KR20220147111A - 브레이크 디스크 및 그 제조 방법 - Google Patents

브레이크 디스크 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 브레이크 디스크(3)에 관한 것으로, 이는 구배화될 수 있는 열 전도율 및 비열 저항을 가지는 적어도 하나의 열 전도층(4, 6)을 포함하며, 상기 열 전도층은 적어도 두 개의 다른 물질로 구성되거나 변하는 층 두께로 구성되어, 열 전도층 내의 열 전도율 또는 열 저항이 구배화된다.

Description

브레이크 디스크 및 그 제조 방법
본 발명은 차량 기술의 분야 및 산업 플랜트 기술의 분야에 관한 것이고 구배화된 열 전도율 및 비열 저항(specific heat resistance)을 갖는 적어도 하나의 열 전도층을 갖는 브레이크 디스크에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명의 브레이크 디스크를 생성하는 방법에 관한 것이다. 제안된 브레이크 디스크는 예를 들어, 차량에 내부로 벤틸레이티드 브레이크 디스크로서 또는 산업용 브레이크를 위한 브레이크 디스크 또는 윈드 터빈에서 브레이크 디스크로서 사용될 수 있다.
차량에서 그리고 산업 플랜트에서 종래의 브레이크 디스크는 금속 또는 세라믹 물질로 구성된 원피스 형태로 브레이크 디스크의 형태 또는 하나 이상의 금속 또는 세라믹 물질로 구성된 복합 브레이크 디스크 또는 다중부분 브레이크 디스크의 형태를 취한다.
모터 차량에서 브레이크 디스크는 회전 앞 및 뒤 차축 상에 고정되고, 이러한 목적을 위해 한편으로 휠 림과 접촉하고 다른 한 편으로 휠 베어링과 접촉하는 평면 접촉 표면을 가진다.
추가로, 브레이크 디스크는 제동 작동이 브레이크 라이닝과 연관해 실행되는 마찰 표면을 갖는 영역을 가진다.
상승하는 열의 더 양호한 소산을 위해, 브레이크 디스크는 예를 들어, 내부로 벤틸레이티드 브레이크 디스크로서 설계될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 그들은 브레이크 디스크 네이브의 내부 상에 상응하는 환기 덕트를 갖고, 이는 처음에 브레이크 디스크를 통해 흐르는 공기를 흡기하고 브레이크 디스크에 상승하는 열을 소산시키고 따라서 브레이크 유닛의 냉각을 보장한다.
선행 기술은 마모 및 부식으로부터 브레이크 디스크의 보호의 개선을 위해 다양한 해법 제안한다.
DE 10 2008 053 637 A1는 브레이크 디스크를 위한 마찰 링을 개시하고, 마찰 링은 적어도 일부 영역에서 코팅을 갖고, 코팅은 다른 코팅 두께를 갖는 두께 프로파일을 가진다. 코팅은 열 스프레잉 방법 또는 PVD 방법에 의해 적용된다.
DE 10 2005 008 569 A1은 마찰 요소를 생성하기 위한 공정을 개시하고, 여기서 주요 마찰 요소 몸체가 제공되고 코팅이 적용된다. 코팅은 밀폐 합금을 포함하고, 이는 열 생성 방법으로 용융된다.
WO 2007/043 961 A1은 핵심적으로 금속성 주요 물질로부터 생성되는 코팅된 차량 구성요소를 개시하고 5개의 움직임과의 상대적 움직임 마찰 마모에 가해지도록 배열된 적어도 하나의 작동면을 포함하고, 마모 저항 코팅을 포함한다. 구성요소의 특정 특징은 50 중량% 초과 및 99 중량% 미만의 몰리브덴을 포함하는 외부 코팅이고, 밸런스는 바람직하게 알루미늄, 붕소, 탄소, 크롬, 코발트, 란타늄, 망간, 니켈, 니오븀, 산소, 규소, 탄탈륨, 텅스텐, 이트륨 및 일반 불순물을 포함하는 제 1 그룹로부터 적어도 하나의 요소이다.
DE 10 2014 006 064 A1는 회주철 기판 및 적어도 하나의 외부층을 포함하는 구성요소를 개시하고, 표면층은 기판과 외부층 사이의 회주철 기판 상에 직접 형성되고, 표면층은 질화물-, 카바이드- 및/또는 산화물-함유막을 포함한다. 외부층은 금속 매트릭스의 서멧 물질, 및 서멧 물질의 30 중량% 내지 70 중량%를 차지하는 그 안에 분포된 산화물 세라믹 구성요소로 구성된다.
DE 10 2014 015 474 A1는 적어도 마찰 표면 상에 배치된 다중 표면층을 갖는 회주철 기판을 구비한 브레이크 디스크를 개시하고, 기판으로부터 외부층으로 순차적으로 회주철 기판에 걸쳐 표면층은 적어도 하나의 본딩층, 질산염, 질화, 또는 연질화 본딩층 물질 및 선택적으로 회주철 물질로 구성된 부식방지층, 산화철로 필수적으로 구성된 선택적 산화물층, 및 산화 세라믹 또는 서멧 물질로 구성된 마모 또는 마찰 방지층을 가진다. 본딩층은 20 중량% 내지 60 중량%로 증가된 Cr 및/또는 Mo의 비율을 갖는 회주철 기판의 물질로부터 형성되고, 회주철에서 라멜라 탄소의 지배적 비율이 Cr 및/또는 Mo 카바이드의 형태로 본딩층에 화학적으로 결합된다.
공지된 해법은 핵심적으로 회주철로 구성된 금속성 본체의 다양한 코팅을 제공하고, 이는 마모 및 부식으로부터 브레이크 디스크의 개선된 보호를 가능하게 한다.
그러나, 불이익은 특히 에너지 회수를 위해 복구를 사용하는, 증가적으로 전면에 나타나는 전기 이동장치를 위한 브레이크의 경우에, 제동 시스템이 에너지 전환 때문에 훨씬 덜 자주 응력에 영향받기 때문에 필수적인 작동 온도가 브레이크 디스크와 브레이크 라이닝의 상호작용에서 얻어지지 않는다는 것이다. 이는 전체 제동 시스템의 완전한 실패까지 그리고 그를 포함하는 악화된 제동 성능으로 유도할 수 있다.
게다가, 선행 기술로부터의 불이익은 필수적으로 경질 물질층으로 구성된 제안된 다른 브레이크 디스크 코팅 때문에, 브레이크 디스크와 상호작용하는 브레이크 라이닝의 적합한 물질 조합이 고비용이고 불편한 방식으로 브레이크 디스크의 기존 코팅에 항상 적응되어야만 한다는 것이다.
또 다른 불이익은 브레이크 디스크에서, 다른 열 입력 때문에, 마찰 표면의 부분 영역에 온도 스파이크의 결과로서 브레이크 디스크 내에 응력이 증가한다는 것이다. 이는 브레이크 디스크의 뒤틀림(코우닝으로도 불림)으로 불리하게 유도하고, 결국 특히 최상위 경질층에서 균열로 유도한다.
선행 기술의 불이익을 제거하는 신규한 브레이크 디스크를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 목적은 청구항에 특정된 본 발명에 의해 달성된다. 유리한 구성은 종속항의 주제이고, 본 발명은 또한 상호 배제하지 않는다는 조건 하에, “그리고” 연결을 통해 개별적인 종속항의 조합을 포함한다.
