KR20050035006A

KR20050035006A - Apparatus for reducing squeal noise of drum brake using piezoelectric film

Info

Publication number: KR20050035006A
Application number: KR1020030070828A
Authority: KR
Inventors: 고상범
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-10-11
Filing date: 2003-10-11
Publication date: 2005-04-15

Abstract

본 발명은 압전필름을 이용한 드럼 브레이크 스퀼 노이즈 저감장치에 관한 것으로, 브레이크 라이닝과 브레이크 슈 간에 압전필름을 부착시키고, 상기 압전필름을 통해 상기 브레이크 라이닝과 브레이크 드럼 간의 접촉에 의해 생성된 진동 에너지를 전기 에너지로 변환시키며, 이렇게 변환된 전기 에너지를 상기 압전필름과 전기적으로 접속된 전기 소자를 통해 소모시킴으로써 진동 에너지에 기인하여 발생되는 스퀼 노이즈를 감소시킬 수 있는 드럼 브레이크 스퀼 노이즈 저감장치가 개시된다. The present invention relates to a drum brake squeal noise reduction device using a piezoelectric film. The piezoelectric film is attached between the brake lining and the brake shoe, and the vibration energy generated by the contact between the brake lining and the brake drum is transmitted through the piezoelectric film. Disclosed is a drum brake squeal noise reduction device which converts energy into energy and reduces the squeal noise generated due to vibration energy by consuming the converted electrical energy through an electrical element electrically connected to the piezoelectric film.

Description

Drum brake squeal noise reduction device using piezoelectric film {APPARATUS FOR REDUCING SQUEAL NOISE OF DRUM BRAKE USING PIEZOELECTRIC FILM}

본 발명은 압전필름을 이용한 드럼 브레이크 스퀼 노이즈 저감장치에 관한 것으로, 특히 차량 제동시 브레이크 드럼과 브레이크 라이닝의 접촉에 기인하여 발생되는 스퀼 노이즈를 감소시킬 수 있는 압전필름을 이용한 드럼 브레이크 스퀼 노이즈 저감장치에 관한 것이다. The present invention relates to a drum brake squeal noise reduction device using a piezoelectric film, and in particular, a drum brake squeal noise reduction device using a piezoelectric film capable of reducing squeal noise caused by contact between the brake drum and the brake lining during vehicle braking. It is about.

제동장치(brake system)는 주행하는 자동차를 감속 또는 정지시킴과 동시에 주차상태를 유지시키기 위해 사용되는 중요한 장치이며, 일반적으로 마찰력을 이용하여 자동차의 운동에너지를 열에너지로 바꾸어, 그 것을 대기 속으로 방출시켜 제동작용을 하는 마찰식 브레이크를 사용하고 있다. 또한, 제동장치는 주행할 때 주로 사용하는 주 브레이크(foot brake)와 자동차를 주차할 때 사용하는 주차 브레이크(parking brake)가 있다. A brake system is an important device used to keep a car parked at the same time as decelerating or stopping a driving car. In general, a brake system converts the kinetic energy of the car into thermal energy using a friction force and releases it into the atmosphere. Friction brakes are used to make them brake. In addition, the braking system includes a main foot brake mainly used for driving and a parking brake used for parking an automobile.

일반적으로 제동장치로는 휠과 동기 회전하는 원통형 드럼의 내주면을 따라 내측에 설치된 브레이크 슈를 확장 밀착시켜서 제동력을 발생시키는 드럼식 브레이크가 많이 사용된다. 드럼식 브레이크는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 반원형으로 형성되어 외주면에 브레이크 라이닝(49)이 부착되며, 백플레이트(41)에 두 핀(43)으로 각각 힌지 고정되는 브레이크 슈(45)와, 상기 브레이크 슈(45)의 일단에 설치되어 핀(43)을 회전축으로 하여 브레이크 슈(45)를 회동시키는 휠 실린더(42)와, 상기 브레이크 슈(45)의 외측에 설치됨과 아울러 휠에 연결되어 브레이크 슈(45)의 확장에 따른 제동력을 발생하도록 하는 브레이크 드럼(47)과, 실내의 주차 브레이크 레버에 케이블로 연결되어 브레이크 슈(45)를 확장시키는 브레이크 슈 레버(44)로 구성된다. In general, as a braking device, a drum type brake for generating a braking force by expanding and closely contacting a brake shoe installed inward along an inner circumferential surface of a cylindrical drum synchronously rotating with a wheel is used. 4 and 5, the drum brake is formed in a semi-circular shape, the brake lining 49 is attached to the outer circumferential surface, the brake shoe 45 is hinged by the two pins 43 on the back plate 41, respectively And a wheel cylinder 42 provided at one end of the brake shoe 45 to rotate the brake shoe 45 with the pin 43 as the rotational shaft, and installed outside the brake shoe 45 and on the wheel. A brake drum 47 connected to generate a braking force according to the expansion of the brake shoe 45, and a brake shoe lever 44 connected to a parking brake lever in the room by a cable to expand the brake shoe 45. .

