KR20160057623A

KR20160057623A - 독립 구동 방식을 적용한 전동형 미니 포크레인의 모터 장착 구조

Info

Publication number: KR20160057623A
Application number: KR1020140158458A
Authority: KR
Inventors: 장진만
Original assignee: 장진만
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2016-05-24
Also published as: KR101652589B1

Abstract

본 발명은 독립 구동 방식을 적용한 전동형 미니 포크레인의 모터 장착 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존 포크레인에 장착된 엔진을 좌우 독립모터 구동 방식의 듀얼모터로 대체함에 있어, 상기 듀얼모터의 장착공간을 확보하고, 좌우독립 주행장치에서 좌우측의 주행 조정성이 적정하게 이루어지도록 한 독립 구동 방식을 적용한 전동형 미니 포크레인의 모터 장착 구조에 관한 것이다.

Description

독립 구동 방식을 적용한 전동형 미니 포크레인의 모터 장착 구조 {Motor mounting structure of mini electric poclain applied to an independent drive system}

국제 유가 급등과 배기가스 규제 강화로 인해 산업용 및 농업용 기계 분야에서 전동기술 및 하이브리드 기술의 적용 노력은 지속적으로 커지고 있다. 특히 다목적 작업을 포함하는 포크레인의 경우에도 연비성능이 구매 조건의 열쇠로 대두되고 있으므로 전동 및 하이브리드 시장 형성에 매우 유리한 조건을 갖추고 있다.

포크레인이 주로 이용되는 건설장비 업계에서는 선진국을 중심으로 매우 엄격한 배기규제를 적용하고 있는데, 2011년부터는 이전의 TIER2, 3의 NOx 및 PM 배출량보다 1/10 수준으로 줄어든 TIER4.5 배기규제를 단계적으로 적용받고 있기 때문에 연비향상과 배기가스 등 환경규제에 대응하기 위한 전기 및 하이브리드 기술을 적용하려는 추세가 확산되고 있다. 포크레인의 경우 유지비의 대부분을 연료비가 차지하고 있기 때문에 이러한 노력은 더욱 더 가중되고 있다.

이에 전기모터를 이용한 여러 가지 건설기계들이 최근 많은 보급률을 보이고 있고 기존 엔진을 이용한 건설기계를 전기모터 구동방식으로 개조하는 경우도 지속적으로 늘고 있다. 그러나 엔진 대신 전기모터를 적용하는 경우 별도의 전원공급선을 갖추어야 하기 때문에 공간적인 제약이 있는 것이 사실이며, 전기모터로 유압장치를 구동시켜 주행, 선회, 굴삭작업 등을 모두 수행하게 되므로 효율적인 측면에서 단점이 있다. 특히 외부 전기를 공급하기 위한 고비용의 전원공급시설을 별도로 설치해야 하고, 포크레인이 설치된 전원공급시설 주위에서만 운행되어야 하며 공사현장에 적용될 경우 공사 현장까지 가설되는 전기는 일반적으로 전압변동이 심하여 안정된 양질의 전기를 공급받지 못하여 포크레인의 구동모터 동작이 불안정하였고 또한 고장이 자주 발생한다.

이러한 전원선 공급에 의한 전기 포크레인 기술로서는, 전기를 이용한 실내작업용 굴삭기 (특허등록 10-0537369, 2005 이하 선행기술 1이라 함), 전기를 동력원으로 하는 포크레인의 전원공급장치(특허공개 10-2011-0021122, 2011, 이하 선행기술 2라 함) 전동 굴삭기의 전원 공급장치 (특허 등록 10-0864621, 2008, 이하 선행기술 3이라 함) 등이 있다.

