KR20220049837A

KR20220049837A - 이중 레일 곡면구조를 갖는 철도차량용 시소타입 제동패드

Info

Publication number: KR20220049837A
Application number: KR1020200133457A
Authority: KR
Inventors: 김민수; 김재철
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2020-10-15
Filing date: 2020-10-15
Publication date: 2022-04-22

Abstract

이중 레일 곡면구조를 갖는 철도차량용 시소타입 제동패드는 제동 디스크와 접촉하는 마찰재, 상기 마찰재가 고정되는 마찰재 지지판, 및 상기 마찰재 지지판과 결합되는 백플레이트를 포함한다. 이 경우, 상기 마찰재 지지판은, 중앙에 소정 면적을 형성하며 돌출되거나 함입되고 한 쌍으로 연장되는 제1 우측 작용면 및 제1 좌측 작용면, 및 상기 마찰재 지지판의 양 끝단에 한 쌍으로 돌출되는 회전방지 볼을 포함한다. 또한, 상기 백플레이트는, 소정 면적을 형성하며 상기 제1 우측 작용면과 결합되는 제2 우측 작용면, 소정 면적을 형성하며 상기 제1 좌측 작용면과 결합되는 제2 좌측 작용면, 및 상기 회전방지 볼이 삽입되며 상기 회전방지 볼의 이동을 가이드하는 한 쌍의 회전 방지 홈을 포함한다.

Description

이중 레일 곡면구조를 갖는 철도차량용 시소타입 제동패드{SEESAW TYPE BRAKE PAD FOR RAILWAY VEHICLES HAVING DUAL CURVED SURFACE}

본 발명은 시소타입 제동패드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철도차량에 사용되는 제동패드로서 소위, 시소 작용을 유도하는 구조를 이중 레일 형태의 곡면구조로 설계함으로써 구조적인 내구성을 향상시키고 정차시의 마찰계수의 떨림을 최소화하여 제동성능을 향상시키는 완만한 곡면을 갖는 철도차량용 시소타입 제동패드에 관한 것이다.

종래 철도차량에 사용되는 제동장치의 제동패드는 회전하는 축디스크 또는 휠디스크에 접촉하는 마찰재에 의한 마찰력을 통해 제동을 수행한다.

이러한 철도차량용 제동패드에서, 상기 마찰재는 백플레이트에 고정되는데, 상기 마찰재와 상기 백플레이트와의 고정 상태를 기준으로 마찰재가 백플레이트에 직접 고정되는 고정타입(rigid type)과 마찰재가 지지판을 통해 백플레이트에 유연하게 결합되는 유연타입(flexible type)으로 분류된다.

상기 고정타입의 제동패드는 일본 등록특허 제3916753호에서와 같이, 마찰재가 제동디스크 표면에 직접 접촉력을 전달하는 것으로, 마찰재가 제동디스크 표면에 일부만 접촉하여 제동 면적이 감소하고 국부적으로 높은 마찰열이 발생되어 제동디스크 균열을 야기하는 문제가 있다.

한편, 상기 유연타입의 제동패드는 상기 고정타입의 제동패드의 문제점을 해결하기 위해 제안된 기술로, 마찰재의 지지판에 탄성체를 추가하여 제동면적을 증가시켜 제동성능을 개선시키는 것을 특징으로 한다. 그러나, 상기 추가되는 탄성체의 구조가 복잡하여 제조에 어려움이 있으며 내구성에 한계가 있다. 또한, 반복적인 제동이 수행됨에 따라 발생되는 고온이나 진동에 의한 상기 탄성체의 변형으로 탄성기능이 감소되거나 손실되는 문제점이 있다.

나아가, 이러한 탄성체를 추가한 구조를 개선하여, 탄성체가 아닌 시소구조를 이용하여 제동면적을 증가시키는 제동패드도 제안되고 있다. 그러나, 이러한 시소타입의 제동패드는 마찰재 지지판의 중심에 형성되는 중심볼을 기준으로 시소동작이 유도됨에 따라 제동체결 시 떨림에 의해 순간적인 마찰계수의 떨림을 유발하고, 이에 따른 마모가 증가하여 내구성이 저하되는 문제가 있다.

