KR19990060233A

KR19990060233A - 댐퍼 풀리 제조 방법

Info

Publication number: KR19990060233A
Application number: KR1019970080455A
Authority: KR
Inventors: 신구철
Original assignee: 정몽규; 현대자동차 주식회사
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 1999-07-26

Abstract

본 발명은 크랭크 축의 회전력을 워터 펌프나 에어컨 컴프레서에 전해주는 댐퍼 풀리에 관한 것으로서, 특히 프레스 성형 방법으로 댐퍼 풀리를 가공하여 충분한 진동 감쇄 효과를 가지면서도 생산 원가를 절감하고 경량화를 실현한 댐퍼 풀리 제조 방법에 관한 것이다.

상기 본 발명은, 크랭크 축의 끝단에 장착되는 허브와, 상기 허브 외측에 러버를 사이에 두고 고정된 풀리로 이루어진 댐퍼 풀리에 있어서;

상기 허브는 일정 두께의 소재로 중심부에 홀이 형성된 원판을 만든 다음, 상기 원판의 홀을 일측 방향으로 롤 포밍 가공(Roll Forming)하여 축장착부를 형성하고, 상기 원판의 둘레부를 타측 방향으로 드로잉 가공하여 상기 러버 및 풀리가 장착되는 굴곡부를 형성시켜 제작하고;

상기 풀리는 원판의 둘레 부분을 축방향으로 절곡시켜 외주부를 형성시키고, 절곡되지 않은 가운데 부분에 홀을 형성한 다음, 버링 가공(burring)으로 가운데 부분을 외주부와 겹치게 절곡시킨 다음, 상기 외주부의 외면에 V홈을 형성시켜 제작하여;

상기 허브의 굴곡부에 러버를 부착하고 그 외면에 상기 풀리를 고정하는 것을 특징으로 함으로써 가능하게 된다.

Description

댐퍼 풀리 제조 방법

도 1에 도시된 바와 같이 엔진에 구비되는 크랭크 축(1)에는 주기적으로 회전력이 작용하므로 비틀림 진동 및 굽힘 진동이 발생하게 된다. 이 비틀림 진동 및 굽힘 진동은 각 실린더의 크랭크 회전력이 클수록, 크랭크 축(1)이 길수록, 또는 강성이 작을수록 커진다.

상기와 같은 비틀림 진동 및 굽힘 진동은 크랭크 축(1)이 일정 이상의 회전수가 되면 축 자체의 고유 진동과 공진을 일으키고, 특히 크랭크 축(1)에 격심한 진동이 발생되면 엔진 및 자체를 전달되어 승차감을 나쁘게 할뿐만 아니라 타이밍 기어나 크랭크 축(1)을 파손시키는 원인이 되므로 가능한 한 방지하여야 한다.

따라서, 토셔널 바이브레이션 댐퍼와 벤딩 바이브레이션 댐퍼라는 비틀림 진동 및 굽힘 진동 감쇠 장치를 크랭크 축(1) 전단의 크랭크 풀리와 조합하여 설치하게 되는데, 이를 댐퍼 풀리(10)라고 한다.

이와 같은 댐퍼 풀리(10)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 크랭크 축(1)에 외삽되어 설치되는 허브(13)와, 상기 허브(13)의 외주면에 위치되어 타이밍 벨트가 결합되는 풀리(11)와, 상기 풀리(11)와 허브(3) 사이에 압입되어 비틀림 진동을 감쇠시키는 댐퍼고무(12)로 이루어져 있다.

상기한 댐퍼 풀리(10)는 상기 크랭크 축(1)이 일정한 회전 속도를 유지하고 있을 때는 상기 풀리(11)가 상기 크랭크 축(1) 및 허브(13)와 일체가 되어 회전하게 된다. 여기서, 상기 크랭크 축(1)이 회전 방향에 대해서 정 또는 부의 큰 가속도로 회전하여 크랭크 축(1)에 비틀림 진동이 발생하였을 때에도 상기 풀리(11)는 그대로 일정 속도로 회전을 계속하려 하기 때문에 상기 댐퍼고무(12)가 회전방향으로 변형됨으로써 비틀림 진동에 대하여 감쇠 작용을 하도록 되어 있다.

