KR20180096773A - 철도 차량용 브레이크 라이닝 및 그것을 구비한 디스크 브레이크 - Google Patents

Abstract

이 브레이크 라이닝은, 각각의 표면이 브레이크 디스크의 슬라이딩면과 대향하고, 각각이 서로 간격을 두고 배치된 복수의 마찰 부재와, 각 마찰 부재의 이면에 고착된 이면판과, 각 마찰 부재를, 각 마찰 부재의 중심부를 포함하는 영역에 있어서 지지하는 기판과, 각 마찰 부재의 이면측에서, 기판과 이면판 사이에 끼워 설치된 탄성 부재를 구비하고 있다. 서로 인접하는 2개의 마찰 부재를 1세트로 하고, 이 1세트의 마찰 부재에 고착된 이면판은 일체이다. 어느 세트의 마찰 부재에 있어서나, 2개의 마찰 부재는, 브레이크 디스크의 둘레 방향을 따라서 배열되어 있다. 이 브레이크 라이닝은, 브레이크 스퀼을 용이하게 저감할 수 있다.

Description

철도 차량용 브레이크 라이닝 및 그것을 구비한 디스크 브레이크

본 발명은, 철도 차량의 제동 장치로서 이용되는 디스크 브레이크에 관한 것이고, 특히, 차륜 또는 차축에 고정된 브레이크 디스크의 슬라이딩면에 눌러지는 브레이크 라이닝, 및 그것을 구비한 철도 차량용 디스크 브레이크에 관한 것이다.

근래, 철도 차량, 자동차, 자동 이륜차 등의 육상 운송 차량의 제동 장치로서, 차량의 고속화 및 대형화에 수반하여, 디스크 브레이크가 이용되는 경우가 많아지고 있다. 디스크 브레이크는, 브레이크 디스크와 브레이크 라이닝의 슬라이딩에 의한 마찰에 의해 제동력을 얻는 장치이다.

철도 차량용의 디스크 브레이크의 경우, 도넛형 원판형상의 브레이크 디스크를 차륜 또는 차축에 장착하여 고정하고, 이 브레이크 디스크의 슬라이딩면에, 브레이크 캘리퍼에 의해서 브레이크 라이닝을 누름으로써 제동력을 발생시킨다. 이것에 의해, 차륜 또는 차축의 회전을 제동하여, 움직이고 있는 차량을 감속한다.

디스크 브레이크에서는, 제동시에, 「브레이크 스퀼」이라고 불리는 소음이 발생한다. 브레이크 스퀼은, 브레이크 유닛 전체가 「자여 진동」이라고 불리는 불안정한 진동을 일으키기 때문에 발생한다고 생각되고 있다. 이러한 진동은, 제동시에 브레이크 라이닝을 브레이크 디스크에 눌렀을 때의 마찰에 의해 생긴다. 자여 진동이란, 외부로부터의 정상적인 에너지를 계의 내부에서 가진(加振) 에너지로 바꾸고, 자신을 가진함으로써 진폭이 증대하는 진동이다. 브레이크 스퀼을 저감하려면, 제동시의 마찰에 의해 발생하는 자여 진동을 억제할 필요가 있다.

특허 문헌 1에는, 브레이크 디스크에, 피스톤을 통해 패드를 누르도록 구성된 디스크 브레이크가 개시되어 있다. 이 디스크 브레이크에서는, 패드가, 브레이크 디스크에 압압(押壓)될 때의 마찰 저항에 의해 브레이크 디스크의 회전 방향 하류측인 트레일링측(접촉 종료측)으로 이동한다. 이것에 의해, 피스톤의 패드에 대한 접촉 면적이, 브레이크 디스크의 회전 방향 상류측인 리딩측에 비해, 트레일링측에서 커진다. 이러한 구성에 의해, 자여 진동을 억제하여, 브레이크 스퀼을 억제할 수 있다고 되어 있다.