본 발명의 목적은 회전축 상의 브레이크 디스크의 고정을 위한 적어도 하나의 링 형상 고정 요소를 갖는 금속성 본체, 회전축을 마주하고 원형 표면의 형태를 취하는 제 1 마찰 영역, 및 제 1 마찰 영역에 정반대로 대향하고 회전축으로부터 떨어지도록 배열된 제 2 마찰 영역을 포함하는 브레이크 디스크에 의해 달성되고, 여기서 제 1 및 제 2 마찰 영역의 영역에 금속성 본체는 적어도 하나의 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층이 최상부에 배치되는 적어도 하나의 링 형상 열 전도층을 갖고, 여기서 층 사이의 응집성 결합을 달성하기 위해, 레이저 빌드업 용접을 통해 적어도 하나의 열 전도층은 금속성 본체의 최상부에 배치되고 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층은 열 전도층의 최상부에 배치되고, 여기서, 열 전도층은 적어도 두 개의 다른 물질로 구성되고, 열 전도층 내의 열 전도율 (λ)은 구배화되고, 여기서 제 1 및/또는 제 2 마찰 영역의 적어도 내부 둘레 영역에 열 전도율(λ1)을 갖는 금속 물질 또는 세라믹 물질 및/또는 금속 합금이 있고, 그리고 여기서 제 1 및/또는 제 2 마찰 영역의 외부 둘레 영역에 열 전도율(λ2)을 갖는 금속 물질 또는 세라믹 물질 및/또는 금속 합금이 있고, 여기서 적어도 λ1 < λ < λ2이다.
본 발명의 목적은 또한 회전축 상의 브레이크 디스크의 고정을 위한 적어도 하나의 링 형상 고정 요소를 갖는 금속성 본체, 회전축을 마주하고 원형 표면의 형태를 취하는 제 1 마찰 영역, 및 제 1 마찰 영역에 정반대로 대향하고 회전축으로부터 떨어지도록 배열된 제 2 마찰 영역을 구비하는 브레이크 디스크에 의해 달성되고, 여기서 제 1 및 제 2 마찰 영역의 영역에 금속성 본체는 적어도 하나의 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층이 최상부에 배치되는 적어도 하나의 링 형상 열 전도층을 갖고, 여기서 층 사이의 응집성 결합을 달성하기 위해, 레이저 빌드업 용접을 통해 적어도 하나의 열 전도층은 금속성 본체의 최상부에 배치되고 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층은 열 전도층의 최상부에 배치되고, 그리고 여기서 브레이크 디스크의 외부 둘레에 관련해 방사상 방향으로 열 전도층 중 적어도 하나는 비열 저항(Rthi)이 브레이크 디스크의 외부 둘레를 향해 방사상 방향으로 열 전도층에서 감소하는 결과로서 구배화된 층 두께(dSW)를 가진다.
유리하게 적어도 두 개의 열 전도층의 배열이 있고, 제 1 열 전도층은 금속성 몸체의 최상부에 배치되고 제 2 열 전도층은 제 1 열 전도층의 최상부에 배치되며, 각각의 경우에 적어도 제 2 열 전도층은 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층과의 계면 영역 및 제 1 열 전도층과의 계면 영역을 형성한다.
브레이크 디스크의 더 유리한 구성에서, 회전축을 마주하는 마찰 영역 상의 적어도 하나의 열 전도층 및/또는 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층은 회전축으로부터 떨어진 마찰 영역 상의 적어도 하나의 열 전도층 및/또는 스트레스가능한 경질 물질층에 비해 다른 층 두께로 형성된다.
또한, 유리하게, 브레이크 디스크의 외부 둘레를 향해 방사상 방향으로, 둘레 영역의 최대 40%까지 연장되는 내부 둘레 영역에, 물질이 10 W/(m·K) 내지 14 W/(m·K)의 열 전도율(λ1)을 갖고, 둘레 영역의 30%에서 최대 65%까지 연장되는 중간 둘레 영역에서, 물질이 12 W/(m·K) 내지 26 W/(m·K)의 열 전도율(λ2)을 갖고, 그리고 둘레 영역의 60%부터 외부 둘레까지 연장되는 외부 둘레 영역에서, 물질이 24 W/(m·K) 내지 40 W/(m·K)의 열 전도율(λ3)을 갖는 적어도 하나의 열 전도층 있다.
또한, 그것은 적어도 하나의 열 전도층이 브레이크 디스크의 외부 둘레를 향해 방사상 방향으로 연속적으로 또는 갑자기 증가하는 층 두께(dSW)를 가질 때 유리하다.
유리하게, 적어도 하나의 열 전도층은 50　㎛ 내지 500　㎛의 층 두께(dSWi), 특히 유리하게, 100　㎛ 내지 150　㎛의 층 두께(dSWi)를 가진다.
브레이크 디스크의 외부 둘레를 향한 방사상 방향으로, 열 전도층이 둘레 영역의 60%에서 외부 둘레까지 연장되는 외부 둘레 영역에서 층 두께(dSW3)에 비해, 둘레 영역의 최대 40%까지 연장되는 내부 둘레 영역에서 10%-15% 더 큰 층 두께(dSW1), 그리고 둘레 영역의 30%에서 최대 65%까지 연장되는 중간 둘레 영역에서, 5%-10% 더 큰 층 두께(dSW2)를 가질 때 그것은 더 유리하고, 열 전도층 및 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층으로 구성된 층 조성은 일정하다.
유리하게, 열 전도층은 Al-기반, Fe-기반, Ni-기반, Cr-기반 및/또는 Cu-기반 합금으로부터 생성된다.
유사하게 유리하게, 적어도 하나의 열 전도층은 추가로 카바이드 및/또는 산화 세라믹 경질 물질 입자를 포함하고, 그러한 경우에, 유리하게, 열 전도층의 경질 물질 입자는 0.5　㎛ 내지 120 ㎛의 중간 입자 크기(D50)를 갖고, 그러한 경우에, 유사하게 유리하게, 열 전도층에서 경질 물질 입자의 부피에 의한 비율은 1% 내지 80%, 특히 유리하게 30% 내지 50%이다.
브레이크 디스크의 유리한 구성에서, 열 전도층은 합금의 형태를 취하고, 여기서 축방향으로, 최소 열 전도율은 방사상 부분 영역에 그리고 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층과의 계면 영역에 있고, 그리고 최고 열 전도율은 추가 열 전도층 또는 금속성 본체와의 계면 영역에 있다.
유리하게, 적어도, 금속성 본체와 적어도 제 1 열 전도층 사이에 본딩층이 있다.
더 유리하게, 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층은 적어도 50　㎛ 내지 500　㎛의 층 두께(dSH), 특히 유리하게, 200　㎛ 내지 250　㎛의 층 두께(dSH)를 가진다.
마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층은 유리하게 서멧, 특히 유리하게 실리콘 카바이드, 보론 카바이드, 텅스텐 카바이드, 바나듐 카바이드, 티타늄 카바이드, 탄탈륨 카바이드, 크롬 카바이드 및/또는 산화 세라믹, 및 매우 특히 유리하게 ≤　15 질량%의 Ni 함량을 갖는 물질 그룹 4 또는 5의 스테인레스강 매트릭스를 갖는 텅스텐 카바이드로 구성된다.
