KR200244647Y1 - 자동차용 휠 림의 리크 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 휠 림의 실링을 위한 패킹을 개선한 휠 림의 리크 유무를 검사하기 위한 자동차용 휠 림의 리크 검사 장치에 관한 것이다.

Description

자동차용 휠 림의 리크 검사 장치{apparatus for testing the leak of wheel rims for cars}

본 고안은 휠 림의 실링을 위한 패킹을 개선한 휠 림의 리크 유무를 검사하기 위한 자동차용 휠 림의 리크 검사 장치에 관한 것이다.

현재 자동차 산업분야에 있어서, 튜브리스 타이어(tubeless tires)가 널리 사용되고 있다. 이러한 종류의 타이어가 장착되는 휠 림은 이를 통해서 상기 타이어의 공기가 누출되지 않아야 한다. 그러므로, 상기 휠 림에 어떠한 결함이 있는지를 주의 깊게 검사하여야 한다. 특히, 알루미늄 합금과 같은 경합금으로 주조된 힐 림부에는 미세한 다공 또는 미세한 크랙 등의 결함이 형성되기 쉽다.

전술한 결함을 검사하기 위한 종래의 알루미늄 휠 리크 테스트 장치로서 예컨대, 일본국 특개2000-74775호 공보에 개시한 것이 제안되고 있다.

이 알루미늄 휠 리크 테스트 장치에서는 밸브 구멍에 마개를 한 검사대상 알루미늄 휠에 컨테이너로 덮고 컨테이너 내부를 진공상태로 유지시킨 후 알루미늄 휠의 축방향 단부를 실링치구로 폐쇄시키고, 알루미늄 휠의 내부로 헬륨과 공기의 혼합가스를 주입하여, 알루미늄 휠을 통과하여 진공챔버에 형성된 헬륨가스를 검출하는 리크 디텍터에 의해 리크 유무를 판정할 수 있도록 되어 있다.

그러나, 상기 알루미늄 휠 리크 테스트 장치에서는 실링치구에 장착된 패킹의 표면과 알루미늄 휠의 단부가 직접(1면) 밀착되는 구조로 이루어져 있기 때문에, 패킹과 단부 사이의 경계면을 통해 혼합가스가 누출되어 검사의 신뢰성이 저하될 수 있다. 상기 경계면의 실링을 보다 확실히 하기 위하여, 구동실린더의 가압력이 계속해서 가해질 필요가 있다. 이에 의해 동력손실이 발생될 수 있다.

또한, 상기 가압력에 의해 패킹에는 눌린 자국이 남아있을 수 있다. 이 누린 자국은 탄성변형에 의해 원상태로 복원되어야 하나 반복적인 가압력과 과도한 압력에 의해 그 성질이 상실될 수 있다. 따라서, 누린 자국을 통해 혼합가스가 누출되어 검사의 신뢰성이 낮아질 수 있다.

이러한 패킹의 기능 상실은 수명 사이클이 짧아져 패킹의 교체 횟수가 늘어나게 된다. 따라서, 패킹의 교체에 따른 부품 비용 상승과 교체를 위한 장치의 정지작업에 따른 가동실시간의 단축 등에 의해 경제성과 생산성이 저감될 수 있다.

본 고안은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 휠 림의 실링을보다 확실히 할 수 있는 구조를 구비한 자동차용 휠 림의 리크 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 장치를 도시한 정면도.

도 2는 도 1의 실링부재를 확대 도시한 단면도.

도 3은 도 1의 평면도.

도 4는 도 1의 측면도.

도 5는 본 고안의 실시예에 따른 장치를 개략적으로 도시한 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 자동차용 휠 림의 리크 검사 시스템

150: 휠 림 160: 공간

200: 리크 검사 장치 202: 베이스

204: 고정상판 206: 칼럼

210: 하부실링부재 213,223: 패킹

213a,213b;223a,223b: 돌기

215: 관통공 220: 상부실링부재

230: 구동실린더 231: 피스톤

233,256: 파이프 240: 형광물질주입수단

241: 형광물질공급라인 250: 공기배출수단

255: 컴프레서 257,260: 밸브

270: 자외선조사수단 280: 촬영수단

290: 디스플레이수단 300: 형광물질장치

400: 유압장치 500: 제어장치

600: 회전축 700: 동력전달수단

710: 모터 720: 구동기어

730: 피동기어 800: 지지대

850,850' : 베어링

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 휠 림의 양단부를 실링 지지하도록 패킹이 형성된 실링부재; 상기 하나의 실링부재를 상기 다른 하나의 실링부재에 대해 접근 후퇴시키는 구동실린더; 상기 휠 림의 공간으로 작업유체를 주입하는 작업유체주입수단; 상기 휠 림으로부터 누출된 상기 작업유체를 검출하는 검출수단을 포함하여 이루어진 자동차용 휠 림의 리크 검사 장치에 있어서,

상기 패킹에는 상기 휠 림의 양단부 중 적어도 하나의 단부 내주면에 밀착되는 돌기가 형성되어 있기 때문에, 휠 림의 공간에 대한 기밀성의 향상으로 리크 검사의 신뢰성을 확보할 수 있다.

