KR20220115321A

KR20220115321A - 충격 흡수형 기어 장치

Info

Publication number: KR20220115321A
Application number: KR1020210019178A
Authority: KR
Inventors: 이세인; 한영숙
Original assignee: 이세인; 한영숙
Priority date: 2021-02-10
Filing date: 2021-02-10
Publication date: 2022-08-17
Also published as: KR102568390B1

Abstract

본 발명은 충격 흡수형 기어 장치에 관한 것으로서, 제1 중심축을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있으며, 복수 개의 제1 기어를 구비하는 기어 부재; 상기 기어 부재에 한 쌍이 마련되어 있으며, 상기 제1 중심축에 대하여 미리 정한 각도로 기울어져 있는 경사면; 상기 제1 중심축을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있는 부재로서, 상기 경사면 중 하나를 가압할 수 있도록 마련되어 있는 가압면을 구비하는 제1 가압 부재; 상기 제1 중심축을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있는 부재로서, 상기 경사면 중 나머지 하나를 가압할 수 있도록 마련되어 있는 가압면을 구비하는 제2 가압 부재; 상기 제1 가압 부재와 상기 제2 가압 부재를 상기 경사면에 밀착시키는 방향으로 탄성 바이어스시키는 탄성 부재;를 포함하며, 상기 가압면과 상기 경사면 사이에 발생되는 마찰력에 의하여, 임계값 미만의 외력에 의해서는 상기 기어 부재와 상기 제1 가압 부재 및 제2 가압 부재가 상대 회전하지 않고, 상기 임계값 이상의 외력에 의해서는 상기 기어 부재와 상기 제1 가압 부재 및 제2 가압 부재가 상대 회전 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 굴삭기 작업 중에 버켓이 바위 등에 부딪혀, 과도한 외력이 상기 기어 부재에 전달되더라도, 상기 기어 부재의 제1 기어 등이 손상되지 않도록 외부 충격을 흡수할 수 있는 효과가 있다.

Description

충격 흡수형 기어 장치 {Gear Device with Shock Absorbing}

본 발명은 충격 흡수형 기어 장치에 관한 것으로서, 특히 의도하지 않은 과도한 외력이 가해질 경우 기어가 손상되지 않도록 충격을 흡수할 수 있는 충격 흡수형 기어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기는 토목공사, 건설공사, 건축공사 등에서 땅이나 암석 등을 파거나 파낸 것을 처리하는 등의 굴삭작업을 행하는 건설기계로서, 장비의 상부 선회체를 회전시키거나 유압에 의해 작동되는 붐대를 이용하여 운반 물체를 이동시키거나 택지조성, 건물기초, 토사적재, 말목박기, 고철적재, 원목적재, 구멍파기, 교량, 암반 등의 건축물 파괴, 도로, 상수도 공사 등의 다양한 작업을 행한다.

이와 같은 굴삭기에서는, 작업 용도에 따라 여러 종류의 어태치먼트(Attachment)를 교체해가면서 다양한 작업을 수행할 수 있도록 되어 있다. 즉, 버킷(Bucket)을 이용한 땅파기 작업, 크러셔(Crusher)를 이용한 콘크리트 건물 파쇄 및 철근 절단작업, 브레이커(Breaker)를 이용한 암석 및 콘크리트 파괴 작업, 그랩(Grab)을 이용한 고철 및 암석 운반 작업 등이 가능하다.

