KR20230133781A - 브레이크 피스톤 및 이를 포함하는 브레이크 캘리퍼 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 디스크 브레이크 조립체용 브레이크 피스톤(14)에 관한 것으로서, 브레이크 피스톤(14)은, 길이방향 축(L)을 따라 연장되는 적어도 부분적으로 중공의 본체 부분(28); 길이방향 축(L)에 대하여 경사져 연장되며 반경방향 외측 환형 부분(36)을 갖는 단부면 부분(34); 및 브레이크 피스톤(14)의 내면에 제공된 원주방향으로 연장되는 내측 홈(40)을 포함하고, 내측 홈(40)과 단부면 부분(34) 사이의 축방향 거리는 브레이크 피스톤(14)의 축방향 길이(L)의 0% 내지 25%이다.
본 발명은 또한, 이러한 브레이크 피스톤(14)을 포함하는 브레이크 캘리퍼 장치(12)에 관한 것이다.

Description

브레이크 피스톤 및 이를 포함하는 브레이크 캘리퍼 장치{BRAKE PISTON AND BRAKE CALIPER ARRANGEMENT }

본 발명은 차량 디스크 브레이크 조립체용 브레이크 피스톤 및 각각의 브레이크 피스톤을 포함하는 브레이크 캘리퍼 장치에 관한 것이다. 차량은 특히 자동차, 트럭, 또는 버스와 같은 도로 차량일 수 있다.

브레이크 피스톤은, 브레이크 캘리퍼에 수용되고 브레이크를 활성화 및 비활성화하기 위해 브레이크 패드에 작용하는 변위가능한 부재이다. 브레이크 피스톤과 브레이크 패드의 상호작용은 여러 가지 이유로 끽끽거리는 소리와 같은 소음 및 진동을 유발할 수 있는 것으로 알려져 있다. 이는 브레이크 성능과 승객의 편안함 때문에 바람직하지 않을 수 있다. 진동과 소음의 통상적인 원인은 브레이크 피스톤과 브레이크 패드 간의 높은 마찰력 및 상대적 이동일 수 있다.

더 정확하게, 브레이크 시스템과 차축 시스템의 다른 부품들이 진동을 시작하게 하는 브레이크 패드와 브레이크 디스크 간의 마찰로 인해 끽끽거리는 소음이 나타날 수 있다. 소정의 조건(마찰 정도, 인가되는 브레이크 압력, 온도)에서, 전체 브레이크 시스템은, 서로 가깝지만 상이한 방향으로의 소정의 주파수들에서 진동하게 된다. 이들 진동 모드는 결합되어 복합 모드(불안정 모드)를 생성할 수 있다. 특히 이러한 복합 모드에서 큰 표면을 갖는 구성요소들, 예를 들어, 브레이크 디스크와 캘리퍼의 진동은 원하지 않는 음파(끽끽거리는 소리)의 생성 및 확산으로 이어질 수 있다.

더욱더 정확하게, 이러한 소음의 통상적인 원천은 다음과 같이 설명될 수 있다. 소정의 브레이크 부하에서, 브레이크 구성요소 내의 물리적 파라미터가 변하며, 특히 라이닝과 디스크 간의 마찰 계수가 증가할 수 있다. 증가하는 마찰과 환경 조건(온도, 습도, 속도 등)의 기능으로서, 디스크 브레이크 조립체 내에서 안정적이거나 불안정할 수 있는 특정 흔들림(flutter) 진동이 발생한다. 서로 상대적으로 이동하는 차량 브레이크 조립체의 구성요소들은 (예를 들어, 법선 방향 및 접선 방향으로) 흔들거리기 시작한다. 이러한 현상은 동일한 주파수로 밀려나는 전체 디스크 브레이크 조립체의 적어도 두 개의 진동 모드로 이어져, 흔들림 불안정성이 발생한다. 브레이크 패드와 브레이크 디스크 간의 높은 수준의 비선형 마찰로 인한 자체 자극된(self-excited) 진동은 흔들림 불안정성을 증가시킨다. 인접하는 진동 모드들은, 마찰 계수가 증가함에 따라 더 가까워지고, 주파수 균일성으로 인해 병합(상호작용)될 수 있다. 이것은 두 개 이상의 시스템 모드가 주파수는 거의 동일하지만 상이한 위상에서 진동하는 모드 결합으로 알려져 있다. 이러한 모드들의 상호작용을 통해, 디스크 브레이크 조립체의 두 개 이상의 구성요소 간의 각 진동 주기에 있어서 에너지가 마찰 계면에서 제공된다. 계면에서의 이러한 에너지 교환은, 충분히 큰 진폭에 도달할 때 삐걱거리는 소음으로 불쾌하게 기록되는 불안정하거나 복잡한 진동으로 이어진다.

