KR101114990B1 - 차량용 제동장치의 피스톤 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 제동장치의 피스톤 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 그 제조방법의 구성은, 성형할 재료를 타블렛으로 성형하는 제 1단계와, 상기 타블렛을 고주파로 예열하는 제 2단계와, 상기 타블렛을 금형에 삽입하고, 압축과 해제를 2회 이상 반복하여 성형물을 제조하는 제 3단계와, 상기 성형물을 열처리하는 제 4단계 그리고, 상기 성형물을 피스톤 형상으로 가공하는 제 5단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

피스톤, 타블렛, 금형

Description

차량용 제동장치의 피스톤 및 그 제조방법{A Piston of Mobile Break Device and A Manufacturing Method}

본 발명은 차량용 제동장치의 피스톤에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량용 제동장치의 캘리퍼에 구성되는 캘리퍼 하우징 내부의 피스톤의 내구성이 좋도록 제조하는 방법과 이 방법에 의해 제조된 피스톤에 관한 것이다.

일반적으로 차량이 운전석의 하부 일측에는 주행중인 차량을 제동하기 위하여 유압을 이용한 브레이크가 설치되어 있고, 상기 브레이크 구조는 구조에 따라 드럼식 브레이크와 디스크식 브레이크로 나누어진다.

상기 드럼식 브레이크는 도 1에 도시된 바와 같이, 운전자가 브레이크 페달(2)을 밟을 경우 운전자의 힘을 유압을 통하여 배압을 발생시키는 마스터 실린더(4)와, 상기 마스터 실린더(4)로부터 발생된 유압을 받아 브레이크슈(6)를 브레이크 드럼(8)에 밀어 붙여 제동력을 발생시키는 휠 실린더(9)와 유로를 형성하는 브레이크 파이프(10)로 구성된다.

한편, 디스크식 브레이크는 도 2에 도시된 바와 같이, 드럼 대신에 바퀴와 함께 회전하는 브레이크 디스크(12)와 마스터실린더의 압력을 전달하는 마찰재인 제동 패드(14)와, 차체에 고정되어 상기 제동 패드(14)를 장착하고 있는 캘리퍼(15)로 구성된다. 도 2에 서, 미설명부호 16는 피스톤이고, 18은 자동조정장치이다.

상기와 같이 구성된 디스크식 브레이크는 도 3에 도시된 바와 같이, 운전자가 브레이크 페달을 밟음에 따라 피스톤(16)이 이동하면서 캘리퍼(15)에 장착된 제동 패드(14)를 바퀴에 부착된 브레이크 디스크(12)에 밀착시켜 회전 바퀴에 제동력을 줌으로써 차량을 제동하도록 된다.

그리고, 상기와 같이 캘리퍼(15)의 피스톤(16)은 일반적으로 고온에서의 기계적 강도 특히 피로강도가 재료를 이용하여 주조공법으로 제조하게 된다. 상기 주조공법을 통하여 제조할 경우에, 고온에서의 기계적 강도가 좋고 도로주행조건에 따라 반복되는 피로강도가 매우 뛰어나 일반적인 피스톤 제조에 사용되고 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

주조공법에 의한 가공에 의해 만들어지는 피스톤의 내구성은 가공된 캘리퍼에 남아 있는 잔류가스에 의해 좌우된다. 즉, 상기 잔존가스에 의해 기공이 발생되고, 취수변화가 발생되며, 아울러 크랙이 발생되어 내구성이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피스톤의 주조공정 상에 잔류가스를 효율적으로 제거하여 피스톤의 내구성이 높아지는 차량용 제동장치의 피스톤 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명인 차량용 제동장치의 피스톤 제조방법은, 성형할 재료를 타블렛으로 성형하는 제 1단계와, 상기 타블렛을 고주파로 예열하는 제 2단계와, 상기 타블렛을 금형에 삽입하고, 압축과 해제를 2회 이상 반복하는 제 3단계와, 상기 성형물을 열처리하는 제 4단계와, 상기 성형물을 피스톤 형상으로 가공하는 제 5단계을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 제 3단계에서, 상기 타블렛에 피스톤의 힘으로 압력을 가하여 압축하고, 상기 피스톤에 압력을 제거하여, 상기 타블렛에 압력을 가할 때, 상기 금형의 내측벽으로 밀려진 가스가 외부로 배출되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 제 1단계에서, 상기 타블렛을 원기둥모양으로 형성하고, 상기 타블렛의 상면 중앙부분에 홈을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예인 차량용 제동장치의 피스톤은, 상술한 방법에 의해 제조될 수 있다.

