KR102240538B1

KR102240538B1 - 부착형 고망간강 브레이크 디스크

Info

Publication number: KR102240538B1
Application number: KR1020140189027A
Authority: KR
Inventors: 박광수; 김숙환; 주성민
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2021-04-19
Also published as: KR20160078805A

Abstract

본 발명은 내부에 방사상으로 이격하여 형성되는 에어벤트를 구비하는 제1 디스크부재; 및, 상기 제1 디스크부재의 양면에 부착되도록 설치되고, 브레이크패드와 접촉되는 제동면이 형성되는 한 쌍의 제2 디스크부재;를 포함하고, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재 중 적어도 상기 제2 디스크부재는 고망간강으로 구비되는 부착형 고망간강 브레이크 디스크를 제공한다.

Description

부착형 고망간강 브레이크 디스크{ATTACHABLE HIGH-Mn STEEL BRAKE DISK}

본 발명은 고망간강 브레이트 디스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 브레이크 디스크의 제조에 고망간강을 적용하여 제동성능, 내마모성, 방열특성을 향상시킨 고망간강 브레이크 디스크에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 탑재된 브레이크 장치는 주행중인 차량의 차속을 저감시키거나 완전히 정차된 상태로 전환시키기 위한 것으로, 통상 브레이크 페달의 가압에 따라 마스터 실린더로부터 압축된 오일이나, 에어 탱크 내에 저장된 고압의 압축공기를 차륜측에 설치된 브레이크 기구로 압송하여 이를 매개로 브레이크 드럼이나 브레이크 디스크를 각각 제동시키도록 하는 수단이다.

일반적으로 브레이크 디스크는 브레이크 패드를 압착시켜 제동 효과를 발생시키는데, 종래의 브레이크 장치는 브레이크패드와 접촉되어 제동력을 발생시키는 브레이크 디스크가 일반 탄소강으로 제작되는 것이 일반적이다.

하지만, 종래의 브레이크 디스크를 구성하는 일반 탄소강은 비중으로 인해 무거운 단점이 있어 탄소강 브레이크 디스크가 자동차 등에 적용될 경우 연비를 저하시키는 주요 원인이 되고 있다.

종래의 일반 탄소강으로 구성된 브레이크 디스크의 경우에는 브레이크 디스크의 제동면의 습도, 온도 등의 환경조건에 의해 부식이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

이와 같이 브레이크의 우수한 제동성능과, 방열성능 및, 내식성을 유지하고, 브레이크 디스크의 무게를 저감시킬 수 있도록 탄소강이 아닌 다른 소재를 활용한 브레이크 디스크가 개발될 필요가 있다.

종래의 경우에는 브레이크 디스크 로터를 일체로 제작하여 사용하므로, 실제 브레이크 제동성능을 좌우하는 브레이크 디스크의 표면이 마모되는 경우, 브레이크 디스크 로터 전체를 교환해야하는 문제점이 있다.

또한, 브레이크 디스크 로터 전체가 하나의 금속으로 제작되기에 브레이크 성능을 결정하는 내마모, 제동성능과 함께, 브레이크 디스크 로터 전체의 인성 및 내충격성을 고려하여야 하기에 자연적으로 브레이크 제동성능, 내마모 성능은 떨어질 수 밖에 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 브레이크 디스크에서 발생되는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.

본 발명은 일 측면으로서, 브레이크 디스크의 제동면을 형성하는 부분과 브레이크 디스크의 구조부를 형성하는 부분을 상이한 재질로 구성하여, 브레이크 디스크 제동면의 제동성능, 내마모성의 향상과 함께, 인성, 내충격성을 동시에 향상시킬 수 있는 부착형 고망간강 브레이크 디스크를 제공하고자 한다.

