KR0163225B1 - 드럼브레이크 - Google Patents

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KR0163225B1 KR1019950058678A KR19950058678A KR0163225B1 KR 0163225 B1 KR0163225 B1 KR 0163225B1 KR 1019950058678 A KR1019950058678 A KR 1019950058678A KR 19950058678 A KR19950058678 A KR 19950058678A KR 0163225 B1 KR0163225 B1 KR 0163225B1
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정몽원
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Abstract

본 발명은 드럼브레이크에 관한 것으로, 그 목적은 브레이크슈를 개선하여 제동소음을 줄이는 것이다.
본 발명에 따른 드럼브레이크는 브레이크슈(52)의 웨브(52a)에 문제시되는 진동모드를 찾아내고, 웨브(52a)의 응력집중부위에 오목하게 패인 홈(60)을 형성함으로써, 각 부품들과의 공진점에서 회피 제동시 발생하는 진동이 감쇄된다.
따라서 공진이 발생되지 않기 때문에 진동이 빨리 소멸되고, 전체적인 드럼브레이크의 제동소음이 월등하게 감소되는 이점이 있다.

Description

드럼브레이크
제 1도는 일반적인 드럼브레이크를 보인 개략도이다.
제 2도는 본 발명에 따른 드럼브레이크를 보인 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
51 : 드럼 52 : 브레이크슈
52a : 웨브 52b : 림
54 : 라이 60 : 홈
본 발명은 드럼브레이크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 브레이크슈의 형상을 개선하여 제도시 발생되는 진동과 소음을 감쇄하는 드럼브레이크의 브레이크슈에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 장착되는 브레이크는 주행중의 자동차를 감속하거나 정지 또는 정지상태를 유지하기 위한 장치이다. 브레이크는 주행중의 운동에너지를 기계적인 마찰장치에 의해서 열에너지로 바꾸어 그의 마찰열을 대기중에 방출하여 제동을 하는 방식으로써, 디스크식 유압브레이크와 드럼식 유압브레이크 등이 있는데, 드럼식 유압 브레이크는 디스크 대신에 휠과 함께 회전하는 원통형의 드럼을 그 내부에서 라이닝과 마찰시켜 제동력을 얻는 것이다.
이러한 기능을 하는 드럼브레이크는 제 1도에 도시한 바와 같이, 백플레이크(30)에 고정 앵커핀(53)을 이용하여 각각의 일단부가 체결되어 이를 중심으로 진퇴운동하는 한쌍의 반원형 브레이크슈(52), 브레이크슈(52)의 외주면에 마련되어 드럼(51)과 마찰하여 휠(미도시)을 제동하는 라이닝(54) 등으로 구성되어 있다. 그러고 이 브레이크슈(52)를 복원시키는 리턴스프링(55)과 브레이크슈(52)를 작동시키는 휠실린더(40)가 마련되는데, 휠실린더(40)의 양단에는 각각의 브레이크슈(52)타단이 접촉되어 있다.
각각의 브레이크슈(52)를 외향 작동시키는 휠실린더(40)는 그 몸체를 이루는 하우징(41)의 내부에 양면이 개방된 실린더(미도시)가 형성되어 있고, 실린더 내부에는 유압에 의해 진퇴운동하는 한쌍의 피스톤(미도시)이 마련된다.
이와 같이 구성된 종래 드럼브레이크는 운전자가 브레이크패달(10)을 밟게되면 마스터실린더(20)에서 제동유압이 발생되고, 이것이 드럼브레이크의 휠실린더(40) 내부로 전달된다. 계속하여 이 유압에 의해 피스톤이 작동하게 되어 브레이크슈(52)를 외향으로 밀어줌으로써, 브레이크슈(52)의 외부에 부착된 라이닝(54)이휠(미도시)과 함께 회전하는 드럼(51)의 내주면과 마찰하여 제동작용을 하게 된다.
