KR101247582B1

KR101247582B1 - 탄소-세라믹 브레이크 디스크 및 그 제작방법

Info

Publication number: KR101247582B1
Application number: KR1020100119592A
Authority: KR
Inventors: 강정석; 신현규; 최연호; 이준상; 조채욱; 임동원; 채병근; 최문수
Original assignee: 주식회사 데크
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2013-04-02
Also published as: KR20120058004A; EP2647862A4; WO2012074258A3; WO2012074258A2; EP2647862A2; EP2647862B1

Abstract

본 발명은 탄소-세라믹 브레이크 디스크 및 그 제작방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크는 제1 원판부와, 상기 제1 원판부와 일정 간격을 두고 위치하는 제2 원판부와, 상기 제1 원판부와 제2 원판부를 연결하는 다수 개의 연결부들과, 상기 연결부들 사이에 형성된 다수 개의 냉각 채널들을 포함하며, 상기 제1 원판부와 제2 원판부는 각각 장섬유들을 포함하고, 상기 연결부는 단섬유들을 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크 제작방법은 성형틀에 장섬유들을 포함하는 혼합물을 채워 제1 층을 형성하는 단계; 다수 개의 관통 구멍들이 구비된 코어를 상기 제1 층위에 놓이도록 성형틀에 삽입하는 단계; 상기 코어의 관통 구멍들에 각각 단섬유들을 포함하는 혼합물을 채우는 단계; 상기 성형틀에 장섬유들을 포함하는 혼합물을 채워 상기 코어위에 제2 층을 형성하는 단계; 및 상기 성형틀 내부에 있는 제1 층, 코어, 그리고 제2 층을 가압 가열하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 본 발명은 제1,2 원판부들을 서로 연결하는 연결부들의 구조적 강도를 높이고 열전달 효율을 우수하게 함으로써 외부의 충격이나 고속 주행에 의해 파손되는 것을 방지하게 되고, 제동시 발생되는 마찰 열을 외부로 효율적으로 방열시키게 되어 햇파트와 브레이크 디스크의 열변형을 방지하게 된다.

Description

탄소-세라믹 브레이크 디스크 및 그 제작방법{CARBON-CERAMIC BRAKE DISK AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

본 발명은 탄소-세라믹 브레이크 디스크 및 그 제작방법에 관한 것이다.

자동차의 브레이크 시스템은, 도 1에 도시한 바와 같이, 차축에 연결되는 햇파트(hat part)(일명, 허브라고도 함)(10)와, 상기 햇파트(10)에 결합되는 브레이크 디스크(20)와, 상기 브레이크 디스크(20)의 마찰면(21)에 인접하게 위치하여 상기 브레이크 디스크(20)의 마찰면(21)을 선택적으로 가압하는 브레이크 패드(일명, 라이닝이라고도 함)(30)들을 포함한다. 상기 브레이크 디스크(20)와 햇파트(10)는 결합수단(40)에 의해 결합된다.

상기 브레이크 시스템은 브레이크 패드(30)들이 브레이크 디스크(20)의 마찰면(21)을 가압함에 따라 브레이크 디스크(20)의 마찰면(21)과 브레이크 패드(30)들의 마찰로 인하여 발생되는 마찰력으로 브레이크 디스크(20)의 회전을 늦추거나 멈추게 함으로써 상기 브레이크 시스템이 장착된 자동차의 속도를 감속하거나 정지시키게 된다.

최근 고속도로가 많이 건설되어, 고속 주행할 기회가 많아지고 있다. 또한, 운전자의 편의와 안전을 위하여 필요한 차량의 부품 수가 증가함에 따라 차량의 무게가 계속적으로 증가하고 있다. 이와 같이 고속으로 달리는 무거운 차량을 정지시키기 위해서는, 이전보다 제동력이 우수한 브레이크 디스크(20)와 브레이크 패드(30)가 요구된다.

