KR20150076790A - 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치 - Google Patents

주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주차 브레이크 기능을 갖춘 이종재질의 디스크 브레이크 장치에 관한 것이다.
본 발명은 주 제동력을 형성하는 디스크 링과 주차 제동력을 형성하면서 디스크를 허브에 장착시키기 위한 햇을 서로 다른 재질로 구성한 새로운 형태의 주차 브레이크와 디스크 브레이크 통합형 제동 장치를 구현함으로써, 기존의 문제점들을 극복하고 경량화, 벤트부 구성, 충분한 파킹력의 확보 등을 실현할 수 있는 고강도 경량형의 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치를 제공한다.

Description

주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치{DISC BRAKE DEVICE COMBINED PARKING BRAKE WITH DIFFERENT MATERIALS}
본 발명은 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주차 브레이크 기능을 갖춘 이종재질의 디스크 브레이크 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 휠에는 브레이크 장치가 설치되어 있어서 주행 중에는 브레이크 페달의 조작을 통해 제동력을 얻게 되고, 주차 시에는 주차 브레이크의 레버 조작을 통해 제동력을 발생시켜 정지 상태를 유지할 수 있도록 하고 있다.
최근에는 디스크 브레이크에 주차 브레이크가 구비되어 있는 주차 브레이크 통합형 디스크 브레이크의 적용이 점차 늘어나고 있는 추세이다.
이렇게 주차 브레이크가 구비되어 있는 디스크 브레이크는 한국공개특허 10-2011-0125125호, 한국공개특허 10-2006-0134449호 등에 다양한 형태의 것들이 개시되어 있다.
이러한 디스크 브레이크의 경량화를 위해서 디스크의 햇(HAT)부 및 디스크 링에 서로 다른 재질을 적용한 이종재질 디스크 브레이크의 경우, 햇부에 적용되는 경금속의 경우에는 주차 브레이크에 적합한 강도를 가지고 있지 않으므로, 특수한 형태의 주차 브레이크를 적용해야 한다.
통상 이종재질 디스크 브레이크의 경우에는 주차 브레이크를 위하여 다음과 같은 방법을 적용한다.
도 6a와 같이 햇부가 드럼 역할을 수행하는 타입1(햇부에 경금속 적용 불가), 도 6b와 같이 디스크부가 드럼 역할을 수행하는 타입2, 도 6c와 같이 햇부와 디스크부에 드럼부를 추가로 구비한 타입3, 도 6d와 같이 파킹만을 위한 별도의 캘리퍼를 추가로 구비한 타입4 등을 적용한다.
그러나, 위와 같은 종래의 타입들은 다음과 같은 문제점이 있다.
타입1의 경우 햇부에 경금속을 적용할 수 없어 디스크 경량화가 불가능하다.
타입2의 경우 디스크 내측면에 드럼이 구성되므로, 디스크 냉각성능 향상을 위한 벤트부 구성이 불가능하며, 파킹력 지탱을 위한 인장강도가 충분히 큰 재질을 사용해야 하는 제약이 따른다.
타입3의 경우 드럼의 고정 및 파킹 브레이크 토크를 지탱하는 역할을 플랜지부가 존재하는데, 이 플랜지부는 햇부의 구조에 따라 두께에 제약이 있으므로, 큰 주차 제동력을 얻은 것이 제한된다.
타입4의 경우 파킹용 캘리퍼에 의해 주차 제동력을 제공하는데, 이 주차 제동력은 드럼 브레이크의 경우보다 작으므로, 중형 이하의 차급에만 적용이 가능하다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 주 제동력을 형성하는 디스크 링과 주차 제동력을 형성하면서 디스크를 허브에 장착시키기 위한 햇을 서로 다른 재질로 구성한 새로운 형태의 주차 브레이크와 디스크 브레이크 통합형 제동 장치를 구현함으로써, 기존의 문제점들을 극복하고 경량화, 벤트부 구성, 충분한 파킹력의 확보 등을 실현할 수 있는 고강도 경량형의 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치는 다음과 같은 특징이 있다.
