KR20100084177A - 전기 기계식 마찰 브레이크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 예컨대 디스크 브레이크(1) 형태의 전기 기계식 마찰 브레이크에 관한 것으로, 전기 기계식 작동 장치(6)를 포함하고, 상기 작동 장치의 전기 모터(8)는 감속 기어박스(9)와 볼 램프 매카니즘(10)에 의해 마찰 브레이크 라이닝(5)을 브레이크 디스크(3)에 대해 가압한다. 작동 장치(6)는 스프링 와셔(21)에 의해 지지되고, 상기 스프링 와셔는 디스크 브레이크(1)의 릴리스시 하강하는 특성 곡선을 가진 섹션에 작용하도록, 즉 디스크 브레이크의 브레이크력이 증가함에 따라 스프링 와셔(21)에 의해 마찰 브레이크 라이닝(5)에 가해진 스프링력이 증가하도록 예비 응력을 받는다.

Description

전기 기계식 마찰 브레이크{Electromechanical friction brake}

본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부의 특징을 가진 전기 기계식 마찰 브레이크에 관한 것이다. 상기 마찰 브레이크는 특히 차량용 휠 브레이크로서 제공된다. 전기 기계식이란, 상기 마찰 브레이크가 전기 기계식 작동 장치를 포함하고, 상기 작동 장치는 예컨대 전기 모터와 상기 마찰 브레이크의 작동을 위한, 즉 브레이크 바디로 마찰 브레이크 라이닝을 가압하는 기어박스를 포함하는 것을 의미한다. 브레이크의 작동을 브레이크를 걸다 라고도 한다. 디스크 브레이크의 경우에 브레이크 바디는 브레이크 디스크이고, 드럼 브레이크의 경우에 브레이크 바디는 브레이크 드럼이다. 본 발명은 성가 구조적 형상, 즉 디스크 브레이크 또는 드럼 브레이크에 제한되지 않고, 기본적으로 임의의 구조적 형상으로 구현될 수 있다. 하기에서 본 발명이 디스크 브레이크를 참고로 설명되더라도, 본 발명은 이러한 브레이크 유형에 제한되지 않는다.

DE 196 81 658 T1호에는 차량용 휠 브레이크로서 상기와 같은 마찰 브레이크가 공지되어 있다. 공지된 마찰 브레이크는 디스크 브레이크로서 구현된다. 마찰 브레이크는 작동 장치로서 선택적으로 전자석 또는 리니어 모터(linear motor)를 포함하고, 상기 전자석 또는 리니어 모터에 의해 마찰 브레이크 라이닝은 브레이크 바디를 형성하는 브레이크 디스크에 대해 가압될 수 있다. 작동 장치는 스프링 와셔에 의해 지지되고, 상기 스프링 와셔는 브레이크 바디에 대한 가압이라는 의미로, 즉 브레이크의 작동이라는 의미로, 마찰 브레이크 라이닝에 작용한다. 따라서 작동 장치는 브레이크력의 일부만을 브레이크 바디에 대해 마찰 브레이크 라이닝을 가압하기 위해 제공해야 하고, 나머지 브레이크력은 스프링 와셔에 의해 가해진 스프링력이다. 더 작고, 더 간단하고 더 약한 출력의 전기 기계식 작동 장치면 충분하다.

공지된 마찰 브레이크는 일반적인 스프링 와셔가 아닌, 특수한 스프링 와셔를 갖고, 상기 특수한 스프링 와셔는 선형 스프링 특성 곡선을 갖지 않고, 먼저 상승하고 최대값 이후에 다시 하강하는 스프링 특성 곡선을 갖는다. 특수한 스프링 와셔의 스프링 특성 곡선은 일반적으로 0의 스프링력에 가깝고 양 또는 음의 값일 수 있는 최소값 이후에 다시 한 번 상승한다. 스프링 특성 곡선의 최소값이 음이라는 것은 음의 스프링력을 의미하고, 즉 스프링력의 방향이 전환된다. 특수한 스프링 와셔의 특수성은, 상기 스프링 와셔의 스프링 특성 곡선이 하강하는 섹션을 포함하는 것이다. 반대로 선형 스프링 특성 곡선을 가진 스프링에서는 스프링 특성 곡선이 하강하는 섹션에서의 스프링력은 스프링 와셔의 변형이 증가할수록 감소한다. 달리 말하면, 스프링 특성 곡선이 하강하는 영역에서 변형이 감소할수록 스프링 와셔의 스프링력은 증가한다. 편향이라고도 할 수 있는 상기 변형은 부하를 받지 않은 상태에서 원추형 또는 아치형인 스프링 와셔의 편평해짐을 의미한다. 상기 변형은 편평한 디스크가 될 때까지 또는 그 이상으로 이루어질 수 있다. 후자의 경우는, 스프링 와셔가 소위 젖혀지는 것, 즉 스프링 와셔의 만곡이 뒤집히는 것을 뜻한다.

공지된 마찰 브레이크는, 사용된 특수 스프링 와셔가 하강하는 섹션을 포함하는 스프링 특성 곡선을 갖는다는 특수성을 이용한다. 스프링 와셔는 하강하는 스프링 특성 곡선의 영역에서 사용되고, 마찰 브레이크의 릴리스시, 상기 스프링 와셔는 스프링 특성 곡선의 최소값 영역에 있을 정도로 변형된다. 마찰 브레이크의 작동시 스프링 와셔의 변형이 감소되고, 스프링력은 하강하는, 음의 방향으로 연장하는 스프링 특성 곡선으로 인해 증가한다. 마찰 브레이크의 브레이킹이 증가할수록 스프링 와셔에 의해 마찰 브레이크 라이닝에 가해지는 스프링력이 증가하므로, 브레이크력의 대부분이 스프링 와셔에 의해 제공될 수 있다. 따라서 작동 장치에 의해 제공될 브레이크력 부분은 전체 작동 범위에 걸쳐 작다.

