디스크 브레이크

Disc brake
르노 자동차 디스크 브레이크 클로즈업

디스크 브레이크는 캘리퍼를 사용하여 디스크 또는 로터에[1] 패드 쌍을 압착하여 마찰을 일으키는 브레이크의 한 종류입니다.[2] 브레이크 패드 마찰 메커니즘에는 연마 마찰과 부착 마찰의 두 가지 기본 유형이 있습니다. [3] 이 동작은 차량 액슬과 같은 축의 회전 속도를 늦추거나 축을 정지 상태로 유지합니다. 운동의 에너지는 열로 변환되고, 열은 분산되어야 합니다.

유압 작동식 디스크 브레이크는 자동차의 속도를 늦추기 위해 가장 일반적으로 사용되는 기계 장치입니다. 디스크 브레이크의 원리는 거의 모든 회전축에 적용됩니다. 구성 요소에는 디스크, 마스터 실린더 및 캘리퍼가 포함되며, 이들은 회전 디스크의 양쪽에 적어도 하나의 실린더와 두 개의 브레이크 패드를 포함합니다.

설계.

자동차에서 디스크 브레이크는 종종 바퀴 안에 위치합니다.
드릴로 뚫은 오토바이 브레이크 디스크

디스크형 브레이크의 개발은 1890년대 영국에서 시작되었습니다. 1902년, Lancester Motor Company는 디스크가 얇고 케이블이 브레이크 패드를 작동시켰음에도 불구하고 현대 디스크 브레이크 시스템과 유사하게 보이고 작동하는 브레이크를 설계했습니다.[4] 다른 디자인은 60년 동안 자동차에서 실용적이거나 널리 사용되지 않았습니다. 성공적인 적용은 제2차 세계대전 이전에 비행기에서 시작되었습니다. German Tiger 탱크는 1942년에 디스크가 장착되었습니다. 전쟁이 끝난 후 1949년부터 크로슬리 라인에 캘리퍼 타입의 사륜 디스크 브레이크와 크라이슬러 비캘리퍼 타입으로 기술 진보가 시작되었습니다. 1950년대에는 1953년 르망 24시간 레이스에서 랩당 몇 번씩 고속에서 제동을 해야 하는 우월성의 시연이 있었습니다.[5] 재규어 레이싱 팀은 디스크 브레이크가 장착된 자동차를 사용하여 승리했으며, 상당 부분은 드럼 브레이크가 장착된 경쟁사보다 브레이크의 우수한 성능에 기인합니다.[5] 대량 생산은 1949-1950년 모든 크로슬리 생산에 포함되면서 시작되었으며, 지속적인 대량 생산은 1955년 시트로 ë n DS에서 시작되었습니다.

디스크 브레이크는 디스크가 더 쉽게 냉각되기 때문에 드럼 브레이크보다 더 나은 정지 성능을 제공합니다. 따라서 디스크는 브레이크 구성 요소가 과열될 때 브레이크 페이드가 발생할 가능성이 적습니다. 디스크 브레이크는 또한 몰입 상태에서 더 빠르게 회복됩니다(습식 브레이크는 건식 브레이크보다 효과가 떨어짐).[5]

대부분의 드럼 브레이크 디자인에는 적어도 하나의 리딩 슈즈가 있어 서보 효과를 제공합니다. 반면, 디스크 브레이크는 셀프 서보 효과가 없으며, 브레이크의 제동력은 브레이크 서보, 브레이크 페달 또는 레버를 통해 제동 시스템에 의해 브레이크 패드에 가해지는 압력에 항상 비례합니다. 이는 운전자에게 더 나은 "느낌"을 주는 경향이 있으며, 임박한 잠금을 방지하는 데 도움이 됩니다. 드럼은 또한 "벨 입"이 발생하기 쉽고 마모된 라이닝 재료를 어셈블리 내에 가두어 다양한 제동 문제를 일으킵니다.

디스크는 보통 주철로 만들어집니다. 경우에 따라 강화 탄소-탄소 또는 세라믹 매트릭스 복합재와 같은 복합재로 구성될 수 있습니다. 휠과 액슬에 연결되어 있습니다. 휠의 속도를 늦추기 위해 브레이크 캘리퍼에 장착된 브레이크 패드 형태의 마찰 물질은 디스크의 양쪽에 기계적, 유압적, 공압적 또는 전자기적으로 강제됩니다. 마찰로 인해 디스크와 부착된 휠이 느려지거나 멈춥니다.

작동

디스크 마찰면 사이에 직사각형의 열린 슬롯이 보이는 AMC Pacer의 프론트 서스펜션 및 브레이크 시스템
푸조 106에 대한 애프터마켓 응용 프로그램의 두 피스 디스크 예

브레이크 디스크는 휠 디스크 브레이크 어셈블리의 회전 부분으로 브레이크 패드가 적용됩니다. 재료는 일반적으로 주철의 한 형태인 [6]회색 철입니다. 디스크의 디자인은 다양합니다. 어떤 것들은 고체이지만, 다른 것들은 핀이나 베인이 디스크의 두 접촉면(보통 주조 공정에 포함됨)과 결합하여 속이 비어 있습니다. 차량의 무게와 동력에 따라 환기 디스크의 필요성이 결정됩니다.[7] "환기식" 디스크 설계는 발생하는 열을 방출하는 데 도움이 되며, 일반적으로 부하가 많이 걸리는 전면 디스크에 사용됩니다.

오토바이, 자전거 및 많은 자동차용 디스크는 종종 디스크를 통해 구멍이나 슬롯이 절단됩니다. 이것은 더 나은 열 방출, 지표수 분산, 소음 감소, 질량 감소 또는 화장품 마케팅을 위해 수행됩니다.

슬롯형 디스크에는 먼지와 가스를 제거하는 데 도움이 되는 얕은 채널이 디스크에 가공되어 있습니다. 가스와 물을 제거하고 브레이크 패드를 탈글레이즈하기 위해 대부분의 레이싱 환경에서 슬롯팅을 선호합니다. 일부 디스크는 구멍이 뚫려 있고 구멍이 뚫려 있습니다. 슬롯형 디스크는 브레이크 패드를 빠르게 마모시키기 때문에 일반적으로 일반 차량에는 사용되지 않지만, 패드를 부드럽게 유지하고 표면의 유리화를 방지하기 때문에 재료를 제거하는 것이 경주용 차량에 유리합니다. 도로에서는 구멍이나 슬롯이 디스크와 패드 사이에 물의 막이 쌓이는 것을 방지하기 때문에 구멍이 뚫리거나 구멍이 뚫린 디스크는 여전히 습한 조건에서 긍정적인 영향을 미칩니다.

