KR20170114531A - 브레이크 디스크 및 브레이크 디스크 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 브레이크 디스크 및 브레이크 디스크 제조 방법에 관한 것으로서, 내부의 복수개의 기공들을 가진 다공질 형태인 금속블록을 준비하는 다공성 금속블록 준비단계; 및 상기 금속블록을 금형 내에 설치하고 디스크 플레이트 재료를 주조하여 브레이크 디스크를 제조하는 인서트 주조단계;를 포함할 수 있다.

Description

브레이크 디스크 및 브레이크 디스크 제조 방법{Brake disk and manufacturing method of brake disk}
본 발명은 브레이크 디스크 및 브레이크 디스크 제조 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 차량의 제동 창치에 사용되는 브레이크 디스크 및 브레이크 디스크 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 브레이크는 크게 디스크방식과 드럼방식으로 나뉘어 적용되고 있다. 디스크방식은 원판 브레이크라고 일컫는데, 휠과 함께 회전하는 디스크 양면에 캘리퍼에 의한 패드를 압착한 뒤, 마찰을 일으켜 제동력을 발생시킨다. 그리고 드럼 브레이크는 휠과 함께 회전하는 드럼 안쪽으로 라이닝(마찰재)을 붙인 브레이크슈를 압착하여 제동력을 얻는다.
근래에는 ABS 또는 VDS/ESP와 같이 제동을 통해 차량의 안정성을 꾀하려는 기술이 무궁무진하게 발전함에 따라 반복적으로 사용하면 팽창으로 인해 제동되지 않는 단점을 지닌 드럼 브레이크를 적용하지 않고 앞바퀴는 물론이고 뒷바퀴에도 디스크방식을 적용하게 되었다.
종래의 브레이크 디스크 제조 방식은 주철과 알루미늄의 접합 주조를 이용한 제조 방법 및 주철로 브레이크 디스크를 제조한 후에 알루미늄 발포금속을 삽입하여 제조하는 방법을 이용하였으며, 기존의 주철 디스크는 상판 및 하판의 두께를 구상화 흑연 주철을 사용하더라도 최소 7mm 이상으로 확보해야 열변형에 대응할 수 있었다.
그러나 이러한 종래의 브레이크 디스크 제조 방법은, 주철과 알루미늄 접합주조 기술은 경량화율이 약 40% 정도로 한계성을 가지고 있으며, 주철을 주조한 후에 발포금속을 삽입하는 것은 제조 공정이 매우 복잡하며, 폐포형(Close cell type) 발포금속은 균일성을 확보하기 어렵다. 또한, 지속적으로 발열이 어려워 실질적으로 적용이 용이하지 않다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 경량화 효과를 확보하면서, 열 및 내구성의 특면에서 우수하며, 이를 적용하여 연비 향상 및 제동거리 감속을 위한, 브레이크 디스크 및 브레이크 디스크 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 브레이크 디스크 제조 방법은, 내부의 복수개의 기공들을 가진 다공질 형태인 금속블록을 준비하는 다공성 금속블록 준비단계; 및 상기 금속블록을 금형 내에 설치하고 디스크 플레이트 재료를 주조하여 브레이크 디스크를 제조하는 인서트 주조단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 다공성 금속블록 준비단계는, 충전물의 입출이 가능하도록 내부의 복수개의 기공들이 서로 연결된 형태인 개포형(open cell type) 다공성 금속블록을 준비하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 다공성 금속블록 준비단계 이후에, 인서트 주조시 상기 다공성 금속블록 준비단계에서 준비된 상기 개포형(open cell type) 다공성 금속블록에 주철 및 디스크 플레이트 재료가 침투하지 않도록 상기 충전물을 채우는 충전물 충전단계;를 더 포함하고, 상기 인서트 주조단계 이후에, 상기 인서트 주조단계를 마친 브레이크 디스크에 충전되어 있는 상기 충전물을 제거하는 충전물 제거단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 충전물 충전단계에서, 상기 충전물은 샌드(Sand), 석고, 금속분말, 자석분말, 수지분말 및 주물사 중 하나로 이루어진 충전물을 충전하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 충전물 제거단계는, 상기 인서트 주조단계를 마친 브레이크 디스크에 충전되어 있는 상기 충전물을 적어도 진동, 샌드 블라스트, 진공 흡입 중 어느 하나 이상의 방식으로 제거하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 충전물 충전단계 이전에, 