KR20230126194A

KR20230126194A - 디스크 브레이크 시스템용 브레이크 패드 조립체 및 디스크 브레이크 시스템

Info

Publication number: KR20230126194A
Application number: KR1020230018752A
Authority: KR
Inventors: 샤힌 하템
Original assignee: 에이치엘만도 주식회사
Priority date: 2022-02-22
Filing date: 2023-02-13
Publication date: 2023-08-29
Also published as: DE102022201860A1; US20230265899A1

Abstract

본원은 디스크 브레이크 시스템용 브레이크 패드 조립체(2)에 관한 것이다. 또한, 본원은 디스크 브레이크 시스템에 관한 것이다. 제안된 브레이크 패드 조립체(2)는 디스크 브레이크 시스템의 브레이크 디스크(1)를 대면하는 전면 및 후면(6)을 갖는 백 플레이트(4)를 포함한다. 마찰층(3)은 브레이크 디스크(1)의 마찰면과 접촉하기 위해 백 플레이트(4)의 전면에 배치된다. 또한, 백 플레이트(4)의 후면(6) 상에는 심(5)이 배치된다. 심(5)은 전면이 후면 플레이트(4)를 대면하고 있다. 또한, 백 플레이트(4)의 후면(6)과 심(5)의 전면 사이에 접착층(7)이 배치된다. 심(5)은 자신의 전면(11) 상에 파 형상면을 갖는 금속층(8)을 더 포함한다.

Description

디스크 브레이크 시스템용 브레이크 패드 조립체 및 디스크 브레이크 시스템{BRAKE PAD ASSEMBLY FOR A DISK BRAKE SYSTEM AND DISK BRAKE SYSTEM}

본원은 디스크 브레이크 시스템용 브레이크 패드 조립체에 관한 것이다. 또한, 본원은 디스크 브레이크 시스템에 관한 것이다.

브레이크 엔지니어는 디스크 브레이크 시스템에서 끽끽거리는 소음(통상적으로 1000 Hz 내지 16000 Hz 주파수에서 나타나는 음조의 큰 소음)을 억제하기 위한 강력한 해결책을 찾고 있다. 브레이크 패드 조립체의 백 플레이트(back plate)의 후면에 접착된 강철 심(shim), 브레이크 패드 조립체의 패드 상의 상이한 챔퍼들(chamfers), 디스크와 접촉하는 패드면 상의 슬롯, 브레이크 패드의 마찰재의 개질, 및 마찰재를 백 플레이트에 연결하는 하부층을 포함하는 소음, 진동, 및 거칠기(noise, vibration, and harshness (NVH)) 특성을 개선하기 위한 상이한 해결책들이 알려져 있다. 이러한 해결책들은 끽끽거리는 소음 특성을 개선하는 데 도움이 될 수 있지만, 대부분의 경우, 이러한 해결책들은 특정한 제동 조건(낮거나 높은 주파수, 차갑거나 따뜻한 온도)에서만 제대로 기능한다. 종래 기술은, 예를 들어, 문헌 DE 197 06 122 A1에서 찾을 수 있다.

상술한 측면들을 고려할 때, 본 발명의 목적은 개선된 디스크 브레이크 시스템용 브레이크 패드 조립체를 제공하는 것이다. 특히, 본원의 목적은, 넓은 범위의 제동 조건에 걸쳐 끽끽거리는 소음을 확실히 억제하는 콤팩트하고 견고한 브레이크 패드 조립체를 제공하는 것이다. 또한, 본원의 목적은 이러한 이점을 갖는 개선된 디스크 브레이크 시스템을 제공하는 것이다.

