KR20170097725A - 부분 라이닝-디스크 브레이크를 위한 브레이크 라이닝, 라이닝 홀더에 브레이크 라이닝의 배치 및 라이닝 홀더에 지지되는 브레이크 라이닝을 작동하기 위한 방법 - Google Patents

부분 라이닝-디스크 브레이크를 위한 브레이크 라이닝, 라이닝 홀더에 브레이크 라이닝의 배치 및 라이닝 홀더에 지지되는 브레이크 라이닝을 작동하기 위한 방법 Download PDF

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마크-그레고리 엘스토르프
미카엘 마티외
알렉산더 융
에리히 푸더러
마르코 랑바트
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크노르-브렘제 시스테메 퓌어 쉬에넨파쩨우게 게엠베하
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Abstract

레일 차량의 부분 라이닝-디스크 브레이크를 위한 브레이크 라이닝은 라이닝 캐리어(3) 및 캐리어 플레이트(5)에 의해 라이닝 캐리어(3)에 장착되는 다수의 라이닝 부재(41, 42, 43)를 포함하고, 상기 캐리어 플레이트(5)는 라이닝 캐리어(3)에 구면 장착되며, 라이닝 부재들(41, 42, 43)은 캐리어 플레이트(5)에 구면 장착되고, 라이닝 캐리어(3)에 캐리어 플레이트(5)에 의한 라이닝 부재들(41, 42, 43)의 장착은, 브레이크 디스크(6)의 회전축과 라이닝 부재들(41, 42, 43) 사이의 간격이 커질수록 브레이크 디스크(6)에 대해 라이닝 부재들(41, 42, 43)의 압착 시 체결력에 의해 생성된 라이닝 부재들(41, 43, 43)의 표면 압력(P)이 브레이크 디스크(6)의 회전축에 대해 방사방향으로 감소하도록 설계된다. 또한, 본 발명은 레일 차량의 부분 라이닝-디스크 브레이크의 라이닝 홀더(2)에 레일 차량의 부분 라이닝-디스크 브레이크를 위한 브레이크 라이닝(1)의 배치 및 레일 차량의 브레이크 디스크 어셈블리의 라이닝 홀더(2)에 지지되는, 레일 차량의 부분 라이닝-디스크 브레이크를 위한 브레이크 라이닝(1)을 작동하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

부분 라이닝-디스크 브레이크를 위한 브레이크 라이닝, 라이닝 홀더에 브레이크 라이닝의 배치 및 라이닝 홀더에 지지되는 브레이크 라이닝을 작동하기 위한 방법{BRAKE LINING FOR A PARTIAL-LINING DISK BRAKE, ARRANGEMENT OF A BRAKE LINING ON A LINING HOLDER, AND METHOD FOR ACTUATING A BRAKE LINING HELD ON A LINING HOLDER}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 레일 차량의 부분 라이닝-디스크 브레이크를 위한 브레이크 라이닝, 레일 차량의 브레이크 디스크 어셈블리의 라이닝 홀더에 이러한 브레이크 라이닝의 배치 및 레일 차량의 브레이크 디스크 어셈블리의 라이닝 홀더에 지지되는 브레이크 라이닝을 작동하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적인 브레이크 라이닝은 EP 07 847 61 B1 호에 기술되어 있다. 거기에 기술된 브레이크 라이닝에서 다수의 작은 라이닝 부재들로 전체 라이닝 표면의 분배에 의해 및 상기 라이닝 부재들로 레일 차량의 디스크 브레이크의 캘리퍼 레버의 체결력의 정적으로 규정된 전달에 의해 상기 디스크 브레이크의 브레이크 디스크 내로 매우 균일한 열 도입이 이루어진다.
캘리퍼 레버의 힘은 이 경우 브레이크 라이닝이 지지되는 라이닝 홀더에 의해 라이닝 부재들이 지지되는 라이닝 캐리어의 각각의 절반부로 균일하게 분배된다.
라이닝 캐리어의 이러한 절반부에 작용하는 캘리퍼 레버의 힘은 이 경우 라이닝 캐리어에 장착되는 각각 3개의 캐리어 플레이트에 의해 지지된다. 힘은 또한, 모든 캐리어 플레이트가 균일하게 하중을 받도록 분배된다. 각각의 캐리어 플레이트는 또한 캘리퍼 레버에 의해 가해진 힘을 다시 이러한 캐리어 플레이트에 장착되는 라이닝 부재들로 균일하게 분배한다.
캐리어 플레이트에 구면 베어링에 의해 지지되는 라이닝 부재들을 포함하는 캐리어 플레이트의 이러한 어셈블리는 하기에서 그룹 부재라고 한다.
상기 그룹 부재들 및 이러한 하나의 그룹 부재의 3개의 라이닝 부재는, 제동 과정 시 라이닝 부재들이 접촉하는 브레이크 디스크에 대해서 상이한 구름원(rolling circle) 직경에 놓인다.
상이한 구름원 횡단면에 라이닝 부재들의 이러한 위치 설정으로 인해 브레이크 디스크 상에서 라이닝 부재들의 슬라이딩 속도도 상이하다.
