KR20150122024A - 자동차용 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형 및 경량으로 제조 가능한 자동차용 브레이크 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 자동차용 브레이크 장치에 있어서, 차축 및 횔이 결합하는 원통형상의 베이스; 상기 베이스 외면에 베이스의 회전력을 전달받으면서 길이 방향으로 이송 가능하게 고정되는 복수의 디스크 로터; 자동차의 현가 장치에 고정되는 캘리퍼; 상기 캘리퍼에 고정되어 운전자의 브레이크 패달 동작에 의하여 작동하는 복수의 실린더; 및 상기 복수의 실린더의 피스톤과 상기 피스톤과 마주하는 면에 장착되는 복수의 패드를 포함하여 구성되되, 상기 실린더가 작동하는 경우 마주보는 패드가 상기 디스크 로터의 양측면을 가압하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 브레이크 장치{Brake device for vehicle}

본 발명은 자동차용 브레이크 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 경량화가 가능한 디스크 타입의 자동차용 브레이크 장치에 관한 것이다.

모든 자동차는 주행 중 정지를 위하여 브레이크 장치를 포함하고 있으며, 자동차용 브레이크는 운전자의 발의 가압을 이용하여 회전축에 마찰을 가하여 정지시키는 구조로 이루어져 있다.

상기와 같은 자동차용 브레이크는 디스크 타입과 드럼 타입으로 크게 구분할 수 있으나, 에이비에스 장착, 열 방출이 용이고, 낮은 제동력 변화, 경량화, 작업의 편리성 등의 장점으로 인하여 통상의 승용차들은 적어도 일부의 휠에는 디스크 타입이 장착되어 판매되고 있다.

또한, 디스크 타입의 경우 바퀴와 함께 고속으로 회전하는 디스크 로터에 디스크 패드가 압착되어 제동력이 발생할 때, 디스크 로터와 패드 사이의 마찰에 의한 열을 원활하게 배출할 수 있도록 디스크 로터가 내부 환기식 구조로 이루어진 특징이 있다.

예를 들면, 공개특허 제1998-0049479호에는 동심원을 갖는 원판 형상의 디스크로터는 패드마찰면이 대칭으로 각각 원판의 일측면을 구성하고, 패드마찰면과 수직인 원판의 둘레에는 다수의 벤틸레이션 홀이 일정 간격으로 배열되어 있으며, 상기 패드마찰면의 동일면상에는 부채꼴 형상으로 벤틸레이션 핀이 일정 각도로 배열되는 자동차용 디스크 로터의 구성이 개시되어 있다.

또한, 등록특허 제0343068호에는 자동차용 브레이크 디스크에 있어서, 차축과 결합되고 알루미늄 합금으로 형성되는 브레이크 디스크 본체와, 브레이크 디스크 본체와 분리 가능하도록 좌우 양측으로 체결되며, 브레이크 패드에 마찰면을 제공하는 좌측 및 우측 플레이트를 포함하여 구성되는 분리형 브레이크 디스크에 관한 것으로, 브레이크 디스크를 분리형으로 구성하여 브레이크 패드와의 마찰에 의한 누적마모에 따른 브레이크 디스크의 교체가 요구될 경우에 마모가 이루어지는 플레이트만을 교환하게 되므로 정비의 저렴화를 제공하는 자동차용 브레이크 디스크의 구성이 개시되어 있다.

또한, 공개특허 제2010-0095387호에는 세라믹 브레이크 디스크의 마찰 링들은 결합 부재들에 의해 축 방향으로 서로 지지되며, 결합 부재들은 탄성 록킹 수용부와 대응 원추형 록킹 헤드를 가진 결합 슬리브들로 이루어지고, 상기 록킹 헤드는 록킹 수용부 내로 스냅 결합 방식으로 맞물리고 분리 불가능하게 상기 록킹 수용부 내에 지지되고, 2개의 마찰 링들 간의 축 방향 예비 응력을 위해, 결합 슬리브들은 헤드에 판 스프링 또는 일체로 형성된 판 스프링을 가지며, 상기 판 스프링은 각각의 헤드에 또는 하나의 헤드에만 제공되는 내부 환기식 디스크 브레이크의 구성이 개시되어 있다.

