KR101524097B1 - 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체의 제조 방법 - Google Patents

주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체의 제조 방법 Download PDF

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KR101524097B1 KR1020130165286A KR20130165286A KR101524097B1 KR 101524097 B1 KR101524097 B1 KR 101524097B1 KR 1020130165286 A KR1020130165286 A KR 1020130165286A KR 20130165286 A KR20130165286 A KR 20130165286A KR 101524097 B1 KR101524097 B1 KR 101524097B1
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김종열
전태구
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동명대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 차량에 채용되는 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체의 제조 방법은, 관통공이 형성되는 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징 내에 배치되며 중공이 형성된 부싱과, 상기 부싱의 중공에 끼워지고, 상기 부싱에 대해서 상대적으로 이동 가능하게 배치되며, 이동함에 따라서 상기 부싱의 중공의 일측을 개폐하는 개폐부를 구비하는 밸브 핀과, 레버에 의해 회동되며, 그 회전에 따라서 상기 밸브 핀을 가압 또는 가압해제하여 밸브 핀을 이동시키는 푸시 로드가 구비되는 밸브 조립체로서, 상기 밸브 핀 및 부싱의 소재를 고탄소 고크롬 특수강인 STB2로 열처리하는 단계와, 상기 열처리된 STB2 소재를 연삭하여 상기 부싱 및 상기 밸브 핀으로 가공하는 단계를 포함하며, 상기 부싱 및 밸브 핀의 가공단계에서는 상기 밸브 핀에 상기 푸시 로드와 맞닿아 가압 또는 가압 해제 될 수 있는 돌출부와, 상기 부싱의 중공 일측을 개폐하는 개폐부가 상기 부싱에 접촉시 선접촉하도록 상기 중공에 대하여 경사진 경사면이 형성되고, 상기 부싱에는 상기 밸브 핀의 개폐부와 접촉되는 부분에 환형의 돌출부가 형성된다.

Description

주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체의 제조 방법 {Method for manufacturing valve assembly for parking brake switch}
본 발명은 차량의 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체의 제조 방법에 관련된 것이다.
승용차, 트럭, 전차 등의 차량은 주차 시에 제동 상태를 유지하도록 주차 브레이크를 구비한다. 이러한 주차 브레이크는 운전자의 조작에 따라서 차륜 브레이크를 잠금 또는 잠금 해제시킬 수 있도록 와이어의 장력 또는 유압을 이용하기도 한다.
주차 브레이크가 유압을 이용하는 경우에는 차륜의 브레이크를 작동시키기 위하여 운전자의 조작에 따라서 브레이크 오일의 유로를 차단 또는 차단 해제할 수 있도록 밸브 조립체가 브레이크 오일의 유로에 배치된다. 즉 차량의 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체는 사용자의 조작에 따라서 브레이크를 온 또는 오프하는 스위치로서의 역할을 한다.
이러한 차량의 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체는 유로를 폐쇄할 시에는 높은 밀폐성이 요구됨과 동시에, 반복적인 유로의 개폐를 수행하더라도 초기의 밀폐성을 유지할 수 있도록 내충격성 및 내마모성이 확보되어야 한다.
본 발명의 일 측면은 높은 밀폐성은 물론, 반복 지속적인 사용에도 우수한 밀페성을 유지할 수 있는 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체의 제조 방법은, 관통공이 형성되는 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징 내에 배치되며 중공이 형성된 부싱과, 상기 부싱의 중공에 끼워지고, 상기 부싱에 대해서 상대적으로 이동 가능하게 배치되며, 이동함에 따라서 상기 부싱의 중공의 일측을 개폐하는 개폐부를 구비하는 밸브 핀과, 레버에 의해 회동되며, 그 회전에 따라서 상기 밸브 핀을 가압 또는 가압해제하여 밸브 핀을 이동시키는 푸시 로드가 구비되는 밸브 조립체로서, 상기 밸브 핀 및 부싱의 소재를 고탄소 고크롬 특수강인 STB2로 열처리하는 단계와, 상기 열처리된 STB2 소재를 연삭하여 상기 부싱 및 상기 밸브 핀으로 가공하는 단계를 포함하며, 상기 부싱 및 밸브 핀의 가공단계에서는 상기 밸브 핀에 상기 푸시 로드와 맞닿아 가압 또는 가압 해제 될 수 있는 돌출부와, 상기 부싱의 중공 일측을 개폐하는 개폐부가 상기 부싱에 접촉시 선접촉하도록 상기 중공에 대하여 경사진 경사면이 형성되고, 상기 부싱에는 상기 밸브 핀의 개폐부와 접촉되는 부분에 환형의 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 특징으로 한다.
