KR102066070B1 - 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크 - Google Patents

스퍼 마운팅 구조의 제동디스크 Download PDF

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KR102066070B1
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문성원
박상선
이규환
이준영
김근호
박종선
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주식회사 세명테크
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B27/00—Hubs
    • B60B27/0047—Hubs characterised by functional integration of other elements
    • B60B27/0052—Hubs characterised by functional integration of other elements the element being a brake disc
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
    • F16D65/12—Discs; Drums for disc brakes

Abstract

본 발명은 브레이크의 제동 시 발생되는 열 변형을 강제 구속하지 않아 자유 변형되도록 하는 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크에 관한 것으로, 차축이 삽입되는 허브부와, 상기 허브부와 결합되며 브레이크 캘리퍼가 장착되는 디스크부를 포함하여 구성되는 제동디스크에 있어서, 상기 허브부의 제1 체결부에는 반원통 형상의 제1 체결홀이 복수로 마련되어 외주면을 따라 일정간격을 이루도록 형성되며, 상기 디스크부의 제2 체결부에는 상기 제1 체결홀과 상응하여 원통형을 이루는 반원통 형상의 제2 체결홀이 내주면을 따라 형성되고, 상기 제1 및 제2 체결홀 사이로 체결볼트가 삽입되되 체결볼트의 삽입단은 제2 체결부 일측에서 제2 체결부보다 돌출되는 안착부에 고정되어, 제동에 의한 상기 디스크부의 원심 반대 방향 열 팽창을 구속하지 않을 수 있다.

Description

스퍼 마운팅 구조의 제동디스크{Brake disk of spur mounting structure}
본 발명은 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 브레이크의 제동 시 발생되는 열 변형을 강제 구속하지 않아 자유 변형되도록 하며, 열 변형량 조절이 가능하고, 열 방출이 용이한 에어 벤트 구조를 형성하여, 열 응력에 대해 유연하며 내구성을 현저하게 향상시킨 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크에 관한 것이다.
차량에 장착되는 디스크 브레이크 장치는 주행 중에 자동차를 감속시키거나, 정지 및 정지 상태를 유지하도록 하는 장치이다. 디스크 브레이크 장치는 바퀴 또는 휠과 함께 회전하는 원판형의 디스크의 양쪽을 브레이크 패드로 강하게 압박함으로써 제동력을 얻는다.
종래 디스크 브레이크 장치는 휠 또는 바퀴와 함께 회전하는 디스크, 디스크의 양측에 배치된 브레이크 패드, 브레이크 패드들을 디스크 쪽으로 가압하기 위한 피스톤과, 피스톤 및 브레이크 패드를 지지하는 캘리퍼를 구비한다.
종래 디스크 브레이크 장치의 일 예로써, 한국등록특허 제10-1294035(구동륜의 차축 조립체의 구조)가 있다.
상기의 한국등록특허 제10-1294035호와 같이 종래 디스크 브레이크 장치는 차축과 결합하기 위한 허브를 체결할 시에 일반적으로 디스크와 허브를 축방향으로 맞대고 볼트를 체결하는 직체결 방식을 사용하고 있다.
그러나, 상기의 구조는 열 팽창에 유연하게 대처할 수가 없고, 체결부에 열응력이 집중되는 구조로서 브레이크 패드의 디스크 제동으로 인한 디스크의 열 팽창과 수축의 반복 시 열변형이 초래되어 마찰과 소음이 발생되고, 심할 경우 디스크의 파손 또는 체결력의 약화로 인해 차량의 사고를 유발할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로, 제동디스크에 있어서 브레이크의 제동 시 발생되는 열 변형을 강제 구속하지 않아 자유 변형되도록 하는 스퍼 마운팅 구조를 형성하며, 열 변형량 조절과 열 응력 분산이 가능하고, 열 방출이 용이한 에어 벤트 구조를 형성하여, 열 응력에 대해 유연하며 내구성을 현저하게 향상시킨 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크를 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크는, 차축이 삽입되는 허브부와, 상기 허브부와 결합되며 브레이크 캘리퍼가 장착되는 디스크부를 포함하여 구성되는 제동디스크에 있어서, 상기 허브부의 제1 체결부에는 반원통 형상의 제1 체결홀이 복수로 마련되어 외주면을 따라 일정간격을 이루도록 형성되며, 상기 디스크부의 제2 체결부에는 상기 제1 체결홀과 상응하여 원통형을 이루는 반원통 형상의 제2 체결홀이 내주면을 따라 형성되고, 상기 제1 및 제2 체결홀 사이로 체결볼트가 삽입되되 체결볼트의 삽입단은 제2 체결부 일측에서 제2 체결부보다 돌출되는 안착부에 고정되어, 제동에 의한 상기 디스크부의 원심 반대 방향 열 팽창을 구속하지 않을 수 있다.
