KR20230104015A - 브레이크 조립체 및 차량 휠용 브레이크 조립체를 동작시키는 방법 - Google Patents

브레이크 조립체 및 차량 휠용 브레이크 조립체를 동작시키는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 휠(1)용 브레이크 조립체(10)에 관한 것으로서, 브레이크 조립체(10)는, - 회전 축(R)을 중심으로 한 조인트 회전을 위해 차량 휠(1)에 결합될 수 있거나 결합되고, 서로 축 방향 거리에 배열된 접촉면들(26)을 갖는 피제동 부재 (14); 및 - 제동력 생성기(12)와 적어도 2개의 브레이크 패드(18)를 포함하는 제동 유닛(16)으로서, 브레이크 패드들(18)은 접촉면들(26) 사이에 위치하는, 제동 유닛을 포함하고, 제동력 생성기는, 서로 축 방향으로 떨어진 브레이크 패드들(18)을 이동시키고, 이에 따라 각 브레이크 패드(18)를 피제동 부재(14)의 접촉면들(26) 중 하나와 접촉시키도록 구성된다. 또한, 이러한 브레이크 조립체를 동작시키는 방법이 개시된다.

Description

브레이크 조립체 및 차량 휠용 브레이크 조립체를 동작시키는 방법{BRAKE ASSEMBLY AND METHOD FOR OPERATING A BRAKE ASSEMBLY FOR A VEHICLE WHEEL}
본 발명은 브레이크 조립체 및 브레이크 조립체를 동작시키는 방법에 관한 것이다. 브레이크 조립체는, 예를 들어, 자동차 또는 트럭과 같은 도로 차량의 차량 휠에 작용한다.
차량 휠용 브레이크, 특히, 차량 휠을 개별적으로 제동하기 위한 브레이크를 제공하는 것은 알려져 있다. 통상적으로는, 디스크 브레이크 또는 드럼 브레이크가 사용된다. 디스크 브레이크의 경우, 브레이크 패드들은 브레이크 디스크의 서로 다른 측면에 배열되며, 그 사이에 브레이크 디스크를 고정하기 위해 서로를 향해 축 방향으로 이동된다. 드럼 브레이크의 경우, 브레이크 패드들은 회전하는 브레이크 드럼에 접촉하도록 반경 방향으로 이동된다.
이러한 기존의 설계에는 뚜렷한 장점이 있지만 여전히 개선의 여지가 남아 있다. 예를 들어, 브레이크 소음 발생과 브레이크 먼지 배출이 여전히 문제된다.
따라서, 본 발명의 목적은 기존 브레이크 조립체의 단점들 중 적어도 일부를 제한하는 브레이크 조립체를 제공하는 것이다.
이 목적은 첨부된 독립항의 대상에 의해 해결된다. 유리한 실시예는 종속항 및 본 설명에서 정의된다.
이에 따라, 차량 휠용 브레이크 조립체가 개시되며, 브레이크 조립체는,
- 회전 축을 중심으로 한 조인트 회전을 위해 차량 휠에 결합될 수 있거나 결합되고, 서로 축 방향 거리에 배열된 (예를 들어, 내측) 접촉면들을 갖는 피제동 부재(braked member); 및
- 제동력 생성기와 적어도 2개의 브레이크 패드를 포함하는 제동 유닛으로서, 브레이크 패드들은 접촉면들 사이에 (예를 들어, 축 방향으로) 위치하는, 제동 유닛을 포함하고,
제동력 생성기는, 서로 축 방향으로 떨어진 브레이크 패드들을 이동시키고, 이에 따라 각 브레이크 패드를 피제동 부재의 접촉면들 중 하나와 접촉시키도록 구성된다.
축 방향, 반경 방향, 및 원주 방향과 같은 용어들은 일반적으로 회전 축을 가리킬 수 있다. 반경 방향은 어느 각도로, 특히 회전 축에 직각으로 연장될 수 있는 반면, 원주 방향은 회전 축을 중심으로 또는 회전 축 주위로 연장될 수 있다.
상술한 구성에 의하면, 기존의 디스크 브레이크 설계와 유사한 피제동 부재의 배치를 제공할 수 있다. 즉, 피제동 부재는 일정한 각도로, 특히 회전 축에 대해 직각으로 연장될 수 있고, 브레이크 패드는 바람직하게는 축 방향으로도 이동할 수 있다. 이는 브레이크 패드가 반경 방향으로 이동하는 통상적인 드럼 브레이크 설계와 다르다.
그러나, 본 발명의 경우에, 브레이크 패드들은, 예를 들어, (기존의 브레이크에서와 같은) 접촉면들이 브레이크 패드들 사이에 위치하는 대신 바람직하게 접촉면들 사이에 축 방향으로 위치한다. 또한, 제동 중에, 브레이크 패드들은 축 방향으로 서로 떨어져 이동하거나 달리 말하면 축 방향으로 벌어진다. 결과적으로, 브레이크 패드들은 각각 인접한 또는 대향하는 접촉면과 접촉하게 될 수 있으며, 이에 따라 제동 효과를 제공하는 마찰력을 생성할 수 있다. 이는 브레이크 패드를 접촉면에 대해 바깥쪽으로 미는 피제동 부재 내의 제동 유닛 조임 또는 장력 부여(tensioning)라고도 지칭될 수 있다.
접촉면은 평면 및/또는 매끄러운 표면일 수 있다. 접촉면은 금속 재료를 포함하거나 금속 재료로 만들어질 수 있다.
