KR20220102377A - 유압 브레이커용 치즐 - Google Patents

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KR20220102377A
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Abstract

본 발명은, 유압 브레이커의 내부에 설치되어 왕복운동하는 피스톤에 의해 타격되는 유압 브레이커용 치즐에 있어서, 하단에는 원뿔형의 파쇄부가 마련되고, 일측에는 상측에서 하측으로 갈수록 직경이 작아지도록 테이퍼지게 설치홈부가 형성된 축 형태의 치즐몸체, 피스톤이 치즐몸체를 타격시, 관성에 의해 치즐몸체 내측 방향으로 압축되면서 치즐몸체의 축방향을 따라 이동하는 진동을 흡수 저감되도록 탄성을 가지면서 양측이 개방된 관 형태로 이루어진 연질의 내측 탄성체, 내측 탄성체를 압착상태로 탄성 지지함과 더불어 피스톤이 치즐몸체를 타격시, 관성에 의해 치즐몸체 내측 방향으로 압축되면서 내측 탄성체가 치즐몸체의 내측 방향으로 압축되는 압축력을 증대시켜 치즐몸체의 축방향을 따라 이동하는 진동의 흡수율이 증대되게 하도록 탄성을 가지는 원형 고리형태의 탄성 압축링, 내측 탄성체 및 탄성 압축링을 압착상태로 탄성 지지함과 더불어 피스톤이 치즐몸체를 타격시 관성에 의해 치즐몸체 내측 방향으로 압축되면서 내측 탄성체 및 탄성 압축링이 치즐몸체의 내측 방향으로 압축되는 압축력을 증대시키도록 탄성을 가지는 연질의 외측 탄성체를 포함하는 포함하는 유압 브레이커용 치즐을 제공한다.

Description

유압 브레이커용 치즐{Chisel for hydraulic breaker}
본 발명은, 굴삭기에 장착된 유압브레이커의 피스톤을 통해 타격되는 과정에서 발생하는 진동과 충격 반발력을 저감시키는 유압 브레이커용 치즐에 관한 것이다.
일반적으로, 유압 브레이커는 굴삭기, 로더 등의 건설기계에 장착되어 암반이나 콘크리트 등을 파쇄하는 장비로, 실린더 작동시 피스톤이 승강하며 파쇄공구인 치즐(Chisel)을 타격하고, 치즐이 콘크리트 및 암반 등에 충격력을 가해 파쇄를 한다.
이러한, 유압 브레이커를 이용한 파쇄작업시 발생하는 소음은, 피스톤이 치즐을 타격할 때 발생하는 타격소음과, 치즐이 콘크리트 및 암반을 파쇄할 때 발생하는 파쇄소음으로 구분된다. 이 중 대부분은 타격소음이며 그 수치는 유압브레이커의 크기에 따라 다르지만 대략 90~110㏈정도이다.
최근, 소음 및 진동에 대한 규제가 강화되면서 건설기계의 소음도 표시가 신고제에서 의무제로 전환되었으며, 굴삭기, 불도우저, 로우더, 브레이커 등의 제품이 소음도표시 의무대상으로 지정되었다. 이러한 소음 및 진동에 관한 규제에 대응하기 위하여 저소음형 브레이커에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다.
특히, 관련 기관에서도 소음 규제를 만족하는 브레이커에 대해 저소음 브레이커 인증을 해 주는 등 저소음형 브레이커의 개발을 유도하고 있다.
도 1을 참조하여 종래의 유압브레이커(1)를 살펴보면, 유압실린더(10)와, 유압실린더(10)의 내부에서 상하로 이동 가능하게 설치되는 피스톤(20)과, 유압실린더(10)의 하부에 결합되는 프론트헤드(30)와, 프론트헤드(30)에 설치되어 피스톤(20)에 의해 타격되는 치즐(40)을 포함한다. 유압실린더(10)의 상단에는 가스실(12)이 구비되고, 유압실린더(10)의 측면에는 밸브(14)가 형성되며, 밸브(14)와 인접한 하측에 유압오일을 일시 저장하여 운동에너지원으로 사용하기 위한 어큐물레이터(50)가 형성된다. 또한, 치즐(40)은 프론트헤드(30)의 중단 내측에 마련된 상부 부시(60)와 프론트헤드(30)의 하단에 결합되는 하부 부시(70)에 의해 지지된다. 그리고 하부 부시(70)의 내측에 삽입홈(도면미도시)이 형성되며, 삽입홈에 방진재(도면미도시)가 설치될 수 있다.
이러한, 치즐(40)은 피스톤(20)에 의해 타격되어 피스톤(20)의 운동에너지를 피파쇄물에 전달하면서 자체적으로 진동하게 된다. 즉, 피스톤(20)이 하강하여 치즐(40)의 상단면을 가격하면 피스톤(20)의 충격에너지에 의해 치즐(40)의 타격면에 탄성압축변형을 수반한 응력파가 발생되며, 이 응력파는 치즐(40)의 몸체를 따라 하단으로 전달되어 최종적으로 피파쇄물과의 접촉면에 도달됨으로써, 파쇄작업을 수행한다.
