KR200392731Y1 - 조립된 브레이크디스크의 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 엑슬 어셈블리를 조립한 상태에서 브레이크 디스크의 양 표면 가공이 가능하도록 해주는 브레이크디스크의 가공장치에 관한 것으로서, 구체적으로는, 브레이크디스크(D) 표면 가공용 절삭공구(11)를 포함하는 한 쌍의 가공유닛(10); 절삭유와 함께 고압의 압축공기를 분사하는 에어/절삭유 분사팁(20); 절삭공구(11)를 덮어 차단할 수 있는 상하 대칭의 형상과 크기로 형성되고, 후단부에는 진공펌프(40)와 연결되어 가공슬러지를 진공으로 수거하는 더스트흡입관(31)이 구비되는 블록커버(30); 블록커버(30) 내부에 형성되는 작업공간(S)에 진공압력을 부여하는 진공펌프(40); 및 진공펌프(40)에 구동력을 부여하는 진공모터(50)를 포함하여 구성되는, 휠 어셈블리 조립 상태 브레이크디스크의 표면 가공장치에 관한 것이다.

Description

조립된 브레이크디스크의 가공장치 {Apparatus for Processing of Assembled Brake Disc}

본 고안은 자동차 엑슬 어셈블리중 브레이크디스크의 표면 가공시스템에 관한 것으로서, 휠 어셈블리를 조립한 상태에서 표면 가공이 가능하도록 구성되는 브레이크디스크의 가공장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 엑슬 어셈블리는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 드라이브 샤프트와 스플라인(Spline) 결합되어 함께 회전하고 타측에 바퀴가 체결되는 허브(1)와, 허브(1)의 전방측에 장착되어 차의 무게를 지지하는 너클(Nuckle)(2)과, 너클(2)과 허브(1) 사이에 설치되어 허브를 회전 가능하게 지지하는 베어링(3)과, 허브(1)의 후방측으로부터 체결되어 브레이크 작용을 하는 브레이크디스크(4) 및 허브(1)와 너클(2) 사이에 개재되어 후방 브레이크디스크(4) 측으로의 불순물 유입을 방지하는 더스트커버(5)를 필수구성요소로서 포함하여 구성된다.

이중 브레이크 작용을 하는 것으로서, 크게 디스크(41)와 허브수납부(42)로 구성되는 브레이크디스크(4)를 브레이크패드(6)와 함께 도 2에 나타내었는데, 전,후방의 양 측면이 브레이크패드(6)에 의한 브레이크 작용에 제공된다는 특성상 그 표면 가공의 품질에 의해 성능이 좌우되는 구성요소중 하나라고 할 수 있다.

이와 같은 브레이크디스크 양 면의 가공 정도가 정밀하지 못할 경우 브레이킹 성능 자체를 저하시킬 수 있고, 제동시 흔들림(Run Out)이 발생하거나, 베어링의 진동으로 인한 소음이 발생할 수 있으며, 이와 같은 진동 또는 소음이 서스펜션, 바디 및 스티어링 시스템을 통하여 5-50Hz의 진동이나 100-300Hz의 소음으로 전달되는 이른바 저더(Judder) 현상이 발생하게 된다.

따라서, 브레이크디스크 제작과정 또는 휠 어셈블리의 제작 과정에서 브레이크디스크 전,후방측 양 면의 선삭가공 또는 연삭가공 작업은 필수적으로 요구되는 공정이라고 할 수 있다.

브레이크디스크 표면가공을 위해 지금까지 사용된 가장 일반적인 방법은 디스크(41)의 외경을 척킹하여 전방이나 후방측 면을 표면가공한 후 반대로 나머지 한 면에 대한 표면가공을 수행하는 것으로서, 이와 같은 표면가공 공정은 휠 어셈블리의 조립 전에 이루어져 왔다.

한편, 휠 어셈블리 조립시 베어링(3)과 너클(2) 허브(1) 등 압입 체결되는 유닛들이 사용됨으로써 억지 끼워맞춤이라는 조립 및 압입 공정의 특성상, 필연적으로 어느 정도의 변형을 수반하게 되는데, 무엇보다도 전후방측의 표면 특성이 중요한 브레이크디스크에서 이러한 변형은 제품의 품질을 저하시키는 커다란 요인이 되었다.

