KR100470370B1 - 차량용 브레이크 장치의 회전 브레이크 부재 - Google Patents

Abstract

브레이크 디스크 로터(1) 중 적어도 로드 휠 부착면(6)에 방청 도료를 도포하여 방청 도포막(8)을 형성한다. 이 방청 도료는 방청 안료로서 인몰리브덴산 알루미늄 아연을 포함하는 수성 아크릴 변성 에폭시 수지 도료이고, 그 막 두께(t)가 1 내지 20 ㎛, 바람직하게는 5 내지 15 ㎛가 되도록 도포한다.

Description

차량용 브레이크 장치의 회전 브레이크 부재{ROTATING BRAKE MEMBER OF BRAKING DEVICE FOR VEHICLE}

주물로 된 브레이크 드럼 혹은 브레이크 디스크 로터 중 특히 로드 휠 부착면인 종래의 방청 처리 기술로서는, (a) 방청 오일 도포 방식, (b) 방청 오일과 도장 처리의 병용 방식(스프레이건 방식 또는 딥핑 방식), (c) 인산 아연 화성 처리 방식, (d) 다크로타이즈드 처리 방식 등의 방법이 있다.

(a)의 방청 오일 도포 방식에서는 도포가 간편한 반면, 방청 성능이 낮아 차량 탑재 후에 녹이 발생하기 쉽다. (b)의 방청 오일과 도장을 병용한 타입에서는 전체면에 20 내지 30 ㎛ 정도의 표준적 막 두께로 도장을 실시한 다음 로드 휠을 휠 너트로 체결 고정한 경우, 도포막 두께의 영향으로 휠 너트가 느슨해지기 쉬워지므로, 로드 휠 부착면만은 마스킹 처리에 의해 미도장으로 하여 그 부분에만 방청 오일을 도포하는 것이 되지만, 마스킹 등의 공정수가 많은 데다가 도료의 낭비를 수반하고, 또한 방청 오일 도포 부분에서는 (a)와 마찬가지로 녹이 발생하기 쉽다.

또한, (c)의 인산 아연 화성 처리 방식은 예를 들어 일본 특허 공개 평1-58372호 공보 등으로 대표되는 것이 있지만, 동일 방식은 본래 도장의 기초 처리 기술이며, 방청 효과로서는 그다지 기대할 수 없다. 또한, (d)의 다클로타이즈드 처리 방식에서는 도장에 비해 공정이 많고, 방청 처리의 총 에너지가 높은 것 외에, 크롬을 함유하고 있으므로 환경에의 영향을 충분히 고려할 필요가 있다.

본 발명은 차량용 브레이크 장치의 제동 요소로서 기능하는 회전 브레이크 부재, 즉 드럼식 브레이크의 브레이크 드럼 혹은 디스크 브레이크의 브레이크 디스크 로터의 개량에 관한 것으로, 특히 주물로 된 브레이크 드럼 혹은 브레이크 디스크 로터의 방청 처리 구조에 관한 것이다.

도1의 (A) 및 (B)는 본 발명의 제1 실시 형태를 나타낸 도면으로, (A)는 디스크 브레이크 로터의 정면도, (B)는 도1의 (A)의 a-a선에 따른 단면도이다.

도2는 도1의 (B)의 E부 확대도이다.

도3은 실제 도장 형태의 일예를 나타낸 설명도이다.

도4는 방청 도포막을 형성한 로드 휠 부착면의 염수 분무 시험에 있어서의 방청 성능과 방청 도포막의 막 두께와의 상관 관계 및 동일 방청 도포막의 막 두께와 로드 휠 체결용 휠 너트의 축력 잔존율과의 상관 관계를 나타낸 그래프이다.

도5의 (A) 및 (B)는 본 발명의 제2 실시 형태를 나타낸 도면으로, (A)는 디스크 브레이크 로터의 정면도, (B)는 도5의 (A)의 b-b선에 따른 단면도이다.

