KR20210073589A - 드럼 브레이크 - Google Patents

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KR20210073589A
KR20210073589A KR1020217016259A KR20217016259A KR20210073589A KR 20210073589 A KR20210073589 A KR 20210073589A KR 1020217016259 A KR1020217016259 A KR 1020217016259A KR 20217016259 A KR20217016259 A KR 20217016259A KR 20210073589 A KR20210073589 A KR 20210073589A
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pedestal
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carrier plate
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KR1020217016259A
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우베 바흐
크리슈티안 파이
아메트 제포
옌스 호프만
Original Assignee
콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
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Abstract

특히 자기-강화 브레이크 유형의 전기기계식으로 구동가능한 브레이크의 제어를 위해, 브레이크 슈들(2, 3)의 받침대(6)에 작용하는 힘을 감지하는 것이 필요하다. 그에 따라, 받침대(6)는 하중 하에 변형되는 고형 물질로 형성되고, 이러한 변형을 감지하는 측정 장치가 제공된다. 받침대(6)의 형상은, 받침대가 측정 갭을 가지고, 받침대가 하중을 받을 때 이의 크기가 달라지게 하는 방식으로 선택된다. 측정 갭의 크기는 예를 들어 AMR 센서 또는 홀 센서에 의해 감지될 수 있다.

Description

드럼 브레이크
본 발명은, 브레이크 드럼 및 브레이크 드럼에 적용될 수 있는 2개의 브레이크 슈를 구비하고, 두 브레이크 슈는 캐리어 플레이트의 브레이크 슈 측에 배치되며 각각 압력 단부 및 지지 단부를 구비하고, 압력 단부들 사이에는, 캐리어 플레이트에 대해 부유하도록 장착되며 두 압력 단부에 힘을 도입하기 위해 압력 단부들의 힘 도입점에서 지지되는 스프레더 장치가 있고, 지지 단부들 사이에는, 캐리어 플레이트에 대해 부유하도록 장착되며 힘을 전달하기 위해 두 지지 단부 상에 지지되는 램(ram)이 있는, 서보형 구성의 드럼 브레이크에 관한 것이다.
스프레더 장치가 전기 액추에이터로 구성되는 상기 유형의 전기식으로 구동가능한 드럼 브레이크가 WO 99/53214 A1에 기재되어 있다.
브레이크 적용시 액추에이터를 제어 또는 조절할 수 있기 위해서는, 드럼 브레이크 내에 작용하는 힘의 양에 관한 정보가 요구된다. WO 99/53214 A1에 따르면, 하중 센서가 받침대(abutment)의 단부면에 배치되어, 하나의 브레이크 슈가 받침대 상에 안착되는 힘을 측정한다.
그러나, 브레이크 적용시 브레이크 슈들에 작용하는 마찰력이 상이할 수 있고, 그에 따라 마찰력에 의해 영향을 받는 지지력이 또한 각각의 브레이크 슈에 대해 상이할 수 있기 때문에, 이러한 정보는 전기 액추에이터를 제어 또는 조절하기에 충분히 정확하지 않다. 따라서, 브레이크 슈의 이러한 지지력은 드럼 브레이크 내에 작용하는 힘 및 제동 토크의 총량을 정확히 반영하지 않는다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 브레이크 적용시 드럼 브레이크 내에 작용하는 힘의 총량을 반영하는, 받침대에 하중 측정 장치를 갖는 드럼 브레이크를 제조하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 각각의 브레이크 슈는, 이의 압력 단부에서, 힘 도입점에 인접한 압력 헤드를 구비하고, 양 압력 헤드는, 이들 사이에 배치되며 캐리어 플레이트에 연결되는 받침대 상에 지지될 수 있고, 받침대는 전체적으로 하중 하에 탄성 변형될 수 있는 커다란 부품(massive component)으로 구현되며, 드럼 브레이크 내에 발생되는 제동 토크가 센서 신호에 의해 측정될 수 있도록 하중 하에 일어나는 받침대의 변형을 검출하는 1개 이상의 센서가 제공되는 것이 제안된다.
받침대의 이러한 구성은 서보형 구성의 드럼 브레이크 내의 제동력을 측정하는 것을 가능하게 한다.
