KR20210084772A

KR20210084772A - 철도차량용 제동 실린더

Info

Publication number: KR20210084772A
Application number: KR1020190176704A
Authority: KR
Inventors: 이재영; 강성웅
Original assignee: 유진기공산업주식회사
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-07-08
Also published as: KR102303360B1

Abstract

본 발명은 철도차량용 제동 실린더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실린더의 내부에 구비되는 피스톤이 원활하게 작동하도록 내부와 외부로 공기가 연통되도록 형성되는 브리더를 통하여 유입되는 수분이 실린더의 내측으로 유입되는 것을 방지하여 겨울이나 날씨가 추운 곳에서도 안정적으로 제동작용을 수행할 수 있도록 하는 철도차량용 제동 실린더에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 철도차량용 제동장치에 연결되어 캘리퍼를 제어하는 철도차량용 제동 실린더에 있어서, 내부에 피스톤이 구비되는 실린더부와, 상기 피스톤에 의해 이동하는 푸시부와, 상기 푸시부의 단부에 연결되어 상기 캘리퍼를 이동시키는 제동 헤드부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

철도차량용 제동 실린더{a brake cylinder for a railway vehicle}

본 발명은 철도차량용 제동 실린더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실린더의 내부에 구비되는 피스톤이 원활하게 작동하도록 내부와 외부로 공기가 연통되도록 형성되는 브리더를 통하여 유입되는 수분이 실린더의 내측으로 유입되는 것을 방지하여 겨울이나 날씨가 추운 곳에서도 안정적으로 제동작용을 수행할 수 있도록 하는 철도차량용 제동 실린더에 관한 것이다.

일반적으로 철도 차량용 디스크 브레이크 장치에 있어서, 브레이크 캘리퍼 유닛은 브레이크 작동을 위해, 커넥팅 로드가 중앙에 연결되어 있는 캘리퍼 레버의 단부들은 제동력 발생기에 의해, 캘리퍼 레버의 단부 사이에 배치된 브레이크 실린더(제동 실린더)에 의해 서로 확개(擴開) 되게 되어 있다.

또한, 조정장치에 의해 단부측에서 결합되어 있는 캘리퍼 레버들의 중앙영역에 브레이크 실린더를 연결 결합되어 있고, 제동력 발생기 내에 조정장치를 장착하는 것도 공지되어 있다.

이러한 구성들에 있어서, 캘리퍼 레버의 중앙의 연결영역은 반경방향으로 브레이크 디스크의 외부에 위치해야 하기 때문에, 캘리퍼 레버는 상기 연결영역으로부터 브레이크 패드의 연결지점까지 상당히 긴 길이를 갖게 된다.

여기서, 철도 차량용 디스크 브레이크 장치는 운행 중인 차량에 제동이 가해지게 되면 캘리퍼가 작동되면서 차축의 소정 위치에 설치된 휠 디스크를 가압하여 작동력이 발생되는 것이며, 또한 차량의 전 후방에 위치한 차륜과 근접된 위치에 별도의 실린더 유니트가 각각 대각선 방향으로 설치되어 있어 상용제동과 주차제동이 각기 따로 이루어지게 되었다.

이러한 철도 차량용 디스크 브레이크에 사용되는 제동 실린더의 일예로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 한국등록실용신안 제20-0245526호에 기재된 기술이 있는데, 그 기술적 특징은 실린더부(20)와 셋스크류(34)를 구비한 제동헤드부(40), 실린더부(20)와 제동헤드부(40) 사이에 설치되어 간격을 조절하는 자동간격 조절장치(30)가 포함되어 압축공기에 의해 작동되는 철도차량용 제동실린더 유니트(10)에 있어서, 상기 실린더부(20)의 실린더몸체(22)와 셋스크류(34) 사이에 끼움결합되는 자동간격 조절장치(30)의 조절튜브(37)는 선단에 형성된 제1스토퍼(38)가 실린더몸체(22)의 선단과 측면 접촉되고, 상기 제1스토퍼(38)로부터 일정간격 이격되어 단으로 형성된 접촉면과 실린더몸체(22)에 형성된 제2스토퍼(23)가 측면 접촉되면서 상기 셋스크류(34)의 외주면에 안착되며, 상기 실린더부(20)의 피스톤(24)과 실린더몸체(22) 내벽 사이에는 안착부재가 장착되고, 상기 안착부재는 피스톤(24)의 굴곡된 선단부 실린더몸체(22) 내벽에 장착되는 'U'자형의 패킹(27)과, 상기 피스톤(24)의 선단과 실린더몸체(22) 내벽 사이에 장착되는 가이드링(25)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

