KR20140075733A - 차량의 디스크 브레이크 및 브레이크 라이닝 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량, 특히 상용차의 디스크 브레이크에 관한 것으로, 브레이크 디스크(5)에 중첩하는 브레이크 캘리퍼 및 차량측에 고정될 수 있는 브레이크 캐리어(1)를 포함하고, 상기 브레이크 캘리퍼에 라이닝 캐리어 플레이트(42)와 거기에 고정된 마찰 라이닝(41)을 가진 적어도 하나의 브레이크 라이닝이 안내되고, 상기 브레이크 캐리어(1)는 내부측 및 외부측으로 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)를 지지하는 2개의 캐리어 플랜지(2, 3)를 포함하고, 상기 브레이크 캐리어(1)의 내부측 캐리어 플랜지(3)와 상기 플랜지에 인접한 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 지지면(422)은 서로 결합한다. 또한 본 발명은 브레이크 라이닝(4)에 관한 것이다.

Description

차량의 디스크 브레이크 및 브레이크 라이닝{DISC BRAKE FOR A MOTOR VEHICLE AND BRAKE PAD}
본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 차량의 디스크 브레이크 및 청구범위 제 23 항의 전제부에 따른 브레이크 라이닝에 관한 것이다.
일반적인 디스크 브레이크는 실질적으로 작동 시 차축에 의해 회전하는 브레이크 디스크, 브레이크 디스크의 한측면에 또는 바람직하게는 양측면에 배치된 적어도 하나 또는 다수의 브레이크 라이닝, 브레이크 캘리퍼 및, 바람직하게 브레이크 디스크의 한측면 또는 양측면으로 연장되는 브레이크 캐리어로 이루어진다. 브레이크 캐리어를 포함하는 디스크 브레이크는 바람직하게 브레이크 캐리어에 대해 이동하는 슬라이딩 캘리퍼 또는 선회 캘리퍼를 포함한다.
디스크 브레이크의 확실한 기능을 보장하기 위해, 브레이크 라이닝은 브레이크 캘리퍼 또는 브레이크 캐리어에서 확실하게 안내되어 지지되어야 한다.
일반적으로 공개된 (및 이와 관련해서 본 발명에 따른) 브레이크 캐리어는 이를 위해 바람직하게 브레이크 디스크의 각각의 측면에 브레이크 디스크의 원주방향으로 차례로 배치되고 적어도 하나의 스트럿에 의해 서로 연결된 그리고 프레임으로부터 방사방향으로 돌출하는 바람직하게 2개의 캐리어 플랜지를 포함하고, 상기 플랜지들은 브레이크 라이닝을 수용하기 위한 라이닝 홈을 측면으로 제한한다. 또한, 라이닝 홈은 선행기술에 따라 바람직하게 방사방향 외측을 향해 개방되어 형성되므로, 브레이크 라이닝은 방사방향 외측에서부터 상기 라이닝 홈 내로 삽입될 수 있다. 삽입 후에 브레이크 라이닝은 지지 브래킷에 의해 방사방향으로 고정된다. 선택적으로, 특히 라이닝 지지 브래킷과 브레이크 라이닝 사이에 탄성적으로 배치되어 작용하는 라이닝 지지 스프링이 제공될 수 있다.
브레이크 라이닝은 작동 시 다양한 부하에 노출된다. 즉, 브레이크 라이닝은 고온의 열 부하와 기계적 부하를 받는다. 2개의 작동 상태, 즉 a) 브레이크가 작동되고 b) 브레이크가 작동되지 않는 상태에 대해 상이한 부하 상태가 주어진다.
브레이크의 작동 시 브레이크 라이닝은 높은 압력과 횡력에 노출되고, 이 경우 브레이크 라이닝은 브레이크 라이닝의 마찰면에서 마찰 조성물에 의해 형성된 횡력을 라이닝 캐리어 플레이트 및 거기에서부터 브레이크 캘리퍼 또는 브레이크 캐리어에 도입하는 역할을 수행해야 한다. 브레이크 라이닝에 작용하는 횡력은 특히 외부측 캐리어 플랜지, 즉 브레이크 디스크의 회전 방향으로 전방 캐리어 플랜지에 의해 흡수된다.
또한, 브레이크 라이닝은 브레이크 캘리퍼에 의해 형성된 클램핑력을 가능한 한 균일하게 마찰면에 분배되는 압력으로 변환해야 한다. 또한, 브레이크 캘리퍼에 의해 형성된 클램핑력은 휨 강성의 라이닝 캐리어 플레이트에 의해 표면 부하로 변환되어야 한다.
제한된 조립 공간으로 인해 브레이킹 과정 시 공개된 브레이크 라이닝의 라이닝 캐리어 플레이트의, 브레이크 캐리어에 접촉하는 단부측 좁은 측면 또는 지지면은 브레이크 라이닝의 회전 운동을 저지할 수 없는 것이 문제가 된다. 이러한 회전 운동은 공기 갭, 즉 마찰 라이닝과 브레이크 디스크 사이의 간극, 특히 경사 마모 형태의 브레이크 라이닝의 마모 거동 및 라이닝의 간극에 부정적으로 작용할 수 있다.
선행기술로는 DE 29 26 818 A1호가 언급된다.
본 발명의 과제는, 작동 거동에 미치는 전술한 부정적인 작용이 가능한 한 방지되도록 상기 방식의 디스크 브레이크를 개선하는 것이다.
상기 과제는 청구범위 제 1 항의 특징을 포함하는 디스크 브레이크 및 청구범위 제 23 항의 특징을 포함하는 브레이크 라이닝에 의해 해결된다.
디스크 브레이크의 브레이크 캐리어의 내부측 캐리어 플랜지와 상기 플랜지에 인접하는 라이닝 캐리어 플레이트의 지지면이 서로 결합하는 본 발명에 따른 디스크 브레이크에서, 브레이크 라이닝은 외부측 캐리어 플랜지 상의 지지점에 지지되고, 상기 지지점은 Y-방향으로 전체 마찰력을 나타내는 힘작용 라인 아래에 놓인다.
브레이크 디스크의 메인 회전 방향으로, 즉 차량의 전진 주행 중에 브레이크 디스크의 회전 방향으로 후방 캐리어 플랜지를 내부측 캐리어 플랜지라고 한다.
상응하게 브레이크 디스크의 메인 회전 방향으로, 즉 차량의 전진 주행 중에 브레이크 디스크의 회전 방향으로 전방 캐리어 플랜지를 외부측 캐리어 플랜지라고 한다.
이러한 방식으로 2개의 캐리어 플랜지로 달성 가능한 힘 분배는 브레이크 거동에 바람직하게 작용한다.
한편으로는 브레이크 라이닝에 브레이크 디스크의 회전축에 대해 평행한 Z-축을 중심으로 규정된 회전 모멘트가 형성된다. 이러한 회전 모멘트에 의해 내부측으로 캐리어 플랜지에 바람직하게 지지력이 형성되고, 이로써 브레이크 캐리어의 상기 측면도 브레이킹 과정 동안 힘의 흐름에 관련되므로, 브레이크 캐리어에서 더 바람직한 힘 분배 또는 -도입이 달성된다. 그와 달리 브레이크 라이닝의 내부측 지지부가 없는 종래 방식의 브레이크 캐리어의 경우에, 외부측 캐리어 플랜지에서 매우 높은 비율의 라이닝 지지가 이루어진다.
따라서 브레이킹 과정 시 2개의 캐리어 플랜지로 선행기술에 비해 균일한 힘 분배가 바람직하고, 이러한 힘 분배에 비교적 낮은 최고 지지점(Y-방향으로)도 결정적으로 기여한다.