이 목적은 청구항 1의 특징을 포함하는 디스크 브레이크 시스템용 브레이크 패드 조립체 및 다른 청구항의 특징을 갖는 디스크 브레이크 시스템에 의해 달성된다. 선택적인 추가 특징 및 추가 개발은 첨부 도면과 함께 종속항 및 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

제안된 디스크 브레이크 시스템용 브레이크 패드 조립체는 디스크 브레이크 시스템의 브레이크 디스크를 대면하는 전면 및 후면을 갖는 백 플레이트를 포함한다. 브레이크 디스크의 마찰면과 접촉하기 위해 백 플레이트의 전면에 마찰층이 배치된다. 또한, 백 플레이트의 후면 상에는 심이 배치된다. 심은 백 플레이트를 대면하는 전면을 갖는다. 또한, 백 플레이트의 후면과 심의 전면 사이에 접착층이 배치된다. 대부분의 실시예에서, 심은 접착층에 의해 제공되는 접착 결합에 의해 백 플레이트에 고정된다. 심은 자신의 전면 상에 파 형상면(wave-shaped surface)을 갖는 금속층을 더 포함한다.

심의 금속층의 파 형상면은 심의 끽끽거리는 소음 감소를 개선한다. 심의 파 형상면으로 인해 브레이크 패드의 구조적 감쇠 특성이 개선되는 것으로 밝혀졌다. 이러한 방식으로, 심은 광범위한 주파수에서 개선된 음압 수준 감소를 달성한다.

본원은, 또한, 상술한 바와 같은 또는 후술하는 같은 브레이크 패드 조립체를 갖는 디스크 브레이크 시스템에 관한 것이다.

금속층의 파 형상면으로 인한 심의 개선된 구조적 감쇠 효과 외에도, 심의 금속층의 파 형상면은 마찰 감쇠 특성을 개선한다. 특히, 파 형상면은, 동적 상황에서 개선된 거동을 생성할 수 있으며, 에너지(운동 에너지 및 변형 에너지 모두)의 소실을 개선할 수 있다. 개선된 마찰 감쇠 특성을 위해, 심의 금속층은, 심의 금속층의 파 형상면으로 인해 브레이크 인가 시 법선 방향으로 변형되도록 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 심의 금속층은, 심의 금속층의 파 형상면으로 인해 브레이크 인가 시 파 형상면의 파 마루의 길이방향에 수직인 방향으로 변형되도록 구성된다. 이러한 방식으로, 브레이크 패드 조립체의 동적 거동 및 마찰 감쇠 특성이 더욱 개선될 수 있다. 예를 들어, 디스크 브레이크 시스템은 브레이크 피스톤 및/또는 캘리퍼 핑거를 포함할 수 있다. 또한, 파 형상면은, 심의 금속층이 예를 들어 브레이크 인가 시 브레이크 피스톤 또는 캘리퍼 핑거의 압력 하에서 변형되도록 형상화될 수 있다.

파 마루의 길이방향은 방사상 성분을 가질 수 있거나 브레이크 패드 조립체의 방사상 방향일 수 있다. 방사상 방향은 통상적으로 브레이크 디스크의 방사상 방향에 해당한다. 심의 금속층은 하나 초과의 방향으로 변형되도록 구성될 수 있다. 특히, 심의 금속층의 변형은 브레이크 패드 조립체의 방사상 방향의 성분을 가질 수 있다. 파 형상면의 특징에 의해 가능해지거나 증가되는 변형으로 인해, 심에 의해 제공되는 마찰 감쇠 효과가 개선되어 브레이크 패드 조립체의 소음 특성을 더욱 개선할 수 있다.