이러한 소음을 제한하기 위해, 브레이크 패드에 대면하는 브레이크 피스톤의 단부면과 브레이크 패드 사이에 배열되는 소위 심(shim)들을 제공하는 것이 알려져 있다. 각각의 예는 US 8348025 B2에서 찾을 수 있다. 이러한 심은, 브레이크 패드로부터 브레이크 캘리퍼로 그리고 브레이크 캘리퍼에 연결된 추가 구성요소로의 진동 전달을 감쇠시키는 역할을 한다.

기타 조치는, 예를 들어, 브레이크 패드의 마찰 재료 내에 챔퍼 또는 슬롯을 제공하는 것, 브레이크 패드의 마찰 재료와 백 플레이트 사이에 제공되는 하층을 적응시키거나 진동하기 쉬운 구성요소에 질량을 추가하는 것을 포함한다.

이들 해결책은 소음과 진동을 어느 정도 제한하는 데 도움이 될 수 있지만, 여전히 개선의 여지가 있다. 또한, 추가 심을 제공하면 비용과 복잡성이 증가한다.

따라서, 본 발명의 목적은 제동 동안 브레이크 패드에 작용할 때 소음과 진동을 제한하는 데 도움이 되는 브레이크 피스톤과 브레이크 캘리퍼 장치를 제공하는 것이다.

이 목적은 본 개시내용의 독립항들에 의해 해결된다. 유리한 실시예들은 종속항들 및 상세한 설명에 기재되어 있다.

이에 따라, 차량 디스크 브레이크 조립체용 브레이크 피스톤이 개시되며, 브레이크 피스톤은,

길이방향 축을 따라 연장되는 적어도 부분적으로 중공의 본체 부분;

길이방향 축에 대하여 경사져 연장되며 반경방향 외측 환형 부분 및 특히 개방된 중심 부분을 갖는 단부면 부분; 및

브레이크 피스톤의 내면에 제공된 원주방향으로 연장되는 내측 홈을 포함하고,

내측 홈과 단부면 부분 사이의 축방향 거리는 브레이크 피스톤의 축방향 길이의 0% 내지 25%이다.

내측 홈을 제공함으로써, 브레이크 피스톤의 구조는 원하는 진동 특성을 갖도록 의도적으로 변경되고 특히 국부적으로 약화된다. 이에 따라, 브레이크 피스톤에 국부적으로 증가된 구조적 탄성(국부적으로 내측 홈의 영역 내를 의미함)을 제공함으로써 피스톤과 브레이크 패드 간의 단단한 접촉을 피할 수 있다.

보다 구체적으로, 환형 홈은 제동 동안 브레이크 패드에 작용하여 발생하는 진동을 브레이크 피스톤이 구조적으로 감쇠시킬 수 있게 한다. 이러한 방식으로 브레이크 피스톤의 진동 능력을 국부적으로 증가시킴으로써, 다른 구성요소로 전달되는 구조적 진동의 범위가 감소될 수 있다고 정해졌다. 예를 들어, 내측 홈의 영역에서, 브레이크 피스톤은 제동 동안 브레이크 피스톤, 특히 브레이크 피스톤의 단부면 부분으로 전달되는 구조적 진동의 적어도 일부를 분산할 수 있다. 이것은 내측 홈의 상기 영역에서 국부적으로 증가되고 따라서 단부면에 인접하여 또는 단부면에서 직접적으로 증가되는 브레이크 피스톤의 탄성 변형성에 의해 달성될 수 있다.

본체 부분은 원통형일 수 있다. 본체 부분은 원형 단면을 가질 수 있다. 본체 부분은 길이방향 축에 동심원으로 연장될 수 있다. 단면은 길이방향 축을 따라 연속적일 수 있다. 본체 부분은 적어도 하나의 내측 원통형 중공 섹션을 가질 수 있다. 상기 섹션은, 예를 들어, 축방향으로 특히 단부면으로부터 본체 부분의 대향 단부를 향하여 연장될 수 있다.

본체 부분은, 길이방향 축에 대해 경사져 연장되는 적어도 하나의 폐쇄면, 예를 들어, 단부면 부분에 대해 축방향으로 반대쪽 단부에 있는 폐쇄된 베이스면을 가질 수 있다. 중공 부분은 중량 감소를 제공할 수 있는 반면, 폐쇄면은 브레이크 피스톤이 수용되는 캐비티와 주변 사이에 유압 밀봉 또는 유압 분리를 제공할 수 있다. 또한, 중공 부분은 전기식 주차 브레이크 액추에이터의 적어도 일부와 같은 추가 구성요소를 브레이크 피스톤에 수용하게 할 수 있다.

단부면은 길이방향 축에 수직으로 연장될 수 있다. 단부면은 일반적으로 아래에서 설명되는 선택적인 오목부와는 별도로 평면형 및/또는 매끄러울 수 있다. 단부면은, 제동 동안 브레이크 패드와 접촉하거나 적어도 상기 브레이크 패드에 기대도록, 예를 들어, 중간 부재와 접촉하도록 구성될 수 있다.

