KR100482168B1 - 돌출외주면을 갖는 크라운형 풀리 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외주면의 양측주연부로부터 중앙부위쪽으로 갈수록 경사면을 이루면서 돌출하게 함으로써 그 중심부위에 엔진벨트의 중심부가 정확히 일치되어 장착될 수 있게 하여 구동안정성을 배가하는 동시에 구동안정에 따라 그와 취합되는 구동요소들의 수명이 연장되게 하는 돌출외주면을 갖는 크라운형 풀리 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 중앙이 돌출되어 있으므로 그 중심부위에 엔진벨트의 중심부가 정확히 일치되어 장착될 수 있게 하는 한편 더 나아가 구동시 항시 풀리의 중심과 벨트의 중심이 일치된 상태에서 회전하게 되어 구동안정성이 향상된다. 이에 따라서, 풀리에 삽입고정되는 베어링의 수명이 연장될 뿐만 아니라, 그와 연관동작되는 구동요소들의 수명도 연장된다. 더욱이, 본 발명은 프레스에 의한 소성공정에 있어 변형과 응력을 해석하여 풀리에 작용하는 최대하중과 최저하중에 대한 안정성을 고려하여, 소재의 드로잉공정을 3단계로 분할하여 수행하므로 소성가공의 피로를 제거하여 정밀하고 견고한 풀리제품을 얻을 수 있다.

Description

돌출외주면을 갖는 크라운형 풀리 및 그 제조방법{A Crown Type Pulley with an Protrusion on an Outer Circumference and Method for Manufacturing the Same}

본 발명은 차량엔진의 벨트구동시 벨트의 장력조절 및 벨트의 이완을 방지하기 위하여 장착되는 풀리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외주면의 양측주연부로부터 중앙부위쪽으로 갈수록 경사면을 이루면서 돌출하게 함으로써 그 중심부위에 엔진벨트의 중심부가 정확히 일치되어 장착될 수 있게 하여 구동안정성을 배가하는 동시에 구동안정에 따라 그와 취합되는 구동요소들의 수명이 연장되게 하는 돌출외주면을 갖는 크라운형 풀리 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에는 엔진의 구동력을 활용하여 다양한 구성요소들을 회전구동시키게 되는 데, 이때 엔진의 동력발생축인 크랭크샤프트의 동력은 엔진벨트에 의해 전달되어 다른 구동요소에 구동력을 전달하게 된다. 즉, 도 1은 일반적인 차량엔진부의 벨트동력전달구조를 보여주는 도면으로, 여기서 보여지는 바와 같이 동력전달을 위해 크랭크샤프트의 단부에 고정된 크랭크샤프트스프로켓(10)과 그로부터 동력을 전달받는 캠샤프트스프로켓들(20,22,24,26) 및 워프펌프풀리(30)에 엔진벨트(40)가 감겨져 있다. 이와 같은 엔진벨트(40)에는 크랭크샤프트와 캠샤프트의 위상차를 맞추기 위하여 풀리(50)들이 개재되어 있다. 좀더 상세히 부연설명하면, 그들의 위상차는 통상 조절가능한 축에 텐셔너풀리(52)를 설치하여 조절하고, 특히 풀리간의 거리가 긴 인장축의 경우에는 고정용 아이들러풀리(54)를 사용하여 샤프트스프로켓들(20,22,24,26)과 엔진벨트(40)의 정확한 취합을 유지시키게 된다. 이와 같은 기존의 텐셔너풀리(52) 및 아이들러풀리(54)의 구조가 도 2에 도시되어 있다.

도 2는 기존의 텐셔너풀리 및 아이들러풀리의 구조를 나타낸 단면도로, 기존에는 위와 같은 텐셔너풀리(52) 및 아이들러풀리(54)는 그 외주면이 평편하였고, 그에 장착되는 엔진벨트의 대응면도 평편하여 평편한 단일평면접촉을 이루고 있었다. 따라서, 벨트의 구동시 풀리들의 외주면에서 정확하게 중심이 일치하지 못하고 구동에 따라 풀리에서 벨트가 폭방향으로 요동하여, 즉 중심이 연속적으로 변동하여 구동안정성이 떨어지는 취약점이 있었다. 이로 인하여, 풀리와 결합되는 엔진벨트의 마모가 클 뿐만 아니라, 풀리내에 장착되는 베어링의 수명이 단축되는 문제점도 발생하였다.

