KR100471911B1 - 다중 디스크 브레이크장치 - Google Patents

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KR100471911B1
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델피 테크놀로지스 인코포레이티드
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Abstract

디스크 브레이크 장치(10)가 디스크(12, 14)와 허브축(18)에 대해 회전하도록 배열되는 허브(16)를 포함한다. 또한 장치(10)는 허브와 디스크가 허브축(18)에 대해 일체로 회전하며 디스크(12)가 허브(16)상에서 축방향 활주운동할 수 있도록 디스크(12)가 허브상에 설치되게 하는 취부수단(20, 22)을 포함한다. 또한 장치(10)는 디스크(12, 14)와 허브(16)사이에 방사방향 힘을 가하도록 디스크(12)와 결합하고 허브(16)에 설치되는 다수의 판스프링(32 ; 42)을 포함한다. 각 스프링(32 ; 42)은 이 스프링(32 ; 42)에 횡방향으로 돌출하며 디스크에 힘을 가하도록 디스크와 결합하는 적어도 세개의 지주(40 ; 46)를 포함한다.

Description

다중 디스크 브레이크장치{MULTIPLE DISC BRAKE SYSTEM}
본 발명은, 예를들면 차량바퀴에 사용되는, 디스크 브레이크장치에 관한 것이다.
공지의 디스크 브레이크장치는 현가링크에 이와 상대회전을 하도록 설치되는 허브를 포함하며, 허브는 바퀴를 위한 취부부를 제공하며, 디스크 브레이크는 허브와 함께 회전하도록 설치되는 브레이크 디스크, 디스크의 대향측부들에 배열되는 마찰재 피드들, 및 패드들이 디스크와 결합하도록 작동할 수 있는 적어도 하나의 피스톤과 실린더 조립체를 포함하여서 허브 및 따라서 바퀴를 제동한다. 종래, 피스톤과 실린더 조립체는 차량의 현가링크에 볼트체결된 슬라이드상에 활주할 수 있도록 설치된다. 디스크는 종래에는 허브에 단단히 고정되며, 패드들 및/또는 디스크의 마모는 실린더 활주운동에 의해 완화된다.
공지된 디스크 브레이크 장치에서, 디스크는 허브와 일체로 회전하나 허브상에서 활주운동할 수 있다. 예를들면 GB 1396503 을 보라. 그러나, 이런 장치는 기술적 문제들이 있다. 예를들면, 디스크들은 상대적으로 얇으므로, 허브상에서 경사지기 쉽고 제동력에 영향을 준다. 또한, 허브에 대한 디스크의 요동으로 인해 소음이 발생되는 경향이 있다. 디스크 온도가 보다 높은 경우, 이들 문제는 특히 심각할 수 있는바, 이는 디스크의 제동면과 허브사이에 600 ℃ 와 같은 큰 온도구배가 있을 때, 디스크는 허브로부터 이격하여 상당히 팽장되고 이는 경사와 흔들림 문제를 악화시키기 때문이다. 이들 문제는 WO 98/26192 에 언급되어 있으며, 여기서 제시된 해결책은 허브와 디스크 사이에 설치되는 다수의 탄성력 가압장치(resilient force applicators)를 제공하는 것으로, 이 가압장치는 디스크의 운동을 제어하도록 디스크에 방사방향의 힘을 가하며 허브둘레의 원주상으로 분배되어 있다. WO 98/26192 에 제시된 실시예의 하나에서, 가압장치는 판스프링이며 각 판스프링은, 디스크가 허브상에 설치되지 않을때는 스프링이 허브로부터 방사상으로 팽창되도록 허브의 외측면에 고정될 수 있다. 스프링은 디스크가 허브상에 설치될 때 탄성변형된다. 각 판의 중앙부는 허브를 가압하나 판의 단부들은 디스크를 가압한다. 따라서, WO 98/26192 의 제 1 도에 도시된 바와 같은 세개의 판스프링의 경우, 디스크는 여섯 포인트에서 스프링과 결합한다. DE 2039003 A 는 활주가능한 디스크와 허브사이에 방사방향 힘을 가하는 스프링들의 사용을 기술하고 있는바, 스프링은 중앙부가 허브 또는 디스크의 하나에, 단부가 나머지 하나를 가압하는 판스프링 형태이다.