투피스 디스크는 디스크의 중앙 장착 부분이 외부 마찰 링과 별도로 제작된 경우입니다. 피팅에 사용되는 중앙 부분은 그 모양 때문에 종종 종 또는 모자라고 불립니다. 일반적으로 7075 합금과 같은 합금으로 제조되며 지속적인 마감을 위해 하드 양극 산화 처리됩니다. 외부 디스크는 일반적으로 회색 철로 제조됩니다. 특정 용도의 강철 또는 탄소 세라믹일 수도 있습니다. 이 소재들은 모터스포츠 사용에서 비롯되었으며 고성능 차량 및 애프터마켓 업그레이드에서 사용할 수 있습니다. 2피스 디스크는 일반 너트, 볼트 및 와셔가 포함된 고정 어셈블리 또는 드라이브 보빈이 브레이크 디스크의 두 부분을 서로 다른 속도로 팽창 및 수축할 수 있는 보다 복잡한 플로팅 시스템으로 제공될 수 있으므로 디스크가 과열로 인해 뒤틀릴 가능성을 줄입니다. 2피스 디스크의 주요 장점은 중요한 비스프링 무게를 절약하고 합금 벨(모자)을 통해 디스크 표면에서 열을 방출하는 것입니다. 고정 옵션과 플로팅 옵션 모두 단점과 장점이 있습니다. 플로팅 디스크는 덜컹거리고 파편이 수집되기 쉬우며 모터스포츠에 가장 적합한 반면, 고정식은 도로용으로 가장 적합합니다.[8]

역사

초기 실험

디스크 브레이크의 개발은 1890년대 영국에서 시작되었습니다. 최초의 캘리퍼형 자동차 디스크 브레이크는 1902년 프레드릭 윌리엄 랭체스터가 버밍엄 공장에서 특허를 받아 랭체스터 자동차에 성공적으로 사용했습니다. 그러나 이 시기에 금속의 선택이 제한적이었기 때문에 그는 디스크에 작용하는 제동 매체로 구리를 사용했습니다. 이 당시 도로의 상태가 좋지 않았기 때문에 먼지투성이의 거친 선로에 지나지 않았기 때문에 구리가 빨리 마모되어 시스템이 비실용적이었습니다.[4][9]

1921년 더글러스 모터사이클 회사는 오버헤드 밸브 스포츠 모델의 앞바퀴에 디스크 브레이크의 한 형태를 도입했습니다. 영국 모터사이클 & 사이클카 연구 협회에서 특허를 받은 더글러스는 이 장치를 "베블형 허브 플랜지"에서 작동하는 "새로운 웨지 브레이크"라고 설명했습니다. 보우덴 케이블이 브레이크를 작동시켰습니다. 1923년 시니어 TT에서 톰 셰어드가 승리를 위해 탔던 기계에 이 유형의 프론트 및 리어 브레이크가 장착되었습니다.[10]

성공적인 적용은 제2차 세계 대전 이전과 전쟁 중에 철도 스트림라이너 여객 열차, 비행기 및 탱크에서 시작되었습니다. 미국에서 Budd Company는 1938년 Burlington Railway를 위해 General Pershing Zepyr에 디스크 브레이크를 도입했습니다. 1950년대 초까지 디스크 브레이크는 정기적으로 새로운 승객용 롤링 스톡에 적용되었습니다.[11] 영국에서 다임러 회사는 1939년 다임러 장갑차에 디스크 브레이크를 사용했습니다. Girling 회사에서 만든 디스크 브레이크는 4륜 구동(4x4) 차량에서 에피사이클릭 최종 드라이브가 휠 허브에 있으므로 기존의 허브 장착 드럼 브레이크를 위한 공간이 없기 때문에 필요했습니다.[12]

헤르만 클라우에(Hermann Klaue, 1912-2001)는 1940년에 독일의 아르구스 모터렌에서 특허를[13] 받은 디스크 브레이크를 보유했습니다. Argus는 Arado Ar 96과 같이 디스크 브레이크가 장착된 휠을 공급했습니다.[14] 독일의 Tiger I 중전차는 1942년에 각 구동축에 55cm Argus-Werke 디스크가[15] 장착되어 소개되었습니다.

American Crosley Hot Shot은 1949년과 1950년에 4륜 디스크 브레이크가 있었습니다. 그러나 이것들은 빠르게 문제가 있음이 입증되어 제거되었습니다.[4] 크로슬리는 드럼 브레이크로 돌아왔고, 핫 샷을 위한 드럼 브레이크 변환이 인기가 있었습니다.[16] 충분한 연구가 부족하여 특히 겨울철 도로에서 소금을 사용하는 지역에서 달라붙고 부식되는 등의 신뢰성 문제가 발생했습니다.[16] Crosley 사륜 디스크 브레이크는 1950년대 SCCA H-Production과 H-Modified 레이싱에서 인기를 끌었던 자동차와 Crosley 기반 스페셜을 만들었습니다.[citation needed] 크로슬리 디스크는 굿이어-홀리 디자인으로, 현대적인 디스크를 가진 현대적인 캘리퍼 "스팟" 유형으로, 항공기 응용 프로그램의 디자인에서 파생되었습니다.[4]

크라이슬러는 1949년부터 1953년까지 제공된 독특한 제동 시스템을 개발했습니다.[17] 캘리퍼 스퀴징이 있는 디스크 대신, 이 시스템은 주철 브레이크 드럼의 내부 표면에 마찰되는 트윈 익스펜딩 디스크를 사용했으며, 이 디스크는 브레이크 하우징의 두 배가 되었습니다.[16] 디스크는 분리되어 표준 휠 실린더의 작용을 통해 내부 드럼 표면에 마찰을 일으킵니다.[16] 비용 때문에 브레이크는 1950년 크라이슬러 크라운과 타운 앤 컨트리 뉴포트에서만 표준으로 사용되었습니다.[16] 그러나 Crosley Hot Shot 전체가 935달러에 소매되는 시점에서 다른 Chrysler의 가격은 약 400달러였습니다.[16] 이 4륜 디스크 브레이크 시스템은 St.의 Auto Specialties Manufacturing Company(Ausco)에서 제작되었습니다. 미시간주 조셉은 발명가 H.L. 램버트의 특허 하에 1939년 플리머스에서 처음으로 실험되었습니다.[16] 일부 제동 에너지 자체가 제동 노력에 기여했다는 점에서 크라이슬러 디스크는 "자체 동력"을 발휘했습니다.[16] 이것은 제동 표면으로 이어지는 타원형 구멍에 작은 공을 세워서 달성했습니다.[16] 디스크가 마찰 표면에 처음 접촉하면 공이 구멍을 밀어 올려 디스크가 더 분리되고 제동 에너지가 증가합니다.[16] 이를 통해 캘리퍼에 비해 제동 압력이 가벼워지고 브레이크 페이드를 방지하며 냉각된 주행을 촉진하고 표준 크라이슬러 12인치 드럼보다 마찰 표면이 3분의 1 더 넓어졌습니다.[16] 오늘날의 소유자들은 아우스코-램버트를 매우 신뢰할 수 있고 강력하다고 생각하지만, 그 매력과 민감성을 인정합니다.[16]

1953년에는 주로 레이싱용으로 제작된 50대의 알루미늄 차체 Austin-Healey 100S(Sebring) 모델이 대중에게 판매된 최초의 유럽 자동차로 4개의 바퀴에 모두 장착된 디스크 브레이크를 장착했습니다.[18]

레이싱에서의 첫 번째 효과

1953년 "24 Heures du Mans" 우승자와 유사한 재규어 C TYPE
Citroën DS 19

재규어 C-Type 레이싱카는 1953년 Dunlop이 영국에서 개발한 디스크 브레이크를 사용하는 경주에서 유일한 차량인 24 Hours of Le Mans에서 우승했으며, Le Mans에서 처음으로 평균 시속 100마일 이상을 기록했습니다.[19] "경쟁사들의 대형 드럼 브레이크는 디스크의 궁극적인 정지력에 필적할 수 있지만 강력한 유지력은 아닙니다."[5]

이에 앞서 1950년에는 스톡 사륜 디스크 브레이크를 장착한 Crosley HotShot이 1950년 새해 전날 세브링에서 열린 첫 경주(12시간이 아닌 6시간)에서 성능 지수(Index of Performance)를 수상했습니다.[citation needed]

양산

Citro ën DS는 1955년에 현대적인 자동차 디스크 브레이크의 지속적인 대량 생산을 위한 최초의 제품이었습니다. 이 자동차는 많은 혁신 중 캘리퍼 타입의 프론트 디스크 브레이크를 특징으로 했습니다.[4] 이 디스크들은 변속기 근처의 선내에 장착되었으며 차량의 중앙 유압 시스템에 의해 구동되었습니다. 이 모델은 동일한 브레이크 설정으로 20년 동안 150만 대가 판매되었습니다.[4]