본 발명은 일 측면으로서, 볼트부재에 의한 체결방식과, 회전방향의 토크를 지지하는 요철형의 체결방식을 중첩적으로 채택함으로써, 부착형의 제조방식을 취하면서도, 고속으로 회전하는 브레이크 디스크를 구성하는 부재를 안정적으로 결합할 수 있는 부착형 고망간강 브레이크 디스크를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 내부에 방사상으로 이격하여 형성되는 에어벤트를 구비하는 제1 디스크부재; 및, 상기 제1 디스크부재의 양면에 부착되도록 설치되고, 브레이크패드와 접촉되는 제동면이 형성되는 한 쌍의 제2 디스크부재;를 포함하고, 상기 제1 디스크부재는 탄소강 소재로 구비되고, 상기 제2 디스크부재는 고망간강 소재로 구비되고, 상기 제2 디스크부재는, 중량%로, C:0.21~0.25%, 망간Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 구비되는 것을 특징으로 하는 부착형 고망간강 브레이크 디스크를 제공한다.

삭제

바람직하게, 제1 디스크부재는, 제1 디스크본체와, 상기 제1 디스크본체의 내부에 방사상으로 이격 형성되는 에어벤트와, 상기 제1 디스크본체의 양면에서 각각 돌출형성되고 상기 제1 디스크본체의 방사상으로 이격 형성되는 제1 돌출부 및, 상기 제1 돌출부 사이에 형성되는 제1 삽입부를 포함하고, 상기 제2 디스크부재는, 브레이크패드와 접촉되는 제동면이 형성되는 제2 디스크본체와, 상기 제2 디스크본체의 일면에서 돌출형성되고 제2 디스크본체의 방사상으로 이격 형성되는 제2 돌출부 및, 상기 제2 돌출부 사이에 형성되는 제2 삽입부를 포함할 수 있다.

바람직하게, 제1 돌출부가 상기 제2 삽입부에 삽입되고, 상기 제2 돌출부가 상기 제1 삽입부에 삽입된 상태에서 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재가 체결부재에 의해 고정될 수 있다.

바람직하게, 체결부재는, 상기 제1 삽입부와 상기 제2 돌출부가 결합된 위치에 배치되고, 상기 제1 삽입부와 상기 제2 돌출부의 저면이 접촉된 상태에서 체결되는 볼트부재로 구비될 수 있다.

바람직하게, 제2 돌출부의 둘레방향 폭은 상기 제1 돌출부의 둘레방향의 폭보다 넓게 구비될 수 있다.

바람직하게, 제1 돌출부의 둘레방향 폭은 상기 제2 돌출부의 둘레방향의 폭보다 넓게 구비될 수 있다.

바람직하게, 제1 돌출부는 각각의 상기 에어벤트가 형성되는 부분에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

바람직하게, 에어벤트는, 상기 제1 디스크본체의 내부에 방사상으로 배치되고, 사각형의 단면을 가지는 막대형의 공간 또는 사각형의 단면을 가지고 일정한 곡률을 가지는 막대형의 공간으로 구비될 수 있다.

삭제

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 다른 일 측면으로서, 본 발명은 내부에 방사상으로 이격하여 형성되는 에어벤트를 구비하는 제1 디스크부재; 및, 상기 제1 디스크부재의 양면에 부착되도록 설치되고, 브레이크패드와 접촉되는 제동면이 형성되는 한 쌍의 제2 디스크부재;를 포함하고, 상기 제1 디스크부재는 탄소강 소재로 구비되고, 상기 제2 디스크부재는 고망간강 소재로 구비되고, 상기 제2 디스크부재는, 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물을 기본조성물로 하고, 상기 기본조성물에 중량%로, Si : 0.5~0.8%, P : 0.013~0.015%, S : 0.002~0.0035%로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하여 조성되는 고망간강으로 구비되는 것을 특징으로 하는 부착형 고망간강 브레이크 디스크를 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 또 다른 일 측면으로서, 본 발명은내부에 방사상으로 이격하여 형성되는 에어벤트를 구비하는 제1 디스크부재; 및, 상기 제1 디스크부재의 양면에 부착되도록 설치되고, 브레이크패드와 접촉되는 제동면이 형성되는 한 쌍의 제2 디스크부재;를 포함하고, 상기 제1 디스크부재는 탄소강 소재로 구비되고, 상기 제2 디스크부재는 고망간강 소재로 구비되고, 상기 제2 디스크부재는, 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, Si : 0.5~0.8%, P : 0.013~0.015%, S : 0.002~0.0035%, 및, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 구비되는 것을 특징으로 하는 부착형 고망간강 브레이크 디스크를 제공한다.

