KR20210056500A - 브레이크 에어덕트 및 이를 포함하는 브레이크 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이크 에어덕트 및 이를 포함하는 브레이크 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 차량의 주행 중 유입되는 주행풍을 브레이크 시스템, 상세하게는 브레이크 캘리퍼 내부로 주행풍을 유입시고, 함께 부착되는 브레이크 에어덕트로 주행풍에 방향성을 부여하여 디스크 로터에서 제동 중 마찰로 발생되는 열발생 위치로 주행풍이 향하게 하며, 브레이크 캘리퍼 내부로 주행풍이 유입될 수 있도록 하여 디스크 로터와 브레이크 패드의 마찰로 인한 열을 보다 용이하게 냉각시켜 제동성능 향상을 기대할 수 있는 브레이크 에어덕트 및 이를 포함하는 브레이크 시스템에 관한 것이다.

Description

브레이크 에어덕트 및 이를 포함하는 브레이크 시스템{Brake air duct and brake system to improve braking force}

본 발명은 브레이크 에어덕트 및 이를 포함하는 브레이크 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 차량의 주행 중 유입되는 주행풍을 브레이크 시스템, 상세하게는 브레이크 캘리퍼 내부로 주행풍을 유입시켜 디스크 로터와 브레이크 패드의 마찰로 인한 열을 냉각시켜 제동성능 향상을 기대할 수 있는 브레이크 에어덕트 및 이를 포함하는 브레이크 시스템에 관한 것이다.

브레이크(제동장치)는 운행중인 차량을 정지시키거나 멈춰있는 차량을 계속 정지할 수 있도록 하는 장치이다. 차량에 사용되는 브레이크는 여러 종류가 있지만. 현대에 생산되는 자동차는 대부분 유압을 사용하는 마찰식 브레이크 시스템을 사용하여 마찰력을 이용해 자동차의 운동에너지를 열에너지로 변환하고 이를 대기 중으로 방출하는 방식으로 제동한다. 마찰식 브레이크 시스템은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫째는 드럼 브레이크 둘째는 디스크 브레이크이다. 드럼 브레이크의 경우 가격이 저렴하고, 구조가 단순한 장점이 있지만 마찰열이 원할히 방출되지 못하여 소형차 내지 소형트럭에 한정되어 사용된다. 디스크 브레이크는 디스크 로터가 차량의 휠과 연결되어 함께 회전하며 브레이크 디스크에 브레이크 패드를 유압으로 가압하여 회전중인 디스크를 멈추는 캘리퍼 등을 포함하는 브레이크 시스템으로 구성되고, 대부분의 차량에 채택되어 사용되고 있다. 하지만 디스크 브레이크는 디스크 로터와 디스크 패드가 직접 마찰되며 작동하기에 마찰로 인한 열에 의한 문제점이 발생된다. 디스크 로터에 지속적으로 열이 발생되면 열팽창으로 인해 디스크 로터가 열팽창하고 이로 인해 차체가 진동(떨림)하며 운전자의 핸들까지 전해져 피로감을 느끼게 되고, 디스크 로터와 브레이크 패드에 지속적인 열누적으로 재질이 변형되거나 구조력이 약해지며 마찰력이 저하되므로 최종적으로 차량의 제동성능에 영향을 미치게 된다. 이를 해결하기 위해 한국등록특허공보 제 10-0466132호 ("디스크브레이크 냉각장치" 2004.06.01.)에 개시된 바와 같이 디스크 브레이크에 별도의 냉각장치를 부가하거나 한국등록특허공보 제 10-1051408호 ("내부 냉각 채널을 갖는 세라믹 브레이크 디스크 로터의 제조방법" 2010.04.08.)에 개시된 바와 같이 디스크 로터 재질과 형상을 통해 냉각효율을 높이는 방법 및 한국공개특허공보 제 10-2002-0047376호 ("자동차용 디스크브레이크의 냉각방법" 2000.12.13.)에 개시된 바와 같이 에어덕트로 주행풍을 브레이크로 유입시켜 디스크 로터를 냉각시키는 방법을 사용하고 있다. 하지만 상기된 선행문헌과 같은 발명이나 기술들은 고급차량 또는 스포츠카에는 제공되고 있거나, 설치되더라도 해당 차량에만 사용 할 수 있는 형태로 설치된다. 따라서 대부분의 차량은 사용할 수 없고, 설치되더라도 차량의 크기 및 형상에 따라 해당 차량에만 적용 할 수 있는 문제점이 발생한다.

