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KR20100005988A - 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치 - Google Patents

디스크 브레이크용 캘리퍼 장치 Download PDF

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KR20100005988A
KR20100005988A KR1020080066122A KR20080066122A KR20100005988A KR 20100005988 A KR20100005988 A KR 20100005988A KR 1020080066122 A KR1020080066122 A KR 1020080066122A KR 20080066122 A KR20080066122 A KR 20080066122A KR 20100005988 A KR20100005988 A KR 20100005988A
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KR
South Korea
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back plate
disk
disc
brake
caliper device
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KR1020080066122A
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English (en)
Inventor
전갑배
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치에 관한 것으로, 백플레이트 및 브레이크 패드가 디스크에 대해 경사진 슬라이딩 경로를 따라 이동하며 디스크를 가압하도록 형성되어 브레이크 패드가 디스크에 가압 접촉된 상태에서 디스크의 회전에 따른 마찰력에 의해 브레이크 패드 및 백플레이트에 작용하는 하중이 경사 방향을 따라 디스크를 더욱 가압하는 방향으로 작용하도록 형성함으로써, 유압 하중에 의한 가압력과 함께 이와 같은 경사 방향에 따른 가압력이 추가로 작용하여 디스크에 대한 마찰력이 증가하고 이에 따라 제동력이 향상되며, 전체적인 디스크 브레이크 시스템의 구조를 단순화 소형화할 수 있는 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치를 제공한다.
디스크 브레이크, 캘리퍼, 캐리어, 브레이크 패드, 백플레이트

Description

디스크 브레이크용 캘리퍼 장치{Calliper for Disk Brake System}
본 발명은 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 백플레이트 및 브레이크 패드가 디스크에 대해 경사진 슬라이딩 경로를 따라 이동하며 디스크를 가압하도록 형성되어 브레이크 패드가 디스크에 가압 접촉된 상태에서 디스크의 회전에 따른 마찰력에 의해 브레이크 패드 및 백플레이트에 작용하는 하중이 경사 방향을 따라 디스크를 더욱 가압하는 방향으로 작용하도록 형성함으로써, 유압 하중에 의한 가압력과 함께 이와 같은 경사 방향에 따른 가압력이 추가로 작용하여 디스크에 대한 마찰력이 증가하고 이에 따라 제동력이 향상되며, 전체적인 디스크 브레이크 시스템의 구조를 단순화 소형화할 수 있는 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치에 관한 것이다.
일반적으로 제동장치(Brake System)는 주행하는 자동차를 감속 또는 정지시킴과 동시에 주차 상태를 유지하기 위해 사용되는 중요한 장치이며, 마찰력을 이용하여 자동차의 운동에너지를 열에너지로 전환시킨 후에 대기속으로 방출시켜 제동작용을 하는 마찰식 브레이크가 사용되고 있다.
이러한 제동장치는 주행할 때 주로 사용하는 주 브레이크(Foot Brake)와 자동차를 주차시킬 때 사용하는 주차브레이크(Parking Brake)가 있는데, 주 브레이크는 보통 운전자가 발로 조작하는 풋 브레이크 형태이고, 주차 브레이크는 보통 손으로 조작하는 핸드 브레이크 형태이다.
또한, 브레이크 장치는 그 구조상 드럼식과 디스크식으로 크게 구별되는데, 최근에는 자동차의 고속화 경향으로 드럼식보다 방열과 열변형에 의한 제동력 저하가 적은 디스크 브레이크가 많이 사용되고 있으며, 특히 전륜 브레이크는 대부분이 디스크 브레이크가 사용되고 있다.
이러한 디스크 브레이크는 바퀴와 함께 회전하는 브레이크 디스크의 양쪽에 설치된 브레이크 패드가 디스크를 가압하며 마찰력에 의해 제동되는데, 이러한 가압 장치를 캘리퍼(Calliper) 장치라 한다.
도 1은 종래 기술에 의한 일반적인 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치의 구조를 간략하게 개념적으로 도시한 개념도이다.
일반적인 디스크 브레이크 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 차량의 실내에 장착된 브레이크 페달(10)이 운전자에 의해 조작되면, 이러한 조작력이 부스터(20)에서 배력되고 배력된 상태의 힘으로 마스터실린더(30)에 유압이 형성되며 마스터실린더(30)로부터 유압이 캘리퍼 장치로 전달된다. 이와 같이 캘리퍼 장치로 전달된 유압에 의해 브레이크 패드(46)가 차륜과 함께 회전하는 디스크(50)에 가압 접촉되며 마찰력에 의해 제동력이 발생하는 방식으로 구성된다.
