KR101341621B1 - 제동성 개선 그리고 분진 배기 및 방열 면적 확장형 브레이크 디스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차의 디스크 브레이크식 제동장치에 사용되는 브레이크 디스크에 관한 것으로 더 상세하게는 브레이크 디스크의 표면 구조를 통해 제동성능을 개선하고 제동에서 생기는 분진을 신속하게 배출시키는 동시에 원주방향으로의 열전달을 차단시켜 과열되지 않게 하는 제동거리 단축 그리고 분진 배기 및 방열 면적 확장형 브레이크 디스크에 관한 것이다.
본 발명은, 차의 구동축과 결합 되는 보스(210), 그 보스(210)의 외주면 반경 방향으로 형성된 디스크(220)를 포함하는 본체(230)로 이루어지는 브레이크 디스크 로터(200); 디스크(220)의 회전 중심을 축으로 원주방향을 따르는 디스크(220)의 표면상에 길이를 갖도록 파여져 형성되고 상기 디스크(220) 표면상에서 간격을 두고 떨어져 있는 위치에 분포되어 패드(100)와 접촉하는 접촉면(a1)과 비접촉면(a2)을 형성하는 다수 개의 그루브(300); 그루브(300)의 종단에 형성되어 유체를 비산 배기시키는 배기 팁(310);을 포함하는 제동성 개선 그리고 분진 배기 및 방열 면적 확장형 브레이크 디스크이다.

Description

제동성 개선 그리고 분진 배기 및 방열 면적 확장형 브레이크 디스크{IMPROVEMENT OF BRAKING DISTANCE, AND DUST VENTILATOR AND RADIATION HEATING TYPE DISK BRAKE}

본 발명은 차의 디스크 브레이크식 제동장치에 사용되는 브레이크 디스크에 관한 것으로 더 상세하게는 브레이크 디스크의 표면 구조를 통해 제동성능을 개선하고 제동에서 생기는 분진을 신속하게 배출시키는 동시에 원주방향으로의 열전달을 차단시켜 과열되지 않게 하는 제동거리 단축 그리고 분진 배기 및 방열 면적 확장형 브레이크 디스크에 관한 것이다.

차의 디스크 브레이크식 제동장치는 원판형의 강 주철제 브레이크 디스크를 휠과 일체로 회전되도록 장치하고 이 브레이크 디스크의 가장자리 양쪽을 유압 피스톤으로 작동되는 브레이크 패드로 밀어붙여 그 마찰력으로 차를 제동하거나 정지시키는 장치이다.

디스크 브레이크식 제동장치는 디스크가 공기 중으로 노출된 채로 회전되기 때문에 방열이 잘되므로 제동력이 안정되어 있으며, 자기 배력 작용이 거의 없으므로 고속으로 반복해서 사용하여도 제동력 변화와 편 제동이 없이 비교적 안정된 제동성능을 나타내 주로 차의 앞바퀴 제동장치로 많이 사용되었다.

일반적으로 디스크 브레이크식 제동장치는 외부에서 볼 때 차축이나 스트러트에 고정되어 있으면서 브레이크 페달의 답력에 의하여 작동되는 유압 피스톤 및 이 유압 피스톤에 의하여 압착되는 한 쌍의 브레이크 패드를 내장하는 캘리퍼, 그리고, 캘리퍼 내의 양 패드 사이에 가장자리의 일부가 삽입된 채로 허브에 의하여 구동축과 결합 되어 구동축과 일체로 회전되는 브레이크 디스크로 구성되어 있다.

차의 브레이크 페달을 밟게 되면 그 답력으로 동작하는 유압장치가 유압 피스톤에 유압을 보내게 되고 유압 피스톤은 양측의 패드를 마주 보는 방향으로 압착하는데 이때 마찰력을 형성하여 휠과 일체로 회전되는 브레이크 디스크의 회전을 억제시켜 바퀴를 제동한다.

제동장치 작동 중 브레이크 디스크에는 패드와의 마찰로 인한 고열이 발생 된다. 고열은 브레이크 장치의 제동효율을 떨어뜨리고 브레이크 디스크의 열변형을 일으켜 수명을 단축시킨다.

제동력을 전달하면 브레이크 디스크 표면과 브레이크 패드의 접촉으로 인한 편 마모나 굴곡이 발생한다.

브레이크 디스크 표면이 비정상적으로 마모되면 제동성이 떨어지고 제동거리도 증가 된다.

