WO2019190086A1 - 일체형 브레이크 디스크 제조방법 및 이에 의해 제조된 브레이크 디스크 - Google Patents

일체형 브레이크 디스크 제조방법 및 이에 의해 제조된 브레이크 디스크 Download PDF

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WO2019190086A1
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forming
gap
brake disc
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강치동
신현수
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(주)에이톤
강치동
신현수
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    • F16D2250/00—Manufacturing; Assembly
    • F16D2250/0007—Casting

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing an integrated brake disk and a brake disk manufactured by the same, and more particularly, to a method for manufacturing a brake disk in which a friction disk and a hub constituting the brake disk are cast from different materials to manufacture an integrated brake disk.
  • An integral brake disc produced by the present invention is a method for manufacturing a brake disk in which a friction disk and a hub constituting the brake disk are cast from different materials to manufacture an integrated brake disk.
  • the brake device is a device for decelerating or stopping a driving vehicle or maintaining a stopped vehicle in a stopped state.
  • the brake device includes a braking force generating device for generating a force necessary for braking, a braking device for decelerating or stopping a vehicle by using the force generated from the braking force generating device, pipes, pistons for transmitting the force of the braking force generating device to the braking device, It is composed of valves and auxiliary devices for auxiliary power, and the brake device is divided into drum type brake and disc type brake.
  • the brake disc is fixed to each wheel of the vehicle, and a pair of brake pads are provided on the left and right surfaces of the brake disc to enable crimping or separating operation. That is, when the brake pad is in close contact with the brake disc rotated with the wheel, braking of the vehicle is performed through the friction force.
  • a general brake disc is largely composed of a disk hub and a friction disk.
  • the disc hub may be coupled to the knuckle portion of the vehicle wheel to rotate like a wheel, and the friction disc may be coupled to the end of the disc hub to rotate like a drive shaft of the wheel. At this time, when the brake pad compresses the rotating friction disk, the brake pad is braked to the vehicle due to the friction force.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a conventional brake disc system.
  • a disc rotor formed on one surface of the amorphous aeration grooves formed in an amorphous (Amorphous) shape to be different from each other; and a bolting (bolting) mounted on one surface of the disc rotor, the center (C) And a bell housing in which an opening corresponding to the hub hole of the disc rotor is formed, and a venting hole is formed in an oblique line toward the driving direction of the vehicle with respect to the center.
  • a vent hole formed in a diagonal line is arranged between the disc rotor (friction disc) and the bell housing (disc hub) in the driving direction of the vehicle, so that the air flows smoothly, and thus heat generated during braking
  • This is a structure that can heat well. That is, the ventilation hole formed between the fixing portion can improve the heat dissipation effect
  • the disk rotor and the bell housing must be manufactured separately, the process of assembling with each other, and additional processing is required for each component before joining, thereby reducing productivity.
  • an object of the present invention is to produce a hub and a friction disk integrally by the casting method, friction is provided with a gap-forming joint to form an air flow path between the friction disk and the hub
  • An integral brake disc manufacturing method for casting a hub by joining the disc and a brake disc manufactured thereby are provided.
  • a friction disk formed with a plurality of cooling fins radially between a circular upper plate and a lower plate with a through hole formed in the center, and covering the through hole while the friction disk
  • a brake disk comprising a hub integrally coupled with the hub, a hub cavity in communication with the molten metal injection hole is formed in the center and the upper mold formed in the circumferential direction at regular intervals in the fitting cavity along the outside of the hub cavity; And a lower mold having a core inserted into the hub cavity at a center thereof, a plurality of guide steps formed radially about the core, and a disk receiving space for receiving a friction disk pre-fabricated around the guide stepped portion.
  • the guide stepped portion may be formed in the outer circumferential surface of the gap-forming joint portion is formed with a joining groove or a through hole to improve the bonding force by the melt of the hub material.
  • the guide stepped portions may be radially inclined toward one side of the core, and the air flow path forming portions inserted between the guide stepped portions may have an inclined arc shape.
  • the separation prevention grooves may be formed in the inner side between the guide step portions so as not to be separated from the air flow path forming portion inserted.
  • a plurality of cooling fins are formed radially between the circular upper plate and the lower plate formed with a through hole in the center, a plurality of protruding at a predetermined interval along the outer periphery of the through hole
  • a friction disk having a gap forming joint
  • a hub having a central hole formed therein, the hub being joined to each of the gap forming junctions along the circumference to cover the through holes, and forming an air passage through which the air can pass between the gap forming junctions;
  • a joining groove or a joining hole may be formed to be joined to each other while infiltrating during molten casting of the hub, and may be integrally formed with each other.
  • the gap forming joint portion and the hub provided in the friction disk are integrally joined by a casting method, so that the bonding force is excellent and the production process is shortened, thereby improving productivity.
  • the size of the air flow path was limited due to the limitation of the bolt length.
  • the size of the air flow path required by adjusting the height between the gap-forming joint or the gap-forming joint is adjusted. Easy to change design
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a conventional brake disc system
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the manufacturing mold for explaining the integrated brake disk manufacturing method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a state in which the friction disk and the guide stepped portion is installed in the lower mold shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the upper and lower molds of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the AA portion shown in FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating an integrated brake disc manufactured by an integrated brake disc manufacturing method according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is an exploded perspective view of a manufacturing mold for explaining the integrated brake disk manufacturing method according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating an integrated brake disc manufactured by an integrated brake disc manufacturing method according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
  • Figure 2 shows an exploded perspective view of a manufacturing mold for explaining the integrated brake disk manufacturing method according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a state diagram in which the friction disk and the guide step in the lower mold shown in FIG.
