KR20200014912A

KR20200014912A - 디스크 브레이크 장치

Info

Publication number: KR20200014912A
Application number: KR1020207000582A
Authority: KR
Inventors: 토시시게 카스가; 야스히로 아즈마
Original assignee: 아이캔 컴퍼니 엘티디.
Priority date: 2017-06-16
Filing date: 2018-04-05
Publication date: 2020-02-11
Also published as: US20200101947A1; JP6767064B2; EP3640495A1; CN110770461A; EP3640495B1; WO2018230114A1; US11173881B2; KR102217662B1; CN110770461B; JPWO2018230114A1; EP3640495A4; MY197098A; SG11201912123YA

Abstract

본 발명은, 브레이크 라이닝이 마모되어도, 브레이크 레버의 개폐 각도를 일정하게 하는 한편, 브레이크 라이닝을 좌우 대칭으로 유지할 수 있는 디스크 브레이크 장치를 제공한다. 좌우 방향으로 개폐하는 브레이크 레버(3L, 3R)에 장착된 브레이크 라이닝(4L, 4R)이 브레이크 디스크(2)를 협지하고, 레버 기구(11, 12)와 스핀들(120)을 구비한 연결 장치(20)로 이루어진 링크 기구(10)가 스러스터(40)의 로드(41)의 승강 동작에 연동하여 개폐 동작을 수행하고, 레버 기구와 연결 장치의 상대적인 변위에 따라 스핀들이 일방향 클러치(130)에 의해 일방향으로 회전하여 연결 장치의 전체 길이(D)가 단축되고, 연결 장치를 단축할 때의 스핀들의 회전을 가요성 축(150)을 통해 좌우 한쪽의 브레이크 레버의 하단측의 스토퍼(74)에 나사 장착된 조정 볼트(72)에 전달하여 조정 볼트를 스토퍼에 대하여 아래쪽으로 돌출시키는 디스크 브레이크 장치(1a)로 하고 있다.

Description

디스크 브레이크 장치

본 발명은, 권상기(卷上機) 등의 일반 작업 기계에 사용되는 디스크 브레이크 장치에 관한 것이다.

［관련 출원의 상호 참조］

본 출원은 2017년 6월 16일자로 출원된 일본 특허출원 2017-118666호, 및 2017년 10월 10일자로 출원된 일본 특허출원 2017-1197147호에 근거하는 우선권을 주장하고, 그 개시 전체를 본 출원에 원용하는 것이다.

디스크 브레이크는, 제동 대상이 될 구동체(예를 들어, 차륜, 벨트 등)에 연결되어 회전하는 브레이크 디스크의 앞뒤 양면을 마찰재인 브레이크 라이닝으로 협지함으로써 제동력을 발생시킨다. 도 1a, 도 1b에 디스크 브레이크 장치(1)의 동작 설명도를 나타냈다. 도 1a, 도 1b는, 디스크 브레이크 장치(1)의 주요부를 확대한 도면으로, 도 1a는 제동 상태에 있는 디스크 브레이크 장치(1)를 나타내고 있고, 도 1b는 제동을 해제했을 때의 상태에 있는 디스크 브레이크 장치(1)를 나타내고 있다. 그리고, 아래에서는, 전후좌우의 각 방향을 포함하는 면을 수평면으로 하는 동시에, 브레이크 디스크(2)의 회전축(100)이 좌우 방향을 향해 연장되어 있는 것으로 한다. 그리고 도 1a, 도 1b는, 수평면 상에 얹어진 디스크 브레이크 장치(1)를 전후방향에서 보았을 때의 정면도를 나타내고 있다. 그리고, 아래에 나타내는 각 도면에 있어서, 동일 또는 유사한 부분에 동일한 부호를 붙여서 중복되는 설명을 생략하는 경우가 있다. 도면에 따라서는 설명 시에 불필요한 부호를 생략하는 경우도 있다.

도 1a, 도 1b에 나타낸 것처럼, 브레이크 디스크(2)의 좌우 양측에는, 위쪽으로 연장되는 한 쌍의 브레이크 레버(3L, 3R)가 서로 마주보고, 좌우의 브레이크 레버(3L, 3R) 각각의 연장 도중(途上)의 브레이크 디스크(2)측에는 브레이크 슈(4)를 통해 브레이크 라이닝(5L, 5R)이 장착되어 있다. 그리고, 좌우의 브레이크 레버(3L, 3R)는, 하단에 전후방향의 회전축(31L, 31R)을 갖고, 상단측에 접속되어 있는 링크 기구(미도시)를 통해 연동하도록 좌우로 요동(搖動)한다. 또한 링크 기구는, 소정의 구동 장치에 의해 구동되도록 구성되어 있다.

도 1a에 나타낸 것처럼, 디스크 브레이크 장치(1)는, 제동 상태에서는 좌우의 브레이크 레버(3L, 3R)가 서로 근접하는 방향으로 요동하여 브레이크 라이닝(5L, 5R)이 브레이크 디스크(2)를 협지하여 닫힌 상태가 된다. 제동 상태가 해제되면, 도 1b에 나타낸 것처럼, 좌우의 브레이크 레버(3L, 3R)가 서로 이간되는 방향으로 요동하여, 브레이크 디스크(2)와 브레이크 라이닝(5L, 5R) 사이에 틈(이하, 갭(x)이라고도 한다)이 생겨, 열린 상태가 된다.

본원의 선행 기술 문헌으로, 특허문헌 1(일본특허공개공보 1999-37186호)이 있다. 특허문헌 1에는, 디스크 브레이크 장치에서의 링크 기구에 대하여 기재되어 있고, 본 발명의 실시예에 따른 디스크 브레이크 장치의 링크 기구의 기본적인 구성이나 구조는, 이 특허문헌 1에 기재된 디스크 브레이크 장치의 것과 유사하다. 아래에, 본원 발명의 이해를 돕기 위해, 특허문헌 1에 기재된 디스크 브레이크 장치에서의 링크 기구의 구조나 구성, 및 이들 기구의 동작에 대하여 설명한다. 그리고, 그 설명을 용이하게 하기 위해, 어떠한 회전 기구에서의 회전 중심, 혹은, 회전 기구에 있어서 회전 중심을 형성하기 위한 구조, 부위, 부재 등에 대하여, 언급이 없는 한, 「회전축」이라 칭하는 것으로 한다.

도 2a, 도 2b는, 디스크 브레이크 장치(1) 전체의 구성을 나타내는 도면으로, 각각 디스크 브레이크 장치(1)를 상이한 방향에서 보았을 때의 사시도이다. 도 2a, 도 2b에 나타낸 것처럼, 디스크 브레이크 장치(1)는, 상기 브레이크 레버(3L, 3R)를 포함하는 각종 장치나 기구가, 베이스 플레이트(6) 상의 적절한 곳에 고정된 각종 브라켓을 통해 장착되어 있다. 그리고, 2개의 브레이크 레버(3L, 3R)는, 전후로 마주보는 동형의 2개의 플레이트형 부재로 이루어지고, 2개의 플레이트형 부재가 전후방향으로 연장되는 볼트(32)를 통해 연결되어 있다. 그리고 각각의 브레이크 레버(3L, 3R)의 하단이, 공통의 브라켓(61)에 설치된 개별의 회전축(31L, 31R)을 통해 장착되어 있다. 그리고, 브레이크 레버(3L, 3R)의 상단측에는 좌우의 브레이크 레버(3L, 3R)를 서로 근접, 이간시키도록 요동시키는 링크 기구(10)가 배치되어 있다.

도시한 디스크 브레이크 장치(1)에서의 링크 기구(10)는, 상하 좌우 방향으로 면을 갖는 플레이트형의 4개의 레버(11a, 11b, 12a, 12b)와, 좌우 방향으로 경사져 연장되는 봉형 연결 장치(20)로 구성되어 있다. 4개의 플레이트형 레버(11a, 11b, 12a, 12b)는, 전후방향으로 관통하는 볼트(13)에 의해 서로 고정되어 일체적으로 동작한다. 또한 4개의 레버(11a, 11b, 12a, 12b)에는, 전후방향에서 마주보면서 좌우의 브레이크 레버(3L, 3R)의 위쪽에 가로 놓여진 2개 1쌍의 벤트 레버(11)와, 전후방향에서 마주보면서 벤트 레버(11)보다 좌우 방향의 길이가 짧은 2개 1쌍의 쇼트 레버(12)가 포함되어 있다.

