KR20010041753A - 금속 인서트를 구비하는 플라스틱 풀리 제조 방법 - Google Patents

금속 인서트를 구비하는 플라스틱 풀리 제조 방법 Download PDF

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Abstract

주로, 차량 부속품 구동 시스템의 무단 구동 벨트와 함께 사용하기 위하여 의도된풀리 어셈블리의 제조 방법이 제공된다. 이 방법은 축을 가지며 상기 축으로부터 반경 방향으로 연장하는 외측 실질적 평탄형 원주면(11)을 가지는 원형 금속 인서트(10)를, 성형 전에 상기 금속 인서트를 금형 캐비티 내부에 위치시키고 성형 동안에 상기 금속 인서트의 진원도를 유지하기 위하여, 금형 캐비티 내부에 위치되고 상기 금속 인서트의 외측 원주 둘레에 위치되는 위치 지정 수단(13a, 13b, 13c) 상에 배치하는 단계와, 상기 금속 인서트 둘레에 플라스틱 환상 바디(19)를 성형하는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법에 의해 제조되는 풀리 어셈블리가 제공된다. 풀리 어셈블리 제조 방법은 플라스틱 바디와 금속 인서트를 체결하고 구조적으로 결합하고 이들 사이의 상대 회전을 방해하기 위해서, 금속 인서트 둘레에 플라스틱 환상 바디를 성형하기 전에 금속 인서트의 외측 평탄 원주면을 (널(22)에 의하여) 변형시키는 것을 포함할 수도 있다.

Description

금속 인서트를 구비하는 플라스틱 풀리 제조 방법{METHOD OF PRODUCING A PLASTIC PULLEY WITH A METAL INSERT}
풀리는 일반적으로 차량 부속품 구동 시스템에 사용된다. 엔진 크랭크축에 연결된 풀리에 의해 구동되고 부속품과 작동상 협력하고 피동 풀리에 연결되는 단일의 무단 구동 벨트에 의해서, 파워 스티어링 펌프, 교류 발생기, 에어콘 펌프 및 급수 펌프와 같은 다양한 차량 부속품이 작동된다. 이 시스템은 "사행(蛇行)" 구동 벨트 시스템이라고 칭해진다. 특히 사행 구동 벨트를 사용하여 다수의 부속품을 구동하는 것은 부속품과 작동상 연계된 피동 풀리 상에 벨트를 올바르게 위치시키는 것을 보장하기 위해 벨트를 주의 깊게 다룰 것을 요한다. 벨트의 정밀한 위치는 종종 아이들 풀리의 사용을 요한다. 또한, 벨트의 미끄러짐을 방지하기 위해서, 일정한 하중이 무단 구동 벨트 시스템 상에서 유지되어야 한다. 텐션 풀리에 부착된 텐션 암을 가짐으로써 완전해지는 텐션 어셈블리의 사용은 무단 구동 벨트 시스템 상의 하중이나 토크를 유지하는 것을 돕는다. 아이들 풀리 및 텐션 풀리는 일반적으로 강철로 제조되지만, 강철은 비싸고 무거우며, 만족스러운 풀리 구조를 형성하기가 어렵다. 이들 풀리는 나일론으로 제조되기도 하지만, 나일론은 치수 안전성이 양호하지 못하며, 나일론 풀리는 작동중에 심하게 마모된다.
플라스틱 및 금속으로 형성된 풀리는 그 자체로는 새로운 것이 아니며, 금속 인서트를 구비한 종래 기술에 의한 플라스틱 벨트-구동 풀리는, 플라스틱 외측 풀리 바디가 금속 디스크 상에서 성형되고 지지되도록 하는 유형의 것이 있다. 미국 특허 제4,473,363호 및 제4,468,210호는 원-스텝 공정으로 금속 디스크 상에 성형된 플라스틱 외측 풀리 바디의 예를 설명하고 있다. 미국 특허 제4,913,688호 및 제5,476,423호는 먼저 플라스틱 외측 풀리 바디가 성형되고 나서 금속 인서트가 그 성형되어 있는 풀리 바디 내에 위치되도록 하는 투-스텝 어셈블리 공정의 예를 설명하고 있다.
