KR100412263B1 - 브레이크의 휠 실린더 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 브레이크에 관한 것으로, 특히 브레이크 오일을 사용하는 브레이크에 있어서 휠 실린더를 에어로 냉각시키어 브레이크 오일에 의한 베이퍼 록 현상을 방지하므로 브레이크 성능이 저하되는 것을 방지하기 위한 것으로, 브레이크 오일을 사용하는 브레이크의 휠 실린더에 있어서, 상기 휠 실린더(30)의 하우징(31) 내부에 형성되어 에어의 통로가 되는 에어통로(40)와; 상기 에어통로(40)의 입구(41)에 연통되고, 제어신호에 따라 에어탱크(50) 내의 압축공기를 상기 에어통로(40)의 입구(41)를 통해 공급하는 냉각용 에어 공급부(60)와; 상기 휠 실린더(30) 내부의 브레이크 오일의 온도를 검출하는 온도 검출부(70)와; 브레이크가 작동되면, 검출된 브레이크 오일 온도가 기화온도 보다 낮은 소정온도에 도달되면 상기 냉각용 에어 공급부(60)를 작동시키어 휠 실린더(30)에 냉각용 에어를 공급하는 브레이크 냉각 제어부(80)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크의 휠 실린더 냉각장치이다.

Description

브레이크의 휠 실린더 냉각장치{apparatus for cooling a wheel cylinder of a brake for automobiles}

본 발명은 차량의 브레이크에 관한 것으로, 특히 브레이크 오일을 사용하는 브레이크에 있어서 휠 실린더를 에어로 냉각시키어 브레이크 오일에 의한 베이퍼 록 현상을 방지하므로 브레이크 성능이 저하되는 것을 방지하여 제동력을 확보하고 브레이크의 수명을 연장시키기 위한 브레이크의 휠 실린더 냉각장치에 관한 것이다.

차량의 제동장치 중에서 주행중인 차량을 제동시키기 위한 브레이크인 주 브레이크(즉, 발 브레이크)는 발 브레이크의 조작력을 전달하는 기구에 의해 분리하면 유압 배력식 브레이크와 공기 브레이크로 나뉘어진다.

상기 유압 배력식 브레이크는 배력 발생 방법에 따라 진공 배력식 브레이크(Vacuum)와 공기압 배력식 브레이크(Air Over Hydraulic : A.O.H.)로 나뉘어진다.

진공 배력식 브레이크는 순수 유압의 힘으로만 작용하는 것으로 운전자가 브레이크를 밟으면 그 밟는 힘에 진공압이 더해져서 그 힘으로 브레이크 오일을 밀어 최종적으로 브레이크가 작동되는 방식이다. 공기압 배력식 브레이크는 운전자가 브레이크를 밟으면 에어탱크에서 연결된 파이프의 구멍이 열려 에어가 흐르게 되고 그 공기압으로 브레이크 오일을 밀어내어 브레이크가 작동되는 방식이다.

진공 배력식 브레이크는 승용차나 혹은 1톤 화물차 정도의 작은 차에 많이 적용되며, 공기압 배력식 브레이크는 에어 반, 유압 반 방식으로 공기압축기와 에어탱크가 있어야 하며, 브레이크 오일도 넣어주어야 하고, 주로 12톤 이하의 대형트럭에 적용된다.

그리고 공기식 브레이크(full air type)는 엔진에서 발생된 동력으로 에어 컴프레셔를 구동시켜 고압의 압축공기를 만들어 에어 탱크에 저장하고, 제동시 조정밸브를 작동시켜 압축공기가 브레이크 챔버 내의 다이아프램에 압력을 가해 제동시키는 형식이다. 브레이크 페달은 밸브의 개폐를 하며, 압축공기의 유량을 조절하는 것뿐이므로 조작력이 극히 적고 또 큰 제동력을 얻을 수 있는 특징이 있지만 그 구조가 복잡하여 주로 대형 트럭, 버스 등에 사용되고 있다.

브레이크액을 사용하는 브레이크, 즉 상기 진공 배력식 브레이크와 공기압 배력식 브레이크에서는 브레이크액의 교환주기를 넘기거나 장시간의 제동이 필요한 내리막길에서 제동시간이 길어지면 브레이크액이 끓어올라 기포가 발생되어 제동력이 현저히 감소되는 베이퍼 록(vapor lock)이 발생되나 브레이크액을 사용하지 않는 공기식 브레이크에는 베이퍼 록이 발생되지 않는다.

