KR101442945B1

KR101442945B1 - 브레이크 라이닝 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101442945B1
Application number: KR1020127032294A
Authority: KR
Inventors: 히토시 오타; 아키라 하시모토
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2014-09-23
Also published as: KR20130018319A; JPWO2012004844A1; JP5442120B2; CN102933867B; EP2592299A1; EP2592299A4; WO2012004844A1; CN102933867A

Abstract

브레이크 라이닝은 브레이크 장치에 마련되어 있고, 브레이크 디스크 또는 브레이크 드럼 등의 피제동 회전체로 밀어 붙여져 피제동 회전체의 회전을 제동한다. 브레이크 라이닝의 경도는 피제동 회전체에 대한 상대적인 슬라이딩 방향의 단부로부터 중앙부를 향하여 경도가 서서히 높아지고 있다. 브레이크 라이닝의 중앙부 부근에서는 재료의 밀도가 높아져 경도가 높아져 있다. 또, 브레이크 라이닝의 중앙부 부근으로부터 단부를 향하여, 재료의 밀도가 서서히 작아져, 경도도 서서히 저하한다.

Description

브레이크 라이닝 및 그 제조방법 {BRAKE LINING AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은, 예를 들면 엘리베이터의 권상기 브레이크, 전동(電動)모터의 브레이크 및 자동차의 브레이크 등에 사용되는 브레이크 라이닝 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래의 브레이크 라이닝에는, 제동시의 스퀴닝(squeaking)이나 충격음 등의 소음을 억제하기 위해, 다공질의 무기질재인 규조토(珪藻土)를 혼입함으로써 다수의 빈 구멍(공공(空孔))이 형성되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

또, 종래의 탄소섬유 강화탄소 복합재에서는 시트 모양의 섬유를 적층하여 가열, 가압 성형함으로써, 다수의 빈 구멍이 형성되어 있다. 또, 소정의 공공률(空孔率)이 얻어지도록, 성형시에 스페이서가 이용되고 있다. 또한, 성형 후에 적층체를 소성(燒成)함으로써, 고강도의 복합재가 얻어진다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

또한, 종래의 디스크 브레이크용 마찰패드에서는, 라이닝의 양단부에 부드러운 부재를 접착하여, 라이닝의 양단부를 변형하기 쉽게 함으로써, 국소적인 접촉을 방지하여, 스퀴닝을 억제한다(예를 들면, 특허문헌 3 참조).

[특허문헌 1] 일본국 특개2003-194121호 공보 [특허문헌 2] 일본국 특개2001-181064호 공보 [특허문헌 3] 일본국 특개2003-21181호 공보

상기와 같이, 빈 구멍이 마련된 종래의 브레이크 라이닝에서는, 공공률을 크게 하면 소음은 작아지지만, 강도가 저하하여, 파손할 우려가 있다. 이 때문에, 공공률을 조정하기 위한 재료의 선택이 어렵고, 양호한 마찰특성을 확보하는데 있어서 필요가 없는 복수의 재료를 혼입하거나, 기재(基材)가 되는 섬유도 복수 종 혼합하거나 할 필요가 있어, 라이닝의 제조비용이 높아지는 문제가 있었다.

또, 예를 들면 엘리베이터의 권상기에서는, 디스크나 로터의 회전이 정지한 후에 권상기 브레이크가 제동 동작하지만, 제동하는 대상이 정지하고 있는 경우에서도 라이닝과의 접촉시의 충격음은 발생한다.

또한, 브레이크 라이닝이 디스크와 접촉할 때에는, 우선 라이닝의 단부가 접촉하여, 스틱-슬립(stick-slip) 등이 발생하여 스퀴닝이 발생하는 경우가 있다. 이것에 대해서, 특허문헌 3에 나타낸 종래의 마찰패드에서는, 라이닝의 양단부에 부드러운 부재가 배치되어 있지만, 라이닝 본체와 그 양단부에 접착된 부재와의 경계에서 경도가 불연속적으로 변화하므로, 이 개소에서 스틱-슬립을 일으키는 경우도 생각할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어지는 것으로, 내마모성이 높고, 스퀴닝이나 충격음 등의 소음을 억제할 수 있는 브레이크 라이닝 및 그 제조방법을 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 브레이크 라이닝은, 피제동 회전체로 밀어 붙여져 피제동 회전체의 회전을 제동하는 것으로서, 피제동 회전체에 대한 상대적인 슬라이딩 방향의 단부로부터 중앙부를 향하여 경도가 서서히 높아지고 있다.

또, 본 발명에 관한 브레이크 라이닝은, 피제동 회전체로 밀어 붙여져 피제동 회전체의 회전을 제동하는 것으로서, 라이닝 본체와, 라이닝 본체의 중앙부 부근에 마련되고, 라이닝 본체보다도 경도가 높은 복수의 고경도부를 가지고 있다.

또한, 본 발명에 관한 브레이크 라이닝의 제조방법은, 기재와 복수의 조합(調合)재료를 혼합해 혼합재로 하는 공정, 혼합재를 다이(die)에 투입하고, 펀치에 의해 가열, 가압하여 성형하는 공정 및 성형된 성형체를 연마하는 공정을 포함하며, 다이 내의 저면과 펀치의 가압면과의 사이의 간격이 브레이크 라이닝의 단부에 상당하는 부분으로부터 중앙부에 상당하는 부분을 향하여 서서히 작아지고 있는 다이와 펀치와의 조합을 이용한다.

더욱이 또, 브레이크 라이닝의 제조방법은, 기재와 복수의 조합재료를 혼합해 혼합재로 하는 공정, 혼합재를 다이에 투입하고, 펀치에 의해 가열, 가압하여 성형하는 공정 및 성형된 성형체를 연마하는 공정을 포함하며, 다이 내의 저면과 펀치의 가압면과의 사이의 간격이 서서히 변화하고 있는 영역과 불연속적으로 변화하고 있는 영역을 가지는 다이와 펀치와의 조합을 이용한다.

