KR20070048162A - 핸드 브레이크를 위한 릴리즈 홀딩 기구의 릴리즈 장치 - Google Patents

Abstract

브레이크 작동 사이클의 시작 시에 클러치 앤 릴리즈 조립체 내에 위치하는 해제 레버를 분리시키는 기구를 구비한 핸드 브레이크 기구에 대하여 개시한다. 상기 기구는 브레이크 작동 사이클의 시작 시점에 해제 레버에 회전 동작을 일으키기 위해 상기 해제 레버 내에 배치된 힘 수신 부재와 협력하는 힘 전달 부재를 구비하는 고정 폴을 포함한다. 적어도 하나의 스프링이 상기 해제 레버의 회전 동작을 실질적으로 완결짓도록 하기 위해 제공된다.

Description

핸드 브레이크를 위한 릴리즈 홀딩 기구의 릴리즈 장치{MECHANICAL RELEASE OF RELEASE HOLDING MECHANISM FOR HAND BRAKE}

본 출원은 동시에 출원되고 본 발명의 양수인에게 양도되었으며, 미국에서 함께 계류 중인“ASR 핸드 브레이크용 릴리즈 홀딩 기구”를 명칭으로 미국 특허출원 제 호에 관련된다. 상기 계류 출원의 개시 내용은 본 출원에서 참조로서 일체화된다.

본 발명은 일반적으로는 철도용 차량에서 사용되는 핸드 브레이크 조립체에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 본 발명은 퀵 릴리즈 기구(quick release mechanism; 급속 해제 기구)를 구비한 핸드 브레이크 조립체에 관한 것이다.

철도 차량의 핸드 브레이크 기구는 철도 기술 분야에서 널리 알려져 있다. 철도 차량의 핸드 브레이크 기구는 상대적으로 크고, 회전가능한 핸들 휠(hand wheel)을 포함하는 데, 핸드 휠은 실질적으로 수직인 평면 상에 배치되고, 축에 장착되는 데, 축은 기어 트레인을 통해 체인을 감을 수 있도록 체인 드럼을 회전시키는 것이 가능하며, 체인은 체인 드럼으로부터 멀리 떨어진 단부측에서 철도 차량의 브레이크 장치에 고정된다. 핸드 휠이 일측 방향으로 회전하면, 브레이크가 작동되고, 핸들 휠 축의 반대 바향으로의 회전은 핸드 휠 축 상에 위치하는 디텐트 휠(detent wheel; 멈춤 휠, 고정 휠)과 맞물리는 폴(pawl)에 의해 방지된다.

이러한 핸드 브레이크 기구는 브레이크가 점진적으로 해제되는 것이 용이하도록 클러치 기구를 더 포함한다. 상기 핸드 휠이 시계방향으로 회전될 때(유닛의 전방에서 볼 때), 이 방향의 회전은 구동 축(driving shaft), 피니언(pinion), 기어(gear) 및 권취 드럼(winding drum)을 통해 직접적으로 전달되어 브레이크 장치에 연결된 체인을 당기게 된다. 체인이 감겨져 핸드 휠의 추가 회전에 대한 저항이 생기게 되면, 이러한 저항은 상기 드럼, 기어, 피니언을 통해 반대방향으로 작용하여, 너트(nut)가 구동 축의 나사산 형성 부분에서 전진되게 하고 구동 축 및 너트에 접촉된 각 마찰 표면 사이에 클램핑된 래칫 기구에 대하여 반대 방향으로 움직이게 하고, 이에 따라 구동 축, 래칫 및 너트가 하나의 유닛(unit)으로 회전하게 한다. 폴(pawl)은 반대 방향으로의 래칫의 회전을 방지한다.

핸드 휠 토크는 정적 평형(static equilibrium) 상태에 도달할 때 까지 또는 브레이크가 완전히 작동된 시점까지 증가되고, 그 결과 핸드 휠의 회전이 끝날 때까지 고정 폴(holding pawl)에 의해 고정된 래칫은 체인이 풀리는 것을 방지한다.

