KR101585444B1

KR101585444B1 - 고망간강 브레이크 디스크

Info

Publication number: KR101585444B1
Application number: KR1020140163533A
Authority: KR
Inventors: 박광수; 김숙환; 주성민; 김흥주
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2016-01-18

Abstract

본 발명은 제1 디스크본체와, 상기 제1 디스크본체에 방사상으로 이격하여 배치되는 복수의 제1 요철부와, 인접한 제1 요철부의 사이에 형성되는 제1 삽입부를 구비하는 제1 디스크부재; 제2 디스크본체와, 상기 제2 디스크본체에 방사상으로 이격하여 배치되는 복수의 제2 요철부와, 인접한 제2 요철부의 사이에 형성되는 제2 삽입부를 구비하는 제2 디스크부재; 및, 상기 제1 요철부가 상기 제2 삽입부에 삽입되고, 상기 제2 요철부가 상기 제1 삽입부에 삽입된 상태에서, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재의 직경방향으로 체결되는 체결부재;를 포함하고, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는 고망간강으로 구비되는 고망간강 브레이크 디스크를 제공한다.

Description

고망간강 브레이크 디스크{HIGH-Mn STEEL BRAKE DISK}

본 발명은 고망간강 브레이트 디스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 브레이크 디스크를 고망간강으로 구성하여 제동성능, 내마모성, 방열특성을 향상시킨 고망간강 브레이크 디스크에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 탑재된 브레이크 장치는 주행중인 차량의 차속을 저감시키거나 완전히 정차된 상태로 전환시키기 위한 것으로, 통상 브레이크 페달의 가압에 따라 마스터 실린더로부터 압축된 오일이나, 에어 탱크 내에 저장된 고압의 압축공기를 차륜측에 설치된 브레이크 기구로 압송하여 이를 매개로 브레이크 드럼이나 브레이크 디스크를 각각 제동시키도록 하는 수단이다.

일반적으로 브레이크 디스크는 브레이크 패드를 압착시켜 제동 효과를 발생시키는데, 종래의 브레이크 장치는 브레이크패드와 접촉되어 제동력을 발생시키는 브레이크 디스크가 일반 탄소강으로 제작되는 것이 일반적이다.

하지만, 종래의 브레이크 디스크를 구성하는 일반 탄소강은 비중으로 인해 무거운 단점이 있어 탄소강 브레이크 디스크가 자동차 등에 적용될 경우 연비를 저하시키는 주요 원인이 되고 있다.

종래의 일반 탄소강으로 구성된 브레이크 디스크의 경우에는 브레이크 디스크의 제동면의 습도, 온도 등의 환경조건에 의해 부식이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

이와 같이 브레이크의 우수한 제동성능과, 방열성능 및, 내식성을 유지하고, 브레이크 디스크의 무게를 저감시킬 수 있도록 탄소강이 아닌 다른 소재를 활용한 브레이크 디스크가 개발될 필요가 있다.

종래의 브레이크 디스크의 경우에는 에어벤트가 일체형으로 형성되어 주물방식에 의해 생산될 수 있을 뿐이고, 브레이크 디스크가 분할형으로 구성된 것이 아니어서 고강성 등의 확보가 필요할 경우 사용되는 생산방식인 단조방식에 의한 생산이 불가능 하다는 문제점이 있다.

분할형으로 구성한다 하더라고, 브레이크패드가 접촉되는 브레이크 디스크면에 체결부재를 체결할 경우, 체결부재가 결합되는 체결홀과 브래이크 패트의 마찰로 브래이크패드의 마모가 가속화되어 브래이크패드의 교체주기가 짧아지게 되어 잦은 정비가 필요한 문제점이 있다.

물론, 브레이크패드가 접촉되는 브레이크 디스크면의 내부로 내입되는 형태로 체결부재를 설치할 수 있으나, 이 경우에도 브레이크 디스크의 사용에 따른 마모로 인해 체결부재가 노출되어 브레이크패드가 손상될 수 있는 문제점이 있는바, 브레이크패드가 접촉되는 면이 아닌 브레이크 디스크의 측면으로 분할형 디스크부재를 결합하는 방식의 개발의 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 브레이크 디스크에서 발생되는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.

본 발명은 일 측면으로서, 브레이크 디스크를 분할형으로 구성하여 브레이크 디스크를 단조방식으로 생산이 가능하여 내마모성, 강성 등의 우수한 물성치의 확보가 용이한 고망간강 브레이크 디스크를 제공하고자 한다.

