KR101984341B1

KR101984341B1 - 비상 릴리스 장치를 포함하는 스프링 브레이크 실린더

Info

Publication number: KR101984341B1
Application number: KR1020147016658A
Authority: KR
Inventors: 마크 그레고리 엘스토르프; 에리흐 푸더러; 로베르트 하우프트; 미하엘 레나이스; 베른하르트 헴멀; 페렌츠 뮐레크; 졸트 아담
Original assignee: 크노르-브렘제 시스테메 퓌어 쉬에넨파쩨우게 게엠베하
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2019-05-30
Also published as: WO2013079667A3; JP2015502289A; JP6129198B2; BR112014012984B1; US20140345987A1; BR112014012984A2; RU2605144C2; IN2014KN01132A; RU2014126880A; WO2013079667A2; KR20140100968A; CN104024069B; EP2785568B1; EP2785568A2; US9333961B2; DE102011119998A1; CN104024069A

Abstract

본 발명은, 피스톤 로드(24)를 구비하여 하나 이상의 스프링 하중식 스프링(14, 16)에 의해 하중을 받는 스프링 하중식 피스톤(6)이 그 내부에서 축 방향으로 변위될 수 있는 하우징(4); 및 비상 릴리스 작동 장치와, 스프링 하중식 피스톤(6)과 피스톤 로드(24) 사이의 힘 흐름을 중단시키기 위한 톱니바퀴(38)를 구비한 비상 릴리스 메커니즘과, 상이한 홀딩 위치들에서 비상 릴리스 장치(26)를 파지하도록 구성된 홀딩 장치(30)를 구비하는 비상 릴리스 장치(26)를 포함하는 스프링 브레이크 실린더에 관한 것으로서, 홀딩 장치는 톱니바퀴(38)에 상대적으로 맞물린 위치 및 물림 해제된 위치로 회동될 수 있는 멈춤쇠(30)를 포함하고, 비상 릴리스 작동 장치는, 하우징(4)에 상대적으로 변위될 수 있으면서 리턴 스프링 수단들(46)에 의해 그 초기 위치로 하중을 받는 하나 이상의 작동 부재(42, 44), 및 멈춤쇠(30)를 구동하기 위해 작동 부재(44)와 함께 작동될 수 있는 구동체(40)를 포함하며, 이런 구성은, 작동 부재(42, 44)가 작동될 때, 톱니바퀴(38)에 상대적으로 맞물린 위치에서 물림 해제된 위치로 멈춤쇠(30)를 전환하기 위해, 작동력이 구동체(40) 상으로, 그리고 이 구동체로부터 멈춤쇠(30) 상으로 전달되는 방식으로 제공된다. 본 발명에 따라서, 작동 부재(42, 44)와 구동체(40) 사이에, 또는 구동체(40)와 멈춤쇠(30) 사이에 스프링 수단들(56; 62)이 제공되며, 이들 스프링 수단은 리턴 스프링 수단들(46)에 평행하게 연결되어, 구동체(40)에 의해 멈춤쇠(30)가 구동될 때 압축되면서, 톱니바퀴(38)에서 물림 해제된 위치에 멈춤쇠(30)를 고정하는 탄성력을 생성한다.

Description

비상 릴리스 장치를 포함하는 스프링 브레이크 실린더{SPRING BRAKE CYLINDER WITH EMERGENCY RELEASE DEVICE}

본 발명은, 청구항 제1항의 전제부에 따르며, 피스톤 로드를 구비하여 하나 이상의 스프링 하중식 스프링에 의해 하중을 받는 스프링 하중식 피스톤이 그 내부에서 축 방향으로 변위될 수 있는 하우징; 및 비상 릴리스 작동 장치와, 스프링 하중식 피스톤과 피스톤 로드 사이의 힘 흐름을 중단시키기 위한 톱니바퀴를 구비한 비상 릴리스 메커니즘과, 상이한 홀딩 위치들에서 비상 릴리스 장치를 파지하도록 구성된 홀딩 장치를 구비하는 비상 릴리스 장치를; 포함하는 스프링 브레이크 실린더에 있어서, 홀딩 장치는 톱니바퀴에 상대적으로 맞물린 위치 및 물림 해제된 위치로 회동될 수 있는 멈춤쇠(pawl)를 포함하고, 비상 릴리스 작동 장치는 하우징에 상대적으로 변위될 수 있으면서 리턴 스프링에 의해 그 초기 위치로 하중을 받는 하나 이상의 작동 부재, 및 멈춤쇠를 구동하기 위해 작동 부재와 함께 작동될 수 있는 구동체를 포함하며, 이런 구성은, 작동 부재가 작동될 때, 톱니바퀴에 상대적으로 맞물린 위치에서 물림 해제된 위치로 멈춤쇠를 전환하기 위해, 작동력이 구동체 상으로, 그리고 이 구동체로부터 멈춤쇠 상으로 전달되는 방식으로 제공되는, 상기 스프링 브레이크 실린더에 관한 것이다.

철도 차량의 대차(bogie)에서는 컴팩트 브레이크 캘리퍼가 디스크 브레이크용 제동력 발생기로서 이용된다. 정류 브레이크(parking brake)는 대부분 수동으로 작동될 수 있는 기계식 비상 릴리스 장치를 포함하여 통합된 공압 제어식 스프링 브레이크 실린더에 의해 실현된다. 그에 따라 스프링 브레이크 실린더에 의해 구속된 브레이크 캘리퍼는, 압축 공기가 에너지원으로서 가용하지 않을 때에도 다시 해제될 수 있다. 상기 비상 릴리스 장치는 예컨대 바우든 케이블(Bowden cable)을 통해 제어된다.

