KR101532731B1

KR101532731B1 - 브레이크 디스크와 그 제작 방법, 및 제작 장치

Info

Publication number: KR101532731B1
Application number: KR1020130043986A
Authority: KR
Inventors: 이종만
Original assignee: 이종만
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2015-07-06
Also published as: KR20140126021A; WO2014175625A1

Abstract

본 발명은 자동차 및 철도차량, 산업기계 등에 널리 사용되는 브레이크 디스크와 그 제작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제동장치의 작동 시에 브레이크 디스크에 발생되는 열이 외부로 신속히 방출되도록 하여, 상기 브레이크 디스크(brake disc)의 온도가 급격하게 상승하는 현상을 방지하고, 또한 대량 생산 뿐만 아니라 소량 다품종 생산에 적합하며 경제적으로 제작될 수 있도록 단순한 구조를 가지고, 경량화가 가능한 일체형 또는 분리형 브레이크 디스크와 그 제작 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 체결부(20)와 상·하판(22, 23)을 포함하여 구성되는 브레이크 디스크(10)에 있어서, 상기 상·하판 사이의 공간에서 등간격 또는 일정비율로 평행 배치되어 공기의 유동을 위해 형성되는 다수의 리브(30)는, 수직 중심선(90a)에 평행되게 형성되는 수직 리브(30a)와; 상기 수직 리브(30a)의 외측 경계에 형성되는 수직 경계리브(30b), 또는 수직 경계리브(30b) 및 경사 경계리브(30c)와; 상기 상·하판 사이의 공간에서 등간격 또는 일정비율로 평행 배치되어 공기의 유동을 위해 형성되는 다수의 리브(30)는, 수직 중심선(90a)에 평행되게 형성되는 수직리브(30a)와; 상기 수직리브(30a)의 외측 경계에 형성되는 수직경계리브(30b); 상기 경계리브(30b, 30c)의 외측에 수평으로 수평리브(30d, 30e); 를 포함하는 슬래브(Slab)를 주조, 압출 또는 카본-카본, 카본-세라믹 복합소재 고온 성형방법으로 형성하는 제1단계(S100); 상기 형성된 슬래브로부터 브레이크 디스크의 체결부 내측 원주면(92a), 디스크 외측 원주면(93)을 컷아웃(Cut out) 가공하는 제2단계(S200); 상기 브레이크 디스크 리브의 위치에 맞게 가공기계에 배치하고, 체결부 내측 원주면(92a), 디스크 내·외측원주면(92, 93)과 전체외관의 형상을 정밀 가공하는 제3단계(S300); 통기공(40), 관통공(41) 또는 통기슬롯(42)을 가공 형성하고, 브레이크 디스크의 웨이트 밸런스(Weight balance)를 확인 및 교정하고, 표면에 일련식별 표식을 하는 제4단계(S400); 및 내·외측 표면은 부식방지를 위한 표면처리 공정을 적용하는 제5단계(S500);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크의 제작 방법(The manufacturing methods) 및 그 제작 장치(The manufacturing device)로 구성된다.

Description

브레이크 디스크와 그 제작 방법, 및 제작 장치{Brake Disc and the manufacturing methods, and the manufacturing device}

본 발명은 자동차 및 철도차량, 항공기, 산업기계 등에 널리 사용되는 브레이크 디스크와 그 제작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제동장치의 작동 시에 브레이크 디스크에 발생되는 열이 외부로 신속히 방출되도록 하여, 상기 브레이크 디스크(brake disc)의 온도가 급격하게 상승하는 현상을 방지하고, 또한 대량 생산 뿐만 아니라 소량 다품종 생산에 적합하며 경제적으로 제작될 수 있는 경량 단순한 구조를 가진 일체형 또는 분리형 브레이크 디스크와 그 제작 방법, 및 제작 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 제동은, 그 차축에 장착된 원형의 디스크와 캘리퍼 패드(caliper pad)와의 마찰에 의하는 방식이 주로 사용된다. 그런데, 브레이크 디스크와 캘리퍼 패드 사이의 마찰로 인하여 브레이크 디스크의 온도는 약 500℃ 이상으로 급격하게 상승하여, 상기 캘리퍼 패드와의 마찰력이 감소되면서 제동성능이 감소되는 페이드 현상(fade development)이 발생되고, 또한 브레이크 디스크의 성능 및 강도의 열화가 초래되어 그 수명이 단축되며, 결국에는 자동차의 제동거리가 늘어나게 되면서 브레이크 장치가 파열되거나 타이어의 파손이 초래되어 사고의 위험이 높아지는 문제점이 있다. 또한 브레이크 디스크는 벤틸레이션(Ventilation)을 위하여 다수의 코어(core)를 그 내부에 구비하고 있는 사형몰드(sand mold)를 이용하여 주로 제작되어 왔다.

그런데, 종래의 브레이크 디스크와 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 차이점은 다음과 같다.

1) 종래의 방사형 브레이크 디스크는 사형몰드에 의한 제작은 복잡한 구조의 다수 코어몰드를 매번 별도로 설치하는 작업을 요하므로, 그 작업공정이 번거롭고, 또한 주물이 응고하는 데 시간이 오래 걸려 생산성이 저하된다.

2) 종래의 브레이크 디스크는 조직이 치밀하지 못하고 부식에 취약한 문제점이 있다.

3) 종래 사형몰드를 이용한 종래의 브레이크 디스크의 제작방법은 그 형상의 한계로 인하여 대량 생산뿐 만 아니라 소량 다품종 생산에 부적합하다.

4) 종래 사형몰드에 의하여 만들어진 브레이크 디스크는 그 형상이 한정되어, 일체형 또는 분리형으로 각 산업 분야에 적용하려면 제작이 어렵고 원하는 다양한 형상의 브레이크 디스크를 간편하고 경제적으로 제작하는 데는 그 한계가 있다.

5) 본 발명에 브레이크 디스크는 효율적 통기성과 경량화가 가능한 구조로서 연비저감이 가능하고, 일체형 브레이크 디스크의 경우에 대량 생산을 위한 스퀴즈 캐스팅(Squeeze Casting), 슬래브 주조 방법 등으로 제작이 가능하다.

6) 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 상·하판을 각각 제작하여 결합이 가능한 분리형 브레이크 디스크의 제작이 용이하고, 분리형의 체결부 또는 상판은 별도의 성형 또는 다이 케스팅(Die Casting), 스퀴즈 캐스팅(Squeeze Casting) 등으로 제작할 수 있고, 리브와 하판은 하나의 파트인 슬래브로부터 대량 제작이 가능하므로 보다 경제적으로 제작가능하다.

7) 본 발명에 따른 브레이크 디스크는 경량 소재인 카본을 주성분으로 하는 카본브레이크 디스크에 적용이 가능한 단순한 구조로서, 대량 생산이 용이하여 경제적이고 경량화가 가능하여 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 항공기 등의 브레이크 디스크에 적용 시 연비의 향상을 가져 올 수 있다. 이러한 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 구조는 일체형 또는 분리형으로 제작 가능함으로써 그 용도와 경제성을 감안한 생산이 가능하다.

KR 1009628820000 브레이크 디스크 2010. 06.01 KR 1020090115056 브레이크 디스크 및 모듈식 시스템 2009. 11. 04

본 발명은 이러한 종래의 기술적 한계를 감안하여 안출한 것으로, 브레이크 디스크의 상·하판 사이의 공간에 다수의 리브 형상을 단순화하여 경량화가 가능하고, 냉각성능을 향상하도록 하는 코어구조를 가지고 있고, 자동차의 제동 시에 발생되는 열을 다수의 통기공, 관통공 또는 통기슬롯을 선택적으로 구비하여 신속하게 외부로 방출함과 동시에, 브레이크 디스크의 강도를 확보하고 소량 다품종 및 대량생산이 가능한 제작방법을 제시하고자 한다.

또한 금속뿐만 아니라 카본 복합재, 카본-카본 복합재, 카본-세라믹 복합재 등의 경량소재로 제작 가능한 구조로서 브레이크 디스크의 무게를 감소함으로써, 연비의 향상을 가져와 친환경적이고, 브레이크 디스크의 체결부, 상·하판을 일체형(one piece) 또는 별도의 파트로 분리하여 형성함으로써, 다양한 제작방법이 적용가능하게 하여 그 생산비용 및 제작시간을 획기적으로 감소시킬 수 있는 브레이크 디스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 체결부(20)와 상·하판(22, 23)을 포함하여 구성되는 브레이크 디스크(10)에 있어서, 상기 상·하판 사이의 공간에서 등간격 또는 일정비율로 평행 배치되어 공기의 유동을 위해 형성되는 다수의 리브(30)는, 수직 중심선(90a)에 평행되게 형성되는 수직 리브(30a)와; 상기 수직 리브(30a)의 외측 경계에 형성되는 수직 경계리브(30b), 또는 수직 경계리브(30b) 및 경사 경계리브(30c)와; 상기 경계리브(30b, 30c)의 외측에 수평으로 수평 리브(30d, 30e);를 형성하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크(10) 및, 체결부(20)와 상·하판(22, 23)을 포함하여 구성되는 브레이크 디스크(10)에 있어서, 상기 상·하판 사이의 공간에서 등간격 또는 일정비율로 평행 배치되어 공기의 유동을 위해 형성되는 다수의 리브(30)는, 수직 중심선(90a)에 평행되게 형성되는 수직리브(30a)와; 상기 수직리브(30a)의 외측 경계에 형성되는 수직경계리브(30b); 상기 경계리브(30b, 30c)의 외측에 수평으로 수평리브(30d, 30e); 를 포함하는 슬래브(Slab)를 주조, 압출 또는 카본-카본, 카본-세라믹 복합소재 고온 성형방법으로 형성하는 제1단계(S100); 상기 형성된 슬래브로부터 브레이크 디스크의 체결부 내측 원주면(92a), 디스크 외측 원주면(93)을 컷아웃(Cut out) 가공하는 제2단계(S200); 상기 브레이크 디스크 리브의 위치에 맞게 가공기계에 배치하고, 체결부 내측 원주면(92a), 디스크 내·외측 원주면(92, 93)과 전체외관의 형상을 정밀 가공하는 제3단계(S300); 통기공(40), 관통공(41) 또는 통기슬롯(42)을 가공 형성하고, 브레이크 디스크의 웨이트 밸런스(Weight balance)를 확인 및 교정하고, 표면에 일련식별 표식을 하는 제4단계(S400); 및 내·외측 표면은 부식방지를 위한 표면처리 공정을 적용하는 제5단계(S500);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크의 제작 방법으로 이루어진 것에 특징이 있다.

본 발명은 상기와 같은 구성을 가진 본 발명에 따른 브레이크 디스크는, 종래의 브레이크 디스크가 그 일체형 구조상 주로 주조에 의한 생산에 의존하던 것과는 달리, 주조 외에도 압출, 카본 복합재의 고온 성형, 각각의 파트로 분리되게 제작 후 조립, 브레이징(Brazing), 용접, 본딩(Bonding) 등 다양한 제작방법에 의하여 생산 가능한 단순한 형상을 가지고 있어 생산비용 및 제조시간을 단축시킬 수 있는 적절한 방법을 선택하여 적용할 수 있고, 또한 다양한 패턴(Pattern)의 통기공, 관통공 또는 통기슬롯을 단독 또는 혼재되게 선택하여 구비함으로써 캘리퍼 패드로부터의 압력에 견딜 수 있는 브레이크 디스크의 강도를 높임과 동시에 방열효과를 향상시켜 브레이크 디스크의 수명을 연장시키고 자동차 사고를 예방할 수 있는 효과를 가진다. 또한 브레이크 디스크 조직의 치밀함을 가지는 단순 주조방법 또는 압출방법 등으로 제작됨으로써, 무게의 감소를 가져오므로 연비저감의 친환경 효과를 가진다. 한편 각 산업에 맞는 브레이크 디스크의 다양화, 최적화 할 수 있도록 일체형 브레이크 디스크, 분리형 브레이크 디스크, 일체형 브레이크 디스크 슬래브, 분리형 브레이크 디스크 슬래브 및 금형에 의한 제작 등 여러 가지 제작방법을 제시하여 경제적이고 효과적인 생산이 가능하게 하였다.