특히 파 형상면의 마루와 골의 길이 방향이 방사상 성분을 갖는 방향으로 연장되는 실시예에서, 심의 금속층은 접선 방향으로 변형되도록 구성될 수 있다. 접선 방향은 통상적으로 브레이크 디스크의 접선 방향에 해당한다. 특히, 심의 금속층의 파 형상면은 접선 방향으로의 심의 금속층의 변형을 개선하도록 형상화될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 심의 금속층의 파 형상면은 심의 금속층의 접선 방향 및 방사상 방향으로의 변형을 개선하도록 형상화될 수 있다. 일부 실시예에서, 파 형상면의 마루와 골은 방사상 성분 및/또는 접선 성분을 갖는 방향으로 연장될 수 있다. 바람직하게, 파 형상면의 마루와 골은, 예를 들어, 심의 금속층의 파 형상면의 적어도 일부에서 방사상 성분과 접선 성분을 갖는 방향으로 연장될 수 있다. 이러한 방식으로, 마찰 감쇠 효과가 더욱 개선될 수 있고, 심의 소음 감소가 개선될 수 있다. 예를 들어, 피스톤 또는 캘리퍼 핑거의 압력 하에서, 즉, 제동시, 심은 방사상 방향뿐만 아니라 수직 및 접선 방향으로도 변형될 수 있어 추가 구조적 감쇠 효과가 달성될 수 있으므로, 디스크 브레이크 시스템의 동적 거동이 개선된다.

심의 감쇠 특성을 더욱 개선하기 위해, 심의 금속층의 파 형상면은 정현파 표면 프로파일을 가질 수 있다. 예를 들어, 표면 프로파일은 파 마루 및/또는 파 골의 길이방향의 연장 방향에 수직인 방향의 프로파일일 수 있다.

일부 실시예에서, 심의 금속층의 파 형상면의 진폭은, 감쇠 특성의 추가 개선을 위해, 적어도 0.1 mm, 바람직하게는 적어도 0.3 mm, 및/또는 최대 1 mm, 바람직하게는 0.5 mm 이하이다. 진폭은 파 마루와 인접한 파 골 사이의 높이 차이로서 측정될 수 있다. 또한, 심의 금속층의 파 형상면의 파장은 적어도 5 mm, 바람직하게는 적어도 15 mm 및/또는 50 mm 이하, 바람직하게는 25 mm 이하일 수 있다. 이러한 방식으로, 심의 특히 유리한 감쇠 특성이 달성될 수 있다. 파장은 통상적으로 인접한 파 마루들 사이에서 측정된다. 통상적으로, 파장은 파 마루 및/또는 파 골의 길이방향의 연장 방향에 직교하는 방향으로 측정된다. 통상적인 실시예에서, 심의 금속층의 파 형상면은 적어도 4개, 특히 적어도 10개의 파 마루 및/또는 파 골을 포함한다. 금속층의 두께는 통상적으로 적어도 0.1 mm, 바람직하게는 적어도 0.3 mm, 및/또는 1 mm 이하, 바람직하게는 0.6 mm 이하이다.

특히 우수한 소음 감쇠 특성을 갖는 일부 실시예에 따르면, 심의 금속층은 강철층이다. 일부 실시예에서, 금속층의 전면은 더욱 개선된 소음 감쇠 특성을 달성하기 위해 전체적으로 파 형상면에 의해 형성된다.

특정 실시예에서, 심의 파 형상면은 재료 감쇠 기여를 개선할 수 있는데, 이는 접착층이 제공하는 감쇠 특성이 개선될 수 있기 때문이다. 금속층의 파 형상면은 일부 실시예에서 심의 전면을 형성할 수 있다. 통상적으로, 접착층은 접착제를 포함한다. 접착제는 심을 백 플레이트에 고정하는 접착 결합 효과를 제공할 수 있다. 또한, 심의 금속층의 파 형상면은 파 골을 포함할 수 있다. 접착제는 파 골을 적어도 부분적으로 채울 수 있다. 이러한 방식으로, 개선된 접착력 및 추가로 개선된 재료 감쇠 특성을 위해 심의 표면적이 증가될 수 있다. 특히, 접착제는 일부 실시예에서 파 골을 완전히 채울 수 있다. 예를 들어, 기본적으로 백 플레이트와 심 사이에는 에어 갭이 없을 수 있다. 일부 실시예에서, 백 플레이트의 후면은 평평한 표면에 의해 형성된다.