본 발명의 목적은 본 발명에 따라 청구된 바와 같은 브레이크 디스크를 생성하는 방법에 의해 추가로 달성되고, 제 1 열 전도층은 응집력있게 결합되는 방식으로 적어도 부분적으로 레이저 빌드업 용접에 의해 적어도 금속성 본체의 상부에 배치되고, 그런 후에 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층이 응집력있게 결합되는 방식으로 제 1 열 전도층의 최상부에 배치되고, 여기서 열 전도층은 적어도 두 개의 다른 물질로 구성되고, 열 전도층이 방사상 방향으로 증가하는 열 전도율(λ)을 갖는 바와 같이 열 전도층 내의 열 전도율(λi)은 구배화되고, 열 전도율(λ1)을 갖는 금속성 또는 세라믹 물질 및/또는 금속 합금은 적어도 제 1 및/또는 제 2 마찰 영역의 내부 둘레 영역에 배치되고, 열 전도율(λ2)을 갖는 금속 또는 세라믹 물질 및/또는 금속 합금은 제 1 및/또는 제 2 마찰 영역의 외부 둘레 영역에 배치되고, 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층의 표면이 최종으로 가공된다.
추가로, 본 발명에 따라서, 제 1 열 전도층은 응집력있게 결합되는 방식으로 적어도 부분적으로 레이저 빌드업 용접에 의해 적어도 금속성 본체 상부에 배치되고, 그런 후에 층 사이에 응집성 결합을 달성하기 위해, 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층이 응집력있게 결합되는 방식으로 제 1 열 전도층의 최상부에 배치되고, 여기서 브레이크 디스크의 외부 둘레에 관련해 방사상 방향으로 적어도 하나의 열 전도층은, 비열 저항(Rthi)이 브레이크 디스크의 외부 둘레를 향해 방사상 방향으로 열 전도층에서 감소하는 결과로서, 구배화된 층 두께(dSW)로 배치된다.
방법의 유리한 구성에서, 제 1 단계에서, 방사상 방향으로, 열 전도층은, 열 전도층에서 비열 저항(Rthi)이 내부 둘레 영역에서 외부 둘레 영역으로 구배화된 방식으로 감소하는 바와 같이, 브레이크 디스크의 둘레 영역의 60%에서 외부 둘레까지 연장되는 외부 둘레 영역에서 층 두께(dS3)에 비해, 10%-15% 더 큰 층 두께(dS1)를 갖는 둘레 영역의 최대 35%까지 연장되는 내부 둘레 영역에, 그리고 5%-10% 더 큰 층 두께(dS2)를 갖는 둘레 영역의 30%에서 최대 65%까지 연장되는 중간 둘레 영역에 배치된다.
유리하게, 브레이크 디스크의 외부 둘레를 향해 방사상 방향으로, 물질이 10 W/(m·K) 내지 14 W/(m·K)의 열 전도율(λ1)을 갖는, 둘레 영역의 최대 35%까지 연장되는 내부 둘레 영역에, 물질이 12 W/(m·K) 내지 26 W/(m·K)의 열 전도율(λ2)을 갖는, 둘레 영역의 30%에서 최대 65%까지 연장되는 중간 둘레 영역에, 그리고 물질이 24 W/(m·K) 내지 40 W/(m·K)의 열 전도율(λ3)을 갖는, 둘레 영역의 60%에서 외부 둘레까지 연장되는 외부 둘레 영역에 적어도 하나의 열 전도층이 배치된다.
열 전도층이 레이저 빌드업 용접에 의해 배치되기 전에, 금속성 본체가 150℃ 내지 500℃의 온도로 적어도 제 1 및/또는 제 2 마찰 영역의 하위 영역에서 가열될 때 특히 유리하다.
본 발명의 해법은 신규한 브레이크 디스크를 제공하고, 특히, 열 버짓(budget)은 브레이크 디스크에 걸쳐 효율적인 방식으로 제어되고 균일한 온도 분포가 개선된 제동 성능으로 브레이크 디스크 내에서 가능해진다. 게다가, 신규한 브레이크 디스크는 브레이크 디스크에 대한 열 입력의 균일한 분포 및 브레이크 디스크 내의 제어된 온도 분포를 갖는, 단순한 방식으로 열 응력 및 균열을 효과적으로 방지한다.
신규한 브레이크 디스크는 산업 플랜트에서, 윈드 터빈에서, 그리고 특히 차량에서 이용할 수 있고, 차량은 단지 자동차뿐만 아니라, 트럭, 모페드, 및 자전거를 의미하는 것으로 이해되어야만 한다.
본 발명의 브레이크 디스크는 회전축 상의 브레이크 디스크의 고정을 위한 링 형상 고정 요소를 갖는 금속성 본체, 회전축을 마주하고 원형 표면의 형태를 취하는 제 1 마찰 영역, 및 제 1 마찰 영역에 정반대이고 회전축으로부터 떨어지고 유사하게 원형 표면의 형태이도록 배열된 제 2 마찰 영역을 가진다. 추가적으로, 제 1 및/또는 제 2 마찰 영역 상의 브레이크 디스크는 본 발명에 따라 설계된 적어도 하나의 열 전도층 및 그 위에 배치된 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층을 가진다.
제동 작동은 일반적인 온도 맵을 야기한다.
회전축에 브레이크 디스크를 고정하기 위한 링 형상 고정 요소가 금속성 본체의 제 1 및 제 2 마찰 영역보다 현저하게 더 낮은 열 응력을 가짐이 발견었다.
링 형상 고정 요소 상의 더 낮은 열 응력에 관한 원인은 금속성 본체처럼, 일반적으로 회주철로부터 생성되고 따라서 약 50　W/(m·K)의 영역에서 높은 열 전도율(λ)을 갖는 금속성 본체의 물질이다.
반대로, 상승하는 마찰의 열이 내부 둘레 영역으로부터 그에 접촉하고 인접한 링 형상 고정 요소 상에 직접 소산되기 때문에, 특히 제 1 및 제 2 마찰 영역의 외부 둘레 영역에서 온도는 항상 브레이크 디스크의 내부 둘레 영역에서보다 더 높다.
회전축으로부터 떨어진 제 2 마찰 영역은 제동 작동에서 정반대로 배열된 제 1 영역에 비해 항상 더 높은 온도를 가짐이 발견되었다. 놀랍게도, 제 1 및 제 2 마찰 영역 사이에 발생하는 온도차는 브레이크 디스크가 온도 구배의 결과로서 코우닝에 영향 받고, 경질 물질층의 표면이 골이 진 방식으로 변형되고 따라서 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층 내에 균열을 야기하는 역효과를 가짐이 발견되었다.
전체로서 균일한 열 분포 및 응력, 그리고 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층 및 브레이크 디스크에서 균형잡힌 열 버짓을 달성하기 위해, 본 발명에 따라 제안된 것은, 적어도 하나의 구체적으로 설계된 열 전도층이 금속성 본체와 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층 사이에 배치되는 것이고, 이는 방사상 방향으로 브레이크 디스크의 링 형상 고정 요소로부터 외부 둘레까지, 구배된 열 전도율(λi) 및 구배된 비열 저항(Rthi)을 가진다.
이는 본 발명에 따라 달성되고, 여기서 적어도 하나의 열 전도층은 다른 열 전도율을 갖는 적어도 두 개의 다른 물질로 구성된다. 이러한 측면에서, 열 전도층 내의 열 전도율(λi)은 구배되고, 적어도 제 1 및/또는 제 2 마찰 영역의 내부 둘레 영역에서 열 전도율(λ1)을 갖는 금속 또는 세라믹 물질 및/또는 금속 합금이 있다. 열 전도율(λ2)을 갖는 금속 또는 세라믹 물질 및/또는 금속 합금은 제 1 및/또는 제 2 마찰 영역의 외부 둘레 영역에 배치된다. 원칙적으로, 열 전도층의 물질의 선택에서, 내부 둘레 영역에 열 전도율(λ1)은 브레이크 디스크의 방사상 방향으로 외부 둘레 영역에서 열 전도율(λ2)보다 항상 더 작다. 이러한 측면에서, 본 발명에 따라, λ1 < λ < λ2이다.
