KR100784504B1 - 브레이크 시스템용 마찰패드와 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 마찰재가 평면상으로 지지되는 마찰패드가 브레이크 디스크와 접촉되어 마찰력을 발생시키는 제동과정에서 다수의 마찰재가 전체적으로 균일하게 브레이크 디스크에 접촉되도록 하여 브레이크 디스크와 마찰패드 사이의 국부적인 핫스팟을 방지할 수 있는 브레이크 시스템용 마찰패드와 이의 제조방법에 관한 것이다.

브레이크 시스템, 마찰패드, 마찰재, 핫스팟, 지지스프링

Description

브레이크 시스템용 마찰패드와 이의 제조방법{Friction Pad for Brake System and Method for Manufacturing the Same}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 브레이크 시스템용 마찰패드의 평면도를 나타낸다.

도 2는 도 1의 A-A 수직단면도를 나타낸다.

도 3은 도 2의 "B"부분을 확대한 부분단면도를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 지지스프링의 사시도를 나타낸다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 마찰패드의 부분단면도를 나타낸다.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 마찰패드의 부분단면도를 나타낸다.

도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 브레이크 시스템용 마찰패드의 제조공정도를 나타낸다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100, 200, 300 - 브레이크 시스템용 마찰패드

110, 310 - 백플레이트 120 - 지지플레이트

130, 230 - 마찰재 132 - 마찰부재

134, 234 - 지지부재 140 - 지지스프링

150 - 도브테일

본 발명은 브레이크 시스템용 마찰패드와 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 마찰재가 평면상으로 지지되는 마찰패드가 브레이크 디스크와 접촉되어 마찰력을 발생시키는 제동과정에서 다수의 마찰재가 전체적으로 균일하게 브레이크 디스크에 접촉되도록 하여 브레이크 디스크와 마찰패드 사이의 국부적인 핫스팟을 방지할 수 있는 브레이크 시스템용 마찰패드와 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 운동에너지가 큰 항공기 또는 철도차량 등에 사용되는 마찰패드는 소정 형상의 마찰부재와 상기 마찰재를 지지하는 고정부재인 백플레이트를 포함하여 형성된다. 상기 마찰부재는 항공기나 철도차량의 회전수단에 연동되어 회전하는 브레이크 디스크에 직접 접촉되어 마찰력에 발생시켜 브레이크 디스크와 회전수단을 제동하게 된다. 항공기나 철도차량은 일반 차량과 달리 운동에너지가 크므로 주행과정 중에 제동되기 위해서는 마찰패드가 회전수단을 보다 큰 마찰력으로 제동하여야 하며, 큰 마찰력과 함께 내마모성과 내구성이 요구된다. 또한, 상기 마찰패드에 사용되는 마찰부재는 마찰시 발생하는 열에 의하여 온도가 상승하더라도 특성변화가 적어야 하며, 마찰시 발생하는 열을 외부로 신속하게 방출할 수 있는 재질로 형성되어야 한다.

최근에 상기 마찰부재는 소결마찰재료가 많이 사용되며, 구리 또는 철과 같 은 금속재료를 기지로 하고, 마찰부재의 마찰특성을 조정하기 위하여 세라믹, 흑연과 같은 비금속재료 또는 금속을 분산시켜 만들게 된다. 따라서, 상기 마찰패드는 마찰부재를 구성하는 금속재료의 내열성과 열전도도 및 기계적 강도와 비금속재료의 마찰특성에 따라 우수한 마찰성능을 갖게 된다.

이러한 마찰패드는 소결금속으로 이루어지는 소정 형상의 마찰부재가 백플레이트에 지지되어 결합되면서 형성된다. 이때, 상기 마찰부재는 하나의 백플레이트에 다수개가 독립적으로 결합되며, 용융용접 또는 브레이징(brazing)에 의하여 백플레이트에 움직임이 없도록 결합된다. 그러나, 상기 각 마찰부재는 성형 및 소결과정에서 높이가 서로 다르게 제조될 수 있으며, 백플레이트에 결합된 후에 서로 높이가 다르게 될 수 있다. 또한, 상기 마찰부재가 백플레이트에 용융용접에 의하여 결합되는 과정에서 백플레이트는 용융용접과정에서 발생되는 열에 의하여 변형이 유발된다. 따라서, 마찰패드는 이러한 원인에 의하여 다수의 마찰부재의 상면이 동일한 평면을 이루지 못하여 마찰패드의 전체적인 평면도가 저하되는 문제가 있다. 따라서, 상기 마찰패드는 마찰부재의 결합이 완료된 후에 마찰부재 표면에 대한 연마공정이 추가하기도 한다.