제 1 도는 예시적인 디스크 브레이크장치의 단면도,
제 2 도는 제 1 도의 파선 Ⅱ-Ⅱ에서 본 확대단면도,
제 3 도는 예시적인 디스크 브레이크장치의 판스프링을 확대하여 보여주는 사시도,
제 4 도는 예시적인 디스크 브레이크장치의 또 다른 판스프링을 확대하여 보여주는 제 3 도와 유사한 사시도.
본 발명은 목적은 WO 98/26192 에 기술된 것들과 유사한 판스프링에 의해 제공되는 허브상의 디스크운동제어를 개선하는 것이다.
본 발명은, 디스크, 및 허브축에 대해 회전하도록 배열되는 허브를 포함하며, 또한 허브와 디스크가 허브축에 대해 일체로 회전하며 디스크가 허브상에서 축방향 활주운동 할수 있도록 디스크가 허브상에 설치되게 하는 취부 수단을 포함하며, 또한 디스크와 허브사이에 방사방향 힘을 가하도록 디스크와 결합하고 허브상에 설치되는 다수의 판스프링을 포함하는 디스크 브레이크장치에 있어서, 각 판스프링이 디스크에 힘을 가하도록 디스크와 결합하고 스프링에 횡방향으로 돌출하는 적어도 세개의 지주(abutment)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크 장치를 제공한다.
본 발명에 다른 디스크 브레이크장치에 있어서, 각 지주는, WO 98/26192 에 기술된 장치와 비교하여, 디스크와 각 스프링간의 접촉포인트수가 증가되도록 디스크와의 접촉포인트를 제공한다. 이것은 각 접촉포인트에 작용하는 힘을 감소시켜서 디스크운동의 제어를 향상시킨다.
본 발명에 따른 디스크 브레이크장치는 WO 98/25804 에 기술된 타입일 수 있다. 이러한 브레이크장치는 허브와 디스크사이에서 작용하는 판스프링의 제어하에 동일허브상에서 활주가능한 두 디스크를 포함한다. 또한 이 장치는 현가링크와 일체로 형성되는 실린더와 현가링크에 고정되는 캘리퍼를 포함하며, 캘리퍼는 캘리퍼에 설치되는 마찰패드용 지지체를 갖는다. 이런 장치에서, 여기에서 기술된 바와 같은 판스프링이 허브와 디스크 사이에서 작용하는 WO 98/25804 에 기술된 판스프링을 대치한다.
본 발명에 따른 브레이크장치에 있어서, 상기 지주는 스프링의 양각부(embossed portions)에 의해 제공될 수 있다. 이러한 양각부는 일반적으로 반원통형상을 가질수 있다. 또는, 지주가 스프링에 위치되어 이에 고정되는 재료에 의해 제공될 수도 있다.
상기 지주는 허브상에서의 디스크운동 내내 디스크와 결합을 유지하도록 하기위해 세장형으로 형성될수 있다.
상기 지주는 허브의 회전축에 평행하게 연장되는 리즈(ridges)형태일 수 있다.
본 발명에 따른 디스크 브레이크장치의 판 스프링은 디스크가 허브상에 설치되지 않을 때 허브에 접선방향으로 연장되는 방식으로 허브 외측면에 고정될 수 있다.
본 발명에 따른 디스크 브레이크장치에서, 절취부(cut-outs)가 지주에 의해 디스크에 가해지는 힘을 제어하기위해 판스프링에 형성될 수 있다. 이러한 절취부는 스프링을 관통하는 구멍형태 또는 스프링 변부내로 절개되는 형태일 수 있다.
본 발명에 따른 디스크 브레이크장치는 허브상에 설치되는 하나이상의 또다른 디스크를 포함할 수 있다. 이 경우, 각 판스프링은 모든 디스크와 결합하는 지주를 가질 수 있다. 또는, 판스프링이 군들로 배열되되, 각 군내의 일스프링은 각 디스크와 연관되고, 각 군내의 적어도 일 스프링은 상기 군의 다른 스프링에 연결됨으로써 위치에 유지되도록 배열될 수 있다.
허브상의 디스크 취부수단은 허브의 외측면에 형성된 축방향 연장 홈들과 디스크로부터 이 홈들로 돌출하는 치형 돌출부를 포함할 수 있으며, 이 치형 돌출부는 홈에 활주결합한다. 이 경우, 판 스프링은 홈내에 위치되며 치형 돌출부와 결합할 수 있다.