또한 클러치 기구는 해제 핸들(release handle)의 작동에 의해 브레이크가 퀵 릴리즈(quick release) 즉, 급속 해제되도록 제공되는 데, 해제 핸들은 정상적으로 맞물림된 클러치를 분리시키고, 이에 의해 피니언 및 기어의 자유로운 회전을 허용하여, 너트 및 래칫이 고정 폴에 의해 정지된 상태로 유지되는 동안 체인 부하가 해제되게 한다. 브레이크는 디텐트 휠(detent wheel)로부터 고정 폴이 분리됨으로써 해제되지만, 이에 의해 핸드 휠 및 기어 트레인의 기어의 급회전(rapid rotation)이 초래된다.

핸들 휠의 급회전을 피하기 위해, 일반적으로 "퀵 릴리즈" 기구로 알려진 핸드 브레이크 기구가 고안되어 왔다. "철도 차량의 핸드 브레이크"를 명칭으로 하는 미국 특허 제4,368,648호는, 퀵 릴리즈 기구를 갖는 핸드 브레이크에 대하여 알려주고 있다.

이러한 퀵 릴리즈 기구는 핸드 휠 축과 기어 트레인 사이에 해제가능한 연결 수단(releasable connection means)을 포함한다. 상기 연결 수단이 해제되면, 고정 폴 및 디텐트 휠에 의해 구속됨이 없이, 기어 트레인의 기어들은 급격히 회전하지만 핸들 휠은 정지된 상태로 유지된다. 미국 특허 제4,368,648호에 개시된 기술은 참조로서 본 발명에 일체화되어 있다.

미국 특허 출원 제 호이며, "ASR 핸드 브레이크를 위한 릴리즈 홀딩 기구" 라는 명칭으로 함께 출원 계류 중인 출원은 스프링 유지 수단(spring holding means)에 의해 적극적으로 유지되는 해제 레버에 대하여 개시하고 있다. 브레이크를 작동시키기 위하여, 해제 레버가 브레이크의 작동을 허용하도록 전환되어야 한다. 상기의 논의로부터 이해가능한 바와 같이, 해제 레버를 브레이크 작동을 위한 상태로 전환시키기 위한 수단에 대한 요구가 있다.

철도 차량을 위한 핸드 브레이크 기구에 있어서, 핸들 휠은 브레이크를 작동시키는 기어 휠을 회전시키기 위해 사용된다. 상기의 핸드 브레이크는 후방 벽 및 전방 벽을 구비한 하우징을 가지며, 드럼 축(drum shaft)에 회전가능하게 장착된 주 기어 휠(main gear wheel) 및 체인 권취 드럼(chain winding drum)을 가진다. 상기의 핸드 휠은 하우징에 회전가능하게 장착된 축을 구비하며, 상기 축은 제1 단부에서 베어링 부분(bearing section)을 가지며, 상기 하우징 외측의 제2 단부에서 핸드 휠 수용 부분(hand wheel receiving section)을 갖는다. 래칫 휠(ratchet wheel)은 핸드 휠 축에 장착되며, 상기 제1 및 제2단부 사이에 위치한 휠 축과 함께 회전가능하다. 상기 하우징 내의 고정 폴은 래칫 휠과 협력하여 역 회전을 방지한다. 또한, 핸드 휠 축 상에서 자유로이 회전 가능한 피니언은 주 기어 휠과 맞물린다. 피니언은 반경방향으로 연장된 플랜지를 구비한다. 퀵 릴리즈 기구(quick release mechanism)는 고정 폴과 협력해서 체인이 해제되도록 래칫 휠의 역방향 회전을 허용한다. 고정 폴은 브레이크 작동 사이클의 시작 시점에 해제 레버(release lever)의 회전 동작을 초래하도록 해제 레버 내에 배치된 힘 수신 수단(force receiving means)과 협력하는 힘 전달 수단(force transmitting means)을 포함한다. 적어도 하나의 스프링 수단이 상기 해제 레버의 회전 움직임을 실질적으로 완결지울 수 있도록 제공된다.

