JP2012501955A - 内部冷却チャネルを有するセラミックブレーキディスクロータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は従来のディスクロータ構造を示した斜視図である。図1に示したように、従来のディスクロータ1は制動時に運動エネルギーを熱エネルギーに換える作用を遂行するので、制動時に数百度に達する熱エネルギーを冷却させるための冷却チャネル10を形成している。また、前記冷却チャネル10はディスクロータ1の外側円周から内側円周へ貫通されるようにするチャンネルが円周方向に沿って等間隔で形成されている形態である。
内部冷却チャネルを有するセラミックブレーキディスクロータの製造方法は、a炭素繊維を補強した炭素−炭素複合材料を用いてディスクロータの荷重部110、210、摩擦面120、220及びベーン300をそれぞれ別個の工程を通じて製造する段階;bそれぞれ別個の工程を通じて製造された前記荷重部110、210、摩擦面120、220及びベーン300を一つの構造物に組み立てる段階;及びc組み立てられた前記一つの構造物に対して溶融珪素含浸(Liquid Silicon Melt Infiltration)処理を遂行する段階を包含する。
好ましい実施例によって、前記荷重部110、210と前記ベーン300は同一の組成比の炭素−炭素複合材料により形成され、前記摩擦面120、220は前記荷重部110、210及び前記ベーン300と異なる組成比の炭素−炭素複合材料により形成することができる。
合成することができる。
また、前述した発明の目的を達成するために、本発明の第2実施例による、内部冷却チャネルを有するセラミックブレーキディスクロータの製造方法は、a炭素繊維を補強した炭素−炭素複合材料を用いてディスクロータの上部荷重部110、下部荷重部210及びベーン300をそれぞれ別個の工程を通じて製造する段階;bそれぞれ別個の工程を通じて製造された前記上部荷重部110、下部荷重部210及びベーン300を一つの構造物に組み立てる段階;及びc組み立てられた前記構造物に対して溶融珪素含浸処理を遂行する段階を包含する。
また、本発明によるセラミックブレーキディスクロータの製造方法によれば、冷却チャネルの寸法精度が向上するので、ディスクロータの性能が向上する効果がある。
[第1実施例]
図3は本発明の第1実施例による内部冷却チャネルを有するセラミックブレーキディスクロータの製造方法を説明するための順序図であり、図4は本発明であるディスクロータの製造方法に適用される各構成要素を示した図面である。
な形状に製造することができる。例えば、図5に示したように、本実施例におけるベーン
300は要求されるブレーキの特性に応じ、螺旋形600、直線形700、及び円筒状のピン800などの形状に多様に製造することができた。
ではこのようなセラミックブレーキディスクロータの内部冷却チャネル400を螺旋形600、直線形700、及び無秩序な配列800などに多様に製造することができる。
また、このようなS230段階の過程溶融珪素含浸により、ディスクロータの各部品間の組立界面と各部品自体では、完全なる一体型のディスクロータを形成する化学反応が起こり、これにより最終的なセラミックブレーキディスクロータが製造される。
[第2実施例]
本発明の第2実施例による内部冷却チャネルを有するセラミックブレーキディスクロータの製造方法は、前記第1実施例の荷重部110、210が摩擦面120、220機能を有すると共に摩擦面120、220を省略した構成を除いては、前記第1実施例の構成と同一である。また、本発明の第2実施例で、前記第1実施例と同一の構成要素に対しては同一の参照符号を付与し、その説明を省略することにする。
図9を参照すると、本発明の第2実施例による、内部冷却チャネルを有するセラミックブレーキディスクロータの製造方法は、炭素繊維を補強した炭素−炭素複合材料を用いてディスクロータの上部荷重部110、下部荷重部210及びベーン300をそれぞれ別個の工程を通じて製造するS610段階;それぞれ別個の工程を通じて製造された前記上部
荷重部110、下部荷重部210及びベーン300を一つの構造物に組み立てるS620段階;及び組み立てられた前記構造物に対して溶融珪素含浸処理を遂行するS630段階を含んで構成する。
0及びベーン300をディスクロータに適用される所定の形状に形成する過程である。
