KR970002091B1 - 자동차용 알루미늄 디스크 브레이크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

자동차용 알루미늄 디스크 브레이크 및 그 제조방법

제1도는 본 발명에 의해 실시된 디스크 브레이크 사시도.

제2도는 본 발명에 의한 짧은 예비성형체 사용된 디스크 브레이크의 종단면도.

제3도는 본 발명에 의한 긴 예비성형체가 사용된 디스크 브레이크의 종단면도.

제4도는 제2도의 종단면도.

제5도는 본 고안에 의한 기지금속의 성형상태 요부도.

제6도 및 제7도는 본 고안에 의한 다른 일실시예의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 실린더몸체 12 : 브리지

14 : 디스크 브레이크 16 : 상단몸체

18 : 냉각홈 20 : 돌출격판

22 : 예비성형체 24 : 기지금속

본 발명은 자동차의 제동장치로 사용되는 디스크 브레이크에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 알루미늄으로 구비되는 디스크 브레이크 외부에 리드를 구성하고 내부에는 예비성형체를 내장하여 경량화 하면서 냉각효과와 강성보강을 이루고 피스톤 부위의 내압강성효과는 물론 브레이크액의 냉각효과를 이룰 수 있도록 안출된 자동차용 알루미늄 디스크 브레이크 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 3가지 요소는 구동장치, 조향장치, 제동장치로 나누어지고 신세대 자동차로의 발전에 따라 고성능화 전자화 및 경량화에 역점을 두고 연구가 이루어졌다.

여기서 경량화에 따른 연구들은 재질변경 및 구조해석을 통한 구조변경으로 그 역할을 다하고 있다.

기존의 제동장치는 드럼 브레이크(Drum Brake)를 주로 사용하였으나 방열 효과가 작아 제동효율에 다소 문제가 있어 브레이크 토르크(Brake Torque)가 증대한 디스크 브레이크의 개발에 따라 현재는 주로 디스크 브레이크가 사용되고 있다.

현재 디스크 브레이크의 재질은 주로 구상흑연주철(FCD)이 사용되어 중량이 무거울뿐만 아니라 주조품의 정밀도가 낮고 주조품의 가공시 분진발생등으로 가공환경이 열악한 실정이다.

이러한 결점을 해소하기 위하여 경량이고 가공성이 우수한 알루미늄(Al) 합금을 이용하는 것이 바람직하나 알루미늄(Al) 합금은 기존 소재인 구상흑연주철(FCD)에 비해 기계적 특성이 부족하여 구조해석을 통하여 캘리퍼의 원주방향의 길이를 증대시키고 브리지와 연결되는 루트(Root)부의 두께를 증가하는 등 구조변경을 통하여 강성을 확보한다. 그러나 차량의 제동시 운동 에너지가 열에너지로 변환되기 때문에 디스크 브레이크의 로터(Rotor)의 온도가 약 500℃가 되고, 캘리퍼(CALIPER)의 온도는 약 200℃까지 상승하게 되므로 알루미늄(Al)으로 대체할 경우 이러한 온도환경에서 강성이 떨어져 제품성능이 저하되는 결점이 있다.

그리고 일본 공개실용신안공보 실개평 5-30574호와 같은 것에 있어서는 강성력을 확보하기 위한 작용부 및 반작용부 그리고 작용부 및 반작용부측 비스가 각각 분리체로서 조립되어 있으며 이중 작용부피스와 반작용부측피스 및 반작용부에는 돌출없이 구성되고 실린더측은 알미늄, 반작용부측은 주철로 구비되고 있는 것으로 이는 돌출격판의 구조가 없어 냉각효과를 이룰 수 없으며 알미늄의 열전달계수가 커서 온도상승시 브레이크 작동유의 과열발생이 일어나는 결점이 있다.

또한, 일본 발명협회기보 공개기보 92-13470호와 같은 것에 있어서는 바디는 알루미늄, 보강재는 강재로 이루어지고 있어서 주조 후 열처리시 열팽창계수 차이에 의해 계면 분리 및 알루미늄에 인장잔류 응력이 형성될 우려로 인해 강성부족 및 내구성이 문제될 우려가 있었던 것이다.

이에, 본 발명은 이와 같은 종래의 결점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 그 목적은 디스크 브레이크에 리브를 형성하여 냉각효과 및 강성보강을 이루고 또한 내압강성 및 브레이크 냉각효과를 이루는 디스크 브레이크를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 강화제 에비성형체를 사용하며 부분적 강성확보를 이룰 수 있게 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기지금속과 강화제의 계면접합성(융착성)을 향상시켜 제품생산이 양호토록 하는데 있으며 이들은 간단용이하게 제작될 수 있도록 하는데 있다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 디스크 브레이크(14)는 제1도 내지 제5도에 도시된 바와 같이 전면에 실린더몸체(10)가 마련되고 후단에는 브리지(12)를 구비하는 디스크 브레이크(14)가 구성된다.

상기 디스크 브레이크(14)의 실린더몸체(10)와 연결되는 상단몸체(16)는 실린더몸체(10)와 연결되고 전면부에서 브리지(12)방향으로 냉각홈(18)을 마련하는 돌출격판(20)이 다수개 형성되어 있다.

그리고, 상기 돌출격판(20)은 외측방향의 길이가 점차적으로 짧게 구성되고 디스크 브레이크(14)는 알루미늄제로 이루어진다.

