KR100819353B1 - 제동 기구 - Google Patents

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KR100819353B1
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Abstract

본 발명은 디스크 브레이크용 제동 기구에 관한 것이다. 이 제동 기구는 피봇(3)에 의해 캘리퍼(4) 내에 수용된다. 브레이크 수단은 레버(1, 31)와, 크로스 바아(6, 33)와, 추력 요크(9, 34) 및 조절 기구(16)를 포함한다. 추력 요크(9, 34)는 추력 요크(9, 34)의 중앙으로부터 추력판의 후면측으로 하향으로 대각선 방향으로 진행하는 지주들(30, 36)을 구비한다. 추력 요크(9, 34)의 구조는 힘이 제동 패드(28)의 별개의 분리된 영역들에 적용된다는 것을 의미한다. 이 제동 기구는 취급 및 조립을 용이하게 하는 하나의 유니트로서 함께 유지된다.
Figure R1020027013201
제동 패드, 제동 기구, 지주, 추력 요크, 추력판

Description

제동 기구{Brake mechanism}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 디스크 제동 기구에 관한 것이다. 이와 같은 제동 기구의 기능은 제동 운동을 전달하고, 제동 실린더로부터 디스크 제동 패드로의 힘을 증폭하고, 제동 패드와 디스크 사이의 러닝 간극을 조절하는 것이다.
이와 같은 디스크 제동 기구는 디스크 제동 캘리퍼 내에 배치되며, 추력 요크, 크로스 바아, 조절기 수단 및 레버로 구성된다. 상기 추력 요크는 제동 디스크와의 제동 결합을 위한 제동 패드를 구비한 제동 패드 홀더에 연결되며, 추력 요크는 캘리퍼 내에서 축방향으로 이동할 수 있다. 레버의 기능은 캘리퍼에 부착된 제동 실린더로부터의 제동력을 크로스 바아에 전달하는 것이다. 크로스 바아로부터 제동력은 추력 요크에 전달된다.
이와 같은 종류의 제동 기구는 주로 도로 차량을 위한 디스크 브레이크용으로 사용되지만, 레일 차량 등을 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 이와 같은 제동 기구는 모든 종류의 중차량들을 위해 개발된 것이다.
최근, 제동 패드상에 작용하는 하나 또는 두 개의 추력판을 사용하는 것은 일반적이다. 하나의 추력판을 사용하는 경우 비용이 감소되고, 소요 공간이 보다 적어진다. 두 개의 추력판은 제동 패드상에 작용하는 힘들의 보다 양호한 배분을 획득하기 위해 사용된다. 두 개의 추력판들을 구비함으로써, 불균형(skewing) 및 비균등(uneven) 마모의 위험이 감소된다. 본 발명에서는 단일 추력판을 사용할 경우의 낮은 비용과 두 개의 추력판을 사용할 경우의 안정성을 모두 얻을 수 있다.
본 발명의 목적은 감소된 자중 및 저감된 비용을 제공하는 보다 소수의 부품들을 갖는 기구를 제공하는 것이다. 이와 같은 기구는 예상 변형 및 응력들에 대해 충분한 내구성을 갖도록 강해야만 한다.
본 발명의 다른 목적은 디스크 제동 캘리퍼 내의 취급 및 조립을 용이하게 하기 위해, 유니트로서 디스크 제동 기구를 함께 유지하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 제동 패드의 비균등 마모를 회피하기 위해, 제동 패드상에 작용하는 힘들을 균등 배분하는 것이다.
상술한 목적들은 청구항 1의 특징부에 따른 제동 기구에 의해 충족된다.
본 기술 분야의 숙련자들은 첨부 도면을 참조로하는 후술된 상세한 설명으로부터 본 발명의 다른 목적들 및 장점들을 명확히 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 제동 기구의 부분 절단 사시도.
도 2는 도 3의 I-I 선을 따라 취한 도 1의 제동 기구의 단면도.
도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 단면도.
도 4는 도 1의 제동 기구를 내포하는 캘리퍼의 부분 절단 사시도.
