KR100217264B1 - 철도 차량의 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도 차량의 브레이크 장치에 관한 것으로, 제동관 압력이 제어용적부 충기변을 통해 충기되고, 내부 압력을 수동으로 배관시키기 위한 급속완해변이 부착된 제어용적부와; 제동관 압력을 연결 및 차단하기 위한 차단변과; 일측부에 개폐용 차단핸들이 부착되고, 상기 차단변이 결합되며, 보조공기통에 제동관 압력의 충기를 개폐하는 보조공기통 충기변과; 차량이 객차 또는 화차와 편성될 때를 위해 화차, 객차의 제동동작 및 완해시간에 맞는 쵸크 또는 D64가 내장되고, G/P 절환이 불필요한 경우에는 어느 한쪽 방향으로 고정시킬 수 있도록 잠금장치가 결합 가능한 G/P 절환변과; 상기 제어용적부에 제동관 압력의 공급을 제어하기 위한 제어용적부 충기변, 급동변에 의해 제동관 압력의 변화에 신속하게 응동하고, 제동 지령시 제어용적부와 평형을 이루고 있는 제동관 압력을 국부감압시켜 후부차량을 민감하게 제동시키는 급동기능부, 제동이 개시후 선두와 후부차간의 제동응동시간의 차이로 인한 충격을 감소시켜 부드러운 주행 특성을 갖도록 제동제어압력을 제어하는 최소압력 제한변, 보조공기통의 크기 및 주공기통관 또는 제동관에 의해 충기되는 압력, 제동통 체적에 관계없이 최대 압력제어실의 압력을 항상 일정하게 제어하고 제동통의 누기 또는 제동통까지의 배관누기 등에 의하여서도 제동압력이 일정하게 유지되도록 하는 최대압력 제한변, 그리고 제동관 압력의 공급을 제어함과 아울러 상기 급동기능부와 연동되는 제어용적부 충기쵸크와 니이들 밸브로 이루어지며, 제동관 압력의 크기 및 감압속도에 따라서 제동통압력을 생성 및 배기시키는 연산작동변과; 내부에 2개의 다이아프램 피스톤, 보조 피스톤이 설치되어, 영공장치의 영공제어압력에 따라 부착되어 있는 영공절환변의 작용으로 브레이크 제어압을 공차시에는 영차시보다 감압시켜 공급하여 주는 복식중계변으로 구성되어 있다.

이러한 본 발명은 제동전파속도와 제동응동속도가 빠르고, 제동동작이 안정하게 이루어질 뿐 아니라 주행 특성이 부드럽게 되며, 배관 및 밸브의 결합구조가 간단한 이점이 있다.

Description

철도 차량의 브레이크 장치

본 발명은 철도 차량의 브레이크 장치에 관한 것으로, 특히 제동전파속도와 제동응동속도가 빠르고, 제동동작이 안정하게 이루어질 뿐 아니라, 주행 특성이 부드럽게 되며, 배관 및 밸브의 결합구조를 간단화한 철도 차량의 브레이크 장치에 관한 것이다.

종래 철도 차량의 브레이크 장치는 제동전파속도가 떨어지고, 제동응동시간이 지연되는 문제점이 있으며, 객차와 하차의 혼합편성인 경우 적용이 어려우며, 배관 및 밸브의 결합구조가 복잡한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 결함 및 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 제동전파속도와 제동응답속도가 빠르고, 제동동작이 안정하게 이루어질 뿐 아니라, 주행 특성이 부드럽게 되며, 배관 및 밸브의 결합구조가 간단한 철도 차량의 브레이크 장치를 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 급속완해변이 부착된 제어용적부와; 제동관 압력을 연결 및 차단하기 위한 차단변과; 보조공기통에 제동관 압력의 충기를 개폐하는 보조공기통 충기변과; 차량이 객차 또는 회사와 편성될 때를 위해 제동압력을 조절하기 위한 G/P 절환변과; 제동관 압력의 변화에 신속하게 응동하고, 제동 지령시 제어용적부와 평형을 이루고 있는 제동관 압력을 국부감압시켜 후부차량을 민감하게 제동시키며 제동이 개시후 선두와 후부차간의 제동응동이 시간의 차이로 인한 충격을 감소시켜 부드러운 주행 특성을 갖도록 제동제어압력을 제어함과 아울러 최대 압력 제어실의 압력을 향상 일정하게 제어하고 제동통의 누기 또는 제동통까지의 배관누기 등에 의하여서도 제동압력이 일정하게 유지되도록 하고, 제동관 압력의 트기 및 감압속도에 따라서 제동통압력을 생성 및 배기시키는 연산작동변과; 내부에 2개의 다이아프램 피스톤, 보조 피스톤이 설치되어, 영공장치의 영공제어압력에 따라 부착되어 있는 영공절환변의 작용으로 브레이크 제어압을 공차시에는 영차시 보다 감압시켜 공급하여 주는 복식중계변으로 구성되는 철도 차량의 브레이크 장치를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 의한 철도 차량의 브레이크 장치는 유럽철도연합(UIC)의 규정에 의한 계단완해 방식이며, G/P 절환변을 부착하여 객차와의 혼합편성도 가능하게 된다. 또, 제동전파속도는 285m/sec로서 거의 음속에 가까우며 UIC 규정상 0.6bar의 제동관 압력(BP)이 6초 이내에 감압되었을 때 제동응동시간도 1초 내지 1.2초 이내에 이루어지고, 각 기능 밸브의 결합구조가 매우 간단하다.

