KR20170018492A - 디스크 브레이크 장치 - Google Patents

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KR20170018492A
KR20170018492A KR1020150105569A KR20150105569A KR20170018492A KR 20170018492 A KR20170018492 A KR 20170018492A KR 1020150105569 A KR1020150105569 A KR 1020150105569A KR 20150105569 A KR20150105569 A KR 20150105569A KR 20170018492 A KR20170018492 A KR 20170018492A
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disk
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박상선
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주식회사 세명테크
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Abstract

본 발명은 디스크 브레이크 장치에 관한 것으로, 차축이 삽입되는 허브, 허브와 결합되는 플렌지부, 허브 및 플렌지부에 결합볼트에 의해 결합되는 로터, 로터의 양측에 결합되는 제1 및 제2 디스크, 제1 및 제2 디스크에 각각 밀착되어 제동력을 발생시키는 한 쌍의 브레이크 패드, 유압에 의해 작동되며, 브레이크 패드를 제1 및 제2 디스크 측으로 이동시키는 피스톤 및 한 쌍의 브레이크 패드와 피스톤을 지지하는 캘리퍼를 포함하되, 로터는 열전도율이 높은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 디스크 브레이크 장치는 로터를 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성하여 무게를 줄여 연비를 향상시킬 수 있으며, 디스크에서 발생된 열을 로터로 용이하게 전달하여 디스크 균열을 방지할 수 있다.

Description

디스크 브레이크 장치{DISC BRAKE DEVICE}
디스크 브레이크 장치{DISC BRAKE DEVICE}
차량에 장착되는 디스크 브레이크 장치는 주행 중에 자동차를 감속시키거나, 정지 및 정지 상태를 유지하도록 하는 장치이다. 디스크 브레이크 장치는 바퀴 또는 휠과 함께 회전하는 원판형의 디스크의 양쪽을 브레이크 패드로 강하게 압박함으로써 제동력을 얻는다.
종래 디스크 브레이크 장치는 휠 또는 바퀴과 함께 회전하는 디스크, 디스크의 양측에 배치된 브레이크 패드, 브레이크 패드들을 디스크 쪽으로 가압하기 위한 피스톤과, 피스톤 및 브레이크 패드를 지지하는 캘리퍼를 구비한다.
디스크는 로터와 함께 일체형으로 형성되므로 디스크 마모에 따른 교체 시 로터도 함께 교체되므로 불필요하게 교체되는 부품으로 인한 비용이 발생된다. 또한, 종래 디스크와 로터는 일체형으로 형성될 경우 구상흑연주철로 제조되어 브레이크 장치의 무게가 증가하여 차량 연비가 증가한다.
또한, 종래 디스크 브레이크 장치는 로터의 재질이 디스크와 동일한 재질로 제조되므로 브레이크 작동시 발생되는 열이 용이하게 외부로 배출되지 않아 열화에 의한 디스크 표면 균열이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 디스크의 냉각 속도를 향상시키고, 차량 연비를 향상시키며, 브레이크의 안정성이 향상된 디스크 브레이크 장치를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 차축이 삽입되는 허브; 상기 허브와 결합되는 플렌지부; 상기 허브 및 플렌지부에 결합볼트에 의해 결합되는 로터; 상기 로터의 양측에 결합되는 제1 및 제2 디스크; 상기 제1 및 제2 디스크에 각각 밀착되어 제동력을 발생시키는 한 쌍의 브레이크 패드; 유압에 의해 작동되며, 상기 브레이크 패드를 상기 제1 및 제2 디스크 측으로 이동시키는 피스톤; 및 상기 한 쌍의 브레이크 패드와 상기 피스톤을 지지하는 캘리퍼;를 포함하되, 상기 로터는 열전도율이 높은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크 장치를 제공할 수 있다.
상기 제1 또는 제2 디스크는 구상흑연주철로 제조될 수 있다.