상기 다공성 금속블록에 브릿지용 중공부를 가공하는 브릿지용 중공부 가공단계; 및 상기 중공부에 인서트 주조 이전에 제거되거나, 인서트 주조시 녹아서 소실될 수 있는 스티로폼이나 파라핀 등의 소실물을 임시 충전하는 중공부 소실물 충전단계;를 더 포함하고, 상기 충전물 충전단계 이후에, 상기 중공부에 임시 충전된 상기 소실물을 제거하는 중공부 소실물 제거단계; 및 인서트 주조시 상기 다공성 금속블록과 주조물 사이의 경계부에 주철 및 디스크 플레이트 재료가 부분적으로 침투하여 견고한 고정이 가능하도록 상기 경계부에 충전된 충전물을 에어 블로워로 제거하는 경계부 충전물 제거단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 충전물 충전단계 이전에, 상기 다공성 금속블록에 브릿지용 중공부를 가공하는 브릿지용 중공부 가공단계; 상기 중공부에 인서트 주조 전에 제거되거나, 인서트 주조시 녹아서 소실될 수 있는 샌드나 스티로폼이나 파라핀 등의 소실물을 임시 충전하는 중공부 소실물 충전단계; 및 인서트 주조시 상기 다공성 금속블록과 주조물 사이의 경계부에 인서트 주조시 녹아서 소실될 수 있는 스티로폼이나 파라핀 등의 소실물을 임시 충전하는 경계부 소실물 충전단계;를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른, 브레이크 디스크는, 브레이크 패드와 접촉하여 마착력을 발생시키도록 마찰면이 형성되는 제 1 디스크 플레이트; 상기 제 1 디스크 플레이트에 대응되어 형성되는 제 2 디스크 플레이트; 및 다공질금속으로 상기 제 1 디스크 플레이트 및 상기 제 2 디스크 플레이트 사이에 인서트 주조되어 형성되는 다공성 금속블록;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 다공성 금속블록은, 충전물의 입출이 가능하도록 내부의 복수개의 기공들이 서로 연결된 형태인 개포형 다공성 금속블록인 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 다공성 금속블록은, 상기 다공성 금속블록의 일측과 타측을 관통하여 형성되는 관통홀;을 포함하고, 상기 제 1 디스크 플레이트 및 상기 제 2 디스크 플레이트는, 상기 관통홀을 통하여 상기 제 1 디스크 플레이트 및 상기 제 2 디스크 플레이트가 서로 연결되는 연결부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 디스크 플레이트와, 상기 다공성 금속블록의 경계부 및 상기 제 2 디스크 플레이트와 상기 다공성 금속블록의 경계부에서, 상기 다공성 금속블록은 인서트 주조시 부분적으로 주조물에 매몰된 형태일 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다공성 금속블록을 인서트로 주철 브레이크 디스크를 제조하여, 경량화 효과를 확보하면서, 3mm 내외로 상판 및 하판의 두께를 절감할 수 있으며, 방열 특성은 20ppi (2 ~ 3.5mm) 크기의 개포형 다공성 금속블록은 1,100 m2/m3 의 표면적을 가지고 있어 열 및 내구성의 특면에서 우수하며, 이를 적용하여 연비 향상 및 제동거리 감속의 측면에서 상당히 수후할 수 있다. 또한, 개포형(open cell type) 금속블록은 단위 체적당 표면적 비가 극도로 크며, 초경량, 고강도를 가지고 있으며, 가공성이 좋고, 충격 흡수성이 크고, 소음 흡수능이 크며, 흡음 및 전자파 차폐특성을 가지고 있어 제조시 이러한 효과를 가질 수 있다. 브레이크 디스크 및 브레이크 디스크 제조 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 브레이크 디스크 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 브레이크 디스크 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 도 2의 다공성 금속블록 준비단계를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2의 충전물 충전단계를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 2의 인서트 주조단계를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 2의 충전물 제거단계를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 브레이크 디스크를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 브레이크 디스크를 나타내는 종단면도이다.
