KR20090007491A - 디스크 브레이크 캘리퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이크 작동시 그의 상대적인 운동을 위해 연결되는 하우징(11) 및 앵커 브래킷을 포함하는 디스크 브레이크 캘리퍼(caliper)(10)에 관한 것이다. 상기한 하우징(11)은 사용시 디스크 브레이크 로터(16)를 가로지로도록 구성된 브리지 부분과 한 쌍의 브레이크 장착부재들을 구비하는데, 이들은 디스크 브레이크 로터(16)의 어느 일 측면 상에 사용시의 결착을 위하여 그리고 상기한 로터(16)의 반대쪽 측면들에 대하여 서로 마주보는 관계로 브레이크 패드들(14, 15)의 장착을 위해 상기한 브리지 부분에 대하여 실질적으로 직각으로 연장되도록 구성된다. 상기한 캘리퍼(10)는 수압식(hydraulic) 서비스 브레이크 액추에이터(13)와 전기식(electric) 파킹 브레이크 액추에이터(12)를 더 포함하도록 구성된다. 각각의 액추에이터들(12, 13)은 각각의 장착부재로부터 벗어나 로터(16)의 일 측면과 맞물리도록 상기한 패드(14)를 이동시키기 위하여 상기한 한 쌍의 브레이크 패드들(14) 중의 제1 패드의 후방(23)에 대해 작동하도록 된 액추에이팅 수단(19, 24)을 더 포함한다. 상기한 제1 브레이크 패드(14)의 후방(23)에 대한 각각의 액추에이팅 수단(19, 24)의 작동의 위치들은 서로 이격되도록 구성된다.

디스크 브레이크 캘리퍼, 브레이크 패드, 액추에이터(actuator), 앵커 브래 킷(anchor bracket), 로터, 트랜스미션, 기어박스

Description

디스크 브레이크 캘리퍼{DISK BRAKE CALIPER}

본 발명은 차량 또는 모터사이클과 같은 자동차를 위한 디스크 브레이크 캘리퍼(dis brake caliper)에 관한 것으로서, 특히 서비스 및 주차용 브레이크 장치 양자를 포함하는 캘리퍼에 관한 것이다. 서비스용 및 주차용 양자의 브레이크 모드에서 동작이 가능한 이러한 종류의 캘리퍼는 "통합형 디스크 브레이크 캘리퍼"로서 호칭될 수도 있으며 이러한 용어는 이하에서 본 명세서의 전체에 걸쳐서 단지 캘리퍼(caliper)를 기술하기 위해서 사용될 것이다.

통합형 디스크 브레이크 캘리퍼는 과거에도 고안되어 왔으며 이들은 통상적으로 수압(유압)식으로 구동되는 피스톤을 포함하는 수압식 서비스 브레이크 액추에이터(actuator)와, 수동의 주차 브레이크 모드에서 피스톤을 구동하도록 적절한 기구장치를 통해 작동하는 주차용 브레이크 액추에이터를 수반하고 있다. 이러한 구성은 수압식 액추에이터가 피스톤이 배치되어 있는 피스톤 실린더의 바깥쪽으로 피스톤을 이동시켜서, 디스크 브레이크 패드에 맞물리도록 하고, 상기한 패드를 디스크 로터와 맞물리게 밀어내도록 하는 동작이 가능하게끔 이루어진다. 공지의 수단에 의해 디스크 로터와의 브레이크 패드의 맞물림 동작은 로터의 반대쪽 측면 상 에 제2 브레이크 패드가 배치되게 함으로써 그것이 로터의 해당 측면과 맞물리도록 이동하게 되고, 이에 따라 상기한 로터는 브레이크 패드들 사이에 샌드위치 형상으로 삽입되어 브레이크 효과를 발생하게 된다.

그러한 캘리퍼스에 있어서의 주차용 브레이크 액추에이터는 공지의 구성으로써 로터를 사이에 삽입하여 디스크 브레이크 패드들에 있어서의 동일한 운동을 일으키도록 하는 동작이 가능하고, 상기한 주차용 브레이크 액추에이터는 각각의 브레이크 패드와 맞물리도록 수압식 액추에이터의 피스톤을 변위(이동)시키도록 하는 동작이 가능하였다. 그러한 변위를 수행하기 위해서 상기한 주차용 브레이크 액추에이터는 피스톤을 내장하는 실린더 내에 또는 부분적으로 그 내부에 배치되어, 주차용 브레이크가 작동되도록 할 때 피스톤에 대해 작용하게 된다. 이러한 유형의 구성에 있어서, 캘리퍼의 구성은 피스턴 실린더 내에 부분적으로 또는 전체적으로 주차용 브레이크 액추에이터를 수용하기 위해서는 아주 복잡하게 될 수가 있는데, 특히 피스톤 실린더에 있어서 주차용 브레이크 액추에이터의 수용에 의해서 적어도 부가적인 누출 통로가 형성되기 때문에 캘리퍼의 복잡한 성질이 어느 정도 나타나게 되어 피스톤 실린더로부터의 누출의 가능성을 증가하게 된다. 증대된 누출 가능성에 대비한 적절한 밀폐의 필요성이 존재하기 때문에 이것은 항상 캘리퍼의 구성과 신뢰성을 복잡하게 만드는 경향이 있다.