이를 위해, 최근에는 경량이고, 내마모성 및 내열성을 가진 탄소 섬유 강화 세라믹 복합체로 브레이크 디스크(20)와 브레이크 패드(30)를 만든다.

탄소 섬유 강화 세라믹 복합체는, 기지(matrix)가 세라믹이고 탄소섬유로 강화된 소재이다. 이하, 탄소섬유 강화 세라믹 복합체로 만들어진 브레이크 디스크(20)를 탄소-세라믹 브레이크 디스크라 한다.

한편, 상기 햇파트는 스테인레스강이 주로 사용된다. 상기 결합수단은 일반적으로 볼트들과 너트들이 사용되며, 그 볼트와 너트는 스테인레스강이 사용된다.

브레이크 시스템에서, 브레이크 디스크(20)의 마찰면(21)에 브레이크 패드(30)가 가압되어 브레이크 디스크(20)에 제동력을 발생시킬 때 상기 브레이크 디스크(20)와 브레이크 패드(30)에 고온의 마찰 열이 발생된다. 상기 브레이크 디스크(20)에서 발생되는 고온의 열이 외부로 원활하게 방열되지 못할 경우 브레이크 디스크(20)에 결합되는 햇파트(10)와 브레이크 디스크(20)의 열팽창 계수의 차이로 인하여 브레이크 디스크(20) 또는 햇파트(10)에 뒤틀림, 즉 변형이 발생된다.

상기 브레이크 디스크에서 발생되는 열을 외부로 방열시키기 위한 방법 중의 하나로, 상기 브레이크 디스크에 브레이크 디스크의 내주면과 외주면을 관통하는 다수 개의 냉각 채널들을 구비한다.

도 2는 냉각 채널들이 구비된 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 도시한 사시도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 탄소-세라믹 브레이크 디스크(20)는 균일한 간격을 두고 위치하는 두 개의 원판부(21)(22)들과, 상기 원판부(21)(22)들을 연결하는 다수 개의 연결부(23)들과, 상기 연결부(23)들 사이에 형성된 다수 개의 냉각 채널(24)들을 포함한다. 두 개의 원판부(21)(22)들은 각각 가운데 관통 구멍(H)이 구된 링 형상이며, 상기 냉각 채널(24)들은 원판부(21)(22)들의 관통 구멍(H)의 내주면쪽에서 원판부(21)(22)들의 외주면쪽으로 관통된다.

상기 탄소-세라믹 브레이크 디스크(20)는 회전시 두 개의 원판부(21)(22)들 관통 구멍(H)으로 공기가 유입되어 냉각 채널(24)들을 통해 두 개의 원판부(21)(22)들의 외주면쪽으로 유출되면서 마찰 열을 외부로 방열시키게 된다.

상기 냉각 채널(24)들이 구비된 탄소-세라믹 브레이크 디스크(20)를 제조하는 종래 방법은 다음과 같다.

도 3에 도시한 바와 같이, 성형틀(100) 내부에 장섬유들과 페놀 수지를 포함하는 혼합물을 채워 제1 층(L1)을 형성한다. 상기 성형틀(100)은 한쪽이 막힌 원통 형상이다.

다수 개의 관통 구멍(2)들이 구비된 코어(C)를 상기 제1 층(L1)위에 놓이도록 상기 성형틀(100) 내부에 삽입한다. 상기 코어(C)는 균일한 두께를 갖는 원판으로, 그 원판에 상면과 하면을 관통하는 상기 관통 구멍(2)들이 구비된다. 상기 관통 구멍(2)들은 일정 폭과 길이를 가지며, 그 관통 구멍(2)들은 각각 방사 방향으로 위치한다.

상기 장섬유들과 페놀 수지를 포함하는 혼합물을 상기 코어(C)의 관통 구멍(2)들에 각각 넣는다.

상기 성형틀(100)에 장섬유들과 페놀 수지를 포함하는 혼합물을 채워 상기 코어(C)위에 제2 층(L2)을 형성한다.

