KR101681839B1 - 전자식 주차 브레이크 시스템의 너트 스핀들의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 너트 스핀들을 단조 공법으로 제조함으로써, 기존 기계 가공으로 원재를 깎아서 제조함에 따라 금속의 결이 잘라지는 현상을 없애 비틀림을 받더라도 쉽게 파손되거나 파단되지 않게 하여 안전성과 더불어서 품질을 높일 수 있게 한 전자식 주차 브레이크 시스템의 너트 스핀들의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 미리 정한 길이로 자른 원재의 양쪽 끝 테두리를 한 번의 단조 공정으로 라운드지게 가공함으로써, 제조 공정수를 줄여 생산성을 높일 수 있게 한 전자식 주차 브레이크 시스템의 너트 스핀들의 제조방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.

Description

전자식 주차 브레이크 시스템의 너트 스핀들의 제조방법{METHOD OF MAFUFACTURING NUT SPINDLE OF ELECTRIC PARKING BREAK SYSTEM}

본 발명은 전자식 주차 브레이크 시스템의 너트 스핀들의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단조 공정을 통해 너트 스핀들을 제조함으로써, 기계 가공 방식을 통해 원재를 깎아내는 방식으로 제작한 기존 너트 스핀들과 달리 단류선(Metal Flow)이 끊기지 않아 강한 비틀림 토크에도 견딜 수 있게 하여 안전성 확보와 더불어서 정확하게 제동력을 전달할 수 있게 하여 품질을 높일 수 있게 한 것이다.

일반적으로 자동차에는 제동을 위하여 두 가지 브레이크 장치를 갖춘다. 즉, 안전 주행을 할 수 있도록 주행 중 사용하는 메인 브레이크 장치와, 자동차를 임시로 정차하거나 주차하였을 때 사용하는 주차 브레이크 장치로 구분할 수 있다.

여기서, 주차 브레이크는 보통 와이어 방식을 이용하여 운전자가 레버를 당기면 주차 브레이크가 작동하도록 구성하나, 근래에 와서는 지능형 주차 브레이크 시스템인 전자식 주차 브레이크 시스템을 많이 사용하고 있다. 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에는 이러한 주차 브레이크 시스템에 관한 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 1은 하우징과, 브레이크 패드를 이동시키기 위하여 하우징에 대하여 이동할 수 있는 서보 요소와, 모터장착 구동 장치와, 모터 장착 구동 장치와 가동 서보 요소 사이에 배열된 이동 기구를 포함하는 액튜에이터 서브조립체를 가진 전기기계적으로 작동가능한 모터 차량 브레이크에 관한 것으로서, 상기 이동 기구는 회전 구동될 수 있는 스핀들과 하우징 내에서 직선적으로 변위될 수 있는 너트를 구비한 볼스크류를 가지고, 너트는 하우징 내에서 회전하는 스핀들을 구동시켜 브레이크 패드를 이동시키도록 이동될 수 있는 모터 차량 브레이크에 관한 것이다.

특허문헌 2는 항상 일정한 제동 해제력을 가질 수 있는 전자식 주차 브레이크 시스템을 개시한다. 이러한 전자식 주차 브레이크 시스템은 디스크의 제동을 위해 패드 플레이트를 가압하는 피스톤과, 캘리퍼 하우징의 실린더부에 회전 가능하게 설치되며 수나사부를 구비하는 스핀들과, 스핀들의 회전에 의해 진퇴하면서 피스톤을 가압하거나 가압해제 하는 너트 스핀들을 포함하는 액추에이터를 구비하되, 너트 스핀들의 외면에는 노치부가 형성되고 피스톤의 내면에는 제동 해제 시 노치부가 접촉되는 단차부가 형성된다. 이에 따라 제동 해제 시 노치부가 단차부에 접촉되는 것을 인지하여 액추에이터의 동작을 정지시킴에 따라 항상 일정한 제동 해제량을 가질 수 있다.

특허문헌 3은 유압장치를 병용하는 EMB의 주차제동 시스템 및 제어방법이 개시된다. 이는, 페달 시뮬레이터와 마스터 실린더를 결합한 형태를 갖는 페달 유닛; 차량의 양쪽 후륜에 장착되는 것으로, 유압피스톤 장치를 구비하는 EMB(Electro Mechanical Brake); 마스터 실린더로부터의 유압을 EMB의 유압피스톤 장치로 공급하도록 연결된 제1 유압라인; 제1 유압라인의 연통상태를 전환할 수 있도록 구비되는 제1 솔레노이드밸브; 제1 솔레노이드밸브 및 EMB 사이로부터 연장되어 레저버와 연결된 제2 유압라인; 및 제2 유압라인의 연통상태를 전환할 수 있도록 구비되는 제2 솔레노이드밸브를 포함한다.

