KR20240012871A

KR20240012871A - 트랙터용 방진 마운트

Info

Publication number: KR20240012871A
Application number: KR1020220090358A
Authority: KR
Inventors: 송승민
Original assignee: 주식회사 삼우농기
Priority date: 2022-07-21
Filing date: 2022-07-21
Publication date: 2024-01-30

Abstract

본 발명은 트랙터의 차체 프레임과 캐빈룸의 캐빈 프레임 사이에 배치되어, 상기 캐빈룸을 차체 프레임에 방진구조로 지지하여 차체 프레임에서 캐빈룸으로 전달되는 충격을 절연하는 트랙터용 방진 마운트에 관한 것으로,
본 발명에서는 바디의 중앙부에 조립관로가 상하 관통되게 형성된 고무재질의 방진 지지체와; 상기 방진 지지체에 형성된 조립관로에 상하 관통하여 배치되는 부싱과; 상기 방진 지지체의 하반부 외경을 동심구조로 지지하여 방진 지지체를 차체 프레임에 고정하는 중공 지지 케이싱; 및 상기 방진 지지체의 상부에 적층하여 배치되며, 방진 지지체의 조립관로와 연통하는 조립공이 형성된 중공의 상부캡을 포함하여 구성되고, 상기 방진 지지체의 하반부를 동심구조로 지지한 중공 지지 케이싱과, 방진 지지체의 상부에 배치된 상부캡은 상하 이격하여 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

트랙터용 방진 마운트{Vibration isolation mount for tractor}

본 발명은 트랙터용 방진 마운트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 트랙터의 차체 프레임과 캐빈룸의 캐빈 프레임 사이에 배치되어, 상기 캐빈룸을 차체 프레임에 방진구조로 지지하여 차체 프레임에서 캐빈룸으로 전달되는 충격을 절연하는 트랙터용 방진 마운트에 관한 것이다.

대표적인 농기계인 트랙터는, 구동부가 형성된 차체부의 상부에 캐빈룸이 배치된 형태로 이루어져 캐빈룸에 운전자가 탑승한 상태로 다양한 농작업을 수행하게 된다.

상기 캐빈 프레임은, 운전석의 바닥을 형성하는 바닥 프레임과, 측면을 형성하는 측면 프레임 및 지붕을 형성하기 위한 루프 프레임으로 구성된다.

그리고, 상기 운전자가 탑승한 캐빈룸에는 주행이나 농작업 과정에 차체 프레임을 통해 전해지는 진동과 충격이 전달되고, 이러한 진동과 충격은 운전자에게 감각공해를 유발하게 된다

이에 당분야에서는, 상기 차체 프레임과 캐빈 프레임을 연결하되, 이들 사이에 방진 마운트를 구비하여 차체측의 진동 및 소음이 캐빈측으로 전달되는 것을 억제하고 있다.

그런데, 종래 트랙터용 방진 마운트는 중앙부에 조립공이 상하 관통되게 형성된 중공의 방진 지지체를 포함하여, 상기 고무재질로 제작된 방진 지지체의 재질 자체의 물성에 의존하여 캐빈룸의 지지와 방진을 수행하도록 구성하고 있으나, 지지강도와 방진도는 반비례적인 요소인 관계로 이를 동시에 충족하는 것은 어려운 한계성이 지적되고 있다.

KR

10-0395980

B1

KR

10-0996774

B1

일본 공개특허공보 특개2001-004911호

상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 트랙터의 차체 프레임과 캐빈 프레임 사이에 배치되어, 상기 차체 프레임과 캐빈 프레임 사이를 절연하여 차체 프레임을 따라 캐빈 프레임에 진동이 전달되는 현상을 억제하는 트랙터용 방진 마운트를 제공함에 있다.

상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 트랙터용 방진 마운트는,

바디의 중앙부에 조립관로가 상하 관통되게 형성된 고무재질의 방진 지지체와; 상기 방진 지지체에 형성된 조립관로에 상하 관통하여 배치되는 부싱과; 상기 방진 지지체의 하반부 외경을 동심구조로 지지하여 방진 지지체를 차체 프레임에 고정하는 중공 지지 케이싱; 및 상기 방진 지지체의 상부에 적층하여 배치되며, 방진 지지체의 조립관로와 연통하는 조립공이 형성된 중공의 상부캡을 포함하여 구성되고, 상기 방진 지지체의 하반부를 동심구조로 지지한 중공 지지 케이싱과, 방진 지지체의 상부에 배치된 상부캡은 상하 이격하여 배치되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 방진 지지체의 하반부 외경을 동심구조로 지지한 중공 지지 케이싱은, 상기 방진 지지체의 하반부를 전체적으로 감싸는 밴드부와; 상기 밴드부의 상단 외측으로 확장하여 형성된 플렌지부가 일체로 형성된 중공 성형체로 구성되고, 상기 밴드부의 하단에는, 방진 지지체를 내향 경사지게 빗면 지지하는 빗면 지지단이 일체로 형성된다.

