KR101421950B1 - 드럼브레이크의 열해 방지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 휠 중심에 결합된 허브에 드럼이 장착되되, 상기 드럼의 외주면이 휠의 내주면과 이격되도록 장착되는 드럼브레이크의 열해 방지구조에 있어서, 상기 드럼의 외주면과 휠의 내주면 사이에서 히트실드가 장착된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은, 히트실드 장착에 따라 열저항이 증가되어 드럼에서 발생한 제동열이 휠로 전도 및/또는 복사되는 열전달량을 낮출 수 있는 효과가 있다.

Description

드럼브레이크의 열해 방지구조{Prevention structure of thermal damage for drum-brake}

본 발명은 드럼브레이크의 열해 방지 구조에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 휠과 드럼 사이에 히트실드(heat shield)가 장착되어 드럼에서 발생하는 열이 휠로 전달되는 것을 억제하여 타이어 손상, 열변형 등과 같은 열해를 방지할 수 있는 드럼브레이크의 열해 방지구조에 관한 것이다.

차량의 브레이크는 휠의 내측에 장착되어 마찰력에 의해 차량을 정지시키도록 구성되며 대부분의 차량에는 디스크브레이크 또는 드럼브레이크가 장착된다.

디스크브레이크는 휠과 함께 회전하는 디스크의 양면(또는 일면)에서 브레이크 패드가 디스크에 압착되어 마찰력에 의해 차량을 제동시키도록 구성된다.

반면, 드럼브레이크는 주철로 제조된 원통형의 드럼이 휠과 같이 회전하도록 설치되어 있으며, 드럼 안쪽에는 마찰재인 라이닝이 장착된 두 개의 브레이크 슈가 설치된다. 상기 슈는 유압에 의해 벌어지며 드럼의 내주면에 라이닝을 접촉시켜 차량을 제동시키도록 구성된다.

일반적으로 드럼브레이크는 디스크브레이크에 비해 상대적으로 제동력이 크고 가격이 저렴한 장점이 있으므로 트럭, 버스 등과 같은 대형상용차량에 널리 사용되고 있다. 하지만, 디스크가 노출된 디스크브레이크와는 달리 열 방출이 용이하게 이뤄지지 않아 열해에 의해 편제동, 베어퍼록, 브레이크 페이드 등과 같은 문제점이 발생할 수도 있다.

제동열을 냉각시키기 위한 종래의 드럼브레이크의 구조는 도 1 에 도시된 바와 같다. 도면을 참조하면, 타이어의 중심에 끼워진 휠은 허브를 통해 차축과 연결되되, 상기 허브에는 휠을 제동시킬 수 있도록 내부에 브레이크슈와 라이닝이 장착된 드럼과 결합된다. 즉, 상기 허브는 고정볼트를 통해 일측에는 휠과 연결되고 타측에는 드럼과 결합된다.

상기 드럼에서 발생하는 제동열은 차량 주행 시 휠과 드럼 사이로 유입되는 외기에 의해 냉각될 수 있도록 휠과 드럼은 소정의 거리를 두고 이격배치된다.

한편, 많은 화물이나 승객을 적재하는 대형 상용차량에 있어 주행시간이 길거나 교통조건이 좋지않은 경우에는 반복되는 잦은 브레이크 사용에 따라 드럼이 (기준온도 이상으로) 과열되는 현상이 발생할 수도 있다.

이 경우에는 드럼 내부에서 발생하는 문제와는 별개로 드럼에서 발생한 열이 허브를 통해 휠로 열전도될 뿐만아니라 드럼의 표면에서 열복사가 발생하여 휠을 가열하는 문제가 발생된다. 그리고, 가열된 휠은 타이어의 변형 또는 파열을 유발할 수도 있었다.

따라서, 본 발명은 드럼에서 발생한 제동열이 열전도 또는 열복사를 통해 휠로 전달되는 것을 억제할 수 있는 드럼브레이크의 열해 방지구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 휠 중심에 결합된 허브에 드럼이 장착되되, 상기 드럼의 외주면이 휠의 내주면과 이격되도록 장착되는 드럼브레이크의 열해 방지구조에 있어서, 상기 드럼의 외주면과 휠의 내주면 사이에서 히트실드가 장착된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시에에서, 상기 히트실드는 일측은 허브에 결합되되 타측은 외기가 유입되도록 휠의 내주면과 드럼의 외주면 각각과 이격된다.

더 상세하게는, 상기 드럼은 원통형 모양으로서 고정볼트를 통해 허브에 장착되되, 상기 히트실드는 드럼의 직경 보다 더 큰 내경을 가짐으로서 드럼이 내측에 진입될 수 있는 원통형 모양으로 형성된다. 그리고, 상기 히트실드에는 허브와 드럼 사이에 끼워질 수 있는 장착면이 형성되며, 상기 장착면에는 고정볼트가 관통하는 볼트홀이 형성된다.

아울러, 상기 히트실드는 드럼의 재질(회주철) 보다 열전도율이 낮은 재질로 제조된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 히트실드 장착에 따라 열저항(thermal resistance)이 증가되어 드럼에서 발생한 제동열이 휠로 전도 및/또는 복사되는 열전달량을 낮출 수 있는 효과가 있다.

아울러, 상기 히트실드는 열전도율이 낮은 재질로 제조되되 원통형 모양으로형성되어 드럼의 외주면과 휠의 내주면 사이에 드럼을 감싸도록 배치됨에 따라 드럼에서 발생하는 복사열을 추가적으로 차단할 수 있어 타이어의 파열 등과 같은 열해에 의한 문제점을 해소할 수 있다.

