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휠허브
휠허브(wheel hub)는 휠(wheel)의 중앙 부분에 있는 구멍 및 안쪽의 부품을 뜻하며, 차축(axle)에 휠을 고정시키는 역할을 한다. 휠허브는 휠의 둘레 부분인 휠림(wheel rim)과 연결되어 있으며, 바퀴살인 휠스포크(wheel spoke)를 통해 연결괸다. 휠허브의 안쪽에는 바퀴의 고정과 회전을 담당하는 핵심 부품인 휠 베어링(wheel bearing)이 있는데, 과거에는 휠허브와 휠베어링을 분리하여 구분하였지만, 현재는 별도의 구분 없이 두 개를 합쳐서 휠허브 베어링(wheel hub bearing) 또는 휠허브 어셈블리(wheel hub assembly)라고 부르기도 한다.
개요
휠허브는 휠의 중심부로, 차축이 끼워지는 구멍 주위에 두툼하게 되어 있는 부분으로 휠을 부착하는 부품을 말하며, 휠허브에 있는 구멍에 허브 볼트(hub bolt)와 허브 너트(hub nut)를 이용하여 차축을 고정시켜 차체와 바퀴를 연결하는 역할을 한다. 휠허브는 휠의 둘레 부분인 휠림과 연결되어 있으며, 휠허브와 휠림은 바퀴살 부분인 휠스포크를 통해 연결된다. 이러한 휠허브 가운데로 차축이 지나가면서 휠을 고정시키고 차량의 하중을 지지하며, 구동축의 힘을 전달 받아 회전 저항을 최소화해 휠의 회전을 원활하게 하는 역할을 한다. 휠허브의 개수는 바퀴의 개수와 일치하며, 일반적으로 승용차에는 네 개의 휠허브가 있다. 휠허브의 외부에는 휠을 차축에 연결시키기 위한 볼트(bolt) 또는 너트(nut)용 구멍과 다른 주요 부품과 연결하기 위한 스터드(stud)용 구멍이 있다. 휠허브의 내부에는 서스펜션(suspension) 및 스티어링(steering)과 휠허브를 연결해주는 휠베어링이라는 부품이 있는데, 실질적으로 이 부분이 휠을 차축에 고정시키고 차량의 하중을 지지하는 역할을 하며, 휠과 서스펜션 및 브레이크 장치 사이에 안정적인 연결을 제공하기 때문에 휠허브에서 중요성이 높은 핵심 부품 중 하나이다. 과거에는 휠허브라고 하면 휠의 중앙 부분에 있는 구멍 부분을 가리키며 휠베어링과는 별도의 부품으로 구분하였으나, 현재는 휠허브와 휠베어링을 하나의 부품으로 결합하여 생산하기 때문에 휠허브 베어링 또는 휠허브 어셈블리라고 부르기도 한다. 휠허브는 휠을 구동하는데 중심적인 역할을 하기 때문에 휠허브가 손상된다면 바퀴가 고정되지 않아 차량이 흔들릴 수 있으며, 심한 경우엔 주행 중 바퀴가 빠질 수도 있으므로, 정기적인 점검 및 관리가 필요하다.
구조 및 역할
휠허브는 자동차 바퀴의 중심부에 있는 부품으로, 휠을 구동하는데 핵심적인 역할을 한다. 휠허브의 구조는 위치 및 역할에 따라 크게 외부와 내부로 나눌 수 있는데, 우선 휠허브 외부에는 허브 볼트 또는 러그 스터드(lug stud) 용 구멍이 있으며, 여기에 차축을 끼워 볼트 또는 너트를 이용하여 바퀴를 고정시킨다. 이렇게 고정된 바퀴는 서스펜션의 회전축과 연결되며, 휠허브 안쪽에 위치한 여러 부품과 연결되면서 바퀴를 구동하기 위한 동력을 얻는 구조이다. 휠허브의 내부를 살펴보면 휠허브가 차축과 제동장치(brake system)인 브레이크 드럼(brake drum) 또는 브레이크 디스크(brake disk) 사이에 위치하는데, 제동장치는 휠과 함께 회전하고 바퀴 회전축에 마찰력을 가하는 방식으로 작동하기 때문에 휠허브에 장착된다. 이렇게 휠허브의 안쪽에서 다른 부품들과 연결해주는 역할을 하는 부품을 휠베어링이라고 하는데, 휠허브에서 길쭉하게 튀어 나와있는 부분이 휠베어링에 삽입되고, 다시 휠베어링이 서스펜션의 너클에 삽입되는 구조이기 때문에 실질적으로 휠베어링이 차축과 결합되고 차량의 하중을 지지 역할을 하는 것이다. 또한, 휠베어링은 차체의 중량을 지지하고 다른 부품에 부하가 걸리지 않도록 하는 서스펜션과 연결되어 있고, 차량의 조향(操向) 및 핸들링(handling)에 기여하는 스티어링과도 연결되어 있으며, 휠베어링의 롤러가 휠과 제동장치를 회전 할 수 있도록 동력을 전달하는 역할을 한다. 과거에는 휠허브가 허브 부분과 휠베어링으로 분리된 형태로 제작되었으나, 현재는 하나의 부품으로 결합되어 생산되고 있기 때문에 휠허브 및 휠베어링을 통틀어 휠허브 베어링, 또는 휠허브 어셈블리라고도 부른다. ABS(잠김 방지 제동 시스템) 또는 TCS(트랙션 제어 시스템)이 장착된 차량의 경우에는 휠허브 안쪽에 휠의 회전 속도를 감지하는 센서가 있다.
