KR20030072469A

KR20030072469A - 자동차의 웨지 드럼 브레이크

Info

Publication number: KR20030072469A
Application number: KR1020020011329A
Authority: KR
Inventors: 전종철
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2003-09-15
Also published as: JP2003254358A; DE10260599A1; US20030164272A1; CN1442621A

Abstract

본 발명은 자동차의 웨지 드럼 브레이크에 관한 것으로, 휠실린더(40)의 양측 피스톤(41,42)이 웨지(43)에 의해 밀려져 리딩슈(20)와 트레일링슈(30)를 드럼(10)의 내주면으로 확장시키는 구조로 이루어진 자동차의 웨지 드럼 브레이크에 있어서, 상기 웨지(43)는 트레일링슈(30)측 경사면의 경사각이 리딩슈(20)측 경사면의 경사각보다 크게 형성되고, 이 웨지(43)의 각 경사면에 대응되는 양측 피스톤(41,42)의 면은 웨지(43)의 대응면과 동일한 각도로 경사형성된 것을 특징으로 한다.

따라서, 리딩슈(20)측 피스톤(41)보다 트레일링슈(30)측 피스톤(42)이 더 큰 힘으로 밀려져 트레일링슈(30)의 확장력이 증가됨으로써 리딩슈(20)와 트레일링슈(30)가 동일한 크기의 확장력을 갖게 되고, 이로써 리딩슈(20)와 트레일링슈(30)의 라이닝(21,31) 마모량이 같아짐으로써 양자의 교환주기가 일치되며, 또한 트레일링슈(30)에 의해 발생되는 제동력의 크기가 증가됨으로써 브레이크 전체의 제동성능이 향상된다.

Description

자동차의 웨지 드럼 브레이크{a wedge drum brake of vehicles}

본 발명은 자동차의 드럼 브레이크에 관한 것으로, 특히 휠실린더의 피스톤이 웨지(wedge)에 의해 작동되는 웨지 드럼 브레이크에 관한 것이다.

자동차의 브레이크는 휠과 함께 회전하다가 마찰재와의 마찰에 의해 제동력을 발생시키는 마찰판의 종류에 따라 디스크 브레이크와 드럼 브레이크로 구분된다.

상기 디스크 브레이크는 원판형의 디스크가 휠과 함께 회전되며, 이 디스크를 캘리퍼에 내장된 브레이크 패드와 마찰시킴으로써 제동력이 발생되도록 되어 있고, 상기 드럼 브레이크는 드럼이 휠과 함께 회전되며, 이 드럼의 내부에 설치된 한 쌍의 브레이크 슈우가 드럼의 내주면쪽으로 확장되면서 마찰되어 제동력이 발생되도록 되어 있다.

일반적으로 드럼 브레이크는 도 1에 도시된 바와 같이, 드럼(10)의 내측에 백플레이트에 하단이 힌지고정된 한쌍의 브레이크슈(20,30)와, 이 브레이크슈(20,30)를 드럼(10)의 내주면 쪽으로 확장시키는 휠실린더(40)를 구비한다.

상기 휠실린더(40)는 각각 양 측방향으로 작동하여 해당 브레이크슈(20,30)를 밀어주는 피스톤(41,42)를 구비하는데, 이 피스톤(41,42)은 유압 또는 공압에 의해 직접 밀려지거나 또는 도시된 바와 같이 아래쪽 얇고 위쪽이 두꺼운 웨지(43)와 이 웨지(43)의 양측 경사면(양측 경사면의 경사각도 θ1과 θ2는 동일하다) 상기 피스톤(41,42)들의 사이에 위치되는 볼(44,45)의 작용에 의해 밀려지기도 하며, 휠실린더(40) 대신 별도의 작동기구에 의해 회동되는 에스캠(S-cam)에 의해 밀려지기도 한다.

이중 상기 웨지(43)를 사용하는 드럼 브레이크를 웨지 드럼 브레이크라 하며 도 2를 참조하여 그 작동을 설명한다.

