KR101783353B1

KR101783353B1 - 유동성형방법을 통한 하이브리드 브레이크 디스크 성형 방법

Info

Publication number: KR101783353B1
Application number: KR1020160063510A
Authority: KR
Inventors: 이성민; 차달준; 이원일; 변원용; 이병창
Original assignee: 경창산업주식회사
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2017-09-29

Abstract

본 발명에 의한 하이브리드 브레이크 디스크 성형 방법은, 판상의 제1 작업물을 맨드렐에 고정시킨 후 유동성형하여 브레이크 디스크의 햇부 형태인 제2 작업물로 성형하는 제1 단계와; 브레이크 디스크의 환형부의 상측 및 하측을 환형부와 인접하는 내측에 오목부가 제공되는 맨드렐로 각각 고정하는 제2 단계와; 제2 작업물을 환형부의 내측에 배치하는 제3 단계와; 제2 작업물에 대해 유동성형을 통하여 상기 오목부로 제2 작업물의 일부가 유동하여 제2 작업물을 햇부 형태로 가공하면서 환형부와 결합시키는 제4 단계를 포함한다.

Description

유동성형방법을 통한 하이브리드 브레이크 디스크 성형 방법{Method for Forming Hybrid Brake Disk Using Flow-Forming}

본 발명은 하이브리드 브레이크 디스크 성형 방법에 관한 것으로서 보다 자세하게는 서로 다른 이종 소재로 구성된 햇부와 환형부를 유동성형방법에 의해 결합시켜서 성형하는 방법에 관한 것이다.

차량의 바퀴를 제동하는 브레이크 장치에 사용되는 브레이크 디스크는 기존에 회주철이 널리 사용되고 있다. 최근에는 제품 경량화를 위해서 알루미늄 소재가 적용되고 있는데 특히 브레이크 디스크의 햇부(hat)에 알루미늄 소재를 적용함으로써 경량화를 꾀하고 있다.

햇부를 알루미늄 소재로 하고 환형부를 회주철로 하는 경우 이종 소재간의 결합이 필요한데 주조 방식에 의한 결합방식과 볼트체결 또는 플로팅체결 방식이 주로 적용된다. 주조 방식에 의하면 기포가 생기거나 크랙이 생길 가능성이 높아져서 고속으로 회전하고 마찰열이 많이 발생하는 환경에서 사용되는 브레이크 디스크의 속성상 불리한 점이 많고 볼트 및 플로팅체결의 경우 체결 형상이 복잡하고 가격이 비싸 일부만 튜닝용으로 적용되는 경우가 많다.

본 발명은 유동성형방법을 통한 이종 소재간 결합을 통해 하이브리드 브레이크 디스크를 성형하는 방법을 제공한다.

제3 단계는 좀더 구체적으로는 제2 작업물의 편평부를 아래쪽에 오도록 배치하고, 제2 작업물의 높이부를 환형부의 내측에 맞닿게 배치하는 단계일 수 있다.

제3 단계는 더 구체적으로는 제2 작업물의 높이부의 단부가 환형부의 상측보다 더 높은 위치에 배치되도록 하는 단계일 수 있다.

본 발명의 다른 형태에 의한 성형 방법은, 판상의 제1 작업물을 맨드렐에 고정시킨 후 유동성형하여 브레이크 디스크의 햇부 형태인 제2 작업물로 성형하는 제1 단계와; 브레이크 디스크의 환형부의 상측을 환형부와 인접하는 내측에 오목부가 제공되는 제1 맨드렐로, 환형부의 하측을 제2 맨드렐로 각각 고정하되 환형부가 제2 맨드렐보다 더 내측으로 변위되도록 고정하는 제2 단계와; 제2 작업물을 환형부의 내측에 배치하는 제3 단계와; 제2 작업물에 대해 유동성형을 통하여 상기 오목부로 제2 작업물의 일부가 유동하여 제2 작업물을 햇부 형태로 가공하면서 환형부와 결합시키는 제4 단계를 포함한다.

