KR100757386B1 - 철도차량용 제동실린더 유니트 - Google Patents

철도차량용 제동실린더 유니트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도차량용 제동실린더 유니트에 관한 것으로, 실린더 몸체의 내부에 장착되어 유입되는 압축공기에 의해 왕복 이동되는 주피스톤에 의해 차량이 제동되도록 이루어진 제동실린더 유니트에 있어서, 실린더 몸체가 격벽에 의해 양분화되어 이 격벽을 중심으로 양측으로 상용제동실린더와 주차제동실린더가 위치하면서 주차제동실린더가 격벽에 장착되는 작동부재에 의해 수동으로 완해됨으로써, 제동실린더 자체에서 초기 간격의 변화를 자동으로 조정하도록 하여 정비에 소요되는 시간이 저감됨으로써 차량의 원활한 운행이 보장되고, 하나의 실린더에 상용제동 및 주차제동을 겸하도록 하여 각각의 차륜에서 제동이 행할 수 있도록 하여 제동에 따른 신뢰도를 향상시킴과 동시에 차량 사고를 극감시킴으로써 승객의 안전이 최대한 보장되는 철도차량용 제동실린더 유니트에 관한 것이다.
주차제동실린더, 상용제동실린더, 제동실린더유니트

Description

철도차량용 제동실린더 유니트{Brake Cylinder Unit For Railway-vehicle}
도 1 및 본 발명인 제동실린더 유니트가 도시된 사시도,
도 2는 도 1의 내부 주요부위가 개략적으로 도시된 단면도,
도 3은 본 발명인 제동실린더 유니트가 차량에 장착된 상태가 도시된 단면도,
도 4 및 도 5는 본 발명인 제동실린더 유니트의 상용 제동상태가 도시된 단면도,
도 6은 본 발명인 제동실린더 유니트의 주차 제동상태가 도시된 단면도,
도 7은 본 발명인 제동실린더 유니트가 수동 주차 완해상태가 도시된 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10...제동실린더 1유니트 12...실린더몸체,
20...격벽 22...장착홈,
26...작동부재 28...안내부재,
30...상용제동실린더 40...실린더부,
44...주피스톤 46...장력슬리브,
50...자동간격 조절장치 52...조절스핀들,
44...셋스크류 57...조절튜브,
60...제동헤드부, 62...제동헤드,
66...리셋너트, 70...주차제동실린더,
72...가이드블럭 74...주차피스톤,
75...장착홈 76...래칫돌기,
77...래칫휠 78...가이드슬리브,
A...적용스트로크 C...커플링스트로크,
E...탄성변형스트로크 V...과대간격.
본 발명은 철도차량용 제동실린더 유니트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상용제동과 주차제동을 겸하면서 수동으로 주차제동을 완해할 수 있도록 된 철도차량용 제동실린더 유니트에 관한 것이다.
일반적으로 철도차량의 제동장치는 휠 디스크 제동 타입과 답면 제동 타입의 시스템이 이용되고 있으며, 차량의 특성에 따라 그 제동 시스템이 선택되어 사용되고 있다.
이 중 휠 디스크 구조로 이루어진 브레이크시스템은 운행중인 차량에 제동이 가해지게 되면 캘리퍼스가 작동되면서 차축의 소정 위치에 설치된 휠 디스크를 가압하여 작동력이 발생되는 것이며, 또한 차량의 전 후방에 위치한 차륜과 근접된 위치에 별도의 실린더 유니트가 각각 대각선 방향으로 설치되어 있어 사용제동과 주차제동이 각기 따로 이루어지게 되었다.