도 9는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 브레이크 디스크를 나타내는 횡단면도이다.
도 10은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 브레이크 디스크를 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 브레이크 디스크 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 12 내지 도 18은 도 11의 브레이크 디스크 제조 방법을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 19는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 브레이크 디스크 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 20 내지 도 23은 도 19의 브레이크 디스크 제조 방법을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 브레이크 디스크 제조 방법을 나타내는 순서도이고, 도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 브레이크 디스크(100)를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 브레이크 디스크 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 브레이크 제조 방법은 크게, 다공성 금속블록 준비단계(S1) 및 인서트 주조단계(S2)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 브레이크 디스크 제조 방법은, 내부의 복수개의 기공들을 가진 다공질 형태인 금속블록을 준비하는 상기 다공성 금속블록 준비단계(S1) 및 상기 금속블록을 금형 내에 설치하고 디스크 플레이트 재료를 주조하여 브레이크 디스크를 제조하는 상기 인서트 주조단계(S2)를 포함할 수 있다.
도 3은 도 1 및 도 2의 다공성 금속블록 준비단계(S1)를 나타내는 단면도이고, 도 5는 도 1 및 도 2의 인서트 주조단계(S2)를 나타내는 단면도이다.
여기서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 다공성 금속블록 준비단계(S1)는, 브레이크 디스크의 경량화를 위하여 디스크의 마찰면이 없는 부분을 다공성 금속블록(30)으로 형성할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 다공성 금속블록 준비단계(S1)는, 충전물의 입출이 가능하도록 내부의 복수개의 기공들이 서로 연결된 형태인 개포형(open cell type) 다공성 금속블록(O)을 준비하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 다공성 금속블록 준비단계(S1)에서, 상기 다공성 금속 블록은 발포금속일 수 있으며, 상기 발포금속은 입체망상구조로 기공율이 현저하게 큰 금속 다공체일 수 있다. 또한 용융금속 중에 가스를 발생하는 물질을 첨가하거나, 발포수지의 고격부에 금속을 부착시켜 수지를 태워 제거하여 제조할 수 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 상기 다공성 금속블록(30)은, 철계, 타이타늄, 마그네슘 및 알루미늄계 등으로 형성될 수 있으며, 브론즈, 발포 알루미늄(Al), 내식성이나 내열성에 뛰어난 스테인리스강, Ni, Ti중 하나일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 다공성 금속블록(30)은 폐포형(close cell type)과 개포형(open cell type)으로 분류될 수 있다. 여기서, 폐포형(close cell type) 다공성 금속블록(C)은, 금속내부의 기포가 연결되지 않고 독립적으로 존재하며, 상기 개포형(open cell type) 다공성 금속블록(O)은, 재료내부의 기공들이 서로 연결된 형태로 기체나 유체의 통과가 용이하며, 상술된 효과를 가질 수 있다.
여기서, 상기 개포형(open cell type) 다공성 금속블록(O)은, 제 1 디스크 플레이트(10) 및 제 2 디스크 플레이트(20)을 이루는 금속의 조성과 동일하게 구성될 수 있다. 이때, 상기 제 1 디스크 플레이트(10), 상기 제 2 디스크 플레이트(20) 및 상기 개포형(open cell type) 다공성 금속블록(O)의 조성은, Fe를 주성분으로 하고, C: 3.0~3.8 wt%, Si:1.0~2.8 wt%, Mn: 1.0 wt% 이하(0은 불포함), P: 0.2 wt% 이하(0은 불포함), S: 0.15 wt% 이하(0 은 불포함) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
이와 같이, 상기 제 1 디스크 플레이트(10), 상기 제 2 디스크 플레이트(20) 및 상기 개포형(open cell type) 다공성 금속블록(O)의 조성을 동일하게 하면, 열팽창 계수가 동일하여, 상기 제 1 디스크 플레이트(10), 상기 제 2 디스크 플레이트(20) 및 상기 개포형(open cell type) 다공성 금속블록(O) 사이의 결합 구조가 안정성을 유지할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 다공성 금속블록 준비단계(S1) 이후에, 인서트 주조시 상기 다공성 금속블록 준비단계(S1)에서 준비된 상기 개포형(open cell type) 다공성 금속블록(O)에 주철 및 디스크 플레이트 재료가 침투하지 않도록 충전물(S)을 채우는 충전물 충전단계(S3)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 인서트 주조 단계(S2)는, 상기 다공성 금속블록 준비단계(S1)에서 준비된 상기 다공성 금속블록(30)을 금형 내에 설치하고, 주조하여 상기 다공성 금속블록(30)과 함께 주조되는 인서트 주조 방법일 수 있다.
