KR101472587B1

KR101472587B1 - 내부 환기식 섬유 강화 브레이크 디스크의 마찰 본체용핵심 본체 제조 방법 및 마찰 본체

Info

Publication number: KR101472587B1
Application number: KR1020080047792A
Authority: KR
Inventors: 랄프 렌츠; 게르트 자이퍼트; 헨리 랍
Original assignee: 독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2007-05-25
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2014-12-15
Also published as: JP5379999B2; DE102007024430A1; JP2008291997A; KR20080103910A; EP1995488A1

Abstract

본 발명은 내부 환기식 섬유 강화 브레이크 디스크의 제조 방법에 관한 것이다. 특히 세라믹 베이스 상의 내부 환기식 브레이크 디스크의 제조는, 적어도 하나의 웨브 모듈(4) 및 적어도 두 개의 캐리어 본체(1, 1a, 1b)로 이루어진 마찰 본체용 핵심 본체(3)로 구성될 때 실제로 효과적으로 형성될 수 있으며, 웨브 모듈(4)은 복수의 웨브 요소(2)와, 적어도 하나의 웨브 요소(2)와 서로 연결되는 연결 영역(5, 5a, 5b, 5c)을 포함한다. 이러한 유형은 상이한 웨브 구조를 갖는 브레이크 디스크용 핵심 본체(3)의 제조를 위해 유연하며 저렴한 방법을 제공한다.

브레이크 디스크, 웨브 모듈, 캐리어 본체, 마찰 본체, 핵심 본체

Description

내부 환기식 섬유 강화 브레이크 디스크의 마찰 본체용 핵심 본체 제조 방법 및 마찰 본체{Method for the Production of a Corebody for a Friction Body of a internally ventilated fiber-reinforced Brake Disk and Friction Body}

본 발명은 내부 환기식 섬유 강화 브레이크 디스크의 마찰 본체용 핵심 본체를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 이러한 경우, 상기 유형의 핵심 본체는 브레이크 디스크의 환기 채널을 규정하는 웨브를 포함한다. 또한, 본 발명은 내부 환기식 브레이크 디스크에 사용하기 위한 상응하는 마찰 본체에 관한 것이다.

독일 특허 명세서 제DE 44 45 226 A1호에는 차량의 디스크 브레이크용 브레이크 디스크가 기재되어 있으며, 상기 브레이크 디스크는 탄소 그룹의 재료로 구성되고, 마찰링 및 리브와 같은 각각의 부품은 분리될 수 없는 연결부에 의해 서로 고정된다. 독일 특허 명세서 제DE 44 45 226 A1호에 따라, 마찰링에 대해 반경 방향 리브가 별도로 제조되는 것이 제안되며, 반경 방향 리브는 주조된 그루브 내에서 마찰링의 내부면에 삽입되고 이곳에 분리될 수 없게 고정될 수 있어서, 두 마찰링은 브레이크 디스크를 형성하기 위해 서로 연결된다. 또한 각각 절반의 벽부 폭을 갖는 반경 방향 리브가 마찰링에 형성되도록 브레이크 디스크가 절반으로 제조 되는 것이 제안되고, 마찰링의 연결은, 상응하게 형성될 수 있는 리브의 단부면을 통해 이루어질 수 있다.

독일 특허 명세서 제DE 100 60 566 B4호에는 실리콘 필터링되고, 탄소 섬유 강화된 다공성 탄소로 이루어진 마찰 본체의 제조 방법이 공지되어 있으며, 핵심 본체 상에 적어도 하나의 별도의 마찰층이 제공된다. 또한, 독일 특허 명세서 제DE 100 60 566 B4호는 마찰 유닛의 핵심 본체가 내부 환기식 브레이크 디스크의 경우에 두 부분으로 형성될 수 있으며, 연결 평면 내에 냉각 채널이 형성되는 것을 공지된 것으로 전제한다.

