KR100476261B1 - 차량용 디스크 브레이크 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 차량용 디스크 브레이크는 바퀴가 고정된 차축과 일체로 회전되도록 결합된 디스크와, 상기 디스크를 감싸도록 차체에 고정된 캘리퍼와, 상기 캘리퍼에 상기 디스크와 대향되도록 설치되어 가압력을 전달받는 실린더와, 상기 실린더와 디스크 사이에서 왕복이동 가능토록 상기 실린더에 설치된 피스톤과, 상기 피스톤의 작동시 상기 디스크와 마찰되어 제동작용을 행하도록 상기 디스크와 대향되게 설치된 브레이크 패드와, 상기 디스크에 형성되어 상기 디스크와 브레이크 패드의 마찰시 생기는 분진을 압력 차이에 의해 바퀴와 대향되는 방향으로 안내하는 분진 가이드를 포함하여 구성되어, 상기 분진이 바퀴에 쌓여 미관을 해치는 것을 방지한다.

Description

차량용 디스크 브레이크{Disk Break of Automobile}

본 발명은 차량용 디스크 브레이크에 관한 것으로서, 특히 디스크에 브레이크 패드와 디스크의 마찰시 생긴 분진이 휠과 대향되는 방향으로 날리도록 안내하는 가이드가 형성된 차량용 디스크 브레이크에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 브레이크는 회전체에 마찰력을 주어 그때 발산하는 일 에너지를 대기로 방출함으로써 회전체의 회전 속도를 감속 또는 정지시키는 수단으로 사용된다.

이러한 차량용 브레이크는 로드나 와이어를 사용하는 기계식과 유압을 사용하는 유압식이 있으며, 상기 유압식 브레이크는 바퀴측에 일체로 형성되어 회전하는 브레이크 드럼에 마찰재를 부착한 브레이크 슈를 안쪽으로부터 압착하여 제동력을 발생시키는 드럼 브레이크와, 드럼 대신에 바퀴측과 함께 회전되는 디스크의 양측에 유압 피스톤에 의해 작용하는 브레이크 패드를 밀어붙여 상기 디스크와 브레이크 패드의 마찰력에 의해 제동력을 발생시키는 디스크 브레이크가 있다.

상기에서, 디스크 브레이크는 도 1 내지 도 2b에 도시된 바와 같이 바퀴(2)를 지지하는 차축(4)과 일체로 회전되도록 결합된 디스크(12)와, 상기 디스크(12)를 일부 감싸도록 안장모양으로 형성되어 차체에 고정된 캘리퍼(14)와, 상기 캘리퍼(14)에 상기 디스크(12)의 양 측면과 각각 대향되도록 설치되어 제동시 유압탱크로부터 소정의 유압을 전달받는 한 쌍의 실린더(16)와, 상기 한 쌍의 실린더(16)에 각각 슬라이드 이동 가능하게 설치된 한 쌍의 피스톤(18)과, 상기 한 쌍의 피스톤(18)에 각각 상기 디스크(12)의 양 측면과 각각 대향되도록 설치되어 상기 피스톤(12)의 작동시 상기 디스크(12)와 마찰되면서 제동작용을 행하는 한 쌍의 브레이크 패드(20)와, 제동 해제시 탄성력을 이용하여 상기 피스톤(18)을 원래의 위치로 복귀시키는 피스톤 시일(미도시) 등으로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 차량용 디스크 브레이크의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 운전자가 브레이크 페달을 밟으면, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 캘리퍼(14)를 통해 유압이 상기 실린더(16)에 공급되고, 상기 실린더(16)에 공급된 유압에 의해 상기 피스톤(18)이 상기 디스크(12)를 향해 슬라이드 이동되면서 상기 브레이크 패드(20)를 상기 디스크(12)에 가압한다. 이 때, 상기 브레이크 패드(20)는 정지해 있기 때문에 상기 디스크(12)가 상기 브레이크 패드(20)와의 마찰에 의해 제동되므로 차축(4)을 통해 상기 디스크(12)와 일체로 회전되는 바퀴(2) 또한 제동되어 그 상태를 유지한다.

상기와 같은 상태에서 운전자가 브레이크 페달을 놓으면, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 실린더(16)에 공급된 유압이 해제되고, 제동시 압축되었던 피스톤 시일의 탄성력에 의해 피스톤(18)과 브레이크 패드(20)가 원위치로 복귀되어 제동작용이 해제된다.

