KR20170085015A - 디플렉터가 달린 입자포집 브레이크 어셈블리 - Google Patents

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KR20170085015A
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caliper
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크리스토프 로카-세라
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탈라노 테크놀로지
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Abstract

본 발명에 따르면 캘리퍼 브라켓(1), 로터 디스크(2), 캘리퍼(9)에 의해 체결되고, 마모로 인해 발생한 입자들을 방출할 수 있는 마찰재료를 포함한 2개의 이동식 패드들(5,5B), 및 적어도 부분적으로 캘리퍼 브라켓 부근에 설비되고, 각 패드 부근에, 디플렉터(4)에 의해 경계지어지고 음압이 발생되는 석션영역(ZA)을 포함한 석션장치(3)를 포함한 무공해 브레이크 시스템으로서, 디플렉터는 패드에 대한 외부 반경위치에 있는 적어도 하나의 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 무공해 브레이크 시스템 어셈블리를 제공한다.

Description

디플렉터가 달린 입자포집 브레이크 어셈블리{Particle trapping brake assembly with deflector}
본 발명은 무공해 브레이크 시스템들에 관한 것으로, 특히 또는 철도 차량에 사용하기 위한 브레이크 시스템들에 관한 것이다. 본 발명은 마찰 제동에 의해 방출되는 마모로 인해 발생한 입자 및 티끌을 흡입함으로써 포집할 수 있는 브레이크 시스템들에 관한 것이다.
이들 입자들은 주위 환경에 방출될 경우 건강에 유해한 것으로 알려져 있다. 자동차에 사용하기 위한 전자모터들의 발전으로 마찰 브레이크 시스템의 마모로 인해 발생한 입자 및 티끌을 취급할 필요성이 강화되었다.
참조문헌 WO2014072234는 패드/디스크 인터페이스에 가능한 한 가까이 발생한 석션원리를 바탕으로 간단하고 완전한 자율장치를 개시하고 있다.
그러나, 포집율은 대기상태 및 특히 브레이크 패드 바로 부근에서 만연한 상대풍에 좌우되기 때문에 최적이지 않다.
따라서, 상술한 단점들 중 일부 또는 모두를 제거하는 방식으로 제동으로 인해 발생한 입자 및 티끌을 포집하기 위한 방안들을 개선할 필요성이 있다.
이를 위해, 본 발명은:
- 캘리퍼 브라켓;
- 축 주위로 회전하며, 축에 대한 반경방향(R)이 정의된 로터 디스크;
- 캘리퍼에 의해 제공된 체결력을 받아 제동하기 위해 상기 디스크를 받치도록 되어 있으며, 마모로 인해 발생한 입자들을 방출할 수 있는 마찰재료를 포함한 2개의 이동식 패드들; 및
- 적어도 부분적으로 캘리퍼 브라켓 부근에 설비되고, 각 패드 부근에, 디플렉터에 의해 경계지어지고 음압이 발생되는 석션영역(ZA)을 포함한 석션장치를 포함한 무공해 브레이크 시스템으로서,
디플렉터는 패드에 대한 외부 반경위치에 있는 적어도 하나의 제 1 확장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무공해 브레이크 시스템 어셈블리를 제안한다.
이런 설비들로, 브레이크 어셈블리 주위의 다양한 기상학적 상태들 하에서도 입자 포집률을 높일 수 있다.
