KR100444459B1 - 자동차의 디스크 브레이크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 디스크 브레이크에 관한 것으로, 마찰재인 패드(30)를 가압하는 피스톤(20)이 외측의 제 2피스톤(22)과 이의 내측에 삽입된 제 1피스톤(21)으로 이루어지며, 이 제 1피스톤(21)은 컵형상의 하단이 캘리퍼(10)의 유압포트(11)측에 형성된 1차 유압전달부(12)에 삽입되고 상단은 상기 패드(30)의 백플레이트(31)에 형성된 홈(31a)에 삽입되어 스프링(32)에 의해 지지되는 구조로 이루어져 있다. 또한, 상기 스프링(32)는 급제동시 발생하는 일정크기 이상(일반적으로 감속도 0.6G 이상일때의 유압)의 유압이 전달될 때 제 1스프링(21)에 의해 압축될 수 있는 스프링강도를 가진다.

따라서, 급제동시에는 상기 제 1스프링(21)이 1차 유압전달부(12)로부터 이탈되어 제 1,2스프링(21,22) 모두에 유압이 작용함으로써 패드(30)를 밀어주는 힘이 배가되어 급제동시 필요한 제동력을 확보할 수 있도록 된 것이다.

따라서, 급제동시의 제동력 추가 확보를 위해 엔진룸 내에 설치되던 유압부스터 제어장치를 설치할 필요가 없게 됨으로써 비용이 절감되고, 엔진룸 레이아웃도 용이해지는 효과가 있다.

Description

자동차의 디스크 브레이크{disk brake of vehicles}

본 발명은 자동차의 디스크 브레이크에 관한 것으로, 특히 급제동시 보조 제동 시스템의 사용없이 자체의 작용에 의하여 필요 제동력을 확보할 수 있도록 된 자동차의 디스크 브레이크에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 브레이크 시스템은 운전자의 조작력을 받아 들이는 브레이크 페달과, 이 브레이크 페달로 입력된 답력을 유압으로 전환하는 마스터실린더, 이 마스터실린더의 발생유압을 배력시키는 부스터 및, 부스터에서 배력된 유압을 전달받아 최종적으로 제동력을 발생시키는 브레이크 본체로 구성된다.

상기 브레이크 본체는 마찰 발생 방식에 따라 디스크와 패드간의 마찰을 이용하는 디스크 브레이크와 드럼과 슈우간의 마찰을 이용하는 드럼 브레이크로 구분된다.

이중 상기 디스크 브레이크는 도 1에 도시된 바와 같이, 너클에 고정되는 캘리퍼(10)의 내부에 유압으로 작동되는 피스톤(20)과, 이 피스톤(20)에 의해 밀려지는 패드(30)가 내장되고, 이 패드(30)의 사이에 허브에 장착되어 휠과 동시에 회전되는 디스크(40)가 위치된 구조로 이루어져 있어서, 운전자가 브레이크 페달을 밟아 마스터실린더에서 발생된 유압에 의해 상기 피스톤(20)이 패드(30)를 디스크(40)에 밀어붙여 마찰시킴으로써 제동력이 발생하도록 되어 있다.

한편, 자동차의 브레이크 시스템에는 운전자의 편의를 위해 강하게 페달을 조작하지 않아도 상기 피스톤(20)에 가해지는 유압의 크기를 증가시켜 충분한 제동력을 발생시킬 수 있도록 하기 위하여 부스터를 설치하고 있다.

상기 부스터는 흡기매니폴드에서 발생하는 진공압과 대기압의 차이를 이용하는 것으로서, 마스터실린더의 푸시로드에 가해지는 힘을 직접 배력하거나 마스터실린더로부터 발생된 유압을 배력하여 피스톤(20)에 가해지는 유압의 증가를 통해 제동력을 증대시키는 작용을 한다.

그런데, 정상적인 제동상황에서와는 달리 위급한 상황의 급제동시에는 보다 더 큰 제동력이 필요하게 되는바, 따라서 종래에는 급제동시 운전자가 비정상적으로 브레이크 페달을 빠르고 강하게 조작하는 것을 센서를 통해 감지하고(페달의 작동속도와 그에 의한 라인내 유압의 증가량을 감지한다.) 제어유니트가 별도로 설치된 액츄에이터를 작동시켜 필요한 제동력을 추가로 확보할 수 있도록 하는 유압부스터 제어장치를 이용하였다.

