KR101939780B1 - 커플러 지지 메커니즘 - Google Patents

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Abstract

철도 차량용 커플러는 커플러 앵커, 변형 트뷰 및 드래프트 기어 요소에 의해 커플러 앵터에 지지되는 커플러 메커니즘 및 커플러 지지 메커니즘을 포함한다. 커플러 지지 메커니즘은 커플링 커넥터의 하위 파트에 피봇식으로 장착되는 2개의 지지 암들을 포함한다. 각각의 지지 암의 피봇 변위를 제어하기 위해 각각의 지지 암에 텐션 로드가 제공된다. 각각의 지지 암은 지지 암이 상향 방향으로 피봇식으로 변위될 때 로딩되고 지지 암이 하향 방향으로 피봇식으로 변위될 때 언로딩되는 토션 스프링을 더 포함한다. 각각의 지지 암의 위치는 독자적으로 조정될 수 있어서, 철도 차량의 종 및 횡 평면들에 따라 커플러를 조정하는 것이 가능하다.

Description

커플러 지지 메커니즘{COUPLER SUPPORT MECHANISM}
본 발명은 철도 차량(transit car)용 커플러(coupler)들에 관한 것으로, 특히 대중 철도 차량의 커플러 헤드(coupler head)에 대한 다차원 조정을 위한 커플러 지지 메커니즘을 가지는 커플러들에 관한 것이다.
커플러들로서 공지되어 있는 대중 철도 차량 커넥터들에서는 흔히 수직 지지 메커니즘들이 이용된다. 기존 수직 지지 메커니즘들의 목적은 커플러의 수직 조정을 제공할 뿐만 아니라 철도 차량 커플러를 지지하는 것이다. 종래의 수직 지지 메커니즘들은 커플러에 의해 가해지는 수직 하중 하에서 압축될 수 있는 스프링 서스펜션형 부재들을 이용한다. 전형적인 적용예에서, 커플러에 의해 가해지는 수직 부하는 수직 지지 메커니즘에 전달됨으로써 하나 이상의 스프링들이 압축된다. 스프링들의 수 및 강성은 하중 하의 수직 지지 메커니즘의 수직 변위를 결정한다.
다른 설계에서, 스프링 서스펜션형 부재들은 커플러에 의해 가해지는 수직 부하가 실린더 내의 유압으로 전달되는 힘에 의해 지탱되는 유압 메커니즘으로 대체될 수 있다. 다른 대안으로, 스프링 서스펜션형 부재 내의 스프링들은 고무와 같이, 하중 하에서 왜곡되고 일단 부하가 제거되면 자체의 형상을 복원할 수 있는 탄성 엘라스토머 재료로 대체될 수 있다.
수직 지지 메커니즘들에 대한 기존의 설계들은 다수의 단점들과 연관된다. 종래의 수직 지지 메커니즘들은 단지 단일 평면 내의 커플러의 위치를 수직 방향으로 조정한다. 커플러의 측 방향 조정은 가능하지 않은데 왜냐하면 이 수직 지지 메커니즘들은 지상과 평행하게 수직 방향으로의 운동(motion)만이 허용되기 때문이다. 게다가, 커플러 상에 가해지는 무거운 수직 하중들을 지탱하기 위해서는 큰 스프링들 또는 유압 실린더들이 요구되므로, 종래의 수직 지지 메커니즘들은 상당한 양의 공간을 차지한다. 그와 같은 장치들은 커플러에 인접하게 보조 구성요소들이 설치되지 못하게 한다. 더욱이, 기존 설계들은 스프링들의 하나 이상의 코일들 사이에서의 파편 증가로 인해 형성되는 오염으로 인해 동작 효율이 감소되기 쉽다. 게다가, 종래의 수직 지지 메커니즘들은 커플러에 의해 가해지는 하중을 항상 지지하여 커플러로부터 수직 지지 메커니즘을 제거하지 않고 하중을 지지하는 것으로부터 벗어날 수 없다.
상술한 바를 고려하면, 다차원 조정이 가능함으로써 인접한 철도 차량들 사이의 커플러들의 정렬이 하나 이상보다 더 많은 운동 평면(plane of motion)에서 조정될 수 있도록 하는 커플러 지지 메커니즘의 필요성이 존재한다. 커플러에 인접하게 보조 구성요소들의 설치가 가능한 컴팩트한 치수들 및 감소된 중략을 가지는 커플러 지지 메커니즘을 제공할 추가적인 필요성이 존재한다. 커플러 지지 메커니즘의 동작 효율을 감소시키는 파편 증가로부터의 악영향의 가능성을 줄이는 커플러 지지 메커니즘을 제공할 부가적인 필요성이 존재한다. 커플러로부터 커플러 지지 메커니즘을 제거하지 않고 커플러에 의해 가해지는 하중을 지지하는 것으로부터 벗어날 수 있는 커플 지지 메커니즘에 대한 추가적인 필요성이 존재한다.
