KR101505108B1 - 터널 굴착 이동식 집진 차량용 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널 굴착 이동식 집진 차량용 브레이크 장치에 관한 것이다.
본 발명의 터널 굴착 이동식 집진 차량용 브레이크 장치는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 엑셀축(1)을 감싸 일체로 연결되어 있는 제1피니언기어(10)와; 상기 엑셀축(1)이 관통하는 프레임(2)에 일측이 일체로 고정되어 있으며, 상기 엑셀축(1)이 내부로 관통하도록 엑셀축삽입홀(21)이 형성되어 있되, 상기 엑셀축삽입홀(21) 일측에 상기 제1피니언기어(10)의 크기에 대응되어 제1피니언기어(10)가 삽입되는 제1기어삽입홀(22)이 형성되어 있고, 상기 제1기어삽입홀(22)의 둘레를 따라 내경이 상기 제1기어삽입홀(22)보다 크게 이루어진 원판삽입홀(23)이 형성되어 있되, 상기 원판삽입홀(23) 내주면에는 서로 이격된 다수 개의 기어(23a)가 형성되어 있으며, 상기 원판삽입홀(23)의 앞쪽에 원판삽입홀(23)과 연통되는 피스톤삽입홀(24)이 형성되어 있고, 외주면에는 상기 피스톤삽입홀(24)과 연통되도록 유체공급홀(25)이 형성되어 있는 케이스(20)와; 원판 형상으로 형성되어 상기 원판삽입홀(23)에 다수 삽입되어 있으며, 외주면이 상기 케이스(20) 내부의 기어(23a)와 맞물리도록 이루어진 가압원판(30)과; 원판 형상으로 형성되어 있어 상기 원판삽입홀(23)에 각각의 가압원판(30) 사이에 삽입되어 있으며, 내주면이 상기 제1피니언기어(10) 외주면과 맞물리도록 이루어진 마찰원판(40)과; 상기 피스톤삽입홀(24)에 삽입되어 있되, 상기 유체공급홀(25)로 공급되는 유체의 압력에 의해 일측 방향으로 이동하여 상기 가압원판(30)과 마찰원판(40)이 상호 접촉되도록 하며, 내부 일측에 스프링설치홈(51)이 형성되어 있는 피스톤(50)과; 상기 스프링설치홈(51)에 끼워져 상기 피스톤(50)을 원판삽입홀(23) 방향으로 가압하도록 이루어진 스프링(60);을 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 터널 집진 차량과 같이 높은 중량을 가지면서 고속이 아닌 서행으로 운전되어야 하는 차량으로 하여금 첫째, 경사진 구간에서의 밀림을 방지하고, 두번째로 브레이크가 해제되는 상태에서 급격한 출발을 방지하는 한편, 세번째로 별도의 사이드브레이크 없이 엔진 정지시에도 브레이크가 유지될 수 있도록 하는 브레이크 장치를 제공하게 된다.

Description

터널 굴착 이동식 집진 차량용 브레이크 장치{Fan rotating braking apparatus and Fan driving apparatus using it}

본 발명은 터널공사 집진차 등과 같은 고중량의 서행으로 이동하는 특장차용 브레이크 장치에 관한 것이다.

일반적으로 터널을 굴착 시공할 때 폭약를 이용하여 발파하고, 암석 등을 조각으로 분쇄한 다음, 굴착기 및 천공기 등을 사용하여 터널을 시공하게 된다.

이와 같은 터널 굴착공사시에는 다량의 분진이 발생하게 되고, 이러한 분진은 터널 내의 공기 중으로 비산되어 작업자의 시야장애 및 호흡장애 등과 같은 다양한 문제를 발생시키게 된다.

따라서, 종래에는 터널 내부에 신선한 공기를 공급하기 위해 송풍팬을 사용하게 되었다.

이러한 송풍팬은 터널 내부의 공기를 순환시켜 상기 터널 내부의 공기를 맑게 해주는 역할을 하는 반면, 터널로부터 배출되는 공기 내의 분진을 대기중으로 방출시켜 대기오염을 증가시키게 되는 문제점이 있었다.

