KR101641570B1

KR101641570B1 - 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치

Info

Publication number: KR101641570B1
Application number: KR1020150183831A
Authority: KR
Inventors: 남기영
Original assignee: (주)대일씨에프티
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2016-07-22

Abstract

오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 의한 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치는 개별 단위체로 이루어져 다수개가 적층되고, 적층 단수에 따라 높이 조절이 가능한 스페이서부; 상기 페이서부의 상부에 안착된 홀더 금형 내부에 삽입되고, 원주 방향을 따라 배치된 다수개의 탄성 부재를 포함하는 댐핑부; 상기 댐핑부의 중앙에서 상기 홀더 금형의 내측 상부까지 연장되고 상단에 샤프트로 성형될 가공 대상물이 안착되도록 구비된 연장 툴; 상기 연장 툴에 압입된 상태로 외측을 감싸며 홀더 금형의 상부로 연장되고, 상기 가공 대상물의 상면에 형성될 헤드부의 하면에서 원주 방향의 일부 구간을 따라 상기 홀더 금형의 바닥면을 향해 서로 다른 높이로 돌출될 제1 홈부를 가공하기 위한 헬리컬 포켓 가공 툴; 상기 헬리컬 포켓 가공 툴을 감싸며 상기 홀더 금형의 내측 축 방향에서 이동 가능하게 삽입된 슬라이드 금형; 및 상기 홀더 금형의 상부로 이격되어 위치되고, 상기 가공 대상물의 상면을 향해 하강되어 상기 헤드부의 상면과 상기 제1 홈부를 서로 다른 높이로 가공하기 위한 펀치 유닛을 포함하되, 상기 펀치 유닛이 상기 가공 대상물을 향해 순간적으로 하향 이동될 경우 상기 슬라이드 금형이 홀더 금형의 내측 축 방향에서 상대 이동되고, 상기 탄성 부재는 순간적으로 탄성 압축되면서 상기 가공 대상물에 가해진 충격을 댐핑하고, 탄성 복원력에 의해 상기 슬라이드 금형을 최초 위치로 상향 이동시키는 것을 특징으로 한다.

Description

오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치{Cold forging mold apparatus for molding a shaft for overrunning alternator decoupler}

본 발명은 차량 또는 운송수단에 구비된 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위해 사용되는 금형 장치로서, 보다 상세하게는 회전력을 전달하는 샤프트를 냉간 단조 방식으로 대량 생산시키기 위해 사용되는 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에서 사용되는 배터리는 영구적으로 사용하지 못하고, 일정기간이 지나게 되면 충전을 해야 하는데, 이러한 충전장치로는 교류발전기인 알터네이터(Alternator)가 널리 사용되고 있다.

상기 알터네이터는 엔진의 크랭크축과 연결된 크랭크 풀리의 회전력을 벨트를 통해 전달받아 구동된다. 이와 같이 구동력을 전달하기 위한 벨트로는, 접촉면의 단면이 평판인 평벨트와, 마찰계수를 보다 크게 하고 전달효율을 좋게 하기 위해 단면을 'V' 자형으로 한 V벨트 등이 있다.

종래의 알터네이터의 일반적인 구성을 살펴보면, 스테이터 내부의 회전축상에 로터가 배치되어 전측 부분은 프론트 브라켓에 의해 보호되고, 후측 부분은 케이스에 의하여 보호될 수 있도록 구성된다. 상기 스테이터의 후측에는 서킷트 보드가 고정되어 방열부, 정류기, 레귤레이터등의 전자부품이 배치되며, 상기 케이스는 상기 부품들만이 아니라 하측부의 브러시 룸까지 모두 수용할 수 있도록 구성된다.

이때, 알터네이터 발전 시 통상 80도 이상의 열을 발생하며, 외기온이 40도 이상인 경우에는 100 ~ 110도까지의 열이 발생하는데, 알터네이터 내부의 냉각을 위하여 전측부의 회전축상에 외장형 냉각팬이 설치되며, 전측부로 돌출된 회전축에는 벨트(미도시)에 의해 회전력을 전달받을 수 있도록 풀리가 장착된다.

