KR20130042381A

KR20130042381A - 차량 브레이크용 복합 마찰재

Info

Publication number: KR20130042381A
Application number: KR20110106647A
Authority: KR
Inventors: 한진
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2013-04-26

Abstract

차량 브레이크의 디스크와 접촉되어 제동력을 부여하는 마찰재로서, 차량의 전후방을 기준으로 복수의 영역으로 순차적으로 구분되며, 후방측 영역으로 갈수록 철(STEEL)계 강화섬유의 함유율이 증가되도록 조성된 차량 브레이크용 복합 마찰재가 소개된다.

Description

차량 브레이크용 복합 마찰재 {COMPLEX PAD FOR BRAKE OF VEHICLE}

본 발명은 고온에서 져더를 억제하는 특성을 만족하면서, 중저온 영역에서도 증대된 마모수명을 갖는 차량 브레이크용 복합 마찰재에 관한 것이다.

중남미 지역의 경우에는 디스크 두께 변화량(디스크 면이 어느 정도의 편평도를 갖는지 여부)의 측정 결과 제동에 따른 열화도가 매우 컸으며, 특히 SUV차종에서의 디스크 두께 변화량이 좋지 않아 제동시 토크 변화량 과다에 의한 떨림이 발생된다.

이에 따라 기온이 높은 지역에서는 강화섬유로서 철(STEEL)이 포함된 마찰재를 적용하였고, 이후 기온이 높은 지역에서도 브레이크 져더 현상이 많이 완화되었다. 그러나 반면 이러한 지역에서는 중저온의 영역에서 마모수명이 단축되고, 그에 따른 휠의 오염도가 심해지는 문제가 발생되었다.

따라서, 고온에서의 져더 특성을 만족하면서도 중저온 영역에서의 마모수명을 갖는 마찰재 개발이 필요하였다.

현재는 지역별 요구조건에 따라 단일 마찰재를 적용함이 일반적이다. 그러나 이 경우 스틸재 강화섬유가 함유된 마찰재는 고온마모성능은 우세하여 고온지역에 적합하나, 고온지역은 고온제동 외에도 중/저온영역에서의 주행/제동 운전영역도 빈번하여 마찰재 마모수명에 대한 문제가 있었다. 또한 휠오염에 대한 불만이 급증하고 있었던 것이다. 따라서, 중저온 영역에서의 마모성능 향상 및 마찰재 분진 배출량 개선이 필요하였다.

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

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 고온에서 져더를 억제하는 특성을 만족하면서, 중저온 영역에서도 증대된 마모수명을 갖는 차량 브레이크용 복합 마찰재를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량 브레이크용 복합 마찰재는, 차량 브레이크의 디스크와 접촉되어 제동력을 부여하는 마찰재로서, 차량의 전후방을 기준으로 복수의 영역으로 순차적으로 구분되며, 후방측 영역으로 갈수록 철(STEEL)계 강화섬유의 함유율이 증가되도록 조성된다.

상기 영역 중 최전방의 영역에는 철(STEEL)계 강화섬유가 함유되지 않을 수 있다.

상기 영역 중 최후방의 영역에는 철(STEEL)계 강화섬유가 10~20 wt% 함유될 수 있다.

상기 영역은 전방과 후방 영역으로 이분될 수 있으며, 상기 전방 영역에는 철(STEEL)계 강화섬유가 함유되지 않을 수 있다.

상기 후방 영역에는 철(STEEL)계 강화섬유가 10~20 wt% 함유될 수 있으며, 상기 전방 영역과 후방 영역은 1 : 1의 면적비로 구분될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량 브레이크용 복합 마찰재에 따르면, 중남미/중동 같은 제동 열화도가 높은 지역에서의 고온제동영역에서 디스크 두께 변화량을 억제함에 따라 제동시 떨림이 개선되는 효과를 지속 가능하며, 또한 중/저온제동영역에서의 취약했던 마찰재 마모특성을 넌(NON)스틸 수준으로 회복시킬 수 있다.

또한, 마찰재에 대한 휠 오염 개선 효과가 있고, 장기 방치시 디스크 제동면에서의 녹 발생으로 초기 제동시 소음/떨림 같은 품질문제점을 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 브레이크용 복합 마찰재를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 차량 브레이크용 복합 마찰재의 면압을 해석한 도면.
도 3은 본 발명과 종래 기술의 디스크와 마찰재 마모량을 비교한 그래프.
도 4는 본 발명과 종래 기술의 마찰재 마모량을 온도분포에 따라 비교한 그래프.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량 브레이크용 복합 마찰재에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 브레이크용 복합 마찰재를 나타낸 도면으로서, 본 발명의 차량 브레이크용 복합 마찰재(100)는 차량 브레이크의 디스크와 접촉되어 제동력을 부여하는 마찰재로서, 차량의 전후방을 기준으로 복수의 영역으로 순차적으로 구분되며, 후방측 영역으로 갈수록 철(STEEL)계 강화섬유의 함유율이 증가되도록 조성된다.

즉, 브레이크의 디스크에는 양측에서 패드 즉, 마찰재가 접촉되어 제동력을 발생시키는데, 도 2의 도면에서 볼 수 있듯이, 차량의 후방측 마찰재에 전방보다 면압이 크게 작용되는 것을 알 수 있다. 이러한 현상은 고온 고압의 브레이킹 환경하에서 더욱 심하게 나타나며, 이는 궁극적으로 차량의 디스크가 도면 기준으로 반시계 방향(후방 -> 전방)으로 회전하기 때문에 고온 고압으로 갈수록 마찰재의 후방측이 전방측보다 디스크에 미세하게 먼저 접촉되기 때문이다.