본 발명은 일 측면으로서, 요철부를 삽입부에 삽입하는 방식에 의해 분할형 디스크부재를 결합함으로써, 간이한 방식에 의해 분할형 디스크부재가 견고하게 결합될 수 있고, 동시에 방열성능을 향상시키기 위한 에어벤트를 형성할 수 있어 방열성능이 향상되면서도 생산성이 향상될 수 있는 고망간강 브레이크 디스크를 제공하고자 한다.

본 발명은 일 측면으로서, 분할형의 디스크부재의 직경방향으로 체결하여 체결부재와 브레이크패드의 간섭을 방지하여 브래이크패드의 마모의 가속화를 방지할 수 있는 고망간강 브레이크 디스크를 제공하고자 한다.

본 발명은 일 측면으로서, 브레이크 디스크를 열전도도와 내마모성이 우수하고, 마찰계수가 높은 소재인 고망간강을 활용하여 방열특성, 내마모성, 제동성능의 향상을 도모할 수 있는 고망간강 브레이크 디스크를 제공하고자 한다.

본 발명은 일 측면으로서, 일반탄소강에 비해 저비중을 가지는 고망간강을 활용하여 브레이크 디스크를 제작함으로써, 브레이크 디스크를 경량화하여 차량 등의 연비를 개선할 수 있는 고망간강 브레이크 디스크를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 제1 디스크본체와, 상기 제1 디스크본체에 방사상으로 이격하여 배치되는 복수의 제1 요철부와, 인접한 제1 요철부의 사이에 형성되는 제1 삽입부를 구비하는 제1 디스크부재; 제2 디스크본체와, 상기 제2 디스크본체에 방사상으로 이격하여 배치되는 복수의 제2 요철부와, 인접한 제2 요철부의 사이에 형성되는 제2 삽입부를 구비하는 제2 디스크부재; 및, 상기 제1 요철부가 상기 제2 삽입부에 삽입되고, 상기 제2 요철부가 상기 제1 삽입부에 삽입된 상태에서, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재의 직경방향으로 체결되는 체결부재;를 포함하고, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는 고망간강으로 구비되는 고망간강 브레이크 디스크를 제공한다.

바람직하게, 제1 요철부가 상기 제1 디스크본체로부터 돌출된 높이는 상기 제2 요철부가 상기 제2 디스크본체로부터 돌출된 높이보다 높게 형성되고, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는, 상기 제1 요철부와 상기 제2 삽입부의 저면이 접촉되고, 상기 제2 요철부와 상기 제1 삽입부가 대향된 상태에서 이격되는 공간인 에어벤트가 형성될 수 있다.

바람직하게, 제1 디스크부재는, 상기 제1 디스크본체에서 돌출 형성되는 제1 고정부를 구비하고, 상기 제2 디스크부재는, 상기 제2 디스크본체에서 돌출 형성되는 제2 고정부를 구비하고, 상기 체결부재는, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재의 직경방향으로 상기 제1 고정부와 상기 제2 고정부를 관통하여 설치될 수 있다.

바람직하게, 제1 고정부는, 상기 제1 디스크본체에서 돌출되는 제1 고정돌출부와, 상기 제1 고정돌출부의 주변에 구비되는 제2 고정삽입부를 포함하고, 상기 제2 고정부는, 상기 제2 디스크본체에서 돌출되는 제2 고정돌출부와, 상기 제2 고정돌출부의 주변에 구비되는 제2 고정삽입부를 포함하며, 상기 제1 고정돌출부는 상기 제2 고정삽입부에 삽입되고, 상기 제2 고정돌출부는 상기 제1 고정삽입부에 삽입된 상태에서 상기 체결부재가 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재의 직경방향으로 설치될 수 있다.

바람직하게, 제1 고정부는 상기 제1 디스크본체의 중심축을 기준으로 대향되게 배치되고, 상기 제2 고정부는 상기 제1 디스크본체의 중심축을 기준으로 대향되게 배치될 수 있다.

바람직하게, 제1 디스크본체와 상기 제2 디스크본체는 내부에 중공부가 형성된 링상의 판상부재로 구비되고, 상기 제1 요철부와, 상기 제2 요철부는, 상기 링상의 판상부재에 방사상으로 배치되고, 사각형의 단면을 가지는 막대형의 부재 또는 사각형의 단면을 가지고 일정한 곡률을 가지는 막대형의 부재로 구비될 수 있다.

바람직하게, 제2 요철부의 폭은 상기 제1 요철부의 폭의 1.5~2.2배로 구비되어, 상기 에어벤트의 폭은 상기 제1 요철부의 폭1.5 ~ 2.2배로 구비될 수 있다.

바람직하게, 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는, 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 구비될 수 있다.