이상에서와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 브레이크 디스크의 제동면을 형성하는 부분과 브레이크 디스크의 구조부를 형성하는 부분을 상이한 재질로 구성하여, 브레이크 디스크 제동면의 제동성능, 내마모성의 향상과 함께, 인성, 내충격성을 동시에 향상시킬 수 있는 부착형 고망간강 브레이크 디스크를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 제2 디스크부재는 제1 디스크부재의 양면에 탈착 가능하게 구성함으로써, 고망간강 소재로 구성된 제2 디스크 부재의 제동면이 브레이크패트와 접촉되어 마모시 브레이크패드가 접촉되는 제동면이 형성되는 제2 디스크부재만을 교체하여 재사용할 수 있어 브레이크 디스크의 교체 및, 보수 비용이 절감될 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 디스크부재와 제2 디스크부재의 체결이 중접적인 체결방식을 채택함으로써, 볼트부재 등의 체결부재의 체결만으로 지지하기 힘든 브레이크 디스크의 회전방향의 토크를 안정적으로 지지하면서 제1 디스크부재와 제2 디스크부재를 안정적으로 체결할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 고망간강 브레이크 디스크의 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 브레이크 디스크의 구성인 제1 디스크부재의 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 브레이크 디스크의 구성인 하측과 상측의 제2 디스크부재의 사시도이다.
도 4는 도 1의 결합상태가 도시된 사시도이다.
도 5는 도 4의 체결부재가 체결된 부분의 단면도이다.
도 5b는 도 4의 에어벤트가 형성된 부분의 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 다른 모양의 에어벤트가 도시된 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 부착형 고망간강 브레이크 디스크의 분해사시도이다.
도 8은 도 7의 결합상태가 도시된 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 부착형 고망간강 브레이크 디스크의 분해사시도이다.
도 10은 도 9의 결합상태가 도시된 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 적용되는 고망간강과 일반탄소강의 마찰계수와 거리에 따른 마찰계수의 변화 및, 온도에 따른 열전도도의 변화를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 고망간강 브레이크 디스크(10)에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부착형 고망간강 브레이크 디스크(10)는 제1 디스크부재(100) 및, 제2 디스크부재(200)를 포함하고, 추가적으로 축결합부(300)를 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 부착형 고망간강 브레이크 디스크(10)는 내부에 방사상으로 이격하여 형성되는 에어벤트(115)를 구비하는 제1 디스크부재(100) 및, 상기 제1 디스크부재(100)의 양면에 부착되도록 설치되고, 브레이크패드와 접촉되는 제동면이 형성되는 한 쌍의 제2 디스크부재(200)를 포함하고, 상기 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200) 중 적어도 상기 제2 디스크부재(200)는 고망간강으로 구비될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 디스크부재(100)는 내부에 방사상으로 이격하여 형성되는 에어벤트(115)가 구비될 수 있다.

제2 디스크부재(200)는 일면은 상기 제1 디스크부재(100)에 부착되고, 다른 일면은 브레이크패드가 접촉될 수 있다.

제1 디스크부재(100)는 부착형 고망간강 브레이크 디스크(10)의 구조부를 형성하는 부분이고, 제2 디스크부재(200)는 부착형 고망간강 브레이크 디스크(10)의 제동면이 형성되는 부분이다.

따라서, 제1 디스크 부재를 비교적 저렴하고, 인성 내충격성이 우수한 주조제품인 일반 탄소강을 사용하고, 제2 디스크부재(200)를 브레이크 디스크(10) 제동면의 제동성능, 내마모성이 좋은 고망간강으로 형성하여 부착형 고망간강 브레이크 디스크 제동면의 제동성능, 내마모성의 향상과 함께, 인성, 내충격성을 동시에 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제2 디스크부재(200)는 제1 디스크부재(100)의 양면에 부착되도록 가능하게 설치될 수 있다.

고망간강 소재로 구성된 제2 디스크 부재의 제동면이 브레이크패트와 접촉되어 마모시 브레이크패드가 접촉되는 제동면이 형성되는 제2 디스크부재(200)만을 교체하여 재사용할 수 있어 부착형 고망간강 브레이크 디스크(10)의 교체 및, 보수 비용이 절감될 수 있는 효과가 있다.

