KR19990006945U - 캘리퍼 브레이크의 안전장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 캘리퍼 브레이크 장치에 관한 것으로서, 디스크(2)를 압착하여 제동력을 발생시키는 디스크 브레이크 장치의 일단에 설치되어 브레이크 패드(6)의 온도를 감지할 수 있는 온도센서(10)와, 상기 온도센서(10)의 신호를 입력받아 브레이크 패드(6)의 과열 여부를 판단하는 ECU(14)와, 상기 ECU(14)의 신호에 의하여 운전자에게 브레이크 패드(6)의 과열 여부를 인지시켜 주기 위한 경고 수단으로 이루어진 캘리퍼 브레이크 안전장치를 제공하여, 브레이크의 과다 사용으로 브레이크가 과열되었을 때 운전자가 이를 인지하도록 하여 브레이크 사용을 줄이도록 유도함으로서, 브레이크 장치에 페이드(fade) 현상과 베이퍼 록(vapor lock) 현상이 발생하여 자동차가 운전자의 의도대로 제동되지 않는 것을 미리 막을 수 있도록 한다.

Description

캘리퍼 브레이크의 안전장치

본 고안은 브레이크 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 캘리퍼 브레이크 장치에 브레이크 패드의 온도를 알 수 있는 온도센서를 설치하고 브레이크의 과다 사용으로 브레이크가 과열되었을 때 운전자가 이를 인지하도록 하여 브레이크 사용을 줄이도록 유도함으로서, 브레이크 장치에 페이드(fade) 현상과 베이퍼 록(vapor lock) 현상이 발생하여 자동차가 운전자의 의도대로 제동되지 않는 것을 미리 막을 수 있는 캘리퍼 브레이크 안전장치에 관한 것이다.

일반적으로 브레이크 장치는 기계적 에너지를 열에너지로 변환시키는 마찰식 브레이크가 많이 사용되고 있는데, 마찰식 브레이크의 종류에는 드럼 브레이크와 디스크 브레이크가 있다.

이들 중 디스크 브레이크는 제동력이 안정되고 편 브레이크 되는 일이 없으며 구조 및 조작이 간단하여 소형차의 앞부분 브레이크 장치로 많이 사용된다.

도 1은 디스크 브레이크 장치를 도시한 것으로, 디스크 브레이크 장치는 바퀴가 끼워지는 허브휠(108)과 상기 허브휠(108)과 결합되어 회전을 하는 디스크(105)와, 디스크(105)에 안장을 걸친 모양으로 설치되어 디스크(105)를 압착하여 제동함으로서 궁극적으로 디스크(105)와 결합된 허브휠(108)의 회전을 제동하는 캘리퍼(104)로 구성된다.

이와 같은 구성을 가진 디스크 브레이크 장치에서 디스크(105)를 제동하는 역할을 하는 캘리퍼(104)에는 디스크(105)의 양쪽에 설치되어 디스크(105)를 압착하여 제동력을 발생시키는 브레이크 패드(101)가 들어 있다.

도 2는 디스크 브레이크 장치에서 브레이크 패드(101)의 종래 형상을 도시한 것으로 이의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

브레이크 패드(101)는 백플레이트(103)와 라이닝(102)으로 구성되어 있으며, 금속편인 백플레이트(103)의 일측면에는 마찰재인 라이닝(102)이 접착 결합되어 있다.

여기서, 브레이크 패드(101)의 라이닝(102)은 고열에 견디고 내마멸성이 우수하며 마찰계수가 커야한다. 또, 온도의 변화나 물 등에 의하여 마찰계수의 변화가 적고 기계적 강도가 커야 한다.

이와 같이 구성된 브레이크 패드(101)는, 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 마스터 실린더가 작동하고, 마스터 실린더가 작동하면 브레이크 오일에 유압이 발생하여 브레이크 장치의 캘리퍼(104) 내에 있는 캘리퍼 피스톤을 압출하며, 캘리퍼 피스톤은 브레이크 패드(101)를 디스크(105)에 압착시켜 제동력을 발생시킨다.

이는 브레이크 패드(101)와 디스크(105)가 접촉하면서 자동차의 운동에너지를 열에너지로 변환시켜 자동차를 제동하는 것으로, 상기 과정이 진행되면서 브레이크 패드(101)와 디스크(105)에는 마찰열이 발생한다. 이때, 브레이크의 사용이 과다하면 고열은 디스크(105)가 열변형을 일으키게 하는 원인이 되고 라이닝(102)이 과다 마모가 되는 원인이 되었다.

