KR20140078485A

KR20140078485A - 브레이크 드럼

Info

Publication number: KR20140078485A
Application number: KR1020120147895A
Authority: KR
Inventors: 김윤철; 김성진; 이재영; 한재민
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2014-06-25
Also published as: KR101966447B1

Abstract

원통형으로써 내측면과 외측면을 갖는 마찰부; 및 상기 마찰부의 외측면을 두르며 둘레를 따라 외측으로 돌출된 복수의 돌출부가 형성되고, 돌출부의 사이 지점은 상기 마찰부와 결합된 하우징;을 포함하는 브레이크 드럼이 소개된다.

Description

브레이크 드럼 {BRAKE DRUM}

본 발명은 성능을 저하시키지 않고 경량화하고 댐핑도 향상시킬 수 있는 방안으로 알루미늄과 회주철을 혼합시켜 제작할 수 있는 브레이크 드럼에 관한 것이다.

석유 에너지 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 휠 구동 부하와 직접적으로 연관되어 있는 브레이크 드럼의 중량 저감은 연비 향상에 효율적이므로 관련 기술의 진보는 급진적이다 .

이 중 unsprung mass의 주요 중량을 차지하고 있는 브레이크 드럼의 성능을 저하시키지 않고 경량화하고 댐핑도 향상시킬 수 있는 방안으로 알루미늄과 회주철을 혼합시켜 브레이크 드럼을 제작하는데 있어, 회주철 마찰면과 알루미늄 하우징 사이에 리벳을 삽입하여 결합시키는 기술을 활용함에 본 발명의 목적이 있다.

또한, 볼록형 알루미늄 하우징을 적용한 플라워 형상의 드럼을 구현함으로써 외관이 고급화되는 효과도 얻고자 한다.

이종재질의 드럼에 관하여는 종래의 KR10-2012-0021770 A "초경량 듀얼 드럼 브레이크 및 그 제조방법"은 "회주철을 이용하여 외주면에 일정한 간격으로 패턴(110)이 형성된 브레이크 제동부재(100)를 제조하는 제1단계(S100); 상기 브레이크 제동부재(100)의 표면에 확산침투가 용이하게 이루어지도록 Fe-Al반응층을 형성하는 제2단계(S200); 및 상기 브레이크 제동부재(100)를 중자로 활용하여 700℃~780℃의 알루미늄 합금을 주입하여, 상기 브레이크 제동부재(100)를 감싸도록 알루미늄 브레이크드럼(200)을 계면확산 접합공법으로 접합하는 제3단계(S300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 초경량 듀얼 드럼 브레이크의 제조방법."을 제시한다.

그러나 이러한 기술에 의하더라도 간편하게 제작하여 결합이 가능하고, 체결력도 우수하며 공정이 쉬워 불량률이 줄어들고, 특히 알루미늄 재질의 변형을 방지할 수 있는 이종재질의 브레이크 드럼은 제시되지 않았던 것이다.

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

KR

10-2012-0021770

A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 성능을 저하시키지 않고 경량화하고 댐핑도 향상시킬 수 있는 방안으로 알루미늄과 회주철을 혼합시켜 제작할 수 있는 브레이크 드럼을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 브레이크 드럼은, 원통형으로써 내측면과 외측면을 갖는 마찰부; 및 상기 마찰부의 외측면을 두르며 둘레를 따라 외측으로 돌출된 복수의 돌출부가 형성되고, 돌출부의 사이 지점은 상기 마찰부와 결합된 하우징;을 포함한다.

상기 마찰부는 회주철 재질이고, 하우징은 알루미늄 재질일 수 있다.

상기 마찰부의 내측면은 단면이 원형이고 외측면에는 둘레를 따라 외측으로 돌출된 굴곡부가 형성되며, 굴곡부의 사이 지점이 상기 하우징 돌출부의 사이 지점과 결합될 수 있다.

상기 마찰부의 굴곡부는 마찰부의 둘레를 따라 곡선형으로 돌출되며 복수개가 연속적으로 형성될 수 있다.

상기 하우징의 돌출부는 마찰부의 굴곡부보다 외측으로 더 돌출됨으로써 돌출부와 굴곡부의 사이에 이격공간이 형성될 수 있다.

상기 하우징의 내측면과 마찰부의 외측면 사이에는 이격공간이 형성될 수 있다.

상기 하우징의 돌출부는 하우징의 둘레를 따라 곡선형으로 돌출되며 복수개가 연속적으로 형성될 수 있다.

상기 하우징의 돌출부의 사이 지점은 그 내측면이 마찰부의 외측면과 접하고 고정기구를 통하여 마찰부와 결합될 수 있다.

상기 마찰부와 하우징은 리벳을 통해 결합될 수 있다.

상기 리벳은 Fe를 주성분으로 하고, C : 0.38wt%이하, Si : 0.24wt%이하, Mn : 0.75wt%이하, P : 0.011wt%이하, S : 0.009wt%이하, Ni : 0.0901wt%이하, Cr : 1.1wt%이하, Cu : 0.21wt%이하, Mo : 0.29wt%이하 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성으로 구성될 수 있다.