본 발명은 스프링 와셔에만 특수하게 제한되지 않고, 일반적으로 적어도 하나의 섹션에서 하강하는 스프링 특성 곡선을 갖는 스프링 부재에 적용될 수 있다. 스프링 부재는 작동 장치와 동시에 작용한다. 즉, 작동 장치와 스프링 부재의 힘이 가산된다.

본 발명의 목적은, 디스크 브레이크 형태의 전기 기계식 마찰 브레이크를 제공하는 것이다.

공지된 마찰 브레이크처럼 본 발명에 따른 마찰 브레이크도 (부분적으로)하강하는 스프링 특성 곡선을 가진 스프링 부재를 포함하고, 상기 스프링 부재는 마찰 브레이크의 작동 장치와 동시에 작용한다. 즉, 브레이크 작동의 의미로 마찰 브레이크 라이닝에 작용한다. 하강하는 스프링 특성 곡선으로 인해, 마찰 브레이크의 브레이킹이 증가할수록 스프링 부재에 의해 마찰 브레이크 라이닝에 가해지는 스프링력이 증가한다. 전기 모터와 기어박스는 상응하게 부하 경감된다.

본 발명 따른 마찰 브레이크는 전기 기계식이고, 전기 모터를 가진 전기 기계식 작동 장치를 포함한다. 본 발명에 따른 마찰 브레이크는 기어박스, 특히 감속 기어박스를 포함할 수 있다. 전기 모터의 회전 구동 운동을 브레이크 바디에 대해 마찰 브레이크 라이닝을 가압하는 병진 운동으로 변환하기 위해, 본 발명에 따른 마찰 브레이크는 램프 메커니즘을 포함한다. 동일 축에 배치된 2개의 디스크들을 포함하는 볼 램프 메커니즘이 공지되어 있고, 상기 디스크들 사이에 - 규정된 바에 따라 일반적으로 3개 - 볼들이 원주 방향으로 분포되어 배치된다. 2개의 디스크들 중 하나의 디스크는 회전 구동될 수 있다. 디스크들은 서로를 향한 단부면 상에 또는 단부면 내에서 원주방향으로 연장된 램프를 갖고, 상기 램프는 원주 방향으로 상승하고, 상기 램프 내에서 볼들이 롤링한다. 램프는 일반적으로 채널형 홈이고, 상기 홈은 원주 방향으로 점점 낮아진다.

디스크들 중 하나의 디스크가 회전함으로써, 볼들은 램프의 상승 방향으로 롤링하고, 디스크들을 서로 멀어지게 가압하므로, 병진 운동이 이루어진다. 회전 방향의 전환시 2개의 디스크들은 서로 근접한다. 볼 대신에 다른 롤링 바디, 예컨대 실린더형 롤러 또는 테이퍼드 롤러(tapered roller)가 사용될 수도 있다. 이들은 하나의 디스크에 회전 가능하게 지지될 수 있으므로, 다른 디스크만 램프를 갖고, 상기 램프에서 롤러 또는 다른 롤링 바디가 롤링한다. 롤링 바디를 포함하지 않는 램프 메커니즘도 고려할 수 있고, 상기 램프 메커니즘은 회전에 의해 대응 바디를 가압하고 이로써 공지된 볼 램프 메커니즘에서처럼 병진 운동을 형성하는, 원주 방향으로 연장된 하나 또는 다수의 램프를 포함한다.

본 발명에 따른 마찰 브레이크의 램프 메커니즘은 바람직하게, 물론 필수적이진 않지만 예컨대 볼 또는 롤러와 같은 롤링 바디를 포함하고, 롤링-, 볼-, 또는 롤러 램프 메커니즘을 형성한다. 램프 메커니즘이 롤링 바디를 포함하는 경우 롤러 메커니즘은 경미한 마찰의 장점을 갖는다. 램프 메커니즘의 다른 장점은, 램프의 경사가 그 길이에 걸쳐 변동될 수 있는 것이다. 먼저 큰 경사로 인해 공기 갭, 즉 마찰 브레이크의 릴리스시 마찰 브레이크 라이닝과 브레이크 바디 사이의 갭이 신속하게 극복될 수 있다. 기울기가 감소함으로써 마찰 브레이크의 브레이킹이 증가할수록 더 큰 힘 변환이 달성되고 따라서 구동 모멘트의 제한시 큰 힘이 달성된다. 램프 메커니즘의 다른 장점은 상승 후 램프 매카니즘의 램프 내의 홈에 의한 파킹 브레이크의 가능성이다. 볼 또는 롤링 바디가 홈에 도달하면, 램프 메커니즘은 저절로 상기 회전 위치에서 머물고 전기 모터에 전류가 공급되지 않으면 마찰 브레이크는 브레이킹 상태로 유지된다.

청구범위 제 8 항의 대상은 마모 재조정이다. 이를 위해 램프 메커니즘은 마찰 브레이크의 릴리스 방향에 상응하는 회전 방향으로 회전 각도 제한부를 갖는다. 회전 각도 제한부는 램프 단부에 스토퍼로 형성될 수 있다. 이로 인해 램프 메커니즘은 마찰 브레이크가 릴리스 될 때까지 역회전될 수 없다. 또한, 마찰 브레이크는 클러치를 포함하고, 상기 클러치는 최대 브레이크력까지 마찰 브레이크의 작동을 위해 충분한 회전 모멘트를 작동 회전 방향으로 전달한다. 반대의 역회전- 또는 릴리스 회전 방향으로 클러치에 의해 전달되는 회전 모멘트가 제한된다. 이러한 클러치는 예컨대 마찰 클러치 또는 방향 전환 클러치, 소위 프리휠 클러치이다. 마찰 브레이크의 스프링 부재는 마찰 클러치의 구성부일 수 있다. 또한, 마모 조절을 위한 마찰 브레이크는 나사 기어박스를 포함하고, 상기 나사 기어박스는 클러치 입력부가 클러치 출력부에 대해 회전할 때 마찰 브레이크 라이닝을 브레이크 바디로 이동시키는 의미로 조절된다. 마모 재조정은, 마찰 브레이크의 릴리스시 램프 메커니즘에 릴리스 방향 회전 모멘트가 가해짐으로써 이루어진다. 회전 각도 제한부로 인해 램프 메커니즘의 입력부 및 출력부가 아닌, 클러치 입력부 및 출력부가 회전된다. 이로써 나사 기어박스가 조절되고, 마찰 라이닝이 브레이크 바디로 이동되고, 브레이크 바디와 마찰 브레이크 라이닝의 간격, 즉 공기 갭이 축소된다.

