KR20010023013A

KR20010023013A - 다수의 평면 재료 층으로 이루어진 조립 부재 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20010023013A
Application number: KR1020007001621A
Authority: KR
Inventors: 바이어알프레트; 디스틀러디트리히
Original assignee: 볼프강 후텐로커; 폭스바겐 악티엔 게젤샤프트
Priority date: 1997-09-13
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 2001-03-26
Also published as: JP2001516650A; WO1999014012A1; JP4463976B2; EP1011913B1; ATE212267T1; CN1120073C; CN1270547A; DE19740286A1; DE59802917D1; DE19740286B4; US6510762B1; EP1011913A1

Abstract

본 발명은 스탬핑되거나 정밀 커팅된 조립 부재를 제조 과정 중에 생기는 자투리의 양을 최소화하면서 제조하는 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 조립 부재는 다수의 평면 재료 층(3)으로 이루어지고, 개별 평면 재료 층(3)은 분할 이음매(5)에 의해 다수의 조각(9.1, …)으로 분할되어 형성된다. 또한, 평면 재료 층(3)의 분할 이음매(5)는 서로 엇갈리게 배치된다.

Description

다수의 평면 재료 층으로 이루어진 조립 부재 및 그 제조 방법{MEMBER COMPRISING SEVERAL LAYERS OF A FLAT MATERIAL AND METHOD FOR MAKING THE SAME}

전제된 형태의 조립 부재는 예컨대 DE 3841205 C2에 피스톤 왕복 내연 기관용 커넥팅 로드의 형태로 개시되어 있다.

DE 3026685 A1에는 평탄하게 서로 겹쳐지는 다수의 박판형 평면 재료 층으로 이루어진 수형 기어 휠이 개시되어 있는데, 그 수형 기어 휠에서는 각각의 개별 평면 재료 층에 다수의 개구부가 마련된다. 그러한 개구부 중 몇 개는 리벳을 수납하여 개별 층이 함께 결합되는 것을 보장하기 위해 마련된 것이다.

캠의 형태이고 역시 서로 결합되는 다수의 평면 재료 층으로 이루어진 조립 부재는 예컨대 DE 4423107 A1에 개시되어 있다.

전술된 공지의 조립 부재들은 개별 평면 재료 층이 스탬핑 또는 정밀 커팅에 의해 제공된다는 점에서 공통적이다. 개별 평면 재료 층을 그와 같이 제공함에 있어서는 잘라 낸 자투리의 비율이 상대적으로 높다는 것이 단점일 수 있는데, 그러한 단점은 재료의 두께가 두꺼울수록 또는 재료의 품질이 높을수록 더욱 가중된다.

본 발명은 청구항 1의 전제부에 기재된 바와 같이 스탬핑되거나 정밀 커팅되어 샌드위치식으로 서로 겹쳐지는 다수의 평면 재료 층으로 이루어진 조립 부재 및 청구항 11에 따른 그것의 제조 방법에 관한 것이다.

도 1은 다수의 평면 재료 층으로 이루어지고 수형 기어 휠로서 형성된 조립 부재를 서로 겹쳐지기 전의 상태에서 나타낸 사시도.

도 2는 암형 기어 휠로서 형성된 조립 부재를 조립된 상태로 도시한 사시도.

도 3은 캠 형태의 조립 부재를 나타낸 도면.

도 4는 재료 스트립 상에서의 다수의 조각의 배치를 나타낸 사시도.

도 5는 평면 재료 층의 통합 장치를 개략적으로 나타낸 측면도.

도 6은 도 5의 평면도.

본 발명의 목적은 종래의 조립 부재에 비해 재료의 사용이 감소될 수 있도록 하는 전제된 형태의 조립 부재를 제공하는 것이다. 또한, 그러한 조립 부재의 제조 방법을 제공하는 것이다.

그러한 목적은 조립 부재에 대해서는 청구항 1의 특징에 의해, 그리고 제조 방법에 대해서는 청구항 11의 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 구성은 종속 청구항에 기재되어 있다.