이는 제 1 모델 분석을 참고로 설명된다. 간단하게 라이닝의 설명을 위해 원주방향으로 짧은 링 세그먼트의 모델은(즉, 원주방향 중첩각(φ)은 간단히 비교적 작은 것으로 가정된다), 힘작용 라인 또는 브레이크 라이닝의 중심을 통해 X-방향으로(브레이크 디스크 회전축에 대해 수직으로) 힘 작용 백터가 제공되는 것이 전제될 수 있다. 도 2(이하 참조)에서 상기 힘 작용 백터는 도면에 도시된 변형예에서 방사방향으로 브레이크 라이닝의 정확히 또는 대략 중앙에 놓이고, 원주방향으로 브레이크 라이닝의 중앙에 또는 대략 중앙에 놓인다. 그와 달리 브레이크 캐리어 상의 외부측 지지는 - 도 3, 도 4 및 도 1외에 다른 주요 도면들 참조 - 바람직하게는 중심에 설정되는 힘 작용 백터에 대해서 브레이크 디스크 축에 대해 수직인 Y-방향으로 그리고 바람직하게는 회전축을 향해 더 내측으로 이루어진다. 이는 브레이크 캐리어가 함께 도시되지 않은 도면들의 경우에도 해당된다.
Y-방향으로 외부측 캐리어 플랜지 상의 브레이크 라이닝의 최고 지지점(A)은 특히 바람직하게 힘작용 라인과 간격 h을 갖고, 상기 간격은 전체 마찰력의 힘작용 라인의 방향으로 브레이크 라이닝 길이의 적어도 0.1 배이고 및/또는 전체 마찰력의 힘작용 라인의 방향에 대해 수직인 브레이크 라이닝의 폭의 0.1 내지 0.25 배이다. 내부측으로 이와 같은 힘 도입 및-분배가 바람직하고, 이는 계속해서 상세히 설명된다.
또한, 독립적인 발명으로도 간주될 수 있는 청구범위 제 23 항의 개선예에 따라, 외부측 캐리어 플랜지와 라이닝 캐리어 플레이트의 해당 윤곽이 각각 적어도 방사방향 최고 지지점의 범위에서 Y-축에 대해 경사각 α > 0°만큼 기울어진 지지면을 갖는 경우에 특히 바람직하고, 이때 상기 지지면은 메인 주행 방향으로 브레이킹 시 서로 접촉을 위해 규정된다. 바람직하게는 상응하게 라이닝 캐리어 플레이트의 접촉 윤곽은 전체적으로, 부분적으로 또는 적어도 브레이크 캐리어에 대한 라이닝 지지의 방사방향 최대 범위에서 Y-축에 대해 경사각(α) > 0°만큼 기울어진 지지면을 갖는다.
최고 지지점(A)의 경사 위치로 인한 브레이크 라이닝의 접선 슬라이딩 이탈을 방지하기 위해, 경사각은 바람직하게, 외부측 캐리어 플랜지 상의 지지점에서 마찰값(μa)의 아크 탄젠트(arc tangent)와 힘 도입각의 합보다 작다. 8 °내지 30°의 경사각 α가 바람직한 것으로 나타났다. 라이닝이 캐리어 플랜지의 지지부에서 접선 슬라이딩 이탈하지 않는 것을 보장하기 위해, 각도 α에 대해 바람직하게 최소 8°및 최대 30°값이 주어진다.
전술한 분석은 전진 방향으로 브레이킹 과정에 해당한다. 따라서 기능 저하 없이 후진 방향으로 브레이킹 과정도 가능하도록 하기 위해, 전진 방향으로 내부로 정렬된 브레이크 캐리어 플랜지는 최소 높이를 가져야 한다. 이 경우 바람직한 규정은, 브레이크 캐리어 플랜지의 높이는 라이닝 마찰력의 원주방향으로 정렬된 작용 라인의 높이 위치보다 커야한다는 것이다. 이로써, 브레이크 라이닝의 지지부에 의해 브레이크 라이닝에 추가의 분리 회전 모멘트가 형성되지 않는 것이 보장된다.
본 발명의 바람직한 변형 실시예들은 다른 종속 청구항의 대상이다.
한편으로는 청구범위 제 1 항의 대상의 개선예로서, 다른 한편으로는 독립적인 발명으로서 간주될 수도 있는 바람직한 변형 실시예에 따라, 브레이크 캐리어의 외부측 캐리어 플랜지는 브레이크 캐리어의 내부측 캐리어 플랜지에 대해 하강하여 형성된다. 이는 특히, 브레이크 디스크의 회전축(Z-축)에 대한 방사방향 거리와 관련된다. 외부측 캐리어 플랜지에 비해 방사방향으로 높게 형성된 내부측 캐리어 플랜지는, 특히 브레이크 캐리어로부터 브레이크 라이닝의 내부측 분리 회전의 저지와 확실한 지지를 보장한다.
특히 내부측 캐리어 플랜지는 내부측 캐리어 플랜지와 힘작용 라인의 교차점보다 높고, 이는 후진 주행 시에도 브레이크 라이닝의 지지를 개선한다.
다른 변형 실시예에 따라 브레이크 캐리어의 외부측 캐리어 플랜지와 상기 플랜지에 인접한 라이닝 캐리어 플레이트의 지지면은, 라이닝 캐리어 플레이트가 외부측으로 브레이크 캐리어에서부터 브레이크 디스크의 회전축으로부터 방사방향으로 멀어지게 바깥으로 선회될 수 있도록 형성된다. 이로써 브레이크 라이닝의 회전 운동을 저지하기 위한 브레이크 캐리어와 라이닝 캐리어 플레이트의 구조적인 형성과 동시에 브레이크 라이닝의 간단한 장착 및 분해가 가능해진다. 브레이크 캐리어에서 브레이크 라이닝의 장착 및 분해는 이 경우 간단하게 선회 운동에 의해 이루어질 수 있다.
브레이크 캐리어의 내부측 캐리어 플랜지에 인접한 라이닝 캐리어 플레이트의 지지면은 바람직한 변형 실시예에 따라 오프셋을 갖고, 상기 오프셋은 내부측 캐리어 플랜지에 있는, 상기 오프셋에 상응하는 언더컷에 결합한다. 이로 인해 브레이크 라이닝의 내부측 회전 분리의 저지는 충분한 마찰력의 제공에 의해서만이 아니라, 라이닝 캐리어 플레이트와 내부측 캐리어 플랜지의 형태에 의해 이루어지므로, 내부측에 더 큰 지지력의 재분배도 가능해진다. 이 경우, 내부측 캐리어 플랜지에 있는 언더컷에 오프셋의 형상 끼워맞춤 방식의 결합은, 예를 들어 내부측 캐리어 플랜지가 헤드부를 가짐으로써 특히 바람직하고, 상기 헤드부는 내부측 캐리어 플랜지에 인접하는 라이닝 캐리어 플레이트의 지지면에 있는 오프셋과 중첩한다.
또한, 브레이크 캐리어의 외부측 캐리어 플랜지에 인접한 라이닝 캐리어 플레이트의 지지면은 캐리어 지지면에 적어도 부분적으로 중첩하는 오프셋을 포함하므로, 외부측 캐리어 플랜지에서 발생하는 힘의 유도를 위한 가능한 한 큰 베어링면이 제공될 수 있다.
다른 바람직한 변형 실시예에 따라 라이닝 캐리어 플레이트는 관련 오프셋의 디자인에 의해 브레이크 라이닝의 중앙을 횡단하고 브레이크 디스크의 회전축을 통해 연장되는 반사축에 대해 비대칭으로 형성된다. 또한, 이로 인해 여러 장점들이 제공된다. 즉 브레이크 라이닝의 내부측의, 방사방향으로 작용하는 가이드에 의해 브레이킹 과정 동안 브레이크 라이닝의 회전 효과가 저지된다. 또한, 비대칭에 의해, 예컨대 마찰 성분의 경사 마모의 보상을 위한 브레이크 라이닝의 마찰 성분의 비대칭 배치 가능성이 제공된다. 또한, 비대칭 형상에 의해 브레이크 캐리어 내에 마찰 라이닝의 오장착이 거의 방지된다. 언더컷은 바람직하게 돌출부로서 브레이크 디스크의 메인 회전 방향을 향해 연장되고, 브레이크 라이닝이 브레이크 디스크 중심에 대해 방사방향으로 브레이크 캐리어로부터 직접 분리될 수 없도록 내부측으로 라이닝 캐리어 플레이트에 의해 결합된다.
