KR102634241B1 - 차량용 플로팅 디스크 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 플로팅 디스크 어셈블리에 관한 것으로, 차축이 결합되는 베어링이 장착되도록 내주면에는 베어링 하우징을 구비하며, 축방향 일단에는 플랜지부가 마련되는 허브부; 상기 플랜지부에 장착되며, 일단에는 복수의 디스크 체결구가 마련되는 어댑터부 및 상기 디스크 체결구와 상응하여 체결부재를 통해 디스크 체결구에 체결되는 어댑터 체결구를 마련하여 어댑터부에 장착되는 디스크부를 포함하며, 상기 디스크부는, 상기 어댑터부에 대해 열 변형에 대해 강제 구속되지 않고 축방향과 원심 반대 방향으로 자유로운 변형이 가능한 플로팅 구조를 형성하는 차량용 플로팅 디스크 어셈블리에 관한 것이다.

Description

차량용 플로팅 디스크 어셈블리{Floating Disc Assembly for Vehicles}

본 발명은 차량용 디스크 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주철 제품 상당의 내구성 또는 그 이상을 확보하며, 30% 이상의 경량화로 인하여 차량의 연비, 제동성능, 가속성능, 부품 영구성 등을 향상시킬 수 있는 차량용 플로팅 디스크 어셈블리에 관한 것이다.

차량에 장착되는 브레이크 디스크는 주행 중에 자동차를 감속시키거나, 정지 및 정지 상태를 유지하도록 하는 장치이다. 브레이크 디스크는 바퀴 또는 휠과 함께 회전하는 원판형의 디스크의 양쪽을 브레이크 패드로 강하게 압박함으로써 제동력을 얻는다.

브레이크 디스크는 일반적으로, 휠 또는 바퀴와 함께 회전하는 디스크, 디스크의 양측에 배치된 브레이크 패드, 브레이크 패드들을 디스크 쪽으로 가압하기 위한 피스톤과, 피스톤 및 브레이크 패드를 지지하는 캘리퍼를 구비하고, 허브를 통해 차축과 연결된다.

이러한 브레이크 디스크와 허브의 조립체는, 제동 시에 열 배출이 원활하지 않으면 열화에 의한 디스크 표면 균열이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 차량의 무게가 클 경우에는 연비가 감소함은 물론, 내리막 등에서는 제동력이 크게 감소하며, 잦은 제동에 의해 디스크 표면 균열뿐만 아니라, 화재가 발생할 위험성이 있어, 브레이크 디스크와 허브의 열 배출과 무게를 줄이는 것은 매우 중요한 과제이다.

한편, 종래의 브레이크 디스크와 허브의 조립체의 일 예로써, 한국등록특허 제10-1294035(구동륜의 차축 조립체의 구조)가 있다.

상기의 한국등록특허 제10-1294035호와 같이 종래의 디스크 허브 조립체는 차축과 결합하기 위한 허브를 체결할 시에 일반적으로 디스크와 허브를 축방향으로 맞대고 볼트를 체결하는 방식을 사용하고 있다.

그러나, 이러한 볼트 직체결 방식의 디스크 허브 조립체는, 체결부에 열응력이 집중되므로 체결부의 수축과 팽창이 반복되어 열변형이 초래되고, 소음이 발생하며, 심할 경우 디스크의 파손 또는 체결력의 약화로 인해 차량의 사고를 유발할 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로, 차량의 디스크의 열 변형에 대해 강제 구속되지 않고 축방향과 원심 반대 방향으로 자유로운 변형이 가능한 플로팅 구조를 형성하여, 열 배출이 원활하면서도 무게를 종래 대비 현저히 절감시키며, 구조적 개선과 재질적 개선을 통해 주철 제품 상당의 내구성 또는 그 이상을 확보하며, 30% 이상의 경량화로 인하여 차량의 연비, 제동성능, 가속성능, 부품 영구성 등을 향상시킬 수 있는 차량용 플로팅 디스크 어셈블리를 제공하는 데 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 플로팅 디스크 어셈블리는, 차축이 결합되는 베어링이 장착되도록 내주면에는 베어링 하우징을 구비하며, 축방향 일단에는 플랜지부가 마련되는 허브부; 상기 플랜지부에 장착되며, 일단에는 복수의 디스크 체결구가 마련되는 어댑터부 및 상기 디스크 체결구와 상응하여 체결부재를 통해 디스크 체결구에 체결되는 어댑터 체결구를 마련하여 어댑터부에 장착되는 디스크부를 포함하며, 상기 디스크부는, 상기 어댑터부에 대해 열 변형에 대해 강제 구속되지 않고 축방향과 원심 반대 방향으로 자유로운 변형이 가능한 플로팅 구조를 형성할 수 있다.

