WO2022169070A1 - 유압 브레이커용 치즐 - Google Patents

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WO2022169070A1
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stress
chisel body
hydraulic breaker
upper side
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정문교
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주식회사 맵
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    • E02F3/96—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with arrangements for alternate or simultaneous use of different digging elements
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    • B25D2250/211—Cross-sections of the tool
    • B25D2250/215—Narrowing cross-sections

Definitions

  • the present invention relates to a chisel for a hydraulic breaker that reduces vibration and shock repulsion generated in the process of being struck through a piston of a hydraulic breaker mounted on an excavator.
  • a hydraulic breaker is an equipment that is installed in construction machines such as excavators and loaders to crush rock or concrete, and when the cylinder is operated, a piston moves up and down and hits a chisel, which is a crushing tool, and the chisel is used in concrete and rock, etc. It crushes by applying an impact force.
  • the noise generated during the crushing operation using the hydraulic breaker is divided into a hitting noise generated when the piston hits the chisel and a crushing noise generated when the chisel crushes concrete and rock. Most of these are hitting noise, and the number varies depending on the size of the hydraulic breaker, but it is approximately 90 ⁇ 110dB.
  • the hydraulic cylinder 10 the piston 20 installed movably up and down inside the hydraulic cylinder 10 , and the lower part of the hydraulic cylinder 10 . It includes a front head 30 coupled to, and a chisel 40 installed on the front head 30 and hit by the piston 20 .
  • a gas chamber 12 is provided at the upper end of the hydraulic cylinder 10
  • a valve 14 is formed on the side of the hydraulic cylinder 10
  • hydraulic oil is temporarily stored in the lower side adjacent to the valve 14 as a kinetic energy source.
  • An accumulator 50 for use is formed.
  • the chisel 40 is supported by the upper bush 60 provided inside the middle of the front head 30 and the lower bush 70 coupled to the lower end of the front head 30 .
  • an insertion groove (not shown) is formed inside the lower bush 70, and a vibration-proof material (not shown) may be installed in the insertion groove.
  • the chisel 40 is struck by the piston 20 and vibrates itself while transferring the kinetic energy of the piston 20 to the crushed object. That is, when the piston 20 descends and hits the top surface of the chisel 40, a stress wave accompanying elastic compression deformation is generated on the striking surface of the chisel 40 by the impact energy of the piston 20, this stress The wave is transmitted to the lower end along the body of the chisel 40 and finally reaches the contact surface with the crushed object, thereby performing the crushing operation.
  • the compressive stress wave is transmitted along the center line of the chisel 40 so that left-right or lateral vibration of the chisel 40 does not occur.
  • the respective center lines do not coincide, and the chisel 40 is eccentrically struck by the gap between the chisel 40 and the upper bush 60 and the lower bush 70 when the chisel 40 is struck. Since the center of the contact surface of the piston 20 and the chisel 40 is formed at a point deviating from the center line, bending deformation of the chisel 40 is generated by the impact force generated at this time.
  • the chisel 40 is deformed as well as the stress wave transmitted along the chisel 40 is in the form of a compressive stress wave accompanied by bending stress.
  • a part of the stress wave reaching the interface with the crushed object is diffused and absorbed into the crushed object, and the remaining part is reflected back and transmitted toward the striking surface with the piston 20 and then returns to the reverse direction again.
  • the stress waves are superimposed at the point where two stress waves propagating in different directions meet, and the amplitude of the stress waves becomes conspicuous at a specific frequency by such overlap, and vibration and noise are generated as well as the chisel (40).
  • vibration and noise are generated as well as the chisel (40).
  • An object of the present invention is to provide a chisel for a hydraulic breaker that reduces vibration and noise generated in the process of crushing by a piston and crushing objects.
  • the present invention is a chisel for a hydraulic breaker that is installed inside the hydraulic breaker and struck by a reciprocating piston, the chisel body having a shaft structure in which a horn-shaped crushing part is provided at the lower end, a plurality of pieces in the longitudinal direction on the outer circumferential surface of the chisel body It is provided in the form of irregularities formed by alternating grooves and protrusions of the chisel body, and the stress wave transmitted from the upper side to the lower side of the chisel body by the blow of the piston and the stress wave transmitted from the lower side to the upper side of the chisel body by hitting the crushed object of the crushing part It provides a chisel for a hydraulic breaker including a stress dissipating part for dispersing it.
  • a plurality of the stress dispersing part may be provided to be spaced apart from each other in the longitudinal direction of the chisel body.
  • the grooves among the grooves and protrusions of the stress dispersing part may be formed such that the depths inside the chisel body sequentially increase from the lower side to the upper side of the chisel body, except for the groove disposed on the uppermost side of the chisel body.
  • the thickness of the protrusions among the grooves and protrusions of the stress dispersing part may be formed to become thicker sequentially from the lower side to the upper side of the chisel body.
  • the outer peripheral surface of the chisel body located between the lowermost side of the stress dispersing part and the upper side of the crushing part may have a tapered shape such that the diameter decreases from the upper side to the lower side.
  • the stress dispersing part may further include a circular annular elastic absorbing ring having elasticity to absorb vibrations moving along the axial direction of the chisel body.
  • a plurality of incision grooves may be formed on the outer circumferential surface of the protrusion of the stress dispersing part to be spaced apart from each other at regular intervals in the circumferential direction.
  • a stress dispersing hole is further formed in the groove portion of the stress dispersing unit to extend inside the chisel body, and a plurality of the stress dispersing holes may be provided to be spaced apart from each other around the groove of the stress dispersing unit.
  • the plurality of stress dispersing holes may be installed in the chisel body to connect the vibration absorbing connection part having elasticity to absorb vibrations moving along the chisel body.
  • the vibration absorbing connection portion is inserted to correspond to the stress distribution hole, a plurality of insertion members made of a material having elasticity, a ring shape connecting the plurality of insertion members in a state inserted and disposed on the outside of the chisel body It may include a connecting member.
  • the chisel for a hydraulic breaker according to the present invention is provided with a stress dispersing part in the form of concavo-convex formed by alternating a plurality of grooves and protrusions at regular intervals in the longitudinal direction on the outer circumferential surface of the chisel body, from the upper side to the lower side by the blow of the piston
  • the stress wave transmitted to the chisel body and the stress wave transmitted from the lower side to the upper side of the chisel body by hitting the crushed object are dispersed and moved in various directions when passing through the grooves and protrusions while minimizing the overlap of the stress waves on the chisel body. After the bar and the piston hit the upper end of the chisel body, it is possible to reduce vibration and noise generated while the crushing unit hits the crushed object.
