WO2017099451A1 - 고망간강 브레이크 디스크 - Google Patents

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박광수
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Definitions

  • the present invention relates to a high manganese steel brazed disk, and more particularly, to a high manganese steel brake disk having improved braking performance, abrasion resistance, and heat dissipation by constructing the brake disk with high manganese steel.
  • a brake device mounted on an automobile is for reducing a vehicle speed of a driving vehicle or shifting to a completely stopped state.
  • an oil compressed from a master cylinder or a high pressure compression stored in an air tank is applied according to the pressure of a brake pedal. It is a means for pressurizing air to the brake mechanism provided on the wheel side and braking the brake drum or the brake disc through this.
  • a brake disc compresses a brake pad to generate a braking effect.
  • a brake disc that is in contact with the brake pad to generate a braking force is generally made of ordinary carbon steel.
  • the conventional carbon steel constituting the conventional brake disk has a heavy disadvantage due to its specific gravity, which is a major cause of lowering fuel efficiency when the carbon steel brake disk is applied to an automobile or the like.
  • the air vent is formed integrally and can be produced by a casting method, and the brake discs are not divided into the forging method, which is a production method used when securing high rigidity is required. There is a problem that production is not possible.
  • the present invention is made by recognizing at least one of the needs or problems occurring in the conventional brake disc as described above.
  • the present invention is to provide a high-manganese steel brake disk that can be produced in a forging manner by configuring the brake disk in a split type to ensure excellent physical properties such as wear resistance, rigidity.
  • the divided disk member by combining the divided disk member by the method of inserting the uneven portion into the insertion part, the divided disk member can be firmly coupled by the simple method, and at the same time, the air for improving the heat dissipation performance. It is possible to form a vent to provide a high manganese steel brake disc that can improve productivity while improving heat dissipation performance.
  • the present invention is to provide a high manganese steel brake disc that can improve the heat dissipation characteristics, wear resistance, braking performance by using a high-manganese steel material having excellent thermal conductivity and wear resistance, high friction coefficient as a brake disc .
  • the present invention is to provide a high-manganese steel brake disc that can improve the fuel efficiency of a vehicle by reducing the weight of the brake disc by making a brake disc by using a high manganese steel having a low specific gravity compared to general carbon steel.
  • the present invention is formed between a first disk body, a plurality of first uneven parts disposed radially spaced apart from the first disk body, and adjacent first uneven parts;
  • a first disc member having a first insertion portion;
  • a second disc body formed between the second disc body, a plurality of second uneven parts disposed radially spaced apart from the second disc body, and an adjacent second uneven part;
  • a second disc member having an insertion portion, wherein the first disc member and the second disc member are made of high manganese steel, wherein the first uneven portion is inserted into the second insert portion, and the second uneven portion
  • a high manganese steel brake disk to which the first disk member and the second disk member are fixed in a state of being inserted into the first inserting portion.
  • the height of the first uneven portion protruding from the first disk body is higher than the height of the second uneven portion protruding from the second disk body, and the first and second disk members
  • a bottom surface of the first uneven portion and the second inserting portion may be in contact with each other, and the second uneven portion and the first inserting portion may be fixed to each other in a state in which an air vent is formed.
  • a fastening hole is formed in a shape in which the first disc body and the second disc body are in contact with the brake pad, respectively, and the fastening hole is formed with the first uneven portion and the second inserting portion. Is disposed in the position, it can be fastened by a fastening member in contact with the bottom surface of the first uneven portion and the second insertion portion.
  • the first disk body and the second disk body is provided with a ring-shaped plate-shaped member having a hollow portion therein, wherein the first uneven portion and the second uneven portion are radially disposed on the ring-shaped plate-shaped member.
  • It may be provided as a rod-shaped member having a rectangular cross section or a rod-shaped member having a constant curvature with a rectangular cross section.
  • the width of the second concave-convex portion is provided to 1.5 to 2.2 times the width of the first concave-convex portion
  • the width of the air vent may be provided to 1.5 to 2.2 times the width of the first concave-convex portion.
  • the first disk member and the second disk member in weight percent, C: 1.09 ⁇ 1.31%, Mn: 16 ⁇ 20%, the remainder: is provided as a high manganese steel composed of impurities inevitably contained with Fe Can be.
  • the first disk member and the second disk member in weight percent, C: 1.09 to 1.31%, Mn: 16 to 20%, the remaining: Fe and inevitably contained impurities as the basic composition,
  • Cr 2.2 ⁇ 2.8%
  • Cu 0.3 ⁇ 0.7%
  • a high manganese steel composition comprising one or more selected from the group consisting of.
  • the first disk member and the second disk member in weight percent, C: 1.09 to 1.31%, Mn: 16 to 20%, Cr: 2.2 to 2.8%, Cu: 0.3 to 0.7%, and the rest: It may be provided as a high manganese steel composed of Fe and impurities inevitably included.
  • the divided disk member by combining the divided disk member by the method of inserting the uneven portion into the insertion portion, the divided disk member can be firmly coupled by a simple method, and at the same time heat dissipation Since it is possible to form an air vent to improve performance, there is an effect that productivity can be improved while improving heat dissipation performance.
  • the brake disk is configured in a split type including the first disk member and the second disk member, so that the brake disk can be produced by a forging method, thereby easily securing excellent physical properties such as wear resistance and rigidity. There is one effect.
  • the first disc member and the second disc member are inserted in the state where the first uneven portion is inserted into the second inserting portion, and the second uneven portion is inserted into the first inserting portion.
  • the bottom surface of the first uneven portion and the second inserting portion is in contact with each other in a state in which an air vent is formed in a spaced apart state in which the second uneven portion and the first inserting portion are opposed to each other.
  • the partition type disk member can be firmly coupled by a simple method, and at the same time can form an air vent for improving the heat dissipation performance, so that the heat dissipation performance can be improved and productivity can be improved.
  • the width of the second uneven portion is provided to be larger than the width of the first uneven portion includes a configuration in which the width of the air vent is formed larger than the width of the first uneven portion, the air vent is formed large Accordingly, the heat dissipation performance of the brake disc is improved, and as the air vent is largely formed, the weight of the brake disc can be reduced in weight.
  • the first disk member and the second disk member is made of high manganese steel, which is a material having excellent thermal conductivity and wear resistance and a high coefficient of friction, thereby improving heat dissipation, wear resistance, and braking performance of the brake disc. There is an effect that can be planned.
  • the production in a forging method rather than the conventional casting method It is possible to produce a brake disc utilizing the forging method and the material characteristics of high manganese steel, so that it is easy to secure excellent physical properties such as weight reduction of the brake disc, improvement of wear resistance, and improvement of braking performance. There is an effect that can be done.
  • a brake disc by producing a brake disc by using a high manganese steel having a lower specific gravity than ordinary carbon steel, it is possible to reduce the weight of the brake disc to improve the fuel efficiency of the vehicle.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a high manganese steel brake disc according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a coupling state of FIG. 1.
  • 3A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2.
  • 3B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 2.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a high manganese steel brake disc according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a coupled state of FIG. 4.