하나의 실시예에 따르면, 철도 차량을 위한 커플러는 커플러 앵커, 커플러 앵커에 연결되는 커플러 메커니즘 및 커플러 메커니즘을 지지하는 커플러 지지 메커니즘을 포함할 수 있다. 커플러 지지 메커니즘은 철도 차량 커플러를 지지하기 위해 커플러 앵커에 연결되는 복수의 지지 암들을 포함할 수 있다. 게다가, 커플러 지지 메커니즘은 또한 복수의 지지 암들에 대응하는 복수의 토션 스프링들을 포함할 수 있다. 복수의 토션 스프링들은 복수의 지지 암들 중 임의의 지지 암의 피봇 이동으로 인해 대응하는 토션 스프링들의 회전 이동이 발생하도록 복수의 지지 암들에 동작 가능하게 연결될 수 있다. 복수의 지지 암들의 각각은 적어도 두 개의 운동 평면(plane of motion)들에서 커플러 앵커의 이동이 가능하도록 나머지 지지 암들과 관계없이 피봇식으로 이동 가능할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 철도 차량용 커플러는 복수의 지지 암들에 대응하는 복수의 텐션 로드(tension rod)들을 더 포함할 수 있다. 복수의 텐션 로드들은 지지 암들의 피봇 이동을 제어하기 위해 지지 암들에 동작 가능하게 연결될 수 있다. 복수의 텐션 로드들의 각각의 제 1 종단은 커플러 앵커에 연결될 수 있고 복수의 텐션 로드들의 각각의 제 2 종단은 대응하는 지지 암에 연결될 수 있다. 복수의 텐션 로드들의 각각의 길이는 텐션 로드가 짧아질 때 대응하는 토션 스프링들의 각각이 로딩되고 텐션 로드가 길어질 때 대응하는 토션 스프링들의 각각이 언로딩되도록 조정 가능할 수 있다. 이 실시예에서, 복수의 텐션 로드들의 각각의 길이는 텐션 로드의 상부 종단을 텐션 로드의 하부 종단에 대해 회전시킴으로써 조정 가능할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 커플러 지지 메커니즘의 복수의 지지 암들의 각각은 리세스(recess)된 중앙 부분을 가지는 지지 암 장착 요소 및 지지 암 장착 요소를 통하여 연장되는 개구를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 복수의 지지 암들의 각각은 장착 요소로부터 연장되는 암 요소를 더 포함할 수 있다. 대응하는 텐션 로드는 암 요소에 동작 가능하게 연결될 수 있다. 각각의 토션 스프링의 제 1 종단은 대응하는 지지 암에 연결될 수 있고 각각의 토션 스프링의 제 2 종단은 토션 스프링 커넥터에 연결될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 철도 차량들을 결합하는 철도 차량 커플러는 철도 차량 몸체에 연결되는 커플러 앵커, 변형 튜브에 의해 커플러 앵커에 연결되는 커플러 메커니즘 및 커플러 메커니즘을 지지하는 커플러 지지 메커니즘을 포함할 수 있다. 커플러 지지 메커니즘은 철도 차량 커플러를 지지하기 위해 커플러 앵커에 연결되는 복수의 지지 암들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 커플러 지지 메커니즘은 또한 철도 차량 커플러를 지지하기 위해 커플러 앵커에 연결되는 복수의 지지 암들 및 복수의 지지 암들에 대응하는 복수의 토션 스프링들을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 복수의 토션 스프링들은 복수의 지지 암들 중 임의의 지지 암의 피봇 이동으로 인해 대응하는 토션 스프링들의 회전 이동이 발생하도록 복수의 지지 암들에 동작 가능하게 연결될 수 있다.
부가적인 실시예에 따르면, 복수의 지지 암들의 각각은 적어도 두 개의 운동 평면들에서 커플러 앵커의 이동이 가능하도록 나머지 지지 암들과 관계없이 피봇식으로 이동 가능할 수 있다. 철도 차량 커플러는 복수의 지지 암들에 대응하는 복수의 텐션 로드들을 더 포함할 수 있다. 복수의 텐션 로드들은 지지 암들의 피봇 이동을 제어하기 위해 지지 암들에 동작 가능하게 연결될 수 있다. 복수의 텐션 로드들의 각각의 제 1 종단은 커플러 앵커에 연결될 수 있고 복수의 텐션 로드들의 각각의 제 2 종단은 대응하는 지지 암에 연결될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 복수의 텐션 로드들의 각각의 길이는 텐션 로드가 짧아질 때 대응하는 토션 스프링들의 각각이 로딩되고 텐션 로드가 길어질 때 대응하는 토션 스프링들의 각각이 언로딩되도록 조정 가능할 수 있다. 복수의 텐션 로드들의 각각의 길이는 텐션 로드의 상부 종단을 텐션 로드의 하부 종단에 대해 회전시킴으로써 조정 가능할 수 있다. 이 실시예에서, 복수의 지지 암들의 각각은 리세스된 중앙 부분을 가지는 지지 암 장착 요소 및 지지 암 장착 요소를 통하여 연장되는 개구를 포함할 수 있다. 추가적으로, 복수의 지지 암들의 각각은 장착 요소로부터 연장되는 암 요소를 더 포함할 수 있다.
상기 그리고 다른 특징들 및 특성들뿐만 아니라 동작 방법들은 첨부 도면들을 참조하는 다음의 설명을 고려할 시에 명확해질 것이고, 여기서 동일한 참조 번호들은 여러 도면들에서 대응하는 파트들을 지정한다.
도 1은 철도 차량 커플러 상에 설치되는 전형적인 수직 지지 메커니즘의 사시도.
도 2는 하나의 실시예에 따라 철도 차량 커플러 상에 설치되는 커플러 지지 메커니즘의 실시예의 상부 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 실시예에 따라 철도 차량 커플러 상에 설치되는 커플러 지지 메커니즘의 하부 사시도.
도 4는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 철도 차량 커플러 상에 설치되는 커플러 지지 메커니즘의 측면도.
도 5는 도 2 내지 도 4에서 도시되는 커플러 지지 메커니즘의 분해 사시도.
도 6은 도 2 내지 도 4에서 도시되는 커플러 지지 메커니즘의 전방 사시도.
도 7은 도 2 내지 도 4에서 도시되는 커플러 지지 메커니즘의 하부 사시도.
도 8은 도 2 내지 도 4에서 도시되는 커플러 지지 메커니즘의 전면도.
