KR20030047779A

KR20030047779A - 제동 장치의 브레이크 라이닝

Info

Publication number: KR20030047779A
Application number: KR1020020077130A
Authority: KR
Inventors: 야마구찌마사또; 다까이유끼오; 스즈끼히데또시; 무라까미히데또; 미베다까히로; 이또다께시
Original assignee: 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2003-06-18
Also published as: EP1318320A3; JP3744416B2; EP1318320B1; US6672433B2; JP2003172385A; EP1318320A2; KR100484470B1; DE60227336D1; US20030106749A1; CN1226539C; CN1424211A

Abstract

차량 제동 장치의 브레이크 라이닝은 활주 속도가 제동 작동 중에 소정의 속도보다 크거나 또는 동일할 때 마찰 재료의 마찰 계수는 브레이크 라이닝과 회전 부재 사이의 활주 속도의 증가에 따라 감소하고 활주 속도가 소정의 속도보다 작을 때 사실상 일정한 특성을 갖는 마찰 재료에 의해 형성된다.

Description

제동 장치의 브레이크 라이닝 {BRAKE LINING OF BRAKE DEVICE}

본 발명은 디스크 브레이크 및 드럼 브레이크와 같은 차량 제동 장치용 브레이크 라이닝에 관한 것이다.

다양한 특성을 수행하는 다양한 브레이크 라이닝이 제안되었고 실제로 사용되고 있다. 하나의 전형적인 브레이크 라이닝은 브레이크 라이닝과 제동 장치의 회전 부재 사이의 활주 속도가 증가할 때 마찰 계수가 감소하는 특성을 수행하는 마찰 재료를 사용한다. 다른 타입의 브레이크 라이닝은 활주 속도가 활주 속도의 저속 범위 내에서 증가할 때 마찰 계수가 증가하고 그 마찰 계수가 활주 속도의 고속 범위에서 항상 일정한 마찰 재료를 사용한다.

그러나, 전술한(전형적인) 브레이크 라이닝은 차량이 정지하기 바로 전 제동 장치의 소음과 진동을 억제시키는 것이 아직 필요하며, 후술한(다른 타입의) 브레이크 라이닝은 제동 작동 중에 승차감을 향상시키는 것이 아직 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 제동 작동 중 절적한 승차감을 느끼고 제동 작동 중에 제동 장치의 진동 및 소음의 발생을 방지할 수 있는 향상된 브레이크 라이닝을 제공하는 것이다.

본 발명의 태양은 브레이크 라이닝을 회전 부재와 마찰 접촉하도록 강압함으로써 제동 작동을 수행하는 차량 제동 장치의 브레이크 라이닝이고 이것은 활주 속도가 제동 작동 중에 소정의 속도보다 크거나 또는 동일할 때 브레이크 라이닝과 회전 부재 사이의 활주 속도의 증가에 따라 마찰 재료의 마찰 계수는 감소하는 특성을 갖는 마찰 재료를 포함하고, 그 마찰 계수는 활주 속도가 소정의 속도보다 작을 때 사실상 일정하다.

본 발명의 다른 목적 및 특성은 첨부 도면을 참조하여 다음의 설명으로부터 이해될 것이다.

도1은 본 발명에 따라 제동 장치의 브레이크 라이닝에 사용되는 마찰 재료의 마찰 계수와 활주 속도 사이의 관계를 도시하는 도표.

도2는 도1의 마찰 부재를 사용한 제동 장치를 사용하여 브레이크 페달 상으로 일정한 압축력으로 제동이 실행되는 경우에 경과된 시간에 따라 마찰 부재의 마찰 계수의 변화를 도시한 도표.

도3은 제동 작동 중에 경과된 시간에 따라 차량 속도 및 활주 속도의 변화를 도시한 도표.

도4는 도2의 특성 곡선에 더하여 경과된 시간, 온도의 변화 및 온도의 변화에 따른 마찰 계수의 변화에 따른 제동 에너지의 변화를 도시한 도표.

도5a 내지 도5c는 브레이크 라이닝으로 사용되는 마찰 재료의 마찰 계수의 계획된 특성을 달성하기 위해 두 개의 마찰 재료의 결합을 설명하는 도표.

도6a 내지 도6d는 디스크 브레이크의 브레이크 패드로서 사용되는 두 개의 마찰 재료의 다양한 배열을 도시한 도면.

도7은 도6c의 배열이 형성되는 경우에 디스크 브레이크 내의 디스크 로터와 한 쌍의 브레이크 패드의 위치적 관계를 도시한 전개도.

