KR101249104B1 - 부분 라이닝식 디스크 브레이크 - Google Patents

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랄프 페트리
제바스티안 잘츠만
디르크 에저
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콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
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Abstract

본 발명은 하우징 브리지 (3) 를 포함하는 하우징 (2), 이동 축선 (13) 을 따라 이동할 수 있는 작동 유닛 (5) 및 구성요소 (4) 를 포함하는 작동 유닛 (4, 5) 을 구비하는 하나 이상의 하우징 레그 (6) 를 포함하는 스폿타입 디스크 브레이크에 관한 것이다. 또한, 구성요소 (4) 에 배치되고 하나 이상의 지지부 (27, 28) 상에 미끄러질 수 있게 지지되는 하나 이상의 브레이크 슈 (21) 가 제공된다. 브레이크 슈 (21) 는 지지부 (27, 28) 에 의해 홀드다운 스프링 (14) 을 수단으로 하여 접촉 면 (15, 16) 에 대해 지탱된다.
본 발명의 목적은 브레이크 슈의 간극 거동이 향상된 홀드다운 스프링을 포함하는 스폿타입 디스크 브레이크를 개시하는 것이다.
본 발명에 따라, 이 목적은, 홀드다운 스프링 (14) 의 접촉 면 (15, 16) 이 이동 축선 (13) 에 평행하지 않게 배치됨으로써 달성된다. 이에 따라, 반경방향 예압 힘 (FR) 이 발생 될 뿐 아니라, 브레이크 디스크로부터의 브레이크 슈 (21) 의 인입 이동에 도움을 주어 간극 거동을 향상시키는 반경방향 예압 힘에 수직한 힘 성분 (FX) 도 발생된다.

Description

부분 라이닝식 디스크 브레이크{PARTIALLY LINED DISK BRAKE}
본 발명은 스폿타입 디스크 브레이크, 구체적으로는 하우징 브리지, 작동 유닛을 구비하는 제 1 하우징 레그, 및 외측 제 2 하우징 레그를 포함하는 하우징을 구비하는 차량용 스폿타입 디스크 브레이크에 관한 것이다. 이러한 구성에 있어서, 브레이크 디스크에 작용하는 브레이크 라이닝 및 백 플레이트를 포함하는 각각의 브레이크 슈가 하우징 레그의 내측 면에 고정된다. 하우징 및 브레이크 슈는 작동 유닛의 이동 축선 방향으로 차량의 장착용 지지부에 미끄러질 수 있게 장착된다. 또한, 하우징 브리지의 접촉 면과 브레이크 슈 사이에 작동 유닛의 측방으로 홀드다운 스프링 (hold-down spring) 이 제공되고, 브레이크 슈가 장착용 지지부에서 덜컥거리는 것을 방지하기 위해서, 상기 스프링은 브레이크 슈를 장착용 지지부 및 접촉 면에 대해 예압시킨다.
DE 25 58 141 A1 은 작동 유닛으로서 피스톤-및-실린더 유닛을 포함하는 유사한 스폿타입 디스크 브레이크를 개시한다. 브레이크가 작동될 때, 피스톤은 실린더 외부로 이동하고, 피스톤측 브레이크 슈가 브레이크 디스크에 접촉할 때까지, 피스톤측 브레이크 슈를 브레이크 디스크로 민다. 이때, 피스톤-및-실린더 유닛 및 피스톤측 하우징 레그는 각각 브레이크 디스크로부터 멀어지고 반대측의 하우징 레그를 디스크측 방향으로 끌어당긴다. 그 결과, 다른 브레이크 슈도 브레이크 디스크에 대하여 눌리고, 두 브레이크 슈는 브레이크 디스크상에 수직력을 가하게 된다. 브레이크가 해방될 때, 유압은 피스톤-및-실린더 유닛에 보급되지 않고, 브레이크 슈는 더 이상 브레이크 디스크상에 수직력을 가하지 않는다. 그러나, 브레이크 슈는 여전히 브레이크 디스크에 기대어 있고, 마찰에 의한 잔류 브레이크 토크, 이른바 잔류 모멘트를 만들어 낸다. 또한, 패드와 디스크 사이에 더이상 공기 유동이 일어나지 않고, 패드와 디스크는 열적으로 분리되어있지 않기 때문에, 패드는 열적으로 크게 부하를 받게 된다.
