KR101776311B1 - 디스크 브레이크의 무효스트로크 보상방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크 브레이크의 브레이크 드래그 저감 구조 및 무효스트로크 보상방법에 관한 것으로, 디스크 브레이크에서 제동력 해제시 롤백 양의 증가를 이룩함으로써 브레이크 드래그 현상을 저감시키고 차량의 연비를 향상시키며, 증가된 롤백 양에 의해 발생된 무효스트로크를 없앨 수 있게 됨으로써 제동력 발생시 초기 응답성 향상 및 제동감의 향상을 도모할 수 있도록 된 것이다.

Description

디스크 브레이크의 무효스트로크 보상방법{DEAD STROKE COMPENSATION METHOD OF DISK BRAKE}

본 발명은 디스크 브레이크의 브레이크 드래그 저감 구조 및 무효스트로크 보상방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제동 해제시 피스톤 씰의 롤백 양을 증가시킴으로써 브레이크 드래그 현상을 저감시킬 수 있도록 하고, 제동시 브레이크 페달 작동 직전에 무효스트로크를 없앨 수 있도록 함으로써 제동감 악화를 없앨 수 있도록 된 디스크 브레이크의 브레이크 드래그 저감 구조 및 무효스트로크 보상방법에 관한 기술이다.

일반적으로, 차량에 구비된 디스크 브레이크는 도 1에 도시된 바와 같이, 운전자가 브레이크 페달을 밟아줄 때에 마스터실린더에 압력이 가해지면서 캘리퍼하우징(1)의 내부로 유압이 밀려들어와 피스톤(2)을 밖으로 밀어내게 된다.

그러면, 백플레이트(3)를 매개로 피스톤(2)과 결합된 브레이크 패드(4)는 디스크(5)쪽으로 전진 이동해서 상기 디스크(5)의 측면과 마찰 접촉을 이룸에 따라 제동력을 발생시키게 된다.

그리고, 차량의 제동이 종료되고 운전자가 브레이크 페달에 가해주고 있던 답력을 해제시켜 주면, 캘리퍼하우징(1)의 내부로 밀려들어 왔던 유압이 해제되면서 피스톤(2)은 디스크(5)로부터 멀어지는 방향으로 후퇴 이동하게 되고, 이와 동시에 브레이크 패드(4)도 디스크(5)로부터 떨어지면서 후퇴 이동하여 원래의 위치로 복귀됨에 따라 제동력이 해제되는 구성으로 되어 있다.

한편, 상기와 같이 구성된 디스크 브레이크에는 캘리퍼하우징(1)과 피스톤(2)사이의 기밀유지를 위한 피스톤 씰(6)이 장착되어 있는 바, 상기 피스톤 씰(6)은 도 2에 도시된 바와 같이 외주면이 캘리퍼하우징(1)에 형성된 씰홈(7)에 안착되어 설치되고 내주면이 피스톤(2)의 바깥 표면과 밀착을 이루도록 설치된 구조이다.

상기 피스톤 씰(6)은 제동력 발생시 피스톤(2)이 디스크(5)를 향하여 이동할 때에 함께 이동한 상태(화살표 M1의 왼쪽 방향)가 되도록 탄성 변형되고(점선으로 도시된 상황), 제동력 해제시 탄성 복원되면서(실선으로 도시된 상황) 상기 피스톤(2)을 원래의 위치로 복귀(화살표 M1의 오른쪽 방향)시키게 된다.

여기서, 제동력 발생시와 제동력 해제시 피스톤 씰(6)의 탄성 변형량을 롤백(ROLL BACK)이라 하는데, 상기 롤백 양(RB1)은 브레이크 드래그 현상에 지대한 영향을 미치게 된다.

즉, 디스크 브레이크에서 피스톤 씰(6)의 롤백 양(RB1)이 충분하지 않으면 제동력 해제시 디스크(5)로부터 브레이크 패드(4)가 충분히 떨어지지 않게 됨으로써 과도한 브레이크 드래그 현상이 발생하게 되고, 이로 인해 차량의 연비가 나빠지는 문제가 발생한다.