상기와 같은 환기식 구조는 제동 중 디스크 로터의 회전에 의하여 내부에서 발생된 열을 외부로 신속히 배출하는 역할을 하는 것으로, 브레이크 장치 전체의 수명을 연장하는 효과를 제공하는 장점이 있다.

한편, 상기와 같은 구조의 브레이크 장치는 단일 디스크 로터에 의하여 제동력을 발생하므로, 단위 브레이크 당 발생되는 제동력을 일정 수준 이상 유지하기 위하여 디스크 로터의 직경이 일정 크기 이상을 유지하야 하며, 또한 과도한 마찰력에 의한 디스크 로터의 변형을 방지하기 위하여 두께 역시 일정 이상을 유지하여 한다.

상기와 같은 구성은 구조가 간단하고, 정비가 편리한 장점은 있으나, 브레이크 전체 크기가 크지고, 또한 엄격한 재료를 선택해야 하는 단점이 있다. 또한, 새로운 형태의 전기자동차의 경우에는 휠의 크기가 일반적인 내연기관 차량보다 작은 크기로 설계되어 있으므로, 상기와 같은 단일 디스크 로터 형태의 브레이크를 장착하기에는 다소 무리가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 소형 및 경량으로 제조 가능한 자동차용 브레이크 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 자동차용 브레이크 장치에 있어서, 차축 및 횔이 결합하는 원통형상의 베이스; 상기 베이스 외면에 베이스의 회전력을 전달받으면서 길이 방향으로 이송 가능하게 고정되는 복수의 디스크 로터; 자동차의 현가 장치에 고정되는 캘리퍼; 상기 캘리퍼에 고정되어 운전자의 브레이크 패달 동작에 의하여 작동하는 복수의 실린더; 및 상기 복수의 실린더의 피스톤과 상기 피스톤과 마주하는 면에 장착되는 복수의 패드를 포함하여 구성되되, 상기 실린더가 작동하는 경우 마주보는 패드가 상기 디스크 로터의 양측면을 가압하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 디스크 로터는 2개이며, 상기 실린더는 상기 디스크 로터를 마주보는 형태로 구성되어 디스크 로터 수의 배수이며, 상기 패드는 상기 실린더 수의 2배로 구성되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 캘리퍼는 상기 실린더의 피스톤이 서로 대향되게 상기 실린더를 고정하는 실린더 수용부와, 상기 실린더 수용부와 상기 실린더 수용부와 연통되는 위치에 상기 디스크 로터를 수용하는 로터 수용부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 패드는 상기 로터 수용부의 각 측면에 위치하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 베이스의 일측에는 회전자가 고정되고, 상기 회전자와 대응되는 위치의 현가 장치에는 고정자가 고정되는 제너레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자동차용 브레이크 장치는 복수의 디스크 로터를 이용하여 각 디스크 로터의 측면을 가압하여 제동력을 발생시키므로, 디스크 로터 직경을 종래에 비하여 작은 크기로 제작 가능하며, 디스크 로터 측면에 작용하는 하중의 감소로 인하여 디스크 로터의 재질 선정 자유도가 높은 장점이 있으며, 또한 브레이크 허브에 제너레이터를 장착하는 회생제동력도 동시에 얻을 수 있는 장점이 있어, 전기 자동차 등에 적용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 브레이크 장치의 구성도이며,
도 2는 도 1에 도시된 베이스의 사시도이며,
도 3은 도 1에 도시된 디스크 로터와 베이스의 결합 구성도이며,
도 4는 도 3에서 베이스의 다른 실시예이며,
도 5는 는 도 1에 도시된 캘리퍼의 단면도이며,
도 6은 도 1의 작동 상태도이며,
도 7은 도 1의 다른 실시예이다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 자동차용 브레이크 장치(100)의 기본 개념은 도 1에 도시된 바와 같이 2개의 디스크 로터(20)를 기본으로 제동력을 발생하는 것을 특징으로 한다.

