KR20110059036A - 제동열을 차단하는 일체형 허브 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크 브레이크용 아답터 일체형 허브 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일체형 허브의 내부 공간으로 공기가 통과할 수 있도록 일측 끝단으로부터 타측 끝단까지 관통하여 형성되는 하나 이상의 관통형 방열구가 형성되어, 디스크 브레이크의 작동시 마찰부에서 발생하는 제동열이 직접 허브 베어링으로 전달되지 않게 함과 동시에 제동열이 전도되는 경로상에 외기와 접촉하여 냉각과정을 거쳐 허브 베어링으로 전달되는 제동열의 온도를 낮춤으로서, 허브 베어링의 윤활 성능 저하 및 파손과 허브 구조의 변형 및 마모를 방지하고 제동 성능을 향상시킬 수 있는 제동열을 차단하는 디스크 브레이크용 아답터 일체형 허브 구조에 관한 것이다.

일체형, 허브, 디스크 브레이크, 방열

Description

제동열을 차단하는 일체형 허브 구조{Hub structure that can intercept braking heat}

본 발명은 디스크 브레이크용 아답터 일체형 허브 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제동열의 전도를 차단할 수 있는 일체형 허브 구조에 관한 것이다.

차량 사고로부터 인명피해를 줄일 수 있는 가장 중요한 요소인 제동장치는 마찰력을 이용하여 차량의 속도를 줄이거나 정지시키는데 사용되는 것으로서, 자동차에 쓰이는 제동장치는 크게 드럼 브레이크와 디스크 브레이크로 나누어 볼 수 있다.

드럼 브레이크는 원통형의 회전체(드럼) 안에 마찰을 일으키는 띠 모양의 브레이크 슈가 장착되어 운전자가 브레이크를 밟으면 브레이크 슈가 드럼의 안쪽 면에 밀착되어 속도를 줄이게 된다.

그러나, 브레이크 슈와 드럼 내부의 마찰에 따라 제동열이 발생하게 되는데, 드럼이 밀폐되어 있기 때문에 이러한 제동열을 방출하기가 어려워 페이드 현상이 나타나고 제동력의 저하가 발생하게 된다. 이러한 드럼 브레이크는 제동력이 떨어지는 이유로 현재는 앞바퀴에 비해서 제동력이 덜 필요한 뒷바퀴에 적용되거나, 또는 그 적용이 현저하게 감소하고 있는 실정이다.

이러한 단점을 보완하기 위한 디스크 브레이크는 바퀴와 함께 회전하는 디스크, 디스크와 함께 제동력을 발생시키는 브레이크 패드, 브레이크 패드와 피스톤을 지지하며 스핀들이나 판에 고정된 캘리퍼 등으로 구성되어 있다. 이에 따라, 바퀴와 연결된 디스크를 브레이크 패드라는 마찰제가 양쪽에서 꽉 움켜잡아서 바퀴의 회전을 멈추게 한다.

이와 같은 디스크 브레이크는 디스크가 대기 중에 노출되어 회전하여 마찰에 의한 제동열을 공기중에서 발산할 수 있으므로 방열성이 커 제동 성능이 안정되고, 자기 작동 작용이 없어 고속에서 반복적으로 사용하여도 제동력 변화가 적으며, 드럼 브레이크 대비 경량화된 부품을 적용하여 차량의 무게가 경감되며 정비가 쉽다는 장점이 있어, 최근들어 다양한 차종에 널리 사용되고 있다.

특히, 버스나 트럭과 같은 대형 상용차량에도 상기와 같은 디스크 브레이크가 사용되는 것이 세계적인 추세이며, 도 1 과 같이 허브(1), 로터(2) 및 이를 연결하는 아답터(3)와, 허브(1)와 아답터(3)를 결합하는 볼트(5) 등으로 구성되었다.

이와 같은 종래의 구조에 따르면, 부품 사양이 복잡해져 조립이 복잡하고 제작비용이 많이 들며, 차량 무게가 무거워져 연비가 나빠진다는 문제가 있어, 도 2a 및 2b 와 같이, 아답터를 일체형으로 만든 일체형 허브(10)를 사용하여, 부품 사양을 단순화시키고, 제품의 경량화를 달성할 수 있었다.