반대로, 피스톤 씰(6)의 롤백 양(RB1)이 크면 제동력 해제시 브레이크 드래그 현상은 발생하지 않게 된다.

하지만, 롤백량이 증가한 만큼 브레이크 페달의 초기 작동시 무효스트로크가 증가하게 되는 바, 이로 인해 초기 응답성이 저하되고 제동감이 악화되는 문제가 발생하게 된다.

상기와 같이 브레이크 드래그를 저감시키기 위한 기술과 무효스트로크를 없애기 위한 기술은 서로 상반된 개념의 기술로서, 종래의 디스크 브레이크에서는 상기 두 가지의 기술을 모두 만족시킬 수 없는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 단점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 제동력 해제시 피스톤 씰의 롤백 양을 증가시킬 수 있도록 함으로써 브레이크 드래그 현상을 저감시킬 수 있도록 하고, 제동력 발생시에는 브레이크 페달 작동 직전에 무효스트로크를 없앨 수 있도록 함으로써 제동감 악화를 없앨 수 있도록 된 디스크 브레이크의 브레이크 드래그 저감 구조 및 무효스트로크 보상방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제동력 해제시 캘리퍼하우징의 씰홈에 장착된 피스톤 씰의 형상이 복원되면서 브레이크 드래그 현상을 저감시키도록 된 디스크 브레이크의 브레이크 드래그 저감 구조에 있어서, 상기 씰홈은 디스크를 향하는 전방면과 후방면 사이의 폭이 상기 피스톤 씰의 외주면이 안착되는 씰 안착면의 폭보다 더 큰 치수를 갖도록 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 씰홈의 전방면은 제동력 발생시 상기 피스톤 씰의 변형을 방지하면서 상기 피스톤 씰의 움직임을 제한할 수 있도록 상기 씰 안착면의 전방 끝에서 피스톤을 향하여 절곡 형성된 제동면과; 상기 제동면의 끝에서 상기 디스크를 향하여 경사지게 형성된 경사면으로 구성된다.

상기 경사면의 깊이는 상기 씰홈의 전체 깊이에 대해 65％∼75％의 치수를 갖도록 형성된 것이 바람직하고, 상기 제동면과 상기 경사면이 이루는 각도(θ1)는 145도(˚)∼155도(˚)인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 제동력 발생시 피스톤이 디스크를 향하여 이동할 때에 상기 피스톤의 무효스트로크를 보상하는 방법에 있어서, 운전자의 제동의지를 판단하는 단계와; 상기 제동의지 판단시 운전자가 브레이크 페달을 밟기 전에 제동유압을 발생시켜서 무효스트로크가 최소가 되는 시점까지 상기 피스톤을 상기 디스크쪽으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 엑셀 페달센서 오프(OFF)시 운전자의 제동의지가 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따라 무효스트로크가 최소가 되는 시점은 상기 피스톤의 스트로크 차이에 의해 결정되는데; 상기 피스톤의 스트로크 차이는 제동력 해제시 브레이크 드래그가 발생하였을 때의 피스톤의 후퇴 이동 스트로크(S1)와 브레이크 드래그가 발생하지 않았을 때의 피스톤의 후퇴 이동 스트로크(S2)의 차이인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따라 무효스트로크가 최소가 되는 시점은 제동력 발생시 상기 피스톤을 이동시키는 제동유압의 차이에 의해 결정되는데; 상기 제동유압의 차이는 브레이크 드래그가 발생하였을 때 상기 피스톤을 상기 디스크쪽으로 이동시키는데 소요되었던 제동유압(P1)과 브레이크 드래그가 발생하지 않았을 때 소요된 제동유압(P2)의 차이인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 디스크 브레이크에서 제동력 해제시 롤백 양의 증가를 이룩함으로써 브레이크 드래그 현상을 저감시키고 차량의 연비를 향상시키며, 증가된 롤백 양에 의해 발생된 무효스트로크를 없앨 수 있게 됨으로써 제동력 발생시 초기 응답성 향상 및 제동감의 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 디스크 브레이크의 구조를 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1에서 종래 구조의 씰홈을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 브레이크 드래그 저감 구조를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 무효스트로크 보상방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