비상 릴리스 장치를 포함한 일반적인 스프링 브레이크 실린더는 DE 100 20 350 A1에 기술되어 있다. 상기 독일 공보에서, 메모리 스프링들의 힘은 스핀들 장치의 자체 비잠금식(non-self-locking) 나사산부를 통해 브레이크 캘리퍼 상으로 전달된다. 스핀들 장치의 스핀들과 스플라인 방식으로 결합된 톱니바퀴 내로 맞물리는 멈춤쇠를 통해, 스핀들의 회전은 방지된다. 바우든 케이블을 통해서는 멈춤쇠가 톱니바퀴의 치합부로부터 상승될 수 있다. 그 결과로, 스핀들의 회전 방지는 해제되고, 자체 비잠금식 나사산부를 통해서는 더 이상 축 방향 힘이 전달될 수 없다. 멈춤쇠는, 걸쇠(latch)가 멈춤쇠 상의 상응하는 리세스 내로 맞물릴 수 있음으로써, 비록 바우든 케이블이 그 원래의 위치로 되밀린다고 하더라도, 물림 해제된 위치에서 멈춤쇠를 파지할 수 있는 정도로만, 치합부로부터 상승되어야 한다. 걸쇠에 의한 멈춤쇠의 잠금 고정은, 스프링 하중식 브레이크 피스톤이 가압에 의해 그 릴리스 위치로 이동함으로써 걸쇠가 멈춤쇠의 리세스로부터 밀려나갈 때 해제된다. 그에 따라 스프링 브레이크 실린더의 준비 상태는 비상 해제 후에 다시 회복된다.

상세하게는, 도 1에 따른 공지된 비상 릴리스 장치의 경우, 바우든 케이블(100)을 통해 가해진 힘이 예압된 스프링(101)(해당 특허의 도면 부호: 44)을 통해 하우징(102) 내에 변위 가능하게 장착된 슬리브(104) 상에 가해지는데, 상기 슬리브는 작동 부재를 나타내며, 상기 슬리브 상에는 구동체(106)가 축 방향으로 이동 불가능하게 고정된다. 작동 부재로서의 슬리브(104)는 다시 외부 리턴 스프링(108)(해당 특허의 도면 부호: 46)에 의해 그 초기 위치로 예압되며, 예압된 스프링(101)과 리턴 스프링(108)은 일렬로 연결된다. 그 다음, 구동체(106)에 의해, 바우든 케이블(100)의 작동 운동은 우선 예압된 스프링(101) 상으로, 그리고 이 스프링으로부터 슬리브(104)와 이 슬리브 상에 고정된 구동체(106) 상으로, 그리고 이 구동체로부터 멈춤쇠(110) 상으로 전달된다.

멈춤쇠는 리턴 스프링에 의해, 톱니바퀴와 맞물린 위치로 예압된다. 멈춤쇠가 구동체에 의해 톱니바퀴의 치합부로부터 그 물림 해제된 위치로 상승된 후에는, 걸쇠가 멈춤쇠 내의 리세스 내로 갑자기 끼워져 멈춤쇠를 그 물림 해제된 위치에서 잠금 고정할 수 있을 때까지, 멈춤쇠는 여전히 그 리턴 스프링의 힘에 대항하여 회전되어야 한다. 그러나 걸쇠가 멈춤쇠의 리세스 내로 맞물릴 수 있는 정도로, 멈춤쇠가 추출 상승되지 않는다면, 2가지 바람직하지 못한 상황이 발생할 수 있다. 한편으로, 스프링 하중식 피스톤이 예컨대 충분하지 않은 릴리스 압력으로 인해 그 릴리스 위치에 여전히 조금도 도달하지 않았다면, 멈춤쇠는 치합부 내에도 맞물려 고정될 수 있다. 다른 한편으로는, 멈춤쇠는 높은 회전 속도로 회전하는 톱니바퀴 내로 갑자기 끼워질 수 있으며, 그럼으로써 멈춤쇠 및/또는 톱니바퀴의 손상이 발생할 수 있다.

멈춤쇠의 리세스 내로 걸쇠의 맞물림을 신뢰성 있게 보장하기 위해, 멈춤쇠는 톱니바퀴에 상대적으로 그 물림 해제된 위치에 완전하게 도달하는 점이 보장되어야 한다. 앞서 논의한 종래 기술의 경우, 멈춤쇠의 완전한 추출 상승을 위해 필요한 힘은 슬리브 상에서 일렬로 연결된 압축 스프링 및 리턴 스프링과 멈춤쇠의 리턴 스프링의 조정에 따라 결정된다. 그러나 이는 스프링들을 제조할 때 매우 높은 제조 정밀도를 필요로 한다. 그 외에도, 멈춤쇠의 추출 상승을 위해 바우든 케이블에서 필요한 행정은 상대적으로 크다. 특히 바우든 케이블에서 너무 높은 작동력을 통해 멈춤쇠는 초과 하중을 받을 수 있다.

본 발명의 과제는, 최초에 언급한 유형의 스프링 브레이크 실린더에 있어서, 앞서 언급한 단점들이 방지되는 방식으로 상기 스프링 브레이크 실린더를 개량하는 것에 있다. 특히 본 발명의 과제는, 멈춤쇠가 그 물림 해제된 위치에서 잠금 고정될 수 있고 그에 따라 회전하는 톱니바퀴 내로 의도와 달리 멈춤쇠가 갑자기 끼워지는 점이 방지되도록 하기 위해, 멈춤쇠가 비상 해제 동안 어떠한 경우에도 신뢰성 있게 완전하게 그 물림 해제된 위치로 이동될 수 있도록 하는 것에 있다. 그 밖에도, 본 발명의 과제는, 너무 높은 작동력에 의한 멈춤쇠의 손상이 방지되도록 하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 과제는, 실현하기 위한 수단들이 경제적일 수 있도록 하는 것에 있다.