또한, 상기 패킹에는 상기 휠 림의 양단부 중 적어도 하나의 단부 외주면에 밀착되는 돌기가 더 형성되어 있기 때문에, 휠 림의 공간에 대한 기밀성을 보다 향상시킬 수 있다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 휠 림의 리크 검사 장치를 첨부한 도면을 참조하여 설명하는데, 본 고안의 피검사체는 림과 디스크로 구성된 휠이며, 특히 '휠 림'이라는 용어는 림의 리크 유무를 검사하는 것을 강조하기 위함이다. 또한, 휠 림의 밸브 구멍이 있는 경우 임시 플러그로 막은 상태에서 리크 유무를 검사하는 것으로 한다.

그리고, 본 명세서와 청구범위에 사용된 '작업유체'란 특정가스(검출대상)와공기를 혼합한 기체 또는 형광물질과 같은 액체를 포함하는 것으로 정의하며, 본 실시예에서는 작업유체를 형광물질로 사용하고 그 검출수단으로는 자외선조사수단인 것으로 설명한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 장치를 도시한 정면도이고, 도 2는 도 1의 실링부재를 확대 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 평면도이고, 도 4는 도 1의 측면도이고, 도 5는 본 고안의 실시예에 따른 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 고안의 실시예에 따른 자동차용 휠 림의 리크 검사 시스템(100)은 크게 리크 검사 장치(200), 형광물질장치(300), 유압장치(400), 이들을 구동 제어하는 제어장치(500)로 구성된다.

리크 검사 장치(200)는 도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이, 휠 림(150)의 축방향(또는 폭방향)의 양단부를 각각 실링 지지하는 하부실링부재(210)와 상부실링부재(220); 구동실린더(230); 휠 림(150)의 공간(160)으로 형광물질을 주입하는 형광물질주입수단(240); 상기 형광물질이 주입됨에 따라 휠 림(150)의 공간(160)에 형성된 공기를 배출시키는 공기배출수단(250); 공기배출수단(250)을 개폐시키는 밸브(260); 자외선조사수단(270)으로 이루어진다. 이러한 리크 검사 장치(200)는 베이스(202), 고정상판(204), 베이스(202)와 고정상판(204)을 연결하는 칼럼(206)을 포함한 프레임 구조물(framework)에 설치 지지되어 있다.

전술한 구성에서, 하부실링부재(210)는 원형의 테이블로서, 그 외주면에는 패킹(213)이 장착되어 휠 림(150)의 일단부를 밀폐시키고, 중심부에는 관통공(215)이 형성되어 이를 통해 휠 림(150)의 내부로 형광물질을 주입 또는 배출시키는 통로 기능을 한다. 상부실링부재(220)도 하부실링부재(210)와 같이 외주면에 패킹(223)이 장착되어 휠 림(150)의 타단부(디스크가 형성된 부분)를 밀폐시킨다.

그런데, 전술한 패킹(213)(223)에는 도 2에 도시한 바와 같이, 휠 림(150)의 양단부 각각의 내주면에 밀착되는 돌기(213a)(223a)가 형성되어 있어, 휠 림(150)의 단부와 패킹(213)(223)은 2면이 밀착된 구조를 취하게 된다. 따라서, 휠 림(150)의 양단부는 1면 밀착된 구조보다 실링 효과가 매우 우수하게 된다. 특히, 휠 림(150)의 공간(160)에서는 형광물질의 가압작용이 이루어지고 있기 때문에, 이 가압작용은 돌기(213a)(223a)가 휠 림(150)의 내주면에 보다 더 밀착되도록 함으로써, 실링 효과를 한층 더 향상시킬 뿐 아니라 휠 림(150)을 고정시키는 역할을 한다. 따라서, 후술된 구동실린더(230)의 가압력은 휠 림(150)이 상하로 움직이는 것을 방지할 정도로 가해져도 실링하기에 충분하기 때문에, 유압실린더에 소정의 압력을 가한 후 이 압력을 무부하 상태에서 일정하게 유지시킬 수 있다. 따라서, 기존의 가압력보다 현저히 줄일 수 있어, 에너지효율을 높일 수 있고 패킹(213)(223)의 수명 사이클을 약 3배정도 연장시킬 수 있다. 또한, 패킹(213)(223)에는 휠 림(150)의 단부 외주면에 밀착되는 돌기(213b)(223b)가 더 형성될 수 있다. 이 돌기(213b)(223b)는 전술한 돌기(213a)(223a)와 마찬가지로 추가적으로 휠 림(150)의 실링과 지지할 수 있다.

