KR101980916B1 - 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조는 연결핀의 외주면과 암 사이에 체결되는 부싱, 상기 버켓과 연결되며 상기 암과 버켓 사이에 위치하여 상기 연결핀과 체결되는 브래킷, 상기 브래킷 내지 암의 일부에 형성된 체결홈에 끼움 결합되어 상기 브래킷과 암 사이를 밀봉하는 오링 및 상기 연결핀의 축방향으로 신장 및 수축이 가능한 축방향 탄성부재가 상기 체결홈에 더 마련되는 것을 특징으로 한다.

Description

굴삭기의 버켓과 암의 연결구조{Linkage Structure for Bucket and Arm of Excavator}

본 발명은 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상대 회동하는 버켓과 암 사이의 이격된 간극에 밀봉부재를 끼움 결합시켜 틈새로 이물질이 유입되는 것을 차단하는 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기의 암이나 버켓과 같은 작업기는 관절 운동을 할 수 있도록 연결매체 사이에 관절부를 구비한다. 관절부는 버켓의 브래킷에 고정되는 연결핀과, 연결핀을 중심으로 회전 운동하는 암과, 암과 연결핀 사이에 삽입되도록 암의 내주면에 압입 등의 방법으로 고정되는 부싱을 포함한다. 이와 같은 구조로 암과 부시는 연결핀을 중심으로 회전 운동을 하게 된다.

한편, 암은 연결핀의 길이 방향, 즉 스러스트 방향(축 방향)으로도 슬라이딩 운동을 하게 된다. 따라서, 암과 축의 길이 방향 운동을 제한하기 위한 브래킷이 필요하다. 이러한 브래킷은 암으로부터 스러스트 방향의 하중을 받으면서 암과 회전 마찰 운동을 하게 된다. 이러한 회전 마찰운동은 암과 브래킷 측면의 마모를 야기시켜 암과 브래킷 사이의 유격을 증가시켜 작업기의 작동 성능을 떨어뜨린다.

이때 스러스트 방향의 슬라이딩 면은 노출되어 있어 작업 중 토사와 같은 이물질이 침투할 수 있다. 그렇게 되면 고경도의 모래 입자에 의한 연삭 마모가 발생하여 암과 브래킷 측면의 마모를 가속시켜 단기간에 암과 브래킷 사이의 유격이 늘어나게 되고 이에 따라 작동성능도 현저히 떨어지게 된다.

이를 방지하기 위하여 암과 브래킷 사이에는 고무 재질의 오링(O-ring)을 끼워 넣어 이물질 침투를 방지한다. 해당 O-ring은 NBR재질의 폴리머로 일정 유격 수준에서는 암과 브래킷 사이에 밀착되어 밀봉력을 유지하게 된다. 또한 관절부의 분해 및 재조립을 위해 탈 장착이 용이하도록 탄성력을 가지고 있다.

그럼에도 불구하고 O-ring은 선접촉 상태로 작동함으로써 이물질 침투를 방지하기 어려우며 내마모성이 열등하다. 또한 장비에 축방향 충격이 발생하게 되면 일시적으로 O-ring과 암 측면부 또는 O-ring과 버켓 브래킷 사이에 유격이 발생하여 이물질이 침투할 수 있는 경로가 생기게 되는데 이 때 이 경로가 일직선으로 형성되어 이물질이 쉽게 침투할 수 있다. 이에 큰 유격 수준에서는 밀봉성능이 현저히 떨어진다.

이에 따라 암과 브래킷 사이의 유격이 발생하여도 밀봉력을 유지할 수 있으며 우수한 내마모성으로 장기간 그 효과를 지속시킬 수 있고 이물질의 침투가 용이하지 않으며 암과 버켓의 탈, 장착시 설치의 여려움이 없는 연결구조가 필요한 것이다.

공개번호 제20-2010-0011782호(2010.12.06. 공개)

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 작동 중 이물질 침투를 방지하고 사용 중 발생하는 암 측면부와 버켓 브래킷 사이의 마모에 의한 유격 발생에도 그 밀봉력을 유지하면서 암과 버켓의 탈 장착시 문제가 없는 밀봉구조를 형성하여 장비의 내마모 성능을 유지함으로써 장비의 작업성능을 우수하게 유지하려는 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조에 관한 것이다.

