KR20090016136A - Testing system and method for break disc of automobile - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차의 브레이크 디스크용 시험장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실차에서 장기간의 내구 진행에 따라 발생할 수 있는 브레이크 디스크의 표면 파단을 단기간에 저가로 재현하여 시험비용의 절감 및 디스크의 품질과 성능확인이 가능한 자동차의 브레이크 디스크용 시험장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a test apparatus and method for a brake disc of an automobile, and more particularly, to reduce the test cost and to reduce the cost of the disc by reproducing the surface breakage of the brake disc that can occur due to long-term durability in a real vehicle in a short period of time. The present invention relates to a test apparatus and method for a brake disc of a vehicle capable of checking quality and performance.
일반적으로 신차가 개발되면, 그 자동차의 성능이나 내구성 및 주행성 등을 정확하게 판단하여 발생할 수 있는 문제점이나 위험성을 예방하기 위하여, 개발 단계에서뿐만 아니라 신차의 개발 후에도 각 해당장치의 여러 가지 테스트를 실시한다.In general, when a new car is developed, in order to prevent problems or dangers that may occur by accurately determining the performance, durability, and driveability of the car, various tests of the respective devices are performed not only at the development stage but also after the development of the new car.
특히, 최근 자동차는 고성능화에 따라 강력하고, 안정적인 제동 성능을 확보하기 위하여 어떠한 조건에서도 충분한 제동력과 안정성을 갖는 브레이크 시스템의 요구가 절실하게 되었다.In particular, in recent years, as a vehicle has high performance, there is an urgent need for a brake system having sufficient braking force and stability under any conditions in order to secure a strong and stable braking performance.
이와 같은 요구에 따라, 종래에는 브레이크 다이나모 시험에 의해 브레이크의 일반 성능, 스퀼 소음, 마찰재의 마모, 고속 이상 진동 및 효력 특성(즉, 고속, 저속, 온도별, 액압별 특성)을 측정하고 있으며, 이는 실차량을 다이나모 메타 시험으로 시뮬레이션함으로써, 자동차의 서비스 브레이크의 성능 파악을 이루어왔다.In accordance with such demands, conventional brake dynamo tests are used to measure the general performance of brakes, squeal noise, wear of friction materials, high-speed abnormal vibrations, and effect characteristics (i.e., high speed, low speed, temperature, and hydraulic pressure). It simulates the actual vehicle by dynamo meta test, and has grasped the performance of the service brake of the vehicle.
한편, 일반적으로 디스크 브레이크는 운동에너지를 마찰력에 의해 열에너지로 변환하여 이 열에너지를 대기중에 방출함으로써 제동력을 발생하는 장치로, 휠과 함께 회전하는 원판형의 브레이크 디스크를 디스크의 양측에 마련된 패드로 강하게 압박하여 제동력을 얻는다.On the other hand, in general, a disc brake is a device that generates braking force by converting kinetic energy into thermal energy by friction force and releasing this heat energy into the atmosphere. A disc brake disc that rotates together with a wheel is strongly applied to pads provided on both sides of the disk. Press to get braking force.
이때, 휠의 운동에너지는 브레이크 디스크와 패드 사이의 마찰력에 의해 열에너지로 변환되며, 이 열로 인하여 브레이크 디스크는 고온 상태가 된다. At this time, the kinetic energy of the wheel is converted into thermal energy by the friction force between the brake disc and the pad, and the heat causes the brake disc to be in a high temperature state.
또, 고온으로 인하여 브레이크 디스크의 내측과 외측의 열 전도 등의 차에 의해 브레이크 디스크에는 열변형이 일어난다.In addition, thermal deformation occurs in the brake disc due to a difference in heat conduction between the inside and the outside of the brake disc due to the high temperature.
이러한 브레이크 디스크가 냉각되어 표면이 압축되고, 다시 고온으로 인하여 열변형이 일어나는 과정이 계속 반복되면, 브레이크 디스크에 열파단이 발생한다.When the brake disc is cooled, the surface is compressed, and the process of thermal deformation due to high temperature is repeated repeatedly, thermal breakage occurs in the brake disc.
