KR102583668B1

KR102583668B1 - 소형 브레이크 및 그 조립 방법

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Publication number: KR102583668B1
Application number: KR1020217034581A
Authority: KR
Inventors: 유리 미텔먼; 패트리샤 엠. 멜러
Original assignee: 워너 일렉트릭 테크놀러지 엘엘시
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2020-04-01
Publication date: 2023-10-04
Also published as: CN113677910B; EP3947062B1; ES2942542T3; KR20210141694A; WO2020205935A3; US20200318700A1; WO2020205935A2; JP2022520890A; MX2021011652A; EP3947062A2; US11174908B2; CN113677910A; US11719294B2; US20220025948A1; JP7314301B2

Abstract

브레이크 및 그 조립 방법이 제공된다. 브레이크는 회전 축을 중심으로 회전체와 함께 회전하기 위해 회전체에 결합되도록 구성된 마찰 플레이트, 상기 마찰 플레이트의 제1 면 상에 상기 회전 축을 중심으로 배치되어 회전에 대해 고정된 압력 플레이트, 및 상기 마찰 플레이트의 제2 면 상에 상기 회전 축을 중심으로 배치된 전기자 플레이트를 포함한다. 전자석이 상기 마찰 플레이트에 대해 반대쪽인 상기 전기자 플레이트의 면 상에 상기 회전 축을 중심으로 배치된다. 스프링이 브레이크를 걸기 위해 상기 마찰 플레이트를 향해 그리고 상기 전자석으로부터 멀어지도록 제1 축 방향으로 상기 전기자 플레이트를 바이어스한다. 패스너가 상기 압력 플레이트를 상기 전자석에 결합시킨다. 상기 패스너는 상기 압력 플레이트와 상기 전자석의 대향하는 표면들 사이의 공간에 순응하여 변형되고, 경화 시에 상기 압력 플레이트를 상기 전자석에 접합시킨다.

Description

소형 브레이크 및 그 조립 방법

본 개시는 전자 브레이크(electromagnetic brake)에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 비교적 높은 수준의 제동 토크를 생성할 수 있는 비교적 작은 브레이크의 제조를 용이하게 하기 위해 종래의 패스너를 사용하지 않고 구성요소들이 결합되는 전자 브레이크에 관한 것이다.

종래의 전자 브레이크에서는, 브레이크 구성요소들은 나사산 패스너, 볼트, 핀, 스웨이징(swaging) 및/또는 프레스 끼워맞춤(press fit)을 사용하여 함께 결합된다. 하지만, 특정 적용처에서는 비교적 작은 브레이크를 필요로 하며, 종래의 패스너는 종종 브레이크가 얼마나 작게 제조될 수 있는지를 제한한다. 특히, 종래의 패스너는 일반적으로 브레이크의 손쉬운 취급 및 조립을 가능하게 해줄 만큼 충분히 크게 유지되어야만 한다. 또한, 종래의 패스너에 의해 요구되는 브레이크 내의 공간은 브레이크의 전자 구성요소들의 잠재적 크기를 제한하고, 그에 따라 생성될 수 있는 브레이크 토크를 제한한다.

본원의 발명자들은 상기 결함들 중 하나 이상을 최소화 및/또는 제거할 브레이크의 필요성을 인식하였다.

본원에 브레이크 및 브레이크를 조립하는 방법이 설명된다. 브레이크는 비교적 높은 수준의 제동 토크를 생성할 수 있는 비교적 작은 브레이크의 제조를 용이하게 하기 위해 종래의 패스너를 사용하지 않고 조립된다.

본 발명의 하나의 실시예에 따른 브레이크는 회전 축을 중심으로 회전체와 함께 회전하기 위해 회전체에 결합되도록 구성된 마찰 플레이트를 포함한다. 브레이크는 또한 상기 마찰 플레이트의 제1 면 상에 상기 회전 축을 중심으로 배치되어 회전에 대해 고정된 압력 플레이트, 및 상기 마찰 플레이트의 제2 면 상에 상기 회전 축을 중심으로 배치된 전기자 플레이트를 포함한다. 브레이크는 또한 상기 마찰 플레이트에 대해 반대쪽인 상기 전기자 플레이트의 면 상에 상기 회전 축을 중심으로 배치된 전자석을 포함한다. 브레이크는 또한 브레이크를 걸기 위해 상기 마찰 플레이트를 향해 그리고 상기 전자석으로부터 멀어지도록 제1 축 방향으로 상기 전기자 플레이트를 바이어스하는 스프링을 포함한다. 브레이크는 또한 상기 압력 플레이트를 상기 전자석에 결합시키는 제1 패스너를 포함한다. 상기 패스너는 상기 압력 플레이트와 상기 전자석의 대향하는 표면들 사이의 공간에 순응하여 변형되고, 경화 시에 압력 플레이트를 전자석에 접합시킨다.