그러나, 차량의 지속적인 운행 및 제동에 따라 휠 디스크와 수시로 접촉되는 라이닝의 마모로 셋팅된 초기 간격의 변화로 제동성능이 저하되고,정기 및 수시점검을 통해 이를 일일이 점검하면서 간격을 조정해야만 했으며, 제동력의 저하는 곧바로 차량 안전사고의 발생률을 증가시켜 승객의 안전을 해하게 될 뿐만 아니라 수시로 행하게 되는 정비로 차량 운행에 막대한 지장을 주는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 제동실린더 자체에서 초기 간격의 변화를 자동으로 조정하도록 하여 정비에 소요되는 시간이 저감됨으로써 차량의 원활한 운행이 보장되고, 하나의 실린더에 상용제동 및 주차제동을 겸하도록 하여 각각의 차륜에서 제동이 행할 수 있도록 하여 제동에 따른 신뢰도를 향상시킴과 동시에 차량 사고를 극감시킴으로써 승객의 안전이 최대한 보장되는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 실린더 몸체의 내부에 장착되어 유입되는 압축공기에 의해 왕복 이동되는 피스톤에 의해 차량이 상용 및 주차 제동되도록 이루어진 제동실린더 유니트에 있어서, 상기 실린더 몸체의 내부 공간이 상용제동실린더와 별도로 분할되도록 구획하고, 대략 중앙부에 형성된 장착홈의 일측에 삽설되는 리턴스프링의 팽창력을 받으면서 일단은 장착홈 내부에, 타단은 실린더 몸체의 외부로 표출되도록 설치되는 작동부재가 포함되어 이루어지는 격벽과; 상기 상용제동실린더의 주피스톤과 대응되도록 위치하고 유입되는 압축공기와 가이드블럭의 외주연에 설치된 파워 스프링의 팽창력에 의해 왕복 이동하는 주차피스톤의 중앙부에 위치하면서 일단부에 형성된 래칫돌기가 상기 작동부재와 결합되도록 래칫휠이 설치되고, 이 래칫휠의 중공부를 통과하면서 일단부가 격벽을 관통하여 상기 주피스톤의 이동을 선택적으로 간섭하도록 설치되는 트러스트샤프트의 몸통 외주연에 나사산이 형성되며, 상기 래칫휠과 트러스트샤프트 사이에 장착되는 가이드슬리브가 포함되어 이루어지는 주차제동실린더;가 구비된다.
상기 주차제동실린더의 가이드슬리브는 주차피스톤의 중앙부에 장착된 주차볼베어링과 일측 단면이 접촉되고, 래칫횔과는 슬라이딩 이동가능하면서 동일회전수를 가지도록 결합되며, 트러스트샤프트의 나사산이 형성된 부위에 장착된다.
상기 트러스트샤프트는 가이드블럭의 내측 저면에 일단이 접촉되고, 타단은 격벽을 통과하는 길이를 갖는다.
상기 격벽에는 트러스트샤프트의 선단부를 고정하여 주피스톤의 소정 위치에 선단이 접촉될 수 있도록 장착되는 안내부재가 더 구비된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철도차량용 제동실린더 유니트를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 및 본 발명인 제동실린더 유니트가 도시된 사시도이고, 도 2는 도 1의 내부의 주요부위가 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명인 제동실린더 유니트(10)는 실 린더 몸체(12)가 격벽(20)에 의해 상부와 하부로 양분화되고, 이 격벽(20)을 중심으로 양측으로 상용제동실린더(30)와 주차제동실린더(70)가 위치하게 된다.
상기 상용제동실린더(30)에 차량으로부터 공급되는 압축공기가 주입되는 실린더부(40)에서 복원스피링(48)의 반발력을 받으면서 주피스톤(44)이 이동을 유도하게 되면, 자동간격조절장치(50)를 통해 제동헤드부(60)가 축이동되어 캘리퍼스(미도시)가 작동됨으로써 차축의 소정위치에 설치된 디스크를 가압하여 사용제동을 이루게 된다.
상기 자동간격조절장치(50)은 제동헤드부(60)의 이동과 이동거리를 자동으로 조정하게 되는데, 상기 주피스톤(44)의 내측에 체결되어 주피스톤(44)과 동일한 움직임을 갖는 장력슬리브(46)가 이동되면 탄성스프링(49)의 영향 하에서 클러치너트(51)가 이동되고, 이 이동으로 상기 장력슬리브(46)와 클러치너트(51)의 모서리부위 접촉이 회피되어 조절스핀들(52)과 클러치너트(51)가 회전되면 상기 조절스핀들(52)에 결합된 셋스크류(54)가 하향 이동되어 최종적으로 셋스크류(54)와 리셋너트(66)로 결합된 제동헤드부(60)가 일측방으로 축이동하게 된다.
