KR20150089160A - 단조공정에 의한 고정 조정 유닛의 정밀 가공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단조 공정에 의한 고정 조정 유닛의 정밀 가공 방법에 관한 것이고, 구체적으로 자동차 브레이크 시스템의 캘리퍼 하우징의 피스톤을 작동시키기 위한 정밀 부품에 해당되는 고정 조정 유닛을 단조 공정에 의하여 제조될 수 있도록 하는 단조 공정에 의한 고정 조정 유닛의 정밀 가공 방법에 관한 것이다. 자동차 브레이크 시스템의 캘리퍼 하우징 내부에 배치되는 조정 유닛의 가공 방법은 소재를 준비하고 단조 공정을 위한 성형 다이스 및 가압 다이스를 준비하는 단계; 소재를 몸체 및 머리 부분으로 구분하고 다리 부분을 상기 가압 다이스에 의하여 상기 성형 다이스에 고정시키는 단계; 및 상기 성형 다이스 및 금형 가압 다이스 내부에 형성된 금형에서 미리 결정된 형상을 상기 펀칭 및 가압 공정에 의하여 가공하는 단계를 포함한다.

Description

단조공정에 의한 고정 조정 유닛의 정밀 가공 방법{Method for Processing Fixed Adjusting Unit Precisely by Forging}

본 발명은 단조 공정에 의한 고정 조정 유닛의 정밀 가공 방법에 관한 것이고, 구체적으로 자동차 브레이크 시스템의 캘리퍼 하우징의 피스톤을 작동시키기 위한 정밀 부품에 해당되는 고정 조정 유닛을 단조 공정에 의하여 제조될 수 있도록 하는 단조 공정에 의한 고정 조정 유닛의 정밀 가공 방법에 관한 것이다.

캘리퍼(caliper)는 브레이크 패드를 디스크에 밀착시키는 기능을 하는 장치로 유압에 의하여 작동될 수 있다. 일반적으로 브레이크가 작동되면 마스터실린더에서 발생된 유압이 캘리퍼 내의 피스톤에 작용하여 패드를 디스크에 압착시킬 수 있다. 그리고 캘리퍼 몸체가 반대 방향으로 이동하여 바깥쪽 패드가 디스크에 압착되어 마찰력이 발생하게 되고 이에 따라 제동이 가능하게 된다.

자동차 브레이크의 캘리퍼 하우징 내부에 피스톤 어셈블리, 푸시로드 및 작동 램프가 순서대로 배치되고 피스톤 어셈블리에 조정 유닛이 배치되고 그리고 조정 유닛에 작동 스크루와 같은 부품이 결합되어 피스톤의 작동을 조절할 수 있다.

캘리퍼의 제조와 관련된 선행기술로 특허공개번호 제2010-0104362호 ‘자동차 브레이크의 캘리퍼 피스톤 가공용 다축 터닝 장치’가 있다. 상기 선행기술은 소재의 덮개 부분 측이 소재 공급 부분과 4대의 소재 공급 부분 측에 클램프가 된 상태에서 소재의 고급 및 전장 가공, 단 가공, 홈 가공 및 내경과 외경 가공이 이루어지고, 내경 및 외경 가공된 소재의 라운드 가공을 위하여 인접한 마지막 소재 구동 부분 측으로 이동되는 경우, 소재를 파지하고 있는 이송 부분의 회전 실린더가 작동되어 이송부가 반대 방향으로 회전이 되도록 하고 이에 따라 소재의 개구 부분이 마지막 소재 구동 부분에 파지되어 소재의 덮개 부분의 라운드 가공이 이루어지도록 하는 다축 터닝 장치에 대하여 개시한다.

브레이크 캘리퍼의 제조와 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제2012-0039195호 ‘알루미늄 단조재 브레이크 캘리퍼 제조방법’이 있다. 상기 선행기술은 알루미늄 소재를 이용하여 열간 단조 공정과 냉간 단조 공정을 거쳐 브레이크 캘리퍼를 제조하고, 이후 마무리 가공을 거쳐 최종적인 브레이크 캘리퍼를 제조하는 단조 소재의 브레이크 캘리퍼 제조방법에 대하여 개시한다.

상기 선행기술은 각각의 유닛의 제조되는 공정 또는 가공되는 과정에 대하여 개시하지 않는다.