이때, 피스톤(20)과 치즐(40)이 일직선상에서 충돌한다면, 압축응력파가 치즐(40)의 중심선을 따라 전달되어 치즐(40)의 좌우 또는 횡방향 진동이 발생되지 않는다. 그러나, 실제의 경우에는 각각의 중심선이 일치하지 않으며, 또한 치즐(40)과 상부 부시(60) 및 하부 부시(70)간의 틈새에 의해 타격시 치즐(40)이 편심 타격되어 그 치즐(40)의 중심선을 벗어난 지점에 피스톤(20)과 치즐(40)의 접촉면의 중심이 형성됨으로써, 이때 발생된 충격력에 의해 치즐(40)의 굽힘변형이 발생되는 것이다. 이에 따라, 치즐(40)은 변형됨은 물론 치즐(40)을 따라 전달되는 응력파는 굽힘응력이 수반된 압축응력파의 형태로 된다. 이때, 피파쇄물과의 경계면에 도달한 응력파는 그 일부가 피파쇄물로 확산되어 흡수되고, 나머지 일부는 역으로 반사되어 피스톤(20)과의 타격면을 향해 전달된 후 다시 역방향으로 복귀되는 과정을 반복하게 된다. 이 과정에서 서로 다른 방향으로 전파되는 두 응력파가 만나는 지점에서 그 응력파들이 중첩되며, 이와 같은 중첩에 의해 특정 주파수에서 그 진폭이 두드러지게 되어 진동 및 소음이 발생시킴과 더불어 치즐(40)의 사용수명을 감소시키는 문제점이 있다.
이러한, 유압 브레이커에 관한 기술은, 대한민국 등록특허 제10-1712553호(2017.02.27)에 제시된다.
본 발명은, 피스톤에 의한 타격 및 피파쇄물에 대한 파쇄하는 과정에서 발생하는 진동 및 소음을 감소시키는 유압 브레이커용 치즐을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 유압 브레이커의 내부에 설치되어 왕복운동하는 피스톤에 의해 타격되는 유압 브레이커용 치즐에 있어서, 하단에는 원뿔형의 파쇄부가 마련되고, 일측에는 상측에서 하측으로 갈수록 직경이 작아지도록 테이퍼지게 설치홈부가 형성된 축 형태의 치즐몸체, 상기 치즐몸체의 외측에 밀착상태로 삽입 배치되도록 설치홈부에 설치하며, 피스톤이 치즐몸체를 타격시, 관성에 의해 치즐몸체 내측 방향으로 압축되면서 치즐몸체의 축방향을 따라 이동하는 진동을 흡수 저감되도록 탄성을 가지면서 양측이 개방된 관 형태로 이루어진 연질의 내측 탄성체, 상기 치즐몸체의 축방향으로 상호 이격되게 배치되도록 내측 탄성체의 외주면에 복수개를 삽입되게 설치하며, 내측 탄성체를 압착상태로 탄성 지지함과 더불어 피스톤이 치즐몸체를 타격시, 관성에 의해 치즐몸체 내측 방향으로 압축되면서 내측 탄성체가 치즐몸체의 내측 방향으로 압축되는 압축력을 증대시켜 치즐몸체의 축방향을 따라 이동하는 진동의 흡수율이 증대되게 하도록 탄성을 가지는 원형 고리형태의 탄성 압축링, 상기 복수개의 탄성 압축링을 감싸도록 내측 탄성체의 외측에 삽입되게 설치하며, 내측 탄성체 및 탄성 압축링을 압착상태로 탄성 지지함과 더불어 피스톤이 치즐몸체를 타격시 관성에 의해 치즐몸체 내측 방향으로 압축되면서 내측 탄성체 및 탄성 압축링이 치즐몸체의 내측 방향으로 압축되는 압축력을 증대시키도록 탄성을 가지는 연질의 외측 탄성체를 포함하는 포함하는 유압 브레이커용 치즐을 제공한다.
또한, 상기 내측 탄성체의 외주면에는 치즐몸체의 축방향으로 상호 이격되게 복수개의 반원형태를 가지는 내측 삽입홈이 형성되고, 상기 외측 탄성체의 내주면에는 내측 삽입홈에 대칭되게 복수개의 반원형태를 가지는 외측 삽입홈이 형성되고, 상기 탄성 압축링의 내주면은 내측 삽입홈에 삽입상태로 내측 탄성체에 밀착되게 배치하고, 탄성 압축링의 외주면은 외측 삽입홈에 삽입상태로 외측 탄성체에 밀착되게 배치할 수 있다.
또한, 상기 설치홈부의 상측 및 하측과 연결되는 치즐몸체의 외측면에는 테이퍼진 형태의 접촉부가 형성되고, 상기 내측 탄성체의 상단 및 하단에는 접촉부에 대응되게 테이퍼진 형태의 접촉날개부가 연장 형성될 수 있다.
또한, 상기 설치홈부는, 치즐몸체의 상측에서 하측으로 다단으로 연결 형성될 수 있다.
또한, 상기 탄성 압축링은, 치즐몸체의 상단에 배치된 탄성 압축링에서 치즐몸체의 하단에 배치된 탄성 압축링 방향으로 갈수록 두께가 굵어지게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 유압 브레이커용 치즐은, 치즐몸체의 설치홈부에 내측 탄성체와 탄성 압축링 및 외측 탄성체를 삽입 설치한 바, 피스톤을 통해 치즐몸체의 타격시, 내측 탄성체와 탄성 압축링 및 외측 탄성체가 관성력에 의해 압축되면서 치즐몸체의 내측 중심 방향으로 압축력을 전달하여 치즐몸체의 진동 감소가 이루어지게 하는 바, 소음 감소 및 피파쇄물에 대해 타격력을 증대되게 한다. 더불어, 치즐몸체의 피파쇄물의 타격을 통한 충격 반발력도 내측 탄성체와 탄성 압축링 및 외측 탄성체의 관성력에 의해 압축되면서 치즐몸체의 내측 중심 방향으로 압축력을 전달하여 치즐몸체의 진동 감소가 이루어지게 하는 바, 소음 감소 및 치즐몸체가 이후 다시 피스톤에 의해 타격되는 위치를 정위치에 유지되게 하면서 안정적인 타격력이 발생되게 한다.
