KR20100017032A - 냉각장치를 구비한 브레이크디스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 주행 중에 브레이크 패드가 밀착됨에 따라 제동력을 발생시키는 자동차용 브레이크 디스크(brake

disk)의 발열장치에 관한 것으로, 브레이크 패드에 의한 제동 시 발생되는 열을 신속하게 외부로 방열, 냉각시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 원판상의 디스크 사이에 홀을 방사상으로 설치하여 상기 홀사이에 방열구역이 형성되도록 구성된 브레이크 디스크에 있어서, 상기 홀의 내부에 히트 파이프를 설치 하여 디스크 외부측 으로 노출 방열및 냉가 토록 한것이다

1 자동차 2 디스크브레이크 3 브레이크 패드 3 타이어 4 히트파이프 5 방열 6 제동

Description

냉각장치를 구비한 브레이크디스크{brake disk having a cooling device}

본 발명은 자동차의 주행 중에 브레이크 패드가 밀착됨에 따라 제동력을 발생시키는 자동차용 브레이크 디스크(brakedisk)에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 브레이크 패드에 의한 제동 시 발생되는 열을 신속하게 외부로 방열시킬 수 있

도록 하는 자동차용 브레이크 디스크의 발열장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 주행 시 제동력을 발생시키는 브레이크는 드럼식 브레이크 및 디스크식 브레이크로 대별된다.

상기 드럼식 브레이크는 휠 실린더에 가해진 유압에 의해 브레이크 드럼의 내부에 설치된 반달모양의 브레이크 슈우(shoe)를 확장시켜 제동력을 드럼에 작동시키는 방식을 일컬으며, 디스크식 브레이크는 차륜과 일체로 회전하는 원판형의 디스크에 마찰재를 부착한 브레이크 패드를 양쪽에서 힘을 가하여 제동력을 발생시키는 방식을 일컫는다.

본 발명은 브레이크 디스크에 관한 것으로서, 히트파이프가 디스크 플레이트의 반 경방향으로 일정하도록 장착된 브레이크 디스크에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 브레이크는 회전체에 마찰력을 주어 그때 발산하는 일 에너지를 대기로 방출함으로써 회전체의 회전 속도를 감속 또는 정지시키는 수단으로 사용된다.

이러한 차량용 브레이크는 로드나 와이어를 사용하는 기계식과 유압을 사용하는 유압식이 있으며, 상기 유압식 브레이크는 바퀴측에 일체로 형성되어 회전하는 브레이크 드럼에 마찰재를 부착한 브레이크 슈를 안쪽으로부터 압착하여 제동력을

발생시키는 드럼식 브레이크와, 드럼 대신에 바퀴측과 함께 회전되는 디스크의 양측에 유압 피스톤에 의해 작용하는 브레이크 패드를 밀어붙여 상기 디스크와 브레이크 패드의 마찰력에 의해 제동력을 발생시키는 디스크식 브레이크가 있다.

도 1 내지 도 3은 여러 타입의 브레이크 중 디스크식 브레이크를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 브레이크는, 휠과 일체로 회전되도록 결합된 브레이크 디스크(10)와, 상기 브레이크 디스크(10)를 일부 감싸도록 안장모양으로 형성되어 차체에 고정된 캘리퍼(12)와, 상기 캘리퍼(12)의 내부에 설치되어 제동

시 소정의 유압이 전달되는 실린더(14)와, 상기 실린더(14)에 피스톤(16)과, 상기 피스톤(16)과 브레이크 디스크(10) 사이에 배치된 브레이크 패드(18) 등으로 이루어진다.

상기에서 브레이크 디스크(10)는 상기 브레이크 패드(18)와 마찰될 때 그에 따라 발생되는 마찰열을 발산시킬 수 있도록,벤틸레이션 구조로 설계된다.

즉, 상기 브레이크 디스크(10)는 축 방향으로 소정 간격 이격된 한 쌍의 디스크 플레이트(10a)와, 상기 한 쌍의 디스크 플레이트(10a)를 연결토록 설치된 다수개의 냉각 핀(10b)으로 이루어진다.