여기서, 상기 허브부와 어댑터부 사이에는, 상기 어댑터부 내부로 공기를 유입시키는 공기유입로가 형성되되, 상기 어댑터부의 외경과 공기유입로를 따라 유동되는 공기가 상기 디스크부 내·외부로 유동되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 허브부는, 상기 플랜지부에서 어댑터부 장착 방향으로 더 돌출되어 플랜지부에 장착된 어댑터부 내부로 인입되도록 마련되는 어댑터 인입부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 베어링 하우징은, 용탕 단조 또는 주조 공법을 이용해 상기 허브부와 일체화되도록 허브부 내에 인서팅될 수 있다.

또한, 상기 차축은 고정볼트에 의해 허브부에 체결되어 고정되되, 상기 차축을 허브부에 고정시키는 고정볼트는, 상기 차축과 허브부를 직체결하는 구조이거나, 상기 차축과 허브부를 베어링 하우징을 경유하여 고정시키는 구조를 형성할 수 있다.

또한, 상기 체결부재는, 상기 디스크 체결구와 어댑터 체결구 사이에 장착되어 각 체결구와 밀착력을 형성하는 스프링 갭; 상기 차축의 축방향으로 탄성력을 갖도록 형성되어 상기 스프링 갭에 안착되는 스프링 플레이트 및 단부가 상기 스프링 플레이트를 관통하여 어댑터 체결구에 결속되는 체결볼트를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 차량용 플로팅 디스크 어셈블리는, 차량의 디스크의 열 변형에 대해 강제 구속되지 않고 축방향과 원심 반대 방향으로 자유로운 변형이 가능한 플로팅 구조를 형성하여, 열 배출이 원활하면서도 무게를 종래 대비 현저히 절감시키며, 구조적 개선과 재질적 개선을 통해 주철 제품 상당의 내구성 또는 그 이상을 확보하며, 30% 이상의 경량화로 인하여 차량의 연비, 제동성능, 가속성능, 부품 영구성 등을 향상시킨 장점이 있다.

위에서 언급된 본 발명의 실시예에 따른 효과는 기재된 내용에만 한정되지 않고, 명세서 및 도면으로부터 예측 가능한 모든 효과를 더 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 플로팅 디스크 어셈블리의 사시도이다.
도 2는 도 1의 차량용 플로팅 디스크 어셈블리의 후면 사시도이다.
도 3은 도 1의 차량용 플로팅 디스크 어셈블리의 어댑터부에서 디스크부와 체결부재를 분리한 분해도이다.
도 4는 도 3의 어댑터부를 허브부에서 분리한 분해도이다.
도 5는 도 4의 허브부에서 베어링 하우징과 스터드 볼트를 분리한 분해도이다.
도 6은 도 3의 디스크부에서 체결부재를 분해한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 구성인 고정볼트를 이용하여 차축을 허브부에 고정시키는 방식을 예시하는 도면이다.
도 8은 공기유입로를 통해 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 플로팅 디스크 어셈블리를 냉각하는 과정을 예시하는 도면이다.
도 9의 (a)는 베인 구조의 디스크부를 예시한 도면이고, (b)는 플로이드 구조의 디스크부를 예시한 도면이다.
도 10은 디스크부를 절개하여 위치결정면의 작용을 보여주는 도면이다.
도 11a 내지 도 11f는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 플로팅 디스크 어셈블리의 조립 과정의 일례를 보여주는 도면이다.
도 12는 도 1의 A-A' 단면도이다.
도 13의 (a)는 도 6의 체결부재의 일 구성인 스프링 갭의 상세도이고, (b)는 (a)의 B-B' 단면도이다.
도 14는 어댑터부와 디스크부의 체결을 상세히 보여주는 도면이다.

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 차량용 플로팅 디스크 어셈블리에 관하여 첨부된 도면을 기초로 상세하게 설명하면서 구체적인 실시 예를 함께 살펴본다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 플로팅 디스크 어셈블리의 사시도이며, 도 2는 도 1의 차량용 플로팅 디스크 어셈블리의 후면 사시도이고, 도 3은 도 1의 차량용 플로팅 디스크 어셈블리의 어댑터부에서 디스크부와 체결부재를 분리한 분해도이다.

또한, 도 4는 도 3의 어댑터부를 허브부에서 분리한 분해도이며, 도 5는 도 4의 허브부에서 베어링 하우징과 스터드 볼트를 분리한 분해도이고, 도 6은 도 3의 디스크부에서 체결부재를 분해한 도면이다.

또한, 도 7은 본 발명의 일 구성인 고정볼트를 이용하여 차축을 허브부에 고정시키는 방식을 예시하는 도면이며, 도 8은 공기유입로를 통해 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 플로팅 디스크 어셈블리를 냉각하는 과정을 예시하는 도면이고, 도 9의 (a)는 베인 구조의 디스크부를 예시한 도면이고, (b)는 플로이드 구조의 디스크부를 예시한 도면이다.