특허 문헌 2에는, 기판과, 복수의 마찰 부재를 구비한 브레이크 라이닝이 개시되어 있다. 각 마찰 부재는, 탄성 부재를 통해 기판에 장착되어 있다. 탄성 부재의 지지 강성은, 기판 상의 마찰 부재의 위치에 의해서 다르게 되어 있다. 이러한 구성에 의해, 브레이크 스퀼을 억제할 수 있다고 되어 있다.

특허 문헌 3에는, 기판과, 복수의 마찰 부재를 구비한 브레이크 라이닝이 개시되어 있다. 도 1은, 특허 문헌 3에 개시된 브레이크 라이닝의 구조를 도시한 평면도이다. 각 마찰 부재(3)는, 탄성 부재를 통해 기판(6)에 장착되어 있다. 인접하는 2개의 마찰 부재(3)는, 판형의 부재(4)로 연결되어 있다.

일본국 특허공개 2002-340056호 공보 일본국 특허공개 2011-214629호 공보 일본국 특허공개 2012-251597호 공보

특허 문헌 1에 개시된 기술을, 기존의 차량에 적용하려면, 브레이크 라이닝 만이 아닌, 이것에 누름력을 부여하는 브레이크 캘리퍼까지 변경할 필요가 있어, 디스크 브레이크 전체의 설계에 영향을 미친다. 이로 인해, 이 기술을 기존의 차량에 적용하는 것은, 매우 어렵다.

또, 특허 문헌 2의 브레이크 라이닝의 구성에서는, 탄성 부재의 지지 강성을, 기판 상의 위치에 의해서 변경할 필요가 있기 때문에, 그 제조 관리가 번잡해진다.

특허 문헌 3의 브레이크 라이닝으로 2개의 마찰 부재가 판형의 부재에 의해 연결되어 있는 것은, 각 마찰 부재의 회전, 및 개개의 마찰 부재의 마찰 계수의 변동을 억제하는 것이 목적이다. 특허 문헌 3에서는, 브레이크 스퀼을 저감하기 위한 검토는 이루어져 있지 않다.

그래서, 이 발명의 목적은, 브레이크 스퀼을 용이하게 저감할 수 있는 브레이크 라이닝, 및 디스크 브레이크를 제공하는 것이다.

본 실시 형태의 브레이크 라이닝은, 철도 차량의 차륜 또는 차축에 고정된 브레이크 디스크의 슬라이딩면에 눌러지는 브레이크 라이닝으로서,

각각의 표면이 상기 브레이크 디스크의 상기 슬라이딩면과 대향하고, 각각이 서로 간극을 두고 배치된 복수의 마찰 부재와,

각 마찰 부재의 이면에 고착된 이면판과,

각 마찰 부재를, 각 마찰 부재의 중심부를 포함하는 영역에 있어서 지지하는 기판과,

각 마찰 부재의 이면측에서, 상기 기판과 상기 이면판 사이에 끼워 설치된 탄성 부재를 구비하고,

서로 인접하는 2개의 상기 마찰 부재를 1세트로 하고, 이 1세트의 마찰 부재에 고착된 상기 이면판이 일체이며,

어느 세트의 상기 마찰 부재에 있어서나, 2개의 상기 마찰 부재가, 상기 브레이크 디스크의 둘레 방향을 따라서 배열되어 있는, 철도 차량용 브레이크 라이닝이다.

본 실시 형태의 디스크 브레이크는, 철도 차량의 차륜 또는 차축에 고정된 브레이크 디스크와,

상기 브레이크 디스크의 슬라이딩면에 눌러지는 상기 브레이크 라이닝을 구비한, 디스크 브레이크이다.

본 발명의 브레이크 라이닝, 및 디스크 브레이크는, 브레이크 스퀼을 저감할 수 있다. 또, 본 발명의 브레이크 라이닝은, 기존의 차량에 적용하는 것이 용이하고, 제조 관리가 용이하다.