상기 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치는 주 제동력을 형성하는 디스크 링과 주차 제동력을 형성하는 햇이 서로 다른 재질로 구성되고, 상기 햇은 경금속(輕金屬)으로 이루어진 허브 장착부와 중금속(重金屬)으로 이루어진 주차 브레이크부를 주조 접합하여 한 파트로 구성한 형태로 이루어진다.
따라서, 상기 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치는 경량화를 통해 연비 향상은 물론, 주행 및 선회 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 특징이 있다.
여기서, 상기 햇의 주차 브레이크부는 브레이크 슈와 맞닿아 주차 제동력을 발생시키는 드럼부와 주조 접합에 의해 허브 장착부의 내측에 삽입되는 플랜지부로 구성될 수 있다.
바람직한 실시예로서, 상기 주차 브레이크부의 드럼부와 플랜지부의 연결부위에 돌기를 형성함으로써, 주조 접합부의 강도를 향상시키고 박리를 방지할 수 있고, 또 상기 허브 장착부의 내측에 주차 브레이크부에 있는 플랜지부의 내측면과 접하는 돌기를 연장 형성함으로써, 주조 접합부의 박리를 방지할 수 있으며, 또 상기 주차 브레이크부에 있는 플랜지부는 체결요소와의 접촉부 보다 그 단부가 일정길이 연장 형성되어 이루어진 연장부를 포함함으로써, 체결요소에 의해 축방향 토크를 효과적으로 지지할 수 있도록 할 수 있다.
그리고, 상기 햇에는 디스크 링의 결합을 위한 체결요소 홈이 형성되고, 상기 체결요소 홈은 허브 장착부와 주차 브레이크부를 주조 결합한 후에 한번의 가공을 통해 허브 장착부와 주차 브레이크부에 동시에 형성되도록 할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치는 다음과 같은 장점이 있다.
1. 디스크 및 햇부의 중량을 크게 줄일 수 있어 기존 주철 디스크 대비 중량이 50% 정도 저감되며, 이는 연비를 향상시킬 뿐만 아니라 스프링 아래질량(Unsprung mass)의 감소로 인해 주행 및 선회 성능을 획기적으로 향상시킨다.
2. 주차 제동 시 주차 브레이크 토크는 허브 장착부와 주차 브레이크부 간 주조 결합력에 의해 지지될 뿐만 아니라, 주차 브레이크부의 플랜지가 디스크 체결요소에 의해 직접 지지되므로 주조 결합부 박리가 예방된다.
3. 주차 브레이크부의 플랜지 형상에 의해 축방향 토크를 효율적으로 지지하며, 부피 대비 주조결합 면적이 크므로, 동일 중량 대비 주조 결합력 증대가 가능하다.
4. DIH 타입의 주차 브레이크가 제공되므로, 큰 주차 제동력을 얻는 것이 가능하다.
5. 주차 브레이크부가 허브 장착부에 접합되므로, 디스크 벤트부 구성이 용이하며, 이에 따라 디스크 냉각 성능이 향상된다.
6. 외관상 보여지는 디스크 및 햇부의 재질을 녹이 발생하지 않는 재질로 구성할 수 있으며, 이에 따라 외관 이미지가 개선되어 상품성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치의 햇을 나타내는 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치의 햇을 나타내는 평면도 및 단면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치에서 햇의 허브 장착부와 주차 브레이크부의 결합구조에 대한 여러 예를 나타내는 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치의 축방향 토크 지지구조를 나타내는 사시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치의 제조과정을 나타내는 사시도
도 6a 내지 6d는 종래의 디스크 브레이크 장치의 여러 타입을 나타내는 개략도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치의 햇을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치의 햇을 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치는 주 제동력을 형성하는 디스크 링(10)과 주차 제동력을 형성하는 햇(11)을 포함하며, 상기 디스크 링(10)과 햇(11)은 서로 다른 재질로 이루어지게 된다.
여기서, 상기 디스크 링(10)은 디스크 브레이크 장치에 적용되는 통상의 재질로 이루어질 수 있게 된다.
