KR100239310B1 - 마찰브레이크 조립부품과 그 조립방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마찰브레이크조립체와 그 조립방법에 관한 것으로, 마찰재 브레이크조립체가 금속성 후방판부와 이 금속성 후방판부에 완전히 접착 고정되는 마찰재 브레이크 라이닝으로 구성되되, 이 마찰재 브레이크 라이닝의 마찰재조성물은 마찰재입자와 마찰재 조성물의 약 10%에서 40%의 중량비를 갖는 에폭시수지 결합체로 이루어 지며, 상기 브레이크 라이닝이 상기 후방 판부에 완전하게 결합되는 방법을 이용하여 조립 되도록 된 것이다.
Description
제1도는 본 발명에 따라 제조된 드럼브레이크 슈형상을 갖춘 마찰브레이크 조립부품의 사시도,
제2도는 제1도의 2-2의 단면도,
제3도는 제1도에 따른 마찰브레이크 조립부품이 압축된 형상으로 조립된 마찰브레이크장치의 상태를 도시한 평면도,
제4도는 제3도의 절단선 4-4의 단면도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 마찰브레이크 조립부품 12 : 금속성지지판부
14 : 브레이크라이닝 16 : 외측원통형표면
20 : 마찰브레이크장치 22 : 환상이음부재
24 : 양방향확장부재 26, 28 : 강성어댑터부재
30 : 압축스프링
본 발명은 마찰브레이크장치에 관한 것으로, 특히 브레이크슈와 브레이크패드등을 이용한 마찰브레이크 조립부품과 이러한 마찰브레이크 조립부품을 조립하기 위한 조립방법에 관한 것이다.
일반적으로 미국의 산업체에서는 전형적으로 자동차용 브레이크장치에 사용되는 마찰브레이크 슈나 마찰브레이크 패드 등과 같은 마찰브레이크 조립부품을 제조하기 위해, 우선적으로 특별한 외형을 갖는 경화된 브레이크라이닝 형상내로 페놀수지(phenolic Resin)결합체가 포함된 마찰재 특수혼합물을 형성시킨 다음, 이어 상기 경화된 브레이크라이닝 형상을 리벳과 같은 기계적 고정부재나, 경화된 페놀수지, 경화된 탄성고무 또는 접착제와 같은 적절한 접착수단을 이용하여 결합성 브레이크 부재 지지 플레이트에 결합시키게 된다.
이에 따라, 브레이크라이닝의 경화된 상기 마찰재 특수혼합물은 전형적으로 페놀수지 결합체에 더하여 비유기성합성입자와, 유기성합성입자, 금속성입자 및, 강화섬유로 구성되며, 이와 함께 간혹 탄소입자로 구성된다.
그리고, 때때로 일체식 주형 슈 또는 일체식 주형 패드로 언급되는 다른 형상의 마찰브레이크부재는 요구되는 접착물질이 마찰브레이크조립체의 지지판부에 경화되지 않은 채로 발라지고, 이렇게 발라진 접착물질에 접촉되도록 페놀수지결합체와 함께 마찰재 브레이크라이닝이 놓여지는 방법으로 제조되는데, 여기서 상기 접착물질은 브레이크 마찰재 특수합성물에 요구되는 경화정도와 대체적으로 동시에 경화된다.
그러나, 상기와 같은 경우에는 접착수지를 사용함에 따라 다수의 수지경화공정과 결합체수지의 입자분리가 필요하며 접착수지가 필요하게 되는 문제가 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로서, 조성입자결합체와 경화된 브레이크라이닝조성물을 브레이크 지지판부로 결합시켜주는 접착제로서의 기능을 만족하는 균일하게 분산된 수지결합체를 포함한 마찰재조성물을 사용하게 되어 마찰브레이크조립체의 제조시 경제적인 잇점이 있을뿐만 아니라, 이후 상세히 설명되는 사항에 따른 잇점을 갖도록 된 마찰브레이크조립체와 그 조립 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기본적으로 통상 강성적인 적절한 형상과 크기를 갖춘 금속성부재(저탄소성)인 금속성 지지판부와, 이 지지판부에 완전히 결합되는 경화된 라이닝마찰재로 구성되되, 이 경화된 마찰재브레이크라이닝은 전형적으로 유기성합성입자와, 비유기성합성입자, 금속성입자, 강화섬유 및 전체 마찰재조성물중량의 약 10% 내지 40%를 이루는 경화된 에폭시수지(Epoxy Resin)내에 균일하게 분산되고 투입되어진 입자들로 구성됨과 더불어, 또한 몇몇 경우에는 탄소질의 입자구성물을 포함할 수도 있게 된다.
