KR20120002148U

KR20120002148U - Brake disc structure of light weight

Info

Publication number: KR20120002148U
Application number: KR2020100009691U
Authority: KR
Inventors: 김향래; 최희범
Original assignee: 주식회사 프릭사
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2012-03-23

Abstract

본 고안은 차량용 제동장치의 마찰 원판인 브레이크 디스크 구조에 관한 것으로, 특히 장시간 사용하여도 뒤틀림과 열변형이 적고 경량으로 차량 연비향상에도 도움을 주는 경량 브레이크 디스크 구조에 관한 것이다.
이를 위해 본 고안은 디스크부(1)와 디스크 하우징(2)이 연결되어 이루어진 차량용 브레이크 디스크 구조에 있어서, 상기 디스크부(1)의 네크(Neck, 1a) 또는 이너해트(Inner hat, 1b)에 형성된 체결구멍(3a)에 디스크 하우징(2)의 대응 체결구멍(3b)이 정렬되어 고정너트(4)와 볼트(5) 및 풀림방지 와셔(6)를 매개로 이 디스크부(1)에 디스크 하우징(2)이 결합되어 이루어진 구조로 되어 있다.The present invention relates to a brake disc structure that is a friction disc of a vehicle braking device, and more particularly, to a lightweight brake disc structure that helps to improve fuel efficiency of a vehicle due to less distortion and heat deformation and light weight even when used for a long time.
To this end, the present invention provides a brake disc structure for a vehicle in which a disc unit 1 and a disc housing 2 are connected to each other, and a neck or inner hat 1b of the disc unit 1. The corresponding fastening holes 3b of the disc housing 2 are aligned with the formed fastening holes 3a, and the discs 1 are connected to the disc part 1 via the fixing nuts 4, the bolts 5, and the loosening washers 6. The housing 2 is combined to have a structure.

Description

Brake disc structure of light weight

본 고안은 차량용 제동장치의 마찰 원판인 브레이크 디스크 구조에 관한 것으로, 특히 장시간 사용하여도 뒤틀림과 열변형이 적고 경량으로 차량 연비향상에도 도움을 주는 경량 브레이크 디스크 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a brake disc structure that is a friction disc of a vehicle braking device, and more particularly, to a lightweight brake disc structure that helps to improve fuel efficiency of a vehicle due to less distortion and heat deformation and light weight even when used for a long time.

차량용 디스크 브레이크는 제동장치의 마찰원판으로 브레이크 구성품인 디스크와, 브레이크 마찰재 상호 간의 마찰 작용으로 운행중인 차량의 운동에너지를 마찰에너지로 변화시켜 차량의 속도를 감소시키는 중요한 기계 요소이다. 이때 운동에너지의 90% 정도는 기계적 및 화학적인 변화과정을 통하여 열로 변환되며, 변환된 마찰열의 99%는 브레이크 디스크와 허브 등을 통한 전도열로, 나머지는 브레이크 디스크 및 허브 플랜지 외부 표면에서의 복사열로 대기로 방출된다.The disc brake for a vehicle is an important disc for reducing the speed of the vehicle by changing the kinetic energy of the running vehicle into friction energy by friction between the brake component and the brake friction material. At this time, about 90% of the kinetic energy is converted into heat through mechanical and chemical changes, 99% of the converted frictional heat is conducted through the brake disk and hub, and the rest is radiant heat from the outer surface of the brake disk and hub flange. Emitted to the atmosphere.

이러한 과정을 통하여 발생되는 마찰열은 브레이크 부품을 마모시키고, 변형을 일으켜서 브레이크 디스크의 마찰면에 작용되는 수직방향의 힘을 변화시키며, 재료의 조직을 변화되어 제동력을 저하시킨다. 이렇게 변형된 브레이크 디스크는 제동 토크가 균일하지 않게 되어 디스크 브레이크가 차량의 떨림 현상을 유발시키는 역할을 하게 된다.The frictional heat generated through this process wears out the brake parts, causes deformation and changes the vertical force applied to the friction surface of the brake disc, and changes the structure of the material to lower the braking force. The brake disk deformed in this way is a non-uniform braking torque to cause the disk brake to cause the shaking of the vehicle.

