KR20070003345A - 디스크 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크 브레이크 장치에 관한 것으로, 특히 피스톤의 리턴량을 증대시켰을 때 페달 스트로크가 증대되는 것을 방지하는 디스크 브레이크 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 디스크 브레이크 장치는, 유압으로 피스톤에 압력을 가하여 패드와 디스크를 마찰시킴으로써 제동이 이루어지도록 하는 디스크 브레이크 장치에 있어서, 상기 장치의 하우징에는 유압 유체의 유입구와 각각 연통하는 서브챔버와 메인챔버가 형성되고, 상기 피스톤은 부피스톤부와 주피스톤부로 이루어지고, 상기 부피스톤부는 서브챔버에, 상기 주피스톤부는 메인챔버에 각각 슬라이드 가능하도록 삽지되며, 상기 피스톤과 패드의 결합 부위에는 압력감지수단이 설치되고, 상기 유입구와 메인챔버 사이에는 제1밸브가 설치되어 있어서, 브레이크 작동시 패드와 디스크가 접촉하여 압력감지수단에 의해 압력이 감지되면 제1밸브가 열리는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 디스크 브레이크 장치는, 유압 유체가 저장되며 메인챔버와 연통하는 레저버를 더 구비하며, 상기 메인챔버와 레저버 사이에는 제2밸브가 설치되어 있어서, 상기 제1밸브가 열리면 제2밸브가 닫히는 것을 특징으로 한다.

Description

디스크 브레이크 장치{DISK BRAKE APPARATUS}

도 1은 본 발명의 일실시예인 디스크 브레이크 장치의 작동해제상태를 나타낸 도면;

도 2는 도 1의 디스크 브레이크 장치의 작동초기상태를 나타낸 도면;

도 3은 도 2의 디스크 브레이크 장치의 제동 직전 단계를 나타낸 도면;

도 4는 도 3의 디스크 브레이크 장치의 제동 단계를 나타낸 도면, 그리고,

도 5는 도 4의 디스크 브레이크 장치가 제동을 마치고 작동해제상태로 복귀하는 단계를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 하우징 11: 유입구

12: 서브챔버 13: 메인챔버

2: 피스톤 21: 바디부

22: 헤드부 3: 브레이크 패드

4: 브레이크 디스크 51: ECU

52: 압전센서 53: 제1솔레노이드밸브

54: 제1유로 55: 제2솔레노이드밸브

56: 제2유로 57: 레저버

본 발명은 2단 구조의 피스톤을 사용하여 피스톤의 리턴량을 증대시켰을 때 페달 스트로크가 증대되는 것을 방지하는 디스크 브레이크 시스템에 관한 것이다.

차량의 디스크 브레이크 시스템은 휠에 고정 설치된 디스크의 외곽부의 양면을 패드로 눌러 잡아줌으로써 운동에너지를 마찰에 의한 열에너지로 소진시키어 제동을 하는 장치이다.

일반적으로 디스크 브레이크 장치에 있어서 패드의 동작은 운전자의 브레이크 페달 답력에 의한 유압으로 이루어진다. 브레이크의 제동감을 좋게 하기 위해서는 페달의 스트로크를 작게 하여야 하는데, 그러기 위해서는 패드와 디스크를 가까이 근접시켜야 하고 이는 드래그(페달을 밟지 않아도 패드와 디스크가 접촉하여 발생하는 마찰현상)를 발생시키는 원인이 된다.

드래그는 디스크의 이상마모를 유발하고 연비를 악화시키는 등 차량에 악영향을 미치므로 이를 최소화할 필요가 있다.

드래그를 최소화하려면 피스톤 리턴량을 증대시키면 되지만, 이 경우 페달의 스트로크가 길어지게 되어 제동감이 나빠지게 된다는 문제가 있다.

즉, 종래의 디스크 브레이크 장치는 드래그 방지(피스톤의 리턴량 증대)와 제동감(페달의 스트로크) 증대를 동시에 만족시킬 수 없었다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 디스크 브레이크 장치의 피스톤의 가압이 서브챔버와 메인챔버로 나뉘어 이루어지도록 구성하여, 디스크와의 접촉을 위한 패드의 이동시에는 서브챔버만을 사용하고 디스크와 패드 접촉 후 제동을 하는 단계에서는 서브챔버와 메인챔버를 모두 사용할 수 있도록 함으로써, 페달의 스트로크를 증가시키지 않고도 패드의 리턴량을 늘려주어 제동감을 좋게 하면서 동시에 드래그 현상을 방지하는 디스크 브레이크 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 유압으로 피스톤에 압력을 가하여 패드와 디스크를 마찰시킴으로써 제동이 이루어지도록 하는 디스크 브레이크 장치에 있어서, 상기 장치의 하우징에는 유압 유체의 유입구와 각각 연통하는 서브챔버와 메인챔버가 형성되고, 상기 피스톤은 부피스톤부와 주피스톤부로 이루어지고, 상기 부피스톤부는 서브챔버에, 상기 주피스톤부는 메인챔버에 각각 슬라이드 가능하도록 삽지되며, 상기 피스톤과 패드의 결합 부위에는 압력감지수단이 설치되고, 상기 유입구와 메인챔버 사이에는 제1밸브가 설치되어 있어서, 브레이크 작동시 패드와 디스크가 접촉하여 압력감지수단에 의해 압력이 감지되면 제1밸브가 열리도록 한다.

