KR100891442B1 - 상용차용 에어 브레이크의 브레이크 챔버 제조장치 - Google Patents

상용차용 에어 브레이크의 브레이크 챔버 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 트럭 등과 같은 상용차의 에어 브레이크에 적용되는 브레이크 챔버의 챔버 바디와 챔버 케이스를 조립하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 브레이크 챔버의 바디와 케이스 조립시 바디의 그루브 내에 케이스를 요철결합하는 새로운 형태의 조립방식을 구현함으로써, 성형성 및 실링성 향상을 도모할 수 있고, 한정된 공간에서 효율적으로 조립공정을 수행할 수 있는 상용차용 에어 브레이크의 브레이크 챔버 제조장치를 제공한다.
상용차량, 에어 브레이크, 브레이크 챔버, 챔버 바디, 챔버 케이스, 조립

Description

상용차용 에어 브레이크의 브레이크 챔버 제조장치{Equipment for manufacturing brake chamber of air brake in commercial vehicle}
본 발명은 상용차용 에어 브레이크의 브레이크 챔버 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트럭 등과 같은 상용차의 에어 브레이크에 적용되는 브레이크 챔버의 챔버 바디와 챔버 케이스를 조립하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 트럭, 버스 등과 같은 대형 상용차량은 차량 자체의 하중이 매우 크고, 또한 승객의 탑승이나 화물의 적재에 의하여 하중이 크게 증가하므로 제동력이 우수하고 고장이 적으며 취급이 간편한 에어 브레이크 시스템을 주로 사용한다.
이러한 에어 브레이크 시스템은 공기를 압축하기 위한 에어컴프레서, 에어컴프레서에서 생성된 고압의 공기를 저장하기 위한 리저브탱크, 브레이크 페달에 의해 개폐되며 리저브탱크와 휠에 설치된 드럼식 브레이크를 연결하는 공기압 라인을 개폐하기 위한 브레이크 밸브, 릴레이밸브 및 리저브탱크로부터 공급된 가압공기에 의해 브레이크를 작동시키는 브레이크 챔버 등으로 구성된다.
이때의 브레이크 챔버는 리저브탱크로부터 공기를 유입시키는 가압공기통로 및 내부의 공간부, 이 공간부를 외부와 연통시키는 홀을 갖는 챔버 케이스, 이 챔버 케이스 내부에 장착되는 푸시로드, 다이어프램 및 실린더, 푸시로드의 이동에 의해 밀려 브레이크를 작동시키는 로드, 챔버 케이스와 조립되는 챔버 바디 등을 포함한다.
여기서, 상기 브레이크 챔버의 챔버 바디와 챔버 케이스는 서로 간의 둘레부가 일부 삽입되는 형태로 조립되며, 주로 프레스 공정 등을 통해 접합되는 과정으로 조립된다.
그러나, 상기 챔버 바디와 챔버 케이스의 조립을 위한 프레스 공정의 경우 여러 단계의 과정을 거쳐야 하므로 공정이 복잡하고, 작업성 및 생산성 저하를 초래하는 단점이 있으며, 프레스 설비 자체의 규모가 크기 때문에 공장 내의 공간 활용도 측면에서 불리한 점이 있다.