휠베어링
허브베어링(hub bearing)이라고 불리기도 하며, 휠허브의 내부에 위치하는 휠베어링은 서스펜션 및 스티어링과 연결되며 바퀴를 구동하는데 핵심 역할을 하기 때문에 휠에서 가장 중요한 부품 중 하나이다. 여기서 베어링(bearing)이란, 회전축을 고정시키고 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축을 회전시키는 기계 장치로, 자동차의 바퀴에 사용되는 베어링을 휠베어링이라고 부른다. 자동차의 바퀴가 연결되는 차축은 휠허브에 연결되고 휠허브는 너클과 연결되며, 너클은 서스펜션과 연결된다. 휠베어링은 휠허브를 다른 부품들과 연결시키고 휠베어링은 자동차 구동 시 차량의 무게를 지탱하고 구동축의 힘을 전달 받아 회전 저항을 최소한으로 줄이면서 바퀴의 회전을 원활하게 하는 역할을 한다. 휠베어링은 회전축과 휠하우징(wheel housing) 사이에서 회전 운동을 전달하며 고속으로 회전하기 때문에 공기 저항을 받을 뿐만 아니라, 차축에 연결되어 자동차의 무거운 하중을 버텨야 하기 때문에 아주 고강도로 제작되며, 주로 강철(steel)을 사용하지만, 소모성 부품이기 때문에 세라믹(ceramic)을 사용하기도 한다. 베어링의 종류는 크게 미끄럼 베어링(Sliding bearing)과 구름 베어링(Rolling bearing)으로 분류되는데, 휠베어링에 사용되는 베어링은 외륜과 내륜 사이에 볼(ball) 또는 롤러(roller)를 넣어 회전 접촉을 시켜서 마찰을 경감한 베어링인 구름 베어링이다. 그리고, 자동차의 무거운 하중을 버텨야 하기 때문에 구름 베어링은 다시 볼 베어링(Ball bearing)과 테이퍼 롤러 베어링(taper roller bearing)으로 나뉘며, 하중 정도에 따라 베어링은 단일 열(single row) 또는 이중 열(double row)이 될 수 있다. 테이퍼 롤러 베어링은 허브에 크고 작은 두 개의 베어링을 사용하기 때문에 대부분 단일 열 베어링이며, 고온 그리스(grease)를 주기적으로 교체해야 하며, 먼지와 습기가 유입되는 것을 방지하기 위해 보호 커버가 필수적이고, 허브 너트(hub nut)를 조여 주기적으로 조정해야 한다. 이중 열 베어링은 횡하중(스러스트 하중)에 강한 특징을 가지며, 플라스틱 커버로 양쪽이 닫혀 단단히 조여 있기 때문에 높은 강도와 신뢰성을 자랑하지만, 백래시(backlash)가 발생할 경우 조정이 불가하기 때문에 교체해야 한다. 휠허브의 사이즈가 맞지 않는 사제 휠을 장착하기 위해서 허브 볼트를 사용하여 억지로 휠을 고정하는 경우가 있는데, 휠 센터 보어(wheel center bore)가 헐렁해도 크게 문제가 생기지 않는 경우도 있으나, 간혹 중심이 맞지 않아 휠이 정확하게 고정되지 않는 경우에는 문제가 발생할 수 있다. 일반적으로 허브 볼트는 휠을 고정하기만 할 뿐, 차량의 하중을 지지하는 역할은 휠베어링이 하기 때문에 사이즈가 맞지 않는 경우 고속 주행에서 바퀴의 진동이 심해지거나 휠허브 또는 휠베어링이 손상될 수도 있기 때문에 가능한 휠허브의 사이즈가 맞는 휠을 장착하거나 휠허브 링(wheel hub ring)을 사용해서 사이즈를 맞춰야 한다.