본 발명에 따르면, 전체적으로 조립 부재를 형성하는 개별 평면 재료 층이 재료 평면의 방향으로 연장되는 분할 이음매에 의해 다수의 조각으로 분할되어 형성되는데, 인접된 평면 재료 층에 있는 그러한 분할 이음매 중의 적어도 몇 개는 서로 엇갈리게 배치된다. 즉, 각각의 개별 평면 재료 층이 2조각 이상으로 분할되는데, 그것은 스탬핑 장치에 공급되는 재료 스트립 상에 재료를 절감할 수 있게 개별 조각이 배치될 수 있도록 하는 것이다. 또한, 개별 평면 재료 층의 분할로 인해 매우 많은 수의 부분 부재로 분할된 조립 부재의 강도를 확보하기 위해, 최종적으로 개별 조각 사이에 연장되는 평면 재료 층의 분할 이음매가 다른 평면 재료 층, 바람직하게는 인접한 평면 재료 층의 분할 이음매에 대해 엇갈리게 배치된 상태로 개별 조각이 평면 재료 층으로 통합되도록 한다.

조립 부재는 중심에 개구부를 구비한 원형 또는 환형의 부재로 형성되는 것이 바람직한데, 그 경우에 분할 이음매가 반경 방향의 내측으로부터 외측으로 연장되도록 배치되는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 개별 조각은 환형 절편인 동시에 수형 톱니부 및/또는 암형 톱니부를 구비함으로써 통합되어 서로 겹쳐진 상태에서 기어를 형성하는 것이 바람직하다. 그러한 기어는 수형 기어로 형성된 기어 휠은 물론 암형 기어로 형성된 기어 휠이거나 수형 톱니부를 구비한 기어 링은 물론 암형 톱니부를 구비한 기어 링일 수 있다.

본 발명에 따른 상기 구조는 예컨대 암형 기어 펌프를 마련할 때에 현저한 장점을 제공한다. 종래에는 암형 톱니부를 구비한 외부 링이 각각의 경우의 부하에 맞춰 고가의 금속 재료로부터 브로치 절삭에 의해 제조되어 그에 상응하는 많은 재료 소모를 수반할 수밖에 없었던 반면에, 이제는 그러한 조립 부재가 그 자체도 역시 다수의 조각으로 이루어지는 다수의 평면 재료 층에 의해 마련된다. 그러한 조각은 재료 상에 서로 간섭되는 형식으로 배치되어 스탬핑된 후에 통합된다. 그것은 수형 톱니부를 구비한 내부 휠의 경우에도 동일하게 적용된다.

각각의 평면 재료 층은 2개 이상, 특히 3개 또는 4개의 조각으로 이루어지고 그 때에 인접된 평면 재료 층의 분할 이음매가 대략 동일한 간격을 두고 배치되는 것이 특히 바람직하다.

개별 평면 재료 층은 어떤 용도에서는 서로 겹쳐진 상태에서 서로 고정적으로 결합되는 것이 바람직하다. 예컨대 수형 기어 휠의 경우에는 그에 의해 필요한 강도가 제공된다. 그러나, 다른 용도, 예컨대 윤활 오일을 공급하는 펌프의 경우에는 인접된 평면 재료 층을 결합하지 않아도 무방할 수 있는데, 그 이유는 평면 재료 층 내의 개별 조각이 내장된 상태에서 자동적으로 안정화되기 때문이다. 그 경우, 우선 평면 재료 층의 개별 조각을 조립의 목적으로 핀에 의해 서로 결합하고 이어서 그 핀을 다시 제거하는 것이 바람직할 수 있다.

개별 평면 재료 층은 또 다른 특정의 용도에서는 조립된 상태에서 캠의 형태로 형성되어 예컨대 서로 겹쳐진 상태의 평면 재료 층이 전체적으로 피스톤 왕복 내연 기관의 가스 교환 밸브 제어 장치용 제어 캠을 형성할 수 있다. 그 경우, 평면 재료 층의 개별 조각은 예컨대 전술된 기어 휠의 경우처럼 서로 동일하게 형성되는 것이 아님을 예상할 수 있다.

그러한 조립 부재를 제조하기 위한 본 발명에 따른 제조 방법에서는 우선 다수의 조각을 스탬핑하거나 정밀 커팅하고, 이어서 정해진 수의 조각을 평면 재료 층으로 통합하여 그러한 다수의 평면 재료 층을 서로 상하로 겹쳐 배치함으로써 조립 부재를 형성하게 되는데, 그 때에 각각의 평면 재료 층 내의 조각 사이에 존재하는 분할 이음매를 서로 상하로 나란히 놓여지도록 배치하지 말고 적어도 몇 개의 인접된 평면 재료 층 사이에서 서로 엇갈리게 되도록 배치한다.