제1도 내지 제7도는 본 발명 철도 차량의 브레이트 장치의 구성을 보인 도면으로서, 제1도는 본 발명 철도 차량의 브레이크 장치의 사시도.

제2도는 철도 차량의 브레이크 장치의 분해 사시도.

제3도는 철도 차량의 브레이크 장치의 단면도.

제4도는 제어용적부의 단면도.

제5도는 보조공기통 충기변의 단면도.

제6도는 G/P 절환변의 단면도.

제7도는 최대압력 제한변의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 연산작동변 1.1 : 피스톤

1.2, 1.7, 1.9, 1.11, 1.13, 1.16, 1.18 : 스프링 1.3 : 태핏

1.4 : 급동변 1.5 : 밸브플레이트

1.6 : 다이아프램 피스톤 1.8 : 밸브플레이트

1.10 : 니이들 밸브 1.12 : 최대압력 제한변

1.14 : 최소압력 제한변 1.15 : 제어용적부 충기변

1.17 : 급동제한변 1.17a : 급동차단실

1.19 : 여과기 2 : 제어용적부

2.1 : 지지피스톤 2.6 : 스풀

2.2, 2.4, 2.5, 2.8, 3.4, 5.2, 5.5 : 스프링 2.7 : 완해봉

2.9 : 개방변 2.10 : 완해핸들

3 : 복식중계변 3.1 : 다이아프램 피스톤

3.2 : 보조 피스톤 3.3 : 밸브플레이트

3.5 : 영공절환변 4 : 차단변

4.1 : 보조공기통 층기변 4.2 : 제공관 차단변

4.3 : 캠축 4.4 : 차단핸들

5 : 보조공기통 충기변 5.1 : 피스톤

5.3 : 역지변 5.4 : 제동제어압력실

6 : G/P 절환변 6.1 : 절환레버

6.2 : 완해변 6.3 : 충기변

6.4 : 캠축 7 : 브래키트

B21 : 배기구 B22 : 충기구

C : 제동통압력 D11-D64 : 쵸크

D11 : 제어용적부 충기쵸크 G : 화차

LB : 제동관 L : 제동관 압력

P : 객차 R1 : 보조공기통

R : 보조공기통 압력 V11-V51 : 밸브시트

이하, 이와 같은 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명 철도 차량의 브레이크 장치의 사시도를 보인 것이고, 제2도는 철도 차량의 브레이크 장치의 분해 사시도이며, 제3도는 철도 차량의 브레이크 장치의 단면도, 제4도는 제어용적부의 단면도, 제7도는 최대압력 제한변으 단면도를 각각 보인 것으로, 도면에서 1은 장치의 중간부에서 제동 동작을 단계적으로 제어하는 연산작동변, 2는 연산작동변(1)의 하부에 결합되어 연산작동변(1)의 동작을 지원하는 제어용적부, 3은 제동압력 출력측에 결합되고 내부에 한 쌍의 다이아프램 피스톤이 결합되어 차량을 영, 공차를 구분하여 제동시키기 위한 복식중계변을 각각 보인 것이고, 4는 제동압력 입력층에서 공급 또는 차단을 제어하기 위한 차단변, 5는 보조 공기통(R1)에 제어압력의 충기를 제어하기 위한 충기변, 6은 화,객차에 따라 제동 동작을 절환하기 위한 G/P 절환변(goods/persons change over cock)을 각각 보인 것이며, 7은 제동 배관프래키트를 각각 보인 것이다.

본 발명은 차량의 제동관(LB)과 연결되는 브래키트(7)에 결합되어 제동관(LB)으로부터 유입되는 압축 공기의 이물질을 여과하는 여과기(1.19)와; 제동관 압력(L)이 제어용적부 충기변(1.15)을 통해 충기되고, 내부 압력을 수동을 배기시키기 위한 급속완해변이 부착된 제어용적부(2)와; 제동관 압력(L)을 연결 및 차단하기 위한 차단변(4)과; 일측부에 개폐용 차단핸들(4.4) 및 상기 차단변(4)이 결합됨과 아울러, 보조공기통(R1)에 제동관 압력(L)의 충기를 개폐하는 보조공기통 충기변(5)과, 차량이 객차 또는 화차와 편성될 때를 위해 화차(G), 객차(P)의 제동동작 및 완해시간에 맞는 쵸크(D63 또는 D64)가 내장되고, G/P 절환이 불필요한 경우에는 어느 한쪽 방향으로 고정시킬 수 있도록 잠금장치가 결합 가능한 G/P 절환변(6)과; 차량을 제동조건에 따라 단계적으로 제동 제어하기 위한 연산작동변(1)과; 내부에 2개의 다이아프램 피스톤(3.1), 보조 피스톤(3.2)이 설치되어, 영공장치의 영공제어압력에 따라 부착되어 있는 영공절환변(3.5)의 작용으로 브레이크 제어압을 공차시에는 영차시보다 감압시켜 공급하여 주는 복식중계변(3)으로 구성되어 있다.