이에 상기의 전원선의 공급 등의 문제를 해결하기 위해 하이브리드 포크레인이 그대안으로 제시되고 있으나, 상기 하이브리드 포크레인은 동력원으로서 기존의 디젤엔진 외에 전동기 및 전기저장장치를 추가하여 엔진을 고효율 영역에서 운전하고 작업장치에서 버려지는 에너지를 회수하여 재사용함으로써 에너지 효율을 높이고 배기가스 배출을 저감할 수는 있으나, 하이브리드 동력시스템은 기존 포크레인의 동력원인 디젤엔진, 유압펌프 외에 전기 동력을 발생하고 저장하기 위한 모터와 제네레이터, 인버터 및 컨버터, 배터리 등 복잡한 구조와 기존 엔진을 사용하고 있기 때문에 25~30% 정도의 연비 및 배기가스 저감효과를 가지기는 하지만 근본적인 대책은 되지 못하고 있는 실정이다.

이렇듯 포크레인은 부하작업이 주작업이기 때문에 엔진을 이용한 포크레인이 대부분이며 배기가스 및 연료저감을 위해 전원선을 이용한 전기 포크레인 또는 하이브리드 트랙터가 보급 시작단계에 있지만 근본적인 대책은 되지 못하고 있어 이에 대한 기술개발이 절실한 실정이다.

특허문헌 1: 대한민국 등록특허공보 10-0537369 특허문헌 2: 대한민국 공개특허공보 10-2011-0021122 특허문헌 3: 대한민국 등록특허공보 10-0864621

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 독립 구동 방식을 적용한 전동형 미니 포크레인의 모터 장착 구조는 기존 포크레인에 장착된 엔진을 좌우 독립모터 구동 방식의 듀얼모터로 대체함에 있어, 상기 듀얼모터의 장착공간을 확보하고, 좌우독립 주행장치에서 좌우측의 주행 조정성이 적정하게 이루어지도록 한 독립 구동 방식을 적용한 전동형 미니 포크레인의 모터 장착 구조를 제공하데 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 독립 구동 방식을 적용한 전동형 미니 포크레인의 모터 장착 구조는 양측에 각각 형성된 주행롤러부(1)와 상기 주행롤러부가 장착되고 그 내부에 선회대를 선회시키기 위한 선회모터를 내장하여 베이스 프레임(100)과 모터서포트(200)를 포함하는 붐바디(2), 상기 붐바디의 상부에 형성된 선회대(3), 상기 선회대에 연결되어 작업자가 착석가능한 작업대(4), 상기 작업대 일측에 연결된 조작컨트롤러(5), 상기 작업대 일측에 연결된 붐(6), 상기 붐에 연결된 암(7), 상기 암의 말단에 형성된 버킷(8) 및 상기 붐바디에 전면에 연결된 블레이드(9)를 포함하되, 상기 베이스프레임(100)은 직육면체 형상의 메인프레임(110), 상기 메인프레임 전면에 부착된 블레이브 브라켓(120), 상기 메인프레임 양측면에 부착된 주행롤러부 연결브라켓(130)을 포함하고, 상기 블레이브 브라켓(120)은 상기 블레이드(9)를 선회 구동시킬 수 있도록 메인프레임의 전면 양측에 스커드브라켓(122)이 형성되고, 그 중앙에 실린더브라켓(121)에 형성되고, 상기 주행롤러부 연결브라켓(130)은 주행롤러부가 연결되는 부분으로서, 메인프레임 양측면에 연장 형성된 상, 하부 연장편(131, 132), 상기 상, 하부 연장편을 서로 연결하되 하부 연장편의 위치보다 더 길게 형성된 측편(133), 상기 측편에 형성된 복수의 베어링 장착홀(134) 및 상기 상부 연장편과 측편이 연결되는 부분에서 상기 측편과 수직하게 연장된 날개편(135)를 포함하며,상기 모터서포트(200)는 메인프레임 저부에서 연장 형성되어 듀얼모터(M)가 안치되는 곳으로서, 듀얼모터가 안치될 수 있도록 모터안치부(210), 모터안치부에 수직 하향연장된 수직연결편(220), 수직연결편에 수평 연장된 감속기 안치부(230), 감속기 안치부에서 수직 상향 연장된 ??형상의 감속기 커버부(240) 및 상기 모터 안치부에 형성된 모터안치용 브라켓(250)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모터안치부에는 베어링이 안치되는 모터안치용 브라켓(250)이 형성되고, 상기 모터안치용 브라켓(250)은 모터 하나당 하나씩 형성되되, ??자 형으로 절곡되는 형상으로서 전면지지부(251), 후면지지부(253) 및 이들을 연결하는 연결부(252)로 구성되어, 상기 전면 지지부 및 후면 지지부에는 베어링의 안치를 용이하게 하기 위한 홀(H)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 독립 구동 방식을 적용한 전동형 미니 포크레인의 모터 장착 구조는 적용한 기존의 미니 포크레인에 적용된 엔진을 독립 구동 방식이 적용된 듀얼모터로 대체할 수 있도록 모터 장착구조를 제공하므로써 듀얼모터의 적용이 가능해짐에 따라 화석연료 사용의 감소 및 에너지 절감, 저소음 및 배기가스 공해 방지로 청정 작업환경 조성, 고효율, 고토크 모터 적용기술로 전기소모량 감소하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 독립 구동 방식을 적용한 전동형 미니 포크레인 전체 사시도
도 2는 본 발명에 따른 독립 구동 방식을 적용한 전동형 미니 포크레인의 베이스프레임 및 모터서포터 전체 사시도
도 3은 본 발명에 따른 독립 구동 방식을 적용한 전동형 미니 포크레인의 베이스프레임 및 모터서포터 정면도
도 4는 본 발명에 따른 독립 구동 방식을 적용한 전동형 미니 포크레인의모터서포터 전체 사시도
도 5는 본 발명에 따른 독립 구동 방식을 적용한 전동형 미니 포크레인의 베이스프레임 및 모터서포터 평면도