도 1은 종래의 유압 브레이커 개략 구성단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 브레이커용 치즐의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 브레이커용 치즐의 분해사시도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 'A' 부분의 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압 브레이커용 치즐의 단면도이다.
도 8은 종래의 유압 브레이커용 치즐 및 본 발명의 유압 브레이커용 치즐의 철판을 타격시 파쇄부에서 가속도를 측정한 시뮬레이션 결과 이미지이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 브레이커용 치즐의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 브레이커용 치즐의 분해사시도이며, 도 4는 도 2에 나타낸 'A' 부분의 단면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 일 실시예의 유압 브레이커용 치즐(100)은, 치즐몸체(110), 내측 탄성체(120), 탄성 압축링(130), 외측 탄성체(140)를 구비한다. 여기서, 유압 브레이커용 치즐(100)은, 실린더 내측에서 유압에 의해 왕복 동작이 이루어지는 피스톤에 의해 타격된 후, 이동하면서 피파쇄물을 파쇄하도록 동작한다. 이때, 유압 브레이커는 종래의 기술과 동일한 구성으로 이루어진 것으로, 여기에서는 유압 브레이커의 구체적인 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 치즐몸체(110)는 유압에 의해 상하 방향으로 왕복 이동하는 피스톤에 의해 타격되는 축 형태를 가지는 부분이다. 이러한, 치즐몸체(110)의 하단에는 피스톤에 의해 하방으로 이동하면서 피파쇄물과 충돌시 파쇄가 이루어질 수 있도록 원뿔형의 파쇄부(111)가 마련된다. 여기서, 치즐몸체(110)는 이후 설명될 설치홈부(112)가 형성된 하측 테두리 부분으로부터 파쇄부(111)의 상측 테두리 부분으로 갈수록 외경 크기가 작아지도록 형성될 수 있는데, 이러한 경우 이후 설명될 내측 탄성체(120)와 탄성 압축링(130) 및 외측 탄성체(140)를 설치홈부(112)가 형성된 치즐몸체(110)의 외측에 쉽게 삽입 설치할 수 있게 한다.
그리고, 상기 치즐몸체(110)의 축방향을 기준으로 상단 테두리와 하단 테두리 사이 일측에는 설치홈부(112)가 치즐몸체(110)의 외측면 둘레로 형성된다. 이러한, 설치홈부(112)는 내측 탄성체(120)와 탄성 압축링(130)을 치즐몸체(110)의 일측에 걸림상태로 결합 설치되게 하여, 피스톤에 의한 치즐몸체(110)의 타격에 따른 관성력이 발생할 경우 내측 탄성체(120)와 탄성 압축링(130) 및 외측 탄성체(140)를 안정적으로 압축이 이루어질 수 있게 연결 지지함과 더불어 일정시간이 경과한 후, 즉 관성력의 크기가 내측 탄성체(120)와 탄성 압축링(130)의 탄성복원력 크기보다 작게 되는 시점에는 내측 탄성체(120)와 탄성 압축링(130) 및 외측 탄성체(140)가 원상태로 탄성복원할 수 있게 지지하는 역할을 한다.
여기서, 상기 치즐몸체(110)의 설치홈부(112)는 치즐몸체(110)를 축방향 기준으로 상측에서 하측 방향으로 갈수록 직경이 작아지도록 테이퍼 형태로 형성될 수 있다. 이같이, 치즐몸체(110)의 설치홈부(112)가 상측에서 하측 방향으로 갈수록 직경이 작아지도록 테이퍼지게 형성될 경우, 피스톤에 의한 치즐몸체(110)의 타격시 타격 응력이 파쇄부(111) 방향으로 안정적으로 전달되게 함과 더불어 관성에 따른 내측 탄성체(120)와 탄성 압축링(130) 및 외측 탄성체(140)의 압축시 압축력이 치즐몸체(110)의 내측 중심방향으로 전달되게 하면서 내측 탄성체(120) 및 탄성 압축링(130)에 의한 치즐몸체(110)의 안정적인 압축을 통한 진동 감소효율을 증대되게 한다. 이때, 치즐몸체(110)의 설치홈부(112)는 치즐몸체(110)를 축방향 기준으로 상측에서 하측 방향으로 갈수록 직경이 작아지는 테이퍼 형태를 치즐몸체(110)의 축방향 기준으로 상측에서 하측 방향으로 다단으로 형성시킬 수 있다. 이같이, 설치홈부(112)가 다단의 테이퍼 형태로 형성될 경우, 설치홈부(112)가 형성된 치즐몸체(110)의 강도를 유지함과 더불어 내측 탄성체(120)와의 접촉면적을 증대되게 한다. 여기서, 도 5와 같이 치즐몸체(110)의 설치홈부(112)는 치즐몸체(110)를 축방향 기준으로 상측에서 하측 방향으로 갈수록 직경이 작아지는 테이퍼 형태가 하나로 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 설치홈부(112)의 상측 테두리 및 하측 테두리와 연결되는 치즐몸체(110)의 외측면 테두리부에는 테이퍼진 형태의 접촉부(113)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 설치홈부(112)의 상측 테두리와 연결되는 치즐몸체(110)의 외측면 테두리부에 형성된 접촉부(113)는 상측에서 하측 방향으로 갈수록 직경이 작아지도록 형성되고, 설치홈부(112)의 하측 테두리와 연결되는 치즐몸체(110)의 외측면 테두리부에 형성된 접촉부(113)는 상측에서 하측 방향으로 갈수록 직경이 커지도록 형성된다. 이러한, 접촉부(113)는 내측 탄성체(120)와의 접촉면적을 증대되게 함과 더불어 내측 탄성체(120)의 압축 또는 압축상태에서 원상태로 탄성복원시 내측 탄성체(120)의 상단 테두리 및 하단 테두리에 응력이 집중되는 것을 최소화시켜 내측 탄성체(120)의 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있게 한다.
