KR100599305B1 - 디스크 브레이크의 피스톤장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크 브레이크의 피스톤장치에 관한 것으로, 브레이크 패드를 디스크에 가압하며, 외주면에 감겨진 코일에 전류 인가시 전체가 자화되어 전자석으로 변환되는 유압 피스톤과; 상기 유압 피스톤과 인접하게 캘리퍼 내주면에 위치하는 영구 자석을 포함하는 자력수단으로 구성되어, 상기 자력수단의 유압 피스톤에 형성되는 전자력에 따라 상기 영구 자석과 상호간에 발생하는 인력 또는 척력이 상기 유압 피스톤에 작용되도록 함으로써 제동을 목적으로 한 피스톤의 전진 운동시에는 피스톤의 전진방향으로 척력을 가하고 제동을 해방시키기 위해 피스톤이 후퇴될 경우에는 피스톤의 후퇴방향으로 인력을 가해서 피스톤의 전진 및 후퇴운동시 자력으로 보조하여 줌으로써, 브레이크의 성능향상과 드래그 감소를 동시에 달성할 수 있도록 한 것이다.

Description

디스크 브레이크의 피스톤장치{Piston Device for Disc Brake}

도 1은 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 피스톤장치의 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 자기장 발생용 휠의 사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 - 디스크 2 - 자기장 발생용 휠

3 - 캘리퍼 4 - 기전력 발생 코일

5 - 정류기 6 - 극전환 스위치

7 - 유압 피스톤 8 - 코일

9 - 영구 자석 10 - 유압 스위치

본 발명은 디스크 브레이크에 관한 것으로, 특히 자력을 이용하여 디스크 브레이크의 피스톤의 전진 및 후퇴를 조장하도록 된 디스크 브레이크의 피스톤장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 브레이크장치는 차량을 감속 또는 정지시킴과 더불어 주차상태를 유지하기 위해 사용되는 중요한 장치로서, 일반적으로 마찰력을 이용하여 차량의 운동에너지를 열에너지로 바꾸어, 그것을 대기속으로 방출시켜 브레이크작용을 하는 마찰식 브레이크를 사용하고 있다.

상기와 같은 브레이크장치는 주행할 때에 주로 사용하는 주 브레이크와, 자동차를 주차시킬 때에 사용하는 주차 브레이크가 있고, 브레이크 장치의 조작기구는 로드나 와이어를 사용하는 기계식과 유압을 이용하는 유압식이 있다.

상기 유압식 브레이크에 있어서 마스터 실린더에서 오는 유압을 받아서 제동력을 발생하는 브레이크 본체는 구조상으로 드럼식 브레이크와 디스크식 브레이크로 나누어지는 바, 상기 드럼식 브레이크는 휘일 실린더와 브레이크 슈우 및 이것을 설치하는 백 플레이트 및 브레이크 드럼 등으로 구성되는 반면에, 상기 디스크식 브레이크는 바퀴와 함께 회전하는 브레이크 디스크의 양쪽에서 제동 패드를 유압에 의하여 눌러서 제동하도록 되어 있다.

상기와 같은 디스크 브레이크는 휘일 허브에 결합되어 휘일과 함께 회전하는 디스크와, 이 디스크의 일측 외주면을 감싸도록 차체에 고정되게 장착되는 캘리퍼, 상기 캘리퍼내에서 상기 디스크와 인접하게 배치되면서 디스크와 선택적으로 밀착되어 마찰 제동력을 발생시키는 패드 및, 상기 패드를 디스크 쪽으로 가압하기 위한 유압실린더 등으로 이루어져 있다.

이에 따라, 운전자가 브레이크 페달을 조작하면 그 조작력에 의해 생성되는 유압이 상기 유압실린더로 공급되어져, 유압실린더내의 피스톤이 상기 패드를 디스크 쪽으로 밀어줌으로써, 패드와 디스크사이의 마찰 제동력이 발생해서 회전하는 디스크를 제동시켜주게 되어 있다.

