KR20070096031A - 고 마찰 브레이크 슈 조립체 - Google Patents

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KR20070096031A
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크레그 알 쿡
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Abstract

본 발명의 차량 브레이크 슈 조립체(10)는 복수의 돌출부(100)를 포함하고 있는 강성의 백킹 플레이트(12)를 가지고 있고, 상기 돌출부는 브레이크 마찰 재료 매트릭스(22)를 관통하여 브레이크 슈 조립체(10)의 외측 마찰 표면(24)으로 돌출해 있다. 각각의 돌출부(100)는 브레이크 마찰 재료(22)와 동시에 대향하는 마찰 요소(28)의 표면과 맞닿도록 브레이크 마찰 재료 매트릭스(22)와 협력하도록 구성되어 있어서, 초기 사용시에 차량 브레이크 슈 조립체(10)의 정적 마찰 성능 및 동적 마찰 성능을 브레이크 마찰 재료(22)와 돌출부(100) 중의 어느 하나를 맞닿게 하는 것에 의해 얻는 마찰 성능보다 우수하도록 증가시킨다.
Figure 112007059155613-PCT00001
브레이크 슈 조립체, 돌출부, 백킹 플레이트, 브레이크 마찰 재료 매트릭스, 외측 마찰 표면, 마찰 요소

Description

고 마찰 브레이크 슈 조립체{HIGH FRICTION BRAKE SHOE ASSEMBLY}
본 발명은 대체로 차량 브레이크 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 차량의 네 바퀴 각각에 있는 분리된 전형적인 풀 서비스 브레이크 시스템(디스크 또는 드럼)을 가지고 있는 차량에 차량 주차 브레이크 및 차량 비상 제동 시스템으로 사용되도록 하기 위해, 마찰 재료 매트릭스를 관통하는 복수의 백킹 플레이트 돌출부를 포함하는 고 마찰 브레이크 조립체에 관한 것이다.
차량 드럼 타입 마찰 브레이크는 통상적으로 마찰성 매트릭스를 가지고 있는 차량 브레이크 슈 조립체를 포함하고 있고, 상기 마찰 매트릭스는 회전하는 브레이크 드럼의 내측 원통면과 접촉하여 마찰력을 발생시키고, 그 결과 차량을 감속시키거, 정지시키거나, 고정 또는 주차 위치에 유지시킨다. 디스크 브레이크 시스템은 로우터 디스크와 접촉하게 되는 대향하는 마찰 패드를 가진 캘리퍼 조립체를 포함하고 있다.
브레이크 조립체의 마찰 표면과 회전하는 브레이크 부재(드럼 또는 디스크)의 표면 사이의 편차(variation)는 마찰 브레이크의 초기 사용 동안 마찰 브레이크의 마찰 성능을 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 브레이크 드럼 또는 로우터의 대향하는 마찰 표면과 접촉하지 않는 마찰 매트릭스의 구역으로 인해 마찰 브레이크에 의해 발생된 마찰 레벨이 지나치게 낮으면, 브레이크는 필요한 레벨의 정적 마찰 성능, 즉 주차 브레이크 성능을 가지지 못한다. 이러한 타입의 정적 마찰 문제를 해결하기 위해 통상적으로 사용되는 한 가지 방법은 주차 브레이크 또는 비상 브레이크만을 사용하여 차량을 멈추는 횟수를 많이 하여, 회전하는 브레이크 드럼 또는 로우터와 접촉하는 브레이크 조립체의 부분에 과도한 마찰력을 발생시켜서 회전하는 브레이크 드럼 또는 로우터의 표면과 보다 긴밀하게 합치되도록 회전하는 브레이크 드럼 또는 로우터와 접촉하는 브레이크 조립체의 부분을 마모시키는 것이다. 이러한 방법은 보통의 운전자가 간과하기 쉽다. 부적절한 방법으로 상기한 정적 마찰 문제를 해결하려고 하면, 이러한 방법은 브레이크 구성요소를 조기에 파손하거나 브레이크 구성요소에 과도한 마모를 초래할 수 있다.
다른 방법으로서, 브레이크 슈 또는 패드 조립체와 맞닿는 브레이크 드럼 또는 로우터에 샌드블라스트처리된(sandblasted) 거친 마찰 표면을 만드는 것에 의해 차량 마찰 브레이크에 있어서 마찰 제동력이 증가될 수 있다. 이러한 방법은, 초기의 마찰 제동력을 증가시키지만, 마찰 재료의 마모를 가속시킬 수 있고, 브레이크 마찰 재료 매트릭스와 같은 브레이크 구성요소의 수명을 단축시킬 수 있다.