  • the present invention forms a gap-forming joint 24 in the friction disk 20 in which the through-hole 20a is formed, thereby coupling the hub 10 and the friction disk 20 to be spaced apart, and allowing air to enter and exit at a predetermined interval.
  • the present invention relates to a method of manufacturing a brake disc having a flow path 20b formed therein, wherein the friction disc 20 and the hub 10 of different materials are manufactured by a gravity casting method, and integrated into each other, and the friction disc pre-fabricated in the lower mold 200. (20) is to settle and mold the upper and lower molds, and then the molten metal is poured into a method of integral casting.
  • the mold is prepared in one step.
  • a hub cavity 110 in which a hub 10 may be cast is formed at an inner center thereof, and a fitting protrusion 120 protruding outside the hub cavity 110 is formed. Is formed.
  • the fitting protrusion 120 may be formed in a plurality at regular intervals along the circumferential direction. At this time, the fitting protrusion 120 is inserted into the insertion groove 200b to be described later.
  • a molten metal inlet 130 for injecting molten metal is formed in an upper portion of the upper mold 100, and the molten metal inlet 130 communicates with the hub cavity 110.
  • a lower mold 200 is prepared below the upper mold 100, and a core 210 that can be inserted into the hub cavity 110 protrudes from the center of the lower mold 200.
  • the core 210 is for forming a central hole 11 of the cast hub 10.
  • a plurality of guide steps 240 protruding radially from the core 210 are formed.
  • the guide step 240 may be formed to extend outward with respect to the core 210 and may be disposed at predetermined angle intervals, respectively. Therefore, an arc-shaped mounting groove 200a is formed between the guide step portions 240 so that the air flow path forming unit 300 to be described later is inserted and mounted.
  • a disc accommodating space 220 having a concentric shape is formed on the outer side of the guide step part 240 about the core 210.
  • the disk accommodating space 220 has a depth equal to the thickness of the friction disc 20 to accommodate the friction disc 20.
  • the stepped portion 230 which can be inserted into the through hole 20a of the friction disk 20, is formed in the lower mold 200, and the core 210 and the guide stepped portion 240 are formed in the lower mold 200. It may be formed on the stepped portion 230.
  • the next two steps are to place the friction disk 20 in the lower mold 200.
  • the pre-cast friction disk 20 is placed in the disk receiving space 220 of the lower mold 200.
  • the lower plate 22 of the friction disk 20 is seated on the bottom of the disk receiving space 220, a portion of the upper plate 21 is mounted on the stepped portion 230 to be mounted.
  • the inner diameter of the through hole 20a of the lower plate 22 is formed to be the same as the outer diameter of the stepped portion 230 so that the stepped portion 230 is inserted into the through hole 20a of the lower plate 22. It is fixed in a state.
  • the upper surface of the upper plate 21 is the same plane as the upper surface of the stepped portion 230.
  • the present invention has a structural feature that the gap-forming junction portion 24 protruding upward is formed on the outer circumference of the through-hole 20a of the friction disk 20. Specifically, the gap-forming joint 24 is disposed on the upper plate 21 of the friction disk 20 at regular intervals along the circumference of the through hole 20a.
  • the number of the gap-forming junctions 24 is the same as the number of the guide step 240.
  • the gap-forming joints 24 are placed to be in close contact with the end of the guide step portion 240 to be seated.
  • the height of the gap forming junction 24 is formed higher than the height of the guide step 240. That is, the height difference between the gap-forming joint 24 and the guide step 240 becomes the thickness of the hub 10 to be cast.
  • the third step is to insert the air flow path forming part 300 to form the air flow path 20b between the hub 10 and the friction disk 20.
  • the air flow path forming part 300 is inserted into the mounting groove 200a formed between the guide step portions 240. That is, the air flow path forming unit 300 may be formed in an arc shape so as to be inserted into the mounting groove 200a of an arc shape.
  • the outer end of the air flow path forming portion 300 is formed larger than the mounting groove (200a) to protrude outward more than the gap-forming junction portion 24, and between each air flow path forming portion (300) and The rear surface of the gap forming junction 24 forms an insertion groove 200b.
  • the fitting protrusion 120 of the upper mold 100 is inserted into the insertion groove 200b.
  • the thickness of the air flow path forming part 300 is provided to be the same as the height of the guide stepped portion 240 so that the upper surface of the air flow path forming portion 300 and the top surface of the guide stepped portion 240 form the same plane.
  • the hub 10 forms the bottom surface of the hub cavity 110 to be cast.
  • the inner end of the mounting groove (200a), that is, the departure preventing groove (200c) is formed in the vicinity of the core 210.
  • the departure preventing groove 200c is for preventing the air flow path forming part 300 inserted into the mounting groove 200a from being separated during the casting process, as shown in the inner end of the air flow path forming part 300. It is formed to have a width larger than the width of.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the upper and lower molds of FIG. 2 in a state of being molded
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the AA portion shown in FIG.
