KR20180131692A - Back plate structure for automobile brake pad - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차용 브레이크 패드의 백플레이트의 구조에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 마찰재와 백플레이트가 접착되는 자동차용 브레이크 패드의 백플레이트 구조에 있어서 돌기 형성 공구를 고속으로 회전시키면서 백플레이트에 공구를 접촉시켜 인위적으로 고온의 마찰열을 발생시켜, 백플레이트 소재를 이용하고 일체화된 돌기를 형성시킨 자동차용 브레이크 패드의 백플레이트 구조에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a back plate of an automotive brake pad. More specifically, the present invention relates to a back plate structure of a brake pad for automobiles to which a friction material and a back plate are bonded, the tool being contacted with the back plate while rotating the projection forming tool at a high speed to artificially generate frictional heat at high temperature, BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a back plate structure of a brake pad for an automobile.
자동차용 브레이크는 주행 중의 자동차를 감속 또는 정지시키는 동시에 주차상태를 유지시키는데 사용되는 장치로 마찰력을 이용하여 제동 작용을 하게 된다.BACKGROUND ART An automobile brake is a device used for decelerating or stopping an automobile while driving and maintaining a parking state, and performs a braking action by using a frictional force.
브레이크 장치는 자동차의 운동에너지를 회전하는 디스크와 브레이크 패드 사이의 마찰을 통해 열에너지로 변환되고 이때 발생한 열은 주행중의 차가운 공기의 흐름 또는 부품 자체의 열전도율에 기인하여 외부로 발산되게 되어 있다. The braking device converts the kinetic energy of the vehicle into heat energy through friction between the rotating disc and the brake pad, and the generated heat is emitted to the outside due to the flow of cool air during running or the thermal conductivity of the component itself.
브레이크 시스템은 도 1과 같이 크게 마찰을 일으키는 제동장치, 제동력을 발생하는 장치, 힘을 전달 또는 보조동력을 발생하는 부수 장치로 구성되어진다.The brake system is composed of a braking device that generates friction as shown in Fig. 1, a device that generates braking force, and a subsidiary device that generates power or generates auxiliary power.
도 1의 제동장치 중 디스크 브레이크는 도 2와 같이 디스크(Disc: 21), 캘리퍼(Caliper: 22), 브레이크 패드(Pad: 23)로 구성되며, 디스크(21)는 원판형으로 바퀴와 같이 회전하며, 캘리퍼(22)는 디스크의 양측에 끼워져 있으며, 캘리퍼 내부의 유압으로 작동되는 피스톤(24)으로 브레이크 패드(23)를 디스크 방향으로 밀착하며, 브레이크 패드(23)는 회전하는 디스크(21)와 직접 접촉하여 마찰 작용을 담당하게 된다. 2, the disk brake is composed of a
도 3과 같이 브레이크 패드는 마찰을 담당하는 마찰재(31), 캘리퍼(22)의 피스톤의 압력을 전달받는 백플레이트(32), 마찰재(31)가 한계 이상으로 마모시 백플레이트(32)와 디스크(21)의 직접적인 마찰로 인한 손상 및 제동 안정성을 확보하기 위하여 마모 한계를 운전자에게 인지시키는 마모센서(기계식(33)과 전자식 (34)), 제동시 발생되는 가스와 분진의 배출 통로인 슬롯(35) 등으로 구성되어 있으며, 백플레이트(32)와 마찰재(31)는 화학적 접착제(36)로 결합되어져 있다. As shown in FIG. 3, the brake pad includes a
제동시 백플레이트는 캘리퍼 유압 피스톤의 힘이 전달되므로 일반적으로 자동차 구조용 열간압연 강판(SAPH440) 또는 일반 구조용 압연강재(SS400) 등의 재료가 사용되어 진다.During braking, the back plate carries the force of the caliper hydraulic piston, so materials such as automotive structural hot rolled steel (SAPH440) or general structural rolled steel (SS400) are used.