종래의 일반적인 굴삭기의 경우에는, 커플러가 전후 방향으로만 꺾일 수 있으므로, 경사지를 작업하는 경우 등에서는 정밀한 조종을 해가면서 작업을 수행해야 하는 관계로 작업 효율이 떨어지며, 어태치먼트의 방향을 완전히 뒤바꾸고자 할 때에는 어태치먼트를 굴삭기의 암(Arm)으로부터 분리한 후 반대 방향으로 장착하여 사용해야 하는 등 작업이 불편하고 작업 시간도 많이 소요되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여, 어태치먼트를 회전시킬 수 있는 중장비용 회전 장치가 부착된 굴삭기가 사용되고 있으나, 종래의 중장비용 회전 장치는, 한국등록특허 제10-1783958호(등록일자 2017년09월26일)에 개시된 바와 같이 1개의 웜 기어가 1개의 주 기어를 회전시키는 구조를 포함하는 바, 사용 중에 암의 말단에 부착된 어태치먼트가 바위 등에 부딪힘으로써, 어태치먼트에 강한 외력 또는 비틀림이 가해질 경우, 상기 1개의 웜 기어가 주 기어의 회전을 구속하는 구조이므로, 웜 기어 및 주 기어 등의 기어 장치에 심각한 손상 내지 파괴가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 의도하지 않은 과도한 외력이 가해질 경우 기어가 손상되지 않도록 충격을 흡수할 수 있도록 구조가 개선된 충격 흡수형 기어 장치를 제공하기 위함이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 충격 흡수형 기어 장치는, 제1 중심축을 원의 중심으로 하는 원형 부재로서, 상기 제1 중심축을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있으며, 복수 개의 제1 기어를 구비하는 기어 부재; 상기 기어 부재에 한 쌍이 마련되어 있으며, 상기 제1 중심축에 대하여 미리 정한 각도로 기울어져 있는 경사면; 상기 제1 중심축을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있는 부재로서, 상기 경사면 중 하나를 가압할 수 있도록 마련되어 있는 가압면을 구비하는 제1 가압 부재; 상기 제1 중심축을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있는 부재로서, 상기 경사면 중 나머지 하나를 가압할 수 있도록 마련되어 있는 가압면을 구비하는 제2 가압 부재; 상기 제1 가압 부재와 상기 제2 가압 부재를 상기 경사면에 밀착시키는 방향으로 탄성 바이어스시키는 탄성 부재;를 포함하며, 상기 가압면과 상기 경사면 사이에 발생되는 마찰력에 의하여, 미리 정한 임계값 미만의 외력에 의해서는 상기 기어 부재와 상기 제1 가압 부재 및 제2 가압 부재가 상기 제1 중심축을 중심으로 상대 회전하지 않고, 상기 임계값 이상의 외력에 의해서는 상기 기어 부재와 상기 제1 가압 부재 및 제2 가압 부재가 상기 제1 중심축을 중심으로 상대 회전 가능한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 기어 부재는, 상기 제1 중심축을 원의 중심으로 하는 중공을 구비하며, 상기 한 쌍의 경사면은, 상기 중공의 내주면 전체 둘레에 걸쳐서 마련되어 있는 테이퍼형 경사면으로서, 서로 대칭적으로 배치됨으로써 상기 제1 중심축을 향하여 "> <" 형상으로 볼록하게 마련되어 있는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제1 가압 부재와 상기 제2 가압 부재 중 적어도 하나에는, 상기 탄성 부재가 수용될 수 있도록 함몰된 수용부가 형성되어 있으며, 상기 제1 가압 부재 및 상기 제2 가압 부재는, 상기 탄성 부재의 일단부를 압축시킬 수 있도록 마련되며, 상기 제1 가압 부재와 상기 제2 가압 부재 중 하나에 배치된 헤드부와, 상기 제1 가압 부재와 상기 제2 가압 부재 중 나머지 하나에 나사결합되는 수나사부를 구비하는 연결 부재에 의하여 서로 결합되어 있는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 기어 부재, 제1 가압 부재, 제2 가압 부재, 탄성 부재를 수밀 가능하게 수용할 수 있는 내부 공간을 구비하는 본체를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제1 기어와 기어적으로 결합되어 있는 제2 기어; 상기 제2 기어를 구동시킬 수 있는 모터;를 구비하는 구동 유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제2 기어는 웜이며, 상기 제1 기어는 상기 제2 기어에 의하여 구동되는 웜 기어인 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제1 가압 부재 및 상기 제2 가압 부재에는, 상기 제1 중심축을 원의 중심으로 하는 중공이 마련되어 있으며, 상기 제1 가압 부재 및 상기 제2 가압 부재의 중공에 상대 회전 불가능하게 결합되어 있는 회전축을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 제1 중심축을 원의 중심으로 하는 원형 부재로서, 상기 제1 중심축을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있으며, 복수 개의 제1 기어를 구비하는 기어 부재; 상기 기어 부재에 한 쌍이 마련되어 있으며, 상기 제1 중심축에 대하여 미리 정한 각도로 기울어져 있는 경사면; 상기 제1 중심축을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있는 부재로서, 상기 경사면 중 하나를 가압할 수 있도록 마련되어 있는 가압면을 구비하는 제1 가압 부재; 상기 제1 중심축을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있는 부재로서, 상기 경사면 중 나머지 하나를 가압할 수 있도록 마련되어 있는 가압면을 구비하는 제2 가압 부재; 상기 제1 가압 부재와 상기 제2 가압 부재를 상기 경사면에 밀착시키는 방향으로 탄성 바이어스시키는 탄성 부재;를 포함하며, 상기 가압면과 상기 경사면 사이에 발생되는 마찰력에 의하여, 미리 정한 임계값 미만의 외력에 의해서는 상기 기어 부재와 상기 제1 가압 부재 및 제2 가압 부재가 상기 제1 중심축을 중심으로 상대 회전하지 않고, 상기 임계값 이상의 외력에 의해서는 상기 기어 부재와 상기 제1 가압 부재 및 제2 가압 부재가 상기 제1 중심축을 중심으로 상대 회전 가능하도록 마련되어 있으므로, 굴삭기 작업 중에 버켓과 같은 어태치먼트가 바위 등에 부딪혀, 과도한 외력이 상기 회전축에 전달되더라도, 상기 기어 부재의 제1 기어와 상기 구동 유닛의 제2 기어가 손상되지 않도록 외부 충격을 흡수할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 충격 흡수형 기어 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 충격 흡수형 기어 장치의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 기어 유닛의 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 기어 유닛의 분리도이다.
도 5는 도 1에 도시된 기어 부재의 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 제1 가압 부재의 평면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 제2 가압 부재의 평면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 회전축의 정면도이다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 충격 흡수형 기어 장치의 단면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 충격 흡수형 기어 장치의 평면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 기어 유닛의 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충격 흡수형 기어 장치(100)는, 굴삭기 등의 중장비에 장착되어 사용될 수 있는 충격 흡수형 기어 장치(100)로서, 특정한 부분을 나머지 부분에 대하여 상대 회전시킬 수 있는 회전 장치에 사용될 수 있는 기어 장치이다. 예컨대, 상기 충격 흡수형 기어 장치(100)는 굴삭기의 암의 말단부에 장착되어 다양한 어태치먼트(Attachment)를 회전시킬 수 있는 퀵 커플러(quick coupler)형 회전 장치에 사용될 수 있다.