도 5 및 도 6은 각각 도 3의 Ⅲ-Ⅲ선과 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면도.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 제동 기구의 추력 요크를 위한 제 1 실시예의 사시도.
도 9는 제동 기구의 레버의 지지부를 위한 다른 실시예를 도시하는 단면도.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 제동 기구의 추력 요크를 위한 제 2 실시예의 사시도.
도4에는, 본 발명에 따른 제동 기구를 내포하는 디스크 제동 캘리퍼(4)가 도시되어 있다. 상기 제동 캘리퍼는 소정의 공지된 구조를 가질 수 있다. 이와 같은 제동 기구는 도 1에 도시되어 있다. 도 2, 도 3 및 도 5 내지 도 11에는 제동 기구의 서로 다른 섹션들 및 부분들이 도시되어 있다.
제동 기구는 피봇(3)에 의해 캘리퍼(4)에 고정된다. 피봇(3)은 캘리퍼(4) 내에 강제 끼워맞춤된다.
상기 제동 기구는 캘리퍼(4) 내의 일 측면상에 지지된 레버(1, 31)를 포함한다. 레버(1, 31)는 크로스 바아(6, 33)상에 작용한다. 크로스 바아(6, 33)는 스크류(7)에 의해 추력 요크(8, 34)에 연결된다. 제동 기구는 조절 기구(16)를 추가로 포함한다.
레버(1, 31)는 공압식으로 양호하게 작동될 수 있는 제동 실린더(미도시)에 의해 통상적인 방식으로 작동된다. 레버는 도면에 단지 두 개의 예들이 도시되어 있지만, 다수의 상이한 형태를 가질 수 있다. 레버는 아암을 주 구성요소로하여 구성되며, 상기 아암으로부터 소위 두 개의 굴곡형 웨지들이 외향 연장한다. 상기 두 개의 웨지들은 조절 기구를 지지하는 U-형상체를 형성한다. 각 웨지는 크로스 바아(6, 33) 및 피봇(3)의 대응면과 결합하는 표면들을 가진다. 이들 피봇들(3) 각각은 캘리퍼(4)에 고정된다. 레버(1, 31)의 내부 원통형 표면들은 미끄럼 베어링(2)에 의해 피봇(3)상에 수용된다. 레버(1)의 제 1 실시예의 외부 원통형 표면(1a)은 니들 베어링(5)에 의해 크로스 바아(6)에 접한다. 다른 실시예에서, 레버(31)는 크로스 바아(33)의 두 개의 오목부들(35) 내에 배열된 롤러들(32)과 상호협력하는 선택적 비원형 형상부를 갖는 외면(31a)을 구비한다. 도 9에는 제 2 실시예에 따른 레버(31)가 시발 위치, 즉, 브레이크의 작동 이전 위치에 도시되어 있다. 시발 위치에서, 롤러(32)는 오목부(35)의 일 단부에 있으며, 레버(31)의 이동 동안, 롤러(32)가 레버(31)의 이동의 최대 범위에 대응하는 오목부(35)의 다른 단부로 이동한다. 따라서, 롤러(32)와 접촉하는 레버(31)의 굴곡면(31a)의 형상을 변화시키는 것이 가능하다. 이는 제동 기구에 의해 제동 패드에 주어지는 힘을 변화시킴으로써 가능하다.
레버(1, 31)는 크로스 바아(6, 33) 내에 장착된 부싱(18)상에 회전 가능하게 수용된 안내링(23)과 상호작용하는 안내면(1b)을 가진다. 이 안내면(1b)은 조절 기구(16)를 지지하는 레버의 U-형상부의 내측으로부터 내향 연장한다.