한편, 브레이크는 제동력을 발생하는 부분의 구조상으로 분류하면 드럼식 브레이크와 디스크식 브레이크로 나뉘어 진다.

드럼식 브레이크는 타이어와 동시에 회전하는 드럼 속에 페달을 밟으면 오일의 압력으로 확장되는 띠 모양의 브레이크 슈가 부착되어 있는 것으로, 이 브레이크 슈와 드럼의 내부가 마찰함으로써 제동작용이 이루어진다.

디스크식 브레이크는 타이어와 동시에 회전하는 디스크를 유압에 의해 움직이는 피스톤에 부착된 브레이크 패드로 디스크 양측을 잡아줌으로써 제동작용이 이루어진다.

드럼식 브레이크는 브레이크 슈가 드럼 내부에 부착되어 있기 때문에 열이 대기중으로 빠져나가는 것이 쉽지 않다. 반면 디스크식 브레이크는 디스크와 패드가 모두 대기중에 노출되어 있기 때문에 주행풍에 의해 냉각되므로 안정된 제동력을 얻을 수 있다.

따라서 드럼식 브레이크나 디스크식 브레이크 모두 회전하고 있는 것을 마찰력으로 억제하여 운동에너지를 마찰(열에너지)로 변화시켜 자동차를 감속시켜 주지만, 연속적으로 브레이크를 밟으면 브레이크 패드와 브레이크 슈의 표면이 열 때문에 소착하여 제동력이 극단적으로 떨어지는 경우가 있다(이것을 페이드 현상이라 함).

선 등록된 특허 제267530호(2000.07.05)(명칭 : 휠 브레이크 드럼 냉각장치)는 디스크식 브레이크 보다 열 발산이 덜 되는 드럼식 브레이크에 있어서 상기 페이드 현상을 방지하기 위한 것으로, 라이닝과 드럼의 마찰에 따른 발열을 냉각시키어 브레이크의 성능 저하를 방지하여 제동력을 확보하려는 것이다.

상기 선 등록된 특허, 휠 브레이크 드럼 냉각장치는 도 1과 도 2에 나타낸 바와 같이, 브레이크 작동시 드럼(2)내의 온도를 검출하도록 상기 드럼(2)내에 설치되는 온도센서(10), 온도센서(10)에서 검출된 온도신호를 받아 이미 설정된 값과 비교하는 ECU(11), ECU(11)에서 판단된 신호에 따라 작동되는 엑츄에이터(20), 엑츄에이터(20)의 작동으로 에어탱크(12)내의 압축공기를 드럼(2)내로 송출, 분사시키는 에어튜브(13)를 포함한다.

상기 에어튜브(13)는 그 일단이 엑츄에이터(20)의 에어출구(23)에 연결되고, 타단이 드럼(2)을 덮고 있는 더스트 카바(7)의 변형부(7a) 안쪽에 고정, 설치된다.

상기 선 등록 특허는 드럼(2) 외곽에 설치된 에어튜브(13)를 이용하여 드럼(2) 내측에 에어를 분사하여 드럼(2)과 라이닝(5)의 마찰열을 냉각시키는 장치이나 드럼(2) 내측에 에어를 분사하는 것은 치명적인 성능저하의 요인이 된다.

브레이크를 작동하면 라이닝(5)과 드럼(2)의 마찰면에서 미세한 분진이 발생하고, 이 분진은 드럼 하면에 고여 있게 된다. 이런 조건에서 에어를 드럼 내측에 분사하면 드럼 하면에 고여 있던 분진이 마찰면에 부착되어 제동시 불 균일한 마찰을 시키기 때문에 브레이크 성능 저하의 치명적인 요인으로 작용하게 된다.

이러한 분진에 의한 브레이크 성능 저하를 방지하기 위해 선진 메이커의 차량 중에는 별도의 분진을 밖으로 배출시키는 홀을 갖고 있는 것도 있다.

