KR20070065104A

KR20070065104A - 순환장치를 이용한 브레이크액 냉각장치

Info

Publication number: KR20070065104A
Application number: KR1020050125807A
Authority: KR
Inventors: 이동근
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2007-06-22

Abstract

본 발명은 브레이크액의 냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 브레이크 베이퍼록 현상을 근본적으로 방지하여 브레이크의 안정성과 신뢰성을 높여 승객의 안전을 도모하는 순환장치를 이용한 브레이크액 냉각장치에 관한 것이며, 브레이크페달에 의한 압력이 작용한 부스터의 압력에 의해 브레이크 튜브내의 브레이크액이 압출되어 고압으로 브레이크실린더 내부의 피스톤을 움직여 브레이크패드를 브레이크디스크와 마찰시켜 브레이크 작동하게 하는 브레이크 장치에 있어서, 브레이크 튜브와 연통되도록 냉각유로의 일단을 고정하고, 냉각유로의 타단을 브레이크실린더과 연통되도록 고정하되 단부에 써머스탯을 고정설치하며, 브레이크실린더로 유입되는 기존유로의 단부에 차단밸브를 설치하는 것을 특징으로 한다.

써머스탯, 브레이크액, 냉각유로, 방열부

Description

순환장치를 이용한 브레이크액 냉각장치{A COOLING SYSTEM FOR BRAKE OIL}

도 1은 종래의 브레이크 시스템을 도시한 개략도.

도 2는 본 발명의 순환장치를 이용한 브레이크액 냉각장치에서 브레이크액이 가열되기 전 상태를 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 순환장치를 이용한 브레이크액 냉각장치에서 브레이크액이 가열되어 써머스텟이 개방된 상태를 도시한 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 브레이크페달 2 : 부스터

3 : 브레이크 디스크 4 : 브레이크 패드

5 : 브레이크 실린더 6 : 브레이크 튜브

7 : 피스톤 10 : 브레이크 실린더

11 : 냉각유로 12 : 차단밸브

13 : 써머스탯(thermostat) 14 : 방열부

본 발명은 브레이크액의 냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 브레이 크 베이퍼록 현상을 근본적으로 방지하여 브레이크의 안정성과 신뢰성을 높여 승객의 안전을 도모하는 순환장치를 이용한 브레이크액 냉각장치에 관한 것이다.

브레이크 즉 제동장치는 주행하는 자동차를 감속 또는 정지시킴과 아울러 주차상태를 유지하기 위해 설치되는 안전장치이다.

이러한 제동장치는 회전체를 고정체의 마찰부재로 가압하여 회전체의 회전속도를 줄이거나 완전히 정지시키도록 구성되어 있기 때문에 제동시 회전체와 마찰부재와의 사이에는 제동열이 발생하게 된다.

이러한 제동장치는 회전체가 브레이크 드럼이나 브레이크 디스크가 되고 브레이크 패드(라이닝)이 마찰부재가 되는데, 이 라이닝은 브레이크 슈에 부착되어 유압식의 경우에는 휘일 실린더에 의해 제동을 행하고, 공압식의 경우에는 브레이크 챔버로 압축공기가 공급되면서 피스톤을 밀러 슬랙 어저스터를 회전시킴으로서 캠이슈를 드럼에 밀착시키도록 되어 있다.

그런데 이러한 제동장치는, 제동을 행한 후 제동에 사용된 압축공기가 대기로 방출되도록 되어 있기 때문에, 제동시 드럼과 라이닝의 마찰로 인하여 발생되는 열에 의해 제동계통이 과열되는 것을 방지하는 것이 불가능하다.

한편 일본 공개실용신안 소화 57-122460호에서 제안하는 바와 같이 제동시 이 제동을 감지하여 회전체와 마찰부재와의 사이로 압축공기를 분사하는 방식이 알려져 있다.

그런데 이러한 방식은 유압식 제동장치에 사용될 수 밖에 없는 것인데, 그것은 유압식의 경우 제동에 사용되는 유압을 대기로 배출할 수 없으므로 별도로 압축 공기 발생수단을 사용해야만 하기 때문이다.