상기 과제는 본 발명에 따라서 특허 청구항 제1항의 특징들에 의해 해결된다.

본 발명은, 작동 부재와 구동체 사이에, 또는 구동체와 멈춤쇠 사이에 스프링 수단들이 제공되고, 이들 스프링 수단은 리턴 스프링 수단들에 평행하게 연결되고 구동체에 의해 멈춤쇠가 구동될 때 압축되면서 탄성력을 생성하며, 상기 탄성력은, 멈춤쇠가 작동 부재의 작동에 의해 톱니바퀴에 상대적으로 물림 해제된 위치로 이동되었을 때, 톱니바퀴로부터 물림 해제된 위치에서 멈춤쇠를 고정된 상태로 유지한다는 사상을 기반으로 한다.

달리 말하면, 하나 이상의 작동 부재가 작동될 때 스프링 수단들이 압축되고, 압축될 때 생성되는 탄성력은, 비록 예컨대 리턴 스프링에 의해 그 초기 위치로 하중을 받는 작동 부재가 더 이상 작동되지 않더라도, 그 물림 해제된 위치로 이동된 멈춤쇠가 상기 위치에서 확실하게 파지되게끔 한다. 그 결과로, 멈춤쇠는 예컨대 걸쇠와 같은 잠금 장치(locking device)에 의해 상기 물림 해제된 위치에서 확실하게 잠금 고정될 수 있는 점이 보장된다.

이 경우, 그 외에도, 최초에 언급한 DE 100 20 350 A1의 경우에서처럼 그 중 2개의 스프링이 일렬로 연결되어 있는 3개의 스프링 중 어느 하나가 그 탄성력과 관련하여 조정되는 것이 아니라, 2개의 스프링만, 요컨대 스프링 수단들 및 바람직하게는 멈춤쇠를 위해 제공된 리턴 스프링만이 조정된다. 이 경우, 스프링 수단들은, 하기에서 훨씬 더 상세하게 설명되는 것처럼, 작동 부재를 위한 리턴 스프링에 상대적으로 평행하게 연결된다.

종속 청구항들에 나열된 조치들을 통해서는, 청구항 제1항에 명시된 발명의 바람직한 개선예들 및 개량예들이 가능하다.

특히 바람직하게는, 작동 부재는 하나 이상의 바우든 케이블, 및 하우징 내에서 변위 가능하게 장착된 작동 슬리브를 포함하고, 바우든 케이블은 작동 슬리브 상에 고정되며, 작동 슬리브는 바우든 케이블을 복귀시키는 리턴 스프링에 의한 작동에 대응하여 하중을 받는다. 이 경우, 이미 상술한 것처럼, 리턴 스프링 및 스프링 수단들은 평행하게 연결된다.

그 밖에도, 바람직하게는, 스프링 수단들은, 이들 스프링 수단에 의해 멈춤쇠 상에 가해진 탄성력이, 톱니바퀴에 상대적으로 맞물린 위치에서 물림 해제된 위치로 멈춤쇠를 이동시키기 위해 필요한 힘보다 더 적도록 구성된다. 스프링 수단들에 의해 생성된 탄성력 대신, 여기서는 자명한 사실로서, 탄성력에 의해 생성된 토크도 고려될 수 있다.

특히 바람직하게는, 멈춤쇠는 리턴 스프링에 의해, 톱니바퀴에 상대적으로 맞물린 위치로 하중을 받으며, 그 밖에도 스프링 수단들은, 이들 스프링 수단에 의해 멈춤쇠 상에 가해진 토크가 리턴 스프링이 멈춤쇠 상에 가하는 토크보다 더 큰 방식으로 구성된다.

일 변형예에 따라서, 작동 부재와 구동체 사이에 제공되는 스프링 수단들은 하나 이상의 코일 스프링을 포함한다. 상기 변형예의 경우, 구동체는 작동 부재 상에, 또는 그 상부에 변위 가능하게 장착된다. 그 밖에도, 이 경우, 예컨대 작동 부재와 결합된 정지 수단들이 제공되고, 축 방향으로 이동 가능한 구동체는 상기 정지 수단들 쪽에서 정지 가능하게 형성되며, 구동체의 정지 위치에서는 작동 부재와 구동체 사이에 제공된 스프링 수단들이 사전 설정된 스프링 범위만큼 압축될 수 있다. 이 경우, 톱니바퀴로부터 물림 해제된 위치에 멈춤쇠를 고정하는 토크의 값은 사전 설정된 스프링 범위에 의해 결정된다.

정지 수단들은 특히 작동 부재와 연결되어 스프링 수단들을 적어도 부분적으로 에워싸는 슬리브에 의해 형성될 수 있으며, 슬리브의 개방된 가장자리는 구동체의 선단면 쪽에서 정지 가능하게 형성된다.

특히 바람직하게는, 스프링 하중식 피스톤이 부분적으로만 해제된 경우 멈춤쇠의 파지를 방지하기 위한 잠금 장치가 제공되며, 잠금 장치는, 스프링 하중식 피스톤이 완전하게 해제될 때까지 물림 해제된 위치에서 멈춤쇠를 잠금 고정하는 걸쇠를 포함한다. 특히 바람직하게는, 걸쇠는 실질적으로 스터드(stud)형 형태를 보유하고 걸쇠 두부(latch head)를 구비하며, 이 걸쇠 두부는 멈춤쇠의 리세스에 상대적으로 맞물림 위치 또는 물림 해제 위치를 취하도록 구성된다. 예컨대 걸쇠는 걸쇠 스프링에 의해 멈춤쇠와의 맞물림 위치로 예압된다. 그 밖에도, 걸쇠는 스프링 하중식 브레이크 피스톤에 의해 맞물림 위치에서 물림 해제 위치로 변위 가능하게 형성될 수 있다.