이 충격 흡수형 기어 장치(100)는, 본체(10)와 기어 유닛(20)과 가압 유닛(30)과 구동 유닛(40)과 회전축(50)을 포함한다.

상기 본체(10)는, 상기 기어 유닛(20)과 가압 유닛(30)을 수밀 가능하게 수용할 수 있는 내부 공간(13)을 구비하는 하우징으로서, 하부 본체(11)와 상부 본체(12)와 베어링(14)을 포함한다.

상기 하부 본체(11)는, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 내부 공간(13)을 구비하는 용기 형태의 금속 부재이다.

상기 하부 본체(11)의 상단은 개구되어 있으며, 상기 하부 본체(11)의 하단부에는 상기 회전축(50)이 회전 가능하게 수용되어 있는 중공(H)이 형성되어 있다.

여기서, 상기 하부 본체(11)의 중공(H)은, 상기 회전축(50)의 회전 중심축인 제1 중심축(C1)을 원의 중심으로 한다.

상기 상부 본체(12)는, 상기 제1 중심축(C1)을 원의 중심으로 하는 원판 형상의 금속 부재로서, 상기 하부 본체(11)의 상단에 탈착 가능하게 결합되어 상기 하부 본체(11)의 상단을 폐쇄시키는 부재이다.

상기 내부 공간(13)은, 상기 기어 유닛(20)과 가압 유닛(30)을 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전 가능하게 수용할 수 있는 공간부이다.

상기 내부 공간(13)에는 상기 기어 유닛(20) 및 가압 유닛(30)을 윤활하기 위한 윤활유가 수밀된 상태로 수용되어 있다.

상기 베어링(14)은, 상기 상부 본체(12)의 하면에 배치되는 베어링으로서, 상기 회전축(50)의 상단부(53)를 회전 가능하게 지지하는 베어링이다.

상기 기어 유닛(20)은, 상기 회전축(50)의 외주면에 결합되는 기어 유닛으로서, 상기 본체(10)의 내부 공간(13)에 배치된다.

상기 기어 유닛(20)은, 상기 구동 유닛(40)에 의하여 발생되는 회전력을 상기 회전축(50)에 전달하기 위한 장치로서, 기어 부재(21)와 제1 가압 부재(22)와 제2 가압 부재(23)를 포함한다.

상기 기어 부재(21)는, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1 중심축(C1)을 원의 중심으로 하는 원형 부재로서, 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있다.

상기 기어 부재(21)의 외주면에는, 도 5에 도시된 바와 같이 복수 개의 제1 기어(211)가 구비되어 있다.

본 실시예에서 상기 제1 기어(211)는, 상기 구동 유닛(40)에 의하여 구동되는 피동 기어로서, 웜 기어(worm gear)의 형태로 마련되어 있다.

상기 기어 부재(21)의 중앙부에는, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1 중심축(C1)을 원의 중심으로 하는 원형의 중공(213)이 형성되어 있다.

상기 중공(213)의 내주면에는, 도 4에 도시된 바와 같이 한 쌍의 경사면(212)이 형성되어 있다.

상기 경사면(212)은, 상기 제1 중심축(C1)에 대하여 미리 정한 각도로 기울어져 있는 경사면이다.