본 출원인에게 알려진 다른 구성에 의하면, 주차용 브레이크 액추에이터는 피스톤에 대하여 그러나 피스톤 실린더의 바깥쪽으로 작용하도록 배열된다. 이러한 구성은 바람직하게는 다른 공지의 형태의 통합형 디스크 브레이크 캘리퍼스의 곤란 하고 복잡한 밀폐조건을 완화시키지만, 그러한 구성은 그에 있어서 발생하는 편심적인 액추에이터 작동 부하를 피스톤으로 다시 안내하거나 그의 경로를 다시 정해주기 위한 복잡한 구성을 여전히 요구하게 되는 바, 이로써 그의 효용성을 떨어뜨리고 또한 실패의 가능성을 증가시키게 된다. 그러한 구성의 장치는 경직도가 부족해서 주차용 브레이크 액추에이터의 변위 효율이 빈약하게 된다. 따라서 주차용 브레이크에 적절히 적용하기 위해 요구되는 피스톤 변위(이동)를 달성하기 위한 더 큰 입력 변위를 위한 필요성이 존재한다. 더욱이, 주차용 브레이크에 적용하기 위해 요구되는 상기한 더 큰 변위는 그것의 적용을 위해 요구되는 시간이 증가된다는 것을 의미할 수가 있다.

전술한 액추에이터들 각각에 관한 또 다른 불리한 점은 서비스 또는 주차용 브레이크 액추에이터들 중의 어느 하나의 고장은 다른 것에 영향을 미칠 수가 있다는 점이다. 이것은 여러 가지의 이유로 발생된다. 예를 들면, 수압식 액추에이터의 피스톤이 고장이 나면, 서비스 또는 주차용 브레이크 모두가 동작되지 않을 것이다. 따라서 액추에이터들의 공유된 구성요소들에 의해서 그러한 캘리퍼의 무결성이 손상될 수도 있다.

따라서 본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 종래기술의 결점을 극복하거나 또는 적어도 경감시킬 수 있는 서비스 및 주차용 브레이크 모드 각각에서 동작 가능한 디스크 브레이크 캘리퍼(caliper)를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 종래기술에 따른 구성과 비교하여 복잡성이 감소된 형태의 통합형 디스크 브레이크 캘리퍼를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 디스크 브레이크 캘리퍼는 서비스(운전시) 브레이크 작동을 위한 수(유)압식(hydraulic) 액추에이터와 주차용 브레이크 작동을 위한 전기식 액추에이터를 포함하며, 각각의 액추에이터는 디스크 브레이크 패드의 후방에 대한 작동을 위해 배열된 액추에이팅 수단을 포함하되, 액추에이터 작동의 피스톤들은 서로 이격되게 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명의 디스크 브레이크 캘리퍼는 브레이크의 작동시 상대적인 이동을 위해 연결된 하우징(housing)과 앵커 브래킷(anchor bracket)을 포함하여 구성된다. 상기 하우징은 사용시 디스크 브레이크 로터를 가로지르는 하나의 브리지 부재와, 상기한 로터의 일 측면 상에 사용시의 결착을 위해 상기 브리지 부재에 실질적으로 직각으로 신장된 한 쌍의 브레이크 패드 장착부재들을 구비한다. 브레이크 패드는 로터의 반대쪽 측면들과 마주보는 관계로 각각의 장착부재 상에 장착될 수 있다. 상기한 캘리퍼는 또한 수압식 서비스 브레이크 액추에이터와 전기식 주차용 브레이크 액추에이터를 구비하는데, 그 각각은 그 패드를 각각의 장착부재로부터 벗어나서 상기 로터의 일 측면과 맞물리도록 변위시키기 위하여 상기한 한 쌍의 디스크 브레이크 패드들 중의 하나의 후방에 대하여 작동하도록 하기 위한 액추에이팅 수단을 포함한다. 상기 패드가 로터와 맞물리게 될 때에 상기한 패드 쌍 중의 다른 하나는 하우징과 앵커 브래킷과의 사이에서의 상대적인 이동을 통해 로터의 반대쪽 측면을 향해 이동되어 로터를 그 사이에 삽입하게 됨으로써 제동 부하를 제공하게 된다.

이하의 설명에 있어서, 상기한 전기식 및 수압식 액추에이터들을 액추에이팅 부재의 형태로 액추에이팅 수단을 포함하는 것으로서 기술하는 것이 편리할 것이며, 또한 수압식 액추에이터에 관련하여서는 상기한 액추에이팅 부재는 실린더 내에 배치되어 있는 피스톤으로서 기술될 것이다. 그러나 각 액추에이터의 액추에이팅 수단은 디스크 브레이크 패드의 후면에 대해 작동이 되는 적절한 형태의 것이어도 좋고 또한 수압식 액추에이터는 특히 피스톤이 아닌 다른 형태의 액추에이팅 수단을 포함해도 무방하다.

종래의 전형적인 수압식 캘리퍼는 하나의 피스톤 또는 한 쌍의 피스톤으로 구성될 수도 있다. 그 이상의 피스톤들이 사용되어도 좋지만 이들은 일반적으로 고출력 차량에 사용되며, 그러한 캘리퍼스는 본 발명의 영역 내에 있지만 본 발명은 하나 또는 한 쌍의 피스톤 구성을 갖는 것에 주로 적용이 가능한 것으로 고찰된다.

