KR20170056545A - 브레이크 유닛용 제동력 센서 장치 - Google Patents

브레이크 유닛용 제동력 센서 장치 Download PDF

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주니어. 글린 에이. 핀치
마리아 쿤
피터 디. 매턴
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웨스팅하우스 에어 브레이크 테크놀러지스 코포레이션
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Abstract

브레이크 유닛용 제동력 센서 장치는 제동력 작동 부재를 포함한 브레이크 유닛과 제동력 작동 부재에 위치한 변형률 게이지를 포함한다. 변형률 게이지는 제동력 작동 부재에 가해지는 응력, 변형률 또는 응력과 변형률을 측정하도록 구성되어 있다. 제동력 작동 부재의 응력, 변형률 또는 응력과 변형률은 브레이크 유닛에 의해 가해지는 제동력에 비례할 수 있다.

Description

브레이크 유닛용 제동력 센서 장치{Brake Force Sensor Arrangement for a Brake Unit}
본 발명은 일반적으로 제동력 센서 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철도용 차량의 브레이크 유닛용 제동력 센서 장치에 관한 것이다.
현재 철도용 차량의 브레이크 유닛의 검사에 대한 연방 규정에 의하면, 각 통근 및 단거리 도시 간 여객열차는 배치 또는 운행되는 각 일정관리일 중 적어도 한 번씩 클래스 I의 브레이크 검사를 받아야 한다. 따라서 교통 당국은 여객 열차의 브레이크 시스템을 수동으로 정기적으로 검사하여 제대로 작동하는지 확인한다. 작업자는 브레이크 시스템에 가압 유체를 공급하여, 디스크 브레이크 장치의 캘리퍼스 또는 트레드 브레이크 장치의 브레이크슈(brake shoe)가 디스크 표면이나 철도용 차량 바퀴의 트레드에 제대로 접촉하는지 확인해야 한다. 열차 작업자들은 열차에 해당하는 거리를 걷고, 패드와 디스크 또는 브레이크슈와 트레드의 접촉을 시각적으로 확인해야 한다. 이러한 검사 중에 작업자는, 특히 브레이크 유닛이 철도용 차량 내에 위치한 차량에서 브레이크의 적용을 보고 적절하게 확인하는 것이 어려울 수 있다. 브레이크 유닛이 철도용 차량 내부에 위치한 경우 작업자는 종종 브레이크 장치의 검사를 위하여 피트(pit)나 유지보수 설비를 이용하여 철도용 차량 내부에 접근할 필요가 있다. 게다가 브레이크 유닛의 검사에는 많은 시간이 소요된다.
브레이크 유닛의 적절한 기능성은 브레이크 유닛의 공기압 또는 피스톤의 움직임을 모니터링하여 점검할 수 있지만, 이러한 방법이 항상 신뢰할만한 것은 아니다. 때로는 공기압이나 피스톤의 움직임이 있지만 브레이크 유닛이 걸리거나 브레이크슈나 패드가 누락된 경우와 같이 브레이크에 힘이 가해지지 않는 경우도 있다. 결국, 브레이크 유닛의 제동력을 직접 측정하는 것이 제동 장치가 올바르게 작동하는지 확인하는 가장 좋은 방법이다.
전술한 바와 같이 철도용 차량의 브레이크 유닛은 주기적인 수동검사의 필요성을 없애기 위한 제동력 센서 장치가 필요하다. 나아가 개인에게 브레이크 유닛의 성능에 대한 부가적인 정보를 제공하고 적절하게 작동하지 않는 브레이크 유닛을 식별하는 것에 도움을 주는 제동력 센서 장치에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 목적은 철도용 차량의 브레이크 유닛용 제동력 센서 장치를 제공하는 데에 있다.
일 실시예의 브레이크 유닛용 제동력 센서 장치는, 제동력 작동 부재(brake force application member)를 포함하는 브레이크 유닛과 제동력 작동 부재에 위치하는 변형률 게이지(strain gage)를 포함할 수 있다. 변형률 게이지는 제동력 작동 부재에 가해지는 응력, 변형률 또는 응력과 변형률을 측정하도록 구성될 수 있다. 제동력 작용 부재의 응력, 변형률 또는 응력과 변형률은 브레이크 유닛의 제동력에 비례할 수 있다.
브레이크 유닛은 디스크 브레이크 유닛(disk brake unit)을 포함할 수 있다. 제동력 작동 부재는 브레이크 유닛에 회전 가능하도록 부착된 레버(lever)를 포함할 수 있다. 상기 레버는 회전을 통해 브레이크 유닛에 제동력을 가할 수 있다. 레버는 변형률 게이지를 고정하도록 구성된 리세스(recess)를 형성할 수 있다. 통지 디바이스(notification device)가 변형률 게이지에 연결될 수 있다. 변형률 게이지의 정보는 브레이크 유닛에 의한 제동력의 정도를 확인하기 위해 통지 디바이스로 전달될 수 있다. 변형률 게이지에는 외부 코팅이 적용될 수 있다.