라이닝 부재들의 표면 압력이 균일한 경우에 상이한 슬라이딩 속도들로 인해 라이닝 부재들이 상이한 속도로 마모되고 따라서 캐리어 플레이트 및 라이닝 홀더 전체의 경사가 나타난다.
캐리어 플레이트 상에 라이닝 부재들의 장착은, 상기 라이닝 부재들이 표면에 걸쳐 일정한 표면 압력에 의해 브레이크 디스크 상에 놓이도록 이루어진다.
그러나 부재 표면 위의 국부적인 슬라이딩 속도가 일정하지 않기 때문에, 각각의 라이닝 부재들은 사선형 마모 경향도 갖는다.
라이닝 부재들 내에서 또는 그룹 부재 내에서도 이러한 사선형 마모가 너무 크면, 캐리어 플레이트에 라이닝 부재들의 또는 라이닝 캐리어에 캐리어 플레이트의 한 측면의 접촉이 이루어질 수 있다. 이로 인해 소정의 균일한 힘 분배가 저하되고, 이로써 브레이크 라이닝의 마모 패턴이 악화된다.
디스크 브레이크의 성능은 이 경우 특히 브레이크 디스크의 마찰면에 발생하는 표면 온도에 의해 제한된다. 따라서 표면 온도가 너무 높은 경우에 열간 균열의 증가가 나타나고, 이러한 열간 균열은 허용되지 않은 정도에 도달할 수 있고 이로 인해 브레이크 디스크의 교체를 필요로 할 수 있다.
브레이크 디스크 상의 표면 온도의 변동이 클수록, 제동 중에 브레이크 디스크가 손상 없이 흡수할 수 있는 열 에너지는 작다. 따라서 최적으로 형성된 브레이크 라이닝은 마찰면 전체를 통해 균일하게 브레이크 디스크 내로 열 에너지를 도입하고, 이 경우 표면 위에 더 큰 온도 편차(예를 들어 핫 스팟)를 형성하지 않는다.
전술한 요구 조건들을 충족하기 위해, 레일 차량, 특히 고속철도 차량의 브레이크 라이닝들은 매우 복잡하게 구성되고, 따라서 상기 브레이크 라이닝들은 마모 부품으로서 이러한 레일 차량의 운영 비용에 상당 부분을 야기한다.
브레이크 라이닝의 마모는 특히 브레이크 라이닝과 브레이크 디스크 사이의 표면 압력과 마찰 라이닝 위에서 브레이크 디스크의 슬라이딩 속도에 상당히 의존한다.
v'~ P α · v β
상기 식에서
v': 마모 속도
P : 표면 압력
v: 슬라이딩 속도
α,β: 재료 특성값
[자움베버, 게룸(Saumweber, Gerum): "레일 차량 브레이크의 기초", 헤스트라 출판사]
전술한 이유들로 이러한 레일 차량의 작동 시 흔히 브레이크 라이닝의 사선형 마모가 나타난다. 따라서 상기 브레이크 라이닝은 자주 교체되어야 하고, 이 경우 브레이크 라이닝의 주어진 마모 체적은 완전히 이용될 수 없다.
본 발명의 과제는 주어진 마모 체적을 최적으로 이용하기 위해 그리고 사선형 마모 부재들 또는 부재 그룹으로 인한 브레이크 라이닝의 조기 교체를 방지하기 위해 그리고 또한 균일한 마모 패턴의 유지에 의해 라이닝 부재들의 마모 상태와 무관하게 라이닝 부재들로부터 브레이크 디스크 내로 균일한 열 도입을 얻기 위해, 레일 차량을 위한 브레이크 라이닝, 레일 차량의 브레이크 디스크 어셈블리의 라이닝 홀더에 이러한 브레이크 라이닝의 배치 및, 전체 라이닝 면에 걸쳐 가급적 균일하게 진행되는 마모가 이루어지게 하는 레일 차량의 브레이크 디스크 어셈블리의 라이닝 홀더에 지지되는 브레이크 라이닝을 작동하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제1항의 특징들을 포함하는 레일 차량을 위한 브레이크 라이닝, 청구항 제12항의 특징들을 포함하는 레일 차량의 브레이크 디스크 어셈블리의 라이닝 홀더에 이러한 브레이크 라이닝의 배치 및, 청구항 제13항의 특징들을 포함하는 레일 차량의 브레이크 디스크 어셈블리의 라이닝 홀더에 지지되는 브레이크 라이닝을 작동하기 위한 방법에 의해 해결된다.
본 발명에 따른 브레이크 라이닝에서 라이닝 캐리어에 캐리어 플레이트에 의한 라이닝 부재들의 장착은, 브레이크 디스크의 회전축과 라이닝 부재들 사이의 간격이 커질수록 브레이크 디스크에 대해 라이닝 부재들의 압착 시 체결력에 의해 생성된 라이닝 부재들의 표면 압력이 브레이크 디스크의 회전축에 대해 방사방향으로 감소하도록 설계된다.