이와 같이 피스톤을 2단 구조로 하면 서브챔버에 의해 예비제동단계(초기단계에서 패드와 디스크가 접촉할 때까지의 단계)가 이루어지고, 서브챔버 및 메인챔버에 의해 주제동단계(패드가 디스크에 압력있게 접촉하여 제동이 이루어지는 단 계)가 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 상기 디스크 브레이크 장치는, 유압 유체가 저장되며 메인챔버와 연통하는 레저버를 더 구비하며, 상기 메인챔버와 레저버 사이에는 제2밸브가 설치되어 있어서, 상기 제1밸브가 열리면 제2밸브가 닫히도록 한다.

이와 같이 레저버를 설치하면 예비제동단계에서도 메인챔버에 유압 유체가 가득 차 있도록 하여, 제1밸브가 열리며 예비제동단계에서 주제동단계로 넘어가는 시점에 즉각적으로 제동이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

또한, 상기 압력감지수단은 ECU에 압력감지신호를 송출하고, 제1밸브 및 제2밸브는 ECU에 의해 제어되도록 한다.

이와 같이 ECU에 의한 전자제어가 이루어지도록 하여 제어에 있어서 지연 현상을 없앰으로써 정밀하고 정확한 브레이크 작동이 이루어지도록 할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 디스크 브레이크 장치의 일실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 디스크 브레이크 장치의 작동해제상태를 나타낸 도면, 도 2는 도 1의 디스크 브레이크 장치의 작동초기상태를 나타낸 도면, 도 3은 도 2의 디스크 브레이크 장치의 제동 직전 단계를 나타낸 도면, 도 4는 도 3의 디스크 브레이크 장치의 제동 단계를 나타낸 도면, 그리고 도 5는 도 4의 디스크 브레이크 장치가 제동을 마치고 작동해제상태로 복귀하는 단계를 나타낸 도면이다.

도 2에서 도 3까지의 과정은 초기단계에서 패드와 디스크가 접촉할 때까지의 과정으로서 이하 예비제동단계라 하고, 도 4의 과정은 패드가 디스크에 압력 작용 하여 직접적인 감속이 이루어지는 단계로서 이하 주 제동단계라 한다.

도 1을 참조하면, 하우징(1)에는 한 쌍의 패드(3)가 디스크(4)와 일정 간격 이격되어 설치되어 있고, 일측(도면에서 우측)의 패드(3)는 피스톤(2)의 단부에 장착되어 있다. 디스크(4)의 표면에서 패드(3)의 표면까지의 거리(a)는 피스톤(2)의 리턴량이다.

하우징(1)에는 메인챔버(13)와 서브챔버(12)가 형성되어 있는데, 메인챔버(13)는 단면적이 크고, 서브챔버(12)는 메인챔버(13)에 비해 단면적이 작다. 피스톤(2)은 단면적이 큰 바디부(21)와 단면적이 작은 헤드부(22)로 이루어진다. 피스톤(2)의 바디부(21)와 헤드부(22)는 각각 하우징(1)의 메인챔버(13)와 서브챔버(12)에 슬라이드 가능하도록 수용되어 있다.

하우징(1)의 일단부에는 상기 서브챔버(12) 및 메인챔버(13)와 연통하도록 유입구(11)가 형성되어 있다. 유입구(11)는 운전자가 브레이크 페달을 밟았을 때 유압 유체가 유입되는 곳이다. 유입구(11)로부터 메인챔버(13)까지는 제1유로(54)로 연통되는데, 이 제1유로(54)에는 제1솔레노이드밸브(53)가 설치되어 있어서 제1유로(54)의 유동을 단속할 수 있다.

한편 메인챔버(13)는 제2유로(56)를 통해 레저버(57)와 연통되어 있는데, 이 제2유로(56)에는 제2솔레노이드밸브(55)가 설치되어 있어서 제2유로(56)의 유동을 단속할 수 있다. 레저버(57)에는 유압 유체가 채워져 있다.

패드(3; 도면에서 우측)와 피스톤(2)의 연결부위에는 압력을 감지할 수 있는 압전센서(52)가 설치되어 있으며, 이 압전센서(52)에서 계측된 압력 신호는 ECU(51)에 송출된다. ECU(51)는 제1솔레노이드밸브(53)와 제2솔레노이드밸브(55)의 개폐를 제어할 수 있도록 연결되어 있다.

서브챔버(12)는 작은 소요액량으로 피스톤(2)을 전진시키도록 하며 메인챔버(13)는 피스톤(2)의 넓은 면에 압력을 작용하여 제동력을 발생시키도록 하는 것이고, 레저버(57)는 예비제동단계에서 메인챔버(13)에 유압 유체를 공급하고 제동 해재 단계에서 메인챔버(13)로부터 유압 유체를 받아들이는 것이다.