1902년, 영국 란체스터 자동차 회사, 1949년 미국 크라이슬러와 크로슬리의 초기 실험에도 불구하고, 비용이 많이 들고 문제가 발생하기 쉬운 이 기술은 대량 생산을 위한 준비가 되어 있지 않았습니다.[4][17] 시도는 곧 철회되었습니다.[4][17][16]

젠슨 541은 사륜 디스크 브레이크를 장착하고 1956년에 출시되었습니다.[4][23] 트라이엄프는 1956년형 TR3를 대중에게 전시했지만, 걸링 프론트 디스크 브레이크를 장착한 첫 번째 생산차는 1956년 9월에 만들어졌습니다.[24] 재규어는 1957년 2월 XK150 모델에 디스크 브레이크를 제공하기 시작했으며 [25]곧 마크 1 스포츠 살롱과[26] 1959년 마크 IX 대형 살롱이 출시되었습니다.[27]

디스크 브레이크는 브레이크 성능에 대한 부담이 더 크기 때문에 처음 선보였을 때 스포츠카에서 가장 인기가 많았습니다. 디스크는 이제 대부분의 승용차에서 더 일반적인 형태가 되었습니다. 그러나 많은 (경량 차량)들이 비용과 무게를 줄이기 위해 뒷바퀴에 드럼 브레이크를 사용할 뿐만 아니라 주차 브레이크에 대한 조항을 단순화합니다. 이는 프론트 브레이크가 제동력의 대부분을 수행하기 때문에 합리적인 절충안이 될 수 있습니다.

자동차를 위한 초기 구현에서는 대부분의 브레이크가 구동축의 인보드 측, 디퍼렌셜 근처에 위치한 반면, 오늘날에는 대부분의 브레이크가 휠 내부에 위치합니다. 인보드 위치는 스프링이 없는 무게를 줄이고 타이어로 열을 전달하는 원천을 제거합니다.

역사적으로 브레이크 디스크는 유럽과 미국에 집중되어 전 세계적으로 제조되었습니다. 1989년에서 2005년 사이에 브레이크 디스크 제조는 주로 중국으로 이동했습니다.

미국에서.

1963년, Studebaker Avanti는 공장에서 프론트 디스크 브레이크를 장착했습니다.[28] 이 Bendix 시스템은 일부 다른 Studebaker 모델에서 선택 사항이었습니다.[29] 프론트 디스크 브레이크는 1965년 램블러 말린의 표준 장비가 되었습니다.[30] 벤딕스는 모든 아메리칸 모터스의 램블러 클래식 및 앰배서더 모델과 포드 썬더버드 및 링컨 컨티넨탈 모델에서 옵션으로 제공되었습니다.[7][31][32] 또한 1965년 쉐보레 콜벳 스팅레이에 4륜 디스크 브레이크 시스템이 도입되었습니다.[33] 대부분의 미국 자동차는 1970년대 후반과 1980년대 초반에 프론트 드럼 브레이크에서 프론트 디스크 브레이크로 전환했습니다.

오토바이와 스쿠터

가와사키 W800의 플로팅 디스크 브레이크
트라이엄프 스피드 트리플에 방사형으로 장착된 브레이크 캘리퍼

람브레타는 1962년 TV175에서 통풍이 잘되는 주조 합금 허브에 둘러싸여 케이블로 작동되는 부유식 전면 디스크 브레이크를 처음으로 대량 생산에 사용했습니다.[34][35] 1964년 GT200이 그 뒤를 이었습니다.[36][37][38][39]

MV 아구스타는 1965년 케이블로 작동되는 기계적 작동을 특징으로 하는 고가의 600 투어링 오토바이를 소규모로 대중에게 제공한 두 번째 제조업체였습니다.[40] 1969년 혼다는 더 저렴한 CB750을 선보였는데, 이는 유압식으로 작동되는 프론트 디스크 브레이크(및 리어 드럼 브레이크)가 하나 있고, 대량으로 판매되었습니다.[40][41]

바퀴 안에 위치한 자동차, 디스크 브레이크와 달리 자전거 디스크 브레이크는 공기 흐름에 있으며 최적의 냉각 기능을 가지고 있습니다. 주철 디스크는 우수한 제동 성능을 제공하는 다공성 표면을 가지고 있지만 이러한 디스크는 빗길에 녹이 슬어 보기 흉하게 됩니다. 따라서, 오토바이 디스크는 일반적으로 빗물을 분산시키기 위해 스테인리스 스틸, 드릴, 슬롯 또는 물결 모양으로 되어 있습니다. 현대의 오토바이 디스크는 보빈 위에 디스크가 "떠있는" 플로팅 디자인을 가지고 있으며 약간 움직일 수 있으므로 고정 캘리퍼를 사용하여 디스크 중심을 더 잘 잡을 수 있습니다. 또한 플로팅 디스크는 디스크 뒤틀림을 방지하고 휠 허브로의 열 전달을 줄입니다.

캘리퍼는 단순한 단일 피스톤 장치에서 2개, 4개, 심지어 6개의 피스톤 장치로 발전했습니다.[42] 오토바이는 자동차에 비해 질량중심:휠베이스 비율이 높기 때문에 제동 시 더 많은 무게 이동을 경험합니다. 프론트 브레이크는 제동력의 대부분을 흡수하는 반면 리어 브레이크는 주로 제동 시 오토바이의 균형을 맞추는 역할을 합니다. 현대의 스포츠 바이크는 일반적으로 훨씬 작은 단일 후면 디스크와 함께 쌍둥이 대형 전면 디스크를 가지고 있습니다. 특히 빠르거나 무거운 자전거에는 디스크가 있을 수 있습니다.

초기 디스크 브레이크(예: 초기 혼다 포스 및 노튼 특공대)는 디스크 상단에 있는 캘리퍼를 포크 슬라이더보다 앞에 놓았습니다. 이렇게 하면 브레이크 패드의 냉각이 개선되었지만 이제는 캘리퍼를 슬라이더 뒤에 위치시키는 것이 거의 보편적인 방법입니다(포크 어셈블리의 각운동량을 줄이기 위해). 리어 디스크 캘리퍼는 스윙 암 위(예: BMW R1100S) 또는 아래(예: Yamaha TRX850)에 장착될 수 있습니다. 낮은 마운트는 무게 중심이 약간 낮은 반면, 상부 시트는 캘리퍼를 더 깨끗하고 도로 장애물로부터 더 잘 보호합니다.

오토바이 디스크 브레이크의 한 가지 문제는 자전거가 격렬한 탱크 슬랩퍼(앞바퀴의 고속 진동)에 빠졌을 때 캘리퍼의 브레이크 패드가 디스크에서 강제로 떨어져 있으므로 운전자가 브레이크 레버를 작동시키면 캘리퍼 피스톤이 실제로 접촉하지 않고 패드를 디스크 쪽으로 밀어낸다는 것입니다. 그런 다음 운전자는 더 세게 브레이크를 밟아서 패드를 디스크 위에 올려놓는 것이 일반 브레이크보다 훨씬 더 공격적입니다. 2018년 6월 1일 이탈리아 무겔로에서 발생한 미켈레 피로 사건이 그 예입니다.[43] 적어도 하나의 제조업체가 패드가 강제로 떨어져 나가는 것에 대응하기 위한 시스템을 개발했습니다.

