KR101424110B1 - 고하중 진동완충기 - Google Patents

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KR101424110B1
KR101424110B1 KR1020140016270A KR20140016270A KR101424110B1 KR 101424110 B1 KR101424110 B1 KR 101424110B1 KR 1020140016270 A KR1020140016270 A KR 1020140016270A KR 20140016270 A KR20140016270 A KR 20140016270A KR 101424110 B1 KR101424110 B1 KR 101424110B1
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박정열
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(주) 대동이엔지
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Abstract

본 발명의 고하중 진동 완충기는 제1 축수부들을 가지는 제 1브라켓과, 상기 축수부들에 회전가능하게 설치되며 회전축의 회전중심에 대해 편심된 편심부를 가지는 회전축들과, 상기 편심부가 회전가능하게 지지되는 제 2축수부를 가지는 제 2브라켓과, 상기 제 1,2브라켓들의 사이 또는 제 1브라켓과 제 2출수부의 사이에 설치되어 제 2브라켓을 제 1브라켓에 대해 상방으로 탄성바이어스 시키는 탄성부재를 구비한다.
본 발명에 따른 고하중 진동완충기는 각종 건설기계, 굴삭기 등에 적용가능하며, 각종 어테치먼트 등으로부터 발생된 진동이 굴삭기 또는 건설기계의 붐이나 차체로 전달되는 것을 방지할 수 있다.

Description

고하중 진동완충기{VIBRATION DAMPER FOR HIGH LOAD}
본 발명은 진동 완충기에 관한 것으로, 더 상세하게는 진동발생원으로부터 발생되는 진동이 타측으로 전달되는 것을 방지할 수 있는 고하중 진동완충기에 관한 것이다.
통상적으로 건설기계, 굴삭기, 진동리퍼, 자동차 등에는 다양한 형상으로 진동모델이 제안되어 실용화되고 있다. 진동(振動) 특성은 일반적으로 부하질량 의존성과 입력 의존성이 있다. 부하질랑 의존성은 하중-변위 특성의 곡률과 관계가 있으며, 입력 의존성은 하중-변위특성의 히스테리시스와 관계가 있다.
예컨대, 건설기계, 굴삭기 유압브레이커, 진동리퍼 등의 진동발생원으로부터 붐대 또는 차체에 전해지는 것을 방지하는 제진 유닛에는 금속 스프링, 공기스프링, 방진고무, 쇽업쇼바 등이 사용되고 있다. 제진유닛에 소프트한 스프링을 사용하면, 공진점(resonance point)은 저주파 쪽으로 이동하지만 진동전달률이 높아진다. 공진점의 전달률을 낮추려면, 댐퍼의 감쇠비를 크게 할 필요가 있다. 그러나, 감쇠비를 크게 하면 고주파의 전달률이 높아지므로, 종래의 수동적인 진동모델에서는 그 성능에 한계가 발생한다. 모든 조건에서의 최적화를 위해서 능동적 제어가 필요하다.
대한민국 등록 특허 제 10-0331934호에는 자기스프링을 이용한 진동기구가 게시되어 있으며, 대한민국 특허등록 제 0161564호에는 유압브레이커 완충장치가 게시되어 있다.
대한민국 등록 특허 제 10-0331934호 대한민국 특허등록 제 0161564호
본 발명은 진동발생원으로부터 발생되는 진동이 타측으로 전달되는 것을 방지할 수 있는 고하중 진동완충기를 제공함에 있다.
본 발명은 굴삭기 등의 건설기계의 붐과 어테치먼트들의 사이에 설치되어 어테치먼트로부터 발생되는 진동이 붐 또는 차체로 전달되는 것을 방지할 수 있는 고하중 진동완충기를 제공함에 있다.
본 발명은 건설기계의 진동니퍼, 유압브레이커 등의 어테치먼트와 결합되어 어테치먼트로부터 발생되는 진동을 활성화시킬 수 있는 고하중 진동완충기를 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 고하중 진동완충기는
제1 축수부들을 가지는 제 1브라켓과, 상기 축수부들에 회전가능하게 설치되며 회전축의 회전중심에 대해 편심된 편심부를 가지는 회전축들과, 상기 편심부가 회전가능하게 지지되는 제 2축수부를 가지는 제 2브라켓과, 상기 제 1,2브라켓들의 사이 또는 제 1브라켓과 제 2축수부의 사이에 설치되어 제 2브라켓을 제 1브라켓에 대해 상방으로 탄성바이어스 시키는 탄성부재를 구비한 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 회전축들은 각 회전축으로부터 반경방향으로 각각 설치되는 제 1,2링크들과, 상기 제 1,2링크를 연결하는 연결링크들 구비하며, 상기 탄성부재는 제 1브라켓과 연결링크들의 사이 또는 제 1,2축수부의 사이에 설치된다. 그리고 상기 제 1브라켓에 진동발생유닛이 설치될 수 있으며, 상기 제 1브라켓에는 진동버켓, 진동니퍼, 채버켓, 콤펙터, 유압브레이커, 밀링커터 중 선택된 하나가 설치된다.