브레이크 라이닝이 장착 및 분해 시 선회 운동 또는 조합된 선회- 및 방사방향 운동을 필요로 하도록 브레이크 캐리어에 고정되는 경우에, 브레이크 라이닝의 간단한 장착 및 분해를 위해 바람직하다. 브레이크 캐리어의 내부측 캐리어 플랜지에 인접한 라이닝 캐리어 플레이트의 지지면의 오프셋 및/또는 브레이크 캐리어의 외부측 캐리어 플랜지 및 상기 플랜지에 인접한 라이닝 캐리어 플레이트의 지지면이, 브레이크 라이닝이 브레이크 디스크의 회전축에 대해 평행한 선회축을 중심으로 브레이크 디스크의 메인 회전 방향과 반대로 선회될 수 있도록 형성되는 경우에, 브레이크 라이닝의 분해와 장착은 특히 바람직하고 간단하다.
또한, 브레이크 라이닝이 선회될 수 있는 선회축이 브레이크 캐리어의 내부측 캐리어 플랜지에 인접한 라이닝 캐리어 플레이트의 지지면의 영역에서 내부측 캐리어 플랜지의 헤드 영역에 가까운 경우에, 브레이크 라이닝의 간단한 장착 및 분해를 위해 바람직하다.
브레이크 캐리어로 브레이크 라이닝의 직접적인 힘 전달은 특히 브레이크 캐리어에 라이닝 캐리어 플레이트가 유격 없이 또는 거의 유격 없이 삽입됨으로써 촉진된다.
브레이크 라이닝의 길이를 측면에서 부분적으로 둘러싸는 내부측 캐리어 플랜지의 지지면의 길이가 라이닝 캐리어 플레이트의 높이(hB)의 절반보다 큰 경우에, 특히 후진 주행의 브레이킹 과정 시 힘 전달에 바람직하다.
본 발명에 따른 디스크 브레이크와 관련한 전술한 장점들은 청구범위 제 23 항 및 제 24 항에 따른 본 발명에 따른 브레이크 라이닝에 대해서도 동일하게 적용된다.
하기에서 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참고로 설명된다.
도 1은 선행기술에 따른, 브레이크 캐리어에서 지지되는 브레이크 라이닝의 측면의 평면도.
도 2는 브레이크 라이닝이 장착된 본 발명에 따른 브레이크 캐리어의 제 1 변형 실시예를 도시한 측면도.
도 3은 장착 또는 분해를 위해 선회된 브레이크 라이닝을 포함하는 도 2의 브레이크 라이닝과 브레이크 캐리어를 도시한 측면도.
도 4a 내지 도 4d는 브레이크 디스크와 브레이크 캐리어 및 브레이크 라이닝의 다양한 지점에 작용하는 힘을 개략적으로 도시한, 도 2의 브레이크 라이닝과 브레이크 캐리어의 측면도.
도 5는 다양한 지점에 작용하는 힘을 도시한, 도 2의 브레이크 라이닝과 브레이크 캐리어의 평면도.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따른 브레이크 라이닝의 디자인 설계의 다양한 변형 실시예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 제 2 실시예를 도시한 사시도.
도 8은 도 7에 도시된 디스크 브레이크의 변형 실시예의 브레이크 캐리어를 도시한 사시도.
도 9는 도 7에 도시된 디스크 브레이크의 변형 실시예의 브레이크 라이닝을 도시한 사시도.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 브레이크 라이닝의 마찰 라이닝의 디자인 설계의 다양한 변형 실시예를 도시한 도면.
도 11 및 도 12는 브레이크 라이닝이 장착된 본 발명에 따른 브레이크 캐리어의 변형 실시예의 다른 측면도.
하기 도면 설명에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후 등과 같은 용어들은 실질적으로 각각의 도면에서 도면에 따라 디스크 브레이크, 라이닝 캐리어 플레이트 및 브레이크 캐리어의 선택된 예시적인 표시 및 위치와 관련된다. 다른 장착 위치에서 설명을 위해 사용된 좌표계가 함께 이동된다.
직교 좌표계에서 Z-축은 브레이크 디스크-회전축(C에서;도 4a 및 도 5 참조)에 대해 평행하고, X-축은 브레이크 디스크 회전축(C에서; 도 4a 참조)에 대해 수직으로 브레이크 디스크 회전축을 통해서 또는 상기 회전축에 대해 평행한 직선을 통해 연장되고, Y-축은 X-축 및 Z-축에 대해 수직으로 연장된다. 또한, Y-축은 라이닝 홈의 대략 중앙에서 바람직하게 브레이크 라이닝의 중심을 통해 연장된다(원주 방향으로).
도 2에 디스크 브레이크의 부분이 개략적으로 도시된다. 도면부호 42는 브레이크 라이닝(4)의 라이닝 캐리어를 도시하고, 상기 캐리어 위에 도 2에 도시되지 않은 마찰 라이닝(41)(도 5, 도 7 또는 도 10에 도시됨)의 후면이 고정된다. 브레이크 라이닝(4)의 라이닝 캐리어(42)는 차량측에 고정 설치된 브레이크 캐리어(1)에 장착되고, 브레이크 캘리퍼 측에서 라이닝 지지 브래킷(6)에 의해 브레이크 캐리어(1)에서 고정된다.
브레이크 캐리어(1)는 도시된 바와 같이 별도의 부품으로서 또는 브레이크 캘리퍼(8)의 일체형 부품으로서 형성될 수 있다. 차축에 브레이크 캐리어(1)를 고정하기 위해, 상기 브레이크 캐리어에는 일반적으로 보어(7)가 제공되고, 나사 또는 볼트가 상기 보어에 삽입되어 차축에 브레이크 캐리어를 고정할 수 있다. 또한, 브레이크 라이닝(4)의 고정 및/또는 지지를 위한 기타 지지 부재가 고려될 수 있다.
브레이크 캐리어(1)는 도 4a, 도 4b 및 도 7에 도시된 바와 같이, 프레임처럼 브레이크 디스크(5)의 방사방향 외부 섹션을 고정 또는 둘러싸고, 실질적으로 브리지부(11)에 의해 서로 연결되고 브레이크 디스크(5)의 브레이크 면에 대해 평행한 평면에 차례로 배치된 2개의 캐리어 플랜지(2, 3)로 이루어지고, 상기 플랜지들은 브레이크 라이닝(4)의 라이닝 캐리어 플레이트(42)를 측면에서, 즉 내부측 및 외부측에서 지지한다.
도 7에 도시된 브레이크 캐리어(1)는 브레이크 디스크를 작용측 및 반작용측에서 고정한다. 작용측 브레이크 라이닝만 또는 반작용측 브레이크 라이닝만을 고정하기 위한 브레이크 캐리어의 변형 실시예가 고려될 수도 있다. 브레이크 디스크(5)의 다른 측면에 배치된 브레이크 라이닝(4)은 이러한 대안적인 변형 실시예에서 바람직하게 직접 브레이크 캘리퍼(8)에 고정된다. 브레이크 캘리퍼(8)는 바람직하게 브레이크 캐리어에 이동 가능하게 배치된 브레이크 캘리퍼이다.
브레이크 라이닝(4)의 라이닝 캐리어 플레이트(42)는 삽입된 상태에서 유격 없이 또는 거의 유격 없이 캐리어 플랜지(2, 3)와 상기 캐리어 플랜지들을 연결하는 브리지부(11)에 의해 형성된, 방사방향 외측으로 부분적으로 개방된 브레이크 캐리어(1)의 라이닝 홈에 삽입된다.