상기 유압실린더에 가해진 유압이 소멸되게 되면 상기 피스톤이 원래의 위치로 복귀되면서 패드와 디스크의 밀착상태가 해소되어 마찰 제동력이 소멸되게 되는 데, 이 때 상기 피스톤의 복귀운동을 조장하여 브레이크 드래그를 감소시킬 목적으로 종래에는 피스톤의 선단부에 고무 씰링을 장착하거나, 판스프링을 부가하거나, 디스크의 후면에 영구 자석을 부착하고 있었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 기술에서는 피스톤의 복귀운동의 조장에만 중점을 두었기 때문에 브레이크의 본래의 목적인 제동성능을 저하시킬 염려가 있었고, 또한 피스톤의 복귀운동을 조장하여 만족할 만한 드래그감소를 얻기가 용이하지 않은 등의 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 제동을 목적으로 한 피스톤의 전진 운동시에는 피스톤의 전진방향으로 자력을 가하고 제동을 해방시키기 위해 피스톤이 후퇴될 경우에도 피스톤의 후퇴방향으로 자력을 가해서 피스톤의 전진 및 후퇴운동에 자력으로 보조하여 줌으로써, 브레이크의 성능향상과 드래그 감소를 동시에 달성할 수 있도록 된 디스크 브레이크의 피스톤장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 브레이크 패드를 디스크에 가압하며, 외주면에 감겨진 코일에 전류 인가시 전체가 자화되어 전자석으로 변환되는 유압 피스톤과; 상기 유압 피스톤과 인접하게 캘리퍼 내주면에 위치하는 영구 자석을 포함하는 자력수단으로 구성되어, 상기 자력수단의 유압 피스톤에 형성되는 전자력에 따라 상기 영구 자석과 상호간에 발생하는 인력 또는 척력이 상기 유압 피스톤에 작용되는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로는, 상기 유압 피스톤이 상기 패드를 디스크에 가압하도록 전진하는 경우에는 유압 피스톤의 진행방향으로 영구 자석과 자화된 유압 피스톤간에 척력이 작용하게 되는 반면에, 상기 유압 피스톤이 후퇴하는 경우에는 상기 유압 피스톤의 진행방향으로 영구 자석과 자화된 유압 피스톤간에 인력이 작용하도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디스크의 회전을 이용하여 기전력을 발생시키기 위해, 상기 디스크와 일체로 회전되게 체결되면서 외주면에는 N극과 S극의 자석이 교대로 부착된 자기장 발생용 휠과; 상기 자기장 발생용 휠과 인접하게 배열된 기전력 발생 코일을 포함하는 기전력 발생수단과, 상기 기전력 발생수단에 의해 발생된 기전력을 직류로 정류하도록 연결된 정류기, 상기 유압 피스톤을 자화시키기 위해 유압 피스톤의 외주면에 감겨진 코일, 이 코일에 공급되는 전류의 극성을 전환시키는 극전환 스위치 및, 상기 유압 피스톤에 공급되는 유압력을 공급받아 작용하면서 상기 극전환 스위치의 스위칭 상태를 전환시키는 유압 스위치를 갖춘 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유압 스위치가 상기 유압 피스톤에 공급되는 압유의 공급라인에서 분지된 유압라인과, 이 유압라인에서 압유를 공급받아 이동하면서 상기 극전환 스위치의 스위칭 상태를 전환시키는 피스톤 및, 이 피스톤을 원래의 위치로 복귀시키도록 설치된 리턴스프링을 구비한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 피스톤장치의 구성도인 바, 즉 휠 허브에 결합되어 바퀴와 함께 회전하는 브레이크 디스크(1)에는 자기장 발생용 휠 (2)이 일체로 회전할 수 있도록 예컨대 볼트로 체결되어 있다. 상기 자기장 발생용 휠(2)은 도 2에 자세히 도시된 바와 같이 가운데 부분이 관통되어 있는 링 형상으로서 전체의 외주면에는 다수개의 영구 자석(2a)이 원주방향으로 부착되어 있고, 상기 브레이크 디스크(1)와 체결하기 위해 볼트 구멍을 가진 3개의 체결 브라켓이 반경방향으로 돌출되게 형성되어 있다.

상기 영구 자석(2a)은 N극의 영구 자석과 S극의 영구자석이 교대로 부착되다.

그리고, 상기 자기장 발생용 휠(2)의 외주면과 인접한 캘리퍼(3)의 하단면에는 기전력 발생 코일(4)이 장착되어, 상기 자기장 발생 휠(2)이 디스크(1)와 일체로 회전하게 되면, 상기 기전력 발생 코일(4)에 +, -의 교류 전류가 생성되게 된다.