또한, 도 10은 디스크부를 절개하여 위치결정면의 작용을 보여주는 도면이며, 도 11a 내지 도 11f는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 플로팅 디스크 어셈블리의 조립 과정의 일례를 보여주는 도면이다.

또한, 도 12는 도 1의 A-A' 단면도이며, 도 13의 (a)는 도 6의 체결부재의 일 구성인 스프링 갭의 상세도이고, (b)는 (a)의 B-B' 단면도이고, 도 14는 어댑터부와 디스크부의 체결을 상세히 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 14를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 플로팅 디스크 어셈블리는, 허브부(100), 어댑터부(200) 및 어댑터부(200)에 체결부재(400)를 통해 장착되는 디스크부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 허브부(100)는 디스크부(300)가 장착되는 어댑터부(200)와 차량의 차축(AX)을 연결하는 연결체로서, 중공부(110)가 마련되어 외주면과 내주면을 이루고, 차축은 중공부(110)에 결합될 수 있다. 이때, 차축은 바퀴에 의해 회전해야 하므로, 바람직하게는 베어링(BR)에 결합되어 중공부(110)에 장착될 수 있으며, 베어링(BR)은 베어링 하우징(130)에 의해 베어링과 허브부(100)가 직접 마찰되는 것이 방지될 수 있다.

즉, 허브부(100)의 중공부(110)에는 베어링 하우징(130)이 장착되고, 그 내부로 차축이 결합된 베어링이 장착되는 형태를 형성할 수 있다. 또한, 베어링 하우징(130)은 허브부(100)의 중공부(110)에서 이탈되지 않기 위해 측부에 적어도 하나 이상의 돌출링(135)을 형성하여 허브부(100)의 내주면과 맞물리도록 형성될 수 있다.

또한, 베어링 하우징(130)은 SCM 계열의 재질일 수 있으나 이는 예시적인 것으로 이에 반드시 한정되는 것은 아니며, 다른 재질로 마련될 수 있다. 다만, 열배출의 용이성을 위해 후술하는 허브부(100)와의 재질과는 열팽창 계수의 차이를 보이는 이종 재질로 마련됨이 바람직하며, 자세한 설명은 허브부(100)의 재질을 설명할 때에 구체적으로 설명하기로 한다.

한편, 허브부(100)의 중공부(110)에 장착되는 베어링 하우징(130)은 용탕 단조 또는 주조 공법을 이용해 허브부(100)와 일체화되도록 허브부(100) 내로 인서팅되도록 구성될 수 있다. 허브부(100) 내로 인서팅 되는 베어링 하우징(130)은 직접 조립하는 것 대비, 눌림 등으로 인한 변형 문제를 해결할 수 있고, 유격을 최소화 할 수 있어 진동이나 소음이 적고, 안정성을 가질 수 있다. 이때, 베어링 하우징(130)은 내부에 마련되는 베어링과는 유사 강도를 가짐이 바람직하다.

허브부(100)의 축방향 일단에는 플랜지부(120)가 마련될 수 있다. 플랜지부(120)는 차량의 휠 등과 결합하기 위한 스터드 볼트(122a)가 체결되는 공간으로, 원주 방향을 따라 스터드 볼트(122a)가 체결될 복수의 볼트체결공(122)이 일정간격으로 형성될 수 있다.

또한, 플랜지부(120)는 스터드 볼트(122a)의 삽입 방향 일측면의 원주상을 따라 소정의 깊이를 형성하며 복수로 마련되는 플랜지홈(124)을 마련할 수도 있다.

여기서, 플랜지홈(124)은 무게절감과 공기 접촉면적을 넓히기 위한 것으로, 도면에는 볼트체결공(122) 사이마다 일정 형태로 마련되는 것으로 예시되어 있으나, 그 위치와 형태, 면적 등은 한정적이지 않으며, 무게 절감과 강성 등을 고려한 작업자의 의도에 따라 다른 위치와, 형상, 면적을 형성할 수도 있다.

한편, 허브부(100)는 알루미늄 재질로 마련될 수 있으며, 바람직하게는 인장강도와 냉각성능, 무게절감, 열전도성 등에 효과적인 A356 재질로 마련될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 작업자의 의도에 따라서 다양한 재질로서 마련될 수 있다.

여기서, 허브부(100)가 알루미늄 재질로 마련될 시에는 SCM 계열 등으로 마련되는 베어링 하우징(130)과는 열전도성의 차이를 보이는 이종 재질을 형성하게 되는데, 이는 베어링 하우징(130)으로부터 열을 용이하게 전도 받을 수 있는 구조로서, 차축의 회전에 의해 발생되는 베어링 하우징(130)의 열을 빠르게 전도 받아 외부로 방출함으로써, 베어링 하우징(130)의 냉각성능을 높이는 역할을 할 수도 있다.

