KR101806896B1 - 공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치 - Google Patents

공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치는, 표면에 마찰 패드가 부착된 디스크; 압력차가 발생되는 가압공간을 가지는 실린더가 적어도 한 개 이상 구비되는 하우징; 상기 실린더에서 축방향으로 미끄러지게 삽입되어 상기 가압공간의 압력차에 따라 상기 디스크쪽 또는 반대쪽으로 이동하는 피스톤; 상기 피스톤과 미끄러지게 결합되고, 상기 가압공간의 압력차에 따라 상기 디스크쪽 또는 반대쪽으로 이동하며, 상기 피스톤을 디스크 반대쪽으로 견인하는 조정핀; 및 상기 하우징에 대해 상기 조정핀을 디스크 반대쪽으로 탄력 지지하는 탄성 부재;를 포함함다. 이로써, 피스톤과 마찰 패드 사이에 일정한 공극을 유지하여 마찰 패드의 불필요한 마모를 방지할 수 있고, 제동 초기의 민첩성이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 유압을 이용한 ABS 기능을 항공기 분야에서 구현할 수 있다.

Description

공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치{HYDRAULIC BRAKE DEVICE HAVING AIR-GAP CONTROL FUNCTION}
본 발명은 유압식 제동장치에 관한 것으로, 특히 디스크와의 공극을 조절할 수 있는 유압식 제동장치에 관한 것이다.
항공기 분야에서는 일반적으로 유압식 제동장치를 채택하고 있다. 전기식 제동장치에 대한 개발 사례도 있지만, 중대형 항공기에는 전기식 제동장치가 항공기 중량에 부합할 만큼 충분한 제동 성능을 구현하기 어렵기 때문에 항공기 분야에서는 주로 유압식 제동장치가 개발, 채택되고 있다.
종래의 유압식 제동장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 휠과 직결되어 회전하는 디스크(1), 다수 개의 실린더 수용부(2a)가 형성된 하우징(2), 각 실린더 수용부(2a)에 고정 장착되는 실린더(3), 각 실린더(3)에 미끄러지게 구비되는 다수 개의 피스톤(4)으로 구성되어 있다.
하우징(2)에는 작동유체를 입출시키는 유압포트(2b)가 양단에 형성되고, 다수 개의 실린더(3)는 한 개의 유압유로로 연결되어 있다. 각각의 실린더(3)에는 유압유로와 연통되는 가압공간(3a)이 각각 형성되고, 각 가압공간(3a)에는 각각의 피스톤(4)이 미끄러지게 삽입되어 있다. 디스크(1) 표면에는 피스톤(4)과의 마찰력을 발생시키기 위해 마찰 패드(5)가 부착되어 있다.
상기와 같은 종래의 유압식 제동장치는, 유압 시스템에서 공급되는 작동유체가 각 실린더(3)의 가압공간(3a)으로 유입되면, 그 가압공간(3a)의 압력이 상승하여 피스톤(4)이 마찰 패드(5)의 표면에 압력을 가하게 되고, 이 압력에 의한 힘으로 인해 피스톤(4)과 디스크 표면에 부착된 마찰 패드(5) 사이의 마찰력이 증가하면서 디스크(즉, 휠)(1)의 회전속도를 감소시키거나 멈추게 한다.
이때, 유압 시스템에 의해 공급되는 유체 압력이 조절되고, 이로 인해 가압공간(3a)의 압력이 가감되면서 유압의 강약 조절에 따라 피스톤(4)이 마찰패드(5) 표면에서 압력을 전달하는 정도가 조절되며, 이로 인해 지상에서 항공기의 속도를 원하는 수준으로 감속할 수 있다. 항공기의 경우, 유압식 제동장치의 유압원은 주로 항공기의 주유압원(유압펌프)에서 공급한다.
그러나, 종래의 유압식 제동장치는, 그 유압 시스템의 특성상 각 실린더(3)의 가압공간(3a)에 미소한 배압(Back pressure)이 존재할 수밖에 없으며, 이러한 배압의 영향으로 피스톤(4)은 항상 디스크 표면에 배압만큼의 제동압력을 가할 수밖에 없다. 즉, 항공기의 지상운용 동안에도 피스톤(4)은 마찰 패드(5)의 표면에 접촉하게 되어 마찰 패드(5)의 불필요한 마모를 발생시키고 항공기의 지상주행을 방해하는 문제점이 있었다.