브레이크 슈 및 패드 조립체 상의 브레이크 마찰 재료 매트릭스 내에 완전히 포함되어 있으며 상기 브레이크 마찰 재료 매트릭스와 결합되는 백킹 플레이트 돌출부, 마디부(nub) 또는 치형부(teeth)의 사용은, 백킹 플레이트에 브레이크 마찰 재료 매트릭스를 부착하여 결합시키는 것을 촉진시키기 위해서 이미 사용되고 있었다. 예를 들면, 미국 특허 제6,367,600 Bl호 및 미국 특허 제6,279,222 Bl호에 개 시되어 있다.
돌출된 마디부 또는 치형부를 사용한 또 다른 예는 브레이크 슈 조립체에 관한 미국 특허 제4,569,424호에 개시되어 있다. 상기 미국 특허 제4,569,424호에는 마찰 재료 매트릭스가 브레이크 라이너 플레이트 상에 직접 성형되어 있고, 상기 브레이크 라이너 플레이트는 돌출된 태브(tab)를 형성하는 복수의 천공부를 포함하고 있다. 성형된 마찰 재료와 천공 구역 및 태브가 서로 맞물림으로 인해서 상기 요소들 사이에 향상된 결합력을 제공한다. 상기 미국 특허 제4,569,424호는 돌출된 태브가 마찰 재료 매트릭스의 외측 표면에 도달할 정도로 연장되는 것은 바람직하지 않다는 것을 상세히 기술하고 있고, 마찰 매트릭스 재료가 돌출된 태브를 노출시킬 정도로 충분히 마모되면 브레이크 슈 조립체는 유효한 사용 수명을 다하게 된다는 것을 나타내고 있다.
따라서, 자동차 브레이크 시스템 설계 분야에서는 향상된 정적 마찰 특성 및 동적 마찰 특성을 가지고 있고, 마찰 매트릭스와 브레이크 드럼 또는 로우터의 대향하는 마찰 표면 사이의 합치성(conformance)을 향상시키기 위해서 초기 마모 시기 또는 브레이크-인(brake-in) 시기를 요하지 않는 주차 브레이크 또는 비상 브레이크 조립체를 필요로 하고 있다.
본 발명은 차량 바퀴와 작동가능하게 결합된 회전하는 부재를 포함하고 있는 비상 브레이크 조립체에 관한 것이다. 상기 회전하는 부재(예를 들면, 휠 드럼 또는 로우터)는 브레이킹 표면을 형성하는 맞닿음면을 가지고 있다. 회전하지 않는 브레이크 요소(예를 들면, 브레이크 슈 또는 패드)는 회전하는 부재에 인접하여 위치되어 있으며, 상기 브레이킹 표면을 형성하는 맞닿음면과 접촉하도록 가압된 브레이크 작용 상태와 상기 브레이킹 표면을 형성하는 맞닿음면으로부터 이격된 브레이크 이완 상태 사이에서 이동가능하다. 상기 브레이크 요소는 강성의 백킹 플레이트와 이 백킹 플레이트 상에 배치된 마찰 재료를 포함하고 있다. 상기 마찰 재료는 상기 회전하는 부재의 브레이킹 표면을 형성하는 맞닿음면과 대향하는 외측 표면을 형성하고 브레이크 작용 상태에서 상기 브레이킹 표면을 형성하는 맞닿음면과 맞닿을 수 있다. 복수의 돌출부가 상기 마찰 재료를 관통하여 백킹 플레이트로부터 돌출되어 있다. 각각의 돌출부의 끝부분은 마찰 재료의 외측 표면에 인접해 있다. 브레이크 요소가 브레이크 작용 상태로 이동될 때 상기 끝부분 및 마찰 재료의 외측 표면은 회전하는 부재(드럼 또는 로우터 디스크)의 맞닿음면과 동시에 접촉하도록 마찰 재료의 압축성과 관련하여 배치되어 있다. 이러한 방법에 있어서, 마찰 재료와 상기 돌출부 양자 모두가 회전하는 부재에 대해 마찰을 발생시키도록 작용하여 브레이크 조립체의 제동 능력을 향상시킨다.
본 발명은 비상 브레이크 조립체의 종래 기술의 문제점을 극복한 것으로서, 브레이크 조립체가 브레이크 작용 상태로 배치될 때 마찰 재료와 돌출부 양자 모두가 마찰 기구에 작용하도록 함으로써 최적의 마찰 특성을 달성하기 위해 초기 마모 또는 브레이크-인(break-in) 시기를 필요로 하지 않는다. 상기 돌출부는 마찰 재료가 최적의 형태를 형성하게 하면서 회전하는 드럼 또는 로우터 디스크의 맞닿음면을 거칠게 하는 특성을 가지고 있으므로, 큰 마찰 계수를 매우 빨리 달성할 수 있다. 따라서, 비상 브레이크는 초기의 사용 동안에도 브레이크-인 시기 없이 최적의 마찰을 발생시킬 수 있다.
