KR20140122641A - 무여자 작동형 브레이크용 로터 - Google Patents

무여자 작동형 브레이크용 로터 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 무여자 작동형 브레이크용 로터에 있어서, 충분한 강도, 내구성을 확보하는 것으로 경량화를 양립하는 것에 관한 것이다. 축 끼워맞춤 구멍(16)을 갖고 높은 기계적 강도가 필요한 로터 중심측은 금속제의 코어판(12)에 의해서 구성하며, 중심 부분에 비하여 높은 기계적 강도를 필요로 하지 않는 라이닝 부착부인 로터 외주측의 디스크부(22)를 수지화한다.

Description

무여자 작동형 브레이크용 로터{ROTOR FOR NON-EXCITATION OPERATION TYPE BRAKE}
본 발명은 무여자 작동형 브레이크에 이용되는 로터(마찰판)에 관한 것이다.
무여자 작동형 전자 브레이크용의 로터로서, 중심부에 축 끼워맞춤 구멍을 구비한 로터 본체의 전체가 스테인리스강제의 코어판(芯板)에 의해 구성되며, 코어판의 외주 근방의 양면에 마찰재(라이닝 부재)가 접착제에 의해서 부착된 것(종래예 1)이나, 중심부에 축 끼워맞춤 구멍을 구비한 스테인리스강제의 코어판에 합성 수지제의 마찰재를 직접 인서트 성형한 것(종래예 2)이나, 중심부에 축 끼워맞춤 구멍을 구비한 프리프레그(prepreg) 기재와 해당 프리프레그 기재의 양면의 전체에 일체 성형된 마찰재에 의한 3층 구조의 것(종래예 3)이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1).
일본 특허 공개 제 1995-264807 호 공보
종래예 1의 것은, 로터 본체의 중심 부분으로부터 최외주에 도달하는 전체가 스테인리스강제의 코어판에 의해서 구성되어 있기 때문에, 수지제의 것에 비하여 무겁고 관성이 큰 로터가 되며, 공전시의 마찰재의 마모가 격렬한 것이 된다.
종래예 2의 것은, 코어판을 소경화할 수록 로터의 경량화가 도모된다. 그러나, 로터 외주측은 마찰재만의 구성이 되기 때문에, 코어판을 소경화할 수록, 충분한 강도, 내구성을 확보하는 것이 어려워져서, 마찰재의 재질, 종류의 선택의 자유도가 제한되는 것이 된다. 마찰재로서 레진 몰드 마찰재가 사용되면, 강도를 확보할 수 있지만, 레진 몰드 마찰재의 사용량이 많은 것에 의해 재료 경제성이 나빠진다.
종래예 3의 것은, 프리프레그 기재가 코어판이 되며 금속제의 코어 본체를 이용하지 않으므로, 로터의 경량화가 도모된다. 그러나, 금속제의 코어 본체가 이용되지 않은 것에 의해, 축 끼워맞춤 구멍 부분의 강도, 내구성을 확보하는 것이 어렵게 된다.
본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 무여자 작동형 브레이크용 로터에 있어서, 충분한 강도 및 내구성을 확보하는 것과 경량화를 양립하는 것이다.
본 발명에 의한 무여자 작동형 브레이크용 로터(10)는 축 끼워맞춤 구멍(16)을 구비한 금속제의 코어판(12)과, 상기 코어판(12)의 외주에 인서트 몰드되며, 상기 코어판(12)의 외주보다 직경 방향 외측으로 연장되는 수지제의 디스크부(22)와, 상기 디스크부(22)의 반면(盤面)(22C)에 부착된 라이닝 부재(26)를 갖는다.
이러한 구성에 의하면, 축 끼워맞춤 구멍(16)을 갖고 높은 기계적 강도가 필요한 로터 중심측은 금속제의 코어판(12)에 의해서 구성되며, 중심 부분에 비하여 높은 기계적 강도를 필요로 하지 않는 라이닝 부착부인 로터 외주측의 디스크부(22)가 수지화되어 있는 것에 의해, 로터 바디(11)의 전체가 금속으로 구성되는 경우에 비하여 로터 바디의 중량을 저감할 수 있다. 이것에 의해, 무여자 작동형 브레이크용 로터(10)에 있어서, 충분한 강도 및 내구성을 확보하는 것과 경량화가 양립한다.
