KR101997286B1

KR101997286B1 - 비대칭 피스톤 전환 타입 브레이크 캘리퍼

Info

Publication number: KR101997286B1
Application number: KR1020130155613A
Authority: KR
Inventors: 김효태
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2019-07-05
Also published as: KR20150069329A

Abstract

본 발명의 브레이크 캘리퍼에는 패드가 위치되는 개방된 패드위치공간부(5)의 좌우 양쪽 부위가 동일한 형상으로 이루어진 캘리퍼 하우징(1); 오일 유압으로 상기 패드를 밀어내는 2개의 피스톤이 수용되도록 상기 캘리퍼 하우징(1)의 한쪽으로 형성된 피스톤 하우징(1-1)에 결합되고, 상기 패드가 받는 힘을 상기 2개의 피스톤 간 중심에서 한쪽으로 편중시켜주는 피스톤 어댑터(10)가 포함됨으로써 대칭형 피스톤 배열 캘리퍼에서도 어떠한 설계 변경 없이도 비대칭 피스톤 배열 타입으로 전환되고, 특히 피스톤 어댑터(10)에 단면변화로 피스톤의 힘 편차를 줄인 백 플레이트(13)가 일체로 이루어짐으로써 피스톤의 힘 편차로 인한 패드와 디스크의 불균일한 마모도 방지되는 특징을 갖는다.

Description

비대칭 피스톤 전환 타입 브레이크 캘리퍼{Unsymmetrical Pistons Array Changeable type Brake Caliper}

본 발명은 브레이크 캘리퍼에 관한 것으로, 특히 대칭 피스톤 배열을 갖는 캘리퍼에 대한 어떠한 설계 변경 없이도 비대칭 피스톤 배열 타입으로 전환될 수 있는 브레이크 캘리퍼에 관한 것이다.

일반적으로 브레이크 캘리퍼에서 제동 작용이 이루어지면, 패드가 피스톤에 의한 가압력을 받는 백플레이트와 함께 움직이고, 피스톤은 유압의 작용으로 밀려남으로써 회전하는 휠 디스크에 패드가 압착되어져 제동이 이루어진다.

그러나, 피스톤은 캘리퍼에서 편중된 위치를 가짐으로써 백플레이트가 패드를 밀어주더라도 휠 디스크의 전체 면과 패드의 동시 접촉은 불가 할 수밖에 없다.

이러한 휠 디스크와 패드의 접촉 상태는 피스톤의 수량과 배열 상태를 이용해 해소될 수 있고, 이를 적용한 예로서 비대칭 피스톤 캘리퍼가 있다.

비대칭 피스톤 캘리퍼는 피스톤이 한 쌍으로 구성되고, 한 쌍의 피스톤이 비대칭으로 배열됨으로써 제동시 자기 배력 작용에 의한 제동력 증대로 패드와 디스크의 빌드업 형성이 개선되고, 이로부터 제동 안전성이 더욱 개선될 수 있다.

국내실용신안등록공개 20-1999-0019159(1999년06월05일)

하지만, 비대칭 피스톤 타입 캘리퍼는 한쌍의 피스톤이 비대칭으로 배열됨으로써 피스톤이 있는 캘리퍼 부분과 피스톤이 없는 캘리퍼 부분이 서로 반대 형상으로 이루어져야 한다.

이로 인해, 비대칭 배열을 이루는 한쌍의 피스톤은 일반적인 대칭 피스톤 타입 캘리퍼에 적용될 수 없고, 좌우 형상 차이를 갖도록 별도로 제작된 비대칭 피스톤 타입 캘리퍼에 만 적용될 수 있다.

그러므로, 비대칭 피스톤 타입 캘리퍼는 대칭 피스톤 타입 캘리퍼에 비해 제조비용이 더 높을 수밖에 없다.

또한, 비대칭 피스톤 타입 캘리퍼에서는 링(Ring)형태로 이루어진 한 쌍의 피스톤이 비대칭으로 배열된 상태에서 패드에 가하는 힘이 패드에 불균일한 면압을 형성함으로써 피스톤의 상,하부가 중간부위에 비해 상대적으로 많은 힘이 전달될 수밖에 없다.