마모로 인해 마찰 브레이크 라이닝의 두께가 감소되면, 마찰 브레이크 라이닝의 탄성으로 인해 스프링 편향이 감소된다. 보상을 위해 청구범위 제 9 항에서 나사 기어박스의 스프링 탄성이 제안된다. 나사 기어가 마모 보상을 위해 마찰 브레이크 라이닝을 브레이크 바디로 이동시키는 의미로 조절되면, 나사 기어박스의 길이 및 그것의 스프링 길이 또는 스프링 탄성이 증가한다. 따라서, 마찰 브레이크 라이닝의 마모로 인해 단축된 스프링 편향이 보상되고, 이러한 보상은 완전히 또는 부분적으로 이루어질 수 있거나 또는 과잉 보상이 이루어질 수 있다.

청구범위 제 10 항은 (부분적으로) 하강하는 스프링 특성 곡선을 가진 제 2 스프링 부재를 제안하고, 상기 스프링 부재는 하기에서 제 1 스프링 부재에 대해 반대로 작용한다. 제 2 스프링 부재로서 기본적으로 적어도 부분적으로 하강하는 스프링 특성 곡선을 가진 스프링 부재가 사용될 수 있고, 특히 특수한 스프링 와셔가 사용될 수도 있다. 제 1 스프링 부재는 마찰 브레이크의 작동이라는 의미로 직접 또는 간접적으로 마찰 브레이크 라이닝에 작용하고, 상기 스프링 부재는 마찰 브레이크의 릴리스시 마찰 브레이크의 작동시보다 더 큰 예비 응력을 받는다. 하강하는 스프링 특성 곡선으로 인해, 마찰 브레이크의 작동시 제 1 스프링 부재의 스프링력은 증가한다. 제 2 스프링 부재는 마찰 브레이크의 릴리스의 의미로 제 1 스프링 부재와 반대로 작용한다. 제 2 스프링 부재는 마찰 브레이크의 릴리스시 마찰 브레이크의 작동시보다 예비 응력을 덜 받고, 하강하는 스프링 특성 곡선으로 인해 마찰 브레이크의 작동시 제 2 스프링 부재의 스프링력은 감소한다. 2개의 스프링 부재들은, 마찰 브레이크의 릴리스시 2개의 스프링 부재의 스프링력이 거의 0이 되도록 설계되고 배치된다. 즉, 마찰 브레이크의 릴리스의 의미로 작용하는, 스프링 부재들의 낮은, 음의 스프링력은 릴리스된 마찰 브레이크를 자동적으로, 즉 작동 방향의 작용 없이 릴리스 위치로 유지시키기 때문에 바람직하다. 마찰 브레이크의 작동시 2개의 스프링 부재의 스프링력은 양의 값이다. 즉 마찰 브레이크의 작동은 2개의 스프링 부재에 의해 지지된다. 2개의 스프링 부재의 설계 및 마찰 브레이크의 구조적 형상에 따라, 결과되는 스프링력은 대략 일정할 수 있거나 또는 증가할 수 있다. 브레이킹의 증가에 따라 증가하는 스프링력으로 인해 브레이크력이 높을 때에도 브레이크력의 대부분이 2개의 스프링 부재들에 의해 제공된다. 기본적으로, 감소하는 스프링력도 가능하지만, 이것은 바람직하지 않을 수 있다. 하강하는 스프링 특성 곡선을 가진 2개의 스프링 부재들의 본 발명에 따른 조합에 의해, 2개의 스프링 부재의 결과되는 스프링 특성 곡선 및 마찰 브레이크 라이닝에 작용하는 스프링력이 영향을 받을 수 있다. 또한, 마찰 브레이크의 릴리스시 음의, 즉 마찰 브레이크의 릴리스의 의미로 작용하는 스프링력이 가능하고, 상기 스프링력은 마찰 브레이크의 가동 부품에 예비 응력을 가하고, 마찰 브레이크의 릴리스시 진동을 감소시킨다. 하강하는 스프링 특성 곡선을 가진 스프링 부재는 적어도 부분적으로 하강하는 스프링 특성 곡선을 가진 스프링 부재이고, 상기 스프링 부재는 하강하는 스프링 특성 곡선의 섹션에서 사용된다.

하강하는 스프링 특성 곡선을 가진 스프링 부재의 스프링 편향을 증가 또는 감소시키기 위해, 본 발명의 실시예에서 기어박스가 제공되고, 상기 기어박스를 통해 하강하는 스프링 곡선을 가진 스프링 부재가 마찰 브레이크 라이닝에 작용한다. 청구범위 제 13 항에 따른 개선예에서 기어박스는 가변 변속비를 갖는다. 상기 기어박스는 예컨대 레버 메커니즘, 특히 토글 레버 메커니즘 또는 램프 메커니즘이다.

본 발명의 다른 특징들은 청구범위 및 도면과 관련한 본 발명의 실시예의 하기 설명에 제시된다. 개별 특징들은 단독으로 또는 조합해서 본 발명의 실시예들에서 구현될 수 있고, 청구범위의 모든 특징들이 본 발명의 실시예에서 구현되지 않아도 된다.

