KR102662416B1 - 성능 개선 윈치 브레이크 시스템 - Google Patents

성능 개선 윈치 브레이크 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102662416B1
KR102662416B1 KR1020230135883A KR20230135883A KR102662416B1 KR 102662416 B1 KR102662416 B1 KR 102662416B1 KR 1020230135883 A KR1020230135883 A KR 1020230135883A KR 20230135883 A KR20230135883 A KR 20230135883A KR 102662416 B1 KR102662416 B1 KR 102662416B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ring
piston
winch brake
brake body
plate
Prior art date
Application number
KR1020230135883A
Other languages
English (en)
Inventor
조미영
박상철
Original Assignee
주식회사 제이피케이이노
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 제이피케이이노 filed Critical 주식회사 제이피케이이노
Priority to KR1020230135883A priority Critical patent/KR102662416B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102662416B1 publication Critical patent/KR102662416B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D5/00—Braking or detent devices characterised by application to lifting or hoisting gear, e.g. for controlling the lowering of loads
    • B66D5/02—Crane, lift hoist, or winch brakes operating on drums, barrels, or ropes
    • B66D5/12—Crane, lift hoist, or winch brakes operating on drums, barrels, or ropes with axial effect
    • B66D5/14—Crane, lift hoist, or winch brakes operating on drums, barrels, or ropes with axial effect embodying discs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D5/00—Braking or detent devices characterised by application to lifting or hoisting gear, e.g. for controlling the lowering of loads
    • B66D5/02—Crane, lift hoist, or winch brakes operating on drums, barrels, or ropes
    • B66D5/24—Operating devices
    • B66D5/26—Operating devices pneumatic or hydraulic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D2700/00—Capstans, winches or hoists
    • B66D2700/07—Brakes with axial thrust for winches, hoists or similar devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

본 발명은 성능 개선 윈치 브레이크 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 본 발명의 구성은 윈치 브레이크 바디(120); 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 회전 가능하게 결합된 주축(130); 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부에 전후진 가능하게 결합된 피스톤(150); 상기 피스톤(150)과 마주하도록 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 내장된 플레이트 A(230); 상기 주축(130)의 외주면에 구비된 플레이트 B(210) 및 디스크 플레이트(223); 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 내장되어 상기 플레이트 A(230) 를 상기 플레이트 B(210)에 밀착되도록 탄지하는 브레이크 작동 스프링(240); 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 구비되어 상기 피스톤(150)을 밀어주는 압력이 주입되는 해제 압력 공급 포트(170);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

성능 개선 윈치 브레이크 시스템{Winch brake system with increased performance}
본 발명은 성능 개선 윈치 브레이크 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주요부인 콤비링으로 적절하게 압축시켜서 기름, 물, 공기, Gas 등 다양한 유체를 밀봉하고, 기존의 U-Packing을 사용하는 방식보다 Rib 부분의 마모를 최소화할 수 있어 내구성이 향상되는 등의 여러 가지 유용한 결과를 기대할 수 있는 성능 개선 윈치 브레이크 시스템에 관한 것이다.
고중량의 화물 또는 인양물을 하역하거나 위치를 이동시키기 위해 크레인이 이용되며, 이러한 크레인과 같은 설비에는 권양기라 칭하는 윈치가 장착되어 있고, 이러한 윈치는 정방향 및 역방향으로 회전구동되는 드럼, 드럼의 구동을 구속하기 위한 안전 잠금장치 및 드럼에 작동력을 공급하기 위한 구동원으로 이루어져 있다.
윈치에는 클러치와 브레이크장치가 추가로 구성되어 있으며, 여기서 브레이크 장치는 스프링의 힘으로 드럼에 브레이킹력을 가하고 있는 상태에서 필요에 따라 작업자의 명령에 의해 제동상태가 해제되는 역동작 브레이킹 및 이와는 반대로 작업자의 명령에 의해 제동상태를 유지한 상태에서 명령이 해제되면 브레이킹이 해제되는 정동작 브레이킹 작용을 반복함으로써 드럼을 작동시켜 인양물 또는 중량물을 하역 또는 상승시키는 작용을 한다.
또한, 윈치를 이용한 작업은 클러치가 항상 드럼과 접촉되어 구동력을 전달하는 것이 가능하며 브레이크장치의 스프링에 의해 드럼에 브레이킹을 가하고 있는상태로서 중량물의 상승 또는 하강작업을 행할 수 있는 일반적인 작업상태와, 클러치가 해제되고 역동작 브레이킹이 해제되어 중량물 또는 인양물을 자유 낙하 시킬 수 있는 자유낙하작업상태로 구분될 수 있다.
자유낙하 작업은 전술된 바와 같이 간단히 클러치를 해제함으로써 실행될 수는 있지만 윈치가 고공에 위치하고 또한 작업자의 안전을 고려하면 역동작 브레이킹이 가해지더라도 제동상태가 해제되지 않는 특수한 상태가 필요하게 되는바, 이같은 상태의 유지는 물론 윈치의 브레이크장치에 의해 행해지고 있다.
기존의 윈치의 브레이크장치는 구동력이 전동되는 주축의 일측에는 윈치드럼이 일체로 축설되며 주축의 타측에는 다수개의 플랜지형 가동 브레이크디스크를 구비하되 각각의 가동 브레이크디스크사이에는 몸체에 형성된 다수개의 고정 브레이크디스크가 교대로 위치되도록 구성시킴과 동시에 측방에는 상기 가동 및 고정 브레이크디스크를 마찰시켜 주축을 구속시키기 위한 피스톤을 구비하는 구조로서, 주축에 별도의 회전구동력이 전동되면 이에 결합된 윈치드럼이 회전하면서 로프를 귄취하거나 풀어주게 되는 것으로, 유압포트로 피스톤의 브레이크 스프링을 밀어낼 정도의 압력을 갖는 유압이 유입되면 피스톤이 후퇴되어 가동 및 고정 브레이크디스크에서 이탈되므로 주축의 회전을 전혀 구속하지 않은 상태가 되는 것이며, 중량물을 들고 있는 상태에서 주축에 구동력이 단락되는 경우에는 유압포트를 통하는 유압의 공급이 차단되면서 브레이크 스프링의 탄발력으로 인하여 피스톤이 전진되어 가동 및 고정 브레이크디스크를 밀어 밀착되도록 하여 마찰력으로 주축을 브레이킹시키게 되는 것과 같은 여러가지 윈치 브레이크 시스템이 있다.
현재의 브레이크 방식은, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 해제 압력 포트에 약 210bar의 유압을 공급하면, 내부에 압력이 발생하고, U 패킹(2)이 뒤로 밀리면서 링 스톱퍼(Ring Stopper)(4)를 밀고, 뒤에 플레이트(5)와 스프링(6)이 밀리면서 플레이트 B(210)와 디스크 플레이트(223) 사이에 공간이 발생하면서 주축(130)이 회전한다.
반대로, 유압의 공급이 해제되면, 스프링(6)의 힘에 의해 복원되고 플레이트 A(5)와 플레이트 B(210)가 복원되어 디스크(220)와 디스크 플레이트(223)를 밀고 있으면서 주축(130)의 회전을 정지시키는 방식이다. 디스크 플레이트(223)는 외경에 홈이 있고 디스크(220)는 내경에 스플라인 가공되어 있어서 밀착하면 회전이 되지 않는다.
그런데, 기존의 브레이크 방식의 문제점은 다음과 같다.
조립시 해제 포트의 Burr로 인해 U-Packing(2)의 Rib 부분의 미세 손상이 발생된다. 이 부분 조립은 조립자의 숙련도에 의지하게 된다.
U-Packing(2)이 3mm 움직이는데, 작업의 특성상 움직임의 횟수가 많고, 움직임의 횟수가 많으면 Rib 부분이 쉽게 마모된다.
상기한 두 가지 문제로 초기에 U-Packing(2)을 타고 넘어가 압력이 유지되지 않고 누유가 되는 상황이 발생하거나 내구성에 문제가 있어서 동일한 현상으로 사용 수명 연한이 짧다는 한계가 있다.
더 중요한 사항은 누유로 인한 브레이킹력의 상실이 발생되면 중량물의 급 추락으로 이어져 인적피해나 물적 피해가 발생될 수 있다.
