일반기술

경사 기능 재료를 적용한 마찰식 브레이크 장치

* 배경 및 요약 차량 등에서 사용되는 마찰식 브레이크 장치는 탑승자의 안전 보장이라는 기본적인 기능을 수행한다. 마찰식 브레이크의 제동시 또는 전동 클러치의 작동시 마찰에 의하여 열이 발생한다. 마찰열은 브레이크 디스크 또는 브레이크 드럼에 열탄성 변형을 발생시키며, 이러한 열탄성 변형은 접촉 압력 분포에 영향을 미친다. 미끄럼 속도가 증가하면 접촉 압력이 더 크게 변화하며 하중이 국부적으로 인가되고 열 발생도 일부에 집중되는 현상이 나타난다. 이러한 현상을 열탄성 불안정성이라고 하는데 마찰식 클러치나 브레이크에 나타나는 열점 및 핫 저더의 원인이 되는 것으로 알려져 있다. 전술한 바와 같은 국부적인 열 발생 현상은 그 부분에 높은 응력을 형성시키며, 이에 의하여 소재가 열화되어 결국 파괴되기에 이른다. 이와 관련하여, 대한민국 특허출원 10-2002-0022672호에는 외기를 이용해 마찰열을 냉각시키는 구조를 갖는 자동차용 드럼 브레이크의 조립체가 개시되어 있다. 그러나, 저더의 발생 원인인 열탄성 불안정성은 미소한 열 발생으로도 일어날 수 있기 때문에, 구조 변경에 따른 노력에 비하여 저더 방지 효과가 미미할 수 있다. 대한민국 특허출원 10-2002-0069712에는 제동시 브레이크 디스크의 외측은 물론 내측에서 브레이크 디스크를 가압할 수 있는 메커니즘을 제공하고 있다. 그러나, 저더의 원인이 되는 열점의 발생은 불규칙 압력 변화에 의하여 발생하는데, 디스크의 내측과 외측을 가압하는 것 만으로는 접촉 압력을 균일하게 만들 수 없다. 대한민국 특허출원 10-2000-0081265호에는 차량용 잠금방지 제동장치의 브레이크 저더 저감장치가 개시되어 있다. 그러나, 저더가 발생하더라도 계속해서 제동을 하여야 하는 경우에 디스크와 패드가 떨어지게 되면 안전상의 문제가 발생할 수 있다.대한민국 특허출원 10-2000-0065587호에서는 열팽창계수가 서로 다른 합금을 이용하는 차량의 브레이크 패드를 제안하였다. 그러나, 서로 다른 재료 상수를 갖는 2개의 재료를 접합하는 경우, 두 재료의 경계면에서 심각한 열응력 및 온도 차이가 유발된다. 본 발명은 차량 등에 적용되는 마찰식 브레이크 장치 또는 전동 클러치에서 마찰열로 인하여 발생하는 열탄성 변형을 줄이기 위하여 경사 기능 재료를 적용한 것에 관한 것이다.* 구성 본 발명은 마찰식 브레이크 장치로서, 회전 운동을 하는 회전 부재; 회전 부재의 적어도 일부 표면과 접촉하여 회전 부재에 마찰력을 인가함으로써 회전 운동을 감쇠시키는 마찰 부재; 및 마찰 부재를 회전 운동을 하는 부재의 표면에 대하여 누르는 작동 유닛을 포함하며, 마찰 부재와 접촉하는 회전 부재의 일부 표면에는 경사 기능 재료로 이루어지는 코팅층이 마련되는 것이 제공된다. 또한, 회전 부재의 코팅층을 형성하는 경사 기능 재료는 회전 부재를 이루는 재료와 세라믹 재료가 혼합된 재료인 것이 좋다. 그리고 회전 부재의 코팅층을 형성하는 경사 기능 재료의 물성은 회전 부재의 표면과 접촉된 코팅층의 내측 표면으로부터 코팅층의 외측 표면을 향하여 실질적으로 연속적으로 변화하며, 코팅층의 외측 표면에서는 세라믹 재료의 물성과 동일한 물성을 갖고 코팅층의 내측 표면에서는 회전 부재를 이루는 재료와 동일한 물성을 가질 수 있다.* 효과 본 발명에 따라 복합재료 중의 하나인 경사 기능 재료를 사용하여 열 변형을 줄이면서도 기계적 특성이 뛰어난 마찰식 브레이크 장치를 제공할 수 있다.