심의 금속층은 일부 실시예에서 비균일한(non-uniform) 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 심의 금속층은 심의 금속층의 후면 상에 평평한 면을 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 브레이크 인가 시 보다 균질한 압력 분포를 갖는 콤팩트한 배열이 달성될 수 있다.

일부 실시예에서, 심은 브레이크 피스톤 또는 캘리퍼 핑거와 평평한 접촉을 가능하게 하기 위해 후면 상에 평평한 면을 갖는다. 이러한 방식으로, 압력 분포가 더욱 개선될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 심은 고무층을 포함한다. 고무층은 심의 감쇠 특성을 더욱 개선할 수 있다. 고무층은, 일부 실시예에서, 적어도 부분적으로 금속층의 후면 상에 배치될 수 있다. 고무층은 브레이크 피스톤 또는 캘리퍼 핑거와의 접촉을 개선하기 위해 평평한 후면을 가질 수 있다. 심의 후면은 고무층에 의해 형성될 수 있다. 고무층은 평평한 표면에 의해 형성된 전면을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 심의 금속층은 고무층 내에 매립된다. 이러한 방식으로, 심의 감쇠 특성이 더욱 개선될 수 있다. 예를 들어, 고무층은, 심의 금속층의 후면뿐만 아니라 심의 금속층의 전면과도 직접 접촉할 수 있다. 이러한 실시예에서 생산의 용이함 및 유리한 소음 감쇠 특성을 위해, 심의 금속층은 균일한 두께를 가질 수 있다.

예를 들어, 심의 금속층은, 또한, 후면 상에 파 형상면을 가질 수도 있다.

예시적인 실시예들은 다음 도면과 함께 설명될 것이다.

도 1은 브레이크 패드 조립체와 브레이크 디스크의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2는 브레이크 패드 조립체의 실시예에 따른 접착층 및 심의 보다 상세한 도면을 도시한다.
도 3 내지 도 10는 브레이크 패드 조립체의 다른 실시예를 도시한다.
도 11 내지 도 14는 심의 금속층의 전면의 평면도를 도시한다.

도 1은 차량용 디스크 브레이크 시스템의 브레이크 디스크(1)를 도시한다. 디스크 브레이크 시스템은 캘리퍼 하우징, 캘리퍼 핑거, 및 브레이크 피스톤(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 디스크 브레이크 시스템은 캘리퍼 핑거 및/또는 피스톤에 부착되거나 인접하게 배치될 수 있는 브레이크 패드 조립체(2)를 더 포함한다. 브레이크 패드 조립체(2)는 디스크 브레이크 시스템의 유압식 또는 전기식 기동시 브레이크 디스크(1)의 마찰면에 대해 가압되는 마찰층(3)을 갖는다. 마찰층(3)은 브레이크 디스크(1)와 계합될 때 양호한 제동 성능과 열 전달을 보이는 재료를 함유한다. 마찰층(3)은 백 플레이트(4)의 전면에 부착되어, 브레이크 패드 조립체(2)에 구조적 안정성을 제공한다. 대부분의 실시예에서, 백 플레이트(4)는 금속, 특히 강철로 제조된다. 백 플레이트(4)의 두께는 3 mm 이상 및/또는 8 mm 이하일 수 있다. 마찰층(3)은, 예를 들어, 8 mm 이상 및/또는 15 mm 이하의 두께를 가질 수 있다. 마찰층(3)의 재료는, 예를 들어, 구리, 황화철, 흑연, 아연 분말, 현무암, 탄산칼슘, 황화주석, 알루미늄 아연, 페놀 수지, 고무 분진, 및 광물 섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이들 재료는 브레이크 디스크(1)와 계합될 때 양호한 제동 성능과 열 전달을 보여준다.

