KR101741543B1 - 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법 - Google Patents

디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내측 보스부 및 외측 보스부의 외형을 우선적으로 성형하여 각 절곡 부위나 모서리 부위에 대한 살채움이 충분히 이루어지도록 성형한 이후에 플랜지부를 성형하면서 각 보스부의 추가 업셋팅이 이루어지도록 한 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법이 제공되며, 이를 통해 알루미늄합금으로도 디프렌셜 커버의 제조가 가능함과 더불어 내측 보스부와 외측 보스부 사이에는 피어싱 작업을 통해 복수의 유로홀이 성형될 수 있도록 함으로써 전체적인 제조 단가의 절감 및 제조 시간의 단축을 이룰 수 있도록 한 것이다.

Description

디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법{manufacturing method for differential cover of differential assembly}
본 발명은 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버에 관련된 것으로써, 더욱 상세하게는 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버를 단조 공법으로도 제조할 수 있도록 하여 전체적인 제조 시간을 단축시킬 수 있도록 하면서도 품질 향상을 이룰 수 있도록 한 새로운 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 디프렌셜 어셈블리는 좌,우 바퀴로 동력을 전달하는 사이드 베벨기어와 이를 연결시키는 피니언 베벨기어 쌍의 조합으로 구성되어 구동축에서 좌우 바퀴로 동력 전달시 자동차의 좌우 바퀴 동력을 배분하여 회전수 차이를 만들어 울퉁불퉁한 도로 및 선회시 원활히 회전을 가능하게 하는 장치이다.
이러한 디프렌셜 어셈블리의 외관을 이루는 디프렌셜 케이스의 무게는 전체 디프렌셜 장치의 무게 중 대략 35%를 차지하고 있기 때문에 알루미늄합금과 같이 보다 가벼운 재질로 변경하기 위해 노력하고 있을 뿐 아니라 이에 따른 제조방법의 변경 등 다양한 노력이 이루어지고 있으며, 이에 관련하여는 공개특허공보 제10-2015-0051957호, 공개특허 제10-2007-0120294호, 등록실용신안 제20-0409513호, 등록실용신안 제20-0178096호, 등록특허 제10-1597172호, 등록특허 제10-1521852호 등에 개시된 바와 같다.
하지만, 상기 디프렌셜 케이스를 이루는 디프렌셜 커버의 경우 복수의 보스부와 플랜지부 및 복수의 유로홀의 형상적인 특징으로 인해 일반적인 단조 작업으로는 성형하기가 용이하지 않다는 단점이 있다.
즉, 소재를 알루미늄합금으로 적용하게 될 경우 과도한 성형하중의 발생과, 각 단턱 부위에서의 소재 겹침(folding) 발생 및 미성형 부위에 대한 발생이나 좌굴 발생으로 인해 성형 불량이 많이 발생되었던 것이다.
이에 따라, 종래의 디프렌셜 커버는 대부분 기계 가공을 통해 제조하고 있으며, 특히 복수의 유로홀은 해당 디프렌셜 커버의 원주 방향을 따라 긴 라운드진 장형의 홀로 형성됨에 따라 머시닝 센터를 이용하여 가공하였기 때문에 전체적인 제조 시간이 오래 소요됨과 더불어 제조 단가가 비싸다는 단점이 있다.
공개특허공보 제10-2015-0051957호 공개특허 제10-2007-0120294호 등록실용신안 제20-0409513호 등록실용신안 제20-0178096호 등록특허 제10-1597172호 등록특허 제10-1521852호
본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버를 단조 공법으로도 제조할 수 있도록 하여 전체적인 제조 시간을 단축시킬 수 있도록 하면서도 품질 향상을 이룰 수 있도록 한 새로운 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법에 따르면 디프렌셜 커버 제조용 소재를 준비하는 준비단계; 보스부 성형용 금형을 이용하여 소재를 단조함으로써 해당 소재의 표면에 내측 보스부 및 외측 보스부를 전후방으로 압출하여 일괄 성형함과 더불어 소재의 둘레면에는 플랜지부의 성형을 위한 돌출부위가 돌출되도록 성형하는 보스부 성형단계; 플랜지부 성형용 금형을 이용해 상기 각 보스부가 성형된 소재를 단조하여 해당 소재의 둘레측 돌출부위로부터 플랜지부가 추가로 돌출되면서 성형되도록 하는 플랜지부 성형단계; 소재의 내측 보스부 및 외측 보스부 사이에 복수의 유로홀이 성형되도록 관통시키는 피어싱단계;를 포함하여 진행됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 보스부 성형단계에서는 소재의 둘레면에 플랜지부의 성형을 위한 돌출부위가 외측 보스부로부터 제한된 거리만큼 돌출되도록 해당 소재의 둘레측 변형을 제한하면서 성형함과 더불어 내측 보스부의 전방 압출 부위는 자유 성형되도록 길이를 제한하지 않으면서 성형함을 특징으로 한다.