여기서 차량의 이상 떨림 현상은 보통 져더(Judder)라고 하는데, 고속 주행 중에 브레이크 및 스티어링에 발생하는 이상 진동이며, 최근 차의 쾌적성, 정숙성이 요구되는 상황에서 져더는 브레이크 관련 문제 현상 중에 큰 과제가 되고 있다. 져더의 발생원인은 복잡하고 다방면에 걸치지만 주원인은 디스크와 패드 간의 접촉성으로, 이 접촉이 불균일할 경우 타이어, 서스펜션, 스티어링을 진동시키며, 현저한 경우는 차체까지도 진동시킬 정도의 가진력을 가진다.The abnormal tremor of the vehicle is commonly called judder, which is an abnormal vibration that occurs in the brakes and steering during high-speed driving, and in the situation where the comfort and quietness of the vehicle are required recently, the major problem is that the jerk is a problem related to the brakes. It is becoming. The cause of the judder is complicated and multifaceted, but the main cause is the contact between the disk and the pad. If this contact is uneven, the tire, suspension and steering are vibrated, and in particular, the vibration is even enough to vibrate the body.

한편,디스크의 두께편차(DTV; Disc Thichness Variation), 디스크 표면의 녹(Rust), 디스크 회전방향에서의 히트스폿(Heat Spot; 브레이크 마찰열에 의해 브레이크 디스크 또는 드럼이 국부적으로 변질하여 둥근 반점 모양의 변색이 일어나는 것)은 디스크의 회전과 동시에 BTV(Brake Trque Variation)를 발생시킨다.On the other hand, the disc thickness variation (DTV) of the disc, the rust of the surface of the disc, the heat spot in the direction of the disc rotation (Heat Spot; brake disc or drum locally deformed by the brake frictional heat, so Discoloration) causes BTV (Brake Trque Variation) simultaneously with the rotation of the disk.

디스크의 이러한 경향은 런아웃(Run-out)을 현저하게 증가시키게 되며, 디스크 표면의 열스폿(Heat Spot) 발생 조건에서 디스크는 열변형 되고 BTV(Brake Torque Variation)를 발생시킨다. 이러한 DTV와 런아웃에 대한 설명은 도 1에 나타내었다.This trend of discs significantly increases run-out, and under conditions of heat spots on the disc surface, the discs are thermally deformed and produce brake torque variations (BTVs). The description of the DTV and the runout is shown in FIG. 1.

그리고,져더(Judder)의 발생현상과 특징은 발생현상에 기인하여 분류하면, 다음과 같다.The occurrence and characteristics of judder are classified as follows based on the occurrence phenomenon.

종 류Kinds 상 태condition 원인과 특징Cause and feature 초기 발생형 져더Early generation Judder Initial JudderInitial judder 디스크 가공 정도 불량Bad disk machining 시간경과 열화형 져더Time-lapse deteriorated judder Cold JudderCold judder 주행거리에 따른 DTV 악화DTV deterioration due to mileage 열열화형 져더Thermal degradation type judder Hot JudderHot judder 열부하에 의한 디스크의 변형Disk deformation due to heat load 녹 져더Melted Rust erosion JudderRust erosion judder 녹에 의한 접촉 불량으로 과도기적인 현상Transient phenomenon due to poor contact by rust

또한, 마찰면에서의 높은 온도 구배는 과도한 열응력을 발생시켜 장기간의 사용 후에 디스크 표면 균열을 발생시키는 한편, 디스크 전체의 불균일한 온도 분포는 디스크(101)가 바깥쪽으로 변형하여 디스크 축(100)에 대하여 수직성을 잃게 된다. 즉 도 2와 같은 코닝현상 이라고도 하며, 이 현상은 DTV를 초래하고, 져더로 연결되고, 브레이크 디스크에(101) 기인한 져더의 발생요인은 도 3에서 블럭도로 설명하고 있다.In addition, the high temperature gradient at the friction surface generates excessive thermal stress, which causes the surface of the disk to crack after prolonged use, while the nonuniform temperature distribution of the entire disk causes the disk 101 to deform outwards, thereby causing the disk axis 100 We lose the perpendicularity to. In other words, it is also referred to as the Corning phenomenon as shown in FIG. 2, which causes a DTV, is connected to the judder, and the cause of the judder caused by the brake disc 101 is described in block diagram in FIG.

