KR20100018308A - 차량용 디스크 브레이크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 캘리퍼 실린더의 오일 주입구에 오리피스를 형성하여 브레이크 패드의 리딩(leading)측과 트레일링(trailing)측에 작용하는 면압이 균일하게 형성되는 차량용 디스크 브레이크에 관한 것으로서, 차량의 바퀴에 결합되어 상기 바퀴와 함께 회전하는 디스크와, 상기 디스크 양측에 구비되어 상기 디스크를 압착하여 제동력을 발생시키는 패드와, 차체의 일측에 설치 고정되며 내부에 복수의 실린더가 형성되는 캘리퍼 하우징과, 상기 복수의 실린더에 각각 삽입되어 상기 실린더 내의 유압에 의해 상기 패드를 디스크 방향으로 압착하는 복수의 피스톤을 포함하며, 상기 실린더 내의 유압의 크기는, 디스크 회전 방향을 기준으로 리딩측 실린더 내의 유압의 크기가 트레일링측 실린더 내의 유압의 크기보다 더 작은 것을 특징으로 하여, 제동력의 손실을 방지할 수 있고, 제동 시 디스크와 패드가 불균일하게 마모되는 것을 방지하여 브레이크 패드 및 디스크의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있으며, 열변형과 진동 및 소음 등이 차단되는 효과가 있는 차량용 디스크 브레이크를 제공할 수 있다.
디스크 브레이크, 면압, 균일, 오리피스

Description

차량용 디스크 브레이크{Disk brake for vehicle}
본 발명은 차량용 디스크 브레이크에 관한 것으로서, 구체적으로는 캘리퍼 실린더의 오일 주입구에 오리피스를 형성하여 브레이크 패드의 리딩(leading)측과 트레일링(trailing)측에 작용하는 면압이 균일하게 형성되는 차량용 디스크 브레이크에 관한 것이다.
제동장치는 주행 중인 자동차를 감속 또는 정지시키고 동시에 차량의 주차 상태를 유지하기 위해 사용되는 매우 중요한 장치인데, 일반적으로 마찰력을 이용하여 자동차의 운동에너지를 열에너지로 바꾸어 제동작용을 하도록 되어 있다.
제동장치에는 주행 시 주로 사용하는 풋 브레이크 타입의 주 브레이크, 주차 시 사용하는 핸드 브레이크 타입의 주차 브레이크 및 보조 브레이크 등이 있다.
주 브레이크는 디스크 브레이크, 드럼 브레이크 등이 사용되고 있는데 최근에는 자동차가 고속화됨에 따라 드럼식에 비하여 방열과 열 변형에 의한 제동력 저하가 적은 디스크 브레이크가 주로 사용되고 있으며, 특히 전륜의 브레이크는 대부 분 디스크 브레이크가 사용된다. 또한 최근에는 높은 제동력을 제공하기 위해 복수의 피스톤이 내장된 디스크 브레이크가 많이 사용된다.
도 1은 종래의 차량용 2피스톤 디스크 브레이크를 간략하게 도시한 정면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 2피스톤 디스크 브레이크는, 자동차의 바퀴와 결합되어 바퀴와 함께 회전하는 브레이크 디스크(6)와, 상기 디스크(6) 양측에 구비되어 회전하는 디스크(6)를 압착하여 마찰력을 일으켜 제동력을 발생시키는 패드(7) 및 차체의 일측에 설치 고정되어 패드(7)를 브레이크 디스크(6) 방향으로 압착하는 캘리퍼를 포함하여 구성된다.
캘리퍼 하우징(1) 내부에는 두 개의 실린더(2a, 2b)가 형성되는데, 디스크의 회전 방향을 기준으로 선단부 쪽의 실린더를 리딩측 실린더(2a)라 하고, 후단부 쪽의 실린더를 트레일링측 실린더(2b)라고 한다.
리딩측 실린더(2a)와 트레일링측 실린더(2b)의 일측에는 실린더(2a, 2b) 내부로 오일이 주입되는 통로인 제1오일 주입구(3a) 및 제2오일 주입구(3b)가 캘리퍼 하우징(1)을 관통하여 형성된다.
이와 같이 구성된 종래의 차량용 디스크 브레이크에 의하면, 브레이크 페달의 압력에 의해 마스터 브레이크 유닛으로부터 오일 주입구(3a, 3b)로 연장되는 파이프를 통해 실린더(2a, 2b) 내부로 브레이크 오일이 유입되고, 유입된 오일의 유압에 의해 실린더 내의 피스톤이 이동하며 패드(7)를 브레이크 디스크(6) 측으로 밀어서 압착시킴으로써 바퀴를 제동하게 된다.
