KR20170001179U

KR20170001179U - 모터 브레이크 장치

Info

Publication number: KR20170001179U
Application number: KR2020150006339U
Authority: KR
Inventors: 김종갑
Original assignee: 김종갑
Priority date: 2015-09-23
Filing date: 2015-09-23
Publication date: 2017-03-31

Abstract

본 고안은 모터 브레이크 장치에 관한 것이다. 본 고안 모터 브레이크 장치는 축선 방향을 따라 형성된 다각형 허브관통공을 갖는 라이닝패드와, 모터 구동축에 연결되어 일체 회전하며 라이닝패드의 허브관통공에 형상맞춤하여 삽입되는 다각단면형상의 물림삽입부를 갖는 허브와, 라이닝패드와 허브 사이에 개재되며 축선에 대해 상호 각도 간격을 두고 배치되어 라이닝패드에 대해 허브를 반경방향으로 탄성적으로 가압하는 복수의 허브스프링을 갖는다. 이와 같은 모터 브레이크 장치는 비교적 간단한 구성으로 충격과 소음을 저감시켜 내구적 성능을 유지할 수 있도록 한다.

Description

모터 브레이크 장치 {Braker for an Electrical Motor}

본 고안은 모터 브레이크 장치에 관한 것이다.

대형모터의 제동을 위한 브레이크장치는 주로 모터축과 함께 하는 허브와 허브에 축선방향을 따라 슬라이딩 이동가능하게 결합된 라이닝패드를 갖는다. 허브와 라이닝패드는 일체 회전하는 한편, 축선방향의 상대이동이 가능하도록 비교적 큰 여유공차를 둔 헐거운 끼워맞춤으로 축결합되어 있다. 그리고 그들 사이에는 스프링이 개재되어 있어 허브에 대한 라이닝패드의 자유로운 이동을 저지한다.

그런데 이러한 종래의 모터브레이크 장치에서는 헐거운 끼워맞춤을 위한 축결합 구조가 비교적 복잡하여 가공비가 증대하고, 여유공차에 기인한 충격과 소음 발생 혹은 스프링의 이탈 등으로 장치의 내구성이 저하하며, 라이닝패드가 허브의 축선방향을 따라 원하지 않게 유동하여 오작동을 유발하기도 하였다.

따라서 본 고안의 목적은 비교적 간단한 구성으로 충격과 소음을 저감시켜 내구적 성능을 유지할 수 있도록 한 모터브레이크 장치를 제공하는 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 기술 구성은, 모터의 구동축에 연결되는 모터 브레이크 장치에 있어서, 축선 방향을 따라 형성된 다각형 허브관통공을 갖는 라이닝패드, 상기 구동축에 연결되어 일체 회전하며 상기 허브관통공에 형상맞춤하여 삽입되는 다각단면형상의 물림삽입부를 갖는 허브, 및 상기 라이닝패드와 상기 허브 사이에 개재되며 축선에 대해 상호 각도 간격을 두고 배치되어 상기 라이닝패드에 대해 상기 허브를 반경방향으로 탄성적으로 가압하는 복수의 허브스프링으로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 물림삽입부는 상호 직교하는 2쌍의 슬라이딩면을 갖는 4각단면형상을 가지며, 상기 허브스프링은 상호 직교하는 슬라이딩면에 각각 배치된다. 이에 의해 제조공정이 단순화되고 허브스프링에 의한 상대 요동 및 충격소음 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 허브스프링은 스트립형상의 판스프링으로서, 상기 허브관통공의 벽면과 상기 물림삽입부의 슬라이딩면 사이에 상기 축선방향에 평행하게 배치된다. 판스프링은 두께가 얇게 만들고 라이닝패드와 허브의 조립공차 영역에 끼워지므로 코일스프링 보다는 판스프링이 제작에 유리하다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 허브스프링은 양단부에 절곡형성된 물림절곡부를 가지며, 상기 물림삽입부는 상기 슬라이딩면으로부터 함몰 형성되어 상기 허브스프링을 적어도 부분적으로 수용하는 안착함몰부와 상기 안착함몰부의 축선방향 양단부 영역에 상기 물림절곡부와 맞물려 상기 허브스프링의 이탈을 저지하는 걸림턱을 갖는다. 허브스프링은 판스프링으로서 중앙의 중앙스프링부와 양단의 물림절곡부를 갖는다. 허브스프링안착부에는 중앙부위에 허브스프링이 안착될 중앙스프링 안착함몰부가 있고, 양단에는 허브스프링의 물림절곡부가 이탈하지 않도록 형성된 걸림턱을 형성한다. 허브스프링을 허브안착홈에 끼운 상태에서 라이닝패드에 조립이 가능하다.