본 발명에 따른 디스크 브레이크 캘리퍼에 있어서 수압식 액추에이터의 피스톤은 패드에 의해 지지되어 로터에 대면하는 마찰 라이닝이 그것의 앞면을 가로질 러 실질적으로 균등한 압력을 로터에 제공하도록 피스톤에서 또는 동작선을 따라서 디스크 브레이크 패드의 후방을 맞물게 된다. 이것이 선호되는 것은 마찰 라이닝의 균등한 마모를 보장하고, 그의 수명을 최대화하고 또한 최대의 제동 효율을 제공하기 위함이다. 이것은 패드의 대체적으로 중앙이 되는 위치를 통해서 또는 상기한 패드의 중앙부분을 통해서 디스크 브레이크 패드의 후방을 맞물게 되는 피스톤에 의해 단일 피스톤 캘리퍼에서 이루어진다. 이러한 맞물림 작용에 있어서의 중심이 되는 특성은 브레이크 패드들의 대체적으로 대칭을 이루는 구성 덕분이다. 그러나 그의 목적은 전형적으로 브레이크 패드의 중심 또는 중앙부 영역에서 이루어지는 마찰 라이닝의 균일한 마모를 달성하기 위해 브레이크 패드의 유효 압력중심 영역에서 그러한 맞물림 작용을 제공하기 위함이지만, 그것은 브레이크 패드의 구성에 따라서는 그 밖의 다른 위치에 배치될 수도 있다. 쌍둥이(트윈)형 피스톤 캘리퍼에서는 이와는 대조적으로 피스톤들은 패드의 대향하는 측면들 사이의 중심선의 일 측면 상에서 대칭적으로 패드의 후방을 대체적으로 맞물도록 구성된다. 그러나 상기한 중심이 브레이크 패드의 중심부 또는 중앙영역에 있을 때 중심선의 어느 한 모서리 상에 피스톤들의 대칭적인 배치가 적절하도록 상기한 쌍둥이형 피스톤들의 각각의 위치를 통상적으로 결정하는 것은 전술한 바와 같은 유효 압력중심이다. 그러나 만일 브레이크 패드의 유효 압력중심이 패드의 대향하는 측면들 사이의 중심선과 정합되지 않는다면 피스톤의 위치는 변화될 수도 있다.

단일 피스톤으로 이루어진 본 발명에 따른 캘리퍼에 있어서 전기식 액추에이터의 액추에이팅 부재는 수압식 액추에이터의 피스톤의 동작의 대략적인 중심선에 대하여 편심적인(eccentric) 운동의 작용선을 통해 디스크 브레이크 패드의 후방을 가능하면 맞물도록 구성된다. 즉, 상기 액추에이팅 부재는 피스톤 중심선으로부터 원주상으로 및/또는 방사상으로 중심을 벗어나게 구성된다. 따라서 전기식 액추에이터에 의해 브레이크 패드에 대해 가해진 부하는 편심성 부하이다. 그러한 편심성 부하 또는 맞물림 작용을 수용할 수 있는 것은 주차용 브레이크 적용시의 통상적인 정적(static) 성질 덕분인데, 여기서 마찰 라이닝과 제동 표면 사이에는 어떠한 상대적인 운동도 통상 존재하지 않는다. 그리하여 주차용 브레이크 적용시 마찰 라이닝의 마모가 상대적으로 없게 되고 이에 따라 상기 라이닝은 편심성 부하가 적용되고 있음에도 불구하고 비균일 방식으로 마모되도록 허용되지는 않을 것이며 아니면 적어도 약간의 마모가 있더라도 그것은 서비스 브레이크 작동시에 발생되는 것에 비교하면 무시해도 좋을 만큼 작을 것이다. 이러한 관점에서 주차용 브레이크 부하의 편심적인 적용에 의해 주차용 브레이크의 효율이 감소될지도 모르지만, 이럼에도 불구하고 전기식 액추에이터에 의해 인가되는 증가된 액추에이터 작동력(actuating force)의 적용에 의해 그러한 효율성의 감소부분이 상쇄될 수가 있다. 그러나 유리함의 관점에서 상기한 액추에이팅 부재는 디스크 브레이크 패드에 부하를 제공할 수 있으며, 이것은 캘리퍼의 브리지 부분을 통해 인가되고 있는 감소된 굽힘 변형력(bending stress)을 초래하게 된다. 이것은 피스톤보다는 캘리퍼의 중립축에 더 가까이 인가되고 있는 부하의 적용에 의해 달성될 수 있다. 유효 클램프 반경 및 그로 인한 액추에이팅 부재에 의해 인가된 결과적인 토크(torque)는 이러한 이유로 또한 더 크게 된다.

단일 피스톤 캘리퍼에 있어서 주차용 브레이크 액추에이터의 액추에이팅 부재는 바람직하게는 수압식 피스톤의 운동의 작용선에 평행한 작용선을 갖도록 그리고 또한 상기한 캘리퍼의 구성이 허용하는 수압식 피스톤의 작용선에 가능하면 더 가깝게 배치되는데, 이것은 캘리퍼의 크기 및 주차용 브레이크 부하의 편심작용(eccentricity)을 최소화하기 위함이다.

