이에 따라, 오일 탱크는 집중된 응력을 견디지 못하고 오일 탱크가 파손되는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 오일 탱크의 외부 형상을 변형하고, 오일 탱크의 형상을 변형하더라도 제조 원가가 상승되지 않는 건설기계용 오일 탱크를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 건설기계용 오일 탱크는, 오일을 저장하기 위한 오일 탱크의 탱크 상부와, 상기 탱크 상부와 대항하는 탱크 하부와, 서로 대향하도록 배치되며, 곡면 형상을 가지고 상기 탱크 상부와 상기 탱크 하부를 연결하는 한 쌍의 제1 측벽부, 그리고 상기 한 쌍의 제1 측벽부에 의해 서로 연결되어 곡면 형상을 가지며, 상기 탱크 상부와 상기 탱크 하부를 연결하는 제2 측벽부를 포함하며, 상기 탱크 상부의 외면과 상기 탱크 하부의 외면 간의 최단 직선 거리와 상기 탱크 상부와 상기 탱크 하부를 연결하는 상기 한 쌍의 제1 측벽부의 곡률 반경은 1.2 내지 3.0의 비율을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 한 쌍의 제2 측벽부의 서로 마주하는 내면 간의 최단 직선 거리와 상기 한 쌍의 제2 측벽부를 연결하는 상기 한 쌍의 제1 측벽부의 곡률 반경은 1.2 내지 3.0의 비율을 가지는 것일 수 있다.

상기 탱크 상부의 외면과 상기 탱크 하부의 외면 간의 최단 직선 거리와 상기 탱크 상부와 상기 탱크 하부를 연결하는 상기 한 쌍의 제2 측벽부의 곡률 반경은 1.0 내지 2.5의 비율을 가지는 것일 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 오일 탱크의 강성 및 강도가 확보되어 오일 탱크의 상부 및 하부와 측면부의 모서리에 과도한 응력이 집중되는 것이 최소화되어 오일 탱크의 내구성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 종래의 오일 탱크의 직육면체 형상에서 오일 탱크의 측면부가 곡면인 SHELL 형상으로 변형됨으로써 현재 건설기계 오일 탱크 내의 공간을 충분히 활용할 수 있다.

도 1은 종래 건설기계용 오일 탱크의 해석을 수행하여 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 오일 탱크를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 오일 탱크의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 오일 탱크의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 오일 탱크의 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 오일 탱크의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 오일 탱크의 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 오일 탱크의 응력 집중을 해석한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 오일 탱크를 설명한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 건설기계용 오일 탱크(10)는 탱크 상부(11)와, 탱크 하부(12), 제1 측벽부(13), 제2 측벽부(14)로 형성된다.

오일 탱크(10)에는 건설기계를 작동시키는데 필요한 오일이 저장된다. 도면에는 도시되지 않았지만 오일 탱크(10)에는 오일이 유입되는 유입구, 오일이 외부로 유출되는 유출구 등이 배치된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 다른 오일 탱크(10)는 하단면에 6개의 볼트 홀을 형성하여, 건설기계의 일측에 고정시킨다. 6개의 볼트 홀이 형성됨으로 인하여 오일 탱크(10)의 내압이 0.5 bar 정도가 상승된다.

오일 탱크(10)는 통상 상판과 측판의 결합으로 형성된다. 다시 말해, 오일 탱크(10)는 상판의 모서리와 측판의 모서리의 결합으로 이루어진다. 판을 서로 결합하는 방법에는 여러 까지 방법이 있을 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상판과 하판은 용접 결합을 이용하는 것이 바람직하다. 이는, 오일 탱크(10)의 내부는 오일이 저장되기 때문에 기밀이 유지되어야 하기 때문이다.

이때, 오일 탱크(10)는 탱크 상부(11)와 탱크 상부(11)와 대항하는 탱크 하부(12)를 갖는다. 또한, 탱크 상부(11)와 탱크 하부(12)를 연결하며, 서로 대향 되도록 배치되는 한 쌍의 제1 측벽부(13)가 배치된다. 여기서, 제1 측벽부(13)는 외면이 곡면으로 형성된다.

또한, 오일 탱크(10)는 제1 측벽부(13)에 의해 서로 연결되며, 탱크 상부(11)와 탱크 하부(12)를 연결하는 제2 측벽부(14)가 배치된다. 여기서, 제2 측벽부(14)의 외면 또한 곡면으로 형성된다

이때, 오일 탱크(10)의 강성(stiffness)와 강도(strength)를 개선하고, 오일 탱크(10)가 건설기계의 일 측에 배치될 때 공간 활용을 극대화 시키기 위하여 오일 탱크(10)에 3방향(X, Y, Z) 곡률 형상을 적용하여야 한다. 이때, 각 면의 곡률은 전체 탱크 치수 대비 비율을 고려하여 결정한다.

도 3 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 오일 탱크의 3방향(X, Y, Z)의 곡률 형상을 설명한다.

