KR100395819B1 - 디스크브레이크 - Google Patents

Abstract

자동차의 제동시에 발생하는 브레이크 울림(「끼익」이라는 불쾌음향)을 유효하게 저감한다. 디스크 로터를 양 측면에서 2개의 브레이크 패드에 의하여 끼워두어 제동력을 주는 디스크 브레이크의 진동부재(브레이크 패드, 피스톤, 캘리퍼)에 탄성체를 통하여 추를 부착한다.

탄성체를 통하여 추를 진동부재에 부착함으로써, 추는 브레이크 패드의 진동을 받아 진동한다. 추의 진동은 낮은 주파수로 브레이크 패드의 진동과 같은 위상이지만, 브레이크 패드의 진동주파수가 높아짐에 따라, 추의 진동위상은 브레이크 패드의 진동 위상과 어긋나게 된다. 어떤 주파수의 근방 및 그 이상의 주파수에서는 그 위상차가 대략 180도로 된다. 그 주파수를 브레이크 울림 주파수와 합함으로써, 브레이크 패드의 진동을 추의 진동으로 억압할 수가 있다.

염가의 부품을 추가하는 것뿐이므로, 디스크 브레이크의 사이즈가 큰 대형 차량의 브레이크 울림을 실용적으로 충분한 정도로 저감할 수가 있고, 브레이크 패드의 교환을 행하더라도 본래의 성능을 유지할 수가 있다.

Description

디스크 브레이크

자동차의 제동시에 발생하는 브레이크 울림(「끼익」이라는 불쾌음향)을 저감하기 위하여, 종래부터 많은 연구와 제안이 행해졌다. 본원 출원인도 오랫동안 이 문제를 추구하고 있다.

일본 특개평 3-288028호 공보에 개시하는 기술은, 본원 출원인의 선원이고, 이는 드럼식 브레이크에 있어서 브레이크 슈의 진동을 억압하기 위하여, 브레이크 슈의 림 내면에 마찰부재를 통하여 누름부재를 장착하는 것이다. 일본 특개평 1-65944호 공보에 개시하는 기술은, 더욱 낡은 기술이고, 이것도 본원 출원인의 선원에 해당하는 기술로서, 림의 내면에 마찰부재를 부착한 것이다.

일본 실개평 3-84436호 공보에 개시하는 기술은, 동일한 본원 출원인의 선원에 대한 실용신안등록출원이고, 림의 내면에 추를 부착함으로써, 브레이크 슈의 진동을 억압하는 것이다. 이 기술을 개시한 시점에서는 추에 탄성부재를 사이에 끼우는 것에 대하여는 알지 못하였다.

상기의 일본 특개평 3-288028호 공보에서 설명되어 있는 브레이크 울림의 현상에 대한 해석 및 설명, 특히 동 공보 제 8도에서 설명되어 있는 현상은 (본원 실시예에 관련하여 설명한다) 그 후의 실험적인 검토에서도 옳은 것이라고 생각된다. 즉, 브레이크의 울림의 주된 원인은, 브레이크 슈의 진동에 의하여 발생하고 있는 것이고, 게다가 제 22도의 파선으로 도시하는 바와 같이 브레이크 슈가 반경방향으로 진동하고 있는 것을 알 수 있다.

이와 같은 실험적 검토에 의거하여 본원 출원인은 드럼식 브레이크에 대한 진동을 억제하는 기술을 이미 제안하였다 (일본 특원평 6-210204, 본원 출원시 미공개).

더욱, 본원 발명자는, 디스크 브레이크에 대하여도 꼭같이 구체적인 검토를 행하였다. 그 결과 디스크 브레이크의 경우, 제 23도 및 제 24도에 도시하는 바와 같이 제동시에 디스크 로터와 이 디스크 로터를 끼워둔 내부패드 및 외부패드가 2점쇄선으로 도시하는 바와 같이 브레이크 울림이 발생하고 있다는 것을 알았다.

상기와 같은 기술에 의하여 브레이크 울림은 개선되고, 특히 소형 승용차에서는 통상의 도시 도로를 주행하는 상태에서는, 거의 실용상으로 문제가 없는 것까지 개선되었다. 그러나 대형 자동차에서는 분명치 않는 조건에 따라서는 아직 브레이크 울림 현상이 발생하는 상태에 있고, 그 대책에는 아직 연구하여야 할 과제가 남겨져 있다.

여기서, 본원 발명자는 디스크 브레이크의 브레이크 울림에 대하여 그 현상을 관측하고, 그 관측한 내용을 여러가지로 해석하였다. 진동에 대하여 실험해석을행하고 디스크 브레이크의 진동을 억압하는 구체적인 방책에 대하여 검토하였다. 실험 해석은 컴퓨터 화면에서 진동을 과장하여 표시시켜, 그 발생음향의 주파수 특성과 대응시키는 등의 새로운 방법으로 검토하였다. 그 결과, 본원에서 개시하는 디스크 브레이크에 대한 기술을 제안하고, 실험을 행한 즉 종래 알려져 있는 방책에 비하여 극히 유용한 것이 실증되었다. 더욱더 실측에 의거한 데이터를 해석하여 제안하는 기술에 대하여 드럼식 브레이크와 꼭같이 그 유효한 범위를 수식화하는 것에 성공하고, 그 범위에서 극히 유효한 대책이 얻어지는 것을 확인하였다.

