KR101078203B1 - 셀프-에너자이징 전기 기계식 마찰 브레이크 - Google Patents

셀프-에너자이징 전기 기계식 마찰 브레이크 Download PDF

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베른트 괴쩰만
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Abstract

본 발명은 차량용 셀프-에너자이징 전기 기계식 마찰 브레이크, 특히 디스크 브레이크에 관한 것으로, 도시되지 않은 전기 기계식 액추에이터에 의해 브레이크 디스크(18)에 대해 가압할 수 있는 마찰 브레이크 패드가 제공되고, 상기 마찰 브레이크 패드(16)는 셀프-에너자이징 작용하는 쐐기 매커니즘(20, 22)에 의해 지지된다. 본 발명은, 마찰 브레이크 패드(16)가 작은 마찰 계수, 특히 브레이크 캘리퍼(12)내에 고정 삽입된 다른 마찰 브레이크 패드(14)보다 더 작은 상대 마찰 계수 변동을 가지도록 형성되는 것을 제안된다. 본 발명을 통해 작동 조건에 따른 마찰 계수 변동, 따라서 셀프-에너자이징의 변화가 감소되므로, 디스크 브레이크(10)가 작은 마찰 계수의 경우 더 낮은 작동력 및 더 낮은 작동 에너지로 작동될 수 있다.
디스크 브레이크, 브레이크 디스크, 마찰 브레이크 패드, 마찰 계수, 마찰 재료,

Description

셀프-에너자이징 전기 기계식 마찰 브레이크 {Self-energizing electromechanical friction brake}
본 발명은 청구 범위 제 1 항의 전제부의 특징들을 포함한 자동차용 셀프-에너자이징 전기 기계식 마찰 브레이크에 관한 것이다.
본 발명은 하기에 디스크 브레이크를 참조하여 설명되는데, 그 이유는 공지된 전제부에 따른 마찰 브레이크가 일반적으로 디스크 브레이크이기 때문이며 또한, 본 발명이 디스크 브레이크를 참조하여 명확히 설명될 수 있기 때문이다. 그러나, 본 발명이 상기 브레이크 타입에 제한되지는 않는다.
공지된 전기 기계식 마찰 브레이크들은, 제동을 위해 전기 기계식 액추에이터로 브레이크 바디에 대해 가압할 수 있는 마찰 브레이크 패드를 포함한다. 디스크 브레이크의 경우, 브레이크 바디는 브레이크 디스크이다. 액추에이터는 일반적으로 전기 모터, 및 전기 모터의 회전 구동 운동을, 마찰 브레이크 패드를 브레이크 바디에 대해 가압하기 위한 병진 운동으로 변환하는, 회전/병진-변속 기어 장치를 포함한다. 전기 모터와 회전/병진-변속 기어장치 사이에는 감속 기어 장치, 예를 들면 유성 기어 장치가 용이하게 접속될 수 있다. 회전/병진-변속 기어 장치로서는 나사 기어 장치로서 공지되어 있고, 작은 마찰 때문에 예컨대 롤러 쓰레드 구 동부가 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 마찰 브레이크 패드를 브레이크 바디에 대해 가압하기 위해 감속 기어 장치의 또는 전기 모터 장치의 회전 구동 운동을 병진 운동으로 변환하기 위한 특히 회전/병진-변속 기어 장치로서 회전 가능한 캠도 사용될 수 있다.
또한, 전기 기계식 디스크 브레이크는, 브레이크 패드를 브레이크 바디에 대해 가압함으로써 생겨난 반동력에 의해 브레이크 바디에 대해 가압되는 다른 마찰 브레이크 패드도 포함한다. 반동력을 생성하기 위해, 그 안에 마찰 브레이크 패드들이 브레이크 디스크의 양쪽으로 놓인 소위 플로팅 캘리퍼(floating caliper)들이 공지되어 있다. 플로팅 캘리퍼는 브레이크 디스크에 대해 횡으로 이동 가능하게 지지된다. 액추에이터에 의해 마찰 브레이크 패드를 브레이크 디스크의 측면에 대해 가압하는 경우, 플로팅 캘리퍼는 브레이크 디스크에 대해 횡으로 이동되고 다른 브레이크 패드를 브레이크 디스크의 다른 측면에 대해 가압한다.