특히, 베어링이 허브부(100)와 직접 마찰할 경우, 차량 운행 시 발생되는 운동과 하중 등에 의해 발생되는 베어링의 마찰열로 인해 마모가 심하여 베어링과 허브부(100)간에 유격이 발생할 수 있고, 베어링이 헛도는 현상이 발생될 수 있는데, 이종재질의 베어링 하우징(130)을 구비함으로써 열팽창계수를 완화할 수 있고 상기의 문제점을 방재할 수 있다.

아울러, 차축(AX)의 경우 고정볼트(150)에 의해 허브부(100)에 체결되어 고정될 수 있는데, 이때 차축(AX)을 허브부(100)에 고정시키는 고정볼트(150)는, 도 7의 도면 중 하단 좌측부에 도시된 바와 같이 차축(AX)과 허브부(100)를 직체결하는 구조이거나, 도 7의 도면 중 하단 우측부에 도시된 바와 같이 차축(AX)과 허브부(100)를 베어링 하우징(130)을 경유하여 고정시키는 구조를 형성할 수 있다.

만약, 고정볼트(150)가 베어링 하우징(130)을 경유하여 차축(AX)과 허브부(100)를 결속시키는 구조일 경우, 베어링 하우징(130)은 허브부(100)와 차축(AX) 사이에 개재되는 체결 연장부(137)를 형성할 수 있고, 고정볼트(150)는 차축, 체결 연장부(137), 허브부(100)를 순차적으로 체결하여 더욱 견고한 구조를 형성할 수 있다.

어댑터부(200)는 플랜지부(120)에 장착되며, 축방향 일단에는 디스크부(300)와 체결하기 위한 디스크 체결구(210)가 마련될 수 있다. 여기서, 디스크 체결구(210)는 복수개가 마련되어 어댑터부(200)의 외주면 둘레를 따라 일정 간격으로 마련될 수 있다.

이때, 디스크 체결구(210)는 본 발명의 일 특징인 플로팅 구조를 구현하기 위해 어댑터부(200)의 외주면 방향이 개방되도록 형성될 수 있다. 즉, 디스크 체결구(210)는 정면 상으로 보았을 때, 소정의 각도만큼의 길이를 형성하는 호(arc)이거나 'U'자 형태 등일 수 있다.

여기서, 플로팅 구조라 함은, 어댑터부(200)에 조립되는 디스크부(300)의 열 팽창이 자유로운 구조로서, 디스크부(300)는 열 팽창 시 상기와 같이 디스크 체결구(210)에 개방된 공간으로 열 팽창이 자유로울 수 있다. 플로팅 구조에 대한 보다 구체적인 설명은 후술하기로 한다.

또한, 어댑터부(200)는 디스크 체결구(210)로부터 허브부(100) 방향으로 갈수록 외경이 점차 확장되는 형태를 형성할 수도 있으며, 일단부에는 펄스링(220)이 장착될 수 있다. 여기서, 펄스링(220)은 ABS 센서에 바퀴의 회전을 센싱하기 위한 통상적인 구성이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

허브부(100)에 장착된 어댑터부(200)는 볼트(미도시)에 의해 허브부(100)와 체결될 수 있고, 이를 위해, 허브부(100)와 어댑터부(200) 각각에는 축 방향 선상으로 일치된 위치에 볼트체결홀(BH, 어댑터부는 미도시)을 마련할 수 있다.

한편, 허브부(100)와 어댑터부(200) 사이에는 도 8에 도시된 바와 같이 어댑터부(200) 내부로 공기를 유입시키는 공기유입로(250)가 형성될 수 있다. 허브부(100)와 어댑터부(200) 사이에 형성된 공기유입로(250)를 통해 어댑터부(200)의 외경과 공기유입로(250)를 따라 유동되는 공기가 형성되며, 유동되는 공기는 디스크부(300) 내·외부로 유동되도록 형성되어, 주행 중 발생되는 차축(AX)의 열화나, 제동 시 발생되는 디스크부(300)의 제동온도를 효과적으로 냉각시켜줌으로써 차축과 디스크부(300)의 내구성을 현저히 향상시킬 수 있다.

이러한 공기유입로(250)는 어댑터부(200)에 공기유동홀(251)을 형성하여 마련하며, 허브부(100)에 어댑터 인입부(252)를 형성하여 추가로 마련할 수도 있다.

구체적으로, 공기유동홀(251)은 플랜지부(120)에 장착되는 어댑터부(200)의 장착면을 따라 일정 간격으로 마련되어 어댑터부(200)의 외부와 내부를 연결시킬 수 있다.