특히, 석션영역(ZA)은 주로 디스크의 정상 회전방향(FW)에 대해 패드의 전면에 위치되나, 국소적 기상학의 변화로 인해 입자들이 모두 접선방향으로 방출될 수 없고, 이점적으로는 제 1 확장부가 외부로 나가는 경향이 있는 입자들을 포집하게 할 수 있는 것을 알게 될 것이다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 하기의 설비들 중 하나 이상이 가능하게 사용될 수 있다:
- 디플렉터는 패드에 대해 내부 반경방향 위치에 있는 적어도 하나의 제 2 확장부를 포함한다. 따라서, 석션영역(ZA)은 특히 내부로 들어오는 경향이 있는 입자들에 대해 더 최적화된다;
- 석션장치는 캘리퍼 브라켓 부근에 전체적으로 설비되고 캘리퍼 브라켓에 부착될 수 있으며, 석션장치는:
- 입자들을 모으기 위한 적어도 하나의 탱크;
- 석션영역들에서 탱크로 안내되는 파이프; 및
- 구동수단에 의해 구동되고 탱크에 음압을 생성하도록 구성된 임펠러를 더 포함한다; 이로써 기계적 일체성과 자율성이 개선된다;
- 구동수단은 기계적이며 디스크에 비벼지는 롤러를 포함하며; 따라서, 완전한 자율성을 제공할 수 있다;
- 구동수단은 전기적이며 제어유닛에 의해 제어되는 전기모터를 포함할 수 있다; 이는 제어에 있어 다양성과 융통성을 제공한다;
- 디플렉터는 디스크 표면으로부터 1 내지 2mm의 거리(H)에 있는 디스크에 가장 가까이 있는 에지를 갖는다;
- 일실시예에 따르면, 디플렉터는 캘리퍼 브라켓과 일체로 몰딩될 수 있다; 이는 상기 방안의 아키텍쳐를 간단하게 하고 비용을 줄일 수 있게 한다, 이는 다른 기계가공을 배제하지 않음에 유의하라;
- 이 경우 파이프는 캘리퍼 브라켓에 있는 관통구에 의해 부분적으로 형성될 수 있다; 상기 방안의 컴팩트함이 더 향상된다;
- 디플렉터는 주조 알루미늄과 같은 재료로 제조된 별개의 부분이다; 이 재료는 상기 위치에 지배적일 수 있는 높은 온도를 견딜 수 있다;
- 일실시예로, 디플렉터의 프리 에지는 패드 라이닝의 전단에 대해 그리고 적어도 부분적으로는 내부 반경부와 외부 반경부에 대해 가까이 연이어 일치되고, 디플렉터의 프리 에지는 라이닝으로부터 접선방향으로 0.5mm 내지 1.5mm의 거리(K)에 있다; 따라서 제조 및 포집 품질에 있어 통계적 분포를 수용하기 위한 필요충분한 유격이 있게 된다.
본 발명의 내용에 포함됨.
비제한적인 예로써 제시된 본 발명의 2가지 실시예들의 하기 설명을 읽을 때 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점들이 명백해진다. 본 발명은 또한 첨부도면을 참조로 더 잘 이해된다:
도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 어셈블리의 전체도이다.
도 1b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른, 도 1a와 유사한, 브레이크 어셈블리의 전체도이다.
도 2는 횡단면도이다.
도 3은 입자 경로들의 설명도를 도시한 것이다.
도 4a는 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템의 분해도이다.
도 4b는 제 2 실시예에 따른 브레이크 시스템의 분해도이다.
도 5는 포집영역을 도시한 것이다.
도 6은 패드와 디플렉터 간의 경계영역을 도시한 것이다.
여러 도면에서, 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 요소들을 나타낸다. 도면은 반드시 비례에 따를 필요가 없고, 설명을 명확히 하기 위해 치수, 특히 소정의 안전 여유 또는 갭이 다소 과장되어 있음에 유의해야 한다.
도 1a는 디스크 브레이크 구성과 관련된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 어셈블리(10)를 도시한 것이다. 이런 디스크 브레이크 구성은 자동차, 다용도 트럭, 중장비 차량, 및 버스뿐만 아니라 철도차량 및 이륜차에 매우 통상적이다. 이 구성에서, 브레이크 작동이 휠 림과 일체로 된 그러나 휠 림과 구별되는 "디스크"라고 하는 로터에 가해진다.