그러므로 비상 릴리스 장치가 작동될 때 스프링 수단들의 압축에 의해 스프링 수단들에서 생성된 탄성력은, 하중을 받지 않는, 다시 말하면 이미 물림 해제된 위치에 위치하는 멈춤쇠를 확실하게 상기 물림 해제된 위치에서 파지할 수 있을 정도로 높다. 정지할 때까지 스프링 수단들을 압축하기 위해 필요한 힘은, 하중을 받고 있는, 다시 말하면 톱니바퀴와의 맞물린 위치에 위치하는 멈춤쇠의 최소 추출 상승력보다 더 적다. 따라서 작동 부재 또는 작동 슬리브의 리턴 스프링의 스프링 특성은, 비상 릴리스 과정에 영향을 미치지 않기 때문에, 완전히 상호 간에 독립적으로 선택될 수 있다.

그러므로 작동 부재가 작동되거나, 또는 바우든 케이블이 당겨진다면, 우선 하중을 받고 있는, 다시 말하면 톱니바퀴와의 맞물린 위치에 위치하는 멈춤쇠의 저항에 대항하여 스프링 수단들이 정지할 때까지 인장된다. 그러나 이 경우, 압축을 통해 생성되는 스프링 수단들의 탄성력은, 하중을 받고 있는 멈춤쇠가 맞물린 위치에서 물림 해제된 위치로 상승될 수 없을 정도로 적다. 스프링 수단들이 정지할 때까지 구동체 상에 인접할 때 비로소, 구동체의 지속하는 운동에 의해 멈춤쇠 상에는, 완전하게 물림 해제된 위치로 멈춤쇠를 이동시키기에 충분히 큰 힘이 가해진다.

결과적으로, 톱니바퀴의 치합부로부터 물림 해제된 후에, 걸쇠가 멈춤쇠를 잠금 고정할 수 있는 완전하게 물림 해제된 위치까지로 멈춤쇠를 회전시키기에 필요한 에너지는, 멈춤쇠가 톱니바퀴의 치합부로부터 상승되기 전에, 잠재적인 에너지로서 스프링 수단들에 저장된다. 그러므로 멈춤쇠가 톱니바퀴의 치합부로부터 물림 해제되면, 걸쇠가 멈춤쇠 상의 잠금 장치에 맞물릴 수 있는 정도로, 멈춤쇠는, 앞서 작동 과정에 의해 인장된 스프링 수단들의 잠재적 에너지에 의해 구동되어, 멈춤쇠의 리턴 스프링의 복원력의 작용에 대항하여 추출 상승된다.

한 추가 변형예에 따라서, 구동체와 멈춤쇠 사이에 제공되는 스프링 수단들은 하나 이상의 판 스프링을 포함한다. 이 경우, 구동체는 바람직하게는 작동 부재와 축 방향으로 이동 불가능하게 결합되며, 작동 부재의 리턴 스프링은 예컨대 구동체 상에서 지지된다.

스프링 브레이크 실린더의 바람직한 실시예의 경우, 스프링 하중식 피스톤과 피스톤 로드 사이의 힘 흐름 내에는 비상 릴리스 메커니즘의 부재로서 나사산 스핀들(threaded spindle)을 포함한 스핀들 장치가 배치된다. 이 경우, 나사산 스핀들의 토크는 바람직하게는 피팅 키(fitting key)를 포함한 가변 가이드를 통해 톱니바퀴 상으로 전달된다. 이와 반대로, 멈춤쇠 및 걸쇠는 피스톤 로드와 연결된다.

본 발명에 따르는 스프링 브레이크 실린더는 공압식, 유압식 또는 전기 기계식으로 작동될 수 있고, 공압식 또는 유압식 작동을 이용한 구성의 경우 스프링 하중식 피스톤에 의해 범위 한정되는 압력 챔버에 압력 유체를 공급하기 위한 압력 포트가 제공된다.

도 1은 종래 기술의 비상 릴리스 장치의 일부분을 매우 단순화하여 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 비상 릴리스 장치를 포함하는 스프링 브레이크 실린더를 도시한 개략적 종단면도이다.
도 3은 도 2의 절단선 III-III을 따라 도 1의 스프링 브레이크 실린더를 절단하여 도시한 횡단면도이다.
도 4는 도 2의 일부분을 도시한 확대도이다.
도 5는 도 3의 스프링 브레이크 실린더의 비상 릴리스 장치의 일부분을 매우 단순화하여 도시한 개략도이다.
도 6 내지 도 10은 비상 릴리스 과정의 다양한 단계들에서 도 1의 스프링 브레이크 실린더를 각각 도시한 개략도이다.
도 11은 한 추가 실시예에 따르는 스프링 브레이크 실린더를 도시한 횡단면도이다.
도 12는 비상 릴리스 과정 동안 도 11의 스프링 브레이크 실린더를 도시한 개략도이다.

본 발명을 개량하는 추가 조치들은 하기에서 본 발명의 바람직한 실시예들의 기술 내용과 함께 도면에 따라서 더 상세하게 설명된다.

우선, 도 2 내지 도 10에 도시되어 있고, 예컨대 철도 차량의 대차의 디스크 브레이크를 위한 제동력 발생기로서의 브레이크 캘리퍼에서 이용되는 것과 같은 스프링 브레이크 실린더(2)의 실시예의 예시에서 본 발명이 기술된다.

