KR20130061246A

KR20130061246A - 이종재질 브레이크 디스크의 조립장치

Info

Publication number: KR20130061246A
Application number: KR1020110127450A
Authority: KR
Inventors: 이재영; 김성진; 한재민; 김윤철
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2013-06-11
Also published as: KR101714087B1

Abstract

본 발명은 이종재질 브레이크 디스크의 조립장치에 관한 것으로, 햇파트(31)와 마찰파트(32)의 강건한 조립구조를 유지하면서 전체적인 조립 부품수를 크게 감축시킬 수 있게 됨에 따라 원가 절감 및 중량 감소를 도모할 수 있게 되고, 더 나아가 제동시 마찰력에 의해 발생하는 응력이 탄성밴드부재(35)를 통해 햇파트(31)와 마찰파트(32)로 효과적으로 분산됨에 따라 집중응력에 의한 햇파트(31) 또는 마찰파트(32)의 파손 및 손상을 예방할 수 있게 되고 이를 통해 브레이크 디스크(10)의 내구성 향상 및 수명을 향상시킬 수 있도록 된 것이다.

Description

이종재질 브레이크 디스크의 조립장치{APPARATUS FOR ASSEMBLING DIFFERENT MATERIALS BRAKE DISC}

본 발명은 이종재질로 된 햇파트와 마찰파트의 조립을 위한 장치에 관한 기술이다.

석유 에너지의 부족 및 기후 변화 문제로 전 세계 자동차 업체는 연비 향상을 위한 기술 개발에 총력을 기울이고 있다.

그 중 연비 향상을 위한 기술로 성능 저하 없이 차량을 경량화하는 기술이 주목받고 있다.

특히 차량의 중량 감소는 차량의 성능과 연비에 직접적인 영향을 주게 되는데, 휠 구동 부하와 직접적으로 연관되어 있는 언스프렁 매스(unsprung mass)의 저감은 연비 향상에 효율적이므로, 관련된 기술의 진보는 최근들어 매우 급진적이라고 할 수 있다.

이 중 언스프렁 매스(unsprung mass)의 주요 중량을 차지하고 있는 브레이크 디스크의 성능을 저하시키지 않고 경량화할 수 있는 방안으로 알루미늄과 회주철을 혼합시켜 브레이크 디스크를 제작하는 기술이 각광받고 있다.

즉, 차량의 제동장치로서 사용되는 브레이크 디스크는 허브에 장착되기 위한 햇파트(HAT PART)와, 제동시 마찰이 이루어지는 마찰파트(일명 디스크 플레이트라고 불리우나, 본 명세서에서는 마찰파트로 기재한다.)로 이루어져 있는데, 종래의 일반적인 브레이크 디스크는 상기 햇파트와 마찰파트가 모두 중량이 무거운 회주철로 이루어져 있어서 연비를 저하시키는 주요 원인이 되었다.

이를 해결하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 햇파트(11)는 알루미늄 합금으로 제작하고, 마찰파트(12)는 주철로 제작해서, 이들을 서로 결합시킨 이종재질의 브레이크 디스크(10)가 개발되었다.

상기 이종재질의 브레이크 디스크(10)는 햇파트(11)와 마찰파트(12)가 다수개의 볼트(13), 와셔(14), 너트(15), 부시 등에 의해 서로 조립이 이루어지는 구조로, 내구성을 만족하면서도 방열성이나 변형 저항력 등의 성능요구사항을 만족시킬 수 있는 장점이 있다.

그러나, 종래의 구조에서 제동시 마찰력에 의해 발생하는 토크는 볼트(13)에 집중되기 때문에 상기 볼트(13)의 파손을 방지하기 위해서는 토크 분산을 위해 많은 개수의 볼트(13)를 사용할 수밖에 없는 바, 이로 인해 부품수 증가와 원가 상승 및 중량이 증가하는 단점이 있다.