특히 시내에서 차량교통의 증가로 인해 브레이크 시스템에 의해 방출된 입자들이 증가하고 있다. 의료 연구에 따르면 이들 입자들은 호흡기계 및 전반적으로 건강에 유해하다고 확인된다. 따라서, 이들 입자들을 주위환경으로의 방출을 실질적으로 감소하는 것이 중요하며, 이는 본 발명의 목적이다.
회생 전자제동 또는 와류 제동과 같이 어디에서나 가능한 마찰이 없는 브레이크 시스템을 이용하기 위한 노력들이 행해지고 있으나, 마찰 브레이크 시스템들은 모든 속도에서 효율적이고, 차량을 정지상태로 유지하게 하며, 긴급제동을 위해 적절하고 효과적인 방안을 제공하기 때문에 완전히 제거될 수 없다고 밝혀졌다.
마찰 제동에서, 브레이크는 2개의 패드들이 마찰을 가하여 운동에너지를 열로 바꿈으로써 감속시키기는 휠의 축(X) 주위로 회전하는 로터(2)에 기반한다. 축(X) 주위로 회전함으로써 (축 및 접선방향(T)에 국소적으로 직각인) 접선(또는 원주)방향(T)과 반경방향(R)이 정의될 수 있다.
전방이동에 해당하는 회전의 정상방향(FW)도 또한 정의된다. 어느 한 방향으로 이동하는 철도장비에 대해, FW에 반대되는 방향을 취급하도록 후술된 석션장치가 중복될 수 있음에 유의해야 한다.
도 1a에서 도 4b에 도시된 바와 같이, 그리고 여러 실시예들에 통상적으로, 브레이크 어셈블리(10)는 피제동되는 휠(또는 피제동 액슬의 휠)과 일체로 되고 두께가 일정한 디스크 형태의 로터(2) 및 브레이크 캘리퍼(9)의 작동에 의해 제동하도록 상기 로터를 받치게 설계된 2개의 패드들(5,5B)(또한 "브레이크 패드"라고 함)을 포함한다.
디스크는 허브, 축(X)에 수직인 21로 표시된 제 1 환형 측면, 및 제 1 환형 측면에 평행한 제 2 환형 측면(22)을 포함한다; 디스크 에지(23)라고 하는 림에 의해 측면들의 반경방향 외부 에지들이 연결된다.
캘리퍼 브라켓(1)에 대한 플로팅 마운팅으로 브레이크 캘리퍼(9)가 부착된다. 가령 핀(95)("가이드 핀"으로 또한 알려짐) 상에 X를 따라 부유하는 이 마운팅은 잘 알려져 있으며 따라서 더 설명하지 않는다.
캘리퍼 브라켓(1)은 서스펜션 암 또는 허브 캐리어에 단단히 고정되도록 되어 있는 클레비스(11) 및 디스크에 걸터앉은 U자형 커텍터들(또한 때로 "브릿지"라고 함): 보다 정확하게 전면에 제 1 브릿지(12), 후면에 제 2 브릿지(13), 및 클레비스들을 마주보는 브릿지들을 연결하는 커넥팅 아크(19)를 포함한다.
노면 차량의 경우, 클레비스(11)가 디스크(2)에 대해 차량의 내측에 설비되고, 커넥팅 아크(19)는 디스크(2)에 대해 차량의 외측에 설비된다. 클레비스(11)는 체결나사를 수용하는 홀(17)에 의해 서스펜션 암 또는 허브 캐리어에 고정되게 되어 있다.
패드(5)는 캘리퍼 브라켓(1)에 대해 X를 따라 이동할 수 있도록 실장되나, 패드는 하기에 더 후술되는 바와 같이 상보적인 형태들에 의해 실질적으로 원주방향(T) 및 반경방향(R)으로 움직이지 않는다.
패드들(5)은 브레이크 캘리퍼(9) 내부에 수용되고 패드들의 라이닝들이 각각 제 1 디스크면(21) 및 제 2 디스크면(22)을 바라보며 디스크(2)를 둘러싼다.
