KR100437205B1 - 디스크 브레이크의 피스톤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크 브레이크의 피스톤에 관한 것으로, 그 목적은 금속 피스톤을 엔지니어링 플라스틱 피스톤으로 대체적용시에 이의 구조를 개량하여, 내마모성이 큰 피스톤을 얻는 것이다.

본 발명에 따른 디스크 브레이크의 피스톤(200)은 인너패드플레이트(500)와 마찰하는 이의 선단부에 금속덮개와 같은 덮개 부재를 마련하는 것이다. 이를 통해 피스톤은 플라스틱으로서의 장점을 살려 가볍고 열전달율이 낮아 유체의 증기폐색 현상을 방지하면서도 반복적인 제동작용에 따른 과중한 압력에 의한 마모정도를 줄일 수 있어 디스크 브레이크의 전체적인 신뢰도를 향상시키는 것이다.

Description

디스크 브레이크의 피스톤{PISTON FOR DISK BRAKE}

본 발명은 디스크 브레이크에 관한 것으로, 더 상세하게는 디스크의 제동을 위해 패드플레이트를 가압하는 피스톤에 관한 것이다.

일반적으로 디스크 브레이크는 주행중의 자동차를 감속하거나 정지, 또는 정지 상태를 유지하기 위하여 휠과 함께 회전하는 원판형의 디스크를 양쪽에서 패드로 강하게 압박하여 제동력을 얻는 것이다.

도 1은 이러한 디스크 브레이크의 전체적인 구조를 보인 단면도이다.

종래 디스크 브레이크는 이에 도시한 바와 같이, 몸체를 이루는 캘리퍼 하우징(10)의 내부에 진퇴운동을 할 수 있도록 일정간격 이격된 한 쌍의 패드플레이트(50,60)가 설치되어 있다. 패드플레이트(50,60)는 그 일면에 인너패드(51)가 부착된 인너패드플레이트(50)와 아웃터패드(61)가 부착된 아웃터패드플레이트(60)로 구별되는데, 인너패드플레이트(50)는 후술하는 피스톤(20)과 접하여 작동한다. 그리고 이러한 인너패드(51)와 아웃터패드(61)사이에는 일정한 간극을 두고 일부 삽입되어 휠(미도시)과 함께 회전하는 원판상의 디스크(40)가 구비된다.

한편, 하우징(10)의 일 측에는 실린더(30)가 형성되며, 실린더(30)에는 선단부가 인너패드플레이트(50)의 타면과 접하도록 마련되며 유압에 의해 진퇴 운동하는 피스톤(20)이 설치되어 인너패드플레이트(50)를 가압하게 된다. 그리고 하우징(10)의 타측부에는 아웃터패드플레이트(60)의 타측면을 감싸도록 핑거부(Finger part,12)가 상부에서 하부로 절곡 연장되어 있는데, 이 핑거부는 제동시 아웃터패드플레이트(60)의 이면을 가압하여 아웃터패드(61)가 디스크(40)의 외측면에 밀착되도록 한다.

이와 같이 구성된 디스크 브레이크는 운전자가 브레이크 패달(미도시)을 밟게 되면, 미도시된 마스터실린더로부터 전달된 제동유압이 하우징(10)의실린더(30) 내부로 전달된다. 따라서 이 유압에 의해 피스톤(20)이 전진함으로써, 피스톤(20)의 선단부가 인너패드플레이트(50) 중심부를 디스크(40) 측을 향해 밀고 이에 부착된 인너패드(51)가 디스크(40)에 압착된다. 아울러 실린더(30)에는 유압이 잔존하기 때문에 캘리퍼 하우징(10)이 반대방향으로 이동하게 됨으로써, 핑거부(12)가 아웃터패드플레이트(60)를 디스크(40)측으로 밀게 되어 제동작용을 한다.

그런데, 기존의 피스톤은 대부분 금속으로 이루어져 있기 때문에 무게가 무거운 결점이 있으며, 또한 열전달율이 높기 때문에 인너패드플레이트(50)의 마찰열이 피스톤(20)을 통해 실린더(30) 내부의 유압을 형성하는 유체내로 전달되어 증기를 발생시키고 이 증기는 유로의 흐름을 방해게 된다. 따라서 근래에는 이의 개선을 위해 금속 대신 비중이 작고, 열전달율이 낮은 엔지니어링 플라스틱으로된 피스톤을 사용하기도 하지만 엔지니어링 플라스틱 피스톤의 경우 강도와 내열성능이 떨어져 금속재질의 인너패드플레이트(50)와 접촉되어 이를 디스크(40)쪽으로 밀어내는 피스톤(20)의 선단부에는 국부하중 집중에 의한 균열(70) 발생이 용이하여 브레이크 패드(51,61) 교환시 피스톤(20)을 분리 삽입하는 과정에서 국부하중을 가할 수 있는 보조 장비를 이용할 경우 피스톤(20)에 미세 균열(70)을 일으킬 수 있고, 이것은 고온/고압 작동 조건에서 내구가 진행됨에 따라 그 균열(70) 정도가 진행되어 브레이크 성능에 치명적인 문제점이 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 비중이 작고 열전달율이 낮은 엔지니어링 플라스틱 피스톤을 사용하면서도 높은 강도와 내열성능을 확보할 수 있을뿐만 아니라 국부하중에 의한 균열발생을 방지할 수 있는 디스크 브레이크의 피스톤을 제공하는 것이다.

