KR20180118672A - 각가속도에 의해서 조절되는 회전 마찰 브레이크 및 이를 포함하는 낚시 릴 - Google Patents

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KR20180118672A
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Abstract

각속력의 변화율에 의해서 조절되는 회전 마찰 브레이크(1)가 개시되고, 그러한 회전 마찰 브레이크(1)는 제1 본체(10), 제1 본체에 회전 가능하게 부착된 제2 본체(12)로서, 제2 본체의 회전 중심 축(14)을 중심으로 회전되도록 배열된, 제2 본체, 피벗 지점(18)에서 제2 본체에 회전 가능하게 부착된 적어도 하나의 제동 아암(16)을 포함하고, 피벗 지점은 회전 중심 축에 대해서 편심적으로 오프셋되며, 적어도 하나의 제동 아암은 제1 본체의 부분과 마찰 결합되도록 배열된 제동 부재를 포함하고, 적어도 하나의 제동 아암은, 피벗 지점(18)으로부터 회전 중심 축(14)까지의 거리보다 긴 피벗 지점으로부터의 거리에 배치된 질량 중심(22)을 가지며, 제동 부재는 제1 본체의 부분과 마찰 결합하도록 배열된다. 그러한 개시 내용은 또한 그러한 회전 마찰 브레이크를 포함하는 낚시 릴(50)에 관한 것이다.

Description

각가속도에 의해서 조절되는 회전 마찰 브레이크 및 이를 포함하는 낚시 릴
본 개시 내용은 회전 본체를 제동하기 위한 회전 마찰 브레이크, 및 보다 특히 제동력이 회전 본체의 각가속도에 의해서 조절되는 회전 마찰 브레이크에 관한 것이다. 본 개시 내용은 또한 그러한 회전 마찰 브레이크를 포함하는 낚시 릴에 관한 것이다.
회전 마찰 브레이크는 당업계에 잘 알려져 있다. 그러한 브레이크의 예로서 디스크 브레이크, 드럼 브레이크 등이 있다. 이들 모두는, 회전 부재의 표면 중 하나의 표면 상의 하나 이상의 제동 부재로부터 압력을 회전 본체에 어떤 방식으로든 가한다는 점에서 공통되고, 이러한 표면은, 예를 들어, 회전 본체의 봉입 표면(enveloped surface) 내측에, 회전 본체의 봉입 표면의 외측에, 또는 회전 본체의 평면 측면 상에 위치된다.
대부분의 회전 마찰 브레이크는, 예를 들어 차량 또는 기차의 제동 시스템과 같이, 본질적으로 회전 본체의 부품이 아닌 시스템에 의해서 동작된다. 그에 따라, 이러한 종류의 회전 마찰 브레이크의 제동력은 회전 본체 자체의 운동에 의해서 조절되지 않을 것이다. 또한, 제동력이 회전 부재의 거동에 따라 달라지는 자동 회전 마찰 브레이크가 있다. 그러한 브레이크의 예로서 원심 브레이크가 있다. 이들은 전형적으로 복수의 제동 아암으로 구성되고, 그러한 복수의 제동 아암은, 회전 부재의 각속력이 증가될 때 제동 아암의 중력 중심이 반경방향 외향으로 이동될 수 있게 하는 축을 따라 회전 본체에 대해서 복수의 제동 아암이 이동될 수 있도록, 회전 본체에 연결된다. 따라서, 이러한 종류의 브레이크의 제동력은 회전 부재의 각속력에 따라 달라진다.
일부 적용예에서, 각속력의 변화율을 기초로 제동 작용을 조절하는 것이 유리할 수 있다. 상황에 따라, 제동 작용은 각속력의 양의(positive) 변화율, 즉 (양의) 각가속도, 또는 각속력의 음의 변화율 즉, 각감속도로도 지칭되는 음의 각가속도 중에 발생될 수 있다. 그러한 브레이크는 몇몇 잠재적 장점을 갖는다. 장점은, 그러한 브레이크가 큰 각속력이 요구되는 적용예에서 사용될 수 있다는 것이다. 그러한 적용예에서, 원심 브레이크는 보다 덜 적합한데, 이는 그들이 회전 속력을 상당히 제한할 수 있기 때문이다.
이러한 것이 문제가 되는 적용예의 전형적인 예로서, 예를 들어 케이블 드럼, 물 호스, 대형 종이 롤 및 봉사 롤(sewing thread roll)과 같은 시스템이 있다. 이러한 시스템은 전형적으로, 복수의 회전으로 스풀 상에 권선되는 제품(예를 들어, 케이블, 호스, 종이 또는 실)을 포함한다.
브레이크 작동을 위해서 각속력의 양의 변화율이 이용될 수 있는 적용예가 엘리베이터의 트롤리 시스템에 존재한다. 엘리베이터가 너무 빨리 하향 가속되기 시작하는 오작동의 경우에, 양의 각가속도에 의해서 작동된 각도 브레이크는 그에 따라, 위험 속력에 도달하기 전에 미리 작동되어 엘리베이터의 하향 이동을 감소, 또는 심지어 정지시킬 수 있다.
브레이크 작동을 위해서 각속력의 음의 변화율이 이용될 수 있는 적용예는 낚시 릴을 위한 것이다. 그러한 적용예는, 스풀로부터 많은 양의 제품을 즉각적으로 방출할 필요가 있는, 그리고 제품이 스풀로부터 당겨질 때 스풀의 상당한 양의 각가속도를 초래하는 시스템의 전형적인 예이다. 제품 상의 당김력이 0이 되자마자, 스풀의 양의 각가속도의 위상이 종료될 것이다. 불행하게도, 스풀의 관성이 작용하여 풀림을 계속할 것이고, 결과적으로 스풀 상에 여전히 포함된 제품이, 스풀 내에서 그리고 그에 근접한 다른 기계적 부품 내에서 자체적으로 얽힐 수 있는 상당한 위험이 초래된다.
낚시 릴은 프레임 및 그러한 프레임 내에 회전 가능하게 장착된 라인 스풀을 포함한다. 캐스팅 중에, 라인이 동일한 비율로 공급될 수 없고 그 대신에 (또한 백래시(backlash)로 지칭되는) 소위 버드 네스트(birds nest) 형성을 발생시키는 그러한 빠른 속력으로 스풀이 회전되는 것을 방지하기 위해서, 낚시 릴은 종종 회전 제동 시스템을 구비하고, 그러한 회전 제동 시스템은 일반적으로, 예를 들어 하나 이상의 마찰 브레이크(예를 들어, 원심 브레이크, 스풀 장력 브레이크 등) 및 자기 브레이크와 같은, 상이한 종류의 회전 브레이크들의 조합을 포함한다. 캐스트 중에, 라인 스풀의 회전 속력은 양의 각가속도의 비교적 짧은, 초기 위상 중에 최대 속력까지 급격히 증가되고, 그 후에 더 긴 음의 각가속도(감속도)의 위상 중에 감소된다.
예를 들어 원심 브레이크 및 자기 브레이크와 같은, 종래 기술의 대부분의 회전 마찰 브레이크는 캐스트 중에 즉각적으로 작동되고, 그에 따라 양의 각가속도 중에 시작되는 제동 작용을 생성한다. 그러나, 이러한 위상 중에, 무시할 수 있는 라인 상승(line rise) 위험만이 존재하는데, 이는, 라인 스풀을 "당기는" 것이 라인, 또는 더 정확하게 라인에 부착된 루어이기 때문이고, 그러한 이유로 라인 스풀은 이러한 위상 중에 제동될 필요가 없다. 양의 각가속도의 위상 중에 라인 스풀을 제동하는 것은 긴 캐스트 가능성을 감소시킨다. 그러나, 루어 및 라인이 라인 스풀을 더 이상 "당기지" 않을 때, 즉 음의 각가속도의 위상 중에, 라인 상승을 방지하기 위해서 라인 스풀을 제동할 필요가 있다.
스웨덴 특허 SE506580(1998년 01월 12일에 Abu AB에게 허여됨)는 릴의 음의 각가속도의 위상 중에만 제동하는 것을 목적으로 하는 낚시 릴용 브레이크 시스템을 개시한다. 이는, 스풀의 양의 각가속도 중에 각각의 아암이 비-제동 위치에 있도록 배열되는 복수의 제동 아암을 이용함으로써 달성되고, 각각의 제동 아암은 스풀의 음의 각가속도 중에 제동 위치로 전환(flip over)되도록 배열된다.
SE506580에서 개시된 발명의 특별한 문제는, 제동 아암이 스풀의 양의 가속도의 전체 위상 중에 비-활성화된 위치에 배치되고, 스풀이 그 최대 속력에 도달할 때, 제동 아암이 그 활성화 위치로 급격히 전환되어, 제동 파워가 스풀 각속도에 대한 양의 의존성을 가질 때 드럼의 매우 큰 제동을 개시한다는 것이다. 그에 따라, 제동 작용은 스풀의 양의 각가속도 위상과 음의 각가속도 위상 사이의 전이에서 매끄럽지 않을 것이고, 결과적으로 감소된 캐스트 길이 및 바람직하지 못한 사용자 체험을 초래할 것이다.
본 개시 내용의 목적은 종래 기술의 전술한 결함 및 개별적인 또는 임의 조합의 단점 중 하나 이상을 경감, 완화 또는 제거하고, 그리고 적어도 전술한 문제를 해결하는 것이다. 추가적인 목적은 회전 본체를 위한 회전 마찰 브레이크를 제공하는 것이고, 그러한 회전 마찰 브레이크는 회전 본체의 각가속도에 의해서 조절된다.
회전 본체의 각가속도는 회전 본체의 각속력의 변화율을 의미하고, 그러한 변화율은 양 또는 음이다. 따라서, 각감속도 또는 음의 각가속도로 종종 지칭되는, 각속력의 음의 변화율이 또한 각가속도라는 용어로 표현된다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
제1 양태에 따라, 이러한 그리고 다른 목적이, 전체적으로 또는 적어도 부분적으로, 각속력의 변화율에 의해서 조절되는 회전 마찰 브레이크에 의해서 달성되며, 그러한 회전 마찰 브레이크는: 제1 본체, 제1 본체에 회전 가능하게 부착된 제2 본체로서, 제2 본체의 회전 중심 축을 중심으로 회전되도록 배열된, 제2 본체, 피벗 지점에서 제2 본체에 회전 가능하게 부착된 적어도 하나의 제동 아암을 포함하고, 피벗 지점은 반경방향 축을 따라서 회전 중심 축에 대해서 편심적으로 오프셋되며, 적어도 하나의 제동 아암의 각각은 제1 본체의 부분과 마찰 결합되도록 배열된 제동 부재를 포함하고, 적어도 하나의 제동 아암은 제동 아암 축을 따라서 배치된 질량 중심을 가지며, 제동 아암 축은 피벗 지점과 교차되어 수직 축에 대해서 각도(α)를 형성하며, 수직 축은 피벗 지점을 통해서 반경방향 축에 수직으로 형성되며, 질량 중심은, 피벗 지점으로부터 회전 중심 축 까지의 거리보다 긴 피벗 지점으로부터의 거리에 배치되며, 제동 부재는 제1 각도(α1)보다 큰 및/또는 제2 각도(α2)보다 작은 α의 값에서 제1 본체의 부분과 마찰 결합하도록 배열되며, 제1 각도(α1)는 제2 각도(α2)보다 크다.
이러한 설계의 핵심적인 특징은, 적어도 하나의 제동 아암의 피벗 지점 및 질량 중심이, 피벗 지점과 회전 중심 축 사이의 거리를 초과하는, 서로 간의 거리에 위치된다는 것이다. 양의 각가속도의 예를 설명하면, 이러한 특징의 효과는, 적어도 하나의 제동 아암은, 제2 본체의 양의 각가속도 중에, 피벗 지점에서 모멘트를 받을 것이고, 이는 적어도 하나의 제동 아암을 적어도 하나의 정지 부재와 접촉되게 강제할 수 있다는 것이다. 핵심적인 특징의 다른 효과는, 적어도 하나의 제동 아암의 질량 중심에 작용하는 순 원심력이 피벗 지점으로부터 멀리 지향된 성분을 가질 것이고, 그에 따라 회전되는 제2 본체의 양의 각가속도로부터 음의 각가속도로의 전이 중에, 회전 부재에 대한 적어도 하나의 제동 아암의 상대적인 위치의 균형에 도움을 준다는 것이다. 이러한 개시 내용의 핵심 특징을 갖는 적어도 하나의 제동 아암이 제1 본체의 부분과 물리적으로 접촉될 수 있게 배열되는 경우에, 회전 마찰 브레이크가 실현될 수 있고, 회전 마찰 브레이크는 제2 회전 본체의 양의 각가속도 위상의 적어도 일부 중에 비활성 상태가 되고, 제2 본체의 음의 각가속도 위상의 적어도 일부 중에 활성 상태가 되며, 그리고 비활성 상태 및 활성 상태 사이의 전이에서 제동 작용을 점진적으로 도입한다. 그에 따라, 그러한 핵심 특징은, 예를 들어 SE506580에서 개시된 유형의 제동 아암과 같은, 종래 기술의 전형적인 제동 아암의 이동과 대조적으로, 적어도 하나의 제동 아암의 매끄러운 이동을 제공할 수 있고, 하나 이상의 제동 아암은, 피벗 지점과 회전 중심 축 사이의 거리보다 짧은 피벗 지점으로부터의 거리에 배치된 질량 중심을 갖는다.
비록 전술한 예가 음의 각가속도에 의해서 작동되는 브레이크로 언급되었지만, 핵심 특징은 양의 각가속도에 의해서 작동되도록 배열된 회전 마찰 브레이크에 대해서도 마찬가지로 유효하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 실제로, 제1 회전 방향으로 회전될 때 음의 각가속도에 의해서 작동되도록 배열된 회전 마찰 브레이크의 실시예는, 제2 본체가 제1 회전 방향에 반대되는 제2 회전 방향으로 회전되는 경우에, 양의 각가속도에 의해서 작동될 것이다. 이는, 음의 각가속도에서의 브레이크의 작동을 필요로 하는 적용예를 위해서 의도된 동일한 브레이크가 양의 각가속도에서의 브레이크의 작동을 필요로 하는 다른 적용예에서 또한 이용될 수 있다는 것을 암시한다. 이는, 예를 들어, 회전되는 제2 본체의 대향 측면 상에 브레이크를 장착하는 것, 그에 따라 그 작동 방식을 반전시키는 것에 의해서 실현될 수 있다.
