KR102088066B1

KR102088066B1 - 건설 기계의 메인 프레임 구조

Info

Publication number: KR102088066B1
Application number: KR1020130161756A
Authority: KR
Inventors: 이종원; 황구석
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2020-03-11
Anticipated expiration: 2033-12-23
Also published as: KR20150074301A

Abstract

본 발명은 건설 기계의 상부 선회체를 구성하는 메인 프레임 구조에 관한 것으로, 상기 메인 프레임의 하부의 평판으로 마련되는 센터 플레이트, 상기 센터 플레이트의 양측에 수직으로 설치되는 한 쌍의 주 빔 및 상기 센터 플레이트와 상기 한 쌍의 주 빔 사이에 배치되어 상기 상부 선회체를 선회시키는 선회 모터가 장착되는 장착홀이 형성되는 안착 플레이트를 포함하고, 상기 안착 플레이트는 상기 센터 플레이트를 구분하도록 배치되고, 상기 장착홀의 양측 단부로부터 연장되어 상기 한 쌍의 주 빔의 하단부에 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

건설 기계의 메인 프레임 구조{MAIN FRAME STRUCTURE OF CONSTRUCTION MACHINERY}

본 발명은 건설 기계의 메인 프레임 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선회 시 소음 및 진동을 저감시키는 건설 기계의 메인 프레임 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 건설 기계의 대표 예인 굴삭기는 자주(自走) 가능한 하부 주행체, 상기 하부 주행체 상에 선회 가능하게 탑재되어 상기 하부 주행체와 함께 차체를 구성하는 상부 선회체 및 상기 상부 선회체의 전방에 회동 가능하게 설치된 작업 장치로 구성된다.

한편, 메인 프레임(1)은 상기 상부 선회체의 기본 골조이며, 상기 메인 프레임(1) 상에 다른 부품들이 조립된다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 메인 프레임(1)은 그 중앙 부위를 구성하는 센터 플레이트(2), 상기 센터 플레이트(2)의 양측에 수직 설치되는 I빔 형상의 한 쌍의 주 빔(3, 4), 상기 센터 플레이트(2)의 양측에 배치되는 사이드 데크(5, 6) 등으로 구성된다.

상기 센터 플레이트(2)에는 선회 모터(7)가 장착되는 선회 모터 장착홀(8)과 상기 선회 모터 장착홀(8)에 인접하게 선회 중심홀(9) 등이 형성되고, 상기 사이드 데크(5, 6)에는 캐빈, 엔진 및 탱크 등이 배치되는데, 상기 선회 모터(7)는 상기 상부 선회체를 선회시키는 동력을 제공한다.

그러나, 이러한 건설 기계의 선회 모터(7)가 상기 상부 선회체를 급선회시키는 경우 이로 인하여 진동 및 소음이 발생하며, 발생된 소음 및 진동은 상기 메인 프레임(1)을 타고 상기 캐빈의 내부로 전달되어 운전자가 불편함을 느끼며, 오랜 작업으로 스트레스를 받는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제2001-0049929호(2001. 6. 15.)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 건설 기계에서 발생하는 여러 가지 소음 및 진동 중 특히 상부 선회체의 선회 시 발생하는 소음 및 진동을 운전자가 탑승한 캐빈 내로 전달되지 않도록 메인 프레임에서 먼저 제거하는 건설 기계의 메인 프레임 구조를 제공하기 위한 것이다.

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

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 건설 기계의 메인 프레임 구조는, 건설 기계의 상부 선회체를 구성하는 메인 프레임 구조에 있어서, 상기 메인 프레임의 하부에 평판으로 마련되는 센터 플레이트; 상기 센터 플레이트의 양측에 수직으로 설치되는 한 쌍의 주 빔; 및 상기 센터 플레이트와 상기 한 쌍의 주 빔 사이에 배치되어 상기 상부 선회체를 선회시키는 선회 모터가 장착되는 장착홀이 형성되는 안착 플레이트; 를 포함하고, 상기 안착 플레이트는 상기 센터 플레이트를 구분하도록 배치되고, 상기 장착홀의 양측 단부로부터 연장되어 상기 한 쌍의 주 빔의 하단부에 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안착 플레이트는, 상기 선회 모터가 장착되는 링 형상의 장착 브래킷과, 상기 장착 브래킷의 일측과 상기 한 쌍의 주 빔 중 어느 하나를 연결하는 제1플레이트 부재와, 상기 장착 브래킷의 타측과 상기 한 쌍의 주 빔 중 다른 하나를 연결하는 제2플레이트 부재를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 제1플레이트 부재는 상기 장착 브래킷의 직경 너비를 가지며 상기 주 빔 중 어느 하나로 연장되고, 상기 제2플레이트 부재는 상기 장착 브래킷의 반경 너비를 가지며 상기 주 빔 중 다른 하나로 연장되며, 상기 제2플레이트 부재에는 단차부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안착 플레이트는 상기 센터 플레이트 및 상기 한 쌍의 주 빔과 용접 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 선회 모터가 장착되는 메인 프레임의 부분을 개선함으로써 건설 기계에서 발생하는 여러 가지 소음 및 진동 중 특히 상부 선회체의 선회 시 발생하는 소음 및 진동을 운전자가 탑승한 캐빈 내로 전달되지 않도록 메인 프레임에서 먼저 제거하는 장점이 있다.

