KR100753991B1

KR100753991B1 - 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조

Info

Publication number: KR100753991B1
Application number: KR1020060092343A
Authority: KR
Inventors: 이진우
Original assignee: 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2007-08-31
Also published as: JP2008075445A; CN101148896A; CN101148896B; EP1903152A2; US7445272B2; EP1903152A3; US20080073938A1; JP4987644B2

Abstract

건설중장비의 전복 등으로 인해 운전실 캡의 구조물에 소형변형이 발생될 정도로 수직 상방향으로의 하중이 상부 프레임에 가해지는 경우 상부 프레임에 장착된 운전실 캡을 지지할 수 있도록한 것으로,

본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조는, 선회링기어가 장착되는 바닥판과, 바닥판에 수직으로 고정되며 작업장치가 장착되는 한쌍의 측판으로 이루어진 센터 프레임과,

센터 프레임의 좌측에 장착되며, 운전실 캡이 장착되는 좌측 사이드프레임을 포함하는 상부 프레임 구조에 있어서,

센터 프레임의 측판 측면에 일단이 용접고정되고 좌측 사이드프레임 측면에 타단이 용접고정되며, 운전실 캡이 장착되는 보강부재와,

운전실 캡에 수직 상방향으로 가해지는 하중 또는 측면방향으로 가해지는 하중을 상쇄시킬 수 있도록 바닥판에 설치되고, 바닥판에 보강부재를 고정하는 체결부재를 포함한다.

건설중장비, 운전실 캡, 상부 프레임, 센터 프레임, 사이드프레임, 볼트, 용접

Description

건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조{upper frame structure of supporting cab of construction machine}

도 1은 일반적인 굴삭기의 측면도,

도 2(a)는 종래 기술에 의한 건설기계의 운전실 캡이 장착되는 상부 프레임의 개략도,

도 2(b)는 종래 기술에 의한 건설기계의 운전실 캡이 장착되는 상부 프레임을 분리시킨 상태의 개략도,

도 2(c)는 도 2(a)에 도시된 센터 프레임에 용접고정되는 좌측 사이드프레임의 평면도,

도 2(d)는 도 2(c)의 A-A선에서의 단면도,

도 3은 종래 기술에 의한 건설기계의 상부 프레임에 운전실 캡이 장착된 것을 나타내는 개략도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부프레임 구조의 사시도,

도 5는 도 4에 도시된 상부 프레임 구조의 요부발췌도,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조의 사용상태도이다.

*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명

3; 운전실 캡

13; 센터 프레임

13a; 바닥판

13b; 측판

14; 우측 사이드프레임

15; 좌측 사이드프레임

15a; 전방 보강부재

15b; 중앙 보강부재

15c; 후방 보강부재

16; 체결부재

16a; 와셔

17; 결합공

18; 너트부재

18a; 나사공

본 발명은 건설중장비의 전복 등으로 인해 운전실 캡에 전달되는 하중을 분산, 상쇄시킬 수 있는 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 운전실 캡의 구조물에 소형변형이 발생될 정도로 수직 상방향으로의 하중이 상부 프레임에 가해지는 경우 상부 프레임에 장착된 운전실 캡을 지지할 수 있도록한 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 굴삭기는 하부 주행체(1)와,

하부 주행체(1)에 탑재되고, 스윙모터, 선회기어 등을 포함하는 구동수단(미도시됨) 구동에 의해 좌,우 양방향으로 선회되는 상부 선회체(2)와,

상부 선회체(2)의 전,후방에 장착되는 운전실 캡(3) 및 엔진실(4)과,

운전실 캡(3)의 일측으로 상부선회체(2)에 회동가능하게 장착되는 붐(5), 아암(6) 및 버킷(7)과, 이들을 각각 구동시키는 유압실린더(8,9,10)로 이루어지는 작업장치(11)와,

엔진실(4)의 후방에 장착되며, 작업시 장비의 균형을 유지할 수 있도록 수은 등과 같은 중량체가 내장되는 카운터웨이트(12)를 포함한다.