이러한 피스톤 힘의 편차는 패드와 디스크의 불균일한 마모를 촉진할 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 한쌍의 피스톤을 비대칭으로 배열시켜주는 피스톤 어댑터를 이용함으로써 대칭형 피스톤 배열 캘리퍼에서도 어떠한 설계 변경 없이도 비대칭 피스톤 배열 타입으로 전환되고, 특히 피스톤 어댑터에 단면변화로 피스톤의 힘 편차를 줄인 백 플레이트가 일체로 이루어짐으로써 피스톤의 힘 편차로 인한 패드와 디스크의 불균일한 마모도 방지되는 비대칭 피스톤 전환 타입 브레이크 캘리퍼를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비대칭 피스톤 전환 타입 브레이크 캘리퍼는 패드가 위치되는 개방된 패드위치공간부의 좌우 양쪽 부위가 동일한 형상으로 이루어진 캘리퍼 하우징; 오일 유압으로 상기 패드를 밀어내는 2개의 피스톤이 수용되도록 상기 캘리퍼 하우징의 한쪽으로 형성된 피스톤 하우징에 결합되고, 상기 패드가 받는 힘을 상기 2개의 피스톤 간 중심에서 한쪽으로 편중시켜주는 피스톤 어댑터; 가 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 피스톤 어댑터는 상기 패드와 접촉되는 백 플레이트, 서로 간의 중간위치가 상기 백 플레이트의 전체 길이의 중간위치에서 한쪽으로 편중되어진 한 쌍의 제1,2 피스톤 보스로 구성된다.

상기 한 쌍의 제1,2 피스톤 보스는 상기 피스톤 하우징의 제1,2 유압챔버로 삽입되고, 상기 제1,2 유압챔버에 구비된 한 쌍의 제1,2피스톤이 각각 수용된다.

상기 한 쌍의 제1,2 피스톤 보스는 상기 백 플레이트와 일체로 형성된다.

상기 백 플레이트는 원호구간의 형상으로 이루어지고, 적어도 1개 이상의 쿨링 홈이 파여지고, 상기 쿨링 홈은 상기 패드와 접촉되는 상기 백 플레이트의 면에 형성된다.

상기 백 플레이트는 상기 한 쌍의 제1,2 피스톤 보스의 중심을 기준으로 상부부위에 비해 하부부위가 더 길게 형성된다.

이러한 본 발명은 한쌍의 피스톤을 비대칭으로 배열시켜주는 피스톤 어댑터가 별도로 제조된 후 대칭형 피스톤 배열 캘리퍼에 적용됨으로써 대칭형 피스톤 배열 캘리퍼의 어떠한 설계 변경 없이도 자기 배력 작용에 의한 제동력 증대로 패드와 디스크의 빌드업 형성이 개선되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 제동시 좀 더 빠른 빌드업 형성으로 브레이크 페달 답력 및 스트로크 개선이 이루어지고, 특히 리딩측과 트레일링측 아답타의 두께에 변화를 줌으로써 좀 더 빠른 빌드업 형성을 위한 튜닝이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 한쌍의 피스톤을 비대칭으로 배열시켜주는 피스톤 어댑터에 단면변화로 피스톤의 힘 편차를 줄인 백 플레이트가 일체로 이루어짐으로써 제동 시 패드와 디스크의 불균일한 마모 방지로 제동 안전성이 더욱 향상되는 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 백 플레이트의 단면변화를 이용함으로써 백 플레이트 두께도 축소되고, 특히 백 플레이트가 피스톤과 패드의 직접적인 접촉을 차단함으로써 부트(Boot)나 피스톤 부품 손상이 예방되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 비대칭 피스톤 전환 타입 브레이크 캘리퍼의 구성이고, 도 2는 본 발명에 따른 피스톤 어댑터의 세부 구성이며, 도 3은 본 발명에 따른 비대칭 피스톤 전환 타입 브레이크 캘리퍼의 작동 상태이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 비대칭 피스톤 전환 타입 브레이크 캘리퍼의 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 브레이크 캘리퍼에는 오일 유압이 작용하는 한 쌍의 피스톤이 구비된 피스톤 하우징(1-1)을 한쪽으로 갖춘 캘리퍼 하우징(1), 제1,2 유압챔버(3-1,3-2)에 끼워져 캘리퍼 하우징(1)의 개방된 패드위치공간부(5)로 위치되는 피스톤 어댑터(10)가 포함된다.

상기 캘리퍼 하우징(1)은 피스톤 하우징(1-1)을 제외할 때, 피스톤 하우징(1-1)을 형성한 한쪽 부분과 피스톤 하우징(1-1)을 형성하지 않은 반대쪽 부분이 동일한 형상으로 이루어진다.

상기 피스톤 하우징(1-1)에는 제1,2 유압챔버(3-1,3-2)가 형성되고, 상기 제1,2 유압챔버(3-1,3-2)에는 한 쌍의 피스톤이 각각 수용된다.

상기 피스톤 어댑터(10)는 중공타입을 이루는 한 쌍의 제1,2 피스톤 보스(11-1,11-2), 원호구간으로 이루어져 제1,2 피스톤 보스(11-1,11-2)의 한쪽을 막는 백 플레이트(13)로 구성된다.