그러나, 종래 기술에 따른 차량용 디스크 브레이크는 브레이크 패드(20)가 단열성이 좋도록 석면으로 성형되기 때문에 제동시 브레이크 패드(20)가 디스크(12)와 마찰될 때 석면 가루 등의 검은색 분진(P)이 생겨 사방으로 날리는데, 상기 분진이 밝은 은색을 띄는 바퀴(2)의 휠(2a)에 쌓여 미관을 해치고, 운전자가 바퀴(2)의 휠(2a)에 쌓인 분진을 자주 털어내야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 브레이크 패드로부터 생긴 분진이 휠 측으로 날려 미관을 해치거나 운전자가 휠을 청소해야 하는 번거로움을 방지할 수 있는 차량용 디스크 브레이크를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량용 디스크 브레이크는 바퀴가 고정된 차축과 일체로 회전되도록 결합된 디스크와; 상기 디스크를 감싸도록 차체에 고정된 캘리퍼와; 상기 캘리퍼에 상기 디스크와 대향되도록 설치되어 가압력을 전달받는 실린더와; 상기 실린더와 디스크 사이에서 왕복이동 가능토록 상기 실린더에 설치된 피스톤과; 상기 피스톤의 작동시 상기 디스크와 마찰되어 제동작용을 행하도록 상기 디스크와 대향되게 설치된 브레이크 패드와; 상기 디스크의 축방향으로 상기 바퀴 측 일단의 직경이 타단의 직경보다 더 작도록 상기 디스크에 형성되어, 상기 디스크와 브레이크 패드의 마찰시 생기는 분진을 베르누이 원리에 의해 공기와 함께 상기 바퀴와 대향되는 방향으로 안내하는 분진가이드 홀을 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

상기 본 발명에 따른 차량용 디스크 브레이크는 도3 내지 도5에 도시된 바와 같이 바퀴(52)가 고정된 차축(54)과 일체로 회전되도록 결합된 디스크(60)와, 상기 디스크(60)를 감싸도록 차체에 고정된 캘리퍼(70)와, 상기 캘리퍼(70)에 상기 디스크(60)와 대향되도록 설치되어 제동시 유압탱크로부터 가압력을 전달받는 한 쌍의 실린더(72)와, 상기 실린더(72)와 디스크(60) 사이에서 왕복이동 가능토록 상기 한 쌍의 실린더(72)에 각각 설치된 한 쌍의 피스톤(74)과, 상기 한 쌍의 피스톤(74)의 작동시 상기 디스크(60)와 마찰되어 제동작용을 행하도록 상기 디스크(60)와 대향되게 설치된 한 쌍의 브레이크 패드(76)와, 상기 디스크(60)에 형성되어 상기 디스크(60)와 브레이크 패드(76)의 마찰시 생기는 분진을 압력 차이에 의해 바퀴(52)와 대향되는 방향으로 안내하는 분진 가이드(80)를 포함하여 구성된다.

상기에서, 디스크(60)는 상기 차축(54)에 축방향으로 일정 간격 상호 이격되어 제동시 상기 한 쌍의 브레이크 패드(76)와 각각 마찰되는 한 쌍의 제동 디스크(62,64)와, 상기 제동 디스크(62,64) 사이에 방사상으로 복수개 설치되어 공기가 반경방향으로 유동될 수 있도록 반경방향으로 벤트(66)를 복수개 형성하는 핀(68)으로 구성된 벤틸레이티드 디스크로서, 공기가 상기 벤트(66)를 통해 상기 디스크(60)의 내부에 유동되어 상기 디스크(60)를 방열시키기 때문에 제동시 상기 브레이크 패드(76)의 마찰로 인해 열화되거나 페이드 현상이 발생되는 것이 방지된다.

상기 분진 가이드(80)는 상기 디스크(60)의 외둘레 측에 축방향으로 관통되어 형성되되, 상기 바퀴(52) 측 일단의 직경(D1)이 타단의 직경(D2)보다 더 크도록 형성되어 베르누이 원리에 의해 상기 분진을 공기와 함께 상기 바퀴(52)와 대향되는 방향, 즉 화살표 Q방향으로 안내하는 분진가이드 홀(80)로 이루어진다.

즉, 베르누이 원리는 속도와 압력은 일정한 관계를 나타내는 것으로서, 유체가 단면적이 큰 곳와 작은 곳을 흐를 때, 단면적이 큰 곳은 유체의 흐름이 느리고 압력이 높은데 반해, 단면적이 작은 곳은 유체의 흐름이 빠르고 압력이 낮으므로 단면적이 큰 곳과 작은 곳의 압력 차이에 의해 단면적이 작은 곳에서 단면적이 큰 방향으로 공기의 유동이 생긴다.