상기 성형틀(100) 내부에 있는 제1 층(L1), 코어(C), 그리고 제2 층(L2)을 가압 가열하여 성형체를 만들고, 그 성형체를 성형틀(100)로부터 빼낸다.

상기 성형체를 노(furnace)에 넣고 고온으로 가열하여 성형체를 탄화시킨다. 상기 성형체를 가열시키는 온도는 성형체가 탄화되는 온도인 1200도에서 2000도이다. 상기 성형체가 탄화되는 과정에서 상기 성형체 내부에 위치하는 코어(C)가 용융되어 성형체로부터 제거된다. 상기 코어(C)가 용융됨에 의해 코어(C)가 위치한 부분은 냉각 채널(24)들을 형성하게 되고 코어(C)의 관통 구멍(2)들에 채워진 혼합물들은, 최종 결과물에서 제1 층(L1)과 제2 층(L2)을 연결하는 연결부(23)가 된다. 또한 상기 제1 층(L1)과 제2 층(L2)은, 최종 결과물에서 각각 원판부가 된다.

상기 성형체를 기계 가공한다.

상기 기계 가공된 탄화 성형체에 용융된 규소를 침투시킨다. 상기 규소가 용융되는 온도는 1400도에서 1700도이므로 이 온도에서 규소를 용융시켜 탄화 성형체에 침투시킨다. 탄화 성형체에 용융 규소를 침투시킨 후 규소가 침투된 탄화 성형체를 냉각시킨다.

상기 용융 규소가 탄화 성형체에 침투되면서 탄소인 탄화 성형체와 반응하여 탄화 규소(SiC)가 되고 반응되지 않은 규소(Si)는 응고되어 잔류한다.

상기 용융 규소가 침투되어 반응된 탄화 성형체는 기지(matrix)가 탄화 규소, 즉 세라믹이고 탄소섬유로 강화된 탄소-세라믹 브레이크 디스크가 된다.

그러나 종래와 같은 방법으로 제작된 탄소-세라믹 브레이크 디스크는 상기 코어(C)의 관통 구멍(2)들에 각각 장섬유들을 포함하는 혼합물을 채워 넣게 되므로 코어(C)의 좁은 관통 구멍(2)들에 각각 장섬유들을 포함하는 혼합물이 충분히 채워지지 못하게 된다. 특히, 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 방열(냉각) 효율을 높이기 위하여 상기 연결부의 폭이 점점 좁아지게 될 뿐만 형상이 복잡해짐에 따라 상기 코어의 관통 구멍의 폭이 좁아지고 형상이 복잡하게 되어 장섬유를 포함하는 혼합물이 더욱더 코어의 관통구멍에 충분히 채워지지 못하게 된다. 이로 인하여, 도 4에 도시한 바와 같이, 연결부(23)의 밀도가 낮아지게 되어 구조적 강도가 약하게 된다. 또한 연결부(23)의 밀도가 낮게 되므로 방열을 위한 열전달 효율이 낮게 되어 제동시 발생되는 마찰 열을 냉각 채널(24)을 통해 효율적으로 방열시키지 못하게 된다.

본 발명의 목적은 두 개의 원판부를 서로 연결하는 연결부의 구조적 강도를 높이고 열전달 효율을 높이는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 제1 원판부와, 상기 제1 원판부와 일정 간격을 두고 위치하는 제2 원판부와, 상기 제1 원판부와 제2 원판부를 연결하는 다수 개의 연결부들과, 상기 연결부들 사이에 형성된 다수 개의 냉각 채널들을 포함하며, 상기 제1 원판부와 제2 원판부는 각각 장섬유들을 포함하고, 상기 연결부는 단섬유들을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소-세라믹 브레이크 디스크가 제공된다.

상기 장섬유는 11 ~ 50 mm인 것이 바람직하다.

상기 단섬유는 1 ~ 10 mm인 것이 바람직하다.

