KR101997848B1 - 파인블랭킹 금형, 이를 이용하여 풀리에 바나나슬롯을 가공하는 방법 및 이를 이용하여 바나나슬롯이 가공된 풀리 - Google Patents

파인블랭킹 금형, 이를 이용하여 풀리에 바나나슬롯을 가공하는 방법 및 이를 이용하여 바나나슬롯이 가공된 풀리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파인블랭킹 금형을 이용하여 풀리의 바나나슬롯(310) 폭을 줄여 가공함으로써, 상기 풀리(300)의 표면적이 증가하여 마찰력 및 자기장이 증가시킬 수 있는 파인블랭킹 금형, 이를 이용하여 풀리에 바나나슬롯(310)을 가공하는 방법 및 이를 이용하여 바나나슬롯(310)이 가공된 풀리를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 파인블랭킹 금형은, 풀리의 모재(300)가 안착되는 하부금형(210); 상기 하부금형(210)에 안착된 상기 모재(300)를 가압하는 상부금형(220); 상기 모재(300)를 펀칭하여 바나나슬롯(310)을 형성하는 슬롯펀치(230); 상기 모재(300)를 기준으로 상기 슬롯펀치(230)와 대칭되게 배치되며, 상기 슬롯펀치(230)가 상기 모재(300)를 펀칭할 때 상기 모재(300)를 지지하는 카운터펀치(240); 를 포함하고, 상기 슬롯펀치(230)의 끝단에는 5°~15°각도로 경사진 구배부(231a)가 형성된다.

Description

파인블랭킹 금형, 이를 이용하여 풀리에 바나나슬롯을 가공하는 방법 및 이를 이용하여 바나나슬롯이 가공된 풀리{Fine blanking mold, manufacturing method of banana slot in pulley uSing the same, the pulley}
본 발명은 파인블랭킹 금형, 이를 이용하여 풀리에 바나나슬롯(310)을 가공하는 방법 및 이를 이용하여 바나나슬롯(310)이 가공된 풀리에 관한 것으로서, 특히 바나나슬롯(310)의 폭을 줄임으로써 풀리의 표면적을 넓혀 마찰력을 증가시키기 위한 파인블랭킹 금형, 이를 이용하여 풀리에 바나나슬롯(310)을 가공하는 방법 및 이를 이용하여 바나나슬롯(310)이 가공된 풀리에 관한 것이다.
전자클러치는 엔진이나 구동모터에 의해 발생하여 압축기로 전달되는 동력원을 단속하는 단속기구로서, 이 전자클러치에는 필드코일유닛의 자속에 의해 흡착 및 리턴되는 디스크와 마찰되어 상기 압축기에 공급되는 동력원을 전달 및 차단하는 클러치풀리가 구비되어 있다.
예컨대, 도 5에서와 같이, 클러치풀리(100)는, 내부링(110)과 외부링(120)이 상호 결합되어 필드코어유닛을 수용하는 수용공간을 형성하고, 상기 내부링(110)의 일단부에 수직으로 절곡되어 형성된 헤드부(113)에 자기플럭스를 유도하는 다수열의 바나나술롯(116)이 형성된다.
상기 필드코어유닛에 전원을 인가하면, 상기 바나나술롯(116)에 의해 자기플럭스가 유도되므로 상기 헤드부(113)에 디스크가 흡착되고, 이 과정에서 상기 외부링(120)에 벨트를 통해 연결되어 있던 상기 내연기관의 회전력이 상기 압축기의 구동축으로 전달되는 것이다.
한편, 상기 클러치풀리(100)의 제조과정에서, 상기 바나나술롯(116)의 폭을 작게 하여 구성하면 자기플럭스의 형성이 커져 상기 디스크와의 흡착효율이 증대되지만, 프레스설비에 구성된 펀치의 내구성으로 인해 바나나슬롯(310)의 폭을 더 이상 줄일 수 없는 문제점이 존재한다.
