KR101957535B1 - 브레이크 블록 홀더를 가진 레일 차량용 브레이크 액츄에이터 - Google Patents

브레이크 블록 홀더를 가진 레일 차량용 브레이크 액츄에이터 Download PDF

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Abstract

레일 차량용 브레이크 액츄에이터(1)는 제동 중에 횡방향으로 이동할 수 있도록 그로부터 현수된 브레이크 블록 홀더(4)를 가진다. 브레이크 블록 행거(5)는 이의 하단부에서 브레이크 블록 홀더에 대하여 또한 조인트(15)를 사용하여 이의 상단부에서 액츄에이터(1) 상의 브라켓(2)에 대하여 부착되어 비교적 횡방향으로 피봇가능하고 회전 가능한 이동을 가능하게 한다. 브레이크 블록 행거(5)의 하단부는 브레이크 블록 홀더(4)에서 트랜스버스 보어를 통하여 연장하는 이동 가능한 브레이크 블록 축(16)에 횡방향으로 피봇 가능하게 부착되며, 또한 스프링 수단(21)은 각각의 브레이크 블록 행거와 브레이크 블록 홀더 사이에 배치된다.

Description

브레이크 블록 홀더를 가진 레일 차량용 브레이크 액츄에이터{A RAIL VEHICLE BRAKE ACTUATOR WITH A BRAKE BLOCK HOLDER}
본 발명은 브레이크 블록 행거가 이의 하단부에서 브레이크 블록 홀더에 대하여 또한 조인트를 사용하여 이의 상단부에서 액츄에이터 상의 브라켓에 대하여 부착되어 비교적 횡방향으로 피봇가능하고 회전 가능한 이동을 가능하게 하고, 제동 중에 횡방향으로 이동할 수 있도록 그로부터 현수된 브레이크 블록 홀더를 가진 레일 차량용 브레이크 액츄에이터에 관한 것이다.
레일 차량용 브레이크 액츄에이터로부터 현수된 브레이크 블록 홀더의 횡방향 이동을 가능하게 하는 상이한 구성들이 수년간 제안되어 왔다. 이러한 횡방향 이동의 목적은 횡방향으로 이동 가능한 휠 세트 (휠 축상의 두 개의 휠)의 일부인 휠의 트레드에 대하여 브레이크 블록 (브레이크 블록 홀더에 부착됨)의 제동 적용을 가능하게 하는 것이다. 브레이크 블록 홀더의 횡방향 이동의 제어는 제동되는 휠의 플렌지에 의해 주로 일어난다.
이러한 구성은 유럽특허공보 EP-B-0 503 723호에 기술되어 있으며, 여기에서 각각의 브레이크 블록 행거는 원하는 횡방향 이동을 허용하는 판 스프링으로 구성된다. 판 스프링은 제동되는 휠을 향하여 개방되게, 비대칭 케이싱 내에 배치된다. 견고한 플랫 바(rigid flat bar)는 그 방향으로 편향(deflection)을 억제하기 위하여 휠 플렌지 면의 판 스프링에 배치된다.
이러한 구성은 상당히 크고 고가이며, 또한 상이한 인버티드 버전이 구성의 비대칭 특성으로 인하여 휠 축상에 우측으로 및 좌측으로 각각 휠에서 사용되어야 한다. 횡방향 이동의 용량은 실제로 상당히 제한될 수 있다.
본 발명의 주요 목적은 종래의 구성보다 부피가 적고 가격이 저렴하며 또한 대칭형이어서 동일 유닛이 휠 세트에서 어느 하나의 휠을 위해 사용될 수 있도록 하는 구성을 얻는 것이다.
추가의 목적은 종래의 구성에 비하여 횡방향 이동의 능력을 증가시키는 것이다.
또 다른 추가 목적은 표준 브레이크 액츄에이터 하우징이 상이한 적용을 위해, 예를 들면 본 발명에 따른 브레이크 블록 홀더 설계를 위해 사용할 수 있는 유형의 모듈 시스템을 발생시키는 것이다.
본 발명에 따르면 이것은 견고한 브레이크 블록 행거의 하단부가 브레이크 블록 홀더에서 트랜스버스 보어(transverse bore)를 통해 연장하는 이동 가능한 브레이크 블록 홀더에 대하여 횡방향으로 피봇 가능하게(pivotally) 부착되며, 또한 스프링 수단은 각각의 브레이크 블록 행거와 브레이크 블록 홀더 사이에 배열되는 것에 의해서 달성된다.