그리고 이러한 방식의 냉각장치는, 제동이 행하여지는 동안에 압축공기가 분사되기 때문에, 즉 드럼과 라이닝이 접촉된 상태에서 공기가 공급되기 때문에 만족할 만한 냉각효과를 얻지 못한다

그리고 차량의 주행시에는 제동을 위하여 브레이크를 자주 밟게 됨에 따라서 디스크 브레이크에서 마찰열이 발생하게 되고 이에 따라 브레이크 패드의 마찰계수가 저하되고 그 정도가 심하면 브레이크 제동능력이 저하되어 대형사고를 일으키게 되고 이와 같은 현상을 페이드 현상이라고 한다.

또한 급경사길을 장시간 동안 내려갈 때 브레이크를 많이 사용하게 되면 브레이크 페이드 현상이 심하게 나타나게 되어 브레이크액이 과열하므로서 비등하여 브레이크의 제동력을 상실하는 경우가 발생하게 된다.

뿐만 아니라 차량의 중량이 무거울수록 상기와 같은 현상이 심하게 나타나므로 브레이크 제동시 디스크 브레이크에서 발생하는 마찰열을 냉각시켜 주는 장치가 필요하게 된다.

이와 같은 목적으로 이용되는 종래의 브레이크 냉각장치를 보면 국내 실용신안공고 제93-8412호에 기술된 바와 같이 압축공기를 저장하는 공압탱크와 브레이크드럼사이에 듀얼브레이크와 퀵 릴레이밸브가 관로를 통하여 연결 설치되고, 상기 퀵 릴레이밸브와 포트를 통하여 가동변을 갖는 브레이크 챔버가 연결 설치되어 구성되어 있다.

또다른 종래의 장치로 디스크 브레이크의 마찰면과 마찰면사이에 주행중 발 생하는 공기를 이용하여 냉각시킬 수 있도록 공기통로를 형성하여 구성한 것이 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 브레이크 냉각장치는 전자의 경우 공압탱크내에 있는 압축공기를 퀵릴레이밸브를 통해 관로를 거쳐 브레이크드럼내로 유입되게 하여 브레이크에서 발생하는 마찰열을 냉각시킬 수 있게 하였으나 이는 드럼에 의해서 밀폐된 장소에서 압축공기를 이용하여 냉각시키므로서 드럼에 발생된 마찰열을 밀폐된 곳에서 냉각시키게 되므로 냉각효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한 후자의 경우에는 디스크 브레이크의 마찰면과 마찰면 사이에 공기통로를 두어 차량주행중 발생하는 바람을 상기 공기통로로 통과하도록 하여 마찰열을 냉각시키고 있으나 이는 차량의 주행중 맞바람을 이용한 것으로서 경사가 심한 비탈길 등에서는 차속이 저하되고 브레이크를 자주 사용하게 되므로 상대적으로 냉각효과가 떨어져 브레이크의 제동력을 저하시키는 문제점이 있었다.

브레이크액의 냉각을 위한 여러 방법 중 브레이크액 자체를 여러개의 유로를 통하여 순환시키는 방법이 있는데, 이러한 방법은 브레이크액 자체가 냉각유로로 분산되므로 유압형성에 불리하고 복잡한 유로가 여러개 있으므로 브레이크 튜브의 파열 등에 불리하며, 순환 펌프를 별도로 설치하는 등 구조가 복잡하고 많은 부품이 필요하여 원가 상승이 되는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 브레이크의 신속한 냉각을 위하여 브레이크액의 온도 상승시 써머스탯이 별도의 냉각유 로에 보관된 차거운 브레이크액과 실린더 내부의 데워진 브레이크액을 신속히 교환되게 함으로써 데워진 브레이크액이 충분히 식혀질 수 있는 시간을 가져 냉각 효율을 높일 수 있게 하고, 브레이크액 순환을 위한 별도의 동력장치를 사용하지 않는 순환장치를 이용한 브레이크액 냉각장치를 제공하고자 하는 목적이 있다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여 브레이크페달에 의한 압력이 작용한 부스터의 압력에 의해 브레이크 튜브내의 브레이크액이 압출되어 고압으로 브레이크실린더 내부의 피스톤을 움직여 브레이크패드를 브레이크디스크와 마찰시켜 브레이크 작동하게 하는 브레이크 장치에 있어서, 브레이크 튜브와 연통되도록 냉각유로의 일단을 고정하고, 냉각유로의 타단을 브레이크실린더과 연통되도록 고정하되 단부에 써머스탯을 고정설치하며, 브레이크실린더로 유입되는 기존유로의 단부에 차단밸브를 설치하는 것을 특징으로 하고, 냉각유로에는 공기에 의해 냉각되는 나선형의 방열부가 형성되며, 차단밸브는 써머스탯과 연동하여 써머스탯이 열리면 작동하게 하고, 브레이크액의 과열시 써머스탯이 작동하여 브레이크액의 리턴시 냉각유로를 통하여 회수되게 차단밸브가 닫히고, 브레이크 작동시에는 차단밸브가 열려 냉각유로와 기존유로로 동시에 압력을 유지하게 하는 것을 특징으로 하는 순환장치를 이용한 브레이크액 냉각장치를 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미 로 한정해서 해석하여서는 되지 않고, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명은 브레이크페달(1)에 의한 압력이 작용한 부스터(2)의 압력에 의해 브레이크 튜브(6)내의 브레이크액이 압출되어 고압으로 브레이크실린더(5) 내부의 피스톤(7)을 움직여 브레이크패드(4)를 브레이크디스크(3)와 마찰시켜 브레이크 작동하게 하는 종래의 브레이크 장치를 사용한다.