첨부된 도면과 관련하여 아래의 설명을 참고하면 상기한 내용 및 본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점뿐만 아니라 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 명확하게 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 브레이크 슈 조립체의 사시도;
도 2는 도 1의 라인 2-2를 따라서 도시한 브레이크 슈 조립체의 단면도;
도 3은 브레이크 슈 플랫폼에 형성된 본 발명의 돌출부의 확대도;
도 4는 브레이크 슈 플랫폼에 형성된 본 발명의 돌출부의 제 1 대체 실시예의 확대도;
도 5는 브레이크 슈 플랫폼에 형성된 본 발명의 돌출부의 제 2 대체 실시예의 확대도;
도 6은 브레이크 슈 플랫폼에 형성된 본 발명의 돌출부의 제 3 대체 실시예의 확대도;
도 7은 브레이크 슈 플랫폼에 형성된 본 발명의 돌출부의 제 4 대체 실시예의 확대도;
도 8은 브레이크 슈 플랫폼에 형성된 본 발명의 돌출부의 제 5 대체 실시예의 확대도;
도 9는 본 발명의 대체 실시형태의 브레이크 슈 조립체의 사시도;
도 10은 브레이크 드럼 표면에 대하여 작용하는 관계를 나타내는 본 발명의 브레이크 슈 조립체의 측면도;
도 11-A 내지 도 11-C는 연속적인 제동 상태를 도시하는 것으로서, 도 11-A는 브레이크 이완 상태를 나타내고, 도 11-B는 통상적인 주차 상태에서 브레이크가 작용된 상태를 나타내고, 도 11-C는 급격한 정지시에 발생할 수 있는 큰 부하의 힘이 가해진 상태에서 브레이크가 작용된 상태를 나타냄;
도 12는 내장된 돌출부가 노출되도록 마찰 재료를 부분적으로 절결한 상태로 도시한 본 발명에 따른 디스크 브레이크 패드의 사시도; 그리고
도 13은 돌출부가 마찰 재료의 작용 표면 아래에 형성되어 있지만, 가상선으로 도시한 바와 같이, 충분한 압력이 가해지면, 마찰 재료가 실선으로 도시된 위치로 압축되어서 돌출부를 노출시키는 본 발명의 대체 실시예를 나타내는 도 2에 도시된 것과 같은 단면도이다.
몇 개의 도면에 걸쳐서 동일한 부재 번호가 동일한 부품을 나타낸다.
아래의 상세한 설명은 본 발명의 실시예를 나타내는 것으로서 본 발명은 이러한 설명에만 국한되지는 않는다. 이 상세한 설명은 당해 기술 분야의 전문가가 본 발명을 만들고 사용할 수 있도록 명확하게 기재하며, 현재 본 발명을 실시하는 최선의 형태라고 생각되는 실시형태를 포함하여, 본 발명의 여러가지 실시예, 적용예, 변형예, 대체 실시예, 및 사용방법을 기술한다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 브레이크 슈 조립체가 부재번호 "10"으로 도시 되어 있다. 브레이크 슈 조립체(10)는 원통 표면의 일부분을 형성하는 원통형으로 만곡된 브레이크 슈 플랫폼(12)을 포함하고 있다. 브레이크 슈 조립체(10)는 하부 표면(16)에 하나 이상의 부착 포인트(14)를 가지고 있어서 브레이크 슈 조립체(10)를 모터 차량 바퀴(도시되지 않음) 상의 지지 구조에 부착시키기 용이하게 구성되어 있다. 상기 부착 포인트(14)의 형상은 브레이크 슈 조립체(10)를 사용하고자 하는 특정 사용처에 따라 변경된다.
예를 들면, 부착 포인트(14)는 하부 표면(16)을 따라 원주방향으로 뻗어 있는 돌출된 웨브(18), 하나 이상의 돌출된 나사부가 있는 보스(도시되지 않음), 또는 리테이닝 핀이 관통하여 배치되어 있는 보어(도시되지 않음)로 구성될 수 있다. 브레이크 슈 플랫폼(12)은 브레이크 마찰 재료 매트릭스(22)를 수용하도록 구성된 상부 표면(20)을 더 포함하고 있다. 브레이크 마찰 재료 매트릭스(22)의 반경방향 최외측 표면은 외측 마찰 표면(24)을 형성한다.