열 전도층 내의 금속 또는 세라믹 물질 및/또는 금속 합금의 다른 선택 덕분에, 브레이크 디스크의 내부 둘레 영역에서 상승한 제동의 열은 따라서 낮은 열 전도율(λ1)을 갖는 영역에 의해 지연된 방식으로 소산되고, 이는 이러한 영역에서 더 빠른 온도 조절 및 브레이크 디스크의 사용을 위한 용이성으로 유도한다. 반대로, 브레이크 디스크의 외부 둘레 영역에서, 높은 열 전도율(λ2)을 갖는 물질 덕분에 상승한 제동의 열은 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층으로부터 금속성 본체로 급속히 소산되고, 이는 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층의 급속한 냉각으로 유도하고 특히 외부 둘레 영역에서 열 피크 응력의 방지에 의해 브레이크 디스크의 사용 수명을 개선한다.
특히, 제동 에너지의 회복의 활용 및 연관된 더 적은 수의 제동 작동을 갖는 차량의 경우에, 제동 시스템의 사용을 위한 신속한 용이성의 달성을 위해, 적어도 브레이크 디스크의 외부 둘레에 관련해 방사상 방향으로, 각각의 열 전도층은 또한 열 전도율(λi)에 대해 다른 물질의 다중의 다른 영역을 가질 수 있다.
다른 물질을 갖는 다중 영역 그리고 따라서 다른 열 전도율(λ1, λ2 … λi) 덕분에, 열 전도층 내의 열 전도율의 연속적이거나 그렇지 않으면 갑작스러운 구배가 달성된다.
제 1 및/또는 제 2 마찰 영역의 내부 둘레 영역에 배치된 열 전도층에 물질 중 적어도 하나의 더 낮은 열 전도율(λ1) 덕분에, 생성된 마찰의 열은 이러한 특정 내부 둘레 영역에 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층 및 열 전도층에 저장된다. 결과적으로, 브레이크 디스크의 작동 온도는 논의되고 있는 경질 물질층의 내부 둘레 영역에 일종의 절연 효과에 의해 더 신속히 얻어지고, 브레이크 디스크의 더 빠른 작동 온도가 가능해진다.
특히 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층에서, 내부 둘레 영역과 외부 둘레 영역 사이의 브레이크 디스크에서 일반적으로 지배적인 온도 구배는 열 전도층에서 다른 열 전도율(λi) 및 다른 비열 저항(Rthi)에 의해 보상되고, 브레이크 디스크 내의 온도는 균일화되고, 이는 사용 수명을 개선하고 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층의 전체 영역에 걸쳐 균일한 제동 작동을 달성한다.
본 발명의 유리한 구성에서, 적어도 두 개의 열 전도층은 적어도 제 1 및/또는 제 2 마찰 영역의 최상부에 배치될 수 있고, 열 전도층은 금속성 본체의 최상부에 배치될 수 있고 추가 열 전도층은 앞서 위에 배치된 열 전도층의 최상부에 배치된다. 최상위 열 전도층은 여기서 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층과의 그리고 금속성 본체의 최상부에 배치된 열 전도층과의 인터페이스를 형성한다.
다중 열 전도층의 경우에, 여기서 중요한 것은 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층과의 응집성 결합을 형성하는 마지막에 배치된 적어도 열 전도층이 이러한 열 전도층의 열 전도율(λi)의 구배를 갖고 따라서 또한 비열 저항(Rthi)의 구배를 가진다는 것이다. 이것이 달성하는 것은 더욱 특히 제동 작동에서 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층에서 외부 둘레 영역에서 발생하는 열 응력이 회피되고, 결과적인 제동의 열이 외부 둘레 영역으로부터 금속성 본체로 제어된 방식으로 소산되는 한편, 내부 둘레 영역에서, 열이 제어되고 지연된 방식으로 소산되고, 그리고 최적 작동 온도를 달성하기 위해, 열이 스트레스가능한 경질 물질층으로 향해지는 것이다.
유리하게, 방사상 방향으로, 둘레 영역의 최대 40%까지 연장되는 내부 둘레 영역에, 10 W/(m·K) 내지 14　W/(m·K)의 열 전도율(λ1)을 갖는 물질, 둘레 영역의 30%에서 최대 65%까지 연장되는 중간 둘레 영역에서, 12　W/(m·K) 내지 26 W/(m·K)의 열 전도율(λ2)을 갖는 물질, 및 둘레 영역의 60%에서 외부 둘레까지 연장되는 외부 둘레 영역에서, 24 W/(m·K) 내지 40 W/(m·K)의 열 전도율(λ3)을 갖는 물질이 있는 바와 같이 열 전도층은 형성된다.
이러한 측면에서, 제 1 및/또는 제 2 마찰 영역에서 적어도 하나의 열 전도층은 제동 작동에서 다른 온도를 고려하는 다른 열 전도율(λi)을 가진다.
본 발명에 따라 제안된 레이저 빌드업 용접의 코팅 공정은 특히 유리한 기술 작동 및 효과를 달성한다.
첫째로, 응집성 결합은 배치될 층, 즉, 적어도 하나의 열 전도층과 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층 사이에뿐만 아니라, 적어도 하나의 열 전도층과 금속성 본체 사이에 확립된다. 이는 더 양호한 열 전도가 층 사이에 가능해지고, 더 양호한 층 결합이 서로 가능해지는 이점을 가져온다. 추가적으로, 부식 및 마모로부터 개선된 보호가 달성된다.
추가적으로, 열 전도층의 확립될 열 전도율(λi)의 구배 및 확립될 비열 저항(Rthi)의 구배가 구체적으로 본 발명에 따라 제안된 레이저 빌드업 용접을 통해 단순한 방식으로 달성될 수 있고, 이는 특히 브레이크 디스크 둘레까지의 방사상 설계에서 열 전도율의 연속적이거나 갑작스러운 조절을 가능하게 한다. 레이저 빌드업 용접은 적용 동안, 하나의 생성 공정에서 제 1 및 제 2 마찰 영역 상에 다른 열 전도율(λi) 및 비열 저항(Rthi)을 갖는 다른 물질의 연속적이거나 불연속적인 배열을 가능하게 한다. 게다가, 레이저 빌드업 용접은 브레이크 디스크 상의 각각의 열 전도층의 층 두께(dS)가 변화되는 것을 가능하게 하고, 따라서 유사하게, 열 저항(Rthi)이 브레이크 디스크의 특정 둘레 영역에서 개별적으로 조절되는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 열 전도층을 위한 물질로서 Al-기반, Fe-기반, Ni-기반, Cr-기반 및/또는 Cu-기반 합금은 합금 요소의 조성 또는 금속 또는 세라믹 물질의 조성을 통해, 레이저 빌드업 용접 방법을 통해 적어도 방사상 및 축 방향으로 연속적으로, 그렇지 않으면 갑자기 구배된 방식으로, 열 전도율(λi)을 조절하고, 그리고 따라서 비열 저항(Rthi)을 조절하는 것이 가능한 이점을 제공한다.
