KR102359507B1 - 디스크 브레이크용 캘리퍼 유닛 - Google Patents

디스크 브레이크용 캘리퍼 유닛 Download PDF

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KR102359507B1 KR1020210040138A KR20210040138A KR102359507B1 KR 102359507 B1 KR102359507 B1 KR 102359507B1 KR 1020210040138 A KR1020210040138 A KR 1020210040138A KR 20210040138 A KR20210040138 A KR 20210040138A KR 102359507 B1 KR102359507 B1 KR 102359507B1
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조원봉
이성주
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케이비오토시스 주식회사
조원봉
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Abstract

본 발명은 디스크 브레이크용 캘리퍼 유닛에 관한 것으로서, 부품 수 축소, 구조의 단순화, 원가 절감, 중량 저감 및 연비 향상 등이 가능해지는 콤팩트(compact)형 캘리퍼 유닛을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 디스크 양면을 압착하여 제동력을 발생시키는 이너 패드와 아우터 패드; 차체에 고정되고 상기 이너 패드가 디스크 압착 및 압착 해제를 위해 전후 이동 가능하도록 결합된 토크 멤버; 브레이크 액압이 공급되는 실린더, 및 상기 아우터 패드를 디스크에 압착시키는 반력지지부를 가지는 캘리퍼 하우징; 그리고 상기 실린더 내부에 설치되어 실린더 내부에 공급된 브레이크 액압 상태에 따라 전후 이동되는 피스톤을 포함하고, 상기 캘리퍼 하우징의 실린더 내부에 설치된 피스톤의 선단부가 토크 멤버에 결합되어, 상기 피스톤을 매개로 상기 캘리퍼 하우징이 토크 멤버에서 전후 이동 가능하도록 결합된 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크용 캘리퍼 유닛이 개시된다.

Description

디스크 브레이크용 캘리퍼 유닛{Caliper unit for disk brake}
본 발명은 차량의 브레이크 장치용 캘리퍼 유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부품 수 축소, 구조의 단순화, 원가 절감, 중량 저감 및 연비 향상 등이 가능해지는 콤팩트(compact)형 캘리퍼 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 브레이크 장치는 주행 중인 차량을 감속시키거나 정지시키기 위해 사용하는 중요 장치이며, 유압식 브레이크인 디스크 브레이크와 드럼 브레이크가 널리 사용되고 있다.
최근에는 차량의 고속화 경향에 따라 제동 성능의 향상을 위해 드럼 브레이크보다 방열 및 열변형으로 인한 제동력 저하가 적은 디스크 브레이크가 많이 사용되고 있다.
디스크 브레이크는 디스크 양면에 마찰 패드를 강제로 밀착시켜 제동력을 생성하고 디스크 회전을 멈추게 하여 차량을 제동시키는 브레이크 장치로서, 차량 휠과 일체로 회전하는 디스크, 및 이 디스크에 마찰 패드를 가압하여 마찰력에 의해 디스크를 제동하는 캘리퍼 유닛을 포함한다.
상기한 디스크 브레이크의 구성 중, 캘리퍼 유닛(10)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 차체에 고정되는 토크 멤버('캐리어'라고도 함)(11), 상기 토크 멤버(11)의 내측에 배치되고 디스크(1)의 양면을 압착하여 제동력을 발생시키는 마찰 패드(12), 및 상기 토크 멤버(11)와 슬라이딩 핀(14)을 매개로 결합된 캘리퍼 하우징('피스톤 하우징'이라고도 함)(13)을 포함한다.
여기서, 캘리퍼 하우징(피스톤 하우징)(13)의 실린더(15) 내에는 제동 시 마스터 실린더에 의해 생성된 브레이크 액압이 공급된다.
또한, 캘리퍼 하우징(13)의 실린더(15) 내에는 상기 공급된 브레이크 액압을 이너 패드(12)에 전달하기 위한 피스톤(16)이 설치되고, 캘리퍼 하우징(13)에서 실린더(15) 및 피스톤(16) 위치의 반대편에는 반력지지부('핑거부'라고도 함)(미도시됨)가 형성되어 있다.