또한, 상기 플랜지부 성형단계에서는 각 보스부의 돌출 방향측에 대한 성형 길이를 제한함과 더불어 소재의 둘레 방향측 변형은 제한하지 않으면서 성형함을 특징으로 한다.
또한, 상기 보스부 성형단계가 완료되면 어닐링 과정과, 쇼트 블라스트 과정 및 율활 과정을 순차적으로 수행한 후 상기 플랜지부 성형단계를 수행함을 특징으로 한다.
또한, 상기 피어싱단계를 통해 각 유로홀의 성형이 완료된 소재는 열처리 작업을 수행하여 시효경화함을 특징으로 한다.
이상에서와 같이, 본 발명의 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법에 의해 제조되는 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버는 알루미늄합금으로 이루어진 소재를 각 보스부에 대한 단조부터 우선적으로 수행한 후 플랜지부의 성형이 이루어질 수 있도록 함으로써 각 보스부에 대한 성형 불량을 방지할 수 있게 된 효과를 가진다.
즉, 보스부와 플랜지부를 동시에 일부분씩 동시에 성형할 경우 보스부의 각 모서리 부위에 대한 정확한 살채움이 이루어지지 못하는 단조 불량이 발생됨을 고려할 때 이러한 보스부와 플랜지부를 각각 별도로 구분하여 순차적으로 성형하는 본 발명의 제조방법에 의해 상기 단조 불량은 해소될 수 있게 된다.
도 1은 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버의 구조를 설명하기 위해 나타낸 단면도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법을 설명하기 위해 나타낸 순서도
도 3 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조를 위한 보스부 성형용 금형 및 이에 의한 단조 과정을 설명하기 위해 나타낸 상태도이고, 도 4와 도 6 및 도 8은 도 3과 도 5 및 도 7의 “A”부, “B”부, “C”부 확대도
도 9 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조를 위한 플랜지부 성형용 금형 및 이에 의한 단조 과정을 설명하기 위해 나타낸 상태도이고, 도 10과 도 12 및 도 14는 도 9과 도 11 및 도 13의 “D”부, “E”부, “F”부 확대도
도 15 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법에 의해 성형되는 각 과정별 소재의 상태를 설명하기 위해 나타낸 상태도
이하, 본 발명의 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 컵 제조방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 2 내지 도 17을 참조하여 설명하도록 한다.
참고로, 본 발명의 제조방법에 의해 제조되는 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버(10)는 내측 및 외측에 전후로 돌출된 내측 보스부(11) 및 외측 보스부(12)가 각각 형성됨과 더불어 상기 외측 보스부(12)의 둘레로는 디프렌셜 컵과의 결합을 위한 플랜지부(13)가 형성되어 이루어지며, 이때 상기 내측 보스부(11)는 내부가 개방된 관체로 형성되고, 상기 내측 보스부(11)와 외측 보스부(12) 사이에는 원주 방향을 따라 복수의 유로홀(14)의 관통 형성되면서 디프렌셜 커버(10)와 디프렌셜 컵 사이의 공간(디프렌셜 어셈블리의 내부 공간)으로 오일을 공급할 수 있도록 구성된 일반적인 구조임을 그 예로 한다. 이러한 디프렌셜 커버(10)의 구조에 대하여는 첨부된 도 1에 도시된 바와 같다.
첨부된 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법을 설명하기 위해 나타낸 순서도이고, 도 3 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 컵 제조를 위한 보스부 성형용 금형 및 이에 의한 단조 과정을 설명하기 위해 나타낸 상태도이이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법은 내측 보스부(11) 및 외측 보스부(12)의 외형을 우선적으로 성형하여 각 절곡 부위나 모서리 부위에 대한 살채움이 충분히 이루어지도록 성형한 이후에 해당 소재(1)의 둘레측 돌출부위(13a)를 추가로 확장하면서 플랜지부(13)가 성형되도록 함과 동시에 각 보스부(11,12)의 추가 업셋팅이 이루어지도록 함으로써 알루미늄합금으로도 디프렌셜 커버(10)의 제조가 가능하며, 또한 내측 보스부(11)와 외측 보스부(12) 사이에는 피어싱 작업을 통해 복수의 유로홀(14)이 성형될 수 있도록 함으로써 전체적인 제조 단가의 절감 및 제조 시간의 단축을 이룰 수 있도록 한 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버(10)의 제조방법에 대한 실시예의 설명에 앞서 상기 디프렌셜 커버(10)는 각 보스부(11,12)의 성형을 위한 보스부 성형용 금형(100)과, 플랜지부(13)의 성형을 위한 플랜지부 성형용 금형(200)을 이용한 순차적인 단조 작업을 통해 성형되도록 이루어진다.