상기 로터를 중앙에 두고 양측에 상기 제1 및 제2 디스크를 결합하는 결합부를 포함하되, 상기 결합부는 상기 제1 디스크의 외측변과 인접하게 형성되는 제1 나사홀; 상기 제1 디스크의 내측변과 인접하게 형성되는 제2 나사홀; 상기 제2 디스크에 상기 제1 나사홀과 대응되게 형성되는 제3 나사홀; 상기 제2 디스크에 상기 제2 나사홀과 대응되게 형성되는 제4 나사홀; 상기 로터에 형성되어 상기 제1 및 제3 나사홀과 대응되게 형성되는 제1 결합홀; 상기 로터에 형성되어 상기 제2 및 제4 나사홀과 대응되게 형성되는 제2 결합홀; 상기 제1 및 제3 나사홀과 상기 제1 결합홀을 관통하여 체결되는 제1 체결부; 및 상기 제2 및 제4 나사홀과 상기 제2 결합홀을 관통하여 체결되는 제2 체결부를 포함할 수 있다.
상기 브레이크 패드는 그 폭이 상기 제1 나사홀과 상기 제2 나사홀 사이의 거리와 대비하여 작거나 같을 수 있다.
상기 로터는 적어도 하나의 면에 돌출부 및 배기유로가 교차되게 형성되는 배인(VANE) 형상일 수 있다.
상기 허브는 구상흑연주철로 형성되며, 상기 플렌지부는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 디스크 브레이크 장치는 로터와 두 디스크를 분리하여 각각 제조한 후 결합시켜 디스크의 팽창 및 수축에 대응력을 높일 수 있어 브레이크의 안전성을 강화할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 디스크 브레이크 장치의 로터를 무게가 가볍고 열전도율이 높은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조함으로써, 브레이크 동작시 디스크에서 발생된 열이 로터를 통해 용이하게 외부로 배출되므로, 디스크 열화에 의한 균열을 방지하여 제동력을 향상 시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 디스크 브레이크 장치는 로터 및 플렌지부를 알루미늄 또는 알루미늄 합금 소재로 제조하여 무게를 30%이상 경감시켜 브레이크 장치의 무게를 줄일 수 있어, 연비 향상, 샤시 영구성 증가, 엑설성능 증가, 배출가스 감소, 제동거리 단축 시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 디스크 브레이크 장치는 알루미늄 소재의 로터를 사용하므로 소음을 경감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 디스크 브레이크 장치를 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 디스크 브레이크 장치를 분해하여 도시한 분해사시도.
도 3은 도 1에 도시된 디스크 브레이크 장치의 부분을 절개하여 도시한 절개도.
도 4는 도 2에 도시된 로터와 제1 및 제2 디스크의 결합관계를 도시한 사시도.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 디스크 브레이크 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 디스크 브레이크 장치를 분해하여 도시한 분해사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 디스크 브레이크 장치의 부분을 절개하여 도시한 절개도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 디스크 브레이크 장치는 허브(160), 플렌지부(170), 로터(100), 제1 디스크(110) 제2 디스크(120), 브레이크 패드(150), 캘리퍼(130) 및 피스톤(140)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 허브(160)는 차축이 삽입되는 중공부가 마련된다. 허브(160)는 중공부 내측에 차축 설치를 위한 베어링(미도시)이 장착되도록 단차지게 형성될 수 있다.
허브(160)는 구상흑연주철 소재로 형성될 수 있다. 허브(160)의 소재는 주철 중의 흑연이 구상화한 구상흑연주철로 제조하여 무게를 줄이고, 강도를 보장할 수 있다. 특히, 구상흑연주철은 흑연이 구상화하기 때문에 주철의 기계적 성질이 크게 향상되고, 내마모성도 우수하여 허브(160)의 수명을 향상시킬 수 있으며 기계적 강도를 보장할 수 있다.
허브(160)는 8~15Kg 정도의 중량을 가지도록 제조하는 것이 바람직하며, 인장강도는 70kg/mm2 정도를 가지는 것이 바람직하다.
플렌지부(170)는 허브(160)에 결합되며, 차체의 다른 부속에 결합될 수 있다. 플렌지부(170)는 허브(160)와 결합 시 허브 결합용 스터드 볼트인 결합볼트(210)에 의해 결합된다.
