KR100477779B1 - 디스크 브레이크 및 디스크 브레이크용 브레이크 슈우 세트 - Google Patents

Abstract

브레이크 디스크(2)의 양쪽에 서로 마주보게 배치되는 2개의 브레이크 슈우(4, 6)를 가지며, 제동을 목적으로 브레이크 슈우(4, 6)가 브레이크 디스크(2)에 대해 눌릴 수 있으며, 상기 브레이크 슈우(4, 6)는 캐리어판(carrier plate, 8)과 이에 배치되는 마찰 라이닝층(10, 12)을 포함하며, 상기 마찰 라이닝층(10, 12)은 두께가 얇은 영역(14, 16, 18, 20)을 포함하는 디스크 브레이크의 경우, 상기 브레이크 디스크(2)의 양쪽에 위치하는 브레이크 슈우(4, 6)는, 서로 마주보게 배치된 마찰 라이닝층(10, 12)의 두께가 얇은 영역(14, 16, 18, 20)이 거울대칭으로 배치되지 않는 디스크 브레이크.

Description

디스크 브레이크 및 디스크 브레이크용 브레이크 슈우 세트{DISK BRAKE AND BRAKE SHOE SET FOR A DISK BRAKE}

본 발명은 제1항 및 제2항의 전제부에 따른 디스크 브레이크 및 디스크 브레이크용 브레이크 슈우 세트에 관한 것이다.

이러한 디스크는 차량 분야에 필요하다. 마찰 라이닝을, 캐리어 플레이트나 브레이크 디스크에 평행하게 연장되는 면이 아닌, 경사면으로 브레이크 슈우의 캐리어판에 결합되도록 설계하는 것이 일반적이다

디스크 브레이크의 양쪽에 고정된 브레이크 슈우는 경사면이 거울상으로 대칭되게 뒤집힌 배열의 마찰 라이닝을 가진다.

디스크 브레이크는 복잡한 진동(oscillatory) 시스템으로서, 마찰 라이닝과 브레이크 디스크 사이의 접촉면에 작용하는 마찰력에 의해 활성화되어(excited) 진동된다.

이들 진동의 문제 중 이른바 브레이크의 크리킹(creaking)이 있다. 이 현상은 차량속도가 아주 낮을 때, 약 20 내지 150Hz의 주파수 영역에서 접촉(adherence)으로부터 마찰로의 전이시의 저주파 진동에 의한 것이다. 브레이크의 크리킹은 자동변속기를 채용한 중하중 차량에서 특히 발생되는데, 이는 구동토크가 계속적으로 구동축에 작용하기 때문이다.

지난 몇 년간 자동차 분야에서는 진동에 의한 문제에 직면하는 경우가 증가되어 왔다. 그 이유 중 하나로서 경량 구조 및 비용 감소에 대한 인식을 들 수 있다. 한편 차량구매자는 계속 편의성 및 운전 중의 소음 제거를 원하고 있다.

크리킹 노이즈의 원인으로 이른바 슬립스틱효과(slip stick effect)가 주목된다. 슬립스틱효과는 마찰라이닝이, 브레이크 디스크에 다른 방식으로 접촉하여 슬라이딩하는 것이다.

차량에서 크리킹은 2가지 다른 상황에서 발생된다. 자동변속기를 장착한 중하중 차량에서 종종 발생되는 전형적인 예는, 구동토크가 작용되는 상태에서 차량의 브레이크가 풀리는 것이다. 차량이 정지한 상태에서, 브레이크가 작용하는 채로 구동토크가 구동축에 작용하면, 브레이크가 서서히 풀려, 확실히 청취 가능한 크랙음이나 심지어는 커다란 버징 노이즈(buzzing noise)를 발생되기도 한다. 구동토크는 엔진에 의해 발생되는 것이어야 하는 것은 아니며, 차량이 언덕을 내려갈 때 중력에 의해 발생될 수도 있다. 이 경우에도 브레이크가 천천히 풀려, 브레이크 라이닝이 일정한 임계 접촉압력(critical contact pressure)에 도달하면, 크리킹이 발생된다. 상술한 버징 노이즈는 차량이 균일하게 저속으로 이동하며 오랜 시간 동안 일정 압력으로 접촉할 때 일어날 수 있다.

차량이 보다 고속에서 제동되면, 정지 직전에 마찰로부터 접촉으로 전이하는 동안 짧은 크리킹 노이즈가 들릴 수 있다.

본 발명의 목적은, 저주파 소음 발생이 방지되는, 디스크 브레이크용 디스크 브레이크 또는 브레이크 슈우 세트를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면 상기 목적은 제1항 또는 제2항에 나타난 특징에 의해 해결된다.

