KR100323798B1 - 보강된마찰재와그제조방법 - Google Patents

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다이안 케이.슈마허
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Abstract

본 발명은 마찰입자와 충전입자 및 결합재입자의 경화된 마찰재혼합체로 구성된 개별셀이 셀벽에서 경화된 마찰재혼합체에 부착되면서 완전히 채워지게 되는 벌집형 코어보강재가 삽입된 보강된 마찰재와 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

보강된 마찰재와 그 제조방법
본 발명은 다양한 브레이크와 다른 마찰-생성장치에 결합되어 사용가능한 마찰재에 관한 것으로, 특히 보강용으로 벌집형 코어가 삽입된 보강된 마찰재의 제작에 관한 것이다.
일반적으로 자동차와 그외 차량들에 있어서, 드럼브레이크이나, 디스크브레이크 및 이와 유사한 다양한 브레이크장치를 사용하는 것을 익히 공지된 바, 상기한 장치들은 고속주행상태의 차량의 움직임을 신속하게 감속시키거나 정지시키는 기능을 하는 것으로, 상기한 정지과정에서 많은 거의 전량에 가까운 차량의 운동에너지가 차량브레이크장치 내에 결합된 마찰재의 표면에서 마찰열로 전환되며, 이러한 장치과정은 종종 마찰재 내에 고온의 작동온도를 유발하게 된다.
한편 공지된 정지장치에 결합된 마찰재는 일반적으로 불연속 보강 화이바 또는 연속 보강 필라멘트를 사용하여 재질을 보강하고 때때로 내구성과 브레이크소음의 개선 및 화이바 파편의 제거같은 하나 또는 다수의 마찰재 품질에 관해 절충적 개선이 이루어지는데, 예컨대 스페인이라는 사람의 미국 특허 제 3,639,197호에는 연속적인 카본 필라멘트와 불규칙하게 배치된 짧은 카본 화이바를 항공기 브레이크의 회전자와 고정자 내에 보강재로 사용한 것이 기술되어 있다.
그리고 마린의 미국 특허 제 3,759,353호에는 외주를 둘러감은 카본 필라멘트와 엮어 짠 카본 필라멘트 피륙보강재를 디스크 브레이크 마찰판 합성구조에 사용한 것이 기술되어 있다.
모로우 등의 미국특허 제 4,373,038호에는 브레이크 라이닝이나 클러치등에 사용가능하면서 경화성 바인더를 보강하는 불연속 아라미드 화이바, 미네랄 화이바 및 강철 화이바를 포함하는 무석면 마찰재가 기술되어 있다.
또한 트레이너 등의 미국 특허 제 4,384,640호에는, 아미드 화이바만이 어떤때는 연속 필라멘트형태로 또 어떤 때는 불연속 화이바 형태로 다양한 브레이크 또는 클러치의 제조에 보강재로 사용된 마찰재 합성물이 기술되어 있다.
리 란니우의 미국 특허 제 4,418,115에는 충전재와 결합재를 갖춘 혼합체에보강재로 미네랄 화이바와 유기성 화이바를 모두 갖춘 브레이크나 클러치 등에 사용되는 마찰 라이닝재가 기술도어 있는데, 여기서 상기 유기성 화이바는 적어도 부분적으로는 아클릴 또는 모드아클릴 화이바같은 횡연결가능한 가용성 형태의 것으로 구성된다.
와트의 미국 특허 제 4,997,067호는 브레이크나 클러치등의 마찰재를 게재하고 있는 바, 여기서 보강매체는 야안(yarn)형태의 플루오린(폴리테트라플루오레틸렌;polytetrafluorethylene)화이바를 구비한 직조된 직물이며, 스톰펠츠의 미국 특허 제 3,365,041호는 충전재와 페놀폴알데히드 수지 바인더를 구비한 마찰재 구성물에 삽입된 직조된 보강직물내에 석면화이바와 유리화이바 모두를 사용하는 종래의 기술을 기재하고 있다.
한편 브레이크장치내의 소음감소에 관해서는 본 발명의 양수인에게 양도된 흄멜등의 미국 특허 5,083,643호에 게재되어 있는 바, 상기한 마찰재는 특히 유기화 이바나 락울 화이바(rock wool fibers), 경화된 미네랄 화이바 또는 내화성재 화이바로 일컬어지는 보강화이바가 결합되어 있다.
본 발명은 앞서 기술한 마찰재를 개량한 것으로 특히 공명노이즈를 감소시키고 마모저항을 증가시키며, 마찰재의 성능을 일정하게 유지하면서 화이바 파편의 방출을 최소화하게 되는데, 그외 장점과 마찰재 제조방법은 발명의 상세한 설명과 청구범위로 기술된다.
