KR101613662B1 - 차량용 브레이크 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치는, 외부공기가 흡입되는 공기흡입부와, 흡입된 공기를 차량의 브레이크 디스크로 토출시키는 공기토출부를 구비하되, 상기 공기흡입부와 공기토출부 사이에 만곡부가 형성된 에어덕트; 상기 만곡부 내벽에 장착되어, 상기 에어덕트 내부를 흐르는 공기에 포함된 이물질을 걸러내는 필터;를 포함한다. 본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치를 이용하면, 외부로부터 공기를 흡입한 후 브레이크 디스크 측으로 토출시켜 상기 브레이크 디스크를 공랭식으로 냉각시킬 수 있고, 공기가 흡입되는 에어덕트의 유로단면이 넓게 확보되더라도 먼지나 이물질이 브레이크 디스크 측으로 토출되지 아니하도록 할 수 있어 브레이크 디스크 냉각효율을 높이면서 브레이크 디스크의 오염 및 손상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

Description

차량용 브레이크 냉각장치 {Brake cooling system for vehicle}

본 발명은 차량용 브레이크 디스크 측으로 공기를 분사하여 냉각시키기 위한 냉각장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 흡입되는 공기 유로 상에 필터가 마련되어 브레이크 디스크 측으로 이물질이 토출되지 아니하도록 구성되는 차량용 브레이크 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 제동장치는 주행중의 차량을 감속 또는 정지시킴과 동시에 주차상태를 유지하기 위해 사용되는 장치로서, 대개 마찰력을 이용하여 자동차의 운동에너지를 열 에너지로 바꿈으로써 제동을 수행한다.

상기한 차량의 제동장치는 크게 주행중에 차량의 감속 및 정지를 위해 사용되는 주 브레이크와 차량을 주차상태로 유지하기 위한 주차 브레이크로 나뉘게 된다.

여기서, 상기 주 브레이크는 이용자가 페달을 밟을 때 발생하는 답력을 각 차륜에 전달하는 브레이크의 조작기구에 따라, 로드 또는 와이어를 이용하는 기계식과, 유압을 이용하여 브레이크를 작동시키는 유압식과, 압축공기를 이용하여 브레이크를 작동시키는 공기식으로 구분된다.

또한, 상기 제동력 작동 수단에 따라, 휠의 안쪽에 장착된 브레이크 드럼에 브레이크 슈를 밀착시켜 제동력을 발생시키는 드럼식 브레이크와, 바퀴와 함께 회전되는 브레이크 디스크에 제동 패드를 밀착시켜 제동력을 발생시키는 디스크식 브레이크로 구분되기도 한다.

종래 기술에 따른 차량의 브레이크는 마찰작용에 의해 제동력을 확보하는 구조로 구성되나 상기 브레이크를 강제적으로 냉각시키기 위한 별도의 장치가 구비되지 않으므로, 상기 브레이크의 고속 및 연속 제동시 다량의 열이 발생되어 상기 브레이크는 과열 상태가 되고, 따라서 상기 브레이크의 냉각성능의 저하로 인해 상기 브레이크의 제동력이 감소됨과 아울러 제동시 시끄러운 마찰음이 발생되는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같은 브레이크의 과열로 인해 구배로에서는 상기 브레이크가 차츰 말을 안 듣는 페이드(fade) 현상이 일어나고, 특히 유압식 브레이크의 경우에는 작동유체가 증발되어 압력의 전달이 불가능하게 되는 베이퍼 록(vapor lock) 현상이 발생되는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 외부로부터 공기를 흡입하여 차량의 브레이크 디스크 측으로 배출시킴으로써, 상기 브레이크 디스크를 공랭식으로 냉각시키는 브레이크 냉각 시스템이 제안된바 있다. 언급한 종래의 브레이크 냉각 시스템은 드라이브 샤프트에 미세한 공기유로가 형성되어, 상기 공기유로를 통해 흡입된 외부공기가 브레이크 디스크 측으로 배출되도록 함으로써, 상기 브레이크 디스크를 냉각시키도록 구성된다.