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본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체는 내충격성 및 내마모성이 우수하여 주차 브레이크의 열화 및 고장을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서 주차 브레이크의 신뢰성을 효과적으로 높일 수 있고, 시간에 따른 차량의 주차 제동력의 저하를 효과적으로 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체의 정면도이다.
도 2는 도 1의 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체의 평면도이다.
도 3은 도 1의 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체의 측면도이다.
도 4는 도 1의 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체에 있어서 IV-IV선을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 도 4에서 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체에 있어서, 밸브 핀이 이동한 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체의 부싱을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 부싱의 개략적인 단면도이다.
도 8은 도 6의 부싱에 대하여 VIII-VIII을 따라 취한 단면도이다.
도 9는 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체의 밸브 핀을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시에의 주차 브레이크 스위치용 밸브의 일부 구성을 제조하는 과정을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일부 실시예에 따른 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체에 대해서 설명한다.
도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체에 대한 정면도, 평면도 및 측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체(1)는, 유로 연결부(200), 레버(190), 밸브 하우징(100)을 구비한다.
유로 연결부(200)는 차륜 브레이크(미도시)를 유압으로 컨트롤하기 위한 브레이크 오일의 유로(미도시) 및 유압 펌프(미도시)와 연결되는 부분이다. 구체적으로 유로 연결부(200)에는 출력 유로 연결부(230), 펌프 연결부(220), 귀환 유로 연결부(210)가 배치된다. 출력 유로 연결부(230)는 차륜 브레이크를 작동시키기 위한 브레이크 오일을 차륜 브레이크 측으로 이송하기 위한 출력 유로(미도시)와 결합되고, 펌프 연결부(220)는 상기 출력 유로를 통하여 오일이 압송되도록 고압의 브레이크 오일을 출력 유로로 공급하는 오일 펌프와 연결되며, 귀환 유로 연결부(210)는 차륜 브레이크의 작동을 해제할 때 출력 유로로부터 브레이크 오일을 회수하기 위한 브레이크 오일의 귀한 유로(미도시)와 연결된다. 유로 연결부(200)는 밸브 하우징(100)에 연결되는데, 밸브 하우징(100) 내의 밸브 핀의 작동에 따라서 유로 연결부(200)에 연결된 출력 유로, 오일 펌프 유로 및 귀환 유로 간의 상호 연결 및 차단이 조절된다.
레버(190)는 밸브 하우징(100)의 측면에 회동이 가능하게 배치된다. 레버(190)는 운전자의 조작에 따라서 회동하면서 밸브 하우징(100) 내의 밸브 핀(130)을 이동시킴으로써, 출력 유로, 오일 펌프 및 귀환 유로 간의 연결 또는 차단을 제어할 수 있다.
밸브 하우징(100)은 유로 연결부(200)에 결합되어, 레버(190)의 위치 변동에 따라서 유로 연결부(200)에 연결된 출력 유로, 오일 펌프, 귀환 유로의 연결 상태를 제어한다.
도 4는 도 1의 브레이크 스위치용 밸브 조립체의 밸브 하우징에서 IV-IV선을 따라 취한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 밸브 하우징(100)은 연통로(미도시)를 통하여 유로 연결부와 연통되는 내부 공간을 구비하며, 그 내부 공간에는 플러그(110), 부싱(120), 밸브 핀(130)이 배치된다. 또한 밸브 하우징(100)에는 레버(190)의 작동에 따라서 밸브 핀(130)을 가압 또는 가압 해제하기 위한 푸시 로드(195)가 배치된다.
플러그(110)는 밸브 하우징(100)의 내부 공간 내의 일측에 고정적으로 배치되어 밸브 하우징(100)의 내부 공간의 일측을 폐쇄한다. 플러그(110)와 밸브 하우징(100) 사이에는 플러그(110)의 이탈을 방지하기 위하여 스냅링(158)이 배치된다. 또한 플러그(110)와 밸브 하우징(100)의 내면 사이에는 브레이크 오일의 누설을 차단하기 위하여 패킹(157)이 배치된다.
