KR20090057108A - 브레이크 실린더 장치 및 이것을 이용한 유닛 브레이크 - Google Patents

Abstract

더블 체크 밸브를 생략한 간단한 기구에 의해, 상용 브레이크와 스프링 브레이크의 동시 작동을 방지하는 브레이크 장치를 제공한다.

Description

브레이크 실린더 장치 및 이것을 이용한 유닛 브레이크{BRAKE CYLINDER DEVICE AND UNIT BRAKE USING THE SAME}

본 발명은 상용 브레이크 및 주차 브레이크로서 사용되는 스프링 브레이크의 양자를 작동시키는 것이 가능한 브레이크 실린더 장치에 관한 것이다.

예컨대, 철도 차량용 브레이크 시스템에서, 통상 운전에 사용되고 압력 공기에 의해 작동되는 상용 브레이크와, 장시간 주차시에 사용되고 압력 공기가 없어도 스프링 힘에 의해 작동하는 스프링 브레이크의 양자를 작동시키는 것이 가능한 브레이크 실린더 장치가 공지되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 63-125834호 공보 참조). 특허문헌 1(도 2)에 개시된 브레이크 실린더 장치에서는, 제 1 실린더 챔버(1), 제 1 피스톤(6), 제 1 스프링(7) 및 제 1 푸시 루드(8)로 구성된 상용 브레이크가 사용될 때, 제 1 공기원(2)으로부터 제 1 실린더 챔버(1)에 압력 공기가 공급되어 제동력을 발생시킨다. 따라서, 제 2 실린더 챔버(9), 제 2 피스톤(14), 및 제 2 스프링(15)으로 구성된 스프링 브레이크가 사용될 때, 제 1 공기원과는 다른 제 2 공기원(10)으로부터 더블 체크 밸브(double check valve)(12)를 통해서 제 2 실린더 챔버(9)에 압력 공기가 공급된다. 그 후에, 제 1 공기원(2)으로부터의 압력 공기가 제 1 실린더 챔버(1)에 공급되고, 또한 더블 체크 밸브(12)를 통해서 제 2 실린더 챔버(9)에도 공급된다. 그것에 의해서, 상용 브레이크가 작동하는 동안 스프링 브레이크의 동시 작동에 기인하는 과도한 제동 작용을 방지하는 것이 가능하다.

그러나, 특허문헌 1(도 2)에 개시된 브레이크 실린더 장치에서는, 더블 체크 밸브가 배관 내에 배치되므로, 배관이 복잡해져 고장 가능성을 증대시키며 브레이크의 신뢰성을 저하시키는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 브레이크 실린더 장치로서, 제 1 피스톤(22) 및 이 제 1 피스톤(22)의 전면측의 제 1 스프링(25)을 가진 상용 브레이크와, 제 2 피스톤(23) 및 그의 후면에 있는 제 2 스프링(26)을 가진 스프링 브레이크와, 제 1 피스톤(22)과 제 2 피스톤(23)의 사이에 형성되고 압력 공기 공급/배출 구멍(45)을 가진 실린더 챔버(24)와, 제 2 피스톤(23)을 제 2 스프링(26)의 작용력에 대항하여 후퇴 위치에서 유지 및 해제하는 것이 가능한 결합/분리 수단(27)을 구비하는 장치가 특허문헌 1(도 1 등)에 개시되어 있다.

그러나, 특허문헌 1에 개시된 브레이크 실린더 장치는, 스프링 브레이크의 제 2 피스톤(23)을 제 2 스프링(26)의 작용력에 대항하여 후퇴 위치에서 유지 및 해제하는 것이 가능한 결합/분리 수단(27)이 필요하다. 따라서, 결합/분리 수단을 실현하기 위해서는, 슬리브(46), 볼(47), 원통체(48), 제 3 스프링(49), 덮개(50) 및 제 2 피스톤(23) 위에 설치된 잠금부(44)와 같은 다양한 기구가 필요하다. 따라서, 더블 체크 밸브를 생략할 수 있기는 하지만, 복잡한 기구로 구성된 결합/분리 수단이 필요하고, 그것에 의해서 브레이크 실린더 장치의 구조가 복잡해져서 비용이 증가하는 결과를 초래하는 문제가 생긴다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여, 상용 브레이크와 주차 브레이크로서 사용되는 스프링 브레이크의 양자를 작동시킬 수 있는 브레이크 실린더 장치에 관한 것으로서, 그 목적은, 종종 배관의 복잡화, 부품 수의 증가 또는 보수유지 부하의 증가를 초래하는 더블 체크 밸브를 생략할 수 있고, 간단한 기구를 사용함으로서 상용 브레이크와 스프링 브레이크의 동시 작동의 방지를 실현할 수 있는 브레이크 실린더 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 상술한 브레이크 실린더 장치를 이용한 유닛 브레이크를 제공한다.

본 발명은 브레이크 실린더 장치 및 이 브레이크 실린더 장치를 이용한 유닛 브레이크에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 브레이크 실린더 장치 및 이를 이용한 유닛 브레이크는, 전술한 목적을 달성하기 위해 다음의 특징을 갖는다. 즉, 본 발명의 브레이크 실린더 장치는 다음의 특징을 단독으로 또는 적절히 조합하여 구비한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 브레이크 실린더 장치의 제 1 특징은, 브레이크 실린더 장치가 상용 브레이크, 스프링 브레이크, 및 제 3 압력실을 포함하고; 상용 브레이크는, 제 1 피스톤, 제 1 피스톤으로부터 돌출한 로드, 제 1 압력실 및 제 1 스프링을 가지며, 제 1 피스톤은 이 제 1 피스톤을 사이에 끼우는 제 1 압력실과 제 1 스프링의 작용을 받아서, 제 1 압력실로의 압력 유체의 공급이 개시될 때 제 1 피스톤이 제 1 스프링의 가압력에 대항하여 제동 방향으로 이동하고, 제동 방향으로의 제 1 피스톤의 이동에 의해 제동력이 발생되며; 스프링 브레이크는, 로드의 축방향으로 이동하도록 설치되고 로드에 의해 관통된 제 2 피스톤, 제 2 압력실 및 제 2 스프링을 가지며, 제 2 피스톤은 이 제 2 피스톤을 사이에 끼우는 제 2 압력실과 제 2 스프링의 작용을 받아서, 제 2 압력실로의 압력 유체의 공급이 중단되고 제 2 압력실로부터의 압력 유체의 배출이 개시될 때, 제 2 스프링의 가압력에 대향하여 제 2 피스톤이 제동 방향으로 이동하고; 제 3 압력실은, 제 2 피스톤에 대해 제 2 스프링의 반대측에서, 제 2 압력실로부터 이격하여 배치되고, 제 1 압력실에 공급된 압력 유체가 제 3 압력실에 공급될 때, 제 2 피스톤이 제 3 압력실의 작용을 받아서, 제 2 피스톤이 제 2 스프링의 가압력에 대항하여, 상기 제동 방향과는 반대 방향인 반 제동(anti-braking) 방향으로 이동한다.

이 구성에 따르면, 제 1 압력실에 공급되는 압력 유체가 제 3 압력실에 공급되고, 이에 의해서, 제 3 압력실이 제 2 압력실로부터 분리되어 구획된 압력실로서 제 2 피스톤에 대해 작용하도록, 제 2 피스톤을 제 2 스프링의 가압력에 대항하여 반 제동 방향으로 이동시킨다. 따라서, 상용 브레이크가 작동하는 동안, 제 3 압력실은 제 2 피스톤을 반 제동 방향으로 이동시키도록 작용한다. 그것에 의해서, 상용 브레이크와 스프링 브레이크의 동시 작동을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 종종 복잡한 배관, 부품 수의 증가 또는 유지보수 부하의 증가를 초래할 수도 있는 더블 체크 밸브를 설치할 필요 없이, 제 1 압력실로부터 압력 유체가 공급되는 제 3 압력실을 설치하는 단순한 기구에 의해서, 상용 브레이크와 스프링 브레이크의 동시 작동을 방지하는 것이 가능하다.

그 결과, 기구를 간단하게 하여 비용을 상당히 절감할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 구성에 따라, 상용 브레이크와 주차 브레이크에 사용되는 스프링 브레이크의 양자를 작동시키는 것이 가능한 브레이크 실린더 장치를 더블 체크 밸브 없이 조립할 수 있고, 상용 브레이크와 스프링 브레이크의 동시 작동을 방지하기 위해 간단한 기구가 사용된다.

또한, 본 발명이 브레이크 실린더 장치의 제 2 특징은, 제 2 피스톤의 외주상에 원주방향을 따라 제 2 압력실이 배치되고, 제 2 피스톤의 내주상에 원주방향을 따라 제 3 압력실이 배치되는 것이다.

이러한 구성에 따르면, 제 2 압력실과 제 3 압력실이 제 2 피스톤의 외주와 그 내주상에 원주방향으로 각각 배치되므로, 제 2 압력실 또는 제 3 압력실이 작동하는 경우에도, 제 2 피스톤이 제 2 스프링의 가압력에 대항하여 축대칭으로 균일하게 가압될 수 있다. 따라서, 제 2 압력실이 외주에 배치되고 제 3 압력실이 내주에 배치되는 간단한 구성에 의해서, 제 2 피스톤을 균일하게 가압하기 위한 기구를 실현하는 것이 가능하다. 또한, 제 2 피스톤을 균일하게 가압하는 추가의 기구를 설치할 필요가 없으므로, 기구가 간단하게 되어 비용이 절감된다.

또한, 본 발명의 브레이크 실린더 장치의 제 3 특징은, 제 2 피스톤이, 이 제 2 피스톤의 원주방향을 따라 배치되고 제동 방향으로 돌출하며 원통 형상으로 형성되어 제 2 압력실과 제 3 압력실을 구획하는 원통 벽을 구비하며, 이 원통 벽은 상용 브레이크와 스프링 브레이크를 포함하는 실린더 본체 내부의 제 2 피스톤의 원주방향을 따라 관 형상으로 형성된 내측 원통부와 미끄럼 접촉하는 것이다.

이 구성에 따르면, 실린더 본체 내부에 형성된 내측 원통부와 미끄럼 접촉하는 원통 벽이 제 2 피스톤상에 설치되어 제 2 압력실과 제 3 압력실을 구획하여, 제 2 압력실이 외주에 배치되고 제 3 압력실이 내주에 배치되는 구성을 용이하게 실현할 수 있는 간단한 기구가 제공된다.

또한, 본 발명의 브레이크 실린더 장치의 제 4 특징은, 제 2 피스톤을 관통하며 ㅈ제2 피스톤에 대해서 제 2 스프링과 동일한 측면상에 배치되는 로드의 단부를 둘러싸도록, 제 2 피스톤에 대해 제 2 스프링과 동일 측면에 커버가 배치되는 것이다.

