KR100864544B1 - 상용자동차용 캠 샤프트의 단조금형 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 상용차용 캠 샤프트의 단조금형은 섕크부와, 상기 섕크부의 단부에 설치되며 반경방향으로 상호 대응되며 소정 곡율의 외주면이 형성된 제1,2캠부를 가진 헤드부를 포함하는 것으로, 캠 샤프트의 섕크부의 규격에 따라 상호 결합부에 의해 적층 및 분리 가능하며 각각 상하방향으로 섕크성형부를 가지는 단위금형들과, 상기 단위금형들 중 선택된 하나와 결합되며 상기 헤드부를 성형하기 위해 상하방향으로 헤드 성형부가 형성된 헤드 성형금형과, 상기 헤드 성형금형과 결합되어 헤드 성형공간을 구획하는 커버금형을 포함한다.

이 단조금형의 하나의 성형금형을 이용하여 규격이 다른 동일 형상의 캠 샤프트를 단조할 수 있어 단위 생산원가를 줄일 수 있다.

단조금형, 캠 샤프트, 브레이크

Description

상용자동차용 캠 샤프트의 단조금형{forging die for cam shaft}

도 1은 사용자동차용 브레이크에 캠 샤프트가 장착된 상태를 도시한 사시도,

도 2는 캠 샤프트를 발췌하여 도시한 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 사출금형의 단면도,

도 4 및 도 5는 캠샤프트 단조금형의 작동상태를 나타내 보인 단면도,

본 발명은 단조 금형에 관한 것으로, 더 상세하게는 대형 트럭, 버스 등의 브레이크 시스템에 설치되는 캠-샤프트의 단조금형에 관한 것이다.

통상적으로 대형버스와 트럭과 같은 상용차량의 브레이크 시스템은 풀 에어 브레이크 시스템(Full air brake system)으로서, 도 1에 도시한 바와 같이 브레이크 챔버(11), 오토 슬랙 어져스터(12)가 구비된다. 상기 오토 슬랙 어져스터(12)에는 캠(20)이 설치되고, 이 캠의 양쪽 표면에는 리턴 스프링(14)으로 연결되어 있는 한 쌍의 브레이크 슈 유니트(15)들과 면접촉된다. 이러한 브레이크 시스템은 브레이크 페달을 밟음에 따라 브레이크 챔버(11)가 작동하여 상기 슬랙 어져스터(12)가 회전되고, 이와 연결된 캠(20)이 회전하면서 상기 브레이크 슈 유니트(15)들을 이동시키게 된다.

이러한 브레이크 시스템에 있어서, 상기 캠(20)은 섕크부(21)와 이 축의 단부에 설치되는 브레이크 슈 유니트(15)를 구동시키기 위한 헤드부(22; 양측으로 곡율을 가지는 날개가 형성되어 있음 도 1참조)를 구비하는데, 이 캠(20)은 단조성형 후 기계가공하여 제작한다.

상기와 같이 단조 성형되는 캠(20)은 자동차의 종류 및 특성에 따라 그 규격 즉, 섕크부의 길이가 다양하므로 규격별로 제품을 제조하기 위해서는 다양한 규격의 단조 금형이 필요하게 된다.

특히, 금속을 단조하기 위한 단조금형은 금속소재를 단조하는 단조횟수가 증가해감에 따라서 단조금형의 금형마모가 점점 증가하기 때문에, 이 금형마모량이 허용범위를 넘는 직전에서 상기 단조금형을 새로운 것으로 교환하도록 되어 있다. 따라서 규격이 다른 캠을 제조하기 위해서는 각 규격별로 단조금형이 필요하게 되며 단조금형의 수명이 한정적이므로 캠의 단위 생산원가가 상승하게 되는 문제점이 있다.

한편 일본 특허공보 소 62-19931호에는 단조에 제공되는 금속소재의 중량은, 단조품의 결육(缺肉)을 방지하기 위하여, 상기 단조금형의 금형마모량의 허용범위를 예측한 다음에 어느 정도의 플래쉬(버어)가 발생하도록 하여 단조금형의 수명을 늘리고 있다. 그러나 이러한 방법은 단조금형의 마모는 줄일 수 있으나 다양한 규격의 캠을 단조하기 위한 각각의 단조금형을 제작하여야 하는 근본적인 문제 점을 해결할 수는 없다.

