KR101082454B1 - 전철기 클러치용 마찰판의 제조방법 및 그 마찰판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전철기 클러치용 마찰판의 제조방법 및 그 마찰판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 케브라 5.7중량%, 레진 17.3중량%, 바륨 28.5중량%, 스틸울 24.8중량%, 산화알루미늄 2.3중량%, 카슈 2.7중량%, 탄산칼슘 18.7중량%을 교반기에 투입한 후 혼합하는 단계와 상기 교반기에서 혼합된 혼합물을 프레스의 금형에 배치시킨 후 180℃의 온도로 3분간 가압성형하여 마찰판을 형성시키는 단계와 가압성형된 마찰판을 전기열처리기에 투입하여 열처리시키는 단계와 열처리된 마찰판의 외면을 연마하는 가공단계로 이루어져, 마찰열에 의해 클러치 및 마찰판의 손상되는 것을 방지하고, 윤활유의 점성이 묽어지는 것을 방지하는 효과가 있다.

Description

전철기 클러치용 마찰판의 제조방법 및 그 마찰판 { Manufacturing method of friction plate }

본 발명은 전철기 클러치용 마찰판의 제조방법 및 그 마찰판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마찰판에 유동통로와 승강통로를 형성시켜 윤활유가 유동되게 함으로써, 마찰열에 의해 클러치 및 마찰판의 손상되는 것을 방지하고, 윤활유의 점성이 묽어지는 것을 방지하는 전철기 클러치용 마찰판의 제조방법 및 그 마찰판에 관한 것이다.

일반적으로, 철도에서는 선로를 따라 이동하는 철도차량의 선로를 바꾸기 위해 전기 전철기가 설치된다.

전기 전철기는 작동신호가 주어지면 구동모터가 작동하여 제1,제2베벨기어를 회전시키고 제1,제2베벨기어는 클러치 및 그 일측의 동력전달치차를 통해 전환기어를 회전시키고, 또 그 전환기어를 통해 동작간을 전후진시켜 레일을 밀고 당김으로써 선로의 진행방향을 바꾸어지도록 한 것이다.

이러한 전기 전철기에 설치되는 클러치는 주로 NS-AM클러치와 NS형클러치로 구분되는데, NS-AM클러치는 전량 수입하고 있는 실정이므로 고가이고 부품교환이 불가능하며 또 6초이하로 규정된 전환시간보다 더늦게 이루어지는 단점이 있다. 특히 기존의 전기 전철기와는 호환되지 않는 단점이 있다.

또한 NS클러치(100)는 도 1에서와 같이 모터(M)와 연결되는 제1,제2베벨기어의 하부에 클러치케이스(300)가 설치되고 그 내부에 클러치축(200)이 설치되며, 이 클러치축(200)과 클러치 케이스(300)의 사이에는 고정마찰판(410), 회전마찰판(420) 등이 설치되어 있어 모터(M)의 동력을 전달해 줌과 동시에 동작간에 의해 이동되는 레일과 고정레일사이에 자갈 및 기타 이물질이 끼어 작동이 불가능하게 되었을 때에는 동력이 전달되지 않도록 하여 모터(M)의 과열과 기기의 파손을 방지하는 기능을 수행하게 한다.

또한, 종래에는 주철제 등으로 이루어진 마찰판이 개발되어 사용되다가, 이러한 주철제 제륜자가 내마모성이 떨어지고, 과도한 소음을 일으키는 등의 문제가 발생되어 1980년대부터는 석면과 레진을 주원료로 한 비철계 마찰판이 제작되어 사용되어 왔다.