일본 등록특허 제3916753호 대한민국 등록특허 제10-1619752호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 시소 작용을 유도하는 구조를 이중 레일 형태의 곡면구조로 설계함으로써 구조적인 내구성을 향상시키고 정차시의 마찰계수의 떨림을 최소화하여 제동성능을 향상시키는 완만한 곡면을 갖는 철도차량용 시소타입 제동패드에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 철도차량용 시소타입 제동패드는 제동 디스크와 접촉하는 마찰재, 상기 마찰재가 고정되는 마찰재 지지판, 및 상기 마찰재 지지판과 결합되는 백플레이트를 포함한다. 이 경우, 상기 마찰재 지지판은, 중앙에 소정 면적을 형성하며 돌출되거나 함입되고 한 쌍으로 연장되는 제1 우측 작용면 및 제1 좌측 작용면, 및 상기 마찰재 지지판의 양 끝단에 한 쌍으로 돌출되는 회전방지 볼을 포함한다. 또한, 상기 백플레이트는, 소정 면적을 형성하며 상기 제1 우측 작용면과 결합되는 제2 우측 작용면, 소정 면적을 형성하며 상기 제1 좌측 작용면과 결합되는 제2 좌측 작용면, 및 상기 회전방지 볼이 삽입되며 상기 회전방지 볼의 이동을 가이드하는 한 쌍의 회전 방지 홈을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 제1 우측 작용면과 상기 제2 우측 작용면은 서로 다른 곡률을 가지며, 상기 제1 좌측 작용면과 상기 제2 우측 작용면은 서로 다른 곡률을 가져, 상기 마찰재 지지판은 상기 백플레이트 상에서 시소(seesaw)동작할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 우측 작용면 및 상기 제1 좌측 작용면은 상기 마찰재 지지판의 저면으로부터 돌출되고, 상기 제2 우측 작용면 및 상기 제2 우측 작용면은 상기 백플레이트의 상면으로부터 함입되며, 상기 제1 우측 작용면의 곡률은 상기 제2 우측 작용면의 곡률보다 크고, 상기 제1 좌측 작용면의 곡률은 상기 제2 우측 작용면의 곡률보다 클 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 우측 작용면 및 상기 제1 좌측 작용면은 상기 마찰재 지지판의 저면으로부터 함입되고, 상기 제2 우측 작용면 및 상기 제2 좌측 작용면은 상기 백플레이트의 상면으로부터 돌출되며, 상기 제2 우측 작용면의 곡률이 상기 제1 우측 작용면의 곡률보다 크고, 상기 제2 좌측 작용면의 곡률은 상기 제1 좌측 작용면의 곡률보다 클 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들, 및 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들 각각은 모두 타원형의 평면 형상을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들은, 서로 동일한 형상으로, 상기 마찰재 지지판의 연장방향인 제1 방향(X)에 수직인 제2 방향(Y)을 따라 서로 이격되도록 형성되고, 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들도, 서로 동일한 형상으로, 상기 제2 방향(Y)을 따라 서로 이격되도록 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 한 쌍의 회전방지 볼은 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들 사이의 중심을 기준으로 서로 대칭으로 형성되며, 상기 한 쌍의 회전방지 홈은 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들 사이의 중심을 기준으로 서로 대칭으로 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 마찰재 지지판은, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들 사이의 중앙에 형성되는 제1 고정홀을 포함하고, 상기 백플레이트는, 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들 사이의 중앙에 형성되며, 상기 제1 고정홀과 고정수단을 통해 고정되는 제2 고정홀을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 마찰재는, 상기 마찰재 지지판에 서로 대칭으로 고정되는 한 쌍의 제1 및 제2 마찰재들을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 마찰재 지지판은, 상기 제1 우측 작용면의 양 끝단, 및 상기 제1 좌측 작용면의 양 끝단에 각각 인접하도록 배치되며, 상기 마찰재가 침투되며 고정되는 마찰재 결합홀, 및 상기 마찰재 결합홀들의 사이에 형성되어, 결합수단을 통해 상기 마찰재와 상기 마찰재 지지판을 고정시키는 마찰재 고정홀을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 백플레이트는, 상기 마찰재 지지판의 이동이 상기 결합수단에 의해 간섭되는 것을 방지하는 간섭 방지홀을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 백플레이트는 복수개가 서로 연결되며, 서로 연결되는 상기 백플레이트의 하부 모서리들은 제동 디스크의 마찰면의 내경을 따라 연장되고, 서로 연결되는 상기 백플레이트의 상부 모서리들은 제동 디스크의 마찰면의 외경을 따라 연장될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 소정 면적을 가지며 서로 다른 곡률로 형성되는 작용면들이 서로 접촉함에 따라 시소동작을 유도함으로써, 종래 탄성체를 사용하는 제동패드의 문제점은 물론, 종래 중심볼을 기준으로 시소동작이 수행되는 구조에서 야기되는 제동시의 떨림을 방지하거나 최소화할 수 있다.

특히, 상기 작용면들은 소정의 면적을 가지면서 한 쌍으로 고정홀을 중심으로 양 측에 서로 동일한 크기 및 형상으로 배열되므로, 제동 과정에서 양측에 균일하게 시소작용이 유도될 수 있어, 제동 안전성을 보다 향상시킬 수 있다.

그리하여, 제동시 발생되는 마찰열 또는 진동에 의한 성능저하를 해결하고, 이에 따른 제동패드의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 상대적으로 제작이 용이하여 제작비를 절감할 수 있다.

이 경우, 마찰재 지지판에 형성되는 작용면이 돌출 또는 함입되는 경우, 백플레이트에 형성되는 작용면은 함입 또는 돌출되도록 형성됨으로써, 시소 동작의 유도는 물론 설계의 다양성을 확보할 수 있다.

또한, 고정수단을 통해 제1 고정홀과 제2 고정홀을 고정시킴으로써 마찰재 지지판과 백플레이트 사이의 고정 접촉점을 형성함으로써, 상대적인 시소동작으로 접촉 면적이 일정하지 않은 경우라도, 마찰재로부터 발생하는 열을 백플레이트로 효과적으로 전달할 수 있다.