특히, 챔버 바디 및 챔버 케이스 간의 접합부위가 프레스를 통해 압착되는 형태로 조립됨에 따라 고압이 작용하는 브레이크 챔버의 특성상 어느 정도 이상의 기밀 유지성능을 확보하는데 한계가 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 브레이크 챔버의 바디와 케이스 조립시 바디의 그루브 내에 케이스를 요철결합하는 새로운 형태의 조립방식을 구현함으로써, 성형성 및 실링성 향상을 도모할 수 있고, 한정된 공간에서 효율적으로 조립공정을 수행할 수 있는 상용차용 에어 브레이크의 브레이크 챔버 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 브레이크 챔버 제조장치는 가조립된 챔버 바디와 챔버 케이스의 회전을 위한 주축회전구동부, 가조립된 챔버 바디와 챔버 케이스를 가운데 두고 그 둘레에 균형있게 배치되면서 챔버 케이스의 상단 주연부를 챔버 바디의 그루부 내에 압입하는 다수 개의 회전롤러 및 이것이 설치되는 플레이트, 상기 회전롤러를 포함하는 플레이트 전체를 작업위치로 이동시켜주며 힘의 배분을 유지하면서 이퀄라이저 기능을 갖는 실린더구동부, 다수의 지지대상에 슬라이드 가능한 구조로 지지되면서 회전롤러를 포함하는 플레이트 전체를 작업위치로 이동시켜주며 실린더구동부의 작동에 따른 반력에 의해 동작하는 사각틀 형태의 슬라이드 부재 등을 포함하는 형태로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 실린더구동부의 프레스압과 회전롤러의 압입작용을 이용하여 회전하는 챔버 바디의 그루브 내에 챔버 케이스를 요철결합하는 형태로 조립하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 상용차용 에어 브레이크의 브레이크 챔버 제조장치는 챔버 바디와 챔버 케이스를 회전롤러를 이용하여 요철결합하는 형태로 조립함으로써 성형성이 우수하고 확실한 실링성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
또한, 장치의 규모가 콤팩트하기 때문에 한정된 공간 내에서도 효과적으로 조립작업을 수행할 수 있는 장점이 있다.
또한, 차량용 브레이크 챔버와 같은 고압의 에어 용기일 경우 실링을 위한 적절한 가스켓, O-링 등을 결합하여 기밀성을 유지 및 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 사용자가 임의로 해체할 수 없기 때문에 사용상 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예에 따른 상용차용 에어 브레이크의 브레이크 챔버 제조장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 브레이크 챔버 제조장치에는 작업대상물인 가 조립된 챔버 바디 및 챔버 케이스(이하 제품이라 한다)가 세팅되는 영역과 조립수단인 롤러 및 실린더 등이 배치되는 영역으로 조성된다.
먼저, 프레임(18)의 일측에는 제품을 회전시켜주기 위한 주축회전구동부(10)가 설치되고, 이렇게 설치되는 주축회전구동부(10)를 가운데 두고 양옆에는 회전롤러(11a),(11b), 실린더구동부(13) 등이 배치되며, 외곽쪽에는 슬라이드 부재(15) 등이 배치된다.
상기 주축회전구동부(10)는 프레임(18)의 상부와 하부에서 동일축선상에 배치되어 챔버 바디측과 챔버 케이스측을 각각 잡아주는 상하부 클램핑 유니트(20),(21)와, 하부 클램핑 유니트(21)를 직접 구동시켜주는 스핀들 구동축(22)과, 벨트 전동을 통해 상부 클램핑 유니트(20)를 간접 구동시켜주는 보조 스핀들 구동축(23) 등을 포함하는 형태로 이루어진다.
특히, 상기 주축회전구동부(10)는 프레임(18)의 상부에 수직 설치되는 업다운 실린더구동부(24)를 포함하며, 이에 따라 업다운 실린더구동부(24)의 작동에 의해 상부 클램핑 유니트(20) 전체가 Z축 방향으로 하강하여 챔버 바디를 챔버 케이스측으로 가압할 수 있고, 결국 성형이 진행되는 동안 챔버 바디와 챔버 케이스 간의 가 조립상태가 유지될 수 있다.
이에 따라, 주축회전구동부에 세팅되는 제품은 상하부 클램핑 유니트에 의해 안정적으로 지지되는 상태로 스핀들 구동축의 회전시 함께 회전될 수 있다.
이렇게 주축회전구동부(10)상에 설치되어 있는 제품의 주변에는 플레이트(12a),(12b)상에서 자유롭게 회전가능한 구조로 설치되는 다수 개의 회전롤러(11a),(11b)가 배치된다.