상기 한 쌍의 제1,2 피스톤 보스(11-1,11-2)에는 피스톤이 각각 삽입되고, 피스톤 하우징(1-1)의 제1,2 유압챔버(3-1,3-2)에 끼워진다.

상기 백 플레이트(13)에는 제1,2,3 쿨링 홈(15-1,15-2,15-3)이 형성되고, 제1,2,3 쿨링 홈(15-1,15-2,15-3)의 각각은 소정 깊이와 폭넓이를 갖고 서로 등간격을 이룬다.

상기 백 플레이트(13)에는 한 쌍의 제1,2 피스톤 보스(11-1,11-2)가 일체로 형성되고, 제1 피스톤 보스(11-1)는 백 플레이트(13)의 전체 길이의 중간위치(O-O)에서 제1 이격거리(La)로 떨어져 위치되며, 제2 피스톤 보스(11-2)는 백 플레이트(13)의 전체 길이의 중간위치(O-O)에서 제2 이격거리(Lb)로 떨어져 위치된다.

본 실시예에서, 상기 백 플레이트(13)는 길이를 기준으로 할 때, 제1 피스톤 보스(11-1)는 제1 이격거리(La)에서 그 중심선(a-a)이 형성되고, 제2 피스톤 보스(11-2)는 제2 이격거리(Lb)에서 그 중심선(b-b)이 형성된다.

이 경우, 제2 이격거리(Lb)는 제1 이격거리(La)에 비해 더 길게 이루어지고, 제1 이격거리(La)에 대해 제2 이격거리(Lb)가 갖는 길이 차는 오프셋간격(K)으로 정의된다.

상기 오프셋간격(K)으로 인해 백 플레이트(13)의 중간위치(O-O)가 기준될 때 제1 피스톤 보스(11-1)와 제2 피스톤 보스(11-2)는 비대칭 배열을 형성한다.

그러므로, 제1 피스톤 보스(11-1)와 제2 피스톤 보스(11-2)에 각각 삽입되는 2개의 피스톤은 비대칭 배열을 형성한다. 이로 인해 한 쌍의 피스톤이 백 플레이트(13)를 패드로 밀어낼 때 자기배력 작용에 의한 제동력 증대가 구현될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 백 플레이트(13)는 폭 높이(W)를 기준으로 할 때, 제1 피스톤 보스(11-1)와 제2 피스톤 보스(11-2)의 각 중심에서 하면까지 폭높이(Wb)는 상면까지 폭높이(At)에 비해 더 큰 값을 형성한다.

그러므로, 한 쌍의 피스톤이 백 플레이트(13)를 패드로 밀어낼 때 패드에 대한 가압력이 백 플레이트(13)의 아래쪽으로 더 확장됨으로써 패드가 보다 균일한 가압력을 받을 수 있다.

한편, 도 3은 본 실시예에 따른 비대칭 피스톤 전환 타입 브레이크 캘리퍼의 작동 상태를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 캘리퍼 하우징(1)은 패드(100)가 위치되는 개방된 패드위치공간부(5)의 좌우 양쪽 부위가 동일한 형상으로 이루어지고, 피스톤 어댑터(10)는 캘리퍼 하우징(1)의 한쪽에 형성된 피스톤 하우징(1-1)에 끼워지며, 피스톤 하우징(1-1)의 제1,2 유압챔버(3-1,3-2)에 수용된 2개의 피스톤은 피스톤 어댑터(10)의 제1 피스톤 보스(11-1)와 제2 피스톤 보스(11-2)에 각각 끼워진다.

이러한 상태가 되면, 2개의 피스톤간 중심은 패드(100)와 대면하는 백 플레이트(13)가 형성한 전체 길이의 중간위치(O-O)에서 한쪽으로 편중된다.

이로 인해, 2개의 피스톤간 중심이 패드(100)와 대면하는 백 플레이트(13)가 형성한 전체 길이의 중간위치(O-O)와 일치하는 대칭형 캘리퍼 하우징(1)은 어떠한 설계 변경 없이도 비대칭 피스톤 타입으로 전환된다. 즉, 2개의 피스톤 중 한쪽 피스톤이 갖는 오프셋간격(K)으로 백 플레이트(13)의 중간위치(O-O)가 기준될 때 2개의 피스톤은 비대칭 배열을 형성한다.

그러므로, 비대칭 피스톤 타입으로 전환된 캘리퍼에서 제동이 이루어지면, 2개의 피스톤이 유압으로 밀려나는 힘은 피스톤 어댑터(10)로 전달되고, 패드(100)는 피스톤 어댑터(10)의 백 플레이트(13)가 가하는 힘을 받게 된다.

그러면, 비대칭 배열된 2개의 피스톤이 가하는 힘을 패드(100)로 전달하는 백 플레이트(13)는 패드(100)와 휠 디스크(200)사이에서 자기배력 작용에 의한 제동력 증대가 이루어진다. 즉, 비대칭 피스톤 타입 캘리퍼에서 구현되는 제동 작용이 구현된다.