종래의 터널 내부 분진을 제거하기 위해 터널 외부에 환기팬을 설치하고 터널 내부측벽에 송풍관을 설치한 후, 외부 환기팬을 이용하여 신선한 공기를 터널 내부 송풍관으로 유입시켜 터널 막장 및 내부의 오염된 공기가 수직구를 통해 외부로 밀려나오게 했다.

이러한 종래의 분진제거는 터널의 연장이 길어짐에 따라 터널 측벽 및 송풍관 내부의 마찰증가로 바람의 세기가 저하되어 환기시간이 길어지고 터널의 곡선반경이 클 경우, 가스 및 분진이 입구로 배출되지 못하고 막장 내에서 정체되거나 맴도는 현상이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 터널 굴착 작업시 발생하는 발파 유해가스, 숏크리트 분진, 내연기관의 배기가스와 라이닝 콘크리트 작업시 발생하는 분진 등의 제거하기 위해 과다한 작업시간이 소요된다는 문제점이 있었다.

더불어, 터널 내부의 급수파이프와 동력의 이용이 어려울 경우에 분진제거작업이 불가능하게 된다는 문제점도 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 터널 내에 발생되는 분진과 분진이 포함된 오염공기를 집진 처리할 수 있는 집진장치를 차량에 탑재한 기술이 제안되었다.

이러한 기술은 차량의 기동성을 이용하여 터널 내부로 신속하게 진입할 수 있다는 이점을 제공한다.

최근 "차량엔진 동력에 의한 운전이 가능한 터널 공사용 분진집진제거 장치"(한국 등록특허공보 제10-0733014호, 특허문헌 1)에는 차량엔진의 동력을 추진축에 인출장치를 연결하여 이에 따라 유압펌프를 구동시켜 송풍기, 워터 펌프 등을 구동시킬 수 있도록 하였다.

하나의 엔진을 이용하여 송풍기, 워터 펌프 등의 다수의 동력장치를 설치하게 되는 경우 차량의 중량이 매우 커지게 되는 바, 경사진 구간에서 밀리는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 브레이크를 해제할 경우 급속한 출발이 이루어지게 되는 문제점, 사이드브레이크 없이 엔진 정지시에 브레이크를 유지하지 못하는 등의 문제점이 있었다.

특장차용 브레이크와 관련된 기술로, "특장차용 감속기의 브레이크장치"(한국 등록실용신안공보 제20-0206502호, 특허문헌 2)에는 크레인붐을 견고하게 고정시키는 감속 브레이크 장치가 공개되어 있을 뿐이다.

그밖에 고속 주행 차량에 설치되는 주차브레이크 및 휠브레이크의 경우 중량이 매우 큰 특장차의 브레이크에 적용하기에 부적합한 문제점이 있었다.

KR 10-0733014 (2007.06.21) KR 20-0206502 (2000.10.02)

