KR102034525B1 - 자동차 액츄에이터용 아마츄어 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 액츄에이터용 아마츄어 제작 시, 생산효율을 높이고 생산비용을 절감할 수 있는 제작방법을 제공한다. 본 발명의 자동차 액츄에이터용 아마츄어 제작방법은, 외측으로 돌출된 복수의 파지돌기가 형성된 원판소재를 준비하는 1단계; 상기 원판소재를 드로잉하여 용기형상으로 형성하는 2단계; 측벽부로부터 소정폭을 가지는 환형테부를 남기고 바닥부의 중심부를 타공하여 제거하는 3단계; 환형테부의 내측단부를 압착펀치가 환형궤적을 따라 눌러 융기부를 형성시키는 4단계; 환형테부를 측벽부의 길이방향을 따라 세워 융기부가 방사상 외측을 향하도록 변형시키는 5단계; 및 융기부에 외측으로 향하는 외면의 환형돌기가 형성되도록 절삭가공하는 6단계;를 포함한다.

Description

자동차 액츄에이터용 아마츄어 제작방법{ARMATURE MANUFACTURING METHOD FOR ACTUATOR OF AUTOMOBILE}

본 발명은 자동차 액츄에이터용 아마츄어 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차의 트랜스퍼 케이스용 액츄에이터에 설치되는 링형상의 부품인 아마츄어를 제작하는 제작방법에 관한 것이고, 아마츄어의 제작을 위한 절삭량이 최소화될 수 있도록 공정을 구성한 제작방법에 관한 것이다.

최근 자동차의 연비저감, 안전도 향상, 편의성 추가 등의 목적으로 각종 부품에 액츄에이터의 설치가 증가하고 있다.

자동차의 앞바퀴 또는 뒷바퀴에 동력을 전달하는 트랜스퍼 케이스라는 동력분배장치에도 액츄에이터가 설치되고, 그 액츄에이터가 트랜스퍼 케이스 내부의 멀티 클러치를 움직여 동력을 분배함으로써 주행안정성을 확보하고 있다.

상기 자동차용 트랜스퍼 케이스용 액츄에이터에 조립되는 핵심부품으로서 도 1의 (a) 및 (b)와 같은 링형상의 아마츄어(1)가 사용된다.

상기 아마츄어(1)는 매우 높은 정밀도가 요구되어 최종적으로 절삭가공에 의해 제작되는 것으로서, 저원가에 의한 제작 및 대량생산이 가능한 신공법에 의한 개발이 필요한 부품이다.

종래, 상기 아마츄어(1)의 제작은 도 2와 같이 금속소재(5)를 가열하여 열간단조함으로써 링형상으로 중간품(6)을 형성하고, 열처리한 중간품(7)을 절삭가공에 의해 최종적으로 아마츄어(8)를 완성하고 있었다.

그와 같은 열간가공에 의한 제작은, 표면의 결함이 소재의 표면에서부터 깊이 침투하고 냉각에 따른 소재의 변형이 크므로, 제품의 품질유지를 위해 표면으로부터 깊은 절삭이 이루어져야 한다.

이에 따라, 열간가공으로 중간품은 여유 있는 크기로 제작하고 절삭가공시 절삭량을 크게 하므로, 절삭가공의 가공량이 많아 생산효율이 저하되고 생산비용이 증가하는 문제가 있다.

