KR101881180B1 - 디스크 브레이크용 브레이크 라이닝 - Google Patents

Abstract

본 발명은 22.5" 사이즈의 휠에 설치될 수 있는 디스크 브레이크용 브레이크 라이닝에 관한 것으로서, 마찰 라이닝을 지지하고, 내경(Ri)이 양 측면 상의 곧은 지지면(5)을 병합하며, 마찰 라이닝으로부터 멀어지는 방향을 향하는 라이닝 지지판 후면 상에 서로 이격되어 배치된 2개의 몰딩된 압력 부품(3)을 갖는 링 세그먼트형 라이닝 지지판(2)을 포함하는 디스크 브레이크용 브레이크 라이닝에 관한 것이다. 브레이크 라이닝은 라이닝 지지판(2)의 길이가 245 내지 250mm, 내경(Ri)이 115 내지 135mm, 그리고 외경(Ra)이 205 내지 220mm로 디자인된다.

Description

디스크 브레이크용 브레이크 라이닝{BRAKE LINING FOR A DISK BRAKE}

본 발명은 청구항 1 및 청구항 2의 전제부에 따른 디스크 브레이크용 브레이크 라이닝에 관한 것이다.

브레이크 라이닝이 설치된 디스크 브레이크는 주로 상용 자동차에 사용되고, 장거리 작동 중의 브레이크 마모는, 평균 브레이크 압력보다는 낮지만 비교적 높은 주행 속도에서 수행되는 빈번한 브레이크 조작에 의해 대체로 결정된다. 드물게 발생하는 큰 제동력의 비상 제동은 브레이크의 전체적인 마모에 아주 경미한 영향을 미칠 뿐이다.

브레이크 라이닝에 작용하는 힘은 라이닝 지지판 상에 몰딩된 압력 부품을 지지하는 일반적인 타입의 압력 피스톤을 통해 수행된다.

이 경우에, 압력 부품의 위치 또는 압력 피스톤의 위치는 설비와 관련된 주변 환경 및 설치 조건에 의해 미리 결정된다.

힘이 작용하는 구역을 최적으로 배치하지 않은 결과로, 라이닝 마찰 면에 바람직하지 않은 압력 분포가 발생하고, 이러한 바람직하지 않은 압력 분포는 추가적인 압력판 또는 특히 두꺼운 라이닝 지지판에 의해서 충분히 보상될 수 없다. 특히 이것의 부정적인 결과는, 한편으로는 무게 최적화에 대한 지속적인 요구에 역행하는 상대적으로 큰 무게이며, 다른 한편으로는 브레이크 라이닝 및 브레이크 디스크의 고르지 않은 마모이다. 자연히 그 결과로서 브레이크의 수명은 단축되고, 운용 비용이 증가한다.

따라서, 본 발명은 일반적인 타입의 브레이크 라이닝을 더 개선하여 브레이크 라이닝의 수명을 증가시키려는 목적에 기초한다.

이 목적은 청구항 1의 특징을 가진 브레이크 라이닝에 의해 달성된다.

압력 부품의 배치 및 라이닝 지지판의 길이와 반경 크기의 배치, 이 둘의 제원의 결과로서, 균등한 마모 조건이 전체 마찰 라이닝 표면에 걸쳐 형성되고, 라이닝 지지판의 무게 최소화도 가장 가능성 있는 압력 분포와 동시에 달성된다.

본 발명에 따른 제원을 결정하는 데에, 링 세그먼트형 라이닝 지지판의 둘레의 크기에 대해 횡방향으로 거울 대칭적으로 형성된 2개의 브레이크 라이닝의 반쪽들이 개별적으로 고려된다.

이 경우에, 다른 고려사항으로서 압력 부품의 고정을 위한 기준점을 나타내는 면심이 각각 결정된다. 라이닝 지지판의 이상적인 강성을 갖는 면심에 직접적으로 힘이 작용하는 것은 마찰면에 균일한 압력 분포를 형성한다.

그러나, 라이닝 마모는 변환된 제동 에너지에 의해 제1 근사에서 미리 결정된다. 만약 이 관점으로부터 마찰 표면의 상이한 영역을 고찰한다면, 라이닝 마찰 표면에서 동일한 표면 압력을 갖고 동작 속도가 더 높은 반경 방향 바깥 표면 영역은 마찰 표면의 반경 방향 안쪽 영역보다 더 높은 에너지 밀도를 갖는 것을 알 수 있다.

