KR20220126596A - 브레이크 디스크 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 외곽에 방사상으로 복수의 삽입부가 형성된 햇파트를 주조하는 제1 주조단계, 햇파트를 금형 또는 사형 내부에 안착시키고, 햇파트와 다른 소재의 용탕을 주입하여 제동파트를 주조하되, 제동파트가 삽입부에 유입되어 복수의 돌기가 형성되고, 복수의 돌기를 햇파트가 둘러싸는 형태로 햇파트와 제동파트가 결합되게 하는 제2 주조단계 및 결합된 햇파트와 제동파트를 응고시켜 삽입부와 돌기를 매개로 하여 구조적 결합을 이루도록 하고, 금형 또는 사형으로부터 취출하는 취출단계를 포함하는, 브레이크 디스크 제조방법를 제공한다.

Description

브레이크 디스크 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF BRAKE DISK}

본 발명은 브레이크 디스크 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이종재질로 이루어지며, 햇파트와 제동파트의 연결 브릿지가 햇파트 내부로 삽입되는 구조의 브레이크 디스크 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 브레이크 디스크(Brake disk)는 차량의 바퀴 측에 구비되어 주행 및 주차 시 제동기능을 수행한다. 즉 브레이크 디스크는 차량의 바퀴에 결합되어 바퀴와 같이 회전하며, 제동이 필요할 시에, 주행 중에는 브레이크 페달(Pedal)의 조작을 통해 브레이크 디스크에 브레이크 패드(Brake pad)가 마찰되어 제동력을 발생시키고, 주차 시에는 주차 브레이크의 스위칭(Switching) 조작을 통해 브레이크 디스크에 라이닝(Lining)이 마찰되어 제동력이 발생시킴으로써 바퀴를 정지시킨다.

종래의 브레이크 디스크는 햇(Hat)부와 제동부가 모두 우수한 제동특성을 가지는 회주철로 구성된다. 하지만, 햇부와 제동부가 모두 회주철인 단일 재질로 구성되는 경우, 브레이크 디스크의 중량이 증가하여 연비의 효율을 저감 시킨다는 단점이 있다. 즉 브레이크 디스크는, 연비향상을 위하여 중량을 감소시키는 것이 중요한 요소로 작용하며, 차량의 하부에 있어서 중량의 감소는 차량의 성능과 연비에 직접적인 영향을 주게 됨으로써 중량을 감소시킨 브레이크 디스크가 요구된다.

따라서, 최근에는 패드 및 라이닝과 마찰되는 제동부와 그 외의 차량의 바퀴에 결합되는 햇부의 재질을 다르게 구성한 이종재질의 브레이크 디스크의 적용이 늘어나고 있다. 이는 마찰되지 않는 부분을 상대적으로 경량화할 수 있는 소재로 제작함으로써 브레이크 디스크를 경량화하고, 이를 통해 차량의 성능을 보호하며 연비를 효율적이도록 한다.

이때, 햇부와 제동부 사이의 접합부분인 연결 브릿지가 제동부 내에 삽입되어 있는 타입의 경우, 제동 시 디스크 두께 변화량(Disk thickness variation, DTV) 과다에 의한 진동 및 소음 발생이 발생하는 문제점이 있다.

한국 등록특허공보 제10-1499125호 (2015.02.27)

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 이종재질로 이루어지며, 햇파트와 제동파트의 연결 브릿지가 햇파트 내부로 삽입되는 구조의 브레이크 디스크 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은 외곽에 방사상으로 복수의 삽입부가 형성된 햇파트를 주조하는 제1 주조단계, 햇파트를 금형 또는 사형 내부에 안착시키고, 햇파트와 다른 소재의 용탕을 주입하여 제동파트를 주조하되, 제동파트가 삽입부에 유입되어 복수의 돌기가 형성되고, 복수의 돌기를 햇파트가 둘러싸는 형태로 햇파트와 제동파트가 결합되게 하는 제2 주조단계 및 결합된 햇파트와 제동파트를 응고시켜 삽입부와 돌기를 매개로 하여 구조적 결합을 이루도록 하고, 금형 또는 사형으로부터 취출하는 취출단계를 포함하는, 브레이크 디스크 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 햇파트는 회주철로 이루어지고, 상기 제동파트는 구상흑연주철로 이루어진 것을 특징으로 하는, 브레이크 디스크 제조방법일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 주조단계에서, 상기 복수의 삽입부는 중자를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 브레이크 디스크 제조방법일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 주조단계에서, 상기 복수의 삽입부는 상기 햇파트의 외곽 둘레를 따라 서로 일정한 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 하는, 브레이크 디스크 제조방법일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제조방법 중 어느 하나에 따른 제조방법에 의해 제조된 브레이크 디스크 일 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 브레이크 디스크 제조방법은 부피가 작은 햇파트를 먼저 주조함으로써, 멀티 캐비티화 할 수 있게 되고, 캐비티 증가로 생산성 증대 및 원가 절감이 가능하게 된다. 또한, 햇파트를 사형 내 삽입 시 제동파트 대비 햇파트가 가볍기 때문에 작업이 용이하며, 사형을 손상시킬 우려가 적게 된다.