도 1은, 종래의 브레이크 라이닝의 평면도이다.
도 2는, 종래의 브레이크 라이닝의 제동시에 생기는 진폭의 분포를 도시한 사시도이다.
도 3a는, 본 발명의 일실시 형태에 따르는 브레이크 라이닝의 평면도이다.
도 3b는, 도 3a의 B-B 단면도이다.
도 4a는, 1세트의 마찰 부재의 경사각을 설명하기 위한 평면도이다.
도 4b는, 브레이크 라이닝에 있어서 누름 압력이 걸리는 범위를 도시한 평면도이다.
도 4c는, 브레이크 라이닝 단부 부근에 배치된 1세트의 마찰 부재의 경사각을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5a는, 본 발명예의 디스크 브레이크에 구비되는 브레이크 라이닝의 평면도이다.
도 5b는, 비교예 1의 디스크 브레이크에 구비되는 브레이크 라이닝의 평면도이다.
도 5c는, 비교예 2의 디스크 브레이크에 구비되는 브레이크 라이닝의 평면도이다.
도 6은, 본 발명예, 실시예 1, 및 실시예 2의 디스크 브레이크에 각각 구비되는 브레이크 라이닝에 대해서, 최대 스퀼 지표의 비를 도시한 도면이다.

본 발명자들은, 도 1에 도시한 종래의 브레이크 라이닝에 대해서, 1세트의 마찰 부재(3)에 있어서의 2개의 마찰 부재(3)의 배열 방향에 의해서, 마찰 부재(3)의 불안정 진동 모드의 진폭이 다른 것을 찾아냈다.

도 2는, 종래의 브레이크 라이닝의 제동시에 생기는 진폭의 분포를 도시한 사시도이다. 이 진폭의 분포는, FEM(유한 요소법)에 의한 해석에 의해서 구한 것이다. 도 2에 있어서, 흑에 가까운(색이 짙은) 부분일수록, 불안정 진동 모드의 진폭이 크다.

도 2로부터, 불안정 진동 모드의 진폭은, 2개의 마찰 부재(3)의 배열 방향이, 브레이크 디스크의 둘레 방향(도 2에 있어서, 파선으로 도시함)을 따라서 있으면 작고, 브레이크 디스크의 경방향을 따라서 있으면 큰 것을 알 수 있다. 마찰 부재(3)의 진동의 불안정 진동 모드 중, 이러한 진동은, 브레이크 스퀼의 주요한 요인이 된다. 이 브레이크 라이닝에서는, 브레이크 디스크의 둘레 방향을 따르는 방향의 중간부(브레이크 라이닝을 그 길이 방향으로 2분하는 중심선 상)에, 1세트의 마찰 부재(3)가 배치되어 있으며, 이 1세트의 마찰 부재에 집중하여 과대한 진동이 생기고 있다.

본 발명의 철도 차량용 브레이크 라이닝, 및 디스크 브레이크는, 이러한 지견에 의거하여 완성된 것이다. 본 발명의 브레이크 라이닝은, 상기 서술한 바와 같이, 각각의 표면이 브레이크 디스크의 슬라이딩면과 대향하여, 각각이 서로 간극을 두고 배치된 복수의 마찰 부재와, 각 마찰 부재의 이면에 고착된 이면판과, 각 마찰 부재를, 각 마찰 부재의 중심부를 포함하는 영역에 있어서 지지하는 기판과, 각 마찰 부재의 이면측에서, 기판과 이면판 사이에 끼워 설치된 탄성 부재를 구비하고 있다. 서로 인접하는 2개의 마찰 부재를 1세트로 하고, 이 1세트의 마찰 부재에 고착된 이면판은, 일체이다. 어느 세트의 마찰 부재에 있어서나, 2개의 마찰 부재는, 브레이크 디스크의 둘레 방향을 따라서 배열되어 있다.

본 발명의 디스크 브레이크는, 철도 차량의 차륜 또는 차축에 고정된 브레이크 디스크와, 브레이크 디스크의 슬라이딩면에 눌러지는 상기 브레이크 라이닝을 구비하고 있다.