이하에 첨부도면을 참조로 하여, 본 발명을 예시한 디스크 브레이크 장치가 상세히 설명될 것이다.
제 1, 2 도에 도시된 예시적인 디스크 브레이크장치(10)는 차량의 바퀴(도시되지 않음)에 사용된다. 장치(10)는 디스크(12), 또 다른 디스크(14)와 허브(16)를 포함하며, 바퀴가 허브상에 설치될 수 있다. 허브(16)는 중앙축(18)에 대해 회전하도록 배열된다.
허브(16)는 바퀴를 구동하는 구동축(도시되지 않음)을 수용하도록 배열된, 내측으로 키홈이 형성된 중공형 내측 원통부(16a)를 포함한다. 또한 허브(16)는 원통부(16a)의 일단부에 형성된 외향플랜지(16b)를 포함한다. 이 플랜지(16b)는 또한 원통부(16a)를 허브(16)의 중공형 외측원통부(16d)에 연결하는 역할을 한다.
디스크(12, 14)는 주철 또는 강판으로된 환상형태로서 서로 동일한 모양을 갖는다. 두 디스크(12, 14)는, 허브(16)와 두 디스크(12, 14)가 축(18)에 대해 일체로 회전하며 디스크(12, 14)가 허브(16)상에서 축방향 활주운동할수 있도록, 원통(16d)의 원통형 외측면상에 장치(10)의 취부수단에 의해 설치된다. 취부수단은 허브(16)의 원통부(16d) 의 원통형 외측면에 형성되는 네개의 홈(20)과 디스크(12, 14)의 각각으로 부터 내향돌출하는 네개의 치형 돌출부(22)를 포함한다. 돌출부(22)는 홈(20)에 삽입되어 활주결합한다. 그러나, 돌출부(22)는 홈(20)의 밑면(20a) 까지 연장되지 않으며, 돌출부(22)의 내측면(22a)과 밑면(20a)사이에는 간극이 있다. 홈(20)은 축(18)에 대해 원주상으로 등이격하고 있으며 각각은 축(18)에 대해 약 45˚의 원호를 점유한다. 홈(20)들 사이에서, 원통부(16d)의 외측면은 축(18)에 대해 정확한 원통형이 되도록 기계가공된다. 돌출부(22) 사이의 각 디스크(12, 14)내측면 역시 축(18)에 대해 정확한 원통형이 되도록 기계가공되어 원통부(16d)의 외측면의 원통부들과 밀착결합한다. 허브(16)에 대한 디스크(12, 14)의 밀착결합은 디스크(12, 14)가 경사질 가능성을 줄인다.
또한 장치(10)는 디스크의 측면과 결합하여 디스크(12, 14)를 제동시키는 네개의 마찰패드(26)(제 2 도 참조)를 포함한다. 마찰패드(26)는 세개의 지지판(28)에 고정되는바, 일 지지판(28a)은 디스크(12, 14)사이에 있으며 나머지 지지판은 지지판(28a)에 대한 디스크(12, 14)의 대향 측부에 위치한다. 중간판(28a)은 이판의 면의 양측에 고정되는 마찰패드(26)를 갖는다. 브레이크 패드(26)와 지지판(28)은 제 1 도에 도시되어 있다. 마찰패드(26)는 WO 98/25804 에 기술된 것과 유사한 작동수단(도시되지 않음)에 의해 디스크(12, 14)와 제동접촉된다. 작동수단의 작동시, 작동수단은 외측 마찰재 패드(26)의 하나를 고정설치된 다른 외측패드(26)를 향해 이동시킨다. 이것은 각 디스크(12, 14)양측이 패드(26)에 의해 결합될때까지 패드(26)와 디스크(12, 14)를 이동시킨다. 디스크(12, 14)는 허브(16)상에서 축방향으로 활주하며 판(28a)은 이 이동을 수용하기위해 활주로상에서 축방향으로 활주한다.