일례로, 접촉면은 브레이크 디스크 부분 및/또는 디스크형 부재에 의해 형성된다. 예를 들어, 각각의 브레이크 디스크 부분은 접촉면들 중 하나를 제공할 수 있다. 이에 따라, 피제동 부재는 서로 축 방향으로 이격된 2개의 브레이크 디스크 부분을 포함할 수 있다. 상기 브레이크 디스크 부분들 사이의 (축 방향) 공간에는, 브레이크 패드들이 수용될 수 있다. 이 경우, 접촉면들은 서로 대면하는 브레이크 디스크 부분들의 면들에 의해 형성될 수 있다. 피제동 부재는 축 방향으로 연장되는 허브 부분과 같은 브레이크 디스크 부분을 연결하는 연결 부분을 포함할 수 있다.
대안으로, 피제동 부재는, 예를 들어, 브레이크 패드가 위치하는 원주 및/또는 링 형상 원주 오목부 또는 슬롯을 갖는 하나의 큰 디스크 부재를 나타내는 것으로 간주될 수 있다. 이 경우, 접촉면은 상기 대형 슬롯형 디스크 부재의 내부 또는 내면을 형성할 수 있다.
제안된 브레이크 조립체는 기존의 단점을 피하기 위해 최적화될 수 있는 신규한 설계 파라미터를 이용할 수 있다는 점에서 유리하다. 예를 들어, 피제동 부재는 기존의 단일 브레이크 디스크와는 다른 치수를 가질 수 있으며, 특히 적어도 축 방향으로 다소 더 넓고/넓거나 더 단단할 수 있다. 이는 제동 시 진동 및/또는 소음 감소 측면에서 유리할 수 있다. 또한, 이는 1000 Hz 내지 6000 Hz의 주파수 범위와 같이 브레이크 소음 생성에 결정적인 것으로 밝혀진 주파수 범위의 고유 주파수를 피하는 데 도움이 된다.
또한, 제안된 설계에 의하면, 제동력 생성기 및 브레이크 패드와 같은 브레이크 조립체의 구성요소들은, 피제동 부재 내에(예를 들어, 전술한 링 형상 오목부 내에) 수용되기 때문에 환경으로부터 적어도 부분적으로 차폐될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 습기, 먼지 또는 날씨 상태로부터 보호를 제공하며, 따라서 브레이크 조립체의 수명을 연장하는 데 도움이 될 수 있다. 또한, 브레이크 먼지가 환경으로 배출되는 것을 줄이는 데 도움이 될 수 있으며/있거나 소음 차폐 효과를 제공할 수 있다.
브레이크 패드는 마찰재를 포함하는 브레이크 라이닝을 가질 수 있다. 마찰재는, 예를 들어, 마찰 섬유 또는 마찰 입자(예를 들어, 금속 입자) 및 결합제를 포함할 수 있다. 이에 따라, 마찰재는 (강성) 바인더 재료에 분포된 입자 및/또는 섬유를 갖는 재료 조성물이거나 이를 포함할 수 있다. 일반적으로 알려진 방식으로, 브레이크 패드는 마모될 수 있으며, 특히 접촉면보다 더 강하게 마모를 겪을 수 있다.
일반적으로, 접촉면의 재료는 브레이크 패드의 재료와 다를 수 있다. 바람직하게, 접촉면은 브레이크 패드의 재료보다 단단한 재료를 포함한다. 이는 양측 브레이크 패드에 비해 접촉면의 마모를 줄인다. 추가로 또는 대안으로, 접촉면의 마찰 계수는 브레이크 패드의 마찰 계수보다 작을 수 있다.
제동력 생성기는, 예를 들어, 유압식 또는 전기식으로 동작할 수 있다. 제동력 생성기는, 예를 들어, 하나의 단일 액추에이터를 활성화하여 브레이크 패드들을 각각 대향하는 접촉면으로 동시에 변위시키도록 구성될 수 있다. 일례로, 제동력 생성기는 유압 챔버를 포함하고, 양측 브레이크 패드는 상기 유압 챔버에서 압력을 생성할 때 변위 가능하다. 예를 들어, 각각의 브레이크 패드는 각각 연관된 피스톤에 결합될 수 있고, 상기 피스톤은 유압 챔버에 유압 결합될 수 있고/있거나 유압 챔버에 수용될 수 있다. 예를 들어, 피스톤들은 유압 챔버의 반대편에 배열 및/또는 결합될 수 있다. 피스톤들은 브레이크 압력이 내부에 형성될 때 유압 챔버의 중심으로부터 축 방향으로 밀려나고/밀려나거나 멀어질 수 있다.
제동력 생성기는 제동 캘리퍼일 수 있고, 나타낼 수 있거나, 포함할 수 있다. 특히, 브레이크 캘리퍼는, 예를 들어, 피스톤들만이 캘리퍼 하우징에 대하여 이동하는 각 브레이크 패드에 부착된 고정식 캘리퍼일 수 있다. 기존의 디스크 브레이크 캘리퍼 설계와는 대조적으로, 본 발명의 경우, 브레이크 캘리퍼는, 예를 들어, 브레이크 패드들 사이에 위치하여 제동 활성화 동안 피스톤들을 축 방향 외측으로 밀기 때문에, 브레이크 패드들을 서로 축 방향으로 멀어지게 이동시킬 수 있다.
