KR20080031144A - 휠 브레이크 캘리퍼 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 브레이크 레버에의 한 쌍의 브레이크 슈; 각각의 브레이크 슈에 부착되고 마주보는 면을 갖추고 있는 한 쌍의 브레이크 패드; 및 브레이크 패드를 휠의 양 측면에 대하여 가압하기 위하여 브레이크 슈에 작동가능하게 연결되어 있는 제동력 발생장치;를 구비하고 있는 캘리퍼를 포함하고 있는 휠 브레이크가 제동되는데, 각각의 브레이크 슈는, 브레이크 패드 가이드 롤러; 및 각각의 브레이크 패드 가이드 롤러를 가압하여 브레이크 패드를 넘어 돌출되도록 하는 스프링;을 구비하고 있다.
Figure 112007002010318-PCT00001
브레이크, 캘리퍼, 브레이크 슈, 브레이크 레버, 브레이크 패드, 제동력, 브레이크 패드 가이드

Description

휠 브레이크 캘리퍼{WHEEL BRAKE CALIPER}
본 발명은 예컨대 크레인이나 기타 하역기계에 사용되는 휠 브레이크에 관련된 것으로서, 예컨대 풍하중에 대항한 크레인의 이동을 동적 및 정적으로 저지시키기기 위하여 사용되는 휠 브레이크에 유용한 발명이다.
미국 특허 제6,019,199호(2000년 2월 1일, David C. Heidenreich)에 개시된 것과 같은 종래 크레인 브레이크는, 브레이크 간극(gap)을 일정하게 유지하기 위하여 브레이크 패드 자동 시동식 마모 조절장치를 포함하는 유압식(hydraulic) 캘리퍼 디스크 브레이크이다. 이러한 브레이크는, 제동력이 가해진 휠이 특정한 횡운동 또는 부동이 일어나지 않을 경우에만 브레이크 패드의 마모를 방지하게 된다. 그러나, 많은 크레인의 경우에, 실질적으로 휠은 옆으로 부동한다. 이러한 경우에 필요한 것은, 휠이 옆으로 부동할 때에 휠과 브레이크 패드 사이의 간격을 유지하고, 제동 중에 브레이크 패드와 외륜 면의 정렬을 제공하는 휠 브레이크이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 비제동시에 브레이크 패드의 마모를 감소시키거나 완전히 제거하고, 제동시에 마모가 균등하도록 하기 위하여 브레이크 패드를 휠에 자동 정렬하는 신규하고 개량된 휠 브레이크 캘리퍼를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 브레이크 레버에의 한 쌍의 브레이크 슈; 각각의 브레이크 슈에 부착되고 마주보는 면을 갖추고 있는 한 쌍의 브레이크 패드; 및 브레이크 패드를 휠의 양 측면에 대하여 가압하기 위하여 브레이크 슈에 작동가능하게 연결되어 있는 제동력 발생장치;를 구비하고 있는 캘리퍼를 포함하고 있는 휠 브레이크가 제동되는데, 각각의 브레이크 슈는, 브레이크 패드 가이드 롤러; 및 각각의 브레이크 패드 가이드 롤러를 가압하여 브레이크 패드를 넘어 돌출되도록 하는 스프링;을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 브레이크 패드 가이드 롤러와 상기 스프링은, 비제동시에 횡방향으로 부동할 수 있는 휠 및 브레이크 패드 사이의 간격을 유지하는 기능을 하고, 제동시에는 브레이크 패드를 휠의 측면과 실질적으로 정렬되게 하는 기능을 한다.
브레이크 패드 가이드 롤러는 브레이크 슈의 중앙부분에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이 위치에 배치되어 있을 때, 하나의 브레이크 슈마다 하나의 브레이크 패드 가이드 롤러만이 필요하게 된다. 또한, 이 위치에 있는 브레이크 패드 가이드 롤러는 브레이크 패드를 휠의 측면과 평행하도록 유지하는 가이드 수단을 제공한다.