이로 인하여 캐빈 내부에 탑승한 운전자가 느끼는 소음 및 진동이 최소화되어 쾌적한 환경에서 작업을 할 수 있으며, 오랜 작업으로 인한 스트레스도 감소하는 장점이 있다.

도 1은 종래 건설 기계의 메인 프레임 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 종래 건설 기계의 메인 프레임 구조를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설 기계의 메인 프레임 구조를 나타낸 평면도이다.
도 4 본 발명의 일 실시예에 따른 건설 기계의 메인 프레임 구조의 소음 저감 효과를 나타낸 그래프이다.
도 5 내지 도 7은 발명의 일 실시예에 따른 건설 기계의 메인 프레임 구조의 진동 저감 효과를 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다. 그리고 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 실시할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 범위 내에 속함은 물론이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설 기계의 메인 프레임 구조를 나타낸 평면도이다. 도 3을 참조하여 상기 건설 기계의 메인 프레임 구조에 대하여 상세히 설명한다.

상기 건설 기계의 메인 프레임 구조는 건설 기계의 상부 선회체의 선회 시 발생하는 소음 및 진동을 운전자가 탑승한 캐빈 내로 전달되지 않도록 메인 프레임에서 먼저 제거하여 쾌적한 작업 환경을 제공하기 위하여 안출된 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 메인 프레임(10), 센터 플레이트(100), 한 쌍의 주 빔(200) 및 안착 플레이트(300) 등을 포함하여 구성된다.

상기 메인 프레임(10)은 건설 기계의 상부 선회체의 기본 골조를 구성하고, 상기 센터 플레이트(100)는 상기 메인 프레임(10)의 하부 중앙에 평판으로 마련된다. 상기 센터 플레이트(100)에는 상기 상부 선회체의 선회 중심이 되는 선회 중심홀(30)이 형성되고, 그 일측에는 캐빈이 장착되는 캐빈 플레이트(20)가 마련된다.

상기 한 쌍의 주 빔(200)은 상기 센터 플레이트(100)의 양측에 수직으로 설치되면, 상기 센터 플레이트(100)의 일측에 설치되는 제1주 빔(210)과 상기 센터 플레이트(100)의 타측에 설치되는 제2주 빔(220)으로 구성된다.

상기 안착 플레이트(300)는 상기 센터 플레이트(100)와 상기 한 쌍의 주 빔(200) 사이에 배치되어 상기 상부 선회체를 선회시키는 선회 모터(미도시)가 장착되는 장착홀(40)이 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 선회체의 선회 시 발생하는 소음 및 진동을 제거하기 위하여 상기 안착 플레이트(300)는 상기 센터 플레이트(100)를 구분하도록 배치되고, 상기 장착홀(40)의 양측 단부로부터 연장되어 상기 한 쌍의 주 빔(200)의 하단부에 각각 연결된다.

구체적으로, 상기 안착 플레이트(300)는 상기 센터 플레이트(100)를 구성하는 제1센터 플레이트(110)와 상기 제2센터 플레이트(120) 사이에 개재되도록 배치되고, 장착 브래킷(310), 제1플레이트 부재(320) 및 제2플레이트 부재(300) 등을 포함하여 구성된다.

상기 장착 브래킷(310)은 상기 선회 모터가 장착되도록 링 형상으로 형성되고, 상기 제1플레이트 부재(320)는 상기 장착 브래킷(310)의 일측과 상기 한 쌍의 주 빔(200) 중 어느 하나, 즉 상기 제1주 빔(210)을 연결하며, 상기 제2플레이트 부재(330)는 상기 장착 브래킷(310)의 타측과 상기 한 쌍의 주 빔(200) 중 다른 하나, 즉 상기 제2주 빔(220)을 연결한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1플레이트 부재(320)는 상기 장착 브래킷(310)의 직경 너비를 가지며 상기 제1주 빔(210)으로 연장된다. 즉, 상기 제1플레이트 부재(320)의 너비와 상기 장착 브래킷(310)의 직경을 동일하게 형성된다.

반면, 상기 제2플레이트 부재(330)는 상기 장착 브래킷(310)의 반경 너비를 가지며 상기 제2주 빔(220)으로 연장된다. 즉, 상기 제2플레이트 부재(330)의 너비는 대략 상기 장착 브래킷(310)의 반경과 동일하게 형성된다. 그리고, 상기 제2플레이트 부재(330)가 상기 장착 브래킷(310)에서 상기 제2주 빔(220)으로 연장되는 구간에 상향 절곡되는 단차부(332)가 형성된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르며 상기 안착 플레이트(300)는 상기 제1센터 플레이트(110), 제2센터 플레이트(120), 제1주 빔(210) 및 제2주 빔(220) 사이에 용접 결합되는 것이 바람직하다.