마찰 패드는 피스톤(16) 쪽에 위치된 이너 패드(12), 및 상기 디스크(1)를 기준으로 이너 패드(12)의 반대쪽에 위치된 아우터 패드(미도시됨)로 구성되는데, 이너 패드(12)와 아우터 패드가 디스크(1)를 사이에 두고 배치되도록 토크 멤버(11)에 설치된다.
도 1에서는 디스크(1)를 사이에 두고 이너 패드(12)의 반대쪽에 배치되는 아우터 패드의 경우 디스크(1)에 의해 가려져 보이지 않으므로 도시되지 않음을 밝혀둔다.
이너 패드(12)와 아우터 패드는 모두 토크 멤버(11)에 전후 이동 가능하게 결합되는데, 이를 위해 각 패드(12)에 슬라이딩 돌기(17)가 형성되고, 토크 멤버(11)에는 슬라이딩 돌기 대응 위치마다 슬라이딩 돌기(17)가 삽입되어 슬라이딩 될 수 있는 가이드 홈(18)이 형성된다.
이에 패드(12)의 슬라이딩 돌기(17)가 토크 멤버(11)의 가이드 홈(18)에 삽입된 상태로 슬라이딩 되면서 디스크(1)를 압착하는 방향으로 패드(12)가 이동하거나 압착 해제 방향으로 이동하게 된다.
이러한 구성에서 마스터 실린더에 의해 생성된 브레이크 액압이 캘리퍼 하우징(13)의 실린더(15) 내에 공급되면, 브레이크 액압에 의해 피스톤(16)이 전진하여 이너 패드(12)를 가압하는데, 이때 이너 패드(12)가 디스크(1)에 밀착됨과 동시에, 그 반작용으로 캘리퍼 하우징(13)이 이동하여 반대편의 아우터 패드를 반력지지부를 통해 디스크(1)에 밀착시킨다.
결국, 두 패드가 디스크 양면에 밀착되면서 디스크를 가압 및 클램핑하게 되고, 상기 패드와 디스크 양측 간의 마찰력에 의해 제동력(제동 토크) 생성 및 차량 제동이 이루어진다.
한편, 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle)나 순수 전기 자동차(Battery Electric Vehicle, BEV), 연료전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)와 같이 모터로 주행하는 전동화 차량(모터 구동 차량)에서는, 타행 주행 시나 제동 시 차량 운동에너지를 모터의 발전 작동을 통해 전기에너지로 회수하여 배터리를 충전하는 회생 모드가 수행된다.
전동화 차량에서 차량 효율 증대 및 연비 향상을 위해 회생 모드의 기능은 필수적이다.
이와 같이 모터로 주행하는 전동화 차량에서는 감속 시 기존 브레이크 장치에 의한 유압제동(마찰제동)과 함께 모터에 의한 회생제동이 수행되고, 차량에서 필요한 제동력이 유압제동력과 마찰제동력으로 충족될 수 있다.
따라서, 전동화 차량의 경우 브레이크 장치의 제동 용량을 모터가 부재한 일반 엔진 차량에 비해 축소할 수 있는 제동 환경이 구축되었다 할 수 있고, 결국 전동화 차량 전용 플랫폼의 회생제동 시스템에 최적화된 콤팩트(compact)한 브레이크 장치의 개발 필요성이 대두되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 부품 수 축소, 구조의 단순화, 원가 절감, 중량 저감 및 연비 향상 등이 가능해지는 콤팩트(compact)형 캘리퍼 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 디스크 양면을 압착하여 제동력을 발생시키는 이너 패드와 아우터 패드; 차체에 고정되고 상기 이너 패드가 디스크 압착 및 압착 해제를 위해 전후 이동 가능하도록 결합된 토크 멤버; 브레이크 액압이 공급되는 실린더, 및 상기 아우터 패드를 디스크에 압착시키는 반력지지부를 가지는 캘리퍼 하우징; 그리고 상기 실린더 내부에 설치되어 실린더 내부에 공급된 브레이크 액압 상태에 따라 전후 이동되는 피스톤을 포함하고, 상기 캘리퍼 하우징의 실린더 내부에 설치된 피스톤의 선단부가 토크 멤버에 결합되어, 상기 피스톤을 매개로 상기 캘리퍼 하우징이 토크 멤버에서 전후 이동 가능하도록 결합된 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크용 캘리퍼 유닛을 제공한다.
