KR100351366B1 - 자동차의 브레이크패드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 브레이크패드에 관한 것으로, 휠실린더의 피스톤에 연결되는 패드플레이트(4a)와 브레이크디스크에 마찰되는 패드(4c)의 사이에 열팽창계수의 차이로 온도상승시 서로 다른 열팽창량을 가지는 소팽창합금(4b′)과 대팽창합금(4″)으로 이루어진 변형대응부(4b)가 구비되는 구조로 이루어진다.

따라서, 마찰열에 의해 브레이크디스크가 열변형되어도 상기 변형대응부(4b)의 팽창작용에 의해 패드(4c)의 면이 브레이크디스크에 균일하게 밀착된 상태에서 안정적으로 마찰작용이 일어나므로 저더(judder)가 발생하지 않게 되며, 이에 따라 제동시 정숙성과 승차감이 향상되고, 제동작용이 안정적으로 이루어진다.

Description

자동차의 브레이크패드{a brake pad for vehicles}

본 발명은 자동차의 브레이크패드에 관한 것으로, 특히 제동시 저더(judder)가 발생하지 않도록 된 자동차의 브레이크패드에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 제동장치 중 디스크식 제동장치는 운전자가 브레이크페달을 밟으면 그 답력이 마스터실린더에서 유압으로 전환되고, 이 유압이 도 1에 도시된 바와 같이 휠실리더(1)로 전달되어 피스톤(2)이 내측브레이크패드(4)와 외측브레이크패드(3)를 브레이크디스크(5)에 밀어 붙임으로써 이때 발생되는 마찰력에 의해 제동작용이 이루어지도록 되어 있다.

한편, 상기 내외측브레이크패드(3,4)와 브레이크디스크(5)가 접촉되어 마찰할 때 브레이크디스크(5)에는 다음과 같은 변형과정이 진행된다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 제동전인 (1)의 상태에서는 디스크가 정상상태이고, 제동하는 순간인 (2)의 상태에서는 브레이크토크가 베어링센터의 초기변형을 일으키며, 제동하는 동안인 (3)의 상태에서는 브레이크디스크(5)의 온도가 올라감에 따라 열변형이 진행되며, 제동이 끝난 직후인 (4)의 상태에서는 브레이크디스크(5)가 (2)의 초기변형상태로 다시 회복되나 열변형은 아직 남아 있고, 이후 냉각되는 동안 (5)와 같이 열변형이 점차로 줄어들게 되는 과정을 거친다.

그런데, 상기와 같이 브레이크디스크(5)가 열변형되면 브레이크디스크(5)와 내외측브레이크패드(3,4)의 접촉이 도 3에 도시된 바와 같은(내측브레이크패드(4)와 외측브레이크패드(3)에 접촉된 상태에서 마찰열에 의해 브레이크디스크(5)가 변형된 상태를 도시한 것이며, 이해를 돕기 위해 브레이크디스크(5)의 변형정도를 과장하여 도시하였다.)상태로 이루어지며, 따라서 도 4의 (a)에서와 같이 내측브레이크패드(4)에는 중심의 아래쪽 부분은 고압(H)을 받게 되고 양 바깥쪽 부분은 이에 비해 저압(L)을 받는 상태가 되며, 반대로 도 4의 (b)에서와 같이 외측브레이크패드(3)에는 중심의 아래쪽 부분은 저압(L)을 받게 되고 양 바깥쪽 부분은 고압(H)을 받는 상태가 된다.

이와 같이 브레이크패드(5)가 내측브레이크패드(4)나 외측브레이크패드(3)의 마찰면에 균일하게 접촉되지 못하면 이상 진동 및 소음인 저더(judder)가 발생되고, 따라서 차량의 정숙성과 승차감이 저하됨은 물론 제동작용의 안정성도 저하되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 고온의 마찰열 발생으로 브레이크디스크가 변형되어도 이에 대응하는 형상으로 브레이크패드가 변형되어 마찰면에서 균일한 압력분포를 가지고 마찰이 일어나게 됨으로써 저더발생을 억제할 수 있고, 따라서 차량의 정숙성과 승차감 및 제동작용의 안정성이 향상될 수 있도록 된 자동차의 브레이크패드를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 자동차의 브레이크 개요도,

도 2는 브레이크 디스크의 열변형 진행 상태도,

도 3은 브레이크 디스크가 열변형 되었을 때 브레이크패드와의 접촉상태도,

도 4는 내측 브레이크패드와 외측 브레이크패드에 걸리는 압력 분포도,

도 5는 본 발명에 따른 브레이크패드의 구성도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 휠실린더, 2 : 피스톤,

3 : 외측브레이크패드, 4 : 내측브레이크패드,

4a : 패드플레이트, 4b : 변형대응부,

4b′: 소팽창합금, 4b″: 대팽창합금,

4c : 패드, 5 : 브레이크디스크.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 피스톤에 연결되는 패드플레이트와, 브레이크디스크와 마찰되는 패드와, 소팽창합금과 대팽창합금으로 이루어져 상기 패드와 패드플레이트의 사이에 부착되는 변형대응부로 구성된다.

