KR20220014615A - 프리폴 유닛이 내장된 유압윈치장치 - Google Patents

Abstract

프리폴 유닛이 내장된 유압윈치장치가 제공된다.
제공되는 본 발명은 내부에 챔버를 가지며, 외주면에는 인양물을 매달기 위한 케이블이 감기는 원통형의 드럼; 상기 드럼의 챔버에 내장되되, 챔버의 내주면과 간극을 두고 설치되며, 그 내부에는 환형리브를 경계로 하여 좌측챔버와 우측챔버가 서로 연통되게 형성되고, 좌측챔버의 내주면에는 제1, 2 링기어부가 외향에서 내향을 향해 순차적으로 형성된 원통형의 링기어; 상기 링기어의 좌측챔버에 내장되며, 유압모터의 동력을 구동축을 통해 전달받아 상기 드럼과 링기어를 감속상태로 회전시켜주는 감속기어; 및 상기 링기어의 우측챔버에 내장되며, 상기 드럼에 작용되는 부하가 정상범위 일때는 마찰 디스크의 밀착력에 의해 상기 링기어의 회전을 구속하고, 상기 드럼에 과부하가 걸리면 마찰 디스크가 이격되면서 상기 링기어의 회전을 허용함으로써 링기어와 연결된 감속기어를 통해 상기 드럼이 과부하가 작용되는 방향으로 자유회전하여 드럼에 작용되는 과부하가 해소되도록 하는 프리폴 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

프리폴 유닛이 내장된 유압윈치장치{Hydraulic winch apparatus with built-in freefall unit}

본 발명은 크레인 등의 건설장비에 장착되는 유압윈치장치에 관련한 것이다.

더 상세하게는 드럼 내에 기성 부품은 물론 프리폴 유닛을 추가적으로 내장한 올인원 구조를 채택함으로써, 케이블을 감거나 푸는 기본기능과 과부하 해제를 위한 프리폴 기능을 자가적으로 수행할 수 있도록 한 프로폴 유닛이 내장된 유압윈치장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 윈치(winch)는 드럼을 정역회전 시킴에 따라 드럼 외부에 감겨져 있는 케이블을 감거나 풀어줌으로써 케이블의 말단에 매달린 부하(인양물)를 들어 올리거나 내려주는데 사용되는 일종의 중량물 권양장치이다.

특히, 크레인에 설치되는 유압윈치장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 회전동력을 제공하는 유압모터(M)와, 상기 유압모터의 동력에 의해 정·역회전되면서 케이블을 감거나 푸는 유압윈치(10)로 구성된다.

상기 유압윈치(10)는 케이블이 권취되는 원통형의 드럼(11)과; 상기 유압모터(M)와 연결된 채 상기 드럼(11)의 내부 챔버(11a) 중심부에 수평 설치되며, 외주면에 제1 선기어(12a)가 형성된 구동축(12)과; 상기 구동축의 말단에 인라인 상으로 배치되는 제2 선기어(13)와; 상기 드럼(11)의 일측(유압모터 측)에 설치되어 케이블이 풀리는 방향으로 임의 회전을 방지하기 위한 역회전 방지유닛(14)과; 상기 내부 챔버(11a)에 설치되는 하나의 링기어(15)와; 상기 구동축(12)의 제1 선기어(12a) 및 상기 제2 선기어(13)와 치합되어 구동축의 회전동력을 1차 감속시켜주는 제1 감속유닛(16)과; 상기 제2 선기어(13)와 치합되고, 상기 드럼(11)과 결합되어 1차 감속된 회전동력을 2차 감속시켜서 드럼(11)을 회전시켜주는 제2 감속유닛(17)으로 구성된다.

그러나, 상기한 종래의 유압윈치는 프리폴(free fall:자유낙하) 기능이 없다는 점과, 드럼의 챔버 일측에 불필요한 공동(s)이 발생한다는 문제점이 있다.

후자의 경우, 드럼이 대형화 되면 이에 내장되는 부품들(구동축, 종동축, 제1, 2 감속기어등)의 직경은 비례적으로 커지게 되나, 가로폭은 커질 필요가 없으므로 도 1에서와 같이 드럼의 일측에 불필요한 공동(s)이 형성되는 것이다.

한편, 전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출과정에서 습득한 기술로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수 없음을 전제한다.