브레이크 유닛은 트레드 브레이크 유닛(tread brake unit)을 포함할 수 있다. 제동력 작동 부재는 브레이크 유닛에 회전 가능하도록 부착된 레버를 포함할 수 있다. 상기 레버는 회전을 통해 브레이크 장치에 제동력을 가할 수 있다. 레버는 변형률 게이지를 고정하도록 구성된 리세스를 형성할 수 있다. 통지 디바이스가 변형률 게이지에 연결될 수 있다. 변형률 게이지의 정보는 브레이크 유닛에 의한 제동력의 정도를 확인하기 위해 통지 디바이스로 전달될 수 있다. 변형률 게이지에는 보호 코팅(environmental coating)이 적용될 수 있다.
다른 실시예에서, 제동력 센서 장치가 장착된 철도용 차량은, 제동력 작동 부재를 포함하는 브레이크 유닛과 제동력 작동 부재에 위치하는 변형률 게이지를 장착한 철도용 차량을 포함할 수 있다. 변형률 게이지는 제동력 작동 부재의 응력, 변형률 또는 응력과 변형률을 측정하도록 구성될 수 있다. 제동력 작동 부재의 응력, 변형률 또는 응력과 변형률은 브레이크 유닛에 의해 가해지는 제동력에 비례할 수 있다.
브레이크 유닛은 디스크 브레이크 유닛을 포함할 수 있다. 제동력 작동 부재는 브레이크 유닛에 회전 가능하도록 부착된 레버를 포함할 수 있다. 상기 레버는 회전을 통해 브레이크 장치에 제동력을 가할 수 있다. 레버는 변형률 게이지를 고정하도록 구성된 리세스를 형성할 수 있다. 통지 디바이스가 변형률 게이지에 연결될 수 있다. 변형률 게이지의 정보는 브레이크 유닛에 의한 제동력의 정도를 확인하기 위해 통지 디바이스로 전달될 수 있다. 변형률 게이지에는 보호 코팅이 적용될 수 있다.
브레이크 유닛은 트레드 브레이크 유닛을 포함할 수 있다. 제동력 작동 부재는 브레이크 유닛에 회전 가능하도록 부착된 레버를 포함할 수 있다. 상기 레버는 회전을 통해 브레이크 장치에 제동력을 가할 수 있다. 레버는 변형률 게이지를 고정하도록 구성된 리세스를 형성할 수 있다. 통지 디바이스가 변형률 게이지에 연결될 수 있다. 변형률 게이지의 정보는 브레이크 유닛에 의한 제동력의 정도를 확인하기 위해 통지 디바이스로 전달될 수 있다. 변형률 게이지에는 보호 코팅이 적용될 수 있다.
또 다른 실시예에서 브레이크 유닛에 의해 가해지는 제동력을 측정하는 방법은, 제동력 작동 부재를 포함하는 브레이크 장치와 제동력 작동 부재에 위치하는 변형률 게이지를 제공하고, 제동력 작동 부재에 제동력을 가하며, 변형률 게이지를 이용하여 제동력 작동 부재에 가해지는 응력, 변형률 및 응력과 변형률을 측정하는 단계를 포함한다. 제동력 작용 부재에 가해지는 응력, 변형률 또는 응력과 변형률은 브레이크 유닛에 의해 가해지는 제동력에 비례할 수 있다. 상기 방법은 변형률 게이지에 의해 측정된 응력, 변형률 또는 응력과 변형률에 관한 정보를 통지 디바이스에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
추가적인 세부사항 및 장점들은 첨부된 도면들과 이하의 상세한 설명으로부터 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 의한 제동력 센서 장치를 브레이크 유닛과 함께 사용함으로써, 작업자가 철도용 차량의 브레이크 유닛을 직접 수동으로 검사할 필요가 없다. 원격으로 또는 철도용 차량의 외부에서 브레이크 유닛의 제동력을 직접 테스트할 수 있기에, 검사에 드는 시간과 비용을 절약할 수 있다.
도 1은 발명의 실시예에 따른 브레이크 유닛용 제동력 센서 장치의 정면 사시도이다.
도 2는 도 1의 제동력 센서 장치의 측면도이다.
도 3은 도 1의 제동력 센서 장치의 평면도이다.
도 4는 내부에 삽입된 연결장치가 도시된 도 1의 제동력 센서 장치의 정면 사시도이다.
도 5는 도 1의 제동력 센서 장치를 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 유닛의 전방 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 유닛용 제동력 센서 장치의 측면 사시도이다.
도 7은 도 6의 제동력 센서 장치의 측면도이다.
도 8은 도 6의 제동력 센서 장치의 저면도이다.