각각의 브레이크 패드는 각각 인접하거나 대향하는 접촉면에 대면할 수 있다. 반면, 브레이크 패드들(특히, 브레이크 라이닝 및/또는 마찰재)은 서로 반대 방향을 향할 수 있다. 브레이크 패드들은 바람직하게 제동력 생성기 및/또는 캘리퍼 및/또는 하우징의 반대편에 배열된다. 브레이크 패드들이 서로 멀리 이동하면, 브레이크 패드들 사이의 축 방향 거리가 증가할 수 있다. 각각의 브레이크 패드와 각각 대향하는 접촉면 사이의 축 방향 거리가 0으로 감소될 수 있어서, 접촉이 확립될 수 있다.
축 방향으로 볼 때, 브레이크 패드는 (예를 들어, 전술한 원주 방향 슬롯 또는 오목부에 의해 형성된) 공간 내에 수용될 수 있으며, 공간은 접촉면에 의해 (축 방향으로) 한정된다. 달리 말하면, 브레이크 패드들의 적어도 일부는 피제동 부재 내부에 배열되거나 수용될 수 있다.
브레이크 조립체는 바람직하게 차량의 개별 휠을 제동하기 위한 차량 휠 브레이크의 일부를 형성한다. 이에 따라, 피제동 부재는 상기 특정 휠에 연결된 휠 허브 또는 액슬 구성요소에 연결될 수 있다. 일 양태에서, 브레이크 조립체는, 차량 액슬 브레이크의 일부가 아니며/아니거나 복수의 휠, 예를 들어, 좌측 휠과 우측 휠이 연결된 차량 액슬에 작용하지 않는다. 일반적으로, 브레이크 조립체는 선택적으로 제동해야 하는 휠에 및/또는 이에 인접하게 배치된다.
바람직한 실시예에 따르면, 접촉면들은 서로 대면한다. 다시 말하면, 접촉면들은 서로 축 방향으로 반대쪽에 위치할 수 있다.
예를 들어, 접촉면들은 대향 측면들의 적어도 일부를 형성할 수 있고, 측면들은 브레이크 패드들이 적어도 부분적으로 수용되는 공간(또는 오목부 또는 슬롯)에 속하고/속하거나 이러한 공간을 한정한다.
이에 따라, 피제동 부재는 일반적으로 브레이크 패드를 수용하기 위한 공간을 제공할 수 있다. 이 공간은, 예를 들어, 전술한 바와 같이 링 형상 오목부 또는 원주 슬롯일 수 있다. 이 공간은 반경 방향 외측 또는 상측에서 개방될 수 있다. 축 방향에서는, 공간이 접촉면에 의해 한정될 수 있다. 원주 방향으로, 공간은 연속적이거나 방해받지 않을 수 있다(즉, 링 형상일 수 있다). 반경 방향 내측 또는 하측(또는 바닥면)은 피제동 부재의 연결 부분에 의해 한정될 수 있다.
공간은 브레이크 패드의 반경 방향 연장부보다 큰 반경 방향 깊이 또는 반경 방향 연장부를 가질 수 있다. 이러한 식으로, 브레이크 패드들이 이 공간 내로 완전히 배열되고/되거나 들어앉을 수 있다. 유사하게, 제동력 생성기의 적어도 일부(특히 이의 가능한 제동 캘리퍼)가 공간 내에 수용될 수 있다.
공간의 축 방향 폭은, 브레이크가 활성화되지 않을 때 각각의 브레이크 패드와 각각의 대향 접촉면 사이에 갭이 제공될 수 있는 치수를 가질 수 있다. 이는 브레이크가 활성화되지 않더라도 브레이크 패드와 접촉면 간에 유지되는 접촉에 의해 발생하는 드래그 토크(drag torque)를 줄이는 데 도움이 된다.
바람직한 실시예에 따르면, 브레이크 집진기는 공간 내에, 특히, 접촉면들 사이에서 연장되는 바닥면에 배치된다. 브레이크 집진기는, 예를 들어, 링 형상 라이닝 또는 링 형상 부재로서 형성될 수 있다. 브레이크 집진기는 접착제를 포함할 수 있어서, 브레이크 분진이 이에 부착될 수 있다. 브레이크 집진기는 일단 많은 양의 브레이크 먼지를 수집하였다면 유지보수 중에 교체될 수 있다. 이러한 식으로, 브레이크 집진기는, 차량 동작 시 브레이크 먼지가 랜덤하게 지속적으로 환경으로 배출되지 않고 적절하게 폐기될 수 있다.
일 양태에서, 브레이크 패드들은 서로 떨어져 축 방향으로 이동할 수 있다. 이것은 회전 축에 평행하게 연장되는 축을 따라 이동할 수 있는 브레이크 패드를 포함할 수 있다. 일반적으로, 브레이크 패드의 이동은, 예를 들어, 직선 이동으로 접촉면을 향해 밀림으로써 선형일 수 있다.
그러나, 브레이크 패드를 축 방향으로 이동시키는 것을 이동 유형에 대한 제한으로 이해해서는 안 된다. 예를 들어, 회전 또는 기울임 이동 또는 개별 이동 축을 따라 이동하는 각 브레이크 패드가 구현될 수 있다. 이는 제동 시 증가하는 브레이크 패드들 사이의 축 방향 거리를 동일하게 초래할 수 있다.