즉, 상기 변형대응부가 브레이크패드를 브레이크디스크의 변형에 맞추어 변형시켜 줌으로써 마찰면에 압력분포의 차이가 일어나지 않는 균일한 마찰이 일어나게 되어 저더가 발생하지 않도록 된 것이다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 자동차의 브레이크패드의 구성도로서, 본 발명의 내측브레이크패드(4)와 외측브레이크패드(3)의 구성은 동일하므로 내측브레이크패드(4)를 예로 들어 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 내측브레이크패드(4)는 휠실린더의 피스톤에 연결되어 운전자가 브레이크페달을 밟았을 때 브레이크디스크 쪽으로 밀려지는 패드플레이트(4a)와, 이 패드플레이트(4a)의 면 전체에 걸쳐 부착되되 열팽창률이 작은 소팽창합금(4b′)과 이에 비해 열팽창률이 큰 대팽창합금(4b″)으로 이루어진 변형대응부(4b)와, 이 변형대응부(4b)에 부착되어 상기 패드플레이트(4a)가 브레이크디스크 쪽으로 밀려졌을 때 브레이크디스크와 직접 접촉하여 마찰되는 패드(4c)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 변형대응부(4b)는 브레이크디스크가 열변형되었을 때 고압을 받는 부분인 중앙부분은 상기 소팽창합금(4b′)이 부착되고, 상대적으로 저압을 받는 부분인 양측부분은 대팽창합금(4b″)이 부착된 구조로 이루어진다.

따라서, 제동시 브레이크디스크가 열변형될 때 상기 소팽창합금(4b′)은 조금 팽창하고 대팽창합금(4b″)은 많이 팽창하여 그 두께에 차이가 생겨서 상기 패드(4c)의 양측부분이 브레이크디스크 쪽으로 밀려지는 변형이 일어남으로써 브레이크디스크와 패드(4c)가 균일하게 접촉된다.

이와는 반대로 외측브레이크패드(3)의 패드는 브레이크디스크가 열변형되었을 때 중앙부분이 저압을 받고 양측부분이 고압을 받으므로 외측브레이크패드(3)의 변형대응부는 중앙부분이 대팽창합금으로 이루어지고 양측부분이 소팽창합금으로이루어진다.

따라서, 열변형시 패드의 중앙부분이 브레이크디스크 쪽으로 밀려지게 되므로 역시 브레이크디스크와 균일한 면접촉이 이루어진다.

즉, 마찰열에 의해 온도가 상승하면 내측브레이크패드(4)는 양측부가 두터워지고 외측브레이크패드(3)는 중앙부가 두터워지면서 각각 브레이크디스크의 양쪽면에 균일한 면접촉을 하게 됨으로써 저더의 발생을 억제할 수 있게 된다.

한편, 제동시 마찰열에 의한 온도의 변화량은 400K정도이고, 이 온도변화폭에서 브레이크디스크의 열변형량은 최대 20um( um = 10^-8) 내외이므로 상기 변형대응부를 구성하는 소팽창합금과 대팽창합금의 열팽창량의 차도 400K 온도범위에서 20um이 되도록 맞추어 주어야 한다.

이러한 조건을 만족하는 실예를 들어보자면, 철합금과 니켈합금을 들 수 있는데, 철의 열팽창계수는 12.5*10^-9m/K이고 니켈의 열팽창계수는 13*10^-9m/K이므로,

두 합금의 열팽창계수 차이 : 0.5*10^-9m/K,

400K 온도변화시 두 합금의 변형량 차 : 0.5*10^-9m/K * 400K = 20um

이 되므로, 상기 소팽창합금으로는 철합금을 사용하고 대팽창합금으로는 니켈합금을 사용할 수 있다.

한편, 이러한 조건만을 맞추어 주면 소팽창합금과 대팽창합금으로 사용할 수 있어 본 발명의 목적을 달성할 수 있으므로 차종에 따른 브레이크디스크의 변형량에 따라 다양한 종류의 합금으로 변형대응부를 구성할 수 있을 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 마찰열 발생시 브레이크디스크의 변형상태에 대응하여 브레이크패드가 변형되어져, 브레이크패드와 브레이크디스크의 마찰이 균일하게 일어나 저더의 발생이 억제됨으로써 제동시 자동차의 정숙성과 승차감이 향상되고, 또한 제동작용이 안정적으로 이루어지는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 휠실린더의 피스톤에 연결되는 패드플레이트와, 이 패드플레이트가 브레이크디스크쪽으로 밀려졌을 때 브레이크디스크에 마찰되어 제동력을 발생시키는 패드로 이루어진 자동차의 브레이크패드에 있어서,

   상기 패드플레이트와 패드의 사이에 소팽창합금과 대팽창합금으로 이루어진 변형대응부가 구비된 것을 특징으로 하는 자동차의 브레이크패드.
2. 제 1항에 있어서, 상기 변형대응부가 내측브레이크패드에 적용될때는 상기 소팽창합금이 중앙부분에 부착되고, 상기 대팽창합금이 양측부분에 부착되는 것을 특징으로 하는 자동차의 브레이크패드.
3. 제 1항에 있어서, 상기 변형대응부가 외측브레이크패드에 적용될때는 상기 소팽창합금이 양측부분에 부착되고, 상기 대팽창합금이 중앙부분에 부착되는 것을 특징으로 하는 자동차의 브레이크패드.
4. 제 1항에 있어서, 상기 소팽창합금은 철합금이고, 상기 대팽창합금은 니켈합금인 것을 특징으로 하는 자동차의 브레이크패드.