구동실린더(230)는 피스톤(231)이 상하 운동할 수 있도록 고정상판(204)의 천공된 중앙에 설치된다. 피스톤(231)은 상부실링부재(220)의 내부에 압입 고정되어 상부실링부재(220)를 하부실링부재(210)에 대해 접근 또는 후퇴시킨다. 즉, 휠림(150)의 리크 검사 중에는 상부실링부재(220)를 접근시켜 휠 림(150)이 움직이지 않고 실링되도록 소정의 압력을 가하며, 리크 검사가 종료되면 소정의 가압력을 제거하여 후퇴시킨다. 이 가압력은 후술된 휠 림(150)의 내부에 작용하는 형광물질의 가압력(5kgf/㎠ 미만)보다 크게 작용시키는 것이 리크 검사의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이러한 구동실린더(230)의 작동은 유압장치(400)를 통해 이루어진다.

형광물질주입수단(240)은 휠 림(150)의 공간(160)과 형광물질의 공급원인 형광물질장치(300)를 연결한 형광물질공급라인(241)으로 이루어진다. 형광물질장치(300)에는 형광물질을 저장하고 회수하는 탱크로부터 일정한 압력으로 형광물질을 펌핑하며, 펌핑된 형광물질은 형광물질공급라인(241)을 통해 휠 림(150)의 공간(160)으로 주입 충전된다. 이 충전된 형광물질에 계속 압력을 가하면 휠 림(150)에 크랙과 같은 결함이 있는 경우 이 결함을 통해 형광물질이 외부로 누출된다.

공기배출수단(250)은 휠 림(150)의 공간(160)에 형성된 공기가 그 공간(160)에 주입되는 형광물질에 의해 디스크의 허브 등과 같은 구멍을 통해 외부로 배출시키기 위한 것이다. 즉, 공간(160)에 있는 공기가 외부로 배출되지 못하는 경우 그 공간(160)에 주입되는 형광물질이 완전히 충전되지 못하여 리크 검사의 신뢰성이 저하될 수 있다. 이를 해소하면서 장치의 콤팩트를 위해, 공간(160)을 통과한 공기를 상부실링부재(220)와 피스톤(231)을 통해 외부로 배출시킬 수 있도록 상부실링부재(220)와 피스톤(231)이 중공으로 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하여, 공간(160)에 형성된 공기가 주입되는 형광물질의 압력에 의해상부실링부재(220)와 피스톤(231)을 통해 외부로 배출된다. 또한, 공기배출수단(250)에는 피스톤(231)의 상부에 연결된 파이프(233)가 구현될 수 있다.

전술한 바와 같이 공간(160)의 공기가 배출된 후 공기배출수단(250)을 차단하지 않는다면 주입된 형광물질이 공기배출수단(250)을 통해 계속 배출될 것이다. 이러한 현상으로 의해, 공간(160)에 충전된 형광물질이 휠 림(150)에 가압을 가할 수 없기 때문에 리크 검사를 제대로 행할 수 없게 된다. 이를 해소하기 위해 밸브(260)가 공기배출수단(250)에 설치되는 것이 바람직하다.

밸브(260)는 공기배출수단(250)의 피스톤(231) 또는 파이프(233)에 설치될 수 있다. 이 밸브는 기계식, 전기식 또는 전자기식 밸브가 사용될 수 있으며, 본 실시예에서는 제어장치(500)에 의해 개폐될 수 있는 솔레노이드 밸브가 채택되어 구성되어 있다.

자외선조사수단(270)은 휠 림(150)의 외주면에 자외선을 조사하여, 만약 빛이 발생되는 경우에는 형광물질이 누출된 경우로 불량품으로 판정되고, 빚이 발생되지 않을 때에는 리크가 없는 정품으로 판정하는 기능을 한다. 이 자외선조사수단(270)은 적당한 장소, 예컨대 칼럼(206)이나 베이스(202)에 설치될 수 있다. 이러한 종류의 자외선조사수단(270)으로는 자외선조명장치, 예컨대 스트로보스코프(stroboscope) 등이 있을 수 있다.