상술한 관점에서, 본 발명의 목적은 브레이크 슈의 간극 거동이 향상된 홀드다운 스프링을 포함하는 스폿타입 디스크 브레이크를 개시하는 것이며, 이는 잔류 모멘트가 감소하고, 또한 패드 및 디스크가 열적으로 분리되는 것을 의미한다.
본 발명에 따라, 이 목적은, 하우징 브리지의 홀드다운 스프링의 접촉 면이 이동 축선에 평행하지 않게 배치됨으로써 달성되며, 이 이동 축선을 따라 작동 유닛의 가동 요소가 이동한다. 따라서, 브레이크 슈를 장착용 지지부에 누르는 반경방향 예압 (preloading) 힘이 생성될 뿐만 아니라, 브레이크 슈에 수직한 힘 성분도 생성된다. 이러한 사실은, 브레이크 슈를 인입 이동 (retracting movement) 시키고 작동 유닛의 이동요소를 브레이크 디스크에서 멀어지게 하는데 도움이 되며, 브레이크 슈와 브레이크 디스크 사이에 작은 공기 슬롯이 생기기 때문에 간극 거동을 향상시킨다.
본 발명의 바람직한 실시예는, 접촉 면과 이동 축선 사이에 0°보다 큰 각 (α) 이 제공되고, 상기 각 (α) 은 이동 축선 및 결과적인 스프링 힘 (FF) 의 힘 벡터에 의해 형성되는 평면에 놓인다는 것을 나타낸다. 이에 따라, 스프링은, 반경방향 예압 힘 (FR) 뿐만 아니라, 이동 축선에 평행한 축방향 힘 성분 (FX) 을 생성해내며, 이 축방향 힘 성분은 피스톤 및 피스톤측 브레이크 슈가 그 초기 위치로 복귀하게 하여, 간극 작동을 향상시킨다.
이동 축선에 평행한 힘 성분 (FX) 은, 각 (α) 이 대략 1.5°보다 클 때, 간극 거동과 관련하여 특히 효과적으로 작용한다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서는, 각 (α) 은 대략 1.5°~ 11°로 제한된다. 각 (α) 이 11°를 초과할 때, 브레이크 슈의 반경방향 예압 힘 (FR) 은 바람직하지 않은 작동 성능이 초래되지 않는 범위에서 이동 축선에 평행한 힘 성분 (FX) 에 유리하게 감소할 것이다.
홀드다운 스프링 및 하우징 브리지의 재료 결합으로 인해, 그리고 대기 조건에서의 적용 때문에, 홀드다운 스프링과 접촉 면 사이의 접촉 영역은 큰 침식에 노출된다. 그러므로, 침식 요인을 최소화하여 침식을 감소시키기 위해, 홀드 다운 스프링과 하우징 브리지의 접촉 면 사이에 하나 이상의 작은 스폿형 접촉 영역을 제공하는 것이 특히 바람직한 것으로 알려져 있다.
상기 디스크 브레이크를 저비용으로 제조하기 위해서, 접촉 면 및 하우징 브리지는 일체로 구성된다. 접촉 면 및 하우징 브리지가 하나의 주조 작업으로 만들어지기 때문에, 부가적인 제조 비용은 발생하지 않는다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서는, 접촉 면 및 하우징 브리지는 다부품(多部品)으로 구성된다. 따라서, 적절한 재료를 선택하여, 특별히 경질이며 및/또는 침식이 억제되는 재료를 사용할 경우, 접촉 면 및 스프링의 마모 및/또는 침식이 느려지게 된다.
또한, 와이어 또는 리프 스프링 (leaf spring) 은 그 간단한 형식의 구성으로 인해 바람직한 조건으로 대량으로 제조할 수 있기 때문에, 홀드다운 스프링으로서 와이어 또는 리프 스프링을 사용할 경우, 제조 비용 면에서 이점이 생긴다.
본 발명의 다른 이점은, 특히 유압식 또는 전자기계식 작동 유닛을 사용할 경우에, 분명해진다. 유압식 작동 유닛에서는 단지 하나의 유효 이동 방향만이 주로 가능하기 때문에, 피스톤 및 브레이크 슈에 대한 유압 인입력 (hydraulic retracting force) 이 전혀 없고, 결론적으로, 스프링 힘 (FF) 의 축방향 인입력 성분 (FX) 은 브레이크의 기능에 있어 매우 중요하다. 힘 성분 (FX) 은, 전자기계식 작동의 경우에, 작동 유닛이 고장나서 브레이크 슈를 더 이상 빼낼 수 없는 경우에 특히 필요하다.
도면을 참조하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다.
