KR100520484B1

KR100520484B1 - 습식 브레이크장치용 액슬 오일 조성물

Info

Publication number: KR100520484B1
Application number: KR10-2003-0098603A
Authority: KR
Inventors: 김상범; 최학희; 전철진
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2003-12-29
Filing date: 2003-12-29
Publication date: 2005-10-11
Also published as: KR20050067613A

Abstract

습식 브레이크장치용 액슬 오일 조성물이 개시된다. 액슬 오일 조성물은 100N 등급이 오일의 총중량비를 기준으로 20∼30중량%로, 150N 등급이 오일의 총중량비를 기준으로 35∼45중량%로, 500N 등급이 오일의 총중량비를 기준으로 15∼20중량%로, 150Brt 등급이 오일의 총중량비를 기준으로 8∼12중량%로 혼합된 광유기유 및 광유기유에 첨가되는 다목적 성능 첨가제와, 마찰조정제와, 산화방지제와, 유동점 강하제와, 실리콘계 기포방지제를 포함한다. 이러한 본 발명에 의하면, 최적의 동적 및 정적 마찰계수를 유지시킴으로써 주행중 제동성능과 주차후 제동성능을 향상시킴과 동시에 제동시에 발생되는 이음의 발생을 억제할 수 있으며, 따라서 습식 브레이크장치에 사용하기에 가장 적합하다.

Description

습식 브레이크장치용 액슬 오일 조성물{AXLE OIL COMPOSITE FOR OIL-COOLED DISK BRAKE}

본 발명은 습식 브레이크장치용 액슬 오일 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주행중 제동성능과 주차후 제동성능을 향상시킴과 동시에 제동시에 발생되는 이음의 발생을 억제할 수 있는 습식 브레이크장치용 액슬 오일 조성물에 관한 것이다.

지게차, 스키드 스티어로더, 굴삭기 등과 같은 산업용 및 건설용 차량에는 제동성능이 강력한 습식 다판 디스크 브레이크장치가 사용되고 있다. 습식 다판 디스크 브레이크장치(이하, "습식 브레이크장치"라 칭함)는 액슬샤프트의 액슬하우징의 내부에 설치되는 것으로, 액슬샤프트의 둘레에 복수의 브레이크 디스크를 설치하고, 이 브레이크 디스크의 사이에는 마찰플레이트를 설치하며, 상기 마찰플레이트의 일측에는 유압에 의해 마찰플레이트를 가압하는 피스톤이 설치되는 구성을 갖는다.

이러한 구성에 따라 운전자가 레버 또는 페달을 작동시키면, 유압에 의해 상기 피스톤이 마찰플레이트를 가압하고, 이에 의해 마찰플레이트와 브레이크 디스크가 서로 밀착되어 제동이 이루어지는 것이다.

한편, 습식 브레이크의 액슬하우징 내부에는 액슬 오일이 충전되어 있다. 액슬 오일은 액슬하우징 내부의 각 기어들 및 각종 마찰접촉부를 윤활시켜준다. 특히, 제동시 브레이크 디스크와 마찰플레이트의 마찰열을 냉각시켜주는 역할을 한다.

한편, 액슬 오일은 브레이크 디스크와 마찰플레이트의 마찰접촉시, 브레이크 디스크와 마찰플레이트간의 마찰계수, 제동이음, 발열, 제동밀림 등 여러 가지 특성에 영향을 끼친다. 따라서, 액슬오일을 선택할 경우에는, 브레이크 디스크와 마찰플레이트간에 최적의 마찰계수를 유지시켜 주행 제동성능을 향상시키고, 브레이크 디스크와 마찰플레이트의 마찰접촉시 제동이음을 발생하지 않으며, 브레이크 디스크와 마찰플레이트의 마찰접촉시 상기 브레이크 디스크와 마찰플레이트의 과열을 방지하면서 주차 제동 후 서로 간에 밀림현상을 방지하는 오일을 선택하는 것이 매우 중요하다.

그런데, 종래에는 상술한 바와 같이 브레이크 디스크와 마찰플레이트간의 마찰계수, 제동이음, 발열, 제동밀림 등의 특성을 고려한 액슬 오일이 개발되지 않고 있는 실정이다. 따라서, 제동성능에 직접적인 영향을 미치는 브레이크 디스크와 마찰플레이트간의 마찰계수와 발열 특성만을 고려하여 액슬 오일로 사용하는 것이 대부분이다.