ベーン300をディスクロータに適用される所定の形状に形成する作業は前記S610−2段階炭素−炭素複合材料を製造する段階で遂行することができる。本実施例では、炭素−炭素複合材料を製造する段階S610−2段階で上板100即ち、上部荷重部110と下板200即ち、下部荷重部210を平面の円形ディスク形状に機械加工し、ベーン300部分も前記上板100及び下板200と同一の炭素−炭素複合材料を用いて所定形状に機械加工した。平面の円形ディスク形状を有する上板100と下板200はその形状が簡単であるので、厳格な加工公差を適用しても比較的容易に加工することができた。また、ベーン300もやはり、ウォータージェット(Water-jet)などの切削加工装置を用いて、
要求されるブレーキの特性に応じ多様な形状に製造することができた。例えば、図5に示したように、ベーン300は要求されるブレーキの特性に応じ、螺旋形600、直線形700、及び円柱状のピン800などの形状に多様に製造することができた。
炭素複合材料で形成した。
本実施例において、荷重部110、210及びベーン300のための炭素−炭素複合材料には長さ1mm以上の炭素繊維を補強材として適用した。この場合、上/下部荷重部1
10、210及びベーン300のための炭素−炭素複合材料の密度は10〜17g/cm
3の値を有するように処理して溶融珪素含浸処理の前、後述する組み立てられた一つのディスクロータ構造物に対して溶融珪素含浸処理を遂行するS630段階を遂行した後の、前記上/下部荷重部110、210及び前記ベーン300は30〜70wt%のC成分、
2〜15wt%のSi成分及び35〜65wt%のSiC成分の組成比で合成される。
る前記S610段階では、ベーン300の形状を別途に製造するので形状に対する制約を殆ど受けず、内部冷却チャネル400を形成することができる。つまり、セラミックブレーキディスクロータのベーン300形状は制動時に発生される摩擦熱を効果的に放出するために多様かつ複雑な内部冷却チャネル400形状を要求する場合が多く、本発明ではこのようなセラミックブレーキディスクロータの内部冷却チャネル400を螺旋形600、直線形700、及び無秩序な配列形800などで多様に製造することができる図5参照。
10及びベーン300を一つの構造物に組み立てる前記S620段階は前記上/下部荷重
部110、210及びベーン300を一つの構造物に堅固に固定する過程である。
着剤を適用してそれぞれの部品を一つの構造物に堅固に固定することができる。
また、好ましい実施例によって、下部荷重部210と上部荷重部110にベーン300が嵌められる溝部500を各々機械加工で予め形成し図8参照、ベーン300を前記それぞれの溝部500に嵌め込んで組み立てることにより、上板100即ち、上部荷重部110とベーン300と下板200即ち、下部荷重部210を一つの構造物に堅固に固定することができる。
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したことに過ぎず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から外れない範囲で多様な修正及び変形が可能である。従って、本発明に開示された実施例らは本発明の技術思想を限定するためのものでなくて説明するためのものであり、このような実施例によって本発明の技術思想の範囲が限定されるのではない。本発明の保護範囲は以下の請求範囲により解釈されなければならず、それと同等な範囲内にあるすべての技術思想は本発明の権利範囲に含まれると解釈されなければならない。
Claims (16)
- a炭素繊維を補強した炭素−炭素複合材料を用いてディスクロータの荷重部110、210、摩擦面120、220及びベーン300をそれぞれ別個の工程を通じて製造する段階;
bそれぞれ別個の工程を通じて製造された前記荷重部110、210、摩擦面120、220及びベーン300を一つの構造物に組み立てる段階;及び
c組み立てられた前記一つの構造物に対して溶融珪素含浸(Liquid Silicon Melt Infiltration)処理を遂行する段階を包含することを特微とする内部冷却チャネルを有するセラミックブレーキディスクロータの製造方法。 - 前記a段階における、前記炭素−炭素複合材料は、
a1炭素繊維を補強した炭素繊維強化ポリマー複合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer;CFRPを製造する段階;及び
a2前記炭素繊維強化ポリマー複合材料を高温熱処理または緻密化して炭素−炭素複合材料を製造する段階を包含する工程により形成されることを特徴とする内部冷却チャネルを有する、請求項1記載のセラミックブレーキディスクロータの製造方法。 - 前記荷重部110、210、前記ベーン300、及び前記摩擦面120、220は同一の組成比の炭素−炭素複合材料により形成されることを特徴とする、請求項2記載のセラミックブレーキディスクロータの製造方法。