대한민국 등록특허 제10-1380583호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 파인블랭킹 금형을 이용하여 내구성이 향상된 슬롯펀치(230)로 풀리(300)의 바나나슬롯(310)의 폭을 줄여 가공함으로써, 상기 풀리(300)의 표면적이 증가하여 마찰력 및 자기장이 증가시킬 수 있는 파인블랭킹 금형, 이를 이용하여 풀리에 바나나슬롯(310)을 가공하는 방법 및 이를 이용하여 바나나슬롯(310)이 가공된 풀리를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 파인블랭킹 금형은, 풀리의 모재(300)가 안착되는 하부금형(210); 상기 하부금형(210)에 안착된 상기 모재(300)를 가압하는 상부금형(220); 상기 모재(300)를 펀칭하여 바나나슬롯(310)을 형성하는 슬롯펀치(230); 상기 모재(300)를 기준으로 상기 슬롯펀치(230)와 대칭되게 배치되며, 상기 슬롯펀치(230)가 상기 모재(300)를 펀칭할 때 상기 모재(300)를 지지하는 카운터펀치(240); 를 포함하고, 상기 슬롯펀치(230)의 끝단에는 5°~15°각도로 경사진 구배부(231a)가 형성된다.
상기 슬롯펀치(230)는 C:1.15중량%, Si:0.9중량%, Mn:0.4중량%, Cr:8.2중량%, Mo:1.5중량%, V:2.0중량%, 잔부 철 및 기타 불가피한 불순물로 구성된 합금으로 이루어진다.
상기 슬롯펀치(230)는 TiCN(티타늄 카보네이티드)로 코팅되며, 코팅의 두께는 2~3㎛이다.
상기 상부금형(220)과 상기 슬롯펀치(230) 사이의 맞물림되는 부위의 치수는 각각 치수 대비 0.25~0.5%의 공차를 갖는다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 파인블랭킹 금형을 이용하여 풀리에 바나나슬롯(310)을 가공하는 방법은, 풀리의 모재(300)가 안착되는 하부금형(210); 상기 하부금형(210)에 놓여진 상기 모재(300)를 가압하는 상부금형(220); 상기 모재(300)를 펀칭하여 바나나슬롯(310)을 형성하는 슬롯펀치(230); 상기 모재(300)를 기준으로 상기 슬롯펀치(230)와 대칭되게 배치되며, 상기 슬롯펀치(230)가 상기 모재(300)를 펀칭할 때 상기 모재(300)를 지지하는 카운터펀치(240); 를 포함하는 파인블랭킹 금형을 이용하여 풀리에 바나나슬롯(310)을 가공하는 방법에 있어서, 상기 하부금형(210)에 상기 모재(300)를 안착시키는 제1단계; 상기 상부금형(220)이 상기 모재(300)를 가압하며, 상기 상부금형(220)이 230~250KN 압력으로 상기 모재(300)를 가압하는 제2단계; 상기 슬롯펀치(230)가 2000~2300KN의 압력으로 상기 모재(300)를 펀칭하며, 상기 카운터펀치(240)가 180~200KN의 압력으로 펀칭된 상기 모재(300)를 지지하는 제3단계; 를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 풀리는, 원주를 따라 일정 간격으로 바나나슬롯(310)이 형성되되, 상기 바나나슬롯(310)은 가공부위의 두께 대비 폭이 38%~50%인 것을 특징으로 하는 풀리.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 파인블랭킹 금형, 이를 이용하여 풀리에 바나나슬롯(310)을 가공하는 방법 및 이를 이용하여 바나나슬롯(310)이 가공된 풀리는 다음과 같은 효과가 있다.
파인블랭킹 금형을 이용하여 풀리의 바나나슬롯(310) 폭을 줄여 가공함으로써, 상기 풀리(300)의 표면적이 증가하여 마찰력 및 자기장이 증가시킬 수 있는 효과가 발생 된다.