또, 종래의 유압식 제동장치는, 운용 횟수가 누적될수록 마찰 패드(5)의 마모가 진행됨에 따라, 피스톤(4)이 마찰 패드(5) 표면까지 이동하는 거리가 점점 증가하게 되면서 제동 초기의 민첩성이 저하되는 문제점도 있었다.
또, 종래의 유압식 제동장치는, 비제동 상태 또는 제동과 제동 사이의 휴지 상태에서 피스톤이 디스크 표면에 접촉되어 있어 ABS(Anti-lock Braking System) 기능을 구현하는데 한계가 있었다.
본 발명의 목적은, 피스톤과 디스크 표면(즉, 마찰 패드) 사이에 일정한 공극을 유지하게 하여 마찰 패드의 불필요한 마모를 방지할 수 있는 공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치를 제공하려는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 피스톤과 디스크 표면(즉, 마찰 패드) 사이의 간격을 운용 수명 내내 일정하게 유지시켜, 제동 초기의 민첩성이 저하되는 것을 억제할 수 있는 공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치를 제공하려는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은, 비제동 상태 또는 휴지 상태에서도 피스톤의 위치를 디스크 표면에서 일정 공극만큼 떨어져 위치하도록 하여 ABS 기능을 항공기 분야에서 구현할 수 있는 공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치를 제공하려는데 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 휠과 직결되어 회전하고 제동력(즉, 마찰력)을 발생시키기 위해 표면에 마찰 패드가 부착되어 있는 디스크; 상기 디스크의 일측에 구비되고, 압력차가 발생되는 가압공간을 가지는 실린더가 적어도 한 개 이상 구비되는 하우징; 상기 실린더에서 축방향으로 미끄러지게 삽입되어 상기 가압공간의 압력차에 따라 상기 디스크쪽 또는 반대쪽으로 이동하면서 상기 디스크 표면에 제동력을 인가 또는 해제하는 피스톤; 상기 피스톤과 적어도 한 지점에서 접촉되도록 미끄러지게 결합되고, 상기 가압공간의 압력차에 따라 상기 피스톤과 함께 상기 디스크쪽 또는 반대쪽으로 이동하며, 상기 피스톤을 견인하는 조정핀; 및 상기 하우징에 대해 상기 조정핀을 디스크 반대쪽으로 탄력 지지하는 탄성 부재;를 포함하는 공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 피스톤과 조정핀 사이에는 상기 가압공간의 압력차에 따라 상기 조정핀이 상기 디스크쪽 또는 그 디스크 반대쪽으로 이동할 때 마찰력에 의해 상기 피스톤이 조정핀에 구속되는 상호 마찰면이 각각 형성될 수 있다.
그리고, 상기 피스톤에는 디스크 방향으로 연장되는 제1 부재가 구비되고, 상기 조정핀에는 그 외주면이 상기 제1 부재의 내주면에 미끄럼 접촉되는 제2 부재가 구비되며, 상기 제1 부재는 상기 피스톤에 비해 높은 강성(stiffness)을 가질 수 있다.
그리고, 상기 하우징에 삽입되는 실린더의 축방향 일측면에는 상기 조정핀이 디스크 방향으로 이동하는 거리를 제한하는 스토퍼가 구비되고, 상기 탄성 부재는, 상기 피스톤과 상기 디스크 사이의 거리가 상기 마찰패드의 마모에 의해 증가하게 되면 상기 조정핀이 상기 스토퍼에 의해 이동이 제한된 상태에서 상기 피스톤이 상기 가압공간의 압력에 의해 상기 조정핀에 대해 미끄러지면서 상기 디스크 방향으로 이동하여 그 디스크 표면에 도달하는 것을 허용하며, 상기 가압공간의 압력이 해제되면 상기 피스톤이 상기 조정핀에 의해 구속되어 상기 피스톤과 디스크 사이의 공극이 조정된 상태로 상기 피스톤과 조정핀을 상기 디스크 반대방향으로 복귀시키도록 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 스토퍼와 조정핀 사이의 축방향 간격은 상기 피스톤과 디스크 표면(즉, 마찰 패드) 사이의 공극보다 작게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 스토퍼는 상기 탄성 부재의 일단에 눌려 고정될 수 있다.
그리고, 상기 실린더의 내주면과 상기 피스톤의 외주면 사이에는 상기 가압공간을 밀봉하는 실링부재가 더 구비될 수 있다.
그리고, 상기 실링부재는 상기 실린더의 내주면에 삽입되어 고정되고, 상기 실링부재의 내주면은 상기 피스톤의 외주면과 적어도 한 지점에서 접촉되도록 미끄러지게 결합되며, 상기 실링부재와 피스톤이 접촉되는 지점은 상기 피스톤과 조정핀이 접촉되는 지점과 다른 높이에 위치할 수 있다.
