KR101524075B1 - 중공 부품과 그 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 얇은 두께의 판재에 의해 성형되어도 강도적으로도 작업 환경적으로도 문제가 없고, 비용적으로도 유리한 중공 부품과 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 중공 부재는 상호간에 간극(G)을 갖는 한 쌍의 판재(20, 21)의 한쪽의 판재(20)에 대하여 플로우 드릴 가공을 하여 제 1 칼라부(C1)를 형성하고, 다른 쪽의 판재(21)에 플로우 드릴 가공을 할 때, 제 2 칼라부(C2)를 성형하는 동시에 제 2 칼라부(C2)의 안쪽 선단부와 제1 칼라부(C1)의 안쪽 선단부를 융착시켜서 원통 형상 연결체(C)를 형성하고, 평편한 양 판재를 보강하도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

중공 부품과 그 제조 방법 및 제조 장치{HOLLOW COMPONENT, METHOD OF MANUFACTURING THEREOF AND MANUFACTURING DEVICE}

본 발명은, 플로우 드릴 가공(flow drilling process)을 사용하여 성형한 중공 부품과, 그 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.

차량 부품은 많이 있지만, 그 중에서 서로 대향 하는 한 쌍의 판재를 연결하여 이루어지는 것으로서는, 예를 들면, 자동차의 브레이크 페달 장치에 사용되고 있는 브레이크 페달이 있다. 최근의 브레이크 페달은, 경량화의 요청으로, 중공(hallow) 형상을 한 것이 사용되고 있고, 서로 대향 한 한 쌍의 판재의 외주 부분을 연결함으로써 형성하고 있다.

종래부터 사용되고 있는 자동차의 브레이크 페달 장치는, 대시 보드 패널(dashboard panel)에 부착된 브래킷과, 그 브래킷에 회동 가능하게 마련된 지지축에 상단부가 장착된 브레이크 페달과, 이 브레이크 페달 상부 부위를 관통하는 핀에 일단이 연결되고 타단이 마스터 백(master vac, 도시하지 않음)과 연결된 로드를 갖고 있다(예를 들면, 하기의 특허문헌 1 참조).

이러한 브레이크 페달 장치에 있어서, 브레이크 페달을 밟으면, 이 밟는 힘이 브레이크 페달로부터 그 브레이크 페달과 로드와의 연결 부분을 통하여 마스터 백으로 전달되지만, 이 연결 부분에는 큰 힘이 작용하게 된다. 따라서, 이 연결 부분은, 종래부터 브레이크 페달에 아래 구멍을 뚫고, 이 아래 구멍에 파이프를 용접한 후, 이 파이프에 핀을 삽입하고, 핀에 로드의 끝단부를 연결하는 구성으로 하여 충분한 강도를 확보하고 있다. 이 브레이크 페달 장치는, 제조에 있어서, 브레이크 페달에 아래 구멍을 뚫는 가공이나, 파이프를 용접하는 등의 작업을 필요로 하기 때문에, 파이프 값이나 용접 비용이 커질 뿐만 아니라, 작업 공정 수에서도, 또한 작업 환경적으로도 바람직하지 못하다.

따라서, 최근의 브레이크 페달은, 차량 부품의 경량화의 요청도 있기 때문에, 미리 프레스 성형한 한 쌍의 얇은 두께의 판재를 서로 결합하여 중공 몸체를 만들고 외주 모서리부를 절곡하여 서로 연결하여 형성한 것이 사용되고 있다. 이러한 브레이크 페달은, 전체가 중공 형상이기 때문에 경량화할 수 있고, 외주 모서리부도 용접하지 않고 양 판재를 연결할 수 있기 때문에, 용접 작업을 필요로 하지 않고, 작업 환경적으로도 바람직한 것이다.

특허문헌 1: 일본국 특허 제3892653호 공보

그러나 이 브레이크 페달은, 얇은 두께의 판재에 의해 성형 되어 있으므로, 브레이크 페달과 로드의 연결 부분에 있어서의 강도가 문제가 되고, 또한, 여기에 파이프를 용접하면, 경량화의 요청을 충분히 만족시킬 수 없을 뿐만 아니라, 작업 환경적 측면에서도 바람직하지 못하다는 문제점이 있다.

