KR20010048532A - 철도차량용 브레이크디스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크부의 열팽창에 다른 응력을 흡수하기 위해 각각의 브레이크 압착부 사이에 형성된 리브들중 일부를 고정부의 연결부까지 연장시켜 후부가 형성됨에 따라 취약구조의 연결부가 보강됨으로써 제동시 연결부에서의 크랙의 발생이 방지되는 철도차량용 브레이크디스크를 제공한다.

그 브레이크디스크는 상기 허브에 삽입되어 고정되며 상기 액슬에 수직한 종축에 대해 평행한 플랜지(14)와, 상기 플랜지(14)로부터 상기 종축을 지나 직경이 증가하도록 수렴 형성되는 연결부(16)를 일체로 구비한 고정부(10); 및 고정부(10)에 일체로 형성되고 상호 대향하며 브레이크 장치의 캘리퍼에 의해 압착되는 브레이크 압착부(26)와, 상기 각각의 브레이크 압착부(26) 사이에 일정간격으로 형성되며 각각 다른 크기를 갖는 다수의 리브(28, 30, 32)를 일체로 포함하는 디스크부(12);로 구성되며, 각각의 리브들중 적어도 하나의 리브(28)들의 각각의 일단부는 상기 고정부(10)의 연결부(16)까지 연장되어 상기 연결부(16)의 일부와 함께 보강용 후부(厚部; thickness portion)(34)를 일체로 형성한다.

Description

철도차량용 브레이크디스크{BRAKE DISC FOR RAILROAD VEHICLE}

본 발명은 철도차량용 브레이크디스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 브레이크 작동시 열팽창으로 인해 일명 서버크랙(severe crack)이라 칭하는 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있는 철도차량용 브레이크디스크에 관한 것이다.

일반적으로, 지면에서 이동가능한 승용차, 상용차와 같은 차량은 물론 레일에서 이동가능한 철도차량에는 다양한 연료 또는 전력을 사용하는 엔진이 탑재되어 있으며, 그 엔진으로부터 동력을 전달받아 실제로 차량을 구동시키기 위한 휠이 장착되어 있다. 물론, 이와 같은 차량에는 제동장치가 제공되어 있어 차량의 속도를 조절할 수 있음은 물론 그 차량을 정지시킬 수 있다. 특히, 철도차량은 그 중량이 과도하고 또한 한정된 레일을 따라 이동되기 때문에 제동에 신뢰성이 있어야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 철도차량에는 차체에 장착되는 액슬(1)을 구비하며, 그 액슬의 양측에는 도시되지 않은 레일에서 회전 구동되는 차륜(2)이 장착되어 있다. 또한, 차륜의 근접부의 액슬(1)에는 차량의 제동을 위한 브레이크디스크(3)가 장착된다. 브레이크디스크(3)는 실제로 액슬(1)에 장착되는 디스크시트 또는 허브(4)에 예컨대, 볼트(5) 및 너트(6)에 의해 체결되는 고정부(7)와, 그 고정부(7)에 일체로 형성되며 도시되지 않은 브레이크장치의 캘리퍼가 압착되는 브레이크 압착부(8)가 양측에 형성된 디스크부(9)를 포함한다. 또한, 도시되지는 않았지만 각각의 브레이크 압착부(8)사이에는 다수의 보강 및 공냉용 리브가 일정간격을 두고 일체로 형성되어 있다.

이와 같은 구성에 따라, 기관차에서 엔진이 작동되어 차량에 동력이 전달되거나 외력이 가해지는 경우 액슬(1)이 회전되고 동시에 차륜(2)이 도시되지 않은 레일에서 회전됨으로써 차량이 구동된다. 이때, 철차를 감속시키거나 또는 정지시키기 위해 도시되지 않은 제동장치를 작동시키면 그 제동장치의 캘리퍼에 장착된 패드가 디스크부(9)의 양측면의 브레이크 압착부(8)를 가압함으로써, 브레이크디스크(3)의 회전이 저지 또는 중지됨에 따라 액슬(1) 및 휠(2)의 회전속도가 감속되거나 정지되는 것이다.