상기 연산작동변(1)은 상기 제어용적부(2)에 제동관 압력(L)의 공급을 제어하기 위한 제어용적부 충기변(1.15), 급동변(1.4)에 의해 제동관 압력(L)의 변화에 신속하게 응동하고, 제동 지령시 제어용적부 압력(A)과 평형을 이루고 있는 제동관 압력(L)을 국부 감압시켜 후부차량을 민감하게 제동시키는 급동기능부, 제동시 개시후 선두와 후부차간의 제동응동시간의 차이로 인한 충격을 감소시켜 부드러운 주행 특성을 갖도록 제동제어압력을 제어하는 최소압력 제한변(1.14), 보조공기통(R1)의 크기 및 주공기통관 또는 제동관(LP)에 의해 충기되는 압력, 제동통 체적에 관계없이 최대 제동제어압력(Cv)의 압력을 항상 일정하게 제어하고 제동통의 누기 또는 제동통까지의 배관누기 등에 의하여서도 제동압력이 일정하게 유지되도록 하는 최대압력 제한변(1.12), 그리고 제동관 압력(L)의 공급을 제어함과 아울러 상기 급동기능부와 연동되는 제어용적부 충기쵸크(D11)와 니이들 밸브(1.10)로 이루어지고, 제동관(LB)의 압력 크기 및 감압속도에 따라서 제동통(C4)의 압력(C)을 생성 및 배기시키고 상기 각 밸브와 연동하여 차량을 설정된 조건에 따라 제동하게 된다.

그리고, 상기 연산작동변(1)은 제동 동작후 완해시 제동관 압력(L)의 맥동현상에 대해서도 제어용적부 충기구(B22)를 막아주는 과충기 방지구조를 갖는다. 상기 연산작동변(1)의 급동기능부는 배기구(D12)를 가지는 급동실(U), 급동제한변(1.17), 급동차단실(1.17a), 니이들 밸브(1.10)를 포함하여, 제동이 지령되면 제어용적부 압력(A)과 평형을 이루고 있는 제동관 압력(L)이 급동실(U)로 유입되면서 국부감압을 일으켜 후부차량이 민감하게 제동작용을 할 수 있도록 하여줌으로써 고속(285m/sec)의 제동전파속도를 얻도록 구성되어 있다. 그리고, 상기 제동관 압력(L)이 제어용적부 충기쵸크(D11)와 니이들 밸브(1.10)를 거쳐 제어용적부 충기변(1.15)을 통해 제어용적부(2)로 충기되고, 니이들 밸브(1.10)는 급동기능과 연동되어 제동시 제어용적부(2)와 제동관(LP)의 연결을 차단하여 신속하게 제동제어압력(Cv)을 상승시키고 급동기능이 제동완해 후 재설정되도록 구성되어 있다.

또, 상기 연산작동변(1)의 최소압력 제한변(1.14)은 제동이 시작된 후 선두와 후부차간의 제동응동시간의 차이로 인한 충격을 감소시켜 부드러운 주행 특성을 갖도록 제동제어압력(Cv)이 인숏압력(inshot)에 이를 때까지 신속하게 충기시켜 주다가 인숏 압력 이후부터는 쵸크(D63; P 또는 D64; G)를 통해 최대 제동제어압력까지 상승하도록 구성되어 있으며, 최대압력 제한변(1.12)은 보조공기통(R1)의 크기 및 주공기통관 또는 제동관(LP)에 의해 충기되는 압력, 제동통체적에 관계없이 최대 제동제어압력(Cv)의 압력을 소정 압력(3.8 ± 0.1) bar으로 항상 일정하게 제어하여 주므로 제동통의 누기 또는 제동통까지의 배관누기 등에 의해서도 제동압력이 변하지 않도록 구성되어 있다.

상기 복식중계변(3)은 제어변(또는 분배변)에 쉽게 결합될 수 있는 간편한 구조로 설계되어 있으며, 제어변에서 생성된 제동제어압력(Cv)을 영공장치의 제어압력에 따라 부착되어 있는 영공절환변(3.5)의 작용으로 공차시는 감압시켜 주고 영차시는 그대로 제동통(C4)에 공급하여 주는 기능을 갖도록 구성되어 있다. 즉, 복식중계변(3) 내에는 2개의 다이아프램 피스톤(3.1), 보조 피스톤(3.2)이 설치되어 있으며, 영공장치의 영공제어압력에 따라 영공절환변(3.5)이 작동되고 다이아프램 피스톤이 제동제어압력(Cv)에 의해 한쪽으로만 작용하면 영차상태, 양쪽으로 작용하면 공차상태가 되도록 제동통압력(C)을 절환하도록 구성되어 있다.