도 9는 연결장치가 도시된 도 6의 제동력 센서 장치의 저면 사시도이다.
도 10은 도 6의 제동력 센서 장치를 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 유닛의 단면도이다.
이하의 설명을 위하여, 본문에서 사용된 공간 지향적인 단어는 첨부된 도면이나 그림 또는 후술하는 상세한 설명에서 설명되는 바와 같이 참조된 실시예와 관련된다. 그러나 이하에서 설명되는 실시예는 다수의 대안적인 변형 및 구성을 가정할 수 있다고 이해해야 한다. 또한 첨부된 도면이나 그림 또는 본문을 통해서 묘사된 특정 구성요소, 장치, 특징, 그리고 동작 순서는 단지 예시적인 것이며, 제한적인 것으로 간주되어서는 안됨을 이해해야 한다.
본 발명은 일반적으로 브레이크 유닛용 제동력 센서 장치에 관한 것으로서, 특히 변형률 게이지를 포함하는 철도용 차량의 브레이크 장치용 제동력 센서 장치에 관한 것이다. 제동력 센서 장치의 구성요소의 바람직하고 비제한적인 실시예가 도 1 내지 도 10에 도시되어 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 제동력 센서 장치(10. 이하, “장치(10)”이라 한다.)이 도시되어 있다. 일 실시예에서 장치(10)는 제동력 작동 부재 또는 레버(12)와 변형률 게이지(14)를 포함할 수 있다. 변형률 게이지(14)는 본 기술분야의 기술자들이 명백히 용이하게 인식할 수 있는 것으로써, 물체에 가해지는 응력이나 변형률을 측정하기 위한 통상적인 변형률 게이지로 이해될 수 있다. 레버(12)는 철도용 차량에 일반적으로 사용되는 디스크 브레이크 유닛에 통상적으로 사용되는 레버일 수 있다. 그러나 이는 자전거, 자동차, 버스 및 브레이크 패드를 통해 브레이크 디스크에 제동력을 가하는 다른 유형의 차량들에 이용되는 레버 또는 로드-베어링 부재(load-bearing member)를 포함하는 대체유형의 레버로도 이해될 수 있다. 레버(12)는 서로 평행하게 연장되는 제1 프레임 부재(first frame member, 16) 및 제2 프레임 부재(second frame member, 18)를 포함할 수 있다. 제1 크로스 부재(first cross member, 20)와 제2 크로스 부재(second cross member, 22)는 제1 프레임 부재(16)와 제2 프레임 부재(18) 사이에서 확장될 수 있다. 제1 크로스 부재(20)와 제2 크로스 부재(22)는 제1 프레임 부재(16)와 제2 프레임 부재(18)까지 수직으로 확장할 수 있다. 제1 프레임 부재(16)는 후술하는 바와 같이 브레이크 유닛의 일부분을 수용하고 이를 통해 연장되도록 구성된 적어도 3개 이상의 개구부(24a, 24b, 24c)를 형성할 수 있다. 제2 프레임 부재(18)는 후술하는 바와 같이 브레이크 유닛의 일부분을 수용하고 이를 통해 연장되도록 구성된 적어도 3개 이상의 개구부(26a, 26b, 26c)를 형성할 수 있다. 제1 프레임 부재(16)의 개구부(24a, 24b, 24c)는 제2 프레임 부재(18)의 개구부(26a, 26b, 26c)와 일직선 상에 위치되어 브레이크 장치의 구성요소를 그들 사이에 유지할 수 있다.