이 경우, 브레이크 캐리어(1)의 내부측 캐리어 플랜지(3)는 예를 들어 도 1에 도시된 선행기술에 따른 디스크 브레이크와 달리 브레이크 라이닝을 향한 직선 지지면(104)을 갖는 캐리어(102)로서 형성되는 것이 아니라, 언더컷(32)을 갖고, 상기 언더컷은 브레이크 캐리어(1)의 내부측 캐리어 플랜지(3)에 인접하는 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 지지면(422)에 있는 오프셋(424)을 수용한다.
언더컷(32)과 브레이크 캐리어(1)의 내부측 캐리어 플랜지(3)에 인접하는, 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 지지면(422)에 있는 오프셋(424)은, 브레이크 라이닝(4)이 브레이크 디스크(5;도 4a에 도시됨)의 회전축(C)에 대해 평행한 선회축을 중심으로 브레이크 디스크(5)의 메인 회전 방향(HDR)과 반대로 선회할 수 있도록 형성된다.
언더컷(32)은 돌출부로서 브레이크 디스크(5)의 메인 회전 방향(HDR)을 향해 연장되고, 브레이크 라이닝(4)은 브레이크 디스크 중심점(C)에 대해 방사방향으로 브레이크 캐리어(1)로부터 직접 분리될 수 없도록 라이닝 캐리어 플레이트(42)에 의해, 특히 내부측에 있는 전술한 오프셋(424)에 의해 결합된다.
브레이크 캐리어(1)의 외부측 캐리어 플랜지(2)와 상기 플랜지에 인접하는 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 지지면(41)은 상응하게, 브레이크 라이닝(4)이 브레이크 디스크(5)의 회전축(C)에 대해 평행한 선회축을 중심으로 브레이크 디스크(5)의 메인 회전 방향(HDR)과 반대로 선회할 수 있도록 형성된다. 따라서 브레이크 라이닝(4)은, 장착 및 분해 시 선회 운동 또는 조합된 선회- 및 방사방향 운동이 필요하도록 브레이크 캐리어(1) 내에 고정되고, 이 경우 방사방향 운동은 브레이크 라이닝(4)의 분해 시 내부측 캐리어 플랜지(3)의 언더컷(32)으로부터 브레이크 라이닝(4)이 선회되어 분리된 후에 이루어지고 또는 브레이크 라이닝(4)의 장착 시 언더컷(32) 내로 브레이크 라이닝(4)이 선회되어 삽입되기 전에 이루어진다. 이로 인해 브레이크 캐리어(1)로부터 또는 브레이크 캐리어(1) 내에 브레이크 라이닝(4)의 간단한 장착 및 분해가 보장된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 브레이크 캐리어(1)의 외부측 캐리어 플랜지(2)에 인접하는, 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 지지면(41)은 또한 캐리어 플랜지(2)와 적어도 부분적으로 중첩하는 오프셋(43)을 포함한다. 마찰 라이닝(41)이 배치되어 포함하고 있는 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 오프셋(43, 44) 및 브레이크 캐리어(1)의 언더컷(32)의 배치와 형상은, 라이닝 캐리어 플레이트(42) 및 브레이크 캐리어(1)가 바람직하게 비대칭 형상을 갖도록 이루어지고, 상기 비대칭 형상은 브레이크 라이닝의 장착 및 분해는 물론 브레이크 캐리어(1)에 대한 브레이크 라이닝 또는 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 개선된 지지를 위해서도 바람직하다.
브레이크 라이닝(4)이 선회될 수 있는 선회축은 바람직하게 브레이크 캐리어(1)의 내부측 캐리어 플랜지(3)에 인접한 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 지지면(422)의 영역에서 내부측 캐리어 플랜지(3)의 헤드 영역(33)에 가깝게, 바람직하게는 20 mm 이내에서(<= 20 mm), 내부측 캐리어 플랜지(3)의 헤드 영역에 가깝게 배치된다.
선행기술에 따른 브레이크 캐리어 및 라이닝 캐리어 플레이트의 경우에, 브레이크 캐리어(100;도 1에 도시됨)는 라이닝 캐리어 플레이트(105)를 지지하는 각각의 내부측 및 외부측 캐리어 플랜지(101, 102)로 형성된다. 라이닝 캐리어 플레이트(105)의 장착 및 분해를 위해 상기 플레이트는 2개의 캐리어 플랜지(101, 102) 사이의 틈 내로 수직으로 삽입되고, 이 경우 캐리어 플랜지(101, 102)는 방사방향 외측 가장자리까지 또는 거의 라이닝 지지 캐리어(105)의 가장자리까지 연장된다. 캐리어 플랜지(101, 102)의 내부면 및 여기에 인접하는 캐리어 플레이트(105)의 지지면(103, 104)은 평면으로 형성된다. 특히 외부측 캐리어 플랜지(101)의 상단부에서 매우 집중적으로 지지되고, 이는 캐리어 플랜지의 매우 높은 부하와 변형 및 브레이크 라이닝의 브레이크 캐리어(100)와 라이닝 지지 캐리어(105) 내에서 바람직하지 않은 힘 분배를 야기한다.
그와 달리 도 2, 도 3 및 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 특히 외부측 캐리어 플랜지(2)는 하강하여 또는 더 낮게 형성되므로, 특히 도 4b에 도시된 바와 같이, 외부측 캐리어 플랜지(2)에 대한 라이닝 지지 캐리어(42)의 상부 지지점(A)은 지지면(421)의 상단부에 배치되는 것이 아니라, 브레이크 라이닝(4)에 작용하는 전체 마찰력을 나타내는 힘작용 라인(FRxges)의 아래에 방사방향으로 배치된다. 이러한 힘작용 라인(FRxges)은 브레이크 라이닝의 중심의 높이에 방사방향으로 배치된다. 이 경우 상기 지지점은 브레이크 라이닝에서 지지면(421)의 대략 중앙에 또는 중앙의 아래에 배치된다. 이로 인해 브레이킹 과정 시 Z-축을 중심으로 규정된 회전 모멘트가 브레이크 라이닝(4)의 라이닝 지지 캐리어(42)에 작용한다. 이러한 회전 모멘트에 의해 외부측 캐리어 플랜지(3)에도 언더컷(32)과 오프셋(424)에 작용하는 지지력이 형성되고, 이로써 브레이크 캐리어(1)의 내부측도 브레이킹 과정 동안 힘 결합에 관련된다.
외부측 캐리어 플랜지(2)와 내부측 캐리어 플랜지(3)는 관련 캐리어 플랜지의 베이스 지지면(21, 31)을 갖고, 상기 지지면은 서로 평행하게 또는 바람직하게는 도 2에 도시된 바와 같이 아래에 규정된 직교 좌표계의 y-축에 평행한 직선에 대해 예각으로 벌어진다.
상기 라이닝 지지 캐리어(4)를 측면으로 부분적으로 둘러싸는 지지면(21, 31)의 길이는 바람직하게 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 높이상기 라이닝 지지 캐리어(4)를 측면으로 부분적으로 둘러싸는 지지면(21, 31)의 길이는 바람직하게 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 높이(hB)의 대략 절반이거나 또는 상기 높이(hB)보다 작으므로, 한편으로는 브레이크 캐리어(1) 내로 또는 브레이크 캐리어(1)로부터 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 선회 장착 또는 선회 분리가 가능해지고, 다른 한편으로 브레이킹 과정 동안 외부측 캐리어 플랜지(2)에 작용하는 회전 모멘트가 가능한 한 작게 유지될 수 있다.
외부측 캐리어 플랜지(2)의 지지면(21) 상부에서 지지면(21)은 라이닝 캐리어 플레이트(4)의 지지면(41)에 있는 오프셋(43)의 형상에 상응하게, 라이닝 캐리어 플레이트(42)로부터 멀어지게 경사면(22)에 대해 틸팅된다.