여기서, 상기 토크 멤버에 작동홀이 관통 형성되고, 상기 토크 멤버의 작동홀에 상기 캘리퍼 하우징의 실린더 내부에 설치된 피스톤의 선단부가 삽입되도록 결합되어, 상기 피스톤이 실린더 내부에서 전후 이동될 때, 상기 피스톤의 선단부가 상기 작동홀에서 슬라이딩 되면서, 이너 패드에 의한 디스크 압착 또는 압착 해제가 이루어지도록, 상기 이너 패드를 가압하거나 가압 해제하도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 이너 패드에는 상기 토크 멤버의 작동홀에 삽입 가능한 결합부가 돌출 형성되고, 상기 토크 멤버에서 이너 패드의 전후 이동이 가능하도록, 상기 이너 패드의 결합부가 상기 토크 멤버의 작동홀에 삽입되어 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 상기 작동홀에 가이드 홈이 형성되고, 상기 이너 패드의 결합부에 상기 가이드 홈에 삽입되어 슬라이딩 될 수 있는 슬라이딩 돌기가 형성되어, 상기 슬라이딩 돌기 및 가이드 홈에 의해 상기 이너 패드가 토크 멤버에서 전후 이동 가능하도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 아우터 패드는 캘리퍼 하우징의 반력지지부에 고정되도록 결합된 것일 수 있다.
또한, 상기 피스톤이 토크 멤버에 일체로 결합된 것일 수 있다.
이로써, 본 발명에 따른 브레이크 캘리퍼 유닛에 의하면, 부품 수 축소(2개의 슬라이딩 핀이 삭제됨), 구조의 단순화, 원가 절감, 중량 저감 및 연비 향상 등이 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 캘리퍼 유닛을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 캘리퍼 유닛을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 캘리퍼 유닛의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 캘리퍼 유닛과 브레이크 디스크의 결합 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 선 'A-A'를 따라 취한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 캘리퍼 유닛의 피스톤 및 토크 멤버를 도시한 사시도이다.
발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접촉되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 차량의 브레이크 장치용 캘리퍼 유닛에 관한 것으로서, 부품 수 축소(2개의 슬라이딩 핀 삭제), 구조의 단순화, 원가 절감, 중량 저감 및 연비 향상 등이 가능해지는 콤팩트(compact)형 캘리퍼 유닛을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 따른 캘리퍼 유닛은 넓은 의미의 전기자동차, 즉 하이브리드 자동차나 순수 전기 자동차, 연료전지 자동차와 같이 모터를 이용하여 주행하면서 모터에 의한 회생제동이 실시되는 전동화 차량(모터 구동 차량)에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 캘리퍼 유닛은 기존 내연기관 자동차(일반 엔진 차량)의 캘리퍼 유닛에 비해 제동력은 축소되지만 콤팩트한 구성을 가지므로 회생제동 시스템이 적용된 전동화 차량에서 유용하다.
모터에 의한 회생제동이 가능한 전동화 차량에서는 총 제동 토크를 브레이크 장치에 의한 유압제동 토크(마찰제동 토크)와 모터에 의한 회생제동 토크로 충족시킨다.
따라서, 회생제동이 불가하여 총 제동 토크를 유압제동 토크가 모두 부담해야 하는 일반 엔진 차량과 달리, 회생제동이 가능한 전동화 차량에서는 회생제동 토크가 총 제동 토크를 일부 분담하므로, 유압제동 토크를 생성하는 브레이크 장치의 제동 용량을 축소하는 것이 가능하다.