도 1 은 라인 Ⅱ-Ⅱ 따라 취한 본 발명의 제 1 실시예의 스폿타입 디스크 브 레이크의 단면이다.
도 2 는 교차 라인 Ⅰ-Ⅰ 을 따라 취한 상기 실시예의 다른 도면이다.
도 3 은 접촉 면이 추가부품으로 구성되는 다른 실시예에 따른 스폿타입 디스크 브레이크의 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 스폿타입 디스크 브레이크 2 하우징
3 하우징 브리지 4 피스톤
5 실린더 6 내측 제 1 하우징 레그
7 외측 제 2 하우징 레그 8 브레이크 플레이트
9 브레이크 라이닝 10 백 플레이트
11 브레이크 라이닝 12 장착용 지지부
13 이동 축선 14 홀드다운 스프링
15 접촉 면 16 접촉 면
17 스폿형 맞닿음 영역 18 추가부품
19 추가부품 20 핀
21 브레이크 슈 22 브레이크 슈
23 스크류 24 스크류
25 핀 26 스프링
27 장착용 지지부 (12) 의 아암 28 장착용 지지부 (12) 의 아암
29 수용부 30 스프링 아암
31 스프링 아암 32 스폿형 맞닿음 영역
α 각
FF 수용부 (29) 에서의 결과적인 스프링 힘
FR 반경방향 예압 힘
FX 스프링 힘 (FF) 의 축방향 성분
도 1 및 도 2 는 두개의 단면으로 스폿타입 디스크 브레이크 (1) 의 제 1 실시예를 도시한다. 스폿타입 디스크 브레이크 (1) 는 제 1 하우징 레그 (6), 하우징 브리지 (3), 및 하우징의 외측인 제 2 하우징 레그 (7) 로 구성되는 하우징 (2) 을 포함한다. 이 실시예에 있어서, 피스톤-및-실린더 유닛 (4, 5) 이 제 1 하우징 레그 (6) 에 제공되고, 브레이크 라이닝 (9) 을 포함하는 브레이크 슈 (21) 의 백 플레이트 (8) 는 피스톤 (4) 에 접촉하여 고정된다. 외측의 하우징 레그 (7) 에는 백 플레이트 (10) 및 브레이크 라이닝 (11) 을 포함하는 다른 브레이크 슈 (22) 가 제공되어 있다. 브레이크 슈 (21, 22) 는 브레이크 디스크의 부품들 (비도시) 상에 작용한다. 하우징 (2) 및 브레이크 슈 (21, 22) 및 브레이크 슈의 백 플레이트 (8, 10) 는 각각 장착용 지지부 (12) 의 두 아암 (27, 28) 상에 피스톤-및-실린더 유닛 (4, 5) 의 이동 축선 (13) 에 대해 평행하게 미끄러질 수 있게 장착된다. 피스톤측 하우징 레그 (6) 를 포함하는 하우징 (2) 은 장착용 지지부 (12) 에 나사체결된 2 개의 핀 (20, 25) 상에 위치되어 있다. 스프링 (26) 은 외측 하우징 레그 (7) 를 장착용 지지부의 아암 (27, 28) 상으로 끌어당기고 (도 3 참조), 이에 따라 브레이크 슈 (22) 는 홀더 (12) 의 아암 (27, 28) 과 하우징 브리지 (3) 사이에 지탱된다. 마찬가지로, 백 플레이트 (8) 를 포함하는 브레이크 슈 (21) 도 장착용 지지부 (12) 의 아암 (27, 28) 상에 미끄러질 수 있게 지지된다. 덜커덕거리는 소리를 방지하기 위해서, 홀드다운 스프링 (14) 에 의해, 아암 (27, 28) 과 하우징 브리지 (3) 사이에 브레이크 슈 (21) 가 지탱된다. 이 실시예의 스프링 (14) 은 브레이크 슈 (21) 의 백 플레이트 (8) 상의 수용부 (29) 에 고정되어, 두 개의 스프링 아암 (30, 31) 으로 두 개의 접촉 면 (15, 16) 을 누른다. 이와 같이 됨에 따라, 스프링 아암 (30, 31) 과 접촉 면 (15, 16) 사이에 스폿형 맞닿음부 (17, 32) 만이 구성되어, 침식 요인의 발생을 최소화시킨다. 접촉 면 (15, 16) 은 피스톤-및-실린더 유닛 (4, 5) 의 이동 축선 (13) 에 대해 각 (α) 으로 기울어져 있고, 상기 각 (α) 은 이동 축선 (13) 및 결과적인 스프링 힘 (FF) 의 힘 벡터에 의해 수용부에 형성되는 평면에 놓인다. 따라서, 장착용 지지부 (12) 의 아암 (27, 28) 에 수직으로 작용하는 반경방향 예압 힘 (FR) 은 스프링 힘 (FF) 의 결과로 발생한다. 또한, 피스톤 (4) 및 브레이크 슈 (21) 에 작용하며 이동 축선 (13) 에 평행한 축방향 힘 성분 (FX) 이 달성된다. 장착용 지지부 (12) 는 휠 서스펜션 또는 차량의 스프링 받침대에 직접 제공되어, 이들과 함께 구성요소를 형성한다.