본 발명의 터널 굴착 이동식 집진 차량용 브레이크 장치는 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 터널 집진 차량과 같이 높은 중량을 가지면서 고속이 아닌 서행으로 운전되어야 하는 차량으로 하여금 첫째, 경사진 구간에서의 밀림을 방지하고, 두번째로 브레이크가 해제되는 상태에서 급격한 출발을 방지하는 한편, 세번째로 별도의 사이드브레이크 없이 엔진 정지시에도 브레이크가 유지될 수 있도록 하는 브레이크 장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 터널 굴착 이동식 집진 차량용 브레이크 장치는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 엑셀축(1)을 감싸 일체로 연결되어 있는 제1피니언기어(10)와; 상기 엑셀축(1)이 관통하는 프레임(2)에 일측이 일체로 고정되어 있으며, 상기 엑셀축(1)이 내부로 관통하도록 엑셀축삽입홀(21)이 형성되어 있되, 상기 엑셀축삽입홀(21) 일측에 상기 제1피니언기어(10)의 크기에 대응되어 제1피니언기어(10)가 삽입되는 제1기어삽입홀(22)이 형성되어 있고, 상기 제1기어삽입홀(22)의 둘레를 따라 내경이 상기 제1기어삽입홀(22)보다 크게 이루어진 원판삽입홀(23)이 형성되어 있되, 상기 원판삽입홀(23) 내주면에는 서로 이격된 다수 개의 기어(23a)가 형성되어 있으며, 상기 원판삽입홀(23)의 앞쪽에 원판삽입홀(23)과 연통되는 피스톤삽입홀(24)이 형성되어 있고, 외주면에는 상기 피스톤삽입홀(24)과 연통되도록 유체공급홀(25)이 형성되어 있는 케이스(20)와; 원판 형상으로 형성되어 상기 원판삽입홀(23)에 다수 삽입되어 있으며, 외주면이 상기 케이스(20) 내부의 기어(23a)와 맞물리도록 이루어진 가압원판(30)과; 원판 형상으로 형성되어 있어 상기 원판삽입홀(23)에 각각의 가압원판(30) 사이에 삽입되어 있으며, 내주면이 상기 제1피니언기어(10) 외주면과 맞물리도록 이루어진 마찰원판(40)과; 상기 피스톤삽입홀(24)에 삽입되어 있되, 상기 유체공급홀(25)로 공급되는 유체의 압력에 의해 일측 방향으로 이동하여 상기 가압원판(30)과 마찰원판(40)이 상호 접촉되도록 하며, 내부 일측에 스프링설치홈(51)이 형성되어 있는 피스톤(50)과; 상기 스프링설치홈(51)에 끼워져 상기 피스톤(50)을 원판삽입홀(23) 방향으로 가압하도록 이루어진 스프링(60);을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 가압원판(30)은 외주면으로부터 중앙 측을 향해 경사진 형상을 취하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 케이스(20) 일측에는 유체공급홀(25)로부터 유입된 유체를 배출하는 드레인홀(27)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이스(20)의 엑셀축삽입홀(21) 내주면에는 베어링(26)이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

더불어, 상기 유체공급홀(25)로부터 유입되는 유체는 상기 피스톤(50)과 가압원판(30) 사이로 유입되어 가압원판(30)과 마찰원판(40) 사이를 이격시키고, 상기 스프링(60)은 상기 가압원판(30)과 마찰원판(40)을 서로 밀착시키는 방향으로 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 터널 집진 차량과 같이 높은 중량을 가지면서 고속이 아닌 서행으로 운전되어야 하는 차량으로 하여금 첫째, 경사진 구간에서의 밀림을 방지하고, 두번째로 브레이크가 해제되는 상태에서 급격한 출발을 방지하는 한편, 세번째로 별도의 사이드브레이크 없이 엔진 정지시에도 브레이크가 유지될 수 있도록 하는 브레이크 장치를 제공하게 된다.

도 1은 본 발명의 터널 굴착 이동식 집진 차량용 브레이크 장치를 나타낸 단면도.
도 2는 도 1에서 제동이 이루어지는 상태를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에서 케이스와 가압원판, 마찰원판의 설치 상태를 나타낸 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 브레이크 장치가 적용된 특장차의 브레이크 시스템 일 실시예를 나타낸 개략도.

이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 터널 굴착 이동식 집진 차량용 브레이크 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 터널 굴착 이동식 집진 차량용 브레이크 장치는 크게 제1피니언기어(10), 케이스(20), 가압원판(30), 마찰원판(40), 피스톤(50) 및 스프링(60)으로 구성되어 있다.

제1피니언기어(10)는 도1 및 도 4에 나타나 있는 바와 같이 일측이 차량의 바퀴(3)에 연결되는 엑셀축(1)을 감싸 일체로 연결되어 있다.

일반적인 차량의 브레이크 장치가 타이어 내부 또는 타이어의 휠 측면에 부착되는 것과 상이하게 본 발명에서는 엑셀축(1)을 감싸 설치되어 있는 것이다.