이에 종래에 비해 제동 용량은 축소될 수 있으나 콤팩트한 구성을 가지는 본 발명의 캘리퍼 유닛이 차량에 장착되어 사용될 수 있고, 특히 회생제동이 실시되고 유압 브레이크 장치의 제동 용량이 축소될 수 있는 전동화 차량에서 본 발명의 캘리퍼 유닛이 사용될 수 있다.
일반적으로 캘리퍼 유닛은 대항형 피스톤 타입과 단동형 피스톤 타입으로 구분되고, 본 발명에 따른 캘리퍼 유닛은 단동형 피스톤 타입의 캘리퍼 유닛이 될 수 있다.
단동형 피스톤 타입의 캘리퍼 유닛에서는, 패드의 압착 작용에 의해 제동 토크가 생성되고, 제동 횟수가 증가함에 따라 이너 패드 및 아우터 패드의 마모가 발생하므로 마모된 패드가 그 마모량만큼 디스크 양면으로 각각 보상 이동되어야 한다.
또한, 단동형 피스톤 타입의 캘리퍼 유닛에서 피스톤은 이너 패드를 디스크에 압착시킬 수 있지만 피스톤 반대쪽에 위치한 아우터 패드는 디스크에 압착시킬 수 없다.
따라서, 단동형 피스톤 타입의 캘리퍼 유닛에서는, 캘리퍼 하우징(피스톤 하우징)이 토크 멤버에 대해 자유롭게 움직일 수 있도록 구비되어, 피스톤이 디스크 쪽으로 이동할 때, 이너 패드가 피스톤에 의해 디스크에 압착되면서, 아우터 패드 또한 반작용으로 움직이는 캘리퍼 하우징의 반력지지부에 의해 이동되어 디스크에 압착될 수 있도록 되어 있다.
이로써, 이너 패드와 아우터 패드가 모두 피스톤의 작동에 의해 디스크 양면에 압착될 수 있다.
또한, 종래의 캘리퍼 유닛에서는 캘리퍼 하우징에 슬라이딩 핀 2개가 구비되는데, 상기 각 슬라이딩 핀은 제동력을 지지해주는 토크 멤버의 핀 홀에 슬라이딩 가능하게 삽입된다.
이에 브레이크 액압에 의해 피스톤이 이동할 때 각 슬라이딩 핀이 토크 멤버의 핀 홀을 따라 슬라이딩 되면서 캘리퍼 하우징이 이동하게 되고, 이때 마찰 패드(이너 패드 및 아우터 패드)가 작용 및 반작용에 의해 디스크 양면을 가압하게 되면서 패드 마모에 따른 패드의 보상 이동이 가능해진다.
하지만, 종래의 캘리퍼 유닛에서는 2개의 슬라이딩 핀과 디스크 사이의 간섭이 없어야 하므로 2개의 슬라이딩 핀이 모두 디스크 외경 바깥쪽에 위치해야 하고(도 1 참조), 결국 2개의 슬라이딩 핀 간 거리가 멀어질 수밖에 없다.
이는 캘리퍼 유닛의 크기와 부피를 축소하는데 제약으로 작용한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 캘리퍼 유닛에서는 토크 멤버와 캘리퍼 하우징 사이의 슬라이딩 구조를 구현하기 위한 슬라이딩 핀 및 핀 홀이 삭제된다.
대신, 슬라이딩 구조를, 종래와 같이 캘리퍼 하우징에 설치된 슬라이딩 핀과 토크 멤버 사이가 아닌, 피스톤과 토크 멤버 사이에 구현한다.
여기서, 슬라이딩 구조는 마찰 패드의 디스크 양면 압착을 가능하게 하는 동시에 마찰 패드의 마모 시 압착력 저하 없이 마찰 패드의 보상 이동을 가능하게 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 캘리퍼 유닛에 대해 좀 더 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 캘리퍼 유닛을 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 캘리퍼 유닛의 구성을 나타내는 분해 사시도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 캘리퍼 유닛과 브레이크 디스크의 결합 상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 선 'A-A'를 따라 취한 단면도이다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 캘리퍼 유닛(100)은 디스크 브레이크에 적용되는 것으로서, 디스크 브레이크에서 차량 휠과 일체로 회전하는 디스크(1)에 마찰 패드(120)를 압착시켜 제동력을 생성하도록 구비된다.