현대적인 발전은 특히 거꾸로 된 ("거꾸로 된" 또는 "USD") 포크에 대한 것입니다. 이것들은 유행하는 것이지만, 제동 성능을 향상시키거나 포크의 강성을 증가시킨다는 증거는 없습니다(포크 브레이스의 옵션이 없는 경우, USD 포크는 과도한 프론트 액슬에 의해 가장 잘 뻣뻣해질 수 있습니다).[citation needed]

자전거

참고 항목: 자전거 브레이크 § 디스크 브레이크
산악 자전거 프론트 디스크 브레이크
산악 자전거의 리어 디스크 브레이크 캘리퍼 및 디스크

자전거 디스크 브레이크는 단순하고 기계적인(케이블) 시스템에서부터 다운힐 레이싱 자전거에 일반적으로 사용되는 비싸고 강력한 멀티 피스톤 유압 디스크 시스템에 이르기까지 다양할 수 있습니다. 향상된 기술은 자동차와 유사하게 산악 자전거에 사용할 수 있는 통풍 디스크가 만들어졌으며, 빠른 고산 하강에서 열이 바래는 것을 방지하기 위해 도입되었습니다. 덜 흔하지만, 예측 가능한 제동력을 가진 전천후 자전거를 위한 도로 자전거에도 디스크가 사용되지만, 가끔 디스크가 구부러지는 혼잡한 주차장에서는 드럼이 손상되기 더 어려운 것으로 선호되기도 합니다. 대부분의 자전거 브레이크 디스크는 강철로 만들어집니다. 스테인리스 스틸은 녹슬지 않는 특성 때문에 선호됩니다.[44] 디스크는 대부분 2mm 정도로 얇습니다. 일부는 투피스 플로팅 디스크 스타일을 사용하고 다른 일부는 원피스 솔리드 메탈 디스크를 사용합니다. 자전거 디스크 브레이크는 디스크를 양쪽에서 클램프하는 2피스톤 캘리퍼 또는 먼저 디스크에 접촉하는 하나의 무빙 패드가 있는 단일 피스톤 캘리퍼를 사용한 다음 디스크를 무빙 패드에 대고 밀어냅니다.[45] 자전거에서 에너지 효율은 매우 중요하기 때문에 자전거 브레이크의 특이한 특징은 브레이크가 풀릴 때 패드가 수축하여 잔류 항력을 제거한다는 것입니다.[clarification needed] 이와 대조적으로 대부분의 다른 브레이크는 초기 작동 이동을 최소화하기 위해 해제 시 패드를 가볍게 드래그합니다.[clarification needed]

무거운 차량

디스크 브레이크는 이전에 대형 드럼 브레이크가 거의 보편적이었던 매우 크고 무거운 도로 차량에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 한 가지 이유는 디스크의 자체 보조 기능이 부족하기 때문에 브레이크 힘을 훨씬 더 예측할 수 있기 때문에, 관절형 차량에서 제동으로 인한 조향이나 잭나이프의 위험이 더 이상 발생하지 않고 최대 브레이크 힘을 높일 수 있기 때문입니다. 또 다른 하나는 디스크 브레이크는 뜨거울 때 페이드가 적으며 무거운 차량에서는 공기와 롤링 드래그 및 엔진 제동이 전체 제동력의 작은 부분이므로 가벼운 차량보다 브레이크가 더 많이 사용되며 드럼 브레이크 페이드는 한 번의 정지로 발생할 수 있습니다. 이러한 이유로 디스크 브레이크가 달린 무거운 트럭은 승용차 거리의 약 120%에서 정차할 수 있지만 드럼의 경우 정차하는 거리의 약 150%가 소요됩니다.[46] 유럽에서는 거리 규제를 멈추려면 무거운 차량의 디스크 브레이크가 필수적으로 필요합니다. 미국에서는 더 높은 총 수명 비용과 더 빈번한 서비스 주기에도 불구하고 드럼이 허용되고 일반적으로 더 낮은 구매 가격으로 선호됩니다.[citation needed]

철도 및 항공기

철도 대차 및 디스크 브레이크

더 큰 디스크는 철도 차량, 전차 및 일부 비행기에 사용됩니다. 승용차나 경전철 차량은 바퀴의 바깥쪽에서 디스크 브레이크를 사용하는 경우가 많은데, 이는 냉각 공기의 자유로운 흐름을 보장하는 데 도움이 됩니다. Amfleet II 차량과 같은 일부 현대식 여객철도 차량은 인보드 디스크 브레이크를 사용합니다. 이는 파편으로부터 마모를 줄이고 비와 눈으로부터 보호하여 디스크를 미끄럽고 신뢰할 수 없게 만듭니다. 그러나 신뢰할 수 있는 작동을 위해 여전히 충분한 냉각이 있습니다. 일부 비행기에는 냉각이 거의 없는 브레이크가 장착되어 있고, 브레이크가 멈출 때 뜨거워집니다. 이는 최대 제동 에너지가 매우 예측 가능한 냉각 시간이 충분하기 때문에 허용 가능합니다. 예를 들어 이륙 중에 발생하는 비상 상황에서 제동 에너지가 최대치를 초과할 경우, 항공기 휠에 퓨즈 플러그를[47] 장착하여 타이어가 파열되는 것을 방지할 수 있습니다. 항공기 개발의 이정표 테스트입니다.[48]

자동차용

자동차용 디스크 브레이크 디스크는 일반적으로 회색 다리미로 만들어집니다.[6] SAE는 다양한 용도의 회색 철 제조를 위한 사양을 유지합니다. 일반 자동차 및 경트럭 용도의 경우 SAE 사양 J431 G3000(G10으로 대체됨)은 의도된 용도에 필요한 정확한 경도 범위, 화학 조성, 인장 강도 및 기타 특성을 나타냅니다. 일부 경주용 자동차와 비행기는 무게를 줄이기 위해 탄소 섬유 디스크와 탄소 섬유 패드가 있는 브레이크를 사용합니다. 마모율이 높은 경향이 있으며 브레이크가 뜨거울 때까지 제동이 잘 안 되거나 붙잡힐 수 있습니다.

레이싱

페라리 F430 챌린지 경주차에 강화 카본 브레이크 디스크
경주 중 프론트 디스크 브레이크가 반짝임

레이싱 및 고성능 로드카에는 다른 디스크 재료가 사용되었습니다. 콩코드에 사용된 것과 같은 항공기 제동 시스템에서 영감을 얻은 강화 탄소 디스크와 패드는 1976년 Brabham에 의해 Dunlop과 함께 Formula One에 소개되었습니다.[49] 탄소-탄소 제동은 현재 전 세계 대부분의 최상위 모터스포츠에서 사용되고 있으며, 주철에 비해 스프링이 없는 무게를 줄여 고온에서 더 나은 마찰 성능과 향상된 구조적 특성을 제공합니다. 예를 들어, 1990년대 중반 프랑스 벤투리 스포츠카 제조업체에서 로드카에 탄소 브레이크를 적용하는 경우가 종종 있었지만, 진정으로 효과를 내기 전에 매우 높은 작동 온도에 도달해야 하므로 로드카 사용에 적합하지 않습니다. 이러한 시스템에서 발생하는 극심한 열은 야간 경주 중에, 특히 더 짧은 트랙에서 볼 수 있습니다. 사용 중에 브레이크 디스크가 빨간색으로 빛나는 것은 드문 일이 아닙니다.

세라믹 복합재

메르세데스-AMG 카본 세라믹 브레이크
포르쉐 911 카레라S 복합 세라믹 브레이크

세라믹 디스크는 일부 고성능 자동차 및 무거운 차량에 사용됩니다.