  • 6A is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 5.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line D-D 'of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a view illustrating a change in friction coefficient according to a friction coefficient and a distance between high manganese steel and a general carbon steel applied to an embodiment of the present invention, and a change in thermal conductivity according to temperature.
  • FIG. 8 is a view illustrating evaluation results of performance tests of a brake disc of Sample 1 (CASE 1) and Sample 2 (CASE 2) according to an embodiment of the present invention.
  • 9A and 9B illustrate reference photographs at the time of the performance test of the high manganese steel brake disc of the present invention by applying the sample 2 (CASE 2).
  • a high manganese steel brake disc may include a first disc member 100 and a second disc member 200, and may further include an axial coupling part 300. .
  • the high manganese steel brake disc includes a first disc body 110, a plurality of first uneven parts 130 disposed radially spaced apart from the first disc body 110, and an adjacent first disc.
  • the first disk member 100 having the first uneven portion 130 formed between the uneven portions 130, the second disk body 210, and the second disk body 210 in a radial manner.
  • the second disk member 200 may include a plurality of second uneven parts 230 disposed to be spaced apart from each other, and a second insertion part 250 formed between the adjacent second uneven parts 230. .
  • the first disk member 100 and the second disk member 200 may be provided with high manganese steel.
  • the first uneven portion 130 is inserted into the second insertion portion 250, the second uneven portion 230 is inserted into the first uneven portion 130, the first disk member ( 100 and the second disk member 200 may be fixed.
  • the first disk member 100 may include a first disk body 110, a plurality of first uneven parts 130, and a first uneven part 130.
  • the first uneven portion 130 is formed by the side of the first disc body 110 and the first uneven portion 130 disposed adjacent to both side surfaces of the first disc body 110. It is an enclosed space.
  • the second uneven portion 230 may be inserted into the first uneven portion 130.
  • the height of the first uneven portion 130 may be higher than the height of the second uneven portion 230.
  • the second disk member 200 may include a second disk body 210, a plurality of second uneven portions 230, and a second inserting portion 250.
  • the second insertion part 250 is formed by the side of the second disc body 210 and the second uneven portion 230 disposed adjacent to both side surfaces of the second disc body 210. It is an enclosed space.
  • the first uneven portion 130 may be inserted into the second inserting portion 250, and the height of the second inserting portion 250 may be the first uneven portion 130. It may be formed lower than the height, the first concave-convex portion 130 may be coupled to the first disk member 100 and the second disk member 200 in a state in contact with the bottom surface of the second insertion portion 250. have.
  • the first uneven portion 130 is disposed radially with respect to the center of the first disc body 110, and the second uneven portion 230 is the center of the second disc body 210. It can be arranged radially based on.
  • the second uneven portion 230 is inserted into the first inserting portion 150, the first uneven portion 130 is inserted into the second inserting portion 230, and the first uneven portion is inserted.
  • the fastening member B may be fastened to a position at which the 130 and the second insertion part 250 are coupled.
  • the first concave-convex portion 230 is inserted into the first concave-convex portion 130, and the first concave-convex portion 130 is inserted into the second inserting portion 250. Protruding side of the 230 may be formed in contact with.
  • the second concave-convex portion 230 is inserted into the first concave-convex portion 130, and the first concave-convex portion 130 is inserted into the second insertion portion 250 to support the torque in the rotational direction of the disk, and the first disk
  • the member 100 and the second disc member 200 may be overlapped by the fastening member B.
  • the brake disk may have a shaft coupling portion 300 coupled to the disk body and coupled to the rotating shaft of the wheel, and the coupling portion 300 has a plurality of coupling holes 310 for coupling with the disk body radially. Can be arranged.
  • the disk body may be provided with a plurality of coupling holes 115 formed at positions corresponding to the coupling holes 310 formed in the shaft coupling portion 300, and the shaft coupling portion 300 and the first disk body 310.
  • a fastening member such as a bolt (not shown) is fastened to the formed coupling holes 310 and 115 to fix the disc body and the shaft coupling part 300.
  • the height of the first uneven portion 130 protruding from the first disc body 110 is such that the second uneven portion 230 is the second disk. Is formed higher than the height protruding from the main body 210, the first disk member 100 and the second disk member 200, the first uneven portion 130 and the second insertion portion 250 of the The bottom surface may be in contact with each other, and the second concave-convex portion 230 and the first concave-convex portion 130 may be fixed to each other in a state in which air vents V, which are spaced apart from each other, are formed.
  • a first uneven portion 130 is inserted into the second insertion portion 250, and the second uneven portion 230 is inserted into the first uneven portion 130.
  • An air vent that is a space in which a bottom surface of the first uneven portion 130 and the second insertion portion 250 are in contact with each other, and the second uneven portion 230 and the first uneven portion 130 are spaced apart from each other.
  • the height of the first uneven portion 130 protruding from the first disk body 110 may be provided as 2 to 2.8 times the height of the second uneven portion 230 protruding from the second disk body 210. Accordingly, the height of the air vent (V) may be formed to be 1 ⁇ 1.8 times the height of the second uneven portion 230 can be optimized while the heat dissipation performance is prevented while the coupling force of the high manganese steel brake disk is prevented.
  • the height of the first uneven portion 130 protruding from the first disk body 110 and the height of the second uneven portion 230 protruding from the second disk body 210 are set to various values.
  • the optimum value for excellent heat dissipation performance was derived in the range that the deterioration of the bonding force of the high manganese steel brake disc does not occur significantly.
  • the height of the first uneven portion 130 protrudes from the first disk body 110 is higher than 2.8 times the height of the height of the second uneven portion 230 protruding from the second disk body 210.
  • the binding force of the manganese steel brake discs can be problematic.
  • a fastening hole is formed in a shape in which the first disc body 110 and the second disc body 210 are in contact with the brake pads, respectively.
  • the fastening member may be disposed at a position where the first uneven portion 130 and the second inserting portion 250 are formed to be in contact with the bottom surfaces of the first uneven portion 130 and the second inserting portion 250. Can be fastened by B).
  • the fastening hole is a hole in which the fastening member B is installed to couple the first disk member 100 and the second disk member 200 to the first disk body 110 and the second disk body 210. It may be installed in an embedded form on the surface in contact with the.
  • the fastening member B such as the bolt member
  • the fastening member B is inserted into the fastening hole so that the head portion of the bolt member may be inserted into the contact surface where the first disk body 110 and the second disk body 210 are in contact with the brake pad. It can be fastened in the form.
  • the fastening hole is formed with a stepped portion having a diameter corresponding to the diameter of the head portion of the fastening member (B), and a through portion formed with a portion having a diameter corresponding to the diameter of the body portion in which the thread of the fastening member (B) is formed. It is preferable.
  • the height of the stepped portion may be formed higher than the head of the fastening member B so that the fastening member B may be inserted into the disc body.
  • the fastening hole may be formed through a separate fastening hole forming process in a state in which the first disc member 100 and the second disc member 200 are manufactured by a forging method, and the fastening hole is formed in the fastening member B.