여기서, 상기 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크는, 상기 제1 체결부 또는 제2 체결부와 상기 체결볼트의 플랜지부 간의 유격을 형성하거나, 상기 제1 체결부와 제2 체결부 사이의 단차를 형성하여, 제동에 의한 상기 디스크부의 축방향 열 팽창이 자유롭게 할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 체결홀이 상응하여 형성되는 복수의 원통형 볼트 체결홀 중 일부의 직경은, 상기 체결볼트의 삽입단이 고정되는 삽입홀의 직경보다 크게 형성되고, 상기 삽입홀의 직경보다 큰 상기 볼트 체결홀과 체결볼트 사이로는 스프링이 장착될 수 있다.
또한, 상기 디스크부는, 상기 제2 체결홀의 직경과 동일하거나 작은 직경으로 형성되는 반원통형의 응력분산홀이 상기 제2 체결홀의 사이 마다 마련될 수 있다.
또한, 상기 디스크부는, 제1 디스크와, 상기 제1 디스크와 동일한 형태의 제2 디스크가 일체로 형성되며, 상기 제1 및 제2 디스크 중 어느 하나에는 교차 배열을 형성하는 복수의 패턴돌기가 돌출되어 제1 및 제2 디스크부 사이로 상기 응력분산홀과 연결되는 배기 유로를 형성할 수 있다.
또한, 상기 허브부는, 차축 결합부와 허브부의 외표면 사이로 형성되어 상기 배기 유로와 연결되는 공기 유동로가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크는, 브레이크의 제동 시 발생되는 열 변형을 강제 구속하지 않아 자유 변형되도록 하는 스퍼 마운팅 구조를 형성하며, 열 변형량 조절과 열 응력 분산이 가능하고, 열 방출이 용이한 에어 벤트 구조를 형성하여, 열 응력에 대해 유연하며 내구성을 현저하게 향상시키고 나아가 탑승자의 안전까지 담보할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크의 분해 사시도이다.
도 3의 (a)는 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크의 평면도이며, (b)와 (c)는 (a)의 A-A' 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크의 일 구성인 디스크부의 제동 시 발생되는 열 팽창의 거동적 특성을 도시한 도면이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크의 측면도이며, (b)는 (a)의 B-B' 단면도이다.
도 6의 (a)는 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크의 측면도이며, (b)는 (a)의 C-C' 단면도이다.
도 7a는 도 6에 도시된 제1 공기 유동방향의 상세도이며, 도 7b는 도 6에 도시된 제2 공기 유동방향의 상세도이고, 도 7c는 도 6에 도시된 제3 공기 유동방향의 상세도이며, 도 7d는 도 6에 도시된 제4 공기 유동방향의 상세도이다.
도 8은 종래의 직체결 구조 대비 본 발명의 열응력 발생을 비교한 열응력 해석도이다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하에서 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크에 관하여 첨부된 도면을 기초로 상세하게 설명하면서 구체적인 실시 예를 함께 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크의 분해 사시도이고, 도 3의 (a)는 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크의 평면도이며, (b)와 (c)는 (a)의 A-A' 단면도이다.
또한, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크의 일 구성인 디스크부의 제동 시 발생되는 열 팽창의 거동적 특성을 도시한 도면이며, 도 5의 (a)는 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크의 측면도이며, (b)는 (a)의 B-B' 단면도이고, 도 6의 (a)는 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크의 측면도이며, (b)는 (a)의 C-C' 단면도이다.
또한, 도 7a는 도 6에 도시된 제1 공기 유동방향의 상세도이며, 도 7b는 도 6에 도시된 제2 공기 유동방향의 상세도이고, 도 7c는 도 6에 도시된 제3 공기 유동방향의 상세도이며, 도 7d는 도 6에 도시된 제4 공기 유동방향의 상세도이다.
