KR20160015658A - 키를 구비하는 차량용 디스크 브레이크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 디스크 브레이크에 관한 것이다. 본 발명에 의한 디스크 브레이크는 레버의 회전에 의해 회전하는 피스톤 기어와, 상기 피스톤 기어의 외부에서 상기 피스톤 기어와 나사 결합되어 있는 피스톤과, 상기 피스톤의 외부에서 상기 피스톤을 가이드하는 트래버스와, 상기 피스톤이 상기 트래버스에 대해 회전하지 못하도록 하는 원형 키를 구비한다. 본 발명은 구조가 단순하고 제조가 용이하며, 부품 강도가 향상되어 파손 위험성을 저감할 수 있고, 어드저스터의 이탈 위험성을 제거할 수 있다.

Description

원형 키를 구비하는 차량용 디스크 브레이크{DISK BRAKE FOR AUTOMOBILES WITH A CIRCULAR KEY}

본 발명은 차량용 디스크 브레이크에 관한 것으로서, 특히 구조가 단순하고 제조가 용이하며 파손 위험성 및 어드저스터의 이탈 위험성이 적은 어드저스트먼트 시스템을 갖는 디스크 브레이크에 관한 것이다.

브레이크 패드 또는 브레이크 디스크가 마모하면 브레이크 패드와 브레이크 디스크 사이의 간극이 커진다. 브레이크 패드와 브레이크 디스크 사이의 간극의 증가에 의해, 브레이크 액추에이터는 브레이크를 적용하는데 보다 긴 거리를 이동해야 한다. 즉, 브레이크를 적용할 때 더 큰 간극이 있어, 그것이 브레이크의 효과를 작게 한다.

이러한 간극을 보상하기 위해 브레이크 패드를 브레이크 디스크에 보다 가깝게 이동시키는 어드저스터(adjuster)가 필요하다. 이러한 조정(adjustment)으로 인해 브레이크 패드의 마모가 있어도 액추에이터의 일정한 이동 양을 보증한다.

종래의 브레이크 어드저스터는 이러한 조정을 수행하기 위해 상대적으로 복잡한 메커니즘을 사용한다. 예를 들어, US5,343,984에 도시된 조절 스핀들(adjustment spindle)은 이 기능을 수행하는데 비교적 복잡한 어셈블리를 사용하고 있다. 한편, US6,955,246에는 비교적 단순한 구조의 어드저스터가 개시되어 있다. 하지만 레버에 의한 회전 운동을 어드저스터의 직선 운동으로 변환시키는 과정에서 매우 정밀한 가공이 필요한 삼각형 커플링이 이용되고 있다. 즉, 종래의 어드저스터는 구조가 복잡하거나 가공이 어려운 문제가 있다. 이는 당연히 디스크 브레이크의 제조 단가를 상승시킨다.

한편, EP97122675에서는 어드저스터(조절스핀들)가 디스크 쪽으로 빠져나가지 못하게 막아주는 구조가 개시되어 있다. 이러한 구조는 구조적인 복잡성을 증가시키지 않으면서 구현할 필요가 있다.

미국등록특허 US5,434,984호

따라서 본 발명은 구조가 단순하고 제조가 용이한 어드저스터와 이를 이용하는 디스크 브레이크를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

또한 본 발명은 간극을 조절하기 위한 어드저스터의 이동이 어떤 시점에서 멈추어 브레이크 디스크 쪽으로 어드저스터가 이탈하는 것을 방지하고 어드저스터의 파손 위험성을 저감할 수 있는 디스크 브레이크를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 디스크 브레이크는 레버 축에 대해 회전 가능하게 장착되는 레버와, 상기 레버의 회전에 의해 상기 레버 축에 수직한 쓰러스트 축에 평행하게 브레이크 패드를 압착하는 쓰러스트 어셈블리를 구비하며, 상기 쓰러스트 어셈블리는 상기 레버의 회전에 의해 상기 쓰러스트 축에 평행하게 이동하면서 상기 쓰러스트 축에 대해 회전하는 피스톤 기어와, 상기 피스톤 기어의 외부에서 상기 피스톤 기어와 나사 결합되어 있는 피스톤과, 상기 피스톤의 외부에서 상기 쓰러스트 축에 평행하게 상기 피스톤을 가이드하는 트래버스와, 상기 피스톤이 상기 트래버스에 대해 회전하지 못하도록 하는 원기둥형의 원형 키를 구비한다.