또한, 상기 치즐몸체(110)의 설치홈부(112)가 형성된 부분에는 외측면 둘레로 접촉삽입홈(도면미도시)이 형성된다. 이러한, 접촉삽입홈은 치즐몸체(110)의 상하 방향, 즉 치즐몸체(110)의 축 방향으로 일정간격 이격되게 복수개가 형성될 수 있다. 이같이, 접촉삽입홈은 내측 탄성체(120)의 내주면과의 접촉면적을 증대되게 함과 더불어 내측 탄성체(120)가 치즐몸체(110)에 안정적인 걸림 고정상태로 삽입 배치되게 한다. 이러한, 접촉삽입홈은 피스톤에 의해 치즐몸체(110)의 타격으로 내측 탄성체(120)와 탄성 압축링(130)과 외측 탄성체(140)가 관성에 따라 압축될 때, 치즐몸체(110)의 내측 중심을 향해 압축력이 안정적으로 분산 전달되게 하고, 내측 탄성체(120)가 압축 후 원상태로 복원도 안정적으로 이루어질 수 있게 내측 탄성체(120)의 내주면을 걸림 지지하는 역할도 한다. 또한, 접촉삽입홈은 내측 탄성체(120)의 내주면에 접촉돌기를 형성시, 접촉돌기를 대응되게 삽입할 수 있게 하면서, 내측 탄성체(120)의 내측면이 치즐몸체(110)의 외측면에 삽입상태로 안정적인 결합이 이루어지게 한다. 이같이, 치즐몸체(110)의 접촉삽입홈과 내측 탄성체(120)의 접촉돌기를 대응되게 결합 배치할 경우, 내측 탄성체(120)의 내주면이 치즐몸체(110)의 외주면 상에 일정위치를 유지되게 하면서 피스톤에 의한 치즐몸체(110)의 타격시, 내측 탄성체(120)의 관성에 따른 압축력이 치즐몸체(110)의 중심을 향해 분산 전달되게 하면서 치즐몸체(110)의 진동이 발생하는 것을 감소되게 한다.
상기 내측 탄성체(120)는 유압에 의해 피스톤을 하방으로 이동시켜 피스톤의 하측이 치즐몸체(110)와 접촉되면서 치즐몸체(110)의 상측을 타격할 때 압축된 후 일정시간 경과 후 다시 원상태로 탄성복원되며 치즐몸체(110)의 진동을 흡수하면서 타격응력이 치즐몸체(110)의 축 방향과 나란한 직선방향으로 전달이 이루어지게 하는 부분이다. 즉, 내측 탄성체(120)는 유압에 의한 피스톤의 하방 이동으로 치즐몸체(110)를 타격시, 관성력을 통해 치즐몸체(110)의 내측 중심 방향을 향해 압축되면서 치즐몸체(110)에 압축력을 전달하고, 이를 통해 치즐몸체(110)의 진동을 흡수한다. 이같이, 내측 탄성체(120)는 피스톤으로 치즐몸체(110) 타격시, 치즐몸체(110)에서 발생하는 진동을 흡수하여 타격응력이 치즐몸체(110)의 축 방향과 나란한 직선방향으로 전달되게 하면서 피파쇄물에 대한 타격력을 증대되게 한다.
더불어, 상기 내측 탄성체(120)는 압축된 상태에서 일정시간이 경과시, 즉, 피스톤의 타격에 의해 발생된 관성력의 크기가 내측 탄성체(120) 자체의 탄성복원력 크기보다 작게 되는 시점에는 원상태로 탄성복원된 후, 치즐몸체(110)가 피파쇄물을 타격하면서 하단에서 상단으로 전달되는 진동에 대해서도 관성력에 의해 압축상태로 감소되게 한다. 이같이, 치즐몸체(110)의 하단이 피파쇄물을 타격하면서 치즐몸체(110)의 하단에서 상단으로 전달되는 진동이 감소될 경우, 치즐몸체(110)의 외측면과 유압 브레이커의 내벽 사이의 간격을 안정적으로 유지하여 치즐몸체(110)의 외측면과 유압 브레이커 내벽의 접촉에 따른 손상을 방지함과 더불어 치즐몸체(110)가 이후 다시 피스톤에 의해 타격되는 위치를 정위치에 유지되게 하면서 안정적인 타격력이 발생되게 한다.
이러한, 상기 내측 탄성체(120)는 피스톤으로 치즐몸체(110)의 타격시 관성력에 의해 압축되면서 치즐몸체(110)의 내측 중심 방향으로 압축력을 전달할 수 있도록 치즐몸체(110)의 외측, 보다 상세하게는 설치홈부(112)에 삽입 배치되도록 치즐몸체(110) 외측에 삽입상태로 설치한다. 여기서, 내측 탄성체(120)는 피스톤의 하방 이동으로 치즐몸체(110) 타격시, 관성력에 의해 압축된 후, 일정시간 경과 후에는 다시 원상태로 탄성복원하도록 탄성을 가지는 연질의 고무나 합성수지로 형성될 수 있다. 따라서, 내측 탄성체(120)는 설치홈부(112)에 배치되도록 치즐몸체(110)에 삽입 설치하고자 할 경우, 내경이 커지도록 힘을 가해 벌린 상태에서 치즐몸체(110)의 단부에서 설치홈부(112)로 삽입되게 이동 배치한 후, 내경이 커지게 하기 위해 가한 힘을 해제시 자체의 탄성 복원력에 의해 치즐몸체(110)의 설치홈부(112)가 형성된 부분에 결합이 이루어지게 된다.