  • FIG. 1 is a schematic structural cross-sectional view of a conventional hydraulic breaker.
  • FIG. 2 is a perspective view of a chisel for a hydraulic breaker according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a front view of a chisel for a hydraulic breaker according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of a chisel for a hydraulic breaker according to another embodiment of the present invention.
  • 5 to 7 are partially enlarged perspective views of a chisel for a hydraulic breaker according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view of a chisel for a hydraulic breaker according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a simulation image showing a stress state when hitting a crushed object of a chisel for a hydraulic breaker and a conventional chisel for a hydraulic breaker according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a chisel for a hydraulic breaker according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a front view of the chisel for a hydraulic breaker according to an embodiment of the present invention.
  • the chisel 100 for a hydraulic breaker according to an embodiment includes a chisel body 110 and a stress distribution unit 120 .
  • the chisel 100 for a hydraulic breaker operates to crush the shredding object while moving after being struck by a piston that reciprocates by hydraulic pressure inside the cylinder.
  • the hydraulic breaker is made of the same configuration as the prior art, and a detailed description of the specific configuration of the hydraulic breaker is omitted here.
  • the chisel body 110 is a part having a shaft structure hit by a piston reciprocating in the vertical direction by hydraulic pressure.
  • a horn-shaped crushing part 111 is provided at the lower end of the chisel body 110 so as to be crushed when it collides with a crushed object while moving downward by the piston.
  • the crushing unit 111 may be formed in a cone or pyramid shape.
  • the upper side of the crushing part 111 of the chisel body 110 more specifically, the outer peripheral surface of the chisel body 110 located between the lowermost side of the stress dispersing part 120 and the crushing part 111 upper side, which will be described later.
  • the portion 'a' may be formed to have a tapered shape such that the diameter decreases from the upper side to the lower side.
  • a tubular compression elastic body (not shown) with both ends open on the outer surface of the 'a' part located between the lowermost side of the stress dispersing part 120 and the upper side of the crushing part 111 of the chisel body 110 is Insertion may be provided.
  • Such a compression elastic body moves the piston downward by hydraulic pressure so that the lower side of the piston is in contact with the chisel body 110 and is compressed when the upper side of the chisel body 110 is compressed and then elastically restored to its original state after a certain period of time has elapsed.
  • It may be formed of soft rubber or synthetic resin having elasticity.
  • Such a compression elastic body absorbs the vibration of the chisel body 110 and causes the striking stress to be transmitted in a straight line direction parallel to the axial direction of the chisel body 110 . That is, when the compression elastic body strikes the chisel body 110 by the downward movement of the piston by hydraulic pressure, it is compressed toward the inner center of the chisel body 110 through an inertial force. Absorbs the vibration of the chisel body 110 through.
  • the compression elastic body absorbs vibrations generated in the chisel body 110 when the chisel body 110 is struck with a piston so that the striking stress is transmitted in a straight line direction parallel to the axial direction of the chisel body 110 while the crushing part 111 ) to increase the striking force against the crushed object.
  • the compression elastic body when the compression elastic body is inserted into the chisel body 110, the upper edge and the bottom edge of the 'a' part on the outer circumferential surface of the chisel body 110 catches the compression elastic body so as not to be separated from the 'a' part. (not shown) may be formed to protrude.
  • the compression elastic body is elastically restored to its original state when a certain time elapses in the compressed state, that is, when the magnitude of the inertial force generated by the impact of the piston becomes smaller than the magnitude of the elastic restoring force of the compression elastic body itself, the chisel body (110) is reduced to a compressed state by the inertial force for the vibration transmitted from the bottom to the top while hitting the crushed object.
  • the compression elastic body reduces the vibration transmitted from the lower end of the chisel body 110 to the upper end while the lower end of the chisel body 110 hits the crushed object, between the outer surface of the chisel body 110 and the inner wall of the hydraulic breaker.
  • the inner peripheral surface of the compression elastic body is formed to have a shape corresponding to the 'a' portion of the outer surface of the chisel body (110). That is, the inner circumferential surface of the compressive elastic body increases from the upper side to the lower side so that it can be inserted in close contact with the outer surface of the part 'a' located between the lowermost side of the stress dispersing unit 120 and the upper side of the crushing unit 111. It may be formed to be tapered to become smaller.
  • the stress dispersing unit 120 is a stress wave transmitted from the upper side to the lower side of the chisel body 110 by the striking of the piston, and from the lower side of the chisel body 110 to the upper side by the crushing object hitting of the crushing unit 111 . It is a part that disperses the transmitted stress waves and reduces vibration and noise by preventing the stress waves propagating in different directions from overlapping.
  • Such a stress dispersing unit 120 is a plurality of grooves 121 and protrusions 122 in the longitudinal direction on the outer circumferential surface of the chisel body 110 to disperse the stress waves propagating in different directions are sequentially formed alternately. It is formed in a concave-convex shape.
  • the stress dispersing part 120 is provided in the form of irregularities in which a plurality of grooves 121 and protrusions 122 are sequentially formed alternately in the longitudinal direction on the outer circumferential surface of the chisel body 110, the chisel body 110 of
  • the protrusions 122 convert the stress waves into kinetic energy that fluctuates in the vertical direction while minimizing the overlap of the stress waves propagating in different directions.
  • a plurality of the stress dispersing units 120 may be provided to be spaced apart from each other in the longitudinal direction of the chisel body 110 to increase the dispersing efficiency of stress waves propagating in different directions. That is, when a plurality of stress dispersing units 120 are provided to be spaced apart from each other in the longitudinal direction of the chisel body 110 , dispersion and crushing of the stress waves transmitted from the upper side to the lower side of the chisel body 110 by the blow of the piston The dispersion of the stress waves transmitted from the lower side to the upper side of the chisel body 110 by the blow of the shredded object of the part 111 is made several times while further reducing the overlap ratio of the stress waves, the reduction efficiency of vibration and noise to increase
  • the grooves 121 of the stress dispersing part 120 are located on the lower side of the chisel body 110 except for the groove 121a disposed on the uppermost side of the chisel body 110 . It may be formed so that the depth inside the chisel body 110 is sequentially deepened toward the upper side in the chisel body 110 . At this time, the depth of the groove 121a disposed on the uppermost side of the chisel body 110 may be the same as the depth of the groove 121b disposed on the lowermost side of the chisel body 110 or may be formed shallower than this. .
