KR20100022965A - 요크, 엘라스토머 스프링 및 마찰기구를 포함하는 완충기 조립체 - Google Patents

요크, 엘라스토머 스프링 및 마찰기구를 포함하는 완충기 조립체 Download PDF

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KR20100022965A
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로날드 스프레이니스
마이클 이. 링
브래들리 앤더슨
조나손 마로우
데이비드 메이어
마이클 제이. 모리아리티
와지 켄조
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왑텍 홀딩 코포레이션
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Abstract

열차의 조립 및 트랙 운전 중에 철도차량의 중앙토대부재에 가해지는 버프 및 드래프트 동적충격력을 흡수하기 위한 완충기 조립체(76, 78)는 탄성완충부재(102) 및 마찰기구(220)를 포함하는데, 이들은 요크(20) 내에 축방향으로 장착되며 마찰기구는 탄성완충부재의 전방 단부와 전방 커플러 폴로워(60) 사이에 위치한다. 마찰기구가 사이에 장착된 한 쌍의 탄성완충부재도 구비할 수 있다.
Figure P1020097025076
완충기, 철도차량, 중앙토대, 버프 충격력, 드래프트 충격

Description

요크, 엘라스토머 스프링 및 마찰기구를 포함하는 완충기 조립체{Draft gear assembly comprising a yoke, an elastomeric spring and a friction mechanism}
관련출원들의 상호참조
본 출원은 2007년 5월 1일 출원된 미국 가특허출원 제 60/926,987호와 관련되며 그 우선권을 주장한다. 본 출원은 본 출원과 동시에 출원된 "압축성 엘라스토머 스프링"이라는 명칭의 동시계속 미국특허출원, "압축성 엘라스토머 스프링용 플레이트"라는 명칭의 동시계속 미국특허출원, "압축성 엘라스토머 스프링용 엘라스토머 패드"라는 명칭의 동시계속 미국특허출원, "압축성 엘라스토머 스프링의 제조방법"이라는 명칭의 동시계속 미국특허출원, "압축성 엘라스토머 스프링용 엘라스토머 패드의 제조방법"이라는 명칭의 동시계속 미국특허출원, "요크 및 엘라스토머 완충기 복합체"라는 명칭의 동시계속 미국특허출원, 및 "하우징을 갖는 엘라스토머 완충기"라는 명칭의 동시계속 미국특허출원과 더욱 밀접하게 관련된다. 이들 출원은 본 발명의 양수인에게 양도되며 이들 동시계속 출원들의 개시내용은 여기서 참고하여 인용한다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 철도차량용 완충기 조립체에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 본 발명은 철도차량의 요크 내에 설치되며 적어도 하나의 압축성 엘라스 토머 스프링 및 상호 작용하는 마찰기구를 갖는 완충기 조립체에 관한 것이다.
발명의 배경
철도차량의 조립 및 운전 중에 생기는 버프 및 드래프트 충격(buff and draft shock)을 흡수하기 위한 완충기 조립체는 당해 기술분야에 잘 알려진 바와 같이 폐쇄단부 및 개방단부를 갖는 하우징, 상기 폐쇄단부 내에 배치된 압축성 부재, 및 상기 개방단부 내에 배치된 마찰기구를 포함한다. 최근에 다양한 철도 및 철도차량의 운전자들은 철도차량의 적재량 증가와 높은 동적 충격하중에 견디기 위한 완충기 조립체의 능력을 모두 모색해왔다.
본 발명의 구상 및 설계 전에 철도차량의 적재능력을 증대시키기 위해 완충기 하우징을 제거하려고 노력해왔다. 바커(Barker) 등의 미국특허 제 6,446,820호는 이런 노력의 한 가지를 개시하는데, 여기서 완충기 조립체는 요크, 커플러 폴로워, 후방 폴로워, 전방 탄성부재 및 후방 탄성부재를 갖는다. 요크는 상단 및 바닥 정지부들을 갖는다. 커플러 폴로워는 요크의 상단 및 바닥 정지부에 대하여 가압된다. 완충기 조립체는 또한 요크를 통하고 후방 탄성부재를 통하고 그리고 후방 폴로워를 통해 연장되는 중앙봉을 포함한다. 중앙봉의 후방단부는 나사부가 형성되어 있어서 나사 파스너를 수용하여 후방 폴로워 및 후방 탄성부재를 고정할 수 있게 된다. 그러나, 반복된 사용 중에 중앙봉은 후방 탄성부재의 축방향 정렬상태를 유지하기에 충분하지 않으므로 결국 완충기 조립체의 성능이 감소되고 신뢰도가 떨어진다는 것을 발견하였다. 또한 이 완충기 조립체는 후방 탄성부재의 과압축에 견디 지 못하여 결국 신뢰도가 떨어지고 유지비용이 증가된다는 것도 발견하였다.
따라서, 높은 동적 충격하중을 흡수할 수 있는 보다 가볍고 신뢰할 수 있는 완충기 조립체에 대한 필요성이 계속되었다.
발명의 개시
본 발명은 철도차량의 조립 및 운전 중에 생기는 버프 및 드래프트 충격을 흡수하는 완충기 조립체를 제공한다.
본 발명의 일 면에 따르면, 완충기 조립체는 철도차량의 종축선과 동축상태의 철도차량의 요크 내에 장착된 적어도 하나의 압축성 탄성 스프링부재를 포함한다. 이 요크는 철도차량체의 중공 중앙토대 내에 장착된다. 또한 마찰기구도 제공되는데, 이는 적어도 하나의 압축성 탄성스프링부재의 일 단부와 접한 상태로 배치된다. 이 마찰기구는 또한 요크의 적어도 하나의 소정부분과 접한 상태로 배치된다.
