KR20130039804A

KR20130039804A - 차량용 브레이크 패드 및 이의 응용 방법

Info

Publication number: KR20130039804A
Application number: KR1020110104384A
Authority: KR
Inventors: 김윤철
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2013-04-23
Also published as: KR101294173B1

Abstract

본 발명은 차량용 브레이크 패드 및 이의 응용 방법에 관한 것으로, 노이즈심(30)이 커버심의 역할을 함께 수행하는 구성으로 부품수 감축과 중량 감소 및 원가를 크게 절감시킬 수 있게 되고 더 나아가 경량화를 도모할 수 있으며, 특히 압전체(32)를 이용한 에너지 하베스팅 기술 및 주행중인 차량의 제어 기술을 추가로 더 수행할 수 있도록 된 것이다.

Description

차량용 브레이크 패드 및 이의 응용 방법{BRAKE PAD FOR VEHICLE AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 발명은 차량용 브레이크 패드 및 이의 응용 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경량화와 에너지 하베스팅 및 차량 제어 기능이 가능한 차량용 브레이크 패드 및 이의 응용 방법에 관한 기술이다.

일반적으로, 차량의 제동장치로서 사용되는 디스크브레이크에는 제동시 디스크에 압착되면서 마찰에 의한 제동력을 발생시키는 브레이크 패드가 구비되어 있다.

종래의 브레이크 패드는 도 1에 도시된 바와 같이 석면 패드로 이루어져서 디스크와의 접촉에 의해 마찰 제동력을 발생하는 마찰재(1)와, 상기 마찰재(1)의 뒷면에 결합되는 백플레이트(2)와, 제동시 진동 떨림(마찰 가진)을 흡수해서 차량으로 노이즈 전달을 차단할 수 있도록 상기 백플레이트(2)의 뒷면에 결합되는 노이즈심(3)과, 상기 노이즈심(3)의 뒷면에 결합되어서 마찰 제동열이 캘리퍼하우징으로 전달되는 것을 차단하는 커버심(4)과, 상기 백플레이트(2)의 측면에 결합되어서 상기 마찰재(1)의 마모상태를 인식할 수 있도록 도움을 주는 센서(5)를 포함하여 이루어진 구성으로 되어 있다.

여기서, 상기 센서(5)는 스틸(steel)로 형성된 것으로 선단이 마찰재(1)를 향하여 설치되는 바, 상기 마찰재(1)가 일정 수준 이상 마모되면 제동시 센서(5)의 선단이 디스크(disk)와 접촉하게 되며, 운전자는 이때 발생하는 소음을 통해 마찰재(1)의 교환 시기를 알 수 있게 된다.

그런데, 상기와 같이 구성된 종래의 브레이크 패드는 기능에 따라 이원화 된 노이즈심(3)과 커버심(4)이 각각 스틸(steel)로 제작됨에 따라 부품수가 증가하고 원가가 상승하는 단점이 있을 뿐만 아니라 특히 브레이크 패드의 경량화에 도움이 되지 못하는 단점이 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 단점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 부품수 감축을 통한 원가절감 및 경량화를 도모할 수 있도록 하고, 더 나아가 에너지 하베스팅 기능을 가능하게 함과 더불어 차량 제어 기능에 도움을 줄 수 있도록 된 차량용 브레이크 패드 및 이의 응용 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 브레이크 패드는, 제동시 마찰 가진을 흡수할 수 있도록 다수개가 일정 간격으로 이격되어 제작된 탄성중합체(elastomer); 상기 탄성중합체사이마다 한 개씩 삽입 설치되어서 제동압력으로 전기를 발생시키는 압전체; 및 캘리퍼하우징으로 마찰 제동열이 전달되는 것을 차단할 수 있도록 상기 탄성중합체와 상기 압전체의 일면에 일체로 코팅되는 DLC코팅;으로 구성된 노이즈심을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 DLC코팅과 대향하는 위치에서 상기 탄성중합체 및 상기 압전체의 타면에 밀착 설치되는 백플레이트; 상기 백플레이트의 전면에 결합되어서 제동시 디스크와의 접촉하는 마찰재; 및 상기 백플레이트의 측면에 결합되어서 상기 마찰재의 마모상태를 인식할 수 있도록 도움을 주는 센서;로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 탄성중합체는 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(acrylonitrile butadiene rubber)의 공중합체인 것을 특징으로 한다.