여기서, 상기 보스부 성형용 금형(100)은 소재(1)를 전방 압출 및 후방 압출하기 위한 1차 성형용 펀치(110,120) 및 1차 성형용 다이(130)를 포함하여 이루어지며, 상기 1차 성형용 펀치(110,120)는 소재(1)의 후방 압출을 위한 상형 펀치(110) 및 소재(1)의 전방 압출을 위한 하형 펀치(120)로 이루어진다.
특히, 상기 1차 성형용 다이(130)의 상면에는 소재(1)의 외경이 설정된 크기 이상 커지지 않도록 해당 소재(1)의 둘레측 변형을 제한하기 위한 제한턱(131)이 구비됨과 더불어 소재(1)로부터 후방 압출되는 내측 보스부(11) 및 외측 보스부(12)의 성형을 안내하는 수용홈(132,133)이 각각 형성된다. 이때, 상기 제한턱(131)에 의해 상기 소재(1)의 둘레면에는 플랜지부(13)의 성형을 위한 돌출부위(13a)가 외측 보스부(12)로부터 제한된 거리만큼 돌출되도록 형성되며, 상기 1차 성형용 다이(130)에 요입 형성되는 내측 보스부용 수용홈(132)은 내측 보스부(11)의 최종 치수에 비해 길고 넓게 형성되도록 구성됨에 따라 상기 보스부 성형용 금형(100)에서 성형되는 내측 보스부(11)의 전방 압출 부위는 길이의 제한을 받지 않고 자유 성형(free form)될 수 있게 된다.
그리고, 상기 플랜지부 성형용 금형(200)은 각 보스부(11,12)가 성형된 소재(1)를 업셋팅하여 해당 소재(1)의 둘레측 돌출부위(13a)를 플랜지부(13)로 성형하기 위한 2차 성형용 펀치(210,220) 및 2차 성형용 다이(230)를 포함하여 이루어진다.
특히, 상기 2차 성형용 펀치(210,220) 및 2차 성형용 다이(230)는 상기 소재(1)의 둘레측 방향으로 변형되는 것을 제한하기 위한 구조가 존재하지 않도록 구성함으로써 상기 플랜지부 성형용 금형(200)에서 성형되는 플랜지부(13)는 그 직경의 크기에 대한 제한을 받지 않고 자유 성형될 수 있게 된다.
하기에서는, 전술된 본 발명의 실시예에 따른 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법을 각 과정별로 더욱 상세히 설명하도록 한다.
우선, 첨부된 도 3 및 도 4와 같은 최초의 상태에서 디프렌셜 커버(10)를 제조하기 위한 소재(1)를 준비(S100)한다.
이러한 소재(1)는 알루미늄합금으로 이루어진 사각의 블럭체로 제공되며, 이렇게 준비된 소재(1)는 첨부된 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 보스부 성형용 금형(100)의 1차 성형용 다이(130) 내에 제공한다.
이와 함께, 상기 보스부 성형용 금형(100)을 이루는 1차 성형용 펀치(110,120) 및 1차 성형용 다이(130)의 동작 제어를 통해 첨부된 도 7 및 도 8과 같이 상기 소재(1)를 전방 압출 및 후방 압출하는 단조 작업을 수행(S200)함으로써 내측 보스부(11) 및 외측 보스부(12)를 성형(S200)한다.
이때, 1차 성형용 다이(130)의 상면에는 제한턱(131)이 돌출 형성되어 있음을 고려할 때 상기 소재(1)에 성형된 외측 보스부(12)의 외측 둘레에는 상기 제한턱(131)에 의해 설정된 거리만 돌출되는 돌출부위(13a)만 일부 돌출 형성될 뿐 최종적인 플랜지부(13)의 돌출 거리에 이르기까지 방사 방향으로 추가 확장되는 변형이 제한된 상태를 이루며, 이는 첨부된 도 15에 도시된 바와 같다. 이로써 해당 소재(1)는 그의 외경이 설정된 크기 이상 커지지 않으면서 실질적으로 각 보스부(11,12)의 성형을 위한 수용홈(132,133) 내로 소재(1)의 변형 흐름이 이루어진다.