1. 한국등록특허공보 제 10-0466132호 ("디스크브레이크 냉각장치" 2004.06.01.) 2. 한국등록특허공보 제 10-1051408호 ("내부 냉각 채널을 갖는 세라믹 브레이크 디스크 로터의 제조방법" 2010.04.08.) 3. 한국공개특허공보 제 10-2002-0047376호 ("자동차용 디스크브레이크의 냉각방법" 2000.12.13.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 브레이크 시스템에서 발생되는 발열을 냉각하기 위해 주행풍을 캘리퍼 내부까지 유입시키는 브레이크 에어덕트를 제공하고, 차량의 크기와 종류에 상관없이 단순 부착만으로 브레이크 냉각 시스템을 구축할 수 있는 브레이크 에어덕트 및 브레이크 시스템을 제공하는 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 브레이크 에어덕트는 브레이크 캘리퍼, 브레이크 브라켓을 포함하는 브레이크 시스템에 탈부착되는 브레이크 에어덕트에 있어서, 주행풍이 유입되는 유입부; 주행풍이 상기 브레이크 캘리퍼 내부로 유입되도록 토출하는 토출부; 상기 유입구와 상기 토출구 사이에 개재되어 유입되는 주행풍에 브레이크 캘리퍼 내부 방향으로 주행풍에 방향성을 부여하는 몸체부; 및 상기 토출부의 외곽방향으로 연장되어 브레이크 브라켓과 결합 가능한 하나 이상의 천공부를 포함하는 부착부;를 포함한다.

또한, 상기 몸체부는 상기 유입부와 상기 토출부를 상측에서 연결하는 상부몸체; 상기 유입부와 상기 토출부를 하측에서 연결하는 하부몸체;를 포함하고, 상기 유입부에서 상기 토출부까지 세로길이보다 가로길이가 점차 늘어나는 형상으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부몸체는 상기 토출부로 토출되는 주행풍을 분산하는 분산블레이드가 하나 이상 배치되되, 상기 상부몸체에서 연장되어 상기 하부몸체와 소정거리 이격된 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부몸체는 상기 토출부 방향 상측으로 변곡되는 변곡부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기된 브레이크 에어덕트를 포함하는 본 발명의 브레이크 시스템은 디스크 로터; 상기 디스크 로터의 일정영역을 감싸며 상기 디스크 로터와 마찰을 일으키도록 브레이크 패드를 가압하는 브레이크 캘리퍼; 일측면이 차량의 로어암에 고정되고, 적어도 한 면이 상기 브레이크 캘리퍼에 고정되는 브레이크 브라켓; 및 상기 브레이크 브라켓의 일측면에 고정되고, 상기 브레이크 캘리퍼 내부로 주행풍을 유입시키는 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 브레이크 에어덕트;를 포함한다.

여기서, 상기 브레이크 브라켓은 차량의 로어암과 결합되는 로어암결합부; 상기 브레이크 캘리퍼와 결합되는 캘리퍼결합부; 및 상기 브레이크 에어덕트와 결합되는 에어덕트결합부;를 포함하되, 상기 캘리퍼결합부는 상기 로어암결합부의 양 옆에서 상측으로 돌출 형성되어 요입부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

더 나아가, 상기 브레이크 브라켓은 상기 요입부는 상기 브레이크 에어덕트에서 주행풍이 토출되는 토출부의 형상과 대응되는 형상의 유로로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 따른 본 발명의 브레이크 에어덕트 및 브레이크 시스템은 장착되는 차량의 제동 시 주행풍을 브레이크 캘리퍼 내부의 열발생 위치로 유입시켜 디스크 로터와 브레이크 패드의 마찰로 인해 발생되는 열을 보다 효율적으로 냉각하며 동시에 디스크 로터가 흡열된 가열공기를 분산시키며 브레이크 시스템을 냉각하고, 브레이크 냉각시스템이 기본적으로 제공되지 않는 차량에 단순한 부착만으로 냉각시스템을 획득할 수 있어 브레이크 시스템의 수명 및 제동성능 향상에 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 브레이크 에어덕트를 나타낸 사시도 및 단면도.
도 2는 본 발명의 브레이크 에어덕트와 결합되는 브레이크 시스템을 나타낸 사시도 및 분해사시도.
도 3은 본 발명의 브레이크 에어덕트 및 브레이크 브라켓을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 브레이크 에어덕트 및 브레이크 시스템에 유입되는 주행풍이 도시된 단면도.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 브레이크 에어덕트(100)는 유입부(110), 토출부(120), 몸체부(130) 및 부착부(140)를 포함한다. 각 부에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 1(a)에 도시된 바와 같이 상기 유입부(110)는 차량의 주행 중 차량을 향해 불어오는 주행풍을 유입받는 역할을 한다. 주행풍이 주로 발생되는 차량 전면부 또는 차량 하면부에서 별도의 주행풍 수집을 위한 입구를 마련하고, 수집된 주행풍을 배관 또는 호스를 통해 상기 유입부(100)와 결합하여 주행풍을 유입받는 것이 바람직하다. 도면상에서는 상기 유입부(110)가 원 형상으로 형상되어있지만 그 형상에 제한이 없음은 물론이다.