환형 부분은 회전 축에 대해 동심원으로 연장될 수 있다. 환형 부분은 에지 부분, 즉, 본체 부분의 축방향 단부와 병합될 수 있다. 반경방향 치수 및 특히 환형 부분의 외경은 본체 부분의 직경 및 특히 외경과 동일할 수 있다. 환형 부분은 상기 외경으로부터 반경방향 내측으로 연장될 수 있다.

예를 들어, 단부면 부분 및 특히 이의 환형 부분은 반경방향 내향 돌출 부분을 형성하거나 포함할 수 있다. 상기 부분은, 예를 들어, 본체 부분의 내면 및/또는 실린더 벽 부분에 대해 돌출될 수 있다.

환형 부분의 내경은 외경보다 적어도 10% 또는 적어도 20% 작을 수 있다. 내경은 선택적인 개방된 중심 부분의 에지 또는 원주를 형성할 수 있다. 개방된 중심 부분은 길이방향 축 및/또는 환형 부분에 대해 동심으로 연장될 수 있다. 개방된 중심 부분은 관통 구멍을 포함하거나 관통 구멍일 수 있다. 본체 부분의 중공 부분은 상기 개방된 중심 부분을 통해 접근가능할 수 있다. 개방된 중심 부분, 환형 부분, 및/또는 본체 부분은 유사한 단면 형상, 특히 원 형상을 가질 수 있다.

개방된 중심 부분이 제공되지 않으면, 중심 부분이 폐쇄될 수 있다. 환형 부분은 매끄럽게(예를 들어 단차 없이) 상기 중심 부분으로 병합될 수 있다.

내측 홈은 적어도 링의 섹션을 형성할 수 있다. 내측 홈은 내면에 반경방향 만입부를 형성할 수 있다. 홈은 원주 방향을 따라 연장될 수 있다. 내면은 길이방향 축 및/또는 본체 부분의 외면에 대해 동심으로 연장될 수 있다. 내면은 외면과 유사한 단면 형상, 특히 원 형상을 가질 수 있다.

단부면 부분으로부터 0% 축방향 거리의 경우, 내측 홈은 단부면 및 특히 이의 내면과 축방향으로 겹칠 수 있다. 다시 말하면, 내측 홈은 상기 단부면 부분으로 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 단부면 부분에 대한 내측 홈의 이러한 근접성 및 특히 선택적인 겹침은 특히 효율적인 진동 감쇠 효과를 제공할 수 있다.

내측 홈과 단부면 사이의 축방향 거리가 더 긴 경우에도, 여전히 상당한 진동 감쇠 효과가 달성될 수 있다. 또한, 구조적 강성이 증가될 수 있다. 따라서, 원하는 구조적 강성 정도와 비교하여 원하는 진동 감쇠 정도에 따라, 축방향 거리는 단부면 부분에 더 가깝게 또는 단부면 부분으로부터 더 멀어지도록 설정된다.

일 실시예에 따르면, 홈은 연속 링을 형성한다. 이는, 예를 들어, 복수의 인접하는 링-세그먼트(그럼에도 불구하고, 동일하게 제공될 수 있음)를 포함하거나 이러한 링-세그먼트로서 형성되는 홈에 비해 감쇠 효과를 증가시키고 생산을 단순화할 수 있다.

일례로, 내측 홈은 본체 부분에 의해 및/또는 본체 부분과 단부면 부분 사이의 전이 영역에 의해 적어도 부분적으로 포함된다. 이것은 내측 홈과 단부면 부분이 적어도 부분적으로 서로 겹치는 것과 동등할 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 본체 부분은 외면 상에 적어도 하나의 외측 오목부를 갖는다. 이 오목부는, 홈 특히 원주 방향으로 연장되는 홈 및/또는 링 형상의 홈일 수 있다. 외측 오목부는 밀봉 시트일 수 있다. 예를 들어, 외측 오목부는 O-링을 수용하도록 구성될 수 있다. 본원에 개시된 브레이크 피스톤은 각각의 밀봉부 및 특히 상기 외측 오목부에 수용되는 O-링을 포함할 수 있다. 이러한 밀봉에 의해, 브레이크 피스톤과 상기 브레이크 피스톤을 수용하는 캐비티 간의 신뢰할 수 있는 유압 밀봉이 달성될 수 있다.

내측 홈은 상기 외부 오목부와 축방향으로 겹칠 수 있다. 이는 브레이크 피스톤의 구조적 진동 감쇠 능력을 국부적으로(즉, 상기 겹치는 영역에서) 증가시키는 데 특히 효율적일 수 있다. 대안으로, 내측 홈은 외부 오목부로부터 축방향으로 브레이크 피스톤의 축방향 길이의 10% 이하만큼 이격될 수 있다. 이것은 여전히 축방향 겹침에 비해 더 큰 강성을 달성하면서 진동 감쇠 능력의 상당한 국부적 증가를 제공할 수 있다.