이 경우, 도 2 내지 도 4에는, 그 내부에 스프링 하중식 피스톤(6)이 축 방향으로 변위 가능하게 배치된 하우징(4)을 포함한 스프링 브레이크 실린더(2)의 2개의 상이한 개략도가 도시되어 있으며, 스프링 하중식 피스톤의 외주면 상에는 실링들과 슬라이딩 스트립들(8a ~ 8c)이 분포되어 있다. 스프링 하중식 피스톤(6)과, 스냅 링(12)에 의해 하우징(4)의 내주면 상에 고정된 축 방향 하우징 커버(10) 사이에는, 여기서는 바람직하게는 2개의 메모리 스프링(14, 16)이 배치된다.

스프링 하중식 피스톤(6)과 하우징(4) 사이에는 하우징(4)의 둘레에서 공기 포트(20)를 통해 압축 공기를 공급받을 수 있는 압력 챔버(18)가 형성된다. 스프링 하중식 브레이크는 공기 포트(20)를 통한 공기 공급 및 배출을 통해 해제되고 작동된다. 스프링 브레이크 실린더(2)가 비상 해제된 작동 상태에 있지 않으면, 스프링 하중식 스프링들(14, 16)의 힘은 스프링 하중식 피스톤(6)을 통해 압력 챔버 또는 용적부(18)에서 지지되거나, 또는 피스톤 로드(24)을 통해 여기서는 도시되지 않은 브레이크 캘리퍼 상에서 지지된다.

압축 공기를 이용하지 않고도 체결된 스프링 하중식 브레이크를 해제하기 위해, 스프링 브레이크 실린더(6)는, 스프링 하중식 피스톤(6)과 피스톤 로드(24) 사이에서 힘 흐름의 중단을 가능하게 하는 비상 릴리스 장치(26)를 포함한다. 도시된 예시에서, 비상 릴리스 장치(26)는 실질적으로, 하우징 커버(10)의 2개의 섹션이면서 축 방향으로 상호 간에 오프셋 된 상기 2개의 섹션 사이에서 회동 가능하게 장착된 멈춤쇠(30)을 포함하는 스핀들 장치(28)의 기능을 기반으로 한다. 스프링 하중식 피스톤(6)과 피스톤 로드(24) 사이의 힘 흐름 내에는 스핀들 장치(28)의 나사산 스핀들(32)이 배치된다. 나사산 스핀들의 결과로 인한 토크는 잠금 고정된 상태에서 피팅 키(36)를 포함한 가변 가이드(34)를 통해, 멈춤쇠(30)에 의해 잠금 고정될 수 있거나, 또는 잠금 해제될 수 있는 톱니바퀴(38) 상으로 전달된다(이는 특히 도 2도 참조).

이를 위해, 멈춤쇠(30)의 일측 단부는 비상 릴리스 장치(26)의 작동 위치들 중 하나의 작동 위치에서 톱니바퀴(38) 내로 맞물린다. 그와 반대로, 멈춤쇠(30)의 타측 단부는 비상 릴리스 작동 장치의 구동체(40)에 의해 톱니바퀴(38)의 치합부로부터 상승될 수 있으며, 그럼으로써 톱니바퀴의 회전은 멈춤쇠(30)의 상기 위치에서 해제된다. 그 결과로, 스프링 하중식 피스톤(6)과 피스톤 로드(24) 사이의 힘 흐름은 중단될 수 있다. 리턴 스프링(33)은 톱니바퀴(38)에 상대적으로 맞물린 위치로 멈춤쇠를 예압한다.

제동력 또는 탄성력이 피스톤 로드(24)에 인가될 때 비상 릴리스 장치(26)가 작동된다면, 나사산 스핀들(32)의 회전이 발생하며, 그럼으로써 제동력은 소멸되고 스프링 하중식 피스톤(6)은 하우징(4) 상에서 정지할 수 있다. 이를 위해, 멈춤쇠(30)는 도 2에 도시되고 톱니바퀴(38)에 상대적으로 맞물린 그 위치로부터 그에 상대적으로 도 8 또는 도 9에 따르는 물림 해제된 위치로 이동되기만 하면 된다. 비상 릴리스 과정 동안 멈춤쇠(30)의 재 잠금 고정을 방지하기 위해, 스프링 하중식 또는 하우징 커버(10)의 섹션(10b)의 내부면 상에는 걸쇠(48)가 배치되며, 이 걸쇠는 멈춤쇠(30)의 리세스(35) 내로 맞물리고 그에 따라서 추출 상승된 멈춤쇠(30)를 그 물림 해제된 위치에서 파지할 수 있다.

걸쇠(48)는 실질적으로 스터드형 형태를 보유하고 하우징 커버 섹션(10b)으로 향해 있는 그 단부 상에 걸쇠 두부(51)를 구비한다. (이 영역에서 함몰부를 포함하는) 2개 부재형 하우징 커버(10a, 10b)와 (축 방향 리세스를 포함한) 걸쇠 두부(51) 사이에는 걸쇠 스프링(49)이 배치되며, 이 걸쇠 스프링은 멈춤쇠(30)의 방향으로 걸쇠(48)를 밀착시키면서, 걸쇠 두부(51)가 작동 위치들 중 하나의 작동 위치에서 걸쇠(48)를 수용하기 위한 멈춤쇠(30)의 측면 단차형 리세스(35) 내로 맞물려 그 릴리스 위치에서 멈춤쇠(30)를 잠금 고정하게끔 한다(도 9 또는 도 10 참조). 걸쇠 두부(51)의 반대 방향으로 향해 있는 걸쇠(48)의 섹션은 스터드형으로 형성되며, 스터드형 섹션은 내부 하우징 커버 섹션(10a)을 관통하여 스프링 하중식 피스톤(6)이 변위될 때 스프링 하중식 피스톤으로부터 하우징 커버(10)의 방향으로 변위될 수 있으며, 이는 걸쇠 스프링(49)을 가압하여 그 래칭 위치에서 멈춤쇠(30) 내로 걸쇠(48)를 밀착시킨다(도 2). 스프링 하중식 피스톤(6)이 비상 릴리스 과정 후에 다시 작동 준비된 위치에 위치될 때 비로소, 걸쇠(48)는 멈춤쇠(30)를 잠금 해제하여 맞물려 고정되게 한다.