이때, 캘리퍼 장치의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 내부에 오일통로가 형 성되고 양측에 가이드핀(41)이 형성된 하우징(41)과, 하우징(41)에 가이드핀(41)을 따라 이동 가능하게 결합된 캐리어(43)로 구성된다. 하우징(41)에는 오일통로를 통한 유압에 의해 피스톤(44)이 이동 가능하게 장착되고, 캐리어(43)는 디스크(50)를 중심으로 양측에 백플레이트(45)가 슬라이딩 가능하게 삽입되고 백플레이트(45)의 일측면에는 디스크(50)에 접촉될 수 있도록 브레이크 패드(46)가 부착된다. 이때, 백플레이트(45)가 삽입 접촉되는 캐리어(43)의 접촉면(43a)에는 백플레이트(45)와 캐리어(43)의 접촉면(43a) 사이의 슬라이딩을 위해 별도의 패드스프링(47)이 개재된다.
이러한 구조에 따라 마스터실린더(30)로부터 캘리퍼 장치로 유압이 전달되면, 하우징(41)의 피스톤(44)이 유압에 의해 이동하며 캐리어(43)에 장착된 백플레이트(45)를 가압하고, 따라서 백플레이트(45)는 캐리어(43)의 접촉면(43a)을 따라 디스크(50) 측으로 이동하여 백플레이트(45)에 부착된 브레이크 패드(46)가 디스크(50)의 일측 마찰면과 접촉하게 된다. 이와 같이 하나의 브레이크 패드(46)가 디스크(50)에 접촉한 이후에는 이러한 브레이크 패드(46)와 디스크(50) 간의 접촉력에 대한 반력이 작용하여 캐리어(43)가 가이드핀(41)을 따라 하우징(41)의 유압 방향과 반대 방향으로 이동하며 반대측 나머지 하나의 브레이크 패드(46)가 디스크(50)의 타측 마찰면과 접촉하게 된다.
이러한 동작에 따라 디스크(50)가 양측 방향에서 브레이크 패드(46)를 통해 가압되어 마찰력에 의한 제동력이 발생하게 된다. 이때, 백플레이트(45)가 삽입 접촉되는 캐리어(43)의 접촉면(43a)은 디스크(50) 마찰면에 대해 수직하게 형성되어 백플레이트(45)가 디스크(50) 마찰면 측으로 수직하게 슬라이딩되도록 구성되며, 따라서 유압에 의해 작용되는 피스톤(44) 하중(N)이 백플레이트(45) 및 브레이크 패드(46)에 그대로 전달되어 피스톤 하중(N) 및 이에 대한 반력(N)으로 디스크(50)가 양측편의 브레이크 패드(46)에 의해 가압된다.
따라서, 종래 기술에 의한 일반적인 캘리퍼 장치(40)는 유압에 의한 하중(N) 만큼의 수직력에 의해서만 디스크(50)와의 마찰력이 발생하여, 그 구조상 유압에 의한 하중(N)을 증가시키는 방법 이외에 제동력을 용이하게 향상시킬 수 없는 문제가 있었다. 또한 이러한 유압 하중(N)을 증가시키는 방법으로 도 1에 도시된 바와 같이 브레이크 페달(10)에 의한 조작력이 배력되고 이러한 배력된 힘으로 유압이 발생할 수 있도록 별도의 부스터(20)가 장착되는 구조로 형성되므로 전체적으로 브레이크 시스템의 구조가 복잡하고 제작이 용이하지 못하는 문제가 있었다.
따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 백플레이트 및 브레이크 패드가 디스크에 대해 경사진 슬라이딩 경로를 따라 이동하며 디스크를 가압하도록 형성되어 브레이크 패드가 디스크에 가압 접촉된 상태에서 디스크의 회전에 따른 마찰력에 의해 브레이크 패드 및 백플레이트에 작용하는 하중이 경사 방향을 따라 디스크를 더욱 가압하는 방향으로 작용하도록 형성함으로써, 유압 하중에 의한 가압력과 함께 이와 같은 경사 방향에 따른 가압력이 추가로 작용하여 디스크에 대한 마찰력이 증가하고 이에 따라 제동력이 향상되며, 전체적인 디스크 브레이크 시스템의 구조를 단순화 소형화할 수 있는 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 하우징(41)과 이동 가능하게 결합된 캐리어(43)에 백플레이트(45)가 슬라이딩 가능하게 삽입되고 상기 백플레이트(45)에는 브레이크 패드(46)가 부착되어, 유압에 의해 상기 백플레이트(45) 및 브레이크 패드(46)가 슬라이딩되며 디스크(50)에 가압 접촉되어 제동력이 발생되는 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치에 있어서, 상기 백플레이트(45)의 슬라이딩 경로가 상기 디스크(50)의 마찰면에 대해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 백플레이트 및 브레이크 패드가 디스크에 대해 경사진 