상기 한 쌍의 경사면(212)은, 상기 중공(213)의 내주면 전체 둘레에 걸쳐서 마련되어 있는 테이퍼형 경사면으로서, 제3 중심축(C3)을 중심으로 서로 대칭적으로 배치되어 있다. 여기서 상기 제3 중심축(C3)은 상기 제1 중심축(C1)과 서로 수직하다.

상기 한 쌍의 경사면(212)은, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1 중심축(C1)을 향하여 "> <" 형상으로 볼록하게 마련되어 있다.

결국 상기 경사면(212)은, 상기 기어 부재(21)의 중공(213)의 상단 입구에서의 직경이 상기 중공(213)의 내측으로 갈수록 점점 작아졌다가, 다시 상기 중공(213)의 하단 입구로 갈수록 점점 커지는 형상을 가진다.

상기 제1 가압 부재(22)는, 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있는 원형 부재로서, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 기어 부재(21)의 중공(213)의 상단부에 배치되어 있다.

상기 제1 가압 부재(22)는, 상기 기어 부재(21)의 중공(213)의 내부에서 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있다.

상기 제1 가압 부재(22)는, 상기 기어 부재(21)의 상기 경사면(212) 중 상단부에 있는 경사면(212)을 가압할 수 있도록 마련되어 있는 가압면(223)을 구비하고 있다.

상기 제1 가압 부재(22)의 중앙부에는, 상기 제1 중심축(C1)을 원의 중심으로 하는 중공(H)이 마련되어 있다.

상기 제1 가압 부재(22)의 중공(H)의 내주면에는, 상기 회전축(50)의 결합부(55)와 상대 회전 불가능하게 결합할 수 있는 축 결합부(224)가 형성되어 있다.

본 실시예에서 상기 축 결합부(224)와 결합부(55)는, 스플라인(spline)의 형태로 마련되어 있다.

상기 스플라인은, 도 6에 도시된 바와 같이 융기된 이빨 형태를 가지는 결합 구조로서, 짝을 이루는 부분에 형성된 홈과 맞물려 토크를 전달할 수 있다.

상기 제1 가압 부재(22)에는, 후술할 탄성 부재(31)가 수용될 수 있도록 함몰된 수용부(221)가 형성되어 있다.

상기 수용부(221)는, 도 6에 도시된 바와 같이 원형의 함몰부로서, 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 하는 원주 방향을 따라 복수 개 나열되어 있다.

상기 수용부(221)의 바닥에는, 도 6에 도시된 바와 같이 원형의 관통공인 결합공(222)이 형성되어 있다.

상기 결합공(222)은, 상기 수용부(221)의 바닥으로부터 상기 제1 가압 부재(22)의 하면까지 관통하고 있다.

상기 제2 가압 부재(23)는, 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있는 원형 부재로서, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 기어 부재(21)의 중공(213)의 하단부에 배치되어 있다.

여기서, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1 가압 부재(22)의 하면과 상기 제2 가압 부재(23)의 상면은 미리 정한 간격만큼 서로 이격되어 있다.

상기 제2 가압 부재(23)는, 상기 기어 부재(21)의 중공(213)의 내부에서 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있다.

상기 제2 가압 부재(23)는, 상기 기어 부재(21)의 상기 경사면(212) 중 하단부에 있는 경사면(212)을 가압할 수 있도록 마련되어 있는 가압면(233)을 구비하고 있다.

상기 제2 가압 부재(23)의 중앙부에는, 상기 제1 중심축(C1)을 원의 중심으로 하는 중공(H)이 마련되어 있다.

상기 제2 가압 부재(22)의 중공(H)의 내주면에는, 상기 회전축(50)의 결합부(55)와 상대 회전 불가능하게 결합할 수 있는 축 결합부(234)가 형성되어 있다.

본 실시예에서 상기 축 결합부(234)는, 상기 축 결합부(224)와 마찬가지로 스플라인(spline)의 형태로 마련되어 있다.

상기 제2 가압 부재(23)에는, 상기 제1 가압 부재(22)의 수용부(221)와 대응하는 형태의 수용부(231)가 형성되어 있다.

상기 수용부(231)는, 도 7에 도시된 바와 같이 원형의 함몰부로서, 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 하는 원주 방향을 따라 복수 개 나열되어 있다.

상기 수용부(231)의 천정에는, 도 7에 도시된 바와 같이 원형의 관통공인 결합공(232)이 형성되어 있다.

상기 결합공(232)은, 상기 수용부(231)의 천정으로부터 상기 제2 가압 부재(23)의 상면까지 관통하고 있다.

상기 결합공(232)의 내주면에는 상기 회전축(50)과 나사 결합할 수 있는 암나사가 형성되어 있다.

상기 가압 유닛(30)은, 상기 제1 가압 부재(22)와 상기 제2 가압 부재(23)의 가압면(223, 233)을 상기 경사면(212)에 밀착시키기 위한 장치로서, 탄성 부재(31)와 연결 부재(32)를 포함한다.

