KR20170043684A

KR20170043684A - 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치

Info

Publication number: KR20170043684A
Application number: KR1020150142521A
Authority: KR
Inventors: 이용범; 김태석
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2015-10-13
Filing date: 2015-10-13
Publication date: 2017-04-24
Also published as: US20170102066A1; US10260616B2; KR101776921B1

Abstract

본 발명은 초대형 굴삭기 등의 장비에 구비되는 유압펌프 구동용 기어박스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 입력축에 하나 또는 다수의 출력축을 연결하여 구성되는 기어박스에 있어 그 내측으로 구비되는 기어의 상부측으로 윤활유가 고속으로 회전되는 기어의 회전력에 의해 뿌려지면서 묻어 올라가 이들이 기어의 상부측으로 쏟아지도록 하여 기어가 윤활되면서 소음을 감소시키도록 하는 윤활플레이트 및 윤활플레이트의 외측으로 진동을 저감시킬 수 있도록 수지재(수지계통 재료) 또는 다공판 등과 같은 흡음수단인 리브를 설치 구성하여, 기어들 간의 윤활성능을 높여 동력전달 효율을 좋게 하는 동시에 소음을 획기적으로 감쇄시킬 수 있도록 하는 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치에 관한 것이다.

Description

초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치{An Extra-large excavator hydraulic pump drive gear box lubrication and noise attenuation devices}

본 발명은 초대형 굴삭기 등의 장비에 구비되는 유압펌프 구동용 기어박스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 입력축에 하나 또는 다수의 출력축을 연결하여 구성되는 기어박스에 있어 그 내측으로 구비되는 기어의 상부측으로 윤활유가 고속으로 회전되는 기어의 회전력에 의해 뿌려지면서 묻어 올라가 이들이 기어의 상부측으로 쏟아지도록 하여 기어가 윤활되면서 소음을 감소시키도록 하는 윤활플레이트 및 윤활플레이트의 외측으로 진동을 저감시킬 수 있도록 흡음수단인 리브를 설치 구성하여, 기어들 간의 윤활성능을 높여 동력전달 효율을 좋게 하는 동시에 소음을 획기적으로 감쇄시킬 수 있도록 하는 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량이나 발전기 등 각종 구동장치에 구비되는 증속기, 감속기 등의 변속기는 다수의 기어들이 배열되면서 입력축으로 입력되는 구동력을 증감시켜 출력축으로 전달되도록 구성되는바, 통상적으로 이를 기어박스라 한다.

이러한 기어박스는 실제 사용에 앞서 여러 조건에 따른 요구 성능시험, 즉 기어박스의 내구성과 정확한 토크 전달 특성에 대한 안정성 확보를 위한 시험을 하여 그 결과를 만족하여야 한다.

특히 초대형의 굴삭기 등과 같은 대형장비에 설치되는 기어박스는 이에 연결 장착되는 유압펌프를 구동시킬 때 매우 큰 소음이 발생되고 있어 이를 저감시킬 수 있는 수단이 절실하게 요구되고 있는 실정이다.

종래, 초대형 굴삭기 등과 같은 대형장비에 장착되는 기어박스의 구성을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로 초대형(차체중량 90톤 이상) 유압식 굴삭기에서는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 연비 절감을 위하여 하나의 엔진 구동축에 3대 이상의 유압펌프를 장착하여 유압시스템을 작동시키게 된다.

상기와 같은 초대형 굴삭기에 구비되는 기어박스(10)는 외부의 케이스(11) 내부에 구동 및 피동기어로 구성되는 다수 개의 기어(A,B,C,D)가 구비되어 있다.

또한 상기 케이스(11)의 내부 바닥으로부터 일정 높이로 상기의 일부 기어(B,C 또는 A,B,C)가 회전될 때 이들을 윤활시킬 수 있도록 하는 윤활유(12)가 수납 저장되어 있다.

상기와 같이 구성되는 기어박스(10)에 있어 그 내부에 구비되는 있는 다수 개의 상기 기어(A,B,C,D)가 화살표 방향으로 회전하게 되면 상기 윤활유(12)는 회전되는 기어에 의해 묻어 올라가(churning) 기어가 윤활유에 잠수되어 있지 않은 부위까지 윤활부위(R1,R2)가 확장 형성되면서 기어들이 원활하게 회전할 수 있게 된다.