도 4는 도 2의 충전물 충전단계(S3)를 나타내는 단면도이다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 충전물 충전단계(S3)는, 상기 개포형(open cell type) 다공성 금속블록(O)에 상기 충전물(S)을 채울 수 있는 단계로, 상기 다공성 금속 블록이 개포형(open cell type)으로 형성되어, 상기 개포형(open cell type) 다공성 금속블록(O)에 상기 충전물(S)을 채우는 것이 가능할 수 있으며, 여기서, 상기 충전물 충전단계(S3)에서 상기 충전물(S)은, 샌드(Sand), 석고, 금속분말, 자석분말, 수지분말 및 주물사 중 하나로 이루어진 충전물일 수 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 상기 충전물(S)은 액체나 고체로서 상기 개포형(open cell type) 다공성 금속블록(O) 내부를 충전시킬 수 있는 물질일 수 있으며, 이때, 상기 충전물(S)이 상기 개포형(open cell type) 다공성 금속블록(O) 내부에 주입 후 상기 인서트 주조단계(S2)시 유출되지 않도록 하며, 상기 충전물 제거단계(S4)에서 제거가 가능한 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 인서트 주조단계(S2) 이후에, 상기 인서트 주조단계(S2)를 마친 브레이크 디스크에 충전되어 있는 상기 충전물(S)을 제거하는 충전물 제거단계(S4)를 더 포함할 수 있다.
도 6은 도 2의 충전물 제거단계(S4)를 나타내는 단면도이다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 충전물 충전단계(S3)에서 충전된 상기 충전물(S)을 제거하여 주조된 브레이크 디스크의 경량화를 도모할 수 있다. 따라서, 상기 충전물(S)은, 상기 개포형(open cell type) 다공성 금속블록(O)에서 제거될 수 있으며, 상기 충전물(S)을 진공 흡입하여 제거할 수 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 중력 및 진동을 이용하여 상기 충전물(S)을 제거 하거나, 내부에 바람을 주입하여 상기 충전물(S)을 제거할 수 있으며, 내부에 물 및 오일 등의 액체를 주입하여 상기 충전물(S)을 제거할 수 있고, 원심력을 이용하여 상기 충전물(S)을 제거할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 브레이크 디스크(110)를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 10을 나타내는 종단면도이고, 도 9는 도 10을 나타내는 횡단면도이다.
여기서, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 브레이크(110)는, 브레이크 패드(BP)와 접촉하여 마착력을 발생시키도록 마찰면(10a, 20a)이 형성되는 상기 제 1 디스크 플레이트(10)과 상기 제 1 디스크 플레이트(10)에 대응되어 형성되는, 상기 제 2 디스크 플레이트(20) 및 다공질금속으로 상기 제 1 디스크 플레이트(10) 및 상기 제 2 디스크 플레이트(20) 사이에 인서트 주조되어 형성되는 다공성 금속블록(30)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 디스크 플레이트(10) 및 상기 제 2 디스크 플레이트(20)는 상기 인서트 주조단계(S2)에서 형성될 수 있으며, 캘리퍼(미도시)에 의해 마찰되는 마찰면(10a, 20a)을 포함할 수 있다.
여기서, 도시하지 않았지만, 상기 마찰면(10a, 20a)은, 방열특성을 효율적으로 높일 수 있도록 상기 마찰면(10a, 20a)에 복수개의 홀부 및 선형의 홀부를 포함할 수 있다.