브레이크 패드는 화학적 접착제에 의해 마찰재와 백플레이트가 결합되는데, 제동시 발생되는 열에 의해 박리되거나, 수분과 도로 위의 뿌려지는 염화칼슘 등의 환경적인 요인에 의해 녹이 발생되어 결합력이 약해지고 이로 인해 박리되는 경우도 발생한다. 이러한 박리현상은 자동차의 사고로 연결되며, 운전사의 안전에 심각한 위험을 초래하게 된다. The brake pad is bonded to the backing plate by a chemical adhesive, which is peeled off due to heat generated during braking, or rusted due to environmental factors such as moisture and calcium chloride sprinkled on the road, thereby weakening the bonding force and peeling off Lt; / RTI > These exfoliation phenomena are linked to automobile accidents and cause a serious risk to the safety of the driver.
이러한 문제에 기인하여 브레이크 패드 제조회사 및 각 국가의 자동차 부품관련 인증기관에서는 마찰재와 백플레이트의 접착강도에 대해 2.5N/㎟ 이상으로 규제하고 있다. Due to these problems, the brake pad manufacturers and the certification bodies related to automobile parts in each country are regulating the adhesive strength of friction material and back plate to 2.5N / ㎟ or more.
특히 고속, 고하중, 고감속의 경주용 자동차 또는 고성능 자동차등에 사용되는 브레이크 패드는 일반적인 사용조건 대비 가혹한 제동 조건에 기인하여 제동시 발생하는 마찰열에 기인하여 패드의 온도가 400~600℃ 정도까지 상승하며, 이러한 고온에 기인하여 화학적 접착제에 의한 결합이 약해져 마찰재와 백플레이트가 분리되어 직접적인 사고의 원인이 되기도 한다. In particular, brake pads used in high-speed, high-load, high-speed racing cars or high-performance automobiles are subject to severe braking conditions compared to normal use conditions, Due to such a high temperature, the bonding due to the chemical adhesive is weakened, so that the friction material and the back plate are separated from each other, thereby causing a direct accident.
또한, 대형 트럭 및 버스 등에 사용되는 브레이크 패드는 고하중에 기인하여 마찰재와 백플레이트의 접착강도가 부족하여 박리현상이 발생하는 등의 심각한 문제점을 가지고 있다. In addition, brake pads used for large trucks and buses have serious problems such as peeling due to insufficient bonding strength between the friction material and the back plate due to high load.
이러한 문제점을 보완하기 위하여 접착제에 의한 화학적 결합 이외의 기계적인 결합력을 향상시키기 위한 백플레이트의 구조적 설계 기술이 개발되고 있으며, 이와 연관된 다양한 특허가 등록되어 있다. In order to overcome such problems, a structural design technique of a back plate for improving mechanical bonding force other than chemical bonding by an adhesive has been developed and various related patents have been registered.
일본 특허 제03806348호는 백플레이트 표면에 얇은 철판을 이용하여 돌기를 형성시킨 별도의 부재료를 용접하는 방법이며, 국내 등록특허 제10-0633654호는 브레이크 패드용 백플레이트 구조에 관한 것으로, 주석계 청동 소재를 사용한 볼트로 마찰재를 고정시켜, 고속 제동시 고온 전단력(마찰재와 백플레이트의 접착강도) 향상을 도모하는 기술을 개시하였다. Japanese Patent No. 03806348 discloses a method of welding a separate material having protrusions formed on a surface of a back plate using a thin steel plate. Korean Patent No. 10-0633654 relates to a back plate structure for a brake pad, Discloses a technique of fixing a friction material with a bolt using a material and improving a high temperature shear force (adhesion strength between the friction material and the back plate) during high-speed braking.