등록특허공보 제10-1154633호 등록특허공보 제10-0385537호

본 발명은 상기와 같은 관점에서 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자동차 액츄에이터용 아마츄어 제작 시, 판재를 이용하여 냉간가공에 의해 제작공정을 진행하고, 최종적인 절삭가공시의 절삭량을 상대적으로 감소시킬 수 있도록 함으로써, 생산효율을 높이고 생산비용을 절감할 수 있는 제작방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자동차 액츄에이터용 아마츄어 제작방법은, 금속판재로부터 외주면의 둘레 전체에 소정간격으로 외측으로 돌출된 복수의 파지돌기가 형성된 원판소재를 제작하는 1단계; 상기 원판소재를 드로잉하여 용기형상으로 형성하되, 상기 용기형상의 둘레에 상기 복수의 파지돌기가 방사상 외측으로 돌출된 상태이고 상기 파지돌기의 내측에 용기형상의 측벽을 형성하는 환형의 측벽부가 형성되며, 상기 측벽부의 내측에 상기 용기형상의 바닥부가 형성되는 2단계; 상기 측벽부로부터 소정폭을 가지는 환형테부를 남기고 상기 바닥부의 중심부를 타공하여 제거하는 3단계; 상기 환형테부의 내측단부를 압착펀치가 환형궤적을 따라 눌러 상기 측벽부 측으로 재료를 이동시킴으로써 상기 측벽부와 상기 환형테부가 만나는 부분에 융기부를 형성시키는 4단계; 상기 측벽부의 내부를 버링펀치가 통과하여 상기 환형테부를 상기 측벽부의 길이방향을 따라 세워 상기 융기부가 방사상 외측을 향하도록 변형시키는 5단계; 및 상기 융기부에 외측으로 향하는 외면의 환형돌기가 형성되도록 절삭가공하여 링형상의 자동차 액츄에이터용 아마츄어를 제작하는 6단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 자동차 액츄에이터용 아마츄어 제작방법은, 상기 5단계와 상기 6단계 사이에, 상기 파지돌기를 모두 절단하여 제거하는 파지돌기제거단계를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 자동차 액츄에이터용 아마츄어 제작방법은, 상기 파지돌기제거단계가, 상기 5단계에서 상기 융기부와 상기 파지돌기 사이에 위치하여 상기 측벽부를 외주면에서 지지하는 환형측방금형과, 상기 측벽부의 내부에 삽입되는 중심기둥부와, 상기 측벽부의 길이방향에서 상기 측벽부를 받치는 환형단턱부를 구비한 돌기절단펀치가, 상기 측벽부의 길이방향으로 서로 상대운동함으로써 상기 파지돌기를 모두 절단하여 이루어지는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 자동차 액츄에이터용 아마츄어 제작방법은, 상기 복수의 파지돌기가, 상기 원판소재의 외주면을 따라 동일한 형상 및 크기의 홈이 일정간격으로 형성되도록, 펀치에 의해 상기 금속판재를 전단가공함에 의해 형성된 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자동차 액츄에이터용 아마츄어 제작방법은, 판재를 금형에 의해 냉간가공하여 제작대상인 아마츄어로 절삭가공할 수 있는 중간품을 제작함으로써 표면결함이 적어 표면의 절삭량을 줄일 수 있고, 중간품 형상을 아마츄어에 근접하게 제작함으로써 최종적인 절삭작업에서 절삭량이 최소화될 수 있으며, 금속소재의 사용량도 최소화될 수 있다.

이에 따라, 자동차 액츄에이터용 아마츄어 제작 시, 종래에 비해 생산효율을 높이고 생산비용을 절감할 수 있다.

도 1의 (a) 및 (b)는 자동차 액츄에이터용 아마츄어의 외형을 도시하는 사시도와 단면을 도시하는 단면구성도
도 2는 종래 자동차 액츄에이터용 아마츄어를 열간단조 및 절삭에 의해 제작하는 과정을 도시하는 설명도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 액츄에이터용 아마츄어의 제작방법을 순차적으로 도시하는 설명도
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 액츄에이터용 아마츄어의 제작방법에서 1단계에 준비되는 금속판재 및 원판소재
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 액츄에이터용 아마츄어의 제작방법에서 원판소재를 드로잉하는 2단계의 설명도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 액츄에이터용 아마츄어의 제작방법에서 용기형상의 중심부를 타공하는 3단계의 설명도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 액츄에이터용 아마츄어의 제작방법에서 환형테부를 눌러 융기부를 형성하는 4단계의 설명도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 액츄에이터용 아마츄어의 제작방법에서 버링펀치가 환형테부를 버링하는 5단계의 설명도
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 액츄에이터용 아마츄어의 제작방법에서 파지돌기를 절단하는 파지돌기제거단계의 설명도
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 액츄에이터용 아마츄어의 제작방법에서 최종중간품을 절삭하여 아마츄어를 제작하는 6단계의 설명도

