KR102010908B1 - 브레이크 디스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이크 디스크에 관한 것으로서, 상세하게는 브레이크 디스크의 무게를 줄일 수 있는 한편, 제조 공정의 소요비용 및 소요시간을 절감할 수 있는 브레이크 디스크를 제공하는데 있다.
구체적으로, 본 발명은, 차량 휠과 함께 회전하도록 상기 차량 휠에 결합되는 허브와; 상기 허브의 외주에 결합되고, 브레이크 패드와 접촉되며 상기 브레이크 패드로부터 마찰 제동력이 가해지는 환형의 마찰본체부와, 상기 마찰본체의 내측방향 측면으로부터 내측 반경방향으로 연장되는 복수 개의 스포크부를 포함하는 마찰링;를 포함하고, 상기 허브는, 상기 스포크부가 상기 허브에 결합되어 적어도 일방향 이상의 방향으로 이동하는 것을 한정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크에 관한 것이다.

Description

브레이크 디스크{A Brake Disc}

본 발명은 브레이크 디스크에 관한 것으로서, 상세하게는 브레이크 디스크의 무게를 줄일 수 있는 한편, 제조 공정의 소요비용 및 소요시간을 절감할 수 있는 브레이크 디스크를 제공하는데 있다.

최근 자동차 업계의 동향은 연비 향상을 위한 기술 개발에 주력하고 있으며, 자동차의 연비 향상을 위하여 차체 경량화를 비롯한 다양한 기술을 개발하고 있다. 특히 차체 경량화를 위하여 종래에 비해 강성을 유지하면서도 경량화를 달성할 수 있는 알루미늄 합금 등과 같은 다양한 소재 개발이 이루어지고 있다.

한편, 자동차 브레이크 시스템은 자동차를 제동하는데 쓰이는 필수적인 장치로서, 브레이크 시스템의 주요 중량을 차지하는 브레이크 디스크의 제동 성능을 유지하면서도 경량화를 달성할 수 있는 기술들이 개발되고 있다.

예를 들어, 종래에는 자동차 휠(wheel)에 연결되는 허브와 자동차를 제동하는 경우에 마찰이 발생하는 마찰부를 모두 주철로 제작하였다. 상기 주철은 비교적 중량이 무거운 재질로서 안정적인 제동 시스템을 제공할 수 있으나, 필연적인 차체 중량 증가로 인한 연비 저하를 유발하였다.

따라서, 최근에는 마찰부는 주철로 제작하되, 허브는 상대적으로 중량이 가벼운 알루미늄 합금 등으로 제작하여 차체 경량화를 달성하고 있다.

예를 들어, 한국특허공개 제10-2013-0017376호에 개시된 종래 기술에는 마찰부와 허브는 주조 접합에 의하여 연결된다.

그러나, 이러한 이종 물질을 주조 결합하는 경우, 결합 공정에 비용이나 시간이 매우 많이 소요되는 문제점이 존재하여 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래기술의 문제점을 해결하는 브레이크 디스크를 제공하는 것이다.

구체적으로, 본 발명의 목적은 경량화를 위하여 이종 물질로 브레이크 디스크를 구성하면서, 제조 공정에 소요되는 비용이나 시간이 절감될 수 있는 브레이크 디스크를 제공하는 것이다.

