KR19990003016A - 자동차의 엔진 풀리의 금형구조 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 엔진 풀리의 제조 방법 및 제조 금형에 관한 것이다.

본 발명에 의한 제조방법은, 평판상의 시편을 컵 형상으로 드로잉하는 1차드로잉공정과, 1차성형품을 역방향으로 다시 드로잉하는 2차역드로잉공정과, 2차성형품의 외부를 소정의 치수로 절단하는 트리밍공정과, 3차성형품의 두께 및 모서리부분을 소정의 치수로 조정하는 아이어닝공정 그리고 4차성형품에 소정의 치수를 가지는 피어싱을 성형하는 피어싱공정으로 구성되고, 상기 공정은 각각의 금형에 의하여 순차적으로 시행되는 것을 특징으로 한다. 그리고 1차 드로잉공정에서, 다이의 시편접촉면에는 접촉면을 따라 원주상으로 접촉 돌기를 성형하여, 드로잉에 의하여 중심부로 이동하는 시편의 외주면 쇠가시(bur)가 평면화처리될 수 있도록 한다. 또한 2차역드로잉공정에 있어서, 펀치에 의하여 드로잉되는 시편의 해당부분에 시편에 균일한 유압을 걸 수 있는 유압장치를 삽입하여, 응력집중을 방지할 수 있도록 하고 있다.

Description

자동차 엔진 풀리의 금형구조 및 제조방법

제1도는 본 발명의 제1공정을 수행하는 금형의 단면도.

제2도는 본 발명의 하부다이의 구성을 보인 정면도.

제3도는 본 발명의 제2공정을 수행하는 금형의 단면도.

제4도는 본 발명의 제3공정을 수행하는 금형의 단면도.

제5도는 본 발명의 제4공정을 수행하는 금형의 단면도.

제6도는 본 발명의 제5공정을 수행하는 금형의 단면도.

제7도는 본 발명에 의한 풀리의 성형 공정도.

본 발명은 자동차용 엔진에 부착되는 텐셔너 풀리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 풀리의 제조에 사용되는 금형과 상기 금형을 이용하여 더욱 간단한 과정을 거쳐 제조할 수 있는 제조 방법에 관한 것이다.

통상 텐셔너풀리는 자동차용 엔진 출력축의 회전을 다른 부품, 예를 들면 타이밍벨트 등과 연결하는 부품이다. 이러한 부품은 자동차 엔진의 운전 조건에 따라 정확한 특성을 가지고 있어야 한다. 예를 들어 자동차 엔진의 운전조건이 고속 고압인 경우가 많으면, 고속에서 회전체에 의한 회전 불균형과 같은 과부하에 의하여 펜셔너 풀리가 변형되지 않기 위해서는 충분한 강성이 요구된다. 따라서 내부에 베어링이 장착되는 엔진 풀리는, 용접 이음매가 없는 다단 정밀 드로잉 공정에 의하여 정밀한 치수 성형 조건을 만족하면서 생산되어야 한다.

이렇게 엔진에 사용되는 텐셔너 풀리를 제조하는 종래의 공정은, 상하부의 금형을 사용하는 여러 가지의 과정을 거치면서 각 과정 사이에 수작업을 필요로 하게 되는 등의 과정상의 여러 가지 문제점이 제기되었다. 구체적으로 보면, 풀리를 제조하기 위한 공정 자체가 복잡할 뿐만 아니라, 공정 도중에 삽입되는 수작업과, 금형을 이용하지 않는 별도의 공정 등에 부가되어 있어서, 전체적인 생산성이 저하되고, 불량율이 높은 단점이 있었다.

이러한 문제점은, 후술하는 본 발명의 설명에 있어서, 부분적으로 상호 비교하면서 설명함으로써, 본 발명의 구성을 더욱 명백하게 하기로 한다.