본 발명은, 상기 종래 기술에 따르는 과제를 해결하기 위한 것으로, 얇은 두께의 판재에 의해 형성되어 있어도 강도 측면에서도 문제가 없고, 가격 측면에서도 유리하며, 작업 환경적으로도 문제가 없는 중공 부품과 그 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태는, 미리 성형된 한 쌍의 판재를 합체시키는 동시에 서로 연결하여 중공 형상이 되도록 성형한 중공 부품으로서, 상기 판재의 어느 한쪽의 외면으로부터 안쪽을 향하여 플로우 드릴 가공을 함으로써 형성된 제 1 칼라부와, 상기 판재의 다른 쪽의 외면으로부터 안쪽을 향하여 플로우 드릴 가공을 함으로써 형성된 제 2 칼라부를 포함하고, 상기 제 1 칼라부의 내부측 첨단부와 상기 제 2 칼라부의 내부측 첨단부를 융착시키고, 상기 제 1 의 판재와 제 2 판재를 서로 연결하는 원통 형상 연결체를 형성한 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 형태는, 미리 성형된 한 쌍의 판재를 합체시키는 동시에 서로 연결하여 중공 형상이 되도록 성형한 중공 부품의 제조 방법으로서, 상호 간에 간극을 갖는 상기 한 쌍의 판재의 어느 한쪽의 판재에 대하여 플로우 드릴 가공을 하여 구멍을 뚫으면서 제 1 칼라부를 형성하고, 상기 플로우 드릴을 구멍으로부터 후퇴시킨 후 상기 한 쌍의 판재의 다른 쪽의 판재에 플로우 드릴 가공을 함으로써 제 2 칼라부를 형성하고, 이 제 2 칼라부의 내부측 첨단부와 상기 제 1 칼라부의 내부측 첨단부를 융착시키고, 상기 양 판재 상호를 연결하는 원통 형상 연결체를 형성한 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 형태는, 상기 목적을 달성하는 본 발명에 따른 중공 부품의 제조 장치는, 미리 성형된 한 쌍의 판재를 합체시키는 동시에 서로 연결하여 중공 형상이 되도록 성형된 중공 부품의 제조 장치로서, 보르반의 평탄한 테이블을 중심으로 하여 대향 하는 위치에 각각 동축적으로 배치된 적어도 한 쌍의 주축과, 상기 적어도 한 쌍의 주축의 한 쪽에 부착되고, 상호 간에 간극을 갖는 상기 한 쌍의 판재의 어느 한쪽의 판재에 대하여 제 1 구멍 뚫기 가공을 하여 제 1 칼라부를 형성하는 제 1 플로우 드릴과, 상기 적어도 한 쌍의 주축의 다른 쪽에 부착되고, 상기 한 쌍의 판재의 다른 쪽의 판재에 대하여 제 2 구멍 뚫기 가공을 하여 제 2 칼라부를 형성하는 제 2 플로우 드릴을 포함하고, 상기 제 2 칼라부의 내부측 첨단부를 상기 제 1 칼라부의 내부측 첨단부에 융착시키고, 상기 양 판재 상호를 연결하는 원통 형상 연결체를 형성하도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 플로우 드릴 가공에 의해 형성된 한쪽의 판재의 제 1 칼라부의 내부측 첨단부와, 다른 쪽의 판재에 동일하게 형성된 제 2 칼라부의 내부측 첨단부를 서로 융착시켜서 원통 형상 연결체를 형성하고, 양 판재를 연결하기 때문에, 얇은 두께의 판재로 이루어지는 경량한 중공 부품일지라도, 원통 형상 연결체가 이것을 보강하고, 강도적으로 우수한 것이 되고, 또한, 제작에 있어서도, 이 원통 형상 연결체가 파이프에 상당하는 것이 되고, 파이프를 부착하는 용접 작업도 필요로 하지 않기 때문에, 재료 가격, 작업 공정 수, 및 작업 환경적 측면에서도 바람직하게 된다.

중공 부품은, 원통 형상 연결체에 삽입된 핀 부재의 돌출 끝단부에, 일단이 마스터 백과 연결된 로드의 타단부를 연결하여 이루어지는 브레이크 페달인 것이 바람직하다. 이 경우, 얇은 두께의 판재에 의해 형성된 브레이크 페달일지라도, 상기 원통 형상 연결체에 의해 로드의 연결 부분에 있어서의 강도를 높일 수 있고, 이 연결 부분에 파이프를 용접할 필요도 없으며, 경량으로 강도적 측면에서 우수한 브레이크 페달이 된다.