여기서 종래 기술에서 상기한 바와 같은 기능을 갖는 댐퍼 풀리의 제조 방법은 상기한 풀리(11)와 허브(13)를 각각 일정한 형태로 주물 성형한 다음 선반이나 밀링등으로 기계 가공하여 크랭크축 장착부(13a)와 풀리의 벨트홈(11a) 등을 정밀하게 제작한다.

이렇게 성형된 허브(13)의 외주면에 댐퍼 고무(12)를 접착하고 그 둘레에 상기 허브(11)를 장착하여 댐퍼 풀리를 제조하였다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술의 댐퍼 풀리 제조 방법은 선철 등으로 주물 성형한 다음 기계 가공하여 제작하기 때문에 댐퍼 풀리의 중량이 무거워짐은 물론 제조 비용이 많이 드는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 프레스 성형 방법으로 댐퍼 풀리를 제조하여 충분한 진동 감쇄 효과를 가지면서도 생산 원가를 절감하고 경량화를 실현한 댐퍼 풀리 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 댐퍼 풀리 제조 방법은, 크랭크 축의 끝단에 장착되는 허브와, 상기 허브 외측에 러버를 사이에 두고 고정된 풀리로 이루어진 댐퍼 풀리에 있어서;

상기 허브의 굴곡부에 러버를 부착하고 그 외면에 상기 풀리를 고정하는 것을 특징으로 하여 가능하게 된다.

도 1은 크랭크 축에 댐퍼 풀리가 장치된 구성도,

도 2는 종래 기술의 댐퍼 풀리 제조 방법에 의해 제조된 댐퍼 풀리의 정면도 및 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 댐퍼 풀리 제조 방법에 의해 제조된 댐퍼 풀리의 정면도 및 단면도,

도 4는 본 발명에서 허브의 제조 순서가 도시된 도면,

도 5는 본 발명에서 풀리의 제조 순서가 도시된 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 댐퍼 풀리 60 : 허브

62,62' : 축장착부 63 : 둘레부

63' : 굴곡부 70 : 풀리

72 : 외주부 73a : V홈

80 : 러버

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 댐퍼 풀리 제조 방법은 도 3에 도시된 바와 같이 댐퍼 풀리(50)가 크랭크 축의 끝단에 장착되는 허브(60)와, 상기 허브(60) 외측에 러버(80)를 사이에 두고 고정된 풀리(70)로 구성된 바, 상기 허브(60)와 풀리(70)를 일정 크기의 원판을 이용하여 프레스 가공 및 기계 가공하여 제작한다.

도 4는 상기 허브(60)의 제조 과정이 도시된 도면으로서, 일정 두께의 소재로 중심부에 홀(61a)이 형성된 원판(61)을 만든 다음, 상기 원판(61)의 홀(61a)을 일측 방향으로 롤 포밍 가공(Roll Forming)하여 축장착부(62,62')를 형성하고, 상기 원판(61)의 둘레부(63)를 타측 방향으로 드로잉 가공하여 상기 러버(80) 및 풀리(70)가 장착되는 굴곡부(63')를 형성시켜 제작한다.

도 5는 상기 풀리(70)의 제조 과정이 도시된 도면으로서, 원판(71)의 둘레 부분을 축방향으로 절곡시켜 외주부(72,73)를 형성시키고, 절곡되지 않은 가운데 부분에 홀(74)을 형성한 다음, 버링 가공(burring)으로 가운데 부분(75)을 외주부와 겹치게 절곡시킨 다음, 상기 외주부(73)의 외면에 V홈(73a,73b)을 형성시켜 제작한다.

여기서, 상기한 허브(60) 및 풀리(70)는 냉간 압연 강판으로 성형되거나 열간 압연 강판으로 성형될 수 있다. 물론 상기 재료 외에도 동등 이상의 강도를 가진 재료를 사용하면 가능하다.

이와 같이 성형된 상기 허브(60)의 굴곡부(63')에 러버(80)를 부착하고 그 외면에 상기와 같이 성형된 풀리(70)를 고정하여 도 3에서와 같은 본 발명의 댐퍼 풀리(50)를 제조하게 된다.