본 발명의 목적은, 자동차용 엔진의 텐셔너 풀리의 성형에 특히 적합한 금형을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 더욱 간단한 과정 및 불량율을 낮출 수 있는 자동차용 엔진의 텐셔너 풀리의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조방법은, 평판상의 시편을 컵 형상으로 드로잉하는 1차드로잉공정과, 1차성형품을 역방향으로 다시 드로잉하는 2차역드로잉공정과, 2차성형품의 외부를 소정의 치수로 절단하는 트리밍공정과, 3차성형품의 두께 및 모서리부분을 소정의 치수로 조정하는 아이어닝공정, 그리고 4차성형품에 소정의 치수를 가지는 피어싱을 성형하는 피어싱공정으로 구성되고, 상기 공정은 각각의 금형에 의하여 순차적으로 시행되는 것을 특징으로 한다.

상기 1차드로잉공정은, 시편의 외주면에 발생한 쇠가시를 평판화하는 과정을 포함하고 있다. 그리고 2차역드로잉공정은, 역드로잉하는 1차성형품의 해당 부분에, 유압을 이용한 소정의 반력을 작용시킴으로써, 응력집중을 방지할 수 있도록 하고 있다.

본 발명에 의한 금형에 의하면, 드로잉되는 홀을 구비하는 다이와, 상기 다이와의 사이에서 드로잉되는 시편을 잡는 홀더와, 시편을 상기 다이의 홀을 향하여 드로잉하는 펀치로 구성되는 풀리용 금형에 있어서, 상기 다이의 시편접촉면에는 접촉면을 따라 원주상으로 접촉 돌기를 성형하여, 드로잉에 의하여 중심부로 이동하는 시편의 외주면 쇠가시(bur)가 평면화처리될 수 있도록 하고 있다.

그리고 역드로잉되는 시편을 홀딩하기 위한 홀딩수단과, 홀딩된 시편을 드로잉하기 위하여 이동하는 펀치와, 시편을 사이에 두고, 상기 이동하는 펀치와 접촉하여 역드로잉되는 형상을 구비하는 하형펀치, 그리고 상기펀치에 의하여 드로인되는 시편의 해당부분에 시편에 균일한 반력을 작용시키는 반력발생수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 반력발생수단의 구체적인 실시예에 의하면, 시편의 역드로잉부분에 유압을 걸 수 있는 유압장치로 구성된다.

다음에는 도면에 기초하면서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명에 의한 1차드로잉공정을 위한 금형의 구성예를 보이고 있다.

1차드로잉공정은, 최대 250톤의 기계식 프레스를 이용하여 원판형 블랭크(blank)를 다이 캐비티(die cavity) 상에 놀려 놓고 펀치로 프레스 가공함으로써, 컵 모양으로 드로잉하는 공정을 말한다. 시편이 되는 압연강판의 재료 규격은 KSD3512와 같고, 초기 블랭크 직경이 122.00㎜, 초기 두께 1.2㎜의 것을 사용하기로 한다. 제1도를 참조하면, 블랭크홀더(7)과 다이(8) 사이에서, 시편이 홀딩되어 지지되는 상태로 하고, 펀치(9)를 상방으로 밀어 올리는 것에 의하여 1차드로잉공정이 진행된다. 이 때, 상기 펀치(9)의 상방향으로의 이동은, 스토퍼(6)에 펀치(9)의 하단 플랜지부(9a)가 접촉하기 까지의 행정길이(stroke)에 의하여 정해진다. 그리고 기계식 프레스에 의하여 펀치(9)가 다시 아래로 이동할 때 스프링(11)의 탄성 복원력에 의하여 패드(10)에 의하여 1차성형품은 자동으로 추출된다. 그리고 이 때 상기 펀치(9)는, 성형품이 펀치(9)와 쉽게 이탈 되도록 하기 위하여 성형된 공기 구멍(9b)를 구비하고 있다.

