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디스크 브레이크 저더 개선을 위한 신뢰성 향상 연구 원문보기

한국신뢰성학회 2011년도 춘계학술발표대회 논문집, 2011 June 03, 2011년, pp.99 - 106  

정원선 (자동차 부품 연구원 샤시 구동 신뢰성 연구 센터) ,  이창수 (자동차 부품 연구원 샤시 구동 신뢰성 연구 센터) ,  송현석 (자동차 부품 연구원 샤시 구동 신뢰성 연구 센터) ,  정도현 (자동차 부품 연구원 샤시 구동 신뢰성 연구 센터)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the analysis technique, which can estimate the temperature rise and thermal deformation of the ventilated disc considering the vehicle information, braking condition and properties of the disc and pad, is developed. The analytical process of the braking power generation during braking...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 디스크 열용량을 향상시키고 열변형량을 저감시키기 위해 반응 표면 분석법을 이용하여 디스크 형상 최적화를 실시하였다. 디스크 단품에 대한 열변형 해석 모델을 생성하였으며, 차량 제원 및 주행 속도에 따른 디스크 온도 증가 및 열변형량 변화를 측정하였다.
  • 본 연구에서는 열변형에 강건한 디스크 최적 형상을 설계하고자 한다. 실차의 제원 및 제동 조건변화에 따른 디스크 열변형량을 보다 정확하게 모사하기 위하여 차량 및 디스크 브레이크 모듈의 제원, 제동 속도 프로파일로부터 열유속을 환산하여 디스크 표면에 가하였다.

가설 설정

  • 식(1)에서 구한 열유속을 디스크 유한요소 모델에 적용하기 위하여 초기속도 130 km/h로 주행중인 차량이 0.4g 의 일정 감속도로 감속하고 있으며, 이때 전륜 제동압 LPFront가 30 bar의 일정한 크기로 작용하고 있다고 가정하였다. 이러한 조건은 다이나모 장치를 이용한 ‘디스크 열용량 시험 조건’과 일치한다.
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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자동차용 브레이크 디스크가 온도 상승으로 인한 열변형에 대한 강건한 설계가 필요한 이유는 무엇인가? 자동차용 브레이크 디스크는 높은 온도 조건에서 작동하므로 정상적인 작동을 위해서는 빠른 열소산 뿐만 아니라 디스크의 온도 상승으로 인한 열변형에 대한 강건한 설계가 필요하다. 이를 위해 보통 프런트 디스크는 냉각성능 및 열변형에 강건한 통풍형 디스크(Ventilated Disc)가 많이 사용되고 있다.
디스크 형상변화에 따라 변화하는 열용량 및 열변형을 동시에 고려한 최적 설계가 필요한 이유는 무엇인가? 이를 위해 보통 프런트 디스크는 냉각성능 및 열변형에 강건한 통풍형 디스크(Ventilated Disc)가 많이 사용되고 있다. 냉각성능이 높은 디스크는 제동시 디스크의 온도상승을 억제하여 디스크의 열에 의해 발생하는 각종 문제들, 즉 디스크 열변형에 의한 저더 현상이나 패드 조기 마모 그리고 캘리퍼 로의 열전달에 의해 발생하는 베이퍼록(vapor lock) 현상 등을 미연에 방지하는 역할을 한다.[1] 그러나 디스크의 냉각성능을 향상 시키기 위해 디스크와 공기와의 접촉면적을 증대시키거나, 디스크의 질량을 감소시키는 경우 디스크의 열용량 자체가 감소하는 문제점이 발생하며, 이로 인해 적은 열에도 디스크 온도가 빠르게 증가하게 된다. 따라서 디스크 형상변화에 따라 변화하는 열용량 및 열변형을 동시에 고려한 최적 설계가 필요하다.
프런트 디스크에는 보통 무엇이 많이 사용되는가? 자동차용 브레이크 디스크는 높은 온도 조건에서 작동하므로 정상적인 작동을 위해서는 빠른 열소산 뿐만 아니라 디스크의 온도 상승으로 인한 열변형에 대한 강건한 설계가 필요하다. 이를 위해 보통 프런트 디스크는 냉각성능 및 열변형에 강건한 통풍형 디스크(Ventilated Disc)가 많이 사용되고 있다. 냉각성능이 높은 디스크는 제동시 디스크의 온도상승을 억제하여 디스크의 열에 의해 발생하는 각종 문제들, 즉 디스크 열변형에 의한 저더 현상이나 패드 조기 마모 그리고 캘리퍼 로의 열전달에 의해 발생하는 베이퍼록(vapor lock) 현상 등을 미연에 방지하는 역할을 한다.
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