또한 장치(10)는, 허브상에서의 디스크이동을 제어하기위해 스프링(32)이 각 디스크(12, 14)와 허브(16)사이에 방사방향힘을 가하도록, 허브(16)상에 설치되며 디스크(12, 14)와 결합하는 네개의 판스프링(32)을 포함한다. 판스프링(32)은 허브(16)둘레로 원주상 등분배되되 각각은 홈(20)의 밑면(20a)의 하나에 설치된다. 즉 스프링(32)은 홈(20)에 설치되며 홈(20)으로 삽입되는 돌출부(22)의 내측면(22a)과 밑면(20a)사이에서 작용한다. 판스프링(32)의 하나가 제 3 도에 상세히 도시되어 있다. 각 스프링(32)은 0.25-0.3 mm 두께의 스프링강으로된 직사각형 부재로부터 만들어 진다. 각 스프링(32)은 스프링(32)의 구멍(32a)을 관통해 허브(16)로 삽입되는 중앙나사(36)수단에 의해 밑면(20a)중 하나의 원주중심에 고정된다. 각 스프링(32)은 양 디스크(12, 14)의 축방향 운동범위에 걸쳐서 내내 허브(16)상에서 축방향으로 연장되어서 양 디스크(12, 14)는 연속해서 네개의 스프링(32)에 의해 결합된다. 스프링(32)은 디스크의 경사짐을 방지하며 열팽창 효과를 보상하는, 허브(16)상의 디스크(12, 14)의 활주운동을 제어하는 작용을 한다.
각 스프링(32)은 스프링(32)에 대해 횡방향으로 돌출하는 네개의 축방향연장 지주(40)를 포함한다. 지주(40)는 그중 두개가 구멍(32a)의 각 측부에 위치하도록 배열된다. 지주(40)중 두개는 스프링(32)의 극단부에 형성되어서 스프링(32)의 변부가 돌출부(22)와 결합하는 것을 방지하며 스프링(32)의 균열위험을 줄인다. 구멍(32a) 의 각 측부상의 두 지주(40)사이에, 직사각형 구멍(32b)이 스프링(32)에 형성된다. 구멍(32b)은 지주(40)에 의해 디스크(12, 14)에 가해지는 힘을 제어하는 역할을 한다.
지주(40)는 축(18)에 평행하게 연장하는 반원형태의(횡단면상에서) 리즈(ridges)형상을 갖는 스프링(32)의 돌출부에 의해 제공된다. 지주(40)는, 각 지주(40)가 허브(16)상에서의 디스크(12, 14)의 운동내내 양 디스크(12, 14)와 결합을 유지하도록 축방향으로 세장형이다.
각 스프링(32)은 허브(16)상에서의 디스크 운동을 제어하기위해 디스크에 힘을 가하며 디스크(12, 14)를 지주(40)와 결합시키도록 배열된다. 각 스프링(32)은, 디스크(12, 14)가 허브(16)상에 설치되지 않을때, 허브(16)에 접선방향으로 연장되도록 배열된다. 그러나, 스프링(32)은, 각 지주(40)가 디스크(12, 14)를 탄성적으로 가압하도록, 디스크(12, 14)의 존재에 의해 변형된다. 이렇게하여, 스프링(32)은 디스크(12, 14)에 방사상 방향으로 힘을 가하는 역할을 하다.
디스크 브레이크장치(10)의 작동시, 전술한 바와같이 스프링(32)은 허브(16)상에서의 디스크(12, 14)의 활주운동을 제어한다. 각 스프링(32)은 지주(40)에 의해 제공된 네 접촉포인트에서 각 디스크와 결합하므로서, 스프링(32)에 의해 각 디스크에 가해지는 힘을 보다 균일하게 분배시킨다.
제 4 도는 협소탭(44)에 의해 함께 연결되는 두개의 판스프링(42)을 보이는바, 스프링(42)과 탭(44)은 단일의 스프링강판 으로부터 만들어진다. 두개의 각 판스프링(42)은 구멍(32b)이 생략되었다는 것을 제외하면 스프링(32)와 유사한 형상을 가지며, 각 스프링(42)은 스프링(42)의 지주(40)와 유사한 네개의 지주(46)를 갖는다. 그러나, 각 스프링(42)은 디스크(12, 14)의 하나와만 결합하도록 하기위한 것이므로, 스프링(42)이 스프링(32)보다 협소하다. 스프링(42)은 이 스프링(42)의 하나에 형성된 구멍(42a)을 관통하는 나사(도시되지 않음)에 의해 탭(44)을 따라 연결되어 일체로 원통면(20a)상에 설치된다. 이렇게하여, 각 디스크(12, 14)는 이와 연결되는 네개의 판스프링(42)을 가지며, 스프링(42)은 두개의 군으로 배열되되, 일군은 허브상에 다른 군은 탭(44)을 따라 처음언급된 스프링에 연결되어 위치에 유지된다. 탭(44)은 협소하므로, 스프링(42)은 실질상 독립적으로 작용한다.
