KR20100000099A

KR20100000099A - 세라믹 코팅된 브레이크 디스크 및 그의 코팅방법

Info

Publication number: KR20100000099A
Application number: KR1020080059461A
Authority: KR
Inventors: 황평; 전영배
Original assignee: 황평
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2010-01-06

Abstract

본 발명은 차량의 브레이크 디스크에 관한 것으로, 유압실린더에 의해 작동하는 패드로 인해 발생하는 마찰로 디스크가 마모되는 것을 방지하기 위해서, 브레이크 디스크의 끝단 양 측면에 내구성이 강한 재질의 코팅층이 형성된 브레이크 디스크에 관한 것으로서,

브레이크 디스크의 끝단 양 측면에 400 내지 1000 메쉬의 크기를 갖는 탄화규소 또는 알루미나의 제1입자와 325 메쉬 이상의 크기를 갖는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 제2입자가 10:1 내지 1:1의 혼합비로 구성된 세라믹 코팅층을 형성하여, 그 브레이크 디스크의 끝단 양 측면이 패드의 마찰에 의한 마모를 억제하는 효과가 있다.

그리고 세라믹 코팅층이 형성된 브레이크 디스크는 패드에 의한 마모가 억제됨에 따라, 차량의 정지되는 힘이 유지되어 교통사고의 발생을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.

브레이크, 디스크, 코팅, 세라믹, 마모

Description

세라믹 코팅된 브레이크 디스크 및 그의 코팅방법 {brake disk coatide ceramics and the coating method}

본 발명은 차량의 브레이크 디스크에 관한 것으로, 유압실린더에 의해 작동하는 패드로 인해 발생하는 마찰로 디스크가 마모되는 것을 방지하기 위해서, 브레이크 디스크의 끝단 양 측면에 내구성이 강한 재질의 코팅층이 형성된 브레이크 디스크에 관한 것이다.

상기 기술분야에서와 같이, 차량의 바퀴와 함께 회전되되 유압실린더에 의해 작동되는 패드가 압착되는 디스크에 관한 본 발명은 도 1과 같이, 원형 형태로 형성되되 차량의 바퀴 내 측면에 설치되도록 구성된 것이다.

이러한 브레이크 디스크는 차량의 바퀴 내측에 설치되어, 유압실린더에 의해 작동되는 패드 사이로 구비된다.

이렇게 설치된 브레이크 디스크는 상기 패드에 의해서 한쪽 끝단의 양 측면이 압박하여 심한 마찰이 발생하고, 그 마찰력에 의해 차량의 바퀴가 정지된다.

상기 배경기술에 기재된 바와 같이, 패드의 압박에 의해 마찰이 발생하는 브레이크 디스크는 그 마찰에 의해서 패드가 압박되는 부분이 극심하게 마모되어 그 브레이크 디스크가 파손되거나, 차량의 정지되는 힘이 저하되어 교통사고가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

이에 본 발명자는 상기 패드에 의해 압박되는 디스크가 패드와의 마찰에 의해 마모되지 않는 브레이크 디스크를 완성함에 그 과제가 있다.

브레이크 디스크의 끝단 양 측면에 400 내지 1000 메쉬의 크기를 갖는 탄화규소 또는 알루미나의 제1입자와 325 메쉬 이상의 크기를 갖는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 제2입자가 10:1 내지 1:1의 혼합비로 구성된 세라믹 코팅층을 형성함을 과제 해결 수단으로 한다.

본 발명은 패드의 마찰로 인해 마모되는 브레이크 디스크의 끝단 양 측면에 400 내지 1000 메쉬의 크기를 갖는 탄화규소 또는 알루미나의 제1입자와 325 메쉬 이상의 크기를 갖는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 제2입자가 10:1 내지 1:1의 혼 합비로 구성된 세라믹이 코팅되어 그 브레이크 디스크의 끝단 양 측면이 패드의 마찰에 의한 마모를 억제하는 효과가 있다.

본 발명은 브레이크 디스크의 끝단 양 측면이 패드(1)의 마찰에 의한 마모를 억제하고, 차량의 정지되는 힘이 유지되도록, 브레이크 디스크의 끝단 양 측면에 400 내지 1000 메쉬의 크기를 갖는 탄화규소 또는 알루미나의 제1입자(11)와 325 메쉬 이상의 크기를 갖는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 제2입자(12)가 10:1 내지 1:1의 혼합비로 구성된 세라믹(10) 코팅층(100)이 형성됨을 특징으로 구성된다.

이하 본 발명의 실시 예를 도시한 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 브레이크 디스크를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 브레이크 디스크를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 코팅방법에 대해서 도식화한 도면이고, 도 4는 본 발명에서 사용되는 분사장치를 개략적으로 도시한 도면이 며, 도 5는 본 발명에 따른 세라믹의 작용관계를 도시한 도면이다.

