브레이크 캘리퍼는 브레이크 패드를 디스크 브레이크에 밀착시켜 앞 바퀴 브레이크를 잡아주는 장치이다. 브레이크가 작동하고 있을 때는 마스터 실린더가 유압을 받으면, 실린더 안의 브레이크 오일이 유압을 발생시켜 실린더 안에서 좌우로 힘이 작용하게 되며, 이 때 좌로 작용 하는 힘은 피스톤을 미끄러지게 만들어 안쪽 패드를 디스크에 압착하 고, 우로 작용하는 힘은 하우징을 오른쪽으로 미끄러지게 만든다. 이렇 게 되면 바깥쪽 패드가 디스크에 압착되어 안쪽 패드와 동시에 마찰력 을 일으키고 기계적 에너지를 열에너지로 변환시키면서 제동하게 된다.
<그림 3-18> 제동 시스템의 캘리퍼
캘리퍼는 유압에 의한 브레이크 패드 축력에 대하여 저항하는 구조 물이므로 유압으로 인하여 변형이 발생하면 유압손실로 인한 마찰력 감소 현상이 발생하며, 결국엔 제동성능이 저하될 수 있다. 기존에는 주철 혹은 알루미늄으로 제작되어 충분한 강성을 확보하였다. 주철은 탄성계수가 큰 대신에 비중이 크므로 최근에는 알루미늄 소재를 사용 한 캘리퍼 제작이 크게 증가하였으며, 구조적으로 불필요한 부분을 없 애는 프레임 형태의 캘리퍼가 개발되고 있다.
<그림 3-19> 주철 캘리퍼 및 루미늄 캘리퍼
고성능 제동력을 얻기 위해서는 캘리퍼 내의 패드가 더 큰 압력으로
디스크와 마찰되어야 하고 증가된 압력에 의한 캘리퍼의 변형이 없도 록 크기 또한 커져야 하지만 크기 증가에 따른 무게 증가로 연비 손실 을 가져오고 캘리퍼가 설치되는 공간은 한정적이기 때문에 본질적으로 재질의 변화가 필요하다. 기본 복합소재보다 우수한 물성을 보이고 있 으나, 가격 경쟁력이 형성되어 있지 않아 부품 적용이 확대되지 못하고 있는 실정이다.
◼ 하이드로 포밍(Hydroforming Process) 기술
하이드로 포밍 기술은 복잡한 형상의 성형으로 사전에 굽힘이나 압 축 공정을 거침으로 단일 구조 형태로 주조하는 기술을 말하며, 기존의 프레스 성형을 대체하는 기술로 부품을 부분적으로 성형하지 않고 일 체형으로 성형하는 기술이다.
<그림 3-20> 하이드로포밍 공정(Hydroforming Process)
성형이 비교적 용이한 알루미늄 소재의 일체 성형에 사용되며, 주로
브레이크 캘리퍼 개발에 적용되고 있다. 복잡한 구조의 캘리퍼를 일체 형으로 성형하여 공정수를 삭감하고 스폿 용적을 위한 플랜지가 없고 추가 접합을 위한 나사들이 필요하지 않아 보다 무게를 경량화 할 수 있다.