금속 인서트를 구비한 많은 플라스틱 풀리가 원-스텝 성형 공정에 의해 제조된다. 압축 성형 공정에 의해 제조되는 풀리 어셈블리의 경우에, 플라스틱 링 형상 예비 형태가 유연해질 때까지 가열되고 나서, 금속 인서트 둘레에서 캐비티 성형된다. 금형 캐비티 내에 금속 인서트를 위치시키는 간단한 방법은 금속 디스크의 중앙 홀 내에 위치된 단일 위치 지정 핀이다. 금속 인서트가 베어링 어셈블리이면, 금속 베어링의 동심성 또는 진원도를 보존하는 것은 매우 중요하다. 압축 성형 공정에서는 압력이 높기 때문에, 베어링의 중심을 통하여 단일의 위치 지정 핀을 사용하는 것은 풀리의 플라스틱 바디 내에 베어링의 동심을 손상시키는 것으로 판명되었으며, 베어링은 허용될 수 없는 것으로 되어버린다. 둥글지 않은 베어링에 존재하는 문제점은 높은 RPM에서 베어링 수명 단축 및 소음 발생 가능성을 포함한다.
전통적으로, 금속 인서트 둘레에 플라스틱 바디를 압축 성형하는 원-스텝 공정에 의해 풀리를 제조할 때, 금속 인서트의 외측 둘레는 물리적으로 변형( 또는 업셋)된다. 미국 특허 제4,473,363호에 기재되어 있는 바와 같이, 반경 방향으로 연장하는 스캘롭과 같은 외측 둘레 상의 돌출부를 구비한, 또는 미국 특허 제4,468,210호에 기재되어 있는 바와 같이, 부가되어 있는 널을 구비한 금속 인서트의 예들이 있다. 금속 인서트의 외측 외주부는 금속 인서트와 플라스틱 외측 바디 사이의 상대 회전을 방해하기 위한 목적으로 변형( 또는 업셋)된다.
투-스텝 제조 공정에 의해 많은 풀리들이 제조되기도 한다. 미국 특허 제4,913,688호는 바디가 성형되고난 후에 플라스틱 외측 풀리 바디에 금속 인서트를 부착하는 예를 설명하고 있으며, 플라스틱이 금속에 결합하는 것을 보조하기 위해서, 플라스틱 외측 풀리 바디가 별개의 조각으로서 성형된 후에 에폭시와 같은 접착제가 금속과 플라스틱 사이에 가해진다. 미국 특허 제5,476,423호는 플라스틱 외측 풀리 바디를 먼저 성형하고, 플라스틱이 여전히 38 ℃ (100 ℉) 초과인 동안에, 플라스틱 바디 내에 베어링을 위치시키고 어셈블리를 냉각시켜서, 플라스틱 바디가 베어링 둘레에서 수축하여 적소에 고정되도록 하는 것을 설명하고 있다. 플라스틱 풀리 바디에 금속 인서트를 부착시키는 상기 수축에 의한 방법 뿐만 아니라 접착제 결합 방법도 둥근 금속 인서트( 또는 베어링)의 동심성을 손상시키는 위험을 극복하지만, 다른 문제점을 발생시킨다. 접착제를 사용하는 결합 공정은 세척 및 환경 문제를 야기한다. 또한, 금속 인서트를 적소에 유지하기 위해서 플라스틱 수축을 활용하는 방법은 실제로 플라스틱 바디에 금속 인서트를 충분히 고정시키지 않는다.
금속 인서트의 진원도를 유지하는 공정에 의해 쉽고 성공적으로 제조될 수 있는 금속 인서트를 구비한 플라스틱 풀리에 대한 요구가 특히 차량 부속품 구동 시스템의 무단 구동 벨트의 영역에서 여전히 남는다.
본 발명은 일반적으로 차량 부속품 구동 시스템의 무단 구동 벨트와 함께 사용될 수 있는 것과 같은 풀리 및, 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 성형 동안에 플라스틱 외측 풀리 바디 내부에서 금속 인서트의 진원도를 유지하고 둥근 금속 인서트에 대하여 플라스틱 외측 풀리 바디의 벨트 맞물림 부분의 동심성을 보장하기 위해서, 금형 캐비티 내부에 금속 인서트를 위치시키기 위한 위치 지정 수단을 활용함으로써, 플라스틱 외측 풀리 바디가 금속 인서트 둘레에 성형되도록 하는 풀리 어셈블리 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 금형 캐비티 내부에 금속 인서트를 위치시키기 위한 위치 지정 수단을 활용하고, 플라스틱 외측 풀리 바디와 금속 인서트 사이의 상대 회전을 방해하기 위해 금속 인서트의 외측 평탄형 원주면 상에 로킹 수단을 포함함으로써, 플라스틱 외측 풀리 바디가 금속 인서트 둘레에 성형되도록 하는 풀리 어셈블리 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 스캘롭 가공된 금속 인서트의 단부를 도시한 도면.
도 2는 종래 기술에 의한 풀리 구조의 단부를 도시한 도면.
도 3은 원형 금속 인서트의 본 발명의 적합한 실시예의 단부를 도시한 도면.