예를 들면, 상기 회전롤러는 제품을 가운데 두고 4개의 롤러가 사각의 대칭 위치에 배치되는 형태가 될 수 있고(도 2), 또는 3개의 롤러가 삼각의 대칭 위치에 배치되는 형태가 될 수 있으며(도 7), 이러한 배치 형태를 통해 제품의 둘레를 균형있게 지지할 수 있다.
또한, 상기 회전롤러(11a)를 지지하는 플레이트(12a)의 경우, 롤러 이동방향인 Y축 방향을 따라 일렬로 나란하게 배치되면서 슬라이드 부재(15)상에 설치되는 다수 개의 가이드 베어링(19)에 의해 이동시 안내를 받을 수 있고, 특히 실린더구동부(13)의 로드측과는 유니버설 조인트(25) 등과 같은 힌지구조를 통해 연결 지지되도록 하는 형태로 설치될 수 있다.
이에 따라, 회전롤러(11a)는 제품과 접촉되어 회전될 때, 제품의 중심이동 또는 성형에 따른 원주형상의 변화에 따라 힌지구조에 의한 플로팅 및 이퀄라이저 기능에 의하여 자동으로 중심이동되면서 제품측과 균일하게 접촉할 수 있고, 또 제품 전체 둘레에 걸쳐 균형있게 하중을 분배할 수 있다.
또한, 회전롤러(11a)를 포함하는 플레이트(12a)에는 후단부 양쪽에 슬라이드 부재(15)상에 설치되어 있는 가이드장치(17)가 연결되며, 이에 따라 회전롤러(11a) 및 플레이트(12a)는 정확한 직선 궤적을 따라 이동할 수 있다.
특히, 본 발명의 장치는 플로팅 및 이퀄라이저 기능을 수행하므로 장치의 이동부에는 유격이 있을 수 밖에 없고, 이는 이동과정 중(제품 접촉 전 무부하 상태) 끼임(Jamming) 현상이 발생할 수 있는데, 이때 이동 중 끼임 현상을 방지해주는 역할을 가이드가 하게 된다.
직접적으로 회전롤러(11a) 및 플레이트(12a), 간접적으로 회전롤러(11b) 및 플레이트(12b)를 이동시켜주는 수단인 실린더구동부(13)는 슬라이드 부재(15)의 한쪽 끝 내측면에 후단 지지되는 구조로 제품측을 향해 설치되고, 그 로드에는 플레이트(12a)가 힌지구조를 통해 결합된다.
이러한 실린더구동부(13)는 회전롤러의 중간에 위치하여 힘의 배분을 유지하면서 힌지구조에 의하여 이퀄라이저 기능을 갖는다.
또한, 상기 플레이트(12a)의 전단부에는 양쪽에 볼트식으로 길이조절이 가능한 스톱퍼(26)가 설치되어 있으며, 플레이트 전진시 이 스톱퍼(26)가 맞은 편의 플레이트에 간섭되므로서 플레이트의 전진 스트로크가 구속될 수 있다.
한편, 실린더측 2개의 회전롤러(11a)에 대응되는 맞은편의 2개 또는 1개의 회전롤러(11b) 및 이것을 지지하는 플레이트(12b)는 슬라이드 부재(15)측에 지지되는 형태로 설치된다.
상기 슬라이드 부재(15)는 사각틀 형태의 프레임 구조물로서, 다수 곳의 지지수단, 예를 들면 일정거리를 두고 서로 마주보면서 Y축 방향으로 배치되는 3쌍 총 6개의 지지대(14)상에 수평자세로 지지되는 구조로 설치된다.
이때의 슬라이드 부재(15)의 지지부위는 지지대(14)상에 설치되는 적어도 두 쌍의 플로팅 베어링(16a),(16b)에 지지되고, 따라서 챔버 바디 및 챔버 케이스의 중심이동 또는 성형에 따른 원주형상의 변화에 따라 회전롤러의 중심 접촉의 보상이 가능하게 된다.