또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 항공기용 유압식 제동장치에서, 상기 제동장치는, 유압을 형성하는 작동유체가 입출되는 가압공간을 가지는 실린더; 디스크에 대향하는 일단에 피스톤 캡이 구비되고 타단에 안내구멍이 관통되는 통 모양으로 형성되며, 상기 실린더에 미끄러지게 결합되어 상기 가압공간의 압력차에 따라 승강하면서 디스크를 제동하거나 해제하는 피스톤; 상기 가압공간의 압력차에 따라 상기 피스톤과 디스크 표면(즉, 마찰 패드) 사이의 공극을 조절하는 공극조절부;를 포함하는 공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 공극조절부는 상기 피스톤에 미끄러지게 결합되고, 상기 가압공간의 압력차에 따라 상기 피스톤과 함께 디스크 쪽 축방향으로 이동하는 조정핀; 제동 디스크 압력 해제시 상기 조정핀을 디스크 반대쪽으로 복귀시키는 복귀스프링; 상기 조정핀과 피스톤 사이에 구비되어 상기 조정핀이 디스크 반대쪽으로 이동할 때 상기 피스톤을 디스크 반대쪽으로 견인하는 견인부;를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 실린더에는 상기 가압공간에 공급되는 유압의 압력차를 발생시키는 유압제어부가 연결되고, 상기 유압제어부는 상기 가압공간의 압력차가 적어도 2개 이상 발생되도록 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치는, 피스톤과 적어도 한 지점에서 접촉되도록 미끄러지게 결합되어 실린더 내 가압공간의 압력차에 따라 디스크쪽 또는 반대쪽으로 이동하는 조정핀이 탄성 부재에 의해 지지됨으로써, 제동해제시 조정핀에 의해 피스톤이 디스크 반대쪽으로 견인되어 피스톤과 디스크 표면에 부착된 마찰 패드 사이에 일정한 공극을 유지하게 할 수 있고, 이를 통해 마찰 패드의 불필요한 마모를 방지할 수 있다.
또, 제동 운용 횟수가 누적됨에 따라 디스크 표면에 부착된 마찰 패드가 마모되더라도, 피스톤과 디스크 표면 사이의 간격을 일정하게 유지시켜, 제동 초기의 민첩성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또, 비제동 상태 또는 휴지 상태에서도 피스톤의 위치를 디스크 표면으로부터 일정한 공극만큼 떨어져 위치시킬 수 있고, 이를 통해 ABS 기능을 항공기 분야에서 구현할 수 있다.
도 1은 종래 유압식 제동장치의 외관을 보인 사시도,
도 2는 도 1에 따른 유압식 제동장치를 정면에서 보인 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 유압식 제동장치의 일실시예를 보인 사시도,
도 4는 도 3에 따른 유압식 제동장치를 정면에서 보인 단면도,
도 5는 도 4의 "A"부를 보인 확대도,
도 6a 내지 도 6c는 본 실시예에 따른 유압식 제동장치에서, 휴지상태, 제동상태 및 비제동 상태를 각각 보인 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 유압식 제동장치의 구성을 블록으로 표현한 개략도.
이하, 본 발명에 의한 공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치를 첨부된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 유압식 제동장치의 일실시예를 보인 사시도이고, 도 4는 도 3에 따른 유압식 제동장치를 정면에서 보인 단면도이며, 도 5는 도 4의 "A"부를 보인 확대도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 유압식 제동장치는, 횔과 직결되어 회전하는 디스크(1)의 일측면에는 하우징(110)이 결합되고, 하우징(110)에는 다수 개의 실린더 수용부(111)가 원주방향을 따라 서로 연통되도록 형성되며, 각각의 실린더 수용부(111)에는 실린더(120)가 각각 삽입되어 결합되며, 각각의 실린더(120)에는 유압에 의해 그 실린더(120)에 대해 디스크(1)의 축방향으로 움직이면서 디스크(1)의 회전을 제동시키거나 또는 제동을 해제시키는 복수 개의 피스톤(130)으로 이루어질 수 있다.
하우징(110)은 호 형상으로 형성되어, 다수 개의 실린더 수용부(111)가 연이어 연통되도록 형성될 수 있다. 따라서, 하우징(110)의 양단에 작동유체가 유입되는 입구(112)가 형성되고, 실린더 수용부의 사이에는 작동유체가 배출되는 출구(113)가 형성될 수 있다.
