KR101258828B1 - Carbon-ceramic brake disk and method for fabricating the same, and multifunctional core for being used in the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소-세라믹 브레이크 디스크 및 그 제작방법 및 그 제작방법에 사용되는 다기능 코어에 관한 것으로, 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크는 제1 원판부; 상기 제1 원판부와 일정 거리를 두고 위치하는 제2 원판부; 상기 제1,2 원판부들을 연결하는 다수 개의 연결부들; 상기 제1,2 원판부들과 연결부들에 의해 형성되는 냉각 채널들을 포함하며, 상기 냉각 채널들의 내벽에 내산화 코팅층이 구비된다. 이로 인하여, 본 발명은 냉각 채널들의 내면(내벽)이 산화되는 것을 방지할 뿐만 아니라 냉각 채널들을 통해 공기의 유동을 원활하게 된다. 또한, 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크 제작방법 및 그 제작방법에 사용되는 다기능 코어는 내산화 코팅층이 구비된 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 간단하고 쉽게 제작하는 것이다.The present invention relates to a carbon-ceramic brake disc, a manufacturing method thereof, and a multifunctional core used in the manufacturing method thereof, wherein the carbon-ceramic brake disc according to the present invention comprises: a first disc portion; A second disc portion positioned at a predetermined distance from the first disc portion; A plurality of connection parts connecting the first and second disc parts; Cooling channels formed by the first and second disc portions and the connecting portions, and the oxidation-resistant coating layer is provided on the inner wall of the cooling channels. By this, the present invention not only prevents the inner surface (inner wall) of the cooling channels from being oxidized but also facilitates the flow of air through the cooling channels. In addition, the carbon-ceramic brake disc manufacturing method according to the invention and the multifunctional used in the manufacturing method The core is a simple and easy manufacture of a carbon-ceramic brake disc with an oxidation resistant coating layer.

Description

탄소-세라믹 브레이크 디스크 및 그 제작방법 및 그 제작방법에 사용되는 다기능 코어 {CARBON-CERAMIC BRAKE DISK AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME, AND MULTIFUNCTIONAL CORE FOR BEING USED IN THE SAME}CARBON-CERAMIC BRAKE DISK AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME, AND MULTIFUNCTIONAL CORE FOR BEING USED IN THE SAME}

본 발명은 탄소-세라믹 브레이크 디스크 및 그 제작방법 및 그 제작방법에 사용되는 다기능 코어에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon-ceramic brake disc, a manufacturing method thereof, and a multifunctional core used in the manufacturing method thereof.

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.As shown in FIG. 1, a brake system of an automobile includes a hat part (also called a hub) 10 connected to an axle, and a brake disc 20 coupled to the hat part 10. And brake pads (also referred to as linings) 30 positioned adjacent to the friction surface 21 of the brake disk 20 to selectively press the friction surface 21 of the brake disk 20. do. The brake disc 20 and the hat part 10 are coupled by the coupling means 40.

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.The brake system is a friction force generated by the friction between the brake pad 30 and the friction surface 21 of the brake disk 20 as the brake pads 30 press the friction surface 21 of the brake disk 20. By slowing or stopping the rotation of the brake disc 20, the speed of the vehicle equipped with the brake system is slowed down or stopped.

최근에는 브레이크 디스크(20)와 패드(30)의 내마모성 및 내열성을 높이고 무게를 가볍게 하기 위하여, 상기 브레이크 디스크(20)와 패드(30)를 탄소 섬유 강화 세라믹 복합체로 제작한다. 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.Recently, the brake disc 20 and the pad 30 are made of a carbon fiber reinforced ceramic composite in order to increase wear resistance, heat resistance, and light weight of the brake disc 20 and the pad 30. Carbon fiber reinforced ceramic composites are materials in which the matrix is ceramic and reinforced with carbon fibers. Hereinafter, the brake disc 20 made of a carbon fiber reinforced ceramic composite will be referred to as a carbon-ceramic brake disc.

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. In the brake system, when the brake pad 30 is pressed against the friction surface 21 of the brake disk 20 to generate a braking force on the brake disk 20, the brake disk 20 and the brake pad 30 may be hot. Friction heat is generated. When the high temperature heat generated by the brake disc 20 is not easily radiated to the outside, the brake disc (Because of the difference in the thermal expansion coefficient of the hat part 10 and the brake disc 20 coupled to the brake disc 20) 20) or distortion, ie deformation, occurs in the hat part 10.

상기 브레이크 디스크(20)에서 발생되는 열을 외부로 방열시키기 위한 방법 중의 하나로, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 브레이크 디스크(20)의 가운데 중심 구멍(H)이 구비되고, 상기 브레이크 디스크(20)의 내주면과 외주면을 관통하는 다수 개의 냉각 채널(22)들이 구비된다. 상기 냉각 채널(22)들 사이에 위치하는 부분은 연결부(23)들이며, 상기 냉각 채널(22)들과 연결부(23)들의 양쪽(도면상 상하)에 각각 위치하는 원판 부분을 제1,2 원판부(24)(25)라 한다.As one of methods for dissipating heat generated from the brake disc 20 to the outside, as shown in FIG. 2, a center hole H of the brake disc 20 is provided, and the brake disc 20 is provided. A plurality of cooling channels 22 penetrating the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the panel) is provided. Portions positioned between the cooling channels 22 are connection portions 23, and first and second disc portions respectively located at both sides of the cooling channels 22 and the connection portions 23 (up and down in the drawing). It is called a part 24 and 25.

상기 브레이크 디스크(20)의 회전시 브레이크 디스크(20)의 중심 구멍(H)을 통해 공기가 유입되어 냉각 채널(22)들을 통해 유동하면서 브레이크 디스크(20)의 외주면쪽으로 유출된다. 공기가 냉각 채널(22)들을 통해 유동하면서 브레이크 디스크(20)에서 발생되는 마찰열을 외부로 방열시킨다.When the brake disc 20 rotates, air flows through the central hole H of the brake disc 20 and flows through the cooling channels 22 to flow to the outer circumferential surface of the brake disc 20. As air flows through the cooling channels 22, the heat of friction generated in the brake disc 20 is radiated to the outside.

상기 냉각 채널(22)들이 구비된 탄소-세라믹 브레이크 디스크(20)를 제조하는 종래 방법은 다음과 같다.The conventional method of manufacturing the carbon-ceramic brake disc 20 with the cooling channels 22 is as follows.

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.As shown in FIG. 3, the first layer L1 is formed by filling a mixture including long fibers and a phenol resin in the mold 100. The mold 100 has a cylindrical shape in which one side is blocked.

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, 상기 관통 구멍(2)들은 그 원판의 상면과 하면을 관통한다. 상기 코어(C)의 재질은 플라스틱이다.A core C having a plurality of through holes 2 is inserted into the mold 100 so as to be placed on the first layer L1. The core C is a disk having a uniform thickness, and the through holes 2 penetrate the upper and lower surfaces of the disk. The material of the core C is plastic.

