KR20030025936A - 고정 캘리퍼를 갖는 스폿형 디스크 브레이크 - Google Patents

고정 캘리퍼를 갖는 스폿형 디스크 브레이크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주로 도로용 차량용 디스크 브레이크에 관한 것이다. 디스크 브레이크는 하나 이상의 브레이크 디스크(2)에 걸쳐 있는 고정 캘리퍼(1)와, 하나 이상의 스러스트 플레이트(6) 및 다수의 브레이크 패드(8)를 포함한다. 브레이크 디스크(2)는 회전 허브(3) 상에 회전 불가능하지만 축방향 이동 가능한 관계로 수용된다. 브레이크 패드(8)는 브레이크 패드(8)의 하중을 수용하는 캘리퍼(1)에 축방향으로 이동 가능하게 안내된다.

Description

고정 캘리퍼를 갖는 스폿형 디스크 브레이크{Spot-type disc brake with fixed caliper}
축방향으로 이동 가능한 디스크 브레이크의 하나 이상의 브레이크 디스크를 배치하는 것은 공지되어 있다. 브레이크 디스크와 브레이크 패드 모두는 스러스트 플레이트 등에 의해 이동 가능하다. 단일 브레이크 디스크 대신에 다수의 브레이크 디스크를 가짐으로써, 각각의 브레이크 디스크의 제동력은 감소될 수 있다. 따라서, 디스크 브레이크의 유지 보수 비용이 감소될 수 있다.
본 발명은 고정 캘리퍼와 하나 이상의 축방향 가동 브레이크 디스크를 갖는 디스크 브레이크에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 사시도.
도 2는 도 1의 디스크 브레이크의 분해도.
도 3은 도 1의 선 III-III을 따른 단면도.
도 4, 도 5a 및 도 5b는 브레이크 디스크와 디스크 브레이크의 허브 사이의 연결부의 제 2 실시예를 도시하는 도면.
도 6, 도 7a 및 도 7b는 브레이크 디스크와 디스크 브레이크의 허브 사이의 연결부의 제 3 실시예를 도시하는 도면.
도 8 내지 도 11은 보호 장치에 대한 상이한 대안 실시형태를 도시하는 도면.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 한 실시예에 따른 절두형 형태의 스플라인을 도시하는 도면.
본 발명의 한 목적은 브레이크 디스크와 브레이크 패드의 열 응력 및 마모를 감소시킴으로써 상기 부품들의 교환 빈도를 감소시키는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 브레이크 디스크의 열 응력을 감소시킴으로써 브레이크 디스크의 균열(crack)의 위험을 감소시키는 것이다.
본 발명의 제 3 목적은 차량 제조업자가, 브레이크의 열적 과부하 없이 상이한 휠(wheel) 크기에 대해 하나의 크기의 디스크 브레이크를 사용할 수 있게 하는것이다.
본 발명의 다른 목적은 허브와 각각의 디스크 사이의 접속부의 마모 및 소음 발생을 배제하거나 적어도 감소시키는 것이다.
상기 목적은 브레이크 패드의 하중을 수용하는 브레이크 캘리퍼에서 브레이크 패드가 축방향으로 안내되는 디스크 브레이크에 의해 성취된다.
본 발명의 부가의 목적 및 장점은 하기의 본 발명의 적합한 실시예의 상세한 설명으로부터 당 기술 분야의 숙련자들에게 명백해질 것이다.
본 발명의 디스크 브레이크는 명료화를 위해 도 1에 가상선으로 도시한 고정 캘리퍼(1)를 포함한다. 캘리퍼(1)는 하나 이상의 축방향 가동 브레이크 디스크(2)에 걸쳐 있다. 브레이크 패드(8)가 각각의 브레이크 디스크(2)의 양 측면에 배치된다. 각각의 브레이크 패드(8)는 하나 또는 양 측면에 브레이크 라이닝을 갖는 지지체(9)를 포함한다. 각각의 브레이크 패드(8)는 브레이크가 작동할 때 하나의 브레이크 디스크(2) 상에 작용한다. 브레이크 디스크(2)는 회전 허브(3) 상에 수용된다. 브레이크 디스크(2)는 축방향으로 이동 가능하지만 허브(3)에 대해서는 회전 불가능하게 지지된다.