그러나 상기 종래의 브레이크 냉각 시스템은, 공기가 흡입되는 유로가 매우 좁게 제작되므로 브레이크 디스크 측으로 토출되는 공기유량이 매우 적고, 이에 따라 브레이크 디스크의 냉각성능을 높이는데 한계가 있다는 단점이 있다. 물론, 공기가 흡입되는 유로를 매우 넓게 제작하면 공기 유량이 증가하고 냉각성능이 향상될 수 있지만, 외부로부터 유입되는 공기의 유로단면적이 너무 넓으면 공기뿐만 아니라 각종 이물질까지 흡입되어 브레이크 디스크로 토출되는바, 상기 브레이크 디스크가 오염되거나 손상될 우려가 있다.

KR 10-0962966 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 외부로부터 공기를 흡입한 후 브레이크 디스크 측으로 토출시켜 상기 브레이크 디스크를 냉각시키되, 공기가 흡입되는 에어덕트의 유로단면이 넓게 확보되더라도 먼지나 이물질이 브레이크 디스크 측으로 토출되지 아니하도록 할 수 있는 차량용 브레이크 냉각장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치는, 외부공기가 흡입되는 공기흡입부와, 흡입된 공기를 차량의 브레이크 디스크로 토출시키는 공기토출부를 구비하되, 상기 공기흡입부와 공기토출부 사이에 만곡부가 형성된 에어덕트; 상기 만곡부 내벽에 장착되어, 상기 에어덕트 내부를 흐르는 공기에 포함된 이물질을 걸러내는 필터;를 포함한다.

상기 만곡부는 공기유동 방향이 90도 이상 전환되도록 90도 이상 벤딩되며, 상기 필터는 상기 만곡부의 내벽 중 상기 공기흡입구를 향하는 측에 장착된다.

상기 만곡부의 내벽 중 상기 필터가 장착되는 부위에는 상기 필터가 인입될 수 있는 오목부가 형성되어, 상기 만곡부의 내벽과 상기 필터의 일측 표면은, 하나의 연속된 면을 이룬다.

상기 오목부의 바닥면과 상기 필터 사이에는 에어갭이 형성된다.

상기 공기흡입부는 차량의 프론트범퍼 선단측에 위치되고, 상기 만곡부와 상기 공기토출부 사이에는 벨로우즈관이 마련된다.

본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치를 이용하면, 외부로부터 공기를 흡입한 후 브레이크 디스크 측으로 토출시켜 상기 브레이크 디스크를 공랭식으로 냉각시킬 수 있고, 공기가 흡입되는 에어덕트의 유로단면이 넓게 확보되더라도 먼지나 이물질이 브레이크 디스크 측으로 토출되지 아니하도록 할 수 있어 브레이크 디스크 냉각효율을 높이면서 브레이크 디스크의 오염 및 손상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치의 장착구조를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치의 내부구조를 도시하는 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치 제2 실시예의 내부구조를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치 제3 실시예의 내부구조를 도시하는 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치의 장착구조를 도시하는 개략도이고, 도 2는 본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치의 내부구조를 도시하는 단면도이다.

본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치는 외부로부터 공기를 흡입시켜 타이어(10)에 장착된 브레이크 디스크(20) 측으로 토출시킴으로써, 상기 브레이크 디스크(20)를 공랭방식으로 냉각시키기 위한 냉각장치의 일종으로서, 흡입된 공기에 먼지나 이물질이 혼합되어 있더라도 먼지나 이물질이 브레이크 디스크(20) 측으로 토출되지 아니하도록 흡입된 공기를 여과시키는 기능을 구비한다는 점에 가장 큰 특징이 있다.