그 밖에 브레이크 페달의 떨림, 차체의 쏠림, 제동 소음 등이 발생 되며 저속에서 스티어링 휠의 떨림도 나타나 안전 운행에 지장을 주므로 정도가 심하면 교환이 필요하다.

대한민국 등록특허 등록번호 10-0964322호에 개시된 기술에 따르면, 편 마모 또는 이상 변형된 브레이크 디스크의 표면을 연마 가공한 후 재사용할 수 있게 하는 연마장치에 관한 기술이 알려져 있다.

브레이크 디스크에서 나타나는 열에 의한 변형, 그리고 편 마모 등은 내열성과 방열성이 낮은 도 1과 같은 솔리드 형(Solid) 브레이크 디스크(10) 형식에서 주로 나타난다

벤틸레이터 형(Ventilated) 브레이크 디스크(20)는 도 2와 같이 자체적으로 방열홈(21) 또는 벤트 홀(22)을 가짐으로써 열에 의한 변형을 낮추는 개량형으로 제시되었다.

벤틸레이터 형 브레이크 디스크(20)는 페이드(fade) 방지와 내구성을 향상시키기 위하여 내부에 방사형의 방열홈(21)을 원주방향으로 촘촘하게 전후 판이 일체화된 것과 같은 형태로 제작된 것으로 내부에 대한 통기성을 향상시켜 냉각효과를 높인 것이다.

대한민국 공개특허 공개번호 제1998-073596호에는 브레이크 디스크 원주방향으로의 열전달을 차단시켜 과열을 막는 다수의 벤트 홀들을 중심에서부터 방사형으로 배열 형성하여 브레이크 디스크 상의 열전달을 줄이는 기술이 알려져 있다.

대한민국 특허출원 제1996-0029825호에는 자동차용 브레이크 디스크가 개시되어 있다. 이 기술은 디스크 브레이크는 마찰 패드에 직접 닿게 되는 디스크면 위에 다수개의 공기 유통수단이 형성된 구성을 가진다.

알려진 종래의 다양한 브레이크 디스크 기술들은 다음과 같은 문제점이 있다.

브레이크 디스크의 표면이 매끄러워 패드의 마찰력에 대하여 슬립 현상을 나타낸다. 따라서 브레이크 제동력에 대한 초기 마찰 응답성이 낮다.

브레이크 디스크 표면의 배수율이 낮기 때문에 우천시 운행이나 젖어있는 노면 운행시 패드의 마찰력이 저하되어 제동장치의 제동성능을 저하시킨다. 그리고, 패드 마모로부터 발생 되는 디스크 표면 분진을 신속하게 배출하지 못해 디스크의 편 마모 원인을 제공한다.

솔리드형 브레이크 디스크나 벤틸레이터 형 브레이크 디스크는 공통적으로 회전에 따른 원주 방향의 열전달로 쉽게 달아오르기 때문에 브레이크 장치의 제동율을 작동 초기부터 떨어뜨리는 문제점이 있다.

방열홈, 또는 벤트 홀(vent hole)을 갖는 브레이크 디스크는 디스크의 운동에너지가 마찰 열에너지로 변환된 상태에서 마찰열의 방출특성을 향상시키는 것이지만 홈 또는 벤트 홀들에 의해 브레이크 디스크의 내구성이 급격히 저하될 가능성이 있다.

예를 들면, 브레이크 디스크의 특성 중 탄성계수, 열팽창계수, 고온 치수 안정성, 인장 강도 등에 영향을 미쳐 전반적으로 브레이크 디스크의 성능 개선과는 상반되는 안정성 저하를 초래할 수 있다.

이밖에 브레이크 디스크의 경량화와 열 방출 특성을 향상시키기 위하여 브레이크 디스크의 로터를 알루미늄 소재를 이용하여 제작하기도 하는데 소재 특성상 패드와 마찰 시 마모가 심하게 발생 되는 문제점이 있다.