이 구성에 따르면, 제 2 피스톤을 관통하는 로드를 둘러싸고 덮도록 형성되는 커버가 설치되므로, 로드가 제 2 피스톤을 관통하는 구성에서도 커버를 제공하는 간단한 구성에 의해 압력 유체의 누출을 효율적으로 방지하는 것이 가능하다. 또한, 제 2 피스톤과 로드 사이의 간극을 밀로드하는 특수한 사양의 밀로드 기구를 제공할 필요가 없으므로, 기구를 간단하게 하여 비용을 절감하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 브레이크 실린더 장치의 제 5 특징은, 제 1 압력실과 제 3 압력실을 연통하는 연통로를 구비하고, 제 1 압력실에 공급되는 압력 유체가 이 연통로를 통해서 제 3 압력실에 공급되는 것이다.

이 구성에 따르면, 제 1 압력실과 제 3 압력실을 연통하는 연통로를 제공하는 간단한 구성에 의해서, 제 1 압력실에 공급될 압력 유체를 제 3 압력실에 용이하게 공급하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 브레이크 실린더 장치의 제 6 특징은, 제 2 압력실로의 압력 유체의 공급이 중단되고 제 2 압력실로부터의 압력 유체의 방출이 개시되어서, 제 2 피스톤이 제 2 스프링의 가압력에 의해서 로드에 대해 이동하기 시작할 때는 로드와 제 2 피스톤을 연결하는 연결 상태를 제공하고, 압력 유체가 제 2 압력실에 공급되는 상태에서는 로드와 제 2 피스톤의 연결을 해제하는 비연결 상태를 제공하는 클러치 기구를 추가로 구비하고, 비 연결 상태에 있는 클러치 기구에 연통로가 형성되는 것이다.

이 구성에 따르면, 제 2 압력실로부터 압력 유체가 배출되고 제 2 피스톤이 로드에 대해 이동하기 시작할 때, 로드를 제 2 피스톤과 연결하는 클러치 기구를 설치함으로써, 제 2 피스톤을 통해 브레이크를 로드에 작용시키는 것이 가능하다. 그 후에, 클러치 기구의 연결 상태에서 형성된 간극을 이용하고, 이에 따라 형성된 간극은, 제 1 압력실에 공급될 압력 유체를 제 3 압력실에 공급하는 연통로의 기능을 한다.

또한, 본 발명의 유닛 브레이크의 제 1 특징은, 브레이크 슈를 차량의 휠과 접촉하게 함으로써 휠의 회전을 제동시키거나, 또는 구체적으로는 유닛 브레이크가, 제 1 피스톤이 이동하는 방향인 제동 방향이 휠의 샤프트 방향과 평행하도록 배치되고 상기 제 1 내지 제 6 특징 중 적어도 어느 하나를 가진 브레이크 실린더 장치와, 브레이크 본체 내부에서 제동 방향에 수직인 방향으로 자유롭게 전진 및 후퇴하도록 설치되고 전진 및 후퇴 방향과 제동 방향에 대해 수직으로 뻗은 지지 샤프트를 가진 조정기와, 지지 샤프트상에 자유롭게 회전하도록 설치된 롤러와, 브레이크 슈가 브레이크 본체로부터 조정기의 전진 방향으로 뻗은 말단부에 연결되고 조정기상에 설치된 푸시 로드와, 로드에 단단히 고정된 웨지(wedge)를 구비하고, 이 웨지는, 제동방향으로 경사지고, 웨지가 제동 방향으로 이동할 때 롤러를 전진 방향으로 가압하는 것이 가능한 경사 작용면을 갖는다.

이 구성에 따르면, 제 1 피스톤이 제동 방향으로 이동하여, 로드에 단단히 고정된 웨지도 같은 방향으로 이동한다. 이 경우, 웨지의 경사진 직용면이 롤러와 접촉하여, 롤러를 전진 방향으로 가압한다. 이것에 의해서, 롤러가 설치된 조정기가 롤러와 함께 전진 방향으로 이동하고, 조정기에 부착된 푸시 로드도 전진 방향으로 이동한다. 그 후에, 푸시 로드의 선단부에 설치된 브레이크 슈가 휠과 접촉하여 마찰을 발생시켜서, 휠의 회전이 제동된다.

브레이크 실린더 장치는, 제 1 피스톤이 휠의 샤프트와 평행한 방향으로 이동하도록 배치되어 있으므로, 샤프트 방향에서 휠의 공간을 효율적으로 이용하는 것과, 차량의 높이 방향에서 유닛 브레이크를 설치하는데 필요한 공간을 적게 하는 것이 가능하다.

또한, 웨지의 경사 작용면이 롤러를 가압하는데 사용되기 때문에, 제 1 피스톤이 이동하는 방향에 대해서 경사 작용면의 각도를 조정함으로써 브레이크 슈를 휠쪽으로 누르는 힘을 조정하는 것이 가능하다. 예컨대, 각도가 45˚보다 작은 경우, 조정기의 스트로크은 제 1 피스톤의 스트로크보다 작게 되므로, 브레이크 실린더 장치의 가압력을 증가시키고 이 가압력을 브레이크 슈를 휠에 대해 누르는 힘으로 변환시키는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 유닛 브레이크의 제 2 특징은, 푸시 로드가 조정기에 대해 요동할 수 있도록 지지하기 위한 구면 베어링을 추가로 구비하는 것이다.

이 구성에 따르면, 푸시 로드의 선단부에 설치된 브레이크 슈는 조정기의 전진 및 후퇴방향 이외의 방향으로 이동하는 것이 허용된다. 이에 의해서, 브레이크 슈의 운동에 대해 상당한 자유도를 제공하고, 브레이크의 적용시에 브레이크 슈가 휠과 보다 안정하게 접촉할 수 있도록 브레이크 유닛을 구성하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 유닛 브레이크의 제 3 특징은, 유닛 브레이크가 푸시 로드의 외주면에 수나사가 형성되고 내주면에는 수나사와 나사결합하는 암나사가 형성되는 제 1 특징 또는 제 2 특징을 가지며, 푸시 로드에 나사결합되어 설치된 원통형 덮개 로드(sheath rod)가 추가로 구비되고, 덮개 로드는 조정기를 향하여 전진 및 후퇴방향으로의 상대 운동을 제한함과 동시에 조정기의 원통형 중심축 둘레에서 상대 운동하도록 조정기에 설치되고, 브레이크 본체 외부로부터 덮개 로드를 회전시키는 회전 수단이 조정기의 후퇴 방향으로 덮개 로드의 단부에 설치되는 것이다.

이 구성에 따르면, 조정기의 이동과 함께 덮개 로드가 전진 및 후퇴 이동함으로써, 덮개 로드의 내측에 나사결합하여 설치된 푸시 로드가 휠을 향해서 전진 및 후퇴 이동하는 것이 허용된다. 또한, 덮개 로드의 단부에 회전 수단이 설치되어 있으므로, 덮개 로드에 나사결합하여 설치된 푸시 로드는, 회전 수단에 외부로부터 회전력을 가하여 덮개 로드를 회전시킴으로써, 덮개 로드를 행하여 전진 및 후퇴 이동하는 것이 허용된다. 이에 의해서, 푸시 로드의 선단부에 설치된 브레이크 슈와 휠 사이의 간극을 용이하게 조정하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 유닛 브레이크의 제 4 특징은, 유닛 브레이크가 제 1 내지 제 3 특징 적어도 어느 하나를 갖거나, 또는 구체적으로는, 브레이크 본체의 외부와 내부를 연통하여 연결하도록 브레이크 본체에 형성되고, 내주면에 암나사가 형성된 통기 구멍과; 원통형 탄성 부재로 형성되고, 통기 구멍의 암나사와 나사 결합하는 수나사가 형성된 연결부를 단부에 갖는 통기 관과; 연결부의 내부에 끼워지고 연결부보다 강성이 높은 재료로 제조된 필터를 추가로 구비하는 것이다.

이 구성에 따르면, 연결부가 탄성 부재로 형성되므로, 연결부의 내주면 안에 필터를 용이하게 끼워서 필터를 고정시키는 것이 가능하다. 이에 의해서, 필터를 부착하기 위한 특수 부재가 불필요하게 된다. 또한, 필터가 연결부의 내주면 안에 끼워진 상태에서, 연결부가 통기 구멍 내에 나사결합될 때, 연결부의 직경을 감소시키기 위한 힘이 통기 구멍의 내주면으로부터 가해지도록 연결부의 직경이 조정되어, 필터를 연결부와 보다 강하게 결합시키는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 관한 브레이크 실린더 장치의 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 브레이크 실린더 장치의 동작을 설명하는 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 브레이크 실린더 장치의 동작을 설명하는 단면도이다.

도 4는 도 1에 도시된 브레이크 실린더 장치의 동작을 설명하는 단면도이다.

도 5는 실시예 2에 관한 유닛 브레이크의 부분 단면도이다.

도 6은 도 5에 도시된 유닛 브레이크의 S1 - S3 부분을 따라 도시한 부분 단 면 사시도이다.

도 7은 도 6에 도시된 유닛 브레이크의 S3 - S3 부분을 따라 도시한 부분 단면 사시도이다.

도 8은 도 5에 도시된 유닛 브레이크의 S2 - S2 부분을 따라 도시한 부분 단면 사시도이다.

도 9는 도 8에 도시된 조정가능한 너트의 S4 - S4 부분을 따라 도시한 단면도이다.

도 10은 도 5에 도시된 통기 관의 연결부의 확대 단면도이다.

도 11은 통기 관의 필터의 평면도이다.

도 12는 도 11에 도시된 필터의 S5- S5 부분을 따라 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해 도면을 참조하여 설명할 것이다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 실시예 1의 브레이크 실린더 장치의 단면도이다. 도 1에 도시된 브레이크 실린더 장치는, 압축 공기와 같은 압력 유체로 작동되는 상용 브레이크(11)와, 스프링의 가압력으로 작동되는 스프링 브레이크(12)를 구비하며, 상용 브레이크(11)와 스프링 브레이크(12)의 양자를 작동 가능한 브레이크 실린더 장치로서 구성되어 있다. 따라서, 브레이크 실린더 장치(1)는, 예컨대 철도 차량용 브레이크 실린더 장치로서 사용될 수 있다. 그러나, 여기에 한정되지 않으며 다양한 용도로 사용될 수도 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 브레이크 실린더 장치(1)는 실린더 본체(13), 상용 브레이크(11) 및 이 실린더 본체(13) 내에 포함된 스프링 브레이크(12), 상용 브레이크(11)에 설치된 제 1 압력실(22)과 상이하고 스프링 브레이크(12)에 설치된 제 2 압력실(25)과 상이한 제 3 압력실(28), 및 클러치 기구(14)로 구성되어 있다.