백 플레이트(4)의 후면(6)에는 심(5)이 장착된다. 심(5)은 접착층(7)을 사용하여 백 플레이트(4)의 후면(6)에 접착된다. 도 2는 접착층(7) 및 심(5)을 보다 상세히 도시한다. 상이한 도면에 도시된 대응하고 반복되는 특징들은 동일한 참조 번호를 사용하여 표기된다. 심(5)은 통상적으로 강철로 제조된 금속층(8)을 갖는 적층 구조를 포함한다. 도시된 실시예에 따른 심(5)은 고무층(9)을 더 포함한다. 고무층(9)은 금속층(8)의 후면을 덮는다. 본 실시예에서, 금속층(8)은 평평한 면에 의해 형성된 후면을 갖는다. 또한, 평평한 면에 의해 형성된 고무층(9)의 후면(10)은 심(5)의 후면(10)을 형성한다. 브레이크를 인가하면, 디스크 브레이크 시스템의 피스톤 또는 캘리퍼 핑거가 심(5)의 고무층(9)의 후면(10)을 밀어, 브레이크 패드 조립체(2)를 브레이크 디스크(1)의 마찰면에 대하여 가압한다. 고무층(9)을 포함하는 심(5)의 총 두께는, 제공된 경우에, 예를 들어, 0.2 mm 이상 및/또는 2 mm 이하에 달할 수 있다.

심(5)의 전면은, 도시된 실시예에서, 금속층(8)의 전면(11)에 의해 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 금속층(8)의 전면(11)은 파 형성면에 의해 형성된다. 금속층(8)의 전면(11)의 파 형성면은 정현파이고, 파 골(13, 13')에 의해 분리된 파 마루(12' 12)를 갖는다. 대부분의 실시예에서, 금속층(8)의 전면(11)에 있는 파 형성면의 파 골(13, 13')은 재료, 특히 비금속 재료에 의해 완전히 채워진다. 도 2의 실시예에서, 파 골(13, 13')은 심(5)의 금속층(8)과 백 플레이트(4)의 후면(6)을 연결하는 접착층(7)에 의해 완전히 채워진다.

도 3 내지 도 10는 브레이크 패드 조립체의 다른 실시예를 도시한다. 이들 실시예는 전술한 실시예에 본질적으로 대응한다. 그러나, 도 3 내지 도 10의 실시예에 따르면, 금속층(8)의 전면(11) 상에 파 형성면에 의해 형성된 파 골(13, 13')은 접착층(7)이 아닌 고무층(9)의 일부로 채워진다. 이들 실시예에 따르면, 금속층(8)은 균일한 두께를 가지며 고무층(9) 내에 매립된다. 상술한 다른 실시예에 관하여 설명한 바와 같이, 고무층(9)은 평평한 면들에 의해 형성된 전면과 후면을 갖고, 고무층(9)의 후면(10)이 심(5)의 후면(10)을 형성한다. 접착층(7)은 심(5)을 백 플레이트(4)의 후면(6)에 부착한다. 도 3 내지 도 10는 고무층(9)에 매립된 다수의 금속층(8, 8', 8")을 갖는 심(5) 및 파 형상면을 갖는 상이한 형상의 금속층들(8)을 포함하는 상이한 배열이 가능함을 예시한다.

도 11 내지 도 14는 전면(11)에서 본 금속층(8)의 개략도를 나타낸다. 파 형상은 상이한 패턴의 파 마루(12, 12')에 의해 형성될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 파 마루(12, 12')는 (브레이크 디스크(1)의 디스크 형상에 대해 정의된 바와 같이) 방사상 방향(14)으로 연장될 수 있다. 대안으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 파 마루(12, 12')는 접선 방향(15)으로 연장될 수 있다. 그러나, 도 13에 예시된 바와 같이, 파 마루(12, 12')는 접선 성분뿐만 아니라 방사상 성분도 갖는 방향으로 연장되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 금속층(8)의 파 형상면은, 브레이크 인가 시, 예를 들어, 브레이크 피스톤 또는 캘리퍼 핑거가 심(5)의 후면 상으로 가압될 때 심(5)의 정상적인 변형뿐만 아니라 접선 방향과 방사상 방향으로의 변형도 개선한다. 이러한 방식으로, 끽끽거리는 소음이 더욱 억제될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 파 형상면은, 상이한 방향, 예를 들어, 방사상 방향(14) 및 접선 방향(15)으로 각각 연장되는 파 마루(12, 12')에 의해 형성될 수 있다.