부싱(120)은 밸브 하우징(100)의 내부 공간에서 플러그(110)의 반대편에 고정적으로 배치된다. 부싱(120)과 플러그(110)는 소정의 간격으로 이격되는데 그 사이에는 제1 압축 코일 스프링(160)이 배치된다. 제1 압축 코일 스프링(160)과 플러그(110) 사이에는 와셔(115)가 배치되어 제1 압축 코일 스프링(160)의 안정적으로 지지한다. 제1 압축 코일 스프링(160)은 압축된 상태로 배치되므로 부싱(120)을 탄성 가압하여 부싱(120)이 밸브 하우징(100)에 밀착되도록 한다.
도 6은 부싱을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 7은 부싱에 대한 수직 단면이며, 도 8은 도 6의 부싱에 대하여 VIII-VII선을 따라 취한 수평 단면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 부싱(120)에는 하우징(100)의 관통공(102)과 연통되는 중공(121)과, 중공(121)에 연통되며 브레이크 오일의 유입출공(122)이 형성된다. 부싱(120)의 중공(121)에는 밸브 핀(130)이 끼워지는데 부싱(120)의 중공(121)의 내면과 밸브 핀(130) 사이로 브레이크 오일의 누설이 발생하지 않도록 부싱(120)의 중공(121)의 내주면에는 패킹(154)이 배치된다. 또한 부싱(120)의 외주면에도 브레이크 액의 누설을 방지하기 위하여 패킹(152,156)이 배치된다. 부싱(120)의 플러그(110) 측의 면에는 중공(121)의 둘레를 따라서 환형으로 형성되는 돌출부(123)가 형성되며, 이는 밸브 핀(130)과 선접촉하여 중공(121)을 밀폐하는 역할을 한다. 본 실시예의 부싱(120)은 외경(d4)이 대략 10 내지 20 밀리미터 정도, 내경(d3)이 3 내지 7 밀리미터 정도의 치수를 가지는 형태로 제작된다.
밸브 핀(130)은 부싱(120)의 중공(121)에 끼워지며 레버(190)의 작동에 연동하여 부싱(120)의 중공(121) 내에서 이동하면서 브레이크 오일의 흐름을 차단 또는 차단 해제하는 역할을 한다.
도 9는 밸브 핀을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 9를 참조하면 밸브 핀은 돌출부(131), 부싱 밀착부(132), 연결부(133) 및 개폐부(134)를 구비하며 일체로서 연속되게 형성된다. 밸프 핀(130)과 플러그(110) 사이에는 제2 압축 코일 스프링(170)이 배치되는데, 이 제2 압축 코일 스프링(170)의 탄성력에 의하여 밸브 핀(130)은 밸브 하우징(100)의 관통공으로 돌출되는 방향으로 탄성 가압된다.
밸브 핀(130)의 돌출부(131)는 부싱(120)의 중공(121)과 연통되는 밸브 하우징(100)의 관통공(102)으로 돌출되는 부분으로 곡면으로 형성된다. 돌출부(131)는 레버(190)에 결합된 푸시 로드(195)가 회전함에 따라서, 푸시 로드(195)에 의해 가압되어 부싱(120) 측으로 후퇴하거나, 혹은 푸시 로드(195)에 형성된 홈(197)으로 들어가면서 제2 압축 코일 스프링(170)에 의한 탄성력에 의해서 다시 밸브 하우징(100)의 관통공(102) 밖으로 돌출되기도 한다.
밀착부(132)는 돌출부(131)와 연속되며 부싱(120)의 내주면의 패킹(154)과 밀착되어 브레이크 오일이 하우징(100)의 관통공(102)으로 누설되는 것을 방지한다.
연결부(133)는 밀착부(132)와 개폐부(134)를 연결하며, 밀착부(132)의 외경(d1)보다 작은 외경(d2)을 가진다. 따라서 브레이크 오일은 부싱(120)의 중공(121)의 내주면과 연결부(133) 사이의 공간으로 유동될 수 있다.
개폐부(134)는 연결부(133)의 단부에 결합되며 연결부(133)에서 멀어질수록 점차 직경이 확대되는 형태, 즉 테이퍼(taper)진 형태로 이루어진다. 개폐부(134)의 경사면은 밸브 핀(130)의 이동에 따라서 부싱(120)의 돌출부(123)와 선접촉 또는 그 선접촉을 해제하게 되는데, 개폐부(134)의 경사면과 부싱(120)의 돌출부(123)가 접촉하면 부싱(120)의 중공(121)은 부싱(120)과 플러그(110) 사이의 공간과 연통되고, 개폐부(134)의 경사면과 부싱(120)의 돌출부(123)가 접촉을 해제하면 부싱(120)의 중공(121)은 부싱(120)과 플러그(110) 사이의 공간과 차단된다. 따라서 밸브 핀(130)의 이동에 따라서 밸브 핀(130)의 개폐부(134)와 부싱(120)의 돌출부(123)가 선접촉 또는 선접촉 해제함에 따라서 브레이크 오일의 흐름이 차단 또는 허용된다.