상기 슬롯핀(231)에 상기 구배부(231a)가 형성됨으로써, 상기 모재(300)에 상기 바나나슬롯(310)을 펀칭 가공할 때에 상기 슬롯핀(231)과 상기 제2펀치삽입부(221)와의 충돌을 피하고 충돌하더라도 충격을 분산하여 상기 슬롯핀(231)이 손상되는 것을 최소화 하는 효과가 발생 된다.
상기 슬롯펀치(230)를 C:1.15중량%, Si:0.9중량%, Mn:0.4중량%, Cr:8.2중량%, Mo:1.5중량%, V:2.0중량%, 잔부 철 및 기타 불가피한 불순물로 구성된 합금으로 제작함으로써, 강도, 인성, 내마모성 및 내식성이 향상되고, 이로 인해 상기 슬롯펀치(230)의 수명을 증가시키는 효과가 발생 된다.
상기 슬롯펀치(230)가 TiCN(티타늄 카보네이티드)로 코팅됨으로써, 마찰을 감소시키고, 마모율이 줄어들어 상기 슬롯펀치(230)의 수명을 증가시키는 효과가 발생 된다.
상기 상부금형(220)과 상기 슬롯펀치(230) 사이의 맞물림 공차가 0.5~1.0% 형성됨으로써, 상기 슬롯펀치(230)를 더욱 안정적으로 지지할 수 있는 효과가 발생 된다.
상기 슬롯펀치(230)가 펀칭하는 시간을 1~2sec로 증가시킴으로써, 상기 슬롯펀치(230)의 슬롯핀(231) 부분이 마모되는 것을 방지하는 효과가 발생된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파인블랭킹 금형의 단면 구조도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파인블랭킹 금형의 슬롯펀치(230)의 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파인블랭킹 금형으로 풀리에 바나나슬롯(310)을 가공하는 과정을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 파인블랭킹 금형을 이용하여 바나나슬롯(310)이 가공된 풀리의 사시도,
도 5는 종래기술에 따른 풀리의 단면 구조이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파인블랭킹 금형의 단면 구조도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파인블랭킹 금형의 슬롯펀치(230)의 사시도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파인블랭킹 금형으로 풀리에 바나나슬롯(310)을 가공하는 과정을 도시한 도면, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 파인블랭킹 금형을 이용하여 바나나슬롯(310)이 가공된 풀리의 사시도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 파인블랭킹 금형은, 하부금형(210), 상부금형(220), 슬롯펀치(230) 및 카운터펀치(240)로 이루어진다.
상기 하부금형(210)은 본 발명의 풀리의 모재(300)가 안착되는 부분으로, 제1펀치삽입부(211)가 상하 관통 형성된다.
상기 제1펀치삽입부(211)는 후술할 상기 카운터펀치(240)가 상하 이동 가능하게 삽입되는 부분이다.
상기 상부금형(220)은 상기 모재(300)를 상기 하부금형(210) 방향으로 가압하며, 상기 제1펀치삽입부(211)에 대응되는 제2펀치삽입부(221)가 형성된다.
상기 제2펀치삽입부(221)에는 상기 슬롯펀치(230)가 상하 이동 가능하게 장착된다.
한편, 상기 슬롯펀치(230)는 상기 제2펀치삽입부(221)에 삽입되고, 상기 하부금형(210)과 상기 상부금형(220)의 형합시 상기 모재(300)를 관통하여 상기 모재(300)에 바나나슬롯(310)을 형성하게 된다.
좀더 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 슬롯펀치(230)에는 원형의 링 형상이며, 일단에는 상기 모재(300)의 둘레를 따라 일정 간격으로 슬롯핀(231)이 형성된다.
여기에서 상기 바나나슬롯(310)의 폭을 2mm로 형성하기 위해 상기 슬롯핀(231)의 두께는 2mm이내로 형성되며, 상기 슬롯핀(231)의 외측 모서리에는 5°~15°각도로 경사진 구배부(231a)가 형성된다.