또한, 상기 냉각홈(18)을 마련하는 다수개의 돌출격판(20)이 상단몸체(16)의 전면부에서 브리지(12)까지 형성되도록 하고 실린더몸체(10)의 외연에는 냉각홈(18)을 실린더몸체(10)의 중심부에서 상단 또는 하단중 일방향으로만 형성시켜서 구성된다.

한편, 상단몸체(16)의 내부에는 강화제로 이루어지는 예비성형체(22)가 다수개 내장되며 상기 강화제는 스텐레스강와이어(Sus Wire), 탄화규소(SiC)입자, 탄화규소(SiC) 위스커(Wisker), Al₂O₃입자 등을 단독 또는 복합하여 제조되고 기지금속(24)과 강화제의 계면접착성(융착성)을 향상시키기 위하여 디스크 브레이크(14)의 기지금속(24)분말 강화제 제조때 혼합하여 예비성형체(22)를 구성한다.

그리고, 본 발명에서 실시되는 디스크 브레이크(14)는 용탕단조(고압, 가압주조), 중력주조, 저압주조중 그 어느 한 방법을 선택하여서 성형된다.

이와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명은 디스크 브레이크(14)의 상단몸체(16)는 실린더몸체(10)와 연결되고 전면부에서 브리지(12)방향으로 냉각홈(18)을 마련하는 돌출격판(20)이 다수개 형성되고 있기 때문에 냉각효과 및 강성보강을 이룰 수 있게 한다.

즉, 로터의 온도는 약 500℃, 캐리퍼의 온도는 약 200℃까지 올라가게 되므로 돌출격판(20) 사이의 냉각홈(18)에 의하여 제1도에서와 같이 xy평면에서의 x축으로 굽힘을 받으므로 xy평면의 y방향으로 설치를 이루어 강성보강은 물론 냉각효과를 가져올 수 있게 한다.

또한, 실린더몸체(10)부에 냉각홈(18)과 돌출격판(20)을 형성하여 냉각효과 및 강성보강을 이루게 한다.

상기의 냉각효과는 브레이크액의 비등 및 각종 실(Seal)의 연화반응을 저하시키기 위한 것이다.

한편, 본 발명의 디스크 브레이크(14)를 알루미늄(Al)제로 성형하여서 생기는 강성유지의 곤란함을 위하여 강화제를 이용하여 필요형상으로 구비되는 예비성형체(Preform)(22)를 만들어 부과하여 제2도 및 제3도에서와 같이 사용할 수 있게 함으로써 브리지(12) 부위의 강성뿐만 아니라 주 굽힘응력 부분을 보강하여 준다.

상기 예비성형체(22)는 브리지(12) 부위의 크기에 따라 강화제의 길이를 달리할 수도 있고 길거나 짧게 성형하여 브리지(12)의 크기에 적절하도록 사용함이 바람직하다.

또한, 강화제는 스텐레스강와이어(Sus Wire), 탄화규소(SiC)입자, 탄화규소(SiC) 위스커(Wisker), Al₂O₃입자를 단독 또는 복합사용하여 제작되고 기지금속과 강화제의 계면접합성(융착성)을 향상시키기 위하여 기지금속(24)분말을 강화제 제조때 혼합하여 예비성형체(강화제)(22)를 제작하게 되는데 강화제를 제작할 때에는 기지금속(24)분말을 혼합하여 제작하면, 디스크 브레이크(14)의 제작시 제5도에서와 같이 강화제의 기지금속분말이 모재와 함께 용해되어 강화제와 기지금속간에 융착이 잘 됨으로 신뢰성이 높은 제품을 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은 디스크 브레이크(14)를 용탕단조(고압주조)(가압주조)법, 중력주조, 저압주조법으로 제작하여 생산성을 향상시킬 수 있게 한다.

이와 같이 본 발명은 디스크 브레이크를 알루미늄제로 성형하여 경량화를 이루고 냉각홈에 의한 냉각효과 및 강성보강을 이루면서 간단용이한 제작을 이루어 실용적인 사용을 이루는 신규 발명인 것이다.

Claims (5)

1. 전면에 돌출격판이 마련되는 실린더몸체가 마련되고 후단에는 브리지가 일체로 성형된 디스크 브레이크에 있어서, 상기, 실리더몸체와 연결되는 상단몸체의 전면부에서 브리지 방향으로 냉각홈이 형성되도록 다수개의 돌출격판을 형성하되 상기 돌출격판은 외측방향의 길이가 점차적으로 짧도록 알루미늄제로 성형되는 것을 특징으로 하는 자동차용 알루미늄 디스크 브레이크.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉각홈을 마련하는 다수개의 돌출격판이 상단몸체의 전면부에서 브리지까지 형성되도록 구성됨을 특징으로 하는 자동차용 알루미늄 디스크 브레이크.
3. 제1항에 있어서, 상기 실린더몸체 외연에 냉각홈이 구비되도록 돌기가 형성됨을 특징으로 하는 자동차용 알루미늄 디스크 브레이크.
4. 제3항에 있어서, 냉각홈을 구비하는 돌기가 실린더몸체의 중심부에서 일방향으로만 형성됨을 특징으로 하는 자동차용 알루미늄 디스크 브레이크.
5. 제5항에 있어서, 기지금속과 강화제의 계면접합성(융착성)을 향상시키기 위하여 디스크 브레이크의 기지금속분말을 스텐레스강와이어(Sus Wire), 탄화규소(SiC)입자, 탄화규소(SiC) 위스커(Wisker), Al₂O₃입자와 단독 또는 복합하여 강화제 제조때 혼합하여서 예비성형체를 구비하는 자동차용 알루미늄 디스크 브레이크.