KR20230099667A - 드래그 저감 구조를 갖는 상용차용 디스크 브레이크 - Google Patents

드래그 저감 구조를 갖는 상용차용 디스크 브레이크 Download PDF

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KR20230099667A
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김승엽
유창희
하동진
오경현
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상신브레이크주식회사
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Abstract

본 발명은 드래그 저감(drag reduction) 구조를 갖는 상용차용 디스크 브레이크에 관한 것이다. 본 발명의 상용차용 디스크 브레이크는 브레이크 디스크를 수용하며, 위치적으로 고정된 브레이크 캐리어에 설치된 슬라이딩 캘리퍼(sliding caliper) 형태이고, 반작용 측에 브리지(bridge)를 갖는 브레이크 캘리퍼와, 상기 브레이크 캘리퍼 내에 설치되고, 공압 챔버에서 생성된 압력에 의해 상기 브레이크 디스크에 압력을 가하며, 각각 해당 패드 캐리어 플레이트에 고정되는 작용측 브레이크 패드 및 반작용측 브레이크 패드와, 제동에 의한 변이와 제동의 해제 후에 상기 브레이크 캘리퍼가 리셋되도록 하는 스프레딩 장치(spreading device)를 구비한다. 상기 브리지는 상기 공압 챔버의 압력에 의해 상기 반작용측 브레이크 패드를 상기 브레이크 디스크로 이동시킨다. 상기 스프레딩 장치는 공기를 상기 반작용층 브레이크 패드의 패드 캐리어 플레이트에 분사하여 상기 브리지와 상기 반작용층 브레이크 패드 사이의 거리를 증가시킨다.