본 발명은 선행기술에서 개시되지 않는 조정 유닛의 새로운 가공 방법을 제안하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

선행문헌1: 한국특허공개번호 제2010-0104362호(2010년09월29일 공개) 선행문헌2: 한국특허공개번호 제2012-0039195호(2012년04월25일 공개)

본 발명의 목적은 자동차 브레이크 시스템의 캘리퍼 하우징 내부에 피스톤의 작동과 관련되어 배치되는 정밀 부품에 해당되는 조정 유닛의 가공을 위한 단조공정에 의한 고정 조정 유닛의 정밀 가공 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 자동차 브레이크 시스템의 캘리퍼 하우징 내부에 배치되는 조정 유닛의 가공 방법은 소재를 준비하고 단조 공정을 위한 성형 다이스 및 가압 다이스를 준비하는 단계; 소재를 몸체 및 머리 부분으로 구분하고 다리 부분을 상기 가압 다이스에 의하여 상기 성형 다이스에 고정시키는 단계; 및 상기 성형 다이스 및 금형 가압 다이스 내부에 형성된 금형에서 미리 결정된 형상을 상기 펀칭 및 가압 공정에 의하여 가공하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 성형 다이스 및 가압 다이스는 각각 4개로 이루어진다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 머리 부분의 성형 과정에서 상기 펀칭 및 가압 공정에서 탄성 완충 과정이 적용된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 소재는 SM45C 탄소강이 된다.

본 발명에 따른 가공 방법은 다이스 및 금형에서 펀칭 및 가압 공정에 의하여 조정 유닛이 가공될 수 있도록 하는 것에 의하여 부품의 균일성이 향상될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 가공 방법은 정밀 부품이 균일한 품질이 유지되면서 가공 공정이 단축되도록 하면서 이와 동시에 생산성 및 작업 효율성이 향상되도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 가공 방법은 탄소강 소재의 소성 변형 및 연신율에 기초한 정밀 단조 공정을 적용하는 것에 의하여 생산 능률이 극대화가 되도록 한다는 이점을 가진다.

도 1a는 본 발명에 따른 가공 방법의 실시 예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1b는 도 1a의 각 과정에서 가공되는 형상의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 가공 방법의 각각의 단계의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법에 의하여 제조된 조정 유닛이 적용된 캘리퍼 하우징의 실시 예를 도시한 것이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.

도 1a는 본 발명에 따른 가공 방법의 실시 예를 개략적으로 도시한 것이고 그리고 도 1b는 도 1a의 각 과정에서 가공되는 형상의 실시 예를 도시한 것이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 자동차 브레이크 시스템의 캘리퍼 하우징 내부에 배치되는 고정 조정 유닛의 정밀 가공 방법은 소재를 준비하고 단조 공정을 위한 성형 다이스 및 가압 다이스를 준비하는 단계; 소재를 몸체 및 머리 부분으로 구분하고 다리 부분을 상기 가압 다이스에 의하여 상기 성형 다이스에 고정시키는 단계; 및 상기 성형 다이스 및 금형 가압 다이스 내부에 형성된 금형에서 미리 결정된 형상을 상기 펀칭 및 가압 공정에 의하여 가공하는 단계를 포함한다. 구체적으로 가공 방법은 예를 들어 SM45C와 같은 탄소강 모재(M) 및 다이스를 준비하는 단계(P11); 제1 가압 다이스 및 제1 성형 다이스에서 모재(M)의 외경을 펀칭 및 가압 공정에 의하여 가공을 하여 제1 가공물(100)을 가공하는 단계(P12); 제2 가압 다이스 및 제2 성형 다이스에서 제1 가공물(100)의 외경 성형을 완성하여 제2 가공물(200)을 가공하는 단계(P13); 제3 가압 다이스 및 제3 성형 다이스에서 제2 가공물(200)을 가공하여 제3 가공물(300)을 성형하는 단계(P14); 및 제4 가압 다이스 및 제4 성형 다이스에서 제3 가공물(300)을 성형하여 제4 가공물(400)을 가공하는 단계(P15)를 포함한다.

본 발명에 따르면, 조정 유닛(adjuster)은 다이스 및 다이스 내부에 형성된 금형에서 단조 공정을 통하여 가공될 수 있다. 단조 공정은 예를 들어 표면 정밀도와 치수 정확성이 높은 냉간 단조 공정이 적용될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

조정 유닛의 가공을 위한 모재(M)는 예를 들어 SM45C 탄소강 코일 소재가 될 수 있지만 이에 제한되지 않고 축 가공을 위한 임의의 기계 구조용 탄소강이 될 수 있고 예를 들어 항복 강도가 620 Mpa, 탄성 계수가 205 GPa, 포와송 비가 0.29 그리고 극한 응력이 690 Mpa 또는 각각 그 이상의 값을 가지는 단조 가공이 가능한 임의의 탄소강이 될 수 있다.