본 발명은 패드(1)와 마찰하여 마모되지 않도록, 그 패드(1)와 마찰하는 브레이크 디스크의 끝단 양 측면에 내구성이 강한 세라믹(10) 코팅층(100)이 형성된 것으로, 그 세라믹코팅층(10)은 400 내지 1000 메쉬의 크기를 갖는 탄화규소 또는 알루미나의 제1입자(11)와 325 메쉬 이상의 크기를 갖는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 제2입자(12)가 10:1 내지 1:1의 혼합비로 구성된 것이다.

위 세라믹(10)을 구성하는 제1입자(11)로는 탄화규소 또는 알루미나 외에 이산화규소, 지르코니아 등의 산화물, TiN, Si₃N₄ 등의 질화물, TiC, SiC 등의 탄화물이 사용될 수 있다.

비록 열거하지 않았지만, 이 밖에도 당 업계에 알려진 다양한 산화물, 탄화물 및 질화물 세라믹 입자가 사용될 수 있음은 이 분야의 당업자라면 이하 설명하는 본 발명의 기술적 사상으로부터 잘 알 수 있을 것이다.

또한, 제2입자(12)로는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 외에 철, 니켈, 구리, 몰리브데늄 또는 티타늄으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 금속 또는 상기 그룹에서 선택된 2종 이상의 금속의 혼합물 또는 합금이 사용될 수 있다.

위 세라믹(10) 코팅층(100)을 형성하기 위해서, 브레이크 디스크의 끝단 양 측면이 개방되도록 지그에 고정하는 단계의 준비단계(S1)와; 상기 준비단계(S1)를 거친 후, 분사장치(2)의 분말 공급기에 400 내지 1000 메쉬의 크기를 갖는 탄화규소 또는 알루미나의 제1입자(11)와 325 메쉬 이상의 크기를 갖는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 제2입자(12)가 10:1 내지 1:1의 혼합비로 구성된 세라믹(10)을 구비하는 단계의 세라믹공급단계(S2)와; 상기 세라믹공급단계(S2)를 거친 후, 분사장치(2)를 사용하여 약 5 내지 20㎏f/㎝²의 압축 가스를 상기 혼합된 세라믹(10)에 제공하는 단계의 가스공급단계(S3)와; 상기 가스공급단계(S3)를 거친 후, 상기 가스공급단계(S3)에 의해 제공되는 약 1 ~ 200 ㎛의 세라믹(10)이 분사 노즐에 의해 약 300 ~ 1200ｍ/ｓ의 속도로 브레이크 디스크의 끝단 양 측면에 분사되는 단계의 분사단계(S4)와; 상기 분사단계(S4)를 거친 후, 표면을 마감하는 마감단계(S5);로 구성된 세라믹 코팅방법을 특징으로 구성된다.

위와 같이, 세라믹(10) 코팅층(100)이 형성된 본 발명의 브레이크 디스크는 패드(1)에 의해 마모되는 브레이크 디스크의 표면이 세라믹(10) 코팅층(100)에 의해 보호됨에 따라, 그 브레이크 디스크의 끝단 양 측면이 패드(1)의 마찰에 의한 마모가 억제되는 효과가 있다.

그리고 세라믹(10) 코팅층(100)이 형성된 브레이크 디스크는 패드(1)에 의한 마모가 억제됨에 따라, 차량의 정지되는 힘이 유지되어 교통사고의 발생을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.

상기 브레이크 디스크의 끝단 양 측면에 상기 세라믹(10) 코팅층(100)을 형성하기 위해, 준비단계(S1), 세라믹공급단계(S2), 가스공급단계(S3), 분사단계(S4) 및 마감단계(S5)로 구성된 세라믹 코팅방법을 통한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

우선 패드(1)에 의해 마모가 발생하는 브레이크 디스크의 끝단 양 측면에만 세라믹(10) 코팅층(100)이 형성되도록, 패드(1)에 의해 마모가 발생하는 브레이크 디스크의 끝단 양 측면만이 개방되도록 형성된 지그에 고정하는 준비단계(S1)가 진행된다.

상기 준비단계(S1)를 거친 후, 분사장치(2)를 통하여 압축가스에 의해 초음속으로 세라믹(10)이 분사되도록, 분사장치(2)의 분말 공급기에 400 내지 1000 메쉬의 크기를 갖는 탄화규소 또는 알루미나의 제1입자(11)와 325 메쉬 이상의 크기를 갖는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 제2입자(12)가 1:1의 혼합비로 구성된 세라믹(10)을 구비하는 세라믹공급단계(S2)가 진행된다.

상기 세라믹(10)의 혼합비는 10:1 내지 1:1 까지 혼합하여 사용하여도 무방하다.

