KR101895308B1 - 일체형 디스크로터 - Google Patents

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KR101895308B1
KR101895308B1 KR1020160150834A KR20160150834A KR101895308B1 KR 101895308 B1 KR101895308 B1 KR 101895308B1 KR 1020160150834 A KR1020160150834 A KR 1020160150834A KR 20160150834 A KR20160150834 A KR 20160150834A KR 101895308 B1 KR101895308 B1 KR 101895308B1
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박상선
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주식회사 세명테크
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Abstract

본 발명은 차량의 브레이크 조립체에 사용되는 일체형 디스크로터로서, 브레이크 조립체의 허브에 결합되는 로터부, 로터부의 양측에 밀착되게 형성되며, 구상흑연주철로 형성되는 제1 및 및 제2 디스크를 포함하되, 로터부는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되며, 제1 및 제2 디스크가 금형에 삽입된 후 차압 주조 방식 또는 금형부내로 보온로에서 용융된 재료가 저압으로 유입되는 주조방식에 의해 제1 및 제2 디스크에 일체로 형성되는 일체형 디스크로터에 관한 것이다.

Description

일체형 디스크로터{INTERTATED DISC-ROTOR}
본 발명은 디스크로터에 관한 것으로, 이종의 재질로 일체형으로 형성된 일체형 디스크로터에 관한 것이다.
차량에 장착되는 디스크 브레이크 장치는 주행 중에 자동차를 감속시키거나, 정지 및 정지 상태를 유지하도록 하는 장치이다. 디스크 브레이크 장치는 바퀴 또는 휠과 함께 회전하는 원판형의 디스크의 양쪽을 브레이크 패드로 강하게 압박함으로써 제동력을 얻는다.
종래 디스크 브레이크 장치는 휠 또는 바퀴과 함께 회전하는 디스크, 디스크의 양측에 배치된 브레이크 패드, 브레이크 패드들을 디스크 쪽으로 가압하기 위한 피스톤과, 피스톤 및 브레이크 패드를 지지하는 캘리퍼를 구비한다.
종래 디스크와 로터는 일체형으로 형성될 경우 구상흑연주철로 제조되어 브레이크 장치의 무게가 증가하여 차량 연비가 증가하며, 제동거리가 증가하는 문제점이 있다.
또한, 종래 디스크 브레이크 장치는 로터의 재질이 디스크와 동일한 재질로 제조되므로 브레이크 작동시 발생되는 열이 용이하게 외부로 배출되지 않아 열화에 의한 디스크 표면 균열이 발생되는 문제점이 있다.
특히, 내리막에서는 차량의 무게가 크면 제동력이 감소하며, 잦은 제동에 의해 디스크 표면 균열뿐만 아니라, 화재가 발생되는 문제점이 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 브레이크 작동시 디스크에서 발생되는 열을 로터부로 효과적으로 전달하고, 무게를 줄일 수 있는 일체형 디스크로터를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 브레이크 조립체의 허브에 결합되는 로터부; 상기 로터부의 양측에 밀착되게 형성되며, 구상흑연주철로 형성되는 제1 및 및 제2 디스크;를 포함하되, 상기 로터부는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되며, 상기 제1 및 제2 디스크가 차압 주조 장치의 금형부에 삽입된 후 상기 금형부 하부에 마련된 보온로에 용융된 재료가 상기 금형부와 상기 보온로 사이의 압력차에 의해 상기 금형부에 공급되는 차압 주조 방식 또는 금형부내로 보온로에서 용융된 재료가 저압으로 유입되는 주조방식에 의해 상기 제1 및 제2 디스크에 일체로 형성되는 일체형 디스크로터를 제공할 수 있다.
상기 로터부는 AL356 재질로 형성될 수 있다.
상기 제1 디스크 또는 제2 디스크는 서로 결합되도록 두 디스크 사이에 형성된 결합돌기를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 디스크 또는 제2 디스크는 상기 로터부와 밀착되어 상기 제1 및 제2 디스크에서 발생되는 열이 상기 로터부에 전달되도록 상기 로터부 방향으로 돌출되는 적어도 하나의 리브를 더 포함할 수 있다.