그런데, 한국등록실용신안 제20-0245526호에 기재된 기술은 자동 간격 조절 장치(40)를 구비함으로써, 디스크와 브레이크 패드 사이의 간격을 자동으로 조절하도록 하는 장점은 있으나, 실린더(20)의 일측에 외부와 연통되도록 구비되는 브리더(미도시)를 통하여 눈이나 수분이 유입되어 겨울과 같이 날씨가 추운 경우 유입된 물이 패킹(27)과 실린더몸체(22)의 내벽 사이에 얼음이 형성되어 피스톤 작동시 부압이 발생하게 되어 안정적인 제동작용을 수행할 수 없는 문제점이 있다.

한국등록실용신안 제20-0245526호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 실린더부, 푸시부, 제동 헤드부로 이루어지는 철도차량용 제동 실린더에서 실린더부의 내부에 구비되는 피스톤의 원활한 작동을 위하여 내부와 외부를 연통하여 공기가 유동하도록 하는 브리더를 실린더부를 구성하는 실린더 몸체와 제동 헤드부를 연결하는 벨로우즈의 하부에 형성하도록 함으로써, 브리더를 통하여 외부로부터 눈이나 수분이 흡입되더라도 실린더의 내측으로 유입되지 않도록 하여 겨울이나 온도가 낮은 장소에서도 피스톤이 정상 작동할 수 있어 안정적으로 제동작용을 수행할 수 있는 철도차량용 제동 실린더를 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;

철도차량용 제동장치에 연결되어 캘리퍼를 제어하는 철도차량용 제동 실린더에 있어서, 내부에 피스톤이 구비되는 실린더부와, 상기 피스톤에 의해 이동하는 푸시부와, 상기 푸시부의 단부에 연결되어 상기 캘리퍼를 이동시키는 제동 헤드부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 실린더부는 실린더 몸체와, 상기 실린더 몸체를 커버하는 커버부재와, 상기 커버부재의 내측에 구비되는 피스톤으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 푸시부의 외측에는 벨로우즈가 구비되되, 상기 벨로우즈의 일측 단부에 형성되는 제1연결부는 상기 실린더 몸체의 일측 중심부에는 상기 푸시부의 이동을 가이드하도록 형성되는 가이드부의 단부 외측에 연결되고, 상기 벨로우즈의 타측 단부에 형성되는 제2연결부는 상기 제동 헤드부의 일측에는 상기 푸시부의 단부가 연결되도록 형성되는 연결돌부의 단부 외측에 연결되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 벨로우즈의 하부에는 내측과 연통되도록 관형상의 브리더가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 벨로우즈의 내측은 가이드부의 내측면과 푸시부의 외측면 사이의 이격공간을 통하여 실린더부의 내측과 연통되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실린더 몸체의 일측에는 상기 피스톤의 일측면을 탄성 가압하는 제1복귀스프링의 단부가 지지되는 제1복귀스프링 수용부가 형성되고, 상기 제1스프링 수용부의 내측에는 상기 제1복귀스프링의 내측에 위치하여 상기 피스톤의 일측면을 탄성 가압하는 제2복귀스프링의 단부가 삽입되는 제2스프링 수용부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 실린더부, 간격 조절부, 제동 헤드부로 이루어지는 철도차량용 제동 실린더에서 실린더부의 내부에 구비되는 피스톤의 원활한 작동을 위하여 내부와 외부를 연통하여 공기가 유동하도록 하는 브리더를 실린더부를 구성하는 실린더 몸체와 제동 헤드부를 연결하는 벨로우즈의 하부에 형성하도록 함으로써, 브리더를 통하여 외부로부터 눈이나 수분이 흡입되더라도 실린더의 내측으로 유입되지 않도록 하여 겨울이나 온도가 낮은 장소에서도 피스톤이 정상 작동할 수 있어 안정적으로 제동작용을 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 철도차량용 제동 실린더 유니트의 사시도이다.
도 2는 종래의 철도차량용 제동 실린더 유니트의 단면도이다.
도 3은 종래의 철도차량용 제동 실린더의 브리더를 통하여 외부 수분이 유입되는 상태를 보여주는 상태도이다.
도 4는 본 발명에 따른 철도차량용 제동 실린더의 평면도이다.
도 5는 도 4의 A-A선 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.