여기서, 도면 중에도 나타낸 것처럼, 쇼트 레버(12)가 오른쪽의 브레이크 레버(3R)에 장착되어 있는 것으로 하여, 좌우의 각방향을 규정하는 것으로 하고, 전방에서 후방을 보았을 때에 좌우의 각방향이 일치하도록 전후의 각방향을 규정하는 것으로 하면, 쇼트 레버(12)는, 벤트 레버(11)에 대하여 아래쪽으로 돌출되는 형상을 갖고, 2개 1쌍의 벤트 레버(11)의 우단측 전방에 장착되어 있다. 따라서, 4개의 레버(11a, 11b, 12a, 12b)는, 일체적인 구성으로 보면, 우단이 아래쪽으로 굴곡진 L자형이 되도록 형성되어 있다. 그리고 2개 1쌍의 쇼트 레버(12)는, 오른쪽의 브레이크 레버(3R)를 구성하는 전후 2개의 판형 레버 부재 사이에 배치되고, 또한, 벤트 레버(11)보다 아래쪽에 있는 영역에서, 해당 오른쪽의 브레이크 레버(3R)의 상단측의 회전축(33)에 회동 가능하게 축지(軸支; 축을 회전 가능하게 지지하는 것)되어 있다.

또한 전후 2개의 쇼트 레버(12a, 12b) 사이에서, 벤트 레버(11) 및 쇼트 레버(12)와 함께 링크 기구를 구성하는 봉형 연결 장치(20)가 왼쪽으로 경사진 위쪽을 향해 연장되어 있다. 연결 장치(20)의 좌우 양단에는, 직사각형 상자형의 블록 부재의 전단면 및 후단면 각각에, 전후방향으로 회전축을 갖는 크로스 피스(21, 22)가 장착되어 있다. 도면 중에 나타낸 크로스 피스(21, 22)는, 직사각형 상자형의 상자체의 전후 양단에 회전축(23, 24)이 되는 원통형의 축이 돌출되는 형상을 갖고, 좌단측의 크로스 피스(21)의 회전축(23)은, 왼쪽의 브레이크 레버(3L)를 구성하는 전후 2개의 플레이트형 부재 각각의 상단측에 형성된 축 구멍에 회동 가능하게 삽입되고, 우단측의 크로스 피스(22)의 회전축(24)은, 전후 2개의 쇼트 레버(12a, 12b) 각각에 형성된 축 구멍에 회동 가능하게 삽입되어 있다.

그리고, 우단측의 크로스 피스(22)의 회전축(24)의 위치는, 오른쪽의 브레이크 레버(3R)에 있어서 쇼트 레버(12)를 축지하는 회전축(33)보다 아래쪽으로 있다. 또한 왼쪽의 브레이크 레버(3L)에 있어서 연결 장치(20)의 좌단의 크로스 피스(21)가 축지되는 상하 위치와, 오른쪽의 브레이크 레버(3R)에 있어서 쇼트 레버(12)가 축지되는 상하 위치는 동일하다. 그리고 좌우의 브레이크 레버(3L, 3R)는, 상기 구성을 구비한 링크 기구(10)에 연동함으로써 서로 근접 혹은 이간되도록 요동한다. 개략적으로는, 벤트 레버(11)의 좌단측이 소정의 동력원에 의해 승강함으로써, 좌우의 브레이크 레버(3L, 3R)가 서로 이간 및 근접하도록 요동한다. 도시한 디스크 브레이크 장치(1)에서는, 링크 기구(10)를 동작시켜 브레이크 디스크(2)의 제동 상태를 해제하기 위한 동력원으로, 벤트 레버(11)의 좌단측을 상승시키는 스러스터(40)와, 스러스터(40)의 비동작 시에 닫힌 상태를 유지하기 위한 스프링 기구(50)를 구비하고 있다.

스러스터(40)는 전동 액추에이터 등에 의해 구성되고, 스러스터(40)를 동작시키면, 상하 방향으로 연장되는 로드(rod)(41)가 위쪽으로 계속 보내지도록 구성되어 있다. 그리고, 스러스터(40)는, 하단에 전후방향으로 연장되는 회전축(42)을 갖고, 베이스 플레이트(6) 상의 왼쪽 후방에 설치된 브라켓(62)에 회동 가능하게 장착되어 있다. 그리고, 링크 기구(10)의 동작에 따른 약간의 좌우 방향으로의 요동이 허용되어 있다. 로드(41)의 상단에는, 전후 2개의 벤트 레버(11a, 11b) 사이에 배치된 헤드(43)가 형성되고, 해당 헤드(43)는, 전후방향으로 회전축(44)을 갖고 벤트 레버(11)의 좌단측에 축지되어 있다. 그리고, 헤드(43)를 벤트 레버(11)에 대하여 회동 가능하게 축지하기 위한 구성으로는, 상술한 크로스 피스 등을 이용하는 등, 적절한 회전 기구를 채용할 수 있다.

스프링 기구(50)는, 상하 방향을 통축으로 한 중공 각통형 케이스(51)와, 상하 방향으로 나선축을 갖고 상자체 내에 수납되어 있는 스프링과, 후술하는 스프링의 신축 운동을 링크 기구(10)에 전달하기 위한 접속 기구에 의해 구성되어 있다. 또한, 각통형 케이스(이하, 스프링 케이스(51)라고도 한다)는, 하단측이 베이스 플레이트(6) 상의 후방, 좌우 중앙 근방에 설치된 브라켓(63)에 장착되고, 스러스터(40)와 마찬가지로, 링크 기구(10)에 대한 작용에 따라 약간 좌우 방향으로 요동 가능해지도록 브라켓(63)에 축지되어 있다. 스프링 케이스(51) 내에 수장(收裝)되어 있는 스프링 및 로드(도시 생략)를 통해 벤트 레버(11)를 상시 아래쪽으로 힘을 가하고 있다.

그 다음, 링크 기구(10)를 통한 브레이크 레버의 동작에 대하여 설명한다. 도 3에 디스크 브레이크 장치(1)를 전방에서 보았을 때의 정면도를 나타냈다. 브레이크 레버(3L, 3R)는, 개략적으로는, 벤트 레버(11)의 좌단측을 위쪽 및 아래쪽으로 이동시킴으로써, 좌우의 브레이크 레버(3L, 3R)가 서로 이간 및 근접하도록 요동한다. 구체적으로, 도 3에 있어서 검게 칠한 화살표로 나타낸 것처럼, 스러스터(40)를 동작시키면, 벤트 레버(11)의 좌단이 스프링 기구(50)에 의해 아래쪽으로 가해지는 힘에 저항하여 상승한다(s1). 벤트 레버(11)의 좌단이 상승하면, 오른쪽의 브레이크 레버(3R)에 축지되어 있는 쇼트 레버(12)의 회전축(33)을 지점(支點)으로 하여, 벤트 레버(11)와 쇼트 레버(12)가 일체적으로 시계 방향으로 회동한다(s2).

또한, 연결 장치(20)의 우단이 쇼트 레버(12)의 회전축(33)보다 아래쪽 위치에서 축지되어 있으므로, 연결 장치는, 벤트 레버(11)와 쇼트 레버(12)의 회동에 따라 왼쪽으로 밀어내진다(s3). 연결 장치(20)의 좌단은, 왼쪽의 브레이크 레버(3L)의 상단에 축지되어 있으므로, 왼쪽의 브레이크 레버(3L)의 상단이 왼쪽으로 힘을 받는다(s4). 그 결과, 오른쪽의 레버(3R)도 반동력을 받아 오른쪽으로 요동한다. 즉, 브레이크 레버(3L, 3R)가 서로 이간되는 방향으로 요동하여(s5), 디스크 브레이크 장치(1)는, 제동 상태가 해제된 열린 상태가 된다.

한편, 스러스터(40)의 전원을 끄는 등을 하여 해당 스러스터를 비동작 상태로 하면, 도면 중 흰색으로 칠한 화살표로 나타낸 것처럼, 스프링 기구(50)의 로드의 상단에 접속되어 있는 벤트 레버(11)가 아래쪽으로 힘을 받아(s11), 스러스터(40)의 로드(41)가 하강되어(s12), 쇼트 레버(12)의 회전축(33)을 지점으로 하여, 벤트 레버(11)와 쇼트 레버(12)가 일체적으로 반시계 방향으로 회동한다(s13). 그리고, 이들의 레버(11, 12)의 회동에 따라 연결 장치(20)의 우단이 오른쪽으로 밀어내져(s14), 연결 장치(20)의 좌단을 축지하는 왼쪽의 브레이크 레버(3L)의 상단이 오른쪽으로 힘을 받는다(s15). 그 결과, 좌우의 브레이크 레버(3L, 3R)가 서로 근접하는 방향으로 요동하여(s16) 브레이크 레버(3L, 3R)에 브레이크 슈(4)를 통해 장착되어 있는 브레이크 라이닝(5L, 5R)에 의해, 브레이크 디스크(2)가 협지되어, 디스크 브레이크 장치(1)가 닫힌 상태가 된다.