또, 본 발명에 관한 브레이크 라이닝의 제조방법은, 고마찰재료가 혼입된 고마찰부와, 고마찰부보다도 경도가 높은 고경도부를 조합하여 구성된 브레이크 라이닝의 제조방법으로서, 고경도부의 재료를 다이에 투입하고, 가압면에 오목부가 형성된 제1 펀치에 의해 가열, 가압하여 성형하는 공정, 고경도부의 성형체의 위로부터 다이 내에 고마찰부의 재료를 투입하고, 제2 펀치에 의해 가열 가압하여 성형하는 공정 및 고경도부와 고마찰부가 조합된 성형체를 연마하여 고경도부를 표면에 노출시키는 공정을 포함한다.

본 발명의 브레이크 라이닝은, 단부의 경도가 낮아지도록 구성되어 있기 때문에, 피제동 회전체와 접촉한 초기의 단계에서, 단부가 변형하여, 접촉의 충격을 흡수할 수 있다. 이 때문에, 브레이크 라이닝의 지지부재나 피제동 회전체의 진동을 저감하여 충격음이나 스퀴닝을 억제할 수 있다. 또, 브레이크 라이닝에 빈 구멍을 마련할 필요가 없기 때문에, 내마모성을 높게 할 수 있다.

또, 경도를 높인 고경도부가 중앙부 부근에 마련되어 있으므로, 전체적으로 내마모성을 향상할 수 있음과 아울러, 피제동 회전체와의 접촉의 충격을 흡수하고, 브레이크 라이닝의 지지부재나 피제동 회전체의 진동을 저감하여 충격음이나 스퀴닝을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 브레이크 라이닝의 제조방법은, 다이 내의 저면과 펀치의 가압면과의 사이의 간격이 브레이크 라이닝의 단부에 상당하는 부분으로부터 중앙부에 상당하는 부분을 향하여 서서히 작아지고 있으므로, 제조공정을 특별히 변경하지 않고, 브레이크 라이닝의 경도를 부분적으로 연속적으로 변화시킬 수 있어, 내마모성이 높고, 스퀴닝이나 충격음 등의 소음이 작은 브레이크 라이닝을 얻을 수 있다.

더욱이 또, 다이 내의 저면과 펀치의 가압면과의 사이의 간격이 서서히 변화하고 있는 영역과 불연속적으로 변화하고 있는 영역을 가지는 다이와 펀치와의 조합을 이용하므로, 제조공정을 특별히 변경하지 않고, 브레이크 라이닝의 경도를 부분적으로 연속적으로 변화시킬 수 있어, 내마모성이 높고, 스퀴닝이나 충격음 등의 소음이 작은 브레이크 라이닝을 얻을 수 있다.

또, 고마찰부와 고경도부를 조합한 브레이크 라이닝을 용이하게 제조할 수 있어, 내마모성이 높고, 스퀴닝이나 충격음 등의 소음이 작은 브레이크 라이닝을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 엘리베이터의 권상기의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 브레이크 라이닝과 브레이크 디스크를 나타내는 측면도이다.
도 3은 도 2의 브레이크 라이닝과 브레이크 디스크를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 2의 브레이크 라이닝의 제조 도중의 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 1의 브레이크 라이닝이 브레이크 디스크에 대해서 경사져서 접촉하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 6은 도 1의 브레이크 라이닝이 진동하면서 브레이크 디스크에 접촉하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 7은 도 1의 브레이크 라이닝의 단부가 브레이크 디스크에 접촉하여 변형한 모습을 나타내는 확대도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 2에 의한 엘리베이터의 권상기의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태 3에 의한 브레이크 라이닝의 제조 도중의 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시형태 4에 의한 브레이크 라이닝의 제조 도중의 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시형태 5에 의한 브레이크 라이닝과 브레이크 디스크를 나타내는 측면도이다.
도 12는 도 11의 브레이크 라이닝이 브레이크 디스크에 대해서 경사져서 접촉하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 13은 도 11의 브레이크 라이닝의 제조 도중의 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시형태 6에 의한 브레이크 라이닝을 나타내는 정면도이다.
도 15는 도 14의 브레이크 라이닝이 그 길이방향으로 경사져서 브레이크 디스크에 접촉하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 16은 도 14의 브레이크 라이닝이 그 폭방향으로 경사져서 브레이크 디스크에 접촉하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 17은 본 발명의 실시형태 7에 의한 브레이크 라이닝과 브레이크 디스크를 나타내는 측면도이다.
도 18은 도 17의 XVIII-XVIII선에 따른 단면도이다.
도 19는 도 17의 브레이크 라이닝의 제조 도중의 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 20은 본 발명의 실시형태 8에 의한 브레이크 라이닝과 브레이크 디스크를 나타내는 측면도이다.
도 21은 도 20의 브레이크 라이닝의 제조 도중의 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 22는 본 발명의 실시형태 9에 의한 브레이크 라이닝과 브레이크 디스크를 나타내는 측면도이다.
도 23은 본 발명의 실시형태 10에 의한 브레이크 라이닝과 브레이크 디스크를 나타내는 측면도이다.
도 24는 본 발명의 실시형태 11에 의한 브레이크 라이닝과 브레이크 디스크를 나타내는 측면도이다.
도 25는 본 발명의 실시형태 12에 의한 브레이크 라이닝과 브레이크 디스크를 나타내는 측면도이다.
도 26은 도 25의 브레이크 라이닝의 제조방법을 공정순서로 모식적으로 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.

실시형태 1.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 엘리베이터의 권상기의 주요부를 나타내는 단면도이다. 도면에서, 샤프트(1)는 권상기의 하우징에 수평으로 고정되어 있다. 샤프트(1)의 외주에는 한 쌍의 베어링(2a, 2b)을 통하여, 회전체(3)(도면에서는 반만 나타냄)가 회전 가능하게 지지되어 있다.