플렌지부(170)는 무게를 줄이기 위하여 알루미늄 또는 알루미늄 합금 소재를 사용하여 제조한다. 또한 플렌지부(170)는 강도를 높이기 위하여 알루미늄 합금 소재를 사용하며, 예를 들면, AL6082 또는 AC4CH 등을 사용할 수 있다. 또한, 플렌지부(170)는 상기 AL6082 또는 AC4CH 등의 소재를 차량에 따라 T6, T7 등의 방식으로 열처리하여 사용할 수 있다.
AL6082는 표 1과 같은 조성비를 가질 수 있다.
Element % Present
Si 0.7-1.3
Fe 0.0-0.5
Cu 0.0-0.1
Mn 0.4-1.0
Mg 0.6-1.2
Zn 0.0-0.2
Ti 0.0-0.1
Cr 0.0-0.25
Al Balance
또한, AL6082는 표 2와 같은 물리적 특성을 가진다.
Property Value
Density 2700 kg/m3
Melting Point 555°C
Modulus of Elasticity 70 GPa
Electrical Resistivity 0.038x10-6　ohm.m
Thermal Conductivity 180 W/m.K
Thermal Expansion 24x10-6　/K
여기서, 플렌지부(170)는 5 ~ 6Kg 정도의 중량을 가지도록 제조될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 5.6kg의 중량을 가지도록 제조된다.
허브(160) 및 플렌지부(170)는 로터(100)와 결합되도록 각각 홀(162, 172)들이 형성될 수 있다.
한편, 본 발명은 ABS(anti-rock brake system)의 휠 속도 검출을 위하여 허브(160) 끝단에 금속 재질의 링펄스(180)를 더 구비할 수 있다. 링펄스(180)는 가장자리 부위의 일측면에서 전 둘레를 따라 일정 간격을 두고 외부로 돌출된 돌기부를 갖도록 형성된다.
로터(100)는 허브(160)에 결합되어 차축에 의한 회전력을 전달받아 회전한다. 로터(100)는 중앙에 허브(160)의 중공부와 대응되는 중공홀이 형성된다. 로터(100)는 중공홀의 주변에 허브(160)와 결합되는 허브 결합부(106)가 구비된다. 이때, 로터(100)는 허브(160)가 삽입되어 결합되도록 중공홀의 내주면과 허브(160)의 외주면의 크기가 같도록 형성된다.
허브 결합부(106)는 로터(100)의 일면에 돌출되도록 형성되며, 결합볼트(210) 예를 들면, 스터드 볼트 등의 볼트에 의해 허브(160)와 로터(100)를 결합하도록 하는 체결홀(105)이 형성될 수 있다.
상기 체결홀(105)은 허브(160)와 플렌지부(170)에 형성된 홀(162, 172)과 대응되게 형성된다. 이에 따라, 로터(100), 허브(160) 및 플렌지부(170)는 결합볼트(210)에 의해 결합된다.
로터(100)의 적어도 일면에 돌기부(108)와 배기유로(107)가 구비될 수 있다. 돌기부(108)와 배기유로(107)는 브레이크 작동시 로터(100) 또는 제1 및 제2 디스크(110, 120)에서 발생된 열을 외부로 방출하는 통로를 마련한다. 상기 돌기부(108)와 배기유로(107)는 서로 교차되게 형성되는 배인(VANE) 형상을 가진다. 이때, 돌기부(108)는 로터(100)의 중공홀 측에서 외측변 방향으로 유선형으로 형성될 수 있으며, 이에 따라 배기유로(107)가 유선형을 가질 수 있다.
로터(100)는 제1 결합홀(102) 및 제2 결합홀(104)이 형성될 수 있다. 상기 제1 결합홀(102)과 제2 결합홀(104)은 추후 제1 및 제2 디스크(110, 120)의 결합관계를 설명할 때, 상세히 설명하기로 한다.