도 5는 도 4의 단면도 상에서 레버의 작동에 따라서 밸브 핀이 이동한 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면 레버(190)의 회전에 따라서 푸시 로드(195)가 회전하면 푸시 로드(195)가 캠의 역할을 하면서 밸브 핀(130)을 가압하게 된다. 밸브 핀(130)은 그에 따라서 부싱(120) 방향으로 이동하게 되고, 밸브 핀(130)의 개폐부(134)는 부싱(120)과의 접촉을 해제하면서 부싱(120)의 중공(121)을 개방하게 된다. 이때 밸브 핀(130)의 스프링 결합부(135)에 끼워진 제2 압축 코일 스프링(170)은 탄성 변형하면서 밸브 핀(130)의 이동을 탄성적으로 지지한다. 한편, 운전자가 레버(190)를 원위치 시키면 푸시 로드(195)가 원 위치되고 밸브 핀(130)은 도 4에 도시된 바와 같이 원래의 위치로 복귀한다. 따라서 부싱(120)의 중공(121)은 폐쇄되고 부싱(120)의 중공(121)을 통한 브레이크 오일의 흐름이 차단된다.
주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체(1)의 밸브 핀(130)은 레버(190)의 조작에 따라서 반복적으로 부싱(120)과 밀착된다. 따라서 밸브 핀(130)과 부싱(120)의 접촉 부위는 오랜 기간에 걸쳐 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체(1)가 반복적으로 작동함에 따라서 마모 또는 파손될 수 있다. 밸브 핀(130)과 부싱(120)의 접촉부위가 마모 또는 파손되면 브레이크 오일의 흐름이 완전하게 폐쇄되지 못하여, 주차 브레이크의 작동 성능이 감소되는 등의 심각한 문제를 일으킬 수 있다. 따라서 밸브 핀(130)과 부싱(120)은 높은 내마모성 및 내충격성이 요구된다고 할 수 있다.
본 출원의 발명자의 실험에 따르면 밸브 핀(130)과 부싱(120)의 재질로 기계용 탄소강인 SM45C(KS 규격)를 채택한 경우에는 표면의 경도는 충분히 발휘되지만 반복 사용시 부싱(120)의 내경 모서리가 깨지거나 밸브 핀(130)의 가공 경사면의 조기 마모로 장기적인 기밀 유지가 어려운 것으로 판단되었다.
또한 SCM415 소재를 사용하는 경우에는 밸브 핀(130)과 열 처리된 부싱(120)의 내경 모서리가 부분적으로 미세하게 깨어지는 현상이 발견되었고, 선접촉 라인에서 미세하께 떨어져 나간 부위로 유압이 누설됨을 확인하였다. 이는 본 실시예의 부싱(120) 및 밸브 핀(130)과 가공 후의 살두께가 6 밀리미터 이하로 치수가 작으면, 표면의 침탄 경도 HRC58 내지 60인 경우에 가공면의 경도와 모재의 심부 경도에 큰 차이가 없어 충격에 취약해지기 때문으로 파악된다.
이에 대하여 본 출원의 발명자는 고탄소 고크롬 특수강인 STB2 (JIS 표기 SUJ2)를 소재로 하여 밸브 핀(130)과 부싱(120)을 제작하였고, 이를 통해서 밸브 핀(130)과 부싱(120)이 높은 표면 경도와 내마모성, 내식성 및 인성을 갖추게 되었음을 확인하였다. 따라서 밸브 핀(130)과 부싱(120)은 반복적 접촉에도 불구하고 마모 또는 파손이 현저하게 감소하였으며, 그 덕분에 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체의 신뢰성 및 수명이 효과적으로 증가하게 되었다.