상기 브레이크 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 원통 형상의 베이스(10), 상기 베이스(10)의 외면에 결합하는 복수의 디스크 로터(20), 현가 장치에 장착되는 캘리퍼(30), 상기 캘리퍼(30) 내부에 장착되는 복수의 실린더(40), 상기 캘리퍼(30)에 설치되어 상기 디스크 로터(20)를 가압하는 복수의 패드(50)를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 베이스(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 원통 형상으로 이루어지며, 상기 베이스(10)에 차축 허브의 볼트가 결합하며, 상기 볼트를 통하여 휠이 장착되며, 상기 허브 및 휠의 결합은 통상의 자동차와 동일하게 구성된다.

상기 베이스(10)의 외면에는 2개의 디스크 로터(20)가 결합한다.

상기 각 디스크 로터(20)는 후술하는 패드(50)가 전후면을 가압하여 휠의 회전을 정지시키는 역할을 하며, 상기 디스크 로터(20) 표면에는 방열을 위하여 표면에 다수의 홈이 형성될 수 있으며, 필요한 경우 단면에 팬 형태의 환기식 구조를 형성할 수도 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 디스크 로터(20)는 베이스(10)의 외면에 베이스(10)의 길이 방향으로 이동 가능하게 결합한다.

즉, 상기 디스크 로터(20)는 상기 베이스(10)와 회전력을 전달되면서 베이스(10)의 길이 방향으로 일정 거리 이동하도록 고정된다.

예를 들면, 상기 베이스(10)의 회면에 다수의 키를 돌출형성하고, 상기 디스크 로터(20)의 내경에 상기 키와 결합하는 형태의 홈을 형성하여 결합하는 경우, 상기 디스크 로터(20)는 상기 베이스(10)의 회전을 전달하면서 필요한 경우 상기 베이스(10)의 길이 방향으로 이동한다.

상기 베이스(10)와 상기 디스크 로터(20)의 결합은 상기의 구성 이외에 길이 방향으로 이동 가능한 구조이면 어떠한 형태로도 구현될 수 있다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 디스크 로터(20)를 상기 베이스(10) 외면에 결합하기 위하여 상기 베이스(10)는 다수의 부재로 구성되어, 상기 디스크 로터(20)가 조립 단계에서 상기 베이스(10)에 결합한 후 별도의 베이스(10) 부재를 결합하여 조립을 완료하는 형태로도 구현될 수 있다.

한편, 상기 캘리퍼(30)는 현가 장치에 고정되며, 상기 디스크 로터(20)에 패드(50)에 의한 마찰력을 부여하고, 또한 부여된 마찰력에 의하여 발생하는 반력과 토크를 지지하는 역할을 하며, 종래 단일 실린더와 단일 디스크 로터에 의하여 양쪽 패드를 가압하기 위하여 일부 축방향으로 이동하는 구성과 달리 현가 장치에 고정되는 고정형으로 구성한다.

상기 캘리퍼(30)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(40)를 수용하는 2개의 실린더 수용부(31), 상기 패드(50)와 상기 디스크 로터(20)의 일부를 수용하는 로터 수용부(32)를 포함하여 구성된다.

상기 2개의 실린더 수용부(31)는 서로 대칭형으로 배치되며, 상기 실린더(40)의 외면이 삽입된 수 있는 형태로 구성되어, 상기 실린더(40)가 상기 실린더 수용부(31)에 안착되어 고정되며, 상기 실린더(40)는 외면에 상기 캘리퍼(30)에 고정되고, 유압에 의하여 작동하는 피스톤이 상기 실린더(40)에 대하여 상대적으로 이동하는 구성으로 통상의 브레이크용 실린더와 동일하게 구성되며, 상기 2개의 실린더(40)는 서로 마주보는 형태로 배치된다.

그리고, 상기 2개의 로터 수용부(32)는 서로 대칭으로 형성되므로, 하나의 로터 수용부(32)만 설명하며, 상기 디스크 로터(20)가 로터 수용부(32) 중앙에 위치하고, 상기 디스크 로터(20)의 전후면에 접촉하는 패드(50)가 위치한다.

