KR101088224B1 - 톱니 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토목 공사용 기계(3)의 공구(2)를 위한 톱니 시스템(1)에 관한 것으로, 상기 톱니 시스템(1)은 공구 상에 배치된 홀더(4)와 이 홀더 상에 그리고 그것과 대하여 착탈 가능하게 배열되어 있는 전방 톱니부(5)를 포함하는 형태의 시스템이며, 상기 톱니부는 실제 토목 공사(W)를 위해 설계된 교환 가능한 마모 및/또는 교체 부품의 형태이면서 후방 레그를 포함하며, 상기 홀더는 톱니부와 상호 작용하도록 레그를 수납하여, 특수하게 대면하면서 상호 작용하는 접촉면(15)과, 적어도 초기에 톱니부와 홀더를 따라 배열되어 있는 클리어런스면(16)을 포함하는 예정된 연결 기하학적 모양을 매개로 하여 발생하는 부하(F_s, F_c, F_p)들의 흡수를 위한 단일화된 조인트(A, B, C, D)를 획득하도록 설계된 캐비티(14)를 포함한다. 따라서 본 발명에 따른 향상된 톱니 시스템에 있어서, 톱니 레그와 홀더 캐비티는, 상기 조인트(A, B, C, D)의 적어도 전방부(C)를 따라, 적어도 4개의 돌출 아암(31, 32, 33, 34)과 이 돌출 아암 각각과 상호 작용하는 홈(24, 28, 29, 30)을 각각 포함하는 복수 개의 아암, 양호하게는 십자형의 단면을 지니며, 상기 돌출 아암은 실질적으로 수직하게 배치된 상측 아암(31), 실질적으로 수직하게 배치된 하측 힐(34), 및 2개의 실질적으로 수평하게 그리고 측방방향으로 배치된 윙 부분(32, 33)을 포함하며, 캐비티의 종방향의 대칭축(Y)을 따라 실질적으로 축방향으로 홀더에 대해 톱니부를 조이는 조절 가능한 인장을 얻기 위해 캐비티의 후방부(19)에 인장 장치(41)가 배치되어 있다.

Description

톱니 시스템{TOOTH SYSTEM}

본 발명은 토목 공사용 기계류(earth moving machinery)의 공구를 위한 톱니 시스템에 관한 것으로, 상기 톱니 시스템은 공구 상에 배치된 홀더(holder)와 이 홀더 상에 그리고 그것과 대하여 착탈 가능하게 배열되어 있는 전방 톱니부를 포함하는 형태의 시스템이며, 상기 전방 톱니부는 실제 토목 공사를 위한 교환 가능한 마모 및/또는 교체 부품의 형태이며, 상기 전방 톱니부는 후방 레그(leg)를 포함하며, 상기 홀더는 상기 톱니부와 상호 작용하도록 레그를 수납하여, 특수하게 대면하면서 상호 작용하는 접촉면과, 적어도 초기에 톱니부와 홀더를 따라 배열되어 있는 클리어런스면(clearance surface)을 포함하는 예정된 연결 기하학적 모양을 매개로 하여 발생하는 부하(F_s, F_c, F_p)들의 흡수를 위한 단일화된 조인트를 달성하도록 설계된 캐비티를 포함한다.

오늘날, 다소 단단해진 흙 및 돌덩이를 작업면에서 해체 및 부수기 위한 토목 공사용 기계의 공구에 사용되는 교체 가능한 마모 및/또는 교체 부품용의 수많은 각종 공업용 톱니 시스템이 존재한다. 이러한 공구와 교환 가능한 마모 및/또는 교체 부품의 일례는, 본원에서는 특히 소위 커터 헤드(cutter head)라고도 불리 는 준설 공구(dredging tool)의 회전 보어 비트(bore bit) 및 그것의 교체 가능한 마모 톱니를 포함한다. 분명히 말해서, 이들 톱니 시스템들은 구멍파기 장치의 버킷(bucket)과 같이 다른 타입의 토목 공사용 기계류에도 또한 사용될 수 있다.

특히 커터 헤드에 있어서, 상기 마모 톱니들은 중앙의 회전 허브에 고착된 중앙 본체로부터 돌출하는 주로 나선형의 가늘고 긴 블레이드들로부터 주어진 간격을 두고 배열되어 있다(도 2 참조). 상기 블레이드들은 상기 본체의 전방 단부에서, 그리고 백 링을 포함하고 블레이드들을 서로 유지하는 회전체의 후방 단부를 향한 공구의 공급 방향 후방으로 허브로부터 나선형 라인을 따라 알맞게 연장하며, 이들 블레이드들 사이의 공간을 통해 해체된 흙덩이를 제거하기 위한 흡입 장치가 또한 설치되어 있다.

이러한 톱니 시스템은 보통 예컨대 보어 비트의 블레이드 혹은 버킷의 컷팅 날을 따라 인접하게 배열된 일련의 톱니로 완전히 조립된 "톱니"를 함께 형성하는 "암형" 및 "수형" 부분 형태의 2개의 주요 연결 부품을 포함한다. 따라서 이러한 "톱니"는, (컷팅) 포인트를 지닌 교체 가능한 톱니부 형태인 동시에, 예컨대 보어 비트에 견고하게 고정되기에 알맞은 후방의 고정식 홀더에 특수하게 설계된 홈 내에 장착되는 후방 레그를 구비하는 전방 마모부를 포함한다. 홀더에 교체 가능한 톱니 포인트의 동적이지만 신뢰성 있는 고정을 확보하기 위해, 상기 연결 부품은 또한 분리 가능한 록킹 메커니즘과 함께 이들 부품들과 협력하는 연결 시스템을 포함한다. 이러한 연결 시스템은, 불가피한 마모로 인한 마모부의 교체 때까지 마모부의 마모가 최소가 되도록 하는 기능 발휘에 충분한 방식으로 적소에 효과적이면 서 안전하게 유지된 각각의 "톱니"를 구비하도록 하기 위해, 전술한 레그 및 홈 표면 및 형상을 포함하여 독특한 특정의 기하학적 모양을 지닌다.

이러한 상업적인 톱니 시스템은 레그와 홈에 의해 형성된 연결 부품들 사이에서 조인트를 따라 배열되어 있는 특수하게 설계되어 상호 작용하는 접촉 영역을 통과하는 공구의 사용으로부터 발생하는 부하(F)를 흡수하도록 설계되어 있다. 각각의 접촉 영역은 각각의 연결 부품들에서 하나가 배열되는 동시에 상기 조인트의 대칭 축선(Y)에 대해 주어진 각도로 배열된 적어도 2개의 상호 대향하면서 상호 작용하는 접촉면들을 포함한다. 이들 접촉면들이 상기 대칭 축선(Y)에 주로 수직하게 즉, 실질적으로 교차하는 수직 평면(XZ) 내에 놓일 때, 홀더 부분 상에 톱니부의 추가 삽입은 완전히 정지하게 되는데, 그렇기 때문에 이후에 이들 표면들을 정지면(stop surface)이라고도 칭한다. 또 다른 방법은 상기 조인트를 따라 연결 부품의 결합 방향에 대해 접촉면들을 더욱 예각으로 배열하는 것으로, 여기서 상기 부하는 마찰면의 쐐기 작용에 의해 발생된 마찰력에 의해 흡수된다.

그러나 상기 공구가 사용될 때, 대칭 축선(Y)의 종방향 평면과 함께 연결 기하학적 모양에 평행한 작동 부하뿐만 아니라 대칭 축선(Y) 방향으로 빗나가는 부하가 존재한다는 것에 주목해야 한다. 따라서 실질적으로, 모든 작동 부하(F)는, 부분적으로 작업면에 평행하면서 상기 조인트에 대해 축방향으로 놓인 전방부로부터 실질적으로 작용하는 부분적인 전단력 성분(F_c)과, 부분적으로 작업면에 수직하게 위로 실질적으로 작용하는 부분적인 법선력 성분(F_s)과, 그리고 부분적으로 작업면 에 실질적으로 평행하면서 연결 부품들의 공동 조인트를 넘어 상기 톱니부의 돌출부에 대해 더욱 수직한 측면으로부터 작용하는 횡단력 성분(F_p)을 포함한다(도 18 참조).

따라서 이하의 상세한 설명에서 위치와 관련한 표현 즉, 후방, 전방, 하부, 상부, 수직, 횡 혹은 수평면 등은 전술한 바와 같은 상기 힘의 정의, 작업면에 대한 그들의 관계 및 위치뿐만 아니라 연결 부품들의 상호 관계로부터 추정될 수 있다.

본원에서 설명한 바와 같이 톱니 시스템에 대한 새로운 개념은 여려 특징을 갖는데, 이들 특징은 단독적으로 혹은 조합하여 현재 이용 가능한 톱니 시스템과 비교하여 유일한 것인 동시에 공지의 톱니 시스템에서 초래될 수 있는 몇몇 문제점을 해결하기 위한 유리한 해결책을 제공한다.

이러한 몇몇 문제점은 다음과 같다.

종래의 톱니 시스템들 중에는, 톱니 시스템이 상대적으로 강한데도 불구하고 톱니 홀더와 톱니 포인트 사이에서 톱니 시스템의 조인트를 따른 접촉 영역은 너무 제한되어 있는 것이 사실이다. 이것은 현재 사용 중인 공구에서 발생하는 부하가 가장 큰 조인트의 전방 단부 및 전방면(A)에 특히 적용된다. 이것은 매우 큰 표면 부하를 야기하며, 이에 따라 바람직하지 못한 마모를 또한 야기하여 톱니 시스템 홀더의 유효 마모 수명 사이클을 실질적으로 감소시킨다. 이것은 톱니 시스템의 실질적인 "병목(bottle neck)"을 구성하게 되는데, 그 이유는 톱니 자체가 마모하 도록 구성되어 그 톱니가 가능한 한 용이하면서 신속한 교체를 제공하기 위한 제거 가능한 방식으로 끼워지는데 반해, 홀더는 가능한 한 재사용되도록 설계되어 보통 용접 등에 의해 고정식으로 고정되기 때문이다. 본원에서 "조인트의 전방측(front side of the joint)"은 실제로 홀더와 톱니 사이의 조인트의 시작부인 이들 사이의 충돌 영역에서 실질적으로 교차하는 수직 평면(XZ) 내의 상호 작용하는 정지면, 다시 말해서 공구에 의해 작업될 표면을 실질적으로 대면하는 홀더의 측면을 의미한다. 따라서 홀더의 교체는 상당한 시간 손실뿐만 아니라 일부 재료의 폐기로 인해 비용이 많이 든다.