특허문헌 1. 대한민국 등록특허 제0888821호. 특허문헌 2. 대한민국 공개특허 제1998-073596호. 특허문헌 3. 대한민국 특허출원 제1996-0029825호.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로 본 발명의 목적은 브레이크 디스크의 표면 구조를 브레이크 제동과 관련되는 마찰력을 증가시키는 구조로 변경하여 브레이크 패드와의 슬립을 줄여 브레이크 제동력에 대한 초기 응답성을 높여 제동성을 개선할 수 있는 브레이크 디스크를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 브레이크 디스크의 표면 배수율, 그리고 분진 배기 성능을 높여 패드의 마찰력 저하를 줄이는 동시에 디스크의 편 마모를 억제하는 브레이크 디스크를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 브레이크 디스크의 회전에 따른 원주 방향의 열전달로 인한 브레이크 장치의 초기 제동율 저하를 방지하는 브레이크 디스크를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 브레이크 디스크의 회전에 따른 원주 방향의 열 전달율을 방열 면적 확장을 통해 낮춰 줌으로서 내구성과 안전성을 개선하는 브레이크 디스크를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제동성 개선 그리고 분진 배기 및 방열 면적 확장형 브레이크 디스크는,

차축이나 스트러트에 고정되고 브레이크 페달의 답력에 의하여 작동되는 유압 피스톤, 유압 피스톤에 의하여 작동하는 한 쌍의 브레이크 패드 및 그 패드를 내장하는 캘리퍼, 캘리퍼 상의 양 패드 사이에 가장자리의 일부가 삽입된 채로 허브에 의해 구동축과 결합 되고 그 구동축과 일체로 회전되는 브레이크 디스크 로터에 있어서,

상기 구동축과 결합 되는 보스, 그 보스의 외주면 반경 방향으로 형성된 디스크를 포함하는 본체로 이루어지는 브레이크 디스크 로터;

상기 디스크의 회전 중심을 축으로 원주방향을 따르는 디스크의 표면상에 길이를 갖도록 파여져 형성되고 상기 디스크 표면상에서 간격을 두고 떨어져 있는 위치에 분포되어 패드와 접촉하는 접촉면과 비접촉면을 형성하는 다수 개의 그루브;

상기 그루브의 종단에 형성되어 유체를 비산 배기시키는 배기 팁;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 그루브가 디스크의 양면 표면 중 어느 한쪽 면에 형성되거나 양면 표면에 각각 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 그루브가 디스크의 양면 표면에 대칭 또는 비대칭적으로 배치 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 그루브가 디스크의 회전방향에 대하여 원주상으로 30 ~ 50°의 기울기 갖도록 기울어진 것을 특징으로 한다.

또한, 디스크 상에 형성되는 그루브의 전체 길이 형상은 직선 스트레이트 형, 직선으로부터 어긋난 다중 직선 형, S자형으로 구부러진 비선형 형상 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 그루브의 형상은 반원 단면형, 상부 일부가 개방된 일부가 개방된 진원 단면형, 상부가 개방된 U자 단면형, 상부가 개방된 사각 단면형, 상부가 개방된 삼각 단면형, 그리고 상부가 개방된 기하학적인 단면 형상들 중에서 선택된 어느 하나 또는 하나 이상의 형상들 중에서 선택된 것을 특징을 한다.

또한, 디스크의 두께가 10mm인 조건에서 디스크 원판 상에 파여지는 그루브의 수직 방향 깊이가 0.5 ~ 2mm 의 깊이로 파여져 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 디스크의 두께가 10mm인 조건에서 디스크 원판 상에 파여진 그루브의 폭이 1.5 ~ 3mm 폭으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 배기 팁은 그루브를 따라 유동하는 유체를 외곽 방향으로 비산 방출하기 위해 구배면으로 가공된 라운드 슬로프로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 브레이크 디스크 로터는 CNC 기계가공 성형, 주물 성형법 중에서 선택된 방법으로 성형하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 브레이크 디스크의 표면에 그루브를 둠으로서 표면이 매끄러워 패드의 마찰력에 대한 슬립 현상을 억제한다. 따라서 브레이크 제동 답력에 대한 초기 마찰 응답성이 높아 제동성을 개선하는 효과가 있다.

브레이크 디스크 표면의 그루브를 통해 배수율을 높여 수분에 의한 패드의 마찰력이 저하와 제동장치의 제동성능을 개선하고 패드 마모로부터 발생 되는 디스크 표면 분진을 신속하게 배출하여 디스크의 편 마모를 방지하는 효과가 있다.