현재까지 일반 승용차용 브레이크 디스크는 기하학적인 구조상 마찰열이 가해지면, 휠의 장착방향으로 코닝 변형이 발생되며, 도 4와 같이 방열능력을 향상시켜 절대적인 열 변형을 감소시키려는 여러 형상에 대한 대안들이 종래에도 제시되었다.Until now, the brake disc for general passenger cars has a geometrical structural frictional heat, and corning deformation occurs in the mounting direction of the wheel.Also, alternatives to various shapes to improve the heat dissipation ability to reduce absolute thermal deformation as shown in FIG. Presented.

하지만, 이러한 디스크들은 열 변형에 대해서는 장점을 가지고 있으나, 해트(Hat)부분과 디스크부분이 모두 동일 회주철 소재로 되어 있어, 디스크의 중량이 커지고, 구동축에서의 중량 증가는 자동차의 연비를 저해시키는 문제점을 발생시키고 있다.However, these discs have an advantage against thermal deformation, but since both the hat part and the disc part are made of the same gray cast iron material, the weight of the disc increases and the weight increase in the driving shaft hinders fuel economy of the automobile. Is generating.

이에 본 고안은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 고안된 것으로, 장기간 사용 후에는 런아웃이나 DTV가 크게 변화하지 않고 뒤틀림과 열변형이 적고 상대적으로 가벼워 차량의 연비향상에도 도움을 주는 차량용 경량 브레이크 디스크 구조를 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was devised in view of the above-described conventional problems. After long-term use, a light weight brake disc structure for a vehicle that helps to improve fuel efficiency of the vehicle because it is relatively light and has little warpage and thermal deformation without significantly changing runout or DTV. The purpose is to provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 디스크부와 디스크 하우징으로 이루어진 차량용 브레이크 디스크 구조에 있어서, 상기 디스크부의 네크 또는 이너해트에 형성된 체결구멍에 디스크 하우징의 대응 체결구멍이 정렬되어 고정너트와 고정볼트 및 풀림 방지 와셔를 매개로 디스크부에 디스크 하우징이 결합되어 이루어진 구조로 되어 있다.The present invention for achieving the above object is a brake disc structure for a vehicle comprising a disc portion and a disc housing, the corresponding fastening hole of the disc housing is aligned with the fastening hole formed in the neck or inner hat of the disc portion is fixed to the fixing nut The disk housing is coupled to the disk by means of bolts and anti-loosening washers.

상기와 같은 본 고안에 따른 경량 브레이크 디스크 구조는 브레이크 디스크 전체 중량을 경량화하면서 제동시에 발생되는 마찰열 방열이 우수하고, 장기간 사용에도 런아웃이나 DTV가 크게 변화하지 않으면서 뒤틀림과 열변형이 적은 특징을 갖는다.Lightweight brake disc structure according to the present invention as described above has excellent characteristics of friction heat dissipation generated during braking while reducing the weight of the brake disc, and has a small amount of warpage and heat deformation without significantly changing runout or DTV even in long-term use. .

도 1은 일반적인 브레이크 디스크에서 런아웃(Run out)과 디스크 두께 편차(DTV; Disc Thickness Variation)를 설명하는 도면,
도 2는 일반적인 브레이크 디스크에서 코닝(Corning) 변형을 설명하는 도면,
도 3은 일반적인 브레이크 디스크에 기인한 져더(Judder)의 발생요인을 설명한 블럭도,
도 4 (A),(B),(C)는 종래 브레이크 디스크 단면 형상을 보여주는 여러 실시 단면도들,
도 5 (D)와 (E)는 본 고안에 따른 경량 브레이크 디스크로서, (D)는 네크(Neck)형 브레이크 디스크의 분리 및 결합도이고, (E)는 이너해트(Inner hat)형 브레이크 디스크의 분리 및 결합도,
도 6과 도 7은 종래 브레이크와 본 고안의 브레이크 디스크의 시험 종료 후 DTV(Disc Thickness Variation) 및 BTV(Brake Torque Variation) 시험결과와, 코닝변형 시험결과 그래프들이다.1 is a view illustrating run out and disc thickness variation (DTV) in a general brake disc;
2 is a view illustrating a Corning deformation in a general brake disc,
FIG. 3 is a block diagram illustrating a cause of occurrence of judders due to a general brake disc; FIG.
4 (A), (B), (C) is a cross-sectional view of several embodiments showing a conventional brake disc cross-sectional shape,
5 (D) and (E) is a lightweight brake disc according to the present invention, (D) is a separation and coupling of the neck (Neck) type brake disc, (E) is an inner hat type brake disc Degree of separation and bonding,
6 and 7 are graphs of the results of the Disc Thickness Variation (DTV) and the Brake Torque Variation (BTV) and Corning Deformation Test after the test of the conventional brake and the brake disk of the present invention.