도 3 내지 도 5에서와 같이, 실린더 수용부(111)는 일단은 막히고 타단은 개구되는 캡 모양으로 형성되어, 개구된 단부(111a)가 디스크(1)의 일측면에 대향하도록 하우징(110)이 디스크(1)에 결합될 수 있다. 실린더 수용부(111)의 막힌 단부(111b)쪽에는 이웃하는 실린더 수용부(111)의 내부공간과 연통되는 연통구(111c)가 형성되고, 연통구(111c) 주변에는 피스톤(130)의 후방면(마찰 패드의 반대쪽)에 압력을 가하도록 하는 가압공간(111d)이 형성될 수 있다. 가압공간(111d)은 실린더 수용부(111)의 내주면과 피스톤(130)의 외주면 사이에 배치되는 실린더(120)에 의해 형성될 수 있다.
실린더(120)는 그 외주면이 실린더 수용부(111)의 내주면에 압입되어 고정되고, 실린더(120)의 내주면에는 피스톤(130)의 외주면이 미끄러지게 삽입될 수 있다. 실린더 수용부(111)의 내주면과 실린더(120)의 외주면 사이에는 오링(O-ring)(171)이 구비되고, 실린더(120)의 내주면과 피스톤(130)의 외주면 사이에는 제1 실링부재(172)가 구비될 수 있다. 제1 실링부재(172)는 후술할 제2 실링부재(173)와 함께 피스톤(130)의 부드러운 직선운동을 가능하게 하고, 작동유체의 누설을 방지할 수 있다. 이로써, 실린더(120)의 내주면은 실린더 수용부(111)의 측벽면 및 상벽면, 그리고 피스톤(130)의 상반부 외주면과 함께 가압공간(111d)을 형성할 수 있다.
여기서, 제1 실링부재(172)는 후술할 제2 실링부재(173)와 길이방향으로 일정 간격을 두고 배치되는 것이, 피스톤(130)을 두 지점에서 지지할 수 있어 바람직할 수 있다. 즉, 제1 실링부재(172)는 피스톤(130)의 중간 또는 하반부를 지지하는 반면, 제2 실링부재(173)는 피스톤(130)의 상단부를 지지함에 따라, 피스톤(130)은 제1 실링부재(172)와 제2 실링부재(173)에 의해 양단 지지하는 형태가 될 수 있고, 이로 인해 피스톤(130)이 디스크(1, 더 정확하게는 마찰 패드)와 이격되는 비제동 상태 또는 휴지 상태에서도 횡방향으로 흔들리는 것을 억제할 수 있다.
피스톤(130)은 원통 모양으로 형성되어 디스크(1)에 대향되는 일단은 마찰 패드(5)와 접하는 피스톤 캡(135)이 결합되고, 실린더 수용부(111)의 상측 벽면에 대향되는 타단은 그 중앙에 안내구멍(131)이 형성되어 후술할 조정핀(140)의 핀부(142)가 미끄러지게 삽입될 수 있다. 안내구멍(131)의 내주면에는 가압공간(111d)을 실링할 수 있도록 제2 실링부재(173)가 구비될 수 있다.
안내구멍(131)이 형성되는 피스톤(130)의 단부(이하, 배압단)(132)는 그 피스톤(130)이 가압공간(111d)의 압력에 의해 가세될 수 있을 정도의 넓이를 가지며, 후술할 핀부(142)에 안정적으로 지지될 수 있을 정도의 두께를 가지도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 하지만, 피스톤(130)의 배압단(132) 넓이는 후술할 조정핀(140)의 판부(141) 넓이보다는 작게 형성되고, 배압단(132)의 두께는 피스톤(130)의 길이의 절반보다는 얇게 형성되는 것이 피스톤(130)의 무게를 줄일 수 있어 바람직할 수 있다.
또, 피스톤(130)의 내부에는 후술할 스웨이지 볼(swage ball)(143)과 미끄럼 접촉하여, 조정핀(140)의 복귀시 피스톤을 견인할 수 있도록 스웨이지 튜브(swage tube)(133)가 구비될 수 있다.
스웨이지 튜브(133)는 피스톤(130)에 단일체로 형성될 수도 있지만, 가공성을 고려하여 후조립될 수 있다. 또, 스웨이지 튜브(133)는 피스톤(130)의 강성(stiffness)보다 큰 강성을 가지도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 스웨이지 튜브(133)의 두께는 피스톤(130)의 두께보다 얇게 형성될 수 있고, 탄성은 피스톤(130)의 탄성보다 큰 재질로 형성될 수 있다.