본 발명의 하나의 실시예에 따른 브레이크를 조립하는 방법은 마찰 플레이트가 회전 축을 중심으로 배치되고, 압력 플레이트 및 전기자 플레이트가 상기 마찰 플레이트의 양쪽 면 상에 상기 회전 축을 중심으로 배치되고, 전자석의 제1 부재가 상기 마찰 플레이트의 반대쪽인 상기 전기자 플레이트의 면 상에 상기 회전 축을 중심으로 배치되고, 상기 압력 플레이트가 상기 전자석의 제1 부재와 정렬되어 상기 압력 플레이트와 상기 전자석의 제1 부재의 대향하는 표면들 사이에 공간을 한정하도록 하여, 상기 마찰 플레이트, 상기 압력 플레이트, 상기 전기자 플레이트 및 상기 전자석의 제1 부재를 배열하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 패스너로 상기 압력 플레이트를 상기 전자석의 제1 부재에 결합시키는 단계를 포함한다. 상기 패스너는 상기 압력 플레이트와 상기 전자석의 제1 부재의 대향하는 표면들 사이의 공간에 순응하여 변형되고, 경화 시에 상기 압력 플레이트를 상기 전자석의 제1 부재에 접합시킨다. 상기 방법은 또한 스프링을 상기 전자석의 제1 부재 내로 삽입하는 단계, 및 전도체가 반경방향으로 상기 전자석의 제1 부재와 제2 부재 사이에 배치되고, 상기 스프링이 상기 전자석의 제1 부재를 통해 연장되어 뻗어 상기 전기자 플레이트와 상기 전자석의 제2 부재 사이에 안착되도록 하여, 상기 전도체를 지지하는 상기 전자석의 제2 부재를 상기 전자석의 제1 부재에 결합시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 브레이크 및 브레이크를 조립하는 방법은 종래의 브레이크 및 조립 방법에 비해 유리하다. 특히, 본원에 설명되는 브레이크는 종래의 패스너를 사용하지 않고 제조된다. 결과적으로, 브레이크는 비교적 높은 수준의 토크를 발생시키기 위해 브레이크의 전자 구성요소들에 대해 충분한 크기를 유지하면서 비교적 작게 제조될 수 있다. 종래의 패스너의 제거는 또한 브레이크의 보다 효율적인 조립을 가능하게 해주고, 브레이크의 마찰 표면이 종래의 패스너와 함께 자주 사용되는 나사 고정 접착제로 오염되는 것을 방지한다. 본원에 설명되는 브레이크는 또한 브레이크 구성요소들의 공차 누적의 영향을 제거함으로써 조립 시에 전기자 플레이트와 전자석 사이의 정밀한 에어 갭이 설정되는 것을 가능하게 해준다.

본 발명의 상기 및 기타 양태, 특징, 세부사항, 유용성 및 이점은 하기 상세한 설명 및 청구범위를 읽는 것으로, 그리고 본 발명의 특징을 예시로서 도시하는 첨부 도면을 검토하는 것으로 명백해질 것이다.

도 1-2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 브레이크의 분해 사시도이다.
도 3-4는 도 1-2의 브레이크의 단면도이다.
도 5는 도 1-2의 브레이크의 특정 구성요소들 간의 관계를 나타내는 확대 분해도이다.

이제 여러 도면에서 동일한 구성요소를 식별하는 데 동일한 참조 번호가 사용되고 있는 도면들을 참조하면, 도 1-4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 브레이크(10)를 도시한다. 브레이크(10)는 회전체의 회전을 감속 또는 정지시키거나, 정지체의 회전을 방지(즉, 주차 브레이크)하기 위해, 샤프트, 기어, 풀리, 블레이드 등과 같은 회전체에 제동 토크를 제공한다. 브레이크(10)는 브레이크를 필요로 하는 매우 다양한 산업 및 기타 적용처에 사용될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 브레이크(10)는 마찰 플레이트(12), 압력 플레이트(14), 전기자 플레이트(16), 전기자 플레이트(16)를 한쪽 방향으로 바이어스(bias)하기 위한 스프링(18)과 같은 수단, 및 전기자 플레이트(16)를 다른쪽 방향으로 편향시키기(urge) 위한 전자석(20)과 같은 수단을 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 하나의 양태에 따라, 브레이크(10)는 또한 압력 플레이트(14)와 전자석(20)을 함께 결합시키는 데 사용되는 하나 이상의 패스너(22)를 포함할 수 있다.

마찰 플레이트(12)는 제동 토크를 샤프트 또는 다른 회전체에 전달하기 위해 제공된다. 마찰 플레이트(12)는 통상적인 금속 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있고, 스탬핑, 몰딩 및/또는 기계가공에 의해 제조될 수 있다. 마찰 플레이트(12)는 형상이 환형일 수 있고, 회전 축(24)을 중심으로 배치되어 센터링(centering)될 수 있다. 도 3-4를 참조하면, 예시된 실시예에서, 마찰 플레이트(12)의 외경은 마찰 플레이트(12)의 축방향 길이를 따라 변동하여, 소직경 부분(26)이 압력 플레이트(14)의 일부분 내에 배치되어 반경방향으로 정렬되는 한편, 대직경 부분(28)이 압력 플레이트(14)와 전기자 플레이트(16) 사이에 축방향으로 배치되도록 된다. 마찰 플레이트(12)는 축(24)을 중심으로 하는 샤프트(도시되지 않음) 또는 다른 회전체에 결합되어 함께 회전하도록 구성된다. 마찰 플레이트(12)는 샤프트에 대한 마찰 플레이트(12)의 축방향 이동을 허용하여 브레이크(10)의 적절한 작동을 가능하게 해주고 마모, 진동, 런아웃(runout) 또는 열 팽창을 고려하는 다양한 방식으로 샤프트에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 마찰 플레이트(12)의 반경방향 내부 표면과 샤프트의 반경방향 외부 표면은 스플라인, 키 및 키홈, 단일 또는 이중 D-형 또는 육각형 형상과 같은 상보적(complementary)인 토크 전달 형상들을 가질 수 있다. 마찰 플레이트(12)는 브레이크(10) 걸음 시에 압력 플레이트(14) 및 전기자 플레이트(16)와 각각 맞물림하도록 구성된 대향 면(30, 32) 상의 마찰 표면들을 포함한다.