KR 10-2014-0088634 (공개번호) 2014.07.11. KR 10-2004-0040860 (공개번호) 2004.05.13. KR 10-1998-0054007 (공개번호) 1998.09.25.

그러나 종래의 초대형 굴삭기에 구비되는 기어박스는 그 내부에 구비되는 있는 다수 개의 상기 기어(A,B,C,D)가 화살표 방향으로 회전하게 되면서 윤활유가 묻어 올라가(churning) 기어가 윤활유에 잠수되어 있지 않은 부위까지 윤활부위(R1,R2)가 확장되나 상기 윤활부위(R1,R2) 이외의 부위(R3)에는 윤활이 이루어지지 않는 문제가 있다.

또한 종래의 기어박스는 윤활유가 공급되지 못하는 부위(R3)의 범위가 크기 때문에 이로 인한 기어의 동력전달 에러의 마찰소음을 가중시키고, 고속으로 회전하는 기어와 공기의 마찰 또는 축계의 진동이나 구조 진동 등에 의해 동력 전달 시에 부하 소음이 매우 높게 발생된다고 하는 문제가 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로,

기어박스에 구비되는 기어의 상부측으로 윤활유가 고속으로 회전되는 기어의 회전력에 의해 뿌려지면서 묻어 올라가 이들이 기어의 상부측으로 쏟아지도록 하여 기어가 윤활 되면서 마찰을 저감시켜서 소음을 감소시키도록 하는 윤활유 흐름 홈통로를 설치 구성하여, 기어들 간의 윤활성능을 높여 동력전달 효율을 좋게 하는 동시에 소음을 획기적으로 감쇄시킬 수 있도록 하는 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 또한 기어의 상면 또는 측면에 윤활커튼이 발생되도록 하여 소음을 줄이도록 하는 동시에 흡음수단인 리브의 설치를 통하여 공진을 억제할 수 있는 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 윤활유가 바닥측에 구비되는 케이스하우징과, 상기 케이스하우징의 내부에 설치되어 엔진의 구동력에 의해 회전되는 구동기어, 상기 케이스하우징의 내부에서 상기 구동기어의 양측으로 치합 설치되어 회동되는 제1,2피동기어, 상기 구동기어의 상부측으로 치합 설치되어 회동되는 제3피동기어로 구성되어, 상기 구동기어의 구동력이 상기 제1,2,3피동기어를 통해 전달되도록 하는 기어박스에 있어서,

상기 기어박스의 내부에는 상기 제1피동기어의 상부측에서 상기 제3피동기어의 일측면까지 경사지게 이격 설치되어 상기 제1피동기어의 회전력에 의해 상기 윤활유가 퍼 올려져 그 내측면으로 묻은 후 떨어지면서 상기 제1피동기어의 상부측과 상기 제3피동기어의 일측면이 윤활되는 윤활플레이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치는 기어박스에 구비되는 기어의 상부측으로 윤활유가 고속으로 회전되는 기어의 회전력에 의해 묻어 올라가 이들이 기어의 상부측으로 다시 쏟아지도록 하여 기어가 윤활되록 함으로써 윤활유의 공급범위를 확대하여 기어간 윤활 마찰율이 향상되어 소음을 획기적으로 감소시키는 동시에 동력 전달 효율도 향상시키는 효과가 있다.

또한 본 발명은 고속으로 회전하는 기어의 외부측으로 윤활유 흐름 홈 통로가 구비됨으로써 기어박스 내부에서 윤활플레이트와 기어의 공진거리가 작아 소음을 상쇄시키는 효과도 있다.

또한 본 발명은 윤활유가 고속으로 회전되는 기어의 회전력에 의해 기어의 상부측으로 묻어 올라가 윤활유 층(일명 윤활커튼)을 형성함으로써 출입문에 구비되는 에어커튼처럼 소음을 차단하는 효과도 있다.

또한 본 발명은 기어박스 내부에서 윤활플레이트의 외측으로 기어케이스의 내면과 연결되면서 흡음수단인 리브를 흡음기능을 갖는 격자형태로 설치하여 구조진동을 저감시키는 장점도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치의 기어박스에 대한 사시상태도와 분리 사시상태도이고,
도 2는 본 발명에 따른 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치에 대한 개략적인 요부 사시상태도이고,
도 3은 본 발명에 따른 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치에 대한 요부의 개략적인 분리 사시상태도이고,
도 4는 본 발명에 따른 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치를 통해 기어가 윤활되는 개략적인 상태도이고,
도 5는 종래의 기어박스에 구비되는 기어가 윤활되는 개략적인 상태도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.