상기 허브스프링들의 탄성력에 의한 상기 허브의 물림삽입부와 상기 허브관통공 사이의 마찰력은 상기 라이닝패드의 자중보다 더 크다. 모터 구동축이 수직이 되도록 모터가 조립되는 경우에, 라이닝패드가 자중에 의해 허브로부터 이탈되면 제품의 동작이 불안정해 질수 있다. 허브스프링의 탄성력과 물림삽입부 및 허브관통공의 마찰계수를 적절히 설계하면 라이닝패드가 허브로부터 자중에 의해 이탈되지 않도록 구성한다.

상술한 바와 같이 구성되고 작용하는 본 고안의 모터 브레이크 장치는 브레이크 작동 시 허브와 라이닝패드 사이에서 발생하는 충격 소음이 감소하는 효과가 있다. 또한 라이닝패드가 충격으로 손상되는 것을 방지하는 효과도 있다. 또한 허브와 라이닝패드가 밀착하여 동작하므로 기동 시 떨림이나 진동이 발생을 억제하는 효과도 있다. 결국 본 고안의 브레이크 장치는 안정적인 동작이 가능하므로 고품질의 모터 특성을 제공한다.

도 1은 본 고안에 따른 모터 브레이크 장치가 장착된 모터의 정면도이다.
도 2는 본 고안에 따른 모터 브레이크 장치의 종단면도이다.
도 3은 라이닝패드, 허브 및 허브스프링의 결합 상태를 설명하는 분해사시도이다.
도 4는 허브스프링의 안착상태 종단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시 예에 대하여 상세히 설명한다. 본 고안의 특징 및 이점들은 첨부된 도면에 의거한 바람직한 실시예에 대한 설명으로 더욱 명백해 질 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 모터 브레이크 장치가 장착된 모터(100)의 정면도이다. 모터(100)는 모터부(200)와 브레이크 장치(300)로 이루어져 있다. 모터부(200)는 전기에너지를 운동에너지로 전환하며, 구동축(210)을 통해 회전구동력을 출력하고, 브레이크 장치(300)는 모터부(200)를 제동하는 기능을 수행한다.

도 2는 본 고안에 따른 모터 브레이크 장치(300)의 종단면도이다. 허브(350)는 구동축(210)과 일체 회전가능하게 연결되어, 구동축(210)과 동축적으로 축선방향을 따라 연장되어 있다. 허브(350)는 디스크 형상의 라이닝패드(360)가 허브(350) 외부에 끼워져 있다. 라이닝패드(360)와 허브(350)는 축선방향으로 상대이동이 가능하도록 반경 방향으로 비교적 큰 여유공차를 가진 헐거운 끼워맞춤으로 축결합되어 있다.

라이닝패드(360)는 아마추어(330)와 브레이크지지부(370) 사이에 위치한다. 아마추어(330)는 전자석(320)의 전자력에 반응하는 자성체이다. 전자석(320)은 내부에 코일을 구비하여 코일에 전기라 흐르면 자기력을 발생시켜 금속을 흡입하는 힘이 발생한다. 라이닝패드(360)는 브레이크스프링(340)과 밀착한 상태로 조립한다. 브레이크스프링(340)의 탄성력에 의하여 아마추어(330)를 라이닝패드(360) 방향으로 밀착시킨다.

브레이크스프링(340)은 압축코일스프링으로 구성되어 있으나, 판스프링 등 다양한 스프링을 사용할 수 있다. 도면상 부호 310은 브레이크 유닛의 고정용 볼트이며, 부호 380은 수동개방장치를 보여준다.