본 명세서에서, 표현 "축방향" 및 "반경방향", 및 유사한 표현들은 허브(3)의 축을 기준으로 하는 것이다.
브레이크 디스크(2)와 브레이크 패드(8)는 스러스트 플레이트(6)에 의해 허브(3) 상에서 축방향으로 이동한다. 다른 실시예(도시 않음)에서, 단일의 스러스트 플레이트는 두 개 이상의 스러스트 플레이트 등으로 교체된다. 여기서, 각각의 스러스트 플레이트는 통상적으로는 각각 단일 스러스트 유닛에 의해 작동된다.
브레이크 디스크(2)들 사이에 배치된 브레이크 패드(8)는, 한 실시예에서 지지체(9)의 양 측면 상에 브레이크 라이닝을 갖는 단일의 지지체(9)로 형성된다.
캘리퍼(1)의 상부 부분에는 개구(18)가 제공된다. 브레이크 패드(8)는 캘리퍼(1)의 개구(18)를 경유하여 삽입 및 제거된다. 캘리퍼(1)에서, 두 개의 가이드 핀(7)이 디스크(들)(2)에 실질적으로 수직으로 종방향 홈(19)에 배치된다. 가이드 핀은 로킹 핀(20) 또는 임의의 다른 적절한 고정 수단에 의해 캘리퍼(1)에 제거 가능하게 부착된다.
브레이크 패드(8)의 지지체(9)는 상부 코너부에 원형 리세스(12)를 구비한다. 리세스(12)는 반원의 형태를 갖는다. 다른 실시예들(도시 않음)에서, 리세스는, 예를 들면 타원형, 직사각형 다각형 등과 같은, 핀(7)의 형태에 부합되는 다른 단면 형태를 갖는다. 브레이크 패드(8)의 리세스(12)는 가이드 핀(7)과 상호 작용한다. 스러스트 플레이트(6)는 상부 코너부들에 리세스들(도시 않음)을 구비할 수 있다. 또한, 스러스트 플레이트(6)의 리세스(11)는 가이드 핀(7)과 상호 작용한다. 브레이크 패드(8)는 가이드 핀(7)과 리세스(11)에 의해 캘리퍼(1)에 고정되며 축방향으로만 이동할 수 있다. 스러스트 플레이트(6)와 브레이크 패드(8)의 하부 에지는 허브(3)로부터 소정 거리 이격되어 배치된다. 따라서, 허브(3)와 스러스트 플레이트 및 브레이크 패드(8) 사이에는 간극이 각각 존재한다.
브레이크 패드(8)를 교체하려고 할 때, 캘리퍼(1)에 가이드 핀(7)을 고정하는 로킹 핀(20)은 해제된다. 다음, 가이드 핀(7)은 홈(19)으로부터 인출되어, 브레이크 패드가 캘리퍼(1)로부터 상승될 수 있다. 새로운 브레이크 패드(8)는 캘리퍼(1)의 개구를 통해 장착된다. 다음, 가이드 핀(7)은 홈(19)에 재삽입되어, 브레이크 패드(8)의 리세스(12)는 가이드 핀(7)을 수용하도록 위치 결정된다. 마지막으로, 가이드 핀(7)은 로킹 핀 등에 의해 캘리퍼(1)에 고정된다.
따라서, 브레이크 패드(8)는 가이드 핀(7) 상에서 축방향으로 이동 가능하게 배치된다.
대안적인 실시예(도시 않음)에서, 가이드 핀은 브레이크 캘리퍼(1)에 형성된받침대(abutment)로 교체된다. 브레이크 패드(8) 및 가능하게는 스러스트 플레이트(들)(6)는 받침대 상에서 안내될 수 있다. 브레이크 패드(8)의 지지체(9)는 받침대와 상호 작용하기 위한 리세스를 갖는다. 리세스의 형태는 받침대의 형태에 부합된다. 브레이크 패드(8)를 삽입 및 제거 가능하게 하기 위해, 받침대에 또는 받침대에 인접하여 캘리퍼(1)에 형성된다.