그러나, 일체형 허브(10)를 사용하더라도, 차량의 제동시 브레이크 패드(21)와 로터(20)의 마찰에 의해 발생하는 제동열이 로터 장착부(11)를 통하여 허브(10)로 전도되어 허브 베어링(40)까지 전달되기 때문에 내부 그리스의 점성 등에 영향을 끼쳐 전체 허브 베어링(40)의 수명을 단축시킨다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 3a 에 도시된 바와 같은 미국특허 제6612656호는, 로터(20)에서 발생하는 제동열을 신속히 방출하기 위하여 허브 장착부와 휠 장착부 사이에 방열구(12)를 형성하였다. 그러나 이러한 구성에 따르더라도, 도 3a 에 도시된 화살표 방향과 같이 허브 베어링으로 전도되는 열을 차단하지 못하여 종래의 문제점을 그대로 내포하고 있었다.

또한, 도 3b 에 도시된 바와 같은 미국특허 제5507367호는, 로터(20)에서 발생하는 제동열을 허브(10)의 플랜지(flange)로 먼저 전도시켜 허브 베어링으로 제동열이 직접 전달되지 못하도록 발열부와 허브 베어링 사이의 둘레를 따라 에어갭(13)(air gap)을 형성하였다. 그러나 이러한 구성에 따르더라도, 상기 에어갭(13) 내부로 공기가 순환하지 못하기 때문에, 도 3b 에 도시된 화살표 방향과 같이 허브(10)로 전달되는 열을 신속하게 방열할 수 없다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은,

디스크 브레이크의 작동시 마찰부에서 발생하는 제동열이 우회하여 허브 베어링으로 전달 되도록 함과 동시에, 제동열이 전도되는 경로상에 외기와 접촉하여 냉각과정을 거쳐 전달되는 제동열의 온도를 낮춤으로서, 허브 베어링의 윤활 성능 저하 및 파손과 허브 구조의 변형 및 마모를 방지하고 제동 성능을 향상시킬 수 있는 일체형 허브 구조를 제공하고자 함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은,

일체형 허브 및 로터를 포함하여 이루어지는 디스크 브레이크에 사용되는 허브 구조에 있어서, 상기 일체형 허브는, 제동 발열부와 허브 베어링 사이에 공기가 통과할 수 있도록 일측 끝단으로부터 타측 끝단까지 관통하여 형성되는 하나 이상의 관통형 방열구가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관통형 방열구는 상기 일체형 허브의 둘레를 따라 등간격으로 다수개가 형성되는 것이 바람직하고, 상기 관통형 방열구는 상기 로터와 일체형 허브가 서로 결합하는 부위에 대응하여 형성되는 것이 바람직하며, 상기 관통형 방열구의 단면은 타원 형상으로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는,

일체형 허브 내부의 제동 발열부와 허브 베어링 사이에 관통형 방열구를 더 형성함으로써, 일측으로부터 타측으로 공기가 통과하면서 제동열이 직접 전달되는 것을 방지하고 전도되는 열의 온도를 낮출 수 있으므로, 허브 베어링 등의 윤활 성능 저하, 변형 및 마모를 방지할 수 있어 대형 트럭 및 버스에도 디스크 브레이크를 사용할 수 있으므로 차량의 제동 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 허브 구조의 부품이 단순화 됨으로서 차량의 중량이 감소될 수 있으므로, 트럭 및 버스 등 대형 차량에도 디스크 브레이크를 탑재할 수 있어 보다 안정된 제동 성능을 얻을 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 4 는 본 발명에 따른 제동열을 차단하는 일체형 허브 구조를 나타낸 부분단면도이고, 도 5 는 도 4 의 A방향에 따라서 바라보았을 때의 정면도이며, 도 6 은 본 발명에 사용되는 일체형 허브 구조의 일부분을 나타낸 사시도이고, 도 7 은 본 발명에 따른 제동열을 차단하는 일체형 허브 구조를 나타낸 사시도이다.

본 발명은 종래 일반적으로 사용되었던 허브 구조가 아닌 일체형 허브 구조를 형성하고 있다. 즉, 허브 및 아답터를 일체형으로 형성한 일체형 허브(100), 상기 일체형 허브(100)의 일측에 결합하여 회전하는 로터(200) 및 상기 일체형 허 브(100)의 내부에 위치하는 허브 베어링 등으로 이루어져 있다.