상기 리브는 마름모, 다이아몬드, 원 또는 타원 중 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 일체형 디스크로터는 로터부를 중심으로 제1 및 제2 디스크가 일체형으로 제조되어 서로 분리된 상태에 비해 제품강도가 우수하며, 제1 및 제2 디스크와 로터부 사이에 직접적으로 접촉되는 면적이 기존에 비해 우수하여 제1 및 제2 디스크에서 발생되는 열을 로터부로 효과적으로 배출시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 일체형 디스크로터는 제1 및 제2 디스크와 로터부를 서로 다른 재질의 일체형으로 제조하여 무게를 줄이고 열적 특성과 내구성을 향상시키도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 일체형 디스크로터가 장착된 하이브리드 디스크 조립체를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 일체형 디스크로터를 도시한 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 일체형 디스크로터의 단면을 절개하여 도시한 절개도.
도 4 내지 도 6은 차압 주조 방식으로 제조된 일체형 디스크로터를 설명하기 위한 도면들.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 일체형 디스크로터가 장착된 하이브리드 디스크 조립체를 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 하이브리드 디스크 조립체(10)는 허브부(200)와 일체형 디스크로터(100)가 체결부(300)를 통해 결합된다.
허브부(200)는 차축이 결합되도록 중공부가 마련되며, 차축의 회전을 용이하게 하기 위하여 중공부에 베어링 하우징이 설치된다.
체결부(300)는 허브부(200)와 일체형 디스크로터(100)를 결합시킨다. 체결부(300)는 트랜스미터와 볼트 등이 구비된다.
일체형 디스크로터(100)는 브레이크용 디스크부와 허브부(200)와의 결합을 위한 로터부(130)가 일체형으로 형성되어 구성된다. 일체형 디스크로터(100)에 대한 설명은 도 2 내지 도 6을 참조하여 다시 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 일체형 디스크로터를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 일체형 디스크로터의 일부를 절개하여 도시한 절개도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 일체형 디스크로터는 제1 디스크(110), 제2 디스크(120) 및 로터부(130)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 디스크(110)와 제2 디스크(120)는 추후 브레이크 패드(미도시)와 밀착되어 제동력을 발생시킨다.
제1 디스크(110) 또는 제2 디스크(120)는 서로 마주하여 결합되도록 복수의 결합부가 구비될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서 결합부는 제1 디스크(110)에 결합돌기(112)가 구비되고 제2 디스크(120)는 결합돌기(112)가 삽입되는 삽입홀(미도시)이 구비될 수 있다.
상기 결합부는 제1 디스크(110)와 제2 디스크(120) 사이에 형성되는 로터부(130)의 접촉면적을 증가시켜 제1 디스크(110)와 제2 디스크(120)에 로터부(130)의 고정력을 증가시킬 수 있다. 이때, 결합돌기(112)는 제1 및 제2 디스크(110, 120)에서 발생되는 열을 로터부(130)로 효과적으로 배출하도록 한다.
한편, 제1 디스크(110) 또는 제2 디스크(120)는 로터부(130)와 접촉면적을 더 증가시키기 위하여 복수의 리브(114)가 더 구비될 수 있다. 리브(114)는 상기 결합돌기(112) 사이마다에 적어도 하나가 형성될 수 있다.
리브(114)는 로터부(130) 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 리브(114)는 표면이 마름모 또는 다이아몬드 형상으로 형성되어 제1 디스크(110)와 제2 디스크(120) 주조시 주조성을 향상시키는 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 리브(114)는 마름모 또는 다이아몬드 형상 이외에 원형 또는 타원형으로 형성될 수도 있다.
제1 디스크(110)와 제2 디스크(120)는 사형 주철 주조 방식으로 제조된다. 이때, 상기 결합부 및 리브(114)도 동시에 형성된다.
제1 및 제2 디스크(110, 120)와 결합돌기(112) 및 리브(114)는 사형 주철 주조 방식으로 제조시 흑연구상주철인 FC210D, FC250D 등의 소재가 사용될 수 있다.