도면1은 일반적인 자동차용 브레이크 디스크를 나타낸 평면도와 정면도.
도면2는 본 발명에 따른 일체형 브레이크 디스크를 나타낸 평면도와 정면도.
도면2a는 본 발명에 따른 도2의 변형례로서 각각의 리브에 통기공을 구비한 브레이크 디스크의 평면도와 정면도.
도면2b는 본 발명에 따른 도2a 단면도 A1-A1의 변형례로서 중심선에서 오프셋(Offset) 배치된 리브와 통기공을 구비한 브레이크 디스크의 정면도.
도면2c는 본 발명에 따른 도2의 변형례로서 다수의 경사 경계리브로 배치된 리브와 통기공을 구비한 브레이크 디스크의 평면도와 정면도.
도면2d는 본 발명에 따른 도2c 단면도 B-B의 변형례로서 다수의 경사 경계리브로 배치된 리브와 통기공을 구비한 브레이크 디스크의 정면도.
도면2e는 본 발명에 따른 도2c 단면도 B-B의 변형례로서 +/_45도 부분에서 하나의 경사 경계리브로 배치된 리브와 통기공을 구비한 브레이크 디스크의 정면도.
도면2f는 본 발명에 따른 리브의 변형된 일례의 상세단면을 나타낸 단면도.
도면2g는 본 발명에 따른 도 2의 변형례로서 체결부 외측으로 수직 경계리브 배치를 나타낸 평면도와 정면도.
도면2h는 본 발명에 따른 도 2c의 단면도 B-B의 변형례로서 경계리브인 경사 경계리브와 수직 경계리브 및 수평 경계리브 부분을 솔리드부로 형성한 일례를 나타낸 평면도.
도면3은 본 발명에 따른 도 2의 단면도 A-A의 변형례로서 본체 분리형 브레이크 디스크를 나타낸 정면도.
도면3a는 본 발명에 따른 도 2의 단면도 A-A의 또 다른 변형례로서 본체 리브 분리형 브레이크 디스크를 나타낸 정면도.
도면3b는 본 발명에 따른 도 3의 본체 분리형 브레이크 디스크를 나타낸 사시도.
도면3c는 본 발명에 따른 도 3의 또 다른 타입의 본체 분리형 브레이크 디스크를 나타낸 사시도.
도면3d는 본 발명에 따른 돌출 체결부 리브 상판을 나타낸 사시도.
도면3e는 본 발명에 따른 평행 체결부 리브 상판을 나타낸 사시도.
도면3f는 본 발명에 따른 돌출 체결부 리브 상판과 리브 하판을 나타낸 사시도.
도면3g는 본 발명에 따른 평행 체결부 리브 상판과 리브 하판을 나타낸 사시도.
도면3h는 본 발명에 따른 돌출 체결부 상판과 리브 지지부를 형성한 리브 하판을 결합하여 나타낸 평면도와 정면도.
도면3j는 본 발명에 따른 도 3h의 변형례로서 돌출 체결부 리브 상판과 리브 하판을 결합하여 나타낸 평면도와 정면도.
도면3k는 본 발명에 따른 도 3h, 도 3j의 변형례로서, 각각 경사 경계리브(30c)를 구비한 본체 분리형 브레이크 디스크(12)의 도 3h의 단면 평면도 C-C의 변형례, 및 본체 리브 분리형 브레이크 디스크(12a)의 일례를 나타낸 도 3j의 단면 평면도 D-D의 또 다른 일례의 평면도.
도면4는 본 발명에 따른 체결부 분리형 브레이크 디스크를 나타낸 평면도와 정면도.
도면5는 본 발명에 따른 평판형 브레이크 디스크를 나타낸 평면도와 정면도.
도면5a는 본 발명에 따른 도 5의 단면도 J1-J1의 변형례를 나타낸 단면도.
도면6은 본 발명에 따른 반달 평판형 브레이크 디스크를 나타낸 전개된 평면도와 우측면도.
도면6a는 본 발명에 따른 도 6의 변형례를 나타낸 전개된 평면도와 우측면도.
도면6b는 본 발명에 따른 도 6의 변형례로서 분리형 반달 평판 브레이크 디스크를 나타낸 전개된 평면도와 우측면도.
도면7은 본 발명에 따른 페어(Pair)형 브레이크 디스크를 나타낸 평면도와 우측면도.
도면7a는 본 발명에 따른 도 7 단면도 K-K의 변형례를 나타낸 평면도.
도면8은 본 발명에 따른 통기공을 배치한 브레이크 디스크의 일례를 나타낸 평면도와 정면도.
도면8a는 본 발명에 따른 도 8 단면도 L-L의 변형례인 통기공을 배치한 브레이크 디스크의 일례를 나타낸 평면도.
도면8b는 본 발명에 따른 도 8 단면도 L-L의 변형례인 통기공과 관통공을 배치한 브레이크 디스크의 일례를 나타낸 평면도.
도면8c는 본 발명에 따른 도 8 단면도 L-L의 변형례인 관통공을 배치한 브레이크 디스크의 일례를 나타낸 평면도.
도면8d, 도면8e는 각각 본 발명에 따른 도 8 단면도 L-L의 또 다른 변형례인 통기공과 관통공을 배치한 브레이크 디스크의 일례를 나타낸 평면도.
도면8f, 도면8g는 각각 본 발명에 따른 도2c 단면도 B-B에 통기공을 배치한 브레이크 디스크의 일례와 그 변형례를 나타낸 평면도.
도면8h, 도면8j, 도면8k는 각각 본 발명에 따른 도2c 단면도 B-B에 통기공과 관통공을 배치한 브레이크 디스크의 일례와 그 변형례를 나타낸 평면도.
도면8m은 본 발명에 따른 도2c 단면도 B-B에 통기공을 배치한 브레이크 디스크의 또 다른 변형례를 나타낸 평면도.
도면8n은 본 발명에 따른 도7 단면도 K-K에 통기공을 배치한 브레이크 디스크의 평면도.
도면8p, 도면8q, 도면8r는 각각 본 발명에 따른 도2c 단면도 B-B에 통기공과 관통공을 배치한 브레이크 디스크의 또 다른 변형례를 나타낸 평면도.
도면8s, 도면8t는 각각 본 발명에 따른 중심선에서 오프셋(Offset) 배치된 리브에 통기공과 관통공을 배치한 일례와 그 변형례를 나타낸 평면도와 정면도, 및 평면도.
도면8u는 도 8의 단면도 L2-L2의 또 다른 변형례들을 나타낸 부분 단면도.
도면9는 본 발명에 따른 도 8 단면도 L1-L1에 통기공과 통기 슬롯을 배치한 브레이크 디스크의 일례를 나타낸 평면도.
도면9a는 본 발명에 따른 도 8 단면도 L1-L1에 통기공과 관통공, 통기 슬롯을 배치한 브레이크 디스크의 일례를 나타낸 평면도.
도면9b는 본 발명에 따른 도 8 단면도 L1-L1에 통기공과 관통공, 나선형 통기 슬롯을 배치한 브레이크 디스크의 일례를 나타낸 평면도.
도면9c는 본 발명에 따른 도 2c 단면도 B1-B1에 통기공과 나선형 통기 슬롯을 배치한 브레이크 디스크의 일례를 나타낸 평면도.
도면9d, 도면9e는 각각 본 발명에 따른 도 2c 단면도 B1-B1에 통기공과 관통공, 나선형 통기 슬롯을 배치한 브레이크 디스크의 일례와 그 변형례를 나타낸 평면도.
도면9f, 도면9g는 각각 본 발명에 따른 도 8 단면도 L1-L1에 통기공과 관통공, 교번되게 통기 슬롯을 배치한 브레이크 디스크의 또 다른 변형례를 나타낸 평면도.
도면9h 본 발명에 따른 도 8 단면도 L1-L1에 통기공과 관통공, 원형 통기 슬롯을 배치한 브레이크 디스크의 변형례를 나타낸 평면도.
도면9j 본 발명에 따른 도 8 단면도 L1-L1에 통기공과 부분적으로 관통공과 통기 슬롯을 배치한 브레이크 디스크의 변형례를 나타낸 평면도.
도 9k는 본 발명에 따른 도 8 단면도 L1-L1에 통기공(40)과 직경이 다른 2개의 원형 통기 슬롯을 교번되게 배치한 브레이크 디스크의 변형례를 나타낸 평면도.
도면10은 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 수직 리브와 수평 리브를 구비하도록 형성된 돌출 일체형 슬래브(Slab)의 사시도.
도면10a는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 수직 리브를 구비하도록 형성된 돌출 일체형 슬래브의 사시도.
도면10b는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 수직 리브를 폭 방향으로 구비하도록 형성된 돌출 일체형 슬래브의 사시도.
도면10c는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 수직 리브와 수평 리브를 구비하도록 형성된 평판형 슬래브(Slab)의 사시도.
도면10d는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 수직 리브를 구비하도록 형성된 평판형 슬래브(Slab)의 사시도.
도면10e는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 수직 리브와 수평 리브를 구비하도록 형성된 반달 평판형 슬래브(Slab)의 사시도.
도면10f, 도면10g 는 각각 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 돌출 체결부 상판 슬래브(54)와 리브 하판 슬래브(53)를 구비하도록 형성된 분리형 슬래브(Slab)의 부분 사시도 및 그 해체된 부분 사시도
도면10h는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 돌출 체결부 상판 슬래브(54)와 통기공(40)을 구비한 리브 하판 슬래브(53)를 나타낸 부분 사시도.
도면10j는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 상판 슬래브(55)와 통기공(40)을 구비한 리브 하판 슬래브(53)를 나타낸 부분 사시도.
도면10k는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 리브 하판 슬래브를 나타낸 사시도.
도면10m은 본 발명에 따른 분리형 반달 평판 브레이크 디스크의 리브 하판 슬래브를 나타낸 사시도.
도면10n는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 슬래브의 폭 방향으로 하나 이상의 브레이크 디스크가 배치되도록 나타낸 돌출 일체형 슬래브의 사시도.
도면10p는 본 발명에 따른 브레이크 디스크 슬래브의 폭 방향으로 형성된 수직리브에 하나 이상의 브레이크 디스크가 배치되고 돌출 일체형 슬래브와 평판 슬래브가 혼용된 일례의 사시도.
도면10r는 본 발명에 따른 브레이크 디스크 슬래브의 폭 방향으로 하나 이상의 브레이크 디스크가 배치되고 종 방향으로 수직 리브(30a)가 형성된 돌출 일체형 슬래브(51)와 평판 슬래브(52), 반달 평판형 슬래브(52a)가 혼용된 또 다른 변형례의 사시도.
도면10s는 본 발명에 따른 브레이크 디스크 슬래브(50)는 종 방향으로 수직 리브(30a)를 형성하고, 상기 슬래브의 폭 방향으로 수평 리브(30d)를 브레이크 디스크의 간격에 따라 연속 배치되도록 하는 하나 이상의 브레이크 디스크를 형성한 돌출 일체형 슬래브(51)의 일례를 나타낸 사시도
도 10t는 도 10s에서와 같이 슬래브의 종 방향으로 수직 리브(30a)를 형성하고, 상기 슬래브의 폭 방향으로 수평 리브(30d)를 브레이크 디스크의 간격에 따라 반복 배치되도록 하는 체결부의 외측면이 원형인 돌출 일체형 슬래브(51)의 브레이크 디스크 제작 장치의 일례를 나타낸 성형 몰드장치-1(Form mold device-1, 111) 사시도 및 단면도.
도 10u는 주입구(39a)가 구비되어 형합되는 원형의 상부 몰드(39) 및 측면부가 분리되는 하부 몰드(38)와, 상기 상·하부 몰드(39, 38)의 내면에 접촉되어 수직 리브(30a, 30b) 및 수평 리브(30d, 30e)에 의해 형성되는 코어 패튼(Core pattern)의 연장선에 각각 다수의 홀(Hole)을 구비한 원통형의 스트랩 몰드(36)와, 상기 코어 패튼의 내부 연장선에 다수의 홀(Hole)을 구비한 원형의 센터 코어 몰드(35b)와, 상기 스트랩 몰드와 센터 코어 몰드를 연결 설치하는 직선형의 코어 형성몰드(35a)로 구성되는 브레이크 디스크의 성형 몰드장치-2(Form mold device-2, 112)의 평면도와 정면도.
도 10v는 본 발명에 따른 도 10u와 같은 브레이크 디스크의 제작 장치에서, 상기 원통형의 스트랩 몰드(Core strap mold, 36) 및 하부 몰드(38)를 하나로 합쳐서 하부 몰드로 대체되고, 상기 직선형의 코어 형성몰드(35a) 연장부가 하부 몰드(Lower mold,38)를 관통되게 구성한 브레이크 디스크의 성형 몰드장치-3(Form mold device-3, 113)의 평면도와 정면도.
도 10w는 본 발명에 따른 도 10v와 같은 브레이크 디스크의 제작 장치에서, 상부 몰드와 형합되는 상기 하부 몰드(38)에 취출 장치(38a)와 자동 주입구(39b)를 구비하고, 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d)의 형성을 위한 코어 형성몰드(35a)의 일단(One end)을 고정되게 설치한 4개의 원호형으로 분할된 코어 스트랩 몰드(36)가 하부 몰드(38)의 외측면에 배치되어 몰드 중심부로 가동되고, 상기 상·하부 몰드(39, 38)는 자동 이송장치(36b)에 연결 설치되어 가동되는 브레이크 디스크의 성형 몰드장치-4(Form mold device-4, 114)의 평면도와 정면도.
도면10x는 본 발명에 따른 도 10w의 코어 스트랩 몰드(36)를 자동 이송장치로 연결 가동되기 구성한 일례를 나타낸 브레이크 디스크의 부분 상세도.
도 10y는 수직 리브(30a)가 슬래브의 폭 방향이고 수평 리브(30d)가 횡 방향으로 형성되는 브레이크 디스크의 성형 몰드장치-1(111)의 변형된 일례를 나타낸 사시도.
도면10z 는, 도 10w 에서의 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d)의 중간부에 경사 경계리브(30c) 형성을 위한 코어 형성몰드(35a)의 일단(One end)을 고정되게 설치한 8개의 원호형으로 분할된 코어 스트랩 몰드(36)로 형성되게 변형된 일례를 나타낸 평면도와 정면도.
도면11은 본 발명에 따른 리브 하판(26)에 리브 지지부(80)를 구비하기 위한 솔리드(75)를 구성한 일례를 나타낸 브레이크 디스크(10)의 평면도와 정면도.
도면11a는 본 발명에 따른 솔리드(75)를 형성한 리브 하판 슬래브(53)를 일례로 나타낸 분리형 브레이크 디스크의 사시도.
도면11b는 본 발명에 따른 솔리드(75)를 형성한 돌출 체결부 리브 상판 슬래브(54a)를 일례로 나타낸 사시도.
도면12는 본 발명에 따른 일체형 브레이크 디스크 제작방법을 나타낸 플로우 차트
도면12a는 본 발명에 따른 분리형 브레이크 디스크 제작방법을 나타낸 플로우 차트

본 발명은 본인이 2012년에 "출원한 브레이크 디스크와 그 제작방법, 출원번호(10-2012-0061867)"에 대한 몇 가지 문제점을 획기적으로 개선하고자 그 후속으로 출원하는 것이다. 이러한 문제점으로는 디스크 내·외측 원주 끝단의 리브 간격이 리브와 원주가 만나는 각도가 예각이 되는 부분 - 즉 리브 끝 단면과 내·외측 원주가 만나는 급격한 코너가 되는 부분 (본 발명에서 경계리브(30b, 30c, 30e)가 형성되는 디스크 내·외측 부분)- 에서는 리브간의 간격이 커져서 발생되는 구조적 한계와, 리브가 한쪽 평행 방향으로 배치되어 통기성의 문제 등 근원적인 해결책을 제시하고자 한다. 즉, 이전의 발명(출원번호: 10-2012-0061867)에서는, 도 2 내지 도 2e 에서 나타낸 수직경계리브 또는 경사경계리브의 디스크 내·외측 원주면의 리브간의 끝단 간격이 크지는 문제가 있어 구조가 불안정하게 되므로 그 간격을 줄이거나 리브의 두께를 크게 하게 되면 무게의 증가를 가져올 수 있는 문제가 있다. 또한 리브가 한 방향으로만 평행되게 배치되게 되므로 공기의 유통이 효율적이지 못하여 냉각효과가 줄어 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 브레이크 디스크와 그 제작방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 체결부(20)와 상·하판(22, 23)을 포함하여 구성되는 브레이크 디스크(10)에 있어서, 상기 상·하판 사이의 공간에서 등간격 또는 일정비율로 평행 배치되어 공기의 유동을 위해 형성되는 다수의 리브(30)는, 수직 중심선(90a)에 평행되게 형성되는 수직 리브(30a)와; 상기 수직 리브(30a)의 외측 경계에 형성되는 수직 경계리브(30b), 또는 수직 경계리브(30b) 및 경사 경계리브(30c)와; 상기 경계리브(30b, 30c)의 외측에 수평으로 수평 리브(30d, 30e);를 형성하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크(10)에 관한 것이다. 바람직하게는 상기 브레이크 디스크는 중심선에 대칭이 되도록 형성하여 웨이트 밸런스(Weight balance)를 유지하기 쉽도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 일체형 브레이크 디스크를 나타낸 평면도와 정면도로서, 체결부(20)와 상·하판(22, 23)을 포함하여 구성되는 브레이크 디스크(10)에 있어서, 상기 상·하판 사이의 공간에서 등간격 또는 일정비율로 평행 배치되어 공기의 유동을 위해 형성되는 다수의 리브(30)는, 수직 중심선(90a)에 평행되게 형성되는 수직리브(30a)와; 상기 수직리브(30a)의 외측 경계에 형성되는 수직경계리브(30b), 또는 수직경계리브(30b) 및 경사경계리브(30c)와; 상기 경계리브(30b, 30c)의 외측에 수평으로 수평리브(30d, 30e); 를 형성하는 것을 특징으로 한다. 이러한 간결하고 단순한 구조의 리브를 가진 본 발명에 따른 브레이크 디스크는 금속재 주조, 압출뿐만 아니라, 카본 복합재, 카본-카본 복합재, 카본-세라믹 복합재 등의 고온 성형방법을 용이하게 할 수 있는 구조여서 그 제작 공정을 단순화 할 수 있고, 대량생산에 적합한 구조이고, 조직의 치밀함을 가져 올 수 있어 무게를 감소시킬 수 있다. 도 2의 부분 상세도 A2에서는 상·하판(22, 23)의 리브에 접하는 디스크 내측 모서리는 약간의 테이프(Taper)를 가지도록 한 일례를 나타낸 것으로 공기의 유통이 원활하게 하고 무게의 감소 및 이물질이 끼이는 것을 방지하는 역할을 한다. 특히 도 2 내지 도 2g, 도 3 내지 도 3k, 도 4,도 5, 도 6 내지 도 6b, 도 7 내지 도 7a, 도 10 내지 도 10y, 도 11 내지 도 11a 에서와 같이 일정한 주형에 용탕을 주입한 주조법, 금속 몰드와 코어 형성몰드 등을 레진 샌드 코어(Resin Sand Core)로 별도 구성하여 성형하는 주조법, 또는 금속 몰드를 설치한 압출방법에 의하여 다수의 코어를 가지도록 개별 브레이크 디스크 또는 기다란 슬래브 판재로부터 제작할 수 있어 대량생산이 용이하고 그 형상의 정밀화를 기할 수 있다. 이러한 주조법은 제품의 형상, 주문량에 따라 기존의 레진 샌드 코어(Resin Sand Core)를 사용하는 방법, 일부의 샌드 레진 코어와 금형사용 방법, 또는 순수한 금형을 사용하는 방법 중 채택하는 것이 효율적이다. 바람직하게는 본 발명에 따른 상기 슬래브는 기다란 형틀에서 주조하는 방식이나, 연속주조 방식으로 생산하면 보다 경제적이고 고품질의 브레이크 디스크를 제작할 수 있겠다.

또한 이러한 본 발명에 따른 브레이크 디스크(10)의 단순한 구조는 개별적 브레이크 디스크의 주조, 압출 방법뿐만 아니라 다수의 코어(35, Core)를 가지는 하나의 긴 돌출 일체형 슬래브(51, Slab), 평판형 슬래브(52), 반달 평판형 슬래브(52a), 리브 하판 슬래브(53), 솔리드 리브 하판 슬래브(53a), 돌출 체결부 상판 슬래브(54), 돌출 체결부 리브 상판 슬래브(54a), 상판 슬래브(55) 등의 다양한 형태로 주조 또는 압출이 가능함으로서, 슬래브의 폭 방향으로 다수의 브레이크 디스크를 최소 한 열(Row) 이상 배치하여 가공 제작 할 수 있고 품질의 향상 및 대량생산이 가능하게 한다. 또한 상기의 본 발명에 따른 슬래브는 폭에 크기에 따라 하나의 슬래브로부터 2가지 이상의 품목을 제작이 가능하여 다품종 소량생산에도 적합하게 된다. 일례로 도 10p, 도 10r 에서와 같이 각각 일체형 브레이크 디스크와 평판형 브레이크 디스크, 또는 일체형 브레이크 디스크, 평판형 브레이크 디스크, 일체형 반달 브레이크 디스크가 배치된 것을 도시하였다.

그리고, 도 2a 에서와 같이 브레이크 디스크의 리브의 측면을 관통하는 다수의 통기공(40)을 구비하여 무게 감소와 방열 성능을 확보한다. 바람직하게는 도 8, 도 8u 에서와 같이 상기 통기공(40)은 원형, 반원, 원형을 늘려 놓은 슬롯홀(Slot hole), 반 슬롯홀(Half Slot hole) 중 어느 하나로 형성 가능하다. 상기 반원형 및 반 슬롯형 통기공은 분리형 브레이크 디스크에 적용하는 것이 바람직하다. 또한 도 8b 내지 도 8c, 도 8h 에서와 같이 종래 브레이크 디스크에서 많이 사용되고 있는 상·하판에 다수의 관통공(41)을 구비할 수 있다. 상기 관통공은 바람직하게는 도 8b의 단면도 L5-L5와 같이 리브의 중심을 관통되게 하여 공기가 리브의 양 측면으로 유도하게 하고, 상판 또는 하판의 중심선에 대칭되게 형성하여 방열성능을 높이고 웨이트 밸런스를 유지한다. 또한 도 8d, 도 8e, 도 8j, 도 8k 에서는 상기 관통공은 리브를 관통하지 않고 상·하판을 관통하는 일례를 나타낸 것이다. 도 2, 도 8 내지 도 8t에서와 같이 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 경계리브에는 공기의 유동을 원활히 하기 위한 통기공이 적용된 일례들이다. 이러한 상기의 일례에서 나타낸 바와 같이 통기공은 브레이크 디스크의 안정적 구조와 방열성능에 적합하게 배치되어야 한다. 또한 통기공과 관통공을 같이 배치하는 브레이크 디스크의 경우에도 구조적으로 안정한 범위 내에서 방열성능을 고려한 배치설계가 이루어져야 한다.

