KR20050052780A - 디스크 브레이크의 페이드 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크의 온도에 따라 능동적으로 작동하는 초음파 발생기에 의해 디스크 표면에 생성된 가스 도포층을 제거함으로써 디스크 브레이크의 페이드 현상을 방지할 수 있는 디스크 브레이크의 페이드 저감장치에 관한 것으로서, 디스크의 온도를 직,간접적으로 측정하여 전기적 신호로 바꾸어 전달할 수 있는 온도 센서와, 상기 디스크에 발생되는 기포에 의한 가스층을 제거할 수 있도록 상기 디스크의 표면에 진동을 주기 위해 설치된 초음파 발생기와, 상기 온도 센서로부터 측정된 온도값을 연산하여 상기 초음파 발생기의 온,오프 작동을 제어하는 제어부와, 상기 초음파 발생기에 전원을 공급하기 위해 구비되는 전원공급장치로 구성된다.

본 발명에 의하면, 디스크 표면에 형성된 가스 도포층 및 이물질을 초음파에 의해 제거함으로써 브레이크의 페이드 현상 및 디스크의 손상을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

디스크 브레이크의 페이드 저감장치{Apparatus for fade diminution of disc brake}

본 발명은 디스크 브레이크의 페이드 저감장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디스크 및 패드의 온도에 따라 능동적으로 작동하는 초음파 발생기에 의해 디스크 표면에 생성된 가스 도포층을 제거함으로써 디스크 브레이크의 페이드 현상을 방지할 수 있는 디스크 브레이크의 페이드 저감장치에 관한 것이다.

일반적으로, 브레이크 시스템은 주행하는 자동차를 감속 또는 정지시킴과 동시에 주차상태를 유지하기 위해 사용하는 중요한 장치로서, 마찰력을 이용하여 자동차의 운동에너지를 열에너지로 바꾸고, 그것을 대기속으로 방출시켜 제동작용을 하는 마찰식 브레이크를 주로 사용한다.

즉, 자동차의 브레이크 시스템은 브레이크 드럼 또는 브레이크 디스크 등에 마찰재를 밀어 붙여 그 마찰력을 이용하여 제동력을 발생시키는 것으로 운전자가 브레이크 페달을 밟음으로써 모든 바퀴에 제동력이 발생하도록 되어 있다.

자동차의 브레이크는 구조상 드럼식과 디스크식 브레이크로 나뉘어지는데, 그 중 디스크 브레이크가 드럼 브레이크에 비하여 편제동이 적고 방열특성이 우수하므로 승용차에서 자주 사용된다.

디스크 브레이크 시스템은 대략적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 실린더(18)에 의해 작동하는 패드(12)가 디스크(10)에 마찰 접촉하여 제동력을 발생시키는 것이다.

더욱 상세하게 설명하면, 기관의 동력에 의해 발생되는 진공압을 이용하여 페달의 답력을 배가시켜주는 배력장치(booster)에 의해 마스터 실린더(도시 안됨)가 작동하여 오일을 상기 실린더(18)에 보내게 되고, 상기 실린더(18)는 캘리퍼(16)의 양측에 부착된 패드(12)를 전진 이동시켜 차륜의 디스크(10)를 양측부에서 압착함으로써 제동력을 발생시키는 것이다.

그러나 상기한 종래의 디스크 브레이크 시스템에서는 작은 마찰면적의 패드에 의해 제동력을 얻으므로 패드 및 디스크의 온도가 급격히 상승하여, 상기 패드의 접착제로 사용되고 있는 레진을 기화시키고, 기화된 기포가 상기 디스크의 표면에 부착되어 가스 도포층을 형성하게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 디스크(10)에 형성된 가스 도포층(14)은 윤활작용을 하여 상기 디스크와 패드의 마찰을 방해하므로, 제동력이 일시 상실되는 페이드 현상을 일으키는 문제점이 있다.