한국등록실용신안 제20-0216610호(2001년01월03일 등록) 한국등록실용신안 제20-0117795호(1998년02월17일 등록) 한국공개실용신안 제20-1995-023258호(1995년08월21일 공개) 한국등록실용신안 제20-0483065호(2017년03월24일 등록)
본 발명의 목적은 고무재료로써 우레탄, NBR, 불소 고무 등을, 수지재료로써 PTFE, POM, PA 등을 이용하여 제조된 콤비링으로, 적절하게 압축시켜서 기름, 물, 공기, Gas 등 다양한 유체를 밀봉하고, 기존의 U-Packing을 사용하는 방식보다 Rib 부분의 마모를 최소화할 수 있고, 조립자의 숙련도에 의지하지 않더라도 Burr에 대한 조립 불확실성을 제거함으로써 내구성이 향상되고, 브레이크 패드를 사용하는 방식으로 인해 브레이크 작동 시 압력이 고르게 분포되어 브레이크 성능이 개선되어 인적피해나 물적 피해를 방지하는 등의 여러 가지 유용한 기능이 있는 새로운 구성의 윈치 브레이크 구조체를 제공하고자 하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 윈치 브레이크 바디(120); 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 회전 가능하게 결합된 주축(130); 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부에 전후진 가능하게 결합된 피스톤(150); 상기 피스톤(150)과 마주하도록 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 내장된 플레이트 A(230); 상기 주축(130)의 외주면에 구비된 플레이트 B(210) 및 디스크 플레이트(223); 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 내장되어 상기 플레이트 A (230)를 상기 플레이트 B(210)에 밀착되도록 탄지하는 브레이크 작동 스프링(240); 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 구비되어 상기 피스톤(150)을 밀어주는 압력이 주입되는 해제 압력 공급 포트(170);를 포함하는 것을 특징으로 하는 성능 개선된 윈치 브레이크 시스템이 제공된다.
좀더 구체적으로, 본 발명은 윈치 브레이크 바디(120); 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 회전 가능하게 결합된 주축(130); 상기 윈치 브레이크 바디(120)의 내부에 구비된 피스톤 이동 스페이스(140); 상기 피스톤 이동 스페이스(140)에 전후진 가능하게 내장된 피스톤(150); 상기 피스톤(150)의 외측 단부와 상기 피스톤 이동 스페이스(140)의 내부 외측 단부 사이에 확보된 압력 작용 스페이스(160); 상기 윈치 브레이크 바디(120)의 외표면에서 상기 압력 작용 스페이스(160)에 연통된 해제 압력 공급 포트(170); 상기 윈치 브레이크 바디(120)의 내부에 구비되고 상기 피스톤(150)의 외주면 쪽으로 관통된 링결합홈(180); 상기 링결합홈(180)에 수용되어 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 상기 링결합홈(180)과 상기 피스톤(150) 사이를 밀봉하는 콤비링(190); 상기 주축(130)의 외주면에 결합되어 상기 윈치 브레이크 바디(120)의 내주면에 배치된 플레이트 B(210) 및 디스크 플레이트(223); 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 내장되어 상기 주축(130)의 외주면 바깥쪽에 배치되고 상기 플레이트 B(210)의 일면 및 상기 피스톤(150)의 내측 단부와 마주하는 위치에 배치된 플레이트 A(230); 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 내장되며 상기 플레이트 A(230)를 상기 플레이트 B(210)의 일면에 가압 밀착되는 탄성력을 가하는 브레이크 작동 스프링(240);을 포함하는 것을 특징으로 하는 성능 개선 윈치 브레이크 시스템이다.
상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 링결합홈(180)은 폐루프 홈 형상으로 구성되고, 상기 콤비링(190)은 폐루프 링형상으로 구성되어, 상기 콤비링(190)이 상기 링결합홈(180)과 상기 피스톤(150)의 외주면 사이를 밀봉하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 콤비링(190)은 단면으로 볼 때에 대각선 방향으로 배치된 제1곡면부(FCP) 및 제2곡면부(SCP); 상기 제1곡면부(FCP)와 제2곡면부(SCP)에 이어짐과 동시에 대각선 방향으로 배치된 제1실링립(FSL) 및 제2실링립(SSL);을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 피스톤(150)의 내부에는 보강 밀봉 결합홈(151)이 구비되고, 상기 보강 밀봉 결합홈(151)은 피스톤(150)의 내부에서 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 상기 피스톤 이동 스페이스(140)의 내주면으로 연통되고, 상기 보강 밀봉 결합홈(151)에는 보강 콤비링(250)이 내장된 것을 특징으로 하는 성능 개선 윈치 브레이크 시스템.
상기 해제 압력 공급 포트(170)를 통해서 해제 압력이 유입될 때에 상기 피스톤(150)이 밀려서 상기 플레이트 A(230)를 밀고 동시에 상기 브레이크 작동 스프링(240)은 압축되고 해제 압력의 일부가 상기 링결합홈(180)과 동시에 링결합홈(151)으로 유입되어 상기 콤비링(190)과 콤비링(190)이 압력 작용에 의해 형상 변형되면서 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 링결합홈(180)과 동시에 링결합홈(151)이 상기 피스톤(150)의 내,외주면 사이를 밀봉하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 내유성이 함유된 MC Nylon 재질의 Piston을 적용하고 콤비링(Combi ring)을 적용하여 기능 개선을 함으로써, 초기에 U-Packing을 타고 넘어가 압력이 유지되지 않고 누유가 되는 상황이 발생하는 경우를 방지하는 효과가 있고, 내구성에 문제가 발생되지 않아서 사용 수명 연한이 짧아지는 고질적인 문제를 해결한 효과가 있다. 물론, Piston은 MC Nylon 재질 이외에 콤비링을 밀어줄 수 있는 경성이 있는 재질은 모두 채용이 가능하다
본 발명은 고무재료로써 우레탄, NBR, 불소 고무 등을, 수지재료로써 PTFE, POM, PA 등을 이용하여 제조된 콤비링으로, 적절하게 압축시켜서 기름, 물, 공기, Gas 등 다양한 유체를 밀봉하고, 기존의 U-Packing을 사용하는 방식보다 Rib 부분의 마모를 최소화할 수 있어 내구성이 향상되고, 브레이크 패드를 사용하는 방식으로 인해 브레이크 작동 시 압력이 고르게 분포되어 브레이크 성능이 개선되고, 브레이크 작동 시 발생하는 소음을 감소한 구성들을 구축하여 이를 이용한 콤비링을 이용하여 성능이 개선된 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 종래 윈치 브레이크의 구조를 보여주는 단면도,
도 2는 도 1의 A 부분의 확대도,
도 3은 본 발명에 의한 성능 개선 윈치 브레이크 시스템의 단면도,
도 4는 도 3의 B 부분의 확대도,
도 5는 도 4에 도시된 콤비링 부분의 확대도,
도 6은 본 발명에 의한 성능 개선 윈치 브레이크 시스템의 주요부인 콤비링 부분의 단면도 및 보강 콤비링 부분의 확대된 단면도,
도 7은 도 6에 도시된 보강 콤비링 부분의 확대도,
도 8은 본 발명의 주요부인 콤비링의 장착된 상태와 압력 작용에 의해 형상 변형되는 과정을 개략적으로 보여주는 확대 단면도,
도 9는 본 발명의 주요부인 콤비링의 무부하시의 단면과 부하시의 단면을 확대하여 보여주는 도면,
도 10은 본 발명의 주요부인 콤비링을 오링과 각형 링의 조합에 의해 구현한 과정을 개략적으로 보여주는 도면,
도 11은 본 발명의 주요부인 콤비링을 피스톤용과 로드용으로 장착하여 사용하는 상태를 개략적으로 보여주는 단면도,
도 12는 본 발명의 콤비링과 기존 오링의 바이패스 현상을 비교하여 보여주는 단면도,
도 13은 본 발명의 콤비링의 마모 보상과 수명 연장 기능을 기존 오링과 비교하여 보여주는 단면도,
도 14는 본 발명의 콤비링이 수용되는 링결합홈의 깊이와 폭을 개략적으로 보여주는 확대 단면도,
도 15는 본 발명의 주요부인 콤비링의 굴러감과 비틀림 방지 기능을 기존 오링과 비교하여 보여주는 도면,
도 16은 본 발명의 주요부인 콤비링의 무부하시와 장착시의 날 부분의 위치가 부하시의 날 부분의 위치의 변형 상태를 보여주는 단면도,