현대 세라믹 브레이크의 첫 번째 개발은 1988년 영국 엔지니어들이 TGV 응용을 위해 만들었습니다. 목표는 무게와 차축당 브레이크 수를 줄이고 고속과 모든 온도에서 안정적인 마찰을 제공하는 것이었습니다. 그 결과 탄소 섬유 강화 세라믹 공정이 이루어졌으며, 현재 자동차, 철도 및 항공기 브레이크 용도로 다양한 형태로 사용되고 있습니다.

세라믹 복합 디스크는 내열성과 기계적 강도가 높아 가격이 만만치 않은 이국적인 차량에 많이 사용됩니다.[50] 세라믹 디스크의 가볍고 유지보수가 적은 특성이 비용을 정당화하는 산업용 애플리케이션에서도 볼 수 있습니다. 복합 브레이크는 강철 디스크를 손상시킬 수 있는 온도를 견딜 수 있습니다.

포르쉐의 PCCB(Composite Ceramic Brake)는 실리콘 처리된 탄소 섬유로, 고온 기능, 철 디스크에 비해 50%의 중량 감소(따라서 차량의 돌출되지 않은 중량 감소), 분진 발생의 현저한 감소, 상당히 확장된 유지 보수 간격 및 부식성 환경에서의 향상된 내구성을 갖추고 있습니다. 일부 더 비싼 모델에서 볼 수 있는 이 브레이크는 추가 비용으로 모든 길거리 포르쉐를 위한 옵션 브레이크이기도 합니다. 알루미늄 6피스톤 캘리퍼의 밝은 노란색 페인트로 알아볼 수 있습니다. 디스크는 주철 디스크와 마찬가지로 내부적으로 통기되며 교차 드릴링됩니다.[citation needed]

조정기구

자동차 응용 분야에서 피스톤 씰에는 사각형 단면이 있으며 사각형 컷 씰이라고도 합니다.

피스톤이 왔다 갔다 하면서 씰이 피스톤에 끌리고 늘어나 씰이 비틀어집니다. 씰은 밀리미터의 약 1/10을 왜곡합니다. 피스톤은 자유롭게 움직일 수 있지만 씰에 의해 발생하는 약간의 항력으로 인해 브레이크가 해제될 때 피스톤이 완전히 이전 위치로 후퇴하는 것을 방지하므로 브레이크 패드의 마모로 인한 여유를 차지하므로 리턴 스프링이 필요하지 않습니다.[51][52]

일부 리어 디스크 캘리퍼에서는 주차 브레이크가 캘리퍼 내부에서 동일한 기능을 수행하는 메커니즘을 작동시킵니다.

디스크 손상 모드

디스크는 일반적으로 흉터, 갈라짐, 뒤틀림 또는 과도한 녹슨 상태의 네 가지 방식 중 하나로 손상됩니다. 서비스점에서는 디스크를 완전히 교체함으로써 디스크 문제에 대응하기도 합니다. 이 작업은 새 디스크의 비용이 이전 디스크를 다시 표면화하는 데 드는 인건비보다 낮을 수 있는 경우에 주로 수행됩니다. 기계적으로 디스크가 제조업체의 최소 권장 두께에 도달하지 않은 경우, 디스크를 사용하기에 안전하지 않거나 베인 러스팅이 심하지 않은 경우(환기 디스크만 해당) 불필요합니다. 대부분의 선도적인 차량 제조업체는 측면 런아웃, 진동 문제 및 브레이크 소음에 대한 해결책으로 브레이크 디스크 스키밍(미국: 선회)을 권장합니다. 가공 공정은 브레이크 선반에서 수행되며 디스크 표면에서 매우 얇은 층을 제거하여 경미한 손상을 제거하고 균일한 두께를 복원합니다. 필요에 따라 디스크를 가공하면 차량에 있는 현재 디스크의 주행 거리가 최대가 됩니다.

런아웃

런아웃은 고정된 강성 베이스에 다이얼 표시기를 사용하여 측정되며, 팁은 브레이크 디스크의 면에 수직입니다. 일반적으로 측정됩니다. 디스크의 외경으로부터 ⁄ 인치(12.7 mm). 디스크가 회전합니다. 다이얼의 최소값과 최대값의 차이를 측면 런아웃이라고 합니다. 승용 차량의 일반적인 허브/디스크 어셈블리 런아웃 사양은 약 0.002인치(0.0508mm)입니다. 런아웃은 디스크 자체의 변형 또는 기본 휠 허브 면의 런아웃 또는 디스크 표면과 기본 허브 마운팅 표면 사이의 오염으로 인해 발생할 수 있습니다. 표시기 변위(측방 런아웃)의 근본 원인을 파악하려면 허브에서 디스크를 분해해야 합니다. 허브 페이스 런아웃 또는 오염으로 인한 디스크 페이스 런아웃은 일반적으로 브레이크 디스크 회전당 최소 1회, 최대 1회의 주기를 가집니다.

디스크를 가공하여 두께 변화와 측면 런아웃을 제거할 수 있습니다. 가공은 현장(차량 내) 또는 차량 외(벤치 선반)에서 수행할 수 있습니다. 두 가지 방법 모두 두께 편차를 제거합니다. 적절한 장비로 자동차 내에서 가공하면 허브 면 비직각성으로 인한 측면 런아웃도 제거할 수 있습니다.

잘못 끼우면 디스크가 왜곡(왜곡)될 수 있습니다. 디스크의 리테이닝 볼트(또는 디스크가 휠에 의해 제자리에 끼워진 경우 휠/러그 너트)를 점진적으로 균등하게 조여야 합니다. 러그 너트를 체결하기 위해 공기 공구를 사용하는 것은 토크 렌치가 최종 조임에 사용되지 않는 한 나쁜 관행일 수 있습니다. 차량 매뉴얼에는 볼트의 토크 등급뿐만 아니라 조임을 위한 적절한 패턴이 표시됩니다. 러그 너트는 원을 그리며 조이면 절대 안 됩니다. 일부 차량은 볼트가 가해지는 힘에 민감하며 토크 렌치로 조여야 합니다.

종종 불균일한 패드 전송은 디스크 뒤틀림과 혼동됩니다.[53] "왜곡"된 것으로 진단되는 브레이크 디스크의 대부분은 패드 재료의 불균일한 전달로 인한 결과입니다. 불균일한 패드 전송은 디스크의 두께 변화로 이어질 수 있습니다. 디스크의 두꺼운 부분이 패드 사이를 통과하면 패드가 분리되고 브레이크 페달이 약간 올라갑니다. 이는 페달 맥동입니다. 두께 변화는 약 0.17mm(0.0067인치) 이상일 때 운전자가 느낄 수 있습니다(자동차 디스크의 경우).

두께 변화는 여러 가지 원인이 있지만 디스크 두께 변화의 전파에는 세 가지 주요 메커니즘이 기여합니다. 첫 번째는 브레이크 패드의 부적절한 선택입니다. 추운 날씨에 처음 제동을 걸 때와 같이 저온에서 효과적인 패드는 높은 온도에서 고르지 않게 분해되는 소재로 제작되는 경우가 많습니다. 이러한 불균일한 분해로 인해 브레이크 디스크에 물질이 불균일하게 침착됩니다. 불균일한 재료 전달의 또 다른 원인은 패드/디스크 조합의 부적절한 침입입니다. 적절한 침입을 위해서는 패드를 교체할 때마다 디스크 표면을 새로 고쳐야 합니다(접촉 표면을 가공하거나 디스크를 교체하여). 이 작업이 완료되면 브레이크가 여러 번 연속적으로 심하게 작동합니다. 따라서 패드와 디스크 사이에 매끄럽고 균일한 인터페이스가 만들어집니다. 이 작업을 제대로 수행하지 않으면 브레이크 패드에 응력과 열이 불균일하게 분포되어 패드 재료가 균일하지 않고 무작위로 퇴적됩니다. 불균일한 패드 재료 전달의 세 번째 주요 메커니즘은 "패드 각인"입니다. 이러한 현상은 브레이크 패드가 재료가 분해되기 시작할 정도로 가열되어 디스크로 전달될 때 발생합니다. 적절히 고장 난 브레이크 시스템(적절하게 선택된 패드 포함)에서는 이 전달이 자연스러우며 브레이크 패드에 의해 발생하는 제동력의 주요 원인이 됩니다. 그러나 자동변속기가 장착된 자동차에서 일반적으로 사용되는 것처럼 차량이 정지하고 운전자가 브레이크를 계속 밟으면 패드가 브레이크 패드 모양의 물질층을 쌓습니다. 이 작은 두께 변화는 불균일한 패드 전송의 주기를 시작할 수 있습니다.