  • the remaining grooves 121b except for the groove 121a disposed on the uppermost side of the chisel body 110 are formed from the lower side of the chisel body 110 to the upper side.
  • the compression force induced by the downward bending motion due to the inertia of the protrusion 122 when descending by the blow of the piston is the lower end of the chisel body 110
  • the power to strike the crushed object is increased by stably transmitted to the
  • the crushed object is struck with the crushing unit 111, which is the lower end of the chisel body 110
  • the vibration transmitted through the lower end of the chisel body 110 is evenly distributed and transmitted through the stress dispersing unit 120, while the stress dispersing unit It is possible to prevent the concentration of stress in the grooves 121 and the protrusions 122 of the 120 .
  • the portion of the stress dispersing part 120 in which the groove 121b is formed so that the depth inside the chisel body 110 increases sequentially from the lower side to the upper side of the chisel body 110 is located inside the cylinder.
  • the bending motion of the protrusion 122 of the stress dispersing part 120 disposed on the lower side of the chisel body 110 is a protrusion disposed on the upper side of the chisel body 110 ( 122) to occur before the bending motion.
  • the magnitude of bending kinetic energy and compression energy of the projection 122 disposed on the upper side of the chisel body 110 is greater than the magnitude of the bending kinetic energy and compression energy of the projection 122 disposed on the lower side of the chisel body 110 .
  • the bending kinetic energy and compression energy of the protrusion 122 are concentrated in the central direction of the chisel body 110 and the compression force transmission in the crushing part 111 direction is stably made while the crushing part 111 makes the crushed object Increases the striking force against
  • the overlap of the vibration generated in the upper direction of the body 110 and the vibration generated in the direction of the crushing unit 111 at the upper end of the chisel body 110 is offset to reduce noise generation.
  • the remaining grooves 121b except for the grooves 121a disposed on the uppermost side of the chisel body 110 are sequentially deeper in the inner side of the chisel body 110 from the lower side to the upper side of the chisel body 110 .
  • the durability is improved while minimizing the bending motion displacement of the protrusion 122.
  • a plurality of cut-out grooves 122a may be formed on the outer circumferential surface of the protrusion 122 of the stress dispersing part 120 to be spaced apart from each other at regular intervals in the circumferential direction.
  • the incision grooves 122a may be formed to be alternately disposed on the plurality of protrusions 122 in the longitudinal direction of the chisel body 110 at the same position. That is, the cut-out groove 122a is formed to be disposed at the same position on the plurality of projections 122 arranged in odd-numbered positions based on the longitudinal direction of the chisel body 110, and the plurality of projections 122 arranged in even-numbered positions.
  • the protrusions 122 adjacent to each other are transmitted from the upper side to the lower side of the chisel body 110 by the striking of the piston and from the lower side of the chisel body 110 to the upper side by the crushing object blow of the crushing part 111 . It is possible to prevent the occurrence of interference such as collision of the mutual protrusions 122 when bending deformation is made in the vertical direction by the stress wave transmitted to the .
  • the incision groove 122a is a stress wave transmitted from the upper side to the lower side of the chisel body 110 by the blow of the piston, and the chisel body 110 from the lower side to the upper side according to the crushing part 111 hitting the crushed object. Vibration and noise are reduced while converting the protrusion 122 into kinetic energy through bending deformation in the vertical direction by the stress wave transmitted to the .
  • the cut-out groove 122a is illustrated as being formed in a straight cross-sectional shape on the protrusion 122 of the stress dispersing part 120, but the present invention is not limited thereto and may be formed in various cross-sectional shapes other than a semi-circular cross-sectional shape. .
  • an elastic absorbing ring 130 having elasticity may be inserted into the groove 121 of the stress dispersing part 120 .
  • the elastic absorption ring 130 may be made of a hard or soft elastic material, and has a circular ring shape to be inserted into the groove 121 of the stress dispersing unit 120 so as to be disposed on the outside of the chisel body 110 . can be formed.
  • one side of the elastic absorption ring 130 is provided with an open portion connecting the inner and outer sides, and when inserted and installed into the groove 121 of the stress dispersing unit 120 so as to be disposed on the outside of the chisel body 110, the inner diameter is applied by applying a force. You can open it to make it bigger.
  • the strength of the groove 121 of the stress dispersing unit 120 of the chisel body 110 is reinforced.
  • the stress wave transmitted from the upper side to the lower side of the chisel body 110 by the blow of the piston and the stress wave transmitted from the lower side of the chisel body 110 to the upper side by hitting the crushed object of the crushing part 111 This also serves to reduce vibration and noise while absorbing kinetic energy when the protrusion 122 part of the stress dispersing part 120 is bent and deformed in the vertical direction.
  • the outer peripheral surface of the elastic absorbing ring 130 is formed to have a concave-convex structure, so that the kinetic energy transmitted and absorbed from the protrusion 122 is dispersed to increase the durability of the elastic absorbing ring 130 .
  • a stress distribution hole 123 extending inward of the chisel body 110 may be formed in the groove 121 of the stress distribution unit 120 .
  • the stress dispersing hole 123 disperses the vibration moving in the upper direction of the chisel body 110 in the crushing part 111 in various directions on the chisel body 110 to increase the dispersion rate while reducing vibration and noise.
  • a plurality of the stress distribution holes 123 may be formed to be spaced apart from each other in the circumferential direction of the outer circumferential surface of the chisel body 110 , that is, around the portion where the groove 121 is formed.
  • the stress distribution hole 123 may be formed to have a smaller diameter from the outside to the inside of the chisel body 110 so as to minimize the reduction in strength of the chisel body 110 toward the inside of the chisel body 110. have.
  • the stress dispersing hole 123 is formed to have a smaller diameter toward the inside of the chisel body 110, and the stress dispersing hole 123 is preferably formed in a tapered cross-sectional shape, but is not limited thereto. ) may be formed in a multi-stage shape in which the diameter becomes smaller toward the inner side.
  • the stress distribution hole 123 may be formed to extend from the outside to the inside of the chisel body 110 in a state having the same diameter.
  • the chisel body 110 may include a vibration absorbing connection unit 140 to connect the plurality of stress distribution holes 123 .