도 1 은 종래의 방식에 따라 드럼브레이크가 장착된 모습이 나타난 이미지 및 상기 이미지에서 일부분이 확대된 모습이 나타난 부분확대도가 도시된 도면,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 히트실드가 장착된 모습 및 상기 히트실드가 허브와 드럼 사이에 결합된 부분을 확대하여 나타낸 도면,
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히트실드의 후방사시도(A)와 전방사시도(B)를 도시한 도면,
도 4 는 히트실드의 안쪽에 드럼이 끼워지는 모습을 도시한 이미지,
도 5 는 종래의 구조와 본 발명에 따른 구조에서 휠로 전달되는 열전달 경로를 비교하여 도시한 도면,
도 6 은 종래의 구조와 본 발명에 따른 구조에서 열전달 경로를 비교하여 도시한 순서도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드럼브레이크의 열해 방지구조를 더욱 상세히 설명한다.

도 2 를 참조하면, 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에서 외주면에 타이어(60)가 장착된 휠(40)의 중심에는 차축(50)이 결합되는 허브(30)가 장착되고, 상기 허브(30)에는 휠(40)의 회전을 제동시킬 수 있는 드럼(20)이 장착된다.

그리고, 상기 드럼(20)은 내부에 브레이크 라이닝(21) 및 브레이크 슈가 장착되되, 외주면이 휠(40)의 내주면과 이격되도록 장착되며, 그 사이에는 (허브, 드럼, 휠의 재질들 보다) 열전도성이 낮은 재질로 제조되는 히트실드(10)가 장착된다.

상기 휠(40), 허브(30), 드럼(20) 및 히트실드(10)는 고정볼트(31)를 통하여 결합된다. 상기 히트실드(10)는 내측(도 2 에서 왼쪽)은 허브(30)에 고정되되 외측(도 2 에서 오른쪽)은 외기가 유입되도록 휠(40)의 내주면과 드럼(20)의 외주면 각각과 이격된다.

즉, 도 3 과 도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히트실드(10)는 그릇 또는 사발과 같이 안쪽이 파인 원통형 모양을 갖되, 허브(30)와 드럼(20) 사이에 삽입될 수 있도록 장착면(11)이 형성된다. 상기 장착면(11)에는 차축(50)이 끼워질 수 있도록 센터홀(13)이 형성되며 상기 센터홀(13)의 둘레를 따라서 다수 개의 볼트홀들(12)이 타공된다.

따라서, 상기 히트실드(10)는 드럼(20)이 내측에 진입된 후, 상기 휠(40)과 허브(30) 및 드럼(20)을 결합시키는 고정볼트(31)를 통하여 허브(30)와 드럼(20) 사이에 고정된다.

상기와 같은 히트실드(10)의 장착에 따라서 본 발명의 구조는 종래의 구조와 대비하여 라이닝(21)의 접촉에 의해 드럼(20)에서 발생하는 제동열의 열전달을 더 효율적으로 억제할 수 있다.

즉, 도 5 에 도시된 바와 같이, 드럼(20)의 표면에서 휠(40)로 전달되는 복사열(열복사)은 히트실드(10)에 의해 차단되며 히트실드(10)에 의해 차단된 복사열은 상기 히트실드(10)와 드럼(20) 사이에서 정체 또는 머무르는 동안에 외기의 유입에 의해 냉각될 수 있다.

아울러, 본 발명의 구조에서, 열전도계수 및 면적에 반비례하고 길이에 비례하는 열저항(

)은 본 발명의 히트실드(10)의 추가적인 장착에 따라 증가하게 된다.

즉, 종래의 구조에서 드럼의 온도(T_Drum)와 휠의 온도(T_Wheel)에 관한 열전도량은 [수식 1] 로 계산되는 반면, 본 발명의 열전도량은 히트실드의 열저항이 추가됨에 따라 [수식 2] 로 계산될 수 있다..

[수식 1]

[수식 2]

(R_Drum: 드럼의 열저항, R_Hub: 허브의 열저항, R_Wheel: 휠의 열저항, R_H.S.Drum: 히트실드의 열저항)

따라서, 본 발명에서는 히트실드(10)가 드럼(20)과 휠(40) 사이에서 상기 드럼(20)을 감싸도록 구성됨에 따라, 도 6 에 도시된 바와 같이 종래의 구조에서의 열전달 경로와 대비하여 본 발명의 열전달 경로는 제동열의 열복사 및 열전도가 억제되도록 이뤄진다.

그러므로, 휠(40)의 온도 상승을 낮출 수 있는 효과가 있으며, 이에 따라 타이어(60)의 변형 및/또는 파열 등을 방지할 수 있다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 히트실드
20 : 드럼
30 : 허브
40 : 휠

Claims (4)

1. 휠 중심에 결합된 허브에 드럼이 장착되되, 상기 드럼의 외주면이 휠의 내주면과 이격되도록 장착되는 드럼브레이크의 열해 방지구조에 있어서,
   상기 드럼의 외주면과 휠의 내주면 사이에서 히트실드가 장착되되, 상기 히트실드는 일측이 허브와 드럼 사이에 결합되고 타측은 외기가 유입되도록 휠의 내주면과 드럼의 외주면 각각과 이격되게 장착되며,
   상기 히트실드는 드럼의 재질 보다 열전도율이 낮은 재질로 제조되어 드럼과 휠의 온도차에 기인하는 복사열 전달을 차단하는 것을 특징으로 하는 드럼브레이크의 열해 방지구조.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 드럼은 원통형 모양으로서 고정볼트를 통해 허브에 장착되되, 상기 히트실드는 드럼이 내측에 진입될 수 있는 원통형 모양으로서 허브와 드럼 사이에 끼워질 수 있는 장착면이 형성되고, 상기 장착면에는 고정볼트가 관통하는 볼트홀이 형성된 것을 특징으로 하는 드럼브레이크의 열해 방지구조.
4. 삭제

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