이러한 열충격에 의해 발생하는 열파단 내구성을 시험하기 위해 실차를 이용한 다이나모 시험을 하게 되면 많은 비용이 필요하고 장기간에 걸쳐 진행되어야 하는 문제점이 있다.When the dynamo test using a real vehicle is used to test the thermal rupture durability caused by such a thermal shock, there is a problem that a lot of cost is required and that it must be carried out over a long period of time.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 장기간에 걸쳐 실차 및 고가의 다이나모를 이용하여 브레이크 디스크에 발생하는 열파단 특성을 분석하기 어렵기 때문에, 저가의 간이 시험장치를 이용하여 브레이크 디스크에 파단을 발생시키는 조건인 온도 상승과 냉각을 반복함으로써, 디스크의 파단 내구 성능을 효과적으로 파악할 수 있는 자동차의 브레이크 디스크용 시험장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the above problems, and since it is difficult to analyze the thermal rupture characteristics generated in the brake disc using a real vehicle and an expensive dynamo over a long period of time, a brake using a low-cost simple test apparatus It is an object of the present invention to provide a test apparatus and method for a brake disc of an automobile which can effectively grasp the breaking durability performance of the disc by repeating the temperature rise and cooling, which are conditions for causing the disc to break.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 제어부의 제어 신호에 의해 구동력을 발생시켜 전달하는 구동수단; 상기 구동수단에 연결 구성되고, 디스크 장착부에 장착된 슬립링과 디스크; 상기 디스크에 연결된 캘리퍼 장착지그와, 이 캘리퍼 장착지그에 장착되고 패드가 내설된 캘리퍼; 상기 슬립링의 전방으로 배치되는 송풍기; 상기 제어부의 제어 신호에 의해 작동하는 공압조절밸브를 구비한 봄베;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 브레이크 디스크용 시험장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a driving means for generating and transmitting a driving force by the control signal of the control unit; A slip ring and a disk connected to the driving means and mounted on the disk mounting portion; A caliper mounting jig connected to the disk, and a caliper mounted on the caliper mounting jig and having a pad embedded therein; A blower disposed in front of the slip ring; It provides a test device for a brake disc of the vehicle, characterized in that it comprises a; a cylinder having a pneumatic control valve operated by the control signal of the control unit.
한편, 구동수단을 이용하여 디스크를 회전시키고, 이 디스크의 속도가 최고 속도가 되면 감속시켜 제동하는 제동과정을 제동간격을 두고 100회 이상 반복적으로 진행하는 것을 특징으로 하는 자동차의 브레이크 디스크용 시험방법도 제공한 다.On the other hand, by using a drive means to rotate the disk, when the speed of the disk is the maximum speed, the braking process of the brake disc of the vehicle characterized in that the braking process is repeated 100 times or more with a braking interval repeatedly. Also provides.
또한, 상기 제동과정은,In addition, the braking process,
제어부의 제어 신호에 의해 서보 모터가 구동하고, 이 구동력을 디스크에 전달하는 단계: 슬립링이 상기 디스크의 온도와 속도를 제어부에 전달하면, 이 제어부가 제어 신호를 보내 공압조절밸브가 작동하는 단계; 캘리퍼의 패드가 디스크에 제동을 가하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The servo motor is driven by the control signal of the controller, and the driving force is transmitted to the disk. When the slip ring transmits the temperature and speed of the disk to the controller, the controller sends a control signal to operate the pneumatic regulating valve. ; The pad of the caliper to apply a brake to the disk; characterized in that it comprises a.
바람직하게, 상기 디스크는 최고 속도에서 초기 제동되고, 감속도를 40~140㎏f/㎠ 압력으로 주어 제동 말기 속도가 0~5KPH까지 떨어질 때까지 감속하며, 초기 제동 온도는 80℃이고, 제동 간격은 초기 제동 온도를 기준으로 정해지며, 송풍기가 11m/s로 송풍을 공급하고, 상기 제동과정을 반복해서 실행하던 중에 쿨링 조건을 실행하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the disc is initially braked at full speed, and the deceleration is given at a pressure of 40 to 140 kgf / cm 2 to decelerate until the end of braking speed drops to 0 to 5 KPH, the initial braking temperature is 80 ° C., and the braking interval Is determined based on the initial braking temperature, and the blower supplies the blowing air at 11 m / s, characterized in that the cooling conditions are executed while repeatedly performing the braking process.