따라서 본 발명의 주요한 목적은, 브레이크의 작동을 허용할 수 있도록 해제 레버를 시작 위치로 리턴시키는 수단을 구비하는 핸드 브레이크를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 현재 개시된 핸드 브레이크와 함께 사용될 목적으로 쉽게 개조될 수 있는, 브레이크의 작동을 허용할 수 있도록 해제 레버를 시작 위치로 리턴시키는 핸드 브레이크 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 많은 목적들과 장점들은 위에서 상술되었지만, 본 발명에 따른 핸드 브레이크 기구의 여러가지 목적들 및 장점들은 아래의 본 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자의 입장에서 보다 용이하게 이해할 수 있게 될 것이며, 특히 본 발명의 이러한 상세한 설명들이 첨부된 도면 및 청구범위의 기재와 함께 결합될 때 보다 용이하게 이해할 수 있게 될 것이다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핸드 브레이크 조립체의 사시도이다.

도 2 는 도 1 에 도시된 2-2 선을 따른 핸드 브레이크 조립체의 단면도이다.

도 3 은 도 1 에 도시된 3-3선에 따른 핸드 브레이크 조립체의 단면도로서, 클러치 앤 릴리즈 기구(clutch and release mechanism)를 보여준다.

도 4 는 본 발명에 따른 핸드 브레이크 조립체의 절개 사시도로서, 특히 핸드 브레이크가 해제 및 유지 위치에 있을 때의 본 발명에 따른 고정 폴을 보여주고 있다.

도 5 는 본 발명의 따른 핸드 브레이크 조립체의 절개 사시도로서, 특히 브레이크 작동 위치에서의 본 발명에 따른 고정 폴을 보여주고 있다.

도 6 은 본 발명에 따른 고정 폴의 바람직한 예를 보여주는 사시도이다.

아래의 배경 설명은 본 명세서를 읽는 사람들이, 본 발명이 일반적으로 사용 되는 환경을 이해하는 데 도움을 주도록 제공되었다. 본 명세서에서 사용된 용어들은 본 명세서에서 특별하게 언급된 경우가 아니라면 특별히 좁은 의미로 해석되게 한정할 의도로 사용된 것이 아니다

본 발명의 다양한 실시예들이 상세히 설명되기에 앞서, 본 발명의 명확한 이해를 돕기 위해, 동일한 기능을 갖는 동일한 구성요소들은 설명된 각 도면에서 동일한 도면 부호로 표시하고 있다는 것을 밝혀둔다.

도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 핸드 브레이크(전체적으로 도면 부호 10으로 표시됨; hand brake)는 전방 플레이트(16; front plate)와 후방 플레이트(18; back plate)를 구비한 하우징(전체적으로 도면 부호 14로 표시됨)을 포함한다. 구동 기구(전체적으로 도면부호 20으로 표시됨)는 하우징(14)의 상부 부분에 배치되며, 이러한 구동 기구는 구동 축(24)에 고정된 핸드 휠(22)을 포함하며, 구동 축(24)은 전방 플레이트(16) 및 후방 플레이트(18)에 각각 고정된 베어링(26,28)에 회전이 지지되고 있다.

구동 축(24)은 베어링(28)에 인접한 단부에서 회전을 위해 피니언(30)에 고정되는 데, 피니언(30)은 하우징(14)의 하부 부분에서 전방 플레이트(16) 및 후방 플레이트(18)에 각각 고정된 베어링(36,38)에 회전을 위해 지지되고 있는 체인 드럼(34)을 회전시키는 기어(32)와 맞물린다. 체인 드럼(34)은 체인을 감을 수 있도록 체인(37)의 링크와 교대로 맞물린다.