각각의 브레이크 레버는 브레이크 슈의 하나에 피벗식으로 연결되어 있는 제 1 단부 및 제동력 발생장치에 피벗식으로 연결되어 있는 반대측 단부를 구비하고 있는 것이 바람직하며, 또한, 각각의 브레이크 레버는 브레이크 레버의 단부 사이에서 브레이크 레버를 장착하고 있는 지지점(fulcrum)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 작동시에, 휠은 브레이크 패드 가이드 롤러 중 어느 하나에 대하여 가압하여, 브레이크 패드와 휠 사이의 간격이 유지되도록 휠 브레이크를 상기 지지점을 중심으로 피벗운동시킨다.
본 발명의 더욱 바람직한 실시예에서, 각각의 브레이크 슈(30)는 각각의 휠을 향하고 있는 표면(52)을 구비하고 있고, 각각의 브레이크 패드 가이드 롤러(86)는 회전축선을 갖추고 있으며 각각의 브레이크 슈(30)의 중앙 위치에 배치되어 있다. 각각의 브레이크 패드 가이드 롤러(86)의 회전축선은 각각의 상기 표면(52)에 평행하다. 작동시에, 휠은 브레이크 패드 가이드 롤러의 어느 하나에 대하여 가압하여, 각각의 브레이크 슈를 피벗운동시키고, 상기 회전축선이 휠의 측면에 평행하게 되도록 한다.
도 1은 휠에 설치되어 있는 휠 브레이크와 함께 크레인의 일부를 나타내는 측면도이다.
도 2는 도 1의 크레인의 일부에 관한 저면도이다.
도 3은 도 1의 휠 브레이크의 브레이크 슈에 관한 사시도이다.
도 4는 도 3의 브레이크 슈에 관한 측면도이다.
도 5는 도 4의 선A-A에 따르는 단면도이다.
도 6은 도 3의 브레이크 슈의 저면도이다.
도 7은 도 6의 선B-B에 따르는 단면도이다.
도 8은 도 3의 브레이크 슈의 평면도이다.
본 발명은 관련된 도면을 참조하여, 후술하는 바람직한 실시예로부터 더욱 더 명확하게 이해할 수 있다.
도 1에는, 레버 타입 캘리퍼 디스크 브레이크의 형태로 휠 브레이크가 도면 번호 20으로 지정되어 있다. 휠 브레이크(20)는 설치부재(26)에 의하여 크레인의 일부(24)에 연결되어, 휠(22)을 제동하기 위하여 사용된다. 본 실시예에서, 크레인은 레일을 따라 이동하며, 도면에서는 레일 중 하나만이 도면부호 28로 지정되어 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 휠 브레이크(20)는 휠(22)의 양측에 한 쌍의 브레이크 슈(30)와 한 쌍의 브레이크 레버(32)를 구비하고 있다. 스프링으로 구동되고 유압식(hydraulic)으로 해제되는 피스톤 및 실린더 장치의 형태로 제동력 발생장치가 도면번호 40으로 지정되어 있다. 각각의 브레이크 레버(32)는, 브레이크 레버(32)의 두 갈래로 갈라진 단부(35)를 관통하여 뻗어 있는 피벗핀(34)에 의하여 각각의 브레이크 슈(30)에 피벗식으로 연결되어 있다. 맞은편의 두 갈래로 갈라진 단부(37)에서, 브레이크 레버(32)는 한 쌍의 피벗핀(36)에 의하여 제동력 발생장치(40)의 양 단부에 연결되어 있다. 각각의 브레이크 레버(32)는 피벗핀(38)에 의하여 각각의 설치부재(26)에 연결되어 있고, 피벗핀(38)은 피벗핀(34) 및 피벗핀(36) 사이에 위치된 지지점을 형성한다.
브레이크 슈(30) 중의 하나가 도 3에 확대 도시되어 있다. 브레이크 슈(30)는 신장 부재를 구비하고 있는데, 당업계에서는 브레이크 플레이트(50)로 알려져 있다. 브레이크 플레이트(50)는 제 1 표면(52)과 제 2 표면(54)를 구비하고 있다. 브레이크 패드(56)가 제 1 표면(52)에서 두 개의 분리된 영역에 부착되어 있다.
한 쌍의 브레이크 슈 설치 러그, 즉 설치 부재(58)가 브레이크 플레이트(50)의 마주하는 양 단부 부근에서 제 2 표면(54)로부터 돌출되어 있다. 각각의 설치 부재(58)는 보어(59)를 구비하고 있다. 피벗핀(34)이 브레이크 슈 설치 부재(58)의 보어(59)를 관통하여 뻗어 있음으로써, 브레이크 슈(30)가 각각의 브레이크 레버(32)에 연결된다.