디스크 두께에 어느 정도의 변화가 생기면 불균일한 패드 증착이 가속화되어 디스크를 구성하는 금속의 결정 구조에 변화가 생기기도 합니다. 브레이크를 밟으면 패드가 다양한 디스크 표면 위로 미끄러집니다. 패드가 디스크의 두꺼운 부분을 지나면서 바깥쪽으로 밀려납니다. 브레이크 페달에 적용된 운전자의 발은 이 변화에 자연스럽게 저항하므로 패드에 더 많은 힘이 가해집니다. 결과적으로 두꺼운 부분은 더 높은 수준의 스트레스를 보게 됩니다. 이로 인해 디스크 표면이 불균일하게 가열되어 두 가지 주요 문제가 발생합니다. 브레이크 디스크가 불균일하게 열을 가하면 또한 불균일하게 팽창합니다. 디스크의 두꺼운 부분은 더 많은 열을 보기 때문에 얇은 부분보다 더 확장되고 따라서 두께의 차이가 확대됩니다. 또한, 열의 불균일한 분포는 패드 재료의 추가적인 불균일한 전달을 초래합니다. 결과적으로 더 두꺼운 부분이 더 얇은 부분보다 더 많은 패드 재료를 받아 디스크 두께의 변화를 더욱 증가시키는 데 기여합니다. 극단적인 상황에서는 이 불균일한 가열이 디스크 재료의 결정 구조를 변화시킬 수 있습니다. 디스크의 뜨거운 부분이 매우 높은 온도(1,200–1,300 °F 또는 649–704 °C)에 도달하면 금속은 상변화를 겪을 수 있고 강철에 용해된 탄소는 침전되어 시멘타이트라고 하는 탄소-중탄화물 영역을 형성할 수 있습니다. 이 탄화철은 나머지 디스크가 구성된 주철과 매우 다릅니다. 매우 단단하고 부서지기 쉬우며 열을 잘 흡수하지 못합니다. 시멘타이트가 형성된 후 디스크의 무결성이 손상됩니다. 디스크 표면을 가공하더라도 디스크 내의 시멘타이트는 주위를 둘러싼 주철과 같은 속도로 마모되거나 열을 흡수하지 못해 디스크의 불균일한 두께와 발열 특성이 되돌아옵니다.

흉터

사용 수명이 다 되어도 브레이크 패드를 즉시 교체하지 않고 마모된 것으로 간주되는 경우 흉터(미국: 채점)가 발생할 수 있습니다. 마찰재가 충분히 마모되면 패드의 강철 백킹 플레이트(접착 패드용) 또는 패드 리테이너 리벳(리벳 패드용)이 디스크의 마모면에 부착되어 제동력이 저하되고 디스크에 흠집이 생깁니다. 일반적으로, 기존 브레이크 패드와 함께 만족스럽게 작동했던 적당히 흉터가 있거나 점수가 있는 디스크는 새 패드와 동일하게 사용할 수 있습니다. 흉터가 깊지만 과도하지 않은 경우 디스크 표면의 한 층을 가공하여 수리할 수 있습니다. 디스크가 최소 정격 안전 두께를 가지고 있기 때문에 제한된 횟수만 수행할 수 있습니다. 최소 두께 값은 일반적으로 허브 또는 디스크 가장자리에서 제조하는 동안 디스크에 주조됩니다. 북미에서 가장 엄격한 자동차 안전 검사 프로그램 중 하나인 펜실베니아에서는 자동차 디스크가 0.015인치(0.38mm)보다 깊으면 안전 검사를 통과할 수 없으며, 가공으로 디스크가 최소 안전 두께 이하로 줄어들 경우 교체해야 합니다.

흉터를 방지하려면 브레이크 패드의 마모 여부를 주기적으로 검사하는 것이 좋습니다. 타이어 회전은 차량 작동 시간을 기준으로 정기적으로 회전해야 하고 모든 휠을 탈거해야 하므로 브레이크 패드에 시각적으로 접근할 수 있기 때문에 검사를 위한 논리적인 시간입니다. 일부 유형의 알로이 휠 및 브레이크 배열은 휠을 제거하지 않고도 패드를 볼 수 있는 충분한 열린 공간을 제공합니다. 실용적인 경우 마모 지점 근처에 있는 패드는 즉시 교체해야 합니다. 마모가 완전히 발생하면 흉터 손상과 안전하지 않은 제동이 발생하기 때문입니다. 많은 디스크 브레이크 패드에는 패드 어셈블리의 일부로 일종의 소프트 스틸 스프링 또는 드래그 탭이 포함되며, 패드가 거의 마모되었을 때 디스크를 드래그합니다. 이는 운전자에게 서비스가 필요하다는 것을 경고하는 적당히 큰 끽끽거리는 소리를 발생시킵니다. 브레이크를 신속하게 수리하면 디스크에 손상이 발생하지 않습니다. 패드 재료의 두께가 백킹 스틸의 두께와 같거나 작으면 교체를 위해 패드 세트를 고려할 수 있습니다. 펜실베니아의 기준은 ″의 32분의 1입니다.

크래킹

균열은 대부분 드릴링된 디스크로 제한되며, 이 디스크는 심한 작업 환경에서 디스크의 팽창 속도가 균일하지 않기 때문에 디스크 가장자리 근처에 드릴링된 구멍의 가장자리 주변에 작은 균열이 발생할 수 있습니다. 드릴링 디스크를 OEM으로 사용하는 제조업체는 일반적으로 외관, 하드웨어에 지나치게 스트레스를 주지 않으면서 차량 모델의 평균 소유자가 외관을 선호할 것으로 판단되는 경우, 또는 브레이크 어셈블리의 돌출되지 않은 무게를 줄이는 기능을 위해 다음과 같은 두 가지 이유로 이를 수행합니다. 브레이크 디스크 질량이 레이싱 온도와 응력을 흡수할 수 있을 정도로 충분하다는 공학적 가정 하에. 브레이크 디스크는 히트 싱크이지만 히트 싱크 질량의 손실은 열을 방출하기 위해 증가된 표면적으로 균형을 이룰 수 있습니다. 일반적인 마모 메커니즘으로 모든 교차 드릴 금속 디스크에서 작은 헤어라인 균열이 나타날 수 있지만 심한 경우 디스크가 치명적으로 고장납니다. 균열은 수리가 불가능하며 균열이 심해지면 디스크를 교체해야 합니다. 이러한 균열은 반복되는 하드 제동에 따른 저주기 피로 현상으로 인해 발생합니다.[54]

러스팅

디스크는 일반적으로 주철로 만들어지며 어느 정도의 표면 녹은 정상입니다. 브레이크 패드의 디스크 접촉 부위는 정기적인 사용으로 청결하게 유지되지만, 장기간 보관된 차량은 접촉 부위에 상당한 녹이 발생하여 녹이 된 층이 다시 마모될 때까지 한동안 제동력이 저하될 수 있습니다. 녹이 슬면 디스크 영역 표면의 대부분이 패드로 덮인 상태로 남아 있는 녹이 없는 부분과 녹이 슬지 않은 부분 사이의 차등 가열로 인해 보관 후 브레이크가 다시 활성화되면 디스크가 뒤틀릴 수도 있습니다. 시간이 지남에 따라 환기 브레이크 디스크는 환기 슬롯 내부에 심각한 녹 부식이 발생하여 구조물의 강도가 저하되고 교체가 필요할 수 있습니다.[55]

캘리퍼스

Subaru 레거시 디스크 브레이크 캘리퍼(트윈 피스톤, 플로팅)를 패드 교환을 위해 마운팅에서 분리합니다.