도 17은 본 발명의 다른 실시예의 주요부인 콤비링의 구조를 개략적으로 보여주는 확대 단면도,
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예의 주요부인 콤비링과 코어 환형관의 구조를 개략적으로 보여주는 확대 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 발명에서 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
도 3은 본 발명에 의한 성능 개선 윈치 브레이크 시스템의 단면도, 도 4는 도 3의 B 부분의 확대도, 도 5는 도 4에 도시된 콤비링 부분의 확대도, 도 6은 본 발명에 의한 성능 개선 윈치 브레이크 시스템의 주요부인 콤비링 부분의 단면도 및 보강 콤비링 부분의 확대된 단면도, 도 7은 도 6에 도시된 보강 콤비링 부분의 확대도, 도 8은 본 발명의 주요부인 콤비링의 사시도, 도 9는 도 8의 측단면도, 도 10은 본 발명의 주요부인 콤비링의 장착된 상태와 압력 작용에 의해 형상 변형되는 과정을 개략적으로 보여주는 확대 단면도, 도 11은 본 발명의 주요부인 콤비링의 무부하시의 단면과 부하시의 단면을 확대하여 보여주는 도면, 도 12는 본 발명의 주요부인 콤비링을 오링과 각형 링의 조합에 의해 구현한 과정을 개략적으로 보여주는 도면, 도 13은 본 발명의 주요부인 콤비링을 피스톤용과 로드용으로 장착하여 사용하는 상태를 개략적으로 보여주는 단면도, 도 14는 본 발명의 콤비링과 기존 오링의 바이패스 현상을 비교하여 보여주는 단면도, 도 15는 본 발명의 콤비링의 마모 보상과 수명 연장 기능을 기존 오링과 비교하여 보여주는 단면도, 도 16은 본 발명의 콤비링이 수용되는 링결합홈의 깊이와 폭을 개략적으로 보여주는 확대 단면도, 도 17은 본 발명의 주요부인 콤비링의 굴러감과 비틀림 방지 기능을 기존 오링과 비교하여 보여주는 도면, 도 18은 본 발명의 주요부인 콤비링의 무부하시와 장착시의 날 부분의 위치가 부하시의 날 부분의 위치의 변형 상태를 보여주는 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 성능 개선 윈치 브레이크 시스템은 윈치 브레이크 바디(120); 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 회전 가능하게 결합된 주축(130); 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부에 전후진 가능하게 결합된 피스톤(150); 상기 피스톤(150)과 마주하도록 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 내장된 플레이트 A(230); 상기 주축(130)의 외주면에 구비된 플레이트 B(210)와 디스크(220) 및 디스크 플레이트(223); 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 내장되어 상기 플레이트 A(230)를 상기 플레이트 B(210)에 밀착되도록 탄지하는 브레이크 작동 스프링(240); 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 구비되어 상기 피스톤(150)을 밀어주는 압력이 주입되는 해제 압력 공급 포트(170);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
좀더 구체적으로, 본 발명의 성능 개선된 윈치 브레이크 시스템은 윈치 브레이크 바디(120); 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 회전 가능하게 결합된 주축(130); 상기 윈치 브레이크 바디(120)의 내부에 구비된 피스톤 이동 스페이스(140); 상기 피스톤 이동 스페이스(140)에 전후진 가능하게 내장된 피스톤(150); 상기 피스톤(150)의 외측 단부와 상기 피스톤 이동 스페이스(140)의 내부 외측 단부 사이에 확보된 압력 작용 스페이스(160); 상기 윈치 브레이크 바디(120)의 외표면에서 상기 압력 작용 스페이스(160)에 연통된 해제 압력 공급 포트(170); 상기 윈치 브레이크 바디(120)의 내부에 구비되고 상기 피스톤(150)의 외주면 쪽으로 관통된 링결합홈(180); 상기 링결합홈(180)에 수용되어 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 상기 링결합홈(180)과 상기 피스톤(150) 사이를 밀봉하는 콤비링(190); 상기 주축(130)의 외주면에 결합되어 상기 윈치 브레이크 바디(120)의 내주면에 배치된 플레이트 B(210) 및 디스크 플레이트(223); 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 내장되어 상기 주축(130)의 외주면 바깥쪽에 배치되어 상기 플레이트 B(210)의 일면 및 상기 피스톤(150)의 내측 단부와 마주하는 위치에 배치된 플레이트 A(230); 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 내장되며 상기 플레이트 A(230)를 상기 플레이트 B(210)의 일면에 가압 밀착되는 탄성력을 가하는 브레이크 작동 스프링(240);을 포함한다.
상기 윈치 브레이크 바디(120)는 제1브레이크 바디부(122)와 제2브레이크 바디부(124)가 결합되도록 구성된다.
상기 제1브레이크 바디부(122)는 내측단부에 제1인서트 바디(123)가 돌출되고, 상기 제2브레이크 바디부(124)는 외측단부에 제2인서트 바디(125)가 돌출되며, 상기 제1인서트 바디(123)가 상기 제2인서트 바디(125)의 안쪽에 삽입된 상태에서 제1브레이크 바디부(122)와 제2브레이크 바디부(124)가 결합됨으로써, 상기 제1브레이크 바디부(122)와 제2브레이크 바디부(124)가 결합된 상기 윈치 브레이크 바디(120)를 형성한다.
이때, 상기 제1인서트 바디(123)의 외주면과 상기 제2인서트 바디(125)의 내주면 사이에는 일정 간격 이격된 피스톤 이동 스페이스(140)가 확보된다. 본 발명에서 윈치 브레이크 바디(120)는 원통형 바디 형상으로 구성될 수 있다. 결과적으로, 상기 제1인서트 바디(123)와 제2인서트 바디(125)가 서로 결합된 윈치 브레이크 바디(120)의 내부에 상기 피스톤 이동 스페이스(140)가 확보된 구조가 된다.
상기 윈치 브레이크 바디(120)의 내부에는 베어링(132)과 같은 상대 회전 지지수단을 매개로 주축(130)이 회전 가능하게 결합된다. 주축(130)의 외주면에서 세 군데의 외주면에 베어링(132)이 구비되고, 세 군데의 베어링(132)을 매개로 상기 주축(130)이 윈치 브레이크 바디(120) 내부에 회전 가능하게 결합된다. 본 발명에서는 주축(130)의 두 군데의 베어링(132)은 제2브레이크 바디부(124)의 내주면에 결합되고, 주축(130) 나머지 한 군데의 베어링(132)은 제1브레이크 바디부(122)의 내주면에 결합되어, 상기 주축(130)이 제1브레이크 바디부(122)와 제2브레이크 바디부(124)가 결합되어 이루어진 상기 윈치 브레이크 바디(120)의 내부에 견고하고 안정적으로 회전 가능하게 결합된 구조를 취한다.
상기 피스톤(150)은 제1인서트 바디(123)의 외주면과 상기 제2인서트 바디(125)의 내주면 사이에 일정 간격 이격되어 형성된 피스톤 이동 스페이스(140)에 전후진 가능하게 결합된다. 피스톤(150)은 폐루프 링 형상으로 구성되어, 상기 제1인서트 바디(123)의 외주면과 상기 제2인서트 바디(125)의 내주면 사이에 일정 간격 이격된 피스톤 이동 스페이스(140)에 전후진 가능하게 결합된 구조를 취한다. 본 발명에서 윈치 브레이크 바디(120)가 원형 바디 형상으로 구성되므로, 상기 피스톤(150)이 환형 링 형상으로 구성되어, 상기 제1인서트 바디(123)의 외주면과 상기 제2인서트 바디(125)의 내주면 사이에 일정 간격 이격된 피스톤 이동 스페이스(140)에 전후진 가능하게 결합된 구조를 취한다. 즉, 상기 피스톤(150)이 윈치 브레이크 바디(120)의 내부에 형성된 피스톤 이동 스페이스(140)에 전후진 가능하게 내장된 구조가 된다.
상기 윈치 브레이크 바디(120)의 외표면에서 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 압력 작용 스페이스(160)로 해제 압력 공급 포트(170)가 연통되도록 구성된다. 상기 피스톤(150)의 외측 단부와 상기 피스톤 이동 스페이스(140)의 내부 외측 단부 사이에 압력 작용 스페이스(160)가 확보되어 있는데, 상기 해제 압력 공급 포트(170)가 상기 윈치 브레이크 바디(120)의 외표면에서 상기 압력 작용 스페이스(160)에 연통된 구조가 된다.