또한, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 다공성 금속블록(30)은, 상기 다공성 금속블록(30)의 일측과 타측을 관통하여 형성되는 관통홀(31)을 포함할 수 있고, 상기 제 1 디스크 플레이트(10) 및 상기 제 2 디스크 플레이트(20)는, 상기 관통홀(31)을 통하여 상기 제 1 디스크 플레이트(10) 및 상기 제 2 디스크 플레이트(20)가 서로 연결되는 연결부(40)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 연결부(40)는, 상기 제 1 디스크 플레이트(10) 및 상기 제 2 디스크 플레이트(20)와 상기 다공성 금속블록(30)을 일체화 및 견고하게 고정하기 위하여 상기 다공성 금속블록(30) 사이에 상기 관통홀(31)을 형성하여 상기 인서트 주조시 상기 관통홀(31)에 상기 제 1 디스크 플레이트(10) 및 상기 제 2 디스크 플레이트(20)와 일체형으로 연결되는 일종의 브릿지 구조체일 수 있다.
이외에도, 도시하지 않았지만, 상기 제 1 디스크 플레이트(10) 및 상기 제 2 디스크 플레이트(20)와 상기 다공성 금속블록(30)의 인서트 주조시, 상기 관통홀(31)은, 원통형상이외에도 사각형상 및 선형으로 형성되어, 상기 인서트 주조시 상기 연결부는 상기 관통홀(31)과 같이 사각형상 및 선현으로 형성될 수 있다.
이외에도 도시하지 않았지만, 상기 브레이크 디스크(100)는, 상기 브레이크 디스크(100)를 축에 고정시킬 수 있도록 상기 제 1 디스크 플레이트(10) 및 상기 제 2 디스크 플레이트(20)의 중심부에 고정부를 포함할 수 있으며, 상기 고정부는 축에 고정될 수 있는 다양한 형태를 가질 수 있다.
따라서, 이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 브레이크 디스크 제조 방법에 따라 제조되는 브레이크 디스크는, 다공성 금속블록을 인서트로 주철 브레이크 디스크를 제조하여, 경량화 효과를 확보하면서, 열 및 내구성의 특면에서 우수하며, 이를 적용하여 연비 향상 및 제동거리 감속의 측면에서 상당히 수후할 수 있다. 또한, 개포형(open cell type) 금속블록은 단위 체적당 표면적 비가 극도로 크며, 초경량, 고강도를 가지고 있으며, 가공성이 좋고, 충격 흡수성이 크고, 소음 흡수능이 크며, 흡음 및 전자파 차폐특성을 가지고 있어 제조시 이러한 효과를 가질 수 있다.
도 11은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 브레이크 디스크 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 브레이크 디스크 제조 방법은, 도 2에서 상술된 상기 충전물 충전단계(S3) 이전에, 브릿지용 중공부 가공단계(S5) 및 중공부 소실물 충전단계(S6)를 더 포함하고, 상기 충전물 충전단계(S3) 이후에, 중공부 소실물 제거단계(S7) 및 경계부 충전물 제거단계(S8)를 더 포함할 수 있다.
도 12는 도 11의 다공성 금속블록 준비단계(S1)를 나타내는 단면도이고, 도 13은 도 11의 브릿지용 중공부 가공단계(S5)를 나타내는 단면도이고, 도 14는 도 11의 중공부 소실물 충전단계(S6)를 나타내는 단면도이고, 도 15는 도 11의 충전물 충전단계(S3)를 나타내는 단면도이고, 도 16은 도 11의 중공부 소실물 제거단계(S7) 및 경계부 충전물 제거단계(S8)를 나타내는 단면도이고, 도 17은 도 11의 인서트 주조단계(S2)를 나타내는 단면도이고, 도 18은 도 11의 충전물 제거단계(S4)를 나타내는 단면도이다.