이러한 인지로부터, 균일한 마모 거동을 달성하기 위해서 표면 압력이 전체 라이닝 마찰 표면에 걸쳐 일정하면 안되지만, 에너지 밀도, 즉 표면 압력(p)·마찰 계수(μ)·동작 속도(v)의 곱인 특정한 제동 동력(N_spez)은 일정해야 하고, 그 목적은 제동 동력을 일정하게 하기 위한 것이라는 사실이 유도된다.

이러한 관계는 경험 변화가 압력, 동작 속도 및 온도에 영향을 받는 것과 같이, 라이닝 마찰 계수라는 것에 영향을 받는다. 전체적인 마모는 결정적으로 적응가능한 제동에 의해 결정되기 때문에, 압력 및 온도에 의해 유발되는 변화가 아직 작은 동안에, 이러한 영향을 미치는 변수의 추가적인 고려는 생략될 수 있다.

그러나, 상이한 동작 속도의 영향은 명백하게 나타난다. 약 1.5 bar의 제동 압력을 갖는 통상적으로 적응가능한 제동의 상대적으로 작은 제동력의 경우에, 150내지 200 N/㎠의 압력이 마찰 표면에 걸쳐 얻어진다. 이러한 조건 하에서 그리고 외부 마찰 링 직경 상의 동작 속도와 내부 마찰 링 직경의 상의 동작 속도 비가 1.6, 마찰 계수의 비가 약 0.8인, 즉 균일한 압력 분포일 때, 마찰 스트립의 외부 직경 상에 발생한 마찰 동력은 내부 마찰 링 직경 상에서보다 1.6·0.8 = 1.28 높다. 그러므로, 1.28의 비율은 다양한 압력 분포에 의해 보상된다.

이것은 압력 피스톤의 힘 작용 위치, 즉 압력 부품의 힘 작용 위치에 의해 일어나고, 균일한 압력 분포를 위해 설정된 위치에 관련하여, 라이닝 반쪽들의 면심의 연결 선 상에서, 축선 중심을 향해 반경 방향으로, 대응하게 결정되는 양만큼 변위한다. 이 양의 값은 브레이크 디스크 및 라이닝의 크기에 의존하고, 라이닝의 형태에도 의존하며, 22.5" 림 크기를 위한 브레이크에 대해 1mm 내지 6mm이다. 현장 시험에서 약 3mm의 값이 특히 적합한 것으로 증명되었다.

압력 분포 및 그로 인한 마찰 표면에 걸친 에너지 밀도에 영향을 미치는 다른 인자는, 균일한 표면 압력으로 압력 피스톤에 의해 작용되는 힘을 분산시키기 위한 라이닝 지지판의 탄성률이다.

라이닝 지지판이 힘 작용 지역으로부터 떨어진 영역의 라이닝의 표면 압력 하에 휘어지기 때문에, 곡률이 생기고 상기 곡률은 라이닝 중심 및 브레이크 라이닝의 접선 방향 단부 상에서 최대치가 될 것으로 추정된다. 라이닝 지지판의 더 급격하게 휘어진 영역 아래에서, 필연적으로 마찰 라이닝으로 인해 부분적으로 완화된 압력 하에서 압축되는 더 낮은 표면 압력이 제공된다.

이 곡률은 지금까지 상응하는 안정적인 크기 및 그로 인한 상응하는 만큼 큰 크기의 라이닝 지지판 또는 추가적인 압력판에 의해 최소화되어 왔다.

낮은 중량에도 가능한 최소한으로 지지판이 변형되는 것을 달성하기 위한 하나의 가능성은, 접선 방향으로 압력 부품을 최적으로 위치 설정하는 것에 있다. 힘 작용 위치가 "N_spez(제동 동력) = 표면 압력(p)·마찰 계수(μ)·동작 속도(v) = 일정하게 고정된 힘 작용 위치"라는 조건에 따른 연결 선상에서 선택된다면 최소의 변형이 분명히 달성되어, 라이닝 중심에서 및 라이닝의 접선 방향 단부에서의 변형은 같은 값이 된다. 22.5" 휠 용 디스크 브레이크에 수행된 시험은 3mm 내지 15mm만큼 접선 방향 바깥쪽으로 변위된 라이닝 반쪽의 면심에 힘 작용 위치의 배치가 가장 가능성 있는 압력 분포를 제공하는 것을 보여주었다.