본 발명은 디스크 브레이크에 있어서 브레이크 울림을 저감하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 여러가지 사이즈의 브레이크 패드에 대하여 단순히 경험적인 형상이 아니고 가장 유효한 형태로 브레이크 울림을 저감할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 브레이크 패드의 사이즈가 큰 대형 차량에 있어서 브레이크 울림을 실용적으로 충분한 정도로 저감시키는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 디스크 브레이크의 패드 교환이 행해지더라도, 그 성능에 변화가 없는 브레이크 울림 저감의 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 염가로 추가부품에 의하여 브레이크 올림을 저감시키는 것을 목적으로 한다. 더욱, 본 발명은, 탄성체 및 접착제의 열화, 탄성체의 진동감쇄기능의 저하를 억지하고 신뢰성을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 고온으로 쬐이고 격심한 진동에 놓이는 환경하에 있어서도, 유효하게 부가부품을 유지할 수 있는 진동감쇄수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명의 개시

본 발명은, 유압에 따라 디스크 로터를 가압하는 기구의 일부에 탄성체를 통하여 추를 부착함으로써, 자동차의 제동시에 발생하는 브레이크 울림을 유효하게 저감하는 것을 특징으로 한다. 디스크 로터를 가압하는 기구의 각 부가 진동부재로 되는데 그 진동부재는, 예를 들면, 디스크 로터를 가압하는 브레이크 패드로 변위를 부여하는 피스톤이고, 브레이크 패드의 안쪽 금속이고, 또 브레이크 패드 및 피스톤을 내포하는 캘리퍼이다.

본 발명은 단순히 추를 부착하는 것이 아니고 탄성체를 통하여 추를 장치하는 것에 최대의 특징이 있다. 탄성체를 통하여 추를 부착하면, 추의 자유진동영역이 확대되어 탄성체의 성질에 따라 추에 고유진동주파수가 인정되도록 된다. 진동부재의 진동은 추에 전달하지만, 이때 주파수의 낮은 영역에서는 진동부재와 추는 동일 위상으로 진동한다. 그러나, 주파수가 높아짐에 따라 진동부패와 추의 진동의 사이에서 진동의 위상이 점차로 어긋나서가고, 어떤 주파수에서는, 혹은 어떤 주파수보다 높은 주파수에서는, 진동부재의 진동과 추의 진동이 역위상으로 되는 현상이 나타난다. 진동부재의 진동과 추의 진동이 역위상으로 되는 것은, 탄성체가 변형하여 진동에너지를 열에너지로 변환하여 진동부재의 진동을 억제하는 것에 지나지 않는다. 이것이 본 발명의 원리이다.

피스톤에 탄성체를 통하여 추를 부착하는 경우는 피스톤의 내측에 로드를 세워 설치하고, 이 로드에 탄성체를 통하여 추를 부착한다. 또, 피스톤의 내벽에 탄성체를 밀착하고, 이 탄성체에 추를 부착하여도 좋다. 더욱더, 피스톤의 내벽에 금속부재를 통하여 탄성체를 밀착하고, 이 탄성체에 추를 부착할 수도 있다.

안쪽 금속에 부착하는 경우에는, 캘리퍼의 위치로부터 떨어진 부분을 돌출시켜, 이 돌출부에 끼워통하기 구멍을 형성하고, 이 끼워통하기 구멍 내부에 금속부재를 통하여 탄성체를 밀착하고, 이 탄성체에 추를 부착한다. 혹은 외부패드에 고정된 안쪽 금속에 캘리퍼의 소정의 위치에 형성된 관통구멍을 통과하는 로드를 세워 설치하고, 이 로드의 한쪽 끝에 탄성체를 통하여 추를 부착하여도 좋다.

이와 같이, 탄성체를 통하여 추를 부착함으로써, 그 탄성체의 성질과 추에 의한 고유 진동주파수 근방 혹은 그것보다 높은 주파수의 진동 및 소음을 유효하게 억압할 수가 있다. 고유 진동주파수보다 높은 주파수에 한하지 않고, 고유 진동주파수 근방의 주파수 및 그 이하의 낮은 주파수의 진동도, 브레이크 패드의 진동과 추의 진동과의 위상관계에 의하여 억압되는 것이 실험적으로 확인되고 있다. 여기서 「로드」란, 넓게는 봉상의 부재를 의미하는 것으로, 일반적으로는 「볼트」, 「스터드」 혹은 「핀」이라 불리우는 부품은 이 「로드」중에 포함된다.

또, 탄성체를 링상으로 형성하고, 그 탄성체의 중심을 상기 로드가 관통하는 구조로 하고, 로드에는 금속을 사용하고 상기 탄성체를 내포하도록 링상의 추를 설치할 수가 있다. 로드의 형상은 원주형상 그렇지 않으면 원통형상의 어느 것을 사용하더라도 좋다. 여기서 링상이란 그 축에 수직한 평면에 의한 단면이 원형인 것 외에 다각형의 것도 포함된다.