케이스(20)는 도 1 및 도 3에 나타나 있는 바와 같이 상기 엑셀축(1)이 관통하는 차체 프레임(2)에 일측이 일체로 고정되어 있다.

아울러, 케이스(20)는 상기 엑셀축(1)이 내부로 관통하도록 엑셀축삽입홀(21)이 형성되어 있다.

이때, 엑셀축삽입홀(21)은 단순 원통 형상의 공간이 아니며, 여러 구성요소를 수용할 수 있도록 그 형상이 제한된다.

구체적으로, 엑셀축삽입홀(21) 일측에는 상기 제1피니언기어(10)의 크기에 대응되어 제1피니언기어(10)가 삽입되는 제1기어삽입홀(22)이 형성되어 있다.

또한, 상기 제1기어삽입홀(22)의 둘레를 따라 내경이 상기 제1기어삽입홀(22)보다 크게 이루어진 원판삽입홀(23)이 형성되어 있다.

이때, 상기 원판삽입홀(23) 내주면에는 서로 이격된 다수 개의 기어(23a)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 원판삽입홀(23)의 앞쪽에는 원판삽입홀(23)과 연통되는 피스톤삽입홀(24)이 형성되어 있고, 외주면에는 상기 피스톤삽입홀(24)과 연통되도록 유체공급홀(25)이 형성되어 있다.

이때, 피스톤삽입홀(24)는 원판삽입홀(23) 둘레를 따라 연속하게 형성될 수도 있으며, 혹은 원판삽입홀(23) 중심을 기준으로 일정 각도 간격으로 다수 개가 서로 이격된 채 형성될 수도 있다.

이러한 케이스(20)는 내주면에 도면에 도시되어 있는 바와 같이 엑셀축삽입홀(21) 내주면에는 베어링(26)이 설치되어 있어 케이스(20) 내부를 관통하는 액셀축(1)이 마찰 없이 원할히 회전할 수 있도록 함이 바람직하다.

더불어, 상기 케이스(20) 일측에는 유체공급홀(25)로부터 유입된 유체를 배출하는 드레인홀(27)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이는 고압의 유체가 빈번한 제동운동으로 인해 내부의 누유가 발생할 수 있는 바, 드레인홀(27)을 형성하여 내부에 누적된 오일이 배출되도록 하고, 이 유체는 도 4의 유압저장탱크(T)를 통해 배출되도록 하여 내부에 적정한 윤활과 배압이 해제되어 부드럽게 동작될 수 있게 하려는 것이다.

한편, 가압원판(30)은 도시된 바와 같이 중앙이 개방된 원판 형상으로 형성되어 상기 원판삽입홀(23)에 다수 삽입되어 있으며, 외주면이 상기 케이스(20) 내부의 기어(23a)와 맞물리도록 이루어져 있다.

이때, 가압원판(30)은 외주면으로부터 중앙 측을 향해 경사진 형상을 취하여 후술하는 마찰원판(40)과의 접촉 및 마찰이 원할히 이루어지도록 함이 보다 바람직하다.

가압원판(30)을 기어 방식으로 케이스(20) 내부에 맞물리도록 설치하는 것은 제동력이 발생하는 상태에서 가압원판(30)과 마찰원판(40)이 접촉하면서 제동이 발생할 때, 케이스(20)에 직접적인 충격을 가하여 케이스(20)가 손상되지 않도록 하기 위함이다.

마찰원판(40) 역시 도면에 나타난 바와 같이 중앙이 개방된 원판 형상으로 형성되어 있다.

이러한 마찰원판(40)은 상기 원판삽입홀(23)에 각각의 가압원판(30) 사이에 삽입되어 있다.

더불어 마찰원판(40)은 내주면이 상기 제1피니언기어(10) 외주면과 맞물리도록 기어로 이루어져 있다.

즉, 마찰원판(40)은 내주면이 제1피니언기어(10) 외주면과 맞물려, 액셀축(1) 및 제1피니언기어(10)의 회전과 더불어 함께 회전하도록 이루어져 있다.