상기 장섬유들과 페놀 수지를 포함하는 혼합물을 상기 코어(C)의 관통 구멍(2)들에 각각 넣는다.The mixture containing the long fibers and the phenol resin is put in the through holes 2 of the core C, respectively.

상기 성형틀(100)에 장섬유들과 페놀 수지를 포함하는 혼합물을 채워 상기 코어(C)위에 제2 층(L2)을 형성한다.Filling the mold 100 with a mixture containing long fibers and a phenol resin to form a second layer (L2) on the core (C).

상기 성형틀(100) 내부에 있는 제1 층(L1), 코어(C), 그리고 제2 층(L2)을 가압 가열하여 경화된 성형체를 만들고, 그 성형체를 성형틀(100)로부터 빼낸다. 이때, 프레스(300)를 이용하여 제1 층(L1), 코어(C), 그리고 제2 층(L2)을 가압한다.The first layer L1, the core C, and the second layer L2 in the mold 100 are heated under pressure to form a cured molded body, and the molded body is removed from the mold 100. At this time, the first layer L1, the core C, and the second layer L2 are pressed using the press 300.

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 용융 제거됨에 의해 코어(C)가 위치한 부분은 냉각 채널(22)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 균일한 두께를 갖는 링 형상의 원판부가 된다.The molded body is placed in a furnace and heated to a high temperature to carbonize the molded body. The temperature at which the molded body is heated is 1200 to 2000 degrees, the temperature at which the molded body is carbonized. In the process of carbonizing the molded body, the core C located inside the molded body is melted and removed from the molded body. As the core C is melted away, the portion in which the core C is located forms the cooling channels 22 and the mixtures filled in the through holes 2 of the core C are formed in the first layer ( It becomes the connection part 23 which connects L1) and the 2nd layer L2. In addition, the said 1st layer L1 and the 2nd layer L2 become a ring-shaped disk part which has a uniform thickness, respectively in a final result.

상기 성형체를 기계 가공한다. 경우에 따라, 상기 제1,2 층(L1)(L2)의 외측면에 각각 마찰층을 이루는 마찰판을 부착한다. 상기 마찰판은 균일한 두께를 갖는 링 형상이며, 단섬유를 포함하는, 탄화된 탄화체이다.The molded body is machined. In some cases, a friction plate forming a friction layer is attached to outer surfaces of the first and second layers L1 and L2, respectively. The friction plate has a ring shape having a uniform thickness and is a carbonized carbide containing short fibers.

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. The molten silicon is infiltrated into the machined carbonized molded body. Since the temperature at which the silicon is melted is 1400 to 1700 degrees, the silicon is melted at this temperature to penetrate into the carbonized body. After the molten silicon is infiltrated into the carbonized body, the carbonized carbonized body in which the silicon is infiltrated is cooled.

상기 용융 규소가 탄화 성형체에 침투되면서 탄소인 탄화 성형체와 반응하여 탄화 규소(SiC)가 되고 반응되지 않은 규소(Si)는 응고되어 잔류한다. As the molten silicon penetrates into the carbonized body, it reacts with the carbonized carbonized body to form silicon carbide (SiC), and the unreacted silicon (Si) solidifies and remains.

이와 같은 결과물은 기지(matrix)가 탄화 규소, 즉 세라믹이고 탄소섬유로 강화된 탄소-세라믹 브레이크 디스크가 된다.The result is a carbon-ceramic brake disc whose matrix is silicon carbide, ie ceramic and carbon fiber reinforced.

그러나 상기한 바와 같이 제작된 탄소-세라믹 브레이크 디스크는 연결부(23)들과 그 연결부(23)들와 연결되는 제1,2 원판부(24)(25)들의 각 내부에는 구조적 강도를 강화하기 위하여 탄소 성분, 즉 장섬유들이 많이 분포되어 연결부(23)들과 제1,2 원판부(24)(25)들에 의해 형성되는 냉각 채널(22)들의 각 내벽에 탄화 규소층이 균일하게 형성되지 못하게 된다. 이로 인하여, 상기 냉각 채널(22)들로 공기가 유동시 냉각 채널(22)들의 내벽이 산화되어 연결부(23) 및 제1,2 원판부(24)(25)의 강도를 저하시키게 된다.However, the carbon-ceramic brake disc manufactured as described above has carbon in order to enhance structural strength in each of the connecting portions 23 and the first and second disc portions 24 and 25 connected to the connecting portions 23. The components, ie, the long fibers, are distributed so that the silicon carbide layer is not uniformly formed on each inner wall of the cooling channels 22 formed by the connecting portions 23 and the first and second disc portions 24 and 25. do. As a result, when air flows into the cooling channels 22, the inner walls of the cooling channels 22 are oxidized to lower the strength of the connection part 23 and the first and second disc parts 24 and 25.

또한, 상기 냉각 채널(22)들의 내벽으로 장섬유의 일부가 돌출되어 미관상 보기가 좋지 않을 뿐만 아니라 냉각 채널(22)들로 유동하는 공기의 유동 저항을 발생시키게 된다.In addition, a part of the long fibers protrudes into the inner walls of the cooling channels 22, which not only looks aesthetically uninterested, but also generates a flow resistance of air flowing into the cooling channels 22.

본 발명의 목적은 냉각 채널들의 내벽이 산화되는 것을 방지할 뿐만 아니라 냉각 채널들을 통해 공기의 유동을 원활하게 하는 것이다.It is an object of the present invention to not only oxidize the inner wall of the cooling channels but also to facilitate the flow of air through the cooling channels.

또한 본 발명의 다른 목적은 내산화 코팅층이 구비된 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 간단하고 쉽게 제작하는 것이다.Another object of the present invention is to simply and easily produce a carbon-ceramic brake disc with an oxidation resistant coating layer.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 제1 원판부; 상기 제1 원판부와 일정 거리를 두고 위치하는 제2 원판부; 상기 제1,2 원판부들을 연결하는 다수 개의 연결부들; 상기 제1,2 원판부들과 연결부들에 의해 형성되는 냉각 채널들을 포함하며, 상기 냉각 채널들의 내벽에 내산화 코팅층이 구비된 것을 특징으로 하는 탄소-세라믹 브레이크 디스크가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention as described above, the first disc portion; A second disc portion positioned at a predetermined distance from the first disc portion; A plurality of connection parts connecting the first and second disc parts; Carbon-ceramic brake discs are provided, including cooling channels formed by the first and second disc portions and the connecting portions, wherein an oxidation-resistant coating layer is provided on an inner wall of the cooling channels.