상기 복식중계변(3)에 의해 차량의 공차상태에서 얻어질 수 있는 제동통압력(C)은 예를 들어 1.2, 1.4, 1.6, 1.75, 1.9, 2.2, 2.4, 2.6, 2.8 또는 3.0bar이고, 영차상태의 제동통압력(C)은 3.8 ± 0.1bar가 되도록 구성될 수 있다. 공차상태에서는 제동통압력(C)이 신속하게 작용할 수 있도록 제동통압력(C)이 0.3bar 이상 되어야만 다이아프램 피스톤(3.1)이 양쪽으로 작용하도록 되어 있다.

상기 차단변(4)은 보조공기통 차단변(4.1)과 제동관 차단변(4.2)이 각각 밸브시트(V41),(V42)를 개폐하도록 되어 있고, 캠축(4.3)에 개폐용 차단핸들(4.4)이 결합된 구성으로 되어 있다.

제5도는 보조공기통 충기변의 단면도를 보인 것으로, 제5도를 함께 참조하면, 상기 보조공기통 충기변(5)은 보조공기통(R1)의 크기에 관계 없이 제동통압력(C)이 완해되기 시작하면 보조공기통(R1)은 제동관 압력(L)으로부터 역지변(5.3)을 통해 충기되며, 보조공기통 충기변(5)에는 차단핸들이 부착되어 있다.

제6도는 G/P 절환변의 단면도를 보인 것으로, 이 제6도를 함께 참조하면, 상기 G/P 절환변(6)은 차량이 객차 또는 화차와 편성될 때를 위해 화차(G), 객차(P)의 제동동작 및 완해시간에 맞는 쵸크(D63 또는 D64)가 내장되어 있으며, 절환레버(6.1)가 캠축(6.4)에 결합되어 완해변(6.2)과 충기변(6.1)을 개폐하도록 되어 있으며, G/P 절환이 불필요한 경우에는 어느 한쪽 방향으로 아예 고정시킬 수 있도록 절환변 대신 잠금장치를 설치할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

[초기위치]

제어변은 초기 충기시 모두 무압상태로서 연산작동변(1)은 스프링(1.7)의 장력으로 완해위치에 있게 된다. 이 때 밸브 플레이트(1.5)는 밸브시트(V12)에 밀착되고, 밸브시트(V14)는 닫혀 있게 되며, 밸브시트(V13)는 개방되어 있다. 그리고, 피스톤(1.1A)이 스프링(2.2)에 의해 상측으로 탄지되어 태핏(1.3)이 밸브 플레이트(1.5)에 밀착되며, 니이들 밸브(1.10)도 스프링(1.9)에 의해 우측으로 이동 제어용적부 충기쵸크(D11)가 닫혀 있다.

또 연산작동변(1)의 제어용적부 충기변(1.15)은 스프링(1.16) 힘에 의해 밸브시트(V17), 최소압력 제한변(1.14)은 스프링(1.13)의 힘에 의해 밸브시트(V16), 최대압력 제한변(1.12)은 스프링(1.11) 힘에 의해 밸브시트(V15)로부터 각각 개방되어 있다. 복식중계변(3)도 완해위치로 되어 있으며, 차단변(4)이 차단위치(OFF)에서 제동관 압력(L)은 차단되고, 보조공기통 압력(R)은 배기로 연결되어 있으며, 보조공기통 충기변(5)도 스프링(5.5)에 의해 닫혀 있다.

[초기충기]

초기충기시에는 차단변(4)을 개방위치(ON)로 놓고 제동관 압력(L)을 연산작동변(1)에 충기시키게 되면 니이들 밸브(1,10)가 스프링(1.9)의 반력을 이기고 좌측으로 이동하여 제어용적부 충기쵸크(D11)를 개방시키므로 제동관 압력(L)은 제어용적부 압력(A)을 충기시키기 시작하며, 제공관 압력(L)은 피스톤(1.1)을 밑으로 누르므로 스풀(2.6)도 밑으로 내려오면서 배기구(B21)를 지나가게 되어 배기를 차단시킨다. 그리고, 지지피스톤(2.1)이 급속완해변 부착 제어용적부(2)의 충기구(B22)를 차단시키므로 쵸크(D22)를 통해 충기가 이루어지게 된다.

또, 보조공기통(R1)의 압력(R)은 쵸크(D51) 및 역지변(5.3)를 거쳐 충기되고, 이 압력은 복식중계변(3)의 밸브시트(V32), 최대압력 제한변(1.12) 및 충기변(6.3)의 충기쵸크를 통해 밸브시트(V14)까지 충기된다. 보조공기통(R1)이 0bar에서 4bar까지 충기되는 시간은 22 ± 2초 이내이어야 하며, 보조공기통 충기변(5)의 차단압력에 다다르게 되는 4.7bar에서 5.0bar까지는 서서히 이루어지므로 0bar에서 4.9bar까지 충기되는데 소요되는 시간은 약 30초 내지 40초가 된다.

