KR0157085B1 - 디스크 브레이크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크 브레이크 관한 것으로, 그 목적은 소형 전동모터를 사용하여 전력소모를 최소로 한 뿐만 아니라, 차량의 주행속도에 관계없이 크고 작은 제동력을 상황에 맞춰 정확히 발생시켜 제동성능을 향상시키는 것이다.

본 발명에 따른 디스크 브레이크는 외형 몸체를 이루는 하우징(1), 하우징(1)의 일측에 일부 몰입 설치된 전동모터(2), 전동모터(2)의 동력을 부여받아 진퇴운동하는 나사산을 갖는 모터축(3), 모터축(3)과 연동되며 하우징(1)내에서 전진하는 피스톤(4), 하우징(1)의 타측에 구비되며 일측이 하우징(1)의 내측에 지지되고 타측이 피스톤(4)과 이격구비되는 한쌍의 슈(5), 한쌍의 슈(5) 내측에 대향 구비된 한쌍의 패드(6), 한쌍의 패드(6) 사이에 면접촉되도록 일부 삽입된 디스크(7), 피스톤(4) 측에 위치한 슈(5)와 피스톤(4)의 일단부 사이에 협지되며 제동력에 따라 발생되는 전압에 비례하며 슈(5)를 디스크(7)측으로 밀착시키는 압전소자(8)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

디스크 브레이크

제1도는 종래 유압식 디스크 브레이크의 구성도이다.

제2도는 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 하우징 2 : 전동모터

3 : 모터축 4 : 피스톤

5 : 슈 6 : 패드

7 : 디스크 8 : 압전소자

본 발명은 디스크 브레이크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소형 전동모터를 사용함으로써 전력소모를 방지할 뿐만 아니라 차량의 주행속도에 관계없이 크고 작은 제동력을 상황에 맞춰 정확히 발생시켜 제동성능을 향상시키는 디스크 브레이크에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 장착되는 브레이크는 주행중의 자동차를 감속하거나 정지 또는 정지상태를 유지하기 위한 장치이다. 이러한 기능을 하는 브레이크는 주행중의 운동에너지를 기계적인 마찰장치에 의해서 열에너지로 바꾸어 그의 마찰열을 대기중에 방출하여 제동을 하는 방식으로써, 드럼식 유압 브레이크와 디스크식 유압브레이크 등이 있는데, 유압식 디스크 브레이크는 드럼 대신에 휠과 함께 회전하는 원판형의 디스크를 양쪽에서 패드로 강하게 압박하여 제동력을 얻는 것이다.

이러한 디스크 브레이크는 제1도에 도시한 바와 같이, 캘리퍼 하우징(10), 캘리퍼 하우징(10)의 일측에 형성되며 오일이 채워진 압력실(20), 압력실(20)의 일측에 기밀을 유지하며 내설되어 유압에 의해 작동하는 피스톤(30), 캘리퍼하우징(10)의 내부 양측에 구비되어 피스톤(30)에 의해 상호 면접하는 방향으로 전진운동하는 한쌍의 슈(40), 상호 면접하는 방향으로 전진운동하는 한쌍의 슈(40)의 내측에 일정간격 이격되게 대향부착된 한쌍의 패드(50), 한쌍의 패드(50) 사이에 양측이 면접하도록 일부 삽입되며 휠(미도시)과 함께 회전하는 원판형상의 디스크(60)등으로 이루어져 있다.

이와 같이 구성된 유압식 디스크 브레이크의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차량이 주행중인 상태에서 운전자가 브레이크 패달(미도시)을 밟게 되면, 압력실(20)에는 오일에 의한 고압이 발생되고, 이 유압에 의해 피스톤(30)이 전진하여 안쪽에 마련된 슈(40)를 밀어 패드(50)를 디스크(60)에 압착시킨다. 계속하여 압력실(20)에 잔존하는 유압에 의해 캘리퍼 하우징(10) 자체가 반대방향으로 이동됨으로써, 바깥쪽의 패드(50)가 디스크(60) 측면에 압착된다. 이에 따라 슈(40)에 부착된 한쌍의 패드(50)가 디스크(60)를 협지하여 제동력을 얻게 된다.

그러나 이와 같은 종래 유압식 디스크 브레이크는 다음과 같은 문제점을 갖고 있다. 즉, 유압식 디스크 브레이크는 오일이 채워진 압력실(20)에서 발생하는 고압에 의해 피스톤(30)이 진퇴운동하여 제동력을 얻기 때문에 고압 유체의 기밀유지와 그에 따른 다수의 부품이 필요하게 된다. 또한, 피스톤을 작동시키는 실질적인 동력원인 오일을 일정한 주기로 계속 교환해주어야 하는 번거로움도 뒤따랐다.