로터부(130)는 제1 및 제2 디스크(110, 120)와 허브부(200)를 연결시킨다. 로터부(130)는 브레이크 작동시 제1 및 제2 디스크(110, 120)에서 발생되는 열을 효과적으로 외부로 방출시킨다. 또한, 로터부(130)는 제1 및 제2 디스크(110, 120)의 제동시 제동소음을 완화시킬 수 있다.
로터부(130)는 허브부(200)에 삽입되도록 중앙에 관통홀(135)이 형성된다. 관통홀(135)의 직경은 허브부(200)의 외경에 상응하는 크기로 형성될 수 있다. 또한, 로터부(130)는 허브부(200)와 결합되도록 복수의 결합홀(137)들이 형성될 수 있다. 결합홀(137)들은 관통홀(135)의 주변을 따라 형성될 수 있다.
로터부(130)는 일체형 디스크로터(100)의 무게를 줄이기 위하여, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다. 특히, 로터부(130)는 브레이크 작동시 제1 및 제2 디스크(110, 120)에서 발생하는 열이 외부로 전달되지 않을 경우 화재 또는 디스크의 파손이 발생될 수 있으므로, 열전달율이 높은 물질로 형성된다. 또한, 로터부(130)는 허브부(200)와 연결되어 회전하므로 큰 강도가 요구된다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서 로터부(130)는 내열성, 열전도율 및 기계적 강도가 우수한 AL356의 재질로 형성된다.
AL356은 하기 표 1과 같은 조성물로 이루어집니다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 일체형 디스크로터가 장착된 하이브리드 디스크 조립체를 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 하이브리드 디스크 조립체(10)는 허브부(200)와 일체형 디스크로터(100)가 체결부(300)를 통해 결합된다.
허브부(200)는 차축이 결합되도록 중공부가 마련되며, 차축의 회전을 용이하게 하기 위하여 중공부에 베어링 하우징이 설치된다.
체결부(300)는 허브부(200)와 일체형 디스크로터(100)를 결합시킨다. 체결부(300)는 트랜스미터와 볼트 등이 구비된다.
일체형 디스크로터(100)는 브레이크용 디스크부와 허브부(200)와의 결합을 위한 로터부(130)가 일체형으로 형성되어 구성된다. 일체형 디스크로터(100)에 대한 설명은 도 2 내지 도 6을 참조하여 다시 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 일체형 디스크로터를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 일체형 디스크로터의 일부를 절개하여 도시한 절개도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 일체형 디스크로터는 제1 디스크(110), 제2 디스크(120) 및 로터부(130)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 디스크(110)와 제2 디스크(120)는 추후 브레이크 패드(미도시)와 밀착되어 제동력을 발생시킨다.
제1 디스크(110) 또는 제2 디스크(120)는 서로 마주하여 결합되도록 복수의 결합부가 구비될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서 결합부는 제1 디스크(110)에 결합돌기(112)가 구비되고 제2 디스크(120)는 결합돌기(112)가 삽입되는 삽입홀(미도시)이 구비될 수 있다.
상기 결합부는 제1 디스크(110)와 제2 디스크(120) 사이에 형성되는 로터부(130)의 접촉면적을 증가시켜 제1 디스크(110)와 제2 디스크(120)에 로터부(130)의 고정력을 증가시킬 수 있다. 이때, 결합돌기(112)는 제1 및 제2 디스크(110, 120)에서 발생되는 열을 로터부(130)로 효과적으로 배출하도록 한다.
한편, 제1 디스크(110) 또는 제2 디스크(120)는 로터부(130)와 접촉면적을 더 증가시키기 위하여 복수의 리브(114)가 더 구비될 수 있다. 리브(114)는 상기 결합돌기(112) 사이마다에 적어도 하나가 형성될 수 있다.