본 발명의 고하중 진동완충기는 제 1브라켓과 연결된 어테치먼트 또는 진동발생원으로부터 발생되는 진동이 타측 즉, 제 2브라켓측으로 전달되는 것을 방지할 수 있으며, 제 1브라켓에 설치된 어테치먼트의 진동발생원으로부터 발생되는 진동을 활성화 시킬 수 있다.
그리고, 고하중 진동완충기는 굴삭기에 설치되는 각종 어테치먼트에 적용 시 어테치먼트로부터 발생되는 진동이 굴삭기의 붐으로 전달되는 것을 방지할 수 있으며, 각종 어테치먼트(attachment)의 제작 시 어테치먼트 구조의 단순화를 가능하게 한다. 특히 진동에 전달에 따른 문제점을 근본적으로 해결할 수 있으므로 설계의 자유도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고하중 진동완충기의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 고하중 진동 완충기의 분리 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 고하중 진동완충기의 다른 실시예를 나타내 보인 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 고하중 진동완충기의 측면도,
도 5는 고하중 진동완충기에 킥커플러가 설치된 상태를 도시한 사시도,
도 6은 고하중 진동완충기에 진동니퍼가 설치된 상태를 나타내 보인 사시도,
도 7은 고하중 진동완충기에 진동 채버켓이 설치된 상태를 나타내 보인 사시도,
도 8은 고하중 진동완충기에 진동버켓이 설치된 상태를 나타내 보인 사시도,
도 9은 고하중 진동완충기에 밀링커터가 설치된 상태를 나타내 보인 사시도.
도 10은 고하중 진동완충기에 유압브레이커가 설치된 상태를 나타내 보인 사시도,
도 11는 본 발명에 따른 진동완충기의 작동상태를 나타내 보인 사시도,
도 12은 본 발명에 따른 진동완충기의 작동상태를 나타내 보인 측면도.
본 발명에 따른 고하중 진동완충기는 진동발생원으로부터 발생된 진동이 타측으로 전달되는 것을 방지하기 위한 것으로, 그 일 실시예를 도 1 내지 도 4에 나타내 보였다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 고하중 진동완충기(10)는 제1 축수부(21)(22)들을 가지는 제 1브라켓(20)을 구비한다. 상기 제 1브라켓(20)의 제 1축수부(21)(22)들은 제 1브라켓본체(20a)의 양측에 상호 평행하게 설치된 판상으로 부재로 이루어질 수 있다.
상기 제 1축수부(21)(22)들의 각 양단부 측에는 회전축(31,32) (33,34)들이 회전가능하게 설치된다. 각 두 개의 각 제 1축수부(21)(22)들에는 각각 두 개의 회전축이 소정간격 이격되도록 설치된다(도 2참조). 그러나 이에 한정되지 않고, 제 1축수부(21)(22)에 두 개의 회전축이 나란하게 지지될 수도 있다.
상기 각각의 회전축(31,32)(33,34)에는 이의 회전중심에 대해 회전중심이 편심된 편심부(31a,32a)(33a,34a)가 구비된다. 상기 각 회전축(31,32)(33,34)에 형성된 편심부는 동일한 방향(회전축의 중심방향에 대해 동일한 반경방향)으로 형성되거나 서로 다른 방향으로 형성될 수 있다. 상기 제 1축수부(21)(22)들에 회전가능하게 설치되는 회전축(31,32)(33,34)의 편심부(31a,32a)(33a,34a)들에는 제 2브라켓(40)의 제 2축수부(41)(42)들이 지지된다. 상기 편심부(31a,32a)(33a,34a)들은 상기 제 1축수부(21)(22)와 대응되게 설치되는 두 개의 제 2축수부(41)(42)들에 각각 회전가능하게 지지된다.