먼저, 도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크는, 차축(미도시)이 삽입되는 허브부(100)와, 체결볼트(300)에 의해 허브부(100)에 결합되며 브레이크 캘리퍼(미도시)가 장착되는 디스크부(200)를 포함하여 구성될 수 있으며, 디스크부(200)는 원심 반대 방향에 대해 허브부(100)에 구속되지 않아 제동 시에 디스크부(200)의 원심 반대 방향으로 발생되는 열 팽창이 자유롭게 형성될 수 있다.
이를 위해, 허브부(100)는 체결부(110, 이하 '제1 체결부'라 함)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 체결부(110)에는 반원통 형상의 제1 체결홀(115)이 복수로 마련되며, 복수의 제1 체결홀(115)은 제1 체결부(110)의 외주면을 따라 일정간격으로 형성될 수 있다.
디스크부(200)는 허브부의 제1 체결부(110)와 상응하는 체결부(210, 이하 '제2 체결부'라 함)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 체결부(210)의 내주면을 따라서는 제1 체결홀(115)과 상응하여 원통형을 이루도록 하는 반원통 형상의 제2 체결홀(215)이 제1 체결홀(115)의 개수와 간격이 동일하도록 마련될 수 있다.
서로 상응하는 제1 체결홀(115)과 제2 체결홀(215) 사이로는 체결볼트(300)가 삽입되어 허브부(100)와 디스크부(200)를 체결할 수 있다.
즉, 허브부(100)와 디스크부(200)의 결합 시 제1 체결부(110)의 외주면과 제2 체결부(210)의 내주면을 맞대어 결합하게 되는데, 이때 서로 대향되는 제1 체결홀(115)과 제2 체결홀(215)도 서로 맞대어져 원통형의 볼트 체결홀(BH)을 형성하며, 볼트 체결홀(BH)에는 체결볼트(300)가 삽입 체결되어 허브부(100)와 디스크부(200)를 결합시키게 된다.
체결볼트(300)는 삽입단의 타단에 볼트 체결홀(BH)의 직경보다 큰 플랜지부(310)를 마련하여 볼트 체결홀(BH)에 삽입될 수 있다. 또한, 체결볼트(300)는 삽입단인 일단이 허브부(100)에 고정될 수 있다. 여기서, 체결볼트(300)는 바람직하게는 허브부(100)에 형성되는 안착부(120)에 삽입될 수 있다.
안착부(120)는 허브부(100)에 형성될 수 있으며, 디스크부(200)의 결합방향인 제1 체결부(110)의 일측에 형성될 수 있다. 또한, 안착부(120)는 원심 반대방향 기준으로 제1 체결부(110)보다 돌출되도록 형성될 수 있다.
안착부(120)는 디스크부(200)의 결합 시 제2 체결부(210)의 일면과 마주하여 디스크부(200)가 제1 체결부(110)를 통과하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 디스크부(200)는 제2 체결부(210)의 일측으로는 체결볼트(300)의 플랜지부(310)에 의해, 타측으로는 안착부(120)로 인해 축 방향으로의 이탈이 방지되는 구조이다.
한편, 상기에서는 이해가 쉽도록 도면에 도시된 바와 같이 안착부(120)가 돌출된 형태로 예시하였으나, 안착부(120)는 다른 형태로서 디스크부(200)의 결합방향으로 점차 확장되는 테이퍼(미도시)가 형성될 수도 있다.
또한, 안착부(120)는 제1 체결홀(115)에서 직선방향으로 연장되는 위치로 삽입홀(125)이 형성될 수 있다. 삽입홀(125)은 체결볼트(300)의 디스크부(200) 결속 시 체결볼트(300)의 단부가 안착부(120)까지 삽입되도록 할 수 있는데, 이는 체결볼트(300)의 단부 위치를 고정시킴으로써, 체결볼트(300)가 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같은 구조로 형성되는 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크는, 허브부(100)에 결합되는 디스크부(200)가 체결볼트(300)의 플랜지부(310)와 허브부(100)의 안착부(120)에 의해 축 방향으로는 이탈이 방지되되 원심 반대방향으로는 구속하는 구성이 없기 때문에, 제동 시 발생되는 디스크부(200)의 열 팽창과 방열 후 수축이 자유롭게 형성되어, 허브부(100)와 디스크부(200)를 직체결하는 구조 대비 뒤틀림이 현저하게 감소되고, 결국 내구성이 향상되는 효과를 나타낼 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크는, 원심 반대 방향 열 팽창뿐만 아니라 축방향 열 팽창도 자유롭게 형성될 수 있다.