본 발명의 목적은, 공지된 제조 방법보다 취급이 더 간단하고 더 유연하며 더 저렴한 내부 환기식 브레이크 디스크의 마찰 본체용 핵심 본체의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라 독립 청구항 제1항의 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 개선예는 종속 청구항의 대상이다. 또한, 상기 목적은 청구항 제15항에 따른 마찰 본체에 의해 달성된다.

본 발명에 따라 도입부에 언급된 유형의 방법의 경우, 핵심 본체는 적어도 하나의 웨브 모듈 및 두 개의 캐리어 본체로 구성되며, 웨브 모듈은 복수의 웨브 요소 및 적어도 하나의 웨브 요소를 서로 연결하는 연결 영역을 포함한다. 이러한 경우 중요한 장점은, 제조시 결함율이 적고, 간단하게 이용 가능한 요소들로부터 핵심 본체가 제조될 수 있다는 점이다. 본 발명에 따른 제조 과정은 종래 기술에 비해 취급이 더 간단하고, 더 유연하며 재현 가능하다. 예컨대 제조 방법 및 사용된 공구의 중요한 변경 없이도 상이한 웨브 기하 구조 또는 환기 채널의 상이한 기하 구조가 간단한 방식으로 구현될 수 있다. 한편으로는, 적당한 비용으로 복잡한 웨브 기하 구조의 제조도 가능하다. 다른 한편으로는, 예컨대 동일한 직경을 갖지만 상이한 웨브 기하 구조를 갖는 브레이크 디스크를 제조하기 위해 동일한 캐리어 본체가 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 마찰 본체는 제조 방법에 기인하여 최대로 높은 재료 동질성을 포함하며, 강화 섬유의 과정은, 특히 평평한 기하 구조를 갖는 부품의 구성에 기인하여 적어도 광범위하게 방해받지 않는다.

또한, 사용된 웨브 모듈이 사출 성형 방법의 도움으로 제조될 때 제조 방법은 간단해질 수 있다.

유리하게 핵심 본체의 구성 이전에 적어도 웨브 모듈이 열분해 될 수 있다.

유리하게 그리고 바람직하게는, 상기 바로 언급된 본 발명의 개선예에 대한 대안으로, 구성된 핵심 본체가 열분해 될 수 있다.

유리하게 웨브 모듈의 웨브 요소 및 연결 영역은 상이한 재료 및/또는 상이한 재료의 조성물로 제조될 수 있다.

유리하게 웨브 모듈의 적어도 하나의 연결 영역은 열분해 중 적어도 거의 완전히 분해될 수 있다. 이러한 방식으로, 예컨대 환기 채널을 세척하기 위한 가공 비용이 확실하게 감소된다.

유리하게 웨브 모듈의 적어도 하나의 연결 영역을 위한 재료로서 적어도 하나의 열 가소성 플라스틱이 사용될 수 있다.

유리하게 웨브 모듈의 웨브 요소 및 연결 영역은 적어도 광범위하게 균일한 재료 조성물로 제조될 수 있다.

유리하게 웨브 모듈의 적어도 하나의 연결 영역은 링 형태로 구성될 수 있다. 이러한 방식으로 웨브 요소는 비교적 낮은 재료 비용으로 신뢰할 만하게 고정될 수 있다. 또한, 이에 의해 적어도 하나의 연결 영역의 제거가 확실하게 간소화 될 수 있다.

유리하게 웨브 모듈의 적어도 하나의 연결 영역은 기계적 처리에 의해 제거될 수 있다. 이러한 경우 제거는 핵심 본체의 구성 이후에 이루어진다. 바람직하게 이러한 기계적 처리는 열분해 이후에 이루어질 수 있다. 재료 경도가 일반적으로 더 작기 때문에 세라믹화 이전에 기계적 처리가 실행되는 것이 바람직할 수 있다.

유리하게 적어도 캐리어 본체 및 웨브 모듈의 웨브 요소는 열분해 이후 세라믹화 될 수 있다.

유리하게 핵심 본체에는 늦어도 세라믹화 이전에 적어도 하나의 별도의 마찰층이 제공될 수 있다.