더욱, 로드에 지지체를 부착하고, 이 지지체와 로드와의 사이에 공간을 설치하고, 이 지지체를 내포하도록 탄성체를 설치하여 이 탄성체를 내포하도록 링상의 추를 설치할 수도 있다. 이 구조의 경우는 지지체와 로드와의 사이의 공간으로부터열이 방산되는 이점이 있다. 또, 로드를 부착한 진동부재와의 접합면의 추 부착위치 근방에 오목부를 형성하여 두면 발생한 열이 직접 전달되는 것을 방지할 수가 있다.

본원 발명자는 실측에 의거한 데이터를 해석하여 제안하는 기술에 대하여 그 유효한 범위를 수식화하는 것에 성공하고, 그 범위에서 극히 유효한 대책이 얻어지는 것이 확인되었다. 이 수식에 대하여는 후에 상세히 설명한다.

디스크 브레이크는, 디스크 로터의 외측면과 2개의 브레이크 패드의 외측면과의 마찰에 의하여 제동이 행해진다. 이 때문에 브레이크 패드, 이 브레이크 패드를 누름하는 안쪽 금속, 이 안쪽 금속에 가압력을 부여하는 피스톤, 및 브레이크 패드와 피스톤을 내포하는 캘리퍼는 제동시에 발생하는 열에 의하여 고온의 상태로 된다. 또, 이들의 부재에 부착된 탄성체 및 추도 그 열의 영향을 받는다. 추와 탄성체, 탄성체와 상기 각 부재와는 접착에 의하여 고정되는 것으로 접착제도 꼭같이 열의 영향을 받는다.

이것이 탄성체 및 접착제의 열화를 빠르게 하고 더욱 제동시에 발생하는 마모가루가 퇴적한 경우에 탄성체의 진동감쇄기능을 저하시킨다. 실용적으로는 진동부재에 탄성체를 통하여 추를 고정한것뿐인 상태에서도 충분히 제공될 수 있는 것이지만 로드를 설치하여 추 및 탄성체를 부착함으로써 탄성체 및 접착제의 열화, 탄성체의 진동감쇄기능의 저하를 억지할 수 있음을 알고, 이로서 신뢰성을 향상시킬 수 있음을 확인케 되었다.

여기서, 상술의 수식화에 대하여 설명한다. 이 수식은 상술한 어느 진동부재에도 공통이다.

추의 질량을 m, 추와 진동부재와의 사이에 설정된 탄성체의 스프링 상수를 k라 할 때 상기 탄성체를 통하여 부착된 추의 고유 진동주파수는,

로 된다. 이 고유 진동주파수를 진동부재에 의한 울림주파수(fs)의 주된 성분의 주파수와 거의 같고, 혹은, 그것보다 낮게 설정하면 효과적인 것이 실험적 검토에 의하여 확인되었다. 예를 들면, 고유 진동주파수(fo)에 대하여 울림주파수(fs)의 관계는,

로 함으로써 울림주파수(fs)의 광범위한 주파수 범위에 걸쳐서 유효하다.

역으로 디스크 브레이크의 구조로부터 울림주파수(fs)가 대략 일정한 주파수로 되는 것과 같은 경우에는 추의 질량(m)을 작게 하여, 상기 고유 진동주파수(fo)를 울림 주파수(fs)에 접근시키도록 설계함으로써, 장치의 경량화를 도모할 수 있는 것도 알게 되었다.

즉, 추의 질량(m)을 작게 설정하기 위하여

로 놓으면 주파수(fs)의 진동흡수가 유효하게 행해지는 것을 알 수 있다. 즉, 진동부재의 형상으로부터 울림주파수(fs)가 거의 일정치로서 취급하여도 좋을 경우에는 진동부재에 의한 울림주파수(fs)와 거의 같고, 혹은 약간이지만 역으로,

로 되는 일이 있더라도 효과가 있다는 것을 알았다.

이를 반복하여 정성적으로 설명하면 진동부재(이 경우에는 피스톤, 안쪽 금속 혹은 캘리퍼 등)가 진동할 때, 그 진동부재에 탄성체를 통하여 추가 장착되어 있으면 그 추는 낮은 주파수에서는 진동부재와 같은 위상에서 진동하지만, 주파수가 높아짐에 따라 추의 진동위상이 진동부재의 진동위상에서부터 점차로 어긋나가며, 어떤 주파수를 초과하면 그 진동위상이 역위상, 즉 180도 달리하는 위상으로 된다. 이는 탄성체가 변형하여 진동에너지를 열에너지로 변환하고 진동부재의 진동을 억압하는 것으로 된다. 즉, 진동을 억압하도록 추의 진동이 역위상으로 되는 주파수에 음향소음이 현저히 발생하는 주파수로 설정하여 두면 좋다.

더욱 추의 수는 1개가 아니고, 상기 안쪽 금속 또는 캘리퍼에는 각각 상기 탄성체를 통하여 복수의 추를 부착할 수가 있다. 복수의 추에 대하여 그 고유 진동주파수를 약간씩 달리하여 두는 것도 울림주파수가 광범위한 범위에 걸치는 경우에는 유효하다. 탄성체의 스프링 상수는, 탄성체의 재료의 성질 및 그 형상으로부터 정해진다. 탄성체의 재료로서는 내열고무 기타 플라스틱 재료가 편리하고, 그 형상은 상기 식을 만족하도록 이론적 그리고 실험적으로 설정되는 것이 바람직하다.