크로스 바아(6, 33)는 외측상에 스크류(7)를 수용하는 안내부(6a)를 구비한다. 스크류(7)는 축방향으로 클램프 링(8)에 의해 로킹된다. 안내부(6a)는 크로스 바아(6, 33)로부터 하향 돌출한다(도 3에 도시된 바와 같이). 크로스 바아(6, 33)는 복원 스프링(15)을 수용하기 위한 개구(6c)를 갖는 스프링 아이(6b; spring eyes)를 구비한다. 이 복원 스프링(15)은 반경 방향으로 바이어스(bias) 장착된다. 스프링 지지부(14)는 각 복원 스프링(15) 내측에서 반경 방향으로 바이어스 장착된다. 스프링 지지부(14)는 각 복원 스프링(15)의 하부 부분을 유지하기 위해 하부 단차부와 상기 스프링 아이(6b)를 통과하는 핀부를 가진다. 복원 스프링(15)은 스프링 지지부(14)의 단차부의 표면(14a)에 접한다. 스프링 지지부(14)는 예로서, 개구(24) 내에 삽입된 스크류에 의해 캘리퍼(4) 내에 고정되며, 복원 스프링(15)은 스프링 아이(6b)와 스프링 지지부(14) 사이에 작용한다. 스프링 아이(6b)는 복원 스프링(15)을 수용하기 위한 보다 큰 내경과, 간극을 가지고 스프링 지지부(14)를 수용하기 위한 보다 작은 내경을 구비한 단차형 개구를 구비한다. 스프링 아이(6b)는 크로스 바아(6, 33)의 대각선으로 마주하는 코너들에 배열된다. 스프링 아이(6b)는 다른 실시예에서 대칭적으로 배열된다(미도시).
크로스 바아(6, 33)는 조절기 샤프트(17)를 수용하는 중앙 관통 개구를 구비한다. 캐리어(17a)를 구비한 조절기 샤프트(17)는 강제 끼워맞춤에 의해 크로스 바아(6, 33) 내에 장착된 부싱(18)을 통해 크로스 바아(6, 33)의 안내부(6a)에 지지된다. 캐리어(17a)는 스크류(7)의 축방향 홈(7b)과 상호작용하는 돌출부(17b)를 구비한다. 이 홈(7b)과 돌출부(17b)는 조절기 샤프트(17)와 스크류(7) 사이에 축방향 변위 가능 회전 연결부를 형성한다. 이는 축방향 변위 가능 회전 연결부를 제공하는 스플라인 또는 소정의 다른 배열에 의해 이루어질 수 있다.
조절기 샤프트(17)는 조절기 샤프트(17)의 외부 스플라인(17c)과 맞물린 내부 스플라인을 구비한 조절 기구(16; 이미 공지된)와 상호작용한다. 이 조절 기구(16)는 조절기 샤프트(17)를 제어한다. 조절 기구는 스프링(21, 와샤(20) 및 클램프 링(19)에 의해 조절기 샤프트(17)에 축방향으로 고정된다. 이 클램프 링(19)은 조절기 샤프트 내의 클램프 링 홈(17e) 내에 배치된다. 스프링(21)은 조절기 샤프트(17) 내에 인장력을 발생시키고, 이 힘은 크로스 바아(6, 33)의 안내부(6a) 및 캐리어(17a) 사이의 경계(6d)에서 취해진다. 이 경계에서 발생된 마찰력은 기구의 제어 기능을 위해 필수적이다. 마주하는 측면상에서, 조절 기구(16)는 크로스 바아(6, 33)의 중앙에 수용된 부싱(18)에 접한다.
조절 기구(16)의 수동 설정을 가능하게 하기 위해서, 조절기 샤프트(17)는 외부 육각 헤드(17d)를 구비한다.
조절 기구는 이미 공지되어 있으며, 그 예는 스웨덴 특허 제 505 339호를 참조하라. 조절 기구는 단지 일 예이며, 본 기술 분야의 숙련자는 조절기 수단을 다수의 상이한 방식으로 변경 및 변형할 수 있다. 조절 기구(16)는 제동 디스크(29)와 제동 패드(28) 사이의 거리를 제어함으로써 제동 패드(28)의 마모를 보상하기 위해 사용된다. 제동 패드(28)는 캐리어(25) 내에 배치된다. 추력 요크(9)는 캐리어(25)를 지지한다.