또한, 어댑터 인입부(252)는 허브부(100)에 마련되는 것으로, 어댑터 인입부(252)는 플랜지부(120)에서 어댑터부(200) 장착 방향으로 더 돌출되도록 형성되어 플랜지부(120)에 장착된 어댑터부(200) 내부로 인입되도록 마련될 수 있다.

이때, 어댑터 인입부(252)는 공기유동홀(251)과는 연결되고, 어댑터부(200)의 내측면과 유격을 형성하여 공기가 유입되도록 하며 공기를 디스크부(300) 방향으로 안내하는 공기유입로(250)를 형성할 수 있다.

이로 인해, 공기는 공기유입로(250)로 유입되어 어댑터부(200) 내부를 유동하는 동시에 어댑터부(200) 외경을 유동하고, 결국 후술할 디스크부(300)의 벤틸부(325)나 제1 및 제2 디스크(310, 320)의 표면 등 연결되는 부위를 따라 유동하면서 외부로 방출되어 허브부(100), 어댑터부(200), 디스크부(300)의 냉각성능을 향상시킬 수가 있다.

한편, 공기유입로(250)는 어댑터부(200) 내부로 유입되는 공기를 보다 많도록 하기 위해 허브부(100)에 공기 유입량 확장홈(253)을 추가로 마련할 수도 있다. 이때, 공기 유입량 확장홈(253)은 허브부(100)에 마련되되 공기유동홀(251)과는 대응되는 위치로 마련되어, 공기유동홀(251)만으로 공기를 유입시키는 것이 아닌 공기 유입량 확장홈(253)의 면적만큼 더 공기를 유입시키도록 하여 냉각 성능을 높일 수 있다. 또한, 공기 유입량 확장홈(253)의 형성으로 허브부(100)의 무게를 더 절감할 수도 있다.

아울러, 어댑터부(200)는 허브부(100)와 동종 재질인 알루미늄 재질로 마련될 수 있으며, 바람직하게는 인장강도와 냉각성능, 무게절감, 열전도성 등에 효과적인 A356 재질로 마련될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 작업자의 의도에 따라서 다양한 재질로서 마련될 수 있다.

디스크부(300)는 브레이크 캘리퍼(미도시)가 장착되어 압착하며 차량 휠의 회전을 정지시킬 수 있는 부재로, 디스크 체결구(210)와 상응하는 어댑터 체결구(330)를 마련하여 체결부재(400)를 통해 어댑터부(200)에 장착될 수 있다.

구체적으로, 디스크부(300)는 제1 디스크(310), 제2 디스크(320), 벤틸부(325) 및 어댑터 체결구(330)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 제1 디스크(310)와 제2 디스크(320)는 각각 내부가 중공된 형태로서 서로 동일 직경의 외주면과 내주면을 형성하는 동일 부재로서 대칭되며, 벤틸부(325)와 어댑터 체결구(330)는 제1 디스크(310)와 제2 디스크(320) 사이에 마련될 수 있다.

즉, 디스크부(300)는 제1 디스크(310), 벤틸부(325) 및 어댑터 체결구(330), 제2 디스크(320)가 순차적으로 형성되는 구조로서, 제1 디스크(310), 벤틸부(325) 및 어댑터 체결구(330), 제2 디스크(320)는 사형 주조 등의 주조 방식에 의해 일체로 제작될 수 있다.

이때, 벤틸부(325)는 도 9의 (a)와 같이 베인 구조로 형성되거나 도 9의 (b)와 같이 플로이드 형태로 형성되는 리브 배열을 마련하여 공기를 유동시킬 수 있는 구조를 지닐 수 있고, 이외에도, 공기를 유동시킬 수 있는 구조라면 한정되지 않고 모두 형성될 수 있다.

어댑터 체결구(330)는 어댑터부(200)의 디스크 체결구(210)에 삽입되는 부재로서, 삽입부(332) 및 위치결정면(334)을 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 삽입부(332)는 디스크부(300)의 내주면을 따라 내주상으로 돌출 형성되도록 복수개가 마련될 수 있다. 즉, 삽입부(332)는 제1 디스크(310)와 제2 디스크(320) 사이에서 디스크부(300)의 내주면으로 돌출되는 길이를 지니며, 디스크부(300)의 원주상을 따라 일정 간격을 형성하도록 복수개가 마련될 수 있다.

위치결정면(334)은 삽입부(332)의 디스크부(300) 내주면 상으로 돌출되는 돌출단(332a)의 후술하는 체결볼트(430) 삽입 방향 타측면을 기준하여, 단부 양측방으로 마련될 수 있다. 이때, 위치결정면(334)은 디스크 체결구(210)의 면적보다 큰 면적을 형성하도록 확장된 면적을 형성할 수 있다.