실린더 본체(13)는 원통형으로 형성되고, 제 1 공기 공급원(101)에 연결된 제 1 포트(43)와, 제 2 공기 공급원(102)에 연결된 제 2 포트(44)를 구비한다. 제 1 공기 공급원으로부터 공급된 압축 공기(압력 유체)는, 제어기의 명령(도시 안됨)에 기초하여 작동하는 상용 브레이크 제어장치(103)를 거쳐서 제 1 포트(43)에 공급된다. 그 후에, 제 1 포트(43)로부터 실린더 본체(13)에 공급된 압축 공기는, 제어기의 명령에 기초하여 상용 브레이크 제어 장치(103)를 거쳐 배출된다. 또한, 제 2 공기 공급원으로부터 공급된 압축 공기(압력 유체)는, 제어기의 명령에 기초하여 여자 상태(magnetized state) 및/또는 소자 상태(demagnetized state)로 전환됨으로써 작동되는 스프링 브레이크 제어 솔레노이드 밸브(104)를 거쳐 제 2 포트(44)에 공급된다. 그 후에, 제 2 포트(44)로부터 실린더 본체(13)에 공급된 압축 공기는, 제어기의 명령에 기초하여 스프링 브레이크 제어 솔레노이드 밸브(104)를 거쳐 배출된다.

상용 브레이크(11)는, 로드(21), 제 1 압력실(22), 제 1 스프링(23) 및 제 1 피스톤(24)으로 구성된다. 로드(21)는 실린더 본체(13)의 내부에 배치된 제 1 피 스톤(24)으로부터 돌출하도록 형성된다. 로드(21)의 선단(21a)은 실린더 본체(13)로부터 돌출하도록 배치되고, 예컨대 철도 차량의 객차의 휠에서 레일과 접촉하는 트레드(tread)에 대해 가압됨으로써 마찰력에 의해 생기는 제동력을 발생시켜 휠의 회전을 감소시키는 브레이크 슈(도시 안됨)에 연결되어 있다. 그 후에, 로드(21)의 선단(21a)은 실린더 본체(13)부터 돌출하는 방향(도면에서 화살표(A)로 표시된 방향)으로 이동하여, 브레이크 슈가 가압되어 브레이크를 작동시키게 된다. 제 1 압력실(22)은 제 1 포트(43)에 연결되고 실린더 본체(13) 내부의 제 1 피스톤(24)에 의해 구획됨으로써 형성된다. 제 1 스프링(23)은 실린더 본체(13) 내부의 일단부에서 제 1 피스톤(24)에 의해 구획된 영역에 배열되고, 제 1 피스톤(24)을 거쳐 제 1 압력실(22)에 대향하도록 배치된다. 제 1 피스톤(24)은 실린더 본체(13)의 내부에서 자유롭게 왕복운동(실린더 본체(13)의 내벽에서 자유롭게 미끄럼운동)하도록 배치되어, 제 1 포트(43)로부터 제 1 압력실(22)에 공급되는 압축 공기에 의해서 압축된 제 1 스프링(23)의 탄성 회복에 의해 발생되는 가압력에 대항하여 이동한다. 따라서, 상용 브레이크(11)는, 로드가 돌출하고 제 1 압력실(22)과 제 1 스프링(23)이 서로 대향하도록 작용하는 제 1 피스톤(24)을 구비하고, 압축 공기가 제 1 압력실(22)에 공급되어, 제 1 피스톤(24)을 제 1 스프링(23)의 가압력에 대항하여 제동 방향(도면에 화살표(A)로 표시된 방향)으로 이동시킨다.

스프링 브레이크(12)는, 제 2 압력실(25), 제 2 스프링(26) 및 제 2 피스톤(27)으로 구성된다. 제 2 압력실(25)은 제 2 포트(44)에 연통하고, 제 2 피스톤(27)에 의해 구획됨으로써 실린더 본체(13) 내에 형성된다. 제 2 스프링(26)은 실린더 본체(13) 내부의 타단에서 제 2 피스톤(27)에 의해 분할된 영역에 배치되고, 제 2 피스톤(27)을 거쳐 제 2 압력실(25)에 대향하도록 배열된다. 제 2 피스톤(27)은 실린더 본체(13) 내에서 자유롭게 왕복운동(실린더 본체(13)의 내벽에서 자유롭게 미끄럼 운동)하도록 배치되고, 로드(21)의 축방향으로 이동하도록 제공되며, 로드(21)이 그것을 관통하도록 형성된다. 그 후에, 제 2 포트(44)로부터 제 2 압력실(25)에 압축 공기가 공급되어, 제 2 피스톤(27)이 반 제동방향, 구체적으로는 압축된 제 2 스프링(26)의 탄성 회복으로부터 생기는 가압력에 대항하여 전술한 제동 방향과는 반대 방향으로 이동한다. 다른 한편, 제 2 압력실(25)의 내부에 공급된 압축 공기는 제 2 포트(44)를 통해 배출되어, 제 2 피스톤(27)이 제 2 스프링(26)의 가압력에 의해서 제동 방향으로 이동한다. 스프링 브레이크(12)는 제 2 압력실(25)과 제 2 스프링(26)이 서로 대향하도록 작용하는 제 2 피스톤(27)을 구비하므로, 압축 공기가 제 2 압력실(25)에 공급되는 상태가 배출되는 상태로 변환되고, 그에 따라 제 2 피스톤(27)은 제 2 스프링(26)의 가압력에 의해서 제동 방향으로 이동한다.

제 3 압력실(28)은 제 2 피스톤(27)을 통해 제 2 스프링(26)에 대향하도록 배치되고, 또한 제 2 피스톤(27)에 대해서 제 2 압력실(25)로부터 분리되고 구획된 압력실로서 작용하도록 배열된다. 그러면, 제 1 압력실(22)에 공급된 압축 공기가 후술하는 클러치 기구(14)에 형성된 연통로(45)를 통해 제 3 압력실(28)에 공급되어서, 제 2 피스톤(27)이 제 2 스프링(26)의 가압력에 대항하여 전술한 제동 방향으로 이동한다. 또한, 원주방향을 따라 배치되고 제동 방향으로 돌출하는 원통 형 상으로 형성된 원통형 벽(29)이 제 2 피스톤(27)에 설치되어 있다. 따라서, 원통형 벽(29)은, 실린더 본체(13)의 내부에서 원주방향을 따라 원통형상으로 형성된 내부 원통부(30)와 미끄럼 접촉하고, 원통형 벽(29)은 제 2 압력실(25)과 제 3 압력실(28)을 구획한다. 따라서, 제 2 압력실(25)은 제 2 피스톤(27)의 외주에 원주방향을 따라 배치되고, 제 3 압력실(28)은 제 2 피스톤(27)의 내부에 원주방향을 따라 배치된다.

클러치 기구(14)는, 압축 공기가 제 2 압력실(25)에 공급되는 상태가 배출되는 상태로 변화되어, 제 2 피스톤(27)이 제 2 스프링(26)의 가압력에 의해 로드(21)에 대해서 이동하기 시작할 때는 로드(21)를 제 2 피스톤(27)과 연결하는 연결 상태로 하고, 압축 공기가 제 2 압력실(25)에 공급되는 상태에서는 로드(21)와 제 2 피스톤(27)의 연결을 해제하는 비 연결 상태로 한다.

클러치 기구(14)는, 스크류(32), 너트 부재(33) 및 회전 정지 수단(34)으로 구성되어 있다. 스크류(32)는 로드(21)의 선단(21a)에 대향된 단부의 외주에 형성되어 있다. 너트 부재(33)는 스크류(32)와 맞물린 상태로 배치되고, 샤프트 부시(42)를 통해 자유롭게 회전하도록 제 2 피스톤(27)에 의해 지지된다. 이것에 의해서, 너트 부재(33)가 스크류(32)와 나사 결합되고 로드(21) 및 제 2 피스톤(27)의 상대 이동에 의해 회전한다.

회전 정지 수단(34)은, 제 2 피스톤(27)이 로드(21)에 대해 상대적으로 이동하기 시작할 때, 너트 부재(33)와 접촉하여 너트 부재(33)의 회전을 정지시키는 수단으로서 설치되고, 너트 부재(33)와 대향된 슬리브 부재(35) 및 너트 부재(33)가 슬리브 부재(35)와 대향하는 부분에 설치된 맞물림 수단(36)으로 구성된다. 슬리브 부재(35)는 내측 원통부(30)를 따라 축방향으로 자유롭게 미끄러지도록 삽입된다. 그래서, 슬리브 부재(35)가 스프링(37)에 의해 스토퍼 링(38)을 향해서 가압된다. 슬리브 부재(35)는 록 레버(lock lever)(40)에 의해서 일방향의 회전이 정지된다. 구체적으로는, 축방향으로 연장된 래치 블레이드(latch blade)(39)가 슬리브 부재(35)의 외주에 설치되고, 록 레버(40)의 선단에는, 이 래치 블레이드(39)를 향해서 스프링(46)에 의해 가압되는 블레이드 에지(41)가 설치된다. 래치 블레이드(39) 및 블레이드 에지(41)는, 한쪽(제동 방향)으로의 너트 부재(33)의 이동과 관련한 회전을 방지하고, 다른쪽(반 제동 방향)으로의 너트 부재(33)의 회전을 허용하는 일방향 클러치로 작용한다. 록 레버(40)의 블레이드 에지(41)는 스프링(46)에 의해 래치 블레이드(39)쪽으로 가압되고, 록 레버(40)를 당겨올리면, 스프링(46)의 가압력에 대항하여 래치 블레이드(39)로부터 제거된다. 슬리브 부재(35)의 래치 블레이드(39)는 축방향으로 연장되고, 록 레버(40)의 블레이드 에지(41)는 래치 블레이드(39)의 한쪽에 체결되어서, 슬리브 부재(35)가 한쪽으로 미끄러지는 경우에도 래치 블레이드(39)가 블레이드 에지(41)와 계속 체결되어 있을 수 있다.