본 발명은 이상과 같은 과제에 착안하여 이루어진 것으로, 휠 너트의 느슨함이나 환경에의 배려 등의 이차적 문제를 생기게 하는 일이 없고, 게다가 마스킹의 필요가 없어져 필요 충분한 방청 효과를 얻을 수 있도록 한 방청 처리 구조를 제공하고자 하는 것이다.

청구항 1에 기재된 발명은 브레이크 드럼 혹은 브레이크 디스크 등의 회전 브레이크 부재 중 적어도 로드 휠 부착면에 방청 안료로서 인몰리브덴산 알루미늄 아연을 포함하는 수성 아크릴 변성 에폭시 수지 도료를 1 내지 20 ㎛의 건조막 두께(이하, 단순히 「막 두께라 함」)로 도포한 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 청구항 3에 기재된 발명은 상기 회전 브레이크 부재가 디스크 브레이크의 브레이크 디스크 로터인 것을 명확화하고 있다.

상기 도료의 막 두께는 바람직하게는 청구항 2에 기재된 발명과 같이 5 내지 15 ㎛로 한다. 그 이유는, 예를 들어 스프레이 도장으로 도료를 도포하는 것을 전제로 한 경우, 기계 가공 후의 요철이 있는 로드 휠 부착면을 도포막으로 완전히 피복하고 또한 도포막 두께의 균일화를 유지하기 위해서는 5 ㎛ 정도가 필요하며, 마찬가지로 도포막 두께가 20 ㎛ 정도가 되면 로드 휠 부착 후의 휠 너트의 느슨함에의 영향이 우려되므로, 안전성을 예상하여 도포막 두께는 최대 15 ㎛로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수성 아크릴 변성 에폭시 수지 도료의 대표적인 것으로서는, 예를 들어 니뽄 페인트 가부시끼가이샤 제조의「오데샤인 KS 블럭 KM」등을 예로 들 수 있고, 같은 도료는 무공해이고 게다가 속건성이 있는 동시에 마스킹없이 특정한 도포 영역의 도장을 할 수 있어 방청 성능이 현저히 우수한 점에 특징이 있다.

또한, 상기 도료의 도포막 두께인 1 내지 20 ㎛라는 수치, 또한 보다 바람직하게 되는 5 내지 15 ㎛라는 수치는 종래의 방청 도장에 있어서의 일반적인 막 두께가 20 내지 30 ㎛ 정도인 것을 고려하면, 소위 박막 도장의 범위에 들어가고, 예를 들어 박막이라도 필요 충분한 내식성, 내열성 효과를 얻을 수 있도록 하기 위해, 특히 베이스 수지에는 다양한 고안이 이루어져 있다. 예를 들어, 피도포물의 도포면에 요철이 있었다고 해도 균일한 막 두께를 얻을 수 있도록 볼록부 부착성을 높일 수 있는 동시에, 에폭시 분자량이 증량되고, 또한 상기 박막화를 위해 점도도 낮게 설정되어 있다.

따라서, 청구항 1 내지 청구항 3에 기재된 브레이크 드럼 및 브레이크 디스크 로터 등의 회전 브레이크 부재에 따르면, 방청 안료로서 인몰리브덴산 알루미늄 아연을 포함하는 수성 아크릴 변성 에폭시 수지 도료를 이용하는 것을 전제로 하여1 내지 20 ㎛의 막 두께, 보다 바람직하게는 5 내지 15 ㎛의 박막 도장으로 하였으므로, 휠 너트의 느슨함을 초래하는 일도 없거니와 브레이크 본래의 제동 특성에 영향을 미치게 하는 일도 없고, 브레이크 드럼 혹은 브레이크 디스크의 로드 휠 부착면에 요구되는 방청 성능을 충분히 만족시킬 수 있는 것 외에, 특히 내식성이 우수하므로 도장만을 갖고 종래의 인산 아연 화성 처리와 도장을 병용한 경우와 동등한 내식성 효과를 얻을 수 있다.

또한, 도장시에 비도장부에 대한 마스킹의 필요가 없고, 폐기되게 되는 도료가 감소함으로써 수율의 향상이 도모되는 것 외에, 무공해인 방청 처리이므로 환경에 대한 이차적 문제점이 생기는 일도 없다.

