KR100349531B1 - 드럼브레이크용 브레이크슈 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드럼브레이크용 브레이크슈 제조장치에 관한 것으로, 그 목적은 림과 웨브를 용접한 후 용접변형을 교정하기 위해 실시하는 리스트라이크닝 공정에서 리스트라이크닝 상부금형을 개선하여 쇼트-피닝공정을 거치지 않고서도 림과 라이닝과의 접촉단면적을 증대시키는 것이다.

본 발명에 따른 드럼브레이크용 브레이크슈 제조장치는 림(212)과 웨브(211)를 용접 결합한 후 리스트라이크닝 장치(30)의 하부금형(31)을 통해 브레이크슈(21)를 고정한 상태에서 상부금형(32)을 통해 림(212)의 표면에 압력을 가하여 용접변형을 교정하는데, 상부금형(32)의 곡률면(321) 전체에 걸쳐 엠보형상으로 돌출된 원형돌기(322)가 형성되어 있다. 따라서 리스트라이크닝 공정(STEP-B)시 림(212)과 웨브(211)의 용접변형이 교정됨과 동시에 림(212)의 표면에 원형돌기(322)와 상응하게 요홈(213)이 형성됨으로써, 접착재를 통한 라이닝(22)과의 접착단면적 증대로 이의 접착력이 월등하게 향상된다. 또한, 종래 쇼트-피닝공정을 거치지 않고서도 이러한 요홈(213)이 리스트라이크닝 장치(30)의 상부금형(32)을 통해 이루어지기 때문에 전체적인 브레이크슈의 제조공정이 단순화됨은 물론이며 쇼트-피닝장치가 필요없어 전체적인 기계설비비가 절감되는 이점이 있다.

Description

드럼브레이크용 브레이크슈 제조장치

본 발명은 드럼브레이크용 브레이크슈 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 림과 웨브를 용접한 후 용접변형을 교정하기 위해 리스트라이크닝 공정을 실시하는데 이때 사용되는 리스트라이크닝 장치의 상부금형 구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 장착되는 브레이크는 주행중의 자동차를 감속하거나 정지 또는 정지 상태를 유지하기 위한 장치로써 디스크식 유압 브레이크와 드럼식 유압 브레이크 등이 있는데, 이 드럼식 유압 브레이크는 디스크 대신에 휠과 함께 회전하는 원통형의 드럼을 그 내부에서 라이닝과 마찰시켜 제동력을 얻는 것이다.

이러한 기능을 하는 드럼브레이크는 백플레이트에 고정되어 있는 앵커블럭에 일단부가 각각 접촉 지지되어 이를 중심으로 외향 작동하는 한쌍의 반원형 브레이크슈, 브레이크슈의 외주부에 부착되어 제동시 휠과 함께 회전하는 드럼 내주면과 마찰하여 제동력을 발생하는 라이닝으로 구성된다.

브레이크슈는 휠실린더에 의해 외향 작동하는데, 휠실린더를 중심으로 드럼의 전진회전방향 측에 마련된 리딩슈, 그 반대방향 측에 마련된 트레일링슈로 구별된다. 리딩슈와 트레일링슈의 각 일단부는 백플레이트에 고정된 앵커블럭 양단에 접촉 지지되어 있고, 이의 각 타단부는 유압을 전달받는 휠실린더의 양부에 각각 접촉되어 있다. 따라서 휠실린더에 유압이 전달되어 내장된 피스톤이 전진하게 되면, 리딩슈와 트레일링슈는 바깥쪽으로 밀리게 된다. 이 때, 리딩슈와 트레일링슈의 일단부는 앵커블럭에 접촉되어 이를 중심으로 외측방향으로 회전된다.

이와 같이 구성된 일반적인 드럼 브레이크를 갖춘 자동차가 전진하고 있는 상태에서 운전자가 브레이크 패달을 밟게 되면 마스터실린더에서 배력이 발생하여 이 유압이 휠실린더 내부로 전달된다. 계속하여 이 유압에 의해 휠실린더 내부에 마련된 피스톤이 전진함으로써, 반원형상의 리딩슈와 트레일링슈는 바깥쪽으로 밀리게 된다. 따라서 리딩슈와 트레일링슈는 앵커블럭을 중심으로 외향 작동하고, 이들의 외주부에 부착된 라이닝이 휠과 함께 회전하는 드럼의 내주면과 마찰하여 제동작용을 하게 된다.

이 때, 라이닝은 브레이크슈를 이루는 반원형 림에 접착재를 통해 부착되어 있는데,제동시 라이닝과 림 사이에는 전단응력이 발생하게 되어 접착력이 약한 경우에는 라이닝이 림 외주면에서 이탈될 소지가 있다.