내부측 캐리어 플랜지(3)의 지지면(31)의 상부에서 지지면은 라이닝 캐리어 플레이트(4)의 내부측 지지면(42)에 있는 오프셋(44)의 형상에 상응하게, 언더컷(32)의 형성 하에 라이닝 캐리어 플레이트(42)로부터 내측으로 멀어지게 틸팅된다.
도 3에 브레이크 캐리어(1) 내로 또는 브레이크 캐리어(1)로부터 라이닝 캐리어 플레이트(42)를 포함하는 라이닝의 특히 간단한 장착 또는 분해가 도시된다. 여기에 잘 도시된 바와 같이, 간단한 선회 운동에 의해 라이닝 캐리어 플레이트(42)는 내부측 캐리어 플랜지(3)의 헤드(33)에 있는 언더컷(32)과 결합이 해제될 수 있다.
도 4a 내지 도 4d에 부품들 외에 부품들의 다양한 지점에 작용하는 힘을 표시하는 화살표가 도시된다. 여기에서 C는 브레이크 디스크(5)의 회전축이고, 상기 회전축은 동시에 직교 좌표계의 Z-축으로 규정된다. C에서 수직으로 교차하는 수평 점선(X-축)과 수직 점선(Y-축)은 상기 직교 좌표계의 X-축 및 Y-축으로서 이용된다.
평면에서 브레이크 라이닝(4) 상의 힘을 더 자세히 분석하면 그리고 특히 더 이상 간단히 원주방향으로 작은 중첩각(φ)이 아니라, 약간 더 큰 (바람직하게 방사방향 중심에서 볼 때 25°보다 크고, 바람직하게는 35°보다 크다) 중첩각을 가정하면, 하기식이 성립된다(도 4a 참조):
내부 라이닝의 절반에 대해:
x-방향으로(Z-축으로서 a) 디스크 회전축, b) 이에 대해 수직이고 Z-축과 교차하는 Y-축 및, c) Y-축과 수직으로 교차하지만 Z-축과 교차하지 않는 X-축을 포함하는 직교 좌표계에서 볼 때):
Figure pct00001
상기 식에서,
P: 브레이크 라이닝 표면 압력
b: 라이닝 폭
rm: 마찰 반경
μ: 라이닝 마찰값
φ: 내부 또는 외부를 향한 접촉각
κ: 내부측 또는 외부측 캐리어 플랜지의 접촉점에서 내부 또는 외부를 향한 접촉각
FRxe: x-방향으로 내부 라이닝측에서 라이닝 마찰력 성분
마찰 반경(rm)은 브레이크 디스크 또는 브레이크 라이닝의 중심에서 방사방향인 것으로 가정된다.
x-방향으로 작용하는 라이닝 마찰력은 외부측 브레이크 캐리어 플랜지(2)에서 흡수되어야 한다.
y-방향으로:
Figure pct00002
상기 식에서,
FRye : y-방향 내부 라이닝측 라이닝 마찰력 성분
y-방향으로 작용하는 라이닝 마찰력은 브레이크 캐리어 홈으로부터 브레이크 라이닝의 분리를 야기한다.
외부측 라이닝 절반에 대해서는 다음과 같다:
x-방향으로 내부측 라이닝 절반의 변동이 없는 경우 동일한 힘 작용 방향에 따라 상기 관계식이 적용될 수 있다.
y-방향으로는 전술한, 그러나 변경된 부호를 갖는 관계식이 적용된다. 이 경우 힘은 브레이크 캐리어 홈 내로 브레이크 라이닝의 삽입을 야기한다.
Figure pct00003
상기 식에서,
FRya : y-방향 외부 라이닝측 라이닝 마찰력 성분
이러한 상황에 따라서 브레이크 라이닝에서 y-방향으로 비대칭 힘 작용이 나타난다.
x-방향으로 작용하는 전체 라이닝 마찰력은 다음과 같다:
Figure pct00004
상기 식에서,
FRxa: x-방향 외부 라이닝측에서 라이닝 마찰력 성분
FRxges: x-방향 전체 라이닝 마찰력
상기 힘은 외부측 캐리어 플랜지(2)에 의해서만 흡수되어야 한다.
외부측 캐리어 플랜지의 접촉점의 지점 A에서 Z-축을 중심으로 힘- 및 모멘트 균형을 고려하면(도 4b), 먼저 결정된 관계식을 포함해서 하기 방정식이 성립된다:
Figure pct00005
Figure pct00006
이므로, 하기와 같다:
Figure pct00007
상기 식에서,
Fey: 내부 캐리어 플랜지에서 y-방향 지지력
Fay: 외부 캐리어 플랜지에서 y-방향 지지력
l: 브레이크 라이닝(4)의 라이닝 길이
h: 외부측 캐리어 플랜지(2) 상의 지지점(A)과 힘작용 라인 사이의 간격
놀랍게도 상기 방정식으로부터, 브레이크 캐리어(1)의 상응하는 형상에 의해 내부측에도 지지력이 형성될 수 있음을 알 수 있다.
이를 달성하기 위해, 내부측으로 브레이크 캐리어(1) 내의 브레이크 라이닝(4)이 회전 분리되는 것을 저지하는 것이 바람직하다. 이는 예를 들어 브레이크 캐리어(1)에 결합하는 브레이크 라이닝(4;도 2참조)에 있는 돌출부에 의해 달성될 수 있다.
또한, 비 h/l 를 포함하는 상기 방정식은, 놀랍게도 그리고 바람직하게 방사방향 외부로 비교적 낮은 방사방향 지지점(A)에 의해, 특히 간단하게 내부 캐리어 플랜지에 대해 외부 캐리어 플랜지(2)가 하강함으로써, 내부 캐리어 플랜지(3)에서 지지력이 증가할 수 있음을 나타낸다(h는 가능한 한 커야 한다; 지지점(A)은 특히 방사방향으로 최외측/최고 지지점(A)이다).
전술한 조치에 의해 브레이크 캐리어(1)에서 바람직한 힘 분배가 달성된다. 브레이크 라이닝의 내부측 지지부가 없는 종래 방식의 브레이크 캐리어는 외부측 캐리어 플랜지에서 높은 강도의 라이닝 지지력을 갖는다.
y-방향으로 작용하는 라이닝 내부측 마찰력 성분은 종래 방식의 브레이크 캐리어의 경우에는 주로 라이닝 캐리어 플레이트와 브레이크 캘리퍼 사이의 또는 플런저들 사이의 마찰 접촉에 의해 캘리퍼 베어링 내로 도입되어야 한다. 라이닝 내부측 마찰력 성분은 캘리퍼 베어링의 부하를 높인다. 따라서 조기 마모 또는 작동 중단을 방지하기 위해, 따라서 비교적 큰 조립 공간을 요구하는 치수가 필수이다.
또한, 브레이크 라이닝과 브레이크 캘리퍼 사이 또는 플런저들 사이의 힘 결합이 너무 약한 경우에 (예를 들어 윤활유 또는 오일이 없는 경우) 브레이크 라이닝의 회전 분리 및 브레이크의 오작동이 나타날 수 있는 가능성이 있다.
전술한 바와 같이, 브레이크 라이닝(4)은 내부측으로 브레이크 캐리어(1)에 장착되어야 한다. 간단한 장착과 분해를 보장하기 위해, 분해와 장착은 브레이크 라이닝(4)의 선회 운동에 의해 이루어져야 한다. 이를 가능하게 하기 위해, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 외부측 캐리어 플랜지(2)와 라이닝 캐리어(42)의 해당 윤곽은 경사 지지면을 갖는다.
그러나 Y-축에 대한 외부측 지지 플랜지(2)의 경사각(α)은 임의로 선택될 수 없다. 한편으로는 최소 경사 위치는 장착 및 분해 조건에 의해 결정된다. 다른 한편으로 허용된 최대 경사 위치는 자동 체결 한계를 준수함으로써 정해진다. 자동 체결 한계의 초과 시 브레이크 라이닝(4)의 접선 슬라이딩 이탈이 발생할 수 있다. 자동 체결 한계는 결정적으로 라이닝의 형상, 라이닝 지지부 상에서 마찰비 및 브레이크 라이닝(4)과 브레이크 캐리어(1) 사이의 힘 도입 방향에 의존한다.