상기 내산화 코팅층과 상기 내산화 코팅층을 제외한 상기 연결부 및 제1,2 원판부는 같은 성분인 것이 바람직하다.It is preferable that the connection part and the first and second disc parts except the oxidation resistant coating layer and the oxidation resistant coating layer have the same components.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 성형틀에 장섬유들을 포함하는 혼합물을 채워 제1 층을 형성하는 단계; 상기 혼합물과 같은 성분을 갖는 외측 코어와, 상기 외측 코어의 내부에 삽입되는 내측 코어로 구성된 다기능 코어를 상기 제1 층위에 놓이도록 성형틀에 삽입하는 단계; 상기 성형틀에 혼합물을 채워 상기 다기능 코어위에 제2 층을 형성하는 단계; 상기 성형틀 내부에 있는 제1 층, 다기능 코어, 그리고 제2 층을 가압 가열하여 성형체를 만드는 단계; 상기 성형체를 탄화 온도로 가열하여 다기능 코어의 내측 코어가 제거되고 그 내측 코어가 제거된 성형체를 탄화시키는 단계; 및 상기 탄화된 성형체에 용융 규소를 침투시키는 단계를 포함하는 탄소-세라믹 브레이크 디스크 제작방법이 제공된다. In addition, in order to achieve the object of the present invention, filling the mixture containing the long fibers in the mold to form a first layer; Inserting a multifunctional core composed of an outer core having a component such as the mixture and an inner core inserted into the outer core into the mold so as to rest on the first layer; Filling a mixture in the mold to form a second layer on the multifunctional core; Forming a molded body by pressurizing and heating a first layer, a multifunctional core, and a second layer in the mold; Heating the molded body to a carbonization temperature to carbonize the molded body from which the inner core of the multifunctional core is removed and the inner core is removed; And impregnating molten silicon into the carbonized molded body.

또한, 다수 개의 내부 공간(통로)이 구비된 외측 코어; 및 상기 내부 공간들에 각각 삽입되는 내측 코어를 포함하며, 상기 외측 코어는 제1 하프 코어와, 상기 제1 하프 코어와 결합되어 상기 제1 하프 코어와 함께 다수 개의 내부 공간을 형성하는 제2 하프 코어를 포함하는 다기능 코어가 제공된다.In addition, the outer core having a plurality of internal spaces (paths); And an inner core respectively inserted into the inner spaces, the outer core being coupled to the first half core and the first half core to form a plurality of inner spaces together with the first half core. A multifunctional core is provided that includes a core.

상기 제1,2 하프 코어는 각각 오목부와 볼록부가 연속적으로 반복된 링 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.Preferably, the first and second half cores are formed in a ring shape in which concave portions and convex portions are successively repeated.

상기 제1,2 하프 코어의 각 내면 또는 내측 코어의 외면에 돌기들이 구비될 수 있다.The protrusions may be provided on each inner surface of the first and second half cores or an outer surface of the inner core.

상기 외측 코어와 내측 코어는 탄화온도까지 가열할 때 내측 코어는 제거되고 외측 코어는 탄화되는 것이 바람직하다.When the outer core and the inner core are heated to a carbonization temperature, the inner core is removed and the outer core is carbonized.

상기 외측 코어는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic) 재질이고, 상기 내측 코어는 목재, 폴리머, 금속 중 하나의 재질인 것이 바람직하다.The outer core is made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP), and the inner core is made of one of wood, polymer, and metal.

상기 외측 코어는 페놀 수지와 단섬유를 포함하는 혼합물을 가압 가열하여 경화된 것이고, 상기 내측 코어는 목재, 폴리머, 금속 중 하나의 재질인 것이 바람직하다.The outer core is hardened by pressurizing and heating a mixture containing phenolic resin and short fibers, and the inner core is preferably made of one of wood, polymer, and metal.

한편, 상기 외측 코어는 페놀 수지 용액과 흑연 분말을 포함하는 혼합액으로 코팅한 코팅막이며, 상기 내측 코어는 목재, 폴리머, 금속 중 하나의 재질일 수 있다.On the other hand, the outer core is a coating film coated with a mixed solution containing a phenol resin solution and graphite powder, the inner core may be one of wood, polymer, metal.

상기 코팅막은 1mm 이하의 일정한 두께를 가지는 젤(jel) 상태인 것이 바람직하다.The coating film is preferably a gel (jel) state having a constant thickness of 1mm or less.

본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크는 냉각을 위해 공기가 유동하는 냉각 채널들의 내벽에 내산화 코팅층이 구비되어 냉각 채널들의 내벽이 산화되는 것이 방지된다.The carbon-ceramic brake disc according to the present invention is provided with an oxidation resistant coating layer on the inner wall of the cooling channels through which air flows for cooling to prevent oxidation of the inner walls of the cooling channels.

또한, 냉각 채널의 내벽에 탄화규소인 내산화 코팅층이 구비되므로 제1,2 원판부와 연결부들을 구성하는 장섬유가 냉각 채널들 내부로 돌출되는 것을 방지하게 된다. 이로 인하여, 냉각 채널들로 공기의 유동을 원활하게 한다.In addition, since the oxidation resistant coating layer of silicon carbide is provided on the inner wall of the cooling channel, the long fibers constituting the first and second disc portions and the connecting portions are prevented from protruding into the cooling channels. This facilitates the flow of air into the cooling channels.

아울러, 상기 냉각 채널들의 내벽에 규칙적으로 돌기들이 구비된 경우 방열 면적이 넓어지게 되어 냉각 효율을 높이게 된다.In addition, when protrusions are regularly provided on inner walls of the cooling channels, the heat dissipation area is widened to increase cooling efficiency.

본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크 제작방법은 다기능 코어를 이용하여 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 제작하게 되므로 다기능 코어의 내측 코어는 탄화 과정에서 용융 제거되어 냉각 채널들을 형성하게 되고 외측 코어가 용융 규소 침투과정에서 내산화 코팅층을 형성하게 되어 냉각 채널들의 내벽에 내산화 코팅층이 구비된 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 간단하고 쉽게 제작하게 된다.In the carbon-ceramic brake disc manufacturing method according to the present invention, since the carbon-ceramic brake disc is manufactured using the multifunctional core, the inner core of the multifunctional core is melted and removed during carbonization to form cooling channels, and the outer core penetrates molten silicon. In the process, the oxidation resistant coating layer is formed, thereby easily and easily manufacturing the carbon-ceramic brake disc having the oxidation resistant coating layer on the inner wall of the cooling channels.