브레이크패드가 접촉되는 제동면이 형성되는 제2 디스크부재(200)만을 제1 디스크부재(100)에 부착 가능한 고망간강 소재로 구성하여, 제동면이 브레이크패트와 접촉되어 마모시 제2 디스크부재(200)를 교체하여 재사용할 수 있어 부착형 고망간강 브레이크 디스크(10)의 교체 및, 보수 비용이 절감될 수 있는 효과가 있다.

또한, 제2 디스크부재(200)를 제1 디스크부재(100)의 양면에 부착 가능하게 구성함으로써, 주물방식을 적용하여 고망간강 소재의 브레이크 디스크를 제작하는 것이 어려운 제2 디스크부재(200)를 주물방식이 아닌 단조방식으로 생산이 가능해질 수 있고, 단조방식의 채택과 고망간강의 소재적 특성을 활용하여 부착형 고망간강 브레이크 디스크(10)를 생산할 수 있어, 브레이크 디스크의 무게의 경량화, 내마모성의 향상 및, 제동성능의 향상 등의 우수한 물성치의 확보가 용이해질 수 있는 효과가 있다.

제1 디스크부재(100)는 탄소강 소재로 구비되고, 제2 디스크부재(200)는 고망간강 소재로 구비될 수 있다.

제1 디스크부재(100)는 탄소(C), 나머지: 철(Fe)과 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 탄소강 소재로 구비되고, 상기 제2 디스크부재(200)는 탄소(C), 망간(Mn) 및, 나머지: 철(Fe)과 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강 소재로 구비될 수 있다. 여기서, 고망간강은 망간(Mn)을 10% 이상 함유한 철계의 합금강을 의미한다.

제1 디스크부재(100)는 내부에 방사상으로 이격하여 형성되는 에어벤트(115)가 구비되고, 탄소강 소재로 형성될 수 있다.

제2 디스크부재(200)는 일면에는 상기 제1 디스크부재(100)에 부착되고, 다른 일면에는 브레이크패드가 접촉되며, 고망간강 소재로 형성될 수 있다.

제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200) 중 적어도 브레이크패드와 접촉되는 제동면이 형성되는 제2 디스크부재(200)는 내마모성, 방열특성 등이 우수한 고망간강 소재로 형성될 수 있다.

물론, 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)를 모두 고망간강 소재로 구성할 수 있으나, 고망간강의 경우는 주조성이 떨어지는 점에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 에어벤트(115)가 일체로 형성된 제1 디스크부재(100)의 경우는 주물방식으로 생산되는 것이 바람직하다는 점에서 제1 디스크부재(100)는 탄소강 소재로 구비하고, 제2 디스크부재(200)는 고망간강 소재로 구비하는 것이 바람직하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 디스크부재(100)는 제1 디스크본체(110), 에어벤트(115), 제1 돌출부(130) 및 제1 삽입부(150)를 포함할 수 있다.

제1 디스크부재(100)는 제1 디스크본체(110)와, 상기 제1 디스크본체(110)의 내부에 방사상으로 이격 형성되는 에어벤트(115)와, 상기 제1 디스크본체(110)의 양면에서 각각 돌출형성되고 상기 제1 디스크본체(110)의 방사상으로 이격 형성되는 제1 돌출부(130) 및, 상기 제1 돌출부(130) 사이에 형성되는 제1 삽입부(150)를 포함할 수 있다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 제2 디스크부재(200)는 제2 디스크본체(210), 제2 돌출부(250) 및, 제2 삽입부(230)를 포함할 수 있다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 제2 디스크부재(200)는, 브레이크패드와 접촉되는 제동면이 형성되는 제2 디스크본체(210)와, 상기 제2 디스크본체(210)의 일면에서 돌출형성되고 제2 디스크본체(210)의 방사상으로 이격 형성되는 제2 돌출부(250) 및, 상기 제2 돌출부(250) 사이에 형성되는 제2 삽입부(230)를 포함할 수 있다.

