KR101797741B1 - 브레이크 디스크 제동면 표면 평면도 변화량 측정 장치 및 측정 방법 - Google Patents

브레이크 디스크 제동면 표면 평면도 변화량 측정 장치 및 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 브레이크 디스크 제동면 표면 요철 변화량(평면도 변화량) 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 제동면의 표면 요철 변화량(평면도 변화량)을 측정하는 경우, 허브 면의 표면 요철 변화량(평면도 변화량)에 의한 영향을 배제하여 측정의 신뢰도를 높이기 위한 발명이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 브레이크 디스크의 허브면의 표면 상태를 측정하는 허브면 측정부와; 브레이크 디스크의 제동면의 표면 상태를 측정하는 제동면 측정부와; 상기 허브면 측정부와 상기 제동면 측정부와 연결되어 이들 측정부들에서 측정된 데이터를 수집하고 연산부와 연결되는 제어부와, 상기 제어부와 연결되며 측정된 제동면의 표면 상태값에, 측정된 허브면의 표면 상태값 및 제동면의 측정 위치와 허브면의 측정 위치간의 거리 차이를 반영하여 실제 제동면의 표면 상태값을 연산하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크 표면 상태 측정 장치 및 이에 의한 측정 방법을 제공한다.

Description

브레이크 디스크 제동면 표면 평면도 변화량 측정 장치 및 측정 방법{A measurement appratus for measuring flatness of outer surface of brake surface of brake disc and a measuring method}
본 발명은 브레이크 디스크 제동면 표면 요철 변화량(평면도 변화량) 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 제동면의 표면 요철 변화량(평면도 변화량)을 측정하는 경우, 허브 면의 표면 요철 변화량(평면도 변화량)에 의한 영향을 배제하여 측정의 신뢰도를 높이기 위한 발명이다.
일반적으로 자동차의 브레이크 장치는 차량을 감속 또는 정지시키기 위해 사용되는 장치로서, 차량에 필수적인 제동시스템이다.
이러한, 제동시스템에 사용되는 브레이크 디스크는 마찰부재와의 마찰을 통해 발생되는 마찰력을 이용하여 차량의 운동에너지를 열에너지로 방출함으로써 차량의 제동을 수행한다.
통상적인 브레이크 디스크는 마찰부재와의 마찰을 통해 제동력이 발생되도록 하는 마찰부가 되는 제동면과 브레이크 디스크가 차체에 결합되도록 하는 허브(일명, 햇파트(hat part라고도 한다)가 구비되고, 이러한 구성은 한국특허공개 10-2013-0017376에서 개시된다.
제동면은 브레이크 패드와 마찰 접촉하여 제동력을 일으키는 부분이므로 패드와의 마찰력을 극대화하기 위해서 제동면 전체의 표면 상태가 균일하게 이루어져야 한다.
즉, 제동면 표면 가공시 발생하는 표면의 높이 차이(허브 조립면을 기준으로 한 제동면 표면 위치의 상하 높이 변화량, 평면도 변화량, 일명 RUN-OUT 이라고 한다)가 일정 기준 이내(예, 30 μm 이내)가 되어야 한다.
종래의 측정법에 따르면 고정 또는 회전하는 받침대 위에 디스크를 설치하고, 제품을 360도 회전시켜 제동면의 RUN-OUT을 측정하였다. 그런데 받침대가 고정된 경우, 받침대의 기준면(받침면)과 허브 좌면과의 마찰에 의하여 허브 좌면이 손상되는 문제점이 있었다.
한편, 받침대가 회전하는 경우, 제동면 평면도 변화량을 측정하는 경우, 받침대의 평면도 변화량이 반영되어 오차가 발생하여 측정의 신뢰도가 낮다는 문제점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 디스크롤 회전시키면서 제동면의 표면 상태를 측정하는 경우 허브면의 손상을 방지하면서도 제동면의 표면 상태의 측정치의 신뢰도를 높일 수 있는 브레이크 디스크 제동면 표면 요철 변화량 측정 장치 및 측정 방법
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 브레이크 디스크의 허브면의 표면 상태를 측정하는 허브면 측정부와; 브레이크 디스크의 제동면의 표면 상태를 측정하는 제동면 측정부와; 상기 허브면 측정부와 상기 제동면 측정부와 연결되어 이들 측정부들에서 측정된 데이터를 수집하고 연산부와 연결되는 제어부와, 상기 제어부와 연결되며 측정된 제동면의 표면 상태값에, 측정된 허브면의 표면 상태값 및 제동면의 측정 위치와 허브면의 측정 위치간의 거리 차이를 반영하여 실제 제동면의 표면 상태값을 연산하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크 표면 상태 측정 장치를 제공한다.