위 분사장치(2)는 가스 압축기, 가스 히터, 분말 공급기 및 분사 노즐로 구성된 것으로, 보다 구체적인 설명은 알키모프(Anatoly P. Alkimov) 등에 의한 미국특허 제5,305.414호에 상세히 기술되어 있으며, 여기서는 설명을 생략한다.

상기 세라믹공급단계(S2)를 거친 후, 상기 제1입자(11)와 제2입자(12)가 혼합된 세라믹(10)을 가스 히터 및 분사노즐에 공급되도록, 분사장치를 사용하여 10㎏f/㎝²의 압축 가스를 상기 혼합된 세라믹(10)에 제공하는 가스공급단계(S3))가 진행된다.

상기 압축 가스의 힘은 약 5 내지 20㎏f/㎝²내의 범위로 공급함이 타당하다.

상기 가스공급단계(S3)를 거친 후, 상기 고압가스에 의해 비용융 상태의 세라믹(10)이 초음속으로 브레이크 디스크의 끝단 양 측면에 분사되도록, 상기 가스공급단계(S3)에 의해 제공되는 약 1 ~ 200 ㎛의 세라믹(10)이 분사 노즐에 의해 약 700ｍ/ｓ의 속도로 분출되는 분사단계(S4)가 진행된다.

상기 분사 속도는 약 300 ~ 1200ｍ/ｓ의 범위로 분사하여도, 본 발명의 실시함에 특별한 곤란성이 없는 정도이다.

위 분사단계(S4)에 의해 약 300 ~ 1200ｍ/ｓ의 속도로 분출되는 세라믹 입자 중 제1입자(11)는 브레이크 디스크의 표면과 충돌하면서 전체 또는 일부가 브레이크 디스크 표면을 뚫고 들어가서 결합한다. 이때의 충격으로 인해 상기 제1입자(11)의 일부가 떨어져 나가 미세한 분말이 형성됨과 동시에, 제2입자(12) 또한 디스크의 표면 및 이미 결합한 제1입자((11))와 충돌하여 결합한다.

이렇게 결합한 제2입자(12)는 제1입자(11)에 대해 새로운 결합 영역을 제공하게 되면서 더욱 견고히 세라믹(10) 코팅층(100)이 형성된다.

상기 분사단계(S4)를 거친 후, 마지막으로 세라믹(10) 코팅층(100)의 표면을 연마기로 가공한 후, 브레이크 디스크를 분리하는 마감단계(S5)가 진행되는 것으로 마무리되어, 브레이크 디스크의 끝단 양 측면에 내구성이 강한 세라믹(10) 코팅층(100)이 형성된다.

도 1은 종래의 브레이크 디스크를 도시한 도면

도 2는 본 발명의 브레이크 디스크를 도시한 도면

도 3은 본 발명에 따른 코팅방법을 개략적으로 도식화한 도면

도 4는 본 발명에 사용되는 분사장치를 개략적으로 도시한 도면

도 5는 본 발명에 따른 세라믹의 작용관계를 도시한 도면

*도면의 주요부분에 대한 상세한 설명*

10 : 세라믹 11 : 제1입자

12 : 제2입자 100 : 코팅층

Claims

브레이크 디스크에 있어서,

브레이크 디스크의 끝단 양 측면에 세라믹(10) 코팅층(100)이 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크.
제 1항에 있어서,

상기 세라믹(10)은 400 내지 1000 메쉬의 크기를 갖는 탄화규소 또는 알루미나의 제1입자(11)와 325 메쉬 이상의 크기를 갖는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 제2입자(12)가 10:1 내지 1:1의 혼합비로 구성됨을 특징으로 하는 브레이크 디스크.
브레이크 디스크의 끝단 양 측면이 개방되도록 지그에 고정하는 단계의 준비단계(S1)와;

상기 준비단계(S1)를 거친 후, 분사장치(2)의 분말 공급기에 400 내지 1000 메쉬의 크기를 갖는 탄화규소 또는 알루미나의 제1입자(11)와 325 메쉬 이상의 크기를 갖는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 제2입자(12)가 10:1 내지 1:1의 혼합비로 구성된 세라믹(10)을 구비하는 단계의 세라믹공급단계(S2)와;

상기 세라믹공급단계(S2)를 거친 후, 분사장치(2)를 사용하여 약 5 내지 20㎏f/㎝²의 압축 가스를 상기 혼합된 세라믹(10)에 제공하는 단계의 가스공급단계(S3)와;

상기 가스공급단계(S3)를 거친 후, 상기 가스공급단계(S3)에 의해 제공되는 약 1 ~ 200 ㎛의 세라믹(10)이 분사 노즐에 의해 약 300 ~ 1200ｍ/ｓ의 속도로 브레이크 디스크의 끝단 양 측면에 분사되는 단계의 분사단계(S4)와;

상기 분사단계(S4)를 거친 후, 표면을 마감하는 마감단계(S5);로 구성됨을 특징으로 하는 브레이크 디스크의 세라믹코팅 방법.