그리고, 상기 내측 탄성체(120)는 치즐몸체(110)의 외측에 삽입 배치할 수 있도록 양단을 개방시킨 관 형태를 가진다. 이때, 내측 탄성체(120)의 내주면은 치즐몸체(110)의 설치홈부(112)가 형성된 외측면 부분에 대응되는 형상을 가지도록 형성된다. 즉, 내측 탄성체(120)의 내주면은 치즐몸체(110)의 설치홈부(112)에 대응되게 밀착상태로 삽입될 수 있도록 상측에서 하측으로 갈수록 내경 크기가 작아지도록 형성된다. 또한, 내측 탄성체(120)의 내주면에는 설치홈부(112)가 형성된 치즐몸체(110)의 접촉삽입홈에 대응되게 삽입되도록 복수의 접촉돌기(도면미도시)가 돌출되게 형성될 수도 있다. 이같이, 내측 탄성체(120)의 접촉돌기가 접촉삽입홈에 대응되게 삽입될 경우, 내측 탄성체(120) 및 탄성 압축링(130)의 압축시 치즐몸체(110) 내측 중심방향으로의 압축력 전달이 안정적으로 전달되게 함과 더불어 내측 탄성체(120)의 탄성복원시 설치홈부(112)의 상측 및 하측에 위치하는 치즐몸체(110)의 테두리부로 응력이 집중되는 것을 차단하면서 내측 탄성체(120)가 치즐몸체(110)의 설치홈부(112) 상에서 이탈되는 것을 방지한다.
더불어, 상기 내측 탄성체(120)의 외주면에는 치즐몸체(110)의 축방향으로 상호 이격되게 복수개의 반원형태를 가지는 내측 삽입홈(121)이 형성된다. 이러한, 내측 삽입홈(121)은 탄성 압축링(130)의 내주면을 삽입 배치되게 하면서 탄성 압축링(130)을 내측 탄성체(120)의 외주면에 일정간격으로 삽입된 상태를 유지되게 함과 더불어 탄성 압축링(130)에 의한 압축력이 치즐몸체(110)의 내측 중심 방향으로 안정적인 분산 전달이 이루어질 수 있게 한다.
또한, 상기 내측 탄성체(120)의 상단 테두리 및 하단 테두리에는 치즐몸체(110)의 접촉부(113)에 밀착 배치되도록 접촉부(113)에 대응되게 테이퍼진 형태를 가지는 접촉날개부(122)가 연장 형성된다. 이같이, 접촉날개부(122)는 내측 탄성체(120)의 상단 테두리로부터 상측 방향으로 갈수록 직경이 커지도록 연장 형성되고, 내측 탄성체(120)의 하단 테두리로부터 하측 방향으로 갈수록 직경이 커지도록 연장 형성된다. 이러한, 접촉날개부(122)는 앞서 설명한 바와 같이 치즐몸체(110)와의 접촉면적을 증대되게 함과 더불어 내측 탄성체(120)의 압축 또는 압축상태에서 원상태로 탄성복원시 내측 탄성체(120)의 상단 테두리 및 하단 테두리에 응력이 집중되는 것을 최소화시켜 내측 탄성체(120)의 상단 및 하단 부분에서 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있게 한다.
상기 탄성 압축링(130)은 내측 탄성체(120)를 압착상태로 탄성 지지하는 부분이다. 여기서, 탄성 압축링(130)은 내측 탄성체(120)의 외측을 감싸는 상태로 삽입 배치할 수 있도록 원형 고리 형태로 형성될 수 있으며, 이때, 탄성 압축링(130)의 일측에는 개방부(131)가 형성되어 치즐몸체(110)의 설치홈부(112)에 배치된 내측 탄성체(120)의 외측에 삽입 설치할 수 있도록 쉽게 내경이 커지도록 힘을 가해 벌릴 수 있게 한다. 이때, 탄성 압축링(130)은 탄성을 가지는 경질의 금속으로 형성되나, 이에 한정하지 않음은 물론이다.
이러한, 상기 탄성 압축링(130)은 유압에 의해 피스톤을 하방으로 이동시켜 피스톤의 하측이 치즐몸체(110)와 접촉되면서 치즐몸체(110)를 타격할 때, 압축된 후 일정시간 경과 후 다시 원상태로 탄성복원되면서 치즐몸체(110)의 타격으로부터 발생된 진동을 안정적으로 흡수할 수 있게 한다. 즉, 탄성 압축링(130)은 앞서 설명한 내측 탄성체(120)와 마찬가지로 유압에 의한 피스톤의 하방 이동으로 치즐몸체(110)를 타격시, 관성력을 통해 내측 탄성체(120)를 압축되게 하면서 치즐몸체(110)의 내측 중심 방향으로 압축력을 전달하고, 이를 통해 치즐몸체(110)에 발생하는 진동을 흡수한다. 이같이, 탄성 압축링(130)은 피스톤으로 치즐몸체(110)를 타격시, 치즐몸체(110)의 내측 중심 방향으로 압축되는 내측 탄성체(120)의 압축지속 시간 및 압축력을 증대시키고, 이를 통해 치즐몸체(110)의 내측 중심 방향으로의 압축력을 더욱 증대시켜 치즐몸체(110)에 대한 진동 흡수율을 증대되게 함과 더불어 치즐몸체(110)로의 타격응력이 치즐몸체(110)의 축 방향에 나란한 직선형으로 전달되게 하면서 타격력을 증대되게 한다. 그리고, 탄성 압축링(130)은 압축된 상태에서 일정시간이 경과한 후, 즉, 관성력의 크기가 탄성복원력의 크기보다 작게 되는 시점에는 원상태로 탄성복원되어 이후 치즐몸체(110)의 타격시 다시 관성력에 의해 하측에서 상측 방향으로의 압축이 이루어지게 하면서 치즐몸체(110)의 하단에서 상단으로 전달되는 진동도 안정적으로 흡수할 수 있게 한다.