그런데, 상기 링크 기구(10)를 구비한 디스크 브레이크 장치(1)에서는, 브레이크 라이닝(5L, 5R)이 마모되어 감에 따라 닫힌 상태에서의 좌우의 브레이크 레버(3L, 3R)의 거리가 서서히 짧아져 간다. 그러므로, 닫힌 상태에서의 좌우의 브레이크 레버(3L, 3R)의 협각(α)이 서서히 작아져간다. 즉, 닫힌 상태에서의 벤트 레버(11)의 좌단이 서서히 아래쪽으로 내려간다. 그리고, 마모가 진행되어, 스러스터(40)의 로드(41)가 하사점까지 하강해 버리면, 그 이후에는, 좌우의 브레이크 레버(3L, 3R)의 협각(α)을 작게 할 수 없다. 그러므로, 브레이크 라이닝(5L, 5R)에 의해 회전하는 브레이크 디스크(2)를 협지했을 때의 마찰력이 저하되어, 브레이크 디스크(2)를 확실하게 제동할 수 없게 될 가능성이 있다.

따라서, 특허문헌 1에 기재된 디스크 브레이크 장치는, 브레이크 라이닝이 마모되어도, 스러스터의 로드가 하사점까지 도달하지 않고, 브레이크 라이닝의 마모 상태에 따라 제동 상태에서의 좌우의 브레이크 레버간의 거리를 자동적으로 조정하는 자동 마모 조정 장치(이하, AWA(Automatic Wear Adjustment device)라고도 한다)를 구비하고 있다. AWA는, 브레이크 라이닝이 점차 마모되어 감에 따라, 연결 장치의 길이를 서서히 짧게 해 나가도록 동작함으로써, 열린 상태에서의 좌우의 브레이크 레버의 협각을 감소시키는 동시에, 열린 상태와 닫힌 상태 각각에서의 좌우의 브레이크 레버의 협각의 차를 일정하게 유지하는 기구나 구성이다. 그리고, AWA의 상세한 것에 대해서는 특허문헌 1에 자세하게 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 1에 기재된 디스크 브레이크 장치는, 좌우의 브레이크 레버를 브레이크 디스크에 대하여 좌우 대칭으로 회동시키기 위한 기구도 구비하고 있다. 개략적으로는, AWA에 의해 연결 장치의 길이가 단축되어, 열린 상태 시에서의 좌우의 브레이크 레버끼리의 각도가 보다 좁아져 버리면, 스프링에 의해 아래쪽으로 가해지는 힘이 링크 기구에 대하여 좌우 비대칭으로 작용하여, 좌우의 브레이크 레버가 전체적으로 오른쪽의 브레이크 레버측으로 경사져 버리는 경우가 있었다. 즉 AWA는, 열린 상태와 닫힌 상태에서의 좌우의 브레이크 레버의 협각을 일정하게 하는 것으로, 브레이크 디스크에 대하여 좌우 대칭으로 좌우의 브레이크 레버가 요동한다고 단정지을 수 없다. 그리고, 좌우의 브레이크 레버가 일체적으로 한쪽의 브레이크 레버측으로 기울면, 브레이크 라이닝이 한쪽만 마모된다. 브레이크 라이닝은, 좌우 1쌍으로 교환할 필요가 있는 점에서, 브레이크 라이닝의 교환 빈도가 증가되어 보수 비용이 증대된다.

따라서 특허문헌 1에 기재된 디스크 브레이크 장치는, 오른쪽의 레버의 하단측에, 좌우의 브레이크 레버가 브레이크 디스크에 대해서 좌우 대칭으로 요동하도록 자동 조정하기 위한 자동 갭 배분 장치(이하 ACD(Automatic wear Centering Device)라고도 한다)를 구비하고 있다. ACD는, 앞서 도 2에 나타낸 디스크 브레이크 장치(1)에 있어서, 오른쪽의 브레이크 레버(3R)의 아래쪽에 배치되어 있는 상자형 커버(7)에 의해 덮여 있다. 도 4는, 디스크 브레이크 장치(1)의 우하방측을 확대한 사시도로, 여기서는, 상기 ACD를 덮는 커버(7)가 벗겨진 상태를 나타내고 있다.

도 4에 나타낸 것처럼, ACD(70)의 주체는, 오른쪽의 브레이크 레버(3R)의 하단측에 설치된 래크·앤드·피니언(71)으로, 상하 방향을 축으로 하여 주위에 수나사가 형성된 조정 볼트(72)의 상단측에 피니언 기어(73)가 장착되어 있다. 조정 볼트(72)의 수나사는, 오른쪽의 브레이크 레버(3R)의 하단에서 오른쪽 외측을 향해 돌출된 블록형 부재(이하, 스토퍼(74)라고도 한다)에 위쪽에서 나사 결합되면서 하단이 스토퍼(74)의 아래쪽으로 돌출되어 있다.

또한 베이스 플레이트(6) 상에 있어서, 해당 스토퍼(74)의 바로 아래에는, 조정 볼트(72)의 하단을 받는 대좌(臺座)(75)가 설치되어 있다. 이 예에서는, 좌우의 브레이크 레버(3L, 3R)의 하단을 축지하는 브라켓(61)이 상기 대좌(75)를 겸하고 있다. 그리고, ACD(70)의 동작 원리는, 조정 볼트(72)가 박히는 방향으로 회전하면, 열린 상태에서는, 조정 볼트(72)의 하단이 대좌(75)에 맞닿아, 오른쪽의 브레이크 레버(3R)에 대해, 오른쪽으로의 요동을 규제한다. 그리고, 오른쪽의 브레이크 레버(3R)와 링크 기구(도 4, 부호 10)를 통해 연결된 왼쪽의 브레이크 레버(도 2, 부호 3L)의 요동도 규제되어, 브레이크 디스크(도 2, 부호 2)에 대하여 좌우의 브레이크 레버(3L, 3R)가 좌우 대칭이 되도록 조정된다.

ACD(70)에서는, 이상의 원리로 브레이크 레버(3L, 3R)의 위치를 자동적으로 조정하기 위해, 피니언 기어(73)가 일방향 클러치를 통해 조정 볼트(72)의 상단측에 장착되어 있다. 조정 볼트(72)가 오른 나사이면, 위쪽에서 보아 시계 회전 방향으로 피니언 기어(73)를 회전시키면, 조정 볼트(72)는, 일방향 클러치를 통해 박히는 방향으로 회동한다. 반시계 회전 방향이면, 일방향 클러치는 공전하여, 조정 볼트(72)는 회전하지 않고 스토퍼(74)에서 하단으로 돌출하는 길이가 유지된다. 한편, 피니언 기어(73)와 맞물리는 랙 기어(76)는, 베이스 플레이트(6)에 대하여 고정되어 있다. 그리고, 디스크 브레이크 장치(1)에서의 열린 상태 및 닫힌 상태로의 동작에 따라 좌우의 브레이크 레버(3L, 3R)가 좌우 방향으로 개폐했을 때, 이 랙 기어(76)에 맞물려 피니언 기어(73)를 스토퍼(74)에 체결시키는 방향, 즉, 피니언 기어(73)가 박히는 방향으로 회전하면, 브레이크 레버(3L, 3R)의 경사가 복원된다.

도 5a~도 5d에, ACD의 동작의 개략을 나타냈다. 여기서는, ACD를 구성하는 래크·앤드·피니언(71)을 위쪽에서 보았을 때의 평면도를 나타냈다. 피니언 기어(73)는, 도 5a에 나타낸 닫힌 상태와, 도 5b에 나타낸 닫힌 상태에 따라, 도면 중 굵은 선의 화살표로 나타낸 것처럼, 랙 기어(76)에 대하여 좌우 방향의 상대적인 위치 관계가 변한다. 그리고 브레이크 라이닝이 마모되지 않은 상태에서는, 그 상대 변위가 백래시(W) 내에 머물러 있다. 그것에 의해 브레이크 라이닝의 마모가 없을 때에는, 피니언 기어(73)가 회전하지 않아, 조정 볼트(72)도 회동하지 않는다.