또한, 장시간 가파른 내리막길을 내려가면서 브레이크를 과다하게 사용하면 고온의 마찰열이 발생하는데, 이런 고온의 마찰열은 브레이크의 작동성에 심각한 영향을 미친다. 심각한 영향 중 두가지 대표적인 현상을 설명하면 다음과 같다.

첫째로 베이퍼 록 현상이 발생하는데, 베이퍼 록 현상은 브레이크 패드(101)와 디스크(105)에서 발생한 고온의 마찰열에 의하여 휠 실린더나 브레이크 파이프 속의 브레이크 장치에 유압을 미치는 브레이크 오일이 기화하여 페달을 밟아도 스펀지를 밟은 것처럼 푹신푹신하여 브레이크가 듣지 않는 것을 말한다.

두 번째로 페이드 현상도 발생하는데, 페이드 현상은 브레이크 패드(101)와 디스크(105)의 마찰에 의한 고온의 마찰열에 의하여 마찰재인 라이닝(102)의 마찰계수가 저하됨으로서, 일정하게 페달을 밟는 힘에도 정상 상태보다 브레이크의 제동력이 감소되는 것을 말한다.

이와 같이 과도한 브레이크 사용으로 발생한 마찰열에 의하여 브레이크의 작동성에 심각한 영향을 미치는 베이퍼 록이나 페이드 현상이 발생하고 이는 운전자의 안전에 심히 중대한 영향을 미치지만, 다시 브레이크가 냉각이 되면 성능은 원래대로 돌아간다.

그러나, 종래의 디스크(105) 브레이크 장치에서는 내리막 길 등에서 브레이크의 과다 사용으로 브레이크 패드가 과열되어도 차안에 있는 운전자가 이를 감지할 수 없었다.

운전자가 브레이크 장치의 과열을 알아챌 수 있는 것은 이미 페이드 현상이 발생해 브레이크가 밀리는 것을 느끼거나, 베이퍼 록 현상이 발생해 브레이크를 밟아도 브레이크 페달이 푹신푹신 하며 자동차의 제동이 잘 안될 때이다. 이때는 벌써 브레이크 장치가 운전자의 의도대로 작동되지 않는 것을 의미하고, 이는 운전자의 안전에 심히 중대한 영향을 미치게 만들었다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안은 내리막길 등에서 브레이크를 반복 사용할 때 과열될 수 있는 브레이크 패드의 온도를 운전자가 감지할 수 있도록 하여 브레이크 패드가 과열되면 운전자가 기어 단수를 낮추는 등의 능동적인 방법을 통해 브레이크 사용을 줄이도록 유도함으로서 페이드 현상이나 베이퍼 록 현상이 발생하여 브레이크 장치가 운전자의 의도대로 작동되지 않아 발생할 수 있는 사고를 미연에 방지하도록 하는데 목적이 있다.

도 1은 종래 브레이크 패드를 갖는 디스크 브레이크 조립체의 사시도,

도 2는 종래 브레이크 패드의 측면도,

도 3은 본 고안에 따른 온도 감지 장치가 장착된 디스크 브레이크 조립체 의 구성도,

도 4는 도 3의 브레이크 패드의 측면도,

도 5는 도 4의 브레이크 패드의 평면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 디스크 4 : 캘리퍼

6 : 브레이크 패드 8 : 허브휠

10 : 백플레이트 12 : 라이닝

14 : 온도센서 16 : ECU

18 : 경고등

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 디스크를 압착하여 제동력을 발생시키는 디스크 브레이크 장치의 일단에 설치되어 브레이크 패드의 온도를 감지할 수 있는 온도센서와, 상기 온도센서의 신호를 입력받아 브레이크 패드의 과열 여부를 판단하는 ECU와, 상기 ECU의 신호에 의하여 운전자에게 브레이크 패드의 과열 여부를 인지시켜 주기 위한 경고 수단으로 이루어진 캘리퍼 브레이크 안전장치를 제공한다.

이하 본 고안의 실시예를 첨부 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 브레이크 패드(6) 온도 감지 장치는 온도센서(10)와 ECU(14)와 상기 경고 수단의 일 예인 경고등(12)으로 구성되어 있다. 여기서 온도센서(10)는 허브휠(8)과 결합되어 회전을 하는 디스크(2)와 디스크(2)를 압착하여 제동함으로서 궁극적으로 디스크(2)와 결합된 허브휠(8)의 회전을 제동하는 캘리퍼(4)의 브레이크 패드(6)에 설치된다.