도1의 (A) 및 (B)는 본 발명의 바람직한 제1 실시 형태를 나타낸 도면으로, 벤틸레이티드형 브레이크 디스크 로터에 적용한 경우의 예를 도시하고 있다.

도1의 (A) 및 (B)에 도시한 바와 같이, 예를 들어 일반적인 주철 재료(예를 들어, FC250 상당)로 이루어지는 벤틸레이티드 타입의 브레이크 디스크 로터(1)는 차량 부착시에 외측에 위치하게 되는 외측의 미끄럼 이동판(2)과 그 내측에 소정 거리 이격하여 위치하게 되는 내측의 미끄럼 이동판(3) 및 그들 양자간에 방사형으로 배치된 복수의 격벽(4)을 갖고 있고, 상기 양쪽의 미끄럼 이동판(2, 3)과 각 격벽(4)으로 둘러싸인 공간이 각각에 통풍로로서 기능하도록 되어 있다. 또한, 부호 5는 외측의 미끄럼 이동판(2)과 일체로 형성된 소위 하트형 단면 형상을 이루는 통형의 보스부이다.

그리고, 상기 보스부(5) 중 가장 외측의 면이 로드 휠이 안착하게 되는 로드 휠 부착면(6)으로서 기능하도록 되어 있고, 이미 알려진 바와 같이 이 로드 휠 부착면(6)의 볼트 구멍(7)에는 도시하지 않은 허브 볼트부가 압입 고정되므로, 허브 볼트와 이에 나사 결합하는 도시하지 않은 휠 너트를 갖고 로드 휠이 로드 휠 부착면(6)에 체결 고정되게 된다.

동시에, 그 로드 휠 부착면(6)의 전체면에는 방청 도료에 의한 방청 도포막(8)이 형성되어 있다. 로드 휠 부착면(6)에 방청 도장을 실시하는 데 있어서는, 휠 너트 체결 후에 그 방청 도포막(8)의 막 두께의 영향으로 휠 너트가 느슨해지지 않도록 그 막 두께(t)를 최대한 박막화하면서도 필요 충분한 방청 성능을 얻을 필요가 있고, 예를 들어 주조 후에 외측, 내측의 각 미끄럼 이동판(2, 3)의원통 외주면을 제외한 로드 휠 부착면(6), 보스부(5)의 원통 외주면 및 미끄럼 이동면(2a, 3a)의 각각에 절삭 가공이 실시되게 되지만, 이 절삭 가공 후에 미끄럼 이동면(2a, 3a)을 제외한 로드 휠 부착면(6), 보스부(5)의 원통 외주면 및 각 미끄럼 이동판(2, 3)의 원통 외주면에 대해서는 방청 안료로서 인몰리브덴산 알루미늄 아연을 포함하는 수성 아크릴 변성 에폭시 수지 도료를 이용하고, 도2에 도시한 바와 같이 1 내지 20 ㎛의 막 두께, 바람직하게는 5 내지 15 ㎛의 막 두께로 스프레이 도장 방식으로 소위 박막 도장을 실시하여 방청 도포막(8)을 형성한다. 또한, 상기 수성 아크릴 변성 에폭시 수지 도료로서는, 예를 들어 니뽄 페인트 가부시끼가이샤 제조의「오데샤인 KS 블랙 KM」 등을 이용한다.

상기 방청 도료의 스프레이 도장에는 예를 들어 도장 로봇을 이용하는 것으로 하고, 그 스프레이건을 브레이크 디스크 로터(1)의 각 부위에 대치시켰을 때의 스프레이건의 방향 및 이동 궤적을 미리 가르쳐 주고, 브레이크 디스크 로터(1)를 그 축심을 회전 중심으로 하여 회전시키면서 스프레이건을 이동시키고, 도료 공급의 온-오프 제어를 병용하면서 도장한다. 또한, 상기 미끄럼 이동면(2a, 3a)에는 원칙적으로 도장을 실시하지 않지만, 한 쪽 미끄럼 이동면(2a) 중 보스부(5)에 가까운 부분에는 도장이 실시되어도 좋다.