내측 홈은 둥글고 특히 반원형 또는 아크형 단면 프로파일을 가질 수 있다. 다시 말하면, 내측 홈은 날카로운 에지가 없을 수 있고/있거나 국부적인 직경 단차가 없는 매끄러운 표면을 가질 수 있다. 이는 구조적 손상(예를 들어, 찢어짐 또는 균열)을 유발하는 내측 홈에 집중되는 기계적 응력의 위험을 제한한다. 단면 프로파일은 길이방향 축을 포함하는 단면 평면에서 정의될 수 있다. 단면 프로파일은 원주방향으로 직각으로 연장될 수 있다.

추가 예에 따르면, 단부면 및 특히 이의 환형 부분은 복수의 오목부를 포함한다. 오목부는 축방향 만입부를 정의할 수 있다. 오목부는 (예를 들어 원주 방향으로) 세장형(elongate)일 수 있다. 오목부들은 원주 방향으로 분포될 수 있다. 오목부들의 환형 배열이 있을 수 있으며, 상기 환형 배열은 상이한 직경을 갖는다(예를 들어, 내측 환형 배열 및 외측 환형 배열이 있을 수 있다)．환형 배열은 동심형일 수 있다.

원주 방향으로 인접하는 오목부들 사이의 거리(즉, 각도 거리)는 일정할 수 있다. 그러나, 불규칙한 원주 간격도 동일하게 가능하다. 일 실시예에 따르면, 오목부들 사이에 규칙적인 각도 거리가 제공된다. 예를 들어, 15°의 각도 간격이 제공될 수 있고, 따라서 오목부를 갖는 24개의 위치를 제공할 수 있다.

오목부는 환형 부분 및/또는 전체 브레이크 피스톤과 공동으로 생성될 수 있다. 예를 들어, 환형 부분 및/또는 전체 브레이크 피스톤은, 환형 부분 및/또는 전체 브레이크 피스톤을 주조 또는 형 단조(die forge)할 때 직접 생산될 수 있다.

브레이크 피스톤은, 일반적으로 일체형 부재, 특히 금속 재료(예를 들어, 주철 또는 알루미늄) 또는 플라스틱 재료로 만들어진 일체형 부재일 수 있다.

오목부들 중 적어도 일부는 타원형 풋프린트, 다시 말하면, 타원형 윤곽 또는 형상을 가질 수 있다. 이것은 환형 부분의 표면 및/또는 평면의 형상에 관한 것일 수 있다.

추가로 또는 대안으로, 오목부들 중 적어도 일부는 직사각형 윤곽 또는 풋프린트를 가질 수 있다. 상기 윤곽 또는 풋프린트의 더 긴 면은 반경방향을 따라 연장될 수 있다. 더 짧은 면은 원주방향을 따라 연장될 수 있다. 다시 말하면, 직사각형 오목부는 더 긴 면이 실질적으로 반경방향으로 연장되도록 배향될 수 있다.

추가로 또는 대안으로, 오목부들 중 적어도 일부는, 원주 방향을 따라 연장되는 직사각형 풋프린트의 더 긴 면을 갖는 상기 풋프린트를 가질 수 있다. 더 짧은 면은 반경 방향을 따라 연장될 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같은 축방향, 반경방향 및 원주방향이라는 용어들은 일반적으로 길이방향 축에 관련될 수 있으며, 축방향은 상기 축을 따른 배향을 정의하고, 반경방향은 상기 축에 직각으로 연장을 의미하고, 원주방향은 상기 축에 대한 연장을 의미한다.

추가 예에서, 환형 부분은, 상이한 오목부 형상들, 특히 전술한 유형들의 오목부들 중 임의의 것의 혼합을 포함한다.

오목부를 제공함으로써, 브레이크 패드와 접촉할 때 단부면에서 발생하는 접촉력 및 특히 마찰력이 감소될 수 있다. 이는 생성되는 마찰력의 범위 및 이에 따라 브레이크 피스톤 및 인접 구조를 통해 전파될 수 있는 진동의 범위를 제한할 수 있다. 본원에 개시된 오목부 형상, 배열 및 이들의 조합은 이러한 맥락에서 특히 효율적인 것으로 정해졌다.

일례로, 오목부들 중 적어도 하나는 피스톤 본체의 재료와는 다른 재료로 적어도 부분적으로 충전된다. 구체적으로, 이를 위해 소음 및/또는 진동 감쇠 재료가 사용될 수 있다. 상기 재료는, 예를 들어, 고무 재료, 폼 재료, 또는 일반적으로 탄성 재료(예를 들어, 피스톤 본체의 재료보다 탄성이 적어도 2배 또는 10배이고, 탄성은, 예를 들어, E-모듈러스에 의해 정의됨)일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 중량과 비용을 절약하기 위해, 충전된 오목부와 충전되지 않은 오목부의 조합이 있을 수도 있다. 피스톤은, 예를 들어, 금속 또는 단단한 플라스틱으로 제조될 수 있다.

추가로 또는 대안으로, 내측 홈은 상술한 종류의 재료로 적어도 부분적으로 충전될 수 있다. 예를 들어, 상기 재료의 연속 링은 상기 홈 내에서 그리고 상기 홈을 따라 연장될 수 있다. 이는 마찬가지로 진동 감쇠를 증가시킨다.