본 발명에 의한 무여자 작동형 브레이크용 로터(10)는, 바람직하게는, 상기 라이닝 부재(26)는 상기 디스크부(22)의 반면(22C)에 접착제에 의해서 부착되며, 상기 반면(22C)에는 상기 접착제가 인입하는 적어도 하나의 오목부(22D)가 형성되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 오목부(22D) 내에 인입되어 경화된 접착제는 반면(22C)에 대한 라이닝 부재(26)의 회전 방향의 내 박리 강도를 높이는 효과를 일으킨다.
본 발명에 의한 무여자 작동형 브레이크용 로터에 의하면, 축 끼워맞춤 구멍을 구비한 코어판은 금속제이며, 코어판의 외주보다 직경 방향 외측으로 연장되며 라이닝 부재가 부착되는 디스크부는 수지제이므로, 충분한 강도, 내구성을 확보하는 것과 경량화가 양립한다.
도 1은 본 발명에 의한 무여자 작동형 브레이크용 로터의 로터 바디의 하나의 실시형태를 도시하는 정면도,
도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ에 따른 확대 단면도에 상당하는 무여자 작동형 브레이크용 로터의 단면도,
도 3은 본 실시형태에 의한 무여자 작동형 브레이크용 로터의 부분적 확대 사시도,
도 4의 (a)는 본 실시형태에 의한 로터가 조립된 무여자 작동형 브레이크의 브레이크 체결 상태를 도시하는 단면도이며, 도 4의 (b)는 동일하게 브레이크 해방 상태를 도시하는 단면도.
이하에, 본 발명에 의한 무여자 작동형 브레이크용 로터의 하나의 실시형태를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
무여자 작동형 브레이크용 로터(이하, 로터)(10)는 원환상의 코어판(12)을 갖는다. 코어판(12)은 스테인리스강 등의 금속제의 것이며, 내주면에 스플라인부(14)가 형성된 축 끼워맞춤 구멍(중심 구멍)(16)을 중심부에 갖는다. 코어판(12)의 외주에는 반원형의 확장부(18)가 둘레 방향으로 등간격으로 복수개 형성되어 있다. 각 확장부(18)의 부분에는 코어판(12)을 판 두께 방향으로 관통한 관통 구멍(20)이 형성되어 있다.
코어판(12)의 외주에는 디스크부(22)가 사출 성형에 의해서 코어판(12)에 일체로 마련되어 있다. 디스크부(22)는 페놀 수지 등의 열강화성의 경질 수지제이며, 코어판(12)의 외주에 인서트 몰드에 의해서 원환상으로 성형되며, 코어판(12)과 판 두께 방향(축선 방향)으로 중복되는 원환 내측부(22A)와, 코어판(12)의 외주로부터 직경 방향 외측으로 연장되는 원환 외측부(22B)를 일체로 갖는다.
원환 내측부(22A)는 디스크부(22)를 코어판(12)에 결합하는 결합대이다. 디스크부(22)를 구성하는 수지는 원환 내측부(22A)에 있어서 코어판(12)의 각 관통 구멍(20) 내에 충전되어 있다. 이것에 의해, 코어판(12)과 디스크부(22)의 결합 강도, 특히 로터 회전 방향의 결합 강도가 향상한다. 또한, 코어판(12)의 외주연은 확장부(18)에 의해서 요철 형상으로 되어 있으며, 이 요철 형상에 따라서 디스크부(22)가 인서트 몰드되어 있는 것에 의해서도, 코어판(12)과 디스크부(22)의 로터 회전 방향의 결합 강도가 향상한다. 이들에 따라, 디스크부(22)가 코어판(12)에 대하여 로터 회전 방향으로 박리(전단)하지 않는 것의 신뢰성이 향상한다. 이것은, 무여자 작동형 브레이크용의 로터(10)에 있어서 중요한 사항이다.
원환 외측부(22B)의 양 반면(22C)에는 접착제층(24)에 의해서 라이닝 부재(26)가 부착되어 있다. 라이닝 부재(26)는 디스크부(22)를 구성하는 수지보다 마찰 특성이 뛰어난 재료에 의해서 구성되어 있다. 라이닝 부재(26)로 매우 적합한 것으로써, 열강화성 수지를 기재로 하여 유리 섬유나 금속 섬유 혹은 탄소 섬유가 배합된 레진 몰드 마찰재를 들 수 있다.