일례로, 브레이크 패드들은 서로에 대해 기울어지고/기울어지거나 이동 축을 따라 각각 이동가능하며, 브레이크 패드들의 이동 축은 서로에 대해 기울어진다. 예를 들어, 이동 축들은 함께 V 형상을 정의할 수 있다. 이에 따라, 브레이크 패드들은 회전 축에 대한 거리를 변경하면서 서로 축 방향으로 이격될 수 있다. 예를 들어, 상기 거리는 감소되거나 증가될 수 있다. 따라서, 브레이크 패드는 이에 따라 반경 방향으로 하강 또는 상승하면서 축 방향으로 떨어져 밀려날 수 있다. 접촉면들은, 예를 들어, 브레이크 패드의 전면, 특히 브레이크 라이닝에 평행하게 연장되도록 배향될 수 있고, 특히, 유사하게 기울어질 수 있다. 예를 들어, 접촉면은 굽힘을 제한할 수 있는 각각의 대향 접촉면을 향하여 및/또는 안쪽으로 기울어질 수 있다.
이러한 방식으로, 접촉력은 브레이크 패드에 의해 축 방향뿐만 아니라 적어도 부분적으로 회전 축에 대해 어느 각도를 가지고 가해질 수 있다. 이는 구조적 관점에서, 예를 들어, 응력 분포 측면에서 유익할 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 접촉면들은 피제동 부재의 (예를 들어, 별개의 브레이크 디스크의 형태로 제공된) 브레이크 디스크 부분에 의해 각각 포함된다. 예를 들어, 제1 브레이크 디스크 부분은 제1 접촉면을 포함할 수 있고, 제2 브레이크 디스크 부분은 제2 접촉면을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 접촉면은 서로 대면할 수 있다.
축 방향 외측을 대면하는 각각의 브레이크 디스크 부분의 각각의 다른 표면에서는, 어떠한 제동력도 생성되지 않을 수 있다. 즉, 내부에 배열된 브레이크 패드들은 각각의 접촉면에 패하여 작용하는 유일한 브레이크 패드들일 수 있다. 그러나, 다른 실시예에 따르면, 브레이크 디스크 부분들 중 적어도 하나의 브레이크 디스크 부분의 상기 축 방향 외측면에도 작용하는 추가 브레이크 패드가 제공될 수 있다.
브레이크 디스크 부분은 공지된 예에 따라 구성될 수 있다. 그러나, 브레이크 조립체 내에서의 브레이크 디스크 부분의 고정과 관련하여 및 예를 들어, 브레이크 디스크 부분들 사이에서 축 방향으로 연장되는 피제동 부재의 연결 부분과 관련하여 기존 설계로부터 벗어날 수 있다. 예를 들어, 연결 부분은 브레이크 디스크 부분들을 지탱하고/지탱하거나 이들을 서로 연결한다. 일반적으로, 피제동 부재는 여러 부분으로 구성된 부재일 수 있지만 일체형 부재일 수도 있다. 피제동 부재(또는 적어도 이의 브레이크 디스크 부분 및/또는 연결 부분)는 회전 축에 대하여 회전 대칭일 수 있다.
일반적으로 브레이크 디스크 부분들이 서로 평행하게 연장되는 것은 가능하다. 특히, 브레이크 디스크 부분들은 각각 피제동 부재의 회전 축에 직각으로 연장될 수 있다.
일례로, 브레이크 디스크 부분들 중 적어도 하나는 보강 구조를 포함한다. 예를 들어, 재료의 바람직하게 큰 부분인 보강 구조는, 접촉면을 포함하는 측면과 반대되는 브레이크 디스크 부분의 측면 상에 위치할 수 있다. 이 측면은 브레이크 패드로부터 멀어지는 측을 향할 수 있다. 이 측면은 축 방향 외측일 수 있다. 보강 구조는, 예를 들어, 리브(rib), 기둥 또는 웹일 수 있다. 보강 구조는, 브레이크 디스크 부분을 피제동 부재의 다른 섹션, 예를 들어, 연결 부분에 연결할 수 있다. 일반적으로, 보강 구조는 제동 중에 브레이크 디스크 부분이 과도하게 구부러지거나 변형되지 않도록 브레이크 디스크 부분을 지지할 수 있다.
브레이크 패드들은 서로에 대해 이동할 수 있으며, 바람직하게는 제동 중에 양측 브레이크 패드가 능동적으로 이동한다. 일례에 따르면, 각각의 브레이크 패드는 제동 유닛의 하우징에 대해 변위가능하다. 제동 유닛의 하우징은 브레이크 캘리퍼일 수 있거나 브레이크 캘리퍼에 의해 포함될 수 있다. 하우징은 브레이크 패드를 이동시키기 위한 힘을 생성하도록 구성된 유압 챔버 및/또는 전기 액추에이터를 포함할 수 있다. 제동 유닛 하우징은 피제동 부재의 브레이크 패드와 동일한 공간(예를 들어, 슬롯 또는 오목부)에 수용될 수 있다. 제동 유닛 하우징은 제동 중에도 제 위치에 고정될 수 있다. 그러나, 특히 후술하는 바와 같이 축 방향 외측 접촉면에 작용하는 추가 브레이크 패드도 포함할 때, 제동 유닛 하우징은, 예를 들어, 수영 안장(swimming saddle) 기능을 제공하기 위해 (내부) 브레이크 패드로부터 떨어져 있는 다른 가동 부품을 포함하거나 이에 연결될 수 있다.
바람직한 예에 따르면, 제동력 생성기는 전기 액추에이터 또는 유압 챔버를 포함한다. 각각의 액추에이터와 유압 챔버에 의해, 양측 브레이크 패드를 이동시키기 위한 힘이 생성될 수 있다. 액추에이터는 특히 전기 모터 및/또는 기어 단을 포함할 수 있다. 액추에이터 또는 유압 챔버는, 각각 더 많은 수의 브레이크 패드가 제공되는 경우 양측 브레이크 패드 또는 임의의 브레이크 패드를 이동시키기 위한 각각의 힘을 생성하기 위한 단일 소스일 수 있다.