브레이크 디스크 회전에 따른 원주 방향의 열전달을 그루브를 통해 억제하여 브레이크 장치의 제동율이 떨어지지 않게 안정적으로 유지하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 솔리드 형 브레이크 디스크.
도 2는 종래의 벤틸레이터 형 브레이크 디스크.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 디스크 로터 및 제동장치 도식도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 디스크 로터 및 제동장치 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 디스크 로터의 제동장치 작동 상태 단면도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 디스크 로터 및 제동장치 도식도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 디스크 로터의 그루브에 형성되는 배기 팁 상세도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 디스크 로터로서 (a)는 평면도, (b)는 저면도, (c)는 그루부가 형성되지 않은 예.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 디스크 로터에 형성되는 그루브의 회전 배열 상태도.
도 10의 (a)(b)(c)(d)는 본 발명의 실시 예에 따른 그루브 형상의 다양한 형성 예를 나타낸 도면.
도 11의 (a)(b)(c)(d)(e)(f)는 본 발명의 실시 예에 따른 그루브의 홈 형상의 예를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 그루브 홈의 치수 설명도.

이하, 도면을 참고로 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 디스크 로터 및 제동장치 도식도 이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 디스크 로터 및 제동장치 단면도 이다. 도면에서 제동장치는 일반적인 제동장치를 인용한 개략적인 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 디스크 로터에 대한 제동장치 작동 상태 단면도이다. 도면에서 제동장치는 일반적인 제동장치의 작동 원리를 인용한 개략적인 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 디스크 로터 및 제동장치 도식도 이다. 도면에서 제동장치는 일반적인 제동장치를 인용한 개략적인 도면이다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 디스크 로터의 그루브에 형성되는 배기 팁 상세도이다. 배기 팁을 통한 유체의 비산 또는 확산 배출 상태를 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 디스크 로터로서 (a)는 평면도, (b)는 저면도, (c)는 그루부를 형성하지 않은 예이다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 디스크 로터에 형성되는 그루브의 회전 배열 상태도 이다.

도 10의 (a)(b)(c)(d)는 본 발명의 실시 예에 따른 그루브 형상의 다양한 형성 예를 나타낸 도면이다.

도 11의 (a)(b)(c)(d)(e)(f)는 본 발명의 실시 예에 따른 그루브의 홈 형상의 예를 나타낸 도면이다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 그루브 홈의 치수를 설명하기 위한 참고도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 제동성 개선 그리고 분진 배기 및 방열 면적 확장형 브레이크 디스크의 구성은 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 차축이나 스트러트에 고정되고 브레이크 페달의 답력에 의하여 작동되는 유압 피스톤, 유압 피스톤에 의하여 작동하는 한 쌍의 브레이크 패드(100) 및 그 패드(100)를 내장하는 캘리퍼(110), 캘리퍼(110) 상의 양 패드(100) 사이에 가장자리의 일부가 삽입된 채로 허브에 의해 구동축과 결합 되고 그 구동축과 일체로 회전되는 브레이크 디스크로 이루어진다.

그리고, 브레이크 디스크 로터(200)는, 구동축과 결합 되는 보스(210), 그 보스(210)의 외주면 반경 방향으로 형성된 디스크(220)를 포함하는 본체(230)로 이루어진다.

그리고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 디스크(220)의 회전 중심을 축으로 원주방향을 따르는 디스크(220)의 표면상에 길이를 갖도록 파여져 형성되고 디스크(220) 표면상에서 간격을 두고 떨어져 있는 위치에 분포되어 패드(100)와 접촉하는 접촉면(a1)과 비접촉면(a2)을 형성하는 다수 개의 그루브(300)로 구성된다.

그리고, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 그루브(300)의 종단에 형성되어 유체를 밖으로 비산 배기시키는 배기 팁(310)을 포함한다.

또한, 그루브(300)는 디스크(220)의 양면 표면 중 어느 한쪽 면에 형성되거나 양면 표면에 각각 형성될 수 있다. 도 8의 (a)를 참조하면 디스크(220)의 표면에 그루브(300)가 형성되어 있고, (b)는 (a)의 이면부에 그루브(300)가 형성되어 있는 예이며, (c)는 그루브를 형성하지 않은 예로 나타나 있다.

바람직하게는 디스크(220)의 양면에 그루브(300)를 형성하는 것이다. 이것은 디스크(220)의 안팎에서 제동력을 균일한 분포로 작용시키는데 유리하다. 한쪽에만 두어도 일정한 제동성능을 얻을 수 있으나 디스크(220)의 표면 마모도가 다르게 나타날 수 있다. 예를 들면 어느 한쪽의 디스크 표면이 다른 쪽의 표면에 비해 마도도가 높게 나타날 수 있다.