셀프-에너자이징을 달성하기 위해, 공지된 전기 기계식 디스크 브레이크들에서는 쐐기 매커니즘을 가진 셀프-에너자이징 장치들이 사용된다. 이 경우, 마찰 브레이크 패드는 브레이크 디스크의 회전- 또는 원주-방향으로 이동하고 브레이크 디스크에서 먼 측면 상에 쐐기를 포함한다. 쐐기에 의해 마찰 브레이크 패드는 브레이크 캘리퍼 내에, 쐐기용 지지부를 형성하는 대응 쐐기면에 지지된다. 마찰 브레이크 패드가 제동을 위해 브레이크 디스크에 대해 가압되면, 이 브레이크 디스크는 브레이크 디스크 방향의 회전 방향으로 마찰력을 마찰 디스크 패드 상으로 가하고 상기 마찰력은 상기 마찰 브레이크 패드에 대응 쐐기면과 브레이크 디스크 사이의 좁아지는 쐐기 틈의 방향으로 작용한다. 쐐기 원리로 인해, 쐐기 매커니즘은 힘을 마찰 브레이크 패드 상에 가하고, 상기 힘은 브레이크 디스크에 대해 횡으로 작용하는 분력(分力)을 가진다. 상기 횡 방향 분력은 마찰 브레이크 패드를 액추에이터에 의해 제공된 가압력에 추가해서 브레이크 디스크에 대해 가압하는 가압력을 형성한다. 이를 통해 제동력이 증가된다. 셀프-에너자이징 장치는 가압되는 마찰 브레이크 패드 상에 회전하는 브레이크 디스크에 의해 가해지는 마찰력을 추가 가압력으로 변환시킨다. 쐐기 매커니즘은 마찰 브레이크 패드의 이동 경로에 걸쳐 일정하게 및/또는 변하는 쐐기 각도를 가짐으로써, 셀프-에너자이징이 일정하거나 또는 마찰 브레이크 패드의 이동과 더불어 변한다. 쐐기 매커니즘은 기계적 셀프-에너자이징 장치이다. 기계적 셀프-에너자이징 장치로서 예컨대 레버 메커니즘으로서 공지되어 있고, 상기 레버 메커니즘에서 마찰 브레이크 패드가 비스듬히 놓여있고 인장 또는 압축 하중을 받는 레버에 의해 브레이크 바디에 대해 가압시 지지되므로 셀프-에너자이징이 이루어진다. 이 경우, 레버가 마찰 브레이크 패드를 브레이크 디스크에 대해 비스듬하게 지지하는 지지 각도는 쐐기 메커니즘의 쐐기 각도에 상응한다. 비-기계적 셀프-에너자이징 장치들, 예컨대 유압 셀프-에너자이징 장치도 사용 가능하다. 통상적으로, 셀프-에너자이징 장치는 액추에이터에 의한 작용을 받는 마찰 브레이크 패드에 작용하지만, 이는 반드시 필수적이지 않으며, 셀프-에너자이징 장치는 액추에이터에 의한 작용을 받지 않는 마찰 브레이크 패드 상에도 작용할 수 있다.
마찰 브레이크 패드와 마찰 바디 사이의 마찰 계수는 작동 조건, 예컨대 브 레이크 바디의 회전수, 즉 브레이크 바디와 마찰 브레이크 패드 사이의 상대 속도, 온도, 오염, 수분에 의해 변하게 되므로, 셀프-에너자이징 장치에 의해 야기되는, 브레이크 바디에 대한 마찰 브레이크 패드의 가압력 및 액추에이터의 작동력이 일정한 경우 제동 모멘트 또는 제동력도 동일하게 변화된다. 이것은 마찰 계수 변동에 의해 마찰 계수가 작은 경우, 결정된 제동력 생성을 위해 큰 작동력 및 이로써 높은 작동 에너지가 액추에이터에 의해 제공되어야 한다는 결과로 귀결된다. 상기 문제를 해결하기 위해, 조정 가능한 쐐기 각도, 즉 설정 가능한 셀프-에너자이징을 포함한 쐐기 매커니즘을 가진 셀프-에너자이징 장치가 제안되었다. 본 발명은 다른 방법을 제시한다.
청구항 제 1 항의 특징들을 포함한 본 발명에 따른 마찰 브레이크에서는, 셀프-에너자이징 장치에 의해 브레이크 바디에 대해 가압되는 브레이크 패드가 다른 마찰 브레이크 패드보다 더 작은 마찰 계수 변동을 갖는다. 더 작은 마찰 계수 변동은 마찰브레이크 패드에 다른 재료를 사용함으로써, 특히 셀프-에너자이징 장치에 의한 작용을 (직접) 받지 않는 다른 마찰 브레이크 패드가 갖는 마찰 계수보다 더 작은 브레이크 바디의 마찰 계수를 갖는 재료에 의해 얻어진다. 더 작은 마찰 계수를 가진 마찰 브레이크 패드는 일반적으로 작동 중에 더 작은 마찰 계수 변동을 나타내고, 이 경우, 절대 마찰 계수 변동 및 상대, 즉 절대 마찰 계수와 관련된 마찰 계수 변동은 더 큰 마찰 계수를 가진 마찰 브레이크 패드의 경우보다 더 작다. 절대 마찰 계수로는 예컨대 작동시 나타나는 마찰 계수들의 평균값이 선택될 수 있다. 