상술한 바와 같이, 브레이크 디스크(2)는 허브(3) 상에 수용된다. 차량의 운행 중에 허브(3)는 회전할 수 있다. 허브(3)와 브레이크 디스크(2) 사이의 연결부는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 제 1 실시예에서 스플라인(4)의 형태를 갖는다. 스플라인(4)은 브레이크 디스크(2)의 축방향 이동은 허용하지만, 허브(3)의 회전 운동은 브레이크 디스크(2)에 전달한다.
스플라인의 표면은 허브(3)와 브레이크(2) 사이의 연결부의 마찰을 감소시키고 마모를 견디기 위해 표면 처리 및/또는 코팅된다.
도 4, 도 5a 및 도 5b에 도시한 제 2 실시예에서, 허브(3)와 브레이크 디스크(2) 사이의 연결부는 스플라인(4)과 스프링(5)의 조합체이다. 상기 스프링(5)은 허브(3) 및 브레이크 디스크(2)의 리세스(14, 15)에 각각 수용된다. 허브(3) 및 디스크(2)의 리세스(14, 15)는 반원 형태의 단면을 갖는다. 리세스(14, 15)는 스프링(5)을 수용하기 위해 원형 실린더를 형성하도록 서로 인접하여 배치된다. 상기 스프링(5)은 허브(3)에 대한 브레이크 디스크(2)의 축방향 이동을 허용하며, 허브(3)의 회전 운동을 디스크(2)에 전달할 수 있다. 도 4, 도 5a 및 도 5b에서, 허브(3)와 디스크(2) 사이의 연결부에 4개의 스프링이 도시되어 있다. 당 기술 분야의 숙련자들은 다른 수의 스프링(5)이 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 120°의 분할을 제공하는 적어도 3개의 스프링이 사용되어야 한다.
단지 작은 제동 토크가 전달되거나 또는 제동 토크가 전달되지 않을 때, 스프링(5)은 허브(3)의 스플라인과의 접촉을 방지하기 위해 각각의 디스크(2)를 중심 설정할 수 있다. 제동 토크가 증가함에 따라, 스프링(5)은 반경방향으로 탄성 변형되어, 스플라인(4)이 제동 토크를 전달할 수 있다. 스프링(5)에 의한 디스크(2)의 중심 설정의 목적은 디스크(2)가 무부하 회전할 때 소음 및 마모를 방지하기 위한 것이다.
도 6, 도 7a 및 도 7b에 도시한 제 3 실시예에서, 허브(3)와 브레이크 디스크(2) 사이의 연결부는 스프링(5)의 형태를 가지며 스플라인이 사용되지 않는다. 제 2 실시예에서와 같이, 상기 스프링(5)은 허브(3) 및 브레이크 디스크(2)의 리세스(14, 15)에 의해 각각 형성된 원형 실린더에 수용된다. 제동 토크가 전달되지 않을 때, 디스크(2)는 스프링(5) 상에서 미끄러짐으로써 축방향으로 이동할 수 있다. 예를 들면, 브레이크 캘리퍼(1)의 탄성에 의해, 토크 전달 중에도 마찬가지로 디스크(2)의 소정의 축방향 이동에 대한 필요가 있다. 축방향에서의 스프링(5)의 탄성 특성을 사용함으로써, 이러한 축방향 이동이 미끄럼 없이 성취될 수 있으며, 이는 마모를 감소시키는데 유리하다. 또한, 이 경우 스프링(5)은 디스크(2)를 중심 설정하며 따라서 디스크(2)가 무부하 회전할 때 소음 및 마모를 방지한다.
제 3 실시예의 변형예에서, 몇몇 스프링은 나머지 스프링 보다 다소 크며 강성이 낮을 수 있다.