그러나, 브레이크 라이닝의 마모에 따라 상기 AWA가 동작하여, 좌우의 브레이크 레버의 협각이 좁아져가면, 어느 시점에서, 피니언 기어(73)와 랙 기어(76)의 상대 변위가, 양자간에 설정된 백래시(W)를 초과한다. 이 때, 닫힌 상태에서는 오른쪽의 브레이크 레버는 보다 크게 왼쪽으로 요동하고, 도 5c에 나타낸 것처럼, 피니언 기어(73)가 랙 기어에 대하여 크게 왼쪽으로 변위한다. 그리고, 피니언 기어(73)의 톱니의 왼쪽 가장자리 변이 랙 기어(76)의 톱니의 오른쪽 가장자리 변에 맞닿아, 피니언 기어(73)가 위쪽에서 보아 시계 방향으로 회전한다. 일방향 클러치(77)는, 위쪽에서 보아 시계 회전이 될 때에 조정 볼트(72)를 동일한 방향으로 회전시킨다. 그것에 의해, 조정 볼트(72)의 하단은 스토퍼에 대하여 보다 크게 돌출되고, 오른쪽의 브레이크 레버에서의 오른쪽으로의 요동 각도가 보다 작은 단계에서 조정 볼트(72)의 하단이 대좌의 상면에 맞닿는다. 즉, 오른쪽의 브레이크 레버가 과도하게 오른쪽으로 경사지는 것이 방지된다.

또한 도 5d에 나타낸 것처럼, 열린 상태에서는, 피니언 기어(73)의 톱니의 오른쪽 가장자리 변이 랙 기어(76)의 톱니의 왼쪽 가장자리 변에 맞닿아 피니언 기어(73)가 위쪽에서 보아 반시계 방향으로 회전해도, 일방향 클러치(77)는, 위쪽에서 보아 반시계 회전에서는 공전하기 때문에, 조정 볼트(72)도 회전하지 않는다. 그리고, 개폐의 기회마다 반시계 회전 방향의 피니언 기어(73)의 회전 각도가 감소해 나가고, 최종적으로 도 5a, 도 5b에 나타낸 것처럼, 피니언 기어(73)와 랙 기어(76)의 상대적인 변위가 백래시(W) 내에 수렴되어, 피니언 기어(73)가 회동하지 않게 된다.

그리고, 특허문헌 1에 기재된 디스크 브레이크 장치와 실질적으로 동등한 디스크 브레이크 장치는, 아래의 비특허문헌 1 및 2에도 기재되어 있듯이, 제품으로 제공되고 있다.

특허문헌 1: 일본 특허공개공보 1999-37186호

비특허문헌 1: 일본 아이캔 주식회사, "SUPER-STOP IB30 & IB31", [online], [2017년 5월 22일 검색], 인터넷＜URL：http://www.ican.co.jp/ican_wp/wp-content/uploads/2014/03/SUPERSTOP_IB30andIB31_-DiscBrakeJP.pdf＞ 비특허문헌 2: GAUS INDUSTRIAL SYSTEMS CO.LTD, " IB30 & IB31 series", [online], [2017년 5월 22일 검색], 인터넷＜URL：http://www.egaius.co.kr/sinye_Shopping_sangpum/1264998848-7.pdf＞

특허문헌 1에 기재되어 있는 디스크 브레이크 장치에서는, AWA와 ACD를 구비하여 브레이크 라이닝이 마모되어도, 열린 상태에서의 브레이크 디스크와 브레이크 라이닝의 간격을 일정하게 좌우 대칭으로 유지할 수 있다. 그러나, 브레이크 디스크의 반면(盤面)이 전체면에 걸쳐 회전축에 대하여 정밀하게 직교하고 있다고는 단정지을 수 없다. 매우 미약하지만, 브레이크 디스크의 반면에 미소한 요철이나 요동이 있거나 회전축과 브레이크 디스크의 반면의 각도가 90°에서 벗어나는 경우가 많다. 그리고, 브레이크 라이닝이 맞닿는 브레이크 디스크의 반면의 위치는, 닫힌 상태로 할 때마다 상이하다. 따라서, 닫힌 상태에서의 브레이크 디스크의 회전 위치에 의해 좌우의 브레이크 레버의 경사가 좌우 방향으로 약간 변위한다. 그리고, 그 변위가 ACD에 있어서 허용되고 있는 백래시를 초과하면, ACD가 오동작을 일으켜, 조정 볼트가 박히는 방향으로 불필요하게 회전되어 버릴 가능성이 있다. 그것에 의해, 좌우의 브레이크 레버를 좌우 대칭으로 개폐시킬 수 없게 된다.

도 3에 나타낸 디스크 브레이크 장치이면, 닫힌 상태에서의 좌우의 브레이크 레버가 총체적으로 왼쪽에 기울게 되어, 오른쪽의 브레이크 라이닝이 한쪽만 마모된다. 또한, 열린 상태에 있을 때에는, 좌우의 브레이크 레버가 총체적으로 왼쪽으로 기울면, 오른쪽의 브레이크 라이닝이 반드시 평탄면이 아닌 브레이크 디스크의 반면에 접할 가능성도 있다. 회전 중의 브레이크 디스크에 브레이크 라이닝이 접하면, 브레이크 디스크를 회전시키고 있는 제동 대상의 구동체의 동작을 불안정하게 할 가능성도 있다.

따라서 본 발명은, 브레이크 라이닝이 마모되어도, 제동 시와 제동을 해제시킨 상태의 사이에서의 좌우의 브레이크 레버의 협각의 차이를 일정하게 할 수 있으면서, 브레이크 레버가 브레이크 디스크에 대하여 좌우 대칭이 되도록 유지할 수 있는 디스크 브레이크 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는, 브레이크 디스크를 좌우 방향에서 서로 마주보는 왼쪽 및 오른쪽의 상기 브레이크 라이닝에 협지시킴으로써 상기 브레이크 디스크의 회전에 제동을 거는 디스크 브레이크 장치로서,

각각이 하단에 전후방향으로 연장되는 회전축을 갖고 세워 설치(立設)되어 있는 동시에, 각각에 상기 브레이크 라이닝이 장착되어 이루어지는 왼쪽 및 오른쪽의 브레이크 레버;

왼쪽과 오른쪽의 상기 브레이크 레버를 서로 근접 및 이간시키도록 요동시키는 링크 기구;

좌우의 상기 브레이크 레버가 서로 이간되어 제동이 해제된 열린 상태가 되도록 상기 링크 기구를 동작시키는 스러스터;

상기 스러스터가 동작하고 있지 않을 때에 좌우의 상기 브레이크 레버가 서로 근접하여 제동이 걸리는 닫힌 상태가 되도록 상기 링크를 동작시키는 스프링 기구;

상기 브레이크 라이닝의 마모 상태에 따라 열린 상태에서의 좌우의 상기 브레이크 레버의 협각을 조정하는 자동 마모 조정 장치;

열린 상태에 있어서, 상기 브레이크 디스크와 왼쪽 및 오른쪽 각각의 상기 브레이크 라이닝까지의 좌우 방향의 간격을 균일하게 조정하는 자동 갭 배분 장치;

를 구비하고,

상기 링크 기구는, 좌우의 상기 브레이크 레버의 위쪽에 좌우 방향으로 놓여진 레버 기구와 연결 장치에 의해 구성되고,

상기 레버 기구는, 좌우 한쪽의 단부에 전후방향으로 연장되는 회전축을 갖고 좌우 한쪽의 브레이크 레버의 상단측에 축지되어 있는 동시에 좌우 다른쪽의 브레이크 레버의 상단측을 향해 놓여져 이루어지고,

상기 연결 장치는, 봉형이고, 좌우 다른쪽의 단부에 전후방향으로 연장되는 회전축을 갖고 좌우 다른쪽의 브레이크 레버의 상단측에 축지되어 있는 동시에, 좌우 한쪽의 단부에 이르는 도중에 전후로 연장되는 회전축을 갖고 상기 레버 기구의 좌우 한쪽의 단부에 축지되어 이루어지고,

상기 스러스터는, 상단이 상기 레버 기구에서의 좌우 다른쪽의 단부에 회전축을 통해 장착되어 상하 방향으로 승강 가능한 로드를 구비하고, 해당 로드를 상승시킴으로써 상기 열린 상태로 하고,

상기 스프링 기구는, 상기 레버 기구의 소정 위치에 회전축을 통해 장착되어, 스프링의 복원력에 의해 상기 닫힌 상태를 유지하도록 상기 레버 기구에 힘을 가하고,

상기 연결 장치는, 봉형의 축방향으로 회전축을 갖는 스핀들을 구비하고, 해당 스핀들이 소정 방향으로 회전함으로써 전체 길이가 단축되고,

상기 자동 마모 조정 장치는, 상기 스핀들을 일방향으로만 회전시키는 일방향 클러치를 구비하고, 상기 레버 기구 및 상기 연결 장치 각각의 좌우 한쪽의 단부의 위치의 상대적인 변위에 따라 상기 일방향 클러치를 회전시키고,

상기 자동 갭 배분 장치는, 좌우 한쪽의 상기 브레이크 레버의 하단측에 좌우 한쪽의 바깥 방향을 향해 돌출되는 스토퍼에 나사 장착(螺着)되면서 해당 스토퍼를 상하 방향으로 관통하는 조정 볼트; 조정 볼트의 하단을 아래에서 지지하는 대좌; 상기 스핀들과 상기 조정 볼트 사이에 개재하여 해당 스핀들과 상기 조정 볼트의 회전을 연동시키는 가요성 축;을 구비하고, 상기 스핀들이 상기 연결 장치를 단축시키도록 회전함에 따라, 상기 조정 볼트를 상기 스토퍼에 대하여 아래쪽으로 돌출시키도록 회전시킨다.