각각의 브레이크 블록 행거와 프레이크 블록 홀더 축 사이의 피봇 연결(pivotal connection)은 축의 각각의 단부와 각각의 브레이크 블록 행거의 하단부가 트랜스버스 보어로 설치되며, 이를 통하여 브레이크 블록 행거 축이 연장함으로써 달성할 수 있다.
실제적인 경우에, 각각의 스프링 수단은 브레이크 블록 홀더 축 상에 배치된 컵 스프링일 수 있다.
컵 스프링에서 구조의 다른 부분으로 힘 전달을 위한 실제적인 설계를 얻기 위하여 또한 브레이크 블록 행거와 브레이크 블록 홀더 축 사이에 피봇 이동을 가능하게 하기 위하여, 컵 스프링은 브레이크 블록 홀더와 계합하는 스톱 워셔(stop washer)와 푸시 워셔 사이에 고정되며, 이들 둘 다 브레이크 블록 홀더 축 상에 배치되며, 여기에서 상기 푸시 워셔는 브레이크 블록 행거에 비-회전적으로 연결된 캠 워셔에 비-회전적으로 연결된다.
이러한 설계에 의해, 마찰력은 스톱 워셔에 의해 브레이크 블록 홀더 상에 적용되며, 이것은 일반적으로 수직 위치에서 브레이크 블록 홀더를 탄력적으로 유지하는 것을 보조하며 또한 브레이크 블록 홀더 축 주위에 회전하는 것을 방지한다.
브레이크 블록 홀더는 그의 현수로 인하여 횡방향으로 뿐만 아니라 다른 방향으로 이동 가능하기 때문에, 액츄에이터의 축방향 이동가능한 푸시 로드와 브레이크 블록 홀더 사이에 배치된 힘 전달 수단은 전자에 대하여 후자의 상이한 방향으로 이동을 허용하도록 배치되어야 한다.
실제적인 경우에 힘 전달 수단의 주요 구성부재는 가이드 부재를 갖는 홀더이며, 이 홀더는 첫번째 방향으로 이동을 위해 푸시 로드 엔스 피스 및 브레이크 블록 홀더의 뒤쪽과 계합하는 슬라이드 플레이트에에 슬라이드 가능하게 연결되며, 슬라이드 플레이트는 첫번째 것에 수직인 두번째 방향으로 이동을 위한 가이드 부재에 슬라이드 가능하게 연결된다.
바람직하게는, 수직방향으로 이동을 위한 푸시 로드 엔드 피스와 홀더 사이에 도브테일 연결(dovetail connection)이 있는 반면, 슬라이드 플레이트는 수평 방향으로 이동을 위한 가이드 부재내의 홈에 의해 안내된다.
베어링 플레이트는 바람직하게는 슬라이드 플레이트와 가이드 부재 사이에 배치될 수 있으며, 상기 베어링 플레이트는 한편으로는 가이드 부재 홈과, 다른 한편으로는 슬라이드 플레이트의 뒷면에서 생긴 가이드 홈과 계합하기 위한 가이드 돌출부가 설치되어 있다.
하나 이상의 중심 스프링(centering spring)은 바람직하게는 가이드 부재에 대하여 중심 위치로 슬라이드 플레이트를 편향하도록 배치할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 이하에 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 브레이크 블록 홀더를 가진 레일 차량용 브레이크 액츄에이터의 등축 측시도이며, 여기서 구성의 부분들은 분리된다.
도 2는 도 1에서 일반적으로 좌측으로부터 한면 또는 말단부를 도시하며, 특정의 부분들은 또한 도면에서 분리된다.
도 3a는 본 발명에 따른 브레이크 액츄에이터와 브레이크 블록 홀더 사이의 힘 전달 메카니즘의 전개도이다.
도 3b는 설치된 상태에서 힘 전달 메카니즘의 등축 측시도이다.
도 3c는 도 3b의 힘 전달 메카니즘의 측면도이다.
도 3d는 도 3c에서 선 A-A를 따르는 단면도이다.
도 3e는 분리된 특정의 부분들을 갖는 힘 전달 메카니즘의 상면도이다.
도 3f는 도 3e에서 선 B-B를 따르는 단면도이다.
도 4a는 중간, 수직 위치에서 브레이크 블록 행거를 예시한다.
도 4b는 횡방향으로 변위된 위치에서 브레이크 블록 행거를 예시한다.
도 5는 전개도에서 구성의 특정 부분을 제외하고는 도 1에 일반적으로 상응하는 등축 측시도이다.