또한, 본 발명의 브레이크 디스크 제조방법은 제동파트의 복수의 돌기를 햇파트가 둘러싸는 형태로 햇파트와 제동파트가 결합되어, DTV order 불량의 발생 확률이 낮아지게 된다.

그리고, 제동파트에 형성된 돌기에 별도의 처리가 요구되지 않으므로 공정수를 줄일 수 있고 제조비용 절감 및 생산성 향상의 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 디스크의 제조방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 브레이크 디스크의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 햇파트의 사시도 및 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 제동파트의 사시도 및 부분 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 브레이크 디스크의 단면도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 디스크의 제조방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 브레이크 디스크의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 햇파트의 사시도 및 부분 확대도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 제동파트의 사시도 및 부분 확대도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 브레이크 디스크의 단면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 브레이크 디스크 제조방법은 외곽에 방사상으로 복수의 삽입부(121)가 형성된 햇파트(100)를 주조하는 제1 주조단계(S100), 햇파트(100)를 금형 또는 사형 내부에 안착시키고, 햇파트(100)와 다른 소재의 용탕을 주입하여 제동파트(200)를 주조하되, 제동파트(200)가 삽입부(121)에 유입되어 복수의 돌기(211)가 형성되고, 복수의 돌기(211)를 햇파트(100)가 둘러싸는 형태로 햇파트(100)와 제동파트(200)가 결합되게 하는 제2 주조단계(S200), 결합된 햇파트(100)와 제동파트(200)를 응고시켜 삽입부(121)와 돌기(211)를 매개로 하여 구조적 결합을 이루도록 하고, 금형 또는 사형으로부터 취출하는 취출단계(S300) 및 취출된 브레이크 디스크를 가공 및 표면처리하는 단계(S400)를 포함한다.

햇파트(100)는 차체와 연결되도록 휠의 회전축에 장착되는 것으로, 중앙부가 만곡되어 볼록하게 형성되며 중앙부에 관통홀(110)이 형성된다. 햇파트(100)의 외측둘레(120)는 제동파트(200)의 내측둘레(210)와 결합되도록 구성된다.

제동파트(200)는 차량의 패드와 마찰되어 제동력을 발생시키기 위한 것으로, 원형의 띠 형상으로 형성되며 내측둘레(210)를 따라 햇파트(100)와 결합된다.

이때, 햇파트(100)와 제동파트(100)는 이종재질로 이루어질 수 있다.

보다 구체적으로, 햇파트(100)는 고강도 재질의 구상흑연주철(FCD)로 이루어지고, 제동파트(200)는 내열성 및 내마모성이 우수한 회주철(FC) 소재로 이루어질 수 있다.

햇파트(100)를 제조함에 있어 이용되는 구상흑연주철의 경우 회주철에 비해 강도가 높아 하중이 걸리는 햇파트(100)를 제조하기에 적합하고, 제동파트(200)를 제조함에 있어 이용되는 회주철의 경우 주조성이 좋아서 복잡한 형상의 부품을 제조하기에 용이하다.

즉, 햇파트(100)와 제동파트(200)가 이종재질로 구성됨에 따라 브레이크 디스크(1000)가 경량화되어 차량의 성능을 보호하며 연비를 절약할 수 있다.

햇파트(100)와 제동파트(200)를 포함하는 브레이크 디스크(1000)에 있어서, 종래의 경우, 햇파트(100)의 돌기가 제동파트(200)에 삽입되는 구조이기 때문에 돌기의 형상이 제동파트(200)의 형상에 영향을 주게 된다. 따라서, 돌기의 개수만큼 DTV order peak가 발생한다. 즉, 돌기 10개 적용시 10차수의 order peak가 발생하게 된다. 이러한 DTV order peak 발생은 제동 시 소음 및 진동 발생의 원인이 되는 문제가 있다.

그리고, 브레이크 디스크에서 마찰에 의한 마찰열이 발생하게 되는 부분은 제동파트(200)이며, 이에 따라 햇파트(100)보다 제동파트(200)에서 발생하는 열팽창량이 더 클 수밖에 없다. 즉, 햇파트(100)의 돌기를 둘러싸고 있는 제동파트(200)의 부분에서 특정한 방향으로의 열팽창에 따른 점차적인 열변형으로 인해 제동파트(200)와 햇파트(100)의 결합력이 약해지는 문제가 있다.

또한, 햇파트(100)와 제동파트(200)를 포함하는 브레이크 디스크(1000)에 있어서, 종래의 경우, 제동파트(200)를 주조하여 금형 또는 사형에 안착하고 햇파트(100)를 주조하는 방식으로 브레이크 디스크(1000)를 제조하였다. 이러한 제조방법은, 부피가 큰 제동파트(200)가 금형 또는 사형 내 공간을 차지하기 때문에 멀티 캐비티(cavity)화 하기 어려우며, 이로 인해 생산성이 저하되는 문제가 있다.

그리고, 제동파트(200)가 사형에 안착될 때 제동파트(200)의 중량에 의해 사형이 손상되어 제품의 상품성이 떨어지는 문제도 있다.