전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 차량 휠과 함께 회전하도록 상기 차량 휠에 결합되는 허브와; 상기 허브의 외주에 결합되고, 브레이크 패드와 접촉되며 상기 브레이크 패드로부터 마찰 제동력이 가해지는 환형의 마찰본체부와, 상기 마찰본체의 내측방향 측면으로부터 내측 반경방향으로 연장되는 복수 개의 스포크부를 포함하는 마찰링;를 포함하고, 상기 허브는, 상기 스포크부가 상기 허브에 결합되어 적어도 일방향 이상의 방향으로 이동하는 것을 한정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크를 제공할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 허브는, 상기 차량 휠에 결합되는 원통형의 휠 결합부와; 상기 휠 결합부의 하부에 구비되고, 하단부의 둘레를 따라 상기 복수 개의 스포크부에 대응되는 위치에 구비되며 하단부에서 상기 휠 결합부 방향으로 개방된 구조를 가지는 복수 개의 융기형 스토퍼를 포함하는 마찰링 결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 융기형 스토퍼는, 상기 스포크부가 상기 마찰링 결합부에서 상기 휠 결합부 쪽으로 이동하는 것을 방지하도록 상기 마찰링 결합부의 표면에서 소정 높이 돌출되어 있는 횡방향 돌출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 융기형 스토퍼는, 상기 스포크부가 상기 마찰링 결합부에서 원주방향으로 이동하는 것을 방지하도록 상기 마찰링 결합부의 표면에서 소정 높이 돌출되어 있는 종방향 돌출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 마찰링 결합부는, 상기 마찰링 결합부의 하단부에서 하부 방향으로 소정 길이 연장되도록 형성되고, 상기 스포크부가 상기 마찰링 결합부에 결합된 후 상기 스포크부의 하부를 향해 꺽이도록 구성되는 꺾임용 연장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 꺾임용 연장부는, 상기 스포크부가 상기 마찰링 결합부에 결합되기 전, 상기 마찰링 결합부의 하단부보다 내측으로 향하도록 경사진 상태로 연장되는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 허브는 제1 중량 및 제1 경도를 가지는 제1 금속재질로 구성되고, 상기 마찰링은 상기 제1 중량보다 큰 제2 중량 및 상기 제1 경도보다 큰 제2 경도를 가지는 제2 금속재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 마찰링 결합부는, 상기 복수 개의 스포크부의 내측방향 측면이 형성하는 내경보다 소정 높이 큰 외경을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 스포크부 각각의 내측방향 측면에는 브로칭 가공부가 구비되고, 상기 브로칭 가공부는 상기 스포크부의 두께방향을 따라서 형성된 복수 개의 톱니형상 요철부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 마찰링 결합부와 상기 스포크부의 억지끼워맞춤 방식 결합시 상기 마찰링 결합부의 외주면에는, 상기 브로칭 가공부에 대응되는 형상 및 크기의 소성변형부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 과제의 해결수단에 따르면, 본 발명은 허브 자체가 스포크부가 적어도 일방향 이상의 방향으로 이동하지 못하도록 구성됨으로써, 종래기술에 비해 허브와 마찰링을 조립 및 결합하는 공정을 단순화하여 조립 결합공정에 소요되는 비용 및 시간을 현저히 절감할 수 있다.

그리고, 본 발명은 융기형 스토퍼가 횡방향 돌출부를 포함하도록 구성함으로써, 별도의 독립된 부품의 필요없이 허브에 결합된 스포크부가 상부 방향으로(즉, 휠 결합부 쪽으로) 이동하는 것을 한정할 수 있다.

또한, 본 발명은 융기형 스토퍼가 종방향 돌출부를 포함하도록 구성함으로써, 별도의 독립된 부품의 필요없이 허브에 결합된 스포크부가 순방향 원주방향 및/또는 역방향 원주방향으로 이동하는 것을 한정할 수 있다.

이로 인해, 본 발명은 마주하는 두 개의 종방향 돌출부를 구비함으로써, 브레이크 디스크의 회전 방향 및 제동 방향에 제한없이(즉, 양방향의 회전방향 모두에 대해 및/또는 양방향의 제동 방향 모두에 대해) 허브와 마찰링 사이의 결합력을 견고하게 유지할 수 있다.

나아가, 본 발명은 허브와 마찰링을 별개의 부품으로 제작한 후 억지끼워?춤 방식으로 결합시키도록 구성함으로써, 종래기술에 비해 허브와 마찰링을 조립 및 결합하는 공정을 단순화하여 조립 결합공정에 소요되는 비용 및 시간을 더욱 절감할 수 있다.

또한, 본 발명은 허브를 제1 금속재질(바람직하게는, 알루미늄 등)로 구성하고 마찰링을 제2 금속재질(바람직하게는, 주철 등)로 구성함으로써, 허브와 마찰링의 결합과정을 단순화하면서 브레이크 디스크의 전체 중량을 경량화할 수 있고, 동시에 마찰링과 허브의 억지끼움방식의 결합부분이 경도차이로 인해 소성 변형하게 됨으로써 두 부품 사이의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다.

그리고, 본 발명은 서로 원주방향으로 이격된 복수 개의 스포크부를 통하여 마찰링과 허브가 결합되므로, 마찰링과 허브 사이의 결합부분의 중량을 상당히 감소시킬 수 있고, 결과적으로 브레이크 디스크 전체 중량을 구조적으로 경량화할 수 있다.