슬라이딩 경로를 따라 이동하며 디스크를 가압하도록 형성되어 브레이크 패드가 디스크에 가압 접촉된 상태에서 디스크의 회전에 따른 마찰력에 의해 브레이크 패드 및 백플레이트에 작용하는 하중이 경사 방향을 따라 디스크를 더욱 가압하는 방향으로 작용하도록 형성함으로써, 유압 하중에 의한 가압력과 함께 이와 같은 경사 방향에 따른 가압력이 추가로 작용하여 디스크에 대한 마찰력이 증가하고 이에 따라 제동력이 향상되며, 전체적인 디스크 브레이크 시스템의 구조를 단순화 소형화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은, 하우징(41)과 이동 가능하게 결합된 캐리어(43)에 백플레이트(45)가 슬라이딩 가능하게 삽입되고 상기 백플레이트(45)에는 브레이크 패드(46)가 부착되어, 유압에 의해 상기 백플레이트(45) 및 브레이크 패드(46)가 슬라이딩되며 디스크(50)에 가압 접촉되어 제동력이 발생되는 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치에 있어서, 상기 백플레이트(45)의 슬라이딩 경로가 상기 디스크(50)의 마찰면에 대해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치의 구조를 간략하게 개념적으로 도시한 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치(40)는 자체적으로 가압력이 증가되어 제동력이 향상된 구조로서, 작동원리는 종래 기술에 의한 일반적인 캘리퍼 장치와 동일하다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치(40)는 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 오일통로가 형성되고 양측에 가이드핀(41)이 형성된 하우징(41)과, 하우징(41)에 가이드핀(41)을 따라 이동 가능하게 결합된 캐리어(43)를 포함하여 구성된다. 하우징(41)에는 오일통로를 통한 유압에 의해 피스톤(44)이 이동 가능하게 장착되고, 캐리어(43)에는 차륜과 함께 회전하는 디스크(50)를 중심으로 양측편에 백플레이트(45)가 슬라이딩 가능하게 삽입되고 백플레이트(45)의 일측면에는 디스크(50)에 가압 접촉될 수 있도록 브레이크 패드(46)가 부착된다.
이러한 구조에 따라 캘리퍼 장치(40)로 유압이 전달되면, 하우징(41)의 피스톤(44)이 유압에 의해 이동하며 캐리어(43)에 장착된 백플레이트(45)를 가압하고, 따라서 백플레이트(45)는 캐리어(43)의 접촉면(43a)을 따라 디스크(50) 측으로 이 동하여 백플레이트(45)에 부착된 브레이크 패드(46)가 디스크(50)의 일측 마찰면과 접촉하게 된다. 이와 같이 하나의 브레이크 패드(46)가 디스크(50)에 접촉한 이후에는 이러한 브레이크 패드(46)와 디스크(50) 간의 접촉력에 대한 반력이 작용하여 캐리어(43)가 가이드핀(41)을 따라 하우징(41)의 유압 방향과 반대 방향으로 이동하며 반대측 나머지 하나의 브레이크 패드(46)가 디스크(50)의 타측 마찰면과 접촉하게 된다. 이러한 동작에 따라 디스크(50)가 양측 방향에서 브레이크 패드(46)를 통해 가압되어 디스크(50)와 브레이크 패드(46) 사이의 마찰력에 의해 제동력이 발생하게 된다.
이와 같이 동작되는 캘리퍼 장치(40)는 본 발명의 일 실시예에 따라 백플레이트(45)의 슬라이딩 경로가 디스크(50)의 마찰면에 대해 경사지게 형성되도록 구성된다. 즉, 백플레이트(45) 및 이에 부착된 브레이크 패드(46)가 디스크(50)의 마찰면에 가압 접촉되도록 슬라이딩하는 과정에서 백플레이트(45)가 캐리어(43)에 삽입된 상태로 디스크(50)의 마찰면에 수직한 방향으로 슬라이딩되지 않고 디스크(50)의 마찰면에 대해 경사진 방향으로 슬라이딩된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치(40)는 이러한 백플레이트(45)의 슬라이딩 경로가 경사지게 형성될 수 있도록 도 2에 도시된 바와 같이 백플레이트(45)가 삽입 접촉되는 캐리어(43)의 접촉면(43a)이 디스크(50)의 마찰면에 대해 경사지게 형성될 수 있을 것이다. 따라서, 백플레이트(45)가 피스톤(44)의 유압 하중(N)에 의해 디스크(50) 측으로 슬라이딩될 때, 캐리어(43)의 경사진 접촉면(43a)을 따라 경사진 경로를 통해 슬라이딩된다.