하우징 브리지 (3) 에 단지 하나의 접촉 면 또는 수개의 접촉 면이 제공되는 실시예도 가능하다. 그때, 홀드다운 스프링은, 하나 이상의 접촉 면과의 상호 작용에 있어서, 피스톤-및-실린더 유닛 (4, 5) 의 이동 축선 (13) 에 평행한 스프링 힘 (FF) 의 축방향 힘 성분 (FX) 을 만들어내도록 구성될 필요가 있다. 하나 이상의 접촉 면의 구성에 있어서, 접촉 면이 이동 축선 (13) 에 대해 소정의 각 (α) 으로 기울어져, 축방향 슬라이딩 슬로프(들)로 작용하는 것이 매우 중요하며, 상기 각 (α) 은 이동 축선 (13) 및 결과적인 스프링 힘 (FF) 의 힘 벡터에 의해 형성된 평면에 놓인다.
도 3 은 다른 실시에에 따른 스폿타입 디스크 브레이크 (1) 의 사시도를 도시하며, 여기서 접촉 면 (15, 16) 은 추가부품 (add-on piece) (18, 19) 으로 실현된다. 배치를 잘 보이게 하기 위해, 피스톤측 백 플레이트 (8) 를 제외하고, 두 브레이크 슈는 도시하지 않았다. 따라서, 하우징 레그 (6) 를 포함하는 하우징 (2) 이 핀 (20, 25) 에 의해 장착용 지지부 (12) 에 이동가능하게 부착되며, 브레이크 슈는 하우징 브리지 (3) 의 접촉 면 (15, 16) 과 장착용 지지부 (12) 의 아암 (27, 28) 사이에 지탱된다는 것이 분명해 진다. 전체로서 브레이크 슈 (21) 를 나타내는 도 3 에는, 아암 (27, 28) 과 접촉하는 백 플레이트 (8) 만을 도시하였다. 백 플레이트 (8) 의 수용부 (29) 에 고정된 것은 두 스프링 아암 (30, 31) 을 이용하여 백 플레이트 (8) 를 접촉 면 (15, 16) 또는 추가부품 (18, 19) 에 대해 지지하는 스프링 (14) 이며, 접촉 면 또는 추가부품은 각각 장착용 지지부 (12) 의 아암 (27, 28) 과 함께 백 플레이트를 지탱한다. 추가부품 (18, 19) 은 나사 (23, 24) 에 의해 하우징 브리지에 나사체결된다. 그러나, 본 발명의 요지 내에서, 양각 및 마찰 맞물림, 및 분자 결합, 또는 어떤 다른 연결 등의 고정법도 가능하다. 이러한 경우, 접촉 면이 홀드다운 스프링 (14) 과의 상호작용에서 축방향 힘 성분 (FX) 을 발생시키는 별개의 구성요소로 형성된다는 것에만 관련이 있다.