이러한, 상기 탄성 압축링(130)은 피스톤으로 치즐몸체(110)의 타격시 관성력에 의해 압축되면서 내측 탄성체(120)의 압축력을 증대시킨 상태로 치즐몸체(110)로 전달이 이루어질 수 있게 치즐몸체(110)의 설치홈부(112)가 형성된 부분에 삽입 배치되도록 내측 탄성체(120)의 외측에 삽입상태로 결합 설치한다. 보다 바람직하게는 탄성 압축링(130)은 내측 탄성체(120)의 외주면에 밀착되게 내측 탄성체(120)의 외측에 삽입 설치한다. 이때, 탄성 압축링(130)은 관성력에 의한 내측 탄성체(120)의 압축을 상단에서 하단 부분까지 전체적으로 골고루 안정적으로 이루어지게 하도록 치즐몸체(110)의 축방향으로 상호 이격되게 복수개를 배치되게 설치한다. 즉, 탄성 압축링(130)은 내측 탄성체(120)의 내측 삽입홈(121)에 각각 삽입되게 설치한다.
이같이, 상기 탄성 압축링(130)은 내측 탄성체(120)의 내측 삽입홈(121)에 각각 삽입시, 복수개의 탄성 압축링(130) 두께를 동일하게 할 수 있으나, 이에 한정하지 않고 도 6과 같이 치즐몸체(110)의 상단에 배치된 탄성 압축링(130)에서 치즐몸체(110)의 하단에 배치된 탄성 압축링(130) 방향으로 갈수록 두께가 굵어지게 형성될 수도 있다. 이같이, 탄성 압축링(130)의 두께가 치즐몸체(110)의 상단에서 하단 방향으로 갈수록 굵어지도록 배치할 경우, 치즐몸체(110)의 축 방향을 기준으로 상측에서 하측 방향으로 갈수록 압축력을 커지게 하는 바, 피스톤의 하방 이동으로 치즐몸체(110) 타격시, 관성력에 의한 압축이 안정적으로 이루어지고 이를 통해 치즐몸체(110)의 내측 중심방향으로의 압축력을 전달하여 치즐몸체(110)에 대한 진동 흡수가 안정적으로 이루어지게 한다.
상기 외측 탄성체(140)는 복수개의 탄성 압축링(130)을 감싸는 부분이다. 이러한, 외측 탄성체(140)는 내측 탄성체(120) 및 탄성 압축링(130)을 압착상태로 탄성 지지함과 더불어 피스톤이 치즐몸체(110)를 타격시 관성에 의해 치즐몸체(110) 내측 방향으로 압축되면서 내측 탄성체(120) 및 탄성 압축링(130)이 치즐몸체(110)의 내측 방향으로 압축되는 압축력을 증대되게 한다. 즉, 외측 탄성체(140)는 내측 탄성체(120) 및 탄성 압축링(130)의 압축시, 내측 탄성체(120)의 외주면 및 탄성 압축링(130)을 연결 지지하면서 내측 탄성체(120)의 터짐 방지 및 내측 탄성체(120)가 치즐몸체(110)에서 이탈하지 않도록 안정적인 고정상태를 유지할 수 있게 한다. 또한, 외측 탄성체(140)는 내측 탄성체(120) 및 탄성 압축링(130)의 압축시, 치즐몸체(110)의 내측 방향으로 압축력 전달이 안정적으로 이루어지게 하면서 피스톤에 의한 치즐몸체(110)의 타격시 치즐몸체(110)의 진동 감소를 통해 피파쇄물에 대한 타격력을 안정적으로 증대시킬 수 있게 한다.
여기서, 상기 외측 탄성체(140)는 탄성 압축링(130)을 감싸는 상태로 내측 삽입홈(121) 외측으로의 삽입 설치를 쉽게 할 수 있도록 양단이 개방된 관 형태를 가진다. 그리고, 외측 탄성체(140)는 피스톤의 하방 이동으로 치즐몸체(110) 타격시, 내측 탄성체(120) 및 탄성 압축링(130)의 압축 및 원상태로의 복원이 안정적으로 이루어지게 함과 더불어 관성력에 의해 압축된 후, 일정시간 경과 후에는 다시 원상태로 탄성복원하도록 탄성을 가지는 연질의 고무나 합성수지로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 외측 탄성체(140)의 내주면에는 치즐몸체(110)의 축방향으로 상호 이격되게 복수개의 반원형태를 가지는 외측 삽입홈(141)이 형성된다. 이러한, 외측 삽입홈(141)은 탄성 압축링(130)의 외주면을 삽입 배치되게 하면서 탄성 압축링(130)을 외측 탄성체(141)의 내주면에 일정간격으로 삽입된 상태를 유지되게 함과 더불어 탄성 압축링(130)에 의한 압축력이 치즐몸체(110)의 내측 중심 방향으로 안정적인 분산 전달이 이루어질 수 있게 한다. 또한, 외측 삽입홈(141)은 탄성 압축링(130)을 통해 외측 탄성체(140)를 걸림상태로 연결되게 하는 바, 외측 탄성체(140)를 내측 탄성체(120) 외측에 삽입 배치한 상태에서 피스톤의 하방 이동으로 치즐몸체(110) 타격으로 압축 및 원상태로의 탄성복원이 이루어질 때도 안정적으로 위치를 유지할 수 있게 한다.