상기 연결부에 인접하는 장섬유들의 일부분이 연결부쪽으로 휘어질 수도 있다.

상기 장섬유들과 단섬유들은 탄소섬유인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 성형틀에 장섬유들을 포함하는 혼합물을 채워 제1 층을 형성하는 단계; 다수 개의 관통 구멍들이 구비된 코어를 상기 제1 층위에 놓이도록 성형틀에 삽입하는 단계; 상기 코어의 관통 구멍들에 각각 단섬유들을 포함하는 혼합물을 채우는 단계; 상기 성형틀에 장섬유들을 포함하는 혼합물을 채워 상기 코어위에 제2 층을 형성하는 단계; 및 상기 성형틀 내부에 있는 제1 층, 코어 그리고 제2 층을 가압 가열하는 단계를 포함하는 탄소-세라믹 브레이크 디스크 제작방법이 제공된다.

상기 코어는, 다수 개의 관통 구멍들이 구비된 제1 원판 코어와, 상기 제1 원판 코어와 동일하게 형성되며 상기 제1 원판 코어보다 강도가 낮고 용융 온도가 낮은 제2,3 원판 코어가 상기 제1 원판 코어의 양측면에 각각 부착된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 두 개의 원판부들을 서로 연결하는 연결부들의 구조적 강도를 높이고 열전달 효율을 우수하게 함으로써 외부의 충격이나 고속 주행에 의해 파손되는 것을 방지하게 되고, 제동시 발생되는 마찰 열을 외부로 효율적으로 방열시키게 된다. 이로 인하여, 햇파트와 브레이크 디스크의 열변형을 방지하게 된다.

또한, 본 발명은 두 개의 원판부들을 서로 연결하는 연결부를 형성하는 코어의 관통 구멍들에 각각 단섬유들을 포함하는 혼합물을 채워넣게 되므로 코어의 관통 구멍에 혼합물을 채워넣기 쉽게 될 뿐만 아니라 관통 구멍들에 각각 혼합물을 조밀하게 채워넣을 수 있다.

도 1은 일반적인 브레이크 시스템을 도시한 측면도,
도 2는 브레이크 시스템을 구성하는 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 일예를 도시한 사시도,
도 3은 종래 탄소-세라믹 브레이크 디스크 제작방법의 일예를 순서적으로 도시한 단면도들,
도 4는 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 구성하는 원판부와 연결부를 확대하여 도시한 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 원판부와 연결부를 확대하여 도시한 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크 제작방법의 일실시예를 순서적으로 도시한 단면도들,
도 8은 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크 제작방법의 일실시예에 사용되는 코어의 일예를 도시한 단면도.

이하, 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크 및 그 제작방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 일실시예를 도시한 사시도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 상기 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 일실시예는 제1 원판부(51)와, 상기 제1 원판부(51)와 일정 간격을 두고 위치하는 제2 원판부(52)와, 상기 제1 원판부(51)와 제2 원판부(52)를 연결하는 다수 개의 연결부(53)들과, 상기 연결부(53)들 사이에 형성된 냉각 채널(54)들을 포함하며, 상기 제1,2 원판부(51)(52)는 장섬유(F1)들을 포함하고, 상기 연결부(53)는 단섬유(F2)들을 포함한다.

상기 제1,2 원판부(51)(52)는 각각 일정 두께를 가지며 가운데 부분에 관통된 중심 구멍(H)이 구비된 링 형상의 원판이다.

상기 연결부(53)의 한쪽 끝이 상기 제1 원판부(51)의 일측면에 연결되고 상기 연결부(53)의 다른 한쪽 끝이 상기 제2 원판부(52)의 일측면에 연결된다. 상기 제1,2 원판부(51)(52)에서 상기 연결부(53)와 연결되는 면을 내측면이라 상기 내측면의 반대편 면을 외측면이라 한다.