상기 가요성 축은, 코일형 가요성 축인 디스크 브레이크 장치. 혹은 상기 가요성 축이 자재 이음형 가요성 축인 디스크 브레이크 장치로 할 수도 있다.

상기 스핀들과 상기 플렉시블 샤프트 사이에 개재하는 변속 기어를 구비하는 디스크 브레이크 장치로 할 수도 있다. 상기 스핀들의 피치와 상기 제어 볼트의 피치의 비에 따라, 상기 스핀들이 소정 각도만큼 회전하면 상기 조정 볼트를 상기 스토퍼에 대하여 소정 길이만큼 아래쪽으로 돌출시키는 디스크 브레이크 장치로 할 수도 있다. 또한, 상기 스핀들의 회전축을 아래방향으로 연장되는 회전축으로 변환하는 기어 기구를 구비한 디스크 브레이크 장치로 할 수도 있다.

본 발명의 디스크 브레이크 장치에 의하면, 브레이크 라이닝이 마모되어도, 제동 시와 제동을 해제시킨 상태 사이에서의 좌우의 브레이크 레버의 협각의 차를 일정하게 할 수 있는 한편, 브레이크 레버가 브레이크 디스크에 대하여 좌우 대칭이 되도록 유지할 수 있다. 그리고, 기타 효과에 대해서는 아래의 기재에서 밝힌다.

도 1a는 디스크 브레이크 장치의 기본적인 구조와 동작을 나타내는 도면이다.
도 1b는 디스크 브레이크 장치의 기본적인 구조와 동작을 나타내는 도면이다.
도 2a는 종래의 디스크 브레이크 장치 전체의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2b는 종래의 디스크 브레이크 장치 전체의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 디스크 브레이크 장치의 구체적인 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는 종래의 디스크 브레이크 장치를 구성하는 자동 갭 배분 장치(ACD)의 개략을 나타내는 도면이다.
도 5a는 상기 자동 갭 배분 장치(ACD)의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5b는 상기 자동 갭 배분 장치(ACD)의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5c는 상기 자동 갭 배분 장치(ACD)의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5d는 상기 자동 갭 배분 장치(ACD)의 동작을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디스크 브레이크 장치가 구비하는 연결 장치의 기본 구조를 나타내는 도면이다.
도 7a는 종래 및 본 발명의 실시예에 따른 디스크 브레이크 장치가 구비하는 자동 마모 조정 장치(AWA)의 동작을 나타내는 도면이다.
도 7b는 종래 및 본 발명의 실시예에 따른 디스크 브레이크 장치가 구비하는 자동 마모 조정 장치(AWA)의 동작을 나타내는 도면이다.
도 7c는 종래 및 본 발명의 실시예에 따른 디스크 브레이크 장치가 구비하는 자동 마모 조정 장치(AWA)의 동작을 나타내는 도면이다.
도 7d는 종래 및 본 발명의 실시예에 따른 디스크 브레이크 장치가 구비하는 자동 마모 조정 장치(AWA)의 동작을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 디스크 브레이크 장치를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 디스크 브레이크 장치의 각 부위의 치수나 각도를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시예에 대하여, 아래에 첨부 도면을 참조하면서 설명한다. 그리고, 아래의 설명에 이용한 도면에 있어서도, 동일 또는 유사한 부분에 동일한 부호를 붙여 중복되는 설명을 생략하는 경우가 있다. 도면에 따라서는 설명 시에 불필요한 부호를 생략하는 경우도 있다.

===실시예에 대하여===

종래의 디스크 브레이크 장치에서는, AWA에 의해 브레이크 레버의 개폐 각도가 일정하게 유지되고 있어도, ACD에 의해 조정한 브레이크 레버의 경사의 수정 상태가 디스크 브레이크 장치를 동작시키고 있는 과정에서 이상해질 가능성이 있었다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 디스크 브레이크 장치에서는, ACD에 의해 브레이크 레버의 경사가 조정되었다면, AWA에 의해 브레이크 레버의 개폐 각도가 재조정되지 않는 한, 그 경사의 조정 상태를 유지한다는 기술 사상에 근거한 구성이나 구조를 구비하고 있다. 개략적으로, 본 발명의 실시예에 따른 디스크 브레이크 장치의 기본 구성은, 상기 특허문헌 1 혹은 상기 비특허문헌 1 및 2에 기재된 디스크 브레이크 장치와 동일하고, AWA의 구성이나 구조도 이들 문헌에 기재된 것과 실질적으로 동일하다. 그러나, AWA의 기구나 동작을 능숙하게 이용함으로써 ACD의 오동작을 확실히 억제할 수 있게 되어 있다. 따라서 아래에서는, 우선, AWA의 기구나 동작에 대하여 자세하게 설명하고, 그 후, 본 실시예에 따른 디스크 브레이크의 구성, 구조, 및 동작에 대하여 설명한다.

===AWA===

도 6은, AWA로 동작하는 연결 장치를 나타내는 도면이다. 해당 도면은, 봉형의 연결 장치(20)를, 축에 대하여 직교하는 방향에서 보았을 때의 도면으로, 도 3에서의 a-a 화살표 방향에 해당한다. 또한, 도시한 연결 장치(20)의 일부에 대해서는, 구조를 용이하게 이해할 수 있도록, 축을 포함하는 면에서 절단 했을 때의 단면으로 나타냈다. 그리고, 단면은, 도 3에서의 b-b 화살표 단면에 해당하고, 단면을 해칭으로 나타냈다. 여기서, 오른쪽에서 왼쪽을 향해 사선 아래쪽으로 연장되는 연결 장치(20) 및, 연결 장치(20)를 구성하는 각 부재에 대하여, 오른쪽의 단부를 기단(基端), 왼쪽의 단부를 선단으로 하면, 연결 장치(20)는, 선단측의 주위 측면에 수나사(121)가 형성된 스핀들(120)을 구비하고, 스핀들(120)의 선단측의 수나사(121)가, 해당 스핀들(120)의 선단측에 배치된 슬리브(이하, 스레드 슬리브(122)라고도 한다)의 내면에 형성된 암나사(123)에 나사 결합되어 있다. 그것에 따라 스핀들(120)의 선단측이 스레드 슬리브(122)의 기단측에 삽입되어 있다.

스레드 슬리브(122)에는, 전후방향으로 돌출하는 크로스 피스(21)가 장착되고, 연결 장치(20)의 선단측은, 해당 크로스 피스(21)를 통해 왼쪽의 브레이크 레버(3L)의 상단에 축지되어 있다. 또한 이 예에서는, 스레드 슬리브(122)의 기단측에는, 중공 원통형의 슬리브(이하, 프로텍트 슬리브(124)라고도 한다)가 접속되고, 스핀들(120)의 길이 방향의 중간 부분이, 이 프로텍트 슬리브(124)에 의해 지지되고 있다.

스핀들(120)은, 스레드 슬리브(122)에 삽입되어 있는 선단측으로부터, 프로텍트 슬리브(124)의 중공부를 경유하여 오른쪽 사선 아래쪽을 향해 연장되어 기단에 이른다. 스핀들(120)은, 그 기단에 이르는 도중에, 앞의 2개의 슬리브(122, 124)와 별도의 슬리브(이하, 스러스트 슬리브(125)라고도 한다)에 삽입통과되어 있다. 스러스트 슬리브(125)의 기단측에는 스레드 슬리브(122)에 장착되어 있는 크로스 피스(21)와 동일한 크로스 피스(22)가 접속되어 있다. 그 크로스 피스(22)는, 쇼트 레버(12)에 축지되어 있다. 스핀들(120)은, 스러스트 슬리브(125)를 경유하여 크로스 피스(22)에 삽입통과되고, 그 크로스 피스(22)의 기단측에서 더 오른쪽으로 돌출되어 있다. 그리고, 그 돌출된 부분에 일방향 클러치(130)가 스핀들(120)의 회전축(126)과 동일축이 되도록 장착되어 있다.