보다 구체적으로 말하면, 프레스 성형한 한 쌍의 얇은 두께의 판재를 끝단끼리 맞추고, 외주 모서리 부분은 헴 가공 등에 의해 연결한 중공 형상 브레이크 페달과 같은 중공 부품에 있어서, 판재의 표면으로부터 내측으로 돌출하는 원통 형상 연결체에 의해 한 쌍의 얇은 두께 판재를 연결하면, 판재 전체가 고강도를 갖게 되고, 브레이크 페달에 큰 힘이 작용하여도, 그것에 대처할 수 있다. 특히, 브레이크 페달은 3차원적으로 굴곡된 것이 있지만, 이러한 브레이크 페달일지라도, 원통 형상 연결체로 내부 연결하면, 브레이크 조작 시에 큰 힘이 브레이크 페달에 작용하여도, 브레이크 페달의 비틀림이나 변형을 방지할 수 있다.

또한, 브레이크 페달에 있어서, 마스터 백과 연결되는 부분은, 브레이크 조작 시에 지극히 큰 힘이 작용하게 되지만, 이 부분에 원통 형상 연결체를 마련하면, 내부에 핀을 삽입하여, 이것에 마스터 백 측으로부터 연장된 로드와 연결할 수 있고, 가장 큰 힘의 작용하는 부분을 원통 형상 연결체에 의해 보강할 수 있으며, 경량으로 고강도의 브레이크 페달을 얻을 수 있다.

본 발명의 중공 부품의 제조 방법에 따르면, 상호 간에 마주하여 설치된 한 쌍의 판재에 서로 반대 방향으로부터 플로우 드릴 가공을 함으로써 생성된 각 칼라부의 내부측 첨단부를 서로 융착시키고, 원통 형상 연결체를 형성하도록 하였기 때문에, 간단히 원통 형상 연결체를 형성하고, 이 원통 형상 연결체에 의해 양 판재를 연결할 수 있다. 또한, 이 원통 형상 연결체에 의해 편평하고, 얇은 두께의 판재일지라도, 그 강도를 대폭 향상시킬 수 있고, 고강도가 요구되는 중공 부품에 적용하면, 지극히 유효한 것이 된다.

본 발명의 중공 부품의 제조 장치에 따르면, 청구항 4의 발명에 따르면, 보르반의 테이블을 중심으로 하여 동축적으로 대향 배치된 한 쌍의 주축에 제 1 플로우 드릴과 제 2 플로우 드릴을 부착하고, 한 쌍의 판재로 이루어지는 중공 형상의 워크에 대하여 플로우 드릴 가공을 하고, 각 칼라부의 내부측 첨단부를 서로 융착시키며, 상기 양 판재 연결하는 원통 형상 연결체를 형성하도록 하였으므로, 지극히 용이하게 플로우 드릴 가공용의 설비를 구축할 수 있고, 또한, 상하로부터 플로우 드릴 가공을 함으로써, 작업성이 좋고, 가격적으로도 유리한 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적, 특징 및 특질은, 이후의 설명 및 첨부 도면에 예시되는 바람직한 실시의 형태를 참조함으로써, 명백질 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 브레이크 페달 장치의 일 예를 나타내는 개략 측면도이다.
도 2는 브레이크 페달 장치의 개략 정면도이다.
도 3은 도 1의 3-3 선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 1의 4-4 선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 1의 5-5 선에 따른 단면도이다.
도 6은 발명의 실시 형태에 따른 제조 장치로서, 플로우 드릴 가공 시작 전의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 플로우 드릴 가공 시작 후의 상태를 나타내는 요부 단면도이다.
도 8은 제 1 구멍 뚫기 공정 완료 시의 상태를 나타내는 요부 단면도이다.
도 9는 플로우 드릴의 후퇴 공정을 나타내는 요부 단면도이다.
도 10은 제 2 구멍 뚫기 공정의 상태를 나타내는 요부 단면도이다.
도 11은 구부림 강도와 간극과의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.