받침대의 변형을 측정하기 위해, 받침대 상에 장착되는 스트레인 게이지를 이용할 수 있다.
확실한 변형을 달성하기 위해, 받침대는 바람직하게는 캐리어 플레이트에 견고히 연결되는 지주부(pedestal)에 웨브를 통해 연결되는 기저부에 의해 형성되고, 압력 헤드들은 기저부의 반대편 에지들에 안착된다. 하중이 기저부에 가해질 때, 기저부는 지주부에 대해 이동하거나 기울어지고, 이는 측정에 의해 검출될 수 있다.
첫 간단한 구현예에서, 기저부는 중앙 웨브를 통해 지주부에 연결되고, 기저부와 지주부의 상호 대향 에지들은 서로 평행하게 연장되며 이들 사이의 측정 갭을 둘러싼다. 측정 갭의 크기는 기저부가 지주부에 대해 이동할 때 달라진다. 측정 갭의 크기 변화는 측정에 의해 검출될 수 있다.
다른 구현예는, 받침대가 기저부 및 기저부로부터 돌출되는 2개의 암을 구비한 U자형 형상을 가지고, 브레이크 슈들의 받침대 단부들은 이들의 외부에 지지되며, 센서(들)는 하중에 따라 달라지는 암들의 경사를 검출할 수 있는 유형인 것을 고려한다.
이를 위해, 기저부는, 캐리어 플레이트 상에 고정되는 지주부로부터 시작하며 기저부의 내부 에지에 인접하는 중앙 웨브에 의해 탑재되고, 그 결과 암들은 캐리어 플레이트를 향해 배향된다.
이 구현예에서도 측정 갭을 형성하기 위해, 본 발명은 중앙 웨브로부터 측방향으로 돌출되는 핀들이 측정 갭을 형성하기 위해 암들의 내부 에지들까지 도달하는 것을 고려한다.
받침대의 또 다른 구현예는, 기저부 및 지주부가 프레임을 형성하기 위해 에지들에 위치하는 2개의 스트럿을 통해 서로 연결되고, 지주부로부터 시작하는 적어도 1개의 핀이 측정 갭을 형성하기 위해 기저부의 내부 에지까지 연장되는 것을 고려한다.
편측 하중의 경우, 직사각형 프레임이 평행 사변형으로 절곡되고, 그 결과 측정 갭이 비례하여 감소한다.
측정 정확도를 증가시키기 위해, 지주부, 웨브, 및 기저부는 바람직하게는 일체형 부품으로 설계된다.
상기에 이미 설명된 바와 같이, 받침대의 변형의 측정은 스트레인 게이지의 도움으로 수행될 수 있다.
측정 갭 크기의 측정은 예를 들어 이방성 자기저항 효과에 기반한 AMR 센서 또는 홀(Hall) 센서에 의해 수행될 수 있고, 이를 위해 암들은 AMR 센서 또는 홀 센서를 위한 신호 발생기의 역할을 하는 자석을 구비한다.
본 발명은 3가지 예시적인 구현예에 기반하여 이하에 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 받침대의 제1 구현예를 이용한 브레이크 드럼을 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 드럼 브레이크의 받침대의 확대도를 도시한다.
도 3은 받침대의 제2 구현예의 확대도를 도시한다.
도 4는 받침대의 제3 구현예의 확대도를 도시한다.
도 1은 원형 캐리어 플레이트(1) 및 캐리어 플레이트(1)의 중심축과 동심으로 배치되는 2개의 브레이크 슈(2, 3)를 포함하는 자동차의 드럼 브레이크의 사시도를 도시한다.
브레이크 슈들(2, 3)은 제동될 자동차 휠에 연결되는 브레이크 드럼(이에 미도시)에 의해 동심으로 둘러싸이고, 그 결과 (브레이크 슈들(2, 3)이 상기 브레이크 드럼에 대해 가압될 때) 회전 휠이 감속되거나(상용 제동) 정지 휠의 회전이 방지된다(주차 제동).
각각의 브레이크 슈(2, 3)는 압력 단부 및 지지 단부를 구비하고, 스프레더 장치(4)가 반대편 압력 단부들 사이에 배치된다. 이는 일반적으로 유압식, 전기기계식, 또는 전기유압식으로 구동가능한 장치이다.
