KR102011158B1 - 휠 장착형 브레이크 디스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양측이 철도 차량 휠의 휠 바디(1)에 배치되고 관통 볼트(3)에 의해 고정되는 휠 장착형 브레이크 디스크에 관한 것으로, 이 경우 각각의 관통 볼트(3)의 볼트 헤드(4)는 하나의 휠 장착형 브레이크 디스크(2)의 카운터싱크(6)에 그리고 관통 볼트(3)에 나사 결합되는 너트(5)는 다른 휠 장착형 브레이크 디스크(2)의 카운터싱크(6)에, 각각 카운터싱크의 베이스에 직접 또는 간접적으로 지지되도록 삽입된다. 본 발명의 휠 장착형 브레이크 디스크는 각각의 카운터싱크(6)가 베이스까지 이르는 언더컷(8)을 포함하도록 형성된다.

Description

휠 장착형 브레이크 디스크{WHEEL-MOUNTED BRAKE DISKS}

본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 휠 장착형 브레이크 디스크에 관한 것이다.

공지된 철도 차량 휠에서, 양측이 휠 바디에 연결된 휠 장착형 브레이크 디스크들은 원주를 따라 분포된 다수의 관통 볼트에 의해 고정되고, 이 경우 관통 볼트들은 휠 바디를 관통하고, 관통 볼트의 각각의 헤드는 하나의 휠 장착형 브레이크 디스크의 카운터싱크에 삽입되고, 나사 결합되는 너트는 다른 휠 장착형 브레이크 디스크의 카운터싱크에 삽입된다. 휠 바디에 대한 휠 장착형 브레이크 디스크의 연결은 휠 허브, 휠 웨브 또는 휠 림의 영역에서 이루어질 수 있다.

효율적인 현대의 휠 장착형 브레이크 디스크의 경우에, 휠 웨브에 대해 2개의 휠 장착형 브레이크 디스크의 직접적인 나사 결합부가 구현되었다. 나사 결합부의 설계 시 최대 가능한 볼트의 길이가 바람직하고, 이는 볼트 헤드 아래 또는 볼트 헤드와 너트 아래의 슬리브를 이용함으로써 달성된다.

또한, 슬리브 대신에 또는 추가로 디스크 스프링 형태의 인장 디스크를 사용하는 것이 공지되어 있고, 상기 인장 디스크는 제동으로 인한 나사 결합된 부분들의 변형의 보상 및 일시적으로 발생하는 충격을 보상하기 위해 조여진 부분들의 가요성을 개선하는데 이용된다.

그러나 이러한 바람직한 작용은 결합부의 수명을 현저히 단축할 수 있는 부정적인 효과를 동반한다. 따라서 인장 디스크의 사용 시 나사로 조여진 결합부의 개수 및 가능한 설정치(setting values)가 몇 배로 늘어난다.

또한, 인장 디스크는 휠 장착형 브레이크 디스크의 사용 온도를 제한하는데, 그 이유는 인장 디스크는 어닐링 온도를 초과하는 온도로 가열되어서는 안되기 때문이다. 그렇지 않으면 상기 인장 디스크는 스프링 작용을 하지 않고 나사 결합부의 수명을 감소시킨다. 또한, 인장 디스크를 이용함으로써 장착될 부품의 개수가 증가하고, 이로 인해 오장착의 위험이 현저히 높아진다.

또한, 인장 디스크의 사용은 카운터싱크의 비교적 큰 직경을 필요로 하고, 이는 소형 마찰 부재들을 가진 강성이거나 또는 유연한 소결 라이닝의 사용 가능성을 제한하는데, 특히 그 이유는 마찰 부재가 보어 에지에 걸려 있어서 손상될 수 있기 때문이다.

보어 직경을 최소화하기 위해, 압입 부시를 카운터싱크에 삽입하는 것이 제안되었고, 브레이크 디스크는 열에 의해 약간의 부하만 받을 수 있기 때문에, 이러한 구조는 실제로 입증되지 않고 도입되었다.

고유의 나사 결합부 외에 대부분의 휠 장착형 브레이크 디스크는 휠 바디 상에서 센터링을 위한, 예컨대 휠 바디의 관통 보어에서 지지되는 슬리브 형태의 부재들을 포함하고, 상기 슬리브는 각각 패그 형태로 형성된 단부를 갖고, 상기 단부는 마찰 디스크의 홈에 결합한다.

기본적으로 각각의 카운터싱크의 직경은 가능한 한 작게 구현되어야 하고, 이 경우 상기 직경은 나사 결합부를 조이기 위한 공구가 삽입될 수 있거나 또는 상기 인장 디스크의 사용 시 상기 인장 디스크가 팽창될 수 있을 정도의 크기이다. 마찰면을 향한 작은 개구로 인해 마찰 거동은 가능한 한 저하되지 않고, 라이닝 부재가 걸려있는 것이 저지된다.