한편, 상기 마찰패드는 다수 개의 마찰부재로 이루어지므로 제동과정에서 브레이크 디스크와 접촉되는 제동과정에서 모든 마찰부재가 동일한 면적으로 브레이크 디스크와 동시에 접촉되지 않게 된다. 즉, 상기 브레이크 시스템에서의 브레이크 디스크와 마찰패드의 조립 상태에 따라, 상기 마찰패드의 마찰부재는 각각 서로 다름 면적으로 브레이크 디스크에 접촉되어 마찰력을 발생시키게 된다. 또한, 상기 마찰패드의 어느 마찰부재는 마찰패드가 전체적으로 일정 이상 마모될 때까지 브레이크 디스크와 접촉되지 않는 현상도 발생하게 될 수 있다. 이러한 경우에 상기 마찰패드의 마찰부재는 부분적으로 브레이크 디스크와 접촉하여 마찰이 일어나게 되므로 접촉되는 부분에 많은 하중이 가해지게 되어 보다 많은 발열과 이에 따른 마찰부재의 성능저하와 마모를 촉진하게 되는 문제점이 있다. 또한, 상기 브레이크 디스크도 마찰부재와 일부 면적에서만 접촉하여 마찰이 일어나게 되므로, 부분적으로 많은 하중을 받게 되어 보다 많은 발열과 국부적인 마모가 발생하게 되는 문제점이 있다. 상기와 같이 브레이크 디스크와 마찰부재가 부분적으로 접촉되어 마찰되는 현상은 핫스팟(hot-spot) 현상으로 알려져 있으며, 부분적인 접촉에 의하여 실제로 마찰이 일어나는 부분은 다른 부분에 비하여 상대적으로 많은 열이 발생된다. 종래의 브레이크 시스템은 핫스팟 현상에 의하여 성능이 조기에 저하되는 문제점이 있다. 또한, 종래의 브레이크 시스템은 브레이크 디스크와 마찰부재의 부분적인 마찰에 의하여 마찰력이 감소되므로 제동 과정에서 실제 설계된 하중보다 많은 하중이 브레이크 시스템에 인가되어야 하며, 이러한 많은 하중이 인가됨에 따라 브레이크 시스템의 성능 저하가 촉진되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 다수의 마찰재가 평면상으로 지지되는 마찰패드가 브레이크 디스크와 접촉되어 마찰력을 발생시키는 제동과정에서 다수의 마찰재가 전체적으로 균일하게 브레이크 디스크에 접촉되도록 하여 핫스팟을 방지할 수 있는 브레이크 시스템용 마찰패드와 이의 제조방법을 제공하는 것 을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 안출된 본 발명의 브레이크 시스템용 마찰패드는 소정 높이의 기둥형상으로 형성되는 마찰부재와 상기 마찰부재의 하면에 접합되는 지지부재를 포함하는 다수의 마찰재와, 평면부를 포함하는 판상으로 형성되며, 평면부로부터 상부로 돌출되며 내측에 상기 마찰재의 외경에 대응되는 직경으로 형성되는 결합홀을 구비하는 돌출부를 포함하며, 상기 결합홀로 삽입되는 상기 마찰재를 지지하는 지지플레이트와, 상기 지지플레이트에 대응되는 형상의 판상으로 형성되며 상기 지지플레이트의 하면에 결합되는 백플레이트와, 상기 마찰재의 하부와 백플레이트의 상면 사이에 안착되어 상기 마찰재를 지지하는 지지스프링 및 상기 백플레이트 하면에 결합되며, 브레이크 시스템에 결합되어 마찰패드를 고정하는 도브테일을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 지지부재는 상기 마찰부재의 하면에 대응되는 형상으로 형성되어 마찰부재를 지지하는 지지부와 상기 지지부로부터 소정 각도로 수평 방향으로 연장되어 형성되는 적어도 2개의 결합부를 포함하며, 상기 지지플레이트는 상기 돌출부와 평면부 사이에 상기 결합부에 대응되는 위치에 형성되는 지지홀을 포함하며. 상기 마찰재는 상기 결합부가 상기 지지홀에 삽입되어 고정되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 결합부와 상기 지지홀은 각각 3개씩 동일 각도 간격으로 형성되며, 상기 결합부가 지지홀에 결합되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 지지플레이트의 돌출부는 상기 평면부와 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 지지스프링은 원뿔대 형상의 판스프링 또는 코일 스프링으로 형성될 수 있다. 상기 지지부재는 하면에 상기 지지스프링이 안착되는 결합홈이 형성될 수 있다. 또한, 상기 백플레이트는 상기 지지부재가 위치하는 영역에 대응되는 영역에 상기 지지스프링이 안착되는 안착홈이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 브레이크 시스템용 마찰패드를 제조하는 방법은 마찰재를 소정 형상으로 성형하는 마찰부재 성형과정과, 상기 마찰부재와 지지부재를 소결과정에 의하여 접합시키는 마찰부재와 지지부재 접합과정과, 백플레이트와 도브테일을 스폿용접에 의하여 결합하는 백플레이트와 도브테일 결합과정과, 평면부를 포함하는 판상으로부터 돌출되는 돌출부와 돌출부의 내부에 형성되는 결합홀 및 상기 평면부와 돌출부의 경계영역을 포함하는 영역에 형성되는 지지홀을 포함하는 지지플레이트를 제공하는 지지플레이트 제공과정 및 상기 마찰재와 지지스프링이 상기 결합홀에 삽입된 상기 지지플레이트와 백플레이트를 결합하는 지지플레이트와 백플레이트 결합과정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 지지플레이트의 돌출부는 상기 평면부의 프레싱 과정에 의하여 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 브레이크 시스템용 마찰패드의 평면도를 나타낸다. 도 2는 도 1의 A-A 수직단면도를 나타낸다. 도 3은 도 2의 "B"부분을 확대한 부분단면도를 나타낸다. 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 지지스프링의 사시도를 나타낸다.