즉, 기존의 전자식 주차 브레이크 시스템은, [도 1]과 같은 캘리퍼를 이용하여 두 개의 브레이크 패드(B) 사이에 브레이크 디스크가 위치하게 설치하고, 모터(M) 구동으로 너트 스핀들(S)이 길이 방향으로 움직임에 따라 피스톤(P)이 움직이면서 패드(B)를 밀어서 제동력을 발생한다.

여기서, 상기 너트 스핀들(S)은, [도 2]와 같이, 어느 한쪽(도면에서는 하부)에 모터와 나사 결합할 수 있도록 너트를 형성하고, 다른 한쪽에는 피스톤에 끼워져서 돌아가지 않고 그 길이 방향으로 움직일 수 있게 미리 정한 위치에 여러 개의 유로를 형성한다.

하지만, 기존 너트 스핀들은 다음과 같은 문제가 있다.

(1) 기존 스핀들은 미리 정한 지름을 가진 원기둥 형상의 원재를 기계 가공, 예를 들어서 CNC와 밀링 등의 방식으로 원재를 깎아서 너트 스핀들 형상을 제작한다.

(2) 이 때문에, 기존 너트 스핀들은 단류선(Metal Flow)이 발생하여 플랜지 부분이 쉽게 파손될 우려가 있다. 즉, 너트 스핀들은 통상 금속으로 제작하는 데, 기존 너트 스핀들은 원재를 깎아서 제작하므로 금속의 결(단류선)이, [도 2]와 같이 절단되는 부분이 발생한다. [도 2]에서, 붉은 선은 원재 자체의 길이에 생긴 결을, 파란 선은 플랜지를 형성함에 따라 붉은 선의 결에서 기계 가공으로 깎여서 절단된 부분을 보여준다.

(3) 이처럼 제작한 너트 스핀들은 모터의 구동으로 나사 부분([도 3]에서 상부 부분)에 장착한 모터 축의 회전으로 회전함에 따라 그 길이 방향(도면에서 상하 방향)으로 움직이면서 제동력을 전달한다. 이에, 기존 너트 스핀들에는 비틀림을 받는 데, 이 비틀림 때문에 너트 스핀들이 회전하지 않도록 피스톤과 접하는 플랜지 부분([도 3]에서 파란선 부분)이 쉽게 파손되는 경우가 많다.

(4) 이처럼 플랜지 부분이 파단되거나 절단되면 동력 전달이 정확하게 이루어지지 않거나 작동 유체가 새어 나와 제동력이 정확하게 발생하지 않고, 이에 따라 안전사고로 이어질 우려가 있다.

한국공개특허 제10-2014-0030209호 (공개일 : 2014.03.11) 한국등록특허 제1407468호 (등록일 : 2014.06.09) 한국공개특허 제10-2015-0031582호 (공개일 : 2015.03.25)

본 발명은 이러한 점을 고려하여 발명한 것으로, 너트 스핀들을 단조 공법으로 제조함으로써, 기존 기계 가공으로 원재를 깎아서 제조함에 따라 금속의 결이 잘라지는 현상을 없애 비틀림을 받더라도 쉽게 파손되거나 파단되지 않게 하여 안전성과 더불어서 품질을 높일 수 있게 한 전자식 주차 브레이크 시스템의 너트 스핀들의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 미리 정한 길이로 자른 원재의 양쪽 끝 테두리를 한 번의 단조 공정으로 라운드지게 가공함으로써, 제조 공정수를 줄여 생산성을 높일 수 있게 한 전자식 주차 브레이크 시스템의 너트 스핀들의 제조방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 너트 스핀들의 제조방법은, 금속 재질의 길이 부재를 미리 정한 길이로 원재(10)를 자르는 제1 단계; 상기 원재(10)의 양쪽 테두리 부분을 라운드지게 단조 가공하는 제2 단계; 상기 원재(10)의 전체 길이 중에서 미리 정한 길이만큼 한쪽 끝에서부터 길이 방향으로 단조 가공하여 너트를 형성할 수 있게 너트 성형부(11)를 가공하는 제3단계; 상기 성형부(11)를 제외한 나머지 원재(11) 부분에 대하여 이 원재보다 넓게 단조 가공하여 헤드(12)를 형성하는 제4 단계; 상기 헤드(12)에 미리 정한 간격으로 여러 개의 유로(12a)를 단조 가공하여 형성하는 제5 단계; 상기 각 유로(12a)와 연결이 되도록 헤드(12) 테두리의 두께 부분을 트리밍하여 보조 유로(12b)를 형성하는 제6 단계; 및 상기 너트 성형부(11)에 너트를 탭 가공하는 제7 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 제2 단계는 원재(10)의 양쪽 테두리를 동시에 단조 가공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유로(12a)는, 상기 헤드(12)의 중심을 기준으로 방사형으로 형성하여 이 중심에서 서로 접하게 형성한 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제6 단계는, 상기 유로(12a)의 개수만큼의 정다각형 형상으로 헤드(12)를 함께 단조 가공하는 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 본 발명에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 너트 스핀들의 제조방법은, 탭 가공 후 그 표면에 대한 열처리 및 표면 처리하는 제8 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 너트 스핀들의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 원재를 기계 가공하여 깎지 않고 단조로 제조하므로 금속의 결(단류선)이 끊기지 않게 너트 스핀들을 제조할 수 있다.