셀프-에너자이징 장치에 의해 브레이크 바디에 대해 가압되는 마찰 브레이크 패드의 더 작은 (상대) 마찰 계수 변동에 의해, 셀프-에너자이징 장치에 의해 마찰 브레이크 패드에 가해지는 가압력의 변동이 감소되고, 마찰 브레이크의 제동력 및 셀프-에너자이징의 변동이 줄어든다. 액추에이터에 의해, 결정된 제동력의 생성을 위해 제공하는 작동력은 마찰 브레이크 패드의 가장 작은 마찰 계수 그리고 가장 큰 마찰 계수 사이에서 덜 변한다. 따라서, 마찰 브레이크는 가장 작은 마찰 계수의 경우 액추에이터에 의해 제공하는 작동력 및 작동 에너지가 더 적도록 형성된다. 셀프-에너자이징 장치에 의해 브레이크 바디에 대해 가압되는 마찰 브레이크 패드와 브레이크 바디 사이의 더 작은 절대 마찰 계수는, 더 높은 셀프-에너자이징에 의해, 예컨대 셀프-에너자이징 장치의 쐐기 매커니즘의 뾰족한 쐐기 각도에 의해 보상될 수 있으므로, 액추에이터의 더 높은 작동력을 요구하지 않는다. 따라서, 셀프-에너자이징 장치에 의해 브레이크 바디에 대해 가압되는 마찰 브레이크 패드로는, 실질적인 목적이 높은 제동력을 달성하는 것보다 셀프-에너자이징 장치에 의해 가압력을 생성하는 것인, 매우 작은 마찰 계수를 가진 마찰 브레이크 패드가 선택된다. 제동력은 실질적으로 더 큰 마찰 계수를 가지는 다른 마찰 브레이크 패드에 의해 달성될 수 있다. 그러므로, 셀프-에너자이징 장치에 의해 브레이크 바디에 대해 가압되는 마찰 브레이크 패드용 재료의 선택은 비교적 자유롭고, 모든 경우 높은 마찰 계수를 가진 재료의 선택으로 제한되지 않는다.
종속 청구항들은 청구항 제 1 항에 제시된 본 발명에 대한 바람직한 실시예 및 변형예들에 관한 것이다.
청구항 제 5 항에서는 셀프-에너자이징 장치에 의해 브레이크 바디에 대해 가압되는 마찰 브레이크 패드가 상이한 마찰 재료들을 포함하는 것을 제시한다. 그 이유는, 높은 특수 파워의 경우(예컨대, 페이딩의 경우) 및/또는 온도 상승의 경우 마찰 계수가 증가하는 마찰 브레이크 패드들이 있고, 동일한 하중의 경우 및/또는 온도 상승의 경우 마찰 계수가 감소하는 다른 재료들이 있다는 것이다. 하나 또는 다수의 작동 파라미터들이 변하는 경우, 그 마찰 계수들이 서로 반대로 변하는 마찰 재료들이 있다고 일반화시킬 수 있다. 청구항 제 6 항에 따르면, 서로 반대로 변하는 마찰 계수들을 가진 2개 (또는 그 이상)의 마찰 재료들에 의해 (상대) 마찰 계수 변동이 전체적으로 감소된다. 특히 온도가 변하는 경우, 셀프-에너자이징 장치에 의해 브레이크 바디에 대해 가압되는 마찰 브레이크 패드의 마찰 계수 변동이 감소되도록 추구된다(청구항 제 6항). 이로써, 여러 번 또는 오래 제동하는 경우 제동 온도가 증가할 시, 셀프-에너자이징의 변화가 감소되고, 이상적으로는 온도에 의존하지 않는 셀프-에너자이징이 이루어진다. 서로 상이한 마찰 재료들의 마찰 계수들의 반대되는 온도 비의존성이 서로 다를 수 있기 때문에, 마찰 브레이크 패드의 마찰 재료들이 서로 상이한 크기의 면적을 차지하는 것이 요구될 수 있는데, 이는 온도 비의존성의 이상, 또는 다른 작동 파라미터들에 비의존성, 경우에 따라 더 다양한 작동 파라미터들의 비중있는 조합에 최대한 근접하기 위해서이다. 이것은 청구항 제 7 항을 대상으로 한다.
마찰 계수 및 마찰 계수 변동들은 마찰 브레이크 패드에 뿐만 아니라 브레이크 바디에도 의존하기 때문에, 작은 (상대) 마찰 계수 변동을 달성하기 위해, 셀프-에너자이징 장치에 의해 브레이크 바디에 대해 가압되는 마찰 브레이크 패드와 협동하는 마찰면이 다른 브레이크 패드와 협동하는 브레이크 바디의 마찰면보다 더 작은 마찰 계수 변동을 가진 다른 마찰 계수를 상기 마찰 브레이크 패드와 함께 갖는, 브레이크 바디도 선택될 수 있다. 이것은 청구항 제 8 항에 제시된다. 브레이크 바디로서 예를 들면 브레이크 디스크가 선택될 수 있고, 상기 브레이크 디스크의 한 측면은 코팅되거나 또는 다른 방식으로 처리되므로, 소정의 더 작은 마찰 계수 변동을 갖는다. 또한, 브레이크 디스크의 2개의 측면 상에 예를 들면, 서로 상이한 재료들을 가진 내부 환기되는 브레이크 디스크도 가능하다.