제1 디스크본체(110)와 상기 제2 디스크본체(210)는 내부에 중공부(113, 213)가 형성된 링상의 판상부재로 구비되고, 상기 제1 돌출부(130)는 링상의 판상부재의 양면에 방사상으로 배치될 수 있고, 제2 돌출부(250)는 상기 링상의 판상부재의 일면에 방사상으로 배치될 수 있다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 축결합부(300)가 결합되는 방향의 제2 디스크부재(200)는 제2 디스크본체(210)의 중공부(213) 방향으로 연장 형성된 부분에 결합홀(211)이 형성될 수 있다.

부착형 고망간강 브레이크 디스크(10)에는 디스크본체와 결합되고 휠의 회전축에 결합되는 축결합부(300)가 형성될 수 있고, 축결합부(300)에는 디스크본체와의 결합을 위한 복수의 결합홀(310)이 방사상으로 배치될 수 있다.

제2 디스크본체(200)에는 축결합부(300)에 형성된 결합홀(310)에 대응되는 위치에 형성된 복수의 결합홀(211)이 형성될 수 있고, 축결합부(300)와 제2 디스크본체(210)에 형성된 결합홀(310, 211)에 볼트(미도시)가 체결되어 제2 디스크본체(200)와 축결합부(300)가 고정될 수 있다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 돌출부(130)가 상기 제2 삽입부(230)에 삽입되고, 상기 제2 돌출부(250)가 상기 제1 삽입부(150)에 삽입된 상태에서 상기 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)가 체결부재(B)에 의해 고정될 수 있다.

볼트부재 등의 체결부재(B)는 체결홀에 삽입되어 체결시 볼트부재의 헤드부는 제2 디스크본체(210)가 브래이크패드와 접촉되는 접촉면보다 내입된 형태로 체결될 수 있다.

체결홀은 제1 디스크부재(100)를 주조의 방식에 의해 제조하고, 제2 디스크부재(200)를 단조의 방식에 의해 제조한 상태에서 별도의 체결홀 형성공정을 통해 형성될 수 있고, 체결홀은 체결부재(B)의 나사산이 형성된 몸체부분의 외부직경에 대응되는 크기의 내부직경을 가지도록 형성될 수 있다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 체결부재(B)는, 상기 제1 삽입부(150)와 상기 제2 돌출부(250)가 결합된 위치에 배치될 수 있다. 그리고, 체결부재(B)는 상기 제1 삽입부(150)와 상기 제2 돌출부(250)의 저면이 접촉된 상태에서 체결될 수 있고, 체결부재(B)는 볼트부재로 구비될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 디스크부재(100)는 상기 에이벤트의 사이에 형성된 격벽부(117) 중 적어도 일부를 관통하여 형성되는 제1 체결홀(119)을 구비할 수 있다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 제2 디스크부재(200)는 상기 제1 체결홀(119)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 디스크부재(200)와 브래이크패드가 접촉되는 면에 내입된 형태로 관통 형성되는 제2 체결홀(219)을 구비할 수 있다.

제2 체결홀(219)은 상기 제1 체결홀(119)과 대응되는 위치에 형성될 수 있고, 제2 체결홀(219)을 상기 브레이크패드가 접촉되는 면이 내입된 형태로 형성될 수 있다.

그리고, 체결부재(B)의 관통설치를 위한 제1 체결공을 격벽부(117)에 형성하기 위해서는, 제2 돌출부(250)가 삽입되는 제1 삽입부(150)는 적어도 하나의 격벽부(117)를 포함하는 영역에 설치될 필요가 있다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 체결부재(B)는 상기 제1 체결홀(119)과 상기 제2 체결홀(219)을 관통하여 설치되는 볼트부재로 구비될 수 있다.

체결부재(B)는 에어벤트(115)를 관통시키지 않고 체결하는 것이 브레이크 디스크의 방열특성 관점에서 바람직하기 때문에 체결부재(B)는 제1 디스크부재(100)에 형성된 인접한 에어벤트(115) 사이의 격벽부(117)에 형성된 제1 체결공을 관통하여 설치될 수 있다.