회전 정지 수단(34)에서, 맞물림 수단(36)은, 슬리브 부재(35)에 대향된 너트 부재(33)의 단부에 형성된 톱니형 블레이드(36a)와, 너트 부재(33)에 대향된 슬리브 부재(35)의 단부에 형성된 톱니형 블레이드(36b)로 구성되어 있다. 제 2 피스톤(27)이 로드(21)에 대해 이동하기 시작하면, 너트 부재(33)의 톱니형 블레이 드(36a)가 슬리브 부재(35)의 톱니형 블레이드(36b)와 맞물리고, 너트 부재(33)의 회전이 정지하여 로드(21)과 제 2 피스톤(27)의 연결을 위한 연결 상태로 된다. 다른 한편, 압축 공기가 제 2 압력실(25)에 공급되는 상태에서는, 너트 부재(33)의 톱니형 블레이드(36a)가 슬립 부재(35)의 톱니형 블레이드(36b)와 맞물리지 않는다. 따라서, 너트 부재(33)는 자유로운 회전 상태가 되어 로드(21)과 제 2 피스톤(27)의 연결을 해제하기 위한 비 연결상태로 된다.

또한, 클러치 기구(14)가 전술한 비 연결 상태에 있을 때는, 제 1 압력실(22)과 제 3 압력실(28)을 연통시키는 연통로(45)가 형성된다. 즉, 클러치 기구(14)가, 너트 부재(33)의 톱니형 블레이드(36a)가 슬리브 부재(35)의 톱니형 부재(36b)와 맞물리지 않는 비 연결 상태에 있을 때는, 톱니형 블레이드(36a)와 톱니형 블레이드(36b) 사이의 간극에 연통로(45)가 형성된다. 따라서, 연통로(45)를 통해 제 1 압력실(22)에 공급된 압축 공기가 제 3 압력실(28)에 공급된다.

또한, 브레이크 실린더 장치(1)에 커버(31)가 설치되어 있다. 커버(31)는 제 2 피스톤(27)에 대해 제 2 스프링(26)과 동일한 측면에 형성되어, 제 2 피스톤(27)을 관통하는 로드(21)의 단부(21b)를 둘러싼다. 단부(21b)는 제2 피스톤(27)에 대해 제 2 스프링(26)과 같은 측면에 배치된다. 그래서, 덮개(21)는 예컨대 원통형으로 형성되고, 제 2 스프링(26)의 내부를 통과하며 실린더 본체(13)의 단부에 형성된 구멍부를 관통하여, 실린더 본체(13)의 외부로 돌출하도록 배치된다. 이 덮개(21)는 제 2 피스톤(27)과 함께 이동하기 때문에, 제 2 피스톤(27)의 작동 상태, 구체적으로는 스프링 브레이크(12)가 실린더 본체(13)의 외부로부터 작 동하고 있는 상태를 시각적으로 용이하게 인지하는 것이 가능하다.

다음에, 브레이크 실린더 장치(1)의 작동에 대해 설명할 것이다. 도 1은 상용 브레이크(11) 또는 스프링 브레이크(12) 중 어느 것도 작동하지 않는 해제된 상태에 있는 브레이크 실린더 장치(1)의 단면도이다. 예컨대, 철도 차량의 운전중에 제동 동작이 행해지지 않았을 때는, 도 1에 도시된 바와 같은 상태로 될 것이다. 이 상태에서, 상용 브레이크 제어 장치(103)에 의한 제어에 기초하여, 상용 브레이크 제어 장치(103) 및 제 1 포트(43)를 통해 제 1 공기 공급원(101)으로부터 제 1 압력실(22)에 압축 공기가 공급되지 않는다. 그래서, 제 1 압력실(22) 내부의 압축 공기는 상용 브레이크 제어 장치(103) 및 제 1 포트(43)를 통해 자연적으로 배출된다. 따라서, 실린더 본체(13)의 내부에서, 제 1 피스톤(24)은 제 1 스프링(23)에 의해 반 제동 방향(도면에 화살표(B)로 표시된 방향)으로 가압되고, 제 1 피스톤(24)은 내측 원통부(30)의 단부(30a)와 접촉한 상태로 된다.

한편, 도 1에 도시된 상태에서는, 압축 공기가 스프링 브레이크 제어 솔레노이드 밸브(104)에 의한 제어에 기초하여, 제 2 공기 공급원(102)으로부터 스프링 브레이크 제어 솔레노이드 밸브(104) 및 제 2 포트(44)를 통해 제 2 압력실(23)에 공급된다. 따라서, 제 2 피스톤(27)은, 제 2 압력실(25)에 공급된 압축 공기의 작용으로부터 생기는 가압력에 의해서, 제 2 스프링(26)의 가압력에 대항하여 반 제동방향(도면에서 화살표(B)로 표시된 방향)으로 이동한 상태로 된다. 이 상태에서, 너트 부재(33)의 톱니형 블레이드(36a)는 슬리브 부재(35)의 톱니형 블레이드(36b)와 맞물리지 않아서 간극을 형성한다.

도 2는, 상용 브레이크(11)와 스프링 브레이크(12)의 양자가 도 1에 도시된 완화 상태로부터, 상용 브레이크(11)가 작동되는 상태로 변화된 것을 도시하는, 브레이크 실린더 장치(1)의 단면도이다. 압축 공기가, 상용 브레이크 제어 장치(103)에 의한 제어에 기초하여, 제 1 공기 공급원(101)으로부터 제 1 포트(43)를 통해 제 1 압력실(22)에 공급되어서, 상용 브레이크 장치(11)가 작동된다. 이 경우에, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 압력실(22)에 공급된 압축 공기의 작용에 의해 생기는 가압력에 의해서, 제 1 피스톤(24)이 제 1 스프링(23)의 가압력에 대항하여 제동방향(도면에서 화살표(A)로 표시된 방향)으로 이동한다. 이에 의해서, 로드(21)는 제 1 피스톤(24)과 함께 제동 방향으로 이동하고, 그 선단(21a)에 연결된 브레이크 슈(도시 안됨)가 휠 트레드에 대해 가압되어, 제동력을 발생시킨다. 로드(21)에 설치된 스크류(32)는 너트 부재(33)와 나사결합되지만, 로드(21)이 제 1 피스톤(24)과 함께 제동 방향으로 이동하면, 너트 부재(33)는 제 2 피스톤(27)에 대해서 자유롭게 회전하도록 샤프트 부시(42)에 의해 지지된다. 따라서, 너트 부재(33)는 샤프트 부시(42)에 의해 지지되면서 로드(21)의 제동방향으로의 이동하여, 로드(21)만이 제동방향으로 이동하게 된다.

또한, 도 2에 도시된 상태에서, 너트 부재(33)의 톱니형 블레이드(36a)는 슬리브 부재(35)의 톱니형 블레이드(36b)와 맞물리지 않아서 간극을 형성하며, 이 상태에 의해 연통로(45)가 형성된다. 따라서, 제 1 압력실(22)에 공급되는 압축 공기는 연통로(45)를 통해서 제 3 압력실(28)에도 공급된다. 이에 의해서, 상용 브레이크가 작동하는 동안, 스프링 브레이크 제어 솔레노이드 밸브(104) 등의 고장에 의해서 제 2 공기 공급원(102)으로부터 제 2 압력실(25)에 압축 공기가 공급되지 않는 상태가 발생되면, 제 1 압력실(22)에 공급되는 압축 공기는 제 2 피스톤(27)에 대해 연통로(45)를 통해서 제 3 압력실(28)에 작용한다. 따라서, 상용 브레이크(11)가 작동하는 동안, 제 2 스프링(26)의 가압력에 대항하여 제 2 피스톤(27)이 가압되고 반 제동 방향으로 이동한 상태를 유지할 수 있다. 이에 의해서, 상용 브레이크(11)와 스프링 브레이크의 동시 작동으로부터 발생하는 상용 제동력과 스프링 제동력 양자의 과도한 제동 작용을 방지하는 것이 가능하다.

도 3은 스프링 브레이크(12)가 작동하는 상태를 도시하는 스프링 브레이크 실린더(1)의 단면도이다. 예컨대, 스프링 브레이크(12)가 작동하는 경우, 상용 브레이크(11)가 작동하고(도 2 참조) 철도 차량의 완전 정지 상태에서 주차 브레이크로서 사용됨으로써, 스프링 브레이크(12)가 작동하게 된다. 스프링 브레이크(12)는, 스프링 브레이크 제어 솔레노이드 밸브(104)의 제어에 기초하여, 제 2 압력실(25)로부터 제 2 포트(44)와 스프링 브레이크 제어 솔레노이드 밸브(104)를 통해 배출된 압축 공기에 의해서 작동된다. 스프링 브레이크(12)가 작동할 때, 제 1 공기 공급원(101)으로부터의 압축 공기가 제 1 압력실(22)에 공급되지 않고, 제 1 압력실(22) 내부의 압축 공기가 제 1 포트(43) 및 상용 브레이크 제어 장치(103)를 통해서 자연히 배출된다.

제 2 압력실(25) 내부에 공급된 압축 공기가 제 2 포트(44) 및 스프링 브레이크 제어 솔레노이드 밸브(104)를 통해 배출될 때, 제 2 피스톤(27)은 제 2 스프링(26)의 가압력에 의해서 제동 방향(도면에 화살표(A)로 표시된 방향)으로 이동하 기 시작한다. 이 경우, 너트 부재(33)가 로드(21)의 스크류(32) 주위에서 회전하여, 제 2 피스톤(27)이 너트 부재(33)와 함께 로드(21)에 대해서 제동 방향으로 이동하기 시작한다. 그래서, 전술한 바와 같이, 제 2 피스톤(27)이 로드(21)에 대해 이동하기 시작할 때, 너트 부재(33)는 슬리브 부재(35)와 접촉하게 된다. 즉, 맞물림 수단(36)은, 너트 부재(33)의 톱니형 블레이드(36a)가 슬리브 부재(35)의 톱니형 블레이드(36b)와 맞물린 상태가 된다. 이 경우에, 연통로(45)(도 2 참조)는 폐쇄된다. 맞물림 수단(36)이 맞물릴 때, 슬리브 부재(35)의 래치 블레이드(39)가 록 레버(40)의 블레이드 에지(41)와 결합하여, 슬리브 부재(35)의 제동 방향으로의 이동과 관련된 회전에 의한 회전을 방지한다. 그 결과, 너트 부재(33)의 회전이 회전 정지 수단(34)에 의해 정지된다. 맞물림 수단(36)이 맞물릴 때, 너트 부재(33) 및 슬리브 부재(35)는 스프링의 가압력에 대항하여 제 2 피스톤(27)과 함께 제동 방향으로 약간 이동하지만, 슬리브 부재(35)의 래치 블레이드(39)는 록 레버(40)의 블레이드 에지(41)와 축방향으로 깊게 결합하여, 제 2 피스톤(27), 너트 부재(33) 및 슬리브 부재(35)를 정지시킨다.