상기에서 설명한 드럼식 브레이크의 작동원리를 설명하면, 우선 주 브레이크 작동시 운전자가 발로 브레이크 페달을 조작하면 마스터 실린더에서 유압을 발생시켜 휠 실린더(42)에 작용하고, 이때 상기 휠 실린더(42)의 피스톤이 좌우로 팽창되면서 브레이크 슈(50)의 브레이크 라이닝(46)을 휠의 브레이크 드럼(47)에 압착시킴으로써 휠에 제동력을 발생시키게 된다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이 주차 브레이크 작동시 주차 브레이크 레버(10)를 당기게 되면 상기 주차 브레이크 레버(10)에 연결된 케이블(20)에 의해 브레이크 슈(45)와 연결된 주차 레버(44)가 회동하게 된다. 이때, 주차 레버(44)는 스트럿(48)을 통해 브레이크 슈(45)를 확장시켜 브레이크 라이닝(46)을 브레이크 드럼(47)에 압착시킴으로써 휠에 제동상태를 유지할 수 있게 된다. Referring to the operation principle of the drum-type brake described above, first, when the driver operates the brake pedal with the foot during the main brake operation, hydraulic pressure is generated in the master cylinder to act on the wheel cylinder 42, and at this time, the piston of the wheel cylinder 42 While expanding left and right, the brake lining 46 of the brake shoe 50 is pressed against the brake drum 47 of the wheel to generate a braking force on the wheel. In addition, when the parking brake lever 10 is pulled during the parking brake operation as shown in FIG. 6, the parking lever 44 connected to the brake shoe 45 by the cable 20 connected to the parking brake lever 10 is Will be rotated. At this time, the parking lever 44 is able to maintain the braking state on the wheel by compressing the brake lining 46 to the brake drum 47 by expanding the brake shoe 45 through the strut 48.

그러나, 차량 제동시 브레이크 드럼(47)과 브레이크 라이닝(49)의 접촉에 의해 크게 두가지의 노이즈가 발생된다. 그 중 하나가 브레이크 스퀼(brake squeal)(주파수: 1~15KHz)이고, 다른 하나는 브레이크 그로운(brake groan)(주파수 : 수십~500Hz)이다. 이러한 노이즈의 발생 원인은 디스크와 마찰재 사이의 스틱 슬립(stick-slip) 현상에 기인한 브레이크 진동으로 보고 되고 있다. 여기서 스틱 슬립이란 브레이크 디스크와 마찰재 간의 상호 마찰 시, 응착(stick or adhesion)과 미끄러짐(sliding)이 반복적으로 일어나는 것을 말한다. 이로 인해, 마찰력이 일정 하게 유지되지 않고 순간적인 증감이 반복되어 브레이크 소음으로 나타난 것으로 예상된다.However, two types of noise are largely generated by the contact between the brake drum 47 and the brake lining 49 when the vehicle is braked. One of them is a brake squeal (frequency: 1 to 15 kHz) and the other is a brake groan (frequency: tens to 500 Hz). The cause of this noise is reported as brake vibration due to stick-slip phenomenon between the disk and the friction material. Here, stick slip refers to repeated stick or adhesion and sliding during friction between the brake disc and the friction material. Because of this, it is expected that the friction force is not kept constant and the momentary increase and decrease is repeated and appeared as brake noise.

이러한 진동은 브레이크 드럼과 브레이크 슈를 직접 공진시키거나, 김프면과 앵커부를 통해 백플레이트, 액스, 서스펜션 등의 주변 부품에 전달되어 이들을 공진시키는 가진원이 될 수 있다. 차량 제동시 이러한 공진계의 에너지가 일정 수준 이상이 되면, 브레이크 스퀼, 즉 고주파 소음인 스퀼 노이즈가 발생하게 된다. 스퀼 노이즈는 감성품질 측면에서 상품성에 상당한 악영향을 미치므로 이에 대한 제조업체의 적극적인 대응이 필요하다. The vibration may be directly resonating the brake drum and the brake shoe, or may be transmitted to the peripheral parts such as the back plate, the axle and the suspension through the GIMP surface and the anchor portion, and may be an excitation source. When the energy of the resonant system is higher than a predetermined level during vehicle braking, a squeal noise, that is, high frequency noise, is generated. Squeal noise has a significant adverse effect on the merchandise in terms of emotional quality, so the manufacturer's active response is required.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 차량 제동시 브레이크 드럼과 브레이크 라이닝의 접촉에 기인하여 발생되는 스퀼 노이즈를 감소시키는데 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to reduce the squeal noise caused by the contact of the brake drum and the brake lining during vehicle braking.