바람직하게는, 상기 원형 키는 반원기둥 형상으로 돌출되도록 상기 피스톤에 결합되며, 상기 트래버스는 상기 쓰러스트 축에 평행한 키홈을 구비하며, 상기 원형 키는 상기 키홈에 체결된다.

바람직하게는, 상기 키홈은 어드저스트먼트를 위한 길이로 형성된다.

바람직하게는, 상기 피스톤 기어는 상기 레버와 나사 결합된다.

바람직하게는, 상기 쓰러스트 어셈블리는 적어도 두 개의 피스톤 기어를 구비하며, 상기 적어도 두 개의 피스톤 기어는 기어 결합에 의해 동기화된다.

본 발명의 다른 측면에 따른 레버를 구비하는 차량용 디스크 브레이크용 어드저스트먼트 시스템에 있어서, 상기 레버의 회전에 의해 회전하는 피스톤 기어와, 상기 피스톤 기어의 외부에서 상기 피스톤 기어와 나사 결합되어 있는 피스톤과, 상기 피스톤의 외부에서 상기 피스톤을 가이드하는 트래버스와, 상기 피스톤이 상기 트래버스에 대해 회전하지 못하도록 하는 원기둥형의 원형 키를 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 원형 키는 반원기둥 형상으로 돌출되도록 상기 피스톤에 결합된다.

본 발명에 의한 어드저스터는 구조가 단순하고 제조가 용이하며, 부품 강도가 향상되어 파손 위험성을 저감할 수 있고, 어드저스터의 이탈 위험성을 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 디스크 브레이크의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 쓰러스트 어셈블리(14)의 기어 커넥션을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 디스크 브레이크를 아래쪽에서 바라본 사시도이고, 도 4는 위쪽에서 바라본 사시도이다.
도 5는 키홈과 원형 키의 체결을 설명하는 도면이다.
도 6은 피스톤과 원형 키의 결합을 설명하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다. 전술한 실시예와 첨부된 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니다. 따라서 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 디스크 브레이크의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 디스크 브레이크(10)는 레버(12)와 쓰러스트 어셈블리(thrust assembly)(14)를 구비한다. 하우징(11)은 레버(12)와 쓰러스트 어셈블리 (14)를 수용하며 그것들에 의해 발생된 부하를 지탱한다.

운전자가 브레이크를 작동하면 입력 부하(L과 화살표로 표시됨)가 레버(12)로 전달된다. 레버(12)는 베어링(18)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 레버(12)는 레버 축(도시되지 않음)을 중심으로 회전한다. 즉, 레버(12)는 도 1에서 레버 축을 중심으로 시계 방향으로 회전한다. 레버(12)의 베이스는 실린더형 롤러(16)를 유지할 수 있는 리세스(19)를 가지고 있다. 롤러(16)는 레버(12)의 회전 중심과 다른 회전 중심을 갖는다. 즉, 롤러(16)는 레버 축에 대해 아크 형태로 움직인다.

입력 부하(L)은 레버(12)가 레버 축을 중심으로 회전하게 하며, 롤러(16)가 레버 축에 대해 아크 형태로 움직이게 한다. 롤러(16)의 이러한 편심 움직임(eccentric movement)은 하나 이상의 피스톤 기어(20)에 연결되어 쓰러스트 어셈블리(14)에 부하를 인가하며, 이러한 부하는 쓰러스트 어셈블리(14)가 하우징(11)에 가이드되면서 레버(12)로부터 멀어지는 방향으로 수직하게 움직이도록 한다. 이러한 움직임은 롤러 축과 레버 축에 수직한 쓰러스트 축(30)을 정의한다. 쓰러스트 어셈블리(14)의 쓰러스트 축(30)을 따른 움직임은 백 플레이트(40)를 통해 브레이크 패드(42)에 연결된다. 그 결과 브레이크 패드(42)는 브레이크 디스크를 압박한다. 운전자가 브레이크를 해제하면 입력 부하(L)은 제거되며, 복귀 스프링(44)은 쓰러스트 어셈블리(14)가 원래의 자리로 돌아가게 한다. 레버(12)와 롤러(16) 또한 원래의 자리로 복귀한다. 복귀 스프링(44)은 입력 부하(L)이 인가되지 않을 때 쓰러스트 어셈블리(14), 레버(12), 롤러(16)가 원래의 자리에 머무르도록 한다.

