KR20050120468A - 차량용 브레이크 캘리퍼의 피스톤 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 브레이크 캘리퍼의 피스톤 구조에 관한 것으로서, 캘리퍼 하우징(12)의 내측에 소정의 스트로크로 슬라이딩되게 구비되어 패드(30)를 가압하는 피스톤에 있어서, 상기 피스톤은, 상기 캘리퍼 하우징의 내주면을 따라 슬라이딩되는 제1피스톤(42)과, 상기 제1피스톤의 내주면을 따라 슬라이딩되는 제2피스톤(44)과, 상기 제2피스톤에 스프링(46)으로 지지되어 상기 패드에 결합된 제3피스톤(48)으로 이루어지므로, 브레이크의 면압을 증대하고 피스톤의 리턴 성능을 향상하는 효과가 있다.

Description

차량용 브레이크 캘리퍼의 피스톤 구조{piston of brake caliper for vehicle}

본 발명은 차량용 브레이크 캘리퍼의 피스톤 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 브레이크의 면압을 증대하고 피스톤의 리턴 성능을 향상하는 브레이크 캘리퍼의 피스톤 구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 제동시 감속속도에 따라 차량의 무게중심이 전방향으로 이동하여 앞바퀴의 하중은 증가하고 뒷바퀴의 하중은 감소하는 경향이 생기게 되는데, 이때 바퀴가 정지하여 스키드(skid) 현상을 일으키게 됨에 따라 바퀴와 노면과의 마찰력이 현저하게 감소하게 된다. 그에 따라서, 차량이 방향성을 잃게 되어 제동성능이 저하됨은 물론 궁극적으로 차량의 사고를 불러 일으키게 된다.

따라서, 차량에는 앞 뒤, 좌우의 제동력을 균일하게 유지시키는 자동제동시스템이 구비되어 있는데, 자동제동시스템은 대별하여 브레이크 페달, 마스터 실린더, 프로포션닝 밸브, 브레이크 캘리퍼로 이루어진다. 상기 브레이크 페달은 운전자로 하여금 작은 힘으로도 커다란 가압력을 발생할 수 있게 하는 지렛대 역할을 담당하게 된다. 그리고, 상기 마스터 실린더는 유압회로에서 오일이 누출되면 자동제동시스템이 작동불능상태가 되기 때문에 그 안정성을 높이기 위해 상기 브레이크 페달로부터 힘을 받아 각 파이프에 고압의 오일을 송출시키는 작용을 당당하게 된다. 또한, 상기 프로포션닝 밸브는 앞뒤바퀴에 각각 다르게 걸리는 제동력을 평형되게 유지시키는 기능을 담당하게 된다.

도1에 도시한 바와 같이 상기 브레이크 캘리퍼는 브레이크 디스크(1)를 중심으로 양측으로 감싸는 캘리퍼 하우징(2)의 일측 내주면에는 피스톤(3) 및 인너패드(4)가 구비되고 상기 인너패드(4)에 상응하여 상기 캘리퍼 하우징(2)의 타측에는 아우터패드(5)가 구비되며, 상기 캘리퍼 하우징(2)의 피스톤(3)측 내주면에는 브레이크 페달의 해제시 피스톤(3)을 원래의 위치로 복귀시키도록 리턴시일(6)이 구비된 구조이다.

상기 리턴시일(6)은 도2에 도시한 바와 같이 상기 캘리퍼 하우징(2)의 내주면에 형성된 글루우브(2a)에 삽입되어 있는데, 상기 글루우브(2a)의 외측 모서리부에는 크기가 c로 표시된 챔퍼(chamfer)가 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래 브레이크 캘리퍼에서, 운전자가 브레이크 페달을 밝게 되면 오일이 피스톤(3)을 밀어 인너패드(4) 및 아우터패드(5)가 브레이크디스크(1)에 밀착하여 제동력을 얻게 된다. 도3에 제동시의 상태가 도시되어 있다. 이때 리턴시일(6)은 도4에 도시한 바와 같이 변형되는데, 브레이크를 해제하게 되면 오일이 리턴되고 상기 리턴시일(6)의 복원력에 의해 피스톤(3)이 원위치하게 된다.