도 9는 도 2 내지 도 4에서 도시되는 커플러 지지 메커니즘의 상면도.
도 10은 도 2 내지 도 4에서 도시되는 커플러 지지 메커니즘의 하부도.
도 11은 도 2 내지 도 4에서 도시되는 커플러 지지 메커니즘의 측면도.
도 12는 언로딩된 상태에 있는 도 2 내지 도 4에서 도시되는 커플러 지지 메커니즘의 후면도.
도 13은 철도 차량 커플러 상에 설치될 때 디폴트 상태에 있는 도 2 내지 도 4에 도시된 커플러 지지 메커니즘의 후면도.
도 14는 철도 차량 커플러 상에 가해지는 수직 하중에 의해 최대 장력 상태에 있는 도 2 내지 도 4에 도시된 커플러 지지 메커니즘의 후면도.
이후의 설명을 위해, 공간 및 방향 용어들은 본 발명이 도면들에서 지향되는 바대로 본 발명과 관련될 것이다. 그러나, 본 발명은 반대로 명확하게 지정되는 경우를 제외하고, 다양한 대안의 변형들을 취할 수 있다. 또한 첨부 도면들에서 도시되고 다음의 명세서에서 기술되는 특정한 구성요소들은 단지 본 발명의 예시적인 실시예들이 또한 이해되어야 한다. 그러므로, 본원에 개시되는 실시예들에 관한 특정 치수들 및 다른 물리적 특성들에 대한 어떠한 언급도 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
동일한 참조 문자들이 여러 도들 전체에 걸쳐 동일한 부분들을 언급하는 도면들을 언급함으로써, 본 발명은 일반적으로 교통 차량의 커플러 헤드의 정렬에 다중-차원 조정을 제공하도록 동작하는 커플러 지지 메커니즘이 있는 커플러에 관하여 기술된다.
처음에 도 1을 참조하면, 커플러(10)의 실시예가 도시된다. 본원에 도시된 바와 같은 커플러(10)는 레일 차량 분야의 당업자에게 즉시 분명해지는 바와 같이, 철도 차량(도시되지 않음)의 차량 프레임(도시되지 않음)에 연결되도록 의도된다. 커플러(10)는 대중 철도 차량들에서 이용되는 데 바람직하고 동일한 철도 차량은 승객 대중 교통에 이용된다. 그러나, 이 이용은 제한하지 않도록 의도되고 커플러(10)는 일반적으로 철도 차량들에서 응용된다. 도시된 실시예에서의 커플러(10)는 일반적으로 커플러 앵커(20), 커플러 메커니즘(44), 에너지-흡수 변형 튜브(50) 및 에너지 흡수 드래프트 기어 메커니즘(60)을 포함한다. 변형 튜브(50)는 드래프트 기어 메커니즘(60)과의 연결에 의해 커플러 메커니즘(44)을 커플러 앵커(20)에 연결한다. 커플러(10)는 드래프트 기어 메커니즘(60)을 커플러 앵커(20)에 지지하는 데 이용되는 하나 이상의 에너지 흡수 디바이스들(150)을 더 포함한다.
커플러 앵커(20)는 자체의 옆의 사이드들로부터 보이는 바와 같이, 앵커 몸체(22)가 일반적으로 삼각형 이도록, 전반적으로 절두된(truncated) 정사각 또는 직사각형의 박스형 앵커 몸체(22)를 가진다. 앵커 몸체(22)는 일련의 상호 접속 구조 요소들(24)에 의해 형성된다. 앵커 몸체(22)의 전면은 드래프트 기어 메커니즘(60)을 앵커 몸체(22)에, 바람직하게 앵커 몸체(22)의 내부 에어리어에 고정하는 슬라이드 앵커 어셈블리(112)와의 인터페이스들 및 전방 개구를 규정한다. 앵커 몸체(22)의 상면은 앵커 몸체(22)와 인터페이스하고 상기 앵커 몸체(22)를 철도 차량의 차량 프레임에 고정하기 위한 고정 요소들을 수용하는 여러 애퍼처(aperture)들을 규정한다.
간략하게, 커플러 메커니즘(44)은 커플러 헤드(46)를 인접 철도 차량에 있는 수용 커플러 헤드(46)와 메이팅(mating)하는 커플러 헤드(46)를 포함한다. 커플러 메커니즘(44)은 이전에 표시된 바와 같이, 에너지 흡수 변형 튜브(50)에 의해 커플러 앵커(20)에 결합된다. 변형 튜브(50)는 말단(distal end)(52) 및 근단(proximal end)(54)을 가진다. 변형 튜브(50)의 말단(52)은 제 1 커플링 커넥터(56)에 의해 커플러 메커니즘(44)의 커플러 헤드(46)에 고정된다. 변형 튜브(50)의 근단(54)은 제 2 커플링 커넥터(58)에 의해 드래프트 기어 메커니즘(60)에 고정된다.
상술한 바와 같이, 슬라이드 앵커 어셈블리(112)를 지지하는 것은 드래프트 기어 메커니즘(60)을 커플러 앵커(20)의 앵커 몸체(22)에, 일반적으로 앵커 몸체(22)의 전방 개구 내에 지지하는 데 이용된다. 드래프트 기어 메커니즘(60)은 상위 클램프 요소(120) 및 하위 클램프 요소(122)에 의해 슬라이드 앵커 어셈블리(112)에 고정된다.