상기 제1,2 원판부(51)(52)의 외측면으로부터 내측으로 일정 두께로 마찰층을 형성할 수 있다. 상기 제1,2 원판부(51)(52)에 각각 마찰층을 형성할 경우 그 외의 부분은 지지층이 된다. 상기 지지층은 내구성 등이 우수하도록 조성하고, 상기 마찰층은 내마모성 및 내열성 등이 우수하도록 조성하는 것이 바람직하다.

상기 지지층은 장섬유(F1)들, 탄화 규소, 규소 등을 포함하고, 상기 마찰층은 탄화 규소, 규소 등을 포함한다. 상기 지지층과 마찰층에 각각 단섬유(F2)들이 일부 포함될 수 있다. 상기 단섬유(F2)들은 탄소섬유인 것이 바람직하다.

상기 장섬유(F1)는 11 ~ 50 mm인 것이 바람직하다. 상기 장섬유(F1)는 탄소섬유인 것이 바람직하다. 상기 장섬유(F1)들의 적어도 60% 이상이 원판부의 원주 방향으로 배열되는 것이 바람직하다. 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 연결부(53)에 인접하는 장섬유(F1)들의 일부분이 연결부(53)쪽으로 휘어질 수 있다.

상기 연결부(53)들에 의해 상기 제1 원판부(51)와 제2 원판부(52)가 서로 일정 간격을 갖는다. 상기 연결부(53)들은 서로 일정 간격을 두고 배치되는 것이 바람직하다. 상기 연결부(53)의 수평 단면(제1,2 원판부와 평행한 면) 형상은 일정 두께(폭)와 길이를 가지며 양단부가 곡선으로 형성됨이 바람직하다. 상기 연결부(53)의 수평 단면 형상은 타원형일 수 있다. 상기 연결부(53)의 수평 단면 형상은 다양하게 형성될 수 있다.

상기 연결부(53)는 단섬유(F2)들을 포함한다. 상기 단섬유(F2)는 1 ~ 10 mm인 것이 바람직하다. 상기 단섬유(F2)들은 탄소섬유인 것이 바람직하다.

상기 연결부(53)와 원판부의 경계부분에 단섬유(F2)와 장섬유(F1)가 섞여있는 것이 바람직하다.

서로 인접하는 두 개의 연결부(53)들 사이의 공간이 냉각 채널(54)이 된다. 즉, 상기 냉각 채널(54)은 인접하는 두 개의 연결부(53)들의 내측면과 제1,2 원판부(51)(52)의 내측면에 의해 형성된다. 상기 냉각 채널(54)은 제1,2 원판부(51)(52)의 방사 방향으로 관통된다. 따라서, 탄소-세라믹 브레이크 디스크(50)가 회전시 제1,2 원판부(51)(52)의 중심 구멍(H)으로 공기가 유입되어 냉각 채널(54)들을 통해 제1,2 원판부(51)952)의 외주면 방향으로 유출된다.

이하, 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크 제작방법의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 7에 도시한 바와 같이, 성형틀(100)에 장섬유(F1)들을 포함하는 제1 혼합물을 넣어 제1 층(L1)을 형성한다. 상기 성형틀(100)은 한쪽끝이 막힌 원통 형상이다. 제1 혼합물은 장섬유(F1)들과 페놀 수지를 포함한다. 상기 장섬유(F1)는 탄소섬유인 것이 바람직하다. 상기 제1 혼합물에 단섬유(F2)들이 더 혼합될 수도 있다.

상기 제1 층(L1)위에 놓이도록 상기 성형틀(100)에 코어(C')가 삽입된다.

상기 코어(C')의 제1 실시예로, 상기 코어(C')는 다수 개의 관통 구멍(3)들이 구비된 원판 형상이다. 상기 원판 형상은 균일한 두께를 가지며, 상기 다수 개의 관통 구멍(C')들은 원판의 양측면을 관통한다. 상기 코어(C')의 관통 구멍(3)들의 형상과 배열은 상기 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 연결부(53)들을 수평으로 절단한 형상과 같다. 상기 코어(C')의 재질은 플라스틱인 것이 바람직하다.