한편, 이와 같이 제동시 패드가 브레이크디스크에 압착되면 마찰열이 심하게 발생되어 브레이크디스크가 팽창하게 된다. 또한, 이 같은 제동이 반복되고, 또한 브레이크디스크의 열팽창이 반복적으로 발생하게 됨에 따라 브레이크디스크가 취약해지는 결점이 있다. 특히, 허브와 브레이크디스크간의 연결부인 고정부에 응력이 집중됨으로써 크랙이 발생하거나 파손되어 소정의 제동성능으로 제공하지 못하는 문제점이 있다.

이와 같이 고정부에 응력이 집중되는 이유는 그 고정부가 허브에 연결되는 부분이며, 특히, 액슬에서 허브로 전달되는 회전력과 디스크부에서 전달되는 제동력이 그 고정부에 집중되기 때문인 것으로 나타났다. 또한, 이와 같은 응력의 집중형상은 허브로부터의 회전력 및 디스크부로부터의 제동력이 분산됨이 없이 직접 거의 모두가 고정부 또는 허브와 디스크간의 연결부에 집중되기 때문인 것으로 나타났다. 부가적으로, 고정부가 브레이크디스크의 중심축상에 위치하며 외기와의 접촉면적이 상대적으로 좁아 신속하게 냉각되지 않으며, 이에 따라 열팽창이 쉽게 발생하기 때문인 것으로 나타났다.

이에 따라, 디스크부의 각각의 브레이크 압착부 사이에 형성된 리브들중 일부가 고정부의 연결부까지 연장되고 후부가 형성되어 연결부가 보강되고 열분포가 균일하게 됨으로써 제동시 연결부에서의 열응력에 의한 크랙의 발생이 방지되는 것이다.

이에 본 발명은 상술된 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 허브와 브레이크디스크간의 장착부, 특히, 브레이크디스크의 고정부와 디스크부사이의 연결부에서 크랙 또는 파손을 방지할 수 있는 철도차량용 브레이크디스크를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 응력이 분산되고, 열팽창이 방지되며, 냉각이 신속한 고정부를 일체로 구비하는 철도차량용 브레이크디스크를 제공하는데 있다.

이 같은 목적들은 철도차량의 액슬에 장착되는 허브에 고정되어 차량을 감속 또는 정지시키기 위한 철도차량용 브레이크디스크에 있어서, 상기 허브에 삽입되어 고정되며 상기 액슬에 수직한 종축에 대해 평행한 플랜지와, 상기 플랜지로부터 상기 종축을 지나 직경이 증가하도록 수렴 형성되는 연결부를 일체로 구비한 고정부; 및 상기 고정부에 일체로 형성되고 상호 대향하며 브레이크 장치의 캘리퍼에 의해 압착되는 브레이크 압착부와, 상기 각각의 브레이크 압착부 사이에 일정간격으로 형성되며 각각 다른 크기를 갖는 다수의 리브를 일체로 포함하는 디스크부;를 포함하며, 상기 각각의 리브들중 적어도 하나의 리브들의 각각의 일단부는 상기 고정부의 연결부까지 연장되어 상기 연결부의 일부와 함께 보강용 후부(厚部; thickness portion)를 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 브레이크디스크에 의해 달성될 수 있다.

도 1은 일반적인 철도차량의 액슬에 장착되는 브레이크디스크를 보여주는 정면도.

도 2는 본 발명에 따른 철도차량용 브레이크디스크의 정면도.

