(57)【要約】【課題】  制動時にブレーキディスクの円周面にブレーキパッドを加圧する構造によって接触面の摩擦熱の放出を容易にしてブレーキディスクの熱変形を最小化することで、ブレーキディスクの熱変形による激しい震動の発生を最小化して安定した制動作動を確保してブレーキの性能改善及びブレーキシステムの重量低減を図り得る自動車用高性能ディスクブレーキシステムを提供する。【解決手段】  本発明に係るディスクブレーキシステムにおいては、円周面に制動が行われるディスクと、ホイールシリンダの油圧によって作動するピストンを備えたキャリパーと、前記ピストンの先端部に装着されて、ピストンの作動によって前記ディスクの円周面に接触するブレーキパッドと、を含んでいることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周面に制動が行われるディスクと、
ホイールシリンダの油圧によって作動するピストンを備えたキャリパーと、
前記ピストンの先端部に装着されて、ピストンの作動によって前記ディスクの円周面に接触するブレーキパッドと、
を含んでいることを特徴とするディスクブレーキシステム。
【請求項２】
前記キャリパーと、ブレーキパッドと、から成る制動部を、複数項含むことを特徴とする請求項１記載のディスクブレーキシステム。
【請求項３】
前記制動部は、ディスクの垂直中心線を基準にお互い上下左右に関係なく配置されることを特徴とする請求項２記載のディスクブレーキシステム。
【請求項４】
前記ディスクは、
中央部に駆動軸またはスピンドルが結合される円形のディスク本体と、
該ディスク本体の円周面にブレーキパッドと接触面を持つように円周面から接線方向に延長形成された環形の円周部と、
を含んでいることを特徴とする請求項１記載のディスクブレーキシステム。
【請求項５】
前記ブレーキパッドは、環形の円周部の円周面の曲率に対応する曲率に形成されて、円周方向に沿って一定の長さを持つように形成されることを特徴とする請求項１記載のディスクブレーキシステム。
【請求項６】
前記円周部の円周面とブレーキパッドは、お互い接触面積を増加させるために、凹凸構造から成ることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のディスクブレーキシステム。
【請求項７】
前記ディスクは、ドラム形状から成ることを特徴とする請求項１記載のディスクブレーキシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用高性能ディスクブレーキシステムに係るもので、詳しくは、制動時にブレーキディスクの円周面にブレーキパッドを加圧する構造によって接触面の摩擦熱の放出を容易にしてブレーキディスクの熱変形を最小化することで、ブレーキディスクの熱変形による激しい震動（judder）の発生を最小化して安定した制動作動を確保し、ブレーキの性能改善及びブレーキシステムの重量低減を図り得る自動車用高性能ディスクブレーキシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のディスクブレーキは、ホイールと共に回転するように設置されたブレーキディスクの両方側面で一対のブレーキパッドが加圧されながら発生する摩擦力によって制動力を得るようにして、ブレーキパッドがブレーキディスクを加圧するようにする圧力は、マスタシリンダから提供される圧力によってキャリパーに装着されたシリンダー内の攝動ピストンによって提供される。
【０００３】
正常の走行状態下でブレーキは、制動と走行とを繰り返すようになり、制動が繰り返って起こる度にディスクは、摩擦による熱の発生と伝導と対流による放熱過程を繰り返すようになる。
【０００４】
自動車の移動時に発生した運動エネルギーは、大部分摩擦熱の形態でブレーキディスクに伝達されて結果的には、ディスクとブレーキパッドの接触面の間の温度が急激に上昇するようになる。このようなディスクとブレーキパッドの間の摩擦は、ブレーキ摩擦面で熱変形などの熱的な問題点を発生させる。
【０００５】
特に、ディスクは、主に灰鋳鉄で製造され、鋳造時に生成された残留応力でディスクとブレーキパッドとの接触時にディスクに熱変形ができてブレーキの激しい震動（judder）現状を発生させる原因になり、ブレーキディスクの片摩耗、ブレーキの寿命短縮や故障を起こす原因として作用する。
【０００６】
前記のブレーキの激しい震動は、熱的な問題だけではなく現在のようにブレーキディスクを両方でブレーキパッドが加圧することで、発生する問題である。
【０００７】
このようなディスクブレーキの構造は、韓国公開特許公報第２００５-５６４９４号などの多数の文献に開示されている。このようなディスクタイプのブレーキは、ドラムタイプのブレーキに比べて放熱性が優秀で制動力が安定して、構造が簡単で、パッド交換及び手入れが容易である反面、摩擦面積が小さくてパッドが大きくなければならなく、ブレーキペダルを踏む力が大きくなければならないという問題があった。
【０００８】
