KR101388761B1 - 마그네슘 합금 풀리용 인너링 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네슘 합금 풀리와 직결조립되는 베어링을 지지하면서 기계적 강성을 유지할 수 있도록 하며, 풀리 회전시 발생하는 토크(torque)에 대한 저항력을 증대시켜 베어링과 풀리가 상호 이탈되거나 흔들림을 방지하고 코너부의 단조 형상은 운전 중 발열에 의한 변형을 최소화할 수 있는 마그네슘 합금 풀리용 인너링 및 그 제조방법에 관한 것으로,
내측으로 관통된 축 홀(10)이 형성되며, 그 축 홀(10)의 일측 끝단에는 내측 방향으로 단조 성형 가공된 평면형 바닥(20)이 형성되고, 외측면(30)에는 인너링이 마그네슘 풀리(60)와 결합시 서로 개별 회전하지 않고 기밀한 고정이 될 수 있도록 일정 간격으로 대칭 또는 비대칭으로 그루브(40)가 형성되는바,
상기 그루브(40)는 선이 수직구조로 이루어지는 수직형(43) 또는 사선의 대칭 구조를 갖는 사선형(44) 중 선택된 어나 하나의 형상으로 형성되며, 수직형 그루브(43)에는 서로 깊이를 달리하는 가이드 그루브(41)와 메인 그루브(42)가 형성되며, 상기 평면형 바닥(20)과 외측면(30)이 접하는 코너부(50)의 일측에는 강도 향상을 위한 단차부(51)가 형성된다.

Description

마그네슘 합금 풀리용 인너링 및 그 제조방법 {Magnesium alloy pulley inner ring and the manufacturing method}

본 발명은 마그네슘 합금 풀리용 인너링 및 그 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세히는 마그네슘 풀리와 직결조립되는 베어링을 지지하면서 기계적 강성을 유지할 수 있도록 하며, 풀리 회전시 발생하는 토크(torque)에 대한 저항력을 증대시켜 베어링과 풀리가 상호 이탈되거나 흔들림을 방지할 수 있도록 함과 동시에 마그네슘 합금 풀리와 베어링 사이의 열팽창 계수 차이로 발생 되는 유격을 흡수할 수 있는 마그네슘 합금 풀리용 인너링 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근에는 연비 향상과 관련하여 차량 경량화 및 플라스틱 풀리 취성 파손을 개선 목적으로 동력전달 풀리에 비강도 특성이 매우 우수한 마그네슘 합금 재질을 적용하여 사용하고 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 마그네슘 풀리의 내측 중심에는 베어링이 풀리와 직결 조립될 수 있도록 베어링을 안정적으로 지지해줌과 동시에 마그네슘 풀리를 보호하고 내구성을 확보해주는 인너링(inner ring)이 구성된다.

이러한 인너링은 운전 중 마그네슘 합금 풀리 회전시 발생하는 토크(torque)에 저항성이 필요하며, 베어링을 지지하면서 기계적 강성이 유지되어야 하고, 풀리 회전시 베어링과의 이탈 및 유동이 없어야 하며, 운전 중 발열에 의한 변형이 최소화될 수 있는 것이 요구된다.

또한, 제작과정에서도 제조원가를 감안하여 프레스 및 기계(선반, 밀링) 가공으로 가공이 난해하지 않아야 한다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 일소키 위해 안출한 것으로 운전 중 마그네슘 합금 풀리 회전시 발생하는 토크(torque)에 저항성이 필요하며, 베어링을 지지하면서 기계적 강성이 유지되어야 하고, 풀리 회전시 베어링과의 이탈 및 유동이 없어야 하며, 운전 중 발열에 의한 변형을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 프레스 및 기계(선반, 밀링)를 이용하여 수월하게 가공을 할 수 있도록 함으로써 제조원가를 대폭 절감시킬 수 있는 마그네슘 합금 풀리용 인너링 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에서 제공하는 마그네슘 합금 풀리용 인너링(A)은,

내측으로 관통된 축 홀(10)이 형성되며, 그 축 홀(10)의 일측 끝단에는 내측 방향으로 베어링이 안착 될 수 있도록 평면형 바닥(20)이 형성되고, 외측면(30)에는 인너링이 마그네슘 풀리(60)와 결합시 서로 개별 회전하지 않고 기밀한 고정이 될 수 있도록 그루브(40)가 형성되는 한편, 상기 바닥(20)과 외측면(30)이 접하는 코너부(50)의 일측에는 강도 향상을 위한 단차부(51)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 그루브(40)는 수직구조로 홈이 형성된 수직형(43) 또는 사선의 대칭 구조로 홈이 형성된 사선형(44) 중 선택된 어느 하나로 형성되며, 수직형 그루브(43)에는 서로 깊이를 달리하는 가이드 그루브(41)와 메인 그루브(42)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 메인 그루브(42)와, 가이드 그루브(41)는 서로 중첩되게 형성되며, 가이드 그루브(41) 보다 메인 그루브(42)의 깊이가 더 깊게 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에서 제공하는 마그네슘 합금 풀리용 인너링 제조방법은,