위와 같은 풀리는 베어링압입부의 내경진원도 40um 및 공차 40um가 요구되는 고정밀의 제품으로, 소성가공에 의한 다단계 연속성형을 필요로 하며, 연속공정동안 심하게 소성변형을 일으키게 되므로 공정설계시 세심한 주의가 요구된다. 이와 같이 금속판재의 소재를 이어붙임없이 프레스를 이용하여 소성변형을 유발하여 원하는 치수 및 형상으로 성형하는 공정을 프레스소성가공이라 한다. 이것은 프레스램의 압축행정을 이용하여 형공구에 의해 금속판에 인장, 압축, 굽힘 등의 응력상태를 유발시켜 소성변형을 부여하는 가공법이다. 이러한 가공법은 압연법과 다양한 프레스 및 금형의 개발에 따라 급속도로 발전하여 대량생산이 요구되는 자동차 및 전자부품산업 등의 분야에서 활용이 확대되어 가고 있는 추세이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제결점들을 해소하기 위해서 안출한 것으로서, 외주면의 양측주연부로부터 중앙부위쪽으로 갈수록 경사면을 이루면서 돌출하게 함으로써 그 중심부위에 엔진벨트의 중심부가 정확히 일치되어 장착될 수 있게 하여 구동안정성을 배가하는 동시에 구동안정에 따라 그와 취합되는 구동요소들의 수명이 연장되게 하는 돌출외주면을 갖는 크라운형 풀리를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 제조시 소성에 따른 피로를 줄이면서 풀리를 프레스소성가공에 의해 정밀하고 견고하게 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 돌출외주면을 갖는 크라운형 풀리는 엔진벨트의 장력 및 위상차를 보상하기 위해 개재되는 텐셔너/아이들러 풀리에 있어서, 강판을 다단계의 프레스 소성가공에 의해, 풀리 외주면을 일주하며 중앙부위가 돌출부로 돌출되게 구성하되, 상기 돌출부는 주연부로부터 중앙부쪽으로 갈수록 경사면을 이루면서 돌출하고, 상기 돌출된 경사면의 높이는 0.2mm정도인 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 돌출외주면을 갖는 풀리제조방법은 금속판재를 절단하여 풀리의 크기에 상응하는 판상의 풀리판소재를 얻는 블랭킹단계; 상기 풀리판소재를 압인하여 풀리의 형상과 부합되게 요입형상을 형성하는 드로잉단계; 상기 드로잉된 소재의 외경부를 절단하여 제거하는 트리밍단계; 상기 트리밍된 소재의 중심부를 천공하여 중심공을 형성하는 피어싱단계; 상기 중심공이 형성된 소재의 플랜지부를 가공하여 플랜지부를 제거하는 플랜지가공단계; 및 상기 플랜지부가 제거된 소재의 외주면을 타격하여 중심부위가 돌출한 크라운형의 풀리를 완성하는 리스트라이킹단계를 포함한다.

상기 드로잉단계는 상기 블랭킹단계를 거쳐 얻은 풀리판소재의 중심부를 요입시켜 요입공간을 갖는 1차드로잉소재를 얻는 1차드로잉단계; 하나의 요입공간을 갖는 상기 1차드로잉소재의 반대측 중심부를 압입하여 그 중심에 요입부를 갖는 2차드로잉소재를 얻는 2차드로잉단계; 및 상기 2차드로잉소재의 중심을 다시 압인하여 요입부를 평편하게 하여 넓히는 3차드로잉단계를 포함한다.

이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 돌출외주면을 갖는 크라운형 풀리의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 돌출외주면을 갖는 크라운형 풀리의 단면도이다.

본 풀리(100)는 도시한 바와 같이 단면이 대략 ㄷ자형인 회전체로 이루어져 있는 데, 특히 그 외주면(110)이 주연부(112,112a)로부터 중심부위쪽으로 갈수록 경사되면서 돌출하고 있다. 이러한 돌출부(114)는 그 경사면의 높이(d)가 대략 0.2mm정도로 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 이 풀리(100)에 장착되는 벨트의 내측중심은 그와 상응하게 경사를 이루면서 깊어지게 된다. 이에 따라서, 풀리(100)에 벨트를 장착하면 풀리중심과 벨트의 중심이 정확하게 일치하게 될 뿐만 아니라, 구동시 벨트의 중심이 풀리중심으로부터 이탈하는 것을 억제하여 구동안정성을 이룰 수 있다. 이와 같은 돌출외주면형상의 풀리를 제조하는 방법에 대해서 도 5a 내지 도 5h를 참조하여 후술하면 다음과 같다.

도 5a 내지 도 5h는 본 발명에 따른 돌출외주면을 갖는 크라운형 풀리를 제조공정별로 나타낸 도면들이다.