이러한 페이드 현상은 제동성능을 떨어뜨려 대형사고를 유발시킬 수 있으므로 급경사 내리막길이 많은 산악 도로에서는 매우 위험하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 패드에 포함된 레진의 기화에 의해 디스크 표면에 형성되는 가스 기포층을 제거함으로써 디스크 브레이크의 페이드 현상을 방지할 수 있는 디스크 브레이크의 페이드 저감장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일측에 실린더가 구비되고, 상기 실린더에 의해 캐리어에 장착된 내측 패드와 포크에 장착된 외측 패드가 차륜 및 너클에 연결된 디스크에 압착되어 제동력을 발생시키는 캘리퍼에 있어서, 상기 디스크의 온도를 직,간접적으로 측정하여 전기적 신호로 바꾸어 전달할 수 있는 온도 센서와, 상기 디스크에 발생되는 기포에 의한 가스층을 제거할 수 있도록 상기 디스크의 표면에 진동을 주기 위해 설치된 초음파 발생기와, 상기 온도 센서로부터 측정된 온도값을 연산하여 상기 초음파 발생기의 온,오프 작동을 제어하는 제어부와,상기 초음파 발생기에 전원을 공급하기 위해 구비되는 전원공급장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 초음파 발생기의 장착상태를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 페이드 저감장치를 나타내는 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 페이드 저감장치의 작동과정을 나타내는 동작 흐름도이다.

본 발명에 따른 디스크 브레이크의 페이드 저감장치는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 디스크(10)의 온도를 측정하기 위해 설치되는 온도 센서(22)와, 상기 디스크(10)의 표면에 진동을 주기 위해 설치되는 초음파 발생기(30)와, 상기 온도 센서(22)로부터 측정된 온도값을 입력받아 상기 초음파 발생기(30)를 제어하기 위해 설치되는 제어부(24)와, 상기 초음파 발생기(30)에 전원을 공급하기 위해 구비되는 전원공급장치(26)로 구성된 것이다.

더욱 상세히 설명하면, 상기 온도 센서(22)는 상기 디스크(10)의 표면온도를 측정하기 위해 설치되는 것이나, 상기 디스크(10)는 회전체이므로 그 표면온도를 직접 측정하는 것은 어려운 경우에는 상기 디스크(10)와 접촉되어 열전달을 받고 있는 캘리퍼(16)의 온도를 측정하여 상기 디스크(10)의 온도를 간접적으로 측정할 수 있다.

따라서, 상기 온도 센서(22)는 상기 캘리퍼(16)의 측부에 설치되는데, 가능한 한 패드(12)에 가까운 위치에 설치하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 디스크(10)의 온도를 직접 측정하는 것이 바람직하나, 이것이 여의치 않을 경우에는 상기 패드(12)와 결합되어 있는 캘리퍼(16)의 온도를 측정함으로써 상기 디스크(10)의 온도를 간접적으로 측정할 수 있다.

여기서, 상기 디스크 및 패드의 온도가 상승하는 이유는 도 1에 도시된 바와 같이, 제동시 캘리퍼(16)의 실린더(18) 작용에 의해 상기 패드(12)가 전진이동하여 차륜의 디스크(10)의 표면에 마찰을 일으키므로, 이러한 마찰에 의해 발생되는 마찰열에 의해 가열되는 것이다.

이와 같이 디스크(10)와 패드(12)의 온도가 상승하여 500∼600℃ 정도가 되면 패드(12)에 사용된 레진 성분의 접착제가 기화되어 기포가 발생하고 상기 디스크(10) 표면에 가스 도포층(14)을 형성하게 된다. 이러한 상기 가스 도포층(14)은 상기 패드(12)와 상기 디스크(10)의 마찰을 방해하므로 페이드 현상에 의해 브레이크의 제동력이 상실된다.

또한, 디스크(10) 표면의 온도가 고온이 되면 이물질이 눌러붙게 되는데, 이와 같이 디스크(10) 표면에 눌러붙은 이물질은 상기 디스크(10)와 패드(12)의 손상을 가져오므로 제동성능을 저하시킨다.