더 높은 슬라이딩 속도에 노출되는 라이닝 부재들에 이와 같이 야기되는 더 작은 표면 압력에 의해 마모 속도에 관여하는 상기 2개의 인자의 보상이 이루어지고, 이는 브레이크 라이닝의 모든 라이닝 부재의 거의 동일한 마모 속도를 야기한다.
이로써 또한 브레이크 라이닝의 균일한 마모 패턴이 유지된다.
또한, 브레이크 라이닝의 마모 체적의 최적화된 이용이 달성된다.
본 발명의 바람직한 변형 실시예들은 종속 청구항들의 대상이다.
본 발명에 따른 브레이크 라이닝의 바람직한 변형 실시예에 따라, 제동 과정 시 라이닝 부재들에 체결력을 전달하는 라이닝 부재들의 베어링 부재들은 브레이크 디스크의 회전축을 향해 방사방향으로 라이닝 부재들의 표면 중심에 대해 오프셋되어 라이닝 부재들에 배치된다.
이로 인해 개별 라이닝 부재들 아래의 표면 압력이 조절되고, 상기 표면 압력은 마모 원칙에 따라 방사방향 내부에 위치한 에지로부터 방사방향 외부에 위치한 에지를 향해 감소한다.
본 발명의 다른 바람직한 변형 실시예에 따라 각각 하나의 캐리어 플레이트와 상기 캐리어 플레이트에 장착되는 다수의 라이닝 부재들로 형성된 다수의 그룹 부재가 라이닝 캐리어에 배치된다.
각각의 상기 그룹 부재는 이 경우 바람직하게 3개의 라이닝 부재를 포함한다.
캐리어 플레이트는 본 발명의 다른 바람직한 변형 실시예에 따라, 상기 라이닝 캐리에 구면 장착을 위한 상기 베어링 부재들 및 관련 베어링 부재로부터 이격된 홈들을 갖고, 상기 홈 내에 라이닝 부재들의 베어링 부재들이 수용되도록 형성된다.
그룹 부재의 부재들의 평균 표면 압력을 상기 부재들이 위치 설정된 구름원 직경에 따라 조정하기 위해, 본 발명의 바람직한 변형 실시예에 따라 캐리어 플레이트는, 캐리어 플레이트로부터 상기 캐리어 플레이트에 연결된 베어링 부재들에 전달되는 제동력이 캐리어 플레이트의 각각의 라이닝 부재마다 동일하도록 형성되고, 이 경우 방사방향으로 더 외측에 배치된 라이닝 부재들의 라이닝 부재들의 마찰면은 방사방향으로 더 내측에 배치된 라이닝 부재들의 라이닝 부재들의 마찰면보다 크다.
표면 압력은 라이닝 부재들의 마찰면에 반비례하기 때문에, 동일한 제동력이 가해지는 경우에 방사방향으로 더 외측에 배치된 라이닝 부재들의 더 큰 마찰면에 의해 브레이크 디스크의 회전축에 방사방향으로 더 가까이 배치되며 더 작은 마찰면을 갖는 라이닝 부재들의 경우보다 작은 표면 압력이 형성된다.
대안적인 변형 실시예에 따라 캐리어 플레이트는, 캐리어 플레이트의 방사방향으로 더 외측에 배치된 라이닝 부재들의 경우에 캐리어 플레이트로부터 상기 캐리어 플레이트에 연결된 베어링 부재들에 전달되는 제동력이 캐리어 플레이트의 방사방향으로 더 내측에 배치된 라이닝 부재들의 경우보다 작도록 형성되고, 이 경우 모든 라이닝 부재들의 마찰면은 동일한 크기이다.
이러한 그룹 부재에 전달되는 제동력의 상이한 분배는 바람직하게, 방사방향 외측에 놓인 라이닝 부재를 포함하는 그룹 부재의 캐리어 플레이트에서 방사방향으로 더 외측에 배치된 라이닝 부재의 베어링 점과 그룹 부재의 베어링 점 사이 및 방사방향으로 더 내측에 배치된 라이닝 부재의 베어링 점과 그룹 부재의 베어링 점 사이의 방사방향 간격들의 길이 비가 2보다 큼으로써 달성된다.
방사방향 내측에 놓인 라이닝 부재를 포함하는 그룹 부재의 캐리어 플레이트에서 방사방향으로 더 내측에 배치된 라이닝 부재의 베어링 점과 그룹 부재의 베어링 점 사이 및 방사방향으로 더 외측에 배치된 라이닝 부재의 베어링 점과 그룹 부재의 베어링 점 사이의 방사방향 간격들의 길이 비는 2보다 작다.
캐리어 플레이트 자체는 바람직한 변형 실시예에 따라 베어링 부재로부터 멀어지게 연장되는 핑거들을 갖고, 상기 핑거에 라이닝 부재들의 베어링 부재들을 수용하기 위한 홈들이 제공된다.
개별 라이닝 부재들의 배치는 바람직한 변형 실시예에 따라, 하나의 그룹 부재의 각각 2개의 라이닝 부재가 브레이크 디스크의 회전축에 대해 동심인 원형 라인에 거의 정확하게 위치하는 캐리어 플레이트의 홈에 수용되도록 이루어진다.