상기 로터(100)는 브레이크 작동시 제1 및 제2 디스크(110, 120)에서 발생되는 열이 효과적으로 외부로 방출되도록 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성된다. 특히 로터(100)는 제1 및 제2 디스크(110, 120)에서 발생되는 열을 흡수하고, 강도가 높은 내열 알루미늄이 사용될 수 있다.
로터(100)는 상기 플렌지부(170)와 같은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다. 이때, 로터(100)의 무게는 약 4.5Kg 내지 5.5Kg인 것이 바람직하다.
로터(100)는 상술한 플렌지부(170)와 같은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있으며, 표 1 및 표 2와 같은 특성을 가진다.
제1 디스크(110)는 로터(100)의 일면에 결합되며, 제2 디스크(120)는 로터(100)의 타면에 결합된다. 제1 및 제2 디스크(110, 120)는 브레이크 패드(150)와 밀착되어 제동력을 발생시킨다.
제1 및 제2 디스크(110, 120)는 구상흑연주철로 형성된다. 제1 및 제2 디스크(110, 120)는 약 10 내지 11Kg의 중량을 가지도록 형성될 수 있다. 제1 및 제2 디스크(110, 120)가 구상흑연주철로 형성되어 내마모성을 가질 수 있다.
브레이크 패드(150)는 캘리퍼(130)에 의해 지지된다. 브레이크 패드(150)는 제1 및 제2 디스크(110, 120)에 밀착되어 제동력을 발생킨다. 브레이크 패드(150)는 제1 디스크(110)와 제2 디스크(120) 각각에 밀착되도록 한 쌍이 구비될 수 있다. 각각의 브레이크 패드(150)는 내측면에 마찰패드가 부착될 수 있다. 브레이크 패드(150)는 피스톤(140)에 의해 제1 및 제2 디스크(110, 120) 측으로 이동한다.
피스톤(140)은 차량의 브레이크 페달이 동작하면 유압에 의해 작동되어 브레이크 패드(150)를 제1 및 제2 디스크(110, 120)측으로 이동시킨다.
도 4는 2에 도시된 로터와 제1 및 제2 디스크의 결합관계를 도시한 분해 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 로터(100)의 양측에 제1 및 제2 디스크(110, 120)가 결합된다. 이때, 로터(100)와 제1 및 제2 디스크(110, 120)는 결합을 위하여 복수의 나사홀(112, 114, 122, 124)과 복수의 결합홀(102, 104) 및 복수의 체결부(220, 230)가 구비될 수 있다.
구체적으로, 제1 디스크(110)는 제1 및 제2 나사홀(114)이 형성되고, 제2 디스크(120)는 제3 및 제4 나사홀(124)이 형성된다.
제1 나사홀(112)은 제1 디스크(110)의 외측변에 인접하도록 복수개가 형성되며, 제2 나사홀(114)은 제1 디스크(110)의 내측변에 인접하도록 복수개가 형성된다.
제3 나사홀(122)은 제2 디스크(120)의 외측변에 인접하도록 복수개가 형성되며, 제4 나사홀(124)은 제2 디스크(120)의 내측변에 인접하도록 복수개가 형성된다.
이때, 제1 나사홀(112)과 제3 나사홀(122)은 서로 대응되는 위치에 형성되며, 제2 나사홀(114)과 제4 나사홀(124)은 서로 대응되는 위치에 형성된다.
제1 결합홀(102)은 로터(100)에 형성되며, 로터(100)의 외측변에 인접하도록 형성된다. 제1결합홀(102)은 제1 및 제3 나사홀(112, 122)과 대응되도록 형성된다.
제2 결합홀(104)은 로터(100)에 형성되며, 제2 및 제4 나사홀(114, 124)과 대응되게 형성된다.
제1 체결부(220)는 제1 및 제3 나사홀(112, 122)과 제1결합홀(102)을 관통하여 체결된다. 이때, 제1 체결부(220)는 볼트 및 너트가 결합되는 형태일 수 있다.
제2 체결부(230)는 제2 및 제4 나사홀(114, 124)과 제2 결합홀(104)을 관통하여 체결된다. 제2 체결부(230)는 제1 체결부(220)와 마찬가지로 볼트 및 너트가 결합되는 형태일 수 있다.