본 발명에 따른 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치(100)는 도 1 내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같이,

윤활유(111)가 바닥측에 구비되는 케이스하우징(110)과, 상기 케이스하우징(110)의 내부에 설치되어 엔진의 구동력에 의해 회전되는 구동기어(120), 상기 케이스하우징(110)의 내부에서 상기 구동기어(120)의 양측으로 치합 설치되어 회동되는 제1,2피동기어(130,140), 상기 구동기어(120)의 상부측으로 치합 설치되어 회동되는 제3피동기어(150)로 구성되어, 상기 구동기어(120)의 구동력이 상기 제1,2,3피동기어(130,140,150)를 통해 전달되도록 하는 기어박스에 있어서,

상기 기어박스의 내부에는 상기 제1피동기어(130)의 상부측에서 상기 제3피동기어(150)의 일측면까지 경사지게 이격 설치되어 상기 제1피동기어(130)의 회전력에 의해 상기 윤활유(111)가 퍼 올려져 그 내측면으로 묻은 후 떨어지면서 상기 제1피동기어(130)의 상부측과 상기 제3피동기어(150)의 일측면이 윤활되는 윤활플레이트(131)와,

상기 제3피동기어(150)의 외측으로 이격 설치되어 상기 제1피동기어(130)와 상기 제3피동기어(150)의 회전력에 의해 상기 윤활플레이트(131)의 내면부를 따라 묻어 올라온 윤활유를 상기 제3피동기어(150)의 상부측으로 끌어올린 후 상기 제3피동기어(150)의 상부면으로 떨어져 윤활되는 보조윤활플레이트(151), 및

상기 제2피동기어(140)의 외측으로 이격 설치되는 라운드 형상의 보조플레이트(141)로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성되는 기어박스는 상기 구동기어(120)가 엔진의 구동력을 받아 화살표 방향으로 회전하게 되면 상기 제1,2,3피동기어(130,140,150)도 화살표 방향으로 회전하게 된다.

그러면 상기 제1피동기어(130)의 상부면으로 윤활유(111)가 묻어 올라가는 동시에 상기 제1피동기어(130)의 회전력에 의해 퍼올려진 윤활유(111)가 상기 윤활플레이트(131)의 내측면을 따라 묻어 올라가면서 일부는 상기 제1피동기어(130)의 상부면으로 떨어지면서 윤활되고, 일부는 계속해서 상기 윤활플레이트(131)의 내측면을 따라 묻어 올라가면서 상기 보조윤활플레이트(151)의 내벽면을 따라 올라간 후 다시 상기 제3피동기어(150)의 상부면으로 떨어져 상기 구동기어(120)와 상기 제3피동기어(150)를 더욱 효과적으로 윤활시킨다.

이와 같이 본 발명에 따른 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치(100)는 상기 구동기어(120)의 회전에 따라 치합되면서 함께 회전되는 상기 제1,2,3피동기어(130,140,150)와의 마찰 윤활부위가 확대되어 윤활성능은 물론 구동성능도 향상되는 동시에 구동 소음이 획기적으로 저감될 수가 있게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예는 하나의 입력축과 3개의 출력축으로 구성되는 기어박스에 대하여 중점을 두어 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 입력축이 하나이고 출력축이 3개로 한정되는 것은 아니며, 하나의 입력축에 하나의 출력축이 연결될 수도 있고 하나의 입력축에 2개의 출력축 또는 그 이상의 출력축이 연결되는 기어박스에 설치 구성으로 하여도 무방하다.

그리고 상기 윤활플레이트(131)는 그 양측면으로 절곡되어 형성되는 플렌지부(131a)가 형성되어 있다.

또한 상기 보조윤활플레이트(151)의 양측면에도 절곡되어 형성되는 보조플렌지부(151a)가 형성되어 있다.

또한 상기 보조플레이트(141)의 양측면에도 절곡되어 형성되는 보조플렌지부(141a)가 형성되어 있다.