한편, 회전하는 드럼(51)의 내주면과 회전하지 않는 브레이크슈(52)의 라이닝(54)이 마찰함으로써, 이 마찰력에 의해 드럼브레이크의 각 부품들은 진동을 하게 되고, 이러한 진동에 따른 소음도 같이 발생된다.
이 때, 각 부품의 진동사이클이 상호 일치하게 되면(특히, 드럼(51)의 진동과 브레이크슈(52)의 진동사이클이 일치되는 경우) 자려진동에 의해 진동이 더욱 커지게 됨으로써, 이러한 진동은 외부에 소음을 방출되어 불쾌감을 일으키게 된다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 제동작용시 각 부품들의 진동수가 일치되는 것을 방지하도록 브레이크슈 웨브의 응력이 집중되는 중심부위를 절삭가공하여 홈을 형성함으로써, 자려진동(SELF-INDUCED VIBRATION)에 따른 소음을 감쇄하는 드럼브레이크를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 휠과 함께 회전하는 드럼, 드럼의 내주면과 마찰하여 제동작용을 하는 라이닝, 라이닝이 부착되는 림과 웨브로 이루어진 반원형상의 브레이크슈, 웨브의 일단이 접촉되어 브레이크슈를 외향 작동시키는 휠실린더를 갖춘 드럼브레이크에 있어서,
웨브에는 제동작용시 발생되는 웨브 진동수와 드럼 진동수가 다르게하여 공진이 감쇄되도록 웨브의 중심부위에 역삼각형 형상의 홈이 마련되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 제 2도는 본 발명에 적용된 드럼브레이크를 개략적으로 도시한 것이다.(본 발명에 따른 드럼브레이크는 브레이크슈의 형상을 제외하고는 종래의 구성요소와 동일하기 때문에 동일구성요소에 대해서는 동일명칭과 동일부호를 사용하여 간략하게 설명한다.)
본 발명에 따른 드럼브레이크는 이에 도시한 바와 같이, 백플레이트(30)에 고정앵커핀(53)을 이용하여 각각의 일단부가 체결되어 이를 중심으로 진퇴작동하는 한쌍의 반원형 브레이크슈(52)와 이를 작동시키는 휠실린더(40) 등이 장착되어 있고, 원통형상의 드럼(51)이 휠(미도시)과 함께 회전운동하도록 구성된다. 미설명 부호 55는 브레이크슈(52)를 복원시키는 리턴스프링이다.
브레이크슈(52)는 라이닝(54)이 부착되는 림(52b), 림(52b)의 내주면에 결합되어 그 일단은 고정앵커핀(53)을 통해 지지되고 타단은 휠실린더(40)와 접촉되어 있는 판상의 웨브(52a)로 이루어져 있다.
한편, 반원형상의 브레이크슈(52) 웨브(52a)에는 본 발명의 특징적인 요소로, 중심부위에 그 일부를 역삼각형 형상으로 절삭 가공하여 홈(60)이 형성되어 있는데, 이것은 다른 부품들과 진동수가 일치되어 공진발생을 방지하기 위한 것이다.
제동작용시 라이닝(54)과 드럼(51)의 마찰작용으로 인해 드럼브레이크의 각 부품이 진동하게 되는데, 각 부품의 고유진동수가 서로 일치할 경우 자려진동(自勵振動,SELF-INDUCED VIBRATION)에 의해 차량의 운동에너지가 노이즈라는 음향에너지로 방출된다. 이 때, 자려진동은 드럼브레이크 각 구성부품에서 진동적인 여진으로 변환되어 발생하는 진동을 말한다.
따라서 브레이크슈(52)의 반복적인 샘플링(sampling)작업이나 유한요소법(finite element method) 등을 통해 모든 진동모드를 찾아내고, 이의 진동모드(mode) 중 제동시 가장크게 발생되는 노이즈 진동수와 일치되는 진동모드 부분을 찾아낸다. 유한요소법은 구조물을 가상적으로 유한한 크기의 요소로 분할하고 구조물을 그러한 요소의 집합체로서 해석하는 응력해석법으로써, 이의 해석절차는 매트릭스 표시를 사용하면 모든 구조물에 있어서 간결하고 통일적으로 공식화할 수 있어 매트릭스법(matrix method of structural analysis)이라고도 한다.