제3 단계는 좀 더 구체적으로는 제2 작업물의 편평부를 아래쪽에 오도록 배치하고, 제2 작업물의 높이부를 환형부의 하측에 맞닿게 배치하는 단계일 수 있다.

제1 작업물은 알루미늄 소재이며, 환형부는 회주철 소재일 수 있다.

본 발명에 의한 이러한 성형 방법에 의하면 햇부에 알루미늄 소재를 적용할 수 있으며, 공정단순화를 통한 제조단가 절감 및 대량생산이 가능하고 주조 방식에 의한 성형에 비해 기포 발생 및 크랙 발생 측면에서 유리하다.

도 1은 본 발명에 의한 브레이크 디스크 성형 과정을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 다른 형태에 의한 브레이크 디스크 성형 과정을 도시한 도면.
도 3은 브레이크 디스크의 환형부의 평면도.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 자세하게 설명한다. 성형과정은 좌우가 대칭이기 때문에 좌우 중 어느 한 쪽만을 도시한다.

도 1에는 본 발명의 제1 실시예에 의한 성형 과정이 도시되어 있다.

먼저 도 1(a)와 같이 판상(板狀)의 제1 작업물(10-1)을 맨드렐(100; mandrell)에 고정시키고 롤러(200)에 의해서 제1 작업물(10-1)을 브레이크 디스크의 햇부(hat)로 유동성형한다. 유동성형 시 제1 작업물(10-1)이 고정된 맨드렐이 회전할 수도 있고, 또는 롤러(200)가 회전하면서 유동성형 할 수도 있다. 맨드렐(100)은 햇부의 형상을 따르는 형상을 취하는 것이 바람직하다. 도 1(b)에 의해서 가공된 햇부 형태의 작업물은 제2 작업물로 칭한다. 제2 작업물은 역전된 U자 형태로서 햇부 형태를 따르기는 하지만 햇부의 최종 형태는 아니다. 제1 작업물(10-1)은 알루미늄 소재일 수 있지만, 다른 소재여도 무방하다.

도 3에는 브레이크 디스크의 환형부(15)의 평면도가 도시되어 있다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 환형부(15)의 내측에는 둘레 방향을 따라서 햇부와의 회전 방향 체결부(16)가 형성되어 있다. 환형부(15)는 회주철 소재일 수 있지만, 다른 소재여도 무방하다.

환형부(15)의 상측과 하측은, 환형부(15)와 인접하는 내측에 오목부(125, 135)가 제공되는 맨드렐(120, 130)에 의해서 고정된다. 환형부(15)의 내측 위아래에는 오목부(125, 135)에 의해서 공간이 제공된다. 오목부(125, 135)는 환형부(15)의 내측 둘레 전체를 따라서 제공되는 것이 바람직하며, 설계 사양에 따라서 일부에 비연속적으로 제공될 수도 있다.

제2 작업물(10-2)은 환형부(15)의 내측에 배치된다. 제2 작업물(10-2)의 편평부(1)가 아래쪽에 오도록 배치하고, 높이부(2)는 환형부(15)의 내측에 맞닿도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 제2 작업물(10-2)의 높이부(2)의 단부는 도 3(c)에 도시된 바와 같이 환형부(15)의 상측보다 더 높은 위치에 오도록 배치되는 것이 바람직하다. 그러나 높이부(2)의 단부가 환형부(15)의 상측과 같은 높이에 있거나 낮은 위치에 배치되어도 무방하다.

도 3(c)와 같이 배치된 상태에서 롤러(250)가 회전하면서 제2 작업물(10-2)에 대해서 유동성형 작업을 수행한다. 유동성형 공정에 의해서 제2 작업물(10-2)의 살의 일부가 오목부(125, 135)로 유동하고, 그 유동에 의해 생긴 결합부(20, 30)에 의해서 햇부(10-3)와 환형부(15)가 상하 방향에 대해서 서로 고정되며, 제2 작업물(10-2)은 햇부 형태로 최종 가공된다.