  • the upper mold 100 is closed and molded, and the molten metal of the hub material is poured through the molten metal inlet 130 provided in the upper mold 100. Cast.
  • the fitting protrusion 120 of the upper mold 100 is molded to fit and be inserted into the insertion groove 200b, the inner surface of the fitting protrusion 120 and the inner wall surface of the hub cavity 110 are the gap. It is in close contact with the outer surface of the forming joint 24 at the same time.
  • the molten metal When the molten metal is injected through the molten metal inlet 130, the molten metal is filled in a space formed by the upper surface of the guide step 240 and the air flow path forming unit 300 and the hub cavity 110. 10 is cast.
  • the molten metal is bonded while surrounding the gap-forming junction 24, and the casting is performed while the gap-forming junction 24 is inserted.
  • the gap as shown in FIG.
  • the joining grooves 24a are formed on the outer circumferential surface of the forming joint part 24.
  • the junction groove 24a may be a groove having a 'V' or 'U' cross section at both sides of the gap forming junction 24.
  • a junction hole (not shown) penetrating both sides of the gap forming junction part 24 may be formed.
  • the core 210 forms the central hole 11 of the hub 10.
  • the hub 10 is joined to the gap forming joint 24 to have an integrated structure, and an integrated brake disc in which an air flow path 20b is formed is formed between the gap forming joints 24.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating an integrated brake disc manufactured by an integrated brake disc manufacturing method according to an exemplary embodiment.
  • the brake disc of the present invention comprises a friction disc 20 and a hub 10.
  • the friction disk 20 has a structure in which a plurality of cooling fins 23 are radially formed between the circular upper plate 21 and the lower plate 22, and a through hole 20a is formed in the center thereof to have a substantially donut shape.
  • a plurality of gap-forming joints 24 protrude at regular intervals along the outer circumference of the through hole 20a of the upper plate 21.
  • the gap forming joint 24 is a portion joined to the hub 10 by a casting method, and an air flow path 20b is formed between the gap forming joint 24 to generate air. That is, heat generated when braking the friction disk 20 may be discharged through the air passage 20b or external air may be introduced.
  • the hub 10 has a disc shape in which a central hole 11 is formed at the center thereof, and is joined to each of the gap-forming joints 24 in a casting manner along a circumference thereof.
  • the hub 10 covers the through hole 20a of the friction disk 20.
  • a joining groove 24a or a joining hole is formed in the outer circumferential surface of the gap-forming joining part 24, and the molten metal of the hub material for casting the hub 10 is infiltrated and joined to improve the joining force.
  • the gap is increased.
  • the height of the forming junctions 24 may be increased or the gap between the gap forming junctions 24 may be increased.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of a manufacturing mold for explaining the integrated brake disc manufacturing method according to another embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a state diagram in which the friction disc and the guide step in the lower mold shown in FIG. 9 is a perspective view illustrating an integrated brake disc manufactured by an integrated brake disc manufacturing method according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the gap-forming junction 24 formed on the friction disk 20 may be rectangular parallelepiped, but may be inclined to one side as shown in FIGS. 7 and 8. That is, the cross section may have a shape similar to a substantially parallelogram.
  • the foregoing embodiment has a structure in which the air flow path between the gap-forming joints is directed toward the center of the hub, but in another embodiment, the air flow path 20b is inclined so as to deviate from the center of the hub 10. To be.
  • the guide step 240 is formed radially about the core 210, but inclined to one side. It is formed to protrude.
  • the mounting groove 200a between the guide stepped part 240 may also have an arc shape inclined to one side.
  • the shape of the air flow path forming portion 300 to be inserted into the mounting groove (200a) may also be an arc shape inclined to one side as shown.
  • the fitting protrusion 120 and the insertion groove 200b are formed in a shape corresponding thereto. That is, the insertion groove 200b has a cross section like an inclined quadrangle as shown, and the fitting protrusion 120 may have the same cross section to be inserted into the insertion groove 200b.

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Abstract

본 발명은 일체형 브레이크 디스크 제조방법 및 이에 의해 제조된 브레이크 디스크에 관한 것으로서, 중심에 허브 캐비티가 형성되고 끼움돌기가 형성된 상부금형과 코어가 형성되고 복수개의 가이드 단차부가 형성되며 디스크 수용공간이 형성된 하부금형을 준비하는 단계; 상기 관통홀의 외주를 따라 일정 간격으로 돌출된 갭형성접합부가 형성되는 마찰디스크를 상기 디스크 수용공간에 안치하되 상기 각 갭형성접합부가 상기 가이드 단차부에 면 밀착되게 하는 단계; 상기 각 가이드 단차부 사이에 원호형상의 공기유로 형성부를 삽입시키는 단계; 인접하는 한 쌍의 상기 공기유로 형성부와 그 사이의 갭형성접합부가 형성하는 삽입홈에 상기 끼움돌기가 삽입되도록 합형하고, 허브 소재 용탕을 주입하여 상기 갭형성접합부의 상단과 접합되면서 상기 마찰디스크와 허브가 일체로 주조되는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

일체형 브레이크 디스크 제조방법 및 이에 의해 제조된 브레이크 디스크
본 발명은 일체형 브레이크 디스크 제조방법 및 이에 의해 제조된 브레이크 디스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 브레이크 디스크를 구성하는 마찰디스크와 허브가 이종의 소재를 주조하여 일체화된 브레이크 디스크를 제조하는 방법 및 그 방법에 의해 제조된 일체형 브레이크 디스크에 관한 것이다.