스폿타입 브레이크 디스크 (1) 의 기능은 다음과 같다. 브레이크 슈 (21, 22) 가 하우징 (2) 과 장착용 지지부 (12) 사이에 배치되고, 덜커덕거리는 소음을 방지하기 위해서, 홀드다운 스프링 (14) 이 접촉 면 (15, 16) 에 대해 피스톤측 브레이크 슈 (21) 를 예압하여, 피스톤측 브레이크 슈를 장착용 지지부 (12) 의 아암 (27, 28) 에 대하여 누른다. 접촉 면 (15, 16) 의 각 (α) 으로 인해, 반경방향 예압 힘 (FR) 에 관련된 홀드다운 스프링 (14) 의 스프링 힘 (FF) 으로부터 이동 축선 (13) 에 평행한 축방향 힘 성분 (FX) 이 유발된다. 브레이크가 적용될 때, 피스톤-및-실린더 (4, 5) 에 유압이 발생하여, 피스톤 (4) 을 실린더 (5) 외부로 이동시킨다. 이에 따라, 브레이크 슈 (21) 의 라이닝 (9) 이 브레이크 디스크에 접촉할 때까지, 브레이크 슈는 브레이크 디스크 쪽으로 이동하게 된다. 결과적으로, 피스톤-및-실린더 유닛 (4, 5) 또는 피스톤측 하우징 레그 (6) 는 각각 브레이크 디스크로부터 멀어지고, 하우징 브리지 (3) 를 통해 브레이크 디스크측 방향으로 반대측의 하우징 레그 (7) 를 끌어당긴다. 그러므로, 다른 브레이크 슈 (22) 도 브레이크 디스크에 대하여 눌리고, 두 브레이크 슈 (21, 22) 는 브레이크 디스크의 접촉면 부분에 수직력을 가하게 된다. 브레이크가 해방될 때, 압력은 피스톤-및-실린더 유닛 (4, 5) 에 더 이상 가해지지 않고, 이동 축선 (13) 에 평행한 스프링 힘 (FF) 의 축방향 성분 (FX) 은 피스톤 (4) 및 브레이크 슈 (21) 를 브레이크 디스크로부터 그 초기 위치로 이동시킨다. 따라서, 브레이크 슈 (21) 는 브레이크 작동 이후에 브레이크 디스크상에서 미끄러지지 않을 것이고, 이에 따라 바람직하지 않은 제동 잔류 모멘트를 회피하게 될 것이다. 그래서, 상기 브레이크의 간극 거동은 상당히 향상된다.

Claims (9)

  1. 하우징 브리지 (3) 를 포함하는 하우징 (2), 이동 축선 (13) 을 따라 이동할 수 있는 작동 요소 (5) 및 구성요소 (4) 를 포함하는 작동 유닛 (4, 5) 을 구비하는 하나 이상의 하우징 레그 (6), 구성요소 (4) 에 배치되고 하나 이상의 지지부 (27, 28) 에 미끄러질 수 있게 지지되는 하나 이상의 브레이크 슈 (21), 브레이크 슈 (21) 와 하우징 브리지 (3) 의 하나 이상의 접촉 면 (15, 16) 사이에서 예압 힘 (FR) 을 발생시켜 지지부 (27, 28) 와 함께 브레이크 슈 (21) 를 지탱하는 홀드다운 스프링 (14) 을 포함하는 스폿타입 디스크 브레이크 (1) 에 있어서,
    홀드다운 스프링 (14) 의 접촉 면 (15, 16) 은 이동 축선 (13) 에 평행하지 않게 배치되고,
    접촉 면 (15, 16) 과 이동 축선 (13) 사이의 각 (α) 이 0°보다 크고, 상기 각 (α) 은 이동 축선 (13) 및 결과적인 스프링 힘 (FF) 의 힘 벡터에 의해 형성되는 평면에 놓이는 것을 특징으로 하는 스폿타입 디스크 브레이크.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    각 (α) 은 1.5°보다 큰 것을 특징으로 하는 스폿타입 디스크 브레이크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각 (α) 은 1.5°~ 11°인 것을 특징으로 하는 스폿타입 디스크 브레이크.
  5. 제 1 항에 있어서,
    홀드다운 스프링 (14) 과 하우징 브리지 (3) 의 접촉 면 (15, 16) 사이의 하나 이상의 맞닿음 면 (17, 32) 은 스폿과 유사한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 스폿타입 디스크 브레이크.
  6. 제 1 항에 있어서,
    접촉 면 (15, 16) 및 하우징 브리지 (3) 는 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 스폿타입 디스크 브레이크.
  7. 제 1 항에 있어서,
    접촉 면 (15, 16) 및 하우징 브리지 (3) 는 다부품(多部品) 으로 구성되며, 하나 이상의 추가부품 (18, 19) 은 스크류 (23, 24) 에 의해서 하우징 브리지 (3) 에 나사체결되는 것을 특징으로 하는 스폿타입 디스크 브레이크.
  8. 제 1 항에 있어서,
    홀드다운 스프링 (14) 은 와이어 스프링 또는 리프 (leaf) 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스폿타입 디스크 브레이크.
  9. 제 1 항에 있어서,
    작동 유닛 (4, 5) 은 유압식 또는 전자기계식 작동 원리에 기초하는 것을 특징으로 하는 스폿타입 디스크 브레이크.
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