그 결과로서 일어나는 문제점은, 톱니와 홀더 사이의 너무 큰 틈을 갖는 종래의 톱니 시스템들이 "해머링(hammering)" 즉, 공구의 사용 도중에 상기 부품들이 서로에 반하여 강하게 충돌하게 되는 문제를 야기한다는 것이다. 이러한 해머링은 마모를 현저하게 증가시키게 된다. 이에 반해, 너무 좁은 틈을 지닌 즉, 톱니와 홀더 사이에 너무 작은 간극을 지닌 전술한 톱니 시스템은 톱니를 홀더로부터 제거하기 어렵게 만드는 문제점을 야기한다.

토목 공사용으로 설계된 톱니 시스템은, 톱니 시스템 디자인을 고려하면, 단단한 암석을 부술 때 가장 큰 나아가 가장 빈번한 심각한 부하 위험에 부닥친다. 이것은 암석을 부수는 과정에서 발생하는 것과 같이 암석에 실질적으로 수직하게 충돌하는 매우 큰 범선 부하(F_s)에 기인한 것이다. 따라서 종래 기술에 공지된 톱니 시스템은, 보통 이러한 부하(F_s)를 견디는데 요구되는 능력이 부족할 때와 같이 톱니 시스템의 구성 요소들의 연결 부품들 사이의 조인트를 따라 불리한 마모 손상을 입게 된다.

홀더와 톱니를 따른 통로 내에 즉, 조인트의 접촉면 및 클리어런스면(들) 사이에 불가피하게 적층되는 먼지 및 제거된 흙 잔류물을 청소하는데 따른 곤란함과, 작업면 즉, 후면으로부터 실질적으로 멀어지는 방향의 측면을 면하는 홀더의 면을 수리하기가 곤란하다는 문제점은 공지된 "레그 타입(leg type)"의 톱니 시스템 즉, 톱니와 홀더 사이의 결합을 얻기 위해 홀더 내의 홈 속으로 삽입되는 레그를 지닌 톱니를 구비하는 그러한 형태의 톱니 시스템에서 통상 일어난다.

소정 기간 동안 사용하고 나면, 공지의 톱니 시스템의 조인트를 따라 생기는 표면 충격력은, 비싸고 종종 복잡한 유지 관리를 필요로 하였던 유효 부분의 상당한 마모와 약간의 소성 변형을 초래할 것이다. 또한, 조인트의 연결 기하학적 모양을 변형시킬 때, 기존의 레그 타입의 톱니 시스템에는 증가된 강도가 제공되지 않을 수 있다.

종래의 톱니 시스템은 사용될 록킹 장치의 위치에서 톱니와 홀더 사이에서의 이용 가능한 제한된 공간 내에서 개량하기 곤란한 록킹 시스템을 포함하며, 이러한 록킹 시스템은 먼저 주어진 록킹 시스템 및/또는 그것의 변형에 채택되는 톱니 및/또는 홀더의 조인트 없이 개별적인 타입의 록킹 시스템 및/또는 그 록킹 시스템 자체의 변형을 허용하지 않는다.

더욱이, 종래의 록킹 시스템은 즉, 예컨대 강철 핀 등의 몇몇 형상의 강성 수단과 록킹 장치를 위해 설계된 록킹 구멍을 포함하는 록킹 시스템은 상당한 작업 을 필요로 하고 록킹 시스템 및/또는 톱니에 손상을 유발할 수 있는 더 무거운 해머 혹은 슬레지(sledge)를 이용하여 록킹 장치를 제거해야 한다. 따라서 주어진 록킹 장치는 상기 손상을 초래하는 등의 어떠한 본질적인 위험을 일으키지 않고 더 간단하고 더 효과적인 방법으로 그것의 제거 및 부착이 이루어지도록 하는 것이 바람직할 수 있다.

록킹 시스템의 마모가 증가함에 따라, 종래의 록킹 시스템들은 연결 부품들을 서로 붙드는 보유력을 유지하기 위한 그들의 능력, 다시 말해서 상기 해머링을 현저하게 더 악화시키고 톱니의 궁극적인 파괴 및/또는 공구로부터의 이탈을 유발하는 그들의 예비 인장 능력을 잃게 된다.

공지의 톱니 시스템은 통상적으로, 톱니 포인트를 따라 본질적으로 축방향으로 작용하는 권양력(F_s) 즉, 홀더와 톱니 사이의 충돌 영역을 따라 어떤 장소에 배치된 정지면에 의해 일반적으로 흡수되지만 톱니 시스템의 조인트를 따라 실질적으로 종방향의 측면을 따른 접촉면까지 마찰력으로서 또한 전달되는 동시에 작업면에 반하여 다소 수직 방향으로 충격을 주는 법선력(도 17 참조)에 관하여, 높은 강도를 지닌 조인트의 측면을 따른 홀더 접촉면을 구비한다. 그러나 파단면과 평행하고 나아가 축방향의 대칭축(Y)에 더욱 수직인 실질적으로 충격을 주는 대응하는 횡단력(F_p)에는 동일하게 적용되지 않는다. 이러한 횡단력(F_p)과 그 결과로 생긴 모멘트력은 또한 홀더의 조인트를 따라 접촉면에 의해 실질적으로 흡수되지만, 상기 접촉면들은 보통 이러한 횡단력(F_p)과 그 결과로 생기 힘에 반하여 현저하게 낮은 강도를 지닌다.

커터 헤드의 일례로는 미국 특허 US-A-3 808 716호에 개시된 것을 들 수 있다.

레그 타입의 톱니 시스템의 일례로는 후방의 예비 인장된 록킹 메커니즘을 포함하는 록킹 시스템을 각각 구비하는 2개의 톱니 시스템이 개시되어 있는 미국 특허 US-A-4 642 920호와 독일 특허 DE-2 153 964호를 들 수 있다.

상기 미국 특허 US-A-4 642 920호와 독일 특허 DE-2 153 964호에 따른 톱니 시스템은 다음과 같은 여러 가지의 해결하지 못한 문제점 및 단점을 갖고 있다.

- 횡단력(F_p)과 법선력(F_s)에 대한 레버리지 비율(leverage ratio)이 1보다 상당히 초과하여 격렬한 작업 동안 톱니가 굴절되거나 파손될 수 있다는 단점.

- 상기 톱니 시스템들은 홀더의 전면 즉, 교차하는 수직 평면(XZ) 내의 전방 결합면에서 불충분한 접촉면으로 인해 충격을 주는 부하 및 비틀림력을 흡수하기가 어렵다는 점으로, 예컨대 상기 Y축을 따른 비틀림력은 독일 특허 DE-2 153 964호와 미국 특허 US-A-4 642 920호에 규정된 바와 같이 실질적으로 2차의 레그의 코너를 급속하게 마모시키고, 그 후 톱니의 위치가 회전될 때까지 톱니의 기능이 심각하게 저하된다는 문제점.

- 그리고 인장 장치를 위한 후방의 미소 구멍이 통상적으로 톱니와 홀더 사이에 들어붙은 먼지에 의해 막히게 되며, 이 먼지는 톱니 시스템을 분리시킨 후에만 어렵게 제거될 수 있다는 문제점.

또한 미국 특허 US-3 349 508호에는 굴착 버킷용이면서 레그 타입의 톱니 시스템이 도시되어 있지만, 이러한 시스템은 또한 인장 장치가 구비되어 있는 전술한 후방의 예비인장 록킹 메커니즘을 필요로 하지 않고 2개의 연결 부품을 서로 조립하기 위한 열장이음용 홈(dove-tailed groove)을 포함한다. 이 특허에서는 탄성 스트랩(elastic strap) 형태의 복잡한 해결책을 사용하였으며, 이로 인해 스트랩의 중간 섹션이 홀더 외측에 배치된 상태에서 톱니를 교체할 때 그 스트랩이 쉽게 손상되거나 혹은 이탈하여 떨어질 수 있다. 더욱이, 록킹 기능은 비록 탄성 스트랩이 마모, 노화, 건조되고 균열되거나 그렇지 않으면 손상을 견디더라도 줄어들거나 또는 중단된다. 스트랩의 일단부 혹은 양단부가 홀더의 캐비티 쪽에서 경사진 위치에 걸리게 될 때, 톱니 레그는 정확하게 삽입될 수 없다는 것에 주목해야 한다. 상기 스트랩은 또한 작동시 홀더의 접촉면과 톱니 레그 사이에서 항시 붙들리기 때문에 모든 동적 부하에 노출되기 쉽다. 미국 특허 US-3 349 508호에 개시된 톱니 시스템은, 실제로 수직한 뒷면에 양호하게는 접촉면이 없고 예컨대, 그것이 접촉하지 않기 때문에 Y축을 중심으로 비틀림력(금속에 대한 금속)의 흡착을 위해 단지 하나의 관련된 접촉 영역을 구비하며, 단면에서 2개의 수평의 "아암"들 중 하나는 탄성 스트랩에 반하여 압박된다. 따라서 실제로, 모든 마모는 금속과 금속이 만나게 되는 제1의 아암의 접촉 영역에서 일어날 것이다.

본 발명의 주목적은 해머링(hammering)에 의해 야기된, 및/또는 홀더와 톱니 포인트 사이의 톱니 시스템의 조인트 상에서 생긴 너무 큰 표면 부하에 의해 야기된, 상이한 연결 부품들 간의 마모를 실질적으로 줄이거나 완전히 없애 주는 토목 공사용 기계의 공구를 위한 신규의 개량된 톱니 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 예컨대, 단단한 돌덩이를 파쇄하는 동안 발생하는 매우 큰 부하로 인해 톱니 시스템을 구성하는 연결 부품들 사이에서 조인트를 따른 불리하게 큰 마모 손상과 관련한 문제점을 실질적으로 줄이거나 완전히 없애 주는 토목 공사용 기계의 공구를 위한 신규의 개량된 톱니 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 홀더와 톱니부 사이에서 조인트의 접촉면 및 세척면(들)을 따라 적층되는 먼지 및 흙 잔류물을 용이하게 청소할 수 있고 뒤쪽에서 쉽게 수리할 수 있는 홀더를 추가로 구비하는 레그 타입의 톱니 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 신규의 개량된 톱니 시스템은 상호 작용하는 부품들 사이에서의 표면 충격력으로 인해 공지의 톱니 시스템의 내측 조인트를 따른 마모 및 소성 변형에 의해 야기된 더 조속하고 종종 복잡한 유지 보수를 실질적으로 줄이고 간략화시키도록 설계되어 있다. 상기 신규의 개량된 톱니 시스템은 또한 연결부의 기하학적 모양을 바꿈으로서 그 시스템의 강도 증가의 실현 가능성을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 주어진 록킹 시스템 및/또는 그것의 변형에 톱니부 및/또는 홀더의 연결 시스템을 실질적으로 채택하지 않고 상이한 타입의 록킹 시스템들 및/또는 그 록킹 시스템으로의 변형을 사용할 수 있도록 허용해주고; 주어진 록킹 장치들이 더 간단하고 더 효율적인 방법으로 그리고 그로부터 생기는 어떠한 실질적인 안전상의 위험 없이 조립 및 제거될 수 있으며; 상기 록킹 시스템이 마모됨에 따라 연결 부품들의 고정력 및 밀착력을 확보하는 능력을 유지하고 전술한 상기 해머링이 실질적으로 줄어들거나 완전히 없어지는, 그러한 향상된 록킹 시스템을 포함하는 신규의 개량된 톱니 시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 톱니 시스템의 조인트가 작업면에 평행하지만 톱니부의 축방향 대칭축에 수직인 횡단력(F_p)에 관하여 더 큰 강도를 제공하는 그러한 톱니 시스템을 설계하는 데 있다.