따라서 최근에는 브레이크슈의 제조공정에서 쇼트-피닝(shot-pinning)이라고 하는 공정을 통해 라이닝과 림 사이의 접촉단면적을 크게함으로써, 라이닝의 이탈현상을 방지하는 방법이 제안되고 있다.

즉, 도 1에 도시한 바와 같이 브레이크슈(1)는 아치형상으로 밴딩된 림(1a)과 이의 내주면에 길이방향으로 웨브(1b)가 용접결합되어 이루어진다. 그리고 이러한 림(1a)의 표면에 드럼(미도시) 내주면과 마찰하는 라이닝(2)이 부착되는데, 림(1a)과 웨브(1b)를 용접한 후 라이닝(2)과 림(1a)의 접착력을 강화하기 위해 림(1a)의 외주면에 쇼트-피닝(short-pinning)공정과 용접변형을 교정하기 위한 리스트라이크닝(restrikeing) 공정 등이 추가적으로 실시된다.

즉, 림(1a)과 웨브(1b)를 용접한 후, 림(1a)의 표면에 강제(鋼製)소립자를 20-50m/sec 다수 투사하는 쇼트-피닝 공정을 수행하게 되면, 림(1a) 표면층의 약 0.3mm까지 압축응력이 작용하여 피로수명이 개선됨과 동시에 림(1a)의 외주면에 다수의 작은 홈(1c)들이 형성된다.

이러한 작은 홈(1c)들이 형성된 림(1a)의 외표면에 접착재를 이용하여 라이닝(2)을 부착하게 되면, 라이닝(2)을 부착하는 과정에서 이의 일부가 홈(1c) 내부로 유입된 상태로 성형되어 접착력이 증대되고, 따라서 반복되는 제동작용 중에 라이닝의 이탈되는 방지된다.

그러나 종래 브레이크슈(1)의 제조를 위해 림(1a)의 표면에 작은 홈(1c)을 형성하기 위해 쇼트-피닝공정을 수행하는데, 이를 위한 쇼트-피닝 장치의 고가설비가 소요되며, 공정에 필요한 작은 구슬모양의 금속형 구형은 공정이 진행되면서 손상되어 주기적으로 교환해주어야 한다. 이에 따라 브레이크슈(1)를 제조하기 위한 상당한 설비투자비가 요구되며 전체적인 브레이크슈(1)의 제조원가가 상승하는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 림과 웨브를 용접 결합한 후 리스트라이크닝 장치의 하부금형을 통해 브레이크슈를 고정한 상태에서 상부금형을 통해 림의 외표면에 압력을 가하여 용접변형을 교정하는데, 상부금형의 곡률면 전체에 걸쳐 엠보형상으로 돌출된 원형돌기를 구성함으로써, 리스트라이크닝 공정시 림과 웨브의 용접변형이 교정됨과 동시에 림의 외표면에 원형돌기와 상응하게 원형홈이 형성되어 브레이크슈의 제조공정이 단순화되며 전체적인 기계설비비를 절감시키는 드럼브레이크용 브레이크슈의 제조장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 브레이크슈를 개략적으로 보인 분해 사시도.

도 2는 본 발명이 적용되는 드럼브레이크의 전체적인 구조를 보인 정면도.

도 3은 본 발명이 적용되는 브레이크슈의 제조단계 블록도.

도 4는 본 발명에 따른 리스트라이크닝 장치의 개략도.

도 5는 본 발명에 따른 리스트라이크닝 공정을 통해 제조된 브레이크슈의 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

21..브레이크슈 211..웨브 212..림

213..요홈 30..리스트라이크닝 장치 31..하부금형

32..상부금형 321..곡률면 322..돌기

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 라이닝이 부착되는 아치형상의 림 내주면에 웨브를 용접결합한 후 이의 용접변형을 교정하기 위해 림의 표면이 외부로 노출되도록 웨브를 지지하는 하부금형, 하부금형을 통해 고정된 림의 표면에 압력을 가하여 림의 곡률이 초기 설정값으로 유지되도록 림의 표면과 접촉하는 하면이 곡률면으로 형성된 상부금형을 갖춘 드럼브레이크용 브레이크슈의 제조장치에 있어서,

상부금형에는 림의 용접변형을 교정함과 동시에 림의 표면에 요홈을 형성하여 라이닝과 림 표면간의 접촉단면적이 증대되도록 곡률면에 다수개의 돌기가 마련되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2와 3은 본 발명이 적용되는 드럼브레이크의 전체적인 구조를 보인 정면도와 브레이크슈의 제조공정 블록도이다. 도 4는 본 발명이 적용되는 브레이크슈와 리스트라이크닝 장치의 개략도이고, 도 5는 본 발명을 통해 제조된 브레이크슈의 사시도이다.