계속해서 도 1을 참조하면, 수직 지지 메커니즘(138)을 나타내는 커플러(10)가 도시된다. 이 실시예에서의 수직 지지 메커니즘(138)은 제 2 커플링 커넥터(58)를 지지하고 커플러(10)에 의해 가해지는 수직 하중을 지지하는 데 이용된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 수직 지지 메커니즘(138)은 슬라이드 앵커 어셈블리(112)의 하위 교차 레그(leg) 및/또는 하위 클램프 요소(122)에 의해 지지된다. 수직 지지 메커니즘(138)은 하부로부터 제 2 커플링 커넥터(58)를 수직으로 지지하는 단일 또는 다중-스프링 지지 요소(140)를 포함한다. 하나 이상의 스프링들(144)은 제 2 커플링 커넥터(58) 및 스프링 지지 요소(140) 사이에 배치된다. 스프링 지지 요소(140)는 핀 또는 볼트 및 너트 결합과 같은 적절한 기계적 패스너(fastener)에 의해 제 2 지지 요소(142)에 피봇식으로 지지될 수 있다. 제 2 지지 요소(142)는 핀 또는 볼트 및 너트 결합과 같은 적절한 기계적 패스너에 의해 다시 하위 교차 레그 및 하위 클램프 요소(122) 중 하나 또는 이 둘 모두에 지지될 수 있다. 적절한 설계의 추가 기계적 패스너는 제 2 지지 요소(142)를 통하여 연장되어 스프링 지지 요소(140)의 하향 피봇 이동을 제한하도록 제공될 수 있다.
도 1에 도시된 수직 지지 메커니즘(138)은 수직 축 방향을 따라 커플러(10)에 지지를 제공하도록 동작한다. 철도 차량들의 커플링 또는 철도 차량의 운동 중에 커플러 메커니즘(44) 상에 가해지는 임의의 하중은 수직 지지 메커니즘(138)에 직접적으로 전달된다. 커플러 메커니즘(44)의 수직 로딩은 스프링들(144)들이 압축되도록 하고, 이 압축은 차례로, 스프링 지지 요소(140)가 제 2 지지 요소(142)에 대해 피봇되도록 한다. 커플러(10)의 그 결과적인 수직 이동은 스프링들(144)의 강성에 의해 결정된다.
도 1에 도시된 종래 기술의 실시예에서, 커플러 메커니즘(44)은 수직 방향으로 조정 가능하다. 커플러 메커니즘(44)의 축 방향 조정이 되지 않는 데 왜냐하면 기계적 패스너들이 철도 차량의 종축(longitudinal axis)에 대한 임의의 회전을 막기 때문이다. 추가적으로, 무거운 수직 하중들을 지탱하는 데 큰 스프링들(144)이 요구되기 때문에, 수직 지지 메커니즘(138)은 커플러(10) 주변에 상당한 양의 공간을 차지한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 수직 지지 메커니즘(138)은 제 2 커플링 커넥터(58) 아래의 하향 방향으로 연장된다. 이 배열은 제 2 커플링 커넥터(58) 또는 커플러 앵커(20) 부근의 커플러(10) 상에 보조 구성요소들이 설치되지 못하게 한다. 수직 지지 메커니즘(138)을 가지는 커플러(10)는 2011년 2월 4일에 “Energy Absorbing Coupler”라는 명칭으로 제출되고 그 전체가 본원에 참조로서 통합되어 있는 미국 특허 출원번호 제 61/439,607에 더 상세하게 기술된다.
도 2 내지 도 11을 참조하고 특히 도 5를 참조하면, 하나의 실시예에 따른 커플러 지지 메커니즘(200)을 가지는 커플러의 실시예가 도시된다. 커플러 지지 메커니즘(200)는 제 2 커플링 커넥터(58)의 하위 파트(58A)에 피봇식으로 맞물리는 우측 지지 암(202B) 및 좌측 지지 암(202A)을 포함한다. 좌측 지지 암(202A) 및 우측 지지 암(202B)의 각각은 리세스(recess)된 중앙 부분(206)을 가진 지지 암 장착 요소(204) 및 장착 요소(204)를 통하여 종 방향으로 연장되는 개구(208)를 가진다. 좌측 지지 암(202A) 및 우측 지지 암(202B)은 각각의 지지 암의 장착 요소(204)의 리세스된 중앙 부분(206)이 제 2 커플링 커넥터(58)의 하위 파트(58A) 주위로 삽입될 때 제 2 커플링 커넥터(58)의 하위 파트(58A)를 크래들링(cradling)한다. 대응하는 개구들(210)이 제 2 커플링 커넥터(58)의 하위 파트(58A) 상에 제공됨으로써, 좌측 지지 암(202A) 및 우측 지지 암(202B) 상의 개구들(208)의 중심축(212)은 각각의 지지 암의 장착 요소(204)가 하위 파트(58A) 주위에서 맞물릴 때 하위 파트(58A) 상의 개구들(210)의 중심축(214)과 정렬되게 된다. 좌측 토션 스프링(torsion spring)(216A) 및 우측 토션 스프링(216B)은 좌측 지지 암(202A) 및 우측 지지 암(202B)의 각각의 장착 요소(204)의 개구들(208)을 통해 각각 삽입된다.
설치된 상태에서, 좌측 및 우측 토션 스프링들(216A, 216B)은 또한 제 2 커플링 커넥터(58)의 하위 파트(58A) 내의 개구들(210)을 통과한다. 부싱(bushing)들(218)은 하위 파트(58A) 상의 개구들(210) 및 장착 요소(204) 상의 개구들(208) 내에 제공되어 자체의 각각의 개구 내의 각각의 토션 스프링의 회전 움직임을 용이하게 한다. 좌측 토션 스프링(216A) 및 우측 토션 스프링(216B)의 제 1 종단(220)은 제 1 핀(224)를 수용하는 홀(222)을 포함한다. 제 1 핀(224)은 각각의 토션 스프링의 제 1 종단을 대응하는 지지 암에 대하여 고정하는 데 이용된다. 각각의 장착 요소(204)는 제 1 핀(224)이 삽입될 수 있는 제 1 홀(226)을 포함한다. 설치된 상태에서, 각각의 제 1 핀(224)은 좌측 토션 스프링(216A) 및 우측 토션 스프링(216B)의 제 1 종단(220)이 각각 좌측 지지 암(202A) 및 우측 지지 암(202B)에 대하여 종 방향으로 이동하는 것뿐만 아니라 회전하는 것을 방지한다.