유리하게 캐리어 본체의 성형시 캐리어 본체 상에 각각 하나의 마찰층이 제공될 수 있다.

유리하게 캐리어 본체 및 마찰층 상에 천공이 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명의 세부 사항 및 장점은 도면을 참조하여 예시적으로 도면에서 설명된다.

본 발명에 따르면, 취급이 간단하고 유연하며 저렴한 내부 환기식 브레이크 디스크의 마찰 본체용 핵심 본체의 제조 방법이 제공된다.

도1a에는 캐리어 본체(1)가 개략적인 평면도로 도시된다. 도1b에는 복수의 웨브 요소(2)가 도시된다. 도1c에는 내부 환기식 브레이크 디스크의 마찰 본체용으로 제조된 핵심 본체(3)에 대한 실시예가 간략하게 평면도로 도시되며, 두 개의 캐리어 본체(1a, 1b)들 사이에 배치된 웨브 요소(2)가 표시된다.

내부 환기식 브레이크 디스크는, 마찰 본체가 환기 채널을 포함하는 브레이크 디스크를 의미한다. 도1d에는 두 개의 캐리어 본체(1a, 1b)를 갖고, 상기 캐리어 본체들 사이에 복수의 웨브 요소(2)가 배치되어 제조된 핵심 본체(3)에 대한 실시예가 간략하게 측면도로 도시된다. 도1d에는 웨브 요소(2)에 의해 제한된, 환기 채널의 섹션(6)을 인식할 수 있는데, 상기 환기 채널은 도1c에서는 자세하게 도시되지 않는다. 도1c에 따른 핵심 본체(3)의 관점에서 웨브(2)는 사실상 캐리어 층(1)에 의해 커버됨에도 불구하고 표시된다. 웨브 요소(2)에 의해 브레이크 디스크 내에 환기 채널이 규정된다. 도면을 간략화하기 위해서, 캐리어 본체(1a, 1b)의 외측에 배치될 수 있는 가상의 마찰층은 도면에 자세히 도시되지 않는다. 도1b에는 웨브 요소(2)의 예시적인 구성 및 배치만 도시된다. 실제로 웨브 요소(2)의 다른 구성 및 배치도 가능하다. 예컨대 웨브 기하 구조가 인벌류트(involute) 형태로 구성될 수도 있다. 웨브 요소(2)의 상이한 배치 및/또는 구성에 의해 상이한 웨브 기하 구조가 규정될 수 있다. 웨브 기하 구조는 브레이크 디스크의 환기 채널의 구성을 결정한다.

도2에는 핵심 본체(3)의 제조를 위해 사용되는 웨브 모듈(4)에 대한 실시예가 도시되며, 웨브 모듈(4)의 웨브 요소(2)는 연결 영역(5) 내로 매립된다.

도3에는 핵심 본체(3)의 제조를 위해 사용되는 웨브 모듈(4)에 대한 다른 실 시예가 도시되며, 웨브 모듈(4)의 웨브 요소(2)는 복수의 연결 영역(5a, 5b, 5c)에 의해 서로 연결된다. 도3에 도시된 연결 영역(5a, 5b, 5c)은 사실상 적어도 동심의 링 형태의 보조 웨브로서 구성된다.

핵심 본체(3)를 갖는 마찰 본체를 포함하며 핵심 본체(3) 상에 적어도 하나의 별도의 마찰층이 제공되는, 내부 환기식 섬유 강화 브레이크 디스크용 핵심 본체(3)를 제조하기 위해, 먼저 적어도 두 개의 캐리어 본체(1 또는 1a 및 1b) 및 웨브 모듈(4)이 제조되고, 핵심 본체(3)를 위해 조립된다. 핵심 본체(3)에 대한 실시예는 도1c 및 도1d에 간소화되어, 예시적으로 간략하게 도시된다. 조립된 핵심 본체(3)는 이어서 열분해 되며, 적어도 하나의 연결 영역(5 또는 5a, 5b, 5c)은 상응하는 재료 선택시 적어도 거의 완전히 분해된다. 적어도 하나의 연결 영역(5 또는 5a, 5b, 5c)이 완전히 또는 부분적으로, 열분해 중 분해되지 않은 재료로 구성되면, 남아있게 되는 재료는 열분해 후 기계적 처리에 의해 제거될 수 있다. 이어서, 높은 온도, 예컨대 1420℃(실리콘의 용융점) 이상의 온도에서 바람직하게 액상 실리콘에 의해 이루어지는 세라믹화가 이루어진다.