  • the thread may be formed to have an inner diameter of a size corresponding to the outer diameter of the body portion formed.
  • the fastening holes formed in the first disc body 110 and the second disc body 210 are spaced at predetermined intervals in a radial form with respect to the center of the disc body.
  • the first disc member 100 and the second disc member 200 may be disposed to overlap each other, such that the first fastening hole 111 and the second disc body 210 are formed in the first disc body 110 when combined.
  • the second fastening holes 211 formed at may be disposed at positions facing each other.
  • the first disk body 110 and the second disk body 210 is provided with a ring-like plate-shaped member having a hollow portion 113, 213 therein, the first The uneven portion 130 and the second uneven portion 230 may be disposed radially on the ring-shaped plate member.
  • the first concave-convex portion 130 and the second concave-convex portion 230 may be provided as a rod-shaped member having a rectangular cross section.
  • the air vent (V) formed by the combination of the first disk member 100 and the second disk member 200 may be a straight air passage having a rectangular cross section.
  • the first uneven portion 130 and the second uneven portion 230 may be provided as a rod-shaped member having a rectangular cross section and having a constant curvature.
  • the air vent (V) formed by the combination of the first disk member 100 and the second disk member 200 has a rectangular cross section, and a curved air flow path of a curved shape having a predetermined curvature may be formed. Can be.
  • the width of the second concave-convex portion 230 may be greater than the width of the first concave-convex portion 130, and the width of the air vent V may be greater than the width of the first concave-convex portion 130. .
  • the width of the first uneven portion 130 and the second uneven portion 230 may be the same. However, preferably, the width of the second uneven portion 230 is larger than the width of the first uneven portion 130, and the width of the air vent V is greater than the width of the first uneven portion 130. Can be formed.
  • the heat dissipation performance of the high manganese steel brake disc is improved, and as the air vent V is largely formed, the weight of the high manganese steel brake disc can be reduced in weight.
  • the amount of high manganese steel used for the manufacture of the brake discs can be reduced by the space of the air vent (V), which is widely formed, thereby reducing the production cost and reducing fuel consumption of automobiles. It can work.
  • V wide air vent
  • the width of the second uneven portion 230 is provided 1.5 to 2.2 times the width of the first uneven portion 130, the width of the air vent (V) is 1.5 to 2.2 of the width of the first uneven portion 130 It may be provided in a double, in this case it can be optimized of the heat dissipation performance while preventing the deterioration of the coupling force of the brake disk.
  • the first disk member 100 and the second disk member 200 may be provided with high manganese steel.
  • first disk member 100 and the second disk member 200 are made of high manganese steel, heat radiation characteristics, wear resistance, and braking performance of the brake disk may be improved.
  • the first disk body 110 and the second disk body 210 in contact with the brake pad are made of high manganese steel having a high coefficient of friction (unit: proportional constant ⁇ ), thereby improving wear resistance and braking performance.
  • the first uneven portion 130 and the second uneven portion 230 forming the air vent V may be made of high manganese steel, thereby improving heat dissipation characteristics.
  • first disk member 100 and the second disk member 200 are not entirely made of high manganese steel, but the first disk member 100 and the second disk member 200. At least the first disk body 110 and the second disk body 210 in contact with the brake pad may be provided with high manganese steel.
  • high manganese steel When manufacturing a brake disc made of high manganese steel, high manganese steel has a problem of inferior castability, so it is difficult to manufacture a brake disc made of high manganese steel by applying a casting method used when manufacturing a brake disc made of a conventional general carbon steel. have.
  • the high-manganese steel brake disk is divided into the first disk member 100 and the second disk member 200 is divided into a type, and by adopting a method of fastening it by the fastening member (B), the conventional casting method It is possible to produce by the forging method, and to produce the brake disc by adopting the forging method and the material characteristics of high manganese steel, thereby reducing the weight of the brake disc, improving wear resistance, and improving braking performance. There is an effect that can be easily ensured excellent physical properties of.
  • the first disk member 100 and the second disk member 200 of the present invention in weight percent, C: 1.09 ⁇ 1.31%, Mn: 16 ⁇ 20%, the rest: is composed of impurities inevitably contained with Fe It can be provided with a high manganese steel.
  • Figure 7 (a) is a weight percent applied to one embodiment of the present invention, C: 1.09 ⁇ 1.31%, Mn: 16 ⁇ 20%, the rest: high manganese steel and general carbon steel composed of impurities inevitably included Fe The figure shows the change of the friction coefficient according to the friction coefficient and distance.
  • Figure 7 (b) is a weight percent applied to an embodiment of the present invention, C: 1.09 ⁇ 1.31%, Mn: 16 ⁇ 20%, the rest: high manganese steel and ordinary carbon steel composed of impurities inevitable and Fe Is a diagram showing a change in thermal conductivity according to the temperature of.
  • the first disk member 100 and the second disk member 200 in weight percent, C: 1.09 to 1.31%, Mn: 16 to 20%, the remainder: high manganese steel and general is composed of Fe and inevitable impurities
  • the first disc member 100 and the second disc member 200 were in weight%, C: 1.09 ⁇ 1.31%, Mn: 16 ⁇ 20 %
  • Remainder When composed of high manganese steel composed of Fe and inevitable impurities, braking performance, abrasion resistance and the like compared to the case consisting of the first disk member 100 and the second disk member 200 of ordinary carbon steel It was found that the heat dissipation performance was greatly improved.
  • the first disk member 100 and the second disk member 200 by weight%, C: 1.09 ⁇ 1.31%, Mn: 16 ⁇ 20%, the rest: Fe and inevitable impurities contained inevitably included
  • To the base composition by weight%, Cr: 2.2 to 2.8%, Cu: may be composed of one or more selected from the group consisting of 0.3 to 0.7%.
  • first disk member 100 and the second disk member 200 in weight percent, C: 1.09 to 1.31%, Mn: 16 to 20%, Cr: 2.2 to 2.8%, Cu: 0.3 to 0.7 %, And the remainder: may be provided as a high manganese steel composed of impurities inevitable with Fe.
  • the high manganese steel brake disc test report (Korea Institute of Automotive Engineers, Test Report No .: KTS 153152-2) is used to compare the performance test results of the brake disc sample 1 (CASE 1) and the brake disc sample 2 (CASE 2). It will be described with reference to.
  • Sample 1 Granger TG brake discs made of ordinary carbon steel (TG OEM Disk)
  • Sample 2 (CASE 2): the first disk member 100 and the second disk member 200 in weight percent, C: 1.09 to 1.31%, Mn: 16 to 20%, Cr: 2.2 to 2.8%, Cu : 0.3 ⁇ 0.7% and the rest: High manganese steel disc provided by high manganese steel composed of Fe and inevitable impurities
  • 9A and 9B illustrate reference photographs at the time of the performance test of the high manganese steel brake disc of the present invention by applying the sample 2 (CASE 2).
  • the smaller the brake oil pressure means that the brake pressure to be applied for the same braking when the brake is applied to the vehicle is smaller than that of the sample 2 (CASE 2).