레버(1, 31)를 수평 방향(도 3에 도시된 바와 같이)으로 안내하기 위해서, 안내링(23)이 부싱(18)상에 장착된다. 안내링(23)은 레버(1, 31)가 이동할 때, 레버(1, 31)의 안내면(1b)에 대하여 구른다. 안내면(1b) 사이의 거리는 조절 기구(16)의 외경보다 작다. 이는 제동 기구가 캘리퍼(4)의 조립 동안 그리고 캘리퍼(4)의 외측에서 취급될 때, 제동 기구에 레버(1, 31)가 고정된다는 것을 의미한다. 따라서, 제동 기구는 자체-지지 유니트를 형성한다.
추력 요크(9, 34)는 추력판과, 중앙 개구와 두 개의 지주(brace)들을 포함한다. 중앙 개구는 스크류(7)를 수용하기 위한 나사를 구비한다. 보호 헤더(10), 벨로우즈(11) 및 벨로우즈 클램프(12)를 구비한 추력 요크(9, 34)는 스크류 헤드(7a)에 의해 스크류(7)와 상호작용한다. 크로스 바아(6)의 안내부(6b)는 스크류(7)를 경유하여 추력 요크(9, 34)의 중앙 개구에 수용된다.
제 1 실시예에서, 추력 요크(9)는 제동 패드(28)와 마주하는 추력판의 표면상에 두 개의 상승부들(27)을 구비한다. 이 상승부(27)는 추력 요크(9)의 중앙 개구의 양쪽 측면들상에 배치된다. 추력 요크(9)의 지주(30)는 경사져있으며, 상승부(27)의 맞은편 중앙에 제공된다. 달리 말하면, 지주(30)는 상승부(27)의 영역으로부터 연장하며, 스크류(7)의 상단을 향해 뒤쪽으로 연장한다. 또한, 지지부들(38)이 중앙 개구의 대향 측면상에서 추력 요크의 후면에 제공된다. 이는 추력판이 제동시 지주(30)의 영역에서 제동 패드 위를 가압한다는 사실을 의미한다. 본 기술 분야의 숙련자는 상승부의 형상 및 수의 변경을 실현할 수 있다.
제 2 실시예의 추력 요크(34)(도 10 및 도 11)는 추력판(37)이 단지 중앙 개구만을 갖는 일 부품에 있는 것이 제 1 실시예와 상이하다. 또한, 제 2 실시예의 추력 요크(34)는 중앙 개구의 측면상에 어떠한 지지부도 가지고 있지 않다. 이는 오직 추력 요크가 두 개의 다른 이격된 영역들에서 제동 패드 위를 가압한다는 것을 의미한다.
추력 요크(9, 34)의 구조 및 설계의 목적은 압력을 제동 패드(28)상에 배분하고, 제동 패드(28)가 비균등 마모되는 것을 방지하는 것이다.
제동 기구를 캘리퍼(4) 내에 조립하는 동안, 스프링 지지부(14)는 개구(24) 내의 스크류들에 의해 캘리퍼(4)에 고정된다. 이것이 복원 스프링들(15)을 바이어스시킨다. 스프링(15)은 이 기구를 위한 복원 스프링으로서, 그리고, 이 메카지늠의 탄성 중심설정(피봇(3)의 종방향으로)을 위해서, 양자 모두를 위해 기능한다. 추력 요크(9, 34)의 단부면(9a)은 이 방향으로의 소정 운동 이후에, 패드 홀더에 대해 절대 정지부를 형성한다. 패드 요크(26)는 추력 요크(9, 34)의 판의 돌출부상에서 접촉면(9c)과 접촉하여 캘리퍼(4) 내에 배치된다. 스프링(미도시)은 제동 패드(28)를 적소에 유지하기 위해서, 제동 패드(28)의 하측면과 패드 요크(26) 사이에 제공된다. 따라서, 추력 요크(9, 34)는 제동 디스크의 반경 및 접선 방향 양자 모두의 방향으로 이 기구를 안내한다.
벨로우즈(11)는 벨로우즈 지지부(13)에 의해 캘리퍼(4)에 고정된다(고정 스크류 미도시). 벨로우즈(11)는 추력 요크가 외향 및 내향으로 이동함에 따라 각각 롤아웃 및 롤인된다.