브레이크 장치는 주행 중인 차량을 감속 또는 정지시키거나, 정지된 차량을 정지 상태로 계속 유지시키기 위한 장치이다.
이 브레이크 장치는 제동에 필요한 힘을 발생시키는 제동력 발생장치, 제동력 발생장치에서 발생된 힘을 이용하여 차량을 감속 또는 정지시키는 제동장치, 제동력 발생장치의 힘을 제동장치에 전달하는 파이프류, 피스톤, 밸브류 및, 보조동력을 위한 부수장치로 구성되며, 제동장치는 구조상으로 드럼식 브레이크와 디스크식 브레이크로 구분된다.
이 중에서 디스크식 브레이크의 경우, 차량의 각 휠에는 브레이크 디스크가 고정되고, 브레이크 디스크의 좌우측 표면에는 압착 또는 이격 작동이 가능한 한 짝의 브레이크 패드가 설치된다. 즉, 휠과 함께 회전되는 브레이크 디스크에 브레이크 패드가 밀착되면, 그 마찰력을 통해 차량의 제동이 이루어진다.
일반적인 브레이크 디스크는 크게 디스크 허브와 마찰디스크로 구성된다. 디스크 허브는 차량 휠의 너클부에 결합되어 휠과 같이 회전하고, 디스크 허브의 단부에는 마찰디스크가 결합되어 휠의 구동축과 같이 회전될 수 있다. 이때, 브레이크 패드가 회전하는 마찰디스크를 압착하면, 그 마찰력으로 인하여 차량에 제동되는 것이다.
이러한 종래 브레이크 디스크는 디스크 허브와 마찰디스크를 별도로 주조한 후, 볼트로 상호 결합하여 사용하는 것이 일반적인데, 도 1은 종래 브레이크 디스크 시스템을 나타내는 분해사시도이다.
도시된 바에 의하면, "모양이 서로 다르도록 무정형(Amorphous)으로 형성된 무정형 통기용 홈이 일면에 형성된 디스크로터(Disc rotor); 및 상기 디스크로터의 일면에 볼팅(Bolting) 장착되며, 센터(C)에 디스크로터의 허브 홀(Hub hole)과 대응하는 개구부가 형성되고, 상기 센터를 기준으로 차량의 주행방향을 향해 사선으로 통기공이 형성된 벨하우징(Bell housing);을 포함하며, 상기 벨하우징은 디스크로터에 장착되는 일면의 외곽 가장자리부에 돌출 형성되어 센터(C)를 기준으로 방사형으로 배열되어 통기공 사이에 배치되고, 볼트체결용 홀이 형성된 고정부; 상기 고정부에 돌출 형성되어 디스크로터의 허브 홀과 면 접촉되는 리브(Rib); 상기 고정부의 반대편에 타원형의 홈의 형상으로 형성되어 볼트체결용 홀에 체결된 볼트 머리를 수용하는 수용공간; 및 상기 고정부와 수용공간이 형성되는 가장자리부의 두께보다 중심부의 두께가 얇게 형성되도록 상기 중심부와 가장자리부가 만나는 지점에 계단식으로 형성된 단차부;를 포함하는 브레이크 디스크 시스템"이 개시되어 있다.
종래 브레이크 디스크 시스템의 경우 디스크로터(마찰디스크)와 벨하우징(디스크 허브) 사이에 차량의 주행방향을 향해 사선으로 형성된 통기공이 배열되어 있어서, 공기의 흐름이 원활하게 이루어지므로 제동시 발생하는 열이 잘 방열될 수 있는 구조이다. 즉, 고정부 사이에 형성된 통기공이 방열효과를 향상시킬 수 있다
그러나 디스크로터와 벨하우징을 볼트로 체결하기 때문에 통기공의 크기에 제한이 있는 문제가 있다. 왜냐하면, 통기공을 크게 하기 위해 디스크로터와 벨하우징의 간격을 무작정 넓힐 수 없다. 이렇게 하기 위해서 볼트의 길이가 길어지게 될 뿐 아니라 체결력도 약해지는 문제가 발생한다.
따라서, 통기공의 크기는 협소하게 형성될 수밖에 없어서 실제 방열효과는 미미하다.
또한, 디스크로터와 벨하우징을 별도 제작해야 하며 서로 조립하는 과정을 거쳐야 하고 접합전 부품별로 추가적인 가공이 필요하므로 생산성이 저하된다.
이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 허브와 마찰디스크를 주조방식에 의해 일체형으로 제조하되, 마찰디스크와 허브 사이에 공기유로를 형성하도록 갭형성접합부가 구비된 마찰디스크에 허브를 주조하여 접합하는 일체형 브레이크 디스크 제조방법 및 이에 의해 제조된 브레이크 디스크를 제공하는 것이다.