또한 종래의 단조금형은 제품을 수평방향과 상하 방향으로 형분리 되므로 형합시 형이 어긋남으로써 단조 제품이 왜곡되거나 버가 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 단조 금형을 이용하여 다양한 규격의 캠 샤프트를 제조할 수 있는 상용자동차용 캠 샤프트의 단조금형을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 하나의 단조금형을 이용하여 다양한 제품을 단조함으로서 생산원가를 줄이고 단조금형의 교체 시 작업공수를 줄여 생산성의 향상을 도모할 수 있는 상용 자동차의 캠 샤프트용 단조금형을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 상용 자동차의 캠 샤프트용 단조금형은 섕크부와, 상기 섕크부의 단부에 설치되며 반경 방향으로 상호 대응되며 소정의 곡율로 외주면이 형성된 제1, 2캠부를 가진 헤드부를 포함하는 캠 샤프트를 단조하는 것으로,

캠 샤프트의 섕크부의 규격에 따라 상호 결합부에 의해 적층 및 분리 가능하며 각각 상하방향으로 섕크성형부가 형성된 단위금형들과,

상기 단위금형들 중 선택된 하나와 결합되며 상기 헤드부를 성형하기 위해 상하방향으로 헤드 성형부가 형성된 헤드 성형금형과, 상기 헤드 성형금형과 결합되어 헤드 성형공간을 구획하는 커버금형을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 단위금형들을 결합하기 위한 결합부는 일측의 단위금형 또는 헤드 성형금형의 하면에 인입부가 형성되고 이와 하부 측에서 결합되는 단위 금형의 상부에 상기 결합부와 결합되는 돌기가 형성되며, 이들을 상측에 위치되는 단위금형 또는 헤드 성형금형의 하측에 위치되는 금형에 형성된 체결공을 통하여 이들을 결합하는 체결부재를 구비한다.

상기 적층되는 단위금형의 축성형부는 결합 시 상호 연속되도록 형성된다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 상용 자동차의 캠 샤프트용 단조금형의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2에는 캠 샤프트를 나타내 보인 사시도이고, 도 3은 캠 샤프트를 수직 즉 섕크부와 헤드부를 가지는 캠 샤프트가 수직한 상태로 단조할 수 있는 캠 샤프트 단조금형의 일 실시예를 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 상기 캠 샤프트(20)는 소정길이를 가지는 섕크부(shank portion ;21)와, 상기 섕크부(21)의 단부에 방향으로 연장되며 상호 대응되는 외주면에 캠곡면(22)(23)이 형성된 제 1,2캠부(24,25)를 가진 헤드부(26)를 구비한다.

그리고 본 발명에 따른 캠 샤프트의 단조금형(30)은 금속을 적당한 온도로 가열하여 연화(軟化)되었을 때 원하는 모양이나 치수로 가압성형(加壓成形)하는 동시에 기계적인 성질을 개량하게 된다.

이러한 단조금형(30)은 캠 샤프트(20)의 섕크부(21)의 규격에 따라 상호 결합부(40)에 의해 적층 및 분리 가능하며 각각 상하방향으로 섕크성형부(31)를 가지는 단위금형(32)(33)들과, 상기 단위금형(32)(33)들 중 선택된 하나의 단위금 형(32)와 결합되며 상기 헤드부(26)를 성형하기 위해 상하방향으로 헤드 성형부(35)가 형성된 헤드 성형금형(36)을 포함한다. 상기 헤드 성형금형(36)은 헤드부(26)의 형상 또는 규격이 서로 다른 것이 복수개 구비될 수 있다.

상기 각 단위금형(32)(33)들의 섕크 성형부(31)는 이들의 결합 시 상호 연속되도록 형성되어 섕크부(21)의 길이에 따라 단위 금형(32)(33)들을 상호 연결하거나 분리하여 사용하게 된다. 상기 헤드 성형금형(36)은 단조 시 단조를 위한 캠 샤프트가 상부로 이탈되는 것을 방지하고, 헤드부(36)의 성형공간을 구획하는 커버금형(50)을 더 구비한다.

그리고 상기 헤드 성형금형(36)은 상기 단위금형(32)과 결합부(40)에 의해 결합되며 섕크 성형부(31)와 연통되는 헤드 성형부(35)를 구비하는데, 이 헤드 성형부(35)는 상면이 개방되며 상기 제 1,2캠부(24)(25)와 대응되는 형상을 가진다. 이 헤드 성형부(35)와 섕크 성형부(31)의 사이에는 이들의 결합에 따른 기계적인 크랙을 방지하기 위한 연결성형부(35a)가 형성된다.