따라서, 상기 분진가이드 홀(80)은 베르누이 원리에 따라 바퀴(52) 측 일단의 직경(D1)이 타단의 직경(D2)보다 작게 형성됨으로써, 상기 분진가이드 홀(80)의 내부에 화살표 Q방향으로 공기의 유동이 생기기 때문에 분진이 화살표 Q방향으로 유동되는 공기와 함께 상기 바퀴(52)로부터 멀어지는 방향, 즉 화살표 Q방향으로 날려지도록 안내한다.

구체적으로 설명하면, 상기 분진가이드 홀(80)은 상기 바퀴(52) 측 디스크(60)에 형성된 소경부(82)와, 상기 바퀴(52)와 대향되는 측 디스크(60)에 상기 소경부(82)와 축방향으로 연결되되 그 직경이 상기 소경부(82)의 직경(D1)보다 더 큰 직경을 갖도록 형성된 대경부(84)로 이루어지는데, 상기 핀(68)을 관통하도록 상기 바퀴(52) 측 제동 디스크(62)와 상기 핀(68)에 상기 소경부(82)가 형성되고, 나머지 제동 디스크(64)에 상기 대경부(84)가 형성된다.

여기서, 상기 분진 가이드 홀(80)의 대경부(84)는 상기 소경부(82)와 연결되는 부위가 소정의 곡률로 완만하게 형성되어 상기 소경부(82)에서 대경부(84)로의 유동 저항이 최소가 되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 분진가이드 홀(80)의 대경부(84)는 공기와 함께 분진이 상기 대경부(84)에서 바깥으로 용이하게 분출되도록 상기 소경부(82)와 연결되는 리딩에지(L)에서 트레일링 에지(T)를 향해 그 직경이 점차 커지는 노즐형으로 형성된다.

한편, 제동시 상기 브레이크 패드(76)가 방향에 상관없이 상기 디스크(60)의 일부와 마찰되므로, 상기 브레이크 패드(76)가 상기 디스크(60)와 어디를 마찰되더라도 분진이 상기 분진가이드 홀(80)의 안내를 받아 상기 바퀴(52)와 멀어지는 방향으로 날리도록 상기 분진가이드 홀(80)은 상기 디스크(60)의 원주방향으로 등간격을 두고 복수개 형성된다.

그리고, 상기 브레이크 패드(76)와 디스크(60)가 마찰될 때, 상기 분진가이드 홀(80)이 밀폐되지 않도록, 다시 말해 상기 분진가이드 홀(80)에 축방향으로 충분한 공기 유동이 생겨 분진이 원활하게 바퀴(52)와 멀어지는 방향으로 날리도록 상기 브레이크 패드(76)는 제동시 상기 분진가이드 홀(80)의 양단을 상기 디스크(60)의 반경방향으로 일부만 덮을 정도로 형성된다.

즉, 상기 브레이크 패드(76)는 중심이 상기 디스크(60)와 축방향으로 일직선 상에 위치하는 링형으로 형성되되, 외경이 상기 디스크(60)의 외경과 같고 내경이 상기 디스크(60)의 중심에서 반경방향으로 상기 분진가이드 홀(80)과 가장 가까운 지점(a)까지의 거리보다 더 크고 상기 디스크(60)의 중심에서 반경방향으로 상기 분진가이드 홀(80)과 가장 먼 지점(b)까지의 거리보다 더 작도록 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

운전자가 주행 중 브레이크 페달을 밟으면, 도 5에 도시된 바와 같이 유압탱크로부터 실린더(72)에 전달된 가압력에 의해 피스톤(74)이 상기 디스크(60)를 향해 슬라이드 이동되면서 상기 브레이크 패드(76)를 디스크(60)에 가압하고, 바퀴(52)와 함께 회전되는 디스크(60)가 정지해 있는 브레이크 패드(76)와 마찰되어 정지하면, 바퀴(52)가 제동되어 그 상태를 유지한다.

이 때, 상기 브레이크 패드(76)가 상기 디스크(60)와의 마찰로 인해 마모되기 때문에 상기 브레이크 패드(76)와 디스크(60) 사이에 석면 가루 등의 분진(P)이 생기는데, 이 분진(P)이 공기(A)와 함께 베르누이 원리에 의해 분진가이드 홀(80)의 안내를 받아 상기 바퀴(52)로부터 멀어지는 방향, 즉 화살표 Q방향으로 날아가므로 상기 바퀴(52)에 분진이 쌓여 미관이 나뻐지는 것을 방지할 수 있다. 이와 아울러 공기(A)가 상기 디스크(60)의 벤트(66)를 통해 상기 디스크(60)의 반경방향으로 유동될 뿐만 아니라 상기 분진가이드 홀(80)을 통해 상기 디스크(60)의 축방향으로 유동되기 때문에 상기 디스크(60)가 보다 더 용이하게 방열될 수 있다.