또한, 회전 마찰 브레이크 내에 하나 초과의 제동 아암이 있을 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 하나 초과의 제동 부재 및 하나 초과의 피벗 지점이 있을 수 있다. 전형적으로, 각각의 제동 아암은 그 자체의 각각의 피벗 지점에서 제2 본체에 연결된다. 그러나, 하나 초과의 제동 아암이 동일한 피벗 지점에서 제2 본체에 연결될 수 있다. 마찬가지로, 제동 아암은 하나의 제동 부재만을 가질 수 있다. 대안적으로, 제동 아암은 하나 초과의 제동 부재를 가질 수 있다.
일부 실시예에 따라, 회전 마찰 브레이크는 적어도 하나의 정지 부재를 더 포함하고, 적어도 하나의 정지 부재의 각각은 적어도 하나의 제동 아암의 각각의 이동을 제한하도록 배열되고, 그에 따라 각도(α)가 제1 각도(α1)보다 작은 최대 각도 또는 제2 각도(α2)보다 큰 최소 각도로 제한되어, 제2 본체에 대한 적어도 하나의 제동 아암의 이동을 제한한다. 적어도 하나의 정지 부재는, 제2 본체의 특정 기준 회전 방향에 대한 제2 본체의 양의 또는 음의 각가속도에 의해서 작동되도록 회전 마찰 브레이크를 설계할 수 있게 한다. 이는, 특정 목적을 위한 브레이크 설계를 허용할 수 있기 때문에 유리할 수 있다.
적어도 하나의 정지 부재가 회전 마찰 브레이크의 모든 실시예에서 필수적이지 않다는 것을 명심하는 것이 중요하다. 회전 마찰 브레이크는, 예를 들어 브레이크가 음의 각가속도뿐만 아니라 양의 각가속도에서 작동될 수 있도록, 설계될 수 있다. 그러한 브레이크는, 예를 들어, 버드 네스트 형성을 방지하기 위해서 라인 스풀의 음의 가속도 중에 제동이 작동될 수 있게 여전히 허용하면서 최대의 양의 가속도가 제한되어야 하는 라인 스풀에서 유용할 수 있다. 개시된 회전 마찰 브레이크는, 제동 파워가 양의 그리고 음의 가속도 모두에서의 각가속도의 동일한 절대값에 의해서 작동되는 실시예로 제한되지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이는, 음의 각가속도보다 양의 각가속도에서 더 강한 제동 파워를 허용하는 또는 그 반대인 일부 실시예에서 유리할 수 있다.
따라서, 각속력의 변화율에 의해서 조절되는 회전 마찰 브레이크를 개시하였다. 회전 마찰 브레이크는 제1 본체 및 제1 본체에 회전 가능하게 부착된 제2 본체를 포함하고, 제2 본체는 제2 본체의 회전 중심 축을 중심으로 회전되도록 배열된다. 회전 마찰 브레이크는 피벗 지점 내에서 제2 본체에 회전 가능하게 부착된 적어도 하나의 제동 아암을 더 포함한다. 피벗 지점은 반경방향 축을 따라 회전 중심 축에 대해서 편심적으로 오프셋된다. 적어도 하나의 제동 아암은 제1 본체의 부분과 마찰 결합되도록 배열된 제동 부재를 포함한다. 적어도 하나의 제동 아암은, 수직 축에 대해서 각도(α)를 형성하는 피벗 지점과 교차되는, 제동 아암 축을 따라 배치된 질량 중심을 갖는다. 수직 축은 피벗 지점을 통해서 반경방향 축에 수직으로 형성된다. 질량 중심은, 피벗 지점으로부터 회전 중심 축까지의 거리보다 먼 피벗 지점으로부터의 거리에 배치된다. 제동 부재는 제1 각도(α1)보다 큰 α의 값에서 제1 본체의 부분과 마찰 결합되도록 배열된다. 회전 마찰 브레이크는 α가 제2 각도(α2)보다 작아지는 것을 방지하도록 배열된 적어도 하나의 정지 부재를 더 포함하고, 그에 따라 제2 본체에 대한 적어도 하나의 제동 아암의 이동을 제한한다.
일부 실시예에 따라, 제동 부재가 탄성적이거나, 회복성(resilience)을 제공하여, 제동 아암 축이 제1 각도(α1)보다 큰 및/또는 제2 각도(α2)보다 작은 각도(α)를 가지게 할 수 있다. 이는, 각도(α)가 제1 각도(α1)를 초과하는 경우에 각도(α)를 증가시켜, 또는 각도(α)가 제2 각도(α2) 미만으로 작아지는 경우에 제1 각도(α)를 감소시키는 것에 의해서, 회전 마찰 브레이크가 마찰을, 그에 따라 제동 파워를 점진적으로 증가시킬 수 있다는 것을 암시한다.
이러한 실시예의 장점은, 회전되는 제2 본체에 대한 적어도 하나의 제동 아암의 이동에 대한 추가적인 제어를 부가하고, 그에 따라 또한 제동 작용에 대한 추가적인 제어를 부가한다는 것이다. 적어도 하나의 제동 아암의 이동의 추가적인 제어는, 원심력으로부터 발생되는 적어도 하나의 제동 아암의 모멘트와 반대되는 또는 동일한 방향으로 지향된 적어도 하나의 제동 아암의, 회전되는 제2 본체의 기준 시스템 내의 피벗 지점 주위의, 모멘트를 발생시키는 마찰력으로부터의 결과이다. 그에 따라, 마찰로 인해서 발생되는 모멘트는 제동 작용을 감소 또는 증가시키려 할 것이다. 제동 작용의 감소의 경우에, 모멘트의 감소가 발생될 것이고, 그에 따라 시스템이 자가-균형될 수 있게 한다. 가요성 재료를 이용하는 설계는, 제1 각도(α1)보다 큰 각도(α)의 범위 내에서, 또는 대안적으로 또는 부가적으로, 제2 각도(α2)보다 작은 각도(α)의 범위 내에서 이러한 균형을 이용하는 것을 촉진한다. 제동 부재의 탄성/회복성 특성을 주의 깊게 선택함으로써, α의 함수로서 제동 파워가 재단될 수 있다(tailored).
일부 실시예에 따라, 적어도 하나의 제동 아암은 가요성 재료를 포함하고, 그에 따라, 각도(α)가 제1 각도(α1)를 초과하도록 또는 각도(α)가 제2 각도(α2) 미만으로 작아지도록, 적어도 하나의 제동 아암이 굽혀질 수 있다.
일부 실시예에 따라, 제1 본체가 드럼이고, 제동 부재는 드럼의 주변 벽의 내부 부분에 마찰 결합되도록 배열된다.
일부 실시예에 따라, 피벗 지점과 제동 부재의 외부 주변부 사이의 거리가 각도(γ)의 증가에 따라 증가되도록 제동 부재의 부분의 형상이 결정되고, 그러한 거리는 반경방향 축에 대해서 각도(γ)를 가지는 거리 축(distance axis)을 따라서 규정되며, 제동 부재의 부분의 형상은, 제동 부재가 압축될 때, 제동 부재와 제1 본체의 부분 사이의 접촉 면적의 점진적인 증가를 허용한다.
이러한 형상이 유리할 수 있는데, 이는, 그러한 형상이, 제동 부재의 압축 증가를 위해서, 그에 따라 제동 작용에 영향을 미치기 위해서, 제동 부재와 제1 본체의 부분 사이의 접촉 면적을 증가시킬 수 있게 하기 때문이다. 제동 부재의 형상을 주의 깊게 선택함으로써, α의 함수로서 제동 파워가 재단될 수 있다.
제동 부재가 상이한 방식들로 성형될 수 있다. 예를 들어, 피벗 지점에 근접한 위치에서 제1 본체와 접촉되도록 제동 부재가 성형될 수 있고, 그에 의해서 접촉 면적은, 압축 증가에 따라, 외향으로 증가되고, 그에 따라 접촉 면적은 피벗 지점으로부터 더 먼 지역을 덮는다. 대안적으로, 피벗 지점으로부터 거리를 둔 위치에서 제1 본체와 접촉되도록 제동 부재가 성형될 수 있고, 그에 의해서 접촉 면적은, 압축 증가에 따라, 내향으로 증가되고, 그에 따라 접촉 면적은 피벗 지점에 더 가까운 지역을 덮는다.
일부 실시예에 따라, 제동 부재는 둘 이상의 부분을 포함하고, 둘 이상의 부분의 각각은 그 자체의 재료 특성의 세트를 갖는다. 둘 이상의 부분은 상이한 재료 특성들을 갖는 상이한 재료들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 하나의 부분이, 예를 들어 적층된 구성의, 몇 개의 재료를 포함할 수 있다. 둘 이상의 부분의 이용이 유리할 수 있는데, 이는 그러한 이용이, 제동 부재가 압축될 때 제동 아암의 위치의 함수로서 제동 파워를 재단하는데 있어서 자유도를 더 증가시키기 때문이다.
각도(γ)가, 피벗 지점과 관련된 제동 부재의 위치에 따라 반시계방향 또는 시계방향으로 규정될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 하나 초과의 제동 부재가 제동 아암 상에 있을 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 기준 방향을 따른 각도 위치와 관련하여 표현하면, 하나의 제동 부재가 피벗 지점의 각도 위치 이후에 위치된 각도 위치에서 제1 본체의 부분과 결합되도록 하나의 제동 부재가 위치될 수 있고, 그리고 추가적인 제동 부재가 피벗 지점의 각도 위치 이전에 위치된 각도 위치에서 제1 본체의 추가적인 부분과 결합되도록 추가적인 제동 부재가 위치될 수 있다.
일부 실시예에 따라, 각도(α) < α1 일 때, 피벗 지점과 제동 부재의 외부 주변부 사이의 거리가 각도(γ)의 증가에 따라 증가되도록, 제동 부재의 부분의 형상이 결정된다. 여기에서 거리는 반경방향 축에 대해서 각도(γ)를 가지는 거리 축을 따라서 규정된다. α > α1 의 범위에서, 제동 부재의 부분의 형상은, 제동 부재가 압축될 때 각도(α)의 증가의 함수로서, 제동 부재와 제1 본체의 부분 사이의 접촉 면적의 점진적인 증가를 허용한다.
일부 실시예에 따라, 적어도 하나의 제동 아암의 질량 중심은 평면의 일 측면 상에 위치된다. 그러한 평면은 반경방향 축에 직각이고 회전 중심 축과 교차된다. 적어도 하나의 제동 아암의 질량 중심은 피벗 지점을 포함하지 않는 평면의 측면 상에 위치된다.
이러한 것이 유리한데, 이는, 적어도 하나의 제동 아암을, 적어도 하나의 제동 아암에 작용하는 원심력이 너무 지배적이지 않게 하는 제2 본체에 대한 위치에서 유지할 수 있기 때문이다.
일부 실시예에 따라, 적어도 하나의 제동 아암의 질량 중심은 원통형 부피 내에 위치된다. 원통형 부피는 회전 중심 축과 동축적이고 회전 중심 축에 직각인 원형 횡단면 지역을 갖는다. 또한, 원형 횡단면 지역의 반경은 회전 중심 축과 피벗 지점 사이의 거리와 같다.
이러한 것이 유리한데, 이는, 적어도 하나의 제동 아암을, 적어도 하나의 제동 아암에 작용하는 원심력이 너무 지배적이지 않게 하는 제2 본체에 대한 위치에서 유지할 수 있기 때문이다.
일부 실시예에 따라, 적어도 하나의 제동 아암은, 적어도 하나의 제동 아암의 평균 밀도보다 높은 밀도를 갖는 재료로 제조된 부분을 포함한다. 이는, 적어도 하나의 제동 아암의 질량 중심이 적어도 하나의 제동 아암의 부분 내에 또는 그에 근접하여 배치될 수 있게 한다.
일부 실시예에 따라, 회전 마찰 브레이크는 조정 가능하도록 배열된 적어도 하나의 방지 부재를 더 포함하여, 각도(α)가 각도(α1)보다 작은 최대 각도 또는 각도(α2)보다 큰 최소 각도로 제한될 수 있게 하며, 그에 따라 적어도 하나의 방지 부재의 각각은 제동 부재의 각각이 제1 본체와 마찰 결합되는 것을 방지한다. 방지 부재가 유리할 수 있는데, 이는, 회전 마찰 브레이크를 수동적으로 불능화할 수 있게 하기 때문이다. 이는, 예를 들어, 제2 본체를 기준 방향에 반대되는 회전 방향으로 회전시킬 때, 유리할 수 있다.
적어도 하나의 정지 부재 및 적어도 하나의 방지 부재가 유사한 기술적 효과와 연관될 수 있고, 다시 말해서 적어도 하나의 제동 아암을, 적어도 하나의 제동 아암이 제1 본체와 접촉되는 것이 방지되는 각도(α)의 범위로 제한할 수 있고, 그에 따라 제동 작용 전부를 불능화할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
일부 실시예에서, 적어도 하나의 정지 부재가 고정되고, 전형적으로, 제2 본체가 기준 방향으로 회전되도록 동작될 때 양의 각가속도 또는 음의 각가속도에 의해서 브레이크가 작동되는지를 결정한다. 그러한 실시예에서, 적어도 하나의 방지 부재는 전형적으로 이동 가능하고 그리고 브레이크를 수동적으로 불능화하기 위해서 이용된다. 그러나, 대안적인 실시예에서, 또한 적어도 하나의 정지 부재가 조정 가능할 수 있다. 그러한 실시예는, 제2 본체의 특정 회전 방향을 위해서, 양의 각가속도에 의해서 작동되는 것과 음의 각가속도에 의해서 작동되는 것 사이의 회전 마찰 브레이크의 재구성을 허용할 수 있다. 이는, 적어도 하나의 정지 부재가, 브레이크의 재구성 이후에, 적어도 하나의 방지 부재로서 대신 작용할 수 있다는 것, 또는 그 반대일 수 있다는 것을 암시한다.
일부 실시예에 따라, 적어도 하나의 제동 아암에 대한 그러한 부분의 위치를 조정하여, 적어도 하나의 제동 아암에 대한 질량 중심의 위치를 변화시킬 수 있게 한다.
일부 실시예에 따라, 제2 본체는 2개의 제동 아암을 포함하고, 2개의 제동 아암 중 제1 제동 아암은 피벗 지점에서 제2 본체에 회전 가능하게 부착되고, 2개의 제동 아암 중 제2 제동 아암은 제2 피벗 지점에서 제2 본체에 회전 가능하게 부착된다. 그러한 피벗 지점 및 제2 피벗 지점은, 회전 중심 축의 양 측면 상에서 반경방향 축을 따라서, 그리고 제2 피벗 지점과 회전 중심 축 사이와 동일한 피벗 지점과 회전 중심 축 사이의 거리를 가지고 위치된다. 이러한 것이 유리할 수 있는데, 이는, 제2 본체가 균형 잡혀, 큰 각속력에서 매끄러운 회전이 또한 가능하도록 보장하기 때문이다.