도 1은 일반적인 브레이크 시스템을 도시한 측면도,
도 2는 냉각 채널들이 구비된 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 일예를 도시한 사시도,
도 3은 상기 냉각 채널들이 구비된 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 제작과정을 순차적으로 각각 도시한 단면도들,
도 4는 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 일실시예를 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 일실시예에서 냉각 채널 내벽에 구비된 돌기들을 도시한 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 제작과정을 순차적으로 각각 도시한 단면도들,
도 7은 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 제작방법에 사용되는 다기능 코어의 제1 실시예를 도시한 평면도,
도 8은 상기 다기능 코어의 제1 실시예를 부분 확대하여 도시한 측면도,
도 9는 상기 다기능 코어의 제1 실시예에 구비된 돌기들을 도시한 다기능 코어의 부분 단면도,
도 10은 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 제작방법에 사용되는 다기능 코어의 제2 실시예를 도시한 단면도.1 is a side view showing a general brake system,
2 is a perspective view showing an example of a carbon-ceramic brake disc with cooling channels;
3 is a cross-sectional view sequentially illustrating a manufacturing process of a carbon-ceramic brake disc provided with the cooling channels, respectively.
4 is a perspective view showing one embodiment of a carbon-ceramic brake disc according to the present invention;
5 is a cross-sectional view showing the protrusions provided on the inner wall of the cooling channel in one embodiment of the carbon-ceramic brake disc according to the present invention;
Figure 6 is a cross-sectional view sequentially showing the manufacturing process of the carbon-ceramic brake disc according to the invention, respectively,
7 is a plan view showing a first embodiment of a multifunctional core used in the method of manufacturing a carbon-ceramic brake disc according to the present invention;
8 is an enlarged side view of a first embodiment of the multifunctional core;
9 is a partial cross-sectional view of the multifunctional core showing the projections provided in the first embodiment of the multifunctional core;
10 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the multifunctional core used in the method of manufacturing the carbon-ceramic brake disc according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크 및 그 제작방법 및 그 제작방법에 사용되는 코어의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of a carbon-ceramic brake disc according to the present invention, a manufacturing method thereof, and a core used in the manufacturing method thereof will be described with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 일실시예를 도시한 사시도이다.Figure 4 is a perspective view of one embodiment of a carbon-ceramic brake disc according to the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이, 상기 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 일실시예는 As shown in Figure 4, one embodiment of the carbon-ceramic brake disc

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 냉각 채널(54)들의 내벽에 내산화 코팅층(200')이 구비된다.The first disc part 51, the second disc part 52 positioned at a predetermined distance from the first disc part 51, and the first disc part 51 and the second disc part 52 A plurality of connection parts 53 for connecting and cooling channels 54 formed between the connection parts 53 are provided, and an oxidation resistant coating layer 200 ′ is provided on an inner wall of the cooling channels 54.

상기 제1,2 원판부(51)(52)는 각각 일정 두께를 가지며 가운데 부분에 관통된 중심 구멍(H)이 구비된 링 형상이다. The first and second disc portions 51 and 52 each have a predetermined thickness and have a ring shape having a central hole H penetrated in a center portion thereof.

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. One end of the connection part 53 is connected to one side of the first disc part 51, and the other end of the connection part 53 is connected to one side of the second disc part 52.

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. The first disc part 51 and the second disc part 52 are spaced apart from each other by the connecting parts 53. The connection parts 53 are preferably arranged at a predetermined interval from each other.

상기 연결부(53)들의 각 외면과 상기 제1,2 원판부(51)(52)의 각 내측면에 의해 상기 냉각 채널(54)들이 형성된다. 상기 냉각 채널(54)은 제1,2 원판부(51)(52)의 방사 방향으로 관통된다. 상기 냉각 채널(54)의 단면 형상은 육각형, 사각형, 원형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. The cooling channels 54 are formed by the outer surfaces of the connecting portions 53 and the inner surfaces of the first and second disc portions 51 and 52, respectively. The cooling channel 54 penetrates in the radial direction of the first and second disc portions 51 and 52. The cross-sectional shape of the cooling channel 54 may be formed in various shapes such as hexagonal, square, and circular.

상기 내산화 코팅층(200')은 상기 냉각 채널(54)들을 이루는 제1,2 원판부(51)(52)의 각 내측면(내벽)과 상기 연결부(53)의 외면 내부로 일정 두께로 구비된다. 상기 연결부(53)들 및 제1,2 원판부(51)(52)에서 내산화 코팅층(200')과 그 내산화 코팅층(200')을 제외한 부분은 같은 성분인 것이 바람직하다.The oxidation resistant coating layer 200 ′ has a predetermined thickness inside each inner surface (inner wall) of the first and second disc portions 51 and 52 forming the cooling channels 54 and the outer surface of the connecting portion 53. do. In the connection parts 53 and the first and second disc parts 51 and 52, portions except for the oxidation resistant coating layer 200 ′ and the oxidation resistant coating layer 200 ′ are preferably the same components.

상기 제1,2 원판부(51)(52)에 각각 외측면으로부터 내측으로 일정 두께로 마찰층을 형성할 수 있다. 상기 마찰층은 내마모성 및 내열성 등이 우수하도록 조성되는 것이 바람직하다. 상기 마찰층과 내산화 코팅층(200')을 제외한 부분은 내구성 등이 우수하도록 조성된다. 상기 마찰층과 내산화 코팅층(200')을 제외한 부분은 장섬유(F1)들, 탄화 규소, 규소 등을 포함하고, 상기 마찰층은 탄화 규소, 규소 등을 포함한다. 상기 마찰층에 단섬유가 포함될 수도 있다. 상기 내산화 코팅층(200')은 탄화 규소 및 직조(fabric) 형태의 탄소 섬유(W)를 포함한다. 상기 내산화 코팅층(200')의 다른 실시예로, 상기 내산화 코팅층(200')은 탄화 규소 및 단섬유를 포함한다. 상기 장섬유 및 단섬유는 탄소섬유인 것이 바람직하다.Friction layers may be formed on the first and second disc portions 51 and 52 at predetermined thicknesses from the outer side to the inner side, respectively. The friction layer is preferably formed to be excellent in wear resistance and heat resistance. The portions except the friction layer and the oxidation resistant coating layer 200 ′ are formed to have excellent durability. Except for the friction layer and the oxidation resistant coating layer 200 ′, the portion includes long fibers (F1), silicon carbide, silicon, and the like, and the friction layer includes silicon carbide, silicon, and the like. Short fibers may be included in the friction layer. The oxidation resistant coating layer 200 ′ includes carbon fiber (W) in the form of silicon carbide and fabric. In another embodiment of the oxidation resistant coating layer 200 ', the oxidation resistant coating layer 200' includes silicon carbide and short fibers. The long fibers and short fibers are preferably carbon fibers.

상기 냉각 채널(54)들의 내벽에, 도 5에 도시한 바와 같이, 다수 개의 돌기(55)들이 구비됨이 바람직하다. 상기 돌기(55)들은 규칙적으로 배열됨이 바람직하다. 상기 돌기(55)들은 방열 면적을 넓히게 되어 방열 효과를 높이게 된다.On the inner wall of the cooling channels 54, as shown in Figure 5, a plurality of protrusions 55 is preferably provided. The protrusions 55 are preferably arranged regularly. The protrusions 55 increase the heat dissipation area to increase the heat dissipation effect.

상기 탄소-세라믹 브레이크 디스크(50)가 회전시 제1,2 원판부(51)(52)의 중심 구멍(H)으로 공기가 유입되어 내산화 코팅층(200')이 구비된 냉각 채널(54)들을 통해 제1,2 원판부(51)(52)의 외주면 방향으로 유출된다.When the carbon-ceramic brake disc 50 rotates, air flows into the center hole H of the first and second disc portions 51 and 52 to provide a cooling channel 54 provided with the oxidation resistant coating layer 200 ′. Through this, the first and second disc portions 51 and 52 flow out in the direction of the outer circumferential surface thereof.