허브(3)와 브레이크 디스크(2) 사이의 연결부를 보호하기 위해, 허브와 브레이크 패드(8) 사이의 간극에 보호 장치가 배치된다. 상기 보호 장치는 브레이크 디스크(2)들 사이와 또한 각각의 디스크(2)의 외측에 축방향으로 배치된다. 보호 장치는 도로의 오물 및 가능하게는 복사열에 대한 보호 기능을 해야 한다.
도 8에는 보호 장치의 배치를 개략적으로 도시한다. 당 기술 분야의 숙련자들은 보호 장치가 다수의 상이한 형태를 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 도 9 내지 도 11에는 보호 장치의 3개의 상이한 실시예가 도 8의 영역 A를 확대하여 도시되어 있다.
제 1 실시형태(도 9)에서, 보호 장치는 금속으로 제조된 신축식 튜브(10)이다. 신축식 튜브(10)는 축방향으로 탄성적이며, 디스크(2)들 사이의 거리가 감소될 때 수축될 수 있다. 신축식 튜브(10)의 단부들은 각각의 브레이크 디스크(2)에 고정된다.
제 2 실시형태(도 10)에서, 보호 장치는 금속 나선체(spiral)(13)이다. 금속 나선체(13)는 나선체(13)를 형성하도록 권취된 금속 밴드로 제조된다. 상기 나선체(13)는 축방향, 즉 디스크(2)에 수직인 방향에서 탄성이 되도록 형성되며, 디스크(2)들 사이의 거리가 감소될 때 수축될 수 있다. 더욱이, 나선체(13)는 허브(3) 상의 디스크(2)들 사이 및 가능하게는 디스크(2)들의 외측을 항상 채우도록 축방향으로 편위된다.
제 3 실시형태(도 11)에서, 보호 장치는 직물 밴드(textile band)(16)이다. 직물 밴드(16)의 단부들은 디스크에 부착된다.
다른 실시형태(도시 않음)에서, 보호 장치는 신축 튜브(10) 또는 나선체(13) 및 직물 밴드(16)의 조합체일 수 있다. 이 경우, 직물 밴드(16)는 통상적으로 튜브(10) 또는 나선체(13)의 내측, 즉 허브(3)에 가장 근접하게 배치된다.
보호 장치(10, 13, 16)는 허브(3)와 브레이크 디스크(2) 사이에 도로의 오물이 개재되는 것을 방지할 수 있다. 열 전달을 감소시키기 위해, 스플라인(4)은 도 12a 및 도 12b에 도시한 바와 같이 절두형(절단형) 형태를 가질 수 있다. 도 12a 및 도 12b의 절두형 스플라인의 형태는 예로서만 제공된 것이며, 당 기술 분야의 숙련자들은 스플라인이 다수의 상이한 형태를 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 절두형 형태에 의해 디스크 브레이크(2)와 허브(3) 사이의 물리적 접촉이 감소하며, 따라서 열 전달이 감소된다. 이는 물론 스플라인(4)을 포함하는 실시예들에만 적용될 수 있다.
사용시에, 디스크 브레이크는 액추에이터(도시 않음), 적합하게는 공압식 액추에이터에 의해 작동되는 브레이크 기구(11)에 의해 통상적인 방식으로 작동될 수 있다. 다른 실시예에서, 유압 또는 전기식 액추에이터가 사용된다. 작동 기구들은 본 발명의 부분을 형성하지 않기 때문에, 더 이상 설명하지 않는다. 작동 기구의 일례는 도 1 내지 도 3에 도시되어 있다.
브레이크가 작동될 때, 브레이크 기구는 스러스트 플레이트(6) 또는 스러스트 플레이트들을 브레이크 디스크(2)를 향해 축방향으로 이동시킬 수 있다. 이러한 이동시에, 스러스트 플레이트(6) 또는 플레이트들은 브레이크 패드(8)를 브레이크 디스크(2)와 접촉시킬 수 있다. 브레이크 패드(8)와 브레이크 디스크(2) 모두는, 가능한 한 최종 브레이크 패드(8), 즉 스러스트 플레이트(6) 또는 플레이트들로부터 가장 멀리 이격된 브레이크 패드를 제외하고는, 스러스트 플레이크(6) 또는 플레이트들에 의해 이동될 수 있다. 브레이크 패드(8)와 브레이크 디스크(2)가 접촉될 때, 허브(3)의 회전은 통상적인 방식으로 감속되거나 정지될 수 있다. 이는 차량의 속도를 감소시키거나 차량을 정지시킬 수 있다. 브레이크 패드(8)의 접선방향 하중은 캘리퍼(1)에 수용된 가이드 핀(7)에 의해 수용될 수 있다.