통상적으로 사용되는 액슬 오일로서, 승용차 또는 농기계의 변속기오일이나 엔진오일이 있다. 그러나 이러한 오일은 브레이크 디스크와 마찰플레이트간의 마찰계수와 발열 특성만을 고려하여 제작된 오일이기 때문에 주행중의 제동성능은 우수하지만, 제동시 "끼익"하는 제동이음이 발생되고, 주차 제동 후 밀림현상이 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 최적의 동적 및 정적 마찰계수를 유지시킴으로써 주행중 제동성능과 주차후 제동성능을 향상시킴과 동시에 제동시에 발생되는 제동이음의 발생을 억제할 수 있는 습식 브레이크장치용 액슬 오일 조성물을 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 습식 브레이크장치용 액슬 오일 조성물에 있어서, 100N 등급이 오일의 총중량비를 기준으로 20∼30중량%로, 150N 등급이 오일의 총중량비를 기준으로 35∼45중량%로, 500N 등급이 오일의 총중량비를 기준으로 15∼20중량%로, 150Brt 등급이 오일의 총중량비를 기준으로 8∼12중량%로 혼합된 광유기유 및 상기 광유기유에 첨가되는 다목적 성능 첨가제와, 마찰조정제와, 산화방지제와, 유동점 강하제와, 실리콘계 기포방지제를 포함한다.

최적의 동적 및 정적 마찰계수를 유지시킴으로써 주행중 제동성능과 주차후 제동성능을 향상시킴과 동시에 제동시에 발생되는 이음의 발생을 억제할 수 있으며, 따라서 습식 브레이크장치에 사용하기에 가장 적합하다.

상기 오일의 점도가 40℃에서 점도 55∼75cSt를 유지하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 습식 브레이크장치용 액슬 오일 조성물의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 습식 브레이크장치용 액슬 오일 조성물은, 기유(base oil)을 갖는다. 기유는 오일의 점도와 밀접한 관계가 있는 것으로, 광유(mineral oil)를 사용하며, 100N 등급, 150N 등급, 500N 등급, 150Brt(Bright Stock)등급의 광유를 서로 혼합하여 사용한다. 이때의 조성비는 100N 등급이 오일의 총중량비를 기준으로 20∼30중량%로, 150N 등급이 오일의 총중량비를 기준으로 35∼45중량%로, 500N 등급이 오일의 총중량비를 기준으로 15∼20중량%로, 150Brt 등급이 오일의 총중량비를 기준으로 8∼12중량%로 혼합된다. 그리고 이렇게 혼합된 기유는 40℃에서 점도 55∼75cSt를 유지한다.

이러한 조성비로 이루어진 광유 기유는, 액슬 오일의 점도를 최적의 상태로 만들어 준다. 특히, 액슬 오일의 점도를 최적의 상태로 만들어 줌으로써 액슬 오일의 발열특성과 내마모성을 향상시키고, 제동시 브레이크 디스크와 마찰플레이트간에 발생하는 제동이음을 억제한다.

부연하여 설명하면, 기유는 액슬 오일의 점도를 좌우하는데, 이때 액슬 오일의 점도가 낮으면, 발열 특성은 좋으나 내마모성을 떨어뜨리고 제동시 이음을 발생시킨다는 단점이 있다. 반면에, 액슬 오일의 점도가 높으면, 내마모성이 향상되고, 제동시 이음 발생을 억제하기는 하나, 발열 특성을 저하시킨다는 단점이 있다. 따라서, 상술한 바와 같이 조성비로 이루어진 본 발명의 광유 기유는, 액슬 오일의 점도를 최적의 상태로 만들어 줌으로써 액슬 오일의 발열특성과 내마모성을 향상시키면서 동시에 제동이음을 억제한다는 것이다.

그리고 본 발명의 액슬 오일 조성물은, 기유에 첨가되는 첨가제를 갖는다. 첨가제로는 다목적 성능 첨가제와, 마찰조정제와, 산화방지제와, 유동점 강하제와, 실리콘계 기포방지제가 첨가된다.