레이저 빌드업 용접에 의한 열 전도층의 배열은 따라서 순차적으로, 예를 들어, 브레이크 디스크의 제 1 또는 제 2 마찰 영역의 열적으로 높게 스트레스된 영역에 높은 열 전도율(λi) 또는 낮은 열 저항(Rthi)을 갖는 물질을 배치하기 위해, 그리고 지나치게 낮은 수준의 열 응력을 갖는 영역에 높은 비열 저항(Rthi) 또는 낮은 열 전도율(λi)을 갖는 물질을 사용하기 위해, 물질 조성, 비열 저항(Rthi), 및 열 전도율(λi)의 가변 조절을 가능하게 한다.
본 발명에 따라 제안된 브레이크 디스크를 열적으로 균일화하는 추가 수단은 하나의 물질로 단독으로 구성된 열 전도층을 제공하고, 열 전도층 내의 비열 저항(Rthi)이 다르게 조절되고 따라서 제 1 및 제 2 마찰 영역의 소망하는 온도 맵에 일치되는 결과로서, 브레이크 디스크의 외부 둘레까지 방사상 방향으로 열 전도층의 층 두께(dSW)를 구배하는 것이다.
특히 유리한 구성에서, 방사상 방향으로 열 전도층은 브레이크 디스크의 둘레 영역의 60%에서 외부 둘레까지 연장되는 외부 둘레 영역에서 층 두께(dSW3)에 비해, 둘레 영역의 최대 35%까지 연장되는 내부 둘레 영역에서 10%-15% 더 큰 층 두께(dSW1), 그리고 둘레 영역의 30%에서 최대 65%까지 연장되는 중간 둘레 영역에서, 5%-10% 더 큰 층 두께(dSW2)를 가진다.
적어도 하나의 열 전도층의 다른 층 두께(dSW)의 제공은 특히, 원치않는 차폐 효과, 즉, 제 1 및 제 2 마찰 영역의 틸팅 및 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층에서 주름의 연관된 형성으로 전체 브레이크 디스크의 연관된 뒤틀림에 대응한다. 게다가, 브레이크 디스크에서 열 버짓이 다른 비열 저항(Rthi)을 통해 개별적인 방식으로 조절되는 효과가 달성된다.
또 다른 유리한 구성에서, 열 전도층은 열 전도층의 개선된 강도 및 경도 그리고 따라서 제 1 및 제 2 마찰 영역에서 층 구조로 유도하는 경질 물질 입자를 추가로 포함한다. 특히, 유리하게, 경질 물질 입자는 0.5 ㎛ 내지 120 ㎛의 중간 입자 크기(D50)를 갖고 추가로, 1% 내지 80%, 특히, 유리하게 30% 내지 50%의 부피에 의한 비율로 존재할 수 있다.
유리하게, 본딩층이 적어도 금속성 본체와 적어도 하나의 제 1 열 전도층 사이에 존재하는 브레이크 디스크가 제공된다. 금속성 본체의 표면의 기계적 준비에 대한 필요가 없는 바와 같이 본딩층은 금속성 본체 상에 제 1 열 전도층의 개선된 부착으로 유도한다. 개별층의 서로 부착 및 전체 층 구조의 결합 강도를 개선하기 위해, 본딩층이 열 전도층 사이에 그리고/또는 열 전도층과 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층 사이에 제공되는 것 역시 가능하다.
브레이크 디스크의 고가가 아닌 생산 및 긴 사용 수명을 위해, 그것은 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층이 50　㎛ 내지 500　㎛의 적어도 하나의 층 두께(dSH), 매우 특히 유리하게, 200　㎛ 내지 250　㎛의 층 두께(dSH)를 가질 때 유리하다. 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층이 서멧, 예를 들어, 실리콘 카바이드, 보론 카바이드, 텅스텐 카바이드, 바나듐 카바이드, 티타늄 카바이드, 탄탈륨 카바이드, 크롬 카바이드 및/또는 산화 세라믹으로 구성되고, 매우 특히 유리하게 ≤　15 질량%의 Ni 함량을 갖는 물질 그룹 4 또는 5의 스테인레스강 매트릭스를 갖는 텅스텐 카바이드로 구성될 때 특히 유리한 것으로 여기 발견되었다.
금속성 본체의 최상부에 열 전도층의 배치에서, 마찰 영역의 열 뒤틀림이 발생하고, 이는 앞서 언급된 차폐 효과를 초래함이 발견되었다. 이에 대응하기 위해, 유리하게 제안되는 것은 레이저 빌드업 용접에 의한 열 전도층의 응집성 배열에 선행하는 열 처리 공정에서, 금속성 본체가 적어도 제 1 및/또는 제 2 마찰 영역의 하위 영역에서 150℃ 내지 500℃의 온도로 가열되는 것이다. 이는 브레이크 디스크 내의 열적으로 유도된 응력을 최소화할 수 있다. 추가로, 금속성 본체에 대한 열 전도층의 개선된 물리적 본딩이 달성된다. 게다가, 금속성 본체의 이전 가열은 레이저 빌드업 용접에서 레이저 강도를 감소시킬 수 있고, 이는 결국 경질 물질층에서 카바이드의 손상 없는 일체화에 대한 긍정적인 효과를 가진다. 더 낮은 레이저 파워를 갖는 레이저는 더 낮은 생산 비용으로 유도한다.
본 발명의 해법은 복합적 기술적 이점 및 효과가 달성되는 신규한 브레이크 디스크를 제공한다.
금속성 본체의 제 1 및/또는 제 2 마찰 영역의 최상부에 적어도 하나의 열 전도층은 다른 물질 또는 다른 층 두께를 갖는 단지 하나의 물질을 갖고, 이는 열 전도율 및/또는 비열 저항의 관점에서 다르고 따라서 브레이크 디스크의 개별 영역에 대한 열 영향을 가능하게 한다. 열 전도율이 적어도 브레이크 디스크의 외부 둘레까지 방사상 방향으로 증가하거나, 비열 저항이 적어도 브레이크 디스크의 외부 둘레까지 방사상 방향으로 연속적으로 또는 갑작스럽게 감소하는 바와 같이, 적어도 하나의 열 전도층의 다른 물질 또는 다른 층 두께는 여기서 구배된다. 이는 다음의 이점을 제공한다:
- 브레이크 디스크의 개별적인 영역에서 열 응력 피크는 제어된 방식으로 회피되고,
- 브레이크 디스크 내의 균일한 온도 분포가 확립되고,
- 브레이크 디스크의 뒤틀림 및 균열이 방지되고,
- 사용을 위한 더 신속한 용이성 및 제동 파워가 제공되고, 그리고
- 브레이크 디스크의 장기간의 사용 수명이 달성된다.
이하에서는 본 발명을 세 개의 작동 실시예를 사용하여 더 상세하게 설명한다.
도 1은 브레이크 디스크를 통한 개략적인 횡단면이고,
도 2는 제 1 및 제 2 마찰 영역의 세부이고,
도 3은 일정한 층 두께, 및 열 전도층 및 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층의 구배된 물질 조성을 갖는 브레이크 디스크의 코팅의 개략적 도해이고,
도 4는 구배된 열 전도층을 갖는 내부, 중간, 및 외부 둘레 영역을 갖는 브레이크 디스크의 축방향 상부도이고,
도 5는 열 전도층 및 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층의 구배된 층 두께를 갖는 개략적인 층 구성이고,
도 6은 열 전도층의 구배된 층 두께, 및 열 전도층 및 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층의 구배된 물질 조성의 조합을 갖는 개략적인 층 구성이고,
도 7은 하나가 다른 하나 위에 있는 2 개의 구배된 열 전도층을 갖는 개략적인 층 구성이다.