본 발명의 제1실시예에 따른 브레이크 시스템용 마찰패드(100)는, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 백플레이트(110)와 지지플레이트(120)와 마찰재(130)와 지지스프링(140) 및 도브테일(150)을 포함하여 형성된다.

상기 백플레이트(110)는 소정 두께의 대략 판상으로 형성되며, 금속재질로 이루어진다. 상기 백플레이트(110)는 장착되는 브레이크 시스템에서 요구하는 평면 형상과 두께로 형성될 수 있으며, 상면에 고정되는 마찰재(130)의 수량에 따라 적정한 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 백플레이트(110)는 요구되는 기계적 강도에 따라 합금강, 특수강, 스테인레스 스틸과 같은 적정한 금속재질로 형성될 수 있다.

상기 지지플레이트(120)는 백플레이트(110)의 평면 형상에 대응되는 평면 형상으로 형성되며, 평면부(120a)와 돌출부(122) 및 지지홀(126)을 포함하여 형성된다. 상기 지지플레이트(120)는 하면이 백플레이트(110)의 전면에 결합되어 지지된다. 즉, 지지플레이트(120)의 하면에 백플레이트(110)의 상면이 접촉되어 결합된다. 상기 지지플레이트(120)는 용접 또는 리벳팅과 같은 방법에 의하여 백플레이트(110)에 결합되며, 다만, 여기서 지지플레이트(120)가 백플레이트(110)에 결합되는 방법을 한정하는 것은 아니며 다양한 방법에 의하여 결합될 수 있다.

상기 평면부(120a)는 평면 형상으로 지지플레이트(120)의 전체적인 형상을 이루며, 백플레이트(110)와 접촉되어 지지플레이트(120)를 백플레이트(11)에 결합시키게 된다.

상기 돌출부(122)는 마찰패드(100)에 사용되는 마찰재(130)의 수량에 대응되는 수로 이루어지며 지지플레이트(120)에 전체적으로 분포되어 형성된다. 상기 돌출부(122)는 바람직하게는 지지플레이트(120)와 일체로 형성되며, 지지플레이트(120)의 대응되는 부분이 프레스 공정에 의하여 소정 높이로 돌출 되도록 형성된다. 다만, 상기 돌출부(122)는 별도의 링 형상 부재를 사용하여 용접과 같은 방법에 의하여 결합되어 형성될 수 있음은 물론이다. 상기 돌출부(122)는 상기 마찰재(130)를 지지하기에 적정한 높이로 형성된다. 또한, 상기 돌출부(122)는 내부에 마찰재(130)의 외경에 대응되는 직경을 갖는 결합홀(124)이 형성되며, 결합홀(124)을 통하여 마찰재(130)가 삽입된다.

또한, 상기 지지홀(126)은 지지플레이트(120)의 평면부(120a)와 돌출부(122)의 경계영역에 형성되며, 하기에서 설명하는 마찰재(130)의 지지부재(134)에 형성되는 결합부(134b)가 삽입되어 결합된다. 상기 지지홀(126)은 상기 돌출부(122)의 결합홀(124)의 중심을 기준으로 소정 각도 간격으로 형성된다. 상기 지지홀(126)은 바람직하게는 120도 간격으로 형성되는 3개의 홀로 이루어질 수 있으며, 2개 또는 4개 이상의 홀로 형성될 수 있음은 물론이다.

상기 마찰재(130)는 마찰재료로 형성되는 마찰부재(132)와 상기 마찰부재(132)의 하면에 접촉되어 마찰부재(132)를 지지하는 지지부재(134)를 포함하여 형성된다. 상기 마찰재(130)는 결합홀(124)에 삽입되어 지지플레이트(120)에 의하여 지지된다. 보다 상세하게는 상기 마찰재(130)는 마찰부재(132)가 지지플레이 트(120)의 하부로부터 결합홀(124)에 삽입되며, 상기 지지부재(134)가 지지홀(126)에 결합되면서 지지된다.

상기 마찰부재(132)는 브레이크 시스템의 제동과정에서 표면이 브레이크 디스크와 접촉되어 마찰을 일으켜 마찰력을 발생시키게 된다. 상기 마찰부재(132)는 기차, 고속전철과 같이 브레이크 시스템이 적용되는 운송수단에서 요구되는 마찰성능, 내구성 등에 따라 적정한 재료로 형성될 수 있다.