상기 코어(C')의 제2 실시예로, 도 8에 도시한 바와 같이, 다수 개의 관통 구멍(3)들이 구비된 제1 원판 코어(4)와, 상기 제1 원판 코어(4)와 동일하게 형성되며 상기 제1 원판 코어(4)의 양측면에 각각 부착되는 제2,3 원판 코어(5)(6)를 포함한다. 상기 제1 원판 코어(4)는 균일한 두께를 갖는다. 상기 제1 원판 코어(4)의 관통 구멍(3)들은 상기 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 연결부(53)들과 같은 형상으로 형성된다. 상기 제2,3 원판 코어(5)(6)는 상기 제1 원판 코어(4)보다 강도가 낮고 용융 온도가 낮은 재질인 것이 바람직하다. 상기 제1 원판 코어(4)는 플라스틱 재질인 것이 바람직하고 상기 제2,3 원판 코어(5)(6)는 스치로폴 재질인 것이 바람직하다.

이하에서는 제1 실시예인 코어(C')를 중심으로 설명한다.

상기 코어(C')의 관통 구멍(3)들에 각각 단섬유(F2)들을 포함하는 제2 혼합물을 채운다. 상기 제2 혼합물은 단섬유(F2)들과 페놀 수지를 포함한다. 상기 단섬유(F2)는 탄소섬유인 것이 바람직하다. 상기 코어(C')의 관통 구멍(3)들에 각각 단섬유(F2)들을 포함하는 제2 혼합물을 채우게 되므로 코어(C')의 관통 구멍(3)들에 제2 혼합물이 조밀하게 채워지게 된다.

상기 성형틀(100)에 상기 제1 혼합물을 채워 상기 코어(C')위에 제2 층(L2)을 형성한다.

상기 성형틀(100) 내부에 있는 제1 층(L1), 코어(C'), 그리고 제2 층(L2)을 가압 가열하여 제1 층(L1), 코어(C'), 그리고 제2 층(L2)을 경화시킨다. 즉, 원판 형태의 프레스(200)를 상기 성형틀(100)에 삽입하여 아래로 누르고, 상기 성형틀(100)에 구비된 히터(미도시)를 통해 성형틀(100) 내부에 채워진 제1 층(L1), 코어(C'), 그리고 제2 층(L2)을 가열한다.

한편, 상기 코어(C')가 제2 실시예인 경우에는 제1 원판 코어(4)는 형상이 변하지 않고 제2,3 원판 코어(5)(6)는 수축되거나 용융된다. 상기 제2,3 원판 코어(5)(6)가 수축 또는 용융됨에 따라 제2,3 원판 코어(5)(6)의 관통 구멍들에 각각 채워진 제2 혼합물은 제1 원판 코어(4)의 관통 구멍(3)들에 각각 밀려 들어가 제1 원판 코어(4)의 관통 구멍(3)들에 각각 채워진 제2 혼합물의 밀도가 더욱 높아지게 된다.

상기 성형틀(100)에서 경화된 성형체를 성형틀(100)에서 빼낸다.

상기 성형체를 노(furnace)에 넣고 고온으로 가열하여 성형체를 탄화시킨다. 상기 성형체를 가열시키는 온도는 성형체가 탄화되는 온도인 1200도에서 2000도이다. 상기 성형체가 탄화되는 과정에서 상기 성형체 내부에 위치하는 코어(C')가 용융되어 성형체로부터 제거된다. 상기 코어(C')가 용융됨에 의해 코어(C')가 위치한 부분은 냉각 채널(54)들을 형성하게 되고 코어(C')의 관통 구멍(3)들에 채워진 제2 혼합물들은, 최종 결과물에서 제1 층(L1)과 제2 층(L2)을 연결하는 연결부(53)가 된다. 또한 상기 제1 층(L1)과 제2 층(L2)은, 최종 결과물에서 각각 제1 원판부(51)와 제2 원판부(52)가 된다.

