KR100485713B1 - 철도차량용 브레이크 디스크 조립체 - Google Patents

철도차량용 브레이크 디스크 조립체 Download PDF

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KR100485713B1 KR10-2003-0046017A KR20030046017A KR100485713B1 KR 100485713 B1 KR100485713 B1 KR 100485713B1 KR 20030046017 A KR20030046017 A KR 20030046017A KR 100485713 B1 KR100485713 B1 KR 100485713B1
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Abstract

본 발명은 디스크본체, 분할핀, 허브본체 및 허브커버간의 체결력 및 결합력이 조절 및 증대됨은 물론 조립 및 분해가 용이한 철도차량용 브레이크 디스크 조립체를 제공한다. 그 브레이크 디스크 조립체는 일정반경을 갖는 내경과 외변을 형성하는 외경을 구비하고, 내경과 외경으로 연통하며 일정간격으로 이격되는 장착공이 형성되는 복수의 고정공이 형성되는 디스크본체; 디스크본체의 각각의 장착공에 해제 가능하며 삽설되며 탄성이 조절될 수 있는 복수의 분할핀; 및 중앙에는 차축에 고정되는 보어가 형성되고 주변에는 디스크본체의 각각의 장착공에 삽설된 분할핀의 일부가 삽입되는 장착홈이 형성되며 각각의 장착공 사이에 고정공이 형성되는 장착플랜지를 구비하는 허브본체와, 허브본체의 각각의 장착홈에 상응하고 분할핀의 나머지 부분을 수용하는 복수의 장착공과 장착플랜지의 각각의 고정공과 연통하며 볼트에 의해 고정되는 복수의 고정공이 형성되는 허브커버를 구비하는 허브로 구성된다.

Description

철도차량용 브레이크 디스크 조립체{Break disc assembly for train}
본 발명은 철도차량용 브레이크 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 허브와 브레이크디스크 본체간의 체결력이 향상되며, 상호간의 조립 및 분해가 용이한 철도차량용 브레이크 조립체에 관한 것이다.
일반적으로, 철도차량에는 다양한 연료 또는 전력을 사용하는 동력원이 탑재되어 있으며, 또한 그 철도차량에는 그 동력원으로부터 동력을 전달받아 지상에 부설된 레일을 따라 구동되는 차륜이 장착되어 있다. 물론, 이와 같은 철도차량에는 제동장치가 제공되어 있어 차량의 속도를 조절할 수 있음은 물론 그 차량을 정지시킬 수 있다. 특히, 철도차량의 제동장치는 그 중량이 과도하고 또한 한정된 레일을 따라 이동되기 때문에 제동에 신뢰성이 있어야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 철도차량에는 차체에 장착되는 차축(1)을 구비하며, 그 차축의 양측에는 도시되지 않은 레일에서 회전 구동되는 차륜(2)이 장착되어 있다. 또한, 차륜의 근접부의 차축(1)에는 차량의 제동을 위한 브레이크 조립체(3)가 장착된다. 브레이크 조립체(3)는 실제로 차축(1)에 장착되는 허브(4)와, 그 허브(4)에 볼트 및 너트로 체결되는 고정부(5)에 의해 결합되는 브레이크디스크(6)로 구성된다. 그 브레이크디스크(6)는 일반적으로 제동시 브레이크장치의 캘리퍼가 압착되며 상호 대향하는 2개의 브레이크 압착부(7)를 포함한다.
이와 같은 구성에 따라, 기관차에서 엔진이 작동되어 철도차량에 동력이 전달되거나 외력이 가해지면 차축(1)이 회전되고 동시에 차륜(2)이 도시되지 않은 레일에서 회전됨으로써 차량이 구동된다. 이때, 차량을 감속시키거나 또는 정지시키기 위해 도시되지 않은 제동장치를 작동시키면 그 제동장치의 캘리퍼에 장착된 브레이크 패드가 브레이크디스크(6)의 브레이크 압착부(7)를 가압함으로써, 브레이크 조립체(3)의 회전이 저지 또는 중지됨에 따라 차축(1) 및 차륜(2)의 회전속도가 감속되거나 정지되는 것이다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 다른 하나의 브레이크 조립체의 브레이크디스크 와 허브의 조립 구조에 따르면, 정원형의 허브(4)의 외측에 반원형의 브레이크디스크(6)를 가조립한 상태에서 제1분할핀(9a)을 이용하여 각각의 브레이크디스크(6)를 허브(4)에 예비적으로 고정한 후 최종적으로 제2분할핀(9b)으로 제1분할핀(9a)을 고정시킴으로써, 브레이크디스크(6)와 허브(4)가 상호 장착되는 조립방식 및 구성을 취하고 있다.