따라서, 각각의 브레이크 레버(32)는 각각의 피벗핀(34)에 의하여 각각의 브레이크 슈(30)에 피벗식으로 연결된다. 본 실시예에서, 브레이크 레버(32)의 두 갈래로 갈라진 단부(35)는 실질적으로 평행한 한 쌍의 암(45)을 구비하고 있고(도 1 참조), 두 갈래로 갈라진 단부(37)는 실질적으로 평행한 한 쌍의 암(47)을 구비하고 있다. 암(45)은 보어(49)를 구비하고 있고, 암(47)은 보어(51)를 구비하고 있다. 피벗핀(34)은 두 갈래로 갈라진 단부(35)의 한 쌍의 암(45)의 보어(49)를 관통하여 뻗어 있다. 유사하게, 피벗핀(36)은 암(47)의 보어(51)를 관통하여 뻗어 있음으로써, 제동력 발생장치(40)를 브레이크 레버(32)에 피벗식으로 연결시킨다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 도 5에서 도면번호(60)으로 지정되어 있는 스프링 조립체는 설치부재(58) 중 하나로부터 돌출되어 있다. 스프링 조립체(60)는 나선형 압축 스프링(62) 및 U형상 부재(64)를 포함하고 있다. 나선형 압축 스프링(62)의 제 1 단부(66)는 설치부재(58) 중 하나에서의 보어(63) 내에서 리테이닝 링(68)(도 7 참조)에 접하여 있고, 나선형 압축 스프링(62)의 제 2 단부(70)는 U형상 부재(64)의 표면(72)에 접하여 있다.
브레이크 플레이트(50)의 표면(54)에는 브레이크 슈(30)의 양측 상에 상승부(96)가 구비되어 있고, 상승부(96)는 한 쌍의 보어(98)를 구비하고 있다. U형상 부재(64)는 보어(98)를 관통하여 뻗어있는 피벗핀(100)에 피벗식으로 설치되어 있다. 스냅링(102)(도 6에 하나만 도시되어 있음)은 피벗핀(100)의 양단부를 상승부(96)에 유지시킨다. 나선형 압축 스프링(62)은 U형상 부재(64)를 가압하여 피벗핀(100)을 중심으로 피벗운동시킨다. 이에 관한 상세한 설명은 후술한다.
U형상 부재(64)는 한 쌍의 암(76)(도 6 참조)을 구비하고 있고, 각각의 암(76)은 각각의 암(76)을 가로질러 뻗어 있는 L형상 신장부(78)(도 5 참조)를 구비하고 있다. 각각의 L형상 신장부(78)는 보어(80)를 구비하고 있고, L형상 신장부(78) 중 적어도 하나는 내부에 나사산이 형성되어 볼트(92)를 수용하는 보어(82)를 구비하고 있다.
도 5에서 도면번호 84로 지정되어 있는 롤러 조립체는 볼 베어링(90) 상에서 핀(88) 주위를 회전할 수 있는 브레이크 패드 가이드 롤러(86)를 포함하고 있다. 롤러 조립체(84)는 보어(80)를 관통하여 뻗어있는 샤프트(88)에 의하여 스프링 조립체(60)의 L형상 신장부(78)에 연결되어, 샤프트(88)의 양 단부에서 너트(89)에 의하여 나사식으로 맞물림되어 체결된다.
스프링 조립체(60)는 U형상 부재(64)를 피벗핀(100) 주위로 피벗운동시킴으로써 롤러(86)를 가압하여 브레이크 패드(56)를 넘어 돌출시킨다. 볼트(92)는, 브레이크 플레이트(50)의 제 2 표면(54)의 상승부(96) 중 하나에서 표면(94)에 인접됨으로써, 롤러(86)가 브레이크 패드(56)를 넘어 돌출되는 양을 조절가능하게 한정 하는 고정나사의 역할을 한다.