따라서, 본 발명의 브레이크 디스크 제조방법은 외곽에 방사상으로 복수의 삽입부(121)가 형성된 햇파트(100)를 먼저 주조하는 제1 주조단계(S100)를 통해, 멀티 캐비티화 할 수 있게 되고, 캐비티 증가로 생산성 증대 및 원가 절감이 가능하게 된다. 또한, 햇파트(100)를 사형 내 삽입 시 제동파트(200) 대비 햇파트(100)가 가볍기 때문에 작업이 용이하며, 사형을 손상시킬 우려가 적게 된다.

이때, 제1 주조단계(S100)에서, 햇파트(100)의 삽입부(121)는 중자를 햇파트(100)를 주조하기 위한 금형 또는 사형 내부에 안착시킨 후 구상흑연주철 용탕을 금형 또는 사형에 주입하여 주조함에 따라 형성된다. 그리고, 복수의 삽입부(121)는 햇파트(100)의 외곽 둘레를 따라 서로 일정한 간격을 두고 형성될 수 있다.

이후, 햇파트(100)를 금형 또는 사형 내부에 안착시키고, 햇파트(100)와 다른 소재의 용탕을 주입하여 제동파트(200)를 주조하되, 제동파트(200)가 삽입부(121)에 유입되어 복수의 돌기(211)가 형성되고, 복수의 돌기(211)를 햇파트(100)가 둘러싸는 형태로 햇파트(100)와 제동파트(200)가 결합되게 하는 제2 주조단계(S200)를 통해, 돌기(211)가 햇파트(100)의 삽입부(121) 내부로 삽입되는 구조로 햇파트(100)와 제동파트(200)가 결합된다. 이로 인해, DTV order 불량의 발생 확률이 낮아지게 된다.

그리고, 제동파트(200)에서 열팽창이 발생하게 되더라도 오히려 제동파트(200)에 형성된 돌기가 두께가 두꺼워지는 방향으로 열팽창이 일어나는 것이므로 이러한 돌기를 둘러싸고 있는 햇파트(100)와의 결합력이 열팽창이 발생하기 이전보다 더욱 증대된다.

이처럼, 본 발명의 브레이크 디스크 제조방법은 부피가 작은 햇파트(100)를 먼저 주조함으로써, 멀티 캐비티화 할 수 있게 되고, 캐비티 증가로 생산성 증대 및 원가 절감이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 브레이크 디스크 제조방법은 제동파트(200)의 복수의 돌기를 햇파트(100)가 둘러싸는 형태로 햇파트와 제동파트가 결합되어, DTV order 불량의 발생 확률이 낮아지게 된다.

그리고, 종래 별도의 공정을 통해 돌기에 방전가공이 실시되고, 세라믹 코팅 처리가 요구되거나 결합부 황삭가공이 요구되었으나 본 발명에 따른 브레이크 디스크 제조방법의 경우 돌기에 별도의 처리가 요구되지 않으므로 공정수를 줄일 수 있고 제조비용 절감 및 생산성 향상의 효과를 기대할 수 있다.

이후, 이러한 형태로 결합된 햇파트(100)와 제동파트(200)를 응고시키고 금형 또는 사형으로부터 취출하는 취출단계(S300) 및 햇파트(100)에 차축에의 결합을 위한 볼트 구멍을 형성하기 위한 드릴작업 및 거친 표면의 연마 등을 위한 연삭 작업을 포함하는 가공 및 표면처리하는 단계(S400)를 거침으로써 브레이크 디스크(1000)의 제조가 완료된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1000 브레이크 디스크
100 햇파트
110 관통홀
120 외측둘레
121 삽입부
200 제동파트
210 내측둘레
211 돌기

Claims (5)

1. 외곽에 방사상으로 복수의 삽입부가 형성된 햇파트를 주조하는 제1 주조단계;
   햇파트를 금형 또는 사형 내부에 안착시키고, 햇파트와 다른 소재의 용탕을 주입하여 제동파트를 주조하되, 제동파트가 삽입부에 유입되어 복수의 돌기가 형성되고, 복수의 돌기를 햇파트가 둘러싸는 형태로 햇파트와 제동파트가 결합되게 하는 제2 주조단계; 및
   결합된 햇파트와 제동파트를 응고시켜 삽입부와 돌기를 매개로 하여 구조적 결합을 이루도록 하고, 금형 또는 사형으로부터 취출하는 취출단계를 포함하는, 브레이크 디스크 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 햇파트는 회주철로 이루어지고, 상기 제동파트는 구상흑연주철로 이루어진 것을 특징으로 하는, 브레이크 디스크 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 주조단계에서,
   상기 복수의 삽입부는 중자를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 브레이크 디스크 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   제1 주조단계에서,
   상기 복수의 삽입부는 상기 햇파트의 외곽 둘레를 따라 서로 일정한 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 하는, 브레이크 디스크 제조방법.
5. 제1항 내지 4항 중 어느 하나에 따른 제조방법에 의해 제조된 브레이크 디스크.

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