도 4는 금속 인서트 둘레에 플라스틱 바디를 성형하기 전에, 금속 인서트의 외측 원주에 부가된 널을 구비한 원형 금속 인서트의 적합한 실시예의 사시도.
도 5는 금속 인서트 둘레에 플라스틱 바디를 성형하기 전에, 금속 인서트의 외측 원주에 부착된 경화 접착제 비드를 구비한 원형 금속 인서트의 다른 실시예의 사시도.
도 5a는 본 발명의 위치 지정 수단의 적합한 실시예를 도시하는 도면.
도 5b는 금속 인서트 둘레에 플라스틱 바디를 성형하기 전에, 금형 캐비티 내부의 플라스틱 예비 형태 및 금속 인서트의 적합한 실시예를 도시하는 도면.
도 6은 도 4의 금속 인서트 둘레에 플라스틱 바디의 성형 후에, 풀리 어셈블리의 적합한 실시예의 단부를 도시하는 도면.
도 7은 금속 베어링 둘레에 플라스틱 바디를 성형하기 전에, 금속 베어링의 외측 원주에 부가된 널이 구비된 금속 베어링 인서트의 다른 적합한 실시예의 사시도.
도 8은 도 7의 금속 베어링 둘레에 플라스틱 바디를 성형한 후에, 풀리 어셈블리의 다른 적합한 실시예의 단부를 도시하는 도면.
도 9는 도 8의 9-9 선을 따라 취한, 금속 베어링 둘레에 플라스틱 바디를 성형한 후에, 풀리 어셈블리의 다른 적합한 실시예의 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 적어도 하나의 아이들 풀리 및 텐션 풀리를 활용하는 엔진의 선단 부속품 구동 시스템의 개략도.
따라서, 본 발명의 목적은 금속 인서트의 진원도를 유지하는 금속 인서트를 구비한 플라스틱 풀리 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적 및 다른 목적을 달성하기 위해서, 그리고 본 발명의 목적에 따라서, 본 명세서에서 구체화되고 넓게 설명된 바와 같이, 금속 인서트를 구비한 플라스틱 풀리 및 그 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 외측 평탄형 원주면을 가지며 여기에 로킹 수단을 구비하는 또는 구비하지 않는 금속 인서트를, 금형 캐비티 내에 위치되고 금속 인서트의 외측 원주 둘레에 위치된 위치 지정 수단 상에 배치함으로써 풀리 어셈블리를 제조하는 방법이 제공된다. 위치 지정 수단은 금형 캐비티 내부에 금속 인서트를 위치시키고, 금속 인서트의 진원도를 유지하고, 둥근 금속 인서트에 대하여 플라스틱 외측 풀리 바디의 벨트 맞물림 부분의 동심성을 보장하기 위한 목적을 수행한다. 금속 인서트가 위치 지정 수단 상에 배치된 후에, 플라스틱 환상 바디가 금속 인서트 둘레에 성형된다.
도면, 특히 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 의한 스캘롭 가공된 금속 인서트 및 금속 인서트가 구비된 종래 기술에 의한 플라스틱 풀리가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 종래 기술에 의한 스캘롭 가공된 금속 인서트(2)가 도시되어 있다. 그 외측 외주 연부(6)는 스캘롭(7)과 같은 복수의 반경 방향으로 연장하는 돌출부를 갖도록 형성되어 있다. 이 스캘롭 가공된 금속 인서트(2)는 시트강으로부터 스탬프 성형된 것이다. 도 2에 도시한 종래 기술에 의한 플라스틱 풀리와 금속 인서트(1)는 두 부분으로 이루어지는데, 즉 도 1에 도시한 스캘롭 가공된 금속 인서트(2)와 플라스틱 바디(3)로 이루어진다. 플라스틱 바디(3)는 원-스텝 성형 공정에 의해서 금속 인서트(2)의 외측 외주 연부(6에 대하여 지지되어 압축 성형된다. 스캘롭 돌출부(7)는 플라스틱 바디(3) 내로 반경 방향으로 연장하고 플라스틱 바디(3)에 대하여 금속 인서트(2)의 상대 회전을 방해한다. 앞서 설명한 바와 같이, 도 1의 종래 기술에 의한 스캘롭 가공된 금속 인서트를 채용하는 도 2의 종래 기술에 의한 플라스틱 풀리와 금속 인서트는 원-스텝 성형 공정에 의해서 제조된 종래 기술에 의한 풀리 어셈블리의 예를 설명하며, 그 단접은 본 발명에 의해 극복된다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따라서, 플라스틱 외측 바디 내부에 압축 성형되기 전에, 변형되지 않은 금속 인서트(10)를 도시한다. 이 금속 인서트(10)는 일반적으로 평탄형인 외측 원주면(11)을 갖는다. 금속 인서트(10)는 강으로 제조되며, 디스크, 허브 또는 베어링 어셈블리의 형태일 수도 있다. 적합한 베어링 어셈블리의 상세한 설명은 후술하는 도 7에 대한 설명을 참조할 수 있다. 도 3에 도시한 바와 같은 변형되지 않은 금속 인서트는 본 명세서에 개시된 본 발명의 방법에 의해 풀리를 제조하기 위해 사용될 수 있다.