회전체(3)에는 원통 모양의 쉬브(3a)와, 쉬브(3a)의 축방향 일단부로부터 지름방향 외측으로 돌출한 원판 모양의 플랜지부(3b)와, 플랜지부(3b)의 지름방향 외측의 단부로부터 축방향으로 돌출한 원통 모양의 회전자 장착부(3c)가 일체로 형성되어 있다. 쉬브(3a)에는 복수의 로프 홈이 마련되어 있다. 엘리베이터칸 및 균형추를 매다는 복수의 현가수단(로프 또는 벨트)은 쉬브(3a)에 감긴다.

회전체(3)는 권상기 모터의 구동력에 의해 샤프트(1)를 중심으로 하여 회전된다. 권상기 모터는 하우징에 고정된 모터고정자와, 모터고정자에 대향하여 회전자 장착부(3c)에 장착된 모터회전자를 가지고 있다. 쉬브(3a)의 회전에 의해, 엘리베이터칸 및 균형추는 승강로 내에서 승강된다.

권상기에는 브레이크 디스크(4)(피제동 회전체)와, 브레이크 디스크(4)를 통하여 회전체(3)의 회전을 제동하는 권상기 브레이크(5)가 마련되어 있다. 브레이크 디스크(4)는 플랜지부(3b)에 고정되어 있으며, 회전체(3)와 일체로 회전된다.

권상기 브레이크(5)는 요크(yoke)(6)와, 요크(6)에 마련된 전자코일(7)과, 브레이크 디스크(4)의 제1 면(전면(前面))에 대향하는 제1 브레이크 슈(8)와, 브레이크 디스크(4)의 제2 면(이면(裏面))에 대향하는 제2 브레이크 슈(9)와, 제1 및 제2 브레이크 슈(8, 9)의 브레이크 디스크(4)에 대향하는 면에 고정된 한 쌍의 브레이크 라이닝(10)과, 제1 브레이크 슈(8)와 요크(6)와의 사이에 마련된 브레이크 스프링(11)을 가지고 있다.

쉬브(3a)의 회전이 정지되어 엘리베이터칸이 승강장 층에 정지되면, 전자코일(7)로의 통전이 차단되고, 브레이크 스프링(11)에 의해 제1 브레이크 슈(8)가 브레이크 디스크(4) 측으로 가압되며, 브레이크 라이닝(10) 사이에 브레이크 디스크(4)가 끼워 넣어진다. 이것에 의해, 브레이크 디스크(4) 및 회전체(3)의 회전이 제동된다.

엘리베이터칸의 주행을 개시할 때에는, 전자코일(7)이 여자(勵磁)되어 전자흡인력이 발생되고, 브레이크 스프링(11)의 스프링력에 저항하여 제1 브레이크 슈(8)가 브레이크 디스크(4)로부터 당겨 떨어진다. 이것에 의해, 브레이크 라이닝(10)이 브레이크 디스크(4)의 양면으로부터 떨어져 제동력이 해제된다.

또, 엘리베이터칸의 주행중에 안전장치가 동작하여 엘리베이터칸이 비상정지되는 경우, 전자코일(7)로의 통전이 차단되고, 회전중의 브레이크 디스크(4)에 브레이크 라이닝(10)이 밀어 붙여져, 브레이크 디스크(4)가 마찰제동된다. 또한, 엘리베이터칸의 주행중에 정전에 의해 전자코일(7)로의 통전이 차단된 경우도, 마찬가지로 브레이크 디스크(4)가 마찰제동되어 엘리베이터칸이 정지된다.

도 2는 도 1의 브레이크 라이닝(10)과 브레이크 디스크(4)를 나타내는 측면도, 도 3은 도 2의 브레이크 라이닝(10)과 브레이크 디스크(4)를 나타내는 평면도이다. 각 브레이크 라이닝(10)의 경도는 브레이크 디스크(4)에 대한 상대적인 미끄러짐 방향의 양단부로부터 중심으로 향하여, 연속적으로 서서히 높아지고 있다.

다음으로, 실시형태 1의 브레이크 라이닝(10)의 제조방법에 대해서 설명한다. 도 4는 도 2의 브레이크 라이닝(10)의 제조 도중의 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 브레이크 라이닝(10)은 기재가 되는 섬유(12)와, 여러 가지의 조합재료(13)로 구성된다. 조합재료(13)에는 마찰 조정제, 충전제 및 결합제 등이 포함된다.

섬유(12)로서는, 예를 들면, 유리 섬유, 스틸 섬유, 아라미드 섬유(aramid fiber), 탄소섬유, 또는 티탄산 칼륨 등을 이용할 수 있다. 또, 마찰 조정제로서는, 예를 들면, 카슈 더스트(cashew dust), 고무 더스트, 동, 아연, 알루미나 또는 산화 지르코늄 등을 이용할 수 있다. 또한, 충전제로서는, 예를 들면, 탄산 칼슘, 황산 바륨, 황산 칼슘 또는 황화 주석 등을 이용할 수 있다. 더욱이 또, 결합제로서는, 예를 들면, 페놀 수지, 멜라민 수지 또는 폴리이미드 등을 이용할 수 있다.

섬유(12)와 조합재료(13)를 미리 혼합한 혼합재를 다이(14)에 소정량 투입한다. 그리고, 다이(14) 내의 혼합재를 펀치(15)에 의해 가압, 가열하면서 성형한다. 혼합재의 성형 후, 소정의 두께가 되도록 성형체를 연마하고, 브레이크 라이닝(10)을 얻을 수 있다.

여기서, 펀치(15)의 혼합재에 맞닿는 가압면(15a)은 단면 원호 모양으로 만곡되어 있다. 이것에 의해, 펀치(15)의 가압면(15a)과 다이(14) 내의 캐비티의 저면(14a)과의 간격이 중앙부에서 가장 좁아진다. 이 때문에, 브레이크 라이닝(10)의 중앙부에서 재료의 밀도가 높아져 경도가 증가한다. 또, 브레이크 라이닝(10)의 중앙부로부터 단부를 향하여, 재료의 밀도가 서서히 작아져, 경도도 서서히 저하한다.