이러한 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 브레이크 디스크 제조 방법을 도 12 내지 도 18에 더욱 구체적으로 설명하면, 먼저, 도 12에 도시된 바와 같이, 상술된 상기 다공성 금속블록을 준비한 다음, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 브릿지용 중공부 가공단계(S4)는 상기 다공성 금속블록(30)에 브릿지용 중공부(31)를 가공하는 단계일 수 있다. 이 때, 도 13에 도시된 바와 같이, 브레이크 디스크의 형태나 종류에 따라 다르지만, 허브용 홀(H)이 형성되는 것도 가능하다.
이어서, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 중공부 소실물 충전단계(S5)는 상기 중공부(31)에 인서트 주조 전에 제거되거나 인서트 주조시 녹아서 소실될 수 있는 샌드나 스티로폼이나 파라핀 등의 소실물(32)을 임시 충전하는 단계일 수 있다.
이어서, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 충전물 충전단계(S3)는 상기 소실물(32)들이 충전된 부분을 제외한 상기 다공성 금속블록(30)의 나머지 공간 샌드 등의 충전물(S)을 충전하는 단계일 수 있다. 이 때, 상기 충전물(S)을 가열하거나 압력을 인가하여 경화시킬 수 있다.
이어서, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 소실물 제거단계(S7)는 상기 중공부(31)에 임시 충전된 상기 소실물(32)을 제거하는 단계일 수 있고, 이어서, 상기 경계부 충전물 제거단계(S8)는 인서트 주조시 상기 다공성 금속블록과 주조물 사이의 경계부(B)에 주철 및 디스크 플레이트 재료가 부분적으로 침투하여 견고한 고정이 가능하도록 상기 경계부(B)에 충전된 충전물(S)을 에어 블로워로 제거하는 단계일 수 있다.
이어서, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 인서트 주조단계(S2)는 금형(M)의 내부에 상기 다공성 금속블록(30)을 삽입하여 인서트 주조하는 단계일 수 있다.
이 때, 상기 금형(M) 내부에 상기 다공성 금속블록(30)의 허브용 홀(H)과 대응되는 중자(MM)를 설치하여 허브 부분이 없는 브레이크 디스크를 제조할 수 있다. 물론, 허브 부분이 일체로 형성되는 브레이크 디스크인 경우, 상기 금형(M) 내부에 허브용 캐비티를 형성하는 것도 가능하다.
이어서, 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 충전물 제거단계(S4)는 상기 다공성 금속블록(30)에 충전된 상기 충전물(S)을 제거하여 주조된 브레이크 디스크의 경량화를 도모할 수 있다. 따라서, 상기 충전물(S)은, 상기 개포형(open cell type) 다공성 금속블록(O)에서 제거될 수 있으며, 예컨대, 상기 충전물(S)을 진공 흡입하여 제거할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 브레이크 디스크(120)를 나타내는 단면도이다.
그러므로, 도 18에 도시된 바와 같이, 인서트 주조시, 에어 블로워로 상기 경계부(B)의 충전물(S)의 일부가 제거되면서 그 공간에 주조물이 침투하여 상기 제 1 디스크 플레이트(10)와, 상기 제 2 디스크 플레이트(20) 및 상기 연결부(40)가 형성되고, 이와 동시에 상기 제 1 디스크 플레이트(10)와, 상기 다공성 금속블록(30)의 경계부(B) 및 상기 제 2 디스크 플레이트(20)와 상기 다공성 금속블록(30)의 경계부(B)에서, 상기 다공성 금속블록(30)은 인서트 주조시 부분적으로 주조물에 매몰된 형태로서, 구조적으로 더욱 견고하게 서로 결합될 수 있다.
도 19은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 브레이크 디스크 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 19에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 브레이크 디스크 제조 방법은, 도 2에서 상술된 상기 충전물 충전단계(S3) 이전에, 브릿지용 중공부 가공단계(S5)와, 중공부 소실물 충전단계(S6) 및 경계부 소실물 충전단계(S9)를 더 포함할 수 있다.
도 20은 도 19의 브릿지용 중공부 가공단계(S5)를 나타내는 단면도이고, 도 21은 도 19의 중공부 소실물 충전단계(S7)를 나타내는 단면도이고, 도 22는 도 19의 경계부 소실물 충전단계(S9) 및 충전물 충전단계(S3)를 나타내는 단면도이고, 도 23은 인서트 주조단계(S2)를 나타내는 단면도이다.