이러한 종래 유압식 브레이크의 단점을 해결하기 위한 것 중의 하나로 구동 모터에 의해 피스톤을 직진 이동시키며 제동력을 구하는 전동모터식 디스크 브레이크가 제안되고 있다.

그러나 전동모터식 디스크 브레이크는 차량의 충분한 제동력을 확보하기 위하여 전동모터의 용량이 커지므로 그에 따른 전력소모가 큰 문제점이 있으며, 제동동작시 작용되는 마찰력을 전자제어기에서 예상하거나 감지하기가 어려워 과도한 또는 과소한 제동이 발생된다. 또한 제동력의 감지가 어려워 감지 제동력을 각 바퀴의 상황에 적합하게 조절하는 안티록 브레이크 시스템의 기능을 장착시키기가 곤란한 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 소형전동모터를 사용하여 전력소모를 최소로 할 뿐만 아니라 차량의 주행속도에 관계없이 크고 작은 제동력을 상황에 맞춰 정확히 발생시킴으로써 제동성능을 향상시키는 디스크 브레이크를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 디스크 브레이크의 하우징, 하우징의 일측에 일부 몰입 설치된 전동모터, 전동모터의 동력을 부여받아 회전운동하는 나사산을 갖는 모터축, 모터축과 이물림결합되어 하우징 내에서 진퇴운동하는 피스톤, 하우징의 타측에 구비되며 일측이 하우징의 내측에 지지되고 타측이 피스톤과 이격되게 마련되는 한쌍의 슈, 한쌍의 슈 내측에 대향 구비된 한쌍의 패드, 한쌍의 패드 사이에 면 접촉되도록 일부 삽입되어 휠과 함께 회전하는 디스크, 피스톤 측에 위치한 슈와 피스톤의 일단부 사이에 협지되며 제동력에 따라 발생되는 전입에 비례하여 슈를 디스크 측으로 밀착시키는 압전소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 전체적인 구조로 개략적으로 보인 단면도이다.

본 발명에 따른 디스크 브레이크는 이에 도시한 바와 같이, 외형 몸체를 이루는 하우징(1) 일측에 일부 몰입되게 전동모터(2)가 구비된다. 전동모터(2)의 전방에는 전동모터(2)의 동력을 통해 일방향으로 회전하며 외주면에 나사산을 갖춘 모터축(3)이 연장되게 마련된다. 또한 모터축(3)에 의해 연동되도록 하우징(1)의 내부 일측에는 피스톤(4)이 이물림결합되어 있다. 하우징(1)의 타측에는 일측이 하우징(1)의 내측에 지지되고 타측은 실린더와 일정한 간격을 두고 이격되는 한쌍의 슈(5)가 마련된다. 한쌍의 슈(5) 내측에는 상호 대향되게 한쌍의 패드(6)가 부착 구비되며, 이러한 패드(6) 사이에는 양 내측면과 일부 면접촉되도록 휠과 함께 회전운동하는 디스크(7)의 일부가 삽입 지지되어 있다. 이러한 기술적 구성은 종래 알려진 전동 모터식 디스크 브레이크의 기술적 구성과 동일하다.

다만, 본 발명에서의 특징부는 실린더 측에 위치한 슈(5)와 피스톤(4)의 일단부 사이에는 차량의 제동시 제동력에 따라 발생되는 전압에 비례하며 슈(5)를 디스크(7) 측으로 밀착시키는 밀착수단이 구비되는 것이다. 이러한 밀착수단은 본 발명의 실시예에서 압전소자(piozo-electric element, 8)로 구성하였는데, 이것은 외부로부터 기계적 변형을 가하면 전기분극이 나타나는 현상을 이용하는 소자로써, 물질에 변형이나 응력을 가하면 전기적인 분극이 발생되거나 반대로 물질에 전압을 가하면 변형이나 응력을 일으킨다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전동 모터식 디스크 브레이크의 작용 및 효과를 설명한다.

최초 차량의 주행중 제동시 운전자의 브레이크 패달(미도시) 조작에 의해 발생되는 패달스트로크의 세기정도를 전자제어기(미도시)가 판별하고 그에 상응하는 제동력을 생성하도록 전동모터(2)에 전압을 공급하면 전동모터(2)가 구동되며 이에 따라 모터축(3)이 회전한다.