Description

드래그 저감 구조를 갖는 상용차용 디스크 브레이크{Disc brake for commercial vehicle with drag reduction structure}
본 발명은 상용차용 디스크 브레이크에 관한 것으로서, 특히 드래그 저감(drag reduction) 구조를 갖는 상용차용 디스크 브레이크에 관한 것이다.
슬라이딩 캘리퍼-브레이크(sliding-caliper brake)로 알려진 종래의 디스크 브레이크에서 제동이 이루어지는 경우에, 공압식 또는 전기 모터식의 제동력 인가 장치에 의해 작용측 브레이크 패드가 차량측 브레이크 디스크를 가압한다. 제동 과정이 추가로 진행되면, 브레이크 캘리퍼는 브레이크 디스크에 대해 상대적으로 작용측 브레이크 패드의 작용 방향과 반대 방향으로 움직임으로써 반작용측 브레이크 패드를 당겨서 브레이크 디스크의 다른 측을 가압하도록 한다.
종래의 디스크 브레이크에서 제동이 해제되더라도 브레이크 캘리퍼는 제동시의 위치를 유지한다. 따라서 작용측 브레이크 패드(또는 내측 패드)는 제동 해제시에 피스톤의 움직임에 의하여 브레이크 디스크와 잔여 접촉이 없지만, 반작용측 브레이크 패드(또는 외측 패드)는 브레이크 디스크와 잔여 접촉이 있어 드래그(drag) 현상이 일어난다. 이로 인해 주행시에 발생하는 브레이크 패드의 잔류 연마 토크(residual rubbing torque)는 연비를 높일 뿐만 아니라 관련 부품들, 즉 브레이크 디스크와 브레이크 패드의 수명 감소로 이어지기 때문에 바람직하지 않다.
일반적으로 주행시에 예를 들어, 브레이크 디스크의 흔들림과 곡선 주행시의 진동과 횡가속도에 의해 브레이크 패드는 약간 해제된다. 하지만 이러한 효과가 전술한 잔류 연마 토크를 효과적으로 저지하기에 충분하지 않다.
이러한 문제를 해결하기 위해, DE102007001213(특허문헌 1)에 디스크 브레이크가 복귀 장치(resetting device)를 갖는 디스크 브레이크가 개시되어 있다. 특허문헌 1에 개시되어 있는 복귀 장치는 브레이크 캘리퍼가 브레이크 캐리어 상에 이동 가능하게 유지되는 가이드 빔(guide beam)에 설치된다. 복귀 장치는 브레이크 캘리퍼가 원래의 상태로 이동하도록 하는 탄성 수단을 가지고 있다. 하지만 이러한 복귀 장치는 부품 공차와 부품 변형의 경우에 중형차에서 제대로 동작하지 않을 수 있다.
US2014/0339026A1(특허문헌 2)는 제동시에 에너지를 저장하는 6개 이상의 나선형 루프를 구비하며, 제동이 해제되면 바로 브레이크 패드를 뒤로 끄는 예압 장치(preload device)를 개시한다. 하지만 브레이크 캘리퍼가 부유식 캘리퍼(floating caliper)이고 슬라이딩식 캘리퍼가 아니므로 승용차에는 적합하지만 상용차에는 적합하지 않다.
DE102007001213(공개일자 : 2008.07.10; 발명의 명칭 : Disc brake, especially for a utility vehicle) US2014/0339026A1(공개일자 : 2014-11-20; 발명의 명칭 : Coiled spreader spring)
따라서 본 발명은 구조가 간단하고 저렴한 수단으로 브레이크 패드 및 브레이크 디스크의 수명을 증가시키고, 또한 운영 비용을 낮출 수 있는 상용차용 디스크 브레이크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상용차용 디스크 브레이크에 있어서, 브레이크 디스크를 수용하며, 위치적으로 고정된 브레이크 캐리어에 설치된 슬라이딩 캘리퍼(sliding caliper) 형태이고, 반작용 측에 브리지(bridge)를 갖는 브레이크 캘리퍼와, 상기 브레이크 캘리퍼 내에 설치되고, 공압 챔버에서 생성된 압력에 의해 상기 브레이크 디스크에 압력을 가하며, 각각 해당 패드 캐리어 플레이트에 고정되는 작용측 브레이크 패드 및 반작용측 브레이크 패드와, 제동에 의한 변이와 제동의 해제 후에 상기 브레이크 캘리퍼가 리셋되도록 하는 스프레딩 장치(spreading device)를 구비하고, 상기 브리지는 상기 공압 챔버의 압력에 의해 상기 반작용측 브레이크 패드를 상기 브레이크 디스크로 이동시키며, 상기 스프레딩 장치는 공기를 상기 반작용층 브레이크 패드의 패드 캐리어 플레이트에 분사하여 상기 브리지와 상기 반작용층 브레이크 패드 사이의 거리를 증가시키는 것을 일 양태로 한다.
바람직하게는, 상기 스프레딩 장치는 상기 공압 챔버로부터 제공된 공기를 사용한다.
바람직하게는, 상기 스프레딩 장치는 상기 브리지에 형성된 공기 포켓과, 상기 공압 챔버의 공기를 상기 공기 포켓에 공급하는 공압 튜브를 구비한다.
바람직하게는, 상기 디스크 브레이크는, 상기 작용측 브레이크 패드의 패드 캐리어 플레이트와 상기 반작용측 브레이크 패드의 패드 캐리어 플레이트 사이가 멀어지도록 설치되는 스프링 암을 더 구비한다.
전술한 구조의 본 발명에 의하면 구조가 간단하고 저렴한 수단으로 브레이크 패드 및 브레이크 디스크의 수명을 증가시키고, 또한 운영 비용을 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 예시적인 상용차용 디스크 브레이크의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 상용차용 디스크 브레이크의 단면을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 상용차용 디스크 브레이크의 구성을 설명하는의 단면도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명이 적용되는 예시적인 상용차용 디스크 브레이크(100)의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 상용차용 디스크 브레이크(100)의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 디스크 브레이크(100)는 브레이크 캘리퍼(102), 브레이크 패드(108, 110), 스프레딩 장치(120)를 구비한다.
브레이크 캘리퍼(102)는 브레이크 디스크(104)를 수용하며, 위치적으로 고정된 브레이크 캐리어(도시되지 않음)에 설치된 슬라이딩 캘리퍼(sliding caliper) 형태이다. 브레이크 캘리퍼(102)는 반작용 측에 브리지(bridge)(103)를 구비한다.
작용측 브레이크 패드(108)는 패드 캐리어 플레이트(112)에 고정되고, 반작용측 브레이크 패드(110)는 패드 캐리어 플레이트(114)에 고정된다. 브레이크 패드(108, 110)는 브레이크 캘리퍼(102) 내에 설치되고, 제동 시에 공압 챔버(106)에서 생성된 압력에 의해 브레이크 디스크(104)에 압력을 가한다.
브리지(103)는 제동시에 공압 챔버(106)에서 생성된 압력을 전달받아 반작용측 브레이크 패드(110)의 패드 캐리어 플레이트(114)를 압박하여 반작용측 브레이크 패드(110)를 브레이크 디스크(104)로 이동시킨다.
스프레딩 장치(spreading device)(120)는 제동에 의한 변이와 제동의 해제 후에 브레이크 캘리퍼(102)가 리셋되도록 한다. 본 실시예에서 스프레딩 장치(120)는 공기 포켓(122)과 공압 튜브(124)를 구비한다. 공기 포켓(122)은 브리지(103)에 형성된다. 공압 튜브(124)는 공압 챔버(106)의 공기를 공기 포켓(122)에 공급한다. 공기 포켓(122)은 패드 캐리어 플레이트(114)를 향하는 쪽으로 공기 노즐(126)을 구비한다. 공압 챔버(106)로부터 공압 튜브(124)를 통해 제공된 공기는 공기 포켓(122)에 수용되고, 공기 노즐(126)를 통해 반작용층 브레이크 패드(110)의 패드 캐리어 플레이트(114)의 후면에 분사되어 브리지(103)와 반작용층 브레이크 디스크(104) 사이의 거리(L)가 멀어지도록 한다. 이로써 반작용측 브레이크 패드(110)는 브레이크 디스크(104)의 반작용측으로부터 쉽게 분리될 수 있게 되고, 반작용측 브레이크 패드(110)와 브레이크 디스크(104) 사이의 잔여 접촉을 줄여 드래그를 저감하게 된다.
한편, 공압 챔버(106)는 단면적이 공기 포켓(122)보다 현저히 크므로 공기 포켓(122)은 공압 챔버(106)에 비해 상대적으로 공기 유동 저항이 매우 크므로 제동시에 공기 펌프(도시되지 않음)로부터 제공되는 공기는 대부분 공압 챔버(106)로 제공되며, 공기 포켓(122)으로 거의 누설되지 않는다. 제동 해제시에 공기 펌프(도시되지 않음)로부터 공압 챔버(106)로 공기가 공급되지 않으면 공압 챔버(106)에 잔류하는 공기는 공기 포켓(122)으로 흐르게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 상용차용 디스크 브레이크(200)의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 디스크 브레이크(200)는 작용측 브레이크 패드의 패드 캐리어 플레이트(202)와 반작용측 브레이크 패드의 패드 캐리어 플레이트(204) 사이가 멀어지도록 설치되는 스프링 암(spring arm)(206)을 구비한다. 스프링 암(206)은 드래그 저감 효과를 증대시킨다. 다른 구성요소들은 도 1과 도 2를 참조하여 설명한 디스크 브레이크(100)와 구성 및 작용이 실질적으로 동일하다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기재된 “포함하다”, “구성하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 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.
100, 200 : 디스크 브레이크
102 : 브레이크 캘리퍼
104 : 브레이크 디스크
106 : 공압 챔버
108 : 작용측 브레이크 패드
110 : 반작용측 브레이크 패드
112, 114, 202, 204 : 패드 캐리어 플레이트
120 : 스프레딩 장치
122 : 에이 포켓
124 : 공압 튜브
126 : 공기 노즐
206 : 스프링 암