본 발명에 따른 자동차의 브레이크 디스크용 시험장치 및 방법은 실차 및 다이나모를 이용하지 않고, 실차 조건에 맞도록 간이 시험장치를 이용하여 실험 시간과 비용을 획기적으로 절감하는 효과가 있다.The test apparatus and method for a brake disc of an automobile according to the present invention has the effect of drastically reducing the experiment time and cost by using a simple test apparatus to meet the actual vehicle conditions without using the actual vehicle and dynamo.
본 발명의 실시 예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 바람직한 일실시 예에 대하여 상세히 설명하고자 한다.There may be a plurality of embodiments of the present invention, the following will be described in detail with respect to a preferred embodiment.
또한, 설명에 사용되는 도면에 있어서, 종래의 기술과 동일한 부분에 대하여는 중복되는 설명은 생략되는 것도 있다.In addition, in the drawing used for description, overlapping description may be abbreviate | omitted about the part same as a prior art.
바람직한 일실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점을 더욱 잘 이해할 수 있게 되며, 이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일실시 예를 상세하게 설명한다.Through the preferred embodiment will be able to better understand the object, features and advantages of the present invention, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
첨부한 도 1은 본 발명에 따라 바람직하게 구현된 자동차의 브레이크 디스크용 시험장치를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 열파단이 발생하는 메카니즘을 개략적으로 도시한 흐름도이며, 도 3은 본 발명에 따른 시험장치를 이용하여 열파단이 발생한 디스크를 나타내는 도면이다.1 is a schematic view showing a test apparatus for a brake disc of a vehicle preferably implemented according to the present invention, and FIG. 2 is a flowchart schematically showing a mechanism in which thermal rupture occurs, and FIG. A diagram showing a disk in which thermal rupture occurred using the test apparatus according to the invention.
본 발명에 따라 바람직하게 구현된 자동차의 브레이크 디스크용 시험장치의 일실시 예는 브레이크 디스크(이하, 디스크라 함)(30)를 급속 승온 및 냉각시켜 표면 압축 및 인장응력을 가하는 과정을 반복적으로 수행하여, 단기간에 디스크(30)에 발생되는 열파단의 생성하고 그 특성을 분석한다.One embodiment of a test device for a brake disc of a vehicle preferably implemented according to the present invention is repeatedly carried out a process of applying a surface compression and tensile stress by rapidly raising and cooling the brake disc (hereinafter referred to as the disc) 30 In this way, thermal rupture generated in the disk 30 in a short time is generated and its characteristics are analyzed.
이를 위하여 먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 제어부(10)의 제어 신호에 의해 구동력을 발생시켜 전달하는 구동수단으로 서보 모터(20)가 구성된다.To this end, first, as shown in FIG. 1, the
그리고, 상기 서보 모터(20)와 연결 구성되는 슬립링(32)이 디스크 장착부(31)의 일측에 장착되어 구성되며, 주행속도에 해당하는 와류 공기를 제공하는 송풍기(50)가 상기 슬립링(32)의 전방으로 배치되어 구성된다.In addition, the
상기 디스크 장착부(31)의 타측에는 디스크(30)가 장착되고, 이 디스크(30)와 연결된 캘리퍼 장착지그(33)를 이용하여 패드(35)가 설치된 캘리퍼(34)를 장착 한다.The disk 30 is mounted on the other side of the
한편, 상기 슬립링(32)으로부터 전달되는 신호를 입력받은 제어부(10)가 보내는 제어 신호에 의해 압축된 공기를 제공하는 봄베(40)가 구성된다.On the other hand, a
이 봄베(40)는 내부에 고압 상태로 압축된 공기를 저장하고, 일측에 구비된 공압조절밸브(41)를 이용하여 유공압라인(42)으로 공기를 공급한다.The
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시 예에 따른 시험방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the test method according to an embodiment of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 본 발명에 따라 일실시 된 브레이크 디스크 시험장치를 이용하여 열파단 내구성을 시험하기 전에, 이 시험장치가 정상적으로 설치되었는지 점검하기 위한 설치확인시험을 거친 후, 제동 압력을 40㎏f/㎠으로 하여 패드 길들이기 과정을 거친다.First, before testing the thermal rupture durability using the brake disc test apparatus according to the present invention, after the installation confirmation test to check whether the test device is installed properly, the braking pressure to 40kgf / ㎠ The process of taming the pads.