액추에이터 또는 유압 챔버는, 브레이크 패드들 사이 및/또는 브레이크 패드를 수용하는 피제동 부재의 공간 내에 적어도 부분적으로 (축 방향으로) 배열될 수 있다. 이에 따라, 추가 실시예에서, 액추에이터 또는 유압 챔버의 적어도 일부는 상기 공간에 수용된다.
추가 실시예에 따르면, 다른(예를 들어, 내부) 접촉면들 중 적어도 하나로부터 멀어지는 방향을 향하는 추가(예를 들어, 외부) 접촉면과 접촉될 수 있는 적어도 하나의 추가 브레이크 패드가 제공된다. 이러한 추가 접촉면은 피제동 부재의 축 방향 외면일 수 있다. 추가 접촉면은 떨어져 이동하는 내측 브레이크 패드를 수용하는 공간을 한정하지 않을 수 있다. 추가 접촉면은, 다른 접촉면이 상기 내부 공간을 한정하는 브레이크 디스크 부분의 후방측 또는 외부측에 제공될 수 있다.
일례로, 피제동 부재는 2개의 내측 접촉면과 2개의 외측 접촉면을 갖는다. 내측 접촉면은 브레이크 패드를 수용하기 위한 공간을 한정하는 전술한 접촉면일 수 있다. 외측 접촉면은 전술한 추가 접촉면과 유사하게 구성될 수 있다. 이것은 외측을 대면할 수 있다. 각각의 접촉면에 접촉하도록 브레이크 패드들이 제공될 수 있으므로, 전체적으로 적어도 4개의 브레이크 패드가 있을 수 있다. 외부면과 접촉하는 브레이크 패드는 축 방향으로 이동할 수 있으며, 특히 축 방향 내측으로 이동할 수 있다. 브레이크 패드는 외측 브레이크 패드를 나타낼 수 있는 반면, 내측 접촉면과 접촉하도록 떨어져 이동하는 브레이크 패드는 내측 브레이크 패드라고 지칭될 수 있다.
바람직하게, 적어도 4개의 브레이크 패드 각각은 동일한 제동력 생성기에 의해 이동 가능하다. 예를 들어, 브레이크 패드는 공통 액추에이터 또는 공통 유압 챔버에 각각 연결될 수 있다. 일례로, 각각의 브레이크 패드에 연결된 피스톤에 결합된 유압 챔버를 포함하는 캘리퍼가 제공된다. 캘리퍼 또는 제동 유닛의 일반 하우징은 내측 브레이크 패드를 수용하는 공간으로 연장될 수 있다. 또한, 이것은 외측 접촉면들 중 하나에 대향 및/또는 대면하는 적어도 하나의 부분을 갖도록 연장될 수 있다. 바람직하게는, 외측 접촉면 둘 모두를 대면하는 이러한 부분이 2개 있다.
4개의 제동 패드를 갖는 임의의 실시예에서, 2쌍의 제동 패드가 형성될 수 있고, 각 쌍은 이들 사이에서 브레이크 디스크 부분들 중 하나를 클램핑한다. 그러나, 이것은 내측 접촉면들과 접촉하는 제동 패드들이 축 방향으로 서로 떨어져 이동하는 것을 포함한다.
본 발명은, 또한, 브레이크 패드 조립체를 동작시키는 방법에 관한 것으로서, 브레이크 패드 조립체는,
- 회전 축을 중심으로 한 조인트 회전을 위해 차량 휠에 결합될 수 있거나 결합되고, 서로 축 방향 거리에 배열된 접촉면들을 갖는 피제동 부재; 및
- 적어도 2개의 브레이크 패드를 포함하는 제동 유닛으로서, 브레이크 패드는 접촉면들 사이에 위치하는, 제동 유닛을 포함하고,
이 방법은, 브레이크 패드들을 서로 축 방향으로 떨어지게 이동시켜 각각의 브레이크 패드를 피제동 부재의 접촉면들 중 하나와 접촉시키는 단계를 포함한다.
방법은, 브레이크 조립체와 관련하여 본원에 개시된 임의의 동작 및 효과를 제공하기 위한 임의의 추가 단계 또는 조치를 포함할 수 있다. 브레이크 조립체의 가능한 변형과 같은 브레이크 조립체의 기능부와 관련된 모든 개시내용은 방법의 유사한 기능부에 동일하게 적용된다.
본 발명의 실시예들은 첨부된 개략도와 관련하여 이하에서 설명된다. 유사한 기능부는 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호로 표시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 브레이크 디스크 조립체의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 브레이크 디스크 조립체의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 브레이크 디스크 조립체의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 브레이크 디스크 조립체의 단면도이다.
도 1에는, 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 조립체(10)의 단면도가 도시되어 있다. 브레이크 조립체(10)는 위치가 참조 부호 1로 표시된 차량 휠을 제동하기 위해 제공된다. 이에 따라, 차량 휠은 브레이크 조립체(10) 옆에 축 방향으로 위치한다. 차량 휠은 축(R)을 중심으로 회전한다. 도 1의 단면은 수직으로 연장되며 회전 축(R)을 포함한다.