상기 해제 압력 공급 포트(170)를 통해서 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 압력 작용 스페이스(160)로 해제 압력이 공급된다.
상기 해제 압력 공급 포트(170)에는 연결관을 매개로 해제 압력 공급장치가 연결되어, 상기 해제 압력 공급 장치로부터 상기 연결관을 통해서 상기 윈치 브레이크 바디(120)의 상기 해제 압력 공급 포트(170)로 일정 압력(해제 압력)이 공급된다. 이때, 상기 해제 압력은 일정 압력을 가진 공압 또는 유압이 될 수 있다.
상기한 바와 같이, 피스톤(150)의 외측단부와 상기 피스톤 이동 스페이스(140)의 안쪽 외측 단부 사이에 압력 작용 스페이스(160)가 확보되고, 상기 압력 작용 스페이스(160)에 상기 해제 압력 공급 포트(170)가 연통됨으로써, 상기 해제 압력 공급 장치로부터 상기 연결관을 통해서 상기 윈치 브레이크 바디(120)의 상기 해제 압력 공급 포트(170)로 일정 압력(해제 압력)이 들어와서 상기 압력 작용 스페이스(160)에 일정 압력이 작용하며, 이러한 압력 작용 스페이스(160)에 작용하는 해제 압력에 의해 상기 피스톤(150)이 상기 해제 압력 공급 포트(170)에서 멀어지는 방향(즉, 상기 압력 작용 스페이스(160)에서 멀어지는 방향)으로 밀려나게 된다. 즉, 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 압력 작용 스페이스(160)로 들어오는 해제 압력에 의해 피스톤(150)이 상기 피스톤 이동 스페이스(140)에서 후진하게 되는 것이다.
상기 윈치 브레이크 바디(120)의 내부에는 링결합홈(180)과 링결합홈(151)이 구비된다. 상기 윈치 브레이크 바디(120)를 구성하는 제2브레이크 바디부(124)의 제2인서트 바디(125)에 구비됨으로써, 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부에 링결합홈(180)과 피스톤 (150)의 내부에 링결합홈(151)이 구비된 구조를 취한다. 상기 링결합홈(180)은 제2브레이크 바디부(124)의 제2인서트 바디(125) 내부에서 상기 피스톤(150)의 외주면 쪽으로 관통됨으로써, 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 링결합홈(180)이 상기 피스톤(150)의 외주면 쪽으로 관통된 구조가 된다. 이때, 상기 링결합홈(180)은 내측단 홈 포밍면과 외측단 홈 포밍면에 둘레부 홈 포밍면이 이루어진 구조이며, 상기 내측단 홈 포밍면과 외측단 홈 포밍면에 둘레부 홈 포밍면과 상기 피스톤(150)의 외주면 일부에 의해 상기 링결합홈(180)이 형성된 구조가 된다.
상기 콤비링(190)은 링결합홈(180)에 수용된다. 콤비링(190)은 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 상기 링결합홈(180)과 피스톤(150) 사이를 밀봉하는 기능을 한다. 상기 콤비링(190)은 combination ring의 약자이다. 상기 콤비링(190)은 단면으로 볼 때에 대각선 방향으로 배치된 제1곡면부(FCP) 및 제2곡면부(SCP)와, 상기 제1곡면부(FCP)와 제2곡면부(SCP)에 이어짐과 동시에 대각선 방향으로 배치된 제1실링립(FSL) 및 제2실링립(SSL)을 구비한다. 상기 제1실링립(FSL)은 직각 방향으로 배치된 직선면부에 의해 형성되고, 상기 제2실링립(SSL)은 직각 방향으로 배치된 직선면부에 의해 형성됨과 동시에 상기 제1실링립(FSL)과 대각선 방향으로 배치되도록 구성된다.
압력이 피스톤 측방에서 바깥쪽 링결합 홈(180)과 중심부 홈과 안쪽 링결합홈(151)에 동시에 받게 된다.
상기 콤비링(190)의 상기 제1곡면부(FCP)와 제2곡면부(SCP)의 대각선 방향과 상기 제1실링립(FSL)과 제2실링립(SSL)의 대각선 방향은 X자 방향으로 교차되는 방향으로서, 상기 콤비링(190)이 단면으로 볼 때에 럭비공 형상으로 구성된다.
상기 콤비링(190)이 상기 링결합홈(180)에 수용되면서 동시에 피스톤(150)의 외주면 바깥쪽에 배치된 구조를 취한다. 콤비링(190)의 제1실링립(FSL) 또는 제2실링립(SSL)이 상기 피스톤(150)의 외주면에 접촉된다. 상기 콤비링(190)의 제1실링립(FSL)의 두 개의 직선면부 중에서 한쪽의 직선면부는 상기 피스톤(150)의 외주면에 접촉되고 제1실링립(FSL)의 다른 직선면부는 상기 링결합홈(180)의 외측단 홈 포밍면에 접촉된 상태가 된다. 만일, 상기 콤비링(190)의 제2실링립(SSL)의 두 개의 직선면부 중에서 한쪽의 직선면부는 상기 피스톤(150)의 외주면에 접촉된 경우에는 제2실링립(SSL)의 다른 직선면부는 상기 링결합홈(180)의 외측단 홈 포밍면에 접촉된 상태가 될 수도 있다.
본 발명에서 주요부인 콤비링(190)은 운동용 및 고정용으로 사용되거나 평면 고정용으로 사용될 수 있다. 이처럼 콤비링(190)은 다양한 용도로 사용이 가능한 것이다.
상기 주축(130)의 외주면에 플레이트 B(210) 및 디스크 플레이트(223)가 결합된다. 상기 주축(130)의 외주면 일부에는 플레이트 B(210) 및 디스크 플레이트(223)가 결합된다. 상기 주축(130)의 외주면에 결합된 플레이트 B(210) 및 디스크 플레이트(223)는 상기 윈치 브레이크 바디(120)부의 내주면에 배치된다. 정확하게는, 상기 플레이트 B(210) 및 디스크 플레이트(223)가 제1브레이크 바디부(122)의 제1인서트 바디(123) 내주면 안쪽에 배치된다. 상기 주축(130)의 외주면 일부에 상기 제1브레이크 바디부(122)의 제1인서트 바디(123) 내주면 안쪽에 환형의 링체가 결합되어 있고, 상기 링체의 외주면에 환형의 상기 플레이트 B(210)와 디스크 플레이트(223)가 결합되어, 상기 주축(130)의 외주면에 결합된 플레이트 B(210) 및 디스크 플레이트(223)는 상기 윈치 브레이크 바디(120)부의 내주면에 배치된 구조를 취한다. 상기 플레이트 B(210)의 바깥면이 디스크 플레이트(223)의 안쪽면과 마주하는 위치에 배치되며, 상기 디스크 플레이트(223)는 상기 플레이트 B(210)에 비하여 제1인서트 바디(123)의 외측단부에 더 가까운 위치에 배치되도록 구성된다.
상기 윈치 브레이크 바디(120)에 플레이트 A(230)가 내장된다. 플레이트 A(230)는 상기 주축(130)의 외주면 바깥쪽에 배치되고 상기 플레이트 B(210)의 일면 및 상기 피스톤(150)의 내측 단부와 마주하는 위치에 배치된다. 상기 플레이트 A(230)는 폐루프 링판 형상으로서, 상기 주축(130) 외주면 일부에 구비된 링체의 외주면과 상기 제2브레이크 바디부(124)의 제2인서트 바디(125) 내주면 사이에 배치됨으로써, 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 플레이트 A(230)가 내장되어, 상기 주축(130)의 외주면 바깥쪽에 배치되고 상기 플레이트 B(210)의 일면 및 상기 피스톤(150)의 내측 단부와 마주하는 위치에 배치된 구조가 된다.