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따라 최종적으로 제작될 자동차 액츄에이터용 아마츄어는 도 1의 (a) 및 (b)에 도면부호 1과, 도 3의 (j)에 도면부호 60으로 구성이 도시되어 있다.

자동차 액츄에이터용 아마츄어(1;60)는 링형상을 이루고 외주면 둘레에 외측을 향하는 환형돌기(2;62)가 형성되어 있으며, 내주면의 하부에는 테이퍼(taper)진 경사면(3;63)이 형성된다.

본 발명의 실시예에 따른 자동차 액츄에이터용 아마츄어 제작방법은, 금속판재(10)를 준비하여 판재가공함으로써 외주면의 둘레 전체에 소정간격으로 외측으로 돌출된 복수의 파지돌기(21)가 형성된 원판소재(20)를 준비하는 1단계와, 상기 원판소재(20)를 드로잉하여 용기형상(30)으로 형성하되, 용기형상(30)의 둘레에 복수의 파지돌기(21)가 방사상 외측으로 돌출된 상태이고 파지돌기(21)의 내측에 용기형상(30)의 측벽을 형성하는 환형의 측벽부(31)가 형성되며, 측벽부(31)의 내측에 용기형상(30)의 바닥부(32)가 형성되는 2단계와, 상기 측벽부(31)로부터 소정폭을 가지는 환형테부(43)를 남기고 바닥부(32)의 중심부를 타공하여 제거하는 3단계와, 상기 환형테부(43)의 내측단부(42)를 압착펀치(77)가 환형궤적을 따라 눌러 측벽부(31) 측으로 재료를 이동시킴으로써 측벽부(31)와 환형테부(43)가 만나는 부분에 융기부(41)를 형성시키는 4단계와, 상기 측벽부(31)의 내부를 버링펀치(81)가 통과하여 환형테부(43)를 측벽부(31)의 길이방향을 따라 세워 융기부(41)가 방사상 외측을 향하도록 변형시키는 5단계와, 상기 융기부(41)에 외측으로 향하는 외면의 환형돌기(62)가 형성되도록 절삭가공하여 링형상의 자동차 액츄에이터용 아마츄어(60)를 제작하는 6단계를 포함한다.

상기 1단계는, 금속판재(10)를 준비하여 판재가공함으로써 외주면의 둘레 전체에 소정간격으로 외측으로 돌출된 복수의 파지돌기(21)가 형성된 원판소재(20)를 준비한다.

도 3의 (a) 및 (b)와, 도 4의 (a) 및 (b)를 참조하면, 금속판재(10)는 통상의 강판재를 사용하되, 강판의 두께는 도 1의 (b)에 표시된 아마츄어(60)의 두께 b보다는 두꺼운 판재가 채택된다.

즉, 가공상의 오차, 형상 및 두께의 변화 등을 고려하여, 환형돌기(62)를 제외한 아마츄어(60)의 두께 b보다 2~4mm 두꺼운 강판재를 선택하는 것이 바람직하다.

금속판재(10)는 반드시 원판일 필요는 없고 사각판재 등이 준비되면, 금형에서 도 4의 (b)와 같은 복수의 파지돌기(21)가 원판소재(20)의 외주면을 따라 동일한 형상 및 크기의 홈(22)이 일정간격으로 형성되도록, 펀치에 의해 전단가공함에 의해 형성된다.

이는 펀치에 의한 전단가공이 실시됨으로써, 금속판재(10)에서 도 4의 (b)와 같은 원판소재(20)를 따내게 된다.