열분해는 바람직하게 공기 차단 하에 또는 불활성 가스에서 이루어진다. 캐리어 본체(1 또는 1a, 1b) 및 웨브 모듈(4)-또는 적어도 웨브 모듈(4)-이 핵심 본체(3)를 위해 조립되기 이전에 개별적으로 열분해된다. 이러한 경우, 웨브 모듈(4)의 연결 영역(5 또는 5a, 5b, 5c)이 열분해시 완전히 분해되지 않아서 웨브 모듈(4)의 웨브 요소(2)의 연결은 적어도 핵심 본체의 조립시까지 확실하게 유지되는 것이 중요하다. 이러한 경우 조립된 핵심 본체(3)도 세라믹화된다.

바람직하게 두 개의 마찰층은 개별적으로 제조될 수 있거나 캐리어 본체(1, 1a, 1b)의 성형시 캐리어 본체(1, 1a, 1b)에 직접 압인될 수 있다. 상응하게 마찰층은 그레이딩(grading)되거나 층 구조로 형성될 수 있다.

천공된 브레이크 디스크의 제조시 천공 보어가 캐리어 본체(1, 1a, 1b) 및 마찰층에 제공된다. 바람직하게 천공 보어의 제공은 캐리어 본체(1, 1a, 1b) 및/또는 마찰층의 압착시 압착 형태의 상응하는 성형 형태에 의해 직접 제공된다. 이는 캐리어 본체(1, 1a, 1b) 및 해당 마찰층이 동시에 제조되는 경우 특히 바람직하다.

핵심 본체(3)를 제조하기 위해 사용된 웨브 모듈(4)은 복수의 웨브 요소(2) 및 웨브 요소(2)와 연결된 적어도 하나의 연결 영역(5 (도2 참조) 또는 5a, 5b, 5c (도3 참조))을 포함한다. 핵심 본체(3)를 제조하기 위해 웨브 모듈(4)의 웨브 요소(2)는 적어도 하나의 연결 영역(5 또는 5a, 5b 5c)을 통해 서로 연결된다.

적어도 하나의 연결 영역(5 또는 5a, 5b 5c)은 바람직하게 열분해 가능한 재료로 구성될 수 있고 핵심 본체(3)의 제조시 웨브 요소(2)를 고정시킬 수 있다. 적어도 하나의 연결 영역(5 또는 5a, 5b 5c)은 재료로서 바람직하게 열 가소성 플라스틱, 예컨대 메타크릴산, 예컨대 폴리메타크릴메틸이미드를 포함한다. 웨브 요소(2) 및/또는 적어도 하나의 연결 영역(5 또는 5a, 5b, 5c)은 사출 성형 기술을 이용하여 제조될 수 있다. 웨브 모듈(4)에 대한 웨브 요소(2)의 연결은 사실상 핵심 본체(3)의 구성을 간소화한다. 실시예를 참조로 도3에 도시된 바와 같이, 웨브 모듈(4)의 웨브 요소(2)는 사실상 적어도 링 형태의 연결 영역(5a, 5b, 5c)을 이용 하여 연결될 수 있다. 유리하게 적어도, 외부 링 및/또는 내부 링으로서 구성되는 연결 영역(5a 및/또는 5b)이 제공된다. 이러한 방식으로 연결 영역(5a 또는 5b)은 열분해 및/또는 세라믹화 직후 기계적 처리에 의해 제거될 수 있다. 외부 링 및/또는 내부 링으로서 구성된 연결 영역(5a 또는 5b)의 경우 기계적 처리에 의한 제거가 특히 간단하다.