도 1 및 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 복수의 돌출부(100)가 브레이크 슈 플랫폼(12)의 상부 표면(20)으로부터 반경방향 바깥쪽으로 돌출되어 있다. 복수의 돌출부(100) 각각은 브레이크 마찰 재료 매트릭스(22)를 관통하고 있고, 제 1 실시예에서는 외측 마찰 표면(24)에서 끝부분을 형성하고 있다. 대체 실시예에서는, 복수의 돌출부(100) 각각은 외측 마찰 표면(24)으로부터 반경방향 바깥쪽으로 돌출부를 노출시킨 상태로 끝부분이 형성되어 있다.
바람직하게는, 도 3에 도시된 바와 같이, 각 돌출부(100)는 브레이크 슈 플랫폼(12)을 펀칭가공한 형태로 일체로 형성되어 있다. 각각의 일체형 돌출부는 어 떠한 재료도 브레이크 슈 플랫폼으로부터 분리되지 않도록 세그먼트(102)를 따라서 브레이크 슈 플랫폼(12)을 절결함으로써 형성될 수 있고, 각 세그먼트(102)의 단부는 브레이크 슈 플랫폼의 곡률에 의해 형성된 원통의 축선과 평행하게 정렬되어 있다. 각각의 돌출부(100)는 세그먼트(102)의 각 단부 사이의 만곡 축선(104)을 따라서 브레이크 슈 플랫폼의 외측 표면으로부터 원하는 각도의 방향으로 반경방향 바깥쪽으로 절결된 재료를 만곡시킴으로써 형성된다. 대체 실시형태로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 돌출부(100)는, 세그먼트(102)의 단부 사이의 만곡 축선(104)를 따라서만 만곡시키기 보다는, 돌출부(100)가 완만한 곡선(C)을 형성하도록 브레이크 슈 플랫폼의 재료를 만곡시킴으로써 형성될 수 있다.
마찰 재료 매트릭스(22)를 반경방향 바깥쪽으로 관통하는 돌출부의 원하는 결과를 달성하기 위해서, 돌출부(100)를 형성하고 이 돌출부를 브레이크 슈 플랫폼(12)에 고정시키기 위해 여러 가지 방법이 사용될 수 있다는 것을 당해 기술 분야의 통상의 전문가는 쉽게 알 수 있다. 예를 들면, 각각의 돌출부(100)는 브레이크 슈 플랫폼(12)와는 별도로 만들어져서, 브레이크 슈 플랫폼에 용접되거나 고정될 수 있다.
당해 기술 분야의 통상의 전문가는 또한 돌출부(100)는 도 1 내지 도 4에 도시된 삼각형 형태에 국한될 필요가 없다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 둥근 형상, 직사각형, 열쇠구멍 형상, T자 형상과 같은 전형적인 대체 실시형태가 돌출부(100)로 사용될 수 있다..
바람직하게는, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 돌출부(100)는 원통형으로 만곡된 브레이크 슈 플랫폼(12)의 원주방향의 중심라인(CL)의 양 측에 2 개의 평행한 원주방향의 열(106, 108)로 배치된다.
제 1 대체 실시형태에서는, 돌출부(100)가 원통형으로 만곡된 브레이크 슈 플랫폼(12)의 원주방향의 중심라인(CL)에 대하여 대칭적으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 돌출부(100)는 브레이크 슈 플랫폼(12)의 상부 표면(20)에 하나 이상의 "V"자 패턴을 형성할 수 있다. 돌출부(100)에 의해 단 하나의 "V"자 패턴이 형성되면, 각 돌출부(100)는 브레이크 슈 플랫폼(12)의 상부 표면(20) 상의 유일한 원주방향의 아크(arc) 내에 배치될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 돌출부(100)는 브레이크 슈 플랫폼(12)의 외측 가장자리에 있도록 상부 표면(20) 상에 배치될 수도 있다.
제 2 대체 실시형태에서는, 돌출부(100)가 원통형으로 만곡된 브레이크 슈 플랫폼(12) 상에 무질서하게 배치될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 마찰 표면(26)이 동축상으로 장착된 브레이크 드럼(30)의 내측 원통면(28) 상에 있거나 이 내측 원통면(28)에 바로 접하는 경우, 차량 제동 시스템이 작동하는 동안, 브레이크 슈 조립체(10)는 외측 마찰 표면(24)과 돌출부(100)가 대향하는 마찰 표면(26)과 접촉하게 이동하도록 종래의 방식으로 작동된다. 차량이 정지하고 있을 때 차량 제동 시스템이 작동하면, 즉, 주차 브레이크를 작동시키면, 외측 마찰 표면(24)과 돌출부(100)는 대향하는 마찰 표면(26)과 고정상태로 접촉하도록 이동하게 된다. 이로 인해 브레이크 드럼(30)과 대향하 는 마찰 표면(26)이 브레이크 슈 조립체(10)와 외측 마찰 표면(24)에 대하여 상대적으로 회전할 수 있기 전에 극복되어야 하는 초기의 정적 마찰(정지 마찰)력을 발생시킨다.