상기 목적뿐만 아니라 본원에서의 다른 목적 및 개시되지 않은 목적들은 본원의 독립 특허 청구에 기재된 골격 내에서 달성될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 종속 청구항에 기재되어 있다.

따라서 본 발명에 따라 향상된 톱니 시스템이 제공되며, 이 톱니 시스템에 있어서, 톱니 레그와 홀더 캐비티는, 상기 조인트의 적어도 전방부를 따라 적어도 4개의 돌출 아암과 이 돌출 아암 각각과 상호 작용하는 홈을 각각 포함하는 복수 개의 아암, 양호하게는 십자형의 단면을 지니며, 상기 돌출 아암은 실질적으로 수직하게 배치된 상측 아암, 실질적으로 수직하게 배치된 하측 힐(lower heel), 및 2개의 실질적으로 수평하게 그리고 측방방향으로 배치된 윙(wing) 부분을 포함하며, 캐비티의 종방향의 대칭축을 따라 실질적으로 축방향으로 홀더에 대해 톱니부를 조이는 조절 가능한 인장을 얻기 위해 캐비티의 후방부에 인장 장치가 배치되어 있다.

따라서 조인트 및 예비 인장은 톱니 시스템의 수명 전체에 걸쳐 톱니부가 항시 홀더에 대해 나아가 주어진 공구 및 작업면에 대해 예정된 위치에서 위치 설정되도록 보장해준다.

전술한 바와 같이 종래 기술에 의해 공지된 톱니 시스템의 문제점을 간단하게 해결한 본 발명과 그 실시예에 따른 톱니 시스템의 여러 특징들이 이하에 요약될 것이다.

복수 개의 아암, 양호하게는 x자 형상의 조인트는 큰 접촉면을 이용하여 높은 강도를 통합시킨다. 부하가 가장 크게 걸리는 톱니 시스템의 조인트의 전방면 상에서, 접촉 면적이 큰 것이 바람직한 반면에 그 접촉 면적은 조인트의 후방 단부 즉, 부하가 덜 걸리는 레그의 단부에서 작은 것이 바람직할 수 있다.

신규의 톱니 시스템에는 전술한 바와 같이 종래 기술로 공지된 톱니 시스템이 갖는 장점들이 조합되어 있다. 다른 부품을 그 내측 자체에 수납하는 암형 부분 즉, 홀더를 형성하는 톱니 시스템 연결 부품들 중 한 부분은 양호하게는 어느 정도 내측으로 수렴하는 x형상의 전방면과 전방부를 드러내는데, 다시 말해서 열장이음 홈의 전방부와 톱니부의 레그의 전방부를 따른 대응하는 표면들을 포함하는 동시에 서로 대면하는 톱니부와 홀더의 상호 작용한 면들 사이에 교차하는 수직 평면(XZ) 내의 조인트 표면들은 그 후방 단부를 향해 내측으로 수렴하고 있는 노치 혹은 열장이음과 함께 적어도 4개의 아암, 양호하게는 십자형 혹은 x자형을 갖는 복수 개의 아암으로 형성되어 있다.

이러한 적어도 십자형 및 양호하게는 어느 정도 수렴하는 열장이음 홈은 사용시 톱니부 즉, 수형 부분이 2개의 부품들 사이의 조인트를 따른 접촉면을 따라 접촉이 증가된 상태로 암형 부분으로 압박되기 때문에 틈이 없는 고정물을 제공하고 결점이 있는 정렬을 방지한다. 따라서 십자형 디자인은, 톱니부가 톱니 시스템의 전체의 수명 동안 홀더에 대해, 또한 나아가 주어진 공구 및 작업면에 대해 예정된 위치에 항시 정렬되는 것을 보장해준다. 이것은 준설선 커터의 톱니 시스템에 의한 장점과 함께 사용되는 특히 중요한 특징이며, 그 이유는 준설선 커터가 톱니들을 어떻게 배치하는가를 결정하는 가장 최고의 조건을 갖는 공구들 중 하나이기 때문이다. 십자형 혹은 별 모양 등의 돌출 아암은 또한 톱니 시스템의 내구성, 견고성 및 강도의 현저한 향상을 제공한다.

따라서 부하가 통상적으로 가장 높게 걸리는 지점에서, 해머링과 관련된 상기 문제점을 발생하지 않는데 그 이유는 틈에 의해 야기된 마모가 일어나지 않기 때문이다. 열장이음 홈의 중간 부분에서, 보다 작은 틈은 적어도 초기에 한편으로는, 홈의 바닥 즉, 단면(T2)의 아래쪽 코너를 따라 상기 레그의 수직면과 열장이음 홈의 일치하는 수직면 사이에서 배치되고, 다른 한편으로는, 척추 피크의 수직면과 노치의 목부에서 열장이음 홈의 일치하는 수직면 사이 그리고 레그의 하부면과 열장이음 홈의 일치하는 바닥 사이에 배치되지만, 상기 틈의 위치에서 허용된 부하는 또한 현저하게 낮다.

홀더 전방에 형성되는 복수 개의 아암은 수형 부분을 암형 부분 속으로 최소 간격을 두고 단지 삽입시킨 후 종래 기술에 의해 알려진 것에 비해 매우 큰 접촉 면적에 의해 흡수된 모든 토크를 포함한 모든 상대적인 부하를 갖는 큰 장점을 또한 제공하는데, 그 이유는 표면 부하가 매우 작고 결과적으로 마모가 최소가 되기 때문이다. 톱니부는, 또한 표면 부하 및 변형이 그렇게 낮고 상호 작용하는 부분들이 서로에 대해 연마되지 않기 때문에 열장이음 홈으로부터 매우 용이하게 제거될 수 있다. 수렴하는 조인트와 조합 상태로 있는 동등한 부하를 이용함으로써, 소성 변형은 상기 홈과 레그 사이에서 즉시 발생할 것이며, 소성 변형에 의해 상기 부품들을 다소 "성형"시키게 된다.

토크 부하의 효과를 더 줄이기 위해, 본 발명의 톱니 장치 디자인은 최적의 방법으로 지렛대 원리(lever principle)를 이용한다. 연결 부품들 사이의 조인트에서 비틀림이 그 둘레로 발생하는 주어진 지레 받침점의 어느 한쪽 측면 상의 2개의 토크 아암은 "리프팅 아암(b)"과 "반작용 아암(r)"으로 된다. 가장 큰 부하를 흡수하기 위해, 톱니 시스템은 본원에서 단단한 돌덩이를 분쇄할 때 가장 빈번히 발생하는 법선 부하(F_s)를 반드시 견뎌야 하고, 톱니부의 자유로운 돌출 길이와, 충격 부하의 흡수를 위한 조인트를 따라 내측으로 상기 지레 받침점으로부터 즉, 레그와 열장이음으로부터 상호 작용하는 톱니부와 홀더의 그러한 부품들의 길이 사이의 레버리지 비율은 1 미만 즉, (b)/(r)<1 이다. 이러한 비율은 종래의 톱니 시스템의 비율인 2 혹은 (b)/(r)≒2에 근사한데, 그 이유는 조인트에서의 부하가 또한 실질적으로 2배가 되어 손상을 입힐 위험성이 매우 높게 증가하기 때문이다.

신규의 디자인은 상면을 따라 후방 상향으로 개방된 노치, 양호하게는 개방된 열장이음 홈의 형태인 홀더와 톱니부 사이의 조인트를 구비하며, 이는 조인트의 간단한 청소를 가능하게 만든다. 청소를 위해 신규의 톱니부를 설치하는 것만으로 실제로 충분한데, 그 이유는 톱니부 자체의 설치가 있음직한 먼지의 축적을 톱니부의 전방으로 그리고 홀더의 후방에서 노치의 외측 후방 단부를 통해 빠져 나가도록 밀어내기 때문이다.

본 발명이 갖는 또 하나의 장점에 있어서, 본 발명은 예컨대 2개의 연속하는 동축의 구멍을 포함하는 양쪽 연결 부품들에 고루 퍼져 있는 록킹 장치를 위한 교차하는 구멍으로 인해, 주어진 록킹 시스템 및/또는 그것의 변형에 현저하게 채택되어야 하는 톱니부 및/또는 홀더의 공통의 조인트 없이, 많은 상이한 타입의 록킹 시스템 및/또는 그 록킹 시스템 자치의 변형을 사용할 수 있도록 충분하게 허용해준다. 연결 부품들이 서로 압박되는 소성 변형에서, 이들 구멍들은 서로에 대해 치환되어 있기 때문에 톱니가 떨어짐으로써 상기 록킹 메커니즘은 해체될 수 있다. 신규의 톱니부는 더 이상 설치될 수 없게 되는데, 그 이유는 신규의 톱니부 내의 신규의 록킹 장치 구멍이 더 이상 마모된 홀더의 치환된 록킹 장치의 구멍에 끼워지지 않기 때문이다. 본 발명의 록킹 시스템을 이용함으로써, 상기 록킹 장치는 톱니 시스템의 후방 단부에서 축방향으로 설치, 조절 및 제거되고, 그리고 이것은 행해질 작업을 복잡하게 만드는 조인트 연결 기하학적 모양을 변형시킬 염려 없이 행해진다.

본 발명의 톱니 시스템에서, 록킹 시스템의 록킹 장치는 또한 공압 혹은 전동 렌치 등의 적절한 몇몇 표준 공구에 의해 손상될 위험 없이 제거 및 설치될 수 있다.

탄성체를 포함하는 본 발명의 톱니 시스템의 있음직한 록킹 시스템의 양호한 실시예에 따르면, 록킹 시스템은 홀더가 마모되더라도 신규의 톱니부를 설치할 때마다 동일한 예비 인장 능력을 얻게 된다.