보다 바람직하게는, 상기 상하 이격하여 배치된 중공 지지 케이싱과 상부캡 사이에 노출되는 방진 지지체의 외경면에는, 내향 요입된 하나 이상의 환형 공극부가 형성된다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는, 차체에서 캐빈으로 전달되는 진동과 소음이 하부 커버와 상부 캡 사이를 연결하는 고무재질의 방진 지지체를 통해 효과적인 저감이 이루어진다.

그리고, 상기 방진 지지체의 외경면에 국부적으로 내향 절입되어 국부적으로 직경이 작아지는 축경구간을 형성하여, 방진 지지체에 단면적이 국부적으로 감소하는 축경구간을 형성함으로써, 방진 지지체 변형에 따른 캐빈의 요동은 상부캡과 하부 커버의 접촉 및 절곡단에 의해 그 범위가 제한됨으로써 큰 흔들림 없는 안정된 승차감이 유지될 수 있다.

도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 트랙터용 방진 마운트를 통한 트랙터의 차체 프레임과 캐빈 프레임을 방진구조로 연결한 배치상태를 보여주는 것이고,
도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 트랙터용 방진 마운트의 전체 구성을 보여주는 분해 사시도이고,
도 3 내지 도 5는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 트랙터용 방진 마운트의 세부 구성도이고,
도 6 내지 도 11은 절연 향상을 위한 방진 마운트 형상 최적화를 설명하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 트랙터용 방진 마운트를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 트랙터용 방진 마운트를 통한 트랙터의 차체 프레임과 캐빈 프레임을 방진구조로 연결한 배치상태를 보여주는 것이고, 도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 트랙터용 방진 마운트의 전체 구성을 보여주는 분해 사시도이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 트랙터용 방진 마운트의 세부 구성도이다.

본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 트랙터용 방진 마운트(1)는, 도 1에서 보는 바와 같이 트랙터의 차체 프레임(MF)과 상기 차체 프레임(MF)의 상부에 적층하여 조립되는 캐빈 프레임(CF) 사이에 배치되어, 상기 차체 프레임(MF)에서 캐빈 프레임(CF)으로 전달되는 진동을 절연하여 쾌적한 승차감과 주행성을 제공하는 수단이다.

상기 트랙터용 방진 마운트(1)는, 도 2 내지 도 4에서 보는 바와 같이 바디의 중앙부에 조립관로(11)가 상하 관통되게 형성된 고무재질의 방진 지지체(10)와; 상기 방진 지지체(10)에 형성된 조립관로(11)에 상하 관통하여 배치되는 부싱(20)과; 상기 방진 지지체(10)의 하반부 외경을 동심구조로 지지하여 방진 지지체(10)를 차체 프레임(MF)에 고정하는 중공 지지 케이싱(30); 및 상기 방진 지지체(10)의 상부에 적층하여 배치되며, 방진 지지체(10)의 조립관로(11)와 연통하는 조립공(41)이 형성된 중공의 상부캡(40)을 포함한다.

상기 방진 지지체(10)는 직경값보다 높이값이 큰 고무재질의 중공 바디로 구성되며, 상기 방진 지지체(10)의 하반부를 동심구조로 지지한 중공 지지 케이싱(30)과, 방진 지지체(10)의 상부에 배치된 상부캡(40)은 상하 이격된 상태를 형성한다.

그리고, 상기 방진 지지체(10)에는 상기 중공 지지 케이싱(30)과 접촉하는 그 저면으로부터 설정높이와 높이와 설정폭으로 응력 분산홈(12)이 상향 요입하여 형성되고, 또 상기 방진 지지체(10)의 저면에는 요철패턴(13)들이 방사구조로 형성된다.