이하, 본 고안을 첨부된 예시도면을 참고하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5 (D)와 (E)는 본 고안이 적용된 브레이크 디스크 도면들로서, 도 5 (D)는 네크(Neck)형상 브레이크 디스크의 분리도와 결합도, 도 5 (E)는 이너해트(Inner hat)형상 브레이크 디스크의 분리도와 결합도이다.5 (D) and (E) is a view of the brake disk to which the present invention is applied, Figure 5 (D) is a separation and coupling of the neck (Neck) shaped brake disk, Figure 5 (E) is an inner hat (Inner hat) The separation and coupling of the shape brake disc.

도면에 도시된 바와 같이 본 고안은 디스크부(1)와 디스크 하우징(2)이 연결되어 이루어진 차량용 브레이크 디스크 구조에 있어서, 상기 디스크부(1)의 네크(Neck, 1a) 또는 이너해트(Inner hat, 1b)에 형성된 체결구멍(3a)에 디스크 하우징(2)의 대응 체결구멍(3b)이 정렬되어 고정너트(4)와 볼트(5) 및 풀림방지 와셔(6)를 매개로 이 디스크부(1)에 디스크 하우징(2)이 결합되어 이루어진 구조로 되어 있다.As shown in the drawings, the present invention is a vehicle brake disc structure in which a disc unit 1 and a disc housing 2 are connected, and a neck or inner hat of the disc unit 1 is formed. And the corresponding fastening holes 3b of the disc housing 2 are aligned with the fastening holes 3a formed in the 1b, and the disc portions (3) are provided via the fixing nuts 4, the bolts 5, and the loosening washers 6. The disk housing 2 is coupled to 1).

여기서 상기 디스크부(1)와 디스크 하우징(2) 각각은 주철과 경량 알루미늄 합금, 또는 마그네슘 합금의 경량합금 소재로 되어 있으며, 상기 디스크부(1)의 한쪽 선단에 낮게 형성된 네크(1a)에 경량합금 소재의 디스크 하우징(2)이 도 5 (D)와 같이 결합되거나, 도 5 (E)와 같이 상기 디스크부(1)의 한쪽 선단에 연장된 이너해트(1b)에 경량합금 소재의 디스크 하우징(2)이 고정너트(4)와 볼트(5)로 체결 결합되어 진다.Here, each of the disk unit 1 and the disk housing 2 is made of a light alloy material of cast iron and a lightweight aluminum alloy or magnesium alloy, and is lightweight on the neck 1a formed at one end of the disk unit 1. The disk housing 2 made of alloy material is joined as shown in FIG. 5 (D), or the disk housing made of lightweight alloy material in the inner hat 1b extending to one end of the disk part 1 as shown in FIG. 5 (E). (2) is fastened to the fixing nut (4) and bolt (5).