그러한 방법에서는 평면 재료 층마다의 조각의 수에 따라, 그리고 조립 부재의 용도에 따라, 먼저 조각을 상응하게 통합함으로써 각각의 평면 재료 층을 형성하고 이어서 그러한 다수의 평면 재료 층을 서로 겹쳐 쌓음으로써 조립 부재를 완성할 수도 있지만, 그와는 다르게 먼저 인접 재료 층의 다수의 조각을 서로 상하로 겹쳐 쌓고 이어서 추가의 조각을 설치함으로써 개별 평면 재료 층을 완성하는 것이 바람직할 수도 있다.

또한, 제조 기술상의 이유로 스탬핑 또는 정밀 커팅 중에 이미 하나 이상의 결합 수단용 수납부를 각각의 조각에 마련하는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 통합 중에 개별 조각을 예컨대 센터링 핀 또는 센터링 아버로서 형성된 막대형 결합 수단 상에 꿰어 넣는 것이 가능하게 된다. 그러한 막대형 결합 수단은 후속적으로 평면 재료 층의 결합을 실현하는 추가의 리벳을 수납하거나 그 자체가 리벳으로서 형성되어 그러한 결합 수단이 우선 통합을 위해 사용되고 이어서 조립 부재의 결합을 위해 그 조립 부재에 영속적으로 남겨지도록 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 장점 및 특징은 종속 청구항 및 첨부 도면을 참조로 하여 이루어지는 실시예에 관한 이후의 상세한 설명으로부터 명확히 파악될 수 있을 것이다.

도 1은 조립 부재가 수형 톱니부(1)를 구비한 기어 휠(2)로서 형성된 실시예를 나타낸 것이다. 전체적으로, 그러한 기어 휠(2)은 금속 스트립(4)으로부터 스탬핑된 다수의 평면 재료 층(3)으로 이루어진다.

개별 평면 재료 층(3)은 다시 다수의 조각으로 분할되어 형성되는데, 그 분할 이음매(5)는 실질적으로 평면 재료 층(3)을 수용하는 재료 층 평면의 방향으로 연장된다.

개별 재료 층(3)은 통합된 상태에서 중심 개구부(6)를 구비하고, 분할 이음매(5)는 그 개구부의 가장자리(7)로부터 대략 반경 방향 외측으로 각각의 평면 재료 층(3)의 외주선(8)까지 연장된다.

도 1에 따른 기어 휠(2)은 평면 재료 층(3)마다 총 4개의 조각(9.1, 9.2, 9.3, 9.4)을 구비하고, 그 조각(9.1, 9.2, 9.3, 9.4)은 통합된 상태에서 분할 이음매(5)를 사이에 두고 서로 이웃한다. 또한, 예컨대 최상단 평면 재료 층(3)의 분할 이음매(5)는 인접된 평면 재료 층(3)의 분할 이음매(5)에 대해 엇갈리게 배치되는 것을 알 수 있다.

개별 조각(9.1, …)의 스탬핑 중에 개구부(10)로서 형성된 수납부가 동시적으로 개별 조각(9.1, …)에 마련될 수 있는데, 그 수납부는 그러한 개별 조각(9.1, …)이 통합되고 개별 평면 재료 층(3)이 서로 겹쳐진 상태에서 예컨대 리벳 형태의 결합 요소(11)를 위한 관통 개구부를 형성한다.

도 2에 따른 실시예는 암형 기어 휠로서 형성된 조립 부재를 조립된 상태에서 나타낸 것이다. 각각의 평면 재료 층(3)은 120°의 각도 범위에 걸쳐 연장되는 조각(9.1, 9.2, 9.3)에 의해 형성된다. 중심 개구부(6)는 예컨대 도 1에 따른 수형 기어 휠(2)을 수납하는 데 사용될 수 있다. 도 1 및 도 2에 따른 조각(9.1, …)은 각각 그 원호 부분(13 또는 14) 상에 톱니부(15)를 구비한 환형 절편(12)이다. 수형 톱니부를 구비한 도 1에 따른 기어 휠(2)의 경우에는 그 내측 원호 부분(13)이 평활하게 형성되어 예컨대 구동 샤프트를 수납하는 반면에, 도 2에 따른 경우에는 외측 원호 부분(14)이 평활하게 형성된다. 도 2에 따른 기어 휠이 예컨대 오일 공급용 암형 기어 펌프의 부품이라면, 개별 조각(9.1, …)은 그 원호 부분(14) 상에 그러한 원호 형태와는 다른 위치 고정용 돌출부(16) 또는 그에 대응하여 형성된 위치 고정용 함몰부(도시 생략)를 구비할 수 있다. 물론, 도 1에 따른 기어 휠은 상대 회전이 불가능한 결합을 제공하기 위해 원형이 아닌 개구부(6)를 구비할 수 있다.