상기 제동면 측정부는; 제동면의 내면 측정부와, 상기 제동면의 내면 측정부와 대향되게 설치되는 제동면의 외면 측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 디스크 허브면이 안착되며, 상기 브레이크 디스크와 함께 회전하는 디스크 회전 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 허브면 측정부는 허브면의 평면도를 측정하고, 상기 제동면 측정부는 제동면의 평면도를 측정하되, 상기 연산부는 측정된 제동면의 평면도와, 회전 중심에서 측정된 제동면의 위치 및, 측정된 허브면의 평면도와, 회전 중심에서 측정된 허브면의 위치를 이용하여 실제 제동면의 평면도를 연산하는 것을 특징으로 한다.
상기 연산부는 실제 제동면의 평면도를 연산하는 경우, 측정된 제동면의 평면도에서, 측정된 허브면의 평면도에, 회전 중심과 허브면의 측정 지점까지의 거리/회전 중심과 제동면 측정 지점까지의 거리의 비를 곱한 결과를 제외하여 실제 제동면의 평면도를 연산하는 것을 특징으로 한다.
허브면에 지지되며 디스크와 함께 회전할 수 있는 받침대를 구비하는 디스크 회전 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
제동면에 지지되며 디스크와 함께 회전할 수 있는 받침대를 구비하는 디스크 회전 지지부를 더 포함하되, 받침대는 중공 형태의 파이프로 구성되고, 받침대의 테두리는 제동면에 지지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 받침대와 함께 회전하는 브레이크 디스크를 회전시키는 단계와, 허브면의 평면도를 측정하는 단계와; 제동면의 평면도를 측정하는 단계와; 회전 중심에서 허브면의 측정 지점 간의 제1거리 및 회전 중심에서 제동면의 측정 지점 간의 제2거리 데이터를 인지하고, 제1거리에 대한 제2거리의 비율을 계산하는 단계와; 측정된 제동면의 평면도 값에서 측정된 허브면의 평면도 값에 제1거리에 대한 제2거리의 비율을 곱한 결과치를 제외하여 실제 제동면의 평면도를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크 표면 상태 측정 방법을 제공한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 디스크 회전 지지부의 받침대가 디스크의 허브면을 지지한 상태에서 디스크와 같이 회전하기 때문에, 받침대와 허브면 간의 마찰에 의한 허브면의 표면 손상이 방지된다.
한편, 디스크 회전 지지부의 받침대의 표면 평면도가 제동면의 평면도 측정값에 반영되는 것을 방지하여 제동면의 평면도의 실제 값의 신뢰도를 높일 수 있다.
도1은 본 발명에 의한 측정 장치의 개략도이다.
도2는 본 발명의 제어 블록도이다.
도3(a)는 본 발명에서 회전 각도 위상 변화에 따라서 측정된 제동면의 평면도 변화 그래프이다.
도3(b)는 본 발명에서 회전 각도 위상 변화에 따라서 측정된 허브 좌면의 평면도 변화 그래프이다.
도3(c)는 본 발명에서 회전 각도 위상 변화에 따른 실제 허브 좌면의 평면도 변화 그래프이다.
도4는 본 발명의 다양한 측정 장치의 실시예이다.
도5는 본 발명의 측정 방법의 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도1에서 도시한 바와 같이, 브레이크 디스크(1)는 허브부(2)와, 제동부(3)로 구분되고, 허브부(2)는 외면(21)과, 내면(22)으로 구분되며, 제동부(3)도 외면(31)과 내면(32)으로 구분된다.
허브부(2)의 내면(22)에는 허브부(2)를 지지하는 디스크 회전 지지부(110)의 받침대(111)가 배치되며, 받침대(111)의 지지면이 허브부(2)의 내면(22)과 면접한 상태를 유지한다.
받침대(111)는 기둥 형태로 마련되며, 받침대(111)가 회전하면 그 위에 올려져 있는 디스크(1)도 같이 회전한다.
본 발명에 의한 브레이크 디스크 제동면 표면 요철 변화량 측정 장치(이하에서는 '측정 장치'라고 한다)(200)는 허브면 측정부(210)와, 제동면 측정부(220), 그리고 이와 연결되는 제어부(230), 연산부(240), 받침대(111)를 회전시키는 디스크 회전 구동부(112)를 포함한다.
허브면 측정부(210)는 프로브(probe) 형태로 마련되어 디스크 회전에 따른 각 회전 각도 위상별(0~360도) 허브부(2)의 좌면(내면(22)))의 표면 미세 요철의 높낮이 변화상태(평면도 변화 상태)를 측정한다.
여기서 허브 좌면은 받침대(111)에 지지되는 면을 의미한다.
제동면 측정부(220)도 프로브(probe) 형태로 마련되어 디스크 회전에 따른 각 회전 각도 위상별(0~360도) 제동면(31, 32)의 표면 미세 요철 높낮이 변화상태(평면도 변화상태)를 측정하며, 제동부(3)의 외면(31)과 내면(32) 모두를 측정한다.