따라서 상기 제1피동기어(130)의 회전력에 의해 상기 윤활플레이트(131)의 내면은 물론 그 양측면부에 형성되는 상기 플렌지부(131a)에 의해 외측으로 비산되는 윤활유를 막아 상기 제1피동기어(130)의 상부면측으로 집중되어 모아져 떨어질 수 있도록 함으로써 윤활 요율이 향상될 수 있게 된다.

이와 마찬가지로 상기 제1피동기어(130)의 회전력에 의해 상기 보조윤활플레이트(151)의 내면부로 묻어 올라간 윤활유는 그 양측면에 형성되는 상기 보조플렌지부(151a)에 의해 외측으로 비산되는 윤활유를 막아 상기 제3피동기어(150)의 상부면측으로 집중되어 모아져 떨어질 수 있도록 함으로써 윤활 요율이 더욱 향상될 수 있게 된다.

그리고 상기 윤활플레이트(131)는 그 하부측의 폭(b)이 상부측의 폭(a)보다 넓게 형성되어 있다.

즉, 상기 윤활플레이트(131)는 하부측(b)에서 상부측(a)으로 갈수록 그 폭이 점점 작아지도록 형성되어 있다,

이는 상기 윤활플레이트(131)의 하부측이 상기 제1피동기어(130)의 회전력으로 비산되어 올라가는 윤활유가 상부측보다 많아 이를 집중하여 모을 수 있도록 하기 위함이다.

이와 같이 본 발명은 기어박스 내부에 설치되는 상기 구동기어(120)의 회전력에 의해 상부측으로 비산되는 윤활유를 기어박스의 내부에 설치되는 상기 윤활플레이트(131)와 상기 보조윤활플레이트(151)의 내부 벽면으로 모아 치합되어 회전되는 기어의 상부측으로 다시 떨어지도록 하여 그 윤활되는 영역을 확대함으로써 윤활 효율은 물론 구동효율도 향상시킬 수 있고 동시에 기어간 마찰 소음도 감소시킬 수 있는 효과를 얻게 된다.

여기서 상기 윤활플레이트(131)와 상기 보조윤활플레이트(151)는 기어의 고속 회전력으로 인해 상부측으로 비산되는 윤활유가 모아지는 윤활 홈 통로 역할을 하게 된다.

그리고 상기 윤활플레이트(131)와 상기 보조윤활플레이트(151) 및 상기 보조플레이트(141)의 이면에는 상기 기어박스의 내면과 연결 설치되는 설치리브(160)가 구비되어 있다.

상기 설치리브(160)는 상기 윤활플레이트(131)와 상기 보조윤활플레이트(151) 및 상기 보조플레이트(141)의 내측에서 발생되는 마찰소음이나 기타 구조 진동 등의 소음을 저감시킬 수가 있게 된다.

이와 같은 상기 설치리브(160)는 격자 형태 또는 지그재그 형태 등으로 형성 구비하여 그 소음효과를 배가시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 설치리브(160)는 수지계통의 재질인 수지재 또는 다공판 등으로 하여 소음을 흡수할 수 있는 흡음수단으로 하여 설치되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 윤활플레이트(131)와 상기 보조윤활플레이트(151) 사이에는 기어박스 내부에서 공기압차이가 발생되지 않도록 공기가 서로 출입할 수 있도록 하는 공기통로구(132)가 더 형성되어 있다.

따라서 기어박스 내부에서 상기 윤활플레이트(131)와 상기 보조윤활플레이트(151) 및 상기 보조플레이트(141)의 내외면의 공기압이 동일하게 유지될 수가 있게 된다.

그리고 상기 보조윤활플레이트(151)와 상기 보조플레이트(141)는 그 단부에서 연결브라케트(142)로 연결 고정되어 설치된다.

그리고 상기 보조윤활플레이트(151)는 상기 제3피동기어(150)의 외측으로 이격되면서 곡면형상으로 설치되되 그 단부는 상기 구동기어(120)로 윤활유가 빠르게 흘러내릴 수 있도록 직선형으로 되는 직선구간플레이트(152)로 형성되는 동시에 상기 연결브라케트(142)보다 더 상기 구동기어(120)측으로 돌출되어 형성된다.

따라서 상기 보조윤활플레이트(151)의 내측으로 비산되는 윤활유는 상기 구동기어(120)로 신속하게 떨어져 윤활될 수 있게 된다.