쓰러스트 어셈블리(14)는 캐리어(46)에 부착된 하우징(11)에 의해 가이드된다. 쓰러스트 어셈블리(14)는 피스톤 기어(20)와 피스톤(22)과 트래버스(24)와 태핏(28)을 구비한다. 피스톤 기어(20)의 도 2에 도시된 기어 커넥션을 통해 레버(12)에 연결되어 있다. 피스톤(22)은 피스톤 기어(20)의 외부에서 피스톤 기어(20)와 나사 결합되어 있다. 트래버스(24)는 피스톤(22)의 외부에서 피스톤(22)을 가이드하는 기능을 한다. 피스톤(22)은 트래버스(24)에 의해 회전이 제한되므로 피스톤 기어(20)가 회전하면 쓰러스트 어셈블리(14)의 쓰러스트 축(30) 방향의 길이가 변경된다. 원형 키(26)는 피스톤(22)이 트래버스(24)에 대해 회전하지 못하도록 한다. 본 실시예에서 원형 키(26)는 피스톤(22)에 결합되어 있고 키홈(48)은 트래버스(24)에 형성되어 있다. 다른 실시예에서 원형 키는 트래버스(24)에 결합되고 키홈이 피스톤(22)에 형성될 수 있다. 피스톤(22)은 레버(12)의 반대쪽에 브레이크 패드(42)를 압박하는 태핏(tappet)(28)이 결합된다.

도 3과 도 4에 도시된 디스크 브레이크에서 두 개의 쓰러스트 어셈블리의 길이는 도 2에 도시된 기어 커넥션에 의해 동기화된다. 도 2는 도 1에 도시된 쓰러스트 어셈블리(14)의 기어 커넥션을 설명하는 도면이다. 어드저스터 기어(36), 센서 기어(38), 매뉴얼 어드저스터 기어(32), 피스톤 기어(20a, 20b)는 쓰러스트 축(30)과 평행한 축을 중심으로 회전한다. 어드저스터 샤프트(34)는 레버(12)의 핑거부(50)와 체결된다. 어드저스터 샤프트(34)는 핑거부(50)와 체결되는 홈(51)을 구비하고 있다. 어드저스터 기어(36)는 어드저스터 샤프트(34)와 동일 축으로 결합되어 있다. 피스톤 기어(20a)는 센서(37) 위치에 설치된 센서 기어(38)를 경유하여 어드저스터 기어(36)와 체결된다. 피스톤 기어(20b)는 매뉴얼 어드저스터(31) 위치에 설치된 매뉴얼 어드저스터 기어(32)를 경유하여 어드저스터 기어(36)와 체결된다.

레버(12)가 회전하면 레버의 핑거부(50)와 체결된 어드저스터 샤프트(34)가 반시계 방향으로 회전한다. 어드저스터 기어(36)는 어드저스터 샤프트(34)와 동일 축으로 결합되어 있으므로 어드저스터 샤프트(34)와 동일하게 반시계 방향으로 회전한다. 이에 따라 센서 기어(38)는 시계 방향으로 회전하고 오른쪽 피스톤 기어(20a)는 반시계 방향으로 회전한다. 한편 매뉴얼 어드저스터 기어(32)는 시계 방향으로 회전하고 왼쪽 피스톤 기어(20b)는 시계 방향으로 회전한다. 이러한 방식으로 레버(12)의 회전력은 2개의 피스톤 기어(20a, 20b)에 동시에 전달된다.

이러한 기어 커넥션을 통해 2개의 피스톤 기어(20a, 20b) 사이의 간격이 넓어지게 된다. 따라서 브레이크 디스크에 적용되는 하중 간격이 넓고 매뉴얼 어드저스터, 센서 등을 설치할 수 있는 공간의 확보가 용이하다. 따라서 매뉴얼 어드저스터, 센서 등을 설치하기 위한 공간을 별도로 마련할 필요가 없다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 디스크 브레이크를 아래쪽에서 바라본 사시도이고, 도 4는 위쪽에서 바라본 사시도이다. 도 5는 키홈(48)과 원형 키(26)의 체결을 설명하는 도면이다. 도 6은 피스톤(22)과 원형 키(26)의 결합을 설명하는 도면이다.