차량용 디스크 브레이크에는 도 3에 도시된 바와 같이 캘리퍼하우징(1)과 피스톤(2)사이의 기밀유지를 위한 피스톤 씰(6)이 장착되어 있는 바, 상기 피스톤 씰(6)은 외주면이 캘리퍼하우징(1)에 형성된 씰홈(10)에 안착되어 설치되고 내주면이 피스톤(2)의 바깥 표면과 밀착을 이루도록 설치된 구조이다.

상기 피스톤 씰(6)은 제동력 발생시 피스톤(2)이 디스크(5; 도 1 참조)를 향하여 이동할 때에 함께 이동한 상태(화살표 M1의 왼쪽 방향)가 되도록 탄성 변형되고(점선으로 도시된 상황), 제동력 해제시 탄성 복원되면서(실선으로 도시된 상황) 상기 피스톤(2)을 원래의 위치로 복귀(화살표 M1의 오른쪽 방향)시키게 된다.

여기서, 제동력 발생시와 제동력 해제시 피스톤 씰(6)의 탄성 변형량을 롤백(ROLL BACK)이라 하는데, 상기 롤백 양(RB2)은 브레이크 드래그 현상에 지대한 영향을 미치게 된다.

본 발명에 따른 실시예는 상기 씰홈(10)의 형상을 변경해서 제동력 해제시 피스톤 씰(6)의 롤백 양(RB2)을 증가시킬 수 있도록 하고, 이를 통해 브레이크 드래그 현상을 저감시킬 수 있는 기술이다.

즉, 디스크 브레이크의 구조에서 캘리퍼하우징(1)에 형성된 본 발명에 따른 씰홈(10)은 디스크(5)를 향하는 전방면(11)과 후방면(12) 사이의 폭(D1)이 상기 피스톤 씰(6)의 외주면이 안착되는 씰 안착면(13)의 폭(D2)보다 더 큰 치수를 갖도록 형성된 구조가 특징이다.

여기서, 상기 씰홈(10)의 전방면(11)은 제동력 발생시 상기 피스톤 씰(6)의 변형을 방지하면서 상기 피스톤 씰(6)의 움직임을 제한할 수 있도록 상기 씰 안착면(13)의 전방 끝에서 피스톤(2)을 향하여 절곡 형성된 제동면(11a)과, 상기 제동면(11a)의 끝에서 상기 디스크(5)를 향하여 경사지게 형성된 경사면(11b)으로 구성된다.

따라서, 상기 씰홈(10)은 경사면(11b)에 의해 전방면(11)과 후방면(12) 사이의 폭(D1)이 씰 안착면(13)의 폭(D2)보다 더 큰 치수를 갖도록 형성된 구조가 되는 것이다.

상기 씰홈(10)의 후방면(12)은 상기 씰 안착면(13)의 후방 끝에서 상기 피스톤(2)을 향하여 직각으로 절곡된 모양으로 형성된 구조이고, 상기 전방면(11)을 구성하는 상기 제동면(11a)은 상기 후방면(12)과 평행한 모양으로 형성된 구조이다.

상기와 같은 구조로 씰홈(10)이 형성되면 피스톤 씰(6)의 탄성 변형량인 롤백 양(RB2)은 도 2를 참조로 전술한 종래 구조에 비해 크게 증가한 상태가 된다.