물리적 관계들은 도 4c에 도시되고, 하기 방적식에 의해 규정된다.
힘 작용 각도 γ에 대해 하기 식이 성립된다:
Figure pct00008
Figure pct00009
따라서,
Figure pct00010
Figure pct00011
Figure pct00012
따라서 (자동 체결을 위한 조건)하기와 같다:
Figure pct00013
상기 식에서,
γ: 외부측 캐리어 플랜지(2) 상의 힘 작용각
α: 외부측 캐리어 플랜지(2) 상의 지지면의 경사각
Fa: 외부 캐리어 플랜지 상의 전체 지지력
FaN: 외부 캐리어 플랜지 상의 법선력(지지면에 대해 수직)
FaT: 외부 캐리어 플랜지 상의 접선력(지지면에 대해 평행)
μa: 외부측 캐리어 플랜지 상의 라이닝 지지부의 마찰값
상기 방정식은 외부측 캐리어 플랜지(2)의 경사각(α)에 대한 자동 체결 조건을 지지 위치에서 힘 도입각(γ)과 마찰(μa)에 따라서 규정한다.
캐리어 플랜지(2)의 지지부 상에서 라이닝(4)이 접선 슬라이딩 이탈되지 않는 것을 보장하기 위해, 각도(α)는 상기 관계식에 의해 계산된 것보다 훨씬 작게 선택되어야 한다.
무거운 상용차에서 캐리어 플랜지 상의 실제 마찰 조건(μa = 0.1 내지 0.2) 및 브레이크 라이닝의 일반적인 치수를 고려하여 바람직하게 각도(α)에 대해 최소 8°및 최대 30°의 값이 주어진다.
전술한 분석은 전진 방향으로 브레이킹 과정에 해당한다. 그러나 기능 저하 없이 후진 방향으로도 브레이킹 과정이 가능하도록 하기 위해, 전진 방향으로 내부의 정렬된 브레이크 캐리어 플랜지(3)는 최소 높이를 가져야 한다. 이는 종래 방식의 브레이크 캐리어에서 일반적인 상황에 해당한다. 브레이크 캐리어 플랜지의 높이가 원주방향으로 정렬된 라이닝 마찰력의 작용 라인의 방사방향 높이 위치보다 큰 경우에 바람직하다. 이로써, 브레이크 라이닝의 지지부에 의해 추가 분리 회전 모멘트가 브레이크 라이닝에 형성되지 않는 것이 보장된다. 2개의 작용 라인의 오프셋 거리(v)는 도 4에 도시된다.
도로 차량의 경우에 후진 브레이킹은 일반적으로 훨씬 빈번하지 않고 더 작은 힘으로 실행될 수 있기 때문에, 후진 브레이킹을 위한 라이닝 가이드는 기능이 제한되지 않으면서 전진 주행에 비해 간단하게 구현될 수 있다.
전진 브레이킹을 위한 전술한 요구, 라이닝 장착 및 분해에 관련한 요구 및 후진 브레이킹 시 라이닝 지지부에 관련한 요구에 따라 시스템으로 인해 브레이크 라이닝(4)의 비대칭 형상이 제공된다.
비대칭 라이닝- 및 브레이크 캐리어 형상에 대한 특징은 외부로 정렬된 브레이크 캐리어측의 비교적 낮은 지지 플랜지, 경사 위치 각도가 바람직하게 8°<= α<= 30°인, 외부 측면에 있는 캐리어 플랜지의 라이닝 지지부의 경사 위치, 브레이크 캐리어(1)의 내부측에서 브레이크 라이닝(4)과 브레이크 캐리어 플랜지(3) 사이의 결합(예를 들어 브레이크 라이닝에 있는 돌출부와 캐리어 플랜지(3)에 있는 상응하는 오목부에 의해) 및 내부로 정렬된 브레이크 캐리어 측면에 있는 비교적 높은 지지 플랜지(3)이다.
도 4b에서 하기 변수들이 규정된다: Fey: 내부측 반응력, l: 라이닝 길이, FR: 브레이크 라이닝의 마찰력, h: 라이닝 지지부와 힘작용 라인 사이의 간격, Fax: 라이닝 지지력, Fay: 외부측 반응력.
라이닝 캐리어 플레이트(42)의 지지면(41, 42)과 캐리어 플랜지(2, 3)의 본 발명에 따른 형성에 의해 외부측 캐리어 플랜지(2) 뿐만 아니라 내부측 캐리어 플랜지(3)도 브레이킹 과정 시 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 지지를 지원하는 것이 중요하다.
x-방향으로 힘 작용 하에 브레이크 라이닝의 이동 시 수직축(y-축)을 중심으로 브레이크 라이닝 상의 힘과 모멘트와 관련해서 도 5에 도시되고, 하기 방정식이 성렵된다:
Figure pct00014
FZ: 클램핑력
FP: 브레이크 디스크에 대한 라이닝 압착력
FRa: 외부측 마찰력
FRe: 내부측 마찰력
d: 라이닝 두께
x: 클램핑력 작용 라인의 간격
브레이크 라이닝 또는 라이닝 캐리어 플레이트(42)에서 힘 작용의 비대칭에 대해 하기식이 성립된다:
Figure pct00015
FRe = 0(내부측 마찰력), FRa = 0(외부측 마찰력) 및 d = 0(동일 평면에서 라이닝 마찰력과 지지력)에 대해 하기식이 성립된다:
방정식 1로부터 FZ = FP
Figure pct00016
(라이닝 내의 균일한 힘 분배로 인해 바람직한 상태)
내부측 브레이크 라이닝 캐리어 플랜지 상에서 마찰력을 갖지 않는 종래 방식의 브레이크 라이닝에 대해 하기식이 성립된다:
Figure pct00017
내부측 브레이크 캐리어 플랜지(3) 상에서 마찰력을 갖는 브레이크 라이닝(4)에 대해 이미 유도된 관계식이 적용된다:
Figure pct00018
내부측 브레이크 캐리어 플랜지(3) 상에서 마찰력을 갖는 브레이크 캐리어(1)는 내부측 마찰력을 갖지 않는 브레이크 라이닝보다 항(FRel) 만큼 더 바람직한 힘 분배를 갖는다.
라이닝 캐리어 플레이트(42)의 지지면(421, 422)에 있는 오프셋(423, 424) 및 내부측 캐리어 플랜지(3)에 있는 언더컷(32)에 의해 라이닝 캐리어 플레이트(42)는 유격 없이 또는 거의 유격 없이 브레이크 캐리어(1)에 삽입될 수 있다.
또한, 도 6a 내지 도 6e에 예시적으로 도시된 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 다른 변형 실시예들 및 브레이크 캐리어(1)의 캐리어 플랜지(2, 3)의 상응하는 형상이 고려될 수도 있다.
도 6a에서 라이닝 캐리어 플레이트에 각각 내부측 및 외부측으로, X-축에 대해 평행하게 연장되는 지지면(423, 424)을 갖는 사각형 오프셋 돌출부가 형성되고, 이 경우 오프셋(424)의 내부측 면(4241)은 외부측 캐리어 플랜지(3)의 상응하게 정렬된 언더컷(32)에 지지되고, 외부측 지지면(423)은 외부측 캐리어 플랜지(2) 상에 배치된다.
도 6b에 도시된 변형 실시예에서 오프셋 돌출부들(423, 424)은 라운딩으로 형성되고, 상기 라운딩은 내부측 캐리어 플랜지(3)의 상응하게 형성된 언더컷 및 외부측 캐리어 플랜지(2)의 상응하게 형성된 베어링면(22)에 지지된다.
도 6c에 도시된 변형 실시예에서 내부측(422)에 오프셋(424)이 반원형 오목부로서 형성된다. 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 내부측(421)은 외부측 캐리어 플랜지(2) 상에서 지지를 위해 서로 각을 이루어 연장되는 2개의 직선 면의 형태로 형성된다.