이하, 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 제작방법의 일실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a method of manufacturing a carbon-ceramic brake disc according to the present invention will be described.

먼저, 도 6에 도시한 바와 같이, 성형틀(100)에 혼합물을 넣어 제1 층(L1)을 형성한다. 상기 성형틀(100)은 한쪽끝이 막힌 원통 형상이다. 상기 혼합물은 장섬유(F1)들과 페놀 수지를 포함한다. 상기 장섬유(F1)는 탄소섬유인 것이 바람직하다. 상기 혼합물에 단섬유들이 더 혼합될 수도 있다. First, as shown in FIG. 6, the mixture is put into the mold 100 to form the first layer L1. The molding die 100 has a cylindrical shape with one end blocked. The mixture comprises long fibers (F1) and a phenolic resin. The long fiber (F1) is preferably a carbon fiber. Short fibers may be further mixed in the mixture.

상기 제1 층(L1)위에 놓이도록 상기 성형틀(100)에 다기능 코어(200)가 삽입된다. The multifunctional core 200 is inserted into the mold 100 so as to be placed on the first layer L1.

상기 다기능 코어(200)의 제1 실시예는, 도 7, 8에 도시한 바와 같이, 다수 개의 내부 공간(통로)이 구비된 외측 코어(210)와, 상기 내부 공간들에 각각 삽입되는 내측 코어(220)를 포함한다. As illustrated in FIGS. 7 and 8, the first embodiment of the multifunctional core 200 includes an outer core 210 having a plurality of inner spaces (paths) and inner cores inserted into the inner spaces, respectively. 220.

상기 외측 코어(210)는 제1 하프 코어(211)와, 상기 제1 하프 코어(211)와 결합되는 제2 하프 코어(212)를 포함한다. 상기 제1 하프 코어(211)는 균일한 두께를 가지며, 오목부(A)와 볼록부(B)가 연속적으로 반복된 링 형상으로 형성된다. 상기 제2 하프 코어(212)는 상기 제1 하프 코어(211)와 동일한 형상으로 형성됨이 바람직하다. 상기 제1 하프 코어(211)의 오목부(A)들과 상기 제2 하프 코어(212)의 오목부(A)들이 서로 접촉되도록 상기 제1,2 하프 코어(211)(212)가 결합됨이 바람직하다. 상기 제1 하프 코어(211)의 볼록부(B)들과 제2 하프 코어(212)의 볼록부(B)들에 의해 내부 공간이 형성된다. The outer core 210 includes a first half core 211 and a second half core 212 coupled to the first half core 211. The first half core 211 has a uniform thickness and is formed in a ring shape in which the concave portion A and the convex portion B are continuously repeated. The second half core 212 is preferably formed in the same shape as the first half core 211. The first and second half cores 211 and 212 are coupled such that the recesses A of the first half core 211 and the recesses A of the second half core 212 are in contact with each other. This is preferred. An internal space is formed by the convex portions B of the first half core 211 and the convex portions B of the second half core 212.

상기 제1,2 하프 코어(211)(212)의 각 내면 또는 내측 코어(220)의 외면에, 도 9에 도시한 바와 같이, 돌기(213)들이 구비되는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 9, the protrusions 213 are preferably provided on the inner surface of each of the first and second half cores 211 and 212 or the outer surface of the inner core 220.

상기 외측 코어(210)는 상기 혼합물과 같은 성분을 갖는 것이 바람직하다. 상기 외측 코어(210)와 내측 코어(220)는 탄화온도까지 가열할 때 내측 코어(220)는 제거되고 외측 코어(210)는 탄화되는 것이 바람직하다.The outer core 210 preferably has the same components as the mixture. When the outer core 210 and the inner core 220 are heated to a carbonization temperature, the inner core 220 is removed and the outer core 210 is carbonized.

상기 외측 코어(210)는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic) 재질이고, 상기 내측 코어(220)는 목재, 폴리머 중 하나의 재질인 것이 바람직하다. 상기 탄소섬유강화플라스틱은 일정 두께를 갖는 플라스틱 내부에 직조 형태의 탄소섬유(W)가 구비된 것이다.The outer core 210 is made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP), and the inner core 220 is preferably made of wood or polymer. The carbon fiber reinforced plastic is provided with a woven carbon fiber (W) in the plastic having a certain thickness.

상기 제1,2 하프 코어(211)(212)를 각각 탄소섬유강화플라스틱 재질로 제작한 후 그 제1,2 하프 코어(211)(212) 사이에 상기 내측 코어(들)를 위치시킨 다음 그 제1,2 하프 코어(211)(212)를 서로 가열 가압한다. The first and second half cores 211 and 212 are made of carbon fiber reinforced plastic, respectively, and then the inner core (s) are positioned between the first and second half cores 211 and 212. The first and second half cores 211 and 212 are heated and pressurized with each other.

상기 다기능 코어의 제2 실시예로, 상기 외측 코어(210)는 페놀 수지와 단섬유를 포함하는 혼합물을 가압 가열하여 경화된 것이고, 상기 내측 코어(220)는 목재, 폴리머, 금속 중 하나의 재질인 것이 바람직하다. 상기 제1 하프 코어(211)와 제2 하프 코어(212)는 접착제에 의해 서로 접착되는 것이 바람직하다. 상기 접착제는 페놀 수지 용액과 흑연 분말을 포함하는 혼합액인 것이 바람직하다. 한편, 상기 제1,2 하프 코어(211)(212)는 별도의 접착제를 사용하지 않고 가압 가열하여 결합시킬 수 있다.In a second embodiment of the multi-functional core, the outer core 210 is hardened by pressure heating a mixture comprising a phenol resin and short fibers, the inner core 220 is a material of one of wood, polymer, metal Is preferably. The first half core 211 and the second half core 212 are preferably bonded to each other by an adhesive. It is preferable that the said adhesive agent is a mixed liquid containing a phenol resin solution and graphite powder. Meanwhile, the first and second half cores 211 and 212 may be joined by pressure heating without using a separate adhesive.

상기 성형틀에 다기능 코어(200)를 삽입한 다음 상기 성형틀(100)에 상기 혼합물을 채워 상기 다기능 코어(200)위에 제2 층(L2)을 형성한다. The multifunctional core 200 is inserted into the mold, and then the mixture is filled in the mold 100 to form a second layer L2 on the multifunctional core 200.