레일 차량의 브레이크 디스크 어셈블리의 라이닝 홀더에 레일 차량의 부분 라이닝-디스크 브레이크의 브레이크 라이닝의 본 발명에 따른 배치는 이 경우 상기와 같이 형성된 브레이크 라이닝에 의해 특징된다.
계속해서 본 발명의 실시예들은 첨부된 도면을 참고로 설명된다.
도 1 및 도 2는 라이닝 홀더에 고정된 본 발명에 따른 브레이크 라이닝의 변형 실시예를 도시한 사시도.
도 3은 브레이크 라이닝의 그룹 부재의 바람직한 변형 실시예를 도시한 사시도.
도 4 및 도 5는 상이한 크기의 라이닝 부재들(도 4) 및 동일한 크기의 라이닝 부재들(도 5)을 포함하는 상이하게 구현된 그룹 부재들을 가진 본 발명에 따른 브레이크 라이닝의 상이한 변형 실시예들을 도시한 평면도.
도 6은 방사방향 외측을 향해 감소하는 체결력을 나타내기 위해 (브레이크 라이닝의 장착된 상태에서) 브레이크 디스크의 회전축에 대해 방사방향으로 도시한 브레이크 라이닝의 단면도.
도 7은 방사방향 외측을 향해 감소하는 체결력을 나타내기 위해 브레이크 라이닝의 라이닝 부재를 방사방향으로 도시한 단면도.
도 8은 레일 차량의 브레이크 디스크 어셈블리의 라이닝 홀더를 도시한 사시도.
후속하는 도면 설명에서 위, 아래, 좌측, 우측, 전방, 후방 등과 같은 용어들은 브레이크 라이닝, 라이닝 부재들, 캐리어 플레이트, 라이닝 캐리어, 라이닝 홀더 및 다른 부분들의 관련 도면에서 선택된 예시적인 표현 및 위치에만 관련된다. 상기 용어들은 제한하는 것으로 파악되어서는 안 되고, 즉 다양한 작동 위치 또는 거울 대칭의 설계 또는 이와 같은 것에 의해 상기 언급 내용들은 바뀔 수 있다.
도 4 및 도 5에서 본 발명에 따른 브레이크 라이닝의 2개의 변형 실시예가 전체적으로 도면부호 1로 표시된다. 레일 차량의 부분 라이닝-디스크 브레이크의 이러한 브레이크 라이닝(1)은 사용 시 도 1, 도 2[브레이크 홀더에 고정된 브레이크 라이닝(1)을 포함함] 및 도 8(브레이크 라이닝을 포함하지 않음)에 도시된 바와 같이, 라이닝 홀더(2)에 고정된다.
도 1, 도 2 및 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 레일 차량의 부분 라이닝-디스크 브레이크를 위한 이러한 브레이크 라이닝은 라이닝 홀더(2)에 고정 가능한 라이닝 캐리어(3) 및 라이닝 캐리어(3)에 캐리어 플레이트(5)에 의해 장착되는 다수의 라이닝 부재(41, 42, 43)를 포함한다. 라이닝 부재들(41, 42, 43)은 이 경우 캐리어 플레이트(5)에 구면 장착된다. 캐리어 플레이트(5) 자체도 도 6에 도시된 바와 같이, 라이닝 캐리어(3)에 구면 장착된다.
바람직하게 예시적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 캐리어 플레이트(5)에 각각 3개의 라이닝 부재(41, 42, 43)가 배치된다.
라이닝 캐리어(3)에 캐리어 플레이트(5)에 의한 라이닝 부재들(41, 42, 43)의 장착은 이 경우, 도 6에 예시적으로 도시된 바와 같이, 브레이크 디스크(6)의 회전축과 라이닝 부재들(41, 42, 43) 사이의 간격이 커질수록 브레이크 디스크(6)에 대해 라이닝 부재들(41, 42, 43)의 압착 시 체결력(FZ)에 의해 생성된 라이닝 부재들(41, 42, 43)의 표면 압력(P)이 브레이크 디스크(6)의 회전축에 대해 방사방향으로 감소하도록 이루어진다.
도 6에 FP로 표시된 화살표들이 도시되고, 상기 화살표는 브레이크 디스크(6)에 작용하는 라이닝 부재(41, 42, 43)에 대한 가압력을 나타낸다. 이러한 단면도에 본 발명에 따른 브레이크 라이닝(1)의 변형 실시예에 의해 도시된 바와 같이 [브레이크 디스크(6)의 회전축에 대한 방사방향 단면], 브레이크 디스크(6)의 회전축과의 방사방향 간격이 커질수록 라이닝 부재들(41, 42, 43)에 작용하는 압착력은 감소한다.