그런데, 휠 림(150)의 외주면 전체를 조사하기 위해서는 적어도 2개의 자외선조사수단(270)이 설치되어야 하면, 육안검사를 하기 위해서는 관찰자는 휠림(150)을 적어도 한바퀴 돌아야 한다. 따라서, 자외선조사수단(27)을 하나만 설치하고 관찰자가 움직이지 않고 리크 유무를 검사하기 위한 기술적 수단으로 휠 림(150)을 회전시키면 전술한 단점을 간단히 해결할 수 있을 것이다. 이를 달성하기 위한 기술적 구성으로는 하부실링부재(210)와 상부실링부재(220)를 회전시키는 회전수단을 부가하는 것이다. 즉, 본 실시예에서는 하부실링부재(210)를 원동회전부재로 하고 상부실링부재(220)를 피동회전부재로 작용되도록 회전수단이 구현되어 있다. 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

하부실링부재(210)를 회전시키는 회전축(600)의 일측이 하부실링부재(210)의 하면에 설치되고, 회전축(600)의 타측이 회전동력전달수단(700)에 설치되어 있다. 회전축(600)은 중공체로 형성되는 것이 바람직하다. 그 이유는 회전축(600)이 하부실링부재(210)의 관통공(215)과 형광물질주입수단(240)과를 연결시켜 파이프 역할을 동시에 함으로써, 장치를 보다 더 콤팩트, 간소화시킬 수 있기 때문이다. 그리고, 베이스(202) 표면에는 중공의 지지대(800)가 설치 고정되어 있고, 이 지지대(800)에는 회전축(600)이 회전 가능하게 지지되도록 베어링(850)이 설치되어 있다. 이 베어링(850)이 회전축(600)의 회전과 지지를 용이하게 하기 위해, 지지대(800)는 내륜과 외륜 사이에 베어링이 설치된 베어링 하우징의 구조로 구현되는 것이 바람직하다. 따라서 내륜은 회전축(600)을 회전 지지하고, 외륜은 베이스(202)에 고정되며, 내륜과 외륜은 베어링에 의해 연결되는 구조를 취하게 된다. 물론 지지대(800)가 설치된 베이스(202)에는 천공되어 있어, 회전축(600)이 후술된 베이스(202) 내부에 설치된 동력전달수단(700)과 연결되도록 되어 있다.

동력전달수단(700)은 회전축(600)에 회전력을 전달하기 위한 것으로, 기어, 벨트, 체인 등과 같은 전동기계요소가 있다. 이 중에서 동력전달이 우수하고 콤팩트를 이룰 수 있는 기어전동기계요소가 사용되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시예에서는 회전구동을 전달하는 모터(710)에 장착된 구동기어(720)와 회전축(600)에 장착된 피동기어(730)로 구성되어 있다. 또한, 휠 림(150)을 보다 자세히 관찰하기 위해서는 가급적 휠 림(150)을 천천히 회전시키는 것이 바람직하다. 그래서, 동력전달수단(700)은 구동기어(720)를 피니언, 피동기어(730)를 기어로 구성되어 있다. 이 동력전달수단(700)은 베이스(202)의 내부에 설치된다.

또한, 하부실링부재(210)의 회전은 휠 림(150)을 통해 상부실링부재(220)도 회전시킨다. 따라서, 상부실링부재(220)도 피스톤(231)에 대해 회전 가능하게 지지되도록 그 사이에 베어링(850')이 설치될 수 있다. 그래서, 상부실링부재(220)도 전술한 지지대(800)와 마찬가지로 베어링 하우징과 유사한 구조로 베어링(850')을 유지시키는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 본 실시예는 형광물질을 이용하여 휠 림의 리크 유무를 육안으로 손쉽게 판정하기 위한 장치이다. 그런데, 육안검사의 신뢰성을 높이기 위하여, 자외선이 조사되는 영역을 촬영하는 촬영수단(280)이 설치되는 것이 바람직하다.

촬영수단(280)으로는 비전 카메라나 CCD(Charge Coupled device) 카메라가 사용될 수 있다. 이러한 촬영수단(280)은 디스플레이수단(290), 예컨대 제어장치(500)의 모니터(290)에 연결시켜 주의 깊게 리크 검사를 행할 수 있게 된다. 따라서, 미세한 양의 형광물질이 누출되더라도 육안으로 놓칠 수 있는 빛을 촬영을 통해 반복하여 볼 수 있으므로 검사의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 휠 림(150)의 리크 검사가 종료되면, 휠 림(150)의 공간(160)에 충전된 형광물질을 형광물질장치(300)로 회수하고 상부실링부재(220)를 하부실링부재(210)로부터 후퇴시키고, 검사가 끝난 휠 림(150)을 리크 검사 장치(200)로부터 꺼내어 다음 공정으로 보내어진다.