본원 발명자는 여러가지 조건을 설정하여 실험을 반복하고, 이로서 자동차의 제동시에 발생하는 브레이크의 울림을 유효하게 저감할 수 있는 것을 실험적으로 확인하였다. 울림을 발생하는 구조의 진동부재에 상기와 같은 추를 탄성체를 통하여 부착하면 울림이 현저히 저감되고 이를 떼내면 울림이 발생하는 것을 몇번이고 확인하였다.

탄성체 및 추는 단순한 구조의 염가의 부품이므로, 본원 발명에 의하여 많은 비용을 필요로 하지 않고 실용적으로 충분한 정도로 브레이크의 울림을 저감시킬 수가 있다. 브레이크 패드 또는 디스크 로터의 교환이 행해지더라도 그 성능에 변화를 일으키는 일은 없다.

더욱 구체적인 양태에서는 일반적으로 브레이크 울림의 주파수는, 한결같은 주파수가 아니고 복수의 주파수가 혼재하는 상태에 있지만, 실측에 의하여 대략 1kHz를 초과하는 주파수 성분이 많이 포함된다. 더욱 상세히는 1.4kHz 내지 2kHz의 범위의 주파수 성분이 귀에 거슬리는 음향으로 되어 있다.

따라서, 상기 탄성체를 통하여 부착된 추의 고유 진동주파수(fo)를 1kHz 근방 그렇지 않으면 그것보다 작게 설정하는 것이 바람직하다. 이를 여러가지로 조건을 변경하여 실험적인 확인을 행한 즉, 고유 진동주파수(fo)를 500Hz 정도로 하면 광범위한 주파수 범위에서 유효임을 알 수 있고, 더욱 작게 하여 고유 진동주파수(fo)를 100kHz로 하면, 더욱 광범위한 주파수 범위의 울림을 저감하기 위하여 유효임이 확인되었다. 더욱 이 고유 진동주파수(fo)를 작게 하는 것도 고려되지만, 현실로는 탄성재료가 부드럽게 됨과 동시에 추의 질량이 크게 되는 것으로 공업적으로 이것이 유효한가 여부와, 보다 탄성재료가 염가로 얻어지는 것의 여부의 문제가 생긴다.

한편, 진동부재는 브레이크 패드와 디스크 로터와의 마찰에 의한 발열을 받는 부재이므로, 탄성재로서도 상응의 내열성 및 내구성을 갖는 재료를 선택하는 것이 필요하다. 이 요소로부터도 고유 진동주파수(fo)를 극단으로 작은 값으로 선택하는데에는 곤란한 문제가 있다. 이 실험은 탄성재로서 여러가지의 탄성계수를 갖는 합성고무(또는 플라스틱 재료)를 선택하고, 추로서 금속재료(구체적으로는 납)를 이용하여 행하였다.

이와 같은 검토로부터 내열성에 우수한 합성고무(또는 플라스틱 재료)중에서 적당한 것을 선택하는 것이 가능하고 추의 질량은 실용적으로 편리한 수백 그램정도로 함으로써 고유 진동주파수(fo)가 100Hz 전후 혹은 약간 높은 200Hz 전후로 설정하는 것이 공업적으로 우수하다고 판단된다.

본 발명은 자동차의 브레이크에 이용한다. 본 발명은 드럼 브레이크를 이용한다. 본 발명은 자동차의 제동시에 발생하는 소위 「브레이크 울림」을 저감하는 기술에 관한 것이다.