본 실시형태에서는, 레진 몰드 마찰재 등의 마찰재는 라이닝 부재(26)를 구성하는 것만의 사용량이면 되기 때문에, 디스크부(22)와 라이닝 부재(26)와의 전체를 마찰재에 의해서 일체 성형하는 경우보다, 마찰재의 사용량이 적은 양으로도 충분하여, 재료 경제성의 상승을 초래하는 일이 없다. 이것은 디스크부(22)가 염가의 페놀 수지로 구성되는 것과 함께 현저한 것이 된다.
라이닝 부재(26)의 기재와, 디스크부(22)를 구성하는 수지와, 접착제층(24)을 구성하는 접착제는 동종 동계의 수지로 구성되어 있는 것이, 접착 상성에 관련하여 바람직하다. 예를 들면, 라이닝 부재(26)의 기재와 디스크부(22)가 페놀 수지제이며, 접착제층(24)을 구성하는 접착제가 강한 응집력과 높은 극성을 가지는 페놀 수지계의 접착제인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 접착제층(24)에 의한 반면(22C)에 대한 라이닝 부재(26)의 부착에 대하여 높은 강도 및 신뢰성이 얻어진다.
반면(22C)에는, 복수개의 오목부(22D)가 둘레 방향으로 등간격을 두고 형성되어 있다. 오목부(22D)는 디스크부(22)의 사출 성형 시에 동시 성형되는 것이며, 깊이가 0.1㎜~0.3㎜ 정도이며, 반면(22C)의 직경 방향 치수보다 조금 작은 직경의 원형을 갖고 반면(22C)에 개구하고 있다.
반면(22C)에 접착제를 도포한 후에 반면(22C)에 대하여 라이닝 부재(26)를 약간 원주 방향으로 움직이는 것에 의해, 오목부(22D)에 접착제가 융해되도록 인입되며, 잉여의 접착제를 회수한다. 접착제층(24)의 접착제와 함께 오목부(22D) 내에서 경화된 접착제는 반면(22C)에 대한 라이닝 부재(26)의 회전 방향의 내 박리 강도를 높이는 효과를 발휘한다. 또한, 오목부(22D)에서는, 다른 부분에 비하여 접착제층이 두꺼워지는 것에 의해, 반면(22C)에 대한 라이닝 부재(26)의 접착 강도도 향상한다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 로터(10)에는, 이종 재료에 의한 코어판(12)과 디스크부(22)에 의해서 로터 바디(11)가 구성된다. 로터 바디(11)는, 축 끼워맞춤 구멍(16)(스플라인부(14))을 갖고 높은 기계적 강도가 필요한 중심측이 스테인리스강제의 코어판(12)에 의해서 구성되며, 중심 부분에 비하여 높은 기계적 강도를 필요로 하지 않는 라이닝 부착부인 로터 외주측의 디스크부(22)가 수지화되어 있는 것에 의해, 로터 바디(11)의 전체가 스테인리스강으로 구성되는 경우에 비하여, 로터 바디(11)의 질량을 ½ 정도까지 저감할 수 있다. 이것에 의해, 로터(10)에 있어서, 충분한 강도 및 내구성을 확보하는 것과 경량화가 양립한다.
로터 바디(11)의 경량화에 의해, 로터(10)의 관성이 작아져, 공전시의 라이닝 부재(26)의 마모가 저감한다. 특히, 로터(10)를 종(從) 설치(수직 설치)하는 무여자 작동형 브레이크에 이용했을 경우, 공전시의 라이닝 부재(26)의 마모가 종래 제품보다 저감하여, 로터(10)의 수명이 현격히 향상한다. 또한, 라이닝 부재(26)의 마모가 저감하는 것에 의해, 마모분의 발생이 적어져 환경 성능이 개선된다.
또한, 이러한 로터(10)의 관성의 저감은, 로터 바디(11)의 외주측을 수지화에 의해서 경량화되어 있는 것에 의해, 현저한 것이 된다.