상기 제1 및 제2 체결부(220, 230)는 무게를 줄이고 강도가 높은 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 제1 및 제2 체결부(220, 230)의 총 무게는 1Kg 미만인 것이 바람직하다.
상기에 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 디스크 브레이크 장치는 로터와 두 디스크를 분리하여 각각 제조한 후 결합시켜 디스크의 팽창 및 수축에 대응력을 높일 수 있어 브레이크의 안전성을 강화할 수 있다.
이때, 디스크 브레이크 장치의 로터를 무게가 가볍고 열전도율이 높은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조함으로써, 브레이크 동작시 디스크에서 발생된 열이 로터를 통해 용이하게 외부로 배출되므로, 디스크 열화에 의한 균열을 방지하여 제동력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 디스크 브레이크 장치는 로터 및 플렌지를 알루미늄 또는 알루미늄 합금 소재로 제조하여 무게를 경감시켜 브레이크 장치의 무게를 줄일 수 있어, 연비를 향상 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 디스크 브레이크 장치는 알루미늄 소재의 로터를 사용하므로 소음을 경감할 수 있다.
100: 로터
102: 제1 결합홀
104: 제2 결합홀
105: 체결홀
106: 허브 결합부
107: 배기유로
108: 돌기부
110: 제1 디스크
112: 제1 나사홀
114: 제2 나사홀
120: 제2 디스크
122: 제3 나사홀
124: 제4 나사홀
130: 캘리퍼
140: 피스톤
150: 브레이크 패드
160: 허브
162: 홀
170: 플렌지부
172: 홀
180: 링펄스
210: 결합볼트
220: 제1 체결부
230: 제2 체결부

Claims (6)

  1. 차축이 삽입되는 허브;
    상기 허브와 결합되는 플렌지부;
    상기 허브 및 플렌지부에 결합볼트에 의해 결합되는 로터;
    상기 로터의 양측에 결합되는 제1 및 제2 디스크;
    상기 제1 및 제2 디스크에 각각 밀착되어 제동력을 발생시키는 한 쌍의 브레이크 패드;
    유압에 의해 작동되며, 상기 브레이크 패드를 상기 제1 및 제2 디스크 측으로 이동시키는 피스톤; 및
    상기 한 쌍의 브레이크 패드와 상기 피스톤을 지지하는 캘리퍼;를 포함하되,
    상기 로터는 열전도율이 높은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 디스크는 구상흑연주철로 제조된 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터를 중앙에 두고 양측에 상기 제1 및 제2 디스크를 결합하는 결합부를 포함하되,
    상기 결합부는
    상기 제1 디스크의 외측변과 인접하게 형성되는 제1 나사홀;
    상기 제1 디스크의 내측변과 인접하게 형성되는 제2 나사홀;
    상기 제2 디스크에 상기 제1 나사홀과 대응되게 형성되는 제3 나사홀;
    상기 제2 디스크에 상기 제2 나사홀과 대응되게 형성되는 제4 나사홀;
    상기 로터에 형성되어 상기 제1 및 제3 나사홀과 대응되게 형성되는 제1 결합홀;
    상기 로터에 형성되어 상기 제2 및 제4 나사홀과 대응되게 형성되는 제2 결합홀;
    상기 제1 및 제3 나사홀과 상기 제1 결합홀을 관통하여 체결되는 제1 체결부; 및
    상기 제2 및 제4 나사홀과 상기 제2 결합홀을 관통하여 체결되는 제2 체결부를 포함하는 디스크 브레이크 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 브레이크 패드는
    그 폭이 상기 제1 나사홀과 상기 제2 나사홀 사이의 거리와 대비하여 작거나 같은 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터는
    적어도 하나의 면에 돌출부 및 배기유로가 교차되게 형성되는 배인(VANE) 형상인 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 허브는 구상흑연주철로 형성되며,
    상기 플렌지부는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크 장치.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200042201A (ko) * 2018-10-15 2020-04-23 두성에스비텍 주식회사 상용차용 에어 디스크 브레이크

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