단조 가공은 다수 개의 단계로 나누어 진행될 수 있고 각각의 단계를 위한 적합한 가압 다이스 및 성형 다이스가 준비될 수 있다(P11). 구체적으로 외경 성형 공정을 위한 제1 가압 다이스 및 제1 성형 다이스에서 도 1b에 (나)에 도시된 제1 가공물(100)이 가공될 수 있다(P12). 제1 가공물(100)은 머리 부분(101) 및 다리 부분(102)으로 이루어질 수 있고 경계 부분(101a)이 형성될 수 있다. 경계 부분(101a)은 라운드 형상이 될 수 있고 제1 가압 다이스 및 성형 다이스에서 경계 부분(101a)의 마무리가 어렵다. 이로 인하여 외경 완성을 위한 제2 가압 다이스 및 제2 성형 다이스가 준비될 수 있다. 그리고 제2 가압 다이스 및 제2 성형 다이스에서 제1 가공물(101)의 경계 부분(101a)이 성형되어 외경이 완성되어 도 1b의 (다)에 도시된 구분 영역(201a)을 가진 제2 가공물(200)이 가공될 수 있다(P13). 제2 가공물(200)에서 머리 부분(201)과 다리 부분(202)의 외형이 일차적으로 완성되어 다음 단조 공정으로 이행될 수 있다.

제2 가공물(200)의 머리 부분(201)이 먼저 제3 가압 다이스 및 제3 성형 다이스에서 성형되어 도 1b의 (라)에 도시된 제3 가공물(300)로 성형될 수 있다(P14). 제3 가공물(300)은 머리 부분(301)과 다리 부분(302)로 구분될 수 있고 머리 부분(301)은 작은 직경을 가지는 천정 부분(301a)과 상대적으로 큰 직경을 가지는 바닥 부분(301)으로 이루어질 수 있다. 천정 부분(301a) 및 바닥 부분(301)이 성형되기 위하여 마무리 공정이 진행될 수 있다(P15).

전체 외형 마무리 공정(P15)은 제3 가공물(300)의 머리 부분(301) 및 다리 부분(302)을 마무리를 하는 공정으로 이루어질 수 있다. 도 1b의 (마)에 도시된 것처럼, 마무리 공정(P15)을 통하여 머리 부분(401) 및 다리 부분(402)이 마무리가 되어 조정 유닛이 만들어질 수 있다. 구체적으로 머리 부분(401)에 상대적으로 큰 직경을 가지는 스토퍼 영역(401a)이 형성되고 그리고 다리 부분(402)의 끝 부분에 모따기 영역(402b)이 형성될 수 있다.

각각의 가공 공정에서 내부에 펀치 및 금형이 형성된 서로 다른 다이스가 적용될 수 있고 가공 단계의 수는 적절하게 조절될 수 있다.

도 1a 및 도 1b에 제시된 가공물 형상 및 가공 단계는 예시적인 것으로 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

아래에서 각각의 가공물이 성형되는 과정에 대하여 구체적으로 설명된다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 가공 방법의 각각의 단계의 실시 예를 도시한 것이다.

도 2a를 참조하면, 제1 가공물(100)의 제조를 위하여 제1 가압 다이스(21a) 및 제1 성형 다이스(21b)가 준비될 수 있다. 모재로부터 제1 가공물(100)을 단조 공정에 의하여 성형하기 위하여 모재가 제1 성형 다이스(21b)에 인입될 수 있다. 그리고 제1 가압 다이스(21a)가 제1 성형 다이스(21b)의 방향으로 이동될 수 있다. 제1 가압 다이스(21a)는 예를 들어 유압 프레스와 같은 장치에 의하여 작동될 수 있다. 제1 가압 다이스(21a)에 제1 가압 펀치(211)가 배치될 수 있고 그리고 제1 성형 다이스(21b)에 제1 성형 금형(212) 및 제1 성형 펀치(213)가 배치될 수 있다. 제1 성형 금형(212)은 예를 들어 초경합금 소재로 만들어질 수 있고 아래의 각각의 성형 금형도 마찬가지로 초경합금 또는 이와 유사한 소재로 만들어질 수 있다. 각각의 가압 펀치 또는 성형 펀치도 동일하다.