본 발명의 다른 면에 따르면, 완충기 조립체는 철도차량체의 중공 중앙토대 내에 착탈 가능하게 장착될 수 있는 기다란 요크를 포함한다. 요크는 커플러 생크의 단부에 연결되도록 된 요크헤드, 요크헤드의 축방향 반대측의 굵은 단부, 및 실질적으로 평행하게 이격된 한 쌍의 기다란 상단 및 바닥 스트랩부재를 갖는다. 각 상단 또는 바닥 스트랩부재는 내측면, 외측면, 전방 단부 및 후방 단부를 갖는다. 각 스트랩 부재의 후방단부는 요크의 굵은 단부에 연결되며, 각 스트랩 부재의 전방단부는 요크헤드에 연결된다. 후방 폴로워는 상단 스트랩부재와 바닥 스트랩부재의 중간에 요크의 종방향 중심축선에 대하여 횡으로 위치한다. 완충기 조립체가 버프 충격을 흡수하는 위치에 있을 때 후방 폴로워는 요크의 굵은 단부 내에 형성된 완충기 시트와 중앙토대에 고정된 한 쌍의 후방 정지부와 접하는 크기를 갖는다. 전방 커플러 폴로워도 역시 상단 스트랩부재와 바닥 스트랩부재의 중간에 요크의 축선에 대하여 횡으로 위치한다. 완충기 조립체가 드래프트 충격을 흡수하는 위치에 있을 때 전방 커플러 폴로워는 중앙토대와 맞물려있는 스트라이커 케이싱에 형성된 한 쌍의 전방 정지부와 인접하는 크기를 갖는다. 압축성 탄성 스프링부재는 종축선과 동축상태의 요크 내에 장착된다. 압축성 탄성 스프링부재는 후방단부가 후방 폴로워의 내측면과 접하고 있다. 압축성 탄성스프링부재의 전방단부와 전방 커플러 폴로워의 내측면 사이에는 마찰기구가 접촉결합 상태로 배치되어있다.
본 발명의 또 다른 면에 따르면, 완충기 조립체는 철도차량체의 중공 중앙토대 내에 착탈 가능하게 장착될 수 있는 기다란 요크를 포함한다. 이 요크는 커플러 생크의 단부에 연결되도록 된 요크헤드, 요크헤드의 축방향 반대측의 굵은 단부, 및 실질적으로 평행하게 이격된 한 쌍의 기다란 상단 및 바닥 스트랩부재를 갖는다. 각각의 상단 또는 바닥 스트랩부재는 내측면, 외측면, 전방단부 및 후방단부를 갖는다. 각 스트랩부재의 후방단부는 요크의 굵은 단부에 연결되고 각 스트랩부재의 전방단부는 요크헤드에 연결된다. 후방 폴로워는 상단 스트랩부재와 바닥 스트랩부재의 중간에 요크의 종방향 중심축선에 대하여 횡으로 위치한다. 완충기 조립체가 버프 충격을 흡수하는 위치에 있을 때 후방 폴로워는 요크의 굵은 단부 내에 형성된 드래프트 기어 시트와 중앙토대에 고정된 한 쌍의 후방 정지부에 접하는 크기를 갖는다. 전방 커플러 폴로워도 상단 스트랩부재와 바닥 스트랩부재의 중간에 요크의 중심축선에 대하여 횡으로 위치한다. 완충기 조립체가 드래프트 충격을 흡수하는 위치에 있을 때 전방 커플러 폴로워는 중앙토대와 맞물려있는 스트라이커 케이싱에 형성된 한 쌍의 전방정지부와 접촉하는 크기를 갖는다. 제 1 압축성 탄성스프링부재는 종방향 축선과 동축상태의 요크 내에 장착되며, 제 1 압축성 탄성스프링 부재는 후방단부가 후방 폴로워의 내측면과 접하고 있다. 제 2 압축성 탄성스프링부재도 종방향 축선과 동축상태의 요크 내에 장착된다. 제 2 압축성 탄성스프링부재는 전방단부가 전방 커플러 폴로워의 내측면과 접하고 있다. 제 1 탄성스프링부재와 제 2 압축성 탄성스프링부재의 후방단부 사이에는 마찰기구가 접촉결합 상태로 배치된다.
발명의 목적
따라서, 본 발명의 주요목적 중의 하나는 철도차량의 운전 중에 생기는 버프 및 드래프트 충격을 흡수하는 완충기 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 후방 폴로워와 전방 폴로워 사이의 철도차량의 요크 내에 장착된 압축성 탄성스프링 및 마찰기구의 조합을 이용하는 완충기 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 완충기 조립체가 중량이 가볍더라도 현재 실시되고 있는 모든 AAR 요구조건을 적어도 만족시키고 심지어 넘어서는 완충기 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 완충기 조립체의 사용 중에 압축성 엘라스토머 스프링의 축방향 정렬상태를 유지하기 위해 철도차량의 요크와 접촉상태로 배치된 압축성 엘라스토머 스프링 및 마찰기구의 조합을 이용하는 완충기 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 마찰기구에 의해 분리된 전방 커플러 폴로워와 후방 폴로워 사이에 철도차량의 요크 내에 축방향으로 장착된 한 쌍의 압축성 엘라스토머 스프링을 이용하는 완충기 조립체를 제공하는 것이다.