즉, 제동력 발생시 피스톤 씰(6)이 씰홈(10)의 경사면(11b)에 상응하도록 탄성 변형을 하게 됨으로써 본 발명의 실시예는 피스톤 씰(6)의 롤백 양(RB2)이 종래에 비해 증가한 상태가 되는 바, 종래의 롤백 양(RB1)에 비해 RB3만큼 롤백 양이 증가한 상태가 되는 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 구조는 디스크 브레이크에서 증가된 롤백 양(RB3)만큼 피스톤 씰(6)의 롤백 양(RB2)이 크게 증가된 상태가 됨에 따라 제동력 해제시 디스크(5)로부터 브레이크 패드(4)가 충분히 떨어지게 되고, 이로 인해 브레이크 드래그 현상이 저감되거나 또는 발생하지 않게 되며, 이 결과 차량의 연비가 크게 좋아지는 장점이 있다.

본 발명에서 상기 경사면(11b)의 깊이(T1)는 상기 씰홈(10)의 전체 깊이(T2)에 대해 65％∼75％의 치수를 갖도록 형성된 것이 특징이다.

만약, 상기 경사면(11b)의 깊이(T1)가 상기 씰홈(10)의 전체 깊이(T2)에 대해 65％의 치수보다 작은 치수로 형성되면 경사면(11b)의 깊이(T1)가 줄어드는 대신 제동면(11a)의 깊이는 늘어나게 된다.

이럴 경우, 제동력 발생시 늘어난 제동면(11a)의 깊이로 인해 피스톤 씰(6)의 변형이 더욱 방지되고 또한 상기 피스톤 씰(6)의 움직임을 더욱 제한할 수 있게 되지만, 반대로 피스톤 씰(6)의 탄성 변형이 더욱 억제됨으로써 롤백 양의 증가에 악영향을 미칠 수 있게 된다.

그리고, 상기 경사면(11b)의 깊이(T1)가 상기 씰홈(10)의 전체 깊이(T2)에 대해 75％의 치수보다 큰 치수로 형성되면 제동면(11a)의 깊이가 줄어드는 대신 경사면(11b)의 깊이(T1)는 늘어나게 된다.

이럴 경우, 롤백 양은 더욱 증가시킬 수 있게 되나, 반대로 제동유압에 의해 피스톤 씰(6)의 과도한 변형 및 과도한 움직임이 발생하게 됨으로써 피스톤 씰(6)이 고유의 역할을 제대로 수행하지 못하는 상황이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 제동력 발생시 피스톤 씰(6)의 적절한 변형 방지와 움직임 제한 및 롤백 양의 증가를 도모할 수 있도록 경사면(11b)의 깊이(T1)가 씰홈(10)의 전체 깊이(T2)에 대해 65％∼75％의 치수를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 제동면(11a)과 상기 경사면(11b)이 이루는 각도(θ1)는 145도(˚)∼155도(˚)인 것이 특징이다.

만약, 상기 각도(θ1)가 145도(˚)보다 작은 각도로 형성되면 롤백 양은 더욱 증가시킬 수 있게 되나, 반대로 제동유압에 의해 피스톤 씰(6)의 과도한 변형 및 과도한 움직임이 발생하게 됨으로써 피스톤 씰(6)이 고유의 역할을 제대로 수행하지 못하는 상황이 발생하게 된다.

그리고, 상기 각도(θ1)가 155도(˚)보다 큰 각도로 형성되면 제동력 발생시 피스톤 씰(6)의 변형이 더욱 방지되고 또한 상기 피스톤 씰(6)의 움직임을 더욱 제한할 수 있게 되지만, 반대로 피스톤 씰(6)의 탄성 변형이 더욱 억제됨으로써 롤백 양의 증가에 악영향을 미칠 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 제동력 발생시 피스톤 씰(6)의 적절한 변형 방지와 움직임 제한 및 롤백 양의 증가를 도모할 수 있도록 제동면(11a)과 경사면(11b)이 이루는 각도(θ1)가 145도(˚)∼155도(˚)인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 구조에 따라 브레이크 드래그의 저감을 위해 롤백 양이 증가하게 되면, 반대로 제동력 발생시 무효스트로크가 발생하게 된다.