당 기술 분야의 숙련자들은 첨부된 청구범위에 의해 규정된 바와 같은 본 발명의 범주를 일탈하지 않고 브레이크 디스크의 수가 변경될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 하나 이상의 브레이크 디스크(2)에 걸쳐 있는 고정 캘리퍼(1)와, 하나 이상의 스러스트 플레이트(6) 및 다수의 브레이크 패드(8)를 포함하는 도로용 차량용 디스크 브레이크에 있어서,
    상기 브레이크 디스크(2)는 회전 허브(3) 상에 회전 불가능하지만 축방향으로 이동 가능한 관계로 수용되며, 상기 브레이크 패드(8)는 브레이크 패드(8)의 하중을 수용하는 캘리퍼(1)에 축방향으로 이동 가능하게 안내되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 브레이크 패드(8)는 가이드 핀(7) 상에서 안내되며, 상기 핀(7)은 상기 캘리퍼(1)에 제거 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 브레이크 패드(8)는 상기 캘리퍼(1)의 받침대 상에서 안내되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 스러스트 플레이트(들)(6)는 상기 가이드 핀(7) 또는 상기 받침대 상에서 안내되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이크 패드(8)는 상기 가이드 핀(7) 또는 상기 받침대와 상호 작용하기 위한 리세스(12)를 갖는 지지체(9)를 포함하며, 상기 브레이크 패드(8) 및 상기 브레이크 디스크(들)(2)는 상기 스러스트 플레이트(6)에 의해 축방향으로 이동되며, 상기 캘리퍼(1)는 개구(18)를 가지며 상기 개구를 통해 상기 브레이크 패드(8)가 삽입 및 제거되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이크 패드(8)들 모두는 동일한 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 상기 브레이크 패드(8)에서 상기 지지체(9)는 양 측면에 브레이크 라이닝을 갖는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 두 개의 브레이크 디스크(2)가 제공되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이크 디스크(2)는 스플라인(4) 및/또는 스프링(5)에 의해 상기 허브(3) 상에 축방향 이동 가능하게수용되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 브레이크 디스크(2)와 허브(3) 사이의 연결부는 스플라인(4)과 스프링(5) 모두를 포함하며, 적어도 3개의 스프링(5)이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 스프링(5)은 상기 브레이크 디스크(들)(2)과 허브(3)의 축방향에 배치된 코일 스프링이며, 상기 스프링(5)은 상기 허브(3)와 상기 브레이크 디스크(들)(2)의 반원형 리세스에 각각 수용되며, 상기 스프링(5)은 상기 브레이크 디스크(들)(2)의 축방향 이동은 허용하지만 상기 브레이크 디스크(들)(2)의 반경방향 이동은 방지하는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디스크(2)들 사이 및 상기 디스크들 외측의 상기 허브(3)에는 보호 장치(10, 13, 16)가 축방향으로 제공되며, 상기 보호 장치는 직물 밴드(16) 및/또는 금속 튜브(10) 또는 나선체(13)이며, 상기 보호 장치(13, 16)는 축방향으로 편위되지만 상기 브레이크 디스크(2)의 축방향 이동은 방해하지 않는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이크 디스크(들)(2) 및/또는 상기 허브(3)의 결합 표면은 마모 및/또는 부식을 방지하기 위해 표면 처리되며, 상기 브레이크는 공압식, 유압식 또는 전기식으로 작동되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스플라인(4)은 상기 브레이크 디스크(2)와 상기 허브(3) 사이의 열 전달을 감소시키기 위한 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 스플라인(4)은 열 전달을 감소시키도록 절두형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
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