각각의 토션 스프링의 제 2 종단(228)은 토션 스프링 커넥터(230) 내부에 고정된다. 토션 스프링 커넥터(230)는 좌측 토션 스프링(216A) 및 우측 토션 스프링(216B)의 대응하는 제 2 종단들(228)이 삽입되는 좌측 및 우측 개구들(232)을 포함한다. 각각의 제 2 종단(228)은 제 2 핀(236)이 삽입되는 제 2 홀(234)을 포함한다. 유사하게, 토션 스프링 커넥터(230)는 또한 제 2 핀들(236)을 수용하는 대응하는 개구들(235)을 포함한다. 설치된 상태에서, 각각의 제 2 핀(236)은 좌측 토션 스프링(216A) 및 우측 토션 스프링(216B)의 제 2 종단(228)이 토션 스프링 커넥터(230)에 대하여 회전하는 것뿐만 아니라 종 방향으로 이동하는 것을 방지한다.
좌측 지지 암(202A) 및 우측 지지 암(202B)은 각각 장착 요소(204)로부터 외향하여 연장되는 암 요소(238)를 포함한다. 각각의 암 요소(238)는 장착 요소(204)가 모놀리식으로(monolithically) 형성되는 플랜지형 부분(240)을 포함한다. 장착 요소들(204)과 유사하게, 각각의 암 요소(238)는 자체의 가운데 부분이 리세스되어 지지 암들이 제 2 커플링 커넥터(58)의 하위 파트(58A)에 장착되는 것이 가능하다. 각각의 암 요소(238)는 상면(242) 및 하면(244)를 가진다. 홀(246)은 각각의 암 요소(238)의 말단에 제공되어서 홀(246)은 상면(242) 및 하면(244) 사이에서 암 요소(238)을 통해 확장된다. 도 6 내지 도 11은 제 2 커플링 커넥터(58)의 하위 파트(58A)에 결합된 조립 상태에 있는 커플러 지지 메커니즘(200)을 도시한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 커플러(10) 상에 설치된 커플러 지지 메커니즘(200)이 도시된다. 커플러 지지 메커니즘(200)은 좌측 지지 암(202A), 우측 지지 암(202B) 및 하위 파트(58A) 상에 제공되는 각각의 개구들(208 및 210)을 통해 좌측 토션 스프링(216A) 및 우측 토션 스프링(216B)을 삽입함으로써 제 2 커플링 커넥터(58)의 하위 파트(58A)에 연결된다. 하위 파트(58A)는 복수의 볼트들(248) 또는 동일한 패스닝 요소들에 의해 제 2 커플링 커넥터(58)의 상위 파트에 결합된다.
지지 브래킷(250)은 하나 이상의 패스터들(252)에 의해 슬라이드 앵커 어셈블리(112)에 결합된다. 지지 브래킷(250)은 커플러 지지 메커니즘(200)의 수직 변위를 지상에 대한 특정한 레벨로 제어하기 위해 텐션 로드(tension rod)(258)를 맞물리게 하는 핀 또는 볼트(256)를 지지하는 쓰루 홀(through hole)을 포함한다. 텐션 로드(258)는 서로 스레딩(threading) 가능하게 맞물리는 상위 파트(258A) 및 하위 파트(258B)를 포함한다. 텐션 로드(258)의 길이는 상위 파트(258A)를 하위 파트(258B)에 대하여 회전시킴으로써 조정 가능하다. 상위 파트(258A)는 홀(260)을 포함하고 텐션 로드(258)를 결합하여 브래킷(250)을 지지하기 위해 이 홀(260)을 통해 볼트(256)가 삽입되고 너트(257)에 의해 고정된다. 텐션 로드(258)의 하위 파트(258B)는 너트(264)와 맞물리기 위해 스레딩된 종단(262)을 가진다. 하나의 지지 브래킷(250) 및 대응하는 텐션 로드(258)는 슬라이드 앵커 어셈블리(112)의 각각의 옆의 사이드 상에 제공된다. 각각의 지지 브래킷(250) 및 대응하는 텐션 로드(258)는 바람직하게도 슬라이드 앵커 어셈블리(112)에 대해 대칭 배열로 지향된다.