본 발명을 구성하지 않고 통상(브레이크 유닛을 구성하도록) 브레이크 실린더 및 슬랙 조정기를 포함하는 종래의 브레이크 액츄에이터(1) 자체는 액츄에이터의 푸시 로드(3)와 동일한 일반 방향으로 액츄에이터로부터 연장하는 브레이크 블록 행거 브래킷(2)이 설치된다.
이 단계에서 자세하게 설명하지 않지만, 브레이크 블록 홀더(4)는 그의 하단부에서 브레이크 블록 홀더(4)의 하부에 대하여 또한 그의 각각의 상단부에서 그의 각각의 브래킷(2)에 대하여 회전 가능하게 부착된, 두 개의 견고한 브레이크 블록 행거(5)에 현수된다. 브레이크 블록 홀더(4)는 브레이크 액츄에이터(1)가 설치되는 레일 차량의 휠(도시 안함)의 트레드와 제동 계합하기 위한 액츄에이터(1)의 푸시 로드(3)에 의해 중앙에서 작동된다.
도 3a는 액츄에이터 푸시 로드(3)의 연장부분 또는 일부로서 나타낼 수 있고 또한 여기에 연결되는 힘 전달 메카니즘(6)의 전개도이다. 도 3b는 설치된 상태에서 이러한 메카니즘(6)을 도시한다. 상기 메카니즘의 목적은 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 브레이크 블록 홀더의 뒤쪽에서 상응하는 형태의 리세스(recess)와 계합하기 위해 의도된, 푸시 로드 엔드 피스(3')와 아크형의 슬라이드 플레이트(7) 사이에 수직으로 및 수평으로 상대 이동을 가능하게 하는 것이다(여기에서 도면부호 3는 푸시 로드와 힘 전달 메카니즘의 기능적 조합을 나타낸다).
홀더(8)는 수직 상대이동을 허용하도록 푸시 로드 엔드 피스(3')를 갖는 도브테일 조인트 또는 유사한 조인트를 형성할 수 있다. 푸시 로드 엔드 피스(3')는 도브테일 텅(dovetail tongue)을 갖는 홀더(8) 및 도브테일 홈이 설치되어 있는 것으로 도시된다. 가이드 부재(9)는 당해 분야의 기술자들에게 용이하게 이해되는 바와 같이 트랜스버스 홈(8') 및 스크류(11)를 사용하여 홀더(8)에 부착된다. 가이드 부재(9)는 길이방향 홈(9')이 설치되며, 이것은 메카니즘의 설치 상태에서 수평이다.
개량으로서, 홀더(8) 및 가이드 부재(9)는 하나의 피스로 통합될 수 있으며, 그리하여 스크류(11)는 생략될 수 있다.
베어링 플레이트(12)는 슬라이드 플레이트(7)의 뒤쪽에서 한편으로는 가이드 부재 홈(9') 및 다른 한편으로는 상응하는 가이드 홈(7')으로 안내 가능하게 연장하기 위한 다수개의 베어링 로울러(12') 및 가이드 돌출부(12'')가 설치되어 있다.
도 3c에서 명확하게 볼 수 있는 바와 같이, 홀더(8)와 슬라이드 플레이트(7) 사이에는 도브테일 조인트 또는 동일한 조인트가 있다. 홀더(8)는 홀더(8)의 전술한 도브테일 텅에 수직인 도브테일 홈이 설치되며 또한 슬라이드 플레이트(7)는 도브테일 텅이 설치된다. 도브테일 홈은 가이드 부재(9)와 슬라이드 플레이트(7) 사이에 베어링 플레이트(12)를 수용하도록 적절한 폭을 갖는다.
이해되는 바와 같이, 지금까지 기술된 힘 전달 메카니즘은 푸시 로드 엔드 피스(3')에 대하여 슬라이드 플레이트(7)의 자유 수직 및 수평 이동을 가능하게 할 것이다. 그러나, 푸시 로드 피스(3)에 대하여 수평 중앙 또는 중심 위치에 슬라이드 플레이트(7) 상에 편향을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 편향은 다음과 같은 방식으로 달성될 수 있다.
스프링 지지체(13)는 슬라이드 플레이트(7) 및 가이드 부재(9)에서 각각 가이드 홈(7') 및 (9')의 하부에서 그 위에 돌출부와 상응하는 오목부 사이에 계합에 의해 유지된다. 압축 유형의 중심 스프링 14는 원하는 편향을 제공하기 위하여 스프링 지지체(13)와 가이드 돌출부(12") 사이에 배치된다. 이러한 편향은 대안적으로 단지 하나의 스프링에 의해 제공될 수 있다.