브레이크 해제시 상기 리턴시일(6)의 복원력은 글루우브(2a)의 챔퍼량(c)에 따라 변화하게 되는데, 챔퍼량이 크게 되면 피스톤의 리턴량(롤백)이 크게 된다.

그런데, 브레이크 캘리퍼에서 피스톤의 리턴에 따른 드래그(drag)는 항상 존재하게 되는데, 글루우브(2a)의 챔퍼의 가공정도가 불량하여 피스톤의 리턴량(롤백)이 불량하게 되면 드래그(drag)가 과다하게 되어, 패드(인너패드 및 아우터패드)가 조기에 마모하게 되고, 패드와 브레이크 디스크 간의 마찰열로 인해 리턴시일(6)이 열해로 손상되고, 이러한 리턴시일의 손상으로 인해 피스톤의 복원이 불량하게 될 뿐만 아니라 오일 누설이 생기게 된다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 다중 피스톤과 스프링을 이용하여 피스톤의 리턴 성능을 향상하는 한편 브레이크 면압을 증대시키는 차량용 브레이크 캘리퍼의 피스톤 구조를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 차량용 브레이크 캘리퍼의 피스톤 구조는, 캘리퍼 하우징의 내측에 소정의 스트로크로 슬라이딩되게 구비되어 패드를 가압하는 피스톤에 있어서, 상기 피스톤은, 상기 캘리퍼 하우징의 내주면을 따라 슬라이딩되는 제1피스톤과, 상기 제1피스톤의 내주면을 따라 슬라이딩되는 제2피스톤과, 상기 제2피스톤에 스프링으로 지지되어 상기 패드에 결합된 제3피스톤으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 제3피스톤은 상기 제2피스톤의 내부에 끼워지는 로드부와, 상기 제1피스톤의 내주면에 밀착하여 슬라이딩하는 헤드부로 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도5에 도시한 바와 같이, 브레이크 캘리퍼(10)를 이루는 캘리퍼 하우징(12)의 내측에 소정의 스트로크로 습동되게 구비되어 브레이크 디스크(20)에 밀착되는 패드(30)를 가압하는 피스톤이 결합되는데, 상기 피스톤은 상기 캘리퍼 하우징(12)의 내주면을 따라 습동되는 제1피스톤(42)과, 상기 제1피스톤(42)의 내주면을 따라 습동되는 제2피스톤(44)과, 상기 제2피스톤(42)에 스프링(46)으로 지지되어 상기 패드(30)에 결합된 제3피스톤(48)으로 이루어진다.

상기 캘리퍼 하우징(12)의 내부에는 상기 제1피스톤(42)이 슬라이딩되게 밀착하여 수용되는 수용부(12a)가 형성되고, 상기 수용부(12a)에 오일을 공급하는 제1오일통로(12b)가 구비되며, 상기 수용부(12a)의 내주면에는 원주방향으로 따라 글루우브가 형성되어 이 글루우브에는 오일의 누설을 방지하는 제1시일부재(52)가 끼워져 있다.

상기 제1피스톤(42)은 상기 제2피스톤(44)과 스프링(46)과 제3피스톤(48)을 수용하는 수용부(42a)를 구비하고, 상기 수용부에 오일을 공급하는 제2오일통로(42b)가 구비되며, 상기 수용부(42a)의 내주면에는 원주방향으로 글루우브가 형성되어 이 글루우브에는 오일의 누설을 방지하는 제2시일부재(54)가 끼워져 있다. 상기 수용부(42a)의 내부 바닥면에는 상기 제2피스톤(44)의 후술하는 로드부를 안내하는 안내요입부(42c)가 형성되어 있다.

상기 제2피스톤(44)은 상기 제1피스톤(42)의 안내요입부(42c)에 끼워지는 로드부(44a)와, 상기 제1피스톤(42)의 내주면에 밀착하여 슬라이딩하는 헤드부(44b)로 이루어져 있으며, 상기 제2피스톤(44)의 중앙부 내부에는 상기 제3피스톤(48)의 후술하는 로드부를 안내하는 안내요입부(44c)가 형성되어 있다.

상기 제3피스톤(48)은 상기 제2피스톤(44)의 안내요입부(44c)에 끼워지는 로드부(48a)와, 상기 제1피스톤(42)의 내주면에 밀착하여 슬라이딩하는 헤드부(48b)로 이루어져 있으며, 상기 스프링(46)은 상기 제2피스톤(44)의 헤드부(44b)와 상기 제3피스톤(48)의 헤드부(48b) 사이에 그 양단이 밀착하여 삽입되어 있다.