여기서, 상기 요철패턴(13)들은 특정 경로로 전달되는 진동에 대한 절연성능 확보하는 구성요소로, 주로 방진 지지체(10) 하부에서 상부캡(40) 측으로 전달되는 여러 경로의 진동 중 상기 조립관로(11)에 삽입되는 부싱(20)과 상기 부싱(20)을 관통하는 조립볼트부(50) 등을 통해 상부캡(40)으로 전달되는 진동을 저감하는 기능을 수행한다.

한편, 상기 방진 지지체(10)의 하반부 외경을 동심구조로 지지한 중공 지지 케이싱(30)은, 상기 방진 지지체(10)의 하반부를 전체적으로 감싸는 밴드부(31)와; 상기 밴드부(31)의 상단 외측으로 확장하여 형성된 플렌지부(32)가 일체로 형성된 중공 성형체로 구성되어, 상기 방진 지지체(10)는 중공 지지 케이싱(30)을 통해 차체 프레임(MF)의 상부에 플렌지 구조로 장착된다.

그리고, 상기 상하 적층된 상부캡(40)과 방진 지지체(10)는 캐빈 프레임(CF)과, 상부캡(40)의 조립공(41)과, 방진 지지체(10)의 조립관로(11)에 삽입된 부싱(20)을 순차적으로 관통하여 체결되는 조립볼트부(50)에 의해 캐빈 프레임(CF)의 하부에 장착된다.

상기 조립 볼트부(50)는, 상기 캐빈 프레임(CF)과 상부캡(40) 및 방진 지지체(10)에 배치된 부싱(20)을 순차적으로 관통하는 조립볼트(51)와, 이들을 관통한 조립볼트(51)의 체결단부에 체결되는 조립너트(52), 및 와셔(53)를 포함하여 구성되어, 적층된 캐빈 프레임(CF)과 상부캡(40) 및 방진 지지체(10)를 수직으로 관통하여 연결한다.

이때, 상기 방진 지지체(10)의 조립관로(11)에 삽입되는 부싱(20)은 조립볼트(51)의 직경보다 다소 큰 직경을 갖는 금속관체로 구성되고, 상기 방진 지지체(10)와 상부캡(40) 사이에 조립공(61)이 형성된 원형의 금속판재로 구성되어, 상기 상부캡(40)을 통해 방진 지지체(10)로 전달되는 캐빈의 하중을 하부에 적층된 방진 지지체(10)에 고르게 분산하는 하중 분산판(60)이 배치된다.

그리고, 상기 조립볼트(51)의 체결단부가 진출되는 방진 지지체(10)의 하부에는 조립공이 형성된 하부 지지편(70)가 형성되어, 상기 하부 지지편(70)에 의해 금속재로 이루어진 고정볼트부(50)와 고무재질로 제작된 방진 지지체(10) 사이에 형성되는 체결압이 방진 지지체(10)에 고르게 분산되도록 한다.

또한, 상기 중공 지지 케이싱(30)을 구성하는 밴드부(31)의 하단에는, 방진 지지체(10)를 내향 경사지게 빗면 지지하는 빗면 지지단(33)이 일체로 형성된다.

상기 빗면 지지단(33)은, 방진 지지체(10)에 수평방향(radial) 변위가 생겼을 때 그 변위를 일정 수준으로 제한하고, 또 방진 지지체(10) 하부가 중공 지지 케이싱(30)에서 이탈되는 현상을 방지한다.

따라서, 상기 차체 프레임(MF)과 캐빈 프레임(CF) 사이에 설치된 방진 마운트(1)는, 캐빈 프레임(CF)을 포함하는 캐빈의 하중을 고르게 분산하면서 차체 프레임(MF)을 통해 캐빈 프레임(CF)에서 수평 및 수직방향으로 전달되는 진동을 안정되게 절연한다.

한편, 본 발명에서는 이러한 트랙터용 방진 마운트(1)를 구현함에 있어, 신축을 통해 차체 프레임(MF)과 캐빈 프레임(CF) 사이의 절연을 도모하는 방진 지지체(10)의 외경면에 국부적으로 내향 요입된 환형 공극부(14)를 형성한다.

본 발명에서는 일예로 상기 고무재질로 제작된 방진 지지체(10)의 외경면에 "⊂"형의 단면을 갖는 하나 이상의 환형 공극부(14)를 형성하고 있으며, 상기 환형 공극부(14)에 의해 방진 지지체(10)의 단면적은 국부적으로 감소하여 차체 프레임(MF)에서 캐빈 프레임(CF)측으로 전달되는 진동량이 최소화된다.