도 1-2를 다시 참조하면, 압력 플레이트(14)는 브레이크(10) 적용 시에 제동 토크를 마찰 플레이트(12)에 전달하기 위해 마찰 플레이트(12)와 맞물림하도록 구성된다. 압력 플레이트(14)는 브레이크(10) 적용 시에 전기자 플레이트(16)가 마찰 플레이트(12)를 누를 때 대항하게 되는 반작용 표면(reaction surface)을 제공한다. 본 발명의 하나의 양태에 따라, 압력 플레이트(14)는 또한 브레이크(10)의 구성요소들의 상대적인 위치 및 배향(orientation)을 설정하고, 축(24)을 중심으로 한 구성요소들의 상대 회전을 방지한다. 압력 플레이트(14)는 통상적인 금속, 플라스틱 또는 합성물로 이루어질 수 있다. 압력 플레이트(14)는 환형 바디(34) 및 바디(34)로부터 연장되어 뻗어 있는 복수의 암(36)을 포함한다. 바디(34)와 암(36)은 함께 압력 플레이트(14)를 전자석(20)과 같은 회전 고정 구조체에 결합시킴으로써 회전에 대해 고정될 수 있는 단일(원피스) 구조체를 형성할 수 있다. 도 3을 참조하면, 바디(34)는 마찰 플레이트(12)의 면(30) 상에 배치되고, 축(24)을 중심으로 배치되어 센터링될 수 있다. 바디(34)는 브레이크(10) 적용 시에 마찰 플레이트(12)와 맞물림하도록 구성된 반작용 표면을 제공한다. 다시 도 1-2를 참조하면, 암(36)은 압력 플레이트(14)를 브레이크(10)의 다른 구성요소들에 대해 위치 및 배향시키고, 구성요소들 사이의 상대 운동을 방지한다. 바디(34)와 암(36)의 조합은 단일 구성요소가 반작용 표면으로서 기능하고, 브레이크(10) 구성요소들의 축방향 및 원주방향 위치를 설정하고, 브레이크(10) 내의 구성요소들의 상대 회전을 방지함으로써 브레이크(10)의 설계 및 조립을 단순화시키는 것을 가능하게 해준다. 암(36)은 바디(34)로부터, 특히 바디(34)의 반경방향 외측 부분으로부터 축방향으로 연장되어 뻗어 있어, 바디(34) 및 암(36)은 압력 플레이트(14)의 일정한 외경을 설정한다. 예시된 실시예에서, 압력 플레이트(14)는 3개의 암(36)을 포함한다. 하지만, 암(36)의 수는 변동될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예시된 실시예에서, 암(36)은 축(24) 둘레에 원주방향으로 등간격으로 이격되어 있다. 하지만, 암(36) 사이의 간격은 변동될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 각각의 암(36)은 반경방향으로 볼 때 형상이 실질적으로 직사각형이다. 도 5를 참조하면, 각각의 암(36)은 암(36)의 반경방향 내부 및 외부 표면(44, 46) 사이에서 연장되어 뻗어 있는 복수의 벽(38, 40, 42)을 형성한다. 벽(38)은 대체로 원주방향으로 연장되어 뻗어 있고, 바디(34)로부터 떨어진 암(36)의 축방향 한쪽 단부에 배치되어 있다. 벽(40, 42)은 바디(34)와 벽(38) 사이에서 대체로 축방향으로 연장되어 뻗어 있다. 도시된 실시예에서, 각각의 암(36)은 또한 아래에 설명되는 목적을 위해 암(36)을 통해 암(36)의 표면(44, 46) 사이에서 반경방향으로 연장되어 뻗어 있는 개구부(48)를 한정하고 있다.

다시 도 1-2를 참조하면, 전기자 플레이트(16)는 브레이크(10)의 적용 시에 제동 토크를 마찰 플레이트(12)에 전달하기 위해 마찰 플레이트(12)와 맞물림하도록 구성된다. 전기자 플레이트(16)는 금속 또는 금속 합금, 철 또는 강철과 같은 상대적으로 낮은 자기 저항(magnetic reluctance)을 갖는 다른 재료로 이루어질 수 있다. 도 3을 참조하면, 전기자 플레이트(16)는 마찰 플레이트(12)의 면(32) 상에 배치된다. 전기자 플레이트(16)는 형상이 환형이고, 축(24)을 중심으로 배치되어 센터링될 수 있다. 전기자 플레이트(16)는 브레이크(10)의 걸음 및 해제를 허용하기 위해 마찰 플레이트(12) 및 압력 플레이트(14)를 향해 그리고 그들로부터 멀어지도록 축방향으로 이동 가능하다. 다시 도 1-2를 참조하면, 전기자 플레이트(16)는 축(24)을 중심으로 한 회전에 대해 고정된다. 특히, 전기자 플레이트(16)는 반경방향 외부 둘레에 압력 플레이트(14)의 암(36)을 수용하도록 구성된 복수의 슬롯(50)을 한정하고 있다. 조립 시, 압력 플레이트(14)의 암(36)은 전기자 플레이트(16)의 슬롯(50)을 통해 연장되어 뻗어, 각각의 암(36)의 벽(40, 42)이 대응하는 슬롯(50)을 형성하는 전기자 플레이트(16)의 대응하는 벽들과 원주방향으로 정렬됨으로써 압력 플레이트(14)와 전기자 플레이트(16)의 상대 회전을 방지한다.