- 前記荷重部110、210と前記ベーン300は同一の組成比の炭 素−炭素複合材料
により形成され、前記摩擦面120、220は前記荷重部110、210及び前記ベーン300と異なる組成比の炭素−炭素複合材料により形成されることを特徴とする、請求項2記載のセラミックブレーキディスクロータの製造方法。 - 前記荷重部110、210、前記ベーン300、及び前記摩擦面120、220には長さ1mm以上の炭素繊維を補強材として適用し、
前記溶融珪素含浸処理を遂行した後の前記荷重部110、210、前記ベーン300、及び前記摩擦面120、220は30〜70wt%のC成分、2〜15wt%のSi成分及び35〜65wt%のSiC成分の組成比で合成されることを特徴とする、請求項3記載のセラミックブレーキディスクロータの製造方法。 - 前記荷重部110、210及び前記ベーン300のための炭素−炭素複合材料には長さ1mm以上の炭素繊維を補強材として適用し、前記摩擦面120、220のための炭素−炭素複合材料には長さ1mm以下の炭素繊維を補強材として適用し、
前記溶融珪素含浸処理を遂行した後の前記摩擦面120、220は55〜99wt%のSiC成分と1〜45wt%のC成分の組成比で合成され、
前記溶融珪素含浸処理を遂行した後の前記荷重部110、210及び前記ベーン300は30〜70wt%のC成分、2〜15wt%のSi成分及び35〜65wt%のSiC成分の組成比で合成されることを特徴とする、請求項4記載のセラミックブレーキディスクロータの製造方法。 - 前記ベーン300の形状は、螺旋形、直線形、またはピン形のうちのいずれかの形状に製造されることを特徴とする、請求項1記載のセラミックブレーキディスクロータの製造方法。
- 溶融珪素含浸処理前の前記荷重部110、210、前記ベーン300、及び前記摩擦面120、220のための前記炭素−炭素複合材料の密度は10〜17g/?の値を有するこ
とを特徴とする、請求項3記載のセラミックブレーキディスクロータの製造方法。 - 溶融珪素含浸前の前記荷重部110、210と前記ベーン300のための前記炭素−炭素複合材料の密度は10〜17g/?の値を有し、溶融珪素含浸前の前記摩擦面120、220のための前記炭素−炭素複合材料の密度は05〜15g/?の値を有することを特徴とする、請求項4記載のセラミックブレーキディスクロータの製造方法。
- a炭素繊維を補強した炭素−炭素複合材料を用いてディスクロータの上部荷重部110、下部荷重部210及びベーン300をそれぞれ別個の工程を通じて製造する段階;
bそれぞれ別個の工程を通じて製造された前記上部荷重部110、下部荷重部210及びベーン300を一つの構造物に組み立てる段階;及び
c組み立てられた前記構造物に対して溶融珪素含浸処理を遂行する段階を包含することを特徴とするセラミックブレーキディスクロータの製造方法。 - 前記b段階における前記組み立ては、
前記下部荷重部210と前記ベーン300の間及び前記ベーン300と前記上部荷重部110の間に黒鉛接着剤を適用して組み立てることを特徴とする、請求項10記載のセラミックブレーキディスクロータの製造方法。 - 前記b段階における前記組み立ては、
前記下部荷重部210と前記上部荷重部110に前記ベーン300が嵌められる溝部500をそれぞれ予め形成し、前記ベーン300を前記
それぞれの溝部500に嵌め込んで組み立てることを特徴とする、請求項10記載のセラミックブレーキディスクロータの製造方法。 - 上部荷重部110と上部摩擦面120の間及び下部荷重部210と下部摩擦面220の間に各々黒鉛接着剤を適用して上板100及び下板200をそれぞれ組み立てた後に、組み立てられたそれぞれの上板100及び下板200にベーン300を最終的に組み立てることを特徴とする、請求項4記載のセラミックブレーキディスクロータの製造方法。
- 上部荷重部110と下部荷重部210に前記ベーン300が嵌められる溝部500をそれぞれ予め形成し、前記ベーン300を前記それぞれの溝部500に嵌め込んで前記最終的に組み立てることを特徴とする、請求項13記載のセラミックブレーキディスクロータの製造方法。
- 組み立てられた前記一つの構造物に対して前記溶融珪素含浸処理を遂行することにより、組立界面と炭素−炭素複合材料内部における化学反応を通じて完全なる一体型のディスクロータに製造されることを特徴とする、請求項1記載のセラミックブレーキディスクロータの製造方法。
- 前記溶融珪素含浸処理により、前記組立界面には炭素−炭素複合材料内部よりも多くの量のSiC成分が合成されることを特徴とする、請求項15記載のセラミックブレーキディスクロータの製造方法。
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