도 6 및 도 7에 예시적으로 도시된 바와 같이, 표면 압력의 이러한 분배를 달성하기 위해, 마찰 라이닝(411)을 지지하는 라이닝 부재(41)의 부재 캐리어 플레이트(412)에 일체로 형성되며 제동 과정 시 브레이크 라이닝에 가해지는 체결력(FZ)을 라이닝 부재(41)에 전달하는 구형 표면들(414)은, 체결력(FZ)이 라이닝 부재(41)의 표면 중심(S)에 작용하는 것이 아니라, 브레이크 디스크(6)의 회전축을 향해 방사방향으로 라이닝 부재(41)의 표면 중심에 대해 간격(a)만큼 오프셋되어 배치되도록 배치된다. 구형 표면들(414)은 이 경우 특히 바람직하게 반구형 돌출부로서 형성된다. 도 4 및 도 5에 도시된 다른 라이닝 부재들(42, 43)도 마찬가지로 이러한 구형 표면(414)을 갖는다. 상기 오프셋으로 인해 도 7에 개략적으로 도시된 라이닝 부재들(41, 42, 43)로 브레이크 디스크(6)의 압착력(FP)의 분배가 이루어진다.
라이닝 캐리어(3)에 캐리어 플레이트(5)의 구면 장착을 위한 캐리어 플레이트(5)의 베어링 부재들(56)은 또한 바람직하게 상기 라이닝 캐리어로부터 중앙으로 돌출하는 캠(57)을 가진 반구로서 형성되고, 이 경우 각각의 베어링 부재들(56)은 라이닝 홀더(2)로부터 떨어져 있는 라이닝 캐리어(3)의 측면에 있는 상응하게 형성된 구형 리세스(32)에 삽입된다.
캐리어 플레이트(5) 자체는 또한, 도 3에서 잘 알 수 있는 바와 같이, 바람직하게 베어링 부재(56)로부터 연장되는 핑거(51, 52, 53)를 갖도록 형성되고, 상기 핑거에 라이닝 부재들(41, 43)의 베어링 부재들(413, 423)을 수용하기 위한 홈들(54)이 제공된다.
그러나 캐리어 플레이트의 다른 디자인도 고려될 수 있다. 라이닝 홀더(2)에 대한 틸팅 이동이 가능해지도록 캐리어 플레이트(5)를 형성하는 것이 중요하다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 캐리어 플레이트(5)로부터 떨어져 있고 라이닝 부재들(41, 42, 43)을 향하는 상기 홈(54)의 측면들은 구형으로 형성된다. 리세스의 구형 부분의 중앙에 관통 홀이 제공되고, 상기 관통 홀을 통해 라이닝 부재들(41, 42, 43)의 베어링 부재들(413, 423)이 이를 위해 제공된 라이닝 캐리어(3) 내의 리세스(31) 내로 연장되고, 상기 리세스 내에서, 예를 들어 판 스프링 또는 성형 스프링 형상의 스프링 부재들(415)에 의해 스프링 탄성에 의해 지지된다.
라이닝 캐리어(3)에 캐리어 플레이트(5)의 장착은 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 캐리어 플레이트(5)의 베어링 부재(56)의 구형 부분에 체결력이 작용하도록 이루어진다.
라이닝 홀더(2)로부터 라이닝 캐리어(3)로 체결력의 전달은 이 경우 바람직하게, 도 8에 도시된 바와 같이 라이닝 캐리어(3)를 향한 라이닝 홀더(2)의 후면으로부터 돌출하는 가압면(23)을 통해 이루어진다.
캐리어 플레이트(5)의 베어링 부재(56)의 구형 부분으로부터 중앙으로 캠(57)이 돌출하고, 상기 캠은 의도치 않게 높은 마찰력 또는 상응하게 정렬된 다른 높은 힘(예를 들어 브레이크 디스크의 손상에 의해)이 발생하는 경우에, 여기에서 볼 표면으로서 형성된 베어링 부재(56)의 구형 부분이 라이닝 캐리어(3)의 반구로부터 슬라이딩 되어 빠져나가는 것을 추가의 형상 끼워 맞춤 방식의 결합에 의해 저지한다.
라이닝 부재들(41, 42, 43)의 베어링 부재들(413, 423)을 수용하기 위한 홈들(54)은, 라이닝 부재들 중 2개의 라이닝 부재(41)의 홈들(54)에 대한 간격(h1)이 제3 라이닝 부재(42)의 베어링 부재(423)의 홈(54)에 대한 간격(h2)보다 작도록 캠(57)에 대해서 배치된다. 따라서 길이(h1, h2)에 의해 그룹 부재(4)의 3개의 라이닝 부재(41, 42)로 힘 분배가 규정된다.
도 4 및 도 5에서 잘 알 수 있는 바와 같이, 바람직하게 그룹 부재(4)의 각각 2개의 라이닝 부재(41, 42, 43)는 브레이크 디스크(6)의 회전축에 대해 동심인 각각의 원형 라인에 거의 정확하게 배치된다.
구형으로 형성된 베어링 부재(56)에 의한 캐리어 플레이트(5)의 구면 장착 외에 라이닝 캐리어(3)에 할당된 캐리어 플레이트(5)의 측면에 다른 캠(55)이 바람직하게 핑거들(51, 52, 53) 중 하나의 핑거의 단부에 일체로 형성되고, 상기 캠은 캐리어 플레이트(3)의 상응하게 형성된 리세스(33) 내에서 연장된다.