본 발명의 톱니 시스템의 톱니부와 홀더 사이의 연결 기하학적 모양에는 이하에서 힐 혹은 토크 힐로 일컫는 돌출 부분이 갖추어져 있고, 작업면에 평행하지만 톱니 포인트의 축방향 대칭축에 수직하게 실질적으로 충격을 주는 측방향 충격 횡단력(F_p)을 흡수하기 위해(도 18 참조) 상기 힐과 상호 작용하도록 한정된 외측 기하학적 모양과 이에 대응하는 함몰부가 마련되어 있다. 양호하게는, 상기 힐은 톱니부의 아래쪽에, 그리고 상기 함몰부는 노치/열장이음 홈의 바닥에서 배치된다. 상기 힐과 함몰부는 레그를 설치한 후 공구를 사용하는 동안 가상으로 일어날 수 있는 부하 및 토크에 관한 톱니 시스템의 기능을 위한 최적의 위치와 일치하는 노치/열장이음 홈의 소정의 위치에서 길이방향으로 배치되는 것이 양호하다. 이것은, 측방향으로 충격을 주는 횡단력(F_p)이 발생할 때, 주로 힐과 함몰부가 힐의 길이방향 한 쪽(주어진 횡단력의 충격 방향에 따라 우측 혹은 좌측의 길이 방향 중 어느 한 쪽)을 따라 기존의 접촉면을 통해 횡단력(F_p)을 직접 흡수할 것인데 반하여, 힐에 작용하는 비틀림을 통해, 열장이음 홈의 길이방향 쪽을 따른 후방의 대향하는 접촉면은 현저하게 더 낮은 힘을 흡수한다는 것을 의미한다. 노치/열장이음 홈을 따라 조인트의 Y축 둘레에서 횡단력(F_p)으로부터 생기 토크는 전술한 예컨대, 십자형, 전방면 즉, 상기 복수 개의 아암이 형성된 부분에서 톱니부와 홀더의 상호 작용하면서 상호 대향하는 측면들 사이에서 실질적으로 수평의 조인트 표면에 삽입되는 톱니부의 윙을 따라 수평의 접촉면에 의해 주로 흡수된다.

본 발명은 이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.

도 1은 준설선 커터의 회전 본체 상의 돌출 블레이드를 따라 확실하게 배열된 후방 홀더에 제거 가능하게 고착되어 있는 전방의 교체 가능한 톱니부들을 포함하는, 본 발명에 따른 톱니 시스템의 부품들을 대략적으로 도시한 사시도이다.

도 2는 헬리컬 블레이드와 해체된 흙덩이를 흡입하기 위한 후방 흡입 장치를 더욱 상세히 도시한 도 1에 따른 준설선 커터의 개략적인 측면도이다.

도 3은 후방 홀더로부터 전방 톱니부가 주어진 실시예에서 홀더의 상측에 실질적으로 축방향으로 배열된 상향 개방형 열장이음으로 형성된 노치 모양의 상호 작용하는 공동의 조인트를 따라 제거 가능하게 배열되어 있는, 도 1에 따른 톱니 시스템의 양호한 실시예의 후방 부분으로부터 경사지게 바라 본 개략적인 사시도이다.

도 4는 홀더의 열장이음 홈 내에서 축방향 후방으로 톱니부의 내부 예비 인장을 얻기 위한 도시 생략한 인장 장치를 위해 의도된 열장이음 홈의 후방 확장부와, 선택된 장소에서 톱니 시스템의 연결 부품들 사이에서 발생하는 부하의 전달 및 위치 설정을 위해 의도된 다수의 접촉면들과 클리어런스면들을 도시한, 도 3에 따른 홀더의 양호한 실시예의 부품들을 도시한 개략적인 사시도이다.

도 5는 톱니 포인트, 척추 부분 및 토크 힐(도 10 참조)의 측방향 윙(wing) 을 위해 의도된 십자형 열장이음 홈의 전방 확장부를 도시하기 위해 전방에서 경사지게 바라 본 상태에서 도 4에 따른 톱니부의 부품들을 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 6은 후방에서 바라 본 상태에서 도 4에 따른 홀더의 부품들을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 7은 전방에서 바라 본 상태에서 도 4에 따른 홀더의 부품들을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 8은 우측에서 바라 본 상태에서 도 4에 따른 홀더의 부품들을 개략적으로 도시한 측면도이다.

도 9는 위에서 바라 본 상태에서 도 4에 따른 홀더의 부품들을 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 10은 각이진 상태로 상향으로 배열된 톱니 포인트의 척추 부분 즉, 주어진 작업면에 적용되도록 의도된 마모부의 척추, 톱니부의 후방의 외측 단부에서 체결 장치와 상호 작용하는 훅 장치, 홀더 내에 삽입되어 열장이음 홈에 실질적으로 끼워지도록 의도된 확장하여 수형 형태의 레그, 톱니부의 2개의 윙들 중 우측 측방향 윙, 그 밑에 배열된 토크 힐 및 다수의 접촉면들과 클리어런스면들을 더욱 상세하게 도시한, 도 3에 따른 톱니부의 양호한 실시예의 부품들을 후방으로부터 경사지게 바라 본 개략적인 사시도이다.

도 11은 위에서 바라 본 상태에서 도 10에 따른 톱니부의 부품들을 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 12는 우측에서 바라 본 상태에서 도 10에 따른 톱니부의 부품들을 개략적으로 도시한 측면도이다.

도 13은 후방에서 바라 본 상태에서 도 10에 따른 톱니부의 부품들을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 14는 전방에서 바라 본 상태에서 도 10에 따른 톱니부의 부품들을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 15는 도 10에 따른 톱니부의 부품들을 아래에서 경사지게 바라 본 상태에서 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 16은 도 10에 따른 톱니부의 부품들을 아래에서 바라 본 상태에서 개략적으로 도시한 저면도이다.

도 17 및 도 18은 작용하는 힘으로부터 초래되는 내적으로 수직한 성분의 힘(F_p, F_c, F_s) 정의를 설명하기 위해 도 10에 따른 톱니부를 각각 도시한 측면도 및 단면도이다.

도 19는 도 10에 따른 톱니부와 관련한 다수의 접촉면 및 클리어런스면(들)을 위한 위치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 20 내지 도 22는 본 발명에 따른 체결 장치의 부품들의 양호한 실시예를 위에서 경사지게 바라 본, 전방에서 바라 본 그리고 아래에서 바라본 세 가지의 사시도이다.

도 23은 내부 부품들을 더 쉽게 볼 수 있도록 소정의 부품들을 도시 생략한 상태로 우측에서 바라 본 도 20에 따른 체결 장치의 부품들을 개략적은 도시한 단면도이다.

도 24는 도 4에 따른 홀더에 고착된 도 20에 따른 체결 장치의 부품들을 위에서 경사지게 바라 본 개략적인 사시도이다.

도 25는 다수의 톱니가 블레이드를 서로 붙들기 위한 중앙 허브와 백 링 사이의 블레이드 2개에 쳬결되어 있고, 회전 본체의 내부 부품들을 더 쉽게 볼 수 있도록 소정의 부품들을 도시 생략한 도 2에 따른 준설선 커터의 회전 본체의 부품들을 측면에서 경사지게 바라 본 개략적인 사시도이다.

도 26은 홀더의 부품, 노치 및 도 3에 따른 측방향 윙 및 힐을 포함하는 톱니부의 레그를 관통하는 조인트의 전방 부분 내에 위치한 단면(T1)을 후방에서 바라 본 단면도이다.

도 27은 홀더의 부품, 노치 및 도 3에 따른 후방 단부에 더 근접한 톱니부의 레그를 관통하는 조인트의 후방 부분 내에 위치한 단면(T2)을 후방에서 바라 본 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 다소 단단해진 흙 및 돌덩이를 작업면(W)(도 17 참조)으로부터 해체 및 부수기 위한 토목 공사용 기계(3)의 공구(2)를 위해 의도된 톱니 시스템(1)이 개략적으로 도시되어 있으며, 이들 흙 및 돌덩이는 적절한 방법으로 제거될 수 있다. 본 발명에 따른 톱니 시스템(1)은 상기 공구(2)에 배치된 홀더(4)와, 토목 공사 자체를 위해 의도된 교체 가능한 마모 및/또는 교체 부품의 형태의 전방 톱니부(5)를 포함하는 타입이며, 상기 톱니부(5)는 홀더(4)에 그리고 그것과 관련하여 제거 가능하게 배치되어 있다. 따라서 톱니 시스템(1)은 단일화되는 동시에 조립된 "톱니"를 함께 형성하는 "암형 부분(4)"과 "수형 부분(5)" 형태의 2개의 주요 연결 부품을 포함한다. 상기 홀더(4)는 반드시 그렇지는 않지만 본 발명의 암형 부분(4)을 형성한다.

토목 공사용 기계(3), 공구(2) 및 본 발명에 따른 톱니 시스템(1)에 적합한 마모 및/또는 교체 부품의 일례는, 본원에서는 특히 준설선 커터(3)의 회전 보어 비트 및 그것의 교체 가능한 마모 톱니(5)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 톱니 시스템(1)은 물론 엑스커베이터(excavator)의 버킷에서와 같이 다른 형태의 토목 공사용 기계(3)의 공구(2)에도 또한 사용될 수 있다.

특히 준설선 커터(2)가 도시되어 있는 도 1 및 도 2에 있어서, 상기 마모 톱니(5)들은 다소 나선형으로 연장하는 블레이드(6)를 따라 서로로부터 예정된 간격을 두고 배치되어 있다(도 25 참조). 상기 블레이드(6)는 회전하는 중앙 허브(7)로부터 돌출하고, 또 회전 본체(9)를 형성하는 단일화 백 링(8)으로 공구(2)의 공급 방향으로 후방으로 돌출한다. 회전 본체(9)의 후방 단부(10)에는 나선형의 블레이드(6)들 사이에 중간 영역 혹은 홈통(12)(도 25 참조)을 통해 해체된 흙덩이를 제거하기 위한 흡입 장치(11)(도 2 참조)가 배치되어 있다.