제1 가압 다이스(21a)의 이동에 따라 제1 가압 펀치(211)에 의하여 모재가 제1 성형 금형(212)에 고정될 수 있고 그리고 제1 가압 펀치(211) 및 제1 성형 펀치(213)에 의하여 제1 가공물(100)이 단조 가공될 수 있다. 제1 가공물(100)은 예를 들어 머리 부분의 직경이 14.40 mm, 다리 부분의 직경이 8.6 mm, 머리 부분의 길이가 28.50 mm 그리고 다리 부분의 길이가 33.80 mm가 될 수 있다. 이후 제1 가공물(100)은 다음 단계의 공정을 위하여 이동될 수 있다.

도 2b를 참조하면, 제2 가공물(200)의 단조 가공을 위하여 제2 가압 다이스(22a) 및 제2 성형 다이스(22b)가 준비되고 그리고 제1 가공물이 제2 성형 다이스(22b)에 인입될 수 있다.

제2 가압 다이스(22a)에 제2 가압 펀치(221)가 배치되고 그리고 제2 성형 다이스(22b)에 제2 성형 금형(222)이 준비될 수 있다. 제1 가공물이 적절한 장치에 의하여 제2 성형 다이스(22b)의 제2 성형 금형(222)의 입구에 위치되면 제2 가압 다이스(22a)가 이동하게 되고 이에 따라 제2 가압 펀치(221)가 제1 가공물을 제2 성형 금형(222)의 정해진 위치에 고정시킨다. 이후 제2 가압 펀치(221)의 펀칭 및 가압 공정에 의하여 제2 가공물(200)이 성형될 수 있다. 그리고 제2 가공물(200)을 다음 단계의 공정을 위하여 이송될 수 있다.

도 2c를 참조하면, 제3 가공물(300)의 가공을 위하여 제3 가압 다이스(23a) 및 제3 성형 다이스(23b)가 준비될 수 있다. 제3 가압 다이스(23a)에 제3 가압 펀치(231)가 배치되고 그리고 제3 성형 다이스(23b)에 미리 결정된 형상을 가지는 제3 성형 금형(233)이 배치될 수 있다. 추가로 제3 가압 다이스(23a)에 펀칭 공정 과정에서 완충 작용을 위하여 제3 가압 펀치(231)의 뒤쪽 부분에 코일 스프링과 같은 탄성 완충 수단(232)이 배치될 수 있다. 이는 큰 압력으로 펀칭 공정이 진행되는 과정에서 반발력을 감소시키기 위한 것으로 반발력을 고려하여 적절한 탄성 계수를 가지는 탄성 완충 수단(232)이 배치될 수 있다.

제2 가공물이 제3 성형 금형(233)의 입구에 배치되면 제3 가압 다이스(23a)가 제3 성형 다이스(23b)의 방향으로 이동하게 된다. 그리고 제3 가압 펀치(231)에 의하여 제2 가공물이 제3 성형 금형(233)의 내부에 고정될 수 있다. 이후 제3 가압 펀치(231)의 펀칭 및 가압 공정에 의하여 제3 가공물(300)이 성형될 수 있다. 그리고 펀칭 및 가압 과정에서 완충 탄성 수단(232)은 제3 가압 펀치(231)에 작용하는 반발력을 완충시키는 작용을 하여 단조 공정에서 소재의 변형이 방지되도록 할 수 있다. 이와 같은 방법으로 제3 가공물(300)이 성형되면 마무리 공정을 위하여 제3 가공물(300)이 이송될 수 있다.

도 2d를 참조하면, 제4 가공물(400)의 성형을 위하여 제4 가압 다이스(24a) 및 제4 성형 다이스(24b)가 준비될 수 있다. 제4 가압 다이스(24a)에 제4 가압 펀치(241)가 준비될 수 있고 그리고 제4 성형 다이스(24b)에 제4 성형 금형(242)이 준비될 수 있다.