차량이 움직이고 있을 때 차량 제동 시스템이 작동하면, 즉, 비상 브레이크를 작동시키면, 외측 마찰 표면(24)과 돌출부(100)는 대향하는 마찰 표면(26)과 회전 접촉 또는 슬라이딩 접촉하도록 이동하게 된다. 이로 인해 접촉 마찰 표면과 돌출부(100)에 동적 마찰력을 발생시켜서, 브레이크 드럼(30)과 브레이크 슈 조립체(10) 사이의 상대 회전을 감소시키도록 작용한다.
다른 실시형태에 따르면, 본 발명은 자주 사용하지 않음으로 인해서 비상 브레이크가 적절하게 충분한 마찰을 발생시키지 못하는 문제점을 해소시키는 특별한 성능을 가지는데 사용될 수 있다. 특히, 브레이크 요소가 새로 설치되면, 이 브레이크 요소의 회전하는 부재(30), 즉 브레이크 드럼 또는 브레이크 로우터에 대한 끼워맞춤상태가 불량하고 그 결과 산출된 마찰 계수보다 낮은 마찰 계수를 가지게 된다. 이러한 사실은, 네 개의 바퀴에 대해 차량의 통상의 제동 시스템이 배치된 경우에 있어서는, 초기에 몇 번 브레이크를 작동한 후에 브레이크 요소의 표면이 서로 신속하게 마모되기 때문에 문제가 되지 않는다. 그러나, 비상 브레이크 및 주차 브레이크는 자주 작동시켜서 "상태가 양호한" 마모 표면를 형성하는 잇점을 누리지 못한다. 종종 비상 브레이크는 하나의 바퀴에만, 대체로 하나의 뒷바퀴에만 설치되어 있으며, 최적의 성능이 가장 필요한 때인 실제 긴급 상황을 제외하면 사용되지 않을 수 있다. 특히 비상 브레이크를 많이 사용하지 않은 경우의 새 차 량에서는, 일상적인 주차 상태에서도, 비상 브레이크는 차량을 급한 경사지에 고정 상태로 유지시키기 위해 필요한 유지력을 가지고 있지 않을 수 있다.
도 11 내지 도 13은 브레이크 이완 상태에서 돌출부(100)가 외측 마찰 표면(24) 위로 돌출하지 않은 본 발명의 대체 실시예를 나타내고 있다. 돌출부(100)의 끝부분(110)은 외측 마찰 표면(24)의 평면(즉, 외측 마찰 표면(24)과 동일한 높이)에 있도록 형성되어 있다. 이러한 경우에 있어서, 돌출부(100)의 끝부분(110)은 외측 마찰 표면(24) 상에서의 작은 금속 점으로서 거의 보이지 않는다. 도 11A는, 브레이크 이완 또는 브레이크-오프(off) 상태에서, 브레이크 드럼(30)에 대한 브레이크 슈 조립체(10)의 배치관계를 나타내고 있다. 이 상태는 통상적인 차량 운행 도중에 비상 브레이크가 유지되어 있는 상태인 비상 브레이크 시스템에 있어서는 통상적인 상태이다. 모든 실제 상황에 대해서, 브레이크 이완 상태에서는 브레이크 슈 조립체(10)에 의해 브레이크 드럼(30)에 가해진 어떠한 접촉 압력도 없다.
도 11B에서는, 브레이크 슈 조립체(10)가 통상적인 브레이크 작용 상태에 있는 것으로 도시되어 있다. 이 상태에서는, 브레이크 슈 조립체(10)가 브레이크 드럼(30)에 대해 중간 정도의 압력만 가한 상태로 비상 브레이크가 작동되어 있다. 이 상태는 종종 차량 트랜스미션을 보충하고 탑승자가 없는 상태에서 차량을 안전한 고정 상태로 유지시키기 위해서 주차 브레이크 작동시킨 상태를 나타낸다. 도 11C는 긴급 정지 상태 또는 운전자가 현저하게 과도한 힘을 비상 브레이크 액추에이터에 가할 때에 발생할 수 있는 경우와 같이 큰 부하의 힘이 가해진 경우를 나타 낸다. 이 상태에서는, 돌출부의 끝부분(110)이 외측 마찰 표면(24) 위로 노출되도록 상대적으로 압축성이 더 큰 마찰 재료(22)가 충분히 후퇴하게 되고, 그 결과 돌출부의 끝부분(110)은 회전하는 드럼 부재(30)의 맞닿음면(28)을 파고들어간 상태로 맞닿게 된다.