상기 성형틀(100) 내부에 있는 제1 층(L1), 다기능 코어(200), 그리고 제2 층(L2)을 가압 가열하여 제1 층(L1), 다기능 코어(200), 그리고 제2 층(L2)을 경화시킨다. 즉, 원판 형태의 프레스(300)를 상기 성형틀(100)에 삽입하여 아래로 누르고, 상기 성형틀(100)에 구비된 히터(미도시)를 통해 성형틀(100) 내부에 채워진 제1 층(L1), 다기능 코어(200), 그리고 제2 층(L2)을 가열하여 제1 층(L1), 다기능 코어(200), 그리고 제2 층(L2)을 경화시킨다.The first layer L1, the multifunctional core 200, and the second layer L2 in the mold 100 are heated by pressurization to heat the first layer L1, the multifunctional core 200, and the second layer. (L2) is cured. That is, the first press is inserted into the mold 100 by pressing the disc-shaped press 300 into the mold 100, the inside of the mold 100 through a heater (not shown) provided in the mold 100 (L1), the multifunctional core 200, and the second layer L2 are heated to cure the first layer L1, the multifunctional core 200, and the second layer L2.

상기 성형틀(100)에서 경화된 성형체를 성형틀(100)에서 빼낸다.The molded body cured in the mold 100 is removed from the mold 100.

상기 성형체를 노(furnace)에 넣고 고온으로 가열하여 성형체를 탄화시킨다. 상기 성형체를 가열시키는 온도는 성형체가 탄화되는 온도인 1200도에서 2000도이다. 상기 성형체가 탄화 온도로 가열되는 과정에서 상기 성형체 내부에 위치하는 다기능 코어(200)의 내측 코어(220)가 용융되어 성형체로부터 제거된다. 그리고 다기능 코어(200)의 외측 코어(210)와 제1,2 층(L1)(L2)이 탄화된다. 상기 다기능 코어(200)의 내측 코어(220)가 용융됨에 의해 내측 코어(220)가 위치한 부분은, 최종 결과물에서 냉각 채널(54)들을 형성하게 된다.The molded body is placed in a furnace and heated to a high temperature to carbonize the molded body. The temperature at which the molded body is heated is 1200 to 2000 degrees, the temperature at which the molded body is carbonized. In the process of heating the molded body to the carbonization temperature, the inner core 220 of the multifunctional core 200 located inside the molded body is melted and removed from the molded body. The outer core 210 and the first and second layers L1 and L2 of the multifunction core 200 are carbonized. As the inner core 220 of the multifunctional core 200 is melted, the portion where the inner core 220 is positioned forms the cooling channels 54 in the final result.

상기 탄화된 탄화 성형체를 기계 가공한다. 상기 탄화 성형체 상태에서 탄화 성형체를 가공하게 되면 재질이 연성을 갖은 상태이므로 가공이 수월하게 된다. 기계 가공은 성형체가 경화된 상태에서도 할 수 있다.The carbonized carbonized molded body is machined. When the carbonized molded body is processed in the carbonized molded state, the material has a ductile state, thereby facilitating processing. Machining can be performed even when the molded body is hardened.

한편, 기계 가공된 탄화 성형체의 제1 층(L1)과 제2 층(L2)의 외측면에 얇은 두께를 갖는 링 형상의 탄화체를 각각 부착시킬 수도 있다. 상기 링 형상의 탄화체는 최종 결과물에서 마찰층을 형성하게 된다.On the other hand, ring-shaped carbides having a thin thickness may also be attached to the outer surfaces of the first layer L1 and the second layer L2 of the machined carbonized molded body. The ring shaped carbide forms a friction layer in the final product.

상기 기계 가공된 탄화 성형체에 용융된 규소를 침투시킨다. 상기 규소가 용융되는 온도는 1400도에서 1700도이므로 이 온도에서 규소가 용융되어 탄화 성형체에 침투된다. 이때 용융 규소는 탄화 성형체를 구성하는 탄화된 다기능 코어(200)의 외측 코어(210)에 침투될 뿐만 아니라 탄화된 제1 층(L1) 및 제2 층(L2)에 침투된다. 상기 용융 규소가 탄화된 외측 코어(210)와 탄화된 제1,2 층(L1)(L2)에 침투되면서 그 탄화된 외측 코어(210)와 탄화된 제1,2 층(L1)(L2)과 반응하여 탄화 규소가 되고 반응하지 않은 규소는 잔류하여 냉각시 응고된다. The molten silicon is infiltrated into the machined carbonized molded body. Since the temperature at which the silicon is melted is 1400 to 1700 degrees, silicon is melted and penetrated into the carbonized body at this temperature. At this time, the molten silicon not only penetrates into the outer core 210 of the carbonized multifunctional core 200 constituting the carbonized molded body, but also penetrates into the carbonized first layer L1 and the second layer L2. The molten silicon penetrates into the carbonized outer core 210 and the carbonized first and second layers L1 and L2, and the carbonized outer core 210 and the carbonized first and second layers L1 and L2. Reacted with silicon carbide and unreacted silicon remained and solidified on cooling.

상기 탄화 성형체에 용융 규소를 침투시킨 후 규소가 침투된 탄화 성형체를 냉각시킨다. After the molten silicon is infiltrated into the carbonized body, the carbonized body in which the silicon is infiltrated is cooled.

상기 용융 규소가 침투되어 반응된 탄화 성형체는 기지(matrix)가 탄화 규소, 즉 세라믹이고 탄소 섬유로 강화된 탄소-세라믹 브레이크 디스크가 된다. 상기 제1 층(L1)에서 외측 코어(210)의 제1 하프 코어(211)의 오목부(A)에 채워진 부분과, 제2 층(L2)에서 외측 코어(210)의 제2 하프 코어(212)의 오목부(A)에 채워진 부분, 그리고 제1,2 하프 코어(211)(212)의 오목부(A)는 서로 연결되며, 그 연결된 두 오목부 부분은 연결부(53)를 이루게 된다. 상기 제1 층(L1)에서 외측 코어(210)의 제1 하프 코어(211)의 오목부(A)들에 채워진 부분들을 제외한 부분은 원판부가 되고, 제2 층(L2)에서 외측 코어(210)의 제2 하프 코어(212)의 오목부(A)들에 채워진 부분들을 제외한 부분은 원판부가 된다. 상기 다기능 코어(200)의 외측 코어(210)는 냉각 채널(54)들의 내벽에 구비된 내산화 코팅층(200)이 되며, 상기 내산화 코팅층(200')은 기지가 탄화 규소이다. 또한, 상기 다기능 코어(200)에 돌기(213)들이 구비된 경우 그 돌기(213)들은 냉각 채널(54)의 내벽을 이루게 된다. 이 경우 냉각 채널(54)들의 내벽 면적을 증가시켜 방열 면적이 크게 된다.The carbonized molded body in which the molten silicon has penetrated and reacted is a carbon-ceramic brake disc whose matrix is silicon carbide, that is, ceramic and reinforced with carbon fibers. The portion filled in the recess A of the first half core 211 of the outer core 210 in the first layer L1 and the second half core of the outer core 210 in the second layer L2 ( The portions filled in the recesses A of 212 and the recesses A of the first and second half cores 211 and 212 are connected to each other, and the two connected recess portions form the connecting portion 53. . The portion of the first layer L1 excluding portions filled in the recesses A of the first half core 211 of the outer core 210 becomes a disc portion, and the outer core 210 in the second layer L2. The portion except for the portions filled in the recesses A of the second half core 212 of FIG. The outer core 210 of the multifunction core 200 becomes an oxidation resistant coating layer 200 provided on the inner walls of the cooling channels 54, and the oxidation resistant coating layer 200 ′ is silicon carbide. In addition, when the protrusions 213 are provided in the multifunctional core 200, the protrusions 213 form an inner wall of the cooling channel 54. In this case, the heat dissipation area is increased by increasing the inner wall area of the cooling channels 54.