이하, 도면에 도시된 본 발명의 일실시예의 작동을 설명한다.

브레이크를 작동하지 않을 때에는 도 1과 같이 패드(3)가 디스크(4)로부터 이격되어 있는 상태가 되는데, 이때 제1솔레노이드밸브(53)는 닫혀있고 제2솔레노이드밸브(55)는 열려 있다. 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 유입구(11)를 통하여 유압 유체의 유압력이 전하여지고, 제1솔레노이드밸브(53)가 닫혀있는 상태이므로 이 유압 유체는 서브챔버(12)로 유입되어 피스톤(2)의 헤드부(22)에 압력을 가하게 된다.

그러면 피스톤(2)이 도 3에 도시된 바와 같이 디스크(4)를 향하여 밀려들어가게 된다. 서브챔버(12)는 소요액량이 작으므로 작은 페달 스트로크로도 패드와 디스크가 접촉하도록 할 수 있게 해준다.

이때 제2솔레노이드밸브(55)는 열려있는 상태이므로, 피스톤(2)이 밀려들어가며 공간이 넓어지는 메인챔버(13)에, 레저버(57)로부터 제2유로(56)를 통하여 유압 유체가 공급된다. 피스톤(2)이 계속 밀려들어가 패드(4)가 디스크(3)에 접촉하여 피스톤(2)이 압력을 받으면 압전센서(52)가 압력을 감지하게 되고 이 압력신호 를 ECU(51)에 송출한다.

압력신호를 받은 ECU(51)는 제1솔레노이드밸브(53)를 열고 제2솔레노이드밸브(55)를 닫게 된다. 그러면 제2유로(56)는 차단되며 제1유로(54)는 열리게 되고, 도 4에 도시된 바와 같이 유압은 서브챔버(12)와 함께, 제1유로(54)를 통해 메인챔버(13)에서 전달된다. 제1솔레노이드밸브(53)가 열릴 때 이미 메인챔버(13)는 레저버(57)에서 공급된 유체로 가득 채워진 상태이므로, 유압이 즉시 메인챔버(13)를 통해 피스톤(2)의 바디부(21)까지 작용할 수 있게 된다. 따라서 예비제동단계에서 주제동단계로 넘어가는 즉시 큰 제동력이 발생할 수 있다.

제동이 끝나고, 운전자가 브레이크 페달에서 발을 때면 유압이 사라지고, 이 때 압전센서(52)가 압력이 사라짐을 감지하여 그 신호를 ECU(51)에 송출한다. 그러면 ECU(51)는 즉시 제1솔레노이드밸브(53)를 닫고 제2솔레노이드밸브(55)를 열게 되어 메인챔버(13)에 연결된 제1유로(54)는 차단되고 제2유로(56)가 개방되며, 메인챔버(13)에 차 있던 유압 유체는 피스톤(2)이 리턴하면서 제2유로(57)를 통해 레저버(57)로 복귀하게 된다.

위와 같은 구성 및 구조를 갖춘 디스크 브레이크의 유압 유체는 평상시 제2솔레노이드밸브(55)가 개방되어 있으므로 차량생산 또는 AS시 레저버(57)를 통해 유체 주입 및 보충이 가능하다.

이상, 상술한 바와 같이, 본 발명의 디스크 브레이크 장치는 이중의 피스톤 구조를 사용하여 예비제동시에는 서브챔버만을 사용하고 주제동시 서브챔버와 메인 챔버를 함께 사용하도록 구성하여 브레이크 페달의 스트로크를 작게 하면서 동시에 브레이크 패드 및 피스톤의 리턴량을 증가시킴으로써 제동감을 향상시킴과 함게 드래그를 방지할 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 당업자에게 자명하다고 할 수 있는 바, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것이다.

Claims (3)

1. 유압으로 피스톤에 압력을 가하여 패드와 디스크를 마찰시킴으로써 제동이 이루어지도록 하는 디스크 브레이크 장치에 있어서,

   상기 장치의 하우징에는 유압 유체의 유입구와 각각 연통하는 서브챔버와 메인챔버가 형성되고,

   상기 피스톤은 부피스톤부와 주피스톤부로 이루어지고, 상기 부피스톤부는 서브챔버에, 상기 주피스톤부는 메인챔버에 각각 슬라이드 가능하도록 삽지되며,

   상기 피스톤과 패드의 결합 부위에는 압력감지수단이 설치되고,

   상기 유입구와 메인챔버 사이에는 제1밸브가 설치되어 있어서,

   브레이크 작동시 패드와 디스크가 접촉하여 압력감지수단에 의해 압력이 감지되면 제1밸브가 열리는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 디스크 브레이크 장치는, 유압 유체가 저장되며 메인챔버와 연통하는 레저버를 더 구비하며,

   상기 메인챔버와 레저버 사이에는 제2밸브가 설치되어 있어서,

   상기 제1밸브가 열리면 제2밸브가 닫히는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 압력감지수단은 ECU에 압력감지신호를 송출하고, 제1밸브 및 제2밸브는 ECU에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 디스트 브레이크 장치.

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