각각의 텐션 로드(258)의 하위 파트(258B)는 커플러 지지 메커니즘(200)의 대응하는 지지 암과 맞물린다. 좌측 지지 암(202A) 및 우측 지지 암(202B)의 각각의 암 요소(238)에서의 홀(246)은 각각의 텐션 로드(258)의 하위 파트(258B)가 홀(246)의 측벽의 간섭 없이 각각의 홀(246)을 자유로이 통과할 수 있도록 치수화된다. 구면 베어링(266)은 각각의 지지 암(202)의 암 요소(238)의 상면(242) 상에 제공된다. 각각의 텐션 로드(258)의 하위 파트(258B)는 각각의 구면 베어링(266)을 통과하여 너트(264)를 각각의 텐션 로드(258)의 하위 파트(258B)의 스레딩된 종단(262)에 스레딩 식으로 맞물리게 함으로써 각각의 지지 암(202)에 고정된다. 구면 베어링(266)은 각각의 지지 암의 피봇 운동 동안 각각의 암 요소(238)의 하면(244) 및 각각의 텐션 로드(258) 사이의 지속적인 연결을 보장하도록 제공된다. 각각의 텐션 로드(258)의 길이를 조정함으로써, 대응하는 지지 암(202)의 방향은 제 2 커플링 커넥터(58)의 하위 파트(58A)에 대하여 변한다. 각각의 텐션 로드(258)를 줄임으로써 대응하는 지지 암(202)의 암 요소(238)가 지상에 대해 상향으로 피봇팅하게 된다. 역으로, 각각의 텐션 로드(258)를 늘림으로써 대응하는 지지 암(202)의 암 요소(238)가 지상에 대해 하향 방향으로 피봇팅하게 된다. 각각의 토션 스프링(216)의 제 1 및 제 2 종단들(220 및 228)은 각각의 지지 암(202) 및 토션 스프링 커넥터(230)의 장착 요소(204)에 대하여 각각 고정되기 때문에, 각각의 지지 암의 암 요소들(238)이 피봇팅하여 움직이면 각각의 토션 스프링이 응답하여 비틀리게 된다.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 커플러 지지 메커니즘(200)이 다양한 로딩이 상태들로 도시된다. 도 12는 제 1, 언로딩된 상태에 있는 커플러 지지 메커니즘(200)을 도시한다. 이 구성에서, 좌측 토션 스프링(216A) 및 우측 토션 스프링(216B)이 자신들의 언로딩된 상태들에 있어서, 각각의 토션 스프링의 제 1 종단(220) 및 제 2 종단(228)이 서로에 대해 회전하게 않는다. 도 12에 도시된 바와 같이, 각각의 지지 암(202)은 미세하게 하향하는 방향으로 지향된다.
도 13에 도시되는 제 2 구성에서, 커플러 지지 메커니즘(200)은 철도 차량(도시되지 않음)의 커플러 헤드 상에 설치될 때의 제 2, 디폴트 상태로 도시된다. 이 구성에서, 각각의 지지 암(202)은 상향 방향으로 회전됨으로써 암 요소들(238)이 지상에 실질적으로 평행하게 된다. 각각의 암(202)이 제 2 커플링 커넥터(58)의 하위 파트(58A)에 대하여 회전되기 때문에, 좌측 토션 스프링(216A) 및 우측 토션 스프링(216B)의 제 1 종단(220) 및 제 2 종단(228)은 서로에 대해 회전된다. 그와 같은 운동에 의해 각각의 토션 스프링(216)은 커플러 헤드에 의해 가해지는 하중을 지지하면서 로딩된다.
도 14에 도시된 제 3 구성에서, 커플러 지지 메커니즘(200)은 제 3, 로딩된 상태로 도시되고, 여기서 커플러 지지 메커니즘(200)은 도 13에 도시된 디폴트 상태에서보다 더 큰 하중을 받게 되고, 따라서 지지 암들(202)은 지상과 거의 평행하다. 도 14에 도시된 구성에서, 각각의 지지 암(202)이 상향 방향으로 회전됨으로써 암 요소들(238)이 제 2 커플링 커넥터(58)의 하위 파트(58A) 쪽으로 휘어지게 된다. 도 13에 도시된 디폴트 구성과 유사하게, 각각의 암이 제 2 커플링 커넥터(58)의 하위 파트(58A)에 대하여 회전되기 때문에, 좌측 토션 스프링(216A) 및 우측 토션 스프링(216B)의 제 1 종단(220) 및 제 2 종단(228)은 서로에 대해 회전된다. 그와 같은 운동에 의해 각각의 토션 스프링(216)은 커플러 헤드에 의해 가해지는 하중을 지지하면서 로딩된다. 이 구성에서, 각각의 토션 스프링은 디폴트 구성에 비해 더 큰 크기로 로딩된다. 각각의 지지 암(202)의 수직 편향은 토션 스프링(216)의 강성에 좌우되고, 이는 각각의 토션 스프링(216)의 재료 특성들뿐만 아니라 각각의 토션 스프링(216)의 길이 및 직경의 함수이다.
도 12 내지 도 14는 양 지지 암들이 대칭 방식으로 동일한 정도로 피봇팅되는 실시예들을 도시할지라도, 좌측 지지 암(202A)은 와측 지지 암(202B)와는 관계 없이 피봇팅될 수 있고, 그 역도 마찬가지이다. 그와 같은 조정으로 인해 종축을 중심으로 커플러 지지 메커니즘(200)이 옆으로 이동하는 것이 가능하다. 좌측 지지 암(202A)을 우측 지지 암(202B)과 관계 없이 이동시킴으로써, 좌측 토션 스프링(216A)은 우측 토션 스프링(216B)과 비교하여 상이한 크기로 로딩된다. 이로 인해 커플러 지지 메커니즘(200)은 커플러 헤드 상에 균일하게 분배되지 않는 부하들을 지지하는 것이 가능하다. 게다가, 좌측 지지 암(202A)을 우측 지지 암(202B)에 대해 독자적으로 이동시킴으로써, 하나의 차량의 커플러(10)의 조정이 인접하는 차량의 커플러(10)에 대해 미세 튜닝될 수 있다. 더욱이, 우측 지지 암(202B)에 대한 좌측 지지 암(202A)의 독자적인 피봇팅 운동으로 인해 커플러(10)가 차량의 커플링 및/또는 운동 동안 적어도 차량의 종 및 횡 평면들에서 이동하는 것이 가능하다.