이를 위해, 허브부(100)의 제1 체결부(110) 또는 디스크부(200)의 제2 체결부(210)와 체결볼트(300)의 플랜지부(310)간의 유격을 형성하거나, 제1 체결부(110)와 제2 체결부(210) 사이의 단차를 형성할 수 있다.
여기서, 제1 체결부(110)와 제2 체결부(210) 사이의 단차를 형성할 경우에는, 캘리퍼와 마찰을 일으키는 디스크부(200)의 팽창이 자유로운 것이 바람직하므로, 제1 체결부(110)가 제2 체결부(210)보다 높게 형성될 수 있다.
또한, 제1 체결부(110) 또는 제2 체결부(210)와 플랜지부(310)간의 유격이나, 제1 체결부(110)와 제2 체결부(210) 사이의 단차는 약 0.5mm일 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 반드시 한정되는 것은 아니다.
제1 체결부(110) 또는 제2 체결부(210)와 플랜지부(310)간의 유격거리나 제1 체결부(110)와 제2 체결부(210) 사이의 단차를 조정함으로써 디스크부(200)의 축 방향 팽창 자유도를 조절할 수 있다.
원심 반대 방향과 축방향으로의 열 팽창 자유도를 형성하는 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크는, 제동 시 허브부(100)와 디스크부(200) 간의 뒤틀림을 최소화 할 수 있고, 뒤틀림으로 인해 발생되는 핫 밴드(HOT BAND)로 인한 크랙 발생을 방지하며, 내구성을 크게 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 팽창 시 공기 접촉면을 높여 열 방출성을 증대시키는 효과도 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크는, 열 팽창 후 복귀 등에 있어 충격을 완화하기 위한 스프링(350)이 장착될 수도 있다.
스프링(350)은 제1 및 제2 체결홀(115, 215)과 체결볼트(300) 사이로 장착될 수 있다. 즉, 스프링(350)이 체결볼트(300)에 끼워져 볼트 체결홀(BH)에 함께 삽입되는 형태일 수 있다.
또한, 스프링(350)은 체결되는 체결볼트(300) 중 일부에만 장착될 수 있다. 즉, 일부의 체결볼트(300)에는 스프링(350)이 끼워져 볼트 체결홀(BH)에 삽입되고, 나머지 체결볼트(300)는 스프링(350) 없이 볼트 체결홀(BH)에 삽입된 형태일 수 있다.
여기서, 스프링(350)의 작용이 균형적으로 이루어지기 위해 바람직하게는 체결볼트(300)의 총 개수 대비 1/2의 개수로 구비되는 것이 바람직하다. 예컨대, 10개의 체결볼트(300)가 마련되면 스프링(350)은 5개가 구비되는 것이다.
또한, 스프링(350)은 스프링(350)이 결합되는 체결볼트(300a)와 스프링(350)이 결합되지 않는 체결볼트(300b)가 교번하도록 구비될 수 있다. 즉, 볼트 체결홀(BH)은 원주 방향을 따라 스프링(350)이 결합된 체결볼트(300a)와 스프링(350)이 결합되지 않은 체결볼트(300b)가 교번하며 체결되는 형태로서, 스프링이 결합되지 않은 일 체결볼트(300b) 기준으로 인접한 양측 체결볼트(300)는 스프링(350)이 결합된 체결볼트(300a)일 수 있다.
이러한 스프링 장착 체결볼트(300a)와 스프링 미장착 체결볼트(300b)의 교번 장착 구조는, 축방향 완충작용을 형성하면서도 뒤틀림에 의해서도 견딜 수 있도록 균형을 이루는 구조이다.