도 1은 종래 디스크 브레이크의 구성을 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 실시 예를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 디스크 브레이크 피스톤과 덮개 부재를 확대한 사시도이다.

＊도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＊

100..하우징 110..실린더 120..핑거부 130..안착홈

200..피스톤 210..덮개 부재 300..씰 400..디스크

500..인너패드플레이트 510..인너패드

600..아웃터패드플레이트 610..아웃터패드

700..부시

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 실린더가 형성된 하우징, 상기 실린더에 설치되어 유압에 의해 진퇴하는 피스톤, 상기 피스톤의 동작에 의해 휠과 함께 회전하는 디스크를 가압 제동하도록 상기 디스크의 양측에 각각 배치되어 마찰 패드를 구비하는 인너패드플레이트와 아웃터패드플레이트를 포함하는 디스크 브레이크에 있어서,

상기 피스톤은 가볍고 열전달율이 낮은 엔지니어링 플라스틱 재질로 성형된 것으로 상기 인너패드플레이트와 접촉하는 상기 피스톤의 선단부에 엔지니어링 플라스틱보다 더 큰 강도와 높은 내열성을 부여하기 위하여 금속 덮개와 같은 덮개 부재를 피스톤 성형시 마련하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 전체적인 구조를 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 특징 되는 피스톤 부분을 확대한 사시도이다.

본 발명에 따른 디스크 브레이크는 도 2에 도시한 바와 같이, 외형 몸체를 이루며 일측에 실린더(110)가 형성된 캘리퍼 하우징(100), 자동차의 휠과 함께 회전하는 디스크(400)를 압지하는 한 쌍의 패드플레이트(500,600)를 구비한다. 또한 하우징(100)의 실린더(110)에는 제동유압에 의해 진퇴 운동하는 피스톤(200)이 설치되며, 하우징(100)의 타측부에는 제동작용시 후술하는 아웃터패드플레이트(600)를 작동시키는 핑거부(120)가 상부에서 하부로 절곡 연장되어, 아웃터패드플레이트(600)를 가압하도록 되어 있다.

한 쌍의 패드플레이트(500,600)는 하우징(100)의 핑거부(120)와 피스톤(200) 사이에 설치되는데, 이것은 일면에 인너패드(510)가 부착되며 타측면은 피스톤(200)의 선단부와 접하도록 배치되는 인너패드플레이트 (500)와, 일면에 아웃터패드(610)가 부착되며 타측면은 핑거부(120)의 내측면과 접하도록 배치되는 아웃터패드플레이트(600)로 이루어진다.

한편, 인너패드플레이트(500)와 접촉하여 인너패드(510)를 디스크(400)쪽으로 미는 피스톤(200)은 엔지니어링 플라스틱 재질로 성형된 본 발명의 특징적인 요소로 인너패드플레이트(500)와의 사이에 금속 덮개와 같은 덮개 부재(210)가 형성되어 있다.

엔지니어링 플라스틱으로 만들어진 피스톤(200)은 컵모양의 형상을 하고 있어 그 내부가 비어 있으며 인너패드플레이트(500)와 접하는 선단부가 개방되어 있다. 이 선단부는 금속재질의 인너패드플레이트(500)와 접하는 부분으로 특별히 높은 강도와 내열성이 요구되는데 이를 위해서 피스톤의 선단부에는 금속덮개와 같은 덮개 부재를 피스톤의 선단부를 감쌀 수 있도록 선단부 모양 그대로 피스톤(200) 사출성형시 금형 안에 삽입물로서 함께 첨가하여 성형하였다.

인너패드플레이트(500)와 접하는 피스톤(200)의 선단부를 안팎으로 감싸는 덮개 부재(210)는 도 3에 나타낸 바와 같이 그 전면부(210a)와 외측연장부(210b) 사이의 모서리 부분에 소종의 곡률을 주어 둥글게 곡면부(220)를 형성하였다. 이곡면부(220)는 성형중 재료의 유동이 좋아지고 쉽게 성형할 수 있으며 수축에 의한 변형을 막을 수 있다. 또한 이 곡면부(220)는 실린더(110) 내부로 이물질 삽입을 방지하기 위한 부시(700)가 장착되는 피스톤(200) 외주면에 있는 홈(230)의 예각 때문에 피스톤(200) 사출성형시 피스톤(200) 선단부로 가해지는 압력의 불균형으로 발생하는 과도한 응력집중을 막을 수 있어 균열을 방지할 수 있다. 또한 이 덮개 부재(210)의 전면부(210a)와 이어지는 내측연장부(210c)의 끝단에는 덮개 부재(210)와 피스톤(200)의 결속을 강화하기 위한 절곡부(240)가 피스톤(200)의 내주면과 외주면 사이로 혼입되도록 굽어져 있고, 피스톤(200)의 사출성형시 공기의 밀집에 의한 재료의 충전불량 및 균열을 예방하기 위하여 덮개 부재(210)의 전면부(210a)와 내측연장부(210c)에는 원형의 배기공(250)이 관통되어 설치되었다.