따라서 회전하는 모터축(3)에 의해 피스톤(4)이 전진함으로써 슈(5)도 같이 전진하며 패드(6)를 브레이크 디스크(7) 측면에 밀착시켜 제동력이 발생된다. 이때, 밀착수단의 기능을 수행하는 압전소자(8)는 슈(5)와 피스톤(4) 일단부 사이에서 압축된다. 따라서 압전소자(8)는 압축응력에 의해 전기적 분극현상이 일어나는 자체가 가지고 있는 특성상 압축정도에 대응하는 전압을 발생하며 그 발생된 전압을 전자제어기로 송출한다. 그리고 전자제어기에서는 이러한 입력신호를 근거로하여 제동력을 제어하게 된다.

즉, 압전소자(8)에는 피스톤(4) 전진으로 발생되는 제동력에 비례하는 전압이 검출되기 때문에, 제동력을 운전자가 요구하는 정도로 정확하게 제어할 수 있다. 이 때, 운전자가 요구하는 제동수준이 전동모터(2)가 발생시킬 수 있는 힘 이상인 경우에는 전동모터(2)의 구동은 중지되고, 전자제어기에서는 압전소자(8)에 전압을 가한다. 따라서 압전소자(8)는 입력전압에 의해 팽창되면서 슈(5)에 부착된 패드(6)를 디스크(7) 측면에 강하게 밀착시킨다. 이 때, 압전소자(8)는 모터축력으로 인해 운전자가 원하는 제동수준의 부존분만큼만 팽창되어 충분한 제동력을 발생시킨다.

반면에 제동작용에 해제시에는 전자제어기에서는 압전소자(8)의 전압공급을 중단시키고 그 다음에 전동모터(2)에 공급되는 전압을 감소시킨다. 이 때, 전자제어기는 압전소자(8)의 전압출력을 판단하여 팽창된 압전소자(8)로 인해 제동력이 발생하지 않는 정확한 위치까지 피스톤(4)을 후퇴시킨다. 이에 따라 압전소자(8)에 전달되는 응력이 제거됨으로써, 이것은 원래의 크기로 복원된다.

따라서 소형 전동모터(2)를 사용할 수 있으므로 이에 따른 전력소모를 최소로 할 뿐만 아니라, 차량의 주행속도에 관계없이 크고 작은 제동력을 상황에 알맞게 정확히 발생시킬 수 있다.

결국, 이러한 압전소자(8)를 이용한 전동모터식 디스크 브레이크를 제동압의 빠르고 정확한 제어가 필요한 미끄럼방지 제동장치(안티록 브레이크 시스템)에 적용하는 경우, 전동모터(2)는 최소 제동력 또는 평균제동력에 해당되는 토크만을 발생시키는 위치로 피스톤(4)을 이동시킨 후 작동이 중단되고, 그 이상의 제동력 제어는 압전소자(8)의 구동전압을 제어함으로써 가능하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 디스크 브레이크는 소형 전동모터를 사용하기 때문에 이에 따른 전력소모가 방지되며, 또한 차량의 주행속도에 관계없이 압전소자를 이용하여 크고 작은 제동력을 상황에 맞춰 정확히 발생시킬 수 있기 때문에 제동력과 이의 신뢰성이 향상되는 등의 이점이 있다.

Claims (1)

1. 디스크 브레이크의 하우징(1), 상기 하우징(1)의 일측에 일부 몰입 설치된 전동모터(2), 상기 전동모터(2)의 동력을 부여받아 회전운동하는 나사산을 갖는 모터축(3), 상기 모터축(3)과 이물림결합되어 상기 하우징(1) 내에서 진퇴운동하는 피스톤(4), 상기 하우징(1)의 타측에 구비되며 일측이 상기 하우징(1)의 내측에 지지되고 타측이 상기 피스톤(4)과 이격되게 마련되는 한쌍의 슈(5), 상기 한쌍의 슈(5) 내측에 대향 구비된 한쌍의 패드(6), 상기 한쌍의 패드(6) 사이에 면접촉되도록 일부 삽입되어 휠과 함께 회전하는 디스크(7), 상기 피스톤(4) 측에 위치한 슈(5)와 상기 피스톤(4)의 일단부 사이에 협지되며 제동력에 따라 발생되는 전압에 비례하여 상기 슈(5)를 상기 디스크(7)측으로 밀착시키는 압전소자(8)를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.