이하에, 본 발명의 철도 차량용 디스크 브레이크에 대해서, 그 실시 형태를 상술한다.

도 3a 및 도 3b는, 본 발명의 철도 차량용 디스크 브레이크에 구비된 브레이크 라이닝의 일례를 도시한 도면이다. 도 3a에, 브레이크 라이닝의 평면도를, 도 3b에, 도 3a의 B-B 단면도를, 각각 도시한다. 도 3a는, 브레이크 라이닝을, 표면측이 되는 브레이크 디스크측으로부터 본 상태를 도시하고 있다.

본 발명의 디스크 브레이크는, 도 3b에 도시한 바와 같이, 브레이크 디스크(1)와, 브레이크 라이닝(2)을 구비하고 있다. 브레이크 라이닝(2)은, 도시하지 않은 브레이크 캘리퍼에 장착되어 있다. 브레이크 디스크(1)는, 평면에서 볼 때, 도넛형 원판형상이다. 브레이크 디스크(1)는, 도시하지 않은 차륜 또는 차축에 볼트 등에 의해서 장착되어, 강고하게 고정되어 있다.

브레이크 캘리퍼는, 제동시에 작동하여, 브레이크 라이닝(2)을 브레이크 디스크(1)의 슬라이딩면(1a)에 누른다. 이것에 의해, 브레이크 디스크(1)와 브레이크 라이닝(2) 사이에 슬라이딩에 의한 마찰이 생겨, 제동력이 발생한다. 이렇게 하여, 디스크 브레이크는, 차륜 또는 차축의 회전을 제동해, 움직이고 있는 차량을 감속한다.

브레이크 라이닝(2)은, 복수의 마찰 부재(3)와, 이면판(4)과, 탄성 부재(5)와, 이들 모두를 유지하는 기판(6)을 포함한다. 복수의 마찰 부재(3)는, 서로 간극을 두고 배치되어 있다. 각 마찰 부재(3)의 표면은, 브레이크 디스크(1)의 슬라이딩면(1a)과 대향하고 있다.

마찰 부재(3)는, 구리 소결재, 수지계 재료 등으로 이루어진다. 마찰 부재(3)는, 도 3a에 도시한 실시 형태에서는, 평면 형상이 원형이며, 서로, 거의 동일한 직경을 갖고 있다. 마찰 부재(3)의 중심부에는, 작은 구멍(3a)이 형성되어 있다. 이 작은 구멍(3a)에는, 리벳(7)이 삽입되고, 이 리벳(7)에 의해, 마찰 부재(3)는 기판(6)에 장착되어 있다. 마찰 부재(3)의 평면 형상은, 원형에 한정되지 않으며, 예를 들어, 사각형, 육각형 등의 다각형이어도 된다.

각 마찰 부재(3)의 이면에는, 그 강도 및 강성을 유지하기 위해, 강 등의 얇은 금속판으로 이루어지는 이면판(4)이 고착되어 있다. 서로 인접하는 2개의 마찰 부재(3)를 1세트로 하고, 이 1세트의 마찰 부재(3)에 대해서, 1개의 이면판(4)이 설치되어 있다. 이면판(4)은, 이 1세트의 마찰 부재(3)를 구성하는 양방의 마찰 부재(3)에 걸쳐서 일체인 것이다. 1세트의 마찰 부재(3)는, 이면판(4)으로 연결된 상태로 되어 있다. 마찰 부재(3)의 세트수는 특별히 한정되지 않는다. 어느 세트의 마찰 부재(3)나, 2개의 마찰 부재(3)로 이루어지므로, 마찰 부재(3)의 총 개수는, 짝수이다.

이면판(4)은, 이 실시 형태에서는, 평면에서 봤을 때 1세트의 마찰 부재(3)의 각각과 거의 동일한 크기 및 형상의 원판부와, 이들 2개의 원판부를 연결하는 연결부(도 3a 참조)를 갖는다. 연결부의 폭(이면판(4)의 길이 방향과 직교하는 방향의 길이)은, 원판부의 폭보다 작다. 따라서, 이면판(4)은, 전체적으로, 길이 방향 중간부에서 잘록해진 형상을 갖고 있다.