카운터싱크의 바닥은 일반적으로 가능한 한 높은 강성으로 구현되고, 즉 바닥 두께는 각각의 휠 장착형 브레이크 디스크의 관통 보어의 직경에 비해 크게 선택된다. 인장 디스크 또는 스프링 부재 없이 결합 시 바닥 두께 대 실린더형 카운터싱크와 관통 보어의 직경차의 절반의 비는 바람직하게 1보다 작으므로, 실제로 휘어질 수 없는 강성 지지면이 달성된다.

제동 시 각각의 휠 장착형 브레이크 디스크는 표면의 가열에 의해 횡단면에서 비틀림이 발생하고, 이러한 비틀림에 의해 관통 볼트의 인장 부하가 야기된다. 강성 바닥으로 일반적인 구현 시 부하에 의해 직접적으로 볼트 체결 추가력이 제공되고, 상기 추가력은 변형 및 클램핑 길이로 인해 얻어진다. 비틀림은 휠 장착형 브레이크 디스크를 휠 바디에 접촉시키는 지지면이 분리될 정도로 심할 수 있다. 비틀림으로 인해 발생하는 인장력 외에도 제동 과정 중에 또는 내부 응력에 의해 발생하는 휠 장착형 브레이크 디스크의 변형/와핑(warping)도 관통 볼트에 추가력을 가한다.

본 발명의 과제는, 마찰면의 최적화 시 관통 볼트의 지속 수명이 높아지고 따라서 철도 차량 휠의 작동 안전성이 개선되도록 상기 방식의 휠 장착형 브레이크 디스크를 개선하는 것이다.

상기 과제는 청구범위 제 1 항의 특징을 포함하는 휠 장착형 브레이크 디스크에 의해 해결된다.

본 발명에 의해 나사 결합된 부품들의 가요성이 개선되고, 즉 높아지고, 이로써 볼트 부하는 현저히 감소하고, 관통 볼트의 지속 수명은 연장되고, 이 경우 인장 디스크 또는 다른 부재의 사용 시 주어지는 단점들은 제공되지 않는다.

마찰면 상의 카운터싱크의 보어 직경은 기존처럼 매우 작게 유지될 수 있고, 볼트 헤드 또는 너트의 직경에 의해서만 결정된다.

바닥 두께 대 언더컷과 관통 보어의 영역에 있는 카운터싱크의 직경차의 절반의 비는 1보다 작게 선택될 수 있고, 이 경우 바닥 두께는 바람직하게, 상기 영역에서 휠 장착형 브레이크 디스크의 열 및 기계적 부하를 영구적으로 견딜 수 있을 정도로 감소한다. 노치 효과를 최소화하기 위해, 카운터싱크의 바닥으로부터 언더컷의 실린더형 부분을 향한 이행부는 가능한 한 크게 선택될 반경에 의해 이루어져야 한다.

전술한 바와 같이, 제동 시 공지된 휠 장착형 브레이크 디스크의 중앙은 관통 볼트에 대한 인장 부하에 의해 외부로 휘어지거나, 또는 관통 볼트에 대한 인장- 및 휨 부하에 의해 변형/와핑이 발생한다. 본 발명에 의해 가요성 바닥은 탄성에 의해 휘어질 수 있고, 기능적으로 스프링 부재로서 작용한다. 부하가 높은 경우에도 휠 장착형 브레이크 디스크의 나사 결합된 영역은 실질적으로 휠 바디와 접촉을 유지한다.

증가한 가요성으로 인해 볼트 체결 추가력은 현저히 감소하고, 나사 결합부의 수명은 연장된다. 또한, 나사 결합된 영역의 열 팽창으로 인해 제공되는 추가 력은 비교적 얇은 바닥에 의해 감소한다. 이로써 지속 수명의 현저한 증가와 작동 안전성의 개선이 이루어진다.

또한, 본 발명은 더 적은 제조 기술 공정에 의해 구현될 수 있고, 이 경우 인장 디스크 또는 스프링 부재와 같은 추가 부품들은 생략될 수 있으므로 비용이 최소화된다.

또한, 본 발명은 소형 마찰 부재를 가진 브레이크 라이닝과 관련해서도 모든 종류의 휠 장착형 브레이크 디스크에 사용될 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 사상에 따라, 바닥 두께는 부분적으로 감소할 수 있고, 이를 위해 바닥은 내측 및/또는 외측의 동심 리세스를 포함한다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예들은 종속 청구항에 특징으로 언급된다.