이러한 구동을 위해 원판삽입홀(23)에 삽입되는 마찰원판(40)은 그 단부가 원판삽입홀(23)과 이격되어 있음이 바람직하다.

피스톤(50)은 도면에 나타나 있는 바와 같이 상기 피스톤삽입홀(24)에 삽입되어 있다.

이때, 피스톤(50)은 상기 유체공급홀(25)로 공급되는 유체의 압력에 의해 일측 방향으로 이동하여 상기 가압원판(30)과 마찰원판(40)이 상호 접촉되도록 하며, 내부 일측에 스프링설치홈(51)이 형성되어 있다.

스프링(60)은 상기 스프링설치홈(51)에 끼워져 상기 피스톤(50)을 원판삽입홀(23) 방향으로 가압하도록 이루어져 있다.

상기와 같은 구성은 상기 유체공급홀(25)로부터 유입되는 유체는 상기 피스톤(50)과 가압원판(30) 사이로 유입되어 가압원판(30)과 마찰원판(40) 사이를 이격시키고, 상기 스프링(60)은 상기 가압원판(30)과 마찰원판(40)을 서로 밀착시키는 방향으로 설치되어 있는 것이다.

즉, 제동은 스프링(60)이 피스톤(50)을 가압원판(30) 측으로 밀어내는 힘에 의해 발생하는 바, 엔진의 작동 여부, 유압의 미발생에 관계없이 작용하게 되는 것이다.

반대로 유압이 작용하게 되는 상태에서는 제동이 가해지지 않고 바퀴(3)가 회전하는 상태가 되는 방식인 것이다.

특히, 제동시 제동이 가해지는 부분은 바퀴 내부나 휠 내면 측이 아닌 액셀축(1)을 감싼 부분에서 가해지게 되며, 도 4와 같이 각각의 바퀴(3)측마다 구비되는 바, 각각의 개별적인 제동이 이루어지게 된다.

도 4는 본 발명의 고중량 특장차용 브레이크 장치가 설치된 차량의 일 실시예를 나타낸 것으로 주행용 미션(4)으로부터 각 바퀴(3)에 액셀축(1)을 통해 액셀축(1)의 회전력을 제공하도록 이루어져 있으며, 각 바퀴(3)의 액셀축(1)마다 본 발명의 브레이크 장치가 설치되어 있다.

아울러, 각 브레이크 장치의 케이스(20)의 일측과 타측에는 유체공급홀(25) 및 드레인홀(27)이 구비되어 유체가 공급 및 배출될 수 있도록 구성되어 있다.

도면과 같은 차량의 경우 엔진 미작동에 따른 미션(4)이 동작하지 않는 상태에서는 앞서 설명한 바와 같이 스프링(60)의 복원성에 의해 유압에 관계없이 상시 정지된 상태를 유지하게 되어 있다.

이때, 제동이 확실한 원판식 브레이크 구조인 바, 정지된 상태에서 상시 브레이크 제동이 될 수 있다.

이때, 제동력을 증가를 위해서는 내부에 설치되는 가압원판(30)과 마찰원판(40)을 다수 설치하여 조정할 수 있다.

브레이크가 해제되어 동작하는 상태는 유압펌프(P)에서 컨트롤밸브(5)의 제어에 의해 좌우 양측의 각각의 유압라인으로 유체가 공급되며, 각각의 배관라인을 통해 이동하여 각 브레이크 장치의 유체공급홀(25)을 통해 케이스(20) 내부로 공급되어 피스톤(50)을 스프링(60) 방향으로 이동시켜 가압원판(30)과 마찰원판(40) 사이를 이격시켜 브레이크 제동이 해제된 상태가 된다.

또, 컨트롤밸브(5)가 정지 상태가 되는 경우 유압펌프(P)는 무부하 상태로 운전이 되고, 이때는 케이스(20) 내부의 스프링(60)이 피스톤(50)을 밀어내며, 이 과정에서 공급된 유체 역시 밀어내어 주게 되어 드레인홀(27)을 통해 유체가 배출되면서 유압저장탱크(T)로 이동하면서 제동이 이루어지게 된다.