상기 기전력 발생 코일(4)에는 정류기(5)가 전기적으로 연결되어, 상기 기전력 발생 코일(4)에서 발생된 교류를 받아서 직류로 전환하여 공급하게 되고, 상기 정류기(5)에는 극전환 스위치(6)가 전기적으로 연결됨과 더불어 상기 극전환 스위치(6)는 유압 피스톤(7)의 외주면에 감겨진 형태로 설치된 피스톤 코일(8)과 연결되어 있다.

이에 따라, 상기 정류기(5)에서 공급되는 직류가 상기 극전환 스위치(6)를 거쳐서 상기 코일(8)에 인가되면, 상기 유압 피스톤(7) 전체가 자화되어 전자석으로 변환되게 된다.

그리고, 상기 유압 피스톤(7)과 인접한 상기 캘리퍼(3)의 내주면에는 영구자 석(9)이 부착되어 있다. 상기 영구자석(9)은 유압 피스톤(7) 쪽을 향한 면이 N극이나 혹은 S극을 갖고 반대쪽 면이 S극이나 N극을 가지게 되며, 상기 유압 피스톤(7)에 형성되는 전자력에 따라 상기 영구 자석(9)과 상기 유압 피스톤(7)에 상호 인력이 작용하거나 혹은 척력이 작용하게 된다.

상기 극전환 스위치(6)를 조작하기 위해 극전환 스위치(6)에는 유압 스위치(10)가 연결되어, 이 유압 스위치(10)의 작동 상태에 따라 상기 극전환 스위치(6)도 대응되게 동작해서 상기 코일(8)에 공급하는 전류의 +, -의 공급방향을 변환시켜 주게 된다.

상기 유압 스위치(10)에는 상기 유압 피스톤(7)의 압유 공급유로로부터 분지된 유압라인이 연결되어, 상기 유압 피스톤(7)에 압유가 공급될 때에 상기 유압 스위치(10)에도 동시에 압유가 공급되어 유압력이 작용하게 되는 바, 이 유압력을 공급받아 작동하도록 상기 유압 스위치(10)에는 상기 극전환 스위치(6)와 기구적으로 연결된 피스톤(10a)이 내장되어 상기 유압라인과 연결되어 있다. 따라서 상기 유압 스위치(10)에 유압력이 작용하면 상기 피스톤(10a)이 그 유압력에 의해 일측으로 밀려져서 상기 극전환 스위치(6)의 스위칭상태를 변경하게 된다.

그리고, 상기 유압 스위치(10)에 작용하는 압유가 드레인 될 때에 상기 피스톤(10a)이 원래의 위치로 복귀되도록 상기 피스톤(10a)에는 리턴스프링(10b)이 설치되어 있다.

이에 따라, 운전자가 차량을 정지 혹은 감속시킬 목적으로 브레이크 페달을 조작하게 되면, 상기 브레이크 페달에 연결된 유압장치를 통해 발생된 압유가 상기 유압 피스톤(7)에 공급되어 유압 피스톤(7)이 디스크(1) 쪽으로 전진하게 되고, 이로 인해 상기 캘리퍼(3)에 디스크(1)와 인접하게 내장된 패드가 디스크와 밀착되어 마찰제동력을 발생시킴으로써, 차량이 감속 혹은 정지되게 된다. 상기와 같은 제동과정에 상기 유압 스위치(10)에도 압유가 공급되어 피스톤(10a)이 도면에서 우측으로 이동하면서 극전환 스위치(6)를 작동시키게 되고, 상기 기전력 발생 코일(4)에서 발생되어 정류기(5)를 통해 직류로 전환된 전류가 상기 극전환 스위치(6)를 거쳐서 상기 코일(8)에 인가됨에 따라 유압 피스톤(7) 전체가 자화되는 바, 이 때 상기 영구 자석(9)이 가지는 극성과 반대의 극성을 가지도록 상기 코일(8)에 전류를 인가하여 유압 피스톤(7)을 자화시키면, 유압 피스톤(7)에는 유압력과 척력이 동시에 작용하게 되므로, 보다 강력한 힘으로 패드를 디스크에 밀착시켜서 제동성능을 향상시킬 수 있게 된다.