즉, 어댑터 체결구(330)는 삽입부(332)의 돌출단(332a)이 디스크 체결구(210)에 삽입되는 면적을 형성하고, 위치결정면(334)이 디스크 체결구(210)보다 삽입되지 않도록 면적을 형성하게 되는데, 이는 차축의 축방향으로 디스크 체결구(210)에 대한 어댑터 체결구(330) 삽입 시에, 삽입부(332)의 돌출단(332a)이 삽입되되, 도 10에 도시된 바와 같이 위치결정면(334)에 도달하면 삽입부(332)의 삽입이 정지되어 삽입부(332)가 디스크 체결구(210)를 관통하지 않고 디스크 체결구(210)와 동일선상에 위치하도록 할 수 있다.

즉, 위치결정면(334)은 어댑터부(200)에 대한 디스크부(300)의 축방향 위치를 결정하고, 체결부재(400)로 인한 조립 후에는 일 축방향으로의 이탈을 방지하는 보조 역할을 한다.

한편, 어댑터부(200)와 디스크부(300)의 조립은 어댑터부(200)에 대해 외측 방향에서 디스크부(300)를 밀어 끼울수도 있으나, 바람직하게는 체결부재(400)의 장착이 용이하도록 디스크부(300)를 허브부(100) 측에서 당겨 장착하도록 형성될 수도 있다.

이를 위해, 디스크 체결구(210)는 사이사이마다 위치결정면(334)이 통과할 수 있는 면적의 디스크 통과홀(215)을 더 마련할 수도 있고, 어댑터 체결구(330) 사이에는 디스크 체결구(210)가 통과할 수 있는 면적의 어댑터 통과홀(335)을 더 마련할 수도 있다.

이를 통해, 어댑터부(200)에 대한 디스크부(300)의 장착 시에는, 도 11a 및 도 11b와 같이 위치결정면(334)이 삽입부(332)보다 먼저 디스크 통과홀(215)을 통과하도록 디스크부(300) 방향을 맞추어 통과시킨 후, 도 11c와 같이 해당 어댑터부(200) 원주상에서 어댑터 체결구(330)가 디스크 체결구(210)와 동일 축 선상에 마주하도록 회전시키고, 도 11d와 같이 어댑터 체결구(330)에 삽입되도록 디스크부(300)를 잡아 당긴 후, 도 11e와 같이 체결부재(400)를 통해 결속하여 도 11f와 같이 장착을 완료할 수 있다.

이와 같은 디스크부(300) 장착구조는, 위치결정면(334)이 형성된 타측 방향에서 체결부재(400)를 체결해야 하는 구조 상, 체결부재(400)를 어댑터부(200)와 디스크부(300) 사이에서 장착하는 것이 아닌 외측상에서 그대로 끼울 수 있어 조립의 용이성을 갖는다.

여기서, 디스크 통과홀(215)과 어댑터 통과홀(335)은, 각각 위치결정면(334)과 디스크 체결구(210)의 통과만을 위한 것이 아닌 디스크 체결구(210)와 어댑터 체결구(330) 사이에 발생되는 응력을 분산하는 효과를 나타낼 수도 있기에 디스크 체결구(210)의 외경과 일치를 이루는 것이 바람직하다.

이러한 디스크부(300)는 베어링 하우징(130)과 마찬가지로 허브부(100) 또는 어댑터부(200)와는 이종 재질로 마련될 수 있으며, 바람직하게는 허브부(100) 또는 어댑터부(200)와 열전도성 차이를 보이는 FC210 등의 구상흑연주철로 마련될 수가 있다.

이는, 제동 시 디스크부(300)로부터 발생되는 열이 벤틸부(325)를 통해 외부로 방출되면서도 한편으론 이종 재질간의 열전도성 차이로 인해 열을 용이하게 전도함으로써 디스크부(300)의 냉각성능을 높여 열화와 크랙 등을 방지할 수가 있다.

아울러, 디스크부(300)는 도 12에 도시된 바와 같이 원주면의 내측부(300b)가 원주면의 외측부(300a)보다 원심 방향으로 더 깊은 깊이의 단차를 형성하도록 형성될 수도 있다. 즉, 정단면의 형태로 보았을 때 원주면의 외측부(300a)가 더 돌출된 형태일 수 있는데, 이는 제동 시에 브레이크 패드가 가압되는 원주면의 외측부(300a)를 제외하고는 무게를 절감하는 형태이면서, 제동에 관여하는 원주면의 외측부(300a)의 공기 접촉면적을 넓혀 외부로 열을 빠르게 방출할 수 있도록 하는 장점을 지닌다.