톱니부(5)(도 3, 도 5, 도 10 및 도 19 참조)는 예컨대, 용접 접합 혹은 나사 파스너를 이용하여 공구(2)에 적절하게 체결되어 있는 홀더(4)에 꼭 맞게 만들어진 캐비티(14) 속으로 조립되도록 제공된 백 레그(13)를 포함한다. 상기 캐비티 (14)는, 톱니부(5)와 상호 작용하는 동안 그 캐비티가 홀더(4)에서 톱니부(5)의 조립 후에 홀더(4)의 전방부(A)와의 접촉 중에 그 전방을 향해 대면하는 동시에 홀더(4)의 최전방의 전방부에 직접 자리한 가상의 수직 평면(XZ) 내에 자리하는 톱니부(5)의 표면(B)들을 포함한 확장된 톱니 레그(13)를 수납하여(도 5 참조), 특수하게 대면하면서 상호 작용하는 접촉면(15)과 적어도 초기에 레그(6)의 표면과 캐비티(14)를 따라 배열되어 있는 클리어런스면(16)을 포함하는 예정된 연결 기하학적 모양, 상기 레그(13)와 캐비티(14)의 형태를 실질적으로 포함하는 기하학적 모양을 매개로 하여 발생하는 모든 부하(F_s, F_c, F_p)들을 흡수하기 위한 공동의 조인트를 획득하도록 설계되어 있다. 본원에서 "적어도 초기"라는 표현은 전술한 클리어런스면(16)들이 어느 정도의 불가피한 마모 이후에 접촉면으로 개질될 수 있다는 것을 의미한다.

각각의 연결 부품(4, 5)에 하나가 배치되는 동시에 상기 조인트의 축방향의 대칭 축(Y)에 주어진 각도로 경사져 배치된 2개의 상호 마주하면서 상호 작용하는 접촉면(15)은 예정된 접촉 영역을 형성한다. 홀더(4)의 전방부(A)(도 5 참조)에서, 상기 접촉면(15)은 상기 수직 평면(XZ)에 대해 주로 둔각의 리세스를 형성하게 되며, 여기서 조인트의 전방부(C)에서의 접촉면(15)의 대부분 즉, 홀더(4)의 전방면(A)과 홀더(4)를 면하는 톱니부(5)의 후방면(B)을 포함하는 접촉면은 종방향의 대칭축(Y)에 거의 수직으로 다시 말해서 교차하는 수직 평면(XZ) 내에 혹은 그것과 평행하게 배치되어 있다. 따라서 홀더(4)로 톱니부(5)의 추가 삽입은, 톱니부(5) 에서의 대향하는 접촉면(15)들과 함께 홀더(4)의 전방면(A)에서의 접촉면(15)(도 13 참조)들이 연결 부품들 사이의 조인트의 전방부(C)를 구성하는 상호 정지 영역 내의 정지면을 형성하기 때문에(도 3, 도 5, 도 11 및 도 26 참조), 서로 맞닿는 방식으로 정지된다.

이러한 전방부(C)는 일반적으로 발생하는 모든 부하 및 토크의 실질적으로 전부 혹은 적어도 대부분을 흡수하며, 이러한 정지 영역(C)이 종래 기술에 의해 공지된 톱니 시스템에 의해 사용된 것보다 현저하게 더 크기 때문에, 부하 대 표면 비율의 현저한 감소를 얻게 되며, 이는 마모, 변형 및 파손 위험성을 현저하게 감소시키고 또 서비스 수명을 상당히 연장시킨다. 연결 부품(4, 5) 사이의 조인트의 후방부(D)를 따른 접촉면(15)(도 3, 도 4, 도 11 및 도 27 참조)은 도시된 실시예에서 축방향의 대칭 축(Y) 혹은 그것에 평행하게 즉, 조인트를 따른 연결 부품(4, 5)의 결합 방향에 10° 미만인 예각(θ)으로 적절하게 배치되어 있으며, 이로 인해, 여기서 잔류 가능한 어떠한 부하는 비록 장기간 사용 후 조인트의 전방부(C)에서의 부하보다 여전히 현저하게 더 낮으며, 전술한 접촉면 즉, 마찰면(15')(도 4 도 5 및 도 27 참조)들 사이의 쐐기 효과로 인한 마찰력에 의해 흡수된다.

캐비티(14)(도 4 내지 도 7, 도 9 내지 도 24 참조)는, 이들 도면에 도시된 실시예에서와 같이, 홀더(4)의 내부를 향하도록 다시 말해서 후방으로 어느 정도 수렴하는 노치(14)로서 설계되어 있다. 연결 부품(4, 5)의 초기 결합 이후에 대향하는 표면들과 양호하게 일치하는 상기 수렴은, 연결 부품(4, 5)들을 내부 정지 영역의 출현은 없지만 더 내측으로 밀릴 때 서로 더 강하게 "파지"할 수 있도록 만드 는데, 그 이유는 또한 현저한 양의 마모 이후에 축방향 부하는 접촉 표면적이 상당히 큰 조인트의 전방부(C)에 의해 여전히 흡수되기 때문이다. 이러한 설계에서 횡단력과 토크의 효과는 이하에서 더욱 상세하게 설명될 것이다. 해머링과 관련한 전술한 문제점과, 톱니부(5)와 홀더(4) 사이의 틈새가 너무 크거나 또는 이들 사이가 너무 좁아 꽉 끼게 되는 종래의 톱니 시스템의 홀더(4)로부터 헐겁게 만들기 곤란하게 하는 톱니부(5)와 관련한 문제점 양자는 본 발명에 의한 최적의 해결책에 의해 해소된다. 조인트의 후방부(D)에서의 접촉면(15)은 서로에 대해 그리고 축방향의 대칭축(Y)에 대해 전체적으로 평행하며, 이로 인해 연결 부품(4, 5)이 서로에 반하여 연마될 위험성이 전체적으로 없어지게 된다는 장점을 얻게 되는 것을 알 수 있다.

도 6, 도 7 및 도 9에는 홀더(4)의 후방면(17), 전방면(A) 및 상부면(18)으로부터 각각 바라 본 노치(14)의 양호한 실시예가 도시되어 있다. 이해를 돕기 위해 톱니부(5)를 위에서, 뒤에서, 그리고 아래에서 위로 직접 바라본 도면(도 11, 도 13 및 도 도 16)들과 비교하기 바란다. 특히 도 9를 참조하면, 노치(14)는 후방부(19), 중간부(20) 및 전방부(21)로 구분될 수 있다. 노치(14)의 후방부(19)(도 6 및 도 9 참조) 내에서, 길이 방향의 측벽(22)과 바닥(23)은 실질적으로 수직하게 배치되어 있는데, 그 이유는 상향 및 후방으로 개방된 캐비티(14)가 박스 형상 즉, 상기 후방부(19)의 단면이 실질적으로 U자형이 되기 때문이다.

노치(14)의 중간(20) 하부에서의 단면(T2)은 삼각형의 둔각의 변(23')이 아래로 뒤집힌 둥근 삼각형으로 실질적으로 구성되어 있다. 톱니부의 5개의 측면들 과 일치하는 길이 방향으로 실질적으로 수직한 측벽(22)들(도 19에서 H1 및 H2로 표시)은 평행하거나 또는 어느 정도 수렴하는 것이 바람직하지만, 바닥(23)은 실질적으로 수직으로 다시 말해서 측벽을 향해 수평하게 배치되어 있다. 이러한 길이 방향의 실질적으로 수직한 측벽(22)들은 클리어런스면들이 되는 것이 바람직하며(특히 도 27 참조), 이에 반해 상기 노치(14)의 상측의 외측 목부(24)를 향한 측벽(22)들의 상향 연속부는 톱니 레그(13)(D1 및 D2 참조)와 함께 접촉면(15)을 형성하도록 의도된 내측으로 경사진 길이 방향의 측면(25)에 의해 형성되어 있다. 노치(14)의 상측부의 중간부(20) 및 전방부(21) 내의 노치 목부(24)의 길이방향 측벽(26)(도 7 및 도 9 참조)은 초기의 평행 부분(27)으로부터 홀더(4)의 전방면(A)을 향해 전방으로 대칭적으로 연장한다.

따라서 열장이음 홈(14)의 중간부(20)에서, 보다 작은 틈(16)은 적어도 초기에 한편으로는, 홈(23)의 바닥 즉, 단면(T2)의 아래쪽 코너를 따라 상기 레그(13)의 수직면(H1, H2)과 열장이음 홈(14)의 일치하는 수직면(22) 사이에서 배치되고, 다른 한편으로는, 척추 피크(38)의 수직면(39)과 노치의 목부(24)에서 열장이음 홈(14)의 일치하는 수직면(26) 사이 그리고 레그(13)의 하부면(E1, E2)과 열장이음 홈(14)의 일치하는 바닥(23) 사이에 배치되지만, 상기 틈(16)의 위치에서 허용된 부하는 또한 현저하게 낮다.

양호한 실시예에 있어서, 상기 캐비티(14)는 따라서 그것의 후방 단부(19)에서 후방으로 개방되어 있고(도 4 참조), 또한 전장을 따라 상향으로 향하는 개구(24)이며, 다시 말해서 개방 노치(24)는 홀더(4)의 전체 상면(18)을 따라 진행한다 (도 9 참조). 따라서 레그 타입의 기존의 톱니 시스템(1)의 전술한 수선 및 청소 문제는 본 발명에 의해 해결된다. 도시 생략한 다른 실시예에 있어서, 상기 노치(14)는 전체의 상면(18)을 따라 마련된 개구(24)는 아니지만, 차라리 노치(14)는 홀더(4)의 후방(19) 상면(18)(도시 생략) 상의 짧은 세그먼트에서 밀봉될 수 있다는 것에 주목해야 한다.

노치(14)의 전방부(21) 내에서, 도시된 실시예에 따른 단면(T1)은 노치 팽창부(24, 28, 29, 30)의 형태로 적어도 4개의 홈을 포함하는 복수 개의 아암, 양호하게는 십자형이며(도 7 및 도 26 참조), 상기 팽창부들 중 상부의 것은 노치의 실제 목부 개구(14)와 다른 홈(28, 29, 30)들에 의해 형성되고, 이들 각각의 홈은 노치(14)의 중간부(20) 내에서부터 축(Y)에 대해 팽창하는 단면 확장부를 포함한다(도 5 및 도 7 참조). 실질적으로 전방으로부터의 충돌하는 권양력(F_s)(도 17 참조)은, 도시된 실시예에 따르면, 연결 부품(4, 5)들 사이에서 충돌 영역(A, B)을 따른 전술한 마모 확장부(28, 29, 30)들 즉, 실질적으로 수평으로 향하는 측면 확장부(28, 29)와 수직 하방으로 향하는 확장부(30)로 형성된 정지면들에 의해 흡수된다.

그러나 상당히 작지는 않지만 부하의 일부는 노치(14)의 후방부(19) 및 중간부(20)와 톱니 레그(13)의 접촉면(15) 사이의 톱니 시스템의 조인트의 측면(23, 25)을 따라 상기 수렴으로 인해 전달될 수 있으며, 이러한 경우의 축방향 부하 전단은 또한 사용 시간에 따라 증가하게 된다. 조인트의 길이 방향의 측면(22, 23, 25, 26)은 마찰력에 반한 저항이 높기 때문에, 그럼에도 불구하고 마모는 무시할 정도로 된다.