본 실시 형태에 따른 차량용 부품으로서는, 예를 들면, 브레이크 페달 장치에 사용되는 브레이크 페달이 있다. 브레이크 페달 장치는, 대체로, 도 1에 나타내는 바와 같이, 대시보드 패널(1)에 부착된 브래킷(2)과, 브래킷(2)에 마련된 지지 축(3)에 회동 가능하게 장착된 브레이크 페달(4)과, 브레이크 페달(4) 상부 부위를 관통하는 핀(5)과, 이 핀(5)에 일단이 연결되고 타단이 마스터 백(도시하지 않음)에 연결된 로드(6)를 포함한다.

브레이크 페달(4)은, 경량화를 위해 얇은 두께의 판재를 프레스 가공하여 성형하여 형성되고, 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 3차원적으로 굴곡되어 있다. 이 브레이크 페달(4)은 도 3 내지 도 5에 나타내는 바와 같이, 미리 각각 독립적으로 프레스 성형이 된 한 쌍의 판재(20, 21), 혹은 일체적으로 연결된 상태로 프레스 성형이 된 양 판재(20, 21)를, 이른바 가장 내측을 결합하고(끝단과 끝단을 결합하고), 그 외주 가장자리 부분을 헴 가공 등에 의해 굴곡(절곡)시켜 연결한 것으로, 내부가 중공 형상으로 되어 있는 중공 부품이다.

예를 들면, 브레이크 페달(4)의 상단부는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 지지 관통 구멍부(7)가 개설된 한 쌍의 판재(20, 21)를 절곡부(22)를 중심으로 절곡하고, 가장 내측을 맞춘 한 후(끝단끼리 서로 맞춘 후), 한쪽의 끝단 모서리부(23)를 헴 가공하여 다른 쪽의 끝단 모서리부(24)를 둘러싸도록 프레스 성형하고, 지지 관통 구멍부(7) 내부에, 브래킷(2) 사이에 마련된 지지 축(3)을 관통함으로써 형성되어 있다. 또한, 양 판재(20, 21)의 연결은, 반드시 헴 가공 등의 절곡에 한정되는 것이 아닌 것은 말할 필요도 없다.

브레이크 페달(4) 상부 부위는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 로드(6)의 끝단부에 마련된 연결 기구(11)와 핀(5)을 통하여 연결되어 있다. 이 연결 부분은, 소위 클레비스(clevis) 부분이라 칭하고, 한 쌍의 판재(20, 21)에는, 핀(5)이 삽입되는 클레비스 관통 구멍부(13)가 개설되어 있다.

특히, 본 실시 형태의 브레이크 페달(4)에서는, 클레비스 관통 구멍부(13)는 판재(20)의 외면으로부터 안쪽을 향하여 플로우 드릴 가공을 함으로써 형성된 제 1 칼라부(C1)의 내부측 첨단부와, 판재(21)의 외면으로부터 안쪽을 향하여 플로우 드릴 가공을 함으로써 형성된 제 2 칼라부(C2)의 내부측 첨단부를 서로 융착시키고, 판재(20)와 판재(21)를 서로 연결하는 원통 형상 연결체(C)가 형성되어 있다. 또한, 이 플로우 드릴 가공에 대해서는, 뒤에 상술한다.

클레비스 관통 구멍부(13)에는 큰 힘이 작용하게 되므로, 한 쌍의 판재(20, 21)를 성형하는 경우에, 플로우 드릴 가공에 의해 통 형상 연결체(C)를 형성하면, 중공 부품의 표면으로부터 내부로 향하는 통 형상 연결체(C)를 간단히 형성할 수 있고, 그 통 형상 연결체(C)를 공중 브레이크 페달(4)의 보강체로 하면, 경량으로 고강도의 브레이크 페달을 간단히 얻을 수 있다.

브레이크 페달(4)의 하부도, 도 5에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 판재(20, 21)를 절곡부(22)을 중심으로 접어 구부리고, 가장 내측을 맞춘 후(끝단끼리 맞춘 후), 한쪽의 끝단 모서리부(23)를 헴 기공하여 다른 쪽의 끝단 모서리부(24)를 둘러싸도록 프레스 가공함으로써 형성되어 있지만, 한 쌍의 판재(20, 21)의 하단에는, 가장 내측 맞춤 시에 디딤판(14)을 형성하는 부분이 마련되어져 있다.