브레이크 패드(6)는 도 4, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 금속편인 백플레이트(16)에 라이닝(18)이 접착되어 있는데, 온도센서(10)는 라이닝(18)에 설치될 수도 있지만 안정성을 위하여 금속편인 백플레이트(16)의 일단에 설치된다.

이와 같이, 브레이크 패드(6)에 설치된 온도센서(10)는 브레이크 패드(6)와 디스크(2)의 마찰에 의하여 발생하는 열의 온도를 감지한다. 그리고 감지된 열의 온도를 ECU(14)에 보낸다. ECU(14)는 브레이크 패드(6)가 과열되었다고 판단되면 대쉬보드의 계기판에 설치된 경고등(12)을 점등하거나 경보음을 통해 운전자에게 브레이크 패드(6)가 과열 상태인 것을 알린다.

이런 브레이크 패드(6) 온도 감지 장치를 장착한 자동차는 브레이크 사용 빈도가 빈번한 장거리의 내리막길을 내려갈 때, 운전자가 브레이크 페달을 지속적으로 사용하여 브레이크 패드(6)가 과열되면 경고등(12)을 통해 운전자에게 이를 인지시킨다. 그러면 운전자가 브레이크 장치의 과열을 인지하고 기어 단수를 낮추거나 차의 속력을 줄이는 등으로 브레이크 사용 빈도를 낮춰 브레이크 장치가 더 이상 과열되는 것을 막을 수 있다.

이렇게 브레이크 패드(6)가 과열되는 것을 막으면 베이퍼 록이나 페이드 현상이 발생하는 것을 막을 수 있고, 더불어 브레이크 패드(6)가 과다 마모되는 것을 막을 수 있다.

여기서 브레이크 장치의 온도를 감지할 수 있는 온도센서(10)는 드럼 브레이크의 브레이크 슈에도 설치될 수 있는데, 브레이크 슈에 온도센서(10)가 설치됨으로서 운전자는 실수로 주차 브레이크 작동시키고 자동차를 운전할 때 라이닝과 브레이크 드럼이 마찰되면서 브레이크 장치가 과열되는 것을 알 수 있다. 그래서 운전자는 주차 브레이크 장치를 곧 해제할 수 있어 주차 브레이크가 작동된 상태에서 운전을 할 때 발생할 수 있는 브레이크 장치의 고장을 미연에 예방할 수 있다.

또한, 온도센서(10)를 통하여는 브레이크 라이닝의 교체 작업시 마지막으로 하는 작업인 라이닝 간극 조정을 할 때 실수로 라이닝과 브레이크 드럼의 간극을 규정치 이하로 함으로서 운전 중에 라이닝과 브레이크 드럼이 마찰할 때 발생하는 열을 감지할 수 있다. 그래서 운전자는 라이닝 간극 조정이 잘못되었다는 것을 곧 감지하고 라이닝과 브레이크 드럼의 마찰에 의한 고열에 브레이크 장치가 고장나는 것을 미연에 막을 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안은 브레이크 장치의 과열을 운전자가 인자할 수 있으므로 인해서 장거리의 내리막길을 내려오면서 브레이크의 지속적인 사용으로 발생하는 베이퍼 록이나 페이드 현상을 막을 수 있다. 그래서 베이퍼 록이나 페이드 현상이 발생하여 자동차의 제동이 운전자의 의도대로 되지 않아 발생할 수 있는 중대한 위험으로부터 운전자를 보호할 수 있다. 더불어, 브레이크 패드가 과열되는 것을 막을 수 있으므로 브레이크 패드의 과다 마모 또한 미리 예방할 수 있다.

Claims (2)

1. 디스크(2)를 압착하여 제동력을 발생시키는 디스크 브레이크 장치의 일단에 설치되어 브레이크 패드(6)의 온도를 감지할 수 있는 온도센서(10)와, 상기 온도센서(10)의 신호를 입력받아 브레이크 패드(6)의 과열 여부를 판단하는 ECU(14)와, 상기 ECU(14)의 신호에 의하여 운전자에게 브레이크 패드(6)의 과열 여부를 인지시켜 주기 위한 경고 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 캘리퍼 브레이크 안전장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 온도센서(10)는 브레이크 패드(6)의 백플레이트(16)에 설치된 것을 특징으로 하는 캘리퍼 브레이크 안전장치.