그러나, 종래의 NS형클러치는 클러치축이 하부의 클러치 케이스를 관통하여 설치되어 있고, 또 이를 지지하는 축받이가 클러치 케이스 하부의 몸체에 축착되어 외부로 노출되어 있으므로 각 마찰판의 마찰에 과열되어 내부의 윤활유 점성이 떨어지게 되면 클러치축과 클러치 케이스의 틈새로 유출되어 윤활유 부족현상이 발생되므로 자주 윤활유를 보충해주지 않게 되면 각 마찰판이 서로 눌어붙어 고장 또는 파손되는 현상이 잦아 이를 자주 교체해주거나 수리를 해야 하는 번거로움이 있으며, 상기 마찰판에 사용되는 석면이 인체에 유해하여 작업자 및 보행자의 건강을 위협하고 환경을 오염시키는 문제점이 상존하게 된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 마찰판에 유동통로와 승강통로를 형성시켜 윤활유가 유동되게 함으로써, 마찰열에 의해 클러치 및 마찰판의 손상되는 것을 방지하고, 윤활유의 점성이 묽어지는 것을 방지하는 전철기 클러치용 마찰판의 제조방법 및 그 마찰판을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 마찰판에 석면이 포함되지 않아 건강의 위협과 환경이 오염되지 않는 전철기 클러치용 마찰판의 제조방법 및 그 마찰판을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명은 케브라 5.7중량%, 레진 17.3중량%, 바륨 28.5중량%, 스틸울 24.8중량%, 산화알루미늄 2.3중량%, 카슈 2.7중량%, 탄산칼슘 18.7중량%을 교반기에 투입한 후 혼합하는 단계와 상기 교반기에서 혼합된 혼합물을 프레스의 금형에 배치시킨 후 180℃의 온도로 3분간 가압성형하여 마찰판을 형성시키는 단계와 가압성형된 마찰판을 전기열처리기에 투입하여 열처리시키는 단계와 열처리된 마찰판의 외면을 연마하는 가공단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 케브라 5.7중량%, 레진 17.3중량%, 바륨 28.5중량%, 스틸울 24.8중량%, 산화알루미늄 2.3중량%, 카슈 2.7중량%, 탄산칼슘 18.7중량%의 혼합조성비로 이루어진 혼합물을 가압성형하여 마찰판을 형성하되, 상기 마찰판의 중앙에는 클러치의 회전축에 끼움되도록 체결공이 형성되고, 상면에는 방사상으로 망상구조의 윤활통로가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 마찰판의 외측면과 상기 체결공의 내측면에는 사선형태의 승강통로가 더 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명인 전철기 클러치용 마찰판의 제조방법 및 그 마찰판은 마찰판에 유동통로와 승강통로를 형성시켜 윤활유가 유동되게 함으로써, 마찰열에 의해 클러치 및 마찰판의 손상되는 것을 방지하고, 윤활유의 점성이 묽어지는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한, 마찰판에 석면이 포함되지 않아 건강의 위협과 환경이 오염되지 않는 효과가 있다.

도 1은 종래의 전철기용 클러치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 전철기 클러치용 마찰판 제조방법을 나타낸 순서도 이다.
도 3은 본 발명에 따른 전철기 클러치용 마찰판 제조방법에 있어, 마찰판의 혼합조성비를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 전철기 클러치용 마찰판을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전철기 클러치용 마찰판이 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전철기 클러치용 마찰판의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전철기 클러치용 마찰판의 제조방법 및 그 마찰판의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.

도 2 본 발명에 따른 전철기 클러치용 마찰판 제조방법을 나타낸 순서도 이고, 도 3 본 발명에 따른 전철기 클러치용 마찰판 제조방법에 있어, 마찰판의 혼합조성비를 나타낸 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명인 전철기 클러치용 마찰판 제조방법은 클러치 본체의 내부에 설치된 클러치 축에 다수가 적층되게 끼움되는 마찰판의 제조 방법으로서, 이에 이와같은 클러치용 마찰판 제조방법은 혼합단계(S1)와 마찰판형성단계(S2)와 열처리단계(S3)와 가공단계(S4)로 이루어진다.

상기 혼합단계(S1)는 교반기에 레진(Resin) 17.3중량%, 바륨(Barium) 28.5중량%, 스틸울(Steel Wool) 24.8중량%, 산화알루미늄(Alumina) 2.3중량%, 케브라(Kevlar) 5.7중량%, 카슈(Cashoe) 2.7중량%, 탄산칼슘(Calcium) 18.7중량%을 투입한 후 10분간 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계이다.