이하에서는 상기 건설 기계의 메인 프레임 구조에 대한 실험 데이터를 참고하여 본 발명이 기존의 메인 프레임 구조보다 현저한 효과 즉, 소음 및 진동 제거의 효과가 발생함을 설명한다.

도 4 본 발명의 일 실시예에 따른 건설 기계의 메인 프레임 구조의 소음 저감 효과를 나타낸 그래프로서, 본 발명에 따른 메인 프레임 구조에 의하면 개선 전의 운전자 소음이 84.3dB보다 낮은 82.1dB의 소음이 발생하였므로 대략 2.2dB의 소음이 제거되었음을 알 수 있다.

도 5 내지 도 7은 발명의 일 실시예에 따른 건설 기계의 메인 프레임 구조의 진동 저감 효과를 나타낸 그래프로서, 본 발명에 따른 메인 프레임 구조에 의하면 아래의 표 1에 나타난 바와 같이 상기 선회 모터 주변의 진동은 피크 레벨(peak level) 대략 50% 정도의 진동이 감소하였고, 실효치(Root Mean Square)는 대략 23% 정도 감소되는 효과를 가짐을 알 수 있다. 그리고 캐빈이 장착되는 캐빈 플레이트(20)에서도 미소하지만 진동 저감의 효과가 발생함을 알 수 있다.

	Max Peak(m/sec²)		RMS(m/sec²)
	개선 전	개선 후	개선 전	개선 후
센터 플레이트	34.0	17.8	2.6	1.9
감속기	53.3	23.7	3.4	2.6
캐빈 플레이트	10.7	10.6	1.9	1.5

따라서, 상기 실험 그래프 및 표를 참고하면, 건설 기계의 상부 선회체를 구성하는 메인 프레임의 구조를 본 발명의 일 실시예에 따라 구성하는 경우, 상부 선회체의 선회 시 발생하는 소음 및 진동을 운전자가 탑승한 캐빈 내로 전달되지 않도록 제거할 수 있고, 이로 인하여 캐빈 내부에 탑승한 운전자가 느끼는 소음 및 진동이 최소화되어 쾌적한 환경에서 작업을 할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10: 메인 프레임 20: 캐빈 플레이트
100: 센터 플레이트 110: 제1센터 플레이트
120: 제2센터 플레이트 200: 주 빔
210: 제1주 빔 220: 제2주 빔
300: 안착 플레이트 310: 장착 브래킷
320: 제1플레이트 부재 330: 제2플레이트 부재
332: 단차부

Claims

건설 기계의 상부 선회체를 구성하는 메인 프레임 구조에 있어서,
상기 메인 프레임의 하부에 평판으로 마련되는 센터 플레이트;
상기 센터 플레이트의 양측에 수직으로 설치되는 한 쌍의 주 빔; 및
상기 센터 플레이트와 상기 한 쌍의 주 빔 사이에 배치되어 상기 상부 선회체를 선회시키는 선회 모터가 장착되는 장착홀이 형성되는 안착 플레이트; 를 포함하고,
상기 센터 플레이트는 서로 이격되는 제1센터 플레이트와 제2센터 플레이트를 포함하고,
상기 안착 플레이트는 상기 제1센터 플레이트와 제2센터 플레이트 사이에 개재되도록 배치되고, 상기 장착홀의 양측 단부로부터 연장되어 상기 한 쌍의 주 빔의 하단부에 연결되는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 메인 프레임 구조.
제1항에 있어서,
상기 안착 플레이트는,
상기 선회 모터가 장착되는 링 형상의 장착 브래킷과,
상기 장착 브래킷의 일측과 상기 한 쌍의 주 빔 중 어느 하나를 연결하는 제1플레이트 부재와,
상기 장착 브래킷의 타측과 상기 한 쌍의 주 빔 중 다른 하나를 연결하는 제2플레이트 부재를 포함하여 구성되는 건설 기계의 메인 프레임 구조.
제2항에 있어서,
상기 제1플레이트 부재는 상기 장착 브래킷의 직경 너비를 가지며 상기 주 빔 중 어느 하나로 연장되고, 상기 제2플레이트 부재는 상기 장착 브래킷의 반경 너비를 가지며 상기 주 빔 중 다른 하나로 연장되며, 상기 제2플레이트 부재에는 단차부가 형성되는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 메인 프레임 구조.
제1항에 있어서,
상기 안착 플레이트는 상기 센터 플레이트 및 상기 한 쌍의 주 빔과 용접 결합되는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 메인 프레임 구조.