도 3은 도 2의 측면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10: 고정부 12: 디스크부

14: 플랜지 16: 연결부

18: 고정구멍 20: 열방출구

26: 브레이크 압착부 28,30,32: 리브

34: 후부 36: 고정구멍

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 브레이크디스크는 2개의 반원형으로 형성되거나 또는 일체의 원형으로 형성될 수 도 있는 바, 본 발명에 따른 실시예에서는 2개의 반원형으로 형성되어 볼트와 같은 체결수단에 상호 결합되는 브레이크디스크를 예로들어 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 각각의 절반부는 기본적으로 철도차량의 액슬에 고정된 허브에 예컨대 볼트에 의해 고정되는 고정부(10)와 실제로 철도차량의 제동장치에 연결되는 캘리퍼에 장착되는 브레이크패드에 의해 압착되는 디스크부(12)를 일체로 포함한다.

고정부(10)는 도시되지 않은 허브에 삽입되어 일정한 깊이를 갖는 원통형으로 형성되는 것이 바람직하다. 고정부(10)에는 세로축 즉, 액슬의 중심축에 수직하게 상하로 연장되는 종축에 대해 평행한 고정용 플랜지(14)와, 그 플랜지(14)로부터 상기 종축을 지나 디스크부(12)까지 연장되는 연결부(16)를 일체로 포함한다. 물론, 플랜지(14)에는 그것의 둘레를 따라 다수의 고정구멍(18)이 형성되어 있어 볼트와 같은 체결수단에 의해 허브에 고정될 수 있다.

특히, 연결부(16)의 둘레에는 후술되는 바와 같이 제동시 디스크부로부터 전달되는 열을 외부로 방출시키기 위한 다수의 방출구(20)가 일정간격으로 형성되어 있다.

고정부(10)에 일체로 형성된 디스크(12)는 양측에서 도시되지 않은 제동장치의 캘리퍼의 브레이크패드에 의해 압착되는 2개의 브레이크 압착부(26)를 포함한다. 각각의 브레이크 압착부(26)는 상호 대향하며, 또한 브레이크 압착부 사이에는 각각의 브레이크 압착부를 보강하기 위한 다수의 리브(28, 30, 32)가 일체로 형성된다. 리브들 중 리브(28)의 일단부는 각각의 방출구(20)사이로 연결부(16)까지 연장된다. 이와 같이 연장된 리브(28)의 일단부는 연결부(16)에 일체로 형성됨으로써 그 것과 함께 후부(厚部; thickness portion)(34)가 형성되며, 이에 따라 고정부(10)와 디스크부(12)간의 연결부위의 강도가 보강되는 것이다.

물론, 2개의 절반부에서 상호 접촉하거나 대향하는 측면의 양측에는 각각의 절반부를 상호 결합시킬 수 있도록 볼트와 같은 체결수단이 장입되어 결합되는 고정구멍(36)이 형성된다.

특히, 연결부(16)와 브레이크 압착부(26)간의 연접부 또는 교차점에는 그 위부분의 강도를 증가시키기 위한 보강리브(38)가 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 철도차량용 브레이크디스크의 설치방식 및 그 작용모드에 대해 상세히 설명한다.

작업자는 먼저 액슬에 장착된 허브에 플랜지(14)를 외삽한 후 볼트를 고정구멍(18)에 삽입하여 고정시킴으로써 액슬에 대한 브레이크디스크의 장착이 완료된다. 물론, 브레이크디스크가 2개의 반원형부로 형성된 경우에는 액슬에 장착되기전에 각각의 절반부를 고정구멍(36)에 볼트를 장입하여 상호 결합하거나, 또는 각각의 절반부를 액슬에 장착한 후에 볼트를 이용하여 상호 일체로 결합시킬 수 있다.

이와 같이 브레이크디스크가 철도차량의 액슬에 장착된 상태에서, 철도차량의 기관사가 제동장치를 작동시키면, 그 제동장치에 연계된 캘리퍼에 설치된 브레이크패드가 회전상태의 디스크부(12)의 브레이크 압착부(26)를 압착함으로써 그 철도차량이 감속되거나 정지할 수 있는 것이다.