특히 본 발명의 설명을 첨부도면 및 첨부 특허청구범위를 참조하여 보면 위에서 어느 정도 특정하여 설명한 본 발명의 몇 가지 목적 및 이점에 추가하여 본 발명의 다양한 다른 목적 및 이점들이 당업자에게 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라서 구성된 완충기 조립체를 예시하는 등각도;
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라서 구성된 완충기 조립체를 예시하는 등각도;
도 3은 도 2의 완충기 조립체의 단면도;
도 4는 본 발명의 현재의 바람직한 실시예에 따라서 구성된 마찰기구를 자세하게 예시하는 도 3의 완충기 조립체의 확대부분단면도;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서 구성된 완충기 조립체의 단면도; 및
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서 구성된 완충기 조립체의 단면도.
발명의 다양한 실시예의 간단한 설명
본 발명의 보다 상세한 설명을 진행하기 전에, 명료성 및 이해를 위해 동일한 기능을 갖는 동일한 구성부는 도면에 예시한 몇 개의 도 전반에 걸쳐서 동일한 참조부호로 지정하였음을 알아야 한다. 철도차량의 정의는 승객궤도차, 화물궤도차, 기관차 등의 철도차량에 적용되지만 이들에 한정되지 않음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명을 실시하기 위한 최상의 형태를 도 1 내지 도 6에 묘사한 다양한 실시예에 관하여 제공하였다. 그러나 본 발명은 여기서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 기본적인 개념으로부터 이탈함 없이 본 발명의 그 외의 많은 실시예가 가능하며 어떠한 이러한 차선책도 본 발명의 범위 내에 속한다는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 다른 스타일과 구조를 본 발명의 교시내용에 쉽게 통합할 수 있으며, 범위의 한정을 위해서가 아니고 명료성 및 개시내용의 목적으로 다만 몇 가지 특수한 구조만을 도시하고 설명할 것으로 생각된다.
본 발명은 열차의 조립 중에 그리고 이런 열차의 궤도운전 중에 철도차량(도시하지 않음)의 중앙토대(center sill) 부재에 가해지는 버프 및 드래프트 충격력(충격)을 모두 완충하는 완충기 조립체를 제공한다. 또한, 이 완충기 조립체는 일반적으로 부호 20으로 지정한 관용의 요크와 공동으로 사용되며, 일반적으로 부호 50으로 지정한 후방 폴로워 블록과 일반적으로 부호 60으로 지정한 전방 커플러 폴로워 블록 사이에 일반적으로 장착된다. 종래와 같이 요크(20)는 철도차량체(도시 하지 않음)의 중공의 중앙토대(2) 내에 착탈 가능하게 장착된다.
요크(20)는 예를 들어 엘리어트(Elliott) 등의 미국특허 제 4,095,065호에 개시된 바와 같은 관용의 표준 AAR E타입 커플러용 요크로서 도시되어 있는데, 상기 특허의 개시내용을 여기서 참조하여 본 문서에 통합한다. 간단히 말해서, 요크(20)는 한 쌍의 키홈벽(24)을 갖는 요크헤드(22)를 포함한다. 요크(20)의 굵은 단부(26)는 요크헤드(22)와 축방향 반대측에 있으며 그 속에는 종래의 완충기 시트(28)가 형성되어있다. 요크헤드(22)와 굵은 단부(26) 사이에는 기다란 상단 스트랩부재(30)가 종래의 방식으로 배치되어있다. 상단 스트랩부재(30)는 수평하게 배치된 편평한 내측면(32), 수평하게 배치된 외측면(34) 및 수직하게 배치된 한 쌍의 측면엣지(36)를 갖는다. 또한 요크헤드(22)와 굵은 단부(26) 사이에는 기다란 바닥 스트랩부재(40)가 종래의 방식으로 배치되는데, 이 바닥 스트랩부재는 실질적으로 평행한 방식으로 상단 스트랩부재(30)로부터 이격되어있다. 마찬가지로 바닥 스트랩부재(40)는 수평하게 배치된 편평한 내측면(42), 수평하게 배치된 외측면(44) 및 수직하게 배치된 한 쌍의 측면엣지(46)를 갖는다.
또한 당해 기술분야에서 관행적으로 행해지듯이, 후방 폴로워(50)는 상단 스트랩부재(30)와 바닥 스트랩부재(50)의 중간에 요크(20)의 종방향 중심축선(21)에 대하여 횡으로 위치한다. 후방 폴로워(50)는 요크(20)의 시트(28) 및 한 쌍의 후방정지부(3)와 접하는 크기를 가지며 완충기 조립체(70)는 버프 충격을 흡수하는 위치에 있다. 후방정지부(30)는 도 3, 도 5 및 도 6에 가장 잘 도시한 바와 같이 중앙토대(2)의 내측벽면(4)에 고정된다.
전방 커플러 폴로워(60)는 또한 상단 스트랩부재(30)와 하단 스트랩부재(40)의 중간에 요크(20)의 중심축선(21)에 대하여 횡으로 위치한다. 전방 커플러 폴로워(60)는 도 5에 가장 잘 도시한 한 쌍의 전방정지부(8)에 접하는 크기를 갖는데, 한 쌍의 전방정지부(8)는 완충기 조립체(70)가 견인충격을 흡수하는 위치에 있을 때 중앙토대(2)과 맞물리는 스트라이커 케이싱(5)의 후방부에 형성된다. 전방 커플러 폴로워(60)는 종래의 방식으로 커플러(10)의 생크(12)와 더욱 접하게 된다.
본 발명의 완충기 조립체는 기본적으로 적어도 하나의 탄성완충부재를 포함하는데 이 탄성완충부재는 일반적으로 부호 220으로 지정된 마찰기구와 함께 요크(20) 내의 중앙에 장착된다. 적어도 하나의 탄성완충부재의 종축선은 요크(20)의 종방향 중심축선(21)과 일치하도록 정렬된다.