이에 본 발명은 향상된 보강마찰재를 갖춘 하나 또는 다수로 결합된 브레이크 마찰부재(예컨대 디스크 브레이크 마찰패드 또는 드럼 브래이크 마찰 슈)를 구비한 차량 브레이크 또는 이와 유사한 것을 제공하기 위한 것으로, 통상 화이바가 없거나 비교적 소량의 불연속적인 화이바를 구비하여 소정의 마찰과 마모특성을 갖게되는 상기한 보강 마찰재는 본래 약간은 탄소성이며, 마찰 조정입자와 충전입자, 폴리머수지 결합재 및, 삽입된 보강코어가 포함된 경화된 혼합체로 구성되는데, 상기한 보강코어를 사용함으로써 불연속 보강화이바 또는 연속적인 보강 필라멘트를 마찰재내에 넣어줄 필요가 없게 된다. 그리고 일부 혼합입자는 윤활과 같은 특별한 기능을 수행할 수도 있게 되며, 다중으로 인접하고 선단이 개방된 셀을 갖는 마찰재보강코어는 마찰재 폴리머수지 결합재의 결합 후에 보강 코어셀이 셀벽에 결합되는 경화된 혼합체로 완전히 채워지게 되는 방식으로 브레이브성분 마찰재 제조중에 입자 또는 분말화된, 혼합체내에 박혀지게 된다. 또한 사용된 탄소성 입자의 예로 석묵입자와 카본 블랙입자, 코크입자 및, 고무입자가 있고, 유용한 충전입자의 예로 금속입자와 금속산화물입자 및, 중토와 다른 미네랄입자가 있으며, 유용한 보강코어재로는 팽창된 알루미눔 벌집형 코어와, 용접된 강철 벌집형 코어, 유리화이바로 보강된 페놀수지 벌집형 코어 및, 이와 유사한 팽창된 코어재질을 예로 들 수 있다. 또한 마찰재 혼합체내애 마찰 또는 마모특성을 변경시키는 데 사용되는 불연속적인 화이바의 예로는 강철울(steel wool)이나, 카본, 분쇄된 유리, 미네랄, 화이바유리 및, 케블라(Kevlar) 화이바등이 포함된다.
본 발명에 따른 보강된 마찰재는 클러치기구의 마찰요소의 제조와 자동차외의 다른 활용품에 사용될 때에도 유용하다.
이하 도면과 상세한 설명을 통해 인접되고 선단이 개방된 코어셀을 갖는 육각셀단면의 보강 벌집형 코어가 상술되는 바, 인접되고 선단이 개방된 셀은 사각이나, 직각, 삼각, 사다리꼴, 장방형 및, 이와 유사한 단면으로 제조될 수도 있다.
이하 본 발명을 첨부한 예시도면에 의거 상술한다.
제 1도와 제 2도는 각각 평면도와 단면도로서, 자동차 디스크 브레이크 마찰패드(10)는 베이스판(12)과 에폭시(epoxy) 접착제간은 적절한 접착제(16)로 상기 베이스판에 확고히 부착된 마찰패드(14)로 구성되어 있으며, 상기 베이스판(12)은 통상 강철스탬핑이고, 장착홀(18)을 구비하여 상기 마찰패드(10)를 자동차 휠 디스크 브레이크 설비 안으로 장착하게 된다. 그리고 마찰패드(14)는 본 발명에 따른 향상된 마찰재로 제조되면서 필수적으로 보강코어가 삽입된 열-경화된 마찰입자와 충전입자 및 보강코어가, 삽입된 결합재입자 혼합체로 구성되고, 상기 마찰패드(14)는 불연속적인 화이바를 구비하여 소정의 마찰 또는 마모특성을 갖게 되는데, 도면에 열-경화된 마찰재혼합체(20)과 삽입된 보강코어(22)가 도시되어 있다. 그리고 열-경화된 마찰재가 기재되어 있지만 마찰재내에 사용된 결합재는 냉간 경화가 가능한데, 예컨대 일부 결합재는 상온에서 경화된다.
그리고 보강코어(22)는 항상 셀벽으로 구획되는 다수 인접되고 선단이 개방된 셀로 구성되지만, 상기 셀은 벌집형 보강코어의 활용가능한 방법에 따라 상이한 단면으로 제조될 수도 있으며, 육각 셀 횡단면이 바람직하다(예로서 제 1도와 제 8도내지 제 10도 참조). 다른 활용가능한 코어셀 단면이 제 11도 내지 제 13도로 도시된 바, 일반적으로 알루미늄합금이나, 화이바-유리로 보강된 페놀계, 페놀 또는 에폭시로 보강된 아라미드(aramid), 화이바-유리로 보강된 폴리이미드, 카본 화이바로 보강된 폴리이미드, 열가소성 플라스틱, 열경화성재, 미네랄, 세라믹 금속 또는 금속합금, 또는 상기한 재질이나 다른 재질의 합성으로 제조된다. 상기한 코어는 통상 매 입방피트당 약 2파운드 또는 그 이상의 벌크(팽창된)밀도를 가지며, 어떤 경우 코어밀도는, 활용가능한 셀크기와, 셀벽두께 및, 셀벽재로 결정되듯이, 벽간 거리 3/16인치의 선단이 개방된 셀을 갖는 팽창된 카본 화이바로 보강된 폴리이미드재에 대해 입방피트당 약 20파운드정도로 팽창가능한 바, 바람직한 벌집형 보강코어는 셀벽이 약 1/16인치에서 약 1인치 사이의 범위 간격을 가지며, 상기 벽이 원형 셀을 이룬다면, 셀의 직경은 약 1/16인치에서 1인치 사이의 범위인 것이 바람직할 뿐만 아니라 팽창된 벌집형 보강코어와 보강재 전체의 중량비는 약 5%내지 20%에 해당한다. 상기한 비율은 일반적으로 화이바성 보강재의 중량이 마찰재의 전체중량의 20%를 초과하는 종래의 화이바로 보강된 마찰재와 연속적인 필라멘트로 보강된 마찰재에 비해 바람직하다.