브레이크 튜브(6)의 일측에 본 발명의 냉각유로(11) 일단을 연통시키고, 브레이크 실린더(10) 일측에 냉각유로(11)의 타단을 연통시킨다.

냉각유로(11)는 중간에 방열부(14)가 형성되고, 방열부(14)는 냉각유로(11)가 나선형으로 꼬아 표면적을 증대시킨 것으로 자동차의 진행에 따른 공기유입으로 냉각시킨다. 냉각유로(11)는 기존유로보다 상대적으로 가늘게 형성하여 브레이크액의 흐름속도를 느리게하여 냉각효율을 높인다. 단부에 설치된 써머스탯의 개방여부에 따라 과열된 브레이크액의 순환과 보관의 역할을 한다.

브레이크실린더(10)에 연결된 냉각유로(11)의 단부에는 써머스탯(13)을 설치하여, 일정온도 이상으로 브레이크액의 온도가 올라가면 써머스탯이 개방되어 냉각유로(11)로 브레이크액을 흐르게 한다.

브레이크실린더(10)에 연결된 기존의 브레이크튜브(6)의 단부에는 차단밸브(12)가 설치된다. 차단밸브(12)는 써머스탯(13)과 연동하여 써머스탯(13)이 열리면 작동을 하고, 써머스탯이 닫히면 브레이크의 작동과 무관하게 개방된 상태를 유지 하여 기존의 브레이크 시스템과 동일하게 브레이크액이 작동되게 한다.

그러나 밸브작동시 차단밸브(12)는 단일방향으로만 열리는 구조를 가지고 있어 브레이크가 작동하여 브레이크액이 실린더로 밀려오면 자연스럽게 열리게 되고 브레이크가 해제되어 브레이크액이 리턴될때는 닫히게 되어 반대방향으로 흐르는 브레이크액이 기존 유로가 아니라 냉각유로로 흐르게 한다.

써머스탯은 자동온도조절기 또는 항온기(恒溫器)라고도 하며, 온도를 오랜시간 일정하게 유지하기 위한 항온조(恒溫槽) ·전기로 등에 사용된다. 온도조절기구는 전열기구, 예를 들면 전기난로 ·전기담요 등에 넣은 자동 스위치로 온도가 올라가면 열리고, 내려가면 닫혀지도록 작용한다. 이를 위해 사용되는 것은 대부분이 바이메탈이다. 바이메탈은 선팽창계수가 다른 2장의 합금판을 맞붙인 것인데, 온도변화에 따라 바이메탈이 활 모양으로 굽는 정도가 변하므로 이것을 이용해서 스위치를 개폐시킨다.

바이메탈에 사용되는 합금은 팽창계수가 작은 쪽은 철과 니켈의 합금, 큰 쪽은 구리와 아연, 니켈-망간-철, 니켈-몰리브덴-철 등과 같은 합금이다. 또한 기화하기 쉬운 액체의 기화압력을 이용한 것도 있으며, 톨루엔 등을 관 속에 봉입하고, 온도에 의한 팽창 ·수축을 이용해서 바이메탈과 같은 목적에 사용한다

도 2에는 브레이크액이 과열되지 않은 경우를 도시한 것으로서, 써머스탯(13)이 차단되어 냉각유로(11) 내부의 브레이크액은 흐름을 멈추고 방열구조에 의해 냉각되어 보관된다. 브레이크 작동시에는 기존의 유로만을 통하여 브레이크액이 흐르며, 이때 차단밸브(12)는 항상 열린상태로 되어 기존의 브레이크와 동일한 상 태가 된다.