본 발명에 따라, 디스크 브레이크 형태의 전기 기계식 마찰 브레이크가 제공된다.

도 1은 브레이크 디스크에 대한 할선 평면에서 브레이크 디스크를 절단하여 외부에서 본 디스크 브레이크의 구조적 형상에서 본 발명에 따른 마찰 브레이크의 제 1 실시예.
도 2는 도 1의 마찰 브레이크의 램프 메커니즘의 램프의 경사를 도시한 도면.
도 3은 도 1의 마찰 브레이크의 스프링 부재의 스프링 특성 곡선을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 변형 실시예의 도 1의 화살표 IV에 따른 상세도.

도면들은 본 발명의 이해와 설명을 위해 간단하고 개략적으로 척도에 맞지 않게 도시된다.

도 1에 도시된 본 발명에 따른 마찰 브레이크는 디스크 브레이크(1)로서 형성된다. 상기 마찰 브레이크는 브레이크 캘리퍼(2)를 포함하고, 상기 브레이크 캘리퍼 내에 브레이크 디스크(3)의 양측에 2개의 마찰 브레이크 라이닝(4, 5)이 배치된다. 2개의 마찰 브레이크 라이닝 중 하나의 마찰 브레이크 라이닝(4)은 브레이크 캘리퍼(2)에 고정 배치되고, 다른 마찰 브레이크 라이닝(5)은 디스크 브레이크(1)의 작동을 위해 전기 기계식 작동 장치(6)에 의해 브레이크 디스크(3)에 대해 가압될 수 있다. 작동 장치(6)는 가동 마찰 브레이크 라이닝(5)과 동일한, 브레이크 디스크(3)의 측면에 배치된다. 2개의 마찰 브레이크 라이닝들(4, 5)은 브레이크 디스크(3)의 원주 방향으로 공지된 방식으로 브레이크 지지부에서 지지되고, 상기 브레이크 지지부는 명확함을 위해 여기에 도시되지 않는다. 브레이크 지지부는 공지된 방식으로 가이드 볼트(7) 상의 브레이크 캘리퍼(2)를 브레이크 디스크(3)에 대해 횡으로 이동하도록 안내한다. 가동 마찰 브레이크 라이닝(5)을 브레이크 디스크(3)에 대해 가압시, 브레이크 캘리퍼(2)는 브레이크 디스크(3)에 대해 횡으로 이동되고, 고정 마찰 브레이크 라이닝(4)을 브레이크 디스크(3)의 다른 측면에 대해 가압하고, 이로써 상기 브레이크 디스크는 브레이크된다. 이것은 공지되어 있다. 브레이크 디스크(3)는 브레이크 바디를 형성한다.

작동 장치(6)는 전기 모터(8)를 포함하고, 상기 전기 모터는 감속 기어박스(9) 및 하기에서 설명될 램프 메커니즘(10)을 통해 가동 마찰 브레이크 라이닝(5)을 브레이크 디스크(3)에 대해 가압한다. 도시된 실시예에서 감속 기어박스(9)는 스퍼 기어를 가진 2단 기어 메커니즘이다.

램프 메커니즘(10)은 동일 축에 배치된, 실질적으로 원형인 2개의 디스크들(11, 12)을 포함하고, 상기 디스크들은 서로에 대해 상대 회전 가능하다. 디스크(11)는 외주에 톱니(32)를 갖고, 기어 메커니즘(9)의 스퍼 기어와 마지막 기어를 동시에 형성한다. 톱니 대신에 디스크(11)는 크라운 기어박스 또는 베벨 기어박스로서 형성될 수도 있으므로(도시되지 않음), 감속 기어박스(9)의 최종 단은 앵귤러 기어박스(angular gear)를 형성한다(도시되지 않음). 이로써 전기 모터(8)는 실시예에 도시된 바와 같이 브레이크 디스크(3)에 대해 수직인 축선으로 배치하는 대신에 브레이크 디스크(3)에 대해 평행하게 배치하는 것이 가능하다. 이로 인해, 브레이크 캘리퍼(2)의 콤팩트한 구조적 형상도 가능하다. 또한, 램프 메커니즘(10)의 디스크(11)의 원주에 있는 톱니(32)에 결합하는 웜을 가진 웜 기어박스에 의해 전기 모터(8)를 브레이크 디스크(3)에 대해 평행하게 배치하는 것이 가능하다(도시되지 않음).

디스크(11)는 하기에서 구동 디스크 또는 간단히 볼 램프 메커니즘(10)의 구동기라고도 하고, 항상 동일한 도면부호 11을 갖는다. 램프 메커니즘(10)의 다른 디스크(12)는 하기에서 볼 램프 메커니즘(10)의 출력 디스크 또는 출력부라고도 하고, 항상 도면부호 12를 갖는다. 2개의 디스크들(11, 12)은 서로를 향한 단부면에 홈을 갖고, 상기 홈은 제한된 각도에 걸쳐 원주방향으로 연장된다. 홈은 램프(15) 또는 볼 경로를 형성하고, 상기 램프에서 롤링 바디인 볼들(13)이 롤링한다. 따라서 램프 메커니즘(10)은 볼 램프 메커니즘이다. 램프 메커니즘은 볼(13) 대신에 다른 롤링 바디, 예컨대 실린더형 롤러 또는 테이퍼드 롤러를 포함할 수 있거나 또는 롤링 메커니즘 대신에 슬라이딩 메커니즘으로서 형성될 수 있다(도시되지 않음). 볼 경로를 형성하는 홈의 깊이는 디스크들(11, 12)의 원주 방향으로 감소된다. 즉, 볼 경로는 디스크들(11, 12)의 원주 방향으로 경사를 갖는다. 3개의 볼 경로들이 원주를 따라 분포되므로, 디스크(11, 12)는 3개의 볼(13)에 의해 그리고 고정적으로 규정되어 서로에 대해 지지된다. 구동 디스크(11)가 출력 디스크(12)에 대해 회전됨으로써, 볼(13)은 볼 경로에서 롤링하고, 볼 경로의 경사로 인해 디스크들(11, 12)을 서로 멀어지게 가압한다. 구동 디스크(11)가 회전됨으로써 출력 디스크(12)는 병진 운동에 의해 축방향으로 이동된다. 하기에서 설명될 나사 기어박스(14)에 의해 램프 메커니즘(10)의 출력 디스크(12)는 가동 마찰 브레이크 라이닝(5)을 브레이크 디스크(3)에 대해 가압한다.