맞물림 수단(36)이 전술한 바와 같이 맞물려서, 클러치 기구(14)가 비연결상태로부터 연결 상태로 이동한다. 그래서, 도 3에 도시된 연결 상태에서, 너트 부재(33)의 회전이 회전 정지 수단(34)에 의해 정지하기 때문에, 제 2 피스톤(27)은, 제동 방향으로 이동한 상태에서 제 2 스프링(26)의 가압력에 의해 너트 부재(33)를 통해 로드(21)를 가압하고, 그 결과 로드(21)는 제동 방향으로 이동한 채로 유지된다. 즉, 스프링 브레이크(12)가 작동하여 스프링 제동력을 가한 상태가 유지된다. 휠 트레드의 브레이크 슈(도시 안됨)로부터 생긴 반응력이 로드(21)에 반 제동 방향으로 작용하여도, 스크류 나사가 너트 부재(33)와 스크류(32) 사이에서 서로에 대해 가압되는 상태가 발생되고, 그 결과 로드(21)가 브레이크가 가해진 위치에 유지되는 점이 주목된다.

도 4는 스프링 브레이크(12)가 동작하는 상태로부터 스프링 브레이크가 수동으로 해제된 경우를 설명하는, 브레이크 실린더 장치(1)의 단면도이다. 스프링 제동력을 해제하기를 원하는 경우, 예컨대 공기 압축기를 작동시키지 않고 견인차를 사용하여 철도 차량을 약간 이동시킨 후 주차하기를 원하는 경우에는, 록 레버(40)를 작동시킴으로써 스프링 제동력을 해제하는 것이 가능하다. 이 경우에, 록 레버(40)가 도면에 화살표(C)로 표시된 방향으로 수동으로 잡아당겨지면, 록 레버(40)의 블레이드 에지(41)가 슬리브 부재(35)의 래치 블레이드(39)로부터 제거되고, 너트 부재(33)와 슬리브 부재(35) 사이의 맞물림 수단(36)은, 맞물린 상태로 유지되면서 회전 가능하게 되고, 그 결과 클러치 기구(14) 전체가 무부하 회전하게 된다. 이에 의해서, 제 1 피스톤(24)과 제 2 피스톤(27)은, 제 1 스프링(23)과 제 2 스프링(26)의 가압력에 의해 스트로크 말단까지 이동할 수 있어서, 제 1 피스톤(24)과 로드(21)이 반 제동방향으로 이동하게 된다. 전술한 바와 같이, 록 레버(40)를 작동시킴으로서 스프링 브레이크(12)의 스프링 제동력을 수동으로 해제하여 철도 차량 등을 이동시키는 것이 가능하다.

전술한 바와 같이, 브레이크 실린더 장치(1)에 따라, 제 1 압력실(22)에 공급되는 압축 공기가 제 3 압력실(28)에 공급되어서, 제 2 스프링(26)의 가압력에 대항하여 제 2 피스톤(28)을 반 제동방향으로 이동시키는 제 3 압력실(28)이, 제 2 압력실(25)로부터 분리되어 구획된 압력실로서 제 2 스프링(27)에 대해 작용하게 된다. 따라서, 상용 브레이크(11)가 작동 중일 때, 제 2 피스톤(27)이 반 제동방향으로 이동하도록 제 3 압력실(28)이 작용함으로써, 상용 브레이크(11)와 스프링 브레이크(12)의 동시 작동을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 종종 배관을 복잡하게 하거나, 부품 수 또는 유지보수 부하를 증가시키는 결과를 발생시킬 수도 있는 더블 체크 밸브의 필요 없이, 제 1 압력실(22)에 공급되는 압축 공기를 공급하기 위한 제 3 압력실을 갖는 간단한 기구에 의해서, 상용 브레이크와 스프링 브레이크의 동시 작동을 방지하는 것이 가능하다. 그 결과, 기구는 비용을 상당히 절감하도록 단순화될 수 있다.

따라서, 브레이크 실린더 장치(1)는 더블 체크 밸브를 생략할 수 있을뿐만 아니라, 간단한 기구를 사용함으로써 상용 브레이크(11)와 스프링 브레이크(12)의 동시 작동을 방지하는 것이 가능하다.

또한, 브레이크 실린더 장치(1)에 따르면, 제 2 압력실(25)과 제 3 압력실(28)이 제 2 피스톤(27)의 외주와 그 내주에 원주 방향으로 각각 배치되므로, 2 압력실(25) 또는 제 3 압력실(28) 중 어느 것이 작용하여도, 제 2 피스톤(27)이 제 2 스프링(26)의 가압력에 대항하여 축대칭으로 균일하게 가압될 수 있다. 따라서, 제 2 압력실(25)이 외주에 배치되고 제 3 압력실(28)이 내주에 배치되는 간단한 구성에 의해서, 제 2 피스톤(27)을 균일하게 가압하는 기구를 실현할 수 있다. 또한, 제 2 피스톤(27)을 균일하게 가압하는 추가의 기구를 설치할 필요가 없어서, 기구를 간단하게 하여 비용을 절감한다.

또한, 브레이크 실린더 장치(1)에 따르면, 실린더 본체(13)의 내부에 형성된 내측 원통부(30)와 미끄럼 접촉하는 원통형 벽(29)이 제 2 피스톤(27)에 설치되어 제 2 압력실(25)과 제 3 압력실(28)을 구획하는 간단한 기구를 제공하여, 제 2 압력실(25)이 외주에 배치되고 제 3 압력실(28)이 내주에 배치되는 구성을 용이하게 실현할 수 있다.

또한, 브레이크 실린더 장치(1)에 따르면, 제 2 피스톤(27)을 관통하는 로드(21)의 일단부(21b)를 덮기 위해서, 제 2 피스톤(27)에 대해 제 2 스프링(26)과 동일 측면에 커버(31)가 형성된다. 이 단부(21b)는 제 2 피스톤(27)에 대해 제 2 스프링(26)과 동일측면에 배치된다. 따라서, 로드(21)가 제 2 피스톤(27)을 관통하는 구성에서도, 커버(31)를 구비한 간단한 구성을 이용하여, 샤프트 부시(42)에, 또는 제 2 피스톤(27)과 로드(21) 사이의 간극에 특수한 시일 기구를 제공하지 않고, 압축 공기의 누출을 효율적으로 방지하여, 기구를 간단하게 함으로써 비용을 절감할 수 있다, 또한, 커버(31)의 내부가 샤프트 부시(42) 또는 제 2 피스톤(27)과 로드(21) 사이의 간극을 통해 제 3 압력실(28)에 연통하기 때문에, 제 3 압력실(28)에 공급된 압력 유체가 커버(31)의 내부에 공급된다. 즉, 덮개의 내부가 제 3 압력실(28)의 연장부의 역할을 하기 때문에, 제 2 피스톤(27)에 대응하는 이 부분의 투영 면적이 변화됨으로써, 제 2 스프링(26)에 의해 발생된 힘, 제 2 압력실(25)에 의해 발생된 힘과 제 3 압력실(28)에 의해 발생된 힘의 균형을 용이하게 조정할 수 있다.

또한, 브레이크 실린더 장치(1)에 따르면, 제 1 압력실(22)을 제 3 압력실(28)과 연통시키는 연통로(45)를 갖는 간단한 기구에 의해서, 제 1 압력실(22)에 공급되는 압축 공기를 제 3 압력실(28)에 용이하게 공급할 수 있다.

또한, 브레이크 실린더 장치(1)에 따르면, 제 2 압력실(25)로부터의 압축 공기의 배출시에, 제 2 피스톤(27)이 로드(21)에 대해 이동하기 시작할 때, 로드(21)와 제 2 피스톤(27)을 연결시키는 클러치 기구(14)가 제공되어, 스프링 제공력을 제 2 피스톤(27)을 통해 로드에 작용시키는 것이 가능하다. 따라서, 비연결 상태에서 클러치 기구(14)에 형성된 간극을 이용하여, 비연결 상태에서 클러치 기구(14)에 형성된 간극이, 제 1 압력실(22)에 공급된 압축 공기를 제 3 압력실(28)에 공급하기 위한 연통로(45)의 기능을 하도록 할 수 있다.

(실시예 2)

다음에, 본 발명의 실시예 2의 유닛 브레이크에 대해서 설명할 것이다. 도 5는 실시예 2의 유닛 브레이크(100)에 휠이 부착되었을 때의 샤프트 방향으로의 휠(201)의 부분 단면도이다. 도 6은 도 5의 선 S1-S1을 따라 도시한 부분 단면 사시도이다. 도 7은 도 6의 선 S3-S3을 따라 도시한 부분 단면 사시도이다. 도 8은 도 5의 선 S2-S2를 따라 도시한 부분 단면 사시도이다. 실시예 2의 유닛 브레이크는, 도 1에서 설명한 브레이크 실린더 장치(1)의 주요부를 가진 브레이크 실린더 장치(1')를 구비하고, 도 1 내지 8에서 실시예 1에 대해 설명한 것과 동일한 부재에는 동일한 부호가 부여되고 그 설명은 생략할 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 유닛 브레이크(100)는, 브레이크 슈(202)의 제동 면(202a)이 차량의 휠(201)의 트레드(210a)와 접촉하는 것이 허용되어, 휠(201)의 회전을 제동시키기 위해 마찰을 이용하는 유닛 브레이크이다.

유닛 브레이크(100)는, 브레이크의 구동 기구를 부분적으로 덮도록 박스 형상으로 형성된 브레이크 본체(70)와, 이 브레이크 본체(70)의 내측으로부터 휠을 향해서 돌출하는 푸시 로드(71)를 구비한다. 휠 위로 연장된 지지 아암(72)이 브레이크 본체(70)에 지지되어 있다. 지지 아암(72)의 단부에는, 핀(72a)을 통해서 행거(73)가 요동 가능하게 지지되어 있다.

브레이크 슈(202)는 행거(73)의 하단부와 푸시 로드(71)의 선단부에 대해서 핀(71a)을 통해 회전하도록 지지된다.

도 6에서 샤프트와 평행한 단면으로 부분 단면도(선 S1-S1을 따라 도시한 부분 단면 사시도)로 도시된 바와 같이, 유닛 브레이크(100)에서, 브레이크 실린더 장치(1')는, 제 1 피스톤(64)이 이동하는 방향(도 5 내지 도 8에서 화살표(A)로 표시된 제동 방향(A)과, 화살표(B)로 표시된 반 제동 방향(B))이 샤프트에 평행하도록 배치된다.