상기 마찰부는 Fe를 주성분으로 하고, C : 3.0~3.8wt%, Si : 1.0~2.8wt%, Mn : 1.0wt%이하, P : 0.2wt%이하, S : 0.15wt%이하 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성으로 구성될 수 있다.

상기 하우징은 Al을 주성분으로 하고, Cu : 0.1wt%이하, Si : 1.3wt%이하, Mg : 0.6~3.0wt%, Zn : 0.25wt%이하, Fe : 0.5wt%이하, Mn : 1.0wt%이하, Cr : 0.35wt%이하 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성으로 구성될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 브레이크 드럼에 따르면, 기존 회주철 단일재질 드럼의 우수한 제동 특성을 유지하면서 드럼 1개당 약 2kg 의 경량화 효과가 발생한다.

이종(알루미늄과 회주철)의 재질이 적용되었음에도 고장력 리벳으로 강하게 결합하여 최대 제동 토크에 충분히 견딜 수 있는 디스크 강도를 확보하게 되었다.

또한, 에어갭(이격공간)과 볼록형 알루미늄 하우징을 적용함으로써 내열성 및 방열성을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 드럼의 결합도.
도 2는 도 1에 도시된 브레이크 드럼의 마찰부를 나타낸 도면.
도 3은 도 1에 도시된 브레이크 드럼의 하우징을 나타낸 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 브레이크 드럼에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 드럼의 결합도이고, 도 2는 도 1에 도시된 브레이크 드럼의 마찰부를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 브레이크 드럼의 하우징을 나타낸 도면이다.

본 발명의 브레이크 드럼은 마찰부(100)와 하우징(200)의 두 파트로 구성되고, 특히 두 파트의 재질을 달리함으로써 마찰이 필요한 마찰부(100)에는 회주철로서 제작하고 하우징(200)은 경량화 소재인 알루미늄 합금을 사용하는 것이다.

구체적으로, 본 발명의 브레이크 드럼은, 원통형으로써 내측면(110)과 외측면(120)을 갖는 마찰부(100); 및 상기 마찰부(100)의 외측면(120)을 두르며 둘레를 따라 외측으로 돌출된 복수의 돌출부(220)가 형성되고, 돌출부(220)의 사이 지점(230)은 상기 마찰부(100)와 결합된 하우징(200);을 포함한다.

그리고, 상기 마찰부(100)는 회주철 재질이고, 하우징(200)은 알루미늄 재질로 함으로써 경량화와 동시에 제동력을 종래의 수준과 같이 확보하는 것이다.

한편, 상기 마찰부(100)의 내측면(110)은 단면이 원형이고 외측면(120)에는 둘레를 따라 외측으로 돌출된 굴곡부(122)가 형성되며, 굴곡부(122)의 사이 지점(123)이 상기 하우징 돌출부(220)의 사이 지점(230)과 결합되도록 한다.

즉, 마찰부(100)는 원통형이고 하우징(200) 역시 원통형이며, 마찰부(100)의 경우 그 내측면(110)은 반경이 일정한 원형으로 함으로써 제동을 확보하고, 외측면(120)의 경우 복수의 굴곡부(122)를 돌출되게 형성하여 하우징(200)과의 결합을 수행한다. 이는 도시된 바와 같이 플라워 형상이라고 할 수 있다. 이러한 마찰부(100)의 굴곡부(122)는 마찰부(100)의 둘레를 따라 곡선형으로 돌출되며 복수개가 연속적으로 형성되도록 한다.

한편, 하우징(200)의 경우도 원통형으로 성형하되 그 둘레를 따라 돌출되도록 절곡하여 형성된다. 즉, 돌출부(220)는 하우징(200)의 둘레를 따라 곡선형으로 돌출되며 복수개가 연속적으로 형성되도록 한다.

이러한 구조를 통해 마찰부(100)와 하우징(200)은 각각의 돌출부(220)와 굴곡부(122)의 사이 지점(230,123)에서 서로 접하도록 형성하며, 그 접한 부분에서 리벳 등을 통하여 단단히 고정되는 것이다.

이를 통하여 마찰부(100)와 하우징(200)은 고정기구(400)뿐만 아니라, 상호 절곡된 형상끼리의 검림구조에 의해 2중으로 고정력이 작용하는 것이다.

특히, 하우징(200)의 돌출부(220)는 마찰부(100)의 굴곡부(122)보다 외측으로 더 돌출됨으로써 돌출부(220)와 굴곡부(122)의 사이에 이격공간(300)이 형성되도록 함으로써, 마찰부(100)와 하우징(200)의 직접적인 첩촉을 최소화하여 열전도에 의한 알루미늄의 변형을 방지하고, 또한 이격공간(300)을 통해 방열을 수행하도록 함으로써 회주철 및 알루미늄의 변형으로 인한 제동성능 저하를 방지하는 것이다.