벨로우즈(11)와 보호 헤더(10)는 브레이크가 동작하는 유해 환경으로부터 제동 기구를 보호한다. 벨로우즈(11)는 추력 요크(9, 34) 뒤의 보호 위치에 배치된다. 벨로우즈(11)는 추력 요크(9, 34)를 둘러싼다.
도 6은 레버(1, 31)에 의해 작동되는 조절 기구(16)를 도시한다. 레버의 스터드(22)의 팁(22c)은 조절 기구(16)의 하우징의 홈(16b)에 수용된다. 도 6은 브레이크가 적용되지 않는 위치에서 취해진 것이다. 브레이크가 적용될 때, 레버(1, 31)에 고정된 스터드(22)는 도면에 도시된 바와 같이 하향 이동한다. 거리(A)가 변동될 때, 조절 기구(16)의 하우징은 반시계 방향으로 강제 회전하게 된다. 거리(A)는 브레이크가 작동되지 않을 때, 제동 패드(28)와 제동 디스크(29) 사이의 간극을 결정한다.
적용 행정 동안, 즉, 레버가 도 2의 우측으로 이동되고 굴곡 웨지가 도 2의 우측으로 크로스 바아(6; 및 연계 부분들)를 밀 때, 제어 거리 또는 A-치수(A)가 가장 먼저 변동된다. 레버(1, 31)의 이동은 회전 운동이다. 지속적인 적용 행정시, 스터드(22)가 조절 기구(16)의 하우징을 회전시킨다. 이와 같은 회전은 스크류(7)를 회전시키는 조절기 샤프트(17)에 전달된다. 이는, 제동 패드(28)와 제동 디스크(29) 사이의 슬랙(slack)이 설정 제어 거리에 대해 과도한 경우, 제동 패드(28)가 제동 디스크(29)와 결합할 때, 상쇄력 및 그에 따른 토크가 강화될 때까지 슬랙을 감소시킨다. 조절 동안의 힘 전달은 공지된 조절 기구(16)의 조절기 허브와 구동 링 사이에 구동적으로 작용하는 일방 스프링에 의해 발생한다. 제동 패드(28)가 제동 디스크(29)와 결합할 때, 토크는 조절 기구(16) 내측의 일방 스프링과 하우징 사이에 슬립이 발생하는 방식으로 발생한다.
해제 행정 동안, 어떠한 토크도 일방 스프링에 의해 전달되지 않는다. 제동 패드(28)와, 제동 디스크(29) 사이의 슬랙이 크로스 바아(6, 33)에 대한 스크류(7)의 회전에 의해 취해지고, 새로운 상대 위치가 해제 행정 동안 유지된다. 슬랙은 브레이크가 동작되는 각 시기 마다 작은 단계로 취해진다.
제동시, 레버(1, 31)는 크로스 바아(6, 33)상에 작용한다. 크로스 바아(6, 33)는 조절 기구(16)가 가능한 슬랙을 취할 때, 스크류(7)에 의해 추력 요크(9, 34)상에 작용한다. 짧은 거리, 즉, 제어 거리(A) 또는 A-치수 변동 이후, 추력 요크(9, 34)는 추력판의 후방측상의 대각선 지주(30, 36)의 위치에 대응하는 두 개의 별개의 영역들에서 제동 패드(28)상에 작용한다. 제동 패드(28)는 제동 패드(28)의 외부 에지와 캐리어(25) 사이에 간극을 가진 상태로 캐리어(25) 내에 수용된다. 이는 제동 패드(28)가 제동 디스크(29)에 충돌할 때, 이것이 캐리어(25)의 표면(25a)과 부딪힘으로써 정지되기 이전에, 디스크(29)의 회전 방향으로 짧은 거리 진행한다는 것을 의미한다. 이 제동 패드(28)의 이동은 측방향 운동으로서 추력 요크(9, 34)에 전달된다. 이 측방향 운동은 크로스 바아(6, 33)의 개구(6c) 내에서 반경 방향으로 바이어스된 복원 스프링에 의해 취해진다. 제동 패드(28)가 제동 디스크(29)로부터 해제되었을 때, 복원 스프링(15)은 제동 기구를 중앙 위치로 되돌려 놓는다.