도8a 및 도8b는 도6a 내지 6d에서 배열의 장점을 설명하는 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 20, 30, 40 : 브레이크 패드

11, 21, 31, 32, 41, 42 : 제1 마찰 부재

12, 22, 33, 34, 43, 44 : 제2 마찰 부재

13 : 간극

50 : 디스크 로터

도면에 대해, 본 발명에 따른 브레이크 라이닝의 양호한 실시예가 설명된다.

도1은 본 발명에 따른 차량 제동 장치의 브레이크 라이닝으로 사용되는 마찰 재료의 마찰 계수와 활주 속도 사이의 관계를 도시한다. 여기서, 활주 속도(V)는 회전 부재가 브레이크 라이닝과 마찰 접촉되도록 강압되면서 브레이크 라이닝(마찰 요소) 상에 활주하는 경우의 회전 부재[디스크 로터(rotor) 또는 브레이크 드럼]의 속도이다.

도1에 도시된 바와 같이, 브레이크 라이닝으로 사용되는 마찰 재료는 활주속도(V)가 0에서 소정의 수치(Vc)의 범위 내에 있을 때 마찰 계수(μ)가 대략 동일한 수치에서 유지되고 활주 속도(V)가 소정의 수치(Vc)보다 클 때 활주 속도(V)의 증가에 따라 마찰 계수(μ)가 감소하는 특성을 갖는다. 여기서, 소정의 수치(Vc)는 제동 장치가 자가-여기된 진동을 발생하는 속도이다. 브레이크 라이닝과 같은 상술된 특성을 수행하는 마찰 재료를 사용함으로써, 제동 작동이 실행될 때 감속은 브레이크 페달 상의 압축력이 일정한 조건하에 증가된다. 따라서, 차량이 정지되기 바로 전의 순간에, 즉, 활주 속도(V)가 소정의 수치(Vc)를 가질 때 감속은 브레이크 페달의 압축 정도를 증가시키지 않고 증가된다. 이것은 운전자에게 안전한 브레이크 작동감을 실현시킨다. 동시에, 차량이 정지되기 바로 전의 순간에 마찰 계수가 대략 동일한 수치를 갖기 때문에 자가-여기된 진동의 발생 및 이러한 진동으로 인한 소음의 발생을 억제하는 것이 가능하다.

도2는 제동 장치가 브레이크 라이닝 안으로 도1의 마찰 재료를 사용할 때 브레이크 페달에 일정한 제동 압축력을 인가함으로써 제동이 실행되는 경우 경과된 시간에 따라 브레이크 라이닝의 마찰 재료의 마찰 계수의 변화에 대한 대표도를 도시한다.

도2에 명확하게 도시된 바와 같이, 마찰 계수(μ)는 운전자가 브레이크 페달을 압축한 직후 갑자기 상승하고, 다음에 마찰 계수(μ)는 경과된 시간이 시간(Tc)이 될 때까지 경과 시간에 따라 완만히 상승한다. 그 후, 마찰 계수(μ)는 대략 동일한 수치를 유지한다. 여기서, 시간(Tc)은 활주 속도(V)가 소정의 수치(Vc)를 가질 때의 시간이다.

도3은 도2의 조건 하에 경과된 시간에 따라 차량 속도(Vs) 및 활주 속도(V)의 변화를 도시하는 표이다. 도3으로부터 명확한 바와 같이, 운전가가 브레이크 페달을 압축하는 순간부터 차량 속도(Vs)는 도3에 도시된 곡선에서 경과된 시간에 따라 감소된다. 반면에, 활주 속도(V)는 진폭(ΔV)으로 진동하면서 감소한다. 여기서, 차량 속도(Vs)와 진폭(ΔV) 사이의 차(Vs-ΔV)가 0 (Vs-ΔV < 0) 보다 작게 될 때, 제동 장치에 발생된 자가-여기된 진동은 증가하고, 이러한 자가-여기된 진동으로 인한 소음이 또한 증가한다. 따라서, 마찰 계수(μ)는 제동 장치의 자가-여기된 진동을 억제하고 차(Vs-ΔV)가 0이 된 직후, 즉 차량 속도(Vs)가 소정의 수치(Vc)에 도달할 때 자가-여기된 진동으로 인한 소음의 발생을 방지하도록 거의 일정한 수치로 유지된다.