도 3은 종래의 철도차량용 제동 실린더의 브리더를 통하여 외부 수분이 유입되는 상태를 보여주는 상태도이고, 도 4는 본 발명에 따른 철도차량용 제동 실린더의 측면도이고, 도 5는 도 4의 A-A선 단면도이다.

본 발명은 철도차량용 제동장치에 연결되어 캘리퍼를 제어하는 철도차량용 제동 실린더에 관한 것으로 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 그 구성은 내부에 피스톤(130)이 구비되는 실린더부(100)와 상기 피스톤(130)에 의해 이동하는 푸시부(200)와 상기 푸시부(200)의 단부에 연결되어 상기 캘리퍼를 이동시키는 제동 헤드부(300)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 실린더부(100)는 실린더 몸체(110)와 상기 실린더 몸체(110)를 커버하는 커버부재(120)와 상기 커버부재(120)의 내측에 구비되는 피스톤(130)으로 이루어진다.

이때, 상기 커버부재(120)의 일측에는 유입구(122)가 형성되어 철도차량으로부터 제동작용을 위한 압축공기를 공급받아 상기 피스톤(130)을 이동시켜 제동작용을 수행하게 된다.

그리고, 상기 피스톤(130)의 가장자리에는 커버부재(120)의 내벽과의 공간을 밀폐하기 위한 패킹(132)이 구비되는데, 상기 패킹(132)은 'U'자 형상으로 형성되고 상기 패킹(132)은 피스톤(130)의 가장자리에 설치되는 리테이너 링(134)에 의해 고정되게 된다.

그래서, 상기 유입구(122)로부터 공급되는 압축공기가 패킹(132)과 실린더부(100)의 내벽과의 사이로 유실되지 않게 됨으로써, 압축공기가 상기 피스톤(130)을 안정적으로 가압할 수 있게 된다.

한편, 상기 실린더부(100)를 구성하는 실린더 몸체(110)의 일측면 중심부에는 가이드부(112)가 돌출 형성되는데, 상기 가이드부(112)는 파이프 형상으로 형성되고, 내측에는 상기 푸시부(200)가 이동가능하게 구비된다.

여기서, 상기 푸시부(200)의 일측 단부는 상기 가이드부(112)를 통하여 상기 실린더부(100)의 내측으로 삽입되어 피스톤(130)의 일측면과 접하게 되고, 푸시부(200)의 타측 단부는 상기 제동 헤드부(300)의 일측에 형성되는 연결돌부(310)와 연결된다.

그래서, 상기 실린더부(100)에 형성되는 유입구(122)를 통하여 공급되는 압축공기에 의해 피스톤(130)이 가압되어 이동하게 되면, 상기 피스톤(130)과 연결되는 푸시부(200)가 이동되게 되고, 그에 따라 푸시부(200)의 단부에 구비되는 제동 헤드부(300)에 의해 캘리퍼가 이동하게 됨으로써, 캘리퍼의 단부에 구비되는 브레이크 슈가 브레이크 디스크를 가압하여 제동 작용을 수행하게 된다.

그리고, 상기 푸시부(200)의 외측에는 벨로우즈(400)가 구비되는데, 상기 벨로우즈(400)의 양측 단부에는 제1연결부(410)와 제2연결부(420)가 각각 형성되어 실린더부(100)와 제동 헤드부(300)에 연결되게 된다.

여기서, 상기 제1연결부(410)는 상기 실린더 몸체(110)의 일측면 중심부에 형성되는 가이드부(112)의 단부 외측에 연결되고, 상기 제2연결부(420)는 상기 제동 헤드부(300)의 일측에 형성되는 상기 연결돌부(310)의 단부 외측에 연결되게 된다.

