차량용 브레이크 드럼 및 그 제조 방법 document_id A220623110730

드럼식 브레이크 장치는 바퀴와 함께 회전하는 드럼 안쪽에 라이닝이라고 불리오는 드럼을 붙인 슈를 실린더 유압으로 밀어 붙여 차량을 멈추게 하는 방식을 사용한다. 주요 구성품은 드럼(drum), 백플레이트(back plate), 브레이크 슈(brake shoe), 휠 실린더(wheel cylinder), 간극조정 스크류(adjusting screw), 리턴 스프링(return spring), 주차 브레이크 스트럿(parking brake strut) 등이 있다. 상기 브레이크 드럼은 휠과 함께 구동축 또는 휠스핀들(wheel spindle)에 설치된다. 따라서 휠이 회전하면 함께 회전하는 구조로 되어 있다. 브레이크 슈와 확장력을 발생시키는 부품들은 백 플레이트에 설치된다. 그리고 백 플레이트는 액슬 하우징(axle housing) 에 설치, 고정된다. 즉, 슈는 확장될 수는 있으나 회전할 수는 없도록 설치되어 있다. 상기 브레이크 슈는, 브레이크 페달을 밟으면, 확장기구, 즉 작동핀(brake shoe actuating pin)또는 캠(cam)에 의해 드럼의 내벽에 압착된다. 이때 브레이크 슈에 부착된 라이닝(lining)을 통해 제동에 필요한 마찰력을 발생시킨다. 슈를 확장시키는데 필요한 힘은 주제동 브레이크에서는 휠실린더의 유압에 의해, 주차 브레이크에서는 케이블이나 레버에 의해 발생된다. 상기 브레이크 드럼은 허브와 휠 사이의 휠허브에 볼트로 설치되어 바퀴와 함께 회전하며 슈와의 마찰로 제동력을 발생시키는 역할을 한다. 드럼은 다음과 같은 조건을 필요로 한다. 첫 번째, 정적, 동적 평형이 잡혀 있을 것, 두 번째, 브레이크가 확장되었을 때 변형되지 않을 만한 충분한 강성이 있을 것, 세 번째, 슈와의 마찰면에 충분한 내마멸성이 있을 것, 네 번째, 방열이 잘 이루어질 것, 다섯 번째, 가별울 것이다. 위와 같은 브레이크 드럼의 재료로는 주철(Cast Iron), 강철(Steel), 알루미늄(Al) 등이 쓰인다. 주철은 단단하나 취성이 약해 잘 깨어진다. 그러나 마모가 잘 되지 않고 비틀림이 적고 다량의 열에 대한 저항력이 크다. 요즘 대부분의 차에는 주철 림과 강판 중심부를 가진 드럼이 많이 쓰이는데 주철은 탄소 혼합물, 크롬, 마그네슘, 실리콘(Silicone), 아인산(Phosphorous) 등을 포함한다. 방열성을 향상시키기 위해 원둘레 방향의 직각 방향에 핀을 두고 잇는 드럼이 있는데 특히 알루미늄은 마찰면에서의 열전달 향상의 효과가 있다. 어떤 드럼은 고장력 스프링을 바깥면에 가지고 있는 것이 있는데 브레이크 작동시에 드럼 진동을 덜어주는 효과가 있다. 드럼의 장착 방법은 리어 드라이브 액슬 플랜지 마운팅(Rear-drive axle flange mounting), 리어 휠 허브 마운팅(Rear wheel hub mounting: 전륜 구동 차량), 프론트 휠 허브 마운팅(Front wheel hub mounting: 구형 후륜 구동 차량) 등이 있다. 상기 브레이크 드럼의 가장 뜨거운 부분은 마찰면인데, 이곳은 대기에 노출되어 있지 않기 때문에 냉각이 잘 되지 않는다. 브레이크 드럼은 과열로 인해 팽창되며 이로 인해 슈와 드럼 사이의 거리가 멀어져 브레이크 페달 트래블(travel)이 길어진다. 극심한 브레이크 작용시에 열로 인해 드럼이 비틀어지거나 타원형이 되는 경우가 있는데 이것은 슈로부터 바깥쪽으로 향하는 압력이 드럼의 안쪽에 고르게 분포되지 못하기 때문이다. 타원형이 된 드럼이 냉각되었을 때에는 그 모양을 계속 유지하는데, 작동시 페달 진동의 원인이 되며 효율도 떨어뜨린다. 또한 과열은 벨 마우스(Bell-mouthed: 바깥쪽 지름이 안쪽 지름보다 커지는 현상), 하드 스폿(Hard spot), 첵(Check), 크랙 등도 야기시킨다.