금속 인서트(10)는 요구되는 바에 따라서, 플라스틱 바디를 금속 인서트에 대하여 체결하고 구조적으로 결합하기 위해서, 그리고 플라스틱 바디와 금속 인서트 사이의 상대 회전을 방해하기 위해서, 금속 인서트의 외측 원주면에 가해지는 로킹 수단을 갖도록 변형될 수도 있다. 적합한 실시예에서, 도 4에 도시한 바와 같이, 금속 인서트(10)의 평탄형 외측 원주면(11)에 가해진 널(knurl; 22)이 로킹 수단으로 작용한다. 도 4는 외측 표면(11)에 기계 가공된 두 개의 홈(23, 24)를 갖는 금속 인서트를 도시한다. 홈(23) 내에는 널(22)이 있고, 이 널(22)은 도 4에 도시한 실시예에서 로킹 수단으로 작용한다. 널 형태의 로킹 수단이 도 4에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 홈(24)은 도 4에서 널(22)이 로킹 수단으로 효과적으로 작용하기 위해서 필수적이지는 않다. 또한, 널(22)은 금속 인서트의 외측 원주면을 따라 임의의 위치에 위치될 수도 있다.
금속 인서트(10)는 요구되는 바에 따라, 도 5에 도시한 바와 같이 일반적으로 평탄형인 외측 원주면(11)에 부착된 경화 접착 비드 형태의 로킹 수단을 갖도록 변형될 수도 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 금속 인서트(10)의 경화 접착 비드(20)는 금속 인서트의 외측 원주면 둘레에서 불규칙적으로 형성된다. 경화 비드는 중심으로부터 외측으로 반경 방향으로 연장한다. 또한, 경화 비드의 충방향 연장은 금속 인서트와 외측 풀리 바디 사이의 상대 회전 운동을 방해한다.
경화 비드(20)를 형성하는 원료인 특정 접착제는 최종 풀리 어셈블리 내에서 요구되는 물리적 특성에 의존하여 다양할 수 있다. 적합하다고 판명된 유형 중 하나의 접착제는 Lord Corporation에 의해 판매되는 2부분 에폭시 구조 접착제인, FUSOR 320/322이다. 유사한 특성을 가지면서 앞서 기술한 기준을 만족하는, 아크릴, 우레탄 및 시아노아크릴레이트와 같은 다른 재료도 예상될 수 있다.
도 5에 도시한 실시예에서, 용매를 사용하여 표면으로부터 오일이 제거된 후에, 그리고 에칭에 의해서 표면이 미세하게 업셋된 후에, 금속 인서트의 외측 표면에 접착 비드가 가해진다. 그 후에, 접착 비드는 경화된다. 이 비드는 실온에서 경화될 수도 있으며, FUSOR 320/322의 경우에 실온에서 경화되는 시간은 약 24 시간이다. 경화 시간을 가속시키기 위해 열이 사용될 수도 있다. 열총(heat gun)을 사용하여, 오븐 내에서 또는 특정 적용에 요구되는 바를 만족하는 임의의 다른 수단에 의해서 열이 가해질 수도 있다. 적합한 실시예에서, FUSOR 320/322로 만들어진 접착 비드는 260 ℃의 열총 설정에서 열총을 사용하여 경화되며, 이 260 ℃ 열총은 효과적인 경화를 위해서 적어도 100 초 동안 사용되어야 한다. 따라서, 접착 비드는 실온에서 또는 열을 가하면서 경화될 수도 있다. 경화 시간은 사용되는 접착제의 유형 및 가해지는 열의 유형에 의존하여 가변적이다. 앞서 설명한 경화 비드(20)는 단일 연속 경화 접착 비드에 한정되지 않는다. 경화 비드(20)는 다수의 연속 경화 접착 비드일 수도 있고, 불연속 경화 접착 비드 드롭일 수도 있다. 연속 금속 링, 예를 들어 땜납 링을 추가하는 것도 예상된다. 유사한 특성을 가지면서 앞서 기술한 기준을 만족하는 다른 비드도 예상된다. 본 출원과 동일자로 출원된 함께 계류중인 미국 특허 출원 제09/265,096호에 이러한 비드 기술이 상세히 설명되어 있다.