단지 예시적인 실시예들에 개시된 상이한 실시예들의 특징들은 서로 결합될 수 있고, 개별적으로 청구될 수도 있다.

1 브레이크 디스크
2 브레이크 패드 조립체
3 마찰층
4 백 플레이트
5 심
6 백 플레이트의 후면
7 접착층
8, 8', 8" 금속층
9 고무층
10 고무층의 후면
11 금속층의 전면
12, 12' 파 마루
13, 13' 파 골
14 방사상 방향
15 접선 방향

Claims

디스크 브레이크 시스템용 브레이크 패드 조립체로서,
디스크 브레이크 시스템의 브레이크 디스크를 대면하는 전면 및 후면을 갖는 백 플레이트,
상기 브레이크 디스크의 마찰면과 접촉하도록 상기 백 플레이트의 전면에 배치된 마찰층,
상기 백 플레이트의 후면에 배치된 심으로서, 상기 심은 상기 백플레이트를 대면하는 전방측을 갖는, 심, 및
상기 백 플레이트의 후면과 상기 심의 전면 사이에 배치된 접착층을 포함하며,
상기 심은 전면 상에 파 형상면(wave-shaped surface)을 갖는 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드 조립체.
제1항에 있어서,
상기 심의 상기 금속층은
파 형상면으로 인해 브레이크 인가 시 법선 방향으로 변형되도록 구성된 것을 특징으로 하는 브레이크 패드 조립체.
제1항에 있어서,
상기 심의 상기 금속층은
파 형상면으로 인해 브레이크 인가 시 상기 파 형상면의 파 마루의 길이방향에 수직인 방향으로 변형되도록 구성된 것을 특징으로 하는 브레이크 패드 조립체.
제1항에 있어서,
상기 심의 상기 금속층의 파 형상면의 진폭은 0.1 mm 이상 1 mm 이하인 것을 특징으로 하는 브레이크 패드 조립체.
제1항에 있어서,
상기 심의 상기 금속층의 파 형상면의 파장은 5 mm 이상 50 mm 이하인 것을 특징으로 하는 브레이크 패드 조립체.
제1항에 있어서,
상기 심의 상기 금속층은 강철층인 것을 특징으로 하는 브레이크 패드 조립체.
제1항에 있어서,
상기 심은 후면 상에 평평한 면을 갖는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드 조립체.
제1항에 있어서,
상기 심의 상기 금속층의 파 형상면은 정현파 표면 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드 조립체.
제1항에 있어서,
상기 접착층은 접착제를 포함하고, 상기 심의 상기 금속층의 파 형상면은 파 골을 포함하고, 상기 접착제는 상기 파 골을 적어도 부분적으로 채우는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드 조립체.
제1항에 있어서,
상기 심의 상기 금속층은 비균일(non-uniform) 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드 조립체.
제1항에 있어서,
상기 심은 고무층을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드 조립체.
제11항에 있어서,
상기 심의 상기 금속층은 상기 고무층 내에 매립된 것을 특징으로 하는 브레이크 패드 조립체.
브레이크 피스톤 또는 캘리퍼 핑거 및 제1항의 브레이크 패드 조립체를 포함하는 디스크 브레이크 시스템으로서,
상기 파 형상면은, 상기 브레이크 피스톤 또는 캘리퍼 핑거의 압력 하에 상기 심의 상기 금속층이 변형되도록 형상화된, 디스크 브레이크 시스템.
제13항에 있어서, 상기 심의 상기 금속층의 파 형상면은 접선 방향 및 방사상 방향으로 상기 심의 상기 금속층의 변형을 개선하도록 형성화된 것을 특징으로 하는 디스크 브레이크 시스템.