적어도 하나의 연결 영역(5a, 5b, 5c) 및 웨브 요소(2)가 동일한 재료로 제조될 때 유리할 수 있다. 바람직하게, 적어도 하나의 연결 영역(5a, 5b, 5c) 및 웨브 요소(2)는 개별 사출 성형 부품으로서 제조될 수 있다. 동일한 재료로 이루어진 적어도 하나의 연결 영역(5a, 5b, 5c) 및 웨브 요소(2)의 제조시 적어도 하나의 연결 영역(5a, 5b, 5c)은 열분해시 분해되지 않고 이후에 기계적으로 제거된다. 이는 특히 링 형태 또는 이와 유사한, 적어도 하나의 연결 영역(5a, 5b, 5c)의 구성시 유리할 수 있다.

웨브 요소(2)와 캐리어 본체(1, 1b, 1c)의 연결은 형태 결합식으로 또는 예리하지 않게 이루어질 수 있다. 형태 결합을 이루기 위해 리세스 또는 돌출부가 캐리어 본체(1, 1a, 1b) 내로 가압된다. 매우 균일한 구조를 보장하기 위해, 리세스 또는 돌출부는 바람직하게 1mm보다 작은, 낮은 깊이 또는 높이를 포함한다. 적어도 하나의 연결 영역(5, 5a, 5b, 5c)의 높이는 웨브 요소(2)의 최대 높이와 최대로 동일하다. 바람직하게 적어도 하나의 연결 영역(5, 5a, 5b, 5c)의 최대 높이는 웨브 요소(2)의 최소 높이와 최대로 동일하다. 그러나 웨브 요소(2)는 적어도 부분적으로 상이한 높이를 포함할 수 있거나 포함해야 한다. 바람직하게 웨브 요 소(2) 및 캐리어 본체(1, 1a, 1b)의 연결을 위해 적어도 웨브 요소(2)와 캐리어 본체(1, 1a, 1b) 사이에 탄소가 많은 접합 페이스트가 제공될 수 있다.

웨브 요소(2) 및 캐리어 본체(1, 1a, 1b)는 바람직하게 탄소 섬유 및 수지의 사용하에 제조된다. 또한, 핵심 본체의 제조를 위해 세라믹화용 실리콘도 사용된다. 재료로서 탄소 섬유 강화 플라스틱, 탄소 섬유 강화 탄소 및/또는 탄소 섬유 강화 세라믹이 사용될 수 있다. 바람직하게 강화 성분으로서 탄소 섬유로 이루어지거나 매트릭스 성분으로서 실리콘 및 실리콘 카바이드로 이루어진 카본 섬유 강화 실리콘 카바이드가 바람직하게 사용될 수 있다. 바람직하게 세라믹 매트릭스에 기초한 탄소 섬유 강화 재료가 사용된다. 핵심 본체(3) 또는 마찰 본체를 위해 사용된 재료를 기초로 인해 세라믹 브레이크라 지칭된다.

캐리어 본체(1, 1a, 1b)의 제조를 위해 사용된 탄소 섬유는 강성 때문에 적어도 부분적으로 부하 방향으로 배향될 수 있다. 높은 강성 요건을 위해 추가의 섬유 조직, 섬유 구조 및/또는 집중적인 장섬유로도 가압될 수 있다. 요구에 따라 재료는 반경 방향에서 그레이딩되어 구성될 수 있다. 따라서 강성 임계적인 내부 직경에서 더 길고 외부 직경에서 더 짧은, 일반적으로 저렴한 섬유가 사용될 수 있다.