어느 세트의 마찰 부재(3)에 있어서나, 2개의 마찰 부재(3)는, 브레이크 디스크의 둘레 방향(도 3a에, 파선으로 도시함)을 따라서 배열되어 있다. 브레이크 디스크(1)의 경방향을 따라서 배열되어 있는 세트의 마찰 부재(3)는 존재하지 않는다.

여기서, 세트를 이루는 2개의 마찰 부재(3)의 배열 방향은, 브레이크 디스크(1)의 둘레 방향과 엄밀하게 일치하고 있지 않아도 되고, 그 둘레 방향으로부터의 다소의 기울기는 허용된다. 본 발명에 있어서, 「마찰 부재(3)가 브레이크 디스크의 둘레 방향을 따라서 배열되어 있다」는, 이하에 정의되는 경사각(θ)이, 45° 이하인 것을 의미한다.

도 4a는, 1세트의 마찰 부재의 경사각을 설명하기 위한 평면도이다. 1세트의 마찰 부재(3)에 있어서, 각 마찰 부재(3)의 중심을 통과하는 직선을 L1로 하고, 양 마찰 부재(3)의 중심의 중점을 P로 한다. 직선(L1)은, 마찰 부재(3)의 배열 방향에 대응하고 있다. 브레이크 디스크(1)의 중심(C)을 중심으로 하여 중점(P)을 통과하는 원을 A로 한다. 중점(P)에 있어서의 원(A)의 접선을 L2로 한다. 접선(L2)은, 중점(P)에 있어서의 브레이크 디스크(1)의 둘레 방향에 대응하고 있다. 직선(L1)과 접선(L2)이 이루는 각도(θ)를 경사각으로 한다. 단, L1과 L2가 일치할 때의 경사각(θ)을, 0°로 한다. 마찰 부재(3)의 평면 형상이 원형이 아닌 경우는, 상기 정의에 있어서, 「중심(中心)」은 「무게 중심(重心)」인 것으로 한다.

각 마찰 부재(3)는, 이면판(4)과 더불어, 개개의 마찰 부재(3)의 중심부의 작은 구멍(3a)을 삽입 통과하는 리벳(7)에 의해서 기판(6)에 장착되어 있다. 즉, 각 마찰 부재(3)는, 각 마찰 부재(3)의 중심부를 포함하는 영역에 있어서, 리벳(7)에 의해, 기판(6)에 지지되어 있다. 각 마찰 부재(3)의 이면측에서, 이면판(4)과 기판(6) 사이에는, 탄성 부재(5)가 끼워 설치되어 있다. 이것에 의해, 복수의 마찰 부재(3)는, 개별적으로 탄성적으로 지지된 상태로 되어 있다. 또한, 탄성 부재(5)로는, 도 3b에서는, 접시 스프링을 예시하고 있는데, 판 스프링이나 코일 스프링을 채용해도 된다.

이면판(4)은, 외력이 가해졌을 때, 변형 가능하다. 이로 인해, 제동시에는, 각 마찰 부재(3)는, 개별적으로 가동이다. 이것에 의해, 제동 중의 브레이크 라이닝(2)과 브레이크 디스크(1)의 접촉 면압을 균일화할 수 있다.

또, 1세트의 마찰 부재(3)는, 일체의 이면판(4)으로 연결된 상태로 되어 있음으로써, 이면판으로 연결되어 있지 않은 경우에 비해, 그 움직임이 구속된다. 이로 인해, 제동 개시 시점의 주행 속도에 상관없이, 브레이크 디스크(1)와 브레이크 라이닝(2) 사이의 마찰 계수를 안정화할 수 있다.