도 3과 도 4에서 가장 잘 알 수 있는 것처럼, 비상 릴리스 작동 장치는 바우든 케이블(42), 및 작동 부재들로서 하우징(4) 내에서 변위 가능하게 장착된 작동 슬리브(44)를 포함하며, 작동 슬리브의 자유 단부 상에는 바우든 케이블(42)의 두부가 바람직하게는 직접적으로, 또는 예컨대 캡(52)(cap)에 의해 고정되며, 캡은 작동 슬리브(44)의 단부 측의 개구부 내에 고정된다. 이 경우, 다른 한편으로 바우든 케이블(42)의 커버는 하우징(4) 상에서 지지되며, 바우든 케이블(42)은 축 방향으로 작동 슬리브의 자유 단부까지 작동 슬리브(44)의 내부를 통과하여 연장된다. 작동 슬리브(44)는 압축 코일 스프링으로서 형성된 리턴 스프링(46)에 의해 바우든 케이블(42)에 의한 작동에 대응하여 하중을 받는다.

리턴 스프링(46)은 작동 슬리브(44)의 외주면 상에 고정된 링(54) 상에서 지지되고, 이와 동시에 링은 디스크 링으로서 형성된 구동체(40)를 위한 축 방향 정지부를 형성하며, 구동체는 작동 슬리브(44)의 외주면 상에 축 방향으로 변위 가능하게 장착된다. 다른 한편으로, 구동체(40)는 압축 코일 스프링(56)에 의해 축 방향 정지부로서의 링(54)의 방향으로 하중을 받는다. 상기 압축 코일 스프링(56)은 다른 한편으로 슬리브(58)의 바닥부 상에서 지지되고, 상기 슬리브는 작동 슬리브(44)의 단부 상에 고정되며, 이 단부 상에는 바우든 케이블(42)의 두부도 장착된다. 슬리브(58)는 그 자유 가장자리(60)로 구동체(40)를 위한 추가 정지부를 형성하며, 그럼으로써 구동체는 작동 슬리브(44) 상에서 링(54)과 슬리브의 가장자리(60) 사이에서 축 방향으로 이동될 수 있다.

한편, 바우든 케이블(42)이 도 2의 경우 좌측 방향으로 작동되면, 작동 슬리브(44)는 리턴 스프링(46)의 탄성력에 대항하여 좌측 방향으로 변위된다. 이 경우, 구동체(40)는 우선 멈춤쇠(30)의 타측 단부와 접촉하지만, 압축 코일 스프링(56)은 여전히 압축되지 않는다(도 6).

바우든 케이블(42)이 추가로 작동될 때, 구동체(40)는 맞물린 위치에 위치하는 멈춤쇠(30)의 타측 단부와의 접촉을 바탕으로 우측 방향으로 이동되며, 그 다음 압축 코일 스프링(56)은, 구동체(40)가 슬리브(58)의 가장자리(60)에서 정지하는 정도로 압축된다. 이 상황은 도 7에 도시되어 있다.

이 경우, 압축 코일 스프링(56)은, 슬리브(58)의 가장자리(60) 상에서 정지하는 것에 의해 제한되는 그 압축에 의해, 또는 그 결과로 제한되는 스프링 범위에 의해 생성되어 구동체(40)를 통해 멈춤쇠(30) 상으로 전달되는 탄성력이 톱니바퀴(38)에 상대적으로 물림 해제된 위치로 멈춤쇠(30)를 회동시키기에 충분하지 않도록 구성된다.

오히려 슬리브(58)의 가장자리(60) 상에서 정지되는 구동체(40)를 통해 멈춤쇠(30) 상으로 전달되는, 변함없이 작동되는 바우든 케이블(42)의 작동력은, 멈춤쇠(30)가 도 6에 따라서 여전히 맞물린 그 위치로부터 톱니바퀴(38)에서 물림 해제되게끔 한다. 그 다음, 톱니바퀴(38)는 자유로운 상태가 되고, 스핀들 장치(26)를 통해 작용하는 제동력을 바탕으로 회전하기 시작하며, 그 다음 작동력은, 스프링 브레이크 실린더(2)에서 제동력이 사라질 때까지, 소멸될 수 있다(도 8).

그 다음, 멈춤쇠(30)는 톱니바퀴(38)에 의해 더 이상 하중을 받지 않는다. 그 다음, 멈춤쇠는 여전히 그 리턴 스프링(33)에 의해서만 톱니바퀴(38)와의 맞물림 방향으로, 그리고 구동체(40)를 통한 압축 코일 스프링(56)의 압축에 의해 반대 방향으로 하중을 받으며, 다시 말하면 톱니바퀴(38)와의 맞물림을 해제한다. 압축 코일 스프링(56)은, 이 압축 코일 스프링(56)에 의해 멈춤쇠(30) 상에 가해진 탄성력, 또는 이 탄성력으로 인해 멈춤쇠(30) 상에 가해진 토크가 리턴 스프링(33)이 멈춤쇠(30) 상에 가하는 토크보다 더 큰 방식으로 구성되기 때문에, 도 9에 도시되어 있는 것과 같이 멈춤쇠(30)는 톱니바퀴(38)에 상대적으로 완전히 물림 해제된 그 위치로 회동되며, 이를 위해 바우든 케이블(42)의 추가 작동은 필요하지도 않는다. 이 경우, 압축 코일 스프링(56)은 좌측 방향으로 이완되면서 구동체(40)를 링(54) 상의 정지부 쪽으로 이동시킨다.