[초기 랩위치]

피스톤(1.1) 상부 제동실(L1), 보조공기통(R1), 제어용적부(2)가 모두 충기되면 제어변은 랩위치를 취하게 되고, 다이아프램 피스톤(1.6)은 스프링(1.7)의 힘에 의해 태핏(1.3) 및 밸브플레이트(1.5)와 스프링(2.2)이 평형상태를 유지하게 되며 제어용적부 압력(A)은 스풀(2.6)이 스프링(2.4)의 반력을 이기고 내려와 배기구(B21)를 차단하고 지지피스톤(2.1)에는 아무런 힘도 가하지 않도록 하여준다. 보조공기통 압력(R)이 누기되면 제동관 압력(L)은 쵸크(D51) 및 역지변(5.3)을 거쳐 항시 이를 보충하여 준다.

[제동동작 제1단계]

제동이 지령되어 제동관 압력(L)이 감압되면 제어용적부 충기쵸크(D11)에 의해 압력제한이 되므로 제동관 압력(L)과 제어용적부 압력(A)의 차이에 의해 피스톤(1.1)이 상승하고 태핏(1.3)을 통해 밸브플레이트(1.5)가 상승하게 된다.

급동변(1.4)은 스프링(1.2)에 의해 밸브시트(V11)에 닿을 때까지만 상승되므로 밸브플레이트(V12)는 개방되면서 제동관 압력(L)이 급동변(1.4)로 유입되고 일부는 니이들 밸브(1.10)를 스프링(1.9) 힘과 더불어 우측으로 이동시켜 제어용적부 충기쵸크(D11)를 차단시켜 버린다.

차량의 제동관(LB)의 압력과 제어변의 제동관 압력(L)은 보조공기통 충기변(5)의 쵸크(D52)에 의하여 제한되고, 피스톤(1.1) 상부의 제동관 압력(L)이 급동실(U)로 유입됨에 따라 압력차(L-A)는 연산작동변(1)을 제동위치를 신속하게 취하도록 상승시키는 역할을 하므로 밸브플레이트(1.8)가 스프링(1.20)의 힘을 이기고 위로 이동하여 밸브시트(V14)가 개방되며, 이에 따라 최소압력 제한변(1.14) 및 최대압력 제한변(1.12)을 통해 대기하고 있던 보조공기통 압력(R)이 제동제어압력(Cv)으로 변화된 후, 이 압력이 복식중계변(3)의 압력제어실(C3)로 유입되어 다이아프램 피스톤(3.1)과 보조 피스톤(3.2)에 작용하게 되고, 영공장치의 상태에 따라 밸브시트(V32)를 우측으로 움직여 대기하고 있던 보조공기통 압력(R)을 제동통(C4)으로 유입시킨다.

[제동동작 제2단계]

공차상태에서는 영공장치로부터 제어압력이 영공절환변(3.5)으로 유입되지 않으므로 영공절환변(3.5)의 피스톤(3.5-1)은 스프링(3.5-2)의 장력에 의해 위로 올려진 상태가 되면서 압력제어실(C1)의 압력은 영공절환변(3.5)의 배기구(01)로 배기된다. 또 제동제어압력(Cv)이 쵸크(D31)를 통하여 복식중계변(3)의 압력제어실(C2)로 유입되어 다이아프램 피스톤(3.1)을 우측으로 움직이게 하여 밸브시트(V32)를 개방시키고, 밸브시트(V31)를 차단시키게 되므로 보조공기통 압력(R)은 제동통(C4), 압력제어실(C1)의 보조 피스톤(3.2), 쵸크(D32)를 통해 다이아프램 피스톤(3.1)의 상부에 각각 공급된다. 또한, 제동제어압력(Cv)은 보조 피스톤(3.2)의 상부에도 작용하게 되므로 압력제어실(C1)의 밸브플레이트(3.3)에 작용하는 스프링(3.4)의 장력을 이기기 시작하는 0.3bar 부터는 압력이 양쪽으로 작용하면서 다이아프램 피스톤(3.1)과 보조 피스톤(3.2)의 유효면적 차이 만큼만 밸브시트(V32)를 개방하는 힘으로 작용하기 때문에 제동통압력(C)은 제동제어압력(Cv)보다 낮은 압력이 되어 평형을 이루게 된다. 또, 공차상태에서는 제동통압력(C)이 신속하게 작용할 수 있도록 제동통압력(C)이 0.3bar 이상 되어야만 다이아프램 피스톤(3.1)과 보조 피스톤(3.2)이 양쪽으로 작용하게 된다.