그러나 종래의 디스크 브레이크에 의하면, 각 피스톤을 작동시키는 오일이 한 개의 파이프로부터 분기되어 각 실린더(2a, 2b)로 유입되기 때문에 각 실린더 내부의 압력은 동일하게 형성되며, 각 피스톤에는 동일한 압력의 유압이 작용한다. 각 피스톤에 동일한 유압이 작용하는 경우 트레일링측 피스톤에 의해 압착되는 패드 부분보다 리딩측 피스톤에 의해 압착되는 패드 부분에 높은 면압이 형성된다.
따라서 종래의 브레이크에 의하면 제동 시 브레이크 패드의 리딩측에 작용하는 면압이 트레일링측에 작용하는 면압보다 크게 형성됨으로써 브레이크 패드에 작용하는 제동력의 분포가 균일하지 않아 제동력이 저하되고, 브레이크 스퀼 노이즈(squeal noise)가 발생되며, 브레이크 패드 및 디스크가 불균일하게 마모되는 문제점이 있다.
또한 상기와 같은 부품의 이상 마모에 의해 제동 시 브레이크 저더(judder)가 더욱 심하게 발생되고, 마찰재의 이상 마모에 따른 부품의 조기 내구성 저하 문제가 발생된다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 캘리퍼의 리딩측 실린더의 오일 주입구에 오리피스를 형성하여 브레이크 패드의 리딩측과 트레일링측에 균일한 면압의 형성을 유도함으로써 제동력을 향상시키고, 제동 시 디스크와 패드가 불균일하게 마모되는 것을 방지하여 브레이크 패드 및 디스크의 수명을 연장시킬 수 있으며, 열변형과 진동 및 소음 등이 차단되는 차량용 디스크 브레이크를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 차량용 디스크 브레이크는, 차량의 바퀴에 결합되어 상기 바퀴와 함께 회전하는 디스크와, 상기 디스크 양측에 구비되어 상기 디스크를 압착하여 제동력을 발생시키는 패드와, 차체의 일측에 설치 고정되며 내부에 복수의 실린더가 형성되는 캘리퍼 하우징과, 상기 복수의 실린더에 각각 삽입되어 상기 실린더 내의 유압에 의해 상기 패드를 디스크 방향으로 압착하는 복수의 피스톤을 포함하며, 상기 실린더 내의 유압의 크기는, 디스크 회전 방향을 기준으로 리딩측 실린더 내의 유압의 크기가 트레일링측 실린더 내의 유압의 크기보다 더 작은 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 차량용 디스크 브레이크에 의하면, 제동력을 전달받아 디스크와 마찰되는 패드를 가압하는 피스톤의 가압력이 트레일링측 패드와 리딩측 패드에 균일하게 작용되므로 제동력의 손실을 방지할 수 있으며, 제동 시 디스크와 패드가 불균일하게 마모되는 것을 방지하여 브레이크 패드 및 디스크의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의한 차량용 디스크 브레이크에 의하면, 패드 전반에 걸쳐 균일한 면압이 형성되므로 열변형과 진동 및 소음 등이 차단되는 효과가 있다.
본 발명은, 차량의 바퀴에 결합되어 상기 바퀴와 함께 회전하는 디스크(60)와, 상기 디스크(60) 양측에 구비되어 상기 디스크(60)를 압착하여 제동력을 발생시키는 패드(70)와, 차체의 일측에 설치 고정되며 내부에 복수의 실린더(22, 24)가 형성되는 캘리퍼 하우징(10)과, 상기 복수의 실린더(22, 24)에 각각 삽입되어 상기 실린더(22, 24) 내의 유압에 의해 상기 패드(70)를 디스크(60) 방향으로 압착하는 복수의 피스톤(52)을 포함하며, 상기 실린더(22, 24) 내의 유압의 크기는, 디스크(60) 회전 방향을 기준으로 리딩측 실린더(22) 내의 유압의 크기가 트레일링측 실린더(24) 내의 유압의 크기보다 더 작은 것을 특징으로 하는 차량용 디스크 브레이크를 제공한다.
상기 리딩측 실린더(22)와 트레일링측 실린더(24) 내의 유압 크기의 차이는, 상기 리딩측 실린더(22)와 연결되는 유압 강하 수단에 의해 형성되며, 상기 유압 강하 수단은, 상기 리딩측 실린더(22)의 일측에 구비되는 오일 주입구(32)의 내주면에 형성된 오리피스부(33)로 구성될 수 있다.