한편, 상기 초음파 발생기(30)는 상기 디스크(10)의 표면에 흡착된 이물질이나 가스 도포층(14)을 제거하기 위해 설치되는 것으로서, 상기 디스크(10)와 결합된 너클(20)의 허브 베어링(21)의 측부에 설치된다.

즉, 상기 초음파 발생기(30)에 발생된 초음파는 상기 너클(20)을 매개로 한 고체전달에 의해 상기 디스크(10)까지 전달되어 상기 디스크(10) 표면을 진동시킬 수 있으므로, 상기 초음파 발생기(30)를 상기 너클(20)의 허브 베어링(21)에 설치하는 것이다.

한편, 초음파 발생기(30)는 발진기와 진동자로 구성되는데, 여기서 진동자는 고온에서도 사용가능한 진동자를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 저주파일수록 진동폭이 커지는 초음파의 일반적 특성을 고려할 때, 15∼40㎑의 초음파를 사용하는 것이 상기 디스크(10)의 표면을 진동시켜 기포층이나 이물질을 제거하는데 유리하다.

더욱 상세하게 설명하면, 15㎑ 이하인 경우에는 진동수가 작아 허브 베어링을 매개로 한 진동이 디스크까지 전달되지 못하고, 40㎑ 이상인 경우에는 진동수는 크나 진폭이 작아 이물질 제거성능이 떨어지므로, 본 발명에 따른 디스크 브레이크 페이드 저감장치의 초음파의 주파로는 15∼40㎑ 가 적합하다.

상기 제어부(24)는 상기 온도센서(22)에 의해 측정된 온도값을 입력받아 상기 초음파 발생기(30)의 작동여부를 제어하기 위해 설치되는 것으로서, 엔진룸에 설치되는 ECU를 사용할 수 있다.

상기 전원공급장치(26)는 상기 초음파 발생기(30)에 전원을 공급하기 위해 설치되는 것이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 제어부(24)가 상기 초음파 발생기(30)의 작동여부를 판단하는 기준인 설정온도를 정하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

만일 제동에 의한 마찰열에 의해 디스크(10) 및 패드(12)의 마찰면의 온도가 상승하기 시작하여 그 온도가 500℃ 이상이 되면 상기 패드(12)에 포함된 접착제 성분인 레진이 기화되어 디스크(10) 표면에 가스 도포층(14)을 형성하게 된다.

이러한 가스 도포층(14)의 생성가능온도를 설정온도값으로 정하게 되는데, 본 발명의 구성요소인 온도센서(22)에 의해 직접 디스크(10)의 표면온도를 측정할 수 있다면 상기 설정온도를 500℃ 전,후로 하는 것이 바람직하다.

그러나, 상기 디스크(10)의 표면온도를 직접 측정하기 곤란한 경우 상기 캘리퍼(16)의 온도를 측정하여 간접적으로 상기 디스크(10)의 표면온도를 추정하게 되는데, 실험예에 의하면 상기 캘리퍼(16)의 온도가 100-200℃ 정도이면 상기 디스크(10) 표면에 가스 도포층(14)이 생길 우려가 있으므로 이러한 경우 설정온도를 100-200℃ 사이로 정하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 제어부(24)에 초기 입력되는 설정온도는 온도측정방법이나 패드 및 디스크의 재질에 따라 달라질 수 있으므로 각 차종이나 상황에 맞게 설정해 놓아야 한다.