청구항 제 12 항은, 마찰 브레이크가 멀티 디스크 브레이크(multidisc brake)인 것에 관한 것이다. 는 브레이크 디스크를 대신하여 서로 상대 회전 불가능하게 고정된 디스크들을 포함한다. 본 실시예를 통해, 셀프-에너자이징 장치에 의해 디스크들 중 하나에 대해 가압되고 소정의 작은 마찰 계수 변동을 가지는 마찰 브레이크 패드의 사용, 및 실질적으로 제동력을 생성시키기 위해 사용되는 다른 재료로 이루어진 다른 마찰 브레이크 패드들이 달성된다. 또한, 마찰 브레이크 패드들 중 하나가 셀프-에너자이징 장치에 의해 그 디스크에 대해 가압되는, 다른 재료로 이루어진 디스크 또는 코팅 및 다른 방식으로 처리된 디스크가 선택될 수 있는 반면, 멀티 디스크 브레이크의 다른 디스크들은 다른 재료로 이루어진다.
하기에서 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참조로 더 자세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 마찰 브레이크용 마찰 브레이크 패드,
도 3은 본 발명에 따른 마찰 브레이크용 브레이크 디스크, 및
도 4는 본 발명에 따른 마찰 브레이크의 제 2 실시예를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 셀프-에너자이징 전자 기계 마찰 브레이크는 디스크 브레이크(10)로서 구현된다. 디스크 브레이크(10)는 브레이크 캘리퍼(12)를 포함하는데, 상기 브레이크 캘리퍼 내에 마찰 브레이크 패드들(14,16)이 브레이크 디스크(18)의 양 측면으로 삽입된다. 브레이크 캘리퍼(12)는 소위 플로팅 캘리퍼(floating caliper)로서 형성되는데, 즉, 브레이크 캘리퍼가 브레이크 디스크(18) 대해 횡으로 이동하게 안내된다. 상기 2개의 마찰 브레이크 패드들 중 하나의 패드(16)가 제동을 위해 가압력으로 브레이크 디스크(18)에 대해 가압되면, 이 가압력에 대한 반응력은 브레이크 캘리퍼(12)를 브레이크 디스크(18)에 대해 횡으로 이동시키고 이로써 다른 마찰 브레이크 패드(14)를 브레이크 디스크(18)의 다른 측면에 대해 가압한다. 이것은 이미 공지되어 있으므로 더 자세히 설명될 필요가 없다. 디스크 브레이크(10)는 도시되지 않은 자동차에 사용되도록 제공되고 상기 브레이크 디스크(18)는 차량 휠과 상대 회전 불가능하게 연결되어있다.
상기 마찰 브레이크 패드 중 하나(14)는 브레이크 캘리퍼(12) 내에 고정 방식으로, 즉 이동되지 않게 삽입된다. 다른 마찰 브레이크의 패드(16)는 원주 방향으로 및 브레이크 디스크(18)에 대해 횡으로 이동 가능하다. 상기 가동 마찰 브레 이크 패드(16)는 브레이크 디스크(18)로부터 먼 후면 상에 쐐기(20)를 포함하는데, 상기 쐐기에 의해 상기 패드는 브레이크 캘리퍼(12)의 대응 쐐기면(22)에 지지된다. 상기 쐐기(20)는 마찰을 감소시키기 위해 대응 쐐기면(22)에 있는 롤러(24)들에 의해 롤링 지지된다. 쐐기(20) 및 대응 쐐기면(22)은 브레이크 디스크(18)에 대해 비스듬하게 쐐기 각도(α)로 연장된다.
쐐기(20) 및 대응면(22)은 디스크 브레이크(10)의 기계식 셀프-에너자이징 장치(26)을 형성한다.: 가동 마찰 브레이크 패드(16)가 제동되도록 브레이크 디스크(8)에 대해 가압되면, 회전하는 브레이크 디스크(18)는 회전 방향으로 마찰 브레이크 패드(16)상으로 마찰력(FR1)을 가한다. 마찰력(FR1)은 대응면(22)과 브레이크 디스크(18)사이에 좁아지는 쐐기 틈의 방향을 향한다. 브레이크 디스크(18)의 회전은 다음 실시예에서 화살표(28)의 방향으로 수용된다. 쐐기의 원리에 의해 대응 쐐기면(22)은 브레이크 디스크(18)에 대해 횡으로 분력을 가지는 쐐기(20) 및 이로써 가동 마찰 브레이크 패드(16) 상으로 지지력을 가한다. 이러한 브레이크 디스크(18)에 대해 횡으로 작용하는 분력은 추가로 앞으로 설명되는 액추에이터에 의해 마찰 브레이크 패드(16)상으로 작용하는 가압력에 대한 가압력이다. 가압력은 제동력을 셀프-에너자이징시킨다.