나아가 상기 캘리퍼 하우징(10)에는 두 개의 실린더가 구비될 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 차량용 디스크 브레이크의 바람직한 실시예들을 자세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 디스크 브레이크를 간략하게 도시한 정면도이고, 도 4는 도 3의 B-B선 단면도이며, 도 5는 도 4의 C 부분 확대도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 디스크 브레이크는, 자동차의 바퀴와 결합되어 바퀴와 함께 회전하는 브레이크 디스크(60)와, 상기 디스크(60) 양측에 구비되어 회전하는 디스크(60)를 압착하여 마찰력을 일으켜 제동력을 발생시키는 패드(70) 및 상기 패드(70)를 브레이크 디스크(60) 방향으로 압착하는 캘리퍼를 포함하여 구성된다.
상기 캘리퍼는 차체의 일측에 설치 고정되는 캘리퍼 하우징(10)과, 상기 캘리퍼 하우징(10) 내부에 형성되는 두 개의 실린더(22, 24)와, 상기 실린더(22, 24)에 각각 삽입되어 실린더 내부의 유압에 의해 이동되어 상기 브레이크 패드(70)를 브레이크 디스크(60) 방향으로 압착하는 두 개의 피스톤으로 구성된다.
본 실시예에서는 캘리퍼 하우징(10) 내부에 실린더(22, 24)가 두 개 형성되는데, 두 개의 실린더(22, 24) 중 브레이크 디스크(60)의 회전 방향을 기준으로 선단부 쪽의 실린더를 리딩측 실린더(22)라 하고, 후단부 쪽의 실린더를 트레일링측 실린더(24)라고 하며, 상기 리딩측 실린더(22)와 트레일링측 실린더(24)에 삽입되는 피스톤을 각각 제1피스톤(52) 및 제2피스톤이라 한다.
상기 리딩측 실린더(22)와 트레일링측 실린더(24) 각각의 일측에는 각 실린더(22, 24) 내부로 오일이 주입되는 통로인 제1오일 주입구(32) 및 제2오일 주입구(34)가 캘리퍼 하우징(10)을 관통하여 형성된다.
상기 제1오일 주입구(32) 및 제2오일 주입구(34)에는 마스터 브레이크 유닛으로부터 연장되는 파이프가 분기되어 연결되며, 브레이크 페달의 작동 시 페달의 압력에 의해 상기 마스터 브레이크 유닛으로부터 유출된 브레이크 오일이 상기 오일 주입구(32, 34)를 통해 각 실린더(22, 24) 내부로 유입되도록 구성된다.
이때 리딩측 실린더(22)의 일측에 형성되는 제1오일 주입구(32)의 내주면에는, 도 4에 도시된 바와 같이 내경이 점차 좁아지다가 다시 커지는 오리피스부(33)가 형성된다.
상기 오리피스부(33)는 리딩측 실린더(22)의 내의 유압을 조절하기 위한 유압 강하 수단으로서, 브레이크 오일이 상기 오리피스부(33)를 통과할 경우 오리피스부(33)의 내경이 가장 작은 부분에서 유속은 가장 빨라지며 압력은 가장 낮아진다.
이하 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 디스크 브레이크의 작동 과정을 설명한다.
운전자가 브레이크 페달의 작동 시 페달의 압력에 의해 마스터 브레이크 유닛에 저장된 오일이 파이프를 통해 제1오일 주입구(32) 및 제2오일 주입구(34)로 유입된다. 이때 각 오일 주입구(32, 34)에 유입되는 브레이크 오일은 동일한 파이프로부터 분기되기 때문에 브레이크 오일이 실린더(22, 24) 내부로 유입되기 전에는 오일의 압력이 동일하다.
그 후 브레이크 오일은 오일 주입구(32, 34)를 통해 실린더(22, 24) 내부로 유입되는데, 특히 리딩측 실린더(22)로 유입되는 오일은 오리피스부(33)를 통과하게 된다. 브레이크 오일이 오리피스부(33)를 통과할 경우 오리피스부(33)의 내경이 가장 작은 부분에서 유속은 가장 빨라지고 압력은 가장 낮아지며, 브레이크 오일이 오리피스부(33)를 통과하여 리딩측 실린더(22) 내부로 유입되면 오리피스부(33)를 통과하기 전의 유압보다 낮은 압력의 유압이 리딩측 실린더(22) 내에 형성된다. 이때 실린더 내의 유압은 오리피스부(33)의 내경을 조절함으로써 다양하게 조정될 수 있다.
상기와 같이 트레일링측 실린더(24)로 유입되는 브레이크 오일은 별다른 과정을 거치지 않고 유입되므로 브레이크 오일의 압력강하가 발생되지 않지만, 리딩측 실린더(22)로 유입되는 브레이크 오일은 오리피스부(33)를 거치면서 압력강하가 일어나므로 최종적으로 리딩측 실린더(22) 내의 유압이 트레일링측 실린더(24) 내의 유압보다 낮게 형성된다.