도4는 도2의 특성 곡선에 더하여 경과된 시간 및 온도의 변화에 따른 제동 에너지(E)의 변화와, 온도의 변화에 따른 마찰 계수(μ)의 변화를 도시하는 표이다. 여기서, 제동 에너지(E)는 경과된 시간동안 제동 장치에 의해 흡수된 에너지의 전체 양이다. 도4는 이러한 관계가 서로 상호연결된 것을 명확하게 도시한다. 즉, 제동 에너지(E)와 브레이크 라이닝의 마찰 재료의 마찰 계수(μ) 사이의 관계는 제동 에너지(E)가 소정의 수치에 도달할 때까지 마찰 계수(μ)가 증가하고 제동 에너지(E)가 소정의 수치보다 클 때 마찰 계수(μ)가 일정하게 되도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 브레이크 라이닝(마찰 부재)이 단일 종류의 마찰 재료를 사용하는 것이 바람직하지만, 마찰 부재의 계획된 특성은 상이한 특성을 각각 수행하는 복수 종류의 마찰 재료를 결함함으로써 얻을 수 있다.

도5a 내지 도5c에서, 상이한 마찰 재료의 결합이 설명되고, 이러한 결합은 활주 속도(V)에 대한 마찰 계수의 계획된 특성을 달성한다. 도5a는 마찰 계수(μ)가 활주 속도(V)의 증가에 따라 감소하는 제1 마찰 재료(A)의 특성을 도시한다. 특히, 마찰 계수(μ)는 차량의 감속에 따라 증가한다. 반면에, 도5b는 활주 속도(V)가 소정의 수치보다 클 때 마찰 계수(μ)가 대략 동일한 수치를 가지고, 활주 속도(V)가 소정의 수치보다 작을 때 활주 속도의 증가에 따라 마찰 계수(μ)가 증가하는 제2 마찰 재료(B)의 특성을 도시한다.

제1 마찰 재료(A)와 제2 마찰 재료(B)를 연결함으로써, 도5c의 실선에 의해 도시된 특성이 얻어진다. 특히, 제1 마찰 재료(A)와 제2 마찰 재료(B)의 연결은 활주 속도(V)가 0에서 소정의 수치(Vc)까지의 범위일 때 마찰 계수(μ)가 대략 동일한 수치를 갖고, 활주 속도(V)가 소정의 수치(Vc)보다 크거나 또는 동일할 때 마찰 계수(μ)가 활주 속도(V)의 증가에 따라 감소하는 특성을 수행한다. 제1 및 제2 마찰 재료의 특성 곡선이 소정의 수치(Vc)에서 교차하도록 마찰 재료를 선택하는 것이 필요하다고 여겨진다.

도6a 내지 도6d는 디스크 브레이크의 브레이크 라이닝(브레이크 패드)으로 사용되는 상술한 제1 마찰 재료(A) 및 제2 마찰 재료(B)의 다양한 배열을 도시한다.

도6a는 디스크 브레이크의 브레이크 패드(10)의 배열을 도시하고, 브레이크 패드(10)는 제1 마찰 재료(A)와 제2 마찰 재료(B)에 의해 구성된다. 브레이크 패드(10)는 제1 마찰 부재(11)와 제2 마찰 부재(12) 사이의 간극을 갖으면서 제1 마찰 재료(A)의 제1 마찰 부재(11)와 제2 마찰 재료(B)의 제2 마찰 부재(12)를 나란히 배열함으로써 구성된다. 제1 및 제2 마찰 부재(11, 12)의 이러한 배열에 의해, 이러한 브레이크 패드(10)를 사용하는 디스크 브레이크는 도5c에 도시된 특성을 수행한다.

도6b는 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 브레이크 패드(20)로서 제1 및 제2 마찰 재료(A, B)의 다른 배열을 도시한다. 브레이크 패드(20)는 제1 마찰 재료(A)의 제1 마찰 부재(21)와 제2 마찰 재료(B)의 제2 마찰 부재(22)를 나란히 배열함으로써 구성되고, 제1 마찰 부재(21)와 제2 마찰 부재(22) 사이에 어떤 간극도 없지만 도6a의 배열과 유사하다. 즉, 제1 및 제2 마찰 부재(21, 22)는 일체식으로 배열된다. 이러한 배열에 의해, 브레이크 패드(20)의 원하는 특성이 더 확실히 달성된다.