상기 원판소재(20)에 형성된 복수의 파지돌기(21)는 추후 가공과정에서 중간품을 프레스금형이 잡아 가공이 원활히 이루어지도록 형성되는 부분이며, 최종 절삭가공 전에 절단되어 제거될 부분이다.

상기 2단계는, 원판소재(20)를 드로잉하여 용기형상(30)으로 형성하되, 용기형상(30)의 둘레에 복수의 파지돌기(21)가 방사상 외측으로 돌출된 상태이고 파지돌기(21)의 내측에 용기형상(30)의 측벽을 형성하는 환형의 측벽부(31)가 형성되며, 측벽부(31)의 내측에 용기형상(30)의 바닥부(32)가 형성되는 과정이다.

드로잉시 코너부가 과도하게 변형되도록 빠른 변형이 발생되면 갈라짐 등의 가공불량이 발생하므로, 순차적인 드로잉이 이루어지도록 1차드로잉과 2차드로잉을 분리하여 진행한다.

도 3의 (c) 및 도 5를 참조하면, 1차드로잉시 둘레의 1차지지금형(71,71a)이 원판소재(20)의 둘레부에 위치한 복수의 파지돌기(21)를 압착한 상태에서, 1차드로잉금형(72,72a)이 원판소재(20)의 중심부를 눌러 1차 용기형상(30)을 성형한다.

이후, 도 3의 (d) 및 도 6과 같이, 둘레의 2차지지금형(74,74a) 및 2차드로잉금형(73,73a)에 의해 더 깊은 드로잉이 이루어지면서, 코너부가 직각에 가깝게 변형된다.

이때, 용기형상(30)의 둘레에 복수의 파지돌기(21)가 방사상 외측으로 돌출되고, 측벽부(31)는 직각방향으로 세워지며, 측벽부(31) 내측의 중심을 이루는 바닥부(32)는 측벽부(31)와 직각에 가까운 형상으로 성형된다.

측벽부(31)와 바닥부(32)의 코너부는, 완전한 직각을 이룰 필요는 없고 코너부의 라운드반경을 줄여 측벽부(31)의 길이방향이 바닥부(32) 및 파지돌기(21)와 직각을 이루는 직각방향으로 형성되는 정도로 가공된다.

이후 상기 3단계는, 용기형상(30)에서 측벽부(31)로부터 소정폭을 가지는 환형테부(43)를 남기고 바닥부(32)의 중심부를 타공하여 제거한다.

도 3의 (e) 및 도 7을 참고하면, 타공펀치(76)에 의해 바닥부(32)의 중심부(36)가 제거되고, 바닥부(32) 중 외측둘레에 소정폭을 가지는 환형테부(43)는 남게 된다.

상기 4단계는, 중심부(36)가 타공된 중간품(40)에서, 환형테부(43)의 내측단부(42)를 압착펀치(77)가 환형궤적을 따라 눌러 측벽부(31) 측으로 재료를 이동시킴으로써 측벽부(31)와 환형테부(43)가 만나는 부분에 융기부(41)를 형성시키는 과정이다.

도 3의 (f) 및 도 8을 참조하면, 압착펀치(77)는 중심부가 완만한 언덕을 이루고 주변부가 낮아지는 형상이며 압착펀치(77)의 주변부의 완만하게 경사진 면에서 환형테부(43)를 누른다. 압착펀치(77)의 하측에 하부압착펀치(77a)가 받치고 있고, 하부압착펀치(77a)는 평면형태로 환형테부(43)의 하면을 받치게 된다.

압착펀치(77)가 하부압착펀치(77a)와 협동하여 환형테부(43)의 내측단부(42)를 가압하면 환형테부(43)의 내측단부(42)에 있던 재료가 변형되어 측벽부(31) 측으로 이동하면서, 도 8과 같이, 환형테부(43)의 주변부의 상측으로 재료가 이동하여 측벽부(31)와 환형테부(43)가 만나는 부분에 융기부(41)를 형성시킨다.