한편, 도 9 내지 도 9k 에서는 통기공과 통기 슬롯, 또는 통기공과 관통공, 통기 슬롯이 본 발명에 따른 브레이크 디스크에 적용된 일례를 나타낸다. 바람직하게는 상기 통기 슬롯은 중심선에 동심되게 하거나, 중심선에 대칭이 되게 적용할 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 통기 슬롯은 그 길이 및 슬롯 넓이를 브레이크 디스크의 구조에 안정되면서 방열성능이 최적이 될 수 있도록 배치하는 것이 더욱 바람직하다. 도 9a, 도 9b 는 관통공과 통기 슬롯이 혼재되어 적용된 일례이다. 도 9f, 도 9m 은 브레이크 디스크의 상·하판에 통기 슬롯(42)을 적용한 일례로서, 상기 통기 슬롯은 바람직하게는 하나 이상을 상판 또는 하판의 중심점에 동심되게 형성되게 한다. 도 9, 도 9c, 도 9k 는 통기공과 통기 슬롯이 혼재되어 적용된 일례이다. 또한 도 9a, 도 9b, 도 9d 내지 도 9j 는 통기공, 관통공 및 통기 슬롯이 혼재되어 적용된 일례이다. 이로써, 방열을 위한 수단은 통기공, 관통공, 통기 슬롯을 독자적 또는 혼재되게 선택적으로 적용할 수 있다.

도 2c 내지 도 2e 에서 나타낸 것과 같이, 본 발명에 따른 브레이크 디스크는 상기 경사경계리브(30c)는 수직경계리브(30b)의 외측에서 하나 또는 하나 이상으로 형성되고, 수직 경계리브(30b) 또는 수평 경계리브(30e)에 예각으로 연결 형성되고 있다. 이러한 상기의 경사 경계리브는 수직 경계리브로 구성된 브레이크 디스크보다 통기성이 더욱 효율적이고 구조적으로도 안정적인 것에 특징이 있다. 도 2h는 본 발명에 따른 도 2c의 단면도 B-B의 변형례로서 경계리브인 경사 경계리브와 수직 경계리브 및 수평 경계리브 부분이 리브가 없이 형성되는 구조의 솔리드(75)로 형성한 일례를 나타낸 평면도이다. 이러한 상기의 경사 경계리브 주변의 코어는 주조 또는 성형 시 한꺼번에 형성하는 것이 바람직하나, 도 2h 에서와 같이 주조 또는 성형 시 생산 수율을 높이기 위하여 경사 경계리브 주변의 코어는 솔리드(75)로 형성하여 이 부분을 별도의 후 공정으로 가공하는 것도 가능하다. 한편, 상·하판(22, 23)과 리브(30)로 둘러싸여 공기 유동의 통로인 코어(35)의 단면은 모서리가 둥글게 형성된 사각형, 원형, 모서리와 두 면이 둥근 슬롯홀(Slot Hole),반 슬롯홀(Half Slot Hole) 중 어느 하나로 형성되게 할 수 있다. 통상적으로 무게의 감소와 구조적인 안정성을 고려하면 코어의 단면은 도 2 에서와 같이 모서리가 둥글게 형성된 사각형이 바람직하다. 도 2c 에서는 코어의 단면이 원형으로 되어 있는 일례를 나타내는데, 이것은 소량의 품목을 생산하는 금속재나 코어부의 성형이 어려운 소재 카본-카본 복합재 같은 브레이크 디스크의 생산에 적용하는 것이 적합하다. 또한 도 2f 에서와 같은 슬롯홀(Slot hole)로도 가능하고, 본 발명에 따른 분리형 브레이크 디스크에서는 반 슬롯홀(Half Slot hole)으로 적용하는 것이 보다 효율적으로 제작 가능하다.

상기 본 발명에 따른 브레이크 디스크는 돌출 체결부(21)와 상·하판(22, 23)을 일체로 포함하여 구성되는 일체형(one piece) 브레이크 디스크(11); 체결부 상판(24, 25)와 리브 하판(26)이 별도의 파트로 구성되는 본체 분리형 브레이크 디스크(12); 체결부 리브상판(24a, 25a)와 리브 하판(26)이 별도의 파트로 구성되는 본체 리브 분리형 브레이크 디스크(12a); 체결부(21)와 평판형 브레이크 디스크(14)가 별도의 파트로 구성되는 체결부 분리형 브레이크 디스크(13); 체결부가 상·하판(22, 23) 또는 상판(22), 하판(23) 중 어느 하나에 일체로 평행 구성되는 평판형 브레이크 디스크(14); 일체형 반달 평판형 브레이크 디스크(15); 분리형 반달 평판형 브레이크 디스크(15a); 리브(30)와 상판이 일체로 구성되어 마주보며 한 쌍으로 구성되는 페어(Pair)형 브레이크 디스크(16); 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 일체형(One piece) 브레이크 디스크(11)는 도 2 내지 도 2g에서 나타낸 것과 같이 체결부, 상판 및 하판이 하나의 파트(Part)로 일체로 형성된 것이다. 이러한 일체형 브레이크 디스크(11)는 자동차 등에 대다수 사용되고 있고 가장 보편적으로 쓰이는데, 주조 또는 압출, 고온 성형 등으로 형성하는 것이 바람직하다. 도 2는 본 발명의 대표도로서 수직 중심선(90a)에 수직리브(30a)를 등간격 또는 일정 비율로 평행되게 형성되고, 외측에 수평리브(30d)를 형성한 것으로, 그 경계측에 있는 리브는 수직 경계리브(30b), 수평 경계리브(30e)로 연결 형성되고, 상기 수직 경계리브(30b)에는 공기 유통을 위한 통기공을 배치하였다. 도 2에서 수직리브 및 수평리브는 각각 수직 중심선 및 수평 중심선으로 부터 배치된 것을 나타낸 것으로, 수직 중심선(90a), 수평 중심선(90b) 및 가상의 +/_ 45도의 중심선에 대하여 대칭된 것을 나타낸다. 도 2a는 도 2의 변형례로서 수직 중심선에 수직리브가 이격되게 배치된 것으로, 수직리브에는 수평방향의, 수평리브에는 경사각을 가지는 통기공 각각 형성한 것을 나타낸 일례이다. 바람직하게는 이러한 리브나 통기공의 배치는 중심선(90)에 대칭되게 하는 것이 웨이터 밸런스(Weight balance)를 유지하는데 유리하다. 이러한 중심선(90)은 본 발명에서는 대표적으로 수직 중심선(90a)와 수평 중심선(90b)으로 도시하였으나 경우에 따라서는 중심점(91)을 통과하는 직선이면 본 발명이 의도하는 중심선(90)이 될 수 있다. 도 2b는 도 2a 의 변형례로서 수평리브(30d)가 수평 중심선(90b)에 이격되게 평행배치된 것을 나타낸 일례로서, 수직 중심선(90a), 수평 중심선(90b) 및 가상의 +/_ 45도의 중심선에 대하여 대칭된 것을 나타낸다. 도 2c는 도 2의 변형례로서 수직리브(30a)와 수직 경계리브(30b)의 외측에 경사 경계리브(30c)를 연결 배치하고, 상기 경사 경계리브(30c) 외측으로 수평 경계리브(30e)를 연결 배치하고, 상기 수평 경계리브(30e) 외측으로 수평리브(30d)를 배치한 것이다. 상기 경사 경계리브의 각도는 45도가 바람직하나 예각의 각도를 가지면 그 기능을 충분히 할 수 있게 된다. 도 2c에서는 네 곳의 부분에서 각각 다섯 개의 경사 경계리브(30c)가 형성된 것을 나타내는데, 도 2e에서는 하나의 경사 경계리브가 형성된 것을 나타낸다. 도 2c에서 수직 경계리브(30b) 및 수평 경계리브(30e)에 공기 유통을 위한 통기공을 배치한 것을 나타낸다. 도 2d는 도 2c의 변형례를 나타낸 일례로서, 수직 경계리브와 수평 경계리브의 내측 끝 부분이 경사 경계리브 사이의 코어에 부분적으로 연장된 것을 나타낸다. 도 2e는 본 발명에 따른 도 2c 단면도 B-B의 변형례로서, +/_45도 부분에서 각각 하나의 경사 경계리브로 배치된 리브와 통기공을 구비한 브레이크 디스크의 정면도로서, 상기 경사 경계리브에 연접된 수직 경계리브(30b) 또는 수평 경계리브(30e)에 경사 경계리브와 평행되게 통기공을 배치하고, 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d)에는 경사각을 가지는 통기공을 추가 배치한 것을 나타낸 것으로 통기공의 배치를 보다 일정하고 용이하게 하는 리브 배치로서 방열효과에 효과적인 구조이다. 도 2f는 본 발명에 따른 리브의 변형된 일례의 상세단면을 나타낸 단면도로서, 코어의 단면을 슬롯홀(Slot hole)로 나타낸 것이다. 도 2f에서 슬롯홀은 수직방향 또는 수평방향으로 배치된 것을 나타낸다. 또한 본 발명에 따른 분리형 브레이크 디스크(12,12a, 15a, 16)에서는 코어의 단면을 반 슬롯홀(Half Slot hole)로 형성하는 것이 보다 더 바람직하다. 도 2g는 본 발명에 따른 도 2의 변형례로서, 수직 경계리브(30b)는 수직 중심선(90a)을 기준으로 디스크 내측 원주면(92)의 외측에 형성된 것을 나타낸 평면도와 정면도로서, 다수의 통기공을 배치한 수직 경계리브(30b)가 체결부(20)의 외측으로 배치된 일례를 나타낸 것으로 방열 효과를 높이기 위하여 경우에 따라서는 수직 리브 및 수평 리브에 추가적인 통기공을 배치할 수 있다. 이러한 통기공은 브레이크 디스크의 구조적으로 안정되고 방열효과를 극대화하는 것을 고려하여 배치하여야 한다. 또한 관통공 및 통기 슬롯도 브레이크 디스크의 구조적 안정성과 방열성능을 우선 고려하여 배치하여야 한다. 도 2h는 본 발명에 따른 도 2c의 단면도 B-B의 변형례로서 경계리브인 경사 경계리브와 수직 경계리브 및 수평 경계리브 부분을 솔리드(75)로 형성한 일례를 나타낸 평면도로서, 상기 솔리드는 일차 주조, 압출 또는 성형공정이 끝나고 후공정에서 코어(35) 부분은 가공되어 제작 될 수 있다. 도 2h에서와 같이 이러한 경계리브 부분의 솔리드로 형성하여 대량 제작 공정에서 복잡성을 배제하고 1차 브레이크 디스크의 주조, 압출 또는 성형공정을 간편하고 신속하게 만들어 내고 후 공정에서 경계리브 부분을 가공함으로서 보다 경제적이고 소량 다품종 생산에도 적합하다. 일례로, 도 2h에서 나타낸 반제품의 브레이크 디스크로부터 경계리브 부분의 코어 가공은, 브레이크 디스크(10)에 형성되는 상기 솔리드(75)는 디스크 내·외측 원주면(92, 93) 안에서 수직 경계 리브(30a)의 내측 직선과 수평 중심선에 외측의 수평 경계 리브(30e)의 외측 직선이 이루는 수직선-수평선으로 분할되는 90도 조각디스크 모양, 또는 수직 경계리브(30a)의 내측 직선과 이루는 디스크 내·외측 원주면(92, 93)로 구성되는 180도 조각디스크 모양으로 배치된 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크(10)를 만들고, 후공정에서 나머지 상기 수직 경계리브 및 수평 경계리브, 경사 경계리브의 코어를 가공할 수 있다. 도 2h의 일례와 수직 경계리브(30b) 외측부분에서와 같이, 수직 경계리브(30b) 및 수평 경계리브(30e)를 형성하는 도 2 내지 도 2b 와 같은 수직·수평 경계리브 타입의 브레이크 디스크; 및 경사 경계리브(30c), 수직 경계리브(30b) 및 수평 경계리브(30d)를 형성하는 도 2c 내지 도 2e 와 같은 경사 경계리브 타입의 브레이크 디스크를 각각 제작할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 도 2의 단면도 A-A의 변형례로서 본체 분리형 브레이크 디스크를 나타낸 정면도로서, 체결부와 상판은 일체형으로 형성되고 리브와 하판이 또 다른 일체형으로 형성된 것으로, 도 3b에서 분리 형성된 상세 사시도를 나타낸다. 도 3b의 부분 상세도 B6는 통기공의 형상이 반원으로 형성된 것을 나타내는데, 반 슬롯홀(Half Slot hole)로도 가능하다. 또한, 평행 체결부 리브 상판(24a) 및 돌출 체결부 리브 상판(25a)는 상판의 리브에 하판과 같은 패튼(Pattern)의 반원 또는 반 슬롯홀 통기공을 배치함으로서 전체 브레이크 디스크 조립 후에는 코어의 단면이 원형 또는 슬롯홀로 각각 형성된다. 이러한 분리형 브레이크 디스크에서는 상판, 하판이 분리형으로 형성됨으로서 통기공은 구조적 안정성을 확보하는 범위 내에서 보다 더 자유로운 패튼(Pattern)으로 배치할 수 있다. 이러한 분리형 브레이크 디스크는 일체형 브레이크 디스크에서 지속적으로 발생하던 방열 문제점을 손쉽게 해결할 수 있는 계기가 된다. 도 3a는 본 발명에 따른 도 2의 단면도 A-A의 변형례로서 본체 리브 분리형 브레이크 디스크를 나타낸 정면도로서, 체결부와 상판 및 반쪽의 리브 일체형(one piece)으로 형성되고, 또 다른 반쪽의 리브와 하판이 또 다른 일체형으로 형성된 일례를 나타낸다. 도 3b는 본 발명에 따른 도 3의 본체 분리형 브레이크 디스크(12)를 나타낸 사시도이다. 도 3c는 본 발명에 따른 도 3의 또 다른 타입의 본체 분리형 브레이크 디스크(12a)를 나타낸 사시도로서, 도 3c에서는 돌출 체결부가 없이 평행 체결부(20a)가 구비된 평행 체결부 상판(24)와 리브 하판(26)으로 구성된 본체 분리형 브레이크 디스크(12)를 나타낸다. 종래의 평판형 브레이크 디스크에서와 같이, 상기 평행 체결부(20a)는 평행 체결부 상판(24) 또는 리브 하판(26)에 브레이크 디스크(10)의 기능과 용도에 따라 상판 또는 하판, 상·하판에 선택적으로 배치 될 수 있다. 도 3d는 본 발명에 따른 돌출 체결부 리브 상판(25a)을 나타낸 사시도로서, 돌출 체결부(21)와 리브(30)가 일체형으로 형성된 것을 나타낸다. 도 3e는 본 발명에 따른 평행 체결부 리브 상판(24a)을 나타낸 사시도로서, 평행 체결부(20a)를 일체로 구성한 평행 체결부 상판(24)와 리브(30)가 일체형으로 형성된 것을 나타낸다. 도 3f는 본 발명에 따른 돌출 체결부 리브 상판(25a)과 리브 하판(26)을 나타낸 사시도로서, 리브 사이 또는 리브에 리브 지지부(80)를 형성한 일례를 나타낸다. 도 3f에서와 같이 상기 리브 지지부(80)는 디스크 내·외측 원주면(92, 93)의 중간에 위치하고 중심선에 대칭되게 배치하는 것으로, 수직 중심선(90a) 및 수평 중심선(90b)이 각각 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30b) 사이의 절반 부분을 평행으로 지나도록 오프셋(Offset) 된 것을 나타낸다. 상기 리브 지지부(80)는 중심점(91)에 동심으로 디스크 내·외측 원주면(92, 93) 사이의 중간부분 원에 일정 간격으로 위치하고, 하나의 리브에 형성되는 반달형, 원형, 두 리브 사이에서 허리부가 잘록한 곡면으로 형성되는 드럼(Drum)형 중 어느 하나로 리브와 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 도 3f 에서 수직 리브(30a) 사이에 형성된 리브 지지부(80)는 체결 결합공(85)의 위치에 따라 허리부가 잘록한 곡면으로 형성되고, 일체로 연결되는 리브면은 구조의 안정성과 통기성을 고려하여 내측 또는 외측으로 형성된 것을 나타낸다. 도 3g는 본 발명에 따른 평행 체결부 리브 상판(24a)과 리브 하판(26)을 나타낸 사시도로서, 도 3f와는 체결부 형상과 리브 지지부(80)의 패튼이 다른 것을 나타낸 일례이다. 즉 도 3g 에서는 돌출 체결부 대신에 평행 체결부(20a)를 배치하고, 수직 중심선(90a) 및 수평 중심선(90b)이 각각 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30b)의 폭의 절반 부분을 지나도록 한다. 도 3f, 도 3g 에서와 같이, 리브(30)가 수직 중심선(90a) 또는 수평 중심선(90b)과 일치되면서 평행되게 시작 배치되거나, 일정한 간격을 두고 배치(Set back)되게 하는 것으로, 앞서 나타낸 일체형 브레이크 디스크의 일례인 도 2 내지 도 2b에서와 마찬가지의 경우이다. 도 3h는 본 발명에 따른 돌출 체결부 상판(25)과 리브 지지부(80)를 형성한 리브 하판(80)을 결합하여 나타낸 평면도와 정면도로서, 부분 상세도 C1에서와 같이 상·하판과 리브 지지부를 관통하는 체결 결합공(85)을 형성하고 체결 수단(70)을 결합한 것을 나타낸다. 상기 체결 수단(70)으로는 일반적인 풀림방지 고장력 볼트-너트나 리벳 등 전단력이 우수하고 열 변형이 적은 재질의 체결 수단이 사용될 수 있겠으나, 보다 다양한 형태의 체결 수단이 될 수 있다. 도 3h의 부분 상세도 C1에서 나타낸 체결 수단(70)은 상판(22) 및 하판(23)에 일정한 간격(Gap)을 두고 체결되는 것이 바람직하다. 이러한 상기 간격(Gap)은 브레이크 디스크의 마찰면의 마모 정도를 육안으로 확인하는데도 유용하게 이용될 수 있다. 도면3j는 본 발명에 따른 도 3h의 변형례로서 돌출 체결부 리브 상판(25a)과 리브 하판(26)을 결합하여 나타낸 평면도와 정면도로서, 부분 상세도 D1에서 나타낸 것과 같이 돌출 체결부 리브 상판(25a)과 리브 하판(26)이 접촉면(95)에 밀착되게 체결 수단을 결합한 것을 나타낸다. 도면3k는 본 발명에 따른 도 3h, 도 3j의 변형례로서, 경사 경계리브(30c)를 구비한 본체 분리형 브레이크 디스크(12)의 도 3h의 단면 평면도 C-C의 변형례, 및 본체 리브 분리형 브레이크 디스크(12a)의 일례를 나타낸 도 3j의 단면 평면도 D-D의 또 다른 일례이다. 도 3k에서와 같이 상기 리브 지지부(80)는 경사 경계리브(30c)의 중심에 위치하고, 중심점(91)에서 동일한 반경으로 일정한 간격으로 배치된 것을 나타낸다. 도 3h 내지 도 3k에서와 같이, 바람직하게는 브레이크 디스크의 리브 지지부(80)는 내·외측 원주면(92, 93)의 중간에서 형성되는 동심의 원주상에 일정한 간격으로 배치되거나, 중심선에 대칭을 이루면서, 최단으로 인접한 리브(30)에 연결되도록 한다. 또한, 이러한 리브 지지부(80)는 금형(Metal die) 또는 주형(Sand die)에 상기 리브 지지부(80)를 구비하여 상판 또는 하판을 형성하거나, 도 11 및 도 11a 에서 나타낸 것과 같이 솔리드(75) 부분을 형성하여 후 공정에서 가공하여 형성할 수도 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한 도 3f 내지 도 3k 에서와 같이, 리브 지지부(80)를 형성하기 위한 솔리드(75)는 하나의 리브에 형성되는 반달형, 원형, 두 리브 사이에서 곡면으로 형성되는 드럼(Drum)형 중 어느 하나로 리브와 일체로 형성되게 나타낸 일례로서, 도 3f에서와 같이 두 수직 리브(30a) 사이에서 연결된 리브 지지부의 외형과 같이 허리부가 잘록한 드럼형의 솔리드(75)를 형성 할 수 있고 수평 리브(30d)에서 하나의 리브에 형성되는 원형의 솔리드(75)를 형성할 수 있다. 또한 도 3h, 도 3j 의 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d)에서의 일례와 같이, 하나의 리브에 일체로 형성되는 리브 지지부(80)는 반달형으로 솔리드(75)를 형성할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 체결부 분리형 브레이크 디스크(13)를 나타낸 평면도와 정면도로서, 돌출 체결부(21)와 일체형의 평판형 브레이크 디스크(14)를 다수의 체결 수단(70)으로 결합한 것을 나타낸다. 또한 도 3c, 도 3g에서 나타낸 것과 같이, 상기 일체형의 평판형 브레이크 디스크(14)는 분리형의 본체 분리형 브레이크 디스크(12) 또는 본체 리브 분리형 브레이크 디스크(12a)로 대체하여 구성하는 것도 가능하다. 도 3h에서 돌출체결부가 분리형으로 형성되고, 평행 체결부 상판(24)과 리브 하판(26)으로 별도 형성되어 결합되는 본체 분리형 브레이크 디스크(12)로 구성하는 것도 가능하다. 이러한 체결부 분리형 브레이크 디스크(13)는 별도로 구성된 돌출 체결부(21)와 본체 분리형 브레이크 디스크(12), 본체 리브 분리형 브레이크 디스크(12a) 또는 평판형 브레이크 디스크(14) 중 어느 하나와 결합한다. 이것은 아래의 평판형 브레이크 디스크(14)를 결합 형성하는 데에도 똑같은 방법으로 적용될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 평판형 브레이크 디스크(14)를 나타낸 평면도와 정면도로서, 주로 철도 및 산업기계 등에 널리 사용되는 것으로 상판 또는 하판, 상·하판에 평행 체결부(20a)를 구비하여 액슬 허브(Axle Hub, 97)와 체결된다. 도 5의 부분 단면도 J1-J1에서는 상하판에 평행 체결부(20a)를 구비한 것을 나타낸다. 도 5a는 본 발명에 따른 도 5의 단면도 J1-J1의 변형례를 나타낸 단면도로서, 상판 또는 하판 한쪽에만 평행 체결부(20a)를 구비한 것을 나타낸다. 앞서 여러 번에 걸쳐 분리형의 평판형 브레이크 디스크(12, 12a)를 구성하는 일례들을 설명하였으나 다시 설명하면, 평행 체결부 상판(24)-리브 하판(26) 조합으로 구성되는 본체 분리형 브레이크 디스크(12)를 형성하고, 평행 체결부 리브 상판(24a)-리브 하판(26) 조합으로 구성되는 본체 리브 분리형 브레이크 디스크(12a)를 형성한다. 이러한 상기의 평행 체결부 상판(24)-리브 하판(26) 조합과, 평행 체결부 리브 상판(24a)-리브 하판(26) 조합은 리브 지지부(80)를 추가적으로 구비하여 구성할 수 있도록 한 일례들을 앞서 설명하였다.