하지만, 일본 특허 제03806348호의 경우 백플레이트와 돌기가 형성된 얇은 철판을 용접으로 접합하는 별도의 작업 공정이 필요하며, 국내 등록특허 제10-0633654호의 경우 청동소재의 볼트를 백플레이트 고정하는 추가 작업이 필요하다. 또한, 백플레이트와 서로 다른 재질 및 별도의 부자재가 용접 또는 볼트 결합 등으로 결합되어 있으며, 이로 인해 결합력이 약하거나 고온의 제동조건에서 백플레이트 변형 등으로 돌기 형성된 철판 또는 볼트가 백플레이트와 탈착되고 결국에는 백플레이트와 마찰재가 박리되는 문제점을 가지고 있다.However, Japanese Patent No. 03806348 requires a separate work process for joining the back plate and the thin steel plate formed with the projections by welding, and in the case of Korean Patent No. 10-0633654, an additional work for fixing the bolt of the bronze material to the back plate is required need. In addition, the back plate is made of a different material and a separate supplementary material by welding or bolt coupling, so that the steel plate or bolt protruding due to the back plate deformation or the like is detached from the back plate in a braking condition with weak coupling force or high temperature And eventually the back plate and the friction material are peeled off.
본 발명은 텅스텐카바이드(WC), 실리콘카바이드(SiC) 등으로 제작된 돌기 형성 공구를 고속으로 회전시키면서 백플레이트에 접촉시켜 마찰을 일으켜 마찰면에 발생되는 고온의 열을 이용하여 백플레이트와 일체화되고 결합력이 강한 돌기를 마찰재가 접합되는 백플레이트 표면에 형성시킴으로써 마찰재의 결합력과 접착강도 보강 돌기와 백플레이트의 일체성을 증대시키고, 고온의 사용조건에서 백플레이트가 변형되더라도 돌기에 의한 결합력이 저하되지 않도록 하는 자동차용 브레이크 패드의 백플레이트 구조를 제공하기 위한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a tire, which comprises rotating a protrusion forming tool made of tungsten carbide (WC), silicon carbide (SiC) or the like at high speed while contacting with a back plate to cause friction, By forming the protrusions with strong bonding force on the back plate surface to which the friction materials are bonded, it is possible to increase the bonding force of the friction material and the integrity of the adhesive strength reinforcing protrusions and the back plate, and to prevent the bonding force by the protrusions from being deteriorated even if the back plate is deformed under high- And a back plate structure of a brake pad for an automobile.
본 발명은 마찰재와 백플레이트가 접착되는 자동차용 브레이크 패드의 백플레이트 구조에 있어서 돌기 형성 공구를 고속으로 회전시키면서 백플레이트에 공구를 접촉시켜 인위적으로 고온의 마찰열을 발생시켜, 백플레이트 소재를 이용하고 일체화된 돌기를 형성시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크 패드의 백플레이트 구조인 것이다. In the backplate structure of a brake pad for automobiles to which a friction material and a back plate are bonded, the tool is brought into contact with the back plate while rotating the projection forming tool at a high speed to artificially generate frictional heat at a high temperature, Thereby forming an integrated projection on the back plate of the automotive brake pad.
또한, 본 발명은 돌기 형성 공구가 백플레이트에 버어(burr)를 형성시키면서 고온의 마찰열에 의해 파손되지 않도록 텅스텐카바이드(WC) 또는 실리콘카바이드 (SiC)의 세라믹 소재를 사용하는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크 패드의 백플레이트 구조인 것이다. Further, the present invention is characterized in that a ceramic material of tungsten carbide (WC) or silicon carbide (SiC) is used so that a protrusion forming tool forms a burr on a back plate and is not damaged by high temperature frictional heat It is the back plate structure of the brake pad.
또한, 본 발명은 돌기 형성 공구가 백플레이트에 수직으로 하강하여 원형의 돌기를 형성시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크 패드의 백플레이트 구조인 것이다. Further, the present invention is a backplate structure of a brake pad for an automobile, characterized in that the protrusion forming tool is vertically lowered on the back plate to form a circular protrusion.
또한, 본 발명은 돌기 형성 공구의 하강시 백플레이트를 5~10°로 기울여서 전단력에 대한 방향성을 가지도록 돌기를 형성시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크 패드의 백플레이트 구조인 것이다. Further, the present invention is a backplate structure for an automotive brake pad, characterized in that a protrusion is formed so that the back plate is tilted at 5 to 10 degrees with respect to a shearing force when the protrusion forming tool descends.