또하, 마찰재 지지판 상에는 회전방지 볼을 형성하고, 백플레이트 상에는 회전방지 홈을 형성하여 서로 맞물리도록 함으로써, 상기 시소동작에 있어서의 마찰재 지지판의 상대적인 회전을 방지하여 제동 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 시소타입 제동패드를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 마찰재 지지판을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1의 마찰재 지지판을 도시한 저면도 및 측면도이다.
도 4는 도 1의 백플레이트를 도시한 측면도 및 평면도이다.
도 5는 도 1의 마찰재 지지판 및 백플레이트를 동시에 도시한 측면도들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 시소타입 제동패드에서, 마찰재 지지판을 도시한 저면도 및 측면도이다.
도 7은 도 5의 백플레이트를 도시한 측면도 및 평면도이다.
도 8은 도 5의 마찰재 지지판 및 백플레이트를 동시에 도시한 측면도들이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 시소타입 제동패드를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 마찰재 지지판을 도시한 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 시소타입 제동패드(10)는 마찰유닛(100) 및 백플레이트(200)를 포함하며, 상기 마찰유닛(100)은 마찰재 지지판(110) 및 마찰재(120)를 포함하고, 상기 백플레이트(200)는 백플레이트 유닛(210)을 포함한다.

상기 제동패드(10)는 철도차량의 제동 디스크(미도시)에 접촉하여 마찰력을 제공하며, 이를 통해 철도차량의 제동을 수행하게 된다.

상기 마찰재(120)는 제1 및 제2 마찰재들(121, 122)을 포함하며, 각각은 서로 대칭되는 형상으로 상기 마찰재 지지판(110) 상에 실장되며 고정된다.

상기 마찰재 지지판(110)은 플레이트 형상으로 상면에는 상기 마찰재(120)가 고정되며, 상기 백플레이트(200) 상에 결합된다.

이 경우, 상기 백플레이트(200)는 복수의 백플레이트 유닛들(210)이 형성되며, 상기 각각의 백플레이트 유닛들(210)에 상기 하나의 마찰재 지지판(110)이 결합되며, 이에 따라, 상기 백플레이트(200) 상에는 복수의 마찰재 지지판들(110)이 결합된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 백플레이트(200) 상의 각각의 백플레이트 유닛들(210)의 배열에 따라 상기 마찰재 지지판(110)들의 배열이 결정되며, 도 2의 경우, 상기 백플레이트(200) 상의 백플레이트 유닛들(210)은 제동패드의 내경(302) 및 외경(301)의 연장 방향을 따라 연장될 수 있다.

즉, 상기 백플레이트(200)의 하부 모서리(205) 및 상부 모서리(206)는 모두 일정 방향을 따라 연장되는데, 상기 하부 및 상부 모서리들(205, 206)이 연장되는 방향은, 상기 제동패드(10)가 제동을 수행하는 제동 디스크(미도시)의 내경(302) 및 외경(301)과 실질적으로 동일할 수 있다.

상기 백플레이트(200)는, 도 1에는 하나만 도시되었으나, 실질적으로는 복수개가 서로 연속적으로 배열되며 상기 제동 디스크와 마주하도록 위치하는 것으로, 이에 따라 상기 백플레이트(200)의 연장방향은 결국 상기 제동 디스크의 라운드된 연장방향을 따라 연장될 수 있다.

이에, 상기 백플레이트(200)의 하부 모서리(205)는 상기 제동 디스크의 내경(302)을 따라 연장되며, 상기 백플레이트(200)의 상부 모서리(206)는 상기 제동 디스크의 외경(301)을 따라 연장될 수 있다.

이상과 같은 상기 백플레이트(200)의 연장 상태, 및 상기 백플레이트(200) 상에 형성되는 상기 백플레이트 유닛들(210)의 배열 상태에 따라, 결국 상기 백플레이트(200) 상에 고정되는 복수의 마찰재 지지판들(110)은 전체적으로 상기 백플레이트(200)의 상부 및 하부 모서리들(205, 206)의 연장 방향을 따라 연장될 수 있다.

이는 도 1 및 도 2를 통해 확인되며, 상기 백플레이트(200) 상에 결합되는 상기 마찰재 지지판(110)들은 전체적으로, 상기 제동 디스크의 라운드된 형상과 유사한 곡면 형상으로 배열되어, 보다 효과적인 제동을 수행할 수 있다.

이하에서는 후술되는 도면을 참조하여 상기 마찰재 지지판(110) 및 상기 백플레이트(200)의 백플레이트 유닛(210)에 대하여 상술한다.

도 3은 도 1의 마찰재 지지판을 도시한 저면도 및 측면도이다. 도 4는 도 1의 백플레이트를 도시한 측면도 및 평면도이다. 도 5는 도 1의 마찰재 지지판 및 백플레이트를 동시에 도시한 측면도들이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 마찰재 지지판(110)은 전체적으로 사각형 플레이트 형상을 가질 수 있으며, 서로 마주하는 상면 및 하면이 라운드 된 형상을 가질 수도 있고, 모서리 부분은 곡면으로 라운드 된 형상일 수도 있다.

이와 달리, 상기 마찰재 지지판(110)은 다양한 형상으로 형성될 수 있으나, 소정 두께를 가지는 플레이트 형상이다.

상기 마찰재 지지판(110)의 중앙에는 제1 고정홀(111)이 형성되며, 상기 제1 고정홀(111)은 후술되는 상기 백플레이트 유닛(210)의 제2 고정홀(211)과 정렬되고, 상기 제1 및 제2 고정홀들(111, 211)을 통해 도시하지는 않았으나 별도의 고정수단, 예를 들어, 리벳이나 핀 등을 통해 서로 고정된다.