このような問題点を考慮してブレーキパッドの接触面積を広げることで、制動力を増加させるために多数の外部ブレーキパッドを備えたディスクブレーキが韓国公開特許公報第２００４-１０２２３２号に開示されている。
【０００９】
しかし、このような各ディスクブレーキは、全て運転手が制動力を発生させるためにブレーキペダルを踏むと、マスタシリンダに圧力が加わりながらホイールシリンダの内部に油圧が押し寄せてピストンをシリンダーの外に押し出すようになり、ピストンの先端に付着されたバックプレートとブレーキパッドがディスクの両側面を加圧しながら摩擦の発生時に熱変形による片摩耗現象とこれによる激しい震動現象を根本的に解決することができなかった。その結果、使用者は、前記のように激しい震動現象が発生すると、整備所でブレーキパッドを交換するか、またはディスクを切削加工して片摩耗現象を解消することで、問題点を解決しなければならないという不便さがあった。
【００１０】
このような問題点を解決するために、例えば、韓国公開特許公報第２００２-５１７１９号などには、車用ＡＢＳで震動感知センサーによって激しい震動が発生したことを検出すると、コントロールユニットが油圧制御部を制御して該当のホイール部のソレノイドバルブを開閉させてディスクとパッドとの接触を離隔させることで、激しい震動の発生を解除する技術が提案されている。
【特許文献１】韓国特許出願公開第２００５-５６４９４号公報
【特許文献１】韓国特許出願公開第２００２-５１７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、このような震動感知センサーを利用した激しい震動防止構造は、ＡＢＳを採用しなかったブレーキ装置には、適用が難しいという問題点があった。一方、ドラムタイプのブレーキは、一対のブレーキシューをホイールシリンダの作動によりブレーキライニングがドラムの内周面に接触して制動が行われるから、コストが低廉である反面、密閉されたドラム内で制動が行われるために、放熱特性が悪くて構造が複雑で、整備が難しくて自己掃除機能が弱いという問題点があった。
【００１２】
したがって、本発明は、従来の問題点を総合して考慮する時、従来のディスクブレーキシステムで構造的に発生する熱変形による激しい震動の発生現象を防止してブレーキパッドの接触面積を増加させて制動力を増加し得る新しい構造が要求される。
【００１３】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、制動時にブレーキディスクの円周面にブレーキパッドを加圧する構造によって接触面の摩擦熱の放出を容易にしてブレーキディスクの熱変形を最小化することで、ブレーキディスクの熱変形による激しい震動の発生を最小化して安定した制動作動を確保してブレーキの性能改善及びブレーキシステムの重量低減を図り得る自動車用高性能ディスクブレーキシステムを提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、ディスクタイプブレーキの長所を維持しながらドラムタイプの短所を補完した自動車用高性能ディスクブレーキシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明に係るディスクブレーキシステムにおいては、円周面に制動が行われるディスクと、ホイールシリンダの油圧によって作動するピストンを備えたキャリパーと、前記ピストンの先端部に装着されて、ピストンの作動によって前記ディスクの円周面に接触するブレーキパッドと、を含んでいることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るディスクブレーキシステムにおいては、前記キャリパーと、ブレーキパッドと、から成る制動部を、摩擦面積を増加させるために複数個含むことができる。この場合、前記制動部は、ディスクの垂直中心線を基準にお互いに同一の角度だけ離隔されて配置されることが好ましい。しかし、前記制動部は、ディスクの垂直中心線を基準にお互いに上下左右に関係なく配置されることもが可能である。
【００１７】
また、前記ディスクは、中央部に駆動軸またはスピンドルが結合される円形のディスク本体と、該ディスク本体の円周面にブレーキパッドと接触面を持つように円周面から接線方向に延長形成された環形の円周部と、を含んで、対称または非対称構造の中で何れかある一つの形状から成ることができる。
【００１８】
かつ、前記ブレーキパッドは、環形の円周部の円周面の曲率に対応する曲率で形成されて、円周方向に沿って一定の長さを持つように形成されることが好ましく、前記円周部の円周面とブレーキパッドは、相互接触面積を増加させるために凹凸構造から成ることが好ましい。
【００１９】
また、前記ディスクは、ドラム形状から成ることも可能である。
【００２０】