라이닝 지지판 상에 몰딩되는 압력 부품은 디스크형 또는 링형 디자인의 압력 부품이고, 브레이크 라이닝으로부터 브레이크 적용 장치의 구성품으로 열을 전도한다. 상응하는 구성 요소들이 일으키는 불필요한 하중의 결과 때문에, 각각의 압력 피스톤과 압축 부품의 지지면 사이의 접촉면은, 최대 제동이 일어날 때 브레이크 라이닝 상의 최대 온도에서 압력 피스톤 및/또는 지지면 상에 가소성 변형이 일어나지 않도록 충분히 크게 선택된다. 라이닝 지지판의 재료에 따라, 압력 부품당 지지면은 15㎠ 내지 35㎠가 적당하다는 것이 증명되었다. 라이닝 지지판을 주조하는 경우, 지지면은 주조 재료의 압력에 대한 높은 저항 때문에 특정한 값보다 낮은 범위에 놓일 수 있다.

22.5" 휠 용 디스크 브레이크의 경우에, 지지면의 직경은 55mm이고, 지지 영역의 전체적인 두께는 14mm이며, 라이닝 지지판의 두께는 둘레에 인접한 영역에서 9mm이다.

상기 작동 파라미터를 설정하는데, 적용할 수 있는 제동 조건은 기본에서, 즉 1.0 bar 내지 2.0 bar의 브레이크 압력, 60km/h 내지 90km/h의 속도 및 100℃ 내지 200℃의 제동 온도에서이다.

본 발명의 이로운 개선점은 종속항에서 그 특징을 설명한다.

본 발명에 따른 브레이크 라이닝은 아래에 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 브레이크 라이닝의 후면도이다.

전체를 도면 부호 1로 나타내어 도면에 도시한 브레이크 라이닝은 라이닝 지지판(2)을 구비하고, 라이닝 지지판(2)은 작동 중인 각 경우의 디스크 브레이크의 브레이크 적용 장치의 압력 피스톤을 지지하는 압력 부품이 몰딩되어 있다.

압력 부품(3)의 지지면의 크기는, 상기 브레이크의 브레이크 적용 장치로 유입되는 열을 감소시켜, 가열된 브레이크, 즉 라이닝 지지판(2)의 온도가 450℃를 초과하는 최대 제동의 상황에서 가소성 변형이 압력 피스톤 및/또는 라이닝 지지판(2) 상에서 일어나지 않도록 선택된다. 재료의 선택에 따라 지지면은 20㎠ 내지 35㎠이고, 원형 지지면의 직경은 50mm 내지 70mm, 바람직하게는 60mm 내지 65mm이다.

지지면들의 중심점들 간의 거리는 125mm 내지 135mm이고, 바람직하게는 131mm 이다.

링 세그먼트형 라이닝 지지판(2)은 압력 부품(3)의 반대 측에 마찰 라이닝을 구비하고(도시되지 않음), 외부 에지에 돌기(7)가 마련되며, 라이닝 고정용 스프링(6)의 가이드를 위해 중심 축선(MA)에 대해 거울 대칭으로 형성되고, 여기서, 외부 에지의 반경은 Ra, 내부 에지의 반경은 Ri로 나타낸다.

내부 에지는 예컨대, 바깥쪽을 향하는 양 측이 지지면(5)과 합쳐지고, 상기 지지면에 의해 브레이크 라이닝(1)이 자동차 측 브레이크 캐리어 상에서 지지된다.

각각의 지지면(5)으로부터 두 압력 부품(3)의 중심점들 까지의 거리는 48mm 내지 58mm이고, 바람직하게는 53mm 내지 56mm이다. 지지면(5)들로부터 반경 중심점(M)까지의 거리는 107mm이다.

둘레 영역에서 압력 부품(3)의 두께는 라이닝 지지판(2)의 두께에 비하여 1.3 내지 1.8배 두껍고, 바람직하게는 1.5 내지 1.6배 두껍다.

압력 부품들(3)과 각각의 결부된 브레이크 피스톤의 접촉 영역으로부터 보다양호한 열 소산을 위해, 횡 방향으로 연장하는 그루브들(4)이 제공된다.

언급한 바와 같이, 힘 작용 위치를 고정함으로써, 압력 부품(3)의 중심에 의해 형성되는 동일한 특정 제동 동력(N_spez = p·μ·v = 상수)은 전체 마찰 라이닝 표면에 걸쳐 달성될 것이다. 이를 위하여, 마찰 라이닝 표면의 반측면(half-side) 면심(S1)이 정의된다.