그러나, 그루브(300)를 두지 않는 매끄러운 디스크 표면에 비해 어느 경우에서나 제동성이 개선된다. 이것은 브레이크 패드(100)가 그루브(300)와 연속적으로 접촉할 때 평면 접촉과 비평면 접촉을 반복적으로 거치도록 함으로서 매끄러운 디스크 표면에서 나타나는 슬립을 억제하는 작용에 따른 것이다.

또한, 그루브(300)는 디스크(220)의 양면 표면에 대칭 또는 비대칭적으로 배치 형성될 수 있다. 그루브(300)는 디스크(220)의 양면 표면에 대칭적으로 배치되는 것이 바람직하다. 양면 대칭형 배열은 비대칭 배열에 비해 브레이크 패드(100)의 편 마모를 방지하는데 보다 유리하다.

또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 그루브(300)는 다수개의 그루브 중 어느 하나를 기준으로 디스크(220)의 회전방향에 대하여 이웃한 그루브가 원주상으로 30 ~ 50°의 기울기(θ1)를 갖는 기울기를 두는 것이 바람직하다.
즉, 도9에 나타난 바와 같이 디스크의 원주상에 형성된 그루브의 기울기(θ1)는 그루브 a를 기준으로 그루브 b는 그루브 a부터 θ1의 기울기를 가지며, 기울기 θ1은 30∼50°의 각으로 형성된다. 따라서 기울기(θ1)는 a와 b, b와 c, c와 d의 기울기는 30∼50°의 각으로 디스크 원주상에 형성된 그루브의 기울기는 모두 동일한 기울기 각으로 형성된다.

디스크(220) 표면에 형성하는 그루브(300)에 기울기(θ1)를 두면 디스크(220) 회전 중 배기 팁(310)을 통해 브레이크 패드(100)에서 발생된 마모 분진을 포함하여 디스크(220)의 표면 잔류 수분을 디스크(220)의 회전 반경 방향을 따르는 원심력을 얻어 가속상태로 신속하게 배출시킬 수 있다.

또한, 디스크(220) 상에 형성되는 그루브(300)의 전체 길이 형상은 도 10과 같이 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

삭제

그루브(300)의 형상 및 전체 길이에 따라 배기 및 배수 특성과 성능 등이 달라질 수 있는데, 설계 형상과 전체 길이는 디스크(220)의 사이즈 및 두께 그리고 사용하는 제동장치의 특성 등을 감안하여 적용할 수 있다.

또한, 그루브(300)의 단면 형상은 도 11에 나타낸 바와 같이, (a)의 반원 단면형, (b)의 상부 일부가 개방된 일부가 개방된 진원 단면형, (c)의 상부가 개방된 U자 단면형, (d)의 상부가 개방된 사각 단면형, (e)의 상부가 개방된 V자 단면형, (f)는 경사진 사각 단면 형의 예이다. 그 밖에 상부가 개방된 여러 기하학적인 단면 형상(미도시)들 중에서 적절한 형상을 선택하여 적용할 수 있다.

또한, 도 12에 나타낸 바와 같이, 그루브(300) 홈의 치수는 디스크(220)의 두께가 10mm인 조건에서 디스크(220) 원판 상에 파여지는 그루브(300)의 수직 방향 깊이(L1)를 0.5 ~ 2mm 의 깊이로 형성하는 것이 바람직하다.

디스크(220)의 전체 단면 두께 10mm인 조건에서, 수직 방향 깊이 0.5 ~ 2mm로 파여 지는 깊이는 디스크(220)의 전체 강도와 내구성 그리고 열변형 등에 영향을 주지 않으면서 마찰력 증가를 통해 제동성을 좋게 하고 동시에 제동에서 생기는 분진 그리고 물의 침투에서 비롯되는 수분을 유도 수집 후 배기 배출하는 한편 방열성능을 얻을 수 있는 깊이(L1)이다.