또한, 너트(15)가 햇파트(11)에 직접 접촉함에 따라 볼트(13)와의 체결이 이루어지는 구조로, 이럴 경우 너트(15)의 체결점인 햇파트(11)에 집중응력이 발생하게 되고, 상기 햇파트(11)에 발생한 집중응력이 마찰파트(12)로 전달되지 못함에 따라 상기 햇파트(11)가 집중응력에 의해 손상 및 변형이 되는 단점이 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 이종재질로 된 햇파트와 마찰파트를 강건하게 조립함에 따라 내구성을 만족할 수 있도록 하고, 조립 부품수의 감축을 통해 원가 절감과 중량 감소를 도모할 수 있으며, 더 나아가 제동시 마찰력에 의해 발생하는 토크를 햇파트와 마찰파트로 분산시킬 수 있는 이종재질 브레이크 디스크의 조립장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 이종재질 브레이크 디스크의 조립장치는, 마찰파트의 일면에서 상기 마찰파트의 회전방향에 직각방향으로 돌출 형성된 마찰파트결합부; 상기 마찰파트와 햇파트가 조립될 때에 상기 마찰파트결합부와 중첩을 이루도록 햇파트에 일체로 형성된 햇파트결합부(); 및 상기 마찰파트결합부와 상기 햇파트결합부를 동시에 구속해서 상기 마찰파트와 상기 햇파트를 결합시키는 고강도 탄성밴드부재;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 이종재질 브레이크 디스크의 조립장치는 상기 마찰파트결합부의 바깥 측면에 다수개가 이격 형성된 스플라인돌기; 및 상기 마찰파트결합부와 상기 햇파트결합부가 중첩될 때에 상기 스플라인돌기가 삽입될 수 있도록 상기 햇파트결합부의 안쪽 둘레면에 형성된 다수개의 스플라인홈;을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 마찰파트결합부와 상기 햇파트결합부에는 다수개의 관통구멍이 원주방향을 따라 일정간격으로 각각 형성되고; 상기 관통구멍을 통과하는 상기 탄성밴드부재의 결합력에 의해 상기 마찰파트결합부와 상기 햇파트결합부가 동시에 구속되도록 결합된 것을 특징으로 한다.

상기 마찰파트결합부에 형성된 상기 관통구멍과 상기 햇파트결합부에 형성된 상기 관통구멍은 동일한 개수로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 탄성밴드부재는 상기 햇파트결합부의 원주방향을 따라 상기 관통구멍을 내측방향 및 외측방향으로 교대로 한 번씩 관통하면서 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 탄성밴드부재의 양단에는 서로 끼움 결합되는 암커넥터 및 수커넥터가 일체로 구비되고; 상기 암,수커넥터는 볼트와 너트를 매개로 조립되거나 또는 용접 결합된 것을 특징으로 한다.

상기 탄성밴드부재는 고강도 특성을 갖춘 스틸(STEEL) 또는 합성섬유로 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 이종재질 브레이크 디스크의 조립장치는, 햇파트와 마찰파트의 강건한 조립구조를 유지하면서 전체적인 조립 부품수를 크게 감축시킬 수 있게 됨에 따라 원가 절감 및 중량 감소를 도모할 수 있게 되고, 더 나아가 제동시 마찰력에 의해 발생하는 응력이 탄성밴드부재를 통해 햇파트와 마찰파트로 효과적으로 분산됨에 따라 집중응력에 의한 햇파트 또는 마찰파트의 파손 및 손상을 예방할 수 있게 되고 이를 통해 브레이크 디스크의 내구성 향상 및 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 이종재질 브레이크 디스크를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 이종재질 브레이크 디스크의 조립장치를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 조립장치에서 마찰파트결합부의 스플라인돌기 및 햇파트결합부의 스플라인홈을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 탄성밴드부재를 매개로 마찰파트결합부와 햇파트결합부가 조립된 상태의 도면,
도 5는 본 발명에 따른 탄성밴드부재의 양 끝단 결합구조를 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이종재질 브레이크 디스크의 조립장치에 대해 살펴본다.

이종재질 브레이크 디스크(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 허브에 장착되기 위한 햇파트(31)는 알루미늄 합금으로 제작되고, 제동시 마찰패드(브레이크패드)와의 접촉으로 마찰이 이루어지는 마찰파트(32)는 주철로 제작된 것이다.