상기 브레이크 작동 스프링(240)은 상기 윈치 브레이크 바디(120)에 내장되며 상기 플레이트 A(230)를 플레이트 B(210)의 일면에 가압 밀착되는 탄성력을 가하게 된다. 상기 윈치 브레이크 바디(120)를 구성하는 제2브레이크 바디부(124) 내부의 중간 지지턱 부분에 스프링 안착홈(126)이 구비되어, 상기 스프링 안착홈(126)에 상기 브레이크 작동 스프링(240)이 결합됨으로써, 상기 브레이크 작동 스프링(240)의 외측 단부가 상기 플레이트 A(230)의 일면을 탄성력으로 밀어서 상기 플레이트 A(230)를 상기 플레이트 B(210)의 일면에 가압 밀착되도록 할 수 있다. 이때, 상기 브레이크 작동 스프링(240)은 윈치 브레이크 바디(120)를 기준으로 방사 방향으로 복수개로 배치될 수 있다. 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 스프링 안착홈(126)은 제2브레이크 바디부(124)의 중간 지지턱 내부에 구비됨과 동시에 제2브레이크 바디부(124)의 중심부를 기준으로 방사 방향으로 복수개로 배치되고, 복수개의 방사 방향으로 배치된 상기 스프링 안착홈(126)에 브레이크 작동 스프링(240)이 하나씩 안착 결합됨으로써, 상기 브레이크 작동 스프링(240)은 윈치 브레이크 바디(120)를 기준으로 방사 방향으로 복수개로 배치된 구조를 취할 수 있게 된다.
본 발명의 브레이크 방식은 윈치 브레이크 바디(120)의 해제 압력 포트에 압력(주로, 유압)을 공급하면, 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 상기 압력 작용 스페이스(160)에서 압력이 작용하여 상기 피스톤(150)이 후진(다시 말해, 상기 플레이트 A(230) 쪽으로 후진)하면서 상기 플레이트 A(230)를 밀고 상기 브레이크 작동 스프링(240)은 압축되어 상기 플레이트 B(210)와 디스크 플레이트(223) 사이에 공간이 발생하면서 주축(130)이 회전한다.
반대로, 상기 윈치 브레이크 바디(120)의 해제 압력 포트에서 압력이 유입되지 않아서 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 압력 작용 스페이스(160)에 압력 공급이 해제(주고, 유압의 공급이 해제)되면, 상기 브레이크 작동 스프링(240)이 탄성 복원력에 의해 다시 펼쳐지는 힘에 의해 상기 플레이트 A(230)가 상기 플레이트 B(210)와 디스크(220)와 디스크 플레이트(223)를 밀고 있으면서 상기 주축(130)이 윈치 브레이크 바디(120)에 고정(구체적으로, 제1브레이크 바디부(122)의 내측 단턱에 밀착되어 고정)되므로, 상기 주축(130)의 회전을 정지시키게 된다. 상기 디스크 플레이트(223)는 외경에 홈이 있고 플레이트 B(210)는 내경에 스플라인 가공되어 있어서 밀착하면 주축(130)의 회전이 되지 않게 된다.
한편, 상기 윈치 브레이크 바디(120)의 상기 링결합홈(180)은 폐루프 홈 형상으로 구성되고, 상기 콤비링(190)은 폐루프 링형상으로 구성되어, 상기 콤비링(190)이 링결합홈(180)과 상기 피스톤(150)의 외주면 사이를 밀봉한다.
상기 윈치 브레이크 바디(120)의 해제 압력 공급 포트(170)를 통해서 해제 압력이 유입될 때에 상기 피스톤(150)이 상기 피스톤 이동 스페이스(140)에서 밀려서 상기 플레이트 A(230)를 밀고, 상기 브레이크 작동 스프링(240)은 압축되고 해제 압력의 일부가 상기 링결합홈(180)으로 유입되어 콤비링(190)이 압력 작용에 의해 형상 변형되면서 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 링결합홈(180)과 피스톤(150)의 외주면 사이를 밀봉하도록 구성된다.
다시 말해, 상기 콤비링(190)은 단면으로 볼 때에 대각선 방향으로 배치된 제1곡면부(FCP) 및 제2곡면부(SCP); 상기 제1곡면부(FCP)와 제2곡면부(SCP)에 이어짐과 동시에 대각선 방향으로 배치된 제1실링립(FSL) 및 제2실링립(SSL)을 구비하여, 상기 해제 압력 공급 포트(170)를 통해서 해제 압력이 유입될 때에 상기 피스톤(150)이 상기 피스톤 이동 스페이스(140)에서 밀려서 상기 플레이트 A(230)를 밀고, 상기 브레이크 작동 스프링(240)은 압축되고 해제 압력의 일부가 상기 링결합홈(180)으로 유입되어 상기 콤비링(190)이 압력 작용에 의해 제1실링립(FSL)과 제2실링립(SSL)이 형상 변형되면서 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 링결합홈(180)과 피스톤(150)의 외주면 사이를 밀봉하도록 구성된 것이다.
한편, 도 12는 본 발명의 특징적인 형상을 구현한 원리를 보여주는 도면이다. 본 발명에서 콤비링(190)은 Combination ring의 약자로서, 본 발명의 주요부인 콤비링(190)은 오링(20)과 각형 링(30)을 대각선 방향으로 겹치게 한 형상을 합성한 것으로서, 상기한 바와 같이, 콤비링(190)은 단면으로 볼 때에 대각선 방향으로 배치된 제1곡면부(FCP) 및 제2곡면부(SCP); 상기 제1곡면부(FCP)와 제2곡면부(SCP)에 이어짐과 동시에 대각선 방향으로 배치된 제1실링립(FSL) 및 제2실링립(SSL)을 구비하여 럭비공 형상으로 구성된 것이다.
본 발명의 주요부인 콤비링(190)은 단면폭은 1.41W와 1W의 조합이다. 기존의 오링(20)의 단면 직경은 W만으로 이루어져 있고, 각형 링(30)은 폭인 W와 대각선 길이 1.41W가 있는데, 본 발명은 단면폭을 오링(20)과 각형 링(30)의 조합으로 개발된 것이다.
상기 콤비링(190)은 날(Edge)가 있다. 외경과 내경에 각각 하나씩 날이 있다. 구체적으로, 콤비링(190)은 단면으로 볼 때에 대각선 방향으로 배치된 제1곡면부(FCP) 및 제2곡면부(SCP); 상기 제1곡면부(FCP)와 제2곡면부(SCP)에 이어짐과 동시에 대각선 방향으로 배치된 제1실링립(FSL) 및 제2실링립(SSL)을 구비함으로써, 제1실링립(FSL)의 뾰족한 끝부분과 제2실링립(SSL)의 뾰족한 끝부분이 날(Edge) 부분이라 할 수 있으며, 이로 인하여 콤비링(190)에 외경과 내경에 각각 하나씩 날이 있는 구조를 취한다.
이에 반해, 기존 오링(20)은 날(Edge) 부분이 없어서 콤비링(190)이 날 부분으로 인하여 압력 작용시 실링 기능이 오링(20)에 비하여 우수하다. 한편, 기존 각 링은 네 개의 모서리 부분에 꼭지점이 있지만 압력 작용시 실링 기능에 있어서 콤비링(190)에 비하여 미흡하다. 콤비링(190)의 날(Edge) 부분은 상기 제1실링립(FSL)과 제2실링립(SSL)을 의미한다.
상기 콤비링(190)은 부하시(즉, 압력 작용시) 45도 좌우 회전하지만, 기존 오링(20)은 90도 이상 회전시 꼬임이 발생되고, 기존 각형 링(30)을 회전이 불가능하다. 그래서, 본 발명의 콤비링(190)이 좌우 45의 균일한 회전에 의해 실링 기능이 기존의 오링(20)이나 각형 링(30)에 비하여 더 우수하다.
상기 콤비링(190)은 브레이크 기능이 내경과 외경 2곳에서 이루어진다. 즉, 제1실링립(FSL)과 제2실링립(SSL) 두 곳에서 브레이크 기능이 이루어진다. 기존 오링(20)은 브레이크 기능이 없고, 기존 각형 링(30)을 네 코너부에서 브레이크 기능이 이루어진다. 본 발명에서 콤비링(190)은 오링(20)과 각형 링(30)의 조합에 의해 형성된 것이어서 브레이크 기능을 향상시킨 것에서 의미가 크다 하겠다.
상기 콤비링(190)과 기존 오링(20)과 각형 링(30)의 응력의 증대 측면에서 보면, 콤비링(190)은 (1+0.4)P의 응력 증대가 있는 반면, 오링(20)과 각형 링(30)은 (1+0)P의 응력이 있어서 콤비링(190)의 응력이 기존의 오링(20)과 각형 링(30)에 비하여 우수하다.
요약하면, 본 발명의 주요부인 콤비링(190)은 오링(20)과 각형 링(30)의 장점을 살리고 단점을 보완한 것이다. 즉, 콤비링(190)은 굴림, 비틀림 현상을 없애고 브레이크 기능과 회전 기능을 살린 것으로서, 결과적으로 실링 기능의 현저한 향상을 기대할 수 있게 된다.