본 발명의 실시예들은 하기에서 첨부된 도면을 참고로 설명된다.

도 1은 철도 차량 휠의 부분적인 횡단면도.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 철도 차량 휠의 실시예의 횡단면도.

도 1에 방사방향 내측으로 연장된 웨브(10)를 포함하는 휠 바디(1)를 가진 철도 차량 휠의 부분도가 도시되고, 상기 웨브에 양측으로 휠 장착형 브레이크 디스크(2)가 관통 보어(3)에 의해 고정된다. 한편으로는 볼트 헤드(4)를 수용하고 다른 한편으로는 너트(5)를 수용하기 위해 각각의 휠 장착형 브레이크 디스크(2)에 각각의 관통 볼트(3)를 위한 카운터싱크(6)가 배치되고, 상기 카운터싱크는 웨브(10)를 향한 관통 보어(12)로 이어지고, 이 경우 카운터싱크(6)의 베이스는 휠 바디(1)의 웨브(10)에 접촉하는 지지면(11)을 형성하는 바닥(9)을 제한한다.

본 발명에 따라, 각각의 카운터싱크(6)는 바닥까지 이르는 언더컷(8)을 포함하고, 상기 언더컷은 휠 바디(1)로부터 떨어져 있는 측면을 향해 실린더형 영역(7)으로 이어지고, 상기 영역은 관통 볼트(3)를 위한 삽입 개구를 형성하고, 휠 장착형 브레이크 디스크(2)의 마찰면(16)에서부터 시작된다.

언더컷(8)의 직경에 비해 작은 실린더형 영역(7)의 직경은 가능한 한 작게 선택되고, 볼트 헤드(4) 또는 너트(5) 및/또는 관통 볼트(3)를 고정할 수 있는 공구의 관련 크기에 의해서만 결정된다.

도면에 매우 분명하게 도시된 바와 같이, 바닥(9)과 언더컷(8)의 벽 사이의 이행부(13)는 노치 효과를 제거하거나 또는 최소화하기 위해 충분히 라운드된다.

도 2는 세부 사항으로서, 도 1에서 장착된 위치에서 도시된 휠 장착형 브레이크 디스크(2)의 횡단면을 도시하는 한편, 도 3 및 도 4는 휠 장착형 브레이크 디스크의 다른 실시예를 도시한다. 이 경우 바닥(9)은 동심 리세스(14, 15)를 포함하고, 상기 하나의 리세스는 도 3에 도시된 변형예에서 언더컷(8)을 향한 내측면에 제공되는 한편, 리세스(15)는 링 홈으로서 외측면으로 지지면(11)에 제공된다.

1 휠 바디
2 휠 장착형 브레이크 디스크
3 관통 볼트
4 볼트 헤드
5 너트
6 카운터싱크
7 실린더형 영역
8 언더컷
9 바닥
10 웨브
11 지지면
12 관통 보어
13 이행부
14 리세스
15 리세스
16 마찰면

Claims (6)

1. 양측이 철도 차량 휠의 휠 바디(1)에 배치되고 관통 볼트(3)에 의해 고정되는 휠 장착형 브레이크 디스크로서, 각각의 관통 볼트(3)의 볼트 헤드(4)는 하나의 휠 장착형 브레이크 디스크(2)의 카운터싱크(6)에 그리고 상기 관통 볼트(3)에 나사 결합되는 너트는 다른 휠 장착형 브레이크 디스크(2)의 카운터싱크(6)에, 각각 카운터싱크의 베이스에 직접 또는 간접적으로 지지되도록 삽입되는 휠 장착형 브레이크 디스크에 있어서,
   각각의 카운터싱크(6)는 베이스까지 이르는 언더컷(8)을 포함하고,
   상기 언더컷(8)의 베이스로부터 벽을 향한 이행부는 라운드되는 것을 특징으로 하는 휠 장착형 브레이크 디스크.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스의 두께 대 상기 언더컷(8)과 관통 보어(12) 사이의 직경차의 절반의 비는 ≥ 1인 것을 특징으로 하는 휠 장착형 브레이크 디스크.
3. 삭제
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 베이스는 상기 언더컷(8)을 향하는 측면 및/또는 그 반대 측면에 두께 감소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 장착형 브레이크 디스크.
5. 제4항에 있어서, 상기 두께 감소부는 동심 리세스(14, 15)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 휠 장착형 브레이크 디스크.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 관통 보어(12)로부터 떨어져 있는 상기 언더컷(8)의 측면은 실린더형 영역(7)으로 이행하는 것을 특징으로 하는 휠 장착형 브레이크 디스크.

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