상기 일체형 허브(100)는 소정의 두께를 가지는 원통형 형상으로 이루어져 있으며, 도넛 형태로 이루어진 상기 로터(200)의 내측에 밀착하여 결합할 수 있도록, 일측 끝단의 직경이 타측 끝단의 직경보다 상대적으로 작게 형성되어 있고, 끝단에는 둘레를 따라서 다수의 로터 장착부(110)가 형성되어 로터(200)와 결합할 수 있으며, 상기 로터(200)와 상기 일체형 허브(100)가 동시에 회전할 수 있도록 이루어져 있다.

또한, 상기 일체형 허브(100)의 양 끝단 사이의 외측은 완만한 곡선을 이루며 연결되어 있고, 양 끝단 사이의 내측은 직경이 일정한 형태로 내공이 형성되어 있어, 내부에 허브 베어링이 위치할 수 있으며, 상기 일체형 허브(100)의 타측 끝단에는 일체형 허브 아세이가 형성되어 있어 상기 일체형 허브(100)를 고정시켜 주는 역할을 한다.

본 발명인 일체형 허브 구조는 대형 버스 및 트럭 등에도 디스크 브레이크를 사용하기 위하여 착안된 것으로서, 브레이크 패드와 상기 로터(200)의 마찰에 의하여 발생하는 막대한 제동열을 차단하거나 또는 최대한 신속하게 방열하기 위하여 상기 일체형 허브(100) 내부에 관통형 방열구(300)가 형성되어 있다. 즉, 상기 일체형 허브(100)는, 그 내부 공간으로 공기가 통과할 수 있도록 일측 끝단으로부터 타측 끝단까지 관통하여 형성되는 하나 이상의 관통형 방열구(300)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 로터(200) 및 일체형 허브(100)는 강성을 유지하기 위하여 다양한 재질 의 금속 및 합금 등으로 이루어질 수 있는데, 상기 로터(200)에서 발생한 제동열이 상기 일체형 허브(100)의 끝단에 형성된 상기 로터 장착부(110)를 통하여 상기 일체형 허브(100)로 전달되며, 나아가 이와 같은 제동열이 상기 일체형 허브(100)를 통하여 허브 베어링까지 전달되므로, 이 제동열의 전달을 지연시켜 냉각될 수 있도록 하기 위하여 상기 일체형 허브(100)의 외측과 내측 사이의 제동열이 직접 전달되는 로터 장착치(齒)의 소정의 두께를 가지는 공간에 상기 관통형 방열구(300)를 형성하는 것이다.

상기 관통형 방열구(300)는 그 내부를 공기가 관통할 수 있으므로 일정한 공기층을 형성하여 상기 일체형 허브(100)의 외측으로부터 내측으로 제동열이 직접 전달되지 못하도록 차단함은 물론, 고온의 열이 상기 일체형 허브(100)의 내측으로 소량 전달될 때 공기가 관통형 방열구(300)를 따라 차량 주행시 허브가 고속으로 회전하면서 지속적인 외기의 유입과 방출로 연속적으로 순환하면서 신속하게 온도를 낮출 수 있다.

상기 로터(200)에서 발생하는 제동열의 크기, 상기 일체형 허브(100)에 전달되는 제동열의 크기 및 상기 로터(200)와 일체형 허브(100)의 크기에 따라, 또한 허브의 로터 결합부의 개수에 따라 상기 관통형 방열구(300)는 상기 일체형 허브(100)의 둘레를 따라 임의의 크기로 다수개가 형성될 수 있다.

도 5 에 도시된 바와 같은 본 실시예에서는 상기 일체형 허브(100)의 로터 결합부의 위치 둘레를 따라 등간격으로 다수개가 형성되어 제동열을 차단하고 신속하게 냉각하는 것을 예시하였으나, 이러한 관통형 방열구(300)의 크기 및 개수는 상기 일체형 허브(100)의 강도 및 제동열의 크기에 따라 다양하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 관통형 방열구(300)는 상기 로터(200)와 일체형 허브(100)가 서로 결합하는 부위에 대응하여 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 도 5 에 도시된 바와 같이, 상기 일체형 허브(100)의 일측 끝단에는 로터 장착부(110)가 형성되어 상기 로터(200)와 결합하게 되는데, 상기 로터 장착부(110)를 통하여 상기 일체형 허브(100)로 제동열이 전달되거나 또는 근접부로 복사열이 전달되게 된다.