일례로, 환형 부분의 표면(특히 브레이크 패드에 대면하는 표면)의 적어도 일부는 상술한 종류의 재료로 덮일 수 있다. 이는 오목부가 제공되는 표면과 관련될 수 있어, 상기 오목부들 사이의 공간 및/또는 표면 부분이 각각의 재료에 의해 덮일 수 있다. 다시, 이는 마찰력을 제한하는 데 도움이 될 수 있다.

추가 예에서, 환형 부분은 복수의 축방향 돌출부를 포함한다. 돌출부는 본원에 개시된 오목부를 형상화하고 배열하는 임의의 실시예와 유사하게 형상화되고 배열될 수 있다. 예를 들어, 돌출부는 직사각형 또는 타원형 윤곽을 가질 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 돌출부들은 환형 부분의 원주 둘레에 규칙적으로, 예를 들어, 15°의 각도 거리로 이격될 수 있다. 다시, 돌출부는 환형 부분 및/또는 브레이크 피스톤과 일체로 형성될 수 있다. 돌출부는, 브레이크 피스톤을 생산할 때 직접 형성될 수 있으며, 예를 들어, 주조 또는 형 단조 동안 직접 생산될 수 있다. 대안으로.

돌출부는 환형 부분의 주변 축방향 표면 레벨에 비해 제한된 치수의 국부적 돌출부를 형성할 수 있다. 축방향 표면 레벨은 환형 부분의 축방향 최내측 또는 최저 레벨에 대응할 수 있다.

한편, 전술한 오목부는 환형 부분의 주변 축방향 표면 레벨에 비해 제한된 치수의 국부적 만입부를 형성할 수 있다. 축방향 표면 레벨은 환형 부분의 축방향 최외측 또는 최고 레벨에 대응할 수 있다.

환형 부분의 주변 축방향 표면 레벨은, 환형 부분이 본체 부분의 원통형 벽 부분과 병합되는 에지의 축방향 레벨과 일치할 수 있다.

다른 예에서는, 적어도 하나의 세장형 홈이 환형 부분에 제공된다. 상기 홈은 원주방향을 따라 연장될 수 있으며, 예를 들어, 전술한 오목부와 같이 훨씬 더 큰 각도 거리를 커버한다. 이것은 연속 링 또는 폐쇄된 링을 정의한다. 이 홈은 중량 감소를 제공할 수 있지만 동시에 선택적(국부적) 오목부와 유사한 효과를 제공할 수 있다.

환형 부분은, 본원에 설명된 이들 기능부의 임의의 각각의 변형에 따른 돌출부, 오목부, 및 홈의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

본 발명은, 또한, 차량 디스크 브레이크 조립체용 브레이크 캘리퍼 장치에 관한 것으로서, 브레이크 캘리퍼 장치는 본원에 개시된 임의의 양태에 따른 브레이크 피스톤이 제공되는 캐비티를 갖는 브레이크 캘리퍼를 포함한다.

본 발명의 실시예들은 본 개시내용의 개략적인 도면과 관련하여 아래에서 설명된다. 동일한 기능부들은 도면들 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호로 표기될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 피스톤을 포함하는 브레이크 캘리퍼 장치의 일부 및 브레이크 패드의 단면도이다.
도 2는 도 1의 브레이크 피스톤의 상세도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 브레이크 피스톤의 상세도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 브레이크 피스톤의 상세도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 브레이크 피스톤의 단부면의 정면도이며, 단부면은 반경방향으로 배향된 직사각형 오목부들을 포함한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 브레이크 피스톤의 단부면의 정면도이며, 단부면은 원주방향으로 배향된 직사각형 오목부들을 포함한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 브레이크 피스톤의 단부면의 정면도이며, 단부면은 타원형 오목부들을 포함한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 브레이크 피스톤의 상세도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 브레이크 피스톤의 상세도이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 피스톤(14)을 포함하는 브레이크 캘리퍼 장치(12)의 일부 및 브레이크 패드(10)의 단면도이다. 브레이크 패드(10) 및 브레이크 캘리퍼 장치(12)는 종래 기술에 따라 구성된다. 단면 평면은 브레이크 피스톤(10)의 길이방향 축(L)을 포함한다.

브레이크 패드(10)는 백 플레이트(16)와 마찰 재료(18)를 포함한다. 마찰 재료(18)는 예시되지 않은 브레이크 디스크와 대면하고, 상기 브레이크 디스크와 접촉할 때 제동력을 생성하도록 구성된다.

