KR20180074326A - 브레이크 패드 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스크 브레이크 장치에 사용되는 브레이크 패드 조립체에 관한 것으로, 중공이 형성된 원기둥 또는 각기둥 형상의 마찰재와, 일면이 상기 마찰재에 결합되어 지지하며, 타면이 곡면으로 형성되고, 상기 마찰재의 중공과 연통될 수 있도록 상기 일면으로부터 타면으로 관통하여 관통 구멍이 형성된 지지블록과, 일면에 상기 지지블록의 타면을 수용하여 지지하는 지지면이 곡면으로 형성되고, 상기 지지블록의 관통 구멍과 연통될 수 있도록 판면을 관통하여 삽입 구멍이 형성된 백플레이트와, 상기 지지블록의 관통 구멍과 상기 백플레이트의 삽입 구멍을 관통하여 상기 지지블록과 상기 백플레이트를 결합시키는 체결구를 포함할 수 있다.

Description

브레이크 패드 조립체 {ASSEMBLY OF BRAKE PAD}
본 발명은 브레이크 패드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디스크 브레이크 장치에 사용되는 브레이크 패드 조립체에 관한 것이다.
철도차량, 항공기, 대형 차량 등은 큰 운동에너지를 가지므로 제동장치를 작동시켜 정지시키기 위해서는 대용량의 고성능 제동장치가 필요하다. 제동 작용은 운동에너지를 두 물체 사이의 마찰에 의해 열에너지로 소진시키는 것이므로 제동장치는 충분한 크기의 마찰계수를 가지고 고온에서도 마찰계수가 크게 변하지 않아야 하고 내마모성도 우수하여야 한다. 이러한 기능을 제공하기 위해 디스크 브레이크 장치가 많이 채용되고 있다.
이와 같은 제동장치는 브레이크 디스크, 브레이크 패드, 캘리퍼 등으로 구성되어, 브레이크 작동 지령이 주어지면 브레이크 디스크의 양 측면에서 공압, 유압 혹은 전자기적 힘으로 작동하는 브레이크 실린더가 브레이크 패드를 브레이크 디스크의 측면으로 눌러 브레이크 디스크 표면과 브레이크 패드에 포함된 마찰재의 표면이 미끄럼 마찰을 일으키며 차량의 운동에너지를 열에너지로 소진시켜 차량을 정지시킨다.
이런 제동장치에 사용되는 것으로서, 종래기술에 따른 브레이크 패드의 일례가 특허 제10-1619752호에 개시되어 있다. 여기서 브레이크 디스크와 직접 마찰됨으로써 제동력을 발휘하는 마찰재는 복수 개가 구비되는데 마찰재 지지판을 통해 백플레이트에 고정된다.
그런데 종래기술에 따른 브레이크 패드는 백플레이트에 고정되어 있어서 마찰력에 의한 외력이 작용하는 상황에서 변형 가능성이 거의 없다. 따라서 복수 개의 마찰재가 브레이크 디스크와 균일한 압력으로 접촉하지 못하는 경우가 종종 발생하며, 이로 인해 마찰재의 한 부분의 접촉압력이 높거나 낮아, 접촉의 불안정과 편마모를 유발하게 되어, 과도한 소음 및 진동의 발생원으로 작용하는 문제점이 있다.
이런 문제를 해결하기 위하여 마찰재가 일정한 정도의 유동성을 가진 브레이크 패드도 개발되고 있으나, 스프링과 같은 부가 수단이 필요하거나 구조가 복잡해지며, 마찰재와 마찰재 지지판의 결합강도가 충분하지 못하여 구조적으로 취약하게 되는 문제가 있다. 또한, 부가된 스프링이 차지하는 공간만큼 마찰재의 길이를 짧게 하여야 하므로 브레이크 패드의 수명이 현저히 짧아지는 문제점도 있다. 나아가서 스프링이 고온의 마찰열에 반복적으로 노출되면서 스프링이 탄성을 잃어 기능을 상실하는 문제점도 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 마찰재에 유동성을 부여함으로써 브레이크 디스크와의 균일한 접촉을 확보할 수 있는 브레이크 패드 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 단순한 구조로 인해 제조 및 유지 관리가 용이한 브레이크 패드 조립체를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 마찰재에서 발생하는 마찰열을 원활히 발산할 수 있는 브레이크 패드 조립체를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
본 발명에 따른 브레이크 패드 조립체는, 중공이 형성된 원기둥 또는 각기둥 형상의 마찰재와, 일면이 상기 마찰재에 결합되어 지지하며, 타면이 곡면으로 형성되고, 상기 마찰재의 중공과 연통될 수 있도록 상기 일면으로부터 타면으로 관통하여 관통 구멍이 형성된 지지블록과, 일면에 상기 지지블록의 타면을 수용하여 지지하는 지지면이 곡면으로 형성되고, 상기 지지블록의 관통 구멍과 연통될 수 있도록 판면을 관통하여 삽입 구멍이 형성된 백플레이트와, 상기 지지블록의 관통 구멍과 상기 백플레이트의 삽입 구멍을 관통하여 상기 지지블록과 상기 백플레이트를 결합시키는 체결구를 포함할 수 있다. 여기서 상기 지지블록의 타면은 볼록한 곡면이고, 상기 백플레이트의 지지면은 오목한 곡면일 수 있다. 이때 상기 지지블록의 타면의 곡률반경은 상기 백플레이트의 지지면의 곡률반경보다 작을 수 있다.
본 발명에 따른 브레이크 패드 조립체에 있어서, 상기 마찰재의 중공의 직경은 상기 지지블록의 관통 구멍의 직경보다 클 수 있다.
또한 본 발명에 따른 브레이크 패드 조립체에 있어서, 상기 체결구는 리벳 또는 볼트 및 나사일 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 브레이크 패드 조립체에 있어서, 상기 백플레이트에서 상기 지지면의 반대쪽 면은 상기 삽입 구멍의 둘레가 함몰되어 형성된 함몰부를 포함할 수 있다. 나아가서 상기 함몰부에는 탄소복합재료가 충전될 수 있다.
본 발명에 따른 브레이크 패드 조립체에 있어서, 상기 지지블록의 곡면인 타면의 둘레에 평면부가 더 형성될 수 있다. 이 경우 상기 백플레이트의 곡면인 지지면의 둘레에 평면부가 더 형성될 수도 있다.
또한 본 발명에 따른 브레이크 패드 조립체에 있어서, 상기 마찰재는 금속 성분을 포함하고, 상기 지지블록의 일면에는 상기 마찰재가 포함한 금속 성분과 동일한 금속이 도금될 수 있다.
본 발명에 따르면, 백플레이트 상에서 지지블록이 일정 정도의 유동성을 가질 수 있으므로 브레이크 디스크와 마찰재가 균일하게 접촉할 수 있다.
또한, 체결구를 통해 마찰재와 백플레이트를 결합하는 구조이므로 제조는 물론 마찰재 교체와 같은 유지 관리도 용이해진다.
아울러, 마찰재가 중공의 원기둥 또는 각기둥 형상이므로 중공을 통한 열발산 효과가 배가된다.
도 1은 본 발명에 따른 브레이크 패드 조립체의 일 실시예의 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부분을 확대한 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 브레이크 패드 조립체의 다른 실시예의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 브레이크 패드 조립체의 또 다른 실시예의 단면도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조로 본 발명에 따른 브레이크 패드 조립체의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 브레이크 패드 조립체의 일 실시예의 단면도이다.
마찰재(150)는 브레이크 디스크(도시 생략)와 직접 접촉하여 마찰되기 위한 것으로, 중공(150a)이 형성된 원기둥 또는 각기둥 형상으로 되어 있다. 마찰재(150)는 금속 소결재, 탄소복합재 등 공지의 소재들 중에서 선택될 수 있다.
지지블록(140)은 금속재료로 만들어지며, 마찰재(150)에 고정되어 마찰재(150)를 지지하는 것으로, 그 일면이 1000~1200℃의 온도에서 마찰재에 가압되어 융착되거나, 마찰재(150)와 지지블록(140)을 상대적으로 회전시키면서 발생하는 마찰열로 융착시킬 수 있다. 이때 마찰재(150)가 금속 성분을 포함하고 있다면, 지지블록(140)의 일면을 동일한 금속 성분으로 도금할 수 있다. 예컨대 마찰재(150)에 구리 성분이 함유되어 있는 경우 지지블록(140)의 일면에 구리를 도금하면 높은 결합강도를 얻을 수 있다. 지지블록(140)에는 그 일면으로부터 타면으로 관통하여 관통 구멍이 형성되어 있는데, 이 관통 구멍은 마찰재(150)의 중공(150a)과 연통되도록 배열된다. 이하에서 설명하는 바와 같이 체결구(170)를 관통 구멍에 삽입하여 지지블록(140)과 백플레이트(130)를 결합하는 것이 용이하도록 마찰재(150)의 중공(150a)의 직경은 지지블록(140)의 관통 구멍의 직경보다 큰 것이 바람직하다. 한편, 지지블록(140)의 타면은 곡면으로 형성되는데, 이 곡면은 구면, 타원체면일 수도 있으나, 다른 형태의 곡면일지라도 무방하다.
백플레이트(130)는 지지블록(140)의 타면과 접하여 지지블록(140)을 지지한다. 이때 지지블록(140)의 타면과 접하는 백플레이트(130)의 지지면(130a)은 지지블록(140)의 곡면인 타면을 수용하는 형상으로 된 곡면이다. 예컨대 지지블록(140)의 타면(140a)이 볼록한 곡면이라면 백플레이트(130)의 지지면(130a)은 오목한 곡면이 되는 식이다. 이때 지지면(130a)이 이루는 곡면은 지지블록(140)의 타면(140a)이 이루는 곡면과 반드시 동일한 형태의 곡면일 필요는 없으며, 지지블록(140)의 타면(140a)이 구면인 경우 백플레이트(130)의 지지면(130a)은 타원체면이어도 된다. 다만 지지블록(140)의 타(140a)면과 백플레이트(130)의 지지면(130a) 사이에는 간극이 형성될 수 있어야 하는데, 이에 대해서는 확대 단면도인 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 A부분을 확대 도시한 단면도이다. 여기서 지지블록(140)의 타면(140a)은 볼록한 곡면으로 형성되어 있으며, 백플레이트(130)의 지지면(130a)은 오목한 곡면으로 형성되어 있다. 지지블록(140)의 타면(140a)과 백플레이트(130)의 지지면(130a)은 각각 구면, 타원체면 또는 다른 곡면의 형상을 가질 수 있으며, 두 곡면(140a, 130a)이 동일한 형상의 곡면이거나 서로 다른 형상의 곡면이어도 좋다. 그러나 어떤 형상의 곡면으로 이루어져 있더라도, 외력이 가해지지 않은 상태에서는 체결구(170)를 중심으로 반경방향 바깥쪽 부분에서는 지지블록(140)의 타면(140a)과 백플레이트(130)의 지지면(130a) 사이에 간극이 형성될 수 있어야 한다. 예컨대, 지지블록(140)의 타면(140a)과 백플레이트(130)의 지지면(130a)이 모두 구면인 경우, 지지블록(140)의 타면(140a)의 곡률반경(R1)보다 백플레이트(130)의 지지면(130a)의 곡률반경(R2)이 더 크게 형성되면 이와 같은 관계를 충족시킬 수 있다. 이런 간극이 형성됨으로써, 체결구(170)에 의해 지지블록(140)과 백플레이트(130)가 결합되어 고정된 이후에도 지지블록(140)은 백플레이트(130)에 대해 일정한 각도 범위 내에서 회동할 수 있으며, 이로써 지지블록(140), 나아가서 지지블록(140)에 고정된 마찰재(150)에 유동성이 부여될 수 있다. 물론 이 간극의 크기가 마찰재(150)의 유동, 즉 회동 범위를 결정하는 요인이 될 수 있다. 간극이 과도하게 크면 마찰재(150)가 과도하게 유동되어 구조적인 강성을 떨어뜨릴 수 있으며, 과도하게 작으면 마찰재(150)의 유동 범위를 지나치게 줄일 수 있다. 이와 같이 간극의 크기를 조절함으로써 구조적인 강도와 유동 범위를 조정할 수 있으므로 본 발명에 따른 브레이크 패드 조립체는 간단한 구조로서 설계 자유도도 높아진다.
백플레이트(130)의 지지면(130a)으로부터 그 반대되는 면까지 관통하여 삽입 구멍이 형성된다. 삽입 구멍 역시 체결구(170)가 관통하여 삽입되기 위한 것으로서, 지지블록(140)의 관통 구멍과 연통되도록 정렬된다.
체결구(170)는 지지블록(140)의 관통 구멍과 백플레이트(130)의 삽입 구멍을 관통하여 삽입되며 지지블록(140)과 백플레이트(130)를 서로 결합하여 고정한다. 체결구(170)는 구체적으로 리벳일 수 있으며 볼트 및 너트의 조합일 수도 있다. 마찰재(150)의 중공(150a)은 체결구(170)의 삽입 및 결합 작업에 기여할 수 있다.
백플레이트 지지판(110)은 백플레이트(130)를 지지하기 위한 것이고, 브라켓(180)은 백플레이트 지지판(110)의 일면에 접합되는 것으로서, 경우에 따라 생략할 수도 있다.
이와 같은 구성에서 마찰재(150)는 백플레이트(130)에 대해 어느 정도 회동할 수 있으므로, 브레이크 디스크와 접촉할 때 균일한 접촉면을 유지하도록 회동될 수 있다. 또한 마찰재(150)가 중공의 원기둥 또는 각기둥 형상이므로 중공을 통한 대류 등을 통해 브레이크 디스크와의 마찰에 의해 발생하는 열을 신속히 배출할 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 브레이크 패드 조립체의 다른 실시예의 단면도이다. 앞선 실시예와의 차이점은 백플레이트(130)의 지지면(130a)과 반대되는 면에 함몰부(175)가 형성되어 있고, 이 함몰부(175)에 탄소복합재료가 충전된 점이다. 함몰부(175)는 삽입 구멍의 둘레에 함몰되어 형성되며, 충전된 복합재료가 체결구(170)의 일단을 둘러싸게 되므로 체결구(170)의 고정시키거나 마찰재(150)와 백플레이트(130) 사이의 상대적인 움직임에 따른 진동을 저감시킬 수 있고 따라서 소음 발생도 억제할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 브레이크 패드 조립체의 또 다른 실시예의 단면도이다. 이 예에서는 지지블록(140)의 타면(140a)에 평면부(140b)가 더 형성되어 있다. 평면부(140b)는 다른 실시예들에서 지지블록(140)의 타면을 형성하고 있던 볼록한 곡면(140a)의 둘레에 링 형상으로 된 평면을 형성하는데, 지지블록(140)이 체결구(170)를 축으로 회동할 때 지지면(130a)과 접촉함으로써 지지블록(140), 나아가 마찰재(150)의 회동 범위를 더욱 적극적으로 제한하는 요소로 작용할 수 있다. 지지블록(140)에 평면부(140b)가 형성된 경우, 백플레이트(130)의 지지면(130a)에도 평면부(130b)를 형성할 수 있다. 이 백플레이트(130)의 평면부(130b) 역시 다른 실시예들에서 지지면을 이루고 있던 오목한 곡면(130a)의 둘레에 링 형상으로 된 평면을 형성하며, 지지블록(140)의 평면부(140b)와 접촉할 수 있는 위치에 배치된다. 나아가서, 백플레이트(130)의 지지면(130a)은 평면부(130b)가 끝나는 위치에서 수직으로 일정 높이로 올라가 수직벽을 이룬 뒤 백플레이트(130)의 상면과 만나는 형태를 가질 수 있다. 이로써 백플레이트(130) 상면의 높이가 지지블록(140)의 타면의 평면부(140b)보다 높아질 수 있는데, 이는 지지블록이 측방향으로 움직일 때 지지블록(140)의 측면과 백플레이트(130)의 지지면의 이 수직벽이 접촉하여 지지블록의 과도한 움직임을 제한할 수 있도록 하기 위함이다. 또한 이러한 구조는 체결구가 파손되더라도 지지블록(140)이 백플레이트(130)의 지지면(130a)을 벗어나기 어렵게 함으로써 마찰재가 횡방향으로 이동하는 것을 방지하여 마찰재의 구조적 안전성을 확보해 주는 이점도 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예들은, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (10)

  1. 중공이 형성된 원기둥 또는 각기둥 형상의 마찰재와,
    일면이 상기 마찰재에 결합되어 지지하며, 타면이 곡면으로 형성되고, 상기 마찰재의 중공과 연통될 수 있도록 상기 일면으로부터 타면으로 관통하여 관통 구멍이 형성된 지지블록과,
    일면에 상기 지지블록의 타면을 수용하여 지지하는 지지면이 곡면으로 형성되고, 상기 지지블록의 관통 구멍과 연통될 수 있도록 판면을 관통하여 삽입 구멍이 형성된 백플레이트와,
    상기 지지블록의 관통 구멍과 상기 백플레이트의 삽입 구멍을 관통하여 상기 지지블록과 상기 백플레이트를 결합시키는 체결구를 포함하는 브레이크 패드 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지블록의 타면은 볼록한 곡면이고, 상기 백플레이트의 지지면은 오목한 곡면인 브레이크 패드 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지블록의 타면의 곡률반경은 상기 백플레이트의 지지면의 곡률반경보다 작은 브레이크 패드 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마찰재의 중공의 직경은 상기 지지블록의 관통 구멍의 직경보다 큰 브레이크 패드 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 체결구는 리벳 또는 볼트 및 나사인 브레이크 패드 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 백플레이트에서 상기 지지면의 반대쪽 면은 상기 삽입 구멍의 둘레가 함몰되어 형성된 함몰부를 포함하는 브레이크 패드 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 함몰부에는 탄소복합재료가 충전된 브레이크 패드 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지지블록의 곡면인 타면의 둘레에 평면부가 더 형성된 브레이크 패드 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 백플레이트의 곡면인 지지면의 둘레에 평면부가 더 형성된 브레이크 패드 조립체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 마찰재는 금속 성분을 포함하고,
    상기 지지블록의 일면에는 상기 마찰재가 포함한 금속 성분과 동일한 금속이 도금된 브레이크 패드 조립체.
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