구성을 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 캘리퍼 유닛(100)은 차체에 고정되는 토크 멤버('캐리어'라고도 함)(110), 디스크(1)의 양면을 압착하여 제동력을 발생시키는 마찰 패드(120), 및 상기 토크 멤버(110)에 피스톤(134)을 매개로 결합된 캘리퍼 하우징('피스톤 하우징'이라고도 함)(130)을 포함한다.
여기서, 캘리퍼 하우징(130)의 일측에는 내부 공간을 갖는 실린더(131)가 형성되고, 이 실린더(131)의 일측에는 마스터 실린더(131)에 의해 생성된 브레이크 액압이 공급 및 배출될 수 있는 포트(132)가 형성된다.
또한, 캘리퍼 하우징(130)에서 실린더(131)의 내부 공간에는 피스톤(134)이 전후진 이동 가능하도록 설치된다.
또한, 캘리퍼 하우징(130)의 타측에는 반력지지부(135)가 형성되고, 이 반력지지부(135)의 내측면에 마찰 패드(120)의 아우터 패드(124)가 결합된다.
상기 토크 멤버(110)에는 차체와의 체결을 위한 체결홀(111)이 형성되는데, 상기 체결홀(111)을 통해 삽입되는 볼트 등의 체결수단(미도시)에 의해 토크 멤버(110)가 차체에 체결될 수 있다.
또한, 상기 토크 멤버(110)에는 작동홀(112)이 형성되고, 이 작동홀(112)의 내측으로 캘리퍼 하우징(130)의 실린더(131)에 설치된 피스톤(134)의 선단부가 삽입되어 결합된다.
이에 캘리퍼 하우징(130)의 실린더(131) 내에 설치된 피스톤(134)의 선단부가 토크 멤버(110)의 작동홀(112)에 삽입된 상태로 전후진될 수 있고, 전후진 시 피스톤(134)의 선단부가 토크 멤버(110)의 작동홀(112) 내측면에서 슬라이딩 된다.
또한, 캘리퍼 하우징(130)의 실린더(131) 내 브레이크 액압에 의해 피스톤(134)이 전진할 때, 작동홀(112)에 삽입된 상태의 피스톤(134)의 선단부가 이너 패드(121)를 접촉 및 가압하게 되고, 이때 이너 패드(121)가 디스크(1)의 표면을 압착하게 된다.
이와 같이 캘리퍼 하우징(130)의 실린더(131) 내에 설치된 피스톤(134)의 선단부가 토크 멤버(110)의 작동홀(112)에 삽입된 상태로 결합되고, 이러한 결합 상태에서 피스톤(134)이 전후진될 때 피스톤(134)의 표면과 토크 멤버(110)의 작동홀(112) 내측면은 서로 자유로운 상태, 즉 플로팅(floating, 부동(浮動)) 상태가 된다.
상기와 같이 피스톤(134)과 토크 멤버(110)의 작동홀(112)이 플로팅 부위가 되는 것과 더불어, 피스톤(134)이 캘리퍼 하우징(130)의 실린더(131) 내에서 브레이크 액압에 의해 전후진될 때 피스톤(134)의 표면과 캘리퍼 하우징(130)의 실린더(131) 내측면 또한 서로 자유로운 상태가 되는 플로팅 부위가 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 캘리퍼 유닛(100)에서 마찰 패드(120)는 디스크(1)를 사이에 두고 배치되는 이너 패드(121)와 아우터 패드(124)로 구성되며, 상기 이너 패드(121)는 토크 멤버(110)에 전후 슬라이드 이동 가능하게 결합되고, 상기 아우터 패드(124)는 캘리퍼 하우징(130)의 반력지지부(135) 내측면에 결합된다.