이상과 같이 구성되는 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치는 하나의 입력축에 하나 또는 다수의 출력축을 연결하여 구성되는 기어박스에 있어 그 내측으로 구비되는 기어의 상부측으로 윤활유가 고속으로 회전되는 기어의 회전력에 의해 뿌려지면서 묻어 올라가 이들이 기어의 상부측으로 쏟아지도록 하여 기어가 윤활되면서 소음을 감소시키도록 하는 윤활플레이트 및 윤활플레이트의 외부에 구비되어 진동을 저감시킬 수 있도록 수지재 또는 다공판 등과 같은 흡음수단인 리브를 설치 구성하여, 기어들간의 윤활성능을 높여 동력전달 효율을 좋게 하는 동시에 소음을 획기적으로 감쇄시킬 수 있게 된다.

100:초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치
110:케이스하우징
120:구동기어
130:제1피동기어 131:윤활플레이트 131a:플랜지부 132:공기통로구
140:제2피동기어 141:보조플레이트 141a:보조플랜지부
142:연결플레이트
150:제3피동기어 151:보조윤활플레이트 151a:보조플랜지부
152:직선구간플레이트
160:설치리브

Claims

윤활유가 바닥측에 구비되는 케이스하우징과, 상기 케이스하우징의 내부에 설치되어 엔진의 구동력에 의해 회전되는 구동기어, 상기 케이스하우징의 내부에서 상기 구동기어의 양측으로 치합 설치되어 회동되는 제1,2피동기어, 상기 구동기어의 상부측으로 치합 설치되어 회동되는 제3피동기어로 구성되어, 상기 구동기어의 구동력이 상기 제1,2,3피동기어를 통해 전달되도록 하는 기어박스에 있어서,
상기 기어박스의 내부에는 상기 제1피동기어의 상부측에서 상기 제3피동기어의 일측면까지 경사지게 이격 설치되어 상기 제1피동기어의 회전력에 의해 상기 윤활유가 퍼 올려져 그 내측면으로 묻은 후 떨어지면서 상기 제1피동기어의 상부측과 상기 제3피동기어의 일측면이 윤활되는 윤활플레이트를 포함하는 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치.
제1항에 있어서,
상기 제3피동기어의 외측으로 이격 설치되어 상기 제1피동기어와 상기 제3피동기어의 회전력에 의해 상기 윤활플레이트의 내면부를 따라 묻어 올라온 윤활유를 상기 제3피동기어의 상부측으로 끌어올린 후 상기 제3피동기어의 상부면으로 떨어져 윤활되는 보조윤활플레이트를 포함하는 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치.
제2항에 있어서,
상기 제2피동기어의 외측으로 이격 설치되는 라운드 형상의 보조플레이트가 더 포함되는 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치.
제2항에 있어서,
상기 윤활플레이트는 그 양측면으로 절곡되어 형성되는 플렌지부가 더 형성되고,
또한 상기 보조윤활플레이트의 양측면에도 절곡되어 형성되는 보조플렌지부가 형성되는 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치.
제4항에 있어서,
상기 윤활플레이트는 하부측에서 상부측으로 갈수록 그 폭이 점점 작아지도록 형성되는 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치.
제2항에 있어서,
상기 윤활플레이트와 상기 보조윤활플레이트 사이에는 공기가 서로 출입할 수 있도록 하는 공기통로구가 더 형성되는 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치.
제5항에 있어서,
상기 보조윤활플레이트는 상기 제3피동기어의 외측으로 이격되면서 곡면형상으로 설치되되, 그 단부는 상기 구동기어로 윤활유가 빠르게 흘러내릴 수 있도록 직선형으로 되는 직선구간플레이트로 형성되는 동시에 끝단부가 상기 보조윤활플레이트와 상기 보조플레이트를 연결하는 연결브라케트보다 더 상기 구동기어측으로 돌출되어 형성되는 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치.
제5항에 있어서,
상기 윤활플레이트와 상기 보조윤활플레이트 및 상기 보조플레이트의 이면에는 상기 기어박스의 내면과 연결 설치되는 설치리브가 더 구비되는 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치.
제8항에 있어서,
상기 설치리브는 격자 형태 또는 지그재그형태인 초대형 굴삭기의 유압펌프 구동용 기어박스의 윤활 및 소음감쇄장치.