상기 마찰부재(132)는 금속재료로 형성되는 기지부와 기지부에 분산되며 세라믹 또는 흑연과 같은 비금속을 포함하는 마찰조정제를 포함하여 형성된다. 상기 마찰재(130)의 기지부는 철을 주성분으로 하는 철계 또는 구리를 주성분으로 하는 동계로 형성될 수 있다. 또한, 상기 기지부는 철계로 형성되는 경우에 철(Fe)외에 니켈(Ni), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo)과 같은 성분을 포함하여 형성될 수 있다. 또한 상기 기지부는 동계로 형성되는 경우에 구리(Cu)외에 주석(Sn), 니켈(Ni), 철(Fe), Mo(몰리브덴)과 같은 성분을 포함하여 형성될 수 있다. 따라서, 상기 기지부는 브레이크 시스템용 마찰패드에 요구되는 마찰특성, 내열성, 내구성 등 제반 특성을 고려하여 선택적으로 사용될 수 있으며, 여기서 금속재료의 성분을 한정하는 것은 아니다.

상기 마찰부재(132)의 마찰조정제는 알루미나, 실리콘 산화물과 같은 세라믹, 흑연과 같은 재료를 포함하며, 브레이크 시스템용 마찰패드에 요구되는 마찰특성, 내열성, 내구성 등 제반 특성을 고려하여 다양한 재료가 선택적으로 사용될 수 있으며, 여기서 마찰조정제의 성분을 한정하는 것은 아니다. 한편, 상기 마찰부 재는 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니며, 주철재, 탄소 복합재료와 같이 마찰재료로 사용되는 다양한 재질로 형성될 수 있다.

상기 마찰부재(132)는 단면이 원형인 원기둥 형상으로 형성되며, 다만, 여기서 마찰재(130)의 형상을 한정하는 것은 아니며 사각기둥, 삼각기둥과 같은 각기둥을 포함하는 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다. 상기 마찰재(130)는 브레이크 시스템의 사양과 마찰패드의 교체주기에 따라 소정높이로 형성된다.

상기 지지부재(134)는 상기 마찰부재(132)의 단면 형상에 대응되는 지지부(134a)와 상기 지지홀(126)의 형성각도에 대응되는 각도로 상기 지지부(134a)로부터 수평방향으로 연장되어 형성되는 결합부(134b)를 포함하여 형성된다. 상기 지지부재(134)는 마찰부재(132)의 하면과 접합되어 마찰부재(132)를 지지하게 되며, 상기 결합부(134b)가 상기 지지홀(126)에 삽입되어 결합되면서 마찰재(130)가 지지플레이트(120)와 백플레이트(110) 사이에 지지되도록 한다. 상기 마찰부재(132)와 지지부재(134)의 지지부(134a)는 마찰부재의 소결과정에서 접합되어 결합될 수 있다. 따라서, 상기 지지부재(134)는 마찰부재(132)와의 양호한 접합을 위하여 동도금층과 같은 도금층이 형성될 수 있다. 즉, 상기 마찰부재(132)와 지지부재(134)가 순차적으로 적층된 상태에서 소정의 온도와 압력이 동시에 가하여 진행되는 가압소결공정에 의하여 마찰부재(132)의 소결과 마찰부재(132)와 지지부재(134)의 접합이 동시에 진행될 수 있다.

상기 마찰재(130)는 일차로 소정 높이로 성형되고, 다시 결합부(124)에 삽입되어 소결 되므로 성형시 높이보다 소정량 줄어든 높이로 최종 형성된다. 상기 마 찰재(130)의 줄어드는 높이는 마찰재(130)의 조성과 성형조건 및 소결 조건에 따라 차이가 있게된다.

상기 지지스프링(140)은 상면과 하면으로 관통되어 내부가 중공이며, 전체적으로 두께가 균일한 원뿔대 형상의 판스프링으로 형성된다. 여기서, 상기 원뿔대는 원뿔을 밑면에 평행인 평면으로 잘라서 생기는 두 입체도형 중 원뿔의 꼭지점을 포함하지 않는 쪽의 것과 잘린 면으로 이루어지는 도형의 형상을 의미한다. 상기 지지스프링(140)은 바람직하게는 스프링강으로 형성되어 탄성력을 보유하게 된다. 한편, 상기 지지스프링(140)은 판상이 원뿔대 형상으로 형성되는 스프링에 한정되는 것은 아니며, 코일스프링과 같은 스프링으로 형성될 수 있다.