그러나 위와 같은 종래의 브레이크 디스크 조립구조는 여러 가지 문제점을 초래하는 것으로 나타났다. 먼저, 브레이크패드가 브레이크디스크의 브레이크 압착부에 압착되면 마찰열이 심하게 발생되어 브레이크디스크가 팽창하게 된다. 또한, 이 같은 제동이 반복되고, 브레이크디스크의 열팽창으로 인해 브레이크 디스크와 허브를 결합시키기 위해 볼트와 같은 고정수단이 고정되는 고정구멍에 응력이 집중된다. 이에 따라, 운행중 디스크에 크랙이 발생되며, 심한 경우 열차의 탈선을 초래하는 문제점이 있다.
또한, 브레이크의 장기간 사용시 제1분할핀과 제2분할핀이 탄성이 저하되거나 소멸되어 정상적인 고정기능을 할 수 없으며, 심한 경우 제2분할핀이 제1분할핀으로부터 이탈 또는 분할되어 결국 브레이크디스크와 허브가 분리되는 사고가 초래되는 문제점이 있다.
더욱이, 제1분할핀을 브레이크디스크본체의 원주로부터 내부를 향해 체결하거나 조이며 측면에서 제1분할핀을 고정시키는 방식으로 브레이크디스크와 허브를 조립해야 하므로 그 조립이 곤란하며, 특히, 브레이크디스크와 허브를 분해가 극히 곤란한 문제점이 있다.
부가적으로, 전술된 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 브레이크디스크에 홈을 형성하고 허브에 핀을 형성하여 상호 가압하여 조립하는 방식이 제기되었으나 이 같은 방식은 프레스와 같은 특정수단이 필요하고 여전히 조립 및 분해가 곤란한 단점이 있으며, 측방에서 체결볼트를 이용하여 허브와 브레이크디스크를 조립하는 방식은 제동시 응력의 집중으로 인해 체결볼트의 파손을 초래하는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상술된 문제점들을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 디스크본체와 허브를 용이하게 조립 및 분해할 수 있으며 상호 견고하게 고정시킬 수 있는 철도차량용 브레이크 디스크 조립체를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 분할핀의 탄성력을 조절할 수 있으며 체결력이 강화되는 철도차량용 브레이크 디스크 조립체를 제공하는데 있다.
이 같은 목적들은, 철도차량의 차축에 설치되어 제동을 실행하는 브레이크디스크 조립체에 있어서, 일정반경을 갖는 내경과 외변을 형성하는 외경을 구비하고, 상기 내경과 외경으로 연통하며 일정간격으로 이격되는 장착공이 형성되는 복수의 고정공이 형성되는 디스크본체; 상기 디스크본체의 각각의 장착공에 해제 가능하며 삽설되며 탄성이 조절될 수 있는 복수의 분할핀; 및 중앙에는 상기 차축에 고정되는 보어가 형성되고 주변에는 상기 디스크본체의 각각의 장착공에 삽설된 분할핀의 일부가 삽입되는 장착홈이 형성되며 상기 각각의 장착공 사이에 고정공이 형성되는 장착플랜지를 구비하는 허브본체와, 상기 허브본체의 각각의 장착홈에 상응하고 상기 분할핀의 나머지 부분을 수용하는 복수의 장착공과 상기 장착플랜지의 각각의 고정공과 연통하며 볼트에 의해 고정되는 복수의 고정공이 형성되는 허브커버를 구비하는 허브를 포함하는 철도차량용 브레이크디스크 조립체에 의해 달성될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
먼저 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 브레이크 디스크 조립체는 본체, 즉, 2개의 반원형 디스크로 이루어진 디스크 본체(10)를 구비한다. 디스크 본체(10)는 제동시 양측에 브레이크패드가 압착되는 압착부(12)를 구비하며, 압착부의 내측에는 제동시 발생되는 열을 외부로 발산시키기 위한 다수의 리브(14)들이 구비되어 있다. 디스크 본체(10)는 후술되는 허브에 장착되는 내경(D1)과 외변을 형성하는 외경(D2)을 구비한다.