체결부재(B)는 상기 제1 디스크부재(100)의 인접한 상기 에어벤트(115) 사이에 형성되는 복수 개의 격벽부(117)에 중 어느 일부에 형성되는 제1 체결홀(119)과, 상기 제2 디스크부재(200)의 상기 제2 돌출부(250)에 형성된 제2 체결홀(219)을 관통하여 체결될 수 있다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 디스크본체(110)와 제2 디스크본체(210)에 형성되는 체결홀은 디스크본체의 중심을 기준으로 방사상의 형태로 소정의 간격으로 이격하여 배치될 수 있고, 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)가 포개져서 결합시 제1 디스크본체(110)에 형성되는 제1 체결홀(119)과 제2 디스크본체(210)에 형성되는 제2 체결홀(219)은 서로 대향되는 위치에 배치될 수 있다.

도 4, 도 8 및, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 삽입부(150)에 제2 돌출부(250)가 삽입되고, 제2 삽입부(230)에 제1 돌출부(130)가 삽입된 상태에서 제1 삽입부(150)와 제2 돌출부(250)가 결합된 위치에 체결부재(B)가 체결될 수 있다.

제1 삽입부(150)에 제2 돌출부(250)가 삽입되고, 제2 삽입부(230)에 제1 돌출부(130)가 삽입되어 디스크의 회전방향의 토크를 지지하고, 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)를 체결부재(B)에 의해 중첩적으로 체결될 수 있다.

이와 같이 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)의 체결이 중접적인 체결방식을 채택함으로써, 볼트부재 등의 체결부재(B)의 체결만으로 지지하기 힘든 브레이크 디스크의 회전방향의 토크를 안정적으로 지지하면서 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)를 안정적으로 체결할 수 있다.

도1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 돌출부(250)의 둘레방향 폭은 상기 제1 돌출부(130)의 둘레방향의 폭보다 넓게 구비될 수 있다.

에어벤트(115)가 형성되는 부분과 접촉되는 제2 돌출부(250)의 접촉면적을 넓힘으로써, 열전도성이 높은 고망간강으로 구비되는 제2 돌출부(250)를 에어벤트(115)에 대응되는 영역에 넓게 배치함으로써, 브레이크 디스크의 방열특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

인접한 상기 제1 돌출부(130)의 사이에 형성되는 제1 삽입부(150)에는 적어도 2 이상의 상기 에어벤트(115)가 배치될 수 있고, 이는 제1 삽입부(150)에 삽입되는 제2 돌출부(250)의 면적을 충분히 확보하여 제2 돌출부(250)와 에어벤트(115)와의 열전달율을 상승시켜 방열특성을 향상시키기 위함이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1 돌출부(130)는 하나의 상기 에어벤트(115)를 포함하는 영역에 설치되고, 제2 돌출부(250)는 적어도 2 이상의 에어벤트(115)를 포함하는 영역에 설치될 수 있다.

이는 체결부재(B)는 에어벤트(115)를 관통시키지 않고 체결하는 것이 브레이크 디스크의 방열특성 관점에서 유리하기 때문에 체결부재(B)는 제1 디스크부재(100)에 형성된 인접한 에어벤트(115) 사이의 격벽부(117)에 형성된 제1 체결공을 관통하여 설치하는 것이 바람직하기 때문이다.

따라서, 체결부재(B)의 관통설치를 위한 제1 체결공을 격벽부(117)에 형성하기 위해서는, 제2 돌출부(250)가 삽입되는 제1 삽입부(150)는 적어도 하나의 격벽부(117)를 포함하는 영역에 설치될 필요가 있다.

도 7 및, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 돌출부(130)의 둘레방향 폭은 상기 제2 돌출부(250)의 둘레방향의 폭보다 넓게 구비될 수 있다.

이는, 고가의 고망간강 소재로 구성되는 제2 돌출부(250)의 폭을 좁게 함으로써, 고망간강의 사용량을 저감시켜 전체적인 디스크 제조비용을 절감하기 위함이다.

또한, 고망간강은 탄소강에 비해 물리적 강성이 우수하여, 고망간간 소재로 구성되는 제2 돌출부(250)의 둘레방향을 폭을 줄인다 하더라도, 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)의 체결력에는 문제가 없다.