일 실시예에서 변형률 게이지(14)는 제2 프레임 부재(18)에 위치할 수 있다. 그러나 변형률 게이지(14)는 제2 프레임 부재(18)의 다른 부분이나 레버(12)의 다른 구조물 위에 장착될 수 있음을 이해해야 한다. 제2 프레임 부재(18)의 상부 표면은 리세스(28)를 형성할 수 있다. 변형률 게이지(14)는 리세스(28)에 장착할 수 있다. 또한 변형률 게이지(14)는 리세스를 필요로 하지 않고 제2 프레임 부재(18)에 장착하도록 고려해볼 수 있다. 그러나 변형률 게이지(14)를 리세스(28)에 장착할 때, 변형률 게이지(14)는 브레이크 유닛의 다른 부분이나 레버(12)와 접촉하지 않도록 보호된다. 변형률 게이지(14)는 파스너(fastner)와 같은 다른 부착방법 중에서 제2 프레임 부재(18)에 용접되거나 제2 프레임 부재(18)에 접착하여 부착될 수 있다. 일 실시예의 변형률 게이지(14)에는 손상을 추가로 막을 수 있는 보호 코팅이 적용될 수 있다. 변형률 게이지(14)는 레버(12)의 제2 프레임 부재(18)에 가해지는 응력 및/또는 변형률을 측정하도록 구성될 수 있다. 제2 프레임 부재(18)에 가해지는 응력 및/또는 변형률을 측정함으로써 브레이크 유닛으로부터 가해지는 제동력이 결정된다. 일 실시예의 변형률 게이지(14)는 직사각형의 형태일 수 있다. 그러나 변형률 게이지(14)의 크기나 모양은 레버(12)의 기하학적 구조 및 이용 가능한 여유공간에 따라 변할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
제2 프레임 부재(18)는 제2 프레임 부재(18)의 측면부에 다른 개구부(30)를 형성할 수 있다. 개구부(30)는 제2 프레임 부재(18)를 통해 연장될 수 있다. 제2 프레임 부재(18)는 또한 제2 프레임 부재(18)의 상단 표면부터 제2 프레임 부재(18)의 측면부에 위치한 개구부(30)까지 연장되는 채널(32)을 형성할 수 있다. 채널(32)은 제2 프레임 부재(18)의 측면부에 형성될 수 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이 개구부(30)는 연결장치(34)를 수용하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서 연결장치(34)는 브레이크 유닛의 다른 구성요소에 접촉하는 것을 방지하기 위해 레버(12)의 내측을 향해 배치될 수 있다. 또한 연결장치(34)는 레버(12)의 외부에 배치할 수도 있다. 케이블(36)은 연결장치(34)를 변형률 게이지(14)에 작동 가능하게 연결할 수 있다. 케이블(36)을 채널(32)에 위치시킴으로써 브레이크 유닛의 다른 구성요소와 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 변형률 게이지(14)는 레버(12)의 응력 및/또는 변형률에 대한 정보를 연결장치(34)를 통해 통지 디바이스(38)에 전송할 수 있다. 통지 디바이스(38)는 레버(12)에 가해지는 응력 및/또는 변형률의 양을 제동력으로 변환하는 것을 포함하여 여러 가지 작업을 수행하도록 구성되어 이 정보를 철도용 차량(40)의 작업자에게 통지한다. 레버(12)의 응력 및/또는 변형률은 브레이크 유닛의 제동력에 비례한다. 통지 디바이스(38)는 철도용 차량(40)에 설치될 수 있다. 통지 디바이스(38)는 브레이크 유닛에 직접 제공된 패널 표시, 철도용 차량(40)의 작업자가 휴대하는 휴대용 원격 유닛, 철도용 차량(40)의 제어 패널, 또는 철도 사령 기지의 제어 패널 및/또는 중앙처리장치(CPU)일 수 있다. 변형률 게이지(14)는 유선 연결 또는 원격으로 통지 디바이스(38)에 신호 정보를 전송할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 변형률 게이지(14) 또는 연결장치(34)는 원격 신호 방출장치(미도시) 또는 제어 패널 및/또는 CPU에 유선으로 연결될 수 있다.
도 5에는 브레이크 유닛(50)이 도시되어 있다. 일 실시예에서 브레이크 유닛(50)은 철도용 차량에서 공통적으로 사용되는 브레이크 유닛일 수 있다. 그러나 이에는 브레이크 디스크에 제동력을 가하기 위해 브레이크 패드를 사용하는 자전거, 자동차, 버스 및 다른 유형의 차량과 함께 사용되는 디스크 브레이크 유닛을 포함하는 다른 유형의 브레이크 유닛이 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 브레이크 유닛(50)은 액츄에이터(actuator, 52), 제1 레버(54), 제2 레버(56), 그리고 최소한 2개 이상의 브레이크 패드(58, 60)를 포함할 수 있다. 브레이크 패드(58, 60)는 제1 레버(54)의 제1 브레이크 헤드(59) 및 제2 레버(56)의 제2 브레이크 헤드(61)와 작동 가능하도록 각각 연결될 수 있다. 일 실시예에서 제1 레버(54)는 도 1 내지 도 4에서 나타낸 레버(12)에 대응된다. 제1 레버(54)의 하나의 단부는 액츄에이터(52)의 대향하는 단부와 연결될 수 있으며, 제1 레버(54)의 반대쪽 단부는 제1 브레이크 헤드(59)에 연결될 수 있다. 제2 레버(56)의 하나의 단부는 액츄에이터(52)의 반대쪽 단부와 연결될 수 있고, 제2 레버(56)의 대향하는 단부는 제2 브레이크 헤드(61)와 연결될 수 있다.