따라서 상기한 전기식 액추에이터의 액추에이팅 부재는 바람직하게는 수압식 피스톤에 바로 인접하게 배치된다. 쌍둥이(트윈)형 피스톤 캘리퍼에 있어서는 전기식 액추에이팅 부재는 바람직하게는 각각의 피스톤들 사이에 배치된다. 이러한 구성에 있어서 전기식 액추에이터의 액추에이팅 부재는 바람직하게는 상기한 디스크 브레이크 패드의 후방에 대해 비-편심(non-eccentric)형으로 또는 실질적으로 그 중심에 존재하는 작용선을 따라 작용하도록 배열될 수도 있다.

본 발명에 따른 캘리퍼의 수압식 액추에이터는 바람직하게는 종래기술에 따른 수압식 액추에이터와 동일하거나 유사한 동작과 구성으로 이루어지도록 할 수 있는 바, 패드의 마찰 라이닝이 로터와 맞물리는 상태로 이동되도록 하기 위해 실린더 내에 배치된 피스톤을 포함하며, 이것은 디스크 브레이크 패드의 후면에 대해 인가되는 수압(유압) 하에서 실린더 내에서 이동 가능하게끔 구성된다. 이러한 구성은 적절한 수압식 연결장치 및 밀폐장치를 포함한다.

본 발명에 따른 캘리퍼의 전기식 액추에이터는 어떠한 형태를 취해도 좋은데, 하나의 형태로는 디스크 브레이크 패드 맞물림 부분 및 그 맞물림 부분으로부터 이격된 전기 구동수단과 협동하는 수단을 구비하는 하나의 액추에이팅 부재를 포함한다. 상기 액추에이팅 부재는 신장된 형태의 봉으로서 구성될 수도 있고 또한 동일 축에 대한 회전운동에 의해 세로축을 따른 축 상의 운동이 이루어지도록 배열될 수도 있다. 이러한 구성에서는 상기한 봉의 외부 표면의 일부는 나사, 말하자면 수나사(male thread)를 구비하도록 형성될 수도 있는데, 이것은 고정된 맞는 암나사와 교합되도록 형성되며, 상기 암나사는 상기 봉을 수용하는 캘리퍼의 도관 또는 구멍의 내벽에 형성될 수도 있으며, 전기적 구동수단에 의한 봉의 회전운동은 나사가 형성된 맞물림 교합에 의해서 상기 구멍 내에서 축 방향으로 봉을 이동하게 만든다. 그러한 축 상의 이동은 캘리퍼의 디스크 브레이크 패드를 디스크 브레이크 로터와 맞물리도록 그리고 그 반대로 이동하도록 활용될 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에 따르면, 전기식 구동수단은 웜(worm) 기어와 맞물려 교합되어 있는 웜 장치를 구동하는 전기 모터를 포함할 수 있는데, 그것은 교대로 상기한 봉에 대하여 고정된다. 상기 웜 기어는 키 연결장치와 같은 소정의 적절한 방식으로 봉에 고정되어도 좋다. 전술한 구성에 의하면, 전기 모터에 의한 웜 장치의 구동은 상기한 봉에 연결된 웜 기어를 회전시키게 되는데, 그럼으로써 그의 세로 축 주위에서 상기한 봉을 회전시키게 된다. 상기 봉과 캘리퍼 간의 나삿니가 형성된 연결부분은 디스크 브레이크 패드를 로터와 맞물리도록 이동시키기 위해 한 방향으로 상기 봉의 회전을 축 상의 선형의 운동으로 변환하도록 구성된다. 이러한 구성은 단일 또는 쌍둥이 형의 피스톤 캘리퍼를 가지고 또는 세 개 또는 그 이상의 피스톤들을 이용하는 캘리퍼들로써 가지고 활용될 수도 있다.

본 발명에 따른 캘리퍼는 차량의 주차용 브레이크에 적절히 적용하기에 필요 한 대로 제2의 또는 그 이상의 전기식 액추에이터를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 두 개의 전기식 주차용 브레이크 액추에이터들이 제공되거나 아니면 두 개 또는 그 이상의 액추에이팅 부재들을 포함하는 단일형 전기식 액추에이터이어도 무방하다. 전술한 다수의 단일형 전기식 액추에이터 또는 액추에이팅 부재들을 제공하는 것은 다수의 수압식 피스톤들을 제공하는 경우에 적용되는 것과 동일하거나 또는 유사한 고려사항들에 근거하여 이루어질 수도 있다.

액추에이터의 전기식 구동 수단은 전술한 것과 같은 전기 모터이거나 아니면 다른 다양한 형태로 이루어질 수도 있다. 예를 들면, 전기식 액추에이터는 그의 속도와 토크 특성을 변경하기 위한 트랜스미션 장치를 포함할 수도 있다. 전기 모터에 적용되는 그러한 트랜스미션 장치는 전형적으로 모터의 구동속도를 감속할 뿐만 아니라 결과적으로는 그의 출력 토크를 증가시킬 것이다. 그러한 트랜스미션 장치는 편심형(eccentric), 유성연동형(planetary), 스퍼형(spur), 웜형(worm), 웜-휠형(worm-wheel) 등과 같은 기어박스와 같은 형태를 취할 수 있다. 부가적으로 상기 액추에이팅 부재의 선형 변환은 전술한 바와 같이 이루어질 수도 있고 또는 평면형(facial) 또는 방사형(radial) 편심 캠 또는 랙(rack)과 피니언(pinion) 형태로 이루어질 수도 있다. 상기한 전기식 액추에이터는 이동거리의 감소와 함께 부하를 다변화하기 위한 강철 막(steel membrane)과 같은 유연한 링크(link) 장치를 더 포함할 수도 있다. 또한 이중 단으로 이루어진 액추에이터가 이용될 수도 있다. 전기식 액추에이터의 구성과 동작에 관련해서는 광범위하게 다양한 대안들이 존재한다는 것이 인식될 것이다.