먼저, 다이에 금속판재(소재)(200)를 올려놓고 펀치로 압인절단하여 도 5a에서와 같은 풀리제작에 적합한 크기와 형태를 갖는 풀리판소재(202)를 얻는다. 이와 같은 블랭킹(Blanking)공정을 통해 얻은 풀리판소재(202)를 1차드로잉(Drawing)하여 도 5b와 같은 1차드로잉소재(210)를 얻는다. 1차드로잉에서는 프레스에서 풀리판소재(202)의 중심을 도 5b에서 보는 바와 같이 요입공간(212)과 상응하는 형상을 갖는 형공구로 가압하여 1차드로잉소재(210)를 얻게 된다. 그런다음, 하나의 요입공간(212)을 갖는 1차드로잉소재(210)의 중심을 압입하여 도 5c와 같이 중심에 요입부(222)를 갖는 2차드로잉소재(220)를 얻는다. 이 2차드로잉소재(220)의 중심을 다시 3차드로잉하여 요입부(222)를 평편하게 하여 넓혀 도 5d와 같은 3차드로잉소재(230)를 제작한다. 그리고, 3차드로잉소재(230)의 절곡된 외경부(232)를 도 5e에서 보는 바와 같이 압압절단하여 트리밍(Triming)처리한다. 그리고 나서, 트리밍한 소재의 중심부를 피어싱(Piercing)하여 도 5f와 같이 축이 관통되는 중심공(242)을 갖는 풀리소재(240)가 얻어지게 된다. 이와 같이 중심공(242)이 형성된 풀리소재(240)의 플랜지부(244)를 CNC선반으로 가공하여 도 5g에서와 같은 형상의 소재(250)를 얻는다. 플랜지가공후 소재(250)의 외주면을 프레스에서 타격하여 도 5h와 같이 돌출부(262)를 갖는 크라운형의 풀리(260)를 완성하게 된다. 이때, 크라운형 풀리(260)는 돌출부(262)의 경사된 높이차가 0.2mm정도가 되도록 프레스에서 타격된다. 이와 같이 완성된 풀리의 전반적인 형상은 기설명한 도 3에 잘 나타나 있으며, 그 내주면에 베어링이 삽입고정되게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 돌출외주면을 갖는 크라운형 풀리는 외주면의 양측주연부로부터 중앙부위쪽으로 갈수록 경사면을 이루면서 돌출하게 함으로써 그 중심부위에 엔진벨트의 중심부가 정확히 일치되어 장착될 수 있게 하는 한편 더 나아가 구동시 항시 풀리의 중심과 벨트의 중심이 일치된 상태에서 회전되므로 구동안정성이 향상되는 효과가 있다. 이에 따라서, 풀리에 삽입고정되는 베어링의 수명이 연장될 뿐만 아니라, 그와 연관동작되는 구동요소들의 수명도 연장되는 잇점이 있다. 더욱이, 본 발명은 프레스에 의한 소성공정에 있어 변형과 응력을 해석하여 풀리에 작용하는 최대하중과 최저하중에 대한 안정성을 고려하여, 소재의 드로잉공정을 3단계로 분할하여 수행하므로 소성가공의 피로를 제거하여 정밀하고 견고한 풀리제품을 얻을 수 있는 장점도 지니고 있다.

본 발명의 실시예에 관한 상세한 설명은 첨부하는 도면을 참조하여 이루어질 것이며, 도면에서 대응되는 부분을 지정하는 번호는 같다.

도 1은 일반적인 차량엔진부의 벨트동력전달구조를 보여주는 도면이고,

도 2는 기존의 텐셔너풀리 및 아이들러풀리의 구조를 나타낸 단면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 돌출외주면을 갖는 크라운형 풀리의 사시도이고,

도 4는 본 발명에 따른 돌출외주면을 갖는 크라운형 풀리의 단면도이고,

도 5a 내지 도 5h는 본 발명에 따른 돌출외주면을 갖는 크라운형 풀리를 제조공정별로 나타낸 도면이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

100 : 풀리 110 : 외주면

112,112a : 주연부 114 : 돌출부

Claims (6)

1. 엔진벨트의 장력 및 위상차를 보상하기 위해 개재되는 텐셔너/아이들러 풀리에 있어서,

   강판을 다단계의 프레스 소성가공에 의해, 풀리 외주면을 일주하며 중앙부위가 돌출부로 돌출되게 구성하되, 상기 돌출부는 주연부로부터 중앙부쪽으로 갈수록 경사면을 이루면서 돌출하고, 상기 돌출된 경사면의 높이는 0.2mm정도인 것을 특징으로 하는 돌출외주면을 갖는 크라운형 풀리.
2. 삭제
3. 삭제
4. 금속판재를 절단하여 풀리의 크기에 상응하는 판상의 풀리판소재를 얻는 블랭킹단계;

   상기 풀리판소재를 압인하여 풀리의 형상과 부합되게 요입형상을 형성하는 드로잉단계;

   상기 드로잉된 소재의 외경부를 절단하여 제거하는 트리밍단계;

   상기 트리밍된 소재의 중심부를 천공하여 중심공을 형성하는 피어싱단계;

   상기 중심공이 형성된 소재의 플랜지부를 가공하여 플랜지부를 제거하는 플랜지가공단계; 및

   상기 플랜지부가 제거된 소재의 외주면을 타격하여 중심부위가 돌출한 크라운형의 풀리를 완성하는 리스트라이킹단계를 포함하는 제1항에 따른 돌출외주면을 갖는 풀리제조방법.
5. 삭제
6. 제 4항에 있어서, 상기 드로잉단계는

   상기 블랭킹단계를 거쳐 얻은 풀리판소재의 중심부를 요입시켜 요입공간을 갖는 1차드로잉소재를 얻는 1차드로잉단계;

   하나의 요입공간을 갖는 상기 1차드로잉소재의 반대측 중심부를 압입하여 그 중심에 요입부를 갖는 2차드로잉소재를 얻는 2차드로잉단계; 및

   상기 2차드로잉소재의 중심을 다시 압인하여 요입부를 평편하게 하여 넓히는 3차드로잉단계를 포함하는 돌출외주면을 갖는 풀리제조방법.