게다가, 1세트의 마찰 부재(3)는, 2개의 리벳(7)으로 기판(6)에 체결되어 있으므로, 제동 중에, 1세트의 마찰 부재(3)의 중심의 둘레로 회전하는 경우가 없어, 기판(6)과의 체결부에 느슨해짐이 생기는 것을 방지할 수 있다. 만일, 그들 체결부에 느슨해짐이 생긴 경우에도, 2개소의 체결부가 동시에 파손되지 않는 한, 마찰 부재(3)가 그자리에서 떨어져 소실되는 일은 없다. 따라서, 디스크 브레이크의 충분한 내구성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.

또, 각 마찰 부재(3)는, 그 중심부 바로 아래의 리벳(7)의 위치를 지점으로 하여 탄성 지지되어 있으므로, 제동 중에 브레이크 디스크(1)와 접촉하여 움직여도 크게 기우는 일은 없고, 그 접촉면이 전역에 걸쳐서 균일하게 마모되어, 편마모가 발생할 일은 없다.

상기 서술한 바와 같이, 어느 세트의 마찰 부재(3)에 있어서나, 2개의 마찰 부재(3)의 배열 방향, 및 2개의 리벳(7)(체결 부재)의 배열 방향은, 브레이크 디스크(1)의 둘레 방향을 따라서 있으며, 브레이크 디스크(1)의 경방향을 따라서 배열되어 있는 세트의 마찰 부재(3)는 존재하지 않는다. 이로 인해, 어느 마찰 부재(3)에 대해서나, 제동시에 진동했을 때에, 불안정 진동 모드의 진폭은 작다. 이것에 의해, 브레이크 스퀼을 저감할 수 있다. 이러한 효과를 발휘하기 위해서, 경사각(θ)은, 25° 이하인 것이 바람직하고, 15° 이하인 것이 더욱 바람직하다.

일반적으로, 경사각(θ)이 0°에 가까울수록 브레이크 스퀼을 저감할 수 있다. 그러나, 특정의 경우에는, 경사각(θ)을 0°가 아닌 특정 크기의 각도로 하는 편이 브레이크 스퀼을 저감할 수 있다. 이하, 그러한 경우에 대해 설명한다.

도 4b는, 브레이크 라이닝에 있어서 누름 압력이 걸리는 범위를 도시한 평면도이다. 기판(6)의 이면(마찰 부재(3)가 설치된 면과는 반대측의 면)에는, 브레이크 캘리퍼에 의해 누름 압력이 걸린다. 도 4b에서 해칭한 부분은, 누름 압력이 걸리는 영역(이하, 「압압 영역」이라고 한다)(P)의 일례이다. 이 브레이크 라이닝(2)에서는, 마찰 부재는, 대략적으로, 동심형상의 2개의 원을 따라서 배열되어 있다. 외측의 원을 따라서 3세트(6개)의 마찰 부재(3out)가 배열되어 있고, 내측의 원을 따라서 3세트의 마찰 부재(3in)가 배열되어 있다.

어느 마찰 부재(3)(마찰 부재(3out) 및 마찰 부재(3in))나, 압압 영역(P) 내에 들어가지 않는 부분을 갖는다. 외측의 마찰 부재(3out) 중 기판(6)의 길이 방향 양단측에 배치된 1세트의 마찰 부재(3out)에서는, 압압 영역(P) 내에 들어가지 않는 부분은 적다. 또, 내측의 마찰 부재(3in) 중 기판(6)의 길이 방향 중앙부에 배치된 1세트의 마찰 부재(3in)에서도, 압압 영역(P) 내에 들어가지 않는 부분은 상기 서술한 1세트의 마찰 부재(3out)보다는 많기는 하지만, 대부분이 압압 영역(P) 내에 들어간다.

한편, 상기 이외의 마찰 부재(3)에서는, 압압 영역(P)에 들어가지 않는 부분이 많다. 내측의 마찰 부재(3in) 중 기판(6)의 길이 방향 양단측에 배치된 2세트의 마찰 부재(3in)에서는, 압압 영역(P) 내에 들어가지 않는 부분이 가장 많다. 마찰 부재(3)에 있어서, 압압 영역(P) 내에 들어가지 않는 부분은, 압압 영역(P) 내에 들어가는 부분에 비해 진동하기 쉽다. 이러한 진동은, 브레이크 스퀼의 원인이 될 수 있다.