한편, 도1의 아랫 부분 그래프에서 도시한 바와 같이, 허브부(2) 좌면(내면)(22)의 미세 요철 높이는 H1으로 표시되고, 제동부(3)의 제동면(31, 32)의 미세 요철 높이는 H2로 표시된다.
그리고 허브부(2)좌면(내면)(22)의 측정 지점과 회전 중심과의 거리는 L1으로 표시되고, 제동부(3)의 표면 측정 지점과 회전 중심과의 거리는 L2로 표시된다.
여기서, 받침대(111)의 표면에 약간 미세 요철이나 높이 변화가 있는 경우, 이러한 높이 변화는 허브부(2)의 좌면(내면)(22)의 미세 요철 높이 변화 측정치에 반영된다.
즉, 허브부(2)의 좌면(내면)(22) 미세 요철 높이 변화 측정치는 실제로는 받침대(111) 표면의 미세 요철 높이 변화 측정치로 간주된다.
한편, 이러한 받침대(111)의 미세 요철 높이 변화는 제동부(3)의 제동면(31, 32의 미세 요철 높이 변화 측정치에도 영향을 준다.
따라서, 받침대(111) 표면의 상태가 제동면(31, 32)의 미세 요철 높이 변화 측정치에 영향을 주는 것을 막을 필요가 있다.
이를 위해서는 제동면(31, 32)에서 측정된 미세 요철 높이 변화 데이터(제동면 평면도)의 값에서 허브 좌면(내면)(22)에서 측정된 미세요철 높이 변화 데이터(허브면 평면도)값의 영향을 제거하되, 회전 중심에서 허브 좌면(내면)(22)의 측정 지점 까지의 거리(L1)에 대한 회전 중심에서 제동면(31, 32)의 측정 지점 까지의 거리(L2)의 비율을 반영하는 것이 바람직하다(즉, L1/L2 ).
여기서 제동면(31, 32)의 미세 요철 높이 변화(평면도 변화) 데이터 측정치(RB)와 허브 좌면(내면)(22)에서 측정된 미세 요철 변화(평면도 변화) 데이터 측정치(RH)를 임의의 함수 fB(x)와, fH(x)로 각각 가정한다.
함수 fB(x)의 그래프는 도3(a)로 표현되고, fH(x)의 그래프는 도3(b)로 표현된다.
함수 fB(x)의 그래프는 측정치로서, 이러한 측정치에는 fH(x)의 그래프의 결과값이 반영되어 있으므로 실제 제동면의 미세 요철 높이 변화데이터(평면도 변화테이더)를 구하기위해서는 fB(x)의 결과값에서 fH(x)의 결과값을 빼야 한다.
다만, 회전 중심에서 측정 지점 간의 거리가 클 수록 받침대의 미세 요철 변화의 영향력이 크므로 회전 중심에서의 거리 데이터를 반영시켜야 한다.
따라서, 실제 제동면(31, 32)의 미세 요철 높이 변화(평면도 변화) 데이터는 허브 좌면(22)의 측정 지점을 기준으로 정해져야 하며, 이를 fRH(x)라는 함수로 정의한다.
그리고 fRH(x)는 아래와 같은 식에 의하여 구해진다.
fRH(x) = fB(x) - (L1/L2) * fH(x)
(L1: 회전 중심에서 허브면의 측정 위치 까지 거리, L2 : 회전 중심에서 제동면의 측정 위치 까지 거리)
그리고, 위 식에 의하여 구해진 실제 제동면의 미세 요철 높낮이 변화(평면도 변화) 그래프는 도3(c)에서 나타난 바와 같다.
도4는 위와 같이 받침대 지지면상의 미세 요철 높이 변화(평면도 변화)에 따른 영향을 배제하기 위한 다양한 실시예를 도시한 것이다.
도4(a)는 도1의 구성과 동일하며, 도4(b)는 받침디(111b)가 허브부(2)에 배치된 것이 아니라 제동부(3)의 내면(32)에 지지되되, 받침대의 표면의 영향을 최소화 하기 위해서 받침대(111b)가 중공의 기둥 형태로 마련되고, 받침대(111b)의 테두리가 제동부(3) 내면(32)에 닿게 한 것을 도시하였다.
도4(c)는 도1 및 도4(a)에서 도시된 상태의 디스크(1)의 배치상태와 정반대를 나타낸 것이다
즉, 도1 및 도4(a)에서는 받침대(111)에 허브부(2)의 내면(22)이 지지되었다면, 도4(c)에서는 받침대(111c)에 허브부(2)의 외면(21)이 지지되는 것을 도시하였다.
한편, 도4(d)는 도4(b)에서 나타난 디스크(1)의 배치 상태와 정반대의 상태를 도시한 것이다.
즉, 중공 형태의 받침대(111d)가 디스크(1)의 제동부(3)를 지지하되, 지지되는 제동부(3)는 도4(b)와 같이 내면(32)이 아니고 외면(31)이라는 점에서 차이가 있다.
따라서, 이와 같은 본 발명에 의해서는 받침대(111, 111b, 111c, 111d)와, 디스크(1)가 같이 회전하기 때문에 디스크(1)의 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제동면(31, 32)의 평면도 변화 측정값에서 받침대의 평면도 변화 측정치(=허브 좌면의 평면도 변화 측정치)를 제외하면서, 중심으로부터의 거리 비율을 반영하기 때문에 실제 제동면의 평면도 변화 측정값의 신뢰도를 높일 수 있다.
이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.
100: 브레이크 디스크 제동면 표면 평면도 변화량 측정 장치
110: 디스크 회전 지지모듈 111: 받침대
120: 허브면 측정부 220: 제동면 측정부
230: 제어부 240: 연산부