그리고 시편은, 그 전단계의 공정, 즉 풀리를 제조하기 위하여, 평판상의 시료를 적절한 크기로 절단하는 블랭킹 공정에 의하여 그 자장 자리부에 발생한 쇠가시(bur)를 구비하는 경우가 많다. 이러한 쇠가시에 의한 긁힘(scratch)의 불량을 제거하기 위하여, 상기 다이(8)는 제2도에 도시한 바와 같은 형상을 가지고 있다. 상술한 바와 같이, 상기 다이(8)는 홀더(7)과의 사이에서 풀리를 만들기 위한 시편을 잡고 있는 것이다. 그리고 제2도를 참조하면, 상기 다이(8)의 하면에는 원주 방향을 따라 돌출 성형된 원주돌기(8a)가 성형되어 있다. 따라서 풀리를 만들기 위한 시편은, 실질적으로 상기 원주돌기(8a)에 상면이 밀착되는 상태로 되고, 펀치(9)가 상승하면서 프레싱이 행해지면, 시편이 중심방향으로 당겨지면서, 상기 돌기(8a)를 통하여 내측으로 들어가는 시편의 가장자리에 형성된 쇠가시가 완전하게 평면상으로 처리되어, 후술하는 트리밍 공정에서 잘려지도록 된다.

상술한 1차드로잉공정은 시편을 컵 모양으로 프레스 가공함과 같이, 시편에 발생되어 있는 쇠가시를 완전하게 제거함으로써, 굵힘에 의한 불량율을 방지하게 되는 것이다. 상기와 같은 1차드로잉공정을 거쳐 형성된 1차성형품이 제7도에서 A로 표시되어 있다.

다음에는 제3도를 참조하면서 2차 역드로잉공정에 대하여 설명한다. 본 공정은 1차드로잉공정에 의하여 형성된 컵형상의 1차블랭크를 그보다 작은 펀치를 이용하여 반대 방향으로 드로잉하는 공정을 말한다. 이러한 2차드로잉공정은 1차드로잉공정에 연속하여 실시되는 것으로, 이렇게 연속적으로 재드로잉이 이루어 질 때, 효율적인 드로잉 효과를 기대할 수 있다.

본 공정에 사용되는 금형은, 제3도에 도시한 바와 같이, 제1도와 유사하게 홀더(17)와 다이(18)가 1차성형품을 잡고 있을 때, 센터펀치(12)이 하향 이동하면서 역드로잉이 실시된다. 상기 센터펀치(12)는 하형펀치(19)와 한 짝이 되어 2차 성형을 하게 되는 것이다. 즉 하형펀치(19)의 상부에는 상기 센터펀치(12)가 수납되는 홈이 형성되고, 그 사이에서 역드로잉된 1차성형품은 제7도의 B로 도시한 형상(점선형상)으로 만들어진다.

이러한 2차역드로잉공정에 있어서도, 1차드로잉공정과 유사하게 상기 센터펀치(12)에는 공기 구멍이 성형되어 있어서 성형품의 이탈을 용이하게 한다. 그리고 스프링(13)의 탄성력에 의하여 동작하는 밀핀(14)에 의하여, 2차성형품을 용이하게 밀어낼 수 있도록 되어 있다.

이러한 2차역드로잉에서, 상기 하형펀치(19)에는 2차 성형시 발생하는 주름 및 치수 불량을 방지하기 위해서 센터펀치(12)가 하향 이동할 때만, 유압이 1차성형품의 하부를 받쳐 줄 수 있도록 되어 있다. 즉, 제3도에 도시한 바와 같이, 상기 하향펀치(19)의 길이 방향의 중심에는 유압을 작동시키기 위한 오일통로(19a)가 성형되어 있고, 상기 오일통로(19a)를 통하는 오일은, 센터펀치(12)가 하향 이동하면서 시편을 드로잉할 때, 시편의 하방에서 유압이 작용하도록 하고 있다. 따라서 상기 센터펀치(12)가 하강하면서 2차역드로잉이 행해지는 동안, 상기 오일통로(19a)를 통하여 내부로 공급된 오일은 시편의 역드로잉되는 하단의 자유단 부분을 받쳐 주게 된다. 그리고 상기 센터펀치(12)의 하강에 의하여 오일은 상기 오일통로(19a)를 통하여 외부로 배출될 것이다. 상기 오일통로(19a)를 통하는 오일은 기존의 유압실린더를 이용하는 구조를 채택하는 것이 가능하고, 이러한 유압실린더의 구성은 이미 공지된 것이어서 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 2차역드로잉이 시행되는 도중에, 1차성형품의 하단부는 유압에 의하여 소정의 반력을 받고 있기 때문에, 통상의 드로잉공정에서 발생하는 응력집중에 의한 주름 불량의 문제점을 해결할 수 있게 된다.