이러한 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치(40)의 제동력이 향상되는 원리를 살펴보면, 도 2의 디스크(50) 상에 화살표로 도시된 바와 같이 차량이 전진 주행하는 상태에서 백플레이트(45) 및 브레이크 패드(46)가 유압에 의해 가압되어 경사진 경로를 따라 슬라이딩되며 디스크(50)에 접촉하게 되면, 디스크(50)는 마찰력에 의해 제동력이 발생되어 회전이 감소되는데, 이와 같이 디스크(50)가 회전하며 마찰력이 작용하는 동안에는 이러한 마찰력에 의해 브레이크 패드(46) 및 백플레이트(45)는 디스크(50)의 마찰력과 반대 방향의 하중(P)을 받게 된다. 이러한 하중(P)에 대해서는 백플레이트(45)와 접촉하는 캐리어(43)의 접촉면(43a)에서 반력이 작용하게 되는데, 이때 캐리어(43)의 접촉면(43a)이 종래 기술과 달리 경사지게 형성되기 때문에 도 2에 도시된 바와 같이 접촉면(43a)의 경사에 의해 수직분력(Pn)과 수평분력(Pp)이 발생된다. 이때, 수평분력(Pp)은 경사 방향을 따라 하향 방향으로 작용하고 이에 따라 수평분력(Pp)의 힘의 방향은 결국 브레이크 패드(46)가 디스크(50)를 더욱 가압하는 방향으로 작용하게 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치(40)는 이러한 경사 방향에 따른 수평분력(Pp)에 의해 브레이크 패드(46)가 디스크(50)를 더욱 가압하여 기 발생한 유압 하중(N)에 의한 가압력에 더하여 수평분력(Pp)에 의한 가압력이 추가로 작용함으로써, 디스크(50)에 대한 수직력이 증가하여 마찰력이 더욱 증가하고 이에 따라 제동력이 향상되는 구조이다.
이와 같이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리퍼 장치(40)는 제동력이 향상된 구조이기 때문에, 이를 이용한 디스크 브레이크 시스템을 구성하는 경우 종 래 기술과 달리 브레이크 페달에 의한 조작력을 배력시키는 별도의 부스터를 제거하고 직접 브레이크 페달에 의한 조작력이 마스터실린더에 유압으로 전달되도록 구성될 수도 있을 것이다. 이에 따라 디스크 브레이크 시스템 전체에 대해 단순한 구조로 제작이 가능하고, 또한 제동력이 향상되기 때문에 캘리퍼 장치(40) 또는 디스크 브레이크 시스템의 크기를 소형화할 수 있다.
한편, 백플레이트(45)가 삽입 접촉되는 캐리어(43)의 접촉면(43a)에는 백플레이트(45)와 캐리어(43)의 접촉면(43a) 사이의 슬라이딩을 위해 별도의 패드스프링(47)이 개재되는데, 백플레이트(45)의 슬라이딩이 더욱 원활하게 진행되어 백플레이트(45)의 수평분력(Pp)에 의한 디스크(50) 가압력이 더욱 용이하게 발생될 수 있도록 패드스프링(47)은 마찰계수가 작은 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 일반적인 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치의 구조를 간략하게 개념적으로 도시한 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치의 구조를 간략하게 개념적으로 도시한 개념도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 페달 20: 부스터
30: 마스터실린더 40: 캘리퍼 장치
41: 하우징 42: 가이드핀
43: 캐리어 44: 피스톤
45: 백플레이트 46: 브레이크 패드
47: 패드 스프링 50: 디스크

Claims (4)

  1. 하우징(41)과 이동 가능하게 결합된 캐리어(43)에 백플레이트(45)가 슬라이딩 가능하게 삽입되고 상기 백플레이트(45)에는 브레이크 패드(46)가 부착되어, 유압에 의해 상기 백플레이트(45) 및 브레이크 패드(46)가 슬라이딩되며 디스크(50)에 가압 접촉되어 제동력이 발생되는 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치에 있어서,
    상기 백플레이트(45)의 슬라이딩 경로가 상기 디스크(50)의 마찰면에 대해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 백플레이트(45)가 슬라이딩 가능하게 삽입 접촉되는 상기 캐리어(43)의 접촉면(43a)은 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    전진 주행 상태에서 제동력이 발생되도록 상기 브레이크 패드(46)가 상기 디스크(50)에 가압 접촉된 상태에서, 상기 디스크(50)의 회전에 따른 마찰력에 의해 상기 브레이크 패드(46) 및 백플레이트(45)에 작용하는 하중이 상기 접촉면(43a)의 경사를 따라 상기 디스크(50)를 더욱 가압하는 방향으로 작용하도록 상기 접촉면(43a)의 경사 방향이 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백플레이트(45)와 상기 백플레이트(45)가 삽입 접촉되는 상기 캐리어(43)의 접촉면(43a) 사이에는 상기 백플레이트(45)가 더욱 원활하게 슬라이딩되도록 패드스프링(47)이 개재되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크용 캘리퍼 장치.
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