문헌 1 : 등록특허공보 제0301944호 문헌 2 : 등록특허공보 제0724715호

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 드럼의 내의 데드 스페이스에 기존 부품과 연계되도록 프리폴 유닛을 내장하여 유압윈치장치의 볼륨을 축소할 수 있음과 아울러 안전성이 향상된 프리폴 유닛이 내장된 프리폴 유닛이 내장된 유압윈치장치를 제공함에 있다.

본 발명에 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 챔버를 가지며, 외주면에는 인양물을 매달기 위한 케이블이 감기는 원통형의 드럼; 상기 드럼의 챔버에 내장되되, 챔버의 내주면과 간극을 두고 설치되며, 그 내부에는 환형리브를 경계로 하여 좌측챔버와 우측챔버가 서로 연통되게 형성되고, 좌측챔버의 내주면에는 제1, 2 링기어부가 외향에서 내향을 향해 순차적으로 형성된 원통형의 링기어; 상기 링기어의 좌측챔버에 내장되며, 유압모터의 동력을 구동축을 통해 전달받아 상기 드럼과 링기어를 감속상태로 회전시켜주는 감속기어; 및 상기 링기어의 우측챔버에 내장되며, 상기 드럼에 작용되는 부하가 정상범위 일때는 마찰 디스크의 밀착력에 의해 상기 링기어의 회전을 구속하고, 상기 드럼에 과부하가 걸리면 마찰 디스크가 이격되면서 상기 링기어의 회전을 허용함으로써 링기어와 연결된 감속기어를 통해 상기 드럼이 과부하가 작용되는 방향으로 자유회전하여 드럼에 작용되는 과부하가 해소되도록 하는 프리폴 유닛;을 포함하는 프리폴 유닛이 내장된 유압윈치장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 감속기어는, 상기 구동축과 상기 링기어의 제2 링기어부를 연결하는 제1 감속기어; 및 상기 제1 감속기어와 상기 링기어의 제1 링기어부와 드럼을 연결하는 제2 감속기어;로 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 감속기어는, 상기 구동축의 말단에 형성된 제1 선기어; 상기 제1 선기어 및 상기 제1 링기어부와 맞물리도록 방사상으로 배치되는 적어도 3개 이상의 제1 유성기어; 상기 제1 유성기어가 자전 가능하도록 베어링 결합되어 있고, 중앙에 치차홀이 형성된 제1 캐리어;로 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 제2 감속기어는, 상기 구동축의 말단에 인라인 상으로 배치되며, 상기 제1 캐리어의 치차홀과 맞물리는 제2 선기어; 상기 제2 선기어 및 상기 제2 링기어부와 맞물리도록 방사상으로 배치되는 적어도 3개 이상의 제2 유성기어; 상기 제2 유성기어가 자전 가능하도록 베어링 결합되어 있고, 상기 드럼과 연결되어 있는 제2 캐리어;로 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 프리폴 유닛은, 상기 드럼의 일측 개구부를 차폐하는 클로져에 결합되는 유압블록; 상기 유압블록에 결합되는 디스크 지지블록; 상기 디스크 지지블록의 외주면에 내경단이 좌우 이동 가능하게 스플라인 지지되는 다수의 제1 마찰디스크; 상기 링기어의 내주면에 외경단이 좌우 이동 가능하게 스플라인 지지되며, 상기 제1 마찰디스크 사이사이에 배치되는 다수의 제2 마찰디스크; 상기 유압블록과 디스크 지지블록 사이에서 좌우 이동 가능하게 설치된 채, 상기 제1, 2 마찰디스크를 선택적으로 가압하여 밀착시키는 가압블록; 상기 가압블록을 상기 제1, 2 마찰디스크를 가압하는 방향으로 탄력적으로 밀어주는 탄성부재; 및 상기 가압블록을 유압력에 의해 상기 탄성부재를 압축시키는 방향으로 이동 시켜주는 유압공급부재;로 구성될 수 있다.

개시된 본 발명은 드럼 내에 기성 부품은 물론 프리폴 유닛을 추가적으로 내장하여 공동부분을 채워 넣으므로써 케이블을 감거나 푸는 기본기능과 과부하 해제를 위한 프리폴 기능을 자가적으로 수행할 수 있는 올인원형 유압윈치장치이다.