일부 실시예에 따라, 둘 이상의 제동 아암이 제2 본체의 각속력의 변화율에 상이하게 반응하게 배열되도록, 제2 본체는 상이한 특성들을 갖는 둘 이상의 제동 아암을 포함한다. 이러한 것이 유리할 수 있는데, 이는, 상이한 가속도 체제를 위해서 회전 브레이크의 제동 작용을 재단할 수 있게 하기 때문이다. 예로서, 회전 브레이크가 2개의 제동 아암을 포함할 수 있다. 2개의 제동 아암 중 제1 제동 아암은 제2 본체의 비교적 작은 각가속도에 반응하도록 배열될 수 있는 반면, 2개의 제동 아암 중 제2 제동 아암은 제2 본체의 더 큰 각가속도에 반응하도록 배열될 수 있다. 그에 의해서, 예의 회전 브레이크는, 2개의 상이한 각가속도 범위에 대해서 2개의 구분된 특성을 나타내는 제동 파워를 제공할 수 있다.
그러한 회전 브레이크가 유리할 수 있는 하나의 적용예는 낚시 릴을 위한 것이다. 캐스팅 중에, 제1 위상은, 미끼가 공기를 통해서 정방향으로 캐스팅되는 기간으로서 규정될 수 있다. 이러한 위상 중에, 회전 브레이크의 제동 작용은, 백래시를 방지할 수 있을 정도로 충분히 커야 하나 동시에 캐스트의 길이를 제한할 수 있을 정도로 너무 크지 않아야 한다. 따라서, 그러한 낚시 릴의 회전 브레이크는 제1 위상의 요건을 만족시키도록 배열된 하나 이상의 제1 제동 아암을 포함할 수 있다. 이러한 하나 이상의 제1 제동 아암은 제2 본체의 제1 음의 각가속도에 응답하도록 배열될 수 있다. 제2 위상은 미끼가 물을 때리고 나아가는 시간으로부터 규정될 수 있다. 이러한 위상 중에, 미끼는 물 표면과의 접촉으로 인해서 매우 급격히 감속된다. 따라서, 회전 마찰 브레이크가, 백래시 방지를 위해서, 제1 위상에서보다 제2 위상에서 더 큰 제동 파워를 제공하는 것이 유리할 수 있다. 일부 실시예에 따라, 제2 위상에서의 더 큰 제동 파워는 제1 위상 중에 이미 작동된 동일한 하나 이상의 제1 제동 아암에 의해서 달성될 수 있고, 증가된 제동 파워는 제2 본체의 각속력의 변화율에 의해서 달성된다. 그러나, 대안적인 실시예에서, 회전 브레이크는, 제1 위상 중에 비-제동 위치에 체류하도록 배열되는, 하나 이상의 제2 제동 아암을 포함할 수 있다. 제2 본체의 제2 음의 각가속도에 응답하도록 하나 이상의 제2 제동 아암이 배열될 수 있고, 제2 음의 각가속도는 제1 음의 각가속도보다 크고, 그에 따라 더 강한 제동 파워를 스풀에 제공한다.
일부 실시예에 따라, 적어도 하나의 정지 부재의 위치가 조정되어, 제2 각도(α2)가 변경되게 할 수 있다. 이러한 것이 유리한데, 이는, 제동이 발생되는 체제에 영향을 미칠 수 있기 때문이고, 그러한 체제는 양의 각가속도의 또는 음의 각가속도의 체제이다.
일부 실시예에 따라, 회전 마찰 브레이크는 조정 가능하도록 배열된 적어도 하나의 방지 부재를 더 포함하여, 각도(α)가 각도(α1)보다 작은 최대 각도로 제한되게 할 수 있다. 이러한 것이 유리한데, 이는, 브레이크를 수동적으로 불능화할 수 있기 때문이다. 이는, 의도된 회전 방향에 반대로 제2 본체를 회전시킬 때, 특히 중요할 수 있다.
일부 실시예에 따라, 회전 마찰 브레이크는 추가적인 본체를 더 포함하고, 추가적인 본체는 제2 본체의 회전 중심 축을 중심으로 회전되게 배열되며, 적어도 하나의 방지 부재가 추가적인 본체에 고정적으로 부착되며, 적어도 하나의 방지 부재의 각각은, 추가적인 본체가 제1 회전 방향을 따라 제2 본체와 관련하여 회전될 때, 각각의 상응하는 제동 아암의 제동 부재가 제1 본체와 마찰 결합되는 것을 방지하도록 배열된다. 제1 회전 방향은 유리하게 기준 방향에, 즉 제1 본체와 관련한 제2 본체의 회전 방향에 반대일 수 있다. 추가적인 본체가 기준 방향에 반대되는 방향으로 제2 본체를 되감기 위해서 이용되는 되감기 인터페이스에 연결되는 경우에, 추가적인 본체는 한번에 2개의 과제를 수행할 수 있다. 제1 과제는, 기준 방향에 반대되는 방향으로 제2 본체를 회전시키기 위해서 제2 본체와 기계적으로 결합되는 것이다. 제2 과제는 적어도 하나의 제동 부재의 각각이 제1 본체와 마찰 결합되는 것을 방지하는 것이다. 따라서, 제2 본체의 되감기 프로세스 중에, 브레이크는 자동적으로 불능화될 것이다.
일부 실시예에 따라, 회전 마찰 브레이크는, 제동 부재가 제1 본체와 마찰 결합되지 않을 때, 제2 본체와 관련하여 적어도 하나의 제동 아암을 고정하도록 배열된 잠금 메커니즘을 더 포함한다.
일부 실시예에 따라, 잠금 메커니즘은 추가적인 본체 상에 배열된 적어도 하나의 제1 잠금 부재 및 적어도 하나의 제동 아암 상에 배열된 적어도 하나의 제2 잠금 유닛를 포함하고, 적어도 하나의 제1 잠금 유닛의 각각은 적어도 하나의 제2 잠금 유닛의 상응하는 각각에 잠금되도록 배열되고, 그에 따라 적어도 하나의 제동 아암의 각각이 추가적인 본체와 관련하여 잠금될 수 있다.
일부 실시예에 따라, 제2 본체는, 세장형 굽힘 가능 물체를 포함하도록 배열된 스풀의 부분이거나, 그에 고정 부착되거나, 그와 결합되도록 배열된다. 세장형 굽힘 가능 물체는 복수의 회전으로 스풀 주위에 권선된다. 그러한 굽힘 가능한 세장형 물체를 포함하는 시스템은, 예를 들어, 전기 케이블, 와이어, 물 호스, 종이, 재봉 면 등을 수용하는 스풀일 수 있다.
제2 양태에 따라, 낚시 릴이 제공되고, 낚시 릴은 이러한 개시 내용의 회전 마찰 브레이크를 포함하고, 제1 본체는 낚시 릴의 하우징의 부분이거나, 그에 고정 부착되며, 제2 본체는 라인 스풀의 부분이거나, 그에 고정 부착되거나, 그와 결합되게 배열된다.
제3 양태에 따라, 각속력의 변화율에 의해서 조절되는 회전 마찰 브레이크가 제공된다. 회전 마찰 브레이크는 제1 본체, 제1 본체에 회전 가능하게 부착된 제2 본체를 포함하고, 제2 본체는 제2 본체의 회전 중심 축을 중심으로 회전되도록 배열된다. 회전 마찰 브레이크는 피벗 지점 내에서 제2 본체에 회전 가능하게 부착된 적어도 하나의 제동 아암을 더 포함한다. 피벗 지점은 반경방향 축을 따라 회전 중심 축에 대해서 편심적으로 오프셋된다. 적어도 하나의 제동 아암은 제1 본체의 부분과 마찰 결합되도록 배열된 제동 부재를 포함한다. 적어도 하나의 제동 아암은 제동 아암 축을 따라서 배치된 질량 중심을 갖는다. 제동 아암 축은 피벗 지점과 교차되고 수직 축과 각도(β)를 형성한다. 수직 축은 피벗 지점을 통해서 반경방향 축에 수직으로 형성된다. 질량 중심은, 피벗 지점으로부터 회전 중심 축까지의 거리보다 먼 피벗 지점으로부터의 거리에 배치된다. 제동 부재는 제1 각도(β1)보다 작은 β의 값에서 제1 본체의 부분과 마찰 결합되도록 배열된다. 회전 마찰 브레이크는 β가 제2 각도(β2)보다 커지는 것을 방지하도록 배열된 적어도 하나의 정지 부재를 더 포함하고, 그에 따라 제2 본체에 대한 적어도 하나의 제동 아암의 이동을 제한한다.
회전 마찰 브레이크의 이러한 실시예는 전술한 실시예와 유사하게 기계적으로 작업한다. 차이는, 단순히, 적어도 하나의 제동 아암의 형상이고, 제동 부재는 피벗 지점의 다른 측면 상에서 제1 본체의 부분과 마찰 결합되도록 배열되고, 그에 따라 각가속도에 대한 의존성이 반전되는 결과를 초래한다. 그러한 실시예가 유리한데, 이는, 예를 들어 바람직하지 못한 또는 예상치 못한 양의 각가속도와 같은 양의 각가속도의 위상 중에 제동을 개시할 수 있게 하기 때문이다. 회전 마찰 브레이크(500)가 유용할 수 있는 예로서, 엘리베이터, 크레인, 케이블카(sky lift) 등에서 이용되는 것과 같은 다양한 트롤리 시스템 내의 안전 브레이크가 있다.
하나의 예시적인 실시예에 따라, 제동 부재가 탄성적이거나, 회복성을 제공하여, 제동 아암 축이 제1 각도(β1)보다 작은 각도(β)를 가지게 할 수 있고, 각도(β)의 감소에 따라 마찰이 점진적으로 증가되게 할 수 있다.
추가적인 적용 가능 범위가 이하에서 주어진 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 특정 예가, 바람직한 실시예를 나타내지만, 단지 예시로서 제공되었다는 것을 이해하여야 하는데, 이는 이러한 상세한 설명으로부터 당업자가 청구범위의 범주 내의 다양한 변화 및 수정을 명확하게 이해할 것이기 때문이다.
따라서, 설명된 장치 및 방법이 변경될 수 있기 때문에, 본 발명이 설명된 장치의 특별한 구성요소 부분으로 또는 설명된 방법의 단계로 제한되지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본원에서 사용된 용어는 단지 특별한 실시예를 설명하기 위한 목적을 위한 것이고 제한적으로 의도된 것이 아님을 이해할 수 있을 것이다. 명세서 및 첨부된 청구항에서 사용된 바와 같이, 문맥에서 달리 명확하게 표시되지 않은 경우에, 관사("a," "an," "the," 및 "said")는 하나 이상의 요소가 존재한다는 것을 의미하기 위한 것임에 주목하여야 한다. 따라서, 예를 들어 "유닛" 또는 "상기 유닛"이라는 언급은 몇 개의 장치 등을 포함할 수 있다. 또한, "포함하는", "포괄하는", "수용하는"이라는 단어 및 유사한 단어는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않는다.
여기에서 바람직한 실시예를 도시하는 첨부된 개략적인 도면을 참조하여, 본 발명을 예로서 더 구체적으로 설명할 것이다.
도 1은 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(1)의 개략적 상면도이다. 회전 마찰 브레이크(1)는 음의 각가속도뿐만 아니라 양의 각가속도에 의해서 작동된다.
도 2는 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(100)의 개략적 상면도이다. 회전 마찰 브레이크(100)는, 제2 본체가 기준 방향(R)으로 회전될 때, 음의 각가속도에 의해서 작동된다.
도 3a는, 도 2에 도시된 회전 마찰 브레이크(100)에서, 비-제동 위치에 있는 동안의 즉, α < α1 인 동안의 제동 부재의 상세 상면도이다.
도 3b는, 도 2에 도시된 회전 마찰 브레이크(100)에서, 제동 위치에 있는 동안의 즉, α > α1 인 동안의 제동 부재의 상세도이다.
도 4a는 대안적인 예시적 실시예에 따른 제동 부재의 상세 상면도로서, 비-제동 위치에서의, 즉, α > α1 에서의 제동 부재를 보여준다.
도 4b는 도 4a에 도시된 예시적 실시예에 따른 제동 부재의 상세 상면도로서, 제동 위치에서의, 즉, α < α1 에서의 제동 부재를 보여준다.
도 5는 하나 이상의 부분을 포함하는 제동 부재의 상면도로서, 비-제동 위치에서의, 즉, α < α1 에서의 제동 부재를 보여준다.
도 6은 도 2의 회전 마찰 브레이크(100)를 위한 적어도 하나의 제동 아암의 부분의 상세 상면도로서, 어떻게 질량 중심이 적어도 하나의 제동 아암과 관련하여 조정될 수 있는지를 보여준다.
도 7은 α2 < 90°인 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(200)의 개략적 상면도이다.
도 8은 α2 < 90°인 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(200')의 개략적 상면도이다.
도 9는, 적어도 하나의 정지 부재가 조정될 수 있고, 그에 따라 제2 각도(α2)를 조정할 수 있는, 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(300)의 개략적 상면도이다.
도 10은 회전 마찰 브레이크가 2개의 제동 아암을 포함하는 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(400)의 개략적 상면도이다.
도 11은, 제2 본체가 기준 방향(R)으로 회전될 때 제동 작용이 양의 각가속도 중에 발생되는, 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(500)의 개략적 상면도이다.
도 12는, 제동 아암이 제1 본체의 내부 샤프트와 마찰 결합되도록 배열된, 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(600)의 개략적 상면도이다.
도 13a 및 13b는, 제동 아암이 회전 중심 축에 수직인 제1 본체의 표면과 마찰 결합되도록 배열된, 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(700)의 사시도이다. 도 13a는 제동 아암이 비-제동 위치에 있을 때의 회전 마찰 브레이크(700)를 도시하는 반면, 도 13b는 제동 아암이 제동 위치에 있을 때의 회전 마찰 브레이크(700)를 도시한다.
도 14는, 제동 아암이 제1 본체의 외부 주변 표면과 마찰 결합되도록 배열된, 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(800)의 사시도이다.
도 15는, 낚시 릴(50)이 본 개시 내용에 따른 회전 마찰 브레이크를 포함하는, 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 낚시 릴(50)의 사시도이다.