상기 5단계는, 측벽부(31)의 내부를 버링펀치(81)가 통과하여 환형테부(43)를 측벽부(31)의 길이방향을 따라 세워 융기부(41)가 방사상 외측을 향하도록 변형시키는 단계이다

도 3의 (g)와 도 9를 참조하면, 측벽부(31)가 감싸는 내부로 버링펀치(81)가 강제 진입함으로써 환형테부(43)를 변형시켜 세우는 버링가공과정으로서, 그 변형과정에서 융기부(41)가 도 3의 (g) 및 도 9와 같이, 방사상 외측을 향하도록 변형이 이루어진다.

이 때, 환형측방금형(79)이 받침금형(79a)과 협동하여 복수의 파지돌기(21)를 압착하여 지지함으로써, 버링펀치(81)가 강제 압입되는 과정에서도 측벽부(31)가 지지받을 수 있고 환형테부(43)의 변형이 원활히 이루어질 수 있다.

상기 환형측방금형(79)는, 하단내측의 내측돌부(79b)에서 실질적으로 파지돌기(21)를 눌러 지지하고 있으며, 내측돌부(79b)의 상측에는 융기부(41)가 원활히 변형될 수 있도록 여유공간(79c)이 형성됨으로써, 환형측방금형(79)과, 융기부(41)가 서로 간섭되지 않는다.

이후, 6단계가 진행되기 전에 파지돌기(21)를 모두 절단하여 제거하는 파지돌기제거단계가 진행된다.

5단계의 버링펀치(81)가 제거된 후 파지돌기제거단계에서는 측벽부(31)의 내부에 돌기절단펀치(82)가 삽입된다.

상기 파지돌기제거단계는, 도 10 및 도 11과 같이, 5단계에서 융기부(41)와 파지돌기(21) 사이에 위치하여 측벽부(31)를 외주면에서 지지하는 상기 환형측방금형(79)과, 측벽부(31)의 내부에 삽입되는 돌기절단펀치(82)가, 측벽부(31)의 길이방향으로 서로 상대운동함으로써 파지돌기(21)를 모두 절단한다.

돌기절단펀치(82)는 측벽부(31)의 내부에 삽입되는 중심기둥부(82a)와, 상기 측벽부(31)의 길이방향에서 측벽부(31)를 받치는 환형단턱부(82b)를 구비하여, 환형단턱부(82b)가 측벽부(31)의 하단을 지지하여, 파지돌기(21)가 절단될 때, 지지력을 발휘한다.

파지돌기(21)의 절단은 환형측방금형(79)의 내측돌부(79b)의 모서리(79d)와, 환형단턱부(82b)의 모서리(82d)에 의해 이루어진다.

상기 환형측방금형(79)은 5단계에서 버링펀치(81)가 환형테부(43)를 변형시키는 과정에서 측벽부(31)를 지지하는 역할과 함께, 파지돌기제거단계에서 파지돌기(21)를 절단하는 역할을 동시에 수행함으로써, 공정과정이 간략화될 수 있도록 하고 있다.

6단계는, 융기부(41)에 외측으로 향하는 외면의 환형돌기(62)가 형성되도록 절삭가공하여 링형상의 자동차 액츄에이터용 아마츄어(60)를 제작하는 과정이다.

도 3의 (i) 및 (j)와, 도 12를 참조하면, 아마츄어(60)의 환형돌기(62)는 융기부(41)를 절삭하여 형성되고, 융기부(41)의 하측에서 내면에 아마츄어(60)의 경사면(63)이 절삭에 의해 형성된다.

최종 중간품(50)에 융기부(41)가 형성되어 환형돌기(62)를 제작할 수 있는 두께가 생성되므로, 융기부(41) 이외 부분의 전체적인 중간품의 두께를 최소화시킬 수 있어, 아마츄어(60)를 최종적으로 절삭가공하는 깊이가 최소화되어 절삭량이 종래에 비해 현저히 감소한다.