따라서, 본 발명에서는 마찰재를 차량의 전후방을 기준으로 순차적으로 일정영역으로 나누고 영역별로 철의 구성비율을 달리하는 것이다. 즉, 상기 영역 중 최전방의 영역에는 철(STEEL)계 강화섬유가 함유되지 않도록 하고, 최후방의 영역에는 철(STEEL)계 강화섬유가 10~20 wt% 함유되도록 하는 방식으로 철 비율을 후방으로 갈수록 서서히 높여주는 것이다.

이러한 본 발명의 브레이크 마찰재는 145℃, 200bar, 254초의 조건에서 성형 후, 2 시간 동안 온도를 230℃까지 상승하고 3시간 유지하여 열처리함으로써 제조됨이 바람직하다.

도 1에 도시된 예의 경우 상기 영역은 전방과 후방 영역(120,140)으로 이분한 것이며, 전방 영역(120)에는 철(STEEL)계 강화섬유가 함유되지 않도록 하고, 후방 영역(140)에는 철(STEEL)계 강화섬유가 10~20 wt% 함유되도록 한 것이다.

구체적으로, 전방영역과 후방영역의 조성성분은 아래의 표 1과 같다.

상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 전방영역은 넌(NON)스틸 재질로서 철계 강화섬유가 함유되지 않고, 후방영역은 로우(LOW)스틸(STEEL) 재질로서 철계 강화섬유가 10 ~ 20 % 함유되도록 한 것이다.

이와 같은 전방영역과 후방영역의 구분은 면적비로 나타낼 수 있는데, 1:1, 3:7, 7:3 등 다양하게 구성할 수 있을 것이나, 바람직하게는 전방 영역(120)과 후방 영역(140)은 1 : 1의 면적비로 구분되도록 할 경우 최적의 효과를 얻을 수 있었다.

도 3은 본 발명과 종래 기술의 디스크와 마찰재 마모량을 비교한 그래프로서, 그래프에서 볼 수 있듯이, 동일 시험조건에서 마찰재의 총 마모량의 경우 넌스틸 3.0, 로우스틸 6.9 임에 반해 본 발명의 복합재질의 경우 4.7로서 중간 수위를 나타냄을 알 수 있다. 이는 디스크의 총 마모량 역시 마찬가지로 넌스틸과 로우스틸의 두 특성을 모두 가지고 있음을 알 수 있다.

도 4는 본 발명과 종래 기술의 마찰재 마모량을 온도분포에 따라 비교한 그래프로서, 그래프에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 복합재질 마찰재(혼합+FC250)는 중저온 영역과 고온 영역 모두에서 넌스틸과 로우스틸 단일 재질에 비해 중간수위의 마찰재 마모량을 나타냄을 알 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량 브레이크용 복합 마찰재에 따르면, 중남미/중동 같은 제동 열화도가 높은 지역에서의 고온제동 영역에서 디스크 두께 변화량을 억제함에 따라 제동시 떨림이 개선되는 효과를 지속 가능하며, 또한 중/저온제동영역에서의 취약했던 마찰재 마모특성을 넌(NON)스틸 수준으로 회복시킬 수 있다.

이는 근본적으로 넌스틸과 로우스틸의 공존으로 인하여 디스크나 패드의 마모량이 종래 로우스틸 대비 감소되었고, 특히 고온 고압의 영역에서는 마찰재의 후방 영역이 디스크와 먼저 접촉되는 특성상, 로우스틸을 후방에 위치되도록 함으로써 고온 제동력을 무리없이 확보할 수 있게 된 점에 특징이 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 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 마찰재 120 : 전방영역
140 : 후방영역

Claims

차량 브레이크의 디스크와 접촉되어 제동력을 부여하는 마찰재로서,
차량의 전후방을 기준으로 복수의 영역으로 순차적으로 구분되며, 후방측 영역으로 갈수록 철(STEEL)계 강화섬유의 함유율이 증가되도록 조성된 차량 브레이크용 복합 마찰재.
청구항 1에 있어서,
상기 영역 중 최전방의 영역에는 철(STEEL)계 강화섬유가 함유되지 않은 것을 특징으로 하는 차량 브레이크용 복합 마찰재.
청구항 1에 있어서,
상기 영역 중 최후방의 영역에는 철(STEEL)계 강화섬유가 10~20 wt% 함유된 것을 특징으로 하는 차량 브레이크용 복합 마찰재.
청구항 1에 있어서,
상기 영역은 전방과 후방 영역(120,140)으로 이분되는 것을 특징으로 하는 차량 브레이크용 복합 마찰재.
청구항 4에 있어서,
상기 전방 영역(120)에는 철(STEEL)계 강화섬유가 함유되지 않은 것을 특징으로 하는 차량 브레이크용 복합 마찰재.
청구항 4에 있어서,
상기 후방 영역(140)에는 철(STEEL)계 강화섬유가 10~20 wt% 함유된 것을 특징으로 하는 차량 브레이크용 복합 마찰재.
청구항 4에 있어서,
상기 전방 영역(120)과 후방 영역(140)은 1 : 1의 면적비로 구분된 것을 특징으로 하는 차량 브레이크용 복합 마찰재.