또한, 본 발명은 돌기 형성 공정 중 돌기 형성 공구가 백플레이트의 소재 두께 대비 30~70% 깊이까지 하강하는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크 패드의 백플레이트 구조인 것이다. In addition, the present invention is a backplate structure for an automotive brake pad, characterized in that the protrusion forming tool is lowered to a depth of 30 to 70% of the thickness of the backplate during the protrusion forming process.
도 1은 통상적인 브레이크 시스템의 구성 장치를 표시한 도면이다.
도 2는 통상적인 디스크 브레이크의 구조를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 통상적인 브레이크 패드의 구조를 나타낸 측면도 및 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 백플레이트 돌기 형성 공구 및 공정도를 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 원형의 백플레이트 보강 돌기의 측면도 및 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 방향성을 가진 백플레이트 보강 돌기의 측면도 및 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 방향성 돌기와 브레이크 마찰 전단력과의 관계를 나타낸 측면도이다.
도 8은 비교예 1에 따른 백플레이트의 접착 강도 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1에 따른 백플레이트의 접착 강도 그래프이다.
도 10은 비교예 2에 따른 백플레이트의 접착 강도 그래프이다.
도 11은 비교예 3에 따른 백플레이트의 접착 강도 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예 2에 따른 백플레이트의 접착 강도 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예 3에 따른 백플레이트의 접착 강도 그래프이다.Fig. 1 is a diagram showing an apparatus for constituting a conventional brake system.
2 is an exploded perspective view showing a structure of a conventional disc brake.
3 is a side view and a plan view showing a structure of a conventional brake pad.
FIG. 4 is a side view showing a back plate projection forming tool and a process according to the present invention.
5 is a side view and a plan view of a circular back plate reinforcement projection according to the present invention.
6 is a side view and a plan view of a backplate reinforcement protrusion having directionality according to the present invention.
7 is a side view showing the relationship between the directional projection and the brake friction shear force according to the present invention.
8 is a graph showing the adhesive strength of the back plate according to Comparative Example 1. Fig.
9 is a graph of adhesive strength of a back plate according to Example 1 of the present invention.
10 is a graph showing the adhesive strength of the back plate according to Comparative Example 2. Fig.
11 is a graph showing the adhesive strength of the back plate according to Comparative Example 3. Fig.
12 is a graph showing the adhesive strength of the back plate according to Example 2 of the present invention.
13 is a graph showing the adhesive strength of the back plate according to the third embodiment of the present invention.
이하에서 첨부한 도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 도 4와 같이 텅스텐카바이드(WC), 실리콘카바이드(SiC) 등으로 제작된 돌기 형성 공구(41)를 고속으로 회전시키면서 백플레이트(42)에 접촉시켜 마찰을 일으켜 마찰면에 발생되는 고온의 열을 이용하여 백플레이트(42)와 일체화되고 결합력이 강한 돌기(43)를 마찰재가 접합되는 백플레이트(42) 표면에 형성시킴으로써 마찰재의 결합력과 접착강도 보강 돌기와 백플레이트의 일체성을 증대시키고, 고온의 사용조건에서 백플레이트(42)가 변형되더라도 돌기에 의한 결합력이 저하되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다. 4, the