본 발명의 일측면에 따르면, 브레이크 라이닝과 브레이크 슈 간에 부착되고, 브레이크 제동시 상기 브레이크 라이닝과 브레이크 드럼 간의 접촉에 의해 생성된 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 압전필름과, 상기 압전필름과 전기적으로 접속되며, 상기 압전필름을 통해 변환된 전기 에너지를 소모하는 부하를 포함하는 드럼 브레이크 스퀼 노이즈 저감장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, a piezoelectric film is attached between the brake lining and the brake shoe, and converts vibration energy generated by the contact between the brake lining and the brake drum to electrical energy during braking, and electrically connected to the piezoelectric film. Connected, there is provided a drum brake squeal noise reduction device including a load consuming electrical energy converted through the piezoelectric film.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art. It is provided for complete information.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압전필름을 이용한 드럼 브레이크 스퀼 노이즈 저감장치를 설명하기 위하여 도시된 사시도이다. 여기서는 설명의 편의를 위해 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해 필요한 구성요소만 도시하였으며, 다른 구성요소들은 일반적인 구성과 동일하다.1 is a perspective view illustrating a drum brake squeal noise reduction device using a piezoelectric film according to a preferred embodiment of the present invention. Here, only components necessary for describing the preferred embodiment of the present invention are shown for convenience of description, and other components are the same as the general configuration.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압전필름을 이용한 드럼 브레이크 스퀼 노이즈 저감장치는 일반적인 구성에 브레이크 드럼(미도시)과 브레이크 라이닝(149) 간의 접촉에 의한 마찰에 기인하여 발생되는 스틱 슬립현상을 방지하기 위하여 브레이크 라이닝(149)과 브레이크 슈(145) 간에 부착된 압전필름(도 2의 '146' 참조)과, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 압전필름(146)과 전기적으로 접속된 부하(150)를 포함한다. Referring to Figure 1, the drum brake squeal noise reduction device using a piezoelectric film according to a preferred embodiment of the present invention is generated due to friction due to contact between the brake drum (not shown) and the brake lining 149 in a general configuration In order to prevent stick slip, a piezoelectric film (see '146' of FIG. 2) attached between the brake lining 149 and the brake shoe 145 is electrically connected to the piezoelectric film 146 as shown in FIG. 3. Connected load 150.

상기 압전필름(146)은 브레이크 드럼과 브레이크 라이닝(149) 간의 마찰에 기인하여 발생되는 진동 에너지를 전기 에너지로 변환시킨다. 즉, 브레이크 작동시 휠 실린더(142)에 가해진 유압으로 앵커부(147)를 지지점으로 하여 브레이크 슈 어셈블리가 브레이크 드럼에 밀어 붙혀지게 되고, 여기서 마찰에 의한 제동력이 생성된다. 또한 스틱 슬립에 의해 접촉 압력이 계속해서 변화하게 되는데, 이러한 반복적인 압력변화에 의한 마찰력의 변동 및 노이즈 생성을 방지하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 압전필름(146)이 브레이크 라이닝(149)과 브레이크 슈(145) 사이에 부착된다. The piezoelectric film 146 converts vibration energy generated due to friction between the brake drum and the brake lining 149 into electrical energy. That is, the brake shoe assembly is pushed to the brake drum by using the anchor portion 147 as the support point by the hydraulic pressure applied to the wheel cylinder 142 during the brake operation, whereby a braking force by friction is generated. In addition, the contact pressure is continuously changed by the stick slip, and the piezoelectric film 146 is connected to the brake lining 149 as shown in FIG. 1 in order to prevent the variation of the friction force and the generation of noise due to the repeated pressure change. It is attached between the brake shoes 145.

상기 부하(150)는 압전필름(146)에서 생성된 전기 에너지를 소비하기 위하여 압전필름(146)과 전기적으로 접속된다. 일례로, 압전필름(146)을 이용한 에너지 변환회로가 도 3에 도시되었다. 부하(150)는 전기 에너지를 소비할 수 있는 모든 전기 소자들 중 하나가 될 수 있으며, 브레이크 슈 WEB 및 기타 고정 가능 부위에 설치된다. The load 150 is electrically connected to the piezoelectric film 146 to consume the electrical energy generated by the piezoelectric film 146. As an example, an energy conversion circuit using the piezoelectric film 146 is illustrated in FIG. 3. The load 150 may be one of all electrical elements capable of consuming electrical energy and is installed in the brake shoe WEB and other fixable parts.