본 발명이 적용되는 드럼브레이크는 이들에 도시한 바와 같이, 휠(미도시)과 함께 회전하는 드럼(10) 내주면과 마찰하도록 백플레이트(20)의 가장자리부분에 각각 라이닝(22)이 부착된 한쌍의 브레이크슈(21)가 대향되게 구성되어 있다. 브레이크슈(21)는 아치형상으로 소정의 곡률을 갖도록 밴딩된 판상의 림(212), 림(212)의 내주면에 용접결합되며 일단부는 휠실린더(23)측과 접촉되며 타단부는 앵커블럭(24)과 접촉 지지되는 웨브(211) 등으로 이루어져 있으며, 이러한 림(212)의 외주면에 라이닝(22)이 부착되어 있다. 이에 따라 휠실린더(22)에 제동유압이 전달되면 한쌍의 브레이크슈(21)는 앵커블럭(24)과 접촉되어 있는 웨브(211) 타단부를 중심으로 외측으로 벌어지게 됨으로써, 라이닝(22)이 드럼(10) 내주면과 마찰 제동력을 발휘하게 된다.

이러한 기능을 수행하는 드럼브레이크의 브레이크슈(21)는 용접과 리스트라이크닝 공정 및 코팅막 형성 등의 다수의 공정을 통해 제조되는데, 이를 도 3과 4를 통해 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1단계는 웨브(211)와 림(212)을 용접수단을 통해 결합하는 용접단계(STEP-A)로써, 외측면에 소정의 곡률로 이루어진 웨브(211)와 아치형상의 판상 림(212)을 용접결합한다. 즉, 림(212)의 내주면을 따라 수직되게 웨브(211) 외측면을 일치시킨 후 이들을 용접결합시킨다.

그리고 제2단계는 용접단계(STEP-A)를 거친 브레이크슈(21)의 용접변형을 교정하기 위한 리스트라이크닝단계(STEP-B)가 수행된다. 이 단계는 용접과정시 발생되는 열과 외력에 의해 웨브(211)와 림(212)의 곡률이 변형되는 경우가 발생되는데, 리스트라이크닝(restrikeing)장치(30)를 통해 교정작업을 수행하는 것이다. 즉, 리스트라이크닝장치(30)의 하부금형(31)을 통해 브레이크슈(21)를 견고하게 고정시킨 상태에서, 림(212)의 외측면에 상부금형(32)을 통해 화살표방향으로 충격을 가한다. 이때, 상부금형(32)의 하면은 림(212)의 초기설정된 곡률값과 동일한 곡률면(321)으로 이루어져 있기 때문에 용접변형된 림(212)의 외측면이 초기곡률로 복원된다.

한편, 이러한 리스트라이크닝 장치(30)의 상부금형(32)에는 본 발명의 특징적인 요소로 엠보싱 형상으로 다수개의 원형돌기(322)가 거의 전면에 걸쳐 구성되어 있다. 따라서 리스트라이크닝공정(STEP-B)을 거친 브레이크슈(21)의 림(212)의 표면에는 도 5에 도시한 바와 같이 돌기(322)와 대향되게 전면에 요홈(213)이 형성되어 라이닝(22,도 2참조)과의 접촉단면적이 월등하게 증대된다.

즉, 상부금형(32)의 곡률면(321)은 앞에서 설명한 바와 같이 림(212)의 용접변형을 교정하기 위해 림(212)의 초기 설정된 곡률값과 동일하게 형성되어 있는데, 여기에는 미소하게 소정높이 돌출된 다수개의 돌기(322)가 일정한 간격으로 형성되어 있다. 이러한 상부금형(32)을 통해 리스트라이크닝 공정(STEP-B)을 수행하게 되면, 브레이크슈(21)의 림(212)은 용접변형이 교정되면서 이의 표면에 돌기(322)와 반대로 오목하게 패인 원형홈(213)이 전면에 걸쳐 형성됨으로써, 라이닝(22)의 본딩과정시 림(212)과의 접촉단면적이 평면에 비해 월등하게 증대된다.

결국, 쇼트-피닝 공정을 거치지 않고서도 리스트라이크닝 장치(30)의 상부금형(32)을 개선하여 리스트라이크닝공정(STEP-B)을 수행하게 되면, 림(212)의 교정과 동시에 표면 전체에 걸쳐 요홈(213)이 형성되기 때문에, 브레이크슈(21)의 제조공정이 단순화되며 아울러 쇼트-피닝 장치가 필요없게 된다.

이러한 리스트라이크닝공정(STEP-B)을 지난 브레이크슈(21)에 코팅막을 형성하는 제3단계(STEP-C)와 본딩공정인 제4단계(STEP-D)가 수행된다.