앞서 설명한 두 개의 로킹 수단, 즉 널(22)과 경화 접착 비드(20)는 본 발명의 방법에 사용하기 위한 예상되는 로킹 수단의 전부가 아니다. 본 발명에 사용하기 위한 예상되는 적당한 로킹 수단에는, 금속 인서트의 평탄형 원주면을 업셋하는 것, 금속 인서트의 오측 원주면에 경화되지 않은 접착제를 가하는 것, 또는 납땜이나 용접 등에 의해서 금속 인서트의 평탄형 원주면에 돌출부 등을 부착하는 것이 포함된다. 따라서, 금속 인서트의 외측 평탄형 원주면에 임의의 변형이나 부가하는 것이 사용될 수도 있다. 또한, 특정 적용을 위해서는, 금속 인서트의 외측 평탄형 원주면에 로킹 수단을 부가하거나 부착하지 않는 것도 허용될 수 있다.
이러한 점에서, 적합한 실시예에서, 널(22)의 형태로 부가되는 로킹 수단을 갖는 금속 인서트(10)는 여기에 플라스틱 외측 풀리 바디를 부착하고 결합하기 위해서 압축 성형할 준비가 되어있다. 외측 풀리 바디를 형성하는 원료인 특정 플라스틱은 최종 풀리 어셈블리에서 요구되는 다양한 물리적 특성에 의존하여 가변적이다. 외측 풀리 바디를 성형할 때 사용하기에 적당하다고 판명된 플라스틱의 유형 중 하나는 DUREZ라는 상표로 Occidental Chemical Corp.에 의해 판매되는 셀룰로스 충전 페놀성 플라스틱, Grade 번호 제31735호이다. 이 페놀성 플라스틱은 풀리 적용에 사용하는 데 요구되는 내마모, 치수 안정성, 내크리프 및 저중량을 얻기 위해 특별히 조직된다. 유사한 특성을 가지면서 앞서 기술한 기준을 만족하는 다른 재료도 예상된다. 특정 적용의 요구를 만족하는 재료가 선택되어야 한다.
그 후에, 부가된 널(22)을 갖는 금속 인서트(10)는 적당한 성형 캐비티 속에 위치된다. 본 발명에 사용하기 위한 성형 캐비티 및 성형 장치의 적합한 실시예가 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다. 도 5a는 성형 캐비티의 부분도이며, 금속 인서트 둘레에서 외측 풀리 바디를 압축 성형 하기 전에, 금속 인서트(10)가 성형 캐비티 내에서 어떻게 유지되는가를 도시한다. 도 5a에서, 부가되어 있는 널(22)을 갖는 금속 인서트(10)는 금속 인서트의 외측 원주 둘레에 위치되어 있는 위치 지정 수단에 의해서 성형 금속 내에서 유지된다. 이 위치 지정 수단은 성형 전에 성형 캐비티 내부에 금속 인서트를 위치시키고, 성형 공정 동안에 금속 인서트의 진원도를 보존하는 작용을 한다. 위치 지정 수단은 성형 캐비티 내부에 및 금속 인서트의 외측 원주 둘레에 위치되는, 링이나 복수의 위치 지정 핀과 같은 임의의 형태일 수 있다. 도 5a에 도시한 적합한 실시예에서, 위치 지정 수단은 금속 인서트의 외측 원주 둘레에 등간격으로 이격되어 있는 세 개의 위치 지정 핀(13A, 13B, 13C)이다. 이 위치 지정 핀(13A, 13B, 13C)은 성형 캐비티의 아래쪽 절반의 일부를 이루는 실린더(15) 내에 위치된다. 이 구체적인 실시예에서, 실린더(15)는 선반부(ledge; 17)를 가지며, 그 위에 금속 인서트(10)의 외측 원주가 놓인다. 도 5a에 선반부(17)가 도시되었지만, 본 발명을 실시하는 데 필수적인 것은 아니다.
성형 전에 및 성형 동안에 완전 압축 성형 장치의 적합한 실시예가 도 5b에 도시되어 있다. 부가된 널(22)을 갖는 금속 인서트(10) 둘레에서 플라스틱 링 형상의 예비 형태(19), 바람직하게는 DUREZ Grade 제31735호가 압축 성형된다. 도 5b는 또한, 금속 인서트(10)의 부분 절개도를 도시한다. 도 5b는 실린더(15) 내에 형성되고 금속 인서트(10) 둘레에 위치된 위치 지정 핀(13A, 13B)를 도시한다. 위치 지정 핀(13B)는 점선으로 도시하였다. 도 5b는 또한, 성형이 시작될 때 금속 인서트(10)의 외측 원주와 접촉하며, 금속 인서트 내에 플라스틱의 누수를 멈추게 하는 것을 돕는 캐핑(capping) 핀(72)을 도시한다. 캐핑 핀(72)은 상측 캐비티(78)의 일부이며, 성형 전을 도시한 도 5b의 실선으로 표시된 개방 위치에 도시되어 있다. 상측 캐비티(78)은 또한 성형 동안을 도시한 2점 쇄선으로 표시된 폐쇄 위치에도 도시되어 있다.