디스크 브레이크(10)는 작동을 위해 도시되지 않은 전기 기계식 액추에이터를 포함하는데, 상기 액추에이터 자체는 이미 공지되어 있으므로 여기에서 더 자세히 설명되지 않는다. 전기 기계식 액추에이터는, 각도(β)로 마찰 브레이크 패 드(16) 또는 쐐기(20)상으로 작용하는 작동력(FB)을, 가동 마찰 브레이크 패드(16) 또는 쐐기(20) 상으로 가한다. 작동력(FB)이 낮은 관점에서는, 작동력(FB)이 각도(β) 로 마찰 브레이크 패드(16) 또는 쐐기(20) 상으로 작용한다면, 각도(β)는 쐐기 각도(α)에 상응한다. 강제적인 것은 아니지만, 작동력(FB)은 다른 각도로도 또는 예컨대 브레이크 디스크(18)에 대해 횡으로도 마찰 브레이크 패드(16) 또는 쐐기(20) 상으로도 작용할 수 있다. 작동력(FB)은 마찰 브레이크 패드(16)를 쐐기(20)와 함께 대응 쐐기면(22)에 대해 평행하게 즉, 브레이크 디스크(18)에 대해 기울어지게 쐐기 각도(α)로 브레이크 디스크(18)의 회전 방향(28)으로 즉, 대응 쐐기면(22)과 브레이크 디스크(18) 사이에 있는 좁아지는 쐐기틈의 방향으로 이동시킨다. 이로써, 마찰 브레이크 패드(16)는 브레이크 디스크(18)에 대해 가압되고, 이로써 야기된, 브레이크 디스크(18)와 마찰 브레이크 패드(16) 사이의 마찰력(FR1)은 전술한 방식으로 셀프-에너자이징 장치(26)에 의해 디스크 브레이크(10)을 셀프-에너자이징되게 한다.
본 발명에 따른 디스크 브레이크(10)의 경우, 2개의 마찰 브레이크 패드들 (14,16)이 서로 상이한 마찰 계수를 가진 다양한 재료들로 이루어진다. 제동시 셀프-에너자이징 장치(26)에 의해 브레이크 디스크(18)에 대해 가압되는 가동 마찰 브레이크 패드(16)는 고정 마찰 브레이크 패드(14)보다 더 작은 마찰 계수 변동을 가진다. 이것은 실시예에서 마찰 브레이크 패드(16)가 작은 마찰 계수를 가짐으로 써 달성된다. 도 1에서 가동 마찰 브레이크 패드(16)의 작은 마찰 계수는 고정된 마찰 브레이크 패드(14)의 마찰력 화살표(FR2)에 비해 더 짧은 마찰력 화살표(FR1)로 도시된다. 이 경우, 제동시 셀프-에너자이징 장치(26)에 의해 브레이크 디스크(18)에 대해 가압되는 마찰 브레이크 패드(16)의 상대 마찰 계수 변동이 작은 것, 즉 절대 마찰 계수, 예를 들어 마찰 브레이크 패드(16)의 작동시 생기는 모든 마찰 계수의 평균값에 대한 마찰 계수 변동이 작은 것이 중요하다. 마찰 브레이크 패드(16)와 브레이크 디스크(18) 사이의 마찰 계수는 일정하지 않고, 작동 조건에, 예를 들면 브레이크 디스크(18)와 마찰 브레이크 패드(16) 사이의 상대 속도, 온도, 오염물 및 수분에 의존적이다. 제동시 셀프-에너자이징(26)에 의해 브레이크 디스크(18)에 대해 가압되는 가동 마찰 브레이크 패드(16)와 브레이크 디스크(18) 사이의 감소된 상대 마찰 계수 변동은 셀프-에너자이징 장치(26)에 의해 작용되는 브레이크 디스크(18)에 대한 마찰 브레이크 패드의 가압력의 변동 및 따라서 제동력 변동도 감소된다.
작은 마찰 계수 변동은 뾰족한 쐐기 각도(α), 즉 셀프-에너자이징 장치(26)의 더 높은 셀프-에너자이징에 의해 보상될 수 있다. 작은 마찰 계수 변동에 의해, 마찰 브레이크 패드(16)와 브레이크 디스크(18) 사이의, 작동에 기인한 마찰 계수가 작동력(FB)이 작아짐에 따라 그리고 그에 따라 작동 에너지가 작아짐에 따라 작아질 때 소정의 제동력이 얻어질 수 있다. 따라서, 디스크 브레이크(10)의 도시되지 않은 액추에이터가 더 작고 가볍게 구현될 수 있다.