한편, 상기와 같은 상태에서 운전자가 브레이크 페달을 놓으면, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 실린더(72)의 가압력이 해제되고, 상기 피스톤(74)과 브레이크 패드(76)가 제위치로 복귀되기 때문에 제동작용이 해제되어 상기 바퀴(52)가 회전 가능하게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량용 디스크 브레이크는 바퀴와 일체로 회전되도록 결합된 디스크에 베르누이 원리에 따라 공기가 상기 디스크의 축방향으로 유동될 수 있도록 분진가이드 홀이 형성되어 있어, 제동시 상기 디스크와 브레이크 패드가 마찰에 의해 생기는 분진이 공기와 함께 상기 분진가이드 홀의 안내를 받아 바퀴와 멀어지는 방향으로 날아가기 때문에 상기 분진이 바퀴에 쌓여 미관을 해치는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 디스크 브레이크는 상기 디스크가 반경방향으로 형성된 벤트 뿐만 아니라 상기 분진가이드 홀로 인해 보다 많은 공기가 상기 디스크 내부로 유동되기 때문에 상기 디스크의 방열 성능이 향상될 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 디스크 브레이크가 도시된 사시도,

도 2a는 종래 기술에 따른 차량용 디스크 브레이크의 제동 전 작동도,

도 2b는 종래 기술에 따른 차량용 디스크 브레이크의 제동시 작동도,

도 3은 본 발명에 따른 차량용 디스크 브레이크가 도시된 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 차량용 디스크 브레이크의 제동 전 작동도,

도 5는 본 발명에 따른 차량용 디스크 브레이크의 제동시 작동도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

52 : 바퀴 60 : 디스크

62,64 : 제동디스크 66 : 벤트

68 : 핀 70 : 캘리퍼

72 : 실린더 74 : 피스톤

76 : 브레이크 패드 80 : 분진가이드 홀

82 : 소경부 84 : 대경부

Claims (7)

1. 바퀴가 고정된 차축과 일체로 회전되도록 결합된 디스크와; 상기 디스크를 감싸도록 차체에 고정된 캘리퍼와; 상기 캘리퍼에 상기 디스크와 대향되도록 설치되어 가압력을 전달받는 실린더와; 상기 실린더와 디스크 사이에서 왕복이동 가능토록 상기 실린더에 설치된 피스톤과; 상기 피스톤의 작동시 상기 디스크와 마찰되어 제동작용을 행하도록 상기 디스크와 대향되게 설치된 브레이크 패드와; 상기 디스크의 축방향으로 상기 바퀴 측 일단의 직경이 타단의 직경보다 더 작도록 상기 디스크에 형성되어, 상기 디스크와 브레이크 패드의 마찰시 생기는 분진을 베르누이 원리에 의해 공기와 함께 상기 바퀴와 대향되는 방향으로 안내하는 분진가이드 홀로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 디스크 브레이크.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 분진가이드 홀은 상기 바퀴 측 디스크의 일측면에서 축방향으로 일정 길이 형성된 소경부와, 상기 소경부가 끝나는 지점에서 상기 디스크의 타측면까지 상기 소경부보다 그 직경이 더 크게 형성된 대경부로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 디스크 브레이크.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 분진가이드 홀의 대경부는 외측으로 갈수록 그 직경이 점차 커지는 노즐형으로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 디스크 브레이크.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 분진가이드 홀은 상기 디스크의 원주방향으로 복수개가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 디스크 브레이크.
6. 제1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 브레이크 패드는 제동시 분진가이드 홀의 양단을 상기 디스크의 반경방향으로 일부만 덮도록 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 디스크 브레이크.
7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 디스크는 제동시 상기 한 쌍의 브레이크 패드와 각각 마찰되는 한 쌍의 제동 디스크 사이에 방사상으로 핀이 복수개 설치되어 벤트가 형성된 벤틸레이티드 디스크이고;

   상기 분진가이드 홀은 상기 바퀴 측 제동 디스크와 상기 구획판에 상기 소경부가 형성되고, 나머지 제동 디스크에 상기 대경부가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 디스크 브레이크.