상기와 같은 바람직한 마찰재 조성물의 제조방법이나 제조공정을 간략히 설명하며, 플래스틱 성질이 유지되는 동안 브레이크라이닝의 예비성형체로 혼합하고 형성시킨 상기 마찰재 조성물이 지지판부의 양쪽으로 직접 접촉되도록 압축성형장치내로 위치시키고, 이어 부분적으로 경화된 브레이크라이닝 예비성형체와 지지판부를 함께 누르면서 이 지지판부에 부분적으로 경화된 마찰재가 완전히 부착되고 경화되어 마찰브레이크 조립부품을 형성하도록 충분한 시간동안 높은 압력과 온도로 합병장치내에서 가열시킨 후, 주형 캐비티에서 제거하면 마무리 작업이 가능한 마찰재를 부착시킨 마찰브레이크 조립부품이 완성되어진다.
또한, 본 발명에 따른 추가적인 사항은 이어지는 도면과 상세한 설명 및 특허청구범위에서 설명한다.
이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
제 1 도는 자동차용 디스크형식의 패드를 이용한 브레이크 조립부품과 구별되는 본 발명에 따른 자동차용 드럼형식의 슈를 이용한 브레이크 조립부품의 형상을 도시한 마찰브레이크 조립부품의 사시도인 바, 이 마찰 브레이크 조립부품(10)은 통상 저탄소강으로 만들어져 주요한 강성리브를 갖춘 금속성 지지판부(12)와, 이 지지판부(12)의 외측원통형표면(16)에 완전히 부착되는 경화된 마찰재브레이크라이닝(14)으로 구성되되, 상기 마찰브레이크 조립부품(10)은 상기 경화된 마찰재를 지지판부로 결합시키기 위한 리베트와 같은 기계적인 고정수단이나 또는 이와 유사한 고정수단이 필요없음은 물론, 상기 경화된 마찰재를 지지판부로 결합시키기 위한 접착조성물도 이용하지 않게 되므로, 제 2 도에 도시된 바와 같은 마찰재브레이크라이닝이 지지판부에 직접적이거나 하나의 구성부위를 이루도록 완전하게 결합된다.
그리고, 상기 마찰재 브레이크 라이닝(14)은 놓여진 장소에서 완전히 경화되어짐과 더불어 비유기성입자와 유기성입자 및 금속입자와 미세한 재료의 입자를 함께 결합시켜주는 균일하게 분산된 에폭시수지가 결합된 섬유입자로 이루어져, 마찰재브레이크조립체(10)의 지지판부(12)에 경화된 마찰재브레이크라이닝(14)이 부착되고, 여기서 상기 에폭시수지의 구성은 전체무게의 조성물 중 중량비 기준으로 약 10% 내지 40%, 또는 체적비율의 경우 약 13% 내지 53% 정도로 반드시 이루어져야만 한다.
또한, 상기 브레이크라이닝(14)의 마찰재조성을 이루기 위해서는 일반적으로 알루미늄입자와, 마그네슘입자, 실리카입자, 알루미늄 실리카입자 및, 칼슘탄소입자와 바륨합성입자(중정석입자) 및 트리폴리석(rottenstone, siliceous limestone)입자를 포함하는 다양한 광석입자들의 조성물로부터 선택된 비유기성입자가 이용되며, 또한 고무타이어의 벗겨진 입자와 캐슈너트(Cashew nut) 외피입자로 이루어진 조성물로 부터 선택된다.
일반적으로 마찰조성 금속성입자 구성은 대부분 산화철가루와 철입자의 조성물을 이용하되, 때때로 1개 이상의 다른 비철금속의 입자들을 이용할 수도 있게 된다.
본 발명의 입자로 이용되는 섬유성분들은 일반적으로 유리섬유와 강모(Steel Wool)섬유 및 세라믹섬유와 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile)섬유로부터 선택되고, 만약 조성물내에 고유한 윤활특성을 개발하기 위해 탄소성분을 포함하고자 하는 경우에는 천연흑연입자와, 합성흑연입자, 코크스(Coke)입자, 흑탄소입자 및 균일한 석탄입자들로 이루어진 1개 이상의 다른 탄소미립자를 합체화시켜 얻을 수도 있게 된다.