한편, 상기 다기능 코어(200)의 제3 실시예로, 도 10에 도시한 바와 같이, 내측 코어(220)와, 상기 내측 코어(220)를 감싸는 외측 코어(210)를 포함하며, 상기 외측 코어(210)는 페놀 수지 용액과 흑연 분말을 포함하는 혼합액으로 코팅한 코팅막이며, 상기 내측 코어(220)는 목재, 폴리머, 금속 중 하나의 재질로 이루어진다. 상기 코팅막은 1mm 이하의 일정한 두께를 가지는 젤(jel) 상태인 것이 바람직하다. Meanwhile, according to a third embodiment of the multifunctional core 200, as illustrated in FIG. 10, an inner core 220 and an outer core 210 surrounding the inner core 220 may be included. Reference numeral 210 is a coating film coated with a mixed solution containing a phenol resin solution and graphite powder, the inner core 220 is made of a material of wood, polymer, metal. The coating film is preferably a gel (jel) state having a constant thickness of 1mm or less.

상기 외측 코어(210)와 내측 코어(220)는 탄화온도까지 가열할 때 내측 코어(220)는 제거되고 외측 코어(210)는 탄화된다.When the outer core 210 and the inner core 220 are heated to a carbonization temperature, the inner core 220 is removed and the outer core 210 is carbonized.

상기 제3 실시예의 다기능 코어(200)는 성형틀(100)에 삽입시 다수 개 배열됨이 바람직하다. 상기 내측 코어(220)의 외면에 다수 개의 돌기들이 구비됨이 바람직하다.It is preferable that a plurality of multifunctional cores 200 of the third embodiment are arranged when inserted into the mold 100. It is preferable that a plurality of protrusions are provided on an outer surface of the inner core 220.

이하, 본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크 및 그 제작방법 및 그 제작방법에 이용되는 다기능 코어(200)의 작용과 효과를 설명한다.Hereinafter, the operation and effects of the carbon-ceramic brake disc according to the present invention, a method of manufacturing the same, and the multifunctional core 200 used in the method of manufacturing the same will be described.

본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크가 구비된 브레이크 시스템이 자동차에 장착된다. 자동차가 주행시 속도를 줄이거나 정지할 경우 탄소-세라믹 브레이크 디스크(50)의 마찰면에 브레이크 패드(30)들을 가압시킨다. 상기 브레이크 패드(30)들이 탄소-세라믹 브레이크 디스크(50)의 마찰면을 가압함에 따라 탄소-세라믹 브레이크 디스크(50)의 마찰면과 패드(30)들의 마찰로 인하여 발생되는 마찰력으로 탄소-세라믹 브레이크 디스크(50)의 회전 속도가 감속되거나 브레이크 디스크(50)가 멈추게 됨으로써 자동차의 속도를 감속하거나 자동차를 정지시키게 된다.A brake system with a carbon-ceramic brake disc according to the invention is mounted on a motor vehicle. When the vehicle slows down or stops while driving, the brake pads 30 are pressed against the friction surface of the carbon-ceramic brake disc 50. As the brake pads 30 press the friction surface of the carbon-ceramic brake disc 50, the carbon-ceramic brake may be a friction force generated by friction between the friction surface of the carbon-ceramic brake disc 50 and the pads 30. As the rotational speed of the disk 50 is reduced or the brake disk 50 is stopped, the speed of the vehicle is reduced or the vehicle is stopped.

상기 브레이크 패드(30)가 탄소-세라믹 브레이크 디스크(50)의 마찰면을 가압할 때 탄소-세라믹 브레이크 디스크(50)에서 발생되는 열은 공기가 냉각 채널(54)들을 통해 유동하면서 외부로 방열된다. When the brake pad 30 presses the friction surface of the carbon-ceramic brake disc 50, heat generated in the carbon-ceramic brake disc 50 is radiated to the outside as air flows through the cooling channels 54. .

상기 탄소-세라믹 브레이크 디스크(50)의 냉각 채널(54)들의 내벽에 내산화 코팅층(200')이 구비되므로 상기 냉각 채널(54)들의 내벽이 산화되는 것이 방지된다.Since the oxidation resistant coating layer 200 ′ is provided on the inner walls of the cooling channels 54 of the carbon-ceramic brake disc 50, the inner walls of the cooling channels 54 are prevented from being oxidized.

또한, 냉각 채널(54)의 내벽에 탄화규소인 내산화 코팅층(200')이 구비되므로 제1,2 원판부(51)(52)와 연결부(53)들을 구성하는 장섬유(F1)가 냉각 채널(54)들 내부로 돌출되는 것을 방지하게 된다. 이로 인하여, 냉각 채널(54)들로 공기의 유동을 원활하게 한다.In addition, since the oxidation resistant coating layer 200 ′, which is silicon carbide, is provided on the inner wall of the cooling channel 54, the long fibers F1 constituting the first and second disc portions 51 and 52 and the connecting portions 53 are cooled. This prevents protruding into the channels 54. This facilitates the flow of air into the cooling channels 54.

상기 냉각 채널(54)들의 내벽에 돌기(55)들이 구비된 경우 방열 면적이 넓어지게 되어 냉각 효율을 높이게 된다.When the protrusions 55 are provided on the inner walls of the cooling channels 54, the heat dissipation area is widened to increase the cooling efficiency.

본 발명에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크 제작방법은 다기능 코어(200)를 이용하여 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 제작하게 되므로 다기능 코어(200)의 내측 코어(220)는 탄화 과정에서 용융 제거되고 냉각 채널(54)들을 형성하게 되고 외측 코어(210)가 용융 규소 침투과정에서 내산화 코팅층(200')을 형성하게 되어 냉각 채널(54)들의 내벽에 내산화 코팅층(200')이 구비된 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 제작하는 과정이 간단하고 제작이 쉽게 된다.In the carbon-ceramic brake disc manufacturing method according to the present invention, since the carbon-ceramic brake disc is manufactured using the multifunctional core 200, the inner core 220 of the multifunctional core 200 is melted and removed during the carbonization process and the cooling channel ( 54) and the outer core 210 forms the oxidation resistant coating layer 200 ′ during molten silicon infiltration, so that the carbon-ceramic brake having the oxidation resistant coating layer 200 ′ is provided on the inner wall of the cooling channels 54. The process of making a disc is simple and easy.