상기 탄성 부재(31)는, 상기 제1 가압 부재(22)와 상기 제2 가압 부재(23)를 상기 경사면(212)에 각각 밀착시키는 방향으로 탄성 바이어스시키는 탄성 부재이다.

본 실시예에서 상기 탄성 부재(31)는, 코일형 스프링으로 마련되어 있으며, 상기 수용부(221)에 삽입되어 있다.

본 실시예에서 상기 탄성 부재(31)는, 상기 제1 가압 부재(22)와 상기 제2 가압 부재(23)을 최대한 밀착시키는 방향으로 탄성력을 발생시킨다.

상기 연결 부재(32)는, 상기 제1 가압 부재(22)와 상기 제2 가압 부재(23)를 서로 결합시키기 위한 수나사형 부재로서, 헤드부(321)와 수나사부(322)를 구비한다.

상기 헤드부(321)는, 상기 탄성 부재(31)의 상단부를 압축시킬 수 있도록 마련되는 부분으로서, 접시 형상을 가진다.

본 실시예에서 상기 헤드부(321)는, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1 가압 부재(22)의 수용부(221)에 배치되어 있다.

상기 수나사부(322)는, 상기 연결 부재(32)의 말단부에 마련된 수나사부로서, 상기 제2 가압 부재(23)의 결합공(232)과 나사결합된다.

상기 연결 부재(32)의 수나사부(322)가 상기 제2 가압 부재(23)의 결합공(232)과 나사결합된 상태에서, 상기 탄성 부재(31)는 상기 제1 가압 부재(22) 및 제2 가압 부재(23)에 미리 정한 크기 이상의 압축 탄성력을 가하게 된다. 이때, 상기 가압면(223, 233)과 상기 경사면(212) 사이에는 상당한 크기의 마찰력이 발생하게 된다.

여기서 상기 가압면(223, 233)과 경사면(212) 사이에는 소량의 윤활유가 존재하여 마찰력에 영향을 미칠 수도 있으나, 상기 가압면(223, 233)이 상기 경사면(212)에 상당한 크기의 압력으로 밀착되어 있으므로, 상기 가압면(223, 233)과 경사면(212) 사이에는 윤활유가 거의 존재하지 않는다.

이렇게 상기 가압면(223, 233)과 상기 경사면(212) 사이에 미리 정한 크기의 마찰력이 항상 존재하므로, 미리 정한 임계값 미만의 비틀림 외력이 상기 회전축(50)에 가해지는 경우에는, 그 비틀림 외력이 상기 가압면(223, 233)과 경사면(212) 사이에 존재하는 마찰력을 극복하지 못하여, 상기 기어 부재(21)와 상기 제1 가압 부재(22) 및 제2 가압 부재(23)가 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 상대 회전하지 않게 된다.

그러나 미리 정한 임계값 이상의 비틀림 외력이 상기 회전축(50)에 가해지는 경우에는, 그 비틀림 외력이 상기 가압면(223, 233)과 경사면(212) 사이에 존재하는 마찰력을 극복함으로써, 상기 기어 부재(21)와 상기 제1 가압 부재(22) 및 제2 가압 부재(23)가 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 상대 회전 가능해진다.

결국, 상기 연결 부재(32)의 나사결합 정도를 조절하면, 상기 탄성 부재(31)의 탄성력을 조절할 수 있게 되고, 상기 기어 부재(21)와 상기 제1 가압 부재(22) 및 제2 가압 부재(23) 사이의 상대 회전을 가능하게 하는 비틀림 외력의 크기를 결정할 수 있게 된다.

상기 구동 유닛(40)은, 상기 기어 부재(21)와 기어적으로 결합하여 상기 기어 부재(21)를 회전 시킬 수 있는 장치로서, 모터(41)와 제2 기어(42)를 포함한다.

상기 모터(41)는, 전기 모터 또는 유압 모터로서, 상기 제2 기어(42)에 일정한 크기의 회전력을 발생시키게 된다. 본 실시예에서 상기 모터(41)는 유압 모터를 포함한다.

상기 제2 기어(42)는, 상기 제1 기어(211)와 기어적으로 결합되어 있는 구동 기어로서, 본 실시예에서는 상기 제2 기어(42)가, 도 2에 도시된 바와 같이 제2 중심축(C2)을 중심으로 회전 가능한 웜(worm)의 형태로 마련되어 있다.

여기서 상기 제2 중심축(C2)은 상기 제1 중심축(C1)과 서로 수직하게 배치되어 있다.

상기 회전축(50)은, 상기 구동 유닛(40)에 발생하는 회전력을 외부로 전달하기 위한 회전축으로서, 본체(51)와 기어부(52)와 결합부(55)를 포함한다.