상기와 같이 구성된 이종재질 브레이크 디스크(30)는 본 발명에 따른 조립장치에 의해 조립이 이루어 지는 바, 즉 본 발명에 따른 이종재질 브레이크 디스크의 조립장치는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 마찰파트(32)의 일면에서 상기 마찰파트(32)의 회전방향(R1)에 직각방향으로 돌출 형성된 마찰파트결합부(33)와, 상기 마찰파트(32)와 햇파트(31)가 조립될 때에 상기 마찰파트결합부(33)와 중첩을 이루도록 햇파트(31)에 일체로 형성된 햇파트결합부(34)와, 상기 마찰파트결합부(33)와 상기 햇파트결합부(34)를 동시에 구속해서 상기 마찰파트(32)와 상기 햇파트(31)를 결합시키는 고강도 탄성밴드부재(35)와, 상기 마찰파트결합부(33)의 바깥 측면에 다수개가 이격 형성된 스플라인돌기(36)와, 상기 마찰파트결합부(33)와 상기 햇파트결합부(34)가 중첩될 때에 상기 스플라인돌기(36)가 삽입될 수 있도록 상기 햇파트결합부(34)의 안쪽 둘레면에 형성된 다수개의 스플라인홈(37)을 포함하여 이루어진 구성이다.

상기 스플라인돌기(36)와 상기 스플라인홈(37)은 마찰파트(32)와 햇파트(31)의 조립시에는 상기 마찰파트결합부(33)와 햇파트결합부(34)의 조립방향 이동을 안내하는 역할을 하고, 상기 마찰파트(32)와 햇파트(31)가 조립이 완료된 후 상기 햇파트(31)가 차륜의 동력을 전달받아 회전(R1방향)을 할 때에는 상기 햇파트(31)의 회전 동력을 상기 마찰파트(32)로 전달하는 역할을 수행한다.

그리고, 상기 마찰파트결합부(33)와 상기 햇파트결합부(34)에는 다수개의 관통구멍(33a,34a)이 원주방향을 따라 일정간격으로 각각 형성되고, 상기 관통구멍(33a,34a)을 통과하는 상기 탄성밴드부재(35)의 결합력에 의해 상기 마찰파트결합부(33)와 상기 햇파트결합부(34)가 동시에 구속되도록 결합된 구조이다.

즉, 상기 탄성밴드부재(35)는 상기 햇파트결합부(34)의 원주방향을 따라 상기 관통구멍(33a,34a)을 내측방향 및 외측방향으로 교대로 한 번씩 관통하면서 설치된 구조로, 일명 바느질(stitch) 방식의 경로를 따라 설치된 구조이다.

여기서, 상기 마찰파트결합부(33)에 형성된 상기 관통구멍(33a)과 상기 햇파트결합부(34)에 형성된 상기 관통구멍(34a)은 서로 동일한 개수로 형성된 것이 바람직하다.

상기와 같이 관통구멍(33a,34a)의 개수가 서로 동일하게 형성되면, 상기 관통구멍(33a,34a)을 통과하는 탄성밴드부재(35)에 의해 상기 마찰파트결합부(33)와 햇파트결합부(34)는 원주방향에 따른 전체의 구간에서 균일한 결합력으로 결합될 수 있으며, 이로 인해 원주방향에 따른 어느 특정 부위에서 결합력 차이로 인한 응력집중 현상을 없앨 수 있게 된다.

그리고, 상기 탄성밴드부재(35)의 양단에는 서로 끼움 결합되는 암커넥터(35a) 및 수커넥터(35b)가 일체로 구비된다.

상기 탄성밴드부재(35)가 관통구멍(33a,34a)을 모두 통과하게 되면 상기 암,수커넥터(35a,35b)는 서로 끼움 결합되고, 이 상태에서 볼트(38)와 너트(39)를 매개로 조립되거나 또는 용접을 통해 일체로 결합되어서 강건한 결합구조를 갖출 수 있게 된다.

한편, 상기 탄성밴드부재(35)는 고강도 특성을 갖춘 스틸(STEEL) 또는 합성섬유로 형성된 것이 바람직하나, 제동시 마찰력에 의해 발생하는 토크를 충분히 견딜 수만 있다면 다양한 재질로 형성될 수 있음은 물론이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 이종재질 브레이크 디스크(30)는 스플라인돌기(36)와 스플라인홈(37)을 이용해서 마찰파트결합부(33)와 햇파트결합부(34)가 1차 조립된 후, 상기 마찰파트결합부(33)와 햇파트결합부(34)의 관통구멍(33a,34a)을 동시에 통과하는 탄성밴드부재(35)의 결합력에 의해 햇파트(31)와 마찰파트(32)가 강건하게 일체로 결합되면서 조립이 이루어지는 구조이다.