이러한 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 브레이크 디스크 제조 방법을 도 20 내지 도 23에 더욱 구체적으로 설명하면, 먼저, 도 20에 도시된 바와 같이, 상기 브릿지용 중공부 가공단계(S4)는 상기 다공성 금속블록(30)에 브릿지용 중공부(31)를 가공하는 단계일 수 있다. 이 때, 도 20에 도시된 바와 같이, 브레이크 디스크의 형태나 종류에 따라 다르지만, 허브용 홀(H)이 형성되는 것도 가능하다.
이어서, 도 21에 도시된 바와 같이, 상기 중공부 소실물 충전단계(S5)는 상기 중공부(31)에 인서트 주조 전에 제거되거나 인서트 주조시 녹아서 소실될 수 있는 샌드나 스티로폼이나 파라핀 등의 소실물(32)을 임시 충전하는 단계일 수 있다.
이어서, 도 22에 도시된 바와 같이, 상기 경계부 소실물 충전단계(S9)는 인서트 주조시 상기 다공성 금속블록(30)과 주조물 사이의 경계부(B)에 인서트 주조시 녹아서 소실될 수 있는 스티로폼이나 파라핀 등의 소실물(F)을 임시 충전하는 단계일 수 있다. 이어서, 상기 충전물 충전단계(S3)는 상기 소실물(F)들이 충전된 부분을 제외한 상기 다공성 금속블록(30)의 나머지 공간 샌드 등의 충전물(S)을 충전하는 단계일 수 있다. 이 때, 상기 충전물(S)을 가열하거나 압력을 인가하여 경화시킬 수 있다.
이어서, 도 23에 도시된 바와 같이, 상기 인서트 주조단계(S2)는 금형(M)의 내부에 상기 다공성 금속블록(30)을 삽입하여 인서트 주조하는 단계일 수 있다.
이 때, 상기 금형(M) 내부에 상기 다공성 금속블록(30)의 허브용 홀(H)과 대응되는 중자(MM)를 설치하여 허브 부분이 없는 브레이크 디스크를 제조할 수 있다. 물론, 허브 부분이 일체로 형성되는 브레이크 디스크인 경우, 상기 금형(M) 내부에 허브용 캐비티를 형성하는 것도 가능하다.
그러므로, 도 23에 도시된 바와 같이, 인서트 주조시, 고온에 의해 상기 소실물(F)이 소실되고 소실된 공간에 주조물이 침투하여 상기 제 1 디스크 플레이트(10)와, 상기 제 2 디스크 플레이트(20) 및 상기 연결부(40)가 형성되고, 이와 동시에 상기 제 1 디스크 플레이트(10)와, 상기 다공성 금속블록(30)의 경계부(B) 및 상기 제 2 디스크 플레이트(20)와 상기 다공성 금속블록(30)의 경계부(B)에서, 상기 다공성 금속블록(30)은 인서트 주조시 부분적으로 주조물에 매몰된 형태로서, 구조적으로 더욱 견고하게 서로 결합될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 제 1 디스크 플레이트
20: 제 2 디스크 플레이트
30: 다공성 금속블록
31: 관통홀
40: 연결부
S: 충전물
100, 110, 120: 브레이크 디스크

Claims (11)

  1. 내부의 복수개의 기공들을 가진 다공질 형태인 금속블록을 준비하는 다공성 금속블록 준비단계; 및
    상기 금속블록을 금형 내에 설치하고 디스크 플레이트 재료를 주조하여 브레이크 디스크를 제조하는 인서트 주조단계;
    를 포함하는, 브레이크 디스크 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 금속블록 준비단계는,
    충전물의 입출이 가능하도록 내부의 복수개의 기공들이 서로 연결된 형태인 개포형(open cell type) 다공성 금속블록을 준비하는 것인, 브레이크 디스크 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다공성 금속블록 준비단계 이후에,
    인서트 주조시 상기 다공성 금속블록 준비단계에서 준비된 상기 개포형(open cell type) 다공성 금속블록에 주철 및 디스크 플레이트 재료가 침투하지 않도록 상기 충전물을 채우는 충전물 충전단계;
    를 더 포함하고,
    상기 인서트 주조단계 이후에,