그리하여, 상기 마찰재 지지판(110)은 상기 백플레이트 유닛(210)과 고정된다.

상기 제1 고정홀(111)이 중앙에 위치하도록, 상기 제1 고정홀(111)의 양측, 즉 제1 방향(X)에 수직인 제2 방향(Y)을 따른 양측에는, 제1 우측 작용면(116) 및 제1 좌측 작용면(117)이 형성된다.

상기 제1 우측 작용면(116)과 상기 제1 좌측 작용면(117)은 상기 제2 방향(Y)을 따라 소정 거리 서로 이격되도록 형성되며, 실질적으로 서로 동일한 형상으로 형성된다.

이 경우, 상기 제1 우측 작용면(116) 및 상기 제1 좌측 작용면(117) 각각은, 도시된 바와 같이, 평면상으로는 상기 마찰재 지지판(110)의 연장방향인 상기 제1 방향(X)을 따라 장축이 형성되는 타원 형상을 가질 수 있으며, 이 경우 상기 타원 형상의 장축 및 단축은 다양하게 설계될 수 있다.

또한, 상기 제1 우측 작용면(116) 및 상기 제1 좌측 작용면(117) 각각은, 도시된 바와 같이, 상기 마찰재 지지판(110)의 저면으로부터 하부방향으로 돌출되도록 형성되고, 이 경우 각각의 중앙으로 갈수록 상기 돌출되는 양이 증가하는 형상을 가진다. 한편, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들(116, 117)은 서로 동일한 형상을 가지므로, 상기 돌출되는 양 및 돌출되는 양의 변화정도 역시 실질적으로 동일하다.

즉, 상기 제1 우측 작용면(116) 및 상기 제1 좌측 작용면(117) 각각은, 모서리보다 중앙이 더 볼록하게 돌출된 형상을 가진다.

상기 제1 우측 작용면(116) 및 상기 제1 좌측 작용면(117) 각각은 전체적으로 상기 제1 방향(X)을 따른 장축은 인접하는 후술되는 마찰재 결합홀(113)까지 연장되며, 상기 제1 방향(X)에 수직인 제2 방향(Y)을 따른 단축도 전체적으로 상기 마찰재 결합홀(113)의 직경과 유사한 정도로 형성될 수 있다.

그리하여, 전체적으로 상기 제1 우측 작용면(116) 및 상기 제1 좌측 작용면(117) 각각은 상기 마찰재 결합홀(113)과 상기 제1 방향(X)을 따라 일렬로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 고정홀(111)을 중심으로 상기 제1 방향(X)의 양 끝단에는 한 쌍의 회전방지 볼들(115)이 형성된다. 상기 회전방지 볼(115) 한 쌍은 서로 동일한 형상을 가지며, 각각은 상기 마찰재 지지판(110)의 저면으로부터 하부 방향으로 볼록하게 돌출되며, 상기 돌출되는 단면은 도 3에 도시된 바와 같이 사각 형상일 수 있다.

이와 달리, 상기 회전방지 볼(115) 역시, 볼(ball) 형상으로 볼록하게 돌출될 수도 있다.

한편, 상기 제1 고정홀(111)과 상기 회전방지 볼(115) 사이에 마찰재 고정홀(114)이 형성된다. 즉, 상기 마찰재 고정홀(114) 역시, 한 쌍으로 형성되며, 상기 제1 고정홀(111)과 일 측의 상기 회전방지 볼(115)의 사이, 및 상기 제1 고정홀(111)과 다른 측의 상기 회전방지 볼(115)의 사이에 각각 형성된다.

또한, 상기 마찰재 고정홀(114)을 중심으로 상기 제2 방향(Y)을 따라 양 측에 각각 마찰재 결합홀들(113)이 형성된다. 즉, 상기 마찰재 고정홀(114)이 한 쌍으로 형성되므로, 상기 마찰재 결합홀들(113)은 두 쌍으로 형성된다.

즉, 상기 마찰재 결합홀(113)과 상기 마찰재 고정홀(114)은 상기 제2 방향을 따라 일렬로 배열된다. 또한, 도 3에서는, 상기 마찰재 결합홀(113)의 크기가 상기 마찰재 고정홀(114)의 크기보다 큰 것을 도시하였으나, 크기는 서로 다양하게 형성될 수 있다.

상기 마찰재 결합홀(113)은, 상기 마찰재(120)를 상기 마찰재 지지판(110) 상에 실장시켜 고정하는 단계에서, 상기 마찰재(120)의 고정력을 향상시키기 위해 상기 마찰재(120)를 상기 마찰재 지지판(110)의 내측으로 침투시키며 고정하는 것이며 이를 통해 마찰재(120)의 고정력이 향상된다.

상기 마찰재 고정홀(114)은 상기 마찰재(120)와 상기 마찰재 지지판(110)의 고정을 위해, 별도의 결합수단(미도시), 예를 들어, 핀 또는 리벳 등이 삽입되는 고정되는 홀이다.

이 경우, 상기 결합수단은 상기 마찰재 고정홀(114)을 통해 하부로 돌출될 수 있으며, 이렇게 돌출된 결합수단에 의해 상기 마찰재 지지판(110)이 상기 백플레이트 유닛(210) 상에서 이동되는 것이 간섭될 수 있으며, 이러한 간섭을 방지하기 위한 별도의 간섭 방지홈(214)이 형성되고, 이는 후술한다.