개별 평면 재료 층을 서로 상하로 결합하는 것은 고려될 수 있는 임의의 모든 형식으로 실시될 수 있는데, 결합 요소(11)에 의한 방안에 관해서는 이미 전술된 바 있다. 그러나, 용도에 따라서는 접착, 레이저 용접 또는 형상 결합식 맞물림 결합도 역시 고려될 수 있다.

도 1 및 도 2에 따른 실시예에서는 조각(9.1, …)이 동일한 부재로서 형성되는 것이 바람직한 반면에, 도 3에 따른 실시예의 조각(9.1, 9.2)은 동일하지 않게 형성되는 것이 바람직하다. 도 3은 전체적으로 스탬핑된 다수의 평면 재료 층(3)으로 이루어지고 캠(20)으로서 형성된 조립 부재의 평면도이다. 도면 평면에 놓인 최상단 평면 재료 층(3)은 캠의 측단면에 대해 경사져 연장되는 분할 이음매(5)를 구비하고, 그 분할 이음매(5)에서 조각(9.1, 9.2)은 서로 이웃한다. 스탬핑 후, 그리고 개별 층을 서로 겹쳐 쌓기 전에 매 2번째의 평면 재료 층(3)을 뒤집음으로써 도면 평면의 하부에 놓인 제1 평면 재료 층의 분할 이음매(5)가 점선으로 도시된 위치로 놓이게 된다.

도 4는 예컨대 정련 강 Ck 37로 이루어진 금속 스트립(4)을 매우 개략적으로 나타낸 것인데, 그 금속 스트립(4) 상에는 스탬핑하려는 조각(9.1, …)의 위치도 함께 도시되어 있다. 개별 조각(9.1, …)은 서로 밀접하게, 그리고 필요에 따라 서로 간섭되는 형식으로 배치되어 자투리의 발생을 대폭적으로 피하면서 금속 스트립(4)을 재료 절감적으로 사용할 수 있도록 하는 것을 알 수 있다. 예컨대, 도 1 및 도 2에 따른 기어 휠을 일체형 평면 재료 층(3)으로부터 스탬핑하는 경우, 금속 스트립(4)의 폭은 최소한 기어 휠의 외경과 같아야 한다.

도 5는 기초 판(25)을 구비한 통합 장치를 도시하고 있다. 기초 판(25)에 배치된 오목부(26) 속에는 핀(27)으로서 형성된 막대형 결합 요소(11)가 삽입된다. 중심부에서는 개구부(6) 속에 맞물리는 센터링 아버(28)를 찾아 볼 수 있는 한편, 우측에는 톱니부(1, 15)에 맞물리는 선택 사양의 정향 요소(29)가 배치되어 있다. 도 5의 좌측에 도시된 핀(27)은 개별 조각(9.1, …)의 개구부(10)를 통해 삽입되는 리벳(30)을 수납할 수 있다. 선택적으로, 핀(27)은 그 자체가 결합 수단(11)으로서의 역할을 할 수 있다.

개별 조각(9.1, …)의 스탬핑 중에는 완성된 조립 부재에서 인접하는 평면 재료 층(3)의 분할 이음매(5)가 옆으로 서로 엇갈림에도 불구하고 일련의 개구부(10)가 수직 방향으로 서로 상하로 겹쳐지도록(도 1을 참조) 다수의 개구부(10)를 스탬핑하는 것이 바람직하다. 센터링 아버(28)의 상부에서는 그 각각의 펀치 헤드(32)에 핀(27) 또는 리벳(30)이 배정되어 있는 펀치(31)를 찾아 볼 수 있다.

또한, 본 발명은 조립 부재의 변경을 비교적 간단하게 실시할 수 있도록 하는 장점을 제공한다. 톱니부 또는 캠 형상에 관련된 변경은 스탬핑 공구의 교체에 의해 간단하게 실현될 수 있다. 또한, 금속 스트립(4)의 재료를 적절히 선택함으로써 추가의 후속 가공이 필요 없이 정밀 커팅 및 연이는 통합 작업에 의해 조립 부재를 제조하게 된다.