상기 풀리는 알터네이터의 샤프트로 동력을 전달하기 위해 일 방향으로 회전되는데, 벨트의 내구성을 보완하기 위해 상기 알터네이터에서 연장된 풀리에는 OAD(Overrunning Alternator Decoupler)가 장착되며, 상기 OAD에는 내부에 샤프트가 설치되어 회전된다.

상기 샤프트는 외측에 링 형태로 이루어진 구성품이 결합되고 최 외측에 풀리가 권취되며 상기 샤프트를 제작하기 위해 냉간단조 방식으로 1차 성형을 실시하고, 2차로 드릴링 가공을 실시하며, 3차로 열처리성형(소둔 성형, 쇼트 성형, 인산염 피막 성형)을 통해 열처리를 실시하고, 4차로 냉간단조를 추가로 실시하며, 5차로 2차 열처리를 실시하고, 6차로 드릴링 가공을 실시하며, 7차로 단조 가공을 추가로 실시해야 하는 아주 복잡한 공정으로 제작되었다.

이와 같이 가공되는 샤프트는 냉간 단조 가공 방식으로 가공 자체가 어여운 문제점이 있었다. 또한 샤프트에 대한 대량 생산을 위해 어렵게 냉간 단조 가공을 실시할 경우에도 고압으로 냉간 단조를 실시할 때 샤프트에서 변형이 발생 되거나 파손되는 문제점이 발생되었다.

또한 이와 같이 냉간 단조 가공 방식으로 가공을 위해 금형을 사용할 때 장기간 고압의 펀치를 통한 냉간 단조 가공이 실시될 경우 내구성이 저하되는 문제점이 유발되었다.

대한민국공개특허 제10-2015-0008749호

본 발명의 실시 예들은 냉간 단조 방식을 통해 다수개의 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 대량 생산할 때 발생되는 충격으로부터 가공 대상물과 금형 전체를 보호하기 위한 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 냉간 단조 방식으로 성형하기 위한 금형 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 냉간 단조 방식으로 성형하기 위한 금형 장치로서, 개별 단위체로 이루어져 다수개가 적층되고, 적층 단수에 따라 높이 조절이 가능한 스페이서부; 상기 스페이서부의 상부에 안착된 홀더 금형 내부에 삽입되고, 원주 방향을 따라 배치된 다수개의 탄성 부재를 포함하는 댐핑부; 상기 댐핑부의 중앙에서 상기 홀더 금형의 내측 상부까지 연장되고 상단에 샤프트로 성형될 가공 대상물이 안착되도록 구비된 연장 툴; 상기 연장 툴에 압입된 상태로 외측을 감싸며 홀더 금형의 상부로 연장되고, 상기 가공 대상물의 상면에 형성될 헤드부의 하면에서 원주 방향의 일부 구간을 따라 상기 홀더 금형의 바닥면을 향해 서로 다른 높이로 돌출될 제1 홈부를 가공하기 위한 헬리컬 포켓 가공 툴; 상기 헬리컬 포켓 가공 툴을 감싸며 상기 홀더 금형의 내측 축 방향에서 이동 가능하게 삽입된 슬라이드 금형; 및 상기 홀더 금형의 상부로 이격되어 위치되고, 상기 가공 대상물의 상면을 향해 하강되어 상기 헤드부의 상면과 상기 제1 홈부를 서로 다른 높이로 가공하기 위한 펀치 유닛을 포함하되, 상기 펀치 유닛이 상기 가공 대상물을 향해 순간적으로 하향 이동될 경우 상기 슬라이드 금형이 홀더 금형의 내측 축 방향에서 상대 이동되고, 상기 탄성 부재는 순간적으로 탄성 압축되면서 상기 가공 대상물에 가해진 충격을 댐핑하고, 탄성 복원력에 의해 상기 슬라이드 금형을 최초 위치로 상향 이동시키는 것을 특징으로 한다.

상기 탄성 부재는 하단이 상기 댐핑부의 바닥면에 지지되고, 상기 탄성 부재의 길이 방향 외측은 상기 댐핑부의 내주면과 이격된 간격이 유지되는 것을 특징으로 한다.

상기 탄성 부재는 코일 스프링이 사용되는 것을 특징으로 한다.

상기 탄성 부재는 동일 간격으로 서로 간에 이격된 것을 특징으로 한다.