상기 백플레이트 유닛(210)은 상기 한 개의 마찰재 지지판(110)에 대응되는 부분으로서, 별도의 플레이트 형상으로 형성되는 것은 아니며, 상기 백플레이트(200)의 일부 영역으로, 상기 마찰재 지지판(110)이 고정되는 영역에 해당된다.

이에 따라, 상기 백플레이트(200) 상에는 복수의 백플레이트 유닛(210)들이 형성되며, 각각의 백플레이트 유닛(210)의 형상은 모두 동일하다고 할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 백플레이트 유닛(210)의 중앙에는 전술한 바와 같이 상기 제1 고정홀(111)과 상기 제1 및 제2 방향들(X, Y)에 모두 수직인 제3 방향(Z)으로 정렬되는 제2 고정홀(211)이 형성되며, 상기 제1 고정홀(111)과 상기 제2 고정홀(211)은 별도의 고정수단(미도시)을 통해 서로 고정된다.

이와 같이, 상기 고정수단을 통해 상기 백플레이트 유닛(210)에 상기 마찰재 지지판(110)이 고정되므로, 상기 마찰재 지지판(110)은 상기 고정을 통해 상기 백플레이트 유닛(210)에 대하여 상대적인 시소 동작을 수행할 수 있다.

나아가, 상기 마찰재 지지판(110)과 상기 백플레이트 유닛(210) 사이의 상대적인 시소 동작으로 접촉점이 서로 변할 수 있지만, 상기 고정수단을 통해 상기 제1 고정홀(111)과 상기 제2 고정홀(211)은 접촉이 유지되므로, 상기 마찰재(120)를 통해 발생되는 열이 효과적으로 상기 백플레이트 유닛(210)으로 전달되며 방열될 수 있다.

상기 제2 고정홀(211)이 중앙에 위치하도록, 상기 제2 고정홀(211)의 양측, 즉 상기 제2 방향(Y)을 따른 양측에는, 제2 우측 작용면(216) 및 제2 좌측 작용면(217)이 형성된다.

상기 제2 우측 작용면(216)과 상기 제2 좌측 작용면(217)은 상기 제2 방향(Y)을 따라 소정 거리 서로 이격되도록 형성되며, 실질적으로 서로 동일한 형상으로 형성된다.

이 경우, 상기 제2 우측 작용면(216)은 상기 제1 우측 작용면(116)이 형성되는 위치와 상기 제3 방향(Z)으로 서로 정렬되어 형성되고, 마찬가지로, 상기 제2 좌측 작용면(217)은 상기 제1 좌측 작용면(117)이 형성되는 위치와 상기 제3 방향(Z)으로 서로 정렬되어 형성된다.

이 경우, 상기 제2 우측 작용면(216) 및 상기 제2 좌측 작용면(217) 각각은, 도시된 바와 같이, 평면상으로는 상기 백플레이트 유닛(210)의 연장방향인 상기 제1 방향(X)을 따라 장축이 형성되는 타원 형상을 가질 수 있으며, 이 경우 상기 타원 형상의 장축 및 단축은 다양하게 설계될 수 있음은 동일하다.

또한, 상기 제2 우측 작용면(216) 및 상기 제2 좌측 작용면(217) 각각은, 도시된 바와 같이, 상기 백플레이트 유닛(210)의 상면으로부터 하부방향으로 함입되도록 형성되고, 이 경우 각각의 중앙으로 갈수록 상기 함입되는 양이 증가하는 형상을 가진다. 한편, 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(216, 217)은 서로 동일한 형상을 가지므로, 상기 함입되는 양 및 함입되는 양의 변화정도 역시 실질적으로 동일하다.

즉, 상기 제2 우측 작용면(216) 및 상기 제2 좌측 작용면(217) 각각은, 모서리보다 중앙이 더 볼록하게 돌출된 형상을 가진다.

상기 제2 우측 작용면(216) 및 상기 제2 좌측 작용면(217) 각각은 전체적으로 상기 제1 방향(X)을 따른 장축은 인접하는 후술되는 간섭 방지홈(214)의 상부 또는 하부까지 연장되며, 상기 제1 방향(X)에 수직인 제2 방향(Y)을 따른 단축은 전체적으로 상기 제2 고정홀(211)의 외측과 상기 백플레이트(210)의 모서리 사이의 간격보다 작은 길이로 형성될 수 있다.

그리하여, 전체적으로 상기 제2 우측 작용면(216) 및 상기 제2 좌측 작용면(217) 각각은 상기 제2 고정홀(211)의 우측 및 좌측 공간 각각에, 상기 제1 방향(X)을 따라 길게 연장되도록 형성된다.

한편, 상기 제2 우측 작용면(216)은 상기 제1 우측 작용면(116)과 서로 접촉하며, 마찬가지로 상기 제2 좌측 작용면(217)은 상기 제1 좌측 작용면(117)과 서로 접촉한다. 그리하여, 상기 작용면들 사이의 상대적인 접촉을 통해 전체적으로 상기 마찰재 지지판(110)은 상기 백플레이트(200)에 대하여 소위, 시소동작을 수행하게 된다.