하기에서 램프(15)라고도 하는 볼 경로의 경사는 램프 메커니즘(10)의 디스크(11, 12)에서 일정한 것이 아니라, 도 2에 도시된 경로를 갖는다. 램프(15)는 처음에 짧은 섹션(16)에서 큰 경사를 가지므로, 공기 갭, 즉 마찰 브레이크 라이닝들(4, 5)과 브레이크 디스크(3) 사이의 갭이 신속하게 극복된다. 후속해서 볼 경로(15)는 경사가 점점 작아지는 섹션(17)을 갖는다. 상기 섹션(17)에서 마찰 브레이크 라이닝들(4, 5)은 브레이크 디스크(3)에 접촉하고, 브레이크력은 구동 디스크(11)가 브레이크 방향으로 회전됨으로써 증가된다. 경사가 점점 작아지는 램프(15)의 섹션(17)은 변속비를 증가시키므로, 높은 브레이크력이 달성될 수 있다. 브레이크력은 가동 마찰 브레이크 라이닝(5)을 브레이크 디스크(3)에 대해 가압하는 힘이다.

경사가 작아지는 섹션(17) 후에 램프(15)는 홈(18)을 갖는다. 볼이 램프(15)의 홈(18)에 도달할 정도로 디스크 브레이크(1)가 강하게 브레이킹되면, 램프 메커니즘(10))은 자동으로 이 위치에 머무르고, 디스크 브레이크(1)는 전기 모터(8)의 도움없이 브레이킹 상태로 유지된다. 디스크 브레이크(1)의 소위 파킹 브레이크 위치에서, 디스크 브레이크(1)는 브레이크력을 무전류 상태로 유지한다.

홈(18)에 이어지는 섹션(19)에서 램프(15)는 다시 상승한다. 이로 인해 브레이크력은 더 증가된다. 후진 주행시 브레이크력을 더 높일 수 있도록, 상기 섹션(19)은 차량의 후차축의 휠 브레이크에 제공된다. 그 이유는 후진 주행시 브레이킹에 의해 후차축이 추가로 부하를 받고 이로 인해 더 높은 브레이크력이 가능하고 경우에 따라서 필요하기 때문이다. 그 밖에 램프(15)는 홈(18)으로 끝날 수도 있다. 파킹 브레이크 기능을 원하지 않는 경우에, 홈(18)을 생략할 수 있다. 볼 경로(15)의 경사가 작아지는 섹션(17)은 일반적인 서비스 브레이킹에 이용된다.

릴리스 방향으로 램프 메커니즘(10)의 디스크들(11, 12)의 회전 각도가 제한된다. 회전 각도 제한은 디스크(11, 12)에 있는 램프(15)의 시작 부분에서 램프(15)를 형성하는 홈의 깊이와 형태에 의해 형성된 스토퍼(20)에 의해 이루어진다. 디스크들(11, 12)의 회전 각도를 릴리스 방향으로 제한하는 스토퍼는 다른 방식으로 구현될 수 있는데, 예컨대 2개의 디스크들(11, 12)은 디스크들(11, 12)의 역회전시 서로 충돌하는(도시되지 않음) 노즈를 포함할 수 있다. 즉 디스크들(11, 12)은 역회전 방향으로, 즉 디스크 브레이크(1)의 릴리스 방향으로, 그들의 출발 위치까지만 다시 서로에 대해 회전될 수 있다.

램프 메커니즘(10)의 출력 플레이트(12)는 스프링 와셔(21)에 의해 브레이크 디스크(3)의 방향으로, 즉 디스크 브레이크(1)의 브레이킹의 의미로 이동된다. 스프링 와셔(21)는 브레이크 캘리퍼(2)의 하우징(22) 내에 지지되고, 상기 하우징 내에 기어박스(9)및 램프 메커니즘(10)이 배치된다. 선형 스프링 특성 곡선을 갖지 않는 특수한 스프링 와셔(21)가 있다. 이러한 스프링 와셔의 스프링 특성 곡선은 도 3의 다이어그램에 도시된다. 세로 좌표에는 상대 스프링력 F/F₀ 이 도시되고, 가로 좌표에는 변형 스프링 와셔(21)가 변형되지 않을 때의 높이 h₀에 대한 스프링 와셔의 변형 s이 도시된다. 스프링 특성 곡선은 최대값 까지 상승한 후에 최소값으로 하강하고, 거기서부터 다시 상승한다. 스프링 특성 곡선의 최소값에서 스프링력은 거의 0이다. 최소값에서 스프링 와셔(21)의 스프링 특성 곡선은 낮은 양 또는 음의 값을 가질 수 있다. 음의 값이란, 즉 스프링력이 반대방향으로 작용하는 것을 의미한다. 스프링 와셔(21)의 변형(s)은, 상기 스프링 와셔가 점점 편평해지는 것을 의미한다. 상기 변형은 대략 최소값 전에 스프링 특성 곡선(23)의 하강 부분에서 평평한 디스크 형태를 달성한다. 더 변형될 때 스프링 와셔(21)는 소위 뒤집히고, 반대 방향으로 휘어진다.