상기 본체(51)는, 상기 제1 중심축(C1)을 따라 연장되어 있는 원형봉 부재로서, 상단부(53)는 상기 베어링(14)에 회전 가능하게 결합되어 있다.

상기 본체(51)의 하단부(54)는 상기 본체(10)의 외부에 배치되어 있으며, 별도의 베어링(미도시)에 회전 가능하게 결합되어 있다.

상기 본체(51)의 상단부는, 상기 본체(10)의 내부 공간(13)에 배치되어 있으며, 상기 본체(51)의 중간부는 상기 하부 본체(11)의 중공(H)을 관통한 상태로 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전 가능하게 배치되어 있다.

상기 기어부(52)는, 외부 기어와 결합될 수 있는 기어부로서, 상기 구동 유닛(40)에 발생하는 회전력을 외부로 전달하게 된다.

상기 결합부(55)는, 상기 제1 가압 부재(22) 및 상기 제2 가압 부재(23)에 형성된 축 결합부(224, 234)와 상대 회전 불가능하게 결합되는 부분이다.

본 실시예에서 상기 회전축(50)의 결합부(55)는, 스플라인(spline)의 형태로 마련되어 있다.

이하에서는, 상술한 구성의 충격 흡수형 기어 장치(100)를 사용하는 방법의 일례를 설명하기로 한다. 여기서 상기 충격 흡수형 기어 장치(100)가 굴삭기의 암(Arm)의 말단부에 장착된 퀵 커플러(quick coupler)형 회전 장치(미도시)에 사용되고, 상기 회전 장치의 아래에 버켓과 같은 어태치먼트(Attachment)가 부착된 것을 전제로 한다.

먼저, 굴삭기 작업 중에 버켓과 같은 어태치먼트(Attachment)가 바위 등에 부딪히면, 상기 어태치먼트(Attachment)에 외력이 가해지게 되고, 그 외력은 상기 회전 장치(미도시)에 전달된 후, 결국 상기 회전축(50)의 기어부(52)까지 전달된다.

이때, 상기 기어부(52)에 전달된 비틀림 외력이, 미리 정한 임계값 미만인 경우에는, 그 비틀림 외력이 상기 가압면(223, 233)과 경사면(212) 사이에 존재하는 마찰력을 극복하지 못하여, 상기 기어 부재(21)와 상기 제1 가압 부재(22) 및 제2 가압 부재(23)가 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 상대 회전하지 않게 된다. 즉 정상적인 굴삭기 작업이 진행될 수 있다.

그러나 상기 기어부(52)에 전달된 비틀림 외력이, 비정상적으로 과도해져서 미리 정한 임계값 이상이 되는 경우에는, 그 비틀림 외력이 상기 가압면(223, 233)과 경사면(212) 사이에 존재하는 마찰력을 극복함으로써, 상기 가압면(223, 233)과 상기 경사면(212) 사이에 미끄럼 운동이 발생하여, 상기 기어 부재(21)와 상기 제1 가압 부재(22) 및 제2 가압 부재(23)가 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 상대 회전하게 된다. 즉, 상기 회전축(50)과 상기 제1 가압 부재(22) 및 제2 가압 부재(23)만 외력에 의하여 회전하고, 상기 기어 부재(21)는 외력에 의하여 회전하지 않는 상황이 된다. 왜냐하면, 상기 기어 부재(21)는 상기 제2 기어(42)인 웜에 의하여 회전 운동이 물리적으로 구속되어 있기 때문이다.

상술한 구성의 충격 흡수형 기어 장치(100)는, 제1 중심축(C1)을 원의 중심으로 하는 원형 부재로서, 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있으며, 복수 개의 제1 기어(211)를 구비하는 기어 부재(21); 상기 기어 부재(21)에 한 쌍이 마련되어 있으며, 상기 제1 중심축(C1)에 대하여 미리 정한 각도로 기울어져 있는 경사면(212); 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있는 부재로서, 상기 경사면(212) 중 하나를 가압할 수 있도록 마련되어 있는 가압면(223)을 구비하는 제1 가압 부재(22); 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있는 부재로서, 상기 경사면(212) 중 나머지 하나를 가압할 수 있도록 마련되어 있는 가압면(233)을 구비하는 제2 가압 부재(23); 상기 제1 가압 부재(22)와 상기 제2 가압 부재(23)를 상기 경사면(212)에 밀착시키는 방향으로 탄성 바이어스시키는 탄성 부재(31);를 포함하며, 상기 가압면(223, 233)과 상기 경사면(212) 사이에 발생되는 마찰력에 의하여, 미리 정한 임계값 미만의 외력에 의해서는 상기 기어 부재(21)와 상기 제1 가압 부재(22) 및 제2 가압 부재(23)가 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 상대 회전하지 않고, 상기 임계값 이상의 외력에 의해서는 상기 기어 부재(21)와 상기 제1 가압 부재(22) 및 제2 가압 부재(23)가 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 상대 회전 가능하도록 마련되어 있으므로, 굴삭기 작업 중에 버켓과 같은 어태치먼트(Attachment)가 바위 등에 부딪혀, 과도한 외력이 상기 회전축(50)에 전달되더라도, 상기 기어 부재(21)의 제1 기어(211)와 상기 구동 유닛(40)의 제2 기어(42)가 손상되지 않도록 외부 충격을 흡수할 수 있는 장점이 있다.