상기 무효스트로크란 운전자가 브레이크 페달을 밟을 때에 브레이크 패드(3)가 디스크(5)에 바로 접촉하지 않고 일정 스트로크 구간 동안 브레이크 페달이 스펀지 현상처럼 쑥 꺼지는 현상으로, 이는 제동력 발생시 피스톤(2)이 디스크(5)를 향하여 이동하는 구간에 있어서 제동력 발생에 영향을 주지 못하는 이동 구간에 해당되며, 증가된 롤백 양만큼 무효스트로크로 증가하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 실시예는 롤백 양의 증가를 위한 구조와 함께 무효스트로크의 발생을 없앨 수 있도록 함으로써, 초기 응답성이 향상 및 제동감이 악화를 없앨 수 있는 것에 그 특징이 있다.

즉, 본 발병에 따른 디스크 브레이크의 무효스트로크 보상방법은 도 4에 도시된 바와 같이 운전자의 제동의지를 판단하는 단계와, 상기 제동의지 판단시 운전자가 브레이크 페달을 밟기 전에 제동유압을 발생시켜서 무효스트로크가 최소가 되는 시점까지 상기 피스톤(2)을 상기 디스크(5)쪽으로 이동시키는 단계를 포함한다.

여기서, 운전자의 제동의지가 있다고 판단하는 것은 엑셀 페달센서 오프(OFF)시에 이루어지며, 판단의 주체는 브레이크 시스템에 구비된 전자유압제어유닛(HECU)이다.

차량의 주행 중 엑셀 페달센서가 오프(OFF)되면 전자유압제어유닛(HECU)은 운전자가 제동의지가 있는 것으로 판단하여 브레이크 시스템에 구비된 펌프(PUMP)를 구동시키게 된다.

그러면, 운전자가 브레이크 페달을 밟기 전에 펌프의 구동에 의해 제동유압이 미리 발생되고, 상기 펌프의 구동에 의해 발생된 제동유압이 캘리퍼하우징(1)으로 공급되어 피스톤(2)을 무효스트로크가 최소가 되는 시점까지 디스크(5)쪽으로 미리 이동시키게 되며, 이후 브레이크 페달의 작동에 의해 발생된 유압이 캘리퍼하우징(1)으로 공급되어서 완전한 제동력을 발생시키게 되는 것이다.

여기서, 무효스트로크가 최소가 되는 시점은 상기 피스톤(2)의 스트로크 차이에 의해 결정되는데, 상기 피스톤(2)의 스트로크 차이는 제동력 해제시 브레이크 드래그가 발생하였을 때의 피스톤의 후퇴 이동 스트로크(S1)와 브레이크 드래그가 발생하지 않았을 때의 피스톤의 후퇴 이동 스트로크(S2)의 차이이다.

따라서, 차량의 주행 중 엑셀 페달센서가 오프(OFF)되면 전자유압제어유닛(HECU)은 운전자가 제동의지가 있는 것으로 판단하여 브레이크 시스템에 구비된 펌프(PUMP)를 구동시키게 되는데, 이때 펌프의 구동에 의해 발생되는 제동유압은 상기 피스톤(2)의 후퇴 이동 스트로크의 차이(S2-S1)에 해당하는 만큼의 유압이 된다.

상기와 같이 발생된 유압은 운전자가 브레이크 페달을 밟기 전에 미리 캘리퍼하우징(1)으로 공급되고, 피스톤(2)은 미리 공급된 제동유압에 의해 무효스트로크가 최소가 되는 시점까지 디스크(5)쪽으로 이동되는 것이다.

또한, 무효스트로크가 최소가 되는 시점은 제동력 발생시 상기 피스톤(2)을 이동시키는 제동유압의 차이에 의해 결정될 수도 있는 바, 상기 제동유압의 차이는 브레이크 드래그가 발생하였을 때 상기 피스톤(2)을 상기 디스크(5)쪽으로 이동시키는데 소요되었던 제동유압(P1)과 브레이크 드래그가 발생하지 않았을 때 소요된 제동유압(P2)의 차이이다.