그리고 상기 제 1브라켓(20)의 측면과 제 2브라켓(40)의 측면에는 탄성부재(50)가 설치된다. 이 탄성부재(50)는 제 1브라켓(20)에 대해 제 2브라켓(40)을 상방으로 탄성바이어스 시킨다.
한편, 상기 편심부(31a,32a)(33a,34a)들중 일측의 편심부(31a)(32a)들의 단부에는 제 1링크(61)(62)가 각각 설치되고, 타측의 편심부(33a)(34a)의 단부측에는 제 2링크(63)(34)가 각각 설치된다. 상기 제 1링크(61)(62)는 제 1연결링크(65)에 의해 연결되고, 상기 제 2링크(63)(64)는 제 2연결링크(66)에 의해 연결된다. 상기 제 1,2링크(61,62)(63,64)는 하나의 연결플레이트(67)에 의해 회동가능하게 설치될 수 있다.(도 3 및 도 4 참조)
상기와 같이 제 1링크(61)(62)와 제 1연결링크(65) 및 제 2링크(63)(64)와 제 2연결링크(66)를 결합하는 과정에서 상기 제 1,2링크(61,62)(63,64)는 각각 수직축에 대해 동일한 방향으로 소정의 각도로 경사진 상태로 제 1,2연결링크(65)(66)와 결합된다. 상기 하나의 연결플레이트(67)와 제1,2연결링크(65)(66)의 결합 또한 상술한 바와 같이 제 1,2링크(61,62)(63,64)가 경사진 상태에서 힌지축에 의해 이루어진다.
상기 탄성부재(50)는 상술한 바와 같이 제 2브라켓(40)을 제 1브라켓(20)에 대해 상방으로 탄성바이어스 시키기 위한 것으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제 1축수부(21)(22)와 제 2축수부(41)(42)의 사이에 설치된다. 상기 탄성부재(50)의 설치는 제1축수부(21)(22)과 제 2축수부(41)(42)의 탄성부재가 개재된 상태로 탄성부재의 양 단부가 제 1축수부(21)(22)와 제 2축수부(41(42) 고정됨으로써 이루어진다. 상기 탄성부재((50)의 설치는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 상기 제 1,2연결링크(65)(66)와 제 1브라켓본체(21a)의 사이에 설치되거나 상기 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 연결플레이트(67)와 제 1브라켓본체(21a)의 사이에 설치될 수 있다.
상기 탄성부재는 탄성고무, 쇽업쇼바, 탄성스프링, 공기스프링, 공기튜브, 공기스프링 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 상기 제 1브라켓(20)에 대해 상기 제 2브라켓(40)을 상방향으로 탄성바이어스 시킬 수 있는 구조이면 가능하다. 예컨대, 상기 제 1,2브라켓(20)(40)의 사이에 탄성부재가 설치되고, 제 1,2브라켓(20)(40)의 복수개의 유압 또는 가스 쇽업쇼바가 설치될 수 있다.
그리고 상기 제 1브라켓(20)의 제 1브라켓본체(20a)에는 도시되어 있지 않으나 진동발생유닛(80)이 설치될 수 있다. 또한 도 5에 도시된 바와 같이 킥커플러(90)가 설치될 수도 있다.
상기 진동발생유닛은 하우징에 편심웨이트가 부착된 두 개의 구동축이 설치고, 이 회전축에 각각 상호 치합되는 기어가 각각 설치된다. 그리고 상기 하우징에는 두 개의 구동축중 적어도 하나의 구동축을 구동시키기 위한 액투에이터가 설치된 구성을 가진다. 이러한 구성은 본 발명인이 출원하여 등록받은 특허등록 제 0878296호에 게시되어 있다. 상기 진동발생유닛은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 제 1브라켓(20)에 부착되는 것으로, 별도의 진동발생수단을 가지고 있지 않은 어테치먼트를 제 1브라켓과 같이 진동시킬 수 있는 구조이면 가능하다.
상기 킥커플러(90)는 도 5에 도시된 바와 같이 제 1브라켓(20)에 설치되는 것으로, 제1 걸림부재(92)가 형성되어 있는 커플러 브라켓(91)과, 상기 커플러 브라켓(91)에 회전 가능하게 설치되어 있는 제2 걸림부재(93)와, 제2 걸림부재(93)를 커플러브라켓(91)에 대해 회전시키기 위한 액추에이터(94)를 포함한다. 상기 제1 걸림부재(92)는 어테치먼트를 고정하기 위한 고정핀이 삽입될 수 있도록 고정핀의 외경에 대응하는 내경을 갖는 걸림홈이 형성되어 있는데, 상기 걸림홈은 제2 걸림부재(93)의 위치와 대향되는 방향으로 개구되어 있다. 상기 제2 걸림부재(93)는 액추에이터(94)에 의해 회전 및 고정된다.