클러치 앤 퀵 릴리즈 기구(전체적으로 도면 부호 40으로 표시됨; clutch and quick release mechanism)는 하우징(14)의 상부에 배치되고 또한 구동 기 구(driving mechanism)와 결합하는 데, 도 3에서 가장 잘 보여지고 있다. 클러치 앤 퀵 릴리즈 기구(40)는 축 방향 및 회전 방향 움직임이 모두 제한된 환형의 고정 캠 부재(42; stationary cam member)와, 고정 캠(42) 내부에서 동심으로 회전가능하게 배치된 동작이 가능한 가동(可動) 캠 부재(전체적으로 도면 부호 44로 표시됨;movable cam member)를 포함한다. 가동 캠(44)은 고정 캠(42)에 대하여 대응하는 고속 피치 나사산(fast pitch thread; 미도시)에 의해 회전하는 것이 가능하다.

내부로 스플라인이 형성된(internally splined) 환형 클러치 칼라(48;collar)가 환형 플랜지(50)에 제공되고, 구동 축(24)을 동심으로 둘러싸며, 칼라(48)는 구동 축(24)의 나사산 부분(25)에 부착된 외부로 스플라인이 형성된(externally splined) 너트(전체적으로 도면 부호 52로 표시됨)와 맞물린다. 너트(52)는 래칫 휠(58)의 일측과 접촉하는 환형 마찰 표면(56)을 가진 플랜지(54)를 포함하며, 래칫 휠(58)의 타측은 베어링(26)에 인접하여 축(24)에 동심으로 고정되된 마찰 플레이트(59)의 마찰 표면(57)과 접할 수 있다.

클러치 앤 퀵 릴리즈 기구(40)는 도 4, 5 및 6에서 보이는 바와 같이, 구동 기구(20) 상부의 하우징 전방 플레이트(16)에 수직하게 고정된 해제 축 부싱(73; release shaft bushing)에 회전이 지지되는 축(72)을 갖는 해제 레버(전체적으로 도면 부호 70으로 표시됨;release lever)를 더 포함한다. 해제 핸들(전체적으로 도면 부호 120으로 표시됨; release handle)은 해제 축(72)의 외부 단부와 맞물리는 데, 이때 해제 축(72)의 다른 쪽 단부에 메인 부분(74)이 제공되고, 이에 의해 해제 레버(70)의 축 방향 변위가 방지된다. 위치설정 부분(92; location portion) 내 에 배치된 마운팅 홀(94;mounting hole)을 구비한 고정 폴(전체적으로 도면 부호 90으로 표시됨; holding pawl)은 해제 축 부싱(73)에 회전가능하게 장착된다. 고정 폴(90)의 래칫 맞물림 부분(96)은 래칫 휠(58; ratchet wheel)과 맞물리며, 도 1에서 보이는 바와 같이, 래칫 휠(58)의 반 시계방향 회전 시에 맞물릴 수 있다. 고정 폴(90)의 힘 전달 태브 부분(98; force transmitting portion)은 해제 레버(70)의 힘 수신 태브(force receiving tab) 부분(86)과 협력하고, 브레이크 작동 사이클(brake application cycle) 동안 힘 수신 태브 부분(86)과 맞물린다. 적어도 하나의 멈춤 유지 수단(100; detent retaining means)은 브레이크가 해제 및 유지 조건(released and hold condition)에 있을 때, 해제 레버(70)의 디텐트 부분(82; detent portion; 고정 부분, 멈춤 부분)과 맞물린다.

적어도 하나의 스프링 수단(도면 전체로서 도면 부호 130으로 표시됨)은 제1 부착 부분과 제2 부착 부분을 구비한다. 상기 제1 부착 부분은 일 단부에서 핀 부분(76)에 부착된 해제 레버 부분(78)과 맞물리고, 상기 제2 부착 부분은 말단에서 하우징(14)에 부착된 마운팅 후크(128; mounting hook)와 맞물린다.

동작시를 살펴보면, 브레이크를 작동시키기 위하여, 핸드 휠(22)은 도 1에서 보이는 바와 같이, 반시계 방향으로 회전하고, 이러한 회전은 구동 축(24)을 통해 전달되고, 피니언(30)이 기어(32)가 반시계 방향으로 회전되도록 하며, 이에 의해 늘어진 체인(37)이 감겨진다. 체인(37)에 장력(tension)이 확립되기 시작하는 시점에 이를 때까지, 축(24), 피니언(30), 너트(52) 및 클러치 칼라(48) 모두가 핸드 휠(22)이 회전하는 동안 하나의 세트로서 회전한다. 체인(37)에 장력이 형성되기 시작할 때, 이 장력은 기어(32)의 동작에 영향을 미치고, 피니언(30)을 통해 클러치 칼라(48)로 전달된다.