도 2(a,b,c,d) 및 도 3에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조는, 바닥면에 선회링기어(미도시됨)가 장착 되는 바닥판(13a)과, 바닥판(13a)에 수직으로 용접고정되며, 붐(5) 등을 포함하는 작업장치(11)가 설치되는 한쌍의 측판(13b)을 포함하는 센터 프레임(13)과,

센터 프레임(13)의 우측에 장착되고, 장비의 연료탱크, 유압탱크, MCV 등이 설치되는 우측 사이드프레임(14)과,

센터 프레임(13)의 좌측에 장착되고, 운전실 캡(3)이 장착되는 부위의 좌측 사이드프레임(15)을 포함한다. 이때 좌측 사이드 프레임(15)은 운전실 캡(3)이 장착되는 전방 보강부재(15a), 중앙 보강부재(15b) 및 후방 보강부재(15c)를 더 포함한다.

이때, 전술한 좌측 사이드프레임(15)상에는 진동흡수장치(미도시됨)가 장착됨에 따라, 하부 주행체(1)등으로 부터 운전실 캡(3) 내부로 전달되는 충격 또는 진동을 흡수 또는 완화시킬 수 있다.

한편, 도 2(a), 도 2(c) 및 도 2(d)에 도시된 바와 같이, 운전실 캡(3)이 장착되는 좌측 사이드프레임(15)의 보강부재는 센터 프레임(13)의 측판(13b)에만 용접으로 고정된다. 즉 좌측 사이드프레임(15)의 중앙 보강부재(15b) 및 후방 보강부재(15c)의 측면이 센터 프레임(13)의 측판(13b)의 측면에 용접으로 고정된다(도면에 "B","D"로 각각 표기됨).

즉, 센터 프레임(13)의 바닥판(13a) 윗면에 대해 중앙 보강부재(15b) 및 후방 보강부재(15c)의 바닥면은 용접되지않은 상태로 지지된다. 즉 바닥판(13a)에 중앙 보강부재(15b) 및 후방 보강부재(15c)를 직접 용접고정할 경우, 바닥판(13a) 밑면에 장착되는 선회링기어 장착면이 용접으로 인한 휨변형이 발생되는 구조적인 취 약점을 갖는다.

이때, 센터 프레임(13)의 바닥판(13a)은 제조공정상 측판(13b)에 용접된후 이미 기계가공으로 면가공이 완료된 상태이다.

따라서, 장비의 전복 등으로 인해 좌측 사이드프레임(15)에 수직 상방향으로 큰 하중이 가해지는 경우(도 3에 화살표(C)로 표기됨), 측판(13b)에 대한 중앙 보강부재(15b) 및 후방 보강부재(15c)의 용접부위(B,D)에 집중하중이 작용한다. 이로 인해 전술한 용접부위(B,D)에서의 강도가 구조적으로 취약하여 강도 보강이 절실히 요구된다.

즉, 공사현장에서 굴삭작업중 발생되는 전복사고 등으로 인해 운전실 캡(3)에 소성변형이 발생될 수 있을 정도로 과도한 하중이 수직 상방향으로 상부 프레임에 가해지는 경우, 보강부재(15b,15c)의 용접부위(B,D)의 강도가 충분하지 못해 상부 프레임에서 하중을 분산 또는 상쇄시키지 못한다. 이로 인해 운전실 캡(3)에 하중이 대부분 전달되어 운전실 캡(3)의 소성변형을 초래한다. 또는 운전실 캡(3) 내부에 큰 충격이 직접적으로 전달된다.

따라서, 전복사고 등으로 인해 운전실 캡(3)에 전달되는 큰 하중으로 인해 운전실 캡(3)이 소성변형될 경우, 운전자가 충격으로 인해 상해를 입게되는 등의 안전사고를 초래할 수 있는 문제점을 갖는다.