그리고 하우징(200)과 마찰부(100)는 굴곡된 부분끼리 걸리도록 하여 고정되며 이격공간(300)이 형성됨으로써 그로 인해 상호 열에 의한 변형률이 다른 재료들 간에 변형시 이격공간(300)을 통해 그 변형량의 흡수가 가능하도록 하는 것이다.

한편, 상기 하우징(200)의 돌출부(220)의 사이 지점은 그 내측면(240)이 마찰부(100)의 외측면(120)과 접하고 고정기구(400)를 통하여 마찰부(100)와 결합하도록 하며, 구체적으로는 상기 마찰부(100)와 하우징(200)은 리벳을 통해 결합되도록 함이 바람직하다.

이러한 리벳은 재질을 SCM440계열의 재질을 적용(인장강도 1139MPa, 연신율 17% 수준)하고 크롬 니켈 도금을 하여 제작함으로써 열팽창 및 부식에 의한 체결력 약화를 방지할 수 있도록 한다.

한편, 이러한 마찰부(100)와 하우징(200) 및 리벳(400)의 재질은 아래와 같다.

상기 재질을 통한 제조방법은, 먼저 회주철 마찰부(100)를 주조하고, 회주철 마찰면을 황삭 가공한다. 그리고 하우징(알루미늄,200)을 단조로 제작하는데, AL 5000/6000계열 고신율(10~30%) 소재를 사용한다. 체결 리벳(고장력 SCM440재질+ 크롬니켈도금,400)을 제작하고 하우징(200)과 마찰부(100)를 리벳팅으로 결합하여 완성하도록 하는 것이다.

또한, 에어갭과 볼록형 알루미늄 하우징을 적용함으로써 내열성 및 방열성을 증대시킬 수 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 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 마찰부 122 : 굴곡부
200 : 하우징 220 : 돌출부
300 : 이격공간 400 : 고정기구

Claims

원통형으로써 내측면(110)과 외측면(120)을 갖는 마찰부(100); 및
상기 마찰부(100)의 외측면(120)을 두르며 둘레를 따라 외측으로 돌출된 복수의 돌출부(220)가 형성되고, 돌출부(220)의 사이 지점(230)은 상기 마찰부(100)와 결합된 하우징(200);을 포함하는 브레이크 드럼.
청구항 1에 있어서,
상기 마찰부(100)는 회주철 재질이고, 하우징(200)은 알루미늄 재질인 것을 특징으로 하는 브레이크 드럼.
청구항 1에 있어서,
상기 마찰부(100)의 내측면(110)은 단면이 원형이고 외측면(120)에는 둘레를 따라 외측으로 돌출된 굴곡부(122)가 형성되며, 굴곡부(122)의 사이 지점(123)이 상기 하우징 돌출부(220)의 사이 지점(230)과 결합된 것을 특징으로 하는 브레이크 드럼.
청구항 3에 있어서,
상기 마찰부(100)의 굴곡부(122)는 마찰부(100)의 둘레를 따라 곡선형으로 돌출되며 복수개가 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 드럼.
청구항 3에 있어서,
상기 하우징(200)의 돌출부(220)는 마찰부(100)의 굴곡부(122)보다 외측으로 더 돌출됨으로써 돌출부(220)와 굴곡부(122)의 사이에 이격공간(300)이 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 드럼.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징(200)의 내측면(240)과 마찰부(100)의 외측면(120) 사이에는 이격공간(300)이 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 드럼.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징(200)의 돌출부(220)는 하우징(200)의 둘레를 따라 곡선형으로 돌출되며 복수개가 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 드럼.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징(200)의 돌출부(220)의 사이 지점은 그 내측면(240)이 마찰부(100)의 외측면(120)과 접하고 고정기구(400)를 통하여 마찰부(100)와 결합된 것을 특징으로 하는 브레이크 드럼.
청구항 1에 있어서,
상기 마찰부(100)와 하우징(200)은 리벳을 통해 결합된 것을 특징으로 하는 브레이크 드럼.
청구항 9에 있어서,
상기 리벳은 Fe를 주성분으로 하고, C : 0.38wt%이하, Si : 0.24wt%이하, Mn : 0.75wt%이하, P : 0.011wt%이하, S : 0.009wt%이하, Ni : 0.0901wt%이하, Cr : 1.1wt%이하, Cu : 0.21wt%이하, Mo : 0.29wt%이하 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성으로 구성된 것을 특징으로 하는 브레이크 드럼.
청구항 1에 있어서,
상기 마찰부는 Fe를 주성분으로 하고, C : 3.0~3.8wt%, Si : 1.0~2.8wt%, Mn : 1.0wt%이하, P : 0.2wt%이하, S : 0.15wt%이하 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성으로 구성된 것을 특징으로 하는 브레이크 드럼.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징은 Al을 주성분으로 하고, Cu : 0.1wt%이하, Si : 1.3wt%이하, Mg : 0.6~3.0wt%, Zn : 0.25wt%이하, Fe : 0.5wt%이하, Mn : 1.0wt%이하, Cr : 0.35wt%이하 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성으로 구성된 것을 특징으로 하는 브레이크 드럼.