상기와 같은 댐퍼 풀리의 제조 방법을 도 4와 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 상기 허브(60)는 블랭킹 가공으로 중심부에 홀(61a)이 형성되게 원판(61)을 만드는 제1단계(도 4의 A)와, 포밍 가공으로 상기 원판(61)의 홀(61a)을 일측 방향으로 돌출시켜 축장착부(62)를 형성시키는 동시에 축장착부(62)의 주위면을 타측 방향으로 일정 각도만큼 경사지게 절곡시키는 제2단계(도 4의 B)와, 롤 포밍 가공으로 상기 축장착부(62')를 일정 면적 이상으로 확장시키는 제3단계와(도 4의 C), 드로잉 가공으로 상기 원판(61)의 둘레부(63)를 축과 나란한 타측 방향으로 절곡시키는 제4단계(도 4의 D)와, 기계 가공으로 원판의 둘레부(63)에 상기 러버 및 풀리가 장착되게 굴곡부(63')를 형성시키는 제5단계(도 4의 E와F)의 순으로 제작된다.

그리고 상기 제3단계(도 4의 C)에서는 상기 축장착부(62')의 끝단에 플랜지부(62a)를 형성하도록 가공하고, 상기 제5단계에서는 상기 축장착부(62")의 표면을 정밀하게 마무리 가공하는 과정(도 4의 F)이 포함된다.

특히 상기 허브(60)의 축장착부(62')는 크랭크 축에 장착될 때 '수학식 1'에서 '

k

'값을 종래 기술의 주물 가공품에 대비하여 동등 이상의 성능을 유지하기 위해 일정 이상의 면적을 확보해야 한다.

T=kFD,

여기서,

T

: 조임 토크(tightening torque),

k

: 토크 계수 (torque coefficient)

F

: 축력(axial force tightening force)

D

: 볼트 직경(bolt diameter)

즉, 상기 '

k

'값은 표면 상태에 따라 0.15 ~ 0.25(인산염 피막 ~ 피막 없음)의 범위를 가지며, 마찰계수(

μ

)는

μ=k-0.25

의 관계를 가진다.

따라서 상기 허브(60)를 크랭크 축에 장착할 때, 상기 '

k

'값은 접촉 면적에 비례하므로 축장착부(62,62')의 면적을 종래 기술의 주물품에 대비하여 동등 이상으로 유지하기 위해 도 4의 C에서와 같이 언더컷 롤 포밍(undercut roll forming) 공법을 추가하여 가공함으로써 종래 기술에 대비하여 동등 이상의 접촉 면적을 확보하게 된다.

다음, 상기한 풀리(70)는 블랭킹 가공으로 일정한 직경을 갖도록 원판(71)을 만드는 제1단계(도 5a의 A)와, 드로링 가공으로 상기 원판(71)의 둘레 부분을 축방향으로 절곡시켜 외주부(72,73)를 형성하는 제2단계(도 5a의 B와C)와, 피어싱 가공으로 중심부에 홀(74)을 형성하는 제3단계(도 5a의 D)와, 버링 가공으로 홀(74)이 형성된 면(75)을 상기 외주부(72,73)와 겹치게 절곡시키는 제4단계(도 5a의 E)와, 기계 가공으로 상기 외주부(72,73)의 외면에 벨트가 걸리는 V홈(73a,73b)을 형성하는 제5단계(도 5b의 F,G,H,I)의 순으로 제작된다.

그리고, 상기 제2단계에서는 재드로잉 가공으로 상기 외주부(73)를 2단 절곡시키는 공정(도 5a의 C)이 포함된다.

또한 제5단계는 버링 가공된 끝단부(73'75')를 커팅 가공하는 제1과정(도 5b의 F)과, 상기 외주부(73) 중 반경이 작은 쪽의 면에 V홈(73a)을 형성하는 제2과정(도 5b의 G)과, 상기 외주부(73) 중 반경이 큰 쪽의 면에 V홈(73b)을 형성하는 제3과정(도 5b의 H)과, 상기한 허브(60)와의 사이에 압입되는 러버(80)와 접촉되는 내면(76)을 NC가공하는 제3과정(도 5b의 I)으로 이루어진다.

특히 상기한 바와 같이 제조되는 풀리(70)는 종래 기술의 풀리에 대비하여 공진 주파수(

f_t

)를 동등 이상의 성능으로 확보하기 위해서는 '수학식2'에서 '

I

'값을 동등 이상으로 유지하여 동일 질량(mass) 이상을 유지해야 한다.

f_t

: 공진 주파수 (natural frequency)

I

: 관성 질량(inertial mass of vibration ring)

K_t

: 스프링 상수(torsional dynamic spring constant of rubber)

이것은 상기 도 5a의 E에 도시된 바와 같이 버링 공정을 추가하여 2중으로 소재를 성형함으로써 상기'

I

'값을 증대하여 종래 기술의 주물품에 대비하여 동등 이상의 성능을 유지하게 된다.