너트(52)에 스플라인 결합된 클러치 칼라(48)의 회전에 대한 저항은 너트(52)를 나사산(25)을 따라 전진하게 하고 이에 의해 래칫 부재(58)를 마찰 표면들(56,57) 사이에 클램핑되게 한다. 래칫(58)이 클램핑되면, 휠(22)의 계속된 회전은 구동 축(24), 래칫 부재(58), 및 너트(52)(마찰 플레이트(59)를 따라)가 하나의 유닛으로, 요구되는 장력이 체인에 형성될 때까지 회전하고, 이때 고정 폴(90)이 래칫 부재(58)에 결합된다. 고정 폴(90)의 힘 전달 태브 부분(98)은 도 4 및 도 5 에서 보이는 바와 같이 시계 방향으로 상기 해제 레버(70)의 회전 동작이 일어나도록 해제 레버(70)의 힘 수신 태브 부분(86)과 맞물린다. 상기 회전 동작은 해제 레버(70)의 디텐트 부분(82; detent portion)이 리프 스프링(100)의 디텐트 유지 부분(104; detet retaining portion)으로부터 분리되게 한다. 더욱이, 스프링(130)의 인장(extension)은 부가적인 힘을 해제 레버(70)에 작용시켜 상기 해제 레버(70)가 완전히 회전 동작되도록 하고 리프 스프링(100)으로부터 분리되게 한다.

가동 캠(44)의 제2 포크 부분(49)과 핀 부분(76)의 그 후에 일어나는 맞물림이 상기 가동 캠(44)의 시계방향 회전을 일으킨다. 상술된 바와 같이, 고정 캠(42) 및 가동 캠(44)에는 서로 대응되는 고속 피치의 나사산(fast pitch thread)이 제공되며, 가동 캠(44)이 시계 방향으로 회전할 때, 가동 캠(44)은 고정 캠(42)의 외측으로 축 방향으로, 도 3에서 볼 때 하방으로 움직이며, 플랜지(50)와의 맞물림에 의해 클러치 칼라(48)를 이동시킨다. 가동 캠(44) 내의 홈(미도시)은 가동 캠(44) 에 대하여 축 방향 및 측 방향 상대 움직임으로부터 칼라 플랜지(50)를 구속하는 기능을 하며, 클러치 칼라(48)의 자유로운 회전을 허용한다. 고정 캠(42)은 하우징(14)의 내부 면에 고정된 각각의 T 형상 요소(63)에 맞물리며, 외면에 형성된 러그(62; lug)와의 맞물림에 의해 회전 방향 및 축 방향 움직임 모두에 대향하여 구속된다(도 3 참조). 따라서 가동 캠(44)의 상방의 축 방향의 움직임은 피니언(30)에 형성된 내부 스플라인(65)으로부터 클러치 칼라(48)에 형성된 외부 스플라인(64)의 축 방향 맞물림(결합)을 일으키며, 이에 의해 체인(37)에 부하를 가하는 피니언(30) 및 기어(32)의 회전을 제한하고, 이때 구동 축(24), 너트(52), 칼라(48) 및 래칫(58)은 자유로이 회전되는 것이 허용되어 있다. 이제 핸드 브레이크 휠(22)의 연속된 회전은 요구된 부하의 작용 및 유지를 가능하게 한다. 체인(37)에 요구되는 장력이 달성되었을 때 휠(22)의 회전 또는 토크의 작용이 끝나고, 상기 폴은 오직 상기 래칫 부재(58)의 반 시계 방향 회전만을 허용하기 때문에, 클램프된 래칫 부재(58)에 맞물림된 고정 폴(90)은 체인이 풀리는 것을 방지한다.