본 발명에 따른 디스크 브레이크(1)에서 스프링 와셔(21)는 디스크 브레이크(1)의 릴리스시, 스프링 와셔가 대략 스프링 특성 곡선(23)의 최소값 위치에 있도록 예비 응력을 받는다. 디스크 브레이크(1)의 브레이킹시 스프링 와셔(21)의 변형이 감소한다. 즉, 상기 스프링 와셔는 그 릴리스 상태의 방향으로 심하게 휘어진다. 디스크 브레이크(1)의 최대 브레이킹시 스프링 와셔(21)의 변형은 스프링 특성 곡선(23)의 최대값 범위까지 감소된다. 즉 스프링 와셔(21)는 특성 곡선(23)이 하강하는 특성 곡선(23)의 섹션에서 사용된다. 도 3의 다이어그램에서 스프링 특성 곡선의 사용된 섹션은 실선으로 도시되고, 사용된 섹션 외의 스프링 특성 곡선은 파선으로 도시된다. 브레이킹시 스프링 특성 곡선은 최소값에서 최저값으로, 즉 다이어그램에서는 우측에서 좌측으로 연장된다. 편향이라고도 하는 변형은 감소하는데, 이것은 릴리스된 디스크 브레이크(1)에서 거의 편평해진 스프링 와셔(21)가 브레이킹시 그 릴리스 형태의 방향으로 휘어지는 것을 의미한다. 또한 이것은, 디스크 브레이크(1)의 브레이킹이 증가할수록 스프링 와셔(21)에 의해 가동 마찰 브레이크 라이닝(5)에 가해지는 스프링력은, 상승하는 스프링 특성 곡선을 가진 스프링 부재에서처럼 감소하는 것이 아니라, 증가하는 것을 의미한다. 따라서 디스크 브레이크(1)의 브레이킹이 증가할수록 스프링 와셔(21)에 의해 제공되는, 가동 브레이크 라이닝(5)을 브레이크 디스크(3)에 대해 가압하는 브레이크력의 부분이 증가한다. 감속 기어박스(9)와 램프 메커니즘(10)을 포함하는 전기 기계식 작동 장치(6)는 상응하게 부하를 덜 받고, 전기 모터(8)는 브레이크 작동에 필요한 브레이크력의 일부만을 제공하면 되고, 따라서 더 작고, 더 가볍고 출력이 더 약하게 설계될 수 있다. 감속 기어박스(9)는 상응하게 더 작은 회전 모멘트에 맞게 설계될 수 있다. 본 발명에 따라 스프링 특성 곡선(23)의 하강하는 섹션에서 사용되는 스프링 와셔(21)는 (부분적으로) 하강하는 스프링 특성 곡선을 가진 스프링 부재로서 간주될 수 있다.

하기에서 제 1 이라고 하는 스프링 와셔(21)는 제 2 스프링 와셔(24)와 반대로 작용하고, 상기 제 2 스프링 와셔는 램프 메커니즘(10)의 출력 플레이트(12)의 대향 배치된 측면에 고정되고, 마찬가지로 브레이크 캘리퍼(2)의 하우징(22) 내에서 지지된다. 또한, 제 2 스프링 와셔(24)는 도 3에 해당하는, 하강하는 섹션을 포함하는 스프링 특성 곡선을 가진 특수한 스프링 와셔(24)이고, 상기 제 2 스프링 와셔는 스프링 특성 곡선의 하강하는 섹션에서 사용된다. 제 2 스프링 와셔(24)는 제 1 스프링 와셔(21)와 반대로 배치되기 때문에, 제 2 스프링 와셔(24)는 디스크 브레이크(1)의 브레이킹시 더 심하게 변형되고, 상기 제 2 스프링 와셔의 스프링 특성 곡선은 최대값에서 최소값으로, 즉 좌측에서 우측으로 연장되고, 상기 스프링 와셔의 스프링력은 감소한다. 디스크 브레이크(1)에 인장 응력이 가해지면 제 1 스프링 와셔(21)의 스프링력이 증가하는 반면, 디스크 브레이크(1)의 브레이킹시 제 2 스프링 와셔(24)의 반대방향 스프링력은 감소한다. 디스크 브레이크(1)의 릴리스시 제 2 스프링 와셔(24)는 디스크 브레이크(1)의 릴리스시 최소 스프링력의 범위에 있는 제 1 스프링 와셔(21)의 스프링력을 보상한다. 이로 인해 디스크 브레이크(1)는 작동 장치(6)의 작용 없이도, 즉 전기 모터(8)에 전류가 없을 때에도 릴리스된 위치에 머문다. 디스크 브레이크(1)의 릴리스시, 디스크 브레이크(1)의 릴리스의 의미로 작용하는 제 2 스프링 와셔(24)의 스프링력은 디스크 브레이크(1)의 인장 응력의 의미로 작용하는 제 1 스프링 와셔(21)의 스프링력보다 약간 더 클 수 있다. 이로 인해 2개의 스프링 와셔들(21, 24)은 적은 예비 응력으로 디스크 브레이크(1)를 릴리스 상태로 유지하고, 진동 소음을 방지한다. 디스크 브레이크(1)의 작동시 제 1 스프링 와셔(21)의 스프링력은 제 2 스프링 와셔(24)의 반대 방향 스프링력보다 크고, 따라서 소정의 전술한 브레이크력을 가동 마찰 브레이크 라이닝(5)에 가하는 스프링력이 얻어진다. 제 1 스프링 와셔(21) 또는 2개의 스프링 와셔들(21, 24)의 스프링력이 디스크 브레이크(1)의 브레이크력의 일부를 제공하기 때문에, 작동 장치(6)는 상응하게 부하 경감된다. 설계에 따라 2개의 스프링 와셔들(21, 24)의 스프링력이 디스크 브레이크(1)의 브레이크력의 대부분을 형성할 수 있다. 램프 메커니즘(10)의 볼(13)이 램프(15)의 홈(18) 내에 위치하는, 디스크 브레이크(1)의 파킹 브레이크 위치에서 감속 기어박스(9)는 부하를 받지 않는다. 따라서 상기 감속 기어박스의 기어박스휠 및/또는 디스크(11)의 톱니(32)는 플라스틱으로 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이 램프 메커니즘(10)의 출력 디스크(12)는 나사 기어박스(14) 에 의해 가동 마찰 브레이크 라이닝 디스크(5)에 작용한다. 나사 기어박스(14)의 스핀들(25)과 너트(26)는 슬리브 형태이고 얇은 벽을 가지므로, 스프링 탄성을 갖는다.