물론, 차속이 빠를수록 상기 기전력 발생 코일(4)에서 발생하는 전압도 크게 됨과 더불어 상기 코일(8)에 인가되는 전압도 크게 되므로, 보다 큰 척력이 차속에 비례해서 발생하여 유압 피스톤(7)에 작용하게 됨으로써, 제동성능도 향상되게 된다.

한편, 운전자가 브레이크 페달로부터 발을 떼게 되면, 상기 유압 피스톤(7)에 작용하고 있던 유압력이 소멸되면서 유압 피스톤(7)이 원래의 위치로 복귀됨과 더불어 패드도 디스크와 이격되면서 마찰 제동력이 소멸되게 되는 바, 이 때 유압 스위치(10)에 작용하고 있던 유압력도 소멸되면서 유압 스위치(10)가 자체의 리턴 스프링(10b)에 의해 원래의 위치로 복귀되고, 이로 인해 상기 극전환 스위치(6)도 원래의 스위칭 상태로 전환되면서 상기 코일(8)에 공급되고 있던 +, -의 전류 공급방향이 전환되어, 상기 영구 자석(9)과 반대의 극성을 가지도록 유압 피스톤(7)이 자화됨으로써, 유압 피스톤(7)과 영구 자석(9) 사이에는 인력이 서로 작용하여 유압 피스톤(7)이 신속하게 원래의 위치로 복귀되게 된다.

따라서, 브레이크 드래그 현상을 효과적으로 방지할 수 있게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 피스톤장치에 의하면, 브레이크 패드를 디스크에 가압하는 유압 피스톤의 전진 및 후진시에 영구 자석과 전자석을 이용하여 이들 사이에 발생하는 척력과 인력이 각각 유압 피스톤에 작용하도록 함으로써, 제동성능의 향상과 브레이크 드래그의 방지를 동시에 달성할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 브레이크 패드를 디스크에 가압하며, 외주면에 감겨진 코일에 전류 인가시 전체가 자화되어 전자석으로 변환되는 유압 피스톤과; 상기 유압 피스톤과 인접하게 캘리퍼 내주면에 위치하는 영구 자석을 포함하는 자력수단으로 구성되어,

   상기 자력수단의 유압 피스톤에 형성되는 전자력에 따라 상기 영구 자석과 상호간에 발생하는 인력 또는 척력이 상기 유압 피스톤에 작용되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크의 피스톤장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 유압 피스톤이 상기 패드를 디스크에 가압하도록 전진하는 경우에는 유압 피스톤의 진행방향으로 영구 자석과 자화된 유압 피스톤간에 척력이 작용하는 반면에, 상기 유압 피스톤이 후퇴하는 경우에는 상기 유압 피스톤의 진행방향으로 영구 자석과 자화된 유압 피스톤간에 인력이 작용되는 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크의 피스톤장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 디스크의 회전을 이용하여 기전력을 발생시키기 위해, 상기 디스크와 일체로 회전되게 체결되면서 외주면에는 N극과 S극의 자석이 교대로 부착된 자기장 발생용 휠과; 상기 자기장 발생용 휠과 인접하게 배열된 기전력 발생 코일을 포함하는 기전력 발생수단과,

   상기 기전력 발생수단에 의해 발생된 기전력을 직류로 정류하도록 연결된 정류기, 상기 유압 피스톤을 자화시키기 위해 유압 피스톤의 외주면에 감겨진 코일, 이 코일에 공급되는 전류의 극성을 전환시키는 극전환 스위치 및, 상기 유압 피스톤에 공급되는 유압력을 공급받아 작용하면서 상기 극전환 스위치의 스위칭 상태를 전환시키는 유압 스위치를 갖춘 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크의 피스톤장치.
4. 삭제
5. 제 3항에 있어서, 상기 유압 스위치가 상기 유압 피스톤에 공급되는 압유의 공급라인에서 분지된 유압라인과, 이 유압라인에서 압유를 공급받아 이동하면서 상기 극전환 스위치의 스위칭 상태를 전환시키는 피스톤 및, 이 피스톤을 원래의 위치로 복귀시키도록 설치된 리턴스프링을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크의 피스톤장치.

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