적합한 실시예에서, 플라스틱 풀리 바디의 외측 원주 상에 다수의 V자형 홈이 형성될 수도 있으며, 이들 홈은 도 5b에서 슬라이드(74) 내에 위치된 홈(76)을 형성함으로서 생성될 수 있다. 슬라이드(74)는 압축 성형 작업 동안에 적당한 위치에서 도 5b에 도시되어 있다. 슬라이드(74)는 성형이 일어난 후에 성형된 풀리로부터 분리된다. 상측 캐비티(78)의 곡선부(79)는 폐쇄 위치에서 점섬으로 도시하였으며, 이는 재료를 성형 홈(76) 속으로 가압하는 것을 돕는다.
압축 성형 전에 플라스틱 링 형상의 예비 형태의 온도는 바람직하게는 약 71 ℃ 내지 110 ℃이며, 또는 더 바람직하게는 88 ℃ 내지 104 ℃이며, 가장 바람직하게는 93 ℃ 내지 99 ℃여서, 예비 형태가 유연하도록 한다. 플라스틱 링 형상의 예비 형태는 훨씬 더 높은 온도, 바람직하게는 약 149 ℃ 내지 191 ℃, 더 바람직하게는 166 ℃ 내지 182 ℃, 가장 바람직하게는 171 ℃ 내지 177 ℃에서 널 가공된 금속 인서트 둘레에서 압축 성형된다. DUREZ Grade No. 31735를 압축 성형하는 경우에, 금형은 적당한 성형 시간 동안에 최소 50 초 동안 폐쇄되어야 한다. 금형 폐쇄( 및 슬라이드(74) 폐쇄)에 기인한 조합된 온도와 압력은 성형된 플라스틱 풀리 및 금속 인서트를 형성한다. 성형이 완료된 후에, 금형은 개방된다. 다음에, 성형된 부분은 (도시되지 않은) 압출 핀에 의해 배출될 수도 있다.
결과물 풀리 어셈블리(25)의 적합한 실시예가 도 6에 도시되어 있으며, 도 4의 금속 인서트를 구비하도록 형성되어 있다. 도 6에는 세 개의 등간격 장방형 슬롯(14)가 도시되어 있으며, 이는 금속 인서트(10)와의 계면에서 외측 플라스틱 풀리 바디 내에 형성되어 있으며, 금형 캐비티 내에 위치된 세 개의 위치 지정 핀 둘레에서의 성형의 결과이다. 부가된 널(22)을 갖는 금속 인서트(10) 둘레에서의 플라스틱 풀리 바디(12)의 압축 성형은 플라스틱과 금속 사이의 강한 구조적 결합을 야기하며, 이는 정상 작업 조건 하에서 금속 인서트와 플라스틱 외측 바디 사이의 상대 회전을 방해한다. 적합한 실시예가 금속 인서트(10) 둘레에서의 플라스틱 외측 풀리 바디(12)를 성형하기 위해 압축 성형 공정을 사용하지만, 성형 공정은 압축 성형에 한정되지는 않는다. 압축 성형, 사출 성형 또는 트랜스퍼 성형을 포함하는 임의의 성형 공정이 예상된다.
다른 적합한 실시예가 도 7 및 도 8에 도시되어 있다. 도 7을 참고하면, 본 발명의 금속 인서트가 베어링 어셈블리(30)인 것으로 도시되어 있다. 베어링 어셈블리(30)에 사용되는 특정 베어링은 최종 풀리 제품에서 요구되는 기계적 특성에 의존하여 가변적이다. 베어링 어셈블리(30)으로 사용하기에 적당한 것으로 판명된 베어링의 유형 중 하나는 NSK에 의한 강철 6203 형 볼 베어링이다. 이 베어링은 하나의 강철 외측 링(31), 볼(32), 볼 케이지(33), 볼과 볼 케이지를 보호하기 위해 사용되는 고무 밀봉(34) 및, 강철 내부 링(36)으로 제조된다. 이 적합한 실시예는 볼 베어링에 한정되는 것이 아니며, 따라서 유사한 특성을 갖는 다른 베어링 어셈블리도 예상된다.