스프링(32, 42)의 변형으로, 구멍(32a, 42a)이 생략될 수 있으며 그 대신 스프링을 허브(16)에 유지시키는 자기유지수단이 스프링에 제공될 수 있다. 예를들면, 이러한 자기유지수단은 스프링이 허브에 고정될 수 있도록 스프링으로부터 허브(16)의 대향단부위로 연장되는 일체형 탭을 포함할 수 있다. 스프링(32)의 경우, 이러한 탭은 지주(40)에 수직한 스프링의 양 변부로부터 스프링의 일반면에 대해 수직연장된다. 스프링(42)의 경우, 일군내의 단부스프링(42)의 각각이 이 스프링의 변부로부터 탭(44)의 위치까지 연장되는 이들 탭의 하나를 갖는다.
또다른 변형으로, 스프링(32, 42)은 스프링이 디스크에 가할 힘을 결정하기위해 비평면형상으로 만들어질 수 있다. 예를들면, 스프링은 원호형태로 만들어 질수 있어서, 디스크가 허브상에 설치되기전 스프링이 허브상에 설치될때 스프링의 양단부가 평면형의 스프링보다 허브로부터 더 멀리에 위치된다.

Claims (9)

  1. 디스크(12), 및 허브축(18)에 대해 회전하도록 배열되는 허브(16)를 포함하며, 또한 허브와 디스크가 허브축(18)에 대해 일체로 회전하며 디스크(12)가 허브(16)상에서 축방향 활주운동할 수 있도록 디스크(12)가 허브상에 설치되게 하는 취부수단(20, 22)을 포함하며, 또한 디스크와 허브사이에 방사방향 힘을 가하도록 디스크(12)와 결합하고 허브(16)상에 설치되는 다수의 판스프링(32 ; 42)을 포함하는 디스크 브레이크장치(10)에 있어서, 각 판스프링(32 ; 42)이 디스크에 힘을 가하도록 디스크(12)와 결합하고 스프링(32 42)에 횡방향으로 돌출하는 적어도 세개의 지주(40 ; 46)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 지주(40 ; 46)가 스프링(32 ; 44)의 양각부에 의해 제공됨을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 지주(40 ; 46)가 세장형으로 형성되어서 각 지주는 허브(16) 상에서의 디스크의 활주운동내내 디스크(12)와 결합을 유지함을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 지주(40 ; 46)는, 허브(16)가 회전하는 축(18)에 평행하게 연장되는, 리즈형태임을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 판스프링(32 ; 42)이, 디스크(12)가 허브상에 설치되지 않을때, 허브에 접선방향으로 연장되는 방식으로 허브(16)외측면에 고정됨을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 지주(40)에 의해 디스크(12)에 가해지는 힘을 제어하기위해 절취부(32b) 가 판스프링(32)에 형성됨을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 장치(10)가 허브(16)상에 설치되는 하나이상의 또다른 디스크(14)를 포함하며, 판스프링(42)은 군으로 배열되되 각 군내 일 스프링(42)은 각 디스크(12, 14)와 연관되어 있고 각 군내 적어도 하나의 스프링(42)은 연결부(44)에 의해 군내 다른 스프링에 대해위치에 유지됨을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 허브(16)상의 디스크(12) 취부 수단(20, 22)이 허브(16)의 외측면에 형성된 축방향 연장홈(20)과 디스크(12)로 부터 상기 홈으로 돌출하는 치형돌출부(22)를 포함하되, 치형돌출부(22)는 홈(20)에 활주결합하며, 판스프링(32 ; 42)이 홈(20)내에 위치되며 치형돌출부(22)와 결합함을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 판스프링을 허브(16)상에 유지시키는 자기유지수단이 판스프링(32 ; 42)에 제공됨을 특징으로 하는 장치.
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