액츄에이터(52)는 유입구(62), 실린더(64) 및 벨로즈(bellows, 66)를 포함할 수 있다. 유입구(62)는 철도용 차량(74) 상의 가압 유체 공급원(72)과 유체연통(fluid communication)할 수 있다. 피스톤(미도시)은 실린더(64) 내에 위치한다. 브레이크 유닛(50)의 작동 중에, 가압된 유체는 유입구(62)를 통해 액츄에이터(52)의 실린더(64)로 공급된다. 가압된 유체는 피스톤을 세로 방향으로 밀어낸다. 피스톤을 세로 방향으로 움직이게 하기 위해 제1 레버(54)는 액츄에이터(52)의 하나의 단부와 연결될 수 있고, 액츄에이터(52)에 연결된 제1 레버(54)의 단부는 회전축 R을 중심으로 회전할 수 있다. 제2 레버(56) 또한 이와 유사하게 회전할 수 있다. 레버(54, 56)가 회전함으로써, 브레이크 패드(58, 60)는 철도용 차량(74)의 브레이크 디스크(미도시)와 접촉하게 된다. 브레이크 패드(58, 60)와 브레이크 디스크 사이에 생성된 마찰은 철도용 차량(74)의 주행속도를 감소시키거나 또는 정지하도록 한다.
제1 레버(54)상에 위치한 변형률 게이지(68)는 제1 레버(54)에 가해지는 응력 및/또는 변형률에 기초하여 제1 브레이크 패드(58)에 가해지는 제동력의 양을 측정하도록 구성될 수 있다. 제1 레버(54)가 회전하면, 제1 브레이크 패드(58)가 철도용 차량의 바퀴와 접촉하기 시작한다. 응력 및/또는 변형률은 액츄에이터(52)가 지속적으로 회전하고 제1 레버(54)에 압력을 가할수록 더 커질 수 있다. 변형률 게이지(68)는 제1 레버(54)에 가해진 응력 및/또는 변형률을 식별하고, 이러한 정보를 통지 디바이스(70)로 전달할 수 있다. 통지 디바이스(70)는 레버(54)의 응력 및/또는 변형률의 양을 제동력의 양으로 변환하고 이 정보를 철도용 차량(74)의 작업자에게 알리는 것을 포함하는 몇 가지 상이한 작업을 수행하도록 구성될 수 있다. 레버(12)의 응력 및/또는 변형률은 브레이크 유닛의 제동력에 비례할 수 있다. 이어서 통지 디바이스(70)는 철도용 차량(74)의 작업자에게 브레이크 패드(58)에 의해 철도용 차량(74)의 브레이크 디스크에 가해지는 제동력의 양을 알릴 수 있다. 브레이크 유닛(50)과 함께 이러한 제동력 센서 장치를 사용함으로써, 작업자는 더 이상 철도용 차량(74)의 밑면이나 하단부의 브레이크 유닛을 관찰할 필요가 없다. 차량 내부의 브레이크 유닛을 검사하기 위한 피트나 유지보수 설비 없이 철도용 차량(74)의 외부에서 원격 또는 직접적으로 브레이크 유닛의 제동력을 검사할 수 있다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 제동력 센서 장치(80. 이하, “장치(80)”라 한다.)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 일 실시예에서 장치(80)는 제동력 작동 부재 또는 레버(82)와 변형률 게이지(84)를 포함할 수 있다. 변형률 게이지(84)는 본 기술분야의 기술자들이 명백히 용이하게 인식할 수 있는 것으로서, 물체에 가해지는 응력 및/또는 변형률을 측정하기 위해 통상적으로 사용되는 변형률 게이지일 수 있다는 것으로 이해된다. 레버(82)는 철도용 차량에 일반적으로 사용되는 트레드 브레이크 유닛에 통상적으로 사용되는 레버일 수 있다. 그러나 자전거, 자동차, 버스 및 바퀴에 제동력을 가하는 로드-베어링 부재를 이용하는 다른 유형의 차량과 함께 이용되는 레버를 포함하여, 대체 유형의 레버 또는 로드-베어링 부재로 이해된다. 레버(82)는 적어도 세 개의 개구부(88a, 88b, 88c)를 구성하는 본체(86)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 개구부(88a, 88b)는 본체(86)의 세로 길이만큼 서로 평행하게 연장될 수 있고, 브레이크 유닛의 독립된 구성요소들을 유지하도록 구성될 수 있다(이하에서 더 자세히 설명함). 제3 개구부(88c)는 본체(86)의 세로 길이만큼 수직으로 연장될 수 있고, 또한 브레이크 유닛의 독립된 구성요소들을 유지하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서 변형률 게이지(84)는 레버(82)의 본체(86) 위에 위치할 수 있다. 레버(82)의 밑면은 리세스(90)를 형성할 수 있다. 변형률 게이지(84)는 리세스(90) 안에 위치할 수 있다. 그러나 변형률 게이지(84)는 레버(82)의 다른 위치에도 고정될 수 있음을 이해해야 한다. 