한편, 상술하였듯이 어댑터부(200)에 대한 디스크부(300)의 장착은 체결부재(400)에 의해 고정될 수 있으며, 체결부재(400)는 스프링 갭(410), 스프링 플레이트(420) 및 체결볼트(430)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 스프링 갭(410)은 디스크 체결구(210)와 어댑터 체결구(330) 사이에 장착되어 각 체결구(210, 330)와 밀착력을 형성하도록 마련될 수 있다. 즉, 어댑터부(200)에 대한 디스크부(300) 장착 시에 디스크 체결구(210)와 어댑터 체결구(330)가 서로 억지끼워맞춤 되도록 형성될 수도 있으나, 바람직하게는 조립의 용이성을 위한 공차 등의 형성으로 인해 유격이 발생할 수 있는데, 이 간격을 스프링 갭(410)으로 채워 견고한 고정력을 갖도록 하는 것이다.

이를 위한 스프링 갭(410)은 갭 몸체(412), 절곡부(414) 및 갭 절개부(416)를 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 갭 몸체(412)는 디스크 체결구(210)와 어댑터 체결구(330) 사이에 장착되는 부분으로서, 디스크 체결구(210)와 어댑터 체결구(330) 사이의 형태에 상응하도록 형성되며, 소정의 각도만큼의 길이를 형성하는 호(arc)이거나 'U'자 형태 등을 형성하는 디스크 체결구(210)와 그에 상응하는 형태인 어댑터 체결구(330) 구조 상, 갭 몸체(412)도 'U'자 형태의 단면을 형성할 수 있다.

이때, 갭 몸체(412)는 'U'자 단면 형태로 높이를 형성할 수 있는데, 바람직하게는 디스크 체결구(210) 또는 어댑터 체결구(330)의 높이만큼의 높이를 형성할 수 있으나, 한정적이지 않으며 디스크부(300)의 축방향 탄성력 조절에 따라 디스크 체결구(210) 및 어댑터 체결구(330)의 높이 보다 낮거나 높게 설정도 가능하다.

절곡부(414)는 갭 몸체(412) 양단부 일측에서 외측 방향으로 절곡되어 스프링 플레이트(420)의 안착면을 형성할 수 있다. 즉, 절곡부(414)는 도면에 도시된 바와 같이 갭 몸체(412)와는 수직으로 형성될 수 있는데, 이때, 갭 몸체(412)의 높이가 디스크 체결구(210)의 높이와 일치될 경우에는 절곡부(414)가 디스크 체결구(210)의 단부에 지지되는 구조를 형성할 수도 있다.

갭 절개부(416)는 갭 몸체(412)의 중심부에서 'u'자형으로 절개되도록 형성되는 것으로, 갭 몸체(412)에 수직 방향에 대한 탄성력을 부여할 수 있다. 즉, 갭 절개부(416)의 형성으로 인해 축방향으로의 탄성 또는 열 팽창 등에 보다 유연성을 가질 수 있다.

이때, 갭 절개부(416)의 형성으로 인해 갭 몸체(412)에는 갭 절개부(416)의 내측으로 'ㅁ'형태의 절개면(416a)이 형성될 수 있는데, 이러한 절개면(416a)은 전방으로 소정의 각도만큼 절곡되어, 장착되는 디스크부(300)가 원심방향 또는 원심 반대 방향으로의 탄성력을 갖도록 할 수도 있다.

스프링 플레이트(420)는 디스크부(300)가 차축의 축방향으로 탄성력 또는 열팽창 유연성을 갖도록 마련되는 것으로, 스프링 갭(410)에 안착되도록 형성될 수 있으며, 이를 위해 베이스부(422), 날개부(424), 접촉부(426) 및 플레이트 절개부(428)를 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 베이스부(422)는 판상으로 형성되며 중심에는 볼트 관통홀(422a)이 마련될 수 있다. 후술하겠지만 볼트 관통홀(422a)에는 스프링 플레이트(420)를 고정하여 이탈을 방지하는 체결볼트(430)가 관통될 수 있다.

날개부(424)는 베이스부(422) 양단에서 '∧' 자형으로 연장되도록 형성될 수 있고, 접촉부(426)는 날개부(424)에서 'v'자형으로 연장되도록 형성되어 스프링 갭(410)의 절곡부(414)에 안착될 수가 있다.

스프링 플레이트(420)는 상기의 날개부(424)와 접촉부(426)의 형태로 인하여 축방향으로 탄성력 내지 열팽창 유연성을 제공할 수 있으며, 날개부(424)와 접촉부(426)의 높이를 달리 제작하여 탄성범위를 조절할 수도 있다.

플레이트 절개부(428)는 볼트 관통홀(422a)에서 사방으로 절개되도록 형성되는 것으로, 체결볼트(430)의 삽입이 용이하도록 하며, 체결볼트(430)와의 마찰을 감쇠하도록 하여, 응력 발생을 줄이고 열을 분사토록 한다.

상기의 스프링 갭(410)과 스프링 플레이트(420)는 SK5 등의 탄소공구강 재질로서 프레스 가공으로 제조될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 재질과 가공방법은 한정되는 것은 아니며 달리 형성될 수 있다.