단, 도포 막 두께의 엄격한 관리가 요구되는 로드 휠 부착면(6) 이외의 보스부(5)의 원통 외주면이나 각 미끄럼 이동판(2, 3)의 원통 외주면에 대해서는 막 두께의 증대에 의한 문제점이 생기지 않으므로, 본래의 방청 성능만을 충족시키도록 비교적 막을 두껍게 하기 위해 일반적인 도장 막 두께와 마찬가지로, 예를 들어 20내지 30 ㎛의 막 두께로 상기 수성 아크릴 변성 에폭시 수지 도료를 도포해도 좋다.

보다 상세하게는, 도장에 앞서, 우선 선삭 가공 후의 브레이크 디스크 로터(1)를 세정한다. 세정 방법으로서는, 브레이크 디스크 로터(1)를 그 축심을 회전 중심으로 하여 100 내지 400 rpm 정도로 회전시키면서, 그 브레이크 디스크 로터(1)를 향해 알칼리 탈지 세정액을 스프레이건으로 9초 이상 뿜어서 행한다. 알칼리 탈지 세정액으로서는, 규산염 등을 주성분으로 하는 것으로서, 예를 들어 니뽄 파카라이징 가부시끼가이샤 제조의「PK-4210」(농도 3 내지 4 ％)을 액 온도 60 내지 75 ℃ 정도에서 이용한다.

계속해서, 브레이크 디스크 로터(1)에 부착한 세정액을 제거하기 위해 탈수를 행한다. 이 탈수는 브레이크 디스크 로터(1)를 그 축심을 회전 중심으로 하여 800 내지 1500 rpm 정도로 회전시키면서, 0.35 MPa 정도의 압력인 압축 공기를 8 내지 10초간 뿜어서 세정액을 불어 날리면서 건조시킨다.

상기 수성 아크릴 변성 에폭시 수지 도료에 의한 도장시에는, 도장이 불필요한 부분에 마스킹을 실시하는 일 없이 도장이 필요한 부분만을 한정하여 도장할 수 있도록 하기 위해, 소노즐 직경인 소형 저압의 스프레이건을 사용하고(예를 들어, 노즐 구경 0.5 ㎜ 정도, 도료 분출량 5 내지 60 ㎖/분 정도, 스프레이건의 무화(無化) 공기 압력 0.05 MPa 정도로 함), 또한 스프레이 패턴을 작은 스폿형인 것으로 하여, 도장이 필요한 부분만을 겨냥하여 차례로 도장한다. 이 작은 스폿형의 스프레이 패턴을 차례로 이동시키면서 도장 막 두께를 일정하게 하기 위해서는, 도장면과 스프레이건의 자세, 상대 위치, 상대 각도, 상대 속도 등을 적절하게 조정한다. 예를 들어, 스프레이건과 도장면의 상대 거리는 10 내지 30 ㎜ 정도로 하는 동시에, 스프레이건의 이동 속도는 박막 도장이 되는 로드 휠 부착면(6)에서는 15 내지 30 ㎜/초 정도, 비교적 두꺼운 막 도장으로 이루어지는 보스부(5)의 원통 외주면에서는 1 내지 5 ㎜/초 정도로 한다. 또한, 도료의 비산에 의한 도료 미스트의 부착 방지 및 환경 보전을 도모하기 위해, 도장부 근방에 미스트 컬렉터를 설치하는 것이 바람직하다.

여기서는, 브레이크 디스크 로터(1)의 도장 부분이 원판형 혹은 원통형이므로, 예를 들어 도3에 도시한 바와 같이 회전 구동 기구(21)의 주축(22)에 브레이크 디스크 로터(1)를 부착하고, 그 브레이크 디스크 로터(1)를 예를 들어 150 내지 250 rpm 정도로 회전시키면서 도장 로봇의 리스트부(23)에 갖게 한 소형 저압의 스프레이건(24)을 브레이크 디스크 로터(1)의 반경 방향에 따라서 이동시키고, 또한 그 이동 속도와 도료 분출 방향을 변화시키면서 차례로 도장을 실시한다. 또한, 도3에서는 도장을 실시하는 부분에 해칭을 부여하고 있다. 또한, 부호 25는 미스트 컬렉터이다.

