KR20120005908A

KR20120005908A - 유압브레이커용 피스톤

Info

Publication number: KR20120005908A
Application number: KR1020100066615A
Authority: KR
Inventors: 주종호
Original assignee: 지성중공업 주식회사
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2012-01-17

Abstract

본 발명은 유압브레이커의 실린더 내부에 설치되어 유압에 의해 승강하며 치즐을 타격하는 피스톤에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 고유성질이 서로 상이한 재질을 이용하여 제작함으로써 치즐을 타격하는 과정에서 발생하는 소음과 진동을 저감할 수 있는 유압브레이커용 피스톤에 관한 것이다.
그 구성을 살펴보면, 내부에 방진실이 형성되는 피스톤 몸체와, 상기 피스톤 몸체의 상부를 통해 방진실에 삽입되어 소음과 진동을 흡수하는 방진체를 포함한다. 이때, 상기 피스톤 몸체와 상기 방진체는 고유진동수, 비중 및 열전달계수의 고유성질이 서로 상이한 이종금속인 것을 특징으로 한다. 일례로, 상기 피스톤 몸체는 탄소강 또는 합금강이고, 상기 방진체는 황동을 포함하는 비철금속일 수 있다.
이러한 유압브레이커용 피스톤은 피스톤 몸체와 방진체가 고유성질(고유진동수, 비중 및 열전달계수 등)이 서로 다른 이종금속으로 제작되어 방진체에 의한 소음과 진동의 흡수효과가 우수하다. 따라서 유압브레이커 작동시 발생되는 작동열에 의해 오일이 탄화되거나 피스톤이 변형될 우려가 없어 유압브레이커의 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

유압브레이커용 피스톤{PISTON OF HYDRAULIC BREAKER}

본 발명은 유압브레이커용 피스톤에 관한 것으로, 보다 자세하게는 고유성질이 서로 상이한 재질을 이용하여 제작함으로써 치즐을 타격하는 과정에서 발생하는 소음과 진동을 저감할 수 있는 유압브레이커용 피스톤에 관한 것이다.

유압브레이커는 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.

일반적으로 유압브레이커를 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 소음도표시의무대상으로 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 5는 종래의 저소음형 유압브레이커의 도면이다.

도 5를 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 결합되어 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(72)이 형성되며, 삽입홈(72)에 방진재(80)가 설치된다.

이러한 종래의 저소음형 유압브레이커(1)는 상술한 방진재(80) 이외에 도면에 도시되진 않았지만 유압실린더(10) 전체를 감싸는 방음재를 이용하여 소음과 진동을 흡수한다. 따라서 유압실린더(10)의 내부에서 발생한 작동열이 외부로 쉽게 방출되지 못하여 유압실린더(10)의 작동매체인 오일이 탄화될 우려가 있다. 또한, 유압브레이커(1)를 장시간 사용할 경우 작동열에 의해 피스톤(20)의 변형을 초래할 수 있다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 고유성질이 서로 상이한 재질을 이용하여 제작함으로써 치즐을 타격하는 과정에서 발생하는 소음과 진동을 저감할 수 있는 유압브레이커용 피스톤을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 유압브레이커의 실린더 내부에 설치되어 유압에 의해 승강하며 치즐을 타격하는 피스톤에 있어서, 내부에 방진실이 형성되는 피스톤 몸체와, 상기 피스톤 몸체의 상부를 통해 방진실에 삽입되어 소음과 진동을 흡수하는 방진체를 포함한다.

이때, 상기 피스톤 몸체와 상기 방진체는 고유진동수, 비중 및 열전달계수의 고유성질이 서로 상이한 이종금속인 것을 특징으로 한다. 일례로, 상기 피스톤 몸체는 탄소강 또는 합금강이고, 상기 방진체는 황동을 포함하는 비철금속일 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은 피스톤의 내부에 방진체가 마련되어 치즐 타격시 발생한 소음과 진동을 피스톤에서 흡수할 수 있다. 특히, 피스톤 몸체와 방진체가 고유성질(고유진동수, 비중 및 열전달계수 등)이 서로 다른 이종금속으로 제작되어 방진체에 의한 소음과 진동의 흡수효과가 우수하다. 따라서 유압브레이커 작동시 발생되는 작동열에 의해 오일이 탄화되거나 피스톤이 변형될 우려가 없어 유압브레이커의 수명을 연장시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압브레이커용 피스톤의 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압브레이커용 피스톤의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압브레이커용 피스톤 중 탄성체의 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤이 설치된 유압브레이커의 도면.
도 5는 종래의 저소음형 유압브레이커의 도면.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명함에 있어, 그리고 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부가하였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압브레이커용 피스톤의 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압브레이커용 피스톤의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압브레이커용 피스톤 중 탄성체의 도면이다.