또한, 도 7과 같이 내측 탄성체(120)와 외측 탄성체(140) 사이에는 탄성 압축링(130)을 감싸도록 탄성 보강체(150)를 삽입 구비할 수 있다. 이러한, 탄성 보강체(150)는 치즐몸체(110)의 설치홈부(112)가 형성된 부분에 대한 강도 보강과 더불어 탄성 압축링(130)이 내측 탄성체(120)에서 이탈하지 않고 안정적으로 위치를 고정되게 한다. 여기서, 탄성 보강체(150)는 비철 테이프나 강화 열수축 튜브 또는 섬유질 테이프를 선택 적용할 수 있으나, 이에 한정하지 않음은 물론이다.
이같이, 상기 내측 탄성체(120)와 탄성 압축링(130) 및 외측 탄성체(140)는 별도의 구성으로 따로 성형된 구조로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않고 내측 탄성체(120)와 탄성 압축링(130) 및 외측 탄성체(140)를 일체상태로 결합 배치되도록 성형되게 할 수도 있음은 물론이다.
이와 같이, 상기 내측 탄성체(120)와 탄성 압축링(130) 및 외측 탄성체(140)는 유압에 의한 피스톤의 하방 이동으로 치즐몸체(110) 타격시, 관성력에 의해 압축되면서 치즐몸체(110)의 내측 중심 방향으로 압축력을 전달하여 치즐몸체(110)의 진동을 흡수하면서 치즐몸체(110)를 통해 전달되는 타격응력이 치즐몸체(110)의 축 방향에 나란한 직선방향으로 집중상태로 이동되게 하는 바, 피파쇄물에 대한 타격력을 증대되게 한다. 또한, 내측 탄성체(120)와 탄성 압축링(130) 및 외측 탄성체(140)는 치즐몸체(110)의 피파쇄물 타격시, 치즐몸체(110)에서 발생되는 관성에 의한 압축력을 통해 치즐몸체(110)의 하단에서 상단으로 전달되는 진동도 감소되게 하는 바, 치즐몸체(110)의 외측면과 유압 브레이커의 내벽 사이의 간격을 안정적으로 유지하여 치즐몸체(110)의 외측면과 유압 브레이커 내벽의 접촉에 따른 손상을 방지함과 더불어 치즐몸체(110)가 이후 다시 피스톤에 의해 타격되는 위치를 정위치에 유지되게 하면서 안정적인 타격력이 발생되게 한다.
여기서, 상기 내측 탄성체(120)와 탄성 압축링(130) 및 외측 탄성체(140)는 서로 다른 비중, 즉 연성을 가지는 내측 탄성체(120) 및 외측 탄성체(140)의 비중보다 금속으로 이루어진 탄성 압축링(130)의 비중이 높으므로 탄성 압축링(130)의 운동에너지도 높아지게 된다. 따라서, 피스톤이 치즐몸체(110)를 타격시, 관성력에 의해 내측 탄성체(120)와 외측 탄성체(140) 및 탄성 압축링(130)의 서로 다른 압축력이 치즐몸체(110)의 내측 중심 방향으로 전달되게 하면서 치즐몸체(110)에 발생되는 진동 흡수가 안정적으로 이루어지게 한다.
도 8의 (a)는 종래 유압브레이커용 치즐이 철판을 타격시, 파쇄부에서 가속도를 측정한 시뮬레이션 결과 이미지이고, 도 8의 (b)는 본 발명의 유압브레이커용 치즐이 철판을 타격시 파쇄부에서 가속도를 측정한 시뮬레이션 결과 이미지이다. 보다 상세하게는 도 8의 (a)와 (b)는 14ton 굴삭기로 고정된 500t 철판을 Z축으로 1도 기울인 상태로 타격 했을 때, 치즐의 파쇄부에서 가속도를 측정한 결과, 도 8의 (a)와 같이 종래의 유압브라이커용 치즐에서는 최대 50,000 m/sec2 의 최대 가속도 값이 측정되고, 도 8의 (b)와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 유압브레이커용 치즐(100)은 파쇄부(111)에서 측정된 최대 가속도가 30,000 m/sec2 로 40%정도 감소된 가속도 값을 가지는 바, 이를 통해 일 실시예의 유압브레이커용 치즐(100)은 타격시 내측 탄성체(120)와 탄성 압축링(130) 및 외측 탄성체(140)의 관성에 따른 압축력이 치즐몸체(110)로 전달되면서 진동 및 소음을 감소시킴을 알 수 있다.
이와 같이, 구성되는 일 실시예에 따른 유압 브레이커용 치즐의 피스톤에 의한 타격 및 피파쇄물의 타격시 발생하는 진동의 흡수 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 유압에 의해 피스톤이 하방으로 이동하면 피스톤의 하단이 치즐몸체(110)의 상단을 타격하게 된다.
이때, 상기 내측 탄성체(120)와 탄성 압축링(130) 및 외측 탄성체(140)는 관성력에 의해 압축되면서 치즐몸체(110)의 내측 중심 방향을 향해 압축력을 가하게 되고, 이를 통해 치즐몸체(110)의 진동을 감소되게 한다
이렇게, 상기 치즐몸체(110)의 상단에서 하단으로 타격 응력이 전달될 때, 치즐몸체(110)의 진동을 감소되게 하면서 치즐몸체(110)의 상단에서 하단으로 이동하는 타격 응력이 치즐몸체(110)의 중심에서 축 방향에 나란한 직선방향으로 전달되는 바, 피파쇄물에 대한 타격력이 증대된다.