상기 웨지(43)는 운전자가 브레이크 페달을 밟았을 때 별도의 배력장치를 통해 배력된 상태의 유압 또는 공압에 의해 도시된 실선의 위치에서 점선의 위치로 하강하게 되는데, 상기 웨지(43)는 전술한 바와 같이 아래쪽의 폭은 좁고 위쪽의 폭이 넓으며 또한 이 웨지(43)의 양측면과 마주보는 각 피스톤(41,42)들의 면도 아래쪽은 좁고 위쪽이 넓은 상태로 경사가공되어 있어서, 웨지(43)가 하강하면 볼(44,45)을 매개로 양측 수평방향으로 힘이 전달되어 피스톤(41,42)이 양측 방향으로 밀려짐으로써 이에 접촉하고 있는 브레이크슈(20,30)가 드럼(10)의 내주면으로 확장·밀착되어 마찰력이 발생하도록 되어 있다.

이때 상기 웨지(43)의 하향력을 F, 각 피스톤(41,42)들이 밀려지는 힘을 F1,F2라 하면 F1 = F/2 * tan θ1 이고, F2 = F/2 * tan θ2인바, θ1 = θ2 이므로 F1 = F2 로서, 양측 브레이크슈(20,30)의 확장력은 동일하다.

한편, 드럼 브레이크에서 브레이크슈(20,30)는 회전하는 드럼(10)에 마찰될 때 드럼(10)과 함께 회전하려고 하는 경향이 생기는데, 이 때문에 드럼(10)의 회전방향으로 확장되는 브레이크슈(20)는 확장력이 증가(이와 같은 확장력의 증가작용을 자기배력작용(self servo action)이라고 한다.)하고, 반면 드럼(10)의 회전방향에 역으로 확장되는 브레이크슈(30)는 확장력이 감소하게 되며, 확장력이 증가되는 브레이크슈(20)를 리딩슈(leading shoe), 확장력이 감소되는 브레이크슈(30)를 트레일링슈(trailing shoe)라 칭한다.

따라서, 전술한 바와 같이 상기 리딩슈(20)와 트레일링슈(30)가 밀려지는 힘은 동일하다 하더라도 확장력의 차이에 의해 리딩슈(20)에서 발생되는 마찰력의 크기가 더 크며, 이에 의해 트레일링슈(30)의 라이닝(31) 보다 리딩슈(20)의 라이닝(21)이 약 3배 정도 빨리 마모된다.

따라서, 양측 라이닝(21,31)의 교환주기가 다르므로 라이닝 교체시 어느 한쪽의 라이닝만을 교체하는 경우가 많아 전체적으로 라이닝 교체작업의 수가 증가하는 불편함이 있었고, 더구나 라이닝 교체작업을 위해서는 허브와 드럼 어셈블리를 탈거해야 하는 번거로운 작업이 필요하므로 상기 불편함은 더욱 가중되었다.

또한, 트레일링슈(30)의 경우 피스톤(42)에 의해 밀려지는 힘을 완전히 활용하지 못하고 확장력의 크기가 감소되므로 제동력 또한 감소되어 브레이크의 제동성능이 저하되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 트레일링슈의 확장력을 보충하여 리딩슈와 트레일링슈의 확장력을 동일하게 하고, 이로써 양측 라이닝이 동일한 정도로 마모되게 함으로써 각각의 교환주기를 일치시켜 잦은 교체작업에 따른 번거로움이 감소될 뿐만 아니라, 아울러 트레일링슈에서 발생되는 제동력의 크기가 증가되어 제동성능의 향상을 도모할 수 있도록 된 자동차의 웨지 드럼 브레이크를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 구조에 따른 웨지 드럼 브레이크의 구성도,

도 2는 도 1의 작동설명도,

도 3은 본 발명에 따른 웨지 드럼 브레이크의 구성도로서 휠실린더 부분의 확대도,

도 4는 도 3의 작동설명도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 드럼,20 : 리딩슈,

30 : 트레일링슈,21,31 : 라이닝,

40 : 휠실린더,41,42 : 피스톤,

43 : 웨지,44,45 : 볼.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 휠실린더의 양측 피스톤이 웨지에 의해 밀려져 리딩슈와 트레일링슈를 드럼의 내주면으로 확장시키는 구조로 이루어진 자동차의 웨지 드럼 브레이크에 있어서, 상기 웨지는 트레일링슈측 경사면의 경사각이 리딩슈측 경사면의 경사각보다 크게 형성되고, 이 웨지의 각 경사면에 대응되는 양측 피스톤의 면은 웨지의 대응면과 동일한 각도로 경사형성된 것을 특징으로 한다.