브레이크 조립체(10)는 회전 축(R)을 중심으로 차량 휠과 공동으로 회전하는 피제동 부재(14)를 포함한다. 피제동 부재(14)와 차량 휠 간의 연결은, 공지된 디스크 브레이크의 구성에 따라, 예를 들어, 양측을 휠 허브 및/또는 공통 액슬 구성요소에 연결함으로써 형성될 수 있다.
브레이크 조립체(10)는 제동 유닛(16)도 포함한다. 제동 유닛(16)은, 피제동 부재(14)와 접촉하도록 변위될 수 있는 2개의 브레이크 패드(18)를 가져서, 제동 유닛의 회전을 감속시키거나 정지시킨다. 제동 유닛(16)은 유압 제동력 생성기(12)도 갖는다.
제동 부재(14)는 2개의 브레이크 디스크 부분(20)을 갖는다. 도시된 예에서, 이들 브레이크 디스크 부분은 별개의 브레이크 디스크 부재들에 의해 제공되고 구성된다. 브레이크 디스크 부재는 축 방향으로 연장되는 연결 부분(22)에 고정된다. 단지 일례로서, 연결 부분(22)은 중공이고, 바람직하게는, 예를 들어, 액슬 구성요소를 내부에 수용하기 위한 튜브형 중공 구성을 갖는다.
브레이크 디스크 부분들(20) 각각은 회전 축(R)에 직각으로 그리고 동심원으로 연장된다. 브레이크 디스크 부분들은 원형이며, 예를 들어, 재료와 구조 면에서 일반적으로 알려진 브레이크 디스크와 유사하게 구성될 수 있다.
각각의 브레이크 디스크 부분(20)은 축 방향 외측 접촉면(24) 및 축 방향 내측 접촉면(26)을 갖는다. 접촉면들(24, 26)은 각각 매끄럽고 바람직하게는 금속면이다. 브레이크 디스크 부분들(20)의 내측 접촉면들(26)은 안쪽을 향하고 서로 대면한다. 다른 접촉면들(24)은 각 브레이크 디스크 부분(20)의 각각의 내측 접촉면(26)으로부터 멀어지는 외부를 대면한다.
도 1의 예에서, 외측 접촉면(24)은 제동력을 생성하는 데 사용되지 않으며, 즉, 어떠한 브레이크 패드(18)에 의해서도 접촉되지 않는다. 외측 접촉면(24)이 또한 큰 힘을 생성하는 데 사용되는 실시예는 도 3과 관련하여 아래에서 설명된다.
내측 접촉면들(26)은 이들 사이에 공간(28)을 한정한다. 상기 공간(28)은 피제동 부재(14) 내에서 원주 방향으로 연장되는 슬롯 또는 링을 형성한다. 이의 축 방향 측면은 내측 접촉면(26)에 의해 형성된다. 공간(28)의 바닥면(30)은 연결 부분(22)에 의해 제공된다. 도시된 예에서, 브레이크 집진기(32)는 바닥면(30)의 적어도 일부에 배치 및/또는 형성된다. 브레이크 집진기(32)는 연결 부분(22)의 외주면에 배치되는 링 형상 부재 또는 층이다. 브레이크 집진기는 브레이크 먼지가 환경으로 배출되지 않고 달라붙는 접착제를 포함한다.
제동 유닛(16)은 공간(28) 내로 적어도 부분적으로 연장된다. 특히, 제동 유닛의 브레이크 패드(18)는 바람직하게는 공간(28) 내에 완전히 수용된다. 브레이크 패드(18)는 내측 접촉면(26) 및/또는 브레이크 디스크 부분(20)에 실질적으로 평행하게 연장된다. 브레이크 패드들(18) 각각은 인접하는 내측 접촉면(26)과 대면하는 면에 마찰재로 형성된 브레이크 라이닝(19)을 포함한다. 보다 정확하게는, 도 1의 좌측 브레이크 패드(18)의 브레이크 라이닝(19)은 좌측 내측 접촉면(26)에 바로 인접하여 반대쪽에 있는 반면, 도 1의 우측 브레이크 패드의 브레이크 라이닝(19)은 우측 내측 접촉면(26)에 바로 인접하여 반대쪽에 있다.
브레이크 패드들(18)은 제동 유닛(16)의 하우징(34)의 반대편에 배열된다. 하우징(34)은 브레이크 캘리퍼를 형성하거나 이에 의해 형성될 수 있다. 구체적으로, 브레이크 패드들(18)은, 이들의 브레이크 라이닝(19)이 서로 반대쪽을 향하고 각각 인접한 내측 접촉면(26)을 대면하도록 배열된다. 또한, 브레이크 패드들(18)은 회전 축(R)을 따라 볼 때 서로 축 방향으로 이격되어 있다.
도 1은 브레이크 조립체(10)의 비활성화 상태를 도시한다. 따라서, 드래그 토크를 방지하기 위해 브레이크 라이닝(19)과 각각의 접촉면(26) 사이에 작은 갭이 남아 있다. 브레이크 패드들(18)은, 활성화되면, 도 1에 화살표로 표시된 바와 같이 축 방향으로 서로 떨어져 이동한다. 따라서 브레이크 패드들(18) 사이의 축 방향 거리가 증가하고, 각각의 브레이크 라이닝(19)은 각각 대향하는 내측 접촉면(26)과 접촉하게 된다. 이는 피제동 부재(14)의 회전을 제동하는 내측 접촉면(26)과 브레이크 라이닝(19) 간에 마찰력을 생성한다.