한편 마찰재 혼합체(20)내에 선택된 보강코어(22)를 삽입하는 방법이 제 4도 내지 제 7도에 개략적으로 도시된 바, 이는 물론 벌집형 보강된 마찰패드를 제조하는 공정에 국한되는 것은 아니다. 제 4도에 도시된 바와 같이 중공(32)과 방출핀(34)을 구비한 하부 모울드부(30)는 약 화씨 320도 정도로 예열되고 종래의 방출제가 중공(32)에 코팅재로 도포되고, 상기 중공(32)은 제조될 마찰재요소의 단면형상과 크기에 적합한 크기와 단면형상을 띠며, 이후 제조되는 부분의 생산에 필요한 분말 혼합물의 약 40%만이 중공(32)내에 위치되고 고르게 분배된다. 여기서 분말 혼합물(36)은 바람직한 마찰 또는 마모특성을 갖기위해 불연속적인 화이바를구비한 경우 상기한 화이바는 마주보는 셀벽 사이의 거리 또는 원형셀 직경의 약1/4 이하의 길이를 갖는 것이 바람직하다.
제 5도는 모울드중공(32)내에 미리 커트되고 팽창된 벌집형 보강코어(38)를 위치시키는 것을 포함한 다음 공정단계를 도시한 것으로, 벌집형 코어(38)는 모울드 중공의 하부표면과 접촉될 때까지 분포된 혼합체(36)를 관통하도록 되어 있다. 기본적으로, 코어셀의 축은 중공(32)의 최하부 표면에 대해 직각으로 위치되며, 이후 제조공정은 모울드중공(32)내에 제조된 부분을 생산하는 데 필요한 분말화된 혼합체(36)의 잔유물을 위치시키는 것으로 이어지고, 이를 벌집힝 보강코어(38)에 고르게 분배하여 제 6도에 도시한 바와 같이 코어셀 모두를 완전히 채우게 된다.
한편 제 7도에 도시된 상부 모울드부(40)도 역시 약 화씨 320도 정도로 예열되고나서 하부 모울드부(30)와 조립되어 상부 모울드 펀치부(42)의 하면이 혼합체(36)의 분배된 전량과 접촉되어 이를 가압하게 되는데, 여기서 상기한 모울드부(30,40)에 가해진 가압력은 혼합체(36)를 통해 1제곱인치당 약 600파운드의 충분한 아이소스타시(isostatic) 가압력을 생성하게 된다.
그리고 나서 충전된 중공(32)의 내부가 초기 가압후에 1분이나, 2분 또는 3분이 지난후애 대기중으로 배출되므로, 가압력은 바람직하기로 가압된 혼합체내에 1사각 인치당 약 1200의 아이소스타시 가압력을 생성할 수 있는 수준까지 증가하게 되며, 상기한 수준의 가압은 약 2분 가량 지속되는 것이 바람직하다.
여기서 상기한 바와 같이 가압되어 부분적으로 경화된 부분은 이후 방출핀(34)을 사용하여 모울드로부터 방출되고 나서 경화오븐으로 이동되는데, 이오븐에서 상기한 부분은 3시간 이상 화씨 약 300도로 선형적으로 마찰재온도를 상승시킴으로써 열경화되고 나서 추가로 4시간의 공정시간 동안 상시한 화씨 300도로 가열된 부분은 유지되며, 주변온도로 냉각한 후에 제조된 마찰재부는 용이하게 마무리되고 브레이크장치 또는 이와 유사한 장치로 결합된다.
그리고 제 15도로 벌집형 코어보강재(24)의 다른 실시예가 도시된 바, 상기한 코어(24)는 제 1도 내지 제 9도로 도시한 코어(22)와 마찬가지로 벽으로 구획된 인접하고 선단이 개방된 셀을 갖추며, 그 셀벽의 한쪽선단에 부착된 대향시트(26)도 구비하는 바, 상기 시트(26)는 보강재코어(24)에 부가적인 강성을 제공하게 된다.
한편 제 15도로 도시한 벌집형 보강된 코어(24)를 삽입하는 방법이 제 16도 내지 제 18도에 개략적으로 도시된 바, 제 16도에 도시된 바와 같이 중공(44)과 방출핀(45)을 구비한 하부 모울드부(43)는 화씨 약 320도정도로 가열되고 종래의 방출제가 상기 중공(44)에 코팅으로 도포되는데, 상기한 중공(44)은 제조될 마찰재의 크기와 단면형상에 적합한 크기와 단면형상을 갖는다. 그러므로 보강재코어(24) 대향시트(26)를 중공(24)의 바닥에 결합하면서 중공(44)내에 위치하게 되고, 코어셀의 축은 상기 대향시트(26)면과 중공(44)의 최하부면에 대해 직각으로 위치되므로, 제조공정은 모울드중공(44)내에 제조된 부분을 생산하는 데 필요한 마찰재혼합체(46)를 위치시키고 이를 벌집헝 보강재코어(24)에 고르게 분배하여 제 17도에 도시한 바와같이 코어셀의 전부 완전히 채우는 것으로 이어진다.
제 18도로 도시한 화씨 320도정도로 예열한 상부 모울드부(47)는 이후 하부모울드부(43)에 결합되어 상부 모울드펀치부(48)의 하부면이 혼합체(46)의 분배된 전량과 접촉되어 이를 가압하게 되는데, 여기서 상기한 모울드(43,47)에 가해진 가압력은 혼합체(46)을 통해 1제곱인치당 약 600파운드의 충분한 아이소스타시(isostatic)가압력을 생성하게 된다.