바람직하게, 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는, 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물을 기본조성물로 하고, 상기 기본 조성물에 중량%로, Si : 0.5~0.8%, P : 0.013~0.015%, S : 0.002~0.0035%로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하여 조성되는 고망간강으로 구비될 수 있다.

바람직하게, 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는, 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, Si : 0.5~0.8%, P : 0.013~0.015%, S : 0.002~0.0035%, 및, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 구비될 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 분할형 디스크부재의 요철부를 삽입부에 삽입하여 결합한 상태에서, 제1 디스크부재와 제2 디스크부재를 직경방향으로 체결함으로써, 간이한 방식에 의해 분할형 디스크부재가 견고하게 결합되면서도 체결부재와 브레이크패드의 간섭에 의해 브래이크패드의 마모가 가속화되는 것을 방지하여 브레이크패드의 잦은 교체를 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 요철부를 삽입부에 삽입하는 방식에 의해 분할형 디스크부재를 결합함으로써, 간이한 방식에 의해 분할형 디스크부재가 견고하게 결합될 수 있고, 동시에 방열성능을 향상시키기 위한 에어벤트를 형성할 수 있어 방열성능이 향상될 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 브레이크 디스크를 제1 디스크부재와 제2 디스크부재를 포함하는 분할형으로 구성하여 브레이크 디스크를 단조방식으로 생산이 가능하여 내마모성, 강성 등의 우수한 물성치의 확보가 용이한 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 요철부와 상기 제2 삽입부의 저면이 접촉되고, 상기 제2 요철부와 상기 제1 삽입부가 대향된 상태에서 이격되는 공간인 에어벤트가 형성된 상태에서 상호 고정되는 구성을 포함함으로써, 간이한 방식에 의해 분할형 디스크부재가 견고하게 결합될 수 있고, 동시에 방열성능을 향상시키기 위한 에어벤트를 형성할 수 있어 방열성능이 향상되면서도 생산성이 향상될 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 제2 요철부의 폭은 상기 제1 요철부의 폭보다 크게 구비되어 에어벤트의 폭이 상기 제1 요철부의 폭보다 크게 형성되는 구성을 포함함으로써, 에어벤트가 크게 형성됨에 따라, 브레이크 디스크의 방열성능이 향상되고, 나아가 에어벤트가 크게 형성됨 만큼 브레이크 디스크의 무게가 경량화될 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재를 열전도도와 내마모성이 우수하고, 마찰계수가 높은 소재인 고망간강으로 조성되어 브레이크 디스크의 방열특성, 내마모성, 제동성능의 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 디스크부재와 제2 디스크부재로 분리한 분할형으로 구성하고, 이를 체결부재에 의해 체결하는 방식을 채택함으로써, 종래의 주물방식이 아닌 단조방식으로 생산이 가능해질 수 있고, 단조방식의 채택과 고망간강의 소재적 특성을 활용한 브레이크 디스크를 생산할 수 있어, 브레이크 디스크의 무게의 경량화, 내마모성의 향상 및, 제동성능의 향상 등의 우수한 물성치의 확보가 용이해질 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 일반탄소강에 비해 저비중을 가지는 고망간강을 활용하여 브레이크 디스크를 제작함으로써, 브레이크 디스크를 경량화하여 차량 등의 연비를 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고망간강 브레이크 디스크의 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 결합상태를 도시한 사시도이다.
도 3a는 도 2의 A-A' 방향의 단면도이다.
도 3b는 도 2의 B-B' 방향의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고망간강 브레이크 디스크의 분해사시도이다.
도 5는 도 4의 결합상태를 도시한 사시도이다.
도 6a는 도 5의 C-C' 방향의 단면도이다.
도 6b은 도 5의 D-D' 방향의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 적용되는 고망간강과 일반탄소강의 마찰계수와 거리에 따른 마찰계수의 변화 및, 온도에 따른 열전도도의 변화를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고망간강 브레이크 디스크에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고망간강 브레이크 디스크는 제1 디스크부재(100), 제2 디스크부재(200) 및, 체결부재(300)를 포함하고, 추가적으로 축결합부(400)를 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 고망간강 브레이크 디스크는 제1 디스크본체(110)와, 상기 제1 디스크본체(110)에 방사상으로 이격하여 배치되는 복수의 제1 요철부(130)와, 인접한 제1 요철부(130)의 사이에 형성되는 제1 삽입부(150)를 구비하는 제1 디스크부재(100)와, 제2 디스크본체(210)와, 상기 제2 디스크본체(210)에 방사상으로 이격하여 배치되는 복수의 제2 요철부와, 인접한 제2 요철부의 사이에 형성되는 제2 삽입부를 구비하는 제2 디스크부재(200) 및, 상기 제1 요철부(130)가 상기 제2 삽입부에 삽입되고, 상기 제2 요철부가 상기 제1 삽입부(150)에 삽입된 상태에서, 상기 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)의 직경방향으로 체결되는 체결부재(300)를 포함할 수 있다.