돌출부의 끝부분(110)과 마찰 재료(22)의 외측 표면(24)은, 마찰 재료(22)와 돌출부(100) 양자 모두가 회전하는 드럼 부재(30)에 대해 마찰을 발생시키는 것에 기여하도록 브레이크 요소(10)가 브레이크 작용 상태 (도 11B 및 도 11C)로 이동될 때, 돌출부의 끝부분(110)과 마찰 재료(22)의 외측 표면(24)이 동시에 회전하는 드럼 부재(30)의 맞닿음면(28)과 동시에 접촉하여 브레이크 조립체의 제동 성능을 향상시키도록 마찰 재료(22)의 압축성과 관련하여 배치되어 있다. 종래 기술의 장치는 마찰을 발생시키는 마찰 재료에만 의존하는 것인 반면에, 본 발명의 장치는 마찰 재료(22)와 돌출부(100) 양자 모두를 이용하는 것으로서, 외측 표면(24)과 불완전하게 합치되는 경우에 있어서, 표면 불균일성을 극복하고 사용하지 않은 새로운 비상 제동 시스템으로도 최적의 유지력을 발휘한다. 이러한 복합식 마찰 발생 기구는 또한 운전자가 브레이크 액추에이터를 지나치게 약하게 작동시킨 부적절한 주차 브레이크 작동 상태를 해결하는 데도 도움이 된다. 운전자의 실수에 의해서 유발된 이러한 상태에서, 마찰 재료(22)와 돌출부(100)의 결합에 의해 부가된 마찰 발생 능력이 주차된 차량이 굴러가는 것을 방지한다
도 12는 내장된 돌출부(100)를 노출시키도록 마찰 재료(22)가 부분적으로 절결된 상태의 본 발명에 따른 디스크 브레이크 패드의 사시도이다. 이러한 변형 실 시예에서는, 브레이크 요소(10)가 디스크 브레이크 패드를 포함하고 있고 백킹 플레이트(12)는 대체로 평평하다. 당해 기술분야의 전문가는 상기한 실시예에서 설명한 본 발명의 모든 다른 실시형태 및 기술사상은 이러한 디스크 브레이크 사용예에도 동일하게 적용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 13은 도 2와 유사한 단면도이지만 가상선으로 도시된 바와 같이, 돌출부(100)가 마찰 재료(22)의 외측 표면(24) 아래에 들어가 있는 본 발명의 또 다른 변형 실시예를 다소 과장하여 도시하고 있다. 충분한 압력이 가해지면, 마찰 재료(22)는 실선으로 도시된 위치로 압축되어 돌출부의 끝부분(110)이 노출된다. 이러한 상태에서, 브레이크 이완 상태로 되면 돌출부의 끝부분(110)이 마찰 재료(22)의 외측 표면(24) 아래로 들어가고, 브레이크 작용 상태에서는 마찰 재료(22)가 압축됨에 따라서 돌출부의 끝부분(110)이 마찰 재료(22)의 외측 표면(24)과 동일 평면에 놓이거나 대체로 같은 높이로 되도록 이동한다. 이것은 마찰 재료(22)가 돌출부의 끝부분(110)보다 쉽게 압축될 수 있는 성분을 가지고 있기 때문에 가능하다. 따라서, 브레이크 이완 상태와 브레이크 작동 상태 사이에서 브레이크 요소가 이동하는 동안 마찰 재료(22)는 돌출부의 끝부분(110)보다 더 많이 변형된다.
마찰 재료는, 브레이크 요소가 브레이크 작동 상태를 향하여 이동함에 따라 마찰 재료(22)의 외측 표면(24)이 돌출부의 끝부분(110)에 대하여 변위되도록 압축된다. 이러한 현상은, 마찰 재료(22)가 돌출부(100)보다 더 용이하게 압축될 수 있어서 브레이크 요소(10)가 브레이크 이완 상태와 브레이크 작동 상태 사이에서 이동하는 동안 마찰 재료(22)가 돌출부의 끝부분(110)보다 (축방향의 응력 또는 법 선방향의 응력하에서) 더 많이 변형되기 때문에 발생한다. 그리고, 극단적인 예로서, 도 13에 도시된 바와 같이, 돌출부의 끝부분(110)이 마찰 재료(22)의 외측 표면(24)의 약간 아래에 있는 경우 압축성이 훨씬 큰 마찰 재료(22)가 사용하기에 유리할 수 있다. 돌출부의 끝부분(110)은 브레이크 작동 상태 동안 가해진 압축력에 대응하여 (외측 표면(24)에 대하여) 대체로 동일 평면에 놓이도록 뻗을 수 있다.