상기 냉각 핀(10b)은, 상기 디스크 플레이트(10a)의 반경방향으로 배치된다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 브레이크 디스크의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

운전자가 브레이크 페달을 밟으면, 상기 실린더(14)에 공급되는 유압에 의해 피스톤(16)이 브레이크 디스크(10)를 향해 이동되어 상기 브레이크 패드(18)를 상기 브레이크 디스크(10)에 가압한다. 그러면, 상기 브레이크 디스크(10)와 브레이크

패드(18)가 서로 마찰되면서 제동력이 발생된다.

이 때, 상기에 기재한 바와 같이 상기 브레이크 디스크(10)와 브레이크 패드(18)의 마찰로 인한 마찰열이 상기 브레이크 디스크(10)의 내부로 유동되는 공기에 의해 방열된다.

한편, 상기와 같은 상태에서 운전자가 브레이크 페달을 놓으면, 상기 실린더(14)에 더 이상 유압이 공급되지 않기 때문에 상기 피스톤(16)이 제 위치로 복귀되고, 상기 브레이크 디스크(10)와 브레이크 패드(18)의 마찰이 해제된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 브레이크 디스크(10)는, 상기 냉각 핀(10b)이 상기 디스크 플레이트(10a)의반경방향으로 배치되기 때문에 상기 냉각 핀(10b) 간 간격이 상기 디스크 플레이트(10a)의 외곽으로 갈수록 점차 넓어짐

으로써 상기 냉각 핀(10b) 간 유동장의 안정화에 악 영향을 미치며 이로 인해 상기 냉각 핀(10b) 간 공기 유동의 저항이 커져 유동량 감소를 야기한다.

하여 종래 기술에 따른 브레이크 디스크(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 최고 661℃까지 상승됨으로써 마찰열이 제대로방열되지 못해 냉각성능이 좋지 않은 문제점 이 있다.

그러나 이러한 구조로 이루어진 종래의 브레이크 디스크는 여름철과 같이 외기의 온도가 높은 계절에 고속 주행 또는 언덕길을 내려오는 과정에서 브레이크 페달을 계속해서 밟으면 브레이크 패드와 브레이크 디스크사이의 마찰로 인해 이들 사

이에서 고온의 열이 발생되는데, 디스크사이에 형성된 방열홈을 통해 신속한 방열이 이루어지는데 한계가 있어 베이퍼 록(vapor lock)이나 페이드(fade)가 발생될 우려가 크며, 만약 주행 중에 이러한 현상이 발생되면 갑작스럽게 브레이크가 작

동되지 않는 치명적인 문제점이 발생된다.

또한,물 등에 접촉시 디스크에 주어진 열이 급격히 냉각이 이루어짐에 따라 주철로 이루어진 디스크의 재질이 변화되면서 디스크가 휘거나 하면서 진동 및 소음

의 원인으로 작용되었음은 물론 브레이크 디스크의 내구성이 저하되는 결과를 초래하게 되었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 브레이크 디스크의 구조를 개선하여 반복되는 제동에 따라 디스크에서 고온의 열이 발생될 때 히트 파이프에 의해 열을 흡수하여 브레이크 디스크의 온도가 낮아질 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 브레이크 디스크의 열을 방출 냉각 하는데 있어서

브레이크 디스크에 홀을 가공하여 히트 파이프를 패드와 마찰 하는 정 중앙에

히트파이프의 집열부를 상하로 맛 대어 놓음으로서 디스크에 발생된 열을

빠르게 대기중으로 방출 냉각 케 하는것이다

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 종래에 비하여 다음과 같은 여러 가지 장점을 갖는다.

첫째, 브레이크 페달을 밟아 디스크에 고열이 발생되더라도 브레이크 디스크에 내장된 히트파이프 내부가 (50℃)에서 액체에서 기체로 상 변화를 일으키면서 고온의 열을 흡수하여 디스크 외부로 방출 냉각 하게 되므로 브레이크 디스크가 과열되는 현상을 방지하게 되고, 이에 따라 베이퍼 록 또는 페이드가 발생되는 현상을 미연에 방지하게 된다.

둘째, 온도가 낮은 조건에서 사용할수 있으므로 종래의 브레이크 디스크에 비하여 제동 시 진동 또는 소음이 발생되는 현상도 미연에 방지하게 된다.