그리고, 가장 중요한 에폭시수지성분은 액체 에폭시수지성분이 조성결합체와 함께 조성미립자성분의 완전한 혼합여부에 따라 조성체내에서 플래스틱특성이 개발되므로 에폭시수지계인 것이 바람직하며, 본 발명의 하나의 실제적인 실시예로서 에폭시수지결합체가 에폭시크레졸노발락수지(Epoxy cresol novolac resin)입자와 바이스페놀 에프/에피크로하이드라인에폭시수지액체(Bisphenol F/epichlorohydrin epoxy resin liquid)로 이루어진 에폭시수지결합체를 이용하게 되면, 이러한 수지는 마찰브레이크재성분혼합을 나누어주고, 다른 마찰브레이크성분과 함께 에폭시수지의 결합뒤에 결합되며, 최종적인 경화이전에 형상을 이루기 위해 대체적으로 한덩이로 뭉치거나 또는 밀어내어지도록 되는 산출재료를 허용하게 되는 가소성조성 정도가 상대적인 비율로 결합되어지는 잇점이 있게 된다.(조성미세에폭시수지성분이 액체에폭시수지성분을 추가하기 이전에 다른 조성미세원료와 전체적으로 혼합되는 절차가 있음을 반드시 명심하여야 한다.)
그리고, 표 1은 본 발명에 따른 2개의 다른 마찰재에 대한 특정조성이나 또는 계통조직화 자료로서, 모든 비례관계는 무게를 기준으로 한 백분율이다.
이어, 제 3 도는 본 발명에 따라 마찰재가 예비경화되어 튀어나오거나 또는 롤러로 형성된 2개의 예비성형된 브레이크라이닝(14)이 한쌍의 지지판부(12)에 결합하기 위해 압축된 형상으로 된 마찰브레이크장치(20)를 도시한 것인 바, 이 마찰브레이크장치(20)는 기본적으로 바람직하게 유연성이 있고 스트립과 같은 강재로 만들어진 환상이음부재(22)와, 양방향확장부재(24)로 구성되되, 이 양방향확장부재(24)는 일반적인 압측스프링(30)에 의해 결합되는 서로 격리된 한쌍의 강성어댑터부재(26, 28)로 이루어지게 된다.
여기서, 상기 마찰브레이크장치(20)는 상기 강성어댑터부재(26, 28)가 지지판부(12)와 맞물리고 상기 압축스프링(30)이 도시된 상태에서부터 해제 즉, 인장될 때, 상기 환상이음부재(22)와 이에 관련된 지지판부(12) 사이에서 부분적으로 경화된 예비성형된 상기 브레이크라이닝(14)을 각각 압축시키는 기본적인 기능을 갖추게 되고, 또한 이어 설명되겠지만 상기 압축스프링(30)은 포함된 에폭시수지결합체의 완전한 경화를 위해 상기 마찰브레이크장치(20)내에 놓여진 각 예비성형된 마찰재 브레이크라이닝(14)을 통해 약 201b/in2내지 501b/in2의 크기로 압력을 가하기에 적합한 크기로 된다.
또한, 비록 도면에는 도시되어 있지 않지만, 부분적으로 경화된 마찰재조성물에 접촉하게 되는 상기 환상이음부재(22)의 내층표면부와 서로 작용하는 마찰재 사이에 폴리테트라플루로에틸렌(Polytetrafluoroethlene;˝테프론“) 테이프와 같은 분리물질층을 위치시켜주는 것이 필요하다. 한편 만약 완성된 마찰브레이크 조립부품(10)의 다음공정이 마찰재의 표면재료를 연마하거나 또는 제거하는 과정이 포함된다면 알루미늄 포일과 같은 얇은 고온재료가 이용될 수도 있다.
그리고, 상기 마찰브레이크장치(20)의 각 구성부들과 부분적으로 완성된 브레이크 슈를 사용하는 한쌍의 마찰브레이크 조립부품(10)은 예비성형된 상기 마찰재브레이크라이닝(14)의 마찰재 전체에 분산된 에폭시수지결합체의 경화를 완성 하기 위해 일반적으로 약 2시간에서 10시간 정도로 이어지는 시간주기로 높은 온도(예를 들어, 약 300 ℉에서 500 ℉의 온도범위)로 연속적으로 가열을 하게 된다.
이제까지 특정범위내에서 상기한 공정 변수들을 이용한 본 발명에 따라 조립된 드럼형식의 브레이크 슈를 이용한 마찰브레이크 조립부품은 경화주기를 늘이는 동안 마찰브레이크장치(20)에 의해 마찰재조성물에 가해지는 압력에 따라 19001b/in2에서 24001b/in2범위의 전단세기로 재료 대 지지판부의 결합력을 유지하게 되며, 이러한 값은 고무변형페놀 브레이크라이닝접착제를 사용한 지지판부에 완전경화나 또는 부분경화된 마찰조성물브레이크라이닝들 또는 브레이크라이닝 중 하나가 결합되어질 때 얻을 수 있는 전형적인 것이다.