볼트 체결홀(BH) 중 일부(바람직하게는 전체 볼트 체결홀 대비 1/2개)는 스프링(350)이 장착될 공간을 마련하기 위해 삽입홀(125)의 직경보다 큰 직경으로 형성될 수 있다. 즉, 복수의 제1 및 제2 체결홀(115, 215) 중 일부는 스프링(350)이 장착될 공간 마련을 위해 'ㄴ'자 형태의 단면을 형성하는 단차 구조로 형성될 수 있다.
여기서, 스프링(350)의 일단은 볼트 체결홀(BH)의 단차부에 안착되고 타단은 체결볼트(300)의 플랜지부(310)에 걸리도록 제1 및 제2 체결홀(115, 215) 사이로 삽입되어 제1 및 제2 체결홀(115, 215)의 표면과 밀착성을 가질 수 있다.
이로 인해, 본 발명은 디스크부(200)가 축 방향으로 팽창 후 수축하여 원위치로 복귀하고자 할 때에는 스프링(350)이 완충작용 하여 충격을 최소화하며, 각 체결홀(115, 215)과 밀착되는 스프링(350)이 또는 체결볼트(300)가 뒤틀림 공간을 최소화 하여 회전 토크에 강하게 견딜 수 있는 장점을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크는, 디스크부(200)의 제2 체결부(210)에 제2 체결홀(215) 사이 마다 응력분산홀(220)을 마련할 수 있다.
응력분산홀(220)은 디스크부(200)의 열 팽창 시에 체결볼트(300)가 삽입되는 제2 체결홀(215)에 집중되는 응력을 분산시키기 위해 마련되는 것으로서, 열 응력의 균형적인 분산을 위해 형상은 제2 체결홀(215)과 동일한 반원통형으로 형성되며, 개수는 제2 체결홀(215)과 동일하게 마련되어 제2 체결홀(215) 사이의 중앙마다 위치될 수 있다.
예컨대, 제2 체결홀(215)이 10개가 마련되면 응력분산홀(220)도 10개가 마련되고, 제2 체결홀(215)과 간격이 일정한 위치마다 형성되어 제2 체결홀(215)로 집중되는 열 응력을 약 1/2로 분산시킬 수 있다.
이때, 응력분산홀(220)의 직경은 제2 체결홀(215)의 직경보다 크게 될 경우 오히려 최대응력이 집중 될 수 있으므로, 제2 체결홀(215)의 직경과 동일하거나 작은 직경으로 형성될 수 있으며, 균형적인 응력분산을 위해서는 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 제2 체결홀(215)과 응력분산홀(220)의 개수는 이해를 돕기 위한 예시일 뿐 반드시 기재된 개수에 한정되는 것은 아니다.
아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크는, 냉각 성능을 높일 수 있는 에어 벤트 구조를 형성할 수도 있다.
이는, 본 발명이 도 5에 도시된 바와 같이 허브부(100)에 디스크부(200) 외에도 펄스링(400), 차축(미도시)의 회전을 원활하게 하기 위해 차축과 허브부(100) 사이로 장착되는 베어링(410), 허브부(100)를 차량의 휠 등과 결합하기 위한 스터드 볼트(420) 등이 결합될 수 있는데, 허브부(100), 디스크부(200), 체결볼트(300)는 물론 상술한 펄스링(400), 베어링(410), 스터드 볼트(420) 등에 전도되는 열을 외부로 빠르게 방출하여야 내구성이 향상되며 파손을 방지하여 안전을 도모할 수 있기 때문이다.
이를 위해, 본 발명은 냉각 성능을 높일 수 있는 에어 벤트 구조를 형성할 수 있으며, 이는 배기 유로(500)와 공기 유동로(600)를 형성하여 달성될 수 있다.
구체적으로, 배기 유로(500)는 응력분산홀(220)과 연결되어 응력분산홀(220)로 유입되는 공기를 디스크부(200)의 측방으로 유동시키는 공간으로, 디스크부(200)가 제1 디스크(200a) 및 제1 디스크(200a)와 동일한 형태의 제2 디스크(200b)가 일체로 형성되며, 제1 및 제2 디스크(200a, 200b) 중 어느 하나에 교차 배열을 형성하는 복수의 패턴돌기(200c)가 돌출되어 형성될 수 있다.