게다가, 본 발명은 스포크부의 내측방향 측면에 브로칭(broaching) 가공부를 포함함으로써, 상기 마찰링 결합부와 상기 스포크부 사이의 억지끼워맞춤 결합시 두 부품 사이의 결합 마찰력을 감소시켜 두 부품 사이의 억지끼워맞춤 결합이 용이하게 이루어지도록 함과 동시에, 상기 마찰링 결합부와 상기 스포크부의 억지끼워맞춤 결합 후 브로칭 가공부로 인해 발생되는 톱니 나사 체결력으로 인해 두 부품 사이의 결합력을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 디스크에 대한 개략적인 사시도이다.
도 2는 각 부품을 서로 결합하기 전 상태에서 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 디스크에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 허브에 대한 개략적인 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰링의 스포크부에 대한 개략적인 부분 확대도이다.
도 5는 각 부품을 서로 결합한 후 재분해한 상태에서 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 디스크에 대한 개략적인 분해 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 꺽임용 연장부에 대해 벤딩 전 및 벤딩 후 모습에 대한 개략도이다.
도 7a는 제1 브로칭 가공부를 포함하는 스포크부 및 허브에 대한 개략적인 부분 확대 단면도이고, 도 7b는 제2 브로칭 가공부를 포함하는 스포크부 및 허브에 대한 개략적인 부분 확대 단면도이고, 도 7c는 제3 브로칭 가공부를 포함하는 스포크부 및 허브에 대한 개략적인 부분 확대 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 디스크(1000)에 대한 개략적인 사시도이고, 도 2는 각 부품을 서로 결합하기 전 상태에서 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 디스크(1000)에 대한 개략적인 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 허브(100)에 대한 개략적인 부분 확대도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰링(400)의 스포크부에 대한 개략적인 부분 확대도이고, 도 5는 각 부품을 서로 결합한 후 재분해한 상태에서 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 디스크(1000)에 대한 개략적인 분해 단면도이고, 도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 꺽임용 연장부(340)에 대해 벤딩(bending) 전 및 벤딩(bending) 후 모습에 대한 개략도이다.

도 1 내지 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 디스크(1000)는, 허브(100)와, 마찰링(400)을 포함한다.

여기서, 상기 허브(100)와 상기 마찰링(400)은 1차적으로 후술할 융기형 스토퍼와 꺾임용 연장부(340)에 의해 결합되고, 2차적으로 억지끼워맞춤 방식으로 결합된다.

도 1 내지 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 허브(100)는, 차량 휠과 함께 회전하도록 상기 차량 휠에 결합되는 부분이다.

상기 허브(100)는 일명 햇부(hat part)라고도 하며, 그 중심에는 차축이 통과하는 축 관통공(220)이 마련된다. 축 관통공(220)의 주위에는 결합공(210)이 마련된다.

결합공(210)은 차량의 휠과 브레이크 디스크(1000)를 결합시키는 체결부재(미도시)가 체결되는 부분이다. 여기서 체결부재(미도시)는 볼트와 너트인 것이 바람직하다.

상기 허브(100)는 제1 중량 및 제1 경도를 가지는 제1 금속재질로 구성되고, 상기 제1 중량은 후술할 마찰링(400)을 이루는 제2 금속재질의 제2 중량보다 작고, 상기 제1 경도는 상기 제2 금속재질의 제2 경도보다 작다.

즉, 상기 허브(100)는 후술할 마찰링(400)보다 표면이 무른 금속재질이면서 더 경량화된 재질로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 허브(100)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되고, 상기 마찰링(400)은 주철로 구성될 수 있다.

이렇게 허브(100)를 제1 금속재질로 구성하고 마찰링(400)을 제2 금속재질로 구성함으로써, 본 발명은 허브(100)와 마찰링(400)의 결합과정을 단순화하면서 브레이크 디스크(1000)의 전체 중량을 경량화할 수 있고, 동시에 마찰링(400)과 허브(100)의 억지끼움방식의 결합부분이 경도차이로 인해 소성변형하게 됨으로써 두 부품 사이의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 허브(100)의 제1 금속재질에 대해 보다 구체적으로 예를 들어 기술하면, 상기 허브(100)는 Al을 주성분으로 하고 Cu : 0.1 wt% 이하(0은 불포함), Si : 5.5~8.5 wt%, Mg :0.15~0.5 wt%, Zn : 0.1 wt% 이하(0은 불포함), Fe : 0.3 wt% 이하(0은 불포함), Mn : 0.1 wt% 이하(0은 불포함), Ti : 0.2 wt% 이하(0은 불포함), Sb : 0.15 wt% 이하(0은 불포함) 및 기타 불가결한 불순물로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 허브(100)는 주조 또는 단조에 의하여 형성되거나, 기계 가공에 의해서 제작될 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 허브(100)는, 두께방향을 기준으로, 상부에 위치되는 휠 결합부(200)와, 상기 휠 결합부(200)의 하부에 연장되는 마찰링 결합부(300)를 포함한다.