前記のように本発明においては、制動時にブレーキディスクの円周面にブレイクパッドを加圧する構造によって接触面の摩擦熱の放出を容易にしてブレイクディスクの熱変形を最小化することで、ブレーキディスクの熱変形による激しい震動の発生を最小化して安定した制動作動を確保してブレーキの性能改善及びブレーキシステムの重量低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明においては、制動時にブレーキディスクの円周面にブレーキパッドを加圧する構造によって接触面の摩擦熱の放出を容易にしてブレーキディスクの熱変形を最小化することで、ブレーキディスクの熱変形による激しい震動の発生を最小化して安定した制動作動を確保してブレーキの性能改善及び重量低減を図ることができる。
【００２２】
その結果、本発明の効果を要約すると、次のようである：
１．ディスクの鋳造時に発生する応力及び制動時にディスクとパッドとの摩擦によって発生する熱応力による変形及び異常摩耗の最小化；
２．パッドとディスクとの接触面積の増加による制動時間の短縮。
【００２３】
３．ディスクの素材節減による原価低減及び軽量化；
４．ディスクの鋳造方案が簡単で製造費の軽減；
５．ディスクの鋳造後に加工量の軽減による加工費の節減。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第１実施形態に係るディスクブレーキシステムを示した概略断面図、図２は、本発明の第２実施形態に係るディスクブレーキシステムを示した概略側面図、図３は、本発明の第１実施形態に係るディスクブレーキシステムを他の形状のディスク構造に適用した例を示した概略断面図、図４ａ乃至図４ｄは、それぞれディスク円周面の形状を示した断面図である。
【００２６】
先ず、本発明の第１実施形態に係るディスクブレーキシステムにおいては、図１に示したように、円周面に制動が行われるディスク１０と、ホイールシリンダの油圧によって作動するピストンを備えたキャリパー（caliper）２０と、前記ピストンの先端部に装着されてピストンの作動によって前記ディスク１０の円周面に接触するブレーキパッド３０と、を含んでいる。
【００２７】
前記キャリパー２０は、例えば、ナックルまたはアームに設置されて、使用者がブレーキペダルを踏むことに応答してマスタシリンダから圧力が加わる時、ホイールシリンダの内部の油圧によって先端部に前記ブレーキパッド３０が装着されたピストンをシリンダーの外に押し出してピストンを可動させる周知されたピストン油圧作動構造を持つ。
【００２８】
前記ブレーキパッド３０は、好ましくは、ピストンの先端に付着したバックプレートで支持される。
【００２９】
前記ディスク１０は、中央部に駆動軸またはスピンドルが結合される貫通孔１１と多数のハブボルト１５が結合される円形のディスク本体１２と、該ディスク本体１２の円周面にブレーキパッド３０と充分な接触面を持つように円周面から接線方向に延長形成された環形の円周部１４と、を含んでいる。この場合、第１実施形態のディスク１０は、対称の構造を成している。
【００３０】
前記第１実施形態のディスクブレーキシステムにおいては、単一のキャリパー２０と単一のブレーキパッド３０から成る一つの制動部４０を備えている。この場合は、該制動部４０が前記ディスク１０の左右上下などの何れか一方向にも設置することができて、前記ブレーキパッド３０が前記ディスク１０の環形の円周部１４の円周面の曲率に対応する曲率で形成されて、円周方向に沿って一定の長さを持つように形成される。
【００３１】
一方、本発明の第２実施形態に係るディスクブレーキシステムにおいては、図２に示したように、ホイールシリンダの油圧によって作動するピストンを備えた第１キャリパー（caliper）２０ａと、前記ピストンの先端部に装着されてピストンの作動によって前記ディスク１０の円周面に接触する第１ブレーキパッド３０ａと、から成る第１制動部４０ａと、該第１制動部４０ａと同一に第２キャリパー２０ｂと第２ブレーキパッド３０ｂと、から成る第２制動部４０ｂと、を含んでいる。
【００３２】
前記第１及び第２制動部４０ａ、４０ｂは、図２に示したように、お互いに１８０度の角度を成すように対向して配置されるか、または前記ディスク１０の垂直軸からお互いに同一の角度だけ離れた位置に配置されることもできる。
【００３３】
この場合、前記第１及び第２制動部４０ａ、４０ｂは、第１実施形態の制動部４０と同一の原理と構造から成り、第１及び第２制動部４０ａ、４０ｂの第１及び第２ブレーキパッド３０ａの長さは、第１実施形態のブレーキパッド３０の長さよりもっと短く形成することもできる。
【００３４】
前記第１及び第２実施形態においては、制動部が一つまたは二つから成ることを例示したが、制動力を極大化するために第１及び第２実施形態が組合された三つの制動部４０、４０ａ、４０ｂを備えることも可能である。または、２対の制動部が間隔を置いて配置されることも可能である。この場合、前記多数の制動部は、ディスクの垂直中心線を基準にお互いに同一の角度だけ離隔されて配置される代りに上下左右に関係なく配置されることも可能である。
【００３５】
一方、本発明が適用されるディスクは、第１及び第２実施形態のように前記ディスク本体１２を中心に前記円周部１４が対称形状の構造を成す代りに、図３に示したように、ディスク本体２２の円周面から一側方向にのみ円周部が延長されてドラム形状のディスク１０ａを使用することも可能である。
【００３６】