전자석(320)의 코일에 흐르는 전류를 차단하면, 전자석(320)은 아마추어(330)을 당기는 힘을 상실한다. 전자석의 힘이 상실되면, 아마추어(330)는 브레이크스프링(340)의 탄성력에 의하여 라이닝패드(360) 쪽으로 밀착하게 되므로, 아마추어(330)와 라이닝패드(360)의 마찰력으로 인하여 구동축이 회전하는 것을 방해하는 제동력이 발생한다. 브레이크지지부(370)는 라이닝패드(360)의 뒷면을 받쳐주어 아마추어(330)와 라이닝패드(360) 사이에서 브레이크 마찰력이 발생하도록 돕는다.

한편, 전자석(320)의 코일에 전류를 인가시키면 전자석(320)은 자기력을 발생하고, 전자석(320)은 금속재질의 아마추어(330)를 강하게 잡아당기므로, 아마추어(330)는 전자석(320) 사이의 작은 갭만큼 이동하여, 아마추어(320)와 라이닝패드(360) 사이의 압력은 해제되어 마찰력이 발생하지 않고 모터 구동축(210)은 브레이크장치의 제동력 없이 회전한다.

도 3은 라이닝패드, 허브 및 허브스프링의 결합 상태를 설명하는 분해사시도이다. 본 고안 라이닝패드(360)는 원형의 마찰패드 형상을 가지며, 가장 외곽에는 아마추어(330)와 밀착하여 마찰력을 형성하기 위한 라이닝패드 마찰부(261)를 가진다. 라이닝패드 마찰부(361)는 라이닝패드 분리홈(362)에 의해 외주부와 내주부로 분리되고, 외주부는 4개의 라이닝패드 마찰부(361)를 갖도록 라이닝패드 분리홈(362)에 의하여 분리된다. 라이닝패드(360)의 중심부에는 허브(350)가 관통하여 안착할 수 있는 허브관통공(363)이 위치한다. 허브관통공(363)은 허브(350)가 관통하여 안착하는 구멍이므로 허브(350)의 외관과 동일한 형상이다. 본 고안에서는 허브(350)가 다각형단면을 갖고 있으므로 허브관통공(363)도 다각형단면이다. 즉, 3각, 4각, 5각, 6각, 7각, 8각 등의 다각형단면이 가능하다.

본 고안 허브(350)의 구조에 대하여 설명한다. 본 고안 허브(350)는 다각형단면의 외곽부를 가지고 있다. 이 다각형단면의 외곽부를 허브의 물림삽입부(353)라 한다. 본 고안 허브(350)는 라이닝패드(360)에 끼워지면, 허브(350)의 물림삽입부(353)는 라이닝패드(360)의 허브관통공(363)에 끼워진다. 허브(350)의 물림삽입부(353)는 라이닝패드(360)의 허브관통공(363)과 축방향으로 슬라이딩하는 슬라이딩면에 해당한다. 허브(350)의 중심에는 구동축(210)이 관통하는 구동축관통홈(351)이 있다. 구동축(210)이 허브(350)에 끼워지면 허브(350)에 마련된 구동축 고정부(352)에 의해 구동축(210)과 허브(350)은 일체로 고정된다.

허브(350)의 외곽부에 있는 물림삽입부(353)의 슬라이딩면에는 허브스프링안착홈(355)이 마련되어 허브스프링(390)이 끼워진다. 허브스프링(390)은 판스프링 형태로 마련되어 허브스프링 안착홈(355)에 먼저 안착한 후 라이닝패드(360)의 허브관통공(363)에 끼워지므로 일정한 판스프링의 압력이 허브관통공(363)의 측벽에 인가된다.