  • the braking performance of the brake disc is improved because the braking force of sample 2 (CASE 2) is at least sufficient to be applied as compared to sample 1 (CASE 1).
  • the disk surface frictional force of sample 2 (CASE 2) is about 1.5 to 2 times the surface frictional force of the disk surface frictional force of sample 1 (CASE 1).
  • the sample 2 (CASE 2) has a larger disk surface friction force than that of the sample 1 (CASE 1), thereby greatly improving the braking performance of the brake.
  • first disk member 110 first disk body
  • first fastening hole 113 hollow part
  • first insertion portion 200 second disk member

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Abstract

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 제1 디스크본체와, 상기 제1 디스크본체에 방사상으로 이격하여 배치되는 복수의 제1 요철부와, 인접한 제1 요철부의 사이에 형성되는 제1 삽입부를 구비하는 제1 디스크부재;와, 제2 디스크본체와, 상기 제2 디스크본체에 방사상으로 이격하여 배치되는 복수의 제2 요철부와, 인접한 제2 요철부의 사이에 형성되는 제2 삽입부를 구비하는 제2 디스크부재;를 포함하고, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는 고망간강으로 제공되며, 상기 제1 요철부가 상기 제2 삽입부에 삽입되고, 상기 제2 요철부가 상기 제1 삽입부에 삽입된 상태에서 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재가 고정되는 고망간강 브레이크 디스크를 제공한다.

Description

고망간강 브레이크 디스크
본 발명은 고망간강 브레이트 디스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 브레이크 디스크를 고망간강으로 구성하여 제동성능, 내마모성, 방열특성을 향상시킨 고망간강 브레이크 디스크에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에 탑재된 브레이크 장치는 주행중인 차량의 차속을 저감시키거나 완전히 정차된 상태로 전환시키기 위한 것으로, 통상 브레이크 페달의 가압에 따라 마스터 실린더로부터 압축된 오일이나, 에어 탱크 내에 저장된 고압의 압축공기를 차륜측에 설치된 브레이크 기구로 압송하여 이를 매개로 브레이크 드럼이나 브레이크 디스크를 각각 제동시키도록 하는 수단이다.
일반적으로 브레이크 디스크는 브레이크 패드를 압착시켜 제동 효과를 발생시키는데, 종래의 브레이크 장치는 브레이크패드와 접촉되어 제동력을 발생시키는 브레이크 디스크가 일반 탄소강으로 제작되는 것이 일반적이다.
하지만, 종래의 브레이크 디스크를 구성하는 일반 탄소강은 비중으로 인해 무거운 단점이 있어 탄소강 브레이크 디스크가 자동차 등에 적용될 경우 연비를 저하시키는 주요 원인이 되고 있다.
종래의 일반 탄소강으로 구성된 브레이크 디스크의 경우에는 브레이크 디스크의 제동면의 습도, 온도 등의 환경조건에 의해 부식이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
이와 같이 브레이크의 우수한 제동성능과, 방열성능 및, 내식성을 유지하고, 브레이크 디스크의 무게를 저감시킬 수 있도록 탄소강이 아닌 다른 소재를 활용한 브레이크 디스크가 개발될 필요가 있다.
종래의 브레이크 디스크의 경우에는 에어벤트가 일체형으로 형성되어 주물방식에 의해 생산될 수 있을 뿐이고, 브레이크 디스크가 분할형으로 구성된 것이 아니어서 고강성 등의 확보가 필요할 경우 사용되는 생산방식인 단조방식에 의한 생산이 불가능 하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 브레이크 디스크에서 발생되는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.
본 발명은 일 측면으로서, 브레이크 디스크를 분할형으로 구성하여 브레이크 디스크를 단조방식으로 생산이 가능하여 내마모성, 강성 등의 우수한 물성치의 확보가 용이한 고망간강 브레이크 디스크를 제공하고자 한다.
본 발명은 일 측면으로서, 요철부를 삽입부에 삽입하는 방식에 의해 분할형 디스크부재를 결합함으로써, 간이한 방식에 의해 분할형 디스크부재가 견고하게 결합될 수 있고, 동시에 방열성능을 향상시키기 위한 에어벤트를 형성할 수 있어 방열성능이 향상되면서도 생산성이 향상될 수 있는 고망간강 브레이크 디스크를 제공하고자 한다.
본 발명은 일 측면으로서, 브레이크 디스크를 열전도도와 내마모성이 우수하고, 마찰계수가 높은 소재인 고망간강을 활용하여 방열특성, 내마모성, 제동성능의 향상을 도모할 수 있는 고망간강 브레이크 디스크를 제공하고자 한다.
본 발명은 일 측면으로서, 일반탄소강에 비해 저비중을 가지는 고망간강을 활용하여 브레이크 디스크를 제작함으로써, 브레이크 디스크를 경량화하여 차량 등의 연비를 개선할 수 있는 고망간강 브레이크 디스크를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 제1 디스크본체와, 상기 제1 디스크본체에 방사상으로 이격하여 배치되는 복수의 제1 요철부와, 인접한 제1 요철부의 사이에 형성되는 제1 삽입부를 구비하는 제1 디스크부재;와, 제2 디스크본체와, 상기 제2 디스크본체에 방사상으로 이격하여 배치되는 복수의 제2 요철부와, 인접한 제2 요철부의 사이에 형성되는 제2 삽입부를 구비하는 제2 디스크부재;를 포함하고, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는 고망간강으로 제공되며, 상기 제1 요철부가 상기 제2 삽입부에 삽입되고, 상기 제2 요철부가 상기 제1 삽입부에 삽입된 상태에서 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재가 고정되는 고망간강 브레이크 디스크를 제공한다.
바람직하게, 제1 요철부가 상기 제1 디스크본체로부터 돌출된 높이는 상기 제2 요철부가 상기 제2 디스크본체로부터 돌출된 높이보다 높게 형성되고, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는, 상기 제1 요철부와 상기 제2 삽입부의 저면이 접촉되고, 상기 제2 요철부와 상기 제1 삽입부가 대향된 상태에서 이격되는 공간인 에어벤트가 형성된 상태에서 상호 고정될 수 있다.
바람직하게, 제1 디스크본체와 상기 제2 디스크본체가 브레이크패드와 각각 접촉되는 면에 내입된 형태로 형성되는 체결홀이 형성되고, 상기 체결홀은 상기 제1 요철부와 상기 제2 삽입부가 형성된 위치에 배치되어, 상기 제1 요철부와 상기 제2 삽입부의 저면과 접촉된 상태에서 체결부재에 의해 체결될 수 있다.
바람직하게, 제1 디스크본체와 상기 제2 디스크본체는 내부에 중공부가 형성된 링상의 판상부재로 구비되고, 상기 제1 요철부와, 상기 제2 요철부는, 상기 링상의 판상부재에 방사상으로 배치되고, 사각형의 단면을 가지는 막대형의 부재 또는 사각형의 단면을 가지고 일정한 곡률을 가지는 막대형의 부재로 구비될 수 있다.