즉, 상기 환형 공극부(14)에 의해 방진 마운트(1)를 구성하는 차체 프레임(MF)에 장착된 중공 지지 케이싱(30)측에서 캐빈 프레임(CF)에 장착된 상부캡(40)측으로 진동이 직접적으로 전달될 수 있는 전달면적이 감소한다.

그리하여, 상기 차체 프레임(MF)에 장착된 중공 지지 케이싱(30)으로부터 상부캡(40)을 통해 캐빈 프레임(CF)측으로 전달되는 진동이 억제되어, 진동저감으로 캐빈측 승차감과 조작 안전성이 향상될 수 있다.

그런데, 상기 환형 공극부(14)를 형성하여 방진 지지체(10)의 직경을 국부적으로 축경하면 진동의 절연성 측면에서는 바람직하지만, 캐빈 프레임(CF)을 포함하는 캐빈의 지지성능이 저하될 수 있다.

즉, 상기 방진 지지체(10)은 환형 공극부(14)에 의해 국부적으로 단면적이 축소되어 수평 유동성이 증가되므로, 상기 차체 프레임(MF)의 상부에 이격하여 지지된 캐빈 프레임(CF)의 지지력이 저하된다.

이러한 현상을 해소하기 위해, 본 실시예에서는 상기 방진 지지체(10)의 외경에 형성된 환형 공극부(14) 내에 방진 지지체(10)와 이형재질로 이루어진 방진 지지부재(80)를 배치한다.

여기서, 상기 방진 지지부재(80)은 신축성 재질, 또는 경질의 재질로도 구성될 수 있다.

다만, 본 발명의 바람직한 실시형태에서는 방진 지지체(10)와 경도가 다른 경질의 튜브를 환형 절곡한 방진 지지부재(80)를 환형 공극부(14)에 외접되게 배치하고 있다.

보다 바람직하게는, 상기 튜브구조로 이루어진 방진 지지부재(80)의 중공부(81) 내에, 환형 지지 스프링(82)을 더 배치하여서, 방진 지지부재(80)의 지지강도를 보강하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성하면, 상기 방진 지지체(10)에 형성된 환형 공극부(14)는 방진 지지부재(80)에 의해 환형 압박 지지되어, 단면적의 축소에 의해 지지력이 저하된 환형 공극부(14)의 형성구간의 지지력을 보존한다.

특히, 상기 방진 지진부재(80)는 튜브형 몸체로 이루어져, 방진 지지체(10)를 통해 전달되는 응력을 보다 안정되게 소진하고, 결과적으로 상기 방진 지지부재(80)는 진동의 안정적인 절연을 도모하면서 방진 지지체(10)의 지지성능을 보강한다.

이와 같이 방진 지지체(10)에 형성된 환형 공극부(14)에 방진 지지체(10)와 이형 재질의 방진 지지부재(80)를 배치하면, 도 4와 도 5에서 보는 바와 같이 고무재질의 방진 지지체(10)에 환형 공극부(14)의 적용으로 차체 프레임(MF)을 통해 전달되는 진동이 캐빈 프레임(CF)에 전달되는 것은 효과적으로 차단 및 감쇄할 수 있다.

특히, 상기 환형 공극부(14)에 배치된 이형재질의 방진 지지부재(80)의 환형 지지작용에 의해 수직방향과 수평방향 캐빈의 요동이 일정 범위로 제한됨에 따라 낮은 경도의 방진 지지체(10)를 사용하면서도 캐빈의 유동 발생이 최대한 억제하여 쾌적하고 안정적인 승차감을 갖는 캐빈형 트랙터를 구현할 수 있는 특이성을 갖는다.

한편, 방진 마운트(1)의 절연 향상을 위하여 형상 최적화를 추가적으로 수행할 수 있다.

캐빈을 포함한 마운팅 시스템에는 캐빈의 질량, 관성 모멘트, 마운트 강성, 마운트 장착 위치에 따라 도 6에서와 같이 6개 강체 모드(X, Y, Z, Rx, Ry, Rz)가 항상 존재한다. 방진 마운트 설계는 6개의 강체 모드가 완전히 분리되어 있다는 가정 하에 수행된다.

먼저, 방진 마운트(1)의 형상 최적화를 위하여, 주어진 형상 타입에서 강체 모드를 분리시키고, 동적 전달을 최소화하며, 하모닉 현상을 제거하는 형상 제원을 도출하는데, 바람직하게로는 마운트 강성값을 제원으로 채용할 수 있다.