브레이크 캘리퍼 장치(12)는 부분적으로만 예시된 캘리퍼(20)를 포함한다. 브레이크 캘리퍼 장치는 기존 해결책에 따른 플로팅 캘리퍼일 수 있지만, 고정된 캘리퍼로서도 동일하게 제공될 수 있다. 캘리퍼(20)는 브레이크 피스톤(14)이 수용되는 원통형의 세장형 오목부(22)를 포함한다. 브레이크 피스톤(14)의 폐쇄된 베이스면(24) 및 오목부(22)의 벽은 유압 챔버(26)를 한정한다. 일반적으로 알려진 방식으로, 상기 유압 챔버(26) 내의 유압은 길이방향 축(L)을 따라 브레이크 피스톤(14)을 이동시키도록 변경될 수 있다. 이러한 이동의 결과, 브레이크 피스톤(14)은, (도 1에서 좌측으로 이동할 때) 브레이크 패드(10)를 눌러 예시되지 않은 브레이크 디스크와 접촉시키거나 (도 1에서 우측으로 이동할 때) 상기 압력을 해제하여 브레이크를 각각 활성화 및 비활성화할 수 있다.

브레이크 피스톤(14)은 중공 원통형 부재로서 구성된다. 도시되지는 않았지만, 브레이크 피스톤(14)은, 예를 들어, 전자식 주차 브레이크 기능을 제공하는 전기 브레이크 액추에이터를 수용할 수 있다. 브레이크 피스톤은 원형 단면을 갖고 길이방향 축(L)에 대해 동심으로 연장되는 본체 부분(28)을 포함한다. 본체 부분(28)은 (예를 들어, 원통의 쉘 또는 맨틀 표면을 포함하는) 원통형 벽 부분(30)을 포함하고 폐쇄된 베이스면(24)을 추가로 포함한다. 원통형 벽 부분(30)의 외면에서, 원통형 벽 부분은 외측 링 형상의 원주 홈(32)을 포함한다. 이러한 외측 홈(32)은 O-링(예시되지 않음)과 같은 유압 밀봉부를 수용하기 위한 시트(seat) 역할을 한다.

외측 홈(32)은 브레이크 피스톤(14)의 축방향 단부에 근접하게 위치되며, 상기 단부는 유압 챔버(26)와 대면하는 축방향 단부에 대향한다. 외측 홈은 이하에서 설명되는 단부면 부분(34)을 포함한다. 도시된 예에서, 외측 홈(32)이 위치하는 상기 축방향 단부는 베이스면(24)으로부터 떨어져 있다. 외측 홈(32)과 브레이크 피스톤(14)의 인접한 축방향 단부(선택적 베이스면(24)로부터 떨어져 있음) 사이의 축방향 거리는, 브레이크 피스톤(14)의 축방향 길이(A)의 20% 미만, 특히 10% 미만일 수 있다. 외측 홈(32)의 이러한 위치는 도시된 예로 제한되지 않고 각각의 외측 홈(32)을 포함하는 본 발명의 임의의 실시예의 일반적인 기능일 수 있음에 주목한다.

베이스면(24)으로부터 떨어진 브레이크 피스톤(14)의 단부는 단부면 부분(34)을 포함한다. 단부면 부분(34)은 반경방향으로 연장되어 원통형 벽 부분(30)에 대해 경사진다. 예를 들어, 단부면 부분은 원통형 벽 부분(30)에 대해 실질적으로 직각으로 연장되어 길이방향 축(L)에 대해 연장될 수 있다. 브레이크 패드(10)에 대면하는 단부면 부분(34)의 외면은 환형 부분(36)에 의해 형성된다. 상기 환형 부분(36)은, 내경(D1)이 개방된 중심 부분(38)을 제한하는 폐쇄된 링 형상 표면을 형성한다. 다르게 말하면, 개방된 중심 부분(38)은 내부 체적 및 이에 따라 브레이크 피스톤(14)의 중공 내부에 접근할 수 있는 개구를 정의할 수 있다.

브레이크 피스톤(14)의 내면에서, 그리고 적어도 도시된 예에서는, 원통형 벽 부분(30)과 단부면 부분(34) 사이의 전이 영역에, 내측 홈(40)이 제공된다. 상기 홈(40)은 원주방향으로 연장되고 폐쇄된 연속 링을 형성한다. 홈은 외측 홈(32)과 축방향으로 겹친다. 또한, 홈은 단부면 부분(34)의 반경방향 내측 돌출부와 병합된다.

이것은 도 1에서 브레이크 피스톤의 원으로 둘러싸인 부분의 확대도를 도시하는 도 2의 상세도에서 더욱 명백하다. 다시, 내측 홈(40)의 축방향 위치와 외측 홈(32)의 축방향 위치가 겹치는 것을 볼 수 있다. 또한, 단부면 부분(36)의 반경방향 내측 돌출부의 내측은 내측 홈(40)과 병합된다.

그 결과, 재료 강도(및 특히 반경방향 재료 두께)는 환형 홈(40)의 영역, 특히 환형 홈(40)과 외측 홈(32) 사이의 축방향 겹침 영역에서 국부적으로 감소된다. 선택적 외측 홈(32)을 제공하지 않고도 재료 강도의 상당한 감소가 달성될 수 있음에 주목한다.

또한, 도 1은 환형 홈(40)의 단면 프로파일이 둥글고 특히 아크 형상임을 도시한다. 이것은 브레이크 피스톤(14)의 내부 및 브레이크 피스톤을 통한 기계적 응력의 분포, 특히 흐름을 개선한다. 그 결과, 환형 홈(40)에 의해 의도적인 구조적 탄성이 여전히 제공되는 한편, 균열 또는 찢어짐의 위험이 감소된다.