Claims (3)

  1. 상용차용 디스크 브레이크에 있어서,
    브레이크 디스크를 수용하며, 위치적으로 고정된 브레이크 캐리어에 설치된 슬라이딩 캘리퍼(sliding caliper) 형태이고, 반작용 측에 브리지(bridge)를 갖는 브레이크 캘리퍼와,
    상기 브레이크 캘리퍼 내에 설치되고, 공압 챔버에서 생성된 압력에 의해 상기 브레이크 디스크에 압력을 가하며, 각각 해당 패드 캐리어 플레이트에 고정되는 작용측 브레이크 패드 및 반작용측 브레이크 패드와,
    제동에 의한 변이와 제동의 해제 후에 상기 브레이크 캘리퍼가 리셋되도록 하는 스프레딩 장치(spreading device)를 구비하고,
    상기 브리지는 상기 공압 챔버의 압력에 의해 상기 반작용측 브레이크 패드를 상기 브레이크 디스크로 이동시키며,
    상기 스프레딩 장치는 공기를 상기 반작용층 브레이크 패드의 패드 캐리어 플레이트에 분사하여 상기 브리지와 상기 반작용층 브레이크 패드 사이의 거리를 증가시키는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스프레딩 장치는 상기 공압 챔버로부터 제공된 공기를 사용하는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디스크 브레이크는, 상기 작용측 브레이크 패드의 패드 캐리어 플레이트와 상기 반작용측 브레이크 패드의 패드 캐리어 플레이트 사이가 멀어지도록 설치되는 스프링 암을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크.
KR1020220182769A 2021-12-27 2022-12-23 드래그 저감 구조를 갖는 상용차용 디스크 브레이크 KR20230099667A (ko)

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DE102007001213(공개일자 : 2008.07.10; 발명의 명칭 : Disc brake, especially for a utility vehicle)
US2014/0339026A1(공개일자 : 2014-11-20; 발명의 명칭 : Coiled spreader spring)

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