도 16a 및 도 16b는 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(900)의 사시도이다. 도 16a는 제동 아암이 비-제동 위치에 있을 때의 회전 마찰 브레이크(900)를 도시하는 반면, 도 16b는 제동 아암이 제동 위치에 있을 때의 회전 마찰 브레이크(900)를 도시한다. 명료함을 위해서, 제1 본체(910)의 전방부가 절개되어 개방되었다.
도 17a 및 도 17b는 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(1000)의 사시도이다. 도 16a는 제동 아암이 비-제동 위치에 있을 때의 회전 마찰 브레이크(1000)를 도시하는 반면, 도 17b는 제동 아암이 제동 위치에 있을 때의 회전 마찰 브레이크(1000)를 도시한다. 명료함을 위해서, 제1 본체(1010)의 전방부가 절개되어 개방되었다.
도 1은 본 개시 내용의 예시적인 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(1)를 도시한다. 회전 마찰 브레이크(1)는 제1 본체(10) 및 제1 본체(10)에 회전 가능하게 부착된 제2 본체(12)를 포함한다. 제2 본체(12)는 제2 본체(12)의 회전 중심 축(14)을 중심으로 회전되도록 배열된다. 회전 마찰 브레이크(10)는 피벗 지점(18) 내에서 제2 본체(12)에 회전 가능하게 부착된 적어도 하나의 제동 아암(16)(이러한 예에서; 하나의 제동 아암)을 더 포함한다. 피벗 지점(18)은 반경방향 축(20)을 따라 회전 중심 축(14)에 대해서 편심적으로 오프셋된다. 적어도 하나의 제동 아암(16)은 제동 부재(21a)를 포함한다. 예에서, 적어도 하나의 아암은 추가적인 제동 부재(21b)를 더 포함한다. 제동 부재(21a, 21b)는 제1 본체(10)의 부분과 마찰 결합되도록 배열된다. 또한, 적어도 하나의 제동 아암(16)은 제동 아암 축(24)을 따라서 배치된 질량 중심(22)을 가지며, 제동 아암 축은 피벗 지점(18)과 교차되고 외측으로 연장되어, 피벗 지점(18)을 통해서 반경방향 축(20)에 수직으로 형성된 수직 축(26)에 대해서 각도(α)를 형성한다. 질량 중심(22)은, 피벗 지점(18)으로부터 회전 중심 축(14)까지의 거리보다 먼 피벗 지점(18)으로부터의 거리에 배치된다. 적어도 하나의 제동 아암(16)에 대한 질량 중심(22)의 그러한 위치를 달성하기 위해서, 적어도 하나의 제동 아암(16)의 부분은 적어도 하나의 제동 아암(16)의 평균 밀도보다 높은 밀도를 갖는 재료로 제조된다. 그러한 부분은 예를 들어 금속으로 제조될 수 있다. 제2 본체의 회전 제동은 제동 부재(21a, 21b) 중 하나와 제1 본체(10) 사이의 마찰 접촉에 의해서 발생된다. 제1 본체(10)가 예를 들어 드럼일 수 있고, 이어서 제동 부재(21a, 21b)는 드럼의 주변 벽의 내부 부분에 마찰 결합되도록 배열된다. 제동 부재(21a, 21b)는, 제1 각도(α1)보다 크고 제2 각도(α2)보다 작은 α의 값에서 제1 본체(10)의 부분과 마찰 결합되도록 배열되고, 제1 각도(α1)는 제2 각도(α2)보다 크다.
도 1에 도시된 회전 마찰 브레이크(1)는 제2 본체(12)의 각속력의 양의 변화율(즉 양의 가속도)의 위상 및 제2 본체(12)의 각속력의 음의 변화율(즉, 대안적으로 감속도로서 지칭되는, 음의 가속도)의 위상 모두 동안에 작동될 것이다. 적용예에 따라, 제2 본체(12)의 양의 각가속도의 경우 및 음의 각가속도의 경우에 제동 파워가 상이하도록, 제동 파워가 조정될 수 있다. 이는, 제동 부재(21a, 21b)를 달리 성형하는 것에 의해서 이루어질 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 이는 예를 들어 상이한 재료를 선택하는 것과 같이, 제동 부재를 달리 설계하는 것에 의해서 달성될 수 있다.
일부 적용예에서, 제동은 제2 본체(12)의 양 및 음의 각가속도 모두에서 바람직하지 않을 수 있다. 그러한 적용예에서, 적어도 하나의 제동 아암(16)이 제1 본체(10)와 접촉되는 것이 방지될 수 있다. 이는, 제동 부재(21a, 21b) 중 하나가 제1 본체(10)와 접촉될 수 없도록, 적어도 하나의 제동 아암(16)의 이동을 각도(α)의 특정 각도 범위로 제한하는 것에 의해서 달성될 수 있다. 도 2는, 각도 간격이 제한되는, 회전 마찰 브레이크(100)의 예를 도시한다. 도 2의 기준 방향(R)을 따라 동작되는 경우에, 회전 마찰 브레이크(100)는, 제2 본체(120)의 음의 각가속도에 의해서 작동될 것이다.
도 2는 본 개시 내용의 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(100)를 도시한다. 회전 마찰 브레이크(100)는 제1 본체(110) 및 제1 본체(110)에 회전 가능하게 부착된 제2 본체(112)를 포함한다. 제2 본체(112)는 제2 본체(112)의 회전 중심 축(114)을 중심으로 회전되도록 배열된다. 회전 마찰 브레이크(100)는 피벗 지점(118) 내에서 제2 본체(112)에 회전 가능하게 부착된 적어도 하나의 제동 아암(116)(이러한 예에서; 하나의 제동 아암)을 더 포함한다. 피벗 지점(118)은 반경방향 축(120)을 따라 회전 중심 축(114)에 대해서 편심적으로 오프셋된다. 적어도 하나의 제동 아암(116)은 제1 본체(110)의 부분과 마찰 결합되도록 배열된 제동 부재(121)를 포함한다. 또한, 적어도 하나의 제동 아암(116)은 제동 아암 축(124)을 따라서 배치된 질량 중심(122)을 가지며, 제동 아암 축은 피벗 지점(118)과 교차되고 외측으로 연장되어, 피벗 지점(118)을 통해서 반경방향 축(120)에 수직으로 형성된 수직 축(126)에 대해서 각도(α)를 형성한다. 질량 중심(122)은, 피벗 지점(118)으로부터 회전 중심 축(114)까지의 거리보다 먼 피벗 지점(118)으로부터의 거리에 배치된다. 적어도 하나의 제동 아암(116)에 대한 질량 중심(122)의 그러한 위치를 달성하기 위해서, 적어도 하나의 제동 아암(116)의 부분이 적어도 하나의 제동 아암(116)의 평균 밀도보다 높은 밀도를 갖는 재료로 제조된다. 그러한 부분은 예를 들어 금속으로 제조될 수 있다. 제2 본체의 회전 제동은 제동 부재(121)와 제1 본체(110) 사이의 마찰 접촉에 의해서 발생된다. 제1 본체(110)가 예를 들어 드럼일 수 있고, 이어서 제동 부재(121)는 드럼의 주변 벽의 내부 부분에 마찰 결합되도록 배열된다. 제동 부재(121)는 제1 각도(α1)보다 큰 α의 값에서 제1 본체(110)의 부분과 마찰 결합되도록 배열된다. α가 제2 각도(α2)보다 작아지는 것을 방지하도록, 그에 따라 제2 본체에 대한 적어도 하나의 제동 아암(116)의 이동을 제한하도록, 적어도 하나의 정지 부재(115)(이러한 예에서; 하나의 정지 부재)가 배열된다. 정지 부재(115)는 제2 본체(112)의 일체형 부분일 수 있거나 제2 본체(112)에 부착될 수 있다. 그러나, 정지 부재는 또한 제1 본체(110)의 부분일 수 있고, 예를 들어 중심 축(114)을 따라서 배치된 샤프트의 형태일 수 있거나, 제1 본체(110)가 드럼인 경우에, 드럼 벽이 정지 부재(미도시)로서 기능할 수 있다. 만약 정지 부재가 제1 본체(110)의 부분이거나 그에 부착되는 경우에, 제동 아암과 제1 본체(110)의 정지 부재 사이의 접촉에 의해서 부여되는 마찰 제동력을 최소화하는 것이 중요하다.
회전 마찰 브레이크가 하나 초과의 제동 아암을 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 제동 아암의 각각은, 하나 초과인 경우에, 그들의 각각의 피벗 지점, 질량 중심, 및 제동 부재 등을 가질 것이다. 정지 부재의 수가 또한 변경될 수 있다. 각각의 제동 아암에 대해서 하나의 정지 부재가 있을 수 있으나, 대안적으로, 제동 아암보다 더 적은 정지 부재가 있을 수 있다. 예를 들어, 하나의 정지 부재가 몇 개의 제동 아암에 작용할 수 있다.
회전 마찰 브레이크에서, 적어도 하나의 제동 아암(116)이 제동 아암(116)의 평균 밀도보다 높은 밀도를 갖는 재료를 포함할 것을 요구하지 않는다는 것을 강조한다. 청구된 바와 같은 질량 중심(122)의 위치는 또한 균일한 또는 거의 균일한 밀도를 갖는 제동 아암(116)을 이용하여 실현될 수 있고, 적어도 하나의 제동 아암(116)의 설계가 질량 중심(22)의 정확한 위치를 대신 보장한다. 그러한 설계는 예를 들어 적어도 하나의 제동 아암(116)의 하나의 위치에서 더 많은 재료의 부피를 포함할 수 있고, 그에 따라 질량 중심(22)이 큰 부피에 더 근접하여 위치되게 보장할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제동 부재(121)가 탄성적이거나, 회복성을 제공하여, 제동 아암 축(124)이 제1 각도(α1)보다 큰 각도(α)를 가지게 할 수 있고, 이는 α > α1 의 경우에 각도(α)의 증가에 따라 마찰을 점진적으로 증가시킬 수 있다.
제동 부재가 상이한 방식들로 성형될 수 있다. 예를 들어, 피벗 지점에 근접한 위치에서 제1 본체와 접촉되도록 제동 부재가 성형될 수 있고, 그에 의해서 접촉 면적은, 압축 증가와 함께, 외향으로 증가되고, 그에 따라 접촉 면적은 그러한 지점으로부터 더 먼 지역을 덮는다. 이는, 도 2에 도시된 회전 마찰 브레이크(100)의 경우이다. 제동 부재(121)을 그 비-제동 위치에서 즉, α > α1 일 때 도시하는 도 3a를 참조하여, 도 2의 제동 부재(121)의 형상을 더 설명할 것이다. 제동 중에 제1 본체(110)와 접촉되도록 구성된 제동 부재(121)의 부분은, 각도(α)의 값을 증가시키기 위해서 제동 부재(121)와 제1 본체(110) 사이의 접촉 면적을 증가시키도록 설계된 형상을 갖는다. 피벗 지점(118)과 제동 부재(121)의 외부 주변부 사이의 거리로서, 반경방향 축(120)에 대해서 각도(γ)를 가지는 거리 축(128)을 따라 규정된 거리가, 적어도 하나의 제동 아암(116)이 제1 본체(110)와 접촉되지 않을 때, 즉 제동 부재(121)가 압축되지 않는 α < α1 의 경우에, 각도(γ)의 증가에 따라 증가되도록, 이러한 형상이 설계된다. 제동이 발생되는, 즉 α > α1 인 적어도 하나의 제동 아암(116)의 모든 위치에서, 제동 부재(121)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 다른 정도까지, 압축될 것이다. 압축 정도에 따라, 제동 부재(121)의 형상은 각도(α)와 함께 증가되는 접촉 면적을 초래할 것이다. 제동은 접촉 면적에, 그러나 또한 제동 부재(121)의 두께 및 특성에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, 제동 부재(121)가 탄성 재료로 제조되는 경우에, 제동 부재(121)의 두께가 각도와 함께 증가되는 것이 바람직할 수 있다.
제동 부재(121)에 의한 접촉이 이루어지는 제1 본체(110)의 부분이 피벗 지점(118)과 관련된 위치에 배치된다는 것을 도 1, 도 3a 및 도 3b로부터 이해할 수 있을 것이고, 그러한 위치는 피벗 지점(118)의 접선 속력에 일반적으로 반비례하는 피벗 지점(118)으로부터의 거리 내에 배치된다. 따라서, 제동 부재(121)는, 제2 본체(112)가 기준 방향(R)으로 회전될 때, 피벗 지점(118)의 각도 위치보다 더 빠른(earlier) (즉, 더 작은 각도의) 각도 위치에서 제1 본체(110)와 접촉될 것이다. 회전 마찰 브레이크(100)를 포함한, 그러한 회전 마찰 브레이크는, 제동 작용이 제2 본체의 음의 각가속도 중에 달성되는 회전 마찰 브레이크의 제1 카테고리에 속한다. 대안적인 실시예에서, 제동 부재에 의한 접촉이 이루어지는 제1 본체의 부분이 피벗 지점과 관련된 위치에 배치될 수 있고, 그러한 위치는 피벗 지점(118)의 접선 속력의 방향을 따라 일반적으로 배향되는 피벗 지점으로부터의 방향으로 배치된다. 그러한 경우에, 제동 부재는, 제2 본체가 기준 방향(R)으로 회전될 때, 피벗 지점의 각도 위치보다 앞에 있는(before) (즉, 더 큰 각도의) 각도 위치에서 제1 본체와 접촉될 것이다. 그러한 회전 마찰 브레이크는, 제동 작용이 제2 본체의 양의 각가속도 중에 달성되는, 회전 마찰 브레이크의 제2 카테고리에 속한다.
회전 마찰 브레이크의 실시예가 이러한 카테고리 중 어느 하나(또는 둘 모두, 도 1 참조)를 위해서 구체적으로 설계될 수 있지만, 제1 카테고리에 속하는 청구범위의 범주 내의 임의의 회전 마찰 브레이크가, 기준 방향(R)에 반대되는 회전 방향을 따라 동작되는 경우에, 본질적으로 제2 카테고리에 속하는 브레이크와 같이 동작될 것임을 이해할 수 있을 것이다.
도 4a 및 도 4b는 제동 부재(121')의 대안적인 형상을 도시하고, 제동 부재(121')는, 피벗 지점(118)으로부터 거리를 둔 위치에서 제1 본체(110)와 접촉되도록 성형되고, 그에 의해서 접촉 면적은, 압축 증가와 함께, 내향으로 증가되고, 그에 따라 접촉 면적은 피벗 지점(118)에 더 가까운 지역을 덮는다.