도 5는 도 1의 브레이크 라이닝(10)이 브레이크 디스크(4)에 대해서 경사져서 접촉하는 모습을 나타내는 설명도, 도 6은 도 1의 브레이크 라이닝(10)이 진동하면서 브레이크 디스크(4)에 접촉하는 모습을 나타내는 설명도이다. 권상기 브레이크(5)에서는, 제동력을 안정하게 유지하기 위해서, 브레이크 라이닝(10)의 자세가 브레이크 디스크(4)에 대해서 변화할 수 있게 되어 있다. 예를 들면, 발열에 의해서 브레이크 디스크(4)의 온도가 상승하여 브레이크 디스크(4)가 변형해도, 접촉면압이 균일하게 되도록, 브레이크 라이닝(10)은 회전 가능하게 지지되는 것이 많다.

이 때문에, 도 5에 나타내는 바와 같이, 브레이크 라이닝(10)이 브레이크 디스크(4)에 대해서 경사져서 접촉하는 경우, 접촉 직후에 브레이크 라이닝(10)의 단부가 국소적으로 브레이크 디스크(4)에 접촉함으로써, 브레이크 라이닝(10)의 지지부재나 브레이크 디스크(4)를 가진(加振)하여 소음이 발생한다. 이와 같은 초기의 접촉에서는, 브레이크 라이닝(10)이 딱딱할수록, 브레이크 라이닝(10)이 접촉했을 때의 충격력이 커지기 때문에, 소음이 커지는 경우가 많다.

또, 온도나 습도 등의 주위 환경의 변화에 의해서, 브레이크 라이닝(10) 및 브레이크 디스크(4)의 표면 상태가 다른 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이, 브레이크 라이닝(10)이 진동하여 브레이크 디스크(4)에 접촉해, 충격음이나 스퀴닝 등의 소음이 더욱 커지기도 한다.

이것에 대해서, 실시형태 1의 브레이크 라이닝(10)은 단부의 경도가 낮아지도록 구성되어 있기 때문에, 도 7에 나타내는 바와 같이, 브레이크 라이닝(10)이 브레이크 디스크(4)로 접촉한 초기의 단계에서, 단부가 변형하여, 접촉의 충격을 흡수할 수 있다. 이 때문에, 브레이크 라이닝(10)의 지지부재나 브레이크 디스크(4)의 진동을 저감하여 충격음이나 스퀴닝을 억제할 수 있다.

또, 브레이크 라이닝(10)의 단부가 변형함으로써, 접촉면압의 피크값(peak value)을 작게 할 수 있으므로, 브레이크 라이닝(10)의 국소적인 온도 상승을 억제할 수 있어, 제동력을 안정적으로 유지할 수 있다.

또한, 브레이크 라이닝(10)의 경도가 연속적으로 변화하고 있으므로, 불연속적인 접촉면압의 변화가 없고, 면압은 면 내에서 균일하게 분포하며, 이것에 의해 브레이크 라이닝(10)의 지지부재나 브레이크 디스크(4)의 진동을 보다 확실히 저감할 수 있다.

더욱이 또, 브레이크 라이닝(10)에 빈 구멍을 마련할 필요가 없기 때문에, 내마모성을 높게 할 수 있다.

또, 펀치(15)의 표면 형상을 바꾸는 것만으로, 경도가 연속적으로 변화하는 브레이크 라이닝(10)을 얻을 수 있어, 염가로 품질이 높은 권상기 브레이크(5)를 얻을 수 있다.

실시형태 2.

다음으로, 도 8은 본 발명의 실시형태 2에 의한 엘리베이터의 권상기의 주요부를 나타내는 단면도이다. 실시형태 1에서는 디스크 브레이크를 나타냈지만, 실시형태 2에서는, 내확(內擴)식의 드럼 브레이크를 나타내고 있다. 도면에서, 회전체(16)에는 원통 모양의 쉬브(16a)와, 쉬브(16a)의 축방향 일단부로부터 지름방향 외측으로 돌출한 원판 모양의 플랜지부(16b)와, 플랜지부(16b)의 지름방향 외측의 단부로부터 축방향으로 돌출한 원통 모양의 브레이크 드럼(16c)(피제동 회전체)이 일체로 형성되어 있다.

브레이크 라이닝(10)은 브레이크 스프링(11)의 스프링력에 의해 브레이크 드럼(16c)의 내주면(제동면)으로 밀어 붙여진다. 또, 브레이크 라이닝(10)은 전자코일(7)의 전자흡인력에 의해 브레이크 드럼(16c)의 내주면으로부터 당겨 떨어진다. 다른 구성은, 실시형태 1과 동일하다.

이와 같이, 실시형태 1과 동일하게 구성된 브레이크 라이닝(10)을 드럼 브레이크에 적용했을 경우에도, 실시형태 1과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 실시형태 2에서는 브레이크 드럼(16c)의 내주면을 제동면으로 하는 드럼 브레이크를 나타냈지만, 예를 들면 브레이크 드럼(16c)의 외주면을 제동면으로 하는 타입의 브레이크 장치 등, 브레이크 라이닝(10)을 제동부재로서 이용하는 브레이크 장치이면, 다른 여러 가지 브레이크 장치에 본 발명을 적용할 수 있다. 따라서, 이하의 실시형태에 나타내는 브레이크 라이닝도 여러 가지의 타입의 브레이크 장치에 적용 가능하다.

실시형태 3.

다음으로, 도 9는 본 발명의 실시형태 3에 의한 브레이크 라이닝의 제조 도중의 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도면에서, 다이(14) 내의 캐비티의 저면(14a)은 단면 원호 모양으로 만곡되어 있다. 다른 구성 및 제조방법은 실시형태 1 또는 2와 동일하다.

이와 같은 다이(14)를 이용하여 브레이크 라이닝(10)을 제조했을 경우, 브레이크 라이닝(10)의 중앙부의 재료의 밀도를 더욱 높게 할 수 있어, 중앙부와 단부와의 경도의 차이를 크게 할 수 있다.

또한, 가압면(15a) 및 저면(14a)의 곡율 반경은 동일하지 않아도 된다.