본 발명의 실시예에서, 이너 패드(121)에는 토크 멤버(110)와의 결합을 위한 결합부(122)가 돌출 형성될 수 있고, 이 결합부(122)에는 토크 멤버(110)의 가이드 홈(133)에 삽입 및 결합되어 가이드 홈(133)을 따라 전후로 슬라이드 이동되는 슬라이딩 돌기(123)가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 이너 패드(121)의 결합부(122)가 토크 멤버(110)의 작동홀(112)에 삽입될 수 있는 형상으로 형성되고, 이너 패드(121)에서 결합부(122)의 외주면에 복수 개의 슬라이딩 돌기(123)가 형성될 수 있다.
또한, 토크 멤버(110)에서 이너 패드(121)의 결합부(122)가 삽입되는 작동홀(112)의 내측면에 복수 개의 가이드 홈(133)이 형성될 수 있고, 작동홀(112)의 각 가이드 홈(133)에 결합부(122)의 대응된 각 슬라이딩 돌기(123)가 삽입 및 결합된 상태로 해당 가이드 홈(133)을 따라 전후로 슬라이딩 될 수 있게 되어 있다.
이와 같이 이너 패드(121)는 토크 멤버(110)에 전후진 가능하게 결합 및 지지되도록 조립되고, 아우터 패드(124)는 캘리퍼 하우징(130)의 반력지지부(135) 내측면에 지지되도록 결합된다.
본 발명의 실시예에서, 아우터 패드(124)는 캘리퍼 하우징(130)의 반력지지부(135) 내측면에 일체로 고정되도록 설치될 수 있고, 또는 이너 패드(121)가 토크 멤버(110)에 전후진 가능하게 결합된 것과 마찬가지로, 아우터 패드(124)가 캘리퍼 하우징(130)의 반력지지부(135)에 전후진 가능하게 결합될 수도 있다.
한편, 위에서 설명한 실시예는 피스톤(134)이 토크 멤버(110)와 분리되어 있는 실시예이고, 도 6에는 피스톤(134)이 일체로 형성된 토크 멤버(110)가 함께 도시되어 있는바, 도시된 바와 같이 피스톤(134)이 토크 멤버(110)에 일체로 고정된 상태로 구비될 수도 있다.
이때, 피스톤(134)이 캘리퍼 하우징(130)의 실린더(131) 내에 브레이크 액압 상태에 따라 전후진 가능하도록 삽입되는 것은, 피스톤(134)이 토크 멤버(110)와 분리되어 있는 실시예의 경우와 동일하다.
또한, 피스톤(134)이 토크 멤버(110)와 일체로 구비된 일체형 구조에서도, 토크 멤버(110)에 이너 패드(121)의 결합부(122)가 삽입될 수 있는 소정 깊이의 작동홈(미도시)이 형성되고, 이 작동홈의 내측으로 이너 패드(121)의 결합부(122)가 전후진 가능하게 삽입 및 결합되도록 한다.
상기한 분리형 구조에서는 토크 멤버(110)를 관통하도록 형성된 작동홀(112)이 이용되었으나, 일체형 구조에서는 토크 멤버(110)를 완전히 관통하는 구조가 아닌 소정 깊이의 홈 형상 구조인 작동홈이 이용될 수 있고, 이 작동홈에 이너 패드(121)의 결합부(122)가 삽입된 상태로 이너 패드(121)가 전후로 슬라이딩 되도록 할 수 있다.
이와 같이 피스톤(134)과 토크 멤버(110)의 일체형 구조에서는, 피스톤(134)의 선단부가 삽입될 수 있는 작동홀(112)이 토크 멤버(110)에 관통 형성된 분리형 구조와 달리, 이너 패드(121)에 돌출 형성된 결합부(122)가 삽입되어 슬라이딩 될 수 있는 정도의 깊이를 가지는 작동홈이 형성되어 이용될 수 있다.
또한, 일체형 구조에서, 상기 토크 멤버(110)의 작동홈 내측면에 복수 개의 가이드 홈(133)이 형성되고, 상기 이너 패드(121)의 결합부(122)에 복수 개의 슬라이딩 돌기(123)가 형성된다.