제동 부재(121)의 탄성 특성이, 예를 들어 고무, 플라스틱 재료 등과 같은 탄성 재료의 이용에 의해서 얻어질 수 있으나, 또한 스프링을 포함하는 제동 부재(121)에 의해서 성취될 수 있다. 이러한 스프링은 제동 부재(121)의 외부 주변부와 적어도 하나의 제동 아암(116)의 나머지 사이의 부피를 차지하도록 배열될 수 있고, 그러한 곳에서 스프링이 압축될 것이다.
도 5는 대안적인 설계의 제동 부재(121")를 도시한다. 제동 부재(121")는 제동 부재(121)와 동일한 형상을 가지나, 둘 이상의 부분(121a,121b)(예에서: 2개의 부분)을 포함하고, 둘 이상의 부분(121a,121b)의 각각은 그 자체의 재료 특성의 세트를 갖는다. 구체적으로, 이러한 실시예에서, 둘 이상의 부분(121a, 121b)은 상이한 재료 특성들을 갖는 상이한 재료들을 포함한다.
질량 중심(122)과 피벗 지점 사이의 거리 및/또는 각도(α2)는, 적어도 하나의 제동 아암(116)에 대한 질량 중심(122)의 위치를 변경하는 것에 의해서, 변경될 수 있다. 이는, 나사(134)를 이용하여 중량체(131)를 적어도 하나의 제동 아암(116)의 나머지에 고정함으로써 달성된다. 그러한 중량체는 도 6에 도시된 바와 같이 세장형 홀(132)을 따라서 이동될 수 있다. 세장형 홀(132)은 제동 부재 축과 평행할 필요가 없고, 또한 비선형적으로 성형될 수 있고, 그에 따라 질량 중심(122)의 위치를 조정할 때 더 큰 자유도가 가능해지게 할 수 있다.
적어도 하나의 제동 아암(116)이 제1 본체(110)와 물리적으로 접촉될 때, 회전 마찰 브레이크(100)의 제동 작용이 달성된다. 본원에서 개시된 실시예를 구비한 시스템에서 바람직하지 못한 제동이 발생되는 것을 방지하기 위해서, 적어도 하나의 제동 아암(116)의 이동이 사용자에 의한 수작업 동작에 의해서 제한될 수 있고, 그에 따라 브레이크를 불능화시킬 수 있다. 이러한 것이, 회전 마찰 브레이크(100)가 조정 가능하도록 배열된 적어도 하나의 방지 부재(136)(예에서; 하나의 방지 부재)를 더 포함하는 도 2에 도시되어 있다. 적어도 하나의 방지 부재(136)를 이용하여, 적어도 하나의 제동 아암(116)이 각도(α > α1)인, 즉 제동이 발생되는 위치에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 적어도 하나의 방지 부재(136)는 제2 본체(112)의 부분일 수 있고, 그에 따라 그와 함께 회전되도록 배열될 수 있다. 이는 또한 제1 본체(110)의 부분일 수 있다. 적어도 하나의 제동 아암(116)을 원형 홀 내의 위치로 구속하는 조정 가능한 직경을 가지는 원형 홀을 이용하여, 후자의 하나의 실현이 이루어질 수 있다. 카메라의 조리개에서 이용되는 것과 같은 홀을 함께 형성하는 복수의 판을 이용하는 하나의 해결책이 있을 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 방지 부재(136)가 제1 본체(110) 및/또는 제2 본체(112)에 회전 가능하게 부착된 추가적인 본체의 부분일 수 있고, 그러한 추가적인 본체는 일반적으로 반경방향으로 연장되는 적어도 하나의 아암을 구비하며, 적어도 하나의 아암의 각각의 하나는, 추가적인 본체를 제2 본체(112)에 대해서 회전시킬 때, 적어도 하나의 제동 아암(116)의 각각의 하나를 더 작은 α를 향해서 강제하도록 배열된다. 추가적인 본체는 예를 들어 되감기 인터페이스에 연결될 수 있고, 그러한 되감기 인터페이스에 의해서 제2 본체(112)가 기준 방향(R)에 반대되는 회전 방향으로 능동적으로 회전된다. 그러한 되감기 프로세스 중에, 회전 마찰 브레이크(100)는 제동되지 않을 것인데, 이는, 적어도 하나의 방지 부재(136)에 의해서 적어도 하나의 제동 아암(116)이 각도(α > α1)에 도달하는 것이 능동적으로 방지되기 때문이다. 개시 내용의 이하의 섹션에서, 방지 부재를 이용하여 적어도 하나의 제동 아암의 이동을 어떻게 제한하는지에 관한 더 상세한 내용이 개시될 것이다.
이제, 도 2에 도시된 회전 마찰 브레이크(100)를 참조하여, 회전 마찰 브레이크의 제동 작용이 설명될 것이다. 그러나, 그러한 설명은 청구범위의 범위 내의 다른 실시예에 대해서도 마찬가지로 유효할 것이다.
회전되는 제2 본체(112)의 기준 시스템 내의 적어도 하나의 제동 아암(116)(이러한 예에서: 하나의 제동 아암)에 가해지는 기계적 힘 및 모멘트를 조사함으로써, 회전 마찰 브레이크(100)의 제동 작용이 설명될 수 있다. 기계적 힘 및 모멘트는 피벗 지점(118)에서 순 모멘트(M)를 초래할 것이고, 순 모멘트(M)는 회전되는 본체(112)의 기준 시스템 내의 적어도 하나의 제동 아암(116)의 이동을 담당할 수 있다. 제동 작용은, 적어도 하나의 제동 아암(116)에 관성 모멘트를 도입하는 각가속도의 결과로서, 회전되는 제2 본체(112)의 각가속도에 따라 달라질 것이다. 그러나, 제동 작용은 또한 적어도 하나의 제동 아암(116)에 작용하는 원심력 및 제1 본체(110)와 접촉될 때 적어도 하나의 제동 아암(116)의 각각의 제동 부재(121)에 작용하는 마찰력에 따라 달라진다. 힘/모멘트의 3개의 상이한 공급원들이, 회전되는 본체(112)의 기준 시스템 내의 피벗 지점(118)에서 적어도 하나의 제동 아암(116) 상의 모멘트 균형을 함께 형성하고, 모멘트의 균형은, 각속력의 범위 내에서 그리고 각가속도의 범위 내에서, 제1 본체(110)에 대한 제2 본체(112)의 매끄러운 회전 제동을 달성할 수 있게 한다. 명료함을 위해서, 힘/모멘트의 이러한 공급원의 각각을 먼저 별개로 설명할 것이다.
도 1a에 도시된 기준 방향(R)으로 회전될 때 각속력의 양의 변화율(즉, 양의 각가속도)이 제2 본체(112)에 가해짐에 따라, 적어도 하나의 제동 아암(116)은 관성 모멘트를 받을 것이고, 그러한 관성 모멘트는 여기에서 M1으로 지칭되는 피벗 지점(118)에서의 모멘트를 초래한다. 회전이 항상 시계방향(도 1a의 방향(R))으로 시작된다고 가정하면, 제2 본체(112)의 양의 각가속도는 반시계방향으로 지향되는 M1을 초래할 것이고, 그에 따라 적어도 하나의 제동 아암(116)을 더 작은 각도(α)를 향해서 이동시키고자 하는 반면, 제2 본체(112)의 음의 각가속도는 시계방향으로 지향되는 M1을 초래할 것이고, 그에 따라 적어도 하나의 제동 아암(116)을 더 큰 각도(α)를 향해서 이동시키고자 할 것이다. 관성 모멘트, 및 그에 따라 또한 M1은 제2 본체(112)의 각가속도에 따라 달라진다.
제2 본체(112)가 회전될 때, 적어도 하나의 제동 아암(116)은 그 부피의 모든 부분에서 원심력을 받을 것이다. 간결함을 위해서, 질량 중심(122)에만 원심력이 작용하는 것으로 단순하게 가정한다. 원심력은 회전 물체, 이러한 경우에 제2 본체(112)를 기준으로 반경방향 외향으로 항상 작용한다. 도 1을 검토하면, 질량 중심(122)에 작용하는 원심력이 시계방향으로 지향된 피벗 지점(118)에서의 모멘트(M2)를 초래할 것이고, 그에 따라 각도(α)를 증가시키려 할 것이 분명하다. 질량 중심(122)이 반경방향 외향으로 이동될 때, 즉 각도(α)가 증가될 때, 원심력, 및 그에 따라 또한 M2가 증가된다. 원심력은 또한 회전되는 본체(112)의 각속력에 따라 달라진다.
적어도 하나의 제동 아암(116)이 반경방향 외향으로 이동되고 그에 따라 각도(α)가 제1 각도(α1)와 동일해질 때, 제동 부재(121)는 제1 본체(110)와 접촉될 것이다. 이러한 접촉은 제동 부재(121)와 제1 본체(110) 사이의 마찰력, 제1 본체(110)에 대해서 제2 본체(112)를 회전 가능하게 제동하는 것을 담당하는 마찰력을 초래할 것이다. 그러나, 회전되는 제2 본체(112)의 기준 시스템에서, 마찰력은 또한 반시계방향으로 지향된 피벗 지점(118) 주위의 모멘트(M3)를 생성함으로써 적어도 하나의 제동 아암(116)에 영향을 미친다. 이러한 모멘트는, 각도(α)를 감소시키도록, 적어도 하나의 제동 아암(116)을 회전시키려 할 것이다. 따라서, 마찰력으로부터 초래되는 M3는 원심력으로부터 초래된 M2의 균형을 잡는 작용을 할 것이다. M1은, 제2 본체(112)가 양의 각가속도 또는 음의 각가속도를 가지는지의 여부에 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 각각 작용할 것이다.
제동 부재(121)가 탄성적이거나, 회복성을 제공함에 따라, 제1 각도(α1)보다 큰 각도(α)의 범위가 있을 것이고, 여기에서 제2 본체(112)는 제동될 것이나, α에 따라 그 정도가 상이할 것이다. 부가적으로, 제동 부재(121)의 탄성/회복성은 모멘트(M3)에 기여할 것이다.
도 2에 도시된 회전 마찰 브레이크(100)를 검토하고 전술한 바와 같은 적어도 하나의 제동 아암(116)에 영향을 미치는 기계적 힘 및 모멘트를 고려하여, 이제 회전 마찰 브레이크(100)의 동작을 설명할 수 있다. 0의 속력으로부터의 제2 본체(112)의 양의 각가속도 중에, 기준 방향(R)으로, 적어도 하나의 제동 아암(116)에는 회전되는 제2 본체(112)의 기준 시스템 내의 피벗 지점(118)에서 모멘트(M1)를 초래하는 관성 모멘트가 가해질 것이다. 각속력이 작을 때, M2는 무시될 수 있고, 결과적으로 반시계방향을 따른 피벗 지점(118)에서의 순 모멘트를 초래한다. 따라서, 적어도 하나의 제동 아암(116)은, 각도(α)가 α2와 동일해지는 위치로 강제될 것이다. 회전 속력이 증가됨에 따라, 적어도 하나의 제동 아암(116)에 작용하는 원심력이 증가될 것이고, 그에 따라 시계방향으로 지향된 모멘트(M2)를 지속적으로 증가시킬 것이다. 특정 회전 속력에서, M2의 크기가 M1의 크기보다 커질 것이다. 상응하는 시점에서, 회전되는 본체(112)의 기준 시스템에서, 적어도 하나의 제동 아암(116)이 반경방향 외향으로 이동되기 시작할 것이고, 그에 따라 각도(α)를 증가시킬 것이다. 각도(α)가 α1와 동일해질 수 있도록 적어도 하나의 제동 아암(116)이 충분히 이동되었을 때, 적어도 하나의 제동 아암(116)의 각각의 하나의 제동 부재(121)가 제2 본체(110)와 접촉될 것이고, 결과적으로 제2 본체(112)의 회전 제동의 개시를 초래할 것이다. 제동 중에, 마찰력은, 회전되는 제2 본체(112)의 기준 시스템에서, 반시계방향으로 지향된 피벗 지점(118)에서의 모멘트(M3)를 초래할 것이고, 그에 따라 이는 적어도 하나의 제동 아암(116)에 작용하는 모멘트(M2)에 반작용할 것이다. 그에 따라, 피벗 지점(118)에서의 순 모멘트의 크기가 감소될 것이고, 그에 따라 각도(α) 감소의 영향이 마찰을 감소시킨다. 이는, 다시 모멘트(M3)를 감소시키고, 그에 따라 순 모멘트 등을 증가시킨다. 그에 따라, 회전 마찰 브레이크는 자가-균형된다. 부분 및 그러한 부분의 제조 재료의 구체적인 분석 및 설계에 의해서, 본원에서 개시된 회전 마찰 브레이크가 상이한 버전들로 실현될 수 있고, 그 각각의 버전은 그 의도된 용도에 따라서 제동 작용의 상이한 응답을 제공한다.
도 2에 도시된 회전 마찰 브레이크(100)에서, 제동 아암 축(124)이 항상 90°보다 큰 각도(α), 즉 α2 > 90°를 형성하도록, 적어도 하나의 제동 아암(116)의 형상 그리고 적어도 하나의 정지 부재(115)의 위치 및 치수가 선택된다. 그 대신에, 적어도 하나의 제동 아암(116) 및/또는 적어도 하나의 정지 부재(115)가 달리 설계 및/또는 위치되는 경우에, 각도(α)가 90°보다 작은 즉, α2 < 90°인 제동을 달성할 수 있다. 제2 각도(α2)의 기술적 효과는, 원심력과 관련한, 각가속도로 인한 관성 모멘트의 상대적인 중요성을 조정하는 것이다. 도 1a의 회전 마찰 브레이크(100)는 원심력에 비교적 민감할 것인데, 이는 원심력이 모든 α의 값에서 시계방향으로 지향된 피벗 지점(118) 주위의 적어도 하나의 제동 아암(116)의 모멘트(M2)를 초래할 것이기 때문이다. 예를 들어, 회전 마찰 브레이크(100)는 제2 본체(112)의 일정 회전 속력에서의 제동일 것이다. α2 < 90°에서의 회전 마찰 브레이크는, 그 대신에, 반시계방향으로 지향된 피벗 지점(118) 주위의 적어도 하나의 제동 아암(116)의 모멘트(M2)를 생성하는 원심력을 초래할 것이다. α가 α2와 동일한 경우에, 적어도 하나의 제동 아암(116)은, 제2 본체(112)가 일정한 각속력으로 회전될 때, 안정적 위치에 포획될 수 있고, 그에 따라 제동하지 않을 수 있다. 각도(α) 증가의 발생을 위해서, 원심력에 의해서 생성된 적어도 하나의 제동 아암(116)의 반시계방향 모멘트(M2)의 크기를 초과하는 크기를 갖는 피벗 지점(118)에서의 적어도 하나의 제동 아암(116)의 (시계방향) 모멘트(M1)를 생성할 정도로 충분히 강한 음의 각가속도가 필요할 것이다. 따라서, 제2 각도(α2)를 조정함으로써, 상이한 거동의 브레이크들이 얻어질 수 있다.