즉, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들(116, 117)과 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(216, 217)은 중앙에 형성되며 서로 결합되는 상기 제1 및 제2 고정홀들(111, 211)을 중심으로 상대적으로 시소작용을 수행하는 것으로, 이러한 상대적인 시소작용을 수행하기 위해서는, 상기 제1 우측 작용면(116)과 상기 제2 우측 작용면(216)은 서로 다른 곡률을 가지면서 서로 접하여야 하고, 마찬가지로, 상기 제1 좌측 작용면(117)과 상기 제2 좌측 작용면(217)도 서로 다른 곡률을 가지면서 서로 접하여야 한다.

이에, 본 실시예에서는, 도 5에 직접적으로 비교되는 바와 같이, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들(116, 117)의 돌출되는 정도가 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(216, 217)의 함입되는 정도보다 크다. 이는, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들(116, 117)의 곡률이 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(216, 217)의 곡률보타 크게 형성되는 것을 의미하는 것으로, 이와 같이 서로 다른 곡률을 가지면서 형성됨에 따라, 상기 백플레이트 유닛(210) 상에서 상기 마찰재 지지판(110)이 소위, 시소 동작을 수행할 수 있다.

또한, 도시된 바와 같이, 전체적으로 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들(116, 117)이 형성하는 면적보다, 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(216, 217)이 형성하는 면적이 더 크게 형성될 수 있으며, 이는 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(216, 217)의 장축, 즉 상기 제1 방향(X)을 따른 길이가 상대적으로 더 크게 형성될 수 있기 때문이다.

한편, 상기 제2 고정홀(211)을 중심으로 상기 제1 방향(X)의 양 끝단에 회전 방지홈(215)이 형성된다. 즉, 상기 회전 방지홈(215)도 한 쌍으로 상기 백플레이트 유닛(210) 상에 형성되며, 이 경우, 상기 회전 방지홈(215)의 중심은 상기 회전 방지볼(115)의 중심과 상기 제3 방향(Z)을 따라 서로 정렬된다. 그리하여, 상기 회전 방지볼(115)은 상기 회전방지 홈(215)의 내부로 위치한다.

이상과 같이 상기 회전방지 볼(115)이 상기 회전방지 홈(215)의 내부 위치함에 따라, 소정의 고정 상태를 유지할 수 있고, 이에 상기 시소동작을 수행하는 경우, 상기 마찰재 지지판(110)이 상기 백플레이트 유닛(210)에 대하여 상대적으로 회전하는 것을 방지할 수 있다.

실제 제동이 수행되는 경우, 상기 마찰재(120)와 제동 디스크 사이에 최적 접촉 상태는 제동 디스크나 제동 패드들 사이의 형상, 구조, 제동 상황 등의 다양한 요소들의 영향으로 인해 다양하게 변화할 수 있는데, 상기 마찰재 지지판(110)이 상기 백플레이트 유닛(210) 상에서 상대적으로 회전하는 경우, 균일한 제동이 수행되지 않거나 편마모 등의 발생으로 제동 안정성이나 내구성이 저하될 수 있다. 이에 본 실시예의 경우, 이러한 마찰재 지지판(110)과 백플레이트 유닛(210) 사이의 상대적인 회전을 방지함으로써, 제동 균일성을 향상시켜 제동 안정성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 제2 고정홀(211) 및 상기 회전 방지홈(215)의 사이에는 간섭 방지홈(214)이 형성된다.

상기 간섭방지 홈(214)도 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(216, 217)의 상기 제1 방향(X)으로의 외면보다 외측에 위치하도록 형성된다.

이 경우, 상기 간섭방지 홈(214)은 상기 마찰재 고정홀(114)과 상기 제3 방향(Z)을 따라 정렬되며, 상기 마찰재(120)가 상기 마찰재 지지판(110)에 고정되면서 상기 마찰재 지지판(110)의 하부로 돌출될 수 있는 상기 결합수단이 상기 마찰재 지지판(110)과 상기 백플레이트 유닛(210) 사이의 시소 동작에 간섭을 야기하는 것을 방지하기 위한 홈이다.

한편, 본 실시예에서는, 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(216, 217)의 중앙의 가장 깊게 함입되는 부분의 깊이보다 상기 회전방지 홈(215)의 깊이가 더 깊게 형성된다.

그리하여, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들(116, 117)이 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(216, 217) 상에 위치하는 경우, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들(116, 117)과 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(216, 217) 사이에서의 상대적인 유격을 야기할 수 있으며, 이에 따라 상기 마찰재 지지판(110)은 상기 백플레이트 유닛(210)에 대하여 시소 동작이 발생하게 된다.

또한, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 회전방지 홈(215)으로 삽입되는 상기 회전방지 볼(115)에 의해, 상기 시소 동작이 발생하는 경우, 상기 시소 동작에서의 고정부 역할을 수행하므로, 상기 마찰재 지지판(110)은 상기 백플레이트 유닛(210)에 대하여 시소동작을 수행하면서도 회전하는 것이 제한된다.

이와 같은, 상기 마찰재 지지판(110)과 상기 백플레이트 유닛(210) 사이의 시소동작을 통해, 제동 디스크와의 제동을 수행하는 과정에서, 제동 효과를 향상시키고 상기 마찰재(120)가 국부적으로만 접촉하는 문제를 해결하여, 최적의 마찰재 배열을 효과적으로 찾을 수 있게 된다.