브레이크 캘리퍼는 브레이크 패드와 피스톤을 수용하는 어셈블리입니다. 피스톤은 일반적으로 플라스틱, 알루미늄 또는 크롬 도금 강철로 만들어집니다.

캘리퍼는 플로팅 또는 고정 두 가지 유형입니다. 고정 캘리퍼는 디스크에 대해 상대적으로 움직이지 않으므로 디스크 불완전성에 대한 내성이 떨어집니다. 디스크의 각 면에서 하나 이상의 반대 피스톤 쌍을 사용하여 클램핑하며 플로팅 캘리퍼보다 더 복잡하고 비쌉니다.

플로팅 캘리퍼("슬라이딩 캘리퍼"라고도 함)는 디스크의 회전축에 평행한 라인을 따라 디스크에 대해 좌우로 이동하며 디스크의 한쪽에 있는 피스톤이 제동면에 접촉할 때까지 내부 브레이크 패드를 밀어줍니다. 그런 다음 외부 브레이크 패드로 캘리퍼 바디를 당겨 디스크 양쪽에 압력을 가합니다. 플로팅 캘리퍼(싱글 피스톤) 설계는 먼지 또는 부식이 적어도 하나의 장착 메커니즘에 유입되어 정상적인 움직임을 멈추기 때문에 고착 고장이 발생할 수 있습니다. 이로 인해 브레이크가 체결되지 않았거나 비스듬히 결합되어 있을 때 캘리퍼의 패드가 디스크에 마찰될 수 있습니다. 고착은 차량을 자주 사용하지 않거나, 씰 또는 고무 보호 부트가 작동하지 않아 파편이 들어갈 수 있으며, 장착 메커니즘의 그리스가 건조하고, 이후 습기가 발생하여 부식되거나 이러한 요인이 일부 결합되어 발생할 수 있습니다. 연료 효율 저하, 디스크의 극심한 가열 또는 영향을 받는 패드의 과도한 마모 등이 결과로 나타날 수 있습니다. 전방 캘리퍼가 고착되면 스티어링 진동이 발생할 수도 있습니다.

다른 유형의 플로팅 캘리퍼는 스윙 캘리퍼입니다. 스윙하는 캘리퍼는 차체에 대해 캘리퍼가 직접 안팎으로 움직일 수 있는 한 쌍의 수평 볼트 대신 액슬 중심선 뒤쪽 어딘가에 위치한 수직 피벗 볼트를 활용합니다. 운전자가 브레이크를 밟으면 브레이크 피스톤이 안쪽 피스톤을 누르고 위쪽에서 보면 캘리퍼 전체가 안쪽으로 회전합니다. 스윙 캘리퍼의 피스톤 각도가 디스크에 비해 변하기 때문에 이 디자인은 바깥쪽은 뒤쪽이 더 좁고 안쪽은 앞쪽이 더 좁은 쐐기 모양의 패드를 사용합니다.

자전거 림 브레이크에도 다양한 종류의 브레이크 캘리퍼가 사용됩니다.

피스톤 및 실린더

가장 일반적인 캘리퍼 디자인은 실린더 내에서 유압식으로 작동되는 단일 피스톤을 사용하지만 고성능 브레이크는 최대 12개를 사용합니다. 현대 자동차는 다양한 유압 회로를 사용하여 안전 조치로 각 휠 세트의 브레이크를 작동합니다. 유압 설계는 또한 제동력을 증가시키는 데 도움이 됩니다. 캘리퍼의 피스톤 수는 종종 '포트 수'라고 불리며, 따라서 차량에 '포트 수'가 6개 있는 경우 각 캘리퍼에 6개의 피스톤이 장착되어 있음을 의미합니다.

브레이크 고장은 피스톤이 수축하지 못해 발생할 수 있으며, 이는 일반적으로 불리한 조건에서 실외에서 장기간 보관하는 동안 차량을 작동하지 않기 때문입니다. 주행 거리가 높은 차량의 경우 피스톤 씰이 누출될 수 있으며, 이를 즉시 시정해야 합니다.

브레이크 패드

본문: 브레이크 패드

브레이크 패드는 균일하게 착용한 상태에서 침구를 만드는 과정에서 디스크에 내장된 브레이크 패드 소재와 높은 마찰력을 갖도록 설계되었습니다. 마찰은 두 부분으로 나눌 수 있습니다. 접착제와 연마제입니다.

패드와 디스크 모두 재질의 특성과 구성 및 용도에 따라 패드와 디스크 마모율이 상당히 달라질 것입니다. 재료 마모를 결정하는 특성에는 성능과 수명 사이의 균형이 포함됩니다.

브레이크 패드는 보통 정기적으로(패드 재질 및 주행 스타일에 따라 다름) 교체해야 하며, 일부는 패드가 너무 얇을 때 디스크에 마찰되어 브레이크가 삐걱거리는 등 교체가 필요함을 운전자에게 알리는 메커니즘을 갖추고 있습니다. 브레이크 패드가 얇아지면 전기 회로를 닫고 경고등이 켜지는 패드 재료에 내장된 소프트 메탈 탭 또는 전자 센서.

일반적으로 도로 주행 차량에는 캘리퍼당 2개의 브레이크 패드가 있는 반면, 각 레이싱 캘리퍼에는 최대 6개의 브레이크 패드가 장착되어 있어 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 다양한 마찰 특성이 엇갈리는 패턴으로 제공됩니다.

초기 브레이크 패드(및 라이닝)에는 석면이 함유되어 있어 흡입하면 안 되는 먼지가 발생했습니다. 새로운 패드는 세라믹, 케블라 및 기타 플라스틱으로 만들 수 있지만 재료에 관계없이 브레이크 먼지 흡입을 피해야 합니다.