상기 가공 대상물은 상기 헤드부의 외측으로 소정의 길이로 연장된 바디부가 먼저 가공된 상태로 상기 가공 툴의 상부에 안착되고, 상기 헬리컬 포켓 가공 툴은 상기 바디부의 외주면에 내주면이 밀착된 상기 헤드부의 하면을 향해 연장된 것을 특징으로 한다.

상기 펀치 유닛은 상기 가공 대상물의 헤드부와 마주보는 위치에 위치되고 상기 헤드부의 상면 가공을 위해 외측으로 돌출된 돌출부; 상기 돌출부를 감싸며 반경 방향 외측으로 연장되고 상기 가공 대상물의 상면을 향해 원주 방향에서 서로 다른 깊이로 삽입홈이 형성된 면취부를 포함한다.

상기 펀치 유닛이 상기 가공 대상물의 상면을 향해 하강되어 상기 가공 대상물에 대한 냉간 단조가 이루어질 때, 상기 가공 대상물에서 발생하는 응력 집중은 상기 면취부의 서로 다른 깊이로 형성된 삽입홈의 형상과 대응되는 형태로 단조 가공되면서 집중 응력이 최소화되는 것을 특징으로 한다.

상기 면취부는 삽입홈을 제외한 나머지 구간은 평면 형태로 수평하게 연장된 연장면으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1 홈부는 상기 헤드부 하면의 원주 방향 둘레 길이의 1/2 이내의 길이로 돌출 되는 것을 특징으로 한다.

상기 펀치 유닛에 의해 가공되는 가공 대상물의 가공 횟수에 따른 상기 댐핑부의 사용 한도는 상기 펀치 유닛의 하강 횟수를 카운팅 하는 카운팅 유닛에 의해 측정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예들은 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트에 대한 가공을 냉간 단조 방식을 통해 대량 생산하기 위한 냉간 단조 금형 장치를 통해 상기 냉간 단조 금형 장치의 안전성 향상과 샤프트에 대한 성형성과 생산성이 향상된다.

또한 작업자의 작업성 향상과 작업 공정이 단순화되어 물량 증대를 통한 경제성이 동시에 향상되고, 냉간 단조 가공에 따른 불량률 발생이 최소화되며, 작업자가 기존의 열처리 및 냉간 단조 가공을 수차례 반복해서 가공하던 방식에 비해 작업량 감소 및 제조 단가를 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치 및 가공 대상물의 확대도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치에 의해 가공된 가공 대상물을 도시한 사시도.
도 4는 도 3의 저면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 펀치 유닛이 상승된 상태를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의한 펀치 유닛을 도시한 도면.

본 발명의 일 실시 예에 따른 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 의한 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치(1)는 가공 대상물(2)에 대한 냉간 단조 가공을 통해 대량 생산과 작업자의 작업성 향상 및 냉간 단조 가공시 발생될 수 있는 단조 금형 장치의 파손 및 가공 대상물의 변형 발생을 최소화 하기 위해 스페이서부(100)가 후술할 펀치 유닛(600)의 하강되는 높이에 따라 다수개가 적층된 구성으로 이루어지고, 상기 스페이서부(100)의 상부에 댐핑부(200)가 안착된다. 스페이서부(100)는 다수개의 단위 스페이서(10a, 10b, 10n)으로 구성된다.

상기 금형장치(1)는 댐핑부(200)의 중앙에서 상기 펀치 유닛(600)을 향해 연장 툴(300)이 연장되고, 상기 연장 툴(300)을 감싸며 헬리컬 포켓 가공 툴(400)이 구비된다.

그리고 상기 펀치 유닛(600)이 상기 가공 대상물(2)에 대한 단조 가공을 위해 하향 이동될 경우 상기 냉간 단조 금형 장치(1)의 축 방향에서 상대 이동되는 슬라이드 금형(500)을 포함한다.

이와 같이 구성된 냉간 단조 금형 장치(1)의 세부적인 구성에 대해 보다 상세하게 설명한다.

스페이서부(100)는 개별 단위체로 이루어져 다수개가 적층되고, 적층 단수에 따라 높이 조절이 가능한데, 서로 간에 볼트 체결 방식으로 조립되므로 조립된 이후에 펀치 유닛(600)으로 인한 충격에 의해 냉간 단조 금형 장치(1)의 변형 및 파손 발생을 최소화 한다.