Claims (7)

  1. 브레이크 디스크의 허브면과 접촉하여 허브면의 평면도를 측정하는 프로브 형태의 허브면 측정부와;
    브레이크 디스크의 제동면과 접촉하여 제동면의 평면도를 측정하는 제동면 측정부와;
    상기 디스크 허브면이 안착되며, 상기 브레이크 디스크와 함께 회전하는 디스크 회전 구동부와;
    상기 허브면 측정부와 상기 제동면 측정부와 연결되어 이들 측정부들에서 측정된 데이터를 수집하고 연산부와 연결되는 제어부와,
    상기 제어부와 연결되며 측정된 제동면의 표면 상태값에, 측정된 허브면의 표면 상태값 및 제동면의 측정 위치와 허브면의 측정 위치간의 거리 차이를 반영하여 실제 제동면의 표면 상태값을 연산하는 연산부를 포함하되,
    상기 연산부는 측정된 제동면의 평면도와, 회전 중심에서 측정된 제동면의 위치 및, 측정된 허브면의 평면도와, 회전 중심에서 측정된 허브면의 위치를 이용하여 실제 제동면의 평면도를 연산하며,
    상기 연산부는 실제 제동면의 평면도를 연산하는 경우,
    측정된 제동면의 평면도에서, 측정된 허브면의 평면도에, 회전 중심과 허브면의 측정 지점까지의 거리/회전 중심과 제동면 측정 지점까지의 거리의 비를 곱한 결과를 제외하여 실제 제동면의 평면도를 연산하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크 표면 상태 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제동면 측정부는;
    제동면의 내면 측정부와, 상기 제동면의 내면 측정부와 대향되게 설치되는 제동면의 외면 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크 표면 상태 측정 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    허브면에 지지되며 디스크와 함께 회전할 수 있는 받침대를 구비하는 디스크 회전 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크 표면 상태 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    제동면에 지지되며 디스크와 함께 회전할 수 있는 받침대를 구비하는 디스크 회전 지지부를 더 포함하되, 받침대는 중공 형태의 파이프로 구성되고, 받침대의 테두리는 제동면에 지지되는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크 표면 상태 측정 장치.
  7. 받침대와 함께 회전하는 브레이크 디스크를 회전시키는 단계와,
    허브면에 접촉하는 프로브 형태의 허브면 측정부를 이용하여 허브면의 평면도를 측정하는 단계와;
    제동면에 접촉하는 프로브 형태의 제동면 측정부를 이용하여 제동면의 평면도를 측정하는 단계와;
    회전 중심에서 허브면의 측정 지점 간의 제1거리 및 회전 중심에서 제동면의 측정 지점 간의 제2거리 데이터를 인지하고, 제1거리에 대한 제2거리의 비율을 계산하는 단계와;
    측정된 제동면의 평면도 값에서 측정된 허브면의 평면도 값에 제1거리에 대한 제2거리의 비율을 곱한 결과치를 제외하여 실제 제동면의 평면도를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 디스크 표면 상태 측정 방법.

KR1020160110478A 2016-08-30 2016-08-30 브레이크 디스크 제동면 표면 평면도 변화량 측정 장치 및 측정 방법 KR101797741B1 (ko)

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