이때, 상기 패드(50) 중 실린더(40) 측은 상기 실린더(40)의 피스톤 측에 부착되고, 나머지 패드(50)는 상기 로터 수용부(32)의 내면에 고정된다.

상기 디스크 로터(20), 실린더(40) 및 패드(50)의 작동 관계는 도 6에 도시된 바와 같다.

먼저 운전자의 의지에 의하여 브레이크 패달을 가압하는 경우 유압 장치에 의하여 유압이 상기 실린더(40)에 공급되어 상기 실린더(40)가 작동하면, 상기 패드(50) 중 실린더(40)의 피스톤 측에 부착된 패드(50)가 상기 디스크 로터(20)를 가압한다.

이때 상기 패드(50)에 의하여 가압된 디스크 로터(20)는 베이스(10)의 길이 방향으로 이동하여 나머지 패드(50)와도 접촉하여 제동력이 발생한다.

그리고, 상기 실린더(40)의 작동이 완료되면, 별도의 외력이 가해지지 않으므로, 상기 디스크 로터(20)는 로터 수용부(32)에 부착된 패드(50)와는 분리되어 회전한다.

상기와 같이 본원 발명에 따른 자동차용 브레이크 장치(100)는 종래 캘리퍼(30)가 일부 이동하여 2개의 패드(50)를 가압하는 방식을 개선하여 디스크 로터(20)를 축방향으로 이동하는 구성으로 구현하여 복수의 디스크 로터(20)를 이용하므로, 작은 직경으로도 높은 제동력을 발생할 수 있는 장점이 있으며, 또한 복수의 디스크 로터(20)에 의하여 높은 방열 특성을 제공할 수 있다.

한편, 필요한 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 베이스(10)의 측면에는 상기 베이스(10)와 동일하게 회전하는 회전자(61)를 고정하고, 상기 회전자(61)와 대응되는 외면에 고정자(62)를 현가장치에 고정하는 경우, 별도의 제너레이터(60)를 상기 브레이크 장치(100)가 부가하므로, 회생제동력을 얻을 수 있으며, 반대로 상기 제너레이터(60)에 전기를 공급하는 경우, 휠 모터를 구현할 수 있다.

한편, 상기 실린더(40)는 단일 단면에서 대응되는 구성으로 설명하였으나, 필요한 경우에는 동일한 대응관계로 추가하여 구성할 수 있으며, 전체 실린더(40) 수는 짝수로 구성한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

10: 베이스 20: 디스크 로터
30: 캘리퍼 31: 실린더 수용부
32: 로터 수용부 40: 실린더
50: 패드 60: 제너레이터
61: 회전자 62: 고정자
100: 브레이크 장치

Claims (5)

1. 자동차용 브레이크 장치에 있어서,
   차축 및 횔이 결합하는 원통형상의 베이스;
   상기 베이스 외면에 베이스의 회전력을 전달받으면서 길이 방향으로 이송 가능하게 고정되는 복수의 디스크 로터;
   자동차의 현가 장치에 고정되는 캘리퍼;
   상기 캘리퍼에 고정되어 운전자의 브레이크 패달 동작에 의하여 작동하는 복수의 실린더; 및
   상기 복수의 실린더의 피스톤과 상기 피스톤과 마주하는 면에 장착되는 복수의 패드를 포함하여 구성되되,
   상기 실린더가 작동하는 경우 마주보는 패드가 상기 디스크 로터의 양측면을 가압하는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 디스크 로터는 2개이며, 상기 실린더는 상기 디스크 로터를 마주보는 형태로 구성되어 디스크 로터 수의 배수이며, 상기 패드는 상기 실린더 수의 2배로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 캘리퍼는 상기 실린더의 피스톤이 서로 대향되게 상기 실린더를 고정하는 실린더 수용부와, 상기 실린더 수용부와 상기 실린더 수용부와 연통되는 위치에 상기 디스크 로터를 수용하는 로터 수용부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 패드는 상기 로터 수용부의 각 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크 장치.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 베이스의 일측에는 회전자가 고정되고, 상기 회전자와 대응되는 위치의 현가 장치에는 고정자가 고정되는 제너레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크 장치.
   

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