고장
원인
휠허브가 고장나는 원인은 주로 사고로 인해 휠에 충격이 가거나, 휠베어링에 문제가 발생하는 경우이다. 그 중에서도 잘못된 휠베어링 관리로 인해서 고장이 발생하는 경우가 대부분이다. 우선, 차량의 연식 및 주행거리가 늘어감에 따라 윤활유 또는 그리스가 변질 또는 제 기능을 못하게 되면서 휠베어링의 마모가 발생할 수 있으며, 심한 경우 특정 부위에 큰 충격이 가해져 휠베어링 사이에 흠집이 가거나 휠베어링이 깨질 수도 있다. 그리고 노면 상태가 나쁜 장소에서 바퀴를 구동하거나, 자동차 제조업체에서 권장하는 것보다 큰 사이즈의 바퀴를 장착할 경우 휠허브가 충격을 받을 수도 있다. 또한, 품질이 낮거나 인증받지 않은 사제 휠허브를 장착하거나 허브 볼트 또는 너트를 너무 강하게 또는 약하게 조이는 경우에도 휠허브 또는 휠베어링의 파손 또는 변형이 일어날 수 있다.
휠허브에 휠을 장착할 때 휠허브의 사이즈가 맞지 않는 사제 휠을 장착하기 위해서 PCD(Pitch Circle Diameter)만 맞추고 허브 볼트만 이용해서 휠을 고정하는 경우가 있는데, 차량에 맞지 않는 휠허브 사이즈를 갖고 있는 휠을 장착할 경우, 휠 센터 보어의사이즈가 맞지 않아 휠이 제대로 고정되지 않기 때문에 고속 주행 시 바퀴가 흔들릴 수도 있고, 기본적으로 휠허브가 차량의 하중을 많이 받는데 추가적으로 충격이 가해져 휠허브 또는 휠베어링이 손상될 수도 있기 때문에 이런 경우에는 휠허브 링(wheel hub ring)을 장착하여 휠허브의 사이즈를 맞춰야 한다.
증상
휠허브의 이상 증상은 역시 주행 중 소음이 발생하는 것이다. 휠베어링이 고장나게 되면 바퀴축에서 저음의 ‘윙윙 ’ 또는 ‘웅’ 하는 소리가 날 수 있으며, 이 때 나는 소리는 자동차가 좌/우회전하는 경우, 속도와 무관하게 일정하게 소리를 내기 도 하고, 순간 더 커지거나 사라지기도 한다. 소음은 회전속 도에 따라서 변하는 특성이 있으며, 주로 사람에 따라서는 헬리콥터의 프로펠러 음이 난다고 표현하기도 한다. 또한, 휠허브는 자동차가 구동할 때 차의 무게를 지탱하고 바퀴축의 마찰을 최소한으로 줄이면 서 바퀴의 회전을 원활하게 하는 역할을 하기 때문에 휠허브에 이상이 생기면 가속 및 출력 부족 현상이 발생 할 수도 있다.
휠허브에는 차량의 ABS 제동 시스템을 제어하는 휠 속도 센서가 포함되어 있는데, 차량의 TCS도 ABS와 똑같은 휠 센서를 사용하여 작동되며, 이 센서는 휠허브의 안쪽에 위치한다. 따라서 휠 속도 센서가 고장이 나면 잠금 방지 제동 시스템과 트랙션 컨트롤 시스템이 손상될 수도 있다. 따라서 ABS가 장착된 차량의 경우, 휠베어링 파손되면 바퀴축의 회전이 일정하지 않기 때문에 휠 속도 센서가 신호를 제대로 읽지 못하는 현상이 발생하여 계기판에 ABS 경고등이 들어오기도 한다.
진단 방법
위에 말한 증상이 발생하였을 때 우선, 휠허브 또는 휠베어링의 이상인지 먼저 판단하기 전에 정확히 알고 확인하는 것이 중요하다.
ABS가 장착된 차량의 경우, 휠베어링 파손되면 바퀴축의 회전 이 일정하지 않기 때문에 휠 스피드 센서가 신호를 제대로 읽지 못하는 현상이 발생하여 계기판에 ABS 경고등이 들어오기도 한다.
교체 방법
휠허브는 거의 부러지거나 마모되지 않아 일반적으로 차량의 수명과 비슷하기 때문에 중간에 교체하는 경우가 드물다. 다만, 휠허브 내부의 휠베어링은 소모성 부품이기 때문에 노후화 또는 마모되거나 사고 등의 이유로 이 손상되었을 경우에는 휠허브의 손상으로 오인하는 경우가 있으나, 소음이 발생하거나 심한 경우에는 바퀴가 탈거될 수도 있기 때문에 교체 또는 수리해야 한다.
각주
참고자료
같이 보기