이로써, 피스톤(130)이 디스크(1)쪽으로 이동할 때에는 그 피스톤(130)에 가해지는 가압공간(111d)의 압력이 스웨이지 튜브(133)와 스웨이지 볼(143) 사이의 마찰력을 이기고 피스톤(130)이 조정핀(140)에 대해 디스크쪽(이하, 제동 방향과 혼용함)으로 더 미끄러져 이동을 할 수 있지만, 가압공간(111d)의 압력이 제거되어 피스톤(130)과 조정핀(140)이 디스크 반대쪽(이하, 해제 방향과 혼용함)으로 이동할 때에는 스웨이지 튜브(133)와 스웨이지 볼(143) 사이의 마찰력에 의해 피스톤(130)이 조정핀(140)과 함께 해제 방향으로 이동을 할 수 있다.
조정핀(140)은 비제동 상태 또는 휴지 상태에서 피스톤(130)이 디스크(1) 표면(즉, 마찰 패드)과 일정 공극을 유지하도록 그 피스톤(130)을 디스크 반대쪽으로 견인하는 역할을 한다.
조정핀(140)은 실린더 수용부(111)의 가압공간(111d)에 수용되어 그 가압공간(111d)의 압력차에 따라 피스톤(130)과 함께 디스크(1)쪽으로 이동을 하거나 디스크(1) 반대쪽으로 이동할 수 있도록 가압공간(111d)에서 축방향으로 미끄러지게 구비될 수 있다.
예를 들어, 조정핀(140)은 소정의 넓이를 가지는 판부(141) 및 소정의 길이를 가지는 핀부(142)로 이루어질 수 있다.
판부(141)는 가압공간(111d) 내 압력에 따라 제동방향 또는 해제방향으로 힘을 받는 부분이다. 판부(141)는 원판모양으로 형성되되, 피스톤(130)의 배압단(132) 넓이보다는 넓은 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 이로써, 후술할 복귀스프링(150)의 일단에 지지되고, 스토퍼(160)에 판부(141)가 걸려 지지될 수 있다.
또, 판부(141)는 실린더 수용부(111)의 상측 벽면과 대응하여 그 실린더 수용부(111)와 함께 제1 배압면(141a)을 이루는 상면의 가장자리에 가압공간(111d)의 작동유체가 제1 배압면(141a)으로 신속하게 유입될 수 있도록 경사면(141c)이 형성될 수 있다.
그리고 제1 배압면(141a)의 중앙에는 실린더(111)의 상측 벽면과 일정 간격만큼 이격되어 작동유체가 수용될 수 있도록 소정의 공간을 형성하는 공간형성홈(141d)이 소정의 깊이를 가지도록 형성될 수 있다.
핀부(142)는 피스톤(130)의 안내구멍(131)을 관통하여 판부(141)가 제동방향 또는 해제방향으로 이동할 때 안내하는 가이드 역할을 하는 부분이다. 핀부(142)는 판부(141)의 저면 중앙에서 디스크(1)를 향해 소정의 길이만큼 돌출 형성되고, 피스톤(130)의 안내구멍(131)을 통과하여 피스톤(130)과 미끄러지게 결합될 수 있다.
그리고 핀부(142)의 하단에는 상기 스웨이지 튜브(123)와 미끄럼 접촉되는 스웨이지 볼(143)이 결합될 수 있도록 단차부(142a)가 체결될 수 있다. 스웨이지 볼(143)은 링 모양으로 형성되어, 그 외경은 스웨이지 튜브(133)의 내경보다 미세하게 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 스웨이지 볼(143)은 스웨이지 튜브(133)에 밀착된 상태로 끼워 맞춰져 결합되고, 스웨이지 볼(143)의 외주면과 스웨이지 튜브(133)의 내주면 사이의 접촉력은 조정핀(140)이 가압공간(111d)의 압력에 의해 움직일 때 그 조정핀(140)과 피스톤(130)이 한 몸으로 운동하게 한다.
