브레이크 패드

Brake pad

브레이크 패드는 자동차 및 기타 용도로 사용되는 디스크 브레이크의 구성 요소입니다.브레이크 패드는 디스크 브레이크 로터에 접하는 표면에 마찰재가 결합된 강철 백킹 플레이트로 구성됩니다.

기능.

브레이크 패드는 마찰력을 통해 차량의 운동 에너지를 열에너지로 변환합니다.브레이크 패드 2개는 브레이크에 들어 있으며 마찰 표면이 [1]로터를 향합니다.브레이크가 유압식으로 작동되면 캘리퍼가 회전하는 로터에 두 개의 패드를 함께 클램프 또는 압착하여 차량을 감속 및 정지시킵니다.브레이크 패드가 로터와의 접촉으로 뜨거워지면 소량의 마찰 물질이 디스크로 전달되어 칙칙한 회색 코팅이 남습니다.브레이크 패드와 디스크(현재 둘 다 마찰 물질이 있음)가 서로 "붙어" 차량을 정지시키는 마찰을 제공합니다.

디스크 브레이크의 경우 일반적으로 디스크 로터당 2개의 브레이크 패드가 있으며, 두 패드가 함께 작동합니다.이 장치는 제자리에 고정되고 휠 허브 또는 똑바로 세운 서스펜션에 부착된 캘리퍼에 의해 작동됩니다.그러나 레이싱 캘리퍼의 경우 최대 6개의 패드를 사용할 수 있으며 마찰 특성이 서로 달라 최적의 성능을 발휘합니다.소재의 특성, 차량 중량 및 주행 속도에 따라 디스크 마모율이 달라질 수 있습니다.브레이크 패드는 일반적으로 (패드 재료에 따라) 정기적으로 교체하여 브레이크 페이드 현상을 방지해야 합니다.대부분의 브레이크 패드에는 운전자에게 경고하는 방법이 장착되어 있습니다.일반적인 기술은 패드의 수명이 다했음을 나타내는 마모에 의해 최종적으로 사라지는 작은 중앙 홈을 만드는 것입니다.다른 방법으로는 얇은 연질 금속 스트립을 홈에 넣어 노출 시(마모 때문에) 브레이크가 삐걱거리도록 하는 방법이 있습니다.또한 소프트 메탈 마모 탭을 패드 재료에 삽입하여 브레이크 패드가 얇아졌을 때 전기 회로를 닫아 대시보드 경고등을 켤 수 있습니다.

역사

드럼 브레이크의 대안으로 브레이크 패드 또는 디스크 브레이크의 개념은 적어도 1902년 [2]F. W. Lanchester에 의해 특허되었을 때부터 존재했습니다.그러나 드럼 브레이크에 비해 높은 비용과 비효율성으로 인해 [3]제2차 세계대전 이후까지는 일반적으로 구현되지 않았습니다.디스크 브레이크 기술이 발전하자 브레이크 성능이 드럼 브레이크 성능을 빠르게 앞질렀다.성능 차이는 1953년 브레이크 패드를 장착한 재규어가 르망 그랑프리 24시간 레이스에서 [3][4]우승했을 때 가장 두드러졌다.재규어의 성공은 일반적으로 운전자가 상대 차량보다 더 빨리 턴에 접근하고 브레이크를 늦게 밟을 수 있게 해준 차의 디스크 브레이크 덕분이며, 이는 결국 승리를 이끌었다.1963년까지 디스크 브레이크를 사용하는 자동차의 대부분은 유럽제였고, 1960년대 후반에는 설치를 더 싸고 [3]더 작게 만든 고정 캘리퍼의 발명 이후 미국 자동차들이 이 기술을 채택했다.

테크놀로지

디스크 브레이크의 이점

디스크 브레이크는 드럼 브레이크에 비해 정지 성능이 우수합니다.브레이크 패드의 과열로 인한 "브레이크 페이드"에 대한 저항력이 향상되고, 침지 상태에서도 빠르게 복구할 수 있습니다(습식 브레이크는 효과가 낮음).드럼 브레이크와 달리 디스크 브레이크는 자체 서보 효과가 없습니다. 제동력은 항상 브레이크 페달 레버에 가해지는 압력에 비례합니다.그러나 대부분의 디스크 브레이크 시스템에는 운전자의 페달 [citation needed]힘을 줄이기 위한 서보 지원("브레이크 부스터") 기능이 있습니다.

디스크 브레이크 패드는 드럼 브레이크 마찰 라이닝보다 검사 및 교체가 쉽습니다.