영차상태가 되면 영공장치로부터 제어압력이 영공절환변(3.5)으로 유입되고 영공절환변(3.5)의 피스톤(3.5-1)은 스프링(3.5-2)의 장력을 이기고 밑으로 이동하게 되므로 제동통압력(C)은 압력제어실(C1)로 연결된다. 또, 제동제어압력(Cv)은 다이아프램 피스톤(3.1)과 보조 피스톤(3.2)에 각각 작용하여도 압력제어실(C1)로 유입된 제동통압력(C)과 스프링(3.4)의 장력에 의히 다이아프램 피스톤(3.1)에만 작용하므로 보조공기통 압력(R)은 제동제어압력(Cv)과 같은 압력이 될 때까지 제동통(C4)으로 유입되다가 제동통압력(C)과 제동제어압력(Cv)이 같아지면 밸브시트(V32)가 스프링에 의해 닫혀지면서 압력평형을 유지하게 된다. 즉, 영차상태에서는 제어압력이 3.8bar이므로 제동통압력(C)도 3.8bar가 된다.

차량의 제동관(LB) 압력과 제어변의 제동관 압력(L) 구배는 급동변(1.4)의 작용으로 신속하게 이루어지다가 제동제어압력(Cv)이 0.26bar가 되면 급동차단실(1.17a)이 스프링(1.18)의 반력을 이기고 급동제한변(1.17)을 우측으로 움직여 밸브시트(V18)를 차단시키므로 급동기능은 중지되며 이후부터는 충기쵸크(D52)의 크기에 의해 결정된다.

제동제어압력(Cv)이 0.35bar가 되면 보조공기통 충기변(1.15)을 좌측으로 이동시켜 완전 차단시켜 주므로 제어용적부 압력(A)은 더 이상 제동관 압력(L)과 연결되지 않으며, 제동초기부터 보조공기통 압력(R)이 제동관 압력(L)보다 높으므로 역지변(5.3)에서 제동관(LP)으로의 유입이 차단되지만 보조공기통 충기변(5)의 하단 제동압력제어실(5.4)으로도 유입되어 밸브시트(V51)를 밀착시켜 주므로 제동관 압력(L)과 보조공기통 압력(R)의 교류를 다시 한 번 차단시켜 준다.

제동제어압력(Cv)이 약 0.8bar가 되면 최소압력 제한변(1.14)을 차단시켜주므로 이후부터 최대 제동제어압력까지는최대압력 제한변(1.12)을 거쳐 충기쵸크(D63) 또는 (D64)를 통해 생성되어 진다. 제동제어압력(Cv)의 생성은 제동관 압력(L)의 감압량과 충기쵸크가 ″G″ 또는 ″P″ 어느 위치에 선택되었는가에 따라 결정되어 진다.

[압력평형 유지기능]

다이아프램 피스톤(3.1)에 작동하는 제동제어압력(Cv)은 쵸크(D32)를 통해 공급된 제동통압력(C) 및 스프링(4)과 평형을 유지하고 있으므로 제동통압력(C)이누기 등에 의해 자연 감소된다 하더라도 압력제어실(C2)의 작용으로 보조공기통 압력(R)은 제동통압력(C)의 누기량 만큼 보충해주기 위하여 제동통(C4)으로 공급되어 압력평형을 이루게 된다.

[제동 랩위치(최종단계)]

이 위치에서는 제동관 압력(L), 제동제어압력(Cv), 제어용적부(1)이 평형을 이루어 밸브시트(V13), (V14), (V31), (V32)가 모두 닫히는 상태이다. 그리고, 제동관 압력(L)은 급속완해벽 부착 제어용적부(2)와 차단되어진 상태이므로 제동관압력의 감압이 계속 진행되어 상용 전제동(1.5bar 감압)까지 되면 이에 비례하여 제동제어압력(Cv)도 증가하게 된다. 밸브시트(V13)에서 누기가 발생하면 최대압력 제한변(1.12)에서, 밸브시트(V31)에서 누기가 발생하면 복식중계변(3)에서 각각 압력보상이 이루어진다.

제동관 압력(L)이 비상 제동시 최대로 감압되면 제어용적부(1)이 계속 상승하여 밸브시트(V14)를 활짝 열어주어도 제동제어압력(Cv)은 최대압력 제한변(1.12)의 설정값(3.8)bar 이상으로는 상승하지 않는다.

[제동완해 제1단계]

제동랩 위치에서 제동관 압력(L)이 증가하면, 압력차(A-L)의 압력차는 점점 줄어들어 피스톤(1.1)이 밑으로 내려오게 되고, 제동제어압력(Cv)이 배기되면서 압력 평형을 이루게 되므로 복식중계변(3)의 밸브시트(V31)가 열리게 되어 제동통압력(C)와 더불어 배기되며, 제동통압력(C)과 제어실(C1) 압력이 제동제어압력(Cv)와 더불어 배기되면서 완해가 이루어지는 바, 제동제어압력(Cv)이 계속 하강하여 0.8bar 이하로 되면 최소압력 제한변(1.14)이 다시 열리며 0.3bar이면 제어용적부 충기변(1.15)이 다시 열리게 되지만 니이들 밸브(1.10)가 쵸크(D11)에 결합되어 있어 여전히 제어용적부 압력(A)과 제동관 압력(L)의 연결이 제한되어지므로 제어용적부 압력(A)은 제동관 압력(L)을 따라 압력 재설정이 이루어지게 된다. 그러나, 급동제한변(1.17)은 여전히 좌측의 제동제어압력(Cv)에 의해 닫혀져 있게 되므로 급동기능은 아직 완전히 회복되지 않는다.