여기서, 다목적 성능 첨가제는 API CF-4로 구성되며, 오일의 총중량비를 기준으로 7.0∼8.0중량%로 첨가된다. 그리고 마찰조정제는 알케닐 파스파이트 (Alkenyl phosphite)로 구성되며, 오일의 총중량비를 기준으로 0.5∼2.0중량%로 첨가된다. 그리고 산화방지제는 마그네슘 설포네이트(Mg Sulphonate)로 구성되며, 오일의 총중량비를 기준으로 0.5∼2.0중량%로 첨가된다. 그리고 유동점 강하제는 폴리머 메탈크릴 에시드(Polymer methacrylic acid)로 구성되며, 오일의 총중량비를 기준으로 0.2∼0.5중량%로 첨가된다. 그리고 실리콘계 기포방지제는 디메틸폴리실로산(Dimethylpolysiloxan)으로 구성되며, 오일의 총중량비를 기준으로 0.05∼0.1중량%로 첨가된다.

이러한 첨가제는 액슬 오일의 산화를 방지하고, 저온 유동성을 높여주며, 내마모성능을 강화시킨다. 특히, 제동시 브레이크 디스크와 마찰플레이트간에 발생하는 제동이음을 억제하고, 주차시 제동특성을 향상시키는 역할을 한다.

다음으로, 본 발명자는 표 1과 표 2에서와 같이, 기유 및 첨가제 조성비에 따른 액슬 오일의 성능을 비교 테스트해 보았다. 여기서, 표 1은 기유 및 첨가제의 조성비를 각기 달리하여 조성한 오일의 실시예들을 나타내는 것이고, 표 2는 각기 다른 조성비를 갖는 각 오일을 실제 차량의 액슬 하우징에 각각 넣은 다음 몇 가지 항목으로 비교 테스트 한 결과를 나타낸다.

구분	기유(중량%)				첨가제(중량%)
구분	100N	150N	500N	150Brt	CF-4	MgSulphonate	Phospholicacidesteramine	Polymermethacrylicacid	Dimethylpolysiloxan	Alkenyl phosphite
실시예1	30∼40	50∼60			7.0∼8.0	0.5∼2.0		0.2∼0.5	0.05∼0.1	0.5∼1.0
실시예2		20∼30	65∼75				2.0∼4.0	0.3∼0.7		0.5∼3.0
실시예3			60∼65	27∼33			3.0∼5.0	1.0∼2.0		0.4∼0.8
실시예4	25∼30	40∼50	10∼15	5∼8	5.0∼7.0	0.5∼1.5	1.5∼3.0	0.5∼1.0		0.5∼2.0
실시예5	30∼35	40∼50		10∼20	5.0∼6.0	0.5∼1.5	1.0∼2.0	0.7∼1.5		0.5∼2.0
실시예6	20∼30	35∼45	15∼20	8∼12	7.0∼8.0	0.5∼2.0		0.2∼0.5	0.05∼0.1	0.5∼2.0

액슬 오일의 기유 및 첨가제 조성비

구분	제동이음	제동밀림(mm/10분)	점도(cSt)	극압성	내마모성(mm)	산화안정도
실시예1	이음 발생	0	30	160	0.49	우수
실시예2	이음 발생	390	70	160	0.37	나쁨
실시예3	이음 없음	520	130	400	0.53	우수
실시예4	이음 약간 발생	90	60	160	0.38	우수
실시예5	이음 약간 발생	55	60	160	0.40	우수
실시예6	이음 없음	0	60	160	0.39	우수

기유 및 첨가제 조성비에 따른 액슬 오일의 특성 비교

시험결과, 실시예1은 주차제동 후 밀림현상은 없으나, 제동시 이음이 발생되는 것으로 나타났다. 특히, 점도가 낮아서 발열특성은 우수하지만 내마모성이 떨어지는 것으로 나타났다.

그리고 실시예2는 점도가 높아 내마모성은 우수하기는 하지만, 제동시 이음이 발생되고, 고온에서의 산화안정도가 떨어지며, 주차제동 후 밀림현상도 발생되는 것으로 나타났다.

그리고 실시예3은 제동시 이음이 발생되지는 않지만, 내마모성도 떨어지고, 주차제동 후 밀림현상도 발생되는 것으로 나타났다.

그리고 실시예4와 실시예 5는내마모성은 우수하기는 하지만, 제동시 이음이 발생되고, 주차제동 후 밀림현상도 발생되는 것으로 나타났다.

마지막으로, 실시예6은 점도가 높아 내마모성도 우수하고, 제동시 이음이 발생되지 않으며, 주차제동 후 밀림현상도 없는 것으로 나타났다.