따라서, 상기 로터 장착부(110)가 형성되어 제동열이 전달되는 경로상에 대응하여 상기 관통형 방열구(300)를 형성하면, 과도한 제동열이 직접 일체형 허브(100)의 내부로 전달되는 것을 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 관통형 방열구(300)의 내부로 외부 공기가 유입 및 방출되면서 전달되는 제동열을 신속하게 냉각시킬 수 있다.

본 실시예에서는 상기 관통형 방열구(300)의 단면이 타원 형상으로 이루어지는 것을 예시하였으나, 원형, 사각형, 주름진 형상 등 관통형 방열구(300)의 표면적을 넓게 하여 전달되는 제동열을 차단하거나 신속하게 방출할 수 있는 형상이라면 어떤 형태라도 가능하다는 것은 당연한 것이다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 제동 성능이 안정되고, 고속에서 반복적으로 사용하여도 제동력 변화가 적으며, 구조가 간단한 디스크 브레이크를 버스 및 트럭과 같은 대형 차종에 사용하기 위하여 브레이크 패드와 로터(200)의 마찰로 인하여 발생하는 제동열을 최대한 빠른 시간 내에 냉각시킬 수 있고, 또한 이러한 제동열이 허브 내부 및 허브 베어링으로 전달되는 것을 방지하여 열변형 및 과마모를 방 지할 수 있다.

이와 같은 본 발명인 일체형 허브 구조를 사용하면, 종래의 기술들에 비하여 하나의 회전축 당 약 20Kg의 차량 중량을 감소할 수 있으며, 본 발명이 사용될 수 있는 전륜 2축의 대형 트럭에서는 약 40Kg의 차량 중량을 감소할 수 있어, 전체적인 연비도 향상될 수 있다.

또한, 상기와 같은 제동열을 차단하거나 신속하게 방열할 수 있으므로, 대형 트럭이나 버스 등에도 종래의 드럼 브레이크를 대체하여 제동 성능이 뛰어난 디스크 브레이크를 장착할 수 있게 됨으로서, 차량의 총 중량이 약 115Kg이 감소할 수 있어 제동 성능이 더욱 향상될 수 있고, 연료 소모를 줄일 수 있어 더욱 경제적이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1 은 종래 디스크 브레이크에 사용되던 허브 및 아답터를 나타내는 분해사시도이다.

도 2a 는 종래 디스크 브레이크에 사용되던 일체형 허브 구조를 나타내는 분해사시도이다.

도 2b 는 일체형 허브 구조에 사용되던 디스크 브레이크가 작동할 때 제동열이 전달되는 것을 나타내는 사시도이다.

도 3a 는 제동열 전달을 방지하기 위하여 개선된 일체형 허브 구조의 일실시예를 나타낸 부분단면도이다.

도 3b 는 제동열 전달을 방지하기 위하여 개선된 일체형 허브 구조의 또다른 실시예를 나타낸 부분단면도이다.

도 4 는 본 발명에 따른 제동열을 차단하는 일체형 허브 구조를 나타낸 부분단면도이다.

도 5 는 도 4 의 A방향에 따라서 바라보았을 때의 정면도이다.

도 6 은 본 발명에 사용되는 일체형 허브 구조의 일부분을 나타낸 사시도이다.

도 7 은 본 발명에 사용되는 일체형 허브 구조를 나타낸 사시도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 일체형 허브 110 : 로터 장착부

200 : 로터 300 : 관통형 방열구

Claims (4)

1. 일체형 허브(100) 및 로터(200) 를 포함하여 이루어지는 디스크 브레이크에 사용되는 허브 구조에 있어서,

   상기 일체형 허브(100)는, 제동 발열부와 허브 베어링 사이에 공기가 통과할 수 있도록 일측 끝단으로부터 타측 끝단까지 관통하여 형성되는 하나 이상의 관통형 방열구(300)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 일체형 허브 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 관통형 방열구(300)는 상기 일체형 허브(100)의 둘레를 따라 등간격으로 다수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 허브 구조.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 관통형 방열구(300)는 상기 로터(200)와 일체형 허브(100)가 서로 결합하는 부위에 대응하여 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 허브 구조.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 관통형 방열구(300)의 단면은 타원 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 허브 구조.

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