그 자체로 알려진 바와 같이, 2개의 패드들(5, 5B)은 피스톤(91)에 의해 서로 밀어질 수 있어 로터(2)를 사이에 끼워, 휠의 축방향(X)에 평행하게 지향된 힘(PF)을 발생시킨다. 캘리퍼는 전반적으로 U자형 구성이며 바디(90)와 피스톤(91)을 대향해 설비된 핑거들(92)을 포함한다.
각 패드(5)는 마찰로 인한 마모로 인해 발생한 입자들(8)을 방출할 수 있는 마찰재료를 포함한 금속 브레이킹(50)과 가압바디(51)를 갖는다. 가압바디를 "라이닝"(51)이라도 하며 마찰재료는 때로 상표명으로 언급된다. 마찰면이 52로 표시되고, 라이닝(51)이 마모됨에 따라, 이 면은 점차 브레이킹 플레이트(50)에 더 가까이 이동한다.
브레이킹 플레이트(50)는 각 단부에 돌기부(56)를 포함하고, 각 돌기부는 캘리퍼 브라켓(1)의 폼핏팅 하우징(14)에 수용된다. 이는 접선방향(T) 및 반경방향(R)으로 움직이지 못하게 하며 하우징은 축방향(X)으로 돌기부가 움직이게 한다.
본 발명에 따르면, 브레이크 어셈블리(10)는 제동으로 인한 마모로부터 발생한 입자 또는 티끌(8)을 포집할 수 있는 석션장치(3)를 포함한다.
석션장치(3)는 캘리퍼 브라켓(1)의 직접 관련된 환경에 조화를 용이하게 하는 치수를 갖는다.
보다 상세하게, 석션장치(3)는:
- 패드 라이닝에 가까운 포집영역을 정의할 수 있는 디플렉터(4)가 달린 석션영역(ZA);
- 마찰재료(8)의 입자들을 모으기 위한 포집탱크(38);
- 석션영역(ZA)에서 포집탱크(38)로 안내되는, 가능하게는 탱크에 이르는 공통 세그먼트를 갖는 파이프(31,32), 즉, 일측에 제 1 파이프(31)와 타측에 제 2 파이프(32); 및
- 후술되며 따라서 탱크에 음압을 발생할 수 있는 구동수단들에 의해 구동되는 임펠러(36)를 포함한다.
필터가 탱크에 제공된다; 필터는 음압을 발생하기 위해 공기는 통과시키나 입자(8)는 통과시키지 않는다.
임펠러의 회전에 의해 음압이 탱크(38)에서 발생된다. 이 음압은 또한 파이프, 석션 마우스(47), 및 디플렉터(4)에 의해 경계정해진 포집영역(ZA)에서 지배적이다. 음압은 포집영역(ZA)에서 탱크(38)까지 입자를 충분히 인출한다.
다시 말하면, 디플렉터(4)는 디스크(2) 및 라이닝(51)과 함께 석션영역(ZA)이라고 하는 다소 폐쇄된 공간을 정의한다.
이점적으로, 그리고 종래기술의 소정 석션들과 달리, 입자들을 분산시킬 수 있는 송풍이 전혀 사용된지 않는다.
한가지 이점적인 태양에 따르면, 디플렉터는 패드에 대해 외부 반경방향 위치에 있는 제 1 확장부(41)를 포함한다.
이는 또한 디플렉터가 패드에 대해 내부 반경방향 위치에 있는 제 2 확장부(42)를 포함할 수 있게 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 시간(t)에서 우세한 기상학에 따라, 입자의 배출이 엄격하게 접선방향 배출형태(ET)로 반드시 발생할 필요는 없다. 꽤 잦은 경우로, 원심배출(EF)이 관찰되고, 기타 더 드문 경우로, 심지어 구심배출(EP)이 관찰될 수 있다. 물론, 동시에 원심배출 및 구심배출과 더불어 경로들에 있어 분포가 상당할 수 있다.
외부 및 내부 반경위치에 각각 있는 확장부들(41,42)로부터의 범위는 도 3에서 꽤 확장되나 도 6에서는 확장이 덜한 것을 알 수 있다.