그 다음에, 본 실시 형태에 관련되는 중공 부품의 제조 방법 및 제조 장치를 설명한다. 브레이크 페달(4)을 제조하기 위해서는, 대체로, 미리 프레스 성형된 한 쌍의 판재(20, 21)를 합체 연결한 중공 형상의 워크(W)에 대하여 플로우 드릴 가공을 함으로써 행한다. 여기에, 플로우 드릴 가공이라 함은, 플로우 드릴(D)을, 고속 회전시키면서 판재(20 또는 21)의 면에 직교하는 방향으로부터 각 판재를 가압함으로써, 판재에 구멍 뚫는 동시에 칼라부(C)를 형성하는 가공이다.

즉, 도 6에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 판재(20, 21)로 이루어지는 워크(W)를, 테이블(T) 상에 설치한 상태에서, 플로우 드릴(D)을 사용하여 한 쌍의 판재(20, 21)의 상면측으로부터 제 1 구멍 뚫기 공정을 행하여 제 1 칼라부(C1)를 형성하고, 그 다음에, 마찬가지로 하면측으로부터 플로우 드릴(D)을 사용하여 제 2 구멍 뚫기 공정을 행하여 제 2 칼라부(C2)를 형성한다. 특히, 본 실시 형태에서는, 이 제 2 구멍 뚫기 공정 시에, 도 10에 나타내는 바와 같이, 제 1 칼라부(C1)와 제 2 칼라부(C2)의 내부측 첨단부를 서로 융착시키고, 판재(20)와 판재(21)를 서로 연결하는 원통 형상 연결체(C)를 형성하고, 양 판재(20, 21)의 강도를 향상시키도록 하고 있다.

더 상세히 설명한다. 본 실시 형태에 따른 제조 장치는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 기본적으로는 보르반(drill press)을 사용한 것으로, 중공 형상의 워크(W)가 설치되는 평탄한 테이블(T)과, 테이블(T)을 중심으로 하여 대향 하는 위치에 각각 동축(같은 축) 상에 배치한 한 쌍의 주축(S)과, 위쪽의 주축(S1)의 하단에 척(chuck) 등을 통해 부착되고, 워크(W)에 대하여 제 1 구멍 뚫기 가공을 하여 제 1 칼라부(C1)를 형성하는 제 1 플로우 드릴(D1)과, 아래쪽의 주축(S2)의 상단에 척 등을 통해 부착되며, 워크(W)에 대하여 제 2 구멍 뚫기 가공을 하여 제 2 칼라부(C2)를 형성하는 제 2 플로우 드릴(D2)을 갖고 있다. 이와 같이 보르반을 사용하여 제조 장치로 하고 있으므로, 특별한 전용 기계로 할 필요가 없고, 가격적으로도 지극히 유리한 것이 된다.

플로우 드릴(D)은 도 6에 나타내는 바와 같이, 원추 형상의 첨단부(30)와, 이것에 이어지는 직선부(31)와, 직선부(31)보다 큰 직경의 프렌지부(32)와, 직선부(31)와 같은 직경을 갖는 섕크부(shank part, 33)를 포함하고, 텅스텐 카바이드(tungsten carbide) 등의 내열성 재료로 구성되어 있다.

한편, 판재(20, 21)로부터 이루어지는 워크(W)는, 양 판재(20, 21)를 합체 연결하기 전이면, 도 6에 나타내는 것 같이, 서로 평행으로 마주 설치된 양 판재(20, 21) 사이에 간극(G)이 발생하도록 스페이서(34)를 개재하고, 지지체(35)에 의해 지지한 상태로 테이블(T) 위에 수평으로 설치한다. 또한, 스페이서(34)의 위치는, 플로우 드릴(D)에 의한 가압 시에 판재(20, 21)가 휘지 않는 위치로 하는 것이 바람직하다. 단, 미리 양 판재(20, 21)가 합체 연결되어 있는 경우는, 스페이서(34)를 개재시킬 필요가 없고, 지지체(35)에 의해 지지하면 좋다.

그리고 먼저, 제 1 구멍 뚫기 공정을 행한다. 제 1 구멍 뚫기 공정은, 제 1 플로우 드릴(D1)을 고속회전시키면서 하강하고, 첨단부(30)에 의해 위쪽의 판재 (20)를 판재의 면에 직교하는 방향으로 가압한다. 가압 시, 첨단 부분이 원호 형상으로 둥글게 되어 있는 첨단부(30)와 판재(20)와의 사이에서 마찰 열이 발생한다. 이 마찰 열은 판재(20)가 국부적으로 연화(softening)되게 하지만, 이 연화에 의해 제 1 플로우 드릴(D1)과의 접촉 면적이 점차 증대한다. 또한, 첨단부(30)는 외형이 원추 형상이기 때문에, 판재(20)의 연화에 의해 점차 하강하게 되지만, 이 하강에 의해 판재(20)와 제 1 플로우 드릴(D1)과의 접촉 면적이 더 증대하고, 연화 부분은 직경 방향으로 넓어진다.