본 발명에 의한 차량용 제동장치의 피스톤 및 그 제조방법에서는 다음과 같은 효과가 있다.

캘리퍼를 구성하는 피스톤의 주조공정 중에, 압축 후 해제 공정을 두어, 주조물 상에 잔존하고 있는 가스를 효율적으로 제거할 수 있어, 제조되는 피스톤 상의 가스의 잔류를 줄여 크랙 및 기공이 만들어질 가능성을 줄여 피스톤의 내구성이 높아지는 효과가 있다.

이하 본 발명에 의한 차량용 제동장치의 피스톤 및 이의 제조방법의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 차량용 제동장치의 피스톤의 제조방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 성형할 재료를 타블렛(T)으로 성형하는 제 1단계(S10)와, 상기 성형된 타블렛(T)을 고주파로 예열하는 제 2단계(S20)와, 상기 타블렛(T)을 금형에 삽입하고, 가열하면서, 압축과 해제를 2회 이상 반복하는 제3단계(S30)와, 상기 성형물을 열처리하는 제 4단계(S40)와, 상기 성형물을 피스톤 형상으로 가공하는 제 5단계(S50)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 피스톤을 제조하기 위한 재료를 타블렛 성형 장치로 투입한다(S10). 상기 재료는 페놀수지와 유리섬유가 혼합된 재료로 구성될 수 있으며, 재료의 양은 본 발명의 성형품인 피스톤이 사용되는 차종에 따라 달라질 수 있다.

상기 타블렛(T)을 성형할 때, 상기 타블렛(T)을 도 6a에 도시된 바와 같이, 원기둥형상으로 제조할 수 있다. 한편, 상기 타블렛(T)을 도 6b에 도시된 바와 같이, 원기둥형상의 중앙부위에 홈(R)이 형성되도록 구성할 수 있다.

이는 아래에서 설명될 금형(20)에 상기 타블렛(T)이 삽입될 때, 상기 타블렛(T)이 원기둥 형상으로 형성된 경우, 금형의 취약부분(C)에 상기 타블렛(T)이 유동되면서 제일 마지막에 충진됨으로 인해 취약부분(C)으로 올라온 가스가 공기유로(26)로 빠지기 전에 금형이 닫혀 상단 미성형 또는 내부조직이 취약해져 불량이 발생하는 문제점이 발생한다.

따라서, 상기 타블렛(T)의 중앙부에 홈(R)을 형성하면, 상부금형(22)이 하강하면서, 상기 금형(20)의 취약부분(C)으로 상기 타블렛(T)이 제일 먼저 충진되어 취약부분(C)으로 올라온 가스가 공기유로(26)를 통하여 자연스럽게 배출되어 제품성형시 불량이 발생되지 않게 된다.

그리고, 타블렛 성형 장치에서 성형된 타블렛(T)을 예열기에 투입하여 예열한다(S20). 즉, 상기 타블렛(T)의 표면온도가 75 내지 95도가 되도록 고주파를 이용하여 가열한다. 이는 상기 타블렛(T)을 용융시켜 가공하기 쉽도록 함과 동시에 재료에 미반응된 화학반응이 이루어지도록 하여 내부에 남아있는 가스를 제거하기 위함이다.

상기 예열이 끝난 타블렛(T)을 성형기의 금형(20)에 투입한다(S30). 상기 성형기는 여러가지로 구성될 수 있으며, 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 유압프레스로 구성될 수 있다. 상기 금형(20)에 상기 타블렛(T)을 투입한다. 상기 금형(20)에서 상기 타블렛(T)을 투입한 후 피스톤으로 압축하고, 해제하여, 타블 렛(T)을 금형(20)의 형상에 맞도록 성형한다.