제3 가공물이 제4 성형 다이스(24b)의 제4 성형 금형(242)의 입구에 위치되면 제4 가압 다이스(24a)가 이동될 수 있고 그리고 제4 가압 펀치(241)에 의하여 제3 가공물이 제4 성형 금형(242)에 고정될 수 있다. 이후 제4 가압 펀치(241)의 펀칭 및 가압 공정에 의하여 제4 성형물이 가공될 수 있다. 그리고 가공된 성형물은 머리 부분의 직경이 19.00 mm, 머리 부분의 스토퍼 영역의 직경이 24.00 mm, 다리 부분의 적경이 8.7 mm, 모따기 영역의 직경이 7.30 mm 그리고 다리 부분의 길이가 34.30 mm가 되는 조정 유닛이 될 수 있다.

도 2a 내지 도 2d에 도시된 실시 예는 예시적인 것으로 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. 예를 들어 각각의 성형 금형 내부에 적절한 보호 코팅 또는 초경 코팅이 이루어질 수 있고 그리고 필요에 따라 펀치는 다양한 유압 기계에 의하여 작동될 수 있다. 그러므로 본 발명은 이와 같은 부가적인 장치 또는 구동 장치에 의하여 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 조정 유닛은 캘리퍼 하우징의 피스톤 어셈블리 내부에 장착될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 방법에 의하여 제조된 조정 유닛이 적용된 캘리퍼 하우징의 실시 예를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 자동차 브레이크 시스템의 캘리퍼 하우징은 피스톤 어셈블리(31), 푸시로드(32) 및 작동 램프(33)를 포함할 수 있고 본 발명에 따른 조정 유닛은 피스톤 어셈블리(31)의 내부에 다양한 오링 또는 베어링과 함께 고정될 수 있다.

본 발명에 따른 조정 유닛은 다양한 자동차 브레이크 시스템에 적용될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 가공 방법은 다이스 및 금형에서 펀칭 및 가압 공정에 의하여 조정 유닛이 가공될 수 있도록 하는 것에 의하여 부품의 균일성이 향상될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 가공 방법은 정밀 부품이 균일한 품질이 유지되면서 가공 공정이 단축되도록 하면서 이와 동시에 생산성 및 작업 효율성이 향상되도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 가공 방법은 탄소강 소재의 소성 변형 및 연신율에 기초한 정밀 단조 공정을 적용하는 것에 의하여 생산 능률이 극대화가 되도록 한다는 이점을 가진다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

21a: 제1 가압 다이스 21b: 제1 성형 다이스
22a: 제2 가압 다이스 22b: 제2 성형 다이스
23a: 제3 가압 다이스 23b: 제3 성형 다이스
24a: 제4 가압 다이스 24b: 제4 성형 다이스
31: 어셈블리 32: 푸시로드
33: 작동 램프 100: 제1 가공물
101: 머리 부분 101a: 경계 부분
102: 다리 부분 200: 제2 가공물
201: 머리 부분 201a: 구분 영역
202: 다리 부분 211: 제1 가압 펀치
212: 제1 성형 금형 213: 제1 성형 펀치
221: 제2 가압 펀치 222: 제2 성형 금형
231: 제3 가압 펀치 232: 탄성 완충 수단
233: 제3 성형 금형 241: 제4 가압 펀치
242: 제4 성형 금형 300: 제3 가공물
301: 머리 부분 301a: 천정 부분
302: 다리 부분 400: 제4 가공물
401: 머리 부분 402: 다리 부분
402b: 모따기 영역

Claims (4)

1. 자동차 브레이크 시스템의 캘리퍼 하우징 내부에 배치되는 조정 유닛의 가공 방법에 있어서,
   소재를 준비하고 단조 공정을 위한 성형 다이스 및 가압 다이스를 준비하는 단계;
   소재를 몸체 및 머리 부분으로 구분하고 다리 부분을 상기 가압 다이스에 의하여 상기 성형 다이스에 고정시키는 단계; 및
   상기 성형 다이스 및 금형 가압 다이스 내부에 형성된 금형에서 미리 결정된 형상을 상기 펀칭 및 가압 공정에 의하여 가공하는 단계를 포함하는 단조공정에 의한 고정 조정 유닛의 정밀 가공 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 성형 다이스 및 가압 다이스는 각각 4개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고정 조정 유닛의 정밀 가공 방법.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 머리 부분의 성형 과정에서 상기 펀칭 및 가압 공정에서 탄성 완충 과정이 적용되는 것을 특징으로 하는 고정 조정 유닛의 정밀 가공 방법.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 소재는 SM45C 탄소강이 되는 것을 특징으로 하는 고정 조정 유닛의 정밀 가공 방법.

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