브레이크 실린더 장치(1')의 상용 브레이크(60)는, 로드(61), 제 1 압력실(62), 제 1 스프링(63), 및 제 1 피스톤(64)으로 구성된다. 제동 방향(A)에서의 로드(61)의 단부는, 실린더 본체(13)의 내부에 배치된 제 1 피스톤(64)에 고정된다. 제동 방향(A)으로 테이퍼지도록 돌출하는 웨지(wedge)(65)가 제 1 피스톤(64)에 고정된다. 한 쌍의 웨지(65)가 푸시 로드(71)의 뒤에서 대략 대칭적으로 형성되어 있는 점에 주목한다.

또한, 전진 방향(X)(도 5, 6, 7에서 화살표(X)로 표시된 방향) 또는 역방향으로, 구체적으로는 후퇴 방향(Y)(도 5, 6, 7에서 화살표(Y)로 표시된 방향)으로 휠(201)쪽으로 전진 또는 그로부터 후퇴하도록 구성되는 조정기(80)가 브레이크 본체(70)의 내부에 제공된다. 이 조정기(80)는, 전진 방향에 평행하게 연장되는 원통형 슬리브부(81), 이 슬리브부(81)의 측면 양쪽으로부터 슬리브부(81)의 축방향에 수직으로 연장된 제 1 지지 샤프트(82)(지지 샤프트), 및 제 1 지지 샤프트(82) 내에 끼워지는 직사각형 슬라이드 판(83)으로 구성된다. 또한, 제 1 롤러(84)(롤러)가 제 1 지지 샤프트(82)상에 자유 회전하도록 배치된다.

브레이크 본체(70)는, 제동 방향(A)에 대해 직교하도록 전진 및 후퇴 방향으로 연장되는 가이드 면(75a)을 가지며 브레이크 본체(70)의 내면으로부터 부분적으로 돌출하는 가이드부(75)를 구비한다.

조정기(80)는, 제 1 지지 샤프트(82)가 제동 방향(A)에 수직이 되도록 브레이크 본체(70)에 부착되고, 제동 방향(A)으로의 슬라이드 판(83)의 가장자리 면(83a)이 가이드부(75)의 가이드 면(75a)과 접촉하여 미끄러질 수 있도록 배치된다(도 8 참조).

도 7에 도시된 바와 같이, 조정기(80)의 슬리브부(81)의 내부에 덮개 로드(85)가 설치된다. 덮개 로드(85)는, 슬리브 내주면(81a)에 대해 덮개 로드(85)의 외주에 설치된 구면 부재(86a)와, 슬리브 내주면(81a)에 대해 설치된 샤프트 부시부(86b)로 구성된 구면 베어링(86)을 통해 지지되고, 슬리브부(81)에 대해서 전진 및 후퇴 방향으로의 이동이 제한된다. 이에 의해서, 덮개 로드(85)는 조정 기(80)의 전진 및 후퇴 이동과 관련하여 전진 또는 후퇴하도록 구성된다.

덮개 로드(85)는 선형으로 연장된 관형 부재이고, 종방향으로 내주면의 거의 전체에 걸쳐 암나사가 형성되어 있다. 덮개 로드(85)는, 슬리브부(81)의 원통형 중심축(C1)(도 7에서 일점쇄선으로 표시됨)에 대해 소정 각도 내에서 요동하고, 원통형 중심축 둘레에서 회전하도록, 구면 베어링(86)을 통해 슬리브부(81)에 의해 지지된다.

푸시 로드(71)에는, 브레이크 슈(202)가 끼워지는 일단부에 대향된 단부 부근의 외주면상에 덮개 로드(85)의 암나사와 나사결합하는 수나사가 형성되어 있다. 수나사가 형성된 부분의 길이가 덮개 로드(85)의 길이와 거의 동일하게 된다는 점이 주목된다. 그래서, 푸시 로드(71)는, 수나사가 형성된 단부가 덮개 로드(85) 내에 나사결합되는 상태로 설치된다. 이에 의해서, 푸시 로드(71)는 덮개 로드(85)의 전진 및 후퇴 이동과 관련하여 전진 또는 후퇴할 수 있어서, 선단에 설치된 브레이크 슈(202)를 휠(201)의 트레드(201a)에 대해 가압하고 또 트레드(201a)로부터 해제시키는 것을 가능하게 한다.

또한, 브레이크 본체(70)에는, 휠에 대향된 단부 부근에서, 조정기(80)의 전진 및 후퇴 방향과 제동방향(A)에 대해서 수직으로 연장되는 제 2 지지 샤프트(76)가 구비된다. 제 2 롤러(77)가 제 2 지지 샤프트(76)에 의해 회전하도록 지지된다.

제 1 롤러(84)와 슬라이드 판(83)이 조정기(80)에 대해 슬리브부(81)의 후방에서 쌍으로 대칭으로 설치되고, 제 2 롤러(77)도 제 1 롤러의 쌍(84, 84)과 대향 하도록 제 2 지지 샤프트(76)에 대해 쌍으로 설치된다는 점이 주목된다.

브레이크 실린더 장치(1')의 로드 선단에 설치된 웨지(65)는, 단부가 제 1 롤러(84)와 제 2 롤러(77) 사이에 삽입되도록 제 1 피스톤(64)을 통해 로드(61)에 고정된다. 그래서, 웨지(65)에는, 제 2 롤러(77)와 접촉하고 제 1 피스톤(64)에 평행한 방향으로 연장되는 반작용면(65b)과, 제 1 피스톤(64)에 대향된 단부를 향해 이동하는 반응면(65b)에 가까워지도록 경사지고 제 1 롤러(64)와 접촉하는 경사 작용면(65a)이 형성된다. 즉, 경사 작용면(65a)은, 제동 방향(A)을 향해서 조정기(80)의 후퇴방향으로 아래로 이동하도록 경사진 작용면이다.

다음에, 브레이크 유닛의 동작에 대해 설명할 것이다.

먼저, 브레이크가 작동된 경우, 제어기(도시안됨)로부터의 지령에 기초하여, 제 1 포트(43)를 통해 제 1 압축실(62)에 압축 공기가 공급되어, 제 1 피스톤(64)이 제동 방향(A)으로 이동한다(도 6 참조). 이 경우, 제 1 피스톤(64)의 이동과 관련하여 웨지(65)가 제동 방향(A)으로 이동한다.

웨지(65)가 제동 방향(A)으로 이동할 때, 반작용면(65b)이 제 2 롤러(77)와 접촉하면서 제동 방향(A)으로 이동하고, 반작용면(65b)쪽으로 경사진 경사 작용면(65a)은 조정기(80)상에 설치된 제 1 롤러(84)를 가압하면서 제동 방향(A)으로 이동한다. 이 경우에, 전진 방향(X)으로의 적어도 하나의 성분(X)을 갖는 가압력이 경사 작용면(65a)으로부터 제 1 롤러(84)에 작용한다. 조정기(80)가 가이드면(75a)에 의해 제동 방향(A)으로의 이동이 억제되기 때문에, 조정기(80)는 슬라이드 판(83)을 가이드 면(75a)과 접촉시키면서 스프링(88)의 가압력에 대항하여 전진 방향(X)으로 이동한다. 이러한 이동과 관련하여, 구면 베어링(86) 및 덮개 로드(85)를 통해 슬리브부(81)에 연결된 푸시 로드(71)(도 7 참조)도 전진 방향(X)으로 이동한다. 이에 의해서, 푸시 로드(71)에 설치된 브레이크 슈(202)가 휠(201)에 대해 가압되어, 휠(201)의 회전을 제동시킨다.

한편, 브레이크가 해제되는 경우, 제어기(도시안됨)로부터의 지령에 기초하여 제 1 압력실(62)로부터 제 1 포트(43)를 통해 제압축 공기가 배출되고, 제 1 피스톤이 반 제동방향으로 이동한다. 이 경우, 웨지(65)는 제 1 피스톤(64)의 이동과 관련하여 반 제동방향으로 이동한다.

조정기(80)가 스프링(88)의 가압력에 의해서 후퇴 방향(Y)으로 가압되기 때문에, 반 제동방향(B)으로의 웨지(65)의 이동시에, 경사 작용면(65a)과 접촉하는 제 1 롤러(84)는 후퇴 방향(Y)으로 이동한다. 조정기(80)의 후퇴 방향(Y)으로의 이동과 관련하여, 푸시 로드(71)도 후퇴 방향(Y)으로 이동한다. 이에 의해서, 푸시 로드(71)에 설치된 브레이크 슈(202)도 후퇴 방향(Y)으로 이동하고 휠(201)로부터 제거되어서 휠(201)의 제동을 해제시킨다.

브레이크 슈(202)가 행거에 연결되어 있기 때문에(도 5 참조), 행거(73)의 기단(base end)의 중심에서 원운동한다. 그러나, 푸시 로드(71)가 구면 베어링(86)을 통해 조정기(80)에 연결되어 있기 때문에(도 7 참조), 푸시 로드(71)의 선단에서 원운동이 허용된다.

전술한 바와 같이, 실시예 2의 유닛 브레이크(100)는, 브레이크 슈(202)가 차량의 휠(201)과 접촉하여 휠(201)의 회전을 제동시키는 것이다.

따라서, 제동 방향(A), 구체적으로는 제 1 피스톤(64)이 이동하는 방향이 휠(201)의 샤프트 방향과 평행하도록 배치된 브레이크 실린더 장치(1')와, 제동 방향(A)에 수직인 방향(전진 방향(X) 또는 후진 방향(Y))으로 자유롭게 전진 또는 후퇴하도록 브레이크 본체(70)의 내부에 설치되고 전진 및 후퇴 방향(전진 방향(X) 또는 후퇴 방향(Y))과 제동 방향(A)에 수직으로 연장된 제 1 지지 샤프트(82)를 구비한 조정기(80)와, 제 1 지지 샤프트(82)상에 자유롭게 회전하도록 설치된 제 1 롤러(84)와, 브레이크 본체(70)로부터 조정기(80)의 전진 방향(X)으로 연장된 단부에 브레이크 슈(202)가 연결되고 조정기(80)에 설치된 푸시 로드(71)와, 로드(61)에 단단히 연결된 웨지(65)가 제공된다.

웨지(65)에는, 제동 방향(A)으로 이동했을 때, 제동 방향(A)으로 경사지고 제 1 롤러(84)를 전진 방향(X)을 향해 가압할 수 있는 경사 작용면(65a)이 형성되어 있다.