상기와 같은 돌기(43)를 형성하는 과정에서 일반적인 드릴링 작업과는 상이하게 버어(Burr)가 절삭 파편 형태로 배출되지 않고 버어(Burr)형태의 돌기가 형성되도록 공구(41) 표면이 매끄럽게 되어 있으며, 공구(41)가 고온의 마찰열에 의해서 파손되지 않도록 열에 강한 세라믹 소재인 텅스텐카바이드(WC), 실리콘카바이드(SiC)를 사용하는 것을 특징으로 한다.The surface of the
이러한 돌기 형성 공구(41)를 이용할 경우에 상온에서의 돌기 형성 공정 대비, 인위적으로 마찰열을 발생시켜 300℃이상의 고온에서 돌기(43)를 용이하게 형성되는 것을 특징으로 한다. When the
도 4와 같이 이러한 돌기(43)가 형성되는 공정은 공구(41)가 백플레이트(42) 수직으로 하강하여 원형 형태의 돌기(43)를 형성시키거나, 백플레이트(42)를 돌기 형성 공구(41)에 대하여 5 ~ 10°기울기를 가지고 비스듬하게 하강되도록 함으로써 방향성을 가진 돌기를 형성시키는 것을 특징으로 한다.4, the process of forming the
이러한 도 6, 7과 같이 방향성을 가진 돌기(43)는 브레이크 패드가 회전하는 디스크(45)에 접촉하여 마찰을 일으킬 때 회전하는 방향에 대한 전단력을 크게 함으로써 브레이크 패드의 마찰재(44)와 백플레이트(42)의 접착강도를 향상시키는 것을 특징으로 한다.As shown in FIGS. 6 and 7, the
돌기 형성 공정 중 백플레이트(42)의 소재 두께 대비 30~70% 깊이까지 공구가 하강하는 것을 특징으로 하고 있으며, 소재 두께 대비 30% 미만으로 하강시에는 돌기의 높이가 낮게 형성되어 접착강도 향상 효과가 낮으며, 소재 두께 대비 70% 초과하여 하강시에는 돌기 형성과정에서 백플레이트의 평탄도 등의 변형이 발생하게 되며, 이렇게 변형된 백플레이트는 브레이크 패드 제조시에 사용을 할 수가 없다. 변형된 백플레이트를 사용할 수 없는 이유는 캘리퍼 피스톤과 접촉되는 백플레이트 표면의 평탄도가 0.15mm 초과될 경우 피스톤과 백플레이트의 진동에 의해 브레이크 패드 자체의 소음이 발생하기 때문이다.The tool is characterized in that the tool is lowered to a depth of 30 to 70% of the material thickness of the back plate (42) during the protrusion forming process. When the thickness is less than 30% of the material thickness, the height of the protrusion is low, And when it is lowered by more than 70% of the thickness of the material, deformation such as the flatness of the back plate occurs during the process of forming the protrusion, and the deformed back plate can not be used at the time of manufacturing the brake pad. The reason why the deformed back plate can not be used is that when the flatness of the surface of the back plate in contact with the caliper piston exceeds 0.15 mm, the noise of the brake pad itself is generated by the vibration of the piston and the back plate.
이렇게 발생된 소음은 브레이크 패드의 소비자 불만 사항이며, 브레이크 패드 제조회사는 백플레이트의 평탄을 좀 더 정밀하게 하기 위하여 품질 관리를 철저히 하거나, 정밀도 향상 공정기술등을 개발하고 있다. This noise is a consumer complaint of the brake pads. The brake pad manufacturer is developing thoroughly the quality control or the precision improvement process technology in order to make the back plate flat more precisely.
이와 같은 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples
본 발명의 효과를 파악하기 위하여 동일한 마찰재 재질을 사용하여, 다양한 조건으로 제작된 백플레이트를 사용하여 시험품의 브레이크 패드를 제작하여 만능 재료시험기에서 접착강도를 측정하였다. 시험조건은 KS R ISO 6312 평가기준에 준하여 시험시 10mm/min의 속도로 전단하중을 가하여 파괴시의 하중을 패드의 단면적으로 나누어 강도를 측정하였으며 그 결과는 아래 표 1과 같다.In order to understand the effect of the present invention, a brake pad of an EUT was manufactured using the same friction material and a back plate manufactured under various conditions, and the adhesive strength was measured in a universal material testing machine. The test conditions were a shear load at a rate of 10 mm / min when tested according to KS R ISO 6312, and the load at break was divided by the cross-sectional area of the pad, and the strength was measured.