또한, 냉간가공에 의해 소재를 가공함으로써, 표면의 결함이 적고 작은 깊이의 절삭으로도 표면의 결합이 제거될 수 있어, 제작되는 아마츄어(60)가 정도가 높은 품질이 유지될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

10; 금속판재 20; 원판소재
21; 파지돌기 22; 홈
30; 용기형상 31; 측벽부
32; 바닥부 36; 중심부
41; 융기부 42; 내측단부
43; 환형테부 50; 중간품
60; 아마츄어 62; 환형돌기
63; 경사면 71,71a; 1차지지금형
72,72a; 1차드로잉금형 73,73a; 2차드로잉금형
74,74a; 2차지지금형 76; 타공펀치
77; 압착펀치 77a; 하부압착펀치
79; 환형측방금형 79a; 받침금형
79b; 내측돌부 79c; 여유공간
79d; 내측돌부의 모서리 81; 버링펀치
82; 돌기절단펀치 82a; 중심기둥부
82b; 환형단턱부 82d; 환형단턱부의 모서리

Claims (4)

1. 금속판재(10)로부터 외주면의 둘레 전체에 소정간격으로 외측으로 돌출된 복수의 파지돌기(21)가 형성된 원판소재(20)를 제작하는 1단계;
   상기 원판소재(20)를 드로잉하여 용기형상(30)으로 형성하되, 상기 용기형상(30)의 둘레에 상기 복수의 파지돌기(21)가 방사상 외측으로 돌출된 상태이고, 상기 파지돌기(21)의 내측에 용기형상(30)을 이루는 측벽부(31)와 바닥부(32)가 형성되는 2단계;
   상기 측벽부(31)로부터 소정폭을 가지는 환형테부(43)를 남기고 상기 바닥부(32)의 중심부를 타공하여 제거하는 3단계;
   상기 환형테부(43)의 내측단부(42)를 압착펀치가 환형궤적을 따라 눌러 상기 측벽부(31) 측으로 재료를 이동시킴으로써 상기 측벽부(31)와 상기 환형테부(43)가 만나는 부분에 융기부(41)를 형성시키는 4단계;
   상기 측벽부(31)의 내부를 버링펀치(81)가 통과하여 상기 환형테부(43)를 상기 측벽부(31)의 길이방향을 따라 세워 상기 융기부(41)가 방사상 외측을 향하도록 변형시키는 5단계;
   상기 융기부(41)에 외측으로 향하는 외면의 환형돌기(62)가 형성되도록 절삭가공하여 링형상의 자동차 액츄에이터용 아마츄어(60)를 제작하는 6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 액츄에이터용 아마츄어 제작방법
2. 제1항에 있어서,
   상기 5단계와 상기 6단계 사이에, 상기 파지돌기(21)를 모두 절단하여 제거하는 파지돌기제거단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 액츄에이터용 아마츄어 제작방법
3. 제2항에 있어서,
   상기 파지돌기제거단계는,
   상기 5단계에서 상기 융기부(41)와 상기 파지돌기(21) 사이에 위치하여 상기 측벽부(31)를 외주면에서 지지하는 환형측방금형(79)과,
   상기 측벽부(31)의 내부에 삽입되는 중심기둥부(82a)와, 상기 측벽부(31)의 길이방향에서 상기 측벽부(31)를 받치는 환형단턱부(82b)를 구비한 돌기절단펀치(82)가,
   상기 측벽부(31)의 길이방향으로 서로 상대운동함으로써 상기 파지돌기(21)를 모두 절단하게 되는 과정인 것을 특징으로 하는 자동차 액츄에이터용 아마츄어 제작방법
4. 제1항에 있어서,
   상기 1단계에서는,
   상기 원판소재(20)의 외주면을 따라 동일한 형상 및 크기의 홈(22)이 일정간격으로 형성되도록 펀치에 의해 상기 금속판재(10)를 전단가공함에 의해, 상기 복수의 파지돌기(21)가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차 액츄에이터용 아마츄어 제작방법

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