바람직하게, 제2 요철부의 폭은 상기 제1 요철부의 폭의 1.5~2.2배로 구비되어, 상기 에어벤트의 폭은 상기 제1 요철부의 폭1.5 ~ 2.2배로 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는, 중량%로, C: 1.09~1.31%, Mn:16~20%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 제공될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는, 중량%로, C: 1.09~1.31%, Mn:16~20%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물을 기본조성물로 하고, 상기 기본 조성물에 중량%로, Cr: 2.2~2.8%, Cu: 0.3~0.7%로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하여 조성되는 고망간강으로 제공될 수 있다.
바람직하게, 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는, 중량%로, C: 1.09~1.31%, Mn:16~20%, Cr: 2.2~2.8%, Cu: 0.3~0.7% 및, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 제공될 수 있다.
이상에서와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 요철부를 삽입부에 삽입하는 방식에 의해 분할형 디스크부재를 결합함으로써, 간이한 방식에 의해 분할형 디스크부재가 견고하게 결합될 수 있고, 동시에 방열성능을 향상시키기 위한 에어벤트를 형성할 수 있어 방열성능이 향상되면서도 생산성이 향상될 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 브레이크 디스크를 제1 디스크부재와 제2 디스크부재를 포함하는 분할형으로 구성하여 브레이크 디스크를 단조방식으로 생산이 가능하여 내마모성, 강성 등의 우수한 물성치의 확보가 용이한 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 요철부가 상기 제2 삽입부에 삽입되고, 상기 제2 요철부가 상기 제1 삽입부에 삽입된 상태에서 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재가 고정되는 구성을 포함함으로써, 요철부를 삽입부에 삽입하는 방식에 의해 분할형 디스크부재를 결합하여 간이한 방식에 의해 분할형 디스크부재가 견고하게 결합될 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 요철부와 상기 제2 삽입부의 저면이 접촉되고, 상기 제2 요철부와 상기 제1 삽입부가 대향된 상태에서 이격되는 공간인 에어벤트가 형성된 상태에서 상호 고정되는 구성을 포함함으로써, 간이한 방식에 의해 분할형 디스크부재가 견고하게 결합될 수 있고, 동시에 방열성능을 향상시키기 위한 에어벤트를 형성할 수 있어 방열성능이 향상되면서도 생산성이 향상될 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제2 요철부의 폭은 상기 제1 요철부의 폭보다 크게 구비되어 에어벤트의 폭이 상기 제1 요철부의 폭보다 크게 형성되는 구성을 포함함으로써, 에어벤트가 크게 형성됨에 따라, 브레이크 디스크의 방열성능이 향상되고, 나아가 에어벤트가 크게 형성됨 만큼 브레이크 디스크의 무게가 경량화될 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재를 열전도도와 내마모성이 우수하고, 마찰계수가 높은 소재인 고망간강으로 조성되어 브레이크 디스크의 방열특성, 내마모성, 제동성능의 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 디스크부재와 제2 디스크부재로 분리한 분할형으로 구성하고, 이를 체결부재에 의해 체결하는 방식을 채택함으로써, 종래의 주물방식이 아닌 단조방식으로 생산이 가능해질 수 있고, 단조방식의 채택과 고망간강의 소재적 특성을 활용한 브레이크 디스크를 생산할 수 있어, 브레이크 디스크의 무게의 경량화, 내마모성의 향상 및, 제동성능의 향상 등의 우수한 물성치의 확보가 용이해질 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 일반탄소강에 비해 저비중을 가지는 고망간강을 활용하여 브레이크 디스크를 제작함으로써, 브레이크 디스크를 경량화하여 차량 등의 연비를 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고망간강 브레이크 디스크의 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 결합상태를 도시한 사시도이다.
도 3a는 도 2의 A-A' 방향의 단면도이다.
도 3b는 도 2의 B-B' 방향의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고망간강 브레이크 디스크의 분해사시도이다.
도 5는 도 4의 결합상태를 도시한 사시도이다.
도 6a는 도 5의 C-C' 방향의 단면도이다.
도 6b은 도 5의 D-D' 방향의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 적용되는 고망간강과 일반탄소강의 마찰계수와 거리에 따른 마찰계수의 변화 및, 온도에 따른 열전도도의 변화를 도시한 도면이다.
도 8은 한국자동차부품연구원에서 샘플 1(CASE 1)과 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플 2(CASE 2)의 브레이크 디스크의 성능시험을 수행한 평가결과를 도시한 도면이다.
도 9a 및, 도 9b는 샘플 2(CASE 2)를 적용하여 한국자동차부품연구원에서 본 발명의 고망간강 브레이크 디스크의 성능시험 당시의 참고사진을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고망간강 브레이크 디스크에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고망간강 브레이크 디스크는 제1 디스크부재(100), 제2 디스크부재(200)를 포함하고, 추가적으로 축결합부(300)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 고망간강 브레이크 디스크는 제1 디스크본체(110)와, 상기 제1 디스크본체(110)에 방사상으로 이격하여 배치되는 복수의 제1 요철부(130)와, 인접한 제1 요철부(130)의 사이에 형성되는 제1 요철부(130)를 구비하는 제1 디스크부재(100)와, 제2 디스크본체(210)와, 상기 제2 디스크본체(210)에 방사상으로 이격하여 배치되는 복수의 제2 요철부(230)와, 인접한 제2 요철부(230)의 사이에 형성되는 제2 삽입부(250)를 구비하는 제2 디스크부재(200)를 포함할 수 있다.
제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)는 고망간강으로 제공될 수 있다.
이때, 제1 요철부(130)가 상기 제2 삽입부(250)에 삽입되고, 상기 제2 요철부(230)가 상기 제1 요철부(130)에 삽입된 상태에서 상기 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)가 고정될 수 있다.
제1 디스크부재(100)는 제1 디스크본체(110)와, 복수의 제1 요철부(130) 및, 제1 요철부(130)를 구비할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 요철부(130)는 제1 디스크본체(110)와, 제1 디스크본체(110)의 양측면에 인접하게 배치되는 제1 요철부(130)의 측면에 의해 둘러싸인 공간이다.
도 2 및, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)가 결합시 제1 요철부(130)에는 제2 요철부(230)가 삽입될 수 있고, 제1 요철부(130)의 높이가 제2 요철부(230)의 높이보다 높게 구비될 수 있다.
이때, 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)가 결합된 상태에서 제2 요철부(230)가 삽입된 제1 요철부(130)의 일부에는 수평방향으로 연통되는 형태의 에어벤트(V)가 형성될 수 있다.
제2 디스크부재(200)는 제2 디스크본체(210)와, 복수의 제2 요철부(230) 및, 제2 삽입부(250)를 구비할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제2 삽입부(250)는 제2 디스크본체(210)와, 제2 디스크본체(210)의 양측면에 인접하게 배치되는 제2 요철부(230)의 측면에 의해 둘러싸인 공간이다.