상기 압전체는 PZT(Pb(Zr,Ti)O₃)로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 DLC코팅은 카본(carbon) 50～90wt％, 다이아몬드(diamond) 10～50wt％, 수소(hydrogen) 10wt％이하(0은 불포함) 및 기타 불가결한 불순물을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 차량용 브레이크 패드의 응용 방법은, 압전체에 의해 발생된 전기를 차량 배터리에 축전할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

또 다른 브레이크 패드의 응용 방법은, 압전체에 의해 발생된 전기를 전기신호로 변환하고, 상기 전기신호를 차량 제어장치(ECU)로 송신해서 차량의 주행 상태를 제어할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 브레이크 패드는, 노이즈심이 커버심의 역할을 함께 수행하는 구성으로 부품수 감축과 중량 감소 및 원가를 크게 절감시킬 수 있게 되고 더 나아가 경량화를 도모할 수 있으며, 특히 압전체를 이용한 에너지 하베스팅 기술 및 주행중인 차량의 제어 기술을 추가로 더 수행할 수 있게 됨으로써 환경 친화적인 효과가 있다.

도 1은 종래의 브레이크 패드를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 브레이크 패드의 도면,
도 3은 본 발명에 따른 노이즈심을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 브레이크 패드 및 이의 응용 방법에 대해 살펴본다.

도 2에는 본 발명에 따른 차량용 브레이크 패드의 구성이 도시되어 있는 바, 본 발명에 따른 차량용 브레이크 패드는 석면 패드로 이루어져서 디스크와의 접촉에 의해 마찰 제동력을 발생하는 마찰재(10)와, 상기 마찰재(10)의 뒷면에 결합되는 백플레이트(20)와, 제동시 진동 떨림(마찰 가진)을 흡수해서 차량으로 노이즈 전달을 차단함과 동시에 마찰 제동열이 캘리퍼하우징으로 전달되는 것을 차단할 수 있도록 상기 백플레이트(20)의 뒷면에 결합되는 노이즈심(30)과, 상기 백플레이트(20)의 측면에 결합되어서 상기 마찰재(10)의 마모상태를 인식할 수 있도록 도움을 주는 센서(40)를 포함하여 이루어진 구성이다.

여기서, 상기 노이즈심(30)은 제동시 마찰 가진을 흡수할 수 있도록 다수개가 일정 간격으로 이격되어 제작된 탄성중합체(31;elastomer)와, 상기 탄성중합체(31)사이마다 한 개씩 삽입 설치되어서 제동압력으로 전기를 발생시키는 압전체(32)와, 캘리퍼하우징으로 마찰 제동열이 전달되는 것을 차단할 수 있도록 상기 탄성중합체(31)와 상기 압전체(32)의 일면에 일체로 코팅되는 DLC코팅(33)으로 구성된다.

상기 백플레이트(20)는 상기 DLC코팅(33)과 대향하는 위치에서 상기 탄성중합체(31) 및 상기 압전체(32)의 타면에 밀착을 이루도록 설치된 구조이다.

상기 탄성중합체(31)는 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(acrylonitrile butadiene rubber)의 공중합체인 것을 특징으로 한다.

상기 아크릴로니트릴 부타디엔 고무는 내유성이 뛰어나고 인장강도와 탄성이 좋기 때문에 제동시 진동 떨림(마찰 가진)을 용이하게 흡수할 수 있게 된다.

그리고, 상기 압전체(32)는 압전소자 재료로서 기능을 충실히 수행할 수 있는 PZT(Pb(Zr,Ti)O₃)로 구성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 DLC코팅(33)은 카본(carbon) 50～90wt％, 다이아몬드(diamond) 10～50wt％, 수소(hydrogen) 10wt％이하(0은 불포함) 및 기타 불가결한 불순물을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 DLC코팅(33)은 고경도, 내마모성, 내부식성이 좋기 때문에 제동시 캘리퍼하우징으로 마찰 제동열이 전달되는 것을 충실히 차단할 수 있게 된다.