원형의 금속판 표면에 수직구조로 홈이 형성된 수직형(43) 또는 사선의 대칭 구조로 홈이 형성된 사선형(44) 중 선택된 어느 하나의 형상으로 그루브(40)를 형성시키는 블랭킹 단계(S100)와,

블랭킹 된 원형의 금속판을 이음매 없이 바닥이 붙은 용기의 형상으로 성형하되, 바닥(20)과 외측면(30)이 접하는 코너부(50)의 두께(I)와 강도를 보장할 수 있도록 R 수치를 기준치(R2)보다 크게 책정하여 성형하고, 상기 블랭킹 단계(S100)에서 형성된 그루브 중 수직형 그루브(43)인 경우 서로 깊이를 달리하는 가이드 그루브(41)와 메인 그루브(42)를 중첩되게 성형하는 1차 드로잉 단계(S200)와,

상기 1차 드로잉 단계의 성형 가공에 의해 형성된 바닥(20)을 눌러 바닥이 평면의 형상이 되도록 함과 동시에 코너부(50)의 두께(I)가 확보되도록 성형하는 2차 드로잉 단계(S300)와,

상기 2차 드로잉 단계의 성형 가공에 의해 형성된 평면형 바닥(20)에 바닥(20)의 두께와 강도의 향상 및 열변형 방지를 위해 비드(70)와, 코너부(50)의 단조를 적용하여 강도 향상을 위한 단차부(51)를 사전 성형하는 1차 단조 단계(S400)와,

상기 1차 단조 단계의 성형 가공에 의해 형성된 바닥(20)과 코너부(50)의 강도, 두께, 평면도 확보 및 열변형 방지를 위해 비드(70)와, 단차부(51)를 한 번 더 성형하는 2차 단조 단계(S500)와,

상기 2차 단조 단계에서 얻어진 반제품 상태의 인너링 내경을 천공하여 축 홀(10)을 형성시키는 피어싱단계(S600)와,

상기 피어싱 단계에서 얻어진 인너링을 도금 처리하는 도금단계(S700)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 제공하는 마그네슘 합금 풀리용 인너링 및 그 제조방법은, 금속판을 프레스 성형 가공에 의해 완성품 단계까지 제작되기 때문에 제작과정이 신속함과 동시에 간편하여 대량생산은 물론, 그에 따른 생산 효율을 향상시킬 수 있으며, 무엇보다 2중 구조의 그루브는 마그네슘 합금 풀리와 베어링을 견고하게 지지함으로써 운전 중 회전력에 의한 저항력을 증대시켜 풀리의 내구성 향상을 실현하며, 발열에 의한 변형을 최소화시켜주는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 제조공정도
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 사시도
도 3은 1차 드로잉 성형 가공을 한 상태를 도시한 정단면도
도 4는 1차 단조 성형 가공을 한 상태를 도시한 정단면도
도 5는 본 발명의 또 다른 일실시 예를 보인 정면도
도 6은 본 발명의 인너링과 풀리가 주조 가공된 상태를 도시한 사시도

상기한 목적을 달성하기 위하여 첨부된 각 도면에 의거하여 마그네슘 풀리용 인너링 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명하면 하기와 같다.

먼저 본 발명에서 제공하는 마그네슘 풀리용 인너링(A)은, 도 2에서 도시된 바와 같이 내측으로 관통된 축 홀(10)이 형성되며, 그 축 홀(10)의 일측 끝단에는 내측 방향으로 단조(forging) 성형 가공되어 베어링이 안착 될 수 있도록 평면형 바닥(20)이 형성되고, 외측면(30)에는 인너링이 마그네슘 합금 풀리(60)와 결합시 서로 개별 회전하지 않고 기밀한 고정이 될 수 있도록 일정 간격으로 대칭 또는 비대칭으로 그루브(40, groove)가 형성된다.

상기 그루브는 회전 방지 턱의 기능을 하게 되는 것으로서, 도 2에서 도시된 바와 같이 수직구조로 홈이 형성된 수직형(43) 또는 도 5에서 도시된 바와 같이 사선의 대칭 구조로 홈이 형성된 사선형(44) 중 선택된 어느 하나의 형상으로 형성되며, 수직형 그루브(43)에는 서로 깊이를 달리하는 가이드 그루브(41)와 메인 그루브(42)가 형성된다.