상기 지지스프링(140)은 지지플레이트(120)의 결합홀(124)의 내부에서 마찰재(130)의 지지부재(134)와 백플레이트(110)사이에 위치하게 된다. 따라서, 상기 지지스프링(140)은 하부 외경이 지지플레이트(120)의 결합홀(124)의 내경보다 작은 외경을 갖도록 형성된다. 또한, 상기 지지스프링(140)은 하부 외경이 지지부재(134) 직경의 80%보다 큰 외경을 갖도록 형성된다. 상기 지지스프링(140)의 하부 직경이 지지부재(134) 직경의 80%보다 작게 되면, 마찰재(130)를 전체적으로 균일하게 지지할 수 없게 된다. 또한, 상기 지지스프링(140)은 상부 내경이 하부 외경보다 작게 되며, 지지부재(134) 직경의 50% 보다 크게 되도록 형성된다. 상기 지지스프링(140)은 상부 내경이 지지부재(134) 직경의 50% 보다 작게 되면 마찰재(130)를 전체적으로 균일하게 지지할 수 없게 된다. 또한, 상기 지지스프링(140)은 하부 외경과 상부 내경 사이의 측면 경사 각도가 5도 내지 45도의 각도로 형성된다. 상기 지지스프링(140)은 측면의 경사 각도가 5도보다 작게 되면 변형되는 높이가 작게 되어 마찰부재(132)의 부분적인 영역에서의 상하 이동거리가 제한되어 마찰부재(132) 표면의 각도를 조정하는데 한계가 있게 된다. 또한. 상기 지지스프링(140)은 측면의 경사각도가 45보다 크게 되면 마찰재(130)에 국부적으로 가해지는 하중을 흡수하면서 마찰부재(132)의 표면 각도를 조정하는데 효과적이지 못하게 될 수 있다. 예를 들면, 상기 지지스프링의 하부 외경은 마찰재(130)의 지지부재(132) 직경의 95%로 형성되며, 상부 내경은 60%로 형성되며, 측면의 경사각도는 10도로 형성될 수 있다.

또한, 상기 지지스프링(140)은 높이가 상기 마찰재의 지지부재(134)와 백플레이트(110)사이에서 허용되는 간격에 상응하는 높이가 되도록 형성된다. 상기 지지부재(134)와 백플레이트(110)의 간격은 브레이크 시스템의 전체적인 설계 사양에 따라 결정된다. 즉, 상기 브레이크 시스템의 높이는 백플레이트(110)의 두께와 지지스프링(140)의 높이 및 마찰재(130)의 높이에 의하여 결정된다. 여기서, 상기 백플레이트(110)의 두께는 브레이크 시스템의 전체적인 강도에 영향을 주며, 마찰재(130)의 높이는 마찰패드(100)의 교체 주기에 영향을 주게 된다. 따라서, 상기 지지스프링(140)의 높이는 마찰패드(100)의 전체 높이에서 백플레이트(110)의 두께와 마찰재(130)의 높이를 제외한 높이가 되도록 형성된다.

상기 지지스프링(140)은 브레이크 시스템의 제동과정에서 브레이크 디스크와 마찰재(130)에 가해지는 하중에 대하여 마찰재(130)가 탄성력을 갖도록 마찰재(130)를 지지하게 된다. 따라서, 상기 마찰재(130)는 브레이크 시스템의 제동과정에서 마찰부재(132)의 표면에서 가해지는 하중이 국부적으로 서로 상이한 경우에 마찰부재(132)의 표면의 각도가 브레이크 디스크의 표면에 대하여 전체적으로 수평을 이루도록 조정된다. 즉, 상기 마찰패드(100)가 브레이크 디스크에 전체적으로 접촉될 때, 상기 마찰패드(100)의 각 위치에 있는 상기 마찰재(130)는 표면에 가해지는 하중의 분포가 서로 상이하게 된다. 이때, 상기 각 마찰재(130)의 하부에 위치하는 지지스프링(140)은 마찰재(130)의 표면에 가해지는 하중 분포에 따라 탄성적으로 변형되면서 마찰부재(132)의 표면각도를 조정하여, 마찰재(130)가 전체적으로 브레이크 디스크에 접촉될 수 있도록 한다. 따라서, 상기 마찰패드(100)는 각 마찰재(130)가 전체적으로 브레이크 디스크에 접촉되어 균일한 마찰력을 발생시키게 되며, 브레이크 디스크의 국부적인 마찰과 마모를 방지하게 된다. 상기 브레이크 시스템은 브레이크 디스크와 마찰재(130)의 국부적인 마찰이 방지됨에 따라 핫스팟과 같은 현상이 발생되지 않게 된다.

상기 도브테일(150)은 백플레이트(110)의 하면 즉, 마찰재(130)가 고정된 면의 반대면에 형성된다. 상기 도브테일(150)은 마찰패드가 사용되는 브레이크 시스템의 사양에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 여기서 그 형상을 한정하는 것은 아니다. 상기 도브테일(150)은 백플레이트(110)에 용융용접과 스팟용접을 포함하는 용접, 리벳팅, 브레이징 등 다양한 방법에 의하여 결합될 수 있으며, 바람 직하게는 스팟용접에 의하여 결합된다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 마찰패드의 부분단면도를 나타낸다.

본 발명의 제 2실시예에 따른 브레이크 시스템용 마찰패드(200)는, 도 1과 도 5를 참조하면, 백플레이트(110)와 지지플레이트(120)와 마찰재(230)와 지지스프링(140) 및 도브테일(150)을 포함하여 형성된다. 본 발명의 제2실시예에 대한 이하의 설명에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 브레이크 시스템용 마찰패드(100)와 동일한 부분에 대하여는 동일한 도면부호를 사용하며 그 구체적인 설명은 생략한다. 따라서, 이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 브레이크 시스템용 마찰패드(200)는 제1실시예에 따른 브레이크 시스템용 마찰패드(100)와 차이가 있는 부분을 중심으로 설명한다.