이 구성에 따르면, 제 1 피스톤(64)이 제동 방향(A)으로 이동해서, 로드(61)에 단단히 고정된 웨지(65)도 동일한 방향으로 이동한다. 이 경우, 웨지(65)의 경사 작용면(65a)이 제 1 롤러(84)와 접촉하여, 제 1 롤러(84)를 전진 방향으로 가압한다. 이에 의해서, 제 1 롤러(84)가 설치된 조정기(80)가 제 1 롤러(84)와 함께 전진 방향으로 이동하고, 조정기(80)에 부착된 푸시 로드(71)도 전진 방향으로 이동한다. 그래서, 푸시 로드(71)의 선단에 설치된 브레이크 슈(202)가 휠(201)과 접촉하여, 마찰에 의해서 휠(201)의 회전을 제동시킨다.

브레이크 실린더 장치(1')는, 제 1 피스톤(64)이 이동하는 방향이 휠(201)의 샤프트와 평행하게 되도록 배치되어, 샤프트의 축방향의 공간을 효율적으로 이용하고, 차량의 높이 방향에서의 유닛 브레이크(100)의 설치에 필요한 공간을 적게 하는 것을 가능하게 한다.

또한, 브레이크 실린더 장치는, 웨지(65)의 경사 작용면(65a)에 의해 제 1 롤러(84)를 가압하도록 구성되어 있으므로, 경사 작용면(65a)은, 제 1 피스톤(64)이 이동하는 방향에 대해서 각도가 조정되어, 브레이크 슈(202)가 휠(201)에 대해 가압되는 힘을 조정하는 것이 가능하다. 예컨대, 이 각도가 4˚보다 작은 경우, 조정기(80)는 제 1 피스톤(64)보다 스트로크가 작게 되어, 브레이크 실린더 장치(1')의 가압력을 증가시키고 이 가압력을 브레이크 슈(202)를 휠(201)에 대해 가압하는 힘으로 변환시키는 것이 가능하다.

또한, 푸시 로드(71)가 조정기(80)에 대해서 구면 베어링(86)을 통해 요동하도록 지지되기 때문에, 푸시 로드(71)의 선단에 설치된 브레이크 슈(202)는 전진 및 후퇴 방향 이외의 조정기(80)의 이동을 허용한다. 이에 의해서, 브레이크 슈(202)의 이동에 대해 보다 큰 자유도를 부여하고, 브레이크가 가해질 때 브레이크 슈(202)가 휠(201)과 보다 안정하게 접촉하도록 하는 구성을 제공하는 것이 가능하다.

다음에, 유닛 브레이크(100)에 설치된 브레이크 슈의 위치 조정 기구에 대해서 설명할 것이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 후퇴 방향(Y)으로의 덮개 로드(85)의 단부에, 푸시 로드(71)에 대해서 덮개 로드(85)를 상대적으로 회전시키기 위한 조정 가능한 너트(90)(회전 수단)가 설치된다. 도 9는 도 7의 조정 가능한 너트(90) 근방의 선 S4-S4을 따라 도시한 단면도이다.

조정가능한 너트(90)는, 덮개 로드(85)의 단부에 직경방향으로 관통하는 관통구멍에 삽입되는 핀(91)과, 덮개 로드(85)가 샤프트의 중심에서 회전하는 방향으로 핀(91)과 맞물릴 수 있는 결합 부재(92)와, 일단부가 개방된 상태로 결합 부재(92)를 덮도록 배치되고 핀(93)의 양단이 주변 벽에 설치되도록 관통되는 너트부(94)와, 너트부(94)와 결합 부재(92) 사이에 설치된 스프링(95)으로 구성된다.

너트부(94)는, 후퇴 방향(Y)으로의 브레이크 본체(70)상의 푸시 로드(71)의 단부가 대향 주변 벽에 형성된 개구부(70a)를 덮도록, 브레이크 본체(70)상에 회전 가능하게 설치된다. 결합 부재(92)를, 너트부(94)의 회전에 의해서 핀(93)을 통하여 회전시키는 것이 가능하다.

또한, 결합 부재(92)의 핀(93)이 관통하는 관통 구멍은, 전진 및 후퇴 방향으로 연장된 긴 구멍으로서 형성된다. 따라서, 결합 부재(92)는, 너트부(94)에 고정된 핀(93)에 대해서 전진 및 후퇴 방향으로 상대적으로 이동하는 것이 가능하다. 또한, 결합 부재(92)는 푸시 로드(71)에 대향된 단부에, 직경방향으로 연장되고 핀(91)과 결합할 수 있는 깊이 및 폭을 가진 결합 홈(92a)이 구비되어 있다(도 9 참조).

상기 조정가능한 너트(90)의 구성에 따르면, 덮개 로드(85)의 후퇴 방향으로의 후퇴시에, 덮개 로드(85)의 후단에 설치된 핀(91)의 방향이 결합 부재(92)의 결합 홈(92a)의 방향과 일치하는 경우, 핀(91)은 결합 홈(92a)과 결합한다. 한편, 핀(91)의 방향이 결합 홈(92a)의 방향과 다른 경우, 결합 부재(92)의 단부가 핀(91)에 의해 가압되는 사실에 의해서, 결합 부재(92)는 스프링(95)의 가압력에 대항하여 너트부(94)의 내측으로 후퇴 방향(Y)으로 이동한다. 따라서, 조정 가능한 너트(90)는, 덮개 로드(85)가 후퇴 방향(Y)으로 이동하는 것을 방지할 기회가 없다.

핀(91)의 방향이 결합 홈(92a)의 방향과 일치하지 않고 결합 부재(92)가 스프링(95)의 가압력에 대항하여 후퇴 방향(Y)으로 이동하는 경우에도, 너트부(94)는 외부로부터 회전하여, 결합 홈(92a)의 방향이 핀(91)의 방향과 일치하는 위치까지 결합 부재(92)가 회전한다. 그래서, 결합 부재(92)는, 스프링(95)의 가압력에 의해 전진 방향(X)으로 이동하고, 결합 홈(92a)은 핀(91)과 결합하게 된다.

핀(91)이 결합 부재(92)와 결합한 상태에서, 너트부(94)는 외부로부터 회전하여, 덮개 로드(85)가 핀(93), 결합 부재(92) 및 핀(91)을 통해 회전할 수 있다. 푸시 로드(71)의 회전이 제한된 상태에서, 덮개 로드(85)가 회전하여, 나사작용에 의해 푸시 로드(71)가 덮개 로드(85)에 대해서 전진 및 후퇴하게 된다. 따라서, 브레이크 본체(70)로부터의 돌출 정도를 조정하는 것, 구체적으로는 브레이크 슈(202)의 위치를 조정하는 것이 가능하다.

전술한 바와 같이, 실시예 2의 유닛 브레이크(100)는, 그 외주면에 수나사가 형성된 푸시 로드(71)를 구비하고 있다. 유닛 브레이크(100)는, 푸시 로드(71)에 나사결합되어 설치되며 그 내주면에 수나사와 나사결합되는 암나사가 형성되는 원통형 덮개 로드(85a)와; 덮개 로드(85)가 조정기(80)에 대해서 전진 및 후퇴 방향 으로 상대 이동하는 것을 제한하고, 덮개 로드(85)가 조정기(80)에 대해서 요동할 수 있고, 또 덮개 로드(85)가 조정기(80)에 대해서 원통형 중심축 둘레에서 회전할 수 있도록, 덮개 로드(85)를 조정기(80)와 연결함으로서 지지하기 위한 구면 베어링(86)을 추가로 구비한다. 또한, 덮개 로드(85)를 브레이크 본체(70)의 외부로부터 회전시키기 위한 조정가능한 너트(90)가, 조정기(80)의 회전 방향에서 덮개 로드(85)의 단부에 설치되어 있다.

이러한 구성에 따르면, 덮개 로드(85)가 구면 베어링(86)을 통해서 조정기(80)에 의해 지지되므로, 조정기(80)에 대해서 원통형 축을 중심으로 상대적으로 회전시키는 것이 가능하다. 그래서, 조정가능한 너트(90)가 단부에 설치되므로, 외부로부터 조정가능한 너트(90)의 너트부(94)에 회전력을 가함으로써 덮개 로드(85)가 회전하여, 덮개 로드(85)에 나사결합된 푸시 로드(71)가 전진 및 후퇴하는 것이 허용된다. 그 결과, 푸시 로드(71)의 선단에 설치된 브레이크 슈(202)와 휠(201) 사이의 간극을 용이하게 조정하는 것이 가능하다. 또한, 덮개 로드(85)가 구면 베어링(86)을 통해서 조정기(80)에 대해 지지되므로, 푸시 로드(71)의 선단에 설치된 브레이크 슈(202)의 동작의 자유도를 증가시키는 것이 가능하다.

다음에, 유닛 브레이크(100)상에 형성된 통기 채널에 대해서 설명할 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 푸시 로드(71)가 연장되는 위치 아래에서 브레이크 본체(70)에 통기 구멍(70b)이 형성되어 있다. 이 통기 구멍(70b)의 내주면에 암나사가 형성되어 있다. 그래서, 고무와 같은 탄성 부재가 형성된 관형 부재인 통기 관(97)이 통기 구멍(70b)에 설치된다. 통기 관(97)은, 단부에 위치한 연결 부(98)의 외주면상의 통기 구멍(70b)의 암나사와 나사결합될 수 있는 수나사를 가지며, 통기 구멍(70b) 내에 연결부(98)를 나사결합시킴으로써 통기 구멍(70b)에 연결된다.

도 10은 연결부(98)를 도시하는 확대 단면도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 통기 관(98)의 연결부(98)의 내주면에는, 원주방향으로 연속적으로 연장된 홈인 오목 홈부(98a)가 형성되어 있다. 또한, 오목 홈부(98a)에는, 원판형 필터(99)가 끼워져서 설치되어 있다.

내주면상에 오목 홈부(98a)를 형성하는 대신, 통기관(97)은 내주로부터 부분 탄성 변형을 가하여 필터(99)를 압입시켜서, 필터(99)가 탄성 변형된 통기 관(97)의 탄성 복원력에 의해 직경방향으로 걸려서 통기 관(97)에 고정되도록 구성될 수도 있다.

도 11은 필터(99)의 평면도이고, 도 12는 도 11의 선 S5-S5를 따라 도시한 단면도이다. 이 도면들에 도시된 바와 같이, 필터(99)는, 먼지 등의 통과를 방지하는 스크린부(99a)와, 이 스크린부(99a)를 둘러싸는 링부(99b)로 구성되어 있다. 링부(99b)는, 통기 관(97)보다 강도가 높은 재료로 제조되고, 필터(99)의 직경방향 강도를 증가시키는 것이 가능하다.

또한, 통기 관(97)은, 통기 구멍(70b)과 연결된 부분으로부터 휠(201)까지 연장시킨 다음 90˚로 절곡시킴으로써 형성된다. 이에 의해서, 물 등이 외부로부터 통기 관(97)을 통해서 브레이크 본체(70) 내에 유입되는 것을 방지하는 것이 가능하다.