이와 같이, 브레이크 성능 저하의 주요 요인은 브레이크의 드럼과 라이닝 사이의 발열인 페이드 현상과 브레이크 오일이 끓어올라 기포가 발생하는 베이퍼 록현상으로, 상기 선등록 특허와 같이 페이드 현상을 방지하기 위한 개선방안은 있었지만 브레이크 오일을 사용하는 브레이크에 있어서 베이퍼 록 현상을 방지하기 위한 개선방안이 없는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히 브레이크 오일을 사용하는 브레이크에 있어서, 휠 실린더의 하우징에 에어통로를 구비하고, 상기 에어통로로 에어를 분사하여 휠 실린더 내의 브레이크 오일을 냉각시키어 브레이크 오일에 의한 베이퍼 록 현상을 방지하므로 브레이크 성능이 저하되는 것을 방지하여 제동력을 확보하고 브레이크의 수명을 연장시키기 위한 브레이크의 휠 실린더 냉각장치를 제공하는데 있다.

본 발명 브레이크의 휠 실린더 냉각장치는 브레이크 오일을 사용하는 브레이크의 휠 실린더에 있어서, 상기 휠 실린더의 하우징 내부에 형성되어 에어의 통로가 되는 에어통로와; 상기 에어통로의 입구에 연통되고, 제어신호에 따라 에어탱크 내의 압축공기를 상기 에어통로의 입구를 통해 공급하는 냉각용 에어 공급부와; 상기 휠 실린더 내부의 브레이크 오일의 온도를 검출하는 온도 검출부와; 브레이크가 작동되면, 검출된 브레이크 오일 온도가 기화온도 보다 낮은 소정온도에 도달되면 상기 냉각용 에어 공급부를 작동시키어 휠 실린더에 냉각용 에어를 공급하는 브레이크 냉각 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 냉각장치의 구성을 나타낸 개략도,

도 2는 종래 냉각장치 중에서 에어튜브의 설치위치를 나타낸 부분단면도,

도 3은 본 발명의 구성을 나타낸 개략도,

도 4는 본 발명 중 휠 실린더의 하우징 단면도,

도 5는 본 발명 중 휠 실린더 하우징 내의 에어통로를 나타낸

하우징 단면도,

도 6은 본 발명 중 휠 실린더 하우징의 저면도,

도 7은 도 4의 좌측 하우징 부분 단면도,

도 8은 도 4의 우측 하우징 부분 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 휠 2 : 드럼

4 : 브레이크 슈 5 : 라이닝

6 : 리턴 스프링 7 : 더스트 카바

7a : 변형부 10 : 온도센서

11 : ECU 12 : 에어탱크

13 : 에어튜브 20 : 엑츄에이터

30 : 휠 실린더 31 : 하우징

40 : 에어통로 41 : 에어통로 입구

42 : 에어통로 출구 50 : 에어탱크

60 : 냉각용 에어 공급부 70 : 온도검출부

80 : 브레이크 냉각 제어부

본 발명의 실시예를 도 3 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명 브레이크의 휠 실린더 냉각장치는 브레이크 오일을 사용하는 브레이크의 휠 실린더에 있어서, 상기 휠 실린더(30)의 하우징(31) 내부에 형성되어 에어의 통로가 되는 에어통로(40)와; 상기 에어통로(40)의 입구(41)에 연통되고, 제어신호에 따라 에어탱크(50) 내의 압축공기를 상기 에어통로(40)의 입구(41)를 통해 공급하는 냉각용 에어 공급부(60)와; 상기 휠 실린더(30) 내부의 브레이크 오일의 온도를 검출하는 온도 검출부(70)와; 브레이크가 작동되면, 검출된 브레이크 오일 온도가 기화온도 보다 낮은 소정온도에 도달되면 상기 냉각용 에어 공급부(60)를 작동시키어 휠 실린더(30)에 냉각용 에어를 공급하는 브레이크 냉각 제어부(80)로 구성된다.

상기 에어통로(40)는 하우징(31) 내부에 형성된 것으로, 상기 에어통로(40)의 출구(41)는 드럼 외측을 향하게 형성한다.

즉, 상기 브레이크 냉각 제어부(80)는 브레이크가 작동되면, 검출된 브레이크 오일 온도가 오일의 기화온도 보다 낮게 설정된 소정온도에 도달되면(검출된 브레이크 오일 온도 ≥소정온도), 상기 냉각용 에어 공급부(60)를 작동시키어 휠 실린더(30)의 에어통로(40)에 냉각용 에어를 공급한다. 이에 따라, 냉각용 에어는 에어통로의 입구(41)로 공급되어 에어통로(40)를 통과한 후 에어통로의 출구(42)를 통해 드럼 외부로 배출된다.