본 발명의 일 실시예는, 운전실 캡의 구조물에 소형변형이 발생될 정도로 수 직 상방향으로의 충격이 상부 프레임에 가해지는 경우 상부 프레임에 장착된 운전실 캡을 지지하여 안전성을 확보할 수 있도록한 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조와 관련된다.

본 발명의 일 실시예는, 운전실 캡이 장착되는 상부 프레임을 제작할 경우, 용접 및 볼트 체결방식을 선별적으로 적용하여 작업성을 향상시키고, 용접만으로 이루어진 구조물에서 발생되는 구조적인 한계점을 극복할 수 있도록한 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조와 관련된다.

이때, 전술한 체결부재는 바닥판의 밑면과 체결부재의 머리부사이에 갭이 형성되도록 고정된다.

전술한 체결부재는 바닥판의 가장자리에 설치될 수 있다.

전술한 체결부재가 끼워지는 결합공이 바닥판에 장공으로 형성될 수 있다.

전술한 체결부재의 나사부가 결합될 수 있도록 보강부재에 나사공이 형성될 수 있다. 체결부재의 나사부가 결합될 수 있도록 보강부재의 밑면에 너트부재가 용접고정될 수 있다.

전술한 보강부재는 좌측 사이드프레임의 중앙 또는 후방에 설치될 수 있다. 보강부재는 좌측 사이드프레임의 후방 및 중앙에 각각 설치될 수 있다.

전술한 체결부재는 바닥판의 가장자리에 적어도 하나 이상으로 설치될 수 있다. 체결부재의 머리부에 와셔가 일체형으로 형성될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 4 내지 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조는, 선회링기어가 장착되는 바닥판과, 바닥판에 수직으로 고정되며 작업장치가 장착되는 한쌍의 측판으로 이루어진 센터 프레 임과,

센터 프레임(13)의 측판(13b) 측면에 일단이 용접고정되고 좌측 사이드프레임(15) 측면에 타단이 용접고정되며, 운전실 캡(3)이 장착되는 보강부재(A;15b,15c)와,

운전실 캡(3)에 수직 상방향으로 가해지는 하중, 또는 운전실 캡(3)에 측면방향으로 가해지는 하중을 상쇄시킬 수 있도록 바닥판(13a)에 설치되고, 바닥판(13a)에 보강부재(15c)를 고정하는 체결부재(16)를 포함한다.

이때, 상부 프레임에 수직 상방향으로 하중이 가해질 경우, 체결부재(16)에 의해 충격을 완화시켜 측판(13b)과 보강부재(15c)의 용접부위(D)에 발생되는 모멘트로 인한 전단력을 최소화시키도록 바닥판(13a)의 밑면과 체결부재(16)의 머리부(16a)사이에 갭이 형성된다.

전술한 체결부재(16)는 바닥판(13a)의 가장자리에 설치될 수 있다.

전술한 체결부재(16)가 끼워지는 결합공(17)이 바닥판(13a)에 장공 또는 구멍(hole)으로 형성될 수 있다.

전술한 체결부재(16)의 나사부가 결합될 수 있도록 보강부재(15c)에 나사공(미도시됨)이 형성될 수 있다. 체결부재(16)의 나사부가 결합될 수 있도록 보강부재(15c)의 밑면에 나사공(18a)이 형성된 너트부재(18)(일예로서, 나사공이 형성된 원통형 보스가 사용됨)가 용접고정될 수 있다.

전술한 보강부재(A)는 좌측 사이드프레임(15)의 중앙(중앙 보강부재(15b)) 또는 후방(후방 보강부재(15c))에 선택적으로 설치될 수 있다. 보강부재(A)는 좌측 사이드프레임(15)의 중앙 및 후방(15b,15c)에 각각 설치될 수 있다.