그 다음, 도 10에 따르는 바우든 케이블(42)의 최대 행정이면서, 작동 슬리브(44)가 하우징(4) 내 내부 정지부 쪽에 정지하고 구동체(40)가 다시 링(54)으로부터 약간 이격되는, 상기 최대 행정이 달성되면, 멈춤쇠(30)는 완전하게 물림 해제된 그 위치에 잔존하고, 그 다음 이 물림 해제된 위치에서 멈춤쇠는, 그 리세스(35) 내로 맞물리는 걸쇠(48)에 의해 잠금 고정된다.

도 11 및 도 12에 도시되어 있는, 본 발명에 따르는 스프링 브레이크 실린더(2)의 실시예의 경우, 전술한 실시예에 대해, 동일하거나 등가의 방식으로 작용하는 부품들 및 어셈블리들은 동일한 도면 부호들로 식별 표시된다. 전술한 실시예와 달리, 여기서 구동체(40)는 작동 슬리브(44) 상에서 축 방향으로 변위 가능하게 장착되는 것이 아니라, 작동 슬리브 상에, 바람직하게는 작동 슬리브(44)의 단부 상에 축 방향으로 이동 불가능하게 고정된다. 이 경우, 작동 슬리브(44) 또는 바우든 케이블(42)을 초기 위치로 복귀시키는 리턴 스프링(46)은 예컨대 한편으로 하우징(4) 상에서 지지되고 다른 한편으로는 구동체(40) 상에서 지지된다. 여기서 구동체(40)와 멈춤쇠(30) 사이에 제공되는 스프링 수단들은 바람직하게는 판 스프링(62)으로 구성되며, 이 판 스프링은 그 일측 단부로 예컨대 구동체(40)로 향해 있는 멈춤쇠(30)의 암(arm) 상에 고정되고 그 타측 단부로는 상기 암의 단부를 부분적으로 휘감으면서 상기 암에 대해 약간의 이격 간격(s)을 갖는다. 그 다음, 도 12로부터 알 수 있듯이, 바우든 케이블(42)이 작동되고 그 결과로 구동체(40)가 멈춤쇠(30)에 접촉하면서 이 멈춤쇠를 회동시키면, 판 스프링(62)은, 사전 설정된 스프링 범위를 형성하는 상기 약간의 이격 간격(s)만큼, 휨 하중 하에 압축된다.

그 다음, 전술한 실시예의 경우처럼, 판 스프링(62) 내에는, 사전 설정된 스프링 범위(s)에 따라 결정되는 잠재적인 에너지 또는 탄성력이 저장되며, 그리고 멈춤쇠(30)가 바우든 케이블(42)의 작동에 의해 톱니바퀴(38)로부터 물림 해제된 위치로 이동되었다면, 상기 에너지 또는 탄성력은 멈춤쇠(30)를 완전하게 물림 해제된 위치로 이동시키거나, 또는 그 물림 해제된 위치에서 파지한다. 또한, 판 스프링(62)은 도 5에 따라서 리턴 스프링(46)에 상대적으로 평행하게 연결된다.

2 스프링 브레이크 실린더
4 하우징
6 스프링 하중식 피스톤
8a~8c 실링/슬라이딩 스트립
10a/b 하우징 커버
12 스냅 링
14, 16 스프링 하중식 스프링
18 압력 챔버
20 공기 포트
24 피스톤 로드
26 비상 릴리스 장치
28 스핀들 장치
30 멈춤쇠
31 축
32 나사산 스핀들
33 리턴 스프링
34 가이드
35 리세스
36 피팅 키
38 톱니바퀴
40 구동체
42 바우든 케이블
44 작동 슬리브
46 리턴 스프링
48 걸쇠
49 걸쇠 스프링
50 리턴 스프링
51 걸쇠 두부
52 캡
54 링
56 압축 코일 스프링
58 슬리브
60 가장자리
62 판 스프링