스프링(18)은 브레이크(10)를 걸기 위해 마찰 플레이트(12) 및 압력 플레이트(14)를 향해 그리고 전자석(20)으로부터 멀어지도록 축(24)을 따라 한쪽 방향으로 전기자 플레이트(16)를 바이어스하기 위한 수단을 제공한다. 스프링(18)은 전기자 플레이트(16)와 전자석(20)의 표면 사이에 안착되어, 전기자 플레이트(16)에 바이어스력을 가하여 마찰 플레이트(12)를 압력 플레이트(14) 쪽으로 편향시킨다. 복수의 스프링(18)은 축(24) 둘레에 환형 어레이로 배치되고, 축(24) 둘레에 원주방향으로 등간격으로 이격될 수 있다.

전자석(20)은 브레이크(10)를 해제하기 위해 마찰 플레이트(12) 및 압력 플레이트(14)로부터 멀어지도록 축(24)을 따라 반대쪽 방향으로 전기자 플레이트(16)를 편향시키기 위한 수단을 제공한다. 전자석(20)은 또한 구조적 지지를 제공하고, 압력 플레이트(14) 및 스프링(18)을 포함하는 브레이크(10)의 다른 구성요소들을 배향시킨다. 전자석(20)은 마찰 플레이트(12) 반대쪽인 전기자 플레이트(16)의 면 상에 배치되고, 내측 및 외측 부재(52, 54), 및 기존의 권선 코일 또는 유사한 전도체를 포함할 수 있는 전도체(56)를 포함한다. 전도체에 통전하면 전기자 플레이트(16), 부재(52, 54) 및 전도체(56) 사이에 전자기 회로가 생성되고, 이 전자기 회로는 스프링(18)의 바이어스력에 저항하여 전자석(20)을 향해 그리고 마찰 플레이트(12)로부터 멀어지도록 전기자 플레이트(16)를 편향시켜 브레이크(10)를 해제한다. 부재(52, 54)는 금속 또는 금속 합금, 철 또는 강철과 같은 상대적으로 낮은 자기 저항을 갖는 다른 재료로 이루어질 수 있다.

도 3-4를 참조하면, 내측 부재(52)는 전도체(56)를 지지하고, 전자기 회로의 일부로서 기능하는 것 외에 스프링(18)을 위한 시트(seat)를 제공한다. 내측 부재(52)는 대체로 형상이 환형이고, 축(24)을 중심으로 배치되어 센터링될 수 있다. 내측 부재(52)는 부재(52)의 축방향 길이를 따라 변동하는 외경을 갖는다. 부재(52)의 소직경 부분(58)은 전기자 플레이트(16)에 근접한 부재(52)의 한쪽 축방향 단부 근처에 배치되고, 전도체(56) 및 그에 접한 외측 부재(54)를 지지하도록 크기가 결정된다. 부재(52)의 대직경 부분(60)은 전기자 플레이트(16)로부터 떨어진 부재(52)의 반대쪽 축방향 단부 근처에 배치된다. 도 4를 참조하면, 대직경 부분(60)은 각각의 스프링(18)에 대한 스프링 시트로서 기능하는 반경방향 연장 표면(62)을 한정한다. 환형의 축방향 연장 플랜지(64)가 대직경 부분(60)의 반경방향 외부 표면으로부터 전기자 플레이트(16) 방향으로 연장되어 뻗어 있고, 프레스 끼워맞춤 관계로 외측 부재(54)와 맞물림하도록 구성된다.