도 2 및, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제2 삽입부(250)에는 제1 요철부(130)가 삽입될 수 있고, 제2 삽입부(250)의 높이가 제1 요철부(130)의 높이보다 낮게 형성될 수 있고, 제1 요철부(130)는 제2 삽입부(250)의 저면과 접촉된 상태에서 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)가 결합될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 요철부(130)는 제1 디스크본체(110)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치되고, 제2 요철부(230)는 제2 디스크본체(210)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치될 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 삽입부(150)에 제2 요철부(230)가 삽입되고, 제2 삽입부(230)에 제1 요철부(130)가 삽입되고, 제1 요철부(130)와 상기 제2 삽입부(250)가 결합된 위치에 체결부재(B)가 체결될 수 있다.
제1 요철부(130)에 제2 요철부(230)가 삽입되고, 제2 삽입부(250)에 제1 요철부(130)가 삽입되면서 제1 요철부(130)와 제2 요철부(230)의 돌출된 측면이 접하게 형성될 수 있다.
제1 요철부(130)에 제2 요철부(230)가 삽입되고, 제2 삽입부(250)에 제1 요철부(130)가 삽입되어 디스크의 회전방향의 토크를 지지하고, 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)를 체결부재(B)에 의해 중첩적으로 체결될 수 있다.
이와 같이 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)의 체결이 중접적인 체결방식을 채택함으로써, 볼트부재 등의 체결부재(B)의 체결만으로 지지하기 힘든 브레이크 디스크의 회전방향의 토크를 안정적으로 지지하면서 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)를 안정적으로 체결할 수 있다.
브레이크 디스크에는 디스크본체와 결합되고 휠의 회전축에 결합되는 축결합부(300)가 형성될 수 있고, 축결합부(300)에는 디스크본체와의 결합을 위한 복수의 결합홀(310)이 방사상으로 배치될 수 있다.
디스크본체에는 축결합부(300)에 형성된 결합홀(310)에 대응되는 위치에 형성된 복수의 결합홀(115)이 형성될 수 있고, 축결합부(300)와 제1 디스크본체(310)에 형성된 결합홀(310, 115)에 볼트(미도시) 등의 체결부재가 체결되어 디스크본체와 축결합부(300)가 고정될 수 있다.
도 2, 도 3a, 도 5 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 제1 요철부(130)가 상기 제1 디스크본체(110)로부터 돌출된 높이는 상기 제2 요철부(230)가 상기 제2 디스크본체(210)로부터 돌출된 높이보다 높게 형성되고, 상기 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)는, 상기 제1 요철부(130)와 상기 제2 삽입부(250)의 저면이 접촉되고, 상기 제2 요철부(230)와 상기 제1 요철부(130)가 대향된 상태에서 이격되는 공간인 에어벤트(V)가 형성된 상태에서 상호 고정될 수 있다.
도 1 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 요철부(130)가 상기 제2 삽입부(250)에 삽입되고, 상기 제2 요철부(230)가 상기 제1 요철부(130)에 삽입된 상태에서 상기 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)가 고정되는 구성을 포함함으로써, 요철부를 삽입부에 삽입하는 방식에 의해 분할형 디스크부재를 결합하여 간이한 방식에 의해 분할형 디스크부재가 견고하게 결합될 수 있다.
제1 요철부(130)와 상기 제2 삽입부(250)의 저면이 접촉되고, 상기 제2 요철부(230)와 상기 제1 요철부(130)가 대향된 상태에서 이격되는 공간인 에어벤트(V)가 형성된 상태에서 상호 고정되는 구성을 포함함으로써, 간이한 방식에 의해 분할형 디스크부재가 견고하게 결합될 수 있고, 동시에 방열성능을 향상시키기 위한 에어벤트(V)를 형성할 수 있어 방열성능이 향상되면서도 생산성이 향상될 수 있다.
제1 요철부(130)가 제1 디스크본체(110)로부터 돌출된 높이는 제2 요철부(230)가 상기 제2 디스크본체(210)로부터 돌출된 높이의 2 ~ 2.8배로 구비될 수 있다. 이에 따라, 에어벤트(V)의 높이는 제2 요철부(230)의 높이의 1~1.8배로 형성될 수 있어 고망간강 브레이크 디스크의 결합력의 저하가 방지되면서도 방열성능의 최적화될 수 있다.
이러한 결과는, 제1 요철부(130)가 제1 디스크본체(110)로부터 돌출된 높이와 제2 요철부(230)가 상기 제2 디스크본체(210)로부터 돌출된 높이를 다양한 값으로 설정하여 반복시험한 결과 고망간강 브레이크 디스크의 결합력의 저하가 크게 발생하지 않는 범위에서 우수한 방열성능을 발휘할 수 있는 최적값을 도출한 것이다.
제1 요철부(130)가 제1 디스크본체(110)로부터 돌출된 높이는 제2 요철부(230)가 상기 제2 디스크본체(210)로부터 돌출된 높이의 2배 이하가 될 경우에는 에어벤트(V)의 크기가 과도하게 작아져서 고망간강 브레이크 디스크의 방열성능이 크게 저하된다.
그리고, 제1 요철부(130)가 제1 디스크본체(110)로부터 돌출된 높이는 제2 요철부(230)가 상기 제2 디스크본체(210)로부터 돌출된 높이의 2.8배 이상이 되는 경우에는 고망간강 브레이크 디스크의 결합력에 문제가 생길 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 디스크본체(110)와 상기 제2 디스크본체(210)가 브레이크패드와 각각 접촉되는 면에 내입된 형태로 형성되는 체결홀이 형성되고, 상기 체결홀은 상기 제1 요철부(130)와 상기 제2 삽입부(250)가 형성된 위치에 배치되어, 상기 제1 요철부(130)와 상기 제2 삽입부(250)의 저면과 접촉된 상태에서 체결부재(B)에 의해 체결될 수 있다.
체결홀은 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)를 결합시키기 위해 체결부재(B)가 설치되는 구멍으로 제1 디스크본체(110)와 제2 디스크본체(210)가 브래이크패드와 접촉되는 면에 내입된 형태로 설치될 수 있다.
즉, 볼트부재 등의 체결부재(B)는 체결홀에 삽입되어 체결시 볼트부재의 헤드부는 제1 디스크본체(110) 및, 상기 제2 디스크본체(210)가 브래이크패드와 접촉되는 접촉면보다 내입된 형태로 체결될 수 있다.
이때, 체결홀은 체결부재(B)의 헤드부의 직경과 대응되는 직경을 가지는 단턱부과, 체결부재(B)의 나사산이 형성된 몸체부분의 직경과 대응되는 직경을 가지는 부분이 형성되는 관통부가 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 체결부재(B)가 체결홀에 체결시 체결부재(B)가 디스크본체에 내입되도록 단덕부의 높이는 체결부재(B)의 헤드부의 보다 높게 형성될 수 있다.
체결홀은 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)를 단조의 방식에 의해 제조한 상태에서 별도의 체결홀 형성공정을 통해 형성될 수 있고, 체결홀은 체결부재(B)의 나사산이 형성된 몸체부분의 외부직경에 대응되는 크기의 내부직경을 가지도록 형성될 수 있다.