본딩공정(STEP-D)은 다수의 요홈(213)이 형성된 브레이크슈(21) 림(212)의 표면에 접착재인 본드를 고르게 칠해 고착시킨다. 그리고 주성분이 열교환성수지와 스틸화이버 등으로 이루어진 라이닝(22,도 2참조)을 본딩면에 부착 지그를 통해 압력을 가한 상태에서 고온의 노내부를 통과시키게 되면, 열에 의해 접착재가 다시 용융됨으로서 라이닝(22)은 림(212)의 외표면에 견고하게 부착된다.

이 때, 림(212)의 표면에는 리스트라이크닝공정(STEP-B)을 통해 다수개의 요홈(213)이 전면에 걸쳐 형성되어 있기 때문에 라이닝(22)과 림(212) 사이에서의 본드 접착단면적이 증대되어 접착력 역시 향상된다.

이러한 브레이크슈(21)가 구비된 드럼브레이크를 갖춘 자동차에 있어서, 주행시 브레이크패달(미도시)을 밟게 되면 마스터실린더(미도시)로부터 제동유압이 형성되고 이것은 휠실린더(23) 내부로 전달된다. 따라서 한쌍의 브레이크슈(21)는 앵커블럭(24)을 중심으로 바깥측으로 벌어져 라이닝(22)과 드럼(10)과의 마찰로 인해 제동력을 발휘한다.

이 때, 라이닝(22)은 드럼(10)과의 강한 마찰에 의해 회전방향측으로 밀리려는 힘을 받게 됨으로써, 라이닝(22)과 브레이크슈(21)의 림(212) 표면 사이에는 상당한 전단응력이 발생된다. 그러나 림(212)의 표면에는 앞에서 설명한 바와 같이, 접촉단면적을 증대시키기 위해 요홈(213)이 전면에 걸쳐 형성되어 있어서 가압 부착되는 라이닝(22)의 일부가 요홈(213)에 유입 접착면적이 넓어지기 때문에, 무리한 제동작용에 따른 과도한 전단응력이 발생되어도 라이닝(22)이 브레이크슈(21)로부터 이탈되는 현상은 발생되지 않는다.

한편, 이러한 기술적 사상은 리스트라이크닝 장치(30)의 상부금형(32) 곡률면(321)에 원형돌기(322)를 구성한 것으로 설명하였는데, 이에 국한하지 않고 도시하지는 않았지만 상부금형(32) 곡률면(321)에 일정형태의 돌출된 양각무늬를 구성하여도 본 발명의 소기 목적을 달성할 수 있음은 물론이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 드럼브레이크용 브레이크슈 제조장치는 림과 웨브를 용접 결합한 후 리스트라이크닝 장치의 하부금형을 통해 브레이크슈를 고정한 상태에서 상부금형을 통해 림의 표면에 압력을 가하여 용접변형을 교정하는데, 상부금형의 곡률면 전체에 걸쳐 엠보형상으로 돌출된 원형돌기가 형성되어 있다. 따라서 리스트라이크닝 공정시 림과 웨브의 용접변형이 교정됨과 동시에 림의 표면에 원형돌기와 상응하게 요홈이 형성됨으로써, 접착재를 통한 라이닝과의 접착단면적 증대로 이의 접착력이 월등하게 향상된다. 또한, 종래 쇼트-피닝공정을 거치지 않고서도 이러한 요홈이 리스트라이크닝 장치의 상부금형을 통해 이루어지기 때문에 전체적인 브레이크슈의 제조공정이 단순화됨은 물론이며 쇼트-피닝장치가 필요없어 전체적인 기계설비비가 절감되는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 라이닝(22)이 부착되는 아치형상의 림(212) 내주면에 웨브(211)를 용접결합한 후 이의 용접변형을 교정하기 위해 림(212)의 표면이 외부로 노출되도록 상기 웨브(211)를 지지하는 하부금형(31), 상기 하부금형(31)을 통해 고정된 상기 림(212)의 표면에 압력을 가하여 상기 림(212)의 곡률이 초기 설정값으로 유지되도록 상기 림(212)의 표면과 접촉하는 하면이 곡률면(321)으로 형성된 상부금형(32)을 갖춘 드럼브레이크용 브레이크슈의 제조장치에 있어서,

   상기 상부금형(32)에는 상기 림(212)의 용접변형을 교정함과 동시에 상기 림(212)의 표면에 요홈(213)을 형성하여 상기 라이닝(22)과 상기 림 표면간의 접촉단면적이 증대되도록 상기 곡률면(321)에 다수의 돌기(322)가 마련되는 것을 특징으로 하는 드럼브레이크용 브레이크슈의 제조장치.