보조공기통 충기변(5)의 제동압력제어실(5.4)의 막판을 통해 작용하는 힘도 또한 감소되며, 보조공기통 압력(R)과 제어용적부 압력(A)의 차이만큼 스프링(5.2)으로 탄지되어 있는 피스톤(5.1)에 작용하여 스프링(5.5)과 제동압력제어실(5.4)의 반력을 이기게 되므로 밸브시트(V51)가 개방되어 보조공기통(R1)은 다시 충기되어진다. 제동완해는 제동관 압력이 증가하는 만큼 이루어지게 된다.

[제동완해 제2단계]

제동관 압력(L)이 증가할수록 제어용적부 압력(A)도 이에 동화되어 똑같은 압력으로 재설정이 이루어지고 스프링(1.7) 힘에 의해 제어용적부(1)은 완해위치로 되돌아가게 된다. 급동변(1.4)도 완해위치로 내려오게 되며, 급동제한변(1.17)이 열리면서 급동변내 압력이 배기되므로 니이들 밸브(1.10)도 제어용적부 충기쵸크(D11)를 완전히 개방시켜 준다. 제동관 압력(L)과 제어용적부 압력(A)이 완전 평행을 이루게된 후 제동관 압력(L)의 맥동현상에 대해서도 과충기방지기능을 갖출 수 있도록 하기 위해 피스톤(1.1)이 급속완해변 부착 제어용적부(2)의 충기구(B22)를 막아버리므로 쵸크(D22)로만 충기가 이루어져서 제어용적부(2)는 제동관 압력(L)과 같은 압력으로 서서히 압력의 균형 상태를 이루게 된다.

보조공기통 압력(R)은 제동제어압력(Cv)이 감압되는 속도에 비례하여 증가되어야 하며 제동제어압력(Cv)이 0.4bar가 되었을 때 보조공기통 압력(R)은 4.7bar 내지 4.85bar로 충기되어져야 한다.

한편, 급속완해변 부착 제어용적부(2)의 완해핸들(2.10)은 수동 배기를 위하여 사용되며, 완해핸들(2.10)을 잡아당기게 되면 개방변(2.9)이 뒤틀리면서 스프링(2.8)의 반력을 이기고 완해봉(2.7)을 밀어올리므로 스풀(2.6), 슬리브(2.3), 스프링(2.5)이 위로 상승하면서 배기구(B21)가 스풀(2.6)의 아래로 위치하게 되어 제어용적부 압력(A)이 대기로 배기되어 진다.

따라서, 제어용적부(1)이 완해위치로 돌아오게 되므로 제동이 완해되어 진다. 완해핸들(2.10)을 원위치시키게 되면 개방변(2.9)은 곧바로 원위치되어 진다. 만일 제동관 압력(L)을 차단시켜 놓은 상태에서 완해핸들(2.10)을 잡아당기게 되었다면 개방변(2.9)은 계속 완해봉(2.7)을 밀어 올리는 위치에 그대로 있으므로 제어용적부 압력(A)은 전부 배기되어 진다. 급속완해변은 제어용적부(2)의 과충기 제거기능도 갖는다.

즉 완해핸들(2.10)을 잡아당긴 후 놓으면 배기구(B21)를 통해 압력이 배기되다가 제동관 압력(L)에 의해 피스콘(1.1)과 지지피스톤(2.1)이 스풀(2.6)을 밑으로 눌러내려 배기구(B21)를 다시 차단시키게 되므로 과충기 제거기능이 완료된다.

제어변을 완전 차단시키려면 보조공기통 충기변(5)에 부착된 차단핸들을 차단위치(OFF)에 놓으면 차량의 제동관(LB) 압력은 제어변으로 유입이 차단되고 보조공기통 압력(R)은 밸브시트(V41)를 통해 대기로 배기된다. 보조공기통 압력(R)이 배기됨에 따라 최대압력 제한변(1.12)도 개방되므로 제동제어압력(Cv)도 밸브시트(V13), 충기쵸크(D63 또는 D64), 최대압력 제한변(1.12)을 거쳐 대기로 배출된다. 또 복식중계변(3)에서도 제동통압력(C)이 밸브시트(V31)를 통해 대기로 배기되며 제어용적부 충기변(1.15)도 개방되므로 제어용적부 압력(A)도 제동관 압력(L)과 함께 배기되어 제어변 내의 모든 압력이 배기된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명 철도 차량의 브레이크 장치는 급속완해변이 부착된 제어용적부(2), 제동관 압력(L)을 연결 및 차단하기 위한 차단변(4), 보조공기통(R1)에 제동관 압력(L)의 충기를 개폐하는 보조공기통 충기변(5)과 객차 또는 화차와 편성에 따른 제동동작 및 완해시간을 조절하기 위한 G/P 절환변(6) 등에 의해 제동력의 연결 및 차단, 그리고 객, 화차의 혼합편성에 따른 제어압력의 조절을 간단 용이하게 행할 수 있으며, 제어용적부 충기변(1.15), 급동기능부, 최소압력 제한변(1.14), 최대압력 제한변(1.12) 등을 포함하는 연산작동변(1)과 내부에 2개의 다이아프램 피스톤(3.1), 보조 피스톤(3.2)이 설치되는 연산작동변(1)과 내부에 2 개의 다이아프램 피스톤(3.1), 보조 피스톤(3.2)이 설치되는 복식중계변(3)과 영공절환변(3.5)에 의해 후부차량을 민감하게 제동시키고, 제동이 개시후 선두와 후부차간의 제동응동시간의 차이로 인한 충격을 감소시켜 부드러운 주행 특성을 갖도록 제동제어압력을 제어할 있을 뿐 아니라, 보조공기통(R1)의 크기 및 주공기통관 또는 제동관(LP)에 의해 충기되는 압력, 제동통 체적에 관계없이 압력을 항상 일정하게 제어하고 제동통의 누기 또는 제동통까지의 배관누기 등에 의하여서도 제동압력이 일정하게 유지되도록 제어할 수 있다. 영, 공상태에 따라 적절하게 제동제어할 수 있다.