공통문제

삐걱삐걱

때때로 브레이크를 밟을 때 큰 소음이나 고음의 끽끽거리는 소리가 발생합니다. 주로 오래된 자동차와 얼마 전에 생산되거나 인수된 자동차에서 발생합니다. 대부분의 브레이크 스퀼은 브레이크 구성 요소, 특히 패드와 디스크의 진동(공진 불안정성)에 의해 발생합니다(힘 결합 여기라고 함). 이러한 유형의 스퀼은 브레이크 정지 성능에 부정적인 영향을 주지 않아야 합니다. 캘리퍼 피스톤과 패드 사이의 접점에 모따기 패드를 추가하는 기술, 패드 백플레이트에 본딩 절연체(댐핑 재료), 브레이크 패드와 피스톤 사이의 브레이크 심 등이 포함됩니다. 모든 것은 스퀼을 줄이는 데 도움이 되는 극도로 고온, 고고체 윤활유로 코팅되어야 합니다. 이를 통해 금속과 금속의 부품이 서로 독립적으로 움직일 수 있으며, 따라서 브레이크에서 삐걱거리는 소리, 신음 소리 또는 으르렁거리는 소리로 들리는 주파수를 생성할 수 있는 에너지 축적을 제거할 수 있습니다. 패드의 유형과 사용 사례를 고려할 때 일부 패드가 더 삐걱거린다는 것은 본질적입니다. 일반적으로 장시간 동안 매우 높은 온도를 견딜 수 있도록 정격화된 패드는 브레이크 작동 중에 더 많은 소음을 유발하는 높은 양의 마찰을 발생시키는 경향이 있습니다.[56]

추운 날씨와 높은 새벽 습도(듀)가 결합되면 브레이크 스퀼이 악화되는 경우가 많습니다. 그러나 스퀼은 일반적으로 라이닝이 정상 작동 온도에 도달하면 멈춥니다. 이는 더 높은 온도에서 사용하기 위한 패드에 더 강하게 영향을 미칩니다. 브레이크의 먼지로 인해 삐걱거림이 발생할 수도 있으며 상업용 브레이크 클리닝 제품은 먼지 및 기타 오염 물질을 제거하도록 설계되었습니다. 적절한 양의 이송재가 없는 패드는 삐걱거릴 수도 있으며, 이는 침구를 사용하거나 브레이크 디스크에 브레이크 패드를 재침으로써 해결할 수 있습니다.

브레이크 패드 소재 내에 반금속 층으로 위치하거나 외부 "센서"가 있는 일부 라이닝 마모 표시기도 라이닝 교체 예정일 때 삐걱거리도록 설계되었습니다. 마모 센서 소음은 일반적으로 브레이크를 사용하지 않을 때 발생하기 때문에 일반적인 외부 센서는 위에서 설명한 소음(브레이크를 밟을 때)과 근본적으로 다릅니다. 마모 센서는 처음 마모를 표시하기 시작할 때만 제동 시 스퀼을 발생시킬 수 있지만, 여전히 근본적으로 다른 소리와 피치입니다.[56][57]

저더 또는 쉬미

브레이크 저더는 일반적으로 제동 중에 섀시를 통해 전달되는 경미하거나 심한 진동으로 운전자가 인식합니다.[58][59][60][61][62][63][64][65][66]

저더 현상은 뜨거운(또는 열) 또는 차가운 저더의 두 가지 하위 그룹으로 분류할 수 있습니다.

핫 저더는 일반적으로 차량이 완전한 정지 상태에 있지 않은 고속에서 더 길고 중간 정도의 제동을 통해 생성됩니다.[67] 일반적으로 운전자가 약 120km/h(74.6mph)에서 약 60km/h(37.3mph)로 감속할 때 발생하며, 이로 인해 심한 진동이 운전자에게 전달됩니다. 이러한 진동은 불균일한 열 분포 또는 핫스팟의 결과입니다. 핫스팟은 디스크의 가장자리에 정현파를 생성하는 방식으로 디스크의 양쪽을 번갈아 가며 왜곡하는 집중 열 영역으로 분류됩니다. 제동 중에 브레이크 패드(마찰재/브레이크 라이닝)가 정현파 표면에 접촉하면 심한 진동이 유발되어 차량을 운전하는 사람에게 위험한 상황을 초래할 수 있습니다.[68][69][70][71]

그러나 콜드 저더는 디스크 마모 패턴이 고르지 않거나 디스크 두께 편차(DTV)로 인해 발생합니다. 디스크 표면의 이러한 변화는 일반적으로 광범위한 차량 도로 사용의 결과입니다. DTV는 일반적으로 디스크 표면의 물결과 거칠기,[72] 축 런아웃의 정렬 불량, 탄성 편향, 마모 및 마찰 물질 전달과 같은 원인에 기인합니다.[60][71][73] 어느 유형이든 사용 전 휠 허브와 브레이크 디스크 허브 사이의 브레이크 디스크 양쪽에 깨끗한 장착 표면을 확보하고 장시간 사용 후 브레이크 페달을 심하게 밟은 상태로 유지하여 각인에 주의를 기울이면 고정될 수 있습니다. 때로는 시술 중인 침대가 DTV를 청소하고 최소화할 수 있으며 패드와 브레이크 디스크 사이에 새로운 고른 이송 레이어를 설치할 수 있습니다. 그러나 핫 스팟이나 과도한 런아웃을 제거하지는 못할 것입니다.

먼지.

제동력이 가해지면 브레이크 패드와 디스크 사이의 연마 마찰이 디스크와 패드를 모두 마모시킵니다. 휠, 캘리퍼 및 기타 제동 시스템 구성 요소에 퇴적된 것으로 보이는 브레이크 먼지는 대부분 디스크 재료로 구성됩니다.[74] 브레이크 먼지는 씻지 않으면 대부분의 휠의 마감을 손상시킬 수 있습니다.[75] 일반적으로, 금속 패드와 같이 더 많은 디스크 재료를 공격적으로 마모시키는 브레이크 패드는 더 많은 브레이크 먼지를 발생시킵니다. 트랙용 또는 견인용 일부 고성능 패드는 일반 패드보다 훨씬 빨리 마모되어 브레이크 디스크 및 브레이크 패드 마모 증가로 인해 더 많은 먼지가 발생할 수 있습니다.[56]

브레이크 페이드

브레이크 페이드는 제동 효율을 떨어뜨리는 현상입니다. 이로 인해 제동력이 감소하게 되며, 시동 시 브레이크에 가해지는 힘이 작용하지 않는다고 느끼게 됩니다. 이는 브레이크 패드의 가열로 인해 발생합니다. 가열식 브레이크 패드는 디스크와 브레이크 패드 사이를 덮고 있는 일부 가스 물질을 방출합니다. 이러한 가스는 브레이크 패드와 디스크 간의 접촉을 방해하여 제동 효율을 저하시킵니다.[76]

특허

  • GB 190226407 Lancester Frederick William 1903-10-15 동력 도로 차량의 브레이크 메커니즘 개선
  • 미국 1721370 차량용 에드워드 비숍 브레이크 구입 1929-07-16
  • GB 365069 Rubury John Meredis 유압 작동 장치 및 특히 차량용 브레이크의 제어 기어 개선 사항 1932-01-06
  • GB 377478 홀 프레드릭 해롤드 유압 브레이크용 휠 실린더 개선 1932-07-28
  • US 1954534 노튼 레이먼드 J. 브레이크 1934-04-10
  • US 1959049 Buus Niels Peter Valdemar 마찰 브레이크 1934-05-15
  • US 2028488 에이버리 윌리엄 레스터 브레이크 1936-02-21
  • US 2084216 Poage Robert A. and Poage Marlin Z. 자동차용 V형 브레이크 1937-06-15
  • US 2140752 라브리 브레이크 1938-12-20
  • DE 695921 Borgwar Carl Friedrich Wilhelm Antrievsvorrichtung mit hydraulischem Gestaenge... 1940-09-06
  • US 2366093 Forbes Joseph A. 브레이크 1944-12-26
  • US 2375855 램버트 호머 T. 멀티 디스크 브레이크 1945-05-15
  • US 2405219 램버트 호머 T. 디스크 브레이크 1946-08-06
  • US 2416091 피치 유체 압력 제어 메커니즘 1947-02-12
  • US 2466990 존슨 웨이드 C, 트리쉬맨 해리 A, 스트래튼 에드가 H. 싱글 디스크 브레이크 1949-04-12
  • US 2485032 브라이언트 브레이크 장치 1949-10-08
  • US 2535763 Tucker Corp. 유체 압력 작동 디스크 브레이크 1950-12-26
  • US 2544849 마틴 유압 브레이크 자동 조정기 1951-03-13
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참고 항목

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외부 링크

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