상기 토출부(120)는 유입부(110)에서 유입받은 주행풍이 브레이크 시스템, 자세하게는 브레이크 캘리퍼 내부로 유입되어 마찰로 인한 열이 발생되는 브레이크 패드 위치로 주행풍이 토출되는 곳이다. 상기 토출부(120)는 브레이크 캘리퍼의 내부로 향하도록 형성되되, 마찰열이 주로 발생되는 브레이크 패드의 가로길이에 대응되는 형상으로 형성되는 일실시예를 가질 수 있고, 경우에 따라 유입부(110)의 면적보다 상기 토출부(120)의 면적을 작게 형성하여 유입되는 주행풍의 속도를 올려 토출할 수 있는 일실시예를 추가적으로 가질 수 있다.

상기 몸체부(130)는 유입부(110)와 토출부(120)를 연결하는 역할을 한다. 더 나아가 유입부(110)에서 유입되는 주행풍에 방향성을 부여하여 보다 브레이크 캘리퍼 내부로 유입될 수 있도록 하는 역할을 한다. 브레이크 캘리퍼 내부로 주행풍에 방향성을 부여하는 방법은 도 1(b) 및 도 1(c)의 설명에서 다루고자한다.

상기 부착부(140)는 토출부(140)의 외곽방향으로 연장 형성되어 브레이크 브라켓과 결합되어 상기 브레이크 에어덕트(100)가 차량 주행 중 지속적으로 주행풍을 브레이크 시스템으로 공급하도록 고정되는 역할을 한다. 상기 부착부(140)는 하나 이상의 천공부(141)를 포함하고, 상기 천공부(141)에 별도의 결합부재로 상기 브레이크 에어덕트(100)와 브레이크 브라켓에 고정되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 결합부재는 볼트와 너트 등 상기 브레이크 에어덕트(100)를 탈착할 수 있는 부재로 사용하는 것이 바람직하다.

도 1(b) 및 도 1(c)에 도시된 바와 같이 상기 브레이크 에어덕트(100)의 단면을 참조하여 몸체부(130)의 상세구성요소인 상부몸체(131), 하부몸체(132), 변곡부(132-1) 및 분산블레이드(133)를 설명하면 다음과 같다.

상기 상부몸체(131)는 유입부(110)와 토출부(120)를 상측에서 연결하는 역할을 한다. 상기 상부몸체(131)는 분산블레이드(133)를 포함하여 형성된다.

상기 분산블레이드(133)는 상기 분산블레이드(133)는 유입부(110)로 유입되는 주행풍에 방향성을 부여하는 역할을 하도록 상부몸체(131)에 적어도 하나 이상 배치되고, 상부몸체(131)에서 연장되어 하부몸체(132)와 소정거리 이격되도록 배치된다. 자세하게는 토출부(120)가 브레이크 패드와 대응되도록 소정너비를 가지기 때문에 토출부(120)를 통해 토출되는 주행풍이 골고루 분산하도록 하는 역할을 한다.

상기 하부몸체(132)는 유입부(110)와 토출부(120)를 하측에서 연결하는 역할을 한다. 상기 하부몸체(132)는 상기 토출부(120)방향 상측으로 변곡되는 변곡부(132-1)를 포함하여 형성된다.