그러나, 이러한 유압부스터 제어장치는 그 구조가 복잡하고 고가이며, 엔진룸내에 설치되므로 레이아웃상의 곤란함을 야기시키는 문제점이 있었다.

따라서, 브레이크 본체 내의 피스톤 수를 증가시킴으로써 제동력을 배가시키는 방법을 고려해 볼 수 있겠으나, 이와 같이 상호 동일하게 작동하는 피스톤의 수를 단순히 증가시키는 것은 급제동상황의 발생정도를 고려해볼 때 용량의 과도 설계(over design)로서 원가면에서도 바람직하지 아니하다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점들을 감안하여 안출된 것으로, 피스톤의 구조를 변경하여 급제동시 일정 크기 이상의 큰 유압이 전달되면 피스톤이 패드를 누르는 힘이 배력되어 급제동에 충분한 제동력을 추가로 확보할 수 있게 됨으로써 엔진룸내에 별도로 유압부스터 제어장치를 설치할 필요가 없도록 된 자동차의 디스크 브레이크를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 디스크 브레이크의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 단면도,

도 3은 본 발명의 작동상태도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 캘리퍼, 11 : 유압포트,

12 : 1차 유압전달부, 21 : 제 1피스톤,

22 : 제 2피스톤, 30 : 패드,

31 : 백플레이트, 31a : 홈,

32 : 스프링, 40 : 디스크,

50 : 시일링, 60 : 더스트커버.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 캘리퍼의 내부에 패드와 이패드를 가압하는 피스톤을 구비하고, 상기 패드의 사이에 디스크가 위치되는 자동차의 디스크 브레이크에 있어서, 상기 피스톤이 급제동시가 아닌 보통의 작동 유압에서 작동하는 제 1피스톤과, 일정 크기 이상의 유압이 발생되는 급제동시에 상기 제 1피스톤과 함께 작동하는 제 2피스톤으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서, 평소 작동하지 않던 제 2피스톤이 급제동시에 작동하여 제동력의 배력이 이루어짐으로써 유압부스터 제어장치를 설치할 필요가 없게 되는 것이다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 단면도로서, 본 발명은 캘리퍼(10)의 내부에 유압포트(11)를 통해 유압을 전달받는 피스톤(20)과, 이 피스톤(20)에 의해 밀려지는 패드(30)와, 이 패드(30)의 사이에 위치되어 패드(30)와의 마찰에 의해 제동력을 발생시키는 디스크(40)를 포함하여 이루어진다.

상기 피스톤(20)은 내측의 제 1피스톤(21)과 외측의 제 2피스톤(22)으로 구분된다.

상기 제 1피스톤(21)과 제 2피스톤(22)은 컵형의 물품으로서, 제 2피스톤(22)의 중앙에 형성된 삽입홀을 통해 제 1피스톤(21)이 삽입되어 있으며, 두 피스톤 모두 컵형상의 받침에 해당되는 하단 부분이 상기 유압포트(11)쪽으로 향하여 있고, 상부 테두리에 해당되는 상단 부분이 패드(30)가 부착된 백플레이트(31)에 접하도록 설치된다.

상기 제 1피스톤(21)과 제 2피스톤(22)이 내장된 캘리퍼(10)내 공간(실린더)의 유압포트(11)측 부분에는 제 1피스톤(21)의 외경에 해당되는 원형의 공간인 1차유압전달부(12)가 형성되어, 여기에 제 1피스톤(21)의 하단 부분이 삽입되는 상태로 설치된다.

상기와 같은 상태에서, 제 1피스톤(21)의 반대편 상단 부분은 상기 백플레이트(31)의 접촉면에 형성된 홈(31a)에 삽입되어 있으며, 이 홈(31)에는 스프링(32)이 구비되어 제 1피스톤(21)을 지지하며, 이 스프링(32)은 제 1피스톤(21)이 상기 1차 유압전달부(12)로 보통 크기의 유압이 입력된 경우에는 압축되지 않고, 급제동시 입력되는 일정 크기 이상의 유압(보통 0.6G 이상) 이 입력되어야 압축되는 크기의 스프링강도를 가진다.