이는 아래 표 1에 정리된 조건으로 진행되고, 이러한 조건들은 설치확인시험과 패드 길들이기의 통상적인 조건이다.This is carried out under the conditions listed in Table 1 below, and these conditions are typical of the installation verification test and the tamping of the pads.
상기 설치확인시험과 패드 길들이기 과정을 마친 다음, 상기 표 1과 같은 조건으로 디스크(30)의 열파단 내구성을 시험한다.After the installation verification test and the pad taming process, the thermal break durability of the disk 30 is tested under the conditions shown in Table 1 above.
먼저, 제어부(10)에서 서보 모터(20)에 제어 신호를 보내 구동시키면 최대 2,500rpm까지 회전하면서 드라이브를 통해 디스크(30)에 구동력을 전달한다.First, when the
그럼, 슬립링(32)이 상기 디스크(30)의 속도와 온도 정보를 제어부(10)에 보내고, 이를 입력받은 제어부(10)는 공압조절밸브(41)에 제어 신호를 보낸다.Then, the
그러면, 그 제어 신호에 따라 상기 공압조절밸브(41)가 열리면서 봄베(40) 내의 압축된 공기를 캘리퍼(34)에 공급하게 된다.Then, the
그럼, 상기 캘리퍼(34)의 피스톤이 패드(35)를 디스크(30) 측으로 움직이게 하여 패드(35) 사이 디스크(30)에 제동력을 가한다.Then, the piston of the
이렇게 동작되는 디스크(30)를 캘리퍼의 패드(35)를 이용하여 제동하게 되면 제동온도가 상승하게 되는데, 이 제동온도란 차량의 초기 속도 및 중량에 의해 영향을 받으므로, 차량의 GVW(GROSS VEHICLE WEIGHT)를 기준으로 최고 속도에서 제동을 시작하여 차량이 받을 수 있는 가장 가혹한 조건으로 재현하여 단기간에 열파단을 생성하도록 한다.When the disk 30 operated in this way is braked using the
이때, 감속도를 40~140㎏f/㎠ 압력으로 주어 제동 말기 속도가 0~5KPH까지 떨어질 때까지 감속하여, 실제 주행시의 급감속 조건을 재현한다.At this time, the deceleration is given at a pressure of 40 to 140 kgf / cm 2 to decelerate until the end of braking speed drops to 0 to 5 KPH, thereby reproducing the sudden deceleration condition during actual driving.
상기에서 감속도를 40㎏f/㎠ 이하로 감속할 경우 가속 내구의 효과를 극대화하기 어려워 가속효과를 정확히 내기 힘들고, 140㎏f/㎠ 이상으로 감속시 실차 제동조건의 재현이라고 보기 어려워 시험 모드의 타당성이 적어지게 되므로, 40~140㎏f/㎠ 압력으로 감속하는 것이 바람직하다.When the deceleration is reduced to 40 kgf / cm2 or less, it is difficult to maximize the effect of the acceleration durability, and it is difficult to accurately produce the acceleration effect, and it is difficult to reproduce the actual braking condition when decelerating to 140kgf / cm2 or more. Since feasibility becomes less, it is preferable to reduce by 40-140 kgf / cm <2> pressure.
또한, 통상적인 조건으로 송풍기(50)를 이용하여 최대 11m/s로 송풍을 공급하여 실제 주행 풍속조건을 재현한다.In addition, by using the
그럼, 캘리퍼(34) 내부의 패드(35)와 마찰을 하며 제동되는 디스크(30)는 표면에 제동 열을 받게 되고, 이 열로 인하여 고온 상태가 되어 인장 응력이 가해진다.Then, the disk 30, which is braked by friction with the
상기 디스크(30)의 초기 제동 온도는 80℃이고, 이는 실제 차량의 일반 제동조건 중 디스크의 벌크(bulk) 상태에서 일반적으로 유지되는 조건이다.The initial braking temperature of the disk 30 is 80 ° C., which is a condition that is generally maintained in the bulk of the disk among the general braking conditions of the actual vehicle.