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 전동형 미니 포크레인의 모터 장착 구조는 통상의 포크레인에서 엔진을 모터로 대체하기 위한 모터장착 구조로서, 엔진을 모터로 대체로 대체시 모터 이외에도 대용량 배터리, 유압유닛 등 다양한 부속품이 장착되어야 하므로 이를 동시에 장착할 수 있도록 한 것이다.

특히 포크레인의 좌우 구동수단을 각각 독립적으로 제어할 수 있도록 모터를 듀얼로 채택함에 따라 듀얼모터가 장착될 수 있는 공간을 확보하는 데에 그 주요한 목적이 있다.

여기서 본 발명이 채택된 미니 포크레인은, 도 1을 참조하면, 양측에 각각 형성된 주행롤러부(1)와 상기 주행롤러부가 장착되고 그 내부에 선회대를 선회시키기 위한 선회모터를 내장한 붐바디(2), 상기 붐바디의 상부에 형성된 선회대(3), 상기 선회대에 연결되어 작업자가 착석가능한 작업대(4), 상기 작업대 일측에 연결된 조작컨트롤러(5), 상기 작업대 일측에 연결된 붐(6), 상기 붐에 연결된 암(7), 상기 암의 말단에 형성된 버킷(8) 및 상기 붐바디에 전면에 연결된 블레이드(9)를 포함한다.

상기 붐바디(2)는 본 발명에 따른 미니 포크레인의 기본골격으로서, 베이스 프레임(100)과 모터서포트(200)를 포함한다.

상기 베이스프레임(100)은, 도 2 및 도 3을 참조하면, 직육면체 형상의 메인프레임(110), 상기 메인프레임 전면에 부착된 블레이브 브라켓(120), 상기 메인프레임 양측면에 부착된 주행롤러부 연결브라켓(130)을 포함한다.

상기 메인프레임(110)에는 메인프레임 상면에 형성된 선회대 장착구(111)를 통하여 선회모터(도면 미도시)가 내장되고, 상기 장착구 상부로 턴기어(21)를 포함하는 상면에 선회대(2)가 장착된다.