횡단 힘(F_p), 전단력(F_c) 및 모든 힘(F_p, F_s, F_c)에 의해 발생하는 토크는 또한 홀더(4)의 조인트를 따라 접촉면(15)에 의해 흡수되지만, 또한 이들 힘들은 그것의 상대적으로 현저한 접촉면이 낮은 표면 부하, 나아가 최소 마찰을 보장하는 상기 마모 확장부(28, 29, 30)를 따른 접촉면(15)을 통한 조인트의 전방부(C)에서 대부분 흡수된다.

상기 노치(14)의 디자인은 노치부(5)의 레그(13)와 홀더(4)를 향해 대향하는 노치부(5)의 표면(B)들의 상세한 설명을 통해 더욱 쉽게 이해될 것이다.

도면에 도시된 톱니부(5)의 양호한 실시예에 있어서, 톱니 레그(13)와 홀더(4)를 향해 면하는 톱니부(5)의 후방면(B)(도 10, 도 13 및 도 26 참조)은 그 자신의 홈(24, 28, 29, 30)을 각각 상호 작용하는 적어도 4개의 돌출 아암(31, 32, 33, 34)을 포함하는 복수 개의 아암, 양호하게는 십자형 단면(T1)이다. 상기 단면은 상기 실시예에서는 도시 생략되어 있지만, 예컨대 5개의 아암을 갖는 별 혹은 6개의 아암을 갖는 별 등의 형태의 더 많은 수의 아암을 가져도 좋다.

이와는 대조적으로, 4개 이하의 더 작은 수의 돌출 아암(31, 32, 33, 34)은 3개의 횡단 부하들 각각이 각각의 횡방향 부하의 작업 방향에 횡방향으로 배열되어 있는 그들 자체의 각각의 정지면에 의해 흡수되어야 하기 때문에 바람직하지 않는데, 그 이유는 통상적으로 돌출 아암(31, 32, 33, 34)의 수에 따라 증가하는 큰 총 접촉 면적에 걸쳐 상기 부하가 분포되어야 하고, 돌출 아암(31)은 목부(24)를 통해 벗어나게 또한 배치되어 있고 클리어런스를 지녀야 하고 이에 따라 초기에 부하 흡수를 제공하지 못하기 때문이다. 회전 방향이 시계 방향 혹은 반시계 방향으로 선택되는 로터리 공구의 경우, 각각의 작업 방향에 대해 정지면이 존재해야 하는 중요성이 분명하게 증가한다.

노치(14)의 후방부(19)와 중간부(20)를 따른 길이 방향의 내측면(22, 23, 26)들은 또한 최적으로 부하에 영향을 받지 말아야 하거나 또는 단지 낮은 부하와 토크를 흡수해야 하며, 다시 말해서 더 큰 부분이 클리어런스면(16)으로의 역할을 할 것이다(도 19 및 도 27 참조). 모든 부하와 토크 혹은 적어도 대부분은 그 대신 측면(28, 29)을 향한 마모 확장부와 대응하는 돌출 아암(32, 33, 34)과 함께 측면을 향하는 마모 확장부(28, 29)와 하방으로 향하는 확장부(30) 사이에서 부하를 전달하는 상호 작용에 의해 흡수되어야 한다.

도시된 실시예에서, 돌출 아암(31, 32, 33, 34)은 실질적으로 비스듬하게 그리고 상향으로 대칭적으로 각이진 톱니부(5)의 후방부(31)에 의해, 그리고 톱니 포인트(31)의 한쪽 면에 대해 실질적으로 수평이면서 대칭인 2개의 측방향으로 배열된 윙 부분(32, 33)과 실질적으로 수직 하방향으로 배열된 힐(34)에 의해 구성되어 있다. 상기 아암(31)은 또한 전술한 "아암(31)"이 홀더(4) 외측의 부분을 대부분 형성할 때(도 3, 도 17 및 도 18 참조) 톱니 포인트(31)로서 설계되는 반면에, 다른 돌출 아암(32, 33, 34)은 더 큰 크기로 홀더(4)의 홈(28, 29, 30) 내에 전체적으로 자리하게 된다. 상기 실시예에서 톱니 포인트(31)는 부분적으로 힘(F_s)에 22 °의 최적 각도(α), 전단력(F_c)에 112°의 최적 각도(β), 그리고 부분적으로 횡단 힘 성분(F_p)과 길이 방향의 대칭축(Y)을 따른 수직면 사이에서 90°의 최적 각도(γ)를 갖는 전방면(35)을 구비한다. 만약 충격력 성분(F_p, F_c, F_s)의 각도 비율이 그 대신 대칭축(Y)을 따라 배열된 참조면에 대해 도시된 것이라면, 참조면과 권양력(F_s) 사이의 각도(δ)는 최적으로 100°가 되고, 참조면과 전단력(F_c) 사이의 각도(ε)는 최적으로 10°가 되는 반면, 전과 마찬가지로 상기 참조면에 평행하게 충격되는 횡단력의 성분(F_p)은 최적으로 90°의 각도(γ)로 된다. 종래의 톱니 시스템에 있어서, 권양력 각도(α)와 전단력 각도(β)는 현저하게 크기 때문에, 지렛대 원리가 본 발명의 톱니 시스템(1)의 디자인만큼 완전하게 적용되지 않는다. 힐(34)을 형성하는 지레 받침점의 어느 한쪽 측면 상의 토크 아암들 사이의 레버리지 비율(leverage ratio), 예컨대, 홀더(4) 내에 삽입되어 있는 레그(13)의 길이(r)에 대한 톱니 포인트(31)의 자유롭게 돌출하는 길이(b)의 비율은 1 미만 즉, (b)/(r)<1 인데 반하여 종래의 톱니 시스템은 대략 2, 즉 (b)/(r)≒2 이다. 전술한 각도 및 레버리지 비율은 전술한 값에 정확하게(독점적으로) 한정되는 것이 아니라 합당한 범위 내에서 변경될 수 있다는 것에 주목해야 한다.

도 17, 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 기존의 힘(F_s, F_c, F_p)과 힐(34) 둘레에서 이들 힘(F_s, F_c, F_p)에 의해 초래되는 토크를 어떻게 흡수하도록 의도하고 있는가에 대한 설명은 아래에 기재되어 있다. 포인트 힘(F_s, F_c, F_p)은 노치 팽창 부(28, 29, 30)를 포함한, 노치(14)를 따른 접촉면(15)을 포함한 임의의 선택된 접촉 영역을 통해 그리고 톱니부의 대응하는 부분(32, 33, 34)을 따른 이들 대향하는 접촉 표면(15)으로 표면 부하로서 흡수된다. 상기 토크는 지레 받침점의 어느 한쪽 면상에서 반대로 향하는 상호 작용하는 힘이 생기게 하고, 이러한 반작용력은 주어진 지레 받침점의 어느 한쪽 면상에 배치된 적어도 2개의 접촉 영역을 통해 논리적으로 흡수된다. 간략화를 위해, 각각의 접촉 영역은 여기서 도 19에 따른 톱니부(4)의 접촉면(15)을 통해 요약되지만, 다른 도면 특히 도 26 및 도 27을 참조해도 좋다.

권양력(F_s)은 2개의 측방향 배치된 윙 부분(32, 32) 상의 하부의 실질적으로 수평의 측방향 접촉면(F1, F2)(도 5 및 도 15 참조)과, 톱니 레그(13)의 상측부 상의 상측의 각이진 길이 방향의 접촉면(D1, D2)(도 6 및 도 10 참조)을 따라 형성된 접촉 영역을 통해 실질적으로 흡수된다.

전단력(F_c)은 톱니부(5)의 2개의 측방향 배치된 윙 부분(32, 32) 상의 높고 각이진 표면(B1, B2)(도 5 및 도 11 참조)과, 톱니 레그(13)의 바닥부 상의 하부의 실질적으로 수평의 접촉면(E1, E2)(도 4 및 도 15 참조)을 따라 형성된 접촉 영역을 통해 실질적으로 흡수된다.

특정의 힘(F_p)의 변하는 충격 방향에 따라 압력 혹은 인장 응력 중 어느 하나에 의해 물론 구성되는 횡단 힘(F_p)과 그로부터 생기는 토크는 토크 힐(34)에서 실질적으로 수직하면서 길이 방향의 표면(G2)(도 7 및 도 13 참조), 톱니 레그(13) 의 윗면에서 상측의 각이진 길이 방향의 접촉면(D1)(도 6 및 도 10 참조), 톱니부(5)의 하나의 측방향 윙 부분(33)에서 하부의 실질적으로 수평의 측방향 접촉면(F2)(도 5 및 도 15 참조), 톱니부(5)의 다른 측방향 윙 부분(32)에서 상부의 각이진 표면(B1)(도 5 및 도 11 참조), 및 톱니부(5)의 측방향 윙 부분(32)에서 상부의 실질적으로 수평의 측방향 접촉면(C1)(도 7 및 도 10 참조)을 따라 형성된 접촉 영역을 통해 도 19의 우측으로부터의 힘을 위해 흡수된다.

좌측으로부터 영향을 받는 힘(Fp)에 있어서도 접촉면(G1, D2, F1, B2 및 C3)들도 이에 대응하는 방식으로 적용된다.

도 19에 H1, H2, I1, I2, J1, J2로서 표시된 홀더(4) 및 톱니부(5)의 표면은 통상적으로 충격 부하로부터 자유롭기 때문에 톱니 시스템(1)의 정상적인 사용 조건하에서 장애물 제거 표면이 된다. 연속한 토크 및 변형/마모의 경우, 클리어런스면(H1, H2, J1, J2, I1, I2)들은 서서히 접촉면들로 전환될 것이고, 그 다음 표면 부하는 추가 면적에 걸쳐 분포될 것이기 때문에, 마모의 전파를 감소시킨다. 종래 기술에 공지된 시스템과 대조적으로 힐(34)이 되는 추가의 돌출 아암을 또한 포함하는 톱니 시스템(1)에 의해 현저한 장점을 얻게 되고, 또한 횡단 힘(F_p)은 또한 조인트의 전방부(C)에서 흡수되는데 이것은 매우 독특한 점이다. 본 발명에 따른 연결 기하학적 모양에 의해, 각각의 톱니(1)의 마모부(5)는 더욱 효과적이고, 확실하면서 작동적으로 신뢰성 있는 방식으로 제위치에 유지되고, 충격력(F_s, F_c, F_p)과 그 결과로 생긴 토크는 단지 소정의 한정된 부하 및 토크를 위해 의도될 뿐만 아니라 상기 목적을 위해 의도된 실질적으로 큰 접촉면(15)을 통해 정상적으로 흡수되고, 상기 힘(F_s, F_c, F_p)과 이 힘(Fp)에 종속하는 토크를 위한 접촉면들은 주로 조인트의 전방부(C)에 설정되어 있기 때문에 단지 매우 작은 마모가 일어나고, 이것은 톱니 시스템(1)의 수명 사이클을 현저하게 연장시킨다.