즉, 본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치는, 외부공기가 흡입되는 공기흡입부(110)와 흡입된 공기를 차량의 브레이크 디스크(20)로 토출시키는 공기토출부(120)를 구비하는 에어덕트(100)와, 상기 에어덕트(100) 내부를 흐르는 공기를 여과시키기 위한 필터(200)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 필터(200)가 에어덕트(100)의 유로를 가로지르도록 배치되면 에어덕트(100) 내부를 흐르는 공기의 유속이 현저히 저감되어 브레이크 디스크(20) 측으로 토출되는 공기의 유량이 감소되고, 이에 따라 브레이크 디스크(20) 냉각효율이 저하된다는 문제가 야기된다. 본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치는, 에어덕트(100) 내부를 흐르는 공기를 여과시키되 공기의 유속 및 유량이 저하되지 아니하도록, 에어덕트(100) 중 공기흡입부(110)와 공기토출부(120) 사이에 만곡부(140)가 형성되고, 상기 필터(200)가 만곡부(140) 내벽에 장착된다는 점에 구성상의 특징이 있다.

에어덕트(100) 중단에 만곡부(140)가 형성되면, 공기흡입부(110)로 유입된 공기가 만곡부(140)를 지나는 동안 만곡부(140)의 내벽에 부딪힌 후 공기토출부(120)를 향해 흐르게 되는바, 필터(200)가 만곡부(140) 내벽에 장착되더라도 공기 내에 혼합되어 있던 먼지 및 이물질이 필터(200)에 포집될 수 있게 된다. 즉, 본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치는, 브레이크 디스크(20)로 토출되는 공기의 유량이 저감되지 아니하면서 에어덕트(100) 내부를 지나는 공기를 여과시킬 수 있으므로, 브레이크 디스크(20) 냉각효율을 높게 유지시킨다는 목적과 브레이크 디스크(20)의 오염 및 손상을 방지한다는 목적을 모두 달성할 수 있다는 점에 효과상의 특징이 있다.

본 실시예에서는 하나의 에어덕트(100)에 만곡부(140)가 한 군데 형성되고, 필터(200)가 하나만 장착되는 구조만을 도시하고 있으나, 상기 만곡부(140)는 하나의 에어덕트(100)에 여러 군데 형성되고, 필터(200) 역시 다수 개 장착될 수 있다. 이와 같이 만곡부(140)와 필터(200)가 복수 개 구비되면 공기 여과율은 향상되지만 공기 유량이 감소하게 되는바, 상기 만곡부(140)와 필터(200)의 개수는 에어덕트(100)로 유입되는 공기의 특성 및 브레이크 디스크(20)의 특성 등 여러 조건에 따라 적절하게 선정됨이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치는 만곡부(140)와 필터(200)가 하나씩만 구비되더라도 공기 여과효율을 극대화시킬 수 있도록 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 만곡부(140)는 공기유동 방향이 90도 이상 전환되도록 90도 이상 벤딩된 형상으로 형성되고, 상기 필터(200)는 상기 만곡부(140)의 내벽 중 상기 공기흡입구를 향하는 측에 장착됨이 바람직하다.

도 2에 도시된 바와 같이 만곡부(140)가 90도 이상 벤딩되면, 공기흡입부(110)로 유입된 공기가 만곡부(140)의 내벽(더 명확하게는 공기흡입부(110)를 향하는 내벽)에 부딪힌 후 공기토출부(120)로 흐르게 되는데, 상기 언급한 바와 같이 필터(200)가 만곡부(140)의 내벽 중 상기 공기흡입구를 향하는 측에 장착되면 에어덕트(100) 내부를 흐르는 공기 대부분이 필터(200)에 부딪히게 된다. 따라서 공기와 함께 에어덕트(100) 내부를 흐르던 먼지 및 이물질은 관성에 의해 필터(200) 내측에 묻히고, 깨끗하게 여과된 공기만이 브레이크 디스크(20) 측으로 토출된다는 장점 즉, 공기 여과율을 극대화시킬 수 있다는 장점이 있다. 또한, 상기 언급한 바와 같이 만곡부(140)의 내벽 중 상기 공기흡입구를 향하는 측에 필터(200)를 설치하는 경우, 필터(200) 개수를 최소화시키면서 에어덕트(100) 내의 공기를 대부분 여과시킬 수 있게 되는바, 본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치의 제조비용을 최소화시킬 수 있다는 장점도 기대할 수 있다.