연관하여, 본 발명은 기존에 외부에 설치되어 있던 프로폴 유닛을 내장함으로써 장치의 볼륨을 줄일 수 있고, 외장형에 비해 작업의 편의성 및 안정성을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래 유압윈치장치의 일예를 보인 전단면도
도 2는 본 발명에 따른 프리폴 유닛이 내장된 유압윈치장치의 사시 단면도
도 3은 본 발명에 따른 프리폴 유닛이 내장된 유압윈치장치의 전단면도
도 4는 본 발명에 따른 제1, 2 감속기어 및 그 연관부품의 분해사시도
도 5는 본 발명에 따른 제2 감속기어와 드럼의 결합 관계도
도 6은 본 발명에 따른 프로폴 유닛의 분해 사시도

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

첨부된 도 2는 본 발명에 따른 프리폴 유닛이 내장된 유압윈치장치의 사시 단면도, 도 3은 본 발명에 따른 프리폴 유닛이 내장된 유압윈치장치의 전단면도, 도 4는 본 발명에 따른 제1, 2 감속기어 및 그 연관부품의 분해사시도, 도 5는 본 발명에 따른 제2 감속기어와 드럼의 결합 관계도, 도 6은 본 발명에 따른 프로폴 유닛의 분해 사시도이다.

위 도면에서 보듯이, 본 발명에 따른 유압윈치장치(100)는 드럼(200), 링기어(300), 감속기어(400) 및 프리폴 유닛(500)을 포함할 수 있다.

드럼(200)은 회전에 의해 케이블(미도시)을 감거나 또는 풀면서 케이블 말단에 매달린 중량물 또는 인양물을 상승 또는 하강시키는 역할을 하는 것으로, 원통형 구조를 가지며, 그 내부에는 챔버(210)가 형성될 수 있다.

링기어(300)는 상기 드럼(200)의 챔버(210)에 내장된 채, 인양물의 상승 또는 하강작업시 정상부하일 때는 회전되지 않으며, 인양물의 상승 또는 하강 작업시 과부하가 걸리게 되면 상기 드럼(200)과 함께 과부하 작용방향으로 자유회전할 수 있다.

링기어(300)는 도면상 우측단이 후술될 유압블록(후술함,510)에 베어링(b)을 매개로 회전 가능하게 지지되며, 그 외주면은 상기 챔버(210)의 내주면과 간극(d)을 두고 이격되게 설치될 수 있다.

링기어(300)의 내부에는 환형리브(301)를 경계로 하여 좌측챔버(310)와 우측챔버(320)가 서로 연통되게 형성되고, 상기 좌측챔버(310)의 내주면에는 제1, 2 링기어부(331,332)가 외향에서 내향을 향해 순차적으로 형성될 수 있다.

감속기어(400)는 도 2 내지 5에서와 같이, 상기 링기어(300)의 좌측챔버(310)에 내장되며, 유압모터(M)의 동력을 구동축(600)으로부터 전달받아 상기 드럼(200)과 링기어(300)를 감속상태로 회전시켜주는 기능을 하는 것으로, 1차 감속을 위한 제1 감속기어(410)와, 2차 감속을 위한 제2 감속기어(420) 등 듀얼 감속구조를 가질 수 있다.

상기 제1 감속기어(410)는 상기 구동축(600)의 말단에 형성되는 제1 선기어(411)와, 상기 제1 선기어 및 상기 제1 링기어부(331)와 맞물리도록 방사상으로 배치되는 적어도 3개 이상의 제1 유성기어(412)와, 상기 제1 유성기어가 자전 가능하도록 베어링 결합되어 있고, 중앙에 치차홀(413a)이 형성된 제1 캐리어(413)로 구성될 수 있다.

상기 제1 감속기어(410)의 경우, 상기 링기어(300)가 고정된 상태에서는 상기 제1 선기어(411)의 회전에 의해 제1 유성기어(412)가 자전과 동시에 공전하면서 1차 감속이 이루어진다.

상기 제2 감속기어(420)는 상기 구동축(600)의 말단에 인라인 상으로 배치되며, 상기 제1 캐리어(413)의 치차홀(413a)과 맞물리는 제2 선기어(421)와, 상기 제2 선기어 및 상기 제2 링기어부(332)와 맞물리도록 방사상으로 배치되는 적어도 3개 이상의 제2 유성기어(422)와, 상기 제2 유성기어가 자전 가능하도록 베어링 결합되어 있고, 상기 드럼(200)과 연결되어 있는 제2 캐리어(423)로 구성될 수 있다.