전술한 체결부재(16)는 바닥판(13a)의 가장자리에 적어도 하나 이상으로 설치될 수 있다(일예로서, 하나의 체결부재(16)가 설치됨). 체결부재(16)의 머리부(16a)에 와셔(16b)가 일체형으로 형성되거나, 또는 머리부(16a)와 분리되는 와셔가 사용될 수 있다.

이하에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조의 사용예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

전술한 측판(13b)에 용접고정되고(도 4에 "D"로 표기됨), 좌측 사이드프레임(15)의 후방에 위치한 후방 보강부재(15c)에만 체결부재(16)가 고정된 것을 도시하고 설명하였으나, 측판(13b)에 용접고정되고(도 4에 "B"로 표기됨), 좌측 사이드프레임(15)의 중앙에 위치한 중앙 보강부재(15b)에도 체결부재(미도시됨)가 고정될 수 있음은 물론이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 장비의 전복 등으로 인해 운전실 캡(3)이 소성변형될 정도로 수직 상방향으로의 큰 하중(P)이 상부 프레임에 가해지는 경우, 또는 토사 붕괴 등으로 인해 측면방향으로 큰 하중이 운전실 캡(3)에 가해질 경우에도, 운전실 캡(3)에 전달되는 하중을 분산, 상쇄시켜 운전실 캡(3)의 소성변형을 최소화할 수 있다. 또한 운전실 캡(3) 내부로 전달되는 충격을 최소화할 수 있다.

이를 상세하게 설명하면, 전술한 센터 프레임(13)의 측판(13b) 외측면에 밀착되는 보강부재(A)(일예로서, 후방 보강부재(15c)를 말함)의 측면을 용접고정한다(도면에 "D"로 표기됨).

또한, 센터 프레임(13)의 바닥판(13a) 가장자리에 장공으로 형성된 결합공(17)에 체결부재(16)를 끼운후, 체결부재(16)의 나사부를 보강부재(15c)의 바닥면에 용접고정된 너트부재(18)의 나사공(18a)에 결합시킨다. 이때 체결부재(16)는 이의 머리부(16a)와 바닥판(13a)의 바닥면사이에 갭이 확보되도록 체결된다.

전술한 바와 같이, 보강부재(15c)를 센터 프레임(13)의 바닥판(13a)에 볼트로서 체결함에 따라, 선회링기어(미도시됨)가 장착되는 바닥판(13a)에 보강부재(15c)를 용접할 경우 발생되는 바닥판(13a)의 휨변형을 방지할 수 있다. 즉 상부 프레임을 제작공정시 센터 프레임(13)의 바닥판(13a)에 좌측 사이드프레임(15)의 보강부재(15c)의 측면만을 용접고정할 경우 용접부위(D)의 강도가 떨어지는 구조적인 취약점을 보강할 수 있다.

따라서, 운전실 캡(3)이 장착되는 좌측 사이드프레임(15)에 수직 상방향으로 큰 하중이 가해질 경우(도 6에 화살표 "C"로 표기됨), 센터 프레임(13)의 측판(13b)에 보강부재(15c)의 측면이 용접고정됨에 따라(D로 표기됨), 좌측 사이드프레임(15)에 장착되는 운전실 캡(3)을 지지할 수 있다.

또한, 센터 프레임(13)의 바닥판(13a) 가장자리에 설치되는 체결부재(16)에 의해 보강부재(15c)를 바닥판(13a)에 고정시킨 상태를 유지할 수 있다. 이로 인해 좌측 사이드프레임(15)의 가장자리측에 작용하는 하중(화살표 "C"로 표기됨)으로 인해 측판(13b)과 보강부재(15c)의 용접부위(D)에 발생되는 모멘트로 인한 전단력을 최소화할 수 있다.

이로 인해, 장비의 전복 등으로 인해 운전실 캡(3)의 소성변형을 초래할 수 있을 정도의 큰 하중이 상부 프레임에 수직 상방향으로 가해지는 경우, 체결부재(16)의 머리부(16a)가 바닥판(13a)의 바닥면에 접촉되면서 하중을 상쇄시킨다. 이로 인해 측판(13b)과 보강부재(15c)의 용접부위(D)에 발생되는 모멘트로 인한 전단력을 최소화시켜 용접부위(D)에서의 강도를 보강할 수 있다.