또한 변형률 게이지(84)는 별도로 레버(82)의 밑면에 형성된 리세스 없이 레버(82)의 밑면에 위치하도록 고려할 수 있다. 그러나 변형률 게이지(84)를 리세스(90) 안에 위치시킴으로써, 변형률 게이지(84)가 브레이크 유닛의 다른 구성요소들과 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 변형률 게이지(84)는 파스너와 같은 다른 부착방법 중에서, 레버(82)에 용접되거나 접착하여 부착될 수 있다. 일 실시예의 변형률 게이지(84)에는 손상을 추가로 막을 수 있는 보호 코팅이 적용될 수 있다. 변형률 게이지(84)는 레버(82)의 응력 및/또는 변형률을 측정하도록 구성될 수 있다. 레버(82)의 응력 및/또는 변형률을 측정함으로써 브레이크 유닛에서 레버(82)로 전달되는 제동력이 결정된다. 일 실시예의 변형률 게이지(84)는 직사각형의 형태일 수 있다. 그러나 변형률 게이지(84)의 크기나 모양은 레버(82)의 기하학적 구조 및 이용 가능한 여유공간에 따라 변할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 9에 도시된 바와 같이 연결장치(92)는 변형률 게이지(84)와 연결될 수 있다. 케이블(94)은 연결장치(92)와 변형률 게이지(84)를 작동 가능하게 연결할 수 있다. 변형률 게이지(84)는 레버(82)의 응력 및/또는 변형률에 대한 정보를 연결장치(92)를 통해 통지 디바이스(96)에 전송할 수 있다. 통지 디바이스(96)는 레버(82)에 가해지는 응력 및/또는 변형률의 양을 제동력으로 변환하는 것을 포함하여 여러 가지 작업을 수행하도록 구성되어 이 정보를 철도용 차량(40)의 작업자에게 통지한다. 레버(82)의 응력 및/또는 변형률은 브레이크 유닛의 제동력에 비례한다. 통지 디바이스(96)는 철도용 차량(98)에 설치될 수 있다. 통지 디바이스(96)는 브레이크 유닛에 직접 제공된 패널 표시, 철도용 차량(98)의 작업자가 휴대하는 휴대용 원격 유닛, 철도용 차량(98)의 제어 패널, 또는 철도 사령 기지의 제어 패널 및/또는 중앙처리장치(CPU)일 수 있다. 변형률 게이지(84)는 유선 연결 또는 원격으로 통지 디바이스(96)에 신호 정보를 전송할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 변형률 게이지(84) 또는 연결장치(92)는 원격 신호 방출장치(미도시) 또는 제어 패널 및/또는 CPU에 유선으로 연결될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 브레이크 유닛(100)은 제동력 센서 장치(102)와 결합된다. 일 실시예에서 브레이크 유닛(100)은 철도용 차량에서 공통적으로 사용되는 트레드 브레이크 장치일 수 있다. 그러나 자전거, 자동차, 버스 및 바퀴에 제동력을 가하는 로드-베어링 부재를 이용하는 다른 유형의 차량과 함께 이용되는 트레드 브레이크 유닛 또는 드럼 브레이크 유닛을 포함하여, 대체 유형의 브레이크 유닛으로 이해된다. 일 실시예에서 제동력 센서 장치(102)는 도 6 내지 도 9에 도시된 제동력 센서 장치(80)일 수 있다. 제동력 센서 장치(102)는 레버(104)와 변형률 게이지(106)를 포함할 수 있다. 레버(104)의 표면은 리세스(108)를 형성할 수 있다. 변형률 게이지(106)는 레버(104)의 리세스(108)에 위치할 수 있다. 케이블(112)은 연결장치(110)를 변형률 게이지(106)에 작동 가능하게 연결할 수 있다. 연결장치(110)는 철도용 차량(116)의 통지 디바이스(114)에 연결될 수 있다. 변형률 게이지(106)와 연결장치(110), 그리고 통지 디바이스(114)의 상호작용 및 동작은 상술한 바와 같다.
브레이크 유닛(100)은 또한 공기실(118), 피스톤봉(120), 회전축(122), 브레이크 헤드(124), 그리고 브레이크슈(126)를 포함한다. 공기실(118)은 철도용 차량(116) 상의 가압 유체 공급원(128)과 유체연통할 수 있다. 유체원(128)은 가압 유체를 공기실(118)에 공급할 수 있다. 피스톤봉(120)의 하나의 단부는 공기실(118)에 연결될 수 있고, 피스톤봉(120)의 반대쪽 단부는 클레비스(clevis) 또는 다른 부착 구성요소를 통해 레버(104)의 에 연결된다. 레버(104)의 반대쪽 단부는 구체형 베어링(123) 또는 다른 유사한 수단을 통해 회전축(122)의 끝에 연결될 수 있다. 회전축(122)의 반대쪽 단부는 브레이크 헤드(124)에 연결된다. 브레이크슈(126)는 브레이크 헤드(124)의 상단 표면에 위치할 수 있다.