외측 부재(54)는 전자기 회로의 일부로서 기능하는 것 외에 전자석(20)을 압력 플레이트(14)에 결합시키기 위한 수단을 제공한다. 외측 부재(54)는 형상이 환형이고, 축(24)을 중심으로 배치되어 센터링될 수 있다. 외측 부재(54)는 부재(54)의 한쪽 축방향 단부로부터 부재(54)의 반대쪽 단부까지 연장되어 뻗어 있고, 스프링(18)이 전도체(56)의 반경방향 외측에 위치하도록 스프링(18)을 수용하도록 구성된 복수의 보어를 한정한다. 도 3을 참조하면, 외측 부재(54)는 부재(54)의 축방향 길이를 따라 변동하는 외경을 갖는다. 외측 부재(54)의 소직경 부분(66)은 전기자 플레이트(16)로부터 떨어진 부재(54)의 한쪽 축방향 단부에 근접하게 배치되고, 프레스 끼워맞춤 관계로 내측 부재(52)의 플랜지(64)와 맞물림하도록 구성된다. 외측 부재(54)의 대직경 부분(68)은 전기자 플레이트(16) 근처에서 부재(54)의 축방향 단부에 근접하게 배치되고, 내측 부재(52)의 대직경 부분(60)의 외경과 동일한 외경을 갖는다. 부분(66, 68)은 그들 사이에 부재(52, 54)를 서로에 대해 위치시키기 위해 플랜지(64)와 맞물림하도록 구성된 쇼울더(shoulder)를 한정한다. 도 1을 참조하면, 부재(54)의 부분(68)은 반경방향 외부 표면에 전기자 플레이트(16)의 슬롯(50)과 축방향으로 정렬되고 압력 플레이트(14)의 암(36)을 수용하도록 구성된 복수의 리세스(70)를 한정한다. 암(36) 및 리세스(70)의 형상은 상보적이다. 특히, 각각의 리세스(70)는 반경방향으로 볼 때 형상이 실질적으로 직사각형이다. 도 5를 참조하면, 각각의 리세스(70)는 암(36)의 반경방향 내부 표면(44)과 맞물림하도록 구성된 플로어(floor)(72) 및 플로어(72)로부터 부재(54)의 반경방향 최외측 표면까지 반경방향으로 연장되어 뻗어 있는 복수의 벽(74, 76, 78)에 의해 한정된다. 벽(74)은 대체로 원주방향으로 연장되어 뻗어 있고, 리세스(70)의 축방향 한쪽 단부에 배치된다. 벽(76, 78)은 벽(74)과 부재(54)의 축방향 한쪽 단부 사이에서 대체로 축방향으로 연장되어 뻗어 있다. 벽(74, 76, 78)은 조립 시에 암(36)의 벽(38, 40, 42)과 각각 맞물림하도록 구성된다. 암(36)의 벽(40, 42) 및 부재(54)의 벽(76, 78)은 조립 시 압력 플레이트(14)와 전자석(20)의 상대 회전을 방지한다. 예시된 실시예에서, 부재(54)는 또한 각각의 리세스(70)의 플로어(72)에 형성된 오목부(well)(80)를 한정한다. 오목부(80)는 브레이크(10)의 조립 시에 암(36)의 개구부(48)와 반경방향 정렬되도록 구성된다. 도 3을 참조하면, 오목부(80)의 축방향 치수 및 오목부(80)의 원주방향 치수 중 적어도 하나는 후술하는 목적을 위해 개구부(48)의 대응하는 축방향 또는 원주방향 치수보다 크다.

패스너(22)는 압력 플레이트(14)를 전자석(20)에 결합시키기 위해 제공된다. 하나의 실시예에 따라, 패스너(22)는 압력 플레이트(14)와 전자석(20)의 대향하는 표면들 사이의 공간 내로 자유롭게 흘러들어가는 폴리머, 특히 플라스틱, 폴리에스테르, 에폭시, 폴리이미드, 폴리우레탄, 실리콘 또는 멜라민 수지를 포함하는 열경화성 폴리머로 이루어지고, 그 공간에 순응하여 변형(conform)되고, 경화 시에 압력 플레이트(14)를 전자석(20)에 접합시킨다. 또 다른 실시예에 따르면, 패스너(22)는 암(36)과 전자석(20)의 접합 표면들(faying surfaces)을 결합시키기 위해 압력하에 압력 플레이트(14) 및 전자석(20)을 통전시킴으로써 암(36)과 전자석(20) 사이의 계면에서 열이 발생하게 되는 저항 용접(특히, 스폿 용접)으로 형성된 용접부를 포함한다. 용접부는 마찬가지로 압력 플레이트와 전자석의 대향하는 표면들 사이의 공간에 순응하여 변형되고, 경화 시에 압력 플레이트(14)를 전자석(20)에 접합시킨다. 이 실시예에서는, 암(36)의 개구부(48)와 전자석(20)의 부재(54) 내의 오목부(80)가 제거될 수 있다. 압력 플레이트(14)와 전자석(20)을 결합시키기 위한 이러한 패스너(즉, 폴리머 재료 및/또는 용접부)를 사용함으로써, 브레이크(10)는 나사, 볼트, 핀 등과 같은 종래의 패스너를 사용하지 않고 형성될 수 있다. 폴리머 패스너를 채용한 브레이크(10)의 실시예의 조립 시, 압력 플레이트(14)의 암(36)은 각각의 암(36)의 개구부(48)가 전자석(20)의 부재(54)의 대응하는 오목부(80)와 반경방향으로 정렬되도록 전자석(20)의 부재(54)의 리세스(70) 내에 삽입된다. 폴리머 재료는 개구부(48)를 통해 오목부(80) 내로 압출되고, 개구부(48) 및 오목부(80)의 형상 및 압력 플레이트(14)와 전자석(20) 사이의 공간에 순응하여 변형된다. 도 3을 참조하면, 오목부(80)의 축방향 및 원주방향 치수 중 적어도 하나가 개구부(48)의 대응하는 축방향 및 원주방향 치수보다 크기 때문에, 재료는 압력 플레이트(14)의 반경방향 내부 표면(특히, 암(36)의 표면(44)(도 5 참조))과 전자석(20)의 반경방향 외부 표면(특히, 부재(54)의 리세스(70)의 플로어(72)(도 5 참조)) 사이의 공간을 채우고, 압력 플레이트(14)의 반경방향 내부 표면 및 전자석(20)의 반경방향 외부 표면에 접합된다.