여기서, 상기 레진은 성형성을 위한 결합재로서, 케브라, 레진, 바륨, 스틸울, 산화알루미늄, 카슈, 탄산칼슘을 상호 접착시켜주며, 마찰판의 강도 및 내열성을 보강시켜주는 역활을 하고, 상기 바륨은 조성물의 공극을 채워주고 마찰판의 강도 및 내마모성을 향상시키는 역활을 한다.

또한, 상기 스틸울은 마찰에 의해 발생되는 열을 전이시키는 역활을 하며, 상기 산화알루미늄은 마찰판의 내마모성을 보강시켜주는 역활을 하고, 상기 탄산칼슘은 보강제로서 상기 마찰판의 수밀을 유지하고 강도를 보강시켜주는 역활을 한다.

그리고, 상기 카슈와 케브라는 고탄성률, 고강도의 유기섬유이다. 유기섬유는 열 저항 능력과 강도 및 결합력을 보강하고 제조공정시 적당한 작업조건을 조성하게 된다.

이때, 상기 레진이 상기 혼합물에 17.3중량% 미만으로 포함될 경우 마찰판의 결합력이 약하여 강도가 저하되고, 17.3중량% 이상이 포함될 경우 강도가 커져 마찰계수의 저하를 가져오게 되며, 상기 바륨이 28.5중량% 미만으로 포함될 경우 각 혼합물간의 간극이 공극이 너무 커지게 되고, 28.5중량% 이상으로 포함될 경우 지나치게 경화되어 마찰력이 감소하게 되며, 상기 스틸울을 24.8중량% 미만으로 포함될 경우 결합력이 약화되고, 24.8중량% 이상으로 포함도리 경우 마찰계수가 낮아지게 된다.

또한, 케브라가 5.7중량% 미만으로 포함될 경우 결합력이 약화되고, 5.7중량% 이상으로 포함될 경우 결합력이 지나치게 강해져 접촉되는 클러치본체, 클러치 축 및 적층된 마찰판들이 상호 손상되며, 카슈가 2.7중량% 미만으로 포함될 경우 열저항 능력이 감소되거나 각 혼합물간의 결합력이 저하되고, 2.7중량% 이상으로 포함될 경우 결합력이 강해져 클러치를 손상시키게 되며, 상기 산화알루미늄이 2.3중량% 미만으로 포함될 경우 내마모성이 약화되어 마찰판의 마모가 커지게 되고, 2.3중량% 이상으로 포함될 경우 지나치게 경화되어 마찰력이 감소하게 되며, 탄산칼슘이 18.7중량% 미만으로 포함도리 경우 결합력이 약하여 강도가 저하되고, 18.7중량% 이상으로 포함될 경우 강도가 커져 마찰계수의 저하를 가져오게 된다.

상기 마찰판 형성단계(S2)는 상기 교반기에서 혼합된 혼합물을 프레스의 금형에 배치시킨 후 180℃의 온도로 3분간 가압성형하여 마찰판을 형성시키게 된다.

이때, 180℃ 이상의 온도와 3분 이상의 시간으로 가압성형할 경우 열에 의한 변형이 발생될 수 있으며, 180℃ 이하의 온도와 3분 이하의 시간으로 가압성형할 경우 결합력이 약화된다.

상기 열처리단계(S3)는 가압성형된 마찰판을 전기열처리기에 투입하여 열처리시키는 단계로서, 상기한 전기열처리기는 통상의 가열로 또는 전기챔버가 사용되며, 바람직하게는 전기열처리기에 투입된 마찰판은 100℃의 온도를 30분간 열처리하여 강도를 높여주는 것이 바람직하다.

상기 가공단계(S4)는 열처리된 마찰판의 외면을 연마하는 단계로서, 성형과정에서 붙은 이물질이나 돌출부를 연삭기로 연마하여 표면처리하게 된다.