상기와 같이 형성되는 그루브에 의해, 마그네슘 합금 풀리와 견고한 고정이 될 수 있는 것이며 회전 토크에 의한 저항력이 증대되어 베어링이 이탈되거나 유동 되는 현상이 발생 되지 않고 기계적 강성을 유지할 수 있다.

또한 상기 평면형 바닥(20)과 외측면(30)이 접하는 코너부(50)의 일측에는 강도 향상을 위한 단차부(51)가 형성된다. 이 단차부에 의해 드로잉 단계에서 상대적으로 얇아진 바닥(20)과, 코너부(50)의 두께를 확보함과 동시에 강성을 제공받을 수 있다.

또한 상기 메인 그루브(42)와, 가이드 그루브(41)는 도 2에서 도시된 바와 같이 서로 중첩되게 형성되며, 가이드 그루브(41) 보다 메인 그루브(42)의 깊이가 더 깊게 형성되도록 함으로써 토크(torque)에 대한 저항성을 보다 향상시킬 수 있다.

그리고 본 발명에서 제공하는 마그네슘 풀리용 인너링 제조방법은,

도 1에서 도시된 바와 같이 원형의 금속판 표면에 수직구조로 홈이 형성된 수직형(43) 또는 사선의 대칭 구조로 홈이 형성된 사선형(44) 중 선택된 어느 하나의 형상으로 그루브(40)를 형성시키는 블랭킹 단계(S100)를 실시한다.

상기 블랭킹 된 원형의 금속판을 이음매 없이 바닥이 붙은 용기의 형상으로 성형하되, 바닥(20)과 외측면(30)이 접하는 코너부(50)의 두께(I)와 강도를 보강 및 확보하기 위해 R 수치를 기준치보다 크게 책정하여 성형하고, 상기 블랭킹 단계(S100)에서 형성된 그루브(groove) 중 수직형 그루브(43)인 경우 서로 깊이를 달리하는 가이드 그루브(41)와 메인 그루브(42)를 중첩되게 성형하는 1차 드로잉(drawing) 단계(S200)를 실시한다.

이때 곡선부(R)를 크게 성형한다는 의미는 최종 R 값(기준치)이 2라고 가정할 때 1차 드로잉 단계에서의 R 값을 4 ~ 5 정도로 한다는 의미이며, 이에 따라 여유분의 코너부 두께(I)를 확보할 수 있다.

부연설명하면, 도 3에서 도시된 바와 같이 1차 드로잉 단계에서 드로잉 가공을 하게 되면, 코너부의 두께(H')가 본연의 두께(H)에 비해 작게 성형 되어 코너부가 열에 의해 변형이 됨은 물론, 그로 인한 베어링을 지지하지 못하는 현상을 초래하게 된다. 이를 감안하여 1차 드로잉 단계에서는 R 값을 크게 책정하여 드로잉을 실시하는 것이다.

상기 1차 드로잉 단계의 성형 가공에 의해 형성된 바닥(20)을 눌러 바닥이 평면의 형상이 되도록 함과 동시에 코너부(50)의 두께(I)와 강도가 보강되도록 성형하는 2차 드로잉 단계(S300)를 실시한다. 2차 드로잉 단계에서 외측면의 형상은 거의 완성된다고 할 수 있다.

상기 2차 드로잉 단계의 성형 가공에 의해 형성된 평면형 바닥(20)에 바닥(20)의 두께와 강도의 향상 및 열변형 방지를 위해 도 1 및 4에서 도시된 바와 같이 비드(70)와, 코너부(50)의 강도 향상을 위한 단차부(51)를 사전 성형하는 1차 단조(forging) 단계(S400)를 실시한다.

상기와 같이 단조 성형 가공에 의해 비드를 형성하게 되면, 비드가 형성되는 주변으로 살이 밀림과 동시에 상대적으로 두터워지는 기능을 하는바, 이에 따라 코너부(50)와 바닥(20)이 강성과 운전 중 발열시 발생하는 메탈 플로우(metal flow)방향으로 유동되는 열변형을 최소화하여 베어링을 안정적으로 지지할 수 있게 되는 것이다.

상기 1차 단조 단계의 성형 가공에 의해 형성된 바닥(20)과 코너부(50)의 강도를 향상시키기 위해 비드(70)와, 단차부(51)를 한번 더 최적화 성형하는 2차 단조 단계(S500)를 실시하여 최종 형상의 완성은 물론 코너부와 바닥부분의 두께를 최대한 확보할 수 있다.