이에 반해, 기존 오링(20)은 회전 기능은 있으나 비틀림과 굴림이 있으며, 이로 인하여 콤비링(190)에 비하여 실링 기능이 낮고, 각형 링(30)은 회전 기능도 없고, 응력 증대 효과는 없다.
한편, 본 발명의 주요부인 콤비링(190)의 밀봉 원리는 도 10과 도 11에 도시되어 있다.
본 발명에서 콤비링(190)이 압력 작용에 의해 젖혀지면서 넓어지는 것이 기본 원리이다. 콤비링(190)이 압력 작용에 의해 젖혀진다는 것은 콤비링(190)이 압력 작용에 의해 형상이 변형되면서 주요부인 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 링결합홈(180)의 내측 후방면과 내측 둘레면과 피스톤(150)의 외주면에 가압 밀착되는 것을 의미하며, 이로 인하여, 압력 작용에 의해 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 링결합홈(180)과 피스톤(150) 사이를 밀봉하는 작용이 일어나게 된다.
도 10의 (a)에서와 같이, 무압시의 면압 상태에서는 면압이 넓게 분포된다. 콤비리에 면압이 넓게 분포한다.
도 10의 (b)에서와 같이, 가압(부하)시의 면업 상태에서는 면압이 한 곳에 집중된다, A 지점에 면압이 집중된다. 이처럼, 면압이 집중되어 콤비링(190)이 젖혀지는 현상(다시 말해, 눌려서 변형되는 현상에 의해 콤비링(190)이 밀봉 작용을 하게 된다.
도 11에서와 같이, 무부하시 콤비링(190)의 단면에서 부하시 단면을 보면, 1.4W에서 1W로 Vector의 길이가 40 프로만큼 줄어들게 된다. 즉, 응력의 증대가 약 40프로만큼 늘어나므로 콤비링(190)의 밀봉 작용이 확실하게 일어나게 된다. 물론, Vector의 길이는 부하의 작용력(다시 말해, 압력의 크기)에 따라 달라질 수 있음은 당연하다.
또한, 도 13은 본 발명의 주요부인 콤비링(190)의 사용 예를 보여준다. 기기의 간략화, 슬림화 경향으로 삼각 그루브(Groove), 삼각홈(Home)이 많이 사용되는데, 도 13에서와 같이, 삼방향으로 실(seal)의 눌림으로 인해서 실(seal)의 압축 영구 비틀림이 비교적 크게 된다. 본 발명의 콤비링(190)은 기존 삼각홈에 주로 사용되었던 O-Ring(20)의 단점을 보완하여 수명을 연장시키고 실(seal) 성능을 보다 향상시키는 효과가 있다. 도 13에서와 같이, 콤비링(190)은 피스톤(150)용, 로드용으로 채용될 수 있는데, 피스톤(150)용으로 장착시 콤비링(190)은 형상 변화가 없다가 압력 작용시 콤비링(190)의 형상 변화(즉, 주요부인 제1실링립(FSL) 또는 제2실링립(SSL)의 부하에 의한 형상) 변화가 있어서, 콤비링(190)의 실링 기능을 기존에 비하여 현저히 높일 수 있다. 또한, 로드용으로 장착시에도 콤비링(190)은 형상 변화가 없다가 압력 작용시 콤비링(190)의 형상 변화(즉, 주요부인 제1실링립(FSL) 또는 제2실링립(SSL)의 부하에 의한 형상) 변화가 있어서, 로드용에 채용된 경우에도 콤비링(190)의 실링 기능을 기존에 비하여 현저히 높일 수 있게 된다.
한편, 도 14는 본 발명의 콤비링(190)의 바이패스 방지 기능을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 14를 참조하면, 오링(20)의 경우 하우징이 나사 풀림이나 압력 증대로 확장하면 바이패스가 나타나지만, 본 발명의 콤비링(190)의 경우 압력 방향으로 젖혀지면서 1.14W가 작동하여 틈새의 벌어짐을 막아줌으로써 바이패스가 방지될 수 있게 된다.
또한, 도 15는 본 발명의 콤비링(190)의 수명 연장 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 15를 참조하면, 오링(20)은 회전하거나 위치가 변해도 항상 W 밖에는 없어서 마모 보상 기능이 없다. 이에 반해, 본 발명의 콤비링(190)은 압력의 변화에 순응하며 회전하거나 위치가 변할 경우 1.41W가 작동하므로 마모 보상 기능이 있고 수명의 연장과 Seal 성능의 향상을 가져오는 효과가 있다.
본 발명의 성능 개선 윈치 브레이크 시스템의 효과를 정리하면 다음과 같다.
주요부인 콤비링(190)이 단면이 럭비공처럼 특이하게 형성되어 있어서, 기존의 O-Ring(20)을 완벽하게 대체할 수 있고, 고정용, 운동용에서 O-Ring(20)보다 탁월한 Seal 성능을 보여주며, 특히 저마찰 고속용으로 탁월한 기능을 보인다.
오링(20)의 단점인 비틀림, 굴림 현상이 없다.
콤비링(190)에 Seal lip, 다시 말해, 제1실링립(FSL)과 제2실링립(SSL)이 있어서 선접촉이다.
에어용으로 사용할 경우 솔레노이드 밸브 스풀 Seal로도 응용 가능하고, 브레이크 마스터 실린더 피스톤(150) Seal로 사용하면 좋다.
오링(20)에 비하여 마찰저항이 크지 않고 접촉 면적이 적어서 저마찰 고속 운동용(회전, 왕복 등)에 적합하다.
콤비링(190) 장착부의 그루브 깊이와 폭을 조정하는 것에 의해서 고압에서 저압으로 고마찰에서 저마찰로 고속에서 저속으로 폭넓게 응용할 수 있다.
콤비링(190) 장착부의 그루브라 함은 상기 윈치 브레이크 바디(120)의 링결합홈(180)을 의미한다.
도 16은 콤비링(190)의 Seal의 그루브 깊이와 폭을 보여주는 도면이다. 상기 콤비링(190) Seal의 그루브 깊이(H)는 1.1W(저마찰)~0.8W(고마찰)까지 조정해서 설계할 수 있다.
그루브 폭(G)은 1.1W(고압)~1.4W(저압)까지 사용 가능하다.
도 17은 본 발명의 주요부인 콤비링(190)이 오링(20)에 비하여 굴러감과 비틀림이 방지되는 것을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 17을 참조하면, 콤비링(190)의 Brake 기능은 콤비링(190)이 압력을 받았을 때 자체 회전과 굴림 현상을 방지하는 현상이다. 그래서, 콤비링(190)은 오링(20)과 다르게 비틀림과 굴림 현상이 나타나지 않는다.
또한, 도 18은 본 발명의 주요부인 콤비링(190)의 회전 기능과 브레이크 기능을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 18을 참조하면, 콤비링(190)의 회전 기능은 콤비링(190)에 압력 유체가 작용하였을 때, 압력측의 방향으로 콤비링(190)이 밀리면서 접촉면에 압착하는 현상을 말한다.
무부하시는 콤비링(190)의 Edge가 원상태 위치로 복귀한다. 즉, 압력이 작용하는 제1실링립(FSL)이나 제2실링립(SSL)의 형상 변형이 없어서 제1실링립(FSL)이나 제2실링립(SSL)의 뾰족한 끝부분인 Edge가 원상태 위치로 복귀한 상태가 된다.
압력 작용시 콤비링(190)의 날(Edge)이 약 45도 회전하면서 밀리게 된다. 밀착력은 O-Ring(20)의 1.4배 정도가 된다. 즉, 압력 작용시 제1실링립(FSL)이나 제2실링립(SSL)의 날(Edge)이 약 45도 회전하면서 밀려서 밀착력이 O-Ring(20)의 1.4배가 되므로, 오링(20)에 비하여 밀봉성이 보다 우수하다.
한편, 본 발명은 상기 피스톤(150)의 내부에는 보강 밀봉 결합홈(151)이 구비되고, 상기 보강 밀봉 결합홈(151)은 피스톤(150)의 내부에서 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 상기 피스톤 이동 스페이스(140)의 내주면으로 연통되고, 상기 보강 밀봉 결합홈(151)에는 보강 콤비링(250)이 내장되며, 상기 보강 콤비링(250)의 내주면은 상기 피스톤 이동 스페이스(140)의 상기 내주면에 접촉되어, 상기 피스톤(150)의 보강 밀봉 결합홈(151)으로 해제 압력의 일부가 유입될 때에 상기 보강 콤비링(250)이 압력 작용에 의해 형상 변형되면서 상기 피스톤(150)과 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 상기 피스톤 이동 스페이스(140) 사이의 보강 밀봉 작용이 이루어지게 된다.