또, 실시형태 1에서는 가압면(15a)을 만곡시키고, 실시형태 3에서는 가압면(15a)과 저면(14a)의 양쪽을 만곡시켰지만, 저면(14a)만 만곡시켜도 된다.

실시형태 4.

다음으로, 도 10은 본 발명의 실시형태 4에 의한 브레이크 라이닝의 제조 도중의 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도면에서, 펀치(15)의 가압면(15a)은 그 중앙부가 가장 저면(14a) 측으로 돌출한 계단 모양이다. 다른 구성 및 제조방법은 실시형태 1 또는 2와 동일하다.

이와 같은 펀치(15)를 이용하여 브레이크 라이닝(10)을 제조했을 경우도, 실시형태 1과 거의 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 실시형태 4의 펀치(15)를 실시형태 3의 다이(14)과 조합해도 된다.

또, 저면(14a)을 펀치(15) 측으로 계단 모양으로 돌출시켜도 된다.

실시형태 5.

다음으로, 도 11은 본 발명의 실시형태 5에 의한 브레이크 라이닝(17)과 브레이크 디스크(4)를 나타내는 측면도, 도 12는 도 11의 브레이크 라이닝(17)이 브레이크 디스크(4)에 대해서 경사져서 접촉하는 모습을 나타내는 설명도이다.

실시형태 1에서는, 브레이크 디스크(4)가 정회전, 역회전하는 경우를 나타냈지만, 실시형태 5의 브레이크 디스크(4)는 도 11의 화살표 방향으로만 회전된다. 그리고, 실시형태 5의 브레이크 라이닝(17)의 경도는 브레이크 디스크(4)에 대한 상대적인 미끄러짐 방향의 일단부로부터 타단부를 향하여, 연속적으로 서서히 높아지고 있다. 다른 구성은 실시형태 1과 동일하다.

브레이크 디스크(4)가 한 방향으로밖에 회전하지 않는 전동기 등에 있어서, 도 12에 나타내는 바와 같이, 브레이크 라이닝(17)의 일단부가 브레이크 디스크(4)에 최초로 접촉하는 경우, 브레이크 라이닝(17)의 일단부의 경도를 낮게 해 둠으로써, 실시형태 1과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또, 실시형태 5의 브레이크 라이닝(17)을 제조할 때에는, 예를 들면 도 13에 나타내는 바와 같이, 펀치(15)의 가압면(15a)을 저면(14a)에 대해서 경사시키고, 가압면(15a)과 저면(14a)과의 사이의 간격이 브레이크 라이닝(17)의 일단부에 상당하는 측에서 작아지도록 하면 된다. 다른 제조방법은 실시형태 1과 동일하다.

이와 같이, 가압면(15a)에 경사를 마련하는 것만으로 되기 때문에, 브레이크 라이닝(17)을 염가로 제조할 수 있다.

또한, 실시형태 5와 같은 브레이크 라이닝(17)은, 예를 들면 실시형태 2에서 나타낸 바와 같은 드럼 브레이크 등, 다른 타입의 브레이크 장치에도 적용할 수 있다.

또, 가압면(15a)과 저면(14a)과의 사이의 간격이 브레이크 라이닝(17)의 길이방향의 일단부에 상당하는 부분으로부터 타단부에 상당하는 부분을 향하여 서서히 커지고 있으면, 가압면(15a) 및 저면(14a)의 양쪽을 경사(펀치(15)에 의한 가압방향에 직교하는 평면에 대해서 경사)시키거나, 저면(14a)만 경사시키거나 해도 된다. 또한, 가압면(15a) 및 저면(14a) 중 적어도 어느 한쪽을 만곡시키거나, 계단 모양으로 돌출시키거나 해도 된다.

실시형태 6.

다음으로, 도 14는 본 발명의 실시형태 6에 의한 브레이크 라이닝(18)을 나타내는 정면도이다. 도면에서, 브레이크 라이닝(18)의 경도는 브레이크 라이닝(18)의 길이방향(도면의 좌우방향) 및 폭방향(길이방향 및 두께방향에 직교하는 방향 : 도면의 상하방향)의 중앙부로부터 주연부를 향하여 연속적으로 서서히 낮아지고 있다. 바꾸어 말하면, 브레이크 라이닝(18)의 경도는 길이방향의 양단부로부터 중앙부를 향하여 서서히 높아지고 있음과 아울러, 폭방향의 양단부로부터 중앙부를 향하여 서서히 높아지고 있다. 다른 구성은 실시형태 1과 동일하다.

상기와 같은 브레이크 라이닝(18)은 펀치(15)의 가압면(15a) 및 다이(14) 내의 저면(14a) 중 적어도 어느 하나를 구면 모양으로 만곡시키고, 다이(14)에 투입한 혼합재를 가열, 가압하여, 성형 후에 소정의 두께로 연마함으로써 제조할 수 있다.

여기서, 예를 들면, 온도나 습도가 크게 변화하는 환경, 브레이크 디스크(4)(또는 브레이크 드럼(16c))가 더러워지기 쉬운 환경 또는 수분이 부착하기 쉬운 환경 등, 제동면에서의 마찰상태가 변화하기 쉬워지는 경우가 있다. 이와 같이 마찰상태가 변화하면, 도 15에 나타내는 슬라이딩 방향(길이방향)으로의 자세 변화뿐만이 아니라, 도 16에 나타내는 바와 같이, 폭방향으로도 자세가 변화하여 진동이 발생하는 경우가 있다.

이와 같은 경우, 브레이크 디스크(4)에 대해서 브레이크 라이닝(18)은 그 길이방향 및 폭방향의 단부의 국소영역에서 브레이크 디스크(4)와의 접촉을 반복하는 것이 예상된다.

이것에 대해서, 도 14에 나타낸 것 같은 브레이크 라이닝(18)을 이용함으로써, 브레이크 라이닝(18)의 자세가 변화해도 초기의 접촉시에는 반드시 경도가 작은 영역이 브레이크 디스크(4)와 접촉하므로, 충격을 완화시킬 수 있어, 진동음, 충격음 및 스퀴닝 등의 소음을 억제할 수 있다.