또한, 상기 블레이브 브라켓(120)은 상기 블레이드(9)를 선회 구동시킬 수 있도록 메인프레임의 전면 양측에 스커드브라켓(122)이 형성되고, 그 중앙에 실린더브라켓(121)에 형성된다. 실린더브라켓 및 스커드브라켓의 말단에는 핀홀(도면기호 미표시)이 형성되어 있어 블레이드를 필요에 따라 핀으로 탈부착할 수 있도록 한다. 이로서, 블레이드는 실린더브라켓에 연결된 실린더의 신축작용으로 인해 실린더브라켓 및 스커드브라켓에 형성된 핀을 기점으로 한 힌지운동이 가능하게 되어 블레이드의 승하강이 가능하게 된다.

또한, 주행롤러부 연결브라켓(130)은, 도 3을 참조하면, 주행롤러부가 연결되는 부분으로서, 메인프레임 양측면에 연장 형성된 상, 하부 연장편(131, 132), 상기 상, 하부 연장편을 서로 연결하되 하부 연장편의 위치보다 더 길게 형성된 측편(133), 상기 측편에 형성된 복수의 베어링 장착홀(134) 및 상기 상부 연장편과 측편이 연결되는 부분에서 상기 측편과 수직하게 연장된 날개편(135)를 포함한다.

여기서, 상기 상, 하부 연장편(131, 132)은 주행롤러부와 연결되어 포크레인의 작업대, 붐, 암, 버킷 등의 중량을 견뎌야 하기 때문에 모멘트를 고려하여 지면을 향하여 하향 경사지게 형성하는 것이 바람직하며, 그 형성각도는 상부 연장편 보다 하부 연장편을 더 크게 형성하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 측편(133)의 저부에는 주행롤러부의 커버부(11)에 형성된 복수의 베어링 장착홀(도면기호 미표시)과 대응되게 형성된 복수의 베어링 장착홀(134)이 형성되어 있다. 이로서, 주행롤러부를 형성하는 보조롤러(13)가 주행롤러부의 커버부(11)와 측편(133)에 베어링(도면 미도시)을 통해 지지된다.

여기서, 상기 주행롤러부(1)는 상기 측편(133)과 마주보며 대응되게 형성된 커버부(11)와 상기 그 사이에 형성된 메인롤러(12)와 보조롤러(13)를 포함한다.

한편, 상기 측편(133)은 상기 하부 연장편의 위치보다 더 길게 형성되는데, 그 이유는 상기 메인롤러(12)와 보조롤러(13)가 상기 하부 연장편에 의해 간섭을 받지 않도록 하기 위함이다.

아울러, 상기 측편과 수직하게 연장된 날개편(135)은 그 하부에 상기 커버부(11)의 상부가 서로 연접하게 되어 측편과의 접합성능을 향상시키게 된다.

상기 모터서포트(200)는 메인프레임 저부에서 연장 형성되어 듀얼모터(M)가 안치되는 곳으로서, 듀얼모터가 안치될 수 있도록 모터안치부(210), 모터안치부에 수직 하향연장된 수직연결편(220), 수직연결편에 수평 연장된 감속기 안치부(230), 감속기 안치부에서 수직 상향 연장된 ??형상의 감소기 커버부(240) 및 상기 모터 안치부에 형성된 모터안치용 브라켓(250)을 포함한다.

상기 모터안치부(210)는 상기 메인프레임 저부에서 연장 형성됨으로써 메인프레임의 높이만큼의 공간을 확보할 수 있게 되고, 이러한 공간에 듀얼모터가 안치되게 된다.

아울러 모터안치부에는 모터안치용 브라켓(250)이 형성되어 모터샤프트가 회전할 수 있도록 베어링(도면 미도시)이 안치된다. 여기서 모터안치용 브라켓(250)은 모터 하나당 하나씩 형성되되, ??자 형으로 절곡되는 형상으로서 전면지지부(251), 후면지지부(253) 및 이들을 연결하는 연결부(252)로 구성된다. 여기서 상기 전면 지지부 및 후면 지지부에는 베어링의 안치를 용이하게 하기 위한 홀(H)을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 수직연결편(220)은 모터안치부에서 수직 하향연장되어서 감속기 안치부(230)와 연결된다. 이로써, 감속기 안치부에 감속기(G) 안치되게 되는 것이다.