상기 보강 콤비링(250)도 단면으로 볼 때에 상기 콤비링(190)의 형상과 마찬가지로 럭비공 형상으로 구성된다. 즉, 보강 콤비링(250)도 단면으로 볼 때에 대각선 방향으로 배치된 제1곡면부(FCP) 및 제2곡면부(SCP)와, 상기 제1곡면부(FCP)와 제2곡면부(SCP)에 이어짐과 동시에 대각선 방향으로 배치된 제1실링립(FSL) 및 제2실링립(SSL)을 구비한다. 상기 제1실링립(FSL)은 직각 방향으로 배치된 직선면부에 의해 형성되고, 상기 제2실링립(SSL)은 직각 방향으로 배치된 직선면부에 의해 형성됨과 동시에 상기 제1실링립(FSL)과 대각선 방향으로 배치된다.
상기 보강 콤비링(250)의 상기 제1곡면부(FCP)와 제2곡면부(SCP)의 대각선 방향과 상기 제1실링립(FSL)과 제2실링립(SSL)의 대각선 방향은 X자 방향으로 교차되는 방향으로서, 상기 보강 콤비링(250)도 단면으로 볼 때에 럭비공 형상으로 구성된다.
다만, 상기 보강 콤비링(250)의 외경과 단면적은 상기 콤비링(190)의 외경과 단면적보다 상대적으로 더 작다.
따라서, 본 발명의 상기 보강 콤비링(250)에 의해 피스톤(150)과 윈치 브레이크 바디(120)의 결합 부분(다시 말해, 상기 피스톤(150)과 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 상기 피스톤 이동 스페이스(140) 부분)을 보강하여 밀봉 작용되도록 하는 효과가 있다.
본 발명에서는 내유성이 함유된 MC Nylon 재질의 Piston을 적용하고 콤비링(190)(Combi ring)을 적용하여 기능 개선을 함으로써, 초기에 U-Packing을 타고 넘어가 압력이 유지되지 않고 누유가 되는 상황이 발생하는 경우를 방지하는 효과가 있고, 내구성에 문제가 발생되지 않아서 사용 수명 연한이 짧아지는 고질적인 문제를 해결한 효과가 있다. 물론, Piston은 MC Nylon 재질 이외에 콤비링(190)을 밀어줄 수 있는 경성이 있는 재질은 모두 채용이 가능하다
본 발명은 고무재료로써 우레탄, NBR, 불소 고무 등을, 수지재료로써 PTFE, POM, PA 등을 이용하여 제조된 콤비링(190)으로, 적절하게 압축시켜서 기름, 물, 공기, Gas 등 다양한 유체를 밀봉하고, 기존의 U-Packing을 사용하는 방식보다 Rib 부분의 마모를 최소화할 수 있어 내구성이 향상되고, 플레이트 A(230)를 사용하는 방식으로 인해 브레이크 작동 시 압력이 고르게 분포되어 브레이크 성능이 개선되고, 브레이크 작동 시 발생하는 소음을 감소한 구성들을 구축하여 이를 이용한 콤비링(190)을 이용하여 성능이 개선된 효과를 기대할 수 있다.
한편, 도 21은 본 발명의 다른 실시예 의한 성능 개선 윈치 브레이크 시스템의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 21을 참조하면, 본 발명은 상기 콤비링(190)의 외표면에 복수개의 가압 돌편(270)이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 링결합홈(180)으로 압력이 들어와서 콤비링(190)에 압력이 작용하면 상기 콤비링(190)의 형상 변형되면서 콤비링(190)의 압력이 들어오는 전면부는 원주형으로 변형되고 나머지 외표면은 상기 링결합홈(180)과 피스톤(150)의 외주면에 가압 밀착되는 작용이 일어나는데, 복수개의 상기 가압 돌편(270)들도 눌려지면서 상기 링결합홈(180)과 피스톤(150)과 콤비링(190) 사이의 밀봉 가압력을 더 높여주므로 콤빌링의 실링 성능을 한층 더 높여주는 효과가 있다. 바람직하고, 가압 돌편(270)은 단면으로 볼 때에 삼각형 돌편 형상으로 구성된다. 이러한 경우에는 가압 돌편(270)들의 압력의 작용에 의해 더 확실하게 눌려지면서 상기 링결합홈(180)과 피스톤(150)과 콤비링(190) 사이의 밀봉 가압력을 더 높여줄 수 있게 된다.
한편, 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 링결합홈(180)으로 압력이 들어오지 않는 해제 압력 비작용시(무부하시)에는 콤비링(190)에 압력이 작용이 해제되고 상기 콤비링(190)이 원래의 형상으로 복귀하는데, 복수개의 상기 가압 돌편(270)들도 원래의 형상데로 다시 펴지게 된다.
또한, 도 22는 본 발명의 또 다른 실시예 의한 성능 개선 윈치 브레이크 시스템의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 22를 참조하면, 상기 콤비링(190)의 내부에는 코어 환형관(280)이 매설된다. 코어 환형관(280)은 내부에 중공부가 있는 환형의 파이프 형상으로 구성된다. 상기 코어 환형관(280)은 금속 재질로 구성된다.
따라서, 상기한 바와 같이, 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 링결합홈(180)으로 압력이 들어와서 콤비링(190)에 압력이 작용하면 상기 콤비링(190)의 형상 변형되면서 콤비링(190)의 압력이 들어오는 전면부는 원주형으로 변형되고 나머지 외표면은 상기 링결합홈(180)과 피스톤(150)의 외주면에 가압 밀착되는 작용이 일어나는데, 상기 코어 환형관(280)이 콤비링(190)의 내부에서 콤비링(190)을 견고하게 지지하게 되므로, 상기 콤비링(190)이 형상 변형된 상태에서 상기 링결합홈(180)과 피스톤(150)과 콤비링(190) 사이의 밀봉 가압력을 더욱더 확실하게 높여주는 효과를 기대할 수 있게 된다.
또한, 상기 코어 환형관(280)은 내부에 중공부가 있는 파이프라서 코어 환형관(280)의 비어있는 중공부만큼 상기 콤비링(190)을 형성하는 재료가 줄어들게 되므로, 코스트 측면에서도 보다 유리한 효과도 기대할 수 있게 된다.