제 1도는 본 발명 제 1 실시예의 주요부의 구성을 도시하는 부분 확대 단면도,

제 2도는 본 발명 제 1 실시예의 외관형상을 도시하는 사시도,

제 3도(a) 및 (b)는 본 발명 제 1 실시예에 있어서 샘플의 외관형상을 도시하는 사시도,

제 4도(a) 및 (b)는 본 발명 제 1 실시예에 있어서 타격 테스트의 결과를 도시하는 도면,

제 5도(a) 및 (b)는 본 발명 제 1 실시예 및 종래예에 있어서 타격 테스트의 결과를 도시하는 도면,

제 6도는 본 발명 제 2 실시예의 주요부의 구성을 도시하는 부분 단면도,

제 7도는 본 발명 제 3 실시예의 주요부의 구성을 도시하는 부분 단면도,

제 8도(a)는 본 발명 제 3 실시예의 구조를 도시하는 모식도, (b)는 진동을받았을 때의 상태를 도시하는 모식도,

제 9도(a)는 별도방식의 진동에너지의 흡수구조를 도시하는 모식도, (b)는 진동을 받았을 때의 상태를 도시하는 모식도,

제 10도는 본 발명 제 4 실시예의 주요부의 구성을 도시하는 부분 단면도,

제 11도는 본 발명 제 5 실시예의 주요부의 구성을 도시하는 부분 단면도,

제 12도는 본 발명 제 6 실시예의 외관형상을 도시하는 사시도,

제 13도는 본 발명 제 6실시예의 주요부의 구성을 도시하는 부분 확대 단면도,

제 14도는 본 발명 제 6 실시예의 제 13도에 도시하는 B 부분 확대도,

제 15도는 본 발명 제 7 실시예의 외관형상을 도시하는 사시도,

제 16도는 본 발명 제 7 실시예의 주요부의 구성을 도시하는 부분 단면도 (제 15도에 있어서의 C 부분 단면도),

제 17도는 본 발명 제 7 실시예에 있어서 제 16도에 도시하는 D 부분 확대도,

제 18도는 본 발명 제 8 실시예의 외관형상을 도시하는 사시도,

제 19도는 본 발명 제 8 실시예의 주요부의 구성을 도시하는 부분 확대 단면도,

제 20도는 본 발명 제 9 실시예의 외관형상을 도시하는 사시도,

제 21도는 본 발명 제 9 실시예의 주요부의 구성을 도시하는 부분 확대 단면도,

제 22도는 제동시에 브레이크 울림이 발생하였을 때의 브레이크 슈의 변형상태를 설명하는 도면,

제 23도는 제동시에 있어서 디스크 브레이크의 변형을 설명하는 도면, 및

제 24도(a)는 제동시에 있어서 디스크 로터의 변형을 설명하는 도면, (b)는 제동시에 있어서 내부패드 및 외부패드의 변형을 설명하는 도면.

발명을 실시하기 위한 최적의 형태

제 1 실시예

제 1도는 본 발명 제 1 실시예의 주요부의 구성을 도시하는 부분 확대 단면도이고, 제 2도는 본 발명 실시예의 외관형상을 도시하는 사시도이다.

본 발명 제 1 실시예는, 내부패드(1)와 외부패드(2a)와 이 내부패드(1) 및 외부패드(2a)에 끼워둔 차축에 고착되고 제동력을 받는 디스크 로터(3)와 브레이크·부스터에서 발생한 고압력에 의하여 내부패드(1)에 변위를 부여하는 컵형상의 피스톤(4a)과, 이 피스톤(4a)을 내장하고 디스크 로터(3)의 끼워둠 동작을 지지하는 캘리퍼(5a)를 구비하고, 더욱 피스톤(4a)의 내부공간에 탄성체(6a)를 통하여 추(7a)가 부착된다. 추(7a)의 질량을 m, 탄성체(6a)의 스프링 상수를 k라 할 때, 탄성체(6a)를 통하여 부착된 추(7a)의 고유 진동 주파수

가 디스크 브레이크에 의한 울림주파수(fs)보다도 낮게 되도록 설정된다. 탄성체(6a) 및 추(7a)는 접착제에 의하여 고정된다.

다음에 이와 같이 구성된 본 발명 제 1 실시예에 관한 시험결과에 대하여 설명한다.

시험 1

제 3도에 시험에 사용한 추 및 탄성체의 형상을 도시한다. 여기서 추 및 탄성체의 조합을 「샘플」이라 하기로 한다. 제 3도(a)는 샘플(1)의 구조를 도시하고 동 도면(b)는 샘플(2)의 구조를 도시한다. 각각 추의 재료는 납이고, 탄성체에는 경도 60도의 니트릴 고무를 사용하였다. 샘플(1)은 대형이고, 추의 사이즈는 60mm×28mm×10mm로, 중량은 300g이다. 탄성체의 사이즈는 60mm×28mm×5mm이다. 샘플(2)은 소형이고, 추의 사이즈는 27mm×22mm×10mm이고, 그 중량은 100g이다. 탄성체의 사이즈는 7mm×22mm×5mm이다. 상기와 같은 샘플(1) 및 샘플(2)을 여러개 준비하였다.

우선 제 4도는 상기 샘플을 피스톤(4a)에 접착하기 전의 샘플 단독으로의 시험결과를 도시하는 도면이다. 제 4도(a)는 샘플(1)의 시험결과이고, 제 4도(b)는 샘플(2)의 시험 결과이다. 이 샘플 단독에서의 시험은 다음과 같이 행하였다. 이 시험은 샘플(1)및 샘플(2)을 각각 1개씩 취하고, 개별로 큰 정반을 붙이고, 그 근방에 해머로 충격을 부여하고 진동을 검출하였다. 각각 샘플 및 정반에 픽업(음향전기변환기)을 부착하고 각각 음양진동을 전기신호로서 꺼낸다. 이 전기신호를 각각 광대역증폭기로 증폭하여 2채널의 스펙트럼 분석기에 의하여 주파수 분석하고, 추의 진동진폭, 및 추의 진동과 정반의 진동과의 위상차를 기록하였다. 제 4도는 가로축에 주파수를 표시하고 세로축에 주파수에 대응하는 진폭 및 위상차를 도시한다. 진폭은 로그척이고 상대치이다. 위상차의 단위는 도이다.