상기 스페이서부(100)는 중앙 위치에서 후술할 연장 툴(300)이 상기 스페이서부(100)의 중앙을 경유하여 펀치 유닛(600)의 중앙을 향해 상부로 연장된다.

댐핑부(200)는 가공 대상물(2)에 대한 냉간 단조 가공이 이루어질 때 발생될 수 있는 순간적인 충격으로 인한 냉간 단조 금형 장치(1)의 부분적인 파손 또는 상기 가공 대상물(2)의 변형 또는 국부적인 응력 집중을 최소화 하기 위해 구비된다.

보다 상세하게는 가공 대상물(2)이 상기 펀치 유닛(600)에 의해 냉간 단조 가공될 때 발생되는 수직 하중으로 인해 압축 변형 되면서 도면 기준으로 상측에 해당되는 헤드부(2a) 또는 후술할 바디부(2c)의 축 방향에서 응력 집중으로 인한 국부적인 변형을 최소화 하기 위해 다수개의 탄성 부재(210)가 구비된다.

상기 댐핑부(200)는 스페이서부(100)의 상부에 안착된 홀더 금형(10) 내부에 삽입되고, 원주 방향을 따라 다수개의 탄성 부재(210)를 포함한다.

상기 탄성 부재(210)는 일 예로 코일 스프링이 사용되는데, 상기 코일 스프링의 세부 사항은 펀치 유닛(600)이 가공 대상물(1)을 냉간 단조 가공 하는데 필요한 프레싱 압력에 따라 다량하게 변경되므로 특별히 한정하지는 않는다.

탄성 부재(210)는 홀더 금형(10)의 내측 중앙을 기준으로 원주 방향에서 동일 간격으로 서로 간에 동일한 간격으로 이격되며, 상기 슬라이드 금형(500)의 하측에 위치된다.

탄성 부재(210)는 하단이 상기 댐핑부(200)의 바닥면에 지지되고, 상기 탄성 부재(210)의 길이 방향 외측은 상기 댐핑부(200)의 내주면과 이격된 간격이 유지된다. 상기 간격은 탄성 부재(210)가 펀치 유닛(600)에 의해 탄성 압축 되면서 댐핑부(200)의 외측이 간섭되는 현상을 방지할 수 있다. 따라서 상기 펀치 유닛(600)이 고압으로 다수 회 가공 대상물(2)에 대한 냉간 단조를 위해 하강되는 경우에도 탄성 부재(210)의 변형이나 파손되는 현상을 안정적으로 예방할 수 있다.

전술한 간격은 탄성 부재(210)의 두께에 해당되는 길이 보다는 상대적으로 길게 이격된 길이로 한정한다.

탄성 부재(210)는 펀치 유닛(600)이 작동되는 동안 반복적으로 탄성 압축 및 원 위치 되면서 가공 대상물(2)에 대한 안정적인 냉간 단조 가공을 도모한다.

상기 탄성 부재(210)는 원주 방향에 배치되는 모든 단위 탄성 부재가 동일한 스프링 상수로 구성되므로 탄성 압축 및 원 위치로 이동되는 동안 안정적으로 보호될 수 있어 내구성 향상과 파손으로 인한 고장 발생이 차단된다.

홀더 금형(10)은 댐핑부(200)의 상부에 위치되고 연장 툴(300)과 포켓 가공 툴 및 슬라이드 금형(500)을 전체적으로 지지하는데, 원통 형태로 형성되어 전술한 구성이 내부에 위치된다. 홀더 금형(10)은 후술할 슬라이드 금형(500)과 내주면 축 방향에서 상대 이동이 이루어지며 이동에 따른 마찰열을 최소화 하기 위해 별도의 윤할이 이루어진다.

홀더 금형(10)은 후술할 슬라이드 금형(500)의 하강에 따른 이동 거리를 제한하기 위해 내측에 원주 방향 외측으로 직각 상태로 절곡된 제1 걸림턱(12)이 형성된다.

홀더 금형(10)은 전술한 구성을 보호하는 역할과 함께 냉간 단조 금형 장치(1)의 전체적인 외형을 이루는데, 특히 내측 하부에 댐핑부(200)가 위치되고, 상기 댐핑부(200)의 상부에 슬라이드 금형(500)이 위치되므로 펀치 유닛(600)이 고속 하강하여 가공 대상물(2)에 대한 냉간 단조가 이루어질 때 내부에 위치된 구성품들을 안정적으로 지지 고정할 수 있다.