제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)는 고망간강으로 구비될 수 있다.

이때, 제1 요철부(130)가 상기 제2 삽입부에 삽입되고, 상기 제2 요철부가 상기 제1 삽입부(150)에 삽입된 상태에서 상기 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)가 고정될 수 있다.

제1 디스크부재(100)는 제1 디스크본체(110)와, 복수의 제1 요철부(130) 및, 제1 삽입부(150)를 구비할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 삽입부(150)는 제1 디스크본체(110)와, 제1 디스크본체(110)의 양측면에 인접하게 배치되는 제1 요철부(130)의 측면에 의해 둘러싸인 공간이다.

도 2 및, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)가 결합시 제1 삽입부(150)에는 제2 요철부가 삽입될 수 있고, 제1 삽입부(150)의 높이가 제2 요철부의 높이보다 높게 구비될 수 있다.

이때, 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)가 결합된 상태에서 제2 요철부가 삽입된 제1 삽입부(150)의 일부에는 수평방향으로 연통되는 형태의 에어벤트(V)가 형성될 수 있다.

제2 디스크부재(200)는 제2 디스크본체(210)와, 복수의 제2 요철부 및, 제2 삽입부를 구비할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제2 삽입부는 제2 디스크본체(210)와, 제2 디스크본체(210)의 양측면에 인접하게 배치되는 제2 요철부의 측면에 의해 둘러싸인 공간이다.

도 2 및, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제2 삽입부에는 제1 요철부(130)가 삽입될 수 있고, 제2 삽입부의 높이가 제1 요철부(130)의 높이보다 낮게 형성될 수 있고, 제1 요철부(130)는 제2 삽입부의 저면과 접촉된 상태에서 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)가 결합될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 요철부(130)는 제1 디스크본체(110)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치되고, 제2 요철부는 제2 디스크본체(210)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치될 수 있다.

도 1 및, 도 2에 도시된 바와 같이, 체결부재(300)는 제1 요철부(130)가 상기 제2 삽입부에 삽입되고, 상기 제2 요철부가 상기 제1 삽입부(150)에 삽입된 상태에서, 상기 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)의 직경방향으로 체결될 수 있다.

제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)를 직경방향으로 체결함으로써, 체결부재(300)와 브레이크패드의 간섭에 의해 브래이크패드의 마모가 가속화되는 것을 방지하여 브레이크패드의 잦은 교체를 방지할 수 있는 효과가 있다.

제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)의 체결을 위해, 제1 디스크부재(100)는 상기 제1 디스크본체(110)에서 돌출 형성되는 제1 고정부가 구비되고, 제2 디스크부재(200)에는 상기 제2 디스크본체(210)에서 돌출 형성되는 제2 고정부를 구비될 수 있다. 이때, 체결부재(300)는 제1 고정부와 제2 고정부를 관통하여 설치될 수 있다.

제1 고정부와 상기 제2 고정부가 결합된 상태에서 상기 제1 고정부와 상기 제2 고정부의 측면을 관통하여 체결부재(300)가 설치될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 디스크부재(100)는 제1 디스크본체(110), 제1 요철부(130), 제1 삽입부(150) 및, 제1 고정부를 포함할 수 있다

제1 디스크부재(100)는 제1 디스크본체(110)와, 상기 제1 디스크본체(110)에 방사상으로 이격하여 배치되는 복수의 제1 요철부(130)와, 인접한 제1 요철부(130)의 사이에 형성되는 제1 삽입부(150) 및, 제1 디스크본체(110)에서 돌출 형성되는 제1 고정부를 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제2 디스크부재(200)는 제2 디스크본체(210), 제2 요철부(230), 제1 삽입부(250) 및, 제1 고정부를 포함할 수 있다

제2 디스크부재(200)는 제2 디스크본체(210)와, 상기 제2 디스크본체(210)에 방사상으로 이격하여 배치되는 복수의 제2 요철부와, 인접한 제2 요철부의 사이에 형성되는 제2 삽입부 및, 제2 디스크본체(210)에서 돌출 형성되는 제2 고정부를 포함할 수 있다.

도 1 및, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 고정부는 제1 고정돌출부(170)와, 제1 고정삽입부(190)를 포함할 수 있고, 제1 고정부는 상기 제1 디스크본체(110)에서 돌출되는 제1 고정돌출부(170)와, 상기 제1 고정돌출부(170)의 주변에 구비되는 제2 고정삽입부(290)를 포함할 수 있다.