여기서, 피스톤(130)은 조정핀(140)과 후술할 스토퍼(160) 사이 공극(t)만큼 이동한 뒤 그 피스톤(130)은 마찰 패드(5)의 표면에 도달한다. 이때, 마찰 패드(5)가 마모되었을 경우에는 피스톤(130)과 마찰 패드(5) 사이 공극(G)이 조정핀(140)과 스토퍼(160) 사이의 공극(t)보다 크게 된다. 하지만, 피스톤(130)의 상단부에 형성되는 유압압력이 스웨이지 볼(143)과 스웨이지 튜브(133) 사이의 접촉력보다 크고, 이에 따라 피스톤(130)은 조정핀(140)의 핀부(142)를 타고 디스크(1) 쪽으로 이동하면서 마찰 패드(5)에 도달하게 된다. 따라서 마찰 패드(5)가 마모되더라도 피스톤(130)이 디스크(1) 방향으로 이동해 가면서, 피스톤(130)과 마찰 패드(5) 사이의 공극(G)을 조정핀(140)과 스토퍼(160) 사이의 공극(t)과 동일하게 되도록 맞춰나가게 된다.
한편, 조정핀(140)과 실린더(120)의 사이에는 조정핀(140)을 해제 방향으로 탄력 지지하는 복귀스프링(150)이 더 구비될 수 있다. 복귀스프링(150)은 가압공간(111d)에서 유압이 제거되면 조정핀(140)을 해제 방향으로 복귀시키는 역할을 하는 것으로, 압축코일스프링으로 이루어질 수 있다.
복귀스프링(150)의 일단은 조정핀(140)의 판부(141) 저면, 즉 제2 배압면(141b)에 지지되고, 타단은 후술할 스토퍼(160)의 제2 지지부(162) 상면에 지지될 수 있다.
또, 조정핀(140)과 실린더(정확하게는, 실링부재)(111)의 사이에는 조정핀(140)의 제동방향 이동거리를 제한하는 스토퍼(160)가 더 구비될 수 있다. 스토퍼(160)는 조정핀(140)이 제동방향으로 이동할 때 그 조정핀(140)의 이동거리를 제한하여 조정핀(140)을 제외하고 피스톤(120)만 디스크(1) 쪽으로 이동하도록 하는 역할을 한다.
또, 스토퍼(160)는 디스크(1)쪽은 절곡되어 제1 지지부(161)를 형성하는 반면, 디스크 반대쪽은 개구되어 제2 지지부(162)로 형성될 수 있다. 제2 지지부(162)의 외경 넓이는 조정핀(140)의 판부(141)를 지지할 수 있도록 판부(141)의 직경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 제2 지지부(162)의 상단도 제1 지지부(161)와 같이 절곡하여 접촉면을 확장할 수도 있다.
또, 스토퍼(160)의 제1 지지부(161)는 실린더(120)의 내주면에 압입하여 결합될 수도 있고, 도 4 및 도 5와 같이 복귀스프링(150)의 일단에 눌려 지지될 수도 있다.
또, 스토퍼(160)의 축방향 길이는 조정핀(140)의 판부(141)가 실린더(111)의 상부면에 접촉하였을 때(비제동 상태 또는 휴지 상태, 해제 상태) 그 스토퍼(160)의 제2 지지부(162)가 조정핀(140)의 판부(141) 저면에서 일정 간격만큼 이격될 수 있는 길이로 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 이로써, 비제동 또는 휴지 상태에서 조정핀(140)의 핀부(142)와 피스톤 캡(125) 사이의 접촉을 피할 수 있다. 즉, 조정핀(140)의 판부(141)와 스토퍼(160)의 제2 지지부 사이의 제2 공극(t)은 피스톤(120)와 디스크(1)의 평면 사이의 제1 공극(G)보다 같거나 작게 형성되는 것이 바람직하다.
도면중 미설명 부호인 175는 피스톤과 실린더 사이에서 피스톤이 직선운동을 하면서 발생하는 유압 찌꺼기를 닦아내는 스크레이퍼, 176은 피스톤과 피스톤 캡 사이를 고정하는 오링이다.
상기와 같은 본 실시예에 의한 유압식 제동장치는 다음과 같이 동작된다.
즉, 도 6a와 같이, 유압이 완전히 빠진 휴지 상태(rest state)에서 피스톤(120)과 조정핀(140)은 디스크(1) 반대쪽으로 완전히 이동하여, 각 실린더 수용부(111)의 상측 벽면에 접촉한 상태, 즉 최초 공극(G0)만큼 이격된 상태를 유지한다. 이때, P1은 피스톤 캡의 최초 위치이고, P2는 마찰 패드의 최초 위치이다.
다음, 도 6b와 같이 시스템으로부터 제동 명령이 전달되면, 유압공급부의 입구 압력이 증가된다.
그러면, 가압공간(111d) 내 작동유체가 피스톤(130)의 배압단(132) 상면을 가압하여 피스톤(130)을 디스크(1) 방향으로 이동시키게 된다.