도 6은 본 발명에 따른 반달 평판형 브레이크 디스크(15)를 나타낸 전개된 평면도와 우측면도로서, 앞서 전술한 본 발명에 따른 일체형 브레이크 디스크(12)의 수직리브(30a)와 수직 경계리브(30b) 및 수평 리브(30d), 수평 경계리브(30e)와 동일하게 구성되는 것으로, 상·하판(22,23), 리브(30)가 일체형으로 형성된 2개의 반달 평판형 브레이크 디스크(15)는 부분단면도 F1-F1에서와 같이 평행 체결부(20a)와 액슬 허브(97)에 형성된 홀(Hole)을 체결 수단(70)으로 결합하여 장착한다. 도 6에서 상기의 2개의 반달 평판형 브레이크 디스크(15)의 마찰면(94)을 평행되고 일치되게 결합하기 위하여, 반달면의 수직 중심선(90a)에 수직리브(30e)를 형성하여 체결 홀(Hole)을 구비하여 2개의 반달 평판형 브레이크 디스크를 체결 수단(70)으로 결합한 것을 나타낸다. 도 6에서 수직리브(30a) 및 경계 수직리브(30b)에는 리브에 수직으로 관통되게 통기공(40)을 형성하고, 수평리브(30d) 및 수평 경계리브(30e)에는 리브에 경사각을 가지는 방향으로 통기공(40)을 형성한 일례를 나타낸다. 도 6a는 본 발명에 따른 도 6의 변형례를 나타낸 전개된 평면도와 우측면로서, 경사 경계리브(30c) 타입을 적용한 일례를 나타낸 것으로, 통기공은 냉각성능을 높이기 위하여 주로 리브에 경사각을 가지는 방향으로 배치한 일례를 나타낸다. 도 6b는 본 발명에 따른 도 6의 변형례로서 분리형 반달 평판 브레이크 디스크(15a)를 나타낸 전개된 평면도와 우측면도로서, 분리형 반달 평한 브레이크 디스크의 내면에 리브 지지부(80)를 구비한 것으로 통기공은 일체형 반달 평판 브레이크 디스크(15)보다는 브레이크 디스크의 구조가 허용하는 범위 내에서 더욱 자유로운 패튼으로 배치할 수 있어 냉각성능의 극대화를 기할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 페어(Pair)형 브레이크 디스크(16)를 나타낸 평면도와 우측면도로서, 주로 최근의 철도 차량에 사용되는 것으로 한 쌍(Pair)의 리브 하판(26)을 바퀴(100)의 양 측면에 결합하여 구성한다. 이러한 본 발명에 따른 페어형 브레이크 디스크(16)의 리브 하판(26)에는 별도의 체결부가 구성되어 있지 않고 바퀴의 양면에 체결 수단(70)으로 결합하므로, 다수의 리브 지지부(80)를 구비한 한 쌍의 리브 하판(26)을 만들고 체결 수단으로 간단히 결합하게 되므로 보다 경제적이고, 통기 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 도 7a는 본 발명에 따른 도 7 단면도 K-K의 변형례를 나타낸 평면도로서, 경사 경계리브(30C) 타입을 적용한 일례이다. 도 7 및 도 7a의 리브 하판은 금형 또는 주형에서 직접 성형하거나, 대량생산에 용이하도록 도 11 및 도 11a 에서와 같이 솔리드(75)를 형성한 브레이크 디스크 또는 슬래브로부터 만들 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 통기공(40)을 배치한 브레이크 디스크의 일례를 나타낸 평면도와 정면도로서, 상기 통기공은 수평 경계리브와 연접되는 수직 경계리브(30b)의 마디(Node)들에 통기공을 수평방향으로 공기가 유통되게 배치하고, 상기 수직 경계리브의 외측 첫 번째 통기공으로부터 수직리브(30a)에 수평으로 또 다른 통기공을 형성하고, 수평 리브(30d) 및 수평 경계리브(30e)에 경사각을 가지는 방향으로 일렬 배치된 일례를 나타낸다. 이러한 통기공(40)의 배치는 브레이크 디스크의 구조적 안정성과 냉각성능을 고려하여 그 크기 및 위치를 결정하여야 한다. 도 8의 부분 단면도 L2-L2에서 나타낸 것과 같이 통기공은 원형으로 가공하는 것이 바람직하나, 앞서 설명하였듯이 슬롯홀(Slot hole), 반 슬롯홀(Half Slot hole), 반원(Half circular hole)으로도 형성 가능하다. 도 8u의 부분 단면도 L2-L2 변형례와 같이, 상기의 반 슬롯홀 및 반원 형상의 통기공은 주로 분리형 브레이크 디스크(12,12a), 분리형 반달 평판 브레이크 디스크(15a) 및 페어(Pair)형 브레이크 디스크(16)에 적용하는 것이 바람직하다. 도 8a는 본 발명에 따른 도 8 단면도 L-L의 변형례인 통기공을 배치한 브레이크 디스크의 일례를 나타낸 평면도로서, 상기 통기공(40)은 수직 리브(30a)의 바깥쪽 첫 번째 마디(Node)에서 수평으로 형성되고, 상기 수평의 통기공(40)에 연접하면서 수직 경계리브(30b), 수평 경계리브(30e) 및 수평 리브(30d)를 경사되게 형성된 일례로서, 두 번째, 세 번째 수직 경계리브(30b)의 마디(Node)들에 수평의 통기공을 배치한 것으로 두 번째 수직 경계리브의 통기공은 구조의 안정성을 고려하여 작게 형성하여 인접한 수직 리브(30a)에도 통기공을 형성하였다. 즉 도 8a의 부분 상세도 L4에서, 수평 방향의 공기 유동(Air flow)와 경사각을 가지는 공기 유동(Air flow)가 통과되도록 수직 경계리브(30b)의 통기공이 형성된 것을 나타낸 것으로, 보다 통기 성능을 향상시키고자 제시된 일례이다. 도 8b는 본 발명에 따른 도 8 단면도 L-L의 변형례인 통기공(40)과 관통공(41)을 배치한 브레이크 디스크(10)의 일례를 나타낸 평면도로서, 상기 통기공은 수평 경계리브와 연접되는 수직 경계리브(30b)의 마디(Node)들에 통기공을 수평방향으로 배치하고, 상기 수직 경계리브의 외측 첫 번째 통기공으로부터 수직리브(30a)에 수평으로 또 다른 통기공을 형성하고, 수평 리브(30d) 및 수평 경계리브(30e)에는 상·하판 및 리브를 관통한 관통공(41)을 브레이크 디스크 반경보다 큰 자유스러운 원호로 배치한 일례이다. 이러한 도 8b 에서 상기의 관통공(41)은 리브의 위치에 디스크 브레이크의 구조적 안정성과 통기성을 고려하여 배치하여야 하므로 디스크 내·외측 원주면(92, 93)의 가운데 점을 이은 곡선의 연장선은 반경이 큰 자유로운 곡선이 되고, 부분 단면도 L5-L5 에서 나타낸 바와 같이 상·하판 및 리브를 관통한 관통공(41)의 단면을 나타낸다. 도 8c는 본 발명에 따른 도 8 단면도 L-L의 변형례인 관통공을 배치한 브레이크 디스크의 일례를 나타낸 평면도로서, 공기의 유통을 위한 관통공(41)만을 브레이크 디스크에 배치한 일례이다. 즉 수평 경계리브와 연접되는 수직 경계리브(30b)의 마디(Node)들과, 수직 리브(30a), 수평 리브(30d) 및 수평 경계리브(30e)의 자유 궤적을 가지는 자유 곡선 상에 관통공(41)을 배치한 일례를 나타낸다. 여기서 상기의 중심선을 연장한 자유 곡선은 수직 리브(30a)에서는 디스크 내·외측 원주면(92, 93)의 가운데 점을 이은 곡선과 비슷하게 형성되고, 수평 리브(30d) 및 수평 경계리브(30e)에서는 도 8b 에서와 같이 디스크 내·외측 원주면(92, 93)의 가운데 점을 이은 곡선의 연장선은 반경이 큰 자유로운 곡선이 된다. 도8d 는 각각 본 발명에 따른 도 8 단면도 L-L의 또 다른 변형례인 통기공(40)과 관통공(41)을 배치한 브레이크 디스크의 일례를 나타낸 평면도로서, 도 8에서 배치된 통기공에 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d) 사이의 상·하판에 관통공(41)을 교차되게 배치한 일례이다. 이러한 상기의 교차되게 배치하는 관통공(41)은 공기의 유통에 의한 냉각효과와 브레이크 디스크의 구조적 안정을 극대화하여 배치되어야 한다. 도8e 는 각각 본 발명에 따른 도 8 단면도 L-L의 또 다른 변형례인 통기공(40)과 관통공(41)을 배치한 브레이크 디스크의 일례를 나타낸 평면도로서, 상기 수직 경계리브의 외측 첫 번째 통기공으로부터 수직리브(30a)에 수평으로 또 다른 통기공을 형성하고, 수직 리브(30a) 및 수직 경계리브(30b)와 수평 리브(30d) 및 수평 경계리브(30e) 사이의 상·하판에는 관통공(41)을 디스크 내·외측 원주면(92, 93)의 가운데 점을 이은 곡선의 연장 궤적으로 배치한 일례이다. 도 8f 는 본 발명에 따른 도2c 단면도 B-B에 통기공(40)을 배치한 브레이크 디스크의 변형례를 나타낸 평면도로서, 경사 경계리브(30c)를 적용한 일례이다. 도 8f 에서 수직 리브(30a), 수직 경계리브(30b), 수평 경계리브(30e) 및 수평 리브(30d)에는 경사각을 가지는 통기공을 배치하고, 경사 경계리브와 연접되는 수직 경계리브(30b) 및 수평 경계리브(30e)의 마디(Node)들에는 통기를 원활히 하기 위한 경사 경계리브(30c)와 평행되게 또 다른 통기공(40)을 형성하여 냉각 성능을 높일 수 있다. 이 때 상기의 2 종류의 통기공이 겹치는 수직 경계리브(30b) 및 수평 경계리브(30e)에 형성된 외측 통기공(40)은 그 형상이 슬롯홀(Slot hole) 형상이 된다. 도 8f 내지 도 8k, 도 8p 내지 도 8r 에서와 같이, 경사 경계리브에 연접된 수직 경계리브(30a) 및 수평 경계리브(30e)에 구비되는 상기 통기공(40)은 수직 중심선(90a)에 대하여 +/_ 45도의 각도로 형성되는 일례를 나타낸 것으로 예각의 각도로 형성 가능하다. 도 8g 는 본 발명에 따른 도2c 단면도 B-B에 통기공(40)을 배치한 브레이크 디스크의 또 다른 변형례를 나타낸 평면도로서, 하나의 경사 경계리브(30c)를 포함한 수직 리브(30a) 또는 수평 리브(30d)에는 리브에 수평 또는 수직 방향으로 형성되는 통기공을 배치하고, 경사 경계리브와 연접되는 수직 경계리브(30b) 및 수평 경계리브(30e)의 마디(Node)들에는 통기를 원활히 하기 위한 경사 경계리브(30c)와 평행되게 또 다른 통기공(40)을 형성하고, 상기의 경사 경계리브에 이미 형성된 통기공을 기준으로 경사 경계리브(30c)에 경사각을 가지는 통기공(40)을 추가적으로 형성한 일례이다. 도 8h 는 각각 본 발명에 따른 도2c 단면도 B-B에 통기공(40)과 관통공(41)을 배치한 브레이크 디스크의 일례를 나타낸 평면도로서, 경사 경계리브와 연접되는 수직 경계리브(30b) 및 수평 경계리브(30e)의 마디(Node)들에는 통기를 원활히 하기 위한 경사 경계리브(30c)와 평행되게 통기공(40)을 형성하고, 상기 수직 경계리브 및 수평 경계리브의 내측 마디 통기공(40)의 외측으로 수직 또는 수평으로 연접하게 관통공(41)을 추가하고, 디스크 내·외측 원주면(92, 93)의 가운데 점을 이은 곡선의 연장 궤적곡선 상에서 상·하판 및 리브를 관통하는 관통공(41)을 배치한 일례이다. 도 8j 는 각각 본 발명에 따른 도2c 단면도 B-B에 통기공(40)과 관통공(41)을 배치한 브레이크 디스크의 또 다른 변형례를 나타낸 평면도로서, 도 8g 에서 구비된 통기공에 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d) 사이에 관통공(41)을 교차되게 배치한 일례이다. 도 8d, 도 8j 에서와 같이 이러한 상기의 교차되게 배치된 관통공은 중심선에 대칭은 되지 않으나 90도 혹은 180도 각도로 회전해 보면 똑같은 패튼의 배치임을 알 수 있다. 도 8k는 각각 본 발명에 따른 도2c 단면도 B-B에 통기공(40)과 관통공(41)을 배치한 브레이크 디스크의 또 다른 변형례를 나타낸 평면도로서, 도 8h 와 같이 경사 경계리브와 연접되는 수직 경계리브(30b) 및 수평 경계리브(30e)의 마디(Node)들에는 통기를 원활히 하기 위한 경사 경계리브(30c)와 평행되게 통기공(40)을 형성하고, 디스크 내·외측 원주면(92, 93)의 가운데 점을 이은 곡선의 연장 궤적곡선 상에서 상·하판을 관통하는 관통공(41)을 배치한 일례를 나타낸다. 상기 도 8k와 같은 관통공의 배치는 브레이크 디스크의 보다 안정된 구조를 확보하면서 통기 성능을 극대화 하고자 한다. 도 8m은 본 발명에 따른 도2c 단면도 B-B에 통기공을 배치한 브레이크 디스크의 또 다른 변형례를 나타낸 평면도로서, 경사 경계리브(30c)가 네 곳의 부분에서 각각 하나의 경사 경계리브(30c)를 가지고 있는 것의 일례인데, 상기 경사 경계리브와 연접되는 수직 경계리브(30b) 및 수평 경계리브(30e)의 마디(Node)들에는 통기를 원활히 하기 위한 경사 경계리브(30c)와 평행되게 통기공(40)을 형성하고, 수평 경계리브(30e)-경사 경계리브(30c)-수직 경계리브(30b)-수직리브(30a)에는 통기공(40)을 경사되게 일렬로 배치하고, 수평 리브(30d)에는 통기공(40)을 경사되게 일렬로 추가적으로 배치한 일례이다. 상기 수평 경계리브(30e)-경사 경계리브(30c)-수직 경계리브(30b)-수직리브(30a)의 통기공은 앞서 수직 경계리브(30b)에 경사 경계리브와 평행되게 배치한 통기공(40)에 겹쳐서 형성되므로 통기공 형상이 슬롯홀(Slot hole)로 된다. 이러한 통기공의 배치는 복잡해 보이는 것 같으나 브레이크 디스크의 열적 효과로 인한 기능저하에 대하여 우월한 안정성, 무게 감소로 인한 연비향상 등을 고려하면 결코 어려운 작업이 아닐 것이다. 또한 최근에는 가공성능이 우수한 기계 장비들은 이러한 어려운 공정에 대한 프로그램 기능 활용으로 손쉽게 대량 생산할 수 있다. 도 8n은 본 발명에 따른 도7 단면도 K-K에 통기공(40)을 배치한 브레이크 디스크(10)의 평면도로서, 상기 통기공은 브레이크 디스크의 구조적 안정성과 통기 성능을 고려하여 보다 최적화된 보다 더 자유로운 패튼으로 형성할 수 있는데, 수직 경계리브(30b)와 리브 지지부(80) 주변에 통기공을 우선 형성하고 나머지 리브에도 유사한 패튼으로 형성한 것으로 2열의 통기공(40)을 배치한 것이다. 이러한 도 8n의 브레이크 디스크는 주로 철도 차량분야에서 분리형의 페어형 브레이크 디스크(16)에 주로 적용될 수 있는데, 고속으로 주행하는 철도 차량의 브레이크 디스크의 성능을 월등히 높이고 무게의 감소와 더불어 경제적으로 생산할 수 있다. 도 8p는 각각 본 발명에 따른 도2c 단면도 B-B에 통기공(40)과 관통공(41)을 배치한 브레이크 디스크(10)의 또 다른 변형례를 나타낸 평면도로서, 도 8m과 같이 경사 경계리브(30c)가 +/_ 45도의 4곳의 부분에서 각각 하나의 경사 경계리브(30c)를 가지고 있는 것의 일례인데, 상기 경사 경계리브와 연접되는 수직 경계리브(30b) 및 수평 경계리브(30e)의 마디(Node)들에는 통기를 원활히 하기 위한 경사 경계리브(30c)와 평행되게 통기공(40)을 형성하고, 디스크 내·외측 원주면(92, 93)의 가운데 점을 이은 곡선의 연장 궤적곡선 상에서 상·하판을 관통하는 관통공(41)을 배치한 일례이다. 도 8q 는 본 발명에 따른 도2c 단면도 B-B에 통기공(40)과 관통공(41)을 배치한 브레이크 디스크(10)의 또 다른 변형례를 나타낸 평면도로서, 도 8m과 같이 경사 경계리브(30c)가 +/_45도 4곳의 부분에서 각각 하나의 경사 경계리브(30c)를 가지고 있는 것의 일례인데, 상기 경사 경계리브와 연접되는 수직 경계리브(30b) 및 수평 경계리브(30e)의 마디(Node)들에는 통기를 원활히 하기 위한 경사 경계리브(30c)와 평행되게 통기공(40)을 형성하고, 디스크 내·외측 원주면(92, 93)의 가운데 점을 이은 곡선의 연장 궤적곡선 상에서 상·하판 및 리브를 관통하는 관통공(41)을 배치한 일례이다. 도 8r는 각각 본 발명에 따른 도2c 단면도 B-B에 통기공과 관통공을 배치한 브레이크 디스크의 또 다른 변형례를 나타낸 평면도로서, 도 8m과 같이 경사 경계리브(30c)가 +/_45도의 4곳의 부분에서 각각 하나의 경사 경계리브(30c)를 가지고 있는 것의 일례인데, 상기 경사 경계리브와 연접되는 수직 경계리브(30b) 및 수평 경계리브(30e)의 마디(Node)들에는 통기를 원활히 하기 위한 경사 경계리브(30c)와 평행되게 통기공(40)을 형성하고, 상기 경사 경계리브(30c)의 디스크 내외측 원주면 중간점에 관통공을 배치하고, 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d) 사이에 관통공(41)을 교차되게 배치한 일례이다. 도 8s 는 각각 본 발명에 따른 수직 중심선(90a)에서 오프셋(Offset) 배치된 수직 리브에 통기공(40)과 관통공(41)을 배치한 일례와 그 변형례를 나타낸 평면도와 정면도 및 평면도로서, 상기 통기공은 수평 경계리브와 연접되는 수직 경계리브(30b)의 마디(Node)들에 통기공을 수평방향으로 배치하고, 상기 수직 경계리브의 외측 첫 번째 통기공으로부터 수직리브(30a)에 수평으로 또 다른 통기공을 형성하고, 수평 리브 및 수평 경계리브에는 경사각을 가지는 통기공을 형성하고, 수직 리브 및 수평 리브 사이에서 관통공을 2열의 원주 궤적으로 교차되게 배치한 일례이다. 상기의 관통공의 배치는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 방열 성능과 구조적인 안정성을 고려하여 통기공과 관통공이 밀집되거나, 구조적으로 안정성이 요구되는 곳, 방열의 효과가 없는 부분 등에서는 배치를 하지 않았는데, 이러한 예는 본 발명의 의도에 따른 것이다. 도 8t는 각각 본 발명에 따른 수직 중심선(90a) 및 수평 중심선(90b)에 일정한 간격을 두고 오프셋(Offset) 배치된 리브에 통기공(40)과 관통공(41)을 배치한 일례와 그 변형례를 나타낸 평면도와 평면도로서, 통기공 및 관통공의 배치는 도 8와 거의 유사하나 수직 경계리브와 수직 리브 사이에 관통공은 생략하고, 수직 리브 및 수직 경계리브를 수평으로 관통하는 통기공의 크기를 작게 하여 구조적 안정성을 고려하였다. 도 8u는 도 8의 단면도 L2-L2의 또 다른 변형례들을 나타낸 부분 단면도로서, 통기공의 다양한 형상을 나타낸 것이다.