도 4, 도 6 및 도 7에 잘 도시된 바와 같이, 브레이크 패드 가이드 롤러(86)는 브레이크 슈(30)의 중앙 위치에 있다. 이것은 브레이크 패드 가이드 롤러(86)를 브레이크 슈(30)의 다른 영역, 예컨대 브레이크 슈의 단부에 배치하는 것보다 유리한데, 이는 브레이크 슈(30)의 단부에 배치된 브레이크 패드 가이드 롤러는 압력 중심에 있지 않고 슈 핀에 대하여 모멘트를 발생시키기 때문이다. 이러한 모멘트는 슈의 피벗 현상을 야기하고, 그러한 피벗 현상을 방지하기 위하여 가이드 수단, 예컨대 한 쌍의 브레이크 패드 가이드 롤러를 브레이크 슈의 양 단부에 배치할 필요가 있게 된다. 그러므로, 슈의 중앙에 롤러를 배치함으로써, 하나의 슈마다 두 개가 아니라 하나의 롤러만 필요하게 된다.
본 발명의 실시예에서와 같이 하나의 슈마다 하나의 광폭 브레이크 패드 가이드 롤러를 사용하거나, 대신에 하나의 슈마다 중앙에 배치되어 있는 두 개의 브레이크 패드 가이드 롤러를 사용하는 것은 자유 구동 상태에서 브레이크 패드(56)를 휠의 측면과 평행하게 유지시키는 가이드 수단을 제공한다. 이것은 브레이크 패드(56)과 휠(22) 사이의 접촉을 방지하고, 따라서 브레이크가 해제되어 있을 때 브레이크 패드(56)의 마모를 방지한다.
본 실시예에서, 스프링 조립체(60)는 브레이트 슈(30)로부터 쉽게 탈거될 수 있다. 스프링 조립체(60)를 탈거하기 위하여, 스냅링(12)이 제거되고 피벗핀(100)이 잡아 당겨져서 U형상 부재(64)와 스프링(62)이 피벗핀(100)으로부터 탈거될 수 있다.
제동 중에, 즉 도 2에서의 제동력 발생장치(40)가 휠(22)의 양 측면에 대하여 브레이크 슈(30)를 가압할 때, 브레이크 패드 가이드 롤러(86)는 쉽게 브레이크 슈(30) 안으로 후퇴될 수 있다. 이는 제동력 발생장치(40)에 의하여 발생되는 제동력이 스프링(62)력을 이겨내기 충분하기 때문이다. 브레이크 패드 가이드 롤러(86)는 브레이크 패드(56)가 휠(22)의 양 측면에 접촉할 때까지 후퇴된다. 이 때에, 브레이크 패드(56)와 브레이크 패드 가이드 롤러(86)는 도 2에서와 같이 휠(22)에 접촉되어 있다.
브레이크 패드 가이드 롤러(86)는, 도 5에서와 같이, 회전축선(104), 즉 샤프트(88)의 축선을 가지고 있다. 회전축선(104)는 브레이크 슈(30)의 제 1 표면(52)과 평행하고, 따라서 브레이크 패드(56)의 브레이크 패드면(106)에 평행하다.
전술한 상황에서, 브레이크 패드 가이드 롤러(86)가 휠(22)에 접촉할 때, 브레이크 패드 가이드 롤러의 회전축선(104)은, 도 2에서와 같이, 브레이크 슈(30)를 휠 측면(168)과 정렬되도록 하고, 결과적으로 브레이크 패드(56)를 휠 측면(168)에 정렬되도록 한다. 이것은 브레이크 패드면(106)가 휠 측면(168)과 불규칙한 방식으로 접촉하여 브레이크 패드(56)가 불규칙적으로 마모되는 것을 방지한다.
어떤 경우에는, 휠(22)이 브레이크 패드(56) 중 하나에 대해서만 가압한다. 이러한 경우는 휠 지지 베어링의 배열이나 가공 공차 때문에 휠(22)의 측 부동이 충분할 때 발생한다. 이때에, 휠(22)은 브레이크 슈(30) 중 하나의 브레이크 패드 가이드 롤러(86)에 대하여 가압한다. 휠(22)을 향한 스프링(62)의 반작용력은 브 레이크 패드(56)와 휠(22) 사이의 간격을 유지하기에 충분하다. 그러므로, 휠(22)은 브레이크 패드 가이드 롤러(86)에 대하여 충분히 가압하여 휠 브레이크(20) 전체가 피벗 연결(38)을 중심으로 피벗운동하도록 하여, 따라서 휠이 브레이크 패드(56)에 접촉되는 것을 방지한다.