이하, 전술한 바와 같은 본 발명의 실시예들을 첨부한 도면을 참조하면서 단지 예시적인 방법으로 설명할 것이다. 여기서 이들 도면 및 그와 관련된 설명에 따른 특정사항은 전술한 본 발명의 포괄적인 의미의 기술에 있어서의 일반성을 훼손하지 않는다는 것을 인식하여야 할 것이다.

전술한 종류의 디스크 브레이크 캘리퍼는 전기식 액추에이터가 수압식 액추에이터의 액추에이팅 수단(보통 수압식 피스톤임)으로부터 분리된 디스크 브레이크 패드의 후방에 대해 작동하도록 배열된 액추에이팅 수단을 포함하기 때문에 종래의 기술과 구별된다. 따라서 상기한 전기식 액추에이터는 수압식 액추에이터의 피스톤 실린더의 내부에 침투하는 것과 같이 수압식 액추에이터와 상호 작용할 필요가 없고, 또한 피스톤 실린더의 내부 또는 외부에서 수압식 피스톤에 대해 작용할 필요가 없다. 이에 따라서 종래의 통합형 디스크 브레이크 캘리퍼스에서 겪는 밀봉의 곤란성과 같은 문제가 본 발명에 따른 캘리퍼에서는 명백히 나타나지 않는다.

더욱이, 상기한 전기식 액추에이터는 수압식 액추에이터의 액추에이팅 수단과 상호작용이 없이 동작 가능하기 때문에 수압식 피스톤과 전기식 액추에이터 간의 종래와 같은 복잡한 연결구성이 필요가 없게 되고, 또한 서비스용 또는 주차용 액추에이터들 중의 하나가 고장이 나더라도 다른 것에 영향을 미치지 않기 때문에 상기한 캘리퍼는 보다 신뢰성을 증진할 수가 있게 된다.

도 1에 도시된 디스크 브레이크 캘리퍼 10은 그 전체가 도시되어 있지는 않 지만 도시되지 않은 구성요소들은 당해 기술 분야에서의 전문가에게는 명백할 것이다. 예를 들면, 하우징 11은 로터에 걸쳐져 있는 브리지 부분이나 또는 차량의 휠 조립체에 하우징 11을 연결하는 앵커 브래킷을 도시하지는 않는다. 그러나 도 1은 본 발명에 적합한 그러한 특징들을 예시하며, 특히 도 1은 전기식 주차용 브레이크 액추에이터 12 및 수압식 서비스 브레이크 액추에이터 13 각각을 수용하는 상기한 하우징 11을 도시한다. 도시된 바와 같이, 상기 캘리퍼 10은 로터 16의 일 측면에 배치된 한 쌍의 디스크 브레이크 패드들 14 및 15를 더 포함하고 있다. 상기 패드들 14 및 15는 각각 지지부재 17 및 마찰부재 18을 포함한다. 각각의 디스크 브레이크 패드 14 및 15는 상기 로터 16을 향해 그리고 그로부터 벗어나도록 이동하게 하기 위해 하우징 11에 의해 기존의 방식으로 지지된다. 간결하게 설명하면, 패드 14는 상기 로터 16의 한 측면을 향해 그와 맞물리도록 하우징 11에 대하여 이동된 연후에, 상기 패드 15는 로터를 그 사이에 삽입함으로써 브레이크 부하를 그에 제공하기 위해 로터 16의 타 측면과 맞물리도록 상기 하우징과 함께 이동하게 된다. 상기 패드와 하우징의 이동에 관해서는 잘 알려져 있으므로 그러한 이동에 관련된 부분에 대해서는 더 이상의 논의를 생략한다. 주차용 또는 서비스 브레이크의 작동화가 중단될 때 로터 16으로부터 이탈하는 패드 14 및 15의 이동은 공지의 방식으로 수행되며, 마찬가지 이유로 더 상세히 그를 설명할 필요는 없을 것이다.

상기 로터 16과 맞물리게 되는 디스크 브레이크 패드 14의 이동은 전기식 또는 수(유)압식 액추에이터들 12 또는 13 중의 하나에 의해 실시된다. 수압식 액추에이터 13은 실린더 20 내에 배치되는 피스톤 19를 포함하며 이 피스톤 19의 후방 21에 인가되는 유체압력은 로터 16을 향해 피스톤을 이동시키기에 효과적이다. 상기한 유체는 적절한 유압 연결장치(미도시)를 통해 실린더 20으로 입력되고 반면에 환상의 밀봉체 22가 실린더 20 내부로부터의 유체의 누출을 방지하게 된다. 상기 피스톤 19는 패드 14의 중심부를 통해 그의 하부 및 상부 접합부분들(도 1에 도시됨) 17a 사이에서 그리고 그의 가로지르는 마주보는 단부들(도 1에는 미도시) 사이에서 브레이크 패드 14의 지지부재 17의 후면 23에 대해 지지하도록 구성된다. 이러한 구성에 의해 상기 패드 14의 마찰 라이닝 18은 그의 전면에 걸쳐서 실질적으로 균일한 압력 하에 로터와 맞물리도록 되며, 이에 따라서 상기 마찰 라이닝은 균일하게 마멸되어 최대의 제동 효율을 제공하게 될 것이다. 전술한 바와 같이, 상기 패드 14가 로터 16을 맞물게 될 때 계속적인 수(유)압에 의한 작동에 의해 로터를 그 사이에 끼워 필요한 제동 효과를 낳기 위해 로터 16의 대향되는 측면과 맞물리도록 하우징 11과 패드 15를 후속적으로 이동시키게 된다.