도 4c는, 브레이크 라이닝에 있어서, 내측 단부에 배치된 1세트의 마찰 부재의 경사각을 설명하기 위한 평면도이다. 이 1세트의 마찰 부재(3in)를 양 마찰 부재(3in)의 중심의 중점의 둘레로 회전시켜 경사각(θ)을 0°로 한 경우, 이 1세트의 마찰 부재(3in)는, 도 4c에 파선으로 도시한 바와 같이 위치한다. 이 경우, 이 1세트의 마찰 부재(3in) 중 기판(6)의 길이 방향 단부측의 마찰 부재(3in)는, 그 대부분, 구체적으로는, 면적의 약 70%가, 압압 영역(P) 내에 들어가지 않는다. 이것에 의해, 이 마찰 부재(3in)는 진동하기 쉽고, 브레이크 스퀼을 증대시킬 수 있다.

도 4c에 도시한 실시 형태에서는, 내측 단부의 1세트의 마찰 부재(3in)는, 이들 마찰 부재(3in)의 대향 방향과 이들 마찰 부재(3in)를 가로지르는 압압 영역(P)의 가장자리부가 이루는 각도가 작아지도록 경사각(θ)이 붙여져 있다. 경사각(θ)은 10~20°이며, 예를 들어, 15°이다. 이러한 구성에 의해, 이 1세트의 마찰 부재(3in) 중 어느 마찰 부재(3in)에 대해서나, 압압 영역(P)에 들어가지 않는 부분의 비율은, 면적에서 60% 이하로 되어 있다. 따라서, 경사각(θ)이 0°인 경우에 비해, 전체적으로 진동이 억제되어, 브레이크 스퀼을 저감할 수 있다.

도 3a를 참조하여, 기판(6)에 있어서, 브레이크 디스크(1)의 둘레 방향을 따르는 방향의 중간부에는, 마찰 부재(3)가 배치되어 있지 않다. 이것에 의해서도, 마찰 부재(3)의 불안정 진동 모드의 진폭은 작아져, 브레이크 스퀼이 저감된다.

이 브레이크 라이닝의 구성을 기존의 차량에 적용하는 경우는, 예를 들어, 마찰 부재의 배열 방향만을, 적정한 방향이 되도록 변경하면 충분하고, 브레이크 캘리퍼 등을 변경할 필요는 없다. 또, 이 브레이크 라이닝에서는, 탄성 부재(5)의 지지 강성은, 기판(6) 상의 위치에 의해서 변경할 필요는 없다. 따라서, 이 브레이크 라이닝(2)은, 기존의 차량에 적용하는 것이 용이함과 더불어, 제조 관리가 용이하다.

실시예

본 발명의 효과를 확인하기 위해서, 3종류의 브레이크 라이닝(본 발명예, 비교예 1, 및 비교예 2의 브레이크 라이닝)의 각각에 대해서, 스퀼 지표를 평가했다. 스퀼 지표는, FEM(유한 요소법)에 의한 해석 결과로부터 구했다. 구체적으로는, 우선, FEM 복소 고유값 해석에 의해, 주파수마다 진동의 감쇠비를 산출했다. 그 중에서 음의 값인 것, 즉, 불안정한 것을, 1/3 옥타브 밴드의 주파수 폭마다 합계하여, 그 절대값을 구했다. 각 밴드의 값 중, 최대인 것을 추출하여, 이것을 스퀼 지표로 했다. 스퀼 지표의 값이 작을수록, 브레이크 스퀼이 생기기 어렵고, 브레이크 스퀼이 생긴 경우에도 그 소리가 작은 것을 의미한다.