상기와 같이 클러치용 마찰판 제조방법는 마찰판에 유해성분이 포함된 석면이 불포함되어 인체에 무해하고 환경이 오염되지 않게 되며, 가공단계에서 마찰판의 상면에 윤활통로를 형성시키고, 외측면과 내측면에 유동통로를 형성시켜 마찰판들에 의해 발생되는 열을 감소시켜, 마찰열에 의해 윤활유의 점성이 떨어져 윤활유를 보충해야 하는 불편함이 없으며, 열에 의해 윤활유가 증발되어 윤활유 부록으로 인해 마찰판이 서로 눌어붙는 것을 방지하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 전철기 클러치용 마찰판을 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 전철기 클러치용 마찰판이 설치된 상태를 나타낸 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 전철기 클러치용 마찰판의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이 전철기 클러치용 마찰판(10)은 상술된 혼합물을 가압성형하여 형성된 것으로서, 이러한 클러치용 마찰판은 케브라 5.7중량%, 레진 17.3중량%, 바륨 28.5중량%, 스틸울 24.8중량%, 산화알미루늄 2.3중량%, 카슈 2.7중량%, 탄산칼슘 18.7중량%의 혼합조성비로 이루어진 혼합물을 가압성형하여 마찰판을 형성하되, 상기 마찰판의 중앙에는 클러치(100)의 회전축(200)에 끼움되도록 체결공(20)이 형성되고, 상면에는 방사상으로 망상구조의 윤활통로(30)가 형성된다.

즉, 상기한 윤활통로(30)로 적층되는 마찰판(10) 사이에 윤활제가 유동되어 마찰에 의한 마찰열의 발생을 줄임으로써, 마찰열에 의해 윤활제의 점성이 묽어져 자주 윤환제를 보충해야 하는 번거로움이 해소됨과 아울러 윤활제가 묽어져 발생되는 과도한 마찰에 의한 클러치(100) 및 마찰판(10)의 마모 및 파손을 방지하게 된다.

이때, 상기 마찰판(10)의 외측면과 상기 체결공(20)의 내측면에는 사선형태의 승강통로(40)가 더 형성된다.

즉, 다수개가 적층되는 마찰판(10)은 회전마찰판과 고정마찰판으로 구성되는데, 마찰판의 외측면과 체결공의 내측면에 승강통로(40)가 사선형태로 형성되어, 회전마찰판의 회전에 의해 윤활제가 클러치(100)내부에서 상,하로 유동됨으로써 마찰열의 발생을 줄이게 된다.

다시말해, 상기 윤활제는 상기 윤활통로(30)에 의해 수평이동되며, 상기 승강통로(40)를 통해 상,하로 이동되어, 클러치(100) 내부에 전체적으로 이동되어 마찰열을 줄이게 된다.

여기서, 상기한 윤활통로(30) 및 승강통로(40)를 갖는 마찰판(10)은 상술한 혼합물로 이루어지지 않고 통상의 마찰판 재료를 통해 형성시켜, 윤활제를 유동시키게 하는 것도 가능하다.

S1 : 혼합단계 S2 : 마찰판형성단계
S3 : 열처리 단계 S4 : 가공단계
10 : 마찰판 20 : 체결공
30 : 윤활통로 40 : 승강통로
100 : 클러치 200 : 회전축

Claims (3)

1. 삭제
2. 케브라 5.7중량%, 레진 17.3중량%, 바륨 28.5중량%, 스틸울 24.8중량%, 산화알루미늄 2.3중량%, 카슈 2.7중량%, 탄산칼슘 18.7중량%의 혼합조성비로 이루어진 혼합물을 가압성형하여 마찰판을 형성하되,
   상기 마찰판의 중앙에는 클러치의 회전축에 끼움되도록 체결공이 형성되고, 상면에는 방사상으로 망상구조의 윤활통로가 형성된 것을 특징으로 하는 전철기 클러치용 마찰판.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 마찰판의 외측면과 상기 체결공의 내측면에는 사선형태의 승강통로가 더 형성된 것을 특징으로 하는 전철기 클러치용 마찰판.

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