전술한 바와 같이, 실시예 2의 유닛 브레이크(100)는, 브레이크 본체(70)의 내부를 그 외부와 연통시키고, 내주면에 암나사가 형성된 통기 구멍(70b)과; 관형 탄성 부재로 형성되고, 통기 구멍(70b)의 암나사와 나사 결합되는 수나사가 형성된 연결부(98)를 그 단부에 가지는 통기 관(97)과; 연결부(98) 내에 끼워 삽입되며, 연결부(98)보다 강도가 높은 재료로 제조되는 필터(99)를 추가로 구비한다.

이 구성에 따르면, 연결부(98)가 탄성 부재로 제조되므로, 필터(99)가 연결부(98)의 내주면에 용이하게 삽입되어 고정될 수 있다. 이에 의해서, 필터(99)를 부착하기 위한 특수한 수단이 불필요하다.

또한, 연결부(98)가 통기 구멍(70b)보다 외경이 크게 형성되면, 연결부(98)가 통기 구멍(70b) 내에 나사결합될 때, 직경을 감소시키도록 연결부(98)를 탄성 변형시키는 것이 가능하다. 이 경우, 필터(99)는, 통기 구멍(70b)으로부터 직경이 감소되는 방향으로 힘을 받는 연결부(98)에 의해서 직경방향으로 걸린 상태로 유지되어, 연결부(98)와의 연결을 더욱 강화하는 것이 가능하다.

지금까지 본 발명의 실시예에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기 실시예에 제한되지 않으며, 청구범위 내에서 다양하게 수정될 수도 있다.

또한, 이하의 브레이크 실린더 장치의 발명을 본 발명의 상이한 관점의 브레이크 실린더 장치로서 수행하는 것이 가능하다.

본 발명의 상이한 관점의 브레이크 실린더 장치는, 로드가 돌출한 상태로 제 1 압력실과 제 1 스프링이 서로 대향하도록 작용하는 제 1 피스톤을 가지며, 제 1 압력실에 압력 유체가 공급되어 제 1 피스톤이 제 1 스프링의 가압력에 대항하여 제동 방향으로 이동하는, 상용 브레이크와; 로드의 축방향으로 이동하도록 설치되고, 로드가 관통한 상태에서 제 2 압력실과 제 2 스프링이 서로 대향하도록 작용하는 제 2 피스톤을 가지며, 제 2 압력실에 압력 유체가 공급되는 상태가 유체 배출 상태로 변화되어, 제 2 피스톤이 제 2 스프링의 가압력에 의해 제동 방향으로 이동하는 스프링 브레이크를 구비하는 브레이크 실린더 장치, 또는 상용 브레이크와 스프링 브레이크의 양자를 작동시키는 것이 가능한 브레이크 실린더 장치에 관한 것이다.

그래서, 본 발명의 상이한 관점의 브레이크 실린더 장치는, 제 2 피스톤을 관통하는 로드상에서 제 2 피스톤에 대해 제 2 스프링상에 배치된 단부를 감싸고 덮도록 형성된 커버가 제 2 피스톤의 제 2 스프링에 대향하는 측면에 배치되고, 이 커버는, 상용 브레이크와 스프링 브레이크를 포함하는 실린더 본체상에 제 2 스프링이 설치되는 측면의 단부를 관통하고 실린더 본체의 외부로 돌출하도록 배치되는 특징을 갖는다.

본 발명의 상이한 관점의 브레이크 실린더 장치는, 예컨대 본 실시예의 브레이크 실린더 장치(1)로서 실행될 수도 있다는 점에 유의한다. 즉, 브레이크 실린더 장치(1) 내의 상용 브레이크(11), 스프링 브레이크(12), 실린더 본체(13), 커버(31) 등을 구비하는 브레이크 실린더 장치로서 실행될 수도 있다. 이 경우, 스프링 브레이크(12)가 작동하지 않는 도 1의 상태에서, 제 2 압력실(25)(및 제 3 압력실(28))의 작용에 의해 제 2 피스톤(27)이 반 제동 방향으로 가압된다. 따라서, 커버(31)가 실린더 본체(13)의 외부로 돌출하는 크기는, 도면에 양단 화살표로 표 시된 돌출량(X1)이다. 한편, 스프링 브레이크(12)가 작동하고 있는 도 3의 상태에서는, 제 2 피스톤(27)이 제 2 스프링(26)의 작용에 의해 제동 방향으로 가압된다. 따라서, 커버(31)가 실린더 본체(13)의 외부로 돌출하는 크기는, 도면에 양단 화살표로 표시된 돌출량(X2)이며, 이것은 스프링 브레이크(12)가 작동하지 않을 때의 돌출량(X1)보다 작다(구체적으로는, X2<X1의 관계가 성립한다). 따라서, 본 발명에 의하면, 실린더 본체(13)로부터 돌출한 커버(31)의 크기를 확인하는 것만으로, 실린더 본체(13)의 외부로부터 스프링 브레이크(12)의 작동 상태를 시각적으로 용이하게 인지하는 것이 가능하다. 실린더 본체(13)로부터 돌출한 커버(31)의 크기를 시각적으로 보다 용이하게 확인하기 위해서, 예컨대 커버(31)는 실린더 본체(13)상에 착색된 컬러와 명확하게 구별할 수 있는 컬러로 채색될 수도 있거나, 또는 커버(31)에만 형광 페인트가 사용될 수도 있다.

Claims (8)

1. 제 1 피스톤, 상기 제 1 피스톤으로부터 돌출하는 로드, 제 1 압력실 및 제 1 스프링을 가지며, 상기 1 피스톤이, 그 사이에 제 1 피스톤을 끼우는 상기 제 1 압력실과 상기 제 1 스프링의 작용을 받아서, 상기 제 1 압력실로의 압력 유체의 공급이 시작될 때, 상기 제 1 피스톤이 제 1 스프링의 가압력에 대항하여 제동 방향으로 이동하고, 제동 방향으로의 제 1 피스톤의 이동에 의해서 제동력이 발생되는, 상용 브레이크와;

   상기 로드의 축방향으로 이동하도록 설치되고 상기 로드가 관통하는 제 2 피스톤, 제 2 압력실 및 제 2 스프링을 가지며, 상기 제 2 피스톤이, 그 사이에 제 2 피스톤을 끼우는 상기 제 2 압력실과 상기 제 2 스프링의 작용을 받아서, 상기 제 2 압력실로의 압력 유체의 공급이 중단되고 상기 제 2 압력실로부터의 압력 유체의 배출이 시작될 때, 상기 제 2 피스톤이 상기 제 2 스프링의 가압력에 대항하여 제동 방향으로 이동하는, 스프링 브레이크와;

   상기 제 2 피스톤에 대해서 상기 제 2 스프링의 반대측에서, 상기 제 2 압력실로부터 분리되어 배치된 제 3 압력실로서, 상기 제 2 피스톤이 상기 제 3 압력실의 작용을 받아서, 상기 제 1 압력실에 공급된 압력 유체가 상기 제 3 압력실에 공급될 때, 제 2 피스톤이 상기 제 2 스프링의 가압력에 대항하여 상기 제동 방향과 반대 방향인 반 제동 방향으로 이동하는, 제 3 압력실을 포함하는 브레이크 실린더 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 2 압력실은 상기 제 2 피스톤의 외주측에 원주방향을 따라 배치되고, 상기 제 3 압력실은 상기 제 2 피스톤의 내주측에 원주방향을 따라 배치되는 브레이크 실린더 장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 제 2 피스톤은, 상기 제 2 피스톤의 원주방향을 따라 배치되고 제동 방향으로 돌출하여 원통형으로 형성되어서, 상기 제 2 압력실과 상기 제 3 압력실을 구획하는 원통형 벽을 구비하며, 상기 원통형 벽은 상기 상용 브레이크와 상기 스프링 브레이크를 포함하는 실린더 본체 내부에서 상기 제 2 피스톤의 원주방향을 따라 관 형상으로 형성된 내측 원통부와 미끄럼 접촉하는 브레이크 실린더 장치.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 2 피스톤을 관통하고 상기 제 2 피스톤에 대해서 상기 제 2 스프링과 동일한 측면에 배치되는 로드의 단부를 둘러싸도록, 상기 제 2 피스톤에 대해서 상기 제 2 스프링과 동일한 측면에 커버가 형성되는 브레이크 실린더 장치.
5. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 1 압력실을 상기 제 3 압력실과 연통시키는 연통로가 제공되고, 상 기 제 1 압력실에 공급되는 압력 유체가 상기 연통로를 통해 상기 제 3 압력실에 공급되는, 브레이크 실린더 장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 제 2 압력실로의 압력 유체의 공급을 중단하고 상기 제 2 압력실로부터의 압력 유체의 배출을 개시하여, 상기 제 2 피스톤이 상기 제 2 스프링의 가압력에 의해 상기 로드에 대해서 이동하기 시작할 때, 상기 로드와 상기 제 2 피스톤을 연결하는 연결 상태로 하고, 상기 제 2 압력실에 압력 유체가 공급되는 상태에서는 상기 로드와 상기 제 2 피스톤의 연결을 해제하는 비 연결 상태로 하는 클러치 기구가 추가로 설치되며,

   상기 연통로는 비 연결 상태에 있는 상기 클러치 기구에 형성되는, 브레이크 실린더 장치.
7. 브레이크 슈를 차량의 휠과 접촉시켜 휠의 회전을 제동하는 유닛 브레이크에 있어서,

   상기 제동 방향이 상기 휠의 샤프트 방향과 평행하도록 배치된, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 브레이크 실린더 장치와,

   브레이크 본체의 내부에서 제동 방향과 수직인 방향으로 자유롭게 전진 및 후퇴하도록 설치되고, 전진 및 후퇴 방향과 제동 방향에 대해 수직으로 연장된 지지 샤프트를 가진 조정기와,

   상기 지지 샤프트상에 자유롭게 회전하도록 설치된 롤러와,

   상기 조정기상에 설치되고, 상기 조정기의 전진 방향으로 상기 브레이크 본체로부터 연장된 단부에 상기 브레이크 슈가 연결되는, 푸시 로드와,

   상기 로드에 단단히 고정된 웨지(wedge)를 포함하고,

   상기 웨지는, 상기 제동 방향으로 경사지고, 상기 웨지가 제동 방향으로 이동할 때 상기 롤러를 전진 방향으로 가압하는 것이 가능한 경사 작용면을 갖는, 유닛 브레이크.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 푸시 로드가 상기 조정기에 대해 요동할 수 있도록 지지하는 구면 베어링을 추가로 구비하는, 유닛 브레이크.

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