여기서, 지나치게 깊이(L1)가 깊으면 디스크(220)의 강도가 저하되고 그 반대이면 제동성 및 배기성능 그리고 방열성능들이 떨어지거나 약화 되는 것으로 확인되었다. 본 발명의 그루브(300)은 여러 가지 형상으로 형성할 수 있으나 도11의 (a)와 같이 반원 단면형으로 형성하여 분진 등이 신속하게 비산되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 디스크(220)의 두께가 10mm인 조건에서 디스크(220) 원판 상에 반원 단면형으로 파여진 그루브(300)의 폭(L2)이 1.5 ~ 3mm 폭으로 형성하는 것이 바람직하다.

디스크(220)의 전체 단면 두께 10mm인 조건에서, 그루브(300)의 1.5 ~ 3mm 로 파여 지는 폭은 디스크(220)의 전체 강도와 내구성 그리고 열변형 등에 영향을 주지 않으면서 마찰력 증가를 통해 제동성을 좋게 하고 동시에 제동에서 생기는 분진 그리고 물의 침투에서 비롯되는 수분을 유도 수집 후 배기 배출하는 한편 방열성능을 얻을 수 있는 폭(L2)의 사이즈이다.

여기서, 지나치게 폭(L2)이 넓으면 디스크(220)의 강도가 저하되고 그 반대이면 제동성 및 배기성능 그리고 방열성능들이 떨어지거나 약화 되는 것으로 확인되었다.

또한, 배기 팁(310)은 글루브(300)를 따라 유동하는 각종 유체를 외곽 방향으로 비산 방출하기 위해 구배면으로 가공된 라운드 슬로프(320)로 형성될 때, 디스크 회전 방향으로 작용하는 관성력으로 디스크(220)의 외곽 방향으로 그루브(300) 상의 잔류 물질을 빠르고 안정적으로 배출한다.

슬로프(320)가 없이 턱으로 형성되면 디스크(220) 회전 관성력에 의해 외곽 방향으로 비산하는 잔류 물질이 그루브(300) 턱에 막혀 다시 안쪽으로 유입되어 디스크(220) 표면에 착상되는 현상이 나타나 종전과 같은 편 마모를 일으킬 가능성이 크다. 따라서, 그루브(300)의 배기 팁(310)의 종단부에는 슬로프(320)를 두는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 브레이크 디스크 로터(200)는 CNC 기계가공을 통한 성형, 주물 성형법 중에서 선택된 방법들 중에서 선택된 방법으로 성형될 수 있다.

브레이크 디스크 로터(200)는 열전도성, 탄성계수, 열팽창계수, 고온 치수 안정성, 인장 강도 등이 고려되어야 한다. 주로 회주철이 사용되며 첨가물 조성 및 주조 방법의 개선에 의한 열전도성 등 소재 특성의 개선이 지속 되고 있다.

브레이크 디스크 로터(200)의 경량화를 위해 알루미늄 복합재가 사용되고 있으며 주로 교반 주조법에 의해 제조된 소재를 이용하여 차의 제동장치로 적용되고 있다. 교반 주조법에 의해 얻어지는 알루미늄 복합재는 알루미늄 용탕에 SiC 분말을 분산시켜 강화시킨다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 작용효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

브레이크 디스크 로터(200)를 구성하는 브레이크 디스크(220)의 표면이 그루브(300)로 채워져 있어 표면이 평탄면을 갖는 디스크 표면에 비해 매끄럽지 않고 패드(100)의 마찰력에 대하여 슬립 현상을 나타내지 않는다. 따라서 브레이크 제동력에 대한 초기 마찰 응답성이 높아 제동성을 좋게 한다.

도 5와 같이 브레이크 패트(100)는 디스크(220) 표면과 접촉면(a1)과 비접촉면(a2)을 형성한다.

브레이크 디스크(220) 표면의 그루브(300)에 의해 배수율이 높아진다. 예를 들면, 우천시 운행이나 젖어있는 노면 운행시 패드의 마찰력이 저하되어 제동장치의 제동성능이 통상적으로 나빠지는 것으로 나타난다.

브레이크 패드(100)가 접촉하는 디스크(220)의 표면 원주면을 따라 배열된 그루브(300)는 수분을 일시적으로 유입한 뒤 디스크 회전시 관성력으로 그루브(300)에 고인 수분을 배기 팁(310)을 통해 외곽 방향으로 비산시켜 내보낸다.

배수와 같은 원리로 브레이크 패드(100) 제동시 마모로부터 발생 되는 디스크 표면 분진을 그루브(300)의 배기 팁(310)을 통해 신속하게 배출하여 분진과 이물질에 의해 생기는 디스크(220)의 편 마모를 억제한다.