상기와 같이 2차 단조 단계에서 얻어진 반제품 상태의 인너링에 내경을 천공하는 피어싱(piercing) 단계(S600)를 실시하여 축 홀(10)을 형성하여 실질적인 프레스 가공을 완료한다.

그리고 상기 피어싱 단계에서 얻어진 인너링을 도금 처리하는 도금단계(S700)를 실시함으로써 본 발명에서 제공하는 인너링(A)를 제공받을 수 있으며, 도금 단계까지 완성된 제품은 도 6에서 도시된 바와 같이 마그네슘 풀리와 결합하여 주조가공을 함으로써 최종 제품으로 완성된다.

따라서 본원 발명의 주안점은 프레스 가공에 의해 완제품을 제조할 수 있도록 함으로써 제조원가를 절감할 수 있도록 하며, 드로잉 단계에서 얇아질 수 있는 코너부의 두께와 강성을 최대한 확보하여 코너부가 열에 의해 변형되거나 파손되는 것을 사전에 예방할 수 있도록 함과 동시에 외측면으로 다수개의 그루브(40)를 성형 가공하여 풀리와 기밀한 밀착 고정이 되도록 함으로써 토크에 대한 저항력을 증대시킬 수 있도록 한 것이다.

A:인너링 H,H',I:두께
10:축 홀 20:바닥
30:외측면 40:그루브
41:가이드그루브 42:메인그루브
43:수직형그루브 44:사선형그루브
50:코너부 51:단차부
60:마그네슘 풀리 70:비드

Claims (4)

1. 내측으로 관통된 축 홀(10)이 형성되며, 그 축 홀(10)의 일측 끝단에는 내측 방향으로 베어링이 안착될 수 있도록 평면형 바닥(20)이 형성되고, 외측면(30)에는 인너링이 마그네슘 풀리(60)와 결합시 서로 개별 회전하지 않고 기밀한 고정이 될 수 있도록 그루브(40)가 형성되는 한편, 상기 바닥(20)과 외측면(30)이 접하는 코너부(50)의 일측에는 강도 향상을 위한 단차부(51)가 형성된 마그네슘 합금 풀리용 인너링에 있어서,
   상기 그루브(40)는 수직구조로 홈이 형성된 수직형(43) 또는 사선의 대칭 구조로 홈이 형성된 사선형(44) 중 선택된 어느 하나의 형상으로 형성되며, 수직형 그루브(43)에는 서로 깊이를 달리하는 가이드 그루브(41)와 메인 그루브(42)가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 풀리용 인너링.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 메인 그루브(42)와, 가이드 그루브(41)는 서로 중첩되게 형성되며, 가이드 그루브(41) 보다 메인 그루브(42)의 깊이가 더 깊게 형성되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 풀리용 인너링.
   
4. 원형의 금속판 표면에 수직구조로 홈이 형성된 수직형(43) 또는 사선의 대칭 구조로 홈이 형성된 사선형(44) 중 선택된 어느 하나의 형상으로 그루브(40)를 형성시키는 블랭킹 단계(S100);
   블랭킹 된 원형의 금속판을 이음매 없이 바닥이 붙은 용기의 형상으로 성형하되, 바닥(20)과 외측면(30)이 접하는 코너부(50)의 두께(I) 및 강도를 확보할 수 있도록 R 수치를 기준치(R2)보다 크게 책정하여 성형하고, 상기 블랭킹 단계(S100)에서 형성된 그루브 중 수직형 그루브(43)인 경우 서로 깊이를 달리하는 가이드 그루브(41)와 메인 그루브(42)를 중첩되게 성형하는 1차 드로잉 단계(S200);
   상기 1차 드로잉 단계의 성형 가공에 의해 형성된 바닥(20)을 눌러 바닥이 평면의 형상이 되도록 함과 동시에 코너부(50)의 두께(I)가 확보되도록 성형하는 2차 드로잉 단계(S300);
   상기 2차 드로잉 단계의 성형 가공에 의해 형성된 평면형 바닥(20)에 바닥(20)의 두께와 강도를 향상을 위한 비드(70)와, 코너부(50)의 강도 향상과 열변형 방지를 위한 단차부(51)를 사전 성형하는 1차 단조 단계(S400);
   상기 1차 단조 단계의 성형 가공에 의해 형성된 바닥(20)과 코너부(50)의 강도향상과 열변형을 방지하기 위해 비드(70)와, 단차부(51)를 한번 더 성형하는 2차 단조 단계(S500);
   상기 2차 단조 단계에서 얻어진 반제품 상태의 인너링 내경을 천공하여 축 홀(10)을 형성시키는 피어싱단계(S600);
   상기 피어싱 단계에서 얻어진 인너링을 도금 처리하는 도금단계(S700);
   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 풀리용 인너링 제조방법.

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