한편, 본 고안에 따른 경량 브레이크 디스크 구조의 효과를 검증하기 위해 도 4 (A)와 같은 종래 일체형 브레이크(비교예 1)와 도 5 (D)와 (E)인 본 고안에 따른 네트형 브레이크 디스크(실시예 1)과 이너해트형 브레이크 디스크(실시예 2)의 시제품을 제작하여 일본 JASO C406-P1 시험법을 활용한 시험 후의 브레이크 디스크의 코닝 변형값과 DTV, BTV 값을 접촉식 다이얼 게이지를 활용하여 측정하였다.On the other hand, in order to verify the effect of the lightweight brake disk structure according to the present invention, the conventional integrated brake as shown in Figure 4 (A) (Comparative Example 1) and Figure 5 (D) and (E) of the net brake disk according to the present invention (Example 1) and an inner hat type brake disc (Example 2) were fabricated, and the Corning strain value, DTV, and BTV value of the brake disc after the test using the Japan JASO C406-P1 test method were measured using a contact dial gauge. It was measured by utilizing.

DTV와 BTV 측정 시험결과 일반적으로 DTV증가에 따라 BTV값이 증가하는 것으로 나타났으며, 비교예 1의 일체형 디스크 대비 실시예 1과 실시예 2의 발명 브레이크 디스크가 상대적으로 적은 BTV의 변화값을 나타내었으며, 평균적으로 비교예 1은 131.5㎛, 비교예 2는 44.5㎛인데 반해, 실시예 1은 36.25㎛, 실시예 2는 27㎛정도의 값을 나타내었다.As a result of the DTV and BTV measurement test, the BTV value generally increased according to the increase of the DTV, and the brake disks of the inventions of Examples 1 and 2 exhibited relatively small changes in BTV compared to the integrated disk of Comparative Example 1. On the average, Comparative Example 1 was 131.5 µm and Comparative Example 2 was 44.5 µm, whereas Example 1 exhibited values of 36.25 µm and Example 2 of about 27 µm.

이와 같이 발명의 경량 브레이크 디스크가 져더에 상대적으로 유리한 것으로 나타났다. 또한 도 6과 도 7의 그래프에서와 같이 디스크의 온도상승에 따른 코닝 변형 값도 온도가 상승함에 따라 증가하게 되고 이에 따라 져더 발생 가능성도 크게 된다. 시험결과 비교예 1 대비 실시예 1, 2가 적은 코닝 변형량을 나타내었으며, 상기 DTV와 BTV 측정 시험과 유사하게 발명 디스크가 져더 발생을 유리한 측면을 나타내었다.As such, the lightweight brake discs of the invention have been shown to be relatively advantageous for jerking. In addition, as shown in the graphs of FIGS. 6 and 7, the Corning strain value according to the temperature increase of the disk also increases as the temperature increases, thereby increasing the possibility of occurrence. As a result of the test, Examples 1 and 2 showed less Corning deformation compared to Comparative Example 1, and similarly to the DTV and BTV measurement tests, the invention disk exhibited a favorable occurrence of jerking.

또한, 경량화 측면에서의 효과를 평가하고자, 동일 크기 직격 Φ340 × 두께 28㎜ 디스크를 제작하여, 무게를 측정하였으며, 그 결과는 아래 표와 같다.In addition, in order to evaluate the effect in terms of weight reduction, a disk of the same size and a diameter of Φ 340 × thickness 28mm was manufactured, the weight was measured, and the results are shown in the table below.

구분division 비교예 1Comparative Example 1 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 무게(㎏)Weight (kg) 9.29.2 7.67.6 7.727.72 Δ무게Δweight -- 1.61.6 1.481.48

1 : 디스크부,
1a : 네크(Neck), 1b : 이너해트(Inner hat),
2 : 디스크 하우징, 3a,3b : 체결구멍,
4 : 너트, 5 : 볼트,
6 : 풀림방지 와셔.1: disk unit,
1a: Neck, 1b: Inner hat,
2: disc housing, 3a, 3b: fastening hole,
4: nut, 5: bolt,
6: anti-loosening washer.

Claims

In the brake disc structure for a vehicle in which the disc part 1 and the disc housing 2 are connected,
The fastening nut 4 is aligned with the corresponding fastening hole 3b of the disc housing 2 in the fastening hole 3a formed in the neck 1a or the inner hat 1b of the disc part 1. And a disk housing (2) coupled to the disk unit (1) via a bolt (5) and an anti-loosening washer (6).

The method of claim 1,
The disc portion (1) is cast iron, the disc housing (2) is a lightweight brake disc structure, characterized in that made of a lightweight alloy material such as aluminum alloy or magnesium alloy.