  • the vibration absorbing connection part 140 is formed of a material having elasticity, and absorbs vibrations moving along the longitudinal direction of the chisel body 110 and reinforces the strength of the chisel body 110 in which the stress distribution hole 123 is formed. , it is possible to prevent the collision of the protrusion 122 portion adjacent to the vertical direction when the protrusion 122 portion of the stress dispersing unit 120 bends in the vertical direction.
  • the vibration absorbing connection unit 140 includes an insertion member 141 and a connection member 142 .
  • the insertion member 141 is configured in plurality, and is a portion inserted corresponding to each of the stress distribution holes 123 .
  • the insertion member 141 is made of a material having elasticity, and more specifically, it may be made of a rubber material or a synthetic resin material having ductility, but is not limited thereto and may be made of a hard plastic material.
  • the connecting member 142 is a ring-shaped member disposed to be inserted outside the chisel body 110 in a state in which the plurality of insertion members 141 are connected. In this way, the connecting member 142 connects the plurality of insertion members 141 to convert them into kinetic energy while bending in the vertical direction through the vibration transmitted through the insertion member 141 and adjacent to each other in the vertical direction. During the vertical bending motion of the protrusion 122 of the stress dispersing part 120 , it absorbs kinetic energy while colliding with the protrusion 122 and prevents the colliding of the protrusions 122 adjacent in the vertical direction.
  • connection member 142 is made of a material having elasticity like the insertion member 141 described above, and more specifically, it may be made of a rubber material or a synthetic resin material having ductility, but is not limited thereto, and a hard plastic material Of course, it can also be done with
  • FIG. 9 is a simulation image comparing the stress state when hitting a crushed object of the chisel 100 for a hydraulic breaker according to an embodiment and a conventional chisel for a hydraulic breaker, wherein the piston moving downward by hydraulic pressure moves the chisel 100 This is when the chisel 100 hits the striking plate (iron plate) with a thickness of 500t.
  • the duration of the compressive stress generated while the chisel 100 for a hydraulic breaker according to an embodiment hits the striking plate is the duration of the compressive stress generated while the conventional chisel strikes the striking plate. It can be seen that the compressive stress duration is increased by about 15%. This means that the contact time between the chisel 100 and the striking plate is increased by 15% compared to the contact time between the conventional chisel and the striking plate. The generated vibration and noise are reduced.
  • the stress wave from the upper side to the lower side of the chisel body 110 causes the projection 122 to a downward bending motion due to inertia, and then the chisel
  • the compressive force is stably transmitted to the lower end of the body 110 so that the hitting force of the crushed object through the crushing unit 111 is increased.
  • the stress wave from the lower side to the upper side of the chisel body 110 that is, from the other end to one end based on the longitudinal direction of the chisel body 110 is Distributed by the grooves 121 and the protrusions 122 of the stress dispersing part 120 and the protrusions 122 are converted into kinetic energy through bending motion in the vertical direction.
  • the stress wave transmitted from the upper side to the lower side of the chisel body 110 and the crushed object strike of the crushing unit 111 from the lower side of the chisel body 110
  • the stress wave transmitted upward is dispersed with each other by the grooves 121 and the protrusions 122 of the stress dispersing part 120 to minimize the overlap of the stress waves on the chisel body 110, so that the piston moves the chisel body 110.
  • After hitting the upper end of the crushing unit 111 makes it possible to reduce the vibration and noise generated while striking the object to be crushed.
  • the stress wave directed from the upper side to the lower side of the chisel body 110 causes a downward bending motion of the protrusion 122 part of the stress distribution unit 120 due to inertia, and through this, a compressive force is applied to the lower side of the chisel body 110 . As it is transmitted, the force of hitting the object to be crushed by the crushing unit 111 is increased.
  • the chisel for a hydraulic breaker of one embodiment is a stress dispersing part 120 of an uneven shape formed while a plurality of grooves 121 and protrusions 122 are alternately spaced apart at regular intervals in the longitudinal direction on the outer circumferential surface of the chisel body 110 .

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Abstract

본 발명은, 유압 브레이커의 내부에 설치되어 왕복운동하는 피스톤에 의해 타격되는 유압 브레이커용 치즐에 있어서, 하단에는 뿔 형상의 파쇄부가 마련된 축 구조의 치즐몸체, 치즐몸체의 외주면에 길이방향으로 복수의 홈과 돌기가 번갈아가며 형성된 요철 형태로 마련되어, 피스톤의 타격에 의해 치즐몸체의 상측에서 하측으로 전달되는 응력파 및, 파쇄부의 피파쇄물 타격에 의해 치즐몸체의 하측에서 상측으로 전달되는 응력파를 분산시키는 응력 분산부를 포함하는 유압 브레이커용 치즐을 제공한다.

Description

유압 브레이커용 치즐
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, 상기 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, 상기 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 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 뿔 형상의 파쇄부가 마련된 축 구조의 치즐몸체, 상기 치즐몸체의 외주면에 길이방향으로 복수의 홈과 돌기가 번갈아가며 형성된 요철 형태로 마련되어, 피스톤의 타격에 의해 치즐몸체의 상측에서 하측으로 전달되는 응력파 및, 파쇄부의 피파쇄물 타격에 의해 치즐몸체의 하측에서 상측으로 전달되는 응력파를 분산시키는 응력 분산부를 포함하는 유압 브레이커용 치즐을 제공한다.
또한, 상기 응력 분산부는, 치즐몸체의 길이방향으로 상호 이격되게 복수개가 마련될 수 있다.
또한, 상기 응력 분산부의 홈과 돌기 중 홈은, 치즐몸체의 최상측에 배치된 홈을 제외한 나머지 홈들이 치즐몸체의 하측에서 상측으로 갈수록 치즐몸체 내측으로의 깊이가 순차적으로 깊어지도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 응력 분산부의 홈과 돌기 중 돌기들의 두께는 치즐몸체의 하측에서 상측으로 갈수록 순차적으로 두꺼워지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 응력 분산부의 최하측과 파쇄부 상측 사이에 위치하는 치즐몸체의 외주면은 상측에서 하측으로 갈수록 직경이 작아지도록 테이퍼진 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 응력 분산부의 홈에 각각 삽입되게 설치하여, 치즐몸체의 축방향을 따라 이동하는 진동을 흡수하도록 탄성을 가지는 원형 고리형태의 탄성 흡수링을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 응력 분산부의 돌기 외주면에는 원주방향으로 일정간격 이격되게 복수개의 절개홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 응력 분산부의 홈 부분에는 치즐몸체의 내측으로 연장되게 응력분산공이 더 형성되고, 상기 응력분산공은 응력 분산부의 홈 둘레로 상호 이격되게 복수개가 마련될 수 있다.