이상 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
20. 오링 30. 각형 링
120. 윈치 브레이크 바디 122. 제1브레이크 바디부
123. 제1인서트 바디 124. 제2브레이크 바디부
125. 제2인서트 바디 126. 스프링 안착홈
130. 주축 132. 베어링
140. 피스톤 이동 스페이스 150. 피스톤
160. 압력 작용 스페이스 170. 해제 압력 공급 포트
180. 링결합홈 190. 콤비링
210. 플레이트 B 220. 디스크
223. 디스크 플레이트 230. 플레이트 A
240. 브레이크 작동 스프링 FCP. 제1곡면부
SCP. 제2곡면부 FSL. 제1실링립
SSL. 제2실링립 250. 보강 콤비링
270. 가압 돌편 280. 코어 환형관

Claims (5)

  1. 윈치 브레이크 바디(120);
    상기 윈치 브레이크 바디(120)에 회전 가능하게 결합된 주축(130);
    상기 윈치 브레이크 바디(120)의 내부에 구비된 피스톤 이동 스페이스(140);
    상기 피스톤 이동 스페이스(140)에 전후진 가능하게 내장된 피스톤(150);
    상기 피스톤(150)의 외측 단부와 상기 피스톤 이동 스페이스(140)의 내부 외측 단부 사이에 확보된 압력 작용 스페이스(160);
    상기 윈치 브레이크 바디(120)의 외표면에서 상기 압력 작용 스페이스(160)에 연통된 해제 압력 공급 포트(170);
    상기 윈치 브레이크 바디(120)의 내부에 구비되고 상기 피스톤(150)의 외주면 쪽으로 관통된 링결합홈(180);
    상기 링결합홈(180)에 수용되어 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 상기 링결합홈(180)과 상기 피스톤(150) 사이를 밀봉하는 콤비링(190);
    상기 주축(130)의 외주면에 결합되어 상기 윈치 브레이크 바디(120)의 내주면에 배치된 플레이트 B(210) 및 디스크 플레이트(223);
    상기 윈치 브레이크 바디(120)에 내장되어 상기 주축(130)의 외주면 바깥쪽에 배치되어 상기 플레이트 B(210)의 일면 및 상기 피스톤(150)의 내측 단부와 마주하는 위치에 배치된 플레이트 A(230);
    상기 윈치 브레이크 바디(120)에 내장되며 상기 플레이트 A(230)를 상기 플레이트 B(210)의 일면에 가압 밀착되는 탄성력을 가하는 브레이크 작동 스프링(240);을 포함하고,
    상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 링결합홈(180)은 폐루프 홈 형상으로 구성되고, 상기 콤비링(190)은 폐루프 링형상으로 구성되어, 상기 콤비링(190)이 상기 링결합홈(180)과 상기 피스톤(150)의 외주면 사이를 밀봉하도록 구성된 것을 특징으로 하는 성능 개선 윈치 브레이크 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 콤비링(190)은 단면으로 볼 때에 대각선 방향으로 배치된 제1곡면부(FCP) 및 제2곡면부(SCP);
    상기 제1곡면부(FCP)와 제2곡면부(SCP)에 이어짐과 동시에 대각선 방향으로 배치된 제1실링립(FSL) 및 제2실링립(SSL);을 구비하고,
    상기 콤비링(190)의 상기 제1곡면부(FCP)와 제2곡면부(SCP)의 대각선 방향과 상기 제1실링립(FSL)과 제2실링립(SSL)의 대각선 방향은 X자 방향으로 교차되는 방향으로서, 상기 콤비링(190)이 단면으로 볼 때에 럭비공 형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 성능 개선 윈치 브레이크 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤(150)의 내부에는 보강 밀봉 결합홈(151)이 구비되고, 상기 보강 밀봉 결합홈(151)은 피스톤(150)의 내부에서 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 상기 피스톤 이동 스페이스(140)의 내주면으로 연통되고, 상기 보강 밀봉 결합홈(151)에는 보강 콤비링(250)이 내장된 것을 특징으로 하는 성능 개선 윈치 브레이크 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 해제 압력 공급 포트(170)를 통해서 해제 압력이 유입될 때에 상기 피스톤(150)이 상기 피스톤 이동 스페이스(140)에서 밀려서 상기 플레이트 A(230)를 밀고 동시에 상기 브레이크 작동 스프링(240)은 압축되고 해제 압력의 일부가 상기 링결합홈(180)으로 유입되어 상기 콤비링(190)이 압력 작용에 의해 형상 변형되면서 상기 윈치 브레이크 바디(120) 내부의 링결합홈(180)과 상기 피스톤(150)의 외주면 사이를 밀봉하도록 구성된 것을 특징으로 하는 성능 개선 윈치 브레이크 시스템.
KR1020230135883A 2023-10-12 2023-10-12 성능 개선 윈치 브레이크 시스템 KR102662416B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230135883A KR102662416B1 (ko) 2023-10-12 2023-10-12 성능 개선 윈치 브레이크 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230135883A KR102662416B1 (ko) 2023-10-12 2023-10-12 성능 개선 윈치 브레이크 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102662416B1 true KR102662416B1 (ko) 2024-04-30

Family

ID=90884426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230135883A KR102662416B1 (ko) 2023-10-12 2023-10-12 성능 개선 윈치 브레이크 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102662416B1 (ko)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0013475B1 (en) * 1978-12-07 1983-02-16 Caterpillar Tractor Co. Apparatus for supplying fluid to a plurality of mechanisms
EP0819646A1 (en) * 1995-03-10 1998-01-21 Komatsu Ltd. Method and system for controlling the speed of a winch
KR0117795Y1 (ko) 1995-11-20 1998-05-15 서종석 윈치용 원심 브레이크
EP0875448A2 (en) * 1997-04-30 1998-11-04 Angelo Gambini Braking device, particularly for braking the descent of a life-boat
KR200216610Y1 (ko) 1998-06-05 2001-04-02 양재신 윈치용 브레이크장치
US20030150674A1 (en) * 2002-02-13 2003-08-14 White Hydraulics, Inc. Disk spring hydraulic clutch/brake
US20060151265A1 (en) * 2003-02-05 2006-07-13 Hitachi Sumitomo Heavy Industries Construction Crane Co., Ltd. Nagative brake device, construction machine, and method of activating negative
KR200483065Y1 (ko) 2015-11-24 2017-04-10 훌루테크 주식회사 윈치장치용 밴드 브레이크 어셈블리
US9914625B2 (en) * 2015-05-19 2018-03-13 Goodrich Corporation Winch or hoist system with clutch adjustment
US10240648B2 (en) * 2015-01-29 2019-03-26 PT Tech, LLC Electromagnetic-released, multi-disc enclosed safety brake
US20220219955A1 (en) * 2021-01-13 2022-07-14 Sumitomo Heavy Industries Construction Cranes Co., Ltd. Winch brake device
US20220297991A1 (en) * 2019-09-12 2022-09-22 Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. Work machine

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0013475B1 (en) * 1978-12-07 1983-02-16 Caterpillar Tractor Co. Apparatus for supplying fluid to a plurality of mechanisms
EP0819646A1 (en) * 1995-03-10 1998-01-21 Komatsu Ltd. Method and system for controlling the speed of a winch
KR0117795Y1 (ko) 1995-11-20 1998-05-15 서종석 윈치용 원심 브레이크
EP0875448A2 (en) * 1997-04-30 1998-11-04 Angelo Gambini Braking device, particularly for braking the descent of a life-boat
KR200216610Y1 (ko) 1998-06-05 2001-04-02 양재신 윈치용 브레이크장치
US20030150674A1 (en) * 2002-02-13 2003-08-14 White Hydraulics, Inc. Disk spring hydraulic clutch/brake
US20060151265A1 (en) * 2003-02-05 2006-07-13 Hitachi Sumitomo Heavy Industries Construction Crane Co., Ltd. Nagative brake device, construction machine, and method of activating negative
US10240648B2 (en) * 2015-01-29 2019-03-26 PT Tech, LLC Electromagnetic-released, multi-disc enclosed safety brake
US9914625B2 (en) * 2015-05-19 2018-03-13 Goodrich Corporation Winch or hoist system with clutch adjustment
KR200483065Y1 (ko) 2015-11-24 2017-04-10 훌루테크 주식회사 윈치장치용 밴드 브레이크 어셈블리
US20220297991A1 (en) * 2019-09-12 2022-09-22 Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. Work machine
US20220219955A1 (en) * 2021-01-13 2022-07-14 Sumitomo Heavy Industries Construction Cranes Co., Ltd. Winch brake device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9995320B2 (en) Fluid actuator arrangement
EP0396231A1 (en) Disc brake caliper assembly
US4637295A (en) Pump seal with curved backup plate
US4960039A (en) Cylinder with sleeve compacter seals for high pressure pumps
US5035305A (en) Cushioned brake assembly
KR102662416B1 (ko) 성능 개선 윈치 브레이크 시스템
KR102662414B1 (ko) 윈치 브레이크 구조체
US20040074707A1 (en) Brake appliance for gerotor motors
US4262915A (en) Low friction drag seals
KR102087363B1 (ko) 스프링 브레이크 액튜에이터를 위하여 개발된 고무 및 경질 플라스틱 부재들을 포함하는 어댑터 플레이트의 센터 베어링
US3647033A (en) Secondary shoe brake lining
CA1204649A (en) Emergency and service brake actuator
US6929103B2 (en) Self-energizing brake system
CN107299945B (zh) 制动器
JP4635466B2 (ja) 回転停止手段を有するベアリング
US4422533A (en) Sealing means for hydraulic brake actuators
KR101736732B1 (ko) 브레이크 오일 누출 방지용 브레이크 캘리퍼
CA2371537C (en) Elastomer energized rod seal with integrated backup ring
JPS59131778A (ja) 粘性材料用双シリンダポンプ
WO2002095273A1 (en) A bidirectional knife gate valve with flexible peripheral seal
CN111630305A (zh) 密封件
EP1903226A2 (en) Sealing element for remote-control wires
KR102032723B1 (ko) 피스톤 조립체 및 이를 구비하는 전자식 주차 브레이크
EP4169783A1 (en) Disc brake caliper
US10663024B2 (en) Brake system for a vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant