KR20180108765A - 마찰 조립체, 브레이크 캘리퍼 및 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지지 판 (2), 적어도 하나의 브레이크 패드 (4) 및 상기 판 (2)의 적어도 하나의 보강 포일 (6)을 포함한 마찰 조립체 (1)에 관한 것이다. 브레이크 패드 (4) 및 지지 판 (2)은 적어도 하나의 내열성 수지로 공동-성형되고, 그리고 보강 포일 (6)은 상기 조립체 (1)의 사용 시에 지지 판의 변형을 방지 또는 제한하기 위해, 수지에 매립된, 포일 (6)에 연결되고 상기 포일로부터 연장되는 고정용 돌기 (8)에 의해 지지 판 (2)에 고정된다. 본 발명은 추가로 마찰 조립체 및 브레이크 캘리퍼의 제조에 대한 방법에 관한 것이다.

Description

마찰 조립체, 브레이크 캘리퍼 및 제조 방법

본 발명은 마찰 조립체, 마찰 조립체의 제조 방법 및 그러한 조립체를 장착하는 브레이크 캘리퍼 (brake caliper)에 관한 것이다.

동일한 출원인을 대신한 문헌 WO 2015/173768 A1은 동일한 성능에 대해, 금속 판을 사용한 시스템보다 가벼운 그러한 구성요소의 조립체를 만들기 위해, 수지로 공동-성형 (co-moulding)하기 위한 지지 판 및 브레이크 패드를 개시한다.

그러한 공지된 해결책이 복수의 관점으로부터의 개선이긴 하지만, 문헌 WO 2015/173768 A1에서 논의된 시스템의 적용 분야는 여전히 매우 제한적이다.

본 발명은 이전의 시스템에 적어도 필적할만한 신뢰성을 갖는 마찰 조립체를 제공하는 것을 제안하는 상기의 문맥에 속하지만, 매우 넓은 생산 라인 범위에서 사용 가능하도록 변형된다.

그러한 목적은 청구항 1에 따른 마찰 조립체에 의해, 청구항 16에 따른 브레이크-캘리퍼에 의해, 및 청구항 14에 따른 방법에 의해 달성된다. 종속 청구항은 바람직한 실시예 변형예를 나타낸다.

본 발명의 목적은 첨부된 도면의 도움으로 이제 상세하게 설명될 것이고, 도면에서:
- 도 1 및 도 2는 가능한 일 실시예에 따른, 본 발명의 조립체의 사시도 및 단면 측면도를 각각 도시하고;
- 도 3은 도 2의 것에 대응되지만 부분적으로 분리된 부분을 갖는 도면을 도시하고;
- 도 4 및 도 5는 도 1의 조립체의 사시도로서, 지지 판에 통합되어 있는 숨겨진 고정용 돌기를 도시하기 위해 지지 판의 일부가 생략된 도면이다.

상기 도면을 참조하면, 도면 부호 1은 전체적으로 지지 판 (2), 적어도 하나의 브레이크 패드 (4) 및 상기 판 (2)의 적어도 하나의 보강 포일 (reinforcing foil, 6)을 포함하는 마찰 조립체를 나타낸다.

일 실시예에 따르면, 보강 포일 (6)은 약 2 mm의 최대 두께를 가진다.

일 실시예에 따르면, 보강 포일 (6)은 약 0.5 mm의 최소 두께를 가진다.

제 1 변형예에 따르면, 보강 포일 (6)은 강철 또는 알루미늄과 같은 금속으로 만들어진다.

제 2 변형예에 따르면, 보강 포일 (6)은 탄소계 재료와 같은 복합 재료로 만들어진다.

제 4 변형예에 따르면, 지지 판 (2)은 특히 제동될 해당 디스크에 다가갈 시에 (그리고 상기 해당 디스크로부터 멀어질 시에), 브레이크-캘리퍼의 가이드 (미도시)에 의해 이동 가능한 방식으로 맞물리기에 적합한, 그의 두께를 통한 하나 이상의 홀 (16)을 식별한다.

옵션으로, 보강 포일 (6)은 지지 판 (2)의 홀 (16)과 적어도 부분적으로 정렬되는 루미나 (lumina, 22)를 정의할 수 있다.

도시된 실시예에 따르면, 보강 포일 (6) 및 지지 판 (2)은 이들 사이의 접촉 평면 (C)에서 연장되어 보강 포일 (6)이 지지 판 (2)의 외형 (profile)에 국한된 채로, 특히 상기 판의 외부로 돌출함 없이, 유지된다.

다시 말해, 상기 평면 (C) 내에서, 보강 포일 (6)은 동일 평면에서 지지 판 (2)의 연장부 (extension)와 동일하거나, 상기 연장부보다 작은 연장부를 가진다.

옵션으로, 상기 조립체는 보강 포일 (6)을 적어도 부분적으로 덮는 내식성 층 (anti-corrosive layer)과 같은 적어도 하나의 보호 층을 포함할 수 있다.

그러한 조립체 (1)에서, 브레이크 패드 (4) 및 지지 판 (2)은 적어도 하나의 내열성 수지 (heat-resistant resin)에 있다 (바람직하게는 고온 공동-성형된다 (hot co-moulded)).

바람직하게는, 내열성 수지는 열경화성 수지이다.

유리하게는, 내열성 수지는 노볼락 (novolac)과 같은 페놀 수지이다.

바람직하게는, 내열성 수지 (또는 페놀 수지)는 지지 판 (2)에 대해 및 브레이크 패드 (4)에 대해 동일하다.

일 실시예에 따르면, 지지 판 (2) 및 브레이크 패드 (4)는 예를 들어 폴리머 재료의 동일 패밀리에 속한, 상이한 내열성 수지로 만들어진다.

변형예에 따르면, 페놀 수지는 수지 CAS no. 9003-35-4를 포함하거나 이로부터 구성된다.

추가 변형예에 따르면, 수지는 조립체 (1)의 최대 동작 온도까지 적어도 내열성이다.

지지 판 (2)의 내열성 수지는 옵션으로 보강 섬유, 바람직하게는 비-금속으로 채워질 수 있다 (loaded). 순전 예시로서, 사용된 보강 섬유는 탄소 섬유, 유리 섬유, 붕소 섬유, 실리카 섬유, 탄화 규소 섬유, 세라믹 섬유 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

유리 섬유는 본 발명의 특히 바람직한 실시예이다.

예를 들어, 내열성 수지의 중량과 옵션의 보강 섬유의 중량 사이의 비율은 0.1 내지 3.0, 유리하게는 0.3 내지 2.0, 옵션으로 0.4 내지 1.8, 예를 들어 0.7 내지 1.5일 수 있다.

바람직하게는, 보강 섬유는 상기 섬유가 없는 내열성 수지 판과 적어도 비교하여, 지지 판 (2)의 기계적 강도를 증가시키기 위해 약 12 mm 이상 (예를 들어, 13 또는 14 mm 이상)의 평균 길이를 갖는다.

일 실시예에 따르면, 보강 섬유는 예를 들어 4-11 밀리미터 범위에 포함된 약 12 밀리미터 이상의 평균 길이를 갖는다.

하나의 유리한 실시예에 따르면, 보강 섬유는 브레이크 패드 (4)의 횡 응력 방향 (transversal stress direction, T)으로 주로 또는 배타적으로 배향된다 (디스크 브레이크용 브레이크 캘리퍼에서의 조립체 (1)의 올바른 사용 구성으로 나타남).

추가 변형예에 따르면, 브레이크 패드 (4)는 대신에 보강 섬유가 없다.

그러나, 바람직한 실시예는 브레이크 패드 (4)의 내열성 수지가 적어도 하나의 마찰 개질제 구성요소를 포함하는 것을 제공한다.

순전 예시로서, 마찰 개질제 구성요소는 분말 금속 (그 예로, 구리, 철, 알루미늄 및/또는 아연), 알루미늄 또는 실리콘 산화물, 플레이킹 (flaking) 재료 (그 예로, 흑연 또는 운모) 또는 이들의 조합물로 선택될 수 있다.

도 2의 변형예를 참조하면, 지지 판 (2)과 브레이크 패드 (4) 사이의 분리 존은 상기 구성요소의 순 분할면 (net division plane, 18)으로 개략적으로 도시된다. 그러나 이는 실제로 분리 존이 고르지 않은 평면이거나 볼륨 내부에서도 옵션의 보강 섬유 (지지 판용)를 갖는 내열성 수지와, 그리고 바람직하게는 그러한 섬유가 없고 옵션으로 브레이크 패드에 속하는 마찰 개질제-구성요소로 채워진 내열성 수지가 밀접하게 혼합되어 있을 가능성이 가장 크기 때문에, 그래픽 표현으로 나타낸다.

보강 포일 (6)은, 포일 (6)에 연결되고 포일로부터 연장되는 고정용 돌기 (8)에 의해 지지 판 (2)에 고정되며, 그리고 조립체 (1)의 사용 시에 지지 판의 변형을 방지하거나 제한하기 위해 상기의 수지 내에 매립된다.

상이한 실시예에 따르면, 고정용 돌기 (8)는 첨예 요소 (pointed element), 핀, 실린더 또는 후크의 형태일 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 하나 이상의 고정용 돌기는 코든 (cordon) 또는 리브 (rib) 형태 일 수 있다.

예를 들어, 도 4 또는 도 5에 개략적으로 도시된 바와 같이, 고정용 돌기 (8)는 피라미드, 실린더, 원뿔대, 원뿔 또는 단절각뿔 (truncated pyramid) 형상화될 수 있다.

바람직한 변형예에 따르면, 고정용 돌기 (8)는 보강 포일 (6)과 일체형으로 만들어진다.

추가 변형예에 따르면, 고정용 돌기 (8)는 지지 판 (2)을 향해, 보강 포일 (6)의 일 표면 (10)으로부터 단지 돌출되고, 그러한 포일의 대향 표면 (20)은 대신에 돌기 없이 존재한다.

여전히 추가 변형예에 따르면, 보강 포일 (6)은 브레이크 패드 (4)와 중첩되는 영역에서 천공 (구체적으로는 그 두께를 통과함)을 가지지 않는다.

특히 유리한 실시예에 따르면, 고정용 돌기 (8)는 보강 포일 (6)의 표면 (10) 상에 적어도 약 1-40 돌기/㎠ (예를 들어, 1-20 돌기/㎠) 이상의 밀도로 분포되어, 보강 포일 (6)과 지지 판 (2) 사이의 모놀리식 결합 (monolithic union)을 달성한다.

도시되지 않은 실시예에 따르면, 고정용 돌기의 적어도 일부의 베이스에 대응하여, 보강 포일은 상기 돌기에 대해 실질적으로 상보적인 형상의 오목부 (depressions)를 한정할 수 있다.

실제로, 하기에서 논의되는 제조 방법의 가능한 변형예는 고정용 돌기가 보강 포일의 두께로부터 발생되고 - 부분적으로 그를 굴착할 수 있고 - 이로써 오목부 및 돌기를 발생함을 제공할 수 있다.

예를 들어 도 3의 변형예를 참조하면, 브레이크 패드 (4)는 샌드위치 구조를 생성하기 위해, 보강 포일 (6)이 고정된 표면 (14)에 대해 지지 판 (2)의 대향 표면 (12)과 공동-성형된다.

본 발명은 또한 마찰 조립체의 제조 방법에 관한 것이다.

상기 방법의 바람직한 실시예가 앞선 실시예 중 어느 하나에 따른 마찰 조립체 (1)를 만들어 내기 위해 사용됨을 제공하였기 때문에, 그러한 방법의 바람직한 또는 유리한 변형예는 선행하는 조립체의 설명으로부터 임의의 단계 - 심지어 암시적으로 추론될 수 있음 -를 포함할 수 있다.

상기 방법은 다음을 포함한다:

- 적어도 하나의 내열성 수지로부터 지지 판 (2) 및 적어도 하나의 브레이크 패드 (4)를 공동-성형하는 단계;

- 상기 조립체 (1)의 사용 시에 지지 판의 변형을 방지 또는 제한하기 위해, 포일 (6)에 연결되고 상기 포일로부터 연장되는 고정용 돌기 (8)를 내열성 수지에 매립함으로써, 보강 포일 (6)을 지지 판 (2)에 고정하는 단계.

특히 유리한 실시예에 따라, 공동-성형 단계 및 고정 단계는, 예를 들어 압축 성형의 하나 이상의 단계 동안, 적어도 부분적으로 동시에 일어난다.

옵션으로, 고정 단계는 공동-성형 단계 이후에 일어날 수 있다. 보다 정확하게는, 공동-성형의 후속으로, 보강 포일 (6)은 지지 판 (2)으로 가압될 수 있고, 그 결과 고정용 돌기 (8)는 판의 수지 내부에 쐐기 모양으로 끼워져서, 그 안에서 매립된 채로 유지된다.

본 발명은 마지막으로 이전에 도시된 실시예 중 어느 하나에 따른 마찰 조립체 (1)를 포함한 브레이크 캘리퍼 또는 논의된 방법에 따라 제조된 조립체 에 관한 것이다.

본 발명의 목적이 이제 비-제한적인 예시에 기초하여 설명될 것이다.

예시 : 마찰 조립체의 공동-성형.

상기의 조립체를 공동-성형하기 위해, 고온 압착 (hot press)은 2 개의 병치된 또는 중첩된 캐비티를 한정하도록 변형된 몰드와 함께 사용된다 : 제 1 몰딩 캐비티는 지지 판의 내열성 수지를 수용하기 위한 것이고, 제 2 몰딩 캐비티는 대신에 브레이크 패드의 내열성 수지를 하우징한다.

그 후 보강 포일은 제 1 캐비티에 위치되고, 그 후에 옵션으로 보강 섬유가 채워진 내열성 수지는 그러한 캐비티를 충전하도록 고르게 분포된다. 유사하거나 상이한 내열성 수지는 옵션으로 적어도 하나의 마찰 개질제 구성요소가 존재하는 제 2 몰딩 캐비티에 위치된다.

성형 온도는 사용된 수지에 의존하여 130 ℃ 내지 190 ℃에서 변화할 수 있는 반면, 동작 압력은 10-50 MPa 범위에 있을 것이다. 패드의 크기 및 사용된 수지의 양에 의존하여, 성형 시간은 1 내지 약 10 분, 종종 2-5 분으로 변화할 수 있다.

마찰 조립체의 성형이 완료될 때, 이를 약 220 ℃ 온도로 오븐에 두어 수지/s의 가교 결합을 완료한다.

혁신적으로, 기재된 조립체, 캘리퍼 및 방법은 미리 결정된 목적이 달성되도록 한다.

특히, 보강 포일의 존재는 조립체의 열 기계적 저항성 (thermomechanical resistance) 및 치수 안정성의 개선을 가능하게 하여, 종래의 시스템에 비해 전체 중량을 감소시킨다.

유리하게는, 금속 강화 포일의 사용은, 이용된 포일이 종래의 금속 판의 전체 두께에 비해 감소된 두께를 가지기 때문에, 조립체의 중량에서 급격한 증가를 수반하지 않는다.

유리하게는, 본 발명의 조립체 및 캘리퍼는 종래의 사용된 시스템과 비교하여 달성되는 중량의 실질적인 감소를 허용하는데, 물론 이는 적어도 균등한 전체 성능에 대해서 그러하다.

유리하게는, 단일 보강 포일의 사용은 조립체의 중량을 줄이고, 생산 비용을 감소시키며, 그리고 최적화된 창고 관리가 달성되도록 한다.

유리하게는, 기재된 방안으로 인해, 기재된 판의 적용 범위가 넓어진다.

유리하게는, 본 발명의 방법은 모든 필수 구성요소 - 즉 지지 판, 브레이크-패드 및 보강 포일 -가 단일 동작으로 성형되도록 한다.

유리하게는, 본 발명의 조립체 및 캘리퍼는 판 및 브레이크 패드의 재료가 분리 불가능한 방식으로 함께 결합된다는 점에서 매우 신뢰적이다.

유리하게는, 본 발명의 조립체 및 캘리퍼는 판과 브레이크 패드 사이의 접착제 층이 없어지도록 하여, 생산 비용 및 조립체 신뢰성에 유리한 영향을 초래한다.

유리하게는, 본 발명의 조립체는 보강 포일이 없는 해결책에 비해 약 30 % 판 변형의 감소가 달성되도록 한다.

유리하게는, 본 발명의 조립체 및 캘리퍼는 건설적으로 간단하고, 그러므로 저비용으로 그리고 반복적이고 자동화된 동작으로 생산이 가능하다.

유리하게는, 본 발명의 조립체는 낮은 열 전도성을 가지고, 그 결과 캘리퍼 브레이크의 증기 로크 현상 (vapour lock phenomena)의 발생 가능성이 감소된다.

유리하게는, 장 섬유 (long fibres)가 내열성 수지에 형성되기 매우 어려웠지만, 이는 예상치 못한 기계적 성능을 제공한다.

기술 분야의 통상의 기술자는 특정 요구 사항을 만족시키도록 전술 한 조립체의, 캘리퍼 브레이크의 및 방법의 실시예에 변형을 가할 수 있고, 기능상으로 요소를 균등하게 다른 것과 대체할 수 있다.

그러한 변형은 또한 다음의 청구 범위에 의해 정의된 바와 같이, 권리 보호 범위 내에 포함된다.

부가적으로, 가능한 실시예에 속하는 것으로 기재된 각각의 변형예는 기재된 다른 실시예와 독립적으로 실현될 수 있다.

Claims (16)

1. 마찰 조립체 (1)에 있어서,
   지지 판 (2), 적어도 하나의 브레이크 패드 (4) 및 상기 판 (2)의 적어도 하나의 보강 포일 (6)을 포함하며,
   상기 브레이크 패드 (4)와 상기 지지 판 (2)은 적어도 하나의 내열성 수지로 공동-성형되고 (co-moulded),
   상기 보강 포일 (6)은 상기 조립체 (1)의 사용 시에 상기 지지 판의 변형을 방지 또는 제한하기 위해, 상기 포일 (6)에 연결되고 상기 포일로부터 전개되며 상기 수지에 매립된 고정용 돌기 (8)에 의하여 상기 지지 판 (2)에 고정되는, 마찰 조립체.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정용 돌기 (8)는 상기 보강 포일 (6)의 표면 (10) 상에 적어도 약 1-40 돌기/㎠ 이상의 밀도로 분포되어, 상기 보강 포일 (6)과 상기 지지 판 (2) 사이의 모놀리식 결합 (monolithic union)을 달성하는, 마찰 조립체.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 고정용 돌기 (8)는 상기 보강 포일 (6)과 일체형으로 만들어지는, 마찰 조립체.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 보강 포일 (6)은 상기 브레이크 패드 (4)와 겹쳐지는 영역에서 천공이 없으며, 그리고
   상기 고정용 돌기 (8)는 상기 지지 판 (2)을 향해, 상기 보강 포일 (6)의 표면 (10)으로부터 단지 돌출되는, 마찰 조립체.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 고정용 돌기 (8)의 적어도 일부의 베이스에 대응하여, 상기 보강 포일 (6)은 상기 돌기에 대해 실질적으로 상보적인 형상의 오목부 (depressions)를 한정하는, 마찰 조립체.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 브레이크 패드 (4)는 샌드위치 구조를 생성하기 위하여, 상기 보강 포일 (6)이 고정된 표면 (14)에 대해 상기 지지 판 (2)의 대향 표면 (12)과 공동-성형되는, 마찰 조립체.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 보강 포일 (6)은 약 2 밀리미터의 최대 두께, 및 약 0.5 밀리미터의 최소 두께를 가지는, 마찰 조립체.
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 지지 판 (2)은 브레이크-캘리퍼의 가이드에 의해 이동 가능한 방식으로 맞물리기에 적합한, 상기 지지판의 두께를 통한 하나 이상의 홀 (16)을 식별하며, 그리고
   상기 보강 포일 (6)은 상기 홀과 적어도 부분적으로 정렬되는 개구 (22)를 한정하는, 마찰 조립체.
9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 보강 포일 (6)은 금속 재료, 예를 들어 강철, 또는 복합 재료, 예를 들어 탄소계 재료로 만들어지며, 그리고
   상기 조립체는 상기 보강 포일 (6)을 적어도 부분적으로 덮을 수 있는 적어도 하나의 보호 층, 예를 들어 내식성 (anti-corrosive) 층을 포함하는, 마찰 조립체.
10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    페놀 수지, 예를 들어 수지 CAS No. 9003-35-4를 포함하거나, 상기 페놀 수지로 구성된 내열성 수지에 의해 특징지어지는, 마찰 조립체.
11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 판 (2)의 내열성 수지는 비-금속 보강 섬유로 부분적으로 채워지고, 상기 섬유는 탄소 섬유, 유리 섬유, 붕소 섬유, 실리카 섬유, 탄화 규소 섬유, 세라믹 섬유 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는, 마찰 조립체.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 보강 섬유는 약 12 밀리미터 이상이거나, 4 내지 11 밀리미터의 범위에 포함된 평균 길이를 가지는, 마찰 조립체.
13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 보강 섬유는 디스크 브레이크 캘리퍼에서의 상기 조립체 (1)의 올바른 사용 구성에 있어, 상기 브레이크 패드 (4)의 횡 응력 방향 (T)을 따라 주되게 또는 배타적으로 배향되는, 마찰 조립체.
14. 마찰 조립체, 예를 들어 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 따른 마찰 조립체 (1)를 제조하는 방법에 있어서,
    - 지지 판 (2) 및 적어도 하나의 브레이크 패드 (4)를 적어도 하나의 내열성 수지로 공동-성형하는 단계;
    - 상기 지지 판 (2)에 보강 포일 (6)을 고정하되, 상기 조립체 (1)의 사용 시에 상기 지지 판의 변형을 방지 또는 제한하기 위해, 상기 포일 (6)에 연결되고 상기 포일로부터 전개되는 고정용 돌기 (8)를 상기 수지에 매립함으로써, 고정하는 단계;를 포함하는, 마찰 조립체 제조 방법.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 공동-성형하는 단계 및 상기 고정하는 단계는 압축 성형의 하나 이상의 단계 동안, 적어도 부분적으로 동시에 일어나는, 마찰 조립체 제조 방법.
16. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 따른 마찰 조립체 (1) 또는 청구항 14 또는 청구항 15에 따른 마찰 조립체 제조 방법에 따라 만들어진 조립체를 포함하는, 브레이크 캘리퍼.

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