철도용 차량(116) 운행 중에, 철도용 차량(116)의 바퀴에 제동력을 가할 필요가 있을 수 있다. 이 경우 가압 유체 공급원(128)에서 가압된 유체가 공기실(118)에 공급된다. 가압된 유체는 피스톤봉(120)이 공기실(118)로부터 레버(104)쪽으로 연장되도록 한다. 이어서, 레버(104)는 피스톤봉(120)과의 연결을 통해 브레이크 유닛(100)에 대한 회전축 R을 중심으로 시계방향으로 회전한다. 레버(104) 또한 축회전식으로 회전축(122)에 연결되기에, 레버(104)가 피스톤봉(120)을 통해 시계방향으로 회전함에 따라 레버(104)는 회전축(122)을 위쪽 방향으로 이동시킨다. 회전축(122)이 위로 이동함에 따라, 브레이크 헤드(124)의 브레이크슈(126)는 철도용 차량(116)의 바퀴와 접촉하여 제동작용을 수행한다.
레버(104)에 위치한 변형률 게이지(106)는 레버(104)에 가해지는 응력 및/또는 변형률에 기초하여 철도용 차량(116)의 바퀴에서 브레이크슈(126)에 의해 적용되는 제동력을 측정하도록 구성될 수 있다. 레버(104)가 브레이크 유닛(100)에 대하여 회전하면, 브레이크슈(126)가 철도용 차량(116)의 바퀴와 접촉하기 시작한다. 응력 및/또는 변형률은 피스톤봉(120)이 레버(104)의 회전에 영향을 가하고 레버(104)에 의해 가해진 부하가 증가함에 따라 커질 수 있다. 변형률 게이지(106)는 응력 및/또는 변형률을 측정하도록 구성될 수 있다. 통지 디바이스(114)는 레버(104)의 응력 및/또는 변형률에 기초하여 브레이크슈(126)에 의해 가해지는 제동력을 식별할 수 있다. 변형률 게이지(106)는 이러한 정보를 연결장치(110)를 통해 통지 디바이스(114)로 전달할 수 있다. 이어서, 통지 디바이스(114)는 브레이크슈(126)에 의해 철도용 차량(116)의 바퀴에 전달되는 제동력의 양을 철도용 차량(116)의 작업자에게 알릴 수 있다. 이 제동력 센서 장치(102)를 브레이크 유닛(100)과 함께 사용함으로써, 작업자가 철도용 차량(116)의 브레이크 유닛을 직접 수동으로 검사할 필요가 없다. 원격으로 또는 철도용 차량(116)의 외부에서 브레이크 유닛(100)의 제동력을 직접 테스트할 수 있기에, 검사에 드는 시간과 비용을 절약할 수 있다.
브레이크 유닛용 제동력 센서 장치의 실시예가 첨부된 도면으로 제시되고 상술된 바와 같이 상세히 설명되었지만, 당 기술분야의 기술자들은 본 발명의 범주 및 범위를 벗어나지 않는 선에서 명백하고 용이하게 다른 실시예들을 이루어낼 수 있을 것이다. 따라서 전술한 설명은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 의도하는 바이다. 상술한 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되며, 해당 청구항의 의미와 균등한 범위 내에서 파생된 모든 변경사항은 해당 범위 내에서 수용된다.

Claims (20)

  1. 다음을 포함하는 브레이크 유닛용 제동력 센서 장치:
    제동력 작동 부재를 포함하는 브레이크 유닛; 및
    상기 제동력 작동 부재(brake force application member)에 위치한 변형률 게이지(strain gage),
    여기서, 상기 변형률 게이지는 상기 제동력 작동 부재의 응력, 변형률 또는 응력과 변형률을 측정하도록 구성되고,
    상기 제동력 작동 부재의 응력, 변형률 또는 응력과 변형률은 상기 브레이크 유닛에 의하여 작동된 제동력에 비례함.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크 유닛은 디스크 브레이크 유닛(disk brake unit)을 추가로 포함하고;
    상기 제동력 작동 부재는 상기 브레이크 유닛 안에 회전되도록 위치한 레버(lever)를 추가로 포함하며,
    상기 레버는 제동력을 가하기 위해 상기 브레이크 유닛에 대하여 회전하는 것을 특징으로 하는 브레이크 유닛용 제동력 센서 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 레버는 변형률 게이지를 고정하기 위해 구비된 리세스(recess)로 구성된 것을 특징으로 하는 브레이크 유닛용 제동력 센서 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 변형률 게이지에 연결된 통지 디바이스(notification device)를 추가로 포함하고,
    상기 브레이크 유닛에 의하여 작동된 제동력의 양을 확인하기 위해 상기 변형률 게이지로부터의 정보가 통지 디바이스로 전달되는 것을 특징으로 하는 브레이크 유닛용 제동력 센서 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 변형률 게이지상에 제공된 보호 코팅(environmental coating)을 추가로 포함하는 브레이크 유닛용 제동력 센서 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크 유닛은 트레드 브레이크 유닛(tread brake unit)을 추가로 포함하고;
    상기 제동력 작동 부재는 브레이크 유닛 안에 회전되도록 위치한 레버를 추가로 포함하며,
    상기 레버는 제동력을 가하기 위해 브레이크 유닛에 대하여 회전하는 것을 특징으로 하는 브레이크 유닛용 제동력 센서 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 레버는 상기 변형률 게이지를 고정하기 위해 구비된 리세스로 구성된 것을 특징으로 하는 브레이크 유닛용 제동력 센서 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 변형률 게이지에 연결된 통지 디바이스를 추가로 포함하고,
    상기 브레이크 유닛에 의하여 작동된 제동력의 양을 확인하기 위해 상기 변형률 게이지로부터의 정보가 통지 디바이스로 전달되는 것을 특징으로 하는 브레이크 유닛용 제동력 센서 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 변형률 게이지상에 제공된 보호 코팅을 추가로 포함하는 브레이크 유닛용 제동력 센서 장치.