바람직하게는 이러한 통기공(40) 및 관통공(41)은 브레이크 디스크 상에서 구조적 안정성을 고려하고 그 위치를 배치하고, 중심선에 대하여 대칭으로 형성되거나, 일정한 회전각으로 회전 시 동일한 패튼을 가지도록 하여 브레이크 디스크의 웨이드 밸런스(Weight balance)를 유지하기 용이하게 한다. 또한 관통공의 배치는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 방열 성능과 구조적인 안정성을 고려하여 통기공과 관통공이 밀집되거나, 구조적으로 안정성이 요구되는 곳, 방열의 효과가 없는 부분 등에서는 배치를 하지 않았는데, 이러한 예는 본 발명의 의도에 따른 것이다. 이러한 다양한 패튼의 통기공 및 관통공은 너무나 다양한 패튼으로 적용 할 수 있어 지면상 본 발명에 따른 주요한 일례들을 소개하였으나, 본 발명의 취지 내에서 유사한 패튼의 통기공, 관통공의 적용이 가능하리라고 본다.

도 9는 본 발명에 따른 도 8 단면도 L1-L1에 통기공(40)과 통기 슬롯(42)을 배치한 브레이크 디스크(10)의 일례를 나타낸 평면도로서, 상기 통기공은 수평 경계리브(30d)와 연접되는 수직 경계리브(30b)의 외측에서 첫 번째와 세 번째 마디(Node)들에 통기공을 수평방향으로 공기가 유통되게 배치하고, 중심점(91)에 동심되게 다수의 통기 슬롯을 배치한 일례로서, 도 9의 부분 단면도 L3-L3 에서와 같이 상·하판만을 가공하여 통기성능을 높이고 리브는 가공하지 않고 그대로 두어 브레이크 디스크 구조상의 안정성을 확보한다. 도 9a는 본 발명에 따른 도 8 단면도 L1-L1에 통기공(40)과 관통공(41), 통기 슬롯(42)을 배치한 브레이크 디스크의 일례를 나타낸 평면도로서, 도 9에서와 같은 패튼의 통기공 및 통기 슬롯과, 수직 리브, 수평 리브, 수평 경계리브 사이에 2열로 엇갈리게 배치되는 관통공(41)을 추가 배치한 일례이다. 도 9b는 본 발명에 따른 도 8 단면도 L1-L1에 통기공(40)과 관통공(41), 나선형의 통기 슬롯(42)을 배치한 브레이크 디스크의 일례를 나타낸 평면로서, 도 9에서와 같은 패튼의 통기공과, 다수의 나선형의 통기 슬롯(42)과 수직 리브 및 수평 리브 사이에 2열로 엇갈리게 배치되게 관통공을 추가 배치한 일례이다. 바람직하게는 이러한 상기의 나선형 통기 슬롯의 가상의 연장선은 중심점(91)에 일치되거나 일치 되지 않을 수도 있겠으나, 상기 통기 슬롯을 일정 각도로 회전하면서 같은 패튼의 통기 슬롯을 형성되게 한다. 도 9c는 본 발명에 따른 도 2c 단면도 B1-B1에 통기공(40)과 나선형의 통기 슬롯(42)을 배치한 브레이크 디스크(10)의 일례를 나타낸 평면도로서, 도 8g에서와 같은 패튼의 통기공과, 다수의 나선형의 통기 슬롯(42)을 추가 배치한 일례로서, 도 9c에서 일부의 통기공과 통기 슬롯이 겹치게 형성된 것을 나타내는데 이것은 냉각 효과를 극대화 할 수 있는 패튼이다. 도 9d 는 각각 본 발명에 따른 도 2c 단면도 B1-B1에 통기공과 관통공, 나선형 통기 슬롯을 배치한 브레이크 디스크의 변형례를 나타낸 평면도로서, 경사 경계리브와 연접되는 수직 경계리브(30b) 및 수평 경계리브(30e)의 마디(Node)들에는 통기를 원활히 하기 위한 경사 경계리브(30c)와 평행되게 형성된 통기공(40)과, 상기 수직 경계리브 및 수평 경계리브의 중간부에서 연접된 경사 경계리브(30c)에는 공기의 유통을 위하여 상기의 경계리브에 형성된 인접한 통기공에 대향의 각도로 형성된 통기공과, 수직 리브 및 수평 리브에 엇갈리게 배치되는 2열 원호의 관통공과, 다수의 나선형의 통기 슬롯(42)과, 상기 나선형의 통기 슬롯사이에 디스크의 내·외측 원주면의 중간점을 연결하는 1열의 관통공을 추가 배치한 일례이다. 도 9e는 각각 본 발명에 따른 도 2c 단면도 B1-B1에 통기공과 관통공, 나선형 통기 슬롯을 배치한 브레이크 디스크의 변형례를 나타낸 평면도로서, 경사 경계리브(30c)가 +/_45도 4곳의 부분에서 각각 하나의 경사 경계리브(30c)를 가지고 있는 것의 일례인데, 상기 경사 경계리브와 연접되는 수직 경계리브(30b) 및 수평 경계리브(30e)의 마디(Node)들에는 통기를 원활히 하기 위한 경사 경계리브(30c)와 평행되게 통기공(40)을 형성하고, 디스크 내·외측 원주면(92, 93) 사이의 직선을 3등분한 점을 이은 곡선의 연장 궤적곡선 상에서 상·하판에 형성한 2열의 관통공(41)과, 다수의 나선형의 통기 슬롯(42)을 배치한 것을 나타낸다. 상기 통기공은 경사 경계리브 부근에서는 복잡성을 피하기 위하여 생략되고 있다. 도 9f 는 각각 본 발명에 따른 도 8 단면도 L1-L1에 통기공(40)과 관통공(41), 상·하판에 교번되게 통기 슬롯(42)을 배치한 브레이크 디스크(10)의 또 다른 변형례를 나타낸 평면도로서, 도 9a와 같은 통기공, 관통공을 구비하고, 통기 슬롯은 교번되게 배치된 일례를 나타낸 것으로, 브레이크 디스크의 구조적 안정성을 더욱 확보하고 효율적 냉각성능을 확보할 수 있다. 도 9g는 각각 본 발명에 따른 도 8 단면도 L1-L1에 통기공(40)과 관통공(41), 상·하판에 교번되게 나선형 통기 슬롯(42)을 배치한 브레이크 디스크(10)의 또 다른 변형례를 나타낸 평면도로서, 상기 통기공은 수평 경계리브(30d)와 연접되는 수직 경계리브(30b)의 외측에서 첫 번째와 세 번째 마디(Node)들에 통기공을 수평방향으로 공기가 유통되게 배치하고, 디스크 내·외측 원주면(92, 93) 사이의 직선을 3등분한 점을 이은 곡선의 연장 궤적곡선 상에서 상·하판에 형성한 2열의 관통공(41)과, 다수의 나선형의 통기 슬롯을 교번되게 배치한 것을 나타낸다. 도 9h 본 발명에 따른 도 8 단면도 L1-L1에 통기공(40)과 관통공(41), 원형 통기 슬롯(42)을 배치한 브레이크 디스크의 변형례를 나타낸 평면도로서, 통기공과 관통공은 도 9g와 같은 패튼으로 형성되고, 교번되게 배치된 나선형의 통기 슬롯 대신에 디스크 마찰면의 중간에 형성된 원형의 통기 슬롯으로 대체한 것이다. 이러한 원형의 통기 슬롯은 월등한 통기성능을 주게 되고 무게의 감소효과도 크므로 앞서 나타낸 통기공 및 관통공 패튼과 함께 다양하게 사용될 수 있겠다. 도 9j 본 발명에 따른 도 8 단면도 L1-L1에 통기공(40)과 부분적인 관통공(41)과 통기 슬롯(42)을 배치한 브레이크 디스크(10)의 변형례를 나타낸 평면도로서, 상기 통기공은 수평 경계리브(30d)와 연접되는 수직 경계리브(30b)의 마디(Node)들에 통기공을 수평방향으로 공기가 유통되게 배치하고, 수직 리브(30a) 사이에는 2열의 관통공을 배치하고, 수평 리브(30d) 및 수평 경계리브(30e)에 원호의 통기 슬롯을 배치한 일례로서, 브레이크 디스크가 구조적으로 안정되고 어느 정도의 통기성이 필요한 경우에 적용가능하다. 따라서 상기 통기 슬롯(42)은 상판(22) 또는 하판(23). 상·하판(22, 23)에 하나 이상으로 형성되고, 상기 통기 슬롯은 중심점(91)에 동심되거나, 나선형으로 구성될 수 있다. 도 9k는 본 발명에 따른 도 8 단면도 L1-L1에 통기공(40) 패튼에 직경이 다른 2개의 원형 통기 슬롯을 상·하판에 교번되게 배치한 브레이크 디스크의 변형례를 나타낸 평면도로서, 상기 통기 슬롯이 지나지 않은 수직 경계리브(30b)의 외측 두 번째 마디에서만 통기공을 적용한 일례를 나타낸다. 이러한 교번되게 배치되는 2개의 직경이 다른 원형의 통기 슬롯(42)은 체결부와 상·하판을 포함하여 구성되는 본 발명에 따른 브레이크 디스크뿐만 아니라 종래의 브레이크 디스크에도 적용 시 통기 성능을 높이고 무게를 감소할 수 있는 장점이 있는데, 중심점(91)을 동심으로 2개의 직경이 다른 통기 슬롯을 디스크 내·외측 원주면(92, 93) 상에 교번되게 적용할 수 있다.이러한 중심점을 기준으로 형성되는 2개의 직경이 다른 통기 슬롯을 교번되게 적용하는 것은 통기성능과 무게를 감소하고 브레이크 디스크의 패드 손상도 적어서 기존의 여러 가지 브레이크 디스크(10)에도 적용이 가능하나 지면상 일일이 설명하는 것은 생략하기로 한다. 바람직하게는 상기 통기 슬롯은 중심선 또는 중심선에 대칭을 이루거나, 중심점에 대하여 일정 각도로 회전하여 같은 패튼으로 반복 적용 할 수 있고, 상판 또는 하판에 교번되게 적용하는 것이 가능하다.