이전에 기술된 수직 지지 메커니즘(138)을 넘는 커플러 지지 메커니즘(200)을 통합하는 커플러(10)의 하나의 이점은 커플러 지지 메커니즘(200)이 지상에 반드시 평행할 필요가 없을 수 있는 하나 이상의 평면 내에서 커플러(10)의 운동을 가능하게 하는 점이고, 이에 반해 수직 지지 메커니즘(138)은 단지 지상에 평행한 하나의 평면에서 조정이 가능하다. 커플러 지지 메커니즘(200)에서는 하나의 차량의 커플러(10)를 인접한 차량의 대응하는 커플러(10)와 정렬하는 미세 튜닝이 가능하다. 다른 장점은 토션 스프링들(216)을 이용함으로써 보조 장비에 대한 추가적인 공간이 가능한 더 컴팩트하고 경량의 설치가 가능하다는 점이고, 이에 반해 수직 지지 메커니즘(138)에서는 스프링들(144)이 커플러(10) 아래에서 상당히 더 많은 자리를 차지한다. 그러므로, 커플러 지지 메커니즘(200)은 커플러(10)의 정렬에 대한 추가 조정을 제공할 뿐만 아니라 다른 장비의 설치를 위해 커플러에 인접한 추가 공간을 제공하기 위해 종래 기술의 수직 지지 메커니즘(138)을 대체하는 데 이용될 수 있다. 변형 튜브(50)이 이용을 제거하고 커플러(10)의 전체 길이를 줄이는 것이 특정한 적용예들에서 바람직할 수 있다. 그러나, 상기 설명에서 기술되는 바와 같이, 변형 튜브(50)를 포함하는 커플러(10)는 강화된 에너지 흡수 특성들을 제공한다.
철로 및 동일 차량들에 대한 커플러(10)의 실시예들 및 이들의 조립 및 동작 방법들이 상술한 설명에서 제공되었을지라도, 당업자는 본 발명의 범위 및 정신을 벗어나지 않고 상기 실시예들에 수정들 및 변형들을 행할 수 있다. 따라서, 상기 설명은 제한하기 보다는 설명하는 것으로 의도된다. 상술한 본 발명은 상기 의미 내에 해당하는 본 발명에 대한 첨부 청구항들 및 모든 변형들에 의해 규정되고 청구항들의 등가의 범위는 청구항들의 범위 내에 포함될 수 있다.

Claims (20)

  1. 철도 차량을 위한 커플러에 있어서,
    커플러 앵커;
    상기 커플러 앵커에 연결되는 커플러 메커니즘; 및
    상기 커플러 메커니즘을 수직으로 지지하는 커플러 지지 메커니즘을 포함하고,
    상기 커플러 지지 메커니즘은:
    철도 차량 커플러를 지지하기 위해 상기 커플러 앵커에 연결되는 복수의 지지 암들; 및
    상기 복수의 지지 암들에 대응하는 복수의 토션 스프링들을 포함하되,
    상기 복수의 토션 스프링들이 상기 복수의 지지 암들에 동작 가능하게 연결되어,
    상기 복수의 지지 암들 중 임의의 지지 암의 수직 방향으로의 피봇 이동으로 인해 상기 대응하는 토션 스프링들의 회전 이동이 발생되는 커플러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 지지 암들의 각각은 적어도 두 개의 운동 평면들에서 상기 커플러 앵커의 이동이 가능하도록 나머지 지지 암들과 독립적으로 피봇식으로 이동 가능한 커플러.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 지지 암들에 대응하는 복수의 텐션 로드(tension rod)들을 더 포함하고, 상기 복수의 텐션 로드들은 상기 지지 암들의 피봇 이동을 제어하기 위해 상기 지지 암들에 동작 가능하게 연결되는 커플러.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 텐션 로드들의 각각의 제 1 종단은 상기 커플러 앵커에 연결되고, 상기 복수의 텐션 로드들의 각각의 제 2 종단은 상기 대응하는 지지 암에 연결되는 커플러.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 지지 암들의 각각은 리세스(recess)된 중앙 부분을 가지는 지지 암 장착 요소 및 상기 지지 암 장착 요소를 통하여 연장되는 개구를 포함하는 커플러.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 지지 암들의 각각은 상기 장착 요소로부터 연장되는 암 요소를 더 포함하고, 상기 복수의 지지 암들에 대응하는 텐션 로드는 상기 암 요소에 동작 가능하게 연결되는 커플러.
  7. 삭제
  8. 철도 차량을 위한 커플러에 있어서,
    커플러 앵커;
    상기 커플러 앵커에 연결되는 커플러 메커니즘; 및
    상기 커플러 메커니즘을 지지하는 커플러 지지 메커니즘을 포함하고,
    상기 커플러 지지 메커니즘은:
    철도 차량 커플러를 지지하기 위해 상기 커플러 앵커에 연결되는 복수의 지지 암들;
    상기 복수의 지지 암들에 대응하는 복수의 토션 스프링들; 및
    상기 복수의 지지 암들에 대응하는 복수의 텐션 로드들; 을 포함하되,
    상기 복수의 토션 스프링들은 상기 복수의 지지 암들에 동작 가능하게 연결되어, 상기 복수의 지지 암들 중 임의의 지지 암의 피봇 이동으로 인해 상기 대응하는 토션 스프링들의 회전 이동을 발생시키고,
    상기 복수의 텐션 로드들은 상기 복수의 지지 암들에 동작 가능하게 연결되어, 상기지지 암들의 피봇 이동을 제어하고,
    상기 복수의 텐션 로드들의 각각의 길이는 조정 가능하여, 상기 텐션 로드가 짧아질 때 상기 대응하는 토션 스프링들의 각각이 로딩되고, 상기 텐션 로드가 길어질 때 상기 대응하는 토션 스프링들의 각각이 언로딩되는 커플러.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 텐션 로드들의 각각의 길이는 상기 텐션 로드의 상부 종단을 상기 텐션 로드의 하부 종단에 대해 회전시킴으로써 조정 가능한 커플러.