따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 동일한 것을 제조 및 사용할 수 있을 정도로, 풍부하고 명확하게, 그리고 간결하고 정확한 용어로 설명되었다. 본 발명에 관하여 특별하게 설명된 바람직한 실시예의 구성요소를 변형하거나 최적화, 등가화 및 대체시키는 것 등은 본 발명이 속하는 기술분야에 속하는 사람들의 견지에서 볼때, 첨부된 클레임에서 설명된 정신 및 범위로부터 이탈하지 않는다.

Claims (2)

1. 철도 차량의 핸드 브레이크 기구에 있어서, 핸드 휠이 철도 차량의 브레이크를 작동시키기 위하여 기어를 회전시키는 데 사용되며, 상기 핸드 브레이크 기구는 후방 벽 및 전방 벽을 구비한 하우징과, 드럼 축에 회전가능하게 장착된 주 기어 휠 및 체인 권취 드럼, 상기 하우징에 회전가능하게 장착되며 제1 단부에서 베어링 부분을 상기 하우징 외부의 제2 단부에서 핸들 휠 수납 부분을 갖는 핸드 휠 축, 상기 제1 및 제2 단부 사이에서 상기 핸들 휠 축과 함께 회전가능하게 설치되는 래칫 휠, 상기 래칫 휠과 협력하여 상기 래칫 휠의 역회전을 방지하도록 상기 하우징 내에 설치된 고정 폴, 상기 주 기어 휠에 맞물리는 상기 핸들 휠 축 상의 자유로이 회전 가능한 피니언으로서 반경의 방향으로 연장된 플랜지를 갖는 피니언, 상기 플랜지와 상기 래칫 휠 사이의 분리 가능한 구동 연결부, 상기 체인을 해제시키기 위하여 상기 래칫 휠의 역회전이 허용되도록 상기 고정 폴과 협력하는 퀵 릴리즈 기구, 상기 퀵 릴리즈 기구를 실질적으로 해제 및 유지 위치에서 유지시키는 동작 제한 수단, 해제 레버를 브레이크 작동 시작 위치로 이동시키는 동작 가능화 수단(motion enabling means)을 포함하며, 상기 브레이크 작동 동작 가능화 수단의 개선 부분은,

   (a) 상기 해제 레버 상에 장착을 위하여 내부 홀을 갖는 위치설정 부분을 구비하는 고정 폴;

   (b) 회전 동작을 제한하기 위해 래칫의 치(tooth)와 맞물리는 래칫 맞물림 부분;

   (c) 해제 레버의 상기 힘 수신 수단과 결합하는 힘 전달 수단;

   (d) 상기 가동 캠이 회전동작 하도록, 상기 가동 캠의 상기 제1 포크 부분(first fork portion) 및 제2 포크 부분(second fork portion)과 맞물리는 상기 축 부분으로부터 연장되어 지며, 외측으로 연장된 실질적으로 원통형인 핀 부분을 구비하는 상기 해제 레버;

   (e) 적어도 하나의 스프링 수단과 결합되기 위한 상기 원통형인 핀 부분에 실질적으로 인접하는 실질적으로 원통형인 부분;

   (f) 상기 실질적으로 원통형인 축 부분에 대하여 실질적으로 수직인, 외측으로 연장된 레버 암 부분;

   (g) 상기 핸드 브레이크 하우징 내에 고정적으로 배치된 대응 멈춤 수단(detent means)에 결합되는 상기 레버 암 부분 내에 배치된 멈춤 수단(detent means);

   (h) 퀵 릴리즈 핸들 레버의 회전 시 상기 해제 레버의 회전이 가능하도록 상기 축 부분의 외측 단부 내에 배치된 힘 수신 수단(force receiving means); 및

   (i) 상기 해제 레버가 브레이크 작동 위치로 실질적으로 회전되도록 적어도 하나의 스프링 수단을 포함하는 상기 브레이크 작동 동작 가능화 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 핸드 브레이크 기구.
2. 제1항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 스프링 수단은 인장 스프링인 것을 특징으로 하는 철도 차량의 핸드 브레이크 기구.

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