즉, 디스크부(200)는 제1 디스크(200a), 제2 디스크(200b) 및 제1 디스크(200a)와 제2 디스크(200b)의 사이로 형성되는 복수의 패턴돌기(200c)가 일체로 형성될 수 있는데, 패턴돌기(200c)간의 이격 공간이 배기 유로(500)가 되는 것이다.
이러한 배기 유로(500)의 형성으로 인해, 디스크부(200) 방향에서 응력분산홀(220)로 유입되어 배기 유로(500)를 따라 외부로 배출되는 제1 공기 유동방향(510)과, 스터드 볼트(420) 방향에서 허브부(100)를 따라 응력분산홀(220)로 유입되어 배기 유로(500)를 따라 외부로 배출되는 제2 공기 유동방향(520)이 형성될 수 있다.
제1 공기 유동방향(510)으로 유동하는 공기는 체결볼트(300)와 디스크부(200) 등을 냉각하여 외부로 배출되며, 제2 공기 유동방향(520)으로 유동하는 공기는 스터드 볼트(420)와 허브부(100) 및 디스크부(200)로 전도된 열을 냉각하면서 외부로 배출될 수 있다.
공기 유동로(600)는 허브부(100)에 형성될 수 있으며, 배기 유로(500)와 연결될 수 있다.
구체적으로, 공기 유동로(600)는 허브부(100)에 차축(미도시)이 결합되는 차축 결합부(130)와 허브부(100)의 외표면 사이로 형성될 수 있다. 즉, 차축 결합부(130)와 허브부(100)의 외표면 사이로는 공기가 유동될 유격 공간이 형성될 수 있고, 유격된 차축 결합부(130)와 허브부(100)의 외표면은 연결부(미도시)에 의해 연결될 수 있다.
여기서, 연결부는 공기 유동로(600)를 폐쇄하지 않도록 차축의 축심을 기준으로 방사상으로 형성되되 서로 이격거리를 갖는 복수의 리브(미도시)로 형성될 수 있다.
또한, 공기 유동로(600)는 배기 유로(500)와 연결되기 위해 제1 체결부(110)를 측방으로 관통하는 공기 연결홀(630)을 제1 체결부(110) 둘레를 따라 형성할 수 있다. 공기 연결홀(630)은 개방된 응력분산홀(220)과 상응하도록 형성됨이 바람직하다.
이러한 공기 유동로(600)의 형성으로 인해, 디스크부(200) 방향에서 공기 유동로(600)로 유입되어 배기 유로(500)를 따라 외부로 배출되는 제3 공기 유동방향(610)과, 스터드 볼트(420) 방향에서 공기 유동로(600)로 유입되어 배기 유로(500)를 따라 외부로 배출되는 제4 공기 유동방향(620)이 형성될 수 있다.
제3 공기 유동방향(610)으로 유동하는 공기는 차량 내측 방향으로 장착되는 베어링(410)과 체결볼트(300) 등을 냉각 후 배기 유로(500)를 따라 외부로 배출될 수 있으며, 제4 공기 유동방향(620)으로 유동하는 공기는 차량 외측 방향으로 장착되는 베어링(410)과 허브부(100) 등을 냉각 후 배기 유로(500)를 따라 외부로 배출될 수 있다.
상기의 제1 내지 제4 공기 유동방향(510, 520, 610, 620)을 통해 본 발명의 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크의 구성들은 열 방출이 효과적으로 진행될 수 있으며, 내구성이 높아져 차량의 파손을 방지하고 결국, 탑승자의 안전까지 담보할 수 있는 장점을 나타낼 수 있다.