도 10은 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 수직 리브(30a)와 수평 리브(30d)를 구비하도록 형성된 돌출 일체형 슬래브(Slab, 51)의 사시도로서, 상·하판 사이에 리브를 형성하기 위하여 수직의 코어와 수평의 코어를 형성하고, 돌출 체결부를 별도로 구비하도록 형성된 일체형 슬래브의 일례이다. 도 10에서 편의상 90도로 회전된 도면으로 수직 리브를 구성하는 코어의 방향이 수평으로 배치되어 있고, 이후에 나오는 상당수 도면도 비슷한 경우이다. 도 10에서 나타낸 것과 같이 돌출 일체형 슬래브(51)를 형성하기 위해서는 넓은 길이의 금형 또는 주형에서 상기의 코어는 별도의 코어를 설치하여 주조 또는 압출 형성하거나, 가동코어로 주조 또는 압출 시 형성할 수 있다. 또한 코어는 주물사를 수지 등에 혼합하여 굳힌 레진샌드(Resin sand) 형태의 코어를 사용하는 것도 가능하다. 상기 슬래브가 응고되면 체결부 내측 원주면(92a)과 디스크 외측 원주면(93)을 절단 가공(Cut out)하여 원하는 형상의 브레이크 디스크를 만들 수 있다. 도 10, 도 10c, 도 10e, 도 10n, 도 10s 의 부분 단면도 N2-N2 에서와 같이, 슬랩브의 돌출 체결부는 생략하였으나 수직 경계리브(30b)에 통기공(40)이 구비되게 슬래브를 형성한 것을 나타내는데 이것은 일체형 또는 분리형의 레진샌드 코어를 사용하여 슬래브의 성형이 가능하다. 도 10a는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 수직 리브(10a)를 구비하도록 형성된 돌출 일쳬형 슬래브의 사시도로서, 도 10 에서 수직 리브(30a)만을 형성하도록 돌출 일체형 슬래브를 구성한 변형례로서, 이러한 간단한 형상의 슬래브는 생산성에 있어서 유리하고 다양한 형상의 브레이크 디스크을 만드는 데에도 유리하다. 도 10b는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 수직 리브(30a)를 슬래브의 폭 방향으로 구비하도록 형성된 돌출 일체형 슬래브의 사시도로서, 이러한 폭 방향으로 주요 코어를 구성함으로서 금형 또는 주형에서 작업 시 설치되는 별도의 코어를 쉽게 만들고 설치, 분리할 수 있으므로 보다 생산성을 높일 수 있어서 평판형 슬래브(52), 반달 평판형 슬래브(52a)에도 동일하게 적용할 수 있다. 도 10c는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 수직 리브(30a)와 수평 리브(30d)를 구비하도록 형성된 평판형 슬래브(Slab, 52)의 사시도로서, 돌출 체결부를 제외하면 도 10과 동일한 경우이다. 도 10d는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 수직 리브(30a)를 구비하도록 형성된 평판형 슬래브(Slab, 52)의 사시도로서, 돌출 체결부를 제외하면 도 10a 와 동일한 경우이다. 도 10e 는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 수직 리브(30a)와 수평 리브(30d)를 구비하도록 형성된 반달 평판형 슬래브(Slab, 52a)의 사시도로서, 도 10e 에서는 수직 리브(30a)와 수평 리브(30d)를 같이 형성하였으나 도 10d 와 같이 수직 리브(30a)만을 형성할 수도 있다. 도 10f, 도 10g 는 각각 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 돌출 체결부 상판 슬래브(54)와 리브 하판 슬래브(53)를 구비하도록 형성된 분리형 슬래브(Slab)의 부분 사시도 및 그 해체된 부분 사시도를 나타낸 것으로, 분리형의 브레이크 디스크를 대량 생산하는데 상판은 돌출 체결부 상판 슬래브(54)로 구성하고, 하판은 리브 하판(53)으로 각각 별도로 성형하고, 절단 가공(Cut out)하고 상기 두 파트(Part)를 브레이징(Brazing), 용접, 본딩, 체결 수단 중 적어도 하나 이상의 방법으로 본 발명에 따른 본체 분리형 브레이크 디스크(12)를 결합 제작한다. 도 10f 및 도 10g 에서 상기의 돌출 체결부 상판 슬래브가 아닌 별도로 성형된 돌출 체결부 상판(25)과, 상기의 리브 하판 슬래브(53)로 부터 가공된 리브 하판(26)을 결합하여 본체 분리형 브레이크 디스크(12)로 만드는 것도 가능하다. 도 10g 에서 리브 하판 슬래브(53)의 수직 경계리브(30b)에는 통기공이 형성된 것을 나타낸 것으로 슬래브 제작 공정에서 통기공(40)을 형성한 일례를 나타낸다. 도 10h는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 돌출 체결부 상판 슬래브(54)와 통기공(40)을 구비한 리브 하판 슬래브(53)를 나타낸 부분 사시도로서, 상기 리브 하판 슬래브(53)에 통기공을 형성한 것을 나타낸 것으로, 이러한 상기의 통기공(40)은 리브 하판 슬래브(53) 성형 시에 형성하거나 성형 후 가공하여 형성하는 것도 가능하다. 도 10j는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 상판 슬래브(55)와 통기공(40)을 구비한 리브 하판 슬래브(53)를 나타낸 부분 사시도로서, 상기의 도 10f 및 10g 에서와 동일한 방법으로 결합 제작하는 것이 가능하고, 또한 별도로 성형된 평행 체결부 상판(24)과, 상기의 리브 하판 슬래브(53)로부터 가공된 리브 하판(26)을 결합하여 본체 분리형 브레이크 디스크(12)로 만드는 것도 가능하다. 도 10k는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 리브 하판 슬래브(53)를 나타낸 사시도로서, 수직 리브(30a) 및 수직 경계리브(30b) 및, 수평리브(30d)의 배치를 나타낸 것으로, 체결부 내측 원주면(92a) 및 디스크 외측 원주면(93)을 절단 가공하여 상판과 결합하여 본 발명에 따른 분리형 브레이크 디스크(12, 12a)를 만든다. 도 10m은 본 발명에 따른 분리형 반달 평판 브레이크 디스크(15a)의 리브 하판 슬래브(53)를 나타낸 사시도로서, 체결부 내측 원주면(92a) 및 디스크 외측 원주면(93) 및 반원의 직선부를 절단 가공하여 본 발명에 따른 분리형 반달 평판 브레이크 디스크(15a)를 만든다. 도 10n는 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 슬래브의 폭 방향으로 하나 이상의 브레이크 디스크가 배치되도록 나타낸 돌출 일체형 슬래브(51)의 사시도로서, 상기 슬래브는 경계리브(30b, 30c, 30e)는 형성하지 않고 수직 리브(30a)와 수평 리브(30d)만을 나타내고 있듯이, 상기 수직 경계리브(30b), 경사 경계리브(30c) 또는 수평 경계리브(30e)는 성형 시 솔리드(75)로 형성되고, 상기 경계리브(30b, 30c, 30e)는 후공정에서 가공하게 된다. 도 10n에서와 마찬가지로 평판형 슬래브(52), 반달 평판형 슬래브(52a), 리브 하판 슬래브(53), 솔리드 리브 하판 슬래브(53a) 등도 폭 방향으로 하나 이상의 브레이크가 배치되도록 할 수 있겠다. 도 10p는 본 발명에 따른 브레이크 디스크 슬래브의 폭 방향으로 형성된 수직리브(30a)에 하나 이상의 브레이크 디스크가 배치되고 돌출 일체형 슬래브(51)와 평판 슬래브(52)가 혼용된 일례의 사시도로서, 상기 슬래브는 수직 리브(30a)만을 나타내었으나, 도 10c에서와 같이 수직 경계리브(30b) 및 수평 리브(30d)도 한꺼번에 슬래브 성형 시 형성 가능하고, 이러한 2이상의 품목을 하나의 슬래브에 혼용 생산함으로서 대량 생산 및 소량 다품종의 다양한 제품을 경제적으로 만들 수 있다. 도 10r는 본 발명에 따른 브레이크 디스크 슬래브의 폭 방향으로 하나 이상의 브레이크 디스크가 배치되고 종 방향으로 수직 리브(30a)가 형성된 돌출 일체형 슬래브(51)와 평판 슬래브(52), 반달 평판형 슬래브(52a)가 혼용된 또 다른 변형례의 사시도로서, 하나의 슬래브에 3품목의 브레이크 디스크를 생산하도록 형성된 슬래브로 대량 생산 및 소량 다품종의 제품을 만드는데 적합하다. 도 10s는 본 발명에 따른 브레이크 디스크 슬래브(50)는 종 방향으로 수직 리브(30a)를 형성하고, 상기 슬래브의 폭 방향으로 수평 리브(30d)를 브레이크 디스크의 간격에 따라 연속 배치되도록 하는 하나 이상의 브레이크 디스크를 형성한 돌출 일체형 슬래브(51)의 일례를 나타낸 사시도로서, 상기의 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d)를 형성하기 위한 코어를 레진 샌드(Resin Sand)나 주형으로 미리 만들고, 일정한 간격에 따라 주형 또는 금형, 몰드 등에 배치하여 한꺼번에 주조 성형할 수 있으므로 보다 경제적이고 신속하게 본 발명에 따른 브레이크 디스크(10)를 만들 수 있다. 도 2h, 도 10a, 도 10b, 도 10d, 도 10n, 도 10r 및 도 10p 에서와 같이, 슬래브(50) 또는 브레이크 디스크(10)에 형성되는 상기 솔리드(75)는 디스크 내·외측 원주면(92, 93) 안에서 수직 경계 리브(30a)와 수평 경계 리브(30e)가 이루는 수직선-수평선으로 분할되는 부채꼴의 90도 디스크 모양, 또는 내·외측 원주면(92, 93)과 수직 경계리브(30a)의 내측 직선이 이루는 직선으로 분할되는 활모양의 180도 디스크 모양으로 배치되게 구성할 수 있다. 도 10t는 하나 이상의 주입구(39a)가 구비되어 형합(Set of Mold)되는 사각형의 상부 몰드(39) 및 측면부가 분리되는 하부 몰드(38)와, 상기 상·하부 몰드(39, 38)의 내측면에 접촉되어 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d)를 형성하기 위한 코어 패튼(Core pattern)의 연장선에 각각 다수의 홀(Hole)을 반복적으로 구비한 다수의 직선형 스트랩 몰드(36)와, 상기 코어 패튼의 내부 중심 연장선에 다수의 홀(Hole) 패튼을 형성하여 반복 배치한 원형 센터 코어 몰드(35b)와, 상기 수직의 스트랩 몰드와 센터 코어 몰드를 연결하여 설치되는 직선형의 코어 형성몰드(35a)와, 일단이 수평의 스트랩 몰드(36)에서 시작되고 나머지 일단이 수직 경계리브(30b)를 형성하는 수직의 코어 형성몰드(35a)의 측면 및/또는 수평 리브(30d)를 형성하는 상기의 센터 코어몰드(35b)에 연결 설치되는 또 다른 코어 형성몰드(35a)로 이루어져 브레이크 디스크의 슬래브를 제작하기 위한 성형 몰드장치-1(Form mold device-1, 111)의 사시도 및 단면도로서, 상기 슬래브는 브레이크 디스크의 돌출 체결부 단면이 이전의 일례와는 다르게 사각형 판재로 형성되지 않고 실제와 같은 원형으로 되도록 구성한 브레이크 디스크의 제작 장치의 일례로 평면도와 우측 단면도에서는 도면이 복잡해지는 것을 피하기 위하여 상·하부 금형(39, 38)을 생략하였다. 도 10t의 부분 상세도 T1에서와 같이 하부 몰드(39)의 측면부는 분리형으로 체결 수단(70)으로 결합되는 구조이나, 측면 내측에 코어 형성몰드(35a)의 설치를 용이하게 하기 위한 홈(Groove, 38b)을 설치하여 하부 몰드를 분리하지 않고서도 상·하부 몰드(39, 38) 내의 코어 형성몰드(35a) 및 센터 코어몰드(35b), 스트랩 몰드(36)를 간편하고 신속하게 설치할 수 있도록 한다. 도 10t에서의 일례와 같이 돌출 체결부(21)가 원형의 단면인 돌출 일체형 슬래브(51)는 넓은 판재 형상의 금형 또는 주형에 레진 샌드(Resin Sand) 등으로 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d)를 위한 다수의 코어 형성몰드(35a)를 일정한 간격으로 반복 배치하고 주조, 성형함으로서, 브레이크 디스크를 보다 쉽고 대량으로 생산이 가능하다. 도 10u는 주입구(39a)가 구비되어 형합되는 원형의 상부 몰드(39) 및 측면부가 분리되는 하부 몰드(38)와, 상기 상·하부 몰드(39, 38)의 내면에 접촉되어 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d)에 의해 형성되는 코어 패튼(Core pattern)의 연장선에 각각 다수의 홀(Nole)을 구비한 원통형의 스트랩 몰드(36)와, 상기 코어 패튼의 내부 연장선에 다수의 홀(Hole)을 구비한 원형의 센터 코어 몰드(35b)와, 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d)를 형성하기 위한 상기 스트랩 몰드(35b)와 센터 코어 몰드(35b)가 연결 설치되는 코어 형성몰드(35a)와, 상기 스트랩 몰드(35b)와 수직 경계리브(30d)를 형성하는 코어 형성몰드(35a)의 측면이 연결 설치되는 또 다른 코어 형성몰드(35a)로 구성되는 브레이크 디스크의 성형 몰드장치-2(Form mold device-2, 112)의 평면도와 정면도로서, 하나 또는 다수 개의 상기 성형 몰드장치-1(112)는 금형 또는 주형 등으로 설치하고 주조, 성형하는 것이 가능하므로 대량 생산 및 후 가공 공정이 상대적으로 적으므로 원가를 줄일 수 있는 제작 장치이다. 도 10u에서 센터 코어몰드(Center core mold, 35b) 중심 부분에 금형 또는 주형 등에 간편하게 설치하기 위한 코어 세팅공(Core setting hole, 37)을 구비한 것을 나타내고 있고, 부분 단면도 N1-N1은 수직 경계리브가 형성되는 코어(35) 간의 배치를 나타내는 것으로 수직 경계리브(30b)에 의해 형성되는 코어와 수평 리브(30d)에 의해 형성되는 코어 간의 상세도를 나타내고 있고, 도 10u의 평면도와 우측 단면도에서는 도면이 복잡해지는 것을 피하기 위하여 상·하부 금형(39, 38)을 생략하였다. 또한 도 10u 의 부분 상세도 T2는, 도 10t의 부분 상세도 T1과 유사한데 차이점은 T1이 사각형의 몰드인데 T2는 원형의 몰드로 구성되어 있다. 도 10u 의 부분 상세도 T3와 도 10z 에서, 수직 경계리브(30a)와 수평 경계리브(30e) 또는 수직 경계리브(30a)와 경사 경계리브(30c)가 만나는 최외측의 마디(Node)는 뽀족하게 형성되었으나 이 부분은 후공정에서 수직 경계리브에 평행되게 가공되고, 도 10v, 도 10w 의 최외측 마디도 마찬가지이다. 도 10v는 본 발명에 따른 도 10u와 같은 브레이크 디스크의 제작 장치에서, 상기 원통형의 스트랩 몰드(Core strap mold, 36) 및 하부 몰드(38)를 하나로 합쳐서 하부 몰드로 대체되고, 상기 직선형의 코어 형성몰드(35a) 연장부가 하부 몰드(Lower mold,38)를 관통되게 구성한 브레이크 디스크의 성형 몰드장치-3(Form mold device-3, 113)의 평면도와 정면도로서, 대량 생산을 위하여 상·하부 몰드(39, 38)를 구비하여 센터코어 몰드(35b)와 하부 몰드(38) 사이에 레진 샌드 또는 금속재질의 코어 형성몰드(35a)를 설치하고, 상부 몰드(39)를 설치하여 주입구(39a)를 통하여 주물을 부을 수 있는 성형 몰드장치-3(Form mold device-3, 113) 제작 장치가 된다. 도 10u, 도 10v 의 부분 단면도 N1-N1 에서와 같이, 브레이크 디스크를 제작하기 위한 슬래브 또는 성형 몰드장치의 수직 리브 및 수평 리브를 형성하기 위한 코어 형성몰드(35a)는 수직 리브 부분의 코어 형성몰드(35a)를 먼저 설치하고, 상기의 코어 형성 몰드(35a) 측면에 있는 홀(Hole)에 맞추어 설치하여 전체적인 리브의 모양을 형성하게 된다. 이러한 상기 코어 형성 몰드(35a) 사이의 측면에 있는 홀(Hole)에는 성형시 용탕, 원재료의 유입에 의한 고온 변형, 휨 변형 등을 방지하기 위하여 레진센드 또는 세라믹 재료와 수지재로 결합하여 고정할 수 있다. 이러한 상기의 성형 몰드-2(112) 제작 장치는 사형 몰드 또는 금형 몰드를 주요 재질로 만들고 생산 공정에 맞는 재질의 코어 형성몰드(35a) 및 센터 코어몰드(35b)를 간편하게 설치하여 주조 생산할 수 있으므로 성형시간의 단축과 몰드의 재설치가 한층 간편하고, 조직의 치밀함을 유지할 수 있는 형상의 몰드이고, 후가공 공정이 단순하여 경제적이고 대량 생산 및 소량 다품종 생산에 적합한 제작 장치이다. 도 10w는 본 발명에 따른 도 10v와 같은 브레이크 디스크의 제작 장치에서, 상부 몰드(39)와 형합(Set of mold)되는 상기 하부 몰드(38)에 취출 장치(38a)와 자동 주입구(39b)를 구비하고, 상기 자동 이송장치(36b)에 연결 설치되어 전후 방향으로 가동되는 상·하부 몰드(39, 38), 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d)의 형성을 위한 코어 형성몰드(35a)의 일단(One end)을 고정되게 설치한 4개의 원호 모양으로 분할된 코어 스트랩 몰드(36)가 하부 몰드(38)의 외측 원주면에 상하로 배치되는 수직 가동몰드(120), 상기 하부몰드(38)의 외측 원주면에 좌우로 배치되는 수평 가동몰드(121)가 몰드 중심부로 순차적으로 가동되는 브레이크 디스크의 성형 몰드장치-4(Form mold device-4, 114)의 평면도와 정면도로서, 보다 규모가 큰 생산시설에서 다양한 종류의 브레이크 디스크를 본격적으로 생산하기 위한 브레이크 디스크의 자동 제작 장치이다. 도 10w의 상·하부 몰드(39, 38)가 먼저 전후로 가동되어 세팅되고, 수직 리브를 형성하기 위한 코어 형성몰드(35a)를 상하 스트랩 몰드(36)에 고정한 수직 가동몰드(120)는 상하 방향으로 가동되고, 이후 수평 리브를 형성하기 위한 코어 형성몰드(35a)를 좌우 스트랩 몰드(36)에 고정한 수평 가동몰드(121)는 좌우 방향으로 순차적으로 가동된다. 도 10x의 Q1 부분 상세도에서 나타내듯이 금형 연결 지지부(36a)에 4개의 곡선형으로 분할된 스트랩 몰드(36)를 자동이송 장치(36b)로 가동되게 구성하고, 필요시 주물을 냉각하기 위한 워터 재킷(Water jacket)을 상·하부 몰드에 설치하여 생산성을 높일 수 있는 자동 제작 장치로서, 도 10w 및 도 10x 에서와 같이 최근 산업현장에서 많이 사용되는 자동 이송 및 취출 장치(Ejector)를 구비한 스퀴즈 주조(Squeeze Castin), 다이케스팅(Die Casting) 방식 등으로 적용한 일례이다. 또한 도 10w에서 스트랩 몰드(36)의 외측에 구비된 금형 연결 지지부(35a)에 자동 주조 설비를 연결하면 대량생산 시설이 된다. 즉 "상·하부 몰드 크리닝(Cleaning)-성형 몰드 세팅-상·하부 몰드에 분리액 분사-4개의 곡선형으로 분할된 스트랩 몰드(36) 이송 세팅-용탕 주입-몰드 냉각-취출"을 하나의 사이클로 하는 브레이크 디스크의 제작 방법의 일례이다. 도 10x는 본 발명에 따른 도 10w의 스트랩 몰드(36)의 금형 연결 지지부(35a)에 자동 이송장치를 설치 가동되기 구성한 일례를 나타낸 브레이크 디스크의 부분 상세도이다. 도면11은 본 발명에 따른 리브 하판(26)에 리브 지지부(80)를 구비하기 위한 솔리드(75)를 구성한 일례를 나타낸 브레이크 디스크(10)의 평면도와 정면도로서, 상기 솔리드는 리브 하판을 주조시 디스크 내·외측 원주면 사이에 일체형의 직사각 막대모양으로 형성되어 후 공정에서 리브 지지부를 가공한다. 도 10y는 도 10t에서 나타낸 것과는 달리, 수직 리브(30a)가 슬래브의 폭 방향이고 수평 리브(30d)가 횡 방향으로 형성되는 브레이크 디스크의 성형 몰드장치(111)의 변형된 일례를 나타낸 사시도로서, 수직 리브와 수평리브의 배치가 달라지는 패튼에 따라 코어 형성몰드(35a), 센터 코어몰드(35b) 및 스트랩 몰드(36)의 배치가 변경되나, 반복되는 홀 패튼(Hole)을 이용하면 바로 세팅이 가능한 구조이다. 도 10z 는, 도 10w 에서의 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d)의 중간부에 경사 경계리브(30c) 형성을 위한 코어 형성몰드(35a)의 일단(One end)을 고정되게 설치한 8개의 원호형으로 분할된 코어 스트랩 몰드(36)가 하부 몰드(38)의 외측면에 상하로 배치된 수직 가동몰드(120) 및, 좌우로 배치된 수평 가동몰드(121)가 상하 좌우로 이동한 이후에 경사 가동몰드(123)가 몰드 중심부로 순차적으로 가동되는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크의 성형 몰드장치-5(Form mold device-5, 115) 평면도와 정면도로서, 부분 상세도 Q1 을 나타낸 도 10x 에서와 같이 자동 이송장치(36b)를 설치한다.