도6c는 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 브레이크 패드(30)로서 제1 및 제2 마찰 재료(A, B)의 다른 배열을 도시한다. 브레이크 패드(30)는 도6c에서 명확히 도시된 바와 같이 제1 마찰 재료(A)의 두 개의 마찰 부재(31, 32)와 제2 마찰 재료(B)의 두 개의 마찰 부재(33, 34)를 바둑판형으로 배열함으로써 구성된다.

도6d는 본 발명에 따른 디스크 브레이크의 브레이크 패드(40)의 제1 및 제2 마찰 재료(A, B)의 또 다른 배열을 도시한다. 도6d의 이러한 배열의 브레이크 패드(40)는 제1 마찰 재료(A)의 두 개의 마찰 부재(41, 42)와 제2 마찰 재료(B)의 두 개의 마찰 부재(43, 44)에 의해 두 종류의 마찰 재료를 교번 배열함으로써 구성된다. 특히, 도6d에 명확히 도시된 바와 같이, 마찰 부재(41 내지 44)는 41, 43, 42 및 44의 순서로 배열된다. 이러한 배열에 의해, 브레이크 패드의 원하는 특성이 더 확실히 얻어진다.

그에 따라 배열된 브레이크 패드, 특히 브레이크 패드(30)가 제동 장치에 사용될 때 한 쌍의 브레이크 패드(30A, 30B)는 각각의 휠에 대해 각 제동 장치에 사용된다. 브레이크 패드(30A, 30B)는 디스크 로터[50, (회전 부재)]의 두 측면 상에 위치된다. 두 개의 브레이크 패드(30A, 30B)는 동일한 마찰 재료의 마찰 부재가 도7에 도시된 바와 같이 대향으로 배치되도록 배열된다. 각 제동 장치의 각각의 브레이크 슈 상에 브레이크 패드(30A, 30B)의 이러한 배열에 의해, 각 브레이크 장치는 계획된 제동 작동을 적절하게 실행한다. 만약 상이한 마찰 재료(A, B)가 각각의 브레이크 패드에 대향으로 배치되면 마찰력의 불균형에 의해 원하지 않는 진동이 발생되고 브레이크 라이닝이 한 측면에서 마모될 가능성이 있다.

여기서, 브레이크 패드(30A)의 제1 마찰 재료(31A)와 브레이크 패드(30B)의 제1 마찰 재료(31B)는 디스크 로터(50)가 브레이크 패드(30A, 30B) 사이에 위치되면서 대향으로 배치된다. 브레이크 패드(30A)의 제1 마찰 재료(32A)와 브레이크 패드(30B)의 제1 마찰 재료(32B)는 디스크 로터(50)가 브레이크 패드(30A, 30B) 사이에 위치되면서 대향으로 배치된다. 브레이크 패드(30A)의 제2 마찰 재료(33A)와 브레이크 패드(30B)의 제2 마찰 재료(33B)는 디스크 로터(50)가 브레이크 패드(30A, 30B) 사이에 위치되면서 대향으로 배치된다. 브레이크 패드(30A)의 제2 마찰 재료(34A)와 브레이크 패드(30B)의 제1 마찰 재료(34B)는 디스크 로터(50)가브레이크 패드(30A, 30B) 사이에 위치되면서 대향으로 배치된다. 즉, 브레이크 패드(30A, 30B)의 마찰 재료(A, B)는 브레이크 패드(30A)의 동일한 재료부가 브레이크 패드(30B)의 동일한 재료부와 대면하는 동일 재료 대향 배열로 놓여진다.

도8a 및 도8b에서, 상술된 바와 같이 마찰 재료를 배열하는 이유가 설명된다.

제동이 실행되지 않거나 또는 제동이 막 종료되었을 때 디스크 로터(50)는 도8a에 도시된 바와 같이 두 개의 브레이크 패드(30A, 30B) 사이의 중립 위치에 위치된다. 그러나, 만약 상이한 마찰 재료가 대향으로 배치되면 디스크 로터(50)는 도8b에 도시된 바와 같이 마찰력의 불균형으로 인해 편의되게 가열됨으로써 변형될 수 있고, 결과적으로 제동 장치가 제동 작동에서 원하는 제동 특성을 수행할 수 없는 가능성이 있다. 이러한 문제점을 방지하기 위해, 마찰 재료는 도7에 도시된 바와 같이 배열된다.