여기서, 도 3은 오일 탱크(10)의 제1 측벽부(13), 즉 도면에 도시한 Z축에서 바라본 오일 탱크(10)의 정면도이고, 도 4 및 도 5는 오일 탱크(10)의 제2 측벽부(14), 즉 도면에 도시한 X축에서 바라본 오일 탱크(10)의 측면도이다.

또한, 도 6은 오일 탱크(10)의 Y방향에서 바라본 오일 탱크(10)의 평면도이고, 도 7은 오일 탱크(10)의 Z 방향에서 바라본 오일 탱크(10)의 측단면도이다.

먼저, 도 3에 도시한 A-A 영역을 나타낸 도 5를 참고하여 탱크 상부(11)의 외면과 탱크 하부(12)의 외면 간의 최단 직선 거리(D1)에 대하여 탱크 상부(11)와 탱크 하부(12)를 연결하는 한 쌍의 제1 측벽부(13)의 곡률 반경(R1)을 정한다.

또한, 도 3에 도시한 B-B 영역을 나타낸 도 6을 참고하여 한 쌍의 제2 측벽부(14)의 서로 마주하는 내면(112) 간의 최단 직선 거리(D2)에 대하여 한 쌍의 제2 측벽부(14)를 연결하는 한 쌍의 제1 측벽부(13)의 곡률 반경(R2)을 정한다.

그리고, 도 4에 도시한 C-C 영역을 나타낸 도 7을 참고하여 탱크 상부(11)의 외면과 탱크 하부(12)의 외면 간의 최단 직선 거리(D1)에 대하여 탱크 상부(11)와 탱크 하부(12)를 연결하는 한 쌍의 제2 측벽부(14)의 곡률 반경(R3)을 정하여 실험을 수행하였다.

여기서, 탱크 상부(11)의 외면과 탱크 하부(12)의 외면 간의 최단 직선 거리(D1)와 탱크 상부(11)와 탱크 하부(12)를 연결하는 한 쌍의 제1 측벽부(13)의 곡률 반경(R1)의 비(R1/D1)을 A라 정의하고, 한 쌍의 제2 측벽부(14)를 연결하는 한 쌍의 제1 측벽부(13)의 곡률 반경(R2)과 한 쌍의 제2 측벽부(14)의 서로 마주하는 내면(112)간의 최단 직선 거리(D2) 비(R2/D2)를 B라고 정의하고, 실험을 수행하여 아래 표1과 같은 결과를 얻을 수 있었다.

상기 표 1을 참고하면, R1과 D1의 비(R1/D1)가 3.0을 초과하는 경우에 오일 탱크(10)의 각 모서리에 고응력인 80MPa가 나타났다. 종래, 오일 탱크의 경우 모서리에 가해지는 응력은 90MPa로 R1과 D1의 비(R1/D1)와 R2와 D2의 비(R2/D2)에 따라 형성된 오일 탱크(10)와 차이가 없으므로, 모서리에 가해지는 응력이 감소되는 효과가 거의 없는 것으로 나타났다.

또한, R1과 D1의 비(A)와 R2와 D2의 비(B) 중 어느 하나의 비율이라도 3.0을 초과하는 경우에 오일 탱크(10)의 탱크 상부(11)와 제1 측벽부(13) 간의 모서리와 탱크 하부(12)와 제1측벽부(13) 간의 모서리에 고응력인 80MPa가 가해지므로 종래의 오일 탱크에 비해 효과가 미미한 것으로 나타났다.

또한, 표 1에 나타난 바와 같이, R1와 D1의 비(R1/D1)와 R2와 D2의 비(R2/D2) 둘 중 어느 하나라도 1.2 보다 작으면 상기한 바와 같이 오일 탱크(10)의 공간 활용성이 낮아지고 건설기계의 다른 부품들과의 간섭될 가능성이 있으므로 현실적으로 적용하기가 매우 어렵다.

이에 따라, 탱크 상부(11)의 외면과 탱크 하부(12)의 외면 간의 최단 직선 거리(D1)와 탱크 상부(11)와 탱크 하부(12)를 연결하는 한 쌍의 제1 측벽부(13)의 곡률 반경(R1)이 1.2 내지 3.0의 범위 내의 비율을 가지는 것이 바람직하다.

그리고, 탱크 상부(11)의 외면과 탱크 하부(12)의 외면 간의 최단 직선 거리(D1)와 탱크 상부(11)와 탱크 하부(12)를 연결하는 한 쌍의 제1 측벽부(13)의 곡률 반경(R1)이 1.2 내지 3.0 범위 내의 비율을 가지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 탱크 상부(11)의 외면과 상기 탱크 하부(12)의 외면 간의 최단 직선 거리(D1)와 탱크 상부(11)와 상기 탱크 하부(12)를 연결하는 상기 한 쌍의 제2 측벽부(14)의 곡률 반경(R3)의 비(C)는 R1과 D1의 비(A)와 R2와 D2의 비(B)의 값을 고려하여 1.0 내지 2.5 수준에서 결정하여야 한다.