상기 휠 결합부(200)는 상기 차량 휠에 결합되는 부분으로서 상기 축 관통공(220) 및 체결공(210)을 포함한다.

상기 휠 결합부(200)는 전체적으로 관형상을 구비하고, 폐쇄된 상부면을 구비하며, 상기 휠 결합부(200)는 제1 외경(d1)을 구비한다.

상기 마찰링 결합부(300)는 후술할 스포크부(430)에 의해 가압되어 마찰링(400)이 결합되는 부분으로서 전체적으로 중공관 형상을 구비하고, 상기 휠 결합부(200)의 하단부에서 하부 방향으로 연장되도록 구성된다.

상기 마찰링 결합부(300)는 상기 휠 결합부(200)의 하부에 구비되는 결합본체(310)를 포함한다.

상기 결합본체(310)는 복수 개의 융기형 스토퍼와, 복수 개의 꺾임용 연장부(340)를 포함한다.

상기 융기형 스토퍼는 상기 결합본체(310)의 하부의 둘레를 따라 상기 복수 개의 스포크부(430)에 대응되는 위치에 구비된다.

그리고, 상기 융기형 스토퍼는 상기 결합본체(310)의 하단부에서 상기 휠 결합부(200) 방향으로 개방된 구조를 가진다.

즉, 상기 융기형 스토퍼의 하단부는 개방되어 있으며, 이렇게 개방된 하단부 구조로 인해 스포크부(430)가 상기 마찰링 결합부(300) 쪽으로 결합될 수 있다.

구체적으로, 상기 융기형 스토퍼는 횡방향 돌출부(320)와, 종방향 돌출부(330)를 포함한다.

상기 횡방향 돌출부(320)는, 상기 휠 결합부(200)의 하단부 또는 상기 마찰링 결합부(300)의 상단부에서 상기 마찰링 결합부(300)의 원주방향을 따라서 형성되며, 상기 마찰링 결합부(300)의 표면에서 소정 높이 돌출 형성된다.

이로 인해, 상기 횡방향 돌출부(320)는 상기 스포크부(430)가 상기 휠 결합부(200) 쪽으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 종방향 돌출부(330)는 상기 횡방향 돌출부(320)의 양측면에서 마주하도로 쌍으로 구비된다.

구체적으로, 상기 종방향 돌출부(330)는 상기 스포크부(430)가 상기 마찰링 결합부(300)에서 원주방향으로 이동하는 것을 방지하도록 상기 마찰링 결합부(300)의 표면에서 소정 높이 돌출 형성된다.

도면에서는, 상기 횡방향 돌출부(320)와 상기 종방향 돌출부(330)가 연장되도록 나타나 있지만, 상기 횡방향 돌출부(320)와 상기 종방향 돌출부(330)는 서로 불연속적으로 이격되어 있을 수도 있다.

이로 인해, 본 발명은 마주하는 두 개의 종방향 돌출부(330)를 구비함으로써, 브레이크 디스크의 회전 방향 및 제동 방향에 제한없이(즉, 양방향의 회전방향 모두에 대해 및/또는 양방향의 제동 방향 모두에 대해) 허브와 마찰링 사이의 결합력을 견고하게 유지할 수 있다.

또한, 상기 꺾임용 연장부(340)는 상기 마찰링 결합부(300)의 하단부에서 하부 방향으로 소정 길이 연장되도록 형성된다.

구체적으로, 상기 꺾임용 연장부(340)는 상기 융기형 스토퍼의 개방된 하단부에서 하부 방향으로 소정 길이 연장 형성된다.

그리고, 상기 꺾임용 연장부(340)는 상기 융기형 스토퍼의 폭에 대응되는 폭을 가지고, 전체적으로 일자 형상으로 형성될 수 있다.