연장 툴(300)은 상기 댐핑부(200)의 중앙에서 상기 홀더 금형(10)의 내측 상부까지 연장되고 상단에 샤프트로 성형될 가공 대상물(2)이 상단에 안착되기 위해 구비된다. 상기 연장 툴(300)은 스페이서부(100)의 중앙에 위치되고 도면에 도시된 직경을 갖는 환봉 형태로 이루어진다.

연장 툴(300)은 하단에서부터 중앙에 이르는 구간이 스페이서부(100)의 내측에 고정되고, 상단은 후술할 헬리컬 포켓 가공 툴(400)이 삽입되므로 펀치 유닛(600)으로 인한 충격이 가해지는 경우에도 하측 방향으로 이동되거나 일측 방향으로 편심되지 않고 도면에 도시된 바와 같이 수직 상태로 위치된다.

따라서 장기간 가공 대상물(2)에 대한 냉간 단조 가공이 이루어지는 경우에도 헤드부(2a)와 제1 홈부(2b)에 대한 정확한 가공이 이루어지므로 가공 안전성이 향상된다.

연장 툴(300)은 상단에 바디부(2c)의 내측 길이 방향으로 형성된 홈과 대응되는 길이와 직경으로 연장되므로 가공 대상물(2)의 안정적인 안착이 유지되고, 펀치 유닛(600)이 작동되는 경우 위치가 틀어지거나 이로 인해 파손되는 문제점이 최소화되어 안정적인 냉간 단조 가공이 이루어진다.

헬리컬 포켓 가공 툴(400)은 연장 툴(300)에 압입된 상태로 외측을 감싸며 홀더 금형(10)의 상부로 연장되고, 상기 가공 대상물(2)의 상면에 형성될 헤드부(2a)의 하면에서 원주 방향의 일부 구간을 따라 상기 홀더 금형(10)의 바닥면을 향해 서로 다른 높이로 돌출될 제1 홈부(2b)를 가공하기 위해 구비된다.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 헬리컬 포켓 가공 둘(400)은 제1 홈부(2b)의 내경과 대응되는 직경으로 이루어지고 전체적인 형상이 원통 형태로 구성되고, 상단은 제1 홈부(2b)의 내부로 삽입된다.

제1 홈부(2b)는 원주 방향 전 구간이 일정한 홈 깊이가 유지되지 않고, 원주 방향에서 특정 구간이 도면 기준으로 하측을 향해 돌출된 구간 돌출편(2e)이 가공된다.

상기 구간 돌출편(2e)은 헤드부(2a) 하면의 원주 방향 둘레 길이를 기준으로 했을 때 1/2 구간 이내의 길이로 돌출 되는데, 상기 구간은 특별히 한정하지 않는다.

상기 구간 돌출편(2e)은 제1 홈부(2b)의 내측에서 모두 돌출되지 않고 상기 제1 홈부(2b)의 원주 방향을 따라 연장된 구간 중 선단부(a)에서 후단부(b)로 갈수록 돌출된 길이가 증가된다. 또한 상기 후단부(b)는 돌출된 전술한 바와 같이 단부가 반원형태로 라운드지게 성형된다.

상기 구간 돌출편(2e)은 냉간 단조 가공이 이루어질 때 전술한 헬리컬 포켓 가공 툴(400)의 선단부 상면과 직접적으로 접촉되는 부분에 해당된다. 이때 상기 펀치 유닛(600)의 하강으로 인해 가해지는 고압의 압력이 제1 홈부(2e)에 직접적으로 가해질 때 상기 구간 돌출편(2e)가 형성된 구간에 집중되고 나머지 구간에서는 완화되어 상기 구간 돌출편(2e)이 미 형성된 제1 홈부(2b)의 나머지 구간에 응력 집중으로 인한 도피 공간이 형성된다.

이와 같이 구간 돌출편(2e)이 냉간 단조 가공되는 이유는 고압의 압력으로 순간적으로 냉간 단조 가공될 경우 샤프트의 제1 홈부(2b)에 가해지는 응력 집중을 최소화시키고, 응력 집중을 완화시켜 파손 및 변형이 방지하기 위해서이다.