즉, 리딩슈측 피스톤보다 트레일링슈측 피스톤이 더 큰 힘으로 밀려져 트레일링슈의 확장력이 증가됨으로써 리딩슈와 트레일링슈가 동일한 크기의 확장력을 갖게 되고, 이로써 리딩슈와 트레일링슈의 라이닝 마모량이 같아짐으로써 양자의 교환주기가 일치되며, 또한 트레일링슈에 의해 발생되는 제동력의 크기가 증가될 수 있도록 된 것이다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 웨지 드럼 브레이크의 휠실린더 부분 확대도로서, 본 발명은 웨지(43)와 피스톤(41,42)의 경사면을 형성함에 있어서, 리딩슈(20)측 경사면의 경사각 크기보다 트레일링슈(30)측 경사면의 경사각 크기를 크게 형성함에 그 특징이 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 웨지(43)의 중심선을 기준으로 하는 웨지(43) 양측면의 경사각도 θ1, θ2가 θ1 < θ2의 관계가 되도록 형성하고, 웨지(43)의 각 경사면에 대응되는 양측 피스톤(41,42)들의 경사면은 각각 마주보는 웨지(43)의 경사면과 평행한 각도로 경사형성한다.

원활한 작동을 위하여 웨지(43)와 피스톤(41,42)의 사이에 볼(44,45)이 위치됨은 종래와 동일하다.

한편, 종래기술의 설명에서 기술한 바와 같이, 양측 피스톤(41)을 밀어주는힘 F1, F2는 F1 = F/2 * tan θ1 이고, F2 = F/2 * tan θ2 이므로 상기와 같이 θ1 < θ2인 상태에서는 F1 < F2 가 된다.

즉, 경사각의 각도가 커지면 피스톤을 밀어주는 힘이 커지게 되므로, 상기 리딩슈(20)측 피스톤(41)보다 트레일링슈(30)측 피스톤(42)이 보다 강한 힘으로 밀려지게 된다.

따라서, 측정 실험이나 역학관계에 의한 수치연산을 통하여 자기배력작용에 의한 리딩슈(20)와 트레일링슈(30)의 확장력의 차를 보상할 수 있는 θ2의 값을 구하여 적용하면 트레일링슈(30)의 확장력이 증가하여 리딩슈(20)와 트레일링슈(30)의 확장력은 동일하게 되며, 이로써 리딩슈(20)와 트레일링슈(30)의 각 라이닝(21,31)이 드럼(10)의 내주면과 같은 강도로 마찰되어 동일한 정도로 마모됨으로써 리딩슈(20)와 트레일링슈(20)의 라이닝(21,31) 수명은 동일해진다.

따라서, 상기 두 라이닝(21,31)을 함께 교환할 수 있게 되므로 라이닝(21,31)의 수명 차이에 의한 잦은 개별적 교체작업을 피할 수 있게 되므로 라이닝 정비 편의성이 향상된다.

또한, 트레일링슈(30)의 확장력 증가로 인해 드럼(10)과의 마찰력이 증가하므로 트레일링슈(30)에 의해 발생되는 제동력이 증가하여 브레이크 전체의 제동성능이 향상된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 트레일링슈의 확장력이 보충되어 리딩슈와 트레일링슈가 동일한 확장력을 갖게 되고, 이에 의해 리딩슈와 트레일링슈의 라이닝 마모가 동등하게 진행됨으로써 양자의 교환주기가 같아져 동시에 두 라이닝을 모두 교체할 수 있게 되므로 라이닝 정비의 편의성이 향상되는 한편, 트레일링슈측의 제동력이 증가되어 브레이크 전체의 제동성능이 향상되는 효과가 있다.

Claims

휠실린더(40)의 양측 피스톤(41,42)이 웨지(43)에 의해 밀려져 리딩슈(20)와 트레일링슈(30)를 드럼(10)의 내주면으로 확장시키는 구조로 이루어진 자동차의 웨지 드럼 브레이크에 있어서,

상기 웨지(43)의 트레일링슈(30)측 경사면의 경사각이 리딩슈(20)측 경사면의 경사각보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 웨지 드럼 브레이크.
제 1항에 있어서, 상기 웨지(43)의 양측 경사면과 마주보는 양측 피스톤(41,42)의 면은 각각 대응되는 웨지(43)의 경사면과 동일한 각도로 경사형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 웨지 드럼 브레이크.