상기와 같이 운전자가 상기 제어부(24)에 설정온도를 입력한 후, 주행을 시작하여 잦은 제동으로 디스크(10) 및 패드(12)의 온도가 상승하게 되면 캘리퍼(16)에 설치된 온도센서(22)는 상기 디스크(10)의 표면온도를 측정하여 그 측정온도를 상기 제어부(24)로 송신한다.(S10)

상기 제어부(24)는 송신받은 측정온도가 설정온도보다 높은지 여부를 비교하여 만일 측정온도가 설정온도보다 높다면 초음파 발생기(30)를 온(on)시킨다.(S20)

이에 따라, 너클(20)의 허브 베어링(21)에 장착된 초음파 발생기(30)는 15∼40㎑ 진동수의 초음파를 발생시켜 상기 너클(20)을 매개로 하여 상기 디스크(10)를 진동시킴으로써 상기 디스크(10) 표면에 형성된 가스 도포층(14) 및 이물질을 제거한다.(S30)

따라서, 패드(12)에 포함된 레진의 기화에 의한 가스 도포층(14)이 디스크(10) 표면에 형성되는 것을 억제함으로써 상기 가스 도포층(14)에 의한 브레이크 페이드 현상을 방지할 수 있다.

또한, 디스크(10) 또는 패드(12)의 손상을 가져올 수 있는 디스크(10) 표면에 눌러 붙은 이물질도 상기와 같은 초음파에 의한 진동에 의해 제거될 수 있다.

한편, 상기 온도센서(22)는 계속하여 디스크(10)의 온도를 직접 또는 간접적으로 측정하여 그 측정온도값을 상기 제어부(24)에 송신하고, 상기 제어부(24)는 측정온도가 설정온도보다 낮은 경우 상기 초음파 발생기(30)의 작동을 오프(off)시킨다.(S40)

즉, 본 발명에 따른 페이드 저감장치는 디스크의 온도에 따라 초음파 발생기를 온 또는 오프 시킴으로써 자동적으로 디스크 표면에 형성되는 가스 도포층 및 이물질을 제거할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형실시가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술사상은 상기한 실시예에 한정되지 아니한다.

상술한 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 페이드 저감장치에 의하면, 패드에 포함된 레진의 기화에 의해 디스크 표면에 형성된 가스 도포층 및 이물질을 초음파에 의해 제거함으로써 브레이크의 페이드 현상 및 디스크의 손상을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 패드에 포함된 접착제의 기화 온도에 따라 자동적으로 초음파 발생기를 작동시킴으로써 운전자의 편의를 도모할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 종래 디스크 브레이크의 구성요소를 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 초음파 발생기의 장착상태를 나타내는 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 페이드 저감장치를 나타내는 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 페이드 저감장치의 작동과정을 나타내는 동작 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 디스크 12: 패드

14: 가스 도포층 16: 캘리퍼

18: 실린더 20: 너클

21: 허브 베어링 22: 온도 센서

24: 제어부 26: 전원공급장치

30: 초음파 발생기

Claims (5)

1. 일측에 실린더가 구비되고, 상기 실린더에 의해 캐리어에 장착된 내측 패드와 포크에 장착된 외측 패드가 차륜 및 너클에 연결된 디스크에 압착되어 제동력을 발생시키는 캘리퍼에 있어서,

   상기 디스크의 온도를 직,간접적으로 측정하여 전기적 신호로 바꾸어 전달할 수 있는 온도 센서와,

   상기 디스크에 발생되는 기포에 의한 가스층을 제거할 수 있도록 상기 디스크의 표면에 진동을 주기 위해 설치된 초음파 발생기와,

   상기 온도 센서로부터 측정된 온도값을 연산하여 상기 초음파 발생기의 온(on) 또는 오프(off) 동작을 제어하는 제어부와,

   상기 초음파 발생기에 전원을 공급하기 위해 구비되는 전원공급장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크의 페이드 저감장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 온도 센서는 상기 캘리퍼의 측부에 설치되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크의 페이드 저감장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 초음파 발생기는 상기 너클의 허브 베어링의 측부에 설치되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크의 페이드 저감장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 온도 센서에서 측정된 온도가 설정값 이상인 경우에만 상기 초음파 발생기를 작동시키는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크의 페이드 저감장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 초음파 발생기에서 발생되는 초음파의 진동수를 15∼40㎑ 로 하는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크의 페이드 저감장치.