리브(114)는 로터부(130) 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 리브(114)는 표면이 마름모 또는 다이아몬드 형상으로 형성되어 제1 디스크(110)와 제2 디스크(120) 주조시 주조성을 향상시키는 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 리브(114)는 마름모 또는 다이아몬드 형상 이외에 원형 또는 타원형으로 형성될 수도 있다.
제1 디스크(110)와 제2 디스크(120)는 사형 주철 주조 방식으로 제조된다. 이때, 상기 결합부 및 리브(114)도 동시에 형성된다.
제1 및 제2 디스크(110, 120)와 결합돌기(112) 및 리브(114)는 사형 주철 주조 방식으로 제조시 흑연구상주철인 FC210D, FC250D 등의 소재가 사용될 수 있다.
로터부(130)는 제1 및 제2 디스크(110, 120)와 허브부(200)를 연결시킨다. 로터부(130)는 브레이크 작동시 제1 및 제2 디스크(110, 120)에서 발생되는 열을 효과적으로 외부로 방출시킨다. 또한, 로터부(130)는 제1 및 제2 디스크(110, 120)의 제동시 제동소음을 완화시킬 수 있다.
로터부(130)는 허브부(200)에 삽입되도록 중앙에 관통홀(135)이 형성된다. 관통홀(135)의 직경은 허브부(200)의 외경에 상응하는 크기로 형성될 수 있다. 또한, 로터부(130)는 허브부(200)와 결합되도록 복수의 결합홀(137)들이 형성될 수 있다. 결합홀(137)들은 관통홀(135)의 주변을 따라 형성될 수 있다.
로터부(130)는 일체형 디스크로터(100)의 무게를 줄이기 위하여, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다. 특히, 로터부(130)는 브레이크 작동시 제1 및 제2 디스크(110, 120)에서 발생하는 열이 외부로 전달되지 않을 경우 화재 또는 디스크의 파손이 발생될 수 있으므로, 열전달율이 높은 물질로 형성된다. 또한, 로터부(130)는 허브부(200)와 연결되어 회전하므로 큰 강도가 요구된다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서 로터부(130)는 내열성, 열전도율 및 기계적 강도가 우수한 AL356의 재질로 형성된다.
AL356은 하기 표 1과 같은 조성물로 이루어집니다.
Element % Present
Si 6.5~7.8
Fe 0.19이하
Cu 0.05이하
Mn 0.1이하
Mg 0.35~0.55
Zn 0.07
Ti 0.08~0.25
Pb 0.03이하
Al Balance
또한, A356는 표 2와 같은 물리적 특성을 갖는다.
Property Value
Density 2680 kg/m3
Melting Point 555°C
Modulus of Elasticity 70 GPa
Electrical Resistivity 0.038x10-6　ohm.m
Thermal Conductivity 180 W/m.K
Thermal Expansion 24x10-6　/K
Yield Strength 220 Mpa 이상
Ultimate Strength 290 Mpa 이상
상기 표 2와 같이 AL356는 기계적 강도가 우수하며, 내열성 및 열전도율 등이 매우 우수한 특징을 가진다.
본 발명의 실시 예에 따른 일체형 디스크로터는 도 4 내지 도 6에 도시된 차압 주조 방식(Counter Pressure Casting; CPC)에 의해 제조될 수 있다.
또한, 금형부내로 보온로에서 용융된 재료가 저압으로 유입되는 주조방식에 의해 제조되는 것을 포함할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 차압 주조 방식으로 제조된 일체형 디스크로터를 설명하기 위한 도면들이다. 이하에서는 도 2 및 도 3의 일체형 디스크로터의 각 구성부의 명칭과 도면번호를 참조하여 설명하기로 한다.
설명에 앞서, 차압 주조 장치는 상부에 금형부 챔버(600)가 설치되고, 그 하부에 보온로(500)가 설치된다. 보온로(500)는 주조 시 사용될 재료가 용융되는 용탕이다. 차압 주조 장치는 금형부 챔버(600)와 보온로(500) 사이에 압력차에 의해 보온로(500)에 용융된 재료가 금형부 챔버(600)에 공급되어 주조하는 방식에 사용된다.