특히, 본 발명에 적용되는 디스크본체(10)는 상세히 후술되는 분할핀이 내경(D1)으로부터 삽입되거나 삽설되는 다수의 장착공(16)이 일정간격으로 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 8개의 장착공(16)이 형성되어 있으나, 그 개수는 조립체의 전체적인 크기 또는 분할핀의 강도에 따라 적합하게 설정될 수 있다. 물론, 각각의 장착공(16)의 일측은 내경(D1)쪽으로 개방되어 있으며, 타측은 압착부(12) 사이 및 외경(D2)쪽으로 개방되어 있다. 또한, 후술되는 분할핀의 형상에 상응하도록 단(段)형으로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 디스크본체(10)의 각각의 장착공(16)에는 분할핀(20)이 삽입 고정된다. 각각의 분할핀(20)은 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 원통형의 부싱(22)을 구비한다. 부싱(22)은 길이방향 전체를 통해 절개부(22a)가 형성된다. 특히, 부싱(22)의 양측단의 내측에는 부싱의 중앙을 향해 직경이 점진적으로 좁아지도록 형성된 테이퍼부(22b;22c)가 형성되는 것이 바람직하다.
부싱(22)의 내부에는 볼트(24)가 삽입된다. 볼트(24)는 원기둥형의 몸체(24a)를 구비하며, 몸체(24a)의 일측에는 부싱(22)의 일측단의 테이퍼부(22b)에 상응하게 형성되며 그곳에 삽입 고정되도록 테이퍼진 헤드(24b)가 일체로 형성되며, 몸체(24a)의 타측에는 그 몸체(24a)보다 작은 직경을 가지며 부싱(22)의 타측으로 관통하는 고정로드(24c)가 일체로 연장 형성된다.
볼트(24)의 고정로드(24c)에는 전술된 부싱(22)의 직경 또는 확개를 조절하기 위한 와셔(26)가 외삽된다. 와셔(26)는 원통형으로 형성되는 것이 바람직하며, 외측면이 전술된 부싱(22)의 타측단의 테이퍼부(22c)와 동일하게 테이퍼지는 것이 바람직하다.
볼트(24)의 고정로드(24c)에는 와셔(26)를 이동시키거나 안내하여 최종적으로 부싱(22)의 직경 및 확개량 또는 탄성력을 조절하여 고정시키기 위한 록킹너트(28)가 조임 및 풀림이 가능하게 체결된다.
선택적으로, 록킹너트(28)의 풀림을 방지하기 위해 와셔(26)와 록킹너트(28)사이에는 록킹와셔(29)가 개재되는 것이 바람직하다. 이 같은 록킹와셔(29)는 스프링와셔 또는 풀림방지용 와셔로 형성될 수 있다. 또한, 록킹너트(28)의 조임시에는 풀림방지용 접착수지가 이용될 수 있다.
한편, 도 5a 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 디스크본체(10), 즉, 분할핀(20)이 장착된 디스크본체(10)는 허브(30)에 장착된다. 허브(30)는 차축에 고정되는 허브본체(32)를 구비한다. 허브본체(32)의 중앙부에는 차축에 삽입되는 보어(32a)를 구비한다.