특히, 전반적으로 넓은 곡면으로 서로 접촉하면서 시소 동작이 구현되므로, 전체적으로 보다 안정적인 시소 동작이 구현될 수 있어, 국부적인 위치로부터 야기되는 시소동작에 비하여, 실제 제동 과정에서의 떨림을 방지하거나 최소화할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 시소타입 제동패드에서, 마찰재 지지판을 도시한 저면도 및 측면도이다. 도 7은 도 5의 백플레이트를 도시한 측면도 및 평면도이다. 도 8은 도 5의 마찰재 지지판 및 백플레이트를 동시에 도시한 측면도들이다.

본 실시예에 의한 상기 시소타입 제동패드에서는, 마찰재 지지판에 형성되는 제1 우측 작용면(118) 및 제1 좌측 작용면(119)이 오목하게 함입되고, 백플레이트 유닛에 형성되는 제2 우측 작용면(218) 및 제2 좌측 작용면(219)이 볼록하게 돌출되는 것을 제외하고는, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 상기 시소타입 제동패드(10)와 실질적으로 동일하다. 이에, 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.

즉, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들(118, 119) 각각은 도시된 바와 같이, 평면상으로는 상기 마찰재 지지판(110)의 연장방향(제1 방향(X))을 따라 장축이 형성되는 타원 형상을 가질 수 있으며, 이 경우 상기 타원 형상의 장축 및 단축은 다양하게 설계될 수 있다.

또한, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들(118, 119) 각각은, 도시된 바와 같이, 상기 마찰재 지지판(110)의 저면으로부터 상부방향으로 함입되도록 오목하게 형성되고, 이 경우 중앙으로 갈수록 상기 함입되는 양이 증가하는 형상을 가진다.

즉, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들(118, 119) 각각은, 모서리보다 중앙이 더 오목하게 함입된 형상을 가진다.

한편, 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(218, 219) 각각은 상기 백플레이트 유닛(210) 상에, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들(118, 119) 각각이 형성되는 위치와 상기 제3 방향(Z)으로 서로 정렬되어 형성된다. 즉, 상기 제2 우측 작용면(218)은 상기 제1 우측 작용면(118)과 서로 정렬되고, 상기 제2 좌측 작용면(219)은 상기 제1 좌측 작용면(119)과 서로 정렬된다.

이에, 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(218, 219) 각각도, 도시된 바와 같이, 평면상으로는 상기 제1 방향(X)을 따라 장축이 형성되는 타원 형상을 가질 수 있으며, 이 경우 상기 타원 형상의 장축 및 단축은 다양하게 설계될 수 있다.

또한, 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(218, 219) 각각은, 도시된 바와 같이, 상기 백플레이트 유닛(210)의 상면으로부터 상부방향으로 돌출되도록 형성되고, 이 경우 중앙으로 갈수록 상기 돌출되는 양이 증가하는 형상을 가진다.

즉, 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(218, 219) 각각은, 모서리보다 중앙이 더 볼록하게 돌출된 형상을 가진다.

이 경우, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들(118, 119)과 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(218, 219)은 중앙에 형성되며 서로 결합되는 상기 제1 및 제2 고정홀들(111, 211)을 중심으로 상대적으로 시소작용을 수행하는 것으로, 이러한 상대적인 시소작용을 수행하기 위해서는, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들(118, 119)과 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(218, 219)은 서로 다른 곡률을 가지면서 서로 접하여야 한다.

이에, 본 실시예에서는, 도 8에 직접적으로 비교되는 바와 같이, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들(118, 119) 각각의 합입되는 정도가 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(218, 219) 각각의 돌출되는 정도보다 작다. 이는, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들(118, 119) 각각의 곡률이 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(218, 219) 각각의 곡률보타 작게 형성되는 것을 의미하는 것으로, 이와 같이 서로 다른 곡률을 가지면서 형성됨에 따라, 상기 백플레이트 유닛(210) 상에서 상기 마찰재 지지판(110)이 소위, 시소 동작을 수행할 수 있다.

또한, 도시된 바와 같이, 전체적으로 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들(118, 119) 각각이 형성하는 면적이, 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들(218, 219) 각각이 형성하는 면적보다 더 크게 형성될 수 있으며, 이는 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들(118, 119) 각각의 장축, 즉 상기 제1 방향(X)을 따른 길이가 상대적으로 더 크게 형성될 수 있기 때문이다.

이상과 같이, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들 및 제2 우측 및 좌측 작용면들은 서로 돌출되거나 함입되도록 선택적으로 형성될 수 있으며, 이에 따라 시소작용을 유지하면서도 보다 다양한 설계 유연성을 제공할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 소정 면적을 가지며 서로 다른 곡률로 형성되는 작용면들이 서로 접촉함에 따라 시소동작을 유도함으로써, 종래 탄성체를 사용하는 제동패드의 문제점은 물론, 종래 중심볼을 기준으로 시소동작이 수행되는 구조에서 야기되는 제동시의 떨림을 방지하거나 최소화할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 시소타입 제동패드 100 : 마찰유닛
110 : 마찰재 지지판 120 : 마찰재
111 : 제1 고정홀 116, 118 : 제1 우측 작용면
117, 119 : 제1 좌측 작용면 216, 218 : 제2 우측 작용면
217, 219 : 제2 좌측 작용면 113 : 마찰재 결합홀
114 : 마찰재 고정홀 115 : 회전 방지볼
200 : 백플레이트 205 : 하부 모서리
206 : 상부 모서리 210 : 백플레이트 유닛
211 : 제2 고정홀 214 : 간섭 방지홀
215 : 회전 방지홈