본 발명에 기여하는 중요한 사상은 다음과 같이 정리될 수 있다: 특히 세라믹에 기초하는 내부 환기식 브레이크 디스크의 제조는 적어도 하나의 웨브 모듈(4) 및 적어도 두 개의 캐리어 본체(1, 1a, 1b)로 이루어진 마찰 본체용 핵심 본체가 구성될 때 사실상 효과적으로 형성될 수 있고, 웨브 모듈(4)은 복수의 웨브 요 소(2) 및 적어도 하나의 웨브 요소(2)와 서로 연결되는 연결 영역(5, 5a, 5b, 5c)을 포함한다. 이러한 방식으로 상이한 웨브 구조를 갖는 브레이크 디스크용 핵심 본체(3)를 제조하기 위한 유연하며 저렴한 방법이 제공된다.

도1은 캐리어 본체의 평면도.

도1b는 복수의 웨브 요소의 평면도.

도1c는 핵심 본체의 평면도.

도1d는 핵심 본체의 측면도.

도2는 웨브 모듈을 도시한 도면.

도3은 웨브 모듈을 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 캐리어 본체

2: 웨브 요소

3: 핵심 본체

4: 웨브 모듈

5, 5a, 5b, 5c: 연결 영역

6: 환기 채널 섹션

Claims

내부 환기식 섬유 강화 브레이크 디스크의 마찰 본체용 핵심 본체(3)의 제조 방법에 있어서,

핵심 본체(3)는 하나 이상의 웨브 모듈(4) 및 두 개의 캐리어 본체(1, 1a, 1b)로 구성되며, 웨브 모듈(4)은 복수의 웨브 요소(2) 및 웨브 요소(2)를 서로 연결하는 하나 이상의 연결 영역(5, 5a, 5b, 5c)을 포함하고,

웨브 모듈(4)의 웨브 요소(2) 및 연결 영역(5, 5a, 5b, 5c)은 상이한 재료 또는 상이한 재료 조성물로 제조되고,

웨브 모듈(4)의 하나 이상의 연결 영역(5, 5a, 5b, 5c)이 열 분해 중 분해되는 것을 특징으로 하는 핵심 본체의 제조 방법.
제1항에 있어서, 웨브 모듈(4)은 사출 성형 방법의 도움으로 제조되는 핵심 본체의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 핵심 본체(3)의 구성 이전에 적어도 웨브 모듈(4)이 열분해되는 핵심 본체의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 구성된 핵심 본체(3)가 열분해되는 핵심 본체의 제조 방법.
삭제
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 웨브 모듈(4)의 하나 이상의 연결 영역(5, 5a, 5b, 5c)용 재료로서 열 가소성 플라스틱이 사용되는 핵심 본체의 제조 방법.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 웨브 모듈(4)의 하나 이상의 연결 영역(5a, 5b, 5c)은 링 형태로 구성되는 핵심 본체의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 웨브 모듈(4)의 하나 이상의 연결 영역(5, 5a, 5b, 5c) 또는 하나 이상의 연결 영역(5, 5a, 5b, 5c)의 일 부분은 기계적 처리에 의해 제거되는 핵심 본체의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 캐리어 본체(1, 1a, 1b) 및 웨브 모듈(4)의 웨브 요소(2)를 갖는 핵심 본체(3)가 세라믹화되는 핵심 본체의 제조 방법.
제11항에 있어서, 핵심 본체(3)에는 늦어도 세라믹화 이전에 하나 이상의 별도의 마찰층이 제공되는 핵심 본체의 제조 방법.
제12항에 있어서, 캐리어 본체(1, 1a, 1b)의 성형시 캐리어 본체(1, 1a, 1b) 상에 각각 하나의 마찰층이 제공되는 핵심 본체의 제조 방법.
제12항에 있어서, 캐리어 본체(1, 1a, 1b) 및 마찰층에 천공이 이루어지는 핵심 본체의 제조 방법.
내부 환기식 섬유 강화 브레이크 디스크에 사용하기 위한 마찰 본체이며, 마찰 본체는 제1항 또는 제2항에 따라 제조된 핵심 본체(3)를 포함하며, 핵심 본체(3) 상에 하나 이상의 별도의 마찰층이 제공되는 마찰 본체.