상기 변곡부(132-1)은 상기 하부몸체(132)가 유입부(110)에서 토출부(120)로 향하는 주행풍이 보다 브레이크 캘리퍼 내부로 침투할 수 있도록 상기 변곡부(132-1)가 형성되어 주행풍에 방향성을 부여한다. 이때 상기 분산블레이드(133)가 상기 변곡부(132-1)를 통과하는 주행풍에 간섭되지 않도록 상기 하부몸체(132)와 소정거리 이격되는 것이 바람직하다. 상기 변곡부(132-1)는 유입되는 주행풍에 의해 와류가 발생되지 않는 범위의 각도를 가지는 것이 바람직하다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 브레이크 에어덕트(100)를 포함하는 브레이크 시스템(1000)은 브레이크 에어덕트(100), 브레이크 브라켓(200), 브레이크 캘리퍼(300) 및 디스크로터(400)를 포함한다. 각 구성요소에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 2(a) 및 도 2(b)에 도시된 바와 같이 상기 브레이크 에어덕트(100)는 도 1에 설명된 내용과 중복되는 내용은 생략하도록 한다. 상기 브레이크 에어덕트(100)는 브레이크 브라켓(200)에 결합되어 브레이크 캘리퍼(300)와 브레이크 브라켓(200)이 형성하는 유로로 주행풍을 유입시키는 역할을 한다.

상기 브레이크 브라켓(200)은 일측면이 차량의 로어암에 고정되고, 적어도 한 면이 브레이크 캘리퍼(300)에 고정되어 브레이크 캘리퍼(300)가 디스크로터(400)상에 배치되도록 한다. 더 나아가 상기 브레이크 브라켓(200)의 일측면에 상기 브레이크 에어덕트(100)가 결합된다. 따라서 상기 브레이크 브라켓(200)은 브레이크 에어덕트(100)에서 유입되는 주행풍이 유입되도록 상기 브레이크 캘리퍼(300)와 소정영역의 유로를 형성하는 것이 바람직하다. 상기 브레이크 브라켓(200)의 자세한 구성요소는 도 4의 설명에서 다루고자 한다.

상기 브레이크 캘리퍼(300)은 디스크로터(400)의 일정영역을 감싸도록 배치되고, 디스크로터(400) 방향으로 브레이크 패드(310)을 가압하여 디스크로터와 브레이크 패드(310)를 서로 마찰시킨다. 상기 브레이크 패드(310)의 위치와 브레이크 브라켓(200)의 유로 및 브레이크 에어덕트(100)의 토출부(120)는 유입되는 주행풍이 발열위치에 도달하도록 서로 정렬되는 것이 바람직하다.

상기 디스크로터(400)는 차량의 휠과 연결되어 함께 회전하며 차량 제동 시 브레이크 캘리퍼(300)에 의해 마찰력을 제공받아 상기 디스크로터(400)의 회전력을 감소시킨다. 상기 디스크로터(400)는 마찰열에 의한 방열구조와 열처리 또는 카본소재 등의 코팅으로 제동력 향상과 방열에 유리한 구조를 가지는 것이 바람직하다.

도 3을 참조하여 본 발명의 브레이크 에어덕트(100) 및 브레이크 브라켓(200)을 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 3(a) 및 도 3(b)에 도시된 바와 같이 상기 브레이크 브라켓(200)은 로어암결합부(210), 캘리퍼결합부(220) 및 에어덕트결합부(230)를 포함한다.

상기 로어암결합부(210)는 차량의 로어암과 결합되어 브레이크 캘리퍼(300)를 고정시키는 역할을 하고, 상기 캘리퍼결합부(220)는 브레이크 캘리퍼(300)와 결합되어 디스크 로터(400) 상에 배치되도록 하며 상기 에어덕트결합부(230)는 상기 브레이크 에어덕트(100)가 결합되어 주행풍을 브레이크 캘리퍼(300)내부로 유입시키는 역할을 한다. 여기서 상기 캘리퍼 결합부(220)가 상기 로어암 결합부(210)의 양 옆에서 상측으로 돌출 형성되어 소정 영역의 요입부가 형성되고, 상기 캘리퍼결합부(220)가 브레이크 캘리퍼(300)와 결합되며 형성하는 틈새부가 상기 브레이크 에어덕트(100)에서 유입되는 주행풍의 유로로 사용된다. 이때 상기 요입부의 형상이 주행풍에 방향성을 부여할 수 있도록 소정각도로 형성되는 일실시예를 가질 수도 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 브레이크 에어덕트(100)에 의해 브레이크 시스템(1000)이 냉각되는 과정을 자세하게 설명하면 다음과 같다.