제1 고정돌출부(170)와 제2 고정돌출부(270)는 제1 디스크본체(110)와 제2 디스크본체(210)의 원주방향으로 형성된 장방형의 돌출블럭으로 구비되거나, 제1 디스크본체(110)와 제2 디스크본체(210)의 곡률에 대응되는 곡률을 가지는 만곡형의 돌출블럭으로 구비될 수 있다.

도 2 및, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 고정돌출부(170)와 제2 고정돌출부(270)는 결합되어 디스크부재의 축방향으로 배치되는 장방형의 블록의 형태를 구성할 수 있다.

도 1 및, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 고정부는 제2 고정돌출부와, 제2 고정삽입부(290)를 포함할 수 있고, 제2 고정부는 상기 제2 디스크본체(210)에서 돌출되는 제2 고정돌출부와, 상기 제2 고정돌출부의 주변에 구비되는 제2 고정삽입부(290)를 포함할 수 있다.

도 1, 도 2, 도 4 및, 도 5를 참조하면, 제1 고정돌출부(170)는 상기 제2 고정삽입부(290)에 삽입되고, 상기 제2 고정돌출부는 상기 제1 고정삽입부(190)에 삽입된 상태에서 상기 체결부재(300)가 상기 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)의 직경방향으로 설치될 수 있다.

제1 고정돌출부(170)는 제2 디스크본체(210)에 접촉되고, 제2 고정돌출부는 제1 디스크본체(110)에 접촉된 상태에서 체결부재(300)가 설치될 수 있다.

체결부재(300)는 제1 고정돌출부(170)에 형성된 제1 체결홀(171)과 제2 고정돌출부에 형성된 제2 체결홀(271)을 관통하여 설치될 수 있고, 이때, 체결부재(300)는 볼트부재로 구비될 수 있고, 제1 체결홀(171)과 제2 체결홀(271)에 형성된 내부나사산에 체결될 수 있다.

도 1 및, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 고정부는 상기 제1 디스크본체(110)의 중심축을 기준으로 대향되게 배치되고, 제2 고정부는 상기 제1 디스크본체(110)의 중심축을 기준으로 대향되게 배치될 수 있다.

제1 고정부와 제2 고정부가 대향되게 배치됨에 따라, 브레이크 디스크가 고속회전할 경우에도 회전에 따라 편향이 발생하지 않으면서, 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)가 안정적으로 결합될 수 있는 효과가 있다.

브레이크 디스크에는 디스크본체와 결합되고 휠의 회전축에 결합되는 축결합부(400)가 형성될 수 있고, 축결합부(400)에는 디스크본체와의 결합을 위한 복수의 결합홀(410)이 방사상으로 배치될 수 있다.

디스크본체에는 축결합부(400)에 형성된 결합홀(410)에 대응되는 위치에 형성된 복수의 결합홀(115)이 형성될 수 있고, 축결합부(400)와 제1 디스크본체(110)에 형성된 결합홀(410, 115)에 볼트(미도시) 등의 고정부재가 체결되어 디스크본체와 축결합부(400)가 고정될 수 있다.

도 2, 도 3a, 도 5 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 제1 요철부(130)가 상기 제1 디스크본체(110)로부터 돌출된 높이는 상기 제2 요철부가 상기 제2 디스크본체(210)로부터 돌출된 높이보다 높게 형성되고, 상기 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)는, 상기 제1 요철부(130)와 상기 제2 삽입부의 저면이 접촉되고, 상기 제2 요철부와 상기 제1 삽입부(150)가 대향된 상태에서 이격되는 공간인 에어벤트(V)가 형성될 수 있다.

도 2 및, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 요철부(130)와 상기 제2 삽입부의 저면이 접촉되고, 상기 제2 요철부와 상기 제1 삽입부(150)가 대향되고, 제1 고정돌출부(170)와 제2 고정삽입부(290)의 저면이 접촉되고, 상기 제2 고정돌출부와 제1 고정삽입부(190)의 저면이 접촉될 수 있다. 이 상태에서 체결부재(300)가 제1 고정돌출부(170)와 제2 고정돌출부를 관통하여 설치될 수 있는데, 체결부재(300)는 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)의 직경방향으로 관통하여 설치될 수 있다.

도 3b 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 분할형 디스크부재의 요철부를 삽입부에 삽입하여 결합한 상태에서, 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)를 직경방향으로 체결함으로써, 간이한 방식에 의해 분할형 디스크부재가 견고하게 결합되면서도 체결부재(300)와 브레이크패드의 간섭에 의해 브래이크패드의 마모가 가속화되는 것을 방지하여 브레이크패드의 잦은 교체를 방지할 수 있는 효과가 있다.