따라서, 상부 프레임에 큰 하중(P)이 수직 상방향으로 작용하는 경우에도, 센터 프레임(13)의 측판(13b)과 보강부재(15c)측면의 용접(도면에 "D"로 표기됨)에 의한 고정력과, 보강부재(15c)를 센터 프레임(13)의 바닥판(13a)에 고정시키는 체결부재(16)에 의해 운전실 캡(3)을 상부 프레임에 지지할 수 있다.

운전실 캡(3)에 전달되는 충격에 의한 하중을 분산, 상쇄시킴에 따라, 운전실 캡(3)의 소성변형되는 것을 최소화할 수 있다. 또한 운전실 캡(3) 내부로 전달되는 충격을 최소화하여 운전자를 보호할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조는 아래와 같은 이점을 갖는다.

운전실 캡의 구조물에 소형변형이 발생될 정도로 수직 상방향으로의 충격이 상부 프레임에 가해지는 경우 상부 프레임에 장착된 운전실 캡의 소성변형을 최소화하여 중장비의 안전성을 확보할 수 있다.

또한, 상부 프레임에 대해 운전실 캡을 장착하는 경우 용접 및 볼트 체결방식을 선별적으로 적용하고, 용접만으로 이루어진 구조물에서 발생되는 구조적인 취약점을 극복하여 작업능률을 향상시킬 수 있다.

Claims

선회링기어가 장착되는 바닥판과, 상기 바닥판에 수직으로 고정되며 작업장치가 장착되는 한쌍의 측판으로 이루어진 센터 프레임과,

상기 센터 프레임의 좌측에 장착되며, 운전실 캡이 장착되는 좌측 사이드프레임을 포함하는 상부 프레임 구조에 있어서:

상기 센터 프레임의 측판 외측면에 일단이 용접고정되고 상기 좌측 사이드프레임 측면에 타단이 용접고정되며, 상기 운전실 캡이 장착되는 보강부재; 및

상기 운전실 캡에 수직 상방향으로 가해지는 하중 또는 측면방향으로 가해지는 하중을 상쇄시킬 수 있도록 상기 바닥판에 설치되고, 상기 바닥판에 보강부재를 고정하는 체결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조.
청구항 1에 있어서, 상기 체결부재는 바닥판의 밑면과 상기 체결부재의 머리부사이에 갭이 형성되도록 고정되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조.
청구항 1에 있어서, 상기 체결부재는 상기 바닥판의 가장자리에 설치되는 것 을 특징으로 하는 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조.
청구항 1에 있어서, 상기 체결부재가 끼워지는 결합공이 상기 바닥판에 장공으로 형성되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조.
청구항 1에 있어서, 상기 체결부재의 나사부가 결합될 수 있도록 상기 보강부재에 나사공이 형성되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조.
청구항 1에 있어서, 상기 체결부재의 나사부가 결합될 수 있도록 상기 보강부재의 밑면에 너트부재가 용접고정되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조.
청구항 1에 있어서, 상기 보강부재는 상기 좌측 사이드프레임의 중앙에 설치되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조.
청구항 1에 있어서, 상기 보강부재는 상기 좌측 사이드프레임의 후방에 설치되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조.
청구항 1에 있어서, 상기 보강부재는 상기 좌측 사이드프레임의 후방 및 중앙에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조.
청구항 3에 있어서, 상기 체결부재는 상기 바닥판의 가장자리에 적어도 하나 이상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조.
청구항 1에 있어서, 상기 체결부재의 머리부에 와셔가 일체형으로 형성되는것을 특징으로 하는 건설기계의 운전실 캡을 지지하는 상부 프레임 구조.