도시된 바와 같이, 피스톤(22)의 일단에 연결된 태핏(28)은 백 플레이트(back plate)(40)에 밀착되어 있다. 브레이크 패드(42)는 백 플레이트(40)에 장착된다. 공기압 등에 의해 레버(12)가 레버 축(도시되지 않음)을 중심으로 회전하면 브레이크 패드(42)는 브레이크 디스크(도시되지 않음)의 양면을 압박한다. 공기압 등이 소멸되면 레버(12)와 쓰러스트 어셈블리(14)는 복귀 스프링(return spring)(44)의 작용에 의해 제자리로 돌아온다. 캐리어(46)는 하우징(11)과 결합되며, 백 플레이트(40)와 브레이크 패드(42)를 수용한다.

원형 키(26)는 원기둥형을 취한다. 또한 원형 키(26)는 피스톤(22)상에 반원기둥 형상으로 돌출되도록 피스톤(22)에 결합될 수 있다. 트래버스(24)는 원형 키(26)와 체결되는 키홈(48)을 구비한다. 키홈(48)은 쓰러스트 축(30)에 평행하게 어드저스팅을 위해 필요한 길이만큼 형성된다. 키홈(48)은 브레이크 패드(42) 쪽의 일단이 막혀있어서 어드저스팅 작용으로 피스톤(22)이 브레이크 디스크(도시되지 않음) 쪽으로 빠지지 못하도록 한다.

원기둥형의 원형 키(26)가 반원기둥 형상으로 돌출되도록 가로로 누운 형태로 피스톤의 측면에 부착됨으로써 측력 방향에 대한 원형 키(26)의 단면은 직사각형이 되며, 이에 따라 원형 키(26)가 세워진 형태로 피스톤의 측면에 부착되어 측력 방향에 대한 단면이 원형인 경우에 비하여, 측력 방향에 대한 원형 키(26)의 단면적이 증가하므로 원형 키(26)의 강도가 증가한다. 또한 트레버스(24)에 구비되는 키홈(48)은 트래버스(24)를 관통할 필요가 없고, 반원기둥형으로 돌출된 원형 키(26)가 체결될 수 있는 홈이 트레버스(24)에 구비되는 것으로 충분하므로 원형 키(26)가 세워진 형태로 부착되는 경우에 비하여 제조가 용이하다. 이에 더하여 키홈(48)이 트래버스(24)를 관통하지 않으므로 트래버스(24)의 표면이 막혀 있어서 원형 키(26) 및 피스톤(22)이 트래버스로부터 이탈할 위험도 저감된다.

도 1 내지 도 5를 참조하여 본 실시예에 의한 디스크 브레이크의 동작을 설명한다. 공기압 등이 인가되면 레버(12)는 레버 축을 중심으로 회전한다. 레버 축과 롤러 축(17)은 상이하며 레버(12)의 회전에 의해 롤러(16)는 쓰러스트 어셈블리(14)를 쓰러스트 축(30)에 평행하게 압박한다. 이 때 브레이크 디스크 쪽에 결합된 태핏(28)은 백 플레이트(40)를 압박하므로써 브레이크 패드(42)를 브레이크 디스크(도시되지 않음)에 밀착시키므로 제동 작용을 한다.

제동 작용이 반복되면 브레이크 패드(42)가 마모되므로 브레이크 패드(42)와 브레이크 디스크 사이의 간극이 넓어지게 된다. 따라서 브레이크 패드(42)의 마모에도 불구하고 공기압 등의 인가에 대해 일정한 제동 작용을 수행하려면 브레이크 패드(42)의 마모에 따라 쓰러스트 어셈블리(14)의 길이를 늘려 브레이크 패드(42)와 브레이크 디스크 사이의 간극을 좁혀야 한다.

레버(12)의 핑거부(50)는 어드저스트 샤프트(34)의 홈(51)과 체결되어 있으므로 레버(12)가 회전할 때 어드저스트 샤프트(34)를 회전시킨다. 어드저스터 샤프트(34)는 어드저스터 기어(36)를 회전시킨다. 어드저스터 기어(36)는 센서 기어(38)를 경유하여 피스톤 기어(20a)를 회전시키고, 매뉴얼 어드저스터 기어(32)를 경유하여 피스톤 기어(20b)를 회전시킨다. 이러한 기어 연결을 통해 2개의 피스톤 기어(20a, 20b)는 동기화된다.