상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 일체형 브레이크 디스크 제조방법은, 중앙에 관통홀이 형성된 원형 상판과 하판 사이에 방사상으로 다수개의 냉각핀이 형성된 마찰디스크와, 상기 관통홀을 커버하면서 상기 마찰디스크와 일체로 결합되는 허브를 포함하여 이루어지는 브레이크 디스크를 제조하는 방법에 있어서, 중심에 용탕 주입구와 연통되는 허브 캐비티가 형성되고 상기 허브 캐비티의 외측을 따라 끼움돌기가 원주방향으로 일정 간격으로 형성된 상부금형과, 중심에 상기 허브 캐비티에 삽입되는 코어가 형성되고 상기 코어를 중심으로 방사상으로 복수개의 가이드 단차부가 형성되며 상기 가이드 단차부 주위에 선 제작된 마찰디스크가 수용되는 디스크 수용공간이 형성된 하부금형을 준비하는 단계; 상기 관통홀의 외주를 따라 일정 간격으로 돌출된 갭형성접합부가 형성되는 마찰디스크를 상기 디스크 수용공간에 안치하되 상기 각 갭형성접합부가 상기 가이드 단차부에 면 밀착되게 하는 단계; 상기 각 가이드 단차부 사이에 원호형상의 공기유로 형성부를 삽입시키는 단계; 인접하는 한 쌍의 상기 공기유로 형성부와 그 사이의 갭형성접합부가 형성하는 삽입홈에 상기 끼움돌기가 삽입되도록 합형하고, 허브 소재 용탕을 주입하여 상기 갭형성접합부의 상단과 접합되면서 상기 마찰디스크와 허브가 일체로 주조되는 단계;를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 가이드 단차부는 갭형성접합부의 외주면에는 상기 허브 소재 용탕이 스며들어 접합력을 향상시키도록 접합홈 또는 관통하는 접합홀이 형성될 수 있다.
그리고 상기 각 가이드 단차부는 상기 코어를 중심으로 일측으로 경사지게 방사상으로 형성되며, 상기 각 가이드 단차부 사이에 삽입되는 공기유로 형성부는 경사진 원호 형상으로 이루어질 수 있다.
또 상기 각 가이드 단차부 사이의 내측에는 삽입되는 상기 공기유로 형성부가 이탈하지 않도록 이탈방지홈이 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예를 따른 일체형 브레이크 디스크는, 중앙에 관통홀이 형성된 원형 상판과 하판 사이에 방사상으로 다수개의 냉각핀이 형성되고, 상기 관통홀의 외주를 따라 일정 간격으로 돌출 형성된 복수개의 갭형성접합부가 구비된 마찰디스크; 중앙홀이 형성된 원판으로 이루어지며, 원주를 따라 상기 각 갭형성접합부와 접합되어 상기 관통홀을 커버하고, 상기 갭형성접합부 사이로 공기가 통과할 수 있는 공기유로를 형성시키는 허브;를 포함하여 이루어지되, 상기 각 갭형성접합부의 외주면에는 접합홈 또는 접합홀이 형성되어 상기 허브의 소재 용탕 주조시 스며들면서 접합되어 상호 일체로 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따르면, 마찰디스크에 구비된 갭형성접합부와 허브가 주조방식에 의해 일체로 접합되므로 결합력이 우수하고 생산공정이 단축되어 생산성이 향상된다.
그리고 종래 허브와 마찰디스크를 볼트로 체결시 볼트 길이의 제한으로 공기유로의 크기에 한계가 있었으나, 본 발명의 경우 갭형성접합부의 높이 또는 갭형성접합부 사이에 간격을 조절함으로써 필요한 공기유로의 크기를 설계 변경하기 용이하다.
도 1은 종래 브레이크 디스크 시스템을 나타내는 분해사시도
도 2는 본 발명의 일 실시 예를 따른 일체형 브레이크 디스크 제조방법을 설명하기 위한 제조금형의 분해 사시도
도 3은 도 2에 도시된 하부금형에 마찰디스크와 가이드 단차부를 설치한 상태도
도 4는 도 2의 상하부금형이 합형된 상태의 단면도
도 5는 도 4에 도시된 AA부분의 단면도
도 6은 본 발명의 일 실시 예를 따른 일체형 브레이크 디스크 제조방법에 의해 제조된 일체형 브레이크 디스크를 나타내는 사시도
도 7은 본 발명의 다른 실시 예를 따른 일체형 브레이크 디스크 제조방법을 설명하기 위한 제조금형의 분해 사시도
도 8은 도 7에 도시된 하부금형에 마찰디스크와 가이드 단차부를 설치한 상태도
도 9는 본 발명의 다른 실시 예를 따른 일체형 브레이크 디스크 제조방법에 의해 제조된 일체형 브레이크 디스크를 나타내는 사시도
이하, 본 발명에 따른 일 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
참고로, 도면을 참조한 설명은 본 발명을 더 쉽게 이해하기 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예를 따른 일체형 브레이크 디스크 제조방법을 설명하기 위한 제조금형의 분해 사시도를 나타내고, 도 3은 도 2에 도시된 하부금형에 마찰디스크와 가이드 단차부를 설치한 상태도이다.
본 발명은 관통홀(20a)이 형성된 마찰디스크(20)에 갭형성접합부(24)를 형성시켜 허브(10)와 마찰디스크(20)가 이격되도록 결합시키고 일정 간격으로 공기가 출입할 수 있는 공기유로(20b)가 형성된 브레이크 디스크를 제조하되, 이종 재질의 마찰디스크(20)와 허브(10)를 중력주조 방식으로 제조하여 일체화시키는 방법에 관한 것으로서, 하부금형(200)에 선 제작된 마찰디스크(20)를 안치하고 상하부금형을 합형 시킨 후 허브 소재의 용탕을 부어 일체로 주조하는 방법에 대한 것이다.