전기식 액추에이터 12는 다소 상이한 기계작용을 경유하여 수압식 액추에이터 13과 같은 동일한 디스크 브레이크 패드의 이동 운동을 발생시킨다. 전기식 액추에이터 12는 신장된 봉 24의 형태로 된 액추에이팅 부재를 포함한다. 상기 봉 24는 디스크 브레이크 패드 맞물림 단부 또는 부위 25, 나사가 형성된 수나사 부분 26 및 키홈(key-way) 27을 포함한다. 상기한 수나사 부분 26은 하우징 11에 있는 구멍 29의 내부 면에 형성된 교합하는 암나사 부분 28과 나삿니로 교합하게 된다. 상기 신장된 단부 25는 봉 24의 나삿니가 형성되지 않은 봉 부분 30의 일단에 형성되는데, 그 봉은 그 사이에 간격 G를 정의하도록 구멍 29의 내경보다 더 작은 직경 으로 되어 있다. 상기한 간격 G는 외부 물질의 침투에 대해 밀폐를 하도록 봉 부분 30의 외부 면과 구멍 29의 내부 면 사이에 밀봉체 31이 삽입되도록 하기 위함이다.

상기한 봉 24에는 키 32에 의해 웜 기어 33이 연결되는데, 이것은 웜 장치 34와 기어가 맞물리도록 배치된다. 상기 웜 장치 34는 웜 기어 33을 구동하기 위해 전기 모터 35에 의해 구동되며 봉 24를 회전시키게 된다. 나사로 된 봉 부분 26과 구멍의 나사 28 사이의 나사에 의한 교합 덕분에 일 방향으로의 상기한 봉 24의 회전은 로터 16에 대해 봉을 전진시키게 되고 또한 그 반대 방향으로의 회전은 로터16으로부터 봉 24를 벗어나게끔 후퇴시킨다. 이러한 기계작용에 의해 봉 24의 맞물림 단부 25는 브레이크 패드 14의 후면에 대해 힘을 행사하게 되어 로터 16의 일 측면을 향해 그와 맞물리도록 패드 14를 이동시킬 수 있게 된다. 따라서 그러한 전기적 구동은 전기 모터에만 한정되지는 않고 솔레노이드 구동 또는 피에조-일렉트릭(piezo-electric)을 이용한 구동과 같은 다른 방식의 전기적 구동력을 포함할 수도 있다.

전기적 및 수압식 액추에이터들 12 및 13 각각의 작용선들은 서로 평행으로 이격되어 있다는 것이 도 1로부터 명백하다. 전술한 바와 같이, 피스톤 19의 작용선은 패드 14의 중심을 통하도록 되고 이에 따라서 필연적으로 전기식 액추에이터 12의 봉 24는 피스톤 19의 그것에 대하여 편심적인 작용선을 따라 동작하게 된다. 따라서 패드 14의 후방 면 23으로 상기한 봉 24에 의해 인가되는 부하는 로터 16에 대하여 패드 14의 마찰 라이닝 18의 비균일한 부하를 제공하도록 야기하는 편심성 부하이다. 그러나 비균일한 방식으로 라이닝을 마멸시키게 되는 마찰 라이닝 18과 로터 16 간의 어떠한 상대적인 운동도 정상적으로는 없다는 것을 전제하면 그러한 편심적인 부하의 제공이 허용된다.

캘리퍼 10은 바람직하게는 피스톤 19보다 캘리퍼의 브리지 부분의 중립축에 더 가까이 봉 24를 위치시킴으로써 주차용 브레이크의 작동 중에 캘리퍼의 브리지 부분을 통해 감소된 휨 변형력(bending stress)을 제공하도록 배열될 수 있다. 그러한 감소된 휨 변형력은 전술한 종래의 서비스/주차용 브레이크 캘리퍼에 대비되는데, 그에 있어서 피스톤은 각 액추에이터의 디스크 패드 맞물림 요소에 해당된다.

도 2는 본 발명에 따른 트윈(twin)형 피스톤 디스크 브레이크 캘리퍼 40의 단면도이다. 상기 캘리퍼 40은 수압식 서비스 브레이크 액추에이터와 전기식 주차용 브레이크 액추에이터를 수용하는 하우징 41을 포함한다. 상기 유압식 액추에이터는 한 쌍의 피스톤 42를 포함하는데, 그 각각은 디스크 브레이크 패드 45의 후면 44에 대해 맞물리도록 하기 위해 각각의 피스톤 실린더 43에 배치되어 있다. 도 2의 실시예에 따르면, 캘리퍼 40은 도 1에서 도시된 것과 같은 방식으로 패드 45와 대면하여 이격된 관계로 배치된 또 다른 디스크 브레이크 패드(미도시)를 포함한다. 상기 패드 45는 마찰 라이닝 지지부재 46과 그에 지지되는 마찰 라이닝 47을 포함한다.