또한, 상기 복수의 응력분산공을 연결하도록 치즐몸체에 설치하여, 치즐몸체를 따라 이동하는 진동을 흡수하도록 탄성을 가지는 진동 흡수연결부를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 진동 흡수연결부는, 상기 응력분산공에 대응되게 삽입되며, 탄성을 가지는 재질로 이루어진 복수의 삽입부재, 상기 치즐몸체의 외측에 삽입 배치된 상태로 복수의 삽입부재를 연결하는 고리 형태의 연결부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유압 브레이커용 치즐은, 치즐몸체의 외주면에 길이방향으로 일정간격 이격되게 복수의 홈과 돌기가 번갈아가면서 형성된 요철형태의 응력 분산부가 마련되어, 피스톤의 타격에 의해 치즐몸체의 상측에서 하측으로 전달되는 응력파 및, 파쇄부의 피파쇄물 타격에 의해 치즐몸체의 하측에서 상측으로 전달되는 응력파가 홈과 돌기를 통과시 여러 방향으로 분산 이동되게 하면서 치즐몸체 상에서 응력파의 중첩을 최소화되게 하는 바, 피스톤이 치즐몸체의 상단을 타격한 후 파쇄부가 피파쇄물을 타격하면서 발생하는 진동 및 소음을 저감시킬 수 있게 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 정면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압 브레이커용 치즐의 부분 확대단면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유압 브레이커용 치즐의 부분 확대사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유압 브레이커용 치즐의 부분 확대단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유압 브레이커용 치즐 및 종래의 유압 브레커용 치즐의 피파쇄물 타격시 응력상태를 나타낸 시뮬레이션 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 정면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 일 실시예의 유압 브레이커용 치즐(100)은, 치즐몸체(110), 응력 분산부(120)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 구조를 가지는 부분이다. 이러한, 치즐몸체(110)의 하단에는 피스톤에 의해 하방으로 이동하면서 피파쇄물과 충돌시 파쇄가 이루어질 수 있도록 뿔 형태의 파쇄부(111)가 마련된다. 이때, 파쇄부(111)는 원뿔 또는 각뿔 형태로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 치즐몸체(110)의 파쇄부(111) 상측, 보다 상세하게는 이후 설명될 응력 분산부(120)의 최하측과 파쇄부(111) 상측 사이에 위치하는 치즐몸체(110)의 외주면 부분 'a'은 상측에서 하측으로 갈수록 직경이 작아지도록 테이퍼진 형태를 가지도록 형성될 수 있다. 이같이, 응력 분산부(120)의 최하측과 파쇄부(111) 상측 사이에 위치하는 치즐몸체(110)의 외주면 부분을 상측에서 하측으로 갈수록 직경이 작아지도록 테이퍼지게 형성시킬 경우, 파쇄부(111)가 피파쇄물과 충돌된 후 치즐몸체(110)의 하측에서 상측으로 전달되는 응력파 방향과 피스톤에 의해 타격되면서 치즐몸체(110)의 상측에서 하측으로 전달되는 응력파의 방향을 서로 다르게 하면서 응력파의 중첩을 최소화시켜 진동이 발생하는 것을 감소되게 한다.
또한, 상기 치즐몸체(110)의 응력 분산부(120) 최하측과 파쇄부(111) 상측 사이에 위치하는 'a' 부분 외측면에 양단을 개방시킨 관 형태의 압축 탄성체(도면미도시)를 삽입 구비할 수도 있다. 이러한, 압축 탄성체는 유압에 의해 피스톤을 하방으로 이동시켜 피스톤의 하측이 치즐몸체(110)와 접촉되면서 치즐몸체(110)의 상측을 타격할 때 압축된 후 일정시간 경과 후 다시 원상태로 탄성복원되도록 탄성을 가지는 연질의 고무나 합성수지로 형성될 수 있다. 이러한, 압축 탄성체는 치즐몸체(110)의 진동을 흡수하면서 타격응력이 치즐몸체(110)의 축 방향과 나란한 직선방향으로 전달이 이루어지게 한다. 즉, 압축 탄성체는 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, 압축 탄성체는 피스톤으로 치즐몸체(110) 타격시, 치즐몸체(110)에서 발생하는 진동을 흡수하여 타격응력이 치즐몸체(110)의 축 방향과 나란한 직선방향으로 전달되게 하면서 파쇄부(111)가 피파쇄물에 대한 타격력을 증대되게 한다. 이같이, 압축 탄성체가 치즐몸체(110)에 삽입 배치될 경우, 치즐몸체(110)의 외주면에서 'a' 부분의 상단 가장자리와 하단 가장자리에는 압축 탄성체가 'a'부분에서 이탈하지 않도록 걸림시키는 걸림스토퍼(도면미도시)가 돌출되게 형성될 수도 있다.
더불어, 상기 압축 탄성체는 압축된 상태에서 일정시간이 경과시, 즉, 피스톤의 타격에 의해 발생된 관성력의 크기가 압축 탄성체 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, 압축 탄성체는 치즐몸체(110)의 하단이 피파쇄물을 타격하면서 치즐몸체(110)의 하단에서 상단으로 전달되는 진동을 감소시키는 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.
그리고, 상기 압축 탄성체의 내주면은 치즐몸체(110)의 외측면 중 'a'부분에 대응되는 형상을 가지도록 형성된다. 즉, 압축 탄성체의 내주면은 응력 분산부(120) 최하측과 파쇄부(111) 상측 사이에 위치하는 'a' 부분 외측면에 대응되게 밀착상태로 삽입될 수 있도록 상측에서 하측으로 갈수록 내경 크기가 작아지도록 테이퍼지게 형성될 수 있다.
상기 응력 분산부(120)는 피스톤의 타격에 의해 치즐몸체(110)의 상측에서 하측으로 전달되는 응력파 및, 파쇄부(111)의 피파쇄물 타격에 의해 치즐몸체(110)의 하측에서 상측으로 전달되는 응력파를 분산시키는 바, 서로 다른 방향으로 전파되는 응력파들이 중첩되는 것을 방지하여 진동 및 소음을 감소되게 하는 부분이다. 이러한, 응력 분산부(120)는 서로 다른 방향으로 전파되는 응력파들을 분산시킬 수 있도록 치즐몸체(110)의 외주면에 길이방향으로 복수의 홈(121)과 돌기(122)가 번갈아가면서 순차적으로 형성된 요철 형태로 형성된다. 이같이, 응력 분산부(120)는 치즐몸체(110)의 외주면에 길이방향으로 복수의 홈(121)과 돌기(122)가 번갈아가면서 순차적으로 형성된 요철 형태로 구비된 바, 치즐몸체(110)의 표면을 따라 전파되는 응력파들이 분산되게 함과 더불어 돌기(122)들은 응력파들을 상하방향으로 요동하는 운동에너지로 변환되게 하면서 서로 다른 방향으로 전파되는 응력파들이 중첩되는 것을 최소화되게 한다.