초기 제동 온도 80℃±20℃ 온도보다 낮은 온도의 제동은 가속내구의 효과를 극대화하기 위한 조건으로 타당하지 않으며, 이보다 높은 온도의 제동은 디스크의 온도가 과도하게 올라가 패드(마찰재) 온도가 과도하게 상승하여 올바른 시험을 할 수 없다.Initial braking temperature Braking at temperatures lower than 80 ° C ± 20 ° C is not acceptable as a condition for maximizing acceleration durability, and braking at higher temperatures results in excessive disk temperature and excessive pad (friction) temperature. You cannot rise and do the right test.
또한, 제동 간격은 초기 제동 온도를 기준으로 정해진다. 다시 말하면, 제동 온도가 초기 제동 온도로 떨어질 때까지로, 상승된 디스크의 온도가 냉각되어 초기 제동 온도로 떨어지면 다시 제동한다.In addition, the braking interval is determined based on the initial braking temperature. In other words, until the braking temperature drops to the initial braking temperature, the braking is resumed when the elevated disk temperature cools down to the initial braking temperature.
이때, 다시 초기 제동 온도 상태로 된 디스크(30)는 상대적으로 냉각되어 표면이 압축하게 된다.At this time, the disk 30 in the initial braking temperature state is relatively cooled and the surface is compressed.
이와 같이 디스크(30)의 표면이 인장과 압축 과정을 반복적으로 수행하여 디스크(30)에 열파단을 생성하게 된다.As described above, the surface of the disk 30 repeatedly performs the tensioning and compression process to generate thermal breaks in the disk 30.
실차의 경우 열파단을 발생시키기 위해서는 10만㎞이상 내구 주행을 가혹하게 겪어야 하므로, 이를 만족하기 위하여 최소 100회 이상 상기와 같은 시험과정이 반복적으로 이루어진다.In the case of a real vehicle, in order to generate thermal breakage, the endurance driving must be severely over 100,000 km. Therefore, the above test procedure is repeatedly performed at least 100 times to satisfy this problem.
그리고, 디스크(30)의 재료적인 열특성을 측정하기 위하여 시험이 50회 실행된 이후에는 상승된 디스크(30)의 온도가 상온으로 떨어질 때까지 기다리는 쿨링 조건을 실행하고, 남은 시험 50회를 재현하여 시험과정을 완료한다.Then, after the test is performed 50 times to measure the material thermal characteristics of the disk 30, a cooling condition is waited until the temperature of the elevated disk 30 drops to room temperature, and the remaining 50 tests are reproduced. To complete the test process.
상기 디스크(30)는 시험하기 전과 후의 표면 상태를 비교하여 열파단 내구성을 분석한다.The disk 30 analyzes the thermal rupture durability by comparing the surface state before and after the test.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시 예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시 예들을 모두 포함한다.While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments, the invention is not limited to these embodiments, and those of ordinary skill in the art claim the invention as claimed in the appended claims. It includes all embodiments of the various forms that can be carried out without departing from the spirit.
도 1은 본 발명에 따라 바람직하게 구현된 자동차의 브레이크 디스크용 시험장치를 개략적으로 도시한 구성도,1 is a configuration diagram schematically showing a test apparatus for a brake disc of a vehicle preferably implemented according to the present invention;
도 2는 열파단이 발생하는 메카니즘을 개략적으로 도시한 흐름도,2 is a flowchart schematically showing a mechanism in which thermal rupture occurs;
도 3은 본 발명에 따른 시험장치를 이용하여 열파단이 발생한 디스크를 나타내는 도면.3 is a view showing a disk in which thermal rupture occurred using the test apparatus according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 제어부 20 : 서보 모터10
30 : 디스크 31 : 디스크 장착부30: disc 31: disc mounting portion
32 : 슬립링 33 : 캘리퍼 장착지그32: slip ring 33: caliper mounting jig
34 : 캘리퍼 35 : 패드34: Caliper 35: Pad
40 : 봄베 41 : 공압조절밸브40: cylinder 41: pneumatic control valve
42 : 유공압라인 50 : 송풍기42: hydraulic pneumatic line 50: blower
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