특히, 상기 1차 성형용 다이(130)의 수용홈(132,133) 중 내측 보스부(11)의 성형을 위한 내측 보스부용 수용홈(132)의 경우는 내측 보스부(11)의 전방 압출 길이에 대한 제한이 이루어지지 않도록 형성됨을 고려할 때 상기 내측 보스부(11)의 전방 압출 부위는 자유 성형이 이루어지면서 각 모서리 부위에 대한 살채움이 원활히 이루어질 수 있게 된다.
전술된 바와 같은 보스부 성형용 금형(100)에 의해 성형되는 내측 보스부(11) 및 외측 보스부(12)는 최종 완제품의 치수에 이르기까지 성형되는 것이 아니라 이후의 플랜지부 성형 작업 및 기계 가공을 고려한 치수에 이르기까지만 예비 성형한다.
다음으로, 전술된 과정에 의한 각 보스부(11,12)의 성형이 완료되면 이렇게 성형된 소재(1)에 대한 윤활 작업을 수행(S300)한다.
이와 같은 윤활 작업은 해당 소재(1)를 어닐링(annealing)한 후 쇼트 블라스트(shot blast) 과정을 통해 표면처리하고, 계속해서 해당 소재(1)의 표면에 윤활유를 도포하는 본데(bonde) 과정을 수행함으로써 이루어지며, 이러한 윤활 작업을 통해 이후의 플랜지부 성형 작업시 플랜지부 성형용 금형(200)과의 마찰을 감소시켜 성형 하중을 줄이고 소재(1)의 유동 향상을 이룰 수 있도록 한다.
그리고, 상기 소재(1)의 윤활 작업이 완료되면 해당 소재(1)를 첨부된 도 9 및 도 10의 플랜지부 성형용 금형(200)에 제공하여 해당 소재(1)의 둘레에 플랜지부(13)를 성형하는 작업을 수행(S400)한다.
즉, 첨부된 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 플랜지부 성형용 금형(200)을 이루는 2차 성형용 다이(230) 내에 상기 보스부(11,12)가 성형된 상태로 윤활 작업을 거친 소재(1)를 투입한 후 첨부된 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 2차 성형용 펀치(210,220)의 동작 제어를 통해 상기 소재의 둘레측 돌출부위(13a)가 추가로 돌출 성형되면서 플랜지부(13)가 형성되도록 하는 것이다.
특히, 이러한 플랜지부 성형시에는 각 보스부(11,12)의 돌출 방향측에 대한 성형 길이를 제한함과 더불어 소재(1)의 돌레측 돌출부위(13a)에 대한 둘레 방향측으로의 변형은 제한하지 않으면서 성형되도록 하며, 이를 통해 각 보스부(11,12)에 대한 정확한 살채움이 이루어질 수 있도록 하면서도 플랜지부(13)에 대한 성형이 원활히 이루어질 수 있도록 한다.
이와 같이 상기 2차 성형용 펀치(210,220)의 동작에 의해 상기 2차 성형용 다이(230) 내에 제공된 소재(1)의 둘레측 돌출부위(13a)는 추가적인 돌출 변형이 이루어지면서 플랜지부(13)로 성형되며, 이때의 소재 상태는 첨부된 도 16에 도시된 바와 같다.
다음으로, 상기 플랜지부(13)에 대한 성형이 완료된 소재(1)는 별도의 피어싱용 금형장치(도시는 생략됨)로 제공된 후 피어싱 작업을 통해 내측 보스부(11) 내를 관통시킴과 더불어 내측 보스부(11) 및 외측 보스부(12) 사이에 복수의 유로홀(14)을 관통 성형(S500)한다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 디프렌셜 커버(10)의 각 유로홀(14)에 대한 성형을 머시닝센터에서 수행하는 것이 아니라 피어싱용 금형장치에서 수행되도록 함으로써 빠른 작업 진행이 가능하도록 한 것이다.
특히, 각 유로홀(14)이 상기 소재(1)의 내측 보스부(11) 내부를 관통 성형하는 작업시에 일괄 성형되도록 하여 단일의 작업으로써 디프렌셜 커버(10)의 유로홀(14)과 중앙 통공(15)이 동시에 성형될 수 있도록 하였으며, 이때의 소재 상태는 첨부된 도 17에 도시된 바와 같다.