제 4도에 도시하는 시험결과를 보면, 동 도면(a)에서는 추의 진동은 1000Hz 부근에서 진폭이 크고, 그것보다 높은 주파수로 점차로 진폭이 작아져 있음을 알 수 있다. 그리고 정반에 가한 진동과 추의 진동과의 위상차는, 낮은 주파수 영역에서는 대략 같지만, 200 Hz 근방의 진폭의 피크에 대응하여 위상의 지연을 볼 수 있고 더욱더 주파수가 높아짐에 따라 점차로 위상차가 크게 되고, 1000HZ를 초과하면, 위상차는 거의 -180도 되어 추의 진동이 정반에 가한 진동의 역위상으로 되어 있음을 알 수 있다. 이 시험결과는 추의 진동이 가해진 진동을 억압하고 있는 것을 도시한다. 제 4도(b)의 경우에는 추의 질량(m)이 작기 때문에 √(k/m) (k는 스프링 상수)이 작아지고, 동 도면(a)에 비하여 진폭이 크게 되는 주파수는 약간 낮고 더욱 위상이 역위상으로 되는 주파수도 낮게 되어 있음을 알 수 있다.

이와 같은 시험결과로부터 이 샘플(1) 또는 (2)와 같은 부품을 피스톤(4a)에 부착하면, 추의 진동이 1000Hz 혹은 800Hz를 초과하는 주파수 영역에서는 역위상으로 되고, 추의 진동이 브레이크 부재에 생기는 진동을 억압하도록 작용하는 것을 알 수 있다.

시험 2

다음에 디스크 브레이크에 대한 시험결과를 설명한다.

제 1도에 도시하는 바와 같이, 상기 샘플을 피스톤(4a)에 부착하여 시험을 행하였다. 그 시험결과를 제 5도에 도시한다. 제 5도는 피스톤(4a)을 스폰지상에 놓고 해머에 의하여 1회의 타격을 가하여 진동진폭의 감쇄상태를 기록한 도면이다. 즉, 피스톤(4a)에 픽업을 부착하고 진동을 전기신호로서 꺼내고, 그 전기신호를 광대역증폭기에 의하여 증폭하여 오실로스코우프에 의하여 관측하였다. 제 5도는 가로축은 시간이고, 세로축은 진폭의 상대치를 도시한다.

동 도면(a)는 본 발명 제 1 실시예에 대한 시험결과이고, 동 도면(b)는 비교예이다. 이 비교예는 본 발명 제 1 실시예의 피스톤(4a)으로부터 샘플을 꺼낸 상태에서 꼭같은 측정을 행한 시험결과이다. 제 5도로부터, 본 발명 실시예에서는 충격을 가한 후에 진동이 지속하지 않고, 곧 진동이 흡수되어 감쇄하고 있는 모양을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 의하여 피스톤(4a)의 진동이 효과적으로 흡수되는 것을 알 수 있다. 제 5도(a)의 경우와 동 도면(b)의 경우는 사람이 귀로 들어도 명백히 음향반응이 다름을 알 수 있다.

시험 3

실용차량을 주행시켜 시험을 행하였다. 본 발명에 관한 추 및 탄성체를 일체 떼고 주행시켜 브레이크를 걸면 큰 울림이 발생하고 있지만, 본 발명과 같이 조치하면 울림이 전혀 발생하지 않는 것을 확인하였다. 이는 여러가지 주행상태에서 여러가지 브레이크 상태에서 확인하였다. 본 발명에 관한 추 및 탄성체를 다시 떼면 또 브레이크 울림이 발생하는 것도 확인하였다.

이들 시험결과로부터 알 수 있는 바와 같이 탄성체를 통하여 추가 부착된 것에 의하여, 제동시에 발생하는 진동이 흡수되고, 브레이크 울림의 발생이 실용상 충분한 정도로 저감되는 것을 알았다.

제 2 실시예

제 6도는 본 발명 제 2 실시예의 주요부의 구성을 도시하는 부분 단면도이다.

본 발명 제 2 실시예는 피스톤(4b)의 내부공간에 소정의 깊이를 갖는 단차가 설치되고 그 단차에 추(7b)를 탄성체(6b)를 사이에 끼워 내포하는 고정링(8)이 부딪치게 되어 고정된다. 피스톤(4b)의 내주면과 고정링(8)의 외주면과는 압입 또는 나사마춤에 의하여 고정된다. 본 제 2 실시예의 경우는 부품점수는 늘지만 추(7b)가 링상의 탄성체(6b)에 고착되므로, 추(7b)를 간직하는 면적이 크고 고정강도를 증가시키는 이점이 있다.

제 3 실시예

제 7도는 본 발명 제 3 실시예에 있어서 주요부의 구성을 도시하는 부분 단면도이다.

본 발명 제 3 실시예는, 피스톤(4c)의 내부공간 중앙부에 볼록부가 형성되고, 이 볼록부에 나사구멍이 설치되어, 유지링(9)에 탄성체(6c)를 통하여 고정된 추(7c)가 볼트(10)에 의하여 고정된다. 본 제 3 실시예의 경우는, 미리 유지링(9)에 탄성체(6c) 및 추(7c)를 부착한 교환부품을 준비하여 두면, 볼트(10)를 조작하는 것만으로 용이하게 교환할 수 있는 이점이 있다.

여기서, 본 발명 제 3 실시예의 진동형태에 대하여 설명한다.