이러한 방법 등을 통해 먼저, 브레이크슈(52) 웨브(52a)의 응력분포에 따른 진동모드를 측정한다. 그리고 가장 강한 진동모드를 발생시키는 응력집중부위를 절삭 가공하여 홈(60)을 형성함으로써, 브레이크슈(52) 웨브(52a)의 응력집중부위가 없어지고 유연하게 되며, 제동마찰력에 의해 각 부품이 진동을 하더라도 브레이크슈(52)의 진동수가 다른 부품들, 특히 드럼(51)과의 진동수와 불일치하기 때문에 공진이 발생되지 않는다.
실제로 발명자가 다수의 실험을 해 본 결과 브레이크슈(52) 웨브(52a)는 반원형상으로 되어 있기 때문에 응력집중부위가 대체로 중심부위에 위치됨을 알 수 있었으며, 이 부분에 역삼각형 형상으로 절삭하여 홈(60)을 구성하였다.
따라서 브레이크슈(52) 웨브(52a)에는 응력집중부위에 홈(60)이 형성되어 있어서, 드럼(51)과의 가진력이 적절히 조절되고, 각 부품의 고유진동수 특히 브레이크슈(52) 진동수가 드럼(51) 진동수와 다르게 됨으로써, 각 부품의 진동이 소멸간섭되어 이에 따른 제동소음이 줄어들게 된다.
다음에는 이와 같이 구성된 드럼브레이크의 작동 및 효과를 설명한다. 먼저, 자동차가 주행중인 상태에서 운전자가 브레이크패달(10)를 밟게 되면, 마스터실린더(20)에서 제동유압이 발생하여 휠실린더(40) 내부로 전달된다. 따라서 휠실린더(40)에 내장된 피스톤(미도시)이 전진 작동하여 브레이크슈(52)의 웨브(52a)를 외향으로 밀어줌으로써, 브레이크슈(52)의 림(52b) 외주면에 부착되어 있는 라이닝(54)이 휠과 함께 회전하는 드럼(51)의 내주면과 마찰하여 제동작용을 하게 된다.
이 때, 드럼(51)과 라이닝(54)이 마찰함으로써 이 마찰력에 의해 드럼브레이크의 각 부품들은 진동을 하게 되는데, 본 발명의 특징적인 작용으로 브레이크슈(52)의 웨브(52a)에는 응력이 집중되는 중심부위에 홈(60)을 형성하여 문제시되는 진동모드를 제거하였다. 그리고 브레이크슈(52) 진동수는 타 부품 즉, 드럼(51) 또는 백플레이트(30) 등과 일치하지 않게 되고, 다른 부품들과 공진이 발생되지 않으며 소멸간섭된다. 결국, 진동이 빠른 속도로 감소되어 전체적인 드럼브레이크의 제동소음이 줄어들게 된다.
한편, 드럼(51)의 고유진동수를 변경하기는 사실상 불가능하며, 설사 고유진동수를 이동시키더라도 부품의 특성상 강성이 워낙 강해 타부품이 드럼(51)의 고유진동수와 가까워지게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 드럼브레이크는 브레이크슈의 웨브에 문제시되는 진동모드를 찾아내고, 응력이 집중되는 웨브의 중심부위에 오목하게 패인 홈을 형성함으로써, 각 부품들과의 공진점에서 회피 제동시 발생하는 진동이 감쇄된다.
따라서 공진이 발생되지 않기 때문에 진동이 빨리 소멸되고, 전체적인 드럼브레이크의 제동소음이 월등하게 감소되는 이점이 있다.

Claims (1)

  1. 훨과 함께 회전하는 드럼(51), 상기 드럼(51)의 내주면과 마찰하여 제동작용을 하는 라이닝(54), 상기 라이닝(54)이 부착되는 림(52b)과 웨브(52a)로 이루어진 반원형상의 브레이크슈(52), 상기 웨브(52a)의 일단이 접촉되어 상기 브레이크슈(52)를 외향 작동시키는 휠실린더(40)를 갖춘 드럼브레이크에 있어서, 상기 웨브(52a)에는 제동작용시 발생되는 상기 웨브(52a) 진동수와 상기 드럼(51) 진동수가 다르게하여 공진이 감쇄되도록 상기 웨브(52a)의 중심부위에 역삼각형 형상의 홈(60)이 마련되는 것을 특징으로 하는 드럼브레이크.
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