현재의 이런 탄성완충부재는 본 발명과 동시에 출원된 "압축성 엘라스토머 스프링"이라는 명칭의 동시계속 미국특허출원에 개시된 스프링(102)과 길이를 제외하고는 실질적으로 동일하게 구성되는 것이 바람직하다. 또한 현재의 "압축성 엘라스토머 스프링"이라는 명칭의 동시계속 미국특허출원에 개시된 바와 같은 플레이트를 제공하고 "압축성 엘라스토머 스프링용 엘라스토머 패드"라는 명칭의 동시계속 미국특허출원에 개시된 바와 같은 엘라스토머 패드를 제공하는 것이 바람직하다. 따라서, 명료하게 위해 본 발명의 압축성 엘라스토머 스프링 사이의 패드, 플레이트 및 부착수단의 상세한 설명은 본 출원에서는 생략할 것이다. 간단히 말해서, 압축성 엘라스토머 스프링은 다수의 패드(110)와 분리판형 부재(190)를 포함하는데, 이들 패드와 분리판형 부재는 함께 소정의 초기높이를 갖는 다층스택을 형성하며, 따라서 다수의 패드(110)의 각각은 압축되어 요크(20)의 중심축선(21)을 따라서 연장되므로 버프 및 드래프트 충격력(충격)을 흡수하는 동안 다수의 분리판형 부재(190)의 각각이 중심축선(21)을 따라서 움직이게 한다.
이제 도 1을 참조하고 본 발명의 일 실시예에 따르면, 일반적으로 부호 76으로 지정된 완충기 조립체가 제공되는데, 이는 커플러 생크(12)를 통해 완충기 조립체(76)에 가해지는 버프 및 드래프트 동적 충격력(충격)을 흡수하고 완충하기 위해 후방커플러(50)와 전방 폴로워 커플러(60)의 중간에 축방향으로 장착된 하나의 압축성 엘라스토머 스프링(102e)을 포함한다.
완충기 조립체(76)는 도 4의 확대도에 가장 잘 볼 수 있는 마찰기구(220)를 포함한다. 도 1의 실시예에서, 마찰기구(220)는 스프링(102e)의 전방단부와 맞물리며, 요크(20) 내에서 축방향으로 움직일 수 있게 위치한다. 마찰기구(220)는 수평하게 배치된 제 1 평면(232), 수평하게 배치된 제 2 반대측면(234) 및 서로 축방향으로 반대측에 수직하게 배치된 한 쌍의 단부(236)를 갖는 제 1 마찰부재(230)를 포함한다. 각 단부(236)는 제 1 마찰부재(230)가 요크(20) 내에 설치되었을 때 하방 내측으로 테이퍼진 테이퍼형 마찰부(238)를 갖는다. 테이퍼부(238)가 테이퍼지는 각도는 원하는 완충기(76)의 용량 및 탄성완충부재(102e)의 구성 및 재료에 따라서 달라진다. 또한 제 2 마찰부재(240)도 제공되는데, 이는 제 1 마찰부재(230)로부터 수직하게 이격된다. 제 2 마찰부재(240)는 수평하게 배치된 제 1 평면(242), 수평하게 반대측에 배치된 제 2 면(244) 및 축방향으로 서로 반대측에 수직하게 배치된 한 쌍의 단부(246)를 갖는다. 각 단부(246)는 제 2 마찰부재(240)가 요크(20) 내에 설치되었을 때 상방 내측으로 테이퍼진 테이퍼형 마찰부(248)를 갖는다. 바람직하게는 제 2 마찰부재(240)는 실질적으로 제 1 마찰부재(230)와 동일하다. 또한 수직하게 위치하여 서로 이격된 한 쌍의 쐐기(250)도 있는데, 각각의 쐐기는 제 1 평면(252) 및 반대측의 제 2 면(254)에 형성된 한 쌍의 테이퍼형 마찰부(256)를 갖는다. 각 테이퍼형 마찰부(256)는 제 1 마찰부재(230) 및 제 2 마찰부재(240)의 각 단부에 형성된 각 테이퍼부(238, 248)와 짝을 이루어 마찰방식으로 맞물린다.
제 1 마찰부재(230)의 제 1 평면(232)은 요크(20)의 상단 스트랩부재(30)의 내측면(32)과 접하여 내측면을 중심으로 축방향으로 움직인다. 바람직하게는, 제 1 마찰부재(230)는 한 쌍의 이격된 플랜지(239)를 포함하는데, 이 플랜지는 제 1 평면(232)으로부터 제 1 평면(232)의 각 단부로부터 수직방향으로 외측으로 연장되어 상단 스트랩부재(30)의 측면엣지(36)와 맞물리므로 마찰기구(220) 및 압축성 엘라스토머 스프링(102e)의 축방향 이동을 안내하면서 그 횡방향 움직임은 방지할 수 있게 된다. 바람직하게는 플랜지(239)는 제 1 마찰부재(230)와 일체로 형성된다. 그러나 설치 중에 필요하다면 이 플랜지(239)를 통해 수직하게 형성된 구멍(239b)과 제 1 평면(232)을 통해 수직하게 또는 그 내부에 형성된 대응 나사구멍(도시하지 않음)을 제공함으로써 종래의 나사형 파스너(239a)를 사용하여 양 플랜지(239) 중의 하나를 제 1 평면(232)에 고정할 수 있다.
마찬가지로, 제 2 마찰부재(240)의 제 1 평면(242)은 요크(20)의 바닥 스트랩부재(40)의 내측면(42)과 접하여 그 내측면을 중심으로 축방향으로 움직인다. 적 어도 하나가 제 1 평면(242)에 고정되어 일체로 형성된 한 쌍의 이격된 플랜지(249)는 제 1 평면(242)의 각 단부로부터 수직방향으로 외측으로 연장되며 역시 바닥 스트랩부재(40)의 측면엣지(46)와 맞물려서 마찰기구(220) 및 압축성 엘라스토머 스프링(102e)의 축방향 이동을 안내할 수 있게 된다.