이는, 조립 전에 상기한 바와 같은 표면 가공을 수행한다 하더라도, 조립 및 압입 과정에서 이와 같은 변형이 발생한다면 디스크 표면의 품질이 다시 저하됨을 의미하는 것이다.

이와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 변형을 초래할 수 있는 압입공정을 포함하는 모든 조립 공정을 완료한 후에 디스크 표면을 가공하는 방법을 생각해볼 수 있는데, 이렇게 할경우 압입 후에 발생하는 변형과 관계없이 높은 평활도(평면도)를 가지는 브레이크디스크가 구비된 휠 어셈블리를 제공할 수 있을 것이기 때문이다.

그러나, 이와 같이 조립이 완성된 상태에서 브레이크디스크의 표면을 가공할 수 없었던 것은, 표면 가공시 금속 표면이 가공되면서 발생하는 금속 칩과 더스트 또는 가공비산물이 기계적 연결부나 베어링 등의 민감한 부품의 틈새로 끼어들어가 오염시킴으로써 작동시 그에 따른 손상과 파손의 위험이 있고, 이것은 결국 고장 등의 원인으로 작용할 수 있기 때문이었는데, 자동차의 휠 어셈블리 부분은 사용자의 안전과도 직결된 정밀도와 청정도를 요하는 부품으로서, 자동차의 엑슬 어셈블리에 있어서 디스크의 표면 평활도 만큼이나 정밀도와 청정도 역시 중요한 품질요소 중 하나였기 때문이다.

이러한 사실은 엑슬 어셈블리의 필수 구성요소로서 더스트커버가 사용되는 것을 보아도 알 수 있는데, 이와 같이 오염과 그에 따른 부품의 손상, 파손 및 고장의 우려를 감수하고 조립 상태에서 브레이크디스크 표면을 가공할 수는 없다고 할 수 있다.

그러나, 최근 생활수준의 향상과 자동차 업계의 기술 향상 속도를 감안해 볼 때, 이와 같은 문제점을 극복하고 조립 상태에서의 표면 가공을 가능하게 함으로써 최종 디스크표면의 품질을 향상시키고, 이에 따라 저더 현상이나 흔들림(Run Out) 현상을 크게 개선시킬 수 있는 표면가공 방법 또는 이를 위한 장치가 출현해야 할 시점이라고 할 수 있다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래기술의 제반 결함을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 엑슬 어셈블리의 조립 완료 상태에서 브레이크디스크 양 면을 표면가공할 수 있는 방법 또는 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은, 오염과 그에 따른 부품의 손상, 파손 및 고장의 우려 없이 조립 상태에서 브레이크디스크의 양 표면을 가공할 수 있는 가공장치 또는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

이밖에, 본 고안의 다른 목적, 과제와 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 고안의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 고안의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 고안은 엑슬 어셈블리를 조립한 상태에서 양 표면 가공이 가능하도록 해주는 브레이크디스크의 가공장치 및 방법에 관한 것으로서, 가공작업에 따른 칩, 더스트 또는 가공비산물의 발생에 의해 조립된 부품의 오염과 그에 따른 손상, 파손 및 고장이 발생하는 것을 방지함으로써 휠 어셈블리 조립 상태에서도 브레이크디스크의 표면을 가공할 수 있는, 브레이크디스크의 제조장치에 관한 것이다.

구체적으로 본 고안은, 브레이크디스크 가공표면에 절삭유와 함께 압축공기를 외향 분사함과 동시에, 숫돌 등 절삭공구를 커버를 이용하여 외부와 차단하고, 발생된 표면가공 슬러지를 진공흡입하여 제거하는, 휠 어셈블리 조립 상태에서의 브레이크디스크 표면가공 방법 및 이를 위한 휠 어셈블리 조립 상태에서의 브레이크디스크 표면가공 장치에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 첨구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 고안자는 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 구현예와 도면에 도시된 구성은 본 고안의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 고안의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

또한, 이하에서 상세하게 설명되는 본 고안에서 너클, 더스트커버, 허브, 베어링의 구체적인 형상 등 본 고안의 실질적 내용 및 효과와 직접적인 관련이 없는 부분에 대한 상세하고 구체적인 설명은 생략되었는 바, 본 고안의 기술적 사상을 훼손하지 않는 범위에서 적용 가능한 어떠한 장치를 사용하여도 관계없음을 밝혀둔다.