도 1 및, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 디스크본체(110)와 제2 디스크본체(210)에 형성되는 체결홀은 디스크본체의 중심을 기준으로 방사상의 형태로 소정의 간격으로 이격하여 배치될 수 있고, 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)가 포개져서 결합시 제1 디스크본체(110)에 형성되는 제1 체결홀(111)과 제2 디스크본체(210)에 형성되는 제2 체결홀(211)은 서로 대향되는 위치에 배치될 수 있다.
도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 디스크본체(110)와 상기 제2 디스크본체(210)는 내부에 중공부(113, 213)가 형성된 링상의 판상부재로 구비되고, 상기 제1 요철부(130)와, 상기 제2 요철부(230)는 상기 링상의 판상부재에 방사상으로 배치될 수 있다.
이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 요철부(130)와 제2 요철부(230)는 사각형의 단면을 가지는 막대형의 부재로 구비될 수 있다. 이 경우, 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)의 결합으로 형성되는 에어벤트(V)는 사각형의 단면을 가지는 직선형의 공기유로가 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 요철부(130)와 제2 요철부(230)는 사각형의 단면을 가지고 일정한 곡률을 가지는 막대형의 부재로 구비될 수 있다. 이 경우, 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)의 결합으로 형성되는 에어벤트(V)는 사각형의 단면을 가지고, 소정의 곡률로 휘어진 형태의 만곡형의 공기유로가 형성될 수 있다.
제2 요철부(230)의 폭은 상기 제1 요철부(130)의 폭보다 크게 구비되어, 상기 에어벤트(V)의 폭이 상기 제1 요철부(130)의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
제1 요철부(130)와 제2 요철부(230)의 폭은 동일하게 형성될 수 있다. 다만, 바람직하게 제2 요철부(230)의 폭은 상기 제1 요철부(130)의 폭보다 크게 구비되어, 상기 에어벤트(V)의 폭이 상기 제1 요철부(130)의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
에어벤트(V)가 크게 형성됨에 따라, 고망간강 브레이크 디스크의 방열성능이 향상되고, 나아가 에어벤트(V)가 크게 형성됨 만큼 고망간강 브레이크 디스크의 무게가 경량화될 수 있는 효과가 있다.
이와 같이, 고망간강 브레이크 디스크가 경량화됨에 따라, 넓게 형성된 에어벤트(V)의 공간만큼 브레이크 디스크의 제조에 사용되는 고망간강의 사용량을 절감하여 생산비용을 감소시킬 수 있고, 자동차 등의 연비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 넓게 형성된 에어벤트(V)를 통해 공기의 유동이 좋아져 브레이크 디스크의 방열특성이 향상될 수 있는 효과가 있다.
제2 요철부(230)의 폭은 상기 제1 요철부(130)의 폭의 1.5~2.2배로 구비되어, 상기 에어벤트(V)의 폭은 상기 제1 요철부(130)의 폭1.5 ~ 2.2배로 구비될 수 있고, 이 경우 브레이크 디스크의 결합력의 저하가 방지되면서도 방열성능의 최적화될 수 있다.
이러한 결과는, 제2 요철부(230)의 폭와 상기 제1 요철부(130)의 폭을 다양한 값으로 설정하여 반복시험한 결과 고망간강 브레이크 디스크의 결합력의 저하가 크게 발생하지 않는 범위에서 우수한 방열성능을 발휘할 수 있는 최적값을 도출한 것이다.
제2 요철부(230)의 폭이 제1 요철부(130)의 폭의 2.2배 이상이 되면 브레이크 디스크의 결합력에 문제가 생길 수 있다.
제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)는 고망간강으로 제공될 수 있다.
제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)가 고망간강으로 구성될 경우, 브레이크 디스크의 방열특성, 내마모성, 제동성능의 향상될 수 있다.
구체적으로, 브레이크패드와 접촉되는 상기 제1 디스크본체(110) 및, 상기 제2 디스크본체(210)가 마찰계수(단위: 비례 상수 μ)가 높은 고망간강으로 구성되어 내마모성과 제동성능이 향상될 수 있고, 에어벤트(V)를 형성하는 제1 요철부(130)와 제2 요철부(230)가 고망간강으로 구성되어 방열특성이 향상될 수 있는 효과가 있다.
도시되지는 않았으나 다른 실시형태로, 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200) 전체가 고망간강으로 구성되는 것이 아니라 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200) 중 적어도 브레이크패드와 접촉되는 상기 제1 디스크본체(110) 및, 상기 제2 디스크본체(210)는 고망간강으로 제공될 수 있다.
브레이크 디스크를 고망간강으로 제작할 경우, 고망간강이 주조성이 떨어지는 문제가 있어 종래의 일반탄소강 소재로 브레이크 디스크를 제작시 사용하던 주물방식을 적용하여 고망간강 소재의 브레이크 디스크를 제작하는 것이 어려운 문제점이 있다.
따라서, 고망간강 브레이크 디스크를 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)로 분리한 분할형으로 구성하고, 이를 체결부재(B)에 의해 체결하는 방식을 채택함으로써, 종래의 주물방식이 아닌 단조방식으로 생산이 가능해질 수 있고, 단조방식의 채택과 고망간강의 소재적 특성을 활용한 브레이크 디스크를 생산할 수 있어, 브레이크 디스크의 무게의 경량화, 내마모성의 향상 및, 제동성능의 향상 등의 우수한 물성치의 확보가 용이해질 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)는, 중량%로, C: 1.09~1.31%, Mn:16~20%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 제공될 수 있다.
도 7(a)는 본 발명의 일실시예에 적용되는 중량%로, C: 1.09~1.31%, Mn:16~20%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강과 일반탄소강의 마찰계수와 거리에 따른 마찰계수의 변화를 도시한 도면이다.
도 7(b)는 본 발명의 일실시예에 적용되는 중량%로, C: 1.09~1.31%, Mn:16~20%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강과 일반탄소강의 온도에 따른 열전도도의 변화를 도시한 도면이다.
제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)를 중량%로, C: 1.09~1.31%, Mn:16~20%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강과 일반탄소강으로 각각 제조하여 제동성능, 내마모성, 방열성능을 상호 비교한 결과, 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)가 중량%로, C: 1.09~1.31%, Mn:16~20%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 구성할 경우, 일반탄소강으로 제1 디스크부재(100)와 제2 디스크부재(200)로 구성한 경우에 비해 제동성능, 내마모성능 및, 방열성능이 크게 향상되는 것을 알 수 있었다.
그리고, 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)는, 중량%로, C: 1.09~1.31%, Mn:16~20%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물을 기본조성물로 하고, 상기 기본 조성물에 중량%로, Cr: 2.2~2.8%, Cu: 0.3~0.7%로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하여 조성될 수 있다.
또한, 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)는, 중량%로, C: 1.09~1.31%, Mn:16~20%, Cr: 2.2~2.8%, Cu: 0.3~0.7% 및, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 제공될 수 있다.
이와 같은, 성분비로 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)를 제작하였을 경우, 브레이크의 제동성능이 15% 이상 향상되는 것을 알 수 있었다.