상기 제2 감속기어(420) 역시, 상기 링기어(300)가 고정된 상태에서는 상기 제1 캐리어(413)가 회전하면 이의 치차홀(413a)에 맞물린 제2 선기어(421)가 회전하고, 제2 선기어에 맞물린 제2 유성기어(422)가 자전과 동시에 공전하면서 2차 감속이 이루어진다.

여기서, 상기 제2 감속기어(420)의 제2 캐리어(423)에는 돌기부(423a)가 형성되어 상기 드럼(200)의 결합홀(220)에 끼움 결합될 수 있다. 따라서, 제2 감속기어(420)와 드럼(200)은 연동될 수 있다.

프리폴 유닛(500)은 상기 링기어(300)의 우측챔버(320)에 내장된 채 상기 드럼(200)에 작용되는 부하가 정상범위 일때는 마찰 디스크의 밀착력에 의해 상기 링기어의 회전을 구속하고, 상기 드럼(200)에 과부하가 걸리면 유압에 의해 마찰 디스크가 이격되면서 상기 링기어의 회전을 허용함으로써 링기어(300)와 연결된 감속기어(400)를 통해 상기 드럼이 과부하가 작용되는 방향으로 자유회전하여 드럼에 작용되는 과부하가 해소되도록 하는 작용을 한다.

프리폴 유닛(500)은 도 2, 3, 5에서 보듯이, 상기 드럼(200)의 일측 개구부를 차폐하는 클로져(220)에 결합되는 유압블록(510)과, 상기 유압블록에 결합되는 디스크 지지블록(520)과, 상기 디스크 지지블록의 외주면에 내경단이 좌우 이동 가능하게 스플라인 지지되는 다수의 제1 마찰디스크(531)와, 상기 링기어(300)의 내주면에 외경단이 좌우 이동 가능하게 스플라인 지지되며, 상기 제1 마찰디스크(530) 사이사이에 배치는 다수의 제2 마찰디스크(532)와, 상기 유압블록(510)과 디스크 지지블록(520) 사이에서 좌우 이동 가능하게 설치된 채, 상기 제1, 2 마찰디스크(531,532)를 선택적으로 가압하여 밀착시키는 가압블록(540)과, 상기 가압블록을 상기 제1, 2 마찰디스크(531,532)를 가압하는 방향으로 탄력적으로 밀어주는 탄성부재(550)와, 상기 가압블록(540)을 유압력에 의해 상기 탄성부재(550) 압축방향으로 이동 시켜주는 유압공급부재(560)로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 유압공급부재(560)는 상기 유압블록(510)에 형성된 제1 유압유로(561)와, 상기 제1 유압유로와 연통되도록 디스크 지지블록(520)에 형성됨과 함께 상기 가압블록(540)이 설치된 설치공간(SP) 중 좌측공간(SP_L)과 연통되는 제2 유압유로(562)로 구성될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 유압윈치장치(100)에 과부하 걸림이 감지되면 상기 제1, 2 유압유로(561,562)를 통해 유압이 공급되고, 공급된 유압은 설치공간(SP)의 좌측공간(SP_L)으로 유입되어 상기 가압블록(540)을 도면상 우측으로 강제 이동시킨다.

가압블록(540)이 우측으로 이동되면 제1, 2 마찰디스크(531,532)에 가해졌던 가압력이 제거되므로 결국 링기어(300)의 제동이 해제된 상태가 된다. 이때, 상기 드럼(200)에는 과부하가 작용되므로 과부하가 작용되는 방향으로 자유회전되고, 이에 따라 이에 연결된 제2 감속기어(420) 및 제1 감속기어(410)가 연이어 회전하며, 이어 상기 제1, 2 감속기어(410,420)와 연결된 채 제동이 해제된 링기어(300)도 회전하게 된다.

이 경우, 상기 구동축(600)이 정지된 상태가 아니더라도 상대운동에 의해 상기 링기어(300) 및 제1, 2 감속기어(410,420)가 회전하게 되므로 비록 구동축(600)이 회전하고 있다 하더라도 방해 없는 프리폴 작동이 가능하게 된다.