이에 따라, 실린더구동부(13)의 작동에 의해 2개의 회전롤러(11a), 즉 3번과 4번 롤러가 전진하여 제품과 접촉하면, 이와 동시에 그 상대운동에 의해 슬라이드 부재(15)가 실린더 전진방향에 대응하는 방향으로 이동하면서 그 맞은편의 2개의 회전롤러(11b), 즉 1번과 2번 롤러 역시 제품쪽으로 이동하여 제품과 접촉하게 된다(시이소 원리).
즉, 실린더 작동에 따른 롤러 3번, 4번 이송 접촉 후, 반력에 의하여 롤러 1번, 2번이 제품 방향으로 이동한다.
여기서, 각 회전롤러(1번,2번,3번,4번) 및 회전 제품의 편심 또는 편측 마모 등에 따른 제품과 롤러의 접촉시에 나타나는 제품과 롤러 간의 불균등 하중 접촉에 의하여 각 롤러에 작용하는 하중이 각각 다르게 나타날 수 있는데, 이때 하중의 흐름(고압력에서 저압력으로 힘의 이동발생)을 롤러의 위치이동으로 균일 분배를 유도하는 기능이 수행될 수 있다.
예를 들면, 1차적으로 실린더 작동시 힌지구조에서 기능을 수행하고 플로팅 베어링은 상대 마찰저항을 줄여 롤러 하중의 이퀄라이저 기능을 향상시킬 수 있다.
따라서, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 브레이크 챔버 제조장치의 작동상태에 대한 일 예를 살펴보면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 챔버 제조장치에서 챔버 바디와 챔버 케이스의 가 조립과정을 단계별로 보여주는 개략도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 챔버 제조장치에서 챔버 바디와 챔버 케이스의 조립과정을 단계별로 보여주는 개략도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 여기서는 제품을 주축회전구동부측에 가 조립하는 과정을 보여준다.
먼저, 하부 클램핑 유니트(21)상에 제품을 안착시킨다.
이때, 제품의 챔버 케이스(100b)는 하부 클램핑 유니트(21)상에 클램핑된 상태이고, 챔버 바디(100a)는 스프링 수단 위에 얹혀진 상태가 된다.
다음, 업다운 실린더(24)을 통해 상부 클램핑 유니트(20)를 하강시켜 챔버 케이스(100b)측에 챔버 바디(100a)를 가 조립하는 형태로 세팅한다.
이렇게 주축회전구동부(10)측에 제품(100)을 세팅한 후에는 주축회전구동부(10)를 작동시켜 제품(100)을 회전시킨다.
도 3에 도시한 바와 같이, 여기서는 제품을 최종적으로 조립하는 과정을 보여준다.
먼저, 주축회전구동부(10)측에 제품(100)의 세팅이 완료된 상태에서 실린더구동부(13)의 작동을 통해 회전되고 있는 제품(100)의 양편에 배치되어 있는 회전롤러(11a),(11b)를 제품측으로 이동시켜 회전롤러 선단둘레가 챔버 케이스(100b)의 면에 접촉될 수 있도록 한다.
이렇게 제품과 회전롤러가 서로 접하게 되면 회전하는 제품과의 마찰 접촉에 의해 회전롤러도 함께 회전하게 된다.
계속해서, 실린더구동부(13)의 가압과 슬라이드 부재(15)의 반력 이동에 의해 회전롤러(11a),(11b)들은 챔버 케이스(100b)의 상단 둘레부를 챔버 바디(100a)의 그루브(110) 속으로 누르게 되고, 제품(100)의 회전에 의해 챔버 케이스 상단 둘레부 전체가 챔버 바디의 그루브(110) 속을 따라 압입되면 챔버 케이스(100b)와 챔버 바디(100a)는 요철결합 형태로 조립되면서 작업이 완료된다.
이때, 힌지구조 및 플로팅 베어링의 기능에 의해 중심위치로 회전롤러의 하중을 균형있게 분배할 수 있으므로, 요철결합부를 전체 둘레에 걸쳐 균일하게 성형할 수 있다.