상기 감속기는 통상의 베벨기어를 채택하므로써, 모터안치용 브라켓을 통과한 모터축과 연결되어 모터의 동력을 상기 메인롤러(12)에 전달하게 된다.

아울러 수직연결편 맞은편에는 감속기 안치부와 연결되어 수직으로 상향 연장된 ??자형의 감소기 커버부(240)가 형성되어 감소기를 보호하고 있다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 주행롤러부, 2 : 붐바디, 3 : 선회대, 4 : 작업대
5 : 조작콘트롤러, 6 : 붐, 7 : 암, 8 : 버킷
100 : 베이스프레임,
110: 메인프레임, 120: 블레이브 브라켓 130: 주행롤러부 연결브라켓
200: 모터서포트
210: 모터안치부 220: 수직연결편 230: 감속기 안치부
240: 감속기 커버부 250: 모터안치용 브라켓

Claims

양측에 각각 형성된 주행롤러부(1)와 상기 주행롤러부가 장착되고 그 내부에 선회대를 선회시키기 위한 선회모터를 내장하여 베이스 프레임(100)과 모터서포트(200)를 포함하는 붐바디(2), 상기 붐바디의 상부에 형성된 선회대(3), 상기 선회대에 연결되어 작업자가 착석가능한 작업대(4), 상기 작업대 일측에 연결된 조작컨트롤러(5), 상기 작업대 일측에 연결된 붐(6), 상기 붐에 연결된 암(7), 상기 암의 말단에 형성된 버킷(8) 및 상기 붐바디에 전면에 연결된 블레이드(9)를 포함하되,
상기 베이스프레임(100)은 직육면체 형상의 메인프레임(110), 상기 메인프레임 전면에 부착된 블레이브 브라켓(120), 상기 메인프레임 양측면에 부착된 주행롤러부 연결브라켓(130)을 포함하고,
상기 블레이브 브라켓(120)은 상기 블레이드(9)를 선회 구동시킬 수 있도록 메인프레임의 전면 양측에 스커드브라켓(122)이 형성되고, 그 중앙에 실린더브라켓(121)에 형성되고,
상기 주행롤러부 연결브라켓(130)은 주행롤러부가 연결되는 부분으로서, 메인프레임 양측면에 연장 형성된 상, 하부 연장편(131, 132), 상기 상, 하부 연장편을 서로 연결하되 하부 연장편의 위치보다 더 길게 형성된 측편(133), 상기 측편에 형성된 복수의 베어링 장착홀(134) 및 상기 상부 연장편과 측편이 연결되는 부분에서 상기 측편과 수직하게 연장된 날개편(135)를 포함하며,
상기 모터서포트(200)는 메인프레임 저부에서 연장 형성되어 듀얼모터(M)가 안치되는 곳으로서, 듀얼모터가 안치될 수 있도록 모터안치부(210), 모터안치부에 수직 하향연장된 수직연결편(220), 수직연결편에 수평 연장된 감속기 안치부(230), 감속기 안치부에서 수직 상향 연장된 ??형상의 감속기 커버부(240) 및 상기 모터 안치부에 형성된 모터안치용 브라켓(250)을 포함하는 것을 특징으로 하는 독립 구동 방식을 적용한 전동형 미니 포크레인의 모터 장착 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 모터안치부에는 베어링이 안치되는 모터안치용 브라켓(250)이 형성되고,
상기 모터안치용 브라켓(250)은 모터 하나당 하나씩 형성되되, ??자 형으로 절곡되는 형상으로서 전면지지부(251), 후면지지부(253) 및 이들을 연결하는 연결부(252)로 구성되어, 상기 전면 지지부 및 후면 지지부에는 베어링의 안치를 용이하게 하기 위한 홀(H)을 형성하는 것을 특징으로 하는 독립 구동 방식을 적용한 전동형 미니 포크레인의 모터 장착 구조.