상기 수성 아크릴 변성 에폭시 수지 도료로서 이용되는 니뽄 페인트 가부시끼가이샤 제조의「오데샤인 KS 블랙 KM」은, 예를 들어 NK # 2컵(아네스트 이와다샤 제조)으로 20 ± 2 초의 점도가 되도록 희석한 것을 사용한다.

도료의 건조는 자연 건조에 촉진 조건을 가한 다양한 방법으로 가능하지만, 예를 들어 상기 60 내지 75 ℃로 따뜻하게 한 알칼리 탈지 세정액의 뿜어냄에 의해도장 전의 브레이크 디스크 로터(1)를 약 50 ℃로 가열하고, 이 가열에 의한 촉진과 도장 후의 송풍을 병용하여 건조를 행할 수 있다.

상기 로드 휠 부착면(6)은 앞서 서술한 바와 같이 주조 후의 기계 가공으로서 일반적으로 가공 정밀도나 생산성을 고려하여 0.2 내지 0.4 ㎜/rev 정도의 절삭 조건하에서 선삭 가공이 실시되고, 표면은 절삭 공구의 노즈부 곡률 영향으로 선삭 홈이 스파이럴형(레코드 판형)의 파형 요철 형상을 이루고 있다.

그리고, 상기 로드 휠 부착면(6)의 방청 도포막(8)의 막 두께(t)를 1 내지 20 ㎛의 범위 내로 관리하기 위해, 도장 후에 일반적인 전자막 두께계(예를 들어, 산꼬우 덴시 SDM-mini)를 이용하여 방청 도포막의 막 두께(t)를 측정하고자 하면, 상기 파형 요철 형상의 영향으로 실측 막 두께치에 ±4 ㎛ 정도의 변동이 발생하고, 이 변동은 막 두께계의 분해능이 높아지면 높아질수록 현저해진다.

그래서, 상기 측정 오차를 고려하면서도 기계 가공에 의해 요철 형상으로 되어 있는 로드 휠 부착면(6)의 전체면이 확실하게 방청 도포막(8)으로 피복되도록 방청 도포막(8)의 막 두께(t)는 최저라도 1 ㎛로 하고, 동시에 최대막 두께는 후술하는 이유로부터 20 ㎛로 한다.

도4는 상기 방청 도포막(8)을 형성한 로드 휠 부착면(6)의 염수 분무 시험에 있어서의 방청 성능과 방청 도포막(8)의 막 두께(t)와의 상관 관계와, 마찬가지로 방청 도포막(8)의 막 두께(t)와 로드 휠 체결용 휠 너트의 축력 잔존율과의 상관 관계를 나타내고 있다.

상기 방청 성능은 평가 점수로 평가하고 있고, 그 평가 점수의 수치가 클수록 염수 분무 후이며 또한 소정 시간 경과 후의 녹 발생율이 적어지는 정도를 나타내고 있다. 즉, 방청 도포막(8)의 막 두께(t)가 5 ㎛ 이상이면 염수 분무 후이며 또한 소정 시간 경과 후의 녹 발생을 대부분 인정할 수 없는 것을 알 수 있다.

한편, 도4의 축력 잔존율은, 방청 도장을 실시한 로드 휠 부착면(6)에 휠 너트에 의해 규정된 체결 토크를 갖고 로드 휠을 체결 고정하고, 규정된 체결 토크를 부가하고 있을 때의 볼트 축력과 체결 토크를 해제하여 소정 시간 경과 후의 볼트 축력을 각각 측정한 다음, 그 소정 시간 경과 후의 볼트 축력을 당초 볼트 축력에 대한 비율로 평가한 것이다. 도4로부터 명백한 바와 같이, 방청 도포막(8)의 막 두께(t)가 20 ㎛를 초과하면 그 막 두께(t)의 영향으로 축력 잔존율이 급격히 저하되므로, 상기 방청 도포막(8)의 막 두께(t) 관리치는 최대 20 ㎛로 한다.