제1 요철부(130)와 상기 제2 삽입부의 저면이 접촉되고, 상기 제2 요철부와 상기 제1 삽입부(150)가 대향된 상태에서 이격되는 공간인 에어벤트(V)가 형성된 상태에서 상호 고정되는 구성을 포함함으로써, 간이한 방식에 의해 분할형 디스크부재가 견고하게 결합될 수 있고, 동시에 방열성능을 향상시키기 위한 에어벤트(V)를 형성할 수 있어 방열성능이 향상되면서도 생산성이 향상될 수 있다.

제1 요철부(130)가 제1 디스크본체(110)로부터 돌출된 높이는 제2 요철부가 상기 제2 디스크본체(210)로부터 돌출된 높이의 2 ~ 2.8배로 구비될 수 있다. 이에 따라, 에어벤트(V)의 높이는 제2 요철부재의 높이의 1~1.8배로 형성될 수 있어 고망간강 브레이크 디스크의 결합력의 저하가 방지되면서도 방열성능의 최적화될 수 있다.

이러한 결과는, 제1 요철부(130)가 제1 디스크본체(110)로부터 돌출된 높이와 제2 요철부가 상기 제2 디스크본체(210)로부터 돌출된 높이를 다양한 값으로 설정하여 반복시험한 결과 고망간강 브레이크 디스크의 결합력의 저하가 크게 발생하지 않는 범위에서 우수한 방열성능을 발휘할 수 있는 최적값을 도출한 것이다.

제1 요철부(130)가 제1 디스크본체(110)로부터 돌출된 높이는 제2 요철부가 상기 제2 디스크본체(210)로부터 돌출된 높이의 2배 이하가 될 경우에는 에어벤트(V)의 크기가 과도하게 작아져서 고망간강 브레이크 디스크의 방열성능이 크게 저하될 수 있다.

그리고, 제1 요철부(130)가 제1 디스크본체(110)로부터 돌출된 높이는 제2 요철부가 상기 제2 디스크본체(210)로부터 돌출된 높이의 2.8배 이상이 되는 경우에는 고망간강 브레이크 디스크의 결합력에 문제가 생길 수 있다.

도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 디스크본체(110)와 상기 제2 디스크본체(210)는 내부에 중공부(113, 213)가 형성된 링상의 판상부재로 구비되고, 상기 제1 요철부(130)와, 상기 제2 요철부는 상기 링상의 판상부재에 방사상으로 배치될 수 있다.

이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 요철부(130)와 제2 요철부는 사각형의 단면을 가지는 막대형의 부재로 구비될 수 있다. 이 경우, 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)의 결합으로 형성되는 에어벤트(V)는 사각형의 단면을 가지는 직선형의 공기유로가 형성될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 요철부(130)와 제2 요철부는 사각형의 단면을 가지고 일정한 곡률을 가지는 막대형의 부재로 구비될 수 있다. 이 경우, 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)의 결합으로 형성되는 에어벤트(V)는 사각형의 단면을 가지고, 소정의 곡률로 휘어진 형태의 만곡형의 공기유로가 형성될 수 있다.

제2 요철부의 폭은 상기 제1 요철부(130)의 폭보다 크게 구비되어, 상기 에어벤트(V)의 폭이 상기 제1 요철부(130)의 폭보다 크게 형성될 수 있다.

제1 요철부(130)와 제2 요철부의 폭은 동일하게 형성될 수 있다. 다만, 바람직하게 제2 요철부의 폭은 상기 제1 요철부(130)의 폭보다 크게 구비되어, 상기 에어벤트(V)의 폭이 상기 제1 요철부(130)의 폭보다 크게 형성될 수 있다.

에어벤트(V)가 크게 형성됨에 따라, 고망간강 브레이크 디스크의 방열성능이 향상되고, 나아가 에어벤트(V)가 크게 형성됨 만큼 고망간강 브레이크 디스크의 무게가 경량화될 수 있는 효과가 있다.

이와 같이, 고망간강 브레이크 디스크가 경량화됨에 따라, 넓게 형성된 에어벤트(V)의 공간만큼 브레이크 디스크의 제조에 사용되는 고망간강의 사용량을 절감하여 생산비용을 감소시킬 수 있고, 자동차 등의 연비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 넓게 형성된 에어벤트(V)를 통해 공기의 유동이 좋아져 브레이크 디스크의 방열특성이 향상될 수 있는 효과가 있다.