상기 구배부(231a)는 상기 슬롯핀(231)의 끝단 외측 모서리에 형성되며, 폭은 0.5~1mm 이다.
이러한 상기 구배부(231a)는 상기 모재(300)에 상기 바나나슬롯(310)을 펀칭 가공할 때에 상기 제2펀치삽입부(221)와의 충돌을 피하고 충돌하더라도 충격을 분산하여 상기 슬롯핀(231)이 손상되는 것을 최소화 하는 효과가 발생 된다.
또한, 상기 슬롯펀치(230)는 C:1.15중량%, Si:0.9중량%, Mn:0.4중량%, Cr:8.2중량%, Mo:1.5중량%, V:2.0중량%, 잔부 철 및 기타 불가피한 불순물로 구성된 합금으로 형성된다.
상기 합금은 기존에 사용되었더 SKD11, SKH51과 같은 일반 금형소재보다 강도, 인성, 내마모성 및 내식성이 향상된 신소재로, 상기 슬롯펀치(230)의 수명을 증가시키는 효과가 발생 된다.
또한, 상기 슬롯펀치(230)는 TiCN(티타늄 카보네이티드)로 코팅되며, 코팅의 두께는 2~3㎛이다.
TiCN(티타늄 카보네이티드)코팅은 기존에 적용되었던 TiN(주석)코팅보다 얇게 코팅되지만 금속보다 단단하고 화학적으로도 더욱 안정적이다.
이와 같이 상기 슬롯펀치(230)가 TiCN(티타늄 카보네이티드)로 코팅됨으로써, 마찰을 감소시키고, 마모율이 줄어들어 상기 슬롯펀치(230)의 수명을 증가시키는 효과가 발생 된다.
또한, 상기 상부금형(220)과 상기 슬롯펀치(230) 사이의 맞물림되는 부위의 치수는 각각 치수 대비 0.25~0.5%의 공차를 갖는다.
즉, 상기 제2펀치삽입부(221)는 내부 폭 대비 공차가 0.25~0.5%로 가공되며, 상기 제2펀치삽입부(221)에 삽입되는 상기 슬롯펀치(230)의 공차는 상기 슬롯핀(231)의 두께 대비 0.25~0.5%로 가공된다.
즉, 상기 제2펀치삽입부(221)와 상기 슬롯펀치(230) 사이의 맞물림시 상호 간의 공차의 합은 0.5~1.0%가 된다.
이와 같이 상기 상부금형(220)과 상기 슬롯펀치(230) 사이의 맞물림 공차가 0.5~1.0%로 형성됨으로써, 상기 슬롯펀치(230)를 더욱 안정적으로 지지할 수 있는 효과가 발생 된다.
위 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 상기 파인블랭킹 금형을 이용하여 풀리에 바나나슬롯(310)을 가공하는 방법에 대해 설명한다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상기 파인블랭킹 금형을 이용하여 풀리에 바나나슬롯(310)을 가공하는 방법은 제1단계, 제2단계 및 제3단계로 이루어진다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1단계에서는 상기 하부금형(210)에 상기 모재(300)를 안착시킨다.
상기 제2단계에서는 프레스기를 작동시켜 상기 상부금형(220)이 하강하면서 상기 모재(300)를 230~250KN 압력으로 가압하게 된다.
이 후 상기 제3단계에서는 상기 슬롯펀치(230)가 2000~2300KN의 압력으로 상기 모재(300)를 펀칭하며, 상기 카운터펀치(240)가 180~200KN의 압력으로 펀칭된 상기 모재(300)를 지지하게 된다.
여기에서 상기 제2단계에서 상기 제3단계까지 진행시간은 3sec~5sec이다.
종래에는 상기 상부금형(220)이 하강하여 다시 상승하기까지의 시간이 3sec이내였으나, 본 발명에서는 시간을 늘려 상기 슬롯펀치(230)가 상기 모재(300)를 천천히 프레스하게 된다.