이로써, 각 슬라이딩 돌기(123)가 대응된 각 가이드 홈(133) 내측에 삽입된 상태로 슬라이딩 되면서 이너 패드(121)가 토크 멤버(110)에서 전후 슬라이딩 될 수 있으며, 이는 앞에서 설명한 분리형 구조와 비교하여 차이가 없다.
결국, 피스톤(134)과 토크 멤버(110)가 분리된 분리형 구조에서는 제동 시 캘리퍼 유닛(100)의 작동이 피스톤(134)과 토크 멤버(110) 사이의 상호 슬라이딩으로 작용하지만, 피스톤(134)과 토크 멤버(110)가 일체인 일체형 구조에서는 제동 시 캘리퍼 유닛(100)의 작동이 캘리퍼 하우징(130)과 피스톤(134) 사이의 상호 슬라이딩으로 작용한다.
참고로, 종래의 캘리퍼 유닛에서는 제동 시 캘리퍼 유닛의 작동이 2개의 슬라이딩 핀이 장착된 캘리퍼 하우징과, 2개의 슬라이딩 핀이 결합된 토크 멤버 사이의 상호 슬라이딩으로 작용한다.
또한, 분리형 구조에서는 제동 중 패드에 작용하는 제동 토크를 토크 멤버(110)와는 분리된 피스톤(134)과 캘리퍼 하우징(130)이 지지하지만, 일체형 구조에서는 제동 중 패드에 작용하는 제동 토크를 토크 멤버(110)와 일체인 피스톤(134)과 캘리퍼 하우징(130)이 지지한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 캘리퍼 유닛의 작동 상태에 대해 설명하기로 한다.
제동 시 마스터 실린더(131)의 브레이크 액압이 포트(132)를 통해 캘리퍼 하우징(130)의 실린더(131) 내에 작용되고, 이때 피스톤(134)이 디스크(1) 쪽으로 이동되며, 이동된 피스톤(134)이 이너 패드(121)를 가압하여 디스크(1)의 표면에 압착시킨다.
동시에, 캘리퍼 하우징(130)의 실린더(131) 내측면이 피스톤(134)의 외주면과 토크 멤버(110)의 피스톤 조립부와 상호 슬라이딩 되면서 이너 패드(121)가 디스크(1)의 표면에 접촉하는 즉시 작용 및 반작용에 의해 아우터 패드(124) 또한 디스크(1)의 표면을 압착하게 되고, 결국 이너 패드(121)와 아우터 패드(124)가 디스크(1)의 양면을 압착 및 클램핑하게 되면서 제동 토크가 발생하게 된다.
또한, 제동 횟수가 증가함에 따라 이너 패드(121)와 아우터 패드(124)가 마모되면 캘리퍼 하우징(130)에서 피스톤(134)이 패드의 마모량만큼 더 보상 이동하게 되며, 이에 기존의 캘리퍼 유닛(100)에 적용되었던 슬라이딩 핀 구조 없이도 피스톤(134)이 토크 멤버(110)와 상호 슬라이딩 되면서 이너 패드(121)와 아우터 패드(124)의 작용 및 반작용이 발생하여 패드의 마모 시에도 제동력을 발생시킬 수 있게 된다.
이와 같이 하여, 본 발명의 캘리퍼 유닛에 따르면, 2개의 슬라이딩 핀이 삭제될 수 있는 등 부품 수를 축소하는 것이 가능해지고, 구조의 단순화, 원가 절감, 중량 저감 및 연비 향상 등이 가능해진다.
특히, 본 발명의 캘리퍼 유닛에서는 캘리퍼 하우징과 토크 멤버 사이에 설치되는 복수 개(예, 2개)의 슬라이딩 핀이 삭제될 수 있고, 슬라이딩 핀뿐만 아니라 소음 저감을 위한 슬라이딩 핀 부속 부품들, 즉 슬리이딩 핀에 결합되는 부트(boot)나 부시(bush) 등도 삭제될 수 있다.
또한, 종래의 캘리퍼 유닛에서는 2개의 슬라이딩 핀과 디스크 사이의 간섭이 없어야 하므로 2개의 슬라이딩 핀이 모두 디스크 외경 바깥쪽에 위치해야 하고, 결국 2개의 슬라이딩 핀 간 거리가 멀어질 수밖에 없다.