디스크부(22)를 구성하는 수지가 페놀 수지 등의 열강화성 수지인 것에 의해, 마찰 열, 환경 온도에 대하여, 또한, 로터(10)의 무여자 작동형 브레이크로의 사용에 있어서의 전자 코일부의 자기 발열에 의한 고온화에 대하여 높은 열 내구성을 확보할 수 있다. 특히, 페놀 수지의 사용에 의해, 염가로 하여 뛰어난 기계적 성능과 열적 성능을 얻을 수 있다.
전자 브레이크에 있어서는, 제동 작용 시에 로터(10)에 생기는 미세 진동에 기인하여 「울음 소리」라 불리는 귀에 거슬리는 소리가 발생하는 경우가 있다. 이것에 대하여, 본 실시형태에서는, 라이닝 부착부인 디스크부(22)가 금속보다 영률이 낮은 페놀 수지에 의해서 구성되어 있는 것에 의해, 제동 작용 시의 미세 진동이 억제되어 「울음 소리」가 저감한다.
본 실시형태에서는, 디스크부(22)는 인서트 몰드에 의해서 코어판(12)의 외주에 성형되어 있으므로, 디스크부(22)를 코어판(12)에 대하여 정밀도 양호하게 성형할 수 있다. 이것에 의해, 디스크부(22) 및 라이닝 부재(26)의 박육화가 가능하게 되어, 로터(10)를 이용한 무여자 작동형 브레이크의 박형화를 촉진할 수 있다.
코어판(12)을 이루는 금속판에 접착제에 의해서 수지제의 라이닝 부재를 부착하면, 로터 폐기시의 재료 종별마다의 분별에 있어서, 금속판과 라이닝 부재를 분리하는 것이 곤란하다. 이것에 대하여, 본 실시형태에서는, 디스크부(22)는 인서트 몰드에 의해서 코어판(12)의 외주에 성형되고, 디스크부(22)에 라이닝 부재(26)가 접착제에 의해서 부착되어 있으며, 로터 폐기시에 있어서의 코어판(12)과 디스크부(22)의 분리는 디스크부(22)의 원환 내측부(22A)의 파괴에 의해서 비교적 용이하게 실행할 수 있다. 이것에 의해, 라이닝 부재(26)가 부착되어 있는 디스크부(22)가 이루는 수지 부품과 코어판(12)이 이루는 금속 부품을 비교적 용이하게 분별할 수 있다.
도 4는 상술의 로터(10)가 조립된 무여자 작동형 브레이크의 하나의 실시형태를 나타내고 있다.
이 전자 브레이크는 원환 형상의 스테이터(50)와, 스테이터(50)의 한쪽의 단면측에 칼라 부재(52)를 사이에 두고 볼트(54)에 의해서 스테이터(50)에 고정된 고정 플레이트(56)와, 스테이터(50)와 고정 플레이트(56) 사이에 볼트(54)의 축선 방향으로 이동 가능하게 배치된 가동 아마추어(58)를 갖는다. 가동 아마추어(58)는 외주부에 형성된 오목부(59)에 의해서 칼라 부재(52)에 결합하고 있는 것에 의해 회전 고정되어 있다.
스테이터(50)의 한쪽의 단면이 이루는 자극면(50A)은 가동 아마추어(58)의 한쪽의 단면이 이루는 자극면(58A)에 정대(正對)하고, 고정 플레이트(56)의 한쪽의 단면이 이루는 마찰면(56A)은 가동 아마추어(58)의 다른쪽의 단면이 이루는 마찰면(58B)에 정대하고 있다.
스테이터(50)에는 자극면(50A)을 선택적으로 자기 흡착면으로 하는 원환 형상의 전자 코일(60)이 매설되어 있다. 스테이터(50)와 가동 아마추어(58) 사이에는, 가동 아마추어(58)를 자극면(50A)으로부터 멀어지는 방향, 즉 고정 플레이트(56)측으로 부세하는 압축 코일 스프링에 의한 토크 스프링(62)이 마련되어 있다.