도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 캠(55)은 이 경우 베어링 부재(56)의 캠(57)보다 약간 낮고, 이는 작동 시 라이닝 캐리어(3)에 대한 캐리어 플레이트(5)의 요동 운동(rocking movement)을 가능하게 한다. 라이닝 캐리어(3)에 대한 캐리어 플레이트(5)의 그리고 캐리어 플레이트(5)에 대한 라이닝 부재들(41, 42, 43)의 요동 운동은 2개의 관련 부분들 사이의 유격에 의해 제한된다.
특히 도 4에 도시된 바와 같이, 캐리어 플레이트(5)는 본 발명에 따른 브레이크 라이닝의 바람직한 변형 실시예에서, 캐리어 플레이트(5)로부터 상기 캐리어 플레이트에 연결된 베어링 부재들(56)에 전달되는 제동력이 캐리어 플레이트(5)의 각각의 라이닝 부재(41, 42)마다 동일하도록 형성되고, 이 경우 방사방향으로 더 외측에 배치된 라이닝 부재들(41)의 라이닝 부재들(41, 42)의 마찰면은 방사방향으로 더 내측에 배치된 라이닝 부재들(42)의 라이닝 부재들(41, 42)의 마찰면보다 크다.
모든 라이닝 부재들(41, 42)의 균일한 마모 속도를 달성하기 위해, 캐리어 플레이트(5)에 지지되는 상이한 크기의 라이닝 부재들(41, 42)의 면적 비(A1/A2)는 라이닝 캐리어에 각각의 라이닝 부재들이 배치되는 구름원 직경(D1, D2) 및 파라미터 α와 β에 의해 마모 원칙,
A1/A2 = (D1/D2)β/α
에 따라 결정된다.
재료 특성값-파라미터 α는 이 경우 0.6 내지 1.4의 값을 갖는다. 재료 특성값-파라미터 β의 값은 이 경우 1.5 내지 2.5이다.
또한, 캐리어 플레이트(5)의 라이닝 부재들(41, 42)로 분배된 체결력(FZ)이 균일할 때 방사방향으로 더 외측의 라이닝 부재들(41)의 경우 상기 라이닝 부재들의 더 큰 마찰면으로 인해 더 작은 표면 압력이 형성된다.
개별 라이닝 부재들(41, 42)로 체결력의 균일한 분배는 이 경우 캐리어 플레이트(5)에 라이닝 부재들(41, 42)의 배치를 적절히 선택함으로써 이루어진다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 브레이크 디스크(6)의 회전축의 주변에 그룹 부재(4)의 동일한 표면의 각각 2개의 라이닝 부재(41, 42)가 라이닝 캐리어(3)에 배치되는 한편, 제3 라이닝 부재(42, 41)는 방사방향으로 더 내측 또는 외측에 배치된다.
도 3에 도시된 그룹 부재(4)를 보면, 동일한 면적의 2개의 라이닝 부재(41)는 그룹 부재(4)의 베어링 점으로부터 방사방향으로 간격(h1)을 두고 떨어져 있는 한편, 다른 라이닝 부재(42)는 그룹 부재(4)의 베어링 점으로부터 방사방향으로 간격(h2)을 두고 떨어져 있다. 2개의 라이닝 부재들(41)은 또한 그룹 부재(4)의 베어링 점 및 캠(55)을 관통하는 대칭축에 대해 대칭으로 배치된다. 이로 인해 상기 2개의 라이닝 부재(41)에 작용하는 힘은 동일하다.
다른 라이닝 부재(42)에 작용하는 힘에 대해 하기 식이 적용된다:
Figure pct00001
h2 = 2·h1에 의해 결과적으로
Figure pct00002
이 된다.
도 5에 도시된 변형 실시예에서 개별 라이닝 부재들(43)은 동일한 크기의 마찰면을 갖는다. 캐리어 플레이트(5)는 이러한 변형 실시예에서, 캐리어 플레이트(5)의 방사방향으로 더 외측에 배치된 라이닝 부재들(43)의 경우에 캐리어 플레이트(5)로부터 상기 캐리어 플레이트에 연결된 베어링 부재들에 전달되는 제동력이 캐리어 플레이트(5)의 방사방향으로 더 내측에 배치된 라이닝 부재들(43)의 경우보다 작도록 형성된다.
이는 바람직하게, 방사방향 내측에 놓인 2개의 라이닝 부재(43)를 포함하는 그룹 부재(4)의 경우에 캐리어 플레이트(5)의 길이 비가 h2i/h1i가 2보다 크고, 방사방향 외측에 놓인 2개의 라이닝 부재(43)를 포함하는 그룹 부재(4)의 경우에 관련 캐리어 플레이트(5)의 길이 비 h2a/h1a가 2보다 작음으로써 달성된다.