도 9 및, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 돌출부(130)는 각각의 상기 에어벤트(115)가 형성되는 부분에 대응되는 위치에 형성될 수 있고, 제1 디스크부재(100)의 일면에 형성되는 상기 제1 돌출부(130)의 수는 상기 에어벤트(115)의 수에 대응될 수 있다.

도 6a 및, 도 6b에 도시된 바와 같이, 에어벤트(115)는, 상기 제1 디스크본체(110)의 내부에 방사상으로 배치되고, 사각형의 단면을 가지는 막대형의 공간 또는 사각형의 단면을 가지고 일정한 곡률을 가지는 막대형의 공간으로 구비될 수 있다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 에어벤트(115)는 사각형의 단면을 가지는 막대형의 공간으로 구비될 수 있다. 이 경우, 에어벤트(115)는 사각형의 단면을 가지는 직선형의 공기유로가 형성될 수 있다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 에어벤트(115)는 사각형의 단면을 가지고 일정한 곡률을 가지는 막대형의 공간으로 구비될 수 있다. 이 경우, 에어벤트(115)는 사각형의 단면을 가지고, 소정의 곡률로 휘어진 형태의 만곡형의 공기유로가 형성될 수 있다.

본 발명의 제2 디스크부재(200)는, 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 구비될 수 있다.

도 11의 (a)는 본 발명의 일실시예에 적용되는 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강과 일반탄소강의 마찰계수와 거리에 따른 마찰계수의 변화를 도시한 도면이다.

도 11의 (b)는 본 발명의 일실시예에 적용되는 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강과 일반탄소강의 온도에 따른 열전도도의 변화를 도시한 도면이다.

제2 디스크부재(200)를 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강과 일반탄소강으로 각각 제조하여 제동성능, 내마모성, 방열성능을 상호 비교한 결과, 제2 디스크부재(200)가 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 구성할 경우, 일반탄소강으로 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)로 구성한 경우에 비해 제동성능은 7.2% 이상 향상되고, 방열성능은 5.4% 이상 향상되는 것을 알 수 있었다.

구체적으로, ASTM G65 시험법(마모시험)에 의해 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 본 발명의 고망간강과, 일반적인 탄소강의 일종인 내마모 용도의 API X70 강재의 내마모성을 평가하는 정량적인 실험을 실시하였다.

그 결과, ASTM G65 시험법(마모시험) 결과 비교재인 내마모 용도의 API X70 강재와 비교시 X70의 경우 결과값이 1 이라면, 본 발명의 고망간강의 경우 0.2~0.25의 결과값이 도출되었고, 즉, 본 발명의 고망간강이 비교재인 API X70 강재에 비하여 4~5 배정도 내마모성능이 향상되는 것을 알 수 있다.

그리고, 제2 디스크부재(200)는, 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물을 기본조성물로 하고, 상기 기본 조성물에 중량%로, Si : 0.5~0.8%, P : 0.013~0.015%, S : 0.002~0.0035%로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하여 조성될 수 있다.

또한, 상기 제2 디스크부재(200)는, 중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, Si : 0.5~0.8%, P : 0.013~0.015%, S : 0.002~0.0035%, 및, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 구비될 수 있다.

먼저, 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

10: 부착형 고망간강 브레이크 디스크
100: 제1 디스크부재 110: 제1 디스크본체
113: 중공부 115: 에어벤트
117: 격벽부 119: 제1 체결홀
130: 제1 돌출부 150: 제1 삽입부
200: 제2 디스크부재 210: 제2 디스크본체
211: 결합홀 213: 중공부
219: 제2 체결홀 230: 제2 삽입부
250: 제2 돌출부 300: 축결합부
310: 결합홀 B: 체결부재