이때, 유압라인에는 압력센서(6)가 설치되어 작동되는 것은 자명하다 할 것이다.

본 발명은 다양한 고중량의 특장 차량에 적용되는 것이나, 그 중에서도 터널 굴착시 사용되는 이동식 집진 차량에 적용되는 것이 가장 바람직하다 할 것이다.

1 : 액셀축 2 : 프레임
3 : 바퀴 4 : 미션
5 : 컨트롤밸브 6 : 압력센서
10 : 제1피니언기어 20 : 케이스
21 : 엑셀축삽입홀 22 : 제1기어삽입홀
23 : 원판삽입홀 23a : 기어
24 : 피스톤삽입홀 25 : 유체공급홀
27 : 드레인홀 30 : 가압원판
40 : 마찰원판 50 : 피스톤
60 : 스프링

Claims (5)

1. 터널 굴착 이동식 집진 차량용 브레이크 장치에 있어서,
   엑셀축(1)을 감싸 일체로 연결되어 있는 제1피니언기어(10)와;
   상기 엑셀축(1)이 관통하는 프레임(2)에 일측이 일체로 고정되어 있으며, 상기 엑셀축(1)이 내부로 관통하도록 엑셀축삽입홀(21)이 형성되어 있되, 상기 엑셀축삽입홀(21) 내주면에는 베어링(26)이 설치되어 있으며, 상기 엑셀축삽입홀(21) 일측에 상기 제1피니언기어(10)의 크기에 대응되어 제1피니언기어(10)가 삽입되는 제1기어삽입홀(22)이 형성되어 있고, 상기 제1기어삽입홀(22)의 둘레를 따라 내경이 상기 제1기어삽입홀(22)보다 크게 이루어진 원판삽입홀(23)이 형성되어 있되, 상기 원판삽입홀(23) 내주면에는 서로 이격된 다수 개의 기어(23a)가 형성되어 있으며, 상기 원판삽입홀(23)의 앞쪽에 원판삽입홀(23)과 연통되는 피스톤삽입홀(24)이 형성되어 있고, 외주면에는 상기 피스톤삽입홀(24)과 연통되도록 유체공급홀(25)이 형성되어 있으며, 일측에는 유체공급홀(25)로부터 유입된 유체를 배출하는 드레인홀(27)이 형성되어 있는 케이스(20)와;
   원판 형상으로 형성되어 상기 원판삽입홀(23)에 다수 삽입되어 있으며, 외주면이 상기 케이스(20) 내부의 기어(23a)와 맞물리도록 이루어져 있고, 외주면으로부터 중앙 측을 향해 경사진 형상을 취하는 가압원판(30)과;
   원판 형상으로 형성되어 있어 상기 원판삽입홀(23)에 각각의 가압원판(30) 사이에 삽입되어 있으며, 내주면이 상기 제1피니언기어(10) 외주면과 맞물리도록 이루어진 마찰원판(40)과;
   상기 피스톤삽입홀(24)에 삽입되어 있되, 상기 유체공급홀(25)로 공급되는 유체의 압력에 의해 일측 방향으로 이동하여 상기 가압원판(30)과 마찰원판(40)이 상호 접촉되도록 하며, 내부 일측에 스프링설치홈(51)이 형성되어 있는 피스톤(50)과;
   상기 스프링설치홈(51)에 끼워져 상기 피스톤(50)을 원판삽입홀(23) 방향으로 가압하도록 이루어진 스프링(60);을 포함하여 구성되며,
   상기 유체공급홀(25)로부터 유입되는 유체는 상기 피스톤(50)과 가압원판(30) 사이로 유입되어 가압원판(30)과 마찰원판(40) 사이를 이격시키고, 상기 스프링(60)은 상기 가압원판(30)과 마찰원판(40)을 서로 밀착시키는 방향으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는,
   터널 굴착 이동식 집진 차량용 브레이크 장치.
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