이와 더불어 결합접착제를 사용하지 않는 것 이외에도 모체결합체(Matrix binder)로서 에폭시수지계를 사용하게 되면 추가의 잇점이 있는데, 이 에폭시수지의 경화반응은 링오프닝중합(Rring-opening polymerization)으로 되고 휘발성물질을 생성하지 않는다. 이에 따라 마찰재가 혼합된 후 그리고 경화하기전에 시간과 에너지를 소모하는 건조작용이 필요없이 바로 지지판부에 직접적으로 적용할 수 있게 되는데, 이는 경화된 브레이크라이닝의 결과에 따르는 기포와 비층상조직의 형성을 방지하기 위해 건조주기동안 반드시 조심스럽게 제거해야 하는 휘발성 물질을 방출시켜야하는 응축반응인 폐놀수지결합체의 경화와 직접적으로 비교된다.
이상 설명한 바와같은 본 발명의 기타 재료들과 구성부들의 형상 및 구성부들의 크기들은 본 발명의 도면과 상세한 설명들에 국한되지 않고 특허청구의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.
Claims (8)
- 라이닝면을 갖는 금속성 지지판부와; 경화된 에폭시수지모체와, 이 경화된 에폭시수지모체에 끼워 넣어진 마찰재입자들로 이루어진 상부 브레이크면과 하부면을 가지는 실질적으로 균일한 마찰재브레이크라이닝 부재로 구성되되, 상기 실질적으로 균일한 마찰재브레이크라이닝 부재의 바닥면은 상기 브레이크라이닝 부재의 경화된 에폭시 수지모체에 의해 상기 실질적으로 균일한 마찰재 브레이크라이닝 부재가 상기 지지판부의 라이닝면에서 상기 상부 브레이크면까지 이어지도록 상기 금속성 지지판부의 라이닝면에 바로 부착 고정된 수지결합된 마찰브레이크 조립부품.
- 제1항에 있어서, 상기 경화된 에폭시 수지모체가 상기 마찰재브레이크라이닝의 약 10%에서 40% 중량비를 이루도록 된 것을 특징으로 하는 수지결합된 마찰브레이크 조립부품.
- 제1항에 있어서, 상기 경화된 에폭시수지모체가 미세한 에폭시크레졸 노발락수지와 바이스페놀 에프/에피크로하이드라인에폭시수지 액체의 중합생성물인 것을 특징으로 하는 수지결합된 마찰브레이크 조립부품.
- 금속성 지지판부와 이 지지판부에 일체로 결합된 마찰재 브레이크라이닝을 갖춘 마찰브레이크 조립부품의 조립방법에 있어서, 마찰재 입자와 에폭시수지 결합체의 실질적으로 균일한 가소성혼합물을 브레이크라이닝의 가소성 예비성형내로 넣어 성형하는 단계; 상기 예비성형된 브레이크 라이닝에 상기 금속성 지지판부가 직접 접촉되도록 위치시키는 단계; 상기 예비성형된 브레이크라이닝내의 가소성혼합물에 충분히 긴 시간주기동안 높은 압력과 온도를 가해 상기 금속성 지지판부에 완전히 접착고정되어 상대적으로 강성을 갖춘 브레이크라이닝으로 형성시키는 단계로 이루어진 수지결합된 마찰브레이크 조립부품의 조립방법.
- 제4항에 있어서, 상기 에폭시수지결합체가 상기 예비성형된 브레이크 라이닝내로 투입된 가소성혼합물의 약 10%에서 40%의 중량비를 갖춘 것을 특징으로 하는 마찰브레이크 조립부품의 조립방법.
- 제5항에 있어서, 상기 에폭시수지결합체가 에폭시크레졸노발락수지와 바이스페놀 에프/에피크로하이드린에폭시수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 마찰브레이크 조립부품의 조립방법.
- 제4항에 있어서, 상기 예비성형된 브레이크라이닝이 약 300 ℉에서 500℉의 온도범위에 놓이도록 된 것을 특징으로 하는 마찰브레이크 조립부품의 조립방법.
- 제4항에 있어서, 상기 예비성형된 브레이크라이닝이 약 201b/in2에서 501b/in2의 내부압력범위하에 놓이도록 된 것을 특징으로 하는 마찰브레이크 조립부품의 조립방법.
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