다시 도 1-2를 참조하면, 브레이크(10)는 다음 방법에 따라 조립될 수 있다. 이 방법은 마찰 플레이트(12)가 축(24)을 중심으로 배치되고, 압력 플레이트(14) 및 전기자 플레이트(16)가 마찰 플레이트(12)의 양쪽 면 상에 축(24)을 중심으로 배치되고, 전자석(20)의 부재(54)가 마찰 플레이트(12)에 대해 반대쪽인 전기자 플레이트(16)의 면 상에 축(24)을 중심으로 배치되고, 압력 플레이트(14)가 전자석(20)의 부재(54)와 정렬되어 압력 플레이트(14)와 전자석(20)의 부재(54)의 대향하는 표면들 사이에 공간을 한정하도록 하여, 마찰 플레이트(12), 압력 플레이트(14), 전기자 플레이트(16) 및 전자석(20)의 부재(54)를 배열하는 단계로 시작될 수 있다. 이 단계는 압력 플레이트(14) 및/또는 전기자 플레이트(16)를 이동시켜 압력 플레이트(14)의 암(36)을 전기자 플레이트(16)의 슬롯(50)을 통해 삽입하는 하위 단계를 포함할 수 있다. 이 단계는 또한 압력 플레이트(14) 및/또는 전자석(20)의 부재(54)를 이동시켜 압력 플레이트(14)의 암(36)을 부재(54)의 리세스(70) 내로 삽입하는 하위 단계를 포함할 수 있다. 폴리머 패스너가 사용되는 실시예에서, 암(36)은 바람직하게는 암(36)의 개구부(48)를 부재(54)의 대응하는 오목부(80)와 반경방향으로 정렬시키기 위해 리세스(70) 내로 충분히 멀리 전진한다. 상기 방법은 전기자 플레이트(16)와 전자석(20)의 부재(54) 사이에 소정의 거리를 설정하는 단계로 계속될 수 있다. 이 단계는 전기자 플레이트(16)와 전자석(20)의 부재(54) 사이에 기지의 두께를 갖는 심(shim)을 삽입하는 하위 단계를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 전기자 플레이트(16)와 부재(54) 사이의 에어 갭(air gap)이 조립 동안의 공차 누적(tolerance stackup)에 영향을 받지 않고 소정의 거리로 설정된다. 상기 방법은 하나 이상의 패스너(22)로 압력 플레이트(16)를 전자석(20)의 부재(54)에 결합시키는 단계로 계속될 수 있다. 이 단계는 열경화성 폴리머와 같은 재료를 압력 플레이트(14)의 각각의 암(36)의 개구부(48) 내로 그리고 부재(54)의 각각의 리세스(70)의 대응하는 오목부(80) 내로 삽입하는 하위 단계를 포함할 수 있다. 재료는 압력 플레이트(14)와 부재(54)의 대향하는 표면들 사이의 (예를 들어, 암(36)의 반경방향 내부 표면(44)과 부재(54)의 리세스(70)의 플로어(72)(도 5 참조) 사이의)공간에 순응하여 변형되고, 경화 시에 압력 플레이트(14)를 부재(54)에 접합시킨다. 대안적으로, 이 단계는 압력 플레이트(14)의 암(36)과 전자석(20) 사이의 계면에 압력을 가하는 하위 단계, 및 암(36)과 전자석(20)의 대향하는 표면들 사이에 용접부 형태의 패스너를 생성하기 위해 계면에 열을 발생시키는(즉, 저항 용접) 하위 단계를 포함할 수 있다. 용접부는 마찬가지로 압력 플레이트(14)와 전자석(20)의 부재(54)의 대향하는 표면들 사이(예컨대, 암(36)의 반경방향 내부 표면(44)과 부재(54)의 리세스(70)의 플로어(72) 사이(도 5 참조))의 공간에 순응하여 변형되고, 경화 시에 압력 플레이트(14)를 부재(54)에 접합시킬 것이다. 상기 방법은 스프링(18)을 전자석(20)의 부재(54) 내로 삽입하는 단계로 계속될 수 있다. 그런 다음, 상기 방법은 전자석(20)의 부재(54)에 전도체(56)를 지지하는 전자석(24)의 부재(52)를 결합시키는 단계로 계속될 수 있다. 일단 결합되면, 전도체(56)가 반경방향으로 부재(52, 54) 사이에 배치될 것이고, 스프링(18)이 전기자 플레이트(16)와 전자석(20)의 부재(52)(특히, 부재(52)의 표면(62)) 사이에 안착될 것이다.

본 발명에 따른 브레이크(10) 및 브레이크를 조립하는 방법은 종래의 브레이크 및 조립 방법에 비해 유리하다. 특히, 본원에 설명되는 브레이크(10)는 종래의 패스너를 사용하지 않고 제조된다. 결과적으로, 브레이크(10)는 비교적 높은 수준의 토크를 발생시키기 위해 브레이크(10)의 전자 구성요소들에 대해 충분한 크기를 유지하면서 비교적 작게 제조될 수 있다. 종래의 패스너의 제거는 또한 브레이크(10)의 보다 효율적인 조립을 가능하게 해주고, 브레이크(10)의 마찰 표면이 종래의 패스너와 함께 자주 사용되는 나사 고정 접착제(thread locking adhesive)로 오염되는 것을 방지한다. 본원에 설명되는 브레이크(10)는 또한 브레이크 구성요소들의 공차 누적의 영향을 제거함으로써 조립 시에 전기자 플레이트(16)와 전자석(20) 사이의 정밀한 에어 갭이 설정되는 것을 가능하게 해준다.