    상기 인서트 주조단계를 마친 브레이크 디스크에 충전되어 있는 상기 충전물을 제거하는 충전물 제거단계;
    를 더 포함하는, 브레이크 디스크 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 충전물 충전단계에서,
    상기 충전물은 샌드(Sand), 석고, 금속분말, 자석분말, 수지분말 및 주물사 중 하나로 이루어진 충전물을 충전하는 것인, 브레이크 디스크 제조 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 충전물 제거단계는,
    상기 인서트 주조단계를 마친 브레이크 디스크에 충전되어 있는 상기 충전물을 적어도 진동, 샌드 블라스트, 진공 흡입 중 어느 하나 이상의 방식으로 제거하는 것인, 브레이크 디스크 제조 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 충전물 충전단계 이전에,
    상기 다공성 금속블록에 브릿지용 중공부를 가공하는 브릿지용 중공부 가공단계; 및
    상기 중공부에 인서트 주조 이전에 제거되거나, 인서트 주조시 녹아서 소실될 수 있는 스티로폼이나 파라핀 등의 소실물을 임시 충전하는 중공부 소실물 충전단계;를 더 포함하고,
    상기 충전물 충전단계 이후에,
    상기 중공부에 임시 충전된 상기 소실물을 제거하는 중공부 소실물 제거단계; 및
    인서트 주조시 상기 다공성 금속블록과 주조물 사이의 경계부에 주철 및 디스크 플레이트 재료가 부분적으로 침투하여 견고한 고정이 가능하도록 상기 경계부에 충전된 충전물을 에어 블로워로 제거하는 경계부 충전물 제거단계;
    를 더 포함하는, 브레이크 디스크 제조 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 충전물 충전단계 이전에,
    상기 다공성 금속블록에 브릿지용 중공부를 가공하는 브릿지용 중공부 가공단계;
    상기 중공부에 인서트 주조 전에 제거되거나, 인서트 주조시 녹아서 소실될 수 있는 샌드나 스티로폼이나 파라핀 등의 소실물을 임시 충전하는 중공부 소실물 충전단계; 및
    인서트 주조시 상기 다공성 금속블록과 주조물 사이의 경계부에 인서트 주조시 녹아서 소실될 수 있는 스티로폼이나 파라핀 등의 소실물을 임시 충전하는 경계부 소실물 충전단계;를 더 포함하는, 브레이크 디스크 제조 방법.
  8. 브레이크 패드와 접촉하여 마착력을 발생시키도록 마찰면이 형성되는 제 1 디스크 플레이트;
    상기 제 1 디스크 플레이트에 대응되어 형성되는 제 2 디스크 플레이트; 및
    다공질금속으로 상기 제 1 디스크 플레이트 및 상기 제 2 디스크 플레이트 사이에 인서트 주조되어 형성되는 다공성 금속블록;
    을 포함하는, 브레이크 디스크.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 다공성 금속블록은,
    충전물의 입출이 가능하도록 내부의 복수개의 기공들이 서로 연결된 형태인 개포형 다공성 금속블록인 것인, 브레이크 디스크.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 다공성 금속블록은,
    상기 다공성 금속블록의 일측과 타측을 관통하여 형성되는 관통홀;
    을 포함하고,
    상기 제 1 디스크 플레이트 및 상기 제 2 디스크 플레이트는,
    상기 관통홀을 통하여 상기 제 1 디스크 플레이트 및 상기 제 2 디스크 플레이트가 서로 연결되는 연결부;
    를 포함하는, 브레이크 디스크.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 디스크 플레이트와, 상기 다공성 금속블록의 경계부 및 상기 제 2 디스크 플레이트와 상기 다공성 금속블록의 경계부에서, 상기 다공성 금속블록은 인서트 주조시 부분적으로 주조물에 매몰된 형태인, 브레이크 디스크.
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