마찬가지로 반대편에 위치하는 지지 단부들 사이에는, 하나의 브레이크 슈로부터 다른 브레이크 슈로 힘을 전달하는 램(5)이 있다.
스프레더 장치(4)와 램(5)은 모두 캐리어 플레이트(1)에 대해 원주 방향으로 부유하도록 장착되므로, 이는 강력한 자기-강화 효과를 가지는 "듀오 서보" 브레이크가 된다.
브레이크 슈들(2, 3)과 브레이크 드럼 사이의 마찰력으로 작용하는 제동력을 지지하기 위해, 받침대(6)가 제공된다. 이는 스프레더 장치(4)의 반경방향 외부에 위치하고, 여기서 추가로 브레이크 슈들(2, 3)의 단부들에는, 스프레더 장치(4)의 힘 도입점에 인접하게, 받침대(6)의 양측에 지지되는 압력 헤드들(7, 8)이 있다. 스프레더 장치(4)와 램(5)은 모두 부유식으로 장착되기 때문에, 제동력은 각각의 경우 단지 트레일링 브레이크 슈로부터 받침대(6)로 전달된다.
브레이크 드럼이 도시된 화살표(9)에 따라 반시계 방향으로 회전하는 경우를 고려할 때, 좌측에 도시된 브레이크 슈(2)는 리딩 브레이크 슈가 되고, 우측에 도시된 브레이크 슈(3)는 트레일링 브레이크 슈가 된다.
스프레더 장치(4)는 두 브레이크 슈(2, 3)를 떨어지게 밀고, 여기서 리딩 브레이크 슈(2)는 캐리어 플레이트(1)에 대해 회전 방향으로 브레이크 드럼에 의해 이끌려 간다. 이에 가해진 마찰력은 램(5)에 의해 트레일링 브레이크 슈(3)에도 전달되고, 그 결과 이의 압력 헤드(8)는 받침대(6) 상에 지지된다.
본 발명은 이제 거기서 지지력이 측정되는 것을 고려하는데, 상기 힘은 제동력의 척도이므로, 스프레더 장치(4)를 제어하는 데에 사용될 수 있다.
이를 위해, 가장 간단한 경우, 도 2에 도시된 받침대(6)는 커다랗고 편평한 부품으로 구성되는데, 상기 부품은 캐리어 플레이트(1)로부터 수직으로 돌출되며 캐리어 플레이트(1) 상에 고정되고, 그에 따라 압력 헤드들(7, 8)은 원주 방향에서 대향하는 이의 에지들에 안착될 수 있다.
여기서, 받침대(6)는 협소한 중앙 웨브(11)를 통해 기저부(12)에 연결되는 지주부(10)를 포함하고, 브레이크 슈들(2, 3)의 압력 헤드들(7, 8)은 원주 방향에서 대향하는 이의 에지들에 대해 배치될 수 있다. 지주부(10) 및 기저부(12)의 상호 대향 에지들은 작은 간극을 가지고 서로 평행하게 연장되기 때문에, 2개의 측정 갭(13, 14)이 웨브(11)로부터 시작하여 지주부(10)와 기저부(12) 사이에 형성된다.
브레이크 드럼이 도시된 화살표(9)에 따라 반시계 방향으로 회전할 때, 좌측에 도시된 브레이크 슈(2)는 리딩 브레이크 슈가 되고, 우측에 도시된 브레이크 슈(3)는 트레일링 브레이크 슈가 된다. 브레이크 슈들과 브레이크 드럼 사이의 마찰력으로 인해, 부유식으로 장착된 브레이크 슈들은 회전 방향으로 이끌려 가고, 그 결과 트레일링 브레이크 슈(3)는 받침대(6)의 기저부(12) 상에 지지되며, 기저부는 지주부(10)에 대해 기울어지고, 그 결과 (도 2에 도시된 바와 같이) 이에 대향하는 측정 갭(14)이 넓어지고, 이의 반대편에 대향하는 측정 갭(13)이 좁아진다.