결국 본 발명은 제동전파속도와 제동응동속도가 빠르고, 제동동작이 안정하게 이루어질 뿐 아니라 주행 특성이 부드럽게 되며, 배관 및 밸브의 결합구조가 간단이 이점이 있다.

지금까지 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 명세서에 기재되고 청구된 원리의 진정한 정신 및 범위 안에서 수정 및 변경할 수 있는 여러 가지 실시형태는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것임을 이해하여야 할 것이다.

Claims (3)

1. 차량의 제동관(LB)과 연결되는 브래키트(7)에 결합되어 제동관(LB)으로부터 유입되는 압축 공기의 이물질을 여과하는 여과기(1.19); 제동관 압력(L)이 제어용적부 충기변(1.15)을 통해 충기되고, 내부 압력을 수동을 배기시키기 위한 급속완해변이 부착된 제어용적부(2); 제동관 압력(L)을 연결 및 차단하기 위한 차단변(4)과; 일측부에 개폐용 차단핸들(4.4) 및 상기 차단변(4)이 결합됨과 아울러, 보조공기통(R1)에 제동관 압력(L)의 충기를 개폐하는 보조공기통 충기변(5)과, 차량이 객차 또는 화차와 편성될 때를 위해 화차(G), 객차(P)의 제동동작 및 완해시간에 맞는 쵸크(D63 또는 D64)가 내장되고, G/P 절환이 불필요한 경우에는 어느 한쪽 방향으로 고정시킬 수 있도록 잠금장치가 결합 가능한 G/P 절환변(6)과; 상기 제어용적부(2)에 제동관 압력(L)의 공급을 제어하기 위한 제어용적부 충기변(1.15), 급동변(1.4)에 의해 제동관 압력(L)의 변화에 신속하게 응동하고, 제동 지령시 제어용적부(2)와 평형을 이루고 있는 제동관 압력(L)을 국부감압시켜 후부차량을 민감하게 제동시키는 급동기능부, 제동이 개시후 선두와 후부차간의 제동응동시간의 차이로 인한 충격을 감소시켜 부드러운 주행 특성을 갖도록 제동제어압력을 제어하는 최소압력 제한변(1.14), 보조공기통(R1)의 크기 및 주공기통관 또는 제동관(LP)에 의해 충기되는 압력, 제동통 체적에 관계없이 최대 제동제어압력(Cv)의 압력을 항상 일정하게 제어하고 제동통의 누기 또는 제동통까지의 배관누기 등에 의하여서도 제동압력이 일정하게 유지되도록 하는 최대압력 제한변(1.12), 그리고 제동관 압력(L)의 공급을 제어함과 아울러 상기 급동기능부와 연동되는 제어용적부 충기쵸크(D11)와 니이들 밸브(1.10)로 이루어지는 제동관(LB) 압력의 크기 및 감압속도에 따라서 제동통압력(C)을 생성 및 배기시키는 연산작동변(1)과; 내부에 2개의 다이아프램 피스톤(3.1), 보조 피스톤(3.2)이 설치되어, 영공장치의 영공제어압력에 따라 부착되어 있는 영공절환변(3.5)의 작용으로 브레이크 제어압을 공차시에는 영차시보다 감압시켜 공급하여 주는 복식중계변(3)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 철도 차량의 브레이크 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 연산작동변(1)은 제동동작 후 완해시 제동관 압력(L)의 맥동현상에 대해 제어용적부 충기구(B22)를 막아주는 과충기 방자수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 철도 차량의 브레이크 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 연산작동변(1)의 급동기능부는 급동실(U)과 급동차단실(1.17a)의 사이에 급동제한변(1.17)이 결합되고, 상기 급동변(1.4)과 제어용적부 충기변(1.15)사이에 니이들 밸브(1.10)가 결합되어 구성된 것을 특징으로 하는 철도 차량의 브레이크 장치.

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