그리고, 상기 응력 분산부(120)는 서로 다른 방향으로 전파되는 응력파들의 분산효율을 증대시킬 수 있도록 치즐몸체(110)의 길이방향으로 상호 이격되게 복수개가 마련되도록 구비할 수 있다. 즉, 응력 분산부(120)가 치즐몸체(110)의 길이방향으로 상호 이격되게 복수개가 마련될 경우, 피스톤의 타격에 의해 치즐몸체(110)의 상측에서 하측으로 전달되는 응력파의 분산 및 파쇄부(111)의 피파쇄물 타격에 의해 치즐몸체(110)의 하측에서 상측으로 전달되는 응력파의 분산을 여러 번 이루어지게 하면서 응력파들의 중첩비율을 더욱 저감시키는 바, 진동 및 소음의 감소효율을 증대시키게 한다.
도 4를 참조하면, 상기 응력 분산부(120) 중 홈(121)들은, 치즐몸체(110)의 최상측에 배치된 홈(121a)을 제외한 나머지 홈(121b)들은 치즐몸체(110)의 하측에서 상측으로 갈수록 치즐몸체(110) 내측으로의 깊이가 순차적으로 깊어지도록 형성될 수 있다. 이때, 치즐몸체(110)의 최상측에 배치된 홈(121a)의 깊이는 치즐몸체(110)의 최하측에 배치된 홈(121b)의 깊이와 동일하게 형성되거나 이보다 깊이가 얕게 형성될 수 있다.
이같이, 상기 응력 분산부(120) 중 홈(121)을 형성시, 치즐몸체(110)의 최상측에 배치된 홈(121a)을 제외한 나머지 홈(121b)들이 치즐몸체(110)의 하측에서 상측으로 갈수록 치즐몸체(110) 내측으로의 깊이가 순차적으로 깊어지도록 형성될 경우, 피스톤의 타격으로 하강시 돌기(122) 부분의 관성에 의한 하방 휨 운동으로 유발되는 압축력이 치즐몸체(110)의 하단에 안정적으로 전달되게 하여 피파쇄물을 타격하는 힘이 증대되게 한다. 또한, 치즐몸체(110)의 하단인 파쇄부(111)로 피파쇄물을 타격시 치즐몸체(110)의 하단을 통해 전달받은 진동이 응력 분산부(120)를 통해 골고루 분산 전달되게 하면서 응력 분산부(120)의 홈(121)과 돌기(122) 부분에서의 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있게 한다.
좀 더 상세하게 설명하면, 상기 치즐몸체(110)의 하측에서 상측으로 갈수록 치즐몸체(110) 내측으로의 깊이가 순차적으로 깊어지도록 홈(121b)이 형성된 응력 분산부(120) 부분은 실린더 내측에서 치즐몸체(110)의 상단으로 피스톤이 타격될 때 치즐몸체(110)의 하측에 배치된 응력 분산부(120)의 돌기(122)의 휨 운동이 치즐몸체(110)의 상측에 배치된 돌기(122)의 휨 운동보다 먼저 발생되게 한다. 이때, 치즐몸체(110)의 상측에 배치된 돌기(122)의 휨 운동에너지 및 압축에너지의 크기가 치즐몸체(110)의 하측에 배치된 돌기(122)의 휨 운동에너지 및 압축에너지의 크기보다 작지만 돌기(122)의 휨 운동에너지 및 압축에너지가 치즐몸체(110)의 중심방향으로 집중되게 하면서 파쇄부(111) 방향으로의 압축력 전달이 안정적으로 이루어지게 하면서 파쇄부(111)를 통한 피파쇄물에 대한 타격하는 힘을 증대되게 한다. 또한, 상기 치즐몸체(110)의 하측에서 상측으로 갈수록 치즐몸체(110) 내측으로의 깊이가 순차적으로 깊어지도록 홈(121b)이 형성된 응력 분산부(120) 부분을 통해 파쇄부(111)에서 치즐몸체(110)의 상단 방향으로 발생되는 진동과 치즐몸체(110)의 상단에서 파쇄부(111) 방향으로 발생되는 진동의 중첩을 상쇄시켜 소음발생을 감소되게 한다.
그리고, 상기 치즐몸체(110)의 최상측에 배치된 홈(121a)을 제외한 나머지 홈(121b)들은 치즐몸체(110)의 하측에서 상측으로 갈수록 치즐몸체(110) 내측으로의 깊이가 순차적으로 깊어지도록 형성시, 돌기(122)들의 두께는 치즐몸체(110)의 하측에서 상측으로 갈수록 순차적으로 두께를 두껍게 하여 돌기(122)의 휨 운동 변위를 최소화하면서 내구성을 향상되게 한다.
도 5를 참조하면, 상기 응력 분산부(120)의 돌기(122) 외주면에는 원주방향으로 일정간격 이격되게 복수개의 절개홈(122a)이 형성될 수 있다. 그리고, 절개홈(122a)은 치즐몸체(110)의 길이방향을 기준으로 복수의 돌기(122) 상에 번갈아가면서 동일한 위치에 배치되게 형성될 수 있다. 즉, 절개홈(122a)은 치즐몸체(110)의 길이방향을 기준으로 홀수번째에 배치되는 복수의 돌기(122) 상에 동일한 위치에 배치되게 형성되고, 짝수번째에 배치되는 복수의 돌기(122) 상에 동일한 위치에 배치되게 형성될 수 있다. 이로 인해, 상호 인접한 돌기(122)가 피스톤의 타격에 의해 치즐몸체(110)의 상측에서 하측으로 전달되는 응력파 및 파쇄부(111)의 피파쇄물 타격에 의해 치즐몸체(110)의 하측에서 상측으로 전달되는 응력파에 의해 상하방향으로 휨 변형이 이루어질 때 상호 돌기(122)들의 충돌과 같은 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있게 한다.