図３で前記実施形態と同一の要素については同一の符号を付与し、これについては説明を省略する。
【００３７】
以下、本発明の本発明の第１実施形態に係るディスクブレーキシステムの制動動作について説明する。
【００３８】
第１実施形態のシステムにおいては、使用者がブレーキペダルを踏む場合、これに応答してマスタシリンダから圧力がホイールシリンダに加わる。この場合、ホイールシリンダの内部の油圧によって前記キャリパー２０のピストンをシリンダーの外に押し出すと、ピストンの先端部に装着された前記ブレーキパッド３０が前記ディスク１０の円周部１４の円周面に加圧されながら摩擦が発生して制動が行われる。
【００３９】
また、第２実施形態に係るディスクブレーキシステムにおいては、ブレーキペダルが作動する時、前記第１及び第２制動部４０ａ、４０ｂの第１及び第２キャリパー２０ａ、２０ｂの内部から油圧によってそれぞれピストンが作動し、前記第１及び第２ブレーキパッド３０ａ、３０ｂがディスク１０、１０ａの中心に向いてそれぞれ前記円周部１４の円周面を協力して加圧するから、効果的な制動が行われるようになる。
【００４０】
従来のディスクタイプのブレーキは、ディスクの両側面にブレーキパッドが加圧され、ドラムタイプのブレーキにおいては、回転されるドラムの内部に設置されて、ドラムの内部から外部に力が加わる方式であるため、支持点なしにパッドの加圧力が印加されて、効果的にパッドの加圧力がディスクの制動に利用されることができなかった。
【００４１】
反面、本発明に係るディスクブレーキシステムにおいては、前記ブレーキパッド３０、３０ａ、３０ｂが前記ディスク１０、１０ａの円周部１４、２４を加圧すると、加圧力がディスクの中心に集まりながら垂直方向に作用してタイヤを通じて地上に支持点を持つ形態で加圧が行われる。その結果、ブレーキパッドに同一の加圧力が適用される時、本発明においては、従来のブレーキよりもっと大きい制動効果を得ることができる。
【００４２】
また、ディスクが一度回転する時、ブレーキディスクとパッドとの摩擦面積は、本発明のような円周面の場合が既存の両方面加圧より広くて、その結果、摩擦による運動エネルギーの損失が多くてブレーキ性能が向上し、同一のブレーキ性能を得るためのブレーキディスクの大きさを減らして軽量化も可能である。
【００４３】
かつ、摩擦面の単位面積当たりの熱発生量が少なくて空気との接触面積が大きくて熱の放出が容易である。
【００４４】
従来には、ディスクの両面を平たく加工しにくく、微小な熱変形でも激しい震動が発生しやすかったが、本発明のディスク円周面は、精密表面加工が容易で熱変形が発生しにくい。
【００４５】
前記のように制動が行われる前記ディスク１０、１０ａの円周面は、広いのが好ましいが、円周面を除いた他の部分、例えば、ディスク本体は、図１及び図２に示したように、強度を維持し得るほど薄くしても関係ない。また、前記円周部１４、２４の円周面は、図１乃至図３に示したように、平たいか、または摩擦面積を広げるために、図４ａ乃至図４ｄに示したように、若干の凹凸屈曲部１４ａ-１４ｄがある断面形状でもよく、この時、前記ブレーキパッド３０の形状も円周面の形状と対応した相補形態で形成することが好ましい。
【００４６】
本発明に係るディスクブレーキシステムにおいては、ディスクの直径が１５”基準に、本発明のように円周部の円周面の幅を５ｃｍにする場合、従来のディスクブレーキの摩擦面積は、５２６.７ｃｍ２であるが、本発明の摩擦面積は、５９８.１７ｃｍ２に示されて、本発明の制動力は、従来に比べて１３.６％以上向上し、これは、ディスクを１７”に大きくした効果と類似である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るディスクブレーキシステムを示した概略断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るディスクブレーキシステムを示した概略側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るディスクブレーキシステムを他の形状のディスク構造に適用した例を示した概略断面図である。
【図４ａ】それぞれディスク円周面の形状を示した断面図である。
【図４ｂ】それぞれディスク円周面の形状を示した断面図である。
【図４ｃ】それぞれディスク円周面の形状を示した断面図である。
【図４ｄ】それぞれディスク円周面の形状を示した断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０、１０ａ・・・ディスク、１１・・・貫通孔、１２、２２・・・ディスク本体、１４、２４・・・円周部、１５・・・ハブボルト、２０、２０ａ、２０ｂ・・・キャリパー、３０、３０ａ、３０ｂ・・・ブレーキパッド、４０、４０ａ、４０ｂ・・・制動部、１４ａ〜１４ｄ：凹凸屈曲部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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