STB2는 구체적으로 탄소, 실리콘, 망간, 크롬이 첨가되어 있는 강 소재로서 탄소가 약 0.95 내지 1.10 %, 실리콘이 0.15 내지 0.35 %, 망간이 0.5 % 이하, 인이 0.025 % 이하, 황이 0.025 %, 크롬이 1.30 내지 1.60 %로 첨가되어 있다. STB2에서 탄소는 약 1% 정도 첨가되므로 소입 후에는 면적률로 약 7%의 구상탄화물로 존재하며 내마모성의 향상에 공헌한다. 또한 동시에 기지의 마르텐사이트는 약 0.6 %정도 고용되어 높은 경도를 발휘하도록 한다. 실리콘, 망간은 기지에 고용하여 소입성을 향상시키는데, 일부 망간은 탄화물에도 고용된다. 그러나 양 원소는 소둔 상태의 기지(페라이트)를 강화시키는 효과가 크기 때문에 과잉 첨가는 소둔재의 경도를 높이고 냉각 가공을 저해하므로 주의가 필요하다. 한편 크롬은 탄화물의 구상화 및 미세 분산에 기여하며, 기지에도 고용되어 소입성을 향상시키므로, 양호한 구상화소둔 및 양호한 소입을 수행하기 위하여 필수적인 원소라고 할 수 있다.
STB2의 경우 소입소려 상태에서 사용되기도 하지만, 구상화 후 그리고 소입소려 후의 두 상태에서 물성치의 차이가 있기 때문에 사용 목적에 따라서 구별될 수도 있다. 본 실시예에서는 STB2 소재를 800 내지 850 에서 소입하고, 소려 처리한 다음(도 10의 S10 단계), 서브제로 처리를 수행(도 10의 S20 단계)함으로써 소재의 내마모성 및 내충격성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이때 STB2 소재는 절삭, 연마 가공으로 밸브 핀과 부싱을 제작할 수 있도록 밸브 핀 제작을 위한 직경 5 내지 10 밀리미터, 길이 50 내지 70 밀리미터의 강봉과, 부싱 제작을 위한 직경 12 내지 24 밀리미터, 길이 50 내지 70 밀리미터의 강봉의 형태로 제작될 수 있다. 소재의 열처리 후에는 이를 절삭, 연마 가공 등의 정밀 가공을 수행함으로써 밸브 핀과 부싱을 제작할 수 있다(도 10의 S30 단계. 또한 부싱의 내경은 래핑 처리될 수 있다. (도 10의 S40 단계)
이와 같이 제작된 밸브 핀(130)과 부싱(120)은 기존의 ?칭 및 템퍼링의 열처리를 수행한 SM45C 소재, 혹은 침탄 처리한 SCM415 소재의 밸브 핀 및 부싱에 비해서 내마모성, 내충격성이 우수하여, 높은 신뢰성을 가지게 된다. 따라서 이를 구비하여 제작된 본 실시예의 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체는 시간이 경과되어도 성능이 저하되거나 고장을 일으킬 가능성이 효과적으로 낮아지게 된다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 형태로 구체화될 수 있다.
1 :주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체
100 :밸브 하우징
120 :부싱
130 :밸브 핀
190 :레버

Claims (3)

  1. 관통공이 형성되는 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징 내에 배치되며 중공이 형성된 부싱과, 상기 부싱의 중공에 끼워지고, 상기 부싱에 대해서 상대적으로 이동 가능하게 배치되며, 이동함에 따라서 상기 부싱의 중공의 일측을 개폐하는 개폐부를 구비하는 밸브 핀과, 레버에 의해 회동되며, 그 회전에 따라서 상기 밸브 핀을 가압 또는 가압해제하여 밸브 핀을 이동시키는 푸시 로드가 구비되는 밸브 조립체로서,
    상기 밸브 핀 및 부싱의 소재를 고탄소 고크롬 특수강인 STB2로 열처리하는 단계;
    상기 열처리된 STB2 소재를 연삭하여 상기 부싱 및 상기 밸브 핀으로 가공하는 단계;를 포함하며,
    상기 부싱 및 밸브 핀의 가공단계에서는,
    상기 밸브 핀에 상기 푸시 로드와 맞닿아 가압 또는 가압 해제 될 수 있는 돌출부와, 상기 부싱의 중공 일측을 개폐하는 개폐부가 상기 부싱에 접촉시 선접촉하도록 상기 중공에 대하여 경사진 경사면이 형성되고,
    상기 부싱에는 상기 밸브 핀의 개폐부와 접촉되는 부분에 환형의 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 주차 브레이크 스위치용 밸브 조립체의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
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