상술한 설명에 있어서, 상기 금형의 설명에 있어서 본 발명과 같이 동작하는 주요 부분에 대한 것은 자세하게 설명되었지만, 통상의 드로잉공정을 위한 금형과 공통적인 부분에 대해서는 동일한 것이어서 자세한 설명은 생략하였으며, 이후의 공정에 있어서도 종래의 금형과 동일한 동작 및 구성요소에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

다음에는 제4도를 참조하면서, 본 발명의 트리밍공정에 대하여 설명하기로 한다. 트리밍공정은, 상기와 같은 과정을 거쳐 만들어진 2차성형품의 플랜지 주위의 잉여 부분을 잘라내는 공정이다. 상술한 드로잉공정을 통하여 완성된 2차성형품은 판매의 이방성에 의하여 반드시 이어링(earing)이 발생하게 되며, 트리밍 공정을 통하여 필요한 치수를 제외하고는 절단된다. 트리밍 공정은, 제4도에 도시된 바와 같이, 펀치(29)와 하형 다이(28)가 2차성형품을 잡고 있는 동안에, 상형다이(27)가 하강하면서, 정해진 치수로 절단이 행해진다. 즉, 고정된 하형다이(28)상에 올려진 2차성형품은, 하강하는 상형다이(27)에 의하여 하형다이(28)의 외주상에서 소정의 치수로 절단된다. 그리고 본 공정에 있어서도 스프링(26)의 복원력에 의하여 펀치(29)와 하형다이(28) 사이의 성형품은 쉽게 제거될 수 있다. 본 공정에 의한 트리밍되는 부분이 제7도에서 C로 표시되어 있다.

다음에는 제5도를 참조하면서, 본 발명의 4차공정인 아이어닝공정에 대하여 설명한다. 아이어닝공정은, 다이와 펀치와의 간격을 원통쉘의 두께보다 좁게 유지한 상태로 펀치로 밀어냄으로서 펀치와 다이 사이의 마찰력 차이를 이용하여 벽의 두께를 감소시킴과 동시에, 모서리부분 등을 정확한 치수로 성형하는 공정을 말한다. 제5도에 도시한 바와 같이, 다이(38)과 블랭크홀더(37)가 풀리의 플랜지 부분을 홀딩하고 있는 동안, 하형펀치(39)와 센터펀치(42) 사이에서, 상술한 공정에 의한 성현된 풀리가 하형펀치(39)와 센터펀치(42) 사이의 틈새(clearence)에서 가압에 의한 아이어닝이 이루어진다. 이러한 아이어닝 공정에 의하여 풀리의 두께와 모서리 부분이 원하는 치수로 성형된다. 즉 제7도에서, 부호 B로 표시한 점선의 부분이 해칭된 단면으로 도시한 정확한 형상을 재가공되는 것이다. 이 때에도 기계식 프레스에 의하여 상기 펀치(39)가 하향 이동할 때, 스프링(50)에 의한 탄성에 의하여 밀핀(44)이 작용하여 4차성형품은 자동으로 추출된다. 그리고 상기 펀치(39)에도 상기 공정과 유사하게 성형품과의 이탈을 용이하게 하기 위하여 공기구멍(39a)이 성형되어 있다. 상기 공정에 의하여, 풀리의 형상치수, 내경 및 외경치수가 결정되고, 이와 동시에 풀리의 각 모서리부분의 반경 치수가 결정된다.