이러한 본 발명은 상기한 바와 같이, 드럼(200)의 챔버(210) 내에서 링기어(300)를 기존 대비 길게 연장하고, 그 내부에 감속기어(400) 및 프리폴 유닛(500)을 모두 내장함으로써 기존의 데드 스페이스를 활용하여 컴팩트한 유압윈치장치를 제공할 수 있으며, 프리폴 유닛(500)을 내장형으로 개선함에 따라 외장형에 비해 작업의 편의성 및 안전성을 향상시키는 효과를 가져온 유용한 발명이다.

상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 기재한 것이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음을 명시한다.

100 : 유압윈치장치
200 : 드럼
300 : 링기어
400 : 감속기어
500 : 프리폴 유닛

Claims (5)

1. 내부에 챔버를 가지며, 외주면에는 인양물을 매달기 위한 케이블이 감기는 원통형의 드럼;
   상기 드럼의 챔버에 내장되되, 챔버의 내주면과 간극을 두고 설치되며, 그 내부에는 환형리브를 경계로 하여 좌측챔버와 우측챔버가 서로 연통되게 형성되고, 좌측챔버의 내주면에는 제1, 2 링기어부가 외향에서 내향을 향해 순차적으로 형성된 원통형의 링기어;
   상기 링기어의 좌측챔버에 내장되며, 유압모터의 동력을 구동축을 통해 전달받아 상기 드럼과 링기어를 감속상태로 회전시켜주는 감속기어; 및
   상기 링기어의 우측챔버에 내장되며, 상기 드럼에 작용되는 부하가 정상범위 일때는 마찰 디스크의 밀착력에 의해 상기 링기어의 회전을 구속하고, 상기 드럼에 과부하가 걸리면 마찰 디스크가 이격되면서 상기 링기어의 회전을 허용함으로써 링기어와 연결된 감속기어를 통해 상기 드럼이 과부하가 작용되는 방향으로 자유회전하여 드럼에 작용되는 과부하가 해소되도록 하는 프리폴 유닛;
   을 포함하는 프리폴 유닛이 내장된 유압윈치장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 감속기어는,
   상기 구동축과 상기 링기어의 제2 링기어부를 연결하는 제1 감속기어; 및
   상기 제1 감속기어와 상기 링기어의 제1 링기어부와 드럼을 연결하는 제2 감속기어;로 구성된 것을 특징으로 하는 프리폴 유닛이 내장된 유압윈치장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 감속기어는,
   상기 구동축의 말단에 형성된 제1 선기어;
   상기 제1 선기어 및 상기 제1 링기어부와 맞물리도록 방사상으로 배치되는 적어도 3개 이상의 제1 유성기어;
   상기 제1 유성기어가 자전 가능하도록 베어링 결합되어 있고, 중앙에 치차홀이 형성된 제1 캐리어;로 구성된 것을 특징으로 하는 프리폴 유닛이 내장된 유압윈치장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제2 감속기어는,
   상기 구동축의 말단에 인라인 상으로 배치되며, 상기 제1 캐리어의 치차홀과 맞물리는 제2 선기어;
   상기 제2 선기어 및 상기 제2 링기어부와 맞물리도록 방사상으로 배치되는 적어도 3개 이상의 제2 유성기어;
   상기 제2 유성기어가 자전 가능하도록 베어링 결합되어 있고, 상기 드럼과 연결되어 있는 제2 캐리어;로 구성된 것을 특징으로 하는 프리폴 유닛이 내장된 유압윈치장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 프리폴 유닛은,
   상기 드럼의 일측 개구부를 차폐하는 클로져에 결합되는 유압블록;
   상기 유압블록에 결합되는 디스크 지지블록;
   상기 디스크 지지블록의 외주면에 내경단이 좌우 이동 가능하게 스플라인 지지되는 다수의 제1 마찰디스크;
   상기 링기어의 내주면에 외경단이 좌우 이동 가능하게 스플라인 지지되며, 상기 제1 마찰디스크 사이사이에 배치되는 다수의 제2 마찰디스크;
   상기 유압블록과 디스크 지지블록 사이에서 좌우 이동 가능하게 설치된 채, 상기 제1, 2 마찰디스크를 선택적으로 가압하여 밀착시키는 가압블록;
   상기 가압블록을 상기 제1, 2 마찰디스크를 가압하는 방향으로 탄력적으로 밀어주는 탄성부재; 및
   상기 가압블록을 유압력에 의해 상기 탄성부재를 압축시키는 방향으로 이동 시켜주는 유압공급부재;로 구성된 것을 특징으로 하는 프리폴 유닛이 내장된 유압윈치장치.

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