일방향 클러치(130)에는, 스프링 핀으로 이루어지는 계합 핀(131)이, 회전축(126)에 대하여 방사 바깥 방향으로 돌출하도록 장착되어 있다. 또한, 전후에서 마주보는 2개의 쇼트 레버(12a, 12b) 중 한쪽(12b)에는, 해당 계합 핀(131)을 여유있는 끼움 상태로 수납하는 칼라 스톱(140)이 장착되어 있다. 그리고, 이 예에서는, 후방의 쇼트 레버(12b)에 칼라 스톱(140)이 장착되고 있다. 그리고 칼라 스톱(140)은, 전후방향을 축으로 한 중공 원통형으로, 계합 핀(131)측의 단면(端面)이 개구되어 있다. 그리고 계합 핀(131)의 선단측이, 그 개구에서 칼라 스톱(140)의 중공부(141)에 삽입되어 있다. 그리고, 계합 핀(131)의 직경은, 칼라 스톱(140)의 중공부(141)의 내경의 1/3 정도이다. 그리고, 여기에 나타낸 연결 장치(20)에서는, 기단에서 선단측을 향해 보았을 때에, 일방향 클러치(130)가 시계 회전 방향으로 회전하면 스핀들(120)도 같은 방향으로 회전하고, 일방향 클러치(130)가 반시계 방향으로 회전하면 해당 일방향 클러치(130)가 스핀들(120)에 대하여 공전하여, 스핀들(120)을 축(126) 주위에 회전시키는 경우가 없다.

그 다음, AWA의 동작에 대하여 설명한다. 도 7a~도 7d에 AWA의 동작 원리를 나타냈다. 도 7a~도 7d는, 연결 장치(20)와 쇼트 레버(12)를 오른쪽에서 보았을 때의 상태를 모식적으로 나타내고 있다. 그리고, 도 7a~도 7d는, 각각, 상이한 AWA의 동작 상태를 나타내고 있다. 그리고 아래에서는, AWA의 동작을 설명하는데 있어서, 이 도 7a~도 7d와, 앞서 나타낸 도 3 및 도 6을 참조하도록 한다.

상술한 것처럼, 쇼트 레버(12)는 오른쪽의 브레이크 레버(도 3, 부호 3 R)의 상단측의 회전축(도 3, 부호 33)에 축지되어, 벤트 레버(도 3, 부호 11)와 일체가 되어, 해당 회전축(33)을 중심으로 요동한다. 또한 칼라 스톱(140)은, 쇼트 레버(12)에 장착되어 있고, 전방에서 보면, 칼라 스톱(140)은, 쇼트 레버(12)의 요동에 따라 상기 회전축(33)을 중심으로 원호형 궤도를 그린다. 즉 오른쪽에서 보면, 칼라 스톱(140)은 상하 방향으로 왕복 운동한다

여기서 우선, 브레이크 라이닝(도 3, 부호 5L, 5R)에 마모가 없는 경우에 대하여 설명하면, 도 7a, 도 7b에 나타낸 것처럼, 칼라 스톱(140)이 상하로 회동해도 일방향 클러치(130)에 장착되어 계합 핀(131)은, 칼라 스톱(140)의 중공부(141) 내에서 상대적으로 상하 동요하지만, 중공부(141)의 내면에 맞닿지 않고, 계합 핀(131)을 통해 일방향 클러치(130)가 회동하는 경우는 없다.

그러나, 여기서 도 3을 참조하면, 디스크 브레이크 장치(1)는, 브레이크 라이닝(5L, 5R)이 마모되면, 닫힌 상태에서는, 브레이크 라이닝(5L, 5R)이 마모되어 있지 않을 때와 비교하여 벤트 레버(11)의 좌단이 더 아래쪽으로 강하하고, 그것에 따라 쇼트 레버(12)는, 전방에서 보면, 브레이크 라이닝(5L, 5R)이 마모되어 있지 않을 때보다 더 큰 회전 각도로 반시계 방향으로 회전한다. 즉, 도 7c에 나타낸 것처럼, 칼라 스톱(140)이 계합 핀(131)에 대하여 상대적으로 보다 크게 위쪽으로 이동한다. 그것에 따라 계합 핀(131)은, 칼라 스톱(140)의 내면 하방측에 맞닿아 밀어 올려진다. 이 때 일방향 클러치(130)는, 기단측에서 보아 반시계 방향으로 회동하지만, 스핀들(120)에 대해서는 공전하여, 스핀들(120)은 회전하지 않는다.

그 다음 열린 상태가 되면, 도 7d에 나타낸 것처럼, 계합 핀(131)이 칼라 스톱(140)의 내면 상방측에 맞닿아 아래쪽으로 눌러 내려지고, 기단측에서 보아 일방향 클러치(130)가 시계 방향으로 회전한다. 그것에 따라 스핀들(120)이 스레드 슬리브(도 6, 부호 122)에 박힌다. 그 결과, 연결 장치(20)에서의 선단과 기단측 각각의 크로스 피스(21, 22)의 회전축간(23-24)의 거리(이하, 전체 길이(D)라고도 한다)가 단축된다. 연결 장치(20)의 전체 길이(D)가 단축되면, 열린 상태에 있어서, 도 3에 나타낸 좌우의 브레이크 레버(3L, 3R)의 협각(α)이 좁아져, 브레이크 디스크(2)와 브레이크 라이닝(5L, 5R)의 갭이 감소한다. 그것에 따라, 닫힌 상태에 있어서 브레이크 디스크(2)에 걸리는 제동력은, 브레이크 라이닝(5L, 5R)이 마모되기 전과 동일하게 유지된다.

===AWA-ACD 연동기구===

본 실시예의 디스크 브레이크 장치는, AWA와 ACD를 직접 연동시키는 기구에 특징을 갖는다. AWA에 대해서는, 상술한 것처럼, 종래의 디스크 브레이크 장치와 동일한 기구에 의해 동작한다. 본 실시예의 디스크 브레이크 장치에서의 ACD에 대해서는, 갭을 조정하기 위한 원리 자체는 종래의 ACD와 동일하다. 즉, 조정 볼트를 회전시켜 스토퍼의 아래쪽으로 돌출하는 조정 볼트의 길이를 변화시킴으로써, 좌우의 브레이크 레버가 브레이크 디스크에 대하여 좌우 대칭으로 요동하도록 조정한다. 그러나, 본 실시예의 디스크 브레이크 장치에서는, ACD에서의 조정 볼트를 회전시키기 위한 기구가, 래크·앤드·피니언이 아니라, AWA에서의 스핀들의 회전 동작에 직접 연동시키는 기구에 의해 구성되어 있다.

도 8에 본 발명의 실시예에 따른 디스크 브레이크 장치(1a)를 나타냈다. 이 도면에 나타낸 것처럼, 디스크 브레이크 장치(1a)는, 연결 장치(20)의 연장 방향을 축(126)으로 하여 회전하는 스핀들(120)의 회전 동작을 가요성 축(150)을 통해 조정 볼트(72)에 전달하고 있다. 가요성 축(150)은, 방향을 자유롭게 바꾸면서 회전을 전달할 수 있는 축으로, 이 예에서는, 「코일형 가요성 축」「플렉시블 샤프트」 등으로 불리는 가요성 축(이하, 플렉시블 샤프트(150)라고도 한다)을 이용하고 있다. 플렉시블 샤프트(150)는, 예를 들어, 내부측에서 표층측을 향해 가는 와이어로부터 굵은 와이어를 코일형으로 차례대로 반대 감기로 조밀하게 거듭해 감은 구조를 갖고 있다.