따라서, 본 발명에 따른 이종재질 브레이크 디스크의 조립장치는 종래의 조립장치로서 사용된 볼트(13), 와셔(14), 너트(15), 부시보다 부품수를 크게 감축시킬 수 있는 장점이 있고, 이를 통해 원가 절감 및 중량 감소를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 조립 공정수의 단축을 통해 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 조립장치는 탄성밴드부재(35)가 마찰파트결합부(33)와 햇파트결합부(34)의 관통구멍(33a,34a)을 동시에 통과함에 따라 햇파트(31)와 마찰파트(32)가 일체로 결합되는 구조로, 제동시 마찰력에 의해 발생하는 응력은 탄성밴드부재(35)에 집중되지 않고 상기 탄성밴드부재(35)를 통해 햇파트(31)와 마찰파트(32)로 효과적으로 분산된다.

이 결과, 집중응력에 의한 햇파트(31) 또는 마찰파트(32)의 파손 및 손상을 예방할 수 있게 되고, 이를 통해 브레이크 디스크(10)의 내구성 향상 및 수명을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

30 - 브레이크 디스크 31 - 햇파트
32 - 마찰파트 33 - 마찰파트결합부
34 - 햇파트결합부 35 - 탄성밴드부재
36 - 스플라인돌기 37 - 스플라인홈

Claims

마찰파트(32)의 일면에서 상기 마찰파트(32)의 회전방향(R1)에 직각방향으로 돌출 형성된 마찰파트결합부(33);
상기 마찰파트(32)와 햇파트(31)가 조립될 때에 상기 마찰파트결합부(33)와 중첩을 이루도록 햇파트(31)에 일체로 형성된 햇파트결합부(34); 및
상기 마찰파트결합부(33)와 상기 햇파트결합부(34)를 동시에 구속해서 상기 마찰파트(32)와 상기 햇파트(31)를 결합시키는 고강도 탄성밴드부재(35);를 포함하는 이종재질 브레이크 디스크의 조립장치.
청구항 1에 있어서,
상기 마찰파트결합부(33)의 바깥 측면에 다수개가 이격 형성된 스플라인돌기(36); 및
상기 마찰파트결합부(33)와 상기 햇파트결합부(34)가 중첩될 때에 상기 스플라인돌기(36)가 삽입될 수 있도록 상기 햇파트결합부(34)의 안쪽 둘레면에 형성된 다수개의 스플라인홈(37);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이종재질 브레이크 디스크의 조립장치.
청구항 1에 있어서,
상기 마찰파트결합부(33)와 상기 햇파트결합부(34)에는 다수개의 관통구멍(33a,34a)이 원주방향을 따라 일정간격으로 각각 형성되고;
상기 관통구멍(33a,34a)을 통과하는 상기 탄성밴드부재(35)의 결합력에 의해 상기 마찰파트결합부(33)와 상기 햇파트결합부(34)가 동시에 구속되도록 결합된 것을 특징으로 하는 이종재질 브레이크 디스크의 조립장치.
청구항 3에 있어서,
상기 마찰파트결합부(33)에 형성된 상기 관통구멍(33a)과 상기 햇파트결합부(34)에 형성된 상기 관통구멍(34a)은 동일한 개수로 형성된 것을 특징으로 하는 이종재질 브레이크 디스크의 조립장치.
청구항 3에 있어서,
상기 탄성밴드부재(35)는 상기 햇파트결합부(34)의 원주방향을 따라 상기 관통구멍(33a,34a)을 내측방향 및 외측방향으로 교대로 한 번씩 관통하면서 설치된 것을 특징으로 하는 이종재질 브레이크 디스크의 조립장치.
청구항 3에 있어서,
상기 탄성밴드부재(35)의 양단에는 서로 끼움 결합되는 암커넥터(35a) 및 수커넥터(35b)가 일체로 구비되고;
상기 암,수커넥터(35a,35b)는 볼트(38)와 너트(39)를 매개로 조립되거나 또는 용접 결합된 것을 특징으로 하는 이종재질 브레이크 디스크의 조립장치.
청구항 1에 있어서,
상기 탄성밴드부재(35)는 고강도 특성을 갖춘 스틸(STEEL) 또는 합성섬유로 형성된 것을 특징으로 하는 이종재질 브레이크 디스크의 조립장치.