실제로, 라이닝은 X에 중심을 둔 원호를 형성하는 외부 에지(58)가 있고, 이 외부 에지는 전단(59)을 가지며, 본 발명자는 외부 확장부(41)가 적어도 상기 전단(59)로 확장되어야 하는 것을 알았다(도 6 참조). 바람직하기로, 외부 확장부(41)는 원호를 형성하는 에부 에지(58)의 전단(59)을 커버한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 디플렉터(4)는 디스크 표면으로부터 1 내지 2mm의 거리(H)에 위치된 디스크에 가장 가까운 에지를 갖는다. 다시 말하면, H는 디스크의 표면에 대한 디플렉터(4)의 틈이다. 도 2에서는, 캘리퍼 브라켓(1)이 나타나 있지 않는 것을 관찰한다.
디플렉터의 프리 에지(45)의 형태는 패드 라이닝의 전단(54)에 대해 그리고 적어도 부분적으로는 내부 반경부와 외부 반경부에 대해 가까이 연이어 일치된다. 한가지 이점적인 실시예에서, 디플렉터의 프리 에지는 라이닝으로부터 0.5mm 내지 1.5mm의 거리(K)에 있다.
디플렉터의 범위는 패드 및 기타 부품들의 냉각에 대한 영향이 최소화되는 것만 엄밀히 필요하다.
디스크(2)는 또한 마모를 받으며 석션장치에 의해 또한 포집된 금속 입자들을 방출하는 것을 알게된다.
지금까지 설명은 다른 실시예들에 대해 동일한 것을 알게된다.
특히 도 1a 및 도 4a에 나타낸 제 1 실시예에 따르면, 구동수단은 참조문헌 WO2014072234에 상술한 기계적 방안을 기초로 한다. 롤러(39)는 로터의 에지(23)에 기초를 두며, 롤러는 마찰구동된다. 스프링이 든 마운팅은 가해진 압력을 조절하게 한다. 소정의 음압에 만족스러운 임펠러의 속도와 디스크의 속도 간에 일정한 비례를 얻기 위해 가속/감속기어가 제공될 수 있다.
도시된 예에서, 디플렉터(4)는 주조 알루미늄과 같은 재료로 제조된 별개의 부분이다.
특히 도 1b 및 도 4b에 나타낸 제 2 실시예에 따르면, 전기모터(35)는 임펠러를 구동하기 위한 수단으로서 사용된다. 이 전기모터는 가령 브레이크 페달에 대한 드라이버 제동작동을 기초로 한 전기모터를 작동시키도록 구성된 소프트웨어를 포함한 제어유닛(미도시)에 의해 제어된다.
한가지 변형(미도시)에 따르면, 브레이크 어셈블리들 각각에 파이프에 의해 연결된 집중식 유닛에 음압발생요소를 이용한다.
도시된 예에서, 디플렉터(4)는 주조 알루미늄과 같은 재료로 제조된 별개의 부분이다.
도시된 2가지 실시예들에서, 디플렉터(4,4B)는 캘리퍼 브라켓(1)에 대해 단단히 실장된다. 디스크에 대한 캘리퍼 브라켓의 위치는 매우 정확하기 때문에, 디플렉터(4,4B)의 위치는 패드의 마모 정도에 무관하게 디스크에 대해 적절히 유지된다; 따라서, 패드(5)의 라이닝(51)의 나머지 두께에 무관하게 적절히 유지된 치수(H)와 치수(K)를 얻을 수 있다(상기 참조).
도시된 2가지 실시예들에서, 디플렉터(4,4B)는 주조 알루미늄과 같은 재료로 제조된 별개의 부분이다.
한가지 변형(미도시)에 따르면, 디플렉터는 캘리퍼 브라켓(1)과 일체로 몰딩된다. 이 경우, 도 4b에 도시된 경우에서와 같이, 파이프는 캘리퍼 브라켓에 있는 관통구(18)에 의해 부분적으로 형성될 수 있다.