도 5a~도 5c는, 해석의 대상으로 한 각 브레이크 라이닝의 평면도이다. 어느 브레이크 라이닝이나, 6세트의 마찰 부재(12개의 마찰 부재)를 구비하고 있다.

도 5a는, 본 발명예의 디스크 브레이크에 구비되는 브레이크 라이닝의 평면도이다. 이 브레이크 라이닝에서는, 모든 세트의 마찰 부재가, 브레이크 디스크의 둘레 방향을 따라서 배열되어 있다.

도 5b는, 비교예 1의 디스크 브레이크에 구비되는 브레이크 라이닝의 평면도이다. 이 브레이크 라이닝은, 브레이크 디스크의 둘레 방향을 따라서 배열된 4세트의 마찰 부재와, 브레이크 디스크의 경방향을 따라서 배열된 2세트의 마찰 부재를 포함한다.

도 5c는, 비교예 2의 디스크 브레이크에 구비되는 브레이크 라이닝의 평면도이다. 이 브레이크 라이닝에서는, 모든 세트의 마찰 부재가, 브레이크 디스크의 경방향을 따라서 배열되어 있다.

도 6에, 이들 브레이크 라이닝의 최대 스퀼 지표의 비를 도시한다. 도 6에서는, 비교예 1의 스퀼 지표의 값을 기준의 1로 했을 때의, 상대적인 값을 나타내고 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 최대 스퀼 지표의 크기는, 본 발명예에서는 비교예 1에 대해서 약 20% 저감되어 있는 한편, 비교예 2에서는 비교예 1의 약 3배로 되어 있다.

최대 스퀼 지표의 크기는, 브레이크 디스크의 경방향을 따라서 배열된(둘레 방향을 따라서 배열되어 있지 않은) 세트의 마찰 부재의 수에 상관이 있으며, 당해 세트의 마찰 부재의 수가 많을수록, 최대 스퀼 지표는 커진다. 즉, 브레이크 디스크의 둘레 방향을 따라서 배열되어 있지 않은 세트의 마찰 부재를 배제함으로써, 브레이크 스퀼을 저감할 수 있는 것이 확인되었다.

본 발명의 철도 차량용 디스크 브레이크는, 모든 철도 차량에 유효하게 이용할 수 있고, 그 중에서도, 주행 속도가 저속부터 고속까지 광범위인 고속 철도 차량에 유용하다.

1：브레이크 디스크 1a：슬라이딩면
2：브레이크 라이닝 3：마찰 부재
4：이면판 5：탄성 부재
6：기판 7：리벳

Claims (3)

1. 철도 차량의 차륜 또는 차축에 고정된 브레이크 디스크의 슬라이딩면에 눌러지는 브레이크 라이닝으로서,
   각각의 표면이 상기 브레이크 디스크의 상기 슬라이딩면과 대향하고, 각각이 서로 간극을 두고 배치된 복수의 마찰 부재와,
   각 마찰 부재의 이면에 고착된 이면판과,
   각 마찰 부재를, 각 마찰 부재의 중심부를 포함하는 영역에 있어서 지지하는 기판과,
   각 마찰 부재의 이면측에서, 상기 기판과 상기 이면판 사이에 끼워 설치된 탄성 부재를 구비하고,
   서로 인접하는 2개의 상기 마찰 부재를 1세트로 하고, 이 1세트의 마찰 부재에 고착된 상기 이면판이 일체이며,
   어느 세트의 상기 마찰 부재에 있어서나, 2개의 상기 마찰 부재가, 상기 브레이크 디스크의 둘레 방향을 따라서 배열되어 있는, 철도 차량용 브레이크 라이닝.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 기판에 있어서, 상기 브레이크 디스크의 둘레 방향을 따르는 방향의 중간부에는, 상기 마찰 부재가 배치되어 있지 않은, 브레이크 라이닝.
3. 철도 차량의 차륜 또는 차축에 고정된 브레이크 디스크와,
   상기 브레이크 디스크의 슬라이딩면에 눌러지는, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 브레이크 라이닝을 구비한, 디스크 브레이크.

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