도 1, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 꺾임용 연장부(340)는 상기 허브와 상기 마찰링이 결합하기 전의 상태에서 전체적으로 일자 형상으로 형성되고, 상기 스포크부(430)가 상기 마찰링 결합부(300)에 결합된 후 상기 스포크부(430)의 하부를 향해 꺽이도록 구성된다.

즉, 상기 꺾임용 연장부(340)는 상기 허브와 상기 마찰링이 결합된 상태에서 스포크부(430)를 둘러싸도록 스포크부(430)를 향해 꺽이도록 구성된다.

이로 인해, 상기 꺾임용 연장부(340)는 상기 스포크부(430)가 상기 마찰링 결합부(300)에서 하부 방향으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.

상기 꺾임용 연장부(340)는 상기 스포크부(430)의 개수에 대응되게 구비될 수도 있고, 상기 스포크부(430)의 개수보다 적게 구비될 수도 있다.

이렇게, 꺾임용 연장부(340)를 포함함으로써, 스냅링 등과 같이 별도의 독립된 부품의 필요 없이 동시에 별도의 스냅링 조립 작업의 필요 없이, 허브에 결합된 스포크부(430)가 허브에서 이탈되는 것을 확실하고 안정적으로 방지할 수 있다.

바람직하게는, 상기 꺾임용 연장부(340)는, 상기 스포크부(430)가 상기 마찰링 결합부(300)에 결합되기 전에는 상기 마찰링 결합부(300)의 하단부보다 내측으로 향하도록 경사지게 연장될 수 있다.

이로 인해, 상기 스포크부(430)가 상기 마찰링 결합부(300)에 후술하는 바와 같이 억지끼움 방식으로 결합될 때, 스포크부(430)의 브로칭 가공부가 꺾임용 연장부(340)에 맞닿는 면적을 최소화할 수 있고, 그 결과 스포크부(430)의 마찰링 결합부(300)로의 억지끼워맞춤 과정을 보다 더 용이하게 할 수 있다.

또한, 상기 마찰링 결합부(300)(즉, 결합본체)는 제2 외경(d2)을 구비한다.

그리고, 상기 마찰링 결합부(300)의 상기 제2 외경(d2)은 후술할 복수 개의 스포크부(430)의 내측방향 측면(431)에 형성하는 (가상원의) 제1 내경(d5)보다 소정 높이(h1)(h2) 크도록 형성된다.

이로 인해, 상기 마찰링(400)과 상기 허브(100)를 결합한 후 재분해할 경우, 상기 마찰링 결합부(300)는 도 5 및 도 7a에 도시된 바와 같이 외주면에 소정 높이(h1)(h2)만큼 소성변형부(350)가 형성된다.

여기서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 소성변형부(350)의 소정의 높이(h1)는 소성변형부(350)의 내경(d3)과 외경(d2)의 차로 정의되며, 후술할 복수 개의 스포크부(430)에 구비된 브로칭 가공부(433)의 높이(h2)와 동일하거나 또는 상기 브로칭 가공부(433)의 높이(h2)보다 작을 수 있다.

이때, 상기 브로칭 가공부(433)의 높이(h2)는 브로칭 가공부(433)에 포함되는 톱니형상 요철부(434)의 산 부분이 형성하는 내경(d5)과 골 부분이 형성하는 내경(d6) 사이의 차이로 정의된다.

상기 소성변형부(350)는 후술할 스포크부(430)의 브로칭 가공부(433)의 형상 및 크기에 대응되는 형상 및 크기를 가진다.

이렇게, 마찰링 결합부(300)의 외경인 제2 외경(d2)이 복수 개의 스포크부(430)의 제1 내경(d5)보다 크도록 구성함으로써, 마찰링 결합부(300)와 스포크부(430) 사이에 소성변형을 통하여 억지끼워맞춤 방식으로 결합될 수 있도록 한다.

그리고, 상기 마찰링(400)은 상기 허브(100)의 외주에 억지끼움방식으로 결합되고, 브레이크 패드와 접촉되도록 구성된다.

여기서, 상기 마찰링(400)은 상기 허브(100)를 이루는 제1 금속재질보다 큰 중량인 제2 중량 그리고 상기 제1 금속재질보다 큰 경도인 제2 경도를 가지는 제2 금속재질로 구성된다.

바람직하게는, 상기 마찰링(400)은 철 또는 철합금으로 구성될 수 있다.