이에 대한, 성능시험결과는 고망간강 브레이크 디스크 시험성적서(한국자동차 부품연구원, 시험성적서 번호: KTS 153152-2)에 충분히 제시되어 있다.
아래에서는, 브레이크 디스크 샘플 1(CASE 1)과, 브레이크 디스크 샘플 2(CASE 2)의 성능시험결과의 비교를 위해 고망간강 브레이크 디스크 시험성적서(한국자동차 부품연구원, 시험성적서 번호: KTS 153152-2)를 참조하여 설명하고자 한다.
샘플 1(CASE 1): 일반탄소강으로 구성되는 그랜저 TG의 브레이크 디스크(TG OEM Disk)
샘플 2(CASE 2): 제1 디스크부재(100)와 상기 제2 디스크부재(200)가 중량%로, C: 1.09~1.31%, Mn:16~20%, Cr: 2.2~2.8%, Cu: 0.3~0.7% 및, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 제공되는 고망간강 브레이크 디스크(High manganese steel Disc)
도 8은 한국자동차부품연구원에서 샘플 1(CASE 1)과 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플 2(CASE 2)의 브레이크 디스크의 성능시험(Certification No: KTS 153152-2)을 수행한 평가결과를 도시한 도면이다.
도 9a 및, 도 9b는 샘플 2(CASE 2)를 적용하여 한국자동차부품연구원에서 본 발명의 고망간강 브레이크 디스크의 성능시험 당시의 참고사진을 도시한 도면이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 샘플 2(CASE 2)의 경우 샘플 1(CASE 1)에 비해 브레이크 오일 프레셔가 10 ~ 15% 정도 적게 나오는 것을 알 수 있다.
즉, 브레이크 오일 프레셔가 적다는 것은 브레이크를 밟아 차량을 제동시킬 때 동일한 제동을 위해 밟아야 하는 브레이크의 압력이 샘플 2(CASE 2)가 샘플 1(CASE 1)에 비해 적다는 것을 의미한다.
따라서, 샘플 2(CASE 2)는 샘플 1(CASE 1)에 비해 밟는 힘이 적어도 충분한 제동이 가능해져 브레이크디스크의 제동성능이 향상되는 것을 알 수 있다.
*도 8의 (b)를 참조하면, 샘플 2(CASE 2)의 디스크 표면마찰력은 샘플 1(CASE 1)의 디스크 표면마찰력의 1.5 ~ 2배 정도의 표면마찰력이 형성되는 것을 알 수 있다.
즉, 샘플 2(CASE 2)는 샘플 1(CASE 1)에 비해 디스크 표면마찰력이 크게 형성되면서, 브레이크의 제동성능이 크게 향상되는 것을 알 수 있다.
도 8의 (a), 도 8의 (b)의 결과 및 고망간강 브레이크 디스크 시험성적서(한국자동차 부품연구원, 시험성적서 번호: KTS 153152-2)를 참조하면, 샘플 2(CASE 2)와 샘플 1(CASE 1)의 브레이크 디스크의 제동성능을 비교한 결과 샘플 2(CASE 2)가 샘플 1(CASE 1)에 비해 브레이크 제동성능면에서 15% 이상 향상됨을 알 수 있었다.
먼저, 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100: 제1 디스크부재 110: 제1 디스크본체
111: 제1 체결홀 113: 중공부
115: 결합홀 130: 제1 요철부
150: 제1 삽입부 200: 제2 디스크부재
210: 제2 디스크본체 211: 제2 체결홀
213: 중공부 230: 제2 요철부
250: 제2 삽입부 300: 축결합부
310: 결합홀 B: 체결부재
V: 에어벤트

Claims (8)

  1. 제1 디스크본체와, 상기 제1 디스크본체에 방사상으로 이격하여 배치되는 복수의 제1 요철부와, 인접한 제1 요철부의 사이에 형성되는 제1 삽입부를 구비하는 제1 디스크부재;
    제2 디스크본체와, 상기 제2 디스크본체에 방사상으로 이격하여 배치되는 복수의 제2 요철부와, 인접한 제2 요철부의 사이에 형성되는 제2 삽입부를 구비하는 제2 디스크부재;를 포함하고,
    상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는 고망간강으로 제공되며,
    상기 제1 요철부가 상기 제2 삽입부에 삽입되고, 상기 제2 요철부가 상기 제1 삽입부에 삽입된 상태에서 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재가 고정되는 고망간강 브레이크 디스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 요철부가 상기 제1 디스크본체로부터 돌출된 높이는 상기 제2 요철부가 상기 제2 디스크본체로부터 돌출된 높이보다 높게 형성되고,
    상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는,
    상기 제1 요철부와 상기 제2 삽입부의 저면이 접촉되고, 상기 제2 요철부와 상기 제1 삽입부가 대향된 상태에서 이격되는 공간인 에어벤트가 형성된 상태에서 상호 고정되는 것을 특징으로 하는 고망간강 브레이크 디스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디스크본체와 상기 제2 디스크본체가 브레이크패드와 각각 접촉되는 면에 내입된 형태로 형성되는 체결홀이 형성되고,
    상기 체결홀은 상기 제1 요철부와 상기 제2 삽입부가 형성된 위치에 배치되어, 상기 제1 요철부와 상기 제2 삽입부의 저면과 접촉된 상태에서 체결부재에 의해 체결되는 것을 특징으로 하는 고망간강 브레이크 디스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디스크본체와 상기 제2 디스크본체는 내부에 중공부가 형성된 링상의 판상부재로 구비되고,
    상기 제1 요철부와, 상기 제2 요철부는,
    상기 링상의 판상부재에 방사상으로 배치되고, 사각형의 단면을 가지는 막대형의 부재 또는 사각형의 단면을 가지고 일정한 곡률을 가지는 막대형의 부재로 구비되는 것을 특징으로 하는 고망간강 브레이크 디스크.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 요철부의 폭은 상기 제1 요철부의 폭의 1.5~2.2배로 구비되어,
    상기 에어벤트의 폭은 상기 제1 요철부의 폭1.5 ~ 2.2배로 구비되는 것을 특징으로 하는 고망간강 브레이크 디스크.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는,
    중량%로, C: 1.09~1.31%, Mn:16~20%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 제공되는 것을 특징으로 하는 고망간강 브레이크 디스크.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는,
    중량%로, C: 1.09~1.31%, Mn:16~20%, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물을 기본조성물로 하고,
    상기 기본 조성물에 중량%로, Cr: 2.2~2.8%, Cu: 0.3~0.7%로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하여 조성되는 고망간강으로 제공되는 것을 특징으로 하는 고망간강 브레이크 디스크.
  8. 제2항에 있어서, 상기 제1 디스크부재와 상기 제2 디스크부재는,
    중량%로, C: 1.09~1.31%, Mn:16~20%, Cr: 2.2~2.8%, Cu: 0.3~0.7% 및, 나머지: Fe와 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 고망간강으로 제공되는 것을 특징으로 하는 고망간강 브레이크 디스크.
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