도 6d, 도 6e 및 도 9에 도시된 라이닝 캐리어 플레이트(4)는, 내부측으로 사각형 오프셋 돌출부(424)가 예각(β)으로 외부로 돌출하는 측면(422)에 배치되는 것을 특징으로 하고, 상기 돌출부는 내부측 캐리어 플랜지(3)의 상응하게 형성된 언더컷(32) 내로 선회되어 삽입될 수 있다. 이 경우 도 6d의 오프셋(424)의 높이(hV)는 도 6e의 오프셋(424)의 높이(hV)보다 낮다. 외부측으로 라이닝 캐리어 플레이트(4)의 측면(421)은 중앙에서 외부로 예각(α)으로 돌출하는 측면(423)으로서 형성된다.
바람직하게, 내부측 캐리어 플랜지(3)의 언더컷(32) 내로 라이닝 캐리어 플레이트(4)의 선회 장착을 개선하기 위해 상부면(428)에 인접하는 가장자리 영역(430)과 라이닝 캐리어 플레이트(4)의 하부면(427)에 인접하는 가장자리 영역(432)은 약간 편평하게 형성된다.
또한, (브레이크 라이닝(4)의 장착 상태에서) 브레이크 디스크(5)의 회전축을 향하는 사각형 오프셋 또는 오프셋 돌출부(424)의 부분면(4242)에 편평부(4243)가 제공되므로, 브레이크 라이닝(4)의 선회 운동은 브레이크 캐리어(1)와 결합 분리를 용이하게 할 수 있다.
오프셋(424)은 바람직한 변형 실시예에 따라 라이닝 캐리어 플레이트(42)에 일체형으로 형성된다. 대안으로서, 오프셋(424)을 별도의 부분으로서 라이닝 캐리어 플레이트(42)에 고정하는 것이 고려될 수도 있다.
도 7은 브레이크 캐리어(1)에 삽입되는 2개의 브레이크 라이닝(4)을 포함하는, 브레이크 라이닝(4)에 정확히 맞는 도 6d 및 도 6e에 도시된 브레이크 캐리어(1)의 변형 실시예를 도시한다. 브레이크 라이닝을 포함하지 않는 브레이크 캐리어(1)는 도 8에 도시된다. 브레이크 라이닝의 비대칭 구조와 브레이크 라이닝(4)을 수용하는 브레이크 캐리어(1)의 구성부들의 형상, 특히 내부측 캐리어 플랜지(3)의 헤드(33) 및 캐리어 플랜지(2, 3)에 의해 형성된 브레이크 캐리어의 브레이크 라이닝 홈의 서로 v-형태 확장이 도시된다.
도 10a 및 도 10c에 도시된 바와 같이, 브레이크 라이닝(4)에 배치된 마찰 라이닝(41)은 바람직하게 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 비대칭 형상에 상응하게 형성된다. 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 오프셋(424)을 커버하는, 바람직하게 2개의 섹션(411, 412)으로 세분된 마찰 라이닝(41)의 섹션(413)은 바람직하게 섹션(412)과 하나의 부분으로 형성되지만, 별도로 형성된 오프셋(424)를 포함하는 브레이크 라이닝의 변형 실시예에서 오프셋(424)과 함께 브레이크 라이닝에 장착될 수도 있다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 오프셋(424)에 마찰 라이닝을 설치하지 않는 것이 고려될 수도 있다.
도 11 및 도 12는 도 7에 도시된 브레이크 캐리어(1) 및 브레이크 라이닝(4)의 측면의 평면도, 즉 하나는 브레이크 라이닝의 라이닝 캐리어 플레이트(42)를 도시하고(도 11), 다른 하나는 브레이크 라이닝의 마찰 라이닝(41)을 도시한다(도 12). 이 경우에도 브레이크 캐리어(1)의 내부측 캐리어 플랜지(3)와 달리 외부측 캐리어 플랜지(2)는 브레이크 라이닝(4)을 중앙에서 횡단하고 브레이크 디스크(5)의 회전축(C)을 통해 연장되는 반사축에 대해 비대칭으로 형성되는 것을 볼 수 있다.
본 발명에 따라 형성된 라이닝 캐리어 플레이트(4)와 브레이크 캐리어(1)에 의해 내부측 및 외부측 마찰 결합 방식의 지지부에 의한 힘 분배의 개선이 달성된다. 또한, 브레이킹 과정 시 브레이크 라이닝(4)으로부터 브레이크 캐리어(1)에 전달되는 힘의 균일한 도입이 이루어지고, 이는 브레이크 캐리어(1)를 지지하는 축에서 브레이크 캐리어(1) 또는 브레이크 캘리퍼 및 브레이크의 고정 부재들의 균일한 부하를 야기한다. 또한, 브레이크 캐리어(1)에서 브레이크 라이닝(4)의 좁은 방사방향 가이드에 의한 레틀링 소음(rattling noises)의 방지도 달성된다.
1 브레이크 캐리어
11 브리지부
2 캐리어 플랜지
21 지지면
22 베어링면
23 상부면
24 지지면
3 캐리어 플랜지
31 지지면
32 언더컷
33 헤드
34 지지면
4 브레이크 라이닝
41 마찰 라이닝
42 라이닝 캐리어 플레이트
421 지지면
422 지지면
423 오프셋
424 오프셋
4241 상부면
4242 하부면
4243 편평부
4244 측면
425 지지면
426 지지면
427 하부 에지
428 상부 에지
429 라이닝 지지 스프링을 위한 숄더
430 가장자리 영역
431 지지면
432 지지면
5 브레이크 디스크
6 라이닝 지지 브래킷
7 보어
8 브레이크 캘리퍼
100 브레이크 캐리어
101 캐리어 플랜지
102 캐리어 플랜지
103 지지면
104 지지면
105 라이닝 캐리어 플레이트
C 회전축, 좌표 중심
A 힘 작용점
HDR 브레이크 디스크의 메인 회전 방향
hB 라이닝 지지 플레이트의 높이
hTe 내부측 캐리어 플랜지의 높이
hTa 외부측 캐리어 플랜지의 높이
v: 후진 브레이킹 시 힘작용 라인들의 오프셋
x: 라이닝 지지점에 대한 라이닝 압착력의 간격
FR: 전체 라이닝 마찰력
FRrw: 후진 브레이킹 시 라이닝 마찰력
Farw: 후진 브레이킹 시 라이닝 지지력
FZ: 클램핑력
FP: 라이닝 압착력
FRa: 외부측 캐리어 플랜지의 지지면 내의 마찰력
FRe: 내부측 캐리어 플랜지의 지지면 내의 마찰력

Claims (33)

  1. 차량, 특히 상용차의 디스크 브레이크로서, 원주 범위에서 부분적으로 브레이크 디스크(5)에 중첩하는 브레이크 캘리퍼(8) 및 차량측에 고정될 수 있는 브레이크 캐리어(1)를 포함하고, 상기 브레이크 캘리퍼에 라이닝 캐리어 플레이트(42)와 이 라이닝 캐리어 플레이트에 고정된 마찰 라이닝(41)을 가진 적어도 하나의 브레이크 라이닝이 안내되고, 상기 브레이크 캐리어(1)는 상기 브레이크 디스크(5)의 메인 회전 방향(HDR)으로 내부측 및 외부측으로 상기 브레이크 라이닝(4)의 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)를 지지하는 캐리어 플랜지(2, 3)를 포함하고, 상기 브레이크 캐리어(1)의 내부측 캐리어 플랜지(3)와 상기 플랜지에 인접한 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 지지면(422)이 서로 결합하는 디스크 브레이크에 있어서,
    상기 브레이크 라이닝(4)은 브레이크 디스크 회전축에 대해 Y-방향으로, 상기 외부측 캐리어 플랜지(2) 상의 최고 지지점(A)에 지지되고, 상기 지지점은 브레이크 디스크 회전축에 대해, 상기 브레이크 라이닝(4)에 작용하는 전체 마찰력을 나타내는 힘작용 라인(FRxges) 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 외부측 캐리어 플랜지(2)는 상기 내부측 캐리어 플랜지(3)에 대해 하강하여 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 브레이크 디스크의 회전축(Z-축)으로부터 X-방향으로 볼 때, - 이 경우 상기 X-방향은 브레이크 디스크의 회전축에 대해 수직으로 연장되고 회전축과 교차하고 - 상기 외부측 캐리어 플랜지(2) 상의 최고 지지점(A)은 힘작용 라인(FRxges) 에 대해 간격(h) > 0을 갖는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 외부측 플랜지 캐리어(2) 상의 상기 지지점(A)과 상기 힘작용 라인(FRxges) 사이의 간격(h)은 상기 힘작용 라인(FRxges)을 향한 상기 브레이크 라이닝(4)의 길이(l)의 적어도 0.1배 이상인 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 외부측 플랜지 캐리어(2) 상의 상기 지지점(A)과 상기 힘작용 라인(FRxges) 사이의 간격(h)은 상기 힘작용 라인(FRxges)의 방향에 대해 수직인 상기 브레이크 라이닝(4)의 폭(b)의 0.1 내지 0.25 배인 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부측 캐리어 플랜지(3)는 상기 힘작용 라인(FRxges)과 상기 내부측 캐리어 플랜지(3)의 교차점보다 높은 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이크 캐리어(1)의 상기 내부측 캐리어 플랜지(3)에 인접한 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 지지면(422)은 오프셋(424)을 갖고, 상기 오프셋은 상기 내부측 캐리어 플랜지(3)에 있는 상기 오프셋(424)에 상응하는 언더컷(32)에 결합하는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 언더컷(32)은 돌출부로서 상기 브레이크 디스크(5)의 메인 회전 방향(HDR)으로 연장되고, 상기 브레이크 라이닝(4)이 브레이크 디스크 중심점(C)에 대해 방사방향으로 상기 브레이크 캐리어(1)로부터 직접 분리될 수 없도록, 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)에 의해 내부측에서 결합되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 언더컷(32)은 