도 7은, α2 < 90°에 대한, 개시 내용의 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(200)를 도시한다. 회전 마찰 브레이크(200)에서, 적어도 하나의 정지 부재(215)(예에서; 하나의 정지 부재)는 90°미만의 각도(α)에 의해서 규정되는 위치에 제동 아암(216)이 도달하게 허용하도록 배열된다. 이러한 실시예에서, 적어도 하나의 제동 아암(216)(이러한 예에서; 하나의 제동 아암)은 회전 중심 축(214)의 위치를 자유롭게 통과할 수 있어야 하고, 이는 항상 실용적인 것이 아닐 수 있다. 도 8은 개시 내용의 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(200')를 도시하고, 적어도 하나의 정지 부재(215')(이러한 예에서; 하나의 정지 부재)가 회전 중심 축(214')과 동축적으로 배치되고 적어도 하나의 제동 아암(216')(이러한 예에서; 하나의 제동 아암)이 비선형적으로 성형되어, 적어도 하나의 제동 아암(216')의 질량 중심(222')이 요건(α2 < 90°)과 일치되는 위치에 도달할 수 있게 한다.
도 2 및 도 6을 다시 한번 더 참조하면, 적어도 하나의 제동 아암(116)의 질량 중심(122)의 위치가 적어도 하나의 제동 아암(116)의 거동에, 그리고 그에 따라 회전 마찰 브레이크(100)의 동작에 큰 영향을 미친다는 것이 강조된다. 회전 마찰 브레이크(100)가 작업하는 원리에 관한 설명으로부터, 적어도 하나의 제동 아암(116)이 α2에서 적어도 하나의 정지 부재(115)와 그리고 α1에서 또는 그보다 약간 더 크게 제1 본체(110)와 접촉되는 것으로부터의 결과로서, 질량 중심(122)이 항상 각도(α)의 특정 범위로 제한될 것임을 이해하여야 한다.
바람직하게, 질량 중심(122)의 위치가 특정 영역으로 제한되어야 한다. 이러한 것이 유리할 수 있는데, 이는, 적어도 하나의 제동 아암(116)이, 원심력을 너무 우세하게 만들기에 충분한 큰 각도(α)를 갖는 위치에 도달하는 것을 방지하기 때문이다. 원심력이 너무 우세해진다면, 이는 바람직하지 못하게 빈번한 및/또는 바람직하지 못하게 큰 정도의 회전 마찰 브레이크(100) 제동을 초래할 수 있다.
하나의 바람직한 그러한 영역은, 제2 본체(112)의 회전 중심 축(114)에 직각인 원형 횡단면 지역을 가지고, 회전 중심 축(114)과 피벗 지점(118) 사이의 거리와 동일한 원형 횡단면 지역의 반경을 가지는, 회전 중심 축(114)과 동축적인, 원통형 부피 이내이다. 따라서, 바람직한 영역을 이용하는 실시예에서, 질량 중심(122)은 제2 본체(112)의 물리적 경계를 떠나도록 허용되지 않는다.
다른 바람직한 그러한 영역은, 질량 중심(122)이, 피벗 지점(118)을 포함하지 않는 평면(130)의 측면 상에 위치되는 것이다. 그러한 평면(130)은 여기에서 반경방향 축(120)에 직각으로 형성되고 회전 중심 축(114)과 교차된다.
다른 바람직한 그러한 영역은 각도(α)를 이용하여 규정될 수 있다. 제2 각도(α2)가 80°< α2 < 100°의 범위 내에 있는 것이 바람직할 수 있다.
제2 각도(α2)가 88°< α2 < 95°의 범위 내에 있는 것이 바람직할 수 있다.
제2 각도(α2)가 90°< α2 < 95°의 범위 내에 있는 것이 바람직할 수 있다.
이제, 이러한 개시 내용의 회전 마찰 브레이크를 설명하였다. 이러한 설명이, 비록 선택된 예시적인 실시예에 대해서 제시되었지만, 본원에서 개시된 모든 실시예 그리고 또한 본원에서 개시되지 않았지만 청구범위의 범주에 포함되는 임의의 실시예에 대해서도 마찬가지로 적용된다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 9는 본 개시 내용의 대안적인 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(300)를 도시한다. 회전 마찰 브레이크(300)에서, 적어도 하나의 정지 부재(315)(이러한 예에서; 하나의 정지 부재)는 활주 홈(317)을 따라 이동되도록 배열되고, 그에 따라 각도(α2)가 사용자에 의해서 변경될 수 있게 한다. 그에 따라, 그러한 실시예에서, 양의 각가속도의 위상 중에, 적어도 하나의 제동 아암(316)의 위치를 제2 본체(312)에 대해서 조정할 수 있다. 이는, 회전 마찰 브레이크(300)의 민감도를 조정할 필요가 있는 적용예에서 유리할 수 있다. 적어도 하나의 정지 부재(315)의 위치는, 예를 들어 나사 또는 핀을 이용하여 제2 본체(312)에 대한 적어도 하나의 정지 부재(315)의 고정을 해제함으로써, 조정된다. 일단 고정이 해제되면, 적어도 하나의 정지 부재(315)의 위치가 조정될 수 있고, 그 이후에 적어도 하나의 정지 부재(315)가 제2 본체(312)에 대해서 다시 체결된다.
도 10은 개시 내용의 대안적인 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(400)를 도시한다. 회전 마찰 브레이크(400)에서, 제2 본체(412)는 2개의 제동 아암(416,416')을 포함한다. 2개의 제동 아암 중 제1 제동 아암(416)은 피벗 지점(418) 내에서 제2 본체(412)에 회전 가능하게 부착되는 반면, 2개의 제동 아암 중 제2 제동 아암(416')은 제2 피벗 지점(418') 내에서 제2 본체(412)에 회전 가능하게 부착된다. 그러한 피벗 지점(418) 및 제2 피벗 지점(418')은, 회전 중심 축(414)의 양 측면 상에서 반경방향 축(420)을 따라서, 그리고 제2 피벗 지점(418')과 회전 중심 축(414) 사이와 동일한 피벗 지점(418)과 회전 중심 축(414) 사이의 거리를 가지고 위치된다.
회전 마찰 브레이크(400)의 장점은, 회전되는 제2 본체(412)가 균형 잡힐 것이고, 그에 따라 큰 각속력에서도 매끄러운 무-진동 회전을 허용한다는 것이다. 다른 장점은, 하나 대신에 2개의 제동 아암을 이용하는 것이 동일한 제동 파워를 위한 각각의 제동 아암의 중량을 감소시킬 수 있게 하여, 기계적 부품의 내구성을 증가시킬 수 있다는 것이다. 그러한 장점은, 명백하게, 2개 초과의 제동 아암이 이용되는 실시예에서도 동일하다. 임의 수의 제동 아암이 원칙적으로 청구범위의 범위 내에서 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 예를 들어, 각각의 피벗 지점에 회전 가능하게 부착된 3개 이상의 제동 아암이 이용될 수 있고, 그러한 피벗 지점들은 균일한 각도로 이격된다.
회전 마찰 브레이크의 실시예는 음의 각가속도의 위상 중의 제동으로 제한되지 않아야 한다. 도 11에는, 본 개시 내용의 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(500)가 도시되어 있다. 회전 마찰 브레이크(500)에서, 제동은 양의 각가속도의 위상 중에 개시된다. 회전 마찰 브레이크(500)는 제1 본체(510) 및 제1 본체(510)에 회전 가능하게 부착된 제2 본체(512)를 포함한다. 제2 본체(512)는 제2 본체(512)의 회전 중심 축(514)을 중심으로 회전되도록 배열된다. 회전 마찰 브레이크(500)는 피벗 지점(518) 내에서 제2 본체(512)에 회전 가능하게 부착된 적어도 하나의 제동 아암(516)(이러한 예에서; 하나의 제동 아암)을 더 포함한다. 피벗 지점(518)은 반경방향 축(520)을 따라 회전 중심 축(514)에 대해서 편심적으로 오프셋된다. 적어도 하나의 제동 아암(516)은 제1 본체(510)의 부분과 마찰 결합되도록 배열된 제동 부재(521)를 포함한다. 또한, 적어도 하나의 제동 아암(516)은 제동 아암 축(524)을 따라서 배치된 질량 중심(522)을 가지며, 제동 아암 축은 피벗 지점(518)과 교차되고 외측으로 연장되어, 피벗 지점(518)을 통해서 반경방향 축(520)에 수직으로 형성된 수직 축(526)에 대해서 각도(β)를 형성한다. 질량 중심(522)은, 피벗 지점(518)으로부터 회전 중심 축(514)까지의 거리보다 먼 피벗 지점(518)으로부터의 거리에 배치된다. 적어도 하나의 제동 아암(516)에 대한 질량 중심(522)의 그러한 위치를 달성하기 위해서, 적어도 하나의 제동 아암(516)의 부분이 적어도 하나의 제동 아암(516)의 평균 밀도보다 높은 밀도를 갖는 재료로 제조된다. 그러한 부분은 예를 들어 금속으로 제조될 수 있다. 제2 본체(512)의 회전 제동은 제동 부재(521)와 제1 본체(510) 사이의 마찰 접촉에 의해서 발생된다. 제1 본체(510)가 예를 들어 드럼일 수 있고, 이어서 제동 부재(521)는 드럼의 주변 벽의 내부 부분에 마찰 결합되도록 배열된다. 제동 부재(521)는 제1 각도(β1)보다 작은 β의 값에서 제1 본체(510)의 부분과 마찰 결합되도록 배열된다. β가 제2 각도(β2)보다 커지는 것을 방지하도록, 그에 따라 제2 본체에 대한 적어도 하나의 제동 아암(516)의 이동을 제한하도록, 적어도 하나의 정지 부재(515)(이러한 예에서; 하나의 정지 부재)가 배열된다.
제동 부재(521)가 탄성적이거나, 회복성을 제공하여, 제동 아암 축(524)이 제1 각도(β1)보다 작은 각도(β)를 가지게 할 수 있고, 이는 β > β1 의 경우에 각도(β)의 감소에 따라 마찰을 점진적으로 증가시킬 수 있다.
도 11 및 전술한 설명에서 사용된 각도(β)는 본원의 다른 실시예에서 이용된 각도(α)와 동일한 기능을 갖는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 각도(α) 및 각도(β)는 상호 교환 가능하게 이용될 수 있다. 또한, 기준 방향의 선택에 따라 달라지는 정의(β = 180°- α)를 이용하는 것이 편리할 수 있다. 본 개시 내용으로부터, 청구범위의 범위 내에서 많은 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 1, 도 2, 도 7 내지 도 10의 실시예에서 개시된 것과 다른 방식으로 제1 본체와 마찰 결합되도록 제동 부재가 배열될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 제동 아암은 제1 본체의 중심 샤프트와 마찰 결합되도록 배열될 수 있다. 그러한 설계가 도 12에 도시되어, 본 개시 내용의 실시예에 따른 회전 마찰 브레이크(600)를 개시한다. 회전 마찰 브레이크(600)는, 제동 아암(616)이 제1 본체(610)의 중심 샤프트(617)를 통해서 제1 본체와 접촉되도록 배열되는 것을 제외하고, 도 2에 도시된 회전 마찰 브레이크(100)와 유사하다. 제동 아암(616)은 제2 본체(612)의 중심 샤프트(617)와 마찰 결합되도록 배열된 제동 부재(621)를 포함한다. 정지 부재(615)는 위치에서 일반적으로 회전 중심 축(614)으로부터 반경방향 외향으로 배열된다. 정지 부재(615)는, 각도(α)가 제2 각도(α2)보다 작지 않도록, 제동 아암(616)의 이동을 제한할 수 있게 한다. 회전 마찰 브레이크(600)는, 제2 본체가 기준 방향(R)으로 회전될 때, 음의 각가속도에 의해서 작동된다.
대안적으로, 적어도 하나의 제동 아암은 회전 중심 축에 수직인 제1 본체의 표면과 마찰 결합되도록 배열될 수 있다. 이러한 예에서, 제동 부재는, 각도(α)가 변화될 때, 예를 들어 회전 중심 축에 평행한 축을 따라서 동축적으로, 제1 본체의 표면을 향해서 이동될 수 있어야 한다. 이에 대한 기계적 해결책은 피벗 지점의 위치에서 나사를 이용하는 것이다. 하나 이상의 제동 아암이 반경방향 외향으로 이동되어 각도(α)를 증가시킴에 따라, 적어도 하나의 제동 아암이 제1 본체의 내부 부분을 향해서 동축적으로 외향으로 동시에 이동된다. 이어서, 제동 부재가 피벗 지점의 상단에서, 또는 그에 근접하여 적어도 하나의 제동 아암의 외측에 장착될 수 있다.
도 13a 및 도 13b는 이러한 원리를 기초로 회전 마찰 브레이크(700)를 도시한다. 회전 마찰 브레이크(700)에서, 제1 본체(710) 및 제2 본체(712)는 디스크-형상이고 그 사이에 거리를 형성하도록 서로 평행하게 배열된다. 제2 본체(712)는 회전 중심 축(714)을 중심으로 제1 본체(710)와 관련하여 회전되도록 배열된다. 회전 마찰 브레이크(700)는 피벗 지점(718) 내에서 제2 본체(712)에 회전 가능하게 부착된 제동 아암(716)을 포함한다. 제동 아암(716)은 나사산형 홀을 통해서 제1 본체(712)에 연결되도록 배열된 나사(719)를 포함한다. 제동 부재(721)는 나사(179)의 원위 단부에 배열된다. 도 7a에서, 회전 마찰 브레이크(700)는 활성적이 아니다. 제동 아암(716)의 질량 중심이 회전 중심 축(714)에 비교적 근접하여 위치되고, 제동 아암(716)은 정지 부재(715)와 접촉된다. 제2 본체(712)가 감속을 시작함에 따라, 제동 아암의 질량 중심이 도 7a에서 곡선형 화살표로 표시한 바와 같이 외향 이동되도록, 제동 아암이 이동될 것이다. 제동 아암 축의 각도(α)가 변화됨에 따라, 나사(179)는 나사산형 홀 내에서 회전될 것이고 그에 따라 제1 본체(710)와 관련하여 제동 부재(721)를 피벗 축(718')을 따라 이동시킬 것이며, 그에 따라 제동 부재(716)는 도 7b에 도시된 바와 같이 제1 본체(710)의 (도 7a 및 도 7b의 점선 원에 의해서 표시된) 부분과 마찰 결합된다. 대안적으로, 적어도 하나의 제동 아암은 제1 본체의 주변 벽의 외부 부분과 마찰 결합되도록 배열될 수 있다. 이러한 원리를 기초로 하는 회전 마찰 브레이크가, 회전 마찰 브레이크(800)를 도시하는 도 14에 도시되어 있다. 제1 본체(810) 및 제2 본체(812)는 도 7a 및 도 7b에 도시된 회전 마찰 브레이크(700)에 대한 것과 동일한 방식으로 배열된다. 회전 마찰 브레이크(800)는 피벗 지점(818) 내에서 제2 본체(812)에 회전 가능하게 부착된 제동 아암(816)을 포함한다. 제동 아암(816)은 반경방향 축(820)을 따라서 일반적으로 반경방향 외향인 방향으로 연장되고, 제1 본체(810) 의 주변 벽(811)의 외부 부분의 외측으로 연장되는 곡선형 부분을 형성한다. 제동 아암(816)은 곡선형 부분의 단부에서 제동 부재를 포함하고, 제동 부재는 제1 본체의 주변 벽(811)의 외부 부분과 마찰 결합될 수 있도록 성형된다.