상기 탄화된 탄화 성형체를 기계 가공한다.

이하, 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크 및 그 제작방법의 작용과 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크는 브레이크 시스템을 구성하며, 상기 브레이크 시스템의 브레이크 패드들이 상기 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 제1 원판부(51)의 외측면과 제2 원판부(52)의 외측면에 가압되면서 상기 브레이크 시스템이 장착된 자동차의 속도를 줄이거나 자동차를 정지시킨다.

본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크는, 제1 원판부(51)와 제2 원판부(52)를 연결하는 연결부(53)들이 각각 단섬유(F2)들을 포함하게 되므로 연결부(53)들의 조직 밀도가 높게 된다. 특히 상기 연결부의 폭(두께)이 좁고(얇고) 형상이 복잡하여도 단섬유들을 포함하게 되므로 그 연결부의 조직 밀도가 높게 된다. 따라서, 상기 연결부들의 구조적 강도가 높게 되고, 아울러, 방열 효율을 높이기 위하여 연결부의 폭을 좁게 할 수 있을 뿐만 아니라 구조를 복잡하고 다양하게 할 수 있다. 상기 연결부(53)의 조직 밀도가 높게 되므로 열전달 효율이 좋게 되어 제동시 발생되는 마찰 열이 냉각 채널(54)을 통해 효과적으로 방열된다. 아울러, 상기 연결부(53)의 조직 밀도가 높게 되므로 외부의 공기 또는 이물질들에 의해 연결부(53)가 산화되는 것을 방지하게 된다. 이로 인하여, 상기 연결부(53)의 구조적 강도를 유지하게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크는 연결부의 구조적 강도가 강하여 외부의 충격이나 고속 주행에 의해 파손되는 것을 방지하게 되고, 제동시 발생되는 마찰 열을 외부로 효율적으로 방열시키게 되어 햇파트와 브레이크 디스크의 열변형을 방지하게 된다.

본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크 제작방법은 연결부를 형성하는 코어의 관통 구멍들에 각각 단섬유들을 포함하는 혼합물을 채워넣게 되므로 코어의 관통 구멍에 혼합물을 채워넣기 쉽게 될 뿐만 아니라 관통 구멍들에 각각 혼합물을 조밀하게 채워넣을 수 있다.

51; 제1 원판부 52; 제2 원판부
53; 연결부 54; 냉각 채널
F1; 장섬유 F2; 단섬유

Claims

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성형틀에 장섬유들을 포함하는 혼합물을 채워 제1 층을 형성하는 단계;
다수 개의 관통 구멍들이 구비된 코어를 상기 제1 층위에 놓이도록 성형틀에 삽입하는 단계;
상기 코어의 관통 구멍들에 각각 단섬유들을 포함하는 혼합물을 채우는 단계;
상기 성형틀에 장섬유들을 포함하는 혼합물을 채워 상기 코어위에 제2 층을 형성하는 단계; 및
상기 성형틀 내부에 있는 제1 층, 코어, 그리고 제2 층을 가압 가열하는 단계를 포함하며,
상기 코어는, 다수 개의 관통 구멍들이 구비된 제1 원판 코어와, 상기 제1 원판 코어와 동일하게 형성되며 상기 제1 원판 코어보다 강도가 낮고 용융 온도가 낮은 제2,3 원판 코어가 상기 제1 원판 코어의 양측면에 각각 부착된 것을 특징으로 하는 탄소-세라믹 브레이크 디스크 제작방법.
제 7 항에 있어서, 상기 제1 원판 코어는 플라스틱 재질이며, 상기 제2,3 원판 코어는 스치로폴 재질인 것을 특징으로 하는 탄소-세라믹 브레이크 디스크 제작방법.