먼저, 1단계로 금형을 준비하는 단계이다.
도시된 바와 같이 상부금형(100)은 내부 중심에 허브(10)가 주조될 수 있는 허브 캐비티(110)가 형성되고, 상기 허브 캐비티(110)의 외측에 돌출된 형상의 끼움돌기(120)가 형성된다. 상기 끼움돌기(120)는 원주방향을 따라 복수개가 일정 간격으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 끼움돌기(120)는 후술하는 삽입홈(200b)에 맞춤 삽입된다.
상기 상부금형(100)의 상부에는 용탕을 주입할 수 있는 용탕주입구(130)가 형성되고 상기 용탕주입구(130)는 상기 허브 캐비티(110)와 연통된다.
그리고 상기 상부금형(100) 하측에 하부금형(200)이 준비되는데, 상기 하부금형(200)의 중심에는 상기 허브 캐비티(110)에 삽입될 수 있는 코어(210)가 돌출 형성된다. 상기 코어(210)는 주조 완성된 허브(10)의 중앙홀(11)을 형성하기 위한 것이다.
상기 코어(210)로부터 방사상으로 복수개의 상향 돌출된 가이드 단차부(240)가 형성된다. 상기 가이드 단차부(240)는 상기 코어(210)를 중심으로 외측으로 연장 형성되며 각각 일정 각도 간격으로 배치될 수 있다. 따라서, 상기 가이드 단차부(240) 사이에는 후술하는 공기유로 형성부(300)가 삽입, 거치될 수 있도록 원호 형상의 거치홈(200a)이 형성된다.
또 상기 가이드 단차부(240)의 외측에는 상기 코어(210)를 중심으로 동심원 형상의 디스크 수용공간(220)이 형성된다. 상기 디스크 수용공간(220)에는 마찰디스크(20)를 수용할 수 있도록 상기 마찰디스크(20)의 두께와 동일한 길이의 깊이를 가진다.
바람직하게는 상기 마찰디스크(20)의 관통홀(20a)에 삽입될 수 있는 단턱부(230)가 상기 하부금형(200) 내에 형성되고, 상기 코어(210) 및 가이드 단차부(240)가 상기 단턱부(230) 상에 형성될 수 있다.
다음 2단계는 마찰디스크(20)를 하부금형(200)에 안치하는 단계이다.
미리 주조하여 선 제작된 마찰디스크(20)를 상기 하부금형(200)의 디스크 수용공간(220)에 안치시킨다.
그리고 상기 마찰디스크(20)의 하판(22)이 상기 디스크 수용공간(220)의 바닥에 안착되게 하고, 상기 상판(21)의 일부는 상기 단턱부(230)에 올려져 거치되게 한다. 이때, 상기 하판(22)의 관통홀(20a)의 내경은 상기 단턱부(230)의 외경과 동일하게 형성되어 상기 하판(22)의 관통홀(20a)에 상기 단턱부(230)가 삽입된 상태로 고정된다.
따라서, 상기 상판(21)의 상면은 상기 단턱부(230)의 상면과 동일한 평면이 된다.
한편, 본 발명에서 상기 마찰디스크(20)의 관통홀(20a) 외주에는 상향 돌출된 갭형성접합부(24)가 형성되는 구조적 특징을 가진다. 구체적으로 상기 갭형성접합부(24)는 상기 마찰디스크(20)의 상판(21)에 상기 관통홀(20a)의 원주를 따라 일정 간격으로 배치된다.
이때, 상기 갭형성접합부(24)의 개수는 상기 가이드 단차부(240) 개수와 동일하다.
따라서, 상기 마찰디스크(20)를 상기 디스크 수용공간(220)에 안치할 때, 상기 각 갭형성접합부(24)가 상기 가이드 단차부(240)의 단부에 면 밀착되도록 위치시켜 안착시킨다.
중요한 것은 상기 갭형성접합부(24)의 높이는 상기 가이드 단차부(240)의 높이보다 높게 형성된다. 즉, 상기 갭형성접합부(24)와 가이드 단차부(240)의 높이 차는 주조될 상기 허브(10)의 두께가 된다.
다음으로 3단계는 허브(10)와 마찰디스크(20) 사이에 공기유로(20b)를 형성시키기 위한 공기유로 형성부(300)를 삽입하는 단계이다.
상기 공기유로 형성부(300)는 상기 각 가이드 단차부(240) 사이에 형성되는 거치홈(200a)에 삽입시킨다. 즉, 상기 공기유로 형성부(300)는 원호 형상의 거치홈(200a)에 맞춤 삽입되도록 원호 형상으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 공기유로 형성부(300)의 외측 단부는 상기 갭형성접합부(24)보다 외측으로 더 튀어나오도록 상기 거치홈(200a)보다 크게 형성되며, 상기 각 공기유로 형성부(300) 사이와 상기 갭형성접합부(24)의 후면이 삽입홈(200b)을 형성한다.
이미 설명한 바와 같이 상기 삽입홈(200b)에는 상기 상부금형(100)의 끼움돌기(120)가 삽입된다.