다른 중요 양태는, 적어도 하나의 제동 아암의 이동이다. 적어도 하나의 제동 아암이 제2 본체의 회전 중심 축에 직각인 평면 내에서 반드시 이동될 필요는 없다는 것을 본 개시 내용으로부터 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 피벗 지점은 예를 들어 제2 본체의 회전 중심 축에 대해서 90°이외의 각도를 형성하는 평면 내의 적어도 하나의 제동 아암의 회전을 위해서 배열된 경첩일 수 있다. 예를 들어, 제동 부재는 적어도 하나의 제동 아암의 다른 측면에, 즉 피벗 지점으로부터 가장 먼 위치에 배치될 수 있다. 각도(α)가 증가됨에 따라, 제동 부재는 반경방향 외향으로 그리고 제2 본체의 회전 중심 축과 평행한 치수(dimension)를 따라서 동축적 외향으로 이동될 것이다. 각도(α)에서, 제동 부재가 제1 본체의 내부 표면과 접촉될 것이다.
본원에서 개시된 임의의 실시예의 장점은, 회전 마찰 브레이크가 회전되는 제2 본체의 각가속도에 의해서 조절된다는 것이다. 이는, 그러한 브레이크가, 양의 각가속도의 위상 중에 비교적 큰 회전 속력이 요구되나, 일정 각속력의 위상 및/또는 음의 각가속도의 위상 중에 제동이 요구되는 적용예에서 유용할 수 있게 한다. 이러한 것이 유용할 수 있는 적용예의 전형적인 예로서, 예를 들어 케이블 드럼, 물 호스, 대형 종이 롤 및 봉사 롤과 같은 시스템이 있다. 다른 예는 양묘기(windlass), 예를 들어 보트에서 닻 사슬을 규제하고 조작하여 닻이 케이블에 의해서 상승되고 하강될 수 있게 하기 위해서 이용되는, 닻 양묘기이다. 이러한 시스템은 전형적으로, 본질적으로 굽힘 가능하고, 세장형이며, 복수의 회전으로 스풀 상에 권선되는 제품(예를 들어, 케이블, 호스, 종이 또는 실)을 포함한다.
그러한 적용예의 추가적인 예로서 낚시 릴이 있다. 도 15는 하우징(52) 및 라인 스풀(52)에 회전 가능하게 부착된 라인 스풀(54)을 포함하는 낚시 릴(50)을 도시한다. 라인 스풀(54)은 복수의 회전으로 라인 스풀(54) 주위로 권선되는 낚시줄(56)을 수용하도록 구성된다. 낚시 릴은 낚시줄(56)을 라인 스풀 상으로 되감을 수 있게 허용하도록 배열된 되감기 인터페이스(58)를 더 포함한다. 되감기 인터페이스(58)는 핸들(60)에 의해서 제어된다. 낚시 릴(50)은 회전 마찰 브레이크(70)를 더 포함한다. 회전 마찰 브레이크(70)는, 예를 들어 백래시를 방지하기 위해서, 라인의 캐스팅 중에 스풀에 제동을 제공하도록 배열된다. 실시예에서, 회전 마찰 브레이크(70)는 개시 내용에 따른 회전 마찰 브레이크이다. 따라서, 회전 마찰 브레이크(70)가 본원에서 개시된 실시예 중 임의의 하나 일 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 회전 마찰 브레이크가 첨부된 청구범위의 범주에 포함되는 회전 마찰 브레이크의 임의의 실시예일 수 있다는 것을 더 이해할 수 있을 것이다. 그러한 회전 마찰 브레이크의 예로서, 도 10에 도시된 회전 마찰 브레이크(400)가 있다. 이러한 예를 이용하면, 제1 본체(410)는 낚시 릴(50)의 하우징(52)의 부분이거나 그에 고정적으로 부착되고, 제2 본체(412)는 라인 스풀(54)의 부분이거나, 그에 고정적으로 부착되거나, 그와 결합되도록 배열된다.
이는, 일부 실시예에서, 적어도 하나의 제동 아암이 라인 스풀에 직접적으로 회전 가능하게 부착될 수 있다는 것, 즉 라인 스풀이 제2 본체일 수 있다는 것을 암시한다. 대안적인 실시예에서, 라인 스풀은 제2 본체와 함께 회전되도록 배열된 추가적인 본체일 수 있다. 그러한 추가적인 본체는 예를 들어 연결 샤프트를 통해서 제2 본체에 고정적으로 부착될 수 있으나, 대안적으로, 예를 들어 기어, 핀 또는 기타와 같은 적합한 결합 수단에 의해서 제2 본체와 결합되도록 배열될 수 있다. 제2 결합 수단은 추가적인 본체를 제2 본체에 능동적으로 연결하도록 배열될 수 있다. 결합 수단은 또한 추가적인 본체를 제2 본체로부터 연결 분리하도록 배열될 수 있다. 이어서, 추가적인 본체 및 제2 본체는 제2 본체의 중앙 축을 중심으로 서로 개별적으로 회전되도록 배열될 수 있다.
캐스팅 중에 라인이 동일한 비율로 공급될 수 없고 그 대신에 (또한 백래시로 지칭되는) 소위 버드 네스트 형성을 발생시키는 그러한 빠른 속력으로 스풀이 회전되는 것을 방지하기 위해서, 회전 마찰 브레이크(70)는, 필요할 때, 모멘트에서 라인 스풀(54)을 제동하도록 배열된다. 캐스팅 중에, 라인 스풀(54)의 회전 속력은 양의 각가속도의 비교적 짧은, 초기 위상 중에 최대 속력까지 급격히 증가되고, 그 후에 더 긴 음의 각가속도의 위상 중에 감소된다. 강한 양의 각가속도의 위상 중에, 회전 마찰 브레이크(70)는 제동되지 않을 것인데, 이는, 적어도 하나의 제동 아암이, 관성 모멘트에 의해서, α = α2인 위치까지 적어도 하나의 정지 부재를 향해서 강제될 것이기 때문이다. 양의 각가속도의 위상의 종료점이거나 음의 각가속도의 위상의 시작점인, 최대 각속력에 도달하는 모멘트 주위에서, 적어도 하나의 제동 아암이 반경방향 외향으로 이동하기 시작하여 각도(α)를 증가시킬 것이다. 제동은 α = α1에서 시작할 것이고 음의 각가속도의 위상 중에 계속될 것이다. 라인(56)을 되감기 위해서, 스풀(54)은 반대 방향으로 능동적으로 회전되어야 한다. 이러한 프로세스 중의 제동을 방지하기 위해서, 적어도 하나의 제동 아암이 각도(α > α1)에 도달하는 것을 방지하도록, 즉 제동이 발생되는 것을 방지하도록, 적어도 하나의 방지 부재가 조정된다. 적어도 하나의 방지 부재는, 바람직하게, 사용자가 라인(56)을 스풀(54) 상으로 되감기 위해서 이용하는 되감기 인터페이스(58)에 연결될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 방지 부재는 캐스팅 중에 비활성 위치에 있을 것이고, 그에 따라 α가 α1보다 클 수 있게 하는 반면, 되감기 프로세스 중에 활성 위치에 있을 것이고, 그에 따라 α가 α1에 도달하는 것을 방지한다.
본원에서 개시된 회전 마찰 브레이크는 제2 본체의 회전 이동에 의해서 제어된다. 또한, 제동 작용은 제2 본체의 회전 방향에 따라서 다르다. 따라서, 실제 적용예에서, 특별한 동작 중에 브레이크 모두를 수동으로 불능화하기 위한 수단을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이는 적어도 하나의 방지 부재에 의해서 달성될 수 있다. 여기에서, 적어도 하나의 방지 부재가 어떻게 회전 마찰 브레이크의 적어도 하나의 제동 아암에 관련될 수 있는지를 개시하는 예시적인 실시예에 관한 구체적인 설명을 제공할 것이다.
도 16a 및 도 16b는 도 10에 도시된 회전 마찰 브레이크(400)에서 이용되는 것과 동일한 방식으로 서로 반대로 배열된 2개의 제동 아암(916)을 포함하는 회전 마찰 브레이크(900)를 도시한다. 적어도 하나의 제동 아암(916)은 제1 본체(910)의 내부 주변 벽 상에서 제1 본체(910)와 마찰 결합되도록 배열된다. 회전 마찰 브레이크(900)는 제2 본체(912)의 회전 중심 축(914)을 중심으로 회전되도록 배열된 추가적인 본체(913)를 더 포함한다. 제2 본체(912) 및 추가적인 본체(913)는 디스크-형상이고, 서로 평행하게 그리고 거리를 두고 위치된다. 제2 본체(912)는, 회전 중심 축(914)과 적어도 하나의 피벗 지점(918) 사이의 반경방향 거리보다 긴, 회전 중심 축(914)으로부터의 반경방향 거리에서 제2 본체(912)의 접선 방향을 따라 배열된 적어도 하나의 세장형 홀(937)을 포함한다. 적어도 하나의 세장형 홀(937)의 각각은, 적어도 하나의 제동 아암(916)의 각각이 적어도 부분적으로 중첩되도록, 위치된다. 추가적인 본체(913)는 추가적인 본체(913)에 고정적으로 부착된 적어도 하나의 방지 부재(936)(예에서: 2개의 방지 부재)를 포함한다. 적어도 하나의 방지 부재(936)가 적어도 하나의 세장형 홀(937)의 각각을 통해서 돌출되도록, 적어도 하나의 방지 부재(916)는 회전 중심 축(914)에 평행한 방향으로 연장된다. 추가적인 본체(913)가 제2 본체(912)와 관련하여 회전될 때, 적어도 하나의 방지 부재(936)가 적어도 하나의 제동 아암과 결합되어, 제동 부재(921)가 제1 본체(910)와 마찰 결합되는 것을 방지할 수 있다. 다시 말해서, 적어도 하나의 방지 부재(936)는, 추가적인 본체(913)가 제1 회전 방향(L)을 따라 제2 본체(912)와 관련하여 회전될 때, 각각의 상응하는 제동 아암(916)의 제동 부재(921)가 제1 본체(910)와 마찰 결합되는 것을 방지하도록 배열된다.
이러한 설계의 장점은, 제1 방향(L)이 브레이크의 동작 회전 방향, 즉 기준 방향(R)에 반대된다는 것이다. 그에 따라, 회전 마찰 브레이크(900)는 스풀 상에서 세장형의 굽힘 가능 물체를 포함하는 적용예에 특히 매우 적합하다. 여기에서, 예로서 낚시 릴을 이용하여 그러한 장점을 설명한다.
낚시 릴의 실시예에서, 추가적인 본체(913)는 라인 스풀의 부분이거나, 그에 고정적으로 부착되는 반면, 적어도 하나의 제동 아암을 포함하는 제2 본체(912)는, 하나 이상의 세장형 홀(937)을 통해서 돌출되는 하나 이상의 방지 부재(936)에 의해서 추가적인 본체(913)와 결합되도록 배열된다. 캐스팅 중에, 추가적인 본체(913)가, 라인에 의해서, 기준 방향(R)으로 회전되도록 강제될 때, 제2 본체(912)는, 적어도 하나의 방지 부재(936)에 의해서 적어도 하나의 세장형 홀(937)을 통해서 돌출될 것이고, 그에 따라 추가적인 본체(913)와 함께 회전되도록 강제될 것이다. 적어도 하나의 방지 부재(937)가 의도하지 않게 적어도 하나의 제동 아암(916)에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해서, 추가적인 본체(913)는, 예를 들어 걸쇠, 자석 등을 이용하여, 제2 본체(912)에 잠금되도록 배열될 수 있다. 예를 들어 라인을 회수하기 위해서 스풀을 되감기할 때, 제2 본체(912)는 기준 방향(R)에 반대되는 방향으로 회전되고, 그에 따라 회전 마찰 브레이크(900)를 비활성화시키는 것이 바람직한데, 이는, 되감기 중에 제2 본체에 가해지는 양의 각가속도가 브레이크를 활성화시킬 수 있고 그에 따라 되감기 프로세스를 어렵게 만들 수 있기 때문이다. 제2 본체(912)를, 구동 메커니즘(예를 들어, 회전 핸들 또는 모터)을 구비한 기계적 인터페이스와 같은, 되감기 인터페이스에 연결함으로써, 낚시 릴의 사용자는, 스풀을 되감고 그에 의해서 라인을 스풀 상으로 회수하기 위해서 핸들을 회전시킴으로써, 제2 본체(912)가 제1 회전 방향(L)을 따라 회전되도록 능동적으로 강제할 수 있을 것이다. 제2 본체(912)가 제1 회전 방향(L)을 따라 회전되도록 강제됨에 따라, 라인 스풀을 포함하는 추가적인 본체(913)가 제2 본체(912)와 함께 강제로 회전될 것이다. 적어도 하나의 방지 부재(916)는 제2 본체(912)의 적어도 하나의 제동 아암(916)의 제동 작용을 불능화할 것이다. 사용자가 라인을 능동적으로 회수하는 동안 그에 따라 제2 본체(912)가 추가적인 본체(913)를 제1 회전 방향(L)으로 능동적으로 강제로 회전시키는 동안, 회전 마찰 브레이크가 불능화될 것이고, 그에 따라 효율적이고 용이한 되감기 과정을 허용할 것이다.