그리고, 상기 햇(11)은 알루미늄, 마그네슘, 베릴륨, 티탄 등과 같은 경금속(輕金屬)으로 이루어진 허브 장착부(12)와 강도가 충분히 강한 철 합금 등의 금속, 예를 들면 철, 니켈 등과 같은 중금속(重金屬)으로 이루어진 주차 브레이크부(13)로 구성되며, 이때의 허브 장착부(12)와 주차 브레이크부(13)는 주조 접합에 의해 하나의 파트를 이루게 된다.
또한, 상기 햇(11)의 허브 장착부(12)는 원형으로 이루어지게 되고, 중심홀의 둘레를 따라 형성되는 다수의 체결요소 홀(19)과 가장자리 부분을 따라 형성되는 다수의 체결요소 홈(17)을 갖는다.
이에 따라, 상기 햇(11)은 허브 장착부(12)의 체결요소 홀(19)에 체결되는 체결요소(미도시)에 의해 허브측에 결합되고, 체결요소 홈(17)에 체결되는 볼트 등의 체결요소(19)에 의해 디스크 링(10)과 결합된다.
특히, 상기 햇(11)의 주차 브레이크부(13)는 대략 원통형으로 이루어지게 되고, 브레이크 슈(14)와 맞닿아 주차 제동력을 발생시키는 드럼부(13a)와 주조 접합에 의해 허브 장착부(12)의 내측에 삽입되는 플랜지부(13b)로 구성된다.
예를 들면, 상기 주차 브레이크부(13)는 브레이크 슈측과 접촉하는 수직의 드럼부(13a)와 허브 장착부(12)의 내부로 삽입되는 수평의 플랜지부(13b)의 일체형 구조, 즉 서로 90°의 각도를 이루는 드럼부(13a)와 플랜지부(13b)의 일체형으로 이루어질 수 있게 된다.
따라서, 상기 햇(11)과 결합되는 디스크 링(10)에 의해 주 제동력이 형성될 수 있게 되고, 상기 햇(11)의 주차 브레이크부(13)에 있는 드럼부(13a)에 브레이크 슈(14)가 접촉되면서 주차 제동력이 형성될 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치에서 햇의 허브 장착부와 주차 브레이크부의 결합구조에 대한 여러 예를 나타내는 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 주차 브레이크부(13)의 드럼부(13a)와 플랜지부(13b)의 연결부위, 예를 들면 드럼부(13a)와 플랜지부(13b)가 경계를 이루는 외측 코너부위에는 사각편 형태의 돌기(15a)가 형성되고, 이때의 돌기(15a)는 주차 브레이크부(13)의 외측 둘레를 따라가면서 일정간격으로 위치되는 다수 개가 구비될 수 있게 된다.
이렇게 드럼부(13a)와 플랜지부(13b)의 연결부위에 돌기(15a)를 갖춤으로써, 드럼부(13a)의 강도를 증대시킬 수 있고, 주조 접합부의 박리를 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 허브 장착부(12)의 내측에는 주차 브레이크부(13)에 있는 플랜지부(13b)의 내측면과 접하는 돌기(15b)가 아래쪽으로 연장 형성된다.
이때의 돌기(15b)는 주차 제동력에 의해 발생하는 토크에 대해 토크 반력을 제공하여 주조 접합부의 박리를 방지할 수 있는 역할을 하게 된다.
그리고, 상기 주차 브레이크부(13)의 경우, 플랜지부(13b)의 윗면에 형성되는 다수의 돌기(15c)를 가질 수 있으며, 이때의 돌기(15c)가 주조 접합 시 허브 장착부(12)의 내부로 삽입되므로서, 접합 면적 증대에 따른 결속력 강화로 주조 접합부의 박리, 즉 제동토크로 인한 주조 접합부의 박리를 방지할 수 있게 된다.
여기서, 상기 다수의 돌기(15c)는 주차 브레이크부(13)의 원주방향을 따라 일정간격으로 배치되며, 이때의 각 돌기(15c)들의 마주보는 반경방향 연장선은 평행이거나 또는 주차 브레이크부(13)의 중심을 향하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치의 축방향 토크 지지구조를 나타내는 사시도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 주차 브레이크부(13)에 있는 플랜지부(13b)의 경우, 체결요소 홈(17)을 통해 체결되는 체결요소(18)와의 접촉부 보다 그 단부가 일정길이(a) 연장 형성되어 이루어진 연장부(16)를 갖는다.