본 발명은, 바람직한 형태의 브레이크 슈우 마찰 라이닝을 제공하는데, 상기 마찰 라이닝은, 브레이크 슈우에서, 브레이크 디스크에 대하여 거울대칭 회전 상태(mirror-inverted)로 배치되지 않는, 두께가 얇은 영역을 포함한다. 마찰 라이닝이 디스크 브레이크 면에 대해 거울대칭으로 배치되지 않기 때문에, 브레이크 디스크는 양쪽면에서 서로 다른 마찰력을 나타내어 다른 진동을 유발하고, 이는 진동의 자기여기(self-excitation)에 영향을 주어, 150Hz로부터의 주파수 영역에서의 저주파 발생, 특히 공명현상을 억제한다.

경사 마찰 라이닝은, 두께가 얇은 영역이, 캐리어판을 향하여 경사진 표면을 가지며, 예를 들어 캐리어판에 대해 10∼45˚정도의 각도로, 캐리어판 쪽으로 바깥에 접하도록(tangentially) 기울어지게 구성된다.

두께가 동일한 마찰 라이닝 층과 두께가 얇은 층 사이를 나누는 선은, 브레이크 디스크의 반경방향으로 연장되며 브레이크 슈우를 대칭되게 양분하는 선(bisecting line)에 대해 평행하거나, 일정 각도로 연장될 수 있다. 상기 대칭적으로 양분하는 선에 대한 각은 ±0∼60˚, 바람직하게는 ±10∼30˚ 사이이다.

예를 들어 서로 마주보고 위치하는 브레이크 슈우의 쌍에서, 상기 분리선은, 브레이크 디스크의 양쪽 면상에서 서로 반대방향으로 연장되므로, 따라서 거울대칭이 아님을 예상할 수 있다.

더욱 바람직한 실시예들은 종속항에 설명되어 있다.

이하 본 발명의 실시예를 도면을 첨부하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 디스크 브레이크용 브레이크 슈우 세트의 제1실시예를, 브레이크 슈우를 명확하게 나타내기 위해 지면에 대해 바깥쪽으로 90˚ 펼친 상태로 나타낸다.

도 2는 피트톤쪽 브레이크 슈우를 나타낸다.

도 3은 도 2의 브레이크 슈우에 상대되는 브레이크 슈우를 나타낸다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다.

도 1에서 운전시 회전하는 브레이크 디스크(2)는 브레이크 슈우(4, 6) 사이에 배치되어 있다. 마찰 라이닝면을 나타내기 위해, 브레이크 슈우(4, 6)는, 브레이크 디스크(2)에 수직으로 평행한 원래의 위치로부터 90˚ 펼쳐져 있다.

각 브레이크 슈우(4, 6)의 마찰 라이닝은, 두께가 일정하거나 또는 브레이크 슈우의 출단부(outlet end)를 향하여 약간 얇아지는 중심부(22)를 포함한다. 이와 같이 중심부(22)에서 약간 휘어진 마찰 라이닝의 표면은, 도면에는 나타나 있지 않으나, 압력중심(center of pressure)을 변환함으로써, 마찰에 의해 발생되는 스퀄링(squealing)을 방지한다. 마찰 라이닝층(10, 12)은, 브레이크 슈우(4, 6)의 단부에 두께가 얇은 영역(14, 16, 18, 20)을 포함하는데, 이들 영역은 디스크 슈우(4, 6) 내에서, 브레이크 디스크(2)에 대해 길이방향으로 연장되는 대칭면에 대해 거울대칭(mirror-symmetrically)으로 배치되지 않는다. 이에 따라 제동 진동, 특히 약 20∼150Hz의 주파수 영역에서 진동의 자기활성화가 방지된다. 따라서 마찰 라이닝의 서로 마주보는 경사면은 다른 방식으로 배치되며, 이에 따라 마찰 라이닝들이 거울대칭 회전식(mirror-inverted)으로 배치될 경우 발생할 수 있는, 브레이크 디스크의 레귤러 스코어링(regular scoring)을 방지한다. 저속에서 마찰 라이닝이 동시에 기울어지는, 브레이크의 크리킹으로 알려진 슬립스틱효과가 확실히 방지된다.