한편, 별도의 에어펌프 없이도 에어덕트(100)의 공기흡입부(110)로 다량의 공기가 흡입될 수 있도록, 상기 공기흡입부(110)는 차량의 프론트범퍼(30) 선단측에 위치됨이 바람직하다. 이와 같이 상기 공기흡입부(110)가 차량의 프론트범퍼(30) 선단측에 위치되면, 차량이 주행함에 따라 공기흡입부(110)로 다량의 공기가 흡입되는바, 별도의 동력원 없이도 브레이크 디스크(20) 측으로 보다 많은 양의 공기가 토출될 수 있고, 이에 따라 브레이크 디스크(20) 냉각효율을 극대화시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한, 공기가 토출되는 위치는 차량의 종류 및 브레이크 디스크(20)의 종류 등 여러가지 조건에 따라 약간씩 조정이 필요할 수 있다. 따라서 상기 에어덕트(100)는 공기의 토출방향을 일정 수준 조정할 수 있도록, 상기 만곡부(140)와 공기토출부(120) 사이에 벨로우즈관(130)이 마련될 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치 제2 실시예의 내부구조를 도시하는 단면도이다.

에어덕트(100) 내에 장착되는 필터(200)는 두께가 두꺼울수록 먼지 및 이물질 포집용량이 증가하게 되는데, 도 2에 도시된 바와 같이 만곡부(140) 내벽이 매끈한 곡면으로 형성되면 상기 필터(200)의 두께가 기준치 이상 두꺼워지는 경우, 공기의 흐름을 저해할 수 있다. 또한, 상기 필터(200)가 만곡부(140) 내벽면으로부터 돌출되면, 에어덕트(100) 내부를 흐르는 공기의 유동압에 의해 만곡부(140) 내벽면으로부터 탈거될 우려도 발생된다.

본 발명에 의한 차량용 브레이크 디스크 냉각장치는 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 도 3에 도시된 바와 같이 만곡부(140)의 내벽 중 필터(200)가 장착되는 부위에 필터(200)가 인입될 수 있는 오목부(150)가 형성될 수 있다. 이와 같이 만곡부(140) 내벽에 오목부(150)가 형성되어 상기 필터(200)가 오목부(150)에 묻히도록 장착되면, 필터(200)가 만곡부(140) 내벽면으로부터 돌출되지 아니하게 되므로, 에어덕트(100) 내부를 흐르는 공기의 흐름이 필터(200)에 의해 저해되거나, 필터(200)가 만곡부(140) 내벽으로부터 탈거되는 현상을 방지할 수 있게 된다.

이때, 오목부(150)가 과도하게 깊게 형성되어 필터(200)가 오목부(150)에 깊숙히 인입되면, 필터(200)에 부딪힌 공기가 오목부(150)로부터 빠져나오는 과정에서 과도한 와류가 형성되어 진동이나 소음이 발생될 우려가 있는바, 상기 만곡부(140)의 내벽과 필터(200)의 일측(도 4에서는 하측) 표면은 하나의 연속된 면을 이루도록 구성됨이 바람직하다.

도 5는 본 발명에 의한 차량용 브레이크 냉각장치 제3 실시예의 내부구조를 도시하는 단면도이다.

필터(200)의 후면(더 명확하게는 만곡부(140)의 내벽을 향하는 면)이 만곡부(140) 내벽면에 밀착되면, 필터(200)를 향해 고속으로 유동하는 공기가 필터(200)를 통과한 즉시 만곡부(140) 내벽면을 타격하게 되므로, 타격음 및 타격진동이 크게 발생될 우려가 있다.

본 발명에 의한 차량용 브레이크 디스크 냉각장치는 상기 언급한 타격음 및 타격진동을 감소시킬 수 있도록, 도 5에 도시된 바와 같이 오목부(150)의 바닥면과 필터(200) 사이에 에어갭(154)이 형성될 수 있다. 즉, 오목부(150)의 측벽에 계단 형태의 안착턱(152)이 형성되어, 필터(200)의 가장자리 부위가 상기 안착턱(152)에 안착되도록 함으로써, 오목부(150) 바닥면과 필터(200) 사이에 에어갭(154)이 확보되도록 할 수 있다.