51; 제1 원판부 52; 제2 원판부
53; 연결부 54; 냉각 채널
200'; 내산화 코팅층 200; 다기능 코어
210; 외측 코어 220; 내측 코어
211; 제1 하프 코어 212; 제2 하프 코어51; First disc portion 52; Second disc part
53; Connector 54; Cooling channel
200 '; Oxidation resistant coating layer 200; Multifunction core
210; Outer core 220; Inner core
211; First half core 212; Second half core

Claims (16)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 성형틀에 장섬유들을 포함하는 혼합물을 채워 제1 층을 형성하는 단계;
상기 혼합물과 같은 성분을 가지며, 링 형상으로 형성되어 내부에 방사상으로 관통된 다수 개의 내부 공간이 구비된 외측 코어와, 상기 외측 코어의 내부 공간과 상응하게 형성되어 상기 외측 코어의 내부 공간들에 각각 삽입되는 내측 코어로 구성되며, 상기 외측 코어와 내측 코어는 탄화온도까지 가열할 때 내측 코어는 제거되고 외측 코어는 탄화되는 다기능 코어를 상기 제1 층위에 놓이도록 성형틀에 삽입하는 단계;
상기 성형틀에 혼합물을 채워 상기 다기능 코어 위에 제2 층을 형성하는 단계;
상기 성형틀 내부에 있는 제1 층, 다기능 코어, 그리고 제2 층을 가압 가열하여 성형체를 만드는 단계;
상기 성형체를 탄화 온도로 가열하여 다기능 코어의 내측 코어가 제거되고 그 내측 코어가 제거된 성형체를 탄화시키는 단계; 및
상기 탄화된 성형체에 용융 규소를 침투시키는 단계를 포함하는 탄소-세라믹 브레이크 디스크 제작방법.Filling the mold with a mixture comprising long fibers to form a first layer;
An outer core having the same component as the mixture and having a plurality of inner spaces formed in a ring shape and radially penetrating therein, and formed in correspondence with the inner space of the outer core, respectively in the inner spaces of the outer core. Inserting an inner core inserted into the mold so that the outer core and the inner core are removed to a carbonization temperature when the inner core is removed and the outer core is carbonized on the first layer;
Filling a mixture into the mold to form a second layer on the multifunctional core;
Forming a molded body by pressurizing and heating a first layer, a multifunctional core, and a second layer in the mold;
Heating the molded body to a carbonization temperature to carbonize the molded body from which the inner core of the multifunctional core is removed and the inner core is removed; And
Method of manufacturing a carbon-ceramic brake disc comprising the step of infiltrating molten silicon into the carbonized molded body. 제 5 항에 있어서, 상기 외측 코어는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 재질이고, 상기 내측 코어는 목재, 폴리머, 금속 중 하나의 재질인 것을 특징으로 하는 탄소-세라믹 브레이크 디스크 제작방법.The method of claim 5, wherein the outer core is made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP), and the inner core is made of one of wood, polymer, and metal. 제 5 항에 있어서, 상기 외측 코어는 페놀 수지와 단섬유를 포함하는 혼합물을 가열 가압하여 경화시킨 것이며, 상기 내측 코어는 목재, 폴리머, 금속 중 하나의 재질인 것을 특징으로 하는 탄소-세라믹 브레이크 디스크 제작방법.6. The carbon-ceramic brake disc of claim 5, wherein the outer core is hardened by heating and pressing a mixture containing phenolic resin and short fibers, and the inner core is made of one of wood, polymer and metal. How to make. 제 5 항에 있어서, 상기 외측 코어는 페놀 수지 용액과 흑연 분말을 포함하는 혼합액으로 코팅한 코팅막이며, 상기 내측 코어는 목재, 폴리머, 금속 중 하나의 재질인 것을 특징으로 하는 탄소-세라믹 브레이크 디스크 제작방법.The method of claim 5, wherein the outer core is a coating film coated with a mixed solution containing a phenol resin solution and graphite powder, the inner core is made of carbon-ceramic brake disc, characterized in that the material of one of wood, polymer, metal Way. 링 형상으로 형성되며, 내부에 방사상으로 관통된 다수 개의 내부 공간이 구비된 외측 코어; 및
상기 외측 코어의 내부 공간과 상응하게 형성되며, 상기 내부 공간들에 각각 삽입되는 내측 코어를 포함하며,
상기 외측 코어와 내측 코어는 탄화온도까지 가열할 때 내측 코어는 제거되고 외측 코어는 탄화되며,
상기 외측 코어는
제1 하프 코어와, 상기 제1 하프 코어와 결합되어 상기 제1 하프 코어와 함께 상기 다수 개의 내부 공간을 형성하는 제2 하프 코어를 포함하는 다기능 코어.An outer core formed in a ring shape and having a plurality of inner spaces radially penetrated therein; And
An inner core formed corresponding to an inner space of the outer core and inserted into the inner spaces,
When the outer core and the inner core are heated to the carbonization temperature, the inner core is removed and the outer core is carbonized,
The outer core is
And a first half core and a second half core coupled to the first half core to form the plurality of internal spaces together with the first half core. 제 9 항에 있어서, 상기 제1,2 하프 코어는 각각 오목부와 볼록부가 연속적으로 반복된 링 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 다기능 코어.10. The multifunctional core of claim 9, wherein the first and second half cores each have a ring shape in which concave portions and convex portions are successively repeated. 제 9 항에 있어서, 상기 제1,2 하프 코어의 각 내면 또는 내측 코어의 외면에 돌기들이 구비된 것을 특징으로 하는 다기능 코어.10. The multifunctional core of claim 9, wherein protrusions are provided on each inner surface of the first and second half cores or an outer surface of the inner core. 삭제delete 제 9 항에 있어서, 상기 외측 코어는 CFRP 재질이고, 상기 내측 코어는 목재, 폴리머, 금속 중 하나의 재질인 것을 특징으로 하는 다기능 코어.The multifunctional core according to claim 9, wherein the outer core is a CFRP material, and the inner core is one of wood, polymer, and metal. 제 9 항에 있어서, 상기 외측 코어는 페놀 수지와 단섬유를 포함하는 혼합물을 가열 가압하여 경화시킨 것이며, 상기 내측 코어는 목재, 폴리머, 금속 중 하나의 재질인 것을 특징으로 하는 다기능 코어.10. The multifunctional core according to claim 9, wherein the outer core is hardened by heating and pressing a mixture containing phenolic resin and short fibers, and the inner core is made of one of wood, polymer, and metal. 제 14 항에 있어서, 상기 외측 코어와 내측 코어사이에 접착층이 구비되며, 상기 접착층은 페놀 수지 용액과 흑연 분말을 포함하는 혼합액을 도포하여 형성된 것을 특징으로 하는 다기능 코어.15. The multifunctional core according to claim 14, wherein an adhesive layer is provided between the outer core and the inner core, and the adhesive layer is formed by applying a mixed solution containing a phenol resin solution and graphite powder. 삭제delete
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