(2) 이는 통상 비틀림을 받는 너트 스핀들이 회전하지 않게 피스톤과 접하는 헤드의 테두리 부분이 파손되거나 파단 등이 되는 것을 방지할 수 있어, 너트 스핀들의 고장으로 발생할 수 있는 안전사고를 미리 방지하는 효과를 기대할 수 있다.

(3) 또한, 단조 공정을 통해 너트 스핀들을 제작하므로 제조 시간을 줄여 생산성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 품질을 향상할 수 있다.

[도 1]은 종래 전자식 주차 브레이크 시스템에서 사용하는 캘리버의 한 가지 예를 보여주는 이미지.
[도 2]는 종래 너트 스핀들의 한 가지 예를 보여주기 위한 사진.
[도 3]은 종래 너트 스핀들에서 단류선(Metal Flow)을 보여주기 위한 단면 사진.
[도 4] 내지 [도 9]는 본 발명에 따른 너트 스핀들의 제조 과정을 차례로 보여주는 도면으로, (a)는 평면도를, (b)는 단면도를 각각 나타낸다.
[도 10]은 본 발명에 따른 너트 스핀들의 단류선을 보여주기 위해 전단면한 사진.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최고의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 한가지 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형례가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(구성)

본 발명에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 너트 스핀들의 제조방법은, [도 4] 내지 [도 9]와 같이, 단조 공정을 통해 7단계에 걸쳐 이루어진다. 이에 각 단계에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제1 단계는, 원재(10)를 보여주는 [도 4]와 같이, 금속 재질의 길이 부재를 미리 정한 길이로 자르는 단계이다. 이때, 길이 부재는 너트 스핀들을 사용하는 주차 브레이크 시스템에서 요구하는 물성을 만족할 수 있는 강이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으며, 가장 바람직하게는 SCM435(PASAIP)를 이용하는 것이 좋다.

그리고, 상기 원재(10)는 후술하는 각 과정을 통해 단면적 등이 변하는 데, 이때 최종적으로 제조하는 너트 스핀들을 제조하는 데 필요한 길이로 잘라서 사용한다.

제2 단계는, [도 5]와 같이, 원재(10)의 양쪽 테두리 부분을 라운드지게 단조 가공하는 단계이다. 이때, 테두리 부분의 단조 가공은 원재(10)의 양쪽 중에서 한쪽씩 즉, 도면에서 아래쪽을 먼저 가공한 다음, 그 위쪽을 단조 가공할 수도 있다.

하지만, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 제2 단계는 이 원재(10)의 양쪽 테두리 부분을 동시에 단조 가공함으로써, 본 발명에 따른 너트 스핀들의 제조 공정 수를 줄일 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

제3 단계는, [도 6]과 같이, 너트 성형부(11)를 단조 가공하는 단계이다. 너트 성형부(11)는 후술할 제7 단계를 통해 안쪽 면에 탭 가공을 통해 너트를 형성함으로써, 모터의 회전축과 체결하여 모터의 회전력을 직선운동으로 바꿀 수 있게 하기 위한 구성이다.

이러한 너트 성형부(11)는 원재(10)의 전체 길이 중에서 어느 한쪽 끝(도면에서는 아래쪽)에서 그 길이 방향으로 미리 정한 길이만큼 단조 가공하여 형성한다.