그리고 나서 충정된 중공(44)의 내부가 초기 가압후에 1분이나, 2분 또는 3분이 지난후에 대기중으로 배출되므로, 가압력은 바람직하기로 가압된 혼합체내에 1제곱 인치당 약 1200의 아이소스타시 가압력을 생성할 수 있는 수준까지 증가하게 되며, 상기한 수준의 가압은 약 2분 가량 지속되는 것이 바람직하며, 여기서 상기한 바와 같이 가압된 부분적으로 경화된 부분은 이후 방출핀(45)을 사용하여 모울드로부터 방출되고 나서 경화오븐으로 이동되는 바, 이 오븐에서 상기한 부분은 3시간이상 화씨 약 300도로 선형적으로 마찰재온도를 증가시킴으로써 열경화되고 나서 추가로 4시간의 공정시간동안 상기한 가열된 부분이 화씨300도로 유지되며, 주변온도로 냉각한 후에 제조된 마찰재부는 용이하게 마무리되고 브레이크장치 또는 이와 유사한 장치로 결합된다.
표 1에 벌집형 코어보강재(22,24)가 삽입된 보강된 마찰재의 제조에 사용된 마찰재매트릭스성분의 3가지 예를 자세히 기술하는 바, "혼합체1"은 경화되면 매입 방피트당 8파운드 정도보다 큰 팽창된 밀도를 갖는 유리화이바보강 합성벌집형코어가 사용될 때 열로 인한 제동력감퇴를 피할 수 있는 적절한 마찰수준을 갖게 되고, "혼합체2"는 알루미늄시트 또는 알루미늄박(예컨대 5052경화한 알루미늄합금)으로 입방피트당 적어도 약 5파운드의 팽창된 밀도를 갖는 벌집형 코어와 사용하기에 적합하게 된다. 그기고 "혼합체3"은 증가된 마모와 제동력감퇴저항이 요구되는 곳에 적합한 불연속적인 카본 화이바를 구비하는데, 상기한 혼합체은 매 입방피트당 약 8파운드 이상의 확장된 밀도를 갖는 유리화이바 보강된 합성 벌집형 코어와 사용하는데 적합한 바, 상기한 불연속적인 화이바는 마찰재의 제조에서 분말화된 혼합체에 첨가되어 화이바길이가 바람직하기로 대향벽셀 사이의 간격 또는 벌집형코어벽의 충전을 양호하게 하기 위해 둥근형태일 경우에는 셀의 직경에 1/4 미만으로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기한 화이바 길이는 혼합체애 개별적인 불연속적인 화이바가 첨가되는 퍼센트에 무관하게 코어셀이 양호하게 충전되도록 하게 되며, 모든 성분치는 중량을 근간으로 한 퍼센트로 주어진다.
표 1
다양한 벌집형 코어-보강된 마찰재의 동력계 테스트중에 매 입방피트당 5파운드 이하의 팽창된 밀도를 갖는 벌집형 코어보강재를 병합하는 특정 디스크 패드에 때때로 머리카락선 균열의 경향이 발견된 바, 이를 극복하기 위해서는 벌집형 코어보강재를 구비한 마찰재가 평면형상 선단과 일면상에서 상이하지만 조화되는 마찰재에 의해 구속되는 하이브리드 디스크브레이크패드를 사용하게 된다. 제 8도는 강철베이스판(54)에 부착된 마찰패드(52)가 조화가능한 마찰재지역의 컵 또는 벽이 둘러진 수용부(58)내에 삽입된 저밀도 벌집형 코어가 끼워진 내부로 위치한 기본 마찰재지역(56)을 구비한 하이브리드디스크 브레이크마찰패드(50)를 도시하고 있는데, 여기서 상기 마찰재지역(56)은 패드(52)내의 중심에 위치하거나 그렇지 않을 수도 있지만 상기한 마찰재지역(56)은 측방향 또는 길이방향으로 패드(52)안에서 편중되어 전체 패드(52)에 비교적 적은 만을 차지하게 되며, 조화가능한 마찰재는 고열전도성을 가지거나 그렇지 않을 수도 있다.
그리고 고열전도성이 필요하다면 세미-금속재를 수용부로 사용할 수도 있는데, 이하 벌집형코어가 끼워지고 벽이 둘러진 수용부(58)내에 포함된 중앙 마찰재지역(56)을 구비한 하이브리드 디스크브레이크 마찰패드의 제조에 관해 기술하기로 한다. 먼저 중앙재지역(56)을 제조하는 모울드를 약 화씨 230도정도로 가열하고 나서, 중앙마찰재지역(56)에 필요한 분말화된 혼합체의 약 40%가 하부 모울드 중공내에 위치되면서 고르게 분배되고 나서 미리절단된 팽창된 벌집형 보강코어가 하부 모울드부 중공안으로 삽입되면서 벌집형코어가 하부 모울드부 중공의 하부표면과 접촉할 때까지 분배된 혼합체을 관통하게 되고, 이후 중앙마찰재지역(56)을 생산하는 데 필요한 분말화된 혼합체의 잔유물이 하부 모울드부중공 내에 위치하게 되면서 벌집형 보강코어에 분포되어 코어셀을 환전히 채우게 된다. 그리고 나서 상기한 모울드의 상부는 하부 모울드부와 조립되어 상부 모울드펀치부의 하면이 혼합체의 전량과 접촉되어 가압되고, 입방인치당 약 200파운프의 가압력이 약 3분정도 가해져 예비적 성형품을 제조하게 되는 바, 상기한 공정은 제 4도 내지 제 7도를 참조로 기술한 바와 동일하다.