작동 실시예 1
도 1 및 도 2는 회주철로 구성된 금속성 본체(1), 고정 요소(12), 및 금속성 본체(1)의 어느 한 측면 상에 그리고 정대 측면 상에 배치된 열 전도층(4, 6), 및 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층(8)을 갖는 브레이크 디스크를 통한 횡단면의 개략도를 도시한다.
회전축(14)(도 3)을 마주하는 제 1 열 전도층(4)은 Fe-기반 합금으로 구성되고, 회전축(14)으로부터 떨어진 제 1 열 전도층(6)은 Ni-기반 합금으로 구성되고, 열 전도층들(4 및 6)은 레이저 빌드업 용접에 의해 회주철로 구성된 금속성 본체(1) 상에 배치된다.
각각의 열 전도층(4 및 6)의 최상부에 배치된 것은 78　W/(m·K)의 열 전도율(λ)을 갖는, 120 ㎛의 평균 층 두께를 갖는 물질 번호 DIN EN 1.4016 (430L)의 스테인레스강 매트릭스를 갖는 텅스텐 카바이드로 구성된 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층(8)이다.
도 4는 브레이크 디스크의 상부도를 도시하고, 브레이크 디스크는 두 개의 정반대의 열 전도층(4 및 6), 즉, 회전축을 마주하는 제 1 열 전도층(4) 및 회전축(4)으로부터 떨어진 열 전도층(6)을 가진다.
회전축(14)을 마주하는 제 1 열 전도층(4)은 방사상 방향으로 다른 물질을 포함하는 총 3개의 둘레 영역(9, 10, 및 11)을 가진다. 방사상 방향으로 이러한 열 전도층(4)의 제 1 물질은 마찰 영역의 둘레 영역의 35%를 포함하는 내부 둘레 영역(9)에서 10　W/(m·K)의 열 전도율(λ1)을 갖고, 방사상 방향으로 제 2 물질은 마찰 영역의 둘레 영역의 35% 내지 60%를 포함하는 중간 둘레 영역(10)에서 25 W/(m·K)의 열 전도율(λ2)을 갖고, 방사상 방향으로 제 3 물질은 마찰 영역의 둘레 영역의 60%에서 외부 둘레까지를 포함하는 외부 둘레 영역(11)에서 55 W/(m·K)의 열 전도율(λ3)을 가진다.
회전축(14)으로부터 떨어진 열 전도층(6)은 유사하게, 방사상 방향으로 다른 물질을 포함하는 총 3개의 둘레 영역(9, 10, 및 11)을 가진다. 방사상 방향으로 회전축(14)으로부터 떨어진 열 전도층(6)의 제 1 물질은 마찰 영역의 둘레 영역의 30%를 포함하는 내부 둘레 영역(9)에서 12　W/(m·K)의 열 전도율(λ1)을 갖고, 방사상 방향으로 제 2 물질은 마찰 영역의 둘레 영역의 30% 내지 45%를 포함하는 중간 둘레 영역(10)에서 23 W/(m·K)의 열 전도율(λ2)을 갖고, 방사상 방향으로 제 3 물질은 마찰 영역의 둘레 영역의 45%에서 외부 둘레까지를 포함하는 외부 둘레 영역(11)에서 48 W/(m·K)의 열 전도율(λ3)을 가진다.
방사상 방향으로 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같은 회전축(14)을 마주하는 제 1 열 전도층(4)은 일정하게 감소하는 층 두께(dSW)를 갖고, 최소 층 두께(dSW3)는 90 ㎛에서 마찰 영역의 외부 둘레에 있고, 최대 층 두께(dSW4)는 145 ㎛에서 마찰 영역의 내부 둘레에 있다.
회전축(14)으로부터 떨어진 열 전도층(6)은 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 방사상 방향으로, 120 ㎛의 일정한 층 두께(dSW)를 가진다.
열 전도층(4 및 6)의 배열은 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층(8)에 균일한 열 버짓을 가능하게 하고, 사용을 위한 더 빠른 열 용이성이 마찰 영역(2 및 3)의 전체 둘레 영역에 걸쳐 가능해진다. 게다가, 구배된 열 전도층(4 및 6) 및 다른 층 두께는 차폐 효과의 발생을 방지하고, 이는 브레이크 디스크에서 균열의 형성을 방지한다.
작동 실시예 2
도 1 및 도 2는 회주철로 구성된 금속성 본체(1), 고정 요소(12), 및 어느 한 측면 상에 그리고 정반대로 금속성 본체 상에 배치된 열 전도층(4, 6), 및 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층(8)을 갖는 브레이크 디스크를 통한 횡단면의 개략도를 도시한다.
회전축(14)(도 3)을 마주하는 제 1 열 전도층(4)은 Cr-기반 합금으로 구성되고, 회전축(14)으로부터 떨어진 열 전도층은 Cu-기반 합금으로 구성되고, 열 전도층(4 및 6)은 레이저 빌드업 용접에 의해 회주철로 구성된 금속성 본체(1) 상에 배치된다.
각각의 열 전도층(4 및 6)의 최상부에 배치된 것은 78　W/(m·K)의 열 전도율(λ)을 갖는, 120 ㎛의 평균 층 두께를 갖는 물질 번호 DIN EN 1.4016 (430L)의 스테인레스강 매트릭스를 갖는 텅스텐 카바이드로 구성된 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층(8)이다.
도 4는 브레이크 디스크의 상부도를 도시하고, 브레이크 디스크는 두 개의 정반대의 열 전도층, 즉, 회전축(14)을 마주하는 열 전도층(4, 6) 및 회전축(14)으로부터 떨어진 열 전도층을 가진다.
회전축(14)을 마주하는 열 전도층(4)은 방사상 방향으로 다른 물질을 포함하는 총 3개의 영역(9, 10, 및 11)을 가진다. 방사상 방향으로 이러한 열 전도층(4)의 제 1 물질은 마찰 영역의 둘레 영역의 30%를 포함하는 내부 둘레 영역(9)에서 12　W/(m·K)의 열 전도율(λ1)을 갖고, 방사상 방향으로 열 전도층의 제 2 물질은 마찰 영역의 둘레 영역의 40%를 포함하는 중간 둘레 영역(10)에서 23 W/(m·K)의 열 전도율(λ2)을 갖고, 방사상 방향으로 열 전도층의 제 3 물질은 마찰 영역의 둘레 영역의 30%를 포함하는 외부 둘레 영역(11)에서 36 W/(m·K)의 열 전도율(λ3)을 가진다.
회전축(14)으로부터 떨어진 열 전도층(6)은 방사상 방향으로 다른 물질을 포함하는 총 3개의 영역(9, 10, 및 11)을 가진다. 방사상 방향으로 이러한 열 전도층의 제 1 물질은 마찰 영역의 둘레 영역의 30%를 포함하는 내부 둘레 영역(9)에서 12　W/(m·K)의 열 전도율(λ1)을 갖고, 방사상 방향으로 열 전도층의 제 2 물질은 마찰 영역의 둘레 영역의 40%를 포함하는 중간 둘레 영역에서 23 W/(m·K)의 열 전도율(λ2)을 갖고, 방사상 방향으로 열 전도층의 제 3 물질은 마찰 영역의 둘레 영역의 30%를 포함하는 외부 둘레 영역(11)에서 36 W/(m·K)의 열 전도율(λ3)을 가진다.