본 발명의 실시 예에 따른 일체형 디스크로터 제조방법은 도 4에 도시된 차압 주조 장치에 미리 제조되어 결합된 제1 및 제2 디스크(110, 120)를 금형부 챔버(600)에 고정한다. 이어서, 차압 주조 장치의 금형부 챔버(600)와 보온로(500)가 동일한 압력을 가지도록 가압한다. 이때, 금형부 챔버(600)와 보온로(500)의 내부 압력은 2.0[bar]가 유지되도록 한다. 또한, 보온로(500)는 상술한 AL356이 용융된 재료가 내재된다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이 금형부 챔버(600)의 압력을 2.5[bar]로 상승시킨다. 이에 따라, 금형부 챔버(600)와 보온로(500) 사이에 압력차에 의해 보온로(500)에 용융된 AL356가 금형부 챔버(600)로 공급된다. 이때, 용융된 AL356은 금형부 챔버(600)에 상기 제1 및 제2 디스크(110, 120)의 사이로 공급된다.
상기와 같이, 금형부 챔버(600)에 압력이 높아져 용융된 AL356이 금형부 챔버(600)의 금형 내에 유입되면 일반 주조 방식과 대비하여 기포발생이 현저하게 줄어든다. 또한, 물성 편차가 적어, 로터부(130)가 균일한 물성을 가짐에 따라, 브레이크 동작 또는 차축회전시 발생되는 열이 로터부(130) 전체에 균일하게 전달되도록 할 수 있다.
이후, 도 6에 도시된 바와 같이, 금형부 챔버(600) 내에 AL356가 완전히 응고된 이후 금형부 챔버(600)를 분리하여 일체형 디스크로터(100)를 취출한다.
상기와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 일체형 디스크로터는 로터부(130)를 중심으로 제1 및 제2 디스크(110, 120)가 일체형으로 제조되어 서로 분리된 상태에 비해 제품강도가 우수하며, 제1 및 제2 디스크(110, 120)와 로터부(130) 사이에 직접적으로 접촉되는 면적이 기존에 비해 우수하여 제1 및 제2 디스크(110, 120)에서 발생되는 열을 로터부(130)로 효과적으로 배출시킬 수 있다.
또한, 제1 및 제2 디스크(110, 120)와 로터부(130)를 서로 다른 재질의 일체형으로 제조하여 무게를 줄이고 열적 특성과 내구성을 향상시키도록 할 수 있다.
100: 일체형 디스크로터
110: 제1 디스크
112: 결합돌기
114: 리브
120: 제2 디스크
130: 로터부
135: 관통홀
137: 체결홀
500: 보온로
600: 금형부 챔버

Claims (5)

  1. 차량의 브레이크 조립체에 사용되는 일체형 디스크로터로서,
    상기 브레이크 조립체의 허브에 결합되는 로터부;
    상기 로터부의 양측에 밀착되게 형성되며, 구상흑연주철로 형성되는 제1 및 및 제2 디스크;를 포함하되,
    상기 로터부는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되며, 상기 제1 및 제2 디스크가 차압 주조 장치의 금형부에 삽입된 후 상기 금형부 하부에 마련된 보온로에 용융된 재료가 상기 금형부와 상기 보온로 사이의 압력차에 의해 상기 금형부에 공급되는 차압 주조 방식에 의해 상기 제1 및 제2 디스크에 일체로 형성되고,
    상기 로터부는 AL356 재질로 형성되되,
    상기 제1 디스크 또는 제2 디스크는
    상기 로터부와 밀착되어 상기 제1 및 제2 디스크에서 발생되는 열이 상기 로터부에 전달되도록 상기 로터부 방향으로 돌출되는 적어도 하나의 리브를 더 포함하고,
    상기 리브는
    마름모, 다이아몬드, 원 또는 타원 중 어느 하나의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 디스크로터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 디스크 또는 제2 디스크는 서로 결합되도록 두 디스크 사이에 형성된 결합돌기를 더 포함하는 일체형 디스크로터.
  4. 삭제
  5. 삭제
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