도 4에 대해 앞서 설명된 것과 유사한 유형의 베어링 어셈블리(21)의 외측 평탄형 원주면에 로킹 수단 또는 이 실시예에서의 널(22)이 부가되어 있으며, 도 7에 도시하였다. 이 실시예에서, 널(22)이 부가되어 있는 베어링 어셈블리(30)는 금형 캐비티 내에 위치된다. 베어링 어셈블리(30)는, 위치 지정 수단으로서 앞서 설명한, 베어링의 외측 원주 둘레에 등간격으로 이격되어 있는 적어도 세 개의 위치 지정 핀에 의해서 금형 캐비티 내부에 유지된다. 또한, 앞서 언급한 바와 같이, 위치 지정 수단은 베어링의 원주 둘레의 위치 지정 핀에 한정되지는 않으며, 베어링 어셈블리가 금형 캐비티 내부에 위치된 링 내부에 위치되는 것도 예상된다. 앞서 설명한 바와 같이, 널 가공된 금속 베어링 어셈블리 둘레에서 플라스틱 링 형상 예비 형태가 압축 성형된다. 결과물 플라스틱 풀리(35)는 도 8에 도시되어 있다. 도 8에는 금속 베어링과의 계면에서 외측 플라스틱 풀리 바디 내에 형성된 세 개의 등간격 장방형 슬롯(14)이 도시되어 있으며, 이는 도 6에 도시한 바와 같이 금형 캐비티 내에 위치된 세 개의 위치 지정 핀 둘레에서의 성형의 결과이다. 도 8에서 풀리를 제조하기 위해 사용된 성형 공정은 압축 성형에 한정되지는 않으며, 압축 성형, 사출 성형 또는 트랜스퍼 성형을 포함하는 임의의 다른 성형도 사용될 수 있다는 것이 예상된다.
도 8의 플라스틱 풀리 어셈블리(35)의 사시도가 도 9에 도시되어 있으며, 차량 부속품 다수 V자형 리브 벨트(40)가 풀리 둘레에 구동 관계로 맞물려 있으며 이 부분을 이점 쇄선으로 도시하였다.
도 10을 참조하면, 부속품 들과 작동상 연결되어 있는 다양한 피동 풀리(18) 둘레에 물려 있는 가요성 사행(蛇行) 구동 벨트(40)를 갖는 엔진(50)이 도시되어 있다. 부속품은 예를 들어, 파워 스티어링 펌프, 교류 발전기, 에어콘 펌프, 급수 펌프 또는 여기에 제시되고 당업자에게 알려진 임의의 다른 장치를 포함할 수도 있다. 부속품 각각은 엔진 크랭크축 풀리(16)로부터의 구동 벨트(40)에 의해 구동된다. 벨트가 미끄러지는 것을 방지하기 위해 텐션 풀리(45)를 갖는 텐션 장치(60)가 구동 벨트(40)에 인장을 가한다. 벨트가 다양한 피동 풀리(18)에 작용하도록 구동 벨트(40)의 위치를 조절하기 위해서 복수의 아이들 풀리(55a, 55b)가 사용된다. 본 발명은 텐션 풀리(45), 홈측 아이들 풀리(55a) 및 배면측 아이들 풀리(55b)로서의 사용에 예상된다.
풀리는 플라스틱 바디의 외측 환상부 상에 다수의 V 홈을 갖는 것으로 또는 갖지 않는 것으로 성형될 수 있다. 예를 들어 차량 부속품 구동 시스템의 무단 구동 벨트 분야에서 다수 V 리브 벨트, 예를 들어 벨트(40)를 수용하기 위해서, 플라스틱 바디의 외측 환상부 상에 다수의 V 홈을 갖는 것으로 성형된 풀리가 사용된다. 다수 V 홈을 갖도록 성형된 풀리의 한 예는 홈측 아이들 풀리(55a)이다. 다수 V 홈을 갖지 않도록 성형된 풀리의 예는 텐션 풀리(45) 및 배면측 아이들 풀리(55b)이다. 본 발명에 사용하는 것으로 예상되는 풀리는 다수 V 리브 풀리와 함께 사용되는 것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 위치 지정 수단을 활용하는 풀리는 V 벨트 또는 동기 벨트를 수용하는 것일 수 있으며, 단일 V 홈 풀리 및 타이밍 벨트 스프라킷을 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 설명 및 실시예를 도면에 도시하였고, 다양한 변형 및 대안적인 실시예에 설명하였다. 그러나, 본 발명의 상기 설명은 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 범위는 종래 기술을 참조하여 판단되는 바와 같은 청구 범위에 대해서만 한정되는 것임을 이해해야 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 본 발명은 본 명세서에 특별히 기재되지 않은 임의의 요소 없이 실시될 수도 있다. 본 발명은 아이들 풀리 및 텐션 풀리에 한정되지 않으며, 일반적인 자동차 분야에 한정되지 않는다.