이와 같이 오목부(150) 바닥면과 필터(200) 사이에 에어갭(154)이 마련되면, 필터(200)를 통과한 공기가 곧바로 오목부(150) 바닥면을 타격하지 아니하고 일정의 완충공간 역할을 하는 에어갭(154)을 통과한 후 오목부(150) 바닥면을 타격하게 되므로, 상기 언급한 타격음 및 타격진동을 현저히 저감시킬 수 있다는 장점이 있다.

한편, 필터(200)를 향해 유동하는 공기는 유동속도가 매우 빠르므로 필터(200)를 향해 유동하는 공기에 혼합되어 있던 먼지 및 이물질은 필터(200)를 쉽게 통과할 수 있지만, 오목부(150)에 부딪힌 후 반사되는 공기는 유속이 현저히 떨어지므로 필터(200)를 한 번 통과한 먼지 및 이물질은 필터(200)를 통과하기 어렵게 된다. 따라서 본 실시예에 도시된 바와 같이 오목부(150) 바닥면과 필터(200) 사이에 에어갭(154)이 마련되면, 필터(200)를 통과한 먼지 및 이물질이 에어갭(154) 내에 포집되므로, 필터(200)의 포집용량이 현저히 증가하게 된다는 효과도 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예에 도시된 바와 같이 오목부(150) 바닥면과 필터(200) 사이에 에어갭(154)이 마련되면 오목부(150) 바닥면에 개폐도어(미도시)를 설치하여, 에어갭(154)에 포집된 먼지 및 이물질을 용이하게 제거할 수 있도록 하고, 필터(200)의 세척이나 교체도 용이해지도록 할 수 있다.

한편, 상기 필터(200)를 만곡부(140)에 장착시키는 방법은, 필터(200)를 끼워맞춤 방식으로 압입시키는 방법, 별도의 점착제를 사용하는 방법, 별도의 체결브라켓을 사용하는 방법 등 여러가지 방법이 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

10 : 타이어 20 : 브레이크 디스크
30 : 프론트범퍼 100 : 에어덕트
110 : 공기흡입부 120 : 공기토출부
130 : 벨로우즈관 140 : 만곡부
150 : 오목부 152 : 안착턱
154 : 에어갭 200 : 필터

Claims (5)

1. 차량의 프론트범퍼(30) 선단측에 위치되어 외부공기가 흡입되는 공기흡입부(110)와, 흡입된 공기를 차량의 브레이크 디스크(20)로 토출시키는 공기토출부(120)와, 상기 공기흡입부(110)와 상기 공기토출부(120) 사이에 형성되되 공기유동 방향이 90도 이상 전환되도록 90도 이상 벤딩되는 만곡부(140)와, 상기 만곡부(140)와 상기 공기토출부(120) 사이에는 벨로우즈관(130)이 구비된 에어덕트(100); 및
   상기 만곡부(140) 내벽 중 상기 공기흡입부를 향하는 측에 장착되어 상기 에어덕트(100) 내부를 흐르는 공기에 포함된 이물질을 걸러내는 필터(200); 를 포함하되,
   상기 에어덕트(100)는 상기 만곡부(140)의 내벽 중 상기 필터(200)가 장착되는 부위에 상기 필터(200)가 인입될 수 있는 오목부(150)가 형성되고, 상기 오목부(150)의 측벽에는 상기 필터(200)의 가장자리 부위가 안착되는 계단 형태의 안착턱(152)이 형성되어 상기 오목부(150)의 바닥면과 상기 필터(200) 사이에는 에어갭(154)이 형성되되, 상기 만곡부(140)의 내벽과 상기 필터(200)의 일측 표면은 하나의 연속된 면을 이루고,
   상기 오목부(150)의 바닥면에는 개폐도어가 설치된,
   것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 디스크 냉각장치.
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