이러한 변화는 적합한 센서에 의해 검출될 수 있으며, 도입된 제동력에 대한 값을 나타낼 수 있고, 이는 이후 스프레더 장치를 제어하는 데에 사용될 수 있다.
다른 회전 방향의 경우, 두 브레이크 슈(2, 3)의 기능이 교체되어, 좌측의 브레이크 슈가 트레일링 슈가 되며 우측의 브레이크 슈가 리딩 슈가 되고, 그 결과 리딩 슈는 받침대(6)의 기저부(12) 상에 지지되며, 그 결과 이에 대향하는 좌측 측정 갭(13)이 넓어지고, 이의 반대편에 대향하는 우측 측정 갭(14)이 좁아진다.
받침대의 설계를 위한 다른 가능성이 도 3에 도시되어 있다. 중앙 웨브(16)가 캐리어 플레이트(1) 상에 고정되는 지주부(10)로부터 연장되어 횡방향 웨브(17)와 병합되고, 이의 각각의 단부로부터, 지주부(10)를 향하는 각각의 암(18, 19)이 형성된다. 따라서, 중앙 웨브(16), 횡방향 웨브(17), 및 2개의 암(18, 19)은 T자를 형성한다. 브레이크 슈들(2, 3)의 압력 헤드들(7, 8)은 원주 방향에서 대향하는 암들(18, 19)의 외부 에지들에 대해 배치된다.
암들(18, 19)의 내부 에지들의 바로 앞에서 끝나는 2개의 핀(20, 21)이 각각의 경우 측정 갭(13, 14)을 형성하기 위해 중앙 웨브(16)로부터 측방향으로 돌출된다.
각각의 리딩 브레이크 슈(2, 3)는 이것이 지지되는 암(19 또는 18)을 내부로 절곡시키고, 그 결과 관련 측정 갭(14 또는 13)의 크기가 감소하는데, 이는 이후 측정에 의해 검출될 수 있다.
동시에, 핀들(20, 21)은 과하중 방지기의 역할을 한다. 제동력이 너무 커지는 경우, 암들(17, 18)은 관련 핀(20, 21) 상에 지지된다.
도 4에 도시된 제3 구현예는, 중앙 개구를 갖는 프레임을 형성하기 위해 에지들에 위치하는 2개의 스트럿(22, 23)을 통해 서로 연결되는 지주부(10) 및 기저부(12)를 포함한다. 2개의 핀(20, 21)이 개구를 획정하는 지주부(10)의 내부 에지로부터 형성되어, 측정 갭(13, 14)으로부터 떨어져 기저부(12)의 내부 에지까지 도달한다.
하중이 기저부(12)에 원주 방향으로 가해질 때, 이는 지주부(10)와 평행하게 이동하고, 그 결과 직사각형 프레임은 평행사변형으로 변형되고, 여기서 기저부(12)는 지주부(10) 및 핀들(20, 21)의 단부들에 접근하고, 그 결과 측정 갭들(13, 14)의 크기가 대응하여 감소한다.
모든 구현예에서, 측정 갭의 변화를 측정하는 데에 유효한 다양한 가능성이 존재한다. 이방성 자기저항 효과(AMR 효과)를 활용하는 센서 또는 대안적으로 리니어 홀 센서가 사용될 수 있다.
측정 갭 크기의 측정과 무관하게, 받침대의 각각의 형상 변화가 스트레인 게이지에 의해 검출될 수 있다.
센서는 드럼 브레이크 내에 작용하는 제동 토크의 측정을 가능하게 한다. 이는 드럼 브레이크의 제동 효과를 제어하기 위해 사용된다.