본 발명에 의한 관절부 밀봉 구조는 연결핀(20)의 외주면과 상기 암(10) 사이에 체결되는 부싱(13), 상기 버켓(30)과 연결되며 상기 암(10)과 버켓(30) 사이에 위치하여 상기 연결핀(20)과 체결되는 브래킷(50), 상기 브래킷(50) 내지 암(10)의 일부에 형성된 체결홈에 끼움 결합되어 상기 브래킷(50)과 암(10) 사이를 밀봉하는 오링(70) 및 상기 연결핀(20)의 축방향으로 신장 및 수축이 가능한 축방향 탄성부재(80)가 상기 체결홈에 더 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 축방향 탄성부재(80)는 축방향을 따라 10% ~ 50%의 탄성 압축률을 가진다.

또한, 상기 축방향 탄성부재(80)는 상기 연결핀(20)의 축방향으로 신장 및 수축이 가능하도록 하나 이상의 절곡부가 마련되며, 축방향으로의 단면이 M, N, W의 형상으로 마련된다.

또한, 상기 축방향 탄성부재(80)는 상기 오링(70)과 결합 및 분리 가능하도록 마련된다.

본 발명에 따른 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조는 간단한 구조를 이용하여 버켓과 암의 연결부를 밀봉시킬 수 있다. 또한, 우수한 내마모성으로 인해 장기간 밀봉효과를 얻을 수 있으며, 암과 버켓의 탈 장착시 용이하게 설치할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 굴삭기의 버켓과 암 관한 설명도,
도 2는 종래 기술에 따른 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조에 관한 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조 단면도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시 할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.

도 1은 굴삭기의 버켓(30)과 암(10)의 연결구조에 관한 도면으로, 상기 버켓(30)과 암(10)은 연결핀(20)을 매개로 상대 회전 운동하게 된다. 즉, 버켓(30)의 상, 하 운동이 가능하도록 상기 버켓(30)에 연결된 버켓 실린더에 의해 상기 암과 연결된 연결핀(20)을 통해 상기 버켓(30)이 회전하게 된다.

도 2는 종래 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조에 관한 단면도로서, 버켓(30)과 암(10)의 연결부 사이로 이물질이 침투되는 것을 방지하기 위하여 신축성을 가지는 재질의 오링(70)이 마련된다. 상기 오링(70)은 상기 암(10)이 상기 연결핀(20)을 슬라이딩하며 좌우로 이동하는 경우 상기 암(10)의 이동에 따라 상기 연결핀(20)의 축방향으로 일정크기 신장 또는 수축되면서 상기 암(10)과 버켓(30)의 사이를 밀봉시키는 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조는 암(10)과 상기 암(10)의 관통공에 내접하여 슬라이딩 회전하는 연결핀(20) 및 상기 연결핀(20)에 고정되어 상기 연결핀(20)과 함께 회전하는 버켓(30)을 포함한다.

상기 암(10)과 연결핀(20) 사이에는 부싱(13)이 더 마련되며, 상기 연결핀(20)과 상기 버켓(30) 사이에는 상기 버켓(30)을 고정시키는 브래킷(50)이 마련된다.

즉, 본 발명에 따르면 굴삭기의 암(10)의 선단부에 연결핀(20)을 매개로 회동 가능하도록 버켓(30)이 결합되며, 상기 버켓(30)의 상부에는 양 측에 브래킷(50)이 상호간 이격 형성되고, 상기 브래킷(50) 사이에 암(10)의 선단부가 끼워지는 것으로 상기 암(10)과 버켓(30) 그리고 브래킷(50)은 각각 관통공이 형성되어 상기 관통공으로 연결핀(20)이 관통하여 결합됨으로써 상기 암(10)과 버켓(30)은 상호 회동가능하도록 연결되는 것이다.

또한, 상기 암(10)과 연결핀(20) 사이에는 상기 연결핀(20)의 외주연에 결합 설치되는 부싱(13)이 마련되고 상기 부싱(13)의 내부에는 윤활을 돕기 위하여 윤활유가 주입되는 것으로 이는 버켓(30)의 회전 동작을 원활하게 한다.

또한, 상기 버켓(30)의 브래킷(50)과 암(10)의 양측면이 맞닿는 사이에는 각각 상기 브래킷(50)과 암(10)이 마주보는 방향으로 소정 깊이의 체결홈을 형성하고 상기 체결홈의 사이에는 밀봉부재인 오링(70)이 끼워져 상기 암(10)과 버켓(30) 사이에 이물질이 유입되는 것을 방지하고 상기 부싱(13)의 내부에 주입된 윤활유를 밀봉하는 것이다.