피스톤 기어(20, 20a, 20b)와 피스톤(22)은 서로 나사 결합되어 있고, 피스톤(22)에 결합된 원형 키(26)가 트래버스(24)에 형성된 키홈(48)에 체결되어 있으므로 피스톤 기어(20, 20a, 20b)의 회전 운동은 피스톤(22)의 직선 운동으로 변환된다. 즉, 레버(12)가 회전하면 피스톤(22)은 피스톤 기어(20, 20a, 20b)에 대해 상대적으로 브레이크 디스크 쪽으로 이동하게 된다. 이로써 쓰러스트 어셈블리(14)의 전체 길이가 길어지므로, 브레이크 패드(42) 또는 브레이크 디스크의 마모에 따라 생긴 브레이크 패드(42)와 브레이크 디스크 사이의 넓어진 간극이 좁혀지게 된다. 브레이크 패드(42)와 브레이크 디스크 사이의 간극이 좁혀지면 브레이크 패드(42) 또는 브레이크 디스크가 마모되더라도 공기압 등의 작용에 대해 일정한 제동력이 발생된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10 : 디스크 브레이크 11 : 하우징
12 : 레버 14 : 쓰러스트 어셈블리
16 : 롤러 17 : 롤러 축
18 : 레버 베어링 20 : 피스톤 기어
22 : 피스톤 24 : 트래버스
26 : 원형 키 28 : 태핏
30 : 쓰러스트 축 32 : 매뉴얼 어드저스터 기어
34 : 샤프트 어드저스터 기어 36 : 어드저스터 기어
38 : 센서 기어 40 : 백 플레이트
42 : 브레이크 패드 44 : 복귀 스프링
46 : 캐리어 48 : 키홈
50 : 핑거부

Claims (7)

1. 레버 축에 대해 회전 가능하게 장착되는 레버와,
   상기 레버의 회전에 의해 상기 레버 축에 수직한 쓰러스트 축에 평행하게 브레이크 패드를 압착하는 쓰러스트 어셈블리를 구비하며,
   상기 쓰러스트 어셈블리는 상기 레버의 회전에 의해 상기 쓰러스트 축에 평행하게 이동하면서 상기 쓰러스트 축에 대해 회전하는 피스톤 기어와,
   상기 피스톤 기어의 외부에서 상기 피스톤 기어와 나사 결합되어 있는 피스톤과,
   상기 피스톤의 외부에서 상기 쓰러스트 축에 평행하게 상기 피스톤을 가이드하는 트래버스와,
   상기 피스톤이 상기 트래버스에 대해 회전하지 못하도록 하는 원기둥형의 원형 키를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 디스크 브레이크.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 원형 키는 반원기둥 형상으로 돌출되도록 상기 피스톤에 결합되며, 상기 트래버스는 상기 쓰러스트 축에 평행한 키홈을 구비하며,
   상기 원형 키는 상기 키홈에 체결되는 것을 특징으로 하는 차량용 디스크 브레이크.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 키홈은 어드저스트먼트를 위한 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 디스크 브레이크.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 피스톤 기어는 상기 레버와 나사 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 디스크 브레이크.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 쓰러스트 어셈블리는 적어도 두 개의 피스톤 기어를 구비하며, 상기 적어도 두 개의 피스톤 기어는 기어 결합에 의해 동기화되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 디스크 브레이크.
   
6. 레버를 구비하는 차량용 디스크 브레이크의 어드저스트먼트 시스템에 있어서,
   상기 레버의 회전에 의해 회전하는 피스톤 기어와,
   상기 피스톤 기어의 외부에서 상기 피스톤 기어와 나사 결합되어 있는 피스톤과,
   상기 피스톤의 외부에서 상기 피스톤을 가이드하는 트래버스와,
   상기 피스톤이 상기 트래버스에 대해 회전하지 못하도록 하는 원기둥형의 원형 키를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 디스크 브레이크용 어드저스트먼트 시스템.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 원형 키는 반원기둥 형상으로 돌출되도록 상기 피스톤에 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 디스크 브레이크용 어드저스트먼트 시스템.

Images