허브스프링(390)은 스트립 형상의 판스프링으로서, 양단부에 절곡 형성된 물림절곡부(391)를 가지고, 중앙에는 라이닝패드의 허브관통공(363)의 측벽과 접촉하는 중앙스프링부를 가진다. 허브스프링의 물림절곡부(391)는 허브스프링안착홈(355)의 안착함몰부(356)에 안착하여 결합된 후, 허브(350)는 라이닝패드(360)에 끼워진다. 따라서, 허브스프링의 탄성에 의해 허브는 라이닝패드에 밀려서 접촉한다. 또한, 축선에 대해 상호 각도 간격을 두고 배치되어 있는 한 쌍의 허브스프링(390)이 조립되므로, 허브(350)과 라이닝패드(360)는 상호간에 한 쌍의 허브스프링에 의한 힘을 받는다.

도 3에서 2개의 허브스프링 중 x축에 삽입된 제1허브스프링에 의하여 허브와 라이닝패드는 x축 방향으로 힘을 받는다. 허브와 라이닝패드는 비교적 여유가 큰 헐거운 공차를 가지므로 그 사이에는 일정량의 갭이 있다. 제1허브스프링의 탄성력에 의해 제1 허브스프링이 조립된 부분은 갭이 벌어지며 반대편 허브와 라이닝패드는 밀착하게 된다.

도 3에서 2개의 허브스프링 중 y축에 삽입된 제2허브스프링에 의하여 허브와 라이닝패드는 y축 방향으로 힘을 받는다. 제2허브스프링의 탄성력에 의해 제2허브스프링이 끼워진 부분은 갭이 벌어지고, 반대편 위쪽의 허브와 라이닝패드가 밀착하게 된다. 결국 2개의 허브스프링에 의하여 x축 방향 및 y축 방향의 힘을 인가한다. 따라서 허브(350)와 라이닝패드(360)에 대하여 두 개의 힘 x축 및 y축 방향으로 밀리므로 도면 상의 구동축고정부(352) 방향에서 허브와 라이닝패드가 밀착한 상태가 된다.

본 고안에서 복수개의 허브스프링이 상호 각도 간격을 두고 반경방향으로 탄성력을 작용하므로, 상대 요동이나 기동 시에 충격소음을 효과적으로 억제할 수 있다. 본 고안의 실시예에서는 두 개의 허브스프링들이 상호 직교하는 구성을 취하고 있으나, 경우에 따라서는 허브스프링의 작용방향이 90도가 아닌 다른 각도, 예를 들어 45도 혹은 120도 등 다양한 각도로 배치할 수 있다.

한편, 모터의 구동축이 수직이 되는 상태로 모터가 사용되는 환경에 있어서, 라이닝패드(360)가 허브(350)로부터 자중으로 인하여 이격되는 문제점도 개선된다.허브스프링의 탄성력에 의해 허브와 라이닝패드는 밀착하여 고정되므로 허브의 물림삽입부와 라이닝패드의 허브관통공 벽면 사이에는 마찰력이 작용한다. 이 마찰력이 라이닝패드의 자중보다 크다면 라이닝패드는 자중에 의해 이탈되는 것이 방지된다. 허브스프링의 탄성력과 물림삽입부 및 라이닝패드의 마찰계수를 조절하여 라이닝패드가 자중에 의해 이탈되지 않도록 설계 할 수 있다.

본 고안 허브의 사각형상의 물림삽입부(353)의 각 코너에는 모서리커팅부(354)가 각각 형성되어있다. 즉, 상호 직교한 물림삽입부 슬라이딩면 사이의 모서리에 사면절취에 의해 형성된 사면슬라이딩면을 갖도록 하였다. 바람직한 실시 예에서는 메인이 되는 4각의 변은 길이는 길고, 사면절취부의 나머지 4개의 변은 길이가 짧게 구성한다.

도 4는 본 고안 허브(350)의 종단면도이다. 도 4에서는 허브(350)의 허브안착홈(355)에 안착된 허브스프링(390)을 보여준다. 허브(350)의 4각형 물림삽입부의 변에는 허브스프링안착홈(355)이 형성된다. 허브스프링안착홈(355)에는 허브스프링(390)이 끼워진다.