도 11에서 브레이크 디스크의 평면도의 수평 중심선(90b) 상단부에는 가공후의 리브 지지부(80)의 배치를 나타내고, 하단부에는 솔리브(75)를 배치한 브레이크 디스크의 일례를 나타낸다. 도 11a는 본 발명에 따른 솔리드(75)를 형성한 리브 하판 슬래브(53)를 일례로 나타낸 분리형 브레이크 디스크의 사시도로서, 상기 솔리드(75)는 리브 지지부(80)의 위치에 맞게 배치한 리브 하판 슬래브를 주조, 고온 성형 시 형성할 수 있어, 한 번에 많은 수량을 성형하고 리브 지지부의 위치에 맞도록 후 가공함으로서 여러 종류의 품목을 생산 할 수 있는 이점이 있다. 또한 앞선 내용에서 기술하였듯이, 도 11a 에서 형성되는 솔리드(75)를 구비한 리브 하판 슬래브(53)로부터 본체 리브 분리형 브레이크 디스크(12a), 분리형 반달 평판 브레이크 디스크(15a), 페어(Pair)형 브레이크 디스크(16)를 만들 수 있다. 상기 리브 지지부(80) 및 솔리드(75)는 주로 디스크 내·외측 원주면(92, 93)의 중간에 형성되는 원의 궤적에 1열로 배치하였으나 , 디스크 내·외측 원주면에 2열로 엇갈리게 배치하는 것도 가능하다. 또한, 상기 리브 지지부(80) 및 솔리드(75)는 본 발명에 따른 브레이크 디스크 또는 슬래브의 중심선(90)에 대칭이거나 중심점(91)에 대하여 동심으로 배치되는 것이 바람직하다. 도면11b는 본 발명에 따른 솔리드(75)를 형성한 돌출 체결부 리브 상판 슬래브(54a)를 일례로 나타낸 사시도로서, 리브와 일체로 형성되는 상기 솔리드(75)는 반달형, 원형, 두 리브 사이에서 곡면으로 형성되는 드럼(Drum)형, 사각 막대형, 슬래브와 같은 길이의 긴 사각 막대형 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 따라서 앞서 설명한데로, 리브 하판(26) 또는 리브 하판 슬래브(53)를 주조 또는 고온 성형 시 성형 몰드 또는 주형에 각각의 리브 지지부 위치에 맞는 솔리드(75)를 형성하고, 외관 및 체결 결합공(85)을 가공하여 브레이크 디스크를 만들 수 있으므로 다양한 형태의 분리형 브레이크 디스크를 만들 수 있다. 본 발명에 따른 도 11b에서와 같이, 본 발명에서는 도시하지 않았으나 솔리드를 구비한 리브 하판 슬래브(53)도 같은 방법으로 구성할 수 있는데, 솔리드(75)를 구비한 돌출 체결부 리브 상판 슬래브(54a)와 리브 하판 슬래브(53)로 부터 각각 가공하여 분리형의 브레이크 디스크를 만들 수 있다. 한편 도 2h, 도 10a, 도 10b, 도 10d, 도 10n, 도 10p, 도 10r 에서 나타낸 것과 같이, 슬래브(50) 또는 브레이크 디스크(10)에 형성되는 상기 솔리드(75)는 디스크 내·외측 원주면(92, 93) 안에서 수직 경계 리브(30a)의 내측 직선과 수평 중심선에 외측의 수평 경계 리브(30e)의 외측 직선이 이루는 수직선-수평선으로 분할되는 90도 조각디스크 모양, 또는 수직 경계리브(30a)의 내측 직선과 이루는 디스크 내·외측 원주면(92, 93)로 구성되는 180도 조각디스크 모양으로 배치된 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크(10)를 만들고, 후공정에서 나머지 상기 수직 경계리브 및 수평 경계리브, 경사 경계리브의 코어를 가공할 수 있다.

(제작 방법)

도 12 및 도12a 에 표시된 바와 같이, 제1단계(S100)는 다수의 수평 리브 및 수직 리브가 구비된 슬래브를 주조, 압출, 고온 성형하여 형성하는 단계이다. 바람직하게는 상기 수직 리브 및 수평 리브는 등간격 또는 일정비율로 평행 또는 수직 배치 구성되도록 하여 슬래브가 길게 형성되도록 하여 대량생산에 적합하게 한다. 바람직하게는 분리형 브레이크 디스크를 만들기 위하여 상기 제1단계에서, 상판 부분을 구성하는 상판(22), 평행 체결부 상판(24), 돌출 체결부 상판(25), 돌출 체결부(21), 돌출 체결부와 상판으로 구성되는 돌출 체결부 상판 슬래브(54) 중 어느 하나와, 하판 부분을 구성하는 리브하판(26) 또는 리브하판 슬래브(53), 평판형 슬래브(52) 중 어느 하나로 각각 주조, 압출 또는 카본-카본, 카본-세라믹 복합소재 고온 성형방법으로 하판(23) 부분을 형성하고, 상기의 상판 또는 상판 슬래브 및 하판 슬래브로부터 각각 가공 후 분리형 브레이크 디스크를 만들 수 있다. 이때, 상기 슬래브의 제작 공정 중 또는 공정 후에 리브의 측면에 일정 패턴의 통기공을 형성하는 것이 가능한데, 상기의 분리형 상·하판 슬래브로부터 만드는 분리형의 브레이크 디스크는 통기공을 구조적인 안정성을 감안하여 보다 자유롭게 패튼으로 형성할 수 있어서, 무게 감소와 통기성이 획기적으로 향상된다. 또한 상기 제1단계의 슬래브는 수직 리브(30a)가 슬래브의 길이방향 또는 폭 방향으로 형성되고, 그 폭은 하나 이상의 브레이크 디스크를 배치하도록 한다. 이렇게 함으로써, 브레이크 디스크는 대량생산이 용이하고 보다 경제적으로 제작이 가능하게 된다. 또한 상기 슬래브에는 한 품목 이상의 브레이크 디스크가 배치되게 하여 하나의 슬래브로부터 여러 종류의 디스크 브레이크를 제작할 수 있어서 대량 생산뿐만 아니라 소량 다품종의 생산에도 적합하다.

제2단계(S200)는 상기 제1단계에서 형성된 슬래브를 가공이 용이하도록 체결부 내측 원주면(92a) 및 디스크 외측 원주면(93)을 컷아웃(Cut ut) 가공하는 단계이다. 바람직하게는 슬래브의 절단은 플라즈마를 이용한 CNC 자동 절단, 홀컷트(Hole cutter), 기계가공에 의한 방법이 바람직하다. 또한 도 10f 내지 도 10j 에서와 같이 상기 슬래브는 분리형으로 각각 형성된 별도의 리브하판 슬래브 또는 솔리드 리브하판 슬래브로부터 한 쌍의 리브하판을 가공 리브들이 맞닿는 접촉부분을 체결수단, 브레이징(Brazing), 용접, 본딩(Bonding) 중 최소 어느 하나의 방법으로 결합 할 수 있다. 상기 체결부 내측 원주면(92a)과 디스크 외측 원주면(93)은 절단 가공 시 충분한 가공여유를 두는 것이 바람직하다.

제3단계(S300)는 상기 컷아웃 가공된 브레이크 디스크(10)를 리브의 위치에 맞게 가공기계에 배치하고 디스크 내·외측원주면(92, 93) 및 체결부 내측 원주면(92a)의 전체외관의 형상을 정밀 가공하는 단계이다. 바람직하게는 분리형 브레이크 디스크의 경우 상기 전체외관 형상 외에 통기공(40)을 추가로 가공한다. 요즘은 컴퓨터로 제어되는 다양한 CNC 가공기계들이 현장에서 주로 사용되고 있어서 가공 공정은 간편하고 신속하게 대량 제작할 수 있다.

제4단계(S400)는 제3단계에서 가공된 디스크 브레이크에 방열 성능을 향상하기 위한 통기공(40), 관통공(41) 또는 통기슬롯(42)을 가공 형성하고 브레이크 디스크의 웨이트 밸런스(Weight balance)를 확인 및 교정하고, 표면에 일련식별 표식을 하는 단계이다. 바람직하게는 분리형 브레이크 디스크의 경우 관통공(41), 통기슬롯(42)을 가공 형성하고 브레이크 디스크의 웨이트 밸런스(Weight balance)를 확인 및 교정하고, 표면에 로고, 제작 일련번호 등의 식별 표식 각인을 한다. 또한 돌출 체결부에 형성되는 홀(Hole) 및, 평판형 브레이크 디스크(14), 반달 평판형 브레이크 디스크(15, 15a)의 경우 축의 허브와 결합되는 평행 체결부(20a)의 홀(Hole)도 이 단계에서 가공하는 것이 바람직하다. 상기 식별 표식 각인은 자동 타격각인, 자동 레이져 각인, 수동 타격 각인 등으로 할 수 있겠다. 상기 제 4단계의 통기공(40)은 제1단계의 슬래브의 주조 또는 압출 단계에서 그 일부 또는 전부를 형성되게 할 수 있다.

제5단계(S500)는 리브와 통기공의 내측 표면은 부식방지를 위한 표면처리 공정을 적용하는 단계이다.

한편 도 10a, 도 10b, 도 10d, 도 10p 에서와 같이, 상기 제1단계의 슬래브는 수직리브(30a)만을 형성하고, 상기 제3단계에서, 수직 경계리브(30b)-수평 리브(30d)-수평 경계리브(30e) 조합, 또는 수직 경계리브(30b)-경사 경계리브(30c)-수평 리브(30d)-수평 경계리브(30e) 조합과, 통기공(40) 및 전체외관을 정밀 가공하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크의 제작방법을 구성할 수 있다. 또한 도 10n 에서와 같이, 상기 제1단계의 슬래브는 수직리브(30a)와 수평리브(30d)만을 형성하고, 상기 제3단계에서, 수직 경계리브(30b)-수평 경계리브(30e) 조합, 또는 수직 경계리브(30b)-경사 경계리브(30c)-수평 경계리브(30e) 조합과, 통기공(40) 및 전체외관을 정밀 가공하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크의 제작방법을 구성할 수 있다.

이하 본 발명에 따른 브레이크 디스크의 제작방법을 요약하여 나타낸다.

도 12는 본 발명에 따른 일체형 브레이크 디스크 제작방법을 나타낸 플로우 차트(Flow chart)이다.

체결부(20)와 상·하판(22, 23)을 포함하여 구성되는 브레이크 디스크(10)에 있어서, 상기 상·하판 사이의 공간에서 등간격 또는 일정비율로 평행 배치되어 공기의 유동을 위해 형성되는 다수의 리브(30)는, 수직 중심선(90a)에 평행되게 형성되는 수직리브(30a)와; 상기 수직리브(30a)의 외측 경계에 형성되는 수직경계리브(30b), 상기 경계리브(30b)의 외측에 수평으로 수평리브(30d, 30e); 를 포함하는 슬래브(Slab)를 주조, 압출 또는 카본-카본, 카본-세라믹 복합소재 고온 성형방법으로 형성하는 제 1단계(S100);

상기 형성된 슬래브로부터 브레이크 디스크의 체결부 내측 원주면(92a), 디스크 외측 원주면(93)을 컷아웃(Cut out) 가공하는 제 2단계(S200)와;

상기 브레이크 디스크 리브의 위치에 맞게 가공기계에 배치하고, 체결부 내측 원주면(92a), 디스크 내·외측원주면(92, 93)과 전체외관의 형상을 정밀 가공하는 제 3단계(S300)와;

통기공(40), 관통공(41) 또는 통기슬롯(42)을 가공 형성하고, 브레이크 디스크의 웨이트 밸런스(Weight balance)를 확인 및 교정하고, 표면에 일련식별 표식을 하는 제 4단계(S400); 및

내·외측 표면은 부식방지를 위한 표면처리 공정을 적용하는 제 5단계(S500);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크의 제작 방법으로 구성된다.

도 12a는 본 발명에 따른 분리형 브레이크 디스크 제작방법을 나타낸 플로우 차트(Flow chart)이다.

상판 부분을 구성하는 상판(22), 평행체결부 상판(24), 돌출 체결부 상판(25), 돌출 체결부(21), 돌출 체결부와 상판으로 구성되는 돌출 체결부 상판 슬래브(54) 중 어느 하나와, 하판 부분을 구성하는 리브하판(26) 또는 리브하판 슬래브(53), 평판형 슬래브(52)를 각각 주조, 압출 또는 카본-카본, 카본-세라믹 복합소재 고온 성형방법으로 상·하판 부분을 형성하는 제 1단계;

통기공(40)을 가공하고, 각각의 상·하판을 결합하여 전체 외관을 정밀 가공 제 3단계와;

관통공(41) 또는 통기슬롯(42)을 가공 형성하고, 브레이크 디스크의 웨이트 밸런스(Weight balance)를 확인 및 교정하고, 표면에 일련식별 표식을 하는 제 4단계(S400)와;

내·외측 표면은 부식방지를 위한 표면처리 공정을 적용하는 제 5단계(S500);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 분리형 브레이크 디스크의 제작 방법으로 구성된다.