Claims

스탬핑되거나 정밀 커팅되어 서로 겹쳐지는 다수의 평면 재료 층(3)으로 이루어진 조립 부재에 있어서,

평면 재료 층(3)은 재료 층 평면의 방향으로 연장되는 분할 이음매(5)에 의해 다수의 조각으로 분할되어 형성되고, 인접된 평면 재료 층(3)의 분할 이음매(5) 중의 몇 개 이상은 서로 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 조립 부재.
제1항에 있어서, 분할 이음매(5)는 직선상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 조립 부재.
제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 평면 재료 층(3)은 통합된 상태에서 중심 개구부(6)를 구비하고, 분할 이음매(5)는 그 개구부의 가장자리(7)로부터 대략 반경 방향의 외측으로 평면 재료 층(3)의 외주선(8)까지 연장되는 것을 특징으로 하는 조립 부재.
제1항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 평면 재료 층(3)의 분할 이음매(5)는 양쪽의 원주 방향으로 인접된 평면 재료 층(3)의 분할 이음매(5)에 대해 대략 동일한 간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 조립 부재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 평면 재료 층(3)은 통합된 상태에서 중심 개구부(6)를 구비하고, 그 개구부(6)로부터 2개 이상, 특히 3개 또는 4개의 분할 이음매(5)가 반경 방향의 외측으로 연장되는 것을 특징으로 하는 조립 부재.
제5항에 있어서, 분할 이음매(5)는 개별 평면 재료 층(3) 내에 동일한 간격으로 배치되고, 분할 이음매(5) 사이에 놓여 개별 평면 재료 층(3)을 형성하는 조각(9.1, 9.2, 9.3, 9.4)은 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 조립 부재.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 분할로 인해 생긴 평면 재료 층(3)의 각각의 조각(9.1, …)은 서로 별도로 인접된 평면 재료 층(3)의 조각(9.1, …)과 결합되는 것을 특징으로 하는 조립 부재.
제7항에 있어서, 각각의 조각(9.1, …)은 스탬핑 또는 정밀 커팅에 의해 마련되어 결합 요소(11)를 수납하는 개구부(10)를 구비하는 것을 특징으로 하는 조립 부재.
제7항에 있어서, 조각(9.1, …)은 환형 절편(12)을 형성하고, 그 조각(9.1, …)과 경계를 이루는 분할 이음매(5) 사이에 톱니부(15)를 구비하는 것을 특징으로 하는 조립 부재.
제9항에 있어서, 톱니부(15)는 내측을 향해 배치되고, 외측을 향한 원호 부분(14)은 평활하게 형성되는 것을 특징으로 하는 조립 부재.
a) 금속 스트립(4)으로부터 다수의 조각(9.1, …)을 스탬핑하거나 정밀 커팅하는 단계와,

b) 정해진 수의 조각(9.1, …)을 통합하는 단계로서,

b1) 조각(9.1, …) 사이에 분할 이음매(5)가 연장되도록 하면서 다수의 조각(9.1, …)으로 평면 재료 층(3)을 생성하는 단계와,

b2) 적어도 몇 개의 인접된 평면 재료 층(3)의 분할 이음매가 서로 엇갈리게 놓여지도록 개별 평면 재료 층을 서로에 대해 위치시킨 채로 다수의 평면 재료 층(3)을 서로 겹쳐서 구조 부재를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 평면 재료 층(3)으로 이루어진 조립 부재의 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 b) 단계에서 우선 b1) 단계를 실시한 후에 b2)의 단계를 실시하는 것을 특징으로 하는 조립 부재의 제조 방법.
제11항에 있어서, 인접된 평면 재료 층(3)을 적어도 잠정적으로 결합 요소(11)에 의해 서로 결합하는 것을 특징으로 하는 조립 부재의 제조 방법.
제13항에 있어서, a) 단계에서 적어도 하나 이상의 결합 요소(11)용 수납부를 개별 조각(9.1, …)에 형성하고, b) 단계에서 조각(9.1, …)을 그 수납부에 의해 막대형 결합 요소(11) 상에 꿰어 넣음으로써 통합하는 것을 특징으로 하는 조립 부재의 제조 방법.
제14항에 있어서, 결합 요소(11)를 영구적으로 조립 부재에 남겨 두는 것을 특징으로 하는 조립 부재의 제조 방법.