셋째, 브레이크 디스크의 온도 변화가 작으므로 디스크의 내구성을 향상시킬 수 있게 되고, 이에 따라 디스크와 패드의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

넷째, 브레이크 작동시 디스크가 과열되는 현상을 방지하게 되므로 해서

작동시 비산 되는 각종 오염물질을 방지 또는 저감 할수 잇다

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 3을 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 브레이크 디스크를 일부 절결하여 나타낸 사시도로서, 원판형태로 이루어진 1장의 디스크(10)사이에 홀(9)이 방사상으로 설치되어 있고 상기 각 홀(9)의 내부에는 히트파이프(8)가 설치 되어 있으며 상기 히트파이프(8)의 내부에는 50℃의 온도에서 액체에서 기체로 상 변화를 일으키는 열 흡수부재가 삽입되어 있다.

상기 히트파이프(8)를 50℃의 온도범위 내에서 상 변화를 일으키도록 한 이유는 고속 주행 또는 언덕길을 내려오는 과정에서 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 디스크(10)가 대략 100 - 250℃의 온도범위까지 상승하기 때문이다.

저온 발생시 부터 냉각 하여 근본적으로 열의 상승을 방지하기 위함이다

상기 히트 파이프를(8)를 디스크(10)에 가공된 홀(9)의 내부에 한방향 으로 삽입하여도 되지만, 열 흡수효율을 극대화하도록 하고 빠른 냉각을 위해 홀(9) 하나에 두개의 히트파이프(8)의 집열부(5)가 서로 접촉 되어 디스크의 내경 (6)과 디스크의 외경(7)으로 돌출 열을 방출 냉각케 하는 겄이며 디스크 (10)에 가공된 홀(9)

에 장착된 히트파이프(8)는 내경(6)과 외경(7)말단 에 고정볼트(4)를 이용 탈부착이 가능케 하여 문제 발생시 교체가 용이 하게 하도록 한다

따라서 주행 중에 운전자가 제동을 위해 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 패드(18)가 브레이크 디스크(10)의 디스크(10)와 면 접촉을 하여 제동력을 발생시키게 되는데, 이 때 브레이크 패드(18)가 디스크(10)의 마찰에 따라 브레이크 디스크(10)에 고온의 열이 발생된다.

이와 같이 브레이크 디스크(10)에 고온의 열이 발생되어 내부의 온도가 50℃의 온도범위로 상승하면 홀(9)의 내부에 삽입되어 있던 히트 파이프(8)가 액체에서 기체로 상 변화를 일으키면서 고온의 열을 흡수 이동 하여 디스크(10) 외부로 발산 시킨다

발생된 열이 홀(9)에 설치된 히트 파이프(8)를 통해 외부로 빠져나가게 되므로 브레이크 디스크(10)가 과열되는 현상을 방지하게 되는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 브레이크 디스크가 도시된 사시도,

도 2는 종래 기술에 따른 브레이크 디스크가 포함되 브레이크 구성도

10, 브레이크 디스크 10a, 플레이트 10b,냉각핀

12,캘리퍼 14 실린더 16, 피스톤 18,브레이크 패드

4, 히트 파이프고정볼트 5,히트파이프 집열부 6,브레이크디스크 내경면

7, 브레이크 디스크 외경면 8,브레이크 디스크에 삽입된 히트파이프

9, 브레이크 디스크에 가공된 홀

Claims (5)

1. 본 발명은 브레이크 디스크의 열을 방출 냉각 하는데 있어서

   브레이크 디스크에 홀을 가공하여 히트 파이프를 패드와 마찰 하는 정 중앙에

   히트파이프의 집열부를 상하로 맛 대어 놓음으로서 디스크에 발생된 열을

   빠르게 대기중으로 방출 냉각 케 하는것이다
2. 청구항 1항에 있어서 히트파이프가 투입되는 홀을 직선이 아닌 사선으로 하는것
3. 청구항 1항에 있어서 히트파이프 집열부를 상하로 맛대어 놓는것이 아니 한개를 일직선이나 사선으로 놓는것
4. 청구항 1항에 있어서 디스크에 가공하는 홀이 원형이 아닌 사각 형으로 하는것
5. 청구항 1항에 있어서 디스크에 투입 되는 히트파이프의 물질이

   액체에서 기체로 상변화 되는 모든것을 이용한 히트 파이프

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