제4 단계는, [도 7]과 같이, 헤드(12)를 형성하는 단계이다. 이때, 헤드(12)는 상술한 너트 성형부(11)를 형성하고 남은 원재(11) 부분, 즉 도면에서 너트 성형부(11)의 상부 부분을 단조 성형하여 형성한다. 이때, 헤드(12)는 실질적으로 캘리퍼의 실린더에 끼워지는 부분으로, 실린더의 안지름을 고려하여 그 크기를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 헤드(12)는 원재(11)의 지름보다 넓게 단조 가공함으로써, 이 헤드 부분(12)의 실린더 내면과 밀착하여 피스톤 역할을 할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

제5 단계는, [도 8]과 같이, 헤드(12)에 유로(12a)를 단조 가공하는 단계이다. 이때, 유로(12a)는 헤드(12a)에 미리 정한 간격을 두고 여러 개를 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 이러한 유로(12a)는 헤드(12)의 중심을 기준으로 방사형으로 형성하고, 그 한쪽이 헤드(12) 중심에서 서로 연결되고 다른 한쪽이 헤드(12)의 테두리 부분으로 연장하게 형성한다. 이는 작동 유체가 이 유로에 압력을 가함에 따라 이 압력이 헤드(12) 면에 균일하게 압력이 가해질 수 있게 하기 위함이다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 유로(12a)는 후술할 제6 단계에서와 같이, 헤드(12)를 정다각형 형태로 트림 가공하는 경우, 이 정다각형의 각 면에 하나씩 유로(12a)를 형성함으로써, 각 유로(12a)를 통해 작동 유체가 헤드(12)의 중심 쪽으로 집중할 수 있게 형성하는 것이 바람직하다. 도면에서, 상기 유로(12a)는 6개를 60°각도로 형성한 예를 보여준다.

제6 단계는, [도 9]와 같이, 테두리 부분을 트리밍하면서 보조 유로(12b)를 형성하는 단계이다. 이때, 보조 유로(12b)는 헤드(12) 테두리의 두께 부분에 형성하여 상술한 유로(12a)와 통하게 함으로써, 너트 성형부 측에 있는 유체가 보조 유로(12b)와 유로(12)를 통해 헤드(12) 쪽으로 넘어가거나 그 반대로 다시 넘어올 수 있게 구성한다.

한편, 이때의 헤드(12)에 대한 트리밍 작업은, 본 발명에 따른 너트 스핀들을 캘리퍼의 실린더에 끼워서 사용하는 부분이므로, 이 실린더의 내부 단면 형상과 같게 이루어지도록 작업한다. 도면에서는 정육각형 형상으로 헤드(12)를 트리밍한 상태를 보여준다.

제7 단계는, [도 9]와 같은 상태에서, 상술한 너트 성형부(11)에 너트를 형성하는 단계이다. 이때의 너트 성형은 탭을 이용하여 통상의 기술로 이루어진다.

이상과 같이 이루어진 본 발명은 단조 방식을 통해 너트 스핀들을 제조하므로, [도 10]에서 붉은 선으로 표시한 바와 같이 금속의 결(단류선)이 연속적으로 이루어져서 절단되는 부분이 없기 때문에 본 발명에 따른 너트 스핀들은 모터 구동으로 비틀림 응력을 받더라도 이를 충분하게 견딜 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상술한 본 발명에 따른 너트 스핀들은 표면 강화와 강성확보 등을 목적으로 탭 가공 후 그 표면에 대한 열처리 및 표면 처리하는 제8 과정을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 열처리와 표면 처리는 통상의 기술을 이용한다.

10 : 원재
11 : 너트 성형부
12 : 헤드
12a : 유로
12b : 보조 유로

Claims (5)

1. 금속 재질의 길이 부재를 미리 정한 길이로 원재(10)를 자르는 제1 단계; 상기 원재(10)의 양쪽 테두리 부분을 라운드지게 단조 가공하는 제2 단계; 상기 원재(10)의 전체 길이 중에서 미리 정한 길이만큼 한쪽 끝에서부터 길이 방향으로 단조 가공하여 너트를 형성할 수 있게 너트 성형부(11)를 가공하는 제3단계; 상기 성형부(11)를 제외한 나머지 원재(11) 부분에 대하여 이 원재보다 넓게 단조 가공하여 헤드(12)를 형성하는 제4 단계; 상기 헤드(12)에 미리 정한 간격으로 여러 개의 유로(12a)를 단조 가공하여 형성하는 제5 단계; 상기 각 유로(12a)와 연결이 되도록 헤드(12) 테두리의 두께 부분을 트리밍하여 보조 유로(12b)를 형성하는 제6 단계; 및 상기 너트 성형부(11)에 너트를 탭 가공하는 제7 단계;를 포함하되,
   상기 제2 단계는 원재(10)의 양쪽 테두리를 동시에 단조 가공하고,
   상기 유로(12a)는, 상기 헤드(12)의 중심을 기준으로 방사형으로 형성하여 이 중심에서 서로 접하게 형성하며,
   상기 제6 단계는, 상기 유로(12a)의 개수만큼의 정다각형 형상으로 헤드(12)를 함께 단조 가공하고,
   탭 가공 후 그 표면에 대한 열처리 및 표면 처리하는 제8 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크 시스템의 너트 스핀들의 제조방법.
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