본 발명에 따른 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조는 상기 체결홈에 상기 오링(70)과 함께 상기 연결핀(20)의 축 방향으로 신장 및 수축 가능한 축방향 탄성부재(80)가 더 마련된다. 상기 축방향 탄성부재(80)는 상기 오링(70)과 함께 상기 암(10)과 브래킷(50) 또는 상기 암(10)과 버켓(30) 사이를 이중으로 밀봉하는 것이다. 상기 체결홈은 도 3에 도시된 바와 같이 내주면 중 일측면(도 3에서 좌측면)이 경사지게 형성되고 타측면(도 3에서 우측면)이 수직하게 형성될 수 있다. 이 경우 오링(70)은 경사진 일측면에 접촉되게 배치될 수 있고, 축방향 탄성부재(80)는 오링(70)과 상기 체결홈의 수직한 타측면과 접촉되게 배치될 수 있다.

상기 축방향 탄성부재(80)는 도 3에 도시된 바와 같이 축 방향으로 신장 내지 수축되기 위하여 하나 이상의 절곡부를 가진다. 즉, 상기 절곡부에 의해 탄성을 가지는 상기 축방향 탄성부재(80)가 축방향을 따라 신장되거나 수축될 수 있는 것이다. 도 3에는 축방향 탄성부재(80)의 일례로, 서로 마주하는 수직부재와 상기 수직부재들을 연결시키는 연결부재를 구비하며, 연결부재가 3개의 절곡부를 포함하는 "M"형상의 축방향 탄성부재가 나타나 있다.

도 3에 도시된 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조는 상기 암(10)이 상기 연결핀(20)으로부터 우측방향을 따라 일정 크기 슬라이딩 되면서 상기 브래킷(50)과 암(10) 사이의 간극이 최대로 확장된 것이다. 따라서, 이 경우 상기 축방향 탄성부재(80)는 수축되지 않고 원래의 상태를 회복하면서 상기 오링(70)과 함께 상기 암(10)과 브래킷(50) 사이의 이격된 간극을 밀봉시킨다.

또한, 상기 암(10)이 상기 연결핀(20)으로부터 좌측방향을 따라 일정 크기 슬라이딩 되면서 상기 브래킷(50)과 상기 암(20)이 최대한 근접하여 접촉하는 경우 상기 축방향 탄성부재(80) 및 오링(70)은 최대한 수축된 상태를 유지하는 것이다.

따라서, 상기 암(10)의 좌우 이동에 따라 변동하는 암(10)과 버켓(30) 내지 암(10)과 브래킷(50) 사이의 유격에 대해 상기 오링(70)과 함께 축방향 탄성부재(80)가 효과적으로 밀봉시킬 수 있다.

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상기 축방향 탄성부재(80)의 아래 부분이 상기 암(10) 내지 브래킷(50)의 체결홈과 면접촉 상태에서 습동부 상면을 밀봉시킴으로써 상기 암(10)과 브래킷(50) 사이를 수평방향 내지 수직방향으로 모두 밀봉시킬 수 있다.

또한, 스러스트 방향 즉, 상기 연결핀(20)의 축방향 운동 시 상기 오링(70)과 브래킷(50), 상기 오링(70)과 암(10) 측면부 사이에 발생하는 습동을 상기 오링(70)과 상기 축방향 탄성부재(80)의 습동으로 변경시켜 내마모 특성이 우수해짐으로써 상기 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조의 수명을 연장시킨다.

상기 축방향 탄성부재(80)는 상기 연결핀(20)의 축방향으로 10 ~ 50 %의 탄성 압축 및 복원력을 가질 수 있다. 즉, 상기 암(10)과 브래킷(50) 사이의 유격이 최대인 상태에서 상기 축방향 탄성부재(80)가 최대로 신장되며, 상기 암(10)과 브래킷(50) 사이의 유격이 최소인 상태에서 상기 축방향 탄성부재(80)가 최대로 수축되는 것이다. 따라서, 최대로 신장된 값과 최대로 수축된 값의 비율이 10% 내지 50%로 마련되는 것이다.

도 5a는 다른 실시예에 따른 축방향 탄성부재(80)가 마련된 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조를 나타낸다. 즉, 도 3 내지 도 4에 도시된 축방향 탄성부재(80)가 3개의 절곡부를 가지며 축방향으로의 단면이 'M'의 형상으로 마련되는 것과 달리 도 5a 도시된 축방향 탄성부재(80)는 2개의 절곡부를 가지며 축방향으로의 단면이 'N'의 형상으로 마련되는 것이다.