도 7에는 디스크(220) 상의 그루브(300) 종단에 구성된 배기 팁(310)의 슬로프(320) 면을 따라 배출되는 수분 및 분진을 포함한 이물질의 배출 상태가 나타나 있다.

본 발명은 다양한 형식의 브레이크 디스크들에서 나타나는 열전달에 의한 제동율 저하를 억제한다. 예를 들면, 솔리드형 브레이크 디스크나 벤틸레이터 형 브레이크 디스크에서는 공통적으로 회전에 따른 원주 방향의 열전달로 쉽게 달아오르는 현상이 나타난다.

그루브(300)를 갖는 본 발명의 브레이크 디스크 로터(200)는 디스크(220) 표면에 형성된 그루브(300)의 깊이(L1)와 폭(L2)의 면적에 해당하는 만큼의 방열 면적이 확장되어 대기 중 공기 접촉 면적이 증가 되고 이는 열전달에 의한 브레이크 장치의 제동율을 떨어뜨리는 문제를 개선한다.

방열홈, 또는 벤트 홀을 갖는 브레이크 디스크는, 디스크의 운동에너지가 마찰 열에너지로 변환된 상태에서 마찰열의 방출특성을 향상시킨다. 따라서, 홈 또는 벤트 홀에 의해 브레이크 디스크의 내구성이 급격히 저하될 가능성이 있으나 본 발명은 디스크(220)의 표면을 따라 안으로 반원 단면형으로 파여진 그루브(300)를 둠으로 브레이크 디스크 로터(200)의 특성 중 탄성계수, 열팽창계수, 고온 치수 안정성, 인장 강도 등에 영향을 거의 주지 않고 브레이크 디스크의 성능을 개선할 수 있는 장점이 있다.

그리고 본 발명에 따른 브레이크 디스크 로터(200)는 CNC 기계가공을 통한 성형, 주물 성형법 등의 다양한 방법을 통해 비교적 간단히 제조될 수 있는 장점이 있다.

이와 같이 본 발명은 도면 및 명세서를 통하여 발명의 일 실시 예를 참고로 설명하였으나 예시이다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 균등한 실시가 가능하다.

100: 브레이크 패드
110: 캘리퍼
200: 브레이크 디스크 로터
210: 보스
220: 디스크
300: 그루브
310: 배기 팁
320: 슬로프

Claims (10)

1. 차축이나 스트러트에 고정되고 브레이크 페달의 답력에 의하여 작동되는 유압 피스톤, 유압 피스톤에 의하여 작동하는 한 쌍의 브레이크 패드(100) 및 그 패드(100)를 내장하는 캘리퍼(110), 캘리퍼(110) 상의 양 패드(100) 사이에 가장자리의 일부가 삽입된 채로 허브에 의해 구동축과 결합 되고 그 구동축과 일체로 회전되는 브레이크 디스크 로터를 구성하되, 상기 구동축과 결합 되는 보스(210), 그 보스(210)의 외주면 반경 방향으로 형성된 디스크(220)를 포함하는 본체(230)로 이루어지는 브레이크 디스크 로터(200); 상기 디스크(220)의 회전 중심을 축으로 원주방향을 따르는 디스크(220)의 표면상에 길이를 갖도록 파여져 형성되고 상기 디스크(220) 표면상에서 간격을 두고 떨어져 있는 위치에 분포되어 패드(100)와 접촉하는 접촉면(a1)과 비접촉면(a2)을 형성하는 다수 개의 그루브(300)로 이루어진 브레이크 디스크에 있어서,
   상기 디스크(220)는 두께가 10mm인 조건에서 디스크(220) 원판 상에 파여진 그루브(300)의 폭(L2)은 1.5 ~ 3mm 폭으로 형성하고 그루브(300)의 수직 방향 깊이(L1)는 0.5 ~ 2mm 의 깊이로 형성하되,
   상기 그루브(300)의 종단에 형성되어 유체를 비산 배기시키는 배기 팁(310)을 형성하고 상기 배기 팁(310)은 반원 단면형으로 형성된 그루브(300)를 따라 유동하는 분진 및 유체를 외곽 방향으로 비산 방출하기 위해 구배면으로 가공된 라운드 슬로프(320)로 형성된 것을 특징으로 하는 제동성 개선 그리고 분진 배기 및 방열 면적 확장형 브레이크 디스크.
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