이때, 상기 제1연결부(410)와 제2연결부(420)의 외측에는 각각 밴드부재(430)가 구비되어 상기 가이드부(112)와 연결돌부(310)에 견고하게 고정되게 된다.

따라서, 상기 벨로우즈(400)에 의해 외부의 이물질이 푸시부(200)와 가이드부(112) 사이로 유입되는 것을 방지하여 본 발명의 철도차량용 제동 실린더가 오작동을 일으키거나 이물질에 의해 푸시부(200)나 가이드부(112)가 손상되는 것을 방지하게 된다.

한편, 상기 벨로우즈(400)의 하부에는 브리더(440)가 형성되는데, 상기 브리더(440)는 관형상으로 형성되어 내측과 연통되도록 형성된다.

여기서, 상기 가이드부(112)의 내측면과 푸시부(200)의 외측면 사이에는 공기가 이동할 정도의 이격 공간이 형성되어 상기 벨로우즈(400)의 내측과 상기 실린더부(100)의 내측이 서로 연통되게 된다.

따라서, 제동을 위하여 상기 실린더부(100)로 압축공기가 공급되게 되어 실린더부(100)의 내측에 구비되는 피스톤(130)이 후방으로 밀릴 때, 피스톤(130)의 후부에 위치하는 공기들이 상기 가이드부(112)의 내측면과 푸시부(200)의 외측면 사이에 형성되는 이격공간을 통하여 벨로우즈(400)의 내측으로 이동하게 되고, 이렇게 이동된 공기는 상기 브리더(440)를 통하여 외측으로 배출되어 실린더부(100)나 벨로우즈(400)가 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.

즉, 본 발명에서와 같이 외측과 연통되어 공기가 유동할 수 있는 브리더(440)가 형성되지 않을 경우, 제동작용시에 실린더부(100)의 내부에 위치하는 공기가 피스톤(130)의 가압에 의해 외부로 배출될 수 없어 벨로우즈(400)의 내부로 유입된 공기의 압력에 의해 벨로우즈(400)의 제1,2연결부(410,420)가 파손되어 외부의 이물질이 유입되는 문제가 발생한다.

또한, 벨로우즈(400)를 금속과 같은 경질의 재질로 형성할 경우, 피스톤(130)의 후부에 위치한 공기가 벨로우즈(400) 쪽으로 이동하지 못하여 압축공기가 유입되더라도 피스톤(130)이 실린더부(100)의 내부에 수용된 공기의 압력에 의해 후방으로 이동할 수 없에 안정적인 제동작용을 수행할 수 없고, 실린더부(100) 내부에 수용된 공기의 압력보다 강한 압력으로 압축공기를 공급하여야 하므로 제동제어부(미도시)에서 제동압력을 정상적으로 제어할 수 없는 문제점이 발생한다.

그래서, 본 발명에서는 상기 벨로우즈(400)에 상기 브리더(440)를 형성함으로써, 공기가 유동할 수 있어 안정적으로 제동작용을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 브리더(440)가 하방으로 형성됨으로써, 이물질이 유입되는 것을 최소화할 수 있게 된다.

그리고, 종래에는 브리더(440)가 도 3에 도시된 바와 같이 실린더부(100)의 후부에 내측과 연통되도록 형성되어 공기가 유동되도록 하였으나, 겨울과 같이 날씨가 추울 경우, 브리더(440)가 하방으로 돌출되어 있더라도 제동작용 후, 완해 동작시에 피스톤이 원위치 되는 과정에서 실린더부(100) 내부에 음압이 발생하게 되므로 외부의 눈이나 안개 등을 흡입하게 된다.

이렇게 유입된 눈이나 안개 등의 수분이 하부로 이동하여 실린더부(100)의 내벽에 차가운 온도에 의해 얼어붇게 되면, 피스톤(130)의 가장자리에 구비되는 패킹(132)과의 사이에 위치하게 됨으로써, 실린더부(100)의 유입구(122)를 통하여 공급되는 압축공기가 얼음에 의해 형성되는 틈으로 누설되게 되어 피스톤(130)을 적절한 압력으로 이동시킬 수 없어 안정적인 제동작용을 수행할 수 없게 된다.