따라서 다수개의 샤프트로 제작될 가공 대상물(2)에 대한 냉간 단조가 이루어질 때 고압의 압력으로 성형되는 소재가 이동 가능한 도피 공간이 형성되어 안정적인 냉간단조 가공을 실시할 수 있다.

상기 구간 돌출편(2e)에 대한 단조가공과 동시에 상기 냉간 단조 금형 장치(1)는 축 방향에 가해진 충격이 상기 탄성 부재(210)에 의해 순간적으로 댐핑 가공되면서 축 방향에서 상기 헤드부(2a)와 상기 구간 돌출편(2e)에 대한 냉간 단조가 이루어진다.

상기 냉간 단조 금형 장치(1)에서 탄성 부재(210)를 이용한 댐핑을 실시하는 이유는 고압의 압력으로 헤드부(2a)와 구간 돌출편(2e)에 대한 단조가공이 이루어질 때 순간적인 압력이 상기 단조 금형 장치(1)와 가공 대상물(2)에 직접적으로 가해지는 응력 집중을 최소화하여 파손 및 변형을 방지하기 위해서이다.

참고로 상기 제1 홈부(2b)는 가공 대상물(2)을 밑에서 바라볼 때 도면을 기준으로 우측 상부에서 좌측 하부를 따라 연장된 구간에서 돌출되는 정도가 선형 상태로 증가되고, 단부는 외측으로 둥글게 라운드지게 단조 가공된다.

슬라이드 금형(500)은 헬리컬 포켓 가공 툴(400)을 감싸며 상기 홀더 금형(10)의 내측 축 방향에서 이동 가능하게 삽입된다. 슬라이드 금형(500)은 원통 형태로 형성되고 헬리컬 포켓 가공 툴(400)의 축 방향을 향해 순간적으로 하향 이동되나, 탄성 부재(210)에 의해 원위치 되면서 가공 대상물(2)에 대한 안정적인 냉간 단조 가공을 도모한다.

슬라이드 금형(500)은 상대 이동이 이루어지는 부위가 홀더 금형(10)의 내주면과 헬리컬 포켓 가공 툴(400)의 외주면 축 방향에서 이루어지는데, 이 경우 마찰로 인한 마모가 최소화 되는 금속 성분으로 제작하는 것이 바람직하다.

또한 마찰로 인해 발생되는 마찰열이 최소화되도록 오일을 통한 냉각을 실시하는 것도 가능하다.

일 예로 상기 슬라이드 금형(500)은 초경합금으로 제작될 수 있으며 도면에 도시된 바와 같이 복수개의 구성품의 조합으로 구성될 수 있다.

첨부된 도 2 또는 도 5 내지 도 6을 참조하면, 슬라이드 금형(500)은 하측으로 이동시 전술한 제1 걸림턱(12)과 걸림 유지되는 제2 걸림턱(502)을 포함한다.

상기 제2 걸림턱(502)은 원주 방향 외측으로 연장되며 상기 제1 걸림턱(12)과 밀착시 걸릴 수 있도록 직각으로 절곡된다.

펀치 유닛(600)은 홀더 금형(10)의 상부로 이격되어 위치되고, 상기 가공 대상물(2)의 상면을 향해 하강되어 헤드부(2a)의 상면과 상기 제1 홈부(2b)를 서로 다른 높이로 가공하기 위해 구비된다.

예를 들어 상기 펀치 유닛(600)이 상기 가공 대상물(2)을 향해 순간적으로 하향 이동될 경우 상기 슬라이드 금형(500)이 홀더 금형(10)의 내측 축 방향에서 상대 이동되고, 상기 탄성 부재(210)는 순간적으로 탄성 압축되면서 상기 가공 대상물(2)에 가해진 충격을 댐핑하고, 탄성 복원력에 의해 상기 슬라이드 금형(500)을 최초 위치로 상향 이동시킨다.