종류들

고성능 디스크 브레이크용 패드 세트

차량의 용도에 따라 매우 부드럽고 공격적인 브레이크 패드(예: 레이싱 애플리케이션)에서 보다 단단하고 내구성이 뛰어나며 덜 공격적인 컴파운드에 이르기까지 다양한 유형의 브레이크 패드가 있습니다.대부분의 차량 제조업체는 차량에 특정 종류의 브레이크 패드를 권장하지만, 컴파운드는 개인의 취향과 운전 스타일에 따라 다른 메이커의 패드를 구입하거나 제조사 제품군의 성능 패드로 업그레이드하여 변경할 수 있습니다.비표준 브레이크 패드를 구입할 때는 항상 주의해야 합니다. 작동 온도 범위가 다를 수 있습니다. 예를 들어, 성능 패드가 콜드 상태일 때 효율적으로 제동되지 않거나 하드 드라이브 시 표준 패드가 희미해지는 등입니다.과도한 브레이크 페이드로 인해 어려움을 겪는 자동차에서는 보다 나은 품질과 보다 공격적인 브레이크 패드를 장착함으로써 문제를 최소화할 수 있습니다.

자재

브레이크 패드 재료를 선택할 때 고려하는 가장 중요한 특성은 다음과 같습니다.

  • 재료의 브레이크 페이드 저항 능력은 운동 에너지가 열에너지로 [5][6]변환될 때 발생하는 온도 상승으로 인해 발생합니다.
  • 습기가 브레이크에 미치는 영향은 희미해집니다.모든 브레이크는 적어도 [5][6]물에 일시적으로 노출되는 것을 견딜 수 있도록 설계되었습니다.
  • 온도 또는 습기의 증가로부터 신속하게 회복할 수 있으며 건조 또는 냉각 [5][6]과정의 어느 지점에서나 거의 동일한 마찰 수준을 나타낼 수 있습니다.
  • 최신 브레이크 패드의 마찰 계수는 휠이 잠기지 않도록 충분히 낮아야 하지만 충분한 정지력을 제공할 수 있을 정도로 높아야 합니다.브레이크 패드 재료의 마찰 [6]계수는 일반적으로 0.3에서 0.5 사이이다.
  • 마찰로 인한 마모에 저항할 수 있지만, 로터 마모가 브레이크 재료보다 더 빨리 발생하는 정도는 아닙니다.[5][6]
  • 덩어리가 깨지거나 피트, 움푹 패이거나 [5][6]접촉면에 기타 손상을 일으키는 소재 대신 로터 또는 드럼과 부드럽고 균일한 접촉이 가능한 소재입니다.
  • 조용하게 작동하면서 적절한 마찰력을 가하는 능력.[6]

또 다른 재료 요구사항은 브레이크 패드의 압축성입니다. 브레이크 패드가 너무 압축될 경우 브레이크 행정이 [7]과도할 수 있습니다.브레이크 패드 재료는 물이 마찰 [7]계수에 영향을 미치지 않도록 다공질이어야 합니다.

석면은 차량 속도가 증가하기 시작하면서 제1차 세계대전 이후 브레이크 패드에 공통 성분으로 추가되었는데, 석면의 특성이 차량을 [8]멈추는 데 필요한 마찰을 제공하면서도 열을 흡수할 수 있다는 연구 결과가 나왔기 때문입니다.그러나 결국 석면의 심각한 건강상의 위험이 드러나면서 다른 물질을 찾아야 했다.석면 브레이크 패드는 선진국에서는 대부분 [9]비석면 유기물(NAO) 소재로 대체되었습니다.현재 브레이크 패드 재료는 다음과 같이 네 가지 주요 범주 중 하나로 분류됩니다.

  • 비금속 재료 - 다양한 합성 물질의 조합으로 제조되며, 주로 셀룰로오스, 아라미드, PAN 및 소결 유리의 형태로 결합됩니다.로터에는 약하지만 먼지가 많이 발생하므로 수명이 짧습니다.
  • 반금속 재료 - 다양한 비율의 박리 금속과 혼합된 합성물.비금속 패드보다 단단하고 페이드 내성이 뛰어나며 지속 시간이 길지만 로터/드럼의 마모가 증가하므로 더 빨리 교체해야 합니다.또한 제동 토크를 생성하기 위해 비금속 패드보다 더 많은 작동력이 필요합니다.
  • 완전 금속 소재 - 이 패드는 경주용 차량에만 사용되며 합성 첨가물 없이 소결강으로 구성되어 있습니다.내구성이 매우 높지만, 로터가 더 빨리 마모되는 동안 차량의 속도를 줄이려면 더 많은 힘이 필요합니다.그들은 또한 매우 시끄러운 경향이 있다.
  • 세라믹 재료 - 구리 플레이크와 필라멘트에 결합된 점토 및 도자기로 구성되어 있으며, 금속 패드의 내구성, 접지력 및 합성 품종의 페이드 저항성 사이에서 좋은 균형을 이룹니다.그러나 이러한 유형의 주된 단점은 구리(열전도율이 높음)가 존재함에도 불구하고 세라믹 패드는 일반적으로 열을 잘 발산하지 않으며, 이로 인해 패드나 브레이크 시스템의 다른 구성 요소가 뒤틀릴 [5]수 있다는 것입니다.그러나 세라믹 소재는 제동음을 사람의 청각 이상으로 높이기 때문에 매우 [10]조용해 보인다.