이때, 상기 타블렛(T)을 가압할 때, 금형(20)을 가열하는데, 금형(20)의 상부금형(22)의 온도는 155 내지 185도가 되도록 하고, 하부금형(24)의 온도는 145 내지 175도가 되도록 가열한다.

그리고, 상기 타블렛(T)을 가압할 때, 190 내지 270kg/cm2 의 압력으로 가압한다. 이때, 상기 타블렛(T)에 내재되어 있던 가스들은 상기 금형(20)의 공기유로(26)를 통하여 외부로 배출된다.

한편, 상기 타블렛(T)에 내재되어 있던 가스들 중 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 공기유로(26)와 접촉하지 않는 부분(B)에 잔존하는 공기는 상기 공기유로(26)를 통하여 제거되지 않는다. 이들을 제거하기 위해 다음과 같은 과정이 이루어진다.

상기 타블렛(T)을 가압한 후, 상기 피스톤에 제공되던 유압을 제거한다. 그러면, 상기 타블렛(T)에 가해지던 압력이 순간적으로 해제되면, 상기 타블렛(T)이 반작용에 의해 순간적으로 이동하게 되면서, 금형(20) 내벽에 존재하던 잔존가스가 외부로 배출되게 된다.

이와 같이 상기 타블렛(T)에 대한 압축과 해제를 최소한 2회 이상 반복하는 것이 바람직하다. 그러면, 상기 타블렛(T)에 잔존해 있던 가스가 더욱 효율적으로 제거된다.

그리고, 상기 성형기에서 타블렛(T)의 성형이 완료되면, 이를 열처리한다(S40). 상기 열처리는 상기 타블렛(T)에 응력을 제거하여, 내구성이 향상되도록 하기 위함이다. 이때, 상기 열처리는 180 내지 250도의 고온에서 24시간 동안 가열하는 것이 바람직하다.

상기 열처리는 상기 타블렛(T) 내부에서 발생되는 재료들의 미반응된 화학반응이 이루어지도록 하여 후에 가스가 발생되는 것을 방지하도록 하기 위함이다. 또한, 상기 성형기에서 가공 중에, 타블렛(T)의 모서리부분에 응력이 집중되는 것을 해소하기 위함이다.

그리고, 상기 열처리가 완료된 타블렛(T)을 필요한 형상에 맞게 가공한다(S50). 즉, 상기 타블렛(T)의 표면 및 각부에 대해 연마 및 기계가공을 실시하여 최종 형상을 제작한다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도 1은 종래의 차량용 제동장치의 개략적인 시스템을 나타낸 사시도.

도 2는 종래 캘리퍼형 디스크 브레이크의 사시도.

도 3은 일반적인 디스크 브레이크의 캘리퍼 조립체 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 차량용 제동장치의 피스톤의 제조방법을 보인 순서도.

도 5a 및 도 5b는 도 4의 피스톤을 제조하기 위한 금형을 보인 측면도.

도 6a 및 도 6b는 도 4의 피스톤을 제조하기 위한 타블렛의 형상을 보인 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20: 금형 22: 상부금형

24: 하부금형 26: 공기유로

Claims (4)

1. 성형할 재료를 타블렛으로 성형하는 제 1단계;

   상기 타블렛을 고주파로 예열하는 제 2단계;

   상기 타블렛을 금형에 삽입하고, 압축과 해제를 2회 이상 반복하여 성형물을 제조하는 제 3단계;

   상기 성형물을 열처리하는 제 4단계; 그리고,

   상기 성형물을 피스톤 형상으로 가공하는 제 5단계;을 포함하여 구성되고,

   상기 제 1단계에서,

   상기 타블렛을 원기둥모양으로 형성하고, 상기 타블렛의 상면 중앙부분에 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 제동장치의 피스톤 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 3단계에서,

   상기 타블렛에 피스톤의 힘으로 압력을 가하여 압축하고, 상기 피스톤에 압력을 제거하여, 상기 타블렛에 압력을 가할 때, 상기 금형의 내측벽으로 밀려진 가스가 외부로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 제동장치의 피스톤 제조방법.
3. 삭제
4. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 방법에 의해 제조되는 차량용 제동장치의 피스톤.

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