상기 헤드부의 외측으로 소정의 길이로 연장된 바디부가 먼저 가공된 상태로 상기 가공 툴의 상부에 안착되고, 상기 헬리컬 포켓 가공 툴은 상기 바디부의 외주면에 내주면이 밀착된 상기 헤드부의 하면을 향해 연장된 것을 특징으로 하는

상기 펀치 유닛(600)은 상기 가공 대상물(2)의 헤드부(2a)와 마주보는 위치에 위치되고 상기 헤드부(2a)의 상면 가공을 위해 외측으로 돌출된 돌출부(610)와, 상기 돌출부(610)를 감싸며 반경 방향 외측으로 연장되고 상기 가공 대상물(2)의 상면을 향해 원주 방향에서 서로 다른 깊이로 삽입홈(622)이 형성된 면취부(620)를 포함한다.

돌출부(610)는 헤드부(2a)의 상면에 형성될 제2 홈부(2d)에 대한 가공을 위해 상기 제2 홈부(2d)와 대응되는 다각형의 볼트 헤드와 유사한 형태로 구성된다. 단 상기 형태는 설명의 이해를 위한 일 실시 예이며 다른 형태로도 변경될 수 있다.

돌출부(610)는 후술할 면취부(620)의 외측(도면 대비 하측으로 돌출)으로 도면에 도시된 형태로 위치되고, 가공 대상물(2)의 상명과 마주보는 위치에 배치된다.

면취부(620)는 돌출부(610)를 기준으로 원주 방향에 삽입홈(622)이 형성되고, 상기 삽입홈(622)은 헤드부(2a)의 냉간 단조 가공에 따른 냉간 단조 금형 장치(1)의 파손 방지와, 가공 대상물(1)을 향해 순간적으로 가해지는 고압의 응력으로 인한 변형 및 파손을 방지하기 위해 원주 방향에서 서로 다른 깊이로 형성된다.

상기 삽입홈(622)은 냉간 단조시 제1 홈부(2b)와 같이 원주 방향에서 특정 구간 선형 상태로 돌출되며 이를 통해 전술한 작용, 효과가 야기 된다.

따라서 다수개의 가공 대상물(1)에 대한 가공을 실시하는 경우에도 펀치 유닛(600)의 파손 또는 가공 대상물(1)의 변형을 최소화 할 수 있다.

상기 펀치 유닛(600)이 상기 가공 대상물(2)의 상면을 향해 하강되어 상기 가공 대상물(2)에 대한 냉간 단조가 이루어질 때, 상기 가공 대상물(2)에서 발생하는 응력 집중은 상기 면취부(620)의 서로 다른 깊이로 형성된 삽입홈(622)의 형상과 대응되는 형태로 단조 가공되면서 집중 응력이 최소화된다.

상기 면취부(620)는 삽입홈(622)을 제외한 나머지 구간은 평면 형태로 수평하게 연장된 연장면(624)으로 형성되는데, 상기 연장면(624)은 냉간 단조가 이루어질 경우 슬라이드 금형(500)의 상면과 밀착된 상태가 유지된다.

상기 펀치 유닛(600)에 의해 가공되는 가공 대상물(2)의 가공 횟수에 따른 상기 댐핑 부재(210)의 사용 한도는 상기 펀치 유닛(600)의 하강 횟수를 카운팅 하는 카운팅 유닛(700)에 의해 측정된다.

상기 카운팅 유닛(700)은 작업자가 냉간 단조 금형 장치(1)를 통해 다수개의 가공 대상물(2)에 대한 가공을 실시할 때 냉간 단조로 인한 사용 가능 기간을 사전에 예측하여 냉간 단조 금령 장치(1)의 안전성 확보와 가공 대상물(2)에 대한 파손 및 변형을 최소화 하기 위해 사용한다.

이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

2 : 가공 대상물
2a : 헤드부
2b : 제1 홈부
2c : 바디부
10 : 홀더 금형
100 : 스페이서부
200 : 댐핑부
210 : 탄성 부재
300 : 연장 툴
400 : 포켓 가공 툴
500 : 슬라이드 금형
600 : 펀치 유닛
610 : 돌출부
620 : 면취부
622 : 삽입홈
624 : 연장면
700 : 카운팅 유닛