그러면, 피스톤(130)에 구비된 스웨이지 튜브(123)와 조정핀(140)의 스웨이지 볼(143) 사이의 마찰력에 의해 조정핀(140)이 피스톤(130)을 따라 디스크 방향으로 견인된다. 이와 동시에, 작동유체가 조정핀(140)의 판부(141)의 제1 배압면(141a)으로 유입되어 그 조정핀(140)의 판부(141)를 디스크(1)쪽으로 가압하게 된다.
그러면, 조정핀(140)도 가압공간(111d)의 압력에 의해 복귀스프링(150)의 탄성력을 이기고 피스톤(130)과 함께 디스크(1)쪽으로 하향 이동을 하게 된다. 이때, 조정핀(140)은 판부(141)가 스토퍼(160)의 제2 지지부(162)에 걸려 하향 이동이 제한되는 반면, 피스톤(130)은 가압공간(111d)의 압력에 의해 스웨이지 튜브(133)와 스웨이지 볼(143) 사이의 마찰력을 이기고 디스크(1)쪽으로 더 하향 이동한다.
그러면 마찰 패드(5)가 디스크(1)에 접촉되어 제동공극(G1)이 제로가 됨으로써, 제동장치는 제동 상태(actuated state)가 된다.
다음, 도 6c와 같이 시스템으로부터 비제동 상태(recovered state)로 전환되면, 유압공급부를 이루는 입구(112)의 압력이 제거된다.
그러면 가압공간(111d)의 압력에 의한 힘이 복귀스프링(150)의 탄성력에 비해 작아지게 되면서, 복귀스프링(150)에 의해 조정핀(140)이 디스크(1) 반대쪽으로 이동을 하게 된다.
그러면 조정핀(140)의 핀부(142)에 구비된 스웨이지 볼(143)과 피스톤(130)에 구비된 스웨이지 튜브(133) 사이의 마찰력에 의해 견인되어, 조정핀(140)과 함께 피스톤(130)이 디스크(1) 반대쪽으로 이동을 하게 된다. 이때, 도 6b 같이 피스톤(130)은 가압공간(111d)의 압력에 의해 디스크(1)쪽으로 더 하향 이동한 상태에서 조정핀(140)과 함께 상향으로 견인된다.
이로써, 피스톤(130)과 마찰 패드(5) 사이에는 일정 공극(G), 즉 피스톤 캡의 최초 위치(P1)와 마찰 패드의 최초 위치(P2) 사이의 간격인 비제동 공극(G2)이 휴지 상태에서의 간격인 최초 공극(G0)보다 작게 유지할 수 있게 된다.
도 5 및 도 7에서와 같이, 항공기용 유압식 제동장치는, 유압을 형성하는 작동유체가 입출되는 가압공간(111d)을 가지는 실린더 수용부(111), 실린더(120)에 미끄러지게 결합되어 가압공간(111d)의 압력차에 따라 승강하면서 디스크(1)를 제동하거나 해제하는 피스톤(130), 가압공간(111d)의 압력차에 따라 피스톤(130)와 디스크(정확하게는, 마찰 패드)(1) 사이의 공극을 조절하는 공극조절부를 포함할 수 있다.
공극조절부는 조정핀(140)과, 복귀스프링(150)과, 견인부(133,143)로 이루어질 수 있다.
조정핀(140)은 가압공간(111d)의 압력차에 따라 피스톤(130)과 함께 축방향으로 이동하도록 견인부(133,143)에 의해 피스톤(130)과 결합될 수 있다.
복귀스프링(150)은 제동 압력 해제시 조정핀(140)을 디스크(1) 반대쪽으로 복귀시키도록 실린더(111)와 조정핀(140) 사이에 설치될 수 있다.
견인부(123,143)는 조정핀(140)과 피스톤(120) 사이에 구비될 수 있다. 이로써, 조정핀(140)이 디스크 방향으로 이동할 때에는 그 조정핀(140)이 스토퍼(160)에 의해 제한되기 직전까지 피스톤(130)이 조정핀(140)을 디스크 방향으로 견인하는 한편, 조정핀(140)이 디스크(1) 반대쪽으로 이동할 때에는 그 조정핀(140)이 피스톤(120)을 디스크 반대쪽으로 견인할 수 있다.