제 8도는 본 발명 제 3 실시예의 구조에 대하여 제 9도는 종래부터 알려져 있는 강판을 사용한 구조에 대하여, 각각 진동에너지의 흡수구조를 도시하는 모식도이다. 제 8도 및 제 9도의 (a)는 진동을 받기전의 상태를 도시하고, (b)는 진동을 받았을 때의 상태를 도시한다. 제 8도는 제 7도에 도시하는 바와 같이피스톤(4c)의 내부에 볼트(10)에 의하여 유지링(9)을 세워 설치하고, 이 유지링(9)에 탄성체(6c)를 통하여 추(7c)를 부착한 것을 수직으로 한 것으로 제동에 의하여 피스톤(4c)에 발생한 진동이 볼트(10)에 전달되고, 동 도면(b)에 도시하는 바와 같이 탄성체(6c)를 사이에 추(7c)가 상하로 크게 변형하고, 진동에너지가 열에너지로 되어 방산된다. 제 9도에 도시하는 강판을 사용한 구조에서는, 2개의 강판(11) 사이에 탄성체(12)가 배치되고, 진동을 받았을 때에 강판(11)이 동 도면(b)에 도시하는 바와 같이 변형하고, 진동에너지를 열에너지로 변환한다. 이를 본 발명 제 3 실시예의 구조와 비교하였을 때, 탄성체(6c)의 변형은 탄성체(12)의 변형보다도 크고, 진동에너지의 흡수가 효율적으로 행해지는 것을 알 수 있다.

제 4 실시예

제 10도는 본 발명 제 4 실시예의 주요부의 구성을 도시하는 부분 단면도이다.

본 발명 제 4 실시예는, 피스톤(4d)의 내부공간 중앙부에 볼록부가 형성되고, 이 볼록부에 끼워맞춤구멍이 설치되어, 이 끼워맞춤구멍에 그 외주에 탄성체(6d)를 통하여 추(7d)가 부착된 스터드(13)가 압입된다.

제 5 실시예

제 11도는 본 발명 제 5 실시예에 있어서 주요부의 구성을 도시하는 부분 확대 단면도이다.

본 발명 제 5 실시예는, 피스톤(4e)의 내부공간 중앙부에 볼록부가 형성되고 이 볼록부를 가공함으로써 끼워맞춤핀이 설치된다. 이 끼워맞춤핀에 탄성체(6e)를사이에 추(7e)가 부착된 고정링(14)이 압입된다.

제 6 실시예

제 12도는 본 발명 제 6 실시예의 외관형상을 도시하는 사시도, 제 13도는 본 발명 제 6 실시예의 주요부의 구성을 도시하는 부분 확대 단면도 (제 12도에 있어서 A 부분 단면도), 제 14도는 본 발명 제 6 실시예의 제 13도에 도시하는 B 부분 확대도이다.

본 발명 제 6 실시예는 내부패드(1)와 외부패드(2b)와, 이 내부패드(1) 및 외부패드(2b)에 끼워둔 차축에 고착되어 제동력을 받는 디스크 로터(3)와, 브레이크·부스터에서 발생한 고액압에 의하여 내부패드(1)에 변위를 주는 컵형상의 피스톤(4a)과, 이 피스톤(4a)을 내장하고 디스크 로터(3)의 끼워둠 동작을 지지하는 캘리퍼(5b)를 구비하고, 더욱, 캘리퍼(5b)의 소정의 위치에 관통구멍(31)이 설치되고 외부패드(2b)의 외측면에 고착되고 그 면에 대하여 수직방향의 캘리퍼(5b)의 관통구멍(31)에 대응하는 위치에 나사구멍이 설치된 안쪽 금속(15)과, 이 안쪽 금속(15)의 나사구멍에 한쪽의 끝부가 나사마춤하여 고정된 로드(16)와, 링상으로 형성되어 그 중심을 로드(16)의 다른쪽의 끝부가 관통하는 탄성체(6c)와, 이 탄성체(6c)를 내포하도록 고착된 추(7c)와, 탄성체(6c) 및 추(7c)의 이탈을 방지하는 와셔(17) 및 볼트(18)와 로드(16)의 중앙부(16a)를 지지하는 지지체(19)가 구비된다.

안쪽 금속(15)의 외부패드(2b)측에는 나사부의 유효길이를 길게 하기 위한 볼록부(32)가 형성된다. 또, 로드(16)에는 안쪽 금속(15)과의 나사맞춤에 의한 고정을 안정 시키기 위한 시트(16b)가 설치되고, 중앙부(16a)는 회전고정을 위하여 4각 기둥상으로 형성된다. 이 중앙부(16a)가 관통하는 지지체(19)의 관통구멍(31)도 꼭같이 4각형상 으로 형성된다. 안쪽 금속(15)의 볼록부(32a)에 대응하는 외부패드(2b)의 측면에는 릴리프(33)가 형성된다.

추(7c)와 탄성체(6c) 및 탄성체(6c)와 로드(16)와는 압입상태에서 고착되어, 탄성체(6c)의 와셔(17)측 및 중앙부(16a)측에는 진동시의 편향(run out)이 접촉에 의하여 영향을 받지 않도록 하기 위하여 소정의 폭으로 틈새가 설치된다. 지지체(19)는 탄성체로 변형가능하고, 그 주위는 캘리퍼(5b)에 설치된 관통구멍(31)의 내면에 접착되고, 축방향으로 미끄러지기 쉬운 합성수지가 사용된다. 로드(16)는 제 14도에 도시하는 화살표 방향으로 진동하고, 이 진동이 탄성체(16c) 및 추(7c)에 의하여 완충된다.