도 3은 본 고안 가공 시스템의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 4는 본 고안의 가공 시스템의 구조를 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 고안의 가공 시스템의 구조를 나타내는 평면도이며, 도 6은 본 고안 가공 시스템의 모습을 나타내는 사시도이고, 도 7은 본 고안 가공 시스템 리테이너의 구조를 나타내는 부분 사시도이다.

도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 고안에 따른 조립상태에서 브레이크디스크 표면을 가공하는 장치는, 브레이크디스크(D) 표면 가공용 절삭공구(11)와 이의 작동을 위한 동력전달축(12)을 각각 포함하는 한 쌍의 가공유닛(10); 가공되는 브레이크디스크(D) 표면의 내측으로부터 외측으로 절삭유와 함께 고압의 압축공기를 분사하는 에어/절삭유 분사팁(20); 상하 각 중앙부에 절삭공구(11)의 동력전달축(12)이 밀봉관통되며, 한 쌍의 절삭공구(11)를 덮어 차단할 수 있는 상하 대칭의 형상과 크기로 형성되고, 표면가공을 위해 브레이크디스크(D)가 삽입되는 부분이 절개되어 개방되며, 후단부에는 진공펌프(40)와 연결되어 가공슬러지를 진공으로 수거하는 더스트흡입관(31)이 구비되는 블록커버(30); 더스트흡입관(31)을 통하여 블록커버(30) 내부에 형성되는 작업공간(S)에 진공압력을 부여하는 진공펌프(40); 및 진공펌프(40)에 구동력을 부여하는 진공모터(50)를 포함하여 구성된다.

본 고안의 상기 가공유닛(10)에서 동력원, 모터를 비롯한 구동장치 등 본 고안과 관련 없는 부분은 구체적으로 나타내지 않고 생략하였으며, 상기 절삭공구(11)는 연삭용 숫돌이나 바이트, 커터 등 선삭용 절삭공구를 비롯하여 브레이크디스크(D) 표면 가공을 위해 사용될 수 있는 것이면 어느 것을 사용해도 관계없다.

절삭유는 원래 금속재료 절단시 발생되는 열을 냉각하기 위한 것으로서, 본 고안에서는 고압의 압축공기와 함께 사용되어 고유의 점성에 의해 칩, 더스트 또는 가공비산물 등을 수용하는 매질 역할을 함으로써 가공슬러지를 형성하는 기능을 하며, 분사팁(20)은 이렇게 생성된 가공슬러지가 작업공간(S)을 벗어나지 않도록 브레이크디스크(D) 외측 방향, 즉 더스트흡입관 방향으로 보내주는 역할을 하게 된다.

본 고안에서 이와 같은 분사팁(20)은 디스크 각 표면 당 2개 이상 구성될 수 있고, 고효율의 작업성을 위해 일정 각도로 회전 분사하도록 구성될 수 있다.

본 고안에서 상기 블록커버(30)의 상부와 하부 각 중앙부에는 내부의 절삭공구(11)에 동력을 전달하기 위한 동력전달축(12)이 관통되는데, 본 고안의 목적이 표면가공 작업시 발생하는 가공 부산물이 다른 부품에 오염되는 것을 방지하기 위한 것이므로 관통부위는 밀폐되어 구성되어야 한다.

또한, 이와 동일한 이유로 브레이크디스크(D) 삽입을 위하여 절개되어 개방되는 부분의 크기 역시 브레이크디스크(D)의 삽입 부분을 수용할 수 있는 최소한의 것으로 제한되어야 한다.

더스트흡입관(31)을 포함하여 이와 같이 구성되는 블록커버(30)의 재질은 플라스틱, 천연수지, 금속 등 원하는 형상의 것을 제작하는 데에 문제가 없고 내구성이 있으며, 작업성에 영향을 미치지 않는 것이면 어느 것을 사용해도 관계없다.