허브본체(32)의 주변에는 장착플랜지(34)가 일체로 돌출 형성된다. 특히, 장착플랜지(34)에는 다수의 장착홈(34a)이 일정 간격으로 형성된다. 각각의 장착홈(34a)은 반원형으로 형성되는 것이 바람직한 바, 이는 후술되는 허브커버에 형성되는 각각의 장착홈과 함께 완전한 홈을 형성하도록 하기 위함이다. 장착홈(34a)의 위치 및 개수는 전술된 디스크본체(10)에 형성된 장착공(16)의 위치 및 개수에 상응하게 설정된다. 또한, 장착플랜지(34)에는 상세히 후술되는 허브커버를 체결 고정시키기 위한 복수의 고정공(34b)이 천공 형성된다. 각각의 고정공(34b)은 장착홈(34a)사이에 천공되는 것이 바람직하다.
허브본체(32)에는 허브커버(36)가 착탈 가능하게 고정된다. 허브커버(36)에는 허브본체(32)의 장착플랜지(34)에 형성된 각각의 장착홈(34a)에 대응하는 장착홈(36a)이 일정 간격으로 형성된다. 각각의 장착홈(36a)은 물론 장착플랜지(34)의 각각의 장착홈(34a)과 완전한 원형의 장착홈을 이룰 수 있도록 반원형으로 형성되며 동시가공으로 완성되는 것이 바람직하다. 또한, 허브커버(36)에는 허브본체(32)의 장착플랜지(34)에 고정될 수 있도록 장착플랜지(34)의 각각의 고정공(34b)과 연통하며 볼트와 같은 고정수단에 의해 상호 고정되는 고정공(36b)이 천공 형성된다.
이하, 전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 철도차량용 브레이크 디스크 조립체의 조립방법 및 그 작용모드를 도 7 및 8을 참조로 하여 상세히 설명한다.
먼저 디스크본체(10)에 장착된 각각의 분할핀(20)의 일부가 허브본체(32)의 장착플랜지(34)에 형성된 반원형의 각각의 장착홈(34a)에 삽입되도록 예비적으로 조립한다. 그리고 차축에 고정된 허브(30)의 홈(34a)에 맞게 끼워놓는다.
이후, 허브커버(36)를 허브본체(32)에 조립한다. 즉, 허브커버(36)에 형성된 각각의 장착홈(36a)을 허브본체(32)의 장착플랜지(34)에 형성된 각각의 장착홈(34a)에 일치시킴과 동시에 허브커버(36)의 각각의 고정공(36b)을 허브본체(32)의 장착플랜지(34)의 각각의 고정공(34b)과 일치시킨 후 볼트(B)와 너트(N)를 이용하여 허브본체(32)와 허브커버(36)를 완전하게 결합시킨다.
다음으로 작업자는 장착공(16)에 임시로 장착되어 있는 분할핀(20)을 외경(D2)으로부터 체결공구를 이용하여, 예컨대 35~60kg/cm2 의 조임 토오크(torque)로 너트(28)를 조여 분할핀(20)이 장착공(16)에 견고하게 장착되도록 한다. 여기서, 록킹너트(28)를 조이면 외측면이 테이퍼진 와셔가 볼트(24)의 헤드(24b)를 향해 이동하여 절개부(22a)에 의해 부싱(22)이 확개되면서 그것의 외측면이 장착공(16)의 내측면에 밀착 가압되어 견고한 장착상태를 이루게 된다.
이와 같이, 먼저 디스크본체에 분할핀을 고정시키고 그 디스크본체를 허브에 조립하고 측면에서 허브본체와 허브커버를 결합시켜 최종적으로 브레이크 디스크를 결합함으로써, 간단하고 용이하게 브레이크 디스크를 조립할 수 있는 것이다.
결과적으로, 본 발명에 따른 철도차량용 브레이크디스크 조립체에 의하면, 디스크본체, 분할핀, 허브본체 및 허브커버간의 체결력 및 결합력이 조절 및 증대됨은 물론 조립 및 분해가 용이하여 제품성, 조립성 및 작업성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 분할핀의 탄성력을 자유롭게 조절할 수 있으며 허브를 분리할 수 있어 분해 및 조립이 용이할 뿐 아니라 유지보수가 용이한 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술분야의 당업자라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
도 1은 일반적인 철도차량의 차체에 설치되는 브레이크 디스크를 보여주는 사시도.
도 2는 종래의 철도차량용 브레이크 디스크 조립체의 브레이크 디스크 본체와 허브의 결합관계를 보여주는 확대 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 철도차량의 브레이크 디스크 조립체에 적용되는 디스크 본체의 단면도.