구체적으로, 예시되지 않은 브레이크 디스크에 대하여 브레이크 패드(10)를 가압할 때, 때 상당한 마찰력 및/또는 진동이 발생할 수 있다. 이들은 브레이크 피스톤(14)으로 전달된다. 그러나, 환형 홈(40) 영역의 구조적 탄성으로 인해, 상기 진동은 브레이크 피스톤(14)에 의해 적어도 부분적으로 구조적으로 감쇠된다.

예를 들어, 상기 진동의 기계적 에너지는 환형 홈(40) 영역에서 브레이크 피스톤(14)의 국부적인 탄성 변형에 의해 적어도 부분적으로 분산될 수 있다. 이는 브레이크 피스톤(14)에 의해 브레이크 캘리퍼(20) 및 이에 연결된 다른 차량 구성요소로 전달될 수 있는 진동의 범위를 제한한다. 따라서, 제동 중 발생하는 소음, 특히 끽끽거리는 소음이 감소될 수 있다.

도 3 및 도 4는 도 2와 유사한 상세 뷰를 도시한다. 이러한 경우에, 환형 부분(36)은 이전 실시예에서와 같이 완전히 매끄럽고 평면적이지는 않지만, 오목부(42)를 포함한다. 오목부(42)는 축방향 만입부를 형성한다. 도 3의 경우에, 오목부(42)는, 콤팩트함을 개선할 수 있고 제조가 간단할 수 있는 실질적으로 직사각형 단면 프로파일을 갖는다.

도 4의 경우에, 오목부(42)의 적어도 바닥면은 둥글고 특히 아크형 단면 프로파일을 갖는다. 환형 홈(40)의 둥근 단면 프로파일과 유사하게, 이는 날카로운 에지를 방지하고 하중 하에서 형성되는 균열 및 찢어짐에 연관된 위험을 제한한다. 도 3 및 도 4에서 반경방향으로 서로 위에 위치하는 복수의 오목부(42)는 단지 예일 뿐이다. 환형 부분(36)의 원주 섹션마다 이러한 오목부(42)를 하나만 제공하는 것도 동일하게 고려된다.

오목부(42)는 환형 부분(36)을 따라 연속 링으로서 또는 예를 들어 환형 부분(36)의 원주의 10% 이하 또는 20% 이하의 길이를 갖는 링 세그먼트로서 연장되는 것이 제공될 수 있다.

도 5 내지 도 7은 오목부(42)가 제한된 원주방향 연장을 갖고 일반적으로 국부적인 축방향 만입부로서 제공되는 실시예를 도시한다.

도 5의 경우, 오목부(42)는 직사각형이고, 직사각형 윤곽의 더 긴 변이 실질적으로 반경방향으로 배향된다.

도 6에서, 오목부(42)는 다시 직사각형이다. 그러나, 더 긴 변은 실질적으로 원주 방향으로 배향된다. 단지 예로서, 오목부들(42)은 반경방향으로 서로 위에 위치된다. 환형 부분(36)의 각각의 원주 섹션에 하나의 오목부(42)만이 존재하는 것도 제공될 수 있다.

도 7에서, 오목부(42)는 타원 형상을 찾는다. 단지 예로서, 더 긴 타원 축이 반경 방향으로 연장되지만, 원주 방향으로도 연장될 수 있다.

도 5 내지 도 7에 점으로 개략적으로 나타낸 바와 같이, 오목부(42)(또는 도 6에서와 같은 오목부(42)의 쌍)는 환형 부분(36)의 전체 원주를 따라 분포될 수 있다. 특히, 이들 오목부는 서로 간에 일정한 원주 거리로 규칙적으로 분포될 수 있다. 이는 부분(36)의 전체면에 걸쳐 균일한 구조적 감쇠 효과를 제공하는 데 도움이 된다.

환형 부분(36)의 오목부(42)는, 또한, 소정의 구조적 탄성을 제공하여, 브레이크 피스톤(14)과 브레이크 패드(10) 간의 단단한 접촉을 제한한다. 또한, 이들 오목부는 환형 부분(36)과 브레이크 패드(10) 간의 마찰력을 제한하는 데 도움이 될 수 있다. 따라서, 오목부들은 일반적으로 제동 중 소음과 진동을 제한하는 데 기여할 수 있다.

도면에 구체적으로 예시되어 있지는 않지만, 임의의 내측 홈(40) 또는 선택적 오목부(42)는 고무 재료 및/또는 폼 재료와 같은 탄성 재료로 부분적으로 충전될 수 있다. 이는 추가 소음 및/또는 진동 감쇠 효과를 제공할 수 있다. 또한, 도 5 내지 도 7에서 뷰어에 대면하는 환형 부분(36)의 표면은, 비금속 재료, 특히 고무 및/또는 플라스틱 재료로 적어도 부분적으로 덮일 수 있다. 이는 피스톤(14)과 브레이크 패드(10) 간의 마찰력의 발생을 제한하는 데 도움이 될 수 있다.