상기 셋스크류(54)는 조절스핀들(52)가 내장되도록 중공이면서 트러스트너트(55)와 가이드바(56)가 형성되고, 이 둘(55, 56) 사이에 조절스프링(53)이 내설되고, 상기 실린더몸체(12)와 셋스크류(54) 사이에는 조절스프링(53)의 탄성력과 연동되는 조절튜브(57)가 장착된다.
상기 제동헤드부(60)는 리셋너트(66)에 의해 셋스크류(54)의 선단부와 제동헤드(62)가 결합되고, 상기 셋스크류(54)의 이동을 간섭하는 리셋스프링(64)이 구 비된다.
한편, 상기 격벽(20)은 실린더 몸체(12)의 내부 공간이 분할되도록 구획하고, 대략 중앙부에 장착홈(22)이 형성되며, 이 장착홈(22)의 일측에 삽설되는 리턴스프링(24)의 팽창력을 받으면서 일단은 장착홈(22) 내부에, 타단은 실린더 몸체(12)의 외부로 표출되어 소정의 이동이 가능하도록 설치되는 작동부재(26)가 포함되어 이루어진다.
상기 주차제동실린더(70)는 차량의 주차를 위한 제동이 이루어지는데, 상기 실린더 몸체(12)의 상측에서 중심부 측으로 돌출되면서 홈을 확보하는 가이드블럭(72)에 상기 주피스톤(44)과 대응되도록 위치하고 유입되는 압축공기와 가이드블럭(72)의 외주연에 설치된 파워 스프링(73)의 팽창력에 의해 왕복 이동하는 주차피스톤(74)의 중앙 굴곡부가 위치하게 되고, 이 주차피스톤(74)의 중앙 내부에 위치하고 일단부에 형성된 래칫돌기(75)가 상기 작동부재(26)와 결합되도록 설치되는 래칫휠(76)에는, 일단부가 격벽(20)을 관통하여 상기 주피스톤(44)의 이동을 선택적으로 간섭하도록 설치되면서 타단부가 가이드블럭(72) 내부에 위치되고 소정의 몸통 외주연에 나사산이 형성되는 트러스트샤프트(77)가 래칫휠(76)의 중공부를 통과하도록 설치되며, 상기 래칫휠(76)과는 슬라이딩되는 가이드슬리브(78)가 트러스트샤프트(77)와는 회전 가능하도록 사이 끼움된다.
상기 주차제동실린더(70)의 가이드슬리브(78)는 주차피스톤(74)의 내주연에 장착된 주차볼베어링(80)과 일측 단면이 접촉되고, 래칫휠(78)과는 상하 자유롭게 이동하면서 동일 회전수를 가지도록 결합되며, 트러스트샤프트(77)의 외주연에 형성된 나사산 부위에 장착된다.
상기 트러스트샤프트(77)는 가이드블럭(72)에 의해 형성된 가이드홈(71)의 내측 저면에 일단이 접촉되면서 타단은 격벽(20)을 통과하는 길이를 갖는다.
상기 격벽(20)에는 트러스트샤프트(77)의 선단부를 고정하면서 주피스톤(44)의 소정 위치에 트러스트샤프트(77) 선단이 접촉될 수 있도록 장착되는 안내부재(28)가 더 구비된다.
이하, 본 발명에 따른 철도차량용 제동실린더 유니트의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명인 제동실린더 유니트가 차량에 장착된 상태가 도시된 단면도이고, 도 4 및 도 5는 상용 제동실린더의 작동상태가 도시된 단면도이다.