이후 상기한 바와 같이 제조된 중앙마찰재지역(56)은 제 1모울드로부터 제거되고, 제 19도 내지 제 21도에 도시된 바와 같이 최종패드의 단면형상을 갖는 제 2모울드내에 위치하게 되고, 상기한 모울드(72)는 화씨 약 320도정도의 온도로 예열되면서 상기한 중앙마찰지역(56)이 제 2모울드의 하부 모울드부(74)의 중앙부내로 삽입되고, 벽이둘러진 수용부(58)를 갖춘 혼합체(55)은 중앙마찰재지역(56)의 경계(57)를 따라 이 지역(56)의 상부표면(59)을 가로질러 고르게 분포된다. 그리고 상부 모울드부(76)는 하부 모울드부(56)에 조립되어 벽이 둘러진 수용부(58)를 형성하는 중앙지역(56)과 혼합체(55)에 가압력을 가하게 되는 바, 제곱인치당 약 1200의 가압력은 최소한 2분간은 제 2모울드에 가해지는 것이 바람직하며 상기한 바와 같이 가압되고 일부 경화된 부분은 핀(78)에 의해 제 2모울드부(72)로부터 방출되어 경화처리되는 경화오븐쪽으로 이동된다.
한편 표 2로 하이브리드 디스크 브레이크마찰패드용 세미금속, 비보강마찰재의 일예가 "혼합체 4"로 기재된 바, 여기서도 모든 성분은 중량을 근간으로 한 퍼센트로 기술된다.
표 2
제 9도는 본 발명을 드럼브레이크 마찰접촉부(60)에 적용한 것을 도시한 것으로, 상기한 부품(60)은 접촉부웨브(64)에 의해 지지되면서 이에 인접된 아치형 접촉부테이블(62)을 갖추고, 마찰접촉부(66)는 아치형 접촉부테이블(62)의 상부면과 조화되면서 이에 상응하는 아치형 상부면을 갖추고 접촉면 접착제(68)로 접촉면테이블(62)의 상부면에 부착된다. 여기서 리베트 또는 이와 유사한 것을 사용하는 다른 공지된 고정기술로 마찰접촉부(66)를 접촉부테이블(62)에 결합할 수 있으며, 제 9도에 도시된 브레이크 접촉부구조에 있어서, 마찰 접촉부(66)가 본 발명에 따른 보강된 마찰재로 제조되는 것이 중요한데, 제 9도로 마찰재매트릭스내에 벌집형코어보강재가 삽입된 것이 도시되어 있다.
제 10도 내지 제 13도는 상업적으로 활용가능한 벌집형 코어보강재의 상이한 셀 횡단형상의 일부를 도시한 것으로, 벌집형 코어 단편이 도면에서 참조번호 70과, 80, 90 및,100으로 각각 도시되는 바, 일반적으로 전술한 바와 같이 최소 1/16인치(팽창된 상태에서 셀벽으로부터 대향셀까지 측정된 최소거리)에서 1인치에 이르는 범위내에 크기를 갖는 코어셀을 갖는 벌집형 코어를 사용하는 것이 바람직하다. 더불어 이미 기술한 바와 같이 병합된 혹은 삽입된 벌집형 보강코어는 입방피트당 약 2파운드에서 약 20파운드에 이르는 범위의 코어셀벽 두께와 이 코어셀이 형성된 재질의 밀도 및 셀횡단면적에 크게 영향을 받는 확장된(팽창된)밀도로 구획되는 것이 바람직하다.
한편 본 발명에 따른 새로운 보강된 마찰재는 바람직하기로 특히 벌집코어보강재가 금속(예컨대 알루미늄)으로 제조된 경우에 연속적이거나 불연속적이거나 간에 보강재로서 화이바를 구비하지 않으며, 상기 벌집형 코어보강재가 유리화이바-보강된 페놀합성물 또는 카본 화이바로 보강된 폴리이미드 합성물같은 유리화이바로 보강되거나 카본화이바-보강된 금속으로 제조되는 경우에도 제조된 마찰금속물품내에 섬유성금속의 양이 종래의 화이바로 보강된 마찰금속에 비해 적어지게 되는데, 예컨대 벌집형 코어보강된 마찰재는 27.6중량%의 유리화이바와 72.4중량%의 페놀수지로 제조된 벌집형 코어보강재가 삽입된 표1의 "혼합체2"를 사용하여 제조되고, 상기한 보강재코어가 단지 완전한 마찰재의 10.8중량%만을 구비하므로, 보강된 마찰재의 실제적인 섬유금속 함량이 2.98%에 불과하게 되고, 이러한 화이바수준은20 중량%를 상회하는 종래의 화이바-보강된 마찰재의 화이바함량에 비해 크게 낮은 것이다.
한편 본 발명에 따라 제조된 보강된 마찰금속은 소정마찰 또는 마모특성을 위해 사용되는 적은 양의 화이바를 제외하고는 분말(입자)혼합체 성분으로 불균일하게 불연속적인 화이바를 혼합할 필요가 없이 진행되므로, 품질변동을 유발하는 주요한 문제가 해소됨과 더불어 이에 따른 화이바가 없는 혼합공정으로 혼합공정이 더욱 효과적이며, 품질의 균일성이 향상된다.