전술한 내용에서 본 발명에 따른 디스크 브레이크와 그 제작방법 및 제작 장치의 대표적인 방안을 제시하였으나, 지면 관계상 일일이 열거하지는 못하였으나 실제 산업현장에서는 보다 더 다양한 방법으로 제안되거나 추가 또는 축소된 방안이 사용될 수 있겠다. 그러나 본 발명의 취지는 자동차 등의 산업현장에서 적용, 사용하는데 있어 보다 효율적이고 환경 친화적인 브레이크 디스크를 제시함으로써 인류의 영속 안정된 삶과 지속적 안전에 기여하고자 하는 바람이다.

10 : 브레이크 디스크 11 : 일체형 브레이크 디스크
12 : 본체 분리형 브레이크 디스크 12a : 본체 리브 분리형 브레이크 디스크
13 : 체결부 분리형 브레이크 디스크 14 : 평판형 브레이크 디스크
15: 일체형 반달 평판 브레이크 디스크 15a: 분리형 반달 평판 브레이크 디스크
16 : 페에(Pair)형 브레이크 디스크 20 : 체결부
20a: 평행 체결부 21 : 돌출 체결부
22: 상판 23 : 하판
24 : 평행 체결부 상판 24a: 평행 체결부 리브 상판
25 : 돌출 체결부 상판 25a: 돌출 체결부 리브 상판
26 : 리브 하판 30 : 리브(Rib)
30a: 수직 리브 30b: 수직 경계리브
30c: 경사 경계리브 30d: 수평 리브
30e: 수평 경계리브 35 : 코어(Core)
35a: 코어 형성몰드 35b :센터 코어몰드(Center Core mold)
36 : 스트랩 몰드(Core strap die) 36a : 금형 연결 지지부
36b :자동 이송장치 37 : 코어 세팅공(Core setting hole)
38 : 하부 몰드(Lower mold) 38a : 취출 장치(Ejector)
38b: 홈(Groove) 39 : 상부 몰드(Upper mold)
39a: 주입구 39b : 자동 주입구
40 : 통기공 41 : 관통공
42 : 통기 슬롯(Slot) 50 : 슬래브(Slab)
51 : 돌출 일체형 슬래브 52 : 평판형 슬래브
52a: 반달 평판형 슬래브 53 : 리브 하판 슬래브
53a : 솔리드 리브 하판 슬래브 54 : 돌출 체결부 상판 슬래브
55 : 상판 슬래브 70 : 체결 수단
75 : 솔리드 80 : 리브 지지부
85 :체결 결합공 90 : 중심선
90a; 수직 중심선 90b: 수평 중심선
91 : 중심점 92 : 디스크 내측 원주면
92a: 체결부 내측 원주면 93 : 디스크 외측 원주면
94 : 마찰면 95 : 접촉면
97 : 액슬 허브(Axle Hub) 100: 바퀴(Wheel)
111: 성형 몰드장치-1(Form mold device-1) 112: 성형 몰드장치-2(Form mold device-2)
113: 성형 몰드장치-3(Form mold device-3) 114: 성형 몰드장치-4(Form mold deviec-4)
120: 수직 가동몰드 121: 수평 가동몰드
122: 경사 가동몰드

Claims

바퀴(100)와 연동결합하는 체결부(20)와, 마찰면으로서 기능하는 상·하판(22, 23)과, 상기 상·하판(22, 23)의 사이에는 일정간격으로 입설되는 다수의 리브(30)와, 상기 리브(30)들 간에 형성되는 공간부로서의 코어(35)가 다수 구성되는 브레이크 디스크에 있어서,
평면을 기준으로 하여 볼 때, 상기 리브(30)는 세로방향으로 일정간격 형성되는 다수의 수직 리브(30a)와, 가로방향으로 일정간격 구성되는 복수의 수평 리브(30d)와, 상기 수직 리브(30a)들 중 그 최외곽에 위치하는 수직 경계리브(30b)의 길이방향 측단면에는 그 단면이 직교하여 서로 맞닿게 되는 또 다른 수평 리브(30e)로 이루어지고,
상기 수직 경계리브(30b) 중 상기 또 다른 수평 리브(30e)들 간에 형성되는 코어(35)와 상응하는 부위면을 관통하는 통기공(40)이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크.
바퀴(100)와 연동결합하는 체결부(20)와, 마찰면으로서 기능하는 상·하판(22, 23)과, 상기 상·하판(22, 23)의 사이에는 일정간격으로 입설되는 다수의 리브(30)와, 상기 리브(30)들 간에 형성되는 공간부로서의 코어(35)가 다수 구성되는 브레이크 디스크에 있어서,
평면을 기준으로 하여 볼 때, 상기 리브(30)는 세로방향으로 일정간격 형성되는 다수의 수직 리브(30a)와, 가로방향으로 일정간격 구성되는 복수의 수평 리브(30d)와, 상기 수직 리브(30a)와 상기 수평 리브(30d)의 사이에서 대각선방향으로 일정간격 형성되는 다수의 경사 경계리브(30c)로 이루어지고,
상기 경사 경계리브(30c) 간에 형성되는 코어(35)와 상응하는 상기 수직 리브(30a) 및 상기 수평 리브(30d)를 관통하는 통기공(40)이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크.
바퀴(100)와 연동결합하는 체결부(20)와, 마찰면으로서 기능하는 상·하판(22, 23)과, 상기 상·하판(22, 23)의 사이에는 일정간격으로 입설되는 다수의 리브(30)와, 상기 리브(30)들 간에 형성되는 공간부로서의 코어(35)가 다수 구성되는 브레이크 디스크에 있어서,
평면을 기준으로 하여 볼 때, 상기 리브(30)는 세로방향으로 일정간격 형성되는 다수의 수직 리브(30a)와, 가로방향으로 일정간격 구성되는 복수의 수평 리브(30d)로 이루어지고,
상기 수직 리브(30a)와 상기 수평 리브(30d) 및 그 사이에 각 형성되는 코어(35)에 의한 그 전체적인 형상은 십자형상을 취하게 되는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수직 리브(30a), 상기 수평 리브(30d), 상기 또 다른 수평 리브(30e), 상기 경사 경계리브(30c)로부터 선택되는 어느 하나 이상에는 그 길이방향 측단면을 관통하는 하나 또는 그 이상의 통기공(40)이 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
평면을 기준으로 하여 볼 때, 상기 상·하판(22, 23)을 일체로 관통하는 관통공(41)을 하나 또는 그 이상이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상판(22) 또는 하판(23)에는 요홈 형상의 통기 슬롯(42)이 하나 또는 그 이상이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상·하판(22, 23)은 하나의 몸체로서 일체화 구성되는 것을 특징으로 브레이크디스크..
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 체결부(20)와 상기 상·하판(22, 23)은 하나의 몸체로서 일체화 구성되는 것을 특징으로 브레이크디스크.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 체결부(20)와 상기 상·하판(22, 23)은 각각 개별체로서 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크디스크.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상·하판(22, 23)은 일체화 구성되고, 상기 체결부(20)는 개별체로서 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크디스크.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상·하판(22, 23)은 2개의 반원상 개별체가 한 쌍을 이루고, 상기 개별체의 각 내측면이 일정 곡률반경으로써 컷 아웃(cut-out) 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크디스크.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기한 개별체는 볼트와 같은 체결수단, 브레이징(Brazing) 또는, 용접 체결되는 것을 특징으로 하는 브레이크디스크.
제6항에 있어서,
상기 통기슬롯(42)은 상기 상·하판(22, 23)의 중심점(91)을 축으로 하여 하나 또는 그 이상이 동심 되거나, 나선형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크디스크.
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브레이크 디스크의 제작방법에 있어서,
그 내부에 가로방향 및 세로방향으로 일정간격 입설 되는 다수의 수직리브(30a) 및 복수의 수평리브(30d, 30e)가 구비된 슬래브(Slab)를 주조, 압출 또는 카본-카본, 카본-세라믹 복합소재 고온 성형방법으로 형성하는 제1단계(S100);
상기 슬래브를 기재로 하여 이로부터 브레이크 디스크의 체결부(20)와 내측 원주면(92a), 디스크 외측 원주면(93)을 컷아웃(Cut out) 가공하는 제2단계(S200);
상기 체결부의 내측 원주면(92a)과 디스크 내·외측원주면(92, 93)과 전체외관의 형상을 정밀 가공하는 제3단계(S300);
상기 수직리브(30a)와 상기 수평리브(30d, 30e)의 소정부위면을 관통하게 되는 통기공(40), 마찰면으로서 기능하는 상·하판(22, 23)을 일체로 관통하는 관통공(41), 상기 상·하판(22, 23) 중 어느 하나 이상에 요홈 상의 통기슬롯(42)을 가공 형성하고, 브레이크 디스크의 웨이트 밸런스(Weight balance)를 확인 및 교정하고, 표면에 일련식별 표식을 하는 제4단계(S400); 및
내·외측 표면은 부식방지를 위한 표면처리 공정을 적용하는 제5단계(S500);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크의 제작 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 제1단계에서, 슬래브는 돌출 체결부와 다수의 코어로 형성되는 상·하판 본체가 일체되도록 한 돌출 일체형 슬래브(51), 다수의 리브와 코어로 상·하판 일체로 구성되도록 한 평판형 슬래브(52), 반달 평판형 슬래브(52a) 중 어느 하나로부터 형성된 일체형 브레이크 디스크(11, 14, 15)의 제작방법.
제 16 항에 있어서,
상기 제1단계에서, 상판 부분을 구성하는 상판(22), 평행 체결부 상판(24), 돌출 체결부 상판(25), 돌출 체결부(21), 돌출 체결부와 상판으로 구성되는 돌출 체결부 상판 슬래브(54) 중 어느 하나와, 하판 부분을 구성하는 리브하판(26) 또는 리브하판 슬래브(53), 평판형 슬래브(52) 중 어느 하나로 각각 주조, 압출 또는 카본-카본, 카본-세라믹 복합소재 고온 성형방법으로 하판(23) 부분을 형성하고,
상기 제3단계에서, 통기공(40)을 가공하고, 각각의 상·하판을 결합하여 전체 외관을 정밀 가공하는 것을 특징으로 하는 분리형 브레이크 디스크(12, 12a, 13, 15a, 16)의 제작방법.
제 16 항에 있어서,
상기 제1단계의 슬래브는 상·하판을 각각 구성하는; 돌출 체결부 상판 슬래브(54)와 통기공을 구비한 리브하판 슬래브(53), 돌출 체결부 리브상판 슬래브(54a)와 통기공을 구비한 리브하판 슬래브(53), 상판 슬래브(55)와 통기공을 구비한 리브하판 슬래브(53), 통기공을 구비한 한 쌍의 리브하판 슬래브(53) 중 어느 하나로 구성되고, 상기 상·하판은 리브 지지부(80)를 관통하는 체결수단(70), 브레이징, 용접, 본딩(Bonding) 중 최소 어느 하나의 방법으로 결합되게 하는 것을 특징으로 하는 분리형 브레이크 디스크의 제작 방법.
제 16 항 에 있어서,
상기 제1단계의 슬래브는 수직리브(30a)만을 형성하고,
상기 제3단계에서, 수직 경계리브(30b)-수평 리브(30d)-수평 경계리브(30e) 조합, 또는 수직 경계리브(30b)-경사 경계리브(30c)-수평 리브(30d)-수평 경계리브(30e) 조합과, 통기공(40) 및 전체외관을 정밀 가공하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크의 제작방법.
제 16 항 에 있어서,
상기 제1단계의 슬래브는 수직리브(30a)와 수평리브(30d)만을 형성하고,
상기 제3단계에서, 수직 경계리브(30b)-수평 경계리브(30e) 조합, 또는 수직 경계리브(30b)-경사 경계리브(30c)-수평 경계리브(30e) 조합과, 통기공(40) 및 전체외관을 정밀 가공하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크의 제작방법.
제 16 항 에 있어서,
상기 제1단계의 슬래브는 하나의 슬래브에 두 품목 이상을 형성하도록 수직리브(30a)와, 상기 수직리브의 양 외측에는 수평리브(30d, 30e)를 형성한 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크의 제작방법.
제 18 항, 및 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리브하판(26), 리브하판 슬래브(53) 또는 돌출 체결부 리브 상판 슬래브(54a)의 코어는 리브 지지부(80)를 구비하기 위하여 중심선(90)에 대칭이거나, 중심점(91)에 대하여 동심의 솔리드(75, Solid)로 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크의 제작 방법.
제 23 항에 있어서,
리브와 일체로 형성되는 상기 솔리드(75)는 반달형, 원형, 두 리브 사이에서 곡면으로 형성되는 드럼(Drum)형, 사각 막대형, 슬래브와 같은 길이의 긴 사각 막대형 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크의 제작 방법.
제16항에 있어서,
상기 제4단계의 통기공(40)은 제1단계의 슬래브의 주조 또는 압출 단계에서 그 일부 또는 전부를 형성되게 하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크의 제작 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 제1단계의 슬래브는 리브(30) 및 코어(35)가 슬래브의 길이방향 또는 폭 방향으로 형성되고, 그 폭은 하나 이상의 브레이크 디스크를 배치하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크의 제작방법.
제 26 항에 있어서,
상기 제1단계의 슬래브는 한 품목 이상의 브레이크 디스크가 배치되게 하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크의 제작방법.
하나 이상의 주입구(39a)가 구비되어 형합(Set of mold)되는 사각형의 상부 몰드(39) 및 측면부가 분리되는 하부 몰드(38)와, 상기 상·하부 몰드(39, 38)의 내측면에 접촉되어 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d)를 형성하기 위한 코어 패튼(Core pattern)의 연장선에 각각 다수의 홀(Hole)을 반복적으로 구비한 다수의 직선형 스트랩 몰드(36)와, 상기 코어 패튼의 내부 중심 연장선에 다수의 홀(Hole) 패튼을 형성하여 반복 배치한 원형 센터 코어 몰드(35b)와, 상기 수직의 스트랩 몰드와 센터 코어 몰드를 연결하여 설치되는 직선형의 코어 형성몰드(35a)와, 일단이 수평의 스트랩 몰드(36)에서 시작되고 나머지 일단이 수직 경계리브(30b)를 형성하는 수직의 코어 형성몰드(35a)의 측면 또는 수평 리브(30d)를 형성하는 상기의 센터 코어몰드(35b)에 연결 설치되는 또 다른 코어 형성몰드(35a)로 이루어져 브레이크 디스크의 슬래브를 제작하기 위한 성형 몰드장치-1(Form mold device-1, 111).
주입구(39a)가 구비되어 형합(Set of mold)되는 원형의 상부 몰드(39) 및 측면부가 분리되는 하부 몰드(38)와, 상기 상·하부 몰드(39, 38)의 내면에 접촉되어 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d)에 의해 형성되는 코어 패튼(Core pattern)의 연장선에 각각 다수의 홀(Hole)을 구비한 원통형의 스트랩 몰드(36)와, 상기 코어 패튼의 내부 연장선에 다수의 홀(Hole)을 구비한 원형의 센터 코어 몰드(35b)와, 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d)를 형성하기 위한 상기 스트랩 몰드(36)와 센터 코어 몰드(35b)가 연결 설치되는 코어 형성몰드(35a)와, 상기 스트랩 몰드(36)와 수직 경계리브(30d)를 형성하는 코어 형성몰드(35a)의 측면이 연결 설치되는 또다른 코어 형성몰드(35a)로 구성되는 브레이크 디스크의 성형 몰드장치-2(Form mold device-2, 112).
제 29 항에 있어서,
상기 원통형의 스트랩 몰드(Core strap mold, 36) 및 하부 몰드(38)를 하나로 합쳐서 하부 몰드로 대체되고, 상기 직선형의 코어 형성몰드(35a) 연장부가 하부 몰드(Lower mold,38)를 관통되게 구성한 브레이크 디스크의 성형 몰드장치-3(Form mold device-3, 113).
제30항에 있어서,
상부 몰드(39)와 형합(Set of mold)되는 상기 하부 몰드(38)에 취출 장치(38a)와 자동 주입구(39b)를 구비하고, 상기 자동 이송장치(36b)에 연결 설치되어 전후 방향으로 가동되는 상·하부 몰드(39, 38), 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d)의 형성을 위한 코어 형성몰드(35a)의 일단(One end)을 고정되게 설치한 4개의 원호 모양으로 분할된 코어 스트랩 몰드(36)가 하부 몰드(38)의 외측 원주면에 상하로 배치되는 수직 가동몰드(120), 상기 하부몰드(38)의 외측 원주면에 좌우로 배치되는 수평 가동몰드(121)가 중심부를 향해 순차적으로 가동되는 브레이크 디스크의 성형 몰드장치-4(Form mold device-4, 114).
제 31 항에 있어서,
상기 수직 리브(30a) 및 수평 리브(30d)의 중간부에 경사 경계리브(30c) 형성을 위한 코어 형성몰드(35a)의 일단(One end)을 고정되게 설치한 8개의 원호형으로 분할된 코어 스트랩 몰드(36)가 하부 몰드(38)의 외측면에 상하로 배치된 수직 가동몰드(120) 및, 좌우로 배치된 수평 가동몰드(121)가 상하 좌우로 이동한 이후에 경사 가동몰드(123)가 몰드 중심부로 순차적으로 가동되는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크의 성형 몰드장치-5(Form mold device-5, 115).
제 31 항, 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코어 스트랩 몰드(36)의 금형 연결 지지부(35a)에 자동 이송장치(36b)가 설치된 브레이크 디스크의 성형 몰드장치(Form mold device, 114, 115).
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