표 1에 의한 접착강도 측정 결과 돌기가 없는 비교예 1의 경우는 3.04N/㎟이지만 돌기가 형성된 실시예 1의 경우는 4.00N/㎟로 나왔다( 도 8과 9 참조). As a result of the measurement of the adhesive strength according to Table 1, it was 3.04 N / mm 2 in the case of Comparative Example 1 without protrusions, but 4.00 N / mm 2 in the case of Example 1 in which protrusions were formed (see FIGS.
표 2와 같이 돌기 형성 공구를 수직으로 하강시에 백플레이트의 각도를 주어 방향성을 가진 돌기를 형성하였을 경우의 접착강도를 측정한 결과 백플레이트 기울임 각도가 3°인 비교예 2가 4.15N/㎟, 백플레이트 기울임 각도가 13°인 비교예 3이 4.78N/㎟로 나타났으며, 백플레이트 기울임 각도가 5°인 실시예 2가 5.00N/㎟, 백플레이트 기울임 각도가 10°인 실시예 3이 5.13N/㎟으로 나타났다. 결론적으로 백플레이트를 돌기 형성 공구에 대하여 5~10°기울기를 가지고 비스듬하게 하강되도록 하는 실시예 2와 실시예 3이 비교예 2와 비교예 3 대비 접착강도가 크게 측정되었다 (도 10, 11, 12 및 13 참조). As shown in Table 2, when the protrusion forming tool was vertically lowered, the bonding strength when the protrusion with directionality was formed by giving the back plate angle was measured. As a result, Comparative Example 2 in which the back plate inclination angle was 3 ° was 4.15 N / , Comparative Example 3 in which the back plate inclination angle is 13 占 is 4.78N / mm2, Example 2 in which the back plate inclination angle is 5 占 is 5.00N / mm < 2 & Was found to be 5.13 N / mm 2. As a result, the bonding strengths of Examples 2 and 3, in which the back plate was lowered obliquely with a slope of 5 to 10 ° with respect to the projection forming tool, were compared with those of Comparative Example 2 and Comparative Example 3 (FIGS. 10, 11, 12 and 13).
표 3과 같이 돌기 형성 공정 중 공구가 들어간 깊이에 따른 백플레이트의 평탄도 변화를 측정한 결과를 보면 백플레이트 두께 대비 백플레이트 표면에서 공구가 들어간 깊이의 백분율이 30~70%까지 하강하는 것이 그 이외 대비 평탄도의 변화가 적게 나타났으며, 브레이크 패드 제조회사에서 소음 유발 문제에 따라 관리하는 백플레이트 평탄도 관리 범위인 0.15mm이하를 나타내었다. As shown in Table 3, when the depth of the back plate is changed by the depth of the tool during the protrusion forming process, the percentage of the depth of the tool entering the back plate is reduced by 30 to 70% The flatness of the back plate was less than 0.15mm, which is controlled by the brake pad manufacturer according to the noise induction problem.
21: 디스크
22: 캘리퍼
23: 브레이크 패드
24: 피스톤
31: 마찰재
32: 백플레이트
33: 기계식 마모센서
34: 전자식 마모센서
35: 슬롯
36: 접착제
41: 돌기 형성 공구
42: 백플레이트
43,43',43",43"': 돌기
44: 마찰재21: Disk
22: caliper
23: Brake pad
24: Piston
31: Friction material
32: back plate
33: Mechanical wear sensor
34: Electronic wear sensor
35: Slot
36: Adhesive
41: protrusion forming tool
42: back plate
43, 43 ', 43 ", 43"':
44: friction material
Claims (5)
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|---|---|---|---|
| KR1020170067494A KR101949595B1 (en) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | Back plate structure for automobile brake pad |
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|---|---|---|---|---|
| KR102179059B1 (en) | 2019-07-08 | 2020-11-16 | 주식회사 화인트로 | Hook projections forming apparatus for back plate of break pad |
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- 2017-05-31 KR KR1020170067494A patent/KR101949595B1/en active IP Right Grant
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