본 발명은 상술된 배열에 제한되지 않고 브레이크 패드(브레이크 라이닝)는 3개 이상의 마찰 재료를 결합함으로써 구성될 수 있다고 여겨진다. 더욱이, 본 발명에 따른 실시예는 원하는 특성을 갖는 마찰 재료가 디스크 브레이크의 브레이크 패드로 형성되도록 도시되고 설명되지만, 마찰 재료는 드럼 브레이크의 브레이크 슈로 형성될 수 있다고 여겨진다.

본 출원은 일본에서 2001년 12월 7일 출원된 일본 특허 출원 제2001-374477호를 기초로 한다. 이 일본 특허 출원의 전체 내용은 본 명세서에서 참고로 병합된다.

본 발명이 본 발명의 임의 실시예를 참고로 상술되었지만, 본 발명은 상술된 실시예에 제한되지 않는다. 상술된 실시예의 변경 및 변화가 상술된 교시의 관점에서 본 기술 분야에 숙련된 기술자들에게 일어날 수 있다. 본 발명의 기술 범위는 다음의 청구 범위를 참고로 한정된다.

본 발명은 차량이 정지되기 바로 전의 순간에, 즉, 활주 속도(V)가 소정의 수치(Vc)를 가질 때 감속은 브레이크 페달의 압축 정도를 증가시키지 않고 증가되어 운전자에게 안전한 브레이크 작동감을 실현시킬 수 있고, 차량이 정지되기 바로 전의 순간에 마찰 계수가 대략 동일한 수치를 갖기 때문에 자가-여기된 진동의 발생 및 이러한 진동으로 인한 소음의 발생을 억제하는 것이 가능한 효과가 있다.

Claims

브레이크 라이닝을 회전 부재와 마찰 접촉하도록 강압함으로써 제동 작동을 수행하는 차량 브레이크 장치의 브레이크 라이닝이며,

활주 속도가 제동 작동 중에 소정의 속도보다 크거나 또는 동일할 때 브레이크 라이닝과 회전 부재 사이의 활주 속도의 증가에 따라 마찰 재료의 마찰 계수가 감소하는 특성을 갖는 마찰 재료를 포함하고, 상기 마찰 계수는 활주 속도가 소정의 속도보다 작을 때 사실상 일정한 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
제1항에 있어서, 상기 소정의 속도는 제동 장치의 자가-여기된 진동이 발생되는 속도인 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
제1항에 있어서, 상기 마찰 재료의 소정의 특성은 활주 속도에 대한 마찰 계수의 특성에서 상이한 적어도 두 개의 마찰 재료의 결합에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
제3항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 마찰 재료는 제동 작동이 실행될 때 회전 부재가 브레이크 라이닝 상에서 항상 마찰식으로 활주하도록 배열된 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
제3항에 있어서, 상기 브레이크는 한 쌍의 브레이크 라이닝을 클램핑 작용에 의한 회전 부재로 제동력을 생성하는 디스크 브레이크를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
제5항에 있어서, 제1 및 제2 마찰 재료는 제1 마찰 부재 및 제2 마찰 부재로 각각 형성되고, 상기 제1 및 제2 마찰 부재는 교번식으로 나란히 배열되는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
제5항에 있어서, 제1 및 제2 마찰 재료는 제1 마찰 부재 및 제2 마찰 부재로 각각 형성되고, 상기 제1 및 제2 마찰 부재는 바둑판식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
제1항에 있어서, 상기 마찰 재료는 제1 및 제2 마찰 재료의 결합에 의해 형성되고, 상기 제1 마찰 재료는 제1 마찰 재료의 마찰 계수가 활주 속도의 증가에 따라 감소하는 특성을 갖고, 상기 제2 마찰 재료는 활주 속도가 소정의 수치보다 클 때 제2 마찰 재료의 마찰 계수는 대략 동일한 수치를 갖고 활주 속도가 소정의 수치보다 작을 때 활주 속의 증가에 따라 제2 마찰 재료의 마찰 계수는 증가하는 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 브레이크 라이닝.
디스크 로터와,

상기 디스크 로터와 마찰 접촉되도록 강압되는 한 쌍의 브레이크 패드를 구비하고,

상기 브레이크 패드는 활주 속도가 제동 작동 중에 소정의 속도보다 크거나 또는 동일할 때 마찰 재료의 마찰 계수는 브레이크 라이닝과 회전 부재 사이의 활주 속도의 증가에 따라 감소하는 특성을 갖는 마찰 재료에 의해 구성되고, 상기 마찰 계수는 활주 속도가 소정의 속도보다 작을 때 사실상 일정한 것을 특징으로 하는 차량의 디스크 브레이크.