도시된 예에서, 제동 유닛(16)과 특히 이의 하우징(34)은 유압 챔버(36)를 포함한다. 유압 챔버(36)는 제동력 생성기(12)의 일부이거나 유사하다.
일반적으로 알려진 구성에 따르면, 브레이크 패드(18)를 이동시키기 위한 유압이 상기 유압 챔버(36)에 형성되어, 브레이크를 활성화할 수 있다. 보다 상세하게는, 각각의 브레이크 패드(18)는 하우징(34)에 활주식으로 수용되고 유압 챔버(34)에 도달하는 피스톤(38)에 연결된다. 유압 챔버(34) 내부의 압력을 증가시킴으로써, 피스톤들(38)은 축 방향으로 서로 떨어져 이동하고 외측으로 밀린다. 유압 챔버의 압력을 해제할 때, 피스톤(38)과 이에 따라 브레이크 패드(18)가 후퇴할 수 있으므로, 브레이크 라이닝(19)이 들어올려지고 각각의 대향하는 내측 접촉면(26)으로부터 멀어진다. 이러한 후퇴 이동은 피스톤(38)에 작용하는 공지된 탄성 시일(seal)에 의해 지지될 수 있다.
하우징(34)의 일부뿐만 아니라 및 유압 챔버(36)의 적어도 일부뿐만 아니라 피스톤(38)의 일부도 공간{28) 내에 수용된다는 점에 주목해야 한다.
또한, 브레이크 패드(18)(및 일반적으로 제동 유닛(16) 전체)뿐만 아니라 이들 부재 중 임의의 것은, 원주 방향으로 및/또는 이미지 평면에 직각으로 정의된 연장부를 가질 수 있어서, 브레이크 패드와 내측 접촉면(26) 간의 충분히 넓은 접촉면이 형성된다. 바람직하게, 이러한 원주 연장부는 콤팩트함을 증가시키고 무게를 줄이기 위해 180° 미만 또는 135° 미만으로 제한된다.
도 2는 제2 실시예에 따른 브레이크 조립체(10)를 도시한다. 제1 실시예와의 유일한 차이점은 각 브레이크 디스크 부분(20)의 외측 접촉면(24)에 제공되는 보강 구조(40)이다. 보강 구조(40)는 반경 방향으로 연장되는 리브로서 형성된다. 보강 구조들은, 원주 방향으로, 예를 들어, 굽힘에 대해 브레이크 디스크 부분(20)을 지지하기 위해 별과 같은 방식으로 분포될 수 있다.
도 2에 비해, 연결부(22)는 외주면에서 보강 구조(40)를 지지하도록 축 방향으로 세장(elongate)된다. 일례로, 보강 구조(40)와 연결 부분(22)은 일체형 부재이다. 추가로 또는 대안으로, 보강 구조들(40)은 브레이크 디스크 부분들(20)의 통합 부분일 수 있다.
도 3은 제3 실시예에 따른 브레이크 조립체(10)를 도시한다. 이 경우, 브레이크 디스크 부들(20)의 외측 접촉면들(24) 각각도 브레이크 패드(18)와 접촉하여 추가 제동력을 생성한다.
이에 따라, 제동 유닛(16)은, 외측 접촉면들(24) 중 하나에 각각 인접한 2개의 외측 브레이크 패드(18)도 포함한다. 도시된 예에서, 이들 브레이크 패드(18)는 제동 부재(14)의 원주 공간(28)에 배열된 내측 브레이크 패드들(18)과 유사하게 구성된다.
브레이크 유닛(16)의 하우징(34)은 외측 접촉면(24)과 대면하는 축 방향 외측 부분(35)을 갖는다. 축 방향 외측 부분(35)은 외측 접촉면(24)에 비해 축 방향으로 더 바깥쪽에 위치한다. 각각의 축 방향 외측 부분(35)은, 각각의 축 방향 외측 부분(35)에 배열된 브레이크 패드(18)가 제1 실시예에 대해 전술한 바와 유사한 방식으로 변위될 수 있도록 피스톤(38)을 수용한다. 이를 위해, 유압 챔버(36)는 또한 축 방향 외측 부분(35)으로 연장된다. 내측 브레이크 패드(18)는 일반적으로 제1 실시예와 유사하게 구성되고 변위된다.
제동력을 생성하기 위해, 유압 챔버(36) 내의 유압이 형성되고, 이때 모든 4개의 브레이크 패드(18)가 각각 대향하는 내측 또는 외측 접촉면(24, 26)을 향해 동시에 변위된다. 따라서, 상기 유압 챔버(36)를 포함하는 하나의 단일 제동력 생성기(12)는 제동 기능을 활성화하기에 충분하다.
도 4는 제4 실시예에 따른 브레이크 조립체(10)를 도시한다. 이 예에서, 브레이크 패드(18) 및 내측 접촉면(26)은, 회전 축(R)에 대해 직각으로 연장되지 않지만, 이에 대하여 다른 각도로 기울어진다(즉, 회전 축(R)에 대해 경사진다). 그러나, 바람직하게는, 브레이크 패드들(18)은 여전히 각각의 대향 접촉면(26)에 평행하게 연장된다.
각각의 브레이크 패드(18)는 개별 이동 축(M)을 따라 이동한다. 이동 축(M)은 각각의 브레이크 라이닝(19) 및/또는 대향 접촉면(26)과 직각으로 교차하는 것이 바람직하다. 이동 축(M)은 회전 축(R)뿐만 아니라 서로에 대해 어느 각도로 연장된다. 따라서, 이동 축(M)은 표시된 예에서 반경 방향의 외측으로 개방되는 V 형상을 정의한다.