예를 들어, 상기 마찰링(400)은 Fe를 주성분으로 하고 C : 3.0~3.8 wt%, Si : 1.0~2.8 wt%, Mn : 1.0 wt% 이하(0은 불포함), P : 0.2 wt% 이하(0은 불포함), S : 0.15 wt% 이하(0은 불포함) 및 기타 불가결한 불순물로 구성된다.

마찰링(400)은 주조(즉, 주철) 또는 프레스 성형을 통해 제작될 수 있다.

구체적으로, 상기 마찰링(400)은, 마찰본체(410)와, 상기 마찰본체(410)와 상기 허브(100)를 결합 및/또는 연결하는 복수 개의 스포크(spoke)부를 포함한다.

상기 마찰본체(410)는 전체적으로 환형 형상을 구비하고, 브레이크 패드(미도시)로부터 마찰 제동력이 가해지는 부분이다.

상기 마찰본체(410)는 상부면과 하부면을 포함하고, 상기 상부면과 상기 하부면 사이에는 브레이크 패드와의 마찰로 인해 발생하는 마찰열을 냉각시키기 위한 구조인 방열부(420)가 구비된다.

상기 방열부(420)는 상기 상부면과 상기 하부면 사이의 스페이서에 의해 형성된 공냉(air-cooling) 공간이다.

상기 마찰본체(410)에는, 복수 개의 스포크부(430)가 일체로 구비된다.

상기 복수 개의 스포크부(430)는 상기 마찰본체(410)의 내측방향 측면으로부터 내측 반경방향으로 연장된다.

그리고, 상기 복수 개의 스포크부(430)는 상기 내측방향 측면(431)을 따라서 상기 마찰본체(410)의 원주방향으로 등각도로 이격되어 배치된다.

상기 복수 개의 스포크부는 상기 마찰링 결합부에 결합되고, 상기 마찰링 결합부의 융기형 돌출부에 의해 상부 방향 및/또는 원주방향으로의 이동이 한정되어 상기 마찰링 결합부에서의 결합상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 스포크부(430)는 상기 마찰링(400)의 마찰링 결합부(300)의 외주면에 억지끼워맞춤 방식으로 결합된다.

허브(100)와 마찰링(400)의 결합시, 상기 복수 개의 스포크부(430)의 내측방향 측면(431)은 상기 마찰링 결합부(300)의 외주면을 가압하며, 이때 상기 스포크부(430)의 내측방향 측면(431)에 의해 상기 마찰링(400)결합부의 외주면은 소성변형되어 소성변형부(350)를 형성한다.

이렇게 서로 원주방향으로 이격된 복수 개의 스포크부(430)를 통하여 마찰링(400)과 허브(100)가 결합되므로, 마찰링(400)과 허브(100) 사이의 결합부분의 중량을 상당히 감소시킬 수 있고, 결과적으로 브레이크 디스크(1000) 전체 중량을 구조적으로 경량화할 수 있다.

도 2 내지 도 4 그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 스포크부(430) 각각의 내측방향 측면(431)에는 브로칭(broaching) 가공부가 구비된다.

상기 브로칭 가공부(433)는 상기 스포크부(430)의 두께방향을 따라서 형성된 복수 개의 요철부를 포함한다.

상기 요철부는 단면이 삼각형, 사다리꼴 등으로 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 요철부는 단면이 톱니 형상의 삼각형인 톱니형상 요철부(434)로 구성될 수 있다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 마찰링 결합부(300)와 상기 스포크부(430)의 억지끼워맞춤 방식 결합시, 상기 톱니형상 요철부(434)로 인해, 상기 마찰링 결합부(300)의 외주면에는, 상기 브로칭 가공부(433)에 대응되는 형상 및 크기의 소성변형부(350)가 형성된다.

이렇게 스포크부(430)의 내측방향 측면(431)에 브로칭(broaching) 가공부를 포함함으로써, 상기 마찰링 결합부(300)와 상기 스포크부(430) 사이의 억지끼워맞춤 결합시 두 부품 사이의 결합 마찰력을 감소시켜 두 부품 사이의 억지끼워맞춤 결합이 용이하게 이루어지도록 함과 동시에, 상기 마찰링 결합부(300)와 상기 스포크부(430)의 억지끼워맞춤 결합 후 브로칭 가공부(433)로 인해 발생되는 톱니 나사 체결력으로 인해 두 부품 사이의 결합력을 증대시킬 수 있다.