반대로, 상기 치즐몸체(110)의 하단이 피파쇄물을 타격하면서 치즐몸체(110)의 상단에서 하단으로 충격 반발력이 전달될 때, 내측 탄성체(120)와 탄성 압축링(130) 및 외측 탄성체(140)는 관성력에 의해 압축되면서 치즐몸체(110)의 내측 중심 방향을 향해 압축력을 가하게 되고, 이를 통해 치즐몸체(110)의 진동을 감소되게 한다.
이같이, 상기 치즐몸체(110)의 진동이 감소되면 피파쇄물을 타격한 후 충격 반발력에 의해 상측으로 이동시에도 치즐몸체(110)의 외측면과 유압 브레이커의 내벽 사이의 간격을 안정적으로 유지하여 치즐몸체(110)의 외측면과 유압 브레이커 내벽의 접촉에 따른 손상을 방지함과 더불어 치즐몸체(110)가 이후 다시 피스톤에 의해 타격되는 위치를 정위치에 유지되게 하면서 이후 피스톤에 의한 안정적인 타격력이 발생되게 한다.
이와 같은, 일 실시예의 유압 브레이커용 치즐은, 치즐몸체(110)의 설치홈부(112)에 내측 탄성체(120)와 탄성 압축링(130) 및 외측 탄성체(140)를 삽입 설치한 바, 피스톤을 통해 치즐몸체(110)의 타격시, 내측 탄성체(120)와 탄성 압축링(130) 및 외측 탄성체(140)가 관성력에 의해 압축되면서 치즐몸체(110)의 내측 중심 방향으로 압축력을 전달하여 치즐몸체(110)의 진동 감소가 이루어지게 하여 소음 감소 및 피파쇄물에 대해 타격력을 증대되게 한다. 더불어, 치즐몸체(110)의 피파쇄물의 타격을 통한 충격 반발력도 내측 탄성체(120)와 탄성 압축링(130) 및 외측 탄성체(140)가 관성력에 의해 압축되면서 치즐몸체(110)의 내측 중심 방향으로 압축력을 전달하여 치즐몸체(110)의 진동 감소가 이루어지게 하는 바, 소음 감소 및 치즐몸체(110)가 이후 다시 피스톤에 의해 타격되는 위치를 정위치에 유지되게 하면서 안정적인 타격력이 발생되게 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 치즐 110: 치즐몸체
111: 파쇄부 112: 설치홈부
113: 접촉부 120: 내측 탄성체
121: 내측삽입홈 122: 접촉날개부
130: 탄성 압축링 140: 외측 탄성체

Claims (5)

  1. 유압 브레이커의 내부에 설치되어 왕복운동하는 피스톤에 의해 타격되는 유압 브레이커용 치즐에 있어서,
    하단에는 원뿔형의 파쇄부가 마련되고, 일측에는 상측에서 하측으로 갈수록 직경이 작아지도록 테이퍼지게 설치홈부가 형성된 축 형태의 치즐몸체;
    상기 치즐몸체의 외측에 밀착상태로 삽입 배치되도록 설치홈부에 설치하며, 피스톤이 치즐몸체를 타격시, 관성에 의해 치즐몸체 내측 방향으로 압축되면서 치즐몸체의 축방향을 따라 이동하는 진동을 흡수 저감되도록 탄성을 가지면서 양측이 개방된 관 형태로 이루어진 연질의 내측 탄성체;
    상기 치즐몸체의 축방향으로 상호 이격되게 배치되도록 내측 탄성체의 외주면에 복수개를 삽입되게 설치하며, 내측 탄성체를 압착상태로 탄성 지지함과 더불어 피스톤이 치즐몸체를 타격시, 관성에 의해 치즐몸체 내측 방향으로 압축되면서 내측 탄성체가 치즐몸체의 내측 방향으로 압축되는 압축력을 증대시켜 치즐몸체의 축방향을 따라 이동하는 진동의 흡수율이 증대되게 하도록 탄성을 가지는 원형 고리형태의 탄성 압축링;
    상기 복수개의 탄성 압축링을 감싸도록 내측 탄성체의 외측에 삽입되게 설치하며, 내측 탄성체 및 탄성 압축링을 압착상태로 탄성 지지함과 더불어 피스톤이 치즐몸체를 타격시 관성에 의해 치즐몸체 내측 방향으로 압축되면서 내측 탄성체 및 탄성 압축링이 치즐몸체의 내측 방향으로 압축되는 압축력을 증대시키도록 탄성을 가지는 연질의 외측 탄성체;를 포함하는 포함하는 유압 브레이커용 치즐.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 내측 탄성체의 외주면에는 치즐몸체의 축방향으로 상호 이격되게 복수개의 반원형태를 가지는 내측 삽입홈이 형성되고,
    상기 외측 탄성체의 내주면에는 내측 삽입홈에 대칭되게 복수개의 반원형태를 가지는 외측 삽입홈이 형성되고,
    상기 탄성 압축링의 내주면은 내측 삽입홈에 삽입상태로 내측 탄성체에 밀착되게 배치하고, 탄성 압축링의 외주면은 외측 삽입홈에 삽입상태로 외측 탄성체에 밀착되게 배치하는 유압 브레이커용 치즐.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 설치홈부의 상측 및 하측과 연결되는 치즐몸체의 외측면에는 테이퍼진 형태의 접촉부가 형성되고,
    상기 내측 탄성체의 상단 및 하단에는 접촉부에 대응되게 테이퍼진 형태의 접촉날개부가 연장 형성된 유압 브레이커용 치즐.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 설치홈부는, 치즐몸체의 상측에서 하측으로 다단으로 연결 형성된 유압 브레이커용 치즐.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄성 압축링은, 치즐몸체의 상단에 배치된 탄성 압축링에서 치즐몸체의 하단에 배치된 탄성 압축링 방향으로 갈수록 두께가 굵어지게 형성된 유압 브레이커용 치즐.
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