고정 플레이트(56)와 가동 아마추어(58) 사이에는 로터(10)가 볼트(54)의 축선 방향으로 이동 가능하게 배치되어 있다. 로터(10)의 한쪽의 측의 라이닝 부재(26)의 표면은 고정 플레이트(56)의 마찰면(56A)에 정대하고, 로터(10)의 다른쪽의 측의 라이닝 부재(26)의 표면은 가동 아마추어(58)의 마찰면(58B)에 정대하고 있다. 로터(10)의 스플라인부(14)에는 로터 허브 부재(64)가 스플라인 결합하고 있다.
전자 코일(60)에 통전을 하지 않은 상태에서는, 도 4의 (a)에 도시되어 있는 바와 같이, 가동 아마추어(58)는 스테이터(50)측에 자기 흡인되는 일은 없으며, 토크 스프링(62)의 스프링력에 의해서 자극면(58A)이 스테이터(50)의 자극면(50A)으로부터 이격하고, 마찰면(58B)과 마찰면(56A) 사이에 로터(10)를 개재한다. 이것에 의해, 로터(10)의 한쪽의 측의 라이닝 부재(26)의 표면이 고정 플레이트(56)의 마찰면(56A)에 마찰 결합하는 동시에, 로터(10)의 다른쪽의 측의 라이닝 부재(26)의 표면이 가동 아마추어(58)의 마찰면(58B)에 마찰 결합하여, 마찰력에 의해서 로터(10)를 회전 불가능하게 하는 제동 작용 상태, 즉 브레이크 체결 상태가 얻어진다.
전자 코일(60)에 통전이 실행되면, 도 4의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이, 가동 아마추어(58)가 스테이터(50)측에 자기 흡인되며, 토크 스프링(62)의 스프링력에 저항하여 가동 아마추어(58)의 자극면(58A)이 스테이터(50)의 자극면(50A)에 자기 흡착된다. 이것에 의해, 고정 플레이트(56)와 가동 아마추어(58)에 의한 로터(10)의 개재가 해제되어, 로터(10)가 고정 플레이트(56) 및 가동 아마추어(58)에 대하여 자유롭게 회전할 수 있는 브레이크 해방 상태가 된다.
이 브레이크 해방 상태에서 로터(10)가 회전하는 것은 공전 동작이라 불리며, 이러한 공전 동작에 있어서 라이닝 부재(26)가 고정 플레이트(56) 혹은 가동 아마추어(58)에 접촉하면서 회전하는 것에 의해 생기는 라이닝 부재(26)의 마모는 공전 마모라 불리고 있다. 이 공전 마모는 로터 바디(11)의 경량화에 의해서 현격히 저감한다.
이상, 본 발명을 그러한 매우 적합한 실시형태에 대하여 설명했지만, 당 업자라면 용이하게 이해할 수 있도록, 본 발명은 이러한 실시형태에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다. 또한, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절히 취사 선택하는 것이 가능하다.
예를 들어, 오목부(22D)는 필수는 아니며, 라이닝 부재(26)가 부착되는 한쪽의 측의 반면(22C)에 디스크부(22)의 사출 성형시의 게이트 자국이 남는 경우에는, 그것과는 반대측의 반면(22C)에만 오목부(22D)가 마련되어도 좋다. 또한, 본 발명에 의한 로터는 무여자 작동형 브레이크 이외의 전자 브레이크나 전자 클러치에도 마찬가지로 적용할 수 있다.
10 : 무여자 작동형 브레이크용 로터(로터) 11 : 로터 바디
12 : 코어판 14 : 스플라인부
16 : 축 끼워맞춤 구멍 22 : 디스크부
22C : 반면 22D : 오목부
24 : 접착제층 26 : 라이닝 부재
50 : 스테이터 56 : 고정 플레이트
58 : 가동 아마추어 60 : 전자 코일
62 : 토크 스프링

Claims (2)

  1. 축 끼워맞춤 구멍을 구비한 금속제의 코어판과,
    상기 코어판의 외주에 인서트 몰드되며, 상기 코어판의 외주로부터 직경 방향 외측으로 연장되는 수지제의 디스크부와,
    상기 디스크부의 반면(盤面)에 부착된 라이닝 부재를 구비하는
    무여자 작동형 브레이크용 로터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 라이닝 부재는 상기 디스크부의 반면에 접착제에 의해서 부착되며, 상기 반면에는 상기 접착제가 인입하는 적어도 하나의 오목부가 형성되어 있는
    무여자 작동형 브레이크용 로터.
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