도 5에 따라, 회전축(14)으로부터 떨어진 열 전도층(6) 및 회전축(14)을 마주하는 열 전도층(4)은 방사상 방향으로 일정하게 감소하는 층 두께(dSW)를 갖고, 최소 층 두께(dSW1 및 dSW3)는 80 ㎛에서 마찰 영역의 외부 둘레에 있고, 최대 층 두께(dSW2 및 dSW4)는 160 ㎛에서 마찰 영역의 내부 둘레에 있다.
열 전도층(4 및 6)의 배열은 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층(8)에 균일한 열 버짓을 가능하게 하고, 사용을 위한 더 빠른 열 용이성이 마찰 영역(2 및 3)의 전체 둘레 영역에 걸쳐 가능해진다. 게다가, 구배된 열 전도층(4 및 6) 및 다른 층 두께는 차폐 효과의 발생을 방지하고, 이는 브레이크 디스크에서 균열의 형성을 방지한다.
작동 실시예 3
도 7은 제 1 마찰 영역(2) 또는 제 2 마찰 영역(3)을 도시하고, 두 개의 다른 열 전도층(4 및 5) 및 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층(8)은 금속성 본체(1) 상에 배치된다.
열 전도층(5)은 구배 없이 Al-기반 합금으로 구성되고 금속성 본체(1)의 최상부에 배치된다. 열 전도층(4)은 열 전도층(5)의 최상부에 배치되고 Cu-기반 합금으로 구성된다.
열 전도층(5)은 방사상 방향으로 다른 물질을 포함하는 총 3개의 영역(9, 10, 및 11)을 가진다. 방사상 방향으로 이러한 열 전도층의 제 1 물질은 마찰 영역의 둘레 영역의 30%를 포함하는 내부 둘레 영역(9)에서 12　W/(m·K)의 열 전도율(λ1)을 갖고, 열 전도층의 제 2 물질은 마찰 영역의 둘레 영역의 40%를 포함하는 중간 둘레 영역(10)에서 방사상 방향으로 23 W/(m·K)의 열 전도율(λ2)을 갖고, 열 전도층의 제 3 물질은 마찰 영역의 둘레 영역의 30%를 포함하는 외부 둘레 영역(11)에서 방사상으로 36 W/(m·K)의 열 전도율(λ3)을 가진다.
열 전도층(5)은 120　㎛의 평균화된 두께(dSW)를 갖는 방사상 방향으로 일정한 층 높이를 가진다.
열 전도층(4 및 5)의 배열은 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층(1)에 균일한 열 버짓을 가능하게 하고 사용을 위한 더 빠른 열 용이성이 마찰 영역(2 및 3)의 전체 둘레 영역에 걸쳐 가능해진다. 게다가, 구배된 열 전도층(4 및 5) 및 다른 층 두께는 차폐 효과의 발생을 방지하고, 이는 브레이크 디스크에서 균열의 형성을 방지한다.
1 금속성 본체
2 회전축을 마주하는 제 1 마찰 영역
3 회전축으로부터 떨어진 제 2 마찰 영역
4 회전축을 마주하는 제 1 열 전도층
5 회전축을 마주하는 제 2 열 전도층
6 회전축으로부터 떨어진 제 1 열 전도층
7 회전축으로부터 떨어진 제 2 열 전도층
8 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층
9 내부 둘레 영역
10 중간 둘레 영역
11 외부 둘레 영역
12 고정 요소
13 환기 덕트
14 회전축

Claims (21)

  1. 회전축(14) 상에 브레이크 디스크의 고정을 위해 적어도 하나의 링 형상 고정 요소(12)를 갖는 금속성 본체(1), 회전축(14)을 마주하고 원형 표면의 형태를 취하는 제 1 마찰 영역(2), 상기 제 1 마찰 영역(2)의 지름상 반대편에 배열되고 회전축에서 멀리 떨어져 배열된 제 2 마찰 영역(3)을 포함하고, 상기 금속성 본체(1)는 상기 제 1 마찰 영역(2) 및 제 2 마찰 영역(3)에서, 적어도 하나의 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층(8)이 최상부에 배치된 적어도 하나의 링 형상 열 전도층(4, 6)을 가지며, 층들 사이의 응집성 결합을 달성하기 위해, 레이저 빌드업 용접에 의해, 적어도 하나의 열 전도층(4, 6)은 금속성 본체(1)의 최상부에 배치되고, 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층(8)은 열 전도층(4, 6)의 최상부에 배치되며,
    상기 열 전도층(4, 6)은 적어도 두 개의 다른 물질로 구성되고, 상기 열 전도층(4, 6) 내의 열 전도율 λ는 구배를 형성하여, 상기 제 1 마찰 영역(2) 및/또는 제 2 마찰 영역(3)의 적어도 내부 둘레 영역(9)에는 열 전도율 λ1을 갖는 금속 또는 세라믹 물질 및/또는 금속 합금이 있고, 상기 제 1 마찰 영역(2) 및/또는 제 2 마찰 영역(3)의 외부 둘레 영역(11)에는 열 전도율 λ2을 갖는 금속 또는 세라믹 물질 및/또는 금속 합금이 있으며, 여기서 적어도 λ1 < λ < λ2인, 브레이크 디스크.