도 2의 실시예에 있어서의 수압식 액추에이터의 구성은 도 1의 실시예와 동작면에서 동일하게 이루어질 수 있다. 달리 설명하면, 두개의 피스톤들 42를 구비 하는 것은 차치하고 피스톤들의 동작과 그들의 배열구성은 도 1에 도시된 것과 같게 할 수 있다. 따라서 도 2에 수압식 액추에이터의 더 이상의 세부적인 사항들, 예를 들면 수압식 밀봉체의 구성배열에 관한 것과 같은 사항은 도 1의 실시예와 실질적으로 같은 것으로 간주될 수 있다.

상기한 캘리퍼 40은 도 1의 전기식 주차용 브레이크 액추에이터 12와 같은 구성을 갖는 전기식 주차용 브레이크 액추에이터 48을 포함한다. 즉, 그것은 하우징 41에 형성된 구멍 50 내에 수용된 신장된 봉 49를 포함하고, 상기 봉은 구멍 50의 내면 상에 형성된 상보형의 나사산을 나삿니로 맞물도록 하기 위한 그 외부 면에 형성된 나사산을 포함한다. 웜 기어 51은 봉 49에 키 연결장치에 의해 부착되고 이 웜 기어는 웜 장치 52에 의해 구동되는데, 이것은 전기 모터 53에 의해 그 자체가 구동된다. 상기 봉 49는 그의 세로축을 따라서 축 방향으로 이동 가능하다.

도 2의 실시예는 전기식 액추에이터 48의 비편심적 작용선에 의해 도 1의 실시예의 그것과 구별된다. 즉, 상기 봉 49는 패드 45의 중심을 통해 작용하는 반면에 상기한 피스톤 쌍은 봉 49의 어느 일 측면 상에서 대칭적으로 작용하게 된다. 이에 따라서 도 1의 실시예의 전기식 주차용 브레이크 액추에이터의 편심적인 부하 작용은 실질적으로 불리한 효과를 갖는 것으로 고려되지는 않지만 그러한 편심적인 부하의 제공은 트윈형 피스톤 캘리퍼에서는 회피될 수 있다.

도 2의 실시예는 또한 봉 49의 맞물림 단부 55와 마찰 라이닝 지지부재 46의 후면 44 사이에 배치된 패드 54를 도시한다. 상기 패드 54는 강화된 강철 패드일 수 있는데 그것의 마찰은 도 1에 도시된 점 부하로 이루어진 구성의 경우에 있어서 보다 지지부재 46에 상기한 봉 49의 부하를 더 잘 분배할 수 있도록 한다. 상기 패드 54는 맞물림 단부 55 또는 지지부재 46에 연결될 수 있다.

본 발명은 차량 또는 모터사이클과 같은 자동차를 위한 디스크 브레이크 캘리퍼에 관한 것으로서, 특히 서비스 및 주차용 브레이크 장치 모두에 사용되는 효율적인 캘리퍼를 제공한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하였는바, 본 발명의 기본적인 개념을 이탈함이 없이도 여러 가지의 변경 및 변형들이 이루어질 수도 있다는 점은 당해 기술 분야의 전문가에게 명백할 것이다. 본 발명의 모든 변경과 변형들도 또한 본 발명의 영역 내에 있는 것으로 간주될 것이며, 그의 성격은 전술한 설명과 하기와 같은 청구범위로부터 결정되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 피스톤 통합형 디스크 브레이크 캘리퍼의 단면도,

도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 트윈(이중)형 피스톤으로 된 통합형 디스크 브레이크 캘리퍼의 단면도.

Claims (16)

1. 디스크 브레이크 캘리퍼에 있어서,

   사용 시 디스크 브레이크 로터를 건너지르는 하나의 브리지 부재와, 상기 브리지 부재에 직각으로 신장되어 브레이크 패드들을 상기 로터의 대향하는 측면 상에 서로 마주보게 장착함으로써 사용시 상기 브레이크 로터의 일 측면 상에 결착이 이루어지게 하는 한 쌍의 브레이크 장착 부재들을 포함하는 하우징;

   작동 중에는 상기 하우징에 대하여 상대적인 이동을 하는 앵커 브래킷;

   전기식 액추에이팅 부재를 포함함으로써 상기 브레이크 패드를 각각의 장착 부재로부터 벗어나 상기 로터의 일 측면과 맞물리게 하는 전기식 주차용 브레이크 액추에이터; 및

   수압식 액추에이팅 부재를 포함함으로써 상기 브레이크 패드를 각각의 장착 부재로부터 벗어나 상기 로터의 일 측면과 맞물리게 하는 수압식 서비스 브레이크 액추에이터를 포함하고,