도 5에 도시된 변형 실시예에서 또한 알 수 있는 바와 같이, 브레이크 디스크(6)의 회전축에 방사방향으로 더 가까운 그룹 부재(4)의 기하학적 형상은 브레이크 디스크(6)의 회전축으로부터 방사방향으로 멀리 떨어져 있는 그룹 부재(4)와 약간 다른 기하학적 형상을 갖는다. 그룹 부재들의 기하학적 형상은 이 경우, 브레이크 디스크의 회전축에 가까운 그룹 부재의 라이닝 부재들에 브레이크 디스크(6)의 회전축으로부터 방사방향으로 멀리 떨어져 있는 라이닝 부재들보다 큰 힘이 가해지도록 선택된다.
이러한 변형 실시예에서도 예정된 구름원 직경(D1, D2)에 배치된 라이닝 부재들(43)을 위해 조정된 표면 압력(P)이 주어진다.
캐리어 플레이트(5)에 의해 라이닝 캐리어(3)에 구면 장착되는 다수의 라이닝 부재들(41, 42, 43)을 포함하며 레일 차량의 브레이크 디스크 어셈블리의 라이닝 홀더(2)에 지지되는, 레일 차량의 부분 라이닝-디스크 브레이크를 위한 브레이크 라이닝(1)을 작동하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 브레이크 라이닝(1)에 체결력이 가해지는 경우에 체결력은, 브레이크 디스크(6)의 회전축과의 방사방향 간격이 커질수록 라이닝 부재들(41, 42, 43)에 작용하는 표면 압력이 감소하도록 라이닝 부재들(41, 42, 43)로 분배되는 것을 특징으로 한다.
브레이크 디스크(6)의 회전축과의 간격이 커질수록 전술한 기능 그룹(라이닝 부재, 그룹 부재, 전체 라이닝) 전체에 걸쳐 연속해서 감소하는 표면 압력에 의해 라이닝 부재들의 사선형 마모 경향이 현저히 감소한다.
이로 인해 전체 마모 높이에 걸쳐 브레이크 라이닝의 균일한 마모 패턴이 달성된다. 라이닝 마모가 진행 중인 경우에도 브레이크 디스크 표면 내로 균일한 열 도입이 가능해지고, 이로써 브레이크 디스크의 열 부하가 감소한다.
브레이크 디스크 상의 더 균일하고 따라서 더 낮은 표면 온도로 인해 제동 에너지와 관련된 브레이크 라이닝의 마모도 감소한다.
라이닝 홀더(2)는 라이닝 캐리어(3)로부터 떨어져 있는 측면에 스프링 클립(22) 및 상기 스프링 클립에 의해 고정 가능한 볼트를 갖고, 상기 볼트는 라이닝 홀더(2)의 플레이트(21)를 통해서 이를 위해 제공된 라이닝 캐리어(3) 내의 리세스에 결합한다.
1 : 브레이크 라이닝 2 : 라이닝 홀더
21 : 플레이트 22 : 스프링 클립
3 : 라이닝 캐리어 31 : 홈
32 : 구형 리세스 33 : 리세스
4 : 그룹 부재 41 : 라이닝 부재
411 : 마찰 라이닝 412 : 부재 캐리어 플레이트
413 : 베어링 부재 414 : 구형 표면
415 : 스프링 부재 42 : 라이닝 부재
423 : 베어링 부재 43 : 라이닝 부재
5 : 캐리어 플레이트 51 : 핑거
52 : 핑거 53 : 핑거
54 : 홈 55 : 캠
56 : 베어링 부재 57 : 캠
6 : 브레이크 디스크 h1 : 방사방향 간격
h2 : 방사방향 간격 h1i : 방사방향 간격
h2i : 방사방향 간격 h1a : 방사방향 간격
h2a : 방사방향 간격 a : 간격
FZ : 체결력 FP : 가압력
P : 표면 압력 S : 표면 중심

Claims (13)

  1. 레일 차량의 부분 라이닝-디스크 브레이크를 위한 브레이크 라이닝으로서,
    - 라이닝 캐리어(3),
    - 캐리어 플레이트(5)에 의해 상기 라이닝 캐리어(3)에 장착되는 다수의 라이닝 부재들(41, 42, 43)을 포함하고,
    - 상기 캐리어 플레이트(5)는 상기 라이닝 캐리어(3)에 구면 장착되고,
    - 상기 라이닝 부재들(41, 42, 43)은 상기 캐리어 플레이트(5)에 구면 장착되는 브레이크 라이닝에 있어서,
    - 상기 라이닝 캐리어(3)에 상기 캐리어 플레이트(5)에 의한 상기 라이닝 부재들(41, 42, 43)의 장착은, 브레이크 디스크(6)의 회전축과 상기 라이닝 부재들(41, 42, 43) 사이의 간격이 커질수록 상기 브레이크 디스크(6)에 대해 상기 라이닝 부재들(41, 42, 43)의 압착 시 체결력에 의해 생성된 상기 라이닝 부재들(41, 43, 43)의 표면 압력(P)이 상기 브레이크 디스크(6)의 회전축에 대해 방사방향으로 감소하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  2. 제1항에 있어서, 제동 과정 시 상기 라이닝 부재들(41, 42, 43)에 체결력을 전달하는 상기 라이닝 부재들(41, 42, 43)의 구형으로 만곡된 표면들(414)은 상기 브레이크 디스크(6)의 회전축을 향해 방사방향으로 상기 라이닝 부재들(41, 42, 43)의 표면 중심에 대해 오프셋되어 상기 라이닝 부재들(41, 42, 43)에 배치되는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각 하나의 캐리어 플레이트(5)와 상기 캐리어 플레이트에 장착되는 다수의 라이닝 부재들(41, 42, 43)로 형성된 다수의 그룹 부재(4)가 상기 라이닝 캐리어(3)에 배치되는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  4. 