상기 센서(40)는 스틸(steel)로 형성된 것으로 선단이 마찰재(10)를 향하여 설치되는 바, 상기 마찰재(10)가 일정 수준 이상 마모되면 제동시 센서(40)의 선단이 디스크(disk)와 접촉하게 되며, 운전자는 이때 발생하는 소음을 통해 마찰재(10)의 교환 시기를 알 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기와 같이 구성된 노이즈심(30)을 이용해서 에너지 하베스팅(Energe harvesting) 기능 및 차량 제어 기능을 추가로 수행할 수 있는 장점이 있다.

에너지 하베스팅 기술이란 주변에서 버려지는 진동, 열, 바람, 전기신호 등의 에너지를 수확해서 전기 에너지로 변환해 활용하는 차세대 친환경 기술로, 즉 제동시 피스톤이 노이즈심(30)을 가압함에 따라 압전체(32)가 압력을 받게 되면, 상기 압전체(32)는 제동압력을 이용해서 전기를 발생시키게 되는 바, 이때 발생된 전기를 차량의 배터리로 축전시켜서 사용하는 기술이다.

또한, 본 발명은 상기와 같이 구성된 노이즈심(30)을 이용해서 차량 제어를 추가로 수행할 수 있는 바, 즉 제동시 상기 압전체(32)가 전기를 발생시키게 되면, 발생된 전기를 전기신호로 변환하고, 상기 전기신호를 차량 제어장치(ECU)로 송신해서, 상기 제어장치(ECU)가 차량의 주행 상태를 제어할 수 있게 되는 기술인 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 브레이크 패드는 노이즈심(30)이 종래의 브레이크 패드에서 사용하던 커버심의 역할을 함께 수행할 수 있는 구성으로, 종래에 비해 커버심을 삭제할 수 있게 되고, 이를 통해 부품수 감축과 중량 감소 및 원가를 크게 절감시킬 수 있게 되며, 더 나아가 경량화를 도모할 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명에 따른 브레이크 패드는 압전체(32)를 이용한 에너지 하베스팅 기술 및 주행중인 차량의 제어 기술을 추가로 더 수행할 수 있게 됨으로써, 환경 친화적인 장점도 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10 - 마찰재 20 - 백플레이트
30 - 노이즈심 31 - 탄성중합체
32 - 압전체 33 - DLC코팅
40 - 센서

Claims

제동시 마찰 가진을 흡수할 수 있도록 다수개가 일정 간격으로 이격되어 제작된 탄성중합체(31;elastomer);
상기 탄성중합체(31)사이마다 한 개씩 삽입 설치되어서 제동압력으로 전기를 발생시키는 압전체(32); 및
캘리퍼하우징으로 마찰 제동열이 전달되는 것을 차단할 수 있도록 상기 탄성중합체(31)와 상기 압전체(32)의 일면에 일체로 코팅되는 DLC코팅(33);으로 구성된 노이즈심(30)을 포함하는 차량용 브레이크 패드.
청구항 1에 있어서,
상기 DLC코팅(33)과 대향하는 위치에서 상기 탄성중합체(31) 및 상기 압전체(32)의 타면에 밀착 설치되는 백플레이트(20);
상기 백플레이트(20)의 전면에 결합되어서 제동시 디스크와의 접촉하는 마찰재(30); 및
상기 백플레이트(20)의 측면에 결합되어서 상기 마찰재(10)의 마모상태를 인식할 수 있도록 도움을 주는 센서(40);로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 패드.
청구항 1에 있어서,
상기 탄성중합체(31)는 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(acrylonitrile butadiene rubber)의 공중합체인 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 패드.
청구항 1에 있어서,
상기 압전체(32)는 PZT(Pb(Zr,Ti)O₃)로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 패드.
청구항 1에 있어서,
상기 DLC코팅(33)은 카본(carbon) 50～90wt％, 다이아몬드(diamond) 10～50wt％, 수소(hydrogen) 10wt％이하(0은 불포함) 및 기타 불가결한 불순물을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 패드.
청구항 1에 기재된 압전체(32)에 의해 발생된 전기를 차량 배터리에 축전할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 패드의 응용 방법.
청구항 1에 기재된 압전체(32)에 의해 발생된 전기를 전기신호로 변환하고, 상기 전기신호를 차량 제어장치(ECU)로 송신해서 차량의 주행 상태를 제어할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 패드의 응용 방법.