마찰기구(220)는 압축성 엘라스토머 스프링(102e)의 전방단부와 접하는 상태로 요크(30)의 전방단부(32)에 인접하게 위치하는 것으로 도시되어있다. 이 구조에서 마찰기구(220)는 테이퍼형 마찰부(238, 248)와 각각의 대응하는 테이퍼형 마찰부(255)의 마찰결합에 의해 압축성 엘라스토머 스프링(102e)의 저항력을 증대시키므로, 버프 및 드래프트 동적 충격력(충격)의 흡수 중에 완충기 조립체(76)의 에너지 흡수를 증가시킨다.
스프링(102e)은 후방 폴로워(50)와 마찰기구(220) 사이에 종래의 미리 압축된 방식으로 단순하게 위치할 수 있다. 특정 용도에 필요하다면 본 발명은 중앙 플레이트(200)의 각 면이 각 쐐기(250)의 면(252) 또는 후방 커플러(50)의 내측면(52)과 교체되는 것을 제외하고는 "요크 및 엘라스토머 완충기 복합체"라는 명칭의 동시계속 미국특허출원의 도 5 내지 도 6의 중앙플레이트(200)의 면상에 스프링의 단부를 위치결정하는 것과 동일한 방식으로 완충기 조립체(76)가 내측에 위치한 쐐기(250) 상에 스프링(102e)의 전방단부를 위치시키고 후방 폴로워(50)의 내측면 상에 스프링(102e)의 후방단부를 위치시키기 위한 위치결정수단을 포함할 수 있다. 이런 위치결정수단의 상세한 설명은 명료성을 위해 본 출원서에서 생략할 것이다. 안내목적으로 더 필요하다면 플레이트형 부재(150, 190)의 바닥 및/또는 상단에 수 평하게 배치된 엣지는 요크(20)의 각 내측면(32, 42)과 접한 상태로 위치할 수 있다. 또한 적어도 하나의 플레이트형 부재(190)의 바닥 및/또는 상단에 수평하게 배치된 엣지는 요크(30)의 측면엣지(36, 46)와 접한 상태로 위치하는 플랜지(199)를 구비할 수 있다. 플레이트형 부재(190)의 바닥엣지에 배치된 이런 플랜지(199)는 도 1 및 도 2에 가장 잘 도시되어있다.
전방폴로워(60)와 인접하게 배치된 쐐기(250)를 결합시키는 단일편 부재를 제공하는 것은 본 발명의 범위내에 있다. 예를 들어 쐐기(250)의 테이퍼부(256)는 주조법에 의해 전방 폴로워(60)의 내측면(62)과 일체로 형성될 수 있거나 또는 쐐기(250)는 예를 들어 용접법에 의해 내측면(62)에 견고히 고정될 수 있다.
"요크 및 엘라스토머 완충기 복합체"라는 명칭의 동시계속 미국특허출원에 개시된 바와 같이 후방단부에 고정된 후방 커플러(50)를 갖는 압축성 엘라스토머 스프링(102e)을 제공하는 것도 본 발명의 범위 내에 있다.
또한 특히 스프링(102e) 및 마찰기구(220)가 요크(20) 속에 미리 설치되어있을 때는 중앙토대(2) 속에 설치하는 동안에 도 1의 완충기 조립체(76)를 미리 단축시키기 위한 수단을 제공하는 것도 본 발명의 범위 내에 있다. 본 발명의 바람직한 본 실시예에서, 이런 미리 단축시키는 수단은 요크(20)의 상단 스트랩부재(30) 및 바닥 스트랩부재(40) 중의 적어도 하나를 통해 형성된 구멍(270)과 제 1 평면(242)의 제 1 평면(232) 중의 적어도 하나에 형성되며 도 4에 제 1 마찰부재(230)에 형성된 것으로 도시된 대응 구멍(272)를 포함할 수 있다. 핀(274)이 구멍(270)을 통과하여 구멍(272) 속에 수용된다. 핀(272)은 동적 충격하중을 처음 인가하는 동안 에 핀(274)을 전단시킬 수 있는 종래의 재료로 만들어진다. 또한 완충기 조립체(76)을 미리 단축시키는 그 외의 수단을 제공하는 것도 본 발명의 범위 내에 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 다른 실시예를 예시하는데, 일반적으로 부호 78로 지정된 완충기 조립체가 도시되어있다. 완충기 조립체(78)는 각 스프링의 내측단부 중간에 위치한 마찰기구(220)와 한 쌍의 압축성 스프링(102f)을 포함한다. 이 구조에서, 마찰기구(220)는 버프 및 드래프트 동적 충격력(충격) 상태 중에 완충기 조립체(78)의 에너지 흡수를 증가시킬 것이다.
각 스프링(102f)의 내측단부와 한 쌍의 쐐기(250) 중의 한 쐐기의 제 1 면(252) 사이의 계면은 중앙플레이트(200)의 각 면이 각 쐐기(250)의 제 1 면(252)과 교체되는 것을 제외하고는 "요크 및 엘라스토머 완충기 복합체"라는 명칭의 동시계속 미국특허출원의 도 5 및 도 6의 완충기 조립체(72)에 중앙플레이트(200)를 결합하는 것과 동일하게 얻어질 것이라고 생각된다.
또한 특히 요크(20) 속에 완충기 조립체(78)가 설치되었을 때 도 1의 완충기 조립체(76)와 함께 설명된 상기 미리 단축시키는 수단을 본 실시예에서 이용할 수 있다고 생각된다. 이 핀(274)은 전방 폴로워(60)에 형성된 구멍(도시하지 않음)과 결합되게 배치될 수 있다.