이에 따라, 상기 체결요소(18)에 의해 축방향 토크를 효과적으로 지지할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치의 제조과정을 나타내는 사시도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 먼저 주차 브레이크부(13)를 주조 및 가공을 통해 제작한 다음, 이 주차 브레이크부(13)와 허브 장착부(12)를 주조 결합하는 방식으로 햇(11)을 제조할 수 있다.
그리고, 상기 햇(11)에 형성되는 체결요소 홈(17), 즉 디스크 링(10)의 결합을 위한 체결요소 홈(16)은 허브 장착부(12)와 주차 브레이크부(13)를 주조 결합한 후, 한번의 가공을 통해 허브 장착부(12)와 주차 브레이크부(13)의 플랜지부에 동시에 형성되도록 할 수 있다.
이때, 상기 체결요소 홈(17)에 노출된 플랜지부에는 녹 발생을 방지하기 위해 도장 등을 실시할 수 있다.
최종적으로 체결요소 홈(17)의 가공까지 마친 햇(11)과 디스크 링(10)을 체결요소(18)의 체결을 통해 결합하면, 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크를 완성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 서로 다른 재질의 디스크 링과 햇의 조합으로 주차 브레이크 통합형 디스크 브레이크를 구현하고, 또 햇의 경우에도 이종 재질을 주조 접합한 형태로 구현하면서 주조 접합부 박리 방지 및 드럼부 강도 강화를 위한 구조 개선을 채택함으로써, 경량화는 물론 충분한 파킹력 제공 등을 달성가능한 고강도 경량형의 브레이크 장치를 실현할 수 있다.
10 : 디스크 링 11 : 햇(HAT)
12 : 허브 장착부 13 : 주차 브레이크부
13a : 드럼부 13b : 플랜지부
14 : 브레이크 슈 15a,15b : 돌기
16 : 연장부 17 : 체결요소 홈
18 : 체결요소 19 : 체결요소 홀

Claims (9)

  1. 주 제동력을 형성하는 디스크 링(10)과 주차 제동력을 형성하는 햇(11)이 서로 다른 재질로 구성되고, 상기 햇(11)은 허브 장착부(12)와 주차 브레이크부(13)를 주조 접합하여 한 파트로 구성한 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 허브 장착부(12)는 경금속(輕金屬)으로 이루어지고, 상기 주차 브레이크부(13)는 중금속(重金屬)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 햇(11)의 주차 브레이크부(13)는 브레이크 슈(14)와 맞닿아 주차 제동력을 발생시키는 드럼부(13a)와 주조 접합에 의해 허브 장착부(12)의 내측에 삽입되는 플랜지부(13b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 주차 브레이크부(13)의 드럼부(13a)와 플랜지부(13b)의 연결부위에 돌기(15a)를 형성하여, 주조 접합부의 강도를 향상시키고 박리를 방지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 허브 장착부(12)의 내측에 주차 브레이크부(13)에 있는 플랜지부(13b)의 내측면과 접하는 돌기(15b)를 연장 형성하여, 주조 접합부의 박리를 방지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 주차 브레이크부(13)에 있는 플랜지부(13b)는 체결요소와의 접촉부 보다 그 단부가 일정길이 연장 형성되어 이루어진 연장부(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 햇(11)에는 디스크 링(10)의 결합을 위한 체결요소 홈(17)이 형성되고, 상기 체결요소 홈(17)은 허브 장착부(12)와 주차 브레이크부(13)를 주조 결합한 후에 한번의 가공을 통해 허브 장착부(12)와 주차 브레이크부(13)에 동시에 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치.
  8. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 주차 브레이크부(13)의 플랜지부(13b)의 윗면에는 주조 접합 시 허브 장착부(12)의 내부로 삽입되는 다수의 돌기(15c)가 형성되는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 다수의 돌기(15c)는 주차 브레이크부(13)의 원주방향을 따라 일정간격으로 배치되며, 각 돌기(15c)들의 마주보는 반경방향 연장선은 평행이거나 또는 주차 브레이크부(13)의 중심을 향하게 되는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 통합형 이종재질 디스크 브레이크 장치.
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