상기 마찰재(230)는 마찰부재(132)와 지지부재(234)를 포함하여 형성된다.

상기 지지부재(234)는 마찰부재(132)의 단면 형상에 대응되는 지지부(134a)와 상기 지지홀(126)의 형성각도에 대응되는 각도로 상기 지지부(134a)로부터 연장되어 형성되는 결합부(134b) 및 결합홈(236)을 포함하여 형성된다. 상기 지지부재(234)는 마찰부재(132)의 하면과 접합되어 마찰부재(132)를 지지하게 되며, 결합부(134b)가 지지홀(126)에 삽입되어 결합되면서 마찰재(130)가 지지플레이트(120)와 백플레이트(110) 사이에 지지되도록 한다. 상기 마찰부재(132)와 지지부재(234)의 지지부(134a)는 마찰부재의 소결과정에서 접합되어 결합될 수 있다.

상기 결합홈(236)은 지지부재(234)의 하면에서 지지스프링(140)이 접촉되는 영역을 포함하는 영역에 형성되며, 지지스프링(140)의 상부가 전체적으로 삽입되면서 지지되도록 하여 지지스프링(236)의 안착위치를 가이드하게된다. 따라서, 상기 지지스프링(140)은 결합홈(236)에 접촉되면서 안착되므로 대략 마찰재(230)의 중앙 영역에 일정하게 안착될 수 있다. 상기 결합홈(236)은 지지스프링(140)의 상부 직경보다 큰 직경을 갖도록 형성된다. 또한, 상기 결합홈(236)은 지지부재(234)에 소정 깊이로 형성되며, 지지부재(234) 두께의 5% 내지 30%의 깊이로 형성된다. 또한, 상기 결합홈(236)은 지지부재(234) 두께의 5%보다 작은 깊이로 형성되는 경우에 지지스프링(140)의 안착 위치를 가이드할 수 없을 수 있다. 상기 지지부재(234)는 통상적으로 1 내지 4mm의 두께로 형성되므로 지지부재(234)의 두께가 1mm로 형성되는 경우에, 결합홈(236)의 깊이는 지지부재(234) 두께의 5%보다 작게 형성되면 0.05mm정도로 형성되어 너무 얇게 된다. 한편, 상기 결합홈(236)의 깊이가 지지부재(234) 두께의 30%보다 깊게 되면 지지부재(234)의 강도가 저하되어 마찰부재(232)를 충분히 지지하지 못하는 문제가 있다. 따라서, 상기 지지스프링(140)은 결합홈(236)에 접촉되면서 안착되므로 대략 마찰재(230)의 중앙 영역에 일정하게 안착될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 마찰패드의 부분단면도를 나타낸다.

본 발명의 제3실시예에 따른 브레이크 시스템용 마찰패드(300)는, 도 1과 도 6을 참조하면, 백플레이트(310)와 지지플레이트(120)와 마찰재(130)와 지지스프링(140) 및 도브테일(150)을 포함하여 형성된다. 본 발명의 제3실시예에 대한 이하의 설명에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 브레이크 시스템용 마찰패드(100)와 동 일한 부분에 대하여는 동일한 도면부호를 사용하며 그 구체적인 설명은 생략한다. 따라서, 이하에서 본 발명의 제3실시예에 따른 브레이크 시스템용 마찰패드(300)는 제1실시예에 따른 브레이크 시스템용 마찰패드(100)와 차이가 있는 부분을 중심으로 설명한다.

상기 백플레이트(310)는 소정 두께의 대략 판상으로 형성되며, 마찰재가 안착되는 영역을 포함하는 영역에 형성되는 안착홈(312)을 포함한다.

상기 안착홈(312)은 백플레이트(310)의 상면에서 지지스프링(140)이 접촉되는 영역을 포함하는 영역에 형성되며, 지지스프링(140)의 하부가 전체적으로 삽입되어 접촉되도록 하여 지지스프링(140)의 안착위치를 가이드하게 된다. 따라서, 상기 지지스프링(140)은 안착홈(312)에 접촉되면서 안착되므로 대략 마찰재(130)의 중앙 영역에 일정하게 안착될 수 있다. 상기 안착홈(312)은 지지스프링(140)의 하부 직경보다 큰 직경을 갖도록 형성된다. 또한, 상기 안착홈(312)은 백플레이트(310)에 소정 깊이로 형성되며, 백플레이트(310) 두께의 5% 내지 30%의 깊이로 형성된다. 또한, 상기 안착홈(312)의 깊이가 백플레이트(310) 두께의 5%보다 작은 깊이로 형성되는 경우에 지지스프링(140)의 안착 위치를 가이드할 수 없을 수 있다. 상기 백플레이트(110)는 통상적으로 지지부재(134)와 마찬가지로 1 내지 4mm의 두께로 형성되므로 백플레이트(310)의 두께가 1mm로 형성되는 경우에, 안착홈(312)의 깊이는 백플레이트(310) 두께의 5%보다 작게 형성되면 0.05mm정도로 형성되어 너무 얇게 된다. 한편, 상기 안착홈(312)의 깊이가 백플레이트(310) 두께의 30%보다 깊게 되면 백플레이트(310)의 강도가 저하되어 마찰재(130)를 충분히 지지하지 못하는 문제가 있다.