아울러, 체결볼트(430)는 단부가 스프링 플레이트(420)의 볼트 관통홀(422a)을 관통하여 어댑터 체결구(330)에 결속될 수 있으며, 스프링 갭(410)과 스프링 플레이트(420)의 이탈이 방지되도록 고정할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 플로팅 디스크 어셈블리는, 반복적 제동에 따른 열 측정 결과를 살펴보았을 때 종래의 차량 디스크 어셈블리 대비 허브부는 약 24%~30%, 베어링은 6%~55%, 약 2%~5%의 평균온도 개선을 나타내었고 (측정 부위별로 차이가 남), 무게는 약 24.9kg 절감을 보여 연비, 제동성능, 가속성능, 부품 영구성 등에 있어 종래 차량 디스크 어셈블리보다 우수함을 확인하였다.

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 : 중공부
120 : 플랜지부 122 : 볼트체결공
122a : 스터드 볼트 124 : 플랜지홈
130 : 베어링 하우징 135 : 돌출링
137 : 체결 연장부 150 : 고정볼트
200 : 어댑터부 210 : 디스크 체결구
215 : 디스크 통과홀 220 : 펄스링
250 : 공기유입로 251 : 공기유동홀
252 : 어댑터 인입부 253 : 공기 유입량 확장홈
300 : 디스크부 300a : 원주면 외측부
300b : 원주면 내측부 310 : 제1 디스크
320 : 제2 디스크 325 : 벤틸부
330 : 어댑터 체결구 332 : 삽입부
332a : 삽입부 돌출단 334 : 위치결정면
335 : 어댑터 통과홀 400 : 체결부재
410 : 스프링 갭 412 : 갭 몸체
414 : 절곡부 416 : 갭 절개부
416a : 절개면 420 : 스프링 플레이트
422 : 베이스부 422a : 볼트 관통홀
424 : 날개부 426 : 접촉부
428 : 플레이트 절개부 430 : 체결볼트
AX : 차축 BR : 베어링
BH : 볼트체결홀

Claims (6)

1. 차축이 결합되는 베어링이 장착되도록 내주면에는 베어링 하우징을 구비하며, 축방향 일단에는 플랜지부가 마련되는 허브부;
   상기 플랜지부에 장착되며, 일단에는 복수의 디스크 체결구가 마련되는 어댑터부 및
   상기 디스크 체결구와 상응하여 체결부재를 통해 디스크 체결구에 체결되는 어댑터 체결구를 마련하여 어댑터부에 장착되는 디스크부를 포함하며,
   상기 디스크부는,
   상기 어댑터부에 대해 열 변형에 대해 강제 구속되지 않고 축방향과 원심 반대 방향으로 자유로운 변형이 가능한 플로팅 구조를 형성하고,
   상기 허브부와 어댑터부 사이에는,
   상기 어댑터부 내부로 공기를 유입시키는 공기유입로가 형성되되,
   상기 어댑터부의 외경과 공기유입로를 따라 유동되는 공기가 상기 디스크부 내·외부로 유동되도록 형성되고,
   상기 공기유입로는,
   상기 어댑터부에 상기 플랜지부가 장착되는 장착면을 따라 일정 간격으로 형성되어 상기 어댑터부의 외부와 내부를 연결시킬 수 있는 공기유동홀; 및
   상기 허브부에 상기 공기유동홀과 대응되는 위치에 형성된 공기 유입량 확장홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 플로팅 디스크 어셈블리.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 허브부는,
   상기 플랜지부에서 어댑터부 장착 방향으로 더 돌출되어 플랜지부에 장착된 어댑터부 내부로 인입되도록 마련되는 어댑터 인입부를 포함하는 차량용 플로팅 디스크 어셈블리.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 베어링 하우징은,
   용탕 단조 또는 주조 공법을 이용해 상기 허브부와 일체화되도록 허브부 내에 인서팅되는 것을 특징으로 하는 차량용 플로팅 디스크 어셈블리.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 차축은 고정볼트에 의해 허브부에 체결되어 고정되되,
   상기 차축을 허브부에 고정시키는 고정볼트는,
   상기 차축과 허브부를 직체결하는 구조이거나, 상기 차축과 허브부를 베어링 하우징을 경유하여 고정시키는 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 플로팅 디스크 어셈블리.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 체결부재는,
   상기 디스크 체결구와 어댑터 체결구 사이에 장착되어 각 체결구와 밀착력을 형성하는 스프링 갭;
   상기 차축의 축방향으로 탄성력을 갖도록 형성되어 상기 스프링 갭에 안착되는 스프링 플레이트 및
   단부가 상기 스프링 플레이트를 관통하여 어댑터 체결구에 결속되는 체결볼트를 포함하는 차량용 플로팅 디스크 어셈블리.