다음은 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 작동을 설명한다.

먼저, 차량이 움직이고 있으면 휠(미도시)과 함께 디스크도(400)도 같이 회전한다. 이러한 상태에서 운전자가 브레이크패달(미도시)을 밟게 되면 배력장치(미도시)에서 기압차에 의해 배력이 형성되고, 이 힘에 의해 마스터실린더(미도시)에서 제동유압이 형성되어 유압라인(미도시)을 통해 하우징(100)의 실린더(110) 내부로 전달된다.

계속하여 실린더(110)에 내장된 피스톤(200)이 전진함에 따라 진퇴운동가능하게 설치된 인너패드플레이트(500)가 내측으로 전진하게 되고, 인너패드(510)가 회전하는 디스크(400)의 측면과 마찰함으로써 제동작용을 하게 된다. 아울러 실린더(110)에 유압이 잔존하기 때문에 캘리퍼 하우징(100) 자체가 반대방향으로 밀리게 되고, 동시에 이와 일체로 절곡 연장되게 성형된 핑거부(120)가 아웃터패드플레이트(600)의 타측면을 밀어 아웃터패드(610)를 디스크(400)의 측면부에 압착시킴으로써, 제동력을 발생한다.

그리고 브레이크패달(미도시)을 놓으면, 피스톤(200)은 씰(300)의 탄성 복원력으로 인해 원위치로 복원되고 다시 디스크(400)와 패드(510,610)가 일정간격 이격된다.

따라서 이러한 제동작용이 반복되면 인너패드플레이트(500)를 밀어 제동작용을 하고, 디스크(400)와 패드(510,610) 사이의 고온의 마찰열에도 잘 견뎌야 하는 피스톤(200)으로써는 그 선단부에 강한 내마모성이 요구되는데, 엔지니어링 플리스틱 경우에 가볍고 열전달율은 낮으나 금속에 비해 내마모성 및 내열성이 떨어진다.

이때, 인너패드플레이트(500)에 접하는 피스톤의 선단부는 본 발명의 특징적인 것으로 이 부분에 금속덮개와 같은 덮개 부재(210)를 형성함으로써 엔지니어링 플라스틱 피스톤(200)의 내마모성 및 내열성을 현저히 향상시킬 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 피스톤은 가볍고 열전달율이 낮은 엔지니어링 플라스틱으로 제작하여 무겁고 열전달율이 높은 금속 피스톤의 단점을 극복하였다. 반면에 금속재질의 인너패드플레이트와 접하여 고강도와 고내열성이 요구되는 그 선단부에는 금속덮개와 같은 덮개 부재를장착했다. 따라서 비중이 작고 열전달율도 작아서 금속 피스톤의 단점을 극복한 엔지니어링 플라스틱 피스톤은 덮개 부재를 장착함으로써 그의 장점을 살리면서 강한 내마모성과 내열성 또한 얻게 되었다.

Claims (5)

1. 내부에 실린더가 형성된 하우징, 상기 실린더에 설치되어 유압에 의해 진퇴하는 피스톤, 상기 피스톤의 동작에 의해 휠과 함께 회전하는 디스크를 가압 제동하도록 상기 디스크의 양측에 각각 배치되어 마찰 패드를 구비하는 인너패드플레이트와 아웃터패드플레이트를 포함하는 디스크 브레이크에 있어서,

   상기 피스톤은 엔지니어링 플라스틱 재질로 성형된 것으로 상기 인너패드플레이트와 접하는 상기 피스톤의 선단부에는 강성을 보강하기 위한 덮개 부재가 마련되고, 상기 덮개 부재는 상기 피스톤의 단부를 덮는 전면부, 상기 전면부에서 절곡 연장되어 피스톤의 외면을 덮는 외측 연장부, 상기 전면부에서 절곡 연장되어 피스톤의 내면을 덮는 내측 연장부를 포함하며, 상기 전면부와 상기 내측 연장부에는 상기 피스톤의 사출 성형시 공기 밀집에 의한 재료의 충전 불량 및 균열을 예방하기 위한 배기공이 마련된 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크의 피스톤.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 전면부와 상기 외측 연장부가 만나는 모서리부에는 상기 피스톤의 사출 성형시 과도한 응력집중을 막아주는 소정 곡률의 곡면부가 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크의 피스톤.
4. 제 1항에 있어서, 상기 내측 연장부의 단부에는 상기 피스톤의 성형시 상기 피스톤과 상기 덮개 부재와의 결속을 강화하기 위해 상기 피스톤 내부에 혼입 되는 절곡부를 가지는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크의 피스톤.
5. 삭제