바람직하게는, 상기 허브(100)의 마찰링 결합부(300)에서 상기 장착홈(310)의 하부부분의 외경은 상기 스포크부(430)의 브로칭 가공부(433)의 산 부분이 형성하는 내경과 동일할 수 있다. 이로 인해, 상기 마찰링 결합부(300)와 스포크부(430)의 억지끼워맞춤 과정이 더욱 용이해 질 수 있다.

상기 스포크부(430)(즉, 마찰링(400))는 상부 방향으로는 허브(100)의 축 결합부의 하부에 형성된 횡방향 돌출부에 의해 이동이 한정되고, 하부 방향으로는 허브(100)의 마찰링 결합부(300)의 하부에 연장 형성되어 상기 스포크부 쪽으로 꺾여 상기 스포크부의 하부를 둘러싸는 꺾임용 연장부(340)에 의해 이동이 한정된다.

도 7a는 제1 브로칭 가공부(433a)를 포함하는 스포크부(430) 및 허브(100)에 대한 개략적인 부분 확대 단면도이고, 도 7b는 제2 브로칭 가공부(433b)를 포함하는 스포크부(430) 및 허브(100)에 대한 개략적인 부분 확대 단면도이고, 도 7c는 제3 브로칭 가공부(433c)를 포함하는 스포크부(430) 및 허브(100)에 대한 개략적인 부분 확대 단면도이다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 제1 브로칭 가공부(433a)는 제1 톱니방향으로 형성된 제1 요철부(434a)를 포함한다.

즉, 상기 제1 브로칭 가공부(433a)에 포함되는 복수 개의 톱니형상 요철부(434) 전체는 제1 요철부(434a)로 이루어진다.

도 7a를 참고하면, 상기 제1 브로칭 가공부(433a)에 포함되는 제1 요철부(434a)는 경사면이 우측에 형성되고, 수직면인 걸림면이 좌측에 형성되도록 구성된다.

도 7b에 도시된 바와 같이, 제2 브로칭 가공부(433b)는 상기 제1 톱니방향의 반대방향인 제1 톱니방향으로 형성된 제2 요철부(434b)를 포함한다.

즉, 상기 제2 브로칭 가공부(433b)에 포함되는 복수 개의 톱니형상 요철부(434) 전체는 제2 요철부(434b)로 이루어진다.

도 7b를 참고하면, 상기 제2 브로칭 가공부(433b)에 포함되는 제2 요철부(434b)는 경사면이 좌측에 형성되고, 수직면인 걸림면이 우측에 형성되도록 구성되며, 상기 제2 요철부(434b)는 상기 제1 요철부(434a)와의 관계에서 역날 방식으로 형성된다.

상기 복수 개의 브로칭 가공부(433)는 전체가 모두 상기 제1 요철부(434a)로 구성되거나, 또는 전체가 모두 제2 요철부(434b)로 구성될 수 있다.

추가 실시예로서, 상기 복수 개의 브로칭 가공부(433)는, 제1 톱니방향으로 형성된 다수 개의 제1 브로칭 가공부(433a)와, 상기 제2 톱니방향으로 형성된 다수 개의 제2 브로칭 가공부(433b)를 포함하도록 구성될 수 있다.

이렇게 복수 개의 브로칭 가공부(433) 중 일부 다수 개의 브로칭 가공부(433)는 제1 톱니방향으로 형성하고 나머지 다수 개의 브로칭 가공부(433)는 제1 톱니방향에 역방향인 제2 톱니방향으로 형성함으로써, 브레이크 디스크(1000)의 회전 방향 및 제동 방향에 제한 없이(즉, 양방향의 회전방향 모두에 대해 및/또는 양방향의 제동 방향 모두에 대해) 허브(100)와 마찰링(400) 사이의 결합력을 견고하게 유지할 수 있다.

도 7c에 도시된 바와 같이, 제3 브로칭 가공부(433c)는 하나의 브로칭 가공부(433) 내에서 일부 구간에서 상기 제1 톱니방향으로 형성된 제1 요철부(434a)를, 그리고 나머지 일부 구간에서 상기 제2 톱니방향으로 형성된 제2 요철부(434b)를 포함한다.

즉, 상기 제3 브로칭 가공부(433c)에 포함되는 복수 개의 톱니형상 요철부(434)는 다수 개의 제1 요철부(434a)와, 다수 개의 제2 요철부(434b)를 포함하도록 구성된다.