또한 이 예에서는, 스핀들(120)의 기단에 베벨 기어를 내장한 기어박스(160)가 접속되고 있는 동시에, 그 기어박스(160)의 출력축(161)에 플렉시블 샤프트(150)의 일단이 접속되고, 타단이 조정 볼트(72)의 상단에 접속되어 있다. 또한, 기어박스(160) 내의 베벨 기어는 감속 기어이며, 스핀들(120)로부터 입력되는 회전 각도에 대하여 소정 비율의 회전 각도가 되도록 출력축(161)을 회전시키고, 그 회전 각도분만큼 조정 볼트(72)를 회전시킨다. 그리고, 기어박스(160)의 출력축(161)을 위쪽에서 보면, 스핀들(120)을 선단에서 기단을 향해 보았을 때의 회전 방향으로 일치한다. 그러므로, 기단에서 보아 스핀들(120)이 연결 장치(20)의 전체 길이(D)를 단축시키도록 시계 방향으로 회전하면, 플렉시블 샤프트(150)는 조정 볼트(72)를 위쪽에서 보아 반시계 방향으로 회전시킨다. 따라서, 본 실시예에서는 조정 볼트(72)의 수나사와 스토퍼(74)의 암나사를 왼나사로 하고 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 디스크 브레이크 장치(1a)에서는, 플렉시블 샤프트(150)를 주체로 하여, 기어박스(160)에 의한 감속비, 스핀들(120)의 외주에 형성된 수나사의 피치, 조정 볼트(72)의 피치, 스핀들(120)과 조정 볼트(72)의 나사의 방향(오른나사, 왼나사) 등에 의해 ACD의 기능이 실현되어 있다. 그리고 본 실시예에 따른 디스크 브레이크 장치(1a)에서는, AWA의 동작에 따른 스핀들(120)의 회전운동을 플렉시블 샤프트(15)가 조정 볼트(72)에 직접 전달하여 조정 볼트(72)를 회전시키고 있다. 스핀들(120)은, 상술한 AWA의 동작에 의해, 일방향으로 밖에 회전하지 않으므로, 조정 볼트(72)도 나사를 되돌리는 방향으로는 회전하지 않는다. 즉, 스핀들(120)이 연결 장치(20)의 전체 길이(D)를 단축시키는 방향으로 회전하지 않는 한 조정 볼트(72)도 회전하지 않는다. 따라서, 브레이크 디스크(2)의 반면에 요동이나 요철이 있어도 ACD가 오동작하는 경우가 없다.

또한, ACD가 동작하는 타이밍은 AWA가 동작하는 닫힌 상태가 되는 타이밍이다. 닫힌 상태에서는, 스토퍼(74)를 고정하고 있는 오른쪽의 브레이크 레버(3R)가 왼쪽으로 요동하고 있고, 이 스토퍼(74)에 나사 장착되어 있는 조정 볼트(72)의 하단은, 떠있거나, 대좌(75)에 눌려져 있지 않은 상태이다. 즉, 조정 볼트(72)가 용이하게 회전할 수 있는 상태에 있다. 그러므로, 조정 볼트(72)는, 플렉시블 샤프트(150)의 회전 토크에 의해 확실하게 높은 정밀도로 회전한다. 그 결과, 갭이 자동적으로 매우 높은 정밀도로 조정되고, 그 상태가 유지된다.

그리고, 기어박스(160)에서의 감속비, 브레이크 라이닝(5L, 5R)의 마모 상태에 따라 연결 장치(20)의 전체 길이(D)가 단축되는 길이, 그 길이에 따른 닫힌 상태나 열린 상태에서의 좌우의 브레이크 레버(3L, 3R)의 협각(α), 스핀들(120)의 외주에 형성된 수나사의 피치, 및 조정 볼트(72)의 피치는 적절하게 변경할 수 있다.

도 9는, 디스크 브레이크 장치(1a)에서의 각 부위의 치수나 각도에 관한 설명도이다. 도 9는, 본 실시예의 디스크 브레이크 장치(1a)를 전방에서 봤을 때의 정면도이며, 도면 중에는, 각 부위의 치수 등이 각종 부호에 의해 나타나 있다. 도면 중에서는, 브레이크 레버(3L, 3R)의 회전축(31L, 31R)으로부터 브레이크 라이닝(5L, 5R)의 상하 중앙 위치까지의 상하 방향의 거리를 A, 해당 브레이크 라이닝(5L, 5R)의 상하 중앙 위치로부터 연결 장치(20)의 선단측의 크로스 피스(21)가 왼쪽의 브레이크 레버(3L)에 축지되어 있는 상하 위치까지의 거리를 B, 및 오른쪽의 브레이크 레버(3R)의 회전축(31R)으로부터 조정 볼트(72)의 하단까지의 좌우 방향의 거리를 C로 하고 있다. 또, 수평면에 평행한 좌우 방향에 대한 연결 장치(20)의 경사 각도를 θ로 하고, 스핀들(120)의 피치를 P1, 조정 볼트(72)의 피치를 P2로 하고 있다. 그리고 상술한 AWA는, 브레이크 라이닝(5L, 5R)의 마모에 따라 경사 각도(θ)를 일정하게 유지하도록 연결 장치(20)의 전체 길이(D)를 조정한다.

그리고, 도 8이나 도 9에 나타낸 디스크 브레이크 장치(1)에서의 각 부위의 치수나 각도(A, B, C, θ, P1, P2), 및 개폐 2상태에서의 협각(α)의 차인 회동각, 기어박스(160)의 감속비, 브레이크 라이닝(5L, 5R)에 마모가 없는 상태에서 브레이크 라이닝(5L, 5R)의 교환이 필요해지는 마모 상태가 되기까지 조정 볼트(72)가 박히는 길이 등은, 적절하게 설계 가능하다. 어쨌든, 본 실시예에 따른 디스크 브레이크 장치(1a)에서는, 이상의 각 부위의 치수, 각도, 피치, 및 감속비 등이 적절하게 설정되어, 브레이크 라이닝(5L, 5R) 각각에서의 좌우 방향의 두께가 마모되면, 열린 상태에서의 브레이크 패드(5L, 5R)와 브레이크 디스크(2)의 거리를 그 마모된 두께분만큼 감소시킬 수 있도록 되어 있다.

===기타 실시예===

상기 실시예에서는, 베벨 기어를 이용하여 스핀들의 회전축의 방향을 거의 연직 상하 방향으로 변환하고 있었지만, 디스크 브레이크 장치의 설치 공간이 허락되면, 플렉시블 샤프트를 스핀들의 회전축에 직접 장착하여, 플렉시블 샤프트를 해당 회전축 방향으로 연장시키면서 아래쪽을 향해 만곡시켜 조정 볼트에 접속할 수도 있다. 혹은, 기어박스의 출력축이나 조정 볼트에 금속제 샤프트 등, 가요성을 갖지 않는 샤프트를 장착하고, 그 샤프트의 선단에 플렉시블 샤프트를 접속할 수도 있다. 어쨌든, 스핀들의 기단으로부터 조정 볼트까지의 경로의 일부에 플렉시블 샤프트가 개재되어 있으면, 디스크 브레이크 장치의 개폐 동작에 따라 각 부위의 상대적인 위치 관계가 변해도 스핀들의 회전에 의해 조정 볼트를 회전시킬 수 있다.

물론, 가요성 축은, 플렉시블 샤프트에 한정되지 않고, 짧은 강성이 있는 축을 자재 이음(유니버설 조인트라고도 한다)으로 연결한 자재 이음형 가요성 축일 수도 있다. 플렉시블 샤프트와 자재 이음형 가요성 축이 혼재된 가요성 축일 수도 있다. 어쨌든, 디스크 브레이크 장치의 설치 환경, 제조 비용, 가요성 축에 요구되는 내구성 등에 따라 적절한 가요성 축을 채용할 수 있다.

스핀들 회전축을 아래방향으로 연장하는 회전축으로 변환하는 기어 기구로는, 각종 베벨 기어(직선 베벨 기어, 나선형 베벨 기어, 제롤 베벨 기어 등)뿐 아니라, 페이스 기어나 하이포이드 기어 등, 적절한 기어 기구를 채용할 수 있다. 물론, 하나의 기어 기구는, 종류가 상이한 복수의 기어 기구가 적절히 조합된 것일 수도 있다.

상기 실시예에서는, 사용한 조정 볼트의 피치가 너무 크기 때문에, 조정 볼트와 스핀들이 동일한 회전 각도만큼 회전하면, 조정 볼트가 스토퍼에 대하여 과도하게 아래쪽으로 돌출되어 버린다. 따라서, 기어박스 내의 기어에 의한 감속비에 따라, 스핀들과 조정 볼트의 회전 각도의 차를 조정하여, 스핀들이 소정 각도만큼 회전하면 조정 볼트가 스토퍼에 대하여 소정 길이만큼 돌출하도록 되어 있었다. 물론, 상기 실시예에 있어서, 기어박스에서의 기어비가 등속이어도, 스핀들의 피치와 조정 볼트의 피치의 비를 적절히 설정하면, 스핀들이 소정 회전 각도만큼 회동했을 때에, 조정 볼트를 원하는 길이만큼 스토퍼에 대하여 아래쪽으로 돌출시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 실시예에 있어서, 기어박스에 의한 기어비가 1/2였다면, 그 기어비를 1로 하여, 조정 볼트의 피치를 1/2로 할 수도 있다.