단, 이 방청 도포막(8)의 막 두께(t)를 1 내지 20 ㎛의 범위로 관리한 경우라도, 상술한 바와 같이 상기 막 두께 관리를 위한 측정 오차로서 ±4 ㎛ 정도 변동되는 것을 고려하면, 최저 관리치인 마이너스측으로 변동된 경우 및 최대 관리치인 플러스측으로 변동된 경우에는 상기 1 내지 20 ㎛의 범위를 일탈하게 된다.

그래서, 상기 방청 도포막(8)의 막 두께(t)로서는, ±4 ㎛ 정도 변동되는 것을 고려하여, 바람직하게는 5 내지 15 ㎛의 범위 내로 관리하고, 더욱 바람직하게는 방청 도포막(8)의 막 두께(t)로서 10 ㎛를 목표로 하여 스프레이 방식으로 도포한다.

이와 같이 본 실시 형태에 따르면, 적어도 로드 휠 부착면(6)에 방청 도료로서 특정한 수성 아크릴 변성 에폭시 수지 도료를 도포하도록 하였으므로, 휠 너트의 느슨함을 초래하는 일도 없거니와 브레이크 본래의 제동 특성에 영향을 미치는 일도 없고, 브레이크 디스크 로터(1)의 로드 휠 부착면(6)에 요구되는 방청 성능을 충분히 만족시킬 수 있는 것이 판명되었다. 특히 방청 도료가 내식성이 우수하므로, 도장만을 사용하여 종래의 인산 아연 화성 처리와 도장을 병용한 경우와 동등한 내식성 효과를 얻을 수 있는 것이 판명되었다.

또한, 도장시에 비도장부에 대한 마스킹의 필요가 없고, 폐기되게 되는 도료가 감소함으로써 도료 수율의 향상을 도모할 수 있는 것 외에, 무공해인 방청 처리이므로 환경에 대한 이차적 문제점이 생기는 일도 없어진다.

도5의 (A) 및 (B)는 본 발명의 바람직한 제2 실시 형태를 나타낸 도포면으로, 드럼식 브레이크의 브레이크 드럼에 적용한 경우의 예를 나타내고 있다.

도5의 (A) 및 (B)에 도시한 바와 같이, 바닥이 있는 원통형의 브레이크 드럼(11)은 단부착 원통형의 본체부(12)와 바닥벽부(13)를 구비하고 있는 동시에, 바닥벽부(13) 중 그 중앙 부분에서 한층 높아진 부분이 로드 휠 부착면(14)으로 되어 있고, 본체부(12) 내주의 미끄럼 이동면(15)과 로드 휠 부착면(14) 및 개구 단부면(16)이 주조 후에 기계 가공되는 동시에, 상기 미끄럼 이동면(15)과 개구 단부면(16)을 제외한 부분, 즉 로드 휠 부착면(14)을 포함하는 바닥벽부(13)와 본체부(12)의 원통 외주면에 제1 실시 형태와 같은 방청 도료가 도포된다. 또한, 로드 휠 부착면(14)에는 허브 볼트를 부착하기 위한 복수의 볼트 구멍(17)이 형성된다.

그리고, 상기 방청 도료가 도포되는 부위 중 적어도 로드 휠 부착면(14)에서는, 그 방청 도포막(8)의 막 두께가 상기와 같이 1 내지 20 ㎛가 되도록, 바람직하게는 5 내지 15 ㎛ 되도록 관리된다.

따라서, 본 실시 형태에 있어서도 앞의 제1 실시 형태와 완전히 같은 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 드럼형 혹은 디스크형의 회전 브레이크 부재 중 적어도 로드 휠 부착면에 방청 안료로서 인몰리브덴산 알루미늄 아연을 포함하는 수성 아크릴 변성 에폭시 수지 도료를 1 내지 20 ㎛의 건조막 두께로 도포한 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치의 회전 브레이크 부재.
2. 제1항에 있어서, 상기 건조 막 두께가 5 내지 15 ㎛인 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치의 회전 브레이크 부재.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전 브레이크 부재가 디스크 브레이크 장치의 브레이크 디스크 로터인 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 장치의 회전 브레이크 부재.