접촉면(26)(및 바람직하게는 접촉면이 제공되는 전체 브레이크 디스크 부분(20))은 회전 축(R)에 대해 동일하게 기울어져 있다. 즉, 회전 축에 대하여 수직으로 연장되지 않는다. 바람직하게, 접촉면들(26)은 안쪽으로 및/또는 서로를 향하여(축 방향으로) 경사져 있다. 이는 브레이크 패드(18)가 브레이크 패드에 대해 눌릴 때 축 방향 외부로의 굽힘을 제한한다.
그 외에도, 브레이크 조립체(10), 특히, 제동력 생성기(12)는 제1 및 제2 실시예와 유사하게 동작한다. 제3 실시예에서와 같이 외측 접촉면(24)에 작용하는 추가 브레이크 패드(18)는, 도시되지는 않았지만, 도 4의 경우에 동일하게 제공될 수 있다.
1 차량 휠의 위치
10 브레이크 조립체
12 제동력 생성기
14 피제동 부재
16 제동 유닛
18 브레이크 패드
19 브레이크 라이닝
20 브레이크 디스크 부분
22 연결 부분
24 외측 접촉면
26 내측 접촉면
28 공간
30 바닥면
32 브레이크 집진기
34 하우징
36 유압 챔버
38 피스톤
40 보강 구조
R 회전 축

Claims (13)

  1. 차량 휠(1)용 브레이크 조립체(10)로서, 상기 브레이크 조립체(10)는,
    - 회전 축(R)을 중심으로 한 조인트(joint) 회전을 위해 상기 차량 휠(1)에 결합될 수 있거나 결합되고, 서로 축 방향 거리에 배열된 접촉면들(26)을 갖는 피제동 부재 (braked member; 14); 및
    - 제동력 생성기(12)와 적어도 2개의 브레이크 패드(18)를 포함하는 제동 유닛(16)으로서, 상기 브레이크 패드들(18)은 상기 접촉면들(26) 사이에 위치하는, 제동 유닛을 포함하고,
    상기 제동력 생성기는, 서로 축 방향으로 떨어진 브레이크 패드들(18)을 이동시키고, 이에 따라 각 브레이크 패드(18)를 상기 피제동 부재(14)의 접촉면들(26) 중 하나와 접촉시키도록 구성된, 브레이크 조립체(10).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접촉면들(26)은 서로 대면하는, 브레이크 조립체(10).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접촉면들(26)은 상기 브레이크 패드들(18)이 적어도 부분적으로 수용되는 공간(28)의 대향하는 측면들의 적어도 일부를 형성하는, 브레이크 조립체(10).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 공간(28) 내에, 특히, 상기 접촉면들(26) 사이에서 연장되는 바닥면(30)에 브레이크 집진기(32)가 배치되는, 브레이크 조립체(10).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크 패드들(18)은 상기 회전 축(R)에 평행하게 연장되는 축을 따라 서로 떨어져 이동가능한, 브레이크 조립체(10).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 접촉면들(26)은 각각 상기 피제동 부재(14)의 브레이크 디스크 부분들(20)로 구성된, 브레이크 조립체(10).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 브레이크 디스크 부분들(20)은 서로 평행하게 연장되며, 특히, 상기 브레이크 디스크 부분들(20)은 각각 상기 피제동 부재(14)의 회전 축(R)에 직각으로 연장되는, 브레이크 조립체(10).
  8. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크 디스크 부분들(20) 중 적어도 하나는, 상기 적어도 하나의 브레이크 디스크 부분(20)의 접촉면(24)을 포함하는 측면과 반대측에 보강 구조(40)를 포함하는, 브레이크 조립체(10).
  9. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크 패드들(18) 각각은 상기 제동 유닛(16)의 하우징(34)에 대하여 및 서로에 대하여 변위가능한, 브레이크 조립체(10).
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제동력 생성기(12)는 전기 액추에이터와 유압 챔버(36) 중 하나를 포함하고, 이들 각각은 상기 브레이크 패드들(18) 모두를 이동시키기 위한 힘을 생성하도록 구성된, 브레이크 조립체(10).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전기 액추에이터 또는 유압 챔버(36) 중 적어도 일부는 상기 공간(28)에 수용되는, 브레이크 조립체(10).
  12. 제1항에 있어서,
    나머지 접촉면들(26) 중 적어도 하나로부터 멀리 향하는 추가 접촉면(24)과 접촉될 수 있는 적어도 하나의 추가 브레이크 패드(18)를 포함하는, 브레이크 조립체(10).
  13. 브레이크 패드 조립체(10)를 동작시키는 방법이며,
    상기 브레이크 패드 조립체(10)는,
    - 회전 축(R)을 중심으로 한 조인트 회전을 위해 차량 휠(1)에 결합될 수 있거나 결합되고, 서로 축 방향 거리에 배열된 접촉면들(26)을 갖는 피제동 부재(14); 및
    - 적어도 2개의 브레이크 패드(18)를 포함하는 제동 유닛(16)으로서, 상기 브레이크 패드들(18)은 상기 접촉면들(26) 사이에 위치하는, 제동 유닛을 포함하는, 방법으로서,
    서로 축 방향으로 떨어진 브레이크 패드들(18)을 이동시키고, 이에 따라 각 브레이크 패드(18)를 상기 피제동 부재(14)의 접촉면들(26) 중 하나와 접촉시키는 단계를 포함하는, 방법.
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