또, 진동을 저감함으로써, 제동력을 안정에 유지할 수 있으므로, 환경이 변화해도 안정된 품질의 브레이크 장치를 제공할 수 있다.

또한, 브레이크 디스크(4)에 수분이나 기름이 부착해도, 브레이크 라이닝(18)의 주연부, 즉 밀도가 작은 부분에서 흡수할 수 있다. 이 때, 경도가 높은 중심부에는 수분이나 기름 등이 흡수되기 어렵기 때문에, 브레이크 라이닝(18)과 브레이크 디스크(4)와의 사이의 마찰계수의 변화를 억제해서 안정된 제동력을 확보할 수 있다.

더욱이 또, 환경 변화에 의한 마찰계수의 변동을 작게 할 수 있으므로, 브레이크 장치를 소형, 경량화하는 것이 가능하게 된다.

또, 제조공정에 대해서는, 종래부터 특별히 변경하는 것이 없기 때문에, 설비 투자를 억제하고, 품질이 높은 브레이크 라이닝(18)을 염가로 얻을 수 있다.

또한, 실시형태 6과 같은 브레이크 라이닝(18)은, 예를 들면 실시형태 2에서 나타낸 바와 같은 드럼 브레이크 등, 다른 타입의 브레이크 장치에도 적용할 수 있다.

또, 실시형태 6과 같은 브레이크 라이닝(18)을 제조하는 경우, 펀치(15)의 가압면(15a) 및 다이(14) 내의 저면(14a) 중 적어도 어느 하나를 그 중앙이 가장 돌출하도록 계단 모양으로 돌출시켜도 된다.

실시형태 7.

다음으로, 도 17은 본 발명의 실시형태 7에 의한 브레이크 라이닝(19)과 브레이크 디스크(4)를 나타내는 측면도, 도 18은 도 17의 XVIII-XVIII선에 따른 단면도이다. 도면에서, 브레이크 라이닝(19)은 라이닝 본체(19a)와, 라이닝 본체(19a) 내에 마련되고, 라이닝 본체(19a)보다도 경도가 높은 복수(여기에서는 2개소)의 직선 모양의 고경도부(19b)로 구성되어 있다.

고경도부(19b)는 브레이크 디스크(4)에 대한 상대적인 미끄러짐 방향(브레이크 라이닝(19)의 길이방향)에 평행하게, 브레이크 라이닝(19)의 길이방향의 전체 길이에 걸쳐서 마련되어 있다. 또, 고경도부(19b)는 브레이크 라이닝(19)의 폭방향(도 17의 상하방향)으로 서로 간격을 두고 마련되어 있다.

상기와 같은 브레이크 라이닝(19)은, 도 19에 나타내는 바와 같이, 복수의 돌기부(15b)를 마련한 펀치(15)를 이용하여 다이(14) 내의 저면(14a)과 펀치(15)의 가압면(15a)과의 사이의 간격을 불연속적으로 작게 하여, 혼합재를 가열, 가압함으로써 제조할 수 있다. 성형 후, 성형체의 표면을 연마함으로써, 고경도부(19b)와 다른 부분을 동일면으로 노출시킨다.

이와 같은 브레이크 라이닝(19)에 의하면, 부분적으로 경도를 높인 고경도부(19b)가 형성되어 있으므로, 전체적으로의 내마모성을 향상할 수 있다. 즉, 통상, 브레이크 라이닝(19)에 의한 제동력은 면압이 높은 개소에서 확보되므로, 중앙부 부근의 경도를 높게 하여, 이 개소에서의 마모를 억제함으로써, 브레이크 라이닝(19) 전체의 마모를 저감하며, 또한 중앙부에서 제동력을 확보할 수 있다. 따라서, 접촉시의 충격음이나 스퀴닝 등의 소음, 진동이 작고, 또한 내마모성이 높은 브레이크 장치를 제공할 수 있다.

실시형태 8.

다음으로, 도 20은 본 발명의 실시형태 8에 의한 브레이크 라이닝(20)과 브레이크 디스크(4)를 나타내는 측면도이다. 실시형태 7에서는 브레이크 라이닝(19) 내의 경도의 변화는 높고 낮은 2단계이었지만, 예를 들면 분진(粉塵)이 많은 환경 등에서는 내마모성이 더욱 요구되는 경우가 있다. 이것에 대해서, 실시형태 8의 브레이크 라이닝(20)은 실시형태 1의 브레이크 라이닝(10)에 실시형태 7과 같은 고경도부(20b)를 마련한 것이다.

구체적으로는, 브레이크 라이닝(20)은 라이닝 본체(20a)와, 복수(여기에서는 2개소)의 고경도부(20b)로 구성되어 있다. 라이닝 본체(20a)의 경도는 브레이크 디스크(4)에 대한 상대적인 미끄러짐 방향(브레이크 라이닝(20)의 길이방향)의 양단부로부터 중심을 향하여, 연속적으로 서서히 높아지고 있다. 또, 고경도부(20b)의 경도는 라이닝 본체(20a)의 경도보다도 높게 되어 있다.

고경도부(20b)는 브레이크 디스크(4)에 대한 상대적인 미끄러짐 방향에 평행하게, 브레이크 라이닝(20)의 길이방향의 전체 길이에 걸쳐서 마련되어 있다. 또, 고경도부(20b)는 브레이크 라이닝(20)의 폭방향(도 20의 상하방향)으로 서로 간격을 두고 마련되어 있다.

상기와 같은 브레이크 라이닝(20)은, 도 21에 나타내는 바와 같이, 원호 모양으로 만곡된 가압면(15a)에 복수의 돌기부(15b)가 마련된 펀치(15)를 이용함으로써 제조할 수 있다.

이와 같은 브레이크 라이닝(20)에 의하면, 분진이 많은 환경에서도, 충격음이나 스퀴닝 등의 소음, 진동을 억제할 수 있어, 고품질, 장수명의 브레이크 장치를 제공할 수 있다.