허브스프링(390)은 스트립형상의 판스프링으로서, 허브관통공의 벽면과 물림삽입부의 슬라이딩면 사이에 축선방향에 평행하게 배치된다. 허브스프링의 양단부에는 절곡형성된 물림절곡부를 가진다. 허브의 허브스프링안착홈(355)에는 허브스프링의 중앙스프링부를 수용하는 안착함몰부와 안착함몰부의 축선방향 양단부 영역에 물림절곡부와 맞물려 허브스프링의 이탈을 저지하는 걸림턱(356)을 갖는다. 허브스프링(390)의 물림절곡부는 허브스프링안착홈(355)에 마련된 걸림턱(356)에 걸리게 되고, 허브의 안착함몰부 및 외곽보다 약간 돌출되므로 허브(350)가 라이닝패드(360)에 끼워지면 소정의 탄성력을 인가하게 된다.

정지한 상태에서 모터가 기동하면 구동축(210)은 회전하고 구동축(210)과 연결된 허브(350)도 회전한다. 허브(350)와 라이닝패드(360)는 원래 헐거운 끼워??춤으로 조립되므로 여유공차 만큼 갭이 있다. 복수개의 허브스프링(390)이 허브(350) 및 라이닝패드(360) 사이에 끼워져 있으므로, 허브(350)와 라이닝패드(360)는 갭이 없이 밀착한 상태로 조립되어 있다. 따라서, 허브의 회전에 의하여 라이닝패드(360)도 충격 소음 없이 회전하게 된다. 본 고안은 이러한 충격 소음이 없는 만큼, 라이닝패드(360)의 손상도 그만큼 적어진다.

이상에서 예시적인 실시예를 사용하여 기술적 내용을 설명하였으나, 상술한 실시 예는 본 고안에 따른 하나의 실시 예일 뿐이며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 고안의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 고안의 기술적 사상의 범위 내라면 하기에서 기술되는 본 고안의 청구범위에 속한다 할 것이다.

100 : 모터
200 : 모터부
210 : 구동축
300 : 브레이크 장치
310 : 고정볼트
320 : 전자석
330 : 아마추어
340 : 브레이크스프링
350 : 허브
351 : 구동축관통홈
352 : 구동축고정부
353 : 물림삽입부
354 : 모서리커팅부
355 : 허브스프링안착홈
356 : 걸림턱
360 : 라이닝패드
361 : 라이닝패드마찰부
362 : 라이닝패드분리홈
363 : 허브관통공
370 : 브레이크지지부
380 : 수동개방장치

Claims

모터의 구동축에 연결되는 모터 브레이크 장치에 있어서,
축선 방향을 따라 형성된 다각형 허브관통공을 갖는 라이닝패드;
상기 구동축에 연결되어 일체 회전하며 상기 허브관통공에 형상맞춤하여 삽입되는 다각단면형상의 물림삽입부를 갖는 허브; 및
상기 라이닝패드와 상기 허브 사이에 개재되며 축선에 대해 상호 각도 간격을 두고 배치되어 상기 라이닝패드에 대해 상기 허브를 반경방향으로 탄성적으로 가압하는 복수의 허브스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 모터 브레이커 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 물림삽입부는 상호 직교하는 2쌍의 슬라이딩면을 갖는 4각단면형상을 가지며, 상기 허브스프링은 상호 직교하는 슬라이딩면에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 모터 브레이크 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 허브스프링은 스트립형상의 판스프링으로서, 상기 허브관통공의 벽면과 상기 물림삽입부의 슬라이딩면 사이에 상기 축선방향에 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 모터 브레이크 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 허브스프링은 양단부에 절곡형성된 물림절곡부를 가지며, 상기 물림삽입부는 상기 슬라이딩면으로부터 함몰 형성되어 상기 허브스프링을 적어도 부분적으로 수용하는 안착함몰부와 상기 안착함몰부의 축선방향 양단부 영역에 상기 물림절곡부와 맞물려 상기 허브스프링의 이탈을 저지하는 걸림턱을 갖는 것을 특징으로 하는 모터 브레이크 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 허브스프링들의 탄성력에 의한 상기 허브의 물림삽입부와 상기 허브관통공 사이의 마찰력은 상기 라이닝패드의 자중보다 더 큰 것을 특징으로 하는 모터 브레이크 장치.