상기 공기유로 형성부(300)의 두께는 상기 가이드 단차부(240)의 높이와 동일하게 구비되어 상기 공기유로 형성부(300)의 상면과 상기 가이드 단차부(240)의 상면은 동일 평면을 이루어 상기 허브(10)가 주조될 허브 캐비티(110)의 하부면을 이룬다.
바람직한 것은 상기 거치홈(200a)의 내측 단부, 다시 말해서 상기 코어(210)와 인접한 곳에는 이탈방지홈(200c)이 형성된다. 상기 이탈방지홈(200c)은 상기 거치홈(200a)에 삽입된 상기 공기유로 형성부(300)가 주조하는 과정에서 이탈하지 않도록 하기 위한 것으로서 도시된 바와 같이 공기유로 형성부(300)의 내측 단부의 폭보다 큰 폭을 가지게 형성된다.
다음으로 4단계는 합형 및 주조하는 단계이다. 도 4는 도 2의 상하부금형이 합형된 상태의 단면도를 나타내고, 도 5는 도 4에 도시된 AA부분의 단면도를 나타낸다.
상기 하부금형(200)에 마찰디스크(20)의 안치가 완료되면 상기 상부금형(100)을 닫아 합형한 후 상기 상부금형(100)에 구비된 용탕주입구(130)를 통해 허브 소재의 용탕을 부어 주조한다.
이때, 상기 상부금형(100)의 끼움돌기(120)가 상기 삽입홈(200b)에 맞춤, 삽입되도록 합형하면, 상기 끼움돌기(120)의 내면과 상기 허브 캐비티(110)의 내벽면이 상기 갭형성접합부(24)의 외면에 동시에 밀착된다.
그리고 상기 용탕주입구(130)를 통해 상기 허브 소재 용탕을 주입하면 용탕은 상기 가이드 단차부(240) 및 공기유로 형성부(300)의 상면과 상기 허브 캐비티(110)가 이루는 공간에 채워지면서 상기 허브(10)가 주조된다.
이때, 용탕은 상기 갭형성접합부(24)을 둘러싸면서 접합이 이루어져, 상기 갭형성접합부(24)가 인서트된 상태로 주조가 이루어지는데, 바람직한 것은 접합력이 향상되도록 도 5에 도시된 바와 같이 상기 갭형성접합부(24)의 외주면에 접합홈(24a)이 형성되는 것이 좋다.
상기 접합홈(24a)은 상기 갭형성접합부(24)의 양측에 단면이 'V' 또는 'U'형의 홈일 수 있다. 또는 상기 갭형성접합부(24)의 양측을 관통하는 접합홀(미도시)이 형성되게 할 수 있다.
한편, 상기 코어(210)는 상기 허브(10)의 중앙홀(11)을 형성하게 된다.
따라서, 상기 허브(10)는 상기 갭형성접합부(24)와 접합되어 일체화된 구조를 가지게 되며, 상기 갭형성접합부(24)들 사이에 공기유로(20b)가 형성된 일체형 브레이크 디스크가 주조된다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예를 따른 일체형 브레이크 디스크 제조방법에 의해 제조된 일체형 브레이크 디스크를 나타내는 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 브레이크 디스크는 마찰디스크(20)와 허브(10)로 이루어진다.
상기 마찰디스크(20)는 원형 상판(21)과 하판(22) 사이에 방사상으로 다수개의 냉각핀(23)이 형성된 구조이며, 중앙에 관통홀(20a)이 형성되어 대략 도넛 형상일 수 있다.
그리고 상기 상판(21)의 관통홀(20a)의 외주를 따라 복수개의 갭형성접합부(24)가 일정 간격으로 돌출 형성된다.
상기 갭형성접합부(24)는 상기 허브(10)와 주조방식에 의해 접합되는 부분이며 상기 갭형성접합부(24) 사이로 공기유로(20b)가 형성되어 공기의 출입이 발생할 수 있다. 즉 상기 마찰디스크(20)에서 제동시 발생하는 열이 상기 공기유로(20b)를 통해 배출되거나 외부의 공기가 유입될 수 있다.
상기 허브(10)는 중앙에 중앙홀(11)이 형성된 원판 형상이며 원주를 따라 상기 각 갭형성접합부(24)와 주조방식으로 접합된다. 상기 허브(10)는 상기 마찰디스크(20)의 관통홀(20a)을 커버한다.
여기서, 상기 갭형성접합부(24)의 외주면에 접합홈(24a) 또는 접합홀이 형성되어 상기 허브(10)를 주조하는 허브 소재 용탕이 스며들면서 접합되어 접합력이 매우 향상된다.
종래 허브(10)와 마찰디스크(20)를 볼트로 체결할 경우 공기유로(20b)의 단면적을 필요한 만큼 증가시키는 것이 어려웠으나, 본 발명에서 상기 공기유로(20b)의 단면적을 크게 하기 위해서는 상기 갭형성접합부(24)의 높이를 증가시키거나 상기 갭형성접합부(24) 간의 간격을 늘이면 된다.
이하에서는 도 7 내지 도 9를 참조하여본 발명의 다른 실시 예를 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예를 따른 일체형 브레이크 디스크 제조방법을 설명하기 위한 제조금형의 분해 사시도, 도 8은 도 7에 도시된 하부금형에 마찰디스크와 가이드 단차부를 설치한 상태도를 나타낸다. 그리고 도 9는 본 발명의 다른 실시 예를 따른 일체형 브레이크 디스크 제조방법에 의해 제조된 일체형 브레이크 디스크를 나타내는 사시도이다.