또한, 도 19, 도 21에 나타낸 제조방법에서는, 펀치(15)에 돌기부(15b)를 마련했지만, 다이(14) 내의 저면(14a)에 돌기부를 마련하고, 성형 후, 성형체의 이면을 연마해도 된다.

또, 펀치(15) 및 다이(14)의 양쪽에 돌기부를 마련하고, 성형 후, 성형체의 양면을 연마해도 된다.

또한, 실시형태 7, 8에서는, 브레이크 라이닝(19, 20)의 폭방향의 2개소에 고경도부(19b, 20b)를 마련했지만, 3개소 이상으로 마련해도 된다.

더욱이 또, 실시형태 7, 8에서는, 슬라이딩 방향에 평행한 고경도부(19b, 20b)를 마련했지만, 폭방향에 평행이라도 된다. 또, 슬라이딩 방향에 평행한 고경도부(19b, 20b)와 폭방향에 평행한 고경도부를 조합하여 마련해도 된다.

실시형태 9.

다음으로, 도 22는 본 발명의 실시형태 9에 의한 브레이크 라이닝(21)과 브레이크 디스크(4)를 나타내는 측면도이다. 도면에서, 브레이크 라이닝(21)은 라이닝 본체(21a)와, 라이닝 본체(21a)보다도 경도가 높은 복수(여기에서는 2개소)의 직선 모양의 고경도부(21b)로 구성되어 있다.

실시형태 7의 고경도부(19b)는 브레이크 라이닝(19)의 길이방향의 전체 길이에 걸쳐서 마련되어 있었지만, 실시형태 9의 고경도부(21b)는 브레이크 라이닝(21)의 길이방향의 양단부에는 마련되지 않고, 길이방향의 일부분, 여기에서는 중앙부 부근에만 마련되어 있다. 다른 구성 및 제조방법은 실시형태 7과 동일하다.

이와 같은 브레이크 라이닝(21)에 의하면, 내마모성을 향상시킬 수 있어, 환경 변화에 대해서도 안정한 제동력을 확보할 수 있는 브레이크 장치를 제공할 수 있다. 또, 환경 변화에 의한 마찰계수의 변동을 작게 할 수 있으므로, 브레이크 장치를 소형, 경량화할 수 있다.

실시형태 10.

다음으로, 도 23은 본 발명의 실시형태 10에 의한 브레이크 라이닝(22)과 브레이크 디스크(4)를 나타내는 측면도이다. 도면에서, 브레이크 라이닝(22)은 라이닝 본체(22a)와, 라이닝 본체(22a)보다도 경도가 높은 복수(여기에서는 2개소)의 직선 모양의 고경도부(22b)로 구성되어 있다.

실시형태 8의 고경도부(20b)는 브레이크 라이닝(20)의 길이방향의 전체 길이에 걸쳐서 마련되어 있었지만, 실시형태 10의 고경도부(22b)는 브레이크 라이닝(22)의 길이방향의 양단부에는 마련되지 않고, 길이방향의 일부분, 여기에서는 중앙부 부근에만 마련되어 있다. 다른 구성 및 제조방법은 실시형태 8과 동일하다.

이와 같은 브레이크 라이닝(22)에 의하면, 내마모성을 향상시킬 수 있어, 환경 변화에 대해서도 안정한 제동력을 확보할 수 있는 브레이크 장치를 제공할 수 있다. 또, 환경 변화에 의한 마찰계수의 변동을 작게 할 수 있으므로, 브레이크 장치를 소형, 경량화할 수 있다.

실시형태 11.

다음으로, 도 24는 본 발명의 실시형태 11에 의한 브레이크 라이닝(23)과 브레이크 디스크(4)를 나타내는 측면도이다. 도면에서, 브레이크 라이닝(23)은 라이닝 본체(23a)와, 라이닝 본체(23a)보다도 경도가 높은 복수(여기에서는 2개소)의 직선 모양의 고경도부(23b)로 구성되어 있다.

라이닝 본체(23a)의 경도는, 실시형태 6에서 나타낸 바와 같이, 브레이크 라이닝(23)의 길이방향 및 폭방향의 중앙부로부터 주연부를 향하여 연속적으로 서서히 낮아지고 있다. 또, 고경도부(23b)는 브레이크 라이닝(23)의 길이방향의 양단부에는 마련되지 않고, 길이방향의 일부분, 여기에서는 중앙부 부근에만 마련되어 있다.

이와 같은 브레이크 라이닝(23)에 의하면, 내마모성을 향상시킬 수 있어, 환경 변화에 대해서도 안정한 제동력을 확보할 수 있는 브레이크 장치를 제공할 수 있다. 또, 환경 변화에 의한 마찰계수의 변동을 작게 할 수 있으므로, 브레이크 장치를 소형, 경량화할 수 있다.

또한, 실시형태 7 ~ 11에 나타낸 것 같은 고경도부를 실시형태 5에 나타낸 브레이크 라이닝(17)과 조합해도 된다.

실시형태 12.

다음으로, 도 25는 본 발명의 실시형태 12에 의한 브레이크 라이닝(24)과 브레이크 디스크(4)를 나타내는 측면도이다. 상기의 실시형태 7 ~ 11에서는, 브레이크 라이닝(19 ~ 23)은 각각 동종의 재료만으로 구성되어 있지만, 복수의 재료를 조합해도 경도 분포를 가지는 브레이크 라이닝을 얻을 수 있다.

실시형태 12의 브레이크 라이닝(24)은 고마찰재료가 혼입되어 브레이크 디스크(4)에 대한 마찰계수가 높여진 라이닝 본체로서의 고마찰부(24a)와, 고마찰부(24a)보다도 경도가 높은 재료로 이루어지는 고경도부(24b)를 조합하여 구성되어 있다. 고마찰부(24a)에 혼입되는 고마찰재료로서는, 예를 들면, 고무, 우레탄 또는 코르크 등을 이용할 수 있다.