이러한, 상기 절개홈(122a)은 피스톤의 타격에 의해 치즐몸체(110)의 상측에서 하측으로 전달되는 응력파 및, 파쇄부(111)의 피파쇄물 타격에 따른 치즐몸체(110)의 하측에서 상측으로 전달되는 응력파에 의해 돌기(122) 부분을 상하방향으로 휨 변형을 통한 운동에너지로 변환되게 하면서 진동 및 소음을 감소되게 한다. 여기서, 절개홈(122a)은 응력 분산부(120)의 돌기(122)에 직선형의 단면형태로 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고 반원형의 단면형태 외에 다양한 단면형태로 형성될 수도 있음은 물론이다.
또한, 도 6을 참조하면, 상기 응력 분산부(120)의 홈(121)에는 탄성을 가지는 탄성 흡수링(130)을 삽입 구비할 수 있다. 이러한, 탄성 흡수링(130)은 경질 또는 연질의 탄성재로 이루어질 수 있으며, 치즐몸체(110)의 외측에 배치되도록 응력 분산부(120)의 홈(121)에 삽입할 수 있게 원형 고리 형태로 형성될 수 있다. 이때, 탄성 흡수링(130)의 일측에는 내외측을 연결하는 개방부가 마련되어, 치즐몸체(110)의 외측에 배치되도록 응력 분산부(120)의 홈(121)으로 삽입 설치시, 힘을 가해서 내경이 커지도록 벌릴 수 있다.
이같이, 상기 응력 분산부(120)의 홈(121)에 탄성 흡수링(130)을 삽입 배치할 경우, 치즐몸체(110)의 응력 분산부(120) 중 홈(121) 부분에 대한 강도를 보강할 수 있음과 더불어 피스톤의 타격에 의해 치즐몸체(110)의 상측에서 하측으로 전달되는 응력파 및 파쇄부(111)의 피파쇄물 타격에 의해 치즐몸체(110)의 하측에서 상측으로 전달되는 응력파에 의해 응력 분산부(120)의 돌기(122) 부분이 상하방향으로 휨 변형시 운동에너지를 흡수하면서 진동 및 소음을 감소되게 하는 역할도 한다. 여기서, 탄성 흡수링(130)의 외주면은 요철 구조를 가지도록 형성하여, 돌기(122)로부터 전달 흡수된 운동에너지를 분산시켜 탄성 흡수링(130)의 내구성을 증대되게 할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 응력 분산부(120)의 홈(121) 부분에는 치즐몸체(110)의 내측으로 연장된 응력분산공(123)이 형성될 수 있다. 이러한, 응력분산공(123)은 파쇄부(111)에서 치즐몸체(110)의 상측 방향로 이동되는 진동을 치즐몸체(110) 상에서 여러 방향으로 분산시켜 분산율을 높아지게 하면서 진동 및 소음을 저감되게 한다. 그리고, 상기 응력분산공(123)은 치즐몸체(110)의 외주면 원주방향, 즉 홈(121)이 형성된 부분 둘레로 상호 이격되게 복수개가 형성될 수 있다.
또한, 상기 응력분산공(123)은 치즐몸체(110)의 내측으로 갈수록 치즐몸체(110)의 강도 저감을 최소화할 수 있도록 치즐몸체(110)의 외측에서 내측으로 갈수록 직경이 작아지도록 형성될 수 있다. 이때, 응력분산공(123)은 치즐몸체(110)의 내측으로 갈수록 직경이 작아지도록 형성되며, 응력분산공(123)은 테이퍼 단면 형태로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않고 치즐몸체(110)의 내측으로 갈수록 직경이 작아지는 다단 형태로 형성될 수도 있다. 또한, 응력분산공(123)은 치즐몸체(110)의 외측에서 내측으로 동일한 직경을 가지는 상태로 연장되게 형성될 수도 있음은 물론이다.
또한, 도 8을 참조하면, 상기 치즐몸체(110)에는 복수의 응력분산공(123)을 연결하도록 진동 흡수연결부(140)를 구비할 수 있다. 이러한, 진동 흡수연결부(140)는 탄성을 가지는 재질로 형성되어, 치즐몸체(110)의 길이방향을 따라 이동하는 진동의 흡수와 응력분산공(123)이 형성된 치즐몸체(110)의 강도 보강 및, 응력 분산부(120)의 돌기(122) 부분이 상하방향으로 휨 운동시 상하방향에 인접한 돌기(122) 부분의 충돌을 방지할 수 있게 한다. 여기서, 진동 흡수연결부(140)는 삽입부재(141), 연결부재(142)를 포함한다.
상기 삽입부재(141)는 복수개로 구성되어, 각각의 응력분산공(123)에 대응되게 삽입되는 부분이다. 이러한, 삽입부재(141)는 탄성을 가지는 재질로 이루어지는데, 보다 상세하게는 연성을 가지는 고무재질이나 합성수지재질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하지 않고 경질의 플라스틱 재질로 이루어질 수도 있음은 물론이다.
상기 연결부재(142)는 복수의 삽입부재(141)를 연결한 상태로 치즐몸체(110)의 외측에 삽입되게 배치되는 고리 형태의 부재이다. 이같이, 연결부재(142)는 복수의 삽입부재(141)를 연결하여, 삽입부재(141)를 통해 전달되는 진동을 통해 상하방향으로 휨 운동하면서 운동 에너지로 변환되게 함과 더불어 상하방향에 상호 인접한 응력 분산부(120)의 돌기(122) 부분의 상하방향 휨 운동시 돌기(122) 부분과 충돌하면서 운동에너지를 흡수함과 더불어 상하방향에 인접한 돌기(122)들의 충돌을 방지한다. 이러한, 연결부재(142)는 앞서 설명한 삽입부재(141)와 마찬가지로 탄성을 가지는 재질로 이루어지는데, 보다 상세하게는 연성을 가지는 고무재질이나 합성수지재질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하지 않고 경질의 플라스틱 재질로 이루어질 수도 있음은 물론이다.