또한, 스핀들과 조정 볼트의 한쪽의 피치가 너무 커져(예를 들어, 6 mm 이상)버릴 경우 등에는, 스핀들이나 제어 볼트에 다줄 나사를 채용할 수도 있다. 구체적으로, 스핀들과 조정 볼트의 양쪽에 한줄 나사를 채용하면서, 양쪽의 리드의 비를 크게 하고자 하면, 스핀들과 조정 볼트의 한쪽의 피치가 너무 커져버리는 경우가 있다. 그리고, 피치가 너무 커져버리면, 스핀들이나 조정 볼트의 수나사, 및 이들 수나사의 상대가 되는 암나사의 나사산의 치수가 커진다. 나사산이 커지면, 나사를 정밀하게 가공하는 것이 어려워진다. 또한, 큰 나사산을 형성하기 위해서는 큰 체적을 절삭할 필요가 있어, 가공에 필요한 시간이나 비용이 증대된다.

또한, 한줄 나사의 수나사에서는, 피치를 크게 하면, 나사의 홈이 깊어져, 골 지름이 작아진다. 그러므로, 수나사가 형성되어 있는 부재의 강도가 저하된다. 예를 들어, 스핀들은, 링크 기구의 일부이기도 하여, 충분한 강도를 확보할 필요가 있다. 스핀들의 수나사의 상대가 되는 스레드 슬리브의 암나사에 대해서도, 외경이 동일하면 두께가 얇아진다. 그러므로, 특히, 스핀들의 수나사나 스레드 슬리브의 암나사에는, 강도 부족이 염려되는 큰 피치의 한줄 나사를 채용하기 힘들다. 따라서, 이들 나사를 다줄 나사로 하면, 리드를 유지하면서 피치를 작게 할 수 있어, 가공 정밀도와 강도를 확보할 수 있다. 물론, 다줄 나사의 줄 수는, 스핀들의 리드와 조정 볼트의 리드의 비, 혹은 가공 정밀도 등에 따라 적절히 설정할 수 있다. 어쨌든, 디스크 브레이크 장치는, 스핀들이 소정 회전 각도만큼 회전하면, 조정 볼트가 플렉시블 샤프트를 통해 박혀 소정 길이만큼 아래쪽을 향해 진행하는 구성을 구비하고 있으면 된다.

상기 실시예에서는, 스핀들을 오른나사로 하고, 조정 볼트를 왼나사로 함으로써, 연결 장치가 단축되는 방향으로 스핀들이 회전하면, 조정 볼트가 스토퍼에 대하여 박히는 방향으로 회전하여, 조정 볼트의 하단측이 스토퍼에 대하여 더 아래쪽으로 돌출하게 되어 있었다. 물론, 기어를 이용하여 스핀들의 회전 방향을 역전시킨 상태로 플렉시블 샤프트를 회전시킬 수도 있다. 그것에 의해, 조정 볼트에도 일반적인 오른나사를 채용할 수 있다.

1, 1a: 브레이크 장치
2: 브레이크 디스크
3L, 3R: 브레이크 레버
4: 브레이크 슈
5L, 5R: 브레이크 라이닝
6: 베이스 플레이트
10: 링크 기구
11, 11a, 11b: 벤트 레버
12, 12a, 12b: 쇼트 레버
20: 연결 장치
21, 22: 연결 장치의 크로스 피스
40: 스러스터
50: 스프링 기구
72: 조정 볼트
74: 스토퍼
75: 대좌
120: 스핀들
130: 일방향 클러치
140: 칼라 스톱
150: 플렉시블 샤프트(가요성 축)
160: 기어박스

Claims

브레이크 디스크를 좌우 방향에서 서로 마주보는 왼쪽 및 오른쪽의 상기 브레이크 라이닝에 협지시킴으로써 상기 브레이크 디스크의 회전에 제동을 거는 디스크 브레이크 장치로서,
각각이 하단에 전후방향으로 연장되는 회전축을 갖고 세워 설치되어 있는 동시에, 각각에 상기 브레이크 라이닝이 장착되어 이루어지는 왼쪽 및 오른쪽의 브레이크 레버;
왼쪽과 오른쪽의 상기 브레이크 레버를 서로 근접 및 이간시키도록 요동시키는 링크 기구;
좌우의 상기 브레이크 레버가 서로 이간되어 제동이 해제된 열린 상태가 되도록 상기 링크 기구를 동작시키는 스러스터;
상기 스러스터가 동작하고 있지 않을 때에 좌우의 상기 브레이크 레버가 서로 근접하여 제동이 걸리는 닫힌 상태가 되도록 상기 링크 기구를 동작시키는 스프링 기구;
상기 브레이크 라이닝의 마모 상태에 따라 열린 상태에서의 좌우의 상기 브레이크 레버의 협각을 조정하는 자동 마모 조정 장치;
열린 상태에 있어서, 상기 브레이크 디스크와 왼쪽 및 오른쪽 각각의 상기 브레이크 라이닝까지의 좌우 방향의 간격을 균일하게 조정하는 자동 갭 배분 장치;
를 구비하고,
상기 링크 기구는, 좌우의 상기 브레이크 레버의 위쪽에 좌우 방향으로 놓여진 레버 기구와 연결 장치에 의해 구성되고,
상기 레버 기구는, 좌우 한쪽의 단부에 전후방향으로 연장되는 회전축을 갖고 좌우 한쪽의 브레이크 레버의 상단측에 축지되어 있는 동시에 좌우 다른쪽의 브레이크 레버의 상단측을 향해 놓여져 이루어지고,
상기 연결 장치는, 봉형이고, 좌우 다른쪽의 단부에 전후방향으로 연장되는 회전축을 갖고 좌우 다른쪽의 브레이크 레버의 상단측에 축지되어 있는 동시에, 좌우 한쪽의 단부에 이르는 도중에 전후로 연장되는 회전축을 갖고 상기 레버 기구의 좌우 한쪽의 단부에 축지되어 이루어지고,
상기 스러스터는, 상단이 상기 레버 기구에서의 좌우 다른쪽의 단부에 회전축을 통해 장착되어 상하 방향으로 승강 가능한 로드를 구비하고, 해당 로드를 상승시킴으로써 상기 열린 상태로 하고,
상기 스프링 기구는, 상기 레버 기구의 소정 위치에 회전축을 통해 장착되어, 스프링의 복원력에 의해 상기 닫힌 상태를 유지하도록 상기 레버 기구에 힘을 가하고,
상기 연결 장치는, 봉형의 축방향으로 회전축을 갖는 스핀들을 구비하고, 해당 스핀들이 소정 방향으로 회전함으로써 전체 길이가 단축되고,
상기 자동 마모 조정 장치는, 상기 스핀들을 일방향으로만 회전시키는 일방향 클러치를 구비하고, 상기 레버 기구 및 상기 연결 장치 각각의 좌우 한쪽의 단부의 위치의 상대적인 변위에 따라 상기 일방향 클러치를 회전시키고,
상기 자동 갭 배분 장치는, 좌우 한쪽의 상기 브레이크 레버의 하단측에 좌우 한쪽의 바깥 방향을 향해 돌출되는 스토퍼에 나사 장착되면서 해당 스토퍼를 상하 방향으로 관통하는 조정 볼트; 해당 조정 볼트의 하단을 아래에서 지지하는 대좌; 상기 스핀들과 상기 조정 볼트 사이에 개재하여 해당 스핀들과 상기 조정 볼트의 회전을 연동시키는 가요성 축;을 구비하고, 상기 스핀들이 상기 연결 장치를 단축시키도록 회전함에 따라, 상기 조정 볼트를 상기 스토퍼에 대하여 아래쪽으로 돌출시키도록 회전시키는, 디스크 브레이크 장치.
제 1항에 있어서,
상기 가요성 축이 코일형 가요성 축인, 디스크 브레이크 장치.
제 1항에 있어서,
상기 가요성 축이 자재 이음형 가요성 축인, 디스크 브레이크 장치.
제 1항에 있어서,
상기 스핀들과 상기 가요성 축 사이에 개재하는 변속 기어를 구비하고 있는, 디스크 브레이크 장치.
제 1항에 있어서,
상기 자동 갭 배분 장치는, 상기 스핀들의 피치와 상기 제어 볼트의 피치의 비에 따라, 상기 스핀들이 소정 각도만큼 회전하면 상기 조정 볼트를 상기 스토퍼에 대하여 소정 길이만큼 아래쪽으로 돌출시키는, 디스크 브레이크 장치.
제 1항에 있어서,
상기 스핀들의 회전축을 아래방향으로 연장되는 회전축으로 변환하는 기어 기구를 구비한, 디스크 브레이크 장치.