도 2는 제동시 셀프-에너자이징 장치(26)에 의해 브레이크 디스크(18)에 대해 가압되는 마찰 브레이크 패드(16)의 본 발명에 따른 실시예를 도시한다. 마찰 브레이크 패드(16)는 통상의 경우처럼, 패드 지지체(패드 지지판)(17)를 포함하는데, 상기 패드 지지체 상에는 본 발명에 따라 서로 상이한 마찰 재료(A,B)가 제공된다. 상기 마찰 재료(A,B)들은 디스크 브레이크(10)의 하나 또는 다수의 작동 파라미터들에 의존하여 서로 반대로 변화되는 마찰 계수들을 가진다. 즉, 작동 파라미터 또는 작동 파라미터들이 변하는 경우, 하나의 마찰 재료, 예컨대 A의 마찰 계수는 증가하나, 그 반대로 다른 재료의 마찰 계수, 예컨대 B는 감소한다. 이로써, 디스크 브레이크(10)의 작동 파라미터 또는 작동 파라미터들이 변하는 경우 마찰 브레이크 패드(16)의 마찰 계수 변화는 전체적으로 감소되고, 이상적으로는 마찰 재료들(A,B)의 마찰 계수 변화들이 서로 보상되고, 가동 마찰 브레이크 패드(16)의 전체 마찰 계수는 작동 파라미터들이 변하는 경우에도 지속적으로 유지된다. 이상적으로는, 가동 마찰 브레이크 패드(16)의 전체 마찰 계수가 디스크 브레이크(10)의 하나 또는 다수의 작동 파라미터들에 의존하지 않는다. 이로 인해, 작동 파라미터들이 변하는 경우 디스크 브레이크(10)의 셀프-에너자이징의 크기 변동이 감소되는데, 그 이유는 셀프-에너자이징의 크키는 가동 마찰 브레이크 패드(16)의 마찰 계수에 선형으로 의존하기 때문이다. 이상적으로는 셀프-에너자이징이 지속적이고 하나 또는 다수의 작동 파라미터들에 의존하지 않는다.
길고 반복적인 제동시에 상승하는 브레이크 온도를 보정하기 위해, 특히, 가동 마찰 브레이크 패드(16)의 마찰 재료들(A,B)의 마찰 계수들이 온도에 따라 서로 반대로 변한다.
마찰 브레이크 패드(16)의 도시된 실시예에서, 마찰 재료들(A,B)이 패드 지지체(17) 상에 원형 링 세그먼트들로 교대로 배치된다. 다른 배치도 가능한데, 예를 들면 마찰 재료들(A,B) 각각 반이, 마찰 재료(A)는 중간 영역에 그리고 다른 마찰 재료(B)는 2개의 양 단부 영역들에 배치되거나, 또는 2개의 마찰 재료들(A,B)이 패드 지지체(17)의 다른 영역들에 배치될 수 있다.(도시되지 않음.) 또한 마찰 재료들(A,B)이 배치된 면적들은 서로 상이한 크기일 수 있고, 특히, 작동 파라미터 또는 작동 파라미터들에 따른 마찰 계수의 의존도가 마찰 계수에 따라 서로 상이한 경우, 특히 마찰 재료들의 면적들이 서로 크기가 상이할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 디스크 브레이크용 브레이크 디스크(30)를 도시하는데, 상기 브레이크 디스크는 도 1에 도시된 브레이크 디스크(18)를 대신하여 사용될 수 있다. 도 3에 도시된 브레이크 디스크(30)는, 쿨링 핀들(36)을 통해 서로 이격되게 유지되고 서로 고정 연결된 브레이크 디스크들(32,34)을 포함한 내부 환기되는 더블 브레이크 디스크이다. 마찰면들은 각각 2개의 브레이크 디스크들(32,34)의 서로 이격된 외부면들을 형성한다. 내부 환기되는 브레이크 디스크(30)를 형성하는 2개의 브레이크 디스크(32,34)들의 서로 상이한 재료 선택에 의해, 브레이크 디스크(30) 상에 본 발명에 따라 서로 상이한 마찰 계수들 및 마찰 계수 변동들이 얻어진다. 2개의 브레이크 디스크 중 하나(32)로서, 본 발명의 도시되고 설명된 실시예에서 포트형 허브(38) 및 리브(36)를 포함하는 하나의 브레이크 디스크(32)는 주철(gray cast iron)(주철 소재)로 이루어진다. 다른 브레이크 디스크(34)는 예를 들면 고강철 또는 세라믹 소재로 이루어진 링 디스크이다. 상기 브레이크 디스크(34)는 주철 브레이크 디스크(32)보다 더 작은 상대 마찰 계수 변동을 가진다. 상기 2개의 브레이크 디스크(32, 34)는 리벳(40)으로 서로 연결되고 인장 슬리브(42)에 의해 서로 센터링 된다.
다른 소재로 이루어진 브레이크 디스크(34)를 대신하여, 2개의 브레이크 디스크들 중의 하나(34)가 코팅될 수도 있거나, 또는 다른 방식으로 처리될 수도 있으며, 이로써 소정의 더 작은 상대 마찰 계수 변동을 얻는다. 또한, 내부 환기되지 않는 브레이크 디스크의 한 측면이 상기 코팅을 갖거나 또는 다르게 처리될 수 있다.
더 작은 상대 마찰 계수 변동을 가지는 브레이크 디스크(30)의 측면이, 셀프-에너자이징 장치(26)가 작용하는 마찰 브레이크 패드(16)를 향하도록, 브레이크 디스크(30) 및 브레이크 캘리퍼(12)가 서로 배치된다. 2 측면에 서로 상이한 마찰 계수 및 마찰 편차를 가지는 브레이크 디스크(30)는 동일한 소재로 이루어진 마찰 브레이크 패드들(14,16)이 사용될 수 있다. 마찰 계수와 마찰 계수 변동은 브레이크 디스크(30)와 마찰 브레이크 패드(14,16)의 재료쌍에 의존하기 때문에, 2 측면 상에 상이한 재료들을 포함한 브레이크 디스크(30) 및 상이한 재료들로 이루어진 2개의 마찰 브레이크 패드들(14,16)도 본 발명에 따른 디스크 브레이크(10)에서 사용될 수 있다.