슬라이드 플레이트(7)는 브레이크 블록 홀더(4)의 뒤쪽에서 굴곡된 오목부를 계합하도록 배치된다. 도면에 명백하게 도시되지는 않았지만 자체 공지된 방식으로 (유럽특허공보 EP 0 077 586호에서 스프링 16), 브레이크 블록 홀더(4)는 슬라이드 플레이트(7)와 계합되게 스프링 배열에 의해 편향되며, 따라서 브레이크 블록 홀더(16) 주위에 전방으로 회전하는 것을 방지한다 (이하에 기술됨).
이하, 브레이크 블록 행거(5)의 구성이 기술된다. 기본 요구조건은 브레이크 블록 행거(5)가 브레이크 액츄에이터(1)에 대하여 특정의 횡방향 이동성을 갖는 휠의 트레드에 브레이크 블록 홀더(4)에 부착된 브레이크 블록을 제동하는데 적용시키도록 해야 한다는 것이다. 이것은 본재 유연성이 없는 본 발명에 따른 브레이크 블록 행거(5)가 도 4a 및 4b에 예시된 바와 같이 브레이크 액츄에이터(1) 및 브레이크 블록 홀더(4)의 중심선에 평행인 평면에서 뿐만 아니라 그에 수직인 면에서 브레이크 액츄에이터(1) 및 브레이크 블록 홀더(4)에 둘다 피봇 가능하게 연결되어야 한다는 것을 의미한다. 도 4a는 제동하는 휠의 트레드가 액츄에이터(1)의 바로 앞에 있고, 브레이크 블록 행거(5)가 수직인 상황을 예시한다. 다른 한편으로 도 4b에서, 휠 트레드는 횡방향으로 변위되며, 이것은 브레이크 블록 행거(5)가 (제동하는 횡방향으로 변위된 휠의 휠 플렌지의 영향으로) 경사져 있다는 것을 의미한다.
그의 브래킷(2)에 각각의 브레이크 블록 행거(5)의 피봇 연결은 볼 조인트 15의 형태이며, 이의 설계는 자세하게 설명되지 않지만, 도면들로부터, 특히 도 2의 상방향 우측 부분에서 뿐만 아니라 도 5의 우측 부분에서, 당해분야의 기술자에게 명확하게 보인다.
브레이크 블록 홀더(4)에 대한 각각의 브레이크 블록 행거(5)의 하부 피봇 연결은 다음과 같이 구성되며, 도 1, 2, 4a, b, 및 5에 언급되지만, 최초로 도 5에 주로 언급된다.
홀더 축(16)은 브레이크 블록 홀더(4)에서 트랜스버스 보어를 통해 연장한다. 자세한 구성은 홀더 축(16)의 우측에 도시되지만, 좌측에 상응하는 구성이 있다. 홀더 축(16)은 그의 단부를 향하여 트랜스버스 보어를 가지며 또한 슬라이드 베어링(17)은 이러한 보어 내에 설치된다. 각각의 브레이크 블록 행거(5)는 홀더 축(16)의 단부를 수용하기 위한 트랜스버스 보어 및 리세스(도 1 및 2)에 설치된 그의 하단부를 향한다. 행거 축(18)은 행거(5)의 보어 및 홀더 축(16)을 통하여 연장하며, 따라서 행거(5)는 홀더 축(16)에 대하여 피봇할 수 있다.
쇼울더 4'(도 2)와 브레이크 블록 행거(5) 사이에는 실링 O-링(19), 쇼울더(4')를 계합하는 스톱 워셔(20), 컵 스프링 또는 벨레빌레 워셔 (Belleville washer,21), 푸시 워셔(22) 및 캠 워셔(23)가 있다.
캠 워셔(23)는 핀(24)을 사용하여 브레이크 블록 행거(5)에 연결되며 또한 기술된 구성의 나머지 및 푸시 워셔(22)에 대하여 행거(5)의 피봇 이동을 허용하기 위한 도 2에서 가장 명확하게 볼 수 있는 캠이 설치되어 있다. 푸시 워셔(22)는 캠 워셔(23)와 계합하기 위한 캐리어 돌출부(22')가 설치된다.
스톱 워셔(20)와 브레이크 블록 홀더 쇼울더(4') 사이에 계합에 의하여, 마찰력은 컵 스프링(21)으로부터 브레이크 블록 홀더(4)까지 적용될 것이며, 따라서 후자는 일반적으로 수직 방향으로 탄력적으로 유지되는 것을 보조할 것이다.
"상부", "하부", "수직" 등과 같은 단어들은 도면에 도시된 브레이크 액츄에이터의 위치를 의미할 뿐이며 또한 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되지 않는다.
첨부된 특허청구범위의 범위 내에서 변형이 가능하다.