도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 축방향 탄성부재가 마련된 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조를 나타낸다. 즉, 도 3 내지 도 4에 도시된 축방향 탄성부재(80)의 상하를 뒤집어서 마련한 것으로 축방향으로의 단면이 'W'의 형상으로 마련된다.
이상에서 설명된 바와 같이 축방향 탄성부재(80)는 'M', 'W', 'N' 중 어느 형상으로도 형성될 수 있다. 한편, 체결홈 하부에는 브래킷(50)과 암(10) 사이의 간극이 형성될 수 있는데, 도 3, 도 5a, 도 5b에 나타난 바와 같이, 상술한 브래킷(50)과 암(10) 사이의 간극이 축방향 탄성부재(80)의 하부에 위치하도록 축방향 탄성부재(80)가 상기 체결홈에 설치될 수 있다.

상기 축방향 탄성부재(80)는 앞서 설명 드린 형상 이외에도 상기 암(10)의 축방향으로의 슬라이딩 이동에 따라 함께 수축 및 신장되도록 다양한 형상으로 변형되어 실시될 수 있다. 예컨대, 도 3내지 도 5b에 도시된 축방향 탄성부재(80)의 절곡부의 형상을 다양하게 변형시키거나 절곡부의 개수를 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 축방향 탄성부재(80)를 상기 오링(70)과 일체형으로 마련하거나 상기 오링(70)과 분리 및 결합이 가능하도록 마련할 수도 있다.

경우에 따라서, 상기 축방향 탄성부재(80)가 상기 오링(70)과 일체형으로 마련되는 경우 상기 체결홈은 상기 암(10) 내지 상기 브래킷(50) 중 어느 하나에만 형성될 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서의 단순 치환, 변형 및 변경은 당 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

본 발명에 따른 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조는 축방향으로의 신축이 가능한 축방향 탄성부재를 마련함으로써 밀봉력과 내구성이 우수한 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조에 이용될 수 있다.

10: 암 13: 부싱
20: 연결핀 30: 버켓
50: 브래킷 70: 오링
80: 축방향 탄성부재

Claims (6)

1. 연결핀(20)을 매개로 회동 가능한 굴삭기의 버켓(30)과 암(10)의 연결구조에 있어서,
   상기 버켓(30)과 연결되며 상기 암(10)과 버켓(30) 사이에 위치하여 상기 연결핀(20)과 체결되는 브래킷(50);
   상기 브래킷(50) 내지 암(10)의 일부에 형성된 체결홈에 끼움 결합되어 상기 브래킷(50)과 암(10) 사이를 밀봉하는 오링(70) 및
   상기 오링(70)과 함께 상기 체결홈에 설치되며, 상기 연결핀(20)의 축방향으로 신장 및 수축이 가능한 축방향 탄성부재(80);를 포함하고,
   상기 축방향 탄성부재는 서로 마주하는 한 쌍의 수직부재와 적어도 2개 이상의 절곡부를 구비하여 상기 한 쌍의 수직부재를 상호 연결시키는 연결부재를 포함하고,
   상기 한 쌍의 수직부재 중 적어도 어느 하나가 상기 체결홈의 내주면과 면접촉되고, 상기 연결부재의 적어도 일부 영역이 상기 브래킷과 상기 암 사이에 형성되는 간극의 외곽을 덮도록 배치됨으로써 상기 브래킷과 상기 암 사이를 밀봉하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조.
   
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 축방향 탄성부재(80)는 축방향을 따라 10% ~ 50%의 탄성 압축률을 가지는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 축방향 탄성부재(80)의 축방향으로의 단면은 M, N, W의 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 축방향 탄성부재(80)는 상기 오링(70)과 결합 및 분리 가능하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조.
   
   
6. 제1항, 제2항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 체결홈은 내주면 일측이 경사지게 형성되고,
   상기 오링은 상기 체결홈 내에 경사지게 형성된 상기 내주면 일측에 배치되어 상기 브래킷과 상기 암 사이에 형성되는 상기 간극의 상기 연결핀의 반경방향 외곽 전체는 상기 연결부재에 의해 덮어지며,
   상기 축방향 탄성부재는 상기 내주면의 타측과 상기 오링의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 버켓과 암의 연결구조.
   

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