본 발명이 하나 이상의 실시예를 참조하여 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 범위로부 벗어남이 없이 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims

브레이크에 있어서, 상기 브레이크는:
회전 축을 중심으로 회전체와 함께 회전하기 위해 회전체에 결합되도록 구성된 마찰 플레이트;
상기 마찰 플레이트의 제1 면 상에 상기 회전 축을 중심으로 배치되어 회전에 대해 고정된 압력 플레이트;
상기 마찰 플레이트의 제2 면 상에 상기 회전 축을 중심으로 배치된 전기자 플레이트;
상기 마찰 플레이트에 대해 반대쪽인 상기 전기자 플레이트의 면 상에 상기 회전 축을 중심으로 배치된 전자석;
브레이크를 걸기 위해 상기 마찰 플레이트를 향해 그리고 상기 전자석으로부터 멀어지도록 제1 축 방향으로 상기 전기자 플레이트를 바이어스하는 스프링; 및
상기 압력 플레이트를 상기 전자석에 결합시키는 제1 패스너를 포함하고 있고,
상기 제1 패스너는 상기 압력 플레이트와 상기 전자석의 대향하는 표면들 사이의 제1 공간에 순응하여 변형되고, 경화 시에 상기 압력 플레이트를 상기 전자석에 접합시키고,
상기 전자석은 제1 리세스를 한정하고, 상기 압력 플레이트는 상기 제1 리세스 내로 축방향으로 연장되어 뻗는 제1 암을 포함하고, 상기 제1 암과 상기 제1 리세스는 상기 회전 축을 중심으로 한 상기 압력 플레이트와 상기 전자석의 상대 회전을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 브레이크.
제1항에 있어서, 상기 제1 리세스는 상기 전자석의 반경방향 외부 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크.
제1항에 있어서, 상기 전기자 플레이트는 상기 전자석의 제1 리세스와 축방향으로 정렬되고 상기 압력 플레이트의 제1 암이 연장되어 뻗으면서 통과하게 되는 제1 슬롯을 포함하고, 상기 제1 암과 상기 제1 슬롯은 상기 회전 축을 중심으로 한 상기 압력 플레이트와 상기 전기자 플레이트의 상대 회전을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 브레이크.
제1항에 있어서, 상기 제1 암은 당해 제1 암을 관통하여 반경방향으로 연장되어 뻗어 있고 상기 전자석 내의 오목부와 반경방향으로 정렬되는 개구부를 포함하고, 상기 제1 패스너는 상기 개구부와 상기 오목부 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 브레이크.
제4항에 있어서, 상기 오목부의 축방향 치수 및 상기 오목부의 원주방향 치수 중 적어도 하나는 상기 개구부의 대응하는 축방향 치수 및 상기 개구부의 대응하는 원주방향 치수보다 큰 것을 특징으로 하는 브레이크.
제1항에 있어서, 상기 전자석은 상기 제1 리세스로부터 원주방향으로 이격된 제2 리세스를 한정하고, 상기 압력 플레이트는 상기 제1 암으로부터 원주방향으로 이격되고 상기 제2 리세스 내로 축방향으로 연장되어 뻗는 제2 암을 포함하고, 상기 제2 암과 상기 제2 리세스는 상기 회전 축을 중심으로 한 상기 압력 플레이트와 상기 전자석의 상대 회전을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 브레이크.
브레이크에 있어서, 상기 브레이크는:
회전 축을 중심으로 회전체와 함께 회전하기 위해 회전체에 결합되도록 구성된 마찰 플레이트;
상기 마찰 플레이트의 제1 면 상에 상기 회전 축을 중심으로 배치되어 회전에 대해 고정된 압력 플레이트;
상기 마찰 플레이트의 제2 면 상에 상기 회전 축을 중심으로 배치된 전기자 플레이트;
상기 마찰 플레이트에 대해 반대쪽인 상기 전기자 플레이트의 면 상에 상기 회전 축을 중심으로 배치된 전자석;
브레이크를 걸기 위해 상기 마찰 플레이트를 향해 그리고 상기 전자석으로부터 멀어지도록 제1 축 방향으로 상기 전기자 플레이트를 바이어스하는 스프링; 및
상기 압력 플레이트를 상기 전자석에 결합시키는 제1 패스너를 포함하고 있고,
상기 제1 패스너는 상기 압력 플레이트와 상기 전자석의 대향하는 표면들 사이의 제1 공간에 순응하여 변형되고, 경화 시에 상기 압력 플레이트를 상기 전자석에 접합시키고,
상기 전자석은 제1 부재, 제2 부재, 및 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이에 반경방향으로 배치된 전도체를 포함하고, 상기 제1 부재는 상기 전도체의 반경방향 외측에 배치되고, 당해 제1 부재를 관통하여 축방향으로 연장되어 뻗어 상기 스프링을 수용하도록 구성된 보어를 한정하고, 상기 스프링은 상기 전자석의 상기 제2 부재와 상기 전기자 플레이트 사이에 안착되는 것을 특징으로 하는 브레이크.
제7항에 있어서, 상기 압력 플레이트를 상기 전자석에 결합시키는 제2 패스너를 더 포함하고, 상기 제2 패스너는 상기 압력 플레이트와 상기 전자석의 대향하는 표면들 사이의 제2 공간에 순응하여 변형되고, 경화 시에 상기 압력 플레이트를 상기 전자석에 접합시키는 것을 특징으로 하는 브레이크.