Claims (10)

  1. 제동 중에 횡방향으로 이동할 수 있도록 그로부터 현수된 브레이크 블록 홀더(4)를 가진 레일 차량용 브레이크 액츄에이터(1)에 있어서,
    브레이크 블록 행거(5)가 브레이크 블록 행거(5)의 하단부에서 브레이크 블록 홀더에 부착되고, 또한 브레이크 블록 행거(5)가 조인트(15)를 사용하여 브레이크 블록 행거(5)의 상단부에서 액츄에이터(1) 상의 브라켓(2)에 대하여 부착되어 비교적 횡방향으로 피봇가능하고 회전 가능한 이동을 가능하게 하고,
    견고한 브레이크 블록 행거(5)의 하단부가 상기 브레이크 블록 홀더(4)에서 트랜스버스 보어(transverse bore)를 통해 연장하는 이동 가능한 브레이크 블록 홀더 축(16)에 횡방향으로 피봇 가능하게 부착되며, 또한 스프링 수단(21)이 각각의 상기 브레이크 블록 행거와 상기 브레이크 블록 홀더 사이에서 작동하도록 배치되는 것을 특징으로 하는,
    레일 차량용 브레이크 액츄에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크 블록 홀더 축(16)의 각각의 단부 및 각각의 상기 브레이크 블록 행거(5)의 하단부는 트랜스버스 보어가 제공되고, 트랜스버스 보어를 통하여 브레이크 블록 행거 축(18)이 연장하는,
    레일 차량용 브레이크 액츄에이터.
  3. 제1항에 있어서,
    각각의 스프링 수단(21)이 상기 브레이크 블록 홀더 축(16) 상에 배치된 컵 스프링인,
    레일 차량용 브레이크 액츄에이터.
  4. 제3항에 있어서,
    컵 스프링(21)이 상기 브레이크 블록 홀더(4)와 계합하는 스톱 워셔(20)와 푸시 워셔(22) 사이에 고정되고, 이들 둘 다 상기 브레이크 블록 홀더 축(16) 위에 배치되고, 상기 푸시 워셔(22)는 상기 브레이크 블록 행거(5)에 비-회전적으로 연결된 캠 워셔(23)에 비-회전적으로 연결되는,
    레일 차량용 브레이크 액츄에이터.
  5. 제1항에 있어서,
    힘 전달 수단(6)은, 상기 액츄에이터(1)의 축방향 이동 가능한 푸시 로드(3)와 상기 브레이크 블록 홀더(4) 사이에 배치되며, 또한 전자에 대하여 후자의 상이한 방향으로의 이동을 허용하도록 배치되는,
    레일 차량용 브레이크 액츄에이터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 힘 전달 수단(6)의 메인 구성부재는,
    가이드 부재(9)를 갖는 홀더(8)로서 첫번째 방향으로의 이동을 위해 푸시 로드 엔드(end) 피스(3')에 슬라이드 가능하게 연결되는 홀더, 및
    상기 브레이크 블록 홀더(4)의 뒤쪽과 계합하는 슬라이드 플레이트(7)로서 첫번째 방향에 수직인 두번째 방향으로의 이동을 위해 상기 가이드 부재(9)에 슬라이드 가능하게 연결되는 슬라이드 플레이트인,
    레일 차량용 브레이크 액츄에이터.
  7. 제6항에 있어서,
    수직방향으로의 이동을 위해 상기 푸시 로드 엔드 피스(3')와 상기 홀더(8) 사이에 도브테일 연결부가 있는 반면, 상기 슬라이드 플레이트(7)는 수평 방향으로의 이동을 위해 상기 가이드 부재(9)의 홈(9')에 의해 안내되는,
    레일 차량용 브레이크 액츄에이터.
  8. 제7항에 있어서,
    베어링 플레이트(12)는 상기 슬라이드 플레이트(7)와 상기 가이드 부재(9) 사이에 배치되며, 상기 베어링 플레이트는 한편으로는 가이드 부재의 홈(9')과, 다른 한편으로는 상기 슬라이드 플레이트(7)의 뒷쪽에서 가이드 홈(7')과 계합하기 위한 가이드 돌출부(12")를 구비하는,
    레일 차량용 브레이크 액츄에이터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 슬라이드 플레이트(7)가 상기 가이드 부재(9)에 대해 중심 위치로 편향하도록 배치되는 중심 스프링(14, centering spring)을 더 포함하는,
    레일 차량용 브레이크 액츄에이터.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 레일 차량용 브레이크 액츄에이터(1)를 포함하는 레일 차량.
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