이 연화 부분은, 결국은 도 7에 나타내는 바와 같이, 첨단부(30)에 의해 찢어지고, 첨단부(30)에 이어지는 직선부(31)에 의해 넓혀질 수 있다. 첨단부(30)는 원추 형상을 하고 있지만, 축직각 단면 형상이 단순한 원형이 아니고, 예를 들면, 원호 형상 각부를 갖는 삼각 형상 혹은 사각 형상을 하고 있으므로, 고속 회전시켜도 판재와 열 융착하지 않고, 구멍 뚫기 가공할 수 있다. 이 결과, 제 1 구멍부(O1)를 뚫을 수 있는 동시에, 제 1 플로우 드릴(D1)에 따라 판재(20)의 상하로 돌출부(R1, R2)가 형성된다.

또한, 제 1 플로우 드릴(D1)을 하강하면, 제 1 구멍부(O1)는 도 8에 나타내는 바와 같이, 첨단부(30)에 이어지는 직선부(31)의 축 직경(d)에 대응하는 크기로 되고, 위쪽의 돌출부(R1)는 제 1 플로우 드릴(D1)의 프렌지부(32)로 가압되고, 평탄한 제 1 보스부(boss part, B1)로 되고, 아래쪽의 돌출부(R2)는 직선부(31)의 외주면을 따라 축선 방향으로 연장하는 제 1 칼라부(C1)로 된다. 제 1 칼라부(C1) 등이 형성되면, 제 1 구멍 뚫기 공정은 완료한다.

이와 같이 플로우 드릴(D)을 사용하여 행하는 가공은, 절삭 분말을 발생시키지 않고 구멍 뚫기를 할 수 있다는 이점이 있을 뿐만 아니라, 마찰 열에 의해 개설된 구멍의 내주 모서리 부분으로부터 칼라 부분을 돌출 성형할 수 있다는 이점도 갖고 있다.

그 다음에, 도 9에 나타내는 바와 같이, 일단, 제 1 플로우 드릴(D1)을 개설된 제 1 의 구멍부(O1)로부터 후퇴시켜, 최초의 위치로 되돌아 가도록 한다.

그리고 다음 제 2 구멍 뚫기 공정을 시작한다. 제 2 구멍 뚫기 공정은, 도 10에 나타내는 바와 같이, 아래쪽으로 배치된 제 2 플로우 드릴(D2)을 상승시키고, 판재(21)에 구멍을 뚫지만, 기본적으로는 제 1 구멍 뚫기 공정과 같다. 단, 제 2 플로우 드릴(D2)의 누름 위치는, 제 1 구멍부(O1)가 형성된 위치에 대향 하는 위치이다. 이 경우에도, 판재(21)의 면에 직교하는 방향으로부터 고속 회전하는 제 2 플로우 드릴(D2)에 의해 판재(21)를 가압한다. 이 결과, 도 10에 나타내는 바와 같이, 제 1 구멍 뚫기 공정으로 형성된 것으로 마찬가지로, 제 2 보스부(B2), 제 2 구멍부(O2) 및 제 2 칼라부(C2)가 형성된다.

그러나 제 2 칼라부(C2)는 그 성장 과정에 있어서, 그 내부측 첨단부가 먼저의 제 1 칼라부(C1)의 내부측 첨단부에 융착한다. 상하 양 판재(20, 21)의 간극(G) 및 플로우 드릴의 직경을 소정의 값으로 하고 있으므로, 제 2 칼라부(C2)는 제 1 칼라부(C1)의 내부측 첨단부까지 도달하는 정도의 길이로 된다. 또한, 그 내부측 첨단부는 연화 상태가 더 진행한 일종의 용융 상태로 되므로, 제 1 칼라부(C1)의 내부측 첨단부에 접하면, 이것에 융착하고, 제 1 칼라부(C1)와 제 2 칼라부(C2)가 일체화한다. 이 결과, 상하 양 판재(20, 21)는 원통 형상 연결체(C)에 의해 연결된 것이 되고, 강도가 대폭 향상하게 된다.