  10. 철도 차량들을 결합하는 철도 차량 커플러에 있어서,
    철도 차량 몸체에 연결되는 커플러 앵커;
    변형 튜브에 의해 상기 커플러 앵커에 연결되는 커플러 메커니즘; 및
    상기 커플러 메커니즘을 수직으로 지지하는 커플러 지지 메커니즘을 포함하고,
    상기 커플러 지지 메커니즘은:
    철도 차량 커플러를 지지하기 위해 상기 커플러 앵커에 연결되는 복수의 지지 암들; 및
    상기 복수의 지지 암들에 대응하는 복수의 토션 스프링들을 포함하되,
    상기 복수의 토션 스프링들은 상기 복수의 지지 암들에 동작 가능하게 연결되어, 상기 복수의 지지 암들 중 임의의 지지 암의 수직 방향으로의 피봇 이동으로 인해 상기 대응하는 토션 스프링들의 회전 이동이 발생되는 철도 차량 커플러.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 지지 암들의 각각은, 적어도 두 개의 운동 평면들에서 상기 커플러 앵커의 이동이 가능하도록, 나머지 지지 암들과 독립적으로 피봇식으로 이동 가능한 철도 차량 커플러.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 지지 암들에 대응하는 복수의 텐션 로드들을 더 포함하고,
    상기 복수의 텐션 로드들은 상기 지지 암들의 피봇 이동을 제어하기 위해 상기 지지 암들에 동작 가능하게 연결되는 철도 차량 커플러.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 텐션 로드들의 각각의 제 1 종단은 상기 커플러 앵커에 연결되고, 상기 복수의 텐션 로드들의 각각의 제 2 종단은 상기 대응하는 지지 암에 연결되는 철도 차량 커플러.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 지지 암들의 각각은 리세스(recess)된 중앙 부분을 가지는 지지 암 장착 요소 및 상기 지지 암 장착 요소를 통하여 연장되는 개구를 포함하는 철도 차량 커플러.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 지지 암들의 각각은 장착 요소로부터 연장되는 암 요소를 더 포함하되, 상기 복수의 지지 암들에 대응하는 텐션 로드가 암 요소에 동작 가능하게 연결되는 철도 차량 커플러.
  16. 철도 차량들을 결합하는 철도 차량 커플러에 있어서,
    철도 차량 몸체에 연결되는 커플러 앵커;
    변형 튜브에 의해 상기 커플러 앵커에 연결되는 커플러 메커니즘; 및
    상기 커플러 메커니즘을 수직으로 지지하는 커플러 지지 메커니즘을 포함하고,
    상기 커플러 지지 메커니즘은:
    철도 차량 커플러를 지지하기 위해 상기 커플러 앵커에 연결되는 복수의 지지 암들;
    상기 복수의 지지 암들에 대응하는 복수의 토션 스프링들; 및
    상기 복수의 지지 암들에 대응하는 복수의 텐션 로드들; 을 포함하되,
    상기 복수의 토션 스프링들은 상기 복수의 지지 암들에 동작 가능하게 연결되어, 상기 복수의 지지 암들 중 임의의 지지 암의 수직 방향으로의 피봇 이동으로 인해 상기 대응하는 토션 스프링들의 회전 이동을 발생시키고,
    상기 복수의 텐션 로드들은 상기 복수의 지지 암들에 동작 가능하게 연결되어, 상기 지지 암들의 피봇 이동을 제어하고,
    상기 복수의 텐션 로드들의 각각의 길이는 조정 가능하여, 상기 텐션 로드가 짧아질 때 상기 대응하는 토션 스프링들의 각각이 로딩되고, 상기 텐션 로드가 길어질 때 상기 대응하는 토션 스프링들의 각각이 언로딩되는 커플러.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 텐션 로드들의 각각의 길이는 상기 텐션 로드의 상부 종단을 상기 텐션 로드의 하부 종단에 대해 회전시킴으로써 조정 가능한 커플러.
  18. 커플러 앵커 및 상기 커플러 앵커에 연결되는 커플러 메커니즘을 포함하는 철도 차량 커플러를 위한 커플러 지지 메커니즘에 있어서,
    상기 커플러 지지 메커니즘은,
    철도 차량 커플러를 지지하기 위해 상기 커플러 앵커에 연결되는 복수의 지지 암들; 및
    상기 복수의 지지 암들에 대응하는 복수의 토션 스프링들;을 포함하되,
    상기 복수의 토션 스프링들은 상기 복수의 지지 암들에 동작 가능하게 연결되어, 상기 복수의 지지 암들 중 임의의 지지 암의 수직 방향으로의 피봇 이동으로 인해 상기 대응하는 토션 스프링들의 회전 이동을 발생시키고,
    상기 커플러 지지 메커니즘은 상기 커플러 메커니즘을 수직으로 지지하도록 위치하는 커플러 지지 메커니즘.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 커플러 지지 메커니즘은
    상기 복수의 지지 암들에 대응하는 복수의 텐션 로드들을 더 포함하고,
    상기 복수의 텐션 로드들은 상기 지지 암들의 피봇 이동을 제어하기 위해 상기 지지 암들에 동작 가능하게 연결되는 커플러 지지 메커니즘.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 복수의 텐션 로드들의 각각의 제 1 종단은 상기 커플러 앵커에 연결되고, 상기 복수의 텐션 로드들의 각각의 제 2 종단은 상기 대응하는 지지 암에 연결되는 커플러 지지 메커니즘.
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