브레이크 라이닝(24)의 브레이크 디스크(4)에 접하는 면의 중앙부 부근에는 고경도부(24b)가 2개의 평행한 직선 모양으로 노출되어 있다. 이들 고경도부(24b)의 노출 부분은 실시형태 9 ~ 11의 고경도부(21b, 22b, 23b)와 동일한 형상이다.

고마찰부(24a)는 마찰계수가 높은 수지 등에 의해 구성되어 있기 때문에, 충분한 제동 능력을 확보할 수 있지만, 마모하기 쉽다. 이 때문에, 브레이크 디스크(4)와의 접촉면압이 높은 중앙부 부근에 고경도부(24b)를 마련함으로써, 브레이크 라이닝(24)의 마모를 억제하고, 또한 제동력을 확보할 수 있다. 따라서, 마찰계수가 높아도 내마모성이 좋고, 장수명의 브레이크 장치를 얻을 수 있다.

다음으로, 브레이크 라이닝(24)의 제조방법에 대해서 설명한다. 도 26의 (a) ~ (d)는 도 25의 브레이크 라이닝(24)의 제조방법을 공정순서로 모식적으로 나타내는 단면도이다. 우선, 도 26의 (a)에 나타내는 바와 같이, 고경도부(24b)의 재료를 다이(14) 내에 넣고, 가압면(25a)에 복수의 오목부(25b)가 형성된 제1 펀치(25)에 의해 가열, 가압한다. 이것에 의해, 도 26의 (b)에 나타내는 바와 같이, 다이(14) 내의 저부에 고경도부(24b)가 성형된다.

이 후, 도 26의 (c)에 나타내는 바와 같이, 고경도부(24b)의 성형체의 위로부터 다이(14) 내에 고마찰부(24a)의 재료를 투입하고, 평탄한 가압면(26a)을 가지는 제2 펀치(26)에 의해 가열, 가압한다. 이것에 의해, 도 26의 (d)에 나타내는 바와 같이, 고마찰부(24a) 및 고경도부(24b)를 조합한 성형체가 얻어진다. 마지막으로, 브레이크 라이닝(24)을 다이(14)로부터 취출하여, 소성 후, 연마하여 고경도부(24b)를 표면으로 노출시킨다.

이와 같은 제조방법에 의하면, 종래의 설비를 이용하여 브레이크 라이닝(24)을 제조할 수 있으므로, 염가로 고품질의 브레이크 장치를 얻을 수 있다.

또, 통상, 브레이크 장치의 중량 및 치수는 브레이크 디스크(4)에 대한 브레이크 라이닝(24)의 마찰계수가 작으면 커지지만, 고마찰부(24a)를 마련함으로써, 마찰계수를 크게 할 수 있으므로, 브레이크 설계의 여유도를 크게 하고, 소형 경량화를 도모할 수 있다.

또한, 고경도부(24b)의 노출 부분의 형상, 수, 방향 등은 실시형태 7 ~ 11과 마찬가지로 적절히 변경 가능하다.

또, 실시형태 1 ~ 12의 브레이크 라이닝의 형상은 직사각형애 한정되는 것은 아니다.

Claims

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피제동 회전체로 밀어 붙여져 상기 피제동 회전체의 회전을 제동하는 브레이크 라이닝으로서,
라이닝 본체와, 상기 라이닝 본체 내의 중앙부 부근에 폭 방향으로 서로 간격을 두고 평행하게 복수 마련되며, 상기 라이닝 본체보다도 경도가 높은 직선 모양의 고경도부를 가지며,
상기 라이닝 본체의 경도는, 상기 피제동 회전체에 대한 상대적인 슬라이딩 방향(상기 라이닝 본체의 길이 방향)의 양단부로부터 중앙부를 향하여 서서히 높아지고 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
청구항 4에 있어서,
상기 고경도부는 슬라이딩 방향의 전체 길이를 걸쳐서 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
청구항 4에 있어서,
상기 고경도부는 슬라이딩 방향의 일부분에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
청구항 4에 있어서,
상기 라이닝 본체의 경도는, 상기 라이닝 본체의 폭 방향의 양단부로부터 중앙부를 향하여 서서히 높아지고 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
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기재와 복수의 조합재료를 혼합하여 혼합재로 하는 공정,
상기 혼합재를 다이에 투입하고, 펀치에 의해 가열, 가압하여 성형하는 공정 및
성형된 성형체를 연마하는 공정을 포함하는 브레이크 라이닝의 제조방법으로서,
상기 다이 내의 저면과 상기 펀치의 가압면과의 사이의 간격이 서서히 변화하고 있는 영역과 불연속적으로 변화하고 있는 영역을 가지는 상기 다이와 상기 펀치와의 조합을 이용하며,
상기 다이 내의 저면과 상기 펀치의 가압면과의 사이의 간격이 서서히 변화하고 있는 영역은, 상기 브레이크 라이닝에서, 피제동 회전체에 대한 상대적인 슬라이딩 방향(상기 브레이크 라이닝의 길이 방향)의 양단부로부터 중앙부를 향하여 경도가 서서히 높아지고,
상기 다이 내의 저면과 상기 펀치의 가압면과의 사이의 간격이 불연속적으로 변화하고 있는 영역은, 상기 브레이크 라이닝에서, 중앙부 부근에 폭방향으로 서로 간격을 두고 평행하게 복수 마련되며, 상기 중앙부 부근의 주변부 보다도 경도가 높아지고 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝의 제조방법.
고마찰재료가 혼입된 고마찰부와, 상기 고마찰부보다도 경도가 높은 고경도부를 조합하여 구성된 브레이크 라이닝의 제조방법으로서,
상기 고경도부의 재료를 다이에 투입하고, 가압면에 오목부가 형성된 제1 펀치에 의해 가열, 가압하여 성형하는 공정,
상기 고경도부의 성형체의 위로부터 상기 다이 내로 상기 고마찰부의 재료를 투입하고, 제2 펀치에 의해 가열 가압하여 성형하는 공정 및
상기 고경도부와 상기 고마찰부가 조합된 성형체를 연마하여 상기 고경도부를 표면으로 노출시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝의 제조방법.