더불어 새로운 보강된 마찰재의 마모저항테스트에서 동일한 테스트상태하에서 화이바-보강된 마찰재의 0.35%에 비해 낯은 0.07%의 마모율을 나타내게 된다.
그리고 마찰재와 회전자 또는 드럼 사이의 접촉강성은 브레이크 노이즈를 발생시키는 깃으로 알려져 있는데, 이러한 브래이크노이즈를 감소시키거나 없애려면 마찰재의 강성을 적정수준으로 때때로 조절해주어야 하지만 이를 위해서는 종래에는 마찰재를 재형성하여야 하였고 이에 수반한 역효과가 야기되었지만 본 발명에 따르면 상기한 문제를 벌집형 코어를 마찰제안에 병합함으로써 해소하게 되므로 혼합체가 특정하게 형성되고 나면 패드의 강성은 보강재코어의 강성을 조절함으로써 변화가능하여 브레이크노이즈를 해소할 수 있게 되면, 상기 패드의 마찰특성은 대부분의 접촉지역의 경화된 혼합체커버에 의해 거의 변화없이 유지된다.
끝으로 종래의 화이바로 보강된 마찰재에 있어서 화이바의 불균일한 분포는 표면의 홈패임에 의해 불균일한 브레이크회전자 또는 브레이크드럼의 마모를 초래하는 것에 비해 본 발명에 따른 새로운 보강된 마찰재는 크라우스(Krauss)와 관성동력테스결과 매우 매끄럽게 브레이크회전자를 마모시키게 된다.
다른 적절한 재질과 의 형상 및, 크기로 본 발명을 실시할 수 있다.
본 발명의 범주내에서 앞서기술한 시스템과 장치의 변형이 가능한 바, 전술한 상세한 설명과 첨부한 도면은 본 발명을 기술하기 위한 것으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
제 1도는 본 발명에 따른 마찰재가 결합된 디스크 브레이크 마찰패드의 평면도,
제 2도는 제 1도의 2-2선 단면도,
제 3도는 제 2도의 부분 확대도,
제 4도 내지 제 7도는 제 1도 내지 제 3도에 도시한 벌집형코어를 사용한 마찰재를 제조하는 연속적인 단계에서 가압주조장치의 개략단면도,
제 8도는 본 발명에 따른 마찰재를 갖는 디스크 브레이크 마찰패드의 제 2실시예를 도시한 평면도,
제 9도는 본 발명에 따른 마찰재를 갖는 드럼마찰슈의 사시도,
제 10도 내지 제 13도는 공지된 벌집형 코어재의 제조중에 생성된 상이한 셀단면을 도시한 개략도,
제 14도는 제 8도의 ⅩⅣ-ⅩⅣ선 단면도,
제 15도는 벌집형 코어의 다른 실시예를 도시한 단면도,
제 16도 내지 18도는 제 15도에 도시된 벌집형 코어보강재를 사용한 마찰재를 제조에 있어서 연속적인 사용단계별 가압주조장치의 개략도,
제 19도 내지 제 21도는 제 8도에 도시한 벌집형 코어보강재를 사용한 마찰재구조의 제조에 있어서 연속적인 사용단계별 가압주조장치의 개략 단면도이다.
10,50 ---- 마찰패드 12 ---- 바닥판,
14 ---- 마찰패드, 16 ---- 접착제,
18 ---- 정착홀, 20,46 ---- 마찰제 혼합체,
22 ---- 삽입된 보강코어, 30,43,74 ---- 하부모울드,
32,44 ---- 중공, 34,78 ---- 방출핀,
36 ---- 분말혼합체, 38 ---- 벌집형코어,
40,47,76 ---- 상부모울드, 42,48 ---- 상부 모울드 펀치부,
52 ---- 마찰패드, 54 ---- 강철베이스판,
56 ---- 마찰재지역, 58 ---- 수용부,
59 ---- 상부면, 60,66 ---- 마찰접촉부,
62 ---- 접촉테이블, 64 ---- 접촉웨브

Claims (45)

  1. 셀벽으로 분리되고 다중으로 인접되며 선단이 개방된 셀을 갖춘 벌집형 코어보강재와, 상기 보강되고 선단이 개방된 셀을 충전하면서 셀벽에 수지결합된 유기수지 결합재 혼합물과 경화된 마찰입자와 충전입자로 구성된 수지결합되어 보강된 마찰재.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 벌집형 코어보강재가 알루미늄합금으로 구성된 것을 특징으로 하는 보강된 마찰재.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 벌집형 코어보강재가 유리화이바로 보강되고 경화된 페놀수지의 구성된 것을 특징으로 하는 보강된 마찰재.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 벌집형 코어보강재가 유리화이바로 보강되고 경화된 폴리이미드 수지로 구성된 것을 특징으로 하는 보강된 마찰재.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 벌집형 코어보강재가 카본 화이바로 보강된 폴리이미드 수지로 구성된 것을 특징으로 하는 보강된 마찰재.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 벌집형 코어보강재가 철합금으로 구성된 것을 특징으로 하는 보강된 마찰재.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 벌집형 코어보강재가 아라미드재로 구성된 것을 특징으로 하는 보강된 마찰재.
