KR101231049B1 - 차량용 브레이크 패드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 제동장치에 적용되는 브레이크 패드에 관한 것으로, 특히 백플레이트와 마찰재의 전단 및 접착강도를 향상시키면서 브레이크 패드의 교체시기를 알려주는 마모센서를 구비한 소형 차량용 브레이크 패드에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 심(1)이 부착된 백플레이트(2)의 배면에 접착제(8)를 매개로 접착된 하층재(4)와 함께 성형되어 차량 제동시 제동 디스크에 직접 접촉하는 마찰재(3)를 구비하여 이루어진 차량용 브레이크 패드에 있어서, 상기 백플레이트(2)와 접착제(8)를 매개로 접착된 하층재(4)는 이 백플레이트(2)에 스폿용접으로 용접부위(6)가 부착된 마모센서(5)들과 접착되어 이 하층재(4)의 접착 및 전단강도가 보강되면서 마찰재(3) 마모시 브레이크 패드의 교환시기를 알려주도록 이루어진 구조로 되어 있다.

Description

차량용 브레이크 패드{Brake pade for vehicle}

본 발명은 차량용 제동장치에 적용되는 브레이크 패드에 관한 것으로, 특히 백플레이트와 마찰재의 전단 및 접착강도를 향상시키면서 브레이크 패드의 교체시기를 알려주는 마모센서를 구비한 소형 차량용 브레이크 패드에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 차량용 제동장치는 차량의 안전운행에 가장 중요한 역할을 수행하게 되는바, 통상적으로 소형 차량용 전륜에 장착되어 있는 브레이크 디스크형 제동장치에 사용되는 브레이크 패드는 마찰 상대재인 디스크와 마찰을 일으켜 회전체를 제동하는 역할을 담당하는 부품이다.

이러한 브레이크 패드는 크게 보면 실제 마찰을 담당하는 부분인 마찰재(Friction material)와, 유압 실린더에서 나오는 압력을 전달하는 백플레이트로 구성되어 있으며, 이 두 부분은 접착제를 이용하여 결합되어져 있다.

또한, 실제 마찰재와 백플레이트 중간에 캘리퍼로 전달되는 열을 차단하거나, 진동 감쇠 효과를 고려한 하층재를 사용하는 경우도 있으며, 이러한 하층재는 상기 목적 이외에 마찰재 단가보다 저렴한 원료를 사용함으로써 원가절감을 꾀하는 부수적인 목적도 있다.

마찰재가 한계 이상 마모시 백플레이트와 디스크의 직접적인 마찰로 인한 디스크의 손상을 방지하기 위하여 마모 한계를 표시해주는 마모센서(Wear indicated sensor)가 백플레이트에 부착되어 있다. 마찰로 인해 발생되는 마모 분진이 마찰 표면에 흡착될 경우에 발생할 수 있는 소음을 억제하기 위해서 이 분진이 원활히 배출될 수 있도록 마찰재 중앙 부분에는 슬롯이 파여져 있으며, 마찰재의 양끝은 일정한 경사로 연마된 챔퍼가 있는데 이는 제동 전, 후에 디스크와 접촉시 발생되는 진동을 감소시키는 역할을 한다.

한편, 제동시 백플레이트가 캘리퍼 유압 피스톤과 접촉되는 부분에는 고무나 코팅된 철판으로 구성된 심이 부착되어 있는바, 이는 제동시 발생하는 열이 실린더로 전달되는 것을 억제하고 진동으로 인해 발생되는 소음에 대한 감쇠기(Damper) 역할도 담당하게 된다. 이러한 종래 브레이크 패드의 각 구성요소는 도 4에 도시되어 있다.

종래 이러한 브레이크 패드의 구성 부품 중 마모센서(105)는 현재 기계식과 전기식이 통용되고 있으나, 전기식의 경우 고급 차량 등의 차량 시스템이 갖춰져 이 있는 경우에만 사용되는 제한 사항이 있으며, 기계식의 경우 현재 대부분의 차량 브레이크 패드에 사용되고 있다. 이러한 기계식 마모센서(105)는 브레이크 패드 측면에 백플레이트(102)에서 약간 돌출되도록 설치되어 패드의 마찰재(103)가 마모되었을 때 브레이크 디스크에 접촉되어 인위적인 소음발생을 통하여 운전자에게 패드의 교체시기를 알리는 역할을 하고 있다.