또한, 본 고안에서 블록커버(30) 내부에 진공압력을 형성하는 진공펌프와 진공모터는 통상의 것을 사용할 수 있다.

이상과 같이 구성되는 본 고안의 조립상태 브레이크디스크의 표면 가공장치는, 블록커버(30)에 의해 작업공간(S)이 외부로부터 격리된 상태에서 한 쌍의 가공유닛(10)에 의해 브레이크디스크(D)의 양면이 동시에 표면가공되고, 가공시 에어/절삭유 분사팁(20)으로부터 절삭유가 고압으로 분사되면서 가공 부산물과 혼합되어 가공슬러지를 생성하고, 이렇게 생성된 가공슬러지는 역시 분사팁(20)으로부터 분사되는 고압의 에어에 의해 블록커버(30) 더스트흡입관(31) 방향으로 밀려난 후, 진공모터(40)와 진공펌프(40)에 의해 형성된 진공압력을 따라 배출됨으로써, 작동한다.

이상과 같이 볼 때, 본 고안에 따른 조립상태 브레이크디스크의 표면 가공방법은, 브레이크디스크 표면가공 작업 공간을 커버로 밀폐하고, 대칭하여 한 쌍으로 구성된 절삭공구를 이용하여 브레이크디스크(D) 양면을 동시가공하면서, 고압의 절삭유를 브레이크디스크로부터 작업 공간 방향으로 분사하여 가공부산물과 혼합시킴으로써 가공슬러지를 형성시키고, 고압의 절삭유를 브레이크디스크로부터 작업 공간 방향으로 분사하여 가공슬러지를 브레이크디스크 외측 방향으로 밀어내고, 밀려난 가공슬러지를 진공압력을 이용하여 흡입하는 것으로 이루어진다고 할 수 있다.

한편, 이와 같은 본 고안의 장치 또는 방법에 따라 실제로 조립 상태 브레이크디스크의 양면을 표면가공할 시, 선삭 또는 연삭 가공 방법을 사용하게 되는데, 이는 상기 장치에서 절삭공구(11)가 회전될 수 있음은 물론, 때에 따라 브레이크디스크(D) 자체가 회전하는 경우가 있을 수 있는데, 이 경우 가공부산물 또는 절삭유와 가공부산물이 혼합되어 생성된 가공슬러지가 디스크 표면을 따라 회전하게 되는 문제점이 발생할 수 있다.

따라서, 본 고안의 다른 실시예로서, 조립상태에서 브레이크디스크 표면을 가공하는 장치는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 블록커버의 절개되어 개방된 부분의 브레이크디스크(D) 회전방향측 일측에 블록커버(30)로부터 브레이크디스크(D) 표면에 접촉하도록 연장 구비되어 브레이크디스크(D) 표면의 가공슬러지를 긁어주는 리테이너(60)를 더 포함한다.

이와 같이 추가적으로 구성되는 리테이너(60)는 본 고안에 따른 조립 상태 브레이크디스크 표면 가공장치에서 발생된 가공슬러지가 브레이크디스크(D) 표면에 묻은 상태로 진공압력이 적용되는 공간, 즉 작업공간(S)을 벗어나는 것을 방지해주는 역할을 한다.

본 고안에서 이와 같은 리테이너(60)의 재질은 브레이크디스크(D) 표면에 긁힘이나 손상을 주지 않으면서 가공슬러지를 빠져나가지 않게 긁어줄 수 있는 것이면 어느 것을 사용해도 관계없으나, 대체로 탄성재질의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 조립된 브레이크디스크의 가공장치의 구성은 이상과 같이 상술한 구현예에 한정되는 것은 아니고, 다른 구현예로 다양하게 변형되어 사용될 수 있으며, 이와 같은 변형에 의해 본 고안의 상기한 기술적 사상이 전혀 훼손되지 않을 수 있음이 주지되어야 할 것이다.