도 11 내지 도 13은, 브레이크 요소(10)(슈 또는 패드)가 브레이크 작동 상태로 이동할 때 회전하는 부재(30)(드럼 또는 로우터)의 맞닿음면(28)에 돌출부의 끝부분(110)과 마찰 재료(22)가 모두 맞닿아서 동시에 마찰이 발생한다는 점에서 비상(또는 주차) 브레이크 조립체를 이용하는 방법으로서 특히 효과적이다. 이러한 방법에 있어서, 마찰 재료(22)와 돌출부(100) 양자 모두는 마찰 기구에 동시에 작용하여 브레이크 조립체의 제동 성능을 향상시킨다. 또한, 돌출부(100)는 마찰 재료(22)가 스스로 최적의 형태를 형성하도록 하면서 회전하는 드럼 또는 로우터 디스크의 맞닿음면(28)을 거칠게 하는 능력을 가지고 있어서, 매우 신속하게 고 마찰 계수를 얻을 수 있다. 그러나, 브레이크 이완 상태, 예를 들면, 도 11A 상태에서는, 돌출부의 끝부분(110)이 마찰 재료(22)의 외측 표면(24) 위로 돌출하지 않고, 그 결과 마찰 재료(22)와 독립적으로 상기 맞닿음면(28)과 접촉하지 않는다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 목적이 달성되고 다른 유리한 결과를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 본 발명의 기술영역을 벗어나지 않고서 상기한 구성에 다양한 변경이 부가될 수 있으므로, 상기한 설명에 포함된 모든 사항 및 첨부된 도면에 도시된 내용은 단지 예시적인 것으로 이해할 수 있으며 본 발명을 상기 내용 으로 제한하는 것은 아니다.

Claims (20)

  1. 비상 브레이크 조립체로서,
    차량 바퀴와 작동가능하게 결합되어 있으며, 맞닿음면을 가지고 있는 회전 부재; 그리고
    상기 회전 부재에 인접해 있으며 상기 맞닿음면과 접촉하도록 가압되어 있는 브레이크 작동 상태와 상기 맞닿음면으로부터 이격된 브레이크 이완 상태 사이에서 이동가능한 비회전 브레이크 요소를 포함하고 있고,
    상기 브레이크 요소는 강성의 백킹 플레이트와 상기 백킹 플레이트 상에 배치된 마모가능한 마찰 재료를 포함하고 있고, 상기 마찰 재료는 상기 회전 부재의 상기 맞닿음면과 대향하는 외측 표면을 형성하며 상기 브레이크 작동 상태에서 상기 맞닿음면과 맞닿을 수 있고, 상기 외측 표면은 상기 맞닿음면과의 마모성 접촉에 의해 손상되지 않는 표면 마감부를 가지고 있고;
    상기 백킹 플레이트는 상기 백킹 플레이트로부터 돌출되어 상기 마찰 재료를 관통하는 복수의 돌출부를 가지고 있고, 상기 돌출부 각각은 상기 마찰 재료의 상기 외측 표면에 인접하여 끝부분을 형성하고 있고;
    상기 돌출부의 끝부분과 상기 마찰 재료의 상기 외측 표면은, 상기 비상 브레이크 조립체의 초기 제동 성능을 향상시키도록 상기 브레이크 요소가 처음으로 상기 브레이크 작동 상태로 이동할 때 상기 돌출부의 끝부분과 상기 외측 표면이 상기 회전 부재의 상기 맞닿음면과 동시에 접촉하여 처음 접촉시에 상기 마찰 재료 와 상기 돌출부 양자 모두가 상기 회전 부재에 대해 마찰을 발생시켜서 상기 마찰 재료의 압축성과 관련하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 브레이크 요소는 드럼 브레이크 슈를 포함하고, 상기 백킹 플레이트는 아치형의 곡률을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 회전 부재는 드럼을 포함하고, 상기 맞닿음면은 대체로 원통형인 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 브레이크 요소는 디스크 브레이크 패드를 포함하고, 상기 백킹 플레이트는 대체로 평면인 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 백킹 플레이트와 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출부의 끝부분은 뾰족한 포인트로 되어 있는 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출부의 끝부분은 상기 브레이크 이완 상태에서 상기 마찰 재료의 상기 외측 표면과 대체로 동일 평면에 놓이는 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출부의 끝부분은 상기 브레이크 이완 상태에서는 상기 마찰 재료의 상기 외측 표면 아래로 들어가서 위치되어 있고, 상기 브레이크 작동 상태에서는 상기 마찰 재료의 압축에 따라서 상기 외측 표면과 대체로 동일 평면에 놓이도록 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 브레이크 요소가 상기 브레이크 이완 상태와 브레이크 작동 상태 사이에서 이동하는 동안 상기 마찰 재료가 상기 돌출부의 끝부분보다 많이 변형되도록 상기 마찰 재료는 상기 돌출부의 끝부분보다 훨씬 용이하게 압축될 수 있는 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 조립체.