제 7 실시예

제 15도는 본 발명 제 7 실시예의 외관형상을 도시하는 사시도, 제 16도는 본 발명 제 7 실시예의 구성을 도시하는 부분 단면도(제 15도에 있어서 C 부분 단면도), 제 17도는 본 발명 제 7 실시예에 있어서 제 16도에 도시하는 D 부분 확대도이다.

본 발명 제 7 실시예는, 평판상의 안쪽 금속(15)에 한쪽의 끝부에 판(20a)이 설치된 원통상의 로드(20)가 다른 편의 끝부에서 나사마춤되어 이 로드(20)가 캘리퍼(5c)에 설치된 관통구멍(34)에 내설된 원통상의 지지체(21)에 끼워통하게 된다. 판(20a)에는 탄성체(6f)를 통하여 추(7f)가 고착된다. 판(20a), 탄성체(6f) 및 추(7f)의 형상은 원 형상으로 형성되지만 4각형이라도 좋다. 또 외부패드(2c)의 로드(20)가 대응하는 위치에는 직접 접촉을 피하기 위하여 릴리프(35)가 설치된다. 기타는 제 1 실시예와 꼭같이 구성된다. 또 탄성체(6f)를 통하여 부착된 추(7f)의 고유 진동주파수(fo)와 울림주파수(fs)와의 관계도 제 1 실시예와 꼭같이 설정된다. 로드(20)는 제 17도에 도시하는 화살표 방향으로 진동하고, 이 진동이 탄성체(6f) 및 추(7f)에 의하여 완충된다.

이와 같이 구성된 본 제 7 실시예의 경우는, 디스크 로터(3)가 내부패드(1) 및 외부패드(2c)에 의하여 끼워두었을 때에 생기는 마찰열이 릴리프(35)가 있기 때문에 로드(20)에 직접 전달하지 않고, 또 주위로부터 전달된 열은 로드(20)가 중공상으로 형성되어 있기 때문에 방열되어 탄성체(6f)에 전달하기 어렵게 하고, 탄성체(6f)의 수명을 연장시킬 수 있는 이점이 있다. 더욱 열전달을 향상시키는 데에는 로드(20)를 단열성이 높은 스테인레스 혹은 비철금속을 사용하면 된다.

제 8 실시예

제 18도는 본 발명 제 8 실시예의 외관형상을 도시하는 사시도, 제 19도는 본 발명 제 8 실시예의 주요부의 구성을 도시하는 부분 확대 단면도이다.

본 발명 제 8 실시예는, 브레이크 패드로서 내부패드(1) 및 외부패드(2a)와, 이 내부패드(1) 및 외부패드(2a)에 끼워둔 차축에 고착되어 제동력을 받는 디스크 로터(3)와 브레이크·부스터에서 발생한 고압력에 의하여 내부패드(1)에 변위를 주는 컵형상의 피스톤(4a)과, 디스크 로터(3)를 가압하기 위한 내부패드(1), 외부패드(2a) 및 피스톤(4a)을 내포하는 캘리퍼(5a)가 구비되고, 더욱 캘리퍼(5a)의 외측면에 탄성체(6g)를 통하여 추(7g)가 부착된다.

본 실시예의 경우도, 추(5b)의 질량을 m, 탄성체(4)의 스프링 상수를 k라 할 때, 탄성체(4)를 통하여 부착된 추(5)의 고유 진동주파수

가 캘리퍼(5)에 의한 울림주파수(fs)보다 낮게 되도록 설정된다 탄성체(6g) 및 추(7g)는 접착제에 의하여 고정된다.

제 9 실시예

제 20도는 본 발명 제 9 실시예의 외관형상을 도시하는 사시도, 제 21도는 본 발명 제 9 실시예의 주요부의 구성을 도시하는 부분 확대 단면도이다.

본 발명 제 9 실시예는 캘리퍼(5a)의 각 부에 탄성체(6g)를 통하여 추(7g)가 부착된다. 기타는 제 8 실시예와 꼭같이 구성되어 꼭같은 효과를 얻을 수가 있다.

Claims (2)

1. 실린더에 인가되는 유압에 따라 내부패드를 통하여 디스크 로터를 가압하는 피스톤과, 이 실린더와 일체로 형성된 캘리퍼와, 이 캘리퍼에 지지되고 상기 피스톤에 대향하여 디스크 로터를 가압하는 외부패드를 구비한 디스크 브레이크 장치에 있어서,

   상기 외부패드에 고정된 안쪽 금속(15), 상기 캘리퍼의 소정의 위치에 형성된 관통구멍(34), 상기 관통구멍(34)을 통과하여 안쪽 금속(15)에 세워 설치되는 로드(20) 및 상기 로드(20)의 한쪽 끝에 탄성체(6f)를 통하여 부착되는 추(7f)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 추의 질량을 m, 상기 탄성체의 스프링 상수를 k라 할 때, 상기 탄성체를 통하여 부착된 추의 고유진동주파수

   가 울림주파수(fs)의 이하로 설정된 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크 장치.