본 기술 분야의 숙련자는 본 발명으로부터 벗어나지 않고 다른 레버들(1, 31)을 다른 추력 요크들(9, 34)과 조합할 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 제동 패드 캐리어(25)에 연결되어, 레버(1, 31)와, 크로스 바아(6; 33) 및 추력 요크(9; 34)를 경유하여 제동 실린더로부터 제동 패드(28)로 제동력을 전달하기 위한 디스크 제동 기구로서,
    상기 추력 요크(9; 34)는 상기 크로스 바아(6; 33)의 안내부(6a)가 수용되고, 스크류(7)를 수용하는 중앙 개구를 가지고,
    상기 추력 요크(9; 34)는, 제동 패드(28)상에 제동력을 배분하기 위해, 상기 개구 영역으로부터 상기 추력 요크(9; 34)의 추력판 후면측을 향해 하향 및 외향으로 대각선 방향으로 형성되는 지주(30; 36)를 갖는 것을 특징으로 하는 디스크 제동 기구.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 추력 요크(9)는 제동 패드(28)와 마주하는 추력판의 표면상에 하나 이상의 상승부(27)를 구비하고,
    상기 지주(30)는 상승부(27)의 영역으로부터 크로스 바아(6)의 안내부(6a)를 향해 경사지는 것을 특징으로 하는 디스크 제동 기구.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 추력 요크(9)는 상기 제동 패드(28)와 마주하는 추력 요크(9)의 표면의 중앙의 교번 측면들상에 배치된 두 개의 상승부(27)를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 제동 기구.
  5. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레버(31)는 비원형 형상의 외면(31a)을 가지고, 상기 외면(31a)은 레버(31)와 크로스 바아(33) 사이에 수납된 두 개의 롤러들(32)과 접하며,
    상기 롤러들(32)은 상기 크로스 바아(33)의 하나 또는 두 개의 오목부(35)에 수용되는 것을 특징으로 하는 디스크 제동 기구.
  6. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 크로스 바아(6)의 안내부(6a)의 중앙에 수용된 스플라인형 조절기 샤프트(17)에 조절 기구가 부착되는 것을 특징으로 하는 디스크 제동 기구.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 조절 기구(16)는 부싱(18)에 의해 상기 조절기 샤프트(17)에 부착되고,
    상기 레버를 안내하기 위해, 상기 부싱(18)상에 안내링(23)이 장착되며,
    상기 레버(1; 31)는 상기 안내링(23)과 구름 접촉하는 안내면(1b)을 갖는 것을 특징으로 하는 디스크 제동 기구.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 레버(1)의 안내면들(1b) 사이의 거리는 상기 조절 기구(16)의 외경보다 작은 것을 특징으로 하는 디스크 제동 기구.
  9. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추력 요크(9; 34)는 보호 헤더(10), 벨로우즈(11) 및 벨로우즈 클램프(12)를 구비하고,
    상기 보호 헤더(10)는 추력 요크의 중앙 개구 내에서 스크류와 추력 요크 사이에 위치하며,
    상기 벨로우즈(11)는 상기 추력 요크(9; 34)를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 디스크 제동 기구.
  10. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 크로스 바아(6; 33)는 스프링 지지부들(14)을 수용하기 위해 대각선 방향으로 마주하는 코너들에 두 개의 개구(6c)를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 제동 기구.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 크로스 바아(6)의 상기 개구(6c)의 내경은 상기 스프링 지지부들(14)의 핀들의 외경보다 크고,
    상기 스프링 지지부들(14)상에는 복원 스프링들(15)이 수용되고,
    상기 스프링들은 상기 스프링 지지부들(14)의 표면(14a)에 의해 상기 스프링의 반경 방향으로 바이어스(bias)되는 것을 특징으로 하는 디스크 제동 기구.
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