한편, 상기와 같이 구성된 헤드 성형금형(36)과 단위금형(32)(33)은 상부로부터 하부로 헤드 성형부(35)와 섕크 성형부(31)가 형성된다. 그리고 상기 헤드 성형금형(36)과 단위금형(32)(33)은 길이방향으로 분할되어 결합수단에 의해 결합 및 분리될 수 있다.

상기 단위금형(32)(33)들을 상호 연결하거나 단위금형(32)과 헤드 성형금형(36)을 결합하는 결합부(40)는 일측의 단위금형(32) 하면에 인입부(41)가 형성되고 이와 하부측에서 결합되는 단위 금형(33)의 상부에 상기 인입부(41)와 결합되는 결합돌기(42)가 형성된다. 그리고 이들의 상측에 위치되는 단위금형 또는 헤드성형금형(36)으로부터 하측에 위치되는 단위금형으로 형성된 체결공을 통하여 이들을 결합하는 체결부재(43)를 구비한다. 미설명부호 60은 프레스 햄머이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 상용차용 캠 샤프트의 단조금형를 이용하여 상기 캠 샤프트를 단조하기 위해서는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 헤드 성형금형(36)과 단위금형(32,33)이 결합된 상태에서 헤드 성형금형(36)의 헤드성형부를 통하여 캠 샤프트의 재료가 되는 강재 즉, 적당한 온도로 가열되어 연화(軟化)된 강재를 삽입한다. 그리고 상기 헤드 성형금형(36)과 커버금형(50)을 결합한 후 프레스를 이용한 해머 등을 이용하여 단위금형의 하부측 즉, 섕크 성형부의 하부측으로부터 두들겨 원하는 모양이나 치수로 가압성형(加壓成形)한다. 이때에 강재는 두들겨도 균열이 생기지 않고 쉽게 변형되는 것이 사용이 이용되므로 균열의 발생은 없다.

상기 성형이 완료되며 캠샤트를 취출하고 섕크부와 헤드부를 연결하는 연결헤드부를 단조하는 후속공정을 진행한다.

이와 같은 단조금형은 섕크부의 길이가 상대적으로 길거나 짧은 캠 샤프트를 성형하기 위해서는 단기 단위금형(32)(33)을 연결하거나 분리하여 성형하고자 하는 캠 샤프트의 섕크 길이로 조정하고 상술한 바와 같이 방법으로 재료를 수직으로 삽입하여 상부로부터 수직방향으로 단조를 위한 성형압을 가하여 성형한다. 따라서 한 벌의 단조금형을 이용하여 서로 다른 규격의 캠 샤프트를 단조할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 사용자동차용 캠 샤프트의 단조 금형은 헤드 형성금형들과 단위금형들을 조합하여 서로 다른 규격의 캠 샤프트를 성형 할 수 있으므로 캠 샤프트의 규격별로 단조금형을 제조할 필요가 없으며, 이에 따른 캠 샤프트의 성형에 따른 단위 제조원가를 줄일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 섕크부와, 상기 섕크부의 단부에 설치되며 반경방향으로 상호 대응되는 제1,2캠부를 가진 헤드부를 포함하는 상용차용 캠 샤프트의 단조금형에 있어서,

   캠 샤프트의 섕크부의 규격에 따라 상호 결합부에 의해 적층 및 분리 가능하며 각각 상하방향으로 섕크성형부를 가지는 단위금형들과,

   상기 단위금형들 중 선택된 하나와 결합되며 상기 헤드부를 성형하기 위해 상하방향으로 헤드 성형부가 형성된 헤드 성형금형과, 상기 헤드 성형금형과 결합되어 헤드 성형공간을 구획하는 커버금형을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 상용차용 캠 샤프트의 단조금형.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 단위금형들을 결합하기 위한 결합부는 일측의 단위금형하면에 인입부가 형성되고 이와 하부측에서 결합단위 금형의 상부에 상기 결합부와 결합되는 돌기가 형성되며, 이들을 상측에 위치되는 금형과 하측에 위치되는 금형에 형성된 체결공을 통하여 이들을 결합하는 체결부재를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 상용차용 캠 샤프트의 단조금형.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 적층되는 단위금형의 섕크 성형부는 결합시 상호 연속되도록 형성된 것을 특징으로 하는 상용차용 캠 샤프트의 단조금형.

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