도 4a는 본 발명에 따른 철도차량의 브레이크 디스크 조립체에 적용되는 분할핀의 부분 종단면도이며, 도 4b는 도 4a의 분할핀의 부싱의 단면도.
도 5a 및 5b 본 발명에 따른 철도차량의 브레이크 디스크 조립체에 적용되는 허브의 허브본체를 보여주는 정면도 및 측면도.
도 6a 및 6b는 본 발명에 따른 철도차량의 브레이크 디스크 조립체에 적용되는 허브의 허브커버를 보여주는 정면도 및 측면도.
도 7은 허브본체와 허브커버가 결합된 상태를 보여주는 측면도.
도 8은 도7의 선VIII-VIII에 따른 부분 확대 단면도로서, 브레이크 디스크 조립체가 조립된 상태에서의 각각의 구성요소의 결합상태를 보여주는 단면도.
♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
10: 디스크본체 12: 압착부
14: 리브 16: 장착공
20: 분할핀 22: 부싱
24: 볼트 26: 와셔
28: 록킹너트 30: 허브
32: 허브본체 34: 장착플랜지
36: 허브커버

Claims (6)

  1. 철도차량의 차축에 설치되어 제동을 실행하는 브레이크디스크 조립체에 있어서,
    일정반경을 갖는 내경과 외변을 형성하는 외경을 구비하고, 상기 내경과 외경으로 연통하며 일정간격으로 이격되는 장착공이 형성되는 복수의 고정공이 형성되는 디스크본체;
    상기 디스크본체의 각각의 장착공에 해제 가능하게 삽설되며 탄성이 조절될 수 있는 복수의 분할핀; 및
    중앙에는 상기 차축에 고정되는 보어가 형성되고 주변에는 상기 디스크본체의 각각의 장착공에 삽설된 분할핀의 일부가 삽입되는 장착홈이 형성되며 상기 각각의 장착공 사이에 고정공이 형성되는 장착플랜지를 구비하는 허브본체와, 상기 허브본체의 각각의 장착홈에 상응하며 상기 분할핀의 나머지 부분을 수용하는 복수의 장착공과 상기 장착플랜지의 각각의 고정공과 연통하며 볼트에 의해 고정되는 복수의 고정공이 형성되는 허브커버를 구비하는 허브;를 포함하는 철도차량용 브레이크디스크 조립체.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 분할핀은 길이방향으로 형성된 절개부를 구비하는 원통형 부싱; 상기 부싱에 삽입되는 몸체와, 상기 몸체의 일측에 일체로 형성되는 헤드와, 상기 부싱의 타측으로 관통하며 상기 디스크본체의 외경으로 노출되는 고정로드를 구비하는 볼트; 상기 볼트의 고정로드에 이동 가능하게 삽입되며 상기 부싱의 직경을 조절하기 위한 와셔; 및 상기 와셔의 이동을 안내 및 조절하여 고정시키도록 상기 고정로드에 해제 가능하게 결합되는 록킹너트를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 브레이크디스크 조립체.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 부싱의 양측단의 내측에는 중앙을 향해 직경이 점진적으로 좁아지는 테이퍼부가 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 브레이크디스크 조립체.
  4. 제 2항 또는 3항에 있어서, 상기 볼트의 헤드는 상기 부싱의 일측단의 테이퍼부에 상응하게 테이퍼지며, 상기 와셔의 외측면은 상기 부싱의 타측단의 테이퍼부에 상응하게 테이퍼지는 것을 특징으로 하는 철도차량용 브레이크디스크 조립체.
  5. 제 2항 또는 3항에 있어서, 상기 와셔와 상기 록킹너트 사이에는 록킹와셔가 개재되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 브레이크디스크 조립체.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 허브본체의 장착플랜지의 각각의 장착홈은 반원형으로 형성되며, 상기 허브커버의 각각의 장착공은 상기 장착플랜지의 각각의 장착홈과 완전한 원형의 장착홈을 이룰 수 있도록 반원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 브레이크디스크 조립체.
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