제2 요철부의 폭은 상기 제1 요철부(130)의 폭의 1.5~2.2배로 구비되어, 상기 에어벤트(V)의 폭은 상기 제1 요철부(130)의 폭1.5 ~ 2.2배로 구비될 수 있고, 이 경우 브레이크 디스크의 결합력의 저하가 방지되면서도 방열성능의 최적화될 수 있다.

이러한 결과는, 제2 요철부의 폭와 상기 제1 요철부(130)의 폭을 다양한 값으로 설정하여 반복시험한 결과 고망간강 브레이크 디스크의 결합력의 저하가 크게 발생하지 않는 범위에서 우수한 방열성능을 발휘할 수 있는 최적값을 도출한 것이다.

제2 요철부의 폭이 제1 요철부(130)의 폭의 2.2배 이상이 되면 브레이크 디스크의 결합력에 문제가 생길 수 있다.

제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)가 고망간강으로 구성될 경우, 브레이크 디스크의 방열특성, 내마모성, 제동성능의 향상될 수 있다.

구체적으로, 브레이크패드와 접촉되는 상기 제1 디스크본체(110) 및, 상기 제2 디스크본체(210)가 마찰계수(단위: 비례 상수 μ)가 높은 고망간강으로 구성되어 내마모성과 제동성능이 향상될 수 있고, 에어벤트(V)를 형성하는 제1 요철부(130)와 제2 요철부가 고망간강으로 구성되어 방열특성이 향상될 수 있는 효과가 있다.

도시되지는 않았으나 다른 실시형태로, 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200) 전체가 고망간강으로 구성되는 것이 아니라 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200) 중 적어도 브레이크패드와 접촉되는 상기 제1 디스크본체(110) 및, 상기 제2 디스크본체(210)는 고망간강으로 구비될 수 있다.

브레이크 디스크를 고망간강으로 제작할 경우, 고망간강이 주조성이 떨어지는 문제가 있어 종래의 일반탄소강 소재로 브레이크 디스크를 제작시 사용하던 주물방식을 적용하여 고망간강 소재의 브레이크 디스크를 제작하는 것이 어려운 문제점이 있다.

따라서, 고망간강 브레이크 디스크를 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)로 분리한 분할형으로 구성하고, 이를 체결부재(300)에 의해 체결하는 방식을 채택함으로써, 종래의 주물방식이 아닌 단조방식으로 생산이 가능해질 수 있고, 단조방식의 채택과 고망간강의 소재적 특성을 활용한 브레이크 디스크를 생산할 수 있어, 브레이크 디스크의 무게의 경량화, 내마모성의 향상 및, 제동성능의 향상 등의 우수한 물성치의 확보가 용이해질 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)는, 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 구비될 수 있다.

도 7(a)는 본 발명의 일실시예에 적용되는 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강과 일반탄소강의 마찰계수와 거리에 따른 마찰계수의 변화를 도시한 도면이다.

도 7(b)는 본 발명의 일실시예에 적용되는 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강과 일반탄소강의 온도에 따른 열전도도의 변화를 도시한 도면이다.

제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)를 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강과 일반탄소강으로 각각 제조하여 제동성능, 내마모성, 방열성능을 상호 비교한 결과, 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)가 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 구성할 경우, 일반탄소강으로 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)로 구성한 경우에 비해 제동성능은 7.2% 이상 향상되고, 방열성능은 5.4% 이상 향상되는 것을 알 수 있었다.

구체적으로, ASTM G65 시험법(마모시험)에 의해 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 본 발명의 고망간강과, 일반적인 탄소강의 일종인 내마모 용도의 API X70 강재의 내마모성을 평가하는 정량적인 실험을 실시하였다.

그 결과, ASTM G65 시험법(마모시험) 결과 비교재인 내마모 용도의 API X70 강재와 비교시 X70의 경우 결과값이 1 이라면, 본 발명의 고망간강의 경우 0.2~0.25의 결과값이 도출되었고, 즉, 본 발명의 고망간강이 비교재인 API X70 강재에 비하여 4~5 배정도 내마모성능이 향상되는 것을 알 수 있다.

그리고, 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)는, 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물을 기본조성물로 하고, 상기 기본 조성물에 중량%로, Si : 0.5~0.8%, P : 0.013~0.015%, S : 0.002~0.0035%로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하여 조성될 수 있다.

또한, 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)는, 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, Si : 0.5~0.8%, P : 0.013~0.015%, S : 0.002~0.0035%, 및, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 구비될 수 있다.