작업완료 후, 각 회전롤러들이 제위치로 복귀하고, 제품을 취출하는 것으로 브레이크 챔버 조립을 위한 모든 공정이 종료된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 챔버 제조장치를 나타내는 정면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 챔버 제조장치를 나타내는 평면도
도 3은 도 2의 A-A 선 단면도
도 4는 도 2의 B-B 선 단면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 챔버 제조장치에서 챔버 바디와 챔버 케이스의 가 조립과정을 단계별로 보여주는 개략도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 챔버 제조장치에서 챔버 바디와 챔버 케이스의 조립과정을 단계별로 보여주는 개략도
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 브레이크 챔버 제조장치를 나타내는 평면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 주축회전구동부 11a,11b : 회전롤러
12a.12b : 플레이트 13 : 실린더구동부
14 : 지지대 15 : 슬라이드 부재
16a,16b : 플로팅 베어링 17 : 가이드장치
18 : 프레임 19 : 가이드베어링
20 : 상부 클램핑 유니트 21 : 하부 클램핑 유니트
22 : 스핀들 구동축 23 : 보조 스핀들 구동축
24 : 업다운 실린더 25 : 유니버설 조인트
26 : 스톱퍼

Claims (5)

  1. 가조립된 챔버 바디와 챔버 케이스의 회전을 위한 주축회전구동부(10)와, 가조립된 챔버 바디와 챔버 케이스를 가운데 두고 그 둘레에 균형있게 배치되면서 챔버 케이스의 상단 주연부를 챔버 바디의 그루부 내에 압입하는 다수 개의 회전롤러(11a),(11b) 및 이것이 설치되는 플레이트(12a),(12b)와, 상기 회전롤러(11a)를 포함하는 플레이트(12a) 전체를 작업위치로 이동시켜주며 힘의 배분을 유지하면서 이퀄라이저 기능을 갖는 실린더구동부(13)와, 다수의 지지대(14)상에 슬라이드 가능한 구조로 지지되면서 회전롤러(11b)를 포함하는 플레이트(12b) 전체를 작업위치로 이동시켜주며 실린더구동부(13)의 작동에 따른 반력에 의해 동작하는 사각틀 형태의 슬라이드 부재(15)로 구성되는 한편, 실린더구동부의 프레스압과 회전롤러의 압입작용을 이용하여 회전하는 챔버 바디의 그루브 내에 챔버 케이스를 요철결합하는 형태로 조립할 수 있는 것을 특징으로 하는 상용차용 에어 브레이크의 브레이크 챔버 제조장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 슬라이드 부재(15)는 챔버 바디 및 챔버 케이스의 중심이동 또는 성형에 따른 원주형상의 변화에 따라 회전롤러(11a),(11b)의 중심 접촉의 보상을 위하여 지지대(14)상에 설치되는 적어도 두 쌍의 플로팅 베어링(16a),(16b)에 지지되는 것을 특징으로 하는 상용차용 에어 브레이크의 브레이크 챔버 제조장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 회전롤러(11a),(11b)는 챔버 바디 및 챔버 케이스를 가운데 두고 사각형태로 배치되는 4-롤러 타입 또는 삼각형태로 배치되는 3-롤러 타입으로 이루어진 것을 특징으로 하는 상용차용 에어 브레이크의 브레이크 챔버 제조장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 회전롤러(11a)를 포함하는 플레이트(12a)는 이퀄라이저 기능을 위하여 실린더구동부(13)의 로드측에 힌지구조로 연결되는 것을 특징으로 하는 상용차용 에어 브레이크의 브레이크 챔버 제조장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 회전롤러(11a)를 포함하는 플레이트(12a)는 슬라이드 부재(15)측을 지지점으로 하는 가이드장치(17)에 의해 이동시 안내를 받을 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 상용차용 에어 브레이크의 브레이크 챔버 제조장치.
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