Claims

오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 냉간 단조 방식으로 성형하기 위한 금형 장치로서,
개별 단위체로 이루어져 다수개가 적층되고, 적층 단수에 따라 높이 조절이 가능한 스페이서부;
상기 스페이서부의 상부에 안착된 홀더 금형 내부에 삽입되고, 원주 방향을 따라 배치된 다수개의 탄성 부재를 포함하는 댐핑부;
상기 댐핑부의 중앙에서 상기 홀더 금형의 내측 상부까지 연장되고 상단에 샤프트로 성형될 가공 대상물이 안착되도록 구비된 연장 툴;
상기 연장 툴에 압입된 상태로 외측을 감싸며 홀더 금형의 상부로 연장되고, 상기 가공 대상물의 상면에 형성될 헤드부의 하면에서 원주 방향의 일부 구간을 따라 상기 홀더 금형의 바닥면을 향해 서로 다른 높이로 돌출될 제1 홈부를 가공하기 위한 헬리컬 포켓 가공 툴;
상기 헬리컬 포켓 가공 툴을 감싸며 상기 홀더 금형의 내측 축 방향에서 이동 가능하게 삽입된 슬라이드 금형; 및
상기 홀더 금형의 상부로 이격되어 위치되고, 상기 가공 대상물의 상면을 향해 하강되어 상기 헤드부의 상면과 상기 제1 홈부를 서로 다른 높이로 가공하기 위한 펀치 유닛을 포함하되,
상기 펀치 유닛이 상기 가공 대상물을 향해 순간적으로 하향 이동될 경우 상기 슬라이드 금형이 홀더 금형의 내측 축 방향에서 상대 이동되고,
상기 탄성 부재는,
순간적으로 탄성 압축되면서 상기 가공 대상물에 가해진 충격을 댐핑하고, 탄성 복원력에 의해 상기 슬라이드 금형을 최초 위치로 상향 이동시키는 것을 특징으로 하는 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치.
제1 항에 있어서,
상기 탄성 부재는,
하단이 상기 댐핑부의 바닥면에 지지되고, 상기 탄성 부재의 길이 방향 외측은 상기 댐핑부의 내주면과 이격된 간격이 유지되는 것을 특징으로 하는 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치.
제1 항에 있어서,
상기 탄성 부재는,
코일 스프링이 사용되는 것을 특징으로 하는 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치.
제1 항에 있어서,
상기 탄성 부재는,
동일 간격으로 서로 간에 이격된 것을 특징으로 하는 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치.
제1 항에 있어서,
상기 가공 대상물은,
상기 헤드부의 외측으로 소정의 길이로 연장된 바디부가 먼저 가공된 상태로 상기 가공 툴의 상부에 안착되고, 상기 헬리컬 포켓 가공 툴은 상기 바디부의 외주면에 내주면이 밀착된 상기 헤드부의 하면을 향해 연장된 것을 특징으로 하는 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치.
제1 항에 있어서,
상기 펀치 유닛은,
상기 가공 대상물의 헤드부와 마주보는 위치에 위치되고 상기 헤드부의 상면 가공을 위해 외측으로 돌출된 돌출부;
상기 돌출부를 감싸며 반경 방향 외측으로 연장되고 상기 가공 대상물의 상면을 향해 원주 방향에서 서로 다른 깊이로 삽입홈이 형성된 면취부를 포함하는 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치.
제6 항에 있어서,
상기 펀치 유닛이 상기 가공 대상물의 상면을 향해 하강되어 상기 가공 대상물에 대한 냉간 단조가 이루어질 때,
상기 가공 대상물에서 발생하는 응력 집중은 상기 면취부의 서로 다른 깊이로 형성된 삽입홈의 형상과 대응되는 형태로 단조 가공되면서 집중 응력이 최소화되는 것을 특징으로 하는 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치.
제6 항에 있어서,
상기 면취부는,
삽입홈을 제외한 나머지 구간은 평면 형태로 수평하게 연장된 연장면으로 형성된 것을 특징으로 하는 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 홈부는,
상기 헤드부 하면의 원주 방향 둘레 길이의 1/2 이내의 길이로 돌출 되는 것을 특징으로 하는 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치.
제1 항에 있어서,
상기 펀치 유닛에 의해 가공되는 가공 대상물의 가공 횟수에 따른 상기 댐핑부의 사용 한도는 상기 펀치 유닛의 하강 횟수를 카운팅 하는 카운팅 유닛에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 오버런닝 알터네이터 디커플러용 샤프트를 성형하기 위한 냉간 단조 금형 장치.