이제 도 5를 참조하면 본 발명의 또 다른 실시예가 예시되어 있는데, 일반적으로 부호 80으로 지정한 완충기 조립체는 도 2의 완충기 조립체(78)와 동일하게 구성되지만 다른 점은 마찰기구(220)가 90도 회전되어 제 1 및 제 2 마찰부재(230, 240)의 각 마찰부재의 제 1 평면(232, 242)이 각각 중앙토대(2)의 내측수직면(4)과 접하여 이룰 중심으로 슬라이드 이동함으로써 축방향으로 안내할 수 있고 압축성 엘라스토머 스프링(102f)의 횡방향 안정성을 유지할 수 있게 된다.
도 1 내지 도 5의 완충기 조립체는 압축성 엘라스토머 스프링(102e, 102)을 이용하는 것에 대하여 예시하였지만, 본 발명은 다른 종래의 스프링 타입을 이용하는 것도 생각한다. 따라서, 도 6에 가장 잘 도시한 바와 같이, 일반적으로 부호 82로 지정한 완충기 조립체가 도시되어 있는데, 이는 강이나 그 외의 어떠한 적합한 재료로도 제조될 수 있는 하나의 코일형 스프링(108)을 포함한다. 코일형 스프링(108)의 제 1 단부는 수직하게 위치하는 한 쌍의 쐐기(250) 중의 내측 쐐기에 형성된 제 1 스프링 시트(262) 내에 수용되고 제 2 단부는 후방 폴로워(50)에 형성된 제 2 스프링 시트(264) 내에 수용된다. 이런 제 1 스프링 시트(262) 및 제 2 스프링 시트(264)의 각각은 소정의 직경과 소정의 깊이를 갖는 단순한 구멍일 수 있다. 축방향으로 정렬된 한 쌍의 코일스프링(108)을 이용한다면, 반대측 쐐기(250) 및 전방 커플러(60)의 표면에는 동일한 시트(262, 264)가 형성될 것이다. 각 스프링(108)을 다수의 소직경 스프링으로 교체하는 것이 바람직한 경우, 후방 커플러(50), 전방 커플러(60) 및 마찰기구(220)의 쐐기(250)에 다수의 대응 시트가 제공될 것이다. 스프링(108)은 도 1의 완충기(76) 속에 간단히 설치될 수 있음을 이해할 것이다.
또한, "압축성 엘라스토머 스프링"이라는 명칭의 동시계속 미국특허출원에 개시된 다수의 스프링(100)을 도 1 내지 도 6의 완충기 조립체에 이용할 수도 있 다.
이상 본 발명을 표준형 E-생크 커플러에 연결되는 요크(30)의 전방단부(32)에 대하여 도시하였지만, 당업자라면 본 발명이 표준형 F-생크 또는 회전 커플러에 적용할 수 있음을 알 것이다.
따라서 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자라면 본 발명을 만들어 사용할 수 있을 정도로 완전하고 분명하며 간결하고 정확한 용어로 설명하였다. 당업자라면 첨부하는 특허청구의 범위에 개시된 바와 같은 본 발명의 정신 및 범위로부터 이탈함 없이 본 발명의 구체적으로 설명한 실시예의 구성부에 대한 변형, 수정, 등가물 및 대체가 가능할 수 있다.

Claims (20)

  1. 철도차량체의 중공의 중앙토대 내에 착탈 가능하게 장착될 수 있는 기다란 요크와의 조합에 있어서, 개량점은 상기 열차의 상기 중앙토대에 가해지는 버프 및 드래프트 동적 충격력(buff and draft dynamic impact force)을 흡수하는 완충기 조립체를 포함하는 것에 있으며, 상기 완충기 조립체는:
    (a) 상기 동적 충격력을 적어도 흡수하여 소산시키기 위해 상기 요크 내에 장착 가능하며, 종축이 상기 요크의 종방향 중심축선과 일치하도록 정렬된 적어도 하나의 압축성 엘라스토머 스프링부재; 및
    (b) 상기 적어도 하나의 압축성 엘라스토머 스프링부재의 일 단부와 접한 상태로 배치되며 또는 상기 요크의 적어도 하나의 소정부분과 접한 상태로 배치되는 마찰기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  2. 열차의 조립 및 트랙운전 중에 철도차량의 중앙토대부재에 가해지는 버프 및 드래프트 충격력을 모두 흡수하는 완충기 조립체에 있어서, 상기 완충기 조립체는:
    (a) 철도차량체의 중공의 중앙토대 내에 착탈 가능하게 장착될 수 있는 기다란 요크로서, 상기 요크는 커플러 생크의 단부에 연결되도록 된 요크헤드, 상기 요크헤드의 축방향 반대측의 굵은 단부, 실질적으로 평행하게 이격된 한 쌍의 기다란 상단 스트랩부재 및 바닥 스트랩부재를 가지며, 각 스트랩부재는 내측면, 외측면, 전방 단부 및 후방 단부를 가지며, 상기 각 스트랩부재의 후방 단부는 상기 요크의 굵은 단부에 연결되고 상기 각 스트랩부재의 전방 단부는 상기 요크헤드에 연결되도록 구성된 요크;
    (b) 상기 상단 스트랩부재와 상기 바닥 스트랩부재 중간에 상기 요크의 종방향 중심축선에 대하여 횡으로 위치하는 후방 폴로워로서, 상기 완충기 조립체가 버프 동적 충격력을 흡수하는 위치에 있을 때 상기 요크의 굵은 단부 내에 형성된 완충기 시트와 상기 중앙토대에 고정된 한 쌍의 후방 정지부와 접하는 크기를 갖는 후방 폴로워;
    (c) 상기 상단 스트랩부재와 상기 바닥 스트랩부재의 중간에 상기 요크의 중심축선에 대하여 횡으로 위치하는 전방 커플러 폴로워로서, 상기 완충기 조립체가 드래프트 동적 충격력을 흡수하는 위치에 있을 때 상기 중앙토대와 맞물리는 스트라이커 케이싱에 형성된 한 쌍의 전방 정지부와 접하는 크기를 갖는 전방 커플러 폴로워;