Claims

내부에 방사상으로 이격하여 형성되는 에어벤트를 구비하는 제1 디스크부재; 및,
상기 제1 디스크부재의 양면에 부착되도록 설치되고, 브레이크패드와 접촉되는 제동면이 형성되는 한 쌍의 제2 디스크부재;를 포함하고,
상기 제1 디스크부재는 탄소강 소재로 구비되고,
상기 제2 디스크부재는 고망간강 소재로 구비되고,
상기 제2 디스크부재는,
중량%로, C:0.21~0.25%, 망간Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 구비되는 것을 특징으로 하는 부착형 고망간강 브레이크 디스크.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 디스크부재는,
제1 디스크본체와, 상기 제1 디스크본체의 내부에 방사상으로 이격 형성되는 에어벤트와, 상기 제1 디스크본체의 양면에서 각각 돌출형성되고 상기 제1 디스크본체의 방사상으로 이격 형성되는 제1 돌출부 및, 상기 제1 돌출부 사이에 형성되는 제1 삽입부를 포함하고,
상기 제2 디스크부재는,
브레이크패드와 접촉되는 제동면이 형성되는 제2 디스크본체와, 상기 제2 디스크본체의 일면에서 돌출형성되고 제2 디스크본체의 방사상으로 이격 형성되는 제2 돌출부 및, 상기 제2 돌출부 사이에 형성되는 제2 삽입부를 포함하는 부착형 고망간강 브레이크 디스크.
제3항에 있어서,
상기 제1 돌출부가 상기 제2 삽입부에 삽입되고, 상기 제2 돌출부가 상기 제1 삽입부에 삽입된 상태에서 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재가 체결부재에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 부착형 고망간강 브레이크 디스크.
제4항에 있어서, 상기 체결부재는,
상기 제1 삽입부와 상기 제2 돌출부가 결합된 위치에 배치되고,
상기 제1 삽입부와 상기 제2 돌출부의 저면이 접촉된 상태에서 체결되는 볼트부재로 구비되는 것을 특징으로 하는 부착형 고망간강 브레이크 디스크.
제3항에 있어서,
상기 제2 돌출부의 둘레방향 폭은 상기 제1 돌출부의 둘레방향의 폭보다 넓게 구비되는 것을 특징으로 하는 부착형 고망간강 브레이크 디스크.
제3항에 있어서,
상기 제1 돌출부의 둘레방향 폭은 상기 제2 돌출부의 둘레방향의 폭보다 넓게 구비되는 것을 특징으로 하는 부착형 고망간강 브레이크 디스크.
제3항에 있어서,
상기 제1 돌출부는 각각의 상기 에어벤트가 형성되는 부분에 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 부착형 고망간강 브레이크 디스크.
제3항에 있어서, 상기 에어벤트는,
상기 제1 디스크본체의 내부에 방사상으로 배치되고, 사각형의 단면을 가지는 막대형의 공간으로 구비되거나, 사각형의 단면을 가지고 일정한 곡률을 가지는 막대형의 공간으로 구비되는 부착형 고망간강 브레이크 디스크.
삭제
내부에 방사상으로 이격하여 형성되는 에어벤트를 구비하는 제1 디스크부재; 및,
상기 제1 디스크부재의 양면에 부착되도록 설치되고, 브레이크패드와 접촉되는 제동면이 형성되는 한 쌍의 제2 디스크부재;를 포함하고,
상기 제1 디스크부재는 탄소강 소재로 구비되고,
상기 제2 디스크부재는 고망간강 소재로 구비되고,
상기 제2 디스크부재는,
중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물을 기본조성물로 하고,
상기 기본조성물에 중량%로, Si : 0.5~0.8%, P : 0.013~0.015%, S : 0.002~0.0035%로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하여 조성되는 고망간강으로 구비되는 것을 특징으로 하는 부착형 고망간강 브레이크 디스크.
내부에 방사상으로 이격하여 형성되는 에어벤트를 구비하는 제1 디스크부재; 및,
상기 제1 디스크부재의 양면에 부착되도록 설치되고, 브레이크패드와 접촉되는 제동면이 형성되는 한 쌍의 제2 디스크부재;를 포함하고,
상기 제1 디스크부재는 탄소강 소재로 구비되고,
상기 제2 디스크부재는 고망간강 소재로 구비되고,
상기 제2 디스크부재는,
중량%로, C:0.21~0.25%, Mn:15~19%, Si : 0.5~0.8%, P : 0.013~0.015%, S : 0.002~0.0035%, 및, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 구비되는 것을 특징으로 하는 부착형 고망간강 브레이크 디스크.