조절볼트(92)를 조절함으로써, 휠(22) 표면과 브레이크 패드(56) 사이의 최소한의 후퇴 간격을 유지할 수 있다.
본 발명은 특허청구범위에 기재된 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 자명할 것이다.

Claims (8)

  1. 브레이크 레버(32) 상의 한 쌍의 브레이크 슈(30); 각각의 브레이크 슈(30)에 부착되고 마주보는 면을 갖추고 있는 한 쌍의 브레이크 패드(56); 및 브레이크 슈(30)를 휠(22)의 양 측면을 향하여 가압하기 위하여 브레이크 슈(30)에 작동가능하게 연결되어 있는 제동력 발생장치(40);를 구비하고 있는 캘리퍼를 포함하고 있는 휠 브레이크에 있어서,
    각각의 브레이크 슈(30)는, 브레이크 패드 가이드 롤러(86); 및 각각의 브레이크 패드 가이드 롤러(86)를 가압하여 브레이크 패드(56)를 넘어 돌출되도록 하는 스프링(62);을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 휠 브레이크.
  2. 제 1 항에 있어서, 브레이크 패드 가이드 롤러(86)는 브레이크 슈(30)의 중앙부에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 휠 브레이크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    각각의 브레이크 레버(32)는, 각각의 브레이크 슈(30)에 피벗식으로 연결되어 있는 일단부(35) 및 제동력 발생장치(40)에 피벗식으로 연결되어 있는 타단부; 및 상기 일단부와 타단부 사이에서 피벗식으로 레버를 장착하고 있는 지지점;을 포함하여,
    브레이크 패드 가이드 롤러(86) 중 어느 하나에 대한 휠의 압력은, 브레이크 패드(56)와 휠 사이의 간격이 유지되도록 휠 브레이크를 상기 지지점을 중심으로 피벗운동시키는 것을 특징으로 하는 휠 브레이크.
  4. 제 3 항에 있어서,
    각각의 브레이크 슈(30)는 각각의 휠을 향하고 있는 표면(52)을 구비하고 있고, 각각의 브레이크 패드 가이드 롤러(86)는 회전축선을 갖추고 있으며 각각의 브레이크 슈(30)의 중앙 위치에 배치되어 있고, 각각의 브레이크 패드 가이드 롤러(86)의 회전축선은 각각의 상기 표면(52)에 평행하여,
    브레이크 패드 가이드 롤러(86) 중 하나에 대한 휠의 압력은, 상기 회전축선이 휠의 측면에 평행하도록 각각의 브레이크 슈(30)를 피벗운동시키는 것을 특징으로하는 휠 브레이크.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 브레이크 슈(30)는 제 1 표면(52), 제 2 표면(54), 및 상기 제 1 표면(52)으로부터 상기 제 2 표면(54)까지 뻗어있는 개구부를 구비하고 있는 신장 부재를 포함하고 있고, 브레이크 패드는 상기 제 1 표면에 부착되어 있고, 스프링(62)은 상기 개구부를 통하여 가이드 롤러(86)를 가압하는 것을 특징으로 하는 휠 브레이크.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 브레이크 슈(30)는 브레이크 슈(30)에 피벗식으로 연결되어 있는 U형상 부재(64)를 포함하고, 브레이크 패드 가이드 롤러(86)가 브레이크 슈(30)로부터 돌출되도록 하기 위하여, 브레이크 패드 가이드 롤러(86)는 U형상 부재(64)에 회전가능하게 연결되어 있고, U형상 부재(64)는 스프링(62)에 의해 피벗식으로 가압되어 있는 것을 특징으로 하는 휠 브레이크.
  7. 제 6 항에 있어서,
    피벗 로드(rod)가 U형상 부재(64)를 브레이크 슈(30)에 피벗식으로 연결하고 있고, 고정나사가 브레이크 슈(30)에 대한 U형상 부재(64)의 피벗의 양을 조절가능하게 한정하는 것을 특징으로 하는 휠 브레이크.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    U형상 부재(64)는, U자 형상을 하고 있는 한 쌍의 암(76); 및 상기 암(76)의 단부 부근에서 각각의 암(76)을 가로질러 뻗어 있는 한 쌍의 L형상 신장부(78);를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 휠 브레이크.
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