Claims

제동 디스크와 접촉하는 마찰재, 상기 마찰재가 고정되는 마찰재 지지판, 및 상기 마찰재 지지판과 결합되는 백플레이트를 포함하며,
상기 마찰재 지지판은, 중앙에 소정 면적을 형성하며 돌출되거나 함입되고 한 쌍으로 연장되는 제1 우측 작용면 및 제1 좌측 작용면, 및 상기 마찰재 지지판의 양 끝단에 한 쌍으로 돌출되는 회전방지 볼을 포함하고,
상기 백플레이트는, 소정 면적을 형성하며 상기 제1 우측 작용면과 결합되는 제2 우측 작용면, 소정 면적을 형성하며 상기 제1 좌측 작용면과 결합되는 제2 좌측 작용면, 및 상기 회전방지 볼이 삽입되며 상기 회전방지 볼의 이동을 가이드하는 한 쌍의 회전방지 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 시소타입 제동패드.
제1항에 있어서,
상기 제1 우측 작용면과 상기 제2 우측 작용면은 서로 다른 곡률을 가지며, 상기 제1 좌측 작용면과 상기 제2 우측 작용면은 서로 다른 곡률을 가져, 상기 마찰재 지지판은 상기 백플레이트 상에서 시소(seesaw)동작하는 것을 특징으로 하는 시소타입 제동패드.
제2항에 있어서,
상기 제1 우측 작용면 및 상기 제1 좌측 작용면은 상기 마찰재 지지판의 저면으로부터 돌출되고, 상기 제2 우측 작용면 및 상기 제2 우측 작용면은 상기 백플레이트의 상면으로부터 함입되며,
상기 제1 우측 작용면의 곡률은 상기 제2 우측 작용면의 곡률보다 크고, 상기 제1 좌측 작용면의 곡률은 상기 제2 우측 작용면의 곡률보다 큰 것을 특징으로 하는 시소타입 제동패드.
제2항에 있어서,
상기 제1 우측 작용면 및 상기 제1 좌측 작용면은 상기 마찰재 지지판의 저면으로부터 함입되고, 상기 제2 우측 작용면 및 상기 제2 좌측 작용면은 상기 백플레이트의 상면으로부터 돌출되며,
상기 제2 우측 작용면의 곡률이 상기 제1 우측 작용면의 곡률보다 크고, 상기 제2 좌측 작용면의 곡률은 상기 제1 좌측 작용면의 곡률보다 큰 것을 특징으로 하는 시소타입 제동패드.
제1항에 있어서,
상기 제1 우측 및 좌측 작용면들, 및 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들 각각은 모두 타원형의 평면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 시소타입 제동패드.
제1항에 있어서,
상기 제1 우측 및 좌측 작용면들은, 서로 동일한 형상으로, 상기 마찰재 지지판의 연장방향인 제1 방향(X)에 수직인 제2 방향(Y)을 따라 서로 이격되도록 형성되고,
상기 제2 우측 및 좌측 작용면들도, 서로 동일한 형상으로, 상기 제2 방향(Y)을 따라 서로 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 시소타입 제동패드.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 회전방지 볼은 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들 사이의 중심을 기준으로 서로 대칭으로 형성되며,
상기 한 쌍의 회전방지 홈은 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들 사이의 중심을 기준으로 서로 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 시소타입 제동패드.
제1항에 있어서,
상기 마찰재 지지판은, 상기 제1 우측 및 좌측 작용면들 사이의 중앙에 형성되는 제1 고정홀을 포함하고,
상기 백플레이트는, 상기 제2 우측 및 좌측 작용면들 사이의 중앙에 형성되며, 상기 제1 고정홀과 고정수단을 통해 고정되는 제2 고정홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 시소타입 제동패드.
제1항에 있어서, 상기 마찰재는,
상기 마찰재 지지판에 서로 대칭으로 고정되는 한 쌍의 제1 및 제2 마찰재들을 포함하는 것을 특징으로 하는 시소타입 제동패드.
제9항에 있어서, 상기 마찰재 지지판은,
상기 제1 우측 작용면의 양 끝단, 및 상기 제1 좌측 작용면의 양 끝단에 각각 인접하도록 배치되며, 상기 마찰재가 침투되며 고정되는 마찰재 결합홀; 및
상기 마찰재 결합홀들의 사이에 형성되어, 결합수단을 통해 상기 마찰재와 상기 마찰재 지지판을 고정시키는 마찰재 고정홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시소타입 제동패드.
제10항에 있어서, 상기 백플레이트는,
상기 마찰재 지지판의 이동이 상기 결합수단에 의해 간섭되는 것을 방지하는 간섭 방지홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시소타입 제동패드.
제1항에 있어서,
상기 백플레이트는 복수개가 서로 연결되며,
서로 연결되는 상기 백플레이트의 하부 모서리들은 제동 디스크의 마찰면의 내경을 따라 연장되고, 서로 연결되는 상기 백플레이트의 상부 모서리들은 제동 디스크의 마찰면의 외경을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 시소타입 제동패드.