그리고 상기 제 1브라켓(20)의 제 1브라켓본체(20a)에는 굴삭기에 장착되어 작업성을 확장시키기 위한 각종 어테치먼트가 설치될 수 있다. 이 어테치먼트는 상기 컥커플러(90)에 의해 결합될 수 있다.
상기 어테치먼트는 도 6 내지 도 10에 도시된 바와 같이 별도의 진동발생유닛을 가지고 있는 공지의 진동니퍼(101), 진동채버켓(102), 진동버켓(103), 밀링커터(104) 콤펙터, 유압브레이커(105) 중 선택된 하나가 설치될 수 있다. 여기에서 상술한 바와 같이 어테치먼트가 별도의 진동발생부를 가지고 있지 않은 경우 상기 제 1브라켓(20)에 설치되는 진동발생유닛을 설치하여 진동시킬 수 있음은 당연하다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 고하중 진동완충기의 작용을 도 1 내지 4 및 도 11, 도 12를 참조하면서 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 고하중 진동완충기(10)는 제 1브라켓(20)으로 진동이 전달되면, 제 1브라켓(20)이 상하방향으로 진동하게 되는데, 진동의 감쇄작용을 제 1브라켓의 상방향으로의 이동과 하방향으로의 이동으로 나누어 설명하면 다음과 같다.
먼저 제 1브라켓(20)으로의 진동이 전달되면, 제1브라켓(20)은 상방향으로 이동하면서 회전축(31,32)(33,34)을 회전시키게 되면서 진동을 흡수하게 됨과 아울러 탄성부재(50)가 인장되면서 진동이 흡수된다. 즉, 상기 제 1브라켓(20)의 진동으로 인하여 제 1브라켓(20)이 제 2브라켓(40) 측으로 이동되면, 제 1브라켓(20)과 제 2브라켓(40)을 연결 및 지지하는 회전축(31,32)(33,34)의 편심부(31a,32a)(33a)(34a)에 의해 회전축(31,32)(33,34) 회전되면서 제 1브라켓(20)의 이동변위가 제 2브라켓(40)으로 전달되는 것이 방지된다.
이러한 과정에서 상기 제 1브라켓(20)과 제 2브라켓(40)의 사이 즉, 상기 제 1축수부(21)(22)와 제 2축수부(41)(42)의 사이 또는 제 1,2 연결링크(65,66)와 제1브라켓본체(20a)의 하부에 설치되는 탄성부재(50)가 인장되면서 회전축(31-34)의 회전력을 감쇄(회전축의 회전부하를 증가시킴)시키게 됨으로써 상방향으로의 진동을 흡수하게 된다. 이때에 상기 제 2브라켓(40)은 관성력에 의해 현 위치상태를 유지하게 된다.
특히 상기 회전축(31,32)(33,34)의 회전 시 상기 회전축(31,32)(33,34)과 제 1, 2연결링크(65)(66)를 연결하는 제 1,2링크(61,62)(63,64)는 수직방향에 대해 동일한 방향으로 소정각도 경사진 상태를 유지하고 있으므로 제 1브라켓(20)이 상방향으로 이동 시 회전축(31,32)(33,34)의 회전이 원활하게 이루어지게 된다.
그리고 상기 제 1브라켓(20)에 전달되는 진동으로 인하여 제 1브라켓(20)이 하강하게 되는 경우, 제1브라켓(20)의 제 1축수부(21,22)에 지지된 회전축의 일측이 지지되고, 이 회전축(31,32)(33,34)의 편심부(31a,32a)(33a,34a)에 제 2브라켓(40)의 제 2축수부(41)(42)가 지지되어 있으므로, 회전축(31,32)(33,34)의 편심부(31a,32a)(33a,34a)에 의해 하강하는 제 1브라켓(20)의 이동변위가 제 2브라켓(40)으로 전달되는 것이 방지된다. 이러한 과정에서 상기 제 1브라켓(20)과 제 2브라켓(40)의 사이 즉, 상기 제 1축수부(21)(22)와 제 2축수부(41)(42)의 사이 또는 제 1,2 연결링크(65,66)와 제1브라켓본체(21a)의 하부에 설치되는 탄성부재(50)는 압축되면서 회전축(31-34)의 회전력을 감쇄(회전축의 회전부하를 증가시킴)시키게 됨으로써 상방향으로 진동을 흡수하게 된다.