다음은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마찰패드의 제조방법에 대하여 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마찰패드의 제조공정도를 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따른 브레이크 시스템용 마찰패드의 제조방법은, 도 7을 참조하면, 마찰부재 성형과정(S110)과, 마찰부재와 지지부재 접합과정(S120)과, 지지플레이트 제공과정(S130)과, 백플레이트와 도브테일의 결합과정(S140) 및 지지플레이트와 백플레이트의 결합과정(S150)을 포함하여 형성된다. 이때, 상기 마찰부재 성형과정(S110) 및 상기 마찰부재와 지지부재 접합과정(S120)은 지지플레이트 제공과정(S130)과 순서가 서로 바뀔 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 백플레이트와 도브테일의 결합과정(S140)은 지지플레이트와 백플레이트의 결합과정(S150) 후에 수행될 수 있다. 또한, 상기 마찰부재 형성과정(S110)은 마찰부재와 지지부재 접합과정(S120)과 일련의 연속 과정으로 수행될 수 있다.

상기 마찰부재 성형과정(S110)은 브레이크 시스템용 마찰패드(100)에 사용되는 마찰부재(132)를 소정 형상으로 성형하는 과정이다. 상기 마찰부재 성형과정(S110)은 소정의 구성성분으로 혼합된 분말을 성형프레스를 이용하여 소정의 성형압력으로 소정 형상의 마찰부재(132)를 성형하게 된다. 상기 성형압력은 마찰부 재(132)의 구성성분, 마찰부재(132)의 요구밀도 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 상기 마찰부재 성형과정(S110)은 본 발명의 기술분야에서 일반적으로 알려진 기술이므로 여기서 상세한 설명은 생략한다.

상기 마찰부재와 지지부재 접합과정(S120)은 성형된 마찰부재(132)를 지지부재(134)와 함께 소정 온도와 소정 압력에서 가열함으로써 마찰부재(132)와 지지부재(134)를 접합시키면서 마찰부재(132)를 소결시켜 마찰재를 제조하는 과정이다. 상기 마찰부재(132)는 하면이 지지부재(134)의 상면과 접촉된 상태에서 소결로에 장입되어 소결된다. 상기 마찰부재(132)는 바람직하게는 소정 시간동안 소정의 소결온도와 및 소정의 소결압력이 가해지는 가압소결방식으로 진행된다. 상기 가압소결의 온도와 압력 및 시간은 마찰부재(132)의 종류와 마찰부재(132)의 특성 등에 따라 적정하게 선정될 수 있다. 상기 마찰부재(132)는 지지부재(134)와 소결 과정에서 서로 강하게 접합된다. 이때, 상기 지지부재(134)의 상면에 도금층(도면에 표시하지 않음)이 형성되어 있으면, 도금층의 작용에 의하여 지지부재(134)와 마찰부재(132)가 보다 강하게 접합될 수 있다. 또한, 상기 마찰부재(134)는 소결과정에서 높이가 소정량 줄어들게 된다.

상기 지지플레이트 제공과정(S130)은 지지플레이트(120)를 성형하여 제공하는 과정이다. 상기 지지플레이트(120)는 평판 형상이며, 평면부(120a), 돌출부(122), 돌출부(122)에 의하여 형성되는 결합홀(124), 지지홀(126)을 포함하여 형 성된다. 상기 지지플레이트(120)는 바람직하게는 돌출부(122)가 일체로 형성된다. 따라서, 상기 지지플레이트(120)는 먼저 돌출부(122)와 결합홀(124)이 형성되는 위치에 결합홀(124) 보다 작은 직경을 갖는 홀이 형성된다. 다음으로 상기 지지플레이트(120)는 돌출부(122)와 평면부(120a)의 경계영역에 지지홀(126)이 형성된다. 다음으로 상기 지지플레이트(120)는 지지플레이트(120)를 프레스 장비에 장착하고 평면부의 프레싱 과정을 통하여 돌출부(122)가 상면으로 돌출되도록 형성하게 된다. 따라서, 상기 지지플레이트(120)는 일체로 형성되는 돌출부(122)를 구비하게 된다. 상기 지지플레이트(120)는 상기에서 설명한 바와 같이 다수의 돌출부(122)를 구비하게 된다. 한편, 상기 지지플레이트(120)의 돌출부는 별도로 제작된 링 형상의 부재를 용접에 의하여 결합시켜 형성할 수 있음은 물론이다.

상기 백플레이트와 도브테일 결합과정(S140)은 백플레이트(110)의 하면에 도브테일(150)을 결합하는 과정이다. 상기 도브테일(150)은 백플레이트(110)의 소정위치에 용융용접 또는 스팟용접, 리벳팅, 브레이징을 포함하는 다양한 방법에 의하여 결합되며, 바람직하게는 스팟용접 또는 용융용접에 의하여 결합된다. 상기 브레이크 시스템용 마찰패드(100)에서 도브테일(150)이 형성되지 않는 경우에는 백플레이트와 도브테일의 결합과정(S140)이 생략될 수 있음은 물론이다.