제7항에 있어서, 상기 압력 플레이트와 상기 전자석의 대향하는 표면들은 반경방향으로 정렬되고 상기 압력 플레이트의 반경방향 내부 표면과 상기 전자석의 반경방향 외부 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크.
브레이크를 조립하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
마찰 플레이트가 회전 축을 중심으로 배치되고, 압력 플레이트 및 전기자 플레이트가 상기 마찰 플레이트의 양쪽 면 상에 상기 회전 축을 중심으로 배치되고, 전자석의 제1 부재가 상기 마찰 플레이트의 반대쪽인 상기 전기자 플레이트의 면 상에 상기 회전 축을 중심으로 배치되고, 상기 압력 플레이트가 상기 전자석의 제1 부재와 정렬되어 상기 압력 플레이트와 상기 전자석의 제1 부재의 대향하는 표면들 사이에 제1 공간을 한정하도록 하여, 상기 마찰 플레이트, 상기 압력 플레이트, 상기 전기자 플레이트 및 상기 전자석의 제1 부재를 배열하는 단계;
상기 압력 플레이트와 상기 전자석의 제1 부재의 대향하는 표면들 사이의 상기 제1 공간에 순응하여 변형되고, 경화 시에 상기 압력 플레이트를 상기 전자석의 제1 부재에 접합시키는 제1 패스너로 상기 압력 플레이트를 상기 전자석의 제1 부재에 결합시키는 단계;
스프링을 상기 전자석의 제1 부재 내로 삽입하는 단계; 및
전도체가 반경방향으로 상기 전자석의 제1 부재와 제2 부재 사이에 배치되고, 상기 스프링이 상기 전자석의 제1 부재를 통해 연장되어 뻗어 상기 전기자 플레이트와 상기 전자석의 제2 부재 사이에 안착되도록 하여, 상기 전도체를 지지하는 상기 전자석의 제2 부재를 상기 전자석의 제1 부재에 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 제1 패스너로 상기 압력 플레이트를 상기 전자석의 제1 부재에 결합시키는 단계 전에, 상기 전기자 플레이트와 상기 전자석의 제1 부재 사이에 소정의 거리를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 배열하는 단계는 상기 축을 중심으로 한 상기 압력 플레이트와 상기 전자석의 제1 부재의 상대 회전이 방지되도록, 상기 압력 플레이트의 제1 암을 상기 전자석의 제1 부재의 제1 리세스 내로 삽입하는 하위 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 제1 리세스는 상기 전자석의 제1 부재의 반경방향 외부 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 배열하는 단계는 상기 제1 암을 상기 전자석의 제1 부재의 제1 리세스와 축방향으로 정렬된 상기 전기자 플레이트의 슬롯을 통해 삽입하는 하위 단계를 더 포함하고, 상기 제1 암 및 상기 슬롯은 상기 회전 축을 중심으로 한 상기 압력 플레이트와 상기 전기자 플레이트의 상대 회전을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 배열하는 단계는 상기 제1 암을 관통하여 반경방향으로 연장되어 뻗어 있는 개구부를 상기 전자석의 제1 부재의 오목부와 반경방향으로 정렬시키는 하위 단계를 포함하고, 상기 압력 플레이트를 상기 전자석의 제1 부재에 결합시키는 단계는 상기 제1 패스너를 상기 개구부 및 상기 오목부 내로 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 오목부의 축방향 치수 및 상기 오목부의 원주방향 치수 중 적어도 하나는 상기 개구부의 대응하는 축방향 치수 및 상기 개구부의 대응하는 원주방향 치수보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 배열하는 단계는 상기 압력 플레이트의 제1 암으로부터 원주방향으로 이격된 상기 압력 플레이트의 제2 암을 상기 전자석의 제1 부재의 상기 제1 리세스로부터 원주방향으로 이격된 상기 전자석의 제1 부재의 제2 리세스 내로 삽입하는 하위 단계를 포함하고, 상기 제2 암 및 상기 제2 리세스는 상기 회전 축을 중심으로 한 상기 압력 플레이트와 상기 전자석의 제1 부재의 상대 회전을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 압력 플레이트와 상기 전자석의 제1 부재의 대향하는 표면들 사이의 제2 공간에 순응하여 변형되고, 경화 시에 상기 압력 플레이트를 상기 전자석의 제1 부재에 접합시키는 제2 패스너로 상기 압력 플레이트를 상기 전자석의 제1 부재에 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 압력 플레이트와 상기 전자석의 제1 부재의 대향하는 표면들은 반경방향으로 정렬되고 상기 압력 플레이트의 반경방향 내부 표면과 상기 전자석의 제1 부재의 반경방향 외부 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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