도 9는 일 실시예에 따른 유압브레이커용 치즐(100)과 종래의 유압브레이커용 치즐의 피파쇄물 타격시 응력상태를 비교한 시뮬레이션 이미지로서, 유압에 의해 하방으로 이동하는 피스톤이 치즐(100)을 가격하고, 치즐(100)이 500t 두께의 타격판(철판)을 타격할 때이다. 도 9의 (a),(b)에서 보는 바와 같이 일 실시예에 따른 유압브레이커용 치즐(100)이 타격판을 가격하면서 발생되는 압축 응력 지속시간은 종래의 치즐이 타격판을 가격하면서 발생되는 압축 응력 지속시간보다 약 15%정도 증가된 것을 알 수 있다. 이는 치즐(100)과 타격판의 접촉 시간이 종래의 치즐과 타격판의 접촉 시간보다 15% 증가됨을 의미하는데, 이같이, 치즐(100)과 타격판의 접촉 시간이 증가됨에 따라 치즐(100)에서 발생되는 진동 및 소음은 줄어들게 된다.
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 치즐몸체(110)의 상측에서 하측, 즉 치즐몸체(110)의 길이방향을 기준으로 일단에서 타단을 향하는 응력파는 돌기(122) 부분을 관성에 의한 하방 휨 운동으로 유발시킨 후, 치즐몸체(110)의 하단으로 압축력이 안정적으로 전달되게 하여 파쇄부(111)를 통한 피파쇄물의 타격하는 힘이 증대되게 한다.
그리고, 상기 치즐몸체(110) 하단의 파쇄부(111)가 피파쇄물을 타격하면서 치즐몸체(110)의 하측에서 상측, 즉 치즐몸체(110)의 길이방향을 기준으로 타단에서 일단을 향하는 응력파는 응력 분산부(120)의 홈(121)과 돌기(122)에 의해 분산 및, 돌기(122)들이 상하방향으로의 휨 운동을 통한 운동 에너지로 변환되게 한다.
이같이, 상기 피스톤이 치즐몸체(110)의 상단에 타격시, 치즐몸체(110)의 상측에서 하측으로 전달되는 응력파 및 파쇄부(111)의 피파쇄물 타격에 의해 치즐몸체(110)의 하측에서 상측으로 전달되는 응력파는 응력 분산부(120)의 홈(121)과 돌기(122)에 의해 서로 분산되면서 치즐몸체(110) 상에서 응력파의 중첩을 최소화되게 하는 바, 피스톤이 치즐몸체(110)의 상단을 타격한 후 파쇄부(111)가 피파쇄물을 타격하면서 발생하는 진동 및 소음을 저감시킬 수 있게 한다. 더불어, 치즐몸체(110)의 상측에서 하측으로 향하는 응력파는 응력 분산부(120)의 돌기(122) 부분이 관성에 의한 하방 휨 운동을 유발하고, 이를 통해 치즐몸체(110)의 하측으로 압축력을 전달되게 하는 바, 파쇄부(111)에 의한 피파쇄물의 타격하는 힘을 증대되게 한다.
이와 같은, 일 실시예의 유압 브레이커용 치즐은, 치즐몸체(110)의 외주면에 길이방향으로 일정간격 이격되게 복수의 홈(121)과 돌기(122)가 번갈아가면서 형성된 요철형태의 응력 분산부(120)가 마련되어, 피스톤의 타격에 의해 치즐몸체(110)의 상측에서 하측으로 전달되는 응력파 및, 파쇄부(111)의 피파쇄물 타격에 의해 치즐몸체(110)의 하측에서 상측으로 전달되는 응력파가 홈(121)과 돌기(122)를 통과시 여러 방향으로 분산 이동되게 하면서 치즐몸체(110) 상에서 응력파의 중첩을 최소화되게 하는 바, 피스톤이 치즐몸체(110)의 상단을 타격한 후 파쇄부(111)가 피파쇄물을 타격하면서 발생하는 진동 및 소음을 저감시킬 수 있게 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.

Claims (10)

  1. 유압 브레이커의 내부에 설치되어 왕복운동하는 피스톤에 의해 타격되는 유압 브레이커용 치즐에 있어서,
    하단에는 뿔 형상의 파쇄부가 마련된 축 구조의 치즐몸체;
    상기 치즐몸체의 외주면에 길이방향으로 복수의 홈과 돌기가 번갈아가며 형성된 요철 형태로 마련되어, 피스톤의 타격에 의해 치즐몸체의 상측에서 하측으로 전달되는 응력파 및, 파쇄부의 피파쇄물 타격에 의해 치즐몸체의 하측에서 상측으로 전달되는 응력파를 분산시키는 응력 분산부;를 포함하는 유압 브레이커용 치즐.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 응력 분산부는, 치즐몸체의 길이방향으로 상호 이격되게 복수개가 마련된 유압 브레이커용 치즐.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 응력 분산부의 홈과 돌기 중 홈은, 치즐몸체의 최상측에 배치된 홈을 제외한 나머지 홈들이 치즐몸체의 하측에서 상측으로 갈수록 치즐몸체 내측으로의 깊이가 순차적으로 깊어지도록 형성된 유압 브레이커용 치즐.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 응력 분산부의 홈과 돌기 중 돌기들의 두께는 치즐몸체의 하측에서 상측으로 갈수록 순차적으로 두꺼워지게 형성된 유압 브레이커용 치즐.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 응력 분산부의 최하측과 파쇄부 상측 사이에 위치하는 치즐몸체의 외주면은 상측에서 하측으로 갈수록 직경이 작아지도록 테이퍼진 형태를 가지는 유압 브레이커용 치즐.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 응력 분산부의 홈에 각각 삽입되게 설치하여, 치즐몸체의 축방향을 따라 이동하는 진동을 흡수하도록 탄성을 가지는 원형 고리형태의 탄성 흡수링을 더 구비하는 유압 브레이커용 치즐.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 응력 분산부의 돌기 외주면에는 원주방향으로 일정간격 이격되게 복수개의 절개홈이 형성된 유압 브레이커용 치즐.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 응력 분산부의 홈 부분에는 치즐몸체의 내측으로 연장되게 응력분산공이 더 형성되고,
    상기 응력분산공은 응력 분산부의 홈 둘레로 상호 이격되게 복수개가 마련된 유압브레이커용 치즐.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수의 응력분산공을 연결하도록 치즐몸체에 설치하여, 치즐몸체를 따라 이동하는 진동을 흡수하도록 탄성을 가지는 진동 흡수연결부를 더 구비하는 유압브레이커용 치즐.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 진동 흡수연결부는,
    상기 응력분산공에 대응되게 삽입되며, 탄성을 가지는 재질로 이루어진 복수의 삽입부재,
    상기 치즐몸체의 외측에 삽입 배치된 상태로 복수의 삽입부재를 연결하는 고리 형태의 연결부재를 포함하는 유압브레이커용 치즐.
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