따라서, 차량의 주행 중 엑셀 페달센서가 오프(OFF)되면 전자유압제어유닛(HECU)은 운전자가 제동의지가 있는 것으로 판단하여 브레이크 시스템에 구비된 펌프(PUMP)를 구동시키게 되는데, 이때 펌프의 구동에 의해 발생되는 제동유압은 상기 제동유압(P2-P1)의 차이에 해당하는 만큼의 유압이 된다.

상기와 같이 발생된 유압은 운전자가 브레이크 페달을 밟기 전에 미리 캘리퍼하우징(1)으로 공급되고, 피스톤(2)은 미리 공급된 제동유압에 의해 무효스트로크가 최소가 되는 시점까지 디스크(5)쪽으로 이동되는 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 실시예는 운전자가 브레이크 페달을 밟기 직전에 증가된 무효스트로크 만큼의 제동유압을 미리 공급하여 피스톤을 디스크 쪽으로 이동 시킬 수 있게 되는 바, 이 결과 롤백 양의 증가로 인해 발생된 무효스트로크를 없앨 수 있게 되고, 이를 통해 제동력 발생시 초기 응답성 향상 및 제동감이 악화되는 문제를 없앨 수 있는 장점이 있다.

1 - 캘리퍼하우징 2 - 피스톤
5 - 디스크 6 - 피스톤 씰
10 - 씰홈 11 - 전방면
11a - 제동면 11b - 경사면
12 - 후방면 13 - 씰 안착면

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제동력 발생시 피스톤이 디스크를 향하여 이동할 때에 상기 피스톤의 무효스트로크를 보상하는 방법에 있어서,
   운전자의 제동의지를 판단하는 단계와;
   상기 제동의지 판단시 운전자가 브레이크 페달을 밟기 전에 제동유압을 발생시켜서 무효스트로크가 최소가 되는 시점까지 상기 피스톤(2)을 상기 디스크(5)쪽으로 이동시키는 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크의 무효스트로크 보상방법.
7. 청구항 6에 있어서, 엑셀 페달센서 오프(OFF)시 운전자의 제동의지가 있는 것으로 판단하는 것
   을 특징으로 하는 디스크 브레이크의 무효스트로크 보상방법.
8. 청구항 6에 있어서, 무효스트로크가 최소가 되는 시점은 상기 피스톤(2)의 스트로크 차이에 의해 결정되는데;
   상기 피스톤(2)의 스트로크 차이는 제동력 해제시 브레이크 드래그가 발생하였을 때의 피스톤의 후퇴 이동 스트로크(S1)와 브레이크 드래그가 발생하지 않았을 때의 피스톤의 후퇴 이동 스트로크(S2)의 차이인 것
   을 특징으로 하는 디스크 브레이크의 무효스트로크 보상방법.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 피스톤(2)의 후퇴 이동 스트로크의 차이(S2-S1)만큼 운전자가 브레이크 페달을 밟기 전에 미리 제동유압을 발생시켜서 상기 피스톤(2)을 상기 디스크(5)가 있는 방향으로 미리 이동시키는 것
   을 특징으로 하는 디스크 브레이크의 무효스트로크 보상방법.
10. 청구항 6에 있어서, 무효스트로크가 최소가 되는 시점은 제동력 발생시 상기 피스톤(2)을 이동시키는 제동유압의 차이에 의해 결정되는데;
    상기 제동유압의 차이는 브레이크 드래그가 발생하였을 때 상기 피스톤(2)을 상기 디스크(5)쪽으로 이동시키는데 소요되었던 제동유압(P1)과 브레이크 드래그가 발생하지 않았을 때 소요된 제동유압(P2)의 차이인 것
    을 특징으로 하는 디스크 브레이크의 무효스트로크 보상방법.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 제동유압의 차이(P2-P1)에 상당하는 제동유압을 운전자가 브레이크 페달을 밟기 전에 미리 발생시켜서 상기 피스톤(2)을 상기 디스크(5)가 있는 방향으로 미리 이동시키는 것
    을 특징으로 하는 디스크 브레이크의 무효스트로크 보상방법.

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