Claims

피스톤 로드(24)을 구비하여 하나 이상의 스프링 하중식 스프링(14, 16)에 의해 하중을 받는 스프링 하중식 피스톤(6)이 그 내부에서 축 방향으로 변위 가능한 하우징(4); 및 비상 릴리스 작동 장치와, 스프링 하중식 피스톤(6)과 피스톤 로드(24) 사이의 힘 흐름을 중단시키기 위한 톱니바퀴(38)를 구비한 비상 릴리스 메커니즘과, 다양한 홀딩 위치들에서 비상 릴리스 장치(26)를 파지하도록 구성된 홀딩 장치(30)를 구비하는 비상 릴리스 장치(26)를 포함하는 스프링 브레이크 실린더로서,
상기 홀딩 장치는 상기 톱니바퀴(38)에 상대적으로 맞물린 위치 및 물림 해제된 위치로 회동될 수 있는 멈춤쇠(30)를 포함하고, 상기 비상 릴리스 작동 장치는, 하우징(4)에 상대적으로 변위될 수 있으면서 리턴 스프링 수단들(46)에 의해 그 초기 위치로 하중을 받는 하나 이상의 작동 부재(42, 44), 및 상기 멈춤쇠(30)를 구동하기 위해 상기 작동 부재(44)와 함께 작동될 수 있는 구동체(40)를 포함하며, 이런 구성은, 상기 작동 부재(42, 44)가 작동될 때, 상기 톱니바퀴(38)에 상대적으로 맞물린 위치에서 물림 해제된 위치로 상기 멈춤쇠(30)를 전환하기 위해, 작동력이 상기 구동체(40) 상으로, 그리고 이 구동체로부터 멈춤쇠(30) 상으로 전달되는, 스프링 브레이크 실린더에 있어서,
상기 작동 부재(42, 44)와 상기 구동체(40) 사이에, 또는 상기 구동체(40)와 상기 멈춤쇠(30) 사이에 스프링 수단들(56; 62)이 제공되며, 이들 스프링 수단은 상기 리턴 스프링 수단들(46)에 평행하게 연결되고 상기 구동체(40)에 의해 상기 멈춤쇠(30)가 구동될 때 압축되면서, 상기 톱니바퀴(38)로부터 물림 해제된 위치에서 상기 멈춤쇠(30)를 고정하는 탄성력을 생성하는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.
제1항에 있어서, 상기 작동 부재(42, 44)는 하나 이상의 바우든 케이블(42), 및 상기 하우징(4) 내에서 변위 가능하게 장착된 작동 슬리브(44)를 포함하고, 상기 바우든 케이블(42)은 상기 작동 슬리브 상에 고정되며, 상기 작동 슬리브는 상기 리턴 스프링 수단들(46)의 리턴 스프링이면서 상기 바우든 케이블(42)을 복귀시키는 상기 리턴 스프링에 의한 작동에 대응하여 하중을 받는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스프링 수단들(56; 62)은, 이들 스프링 수단에 의해 상기 멈춤쇠(30) 상에 가해진 탄성력이, 톱니바퀴(38)에 상대적으로 맞물린 위치에서 물림 해제된 위치로 상기 멈춤쇠(30)를 이동시키기 위해 필요한 힘보다 더 적도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 멈춤쇠(30)는 리턴 스프링(33)에 의해, 톱니바퀴(38)에 상대적으로 맞물린 위치로 하중을 받으며, 상기 스프링 수단들(56; 62)은, 이들 스프링 수단(56; 62)에 의해 상기 멈춤쇠(30) 상에 가해진 토크가 상기 리턴 스프링(33)이 상기 멈춤쇠(30) 상에 가하는 토크보다 더 큰 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 작동 부재(42, 44)와 상기 구동체(40) 사이에 제공되는 스프링 수단들(56)은 하나 이상의 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.
제5항에 있어서, 상기 구동체(40)는 상기 작동 부재(44) 상에, 또는 그 상부에 변위 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.
제6항에 있어서, 상기 작동 부재(44)와 결합된 정지 수단들(58)이 제공되고, 상기 구동체(40)는 상기 정지 수단들 쪽에서 정지 가능하게 형성되고, 상기 구동체(40)의 정지 위치에서 상기 작동 부재(44)와 상기 구동체(40) 사이에 제공된 스프링 수단들(56)은 사전 설정된 스프링 범위만큼 압축될 수 있으며, 상기 톱니바퀴(38)로부터 물림 해제된 위치에 상기 멈춤쇠(30)를 고정하는 토크의 값은 상기 사전 설정된 스프링 범위에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.
제7항에 있어서, 상기 정지 수단들은 상기 작동 부재(44)와 결합된 슬리브에 의해 형성되고, 상기 슬리브는 상기 스프링 수단들(56)을 적어도 부분적으로 에워싸며, 상기 슬리브(58)의 개방된 가장자리(60)는 상기 구동체(40)의 선단면 쪽에서 정지 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동체(40)와 상기 멈춤쇠(30) 사이에 제공되는 스프링 수단들(62)은 하나 이상의 판 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.
제9항에 있어서, 상기 구동체(40)는 상기 작동 부재(42, 44)와 축 방향으로 이동 불가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스프링 하중식 피스톤(6)이 부분적으로만 해제될 때 상기 멈춤쇠(30)의 파지를 방지하기 위한 잠금 장치(48)가 제공되는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.
제11항에 있어서, 상기 잠금 장치는, 스프링 하중식 피스톤(6)이 완전하게 해제될 때까지 물림 해제된 위치에서 상기 멈춤쇠(30)를 잠금 고정하는 걸쇠(48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.
제12항에 있어서, 상기 걸쇠(48)는 스터드형 형태를 보유하고 걸쇠 두부(51)를 구비하며, 상기 걸쇠 두부는 상기 멈춤쇠(30)의 리세스(35)에 상대적으로 맞물림 위치 또는 물림 해제 위치를 취하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.
제13항에 있어서, 상기 걸쇠(48)는 걸쇠 스프링(49)에 의해 상기 멈춤쇠(30)와의 맞물림 위치로 예압되는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.
제13항에 있어서, 상기 걸쇠(48)는 스프링 하중식 브레이크 피스톤(6)에 의해 맞물림 위치에서 물림 해제 위치로 변위될 수 있는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.
제12항에 있어서, 상기 멈춤쇠(30) 및 상기 걸쇠(48)는 피스톤 로드(24)와 연결되는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스프링 하중식 피스톤(6)과 상기 피스톤 로드(24) 사이의 힘 흐름 내에는 상기 비상 릴리스 메커니즘의 부재로서 나사산 스핀들(32)을 포함한 스핀들 장치(28)가 배치되는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.
제17항에 있어서, 상기 나사산 스핀들(32)의 토크는 피팅 키(36)를 포함한 가변 가이드(34)를 통해 톱니바퀴(38) 상으로 전달되는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스프링 브레이크 실린더는 공압식, 유압식 또는 전기 기계식으로 작동되며, 그리고 공압식 또는 유압식 작동을 이용한 구성일 경우 스프링 하중식 피스톤(6)에 의해 범위 한정되는 압력 챔버(18)에 압력 유체를 공급하기 위한 압력 포트(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링 브레이크 실린더.