본 실시예의 유압브레이커용 피스톤(100, 이하 피스톤이라 함)은, 피스톤 몸체(110)와, 피스톤 몸체(110)에 삽입, 결합되는 방진체(120)와, 방진체(120)의 하단에 결합되는 탄성체(130)를 포함한다.

피스톤 몸체(110)는 피스톤(100)의 외형을 이루는 부분으로, 소정의 직경과 길이를 갖는 봉 형상으로 형성된다. 이러한 피스톤 몸체(110)의 외주면에는 유압에 의해 피스톤(100)이 이동할 수 있도록 다수의 요철(112)이 형성된다. 또한, 피스톤 몸체(110)의 내부에는 상술한 방진체(120)가 삽입될 수 있도록 원통형 방진실(114)이 형성되고, 방진실(114)의 상부 내주면에는 나사산(116)이 형성된다.

이때, 피스톤 몸체(110)는 치즐(도 4의 500) 타격시 마모되거나 변형되지 않도록 일정한 강도를 가지며 기계적 성질이 우수한 재질인 것이 바람직하다. 일례로, 피스톤 몸체(110)는 탄소강 또는 합금강으로 제작될 수 있다.

방진체(120)는 피스톤 몸체(110), 좀 더 상세하게는 방진실(114)에 삽입되어 피스톤(100)이 치즐(500)을 타격할 때 발생하는 소음과 진동을 흡수하는 수단이다. 그 형상을 살펴보면, 방진실(114)에 삽입될 수 있는 직경과 길이로 형성된 다단의 봉형상이다. 좀 더 상세하게는, 하단부(122)로 갈수록 직경이 작아지는 다단의 봉형상이다.

이러한 형상을 갖는 방진체(120)의 상단부(124) 외주면에는 나사산(126)이 형성된다. 이 나사산(126)은 방진체(120)가 피스톤 몸체(110)에 나사 결합될 수 있도록 방진실(114)의 상부 내주면에 형성된 나사산(116)과 대응된다. 또한, 방진체(120)의 최상단에는 방진체(120)를 피스톤 몸체(110)에 나사 결합시킬 수 있도록 나사머리(128)가 형성된다.

이때, 방진체(120)는 치즐(500) 타격시 발생하는 소음과 진동을 흡수할 수 있도록 피스톤 몸체(110)와 고유진동수, 비중 및 열전달계수 등의 고유성질이 서로 다른 이종금속인 것이 바람직하다. 일례로, 방진체(120)는 황동을 포함하는 비철금속으로 제작될 수 있다.

또한, 방진체(120)는 치즐(500) 타격시 유압실린더(도 4의 300)의 내부에서 발생하는 작동열에 의한 열팽창을 고려하여 피스톤 몸체(110)와의 사이에 소정의 간극(118)이 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 방진체(120)의 외경이 방진실(114)의 내경보다 작게 형성되어야 한다. 일례로, 간극(118)은 방진체(120)의 재질에 따라 조절될 수 있는데, 대략 0.5~1㎜인 것이 바람직하다.

상술한 간극(118)은 상술한 바와 같이 작동열에 의한 방진체(120)의 열팽창을 고려한 것임과 동시에 치즐(500) 타격시 발생하는 소음과 진동을 저감시키기 위한 것이다.

탄성체(130)는 방진체(120)의 하단부(122)에 결합되어, 치즐(500) 타격시 발생하는 소음과 진동을 흡수하기 위한 수단이다. 이러한 탄성체(130)는 피스톤 몸체(110)를 통해 전달된 소음과 진동을 흡수할 수 있도록 원통형상으로 형성되어 방진실(114)의 내주면에 밀착된다. 또한, 탄성체(130)의 외주면에는 방진체(120)가 용이하게 삽입될 수 있도록 공기이송홈(132)이 형성된다.

이때, 피스톤(100)의 작동열에 의한 방진체(120)의 열팽창을 고려하여 방진실(114)의 바닥면과 탄성체(130)의 하단면 사이에 공간(134)이 형성된다. 또한, 탄성체(130)의 공기이송홈(132)은 상술한 공간(134) 및 간극(118)과 연결되어 방진체(120)가 용이하게 삽입될 수 있도록 한다.

한편, 탄성체(130)는 소음과 진동 흡수효과가 우수하도록 소정의 탄성과 강도를 갖는 테프론 또는 테프론과 동일한 성질을 갖는 재질인 것이 바람직하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 피스톤 몸체(110)의 상단과 방진체(120)의 상단 사이에는 풀림방지수단(140)이 설치된다. 풀림방지수단(140)은 피스톤(110)이 치즐(500)을 타격하는 과정에서 나사 결합된 피스톤 몸체(110)와 방진체(120)가 분리되는 것을 방지하는 수단이다. 이러한 풀림방지수단(140)의 구조는 매우 다양하지만 본 실시예에서는 서로 대향하는 면에 경사요철이 형성되어 풀림을 방지하는 구조를 예시하고 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤이 설치된 유압브레이커의 도면이다. 도 4를 참조하여 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예의 피스톤(100)이 설치된 유압브레이커(1)에 대해 살펴보면 다음과 같다.