  8. 제 1항애 있어서, 상기 벌집형 코어보강재가 열가소성플라스틱재로 구성된 것을 특징으로 하는 보강된 마찰재.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 벌집형 코어보강재가 세라믹재로 구성된 것을 특징으로 하는 보강된 마찰재.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 벌집형 코어보강재의 선단이 개방된 셀 각각이 삼각이나 사각, 직각, 사다리꼴, 장방형 및, 육각형상중 하나의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 보강된 마찰재.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 벌집형 보강재가 입방피트당 약 2파운드 내지 20파운드의 체적(bulk) 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 보강된 마찰재.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 벌집형 코어보강재에 셀벽의 한쪽 선단에 부착된 표면 시트가 구비된 것을 특징으로 하는 보강된 마찰재.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 경화된 마찰입자부와 충전입자 및 결합재혼합물이 불연속적인 화이바를 구비한 것을 특징으로 하는 보강된 마찰재.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 불연속적인 화이바의 길이가 벌집형 보강코어의 마주보는 셀벽 사이의 거리가 원형이라면 셀의 직경의 약 1/4미만으로 형성된 것을 특징으로 하는 보강된 마찰재.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 벌집형 코어보강재와 마주보는 셀벽이 약 1/16인치 내지 1인치 정도의 간격으로 된 것을 특징으로 하는 보강된 마찰재.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 벌집형 코어보강재의 셀벽의 직경범위가 약 1/16인치 내지 1인치 사이인 것을 특징으로 하는 보강된 마찰재.
  17. 구조적인 강성을 갖는 베이스부재와; 마찰입자와 충전입자 및 유기수지 결합재입자의 고체화된 혼합체로 구성되고 벌집형 코어보강재가 그 안에 삽입된 수지결합되어 보강된 마찰재부재 및; 보강된 마찰재부재를 베이스부재에 부착하는 수단을 구비한 브레이크시스템과 이와 유사한 장치에 사용하는 마찰장치.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 벌집형 코어보강재에 셀벽으로 구획되는 다중으로인접되고 선단이 개방된 셀과 이 셀벽의 한쪽선단에 부착된 대향하는 시트가 구비된 것을 특징으로 하는 마찰장치.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 보강된 마찰재부재의 벌집형 코어보강재가 알루미늄 합금으로 구성된 것을 특징으로 하는 마찰장치.
  20. 제 17항에 있어서, 상기 보강된 마찰재부재의 벌집형 코어보강재가 유리화이바로 보강된 페놀로 구성된 것을 특징으로 하는 마찰장치.
  21. 제 17항에 있어서, 상기 보강된 마찰재부재의 벌집형 코어보강재가 유리화이바로 보강된 폴리이미드로 구성된 것을 특징으로 하는 마찰장치.
  22. 제 17항에 있어서, 상기 보강된 마찰부재의 벌집형 코어보강재가 카본-화이바로 보강된 폴리이미드로 구성된 것을 특징으로 하는 마찰장치.
  23. 제 17항에 있어서, 상기 보강된 마찰재부재의 벌집형 코어보강재가 철합금으로 구성된 것을 특징으로 하는 마찰장치.
  24. 제 17항에 있어서, 상기 보강된 마찰재부재의 벌집형 코어보강재가 입방피트당 약 2 파운드 내지 20파운드 범위내의 체적 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 마찰장치.
  25. 제 17항에 있어서, 상기 보강된 마찰재부재의 벌집형 코어보강재가 삼각이나 사각, 직각, 사다리꼴, 장방형 및, 육각형 단면중에서 선택된 셀 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 마찰장치.
  26. 제 17항에 있어서, 상기 마찰입자나 충전입자 및, 결합재입자의 혼합체에 불연속적인 화이바가 구비된 것을 특징으로 하는 마찰장치.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 불연속적인 화이바의 길이가 벌집형 보강재의 마주보는 셀벽 사이의 길이의 1/4 미만 또는 원형인 경우에는 직경의 1/4 미만으로 된 것을 특징으로 하는 마찰장치.
  28. 제 17항에 있어서, 상기 벌집형 보강재 코어의 마주보는 셀벽이 약 1/16인치 내지 1인치정도의 간격으로 된 것을 특징으로 하는 마찰장치.
  29. 제 17항에 있어서, 상기 벌집형 보강재코어의 셀벽이 약 1/16인치 내지 1인치 범위의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 마찰장치.
  30. 마찰입자와 충접입자 및, 결합재입자가 수지결합된 혼합체로 이루어지고 그안에 벌집형 코어보강재가 삽입된 마찰재.
  31. 구조적 강성을 갖는 베이스부재와, 합성물이 보강된 마찰재부재 및, 베이스부재에 합성물이 보강된 마찰재부재를 부착하는 수단으로 이루어져 있으며, 상기 합성마찰재부재는 그 안에 벌집형 코어보강재가 삽입되어 수지결합됨과 더불어 마찰입자 충전입자 및 유기수지 결합재입자의 고체화되고 수지결합된 혼합체로 구성되고 내부에 위치한 기본 보강 마찰재부와, 상기 기본 보강마찰재부에 수지결합된 필라멘트 보강재가 삽입된 유기수지 결합재입자, 마찰입자 및 충전입자의 고체화되고 수지결합된 혼합체로 구성된 벽이쳐진 수용부 보강마찰재부를 구비한 브레이크마찰장치.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 기본 보강 마찰재부의 벌집형 코어보강재가 입방피트당 약 2파운드 내지 20파운드 범위의 체적 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 브레이크마찰장치.
  33. 제 31항에 있어서, 상기 기본 보강 마찰재부의 벌집형 코어보강재가 입방피트당 약 5파운드 이하의 체적 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 브레이크마찰장치.