도 2 및 3은 브레이크 슈우 쌍을 나타내는 것으로서, 도 2는 피스톤쪽 브레이크 슈우, 도 3은 반대쪽 브레이크 슈우를 각각 나타낸다. 실시예에서, 두께가 얇은 영역의 경사는 20˚의 각도로 마찰 라이닝면으로 중앙부(22)에서 연장되거나 또는 캐리어판(8)으로 연장된다. 영역(14, 16, 18, 20)의 상기 경사는, 약 10∼45˚ 사이 범위의 각도로 연장될 수 있다. 마찰 라이닝층(10, 12)의 중앙부(22)와 두께가 얇은 영역 사이를 분리하는 선은, 브레이크 슈우(4, 6)를 반경방향으로 대칭되게 양분하는 선(28)에 대해 약 ±22˚ 정도로 연장된다. 상기 양분선(bisecting line)은 ±0∼60。, 바람직하게는 ±10∼30。의 범위로 연장될 수 있다.

도 4는 마주하는 브레이크 슈우의 다른 실시예로서, 상기 대칭 양분선(28)에 대해 직교하여 연장되는 절단선(section line)을 따른 단면을 나타내며, 도 5는 도 4의 브레이크 슈우 쌍을 도 1에서와 유사하게 개략적으로 나타낸다.

Claims (7)

1. 브레이크 디스크(2)의 양쪽에 서로 마주보게 위치하는 2개의 브레이크 슈우(4, 6)를 포함하는 디스크 브레이크를 위한 브레이크 슈우 세트로서, 상기 브레이크 슈우는 제동을 목적으로 브레이크 디스크(2)에 대해 눌릴 수 있으며 또한 상기 브레이크 슈우(4, 6)는 캐리어판(carrier plate, 8)과 이에 배치되는 마찰 라이닝층(10, 12)을 포함하며, 상기 마찰 라이닝층(10, 12)은, 브레이크 디스크(2)의 접선방향으로 브레이크 슈우(4, 6)의 적어도 한 단부에 두께가 얇은 영역(14, 16, 18, 20)과 두께가 일정한 중앙부(22)를 포함하며, 브레이크 디스크(2)의 양쪽에 위치하는 상기 브레이크 슈우(4, 6)는, 마찰 라이닝층(10, 12)의 두께가 얇은 영역(14, 16, 18, 20)이 브레이크 디스크(2)에 대해 서로 반대로 위치하여, 거울대칭으로 아닌 방식으로 배치되는 브레이크 슈우 세트에 있어서,

   150Hz까지의 저주파 진동을 방지하기 위하여, 상기 두께가 얇은 영역(14, 16, 18, 20) 중 적어도 하나와 상기 중앙부(22)를 분리하는 선(24)이, 브레이크 디스크(2)에 대해 반경방향으로 연장되며 브레이크 슈우(4, 6)를 양분하는 선(28)에 대해 ±10∼60˚의 각도로 연장되며, 서로 마주하여 위치하는 상기 브레이크 슈우(4, 6)의 분리선(24)이 서로 반대 방향을 향하는 브레이크 슈우 세트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 두께가 얇은 영역(14, 16, 18, 20) 중 적어도 하나와 상기 중앙부(22)를 분리하는 선(24)이, 브레이크 디스크(2)에 대해 반경방향으로 연장되며 브레이크 슈우(4, 6)를 양분하는 선(28)에 대해 ±10∼30˚의 각도로 연장되며, 서로 마주하여 위치하는 상기 브레이크 슈우(4, 6)의 분리선(24)이 서로 반대 방향을 향하는 브레이크 슈우 세트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 두께가 얇은 영역(14, 16, 18, 20)의 표면이, 캐리어판을 향하여 접하게(tangentially) 약 10∼45˚도 아래로 바깥쪽으로 연장되는 브레이크 슈우 세트.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 브레이크 슈우(4, 6)가, 브레이크 디스크(2)의 방사방향으로 연장되며 각 브레이크 슈우(4, 6)를 대칭적으로 양분하는 선(bisecting line, 28)의 양쪽에 대칭적으로 배치되는 복수의 두께가 얇은 영역(14, 16, 18, 20)을 포함하는 브레이크 슈우 세트.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 두께가 얇은 영역(14, 16, 18, 20)이, 브레이크 슈우(4, 6)의 적어도 한 단부에서 브레이크 디스크(2)의 접선 방향(tangential direction)으로 배치되는 브레이크 슈우 세트.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 두께가 얇은 영역(14, 16, 18, 20)이, 브레이크 슈우(4, 6)의 출단부(outlet end, 30, 32)에, 브레이크 디스크(2)의 회전방향에 비례하여(relatively to the direction of rotation) 배치되는 브레이크 슈우 세트.
7. 제1항에 기재된 브레이크 슈우 세트를 포함한 브레이크 디스크.