그런데, 본 발명에서는 상기 브리더(440)를 벨로우즈(400)의 제1연결부(410)에 하방으로 형성함으로써, 완해 작용시에 실린더부(100) 및 벨로우즈(400)의 내측에 형성되는 음압에 의해 외부의 눈이나 안개 등이 흡입되더라도 벨로우즈(400)의 내측에만 위치할 뿐, 실린더부(100)의 내측으로 이동되지 않도록 하여 유입구(122)를 통하여 공급되는 압축공기가 누설되는 것을 방지하여 안정적인 제동작용을 수행할 수 있게 한다.

그리고, 상기 실린더부(100)를 구성하는 실린더 몸체(110)의 일측에는 제1스프링 수용부(113)가 형성되어 상기 피스톤(130)의 일측면을 탄성가압하는 제1복귀스프링(114)의 단부가 삽입된다.

여기서, 상기 상기 제1스프링 수용부(113)의 내측에는 상기 제1복귀스프링(114)의 내측에 위치하여 상기 피스톤(130)의 일측면을 탄성 가압하는 제2복귀스프링(116)의 단부가 삽입되는 제2스프링 수용부(115)가 형성된다.

그래서, 상기 제1,2복귀스프링(114,116)에 의해 피스톤(130)의 일측면의 내측과 외측을 이중으로 탄성지지하게 됨으로써, 유입구(122)를 통하여 공급된 압축공기에 의해 피스톤(130)이 일측으로 기울어지는 것을 방지하여 안정적으로 제동작용을 수행할 수 있게 된다.

한편, 상기 피스톤(130)이 이동을 캘리퍼와 연결되는 제동 헤드부(300)로 전달하는 푸시부(200)의 내부에는 길이 조절부(부호 미도시)가 구비되는데, 이는 이미 공지된 기술이므로 별도의 설명은 생략하도록 한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

100 : 실린더부 110 : 실린더 몸체
120 : 커버부재 130 : 피스톤
200 : 푸시부 300 : 제동 헤드부
310 : 연결돌부 400 : 벨로우즈
410 : 제1연결부 420 : 제2연결부
430 : 밴드부재 440 : 브리더

Claims

철도차량용 제동장치에 연결되어 캘리퍼를 제어하는 철도차량용 제동 실린더에 있어서,
내부에 피스톤이 구비되는 실린더부와,
상기 피스톤에 의해 이동하는 푸시부와,
상기 푸시부의 단부에 연결되어 상기 캘리퍼를 이동시키는 제동 헤드부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량용 제동 실린더.
제1항에 있어서,
상기 실린더부는 실린더 몸체와,
상기 실린더 몸체를 커버하는 커버부재와,
상기 커버부재의 내측에 구비되는 피스톤으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량용 제동 실린더.
제2항에 있어서,
상기 푸시부의 외측에는 벨로우즈가 구비되되,
상기 벨로우즈의 일측 단부에 형성되는 제1연결부는 상기 실린더 몸체의 일측 중심부에는 상기 푸시부의 이동을 가이드하도록 형성되는 가이드부의 단부 외측에 연결되고,
상기 벨로우즈의 타측 단부에 형성되는 제2연결부는 상기 제동 헤드부의 일측에는 상기 푸시부의 단부가 연결되도록 형성되는 연결돌부의 단부 외측에 연결되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 제동 실린더.
제3항에 있어서,
상기 벨로우즈의 하부에는 내측과 연통되도록 관형상의 브리더가 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 제동 실린더.
제4항에 있어서,
상기 벨로우즈의 내측은 가이드부의 내측면과 푸시부의 외측면 사이의 이격공간을 통하여 실린더부의 내측과 연통되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 제동 실린더.
제2항에 있어서,
상기 실린더 몸체의 일측에는 상기 피스톤의 일측면을 탄성 가압하는 제1복귀스프링의 단부가 지지되는 제1복귀스프링 수용부가 형성되고,
상기 제1스프링 수용부의 내측에는 상기 제1복귀스프링의 내측에 위치하여 상기 피스톤의 일측면을 탄성 가압하는 제2복귀스프링의 단부가 삽입되는 제2스프링 수용부가 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 제동 실린더.