한가지 변형(미도시)에 따르면, 캘리퍼는 캘리퍼 브라켓에 고정 실장될 수 있음에 유의하라.
1: 캘리퍼 브라켓
2: 로터
3: 석션장치
4: 디플렉터
5, 5B: 패드
8: 입자
9: 브레이크 캘리퍼
10: 브레이크 시스템
11: 클레비스
12: 제 1 브릿지
13: 제 2 브릿지
14: 폼핏팅 하우징
17: 홀
18: 관통구
19: 커넥팅 아크
21: 제 1 디스크면
22: 제 2 디스크면
31,32: 파이프
35: 전기모터
36:임펠러
38: 탱크(38)
39: 롤러
41: 제 1 확장부
42: 제 2 확장부
45: 프리 에지
47: 석션 마우스
50: 브레이킹 플레이트
51: 라이닝
52: 마찰면
54: 전단
56: 돌기부
90: 바디
91: 피스톤
92: 핑거
T: 접선(또는 원주)방향
R: 반경방향
ZA: 석션영역

Claims (8)

  1. - 캘리퍼 브라켓(1);
    - 축(X) 주위로 회전하며, 축에 대한 반경방향(R)이 정의된 로터 디스크(2);
    - 캘리퍼(9)에 의해 제공된 체결력(PF)을 받아 제동하기 위해 상기 디스크를 받치도록 되어 있으며, 마모로 인해 발생한 입자들(8)을 방출할 수 있는 마찰재료를 포함한 2개의 이동식 패드들(5,5B); 및
    - 적어도 부분적으로 캘리퍼 브라켓 부근에 설비되고, 각 패드 부근에, 디플렉터(4)에 의해 경계지어지고 음압이 발생되는 석션영역(ZA)을 포함한 석션장치(3)를 포함한 무공해 브레이크 시스템으로서,
    디플렉터는 패드에 대한 외부 반경위치에 있는 적어도 하나의 제 1 확장부(41)를 포함하고, 디플렉터(4)는 캘리퍼 브라켓(1)과 일체로 몰딩되는 것을 특징으로 하는 무공해 브레이크 시스템 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    디플렉터는 패드에 대한 내부 반경방향 위치에 있는 적어도 하나의 제 2 확장부(42)를 포함하는 무공해 브레이크 시스템 어셈블리.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    석션장치는 전체적으로 캘리퍼 브라켓 부근에 설비되고 캘리퍼 브라켓에 부착되며, 석션장치는:
    - 입자들을 모으기 위한 적어도 하나의 탱크(38);
    - 석션영역들에서 탱크로 안내되는 파이프(31,32); 및
    - 구동수단에 의해 구동되고 탱크에 음압을 생성하도록 구성된 임펠러(36)를 더 포함하는 무공해 브레이크 시스템 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서,
    구동수단은 기계적이며 디스크에 비벼지는 롤러(39)를 포함하는 무공해 브레이크 시스템 어셈블리.
  5. 제 3 항에 있어서,
    구동수단은 전기적이며 제어유닛에 의해 제어되는 전기모터(35)를 포함하는 무공해 브레이크 시스템 어셈블리.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    디플렉터는 디스크 표면으로부터 1 내지 2mm의 거리(H)에 있는 디스크에 가장 가까이 있는 에지를 갖는 무공해 브레이크 시스템 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서,
    파이프는 캘리퍼 브라켓에 있는 관통구에 의해 부분적으로 형성되는 무공해 브레이크 시스템 어셈블리.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    디플렉터(4)의 프리 에지는 패드 라이닝의 전단(54)에 대해 그리고 적어도 부분적으로는 내부 반경부와 외부 반경부에 대해 가까이 연이어 일치되고, 디플렉터의 프리 에지는 라이닝으로부터 접선방향으로 0.5mm 내지 1.5mm의 거리(K)에 있는 무공해 브레이크 시스템 어셈블리.
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