따라서, 상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명의 댐퍼 풀리 제조 방법은 엔진의 비틀림 진동에 대한 감쇄 기능을 충분히 유지하면서도 재료를 절감하여 경비를 줄일 수 있음은 물론 제품의 경량화를 실현하여 차량의 연비를 개선하고 유해 배기 가스도 저감시키게 되는 이점이 있다.

Claims

크랭크 축의 끝단에 장착되는 허브와, 상기 허브 외측에 러버를 사이에 두고 고정된 풀리로 이루어진 댐퍼 풀리에 있어서;

상기 허브는 일정 두께의 소재로 중심부에 홀이 형성된 원판을 만든 다음, 상기 원판의 홀을 일측 방향으로 롤 포밍 가공(Roll Forming)하여 축장착부를 형성하고, 상기 원판의 둘레부를 타측 방향으로 드로잉 가공하여 상기 러버 및 풀리가 장착되는 굴곡부를 형성시켜 제작하고;

상기 풀리는 원판의 둘레 부분을 축방향으로 절곡시켜 외주부를 형성시키고, 절곡되지 않은 가운데 부분에 홀을 형성한 다음, 버링 가공(burring)으로 가운데 부분을 외주부와 겹치게 절곡시킨 다음, 상기 외주부의 외면에 V홈을 형성시켜 제작하여;

상기 허브의 굴곡부에 러버를 부착하고 그 외면에 상기 풀리를 고정하는 것을 특징으로 하는 댐퍼 풀리 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 허브의 제조 방법은 블랭킹 가공으로 중심부에 홀이 형성되게 원판을 만드는 제1단계와, 포밍 가공으로 상기 원판의 홀을 일측 방향으로 돌출시켜 축장착부를 형성시키는 동시에 축장착부의 주위면을 타측 방향으로 일정 각도만큼 경사지게 절곡시키는 제2단계와, 롤 포밍 가공으로 상기 축장착부를 일정 면적 이상으로 확장시키는 제3단계와, 드로잉 가공으로 상기 원판의 둘레부를 축과 나란한 타측 방향으로 절곡시키는 제4단계와, 기계 가공으로 원판의 둘레부에 상기 러버 및 풀리가 장착되게 굴곡부를 형성시키는 제5단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 댐퍼 풀리 제조 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제3단계에서 상기 축장착부의 끝단에 플랜지부를 형성하는 것을 특징으로 하는 댐퍼 풀리 제조 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제5단계에서 상기 축장착부의 표면을 정밀하게 마무리 가공하는 것을 특징으로 하는 댐퍼 풀리 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 풀리의 제조 방법은 블랭킹 가공으로 일정한 직경을 갖도록 원판을 만드는 제1단계와, 드로링 가공으로 상기 원판의 둘레 부분을 축방향으로 절곡시켜 외주부를 형성하는 제2단계와, 피어싱 가공으로 중심부에 홀을 형성하는 제3단계와, 버링 가공으로 홀이 형성된 면을 상기 외주부와 겹치게 절곡시키는 제4단계와, 기계 가공으로 상기 외주부의 외면에 벨트가 걸리는 V홈을 형성하는 제5단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 댐퍼 풀리 제조 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 제2단계에서는 재드로잉 가공으로 상기 외주부를 2단 절곡시키는 것을 특징으로 하는 댐퍼 풀리 제조 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 기계 가공 단계는 버링 가공된 끝단부를 커팅 가공하는 제1과정과, 상기 외주부 중 반경이 작은 쪽의 면에 V홈을 형성하는 제2과정과, 상기 외주부 중 반경이 큰 쪽의 면에 V홈을 형성하는 제3과정과, 상기 러버와 접촉되는 내면을 NC가공하는 제3과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 댐퍼 풀리 제조 방법.
제 2 항 또는 제 5 항에 있어서,

상기 허브 및 풀리는 냉간 압연 강판으로 성형되는 것을 특징으로 하는 댐퍼 풀리 제조 방법.
제 2 항 또는 제 5 항에 있어서,

상기 풀리는 열간 압연 강판으로 성형되는 것을 특징으로 하는 댐퍼 풀리 제조 방법.