  10. 다음을 포함하는 브레이크 유닛용 제동력 센서 장치가 장착된 철도용 차량:
    제동력 작동 부재를 포함한 브레이크 유닛을 포함한 철도용 차량; 및
    상기 제동력 작동 부재상에 위치한 변형률 게이지,
    여기서, 상기 변형률 게이지는 상기 제동력 작동 부재의 응력, 변형률 또는 응력과 변형률을 측정하도록 구성되고,
    상기 제동력 작동 부재의 응력, 변형률 또는 응력과 변형률은 상기 브레이크 유닛에 의하여 작동된 제동력에 비례함.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 브레이크 유닛은 디스크 브레이크 유닛을 추가로 포함하고;
    상기 제동력 작동 부재는 브레이크 유닛 안에 회전되도록 위치한 레버를 추가로 포함하며,
    상기 레버는 제동력을 가하기 위해 브레이크 유닛에 대하여 회전하는 것을 특징으로 하는 철도용 차량.
  12. 제11항에 있어서, 상기 레버는 상기 변형률 게이지를 고정하기 위해 구비된 리세스로 구성된 것을 특징으로 하는 철도용 차량.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 변형률 게이지에 연결된 통지 디바이스를 추가로 포함하고,
    상기 브레이크 유닛에 의하여 작동된 제동력의 양을 확인하기 위해 상기 변형률 게이지로부터의 정보가 통지 디바이스로 전달되는 것을 특징으로 하는 철도용 차량.
  14. 제11항에 있어서, 상기 변형률 게이지상에 제공된 보호 코팅을 추가로 포함하는 철도용 차량.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 브레이크 유닛은 트레드 브레이크 유닛을 추가로 포함하고;
    상기 제동력 작동 부재는 브레이크 유닛 안에 회전되도록 위치한 레버를 추가로 포함하며,
    상기 레버는 제동력을 가하기 위해 브레이크 유닛에 대하여 회전하는 것을 특징으로 하는 철도용 차량.
  16. 제15항에 있어서, 상기 레버는 변형률 게이지를 고정하기 위해 구비된 리세스로 구성된 것을 특징으로 하는 철도용 차량.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 변형률 게이지에 연결된 통지 디바이스를 추가로 포함하고,
    상기 브레이크 유닛에 의하여 작동된 제동력의 양을 확인하기 위해 상기 변형률 게이지로부터의 정보가 통지 디바이스로 전달되는 것을 특징으로 하는 철도용 차량.
  18. 제15항에 있어서, 상기 변형률 게이지상에 제공된 보호 코팅을 추가로 포함하는 철도용 차량.
  19. 다음 단계를 포함하는 브레이크 유닛에 의해 작동된 제동력 측정 방법:
    a) 제동력 작동 부재; 및
    상기 제동력 작동 부재상에 위치한 변형률 게이지를 포함하는 브레이크 유닛을 제공하는 단계;
    b) 상기 제동력 작동 부재를 이용하여 제동력을 가하는 단계; 및
    c) 상기 변형률 게이지를 이용하여 제동력 작동 부재의 응력, 변형률 또는 응력과 변형률을 측정하는 단계,
    여기서, 상기 제동력 작동 부재의 응력, 변형률 또는 응력과 변형률은 상기 브레이크 유닛에 의해 작동된 제동력에 비례함.
  20. 제19항에 있어서, 상기 변형률 게이지에 의해 측정된 응력, 변형률 또는 응력과 변형률에 관한 정보를 통지 디바이스로 전송하는 단계를 추가로 포함하는 브레이크 유닛에 의해 작동된 제동력 측정 방법.
KR1020177006875A 2014-09-15 2015-09-10 브레이크 유닛용 제동력 센서 장치 KR20170056545A (ko)

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US14/486,157 2014-09-15
PCT/US2015/049330 WO2016044049A1 (en) 2014-09-15 2015-09-10 Brake force sensor arrangement for a brake unit

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