  34. 제 31항에 있어서, 상기 벌집형 코어보강재에 셀벽으로 구획된 다중으로 인접되고 선단이 개방된 셀과 이 셀벽에 부착된 표면 시트를 구비한 것을 특징으로하는 브레이크마찰장치.
  35. 제 31항에 있어서, 상기 마찰입자, 충전입자 및 결합재입자의 고체화된 혼합체부는 불연속적인 화이바를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크마찰장치.
  36. 제 35항에 있어서, 상기 불연속적인 화이바의 길이가 벌집형 코어의 마주보는 셀벽사이의 거리의 1/4 미만 또는 원형인 경우 셀 직경의 1/4미만 정도인 것을 특징으로 하는 브레이크마찰장치.
  37. 제 31항에 있어서, 상기 벌집형 보강코어의 마주보는 셀벽이 약 1/16인치 내지 1인치 정도의 간격으로 된 것을 특징으로 하는 브레이크마찰장치.
  38. 제 31항에 있어서, 상기 벌집형 보강코어의 셀벽이 약 1/16인치 내지 1인치범위의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 브레이크마찰장치.
  39. 제 31항에 있어서, 상기 벽이 쳐진 수용부의 마찰재에 금속입자가 포함된 것을 특징으로 하는 브레이크마찰장치.
  40. 마찰입자와 충전입자 및 결합재입자로 이루어진 마찰재혼합체의 제1 계량을 마찰재의 단면형과 상응하는 단면형을 갖는 모울드중공내에 고르게 분포시켜 투입하는 단계; 고르게 분포된 마찰재혼합체를 통해 보강재의 하부만을 완전히 관통하도록 모울드 중공내에 벌집형 코어보강재를 배치하는 단계; 모울드중공내에 벌집형 코어보강재의 상부를 완전히 채우도록 마찰혼합체의 제2 계량을 고르게 분포시켜 투입하는 단계 및; 상기와 같이 고르게 분포시켜 투입된 마찰재를 상승된 아이소스타시압력으로 가압하고 모울드중공내애 고르게 분포시켜 투입된 마찰재와 벌집형 코어보강재가 보강된 마찰재형상을 형성하도록 온도를 상승시키는 단계로 구성된 고체화되고 보강된 마찰재 제조방법.
  41. 제 40항에 있어서, 상기 마찰재혼합체에 대해 관통하여 모울드중공내에 위치된 벌집형 보강재가 입방피트당 약 2파운드 내지 20파운드범위의 체적 밀도를 갖도록 된것을 특징으로 하는 마찰재 제조방법.
  42. 제 40항에 있어서, 상기 벌집형 보강재코어의 마주보는 셀벽이 약 1/16인치 내지 1인치 정도의 간격으로 된 것을 특징으로 하는 마찰재 제조방법.
  43. 제 40항에 있어서, 상기 벌집형 보강코어의 셀벽이 약 1/16인치 내지 1인치 범위의 직경을 갖도록 된 것을 특징으로 하는 마찰재 제조방법.
  44. 마찰재의 단면헝에 상응하는 단면형을 갖는 모울드중공내에 표면시트를 구비한 벌집형 코어보강재를 투입하는 단계와; 마찰입자와, 충전입자 및, 결합재입자로구성된 마찰재혼합물의 측정된 양을 모울드 중공에 투입하고 고르게 분포시켜 벌집형 코어보강재를 완전히 채우는 단계 및; 상기한 마찰재혼합체을 상승된 아이소스타시압력으로 가압하고, 상기한 모울드 중공내에 마찰재와 벌집힝 코어보강재가, 보강된 마찰재부를 형성하도록 온도를 상승시키는 단계로 구성된 보강된 마찰재형상 제조방법.
  45. 중앙마찰재부에 상응하는 단면을 갖는 제1 모울드 중공을 가열하는 단계와; 제1 계량의 마찰입자와 충전입자 및 결합재 입자를 상기 제1 모울드 중공내에 투입하여 고르게 분포시키는 단계; 보강재의 하부만이 고르게 분포된 마찰재 혼합물을 완전히 관통하도록 상기 제 1모울드중공내에 벌집형 코어보강재를 배치하는 단계; 제2 계량의 마찰재혼합물을 상기 제1 모울드중공내에 투입하고 고르게 분포시켜 벌집형 코어보강재의 상부를 완전히 채우도록 하는 단계; 상기한 마찰재 혼합물을 상승된 아이소스타시 압력으로 가압하여 중앙마찰재부를 형성하는 단계; 내재한 마찰재부를 상기 제1 모울드로부터 제거하는 단계; 하이브리드 디스크 브레이크마찰패드에 상응하는 단면을 갖는 제2 모울드 중공내에 상기한 내재된 마찰재부를 위치시키는 단계; 마찰입자와 충전입자 및 결합재입자를 갖춘 벽이 쳐진 수용부 마찰재혼합물의 측정된 량을 외벽주위와 상기 내재된 마찰재부의 일면에 놓아 고르게 분포시키는 단계 및; 상기한 수용부재 혼합체을 상승된 아이소스타시 압력으로 가압하여 하이브리드 디스크 브레이크 마찰패드부를 형성하는 단계로 이루어진, 조화가능한 마찰재의 벽이 쳐진 수용부에 싸여진 저밀도 벌집형 코어가 삽입된 채 제작된내부에 위치한 기본 마찰재부를 구비한 하이브리드 디스크 브레이크마찰패드의 제조방법.
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