상기 지지플레이트와 백플레이트 결합과정(S150)은 마찰재(130)와 지지스프링(140)이 결합홀(124)에 삽입된 지지플레이트(120)를 백플레이트(110)에 결합하는 과정이다. 상기 마찰재(130)의 마찰부재(132)는 지지플레이트(120)에 형성된 결합홀(124)에 지지플레이트(120)의 하면으로부터 삽입된다. 또한, 상기 지지플레이트(120)에 형성된 지지홀(126)에는 지지부재(134)에 형성되는 결합부(134b)가 삽입되면서 마찰재(130)를 고정하게 된다. 또한, 상기 지지스프링(140)이 지지부재(134)의 하면에 위치하게 된다. 따라서, 상기 지지플레이트(120)와 백플레이트(110) 사이에는 지지부재(134)와 지지스프링(140)이 안착된다. 상기 지지플레이트(120)와 백플레이트(110)는 바람직하게는 스팟용접에 의하여 접합되며, 다만, 여기서 지지플레이트(120)와 백플레이트(110)의 접합방법을 한정하는 것은 아니며, 리벳팅과 같은 방법에 의하여도 접합될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명에 따른 브레이크 시스템용 마찰패드에 의하면 다수의 마찰재가 지지스프링에 의하여 백플레이트에 지지되므로 마찰재의 표면이 브레이크 디스크에 접촉될 때 마찰재의 표면에 가해지는 하중이 부분적으로 상이하여도 지지스프링의 작용에 의하여 마찰재의 표면과 브레이크 디스크의 표면이 전체적으로 균일하게 접속 되어 핫스팟이 발생되지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 마찰재의 표면과 브레이크 디스크의 표면이 전체적으로 접촉되면서 마찰을 일으키게 되므로 마찰재와 브레이크 디스크의 표면이 전체적으로 균일하게 마모되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 마찰재와 브레이크 디스크의 접촉면적이 균일하게 증가되므로 제동과정에서 필요한 제동 압력을 작게 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 소정 높이의 기둥형상으로 형성되는 마찰부재와 상기 마찰부재의 하면에 접합되는 지지부재를 포함하는 다수의 마찰재;

   평면부를 포함하는 판상으로 형성되며, 평면부로부터 상부로 돌출되며 내측에 상기 마찰재의 외경에 대응되는 직경으로 형성되는 결합홀을 구비하는 돌출부를 포함하며, 상기 결합홀로 삽입되는 상기 마찰재를 지지하는 지지플레이트;

   상기 지지플레이트에 대응되는 형상의 판상으로 형성되며 상기 지지플레이트의 하면에 결합되는 백플레이트;

   상기 마찰재의 하부와 백플레이트의 상면 사이에 안착되어 상기 마찰재를 지지하는 지지스프링 및

   상기 백플레이트 하면에 결합되며, 마찰패드를 브레이크 시스템에 고정하는 도브테일을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마찰패드.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 지지부재는 상기 마찰부재의 하면에 대응되는 형상으로 형성되어 마찰부재를 지지하는 지지부와 상기 지지부로부터 소정 각도로 수평 방향으로 연장되어 형성되는 적어도 2개의 결합부를 포함하며,

   상기 지지플레이트는 상기 돌출부와 평면부 사이에 상기 결합부에 대응되는 위치에 형성되는 지지홀을 포함하며.

   상기 마찰재는 상기 결합부가 상기 지지홀에 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마찰패드.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 결합부와 상기 지지홀은 각각 3개씩 동일 각도 간격으로 형성되며, 상기 결합부가 지지홀에 결합되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마찰패드.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 지지플레이트의 돌출부는 상기 평면부와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마찰패드.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 지지스프링은 원뿔대 형상의 판스프링 또는 코일 스프링으로 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마찰패드.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 지지부재는 하면에 상기 지지스프링이 안착되는 결합홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마찰패드.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 백플레이트는 상기 지지부재가 위치하는 영역에 대응되는 영역에 상기 지지스프링이 안착되는 안착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마찰패드.
8. 마찰재를 소정 형상으로 성형하는 마찰부재 성형과정;

   상기 마찰부재와 지지부재를 소결과정에 의하여 접합시키는 마찰부재와 지지부재 접합과정;

   백플레이트와 도브테일을 스폿용접에 의하여 결합하는 백플레이트와 도브테일 결합과정;

   평면부를 포함하는 판상으로부터 돌출되는 돌출부와 돌출부의 내부에 형성되는 결합홀 및 상기 평면부와 돌출부의 경계영역을 포함하는 영역에 형성되는 지지홀을 포함하는 지지플레이트를 제공하는 지지플레이트 제공과정; 및

   상기 마찰재와 지지스프링이 상기 결합홀에 삽입된 상기 지지플레이트와 백플레이트를 결합하는 지지플레이트와 백플레이트 결합과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마찰패드 제조방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 지지플레이트의 돌출부는 상기 평면부의 프레싱 과정에 의하여 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 마찰패드 제조 방법.

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