그리고 상기 충격 흡수형 기어 장치(100)는, 상기 기어 부재(21)가, 상기 제1 중심축(C1)을 원의 중심으로 하는 중공(213)을 구비하며, 상기 한 쌍의 경사면(212)은, 상기 중공(213)의 내주면 전체 둘레에 걸쳐서 마련되어 있는 테이퍼형 경사면으로서, 서로 대칭적으로 배치됨으로써 상기 제1 중심축(C1)을 향하여 "> <" 형상으로 볼록하게 마련되어 있으므로, 상기 기어 부재(21)에 상기 경사면(212)과 제1 기어(211)를 각각 용이하게 배치하고, 아울러 상기 회전축(50)을 상기 기어 부재(21)의 중공(213)에 용이하게 배치시킬 수 있는 장점이 있다.

또한 상기 충격 흡수형 기어 장치(100)는, 상기 제1 가압 부재(22)와 상기 제2 가압 부재(23) 중 적어도 하나에는, 상기 탄성 부재(31)가 수용될 수 있도록 함몰된 수용부(221, 231)가 형성되어 있으며, 상기 제1 가압 부재(22) 및 상기 제2 가압 부재(23)는, 상기 탄성 부재(31)의 일단부를 압축시킬 수 있도록 마련되며, 상기 제1 가압 부재(22)와 상기 제2 가압 부재(23) 중 하나에 배치된 헤드부(321)와, 상기 제1 가압 부재(22)와 상기 제2 가압 부재(23) 중 나머지 하나에 나사결합되는 수나사부(322)를 구비하는 연결 부재(32)에 의하여 서로 결합되어 있으므로, 비교적 저렴한 가격에 용이하게 조달할 수 있는 수나사 부재를 상기 연결 부재(32)로 사용할 수 있는 장점이 있다.

그리고 상기 충격 흡수형 기어 장치(100)는, 상기 기어 부재(21), 제1 가압 부재(22), 제2 가압 부재(23), 탄성 부재(31)를 수밀 가능하게 수용할 수 있는 내부 공간(13)을 구비하는 본체(10)를 포함하므로, 상기 본체(10)의 내부 공간(13)에 윤활유를 수용할 수 있는 장점이 있다.

또한 상기 충격 흡수형 기어 장치(100)는, 상기 제1 기어(211)와 기어적으로 결합되어 있는 제2 기어(42); 상기 제2 기어(42)를 구동시킬 수 있는 모터(41);를 구비하는 구동 유닛(40)을 더 포함하므로, 구동력을 발휘하는 동시에 감속 기능까지 구비할 수 있는 장점이 있다.

그리고 상기 충격 흡수형 기어 장치(100)는, 상기 제2 기어(42)가 웜이며, 상기 제1 기어(211)는 상기 제2 기어(42)에 의하여 구동되는 웜 기어이므로, 웜에 의한 웜 기어의 회전이라는 일방향 회전만 허용하는 웜 기어 장치에 적용하면 최대한의 효과를 발휘할 수 있다는 장점이 있다.

또한 상기 충격 흡수형 기어 장치(100)는, 상기 제1 가압 부재(22) 및 상기 제2 가압 부재(23)에는, 상기 제1 중심축(C1)을 원의 중심으로 하는 중공(H)이 마련되어 있으며, 상기 제1 가압 부재(22) 및 상기 제2 가압 부재(23)의 중공(H)에 상대 회전 불가능하게 결합되어 있는 회전축(50)을 포함하므로, 상기 구동 유닛(40)에 의하여 상기 회전축(50)을 회전시킬 수 있도록 마련된 다양한 동력 전달 장치의 용도로 사용될 수 있는 장점이 있다.

본 실시예에서는, 상기 경사면(212)이 상기 기어 부재(21)의 중공(213)에 마련되어 있으나, 상기 경사면(212)이 상기 기어 부재(21)의 외주면에 마련될 수도 있음은 물론이다. 이 경우에는 상기 제1 가압 부재(22)와 제2 가압 부재(23)에 마련된 가압면(223, 233)의 위치와 형상도 변경된다.