이와 같이 상하에 배치한 플로우 드릴(D1, D2)을 사용하여 구멍 뚫기 가공을 행하면, 워크(W)를 반전시킬 필요가 없고, 작업의 신속화를 도모할 수 있고, 자동화도 가능하여, 양산에 적합한 것이 된다. 단, 본 발명은, 이것에만 한정되는 것이 아니고, 한 쌍의 판재(20, 21)로 이루어지는 워크(W)를 테이블(T) 상에 있어서, 상하 반전시켜서 구멍 뚫기 가공을 행하여도 좋다는 것은 말할 필요도 없다.

마지막으로, 제 2 플로우 드릴(D2)을 개설된 제 2 구멍부(O2)로부터 후퇴시켜, 최초의 위치까지 되돌리면, 작업은 완료한다.

여기에 있어서, 원통 형상 연결체(C)에 의해 접합한 양 판재(20, 21)의 구부러짐 강도(F)와, 양 판재(20, 21)의 간극(G)과의 관계를 조사하는 실험을 행한 결과, 도 11에 나타내었다.

실험은, 드릴 직경이 8mm의 플로우 드릴(D)을 사용하고, 헴 가공에 의해 서로 연결된 중공 형상의 판재(20, 21)로, 그 판 두께가 1.60mm의 강판에 대하여 구멍 뚫기를 행하였다. 양 판재(20, 21) 사이의 간극(G)을 2.8mm, 4.8mm, 6.8mm, 8.8mm의 4 종류로 하였다. 간극(G)의 대소에 의해 구부러짐 강도(F)는 다소 차이가 있지만, 간극(G)이 2.8mm, 4.8mm, 6.8mm의 경우는, 제 1 칼라부(C1)와 제 2 칼라부(C2)의 내부측 첨단부가 모든 원주(whole circumference)에 걸쳐 융착하고, 원통 형상 연결체(C)가 형성되었지만, 8.8mm의 경우는, 양 칼라부(C1, C2)의 내부측 첨단부가 모든 원주에 걸쳐서는 융착하지 않았다.

양 판재(20, 21)가 원통 형상 연결체(C)에 의해 접합되어 있으면, 간극(G)의 대소에 관계없이 비교적 양호한 구부러짐 강도(F)가 되었지만, 양 칼라부(C1, C2)의 내부측 첨단부가 모든 원주에 걸쳐서 접합하지 않는 8.8mm의 경우 혹은 부분적으로 접합하고 있는 상태의 것은, 구부러짐 강도(F)가 급격히 저하하는 것이 밝혀졌다.

이 실험에 의하면, 특정한 판 두께의 재료이면, 소망하는 구부러짐 강도(F)의 크기에 따라 양 판재(20, 21)의 간극(G)을 선정할 수 있게 되는 한편, 양 판재(20, 21)의 간극(G)을 선정하면, 양 판재(20, 21)를 소정의 구부러짐 강도(F)를 갖는 것을 성형할 수 있게 되고, 중공 부품의 제조에 있어서 편리성이 크게 높아지게 된다.

본 발명은, 상술한 실시 형태에만 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상 내에 있어서 당업자에 의해 여러 가지 변경이 가능하다. 예를 들면, 상술한 실시 형태는, 승용차의 브레이크 페달에 대하여 설명하였지만, 본 발명은, 이것에만 한정되는 것이 아니고, 사이드 브레이크 페달, 각종 공중 멤버 혹은 프레임 등, 여러 가지의 중공 부품에 마찬가지로 실시 가능하다. 또한, 상술한 실시 형태는, 동일한 판 두께의 한 쌍의 판재에 플로우 드릴 가공을 하는 것이지만, 판 두께가 다른 판재 혹은 다수의 대향 설치된 판재를 사용할 수도 있다. 또한, 상술한 실시 형태는, 클레비스 관통 구멍부(13)에 원통 형상 연결체(C)를 형성한 것이지만, 경우에 따라서는, 브레이크 페달(4)의 상단부의 지지 관통 구멍부(7)에 원통 형상 연결체(C)를 형성하여도 좋다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명은, 강도가 있는 중공 부품의 제조에 적합하게 이용할 수 있다.