유압브레이커(1)는, 브라켓(200)과, 브라켓(200)의 내부에 설치되는 유압실린더(300)와, 유압실린더(300)의 하부에 결합되는 프론트헤드(400)와, 유압실린더(300) 및 프론트헤드(400)의 내부에 설치되는 피스톤(100) 및 치즐(500)을 포함하여 구성된다.

브라켓(200)은 상술한 부품이 내부에 설치될 수 있도록 사각 파이프 형상으로 형성된다. 그 일측에는 굴삭기, 로더 등의 건설기계에 유압브레이커(1)가 장착될 수 있도록 장착부(210)가 형성된다.

유압실린더(300)는 브라켓(200)의 내부에 설치된다. 유압실린더(300)의 상부에는 백헤드(back head, 310)가 결합되며, 백헤드(310)의 내부에는 가스실(320)이 형성된다. 그리고 유압실린더(300)의 내부에는 피스톤(100)이 상하로 이동 가능하게 설치된다.

프론트헤드(400)는 유압실린더(300)의 하부에 결합된다. 프론트헤드(400)의 내부에는 치즐(500)이 상하로 이동 가능하게 설치된다. 또한, 프론트헤드(400)의 상단 내부에는 피스톤(100)의 하단과 치즐(500)의 상단이 위치되는 타격실(410)이 형성된다.

치즐(500)은 암반 또는 지반을 파쇄하기 위한 공구이다. 치즐(500)의 상부는 프론트헤드(400)의 내부에 위치되고 하부는 외부로 노출되며, 노출된 하부에는 암반 또는 지반을 파쇄하기 위한 팁(510)이 형성된다.

이러한 치즐(500)은 프론트헤드(400)의 중단 내부에 설치된 상부 부시(520)와, 브라켓(200)의 하단 플레이트(220)에 설치된 하부 부시(530)에 의해 지지된다. 이 중에서 하부 부시(530)에는 방진재(540)가 설치된다.

상술한 바와 같이 구성된 유압브레이커(1)는 피스톤(100)이 치즐(500)을 타격할 때 발생하는 소음과 진동을 피스톤(100)에서 흡수한다. 또한, 피스톤(100)에서 흡수되지 못한 소음과 진동은 하부 부시(530)에 설치된 방진재(530)를 통해 흡수된다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 피스톤 110: 피스톤 몸체
112: 요철 114: 방진실
116: 나사산 120: 방진체
122: 하단부 124: 상단부
126: 나사산 128: 나사머리
130: 탄성체 132: 공기이송홈
134: 공간 140: 풀림방지수단
142: 고정나사 200: 브라켓
210: 장착부 220: 하단 플레이트
300: 유압실린더 310: 백헤드
320: 가스실 400: 프론트헤드
410: 타격실 500: 치즐
510: 팁 520: 상부 부시
530: 하부 부시 540: 방진재

Claims

유압브레이커의 실린더 내부에 설치되어 유압에 의해 승강하며 치즐을 타격하는 피스톤에 있어서,
내부에 방진실이 형성되는 피스톤 몸체; 및
상기 피스톤 몸체의 상부를 통해 방진실에 삽입되어 소음과 진동을 흡수하는 방진체를 포함하고, 상기 피스톤 몸체와 상기 방진체는 고유진동수, 비중 및 열전달계수의 고유성질이 서로 상이한 이종금속인 것을 특징으로 하는 유압브레이커용 피스톤.
청구항 1에 있어서,
상기 방진체의 하단에 탄성체가 결합되고, 상기 방진실의 바닥면과 상기 탄성체의 하단면 사이에 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 유압브레이커용 피스톤.
청구항 2에 있어서,
상기 방진실의 내주면과 상기 방진체의 외주면 사이에 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 유압브레이커용 피스톤.
청구항 3에 있어서,
상기 탄성체의 외주면에 공기이송홈이 형성되며, 상기 공기이송홈는 상기 공간 및 상기 간극과 연결되는 것을 특징으로 하는 유압브레이커용 피스톤.
청구항 4에 있어서,
상기 방진체가 황동을 포함하는 비철금속인 것을 특징으로 하는 유압브레이커용 피스톤.
청구항 4에 있어서,
상기 피스톤과 상기 방진체가 나사 결합되도록 상기 방진실의 상부 내주면과상기 방진체의 상부 외주면에 나사산이 형성되고, 상기 피스톤의 상단과 상기 방진체의 상단 나사머리 사이에 풀림방지수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 유압브레이커용 피스톤.