톱니 시스템(1)을 따른 표면 충격력을 이용하는 단계 이후에, 후방 조인트(13, 20)는 이전에 비싸고 종종 복잡한 유지를 필요로 하였던 유효 부분(4, 5)의 마모와 약간의 소성 변형을 유발할 수 있다. 클리어런스면(16)의 가능성 덕분으로, 이러한 문제들은 조인트의 후방 접촉면(13, 20), 다시 말해서 노치/열장이음 홈(14) 자체 내에 적절한 강성의 금속으로 이루어진 용이하게 제거 가능한 삽입물(도시 생략) 고정의 실현 가능성을 포함하는 본 발명의 양호한 톱니 시스템(1) 디자인의 실시예에 의해 해소되거나 또는 적어도 실질적으로 감소되며, 상기 삽입물은 표면 충격력을 흡수한다. 따라서 상기 삽입부가 마모되어 버리거나 또는 예정된 정도로 소성 변형되었을 때 그것을 간단하게 교체할 수 있어 간단하면서 복잡하지 않은 유지 보수를 달성하게 된다.

신규의 개량된 톱니 시스템(1)에 있어서, 상향으로 개방되어 연장하는 노치(24)는, 노치(24) 및 홀더(4)를 벗어나게 연장하는 다시 말해서 척추 부분(37)의 대각선 피크(38) 위로 연장하는 톱니부(5)의 척추 부분(37)을 따라, 그리고 톱니부(5)의 강도 증가가 그것을 통한 실현 가능성을 제공하는 그 측면(39)을 따라 하나 혹은 그 이상의 강하고 견고성 증대 장치(36) 형태로 또 다른 제2의 물질 보강재 설정을 가능하게 해준다는 사실에 의해 추가의 장점을 얻게 되고, 이는 레그 타입의 톱니 시스템(1)에 있어서 신규한 것이다. 노치 목부(24)를 통해 그 위로 통해 돌출하는 상기 척추 부분(37)은 또한 그 위를 약간 두드려 톱니부(5)를 이탈시키는 동안 제거를 용이하게 해준다.

교체 가능한 톱니부(5)를 홀더(4)에 동적이지만 신뢰성 있는 체결을 달성하기 위해, 상기 연결 부품(4, 5)은 전술한 조인트의 특징적인 연결 기하학적 모양과 별개로 탄성적이면서 해제 가능하고 조절 가능한 예비 인장된 록킹을 달성하기 위한 상기 부품(4, 5)에 공통되는 록킹 시스템(40)을 또한 포함하며, 이러한 록킹 시스템(40)은 이 록킹 시스템(40) 및/또는 연결 부품들 상의 마모가 심지어 증가할 경우라도 그것의 예비 인장 능력에 기인한 해머링 없이 톱니 시스템(1)의 전체 수명에 걸쳐 연결 부품(4, 5)의 확실하고 밀착력 있는 록킹을 확보하기 위한 능력을 유지할 것이다.

상기 록킹 시스템(40)은, 도 20 내지 도 24에 도시된 바와 같이, 홀더(4)의 후면(17)에 배치된 체결 장치(41)를 포함하며, 이 체결 장치는 노치(14)의 길이 방향으로 측벽(22)의 실질적으로 축방향으로 연속부로서 적절하게 연장하는 2개의 블레이드(43, 44) 사이에서 그리고 노치(14)의 어느 한쪽에 하나가 있고 홀더(4)에 횡방향으로 배치된 2개의 실질적으로 수직한 정지면(45, 46)을 향해 캐비티(14)의 개방된 후방으로 확장된 부분(19)에 정확하게 끼워지도록 설계된 끼워 맞춤 장치(42)를 포함한다. 도 20 내지 도 24에 도시된 실시예에 있어서, 상기 끼워 맞춤 장치(42)는 중앙의 원형 전방 지지판(50)에 고정된 3개의 L자형 끼워 맞춤 조각 (47, 48, 49)들을 포함하고, 상기 지지판(50)을 관통하는 중앙 구멍(51)이 형성되어 있다. 끼워 맞춤 조각(47, 48)들 중 2개는 블레이드(43, 44)의 길이방향의 벽(22)과 각 블레이드의 수직 정지면(45, 46) 각각에 반하여 지탱되도록 배치되어 있는 반면에, 제3의 끼워 맞춤 조각(49)은 노치의 바닥(23)에 반하여 그리고 톱니 레그(13)의 횡방향 후방 단부면(52)에 반하여 지탱되도록 설계되어 있다(도 12 참조). 더욱이, 상기 체결 장치(41)는 끼워 맞춤 장치(42)와 지지판의 구멍(51)을 통해 중앙으로 배치되어 있는 볼트(53)를 포함하다(도 23 참조). 이 볼트(53)는 후방 인장을 위해 의도된 후방으로 면하는 단부와 록킹 장치(56) 상의 전방 단부에 배치된 고랑쇠(claw) 혹은 훅(54)을 구비한다.

양호한 실시예에 따른 인장 및 록킹 장치(56)는 그것의 내측 바닥(57)이 밀봉되어 있는 후방부, 슬리브(58), 및 상기 슬리브(58)의 내측에 그리고 상기 밀봉된 바닥(57)에 반하여 상기 나사 체결된 볼트(53) 상에 회전 가능하게 배치된 록킹 너트(59)를 포함한다. 슬리브(58)의 밀봉된 바닥(57)과 지지판(50) 사이에서 볼트(53)에 나사 체결된 탄성체(60)가 존재하며, 이 탄성체를 통해 소정의 결정된 예비 장력이 홀더(4)로부터 톱니부(5)로 항시 긴장되어 있지만 동적인 작동하에서 인장 장치(41)를 통해 조절 가능한 방식으로 전달될 수 있으며, 이에 따라 심지어 홀더(4)가 마모될 때라도 새로운 톱니부(5)가 설치될 때마다 축방향 힘을 항시 단일화시킨다.

본 발명의 톱니 시스템(1)에서 홀더(4)의 후방 단부(17, 19)에 인장 장치(41)를 배치함으로써, 특정의 록킹 시스템(40)의 록킹 장치(56)가 파손과 관련한 위험을 유발하지 않고 몇몇 표준 공구, 편리한 공압 혹은 전동 렌치를 사용하여 더 간단하고 더 효과적인 방식으로 끼우고 분리될 수 있는 한, 동시에 공구(2)에 의해 해체 굴착된 흙덩이로부터 실제의 록킹 메커니즘이 손상되는 것을 보호 해준다.

인장 장치(41)의 고랑쇠 혹은 훅(54)은 인장 장치(41)와 상호 작용하는 홈 혹은 훅 장치(61) 내에 혹은 그 둘레에 배치되어 있고, 톱니부(5)의 후방 단부(52) 상에 편리하게 배치된다.

톱니부(5)와 홀더(4) 사이에 존재하는 공간 및/또는 인접한 톱니를 위한 공간이 클램프로 조일 경우라도, 서비스 및 마모된 톱니부(5)의 용이한 대체를 위한 록킹 장치(56)를 구비하는 본 발명에 따른 향상된 록킹 시스템을 여전이 제공될 것이다.

톱니 시스템(1)의 도시된 실시예에 있어서, 상이한 타입의 록킹 시스템 및/또는 록킹 시스템의 변형례 자체는 주어진 록킹 시스템 및/또는 그것의 변형례에 톱니부(5) 및/또는 연결 부품(4, 5)의 본질적인 채택 없이 사용될 수 있다. 상기 록킹 시스템(40)은 또한 종래 기술에 공지된 바와 같은 종래의 톱니 시스템에 종종 영향을 미쳤던 마모된 톱니부의 돌출 록킹 장치의 개구에 더 이상 끼워지지 않는 홀더의 록킹 장치 개구의 문제점에 의해 영향을 받지 않을 수 있다. 본 발명의 록킹 장치를 이용함으로써, 록킹 장치(56)는 톱니 시스템(1)의 후방 단부(17)에 설치, 조절 및 축방향으로 제거되며, 이것은 행해질 작업을 복잡하게 만드는 조인트 연결의 기하학적 모양의 있음직한 변형 없이 달성된다.

따라서 상기 인장 장치(41)는, 홀더(4)를 톱니부(5)에 대해 노치를 따라 실 질적으로 내측으로 그리고 캐비티(14)의 축방향 대칭축(Y)을 따라 축방향으로, 다시 말해서 복수 개의 아암이 형성되어 있는 공구(2)의 작업 방향에 대해 실질적으로 후방으로 죄는 조절 가능한 탄성 예비 인장을 제공하도록 구성되어 있으며, 상기 예비 인장은 톱니부(5)가 항시 홀더(4)에 대해, 나아가 주어진 공구(2)에 대해, 그리고 톱니 시스템(1)의 전체 수명 기간에 걸쳐 작업면(W)에 대해 예정된 위치에 위치하도록 보장해준다.

본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않지만 특허 청구 범위의 기본 골격 내에서 여러 가지의 방식으로 변형될 수 있다.

아암의 수, 사이즈, 재료, 및 톱니 시스템과 그 부품들의 구성 요소의 형상은 개발하고자 하는 지배적인 조건에 따라 채택된다는 것에 주목해야 한다.