여기서, 실린더 수용부(111)에는 가압공간(111d)에 공급되는 유압의 압력차를 발생시키는 유압 제어부(112,113)가 연결될 수 있다. 이로써, 항공기용 유압식 제동장치에 ABS 기능을 용이하게 구현할 수 있다. 상기와 같은 유압식 제동장치는 항공기는 물론 통상의 제동장치로도 활용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 휠과 직결되어 회전하고, 표면에 마찰 패드가 부착되는 디스크;
    상기 디스크의 일측에 구비되고, 압력차가 발생되는 가압공간을 가지는 실린더가 적어도 한 개 이상 구비되는 하우징;
    상기 실린더에서 축방향으로 미끄러지게 삽입되어 상기 가압공간의 압력차에 따라 상기 디스크쪽 또는 그 디스크 반대쪽으로 이동하면서 상기 디스크의 표면에 제동력을 인가 또는 해제하는 피스톤;
    상기 피스톤과 적어도 한 지점에서 접촉되도록 미끄러지게 결합되고, 상기 가압공간의 압력차에 따라 상기 피스톤과 함께 상기 디스크쪽 또는 그 디스크 반대쪽으로 이동하며, 상기 피스톤을 견인하는 조정핀; 및
    상기 하우징에 대해 상기 조정핀을 디스크 반대쪽으로 탄력 지지하는 탄성 부재;를 포함하는 공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤과 조정핀 사이에는 상기 가압공간의 압력차에 따라 상기 조정핀이 상기 디스크쪽 또는 그 디스크 반대쪽으로 이동할 때 마찰력에 의해 상기 피스톤이 조정핀에 구속되는 상호 마찰면이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 피스톤에는 디스크 방향으로 연장되는 제1 부재가 구비되고, 상기 조정핀에는 그 외주면이 상기 제1 부재의 내주면에 미끄럼 접촉되는 제2 부재가 구비되며,
    상기 제1 부재는 상기 피스톤에 비해 높은 강성(stiffness)을 가지는 것을 특징으로 하는 공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 하우징에 삽입되는 실린더의 축방향 일측면에는 상기 조정핀이 디스크 방향으로 이동하는 거리를 제한하는 스토퍼가 구비되고,
    상기 탄성 부재는,
    상기 피스톤과 상기 디스크 사이의 거리가 상기 마찰 패드의 마모에 의해 증가하게 되면 상기 조정핀이 상기 스토퍼에 의해 이동이 제한된 상태에서 상기 피스톤이 상기 가압공간의 압력에 의해 상기 조정핀에 대해 미끄러지면서 상기 디스크 방향으로 이동하여 그 디스크의 표면에 도달하는 것을 허용하며,
    상기 가압공간의 압력이 해제되면 상기 피스톤이 상기 조정핀에 의해 구속되어 상기 피스톤과 디스크 사이의 공극이 조정된 상태로 상기 피스톤과 조정핀을 상기 디스크의 반대방향으로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 탄성 부재의 일단에 눌려 고정되는 것을 특징으로 하는 공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치.
  7. 제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실린더의 내주면과 상기 피스톤의 외주면 사이에는 상기 가압공간을 밀봉하는 실링부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 실링부재는 상기 실린더의 내주면에 삽입되어 고정되고, 상기 실링부재의 내주면은 상기 피스톤의 외주면과 적어도 한 지점에서 접촉되도록 미끄러지게 결합되며,
    상기 실링부재와 피스톤이 접촉되는 지점은 상기 피스톤과 조정핀이 접촉되는 지점과 다른 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는 공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치.
  9. 항공기용 유압식 제동장치에서, 상기 제동장치는,
    유압을 형성하는 작동유체가 입출되는 가압공간을 가지는 실린더;
    디스크에 대향하는 일단에 피스톤 캡이 구비되고 타단에 안내구멍이 관통되는 통 모양으로 형성되며, 상기 실린더에 미끄러지게 결합되어 상기 가압공간의 압력차에 따라 승강하면서 디스크를 제동하거나 해제하는 피스톤;
    상기 가압공간의 압력차에 따라 상기 피스톤과 마찰 패드 사이의 공극을 조절하는 공극조절부;를 포함하는 공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 공극조절부는
    상기 피스톤에 미끄러지게 결합되고, 상기 가압공간의 압력차에 따라 상기 피스톤과 함께 축방향으로 이동하는 조정핀;
    디스크 압력 해제시 상기 조정핀을 디스크 반대쪽으로 복귀시키는 복귀스프링;
    상기 조정핀과 피스톤 사이에 구비되어 상기 조정핀이 디스크 반대쪽으로 이동할 때 상기 피스톤을 디스크 반대쪽으로 견인하는 견인부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공극 조정 기능을 가지는 유압식 제동장치.
  11. 삭제
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