본 출원은, 2011년3월14일에 출원된 일본 특허출원 번호 2011-055478호에 근거하고 있어, 그것들의 개시 내용은 참조로서 전체로서 본 명세서에 포함된다.

10, 11 : 판재 C : 원통 형상 연결체
C1 : 제 1 칼라부 C2 : 제 2 칼라부
D : 플로우 드릴 D1 : 제 1 플로우 드릴
D2 : 제 2 플로우 드릴 G : 간극
O : 구멍부 S1 : 제 1 주축
S2 : 제 2 주축 T : 테이블

Claims (4)

1. 미리 성형된 한 쌍의 판재를 합체시키는 동시에 서로 연결하여 중공 형상이 되도록 성형한 중공 부품으로서,
   상기 중공 부품은:
   상기 판재의 어느 한쪽 판재의 외면으로부터 안쪽을 향하여 플로우 드릴 가공을 함으로써 형성된 제 1 칼라부;
   상기 판재의 다른 쪽 판재의 외면으로부터 안쪽을 향하여 플로우 드릴 가공을 함으로써 형성된 제 2 칼라부를 포함하고,
   상기 제 1 칼라부의 내부측 첨단부와 상기 제 2 칼라부의 내부측 첨단부를 융착시켜 상기 한 쌍의 판재를 서로 연결하여 원통 형상 연결체가 형성되는 중공 부품.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 중공 부품은, 상기 원통 형상 연결체에 삽입된 핀 부재의 돌출 끝단부에, 일단이 마스터 백과 연결된 로드의 타단부가 연결되는 브레이크 페달인 중공 부품.
3. 미리 성형된 한 쌍의 판재를 합체시키는 동시에 서로 연결하여 중공 형상이 되도록 성형된 중공 부품의 제조 방법으로서,
   상기 방법은:
   상호 간에 간극을 개재시켜서 마주하여 설치된 상기 한 쌍의 판재의 어느 한쪽의 판재에 대하여 상기 어느 한쪽의 판재의 면에 직교하는 방향으로부터 안쪽을 향하여 플로우 드릴을 상기 어느 한쪽의 판재에 가압한 상태로 회전시켜서 구멍을 뚫으면서, 상기 구멍의 내주면에 제 1 칼라부를 형성하는 제 1 구멍 뚫기 공정;
   상기 플로우 드릴을 후퇴시켜, 개설된 구멍으로부터 후퇴시키는 공정; 그리고
   상기 한 쌍의 판재의 다른 쪽의 판재에서 상기 구멍에 대향 하는 위치에, 상기 다른 쪽의 판재의 면에 직교하는 방향으로부터 안쪽을 향하여 플로우 드릴을 상기 판재에 가압한 상태로 회전시켜서 구멍을 뚫으면서, 상기 구멍의 내주면에 제 2 칼라부를 형성하는 동시에, 상기 제 2 칼라부의 내부측 첨단부와 상기 제 1 칼라부의 내부측 첨단부를 서로 융착시켜 원통 형상 연결체를 형성하는 제 2 구멍 뚫기 공정
   을 포함하는 중공 부품의 제조 방법.
4. 미리 성형된 한 쌍의 판재를 합체시키는 동시에 서로 연결하여 중공 형상이 되도록 성형된 중공 부품의 제조 장치로서,
   상기 제조 장치는:
   보르반의 평탄한 테이블을 중심으로 하여 대향 하는 위치에 각각 동축으로 배치된 적어도 한 쌍의 주축;
   상기 적어도 한 쌍의 주축의 어느 한 주축에 부착하고, 상호 간에 간극을 갖는 상기 한 쌍의 판재의 어느 한쪽의 판재에 대하여 제 1 구멍 뚫기 가공을 하여 제 1 칼라부를 형성하는 제 1 플로우 드릴; 그리고,
   상기 적어도 한 쌍의 주축의 다른 한 주축에 부착하고, 상기 한 쌍의 판재의 다른 쪽의 판재에 대하여 제 2 구멍 뚫기 가공을 하여 제 2 칼라부를 형성하는 제 2 플로우 드릴을 포함하고,
   상기 제 2 칼라부의 내부측 첨단부를 상기 제 1 칼라부의 내부측 첨단부에 융착시키고, 상기 양 판재 상호를 연결하는 원통 형상 연결체를 형성하도록 한 것을 특징으로 하는 중공 부품의 제조 장치.

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