상술한 구조로 형성되는 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크는, 종래의 직체결 구조 대비 본 발명의 열응력 발생을 비교한 열응력 해석도인 도 8을 참조하면, 열 응력이 종래 직체결 구조의 제동디스크 대비 현저히 낮아지는 것을 확인할 수 있고, 이로 인해 내구성을 현저히 높일 수 있는 장점이 있음을 알 수 있다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
100 : 허브부
110 : 제1 체결부
115 : 제1 체결홀
120 : 안착부
125 : 삽입홀
130 : 차축 결합부
200 : 디스크부
200a : 제1 디스크
200b : 제2 디스크
200c : 패턴돌기
210 : 제2 체결부
215 : 제2 체결홀
220 : 응력분산홀
300 : 체결볼트
310 : 플랜지부
350 : 스프링
400 : 펄스링
410 : 베어링
420 : 스터드 볼트
500 : 배기 유로
510 : 제1 공기 유동방향
520 : 제2 공기 유동방향
600 : 공기 유동로
610 : 제3 공기 유동방향
620 : 제4 공기 유동방향
630 : 공기 연결홀
BH : 볼트 체결홀

Claims (6)

  1. 차축이 삽입되는 허브부와, 상기 허브부와 결합되며 브레이크 캘리퍼가 장착되는 디스크부를 포함하여 구성되는 제동디스크에 있어서,
    상기 허브부의 제1 체결부에는 반원통 형상의 제1 체결홀이 복수로 마련되어 외주면을 따라 일정간격을 이루도록 형성되며,
    상기 디스크부의 제2 체결부에는 상기 제1 체결홀과 상응하여 원통형을 이루는 반원통 형상의 제2 체결홀이 내주면을 따라 형성되고,
    상기 제1 및 제2 체결홀 사이로 체결볼트가 삽입되되 체결볼트의 삽입단은 제2 체결부 일측에서 제2 체결부보다 돌출되는 안착부에 고정되어,
    제동에 의한 상기 디스크부의 원심 반대 방향 열 팽창을 구속하지 않되,
    상기 제1 및 제2 체결홀이 상응하여 형성되는 복수의 원통형 볼트 체결홀 중 일부의 직경은, 상기 체결볼트의 삽입단이 고정되는 삽입홀의 직경보다 크게 형성되고,
    상기 삽입홀의 직경보다 큰 상기 볼트 체결홀과 체결볼트 사이로는 스프링이 장착되는 것을 특징으로 하는 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 체결부 또는 제2 체결부와 상기 체결볼트의 플랜지부 간의 유격을 형성하거나, 상기 제1 체결부와 제2 체결부 사이의 단차를 형성하여,
    제동에 의한 상기 디스크부의 축방향 열 팽창이 자유롭게 하는 것을 특징으로 하는 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스크부는,
    상기 제2 체결홀의 직경과 동일하거나 작은 직경으로 형성되는 반원통형의 응력분산홀이 상기 제2 체결홀의 사이 마다 마련되는 것을 특징으로 하는 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 디스크부는,
    제1 디스크와, 상기 제1 디스크와 동일한 형태의 제2 디스크가 일체로 형성되며, 상기 제1 및 제2 디스크 중 어느 하나에는 교차 배열을 형성하는 복수의 패턴돌기가 돌출되어 제1 및 제2 디스크부 사이로 상기 응력분산홀과 연결되는 배기 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크.
  6. 차축이 삽입되는 허브부와, 상기 허브부와 결합되며 브레이크 캘리퍼가 장착되는 디스크부를 포함하여 구성되는 제동디스크에 있어서,
    상기 허브부의 제1 체결부에는 반원통 형상의 제1 체결홀이 복수로 마련되어 외주면을 따라 일정간격을 이루도록 형성되며,
    상기 디스크부의 제2 체결부에는 상기 제1 체결홀과 상응하여 원통형을 이루는 반원통 형상의 제2 체결홀이 내주면을 따라 형성되고,
    상기 제1 및 제2 체결홀 사이로 체결볼트가 삽입되되 체결볼트의 삽입단은 제2 체결부 일측에서 제2 체결부보다 돌출되는 안착부에 고정되어,
    제동에 의한 상기 디스크부의 원심 반대 방향 열 팽창을 구속하지 않되,
    상기 디스크부는,
    상기 제2 체결홀의 직경과 동일하거나 작은 직경으로 형성되는 반원통형의 응력분산홀이 상기 제2 체결홀의 사이마다 마련되고,
    제1 디스크와, 상기 제1 디스크와 동일한 형태의 제2 디스크가 일체로 형성되며, 상기 제1 및 제2 디스크 중 어느 하나에는 교차 배열을 형성하는 복수의 패턴돌기가 돌출되어 제1 및 제2 디스크부 사이로 상기 응력분산홀과 연결되는 배기 유로를 형성하며,
    상기 허브부는,
    차축 결합부와 허브부의 외표면 사이로 형성되어 상기 배기 유로와 연결되는 공기 유동로가 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼 마운팅 구조의 제동디스크.
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