  2. 회전축(14) 상에 브레이크 디스크의 고정을 위해 적어도 하나의 링 형상 고정 요소(12)를 갖는 금속성 본체(1), 회전축을 마주하고 원형 표면의 형태를 취하는 제 1 마찰 영역(2), 및 상기 제 1 마찰 영역(2)의 지름상 반대편에 배열되고 회전축에서 멀리 떨어져 배열된 제 2 마찰 영역(3)을 포함하고, 상기 금속성 본체(1)는 상기 제 1 마찰 영역(2) 및 제 2 마찰 영역(3)에서, 적어도 하나의 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층(8)이 최상부에 배치된 적어도 하나의 링 형상 열 전도층(4, 6)을 가지며, 층들 사이의 응집성 결합을 달성하기 위해, 레이저 빌드업 용접에 의해, 적어도 하나의 열 전도층(4, 6)은 금속성 본체(1)의 최상부에 배치되고, 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층(8)은 열 전도층(4, 6)의 최상부에 배치되며, 적어도 하나의 열 전도층(4, 6)은 브레이크 디스크의 외부 둘레에 대해 방사상 방향으로 구배화된 층 두께(dSW)를 가지며, 이에 따라 비열 저항(Rthi)이 상기 열 전도층(4, 6)에서 브레이크 디스크의 외부 둘레를 향해 방사상 방향으로 감소하게 되는, 브레이크 디스크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 두 개의 열 전도층이 배열되고, 제 1 열 전도층은 금속성 몸체의 최상부에 배치되고 제 2 열 전도층은 제 1 열 전도층의 최상부에 배치되며, 각각의 경우에 적어도 제 2 열 전도층은 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층과의 계면 영역 및 제 1 열 전도층과의 계면 영역을 형성하는, 브레이크 디스크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    회전축을 마주하는 마찰 영역 상의 적어도 하나의 열 전도층 및/또는 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층은 회전축으로부터 먼 쪽 마찰 영역 상의 적어도 하나의 열 전도층 및/또는 스트레스가능한 경질 물질층에 비해 다른 층 두께로 형성되는, 브레이크 디스크.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    브레이크 디스크의 외부 둘레를 향한 방사상 방향으로, 적어도 하나의 열 전도층이 배열되고, 상기 열 전도층은 둘레 영역의 최대 40%까지 연장되는 내부 둘레 영역에 10 W/(m·K) 내지 14 W/(m·K)의 열 전도율 λ1을 갖는 물질을, 둘레 영역의 30%에서 최대 65%까지 연장되는 중간 둘레 영역에 12 W/(m·K) 내지 26 W/(m·K)의 열 전도율 λ2를 갖는 물질을, 그리고 둘레 영역의 60%부터 외부 둘레까지 연장되는 외부 둘레 영역에 24 W/(m·K) 내지 40 W/(m·K)의 열 전도율 λ3을 갖는 물질을 가지는, 브레이크 디스크.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 열 전도층이 상기 브레이크 디스크의 외부 둘레를 향해 방사상 방향으로 연속적으로 또는 갑자기 증가하는 층 두께(dSW)를 가지는, 브레이크 디스크.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 열 전도층은 50　㎛ 내지 500　㎛의 층 두께(dSWi), 특히 유리하게는 100　㎛ 내지 150　㎛의 층 두께(dSWi)를 가지는, 브레이크 디스크.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    브레이크 디스크의 외부 둘레를 향한 방사상 방향으로, 상기 열 전도층은, 둘레 영역의 60%에서 외부 둘레까지 연장되는 외부 둘레 영역에서의 층 두께(dSW3)에 비하여, 둘레 영역의 30%에서 최대 65%까지 연장되는 중간 둘레 영역에서 5% - 10% 더 큰 층 두께(dSW2)를 가지고, 둘레 영역의 최대 40%까지 연장되는 내부 둘레 영역에서 10% - 15% 더 큰 층 두께(dSW1)를 가지며, 상기 열 전도층 및 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층으로 구성된 층 조성은 일정한, 브레이크 디스크.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 전도층은 Al-기반, Fe-기반, Ni-기반, Cr-기반 및/또는 Cu-기반 합금으로부터 생성되는, 브레이크 디스크.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 열 전도층은 추가로 카바이드 및/또는 산화 세라믹 경질 물질 입자를 포함하는, 브레이크 디스크.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열 전도층의 경질 물질 입자는 0.5　㎛ 내지 120 ㎛의 중간 입자 크기 D50를 갖는, 브레이크 디스크.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 열 전도층에서 경질 물질 입자의 부피 비율은 1% 내지 80%, 특히 유리하게 30% 내지 50%인, 브레이크 디스크.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 전도층은 합금의 형태를 가지고, 축방향으로, 방사상 부분 영역에 그리고 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층과의 계면 영역에 최소 열 전도율이 있고, 추가 열 전도층 또는 금속성 본체와의 계면 영역에 최고 열 전도율이 있는, 브레이크 디스크.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 금속성 본체와 적어도 제 1 열 전도층 사이에 본딩층이 있는, 브레이크 디스크.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층은 적어도 50　㎛ 내지 500　㎛의 층 두께(dSH), 특히 유리하게는 200　㎛ 내지 250　㎛의 층 두께(dSH)를 가지는, 브레이크 디스크.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층은, 서멧, 유리하게는 실리콘 카바이드, 보론 카바이드, 텅스텐 카바이드, 바나듐 카바이드, 티타늄 카바이드, 탄탈륨 카바이드, 크롬 카바이드 및/또는 산화 세라믹, 및 특히 유리하게는 15 질량% 이하의 Ni 함량을 갖는 물질 그룹 4 또는 5의 스테인레스강 매트릭스를 갖는 텅스텐 카바이드로 구성되는, 브레이크 디스크.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 브레이크 디스크의 제조 방법으로서,
    금속성 본체(1)의 적어도 상부에 제 1 열 전도층(4, 6)이 레이저 빌드업 용접에 의해 응집력있게 결합되는 방식으로 적어도 부분적으로 배치되고, 그 후 상기 제 1 열 전도층(4, 6)의 최상부에 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층(8)이 응집력있게 결합되는 방식으로 배치되며, 상기 열 전도층(4, 6)은 적어도 두 개의 다른 물질로 구성되고, 상기 열 전도층 내의 열 전도율 λi는 구배를 형성하여, 상기 열 전도층은 방사상 방향으로 증가하는 열 전도율 λ를 가지며, 열 전도율 λ1을 갖는 금속성 또는 세라믹 물질 및/또는 금속 합금이 적어도 제 1 마찰 영역(2) 및/또는 제 2 마찰 영역(3)의 내부 둘레 영역(9)에 배치되고, 열 전도율 λ2를 갖는 금속 또는 세라믹 물질 및/또는 금속 합금은 제 1 마찰 영역(2) 및/또는 제 2 마찰 영역(3)의 외부 둘레 영역(11)에 배치되며, 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층(8)의 표면이 최종으로 가공되는, 제조 방법.
  18. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 브레이크 디스크의 제조 방법으로서,
    금속성 본체(1)의 적어도 상부에 제 1 열 전도층(4, 6)이 레이저 빌드업 용접에 의해 응집력있게 결합되는 방식으로 적어도 부분적으로 배치되고, 그 후 층 사이에 응집성 결합을 달성하기 위해, 상기 제 1 열 전도층(4, 6)의 최상부에 마찰학적으로 스트레스가능한 경질 물질층(8)이 응집력있게 결합되는 방식으로 배치되며, 적어도 하나의 열 전도층(4, 6)은 브레이크 디스크의 외부 둘레에 대해 방사상 방향으로 구배화된 층 두께(dSW)를 가지며, 이에 따라 상기 열 전도층(4, 6)에서 비열 저항(Rthi)이 브레이크 디스크의 외부 둘레를 향해 방사상 방향으로 감소하게 되는, 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    제 1 단계에서, 방사상 방향으로, 상기 열 전도층은, 브레이크 디스크의 둘레 영역의 60%에서 외부 둘레까지 연장되는 외부 둘레 영역에서의 층 두께(dS3)에 비하여, 둘레 영역의 30%에서 최대 65%까지 연장되는 중간 둘레 영역에서 5%-10% 더 큰 층 두께(dS2)를 갖고, 둘레 영역의 최대 35%까지 연장되는 내부 둘레 영역에서 10%-15% 더 큰 층 두께(dS1)를 갖도록 배열되어, 상기 열 전도층에서 비열 저항(Rthi)은 내부 둘레 영역에서 외부 둘레 영역으로 구배화된 방식으로 감소하는, 제조 방법.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    브레이크 디스크의 외부 둘레를 향한 방사상 방향으로, 적어도 하나의 열 전도층이 배열되고, 상기 열 전도층은 둘레 영역의 최대 35%까지 연장되는 내부 둘레 영역에 10 W/(m·K) 내지 14 W/(m·K)의 열 전도율 λ1을 갖는 물질을, 둘레 영역의 30%에서 최대 65%까지 연장되는 중간 둘레 영역에 12 W/(m·K) 내지 26 W/(m·K)의 열 전도율 λ2를 갖는 물질을, 그리고 둘레 영역의 60%부터 외부 둘레까지 연장되는 외부 둘레 영역에 24 W/(m·K) 내지 40 W/(m·K)의 열 전도율 λ3을 갖는 물질을 가지는, 제조 방법.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 전도층이 레이저 빌드업 용접에 의해 배치되기 전에, 상기 금속성 본체가 150℃ 내지 500℃의 온도로 적어도 제 1 및/또는 제 2 마찰 영역의 하위 영역에서 가열되는, 제조 방법.
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