이상과 같이 본 고안이 완성됨으로써, 브레이크디스크(D) 표면 가공용 한 쌍의 가공유닛(10); 절삭유와 함께 고압의 압축공기를 분사하는 에어/절삭유 분사팁(20); 절삭공구(11)를 덮어 차단할 수 있는 상하 대칭의 형상과 크기로 형성되고, 후단부에는 진공펌프(40)와 연결되어 가공슬러지를 진공으로 수거하는 더스트흡입관(31)이 구비되는 블록커버(30); 더스트흡입관(31)을 통하여 블록커버(30) 내부에 형성되는 작업공간(S)에 진공압력을 부여하는 진공펌프(40); 및 진공펌프(40)에 구동력을 부여하는 진공모터(50)를 포함하여 구성되는, 휠 어셈블리 조립 상태 브레이크디스크의 표면 가공장치가 제공될 수 있게 되었다.

본 고안이 완성됨으로써, 엑슬 어셈블리의 조립 완료 상태에서 브레이크디스크 양 면을 표면가공할 수 있는 장치를 제공할 수 있게 되었으며, 이로써, 오염과 그에 따른 부품의 손상, 파손 및 고장의 우려 없이 조립 상태에서 브레이크디스크의 양 표면을 가공할 수 있는 방법을 제공할 수 있게 된 것이다.

이상과 같이 본 고안은 비록 한정된 구현예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 고안은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 고안의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 일반적인 엑슬 어셈블리의 구조를 나타내는 분리사시도,

도 2는 일반적인 브레이크 시스템의 구조를 나타내는 사시도,

도 3은 본 고안 가공 시스템의 개요를 나타내는 구성도,

도 4는 본 고안의 가공 시스템의 구조를 나타내는 단면도,

도 5는 본 고안의 가공 시스템의 구조를 나타내는 평면도,

도 6은 본 고안 가공 시스템의 모습을 나타내는 사시도,

도 7은 본 고안 가공 시스템 리테이너의 구조를 나타내는 부분 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 가공유닛 11: 절삭공구

12: 동력전달축 20: 분사팁

30: 블록커버 31: 더스트흡입관

40: 진공펌프 50: 진공모터

60: 리테이너 D: 브레이크디스크

S: 작업공간

Claims (4)

1. 브레이크디스크(D) 표면 가공용 절삭공구(11)와 이의 작동을 위한 동력전달축(12)을 각각 포함하는 한 쌍의 가공유닛(10);

   가공되는 브레이크디스크(D) 각 표면의 내측으로부터 외측으로 절삭유와 함께 고압의 압축공기를 분사하는 에어/절삭유 분사팁(20);

   상하 각 중앙부에 절삭공구(11)의 동력전달축(12)이 밀봉관통되며, 한 쌍의 절삭공구(11)를 덮어 차단할 수 있는 상하 대칭의 형상과 크기로 형성되고, 표면가공을 위해 브레이크디스크(D)가 삽입되는 부분이 절개되어 개방되며, 후단부에는 진공펌프(40)와 연결되어 가공슬러지를 진공으로 수거하는 더스트흡입관(31)이 구비되는 블록커버(30);

   더스트흡입관(31)을 통하여 블록커버(30) 내부에 형성되는 작업공간(S)에 진공압력을 부여하는 진공펌프(40); 및

   진공펌프(40)에 구동력을 부여하는 진공모터(50)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는,

   엑슬 어셈블리 조립 상태 브레이크디스크의 표면 가공장치.
2. 제 1항에 있어서,

   분사팁(20)은 디스크 각 표면 당 2개 이상 구성됨을 특징으로 하는,

   엑슬 어셈블리 조립 상태 브레이크디스크의 표면 가공장치.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서,

   분사팁(20)은 소정 각도로 회전 분사하도록 구성됨을 특징으로 하는,

   엑슬 어셈블리 조립 상태 브레이크디스크의 표면 가공장치.
4. 제 1항에 있어서,

   블록커버의 절개되어 개방된 부분의 브레이크디스크(D) 회전방향측 일측에 블록커버(30)로부터 브레이크디스크(D) 표면에 접촉하도록 연장 구비되어 브레이크디스크(D) 표면의 가공슬러지를 긁어주는 리테이너(60)를 더 포함함을 특징으로 하는,

   엑슬 어셈블리 조립 상태 브레이크디스크의 표면 가공장치.