본 발명의 다른 실시 예는 상술한 실시 예의 구조와 대동소이하므로 차이가 나는 구성에 대해서만 상세히 설명한다.
구체적으로 상기 마찰디스크(20)에 형성된 갭형성접합부(24)는 직육면체 형상일 수도 있으나, 도 7, 8에 도시된 바와 같이 일측으로 경사진 형상일 수 있다. 즉 횡단면이 대략 평행사변형과 유사한 형상일 수 있다.
다시 말해서, 앞의 실시 예는 상기 각 갭형성접합부 사이의 공기유로가 상기 허브의 중심을 향하고 있는 구조이나, 다른 실시 예는 공기유로(20b)가 허브(10)의 중심과 어긋나도록 경사진 방향이 되게 한다.
이것은 자동차 바퀴의 회전시 공기의 출입을 원활하게 할 수 있다.
상기와 같은 형상의 갭형성접합부(24)와 접합되는 허브(10)를 가지는 브레이크 디스크를 주조하기 위해서 상기 가이드 단차부(240)는 상기 코어(210)를 중심으로 방사상으로 형성되되, 일측으로 경사지도록 돌출 형성된다.
그래서 상기 가이드 단차부(240) 사이의 거치홈(200a)도 일측으로 경사진 원호 형상일 수 있다.
또 상기 거치홈(200a)에 삽입시키는 공기유로 형성부(300)의 형상도 도시된 바와 같이 일측으로 경사진 원호 형상일 수 있다.
동일하게 상기 끼움돌기(120)와 삽입홈(200b)도 그에 대응되는 형상으로 이루어진다. 즉, 상기 삽입홈(200b)은 도시된 바와 같이 기울어진 사각형과 같은 단면을 가지고, 상기 삽입홈(200b)에 맞춤 삽입되도록 상기 끼움돌기(120)도 동일한 단면을 가질 수 있다.
이상에서 도면을 참조하여 본 발명의 대표적인 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (5)

  1. 중앙에 관통홀이 형성된 원형 상판과 하판 사이에 방사상으로 다수개의 냉각핀이 형성된 마찰디스크와, 상기 관통홀을 커버하면서 상기 마찰디스크와 일체로 결합되는 허브를 포함하여 이루어지는 브레이크 디스크를 제조하는 방법에 있어서,
    중심에 용탕 주입구와 연통되는 허브 캐비티가 형성되고 상기 허브 캐비티의 외측을 따라 끼움돌기가 원주방향으로 일정 간격으로 형성된 상부금형과, 중심에 상기 허브 캐비티에 삽입되는 코어가 형성되고 상기 코어를 중심으로 방사상으로 복수개의 가이드 단차부가 형성되며 상기 가이드 단차부 주위에 선 제작된 마찰디스크가 수용되는 디스크 수용공간이 형성된 하부금형을 준비하는 단계;
    상기 관통홀의 외주를 따라 일정 간격으로 돌출된 갭형성접합부가 형성되는 마찰디스크를 상기 디스크 수용공간에 안치하되 상기 각 갭형성접합부가 상기 가이드 단차부에 면 밀착되게 하는 단계;
    상기 각 가이드 단차부 사이에 원호 형상의 공기유로 형성부를 삽입시키는 단계;
    인접하는 한 쌍의 상기 공기유로 형성부와 그 사이의 갭형성접합부가 형성하는 삽입홈에 상기 끼움돌기가 삽입되도록 합형하고, 허브 소재 용탕을 주입하여 상기 갭형성접합부의 상단과 접합되면서 상기 마찰디스크와 허브가 일체로 주조되는 단계;를 포함하여 이루어지는 일체형 브레이크 디스크 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 단차부는 갭형성접합부의 외주면에는 상기 허브 소재 용탕이 스며들어 접합력을 향상시키도록 접합홈 또는 관통하는 접합홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 브레이크 디스크 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 각 가이드 단차부는 상기 코어를 중심으로 일측으로 경사지게 방사상으로 형성되며, 상기 각 가이드 단차부 사이에 삽입되는 공기유로 형성부는 경사진 원호 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 브레이크 디스크 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 각 가이드 단차부 사이의 내측에는 상기 공기유로 형성부가 이탈하지 않도록 이탈방지홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 브레이크 디스크 제조방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되는 것으로,
    중앙에 관통홀이 형성된 원형 상판과 하판 사이에 방사상으로 다수개의 냉각핀이 형성되고, 상기 관통홀의 외주를 따라 일정 간격으로 돌출 형성된 복수개의 갭형성접합부가 구비된 마찰디스크;
    중앙홀이 형성된 원판으로 이루어지며, 원주를 따라 상기 각 갭형성접합부와 접합되어 상기 관통홀을 커버하고, 상기 갭형성접합부 사이로 공기가 통과할 수 있는 공기유로를 형성시키는 허브;를 포함하여 이루어지되,
    상기 각 갭형성접합부의 외주면에는 접합홈 또는 접합홀이 형성되어 상기 허브의 소재 용탕 주조시 스며들면서 접합되어 상호 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 브레이크 디스크.
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