특히, 백 플레이트(13)에는 다수의 제1,2,3 쿨링 홈(15-1,15-2,15-3)이 형성됨으로써 백 플레이트(13)와 패드(100)의 밀착면 사이로 공기통로가 형성되고, 이러한 공기통로는 오외 공기의 접촉면적을 늘려줌으로써 제동시 마찰열을 보다 신속하게 낮출 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 브레이크 캘리퍼에는 패드가 위치되는 개방된 패드위치공간부(5)의 좌우 양쪽 부위가 동일한 형상으로 이루어진 캘리퍼 하우징(1); 오일 유압으로 상기 패드를 밀어내는 2개의 피스톤이 수용되도록 상기 캘리퍼 하우징(1)의 한쪽으로 형성된 피스톤 하우징(1-1)에 결합되고, 상기 패드가 받는 힘을 상기 2개의 피스톤 간 중심에서 한쪽으로 편중시켜주는 피스톤 어댑터(10)가 포함됨으로써 대칭형 피스톤 배열 캘리퍼에서도 어떠한 설계 변경 없이도 비대칭 피스톤 배열 타입으로 전환되고, 특히 피스톤 어댑터(10)에 단면변화로 피스톤의 힘 편차를 줄인 백 플레이트(13)가 일체로 이루어짐으로써 피스톤의 힘 편차로 인한 패드와 디스크의 불균일한 마모도 방지된다.

1 : 캘리퍼 하우징 1-1 : 피스톤 하우징
3-1,3-2 : 제1,2 유압챔버 5 : 패드위치공간부
10 : 피스톤 어댑터 11-1,11-2 : 제1,2 피스톤 보스
13 : 백 플레이트 15-1,15-2,15-3 : 쿨링 홈
100 : 패드 200 : 휠 디스크

Claims

패드가 위치되는 개방된 패드위치공간부의 좌우 양쪽 부위가 동일한 형상으로 이루어진 캘리퍼 하우징;
오일 유압으로 상기 패드를 밀어내는 2개의 피스톤이 수용되도록 상기 캘리퍼 하우징의 한쪽으로 형성된 피스톤 하우징에 결합되고, 상기 패드가 받는 힘을 상기 2개의 피스톤 간 중심에서 한쪽으로 편중시켜주는 피스톤 어댑터;가 포함되며,
상기 캘리퍼 하우징에는 제 피스톤 하우징이 형성되어 상기 피스톤 어댑터를 끼워주고, 상기 피스톤 하우징에는 제1,2 유압챔버가 형성되어 상기 2개의 피스톤을 끼워주며, 상기 피스톤 어댑터에는 제1,2 피스톤 보스가 형성되어 상기 2개의 피스톤을 끼워줌으로써 대칭형 피스톤이 비대칭 피스톤으로 전환되는
것을 특징으로 하는 비대칭 피스톤 전환 타입 브레이크 캘리퍼.
청구항 1에 있어서, 상기 피스톤 어댑터는 상기 패드와 접촉되는 백 플레이트, 서로 간의 중간위치가 상기 백 플레이트의 전체 길이의 중간위치에서 한쪽으로 편중되어진 한 쌍의 제1,2 피스톤 보스로 구성된 것을 특징으로 하는 비대칭 피스톤 전환 타입 브레이크 캘리퍼.
청구항 2에 있어서, 상기 한 쌍의 제1,2 피스톤 보스는 상기 피스톤 하우징의 제1,2 유압챔버로 삽입되고, 상기 제1,2 유압챔버에 구비된 한 쌍의 제1,2피스톤이 각각 수용되는 것을 특징으로 하는 비대칭 피스톤 전환 타입 브레이크 캘리퍼.
청구항 2에 있어서, 상기 한 쌍의 제1,2 피스톤 보스는 상기 백 플레이트와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 비대칭 피스톤 전환 타입 브레이크 캘리퍼.
청구항 2에 있어서, 상기 백 플레이트는 원호구간의 형상으로 이루어지고, 적어도 1개 이상의 쿨링 홈이 파여진 것을 특징으로 하는 비대칭 피스톤 전환 타입 브레이크 캘리퍼.
청구항 5에 있어서, 상기 쿨링 홈은 상기 패드와 접촉되는 상기 백 플레이트의 면에 형성된 것을 특징으로 하는 비대칭 피스톤 전환 타입 브레이크 캘리퍼.
청구항 2에 있어서, 상기 백 플레이트는 상기 한 쌍의 제1,2 피스톤 보스의 중심을 기준으로 상부부위에 비해 하부부위가 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 비대칭 피스톤 전환 타입 브레이크 캘리퍼.