도 2에는 본 발명의 다른 실시예에 의한 하이브리드 브레이크 디스크 성형 과정이 도시되어 있다.

도 1에 도시된 실시예와는 환형부(15)의 상하를 고정하는 맨드렐(120, 130) 중 어느 하나에만 오목부(135)가 제공되는 점에서 차이가 있다. 도 2(c)에 도시된 바와 같이 오목부(135)가 제공되지 않는 쪽의 맨드렐(120)의 내측으로 환형부(15)가 변위되도록 환형부(15)를 배치하며, 제2 작업물(10-2)의 높이부(2)의 단부가 환형부(15)의 하측에 맞닿도록 배치하는 것이 바람직하다. 롤러(250)의 회전에 의한 유동성형 공정에 의해서 오목부(135)로 제2 작업물(10-2)의 살이 유동하여 결합부(30)가 형성됨으로써, 햇부(10-3)와 환형부(15)가 상하 방향에 대해서 서로 고정되며, 제2 작업물(10-2)은 햇부 형태로 최종 가공된다.

본 발명에 의한 이러한 성형 방법에 의하면 햇부에 알루미늄 소재를 적용할 수 있으며, 주조 방식에 의한 성형에 비해 기포 발생 및 크랙 발생 측면에서 유리하다.

이상 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되며 전술한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 그리고 특허청구범위에 기재된 발명의, 당업자에게 자명한 개량, 변경 및 수정도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.

15: 환형부
100, 110, 120, 130: 맨드렐
200, 250: 롤러

Claims

판상의 제1 작업물을 맨드렐에 고정시킨 후 유동성형 공정을 통하여 역전된 U자 형태의 제2 작업물로 성형하는 제1 단계와,
브레이크 디스크의 환형부의 상측 및 하측을 환형부와 인접하는 내측에 오목부가 제공되는 맨드렐로 각각 고정하는 제2 단계와,
제2 작업물을 환형부의 내측에 배치하는 제3 단계와,
제2 작업물에 대해 유동성형하여 상기 오목부로 제2 작업물의 일부를 유동시켜 제2 작업물을 햇부 형태로 가공하면서 환형부와 결합시키는 제4 단계를 포함하는,
하이브리드 브레이크 디스크 성형 방법.
청구항 1에 있어서,
제3 단계는 제2 작업물의 편평부를 아래쪽에 오도록 배치하고, 제2 작업물의 높이부를 환형부의 내측에 맞닿게 배치하는 단계인,
하이브리드 브레이크 디스크 성형 방법.
청구항 2에 있어서,
제3 단계는 제2 작업물의 높이부의 단부가 환형부의 상측보다 더 높은 위치에 배치되도록 하는 단계인,
하이브리드 브레이크 디스크 성형 방법.
판상의 제1 작업물을 맨드렐에 고정시킨 후 유동성형 공정을 통하여 역전된 U자 형태의 제2 작업물로 성형하는 제1 단계와,
브레이크 디스크의 환형부의 상측을 환형부와 인접하는 내측에 오목부가 제공되는 제1 맨드렐로, 환형부의 하측을 제2 맨드렐로 각각 고정하되 환형부가 제2 맨드렐보다 더 내측으로 변위되도록 고정하는 제2 단계와,
제2 작업물을 환형부의 내측에 배치하는 제3 단계와,
제2 작업물에 대해 유동성형을 통하여 상기 오목부로 제2 작업물의 일부가 유동하여 제2 작업물을 햇부 형태로 가공하면서 환형부와 결합시키는 제4 단계를 포함하는,
하이브리드 브레이크 디스크 성형 방법.
청구항 4에 있어서,
제3 단계는 제2 작업물의 편평부를 아래쪽에 오도록 배치하고, 제2 작업물의 높이부를 환형부의 하측에 맞닿게 배치하는 단계인,
하이브리드 브레이크 디스크 성형 방법.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
제1 작업물은 알루미늄 소재이며,
환형부는 회주철 소재인,
하이브리드 브레이크 디스크 성형 방법.