상기에서 설명한 구성을 통해, 차량 주행중에 브레이크 제동시 압력 변동(화살표)에 기인하여 압전필름(146)에는 압전효과(piezoelectric effect)에 의해 전기 에너지가 생성되며, 이러한 전기 에너지는 부하(150)로 전달되어 소모된다. 즉, 에너지 보존의 법칙에 의해 브레이크 제동시 발생되는 진동 에너지는 압전필름(146)에 의해 전기 에너지로 변환되고, 이렇게 변환된 전기 에너지는 부하(150)를 통해 소모되어 사라지게 된다. 따라서, 스퀼 노이즈의 원인이 되는 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 소모시킴에 따라 스퀼 노이즈를 효과적으로 감소시켜 감성 품질을 조기에 확보할 수 있다. Through the above-described configuration, the piezoelectric film 146 generates electric energy due to a piezoelectric effect due to pressure fluctuations (arrows) during braking while driving the vehicle, and the electric energy is transferred to the load 150. Delivered and consumed. That is, the vibration energy generated during brake braking by the law of energy conservation is converted into electrical energy by the piezoelectric film 146, and the converted electrical energy is consumed through the load 150 and disappears. Therefore, as the vibration energy that causes the squeal noise is converted into electrical energy and consumed, the squeal noise can be effectively reduced to secure the emotional quality early.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention described above has been described in detail in a preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, the present invention will be understood by those skilled in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 브레이크 라이닝과 브레이크 슈 간에 압전필름을 부착시키고, 상기 압전필름을 통해 상기 브레이크 라이닝과 브레이크 드럼 간의 접촉에 의해 생성된 진동 에너지를 전기 에너지로 변환시키며, 이렇게 변환된 전기 에너지를 상기 압전필름과 전기적으로 접속된 전기 소자를 통해 소모시킴으로써 진동 에너지에 기인하여 발생되는 스퀼 노이즈를 감소시킬 수 있다. As described above, according to a preferred embodiment of the present invention, a piezoelectric film is attached between the brake lining and the brake shoe, and the vibration energy generated by the contact between the brake lining and the brake drum through the piezoelectric film is converted into electrical energy. In addition, by using the converted electrical energy through the electrical element electrically connected to the piezoelectric film, it is possible to reduce the squeal noise generated due to the vibration energy.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 스퀼 노이즈를 감소시키기 위하여 압전필름과, 전기 소자만을 사용함에 따라 종래에 개발된 스퀼 노이즈 방지장치에 비해 부품 및 공정이 간단하다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, by using only the piezoelectric film and the electric element to reduce the squeal noise, the parts and processes are simpler than the conventional squeal noise suppression apparatus.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 스퀼 노이즈를 효과적으로 감소시킴에 따라 감성 품질을 조기에 확보할 수 있고, 드럼 브레이크 교환으로 인한 과도한 정비 서비스(A/S) 비용을 절감할 수 있으며, ISQ 주요 항목인 '제동시 소음' 점수를 낮추는데 기여할 수 있다. In addition, according to the preferred embodiment of the present invention, by effectively reducing the squeal noise, the emotional quality can be secured early, and the cost of excessive maintenance service (A / S) due to the replacement of the drum brake can be reduced, and ISQ main It can contribute to lowering the item 'Noise on braking' score.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압전필름을 이용한 드럼 브레이크 스퀼 노이즈 저감장치를 설명하기 위하여 도시된 사시도이다. 1 is a perspective view illustrating a drum brake squeal noise reduction device using a piezoelectric film according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 압전필름의 사시도이다. FIG. 2 is a perspective view of the piezoelectric film shown in FIG. 1.

도 3은 진동 에너지의 전기 에너지 변환 및 에너지 소멸을 설명하기 위하여 도시된 개념도이다. 3 is a conceptual diagram shown for explaining the electrical energy conversion and energy dissipation of vibration energy.

도 4는 일반적인 브레이크 드럼을 설명하기 위해 도시된 분해 사시도이다. 4 is an exploded perspective view illustrating a general brake drum.

도 5는 도 4에 도시된 브레이크 드럼의 요부를 도시한 정면도이다. FIG. 5 is a front view illustrating main parts of the brake drum illustrated in FIG. 4.

도 6은 일반적인 주차 브레이크 구성을 설명하기 위해 도시된 구성도이다. 6 is a configuration diagram shown to explain a general parking brake configuration.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

141 : 백플레이트 142 : 휠실린더141: back plate 142: wheel cylinder

145 : 브레이크 슈 146 : 압전필름145: brake shoe 146: piezoelectric film

147 : 앵커부 149 : 브레이크 라이닝147: anchor portion 149: brake lining

Claims

A piezoelectric film attached between the brake lining and the brake shoe and converting vibration energy generated by contact between the brake lining and the brake drum to electrical energy during braking; And

And a load electrically connected to the piezoelectric film, the load consuming electrical energy converted through the piezoelectric film.