도 8 및 도 9는 도 2, 도 3 및 도 4와 유사한 상세도이다. 도 8 및 도 9는, 각각 환형 부분(36)에 제공된 다른 구조적 기능부, 예를 들어, (특히 원주 방향으로 연장되거나 폐쇄된 링을 정의하는) 세장형 홈(52)을 도시한다. 또한, 축방향 돌출부(50)가 도시되어 있다. 예로서, 반경방향으로 적층된 2개의 돌출부(50)가 도시되어 있지만, 각각의 원주 섹션에도 하나의 돌출부(50)만이 있을 수 있다. 또한, 도시된 조합 대신 홈(52)과 돌출부(들)(50) 중 하나만 존재할 수 있다.

도 8에서, 돌출부는 직사각형 형상인 반면 도 9에서는 둥글다. 이러한 형상으로 인한 효과는 도 3 및 도 4와 관련하여 설명된 직사각형 및 둥근 오목부(22)의 효과와 동일하다.

10 브레이크 패드
12 브레이크 캘리퍼 장치
14 브레이크 피스톤
16 백 플레이트
18 마찰 재료
20 캘리퍼
22 오목부
24 베이스면
26 유압 챔버
28 본체 부분
30 원통 벽 부분
32 외측 홈
34 단부면 부분
36 환형 부분
38 개방된 중심 부분
40 환형 홈
42 오목부
50 홈
52 돌출부
A 축방향 길이
L 길이방향 축

Claims (16)

1. 길이방향 축을 따라 연장되는 적어도 부분적으로 중공의 본체 부분;
   상기 길이방향 축에 대하여 경사져 연장되며 반경방향 외측 환형 부분을 갖는 단부면 부분; 및
   상기 브레이크 피스톤의 내면에 제공된 원주방향으로 연장되는 내측 홈을 포함하고,
   상기 내측 홈과 상기 단부면 부분 사이의 축방향 거리는 상기 브레이크 피스톤의 축방향 길이의 0% 내지 25%인, 브레이크 피스톤.
2. 제1항에 있어서,
   상기 내측 홈은 연속 링을 형성하는, 브레이크 피스톤.
3. 제1항에 있어서,
   상기 내측 홈은, 상기 본체 부분에 적어도 부분적으로 포함되는, 브레이크 피스톤.
4. 제1항에 있어서,
   상기 내측 홈은, 상기 본체 부분과 상기 단부면 부분 사이의 전이 영역에 의해 적어도 부분적으로 포함되는, 브레이크 피스톤.
5. 제1항에 있어서,
   상기 본체 부분은 외면 상에 적어도 하나의 외측 오목부를 갖고, 상기 내측 홈은, 상기 외측 오목부와 축방향으로 겹치거나 상기 외측 오목부로부터 축방향으로 상기 브레이크 피스톤의 축방향 길이의 10% 이하만큼 이격된, 브레이크 피스톤.
6. 제1항에 있어서,
   상기 내측 홈은 둥근 단면 프로파일을 갖는, 브레이크 피스톤.
7. 제1항에 있어서,
   상기 단부면 부분의 환형 부분은 복수의 오목부를 포함하는, 브레이크 피스톤.
8. 제7항에 있어서,
   상기 오목부들 중 적어도 일부는 타원형 윤곽을 갖는, 브레이크 피스톤.
9. 제7항에 있어서,
   상기 오목부들 중 적어도 일부는, 더 긴 변이 반경방향을 따라 연장되는 직사각형 윤곽을 갖는, 브레이크 피스톤.
10. 제7항에 있어서,
    상기 오목부들 중 적어도 일부는, 더 긴 변이 원주방향을 따라 연장되는 직사각형 윤곽을 갖는, 브레이크 피스톤.
11. 제6항에 있어서,
    상기 환형 부분은 상이한 형상의 오목부들을 포함하는, 브레이크 피스톤.
12. 제6항에 있어서,
    상기 오목부들 중 적어도 하나는 상기 피스톤의 본체의 재료와는 다른 재료로 적어도 부분적으로 충전되는, 브레이크 피스톤,
13. 제1항에 있어서,
    상기 내측 홈은 상기 피스톤의 본체의 재료와는 다른 재료로 적어도 부분적으로 충전되는, 브레이크 피스톤.
14. 제1항에 있어서,
    상기 환형 부분의 표면의 적어도 일부는, 상기 피스톤의 본체의 재료와는 다른 재료로 덮이는, 브레이크 피스톤.
15. 제1항에 있어서,
    상기 환형 부분은 복수의 축방향 돌출부를 포함하거나, 적어도 하나의 세장형 홈이 상기 환형 부분에 제공되는, 브레이크 피스톤.
16. 제1항에 따른 브레이크 피스톤이 수용되는 캐비티를 갖는 브레이크 캘리퍼를 포함하는 브레이크 캘리퍼 장치.

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