따라서, 본 발명의 실시예는 휠 실린더(30)의 하우징(31) 내부의 에어통로(40)를 통과하는 에어로 휠 실린더(30)를 냉각시키고 나아가 휠실린더(30) 내부의 브레이크 오일을 냉각시키어 브레이크 오일의 온도가 설정된 소정온도 이상으로 높아지는 것을 방지한다. 즉, 브레이크 오일이 끓어올라 기포가 발생하는 베이퍼 록을 방지한다.

또한, 상기 온도 검출부(70)를 휠 실린더(30)에 설치하여 휠 실린더의 온도를 검출한다. 이에 따라, 상기 브레이크 냉각 제어부(80)는 검출된 휠 실린더 온도를 브레이크 오일 온도로 변환하고, 변환된 브레이크 오일 온도가 기화온도 보다 낮은 소정온도에 도달되면(변환된 브레이크 오일 온도 ≥소정온도), 상기 냉각용 에어 공급부(60)를 작동시키어 휠 실린더(30)의 에어통로(40)에 냉각용 에어를 공급하여 휠 실린더(30) 및 브레이크 오일을 냉각시킨다.

이에 따라, 브레이크 오일이 끓어오르는 것(베이퍼 록)을 방지하므로, 브레이크 성능이 저하되는 것을 방지하여 제동력을 확보하고 브레이크의 수명을 연장시키게 된다.

상기 본 발명의 실시예에서는 브레이크 본체가 드럼식 브레이크인 경우에 대하여 설명하였으며, 본 발명의 실시예는 브레이크 본체가 디스크식 브레이크인 경우에도 그대로 적용될 수 있다.

또한, 도 3에서 점선으로 나타낸 바와 같이, 종래와 마찬가지로 필요한 경우, 드럼의 온도를 검출하여 드럼과 라이닝 사이에서 발생하는 열을 냉각하기 위해 냉각용 에어를 공급하는 구성을 추가할 수 있다. 이때, 종래와 다르게 냉각용 에어가 드럼 내부가 아닌 드럼 외부에 공급되도록 에어튜브의 출구를 설치해야 한다.

본 발명 브레이크의 휠 실린더 냉각장치는 브레이크 오일을 사용하는 브레이크에 있어서, 휠 실린더의 하우징에 에어통로를 구비하고, 상기 에어통로로 에어를 분사하여 휠 실린더 내의 브레이크 오일을 냉각시키는 것으로, 브레이크 오일에 의한 베이퍼 록 현상을 방지하므로 브레이크 성능이 저하되는 것을 방지하여 제동력을 확보하고 브레이크의 수명을 연장시킬 수 있는 유용한 것이다.

Claims (3)

1. 브레이크 오일을 사용하는 브레이크의 휠 실린더에 있어서,

   상기 휠 실린더의 하우징 내부에 형성되어 에어의 통로가 되는 에어통로와;

   상기 에어통로의 입구에 연통되고, 제어신호에 따라 에어탱크 내의 압축공기를 상기 에어통로의 입구를 통해 공급하는 냉각용 에어 공급부와;

   상기 휠 실린더 내부의 브레이크 오일의 온도를 검출하는 온도 검출부와;

   브레이크가 작동되면, 검출된 브레이크 오일 온도가 기화온도 보다 낮은 소정온도에 도달되면 상기 냉각용 에어 공급부를 작동시키어 휠 실린더의 에어통로에 냉각용 에어를 공급하는 브레이크 냉각 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크의 휠 실린더 냉각장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 온도 검출부를 휠 실린더에 설치하여 휠 실린더의 온도를 검출하며,

   상기 브레이크 냉각 제어부는 검출된 휠 실린더 온도를 브레이크 오일 온도로 변환하고, 변환된 브레이크 오일 온도가 기화온도 보다 낮은 소정온도에 도달되면, 상기 냉각용 에어 공급부를 작동시키어 휠 실린더의 에어통로에 냉각용 에어를 공급하는 것을 특징으로 하는 브레이크의 휠 실린더 냉각장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 에어통로의 출구는 드럼 외측을 향하는 것을 특징으로 하는 브레이크의 휠 실린더 냉각장치.