브레이크 라이닝의 내부 에지 및 외부 에지 상의 상이한 동작 속도로 인해, 더 높은 표면 압력에 의한 힘 적용 지점의 영역에서의 낮은 동작 속도를 보상하기 위해, 각각의 반측면 면심과 관련되는 힘 적용 지점{압력 부품(3)의 중심에 의해 정의됨)의 변위가 요구된다. 변위의 양은 0 내지 6mm, 바람직하게는 3mm이다.

브레이크 라이닝(1)의 도면 아래의 표에서, 22.5" 휠 및 19.5" 휠 용 브레이크 라이닝(1) 각각의 치수가 나열되고, 여기서 L은 브레이크 라이닝의 길이, 즉 라이닝 지지판(2)의 길이를 나타내고, Ra는 라이닝 지지판(2)의 외경, Ri는 라이닝 지지판(2)의 내경을 나타내며, D는 압력 부품의 지지면의 직경을 나타낸다.

Claims (10)

19.5" 사이즈의 휠에 설치될 수 있는 디스크 브레이크용 브레이크 라이닝으로서,
상기 브레이크 라이닝은 마찰 라이닝을 구비하는 링 세그먼트형 라이닝 지지판(2)을 구비하고, 상기 라이닝 지지판의 내경(Ri)은 양 측이 직선형 지지면들(5)에 합쳐지며, 상기 라이닝 지지판은 마찰 라이닝과는 반대쪽의 후면 상에, 서로 이격되어 배치되는 2개의 몰딩된 압력 부품들(3)을 갖고, 라이닝 지지판(2)의 길이(L)는 205 내지 220mm이고, 내경(Ri)은 100 내지 125mm이며, 외경(Ra)은 185 내지 200mm이고,
압력 부품들(3)의 서로에 대한 중심 간 거리는 반경 방향 중심 축선(MA)에 대해 거울 대칭인 브레이크 라이닝(1)의 라이닝 반쪽의 면심들 간의 거리보다 3 내지 15mm 큰 브레이크 라이닝.

22.5" 사이즈의 휠에 설치될 수 있는 디스크 브레이크용 브레이크 라이닝으로서,
상기 브레이크 라이닝은 마찰 라이닝을 구비하는 링 세그먼트형 라이닝 지지판(2)을 구비하고, 상기 라이닝 지지판의 내경(Ri)은 양 측이 직선형 지지면들(5)에 합쳐지며, 상기 라이닝 지지판은 마찰 라이닝과는 반대쪽의 후면 상에, 서로 이격되어 배치되는 2개의 몰딩된 압력 부품들(3)을 갖고, 라이닝 지지판(2)의 길이(L)는 245 내지 250mm이고, 내경(Ri)은 115 내지 135mm이며, 외경(Ra)은 205 내지 220mm이고,
압력 부품들(3)의 서로에 대한 중심 간 거리는 반경 방향 중심 축선(MA)에 대해 거울 대칭인 브레이크 라이닝(1)의 라이닝 반쪽의 면심들 간의 거리보다 3 내지 15mm 큰 브레이크 라이닝.

청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 압력 부품들(3)의 지지 직경이 50 내지 70mm인 브레이크 라이닝.

청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 압력 부품들(3)의 지지면은 각각 15 내지 35㎠인 브레이크 라이닝.

청구항 2에 있어서, 압력 부품들(3)의 영역에서 라이닝 지지판(2)의 전체적인 두께는 14mm이고, 압력 부품들(3)의 바깥쪽에서 라이닝 지지판(2)의 두께는 9mm인 브레이크 라이닝.

삭제

청구항 1, 청구항 2 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 압력 부품들(3)의 중심은 상기 면심보다 반경 방향으로 0 내지 6mm 더 안쪽에 놓이는 것인 브레이크 라이닝.

청구항 1, 청구항 2 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 압력 부품들(3)의 중심 간 거리는 125 내지 135mm인 브레이크 라이닝.

청구항 1, 청구항 2 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 지지면(5)과 압력 부품들(3)의 중심 간의 거리는 각각 48 내지 58mm인 브레이크 라이닝.

청구항 1, 청구항 2 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 압력 부품들(3)의 두께는 라이닝 지지판(2)의 두께보다 1.3 내지 1.8배 두꺼운 것인 브레이크 라이닝.

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