먼저, 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

100: 제1 디스크부재 110: 제1 디스크본체
113: 중공부 115: 결합홀
130: 제1 요철부 150: 제1 삽입부
170: 제1 고정돌출부 171: 제1 체결홀
190: 제1 고정삽입부 200: 제2 디스크부재
210: 제2 디스크본체 213: 중공부
230: 제2 요철부 250: 제2 삽입부
270: 제2 고정돌출부 271: 제2 체결홀
290: 제2 고정삽입부 300: 체결부재
400: 축결합부 410: 결합홀
V: 에어벤트

Claims

제1 디스크본체와, 상기 제1 디스크본체에 방사상으로 이격하여 배치되는 복수의 제1 요철부와, 인접한 제1 요철부의 사이에 형성되는 제1 삽입부를 구비하는 제1 디스크부재;
제2 디스크본체와, 상기 제2 디스크본체에 방사상으로 이격하여 배치되는 복수의 제2 요철부와, 인접한 제2 요철부의 사이에 형성되는 제2 삽입부를 구비하는 제2 디스크부재; 및,
상기 제1 요철부가 상기 제2 삽입부에 삽입되고, 상기 제2 요철부가 상기 제1 삽입부에 삽입된 상태에서, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재의 직경방향으로 체결되는 체결부재;를 포함하고,
상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는 고망간강으로 구비되는 고망간강 브레이크 디스크.
제1항에 있어서,
상기 제1 요철부가 상기 제1 디스크본체로부터 돌출된 높이는 상기 제2 요철부가 상기 제2 디스크본체로부터 돌출된 높이보다 높게 형성되고,
상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는,
상기 제1 요철부와 상기 제2 삽입부의 저면이 접촉되고, 상기 제2 요철부와 상기 제1 삽입부가 대향된 상태에서 이격되는 공간인 에어벤트가 형성되는 것을 특징으로 하는 고망간강 브레이크 디스크.
제1항에 있어서,
상기 제1 디스크부재는, 상기 제1 디스크본체에서 돌출 형성되는 제1 고정부를 구비하고,
상기 제2 디스크부재는, 상기 제2 디스크본체에서 돌출 형성되는 제2 고정부를 구비하고,
상기 체결부재는, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재의 직경방향으로 상기 제1 고정부와 상기 제2 고정부를 관통하여 설치되는 것을 특징으로 하는 고망간강 브레이크 디스크.
제3항에 있어서,
상기 제1 고정부는, 상기 제1 디스크본체에서 돌출되는 제1 고정돌출부와, 상기 제1 고정돌출부의 주변에 구비되는 제2 고정삽입부를 포함하고,
상기 제2 고정부는, 상기 제2 디스크본체에서 돌출되는 제2 고정돌출부와, 상기 제2 고정돌출부의 주변에 구비되는 제2 고정삽입부를 포함하며,
상기 제1 고정돌출부는 상기 제2 고정삽입부에 삽입되고, 상기 제2 고정돌출부는 상기 제1 고정삽입부에 삽입된 상태에서 상기 체결부재가 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재의 직경방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 고망간강 브레이크 디스크.
제3항에 있어서,
상기 제1 고정부는 상기 제1 디스크본체의 중심축을 기준으로 대향되게 배치되고,
상기 제2 고정부는 상기 제1 디스크본체의 중심축을 기준으로 대향되게 배치되는 것을 특징으로 하는 고망간강 브레이크 디스크.
제1항에 있어서,
상기 제1 디스크본체와 상기 제2 디스크본체는 내부에 중공부가 형성된 링상의 판상부재로 구비되고,
상기 제1 요철부와, 상기 제2 요철부는,
상기 링상의 판상부재에 방사상으로 배치되고, 사각형의 단면을 가지는 막대형의 부재 또는 사각형의 단면을 가지고 일정한 곡률을 가지는 막대형의 부재로 구비되는 것을 특징으로 하는 고망간강 브레이크 디스크.
제2항에 있어서,
상기 제2 요철부의 폭은 상기 제1 요철부의 폭의 1.5~2.2배로 구비되어,
상기 에어벤트의 폭은 상기 제1 요철부의 폭1.5 ~ 2.2배로 구비되는 것을 특징으로 하는 고망간강 브레이크 디스크.
제1항에 있어서, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는,
중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 구비되는 것을 특징으로 하는 고망간강 브레이크 디스크.
제1항에 있어서, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는,
중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물을 기본조성물로 하고,
상기 기본 조성물에 중량%로, Si : 0.5~0.8%, P : 0.013~0.015%, S : 0.002~0.0035%로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하여 조성되는 고망간강으로 구비되는 것을 특징으로 하는 고망간강 브레이크 디스크.
제2항에 있어서, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는,
중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, Si : 0.5~0.8%, P : 0.013~0.015%, S : 0.002~0.0035%, 및, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 구비되는 것을 특징으로 하는 고망간강 브레이크 디스크.