이와 같이 상기 슬롯펀치(230)가 펀칭하는 시간을 1~2sec로 증가시킴으로써, 상기 슬롯펀치(230)의 슬롯핀(231) 부분이 마모되는 것을 방지하는 효과가 발생된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 파인블랭킹 금형을 이용하여 바나나슬롯(310)이 가공된 상기 풀리(300)에 대해 설명한다.
상기 풀리(300)는 외주면에 벨트가 장착되는 외부링(350)과, 디스크와 결합되는 내부링(360)으로 이루어지고, 상기 외부링(350)과 상기 내부링(360)을 연결하는 헤드부(370)에는 상기 바나나슬롯(310)이 형성된다.
상기 바나나슬롯(310)은 호 형상으로 형성되며, 원주 방향으로 일정 간격 이격 배치된다.
여기에서 상기 바나나슬롯(310)의 폭은 2mm이며, 이는 상기 바나나슬롯(310)이 형성되는 부위의 두께 5.1mm 대비 약 40%정도 된다.
일반적으로 상기 바나나슬롯(310)은 두께 대비 60%로 가공되는데, 본 발명의 실시예에 따른 상기 바나나슬롯(310)은 가공 부위의 두께 대비 40% 이내로 폭이 좁게 가공된다.
이와 같이 상기 바나나슬롯(310)의 폭을 두께 대비 40%내외 즉, 38%~50%로 가공됨으로써, 상기 풀리(300)의 헤드부의 표면적이 넓어져 디스크와의 마찰력이 증가되고, 상기 바나나슬롯(310)에 의한 유도자기력이 향상되어 상기 디스크와의 흡착효율이 증대되는 효과가 발생 된다.
본 발명은 이에 한정되지 않으며, 이하의 부속 청구 범위의 사상 및 영역을 이탈하지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 여러 형태로 변형 실시될 수 있으며, 따라서 이와 같은 변형은 본 발명의 영역 내에 있는 것으로 해석해야 할 것이다.
210 :하부금형 211 : 제1펀치삽입부
220 : 상부금형 221 : 제2펀치삽입부
230 : 슬롯펀치
231 : 슬롯핀 213a : 구배부
240 : 카운터펀치 300 : 풀리, 모재
310 : 바나나슬롯 350 : 외부링
360 : 내부링 370 : 헤드부

Claims (6)

  1. 풀리의 모재가 안착되는 하부금형;
    상기 하부금형에 안착된 상기 모재를 가압하는 상부금형;
    상기 모재를 펀칭하여 바나나슬롯을 형성하는 슬롯펀치;
    상기 모재를 기준으로 상기 슬롯펀치와 대칭되게 배치되며, 상기 슬롯펀치가 상기 모재를 펀칭할 때 상기 모재를 지지하는 카운터펀치; 를 포함하되,
    상기 슬롯펀치는 C:1.15중량%, Si:0.9중량%, Mn:0.4중량%, Cr:8.2중량%, Mo:1.5중량%, V:2.0중량%, 잔부 철 및 기타 불가피한 불순물로 구성된 합금으로 이루어지고, 표면이 TiCN(티타늄 카보네이티드)로 코팅되며, 코팅의 두께는 2~3㎛이고,
    상기 상부금형과 상기 슬롯펀치의 상호 맞물림되는 부위의 치수는 각각 치수 대비 0.25~0.5%의 공차를 갖으며,
    상기 슬롯펀치의 일단에는 상기 모재의 둘레를 따라 일정 간격으로 슬롯핀이 형성되고,
    상기 슬롯핀의 외측 모서리에는 폭은 0.5~1mm 이고 5°~15°각도로 경사진 구배부가 형성되며,
    상기 슬롯핀의 두께는 2mm이내로 형성되는 것을 특징으로 하는 파인블랭킹 금형.
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  6. 삭제
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