Claims (20)

  1. 축을 가지며 상기 축으로부터 반경 방향으로 연장하는 외측 실질적 평탄형 원주면을 가지는 원형 금속 인서트를, 성형 전에 상기 금속 인서트를 금형 캐비티 내부에 위치시키고 성형 동안에 상기 금속 인서트의 진원도를 유지하기 위하여, 금형 캐비티 내부에 위치되고 상기 금속 인서트의 외측 원주 둘레에 위치되는 위치 지정 수단 상에 배치하는 단계와,
    상기 금속 인서트 둘레에 플라스틱 환상 바디를 성형하는 단계
    를 포함하는 풀리 어셈블리 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 위치 지정 수단은 상기 금형 캐비티 내부에 위치되고 상기 금형 캐비티 둘레에 이격되어 있는 적어도 세 개의 위치 지정 핀이며, 각각의 핀은 금속 인서트의 상기 원주면과 충분한 접촉을 하는 것인 풀리 어셈블리 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 위치 지정 핀은 등간격으로 이격되어 있는 것인 풀리 어셈블리 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 위치 지정 수단은 상기 금형 캐비티 내부에 위치된 링인 것인 풀리 어셈블리 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 플라스틱 환상 바디는 압축 성형에 의해 형성되는 것인 풀리 어셈블리 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 금속 인서트는 베어링 어셈블리인 것인 풀리 어셈블리 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 금속 인서트는 상기 금속 인서트 둘레에 상기 플라스틱 바디를 체결하고 구조적으로 결합하기 위해, 상기 금속 인서트 둘레에서 상기 플라스틱 환상 바디를 성형하기 전에 상기 외측 평탄형 원주면에 부가되는 로킹 수단을 갖는 것인 풀리 어셈블리 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 로킹 수단은 상기 금속 인서트의 상기 외측 평탄형 원주면에 부가되는 널인 것인 풀리 어셈블리 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 로킹 수단은 상기 금속 인서트의 상기 외측 평탄형 원주면에 용착된 경화 비드이며, 상기 비드는 축방향으로 및 반경 방향 외측 방향으로 연장하는 것인 풀리 어셈블리 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 경화 비드는 에폭시, 아크릴, 우레탄 및 시아노아크릴레이트로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 재료인 것인 풀리 어셈블리 제조 방법.
  11. 제1항의 방법에 의해 제조되는 풀리 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서, 상기 플라스틱 바디의 상기 외측 환상 부분은 그 내부에 형성되고 다수-V자형 리브드 벨트에 정합하기에 적합한 다수-V자형 홈을 갖는 것인 풀리 어셈블리.
  13. 축을 가지며 상기 축으로부터 반경 방향으로 연장하는 외측 실질적 평탄형 원주면을 가지는 베어링 어셈블리를, 성형 전에 상기 베어링 어셈블리를 금형 캐비티 내부에 위치시키고 성형 동안에 상기 베어링 어셈블리의 진원도를 유지하기 위하여, 금형 캐비티 내부에 위치되고 상기 베어링 어셈블리의 외측 원주 둘레에 위치되는 위치 지정 수단 상에 배치하는 단계와,
    상기 베어링 어셈블리 둘레에 플라스틱 환상 바디를 성형하는 단계
    를 포함하며,
    상기 위치 지정 수단은 상기 금형 캐비티 내부에 위치된 적어도 세 개의 이격된 위치 지정 핀인 것인 풀리 어셈블리 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 적어도 세 개의 이격된 위치 지정 핀은 등간격으로 이격되어 있는 것인 풀리 어셈블리 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 베어링 어셈블리는, 상기 플라스틱 바디를 상기 베어링 어셈블리 둘레에 체결하고 구조적으로 결합하기 위해서, 상기 베어링 어셈블리 둘레에 상기 플라스틱 환상 바디를 성형하기 전에 상기 외측 평탄형 원주면에 부가된 널 형태의 로킹 수단을 갖는 것인 풀리 어셈블리 제조 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 플라스틱 환상 바디는 압축 성형에 의해 형성되는 것인 풀리 어셈블리 제조 방법.
  17. 제9항에 있어서, 상기 경화 비드는 단일 연속 비드인 것인 풀리 어셈블리 제조 방법.
  18. 제9항에 있어서, 상기 경화 비드는 다수의 연속 비드인 것인 풀리 어셈블리 제조 방법.
  19. 제9항에 있어서, 상기 경화 비드는 불연속 비드 드롭인 것인 풀리 어셈블리 제조 방법.
  20. 제7항에 있어서, 상기 로킹 수단은 상기 금속 인서트의 상기 외측 평탄형 원주면에 고정된 연속 금속 링인 것인 풀리 어셈블리 제조 방법.
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