구체적으로, 마운트 강성값과 관련된 형상 파라미터들은 도 7에 도시된 바와 같이 제1 수직방향 강성 설계 인자(D1), 반경방향 강성 설계 인자(D2), 제2 수직방향 강성 설계 인자(D3), 범프 스토퍼 구현을 위한 설계 인자(R1)를 포함할 수 있다.

즉, 미리 설정된 수직 방향 강성값(kz)과 반경 방향 강성값(kr)를 충족하는 한편, 수직방향 진동시 변위 전달율(Displacement transmissibility, μz)과 반경방향 진동시 변위 전달율(Displacement transmissibility, μr)을 최소화하는 조건과, 소정의 제한조건(constaints)을 만족시킬 수 있는 형상 파라미터들의 최적 값을 도출한다. 제약조건으로서 일예를 들면, 설계 타당성을 위하여 D1-D3는 0보다 크고, D1은 14mm~28mm, D2는 3mm~27mm, D3는 20.3mm~30mm, R1은 4mm~5mm일 수 있다. 상기한 조건들을 만족하는 형상 파라미터들의 최적 값은 일예를 들면, D1은 27.88mm, D2는 5mm, D3는 28.79mm, R1은 4.96mm로 도출될 수 있다. 도출된 형상 파라미터들의 최적값을 이용한 EDR(Energy Distribution Rate) 평가 결과는 다음 표 1과 같이 나타낼 수 있다.

도출된 형상 파라미터들의 최적값을 적용하여 설계한 방진 마운트에 대하여 FE(Finite Element) 분석 모델에 따른 결과 그래프는 도 8 내지 도 11에 도시된 바와 같다.

구체적으로, 수직방향 부하에 대한 정적 분석 결과는 도 8에서와 같이 주어진 캐빈 하중까지 일정한 강성을 유지할 수 있으며, 동적 하중 가진 상황에서도 접촉 및 분리가 발생하지 않는다는 것을 알 수 있다.

다음, 수직방향 진동과 반경방향 진동에 대한 정상 상태 동적 분석 결과, 각각 도 9 및 도 10에서와 같이, 가진 주파수 대비 변위 전달율을 얻을 수 있다. 마지막으로, 반경방향 부하에 대한 정적 분석 결과, 도 11에서와 같이 캐빈 하중 대비 반경방향 변위값을 얻을 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다.

하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1. 트랙터용 방진 마운트
10. 방진 지지체 11. 조립관로
12. 응력 분산홈 13. 요철패턴
14. 환형 공극부
20. 부싱
30. 중공 지지 케이싱 31. 밴드부
32. 플렌지부 33. 빗면 지지단
40. 상부캡 41. 조립공
50. 조립볼트부 51. 조립볼트
52. 조립너트 53. 와셔
60. 하중 분산편 61. 조립공
70. 하부 지지편 71. 조립공
80. 방진 지지부재 81. 중공부
MF. 차체 프레임 CB. 캐빈 프레임

Claims

바디의 중앙부에 조립관로가 상하 관통되게 형성된 고무재질의 방진 지지체와; 상기 방진 지지체에 형성된 조립관로에 상하 관통하여 배치되는 부싱과; 상기 방진 지지체의 하반부 외경을 동심구조로 지지하여 방진 지지체를 차체 프레임에 고정하는 중공 지지 케이싱; 및 상기 방진 지지체의 상부에 적층하여 배치되며, 방진 지지체의 조립관로와 연통하는 조립공이 형성된 중공의 상부캡을 포함하여 구성되고, 상기 방진 지지체의 하반부를 동심구조로 지지한 중공 지지 케이싱과, 방진 지지체의 상부에 배치된 상부캡은 상하 이격하여 배치되는 것을 특징으로 하는 트랙터용 방진 마운트.
제 1항에 있어서, 상기 방진 지지체의 하반부 외경을 동심구조로 지지한 중공 지지 케이싱은, 상기 방진 지지체의 하반부를 전체적으로 감싸는 밴드부와; 상기 밴드부의 상단 외측으로 확장하여 형성된 플렌지부가 일체로 형성된 중공 성형체로 구성되고,
상기 밴드부의 하단에는, 방진 지지체를 내향 경사지게 빗면 지지하는 빗면 지지단이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 트랙터용 방진 마운트.