본 실시예에서는, 상기 제2 기어(42)가 웜이며 상기 제1 기어(211)는 상기 제2 기어(42)에 의하여 구동되는 웜 기어로 마련되어 있으나, 상기 제2 기어(42) 및 제1 기어(211)가 다른 형태의 기어일 수도 있음은 물론이다.

이상으로 본 발명을 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것임은 명백하다.

＊ 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 ＊
100: 충격 흡수형 기어 장치
10: 본체
11: 하부 본체
12: 상부 본체
13: 내부 공간
14: 베어링
20: 기어 유닛
21: 기어 부재
22: 가압 부재
23: 제2 가압 부재
30: 가압 유닛
31: 탄성 부재
32: 연결 부재
40: 구동 유닛
41: 모터
42: 제2 기어
50: 회전축
51: 본체
52: 기어부
53: 상단부
54: 하단부
55: 결합부
211: 제1 기어
212: 경사면
213: 중공
221: 수용부
222: 결합공
223: 가압면
224: 축 결합부
231: 수용부
232: 결합공
233: 가압면
234: 축 결합부
321: 헤드부
322: 수나사부
C1: 제1 중심축
C2: 제2 중심축
C3: 제3 중심축
H: 중공

Claims

제1 중심축을 원의 중심으로 하는 원형 부재로서, 상기 제1 중심축을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있으며, 복수 개의 제1 기어를 구비하는 기어 부재;
상기 기어 부재에 한 쌍이 마련되어 있으며, 상기 제1 중심축에 대하여 미리 정한 각도로 기울어져 있는 경사면;
상기 제1 중심축을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있는 부재로서, 상기 경사면 중 하나를 가압할 수 있도록 마련되어 있는 가압면을 구비하는 제1 가압 부재;
상기 제1 중심축을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 있는 부재로서, 상기 경사면 중 나머지 하나를 가압할 수 있도록 마련되어 있는 가압면을 구비하는 제2 가압 부재;
상기 제1 가압 부재와 상기 제2 가압 부재를 상기 경사면에 밀착시키는 방향으로 탄성 바이어스시키는 탄성 부재;를 포함하며,
상기 가압면과 상기 경사면 사이에 발생되는 마찰력에 의하여, 미리 정한 임계값 미만의 외력에 의해서는 상기 기어 부재와 상기 제1 가압 부재 및 제2 가압 부재가 상기 제1 중심축을 중심으로 상대 회전하지 않고, 상기 임계값 이상의 외력에 의해서는 상기 기어 부재와 상기 제1 가압 부재 및 제2 가압 부재가 상기 제1 중심축을 중심으로 상대 회전 가능한 것을 특징으로 하는 충격 흡수형 기어 장치.
제 1항에 있어서,
상기 기어 부재는,
상기 제1 중심축을 원의 중심으로 하는 중공을 구비하며,
상기 한 쌍의 경사면은, 상기 중공의 내주면 전체 둘레에 걸쳐서 마련되어 있는 테이퍼형 경사면으로서, 서로 대칭적으로 배치됨으로써 상기 제1 중심축을 향하여 "> <" 형상으로 볼록하게 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 충격 흡수형 기어 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1 가압 부재와 상기 제2 가압 부재 중 적어도 하나에는, 상기 탄성 부재가 수용될 수 있도록 함몰된 수용부가 형성되어 있으며,
상기 제1 가압 부재 및 상기 제2 가압 부재는,
상기 탄성 부재의 일단부를 압축시킬 수 있도록 마련되며, 상기 제1 가압 부재와 상기 제2 가압 부재 중 하나에 배치된 헤드부와, 상기 제1 가압 부재와 상기 제2 가압 부재 중 나머지 하나에 나사결합되는 수나사부를 구비하는 연결 부재에 의하여 서로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 충격 흡수형 기어 장치.
제 1항에 있어서,
상기 기어 부재, 제1 가압 부재, 제2 가압 부재, 탄성 부재를 수밀 가능하게 수용할 수 있는 내부 공간을 구비하는 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 흡수형 기어 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1 기어와 기어적으로 결합되어 있는 제2 기어; 상기 제2 기어를 구동시킬 수 있는 모터;를 구비하는 구동 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 흡수형 기어 장치.
제 5항에 있어서,
상기 제2 기어는 웜이며, 상기 제1 기어는 상기 제2 기어에 의하여 구동되는 웜 기어인 것을 특징으로 하는 충격 흡수형 기어 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1 가압 부재 및 상기 제2 가압 부재에는, 상기 제1 중심축을 원의 중심으로 하는 중공이 마련되어 있으며,
상기 제1 가압 부재 및 상기 제2 가압 부재의 중공에 상대 회전 불가능하게 결합되어 있는 회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 흡수형 기어 장치.