먼저 도 3을 참조하면, 제동실린더 유니트(10)가 차량에 장착되면, 주차제동실린더(70)에 압축공기가 유입되고, 이로 인해 주차피스톤(74)이 상향 이동되면서 가이드슬리브(78) 역시 베어링스프링(82)의 팽창력에 의해 상향 이동된 상태를 유지하게 된다.
도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 주차제동이 완해된 상태에서 주브레이크를 조작하게 되면 압축공기가 실린더부(40) 내부로 유입되면 주피스톤(44)은 이동하게 되고, 이로 인해 자동간격조절장치(50)와 제동헤드(62)가 작업자에 의해 미리 설정된 적용스트로크 "A(Application stroke)"만큼 이동하게 된다.
계속해서 압축공기가 실린더부(40)로 공급됨으로써 트러스트너트(55) 외주연에 끼움 설치된 조절스프링(53)의 반력이 탄성스프링(49) 반력보다 커지고 피스톤(44)의 이동되는 힘이 증가되어 커플링 스트로크 "C(Coupling stroke)"만큼 이동된다.
이때까지 주피스톤(44)의 총 스트로크는 "A+C"가 된다.
또한, 공기압이 계속 증가하면 제동력은 증가하게 되고, 실린더 내부 및 캘리퍼에서 발생되는 탄성변형만큼의 스트로크 즉, "E(Elastic deformation stroke)"만큼 주피스톤(44)과 제동헤드(62)가 이동하게 된다. 여기서, 피스톤(44)의 스트로크는 "A+C+E"가 되고, 제동헤드(62)의 스트로크는 "A+E"가 된다.
브레이크의 작동에 의한 마모나 과대 간격 "V"가 발생되면, "A"스트로크가 행하여진 다음, 상기 조절스핀들(52)이 조절스프링(53)의 반력에 의해 회전되어지면 트러스트너트(55)와의 결합면이 제동헤드(62)측으로 이동되어 간격 "V"가 보상된 후 커플링 스트로크 "C"와 탄성변형 스트로크 "E"가 행하여 최종적인 제동이 이루어진다.
이 때의 피스톤(44)의 스트로크는 "A+C+E"이고, 제동헤드(62)의 스트로크는 "A+E+V"가 된다.
상기 제동실린더 유니트(10)의 제동패드 교환시 행하여지는 리셋팅은 리셋너트(66)가 시계방향으로 회전되면 셋스크류(54)가 회전되어 제동헤드(72)가 하향 이동되면서 이루어진다.
또한, 상기 적용스트로크 "A"가 필요에 의해 조절될 경우, 실린더몸체(12)와 제동헤드(62) 사이에 체결되어 있는 벨로우즈(67)을 분해하고, 상기 실린더몸체(12)와 조절튜브(57)를 체결하고 있는 셋스크류(54)를 해제시킨 후에 조 절튜브(57)를 반시계방향으로 회전시키게 되면 상기 적용스트로크 "A"는 길어지게 되고 시계방향으로 회전하게 되면 짧아짐으로써 그 길이를 조절할 수 있다.
한편, 차량의 주차제동은 주차제동실린더(70)의 작동으로 이루어지는데, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 차량에 장착된 상태 즉, 주차제동실린더(70)에 압축공기가 유입되어 주차피스톤(74)이 상향으로 이동된 상태에서 압축공기가 배기되면, 주차피스톤(74)과 가이드슬리브(78), 트러스트샤프트(77)가 하향 이동되고, 상기 트러스트샤프트(77)는 주피스톤(44)을 하향 이동시킴으로써 상용제동실린더(40)가 작동하게 되어 차량에 주차제동이 행하여지며, 주차제동실린더(70)에 압축공기가 다시 유입되면, 차량의 주차제동은 풀리게 된다.
만약, 차량이 주차제동된 상태 즉, 도 6에 도시된 상태에서 공기압을 이용하여 완해시킬 수 없는 상태에 놓이게 되면, 도 7에 도시된 바와 같이, 작동부재(26)를 실린더 몸체(12)의 외측으로 당김으로써 래칫돌기(75)의 결합이 해제되고, 래칫휠(76)과 가이드슬리브(78)가 회전가능하게 되면 트러스트샤프트(77)는 주피스톤(47)에 밀려 상승하게 되면서 피스톤(44, 74)은 각각 격벽(20)의 일측면에 맞닿게 됨으로써 도 2의 상태로 복귀하게 된다.