관형 너트(26)가 스핀들(25)에 결합하고, 상기 너트(26)의 단부면에 마찰 브레이크 라이닝(5)이 배치된다. 나사 기어박스(14)는 마찰 브레이크 라이닝들(4, 5)의 마모시 마모를 조절하는데 이용된다. 브레이크 라이닝(4, 5)의 마모를 보상하기 위해, 상기 나사 기어박스는 브레이크 디스크(3)로 마찰 브레이크 라이닝(5)의 이동의 의미로 조절된다. 이러한 조절시 너트(26)로부터 돌출한 스핀들(25)의 자유 길이는 더 증가하고, 이로써 스프링 편향은 슬리브 형태의 파형 스핀들(25)의 스프링 탄성으로 인해 증가한다. 이로써, 마모로 인해 두께가 감소하는 경우에 마찰 브레이크 라이닝(4, 5)의 스프링 탄성이 작아지는 것이 적어도 부분적으로 보상된다.

디스크 브레이크(1)의 릴리스시 전기 모터(8)에 의해 램프 메커니즘(10)의 구동 플레이트(11)가 릴리스 방향으로 이동됨으로써, 나사 기어박스(14)의 조절이 이루어진다. 회전 각도 제한부를 형성하는 램프(15)의 스토퍼(20)는 램프 메커니즘(10)의 2개의 플레이트들(11, 12)의 회전을 저지한다. 출력 플레이트(12)는 구동 플레이트(11)와 함께 릴리스 방향으로 이동되고, 스핀들(25)은 나사 기어박스(14)의 너트(26)에서 회전되고, 나사 기어박스(14)는 전술한 바와 같이 브레이크 디스크(3)로 마찰 브레이크 라이닝(5)의 이동이라는 의미로 조절된다. 이로 인해 마모 보상이 이루어진다.

브레이크 캘리퍼(2)의 하우징(22) 내에서 램프 메커니즘(10)의 출력 디스크(12)에 접촉하는 2개의 스프링 와셔들(21, 24)은 마찰 클러치를 형성하고, 상기 마찰 클러치는 릴리스 방향으로, 릴리스된 위치에 걸쳐 램프 메커니즘(10)의 구동 플레이트(12)의 전술한 회전을 허용한다. 브레이크 방향으로 그리고 램프 메커니즘(10)의 2개의 플레이트들(11, 12)이 그들의 회전 각도 제한부(20)에 접촉하지 않으면, 마찰 클러치를 형성하는 2개의 스프링 와셔들(21, 24)은 구동 플레이트(12)를 상대 회전 불가능하게 지지한다.

도 4에 따른 변형 실시예에서, 램프 메커니즘(10)의 구동 플레이트(11)는 출력 플레이트(12)로부터 떨어져 있는 단부면에서 램프(27)를 갖고, 상기 램프에서 롤링 바디, 실시예에서 테이퍼드 롤러(28)가 롤링한다. 상기 출력 플레이트(22)로부터 떨어져 있는 구동 플레이트(11)의 측면에 여기에서 압축 플레이트(29)라고 하는 플레이트가 배치되고, 상기 플레이트는 마찬가지로 램프(30)를 포함하고, 상기 램프에서 테이퍼드 롤러(28)가 롤링한다. 도 4에 따른 변형예는 제 2 램프 메커니즘(31)을 포함한다. 압축 플레이트(29)는 축방향 베어링(33)에 의해 회전 가능하게 그리고 브레이크 캘리퍼(2)의 하우징(22) 내에서 축방향으로 고정 지지된다. 제 1 스프링 와셔(21)는 출력 플레이트(12)에 고정되는 것이 아니라, 압축 플레이트(29)에 고정된다. 디스크 브레이크(1)의 작동을 위해 도 1에 도시된 바와 같이 제 1 램프 메커니즘(10)의 구동 플레이트(11)는 전기 기계식 작동 장치(6)에 의해 회전 구동된다. 브레이크 캘리퍼(2)의 하우징(22) 내에서 회전 가능하게 그리고 축방향으로 고정 지지되는 구동 플레이트는 축방향으로 이동되는 것이 아니라, 상기 구동 플레이트는 제 2 램프 메커니즘(31)에 의해 압축 플레이트(29)를 축방향으로 이동시킨다. 이 경우 압축 플레이트(29)는 제 2 램프 메커니즘(31)의 경사 방향에 따라 상기 압축 플레이트에 고정된 제 1 스프링 와셔(21)를 릴리스한다. 제 2 램프 메커니즘(31)에 의해 제 1 스프링 와셔(21)는 구동 플레이트(11)에 모멘트를 가하고, 상기 모멘트는 디스크 브레이크(1)의 브레이킹의 의미로 작용하고, 도 1에 대해 설명된 바와 같이 디스크 브레이크(1)의 브레이킹을 지지한다. 제 1 스프링 와셔(21)는 도 4에서 스프링 특성 곡선의 상승하는 섹션에서 사용될 수 있다. 도 1에서처럼 스프링 특성 곡선의 하강하는 섹션에서 사용되는 경우에, 제 2 램프 메커니즘(31)의 경사는 전환되므로, 디스크 브레이크(1)의 브레이킹시 압축 플레이트(29)는 브레이크 디스크를 향한 축방향으로 이동된다. 어떠한 경우에도 디스크 브레이크(1)의 브레이킹시 제 1 스프링 와셔(21)의 스프링력은 증가한다. 제 2 램프 메커니즘(31)은 기어박스를 형성하고, 상기 기어박스에 의해 제 1 스프링 와셔(21)는 구동 플레이트(11)에 모멘트를 가하고, 제 1 램프 메커니즘(10)에 의해 마찰 브레이크 라이닝(5)을 이동시킨다. 제 1 램프 메커니즘(31)을 통해 간접적으로 스프링 편향의 증가 또는 감소가 달성되고 제 1 스프링 와셔(21)의 스프링력이 달성되므로, 스프링 특성 곡선의 하강하는 섹션에서 이용되는 스프링 와셔(21)의 스프링 특성은 디스크 브레이크(1)의 조건과 요구에 매칭될 수 있다. 제 2 램프 메커니즘(31)의 램프들(27, 30)은 램프(27, 30)의 길이에 걸쳐 변하는 경사를 가질 수 있기 때문에, 제 2 램프 메커니즘(31)에 의해 가변적 변속비를 가진 기어박스가 구현될 수 있다. 이로써 제 1 스프링 와셔(21)의 특성이 디스크 브레이크(1)의 조건과 요구에 다양하게 매칭될 수 있다.