한편, 제동시 패드가 디스크부(12)의 브레이크 압착부(26)를 압착할 때 발생되는 마찰열의 일부는 각각의 브레이크 압착부(26)의 외부 및 그들 각각의 브레이크 압착부 사이를 통해 외부로 방출된다. 또한, 그 브레이크 압착부(26)에서 발생되어 연결부(16)에 전달된 일부의 마찰열은 그 연결부(16)에 형성된 방출구(20)를 통해 외부로 방출됨으로써 열팽창이 방지된다.

특히, 브레이크 작동시 액슬에서 허브를 통해 고정부(10)로 전달되는 회전력과 디스크부에 가해지는 제동력이 모두 연결부(16)를 향해 집중되는 응력으로 작용할 때, 리브(28)의 단부에 의해 형성된 후부(36)가 연결부(16)에서 보강수단 역할을 함으로써 그 연결부(16)에서 크랙이 발생되거나 파손이 발생되지 않는 것이다. 또한, 연결부(16) 브레이크 압착부(26)간의 교차점에 형성된 보강리브(38)에 이부분에서의 크랙을 완전하게 방지할 수 있는 것이다.

또한, 실제로 제동력이 가해지는 디스크부(12)의 브레이크 압착부(26)와 고정부(12)의 플랜지(14)사이에 일체로 형성되는 연결부(16)는, 디스크브레이크의 종축을 일정각도로 경사져 횡방향으로 통과하도록 형성되어 그 것의 실제면적이 증대되고 또한 외기와의 접촉면적이 증대됨으로써, 브레이크디스크에서 발생되는 모든 열의 방출이 외부로 용이하여 발산되어 열팽창의 발생이 저하되거나 방지될 수 있는 것이다.

이에 따라, 고정부의 연결부에서 크랙의 발생이 방지되어 브레이크디스크 전체의 수명이 연장됨은 물론 제동의 신뢰성이 향상되는 것이다.

결과적으로, 본 발명에 따른 철도차량용 브레이크디스크에 의하면, 디스크부의 각각의 브레이크 압착부 사이에 형성된 리브들중 일부가 고정부의 연결부까지 연장되어 후부가 형성됨에 따라 연결부가 보강됨으로써 제동시 연결부에서의 크랙의 발생이 방지되는 효과가 있는 것이다.

또한, 연결부와 외기와의 접촉면적이 큼에 따라 브레이크디스크에서 발생되는 열이 신속하고 용이하게 외부로 발산됨으로써, 열팽창이 방지되는 장점이 있는 것이다.

이상에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술분야의 당업자들이라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (3)

1. 철도차량의 액슬에 장착되는 허브에 고정되어 차량을 감속 또는 정지시키기 위한 철도차량용 브레이크디스크에 있어서,

   상기 허브에 외삽되어 고정되며 상기 액슬에 수직한 종축에 대해 평행한 플랜지(14)와, 상기 플랜지(14)로부터 상기 종축을 지나 직경이 증가하도록 수렴 형성되는 연결부(16)를 일체로 구비한 고정부(10); 및

   상기 고정부(10)에 일체로 형성되고 상호 대향하며 브레이크 장치의 캘리퍼에 의해 압착되는 브레이크 압착부(26)와, 상기 각각의 브레이크 압착부(26) 사이에 일정간격으로 형성되며 각각 다른 크기를 갖는 다수의 리브(28, 30, 32)를 일체로 포함하는 디스크부(12);를 포함하며,

   상기 연결부(16)와 브레이크 압착부(26)간의 교차점에는 보강리브(38)가 형성되며, 상기 각각의 리브들(28,30,32)중 적어도 하나의 리브(28)들의 각각의 일단부는 상기 고정부(10)의 연결부(16)까지 연장되어 상기 연결부(16)의 일부와 함께 보강용 후부(厚部; thickness portion)(34)를 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 브레이크디스크.
2. 제 1항에 있어서, 상기 연결부(16)의 둘레에는 제동시 디스크부(12)로부터 전달되는 열을 외부로 방출시키기 위한 다수의 방출구(20)가 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 브레이크디스크.
3. 제 1항에 있어서, 상기 각각의 후부(34)는 상기 각각의 방출구(20) 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 브레이크디스크.