도 3에는 브레이크액이 과열되어 써머스탯이 개방된 경우를 도시한 것으로서, 써머스탯(13)이 개방되면 차단밸브(12)도 작동을 시작하여 브레이크작동시 개방되고 해제시에 닫혀 브레이크실린더(10) 내부의 브레이크액이 순환될 수 있게 한다.

브레이크 작동시에는 모든 유로가 개방되나 냉각유로(11)보다는 기존유로를 통하여 대부분의 브레이크액이 흐르게 된다.

브레이크 해제시에는 부스터로 부터의 압력이 해제되어 고압이 형성된 실린더 내부의 브레이크액은 유로를 통하여 리턴하게 되는데 이때 차단밸브(12)는 닫힌 상태로 되어 기존의 유로는 막히게 된다. 따라서 냉각유로(11)만을 통하여 브레이크액이 흐르게 되어 방열부(14)를 거치게 되고, 방열부(14)를 통과한 브레이크액은 공기에 의해 냉각하게 된다.

브레이크의 반복 작동으로 브레이크 튜브(6)와 기존유로를 통해 실린더 내부의 브레이크액이 순환하면서 과열된 브레이크액이 교체되게 되며, 순환이 완료되어 브레이크 실린더 내부의 온도가 내려가면 써머스탯(13)이 닫히게 되어 냉각유로(11)에 있는 브레이크액은 다음 순환시점까지 냉각된다.

이상과 같이 본 발명은 기존 브레이크 시스템의 베이퍼록 현상을 근본적으로 해결하는 효과가 있다.

브레이크 작동시와 해제시의 압력차에 의해 브레이크액이 리턴되는 원리를 이용하므로서 별도의 순환펌프가 필요 없으며, 또 필요시에만 냉각유로를 개방하여 브레이크액이 냉각유로에 머무르는 시간을 길게 함으로써 냉각 효율을 높이는 효과가 있다.

또한 본 고안은 브레이크실린더 내부의 브레이크액을 냉각시켜 베이퍼록 현상을 방지하는 장치로써 브레이크실린더 외부에 방열구조를 가진 냉각유로를 설치하여 브레이크액을 냉각시켜 브레이크 성능을 높일 수 있으며, 실린더 내부의 압력차를 이용하므로 순환펌프 등이 필요 없는 등 구조가 간단하여 비용이 작게 들고 필요시만 작동을 함으로써 냉각 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

Claims

브레이크페달에 의한 압력이 작용한 부스터의 압력에 의해 브레이크 튜브내의 브레이크액이 압출되어 고압으로 브레이크실린더 내부의 피스톤을 움직여 브레이크패드를 브레이크디스크와 마찰시켜 브레이크 작동하게 하는 브레이크 장치에 있어서,

브레이크 튜브와 연통되도록 냉각유로의 일단을 고정하고, 냉각유로의 타단을 브레이크실린더과 연통되도록 고정하되 단부에 써머스탯을 고정설치하며, 브레이크실린더로 유입되는 기존유로의 단부에 차단밸브를 설치하는 것을 특징으로 하는 순환장치를 이용한 브레이크액 냉각장치.
제 1 항에 있어서, 냉각유로에는 공기에 의해 냉각되는 나선형의 방열부가 형성된 것을 특징으로 하는 순환장치를 이용한 브레이크액 냉각장치.
제 1 항에 있어서, 차단밸브는 써머스탯과 연동하여 써머스탯이 열리면 작동하게 하는 것을 특징으로 하는 순환장치를 이용한 브레이크액 냉각장치.
제 1 항에 있어서, 브레이크액의 과열시 써머스탯이 작동하여 브레이크액의 리턴시 냉각유로를 통하여 회수되게 차단밸브가 닫히고, 브레이크 작동시에는 차단밸브가 열려 냉각유로와 기존유로로 동시에 압력을 유지하게 하는 것을 특징으로 하는 순환장치를 이용한 브레이크액 냉각장치.