결합제로는 페놀포름알데히드수지를 자주 사용한다.흑연은 마찰 재료와 [11]결합제 역할을 할 수 있습니다.일반적으로 사용되는 또 다른 마찰재는 [9]규산지르코늄이다.이탈리아의 한 생산자가 시멘트를 값싸고 에너지 집약적이지 않은 [12]결합제로 사용하기 위한 연구를 실시합니다.아래 표에는 공통 브레이크 [9]패드의 구성 요소가 정리되어 있습니다.

구성 요소 중량 %
화이트팅(Chalk) 31.6
브론즈 파우더 15
흑연 10
버미큘라이트 16
페놀수지 16
강섬유 6
고무 입자 5
"마찰 분진 5
모래 3
아라미드 섬유 2

브레이크 패드 재료의 선택을 좌우하는 환경적 요인이 있습니다.예를 들어, 2010년 워싱턴 주에서 채택된 SSB 6557 법안은 높은 구리 수위가 수생 생물에 미치는 부정적인 영향 때문에 마찰 물질에 사용될 수 있는 구리 양을 제한하고 있다.그 대체를 위해 다른 재료 조합이 개발되었지만,[14] 아직 직접적인 대체를 이용할 수 없다.안티몬으로 만든 화합물과 같은 다른 물질들이 연구되고 있다.

차량마다 제동 요구 사항이 다릅니다.마찰 재료는 용도에 맞는 공식과 설계를 제공합니다.마찰 계수가 높은 브레이크 패드는 브레이크 페달 압력 요구 사항이 적으면서도 좋은 제동을 제공하지만 온도가 높을 때는 효율성이 떨어지는 경향이 있습니다.마찰 계수가 작고 일정한 브레이크 패드는 고온에서도 효율이 저하되지 않고 안정적이지만 높은 브레이크 페달 압력이 필요합니다.

유지보수 및 트러블 슈팅

브레이크 패드는 최소 5,000마일마다 과다 또는 불균일한 마모 여부를 점검해야 합니다.브레이크 패드 마모는 차량마다 다르지만, 일반적으로 [6]50,000마일마다 브레이크 패드를 교체하는 것이 좋습니다.

브레이크 패드의 오작동은 차량 성능에 많은 영향을 미칠 수 있습니다.다음 차트에는 브레이크 패드 [8]오작동으로 인해 발생할 수 있는 몇 가지 일반적인 문제가 요약되어 있습니다.

쟁점. 생각할 수 있는 원인
제동 시 비정상적인 힘이 필요합니다.

브레이크 페달을 밟고

 마모된 브레이크 패드, 오염된 브레이크 오일, 브레이크 캘리퍼 결함, 마스터 실린더 결함, 진공 손실, 브레이크 오일 손실
제동 시 차량이 한쪽으로 쏠림 브레이크 캘리퍼 고장, 유압 시스템 제한, 브레이크 패드 라이닝이 오일 또는 브레이크 오일로 오염됨, 브레이크 패드가 쌍으로 교체되지 않음, 브레이크 패드가 올바르게 장착되지 않음,
브레이크 성능 저하 브레이크 패드 라이닝에 물, 오일, 또는

브레이크 오일; 브레이크 패드 라이닝 과열, 브레이크 패드 마모, 마스터 실린더 결함, 브레이크 오일 누출, 브레이크 오일 내 공기, 브레이크 슈, 비등 브레이크 오일

민감한 제동 잘못된 브레이크 패드 라이닝, 오일 브레이크 패드 라이닝, 비례 밸브 고장, 마스터 실린더 푸시 로드 잘못 조정
제동 소음(그라인딩 또는 삐걱거리는 소리)

브레이크 작동 시)

 극도로 마모된 브레이크 패드, 브레이크 패드가 올바르게 장착되지 않음, 브레이크 패드 심 고장 또는 누락, 브레이크 패드 마모 표시등
제동 시 진동 오염된 로터 또는 패드, 뒤틀린 로터, 원형 드럼 제외, ABS 작동

재료 테스트

NBS(National Bureau of Standards)는 1920년 미국에서 브레이크 재료 테스트를 시작했습니다.그 후, 테스트 셋업은, 메이커와 공유되고, 메이커가 자사 [15]제품의 테스트를 개시할 수 있도록 하고 있습니다.시간이 지남에 따라 NBS는 패드 및 라이닝을 테스트하기 위한 새로운 기기와 절차를 계속 개발했으며, 이러한 표준은 결국 미국 엔지니어링 표준 위원회의 브레이크 및 브레이크 테스트 [15]안전 법규의 표준이 되었습니다.