    (d) 상기 요크 내에 장착되는 압축성 엘라스토머 스프링부재로서, 종방향 축선이 상기 요크의 종방향 중심축선과 일치하게 정렬되며 후방 단부가 상기 후방 폴로워의 내측면과 접하도록 된 압축성 엘라스토머 스프링부재; 및
    (e) 상기 압축성 엘라스토머 스프링부재의 전방단부와 상기 전방 커플러 폴로워의 내측면 사이에 접촉상태로 배치된 마찰기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 마찰기구는:
    (a) 제 1 평면, 제 2 반대측면, 및 각각 테이퍼 마찰부가 형성되며 서로 축방향 반대측에 있는 한 쌍의 단부를 갖는 제 1 마찰부재;
    (b) 제 1 평면, 제 2 반대측면, 및 각각 테이퍼 마찰부가 형성되며 서로 축방향 반대측에 있는 한 쌍의 단부를 가지며, 상기 제 1 마찰부재와 일치하게 정렬되어 그로부터 이격되어 있는 제 2 마찰부재; 및
    (c) 수직하게 배치되어 축방향으로 이격된 한 쌍의 쐐기로서, 상기 한 쌍의 쐐기의 각각은 제 1 평면과, 제 2 반대측면에 형성된 한 쌍의 테이퍼 마찰부를 가지며, 상기 각 쐐기의 테이퍼형 마찰부는 상기 제 1 마찰부재 및 상기 제 2 마찰부재의 각 단부에 형성된 각 테이퍼부와 짝을 이루어 마찰결합하도록 된 한 쌍의 쐐기를 포함하는 것을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 마찰부재의 제 1 평면은 상기 요크의 상단 스트랩부재의 내측면과 접하여 그 내측면을 중심으로 슬라이드 이동하는 것을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 마찰부재는 한 쌍의 이격된 플랜지를 포함하며, 상기 한 쌍의 플랜지의 각각은 상기 제 1 평면의 단부로부터 외측으로 연장되어 상기 상단 스트랩부재의 각 측면엣지와 접촉결합됨으로써 상기 마찰기구 및 상기 압축성 엘라스토머 스프링부재의 축방향 이동을 안내할 수 있게 되고, 따라서 상기 한 쌍의 플랜지가 그 사이에 상기 상단 스트랩부재의 일부를 가두게 되는 것 을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 마찰부재의 제 1 평면은 상기 요크의 상기 바닥 스트랩부재의 내측면과 접하여 그 내측면을 중심으로 슬라이드 이동하는 것을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 마찰부재는 한 쌍의 이격된 플랜지를 포함하는데, 상기 한 쌍의 플랜지의 각각은 상기 제 1 평면의 각 단부로부터 외측으로 연장되어 상기 바닥 스트랩부재의 각 측면엣지와 접촉결합됨으로써 상기 마찰기구 및 상기 압축성 스프링부재의 축방향 이동을 안내할 수 있게 되며, 따라서 상기 한 쌍의 플랜지는 그 사이에 상기 바닥 스트랩부재의 일부를 가두게 되는 것을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 마찰부재 및 상기 제 2 마찰부재의 각각의 상기 제 1 평면은 중앙토대의 각 내측수직면과 접하여 그 내측수직면을 중심으로 슬라이드이동하는 것을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  9. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 마찰부재 및 상기 제 1 마찰부재는 상기 완충기 조립체를 버프 및 드래프트 동적 충격력을 흡수하도록 설치하였을 때 수직방향으로 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  10. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 마찰부재 및 상기 제 1 마찰부재는 상기 완충기 조립체를 버프 및 드래프트 동적 충격력을 흡수하도록 설치하였을 때 수평방향으로 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  11. 제 2 항에 있어서, 상기 압축성 엘라스토머 스프링부재는 다수의 플레이트형 부재에 의해 분리된 다수의 엘라스토머 패드를 갖는 다층 스택을 포함하며, 상기 다수의 엘라스토머 패드의 각각과 상기 다수의 플레이트형 부재의 각각은 상기 요크의 상기 중심축선에 대하여 횡으로 그리고 상기 중앙토대 내에 횡방향으로 위치하며, 상기 다수의 엘라스토머 패드의 각각은 버프 동적 충격력을 흡수하도록 상기 중심축선을 따라서 상기 후방 폴로워 쪽으로 압축되며 또한 드래프트 동적 충격력을 흡수하도록 상기 중심축선을 따라서 상기 전방 커플러 쪽으로 압축되며, 상기 다수의 플레이트형 부재의 각각은 상기 버프 및 드래프트 동적 충격력을 흡수하는 동안에 상기 중심축선을 따라서 이동하는 것을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 완충기 조립체는 상기 압축성 탄성스프링부재의 축방향 정렬상태를 유지하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 정렬상태 유지수단은 상기 다수의 플레이트형 부재 의 각각을 포함하는데, 상기 플레이트형 부재의 각 수평방향 측면엣지는 상단 스트랩부재 및 바닥 스트랩부재 중의 적어도 하나의 부재의 내측면과 접한 상태로 위치하는 것을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  14. 