  10. 회전하는 바퀴 부재와 접촉하도록 가압되는 브레이크 작동 상태와 회전하는 바퀴 부재로부터 이격된 브레이크 이완 상태 사이에서 이동가능한 타입의 비상 브레이크 요소로서,
    강성의 백킹 플레이트;
    상기 백킹 플레이트 상에 배치되어 있는 마찰 재료; 그리고
    상기 백킹 플레이트로부터 돌출하여 상기 마찰 재료를 관통하는 복수의 돌출 부를 포함하고 있고,
    상기 마찰 재료는 브레이크 작동 상태에서 회전하는 바퀴 부재와 맞닿는 외측 표면을 형성하고 있고, 상기 외측 표면은 회전하는 바퀴 부재와의 마모성 접촉에 의해 손상되지 않는 표면 마감부를 가지고 있고;
    상기 돌출부 각각은 상기 마찰 재료의 상기 외측 표면에 인접하여 끝부분을 형성하고 있고;
    상기 돌출부의 끝부분과 상기 마찰 재료의 상기 외측 표면은 처음의 브레이크 작동 상태에서 상기 돌출부의 끝부분과 상기 외측 표면이 대체로 동일한 높이가 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 요소.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 브레이크 요소는 드럼 브레이크 슈를 포함하고, 상기 백킹 플레이트는 아치형의 곡률을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 요소.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 브레이크 요소는 디스크 브레이크 패드를 포함하고, 상기 백킹 플레이트는 대체로 평면인 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 요소.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 백킹 플레이트와 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 요소.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 돌출부의 끝부분은 뾰족한 포인트로 되어 있는 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 요소.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 돌출부의 끝부분은 상기 브레이크 이완 상태에서 상기 마찰 재료의 상기 외측 표면과 대체로 동일한 높이에 있는 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 요소.
  16. 제 10 항에 있어서, 상기 돌출부의 끝부분은 상기 브레이크 이완 상태에서는 상기 마찰 재료의 상기 외측 표면 아래로 들어가서 위치되어 있고, 상기 브레이크 작동 상태에서는 상기 마찰 재료의 압축에 따라서 상기 외측 표면과 대체로 동일한 높이로 되도록 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 요소.
  17. 제 10 항에 있어서, 상기 브레이크 요소가 상기 브레이크 이완 상태와 브레이크 작동 상태 사이에서 이동하는 동안 상기 마찰 재료가 상기 돌출부의 끝부분보다 많이 변형되도록 상기 마찰 재료는 상기 돌출부의 끝부분보다 훨씬 용이하게 압축될 수 있는 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 요소.
  18. 비상 브레이크 조립체의 작동 방법으로서,
    맞닿음면을 가지고 있는 회전 부재를 회전시키는 단계;
    상기 맞닿음면과의 마모성 접촉에 의해 손상되지 않는 외측 표면을 형성하는 마찰 재료를 가지고 있는 비회전 브레이크 요소를 제공하는 단계;
    상기 맞닿음면으로부터 이격된 브레이크 이완 상태에서 상기 브레이크 요소를 상기 회전 부재에 인접하게 위치시키는 단계;
    상기 브레이크 요소를, 마찰 재료의 외측 표면이 처음으로 상기 맞닿음면과 접촉하도록 가압되는 초기의 브레이크 작동 상태로 이동시키는 단계;
    마찰 재료의 외측 표면에 인접하여 끝부분을 형성하고 있으며, 상기 백킹 플레이트로부터 돌출되어 상기 마찰 재료를 관통하는 복수의 돌출부를 제공하는 단계; 그리고
    비상 브레이크 조립체의 초기 제동 성능을 향상시키도록 상기 브레이크 요소가 처음으로 상기 브레이크 작동 상태로 이동할 때 상기 회전 부재의 상기 맞닿음면이 상기 돌출부의 끝부분 및 상기 마찰 재료와 동시에 접촉하여 처음 접촉시에 상기 마찰 재료와 상기 돌출부 양자 모두가 마찰 기구에 대해 동시에 마찰을 발생시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 조립체의 작동 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 마찰을 발생시키는 단계가, 브레이크 요소가 브레이크 작동 상태로 이동함에 따라 마찰 재료의 외측 표면이 돌출부의 끝부분에 대하여 이동하도록 상기 마찰 재료를 압축시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 조립체의 작동 방법.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 마찰을 발생시키는 단계가, 브레이크 요소가 브레이크 이완 상태로부터 브레이크 작동 상태로 이동함에 따라 돌출부의 끝부분을 마찰 재료의 외측 표면 아래로 들어간 위치로부터 마찰 재료의 외측 표면과 대체로 동일한 평면에 놓이도록 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비상 브레이크 조립체의 작동 방법.
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