SAE J661 테스트는 브레이크 드럼으로 1인치(25mm) 사각 라이너를 테스트하여 다양한 브레이크 패드 재료의 마찰을 확인하는 데 사용됩니다.이 검정에서는 뜨거운 마찰 계수와 차가운 마찰 계수가 모두 산출되며, 이 값은 문자 [7]지정과 쌍을 이룹니다.아래 표는 마찰계수의 각 범위에 해당하는 문자의 개요를 나타내고 있습니다.명칭의 예로는 "GD"가 있습니다. 여기서 "G"는 정규 계수이고 "D"는 가열된 [7]계수를 나타냅니다.

마찰 계수에 대한 문자 지정
C 0.15 미만
D 0.15 ~ 0.25
E 0.25 ~ 0.35
F 0.35 ~ 0.45
G 0.45 ~ 0.55
H 0.50 이상
Z 미분류

카탈로그 작성

브레이크 패드의 카탈로그 작성에는 다양한 시스템이 있습니다.유럽에서 가장 자주 사용되는 시스템은 WVA 번호 [16]체계입니다.

북미에서 사용되며 전 세계적으로 인정받는 카탈로그 시스템은 마찰재료표준연구소(FMSI)가 발행하는 브레이크 및 클러치 패킹에 대한 표준화된 부품 번호 부여 시스템입니다.FMSI의 사명은 "[17]북미에서 사용되는 고속도로 차량에 대해 이 표준화된 부품 번호 체계를 유지하고 강화하는 것"이다.

카트리지 브레이크 패드

림 브레이크에 사용되는 브레이크 패드 유형입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Henderson, Bob; Haynes, John H. (1994). "Disc Brakes". The Haynes Automotive Brake Manual. Haynes North America. pp. 1–20.
  2. ^ Newcomb, T. P. (1989). A technical history of the motor car. Spurr, R. T. Bristol, England: A. Hilger. ISBN 0852740743. OCLC 18984114.
  3. ^ a b c Mom, Gijs, 1949- (2014). The evolution of automotive technology : a handbook. Warrendale, Pennsylvania. ISBN 9780768080278. OCLC 883510695.{{cite book}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  4. ^ Tremayne, David. (2009). The science of Formula 1 design : expert analysis of the anatomy of the modern Grand Prix car (3rd ed.). Sparkford, NR Yeovil, Somerset, U.K.: Haynes Pub. ISBN 9781844257188. OCLC 430838880.
  5. ^ a b c d e f Cliff Owen (21 June 2010). Today's Technician: Automotive Brake Systems Classroom and Shop Manual. Cengage Learning. pp. 27–28. ISBN 978-1-4354-8655-3.
  6. ^ a b c d e f g h Nunney, M. J. (Malcolm James) (1998). Automotive technology. Society of Automotive Engineers. (3rd ed.). Warrendale, PA: SAE. ISBN 0768002737. OCLC 40160726.
  7. ^ a b c d Limpert, Rudolf. (1999). Brake design and safety (2nd ed.). Warrendale, Pa.: Society of Automotive Engineers. ISBN 1560919159. OCLC 40479691.
  8. ^ a b Crouse, William Harry (1971). Automotive chassis and body: construction, operation, and maintenance (4th ed.). New York: McGraw-Hill. ISBN 007014690X. OCLC 136535.
  9. ^ a b c Elmarakbi, Ahmed. (2013). Advanced Composite Materials for Automotive Applications : Structural Integrity and Crashworthiness. Hoboken: Wiley. ISBN 9781118535271. OCLC 861080217.
  10. ^ 오웬 2010 p162
  11. ^ Kfz-Tech.de의 브레이크 패드(Bremsbelag) 항목
  12. ^ 에세이 Forschungsprojekt Cobra - Die Bremse der Zukunft besteht aus Zement, 2015년 2월 Ingenieur.de
  13. ^ 브레이크 마찰 재료의 특정 물질 사용 제한
  14. ^ Rampin, Ilaria; Zanon, Matteo; Echeberria, Jon; Loreto, Antonio Di; Martinez, Anemaite (2014-05-19). "Development of copper-free low steel brake pads for passenger cars". {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  15. ^ a b Vinsel, Lee (2016). "Virtue via Association: The National Bureau of Standards, Automobiles, and Political Economy, 1919–1940". Enterprise & Society. 17 (4): 809–838. doi:10.1017/eso.2015.61. S2CID 156230896.
  16. ^ WVA 번호 시스템
  17. ^ http://fmsi.org/home/