제 2 항에 있어서, 상기 완충기 조립체는 상기 후방 폴로워의 내측면에 상기 엘라스토머 스프링부재의 후방 단부를 위치시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  15. 제 2 항에 있어서, 상기 완충기 조립체는 상기 마찰기구의 소정 부위에 상기 엘라스토머 스프링부재의 전방 단부를 위치시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 완충기 조립체는 중앙토대 속에 설치하기 전에 상기 완충기 조립체를 단축시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 단축수단은 상기 요크의 전방 단부에 인접한 상기 제 1 및 제 2 스트랩부재 중의 한 부재에 형성된 구멍, 상기 제 1 및 제 2 스트랩부재 중의 한 부재에 형성된 상기 구멍과 일치하게 정렬되도록 상기 마찰기구의 상단엣지 및 바닥엣지 중의 하나에 형성된 구멍, 및 상기 부재에 형성된 구멍을 통해 상기 엣지에 형성된 구멍 속에 삽입되는 핀부재를 포함하며, 소정 재료로 형성된 상기 핀은 동적 충격하중이 처음에 가해지는 동안에 전단되는 것을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  18. 철도차량의 조립 및 트랙 운전 중에 철도차량의 중앙토대부재에 가해지는 버프 및 드래프트 충격력을 둘 다 흡수하기 위한 완충기 조립체에 있어서, 상기 완충기 조립체는:
    (a) 철도차량체의 중공의 중앙토대 내에 착탈 가능하게 장착될 수 있는 기다란 요크로서, 커플러 생크의 단부에 연결되도록 된 전방 단부, 상기 전방단부의 축방향 반대측의 후방 단부, 및 실질적으로 평행하게 이격된 한 쌍의 기다란 상단 및 바닥 스트랩부재를 가지며, 상기 각 스트랩부재는 내측면, 외측면, 전방 단부 및 후방 단부를 가지며, 상기 각 스트랩부재의 후방 단부는 상기 요크의 후방 단부에 연결되고 상기 각 스트랩부재의 전방 단부는 상기 요크의 전방 단부에 연결되도록 구성된 요크;
    (b) 상기 상단 스트랩부재와 상기 바닥 스트랩부재의 중간에 상기 요크의 종축선에 대하여 횡으로 위치하는 후방 폴로워로서, 상기 완충기 조립체가 버프 동적 충격력을 흡수하는 위치에 있을 때 상기 요크의 후방 단부와 상기 중앙토대에 고정된 한 쌍의 후방 정지부에 접하는 크기를 갖는 후방 폴로워;
    (c) 상기 상단 스트랩부재와 상기 바닥 스트랩부재의 중간에 상기 요크의 종축선에 대하여 횡으로 위치하는 전방 폴로워로서, 상기 완충기 조립체가 드래프트 동적 충격력을 흡수하는 위치에 있을 때 상기 중앙턱과 맞물리는 스트라이커 케이싱에 형성된 한 쌍의 전방 정지부와 접하는 크기를 갖는 전방 폴로워;
    (d) 상기 요크 내에 장착된 제 1 압축성 엘라스토머 스프링부재로서, 종축선이 상기 요크의 종방향 중심축선과 일치하게 정렬되며, 후방 단부가 상기 후방 폴로워의 내측면과 접하게 된 제 1 압축성 엘라스토머 스프링부재;
    (e) 상기 요크 내에 장착된 제 2 압축성 엘라스토머 스프링부재로서, 종축선이 상기 요크의 종방향 중심축선과 일치하게 정렬되며, 전방 단부가 상기 전방 커플러 폴로워의 내측면과 접하게 된 제 2 압축성 엘라스토머 스프링부재; 및
    (f) 상기 제 1 탄성 스프링부재의 전방 단부와 상기 제 2 압축성 탄성스프링부재의 후방 단부 사이에 접한 상태로 배치된 마찰기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 완충기 조립체는 상기 제 1 및 제 2 압축성 스프링부재 중의 적어도 하나의 축방향 정렬상태를 유지하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 완충기 조립체.
  20. 완충기 조립체 내에 배치된 압축성 탄성스프링부재와의 조합에 있어서, 개량점은 열차의 조립 및 트랙운전 중에 중앙토대에 가해지는 버프 및 드래프트 동적 충격력을 흡수하도록 철도차량의 중앙토대 내에 설치되도록 된 상기 완충기 조립체용 마찰기구를 포함하는 것에 있으며, 상기 마찰기구는:
    (a) 제 1 평면, 제 2 반대측면, 및 각각 상기 압축성 탄성스프링부재부재의 제 1 단부에 배치된 테이퍼형 마찰부를 갖는 서로 축방향으로 반대측에 있는 한 쌍의 단부를 갖는 제 1 마찰부재;
    (b) 제 1 평면, 제 2 반대측면, 및 각각 테이퍼형 마찰부가 형성된 서로 축방향으로 반대측에 있는 한 쌍의 단부를 갖는 제 2 마찰부재로서, 상기 제 1 마찰부재와 일치하게 정렬되고 상기 제 1 마찰부재와 이격되어 상기 압축성 탄성스프링부재의 반경방향으로 반대측의 제 2 단부에 배치된 제 2 마찰부재; 및
    (c) 수직하게 배치되어 축방향으로 서로 이격된 한 쌍의 쐐기로서, 상기 한 쌍의 쐐기의 각각은 제 1 평면과 반대측의 제 2 면에 형성된 한 쌍의 테이퍼형 마찰부를 가지며, 상기 각 쐐기의 각 테이퍼형 마찰부는 상기 제 1 마찰부재 및 상기 제 2 마찰부재의 각 단부에 형성된 각 테이퍼부와 짝을 이루어서 마찰결합되도록 구성된 한 쌍의 쐐기를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰기구.
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