이후, 상기 피어싱 작업을 통해 각 유로홀(14)의 성형이 완료된 소재(1)는 열처리 작업(T6 열처리)을 수행하여 시효경화함으로써 경도가 향상될 수 있도록 한다.
그리고, 최종적인 기계 가공에 의한 정밀 가공을 통해 최종적인 치수가 맞춰진 첨부된 도 1의 디프렌셜 커버(10)가 제조 완료된다.
결국, 본 발명의 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법에 의해 제조되는 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버(10)는 알루미늄합금으로 이루어진 소재(1)를 각 보스부(11,12)에 대한 단조부터 우선적으로 수행한 후 해당 소재(1)의 둘레측 부위(13a)에 플랜지부(13)가 추가 성형될 수 있도록 함으로써 각 보스부(11,12)에 대한 성형 불량을 방지할 수 있게 된다.
즉, 보스부(11,12)와 플랜지부(13)를 일부분씩 동시에 성형할 경우 보스부(11,12)의 각 모서리 부위에 대한 정확한 살채움이 이루어지지 못하는 단조 불량이 발생됨을 고려할 때 이러한 보스부(11,12)와 플랜지부(13)를 각각 별도로 구분하여 순차적으로 성형하는 본 발명의 제조방법에 의해 상기 단조 불량은 해소될 수 있게 된다.
1. 소재 10. 디프렌셜 커버
11. 내측 보스부 12. 외측 보스부
13. 플랜지부 14. 유로홀
15. 중앙 통공 100. 보스부 성형용 금형
110,120. 1차 성형용 펀치 130. 1차 성형용 다이
131. 제한턱 132. 내측 보스부용 수용홈
133. 외측 보스부용 수용홈 200. 플랜지부 성형용 금형
210,220. 2차 성형용 펀치 230. 2차 성형용 다이

Claims (5)

  1. 중앙 부위로는 내부가 관통된 내측 보스부가 돌출 형성됨과 더불어 상기 내측 보스부의 외측으로는 표면으로부터 전방 및 후방으로 돌출된 외측 보스부가 형성되며, 둘레측 부위는 디프렌셜 컵과의 결합을 위한 플랜지부가 형성되어 이루어진 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법에 있어서,
    디프렌셜 커버 제조용 소재를 준비하는 준비단계;
    보스부 성형용 금형을 이용하여 소재를 단조함으로써 해당 소재의 표면에 내측 보스부 및 외측 보스부를 전후방으로 압출하여 일괄 성형함과 더불어 소재의 둘레면에는 플랜지부의 성형을 위한 돌출부위가 돌출되도록 성형하는 보스부 성형단계;
    플랜지부 성형용 금형을 이용해 상기 각 보스부가 성형된 소재를 단조하여 해당 소재의 둘레측 돌출부위로부터 플랜지부가 추가로 돌출되면서 성형되도록 하는 플랜지부 성형단계;
    소재의 내측 보스부 및 외측 보스부 사이에 복수의 유로홀이 성형되도록 관통시키는 피어싱단계;를 포함하여 진행됨을 특징으로 하는 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보스부 성형단계에서는 소재의 둘레면에 플랜지부의 성형을 위한 돌출부위가 외측 보스부로부터 제한된 거리만큼 돌출되도록 해당 소재의 둘레측 변형을 제한하면서 성형함과 더불어 내측 보스부의 전방 압출 부위는 자유 성형되도록 길이를 제한하지 않으면서 성형함을 특징으로 하는 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랜지부 성형단계에서는 각 보스부의 돌출 방향측에 대한 성형 길이를 제한함과 더불어 소재의 둘레 방향측 변형은 제한하지 않으면서 성형함을 특징으로 하는 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보스부 성형단계가 완료되면 어닐링 과정과, 쇼트 블라스트 과정 및 윤활 과정을 순차적으로 수행한 후 상기 플랜지부 성형단계를 수행함을 특징으로 하는 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 피어싱단계를 통해 각 유로홀의 성형이 완료된 소재는 열처리 작업을 수행하여 시효경화함을 특징으로 하는 디프렌셜 어셈블리의 디프렌셜 커버 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108145054A (zh) * 2017-11-20 2018-06-12 江苏森威集团飞达股份有限公司 一种外螺纹双键槽锻件成型模具及成型工艺

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