이로써, 차량의 주차제동은 수동으로 완해되고, 차량은 이동이 가능하게 되며, 주차제동실린더(70)에 압축공기가 다시 유입되면 주차제동은 자동으로 작동하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 효과는 다음과 같다.
첫째, 제동실린더 유니트에 상용 및 주차제동실린더가 장착됨으로써, 상용 제동뿐만 아니라 주차제동까지 작동을 유도할 수 있어 제동에 대한 신뢰성이 최대화된다.
둘째, 상용 및 주차제동실린더가 별도로 작동됨으로써 제품의 오동작을 미연에 방지할 수 있어 제품에 대한 불량률이 최저화된다.
셋째, 주차제동실린더의 완해작동이 수동으로 이루어지면서 그 작업 역시 단순하여 작업의 편리성이 극대화된다.
넷째, 제품의 유지 및 보수 작업시 부분별 작업으로 이루어질 수 있어 불량 발생시 선택적으로 분해할 수 있는 작업성의 편의와 작업에 소요되는 시간이 절약 및 시간에 비례하는 인건비 상승에 대비한 보수비용이 현저히 저감된다.

Claims (5)

  1. 실린더 몸체(12)의 내부에 장착되어 유입되는 압축공기에 의해 왕복 이동되는 주피스톤(44)에 의해 차량이 제동되도록 이루어진 제동실린더 유니트에 있어서,
    상기 실린더 몸체(12)의 내부 공간이 실린더 몸체(12)의 외부로 일부가 표출되도록 설치되는 작동부재(26)를 포함하는 격벽(20)에 의해 구획되는 공간에 일측은 상용제동실린더(30)가 타측은 주차제동실린더(70)가 장착되고, 이 주차제동실린더(70)에는 상기 상용제동실린더(30)의 주피스톤(44)과 대응되도록 위치되는 주차피스톤(74)이 주입되는 압축공기에 의해 이동 가능하도록 설치되며, 이 주차피스톤(74)의 중앙부에 위치되어 장착되는 트러스트샤프트(77)는 일단부가 격벽(20)을 관통하여 상기 주피스톤(44)의 이동을 선택적으로 간섭하는 것을 특징으로 하는 제동실린더 유니트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 격벽(20)에는 작동부재(26)가 작동후 원상 복귀되도록 리턴스프링(24)이 대략 중앙부에 형성된 장착홈(22)의 일측에 삽설되고, 상기 트러스트샤프트(77)의 선단부를 고정하여 주피스톤(44)의 소정 위치에 선단이 접촉될 수 있도록 안내부재(28)가 장착되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 제동실린더 유니트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 트러스트샤프트(77)는 가이드블럭(72)의 내측 저면에 일단이 접촉되고, 타단은 격벽(20)을 통과하여 주피스톤(44)과 접촉 가능한 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 철도차량용 제동실린더 유니트.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 주차피스톤(74)의 중앙부에 위치되는 래칫휠(76)은 일단부에 형성된 래칫돌기(75)가 작동부재(26)와 결합되도록 설치되고, 이 래칫휠(76)에 형성되는 중공부를 트러스트샤프트(77)가 통과하게 되며, 상기 래칫휠(76)과 트러스트샤프트(77) 사이에 위치되면서 트러스트샤프트(77)의 이동을 간섭하도록 가이드슬리브(78)가 장착되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 제동실린더 유니트
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가이드슬리브는 주차피스톤(74)의 중앙부에 장착된 주차볼베어링(80)과 일측 단면이 접촉되고, 래칫휠(76)과는 슬라이딩 이동 가능하면서 동일회전수를 가지도록 결합되며, 트러스트샤프트(77)의 몸통 외주연에 형성된 나사산 부위에 일부가 맞물리면서 이동 가능하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 제동실린더 유니트.
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