돌출부로서 상기 브레이크 디스크(5)의 메인 회전 방향(HDR)으로 연장되고, 상기 브레이크 라이닝(4)이 상기 브레이크 디스크 중심점(C)에 대해 방사방향으로 상기 브레이크 캐리어(1)로부터 직접 분리될 수 없도록, 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)에 의해 내부측에서만 결합되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이크 라이닝(4)은, 장착 및 분해 시 선회 운동 또는 조합된 선회- 및 방사방향 운동을 필요로 하도록 상기 브레이크 캐리어(1) 내에 고정되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이크 캐리어(1)의 내부측 캐리어 플랜지(3)에 인접한 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 지지면(422)의 상기 오프셋(424)은, 상기 브레이크 라이닝(4)이 상기 브레이크 디스크(5)의 회전축(C)에 대해 평행한 선회축을 중심으로 상기 브레이크 디스크(5)의 상기 메인 회전 방향(HDR)과 반대로 선회할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이크 캐리어(1)의 상기 외부측 캐리어 플랜지(2)와 상기 플랜지에 인접한 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 지지면(421)은, 상기 브레이크 라이닝(4)이 상기 브레이크 디스크(5)의 회전축(C)에 대해 평행한 선회축을 중심으로 상기 브레이크 디스크(5)의 메인 회전 방향과 반대로 선회할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항 또는 제 1 항의 전제부 및 바람직하게는 그 외의 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부측 캐리어 플랜지(2) 및 상응하는 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 접촉 윤곽은 경사각(α)만큼 기울어진 지지면(21, 423)을 갖는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 경사각(α)은 상기 외부측 캐리어 플랜지(2) 상의 지지점(A)에서 마찰값(μa)의 아크 탄젠트(arc tangent)와 힘 도입각(γ)의 합보다 작은 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 경사각(α)은 8°내지 30°인 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이크 라이닝(4)이 선회될 수 있는 선회축은 상기 브레이크 캐리어(1)의 상기 내부측 캐리어 플랜지(3)에 인접한 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 상기 지지면(422)의 영역에서 상기 내부측 캐리어 플랜지(3)의 헤드 영역(33)에 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이크 캐리어(1)의 상기 외부측 캐리어 플랜지(2)에 인접한 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 상기 지지면(421)은 상기 플랜지 캐리어(2)에 적어도 부분적으로 중첩하는 오프셋(423)을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부측 캐리어 플랜지(3)와 달리 상기 외부측 캐리어 플랜지(2)는 상기 브레이크 라이닝(4)을 중앙에서 횡단하고 브레이크 디스크의 상기 회전축(C)을 통해 연장되는 반사축에 대해 비대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 원주방향으로 상기 브레이크 라이닝 마찰면에 의해 접촉하는 각도는 25°보다 크고, 특히 30°보다 큰 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이크 캐리어(1)의 상기 내부측 캐리어 플랜지(3)와 상기 플랜지에 인접한 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 상기 지지면(422)은 형상 끼워맞춤 방식으로 서로 결합하는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부측 캐리어 플랜지(3)는 헤드부(33)를 갖고, 상기 헤드부는 상기 내부측 캐리어 플랜지(3)에 인접한 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 상기 지지면(422)에 있는 상기 오프셋(424)과 중첩하는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이크 라이닝(4)을 측면으로 부분적으로 둘러싸는 상기 내부측 캐리어 플랜지(3)의 지지면(21, 31)의 길이는 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 높이(hB)의 절반보다 큰 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  23. 특히 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 디스크 브레이크를 위한 브레이크 라이닝(4)으로서, 라이닝 캐리어 플레이트(42)와 거기에 고정된 마찰 라이닝(41)을 포함하고, 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)는 상기 브레이크 캐리어(1) 또는 기타 지지 부재의 상기 캐리어 플랜지(3)의 측면 내벽에 지지하기 위한 측면 지지면(421, 422)을 갖고, 이 경우 상기 측면 지지면들(421, 422) 중 적어도 하나의 지지면에 상기 브레이크 캐리어(1) 또는 기타 지지 부재의 캐리어 플랜지(3)의 측면 내벽들 중 하나의 내벽에 바람직하게 형상 끼워맞춤 방식으로 고정하기 위한 오프셋(423, 424)이 제공되는 브레이크 라이닝(4)에 있어서,
    상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 접촉 윤곽은 전체적으로, 부분적으로 또는 적어도 브레이크 캐리어에 대한 라이닝 지지의 방사방향 최대 범위에서 Y-축에 대해 경사각(α) > 0°만큼 기울어진 지지면(21, 423)을 갖는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 오프셋(423, 424)은 측면 지지면(421, 422)으로부터 돌출하는 숄더로서 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 상기 숄더는 브레이크 라이닝의 방사방향 하측면에 인접하고 또는 상기 하측면 가까이에 이르는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  26. 제 23 항, 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서, 상기 오프셋(424)은 사다리꼴 형, 특히 사각형 숄더로서 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  27. 제 23 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오프셋(424)은 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  28. 제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오프셋(424)은 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)에 장착 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  29. 제 23 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 외부측 오프셋(423)은 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)의 상부면(428)에 가깝게 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  30. 제 23 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라이닝 캐리어 플레이트(42)는 상기 오프셋(423, 424)에 의해 비대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  31. 제 31 항에 있어서, 상기 경사각(α)은 상기 외부측 캐리어 플랜지(2) 상의 지지점(A)에서 마찰값(μa)의 아크 탄젠트(arc tangent)와 힘 도입각(γ)의 합보다 작은 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝
  32. 제 32 항에 있어서, 상기 경사각(α)은 8°내지 30°인 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
  33. 제 23 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 내부측으로 사각형 오프셋(424)이 라이닝 캐리어 플레이트의 측면(422)에 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
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