1 마찰 브레이크
3 브레이크 바디
5 마찰 브레이크 라이닝
6 작동 장치
8 전기 모터
10 램프 메커니즘
21 스프링 부재
23 스프링 특성 곡선

Claims (13)

1. 전기 기계식 마찰 브레이크로서, 전기 기계식 작동 장치(6), 마찰 브레이크 라이닝(5) 및 스프링 부재(21)를 포함하고, 상기 마찰 브레이크 라이닝은 상기 작동 장치(6)로 마찰 브레이크(1)를 작동시키기 위해 브레이크 바디(3)에 대해 가압될 수 있고, 상기 스프링 부재는 하강하는 스프링 특성 곡선(23)을 갖고, 상기 작동 장치(6)와 동시에 작용하고, 브레이크 작동의 의미로 상기 마찰 브레이크 라이닝(5)에 작용하는 전기 기계식 마찰 브레이크에 있어서,
   상기 작동 장치(6)는 전기 모터(8)와 램프 메커니즘(10)을 포함하고, 상기 램프 메커니즘은 상기 전기 모터(8)의 회전 구동 운동을 상기 브레이크 바디(3)에 상기 마찰 브레이크 라이닝(5)을 가압하는 병진 운동으로 변환하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 마찰 브레이크.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 램프 메커니즘(10)은 롤링 바디(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 마찰 브레이크.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 마찰 브레이크(1)의 릴리스시 상기 램프 메커니즘(10)은 출발 위치로부터 먼저 상기 마찰 브레이크 라이닝(5)과 상기 브레이크 바디(3) 사이의 공기 갭의 극복을 위해 큰 경사를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 마찰 브레이크.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 램프 메커니즘(10)은, 상기 마찰 브레이크 라이닝(5)이 상기 브레이크 바디(3)에 접촉시 상기 마찰 브레이크(1)의 브레이킹이 증가할수록 감소하는 경사를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 마찰 브레이크.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 램프 메커니즘(10)은 상승(17) 후에 파킹 브레이크 위치에서 상기 마찰 브레이크(1)를 고정하기 위해 홈(18)을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 마찰 브레이크.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 램프 메커니즘(10)은 상기 홈(18) 이후에 다른 경사(19)를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 마찰 브레이크.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 램프 메커니즘(10)은 톱니(32)를 갖고, 상기 톱니에서 상기 전기 모터(8)에 의해 회전 가능하게 구동되는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 마찰 브레이크.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 램프 메커니즘(10)은 상기 마찰 브레이크(1)의 릴리스시 역회전 각도를 제한하는 방향으로 회전 각도 제한부를 갖고, 상기 마찰 브레이크(1)는 클러치(21, 24)를 포함하고, 상기 클러치는 작동 회전 방향으로 상기 마찰 브레이크(1)의 브레이킹을 위해 충분한 회전 모멘트를 전달하고, 제한된 회전 모멘트의 극복시 반대 방향의 릴리스 회전 방향으로 클러치 입력부 및 클러치 출력부 사이의 회전을 허용하고, 상기 마찰 브레이크(1)는 나사 기어박스(14)를 포함하고, 상기 나사 기어박스를 통해 상기 작동 장치(6)는 상기 마찰 브레이크 라이닝(5)을 상기 브레이크 바디(3)에 대해 가압하고, 상기 나사 기어박스는 상기 클러치 입력부가 상기 클러치 출력부에 대해 회전시 상기 마찰 브레이크 라이닝(5)을 상기 브레이크 바디(3)로 이동시키는 의미로 조절되는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 마찰 브레이크.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 나사 기어박스(14)는 이동의 의미로 조절시 약해지는 스프링 탄성을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 마찰 브레이크.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 마찰 브레이크(1)는 하강하는 스프링 특성 곡선을 가진 제 2 스프링 부재(24)를 포함하고, 상기 스프링 부재는 하강하는 스프링 특성 곡선을 가진 스프링 부재(21)와 반대로 작용하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 마찰 브레이크.
11. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 스프링 부재(21, 24)는 상기 마찰 브레이크(1)의 작동시 병진 운동하는 상기 램프 메커니즘(10)의 부분(12)에 작용하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 마찰 브레이크.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 마찰 브레이크(1)는 기어박스(31)를 포함하고, 상기 기어박스를 통해 음의 값의 스프링 특성 곡선(23)을 가진 상기 스프링 부재(21)가 상기 마찰 브레이크 라이닝(5)에 작용하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 마찰 브레이크.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 기어박스(31)는 가변 변속비를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 마찰 브레이크.
    

Images