따라서, 캘리퍼 유닛의 전체적인 크기 및 부피를 축소하는데 제약이 있었다.
그러나 본 발명의 캘리퍼 유닛에서는 캘리퍼 하우징과 토크 멤버가 피스톤을 매개로 상호 슬라이딩하는 구조로 되어 있어 슬라이딩 핀이 삭제될 수 있고, 슬라이딩 핀뿐만 아니라 캘리퍼 하우징 및 토크 멤버에서 슬라이딩 핀이 설치 및 결합되는 부위 또한 모두 삭제 가능하다.
따라서, 캘리퍼 유닛의 전체적인 크기 및 부피를 축소할 수 있고, 콤팩트한 캘리퍼 유닛이 구성될 수 있다.
또한, 제조 공정에 있어서도 캘리퍼 하우징에 슬라이딩 핀을 결합하는 공정, 및 토크 멤버에 슬라이딩 핀이 삽입되는 핀 홀을 형성하는 공정 등이 모두 삭제될 수 있으므로 공정 축소 또한 가능해진다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
1 : 디스크 100 : 캘리퍼 유닛
110 : 토크 멤버 111 : 체결홀
112 : 작동홀 120 : 마찰 패드
121 : 이너 패드 122 : 결합부
123 : 슬라이딩 돌기 124 : 아우터 패드
130 : 캘리퍼 하우징 131 : 실린더
132 : 포트 133 : 가이드 홈
134: 피스톤 135: 반력지지부

Claims (6)

  1. 디스크 양면을 압착하여 제동력을 발생시키는 이너 패드와 아우터 패드;차체에 고정되고 상기 이너 패드가 디스크 압착 및 압착 해제를 위해 전후 이동 가능하도록 결합된 토크 멤버; 브레이크 액압이 공급되는 실린더, 및 상기 아우터 패드를 디스크에 압착시키는 반력지지부를 가지는 캘리퍼 하우징; 그리고상기 실린더 내부에 설치되어 실린더 내부에 공급된 브레이크 액압 상태에 따라 전후 이동되는 피스톤을 포함하고, 상기 캘리퍼 하우징의 실린더 내부에 설치된 피스톤의 선단부가 토크 멤버에 결합되어, 상기 피스톤을 매개로 상기 캘리퍼 하우징이 토크 멤버에서 전후 이동 가능하도록 결합되고,
    상기 토크 멤버에 작동홀이 관통 형성되고, 상기 토크 멤버의 작동홀에 상기 캘리퍼 하우징의 실린더 내부에 설치된 피스톤의 선단부가 삽입되도록 결합되어, 상기 피스톤이 실린더 내부에서 전후 이동될 때, 상기 피스톤의 선단부가 상기 작동홀에서 슬라이딩 되면서, 이너 패드에 의한 디스크 압착 또는 압착 해제가 이루어지도록, 상기 이너 패드를 가압하거나 가압 해제하도록 구비되며,
    상기 이너 패드에는 상기 토크 멤버의 작동홀에 삽입 가능한 결합부가 돌출 형성되고, 상기 토크 멤버에서 이너 패드의 전후 이동이 가능하도록, 상기 이너 패드의 결합부가 상기 토크 멤버의 작동홀에 삽입되어 슬라이딩 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크용 캘리퍼 유닛.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,상기 작동홀에 가이드 홈이 형성되고, 상기 이너 패드의 결합부에 상기 가이드 홈에 삽입되어 슬라이딩 될 수 있는 슬라이딩 돌기가 형성되어, 상기 슬라이딩 돌기 및 가이드 홈에 의해 상기 이너 패드가 토크 멤버에서 전후 이동 가능하도록 된 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크용 캘리퍼 유닛.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 아우터 패드는 캘리퍼 하우징의 반력지지부에 고정되도록 결합된 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크용 캘리퍼 유닛.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 피스톤이 토크 멤버에 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크용 캘리퍼 유닛.
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