브레이크 에어덕트(100)까지 유로를 형성하는 호스(10)로 차량을 향해 불어오는 주행풍을 수집하여 전달한다. 이후 브레이크 에어덕트(100)에 의해 주행풍에 방향성이 부여되고, 주행풍이 토출된다. 이후, 브레이크 브라켓(200)과 브레이크 캘리퍼(300)의 결합에 따라 형성되는 유로로 주행풍이 유입되고, 회전중인 디스크 로터(400)와 브레이크 패드(310)에 의한 마찰열이 일어나는 부위에 주행풍이 분사되게 된다. 발열위치에서 유입된 주행풍은 공랭을 통해 발생된 열을 흡열하고, 브레이크 캘리퍼(300)의 내부를 순환하며 잔열까지 머금게 된다. 이후, 디스크 로터(400)의 회전력과 흡열된 공기의 점성에 의해 함께 과열공기는 브레이크 시스템(1000)의 외부로 방열된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명을 하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1000 : 브레이크 시스템 100 : 브레이크 에어덕트
110 : 유입부 120 : 토출부
130 : 몸체부 131 : 상부몸체
132 : 하부몸체 132-1 : 변곡부
133 : 분산블레이드 140 : 부착부
141 : 천공부 200 : 브레이크 브라켓
300 : 브레이크 캘리퍼 310 : 브레이크 패드
400 : 디스크 로터 10 : 호스
20 : 주행풍 30 : 과열공기

Claims (8)

1. 브레이크 캘리퍼, 브레이크 브라켓을 포함하는 브레이크 시스템에 탈부착되는 브레이크 에어덕트에 있어서,
   주행풍이 유입되는 유입부;
   주행풍이 상기 브레이크 캘리퍼 내부로 유입되도록 토출하는 토출부;
   상기 유입구와 상기 토출구 사이에 개재되어 유입되는 주행풍에 브레이크 캘리퍼 내부 방향으로 주행풍에 방향성을 부여하는 몸체부; 및
   상기 토출부의 외곽방향으로 연장되어 브레이크 브라켓과 결합 가능한 하나 이상의 천공부를 포함하는 부착부;
   를 포함하는 브레이크 에어덕트.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 몸체부는
   상기 유입부와 상기 토출부를 상측에서 연결하는 상부몸체;
   상기 유입부와 상기 토출부를 하측에서 연결하는 하부몸체;를 포함하고,
   상기 유입부에서 상기 토출부까지 세로길이는 줄어들고 가로길이는 점차 늘어나는 형상으로 연결되는 것을 특징으로 하는 브레이크 에어덕트.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 상부몸체는
   상기 토출부로 토출되는 주행풍을 분산하는 분산블레이드가 하나 이상 배치되되, 상기 상부몸체에서 연장되어 상기 하부몸체와 소정거리 이격된 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 에어덕트.
   
4. 제 2항에 있어서, 상기 하부몸체는
   상기 토출부 방향 상측으로 변곡되는 변곡부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 에어덕트.
   
5. 제 2항에 있어서, 상기 하부몸체는
   상기 토출부 방향 상측으로 변곡되는 변곡부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 에어덕트.
   
6. 디스크 로터;
   상기 디스크 로터의 일정영역을 감싸며 상기 디스크 로터와 마찰을 일으키도록 브레이크 패드를 가압하는 브레이크 캘리퍼;
   일측면이 차량의 로어암에 고정되고, 적어도 한 면이 상기 브레이크 캘리퍼에 고정되는 브레이크 브라켓; 및
   상기 브레이크 브라켓의 일측면에 고정되고, 상기 브레이크 캘리퍼 내부로 주행풍을 유입시키는 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 브레이크 에어덕트;
   를 포함하는 브레이크 시스템;
   
7. 제 6항에 있어서, 상기 브레이크 브라켓은
   차량의 로어암과 결합되는 로어암결합부;
   상기 브레이크 캘리퍼와 결합되는 캘리퍼결합부; 및
   상기 브레이크 에어덕트와 결합되는 에어덕트결합부;를 포함하되,
   상기 캘리퍼결합부는 상기 로어암결합부의 양 옆에서 상측으로 돌출 형성되어 요입부를 형성하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
   
8. 제 7항에 있어서, 상기 브레이크 브라켓은
   상기 요입부는 상기 브레이크 에어덕트에서 주행풍이 토출되는 토출부의 형상과 대응되는 형상의 유로로 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.

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