1 캐리어 플레이트
2 브레이크 슈
3 브레이크 슈
4 스프레더 장치
5 램
6 받침대
7 압력 헤드
8 압력 헤드
9 화살표
10 지주부
11 웨브
12 기저부
13 측정 갭
14 측정 갭
16 중앙 웨브
17 횡방향 웨브
18 암
19 암
20 핀
21 핀
22 에지에 위치하는 스트럿
23 에지에 위치하는 스트럿

Claims (10)

  1. 브레이크 드럼 및 상기 브레이크 드럼에 적용될 수 있는 2개의 브레이크 슈(2, 3)를 구비하고, 상기 두 브레이크 슈는 캐리어 플레이트(1)의 브레이크 슈 측에 배치되며 각각 압력 단부 및 지지 단부를 구비하고, 상기 압력 단부들 사이에는, 상기 캐리어 플레이트(1)에 대해 부유하도록 장착되며 상기 두 압력 단부에 힘을 도입하기 위해 상기 압력 단부들의 힘 도입점에서 지지되는 스프레더 장치(4)가 있고, 상기 지지 단부들 사이에는, 상기 캐리어 플레이트(1)에 대해 부유하도록 장착되며 힘을 전달하기 위해 상기 두 지지 단부 상에 지지되는 램(5)이 있는, 서보형 구성의 드럼 브레이크로, 각각의 브레이크 슈(2, 3)는, 이의 압력 단부에서, 상기 힘 도입점에 인접한 압력 헤드를 구비하고, 양 압력 헤드(7, 8)는, 이들 사이에 배치되며 상기 캐리어 플레이트(1)에 연결되는 받침대(6) 상에 지지될 수 있고, 상기 받침대(6)는 전체적으로 하중 하에 탄성 변형될 수 있는 커다란 부품으로 구현되며, 상기 드럼 브레이크 내에 발생되는 제동 토크가 센서 신호에 의해 측정될 수 있도록 하중 하에 일어나는 상기 받침대(6)의 변형을 검출하는 1개 이상의 센서가 제공되는 것을 특징으로 하는 드럼 브레이크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 받침대(6)는 상기 캐리어 플레이트(1)에 견고히 연결되는 지주부(10)에서 웨브(11)를 통해 끝나는 기저부에 의해 형성되고, 상기 압력 헤드들(7, 8)은 상기 기저부(12)의 반대편 에지들에 안착되는 것을 특징으로 하는 드럼 브레이크.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기저부(12)는 중앙 웨브(16)를 통해 상기 지주부(10)에 연결되고, 상기 기저부(12)와 상기 지주부(10)의 상호 대향 에지들은 서로 평행하게 연장되며 이들 사이의 측정 갭을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 드럼 브레이크.
  4. 제2항에 있어서, 상기 받침대(6)는 기저부(12) 및 상기 기저부로부터 돌출되는 2개의 암(18, 19)을 구비한 U자형 형상을 가지고, 상기 압력 헤드들(7, 8)은 이들의 외부 에지들에 지지될 수 있으며, 상기 센서(들)는 하중에 따라 달라지는 상기 암들(18, 19)의 경사를 검출할 수 있는 유형인 것을 특징으로 하는 드럼 브레이크.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기저부(12)는, 상기 캐리어 플레이트(1) 상에 고정되는 지주부로부터 시작하며 상기 기저부(10)의 내부 에지에 인접하는 중앙 웨브(20)에 의해 탑재되고, 그 결과 상기 암들(11, 12)은 상기 캐리어 플레이트(1)를 향해 배향되는 것을 특징으로 하는 드럼 브레이크.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 중앙 웨브(16)로부터 측방향으로 돌출되는 핀들(20, 21)이 측정 갭을 형성하기 위해 상기 암들(18, 19)의 내부 에지들까지 도달하는 것을 특징으로 하는 드럼 브레이크.
  7. 제5항에 있어서, 상기 기저부 및 지주부는 프레임을 형성하기 위해 에지들에 위치하는 2개의 스트럿(22, 23)을 통해 서로 연결되고, 상기 지주부로부터 시작하는 적어도 1개의 핀이 측정 갭을 형성하기 위해 상기 기저부(12)의 내부 에지까지 연장되는 것을 특징으로 하는 드럼 브레이크.
  8. 제5항에 있어서, 상기 지주부(10), 상기 웨브(20), 및 상기 기저부(12)는 일체형 부품을 형성하는 것을 특징으로 하는 드럼 브레이크.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 받침대(6)의 변형을 검출하기 위해, 스트레인 게이지가 이에 부착되는 것을 특징으로 하는 드럼 브레이크.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 받침대(6)의 변형을 검출하기 위해, 이방성 자기저항 효과 또는 홀 효과에 기반한 센서를 이용하는 것을 특징으로 하는 드럼 브레이크.
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