그리고 붐에 설치된 고하중 진동완충기가 설치된 상태에서 제 2브라켓(40)과 제 1브라켓(20)을 연결하는 회전축(31-34)들중 일측의 회전축에 집중적인 편하중이 작용하는 경우, 일측의 회전축(31)(33) 회전하게 되고, 이 회전축(31)(33)에 설치된 제1,3링크(61)(63)와 제 1,2연결링크(65)(66)에 의해 상기 제 2,3링크(62)(64)가 회전하게 됨으로써 일측의 회전축에 작용하는 편하중을 분산시키게 된다. 따라서 일측의 회전축(31)(33)에 편하중이 가하여 진다하여도 일측의 회전축의 회전으로 제 2브라켓(40) 또는 제 1브라켓(20)으로 이동변위 집중되는 것을 방지할 수 있으며, 나아가서는 방진고무에 가하여지는 작용력이 분산된다.
상술한 바와 같은 작동으로 제 1브라켓(20)으로 전달되는 진동이 제 2브라켓(40)으로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 굴삭기의 붐에 본 발명에 따른 고하중 진동 완충기(10)의 제 2브라켓(40)이 설치되고, 이 고하중 진동완충기(10)의 제 1브라켓(20)에 공지의 어테치먼트들 즉, 진동발생유닛을 가지고 있는 진동버켓, 진동니퍼, 진동채버켓, 콤펙터, 유압브레이커, 밀링커터 중 선택된 하나가 설치되는 경우 상술한 바와 같은 작용으로 어테치먼트로부터 발생되는 진동이 굴삭기의 붐으로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 고하중 진동완충기(10)는 제 1브라켓(20)에 진동발생유닛을 설치함으로써 별도의 진동발생유닛을 가지고 있지 않은 다짐판 등의 어테치먼트의 설치도 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명의 고하중 진동완충기는 건설기계, 굴삭기, 산업기계, 자동차 등의 진동감쇄에 널리 적용 가능하면, 특히 굴삭기 및 중장비의 어테치먼트들에 적용함으로써 어테치먼트의 설계자유도를 높일 수 있다.

Claims (5)

  1. 제1 축수부들을 가지는 제 1브라켓과, 상기 제1축수부들에 회전가능하게 설치되며 회전축의 회전중심에 대해 편심된 편심부를 가지는 회전축들과, 상기 편심부가 회전가능하게 지지되는 제 2축수부들을 가지는 제 2브라켓과,
    상기 제 1브라켓의 측면과 제 2브라켓의 측면의 사이에 설치되어 제 2브라켓을 제 1브라켓에 대해 상방으로 탄성바이어스시키는 탄성부재를 구비하며,
    상기 각 회전축으로부터 반경방향으로 각각 설치되는 제 1,2링크들과, 상기 제 1링크들과 제 2링크들을 각각 연결하는 제 1,2 연결링크들을 구비한 것을 특징으로 하는 고하중 진동완충기.
  2. 제1 축수부들을 가지는 제 1브라켓과, 상기 제1축수부들에 회전가능하게 설치되며 회전축의 회전중심에 대해 편심된 편심부를 가지는 회전축들과, 상기 편심부가 회전가능하게 지지되는 제 2축수부들을 가지는 제 2브라켓과,
    상기 각 회전축으로부터 반경방향으로 각각 설치되는 제 1,2링크들과, 상기 제 1,2링크들에 회동가능하게 설치되는 연결플레이트와,
    상기 연결플레이트와 상기 제1브라켓의 제1브라켓본체 사이에 설치되는 탄성부재를 구비한 것을 특징으로 하는 고하중 진동완충기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1브라켓에 진동발생유닛이 설치된 것을 특징으로 하는 고하중 진동완충기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1브라켓에 고정되는 것으로, 제1 걸림부재가 형성되어 있는 커플러 브라켓와, 상기 커플러 브라켓에 회전 가능 하게 설치되어 있는 제2 걸림부재와, 제2 걸림부재를 회전시키기 위한 액추에이터를 포함하는 킥커플러를 더 구비한 것을 특징으로 하는 고하중 진동 완충기.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한항에 있어서,
    상기 제 1브라켓에는 진동버켓, 진동니퍼, 채버켓, 콤펙터, 유압브레이커, 밀링커터 중 선택된 하나가 설치된 것을 특징으로 하는 고하중 진동완충기.






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