형광물질의 회수를 보다 용이하게 하기 위하여, 휠 림(150)의 공간(160)에 압축공기를 불어넣을 수 있도록 컴프레서(255)가 설치되는 것이 바람직하다. 이 컴프레서(255)는 도 4에 도시한 바와 같이, 공기배출수단(250)의 파이프(233)에서 분기된 파이프(257)에 설치될 수 있다. 또한, 이 파이프(257)에도 전술한 밸브(260)와 같은 밸브(256)가 설치되어 있다.

이러한 구성의 작동 상태를 간단히 살펴보면, 형광물질의 주입에 따라 휠 림(150)의 공간(160)의 공기가 밸브(260)가 열린 상태에서 파이프(233)를 따라 배출되고 휠 림(150)의 공간(160)에 형광물질이 충전되면 밸브(260)가 닫히고 파이프(233)가 차단되면서 휠 림(150)의 공간(160)이 형광물질에 의해 가압된다. 이때, 컴프레서(255)의 밸브(256)는 계속 닫힌 상태를 유지한다.

검사가 종료되면, 밸브(256)가 열린 상태에서 컴프레서(255)가 작동되어 파이프(257), 피스톤(231), 상부실링부재(220)를 통해 휠 림(150)의 공간(160) 속으로 압축공기를 불어넣어 형광물질을 제거한다. 이때 밸브(260)는 계속 닫힌 상태를 유지한다.

리크 검사가 종료된 후 휠 림(150)이 불량으로 판정되면 작업자가 정품과 불량품을 쉽게 구별할 수 있도록, 페인트와 같은 도료를 분사하는 마킹수단(미도시)이 리크 검사 장치(200)에 더 구현될 수 있다. 즉, 휠 림(150)에서 형광물질이 누출되면 마킹수단을 통해 페이트가 휠 림(150)에 칠해짐으로써, 작업자는 현장에서 불량품 여부를 육안으로 확실히 구별하여 정품과 함께 출하되는 것을 방지할 수 있다.

본 고안의 자동차용 휠 림의 리크 검사 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 고안의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 예컨대, 휠 림의 직경은 차량의 종류에 따라 그 크기가 정해져 있다. 따라서, 패킹에는 휠 림의 직경에 따라 밀착되도록 다수의 돌기가 형성될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안의 자동차용 휠 림의 리크 검사 장치에 의하면, 휠 림의 단부 내주면에 밀착되는 돌기가 패킹에 형성되어, 2면 밀착된 구조로 인해 실링효과를 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 작업유체의 압력작용에 의해 상기 돌기 자체가 상기 내주면에 보다 더 밀착되어 실링효과 뿐 아니라 상기 휠 림을 지지하는 역할을 하여 구동실린더의 가압력은 휠 림이 상하로 이동되는 것을 방지할 정도이면 충분하다. 따라서, 동력손실이 적고 패킹의 수명을 현저히 증가시킬 수 있다.

그리고, 상기 휠 림의 단부 외주면에 밀착되는 돌기가 패킹에 더 형성되어,3면 밀착 구조로 실링효과를 보다 더 향상시킬 수 있고, 또한 작업유체의 압력작용에 의해 휠 림이 밀려나지 않도록 지지할 수 있어, 전술한 효과를 보다 높일 수 있다.

Claims (2)

1. 휠 림의 양단부를 실링 지지하도록 패킹이 형성된 실링부재; 상기 하나의 실링부재를 상기 다른 하나의 실링부재에 대해 접근 후퇴시키는 구동실린더; 상기 휠 림의 공간으로 작업유체를 주입하는 작업유체주입수단; 상기 휠 림으로부터 누출된 상기 작업유체를 검출하는 검출수단을 포함하여 이루어진 자동차용 휠 림의 리크 검사 장치에 있어서,

   상기 패킹에는 상기 휠 림의 양단부 중 적어도 하나의 단부 내주면에 밀착되는 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 휠 림의 리크 검사 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 패킹에는 상기 휠 림의 양단부 중 적어도 하나의 단부 외주면에 밀착되는 돌기가 더 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 휠 림의 리크 검사 장치.