다음에는 제6도를 참조하면서 본 발명의 마지막 공정인 피어싱(piercing) 공정에 대하여 살펴본다. 본 공정은 4차성형품의 내부를 베어링 및 축이 연결되도록 필요한 크기의 지름을 가지도록 피어싱하는 공정이다. 제6도에 도시한 바와 같이, 다이(48)이 하강하면서, 하부펀치(49)와의 사이에 있는 4차성형품에 피어싱을 행한다. 본 공정에 있어서도, 스프링(60)에 의하여 성형품이 자동으로 추출된다.

이상과 같은 일련의 공정은, 종래의 공정에 비하여 상대적으로 간단하게 구성되고 있음을 알 수 있다. 또한 전체적으로 수작업이 필요하지 않게 되어, 자동차에 유리할 뿐만 아니라, 불량률을 낮출 수 있는 잇점을 제공하고 있다. 본 발명에 의하여 불량율이 낮아지는 것은, 상술한 일련의 공정순서와, 각각의 공정에 있어서 본 발명의 금형 구조 등에 기초하고 있다.

또한 1차드로잉공정에 의하면 전단계에서 발생한 쇠가시를 1차드로잉공정을 통하여 제거할 수 있도록 금형을 구성하는 것에 의하여 불량률을 전체적으로 낮출 수 있다는 잇점이 있다. 그리고 2차 역드로잉공정에 의하면, 드로잉되는 1차성형품의 자유단 부분을 유압을 이용하여 반력이 작용하도록 함으로써, 발생하는 응력집중 현상을 방지하여, 불량율을 떨어뜨리고 있다.

이와 같은 본 발명에 의한 공정순서 및 금형에 의하여, 전체적인 공정이 간단해 져서 생산성이 높아짐은 물론, 불량률을 최소화할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (6)

1. 평판상의 시편을 컵 형상으로 드로잉하는 1차드로잉공정과;

   1차성형품을 역방향으로 다시 드로잉하는 2차역드로잉공정과;

   2차성형품의 외부를 소정의 치수로 절단하는 트리밍공정과;

   3차성형품의 두께 및 모서리부분을 소정의 치수의 조정하는 아이어닝공정; 그리고

   4차성형품에 소정의 치수를 가지는 피어싱을 성형하는 피어싱공정으로 구성되고,

   상기 공정은 각각의 금형에 의하여 순차적으로 시행되는 것을 특징으로 하는 풀리의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 1차드로잉공정은,

   시편의 외주면에 발생한 쇠가시를 평판화하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 풀리의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 2차역드로잉공정은,

   역드로잉되는 1차성형품의 해당 부분에, 유압을 이용한 소정의 반력을 작용시킴으로써, 응력집중을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 풀리의 제조방법.
4. 드로잉되는 홀을 구비하는 다이와, 상기 다이와의 사이에서 드로잉되는 시편을 잡는 홀더와, 시편을 상기 다이의 홀을 향하여 드로잉하는 펀치로 구성되는 풀리용 금형에 있어서;

   상기 다이의 시편접촉면에는 접촉면을 따라 원주상으로 접촉 돌기를 성형하여, 드로잉에 의하여 중심부로 이동하는 시편의 외주면 쇠가시(bur)가 평면화처리될 수 있는 것을 특징으로 하는 풀리용 금형.
5. 역드로잉되는 시편을 홀딩하기 위한 홀딩수단과;

   홀딩된 시편을 드로잉하기 위하여 이동하는 펀치와;

   시편을 사이에 두고, 상기 이동하는 펀치와 접촉하여 역드로잉되는 형상을 구비하는 하형펀치; 그리고

   상기 펀치에 의하여 드로잉되는 시편의 해당부분에 시편에 균일한 반력을 작용시키는 반력발생수단을 포함하여 구성되는 풀리용 금형장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 반력발생수단은,

   시편의 역드로잉부분에 유압을 걸 수 있는 유압장치로 구성되는 풀리용 금형장치.