특히, 고속 고하중의 경주용 차량이나 대형트럭, 버스에도 이러한 브레이크 디스크 시스템이 적용되고 있으나, 제동시 발생하는 마찰열이 지속적으로 상승한 고온에서 백플레이트(102)와 마찰재(103)가 박리되어 사고로 이어지는 경우가 있다. 이는 회전하는 브레이크 디스크를 제동하는 브레이크 패드에서 고온시 백플레이트(102)와 마찰재(103)의 접착강도 부족 및 백플레이트(102)의 휨 변형으로 인해 발생하는 현상으로, 이의 개선을 위해 종래에도 여러 가지 특허가 등록되어 있다.

이러한 기술은 크게 2가지로 구분되어 지는데, 첫 번째는 백플레이트 표면에 철망, 철판 등의 소재를 용접으로 백플레이트에 부착하거나, 주석계 청동소재 볼트로 결합하는 방식이며, 두 번째는 백플레이트 자체에 일정두께의 돌기 또는 홈을 파서 제작하여 마찰재를 접착하는 방식이다.

일본 공개특허공보 평15-184922호는 백플레이트 표면에 얇은 철판에 프레스로 돌기를 형성하여 용접하는 방법이며, 국내 공개실용신안 제2000-20672호는 금속망체를 백플레이트에 결합하는 기술을 개시하였다. 하지만 이는 소재가 경도가 큰 스틸계 소재로 되어 있어, 브레이크 패드 마모시 상대재인 디스크를 공격하여 디스크의 손상을 가져오고, 소비자로 하여금 디스크 교체비의 증대에 대한 부담을 가중시키는 결과를 초래하고 있다.

또한, 국내 실용신안등록 제188889호는 백플레이트에 프레싱 가공을 통하여 돌기를 형성하는 기술을, 국내 공개특허 제1997-2025호는 백플레이트에 보강리브를 형성하는 기술을 개시하였으나, 이는 백플레이트 두께의 증가로 인한 중량 증가와 더불어, 프레싱 가공시의 백플레이트 평탄도가 일정수준 나오지 않고, 백플레이트의 두께가 부분적으로 차이가 있어, 얇은 쪽에서의 휨 변형이 발생하여, 제동성능 및 접착력이 저해되는 문제점도 있다.

그리고 국내 공개특허공보 제2009-78972호는 마모센서의 장착구조에 관한 기술을 개시하였고, 국내 공개실용신안 제1998-55276호는 마모센서를 마찰재 슬롯 중앙부 압입 고정시킨 구조를 개시하였으나, 이는 마모센서 본래의 기능만을 수행하도록 되어 있다.

이에 본 발명은 종래 브레이크 패드의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 백플레이트와 마찰재의 접착 및 절단 강도를 향상시키면서 마찰재 마모시 브레이크 패드의 교체시기도 알려 줄 수 있는 차량용 브레이크 패드를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 심이 부착된 백플레이트에 접착제를 매개로 접착된 하층재와 함께 성형되어 제동시 디스크에 직접 접촉하는 마찰재를 구비하여 이루어진 차량용 브레이크 패드에 있어서, 상기 백플레이트와 접착제를 매개로 접착된 하층재에는 이 백플레이트에 마모센서들이 스폿용접으로 부착되어 마찰재와 함께 성형된 하층재의 전단강도를 보강하면서 마찰재의 마모 교체시기를 알려주도록 이루어진 구조로 되어 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 차량용 브레이크 패드는 백플레이트와 마찰재의 접착/전단 강도를 향상시키면서 마찰재의 마모시 브레이크 패드의 교환시기를 알려주는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 브레이크 패드의 단면도,
도 2는 도 1의 부분 확대 단면도,
도 3 (A)와 (B)는 본 발명에 적용된 마모센서의 평면도들,
도 4는 종래 통상적인 차량용 브레이크 패드의 단면도,
도 5와 도 6은 종래 일반적인 브레이크 패드와 본 발명 브레이크 패드의 접착강도 시험결과 그래프들이다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 심(1)이 부착된 백플레이트(2)의 배면에 접착제(8)를 매개로 접착된 하층재(4)와 함께 성형되어 차량 제동시 제동 디스크에 직접 접촉하는 마찰재(3)를 구비하여 이루어진 차량용 브레이크 패드에 있어서, 상기 백플레이트(2)와 접착제(8)를 매개로 접착된 하층재(4)는 이 백플레이트(2)에 스폿용접으로 용접부위(6)가 부착된 마모센서(5)들과 접착되어 이 하층재(4)의 접착 및 전단강도가 보강되면서 마찰재(3) 마모시 브레이크 패드의 교환시기를 알려주도록 이루어진 구조로 되어 있다.