한편, 상기 제 1피스톤(21)과 제 2피스톤(22)의 사이 및 제 2피스톤(22)과 상기 캘리퍼(10)의 사이에는 오일의 누출을 막기 위한 시일링(50)이 설치되며, 제 2피스톤(22)의 상단 부분 측면과 캘리퍼(10) 사이에는 먼지 등의 오염물이 외부로부터 침투하는 것을 막기 위한 더스트커버(60)가 설치된다.

이하, 본 발명의 작동을 설명한다.

급제동시의 감속도 0.6G 이하의 제동유압이 유압포트(11)를 통해 입력되는 보통의 제동상태일 경우 상기 스프링(32)은 압축되지 않고 강체로서 작용하게 되므로 유압은 상기 1차 유압전달부(12)에만 작용하여 제 1피스톤(21)에만 압력을 가한다. 이때 제 1피스톤(21)을 밀어주는 힘의 크기는 입력된 유압의 크기에 제 1피스톤(21)의 하단부 면적을 곱한 값으로서( P(압력) = F(힘)/A(면적) 즉, F = P·A ) 보통의 제동시에는 이 힘에 의해서만 제동작용이 일어난다.

반면, 위급상황이 발생하여 운전자가 급제동을 실시하면 즉, 브레이크 페달을 보통의 경우보다 빠르고 강하게 조작하여 상기 유압포트(11)를 통해 1차유압전달부(12)로 입력되는 유압이 0.6G이상의 크기가 되면, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 스프링(32)이 압축되어 제 1피스톤(21)의 하단이 1차 유압전달부(12)로부터 이탈되며, 이로써 유압은 상기 제 2피스톤(22)에도 전달된다.

따라서, 제 1피스톤(21)과 제 2피스톤(22)이 함께 패드(30)를 밀어주게 되는데, 이때의 힘은 입력된 유압의 크기에 제 1피스톤(21)의 하단부 면적과 제 2피스톤(22)의 하단부 면적의 합을 곱한 값으로서 면적이 늘어난 만큼의 배력작용이 일어난다.

즉, 입력된 유압 자체의 크기가 증가한 것에 더하여 이 유압이 작용하는 면적의 크기도 증가하여 피스톤(20 ; 제 1,2피스톤의 총칭)이 패드(30)를 밀어주는 힘이 크게 증가하도록 된 것이다.

따라서, 패드(30)와 디스크(40)간에 강력한 마찰이 발생하여 급제동에 필요한 충분한 제동력을 확보할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 브레이크 본체 자체에서 급제동에 필요한 제동력을 추가로 확보할 수 있게 되므로 별도의 유압부스터 제어장치를 엔진룸 내에 설치할 필요가 없게 됨으로써 비용절감의 효과가 있으며, 엔진룸내 여러 장치들의 위치를 배열함에 있어서도 설계자유도가 일층 향상되는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 캘리퍼(10)의 내부에 패드(30)와 이 패드(30)를 가압하는 피스톤(20)을 구비하고, 상기 패드(30)의 사이에 디스크(40)가 위치되는 자동차의 디스크 브레이크에 있어서,

   상기 피스톤(20)은 상단이 패드(30)의 백플레이트(31)에 접촉된 제2피스톤(22)과 이 제 2피스톤(22)에 형성된 삽입홀에 삽입된 제 1피스톤(21)으로 이루어지며, 이 제 1피스톤(21)은 하단이 캘리퍼(10)의 유압포트(11)측 부분에 형성된 제 1유압전달부(12)에 삽입됨과 더불어 상단은 상기 패드(30)의 백플레이트(31)에 형성된 홈(31a)에 삽입되어 스프링(32)에 의해 지지되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 디스크 브레이크.
2. 제 1항에 있어서, 상기 스프링(32)은 급제동시에 해당되는 일정 크기 이상의 압력(설정값임)을 갖는 유압이 1차유압전달부(12)로 입력되었을 경우 압축되는 스프링강도를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차의 디스크 브레이크.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1피스톤(21)과 제 2피스톤(22)의 사이 및 이 제 2피스톤(22)과 캘리퍼(10)의 사이에는 시일링(50)이 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 디스크 브레이크.