이렇게 각각의 브로칭 가공부(433)에 포함된 복수 개의 톱니형상 요철부(434) 중 일부 다수 개의 요철부는 제1 톱니방향으로 형성하고 나머지 다수 개의 요철부는 제1 톱니방향에 역방향인 제2 톱니방향으로 형성함으로써, 브레이크 디스크(1000)의 회전 방향 및 제동 방향에 제한없이(즉, 양방향의 회전방향 모두에 대해 및/또는 양방향의 제동 방향 모두에 대해) 허브(100)와 마찰링(400) 사이의 결합력을 견고하게 유지할 수 있다.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

1000 : 브레이크 디스크
100 : 허브
200 : 휠 결합부
210 : 결합공
220 : 축 관통공
300 : 마찰링 결합부
310 : 결합본체
320 : 횡방향 돌출부
330 : 종방향 돌출부
340 : 꺾임용 연장부
350 : 소성변형부
400 : 마찰링
410 : 마찰본체
420 : 방열부
430 : 스포크부
431 : 내측방향 측면
433 : 브로칭 가공부
433a : 제1 브로칭 가공부
433b : 제2 브로칭 가공부
433c : 제3 브로칭 가공부
434 : 톱니형상 요철부
434a : 제1 요철부
434b : 제2 요철부

Claims (10)

1. 차량 휠과 함께 회전하도록 상기 차량 휠에 결합되는 허브와;
   상기 허브의 외주에 결합되고, 브레이크 패드와 접촉되며 상기 브레이크 패드로부터 마찰 제동력이 가해지는 환형의 마찰본체부와, 상기 마찰본체의 내측방향 측면으로부터 내측 반경방향으로 연장되는 복수 개의 스포크부를 포함하는 마찰링;를 포함하고,
   상기 허브는, 상기 스포크부가 상기 허브에 결합되어 적어도 일방향 이상의 방향으로 이동하는 것을 한정하도록 구성되고,
   상기 허브는,
   상기 차량 휠에 결합되는 원통형의 휠 결합부와;
   상기 휠 결합부의 하부에 구비되고, 하단부의 둘레를 따라 상기 복수 개의 스포크부에 대응되는 위치에 구비되며 하단부에서 상기 휠 결합부 방향으로 개방된 구조를 가지는 복수 개의 융기형 스토퍼를 포함하는 마찰링 결합부;를 포함하며,
   상기 마찰링 결합부는,
   상기 마찰링 결합부의 하단부에서 하부 방향으로 소정 길이 연장되도록 형성되고, 상기 스포크부가 상기 마찰링 결합부에 결합된 후 상기 스포크부의 하부를 향해 꺽이도록 구성되는 꺾임용 연장부를 포함하고,
   상기 스포크부 각각의 내측방향 측면에는 브로칭 가공부가 구비되고,
   상기 브로칭 가공부는 상기 스포크부의 두께방향을 따라서 형성된 복수 개의 톱니형상 요철부를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 융기형 스토퍼는,
   상기 스포크부가 상기 마찰링 결합부에서 상기 휠 결합부 쪽으로 이동하는 것을 방지하도록 상기 마찰링 결합부의 표면에서 소정 높이 돌출되어 있는 횡방향 돌출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크.
4. 제3항에 있어서,
   상기 융기형 스토퍼는,
   상기 스포크부가 상기 마찰링 결합부에서 원주방향으로 이동하는 것을 방지하도록 상기 마찰링 결합부의 표면에서 소정 높이 돌출되어 있는 종방향 돌출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 꺾임용 연장부는,
   상기 스포크부가 상기 마찰링 결합부에 결합되기 전, 상기 마찰링 결합부의 하단부보다 내측으로 향하도록 경사진 상태로 연장되는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크.
7. 제1항에 있어서,
   상기 허브는 제1 중량 및 제1 경도를 가지는 제1 금속재질로 구성되고,
   상기 마찰링은 상기 제1 중량보다 큰 제2 중량 및 상기 제1 경도보다 큰 제2 경도를 가지는 제2 금속재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크.
8. 제1항에 있어서,
   상기 마찰링 결합부는, 상기 복수 개의 스포크부의 내측방향 측면이 형성하는 내경보다 소정 높이 큰 외경을 가지는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크.
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 마찰링 결합부와 상기 스포크부의 억지끼워맞춤 방식 결합시 상기 마찰링 결합부의 외주면에는, 상기 브로칭 가공부에 대응되는 형상 및 크기의 소성변형부가 형성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크.

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