제3항에 있어서, 각각의 상기 그룹 부재(4)는 3개의 라이닝 부재(41, 42, 43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 캐리어 플레이트(5)는 상기 라이닝 캐리어(3)에 구면 장착을 위한 베어링 부재들(56) 및 관련 베어링 부재들(56)로부터 이격된 홈들(54)을 갖고, 상기 홈 내에 상기 라이닝 부재들(41, 42, 43)의 베어링 부재들(413, 423)이 수용되는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐리어 플레이트(5)는, 상기 캐리어 플레이트(5)로부터 상기 캐리어 플레이트에 연결된 구형으로 만곡된 상기 표면들(414)에 전달되는 제동력이 캐리어 플레이트(5)의 각각의 라이닝 부재(41, 42)마다 동일하도록 형성되고, 방사방향으로 더 외측에 배치된 라이닝 부재들(41)의 상기 라이닝 부재들(41, 42)의 마찰면은 방사방향으로 더 내측에 배치된 라이닝 부재들(42)의 라이닝 부재들(41, 42)의 마찰면보다 큰 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐리어 플레이트(5)는, 캐리어 플레이트(5)의 방사방향으로 더 외측에 배치된 라이닝 부재들(43)의 경우에 상기 캐리어 플레이트(5)로부터 상기 캐리어 플레이트에 연결된 구형으로 만곡된 표면(414)에 전달되는 제동력이 캐리어 플레이트(5)의 방사방향으로 더 내측에 배치된 라이닝 부재들(43)의 경우보다 작도록 형성되고, 모든 라이닝 부재들(43)의 마찰면은 동일한 크기인 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  8. 제7항에 있어서, 방사방향 외측에 놓인 라이닝 부재(43)를 포함하는 그룹 부재(4)의 캐리어 플레이트(5)에서 방사방향으로 더 외측에 배치된 라이닝 부재(43)의 베어링 점과 상기 그룹 부재(4)의 베어링 점 사이 및 방사방향으로 더 내측에 배치된 라이닝 부재(43)의 베어링 점과 상기 그룹 부재(4)의 베어링 점 사이의 방사방향 간격들(h2i, h1i)의 길이 비(h2i/h1i)는 2보다 큰 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 방사방향 내측에 놓인 라이닝 부재(43)를 포함하는 그룹 부재(4)의 캐리어 플레이트(5)에서 방사방향으로 더 내측에 배치된 라이닝 부재(43)의 베어링 점과 상기 그룹 부재(4)의 베어링 점 사이 및 방사방향으로 더 외측에 배치된 라이닝 부재(43)의 베어링 점과 상기 그룹 부재(4)의 베어링 점 사이의 방사방향 간격들(h2a, h1a)의 길이 비(h2a/h1a)는 2보다 작은 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐리어 플레이트(5)는 상기 베어링 부재(56)로부터 멀어지게 연장되는 핑거들(51, 52, 53)을 갖고, 상기 핑거에 상기 라이닝 부재들(41, 42, 43)의 상기 베어링 부재들(413, 423)을 수용하기 위한 홈들(54)이 제공되는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 그룹 부재(4)의 각각 2개의 라이닝 부재(41, 42, 43)는 상기 브레이크 디스크(6)의 회전축에 대해 동심인 원형 라인에 거의 정확하게 정렬되는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  12. 레일 차량의 브레이크 디스크 어셈블리의 라이닝 홀더(2)에 레일 차량의 부분 라이닝-디스크 브레이크를 위한 브레이크 라이닝(1)의 배치에 있어서,
    상기 브레이크 라이닝(1)은 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 배치.
  13. 캐리어 플레이트(5)에 의해 라이닝 캐리어(3)에 구면 장착되는 다수의 라이닝 부재들(41, 42, 43)을 포함하며 레일 차량의 브레이크 디스크 어셈블리의 라이닝 홀더(2)에 지지되는, 레일 차량의 부분 라이닝-디스크 브레이크를 위한 브레이크 라이닝(1)을 작동하기 위한 방법에 있어서
    상기 브레이크 라이닝(1)에 체결력이 가해지는 경우에 체결력은, 상기 브레이크 디스크(6)의 회전축과의 방사방향 간격이 커질수록 상기 라이닝 부재들(41, 42, 43)에 작용하는 표면 압력이 감소하도록 상기 라이닝 부재들(41, 42, 43)로 분배되는 것을 특징으로 하는 방법.
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