여기서 상기 마모센서(5)는 원판형으로 소재 두께(t)를 1㎜ ~ 3㎜ 내에서, 이 마모센서(5)의 돌출부(7)의 높이(h)는 2㎜ ~ 3㎜로 설정하고, 상기 마모센서(5)의 둘레에 형성된 돌출부(7)의 갯수는 2 ~ 6개가 되도록 절곡하여 돌출시키며, 이 마모센서(5)에서 절곡되어 돌출되지 않은 평평한 부분은 백플레이트(2)와 스폿용접이 이루어지는 용접부위(6)이다.

또한, 상기 마모센서(3)는 원가절감을 위해 프레싱 가공으로 대량생산이 가능하며, 이 마모센서(5)의 소재는 SUS 계열을 사용하거나 경도가 연질인 황동소재를 사용하여 제작한다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 브레이크 패드는 상기 백플레이트(2)의 배면에 접착된 다수 개의 마모센서(5)가 마찰재(3)와의 접착/전단 강도를 보강하는 지지역할을 수행하게 되어, 고온 및 고하중에서 브레이크 패드에서 백플레이트(2)와 마찰재(3)의 전단 강도를 확보할 수 있으며, 또한 브레이크 패드 마모시 상대재인 제동 디스크와 마모센서(5)들이 닿아서 소음을 발생하여 이 브레이크 패드의 교환시기를 알려주게 된다.

한편, 본 발명의 효과를 검증하기 위해 동일재질의 마찰재를 사용하여, 일반적인 평평한 백플레이트를 사용한 브레이크 패드(비교예 1)와 본 발명의 접착강도 보강용 마모센서(5)를 용접한 백플레이트를 사용한 브레이크 패드(실시예 1)를 고온 챔버가 설치된 만능재료 시험기에서 접착강도를 측정하였다. 이때 시험조건은 400℃ 챔버 내부에 대상품을 넣고 20분간 예열 후 시험 하중 가압속도를 10㎜/min로 설정하여 접착강도를 측정하였으며, 그 결과는 아래 표 1과 도 5와 도 6의 그래프와 같다.

구분	비교예 1(종래)	실시예 1(본 발명)
최대값 압축하중(Kgf)	2,255.55	7,016.17
브레이크 패드 단면적 (㎠, NF 소나타)	53.5	53.5
접착강도(kgf/㎠)	42.16	131.14
차이(kgf/㎠)	-	88.98

(400℃ 접착강도 측정결과)

접착강도 시험결과 비교예 1의 경우 42.16 kgf/㎠인데 반해, 본 발명인 실시예 1의 경우 131.14kgf/㎠으로 약 211%이상 증가하였다.

1 : 심, 2 : 백플레이트(Back plate),
3 : 마찰재, 4 : 하층재,
5 : 마모센서, 6 : 용접부위,
7 : 돌출부, 8 : 접착제.

Claims (2)

1. 심(1)이 부착된 백플레이트(2)의 배면에 접착제(8)를 매개로 접착된 하층재(4)와 함께 성형되어 차량 제동시 제동 디스크에 직접 접촉하는 마찰재(3)를 구비하여 이루어진 차량용 브레이크 패드에 있어서,
   상기 백플레이트(2)와 접착제(8)를 매개로 접착된 하층재(4)는 이 백플레이트(2)에 스폿용접으로 용접부위(6)가 부착된 마모센서(5)들과 접착되어 이 하층재(4)의 접착 및 전단강도가 보강되면서 마찰재(3) 마모시 브레이크 패드의 교환시기를 알려주도록 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 패드.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 마모센서(5)는 원판형으로 소재 두께(t)를 1㎜ ~ 3㎜ 내에서, 이 마모센서(5)의 돌출부(7)의 높이(h)는 2㎜ ~ 3㎜로 설정하고, 상기 마모센서(5)의 둘레에 형성된 돌출부(7)의 갯수는 2 ~ 6개가 되도록 절곡하여 돌출시키며, 이 마모센서(5)에서 절곡되어 돌출되지 않은 평평한 용접부위(6)는 백플레이트(2)와 스폿 용접으로 접착되어 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 패드.

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