실린더(22, 24) 내부에 브레이크 오일이 유입되면 실린더(22, 24) 내부에 형성된 유압이 피스톤에 작용하므로, 피스톤은 디스크(70) 측으로 밀리면서 브레이크 패드(70)가 브레이크 디스크(60)에 압착되어 제동력이 발생된다.
이때 리딩측 실린더(22)의 피스톤이 패드(70)를 누르는 압력이 트레일링측 실린더(24)의 피스톤이 패드(70)를 누르는 압력보다 작으므로, 패드의 리딩측과 트레일링측의 면압이 균일하게 형성될 수 있다.
그 후 운전자가 브레이크 페달에서 발을 떼면 피스톤(52)에 가해지는 유압이 해제되고, 실린더(22)와 피스톤(52) 사이에 구비되는 고무 등으로 이루어진 피스톤 씰이 원래의 모양으로 복원되면서 피스톤(52)이 원위치로 복귀된다.
상기와 같이 본 발명에 의하면, 브레이크 오일이 동일한 파이프에서 분기되어 각 실린더(22, 24)로 유입되더라도 오리피스부(33)를 통과하여 리딩측 실린더(22)에 유입되는 오일의 압력이 오리피스부(33)를 통과하지 않는 트레일링측 실린더(24)에 유입되는 오일의 압력보다 낮게 형성된다. 따라서 브레이크의 작동 시 브레이크 디스크에 압착되는 브레이크 패드(70)에는 리딩측에서 트레일링측에 걸쳐서 균일한 면압이 형성된다.
한편 본 실시예와 달리, 본 발명에 의한 차량용 디스크 브레이크의 캘리퍼 하우징(10)에는 세 개 이상의 실린더가 형성되도록 구성될 수 있다. 실린더는 이에 삽입되는 피스톤이 브레이크 패드(70)를 압착 할 수 있도록 브레이크 패드(70)의 위치와 대응되는 위치에 형성된다.
캘리퍼 하우징(10)에 세 개 이상의 실린더가 형성되는 경우, 디스크 회전 방 향을 기준으로 가장 트레일링측에 형성되는 실린더를 제외한 모든 실린더의 오일 주입구의 내주면에는 오리피스부가 형성된다. 이때 모든 오리피스부의 내경이 동일하게 형성되는 경우 오일이 오리피스부를 통과하더라도 각 실린더 내부의 압력이 동일해지므로 오리피스부의 내경은 각각 다르게 형성되어야 하며, 리딩측 실린더로 갈수록 실린더 내의 유압의 크기가 작게 형성되도록 오리피스부의 내경이 결정되어야 한다. 즉 트레일링측 실린더에서 리딩측 실린더로 갈수록 이에 연결된 오리피스부의 내경이 작아지도록 구성된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래의 차량용 2피스톤 디스크 브레이크를 간략하게 도시한 정면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 디스크 브레이크를 간략하게 도시한 정면도이다.
도 4는 도 3의 B-B선 단면도이다.
도 5는 도 4의 C 부분 확대도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 캘리퍼 하우징 22 : 선단측 실린더
24 : 후단측 실린더 32 : 제1오일 주입구
33 : 오리피스부 34 : 제2오일 주입구
52 : 선단측 피스톤 60 : 디스크
70 : 브레이크 패드

Claims (4)

  1. 차량의 바퀴에 결합되어 상기 바퀴와 함께 회전하는 디스크와, 상기 디스크 양측에 구비되어 상기 디스크를 압착하여 제동력을 발생시키는 패드와, 차체의 일측에 설치 고정되며 내부에 복수의 실린더가 형성되는 캘리퍼 하우징과, 상기 복수의 실린더에 각각 삽입되어 상기 실린더 내의 유압에 의해 상기 패드를 디스크 방향으로 압착하는 복수의 피스톤을 포함하며,
    상기 실린더 내의 유압의 크기는, 디스크 회전 방향을 기준으로 리딩측 실린더 내의 유압의 크기가 트레일링측 실린더 내의 유압의 크기보다 더 작은 것을 특징으로 하는 차량용 디스크 브레이크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리딩측 실린더와 트레일링측 실린더 내의 유압 크기의 차이는,
    상기 리딩측 실린더와 연결되는 유압 강하 수단에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 디스크 브레이크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유압 강하 수단은,
    상기 리딩측 실린더의 일측에 구비되는 오일 주입구의 내주면에 형성된 오리피스부인 것을 특징으로 하는 차량용 디스크 브레이크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 캘리퍼 하우징에는 두 개의 실린더가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 디스크 브레이크.
KR1020080077019A 2008-08-06 2008-08-06 차량용 디스크 브레이크 KR100986339B1 (ko)

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