상기 곡률반경은 제1 측벽부(13) 또는 제2 측벽부(14)의 중앙부에서 측정한 곡률을 말한다. 바람직하게는 제1 측벽부(13)와 제2 측벽부(14)가 완전한 곡률반경을 형성하도록 설계되는 것이 좋지만, 제1 측벽부(13) 및 제2 측벽부(14)의 측벽부의 모서리부에서는 완전한 곡률이 아닐 수도 있다. 즉, 본 발명의 실시예(표1)는 제1 측벽부(13) 또는 제2 측벽부(14)의 중앙부에서 측정한 곡률을 기준으로 한 것이다.

상기와 같은 실험 결과에 따라 오일 탱크(10)의 형상을 결정하고, 이를 바탕으로 오일 탱크(10)의 응력 해석을 수행하였다.

도 8에 나타난 바와 같이, 종래 오일 탱크(10)와는 달리, 오일 탱크(10) 내에 위치되는 격판과 오일 탱크(10) 사이의 결합부, 탱크 상부(11)와 제1 측벽부(13) 사이의 모서리, 및 제1 측벽부(13)와 제2 측벽부(14) 사이의 모서리에 가해지는 응력이 현저하게 줄어들었으며, 잠재적인 위험 부위가 관찰 되지 않은 것으로 나타났다.

이와 같은 구성에 의해 형성된 본 발명에 따른 오일 탱크(10)는 강성 및 강도가 확보되어 탱크 상부(11) 및 탱크 하부(12)와 제1 측벽부(13) 사이의 모서리, 탱크 상부(11) 및 탱크 하부(12)와 제2 측벽부(14) 사이의 모서리, 그리고 오일 탱크(10) 내에 위치되는 격판과 오일 탱크(10)의 모서리에 응력이 집중되는 것을 최소화하여 오일 탱크(10)의 내구성이 향상된다.

또한, 종래의 오일 탱크의 직육면체 형상에서 제1 측벽부(13)와 제2 측벽부(14)를 곡면으로 변형시켜 현재 건설기계 오일 탱크(10) 내의 공간을 충분히 활용할 수 있으며, 오일 탱크(10)의 강성 및 강도도 증대되고 동시에 원가 절감의 효과가 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 오일 탱크 11: 탱크 상부
12: 탱크 하부 13: 제1 측벽부
14: 제2 측벽부 112: 제2 측벽부의 내면
D1: 탱크 상부의 외면과 탱크 하부의 외면 간의 최단 직선 거리
D2: 한 쌍의 제2 측벽부의 서로 마주하는 내면 간의 최단 직선 거리
R1: 탱크 상부와 탱크 하부를 연결하는 한 쌍의 제1 측벽부의 곡률 반경
R2: 한 쌍의 제2 측벽부를 연결하는 한 쌍의 제1 측벽부의 곡률 반경
R3: 탱크 하부를 연결하는 한 쌍의 제2 측벽부의 곡률 반경

Claims (3)

1. 오일을 저장하기 위한 오일 탱크(10)의 탱크 상부(11);
   상기 탱크 상부(11)와 대항하는 탱크 하부(12);
   서로 대향하도록 배치되며, 곡면 형상을 가지고 상기 탱크 상부(11)와 상기 탱크 하부(12)를 연결하는 한 쌍의 제1 측벽부(13); 및
   상기 한 쌍의 제1 측벽부(13)에 의해 서로 연결되어 곡면 형상을 가지며, 상기 탱크 상부(11)와 상기 탱크 하부(12)를 연결하는 제2 측벽부(14);
   를 포함하며,
   상기 탱크 상부(11)의 외면과 상기 탱크 하부(12)의 외면 간의 최단 직선 거리(D1)와 상기 탱크 상부(11)와 상기 탱크 하부(12)를 연결하는 상기 한 쌍의 제1 측벽부(13)의 곡률 반경(R1)은 1.2 내지 3.0의 비율을 가지는 것을 특징으로 하는 건설기계용 오일 탱크.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 제2 측벽부(14)의 서로 마주하는 내면(112) 간의 최단 직선 거리(D2)와 상기 한 쌍의 제2 측벽부(14)를 연결하는 상기 한 쌍의 제1 측벽부(13)의 곡률 반경(R2)은 1.2 내지 3.0의 비율을 가지는 것을 특징으로 하는 건설기계용 오일탱크.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 탱크 상부(11)의 외면과 상기 탱크 하부(12)의 외면 간의 최단 직선 거리(D1)와 상기 탱크 상부(11)와 상기 탱크 하부(12)를 연결하는 상기 한 쌍의 제2 측벽부(14)의 곡률 반경(R3)은 1.0 내지 2.5의 비율을 가지는 것을 특징으로 하는 건설기계용 오일 탱크.

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