제 2 실시예가 설명된다.
도 4는 본 발명에 따른 3개의 디스크들을 포함한 멀티 디스크 브레이크(multidisc brake)(44)를 도시한다. 상기 디스크들은 축방향으로 이동 가능하고 포지티브 결합 방식에 의해 상대 회전 불가능하게 브레이크 샤프트(48) 상에 수용된다. 브레이크 샤프트(48)는 도시되지 않은 차량 휠의 고정을 위한, 상기 브레이크 샤프트와 고정 연결된 플랜지(50)를 포함한다. 디스크들(46)은 브레이크 디스크들로서 이해될 수 있다. 디스크(46)들 사이 및 디스크(46)의 외부 측면 상에 마찰 브레이크 패드들(52)이 브레이크 캘리퍼(54) 내에 배치된다. 상기 마찰 브레이크 패드들(52)은 브레이크 샤프트(48)에 대해 축 방향으로 평행하게, 즉 디스크들(46)에 대해 횡으로, 브레이크 캘리퍼(54) 내에서 이동 가능하게 안내되고, 디스크들(46)의 원주 방향으로는 이동하지 않는다. 디스크들(46)의 다른 외부 측면 상에는 마찰 브레이크 패드(56)가 브레이크 캘리퍼(54) 내에 배치되는데, 상기 패드는 도 1의 디스크 브레이크(10)의 가동 마찰 브레이크 패드(16)에 상응한다. 상기 마찰 브레이크 패드(56)는 디스크들(46)에서 먼 후 측면 상에 쐐기(58)를 포함하고, 상기 쐐기는 롤러(60)에 의해 대응 쐐기(62)에 롤링 지지되고 브레이크 캘리퍼(54) 내에 지지된다. 도 4의 멀티 디스크 브레이크(44)의 쐐기(58), 롤러(60) 및 대응 쐐기(62)는 도 1의 디스크 브레이크(10)의 쐐기(20), 롤러(24) 및 대응 쐐기면(22)에 상응하기 때문에, 중복 설명을 피하기 위해, 도 1에 대한 해당 실시예와 관련하여 도 4를 설명하겠다. 쐐기(58) 및 대응 쇄기(62)는 셀프-에너자이징 장치(64)를 형성하는데, 상기 셀프-에너자이징 장치(64)는 도 1의 디스크 브레이크의 셀프-에너자이징 장치(26)에 상응하고 동일하게 작동한다. 작동하기 위해 멀티 디스크 브레이크(44)는 도시되지 않은 전기 기계식 액추에이터를 도 1의 디스크 브레이크(10)과 동일하게 포함하고, 상기 액추에이터는 마찰 브레이크 패드(56) 또는 쐐기(58)를 디스크들(46) 원주 방향으로 또는 쐐기 각도로 비스듬하게 디스크들(46) 상으로 이동시킨다. 또한, 도 4의 멀티 디스크 브레이크(44)의 경우, 셀프-에너자이징 장치(64)에 의해 작용되는 마찰 브레이크 패드(56)는 다른 마찰 브레이크 패드(52)보다 더 작은 마찰 계수 및 특히, 더 작은 상대 마찰 계수 변동을 가진 재료로 이루어진다. 도 3에 설명되었듯이, 셀프-에너자이징 장치(64)에 의해 작용되는 마찰 브레이크 패드(56)가 디스크에 대해 가압되는데, 상기 디스크는 다른 디스크들(46)과 다른 재료로 이루어지거나, 또는 코팅되거나, 또는 마찰 브레이크 패드(56)를 향하는 측면 상에 다른 방식으로 처리된 마찰면을 포함하므로, 셀프-에너자이징 장치(64)에 의해 가압되는 마찰 브레이크 패드(56)의 본 발명에 따라 소정의 작은 상대 마찰 계수 변동이 얻어진다. 특히 멀티 디스크 브레이크(44)의 경우, 셀프-에너자이징 장치(64)에 의해 작용되는 마찰 브레이크 패드(56)의 작은 마찰 계수는 문제시되지 않는데, 그 이유는 다른 마찰 브레이크 패드(52)가 문제없이 충분히 큰 제동력을 생성하기 때문이다.