한편, 도8에 도시한 바와 같이 상기 제1피스톤(42)의 수용부(42a)의 트인측 단부 내측면에는 상기 제3피스톤(48)의 헤드부(48b)가 걸리어 더 이상 이동하지 않게 하는 걸림턱(42d)이 형성되어 있을 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 피스톤 구조가 적용된 브레이크 캘리퍼(10)에서, 운전자가 브레이크 페달을 밝게 되면 오일이 제1오일통로(12b) 및 제2오일통로(42b)를 순차적으로 통해 제2피스톤(44)을 밀게 되어 스프링(46)을 압축변형시키고, 상기 스프링(46)의 힘에 의해 제3피스톤(48)이 이동하여 패드(30)을 1차로 가압한다. 이와 같은 상태가 도6에 도시되어 있다.

다음에, 상기 스프링(46)이 최대로 압축된 상태에서 오일의 압력은 제1피스톤(42)을 전체적으로 이동시키게 되어 패드(30)를 2차로 가압하게 되어 제동력을 유발시키게 된다. 이와 같은 상태가 도7에 도시되어 있다.

이때, 상기 스프링(46)은 브레이크의 면압을 증대하여 제동력을 높이는 기능도 하게 된다.

한편, 운전자가 브레이크 페달에서 발을 떼어 브레이크를 해제하면, 압축변형된 스프링(46)이 제2피스톤(44)에 복원력을 가하여 원위치시키므로 제1피스톤(42)이 신속하게 원위치하게 되어 브레이크의 드래그(drag)를 저감할 수 있게 되는 것이다.

도9는 도8의 걸림턱(42d)이 형성된 구조에서, 유압에 의해 스프링(46)이 압축됨에 의해 제3피스톤(48)이 걸림턱(42d)에 걸리어 이동을 멈춘 상태를 나타내는데, 이 경우의 실시예에서는 제1피스톤만이 패드(30)에 밀착된다.

본 발명에 의한 차량용 브레이크 캘리퍼의 피스톤 구조에 의하면, 다수의 피스톤과 스프링에 의해 브레이크 액압 해제시 패드와 접촉하는 피스톤을 신속히 리턴시킴으로써 드래그를 저감하게 되어, 패드(인너패드 및 아우터패드)의 마모를 줄이고, 제동시에 브레이크 면압을 증대하여 제동력을 높이는 효과가 있다.

도1은 종래 피스톤 구조가 적용된 차량용 브레이크 갤리퍼를 나타내는 개략구성도,

도2는 도1의 리턴시일 부분의 상세도,

도3은 종래 피스톤 구조가 적용된 차량용 브레이크 캘리퍼의 제동시의 상태도,

도4는 도3에서 리턴시일의 변형상태도,

도5는 본 발명에 의한 피스톤 구조가 적용된 차량용 브레이크 캘리퍼를 나타내는 개략 구성도,

도6 및 도7은 본 발명에 의한 피스톤 구조가 적용된 차량용 브레이크 캘리퍼의 작용상태도,

도8 및 도9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 피스톤 구조를 나타내는 개략 구성도 및 작용상태도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12 : 브레이크 하우징 30 : 패드

42 : 제1피스톤 44 : 제2피스톤

46 : 스프링 48 : 제3피스톤

Claims (2)

1. 캘리퍼 하우징의 내측에 소정의 스트로크로 슬라이딩되게 구비되어 패드를 가압하는 피스톤에 있어서,

   상기 피스톤은,

   상기 캘리퍼 하우징의 내주면을 따라 슬라이딩되는 제1피스톤과,

   상기 제1피스톤의 내주면을 따라 슬라이딩되는 제2피스톤과,

   상기 제2피스톤에 스프링으로 지지되어 상기 패드에 결합된 제3피스톤으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 캘리퍼의 피스톤 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제3피스톤은 상기 제2피스톤의 내부에 끼워지는 로드부와, 상기 제1피스톤의 내주면에 밀착하여 슬라이딩하는 헤드부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 캘리퍼의 피스톤 구조.