   상기 전기식 및 수압식 액추에이팅 부재들은 서로 이격된 위치에서 각각 상기 제1 브레이크 패드의 후방부분에 맞물림을 특징으로 하는 디스크 브레이크 캘리퍼.
2. 제1항에 있어서, 상기 수압식 액추에이터는 상기 브레이크 패드의 마찰 라이닝이 라이닝의 정면을 가로질러 균일한 압력을 상기 디스크 브레이크 로터에 인가 하도록 하는 위치에서 상기한 제1 브레이크 패드의 후방을 맞물도록 구성된 단일 수압식 액추에이팅 부재를 포함함을 특징으로 하는 디스크 브레이크 캘리퍼.
3. 제2항에 있어서, 상기 단일 수압식 액추에이팅 부재는 상기 패드의 유효 압력중심 영역에서 상기 제1 브레이크 패드의 후방을 맞물도록 구성되고 그리고 상기 전기식 액추에이팅 부재는 상기한 수압식 액추에이팅 부재에 대하여 편심적으로 상기 제1 브레이크 패드의 후방을 맞물도록 구성함을 특징으로 하는 디스크 브레이크 캘리퍼.
4. 제2항에 있어서, 상기 단일 수압식 액추에이팅 부재는 상기 패드의 중심 위치에서 상기 제1 브레이크 패드의 후방을 맞물도록 구성되고 그리고 상기 전기식 액추에이팅 부재는 상기한 수압식 액추에이팅 부재에 대하여 편심 위치에서 상기 제1 브레이크 패드의 후방을 맞물도록 구성함을 특징으로 하는 디스크 브레이크 캘리퍼.
5. 제4항에 있어서, 상기 전기식 액추에이팅 부재는 상기한 수압식 액추에이팅 부재보다는 상기 캘리퍼의 브리지 부분에 더 가까이 상기 제1 브레이크 패드의 후방을 맞물도록 구성함을 특징으로 하는 디스크 브레이크 캘리퍼.
6. 제1항에 있어서, 상기 수압식 액추에이터는 상기 제1 브레이크 패드의 중심 위치의 어느 일 측면 상에 대칭형으로 배치된 한 쌍의 수압식 액추에이팅 부재들을 포함하고, 상기 브레이크 패드의 마찰 라이닝이 그 라이닝의 정면을 가로질러 균일한 압력을 상기 디스크 브레이크 로터에 인가하도록 하는 위치에서 상기한 제1 브레이크 패드의 후방을 맞물도록 구성하고, 상기 전기식 액추에이팅 부재는 상기한 한 쌍의 수압식 액추에이팅 부재들 사이의 중간 위치에 그리고 상기 패드의 중심 위치에 배치됨을 특징으로 하는 디스크 브레이크 캘리퍼.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1 브레이크 패드의 후방을 맞물도록 구성된 세 개 또는 네개 이상(three or more)의 수압식 액추에이팅 부재들과 하나 또는 다수의 전기식 액추에이팅 부재들을 포함하고, 상기 수압식 액추에이팅 부재들 각각은 상기 하나 또는 다수의 전기식 액추에이팅 부재들 각각의 맞물림 위치로부터 이격된 위치에서 상기한 제1 브레이크 패드의 후방을 맞물도록 구성함을 특징으로 하는 디스크 브레이크 캘리퍼.
8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 수압식 액추에이터의 액추에이팅 부재는 수압식 피스톤으로 구성됨을 특징으로 하는 디스크 브레이크 캘리퍼.
9. 제1항에 있어서, 상기 전기식 액추에이터의 액추에이팅 부재는 세로축을 구비한 신장된 형태의 봉을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 디스크 브레이크 캘리 퍼.
10. 제9항에 있어서, 상기 봉은 디스크 브레이크 패드 맞물림 부분을 구비하고 또한 상기 패드 맞물림 부분으로부터 이격된 전기식 구동 수단과 협동하도록 구성된 협동 수단을 구비하며, 상기한 협동 수단은 주차용 브레이크의 작동과 해제를 위해 상기 디스크 브레이크 로터를 향해 그리고 그로부터 벗어나게끔 동작이 이루어지도록 상기한 전기 구동수단과 협동하도록 구성됨을 특징으로 하는 디스크 브레이크 캘리퍼.
11. 제10항에 있어서, 상기 전기식 구동 수단은 상기 세로축에 대하여 상기 봉을 회전시킴으로써 축 방향으로 상기 봉을 이동시키도록 동작이 가능하게끔 구성됨을 특징으로 하는 디스크 브레이크 캘리퍼.
12. 제10항에 있어서, 상기 협동 수단은 상기 봉에 고정된 웜 기어를 포함하고 상기한 전기식 구동 수단에 의해 구동되는 웜(worm) 장치와 협동하도록 구성됨을 특징으로 하는 디스크 브레이크 캘리퍼.
13. 제10항에 있어서, 상기 전기식 구동 수단은 그의 속도와 토크 특성을 변경하기 위한 트랜스미션 장치를 포함함을 특징으로 하는 디스크 브레이크 캘리퍼.
14. 제13항에 있어서, 상기 트랜스미션 장치는 상기 협동 수단과 협동하는 구동 기계장치에 배치된 하나의 기어박스로 이루어짐을 특징으로 하는 디스크 브레이크 캘리퍼.
15. 제9항에 있어서, 상기 봉은 디스크 브레이크 패드 맞물림 부분과 수나사 부분을 포함하고,

    상기 수나사 부분은 상기 하우징에 있는 구멍 내부에 형성된 암나사 부분과 교합하며,

    상기 디스크 브레이크 패드 맞물림 부분은 상기 하우징의 상기 구멍의 내경보다 더 작은 직경을 가짐을 특징으로 하는 디스크 브레이크 캘리퍼.
16. 제15항에 있어서, 상기 디스크 브레이크 패드 맞물림 부분의 외부 면과, 상기 구멍의 내부 면 사이에 삽입되는 밀봉체를 더 구비함을 특징으로 하는 디스크 브레이크 캘리퍼.

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