종합적으로 살펴보면, 실시예6의 오일, 즉 기유가 100N 등급, 150N 등급, 500N 등급, 150Brt 등급의 광유로 조성되며, 그 조성비가 각각 오일의 총중량비를 기준으로 20∼30중량%, 35∼45중량%, 15∼20중량%, 8∼12중량%로 조성되고, 첨가제로서, API CF-4와, 알케닐 파스파이트와, 마그네슘 설포네이트와, 폴리머 메탈크릴 산과, 디메틸폴리실로산이 첨가되고, 그 조성비가 각각 오일의 총중량비를 기준으로 7.0∼8.0중량%, 0.5∼2.0중량%, 0.5∼2.0중량%, 0.2∼0.5중량%, 0.05∼0.1중량%로 첨가되는 실시예6의 오일이, 가장 우수한 제동이음특성과 주차 제동후 밀림특성과 그리고 발열특성 및 내마모성을 갖는 것으로 나타났다. 따라서 실시예6의 오일이 액슬 오일로 사용하기에 가장 적합한 것으로 나타났다.

한편, 본 발명자는 실시예6의 액슬 오일의 주행 제동특성과 주차 제동특성을 시험하기 위해 표 3에서와 같이 동적 마찰계수(μs)와 정적 마찰계수(μd)를 측정해 보았다.

마찰계수온도	정적 마찰계수(μd)	동적 마찰계수(μs)	(μs)/(μd)
40℃	0.111	0.125	0.89
80℃	0.083	0.116	0.72

액슬 오일의 마찰계수

시험결과, 동적 마찰계수(μs)는 40∼80℃에서 0.1∼0.14사이를 유지하는 것으로 나타났으며, 따라서 우수한 주행 제동특성을 갖는 것으로 나타났다. 그리고 정적 마찰계수(μd)는 0.08∼0.12 사이를 유지하는 것으로 나타났으며, 따라서 주차 제동특성도 우수한 것으로 나타났다. 또한, 제동시 이음 발생에 결정적인 영향을 미치는 정적 마찰계수(μd)에 대한 동적 마찰계수(μs)의 비도 0.7∼0.9사이를 유지하는 것으로 나타났으며, 따라서 제동시 이음 발생을 억제하는 것으로 나타났다.

결론적으로, 실시예6의 오일은 주행 제동특성과 주차 제동특성이 우수할 뿐만이 아니라 제동시 이음발생으로 최대한 억제하여 습식 브레이크장치에 가장 적합한 오일임이 확인되었다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 습식 브레이크장치용 액슬 오일 조성물은, 최적의 동적 및 정적 마찰계수를 유지시킴으로써 주행중 제동성능과 주차후 제동성능을 향상시킴과 동시에 제동시에 발생되는 이음의 발생을 억제할 수 있으며, 따라서 습식 브레이크장치에 사용하기에 가장 적합하다.

Claims

습식 브레이크장치용 액슬 오일 조성물에 있어서,

100N 등급이 오일의 총중량비를 기준으로 20∼30중량%로, 150N 등급이 오일의 총중량비를 기준으로 35∼45중량%로, 500N 등급이 오일의 총중량비를 기준으로 15∼20중량%로, 150Brt 등급이 오일의 총중량비를 기준으로 8∼12중량%로 혼합된 광유기유 및

상기 광유기유에 첨가되는 다목적 성능 첨가제와, 마찰조정제와, 산화방지제와, 유동점 강하제와, 실리콘계 기포방지제를 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 브레이크장치용 액슬 오일 조성물.
제 1항에 있어서,

상기 오일의 점도가 40℃에서 점도 55∼75cSt를 유지하는 것을 특징으로 하는 습식 브레이크장치용 액슬 오일 조성물.
제 1항에 있어서,

상기 다목적 성능 첨가제는 API CF-4이며 오일의 총중량비를 기준으로 7.0∼8.0중량%로 첨가되고, 상기 마찰조정제는 알케닐 파스파이트이며 오일의 총중량비를 기준으로 0.5∼2.0중량%로 첨가되며, 상기 산화방지제는 마그네슘 설포네이트이며 오일의 총중량비를 기준으로 0.5∼2.0중량%로 첨가되고, 상기 유동점 강하제는 폴리머 메탈크릴 에시드이며 오일의 총중량비를 기준으로 0.2∼0.5중량%로 첨가되며, 상기 실리콘계 기포방지제는 디메틸폴리실로산이며 오일의 총중량비를 기준으로 0.05∼0.1중량%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 습식 브레이크장치용 액슬 오일 조성물.