Claims (12)

  1. 마찰 브레이크 패드(16; 56),
    전기 모터 및 회전/병진 변속 기어장치를 포함하고, 제동을 위해 브레이크 바디(18; 30; 46)에 대해 상기 마찰 브레이크 패드(16; 56)를 가압할 수 있는 전기 기계식 액추에이터,
    상기 하나의 마찰 브레이크 패드(16; 56)를 브레이크 바디(18; 30; 46)에 대해 가압함으로써 야기되는 반동력에 의해 상기 브레이크 바디(18; 30; 46)에 대해 가압되는 적어도 하나의 다른 마찰 브레이크 패드(14; 52) 및
    제동시 회전하는 브레이크 바디(18; 30; 46)에 의해 상기 브레이크 바디들에 대해 가압되는 마찰 브레이크 패드들(16; 56)중 하나의 마찰 브레이크 패드에 가해지는 마찰력을, 상기 마찰 브레이크 패드(16; 56)를 상기 브레이크 바디(18, 30, 46)에 대해 가압하는 가압력으로 변환시키는 셀프-에너자이징 장치(26; 64)를 포함하고, 상기 마찰 브레이크 패드들(16; 56) 및 다른 마찰 브레이크 패드들(14; 52)이 브레이크 바디(18; 30; 46)의 양측면으로 삽입되는, 차량용 셀프-에너자이징 전기 기계식 마찰 브레이크에 있어서,
    상기 셀프-에너자이징 장치(26; 64)에 의해 상기 브레이크 바디(18; 30; 46)에 대해 가압 가능한 상기 마찰 브레이크 패드(16; 56)는 상기 브레이크 바디(18; 30; 46)에 대해, 다른 마찰 브레이크 패드들(14; 52)보다 작은 마찰 계수 변동을 가지는 것을 특징으로 하는 셀프-에너자이징 전기 기계식 마찰 브레이크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 셀프-에너자이징 장치(26; 64)에 의해 상기 브레이크 바디(18; 30; 46)에 대해 가압 가능한 상기 마찰 브레이크 패드(16; 56)가 상기 브레이크 바디(18; 30; 56)에 대해, 상기 다른 마찰 브레이크 패드들(14; 52)과는 다른 마찰 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 셀프-에너자이징 전기 기계식 마찰 브레이크.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 셀프-에너자이징 장치(26; 64)에 의해 상기 브레이크 바디(18; 30; 46)에 대해 가압 가능한 상기 마찰 브레이크 패드(16; 56)가 상기 브레이크 바디(18; 30; 46)에 대해, 다른 마찰 브레이크 패드들(14; 52)보다 더 작은 마찰 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 셀프-에너자이징 전기 기계식 마찰 브레이크.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 셀프-에너자이징 마찰 장치(26; 64)에 의해 상기 브레이크 바디(18; 30; 46)에 대해 가압 가능한 상기 마찰 브레이크 패드(16; 56)가 상기 다른 마찰 브레이크 패드들(14; 52)과는 다른 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 셀프-에너자이징 전기 기계식 마찰 브레이크.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 셀프-에너자이징 장치(26; 64)에 의해 상기 브레이크 바디(18; 30; 64)에 대해 가압 가능한 상기 마찰 브레이크 패드(16; 56)는 서로 상이한 마찰 재료들(A,B)을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프-에너자이징 전기 기계식 마찰 브레이크.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 셀프-에너자이징 장치(26; 64)에 의해 상기 브레이크 바디(18; 30; 64)에 대해 가압 가능한 상기 마찰 브레이크 패드(16; 56)는 하나 또는 다수의 작동 파라미터들에 의존하여 서로 반대로 변하는 마찰 계수를 가진 마찰 재료들(A,B)을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프-에너자이징 전기 기계식 마찰 브레이크.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 셀프-에너자이징 장치(26; 64)에 의해 상기 브레이크 바디(18; 30; 64)에 대해 가압 가능한 상기 마찰 브레이크 패드(16; 56)의 서로 상이한 마찰 재료들(A, B)은 서로 상이한 크기의 면적을 차지하는 것을 특징으로 하는 셀프-에너자이징 전기 기계식 마찰 브레이크.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 셀프-에너자이징 장치(26)에 의해 상기 브레이크 바디(30)에 대해 가압할 수 있는 상기 마찰 브레이크 패드(16)와 협동하는 상기 브레이크 바디(30)의 마찰면은 상기 다른 마찰 브레이크 패드(들)(14)와 협동하는 마찰면들과는 다른 마찰 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 셀프-에너자이징 전기 기계식 마찰 브레이크.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 셀프-에너자이징 장치(26)에 의해 상기 브레이크 바디(30)에 대해 가압할 수 있는 상기 마찰 브레이크 패드(16)와 협동하는 상기 브레이크 바디(30)의 마찰면은 다른 마찰 브레이크 패드(들)(14)와 협동하는 마찰 면들 보다 더 작은 마찰 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 셀프-에너자이징 전기 기계식 마찰 브레이크.
  10. 제 1 항에 있어서 상기 마찰 브레이크는 디스크 브레이크(10)인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 셀프-에너자이징 전기 기계식 마찰 브레이크.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 디스크 브레이크(10)는 양 측면 상에 서로 상이한 재료들로 구성된 마찰면들을 포함한 브레이크 디스크(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프-에너자이징 전기 기계식 마찰 브레이크.
  12. 제 1 항에 있어서 상기 마찰 브레이크는 멀티 디스크 브레이크(44)인 것을 특징으로 하는 셀프-에너자이징 전기 기계식 마찰 브레이크.
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