도 16a 및 도 16b에 도시된 회전 마찰 브레이크(900)는, 적어도 하나의 방지 부재에 의해서 제동 아암에 가해진 힘을 능동적으로 유지하지 않으면서 제동을 불능화하는 것을 허용하지 않는다. 이러한 문제의 극복을 위해서, 잠금 메커니즘이 이용될 수 있고, 그러한 잠금 메커니즘은, 적어도 하나의 제동 아암을, 제동 부재가 추가적인 본체와 마찰 결합되지 않는 위치에서 고정하도록 구성된다. 도 17a 및 도 17b는 브레이크의 그러한 불능화를 허용하는 회전 마찰 브레이크(1000)를 도시한다.
도 17a는, 제동 작용과 관련하여 회전 마찰 브레이크(900)와 유사한 회전 마찰 브레이크(1000)를 도시한다. 그러나, 회전 마찰 브레이크(1000)는 회전 마찰 브레이크를 불능화하는 대안적인 방식을 갖는다. 회전 마찰 브레이크(1000)에서, 추가적인 본체(1013)는 제2 본체(1012)에 회전 가능하게 부착된 중앙 부분(1040)을 갖는다. 추가적인 본체는 중앙 부분(1040)에 고정적으로 부착된 적어도 하나의 방지 부재(1036)(예에서: 2개의 방지 부재)를 더 포함한다. 적어도 하나의 방지 부재(1036)는 일반적으로 회전 중심 축(1014)으로부터 반경방향을 따라 외향으로 연장된다. 적어도 하나의 방지 부재(1036)가 곡선화될 수 있다. 적어도 하나의 제동 아암(1016)의 각각의 하나는, 회전 중심 축(1014)과 평행한 방향을 따라서 연장되고 제2 본체(1012)로부터 멀리 지향된 고정 핀(1044)을 포함한다. 추가적인 본체(1013)를 제2 본체(1012)와 관련하여 제1 방향(L)을 따라 회전시킬 때, 적어도 하나의 방지 부재(1036)의 각각은 상응하는 제동 아암(1016) 상의 고정 핀(1044)과 접촉될 것이고, 그에 따라 적어도 하나의 제동 아암(1016)을, 제동 부재(1021)가 제1 본체(1010)와 마찰 결합되지 않는 위치까지 강제한다.
회전 마찰 브레이크(1000)는, 제동 부재(1021)가 제1 본체(1010)와 마찰 결합되지 않을 때, 제2 본체(1012)와 관련하여 적어도 하나의 제동 아암(1016)을 고정하도록 배열된 잠금 메커니즘(1041a, 1041b)을 더 포함한다. 잠금 메커니즘(1041a, 1041b)은 추가적인 본체(1013) 상에 배열된 적어도 하나의 제1 잠금 부재(1041a) 및 적어도 하나의 제동 아암(1016) 상에 배열된 적어도 하나의 제2 잠금 부재(1041b)를 포함한다. 적어도 하나의 제1 잠금 부재(1041a)각각은 적어도 하나의 제2 잠금 부재(1041b)의 상응하는 각각에 잠금되도록 배열되고, 그에 따라 적어도 하나의 제동 아암(1016)의 각각이 추가적인 본체(1013)와 관련하여 잠금될 수 있다. 회전 마찰 브레이크(1000)에서, 적어도 하나의 제1 잠금 부재(1041a)는 추가적인 본체(1013)의 중앙 부분(1040)의 주변 연부를 따라서 위치된 적어도 하나의 함몰부이다. 유사하게, 적어도 하나의 제2 잠금 부재(1041b)는 적어도 하나의 제동 아암(1016)의 연부 상의 적어도 하나의 돌출부이다. 잠금 메커니즘(1041a, 1041b)은, 예를 들어, 적어도 하나의 제동 아암(1016)이, 제2 본체(1012)와 관련하여, 제동 부재(1021)가 제1 본체(1010)와 마찰 결합되지 않는 위치에서 이동될 수 없도록, 적어도 하나의 제동 아암(1016)을 잠금할 수 있도록 배열된다. 이러한 위치가 도 17b에 도시되어 있다.
당업자는, 청구된 회전 마찰 브레이크가 결코 전술한 바람직한 실시예로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 그와 달리, 첨부된 청구범위의 범주 내에서 많은 수정예 및 변경예가 가능하다.
예를 들어, 상이한 설계의 제동 아암들이 동일한 회전 마찰 브레이크에서 이용될 수 있다. 제동 아암들은 상이한 방식으로 제1 본체와 마찰 결합되도록 배열될 수 있다. 제동 아암은 제2 본체의 가속도의 상이한 문턱값 레벨들에서 활성화되도록 배열될 수 있다.
또한, 도면, 개시 내용, 및 첨부된 청구항에 관한 학습으로부터, 청구된 발명을 실시하는 당업자는, 개시된 실시예에 대한 변형예를 이해하고 실시할 수 있을 것이다.

Claims (17)

  1. 각속력의 변화율에 의해서 조절되는 회전 마찰 브레이크(1)로서:
    제1 본체(10),
    상기 제1 본체(10)에 회전 가능하게 부착된 제2 본체(12)로서, 상기 제2 본체(12)의 회전 중심 축(14)을 중심으로 회전되도록 배열된, 제2 본체(12),
    피벗 지점(18)에서 상기 제2 본체(12)에 회전 가능하게 부착된 적어도 하나의 제동 아암(16)을 포함하고,
    - 상기 피벗 지점(18)은 반경방향 축(20)을 따라 상기 회전 중심 축(14)에 대해서 편심적으로 오프셋되고,
    - 상기 적어도 하나의 제동 아암(16)은 상기 제1 본체(10)의 부분과 마찰 결합되도록 배열된 제동 부재(21a, 21b)를 포함하며,
    - 상기 적어도 하나의 제동 아암(16)은 제동 아암 축(24)을 따라서 배치된 질량 중심(22)을 가지고,
    상기 제동 아암 축(24)은
    * 상기 피벗 지점(18)과 교차되고,
    * 수직 축(26)과 각도(α)를 형성하고, 상기 수직 축(26)은 상기 피벗 지점(18)을 통해서 상기 반경방향 축(20)에 수직으로 형성되며,
    상기 질량 중심(22)은
    상기 피벗 지점(18)으로부터 상기 회전 중심 축(14)까지의 거리보다 긴 상기 피벗 지점(18)으로부터의 거리에 배치되고,
    - 상기 제동 부재(21)는, 제1 각도(α1)보다 크고 및/또는 제2 각도(α2)보다 작은 α의 값에서 상기 제1 본체(10)의 부분과 마찰 결합되도록 배열되고, 상기 제1 각도(α1)는 상기 제2 각도(α2)보다 큰, 회전 마찰 브레이크(1).
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 정지 부재(115)를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 정지 부재(115)의 각각은 상기 적어도 하나의 제동 아암(116)의 각각의 이동을 제한하도록 배열되고, 그에 따라 상기 각도(α)가 상기 제1 각도(α1)보다 작은 최대 각도 또는 상기 제2 각도(α2)보다 큰 최소 각도로 제한되고, 그에 따라 상기 제2 본체(112)에 대한 상기 적어도 하나의 제동 아암(116)의 이동을 제한하는, 회전 마찰 브레이크(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제동 부재(121)가 탄성적이거나, 회복성을 제공하여, 상기 제동 아암 축(124)이 상기 제1 각도(α1)보다 큰 및/또는 상기 제2 각도(α2)보다 작은 각도(α)를 가지게 할 수 있는, 회전 마찰 브레이크(100).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 본체(110)가 드럼이고, 상기 제동 부재(121)는 상기 드럼의 주변 벽의 내부 부분에 마찰 결합되도록 배열되는, 회전 마찰 브레이크(100).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 피벗 지점(118)과 상기 제동 부재(121)의 외부 주변부 사이의 거리가 각도(γ)의 증가에 따라 증가되도록, 상기 제동 부재(121)의 부분의 형상이 결정되고, 상기 거리는 상기 반경방향 축(120)에 대해서 각도(γ)를 가지는 거리 축(128)을 따라서 규정되고,
    상기 제동 부재(121)의 부분의 형상은, 상기 제동 부재(121)가 압축될 때, 상기 제동 부재(121)와 상기 제1 본체(110)의 부분 사이의 접촉 면적의 점진적인 증가를 허용하는, 회전 마찰 브레이크(100).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제동 아암(116)의 상기 질량 중심(122)이 평면(130)의 일 측면 상에 위치되고, 상기 평면(130)은
    - 상기 반경방향 축(120)에 수직이고,
    - 상기 회전 중심 축(114)과 교차되며,
    상기 적어도 하나의 제동 아암(116)의 상기 질량 중심(122)은, 상기 피벗 지점(118)을 포함하지 않는 상기 평면(130)의 측면 상에 위치되는, 회전 마찰 브레이크(100).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제동 아암(116)의 상기 질량 중심(122)이 원통형 부피 내에 위치되고, 상기 원통형 부피는
    - 상기 회전 중심 축(114)과 동축적이고,
    - 상기 회전 중심 축(114)에 수직인 원형 횡단면 지역을 가지며,
    - 상기 회전 중심 축(114)과 상기 피벗 지점(118) 사이의 거리와 동일한 상기 원형 횡단면 지역의 반경을 가지는, 회전 마찰 브레이크(100).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제동 아암(116)은 상기 제동 아암(116)의 평균 밀도보다 높은 밀도를 갖는 재료로 제조된 부분(131)을 포함하여, 상기 적어도 하나의 제동 아암(116)의 질량 중심(122)이 상기 부분(131) 내에, 또는 그에 근접하여 배치될 수 있게 하는, 회전 마찰 브레이크(100).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제동 아암(116)에 대한 상기 부분(131)의 위치를 조정하여, 상기 적어도 하나의 제동 아암(116)에 대한 상기 질량 중심(122)의 위치를 변화시킬 수 있게 하는, 회전 마찰 브레이크(100).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 본체(412)는 2개의 제동 아암(416, 416')을 포함하고, 상기 2개의 제동 아암 중 제1 제동 아암(416)은 상기 피벗 지점(418)에서 상기 제2 본체(412)에 회전 가능하게 부착되고, 상기 2개의 제동 아암 중 제2 제동 아암(416')은 제2 피벗 지점(418')에서 상기 제2 본체(412)에 회전 가능하게 부착되며, 상기 피벗 지점(418) 및 상기 제2 피벗 지점(418')은, 상기 회전 중심 축(414)의 양 측면 상에서 상기 반경방향 축(420)을 따라서, 그리고 상기 제2 피벗 지점(418')과 상기 회전 중심 축(414) 사이와 동일한 상기 피벗 지점(418)과 상기 회전 중심 축(414) 사이의 거리를 가지고 위치되는, 회전 마찰 브레이크(400).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 정지 부재(315)의 위치가 조정되어, 상기 제2 각도(α2) 또는 상기 제1 각도(α1)가 변경되게 할 수 있는, 회전 마찰 브레이크(300).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 방지 부재(136)를 더 포함하고, 상기 방지 부재는 조정 가능하고, 그에 따라 상기 각도(α)가 상기 제1 각도(α1)보다 작은 최대 각도 또는 상기 제2 각도(α2)보다 큰 최소 각도로 제한될 수 있게 하며, 그에 따라 상기 적어도 하나의 방지 부재(136)의 각각은, 각각의 상응하는 제동 아암(116)의 제동 부재(121)가 상기 제1 본체(110)와 마찰 결합되는 것을 방지하는, 회전 마찰 브레이크(100).
  13. 제12항에 있어서,
    추가적인 본체(913, 1013)를 더 포함하고, 상기 추가적인 본체(913, 1013)는 상기 제2 본체(912, 1012)의 회전 중심 축(914, 1014)을 중심으로 회전되도록 배열되며,
    상기 적어도 하나의 방지 부재(936, 1036)는 상기 추가적인 본체(913, 1013)에 고정적으로 부착되며,
    상기 적어도 하나의 방지 부재(936, 1036)의 각각은, 상기 추가적인 본체(913, 1013)가 제1 회전 방향(L)을 따라 상기 제2 본체(912, 1012)와 관련하여 회전될 때, 각각의 상응하는 제동 아암(916, 1016)의 제동 부재(921, 1021)가 상기 제1 본체(910, 1010)와 마찰 결합되는 것을 방지하도록 배열되는, 회전 마찰 브레이크(900, 1000).
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제동 부재(1021)가 상기 제1 본체(1010)와 마찰 결합되지 않을 때, 상기 제2 본체(1012)와 관련하여 상기 적어도 하나의 제동 아암(1016)을 고정하도록 배열된 잠금 메커니즘(1041a, 1041b)을 더 포함하는, 회전 마찰 브레이크(1000).
  15. 제14항에 있어서,
    상기 잠금 메커니즘(1041a, 1041b)은 상기 추가적인 본체(1013) 상에 배열된 적어도 하나의 제1 잠금 부재(1041a) 및 상기 적어도 하나의 제동 아암(1016) 상에 배열된 적어도 하나의 제2 잠금 부재(1041b)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제1 잠금 부재(1041a)의 각각은 상기 적어도 하나의 제2 잠금 부재(1041b)의 상응하는 각각에 잠금되도록 배열되고, 그에 따라 상기 적어도 하나의 제동 아암(1016)의 각각이 상기 추가적인 본체(1013)와 관련하여 잠금될 수 있는, 회전 마찰 브레이크(1000).
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 본체(12, 112, 212, 212', 312, 412, 512, 612, 712, 812, 912, 1012)는, 세장형의 굽힘 가능한 물체를 포함하도록 배열된 스풀의 부분이거나, 그에 고정적으로 부착되거나, 그와 결합되도록 배열되며, 상기 세장형의 굽힘 가능한 물체는 복수의 회전으로 상기 스풀 주위에 권선되는, 회전 마찰 브레이크(1, 100, 200, 200', 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000).
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 회전 마찰 브레이크(1, 100, 200, 200', 300, 400, 600, 700, 800, 900, 1000)를 포함하는 낚시 릴(50)로서,
    상기 제1 본체(10, 110, 210, 210', 310, 410, 610, 710, 810, 910, 1010)는 상기 낚시 릴(50)의 하우징(52)의 부분이거나 그에 고정적으로 부착되고, 제2 본체(12, 112, 212, 212', 312, 412, 612, 712, 812, 912, 1012)는 라인 스풀(54)의 부분이거나, 그에 고정적으로 부착되거나, 그와 결합되도록 배열되는, 낚시 릴(50).
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