Claims (24)

1. 토목 공사용 기계(3)의 공구(2)를 위해 의도된 톱니 시스템(1)으로, 상기 톱니 시스템(1)은 공구(2)에 부착된 홀더(4)와 이 홀더(4) 상에 그리고 그것에 대하여 착탈 가능하게 배열되어 있는 동시에 실제 토목 공사(W)를 위해 의도된 교환 가능한 마모 또는 교체 부품의 형태인 전방 톱니부(5)를 포함하는 형태의 시스템이고, 상기 전방 톱니부(5)는 후방 레그(13)를 포함하며, 상기 홀더(4)는, 전방 톱니부(5)와 상호 작용하는 동안 레그(13)를 수납하고, 이에 따라 대면하면서 상호 작용하는 접촉면(15)과, 적어도 초기에 톱니부(5)와 홀더(4)를 따라 배열되어 있는 클리어런스면(16)으로 이루어진 예정된 연결 기하학적 모양을 통해, 발생하는 힘(F_s, F_c, F_p)들의 흡수를 위한 공동의 조인트(A, B, C, D)를 달성하도록 설계된 캐비티(14)를 포함하고,

   상기 톱니 레그(13)와 캐비티(14)는, 상기 조인트(A, B, C, D)의 적어도 전방부(C)를 따라, 돌출 아암(31, 32, 33, 34)과 이 돌출 아암(31, 32, 33, 34) 각각과 상호 작용하는 홈(24, 28, 29, 30)을 포함하는 다중 아암형의, 십자형인 단면(T1)을 지니며, 캐비티(14)의 종방향의 대칭축(Y)을 따라 축방향으로 홀더(4)에 대한 톱니부(5)의 확실하고 밀착력 있는 로킹을 달성하기 위해 캐비티(14)의 후방부(19)에 인장 장치(41)가 배치되어 있는 것인 톱니 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 돌출 아암(31, 32, 33, 34)은 하나 이상의 수직하게 배치된 아암(31), 힐(34), 및 힐을 향한 측방향의 2 개의 윙 부분(32, 33)을 포함하는 것인 톱니 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 돌출 아암(31, 32, 33, 34)은 수직하게 배치된 상부 아암(31)과, 수직하게 배치된 하부 힐(34)과, 그리고 수평한 측방향의 2 개의 윙 부분(32, 33)을 포함하는 것인 톱니 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 톱니 레그(13)는 후방으로 수렴하는 단면(T2)을 구비하는 것인 톱니 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 캐비티(14)는 홀더(4)의 내측으로 수렴하는 노치(14)로서 구성되는 것인 톱니 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 캐비티(14)는 홀더(4)의 개방 노치(14)의 윗면을 따라 후방부(19)와 상방부(24)에 의해 이루어져 있는 것인 톱니 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 캐비티(14)의 후방부(19)는 길이 방향의 측벽(22)과, 캐비티(14)가 상향으로 그리고 후방으로 개방된 상태로 서로 수직하게 배치되어 있는 바닥(23)으로 구성되어 상기 후방부(19)의 단면이 U자형이 되는 것인 톱니 시스템.
8. 제4항에 있어서, 캐비티(14) 중간부(20) 내의 단면(T2)은 둥근 코너(22)를 지닌 절두된 하부 삼각형 부분을 포함하며, 무딘 하측면이 캐비티(14)의 바닥(23)을 형성하고, 단면(T2)의 하부 코너(22)는 길이방향의 클리어런스면(16)을 양호하게 포함하는 반면에, 단면(T2)의 상향 연속부는, 톱니 레그(13)의 측면(D1, D2)과 함께 상호 작용하는 접촉 영역(15)을 형성하도록 의도된 내측으로 경사진 길이 방향의 측면(25)과, 서로 소정의 간격을 두고 상향으로 개방된 상부 노치 목부(24)를 형성하는 길이 방향으로 수직한 측벽(26)에 의해 형성되는 것인 톱니 시스템.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐비티(14)의 전방부(21) 내의 홈(24, 28, 29, 30) 각각은 캐비티(14) 내에서부터 그리고 축방향 대칭축(Y)에 대해 전방을 향해 외측으로 팽창하는 노치 단면(T1)을 포함하는 것인 톱니 시스템.
10. 제8항에 있어서, 상기 캐비티(14)의 중간부(20)는 부분적으로 톱니 레그(13)의 하측면(H1, H2)과 캐비티(14)의 바닥(23)에서의 캐비티(14)의 길이방향의 측면(22) 사이에, 부분적으로 톱니부(5)의 척추 부분(37)의 측면(39)과 캐비티(24)의 길이방향 상면(26) 사이에, 그리고 톱니 레그(13)의 하면(E1, E2)과 캐비티(14)의 바닥(23) 사이에 배치되는 유극(16)을 구비하는 것인 톱니 시스템.
11. 제6항에 있어서, 톱니부(5)는 개구 노치(24)를 통해 돌출하는 척추 부분(37)을 포함하는 것인 톱니 시스템.
12. 제11항에 있어서, 제2의 재료 보강재(36)가 톱니부(5)의 척추 부분(37)에 배치되는 것인 톱니 시스템.
13. 제1항에 있어서, 연결 부품(4, 5)들 사이에서 조인트(A, B, C, D)의 후방부(D)를 따라 접촉면(15)이 길이 방향의 대칭축(Y)에 대해 혹은 그것에 평행하게 10° 미만의 예각의 각도(θ)로 배치되어 있는 것인 톱니 시스템.
14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 톱니부(5) 혹은 홀더(4)는 돌출하는 토크 힐(34)을 포함하며, 대향하는 연결 부품(4 혹은 5)은 측방향으로 충격을 주는 횡단력(F_p)을 흡수하도록 힐(34)과 상호 작용하는 대응하는 함몰부(30)를 포함하며, 상기 충격은 축방향의 대칭축(Y)에 수직인 것인 톱니 시스템.
15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출 아암(31, 32, 33, 34)은 어느 정도 전방으로 비스듬하게 그리고 상향으로 대칭적으로 배치된 톱니 포인트(31) 1개와, 톱니 포인트(31)의 한쪽 면에 대해 수평이면서 대칭인 2개의 측방향으로 배열된 윙 부분(32, 33)과, 수직 하방향으로 배열된 힐(34)에 의해 구성되어 있는 것인 톱니 시스템.
16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 홀더(4)와 톱니부(5)를 조립한 후, 이들 사이에서 조인트(C)의 시작부에 있는 충격 영역(A, B)은 공동의 정지 영역을 형성하며, 그 영역의 정지면(15)은 홀더(4)의 전방면(A)과 톱니부(5)의 대향하는 후방면(B)을 포함하며, 홀더(4)의 전방면(A)과 접촉 상태로 있는 톱니부(5)의 표면(B)의 더 큰 부분은 홀더(4)의 최전방 부분의 전방에 직접 위치된 가상의 수직 평면(XZ)의 홀더(4)와 동일한 측면에 자리하고 있는 것인 톱니 시스템.
17. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 힘(F_s, F_c, F_p)의 대부분과 그 결과로 생긴 토크는 조인트(C)의 전방부에서 접촉면(15)을 통해 흡수되는 것인 톱니 시스템.
18. 제2항 또는 제3항에 있어서, 권양력(winch force; F_s) 흡수를 위한 접촉 영역과 그 결과로 생긴 토크의 접촉 영역은 톱니부(5)의 2개의 측방향 윙 부분(32, 33)에서의 하측 접촉면(F1, F2)과 톱니 레그(13)의 상면에서의 상측 접촉면(D1, D2)을 따라 배치되어 있는 것인 톱니 시스템.
19. 제2항 또는 제3항에 있어서, 전단력(F_c) 흡수를 위한 접촉 영역과 그 결과로 생긴 토크의 접촉 영역은 톱니부(5)의 2개의 측방향 윙 부분(32, 33)에서의 상측 접촉면(B1, B2)과 톱니 레그(13)의 하측면에서의 하측 접촉면(E1, E2)을 따라 배치되어 있는 것인 톱니 시스템.
20. 제2항 또는 제3항에 있어서, 횡단력(F_p) 흡수를 위한 접촉 영역과 그 결과로 생긴 토크의 접촉 영역은 주어진 힘(F_p)의 충격 방향에 따라, 토크 힐(34)에서 적어도 수직의 길이 방향의 접촉면(G2)과, 톱니 레그(13)의 상면에서 적어도 하나의 상측 경사진 길이방향의 접촉면(D1)과, 톱니부(5)의 측방향 윙 부분(33) 들 중 하나에서 적어도 하나의 하측의 수평의 측방향 접촉면(F2)과, 톱니부(5)의 다른 측방향 윙 부분(32)에서 적어도 하나의 상측 경사진 접촉면(B1)과, 톱니부의 다른 측방향 윙 부분(32)에서 적어도 하나의 상측의 수평의 측방향 접촉면(C1)을 따라 배열되어 있거나, 또는 반대 방향으로부터의 힘(F_p)은 대응하는 접촉면(G1, D2, F1, B2, C2)을 통과하는 것인 톱니 시스템.
21. 제2항 또는 제3항에 있어서, 축방향의 대칭축(Y)과, 지레 받침점, 양호하게는 연결 부품(4, 5)들 사이에서 조인트 내에 토션이 그 둘레에 발생하는 힐(34)에 대한 횡단력(F_p)과, 전단력(F_c) 및 수직력(F_s)의 레버리지 비율 즉, 상기 지레 받침점으로부터 홀더(4) 내에 삽입된 톱니 레그(13)의 축방향 대칭축(Y)을 따른 길이를 정의하는 제2의 레버 아암(r)에 대한 지레 받침점으로부터 축방향의 대칭 축(Y)을 따라 톱니부(5)의 돌출하는 길이를 정의하는 제1의 레버 아암(b)의 비율은 1미만, 즉 (b)/(r)<1 것인 톱니 시스템.
22. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 홀더(4)의 후면(17)에 배치된 착탈 가능하게 부착되는 체결 장치(41)는 톱니 레그(13)의 단부면(52)에 반하여 캐비티(14)의 개방된 후방부(19)에 끼워지도록 설계된 끼워 맞춤 장치(42)와, 톱니부(5)에 배치된 리세스 혹은 훅 장치(61)와 상호 작용하기 위한 전방 쇠고랑 혹은 훅(54)을 구비하면서 상기 끼워 맞춤 장치(42)를 통해 배치되어 있는 나사 체결된(55) 볼트(53)와, 탄성체(60)와, 다중 아암 형상과 조절 가능한 예비 인장력을 통해 홀더(4)에서 교체 가능한 톱니부(5)에 의해 예정된 위치에서 동적인 고정과 신뢰성 있는 위치 설정을 얻기 위한 록킹 메커니즘(59)을 구비하는 후방 예비 인장 및 록킹 장치(56)를 포함하는 것인 톱니 시스템.
23. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 톱니 시스템(1)은 캐비티(14) 내에서 조인트(A, B, C, D)의 후방부(D)에 강성의 금속으로 이루어진 제거 가능한 삽입물을 포함하며, 상기 삽입물은 상호 작용하는 연결 부품(4, 5)들 사이에서 표면력을 흡수하는 것인 톱니 시스템.
24. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 작업면(W)으로부터 덩어리의 제거와 파쇄를 위한 토목 공사용 기계(3), 공구(2) 및 마모 또는 교체 부품(5)은 교체 가능한 마모 톱니(5)를 지닌 준설선 커터(3)의 보어 비트(2)에 의해 구현되는 것인 톱니 시스템.

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